JPH08196536A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波診断装置において、超音波の送受波に
基づいて得られるエコー信号のＳ／Ｎ比を改善して、バ
ックグラウンドの少ない良好な画質の診断画像が得られ
るようにする。 【構成】 乗算器４を、ダイナミックバンドパスフィル
タ３の前段側に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に係
り、特には、超音波を送受波して得られるエコー信号を
受信処理する受信回路の部分の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、超音波診断装置は、図４に示す
ように、送信回路Ａから発生される駆動パルスを超音波
振動子Ｂに加え、これにより超音波振動子Ｂが励振され
て発生される超音波を被検体に送波する。そして、被検
体からの超音波エコーを再び超音波振動子Ｂで受波する
ことで、電気的なエコー信号に変換し、このエコー信号
を受信回路Ｃで増幅、検波した後、デジタルスキャンコ
ンバータＤでデジタル化された画像データとし、これを
表示用回路Ｅに出力することで、被検体の断層部の診断
画像が表示されるようになっている。

【０００３】ところで、このような超音波診断装置にお
いて、従来の受信回路Ｃでは、図５に示す構成を採用し
たものがある。

【０００４】同図において、１は超音波振動子Ｂを構成
する各素子から出力されるエコー信号の位相を揃えるた
めに各々所定の遅延時間を与えるための遅延回路、２は
遅延回路１で位相が揃ったエコー信号を位相合成するた
めの整相加算回路、３は信号通過帯域を時間的に変化さ
せてエコー信号に含まれる不要な周波数成分を除くダイ
ナミックバンドパスフィルタ、４は超音波の送受波に基
づいて得られるエコー信号を増幅するための乗算器、５
はエコー信号の対数増幅および検波処理を行う対数増幅
／検波回路である。

【０００５】上記の乗算器は、エコー信号に係数を乗算
することで利得を任意に制御できるようにしたものであ
る。また、ダイナミックバンドパスフィルタ３は、たと
えば、図６に示すように、共にＬＣ型のローパスフィル
タＦ１とハイパスフィルタＦ２とを組み合わせて構成さ
れており、各フィルタＦ１，Ｆ２のコントロール電圧Ｃ
Ｌ１，ＣＬ２を制御することでバリキャップＶＣ１，Ｖ
Ｃ２の容量が変化され、これによって、エコー信号の通
過帯域の中心周波数が時間的にシフトされるようになっ
ている。

【０００６】このようなダイナミックバンドパスフィル
タ３を設けているのは、次の理由による。

【０００７】一般に、超音波エコーは、その周波数が高
いほど吸収減衰の影響が大きくなる。したがって、この
フィルタ３によって、浅部(短時間側)では比較的周波数
成分の高いものを、深部(長時間側)では比較的周波数成
分の低いものを選択的に通過させるようにすれば、浅部
から深部まで均一な情報を得ることができるからであ
る。

【０００８】また、対数増幅／検波回路５によって検波
前のエコー信号を予め対数増幅しているのは、被検体か
ら得られるエコー信号の振幅は、小さいものと大きいも
のとで数十dＢ以上の差があり、これを単にリニアに増
幅すると信号が飽和して有効な情報を十分に画像表示で
きなくなるので、これを回避するためである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の受信
回路Ｃにおいては、図５に示したように、乗算器４の前
にダイナミックバンドパスフィルタ３が設置された構成
となっており、整相加算回路２で位相合成された後のエ
コー信号をダイナミックバンドパスフィルタ３に入力
し、エコー信号に含まれる不要な周波数成分を除いた
後、乗算器４で増幅するようにしている。

【００１０】しかしながら、このような構成であると、
次の問題がある。

【００１１】デジタルスキャンコンバータＤなどのデジ
タル回路で使用されるクロックなどの高周波のノイズ
は、浮遊容量を介して受信回路Ｃ内に飛び込む場合があ
る。

【００１２】ここで、整相加算回路２とダイナミックバ
ンドパスフィルタ３との間の信号経路にこのようなノイ
ズが飛び込んだ場合には、エコー信号の周波数帯域以上
であるから、ダイナミックバンドパスフィルタ３でこれ
らのノイズ成分は除去される。また、乗算器４と対数増
幅／検波回路５との間の信号経路に飛び込んだ場合に
は、エコー信号は既に乗算器で増幅された後であるか
ら、Ｓ／Ｎ比はそれほど劣化しない。

【００１３】これに対して、ダイナミックバンドパスフ
ィルタ３と乗算器４との間の信号経路にノイズが飛び込
んだ場合には、これらの高周波のノイズがエコー信号と
ともに乗算器４で増幅されてしまい、この状態で後段の
対数増幅／検波回路５などの処理回路に送出されるた
め、Ｓ／Ｎ比が劣化する。また、乗算器４自身で発生さ
れるノイズも同様に増幅されるため、結果として、この
ような信号を画像表示した場合には、バックグラウンド
が増加して画質が悪くなる。

【００１４】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、エコー信号のＳ／Ｎ比を改善し
て、バックグラウンドの少ない良好な画質の診断画像が
得られるようにすることを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために、超音波の送受波に基づいて得られる
エコー信号を増幅するための乗算器と、信号通過帯域を
時間的に変化させて前記エコー信号に含まれる不要な周
波数成分を除くダイナミックバンドパスフィルタとを備
えた超音波診断装置において、次の構成を採る。

【００１６】すなわち、本発明では、乗算器をダイナミ
ックバンドパスフィルタの前段側に配置した構成として
いる。

【００１７】

【作用】上記構成において、乗算器よりも前段側の信号
経路に高周波のノイズが飛び込んだ場合には、ノイズが
エコー信号とともに乗算器で増幅されることになるが、
この高周波のノイズは、ダイナミックバンドパスフィル
タで除去され、エコー信号成分のみが取り出される。

【００１８】乗算器よりも後段側の信号経路にノイズが
飛び込んだ場合には、エコー信号は既に乗算器で増幅さ
れた後であるから、Ｓ／Ｎ比はそれほど劣化しないばか
りか、特に、乗算器とダイナミックバンドパスフィルタ
との間の信号経路にノイズが飛び込んだ場合には、ダイ
ナミックバンドパスフィルタでノイズが除去されるた
め、エコー信号成分のみが取り出される。また、乗算器
自身で発生されるノイズも同様にダイナミックバンドパ
スフィルタで除去される。

【００１９】したがって、従来のように、乗算器でエコ
ー信号とともにノイズが増幅された状態のままで後段の
処理回路に送出されることはないので、Ｓ／Ｎ比が改善
され、常に良好な画質の診断画像が得られる。

【００２０】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係る超音波診断装
置の受信回路部分の要部を示すもので、図５に示した従
来例に対応する部分には同一の符号を付す。

【００２１】この実施例の特徴は、乗算器４をダイナミ
ックバンドパスフィルタ３の前段側に配置していること
である。

【００２２】また、対数増幅／検波回路５において、そ
の対数増幅の入出力特性が、図２に示す関係となるよう
に予め設定されている。すなわち、ダイナミックバンド
パスフィルタ３を通過する信号Ｓinがそのフィルタ３の
許容最大入力レベルであるとき、対数増幅後の出力Ｓou
tが画面上で白レベルの表示となるように調整される。
このように調整されるのは、次の理由による。

【００２３】超音波診断装置においては、画面上の表示
状態が対数増幅後の出力Ｓoutによって直接影響を受け
るため、表示画像のダイナミックレンジを最も広くした
状態において、対数増幅後の出力Ｓoutの最大値を画面
上の白レベルに対応させる必要がある。従来のように乗
算器４をダイナミックバンドパスフィルタ３の後段側に
配置した場合には、乗算器４の出力が対数増幅／検波回
路５の入力信号となるので、乗算器４の出力レベルが最
大であるときの対数増幅後の出力Ｓoutが画面上の白レ
ベルになるように各回路の電気特性が調整されていた。

【００２４】しかしながら、本実施例では、乗算器４を
ダイナミックバンドパスフィルタ３の前段側に配置して
いるため、ダイナミックバンドパスフィルタ３の出力が
対数増幅／検波回路５の入力信号となる。そのため、画
面上の白レベルはダイナミックバンドパスフィルタ３の
出力レベルによって影響を受ける。そこで、本実施例で
は、ダイナミックバンドパスフィルタ３を通過する信号
Ｓinがフィルタ３の許容最大入力レベルであるときにお
いて、対数増幅後の出力Ｓoutが画面上で白レベルの表
示となるように各回路の電気特性が調整される。もちろ
ん、この場合、ダイナミックバンドパスフィルタ３は乗
算器４で増幅した比較的大きな信号を通過させなければ
ならず、従来例に比べて許容最大入力レベルの大きなフ
ィルタを用いる必要はある。

【００２５】その他の構成は、図５に示した従来例の場
合と同様であるから、詳しい説明は省略する。

【００２６】図１に示したこの実施例の構成において、
乗算器４よりも前段側の信号経路に高周波のノイズが飛
び込んだ場合には、ノイズがエコー信号とともに乗算器
４で増幅されることになるが、この高周波のノイズは、
次段のダイナミックバンドパスフィルタ３で除去され、
エコー信号成分のみが取り出される。

【００２７】乗算器４よりも後段側の信号経路にノイズ
が飛び込んだ場合には、エコー信号は既に乗算器４で増
幅された後であるから、Ｓ／Ｎ比はそれほど劣化しない
ばかりか、特に、乗算器４とダイナミックバンドパスフ
ィルタ３との間の信号経路にノイズが飛び込んだ場合に
は、ダイナミックバンドパスフィルタ３でノイズが除去
され、エコー信号成分のみが取り出される。また、乗算
器４自身で発生されるノイズも同様にダイナミックバン
ドパスフィルタ３で除去される。

【００２８】したがって、従来のように、乗算器４でエ
コー信号とともにノイズが増幅された状態のまま、後段
の対数増幅／検波回路５などの処理回路に送出されるこ
とはないので、Ｓ／Ｎ比が改善され、このような信号を
画像表示した場合には、不要なバックグラウンドが低減
され、良好な画質の診断画像が得られるまた、ダイナミ
ックバンドパスフィルタ３を通過する信号Ｓinがそのフ
ィルタ３の許容最大入力レベルよりも大きい場合でも、
対数増幅／検波回路５の出力信号Ｓoutの出力レベル
は、画面上の白レベルに対応したものとなるため、画像
に対する影響は少ない。これは次のような理由によって
いる。

【００２９】すなわち、胆石等の強い反射体が人体中に
存在する場合、エコー信号がダイナミックバンドパスフ
ィルタ３の最大入力レベルを越えることがある。この場
合、ダイナミックバンドパスフィルタ３の出力は歪むこ
とになるが、胆石のような反射体は画面上で白く表示さ
れるべきものである。そのため、ダイナミックバンドパ
スフィルタの出力が多少歪んだとしても、画面上、胆石
等の反射体は白く表示されることになる。したがって、
信号Ｓinがダイナミックバンドパスフィルタ３の許容最
大入力レベルよりも大きい場合であっても、対数増幅／
検波回路５の出力信号Ｓoutの出力レベルはほとんど画
面上の白レベルに対応したものとなり、画像に悪影響を
及ぼすことはない。

【００３０】なお、上記の実施例では、対数増幅／検波
回路５が一つのＩＣとして構成されている場合である
が、対数増幅と検波とをそれぞれ別回路で構成する場合
には、図３に示すように、ダイナミックバンドパスフィ
ルタ３を、対数増幅器６と検波回路７との間に配置した
構成とすることができる。

【００３１】図３に示す構成とすれば、対数増幅後のエ
コー信号に含まれるノイズも確実にダイナミックバンド
パスフィルタ３で除ける利点がある。

【００３２】このように、本発明は、上記実施例に示し
たように、請求項で記載した態様の他に次のような態様
がある。

【００３３】すなわち、本発明は、超音波の送受波に基
づいて得られるエコー信号を増幅するための乗算器と、
信号通過帯域を時間的に変化させて前記エコー信号に含
まれる不要な周波数成分を除くダイナミックバンドパス
フィルタと、前記乗算器で増幅されたエコー信号を対数
増幅および検波処理を行う対数増幅／検波回路とを備え
た超音波診断装置において、前記乗算器をダイナミック
バンドパスフィルタの前段側に配置するとともに、前記
ダイナミックバンドパスフィルタの許容最大入力レベル
時、前記対数増幅／検波回路の出力レベルを表示画面上
の白レベルに対応させるという態様を有している。

【００３４】そして、このような態様により、次のよう
な作用効果が得られる。すなわち、乗算器をダイナミッ
クバンドパスフィルタの前段側に配置するために、ダイ
ナミックバンドパスフィルタの出力が表示画像に直接影
響することになる。そこで、前記ダイナミックバンドパ
スフィルタの許容最大入力レベル時、前記対数増幅／検
波回路の出力レベルを表示画面上の白レベルに対応させ
ることにより、表示画面が歪むことを防止できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、次の効果を奏する。

【００３６】（１） 超音波の送受波に基づいて得られ
るエコー信号のＳ／Ｎ比が改善されるため、バックグラ
ウンドの少ない良好な画質の診断画像が得られるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る超音波診断装置の受信回
路部分の要部を示すブロック図である。

【図２】対数増幅／検波回路の入出力特性を示す説明図
である。

【図３】本発明の他の実施例に係る超音波診断装置の受
信回路部分の要部を示すブロック図である。

【図４】超音波診断装置の全体構成を示すブロック図で
ある。

【図５】従来例に係る超音波診断装置の受信回路部分の
要部を示すブロック図である。

【図６】ダイナミックバンドパスフィルタの具体例を示
す回路図である。

【符号の説明】

２…整相加算回路、３…ダイナミックバンドパスフィル
タ、４…乗算器、５…対数増幅／検波回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波の送受波に基づいて得られるエコ
   ー信号を増幅するための乗算器と、信号通過帯域を時間
   的に変化させて前記エコー信号に含まれる不要な周波数
   成分を除くダイナミックバンドパスフィルタとを備えた
   超音波診断装置において、 前記乗算器をダイナミックバンドパスフィルタの前段側
   に配置したことを特徴とする超音波診断装置。