JP2018011746A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は超音波診断装置に関し、特に生体信号処理回路の調整に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to adjustment of a biological signal processing circuit.
超音波診断装置は、生体に対する超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成する医療装置である。例えば、心臓の超音波診断では、心電モニタ(心電計)から超音波診断装置へ心電信号が送られる。超音波診断装置の表示器には、心臓の断層画像と共に心電信号が波形として表示される。心電信号以外の生体信号、例えば脈波信号、心音信号等が計測されることもある。 An ultrasonic diagnostic apparatus is a medical apparatus that forms an ultrasonic image based on a reception signal obtained by transmitting / receiving ultrasonic waves to / from a living body. For example, in cardiac ultrasound diagnosis, an electrocardiogram signal is sent from an electrocardiogram monitor (electrocardiograph) to an ultrasound diagnostic apparatus. An electrocardiographic signal is displayed as a waveform along with a tomographic image of the heart on the display of the ultrasonic diagnostic apparatus. A biological signal other than the electrocardiogram signal, such as a pulse wave signal or a heart sound signal, may be measured.
一般に、超音波診断装置には、生体信号を受け入れる入力ポートが設けられており、その入力ポートを経て入力された生体信号が生体信号処理回路を経てホストコントローラへ送られる。生体信号処理回路は、通常、生体信号としてのアナログ信号を増幅する増幅回路、その増幅回路に入力されるアナログ信号のDCレベル(オフセット)を調整するレベル調整回路(オフセット調整回路)、増幅回路からのアナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路、等を有している。そのデジタル信号がホストコントローラへ送られる。 In general, an ultrasonic diagnostic apparatus is provided with an input port for receiving a biological signal, and a biological signal input through the input port is sent to a host controller through a biological signal processing circuit. The biological signal processing circuit usually includes an amplification circuit that amplifies an analog signal as a biological signal, a level adjustment circuit (offset adjustment circuit) that adjusts a DC level (offset) of the analog signal input to the amplification circuit, and an amplification circuit. A conversion circuit for converting the analog signal into a digital signal. The digital signal is sent to the host controller.
レベル調整回路は、増幅回路の入力基準レベル(一般に増幅率ゼロとなるレベル)に対して、それに入力されるアナログ信号のDCレベル(オフセット)を合わせるためのものである。入力基準レベルに対してDCレベルがずれていると、増幅回路における利得を可変した場合に、生体信号のDCレベルが動いてしまい、結果として、画面上において生体信号の波形が上下方向に運動してしまう。入力基準レベルに対して入力信号のDCレベルが一致していれば、そのような問題は生じない。従来の超音波診断装置においては、心電モニタの接続時等において、画面表示される生体信号波形を観察しながら、マニュアルでオフセット調整がなされ、その上で利得調整がなされていた。そのような調整後、超音波診断が実施されていた。 The level adjustment circuit is for adjusting the DC level (offset) of the analog signal input thereto with the input reference level of the amplifier circuit (generally a level at which the amplification factor becomes zero). If the DC level is deviated from the input reference level, the DC level of the biological signal moves when the gain in the amplifier circuit is varied. As a result, the waveform of the biological signal moves up and down on the screen. End up. If the DC level of the input signal matches the input reference level, such a problem does not occur. In the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, when an electrocardiogram monitor is connected, the offset adjustment is manually performed while observing the biological signal waveform displayed on the screen, and then the gain is adjusted. After such adjustment, an ultrasound diagnosis was performed.
特許文献1には、超音波画像と共に心電波形を表示する超音波診断装置が記載されている。心電波形の表示に際してはその振幅の大きさが自動調整されている。特許文献2にも心電波形の振幅を自動調整する超音波診断装置が記載されている。しかし、特許文献1,2にはDCレベルの自動調整についてまでは記載されていない。
なお、特許文献3には、光ディスク再生装置が記載されている。同装置は、光ピックアップ信号のレベルを自動調整する回路と、レベル調整後の光ビックアップ信号のゲインを自動調整する回路と、を備えている。光ピックアップ信号は画面上に波形として表示される信号ではない。そもそも光ピックアップ信号は信号性質上生体信号とは大きく異なる。 Patent Document 3 describes an optical disk reproducing apparatus. The apparatus includes a circuit that automatically adjusts the level of the optical pickup signal and a circuit that automatically adjusts the gain of the optical pickup signal after the level adjustment. The optical pickup signal is not a signal displayed as a waveform on the screen. In the first place, the optical pickup signal is greatly different from the biological signal in terms of signal characteristics.
超音波診断装置において、超音波画像と共に生体信号を表示するためには、それに先立って、入力信号のDCレベルを調整(オフセット調整)する必要があるが、その作業をすべてマニュアルで行う場合、ユーザーに大きな負担がかかる。マニュアル調整によると、諸状況に適合した調整結果を必ずしも得られないという問題がある。利得又は増幅度の調整においても同様の問題を指摘できる。 In order to display a biological signal together with an ultrasonic image in an ultrasonic diagnostic apparatus, it is necessary to adjust (offset adjustment) the DC level of the input signal prior to that. Is a heavy burden. According to manual adjustment, there is a problem that adjustment results suitable for various situations cannot always be obtained. A similar problem can be pointed out in the adjustment of gain or amplification.
本発明の目的は、生体信号処理回路の調整においてユーザーの負担を軽減又は解消することにある。あるいは、本発明の目的は、生体信号のDCレベル及び生体信号の振幅が自然に最適化されるようにすることにある。あるいは、生体信号処理回路の調整を簡便に行えるようにすることにある。 An object of the present invention is to reduce or eliminate a user's burden in adjustment of a biological signal processing circuit. Alternatively, an object of the present invention is to naturally optimize the DC level of the biological signal and the amplitude of the biological signal. Alternatively, the biological signal processing circuit can be easily adjusted.
本発明に係る超音波診断装置は、生体信号測定装置が接続される入力ポートと、前記入力ポートからのアナログ信号を増幅する増幅回路と、前記入力ポートと前記増幅回路との間に設けられ、前記増幅回路へ入力されるアナログ信号のDCレベルを調整するレベル調整回路と、前記増幅回路から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路と、調整モード実行時において、前記デジタル信号に基づいて前記レベル調整回路の動作を制御することにより、前記レベル調整後のアナログ信号のDCレベルを前記増幅回路の入力基準レベルに合わせる制御回路と、を含むことを特徴とする。 An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is provided between an input port to which a biological signal measuring device is connected, an amplification circuit that amplifies an analog signal from the input port, and the input port and the amplification circuit. A level adjustment circuit that adjusts a DC level of an analog signal input to the amplifier circuit; a conversion circuit that converts the analog signal output from the amplifier circuit into a digital signal; and when the adjustment mode is executed, based on the digital signal And a control circuit for adjusting the DC level of the analog signal after level adjustment to the input reference level of the amplifier circuit by controlling the operation of the level adjustment circuit.
上記構成によれば、制御回路が、デジタル信号に基づいて、増幅回路へ入力されるアナログ信号のDCレベル(オフセット)をフィードバック制御する。具体的には、増幅回路における入力基準レベルに対して、増幅回路に入力されるアナログ信号のDCレベルが適合される。入力基準レベルは、望ましくは、利得(増幅率)がゼロとなるレベルである。ホストコントローラに送られるデジタル信号を参照しているので正確な調整を行える。生体信号の極性を判定し、それに応じて制御するようにしてもよい。 According to the above configuration, the control circuit feedback-controls the DC level (offset) of the analog signal input to the amplifier circuit based on the digital signal. Specifically, the DC level of the analog signal input to the amplifier circuit is adapted to the input reference level in the amplifier circuit. The input reference level is desirably a level at which the gain (amplification factor) becomes zero. Since the digital signal sent to the host controller is referenced, accurate adjustment can be performed. The polarity of the biological signal may be determined and controlled accordingly.
望ましくは、前記制御回路は、前記デジタル信号中の1又は複数の波形平坦区間から代表振幅値を求め、その代表振幅値に基づいて前記レベル調整回路の動作を制御する。DCレベルは波形平坦区間内のレベルであるとみなせるので、波形平坦部分から代表振幅値(例えば平均値)を求めるものである。波形平坦区間ごとに1つのサンプリングが行われてもよいし、複数のサンプリングが行われてもよい。 Preferably, the control circuit obtains a representative amplitude value from one or a plurality of waveform flat sections in the digital signal, and controls the operation of the level adjustment circuit based on the representative amplitude value. Since the DC level can be regarded as a level within the waveform flat section, a representative amplitude value (for example, an average value) is obtained from the waveform flat portion. One sampling may be performed for each waveform flat section, or a plurality of samplings may be performed.
望ましくは、前記制御回路は、前記DCレベルを前記入力基準レベルに合わせた後に前記増幅回路の利得を調整する。これにより利得調整を正しく行える。 Preferably, the control circuit adjusts the gain of the amplifier circuit after adjusting the DC level to the input reference level. Thereby, gain adjustment can be performed correctly.
望ましくは、前記変換回路は、前記増幅回路から出力されたアナログ信号を第1デジタル信号に変換する第1変換回路であり、当該超音波診断装置は、更に、前記増幅回路から出力されたアナログ信号から同期信号生成用の信号成分を抽出する抽出回路と、前記同期信号生成用の信号成分を第2デジタル信号に変換する第2変換回路と、前記第2デジタル信号が示す波高値を閾値と比較することにより同期信号を生成する同期信号生成回路と、を含み、前記制御回路は、前記調整モード実行時において、前記第2デジタル信号が示す波高値が前記閾値を超えるように前記増幅回路における利得を調整する。 Preferably, the conversion circuit is a first conversion circuit that converts an analog signal output from the amplification circuit into a first digital signal, and the ultrasonic diagnostic apparatus further includes the analog signal output from the amplification circuit. An extraction circuit for extracting a signal component for generating a synchronization signal from the signal, a second conversion circuit for converting the signal component for generating the synchronization signal into a second digital signal, and comparing a peak value indicated by the second digital signal with a threshold value A synchronization signal generating circuit that generates a synchronization signal by performing the adjustment mode, and the control circuit is configured to gain in the amplifier circuit so that a peak value indicated by the second digital signal exceeds the threshold value when the adjustment mode is executed. Adjust.
上記構成によれば、第1変換回路から出力された第1デジタル信号に基づいてDCレベルが調整され、第2変換回路から出力された第2デジタル信号に基づいて利得が調整される。第2デジタル信号を構成する各波高値は閾値と比較されて、これにより同期信号が生成される。ピーク波高値が閾値を超えるように、望ましくは、閾値よりも高い目標値に達するように、利得が調整される。これにより同期信号を適切に生成できる。 According to the above configuration, the DC level is adjusted based on the first digital signal output from the first conversion circuit, and the gain is adjusted based on the second digital signal output from the second conversion circuit. Each peak value constituting the second digital signal is compared with a threshold value, thereby generating a synchronization signal. The gain is adjusted to reach a target value higher than the threshold value so that the peak value exceeds the threshold value. Thereby, a synchronizing signal can be generated appropriately.
望ましくは、前記生体信号測定装置に対してダミー信号を与える信号源を含み、前記生体信号測定装置に対して前記ダミー信号を与えた状態において前記調整モードが実行される。生体信号処理回路の調整のために、生体から生体信号を取得すると、同人に負担を与えてしまう等の問題が生じる。信号源を利用すれば、そのような負担が生じない。調整モードの実行後に、実際に被検者に電極等が設置されて、生体信号が取得される。 Preferably, the adjustment mode is executed in a state in which a signal source for supplying a dummy signal to the biological signal measuring device is provided and the dummy signal is supplied to the biological signal measuring device. When a biological signal is acquired from a living body for adjustment of the biological signal processing circuit, problems such as giving a burden to the person arise. If a signal source is used, such a burden does not occur. After execution of the adjustment mode, electrodes and the like are actually installed on the subject, and a biological signal is acquired.
レベル及び利得の設定値セットを生体信号測定装置ごとに記憶しておき、いずれかの生体信号測定装置が接続された時点で、それに対応する設定値セットを読み出してセットするようにしてもよい。 A set value set of level and gain may be stored for each biological signal measuring device, and when any of the biological signal measuring devices is connected, the corresponding set of set values may be read and set.
本発明によれば、生体信号処理回路の調整においてユーザーの負担を軽減又は解消できる。あるいは、生体信号のDCレベル及び振幅が自然に最適化される。あるいは、生体信号処理回路の調整を簡便に行える。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a user's burden can be reduced or eliminated in adjustment of a biological signal processing circuit. Alternatively, the DC level and amplitude of the biological signal are naturally optimized. Alternatively, the biological signal processing circuit can be easily adjusted.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図1には本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されている。超音波診断装置は、医療機関等に設置される医療装置である。 FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. An ultrasonic diagnostic apparatus is a medical apparatus installed in a medical institution or the like.
図1において、超音波診断装置は、装置本体10とプローブ12とを含む。プローブ12は、1Dアレイ振動子を有し、それによって超音波ビームが形成される。その超音波ビームは電子走査される。電子走査方式として、電子リニア走査方式、電子セクタ走査方式等が知られている。1Dアレイ振動に代えて2Dアレイ振動子を設けてもよい。装置本体10には本体側コネクタ16が設けられており、それに対してプローブ側コネクタが接続される。
In FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus includes an apparatus
装置本体10には生体信号を受け入れる入力端子(入力ポート)38が設けられている。入力端子38には生体信号測定装置の1つとして図示の例では心電モニタ37が接続されている。それは、被検体14に対して装着された複数の電極の間に誘起される電圧から心電信号を生成する装置である。
The
装置本体10の構成について説明する。送受信部18は、送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーとして機能する電子回路である。送信時において、送受信部18からアレイ振動子へ複数の送信信号が並列的に供給される。これによりアレイ振動子の作用により送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波がアレイ振動子にて受波されると、アレイ振動子から複数の受信信号が並列的に送受信部18へ出力される。送受信部18においては、複数の受信信号を整相加算し、これにより受信ビームに相当するビームデータを生成する。
The configuration of the apparatus
ビームデータ処理部20は、検波回路、対数変換回路等の公知の回路構成を有し、入力されるビームデータを順次処理する。画像形成部22は、電子走査方向に並ぶ複数のビームデータ(受信フレームデータ)に基づいて、座標変換、補間処理等により、表示フレームデータを生成する。表示フレームデータは断層画像を構成するものである。その画像データが表示処理部24を介して表示器26へ送られ、表示器26において断層画像が表示される。他の超音波画像が表示されてもよい。表示器26は、LCD、有機ELデバイス等によって構成される。
The beam
生体信号処理回路40は、入力端子38から入力されたアナログ信号(生体信号)を処理する回路であり、具体的には、アナログ信号を増幅した上でそれをデジタル信号に変換する回路である。増幅に先立ってアナログ信号のDCレベルが調整される。生体信号処理回路40は、本実施形態において2つの処理系統を有しており、それらによって、生体信号波形を表す第1デジタル信号と、抽出されたR波成分を表す第2デジタル信号と、が生成されている。それらの信号はホストコントローラ30へ出力されている。
The biological
ホストコントローラ30はCPU及び動作プログラムによって構成される。ホストコントローラ30は装置本体10内の各構成の動作を制御するものである。また、ホストコントローラ30は、生体信号処理回路40から出力される2つのデジタル信号を処理する。調整モードの実行時において、ホストコントローラ30は、生体信号処理回路40の動作をフィードバック調整する。
The
具体的に説明する。ホストコントローラ30は、第1デジタル信号に基づいて生体信号の波形が表示器26の画面上に表示されるように、超音波画像に合成される波形イメージを生成する。また、ホストコントローラ30は、第2デジタル信号(R波抽出信号)に基づいてR波同期信号を生成する。その機能が同期信号生成部34として表されている。R波同期信号は心拍に同期した動作を行う場合に利用される。
This will be specifically described. The
本実施形態においては、ホストコントローラ30は、調整モードの実行時において、生体信号処理回路40を調整する。その機能が回路調整部32として表現されている。回路調整部32は、レベル(オフセット)自動調整機能、及び、利得(増幅率)自動調整機能を有する。回路調整部32は、調整後の設定値セットを格納しておく記憶部36を有する。記憶部36がホストコントローラ30の外部に設けられてもよい。
In the present embodiment, the
調整モードの実行時においては、被検体(被検者)14から得られた生体信号を利用してもよいが、その生体信号に異常があることも考えられるので、被検者に代えて健常者を測定対象とし、健常者から得られた生体信号に基づいて生体信号処理回路40の動作を最適化するのが望ましい。生体信号測定装置ごとに事前に調整を完了し、その結果を記憶しておけば、生体信号測定装置の接続時にそれに対応する結果を利用して速やかに生体信号処理回路40の動作を最適化できる。すなわち、記憶部36において、生体信号測定装置ごとに、最適なレベルが得られた時点での設定値と最適な利得が得られた時点での設定値とからなる設定値セットを格納しておき、生体信号測定装置が接続された時点で、その種別を認識し、それに対応する設定値セットを読み出し、それらを実際に設定するようにしてもよい。装置本体10の中に又は外部に被検体14に変わる信号源を用意してもよい。これに関しては後に図7を用いて説明する。
When the adjustment mode is executed, a biological signal obtained from the subject (subject) 14 may be used. However, since the biological signal may be abnormal, it is healthy instead of the subject. It is desirable to optimize the operation of the biological
図2には、生体信号処理回路40の第1構成例が示されている。レベル調整回路42にはアナログ信号52が入力されている。それは生体信号であり、本実施形態では心電モニタからの心電信号である。レベル調整回路42は、後段の増幅回路44に入力されるアナログ信号54のDCレベル(オフセットレベル)を増幅回路44の入力における増幅率ゼロレベルに合わせるためのレベルシフターとして機能する。調整モードの実行時において、ホストコントローラからレベル制御信号64が出力され、そのレベル制御信号64によってレベル調整回路42内のポテンショメータ(デジタルポテンショメータ)42aの値が可変設定される。これによりDCレベルが操作される。
FIG. 2 shows a first configuration example of the biological
増幅回路44は、入力されるアナログ信号54を増幅する回路である。正側及び負側の両方の極性について増幅を行うものである。その入力側の増幅率ゼロレベル(入力基準レベル)に対して、アナログ信号54のDCレベルが一致していれば、利得つまり増幅率の可変によっても、増幅回路44から出力される増幅後のアナログ信号におけるDCレベルが上下に動くことはない。増幅率ゼロレベルは後段のADC46の入力側間口の中間レベルに合わせられている。増幅回路44はポテンショメータ(デジタルポテンショメータ)44aを有する。調整モードの実行時においては、レベル調整後に利得調整が実行される。その利得調整過程において、ホストコントローラから増幅制御信号66が出力される。その増幅制御信号66によってポテンショメータ44aの値が可変設定される。本実施形態では、第2デジタル信号であるR波抽出信号62の振幅が適正になるように、増幅率が定められる。
The
ADC46は、アナログ信号56を第1デジタル信号60に変換する変換回路である。ADC46の入力側の間口に対して、そこに入力されるアナログ信号のDCレベル及び利得が適正になるように、上記のようにレベル調整及び利得調整が実行される。
The
BPF(バンドパスフィルタ)48は、心電信号中のR波成分を抽出するフィルタである。抽出された成分がADC50に送られ、第2デジタル信号としてのR波抽出信号62に変換される。そのR波抽出信号62に基づいてホストコントローラがR波同期信号を生成する。
The BPF (band pass filter) 48 is a filter that extracts an R wave component in the electrocardiogram signal. The extracted component is sent to the
本実施形態では、レベル調整時においては第1デジタル信号としてのデジタル信号60が参照されており、利得調整時においては第2デジタル信号としてのR波抽出信号62が参照されている。なお、BPF48及びADC50を除外し、デジタル信号46に基づいて直接的にR波同期信号が生成されてもよい。なお、ポテンショメータ42a,44aのそれぞれに代えてDACを設けてもよい。それ以外の構成によって調整を行うようにしてもよい。
In the present embodiment, the
図3には、調整前の心電信号68及び調整後の心電信号74が示されている。横軸は時間軸であり、縦軸は増幅回路の入力側の電圧を示している。ここで、電圧レンジ76は0から3.3Vの間であり、その中間レベルが1.65Vである。その中間レベルが増幅率ゼロの基準レベル75である。
FIG. 3 shows an
調整モードにおいては、まず、調整前の心電信号68に対して符号70で示されるレベル調整が実施される。すなわち、心電信号68のDCレベルが基準レベル75に合わせられる。これにより利得を代えてもDCレベルが変化することはなくなる。続いて、利得が調整され、符号72で示されるように、心電信号の振幅が最適化される。具体的には、R波抽出信号におけるピーク波高値が閾値を超えるように、より具体的にはピーク波高値が閾値よりも上の目標値に到達するように、利得が調整される。調整の結果、心電信号74が得られる。調整完了後、超音波診断(検査モード)が実施される。
In the adjustment mode, first, level adjustment indicated by
図4にはレベル調整方法の一例が示されている。この処理はホストコントローラによって実行されるものである。調整完了前の心電波形(第1デジタル信号)68に対して一定時間T1(例えば1.5sec)を有する時間窓が順次設定され、個々の時間窓の中に複数の区間78が設定される。個々の区間78の時間長はΔT(例えば100msec)である。各区間78において、波形の変動幅が所定の振幅幅(例えば±0.1mV)に収まっているのか否かが判定される。符号80は個々の区間78ごとの判定結果を示している。区間ごとにOK又はNGの判定がなされている。OKが判定された1又は複数の区間に基づいて、フィードバック制御で参照する代表値としてDCレベル平均値82が演算される。例えば、OKが判定された区間ごとに、1又は複数のポイントでの電圧がサンプリングされ、それらに基づいてDCレベル平均値82が演算される。
FIG. 4 shows an example of the level adjustment method. This process is executed by the host controller. A time window having a predetermined time T1 (for example, 1.5 sec) is sequentially set for the electrocardiogram waveform (first digital signal) 68 before the adjustment is completed, and a plurality of
上記手法によれば平坦性が認められる部分だけに基づいて、つまり波形変化部分を無視して、DCレベルを特定することが可能である。これ以外の手法(例えば平滑化法、フィルタ法)を利用してもよい。生体信号の極性が反転していることもあるので、そのよう場合にも対応できる手法を採用するのが望ましい。 According to the above method, it is possible to specify the DC level based only on the portion where flatness is recognized, that is, ignoring the waveform change portion. Other methods (for example, a smoothing method and a filter method) may be used. Since the polarity of the biological signal may be reversed, it is desirable to adopt a method that can cope with such a case.
図5には利得調整方法の一例が示されている。この処理もホストコントローラによって実行されるものである。レベル調整後におけるR波抽出信号(第2デジタル信号)84は、R波に相当する複数のピーク(又はピーク列)86を有する。横軸は時間軸であり、縦軸はデジタル波高値(絶対値)を示している。R波抽出信号84に対して、一定時間(例えば1.5sec)を有する時間窓が順次設定される。個々の時間窓の中において複数のピークの波高値(絶対値)が参照され、それらに基づいてピーク平均値94が演算される。ピーク平均値94が閾値88よりも高い目標値90に到達するように、あるいは、それに合うように、利得が調整される(符号92参照)。
FIG. 5 shows an example of the gain adjustment method. This process is also executed by the host controller. The R wave extraction signal (second digital signal) 84 after the level adjustment has a plurality of peaks (or peak rows) 86 corresponding to the R wave. The horizontal axis is the time axis, and the vertical axis indicates the digital peak value (absolute value). A time window having a certain time (for example, 1.5 sec) is sequentially set for the R
もちろん、上記手法は例示であり、結果として、波形の振幅を適正化できる限りにおいて、他の手法を利用することが可能である。本実施形態では、R波抽出信号である第2デジタル信号に基づいて利得の調整を行ったが、第1デジタル信号に基づいて利得調整を行うことも可能である。 Of course, the above method is an example, and as a result, as long as the amplitude of the waveform can be optimized, other methods can be used. In the present embodiment, gain adjustment is performed based on the second digital signal that is the R-wave extraction signal, but gain adjustment can also be performed based on the first digital signal.
図6には調整モードの際のホストコントローラの動作例がフローチャートとして示されている。S10では第1デジタル信号における平坦部分の平均値(現在のDCレベル)が演算され、S12において、その平均値が基準レベルから見て許容範囲内にあるか否かが判定される。許容範囲外であればS14においてレベルが1段階変更された上で、S10以降の工程が実行される。S12において許容範囲内であると判定された場合、S16において第2デジタル信号に基づいてピーク値(平均値)が演算され、S20において、ピーク値が目標値を基準として許容範囲内にあるか否かが判断される。許容範囲外であればS18において利得が1段階変更された上で、S16以降の工程が繰り返し実行される。S20において、ピーク値が許容範囲内であれば本処理を終了する。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the host controller in the adjustment mode. In S10, an average value (current DC level) of the flat portion in the first digital signal is calculated. In S12, it is determined whether or not the average value is within an allowable range as viewed from the reference level. If it is out of the allowable range, the level is changed by one step in S14, and the processes after S10 are executed. If it is determined in S12 that the value is within the allowable range, a peak value (average value) is calculated based on the second digital signal in S16. In S20, whether or not the peak value is within the allowable range with reference to the target value. Is judged. If it is outside the allowable range, the gain is changed by one step in S18, and the processes after S16 are repeatedly executed. In S20, if the peak value is within the allowable range, this process is terminated.
図7には超音波診断装置の第2構成例が示されている。図1に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。図7に示す第2構成例では装置本体10内にパルス信号発生器(信号源)96が設けられている。心電モニタ37が有する複数の電極は被検体14には装着されておらず、複数の電極に対してパルス信号発生器96からの微弱なダミー(模擬)信号が与えられている。心電モニタから出力された疑似心電信号が生体信号処理回路40へ与えられ、その動作が調整される。疑似心電信号が健常者の心電信号にできるだけ近くなるように、パルス信号を生成するのが望ましい。R波を模擬するパルスの波高値は例えば数mVである。
FIG. 7 shows a second configuration example of the ultrasonic diagnostic apparatus. The same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the second configuration example shown in FIG. 7, a pulse signal generator (signal source) 96 is provided in the apparatus
図8には、調整前の疑似心電信号98と、調整後の疑似心電信号104と、が示されている。横軸は時間軸であり、縦軸は増幅回路へ入力される信号の電圧を示している。疑似心電信号98は、R波を模擬した複数のパルス100,102を有している。符号106で示されるようにまずDCレベルが最適化され、その後、利得が最適化される。パルスの形態や発生時刻は既知であるので、それを利用してサンプリングを行うようにしてもよい。例えば、パルス100,102が50msecの周期で生成され、個々のパルス100,102のパルス幅が20msecであれば、各パルス100,1102の立ち上がり点から20msec後をスタートタイミングとして、そこから次のパルスの立ち上がり直前までの期間において複数の電圧をサンプリングし、それらの電圧に基づいてDCレベル平均値を演算するようにしてもよい。また、ピーク平均値の演算でも、パルス発生時刻が既知であることを利用してサンプリング時間を定めてもよい。
FIG. 8 shows a
図9には生体信号処理回路の第2構成例が示されている。図2に示した構成と同様の構成には同一符号を付しその説明を省略する。図9に示す第2構成例では、図2に示されていたBPF48及びADC50が含まれていない。それ以外は図2に示した構成と同じである。すなわち、この第2構成例はR波成分抽出を行わないものである。それに代えて、ホストコントローラにおいて、デジタル信号60に基づいてR波同期信号が生成されている。このような構成は簡易なものであるので、コスト低減等の利点を得られる。
FIG. 9 shows a second configuration example of the biological signal processing circuit. The same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In the second configuration example shown in FIG. 9, the
上記実施形態においては専ら心電信号についての処理を説明したが、他の生体信号が処理されてもよい。そのような信号として心音信号、脈波信号等があげられる。心拍を表す成分が含まれる生体信号であればそこからR波同期信号に相当する同期信号を生成し得る。そのような成分が含まれない場合(例えば呼吸信号)であっても、レベル調整及び利得調整の内で少なくとも前者を、望ましくは両者を自動化すれば、ユーザーの負担を軽減できる。 In the above embodiment, the processing for the electrocardiogram signal has been described exclusively, but other biological signals may be processed. Examples of such signals include heart sound signals and pulse wave signals. If a biological signal includes a component representing a heartbeat, a synchronization signal corresponding to the R-wave synchronization signal can be generated therefrom. Even when such a component is not included (for example, a respiratory signal), the burden on the user can be reduced by automating at least the former, preferably both of the level adjustment and gain adjustment.
10 装置本体、12 プローブ、14 被検体、30 ホストコントローラ、32 回路調整部、37 心電モニタ、40 生体信号処理回路、42 レベル調整回路(オフセット調整回路)、44 増幅回路、46,50 ADC(アナログデジタル変換器)。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記入力ポートからのアナログ信号を増幅する増幅回路と、
前記入力ポートと前記増幅回路との間に設けられ、前記増幅回路へ入力されるアナログ信号のDCレベルを調整するレベル調整回路と、
前記増幅回路から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路と、
調整モード実行時において、前記デジタル信号に基づいて前記レベル調整回路の動作を制御することにより、前記レベル調整後のアナログ信号のDCレベルを前記増幅回路の入力基準レベルに合わせる制御回路と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。 An input port to which a biological signal measuring device is connected;
An amplifier circuit for amplifying an analog signal from the input port;
A level adjustment circuit that is provided between the input port and the amplifier circuit and adjusts a DC level of an analog signal input to the amplifier circuit;
A conversion circuit for converting an analog signal output from the amplifier circuit into a digital signal;
A control circuit for adjusting the DC level of the analog signal after the level adjustment to the input reference level of the amplifier circuit by controlling the operation of the level adjustment circuit based on the digital signal at the time of executing the adjustment mode;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記制御回路は、前記デジタル信号中の1又は複数の波形平坦区間から代表振幅値を求め、その代表振幅値に基づいて前記レベル調整回路の動作を制御する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The apparatus of claim 1.
The control circuit obtains a representative amplitude value from one or a plurality of waveform flat sections in the digital signal, and controls the operation of the level adjustment circuit based on the representative amplitude value.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記制御回路は、前記DCレベルを前記入力基準レベルに合わせた後に前記増幅回路の利得を調整する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The apparatus of claim 1.
The control circuit adjusts the gain of the amplifier circuit after adjusting the DC level to the input reference level.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記変換回路は、前記増幅回路から出力されたアナログ信号を第1デジタル信号に変換する第1変換回路であり、
当該超音波診断装置は、更に、
前記増幅回路から出力されたアナログ信号から同期信号生成用の信号成分を抽出する抽出回路と、
前記同期信号生成用の信号成分を第2デジタル信号に変換する第2変換回路と、
前記第2デジタル信号が示す波高値を閾値と比較することにより同期信号を生成する同期信号生成回路と、
を含み、
前記制御回路は、前記調整モード実行時において、前記第2デジタル信号が示す波高値が前記閾値を超えるように前記増幅回路における利得を調整する、
を含むことを特徴とする超音波診断装置。 The apparatus of claim 3.
The conversion circuit is a first conversion circuit that converts an analog signal output from the amplifier circuit into a first digital signal;
The ultrasonic diagnostic apparatus further includes:
An extraction circuit that extracts a signal component for generating a synchronization signal from the analog signal output from the amplification circuit;
A second conversion circuit for converting the signal component for generating the synchronization signal into a second digital signal;
A synchronization signal generating circuit that generates a synchronization signal by comparing a peak value indicated by the second digital signal with a threshold;
Including
The control circuit adjusts a gain in the amplifier circuit so that a peak value indicated by the second digital signal exceeds the threshold value when the adjustment mode is executed.
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記生体信号測定装置に対してダミー信号を与える信号源を含み、
前記生体信号測定装置に対して前記ダミー信号を与えた状態において前記調整モードが実行される、
ことを特徴とする超音波診断装置。
The apparatus of claim 1.
A signal source for providing a dummy signal to the biological signal measuring device;
The adjustment mode is executed in a state where the dummy signal is given to the biological signal measuring device.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
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2017
- 2017-06-15 WO PCT/JP2017/022083 patent/WO2018016241A1/en active Application Filing
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