JP4068208B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エコー信号から取り出したドプラ信号をオーディオ処理してスピーカから音響出力する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４には、従来のオーディオ処理部の構成を示している。エコー信号をディジタルビームフォーミングし、それを直交位相検波し、さらに低周波のクラッタ成分を除去して得られたドプラ信号をサンプルホールドし、ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）でアナログ信号に変換し、この後に、サンプルホールド特性で発生する高調波成分を除去するために、７次とか９次といった非常に高次のＳＣＦフィルタと低域通過型フィルタ（ＬＰＦ）とを通して、これを図示しないパワーアンプで適当に増幅してからスピーカに供給し、ドプラ音として出力するようになっている。
【０００３】
このように従来では、アナログでオーディオ処理を行っていたので、スペクトラム表示に対応したレート周波数に応じてフィルタのカットオフ周波数を変化させる必要があり、特に７次とか９次といった非常に高次のＳＣＦフィルタで回路規模が大きく複雑化するばかりでなく、ダイナミックレンジが狭く、高調波成分の除去能力が低く、さらにアナログにつきものの調整が必要になると言う様々な問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、比較的低次のフィルタで、高調波成分の十分な除去能力を実現することができる超音波診断装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波をレート周波数で送信し、得られたエコー信号を直交位相検波することによりドプラ信号を得、このドプラ信号を前記レート周波数に応じた比較的高い周波数でオーバーサンプリングし、このオーバーサンプリングの出力をカットオフ周波数が前記レート周波数に応じた比較的低い低域通過型フィルタを通してからアナログ信号に変換し、このアナログ信号をスピーカからドプラ音として出力するように構成されている。
（作用）
本発明によれば、ドプラ音の信号処理にディジタル方式を採用し、ドプラ信号をオーバーサンプリングしてから、低域通過型フィルタを通すので、この低域通過型フィルタの次数はそれほど高くなくても高調波成分を十分落とすことができる。このため回路構成を簡素化できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明による超音波診断装置を好ましい実施形態により説明する。図１に本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波プローブ（ＰＲＯＢ）１の先端部分には、電気信号と音響信号とを相互変換するための複数の圧電素子が配列されている。この超音波プローブ１には、送受信回路（Ｔ／Ｒ）２が接続されている。送受信回路２は、送信部分と受信部分とからなり、送信部分では、まず、クロック発生器からのクロックを４ｋＨｚ乃至５０ｋＨｚ程度に分周する。この分周信号に従って、超音波パルスの送受信レート（毎秒送受信回数）が決定されるため、これはレートパルスと一般的に呼ばれ、またこの周波数が、レート周波数とかパルス繰り返し周波数とか呼ばれている。ここでは、レート周波数と称するものとし、記号“ｆPRF ”で表すものとする。
【０００７】
なお、この送受信回路２は、システムコントローラ１１からの制御信号に従って、この分周率を変えて、レート周波数ｆPRF を調整できるように構成されている。このレート周波数ｆPRF は、コンソール１２を操作して、オペレータが自由に変えることができ、また、選択されたＢモード又はドプラモードに従ってプリセット値に自動的に調整できるようになっている。
【０００８】
そして、このレートパルスを適当に遅延させた後、これをトリガとしてパルサからプローブ１の圧電素子に電圧パルスが印加されるようになっている。この印加によりプローブ２の圧電素子は機械的に振動し、超音波パルスを発生する。
【０００９】
この超音波は被検体内部を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、プローブ１に返ってきて、圧電素子を機械的に振動する。これにより、圧電素子からは微弱な電気信号が発生する。この電気信号は、受信部分に取り込まれ、プリアンプで増幅され、アナログディジタル変換器でディジタル信号に変換されて、いわゆるディジタルビームフォーマで遅延相当の処理を経て加算される。
【００１０】
Ｂモード回路（Ｂ／Ｗ）３は、送受信回路２の出力信号を検波し、対数増幅し、その結果を表示装置（ＤＩＳ）４に供給する。表示装置４ではこれをＢモード像として表示する。また、送受信回路２の出力信号には、ドプラ効果により偏移した周波数成分が含まれており、これを直交位相検波回路（ＱＰＤ）５で検波する。なお、この直交位相検波回路５の出力は複素数であり、実際には２チャンネルの信号である。そして、直交位相検波回路５の出力に対してレンジゲート回路（ＲＧＣ）６でゲートをかけて、任意の深さからのドプラ信号を取り出す。このドプラ信号には主に血球等の速い移動体での反射により周波数偏移を受けた高周波成分と、主に心臓壁等の遅い移動体での反射により周波数偏移を受けた低周波成分とが含まれているので、高域通過型フィルタ（ＨＰＦ）７で低周波成分を減衰し、高周波成分を取り出す。
【００１１】
高域通過型フィルタ７からの出力信号を高速フーリエ変換プロセッサ（ＦＦＴ−Ｐ）８で周波数分析し、その周波数スペクトラムを表示装置４に供給する。表示装置４では、数秒分の周波数スペクトラムから、その時間波形を表示する。
【００１２】
また、高域通過型フィルタ７からの出力信号をオーディオプロセッサ（ＡＵＤ−Ｐ）９でオーディオ処理して、スピーカ（ＳＰＫ）１０からドプラ音として出力するようになっている。
【００１３】
図２には、このオーディオプロセッサ９の構成を示している。高域通過型フィルタ７からの出力信号は、高域通過型フィルタ７と合わせて例えば４次のフィルタを構成する高域通過型フィルタ（ＨＰＦ）１３と、２チャンネルの帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）で構成され、プローブ１に近づいてくる流れの成分と遠ざかる成分とを異なる減衰率で分離するための方向分離フィルタ（ＤＳＦ）１４とを経由して、オーバサンプリング回路（ＯＳＣ）１５に供給される。オーバサンプリング回路１５では、方向分離フィルタ１４の出力信号を、オーディオコントローラ（ＡＵＤ−ＣＯＮＴ．）１１の制御に従って、レート周波数ｆPRF のＮ倍という非常に高いサンプリング周波数で、オーバサンプリングする。なお、“Ｎ”は、２以上の実数であり、固定値でもよいし、オペレータが自由に変更することができるようになっていてもよい。
【００１４】
このオーバサンプリング回路１５の出力は、カットオフ周波数ｆc が可聴域の上限２０ｋＨｚに固定されている固定低域通過型フィルタ（ｆｉｘ−ＬＰＦ）１６と、オーディオコントローラ１１の制御に従ってカットオフ周波数ｆc がレート周波数ｆPRF の１／ｎ倍に設定される可変低域通過型フィルタ（ｖａｒ−ＬＰＦ）１７とを経由して、ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１８に供給される。なお、“ｎ”は、１を越える実数であり、固定値でもよいし、オペレータが自由に変更することができるようになっていてもよい。
【００１５】
低域通過型フィルタ１７からの出力信号は、ディジタルアナログ変換器１８でアナログ信号に変換され、そしてアナログ低域通過型フィルタ（ａｎａ−ＬＰＦ）１９を通し、これを図示しないパワーアンプで増幅してから、スピーカ１０に供給するようになっている。
【００１６】
図３には、オーバサンプリングされた信号に対する低域通過型フィルタ１６，１７の次数と周波数特性の関係図を示している。図３に示すように、２５０ＭＨｚ程度の高調波成分を、−７０ｄＢ以上に低減するというスペックを実現するには、３次以上であればよい。換言すると、３次程度の比較的低い次数でも、所期のスペックを達成できる。
【００１７】
つまり、本発明によれば、３次程度の比較的低い次数の比較的構成の簡素なディジタルフィルタでも、高調波成分を十分低減することができるのである。また、このディジタル段階で高調波成分が十分低減され得ているので、アナログの低域通過型フィルタ１９も、従来のように７次とか９次といった非常に高次のものでなくても、３次程度の比較的構成の簡素なものを採用してもよい。
本発明は、上述してきたような実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能であることは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的低次のフィルタで、高調波成分の十分な除去能力を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２】図１のオーディオプロセッサ９のブロック図。
【図３】図１のディジタル低域通過型フィルタ１６の周波数特性図。
【図４】従来のオーディオ処理部の構成図。
【符号の説明】
１…超音波プローブ（ＰＲＢ）、
２…送受信回路（Ｔ／Ｒ）、
３…Ｂモード回路（Ｂ／Ｗ）、
４…表示装置（ＤＩＳ）、
５…直交位相検波回路（ＱＰＤ）、
６…レンジゲート回路（ＲＧＣ）、
７…高域通過型フィルタ（ＨＰＦ）、
８…高速フーリエ変換プロセッサ（ＦＦＴ−Ｐ）、
９…オーディオプロセッサ（ＡＵＤ−Ｐ）、
１０…スピーカ（ＳＰＫ）、
１１…システムコントローラ（ＳＹＳ−ＣＯＮＴ．）、
１２…操作卓（ＣＯＮＳ）、
１３…高域通過型フィルタ（ＨＰＦ）、
１４…方向分離フィルタ（ＤＳＦ）、
１５…オーバサンプリング回路（ＯＳＣ）、
１６…固定低域通過型フィルタ（ｆｉｘ−ＬＰＦ）、
１７…可変低域通過型フィルタ（ｖａｒ−ＬＰＦ）、
１８…ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）、
１９…アナログ低域通過型フィルタ（ａｎａ−ＬＰＦ）、
２０…オーディオコントローラ（ＡＵＤ−ＣＯＮＴ．）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エコー信号から取り出したドプラ信号をオーディオ処理してスピーカから音響出力する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４には、従来のオーディオ処理部の構成を示している。エコー信号をディジタルビームフォーミングし、それを直交位相検波し、さらに低周波のクラッタ成分を除去して得られたドプラ信号をサンプルホールドし、ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）でアナログ信号に変換し、この後に、サンプルホールド特性で発生する高調波成分を除去するために、７次とか９次といった非常に高次のＳＣＦフィルタと低域通過型フィルタ（ＬＰＦ）とを通して、これを図示しないパワーアンプで適当に増幅してからスピーカに供給し、ドプラ音として出力するようになっている。
【０００３】
このように従来では、アナログでオーディオ処理を行っていたので、スペクトラム表示に対応したレート周波数に応じてフィルタのカットオフ周波数を変化させる必要があり、特に７次とか９次といった非常に高次のＳＣＦフィルタで回路規模が大きく複雑化するばかりでなく、ダイナミックレンジが狭く、高調波成分の除去能力が低く、さらにアナログにつきものの調整が必要になると言う様々な問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、比較的低次のフィルタで、高調波成分の十分な除去能力を実現することができる超音波診断装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波をレート周波数で送信し、得られたエコー信号を直交位相検波することによりドプラ信号を得、このドプラ信号を前記レート周波数に応じた比較的高い周波数でオーバーサンプリングし、このオーバーサンプリングの出力をカットオフ周波数が前記レート周波数に応じた比較的低い低域通過型フィルタを通してからアナログ信号に変換し、このアナログ信号をスピーカからドプラ音として出力するように構成されている。
（作用）
本発明によれば、ドプラ音の信号処理にディジタル方式を採用し、ドプラ信号をオーバーサンプリングしてから、低域通過型フィルタを通すので、この低域通過型フィルタの次数はそれほど高くなくても高調波成分を十分落とすことができる。このため回路構成を簡素化できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明による超音波診断装置を好ましい実施形態により説明する。図１に本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波プローブ（ＰＲＯＢ）１の先端部分には、電気信号と音響信号とを相互変換するための複数の圧電素子が配列されている。この超音波プローブ１には、送受信回路（Ｔ／Ｒ）２が接続されている。送受信回路２は、送信部分と受信部分とからなり、送信部分では、まず、クロック発生器からのクロックを４ｋＨｚ乃至５０ｋＨｚ程度に分周する。この分周信号に従って、超音波パルスの送受信レート（毎秒送受信回数）が決定されるため、これはレートパルスと一般的に呼ばれ、またこの周波数が、レート周波数とかパルス繰り返し周波数とか呼ばれている。ここでは、レート周波数と称するものとし、記号“ｆPRF ”で表すものとする。
【０００７】
なお、この送受信回路２は、システムコントローラ１１からの制御信号に従って、この分周率を変えて、レート周波数ｆPRF を調整できるように構成されている。このレート周波数ｆPRF は、コンソール１２を操作して、オペレータが自由に変えることができ、また、選択されたＢモード又はドプラモードに従ってプリセット値に自動的に調整できるようになっている。
【０００８】
そして、このレートパルスを適当に遅延させた後、これをトリガとしてパルサからプローブ１の圧電素子に電圧パルスが印加されるようになっている。この印加によりプローブ２の圧電素子は機械的に振動し、超音波パルスを発生する。
【０００９】
この超音波は被検体内部を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、プローブ１に返ってきて、圧電素子を機械的に振動する。これにより、圧電素子からは微弱な電気信号が発生する。この電気信号は、受信部分に取り込まれ、プリアンプで増幅され、アナログディジタル変換器でディジタル信号に変換されて、いわゆるディジタルビームフォーマで遅延相当の処理を経て加算される。
【００１０】
Ｂモード回路（Ｂ／Ｗ）３は、送受信回路２の出力信号を検波し、対数増幅し、その結果を表示装置（ＤＩＳ）４に供給する。表示装置４ではこれをＢモード像として表示する。また、送受信回路２の出力信号には、ドプラ効果により偏移した周波数成分が含まれており、これを直交位相検波回路（ＱＰＤ）５で検波する。なお、この直交位相検波回路５の出力は複素数であり、実際には２チャンネルの信号である。そして、直交位相検波回路５の出力に対してレンジゲート回路（ＲＧＣ）６でゲートをかけて、任意の深さからのドプラ信号を取り出す。このドプラ信号には主に血球等の速い移動体での反射により周波数偏移を受けた高周波成分と、主に心臓壁等の遅い移動体での反射により周波数偏移を受けた低周波成分とが含まれているので、高域通過型フィルタ（ＨＰＦ）７で低周波成分を減衰し、高周波成分を取り出す。
【００１１】
高域通過型フィルタ７からの出力信号を高速フーリエ変換プロセッサ（ＦＦＴ−Ｐ）８で周波数分析し、その周波数スペクトラムを表示装置４に供給する。表示装置４では、数秒分の周波数スペクトラムから、その時間波形を表示する。
【００１２】
また、高域通過型フィルタ７からの出力信号をオーディオプロセッサ（ＡＵＤ−Ｐ）９でオーディオ処理して、スピーカ（ＳＰＫ）１０からドプラ音として出力するようになっている。
【００１３】
図２には、このオーディオプロセッサ９の構成を示している。高域通過型フィルタ７からの出力信号は、高域通過型フィルタ７と合わせて例えば４次のフィルタを構成する高域通過型フィルタ（ＨＰＦ）１３と、２チャンネルの帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）で構成され、プローブ１に近づいてくる流れの成分と遠ざかる成分とを異なる減衰率で分離するための方向分離フィルタ（ＤＳＦ）１４とを経由して、オーバサンプリング回路（ＯＳＣ）１５に供給される。オーバサンプリング回路１５では、方向分離フィルタ１４の出力信号を、オーディオコントローラ（ＡＵＤ−ＣＯＮＴ．）１１の制御に従って、レート周波数ｆPRF のＮ倍という非常に高いサンプリング周波数で、オーバサンプリングする。なお、“Ｎ”は、２以上の実数であり、固定値でもよいし、オペレータが自由に変更することができるようになっていてもよい。
【００１４】
このオーバサンプリング回路１５の出力は、カットオフ周波数ｆc が可聴域の上限２０ｋＨｚに固定されている固定低域通過型フィルタ（ｆｉｘ−ＬＰＦ）１６と、オーディオコントローラ１１の制御に従ってカットオフ周波数ｆc がレート周波数ｆPRF の１／ｎ倍に設定される可変低域通過型フィルタ（ｖａｒ−ＬＰＦ）１７とを経由して、ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１８に供給される。なお、“ｎ”は、１を越える実数であり、固定値でもよいし、オペレータが自由に変更することができるようになっていてもよい。
【００１５】
低域通過型フィルタ１７からの出力信号は、ディジタルアナログ変換器１８でアナログ信号に変換され、そしてアナログ低域通過型フィルタ（ａｎａ−ＬＰＦ）１９を通し、これを図示しないパワーアンプで増幅してから、スピーカ１０に供給するようになっている。
【００１６】
図３には、オーバサンプリングされた信号に対する低域通過型フィルタ１６，１７の次数と周波数特性の関係図を示している。図３に示すように、２５０ＭＨｚ程度の高調波成分を、−７０ｄＢ以上に低減するというスペックを実現するには、３次以上であればよい。換言すると、３次程度の比較的低い次数でも、所期のスペックを達成できる。
【００１７】
つまり、本発明によれば、３次程度の比較的低い次数の比較的構成の簡素なディジタルフィルタでも、高調波成分を十分低減することができるのである。また、このディジタル段階で高調波成分が十分低減され得ているので、アナログの低域通過型フィルタ１９も、従来のように７次とか９次といった非常に高次のものでなくても、３次程度の比較的構成の簡素なものを採用してもよい。
本発明は、上述してきたような実施形態に限定されることなく、種々変形して実施可能であることは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、比較的低次のフィルタで、高調波成分の十分な除去能力を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２】図１のオーディオプロセッサ９のブロック図。
【図３】図１のディジタル低域通過型フィルタ１６の周波数特性図。
【図４】従来のオーディオ処理部の構成図。
【符号の説明】
１…超音波プローブ（ＰＲＢ）、
２…送受信回路（Ｔ／Ｒ）、
３…Ｂモード回路（Ｂ／Ｗ）、
４…表示装置（ＤＩＳ）、
５…直交位相検波回路（ＱＰＤ）、
６…レンジゲート回路（ＲＧＣ）、
７…高域通過型フィルタ（ＨＰＦ）、
８…高速フーリエ変換プロセッサ（ＦＦＴ−Ｐ）、
９…オーディオプロセッサ（ＡＵＤ−Ｐ）、
１０…スピーカ（ＳＰＫ）、
１１…システムコントローラ（ＳＹＳ−ＣＯＮＴ．）、
１２…操作卓（ＣＯＮＳ）、
１３…高域通過型フィルタ（ＨＰＦ）、
１４…方向分離フィルタ（ＤＳＦ）、
１５…オーバサンプリング回路（ＯＳＣ）、
１６…固定低域通過型フィルタ（ｆｉｘ−ＬＰＦ）、
１７…可変低域通過型フィルタ（ｖａｒ−ＬＰＦ）、
１８…ディジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）、
１９…アナログ低域通過型フィルタ（ａｎａ−ＬＰＦ）、
２０…オーディオコントローラ（ＡＵＤ−ＣＯＮＴ．）。
Claims (1)
- 被検体に対して超音波をレート周波数で送信し、得られたエコー信号を直交位相検波することによりドプラ信号を得、このドプラ信号を前記レート周波数に応じた比較的高い周波数でオーバーサンプリングし、このオーバーサンプリングの出力をカットオフ周波数が前記レート周波数に応じた比較的低い低域通過型フィルタを通してからアナログ信号に変換し、このアナログ信号をアナログ低域通過型フィルタを通してスピーカからドプラ音として出力するように構成されていることを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06323098A JP4068208B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06323098A JP4068208B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11253448A JPH11253448A (ja) | 1999-09-21 |
| JP4068208B2 true JP4068208B2 (ja) | 2008-03-26 |
Family
ID=13223213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06323098A Expired - Fee Related JP4068208B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4068208B2 (ja) |
-
1998
- 1998-03-13 JP JP06323098A patent/JP4068208B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11253448A (ja) | 1999-09-21 |
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