田中 直彦

Naohiko TANAKA

芝浦工業大学 システム工学部 電子情報システム学科

Department of Electronic and Information Systems, Faculty of Systems Engineering, Shibaura Institute of Technology

キーワード : Doppler ultrasonography, color flow mapping, aliasing, MTI, wideband Doppler

はじめに：通常のカラードプラ法により検出出来る最大の血流速は，エイリアシングによって制限されている．そこで，エイリアシングを生じることなく，高速度の血流速を推定する広帯域ドプラ法を考案した．方法：提案する方法では広帯域パルスを送波し，得られる広帯域エコー情報の全てを用いて速度を推定する．受波したエコー信号はフーリエ変換し，クロススペクトルに変換する．クロススペクトルの位相は周波数の関数であり，これを直線近似した時の傾きが反射体の平均速度に対応する．反射体の速度がナイキスト限界より大きい場合，クロススペクトルの一部の位相が±πradを越えて折り返す．この折り返した位相を，広帯域のエコー情報を用いて修正することでエイリアシングを回避する．反射体の速度は，折り返しの修正された位相の傾きから求められる．結果：本方法により速度推定範囲が従来法の約3倍に拡大出来ることを，計算機シミュレーションで確認した．また，雑音や反射体速度のばらつきに対して，良好な頑健性を持っていることが確認出来た．結言：ナイキスト限界を越えることの出来る血流速推定法を示した．本方法により，エイリアシングの生じないカラードプラ診断装置が実現出来る可能性がある．

Purpose: The maximum measurable velocity of blood flow in conventional Doppler color flow mapping is limited due to the aliasing phenomenon. This paper describes a novel method, called “wideband Doppler,” for alias-free estimation of high blood velocity. Method: The new method presented here utilizes the wideband echo information obtained by the transmission of a short ultrasound pulse with a wide frequency band. Received echoes are Fourier transformed and converted to the cross spectrum. The phase of the cross spectrum is a function of frequency, and the gradient of the fitted line of the phase corresponds to the average velocity of the targets. When the target velocity is greater than the Nyquist limit, a part of the phase of the cross spectrum is greater than ±π rad, and is wrapped in ±π rad. The wrapped phase is corrected using wideband echo information to avoid aliasing. Then the gradient of the corrected phase is estimated and converted to the target velocity. Result: The results of computer simulation showed that the range of velocity estimation could be expanded to three times that of the conventional method. Furthermore, good robustness against noise and the dispersion of target velocity was also confirmed. Conclusion: The proposed method has the ability to estimate blood velocity beyond the Nyquist limit. An alias-free color flow mapping system might be realized with this method.