JP3518910B2 - Ultrasound diagnostic equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動子を内蔵し
たプローブを備え、この振動子を振動して生体組織中に
超音波パルスを送波し、また、生体中から反射してきた
エコーを前記プローブで受波した後、信号処理すること
により生体断層像を得る医用超音波診断装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a probe having a built-in ultrasonic vibrator, which vibrates the vibrator to transmit ultrasonic pulses into living tissue and echoes reflected from the living body. The present invention relates to a medical ultrasonic diagnostic apparatus for obtaining a tomographic image of a living body by receiving signals from the probe and processing the signals.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、超音波振動子を内蔵したプローブ
を備え、この振動子を振動して生体組織中に超音波パル
スを送波し、また、生体中から反射してきたエコーを前
記プローブで受波した後、信号処理することにより生体
断層像を得る医用超音波診断装置が広く用いられてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, a probe having an ultrasonic vibrator is provided, which vibrates the vibrator to transmit an ultrasonic pulse into a living tissue, and an echo reflected from the living body is also probed by the probe. 2. Description of the Related Art A medical ultrasonic diagnostic apparatus that obtains a biological tomographic image by receiving a signal and then processing the signal is widely used.
【0003】このような従来の医用超音波診断装置にお
いて、超音波ビームの受波後に行うデジタル信号処理に
よってビーム合成を行う(例えば開口合成法により映像
化を行う)場合は、受波信号をAD変換する前の処理と
して受波信号に対して対数増幅等をせずに、リニアアン
プのみにより増幅する必要がある。また、画像全体の感
度を調節するGAIN調節と診断領域の深さによる感度
低下を補うためのSTC調節も、S/Nをかせぐために
は前記前処理段階で行うことが望ましい。In such a conventional medical ultrasonic diagnostic apparatus, when beam synthesis is performed by digital signal processing performed after receiving an ultrasonic beam (for example, imaging is performed by the aperture synthesis method), the received signal is AD. As processing before conversion, it is necessary to amplify the received signal only by the linear amplifier without performing logarithmic amplification or the like. Further, GAIN adjustment for adjusting the sensitivity of the entire image and STC adjustment for compensating for the decrease in sensitivity due to the depth of the diagnostic region are also preferably performed in the preprocessing stage in order to increase the S / N.
【0004】そこで、従来は受波信号をデジタル信号に
変換する前処理段階に、前記GAINとSTC調整手段
としてそれぞれに対応した複数の可変ゲインアンプをカ
スケード接続にして設けていた。即ち、カスケード接続
した複数の可変ゲインアンプをGAIN,STCに対応
させてそれぞれの増幅度を独立して制御するため、最前
段よりも後段の可変ゲインアンプの増幅度が高くなる場
合がでてくる。これは回路全体のS/Nを考えると有利
な方式とは言えない。また、最前段に固定ゲインで、低
ノイズなプリアンプを設けることで少しは改善される
が、発振の問題もあるため、カスケード接続した高ゲイ
ンの可変ゲインアンプの前にはあまり高いゲインのプリ
アンブをつけることができない。従って、前記可変ゲイ
ンアンプが診断装置全体のS/Nに与える影響は少なく
ない。Therefore, conventionally, a plurality of variable gain amplifiers respectively corresponding to the GAIN and STC adjusting means are provided in a cascade connection in a preprocessing step of converting a received signal into a digital signal. That is, since a plurality of cascade-connected variable gain amplifiers are controlled independently corresponding to GAIN and STC, the amplification degree of the variable gain amplifier in the latter stage may become higher than that in the first stage. . This is not an advantageous method considering the S / N of the entire circuit. In addition, a small amount of preamplifier with fixed gain and low noise is improved in the front stage, but there is also a problem of oscillation.Therefore, a preamplifier with a very high gain is placed in front of the variable gain amplifier with a high gain connected in cascade. I can't turn it on. Therefore, the variable gain amplifier has a considerable influence on the S / N of the entire diagnostic apparatus.
【0005】ここで、図7及び図8に基づいて従来例に
ついて詳しく説明する。図7は可変ゲインアンプ52,
53を2段カスケード接続した例であり、スキャン方式
については省略している。Here, a conventional example will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 shows a variable gain amplifier 52,
This is an example in which 53 is cascade-connected in two stages, and the scanning method is omitted.
【0006】図7に示すように、超音波振動子50は送
信手段(図示せず)によって駆動され、超音波パルスを
放射し、そのエコーを受波して電気信号に変換する。こ
の受信信号はプリアンプ51、可変ゲインアンプ52,
53で増幅され、信号処理回路54で検波、AD変換、
画像メモリへの記憶及び読み出し等の処理をうける。ま
た、開口合成法による画像形成を行うときは、信号処理
回路54において、高速にAD変換され、受信信号波形
そのものがデジタルデータとして波形メモリに格納さ
れ、所定の波面軌跡データに基づく加算読み出しがなさ
れる。さらに血流等の運動する対象物を画像化する場合
においては、受信信号をフーリエ解析するFFT演算部
が設けられる(例えば、特開平5−115477号参
照)。信号処理回路54でこれら所定の処理がなされた
信号は、表示装置55でBモード画像として画像化され
る。As shown in FIG. 7, the ultrasonic transducer 50 is driven by transmitting means (not shown), emits ultrasonic pulses, receives the echoes thereof, and converts them into electric signals. This received signal is transmitted to the preamplifier 51, the variable gain amplifier 52,
The signal is amplified by 53, and the signal processing circuit 54 performs detection, AD conversion,
It receives processing such as storing and reading in the image memory. Further, when performing image formation by the aperture synthesis method, the signal processing circuit 54 performs high-speed AD conversion, the received signal waveform itself is stored as digital data in the waveform memory, and additive reading is performed based on predetermined wavefront trajectory data. It Furthermore, in the case of imaging a moving object such as blood flow, an FFT operation unit for performing Fourier analysis on a received signal is provided (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 5-115477). The signal that has been subjected to these predetermined processes in the signal processing circuit 54 is imaged as a B-mode image on the display device 55.
【0007】操作者は、操作パネル56に設けられたS
TC調整機構57とGAIN調整機構58を操作し、可
変ゲインアンプ52,53増幅度をそれぞれ制御する。
符号59はSTC制御回路、符号60はGAIN制御回
路で、STC調整機構57とGAIN調整機構58とか
らの情報及び制御回路61の送信タイミング(m)を基
に可変ゲインアンプ52,53に対して制御電圧
(k),(l)をそれぞれ出力するものである。The operator operates the S provided on the operation panel 56.
The TC adjusting mechanism 57 and the GAIN adjusting mechanism 58 are operated to control the gains of the variable gain amplifiers 52 and 53, respectively.
Reference numeral 59 is an STC control circuit, and reference numeral 60 is a GAIN control circuit, which controls the variable gain amplifiers 52 and 53 based on the information from the STC adjustment mechanism 57 and the GAIN adjustment mechanism 58 and the transmission timing (m) of the control circuit 61. The control voltages (k) and (l) are output respectively.
【0008】図8は、この時の制御電圧(k),(l)
と送信タイミング(m)を示すものである。STC制御
電圧(k)は、深い場所からのエコー信号の減衰を補う
ために、可変ゲインアンプ52の増幅度が受信期間中に
連続的に高くなるように変化させる。また、GAIN制
御電圧(l)は一定である。ここで、可変ゲインアンプ
52,53は制御電圧が高くなると増幅度も高くなるも
のとする。なお、図中のAmax ,Bmax はそれぞれST
C,GAINの最大増幅度を与える電圧値である。FIG. 8 shows control voltages (k) and (l) at this time.
And the transmission timing (m). The STC control voltage (k) is changed so that the amplification degree of the variable gain amplifier 52 continuously increases during the reception period in order to compensate for the attenuation of the echo signal from a deep place. Further, the GAIN control voltage (l) is constant. Here, the variable gain amplifiers 52 and 53 are assumed to have a higher amplification degree as the control voltage increases. Amax and Bmax in the figure are ST
It is a voltage value that gives the maximum amplification of C and GAIN.
【0009】ここで、時刻t′においてSTC制御電圧
(k)は最大ではない上に、GAIN制御電圧(l)は
ある程度の大きさとなっている。即ち、前段の可変ゲイ
ンアンプ52の増幅度を優先して高く配分した方が全体
のS/Nを考えると有利であるが、可変ゲインアンプ5
2と53を独立して制御しているために実際にはそうは
ならないのである。At time t ', the STC control voltage (k) is not the maximum, and the GAIN control voltage (l) is large to some extent. That is, it is advantageous to prioritize the amplification degree of the variable gain amplifier 52 in the preceding stage and allocate it to a higher value in consideration of the overall S / N.
This is actually not the case because 2 and 53 are controlled independently.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】つまり、従来の可変ゲ
インアンプを利用したSTC,GAIN調整機構を備え
た超音波診断装置では、STC,GAINそれぞれに対
応して独立で制御される複数の可変ゲインアンプをカス
ケード接続している。従って、最前段より後段の可変ゲ
インアンプの方が増幅度が高くなることもあり、診断装
置全体のSN比を考えると、最適なゲイン配分とは言え
ない場合がでてくる。That is, in an ultrasonic diagnostic apparatus having a conventional STC / GAIN adjusting mechanism using a variable gain amplifier, a plurality of variable gains independently controlled corresponding to STC and GAIN are provided. The amplifiers are connected in cascade. Therefore, the gain of the variable gain amplifier in the latter stage may be higher than that of the variable gain amplifier in the last stage, and in view of the SN ratio of the entire diagnostic apparatus, it may not be said that the gain distribution is optimum.
【0011】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、最適なゲイン配分を自動的に実現し、S/Nの
良い超音波診断装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus which automatically realizes optimum gain distribution and has a good S / N.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
超音波診断装置は、生体内に超音波パルスを送波し、ま
た、前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、
前記エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診
断装置であって、前記エコー信号を増幅する複数の可変
ゲインアンプと、前記複数の可変ゲインアンプの検出感
度を調節するGAIN増幅度を設定するGAIN設定手
段と、前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違
いを補正するSTC増幅度を設定するSTC設定手段
と、あらかじめプログラムされたマイクロコンピュータ
からなると共に、前記GAIN設定手段と前記STC設
定手段によって設定された前記GAIN,STCそれぞ
れの増幅度に基づいて、前記可変ゲインアンプのうち、
より前段の前記可変ゲインアンプの増幅度が優先的に高
くなるようにゲイン配分を自動的に設定するゲイン配分
手段とを備えたものであり、本発明の請求項2に係る超
音波診断装置は、生体内に超音波パルスを送波し、ま
た、前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、
前記エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診
断装置であって、前記エコー信号を増幅する複数の可変
ゲインアンプと、前記複数の可変ゲインアンプの検出感
度を調節するGAIN増幅度を設定するGAIN設定手
段と、前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違
いを補正するSTC増幅度を設定するSTC設定手段
と、アナログ演算回路からなると共に、前記GAIN設
定手段と前記STC設定手段によって設定された前記G
AIN,STCそれぞれの増幅度に基づいて、前記可変
ゲインアンプのうち、より前段の前記可変ゲインアンプ
の増幅度が優先的に高くなるようにゲイン配分を自動的
に設定するゲイン配分手段とを備えたものであり、本発
明の請求項3に係る超音波診断装置は、生体内に超音波
パルスを送波し、また、前記生体中から反射してきたエ
コー信号を受波し、前記エコー信号を基に生体の断層像
を得る医用超音波診断装置であって、リニアアンプから
なると共に、前記エコー信号を増幅する複数の可変ゲイ
ンアンプと、前記複数の可変ゲインアンプの検出感度を
調節するGAIN増幅度を設定するGAIN設定手段
と、前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違い
を補正するSTC増幅度を設定するSTC設定手段と、
前記GAIN設定手段と前記STC設定手段によって設
定された前記GAIN,STCそれぞれの増幅度に基づ
いて、前記可変ゲインアンプのうち、より前段の前記可
変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くなるようにゲイ
ン配分を自動的に設定するゲイン配分手段とを備えたも
のである。An ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1 of the present invention transmits an ultrasonic pulse into a living body and receives an echo signal reflected from the living body,
A medical ultrasonic diagnostic apparatus for obtaining a tomographic image of a living body based on the echo signal, comprising a plurality of variable gain amplifiers for amplifying the echo signals, and a GAIN amplification degree for adjusting detection sensitivity of the plurality of variable gain amplifiers. The GAIN setting means for setting, the STC setting means for setting the STC amplification degree for correcting the difference in attenuation depending on the depth of reflection of the ultrasonic pulse, and a preprogrammed microcomputer, and the GAIN setting means and the Based on the gains of the GAIN and STC set by the STC setting means, among the variable gain amplifiers,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2 further comprises: a gain distribution unit that automatically sets a gain distribution so that the amplification degree of the variable gain amplifier in the previous stage is preferentially increased. , Sends an ultrasonic pulse into the living body, and also receives the echo signal reflected from the living body,
A medical ultrasonic diagnostic apparatus for obtaining a tomographic image of a living body based on the echo signal, comprising a plurality of variable gain amplifiers for amplifying the echo signals, and a GAIN amplification degree for adjusting detection sensitivity of the plurality of variable gain amplifiers. The GAIN setting means for setting, the STC setting means for setting the STC amplification degree for correcting the difference in attenuation due to the depth of reflection of the ultrasonic pulse, and the analog arithmetic circuit, and the GAIN setting means and the STC setting means G set by
A gain distribution unit for automatically setting a gain distribution so that the amplification level of the variable gain amplifier in the preceding stage of the variable gain amplifiers is preferentially increased based on the amplification levels of AIN and STC. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 3 of the present invention transmits an ultrasonic pulse into a living body, receives an echo signal reflected from the inside of the living body, and outputs the echo signal. A medical ultrasonic diagnostic apparatus for obtaining a tomographic image of a living body based on a linear amplifier, comprising a plurality of variable gain amplifiers for amplifying the echo signals, and a GAIN amplifier for adjusting detection sensitivity of the plurality of variable gain amplifiers. GAIN setting means for setting the degree, and STC setting means for setting the STC amplification degree for correcting the difference in attenuation due to the depth at which the ultrasonic pulse is reflected,
Based on the respective gains of the GAIN and STC set by the GAIN setting means and the STC setting means, the gain of the variable gain amplifier in the preceding stage of the variable gain amplifiers is preferentially increased. And a gain distribution means for automatically setting the gain distribution.
【0013】[0013]
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて述べる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1及び図2は本発明の第1実施例に係わ
り、図1は超音波診断装置の構成を示す構成図、図2は
図1の演算回路の処理の流れを示すフローチャートであ
る。1 and 2 relate to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus, and FIG. 2 is a flow chart showing the processing flow of the arithmetic circuit of FIG. .
【0015】第1実施例の超音波診断装置は、図1に示
すように、観察対象に図示しない超音波パルスを照射し
エコーを検出するn個の超音波素子1(1−1〜1−
n)と、超音波素子1(1−1〜1−n)を切り換える
ための素子選択回路2と、素子選択回路2を介して超音
波素子1(1−1〜1−n)に対して送信波発生回路3
で発生した送信パルスを送信する送信駆動回路4と、超
音波素子1(1−1〜1−n)からのエコーをプリアン
プ5、可変ゲインアンプ6,7(複数の可変ゲインアン
プ)及びBPF8を介して入力する信号処理回路9と、
信号処理回路9においてデジタル化されて記憶され、開
口合成法等のデジタル信号による超音波信号の合成処理
を受けて最終的に画像化されて超音波画像を表示する表
示装置10と、STC及びGAINを設定する設定値を
入力するSTC調整回路11(STC設定手段)及びG
AIN調整回路12(GAIN設定手段)と、STC調
整回路11及びGAIN調整回路12により入力された
STC及びGAINの設定値に基づいて設定量を演算す
る演算回路13(ゲイン配分手段)と、演算回路13の
演算結果を基に可変ゲインアンプ6,7の増幅度を制御
する制御信号発生回路14とを備え、送信波発生回路
3、制御信号発生回路14及び信号処理回路9はコント
ロール回路15により制御されるようになっている。As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus of the first embodiment includes n ultrasonic elements 1 (1-1 to 1-1-1) that irradiate an ultrasonic pulse (not shown) on an object to be observed and detect an echo.
n), the element selection circuit 2 for switching the ultrasonic element 1 (1-1 to 1-n), and the ultrasonic element 1 (1-1 to 1-n) via the element selection circuit 2. Transmit wave generation circuit 3
The transmission drive circuit 4 for transmitting the transmission pulse generated in 1., the echo from the ultrasonic element 1 (1-1 to 1-n), the preamplifier 5, the variable gain amplifiers 6 and 7 (a plurality of variable gain amplifiers), and the BPF 8. A signal processing circuit 9 input via
A display device 10 that is digitized and stored in a signal processing circuit 9, receives an ultrasonic signal synthesis process by a digital signal such as an aperture synthesis method, and is finally imaged to display an ultrasonic image, and STC and GAIN. STC adjusting circuit 11 (STC setting means) for inputting a set value for setting G and G
An AIN adjusting circuit 12 (GAIN setting means), an arithmetic circuit 13 (gain distribution means) for calculating a set amount based on STC and GAIN set values input by the STC adjusting circuit 11 and the GAIN adjusting circuit 12, and an arithmetic circuit. A control signal generation circuit 14 that controls the amplification degree of the variable gain amplifiers 6 and 7 based on the calculation result of 13 and the control circuit 15 controls the transmission wave generation circuit 3, the control signal generation circuit 14, and the signal processing circuit 9. It is supposed to be done.
【0016】図1において、送信波発生回路3で発生し
た送信パルスは送信駆動回路3、素子選択回路2を介し
て超音波振動子1(1−1〜1−n)に印加され、超音
波振動子1が超音波パルスを発生する。こうして発生し
た超音波パルスは生体組織中に放射される。In FIG. 1, the transmission pulse generated by the transmission wave generation circuit 3 is applied to the ultrasonic transducer 1 (1-1 to 1-n) via the transmission drive circuit 3 and the element selection circuit 2 to generate ultrasonic waves. The oscillator 1 generates an ultrasonic pulse. The ultrasonic pulse thus generated is radiated into the living tissue.
【0017】次に、そのエコーを再び超音波振動子1で
受信し、素子選択回路2、プリアンプ5、可変ゲインア
ンプ6,7、BPF8を介して、信号処理回路9に入力
される。こうして受信信号は、信号処理回路9において
デジタル化されて記憶され、開口合成法等のデジタル信
号による超音波信号の合成処理を受けて最終的に画像化
されて表示装置10に表示される。Next, the echo is received again by the ultrasonic transducer 1 and input to the signal processing circuit 9 through the element selection circuit 2, the preamplifier 5, the variable gain amplifiers 6 and 7, and the BPF 8. In this way, the received signal is digitized and stored in the signal processing circuit 9, is subjected to ultrasonic wave synthesizing processing of a digital signal such as an aperture synthesizing method, and is finally imaged and displayed on the display device 10.
【0018】ここで、操作者がSTC調整回路11、G
AIN調整回路12を用いて操作、設定すると、その設
定値は演算回路13で演算され、その結果を基に制御信
号発生回路14が可変ゲインアンプ6,7の増幅度を制
御する。この演算回路13は、入力されたSTCとGA
INの設定値を基に可変ゲインアンプ6の増幅度がなる
べく大きくなるように可変ゲインアンプ6,7の増幅度
を設定する。Here, the operator operates the STC adjusting circuit 11, G
When the AIN adjusting circuit 12 is operated and set, the set value is calculated by the calculating circuit 13, and the control signal generating circuit 14 controls the amplification degree of the variable gain amplifiers 6 and 7 based on the result. The arithmetic circuit 13 is provided with the input STC and GA.
Based on the set value of IN, the gains of the variable gain amplifiers 6 and 7 are set so that the gain of the variable gain amplifier 6 is as large as possible.
【0019】図2はこの演算回路13で実行する演算の
フローチャートである。演算回路13では、ステップS
1でSTCとGAINの設定値をそれぞれA〔dB〕、B
〔dB〕とした場合、まず、ステップS2で和C=A+B
をとり、ステップS3でC−Amax が0dBより大きいか
どうか判断し、C−Amax が0dBより大きい場合は、ス
テップS4で前段の可変ゲインアンプ6の増幅度を最大
にしてその残りC−Amax を後段アンプ7の増幅度とし
て配分する。そしてステップS6でA′=Amax 、B′
=C−Amax としてA′,B′の値をそれぞれ前段の可
変ゲインアンプ6、後段の可変ゲインアンプ7に設定す
る。FIG. 2 is a flow chart of the calculation executed by the calculation circuit 13. In the arithmetic circuit 13, step S
Set the STC and GAIN setting values to 1, A [dB] and B, respectively.
When [dB] is set, first, in step S2, the sum C = A + B
Then, in step S3, it is determined whether or not C-Amax is larger than 0 dB. If C-Amax is larger than 0 dB, the amplification degree of the variable gain amplifier 6 in the preceding stage is maximized in step S4, and the remaining C-Amax is set. It is distributed as the amplification degree of the second-stage amplifier 7. Then, in step S6, A '= Amax, B'
= C-Amax, the values of A'and B'are set in the variable gain amplifier 6 in the front stage and the variable gain amplifier 7 in the rear stage, respectively.
【0020】また、C−Amax が0dB以下であった場合
は、ステップS5でA,Bのトータルでの増幅度は可変
ゲインアンプ6の最大増幅度よりも小さいため、前段の
可変ゲインアンプ6のみで増幅することにする。そし
て、ステップS6でA′=A+B、B′=0dBとして、
A′,B′の値をそれぞれ前段の可変ゲインアンプ6、
後段の可変ゲインアンプ7に設定する。If C-Amax is 0 dB or less, the total amplification degree of A and B is smaller than the maximum amplification degree of the variable gain amplifier 6 in step S5. I decided to amplify it. Then, in step S6, A '= A + B, B' = 0 dB,
The values of A'and B'are set to the variable gain amplifier 6 in the preceding stage,
The variable gain amplifier 7 in the latter stage is set.
【0021】以上の演算はSTC,GAIN設定に対し
てリアルタイムに動作する。前記演算回路13はマイク
ロコンピュータを用いて実現しても良いし、デジタルI
C等で構成した回路を用いても良い。The above calculation operates in real time with respect to the STC and GAIN settings. The arithmetic circuit 13 may be realized by using a microcomputer or a digital I
You may use the circuit comprised by C etc.
【0022】従って、本実施例の超音波診断装置による
と、最適なゲイン配分を自動的に実現し、S/Nを向上
させることできるとともに、プログラマブルなゲイン配
分手段ある演算回路13により、アルゴリズムの変更が
容易であるという特徴を有している。Therefore, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of this embodiment, the optimum gain distribution can be automatically realized and the S / N can be improved, and at the same time, the arithmetic circuit 13 having the programmable gain distribution means can be used for algorithm calculation. It has the feature that it can be changed easily.
【0023】次に第2実施例について説明する。図3乃
至図6は本発明の第2実施例に係わり、図3はゲイン配
分回路の構成を示すブロック図、図4は図3のゲイン配
分回路の各部の電圧波形を示す波形図、図5は図3のゲ
イン配分回路の具体的な構成を示す回路図、図6は図5
に示したゲイン配分回路の回路図における各部の電圧波
形を示す波形図である。第1実施例がゲイン配分手段を
プログラマブルな演算回路10により構成したのに対し
て、第2実施例ではゲイン配分手段をアナログ回路であ
るゲイン配分回路により構成したものであり、その他の
構成は第1実施例と同じであるので、異なる構成のみ説
明する。Next, a second embodiment will be described. 3 to 6 relate to a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a gain distribution circuit, FIG. 4 is a waveform diagram showing voltage waveforms of respective parts of the gain distribution circuit of FIG. 3, and FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific configuration of the gain distribution circuit of FIG. 3, and FIG.
FIG. 6 is a waveform diagram showing voltage waveforms of respective parts in the circuit diagram of the gain distribution circuit shown in FIG. In the first embodiment, the gain distribution means is configured by the programmable arithmetic circuit 10, whereas in the second embodiment, the gain distribution means is configured by the gain distribution circuit which is an analog circuit, and other configurations are the same. Since it is the same as that of the first embodiment, only a different configuration will be described.
【0024】図3に示すゲイン配分回路20において、
可変ゲインアンプ6,7は第1実施例と同様に超音波診
断装置の受信回路中で受信信号を増幅するためのもので
あり、電圧(d),(e)によって増幅度が制御され
る。In the gain distribution circuit 20 shown in FIG. 3,
The variable gain amplifiers 6 and 7 are for amplifying the received signal in the receiving circuit of the ultrasonic diagnostic apparatus as in the first embodiment, and the amplification degree is controlled by the voltages (d) and (e).
【0025】今、操作者が設定したSTC,GAINの
増幅度を前記可変ゲインアンプ6,7で実現するための
電圧値(a),(b)が、それぞれSTC制御電圧発生
回路21、GAIN制御電圧発生回路22より出力され
ているとする。加算器23より出力される電圧値
(a),(b)の和電圧値(c)はSTCとGAINの
総合増幅度を示す。Now, the voltage values (a) and (b) for realizing the gains of STC and GAIN set by the operator by the variable gain amplifiers 6 and 7 are the STC control voltage generation circuit 21 and GAIN control, respectively. It is assumed that the voltage is being output from the voltage generation circuit 22. The sum voltage value (c) of the voltage values (a) and (b) output from the adder 23 indicates the total amplification degree of STC and GAIN.
【0026】次に、和電圧値(c)を可変ゲインアンプ
6の増幅度を最大にする制御電圧(Vf )に合わせて設
定された電圧リミッタ24を出力する。その結果、電圧
リミッタ24の出力である電圧値(d)は、可変ゲイン
アンプ6の増幅度を最大にする制御電圧(Vf )以下と
なる。また、和電圧値(c)と電圧値(d)とを差分回
路25に入力して和電圧値(c)より電圧値(d)を減
じた電圧値(e)を得た後、これを可変ゲインアンプ7
に制御電圧として入力する。Then, the voltage limiter 24 is set so that the sum voltage value (c) is set to the control voltage (V f ) that maximizes the amplification degree of the variable gain amplifier 6. As a result, the voltage value (d) output from the voltage limiter 24 becomes equal to or lower than the control voltage (V f ) that maximizes the amplification degree of the variable gain amplifier 6. Also, after inputting the sum voltage value (c) and the voltage value (d) to the difference circuit 25 to obtain the voltage value (e) obtained by subtracting the voltage value (d) from the sum voltage value (c), this value is calculated. Variable gain amplifier 7
Input as control voltage to.
【0027】図4に図3のブロック図の各部の電圧波形
(a)〜(e)を示す。ここで、送信タイミングに同期
して時間的に電圧が変化し、前記可変ゲインアンプの増
幅度を変化させるSTC制御電圧(a)は操作者により
任意の繰り返し波形に調整されるものである。また、受
信回路全体の感度を変化させるためのGAIN制御電圧
(b)も操作者によって任意の電圧(Vf )に調整され
る。FIG. 4 shows voltage waveforms (a) to (e) of each part of the block diagram of FIG. Here, the STC control voltage (a) that changes the voltage temporally in synchronization with the transmission timing and changes the amplification degree of the variable gain amplifier is adjusted by the operator to have an arbitrary repetitive waveform. The GAIN control voltage (b) for changing the sensitivity of the entire receiving circuit is also adjusted to an arbitrary voltage (V f ) by the operator.
【0028】更に、図5,図6に基づいて上記第2実施
例についての具体的な回路例を説明する。Further, a concrete circuit example of the second embodiment will be described with reference to FIGS.
【0029】図5において、(f),(g)はそれぞれ
STC制御電圧、GAIN制御電圧であり、これらは加
算回路23を構成しているOPアンプ30にて加算され
て和電圧(h)となる。電圧リミッタ24を構成するO
Pアンプ31は振幅制限回路であり、可変ゲインアンプ
6に加わる制御電圧(i)が大きくなり過ぎないように
抑えるためのものである。即ち、振幅制限時にD1,D
2の両端に発生する電圧をそれぞれVf ,Vz とする
と、Vf +Vz =(可変ゲインアンプ6が最大増幅度を
持つ制御電圧)となるようにVz を選んでいる。こうす
ることで制御電圧(i)は可変ゲインアンプ6が最大増
幅度となる電圧以下に抑えられる。In FIG. 5, (f) and (g) are the STC control voltage and the GAIN control voltage, respectively, which are added by the OP amplifier 30 constituting the adder circuit 23 to obtain the sum voltage (h). Become. O that constitutes the voltage limiter 24
The P amplifier 31 is an amplitude limiting circuit, and is for suppressing the control voltage (i) applied to the variable gain amplifier 6 from becoming too large. That is, D1 and D when the amplitude is limited
The voltage generated at the second ends each V f, when the V z, are choosing V f + V z = V z such that (variable gain amplifier 6 is a control voltage having a maximum amplification degree). By doing so, the control voltage (i) can be suppressed below the voltage at which the variable gain amplifier 6 has the maximum amplification degree.
【0030】OPアンプ32は差分回路25を構成し、
(i)+(h)=(j)を出力する。ここで、OPアン
プ31の出力は符号が反転するため、実質的にOPアン
プ32は和電圧(h)と振幅制限された制御電圧(i)
の差分を出力することになる。こうして、トータルの増
幅度は同じで、後段の可変ゲインアンプ7よりも前段の
可変ゲインアンプ6の増幅度が優先的に大きくなるよう
に増幅度が配分される。The OP amplifier 32 constitutes the difference circuit 25,
Output (i) + (h) = (j). Since the sign of the output of the OP amplifier 31 is inverted, the OP amplifier 32 is substantially the sum voltage (h) and the amplitude-limited control voltage (i).
Will output the difference. In this way, the total gain is the same, and the gain is distributed such that the gain of the variable gain amplifier 6 in the preceding stage is preferentially higher than that of the variable gain amplifier 7 in the subsequent stage.
【0031】従って、第2実施例によると、安価で簡単
な回路で自動的に最適なゲイン配分に設定することがで
き、S/Nを向上させることができる。Therefore, according to the second embodiment, it is possible to automatically set the optimum gain distribution with an inexpensive and simple circuit and improve the S / N ratio.
【0032】[付記]
(付記項1) 前記ゲイン配分手段は、あらかじめプロ
グラムされたマイクロコンピュータによる演算手段であ
ることを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。[Supplementary Note] (Supplementary Note 1) The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the gain distribution means is a computing means by a microcomputer programmed in advance.
【0033】付記1の構成では、ゲイン配分手段をプロ
グラマブルなマイクロコンピュータによる演算手段によ
り構成しているので、アルゴリズムの変更が容易である
という特徴を有している。The configuration of Appendix 1 has a feature that the algorithm can be easily changed because the gain distribution means is constituted by the calculation means by the programmable microcomputer.
【0034】(付記項2) 前記ゲイン配分手段は、ア
ナログ演算回路(図3のゲイン配分回路21)であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の超音波診断装置。(Additional Item 2) The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the gain distribution means is an analog arithmetic circuit (gain distribution circuit 21 in FIG. 3).
【0035】(付記項3) 前記アナログ演算回路は、
あらかじめ生成したSTCとGAIN制御電圧を加算す
る加算回路(図3の加算回路23)と、前記加算回路の
出力を振幅制限する振幅制限回路(図3の電圧リミッタ
24)と、前記加算回路と振幅制限回路との出力の差分
をとる差分回路(図3の差分回路25)とを備えて構成
され、前記振幅制限回路の出力を前段の前記可変ゲイン
アンプの増幅度制御電圧とし、前記差分回路の出力を後
段の前記可変ゲインアンプの増幅度制御電圧とすること
を特徴とする付記項2に記載の超音波診断装置。(Additional Item 3) The analog arithmetic circuit is
An adding circuit (adding circuit 23 in FIG. 3) that adds the STC and the GAIN control voltage generated in advance, an amplitude limiting circuit (voltage limiter 24 in FIG. 3) that limits the output of the adding circuit, and the adding circuit and the amplitude. A difference circuit (difference circuit 25 in FIG. 3) that takes the difference between the output of the differential circuit and the limit circuit, and the output of the amplitude limit circuit is used as the amplification control voltage of the variable gain amplifier in the preceding stage. The ultrasonic diagnostic apparatus according to appendix 2, wherein the output is the amplification degree control voltage of the variable gain amplifier in the subsequent stage.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上説明したように本発明の超音波診断
装置によれば、ゲイン配分手段がGAIN設定手段とS
TC設定手段によって設定されたGAIN,STCそれ
ぞれの増幅度に基づいて、可変ゲインアンプのうち、よ
り前段の可変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くなる
ようにゲイン配分を自動的に設定するので、最適なゲイ
ン配分を自動的に実現し、S/Nを向上させることがで
きるという効果がある。As described above, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the gain distribution means includes the GAIN setting means and S.
Based on the gains of GAIN and STC set by the TC setting means, the gain distribution is automatically set so that the gain of the preceding variable gain amplifier of the variable gain amplifiers is preferentially increased. There is an effect that the optimum gain distribution is automatically realized and the S / N can be improved.
【図1】本発明の第1実施例に係る超音波診断装置の構
成を示す構成図FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の演算回路の処理の流れを示すフローチャ
ートFIG. 2 is a flowchart showing a processing flow of the arithmetic circuit of FIG.
【図3】本発明の第2実施例に係るゲイン配分回路の構
成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a gain distribution circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図4】図3のゲイン配分回路の各部の電圧波形を示す
波形図FIG. 4 is a waveform diagram showing voltage waveforms of respective parts of the gain distribution circuit of FIG.
【図5】図3のゲイン配分回路の具体的な構成を示す回
路図5 is a circuit diagram showing a specific configuration of the gain distribution circuit of FIG.
【図6】図5に示したゲイン配分回路の回路図における
各部の電圧波形を示す波形図6 is a waveform diagram showing voltage waveforms of respective parts in the circuit diagram of the gain distribution circuit shown in FIG.
【図7】従来の超音波診断装置の構成を示す構成図FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus.
【図8】図7の超音波診断装置の各部の電圧波形を示す
波形図8 is a waveform diagram showing voltage waveforms at various parts of the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 7.
1(1−1〜1−n) 超音波素子 2 素子選択回路 3 送信波発生回路 4 送信駆動回路 5 プリアンプ 6、7 可変ゲインアンプ 8 BPF 9 信号処理回路9 10 表示装置10 11 STC調整回路 12 GAIN調整回路 13 演算回路 14 制御信号発生回路 15 コントロール回路 20 ゲイン配分回路 21 STC制御電圧発生回路 22 GAIN制御電圧発生回路 23 加算器 24 電圧リミッタ 25 差分回路25 30、31、32 OPアンプ 1 (1-1 to 1-n) ultrasonic element 2-element selection circuit 3 Transmit wave generation circuit 4 Transmission drive circuit 5 preamplifier 6, 7 Variable gain amplifier 8 BPF 9 Signal processing circuit 9 10 display device 10 11 STC adjustment circuit 12 GAIN adjustment circuit 13 Operation circuit 14 Control signal generation circuit 15 Control circuit 20 Gain distribution circuit 21 STC control voltage generator 22 GAIN control voltage generator 23 adder 24 voltage limiter 25 difference circuit 25 30, 31, 32 OP amplifier
Claims (3)
前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、前記
エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診断装
置であって、 前記エコー信号を増幅する複数の可変ゲインアンプと、 前記複数の可変ゲインアンプの検出感度を調節するGA
IN増幅度を設定するGAIN設定手段と、 前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違いを補
正するSTC増幅度を設定するSTC設定手段と、あらかじめプログラムされたマイクロコンピュータから
なると共に、 前記GAIN設定手段と前記STC設定手
段によって設定された前記GAIN,STCそれぞれの
増幅度に基づいて、前記可変ゲインアンプのうち、より
前段の前記可変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くな
るようにゲイン配分を自動的に設定するゲイン配分手段
とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。1. An ultrasonic pulse is transmitted into a living body, and
A medical ultrasonic diagnostic apparatus that receives an echo signal reflected from the living body and obtains a tomographic image of the living body based on the echo signal, wherein the plurality of variable gain amplifiers amplify the echo signal, GA that adjusts the detection sensitivity of the variable gain amplifier
GAIN setting means for setting the IN amplification degree, STC setting means for setting the STC amplification degree for correcting the difference in attenuation due to the depth of reflection of the ultrasonic pulse, and a preprogrammed microcomputer.
In addition, the gain of the variable gain amplifier in the preceding stage of the variable gain amplifiers is preferentially increased based on the gains of the GAIN and STC set by the GAIN setting means and the STC setting means. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a gain distribution unit that automatically sets a gain distribution so that
前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、前記
エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診断装
置であって、 前記エコー信号を増幅する複数の可変ゲインアンプと、 前記複数の可変ゲインアンプの検出感度を調節するGA
IN増幅度を設定するGAIN設定手段と、 前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違いを補
正するSTC増幅度を設定するSTC設定手段と、 アナログ演算回路からなると共に、前記GAIN設定手
段と前記STC設定手段によって設定された前記GAI
N,STCそれぞれの増幅度に基づいて、前記可変ゲイ
ンアンプのうち、より前段の前記可変ゲインアンプの増
幅度が優先的に高くなるようにゲイン配分を自動的に設
定するゲイン配分手段とを備えたことを特徴とする超音
波診断装置。 2. An ultrasonic pulse is transmitted to a living body, and
Receive the echo signal reflected from the living body,
Medical ultrasonic diagnostic equipment that obtains a tomographic image of a living body based on echo signals
A location, GA to adjust the plurality of variable gain amplifiers for amplifying the echo signals, the detection sensitivity of the plurality of variable gain amplifier
The difference between the GAIN setting means for setting the IN amplification and the attenuation due to the reflection depth of the ultrasonic pulse is compensated for.
It comprises an STC setting means for setting the correct STC amplification and an analog arithmetic circuit,
Stage and the GAI set by the STC setting means
Based on the amplification factors of N and STC, the variable gain
Of the variable gain amplifier in the previous stage
Gain distribution is automatically set so that the width is preferentially higher.
And a gain distribution means for determining
Wave diagnostic equipment.
前記生体中から反射してきたエコー信号を受波し、前記
エコー信号を基に生体の断層像を得る医用超音波診断装
置であって、 リニアアンプからなると共に、前記エコー信号を増幅す
る複数の可変ゲインアンプと、 前記複数の可変ゲインアンプの検出感度を調節するGA
IN増幅度を設定するGAIN設定手段と、 前記超音波パルスが反射する深さによる減衰の違いを補
正するSTC増幅度を設定するSTC設定手段と、 前記GAIN設定手段と前記STC設定手段によって設
定された前記GAIN,STCそれぞれの増幅度に基づ
いて、前記可変ゲインアンプのうち、より前段の前記可
変ゲインアンプの増幅度が優先的に高くなるようにゲイ
ン配分を自動的に設定するゲイン配分手段とを備えたこ
とを特徴とする超音波診断装置。 3. An ultrasonic pulse is transmitted to a living body, and
Receive the echo signal reflected from the living body,
Medical ultrasonic diagnostic equipment that obtains a tomographic image of a living body based on echo signals
A linear amplifier and amplifies the echo signal.
A plurality of variable gain amplifiers and a GA for adjusting the detection sensitivity of the plurality of variable gain amplifiers
The difference between the GAIN setting means for setting the IN amplification and the attenuation due to the reflection depth of the ultrasonic pulse is compensated for.
The STC setting means for setting the correct STC amplification degree, the GAIN setting means and the STC setting means
Based on the specified amplification factors of GAIN and STC
In the variable gain amplifier, the
Gay so that the gain of the variable gain amplifier is preferentially increased.
Gain distribution means for automatically setting the
An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by:
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