JPS6336777B2 - - Google Patents

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JPS6336777B2
JPS6336777B2 JP55141031A JP14103180A JPS6336777B2 JP S6336777 B2 JPS6336777 B2 JP S6336777B2 JP 55141031 A JP55141031 A JP 55141031A JP 14103180 A JP14103180 A JP 14103180A JP S6336777 B2 JPS6336777 B2 JP S6336777B2
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JP
Japan
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reflected wave
signal
variable
signal processing
logarithmic
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JP55141031A
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Japanese (ja)
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JPS5764048A (en
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Keiki Yamaguchi
Yasuto Takeuchi
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YOKOKAWA DENKI KK
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YOKOKAWA DENKI KK
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Publication of JPS6336777B2 publication Critical patent/JPS6336777B2/ja
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  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

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モードエコグラム像等の形式にて表示し、な
どする超音波診断装置における該反射波受信方式
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention emits ultrasonic pulses to a subject such as a human body, receives the reflected waves, and finally displays them in a format such as a B-mode echogram image as necessary. The present invention relates to a method for receiving reflected waves in an ultrasonic diagnostic apparatus.

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りこれを無視
し得ない。パルス・エコー方式による超音波検査
を行うに当つては反射波は至近距離からの、往復
行程における減衰も少いものが最初に受信され、
逐次遠方からの、より減衰を被つたものが受信さ
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
つ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。
The attenuation of ultrasonic waves in the subject, ie, a biological tissue such as a human body, is relatively large and cannot be ignored. When performing ultrasonic testing using the pulse-echo method, reflected waves from a close distance and with less attenuation during the round trip are received first.
Messages from further away that are subject to more attenuation are successively received. Therefore, when receiving such reflected waves, there is a reception method in which the gain of the receiver is initially reduced starting from the sending time of the transmitted wave pulse, and as time passes, the gain is increased and reception is performed. (This is generally called TGC) is generally adopted.

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
いう難点があつた。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程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(高域ほ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。
However, such a conventional TGC reception system has a drawback in that it cannot compensate for the dispersion of the medium. That is, distant or low-level reflected waves, so-called weak reflected waves, can only be received to a certain extent by simply increasing the degree of amplification. Considering the reflection characteristics of the reflection source and the dispersion of the medium (the higher the frequency, the greater the loss), it is appropriate to observe weak reflection sources at lower frequencies when viewed from the probe. be.

その対策として、反射源の距離(もしくは時
間)が先に行くに従つて一方的に受信系のフイル
タの中心周波数fo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4016750号)がある。
しかし、この方式は距離に対応して受信レベルが
単調に低くなつ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難
い。
As a countermeasure, there is a method (for example, U.S. Pat. No. 4,016,750) in which the center frequency fo of the receiving filter is unilaterally lowered as the distance (or time) from the reflection source increases. be.
However, although this method is effective in a target area composed of reflection sources where the received level monotonically decreases with distance, in reality it has various attenuation characteristics, dispersion characteristics, or reflection abilities. In a target area where objects are mixed, the distance and the reflected wave level do not always have a constant, monotonous correspondence, so it cannot be said that this is always an effective reception method.

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、反射源からの反射波の中で最も
情報量の多い周波数領域を選択的に受信し、被検
体のより精密な断層像が得られるような超音波診
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。
In view of these points, an object of the present invention is to selectively receive the frequency region with the highest amount of information among the reflected waves from the reflection source according to the properties of the reflection source, and to obtain more precise information about the subject. The present invention aims to provide a reflected wave receiving method for an ultrasonic diagnostic apparatus that can obtain tomographic images.

本発明の他の目的は、低レベルの反射波を発す
る反射源から高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B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。
Another object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can capture both a reflection source that emits a low-level reflected wave and a reflection source that emits a high-level reflected wave and display it as a diagnostically useful B-mode echogram. The aim is to provide a method for receiving reflected waves.

以上図面を用いて本発明を詳細に説明する。第
1図は本発明に係る超音波診断装置の反射波受信
方式を説明するための信号処理手段の要部構成図
である。
The present invention will be described in detail using the drawings. FIG. 1 is a diagram showing the main part of a signal processing means for explaining a reflected wave receiving method of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention.

第1図において、A1〜A4は対数増幅器、LM1
〜LM3はリミツタ、BPF1〜BPF4は中心周波数
及び通過帯域のバンドパス特性がそれぞれに異な
るバンド・パス・フイルタ、DET1〜DET4は検
波器、DL1〜DL3はデイレイ・ライン、Asは加算
増幅器である。初段の対数増幅器A1には探触子
(図示せず)で受信された反射波信号が入力され、
ここで適宜の増幅率で対数増幅する。その出力は
第1のバンド・パス・フイルタBPF1に導かれる
と共にリミツタLM1を介して次段の対数増幅器
A2に導かれている。この対数増幅器A2の出力は
第2のバンド・パス・フイルタBPF2に導かれる
と共にリミツタLM2を介して次段の対数増幅器
A3に導かれている。また、この対数増幅器A3
出力も増幅器A1,A2の出力がそうであつたよう
に第3のバンド・パス・フイルタBPF3に導かれ
ると共にリミツタLM3を介して最終段の対数増
幅器A4に導かれている。最終段の対数増幅器A4
の出力は第4のバンド・パス・フイルタBPF4
与えられている。これらの対数増幅器A2〜A4
リミツタLM1〜LM3とそれぞれに結合して逐次
飽和型の対数増幅回路として受信系の主要部を構
成し、最強レベル領域の反射波(最高レベルの反
射波)を初段の対数増幅器A1部分が担当し、最
も弱いレベル領域を最終段の対数増幅器A4部分
が担当するようになつている。バンド・パス・フ
イルタBPF1〜BPF4の中心周波数f1,f2,f3,f4
はf1>f2>f3>f4に選定してあり、またそれぞれ
の帯域幅も適宜に選定してある。バンド・パス・
フイルタBPF1〜BPF4を通過した交流的な信号は
それぞれ検波器DET1〜DET4に与えられ検波さ
れる。検波器の出力は加算増幅器Asで加算され
ビデオ信号として出力されるが、初段ないし第3
段目までの検波器DET1〜DET3の出力は、各段
で得られる出力信号の遅れを最終段を基準として
補正するための時間遅れを得るデイレー・ライン
DL1〜DL3を介して加算増幅器Asに導かれてい
る。デイレーラインDL1〜DL3は前段のものほど
遅れ時間が長くなつており、それぞれの遅れ時間
はそれぞれのバンド・パス・フイルタの帯域幅に
由来する時間遅れも含めて定められていて、最終
加算時に4つの信号のタイミングが揃うようにな
つている。
In Figure 1, A 1 to A 4 are logarithmic amplifiers, LM 1
~LM 3 is a limiter, BPF 1 ~ BPF 4 are band pass filters with different center frequency and passband bandpass characteristics, DET 1 ~ DET 4 are detectors, DL 1 ~ DL 3 are delay lines, As is a summing amplifier. The reflected wave signal received by the probe (not shown) is input to the first stage logarithmic amplifier A1 .
Here, logarithmic amplification is performed at an appropriate amplification factor. The output is led to the first band pass filter BPF 1 and is passed through the limiter LM 1 to the logarithmic amplifier in the next stage.
Guided by A 2 . The output of this logarithmic amplifier A 2 is guided to the second band pass filter BPF 2 and passed through the limiter LM 2 to the next stage logarithmic amplifier.
Guided by A 3 . Also, the output of this logarithmic amplifier A 3 is guided to the third band pass filter BPF 3, as were the outputs of amplifiers A 1 and A 2 , and is passed through the limiter LM 3 to the final stage logarithmic amplifier . Guided by A 4 . Last stage logarithmic amplifier A 4
The output of is given to a fourth band pass filter BPF 4 . These logarithmic amplifiers A 2 to A 4 are coupled to limiters LM 1 to LM 3 , respectively, to form the main part of the receiving system as a sequentially saturated logarithmic amplifier circuit. The first-stage logarithmic amplifier A1 section is in charge of the wave), and the last-stage logarithmic amplifier A4 section is in charge of the weakest level region. Center frequencies f 1 , f 2 , f 3 , f 4 of band pass filters BPF 1 to BPF 4
are selected as f 1 > f 2 > f 3 > f 4 , and the respective bandwidths are also appropriately selected. band pass
The AC signals that have passed through the filters BPF 1 to BPF 4 are applied to detectors DET 1 to DET 4 and detected, respectively. The outputs of the detectors are summed by a summing amplifier As and output as a video signal.
The output of the detectors DET 1 to DET 3 up to the stage is a delay line that obtains a time delay to correct the delay of the output signal obtained at each stage with the final stage as a reference.
It is led to the summing amplifier As via DL 1 to DL 3 . For delay lines DL 1 to DL 3 , the delay time is longer as the previous stage is used, and each delay time is determined including the time delay derived from the bandwidth of each band pass filter. The timings of the four signals are made to be aligned during addition.

なお、各種の反射源より広範囲にわたつて分布
する各周波数の反射波を得るために、探触子の駆
動波形はステツプ波形(三角波の立上りで代用す
ることができる)として、できる限りインパルス
状の超音波を送波させるのが望ましい。また反射
波の受信回路も広帯域であるのが望ましく、少な
くとも初段の対数増幅器A1は広帯域にしておく
のが適切である。なお、対数増幅器A1に前置増
幅器を設けてもよいが、その場合には前置増幅器
も十分広帯域にする必要がある。
In addition, in order to obtain reflected waves of various frequencies distributed over a wide range from various reflection sources, the drive waveform of the probe should be a step waveform (which can be substituted by the rising edge of a triangular wave), and should be as impulse-like as possible. It is desirable to transmit ultrasonic waves. It is also desirable that the reflected wave receiving circuit has a wide band, and it is appropriate that at least the first stage logarithmic amplifier A1 has a wide band. Note that a preamplifier may be provided in the logarithmic amplifier A1 , but in that case, the preamplifier also needs to have a sufficiently wide band.

このような構成において反射波を受信する場合
の動作を次に説明する。探触子を第2図のイに示
すようなステツプ状の駆動信号で駆動し、第2図
のロに示すような超音波を被検体に発射する。こ
のようなインパルス状の超音波は被検体内の媒質
の境界面で一部反射され、その反射波を探触子で
受信する。受信された反射波の一例を第2図ハに
示す。この受信波は、強い反射源又は探触子に近
い部位にある反射源からの高レベルの反射波A
(比較的広い周波数スペクトラムを占有している)
と、弱い反射源又は探触子から遠く離れた部位に
ある反射源からの低レベルの反射波B(主として
低域の周波数スペクトラムを有している)との2
つの反射波よりなる。この信号は逐次飽和型の対
数増幅回路で逐次増幅される。この時、反射波A
は主としてより高い周波数成分でできているの
で、この周波数を含む帯域を有する前段のバン
ド・パス・フイルタを通過する。一方それより後
段の単位対数増幅器に対してはすべて反射波Aを
増幅した際にリミツタにひつかかり制限された、
いわゆる飽和信号が入力されるため、それらの段
の実質的な周波数特性のいかんにかかわらず実際
上各段とも予定された値の飽和値を出力する。ま
た、反射波Bは、より低い周波数で構成されてい
るので、この周波数を含む帯域を有する後段のバ
ンド・パス・フイルタをも無事に通過し、より前
段の出力を受けるバンド・パス・フイルタでは通
過帯域が異なるためカツト・オフされるか、ある
いは通過帯域内の周波信号があつても信号のレベ
ルが低いので検波出力には寄与しない。したがつ
て、バンド・パス・フイルタを通過して得られる
信号は、第2図のニに示すように前記反射波Aか
らはaのような高周波信号が得られ、また反射波
Bからはbのような低周波信号が得られる。これ
らの信号a,bは、各々該当する検波器で検波さ
れ、デイレーラインを有する増幅段の信号はその
デイレーラインでそれぞれ時間遅延された後加算
増幅器Asで加算され、対数圧縮されたビデオ信
号として合成され、出力される。
The operation when receiving reflected waves in such a configuration will be described next. The probe is driven with a step-like drive signal as shown in FIG. 2A, and ultrasonic waves as shown in FIG. 2B are emitted to the subject. Such impulse-like ultrasonic waves are partially reflected at the interface of the medium inside the subject, and the reflected waves are received by the probe. An example of a received reflected wave is shown in FIG. 2C. This received wave is a high-level reflected wave A from a strong reflection source or a reflection source close to the probe.
(occupies a relatively wide frequency spectrum)
and a low-level reflected wave B (having mainly a low frequency spectrum) from a weak reflecting source or a reflecting source located far from the probe.
It consists of two reflected waves. This signal is successively amplified by a successive saturation type logarithmic amplifier circuit. At this time, the reflected wave A
Since it is mainly made up of higher frequency components, it passes through the preceding band pass filter, which has a band that includes this frequency. On the other hand, all the unit logarithmic amplifiers in the subsequent stage were hit by the limiter and limited when the reflected wave A was amplified.
Since a so-called saturation signal is input, each stage actually outputs a predetermined saturation value, regardless of the actual frequency characteristics of those stages. In addition, since the reflected wave B is composed of a lower frequency, it passes safely through the subsequent band pass filter that has a band that includes this frequency, and the band pass filter that receives the output from the earlier stage does not pass. Either they are cut off because their passbands are different, or even if there is a frequency signal within the passband, the signal level is low and it does not contribute to the detection output. Therefore, the signals obtained by passing through the band pass filter are as shown in FIG. A low frequency signal like this is obtained. These signals a and b are each detected by a corresponding detector, and the signals of the amplification stage having a delay line are time-delayed by the delay line, and then summed by a summing amplifier As, resulting in a logarithmically compressed video signal. It is synthesized as a signal and output.

このようにして、より低レベルの反射波に関し
てはより低い周波数において限定された帯域幅に
おいて受信し、逆に高レベルの反射を与える反射
源からの強い反射波は、その占有する周波数帯域
幅中で反射源の微細構造をよく表わし得る所のよ
り高い周波数を含む帯域において受信することが
できる。
In this way, lower-level reflected waves are received in a limited bandwidth at lower frequencies, and conversely, strong reflected waves from sources giving high-level reflections are received in a limited bandwidth at lower frequencies. can be received in a band containing higher frequencies that can better represent the fine structure of the reflected source.

なお、実施例構成図においては4段の増幅回路
系で構成した場合を示したが、段数はこれに限つ
たことはなく適宜増減することができる。また該
実施例の如く精致に遅延時間を合せて加算を行わ
なくとも、ただ単純に各検波器の出力を加算する
ことによつても、目的によつては十分実用的であ
り得る。第3図は本発明を実施するための他の構
成例で、後段にゆくほど帯域幅を狭めた点が第1
図に示す方式とは異なる。すなわち、対数増幅器
A1〜A4にそれぞれ特性の異なるバンド・パス・
フイルタBPF31〜BPF34を前置すると共に、各対
数増幅器の出力が直接検波器(DET1〜DET4
で検波される構成となつている。
Although the configuration diagram of the embodiment shows a case where the amplifier circuit system is configured with four stages, the number of stages is not limited to this and can be increased or decreased as appropriate. Furthermore, even if the delay times are not precisely matched and added as in the embodiment, simply adding the outputs of the respective detectors may be sufficiently practical depending on the purpose. FIG. 3 shows another configuration example for implementing the present invention, and the first point is that the bandwidth is narrowed toward the later stages.
This is different from the method shown in the figure. i.e. logarithmic amplifier
A1 to A4 each have a band pass band with different characteristics.
Filters BPF 31 to BPF 34 are installed in front, and the output of each logarithmic amplifier is directly connected to a detector (DET 1 to DET 4 ).
The configuration is such that the wave is detected by

バンド・パス・フイルタBPF31〜BPF34の各周
波数帯域幅F1,F2,F3,F4は初段のものほど広
く、後段にゆくに連れて狭くなつて、各段のフイ
ルタの選択特性が前段までのそれの合計の中に含
まれるように選定されている。これにより、初段
の増幅回路の出力にはフイルタBPF31の特性が適
用され、2段目以降の回路の出力にはその前段ま
での各フイルタの特性と当該フイルタの特性を乗
じた特性が課され、したがつて、最終段の回路の
出力には総べてのフイルタBPF31〜BPF34の特性
を乗じた特性が作用するようになつている。
The frequency bandwidths F 1 , F 2 , F 3 , F 4 of the band pass filters BPF 31 to BPF 34 are wider in the first stage and narrower in the later stages, depending on the selection characteristics of the filters in each stage. is selected to be included in the total up to the previous stage. As a result, the characteristics of filter BPF 31 are applied to the output of the first stage amplifier circuit, and the characteristics obtained by multiplying the characteristics of each filter up to the previous stage by the characteristics of the filter are imposed on the outputs of the second and subsequent stages. , Therefore, a characteristic multiplied by the characteristics of all the filters BPF 31 to BPF 34 acts on the output of the final stage circuit.

6このように逐次カスケード化される方式により
有効に矛盾なく本発明の反射波受信方式を実現す
ることができる。
6. The reflected wave receiving method of the present invention can be effectively and consistently realized by the sequential cascading method as described above.

なお、第3図に示すフイルタBPF31〜BPF34
必ずしもバンド・パス・フイルタである必要はな
く、一部又は全部をローパス(又はハイパス)フ
イルタで構成してもよい。またこの場合において
も、デイレーラインDL1〜3は必要不可欠なもので
はなく、目的によつては省略して支障ない。
Note that the filters BPF 31 to BPF 34 shown in FIG. 3 do not necessarily need to be band pass filters, and may be partially or entirely configured as a low pass (or high pass) filter. Also in this case, the delay lines DL1 to DL3 are not indispensable and may be omitted depending on the purpose.

第4図は本発明の反射波受信方式を実施するた
めの更に他の構成例で、反射波のレベルを判別
し、それに応じて受信系のインパルス応答を変更
して反射波を受信することができるように構成し
たものである。第4図において、EXCは探触子
TDの駆動回路、A41,A42は対数増幅器、VFは
可変特性回路、DET41は検波器、CMPは比較器、
LPFは平滑化手段で、通常ローパス・フイルタ
が使用される。駆動回路EXCにより探触子TDを
駆動して超音波を発射し、その反射波を探触子
TDを介して受信し、その電気信号を初段の対数
増幅器A41で適宜に増幅する。続いて、可変特性
回路を経由させた後、対数増幅器A42と検波器
DET41を通して増幅検波し直流成分を含んだビ
デオ信号を得る。このビデオ信号を比較器CMP
で基準値すなわち半固定の基準電圧Vrefと比較
し、その結果をロー・パス・フイルタLPFを介
して高周波成分を除去して適度の丸め込みを行な
つて可変特性回路VFに与え、フイードバツク制
御を行なつている。可変特性回路VFはロー・パ
ス・フイルタLPFより与えられる制御電圧に応
じて信号処理の周波数帯域が変化するように構成
されたもので、第5図にその一実施を示す。これ
は、タツプ付デイレー・ラインDL51と、このタ
ツプにそれぞれ接続される可変係数結合器K51
K5oと、これらの可変係数結合器K51〜K5oの出力
を加算する加算増幅器As51より構成され、いわ
ゆるトランスバーサル信号処理回路と呼ばれるも
のである。タツプ付デイレーラインDL51は複数
個のタツプを有し、一端が負荷抵抗R51に接続さ
れていて、これらのタツプとコモンライン間にそ
れぞれ挿入接続され外部から与えられる制御電圧
に応じて静電容量の変わる可変容量CV51〜CV5o
より構成されている。これらの可変容量の静電容
量を変えることによりこのデイレーラインの信号
伝播速度を変化させ、これにより信号処理の行な
われる時間軸上の単位サンプリングレートを変化
させ、従つて全体の構造の与える周波数特性ない
しインパルスレスポンスのスケールフアクタを変
化させることができるようになつている。
FIG. 4 shows still another configuration example for implementing the reflected wave receiving method of the present invention, in which the level of the reflected wave is determined and the impulse response of the receiving system is changed accordingly to receive the reflected wave. It is configured so that it can be done. In Figure 4, EXC is the probe
TD drive circuit, A 41 and A 42 are logarithmic amplifiers, VF is a variable characteristic circuit, DET 41 is a detector, CMP is a comparator,
LPF is a smoothing means, and usually a low-pass filter is used. The drive circuit EXC drives the probe TD to emit ultrasonic waves, and the reflected waves are sent to the probe.
The electrical signal is received via the TD and appropriately amplified by the first-stage logarithmic amplifier A41 . Next, after passing through the variable characteristic circuit, the logarithmic amplifier A 42 and the detector
A video signal containing a DC component is obtained by amplification and detection through DET 41 . Comparator CMP this video signal
The result is compared with a reference value, that is, a semi-fixed reference voltage V ref , and the result is passed through a low pass filter LPF to remove high frequency components, perform appropriate rounding, and then fed to the variable characteristic circuit VF to perform feedback control. is being carried out. The variable characteristic circuit VF is constructed so that the frequency band of signal processing changes according to the control voltage applied from the low pass filter LPF, and one implementation thereof is shown in FIG. This consists of a delay line DL 51 with a tap and a variable coefficient coupler K 51 connected to this tap, respectively.
K 5o and a summing amplifier As 51 that adds the outputs of these variable coefficient couplers K 51 to K 5o , and is what is called a transversal signal processing circuit. The delay line with taps DL 51 has multiple taps, one end of which is connected to the load resistor R 51 , and is inserted and connected between each of these taps and the common line to adjust the static voltage according to the externally applied control voltage. Variable capacitance with variable capacitance CV 51 ~ CV 5o
It is composed of By changing the capacitance of these variable capacitors, the signal propagation speed of this delay line is changed, thereby changing the unit sampling rate on the time axis at which signal processing is performed, and thus the frequency given by the entire structure. It is now possible to change the characteristic or scale factor of the impulse response.

なお、可変容量CV51〜CV5oとしては、例えば
それぞれが第6図に示すように、逆直列接続した
可変容量ダイオードCVna,CVnbと、その共通
接続点に一端が接続された比較的高い抵抗値を示
す抵抗R61より構成されたものとすることが好ま
しく、抵抗61の他端より制御電圧を印加すること
により可変容量ダイオードに流れる信号電流の側
路を必要とすることなくその静電容量を変えるこ
とができる。このような逆直列構成は特に高速な
制御を行わんとする場合、被処理信号と制御電圧
の干渉防止の点でより有利である。
The variable capacitances CV 51 to CV 5o are, for example, variable capacitance diodes CVna, CVnb connected in anti-series, and a relatively high resistance value whose one end is connected to their common connection point, as shown in Fig. 6. By applying a control voltage from the other end of the resistor 61 , the capacitance can be increased without requiring a bypass of the signal current flowing through the variable capacitance diode. It can be changed. Such an anti-series configuration is more advantageous in preventing interference between the signal to be processed and the control voltage, especially when high-speed control is desired.

いずれにせよこのようなトランスバーサル信号
処理を行うに際しては、可変デイレーライン
DL51のすべてのタツプを使う必要はなく、係数
がゼロに近似できる箇所は適当に無視して支障な
い。またこのような具体的なトランスバーサル構
造に限らず、時間軸上のサンプル値列に対する信
号処理は一般のデイジタルフイルタなどにより実
施され得る。その場合、サンプリング周波数を変
化させることによりインパルスレスポンスないし
周波数特性のスケールフアクタは自在に調節され
得る。
In any case, when performing such transversal signal processing, it is necessary to use a variable delay line.
It is not necessary to use all the taps in DL 51 , and you can safely ignore the parts where the coefficients can be approximated to zero. Furthermore, the signal processing for the sample value sequence on the time axis is not limited to such a specific transversal structure, and may be performed using a general digital filter or the like. In that case, the scale factor of the impulse response or frequency characteristic can be freely adjusted by changing the sampling frequency.

いずれの構成においても、比較器CMPは公称
無限大のゲインを有するいわゆる比較器であつて
もよいが、また有限適度のゲインを有する通常の
差動増幅器であつてもよい。
In either configuration, the comparator CMP may be a so-called comparator with a nominally infinite gain, but it may also be an ordinary differential amplifier with a finite moderate gain.

また、ロー・パス・フイルタLPFは積分器を
適用することもできる。しかし、このフイードバ
ツク系の応答時間は反射波の波形の一振動よりは
十分遅くなくてはならないが、当該超音波パルス
エコーシステムの送受信系全体の時間軸上の、す
なわち音線(Z軸)上の分解能の単位よりあまり
遅いことは画質の思わぬ変化の原因となり好まし
くない。大体分解能の単位と同じくらいの遅れ時
間に選定するのがよい。
Furthermore, an integrator can also be applied to the low pass filter LPF. However, the response time of this feedback system must be sufficiently slower than one vibration of the waveform of the reflected wave, but the response time of the entire transmission and reception system of the ultrasonic pulse echo system must be on the time axis, that is, on the acoustic ray (Z axis). It is undesirable to be much slower than the resolution unit because it causes unexpected changes in image quality. It is best to select a delay time that is approximately the same as the resolution unit.

すなわち第5図に示すような構成によつても、
第1図に示す回路と同様に本発明の技術思想を実
現することができる。すなわち、強いレベルの反
射を与える反射源もしくは探触子に近い部位の反
射源からのレベルの高い反射波は高域の周波数信
号成分のみを抽出して処理している。超音波診断
装置では信号の周波数が高いほど分解能を高くす
ることができ、媒質の微細構造がよく見えるよう
にすることができる。一方、低いレベルの反射を
与える反射源もしくは探触子より遠方の反射源か
らのレベルの低い反射波は、その占有スペクトラ
ムに合致した低域を強調してS/N比を向上させ
つつ受信するように処理している。
That is, even with the configuration shown in FIG.
The technical idea of the present invention can be realized in the same way as the circuit shown in FIG. That is, for high-level reflected waves from a reflection source that gives a strong level of reflection or from a reflection source close to the probe, only high-frequency signal components are extracted and processed. In an ultrasonic diagnostic apparatus, the higher the frequency of the signal, the higher the resolution can be, and the fine structure of the medium can be clearly seen. On the other hand, low-level reflected waves from a reflection source that gives a low-level reflection or a reflection source that is far from the probe are received while emphasizing the low range that matches the occupied spectrum and improving the S/N ratio. It is processed as follows.

以上説明したように、本発明の反射波受信方式
は、受信する反射波のレベルの大きさによつて回
路の周波数特性を変えて受信信号を抽出処理する
ようにしたもので、高レベルの反射波は高域の周
波数帯で受信し、低レベルの反射波は低域の周波
数帯で受信するようにしている。
As explained above, the reflected wave receiving method of the present invention extracts and processes the received signal by changing the frequency characteristics of the circuit depending on the level of the received reflected wave. Waves are received in a high frequency band, and low-level reflected waves are received in a low frequency band.

本発明の方式によれば、従来のTGCのみによ
る方式すなわち反射源の距離(反射波の帰投時間
に対応する)に応じて単に受信系の増幅率のみを
制御する方式の受信手段と比較して、距離によら
ず均質でより精密なBモード画像が得られる。
According to the method of the present invention, compared to a conventional method using only TGC, that is, a receiving means that simply controls only the amplification factor of the receiving system according to the distance of the reflection source (corresponding to the return time of the reflected wave). , a homogeneous and more precise B-mode image can be obtained regardless of the distance.

なお、本発明は前記TGC方式と組合せて構成
することを何ら妨げるものではないが、本発明の
受信方式のみによつて実用上十分精密なBモード
画像が得られる。
Although the present invention does not preclude the configuration in combination with the TGC method, a practically precise B-mode image can be obtained only by the receiving method of the present invention.

また、本発明によれば、従来のTGC方式では
たとえ対数圧縮などを施しても潰れてしまつて目
的物体の微細構造をよく知り得なかつたところの
反射波レベルの強い部分(主として微細構造を表
わす高い周波数成分の反射波により表現される部
分)を高域の周波数帯域で受信するように処理す
るので、全体として「明るい所から暗い所まで」
目的物体の微細構造に関する情報量の多いBモー
ド画像を得ることができる。
Furthermore, according to the present invention, areas with a strong reflected wave level (mainly those representing the fine structure), where the conventional TGC method collapses even when logarithmic compression is applied, making it impossible to understand the fine structure of the target object. The part expressed by the reflected waves of high frequency components) is processed so that it is received in the high frequency band, so the overall reception ranges from bright areas to dark areas.
A B-mode image with a large amount of information regarding the fine structure of the target object can be obtained.

また、透音性で減衰の少ない大きな体腔などを
介した先にある目的物体に対しては、前記米国特
許第4016750号にもとづく単純な方式では一方的
に修正された周波数特性を適用してしまうのでそ
のような体腔のある所とない所では先の方の目的
物体の見え方の様子が異なつてしまう。その対策
としては、実際に超音波の被る分散性に基づいて
信号処理すればよいことが理解できよう。この場
合、分散性は本発明が採用しているように被つた
減衰量すなわち目的物体から来る反射波の強さを
指標とした方がより良く把握される。したがつ
て、本発明は前述のように体腔などの有無に影響
されることなくより実体的な断層像を得ることが
できる。
Furthermore, the simple method based on the above-mentioned U.S. Pat. No. 4,016,750 applies unilaterally modified frequency characteristics to a target object that is located beyond a large body cavity that is transparent and has low attenuation. Therefore, the appearance of the target object ahead will be different depending on where such a body cavity exists and where it does not. It will be understood that a countermeasure against this problem is to carry out signal processing based on the dispersion actually experienced by the ultrasonic waves. In this case, dispersion can be better understood by using as an index the amount of attenuation suffered, that is, the strength of the reflected wave coming from the target object, as adopted in the present invention. Therefore, the present invention can obtain more substantial tomographic images without being affected by the presence or absence of body cavities, as described above.

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

第1図は本発明に係る超音波診断装置の反射波
受信方式を説明するための要部構成図、第2図は
反射波受信方式を説明するための動作波形図、第
3図及び第4図は本発明を実施するための他の構
成例を示す図、第5図は第4図に示す可変特性回
路VFの一実施例を示す構成図、第6図は可変容
量の一具体例を示す図である。 A1〜A4,A41,A42…対数増幅器、LM1〜LM3
…リミツタ、BPF1〜BPF4,BPF31〜BPF34…バ
ンド・パス・フイルタ、DET1〜DET4,DET41
…検波器、DL1〜DL3…デイレーライン、As,
As51…加算増幅器、VF…可変特性回路、CMP…
比較器、LPF…ロー・パス・フイルタ、DL51
タツプ付デイレーライン、L…インダクタンス、
CVna,CVnb…可変容量ダイオード、K51〜K5o
…可変係数結合器。
FIG. 1 is a main part configuration diagram for explaining the reflected wave receiving method of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, FIG. 2 is an operation waveform diagram for explaining the reflected wave receiving method, and FIGS. 3 and 4 The figure shows another configuration example for carrying out the present invention, FIG. 5 is a configuration diagram showing an embodiment of the variable characteristic circuit VF shown in FIG. 4, and FIG. 6 shows a specific example of a variable capacitor. FIG. A 1 ~ A 4 , A 41 , A 42 ... Logarithmic amplifier, LM 1 ~ LM 3
… Limiter, BPF 1 ~ BPF 4 , BPF 31 ~ BPF 34 … Band pass filter, DET 1 ~ DET 4 , DET 41
…Detector, DL 1 to DL 3 …Delay line, As,
As 51 ...summing amplifier, VF...variable characteristic circuit, CMP...
Comparator, LPF...Low pass filter, DL 51 ...
Delay line with tap, L...inductance,
CVna, CVnb...variable capacitance diode, K 51 ~ K 5o
...Variable coefficient combiner.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 被検体に超音波を発射し、その反射波を信号
処理手段により受信処理し、処理された信号を基
にしてBモード表示を行うように構成した超音波
診断装置において、 前記信号処理手段は、受信する反射波信号のレ
ベルが高いときは高域の周波数帯域において受信
し、反射波信号のレベルが低いときは低域の周波
数帯域において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 前記信号処理手段は、 反射波信号を対数増幅する対数増幅器と、 この対数増幅器経由の反射波信号を信号処理す
る際の周波数帯域が、外部からの制御電圧に応じ
て変化する可変特性回路と、 この可変特性回路経由の反射波信号を検波して
ビデオ信号を得る検波器と、 この検波器の出力と基準値とを比較する比較器
と、 この比較器の出力を平滑化し、前記可変特性回
路に帰還する制御電圧を得る平滑化手段と、 を具備し、受信する反射波信号のレベルに応じて
信号処理の周波数帯域が変化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。 3 前記信号処理手段は、 入力信号の振幅を制限するリミツタを前置した
対数増幅器を複数個縦続接続してなる逐次飽和型
の対数増幅回路と、 前記対数増幅器の出力端にそれぞれ接続され別
個に異なつた特性を有する複数個のバンド・パ
ス・フイルタと、 これらのバンド・パス・フイルタの出力をそれ
ぞれに検波する複数個の検波器と、 これらの検波器の出力を最終的にすべて加算増
幅して対数圧縮されたビデオ信号を得る加算増幅
器と、 を具備し、前段の対数増幅器に接続されるバン
ド・パス・フイルタほど高域の周波数通過帯域と
なるようにして信号処理を行うようにしたことを
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。 4 前記信号処理手段を、 周波数帯域の異なるバンド・パス・フイルタを
それぞれ前置すると共に更に入力信号の振幅を制
限するリミツタをそれぞれ前置した対数増幅器を
複数個縦続接続してなる逐次飽和型の対数増幅回
路と、 前記対数増幅器の出力をそれぞれに検波する複
数個の検波器と、 これらの検波器の出力を最終的にすべて加算増
幅して対数圧縮されたビデオ信号を得る加算増幅
器と、 により構成し、前段の対数増幅器に接続されるバ
ンド・パス・フイルタほど高域の周波数帯域とな
るようにして信号処理を行う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 前記可変特性回路を、外部制御電圧に応じ
て、入力される反射波信号のサンプリングレート
が変化するように構成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。 6 前記可変特性回路を、 多数の中間タツプを有するLCはしご型デイレ
ーラインを用い、それらの各タツプとコモンライ
ンとの間に可変容量ダイオードを接続し、この可
変容量ダイオードに前記外部制御電圧を供給する
ように構成した可変遅延時間デイレーラインと、 前記多数の中間タツプの各々あるいは選択され
た一部にそれぞれ接続される複数個の可変係数結
合器と、 この可変係数結合器の出力を加算する加算増幅
器と により構成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。
[Scope of Claims] 1. In an ultrasonic diagnostic apparatus configured to emit ultrasonic waves to a subject, receive and process the reflected waves by a signal processing means, and perform B-mode display based on the processed signals. , wherein the signal processing means receives the reflected wave signal in a high frequency band when the level of the reflected wave signal is high, and receives it in the low frequency band when the level of the reflected wave signal is low. Reflected wave reception method for ultrasonic diagnostic equipment. 2. The signal processing means includes a logarithmic amplifier that logarithmically amplifies the reflected wave signal, and a variable characteristic circuit whose frequency band when processing the reflected wave signal via the logarithmic amplifier changes in accordance with an external control voltage. , a detector that detects the reflected wave signal via this variable characteristic circuit to obtain a video signal; a comparator that compares the output of this detector with a reference value; and a comparator that smoothes the output of this comparator and obtains a video signal. Claim 1, further comprising: smoothing means for obtaining a control voltage to be fed back to the circuit; and a frequency band for signal processing is changed according to the level of a received reflected wave signal. Reflected wave reception method of the ultrasonic diagnostic device described. 3. The signal processing means includes: a successive saturation type logarithmic amplifier circuit formed by cascading a plurality of logarithmic amplifiers each having a limiter for limiting the amplitude of the input signal; It consists of multiple band pass filters with different characteristics, multiple detectors that individually detect the outputs of these band pass filters, and the outputs of these detectors are finally summed and amplified. a summing amplifier for obtaining a logarithmically compressed video signal; A reflected wave receiving system for an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, characterized in that: 4. The signal processing means is a successive saturation type formed by cascading a plurality of logarithmic amplifiers, each of which is preceded by a band pass filter with a different frequency band and a limiter for limiting the amplitude of the input signal. A logarithmic amplifier circuit, a plurality of detectors that respectively detect the outputs of the logarithmic amplifiers, and a summing amplifier that ultimately adds and amplifies all the outputs of these detectors to obtain a logarithmically compressed video signal. The ultrasonic wave according to claim 1, characterized in that the signal processing is performed so that the frequency band becomes higher as the band pass filter is connected to the logarithmic amplifier in the preceding stage. Reflected wave reception method for diagnostic equipment. 5. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the variable characteristic circuit is configured such that the sampling rate of the input reflected wave signal changes depending on an external control voltage. Wave reception method. 6 The variable characteristic circuit uses an LC ladder type delay line having a large number of intermediate taps, a variable capacitance diode is connected between each of these taps and a common line, and the external control voltage is applied to the variable capacitance diode. a plurality of variable coefficient combiners each connected to each or a selected portion of the plurality of intermediate taps; and a variable coefficient combiner configured to add the outputs of the variable coefficient combiners. 3. A reflected wave receiving method for an ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2, characterized in that the method comprises a summing amplifier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS55120859A (en) * 1979-03-13 1980-09-17 Hitachi Medical Corp Receiving circuit in ultrasonic wave diagnosis device

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