JP3462351B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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- H03H7/01—Frequency selective two-port networks
- H03H7/0115—Frequency selective two-port networks comprising only inductors and capacitors
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
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- G—PHYSICS
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- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
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- G01S15/8934—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a dynamic transducer configuration
- G01S15/8938—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a dynamic transducer configuration using transducers mounted for mechanical movement in two dimensions
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- Power Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
係り、特に、被検体に超音波を送波してその反射波に基
づいて被検体を診断する超音波診断装置に関する。
係り、特に、被検体に超音波を送波してその反射波に基
づいて被検体を診断する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】血管内及び脈管内に挿入するカテーテル
に内蔵された超音波振動子から超音波を送波し、被検体
内の組織で反射された反射波を当該超音波振動子で受波
し、増幅・検波等の処理を行った後に、画像としてＣＲ
Ｔ等の表示器に表示する体腔内超音波診断装置が広く知
られている。
に内蔵された超音波振動子から超音波を送波し、被検体
内の組織で反射された反射波を当該超音波振動子で受波
し、増幅・検波等の処理を行った後に、画像としてＣＲ
Ｔ等の表示器に表示する体腔内超音波診断装置が広く知
られている。
【０００３】一般に、被検体内に放射された超音波は、
診断領域を通過する際に被検体の組織による吸収・減衰
を受ける。生体での吸収係数は、１〜３ｄＢ／（ｃｍ・
ＭＨｚ）程度である。この吸収・減衰の影響は、超音波
の伝播距離に依存する他、超音波の周波数にも依存し、
高周波のものほど減衰が大きい。
診断領域を通過する際に被検体の組織による吸収・減衰
を受ける。生体での吸収係数は、１〜３ｄＢ／（ｃｍ・
ＭＨｚ）程度である。この吸収・減衰の影響は、超音波
の伝播距離に依存する他、超音波の周波数にも依存し、
高周波のものほど減衰が大きい。
【０００４】超音波診断装置における超音波の伝播方向
の分解能は、超音波の周波数が高いほど細かくなるが、
一方で、感度は、超音波の吸収・減衰のために超音波振
動子から距離が遠くなるほど低下し、ＳＮ比が劣化した
画像となる。
の分解能は、超音波の周波数が高いほど細かくなるが、
一方で、感度は、超音波の吸収・減衰のために超音波振
動子から距離が遠くなるほど低下し、ＳＮ比が劣化した
画像となる。
【０００５】従って、超音波振動子から近距離の部分に
ついては高い周波数の超音波を用いて高分解能の画像を
得て、遠距離の部分については低い周波数の超音波を用
いて低分解能ではあるがＳＮ比の劣化が少ない画像を得
るという方法がある。この方法は、被検体内の組織で反
射された反射波を超音波振動子で受波し、これをフィル
タリングするフィルタの特性を超音波振動子からの距離
（観察深度）に応じて変化させるものである。
ついては高い周波数の超音波を用いて高分解能の画像を
得て、遠距離の部分については低い周波数の超音波を用
いて低分解能ではあるがＳＮ比の劣化が少ない画像を得
るという方法がある。この方法は、被検体内の組織で反
射された反射波を超音波振動子で受波し、これをフィル
タリングするフィルタの特性を超音波振動子からの距離
（観察深度）に応じて変化させるものである。
【０００６】このフィルタとして、一般には、ローパス
フィルタ（ＬＰＦ）とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とを
組合わせたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が使用され
る。ローパスフィルタは、観察深度が深くなるにつれて
カットオフ周波数を低くして、観察深度が浅い領域にお
いては高分解能を実現し、観察深度が深い領域において
はＳＮ比の劣化を防止する。また、ハイパスフィルタ
は、観察深度が深くなるにつれてカットオフ周波数を低
くして、これによりバンドパスフィルタの帯域幅を一定
にして熱雑音を所定値以下に抑える。
フィルタ（ＬＰＦ）とハイパスフィルタ（ＨＰＦ）とを
組合わせたバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が使用され
る。ローパスフィルタは、観察深度が深くなるにつれて
カットオフ周波数を低くして、観察深度が浅い領域にお
いては高分解能を実現し、観察深度が深い領域において
はＳＮ比の劣化を防止する。また、ハイパスフィルタ
は、観察深度が深くなるにつれてカットオフ周波数を低
くして、これによりバンドパスフィルタの帯域幅を一定
にして熱雑音を所定値以下に抑える。
【０００７】電子スキャン方式の超音波診断装置におい
ては、利用する周波数は、大凡３．５〜１０ＭＨｚ程度
である。かかる周波数において、観察深度に応じて特性
を可変するフィルタを実現するには、そのローパスフィ
ルタ及びハイパスフィルタを一段のＲＣ回路またはＬＣ
回路で構成し、そのコンデンサ（Ｃ）としては、可変容
量ダイオードが採用されている。
ては、利用する周波数は、大凡３．５〜１０ＭＨｚ程度
である。かかる周波数において、観察深度に応じて特性
を可変するフィルタを実現するには、そのローパスフィ
ルタ及びハイパスフィルタを一段のＲＣ回路またはＬＣ
回路で構成し、そのコンデンサ（Ｃ）としては、可変容
量ダイオードが採用されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、血管や
脈管を撮像するための体腔内超音波診断装置のように、
利用する周波数が２０ＭＨｚを越えると、それにつれて
帯域が広くなり、取り込む熱雑音が増加する。熱雑音の
ＲＭＳ値は、帯域の１／２乗に比例するためである。
脈管を撮像するための体腔内超音波診断装置のように、
利用する周波数が２０ＭＨｚを越えると、それにつれて
帯域が広くなり、取り込む熱雑音が増加する。熱雑音の
ＲＭＳ値は、帯域の１／２乗に比例するためである。
【０００９】従って、前述のようなカットオフ周波数が
可変のフィルタにおいて、周波数の遮断特性を急峻に
し、余分な熱雑音の影響を排除する必要が生じる。とこ
ろが、前述のような一段のＲＣ回路またはＬＣ回路によ
って構成されたフィルタでは、周波数の遮断特性が悪
く、実用的な診断画像が得られない。
可変のフィルタにおいて、周波数の遮断特性を急峻に
し、余分な熱雑音の影響を排除する必要が生じる。とこ
ろが、前述のような一段のＲＣ回路またはＬＣ回路によ
って構成されたフィルタでは、周波数の遮断特性が悪
く、実用的な診断画像が得られない。
【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、被検体に超音波を送波してその反射波に基づ
いて被検体を診断する超音波診断装置において、被検体
を高品位に診断可能にすることを目的とする。
のであり、被検体に超音波を送波してその反射波に基づ
いて被検体を診断する超音波診断装置において、被検体
を高品位に診断可能にすることを目的とする。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、被検体に超音波を送波してその反射波に基づい
て被検体を診断する超音波診断装置であって、超音波を
発生して被検体に送波する送波手段を内蔵したカテーテ
ルと、被検体からの反射波を電気信号として受信する受
信手段と、受信に係る電気信号をフィルタリングするフ
ィルタ手段と、前記フィルタ手段のフィルタ特性を制御
する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記カテーテ
ルが挿入された体腔の内部においては前記フィルタ特性
を略一定に維持し、当該体腔の外部においては当該体腔
の壁組織付近からの観察深度に応じて前記フィルタ特性
を変化させることを特徴とし、不要な分解能の劣化を抑
えることにより、被検体を高品位に診断することができ
る。
装置は、被検体に超音波を送波してその反射波に基づい
て被検体を診断する超音波診断装置であって、超音波を
発生して被検体に送波する送波手段を内蔵したカテーテ
ルと、被検体からの反射波を電気信号として受信する受
信手段と、受信に係る電気信号をフィルタリングするフ
ィルタ手段と、前記フィルタ手段のフィルタ特性を制御
する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記カテーテ
ルが挿入された体腔の内部においては前記フィルタ特性
を略一定に維持し、当該体腔の外部においては当該体腔
の壁組織付近からの観察深度に応じて前記フィルタ特性
を変化させることを特徴とし、不要な分解能の劣化を抑
えることにより、被検体を高品位に診断することができ
る。
【００１８】本発明に係る超音波診断装置において、前
記制御手段は、前記カテーテルが挿入された体腔の外部
においては、当該体腔の壁組織付近からの観察深度が深
くなるにつれて前記フィルタ手段の高域側のカットオフ
周波数を低くすることが好ましい。
記制御手段は、前記カテーテルが挿入された体腔の外部
においては、当該体腔の壁組織付近からの観察深度が深
くなるにつれて前記フィルタ手段の高域側のカットオフ
周波数を低くすることが好ましい。
【００１９】本発明に係る超音波診断装置において、前
記制御手段は、被検体からの反射波のうち所定レベルを
越える反射波の受信に基づいて、当該反射波の受信の後
は、当該反射波に係る被検体内の組織からの観察深度が
深くなるにつれて前記フィルタ手段の高域側のカットオ
フ周波数を低くすることが好ましい。
記制御手段は、被検体からの反射波のうち所定レベルを
越える反射波の受信に基づいて、当該反射波の受信の後
は、当該反射波に係る被検体内の組織からの観察深度が
深くなるにつれて前記フィルタ手段の高域側のカットオ
フ周波数を低くすることが好ましい。
【００２０】本発明に係る超音波診断装置において、前
記制御手段は、被検体からの反射波のうち所定レベルを
越える反射波の受信からの経過時間に応じて前記フィル
タ手段の高域側のカットオフ周波数を低くすることが好
ましい。
記制御手段は、被検体からの反射波のうち所定レベルを
越える反射波の受信からの経過時間に応じて前記フィル
タ手段の高域側のカットオフ周波数を低くすることが好
ましい。
【００２１】本発明に係る超音波診断装置において、前
記フィルタ手段は、可変容量ダイオードを含むＬＣフィ
ルタで構成され、前記制御手段により前記可変容量ダイ
オードの容量が調整されることによりフィルタ特性が変
化することが好ましい。
記フィルタ手段は、可変容量ダイオードを含むＬＣフィ
ルタで構成され、前記制御手段により前記可変容量ダイ
オードの容量が調整されることによりフィルタ特性が変
化することが好ましい。
【００２２】本発明に係る超音波診断装置において、前
記フィルタ手段は、可変容量ダイオードを含むＬＣフィ
ルタを少なくとも２段接続してなり、前記制御手段によ
り前記可変容量ダイオードの容量が調整されることによ
りフィルタ特性が変化することが好ましい。
記フィルタ手段は、可変容量ダイオードを含むＬＣフィ
ルタを少なくとも２段接続してなり、前記制御手段によ
り前記可変容量ダイオードの容量が調整されることによ
りフィルタ特性が変化することが好ましい。
【００２３】本発明に係る超音波診断装置において、前
記フィルタ手段の高域側のカットオフ周波数は２０ＭＨ
ｚ以上の範囲で可変であり、通過帯域の平坦特性は０．
１ｄＢ以内であることが好ましい。
記フィルタ手段の高域側のカットオフ周波数は２０ＭＨ
ｚ以上の範囲で可変であり、通過帯域の平坦特性は０．
１ｄＢ以内であることが好ましい。
【００２４】本発明に係る超音波診断装置において、前
記フィルタ手段によりフィルタリングした電気信号に基
づいて画像情報を生成する画像化手段をさらに備えるこ
とが好ましい。
記フィルタ手段によりフィルタリングした電気信号に基
づいて画像情報を生成する画像化手段をさらに備えるこ
とが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の好適な実施の形態を説明する。
の好適な実施の形態を説明する。
【００２６】先ず、本実施の形態に係る体腔内超音波診
断装置において使用する周波数可変フィルタの構成を説
明する。本実施の形態に係る周波数可変フィルタは、ロ
ーパスフィルタとハイパスフィルタとを組合わせてなる
バンドパスフィルタにより構成される。ローパスフィル
タ及びハイパスフィルタは、その遮断特性を急峻にすべ
く多段（２段以上）のものを採用する。
断装置において使用する周波数可変フィルタの構成を説
明する。本実施の形態に係る周波数可変フィルタは、ロ
ーパスフィルタとハイパスフィルタとを組合わせてなる
バンドパスフィルタにより構成される。ローパスフィル
タ及びハイパスフィルタは、その遮断特性を急峻にすべ
く多段（２段以上）のものを採用する。
【００２７】＜ローパスフィルタの構成例＞ここでは、
インダクタ（Ｌ）及びコンデンサ（Ｃ）を用いたＬＣフ
ィルタによりローパスフィルタを構成する例を説明す
る。図１（ａ）は、Ｌ及びＣを用いたチェビシェフ型の
２段のローパスフィルタを示し、図１（ｂ）は、Ｌ及び
Ｃを用いたチェビシェフ型の３段のローパスフィルタを
示す。
インダクタ（Ｌ）及びコンデンサ（Ｃ）を用いたＬＣフ
ィルタによりローパスフィルタを構成する例を説明す
る。図１（ａ）は、Ｌ及びＣを用いたチェビシェフ型の
２段のローパスフィルタを示し、図１（ｂ）は、Ｌ及び
Ｃを用いたチェビシェフ型の３段のローパスフィルタを
示す。
【００２８】以下、特性インピーダンスをＲ、カットオ
フ周波数をｆｃとし、通過帯域の平坦特性が０．１ｄＢ
以内であることを条件として回路定数を定める方法を説
明する。
フ周波数をｆｃとし、通過帯域の平坦特性が０．１ｄＢ
以内であることを条件として回路定数を定める方法を説
明する。
【００２９】（１）２段のローパスフィルタの場合
設計パラメータｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４を、
ｇ１＝０．９２９７２，
ｇ２＝１．４３４６４，
ｇ３＝１．４３４６４，
ｇ４＝０．９２９７２，
とすると、図１（ａ）に示すローパスフィルタの回路定
数Ｌ１，Ｃ１，Ｌ２，Ｃ２は、 Ｌ１＝ｇ１・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ１＝ｇ２／（２πｆｃ・Ｒ）， Ｌ２＝ｇ３・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ２＝ｇ４／（２πｆｃ・Ｒ）， で表わされる。
数Ｌ１，Ｃ１，Ｌ２，Ｃ２は、 Ｌ１＝ｇ１・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ１＝ｇ２／（２πｆｃ・Ｒ）， Ｌ２＝ｇ３・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ２＝ｇ４／（２πｆｃ・Ｒ）， で表わされる。
【００３０】（２）３段のローパスフィルタの場合
設計パラメータｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４，ｇ５，ｇ６
を、 ｇ１＝１．０３８２２， ｇ２＝１．５１６３２， ｇ３＝１．７８９１６， ｇ４＝１．７８９１６， ｇ５＝１．５１６３２， ｇ６＝１．０３８２２， とすると、図１（ｂ）に示すローパスフィルタの回路定
数Ｌ１，Ｃ１，Ｌ２，Ｃ２，Ｌ３，Ｃ３は、 Ｌ１＝ｇ１・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ１＝ｇ２／（２πｆｃ・Ｒ）， Ｌ２＝ｇ３・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ２＝ｇ４／（２πｆｃ・Ｒ）， Ｌ３＝ｇ５・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ３＝ｇ６／（２πｆｃ・Ｒ）， で表わされる。
を、 ｇ１＝１．０３８２２， ｇ２＝１．５１６３２， ｇ３＝１．７８９１６， ｇ４＝１．７８９１６， ｇ５＝１．５１６３２， ｇ６＝１．０３８２２， とすると、図１（ｂ）に示すローパスフィルタの回路定
数Ｌ１，Ｃ１，Ｌ２，Ｃ２，Ｌ３，Ｃ３は、 Ｌ１＝ｇ１・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ１＝ｇ２／（２πｆｃ・Ｒ）， Ｌ２＝ｇ３・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ２＝ｇ４／（２πｆｃ・Ｒ）， Ｌ３＝ｇ５・Ｒ／（２πｆｃ）， Ｃ３＝ｇ６／（２πｆｃ・Ｒ）， で表わされる。
【００３１】（３）Ｎ段のローパスフィルタの場合
設計パラメータｇｉ（ｉ＝１，２・・・２Ｎ）を上記の
条件（通過帯域の平坦特性が０．１ｄＢ以内）を満たす
ように設定すると、 ＬN＝ｇ2N-1・Ｒ／（２πｆｃ）， ＣN＝ｇ2N／（２πｆｃ・Ｒ） で表わされる。
条件（通過帯域の平坦特性が０．１ｄＢ以内）を満たす
ように設定すると、 ＬN＝ｇ2N-1・Ｒ／（２πｆｃ）， ＣN＝ｇ2N／（２πｆｃ・Ｒ） で表わされる。
【００３２】上記の式より、特性インピーダンス（Ｒ）
を小さくすると、Ｌは大きく、Ｃは小さくなり、一方、
特性インピーダンス（Ｒ）を大きくすると、Ｌは小さ
く、Ｃは大きくなることが理解される。
を小さくすると、Ｌは大きく、Ｃは小さくなり、一方、
特性インピーダンス（Ｒ）を大きくすると、Ｌは小さ
く、Ｃは大きくなることが理解される。
【００３３】カットオフ周波数（ｆｃ）を可変にするに
は、Ｌ及びＣの双方を可変にすることが望ましいが、連
続的に回路定数を変えることが可能なのは、現実的には
Ｃのみであり、Ｌの回路定数は固定にする必要がある。
なお、アナログスイッチを用いてＬの値を数段階に切替
える手法があるが、体腔内超音波診断装置に適用する場
合、信号が高い周波数であるために寄生容量の影響が大
きく、回路構成が複雑となるだけであり、所望の性能を
得ることは困難である。
は、Ｌ及びＣの双方を可変にすることが望ましいが、連
続的に回路定数を変えることが可能なのは、現実的には
Ｃのみであり、Ｌの回路定数は固定にする必要がある。
なお、アナログスイッチを用いてＬの値を数段階に切替
える手法があるが、体腔内超音波診断装置に適用する場
合、信号が高い周波数であるために寄生容量の影響が大
きく、回路構成が複雑となるだけであり、所望の性能を
得ることは困難である。
【００３４】しかし、Ｃのみを可変とした場合において
も、体腔内超音波診断装置に適用する場合には十分であ
る。以下、３段のローパスフィルタ（図１（ｂ）参照）
における回路定数の設計例を説明する。
も、体腔内超音波診断装置に適用する場合には十分であ
る。以下、３段のローパスフィルタ（図１（ｂ）参照）
における回路定数の設計例を説明する。
【００３５】ここでは、ローパスフィルタを体腔内超音
波診断装置に適用することを前提として、観察深度が浅
い場合には主に４０ＭＨｚの信号を通過させ、観察深度
が深い場合には主に３０ＭＨｚの信号を通過させるもの
とする。
波診断装置に適用することを前提として、観察深度が浅
い場合には主に４０ＭＨｚの信号を通過させ、観察深度
が深い場合には主に３０ＭＨｚの信号を通過させるもの
とする。
【００３６】そこで、カットオフ周波数（ｆｃ）を３４
〜４４ＭＨｚの範囲で変化させるものとすると、Ｌ１，
Ｌ２，Ｌ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、厳密には図２に示す
ように変化させる必要がある。ところが、前述のよう
に、Ｌを変化させることは困難であるため、Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３の値をカットオフ周波数（ｆｃ）の中心の周波
数（３９ＭＨｚ）における値で固定する。
〜４４ＭＨｚの範囲で変化させるものとすると、Ｌ１，
Ｌ２，Ｌ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、厳密には図２に示す
ように変化させる必要がある。ところが、前述のよう
に、Ｌを変化させることは困難であるため、Ｌ１，Ｌ
２，Ｌ３の値をカットオフ周波数（ｆｃ）の中心の周波
数（３９ＭＨｚ）における値で固定する。
【００３７】この条件の下では、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３は、 Ｌ１＝０．２１μＨ， Ｌ２＝０．３７μＨ， Ｌ３＝０，３１μＨ， Ｃ１＝１１０〜１４２ｐＦ， Ｃ２＝１２９〜１６８ｐＦ， Ｃ３＝７５〜９７ｐＦ， とする必要がある。
１，Ｃ２，Ｃ３は、 Ｌ１＝０．２１μＨ， Ｌ２＝０．３７μＨ， Ｌ３＝０，３１μＨ， Ｃ１＝１１０〜１４２ｐＦ， Ｃ２＝１２９〜１６８ｐＦ， Ｃ３＝７５〜９７ｐＦ， とする必要がある。
【００３８】この回路定数の組合せにおいて、カットオ
フ周波数（ｆｃ）が最小になるのは、Ｃ１＝１４２ｐ
Ｆ，Ｃ２＝１６８ｐＦ，Ｃ３＝９７ｐＦの場合であり、
この組合わせをＣＡＳＥ１とする。また、カットオフ周
波数（ｆｃ）が最大になるのは、Ｃ１＝１１０ｐＦ，Ｃ
２＝１２９ｐＦ，Ｃ３＝７５ｐＦの場合であり、この組
合わせをＣＡＳＥ２とする。
フ周波数（ｆｃ）が最小になるのは、Ｃ１＝１４２ｐ
Ｆ，Ｃ２＝１６８ｐＦ，Ｃ３＝９７ｐＦの場合であり、
この組合わせをＣＡＳＥ１とする。また、カットオフ周
波数（ｆｃ）が最大になるのは、Ｃ１＝１１０ｐＦ，Ｃ
２＝１２９ｐＦ，Ｃ３＝７５ｐＦの場合であり、この組
合わせをＣＡＳＥ２とする。
【００３９】図３及び図４は、ＣＡＳＥ１及びＣＡＳＥ
２におけるローパスフィルタの周波数特性を夫々示す。
図３及び図４を参照すると、ＣＡＳＥ１におけるカット
オフ周波数（ｆｃ）は、３９．８ＭＨｚ、ＣＡＳＥ２に
おけるカットオフ周波数（ｆｃ）は、４５．３ＭＨｚで
あることが理解される。すなわち、カットオフ周波数
は、３９．８〜４５．３ＭＨｚの範囲で変化することに
なるが、これは、設計目標のカットオフ周波数の可変範
囲である３４〜４４ＭＨｚからずれている。
２におけるローパスフィルタの周波数特性を夫々示す。
図３及び図４を参照すると、ＣＡＳＥ１におけるカット
オフ周波数（ｆｃ）は、３９．８ＭＨｚ、ＣＡＳＥ２に
おけるカットオフ周波数（ｆｃ）は、４５．３ＭＨｚで
あることが理解される。すなわち、カットオフ周波数
は、３９．８〜４５．３ＭＨｚの範囲で変化することに
なるが、これは、設計目標のカットオフ周波数の可変範
囲である３４〜４４ＭＨｚからずれている。
【００４０】そこで、カットオフ周波数（ｆｃ）の設計
目標からのずれと回路定数のバラツキを考慮して、カッ
トオフ周波数（ｆｃ）を３０〜４８ＭＨｚの範囲で変化
させる場合のＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の値
を求め、上記の場合と同様に、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の値を
中心の周波数（３９ＭＨｚ）における値に固定する。
目標からのずれと回路定数のバラツキを考慮して、カッ
トオフ周波数（ｆｃ）を３０〜４８ＭＨｚの範囲で変化
させる場合のＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の値
を求め、上記の場合と同様に、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３の値を
中心の周波数（３９ＭＨｚ）における値に固定する。
【００４１】図５は、カットオフ周波数（ｆｃ）を３０
〜４８ＭＨｚの範囲で変化させる場合のＬ１，Ｌ２，Ｌ
３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の値を示す図である。同図に基づ
いて、上記と同様にＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３の値を決定すると、 Ｌ１＝０．２２μＨ， Ｌ２＝０．３９μＨ， Ｌ３＝０．３３μＨ， Ｃ１＝１０１〜１６１ｐＦ， Ｃ２＝１１９〜１９０ｐＦ， Ｃ３＝６９〜１１０ｐＦ， となる。但し、Ｌの値は、実際に選択可能なＥ２４系列
より、図５に示す値に近いものを選択した。
〜４８ＭＨｚの範囲で変化させる場合のＬ１，Ｌ２，Ｌ
３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の値を示す図である。同図に基づ
いて、上記と同様にＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ
３の値を決定すると、 Ｌ１＝０．２２μＨ， Ｌ２＝０．３９μＨ， Ｌ３＝０．３３μＨ， Ｃ１＝１０１〜１６１ｐＦ， Ｃ２＝１１９〜１９０ｐＦ， Ｃ３＝６９〜１１０ｐＦ， となる。但し、Ｌの値は、実際に選択可能なＥ２４系列
より、図５に示す値に近いものを選択した。
【００４２】この回路定数の組合せにおいて、カットオ
フ周波数（ｆｃ）が最小になるのは、Ｃ１＝１６１ｐ
Ｆ，Ｃ２＝１９０ｐＦ，Ｃ３＝１１０ｐＦの場合であ
り、この組合わせをＣＡＳＥ３とする。また、カットオ
フ周波数（ｆｃ）が最大になるのは、Ｃ１＝１０１ｐ
Ｆ，Ｃ２＝１１９ｐＦ，Ｃ３＝６９ｐＦの場合であり、
この組合わせをＣＡＳＥ４とする。
フ周波数（ｆｃ）が最小になるのは、Ｃ１＝１６１ｐ
Ｆ，Ｃ２＝１９０ｐＦ，Ｃ３＝１１０ｐＦの場合であ
り、この組合わせをＣＡＳＥ３とする。また、カットオ
フ周波数（ｆｃ）が最大になるのは、Ｃ１＝１０１ｐ
Ｆ，Ｃ２＝１１９ｐＦ，Ｃ３＝６９ｐＦの場合であり、
この組合わせをＣＡＳＥ４とする。
【００４３】図６及び図７は、ＣＡＬＳＥ３，ＣＡＳＥ
４におけるローパスフィルタの周波数特性を夫々示す。
図６及び図７を参照すると、ＣＡＳＥ３におけるカット
オフ周波数（ｆｃ）は、３６．４ＭＨｚ、ＣＡＳＥ４に
おけるカットオフ周波数（ｆｃ）は、４５．９ＭＨｚで
あることが理解される。すなわち、カットオフ周波数
（ｆｃ）は、３６．４〜４５．９ＭＨｚの範囲で変化す
ることになる。この範囲は、設計目標である３４〜４４
ＭＨｚに対して１０％以内の誤差であり、許容すること
ができる範囲である。
４におけるローパスフィルタの周波数特性を夫々示す。
図６及び図７を参照すると、ＣＡＳＥ３におけるカット
オフ周波数（ｆｃ）は、３６．４ＭＨｚ、ＣＡＳＥ４に
おけるカットオフ周波数（ｆｃ）は、４５．９ＭＨｚで
あることが理解される。すなわち、カットオフ周波数
（ｆｃ）は、３６．４〜４５．９ＭＨｚの範囲で変化す
ることになる。この範囲は、設計目標である３４〜４４
ＭＨｚに対して１０％以内の誤差であり、許容すること
ができる範囲である。
【００４４】図８は、上記の検討に基づいて、可変容量
ダイオードを用いて構成したローパスフィルタの具体例
を示す回路図である。同図の回路は、Ｃ１１，Ｃ１２，
Ｄ１１，Ｄ１２によりＣ１を構成し、Ｃ２１，Ｃ２２，
Ｄ２１，Ｄ２２によりＣ２を構成し、Ｃ３１，Ｃ３２，
Ｄ３１，Ｄ３２によりＣ３を構成した例である。
ダイオードを用いて構成したローパスフィルタの具体例
を示す回路図である。同図の回路は、Ｃ１１，Ｃ１２，
Ｄ１１，Ｄ１２によりＣ１を構成し、Ｃ２１，Ｃ２２，
Ｄ２１，Ｄ２２によりＣ２を構成し、Ｃ３１，Ｃ３２，
Ｄ３１，Ｄ３２によりＣ３を構成した例である。
【００４５】Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３
１，Ｄ３２は、可変容量ダイオードである。可変容量ダ
イオードは、入力信号（超音波信号を電気信号に変換し
た信号）の周波数を考慮すると、ＦＭ用が好適である。
一般に、ＦＭ用の可変容量ダイオードは、１〜１４Ｖの
逆電圧に対して、９〜４０ｐＦの範囲で容量が変化す
る。図８に示す例においては、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の値を
変化させる範囲が広いため、夫々２個の可変容量ダイオ
ードを並列接続して用いている。
１，Ｄ３２は、可変容量ダイオードである。可変容量ダ
イオードは、入力信号（超音波信号を電気信号に変換し
た信号）の周波数を考慮すると、ＦＭ用が好適である。
一般に、ＦＭ用の可変容量ダイオードは、１〜１４Ｖの
逆電圧に対して、９〜４０ｐＦの範囲で容量が変化す
る。図８に示す例においては、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の値を
変化させる範囲が広いため、夫々２個の可変容量ダイオ
ードを並列接続して用いている。
【００４６】Ｃ１を構成する可変容量ダイオードＤ１１
及びＤ１２は、制御信号Ｖ１の電圧で制御され、Ｃ２を
構成する可変容量ダイオードＤ２１及びＤ２２は、制御
信号Ｖ２の電圧で制御され、Ｃ３を構成する可変容量ダ
イオードＤ３１及びＤ３２は、制御信号Ｖ３の電圧で制
御される。
及びＤ１２は、制御信号Ｖ１の電圧で制御され、Ｃ２を
構成する可変容量ダイオードＤ２１及びＤ２２は、制御
信号Ｖ２の電圧で制御され、Ｃ３を構成する可変容量ダ
イオードＤ３１及びＤ３２は、制御信号Ｖ３の電圧で制
御される。
【００４７】Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に
おける可変容量ダイオードに逆バイアスを印加するため
の保護抵抗である。また、Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ３１は、
直流成分を遮断するためのコンデンサである。
おける可変容量ダイオードに逆バイアスを印加するため
の保護抵抗である。また、Ｃ１１，Ｃ２１，Ｃ３１は、
直流成分を遮断するためのコンデンサである。
【００４８】＜ハイパスフィルタの構成例＞図９は、上
記のローパスフィルタの設計と同様の考え方で設計した
ハイパスフィルタの構成例である。
記のローパスフィルタの設計と同様の考え方で設計した
ハイパスフィルタの構成例である。
【００４９】ハイパスフィルタは、図９（ａ）に示すよ
うに、ローパスフィルタにおけるＬ及びＣを逆にした構
成を有する。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すハイパス
フィルタを可変容量ダイオードを用いて構成した例を示
す。
うに、ローパスフィルタにおけるＬ及びＣを逆にした構
成を有する。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すハイパス
フィルタを可変容量ダイオードを用いて構成した例を示
す。
【００５０】Ｃ４は、Ｃ４１，Ｃ４２，Ｄ４１，Ｄ４２
で構成され、Ｃ５は、Ｃ５１，Ｃ５２，Ｄ５１で構成さ
れ、Ｃ６は、Ｃ６１，Ｃ６２，Ｄ６１，Ｄ６２で構成さ
れる。
で構成され、Ｃ５は、Ｃ５１，Ｃ５２，Ｄ５１で構成さ
れ、Ｃ６は、Ｃ６１，Ｃ６２，Ｄ６１，Ｄ６２で構成さ
れる。
【００５１】Ｄ４１，Ｄ４２，Ｄ５１，Ｄ６１，Ｄ６２
は、可変容量ダイオードである。Ｃ４を構成する可変容
量ダイオードＤ４１及びＤ４２は、制御信号Ｖ４の電圧
で制御され、Ｃ５を構成する可変容量ダイオードＤ５１
は、制御信号Ｖ５の電圧で制御され、Ｃ６を構成する可
変容量ダイオードＤ６１及びＤ６２は、制御信号Ｖ６の
電圧で制御される。
は、可変容量ダイオードである。Ｃ４を構成する可変容
量ダイオードＤ４１及びＤ４２は、制御信号Ｖ４の電圧
で制御され、Ｃ５を構成する可変容量ダイオードＤ５１
は、制御信号Ｖ５の電圧で制御され、Ｃ６を構成する可
変容量ダイオードＤ６１及びＤ６２は、制御信号Ｖ６の
電圧で制御される。
【００５２】Ｃ４２，Ｃ５２，Ｃ６２は、直流分を遮断
するコンデンサである。
するコンデンサである。
【００５３】＜バンドパスフィルタの構成例＞図１０
は、上記のローパスフィルタとハイパスフィルタを組合
わせてなるバンドパスフィルタの構成例を示す回路図で
ある。
は、上記のローパスフィルタとハイパスフィルタを組合
わせてなるバンドパスフィルタの構成例を示す回路図で
ある。
【００５４】ここで、バンドパスフィルタにおいて、帯
域の中心周波数を３０ＭＨｚとした場合をＣＡＳＥ５、
帯域の中心周波数を４０ＭＨｚとした場合をＣＡＳＥ６
とする。図１１は、ＣＡＳＥ５及び６における制御信号
Ｖ１〜Ｖ６の電圧値を示す図である。
域の中心周波数を３０ＭＨｚとした場合をＣＡＳＥ５、
帯域の中心周波数を４０ＭＨｚとした場合をＣＡＳＥ６
とする。図１１は、ＣＡＳＥ５及び６における制御信号
Ｖ１〜Ｖ６の電圧値を示す図である。
【００５５】図１２は、ＣＡＳＥ５におけるバンドパス
フィルタの周波数特性を示す図、図１３は、ＣＡＳＥ６
におけるバンドパスフィルタの周波数特性を示す図であ
る。図１２及び図１３より、２０ＭＨｚを越える高い周
波数においても実用的なフィルタ、すなわち遮断特性が
急峻（良好）なフィルタが得られることが理解される。
ＣＡＳＥ５における帯域（−３ｄＢ）は２３．８〜３
７．４ＭＨｚ、中心周波数（帯域の中心）は３０．６Ｍ
Ｈｚとなる。また、ＣＡＳＥ６における帯域は３１．５
〜４８．７ＭＨｚ、中心周波数は４０．１ＭＨｚとな
る。この結果は、カットオフ周波数が２０ＭＨｚを越え
る場合においても、実用上十分な周波数特性を有するバ
ンドパスフィルタが得られることを示している。
フィルタの周波数特性を示す図、図１３は、ＣＡＳＥ６
におけるバンドパスフィルタの周波数特性を示す図であ
る。図１２及び図１３より、２０ＭＨｚを越える高い周
波数においても実用的なフィルタ、すなわち遮断特性が
急峻（良好）なフィルタが得られることが理解される。
ＣＡＳＥ５における帯域（−３ｄＢ）は２３．８〜３
７．４ＭＨｚ、中心周波数（帯域の中心）は３０．６Ｍ
Ｈｚとなる。また、ＣＡＳＥ６における帯域は３１．５
〜４８．７ＭＨｚ、中心周波数は４０．１ＭＨｚとな
る。この結果は、カットオフ周波数が２０ＭＨｚを越え
る場合においても、実用上十分な周波数特性を有するバ
ンドパスフィルタが得られることを示している。
【００５６】以上のように、１）変化させるカットオフ
周波数の範囲を定め、２）その範囲の下限値、上限値、
中間値（例えば、下限値と上限値との平均値）における
回路定数を求め、３）Ｃの値については、求めた回路定
数を満足する可変容量の素子を採用し、４）Ｌの値につ
いては、中間値における回路定数を採用して、多段のフ
ィルタを構成することにより、遮断特性が良好でカット
オフ周波数が可変のフィルタを得ることができる。
周波数の範囲を定め、２）その範囲の下限値、上限値、
中間値（例えば、下限値と上限値との平均値）における
回路定数を求め、３）Ｃの値については、求めた回路定
数を満足する可変容量の素子を採用し、４）Ｌの値につ
いては、中間値における回路定数を採用して、多段のフ
ィルタを構成することにより、遮断特性が良好でカット
オフ周波数が可変のフィルタを得ることができる。
【００５７】また、ＬＣフィルタにおけるＣとして、可
変容量ダイオードを採用し、該可変容量ダイオードの容
量を制御可能な構成とすることにより、ＬＣフィルタの
特性（通過帯域）を電圧制御によって連続的或いは離散
的に調整することができる。
変容量ダイオードを採用し、該可変容量ダイオードの容
量を制御可能な構成とすることにより、ＬＣフィルタの
特性（通過帯域）を電圧制御によって連続的或いは離散
的に調整することができる。
【００５８】以上の説明は、チェビシェフ型のフィルタ
に関するが、上記の手法は、例えばベッセル型のフィル
タ等の他の特性のフィルタにも適用可能である。
に関するが、上記の手法は、例えばベッセル型のフィル
タ等の他の特性のフィルタにも適用可能である。
【００５９】上記のバンドパスフィルタを体腔内超音波
診断装置に適用することにより、観察深度が浅い領域で
は高域側（ローパスフィルタ）のカットオフ周波数を高
くして高分解能の画像を得ることができ、一方、観察深
度が深い領域では高域側（ローパスフィルタ）のカット
オフ周波数を低くしてＳＮ比の劣化が小さい画像を得る
ことができる。
診断装置に適用することにより、観察深度が浅い領域で
は高域側（ローパスフィルタ）のカットオフ周波数を高
くして高分解能の画像を得ることができ、一方、観察深
度が深い領域では高域側（ローパスフィルタ）のカット
オフ周波数を低くしてＳＮ比の劣化が小さい画像を得る
ことができる。
【００６０】＜体腔内超音波診断装置の構成例＞図１４
は、上記のバンドパスフィルタを利用した体腔内超音波
診断装置の構成例を示すブロック図である。カテーテル
１１０に内蔵された超音波振動子１０１は、送受信部１
０２により駆動されて超音波を発生・送波し、被検体内
で反射された反射波を受波して、これを電気信号に変換
して検出信号として送受信部１０２に出力する。送受信
部１０２は、超音波振動子１０１から供給される検出信
号を増幅して、受信信号Ｖｒｘとして周波数可変フィル
タ１０３に供給する。
は、上記のバンドパスフィルタを利用した体腔内超音波
診断装置の構成例を示すブロック図である。カテーテル
１１０に内蔵された超音波振動子１０１は、送受信部１
０２により駆動されて超音波を発生・送波し、被検体内
で反射された反射波を受波して、これを電気信号に変換
して検出信号として送受信部１０２に出力する。送受信
部１０２は、超音波振動子１０１から供給される検出信
号を増幅して、受信信号Ｖｒｘとして周波数可変フィル
タ１０３に供給する。
【００６１】周波数可変フィルタ１０３は、制御部１０
７による制御に従って、すなわち、観察深度に応じて周
波数特性（カットオフ周波数）を変更可能なフィルタで
あって、上記のバンドパスフィルタにより構成される。
具体的には、周波数可変フィルタ１０３は、制御部１０
７から供給される制御信号Ｖ１〜Ｖ６に基づいて、可変
容量ダイオードの容量が制御され、これにより周波数特
性（カットオフ周波数）が制御される。
７による制御に従って、すなわち、観察深度に応じて周
波数特性（カットオフ周波数）を変更可能なフィルタで
あって、上記のバンドパスフィルタにより構成される。
具体的には、周波数可変フィルタ１０３は、制御部１０
７から供給される制御信号Ｖ１〜Ｖ６に基づいて、可変
容量ダイオードの容量が制御され、これにより周波数特
性（カットオフ周波数）が制御される。
【００６２】周波数可変フィルタ１０３を通過した電気
信号は、対数増幅部１０４において対数増幅され、次い
で、Ａ／Ｄ変換部１０５においてＡ／Ｄ変換された後に
ＤＳＣ（Digital Scan Converter）１０６に入力され
る。これにより、表示部であるＣＲＴ１０８には、超音
波断層像がリアルタイムに表示される。
信号は、対数増幅部１０４において対数増幅され、次い
で、Ａ／Ｄ変換部１０５においてＡ／Ｄ変換された後に
ＤＳＣ（Digital Scan Converter）１０６に入力され
る。これにより、表示部であるＣＲＴ１０８には、超音
波断層像がリアルタイムに表示される。
【００６３】制御部１０７は、送受信部１０２、周波数
可変フィルタ１０３、対数増幅部１０４、Ａ／Ｄ変換部
１０５及びＤＳＣ１０６を統括的に制御する。
可変フィルタ１０３、対数増幅部１０４、Ａ／Ｄ変換部
１０５及びＤＳＣ１０６を統括的に制御する。
【００６４】図１５は、制御部１０７の構成例を示すブ
ロック図である。図１６は、制御部１０７における代表
的な信号波形を示す図である。クロック発生部２０１
は、所定の時間間隔を示すクロック信号Ｖｆを発生す
る。観察深度は、超音波の音速と時間とにより定まるた
め、クロック信号Ｖｆは、観察深度を間接的に示す。
ロック図である。図１６は、制御部１０７における代表
的な信号波形を示す図である。クロック発生部２０１
は、所定の時間間隔を示すクロック信号Ｖｆを発生す
る。観察深度は、超音波の音速と時間とにより定まるた
め、クロック信号Ｖｆは、観察深度を間接的に示す。
【００６５】送受信タイミング信号発生部２０２は、ク
ロック信号Ｖｆに基づいて、超音波振動子１０１を駆動
して超音波を発生せしめる駆動信号として機能する送受
信タイミング信号Ｖｔを生成する。
ロック信号Ｖｆに基づいて、超音波振動子１０１を駆動
して超音波を発生せしめる駆動信号として機能する送受
信タイミング信号Ｖｔを生成する。
【００６６】カテーテル１１０内の超音波振動子１０１
は連続的に回動する。そして、送受信タイミング信号Ｖ
ｔに基づいて超音波振動子１０１から超音波の送受信を
行うことにより、所定の位置でのエコーデータが得られ
る。このエコーデータから画像化（ＣＲＴ１０９への表
示）が実行され、超音波振動子１０１が１回転すること
により、３６０度の診断画像を得ることができる。
は連続的に回動する。そして、送受信タイミング信号Ｖ
ｔに基づいて超音波振動子１０１から超音波の送受信を
行うことにより、所定の位置でのエコーデータが得られ
る。このエコーデータから画像化（ＣＲＴ１０９への表
示）が実行され、超音波振動子１０１が１回転すること
により、３６０度の診断画像を得ることができる。
【００６７】深度情報発生部２０３は、例えば、送受信
タイミング信号Ｖｔの立上りエッジによりリセットさ
れ、以下、クロック信号Ｖｆに同期して観察深度を示す
深度情報Ｄ（徐々に深度が増加）を発生する。なお、観
察深度は、クロック信号Ｖｆの周期と音速とから一意的
に定まり、クロック信号Ｖｆのパルス数（経過時間）
は、観察深度を示す。
タイミング信号Ｖｔの立上りエッジによりリセットさ
れ、以下、クロック信号Ｖｆに同期して観察深度を示す
深度情報Ｄ（徐々に深度が増加）を発生する。なお、観
察深度は、クロック信号Ｖｆの周期と音速とから一意的
に定まり、クロック信号Ｖｆのパルス数（経過時間）
は、観察深度を示す。
【００６８】ＲＯＭ２０４は、図２０及び図２１に示す
ような、深度Ｄと制御信号Ｖ１〜Ｖ６の電圧との関係を
示すテーブル２０５を保持しており、深度情報Ｄに対応
する電圧情報ＤＶ１〜ＤＶ６（図１６及び図１７のＶ１
〜Ｖ６に対応）を出力する。Ｄ／Ａ変換部２０５は、電
圧情報ＤＶ１〜ＤＶ６を夫々Ｄ／Ａ変換し、制御信号Ｖ
１〜Ｖ６を制御する。これにより、周波数可変フィルタ
１０３は、観察深度の深くなるにつれて、帯域の中心周
波数を低くする（換言すると、ローパスフィルタとハイ
パスフィルタのカットオフ周波数を低くする）。
ような、深度Ｄと制御信号Ｖ１〜Ｖ６の電圧との関係を
示すテーブル２０５を保持しており、深度情報Ｄに対応
する電圧情報ＤＶ１〜ＤＶ６（図１６及び図１７のＶ１
〜Ｖ６に対応）を出力する。Ｄ／Ａ変換部２０５は、電
圧情報ＤＶ１〜ＤＶ６を夫々Ｄ／Ａ変換し、制御信号Ｖ
１〜Ｖ６を制御する。これにより、周波数可変フィルタ
１０３は、観察深度の深くなるにつれて、帯域の中心周
波数を低くする（換言すると、ローパスフィルタとハイ
パスフィルタのカットオフ周波数を低くする）。
【００６９】図２０は、周波数可変フィルタ（バンドパ
スフィルタ）における高域側（ローパスフィルタ）のカ
ットオフ周波数（ｆｃ）と制御電圧Ｖ１〜Ｖ３との関係
と、深度Ｄと制御電圧Ｖ１〜Ｖ３との関係を示す図であ
る。
スフィルタ）における高域側（ローパスフィルタ）のカ
ットオフ周波数（ｆｃ）と制御電圧Ｖ１〜Ｖ３との関係
と、深度Ｄと制御電圧Ｖ１〜Ｖ３との関係を示す図であ
る。
【００７０】図２１は、周波数可変フィルタ（バンドパ
スフィルタ）における低域側（ハイパスフィルタ）のカ
ットオフ周波数（ｆｃ）と制御電圧Ｖ４〜Ｖ６との関係
と、深度Ｄと制御電圧Ｖ４〜Ｖ６との関係を示す図であ
る。
スフィルタ）における低域側（ハイパスフィルタ）のカ
ットオフ周波数（ｆｃ）と制御電圧Ｖ４〜Ｖ６との関係
と、深度Ｄと制御電圧Ｖ４〜Ｖ６との関係を示す図であ
る。
【００７１】図２０及び図２１において、制御電圧Ｖ１
〜Ｖ６とカットオフ周波数（ｆｃ）との関係は、上記の
周波数可変フィルタの回路定数と可変容量ダイオードの
特性とにより定まる。一方、深度Ｄとカットオフ周波数
（ｆｃ）との関係は、超音波の減衰率や熱雑音等を考慮
して定めた一例である。
〜Ｖ６とカットオフ周波数（ｆｃ）との関係は、上記の
周波数可変フィルタの回路定数と可変容量ダイオードの
特性とにより定まる。一方、深度Ｄとカットオフ周波数
（ｆｃ）との関係は、超音波の減衰率や熱雑音等を考慮
して定めた一例である。
【００７２】＜体腔内診断装置の他の構成例＞上記の体
腔内診断装置の構成例は、夫々の音線における送波から
の経過時間（観察深度）に応じて周波数可変フィルタ１
０３の特性を変化（すなわち、ローパスフィルタとハイ
パスフィルタのカットオフ周波数を低くする）させるも
の、換言すると、カテーテルの方向に拘わらず、全ての
音線に関して一律に音線の送波からの経過時間に応じて
周波数可変フィルタ１０３の特性を変化させている。
腔内診断装置の構成例は、夫々の音線における送波から
の経過時間（観察深度）に応じて周波数可変フィルタ１
０３の特性を変化（すなわち、ローパスフィルタとハイ
パスフィルタのカットオフ周波数を低くする）させるも
の、換言すると、カテーテルの方向に拘わらず、全ての
音線に関して一律に音線の送波からの経過時間に応じて
周波数可変フィルタ１０３の特性を変化させている。
【００７３】ところで、例えば、超音波振動子を内蔵し
たカテーテルを血管内に挿入した場合、カテーテルが血
管の中心に位置することは希であり、図１７に示すよう
に、通常は中心から偏って位置することになる。従っ
て、カテーテル（超音波振動子）から血管壁までの距離
は、超音波振動子の方向（すなわち、送波する方向）に
よって変化することになる。その結果、血管壁のうちカ
テーテルから近い部分では高分解能の画像を得ることが
できるが、カテーテルから遠い部分では相対的に低分解
能の画像しか得られない。このような結果は、例えば、
血管の径が大きい大動脈（太い部分では３０ｍｍを越え
る径を有する）において、特に顕著になる。また、血管
に限らず、体腔内に生理食塩水等を導入してカテーテル
により撮像する場合にも、当該体腔が大きいほど顕著に
なる。
たカテーテルを血管内に挿入した場合、カテーテルが血
管の中心に位置することは希であり、図１７に示すよう
に、通常は中心から偏って位置することになる。従っ
て、カテーテル（超音波振動子）から血管壁までの距離
は、超音波振動子の方向（すなわち、送波する方向）に
よって変化することになる。その結果、血管壁のうちカ
テーテルから近い部分では高分解能の画像を得ることが
できるが、カテーテルから遠い部分では相対的に低分解
能の画像しか得られない。このような結果は、例えば、
血管の径が大きい大動脈（太い部分では３０ｍｍを越え
る径を有する）において、特に顕著になる。また、血管
に限らず、体腔内に生理食塩水等を導入してカテーテル
により撮像する場合にも、当該体腔が大きいほど顕著に
なる。
【００７４】一方、血液や生理食塩水等は、生体の組織
に比べて超音波の減衰率が格段に小さい。従って、カテ
ーテルを挿入した血管や脈管、その他の体腔内において
は、観察深度に応じて周波数可変フィルタ１０３のカッ
トオフ周波数を低下させることは、特に当該体腔が大き
い場合において、徒に分解能を低下させる原因となる。
に比べて超音波の減衰率が格段に小さい。従って、カテ
ーテルを挿入した血管や脈管、その他の体腔内において
は、観察深度に応じて周波数可変フィルタ１０３のカッ
トオフ周波数を低下させることは、特に当該体腔が大き
い場合において、徒に分解能を低下させる原因となる。
【００７５】以上の検討を踏まえ、この構成例において
は、カテーテル１１０が位置する血管や脈管、その他の
体腔の内部においては、周波数可変フィルタ１０３のカ
ットオフ周波数を変化させることなく、その外部におい
ては、観察深度に応じて周波数可変フィルタ１０３のカ
ットオフ周波数を変化させる。
は、カテーテル１１０が位置する血管や脈管、その他の
体腔の内部においては、周波数可変フィルタ１０３のカ
ットオフ周波数を変化させることなく、その外部におい
ては、観察深度に応じて周波数可変フィルタ１０３のカ
ットオフ周波数を変化させる。
【００７６】図１７は、血管内のカテーテルを模式的に
示す図である。血管や脈管、その他の体腔に挿入するカ
テーテルにおける超音波振動子の回転方向は、一般に、
カテーテルの先端側から見た時に、反時計回りである。
従って、図１７に示す例においては、カテーテル内の超
音波振動子は連続的に回動し、所定の位置で音線１、
２、・・・を得ることにより、３６０度の診断画像を得
ることができる。
示す図である。血管や脈管、その他の体腔に挿入するカ
テーテルにおける超音波振動子の回転方向は、一般に、
カテーテルの先端側から見た時に、反時計回りである。
従って、図１７に示す例においては、カテーテル内の超
音波振動子は連続的に回動し、所定の位置で音線１、
２、・・・を得ることにより、３６０度の診断画像を得
ることができる。
【００７７】この構成例においては、血管、脈管、消化
管等の体腔の壁で反射された反射波を検知し、それをト
リガとして、以下、体腔の壁からの観察深度が深くなる
につれて周波数可変フィルタ１０３のカットオフ周波数
を低くする。従って、超音波振動子１０１の方向によら
ず、体腔の壁を一様な分解能で撮像することができ、さ
らに体腔の壁の外部に関しても同様に、超音波振動子１
０１の方向によらず、一様な分解能で撮像することがで
きる。
管等の体腔の壁で反射された反射波を検知し、それをト
リガとして、以下、体腔の壁からの観察深度が深くなる
につれて周波数可変フィルタ１０３のカットオフ周波数
を低くする。従って、超音波振動子１０１の方向によら
ず、体腔の壁を一様な分解能で撮像することができ、さ
らに体腔の壁の外部に関しても同様に、超音波振動子１
０１の方向によらず、一様な分解能で撮像することがで
きる。
【００７８】この構成例においては、図１４の点線の矢
印に示すように、受信信号Ｖｒｘは、制御部１０７にも
供給される。
印に示すように、受信信号Ｖｒｘは、制御部１０７にも
供給される。
【００７９】図１８は、制御部１０７の構成例を示す図
である。また、図１９は、制御部１０７の代表的な信号
の波形を示す図である。コンパレータ３０１は、送受信
部１０２から供給される受信信号Ｖｒｘと、所定の閾値
Ｖｒｅｆとを比較して、カテーテル１１０が挿入された
体腔の壁からの反射波を検知して、検知信号Ｖｃを出力
する。送波とカテーテル１１０が挿入された体腔の壁か
らの反射波との間には血液や生理食塩水からの反射波
（極めて小さい信号）だけであるため、送波に続く体腔
の壁からの反射波を検知できるように、閾値Ｖｒｅｆの
レベルを調整する。閾値Ｖｒｅｆのレベル調整は、操作
者が適宜行える構成にすることもできる。
である。また、図１９は、制御部１０７の代表的な信号
の波形を示す図である。コンパレータ３０１は、送受信
部１０２から供給される受信信号Ｖｒｘと、所定の閾値
Ｖｒｅｆとを比較して、カテーテル１１０が挿入された
体腔の壁からの反射波を検知して、検知信号Ｖｃを出力
する。送波とカテーテル１１０が挿入された体腔の壁か
らの反射波との間には血液や生理食塩水からの反射波
（極めて小さい信号）だけであるため、送波に続く体腔
の壁からの反射波を検知できるように、閾値Ｖｒｅｆの
レベルを調整する。閾値Ｖｒｅｆのレベル調整は、操作
者が適宜行える構成にすることもできる。
【００８０】送受信タイミング信号発生部３０２は、ク
ロック信号Ｖｆに基づいて、超音波振動子１０１を駆動
して超音波を発生せしめる駆動信号として機能する送受
信タイミング信号Ｖｔを生成する。
ロック信号Ｖｆに基づいて、超音波振動子１０１を駆動
して超音波を発生せしめる駆動信号として機能する送受
信タイミング信号Ｖｔを生成する。
【００８１】モノマルチバイブレータ３０３は、送受信
タイミング信号Ｖｔの立上りエッジを検知して所定幅の
ハイレベルのパルス信号Ｖｔｒｇｒを出力する。
タイミング信号Ｖｔの立上りエッジを検知して所定幅の
ハイレベルのパルス信号Ｖｔｒｇｒを出力する。
【００８２】フリップフロップ３０４は、コンパレータ
の出力Ｖｃの立上りエッジに同期してハイレベルを出力
し、モノマルチバイブレータ３０３の出力信号Ｖｔｒｇ
ｒの立下りエッジに同期して出力をロウレベルにリセッ
トする。換言すると、フリップフロップ３０４は、カテ
ーテル１１０が挿入された体腔の壁からの反射波を検知
してから、次の音線の送波までの期間アクティブになる
窓信号Ｖｗｎｄｗを出力する。
の出力Ｖｃの立上りエッジに同期してハイレベルを出力
し、モノマルチバイブレータ３０３の出力信号Ｖｔｒｇ
ｒの立下りエッジに同期して出力をロウレベルにリセッ
トする。換言すると、フリップフロップ３０４は、カテ
ーテル１１０が挿入された体腔の壁からの反射波を検知
してから、次の音線の送波までの期間アクティブになる
窓信号Ｖｗｎｄｗを出力する。
【００８３】クロック発生部３０５は、所定の時間間隔
を示すクロック信号Ｖｆを発生する。深度情報生成部３
０６は、窓信号Ｖｗｎｄｗの立下りエッジによりリセッ
トされ、窓信号Ｖｗｎｄｗがアクティブ（ハイレベル）
である期間のみクロック信号Ｖｆに同期して深度情報Ｄ
（徐々に深度が増加）を発生する。
を示すクロック信号Ｖｆを発生する。深度情報生成部３
０６は、窓信号Ｖｗｎｄｗの立下りエッジによりリセッ
トされ、窓信号Ｖｗｎｄｗがアクティブ（ハイレベル）
である期間のみクロック信号Ｖｆに同期して深度情報Ｄ
（徐々に深度が増加）を発生する。
【００８４】ＲＯＭ３０７は、図１６及び図１７に示す
ような、深度Ｄと制御信号Ｖ１〜Ｖ６の電圧との関係を
示すテーブル３０７を保持しており、深度情報Ｄに対応
する電圧情報ＤＶ１〜ＤＶ６（図１６及び図１７のＶ１
〜Ｖ６に対応）を出力する。Ｄ／Ａ変換部３０９は、電
圧情報ＤＶ１〜ＤＶ６を夫々Ｄ／Ａ変換し、制御信号Ｖ
１〜Ｖ６を制御する。これにより、周波数可変フィルタ
１０３は、カテーテル１１０が挿入された体腔の壁の内
側においては、帯域（カットオフ周波数）を一定に維持
し、外側に関しては、当該体腔の壁からの観察深度が深
くなるにつれて、帯域の中心周波数を低くする（すなわ
ち、ローパスフィルタとハイパスフィルタとのカットオ
フ周波数を低くする）。
ような、深度Ｄと制御信号Ｖ１〜Ｖ６の電圧との関係を
示すテーブル３０７を保持しており、深度情報Ｄに対応
する電圧情報ＤＶ１〜ＤＶ６（図１６及び図１７のＶ１
〜Ｖ６に対応）を出力する。Ｄ／Ａ変換部３０９は、電
圧情報ＤＶ１〜ＤＶ６を夫々Ｄ／Ａ変換し、制御信号Ｖ
１〜Ｖ６を制御する。これにより、周波数可変フィルタ
１０３は、カテーテル１１０が挿入された体腔の壁の内
側においては、帯域（カットオフ周波数）を一定に維持
し、外側に関しては、当該体腔の壁からの観察深度が深
くなるにつれて、帯域の中心周波数を低くする（すなわ
ち、ローパスフィルタとハイパスフィルタとのカットオ
フ周波数を低くする）。
【００８５】従って、この構成例に拠れば、カテーテル
１１０が挿入された体腔の壁を一様に高解像度に撮像す
ることができる。また、当該体腔の壁の外側に関して
も、超音波振動子の方向によらず一様な解像度で撮像す
ることができる。
１１０が挿入された体腔の壁を一様に高解像度に撮像す
ることができる。また、当該体腔の壁の外側に関して
も、超音波振動子の方向によらず一様な解像度で撮像す
ることができる。
【００８６】本発明は、上記の特定の実施の形態に限定
されるものではなく、その技術的思想の範囲を逸脱しな
い範囲で様々な変形が可能である。
されるものではなく、その技術的思想の範囲を逸脱しな
い範囲で様々な変形が可能である。
【００８７】
【発明の効果】本発明に拠れば、被検体を高品位に診断
することができる。
することができる。
【００８８】
【図１】チェビシェフ型のローパスフィルタの構成を示
す図である。
す図である。
【図２】カットオフ周波数（ｆｃ）を３４〜４４ＭＨｚ
の範囲で変化させる場合の回路定数を示す図である。
の範囲で変化させる場合の回路定数を示す図である。
【図３】ＣＡＳＥ１におけるローパスフィルタの周波数
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図４】ＣＡＳＥ２におけるローパスフィルタの周波数
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図５】カットオフ周波数（ｆｃ）を３０〜４８ＭＨｚ
の範囲で変化させる場合の回路定数を示す図である。
の範囲で変化させる場合の回路定数を示す図である。
【図６】ＣＡＳＥ３におけるローパスフィルタの周波数
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図７】ＣＡＳＥ４におけるローパスフィルタの周波数
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図８】可変容量ダイオードを用いて構成したローパス
フィルタの具体例を示す回路図である。
フィルタの具体例を示す回路図である。
【図９】ハイパスフィルタの構成例を示す回路図であ
る。
る。
【図１０】ローパスフィルタとハイパスフィルタを組合
わせてなるバンドパスフィルタの構成例を示す回路図で
ある。
わせてなるバンドパスフィルタの構成例を示す回路図で
ある。
【図１１】ＣＡＳＥ５及び６における制御信号Ｖ１〜Ｖ
６の電圧値を示す図である。
６の電圧値を示す図である。
【図１２】ＣＡＳＥ５におけるバンドパスフィルタの周
波数特性を示す図である。
波数特性を示す図である。
【図１３】ＣＡＳＥ６におけるバンドパスフィルタの周
波数特性を示す図である。
波数特性を示す図である。
【図１４】バンドパスフィルタを利用した体腔内超音波
診断装置の構成例を示すブロック図である。
診断装置の構成例を示すブロック図である。
【図１５】制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１６】制御部における代表的な信号波形を示す図で
ある。
ある。
【図１７】血管内のカテーテルを模式的に示す図であ
る。
る。
【図１８】制御部の他の構成例を示す図である。
【図１９】他の構成例に係る制御部の代表的な信号の波
形を示す図である。
形を示す図である。
【図２０】周波数可変フィルタ（バンドパスフィルタ）
における高域側（ローパスフィルタ）のカットオフ周波
数（ｆｃ）と制御電圧Ｖ１〜Ｖ３との関係と、深度Ｄと
制御電圧Ｖ１〜Ｖ３との関係を示す図である。
における高域側（ローパスフィルタ）のカットオフ周波
数（ｆｃ）と制御電圧Ｖ１〜Ｖ３との関係と、深度Ｄと
制御電圧Ｖ１〜Ｖ３との関係を示す図である。
【図２１】周波数可変フィルタ（バンドパスフィルタ）
における低域側（ハイパスフィルタ）のカットオフ周波
数（ｆｃ）と制御電圧Ｖ４〜Ｖ６との関係と、深度Ｄと
制御電圧Ｖ４〜Ｖ６との関係を示す図である。
における低域側（ハイパスフィルタ）のカットオフ周波
数（ｆｃ）と制御電圧Ｖ４〜Ｖ６との関係と、深度Ｄと
制御電圧Ｖ４〜Ｖ６との関係を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−285136（ＪＰ，Ａ)
特開 昭52−59975（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−199308（ＪＰ，Ａ)
実開 昭49−81791（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
A61B 8/00 - 8/15
Claims (8)
- 【請求項１】 被検体に超音波を送波してその反射波に
基づいて被検体を診断する超音波診断装置であって、 超音波を発生して被検体に送波する送波手段を内蔵した
カテーテルと、 被検体からの反射波を電気信号として受信する受信手段
と、 受信に係る電気信号をフィルタリングするフィルタ手段
と、 前記フィルタ手段のフィルタ特性を制御する制御手段
と、を備え、前記制御手段は、前記カテーテルが挿入さ
れた体腔の内部においては前記フィルタ特性を略一定に
維持し、当該体腔の外部においては当該体腔の壁組織付
近からの観察深度に応じて前記フィルタ特性を変化させ
ることを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記カテーテルが挿入
された体腔の外部においては、当該体腔の壁組織付近か
らの観察深度が深くなるにつれて前記フィルタ手段の高
域側のカットオフ周波数を低くすることを特徴とする請
求項１に記載の超音波診断装置。 - 【請求項３】 前記制御手段は、被検体からの反射波の
うち所定レベルを越える反射波の受信に基づいて、当該
反射波の受信の後は、当該反射波に係る被検体内の組織
からの観察深度が深くなるにつれて前記フィルタ手段の
高域側のカットオフ周波数を低くすることを特徴とする
請求項１に記載の超音波診断装置。 - 【請求項４】 前記制御手段は、被検体からの反射波の
うち所定レベルを越える反射波の受信からの経過時間に
応じて前記フィルタ手段の高域側のカットオフ周波数を
低くすることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断
装置。 - 【請求項５】 前記フィルタ手段は、可変容量ダイオー
ドを含むＬＣフィルタで構成され、前記制御手段により
前記可変容量ダイオードの容量が調整されることにより
フィルタ特性が変化することを特徴とする請求項１乃至
請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。 - 【請求項６】 前記フィルタ手段は、可変容量ダイオー
ドを含むＬＣフィルタを少なくとも２段接続してなり、
前記制御手段により前記可変容量ダイオードの容量が調
整されることによりフィルタ特性が変化することを特徴
とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超
音波診断装置。 - 【請求項７】 前記フィルタ手段の高域側のカットオフ
周波数は２０ＭＨｚ以上の範囲で可変であり、通過帯域
の平坦特性は０．１ｄＢ以内であることを特徴とする請
求項６に記載の超音波診断装置。 - 【請求項８】 前記フィルタ手段によりフィルタリング
した電気信号に基づいて画像情報を生成する画像化手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７
のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23080296A JP3462351B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 超音波診断装置 |
| US08/919,322 US6106462A (en) | 1996-08-30 | 1997-08-28 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| EP97402017A EP0826981B1 (en) | 1996-08-30 | 1997-08-28 | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| DE69723784T DE69723784T2 (de) | 1996-08-30 | 1997-08-28 | Ultraschall Diagnose Gerät |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23080296A JP3462351B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1071143A JPH1071143A (ja) | 1998-03-17 |
| JP3462351B2 true JP3462351B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=16913509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23080296A Expired - Fee Related JP3462351B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 超音波診断装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6106462A (ja) |
| EP (1) | EP0826981B1 (ja) |
| JP (1) | JP3462351B2 (ja) |
| DE (1) | DE69723784T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4557579B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2010-10-06 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
| JP5787551B2 (ja) * | 2011-02-28 | 2015-09-30 | ラピスセミコンダクタ株式会社 | 信号受信装置及び信号受信方法 |
| JP6265933B2 (ja) * | 2015-03-05 | 2018-01-24 | 富士フイルム株式会社 | 音響波診断装置およびその制御方法 |
| JP6850939B2 (ja) * | 2017-09-28 | 2021-03-31 | ボストン サイエンティフィック サイムド，インコーポレイテッドＢｏｓｔｏｎ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｓｃｉｍｅｄ，Ｉｎｃ． | 血管内超音波撮像システムに沿った信号経路に対して周波数ベースの調整を行うためのシステムおよび方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3192491A (en) * | 1962-12-06 | 1965-06-29 | Gen Dynamics Corp | Tuneable double-tuned circuits with variable coupling |
| JPS57203434A (en) * | 1981-06-08 | 1982-12-13 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| US4446740A (en) * | 1982-03-09 | 1984-05-08 | Sri International | Frequency controlled hybrid ultrasonic imaging arrays |
| US4442713A (en) * | 1982-03-09 | 1984-04-17 | Sri International | Frequency varied ultrasonic imaging array |
| JPS60127457A (ja) * | 1983-12-14 | 1985-07-08 | Fujitsu Ltd | 超音波媒体特性値測定装置 |
| US4584880A (en) * | 1984-06-04 | 1986-04-29 | Dymax Corporation | Tissue signature tracking tranceiver |
| KR870001910B1 (ko) * | 1985-05-31 | 1987-10-21 | 삼성전자부품 주식회사 | 다중챈널방송수신기의 하이패스/로우패스 절환필터 |
| US5125410A (en) * | 1989-10-13 | 1992-06-30 | Olympus Optical Co., Ltd. | Integrated ultrasonic diagnosis device utilizing intra-blood-vessel probe |
| JP2814900B2 (ja) * | 1993-12-07 | 1998-10-27 | 松下電器産業株式会社 | 超音波診断装置 |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP23080296A patent/JP3462351B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-28 DE DE69723784T patent/DE69723784T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-28 EP EP97402017A patent/EP0826981B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-28 US US08/919,322 patent/US6106462A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0826981B1 (en) | 2003-07-30 |
| EP0826981A1 (en) | 1998-03-04 |
| US6106462A (en) | 2000-08-22 |
| DE69723784D1 (de) | 2003-09-04 |
| JPH1071143A (ja) | 1998-03-17 |
| DE69723784T2 (de) | 2004-04-15 |
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