JP2776153B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生体内部の構造や動き
を映像化する超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の超音波診断装置の構成を示
している。図5において、51は超音波探触子であり、
パルス信号を超音波信号に変換して被検体に送信し、被
検体からのエコー信号を受信して電気信号に変換する。
52はパルス信号を発生させて超音波探触子51に送出
する駆動手段、53は超音波探触子51で受信した被検
体からのエコー信号を増幅する増幅器、54は対数変換
(圧縮)手段であり、増幅器53で増幅したエコー信号
の振幅を対数変換する。55は検波手段であり、対数圧
縮されたエコー信号をAM検波してエコー信号の包絡線
を検出する。56は走査変換手段であり、A/D変換器
56aと、メモリ56bと、D/A変換器56cとから
構成され、AM検波されたエコー信号の検波信号を取り
込み、2次元の断層画像として、NTSC方式に代表さ
れるテレビ方式の画像信号に変換する。57は画像信号
により被検体内部の断層画像を表示するテレビ等の表示
手段である。なお、一般的に、A/D変換器56aの入
力には、サンプリング定理に基づくエリアシング(折返
し)を防止するローパスフィルタが設けられている場合
があるが、本発明との直接的関連はなく、説明を簡単に
するため、図示しない。
【0003】以上の構成において、以下、その動作につ
いて説明する。超音波探触子51は駆動手段52が発生
するパルス信号によって駆動され、超音波パルスを走査
しながら送受信することにより、被検体内部の断層面か
らのエコー信号が得られる。得られたエコー信号は増幅
器53で増幅され、対数変換(圧縮)手段54でその振
幅が対数変換される。対数変換されたエコー信号は検波
手段55でAM検波され、エコー信号の包絡線が検出さ
れた検波信号となり、走査変換手段56へ出力される。
走査変換手段56のA/D変換器56aは検波信号をデ
ィジタル信号に変換し、メモリ56bに書き込む。な
お、A/D変換した検波信号データを書き込むメモリ5
6bのアドレスはエコー信号が得られた被検体の位置と
一致しているため、メモリ56bには被検体の断層画像
情報が2次元的に配置されている。メモリ56bに記憶
されている断層画像情報はD/A変換器56cでD/A
変換され、表示手段57のテレビ方式に変換されて出力
され、表示手段57で断層画像が表示される。
【0004】このように上記従来の超音波診断装置で
は、超音波探触子51が走査しながら超音波パルスの送
受信を行うことにより、被検体内の断層像を得ることが
できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の超音波診断装置では、表示手段57に用いられるテ
レビなどの画像は走査線によって構成されている。この
ため、このテレビ走査線によって表示できる画像の分解
能が決定され、また、限界以下であっても、限界に近い
細かい構造の断層画像を表示する場合、断層画像の空間
周波数が高いため、隣接するテレビ走査線相互間の輝度
差が大きくなり、中間的な輝度が表現できなくなり、診
断画像の品位を著しく損なうという問題があった。
【0006】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、分解能の高い断層画像を表示手段のテレ
ビ走査線の限界まで品位を損なわずに表現できるように
した超音波診断装置を提供することを目的とするもので
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、超音波を送受信する超音波探触子と、こ
の超音波探触子を駆動する駆動手段と、上記超音波探触
子が受信したエコー信号を検波する検波手段と、エコー
信号を走査線上にのせるためのサンプル周波数の1/4
の周波数となる境界周波数を基準として低周波帯域の利
得が高周波帯域の利得より高く、かつ、それぞれの帯域
が平坦な周波数応答特性を有し、上記検波手段からの
波信号を通過させるフィルタ手段と、このフィルタ手段
を通過した検波信号をテレビなどの表示方式に変換する
走査変換手段と、走査変換されたエコー信号を断層画像
として表示する表示手段とを備えたものである。
【0008】
【0009】
【作用】したがって、本発明によれば、検波手段によっ
て検波されたエコー信号をフィルタ手段に通過させ、検
波信号に含まれる周波数の高い成分の振幅を下げ、テレ
ビ走査線間相互の輝度差を減少させることができる。ま
た、フィルタ手段の低周波帯域と高周波帯域の周波数応
答特性をそれぞれ平坦にしているので、検波信号のパル
ス応答特性の劣化を生ずることもない。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例における超音波診
断装置を示す概略ブロック図である。
【0012】図1において、11は超音波探触子であ
り、パルス信号を超音波信号に変換して被検体に送信
し、被検体からのエコー信号を受信して電気信号に変換
する。12はパルス信号を発生させて超音波探触子11
に送出する駆動手段、13は超音波探触子11で受信し
た被検体からのエコー信号を増幅する増幅器、14は対
数変換(圧縮)手段であり、増幅器13で増幅したエコ
ー信号の振幅を対数変換する。15は検波手段であり、
対数圧縮されたエコー信号をAM検波してエコー信号の
包絡線を検出する。18はフィルタ手段であり、複数個
の帯域を持ち、それぞれに平坦な周波数応答特性を有
し、各帯域の利得が異なり、検波手段15からの検波信
号を通過させる。16は走査変換手段であり、A/D変
換器16aと、メモリ16bと、D/A変換器16cと
から構成され、フィルタ手段18から出力された検波信
号を取り込み、2次元の断層画像として、NTSC方式
に代表されるテレビ方式の画像信号に変換する。17は
画像信号により被検体内部の断層画像を表示するテレビ
等の表示手段である。なお、従来例と同様に、A/D変
換器16bの入力には、サンプリング定理に基づくエリ
アシング(折返し)を防止するローパスフィルタが設け
られている場合がある。
【0013】以上の構成において、以下、その動作につ
いて説明する。超音波探触子11は駆動手段12が発生
するパルス信号によって駆動され、超音波パルスを走査
しながら送受信することにより、被検体内部の断層面か
らのエコー信号が得られる。得られたエコー信号は増幅
器13で増幅され、対数変換(圧縮)手段14でその振
幅が対数変換される。対数変換されたエコー信号は検波
手段15でAM検波され、エコー信号の包絡線が検出さ
れた検波信号となり、フィルタ手段18へ出力される。
フィルタ手段18の周波数応答特性は、図2に示される
ように、低周波領域と高周波領域に平坦な特性を有し、
かつ低周波領域と高周波領域の相対的な利得が異なるも
ので、これを通過した検波信号の高周波領域に分布する
成分の振幅は減少する。フィルタ手段18からの検波信
号は走査変換手段16のA/D変換器16aでA/D変
換され、メモリ16bに書き込まれる。メモリ16bに
記憶されている断層画像情報はD/A変換器16cでD
/A変換され、表示手段17のテレビ方式に変換されて
出力され、表示手段17で断層画像が表示される。
【0014】フィルタ手段18について更に詳細に説明
する。図3は図2に示す周波数応答特性を実現する上記
フィルタ手段18の一例を示す回路図である。図3にお
いて、31は反転増幅器で、抵抗Rf1と、抵抗Rf2と、
コンデンサCfによって負帰還され、抵抗Rとの関係
で、次の(1)〜(3)式で示される周波数応答特性を
持つ。
【0015】 AL=Rf1/R …(1) AH=(Rf1 f2)/R(Rf1+Rf2 …(2) fb=1/(2πCf(Rf1+Rf2)) …(3) 上記(1)〜(3)式は、図2に示した周波数応答特性におい
て、低周波帯域の平坦部分の利得AL、高周波数帯域の
平坦部分の利得AH、そして、低周波帯域と高周波帯域
の境界周波数fbを与える。
【0016】図4(a)は上記フィルタ手段18の周波
数応答特性の変化説明図、図4(b)は上記抵抗Rf1
f2、コンデンサCfの値によりフィルタ手段18の周
波数応答特性を変化させたとき、表示手段17上に表示
される断層画像の輝度波形を示す。図4(b)におい
て、横軸はテレビ走査線と直交する垂直方向線を示し、
各点がこの線上のテレビ走査線を示す。縦軸はテレビ画
面上の各走査線の輝度を示す。図4(a)に示す特性A
は抵抗Rf1とコンデンサCfが無く、周波数応答特性が
全体域に渡って平坦な状態、すなわち、フィルタ手段1
8を持たない従来例と同じ構成に相当する。このとき、
断層画像の輝度波形は、図4(b)の波形Aとなる。波
形Aに示されるように、検波信号に低い周波数成分が含
まれると、連続したテレビ走査線に輝度信号が段階的に
配分されるため、隣接したテレビ走査線相互間の輝度レ
ベルの差が小さく、中間的輝度を多く表現できる。しか
し、検波信号に高い周波数が含まれると、隣接したテレ
ビ走査線相互間に大きな輝度差が生じ、視覚的には中間
的輝度のない2値画像として表現され、画像品位を著し
く損なう。そこで、本発明によれば、抵抗Rf1とコンデ
ンサCfの値を適切に選び、図4(a)に示す特性Bの
ようにすることにより、図4(b)の波形Bのように、
高周波を含んだ検波信号に対してもテレビ走査線相互間
の輝度差を小さくすることができる。
【0017】このように上記実施例の超音波診断装置に
よれば、検波手段15によって検波されたエコー信号を
フィルタ手段18に通過させ、検波信号に含まれる周波
数の高い成分の振幅を下げ、テレビ走査線間相互の輝度
差を減少させることができる。また、フィルタ手段18
の複数個の帯域の周波数応答特性をそれぞれ平坦にして
いるので、検波信号のパルス応答特性の劣化を生ずるこ
ともない。
【0018】なお、低周波帯域の利得AL、高周波帯域
の利得AH、境界周波数fbは、使用する表示手段17の
テレビ方式によって影響される。すなわち、低周波帯域
と高周波帯域の境界周波数fbは、次のようにして決定
される。表示手段17に表示する被検深度をLとし、こ
の間に含まれる画素数をNとしたとき、被検体からのエ
コー信号を走査線上にのせるためのサンプル間隔Ts
(sec)は下記のようになる。 Ts=(2/C)L/N(但し、Cは生体中の音速) また、このときのナイキスト周波数fnqは下記のよう
になる。 fnq=1/2Ts(Hz) ここで、図4(b)の波形Aに示すように、高周波帯域
において隣り合うサンプル間で最大と最小の輝度、すな
わち白と黒が交互にならぶときのエコー信号の周波数
は、fnq/2からfnqの範囲である。従って、図4
(b)の波形Bのように振幅を抑える必要がある高周波
帯域とは、上記のfnq/2からfnqの範囲であるか
ら、境界周波数fbは、fnq/2すなわちエコー信号
を走査線上にのせるためのサンプル周波数の1/4とな
る。 NTSC方式等の標準的なテレビ方式においては、
境界周波数fbは100k〜500kHz程度に設定
し、低周波帯域の利得ALと高周波帯域の利得AHの比率
AL:AHを1:0.6〜1:0.9程度に選択する。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、検
波手段によって検波されたエコー信号をフィルタ手段に
通過させ、検波信号に含まれる周波数の高い成分の振幅
を下げ、テレビ走査線間相互の輝度差を減少させること
ができる。また、フィルタ手段の複数個の帯域の周波数
応答特性をそれぞれ平坦にしているので、検波信号のパ
ルス応答特性の劣化を生ずることもない。したがって、
分解能の高い断層画像を表示手段のテレビ走査線の限界
まで品位を損なわずに表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における超音波診断装置を示
す概略ブロック図
【図2】同装置のフィルタ手段の周波数応答特性図
【図3】同装置のフィルタ手段の一例を示す回路図
【図4】(a)は同装置のフィルタ手段の周波数応答特
性の変化説明図 (b)は同装置のフィルタ手段を用いたことによる断層
画像の輝度波形の説明図
【図5】従来例の超音波診断装置を示す概略ブロック図
【符号の説明】
11 超音波探触子 12 駆動手段 13 増幅器 14 対数変換手段 15 検波手段 16 走査変換手段 17 表示手段 18 フィルタ手段
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−67942(JP,A) 実開 昭61−142008(JP,U) 実開 昭58−48219(JP,U) 実開 平1−141665(JP,U) 特公 平2−31972(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 8/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超音波を送受信する超音波探触子と、こ
    の超音波探触子を駆動する駆動手段と、上記超音波探触
    子が受信したエコー信号を検波する検波手段と、エコー
    信号を走査線上にのせるためのサンプル周波数の1/4
    の周波数となる境界周波数を基準として低周波帯域の利
    得が高周波帯域の利得より高く、かつ、それぞれの帯域
    が平坦な周波数応答特性を有し、上記検波手段からの
    波信号を通過させるフィルタ手段と、このフィルタ手段
    を通過した検波信号をテレビなどの表示方式に変換する
    走査変換手段と、走査変換されたエコー信号を断層画像
    として表示する表示手段とを備えた超音波診断装置。
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