JPS60114244A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPS60114244A
JPS60114244A JP22363783A JP22363783A JPS60114244A JP S60114244 A JPS60114244 A JP S60114244A JP 22363783 A JP22363783 A JP 22363783A JP 22363783 A JP22363783 A JP 22363783A JP S60114244 A JPS60114244 A JP S60114244A
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JP
Japan
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weighting
circuit
section
pulse
wave
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JP22363783A
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博 福喜多
孝悦 斉藤
屋野 勉
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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】 産業上の利用分野 本発明は超音波信号の送受信によって被検体内の検査を
行う超音波診断装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来、超音波診断装置で、%に高周波超音波の送受信を
行う装置で十分な被検深度と分解能を有するものは得ら
れなかった。この原因の一つとしては超音波伝搬媒体中
において、非線型現象が。
特に10h(&程度以」二の高周波において顕著となる
ことが考えられる。この非線型現象が装置性能に与える
影響は以下の様に説明される。第1図は。
媒体中の非線型現象により送信された超音波パルスが歪
む様子全示す。横軸は時間、縦軸は音圧を示す。破線は
非線型現象が無いと仮定した場合の波形である。この波
形の歪みは、伝搬距離2周波数、超音波パワー密度に比
例することが知られている。特に波形のピーク付近で振
幅が大きく抑圧されているが、これは非線型現象による
飽和を示すものであり、伝播媒体中において実現できる
超音波パワー密度には上限があることを示している。
一方、波形のリングダウンの部分では振幅が小さいので
飽和していない。このように歪んだ送信超音波パルスに
より得られたエコー信号は分解能が劣化している。すな
わち波形のピークに比べてリングダウンの部分の振幅が
相対的に増加したことになり、深さ方向の分解能が劣化
する。また第2図は媒体中の非線型現象により超音波ビ
ーム横分解能が劣化する様子を示す。横軸は距離、縦軸
は音圧を示す。破線は非線型現象が無いと仮定した場合
の指向性である。非線型現象により振幅の大きいメイン
ローブが飽和し、ザイドローブの振幅が相対的に増加し
ているため、横分解能が劣化する。既に第1図に示した
様に非線型現象により波形が正弦波状から鋸歯状に歪む
。この状態では波形の基本波成分のかなりの部分が高調
波成分に変換されるため超音波の吸収が増大し、被検体
の深い部位の検査を更に困難にする。以上述べた様に超
音波伝搬媒体中における非線型現象は装置の分解能を劣
化さぜ、又被検深度を制限する。
発明の目的 本発明は、以上のような従来の問題点を解決するために
なされたもので、被検深度が深く、高い分解能を有する
超音波診断装置を提供することを目的とする。
発明の構成 この目的を達成するために本発明は、被検体の深い部位
の情報を得る場合には、非線型現象を避けるため、送信
パルスの振幅を増加させるのではなく送信パルスの波数
を増加することにより分解能の劣化を最小限にとどめつ
つ送信エネルギーを増大し、かつ受信回路の帯域を狭め
て受信信号のS/Nを改善し、この深い部位の情報と浅
い部位の情報と合わぜて同一断層像上に表示する超音波
診断装置を提供するものである。
実施例の説明 以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第3図(A)14本発明の一実施例を示すブロック図、
(B)は高周波パルスの波形の例である。
パルス駆動回路1は波数N1例えば図(B)(イ)に示
すようなN、、=2、及び(ロ)に示すようなN=4の
高周波パルスを発生する。波数Nは波数制研部2により
制(財)される。高周波パルスは超音波探触子の送受波
部3に印加される。送受波部3id波数Nに対応した長
さを有する超音波パルスを被検体4へ送信する。波数N
は送信毎に変化させるとする。
送受波部3は通常圧電振動子で構成される場合が多く、
方形の高周波パルスで駆動された場合にも送信された超
音波パルスは正弦波状となる。被検体4中で反射された
エコー超音波はプリアンプ6゜”可変利得アンプ6で増
幅された後、スイッチ7によりバンドパスフィルタ8、
又は9へ導かれる。
バンドパスフィルタ9ばN=4の時に選択され、N−2
の時に選択されるバンドパスフィルタ8に比べて狭い帯
域特性を有する。この場合、バンドハスフィルタ9の出
力におけるノイズレベルカ低くなることが予想され、両
フィルタの出力におけるノイズレベルを同程度にする目
的からアンプ10が付加される。スイッチ11ば、スイ
ッチ7で選択されたフィルタの出力を選択する。この場
合にはスイッチ7.11が帯域側(財)部を構成する。
スイッチ11を通過した受信信号は重み付は回路12に
おいて係数割肌部13が発生する重み係数を乗ぜられる
。重み付は回路12は例えばアナログ乗算回路で容易に
構成できる。受信信号は処理回路14で対数圧縮、検波
された後、表示部15に表示される。N=2の場合には
重み係数が近距離で犬、遠距離で小、N−4の場合には
その逆とすれば1表示部15において、近距離には波数
1’J=2に対応する断層像、遠距離には波数1(==
4に対応する断層像、中間距離では重み係数を乗ぜられ
た各断層像が重ねて表示される。虫刺(財)部2oは各
部のタイミング等を制御する。
以上のように本実施例によれば、被検体の深い部位の情
報を得る場合には、送信パルスの波数Nを増加すること
により送信エネルギーを増大し、かつ受信回路の帯域を
狭めて受信信号のS/Nを改善し、通常の方法で得られ
た浅い部位の情報と合わせて一つの断層像を完成させる
ものであり。
送信パルス増幅部幅を増加した時に問題となる分解能劣
化、抜検深度に対する制限等を軽減することが可能とな
る。
第4図(A)、 (B)) (C:)は本発明の一実施
例におけるパルス駆動回路の回路図、タイミング図、及
びパルス増幅部の回路図である。図(勾においてシフト
レジスタ3oは並列入力端子A、B、c、D、E。
F、G、Hを有する。今F、G端子をロウレベル、他の
並列入力端子と直列入力端子Sをハイレベルとする。シ
フトレジスタ3Qを並列入力モードにして、並列入力端
子の状態を入力した後に直列シフトモードにすれば、同
図(B)の(イ)に示すクロックGKの2クロック期間
がロウレベルとなるノーマルハイの信号Q1(同図(B
)の(ハ))が得られる。クロックGKをインバータ3
1で反転したクロックGK(同図CB>の(ロ))によ
!1llDフリップフロップ32は信号Q1を半クロツ
ク遅延、反転した信号Q2(同図(B)のに))を発生
する。信号Q1とクロックGKのNCR論理33により
同図(B)の(ホ)に示すゲート信号G1、信号Q2と
クロックCKのNAND論理34により同図(B)の(
へ)に示すゲート信号G2が得られる。図(C)はパル
ス増幅部であり、ゲート信号G1.G2を増幅2合成し
て同図(B)の(ト)に示す高周波パルスP1を発生す
る。一般に超音波診断装置において、パルス駆動回路1
が高周波パルスを発生するオンの期間はオフの期間に比
べて非常に短かい場合が多い。このためパルス駆動回路
1がオフの場合にはパルス増幅部の消費電流を小さくす
ることが望葦しい。図(C)中、TI、T4ばNPN 
)ランジスタ、T2.T3ばPNP )ランジスタテあ
り、T 5 rI:iP f ヤ7ネルのFET、T6
はNチャンネルのFETである。T1.T3はインバー
タ、T2.T4はエミッタホロワを構成し、低インピー
ダンスのT6.T6のゲートを駆動する。T5.T6の
ドレインは互に接続さ牡て相補的なインバータを構成し
、低出力インピーダンスを実現する。ゲート信号G1.
G2はオフ状態で夫々ロウ、ハイレベルであるのでT1
+ Tagそれぞれオフ、T2.’r4.T5.’re
もオフとなり消費電流は殆んどゼロとなる。パルス駆動
回路1はオン状態で以下のように高周波パルスを発生す
る。まずG1が7・イレベルになるとT1がオン。
T2がアクティブ、T5がオンとなり出力0の電圧はゼ
ロからvlへ変化する。次にG1.G2がロウレベルに
なるとT1.T2.T5がオフ、T3がオン、T4がア
クティブ、T6がオンとなり出力dの電圧はvlから一
■1へ変化する。これを繰返した後、G1.G2はそれ
ぞれロウレベル。
ハイレベルとなりパルス1駆動回路1はオフ状態となる
。このようにして高周波パルスP1の波数はゲート信号
G1.G2の波数に対応することになる。ゲート信号G
1.G2の波数は、シフトレジスタ30の並列入力端子
A〜Hを制(財)することにより変えられる。従って、
この場合にはシフトレジスタ3oが波数側(財)部を構
成する。一般にはPNP)ランジスタのスイッチング速
度はNPNトランジスタのそれに比べて遅いのでT3[
高速のトランジスタが選ばれる。T3のベース、エミッ
タ間に並列接続されたダイオードD1ばT3とほぼ同時
にオンし、T3が深い飽和状態になり、蓄積時間が長く
なることを防止する。このようにしてPNP)ランジス
タT3により構成されるインバータを20 h(l+以
上のスイッチング速度で動作させることが可能である。
他の論理回路、エミッタホロワ等は十分な動作速度を有
する。最終段のT6.T6に、スイッチング速度が数ナ
ノ秒程度のパワーMO3FETを使用すれば、この・(
ルス1駆動回路1は送受波部3に対して2ol1%h以
上の高周波パルスを印加することが可能となる。
以上の例では、出力〕々ルスP1は電圧ゼロを中心に±
v1へ変化する3値パルスである。高周波パルスが非対
称になるという問題はあるが、T1゜T2を取除き、T
5の代わりにドレイン抵抗を挿入し、T6のオン、オフ
による2値−くルスで送受波部を駆動することも可能で
ある。
以上のように本実施例によれば、20犀以上の高周波パ
ルスの波数Nを波数制御部により制(財)することが可
能である。このようなノ;ルス駆動回路を用いることに
より、超音波診断装置の送受波部の分解能劣化を最小限
にとどめつつ送信エネルギーを増大することが、可能と
なる。
第5図(A)は本発明の他の実施例のブロック図、図(
B)はグラフ表示した重み係数の例である。
図(A)において1はパルス駆動回路、2は波数側(財
)部、3け送受波部%4は被検体% 6はプリアンプ、
6は可変利得アンプ、7.11はスイッチ、8.9はバ
ンドパスフィルタ、10’rJ、アンプでありここ寸で
は第3図に示した実施例と同じ構成である。本実施例の
場合スイッチ11を通過した受信信号は処理回路14で
対数圧縮、検波された後。
A / Dコンバータ21でデジタル信号に変換され、
バッファメモリ22,231C記憶される。例えば、高
周波パルスの波数N=2に対応する信−号をバッファメ
モリ22、波数1’J=4の場合にはバッファメモリ2
3に言己イ意させるとする。アドレスカウンタ25はバ
ッファメモリ22.23の店込みアドレス、読出しアド
レスを発生する。係数開側1部24はアドレス値Mに対
応した重み係数Wを図(B)に示すように発生する。重
み係数Wを3ピットデジタル信号で表わすとすれば、係
数側(財)部24はIJ−ドオンリメモリで構成できる
。パルス駆動回路1とアドレスカウンタ25は主側(財
)部2oにより同期して動作しているから、重み係数W
は被検深さに対応して変化する。重み付は回路はバッフ
ァメモ1J22,23と重み付は加算器26から構成さ
れる。重み付は加算器26の入力は、バッファメモ1J
22,23の谷出力と、係数側(財)部の出力であり、
バッフ1メモリ22.23の各出力がそれぞれ4ビツト
で表わされるとすれば、重み係数Wが3ビツトで表わさ
れるから、合計11−ビットが入力される。この11ビ
ツトのデータに対して、1つの重み付は加算結果を出力
すればよいから、重み付は回路26もリードオンリメモ
リにより容易に構成できる。重み付は演算結果は、表示
部16に表示される。
以上のように本実施例によれば、被検体の深い部位の情
報と、浅い部位の情報を、デジタル回路からなる重み付
は回路により一つの断層像とじて合成することが可能と
なる。
なお係数制御部24の重み係数Wの発生タイミングを変
化させて、断層像上において波数N==2を表示する領
域を変化させてもよい。
以」二のように本実施例によれば、被検体の深い・部位
の情報を得る場合には、送信パルスの波数Nを増加する
ことにより送信エネルギーを増大し、かつ受信回路の帯
域を狭めて受信信号のS/Nを改善し、通常の方法で得
られた浅い部位の情報と合わぜて一つの断層像を完成さ
せるものであり。
送信パルス振幅のみを増加した時に問題となる非線型現
象に起因する分解能劣化、被検深度に対する制限等を軽
減することが可能となる。
発明の効果 以J二要するに本発明は波数の異なる複数の高周波パル
スを発生する、駆動回路と、[)IJ記波数を制(財)
する波数側ωV部と、前記駆動回路に接続された送受波
部と、1)II記送受波部からの受信信号に対応しで設
けられた;iii:域フィルタと、前記イ1;−域フィ
ルタの帯域特性を変化させる帯域側(財)部と、前記受
信信号に対する重み付は回路と、前記重み付は回路の重
み係数を制菌する係数制@部と、波数の異なる複数の受
信信号に対応した1)IJ記重み付は回路の出力を同一
断層像上に表示する表示部とを具備することを特徴とす
る超音波診断装置を提供するもので、被検深度が深く、
高い分解能が得られる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は非線型現象を説明する超音波パルス波形、第2
図は超音波ビームの横分解能を説明する図、第3図(A
)は本発明の一実施例における超音波診断装置のブロッ
ク図、同図(B)は高周波パルスの波形例を示す図、第
4図0−)は本実施例におけるパルス駆動回路の回路図
、同図(B)はそのタイミング図、同図(C)はパルス
増幅部の回路図、第5図(A)は本発明の他の実施例に
おける超音波診断装置のブロック図、同図(B)は重み
係数の一例を示す図である。 1・・・・・・パルス1駆動1回路、2・・・・・・波
数制呻部、3・・・・・・送受波部、8,9・・・・・
・フィルタ、12・・・・・・重み付は回路、13.2
4・・・・・・係数制御部、15・・・ム゛°表示部、
22.23・・・・・・バッファメモリ、26・・・・
・・重み付は加算器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第 第2図 距離 3図 (ハラ ?0 (B) 第 4 図 (ハ) 、93 (13) (ト) □ PI 第4図 (Q) t Vt

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)波数の異なる少なくとも二種類の高周波パルスを
    発生する駆動回路と、前記波数を制御する波数制御部と
    、前記駆動回路に接続された送受波部と、前記送受波部
    からの受信信号に対応して設けられた帯域フィルタと、
    前記帯域フィルタの帯域肪性を変化させる帯域制御部と
    、前記受信信号に対する重み付は回路と、前記重みf’
    Jけ回路の重み係数を制(財)する係数制(財)部と、
    波数の異なる複数の受信信号に対応した前記重み伺は回
    路の出力を同一断層像上に表示する表示部とを具備する
    ことを特徴とする超音波パルス′lli、。
  2. (2)重み付は回路がバッファメモリと重み付は加算器
    とから構成されており、波数の異なる複数の受信信号を
    前記バッファメモリに記憶し、前記バッファメモリから
    の信号を係数制(財)部からの重み係数により重み付は
    加算する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。
JP22363783A 1983-11-28 1983-11-28 超音波診断装置 Granted JPS60114244A (ja)

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