JPS60259251A - Ultrasonic diagnostic apparatus - Google Patents

Ultrasonic diagnostic apparatus

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JPS60259251A
JPS60259251A JP59114645A JP11464584A JPS60259251A JP S60259251 A JPS60259251 A JP S60259251A JP 59114645 A JP59114645 A JP 59114645A JP 11464584 A JP11464584 A JP 11464584A JP S60259251 A JPS60259251 A JP S60259251A
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JP
Japan
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filter
ultrasonic
diagnostic apparatus
subject
ultrasonic diagnostic
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宏信 本郷
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Toshiba Corp
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の属する技術分野] 本発明は、反射する被検体の深さによる超音波周波数の
変移を補正するバンドパスフィルタを備えた超音波診断
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical field to which the invention pertains] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus equipped with a bandpass filter that corrects a shift in ultrasonic frequency due to the depth of a reflected object.

[発明の技術的背景とその問題点] 第1図により従来のバンドパスフィルタを含む超音波診
断装置の動作を説明する。
[Technical background of the invention and its problems] The operation of an ultrasonic diagnostic apparatus including a conventional bandpass filter will be explained with reference to FIG.

コントロール回路10からの超音波発生指令信号は送信
遅延部3に送られる。この送信遅延部3は前記コント1
]−ル回路10からの指令信号により送信超音波を集束
するための所定の遅延時間を持った各超音波送信用パル
スをパルサー2へ供給する。この超音波送信用パルスに
従いパルサー2は高圧パルスを超音波プローブ1内の振
動□子群(図示せず)へ印加する。この高圧パルスを印
加された振動子から超音波は送波され、集束して被検体
の体内へ入る。そして、被検体内の各組織で反射し、超
音波エコーとして再び超音波プローブ1で受波される。
The ultrasonic generation command signal from the control circuit 10 is sent to the transmission delay section 3. This transmission delay section 3 is
] - Each pulse for ultrasonic transmission having a predetermined delay time for focusing the transmitted ultrasonic waves is supplied to the pulser 2 according to a command signal from the pulse circuit 10. In accordance with this ultrasonic transmission pulse, the pulser 2 applies a high-pressure pulse to a group of vibrating elements (not shown) within the ultrasonic probe 1. Ultrasonic waves are transmitted from the vibrator to which this high-voltage pulse is applied, are focused, and enter the body of the subject. Then, it is reflected by each tissue within the subject and is received again by the ultrasound probe 1 as an ultrasound echo.

受波された超音波エコーは、この超音波プローブ1で送
信のときと同じ振動子群によって電気信号に変換され、
高圧パルス除去用のリミッタ(図示せず)を通り、プリ
アンプ4で増幅される。この増幅された電気信号は送波
のときと逆の遅延時間を与える受波遅延部5に入力され
一つの信号に合成される。
The received ultrasonic echo is converted into an electrical signal by the same group of transducers as used when transmitting in this ultrasonic probe 1,
The signal passes through a limiter (not shown) for removing high voltage pulses and is amplified by a preamplifier 4. This amplified electrical signal is input to a receiving delay section 5 which provides a delay time opposite to that for transmitting, and is combined into one signal.

この合成された電気信号は、フィルタ6に入力され、こ
の電気信号の、前記超音波エコーの反射する被検体体内
の深さに起因する周波数変移が補正される。このフィル
タ6により補正され、周波数帯域の最適化が行なわれた
電気信号はレシーバ−7により増幅・検波され超音波映
像情報を含む電気信号の包絡線成分が取り出され、処理
回路8により例えば走査変換などのディジタル処理が行
なわれ、表示部(ブラウン官)ディスプレイ9へ超音波
映像が表示される。
This synthesized electrical signal is input to a filter 6, and the frequency shift of this electrical signal due to the depth within the subject's body at which the ultrasound echo is reflected is corrected. The electrical signal that has been corrected by the filter 6 and whose frequency band has been optimized is amplified and detected by the receiver 7, and the envelope component of the electrical signal containing ultrasound image information is extracted. Digital processing such as the following is performed, and the ultrasound image is displayed on the display unit (Brown) display 9.

次に、フィルタ6の動作を説明する。Next, the operation of the filter 6 will be explained.

送波される超音波の周波数スペクトラムを第2図(a)
に示す。被検体体内においては、例えば肝臓においてO
,’ 45dB/MHz −cmにて超音波の減衰が生
じるため、受信された超音波エコーは深くなるほど、ま
た周波数が高(なるほどレベルが小さくなる。これを周
波数スペクトラムで示すと第2図(b)のようになる。
The frequency spectrum of the transmitted ultrasonic wave is shown in Figure 2 (a).
Shown below. In the subject's body, for example, O
,' Attenuation of ultrasonic waves occurs at 45 dB/MHz -cm, so the deeper the received ultrasonic echo, the higher the frequency (the lower the level). This is shown in the frequency spectrum as shown in Figure 2 (b )become that way.

深い部位から得られる超音波エコーはどスペクトラムの
ピーク周波数が低周波に移動し、帯域が狭くなりかつレ
ベルが低下する。従ってこの超音波エコーの電気信号を
浅い部位における周波数帯域のまま映像化すると深い部
位のSN比が得られず、著しく低品位の映像しか得られ
ない。
The peak frequency of the ultrasonic echo spectrum obtained from a deep region moves to a lower frequency, narrowing the band and lowering the level. Therefore, if the electrical signals of the ultrasonic echoes are visualized as they are in the frequency band of the shallow region, the signal-to-noise ratio of the deep region cannot be obtained, and only extremely low-quality images can be obtained.

フィルタ6tよ、これを改善するためのものであり、深
い部位から反射して(る超音波エコーの電気信号はど中
心周波数の低い、帯域の狭いバンドパスフィルタをかけ
ることにより、各深さにおける補正を行ない周波数帯域
の最適化が行なわれる。
The filter 6t is intended to improve this, and the electrical signals of the ultrasonic echoes reflected from deep parts are filtered through a band-pass filter with a low center frequency and a narrow band. Correction is performed to optimize the frequency band.

すなわち被検体体内の浅い部位から得られる超音波エコ
ーの電気信号に対しては広帯域とすることにより、高い
距離分解能を維持し、深い部位から得られる超音波エコ
ーの電気信号に対しては変移した信号帯域のみの狭い帯
域に制限することによりSNを改善して微弱な超音波エ
コーの電気信号をもとらえようとするものである。
In other words, by using a wide band for electrical signals of ultrasound echoes obtained from shallow parts of the subject's body, high distance resolution is maintained, while for electrical signals of ultrasound echoes obtained from deep parts of the subject's body, it is shifted. By limiting the signal band to a narrow band, the SN is improved and even weak electrical signals of ultrasonic echoes are captured.

このバンドパスフィルタのlI造としては、第3図(k
)に示す多段LCフィルタや同図(1)に示す多段OR
フィルタが考えられるが、[Cフィルタによるものはピ
ーク周波数を広範囲、例えば2MH2から15MH7に
わたって変化させる場合、マツチングインピーダンスが
大幅に異なり、大きなリップルが発生するなど特性が著
しく乱れるため使用は困難であり、ORフィルタが一般
に使用される。このORフィルタは、その特性上厳密な
マツチングは不要であるが、そのまま多段構成にしても
Q値は0.5以」二にはならず、深い部位から得られる
狭帯域のエコーに対しては十分なフィルタ効果が期待で
きない。従って第4図に示すように、段間にバッファア
ンプなどを入れた上で多段構成にして使用される。
The II structure of this bandpass filter is shown in Figure 3 (k
) and the multistage OR shown in (1) of the same figure.
A filter can be considered, but it is difficult to use a C filter because when the peak frequency is varied over a wide range, for example from 2MH2 to 15MH7, the matching impedance will be significantly different and the characteristics will be significantly disturbed, such as large ripples occurring. , OR filters are commonly used. Due to its characteristics, this OR filter does not require strict matching, but even if it is configured in multiple stages, the Q value will not be more than 0.5, and it will not be able to handle narrow-band echoes obtained from deep parts. A sufficient filter effect cannot be expected. Therefore, as shown in FIG. 4, a buffer amplifier or the like is inserted between the stages, and a multi-stage configuration is used.

ここでCRフィルタfは、バイパスフィルタであり、こ
のバンドパスフィルタを透過覆る電気信号の周波数の下
限を設定する。ORフィルタ9はローパスフィルタであ
り、このバンドパスフィルタを透過する電気信号の周波
数の上限を設定する。
Here, the CR filter f is a bypass filter, and sets the lower limit of the frequency of the electrical signal that passes through this bandpass filter. The OR filter 9 is a low-pass filter, and sets the upper limit of the frequency of the electrical signal that passes through this band-pass filter.

この2つのフィルタの間にあるdはエミッタ接地と1ミ
ツタホロアで構成されたバッファアンプであり入力側の
インピーダンスを太き(し、出力側のインピーダンスを
小さくすることによりフィルタ効果を高め、かつゲイン
ロスを補正する。eはエミッタ小ロアで構成されたバッ
ファであり、バッファアンプdと同様、入力側のインピ
ーダンスを大きくJることによりフィルタ効果を高める
d between these two filters is a buffer amplifier consisting of a common emitter and a 1-mitsuta follower, which increases the impedance on the input side (and reduces the impedance on the output side) to enhance the filter effect and reduce gain loss. Correct. e is a buffer composed of a small emitter lower, and like the buffer amplifier d, the filter effect is enhanced by increasing the impedance on the input side.

この第4図の回路の伝達関数H(ω)は式3−1で・示
される。
The transfer function H(ω) of the circuit shown in FIG. 4 is expressed by equation 3-1.

H(ω> =Kv −[R1/(R1+1/jωc1)
]・「(1/jωC2)/ (R2+1/j(1)c2>]・・・3−1但し ω−
2πf、j−j=−1 1〈v:アンプのゲイン である。
H(ω> =Kv − [R1/(R1+1/jωc1)
]・"(1/jωC2)/ (R2+1/j(1)c2>]...3-1However, ω-
2πf, j−j=−1 1<v: Gain of amplifier.

第4図の回路は式3−1で示されるように第2項のバイ
パスフィルタ部と第3項のローパスフィルタ部の重なり
によるゲインロスを、第1項のKVにより補正できるの
でORフィルタの段数を増やしてもゲインを低下させる
ことはない。しかし、この段数を増やした場合、回路規
模が大きくなり、実用上問題がある。
As shown in Equation 3-1, the circuit in Figure 4 can correct the gain loss due to the overlap between the bypass filter section in the second term and the low-pass filter section in the third term using the KV in the first term, so the number of OR filter stages can be reduced. Even if it is increased, the gain will not be reduced. However, when this number of stages is increased, the circuit scale increases, which poses a practical problem.

し発明の目的] 本発明は、バンドパスフィルタを容易かつ小規模に構成
した超音波診断装置を提供することを目的とする。
OBJECT OF THE INVENTION] An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus in which a bandpass filter is easily configured on a small scale.

F発明の概要〕 本発明は、上記目的を達成するための超音波を被検体に
送波し、被検体内からの超音波エコーを受波し、この超
音波エコーを電気信号に変換する超音波プローブと、経
時的に、この電気信号を透過する特性を変え、反射する
被検体内の深さによる超音波エコーの周波数変移を補正
するフィルタと、このフィルタにより補正された前記電
気信号を処理し、画像として表示する表示器とを有する
超音波診断装置において、前記フィルタがベース接地増
幅器もしくはグー1〜接地増幅器を含むことを特徴とす
る超音波診断装置である。
F. Summary of the Invention] To achieve the above object, the present invention is an ultrasonic device that transmits ultrasonic waves to a subject, receives ultrasonic echoes from inside the subject, and converts the ultrasonic echoes into electrical signals. a sonic probe, a filter that changes the transmission characteristics of this electrical signal over time and corrects the frequency shift of the reflected ultrasound echo due to the depth within the subject, and processes the electrical signal that has been corrected by this filter. and a display for displaying an image, wherein the filter includes a base grounded amplifier or a grounded amplifier.

[発明の実施例コ 本発明の超音波診断装置に使用されるバンドパスフィル
タの回路の一実施例を第5図に示す。バイパスフィルタ
fとローパスフィルタ9の間にベース接地増幅器りを設
けることにより、従来第4図のバッファアンプdが簡単
かつ小規模となる。
[Embodiment of the Invention] FIG. 5 shows an embodiment of a band-pass filter circuit used in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention. By providing a common base amplifier between the bypass filter f and the low-pass filter 9, the conventional buffer amplifier d shown in FIG. 4 can be made simple and small-scale.

この実施例の回路の伝達関数は式3−2で示される。The transfer function of the circuit of this embodiment is shown by equation 3-2.

H(ω)=R2/R1・ [R1/(R1+ 1/jω
C1)]・ (1/jωC2)/ (R2+ 1/jω
C2)・・・3−2 (ただし ω−2πf j−j−〜 1)これは、従来
例の伝達関数の式3−1と比較してわかるように、カッ
1〜オフ周波数fc1=1/2πC1R1のバイパスフ
ィルタとカットオフ周波数fc2=1/2πC2R2の
ローパスフィルタの間にゲインKv =R2/R1の高
入力インピーダンス、低出力インピーダンスの増幅器を
入れたものと等価であり、機能どしても従来例(第4図
と同等のものである。
H(ω)=R2/R1・[R1/(R1+ 1/jω
C1)]・(1/jωC2)/(R2+ 1/jω
C2)...3-2 (however, ω-2πf j-j-~1) As can be seen by comparing with the conventional transfer function equation 3-1, the cutoff frequency fc1=1/ This is equivalent to inserting an amplifier with a high input impedance and low output impedance with a gain of Kv = R2/R1 between a bypass filter of 2πC1R1 and a low-pass filter with a cutoff frequency of fc2 = 1/2πC2R2, and the function is the same as the conventional one. Example (equivalent to Figure 4).

かつ構成部品が少ないため多段構成とする場合従来のも
のより署しく小規模に構成でき、また従来例に比べ、ベ
ース接地増幅器を用いているので、例えば10MH2以
上の安定な広帯地域動作が可能となる。このため超音波
診断装置の小型化高性能化が達成できる。
In addition, since there are fewer components, a multi-stage configuration can be made more compact than conventional ones, and since it uses a common base amplifier compared to conventional examples, stable wide area operation of 10 MH2 or more is possible. becomes. Therefore, it is possible to achieve miniaturization and high performance of the ultrasonic diagnostic apparatus.

このバンドパスフィルタの透過周波数帯域の調整は、イ
ンピーダンスの不整合を特に考慮することなく、例えば
CI、 C2に可変容量ダイオードを用い、深さに応じ
て容量値を変化させるか、R1,2,に電圧制御抵抗を
用い、深さに応じて抵抗値を変化させることにより容易
に達成できる。
The transmission frequency band of this bandpass filter can be adjusted without taking into account impedance mismatch, for example, by using variable capacitance diodes for CI and C2 and changing the capacitance value depending on the depth, or by changing the capacitance value depending on the depth of R1, C2, This can be easily achieved by using a voltage controlled resistor and changing the resistance value depending on the depth.

本実施例のバンドパスフィルタを適用した場合の超音波
診断装置の動作は、従来例で説明したフィルタを用いた
超音波診断装置の動作と同じであり省略する。
The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus when the bandpass filter of this embodiment is applied is the same as the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus using the filter described in the conventional example, and will therefore be omitted.

また本発明は、この一実施例に限定されるものではなく
、例えばバイポーラトランジスタによるベース接地増幅
器を用いる替りに電界効果トランジスタによるゲート接
地増幅器を用いるのも考えられる。
Furthermore, the present invention is not limited to this one embodiment; for example, instead of using a common base amplifier using bipolar transistors, it is also possible to use a common gate amplifier using field effect transistors.

[発明の効果] 本発明によると、多段CR回路によるバンドパスフィル
タを小規模で構成でき、かつ動作範囲の広帯域化といっ
た効果がある。
[Effects of the Invention] According to the present invention, a bandpass filter using a multi-stage CR circuit can be constructed on a small scale, and the operating range can be widened.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、超音波診断装置のブロック図、第2図(a)
は送信用超音波パルスの周波数スペクトラム、同図(b
)は、超音波エコーの被検体体内の反射する深さによる
減衰の表れた周波数スペクトラム、第3図<a>は多段
[Cフィルタの回路図、同図(b)は多段ORフィルタ
の回路図、第4図は、従来のバンドパスフィルタの回路
図、第5図は本発明の超音波診断装置で使用されるバン
ドパスフィルタの一実施例の回路図を示す。 1・・・・・・超音波プローブ 2・・・・・・パル9− 6・・・・・・フィルタ 9・・・・・・表示部(ブラウン管ディスプレイ)f・
・・・・・バイパスフィルタ d・・・・・・バッファアンプ q・・・・・・ローパスフィルタ e・・・・・・バッファ h・・・・・・ベース接地増幅器 代理人弁理士 則 近 憲 佑(ばか1名)第2図 (a) (b) 第3図 (a) (b) 第4図 第5図
Figure 1 is a block diagram of the ultrasonic diagnostic device, Figure 2 (a)
is the frequency spectrum of the ultrasonic pulse for transmission, the same figure (b
) is the frequency spectrum showing the attenuation due to the depth of reflection of the ultrasound echo inside the subject's body, Figure 3 <a> is the circuit diagram of the multi-stage C filter, and Figure 3 (b) is the circuit diagram of the multi-stage OR filter. , FIG. 4 shows a circuit diagram of a conventional band-pass filter, and FIG. 5 shows a circuit diagram of an embodiment of a band-pass filter used in the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention. 1...Ultrasonic probe 2...Pal 9- 6...Filter 9...Display section (CRT display) f.
... Bypass filter d ... Buffer amplifier q ... Low pass filter e ... Buffer h ... Grounded base amplifier Patent attorney Nori Chika Yu (one idiot) Figure 2 (a) (b) Figure 3 (a) (b) Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 超音波を被検体に送波し、被検体内からの超音波エコー
を受波し、この超音波エコーを電気信号に変換する超音
波プローブと、経時的に、この電気信号を透過する特性
を変え、反射する被検体内の深さによる超音波エコーの
周波数変移を補正するフィルタと、このフィルタにより
補正された前記電気信号を処理し、画像として表示する
表示器とを有する超音波診断装置において、前記フィル
タがベース接地増幅器もしくはゲート接地増幅器を含む
ことを特徴とする超音波診断装置。
An ultrasound probe that transmits ultrasound waves to a subject, receives ultrasound echoes from inside the subject, and converts these ultrasound echoes into electrical signals, and a characteristic that transmits these electrical signals over time. An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a filter that corrects the frequency shift of an ultrasound echo due to the depth inside a subject; and a display that processes the electrical signal corrected by the filter and displays it as an image. , an ultrasonic diagnostic apparatus characterized in that the filter includes a common base amplifier or a common gate amplifier.
JP59114645A 1984-06-06 1984-06-06 Ultrasonic diagnostic apparatus Granted JPS60259251A (en)

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JPS60259251A true JPS60259251A (en) 1985-12-21
JPH0563171B2 JPH0563171B2 (en) 1993-09-10

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56100050A (en) * 1980-01-16 1981-08-11 Yokogawa Electric Works Ltd Ultrasonic diagnostic apparatus
JPS57170236A (en) * 1981-04-14 1982-10-20 Yokogawa Electric Works Ltd Ultrasonic diagnostic apparatus

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