JPH02218353A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子スキャン方式を採用した超音波診断装置
に関する。

（従来の技術） 第６図はセクタ電子スキャン方式を採用した超音波診断
装置を示す図で、複数の振動子（エレメント）１１〜１
ｎからなる超音波探触子（アレイプローブ）１によりＢ
モード像２Ｍモード像及びドプラ像が表示部９に得られ
るものとなっている。まず、基準パルス発生器１１から
基準パルスが送信遅延線２に送られ、異なる遅延時間を
有する複数のパルスになる。それらのパルスはパルサ３
を介して前記超音波探触子１の各々の振動子１１〜１ｎ
に入力される。その結果、各々の振動子１１〜１ｎから
異なる遅延時間だけ遅れて超音波が送波される。そして
これらの超音波の波面は合成され、被観測物体１２に向
けて超音波ビームが送波される。

超音波ビームが前記物体１２に当たると、反射されてエ
コー信号が前記各々の振動子１１〜１ｎで受波される。

そしてこれらのエコー信号はプリアンプ４で増幅され、
受信遅延線５により前記遅延時間と逆のパターンを有す
る遅延時間が与えられて時間差が補正された後に加算器
６により加算されて１つの超音波エコー信号となる。前
記遅延時間のパターンを変えることにより超音波ビーム
を所望の範囲にスキャンし、Ｂモード像あるいはドプラ
断層像を表示するための２次元に分布する物体１２から
の超音波エコー信号を得る。また、超音波ビームを所望
の方向Ｕに固定するように前記遅延時間のパターンを与
えることにより、Ｍモード像あるいはＭモードドプラ像
を表示するための、少なくとも１本の走査線上に分布す
る物体１２からの超音波エコー信号を得る。

この超音波エコー信号は、レシーバ回路７に入力され、
包絡線検波される。レシーバ回路７の出力信号はＤＳＣ
（ディジタル・スキャン−コンバータ）８に入力されて
超音波ビームのスキャンモードに応じた表示になるよう
に並べ替えられ、さらに走査線間隔が疎な場合は線形補
間等の補間が行なわれる。ＤＳＣ８の出力は表示部９に
送られ、そのＣＲＴに第７図（ａ）に示すＢモード像あ
るいは第７図（ｂ）に示すＭモード像が表示される。

ドプラ像を得る場合、超音波エコー信号はまず直交位相
検波回路１３に入力される。生体中の任意の場所に血流
観７Ｉ＄１点Ｐを設定し、その点における血流により超
音波周波数に生じる血流速度に比例したドプラ偏移周波
数ｆｄを検出して表示する場合は、直交位相検波回路１
３の出力はドプラ検出部１４に人力される。ドプラ検出
部１４において直交位相検波回路１３の出力信号はサン
プルホールド回路１６に入力され、血流観測点Ｐに相当
する走査線上の時刻において走査ごとにサンプルホール
ドされ、血流によるドプラ信号、血管壁等の遅い動きに
よる不要な低周波成分（クラッタ）。

サンプルホールドによる高調波を含む時間信号が得られ
る。その時間信号はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１７
に入力され、クラッタ及びサンプルホールドによる高調
波が除去された後に周波数分析器１８に送られ、例えば
ｆｄの周波数スペクトラムが得られる。周波数分析器１
８の出力はＤＳＣ８を介して表示部９に送られ、ＣＲＴ
上に例えば第７図（ｃ）に示す如＜ｆｄの周波数スペク
トラムの時間変化が表示される。この方法を拡張し、サ
ンプルホールドから周波数分析器を複数系統もつことに
より、あるいはサンプルホールド回路１６からＢＰＦま
でを複数系統をもち、周波数分析を時分割で行なうこと
により、５点程度までの同時血流観測点を設定すること
ができる。

ドプラ断層像あるいはＭモードドプラ像を表示する場合
は、直交位相検波回路１３の出力は２次元ドプラ検出部
１５に人力される。２次元ドプラ検出部１５において直
交位相検波回路１３の出力信号はＡ／Ｄ変換器１９によ
り１走査ごとにディジタル信号に変換され、走査線上の
多数（例えば５１２）の点における信号について、以降
ディジタル信号処理により、１方向の走査を終了するま
でにｆｄの情報が算出される。Ａ／Ｄ変換器１９の出力
信号は多数の点の信号を１走査時間中に処理可能なＭＴ
Ｉフィルタ２０に入力されてクラッタが除去され、その
後多数の点における時間信号を１走査時間中に処理可能
な多チヤネル周波数分析器２１に入力され、走査線上の
多数の点における血流速度の平均値に比例する平均ドプ
ラ偏移周波数ｆｄ、その分散σ２．平均パワーＰなどが
算出される。

Ｍモードドプラ像を得る場合は、スキャン方向を例えば
Ｕに固定し、ドプラ断層像を得る場合は超音波ビームを
例えば４５″の範囲で順次スキャンする。２次元ドプラ
検出部１５の出力はＤＳＣ８に送られ、表示に適するよ
うに変換される。例えばカラードプラの場合の速度−分
散表示について説明すると次のようになる。すなわち超
音波トランスジューサ１に近ずく血流から得られるｆｄ
を赤で表示し、血流力（速いほど明るくする。

また超音波トランスジューサ１から遠ざかる血流から得
られるｆｄを青で表示し、血流れが速いほど明るくする
。さらにσ２が大きいほど緑のまざる割合を多くし、赤
は黄に、青は緑に近ずくようにする。

Ｂモードドプラ像の場合は超音波ビームのスキャンと同
様の範囲に像が得られるように２次元ドブラ検出部１５
の出力をフレームメモリに配置し、かつ補間を施した後
に上述のカラー変換を行なう。

ＤＳＣの出力部においてＭモードドプラ像はＭモード像
と加算され、またドプラ断層像はＢモード像と加算され
て表示部９に送られ、第７図（ｄ）。

第７図（ｅ）に示す如くドプラ像が得られる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の超音波診断装置においては、
次のような問題がある。

■　エコー信号は８０ｄＢ以上のダイナミックレンジを
有するために、受信遅延線においても８０ｄＢ以上のダ
イナミックレンジを持たせる必要がある。

■　受信遅延線には通常１０Ｍｔｌｚ以上の周波数特性
が要求されるが、８０ｄＢ以上のダイナミックレンジを
有し、かつこの条件をみたす受信遅延線は製造が難かし
い。

そこで本発明の目的は、受信遅延線のダイナミックレン
ジを軽減することにより、従来よりもダイナミックレン
ジの小さい、かつ周波数特性の良好な受信遅延線の使用
を可能とした超音波診断装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記の課題を解決し、目的を達成するために
次のような手段を講じた。すなわち、本発明は複数のエ
レメントからなる超音波振動子から被検体に対して任意
の方向に超音波を送受波し、これにより得られるエコー
信号を受信遅延手段により遅延し、遅延された信号を加
算して超音波診断情報を得る超音波診断装置において、
前記受信遅延手段の前に、エコー信号の強度に応じてゲ
インを自動的に設定するゲイン調整手段を設けるように
した。

また、上記超音波診断装置で、ゲイン調整手段のゲイン
設定信号を用いてレシーバ回路のゲインの補正を行なう
ようにした。

（作用） このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。本発明によれば、受信遅延手段の前段にエコー
信号の強度に応じてゲインを自動的に設定する調整手段
を設けるようにしたので、このゲイン調整手段によりエ
コー信号の強度が大きい場合にはゲインを下げて受信遅
延手段に規定値以上の振幅のエコー信号が人力されない
ようにし、またエコー信号の強度が小さい場合にはゲイ
ンを上げて受信遅延手段にノズルレベル以上の振幅のエ
コー信号が人力されるようにすることができる。その結
果、ゲイン調整手段の後に接続される受信遅延手段のダ
イナミックレンジが狭い場合でも、広ダイナミツクレン
ジのエコー信号を適切に通すことが可能となる。

また、ゲイン調整手段のゲイン設定信号を用いてＢモー
ド像又はＭモード像を生成するためのレシーバ回路のゲ
インの補正を行なうようにしたことにより、Ｂモード像
又はＭモード像の画質向上を図り、且つ上記の作用を一
層効果的なものにし得る。

（実施例） 第１図は本発明に係る方式を採用した超音波診断装置の
一実施例を示す概略構成図である。まず、プリアンプ４
の出力がゲイン設定回路２３に入力される。第２図に示
すゲイン設定回路２３ではレベル判定回路２４により、
信号強度が最大のチャネルが検出され、スイッチ群２５
の、そのチャネルに接続されているスイッチがＯＮにな
る。

その結果、信号強度が最大のチャネルのエコー信号が増
幅器２６以降の回路に入力される。増幅器２６で適正な
レベルに増幅されたエコー信号は検波回路２７に人力さ
れ、包路線が抽出される。その包絡線はピークホールド
回路２８に入力される。

ピークホールド回路２８は、ピークホールド制御回路３
５によって制御され、次のように動作する。

すなわち、ピークホールドＯＮ　１０　Ｆ　Ｆ　ｔｔ号
３６が例えばハイレベルのときはピークホールドクリア
パルス３８の間隔でピークホールドの動作を行なう。ピ
ークホールドクリアパルスの間隔は、ル−ト中のピーク
ホールド回数を指示する信号３７によって決められる。

ピークホールドクリアパルスの間隔がレートパルスと等
しい場合は、１スキヤンで得られるエコー信号のピーク
値を検出することになる（第３図参照）。

また、ピークホールド回数が０の指示ではピークホール
ド０Ｎ１０ＦＦ信号が例えばローレベルとなり、ピーク
ホールド回路２８はバッファとして動作し、検波回路２
７の出力を通過させる。ピークホールド回路２８の出力
はＡ／Ｄ変換日路２９に入力され、Ａ／Ｄ制御回路３４
から出力されるＡ／Ｄ変換パルスに従ってディジタル信
号に変換される。Ａ／Ｄ変換回路２９の出力はライン、
メモリ３０に人力される。ラインメモリ３０は、ライン
メモリ制御回路３３によって次のように制御される。

すなわち、１画面または１方向の情報を得るためのＴ回
のスキャン中でのゲイン調整回数を指示する信号を人力
し、ゲイン調整回数が１回のときは最初のスキャンによ
って得られるＡ／Ｄ変換回路２９の出力信号のみをライ
ンメモリ３０に書き込ませ、そのスキャンも含めてまた
はその次以降のスキャンの時間中に同じ信号を読み出す
（第４図（ａ）参照）。一方、最初のスキャン中に読み
出さない場合は、最初のスキャン中のゲインは初期値（
例えば最大ゲインの１／２）となるようにＲＯＭ３１の
内容を設定しておく（第４図（ｂ）参照）。

ゲイン調整回数がＮ回のときは、全スキャン回数ＴをＮ
で割ったスキャン回数（例えば５回）ごとにＡ／Ｄ変換
回路２９の出力信号をラインメモリ３０に書き込む。そ
してそのスキャンも含めてまたはその次のスキャンから
例えば５回その信号を読み出す。ラインメモリ３０から
読出されたデータはＲＯＭ３１のアドレスラインに入力
される。

ＲＯＭ３１には予めアドレスラインに入力されるデータ
に対応して適切なゲインを設定させる制御データが書込
まれており、入力されるアドレス値すなわちエコー信号
の包絡線のレベルに対応したゲイン制御データをＤ／Ａ
変換回路３２に送る。

Ｄ／Ａ変換回路３２はＲＯＭ３１からのディジタル制御
データをアナログ信号に変換し、ゲイン調整回路２２及
びレシーバ回路７に送る。ゲイン調整回路２２としては
例えばアナログ乗算器などが利用できる。

本実施例によれば、受信遅延線５の前段にエコー信号の
強度に応じてゲインを自動的に設定する調整回路２２を
設け、これをゲイン設定回路２３で制御できるようにし
たので、このゲイン調整回路２２によりエコー信号の強
度が大きい場合には、ゲインを下げて受信遅延線５に規
定値以上の振幅のエコー信号が入力されないようにし、
またエコー信号の強度が小さい場合にはゲインを上げて
受信遅延線５にノズルレベル以上の振幅のエコー信号が
人力されるようにすることができる。その結果、ゲイン
調整回路２２の後に接続される受信遅延線５のダイナミ
ックレンジが狭い場合でも、広ダイナミツクレンジのエ
コー信号を適切に通すことが可能となる。

また、ゲイン調整回路２２のゲイン設定信号を用いてＢ
モード像又はＭモード像を生成するためのレシーバ回路
のゲインの補正を行なうようにしたことによりＢモード
像又はＭモード像の画質向上を図り、且つ上記の作用を
一層効果的なものにし得る。

第６図は本発明の別の実施例を示す。本実施例では、ゲ
イン調整回路としてゲイン制御が可能なプリアンプ群４
を用いている。

本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能
であることは言うまでもない。例えば、ゲイン制御信号
をＡ／Ｄ、ＲＯＭ等を用いないでアナログで発生させる
こと。ゲイン制御信号をＤ／Ａを介さないでディジタル
のまま直接ゲイン調整回路及びレシーバ回路に送り、抵
抗器を切替えることによりゲイン制御すること、などが
考えられる。

［発明の効果］ 本発明によれば受信遅延手段の前段に、エコー信号の強
度に応じてゲインを自動的に設定するゲイン調整手段を
設けたので、受信遅延線に入力されるエコー信号のレベ
ルを一定の幅に抑えることができる。その結果受信遅延
線のダイナミックレンジを軽減することができ、従来よ
りもダイナミックレンジの小さい、かつ周波数特性の良
好な受信遅延線の使用が可能となる。

よって、本発明によれば、高調波まで使用可能な高性能
の超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による超音波診断装置のブロ
ック図、第２図は同実施例におけるゲイン設定回路の詳
細なブロック図、第３図は同実施例におけるピークホー
ルド回路の動作の説明図、ｔＪ４図は同実施例における
ゲイン設定回路の動作の説明図、第５図は本発明の他の
実施例のブロック図、第６図は従来の超音波診断装置の
ブロック図、第７図は各モードにおける超音波画像の説
明図である。 １・・・アレイ型超音波探触子、２・・・送信遅延線、
・・・バルサ、４・・・プリアンプ、５・・・受信遅延
線、６・・・加算器、７・・・レシーバ回路、８・・・
ＤＳＣ，９・・・表示部、１０・・・制御部、１１・・
・基準パルス発生器、１３・・・直交位相検波回路、１
４・・・ドプラ検出部、１５・・・２次元ドプラ検出部
、２２・・・ゲイン調整回路、２３・・・ゲイン設定回
路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の振動子からなる超音波探触子から被検体に
   対して超音波を送受波し、これにより得られるエコー信
   号を受信遅延手段により遅延し、遅延された信号を加算
   して超音波診断情報を得る超音波診断装置において、前
   記受信遅延手段の前段に、エコー信号の強度に応じてゲ
   インを自動的に設定するゲイン調整手段を設けたことを
   特徴とする超音波診断装置。
2. （２）ゲイン調整手段のゲイン設定信号を用いて、Ｂモ
   ード像又はＭモード像を生成するためのレシーバ回路の
   ゲインの補正を行なうことを特徴とする請求項１に記載
   の超音波診断装置。