JP2010264044A - Ultrasonograph and adapter device for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プローブを介して被検体内に超音波を照射しその反射波(エコー)を信号処理して、臓器の断層像や血流速度といった被検体内の情報を得る超音波診断装置及びそのアダプタ装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that irradiates ultrasonic waves into a subject through a probe and performs signal processing on the reflected wave (echo) to obtain information in the subject such as a tomographic image of an organ and blood flow velocity, and It relates to the adapter device.
超音波診断装置は、直進性に優れる超音波を扇状に走査しながら照射して生体の軟部組織の断層像を観察するBモード、その走査線のうち一方向の組織像を時間軸に沿って平行に配列することにより心臓や血管などの経時的な形態変化を詳細に観察するMモード、ドプラ効果を利用して血流のスペクトラムや空間的な広がりを取得するドプラモードなど種々のモードを備えている。 The ultrasonic diagnostic apparatus is a B mode for observing a tomographic image of a soft tissue of a living body by irradiating an ultrasonic wave excellent in straightness while scanning in a fan shape, and a tissue image in one direction among the scanning lines along the time axis. Various modes such as M mode for observing morphological changes over time such as heart and blood vessels in detail by arranging in parallel, Doppler mode for acquiring blood flow spectrum and spatial spread using Doppler effect ing.
このように超音波診断装置は、人体に対する侵襲性が低くリアルタイムでの画像観察が可能な医療診断装置であるために、その活用範囲は、心臓、腹部、乳腺、泌尿器、産科、婦人科など広範な領域におよんでいる。 As described above, since the ultrasonic diagnostic apparatus is a medical diagnostic apparatus that is low in invasiveness to the human body and capable of observing images in real time, it has a wide range of applications including heart, abdomen, mammary gland, urology, obstetrics, gynecology. Spanning different areas.
そして超音波診断装置は、実行するモードや被検体の関心領域に応じてプローブを適宜選択するようになっており、各種診断に応じて最適化された型式の異なるプローブが多数準備されている。 In the ultrasonic diagnostic apparatus, probes are appropriately selected according to the mode to be executed and the region of interest of the subject, and many different types of probes optimized for various diagnoses are prepared.
このために、所有する複数のプローブを、インターフェースの異なる超音波診断装置の間で共有できるように、プローブ接続の互換性をもたせるアダプタが提供されている。 For this reason, an adapter is provided that provides compatibility of probe connections so that a plurality of owned probes can be shared among ultrasonic diagnostic apparatuses having different interfaces.
しかし、アダプタを介してプローブを超音波診断装置に接続する場合、異種システム同士の組み合わせであることや、アダプタが追加されることに起因して、伝送線路特性の整合が崩れて期待する性能が得られない問題がある。 However, when the probe is connected to the ultrasonic diagnostic apparatus via an adapter, the transmission line characteristics are not matched and expected performance due to the combination of different systems and the addition of an adapter. There is a problem that cannot be obtained.
このような問題を解決する従来技術として、超音波診断装置とプローブとの間に接続されるアダプタにおいて、可変インダクタンスを並列に配置して伝送線路特性を調整する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 As a conventional technique for solving such a problem, a technique for adjusting a transmission line characteristic by arranging a variable inductance in parallel in an adapter connected between an ultrasonic diagnostic apparatus and a probe is known (for example, Patent Document 1).
しかし、従来技術は、並列インダクタンスのみの調整であるために、伝送線路特性の改善は、伝送線路に寄生する並列キャパシタンス成分との関係で定まる共振周波数近傍の狭い周波数帯域にとどまっている。 However, since the conventional technique is only adjusting the parallel inductance, the improvement of the transmission line characteristics is limited to a narrow frequency band near the resonance frequency determined by the relationship with the parallel capacitance component parasitic on the transmission line.
このために、従来技術では、伝送線路特性の調整範囲が狭いという問題があり、例えば、広帯域信号が必要なBモードの特性調整としては不適である。 For this reason, the conventional technique has a problem that the adjustment range of the transmission line characteristic is narrow, and is not suitable for, for example, the B-mode characteristic adjustment that requires a broadband signal.
本発明このような事情を考慮してなされたもので、超音波の反射波(エコー)が電気信号に変換されてケーブルを伝送する際に、伝送特性の調整を広い周波数帯域にわたり実施できる超音波診断装置及びそのアダプタ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an ultrasonic wave capable of adjusting transmission characteristics over a wide frequency band when an ultrasonic reflected wave (echo) is converted into an electric signal and transmitted through a cable. An object of the present invention is to provide a diagnostic device and an adapter device thereof.
本発明に係る超音波診断装置は、被検体内に超音波を照射しその反射波を受信して電気信号に変換するプローブと、前記プローブで変換された前記電気信号を伝送させるケーブルと、前記ケーブルに伝送する前記電気信号を検出する検出部と、前記検出部で検出された前記電気信号を処理して画像を生成する画像生成部と、前記ケーブルに接続するLC並列回路であってそのインダクタンス及びキャパシタンスのうち少なくともキャパシタンスを調整できる調整回路と、を備えることを特徴とする。 An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes a probe that irradiates an object with ultrasonic waves, receives a reflected wave thereof, and converts it into an electrical signal; a cable that transmits the electrical signal converted by the probe; A detection unit for detecting the electrical signal transmitted to the cable; an image generation unit for processing the electrical signal detected by the detection unit to generate an image; and an LC parallel circuit connected to the cable, the inductance of which And an adjustment circuit capable of adjusting at least one of the capacitances.
また本発明に係るアダプタ装置は、被検体内に照射された超音波の反射波から変換される電気信号を検出部で検出し前記被検体内の画像を生成する超音波診断装置に設けられるアダプタ装置において、前記超音波の照射及び前記反射波の受信をするプローブに接続して前記電気信号を伝送させる第1ケーブルの終端に連結するポートと、前記ポートから前記検出部まで前記電気信号を伝送させる第2ケーブルと、前記第2ケーブルに接続するLC並列回路であってそのインダクタンス及びキャパシタンスのうち少なくともキャパシタンスを調整できる調整回路と、前記調整回路を収容するとともに前記超音波診断装置に着脱自在に構成されるアダプタ本体と、を備えることを特徴とする。 An adapter device according to the present invention is an adapter provided in an ultrasonic diagnostic apparatus that detects an electrical signal converted from a reflected wave of an ultrasonic wave irradiated in a subject and generates an image in the subject. In the apparatus, a port connected to a terminal of a first cable that is connected to a probe that irradiates the ultrasonic wave and receives the reflected wave and transmits the electric signal, and transmits the electric signal from the port to the detection unit. A second cable to be connected, an LC parallel circuit connected to the second cable, an adjustment circuit capable of adjusting at least one of its inductance and capacitance, and the adjustment circuit being accommodated and detachable from the ultrasonic diagnostic apparatus And an adapter main body configured.
本発明によれば、被検体内に超音波を照射しその反射波(エコー)を信号処理して被検体内の情報を得るに際し、反射波(エコー)から変換した電気信号は、広い周波数帯域にわたりその伝送特性を調整できる。このために信頼性が高く品質の高い被検体内情報を得る超音波診断装置が提供される。 According to the present invention, when an object is irradiated with ultrasonic waves and the reflected wave (echo) is subjected to signal processing to obtain information in the object, an electrical signal converted from the reflected wave (echo) has a wide frequency band. The transmission characteristics can be adjusted over a wide range. Therefore, an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains in-subject information with high reliability and high quality is provided.
以下、本発明に係る超音波診断装置及びアダプタ装置の実施形態について図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of an ultrasonic diagnostic apparatus and an adapter apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示されるように、超音波診断装置を10は、入力部11と、表示部12と、プローブ20(20A,20B,20C)と、アダプタ30と、装置本体40と、から構成される。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic
このように構成される超音波診断装置10は、プローブ20から被検体内へ超音波パルスを照射し、体内の音響インピーダンスの不連続面で反射する反射波を検出して信号処理し、被検体の断面の断層像や血流の状況などの生体情報を表示部12に表示するものである。
The ultrasonic
入力部11は、複数のスイッチ、キーボード、マウス、トラックボール等を備え(タッチスクリーンも含まれる)、オペレータが、各種設定、指示事項の入力、画面操作等をするものである。
The
表示部12は、超音波診断装置10により取得された超音波画像(生体の形態像や、血流像)をリアルタイム表示したり、記録した超音波画像を再生表示させたりする。また、表示部12には、表示されている画像に関する検査情報や、操作画面等の各種表示画面なども表示される。
The
通常の医療診断においては、オペレータが右手に持ったプローブ20を被検体の体表に当てて、表示部12に表示させた超音波画像の関心領域(ROI;Region of Interest)に対して所望する操作を、入力部11において左手で行う。
In normal medical diagnosis, a
プローブ20は、被検体との当接面に多数の超音波振動子24(図5参照)が並列に配列され、被検体内に超音波を照射しその反射波を受信して電気信号Q(図9参照)に変換するものである。
The
この超音波振動子は、圧電セラミック等の音波と電気信号を可逆的に変換する素子である。そして超音波振動子は、後記する出力部41(図2参照)からの電気パルス信号Pを入力して固有の音波振動を被検体内に向けて出力し、反射した音波振動を入力してこの振動に同期した電気信号Qを出力する。 This ultrasonic transducer is an element that reversibly converts sound waves and electrical signals, such as piezoelectric ceramics. The ultrasonic transducer inputs an electric pulse signal P from an output unit 41 (see FIG. 2), which will be described later, outputs a specific sound wave vibration toward the inside of the subject, and inputs a reflected sound wave vibration. An electric signal Q synchronized with the vibration is output.
さらに、複数に配列した超音波振動子により、直進性の優れる超音波ビームが出力され、それぞれの超音波振動子の出力タイミングを制御して、放射状(扇形形状)に走査(スキャン)することができる。これにより、断層像がリアルタイムに表示できることになる。 Furthermore, ultrasonic beams excellent in straightness are output by a plurality of ultrasonic transducers, and the output timing of each ultrasonic transducer can be controlled to scan (scan) radially (fan shape). it can. Thereby, a tomographic image can be displayed in real time.
プローブ20(20A,20B,20C)は、観察対象となる関心領域に応じて、形状、超音波振動子の配列、スキャン方式等を最適化した複数の型式が準備されて、適宜選択できるようになっている(図では3つ例示)。さらに、プローブ20は、そのような型式に固有のID番号を有し、ケーブル21,32内の信号線(図示略)により、装置本体40においていずれの型式であるかが自動認識されるようになっている(後に詳述)。
The probe 20 (20A, 20B, 20C) is prepared according to the region of interest to be observed, and a plurality of types optimized for the shape, the arrangement of ultrasonic transducers, the scanning method, etc. are prepared and can be selected as appropriate. (Three examples are shown in the figure). Further, the
そして、プローブ20(20A,20B,20C)は、第1ケーブル21(21A,21B,21C)の先端に設けられ、この第1ケーブル21の終端にはコネクタ23が設けられている。
The probe 20 (20A, 20B, 20C) is provided at the tip of the first cable 21 (21A, 21B, 21C), and a
これにより複数のプローブ20は、アダプタ30を介して装置本体40に着脱自在に連結され、診断目的に応じて連結されている複数のプローブ20のうち任意のものを選択して使用することができる。
As a result, the plurality of
第1ケーブル21(21A,21B,21C)は、複数の同軸ケーブル50(図3参照)が、束状に構成されるものである。これら複数の同軸ケーブル50のそれぞれは、プローブ20に配置されている複数の超音波振動子のそれぞれに対応している。
In the first cable 21 (21A, 21B, 21C), a plurality of coaxial cables 50 (see FIG. 3) are configured in a bundle shape. Each of the plurality of
また、アダプタ30に接続される第2ケーブル32も、第1ケーブル21の構成を延長するようにして、同様に複数の同軸ケーブル50が束状となって構成されている。
Similarly, the
同軸ケーブル50は、図3に示されるように、軸中心に位置する素線51と、その周りに同心状に配置される絶縁体52と、さらにその周りに同心状に配置される外部導体53と、さらにその周りに同心状に配置される保護被覆54とから構成されている。
As shown in FIG. 3, the
このように構成される同軸ケーブル50は、出力部41(図2参照)が出力する電気パルス信号Pをプローブ20に伝送するとともに、このプローブ20が出力した電気信号Qを検出部43に伝送するものである。
The
素線51は、その先端が超音波振動子の一方の電極(図示略)に接続され、他端が出力部41及び検出部43に配線されている(図2参照)。そして、この素線51の他端には、出力部41が出力する電気パルス信号Pはプローブ20の方向にのみ伝送し、プローブ20が出力する電気信号Qは検出部43の方向にのみ伝送するように規制する回路(図示略)が設けられている。
The tip of the
外部導体53は、その先端が超音波振動子の他方の電極(図示略)に接続され、他端が接地(アース)されている。
The
図1に戻って説明を続ける。 Returning to FIG. 1, the description will be continued.
アダプタ30(アダプタ装置)は、連結部31と、第2ケーブル32と、調整回路33(図4参照)が内蔵されるアダプタ本体33aと、ロック機構33bとから構成される。
The adapter 30 (adapter device) includes a connecting
そして、第2ケーブル32は、その先端がアダプタ本体33aに接続し、その終端が連結部31に接続し、第1ケーブル21を延長するような構成になっている。
The
このように構成されるアダプタ30により、調整回路33は、装置本体40とは別体のアダプタ本体33aに収容され、装置本体40側の信号出入力端子であるターミナル42を介して着脱自在に接続する。そして、このアダプタ30が装置本体40に装着された状態で、ロック機構33bを操作すると抜け止めとなる。
With the
そして、このアダプタ本体33aから第2ケーブル32を介して接続される連結部31には、複数のポート31A,31B,31Cが設けられている。これらポート31A,31B,31Cには、コネクタ23を介して複数のプローブ20(20A,20B,20C)が着脱自在に連結し、その中から任意のプローブ20を選択して使用できるようになっている。
A plurality of
さらにアダプタ本体33aの内部に配置される調整回路33(図4参照)の機能により、プローブ20から出力される電気信号Qに対する伝送線路の特性を最適化することができる。これにより、この電気信号Qは、検出部43において高感度に検出される(後に詳述)。
Furthermore, the characteristics of the transmission line with respect to the electrical signal Q output from the
そして、アダプタ30は、超音波診断装置10の標準プローブとは異なる別システムのプローブであっても、ポート31Aの形状等を含むインターフェース変換により互換性を持たせることができる。さらにアダプタ30は、調整回路33のインダクタンス及びキャパシタンスを適切に調整して伝送線路特性の整合をとり、別システムのプローブであっても、検出感度を改善させることができる。
Even if the
これにより、複数の異なる超音波診断装置システムにおいて、使用するプローブを共通化することができる。 Thereby, the probe to be used can be made common in a plurality of different ultrasonic diagnostic apparatus systems.
連結部31においては、図2に示されるように、複数のポート31A,31B,31Cが、切換部34を介して調整回路33に接続されている。そして、この切換部34は、入力部11で選択されたいずれか一つのポートに連結する前記第1ケーブル21と、第2ケーブル32とを電気的に接続切換して、プローブ20を任意選択できるようにしている。
In the connecting
調整回路33は(適宜図4参照)、第2ケーブル32を構成する複数の同軸ケーブル50(図3参照)のそれぞれに設けられるものである。
The adjustment circuit 33 (see FIG. 4 as appropriate) is provided in each of the plurality of coaxial cables 50 (see FIG. 3) constituting the
そして、図4に示されるように、各素線51(図3参照)又はその延長線に対し、一端が接続し、他端がグランドレベルに設定される複数のキャパシタンスC(C1,C2,…,Cn)、及び複数のインダクタンスL(L1,L2,…,Ln)が設けられている。 Then, as shown in FIG. 4, a plurality of capacitances C (C 1 , C 2 ) in which one end is connected to each strand 51 (see FIG. 3) or its extension and the other end is set to the ground level. ,..., C n ) and a plurality of inductances L (L 1 , L 2 ,..., L n ).
これにより、調整回路33は、第1ケーブル21及び第2ケーブル32を連通する各素線51に対してLC並列回路を個別に構成している。
Thus, the
そして、これら複数のキャパシタンスCのそれぞれの値及び複数のインダクタンスLのそれぞれの値は、別々のものであって、付属するスイッチS(S1,S2,…,Sn)、スイッチT(T1,T2,…,Tn)による電気的な開閉動作により、LC並列回路におけるインダクタンス及びキャパシタンスが調整自在となっている。 The values of the plurality of capacitances C and the values of the plurality of inductances L are different, and are associated switches S (S 1 , S 2 ,..., Sn ) and switches T (T 1 , T 2 ,..., T n ) make the inductance and capacitance in the LC parallel circuit adjustable.
このように、付属するスイッチS及びスイッチTの切り換えにより、プローブ20の交換をした場合の、伝送線路特性の最適化を図り、電気信号Qの検出感度の向上を図れる。もしくは、同一のプローブ20を使用しつつ、被検体内の関心領域、実施するモード、撮像条件及び撮像部位を変更する場合は、電気信号Qにおける所望する周波数帯の感度を向上させることができる。
Thus, by switching the attached switch S and switch T, the transmission line characteristics can be optimized when the
図2に戻って説明を続ける。 Returning to FIG. 2, the description will be continued.
装置本体40は、電気パルス信号Pを出力する出力部41と、アダプタ30を接続するターミナル42と、電気信号Qを検出する検出部43と、各種処理モードに応じた表示データを生成する処理部44と、プローブ20のIDを認識するID認識部45と、表示データから画像を生成する画像生成部46と、生成した画像を記憶する記憶部47と、これら構成部の動作を制御する制御部48と、から構成される。
The apparatus
このように構成される装置本体40は、プラグラムに従い指定された演算やデータ処理をこれらの各構成部で実行するコンピュータとしての機能を果たす。
The apparatus
出力部41は、図示略のクロック発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路などを含んで構成され、プローブ20に設けられる複数の超音波振動子のそれぞれに対し電気パルス信号Pを出力するものである。
The
クロック発生回路は、超音波の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路である。 The clock generation circuit is a circuit that generates a clock signal that determines the transmission timing and transmission frequency of ultrasonic waves.
送信遅延回路は、超音波の送信タイミングに対し超音波振動子毎に異なる遅延を掛け、超音波ビームのフォーカスやスキャンを実施する回路である。 The transmission delay circuit is a circuit that applies a different delay for each ultrasonic transducer to the transmission timing of the ultrasonic wave, and performs focusing and scanning of the ultrasonic beam.
パルサ回路は、複数の超音波振動子に接続するそれぞれの素線51(図3参照)に個別に設けられ、前記クロック発生回路及び送信遅延回路で設定された条件に従った高周波の電気パルスPを、各素線51に出力するものである。
The pulsar circuit is individually provided on each of the strands 51 (see FIG. 3) connected to the plurality of ultrasonic transducers, and the high-frequency electric pulse P according to the conditions set by the clock generation circuit and the transmission delay circuit. Is output to each
検出部43は、複数の超音波振動子のそれぞれから出力されるアナログ形式の電気信号Qを、アンプ43a(図6参照)で増幅する。そして、この増幅信号を、A/D変換器(図示略)によってデジタル信号に変換し、さらに受信遅延・加算処理などを行った上で、処理部44に信号送信する。
The
ここで、受信遅延演算は、超音波振動子に入力した反射波の受信指向性に配慮して、電気信号Qの受信に遅延時間を与えて所定方向からの反射成分を強調する。 Here, the reception delay calculation emphasizes the reflection component from a predetermined direction by giving a delay time to the reception of the electrical signal Q in consideration of the reception directivity of the reflected wave input to the ultrasonic transducer.
処理部44は、B/Mモード処理部44A、ドプラモード処理部44B、及び三次元モード処理部(図示略)等を備え、検出部43で処理された電気信号Qのデジタル信号に対して各種診断モードに対応する処理を行う。なお、記載したモードは例示であって、これらに限定されるものではない。
The
ここで、B/Mモードのうち、B(Brightness)モードとは、スキャンされる超音波ビームの反射波から扇形状の輝度分布で表示される断面画像を得るモードである。 Here, of the B / M modes, the B (Brightness) mode is a mode for obtaining a cross-sectional image displayed with a fan-shaped luminance distribution from the reflected wave of the scanned ultrasonic beam.
またB/Mモードのうち、M(Motion)モードとは、一定の方向に照射される超音波ビームに注目し、このビームに沿う一直線上の輝度分布の経時変化を画像化するモードである。 Of the B / M modes, the M (Motion) mode is a mode that focuses on an ultrasonic beam irradiated in a certain direction and images a change in luminance distribution with time along a straight line along the beam.
ドプラ(Doppler)モードとは、血流や心臓壁などの移動表面で反射した反射波の周波数が、ドプラ効果により、当該移動速度に依存して変化する現象を利用するものである。これにより、生体組織における血流に関する有益な情報を得ることができる。 The Doppler mode uses a phenomenon in which the frequency of a reflected wave reflected from a moving surface such as a blood flow or a heart wall changes depending on the moving speed due to the Doppler effect. Thereby, useful information regarding blood flow in the living tissue can be obtained.
このドプラモードは、パルスドプラ法(PWドプラ法)や連続波ドプラ法(CWドプラ法)に分類することができる。 This Doppler mode can be classified into a pulse Doppler method (PW Doppler method) and a continuous wave Doppler method (CW Doppler method).
パルスドプラ法では、パルス波を用いることにより、或る特定の深度(プローブ20からの距離)における血流情報を得ることができる。このように、パルスドプラ法は、良好な距離分解能を有するため、特定部位の組織や血流の深度計測などに好適に用いられる。 In the pulse Doppler method, blood flow information at a specific depth (distance from the probe 20) can be obtained by using a pulse wave. As described above, since the pulse Doppler method has a good distance resolution, the pulse Doppler method is suitably used for tissue measurement of a specific site or blood flow depth measurement.
連続波ドプラ法では、パルスドプラ法と異なり連続波を用いることにより、超音波ビームが照射される全ての部位における情報が重畳された信号が得られる。すなわち超音波の照射経路上の血流状態を全て反映した信号が得られるために距離分解能は劣るが、高速に流れる血流の計測に好適に用いられる。 Unlike the pulse Doppler method, the continuous wave Doppler method uses a continuous wave to obtain a signal in which information on all the parts irradiated with the ultrasonic beam is superimposed. That is, the distance resolution is inferior because a signal reflecting all the blood flow conditions on the ultrasound irradiation path is obtained, but it is preferably used for measuring blood flow flowing at high speed.
画像生成部46は、処理部44における処理結果に基づいて各種診断モードに対応する画像を生成する。つまり、処理部44から出力された処理データは、標準テレビ走査方式の画像信号に変換するデジタルスキャンコンバータ(DSC;Digital Scan Converter)で処理される。そして、生成した画像信号は、表示部12上にリアルタイム表示されるか、若しくは、記憶部47に格納され、適時読み出されて表示部12上に再生表示される。
The
制御部48は、他の演算回路とともにCPU(Central Processing Unit)等のマイクロプロセッサで構成され、インストールされているプログラムに基づいて超音波診断装置10の各構成部を全般にわたり制御するものである。ここでは、制御部48における、アダプタ30の機能、及びその周辺機能に関連する機能に絞って説明する。
The
まず、制御部48は、オペレータが使用するプローブ20の繋がれるポート31Bが入力部11で選択されると、切換部34を動作させ、このポート31Bに連結する第1ケーブル21と第2ケーブル32とを電気的に接続する。
First, when the
すると、ID認識部45は、切換部34が選択したポート31Bに連結するプローブ20のプローブIDを認識し、その結果を制御部48にフィードバックする。
Then, the
選択されたプローブ20の型式を認識した制御部48は、その他の入力条件も反映させて、調整回路33のインダクタンス及びキャパシタンスを所定値に設定変更する。なお、この設定変更は、選択されたプローブ20及びその他設定条件と、設定されるインダクタンス及びキャパシタンスの所定値と、の関係をデータベース化した情報に基づいて行われる。
The
このような制御部48の機能に基づいて、型式の異なる複数のプローブ20を常時に装置本体40に連結させておくことができる。これにより、通常の医療診断において、適時、入力部11においてポート31A,31B,31Cのいずれかを指定するだけで、使用するプローブ20の変更をすることができる。さらに、そのようなプローブ20の変更を行った場合であっても、自動的に伝送線路特性の最適化が行なわれる。
Based on such a function of the
図5〜図8を参照し、調整回路33のインダクタンス及びキャパシタンスの調整により、伝送線路特性が最適化される原理について説明する。
The principle that the transmission line characteristics are optimized by adjusting the inductance and capacitance of the
図5は、反射波の電気信号Q(エコー信号)の伝送ルートの概略であって、プローブ20に配置される超音波振動子のうち一つを明示している。そして、この超音波振動子に繋がる同軸ケーブル50と、その延長線上に配置される調整回路33と、検出部43とを示している。
FIG. 5 is an outline of a transmission route of the reflected wave electrical signal Q (echo signal), and clearly shows one of the ultrasonic transducers arranged on the
そして、図6は前記伝送線路の各構成における等価回路を示している。なお寄生抵抗成分については記載を省略している。 FIG. 6 shows an equivalent circuit in each configuration of the transmission line. In addition, description is abbreviate | omitted about the parasitic resistance component.
プローブ20及び検出部43においては寄生インダクタLa,Lf及び寄生キャパシタCa,Ceが図示するように存在している。
In the
同軸ケーブル50では微小区分における寄生インダクタLb,…,Ld及び寄生キャパシタCb,…,Cdの組み合わせを複数段重ねた分布モデルとして表される。
Parasitic in the
調整回路33では、そのような寄生成分の他、スイッチS1,T2(図4参照)の設定により調整されるインダクタンスL2及びキャパシタンスC1が並列配置されている。
In the adjusting
次に図7は、図6で示される寄生成分と、設定されるインダクタンスL2及びキャパシタンスC1の成分とをまとめ、一つの直列成分と一つの並列成分で表し、前記伝送線路全体の等価回路として示している。 Next, FIG. 7 summarizes the parasitic components shown in FIG. 6 and the components of the set inductance L 2 and capacitance C 1 , which are expressed as one series component and one parallel component, and an equivalent circuit of the entire transmission line. As shown.
このうち伝送線路の全体の等価回路うち並列成分を単純化してLC並列モデルとして示したのが図8である。 Of these, FIG. 8 shows an LC parallel model by simplifying the parallel component of the entire equivalent circuit of the transmission line.
このLC並列モデルにおける誘導性インピーダンスZLは数式(1)のように表され、容量性インピーダンスZCは数式(2)のように表され、LC並列モデルの合成インピーダンスZ1は数式(3)のように表される。 The inductive impedance Z L in the LC parallel model is expressed as Equation (1), the capacitive impedance Z C is expressed as Equation (2), and the combined impedance Z 1 of the LC parallel model is expressed as Equation (3). It is expressed as
伝送線路の等価回路(図7)における並列成分の合成インピーダンスZ1は、この数式(3)で示されるように、伝送信号の周波数ωに依存する。このために、電気信号Q(エコー信号)はその周波数帯によって伝送特性が異なる。 The combined impedance Z 1 of the parallel components in the equivalent circuit of the transmission line (FIG. 7) depends on the frequency ω of the transmission signal, as shown in this equation (3). For this reason, the electrical signal Q (echo signal) has different transmission characteristics depending on its frequency band.
さらに、数式(4)を満たすようにLC並列モデルの合成インダクタンスLと、合成キャパシタンスCとを設定すれば、共振周波数ω0における合成インピーダンスZ1は、無限大となる。このとき、伝送される電気信号Q(エコー信号)のうち、この共振周波数ω0近傍の周波数帯の利得は最大となる。 Furthermore, if the combined inductance L and the combined capacitance C of the LC parallel model are set so as to satisfy Expression (4), the combined impedance Z 1 at the resonance frequency ω 0 becomes infinite. At this time, the gain in the frequency band near the resonance frequency ω 0 of the transmitted electrical signal Q (echo signal) is maximized.
なお、超音波画像診断における調整回路33のキャパシタンスC及びインダクタンスLの最適な設定値は、実行する診断モードが利用する電気信号Q(エコー信号)の周波数帯域の利得が最大となるように設定するのが望ましい。
Note that the optimum setting values of the capacitance C and the inductance L of the
またそのようなキャパシタンスC及びインダクタンスLの最適な設定値は、実際に使用する超音波診断装置10から実験的に求めることができる。
Moreover, the optimum set values of the capacitance C and the inductance L can be experimentally obtained from the ultrasonic
図9を参照して本発明による効果の確認結果を説明する。 With reference to FIG. 9, the confirmation result of the effect by this invention is demonstrated.
図9のグラフは、図6に示される等価回路を有する超音波診断装置10において、検出部43で検出される電気信号Q(エコー信号)の波形と、その周波数スペクトルとを示している。
The graph of FIG. 9 shows the waveform of the electric signal Q (echo signal) detected by the
そしてグラフは、調整回路33のインダクタンスLを一定値に固定した状態で、キャパシタンスCを50pF(破線、符号Q´)、及び270pF(実線、符号Q)に設定した場合を対比している。
The graph compares the case where the capacitance C is set to 50 pF (broken line, symbol Q ′) and 270 pF (solid line, symbol Q) with the inductance L of the
また、グラフのX軸は電気信号Q,Q´の周波数スペクトルの周波数帯を示し、Y軸はこの成分波の相対強度を示している。また電気信号Q,Q´は、X軸が時間で、Y軸が電圧となっておりそれぞれ任意スケールで示されている。 The X axis of the graph indicates the frequency band of the frequency spectrum of the electrical signals Q and Q ′, and the Y axis indicates the relative intensity of the component wave. The electrical signals Q and Q ′ are each represented by an arbitrary scale, with the X axis representing time and the Y axis representing voltage.
これより、調整回路33のキャパシタンスCを50pFから270pFに増量することにより、9MHz近傍の周波数帯域の周波数スペクトルの強度が3.5dB程度向上することが認められる。
From this, it is recognized that the intensity of the frequency spectrum in the frequency band near 9 MHz is improved by about 3.5 dB by increasing the capacitance C of the
その他、グラフの掲載を省略するが、調整回路33のインダクタンスLの設定値、及びキャパシタンスCの設定値を適宜変更することにより、周波数スペクトルの強度が向上する周波数帯の位置が変化することが見出された。
In addition, although illustration of the graph is omitted, it can be seen that the position of the frequency band where the intensity of the frequency spectrum is improved changes by appropriately changing the setting value of the inductance L and the setting value of the capacitance C of the
つまり調整回路33は、ケーブル21,32を伝送する電気信号Qの伝送特性の調整を広い周波数帯域にわたり実施することができる。これにより、超音波診断装置10において使用するプローブ20、実施するモード及び被検体内の関心領域に対応させて、反射波の電気信号Q(エコー信号)の伝送線路特性を最適化することが容易になる。
That is, the
換言すると、ケーブル21,32に接続するLC並列回路のインダクタンスL及びキャパシタンスCを調整することによって、所望する周波数帯域の感度を向上させたエコー信号を検出部43において検出することができる。これにより、画像生成部46で生成される画像の画質及び信頼性を向上させることができる。
In other words, by adjusting the inductance L and the capacitance C of the LC parallel circuit connected to the
さらに、他の適用例について述べると、超音波診断装置を旧システムから新システムに更新した場合において、旧システムのプローブをそのまま利用する場合が挙げられる。ここで、新システムの標準プローブを使用するのに比べ旧システムのプローブは、伝送線路が短くなるとする。 Further, another application example will be described in which the probe of the old system is used as it is when the ultrasonic diagnostic apparatus is updated from the old system to the new system. Here, it is assumed that the transmission line of the old system probe is shorter than the standard probe of the new system.
この場合、新システムにおける設計上の想定値よりも、伝送線路における並列等価回路のキャパシタンスが小さくなり、系の共振点がずれて所定の周波数帯域の信号強度が低下することが想定される。そこで、アダプタ30内のキャパシタンスCを付加する調整を行うことによって、その周波数帯域で必要な利得を得て新システムの標準プローブを使用した場合と同等の検出感度を得ることができる。
In this case, it is assumed that the capacitance of the parallel equivalent circuit in the transmission line is smaller than the designed value in the new system, the system resonance point is shifted, and the signal intensity in a predetermined frequency band is lowered. Therefore, by performing adjustment to add the capacitance C in the
ところで、本発明の実施形態は、前記したものに限定されるものでなく、調整回路33が装置本体40に内蔵されている場合もある。連結部31に設けられるポートの数も3つのものを例示したが、単数又は複数が設けられる。
By the way, the embodiments of the present invention are not limited to those described above, and the
また、第1ケーブル21、第2ケーブル32のように分割されたものでなく、連結部31を用いない一本の連続したケーブルが適用される場合もある。さらに、調整回路33は、交換対象となる複数のプローブに共有されるのではなく、プローブに直結するケーブルに個別に配置される場合もある。
Moreover, it is not divided | segmented like the
また、伝送線路特性を最適化するインダクタンスL及びキャパシタンスCの設定値は、プローブやモード等の選択の各種組み合わせについて実験的に求めた最適値をデータベース化して予め登録(記憶部47に記憶)しておくことができる。そして、この登録されたデータベースから読み出されたデータに基づいてスイッチS,T(図4参照)を自動的に切り換えることができるほか、現場において試行錯誤的にこれらのスイッチS,Tを手動で切り換えることもできる。また、ポート31A,31B,31Cの選択も、入力部11から実行する場合のほか、手動操作により行うことができる。
In addition, as the set values of the inductance L and the capacitance C for optimizing the transmission line characteristics, optimum values obtained experimentally for various combinations of selections such as probes and modes are stored in a database and stored in advance (stored in the storage unit 47). I can keep it. The switches S and T (see FIG. 4) can be automatically switched based on the data read from the registered database, and the switches S and T can be manually operated on a trial and error basis in the field. It can also be switched. Further, the selection of the
10…超音波診断装置、20…プローブ、21…第1ケーブル、24…超音波振動子、30…アダプタ、31…連結部、31A,31B,31C…ポート、32…第2ケーブル、33…調整回路、33a…アダプタ本体、34…切換部、40…装置本体、41…出力部、42…ターミナル、43…検出部、44…処理部、44A…B/Mモード処理部、44B…ドプラモード処理部、45…ID認識部、46…画像生成部、48…制御部、50…同軸ケーブル、51…素線、52…絶縁体、53…外部導体、54…保護被覆、C…キャパシタンス、L…インダクタンス、Q…電気信号(エコー信号)。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記プローブで変換された前記電気信号を伝送させるケーブルと、
前記ケーブルに伝送する前記電気信号を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記電気信号を処理して画像を生成する画像生成部と、
前記ケーブルに接続するLC並列回路であってそのインダクタンス及びキャパシタンスのうち少なくともキャパシタンスを調整できる調整回路と、を備えることを特徴とする超音波診断装置。 A probe that irradiates the subject with ultrasonic waves, receives the reflected waves, and converts them into electrical signals;
A cable for transmitting the electrical signal converted by the probe;
A detection unit for detecting the electrical signal transmitted to the cable;
An image generation unit that processes the electrical signal detected by the detection unit to generate an image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: an LC parallel circuit connected to the cable, and an adjustment circuit capable of adjusting at least a capacitance of an inductance and a capacitance thereof.
入力部から入力された前記情報に基づいて前記記憶部から呼び出された前記適正値に従って前記調整回路を調整する制御部と、を備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の超音波診断装置。 A memory for storing an appropriate value of the inductance or the capacitance that is made into a database based on at least one information selected from an ID number unique to the probe type, an imaging region of the subject, a region of interest, and an imaging mode And
The control part which adjusts the said adjustment circuit according to the said appropriate value called from the said memory | storage part based on the said information input from the input part, The control part characterized by the above-mentioned. The ultrasonic diagnostic apparatus according to item.
前記第1ケーブルの終端に設けられるコネクタと、前記第2ケーブルの終端に設けられるポートと、が着脱自在に連結することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の超音波診断装置。 The cable is separated into a first cable having a tip connected to the probe and a second cable having a tip connected to the adjustment circuit,
5. The connector according to claim 1, wherein a connector provided at the end of the first cable and a port provided at the end of the second cable are detachably connected. 6. Ultrasonic diagnostic equipment.
前記複数のポートの中から選択されたいずれか一つのポートに連結する前記第1ケーブルを、前記第2ケーブルに連結する連結部を備えることを特徴とする請求項5に記載の超音波診断装置。 A plurality of ports are provided for connecting a plurality of probes separately,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 5, further comprising: a coupling unit that couples the first cable coupled to any one port selected from the plurality of ports to the second cable. .
前記超音波の照射及び前記反射波の受信をするプローブに接続して前記電気信号を伝送させる第1ケーブルの終端に連結するポートと、
前記ポートから前記検出部まで前記電気信号を伝送させる第2ケーブルと、
前記第2ケーブルに接続するLC並列回路であってそのインダクタンス及びキャパシタンスのうち少なくともキャパシタンスを調整できる調整回路と、
前記調整回路を収容するとともに前記超音波診断装置に着脱自在に構成されるアダプタ本体と、を備えることを特徴とするアダプタ装置。 In an adapter device provided in an ultrasonic diagnostic apparatus that detects an electrical signal converted from a reflected wave of an ultrasonic wave irradiated in a subject by a detection unit and generates an image in the subject,
A port connected to the end of the first cable for transmitting the electrical signal by connecting to the probe for irradiating the ultrasonic wave and receiving the reflected wave;
A second cable for transmitting the electrical signal from the port to the detection unit;
An LC parallel circuit connected to the second cable, and an adjustment circuit capable of adjusting at least one of the inductance and the capacitance;
An adapter apparatus comprising: an adapter main body that accommodates the adjustment circuit and is configured to be detachable from the ultrasonic diagnostic apparatus.
前記複数のポートの中から選択されたいずれか一つのポートに連結する前記第1ケーブルと、前記第2ケーブルと、を連結させる連結部を備えることを特徴とする請求項7に記載のアダプタ装置。 Multiple ports are provided to connect multiple probes separately,
The adapter device according to claim 7, further comprising: a connecting portion that connects the first cable connected to any one of the plurality of ports and the second cable. .
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