JPS58152546A - 超音波診断装置の反射波受信方式 - 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】 本発明は人体などの被検体に超音波パルスを発射し、そ
の反射波を受信し、最終的に必要に応じてＢモードエコ
グラム儂等の形式にて表示することのできる超音波診断
装置におけるー反射波受信方式に関するものである。

前記被検体、すなわち人体などの生体組織においては超
音波の減衰が比較的大であセこれを無視し得ない。パル
ス・エコ一方式による超音波検査を行うに当っては反射
波は至近距離からの、往復行糧における減衰４少いもの
が最初に受信され、逐次遠方からの、より減衰を被った
ものが受信される。それ故にこのような反射波を受信す
るに際しては送波パルスの送り出し時刻から起算して最
初は受信機のゲインを絞り、時間が経過するに従ってゲ
インを上昇させて受信を行う、という受信方式（これを
一般にＴＧＣと呼ぶ）が一般的に採用されている。

しかしながら、このような従来のＴＧＣによる受信方式
では媒質の分散性までは補償し得ないという難点があっ
た。すなわち、遠方の、もしくは低レベルの反射波いわ
ゆる弱・い反射波は、単に増幅度を上げただけではある
種度までしか受信できない。反射源の反射特性からして
も、また媒質の分散性（高域はど損失が大きいという性
質）からしても、探触子から見て弱い反射源はより低い
周波数で観察するのが適切である。

その対策として、反射源の距離（もしくは時間）が先に
行くに従って一方的に受信系のフィルタの中心周波数ｆ
０を下げてゆきつつ反射波を受信する方式（例えば米国
特許第４，０１６，７５０号）がある。しかし、この方
式は距１Ｎ！に対応して受信レベルが単調に低くなって
ゆく反射源で構成されている目的領域においては有効で
あるけれども、実際問題として色々な減衰特性、分散性
ないし反射能力を有する物体が混在する目的領域におい
ては距離と反射波レベルとが常に一定の、単調な対応関
係にないので、常に有効な受信方式であるとは言い雛い
。

例えば、第１図に示すように水袋２を介して探触子１よ
り被検体５に対して超音波を送受波するような、いわゆ
る水浸法に属するような方式の場合、単に探触子１から
の深さに応じてフィルタの中心周波数を下げるだけでは
、被検体３からの反射波をより低い周波数成分まで受信
することになり、低い周波数成分をカットすればするほ
ど画質いという問題があった。

本発明の目的は、このような点に鑑み、反射源の性質に
応じて帰投されるエコー信号をそのレベルの大きさに応
じて力、トオ７周波数の変るフィを提供しようとするも
のである。

本発明の他の目的は、高レベルの反射波を発する反射源
から低レベルの反射波を発する反射源までともによく捕
捉し、診断上有益なりモードエコグラムとして表示する
ことのできる超音波診断装置の反射波受信方式を提供し
ようとするものである。

本発明は、受信エコー信号の通過する可変ローカットフ
ィルタのカットオフ周波数を、受信エコー信号のレベル
が高いときにはそれに応じて高めることにより低域成分
を抑圧して画質や分解能の向上をはかり、エコー信号の
レベルが低いときには画質や分解能の向上よりもむしろ
実効的に得られるＳ／Ｎ比を上げるために力、トオフ周
波数を低め、断層画僚全体としては総合的に良質の画僚
と評価できる画僚が得られるようＫしたことを特徴とす
るものである。

以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。第２図は本
発明の方式に係る超音波診断装置の説明的要部構成図で
ある。同図において、１ｏは送受信器、２０は電子フォ
ー力ッシング回路、５ｏはフィルタ、４０は対数増幅器
、５ｏは制御装置、６ｏはＣＲＴ郷の表示手段を有する
表示装置をそれぞれ示す。送受信器１０は探触子１の当
該複数個の振動子を１まとめではあるが個別に駆動する
と共に、探触子１で受波され電気信号に変換されたエコ
ー信号を受信するものである。２ｏは探触子１で送受波
される超音波ビームをフォー力、シンクするための電子
フォー力ッシング回路で、ビームを集束するために時間
遅延をもって送受信器１ｏを付勢すると共に、当該複数
個の振動子からのエコー信号をそれぞれ適宜に時間遅延
して１つのまとまったエコー信号として合成するもので
ある。このようにして得られたニブ−信号はフィルタ３
０において適宜に信号処理され、次いで対数増幅器４ｏ
により対数圧縮された後制御装置５０の制御の下に可視
儂として表示装置６０に表示される。このような構成に
よれば、探触子１から超音波ビームを送受しつつ音線方
向とは直角な方向に走査して、表示装置４０（ＣＢモー
ドエコグラム儂等の形式で表示することができる。

第３図は本発明の特徴とするフィルタ５０の詳細を示す
構成図でおる。第５図において、エコー信号は可変ロー
カットフィルタ３１に入力されると共に対数増幅器３２
に入力される。対数増幅器５２を出た信号はピーク整流
器３５に導かれそのピーク値が検出される。このピーク
値信号は波形整形回路３４によって高周波成分が除去さ
れかつ波形整形され、力、トオフ周波数制御のための制
御電圧として前記可変ローカットフィルタ５１に与えら
れる。なお、波形整形回路３４は、適当なカットオフ周
波数を有するローパスフィルタや振幅に応じて増幅度を
変える非ＩＩＩＷｉ回路などで構成されている。

可変ローカットフィルタ５１はその力、トオ７周波数が
波形整形回路３４より与えられる制御電圧に対応して変
化するものである。すなわち、制御電圧が高いときはカ
ットオフ周波数が高く、制御電圧が低いときは力、′−
オフ周波数も低くなる。

このような可変ローカットフィルタとしては各種構成の
ものが使用され得るが、第４因に、より好適なフィルタ
の実施例構成図を示す。この回路はバリキャップを用い
、定Ｋｍフィルタの構成をとりローカットオフ周波数を
変化させ得る８次の可変ローカットフィルタである。Ｒ
は整合抵抗であり、パリキャップＣの容量可変範囲の中
心値をＣ，とすると、 となる抵抗値に選定されている。パリキャップＣにはイ
ンダクタを介して波形整形回路より得られた制御電圧が
４見られる。なお、この制御電圧印加端はコーンデンサ
Ｃ１ｌにより交流的には接地されるようになりている。

制御電圧の変化に応じてパリキャップ容量Ｃが変化する
ことから、このフィルタの力、トオ７周波数ｆｃは ｆ　−２，ｒ征 に従って変化し、第５図に示すように制御電圧に対応し
て変化する。

なお、フィルタ５１は適切なハイカットフィルタと組合
せカットオフ周波数が前述のように変化するバンドパス
フィルタとしてもよい。

次に、本発明の詳細な説明する。フィルタ３０の部分を
除いた他の部分の動作は従来の超音波診断装置の動作と
同じであるのでその説明は省略し、フィルタ５０の部分
に着目してその動作を説明しよう。第６図の（イ）に示
すような水浸法で被検体３に対して探触子１より超音波
ビームを送受波するものとする。便宜上音波ビームは１
本の点線で示しである。この場合に受信されるエコー信
号レベルを第６図（ロ）に示す。すなわち、探触子１よ
シ送波された音波は被検体３の表面及び内部より順次反
射して帰投されて来る。音波を発射した時刻よりｔ１時
間後に被検体表面からの強い反射波が戻って来る。続い
て、被検体３の深さの順にそれぞれの反射波が探触子１
に達する。被検体５の内部組織の音響学的に不連続な面
からの反射波エネルギーの強さは、単純に深さに対応す
る関係のものではなく、組織の音響学的特性に依存する
関係にある。

従って、−浅い部位に対比してより深い部位からより−
強いエネルギーの音波が戻って来ることがあり、そのよ
うな状態こそがより実際的でもある。このような帰投音
波は電気信号（電圧信号）に変換され、第６図の（ロ）
に示すように経過時間に対して増減するレベルを持った
信号となって可変ロー力。

トフィルタ５１に入力される。同時に、対数増幅器３２
、ピーク整流器５５及び波形整形回路３４を経て得られ
る制御電圧は第６図の（ロ）に示すエコー信号レベルに
対応するもので、このような制御電圧によυ制御される
可変ローカットフィルタ５１の力、トオ７周波数は第６
図の（ハ）Ｋ示すように、第６図（ロ）のエコー信号レ
ベルに歩調を合せて変化する。図からも明らか表ように
、エコー信号が高いレベルのときはカットオフ周波数が
高くなり、すなわち高域の通過帯域のフィルタとなり、
信号レベルが低いときは力、トオフ周波数が低くなり低
域にまで広がった通過帯域幅のフィルタとなる。このよ
うにエコー信号レベルに対応して力、トオ７周波数の変
化するフィルタ５１を通過した信号は、被検体５内部の
音響学的特性の分布をよりよく示唆したものであり、こ
のよう表信号に基づくエコグラム儂もまた被検体３の断
層面をより忠実に表示した良質の雨中となる。なお、第
６図のに）は従来の深さに対応してカットオフ周波数を
減少させるフィルタの場合を示したものである。この場
合、水２の中での音波のエネルギー損失は殆んどないに
も拘らず、被検体表面までの深さに対応するｔ１時間後
にはカットオフ周波数が初期値ＡからＢｔで減少してし
まっており、またその後のエネルギー損失のバラツキを
も無視した一方的な減少を呈する。それ故、このような
特性変化を示すフィルタを通過した信号は実際の被検体
断層面におけるエコーとはかなり異なった対応を呈し、
被検体の見え方が実際のものとは異なってしまうという
結果以上説明したように、本発明によれば、入力される
エコー信号を、そのレベルが高１／４ときには可変ロー
力、トフィルタの力、トオフ周波数を高くして受信し、
エコー信号レベルの低いときには可変ローカットフィル
タの力、トオ７周波数を低くして受信するようにし、受
信エコー信号の周波数スペクトルの中でできる限り低い
成分は除去して高い成分のみで雨中を得た方がより良い
画質が得られるという実験的にも確認された事実を刻々
とエコー受信中に奥行することのできる反射波受信方式
を実現することができる。

なお、低周波数成分の除去はＳｌＮ比が画像上悪化しな
い範囲において行なわれるべ龜であり、そのような除去
は正に到来するエコー信号のレベルに直接対応して行な
われるのが適切であって、そのような適切な除去によっ
てこそ初めて良質の雨中が得られることとなる。本発明
によれば、エコー信号のレベルに忠実に対応して除去す
る低周波数成分を定めるようにしたので、確実に良質の
雨中を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は水浸法の一例を示す図、第２図は本発明に係る
超音波診断装置の概念的構成図、第５図はフィルタの構
成図、第４図は可変ローカットフィルタの実施例図、第
５図は可変ロー力、トフイルタの特性を示す図、第６図
は本発明の詳細な説明するための説明図である。 １・・・探触子、３・・・被検体、３０・・・フィルタ
、３１・・・ローカットフィルタ、５２・・・対数増幅
器、３３・・・ピーク整流器、３４・・・波形整形１９
１路、６０・・・表示装置。 （こ弓。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）被検体に超音波を発射しその反射波を受信処理し
   てＢモード表示を行なう超音波診断装置において、エコ
   ー信号のレベルに応じて信号処理するフィルタを具え、
   このフィルタを介してエコー信号を受信するようにした
   ことを特徴とする超音波診断装置の反射波受信方式。 （２）　　前記フィルタを、可変フィルタとし、そのカ
   ットオフ周波数をエコー信号のレベルに対応して変化さ
   せるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の超音波診断装置の反射波受信方式。 （５）　　前記可変フィルタは、ローカットフィルタ又
   はバンドパスフィルタであることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載の超音波診断装置の反射波受信方式。 （４）　　入力されるエコー信号のレベルが高いときは
   カットオフ周波数を高くシ、エコー信号のレベルが低い
   ときはカットオフ周波数を低くするようにしたことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の超音波診断装置の
   反射波受信方式。 （５）　　前記フィルタは、可変ローカットフィルタ又
   はバンドパスフィルタと、この可変ローカットフィルタ
   又はバンドパスフィルタに入力されるエコー信号を受け
   これを対数増幅する対数増幅器と、この対数増幅器の出
   力信号のピーク値に対応した電圧信号を得る手段より構
   成され、前記ピーク値に対応した電圧信号によって前記
   可変ローカットフィルタのカットオフ周波数を制御する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の超音波診断装置の反射波受信方式。