JPH0471538B2 - - Google Patents

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JPH0471538B2
JPH0471538B2 JP58157750A JP15775083A JPH0471538B2 JP H0471538 B2 JPH0471538 B2 JP H0471538B2 JP 58157750 A JP58157750 A JP 58157750A JP 15775083 A JP15775083 A JP 15775083A JP H0471538 B2 JPH0471538 B2 JP H0471538B2
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JP
Japan
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preamplifier
gain
ultrasound
ultrasonic
circuit
Prior art date
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JP58157750A
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Japanese (ja)
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JPS6053134A (en
Inventor
Hideo Harada
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、超音波の生体内反射エコーをプリ
アンプで増幅して反射エコー像を再生する超音波
診断装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that reproduces a reflected echo image by amplifying an ultrasound reflected echo in a living body using a preamplifier.

[発明の技術的背景とその問題点] 超音波診断装置では、観察対象の体表面からの
深度は20cm程度が限度であるが、体表面から遠ざ
かる程超音波の減衰が大きいことが知られてい
る。この超音波の減衰は、超音波の周波数を
(MHz)、体表面からの深さをd(cm)とすれば 0.45(dB)×(MHz)×d(cm) で表わされる。従つて、体表付近からの大きな反
射エコーと深部からの小さな反射エコーとの間に
は数10dBもの差が生ずる。
[Technical background of the invention and its problems] In ultrasonic diagnostic equipment, the depth from the body surface of the object to be observed is limited to approximately 20 cm, but it is known that the further away from the body surface, the greater the attenuation of ultrasound waves. There is. The attenuation of this ultrasound is expressed as 0.45 (dB) x (MHz) x d (cm), where the frequency of the ultrasound is (MHz) and the depth from the body surface is d (cm). Therefore, there is a difference of several tens of dB between a large reflected echo near the body surface and a small reflected echo from deep within the body.

このため、従来より体表面からの距離に拘わら
ず反射エコーの大きさを均一とするように、増幅
器の利得を1レート中で時間的に変える補正が行
なわれていた。この補正は、センシテイビテイ・
タイム・コントロール(Sensitivity Time
Contorol;以下STCと称する)と呼ばれている。
For this reason, correction has conventionally been performed to temporally change the gain of the amplifier within one rate so that the magnitude of the reflected echo is uniform regardless of the distance from the body surface. This correction is based on the sensitivity
Time control (Sensitivity Time
Control (hereinafter referred to as STC).

しかしながら、超音波振動子より受波される反
射エコーは先ずプリアンプに入力するため、プリ
アンプの機能として体表面付近の大きな反射エコ
ーが入力してもプリアンプが飽和することなく、
かつ、深部からの小さな反射エコーを雑音から識
別し得る十分な大きさに増幅できなければならな
い。従つて、プリアンプの利得を一定とする限
り、上記の相反する2つの機能を十分に発揮する
ことは困難である。
However, since the reflected echo received from the ultrasound transducer is first input to the preamplifier, the preamplifier function is to prevent the preamplifier from becoming saturated even if large reflected echoes near the body surface are input.
In addition, it must be possible to amplify small reflected echoes from deep parts to a sufficient size to distinguish them from noise. Therefore, as long as the gain of the preamplifier is kept constant, it is difficult to fully exhibit the above two contradictory functions.

一方、超音波プローブの感度について考える
と、受信振動子面積が同じであるならば、平面波
伝搬音場内すなわち送信振動子の口径に比べて近
距離の時は(X<<d2/4λ)、受信電圧はほぼ一
定であるが、遠距離の場合には(X>d2/4λ)、
受信電圧は送信振動子面積に比例することにな
る。但し、Xは体表面からの深さ、dは口径、λ
は波長である。
On the other hand, considering the sensitivity of the ultrasonic probe, if the area of the receiving transducer is the same, within the plane wave propagation sound field, that is, when the distance is short compared to the diameter of the transmitting transducer, (X<<d 2 /4λ), The received voltage is almost constant, but in the case of a long distance (X>d 2 /4λ),
The receiving voltage will be proportional to the area of the transmitting transducer. However, X is the depth from the body surface, d is the aperture, and λ
is the wavelength.

従つて、異なる送信振動子面積の超音波プロー
ブを切り換えて使用する時(例えばリニア電子走
査型プローブとセクタ走査型プローブを使い分け
る場合等)、あるいは超音波型周波数を切り換え
た時に遠距離からの反射エコーの大きさが変化す
ることになる。
Therefore, when switching between ultrasonic probes with different transmitting transducer areas (for example, when using a linear electronic scanning probe and a sector scanning probe), or when switching the ultrasonic frequency, reflections from a long distance may occur. The size of the echo will change.

このように、プリアンプの飽和状態の発生を防
止し、かつ、小さな反射エコーに対しては雑音か
ら識別可能に増幅できるようにするためには、超
音波プローブの種類をも考慮しなければならない
が、従来より何らの対策もされていなかつた。
In this way, in order to prevent the preamplifier from becoming saturated and to be able to amplify small reflected echoes so that they can be distinguished from noise, the type of ultrasound probe must also be considered. , so far no countermeasures have been taken.

[発明の目的] この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので
あり、プリアンプの飽和状態の発生を防止し、か
つ、小さな反射エコーにも十分な増幅が可能であ
ると共に、超音波プローブの種類が異つてもプリ
アンプの機能を十分に発揮して適確な超音波画像
を再生し得る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。
[Object of the Invention] The present invention was made in view of the above circumstances, and is capable of preventing the occurrence of saturation of the preamplifier, sufficiently amplifying even small reflected echoes, and improving the performance of ultrasonic probes. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can fully demonstrate the function of a preamplifier and reproduce accurate ultrasonic images even if the types of preamplifiers are different.

[発明の概要] 前記目的を達成するためのこの発明の概要は、
超音波の生体内反射エコーをプリアンプで増幅し
て反射エコー増を再生する超音波診断装置におい
て、1レート中での始めの時間では前記プリアン
プの利得を下げ、その後時間と共にプリアンプの
利得を大きくするように制御を行うゲインコント
ロール手段を有することを特徴とするものであ
る。
[Summary of the invention] The outline of this invention for achieving the above object is as follows:
In an ultrasonic diagnostic apparatus that amplifies in-vivo reflected echoes of ultrasound waves with a preamplifier and reproduces the increased reflected echoes, the gain of the preamplifier is lowered at the beginning of one rate, and then the gain of the preamplifier is increased as time passes. The present invention is characterized in that it has a gain control means that performs control as follows.

[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説
明する。
[Embodiment of the Invention] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの発明に係る超音波診断装置のブロ
ツクダイヤフラム、第2図は1レート中の時間に
対するプリアンプの利得の変化を示す特性図であ
る。
FIG. 1 is a block diaphragm of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a characteristic diagram showing changes in preamplifier gain with respect to time during one rate.

第1図において、超音波プローブ1は、パルサ
ー2の選択駆動に基づいて被検体に超音波を発射
し、その反射エコーを受波する。プリアンプ3
は、後述するコントロール回路7からのコントロ
ール信号SCで決定される利得特性に基づいて、前
記反射エコー信号を増幅して出力する。遅延回路
4は、プリアンプ3の出力に偏光及びフオーカス
をかけるための遅延時間を与えて出力する。加算
回路5は、同時駆動振動子からの信号を加算し一
の超音波信号として出力する。表示回路6は、加
算回路5からの出力を表示のためのビデイオ信号
に変換処理し、画像表示信号として出力する。前
記コントロール回路7は、前記パルサー2、遅延
回路4、加算回路5及び表示変換回路6の制御信
号を出力すると共に、ゲインコントロール手段と
して前記コントロール信号SCをプリアンプ3に出
力し、プリアンプ3の利得を制御する。
In FIG. 1, an ultrasonic probe 1 emits ultrasonic waves to a subject based on selective driving of a pulser 2 and receives reflected echoes thereof. Preamplifier 3
amplifies and outputs the reflected echo signal based on a gain characteristic determined by a control signal S C from a control circuit 7, which will be described later. The delay circuit 4 provides a delay time for applying polarization and focus to the output of the preamplifier 3 and outputs the output. The adding circuit 5 adds the signals from the simultaneously driven transducers and outputs the result as one ultrasonic signal. The display circuit 6 converts the output from the adder circuit 5 into a video signal for display, and outputs it as an image display signal. The control circuit 7 outputs control signals for the pulser 2, delay circuit 4, adder circuit 5, and display conversion circuit 6, and also outputs the control signal S C to the preamplifier 3 as a gain control means to control the gain of the preamplifier 3. control.

ここで、第2図を参照してプリアンプ3の1レ
ート中の時間に対する利得の変化について説明す
る。第2図の横軸は、時間軸であり、図示tRはレ
ート期間を示し、図示tBはブランキング期間を示
す。また、縦軸はプリアンプの利得Gを対数表示
している。第2図に示すように、プリアンプの利
得Gは、1レート期間tBの始めの時間では低減さ
れており、時間と共に増加する特性となつてい
る。この特性は前記コントロール信号SCによつて
決定される。
Here, with reference to FIG. 2, changes in the gain of the preamplifier 3 over time during one rate will be explained. The horizontal axis in FIG. 2 is a time axis, t R in the diagram indicates the rate period, and t B in the diagram indicates the blanking period. Further, the vertical axis represents the gain G of the preamplifier in a logarithmic manner. As shown in FIG. 2, the gain G of the preamplifier is reduced at the beginning of one rate period tB , and has a characteristic of increasing with time. This characteristic is determined by the control signal SC .

以上のように構成された超音波診断装置の作用
について説明する。
The operation of the ultrasonic diagnostic apparatus configured as above will be explained.

超音波プローブ1で受波される反射エコーは、
前述したように体表付近では大きく、深部の反射
エコー程小さいものとなつている。超音波プロー
ブ1からの反射エコー信号を入力するプリアンプ
3は、前記第2図に示す利得特性に基づいて増幅
を行う。従つて、体表近くの反射エコー即ち1レ
ート中の始めの時間に入力する反射エコーに対し
ては増幅率が低く、時間と共に増幅率を上げて増
幅することになる。このため、プリアンプ3が飽
和状態に達することなく、かつ、小さな反射エコ
ーに対しても雑音から識別可能に増幅することが
できる。
The reflected echo received by the ultrasound probe 1 is
As mentioned above, the echo is large near the body surface, and the deeper the echo is reflected, the smaller it is. The preamplifier 3 to which the reflected echo signal from the ultrasound probe 1 is input performs amplification based on the gain characteristics shown in FIG. Therefore, the amplification factor is low for reflected echoes near the body surface, that is, reflected echoes that are input at the beginning of one rate, and are amplified by increasing the amplification factor over time. Therefore, the preamplifier 3 does not reach a saturated state, and even small reflected echoes can be amplified to be distinguishable from noise.

このように、STCとは別個にプリアンプ3の
利得を制御することにより、プリアンプとしての
機能を十分に発揮できることになる。
In this way, by controlling the gain of the preamplifier 3 separately from the STC, it is possible to fully demonstrate its function as a preamplifier.

次に、診断の正確さを期するため、超音波プロ
ーブを切り換えて異なる2種の超音波プローブを
使用する場合について説明する。例えば、リニア
電子走査型とセクタ走査型との超音波プリーブを
切り換えて使用する場合には、一般に、リニア電
子走査型の送信振動子の口径はセクタ走査型の送
信振動子の口径よりも小さくなつている。このた
め、前述したように、口径の大きいセクタ走査型
の超音波プローブでは、受信電圧が高くなる。従
つて、同一の利得特性を用いれば、セクタ走査型
の超音波プローブで得られる反射エコーの増幅の
際に、プリアンプが飽和状態に達する恐れも生ず
る。
Next, in order to ensure diagnostic accuracy, a case will be described in which two different types of ultrasound probes are used by switching the ultrasound probes. For example, when switching between linear electronic scanning type and sector scanning type ultrasonic pleats, the aperture of the linear electronic scanning type transmitting transducer is generally smaller than that of the sector scanning type. ing. Therefore, as described above, in a sector-scanning ultrasonic probe with a large diameter, the received voltage becomes high. Therefore, if the same gain characteristics are used, there is a risk that the preamplifier will reach saturation when amplifying the reflected echo obtained by the sector-scanning ultrasonic probe.

そこで、かかる場合には、第3図に示すよう
に、プリアンプの利得特性を図示a,bのように
切り換えて使用すればよい。すなわち、リニア電
子走査型を用いる際には、利得特性aを用い、セ
クタ走査型を用いる場合には、利得特性aよりも
低い特性bを用いる。このように、異なる口径の
超音波プローブの使用に際し、プリアンプの利得
特性を切り換えて使用することにより、プリアン
プ3の機能が十分に保証される。
Therefore, in such a case, as shown in FIG. 3, the gain characteristics of the preamplifier may be switched as shown in a and b. That is, when using the linear electronic scanning type, gain characteristic a is used, and when using the sector scanning type, characteristic b, which is lower than gain characteristic a, is used. In this manner, when using ultrasonic probes of different diameters, the function of the preamplifier 3 is sufficiently guaranteed by switching the gain characteristics of the preamplifier.

この発明は前記実施例に限定されるものではな
く、この発明の要旨の範囲内で種々の変形例を包
含することは言うまでもない。例えば、前記利得
特性を決定するコントロール信号SCを作成する回
路としては、ミラー積分回路やCR回路の充放電
特性を利用することができ、また、時定数を変化
させることにより利得特性の変化に対応させるこ
ともできる。また、この発明は、レート期間tR
の利得特性のみを問題とし、ブランキング期間tB
での特性は自由であることは言うまでもない。実
施例では、ノイズの発生を防止するためブランキ
ング期間tBにおいて利得Gを最大値から最小値に
変化させている。
It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications within the scope of the gist of the invention. For example, the charge/discharge characteristics of a Miller integrating circuit or CR circuit can be used as a circuit for creating the control signal S C that determines the gain characteristics, and the change in gain characteristics can be controlled by changing the time constant. It can also be made compatible. In addition, this invention concerns only the gain characteristics during the rate period t R , and the blanking period t B
Needless to say, the characteristics of this are freedom. In the embodiment, the gain G is changed from the maximum value to the minimum value during the blanking period tB in order to prevent the generation of noise.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によると反射エ
コーの大小に拘わらずプリアンプでの飽和状態の
発生を防止し、かつ、小さな反射エコーに対して
も雑音から識別できるように増幅して的確な超音
波画像を再生することができる超音波診断装置を
提供することができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to prevent saturation in the preamplifier regardless of the size of the reflected echo, and to amplify even small reflected echoes so that they can be distinguished from noise. Accordingly, it is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can reproduce accurate ultrasonic images.

しかも、プローブの送信振動子の口径が異なる
組合わせで超音波プローブを使用しても、プリア
ンプの機能が保障され常に的確な超音波画像を再
生し得る。
Moreover, even if ultrasound probes are used in combination with transmitting transducers of different diameters, the preamplifier function is guaranteed and accurate ultrasound images can always be reproduced.

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

第1図はこの発明に係る超音波診断装置のブロ
ツクダイヤフラム、第2図は1レート中の時間に
対するプリアンプの利得の変化を示す特性図、第
3図は2種のプローブを用いる際の1レート中の
時間に対する特性図である。 1……超音波プローブ、2……パルサー、3…
…プリアンプ、4……遅延回路、5……加算回
路、6……表示切換回路、7……コントロール回
路(ゲインコントロール手段)。
Fig. 1 shows a block diaphragm of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, Fig. 2 is a characteristic diagram showing changes in preamplifier gain with respect to time during one rate, and Fig. 3 shows one rate when two types of probes are used. FIG. 1... Ultrasonic probe, 2... Pulsar, 3...
...Preamplifier, 4...Delay circuit, 5...Addition circuit, 6...Display switching circuit, 7...Control circuit (gain control means).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 互いに振動子口径が異なる複数の超音波プロ
ーブを使用でき、これら超音波プローブからの送
信超音波による生体内反射エコーをプリアンプで
増幅して反射エコー像を再生する超音波診断装置
において、1レート中での始めの時間では前記プ
リアンプの利得を下げその後時間と共にプリアン
プの利得を大きくするようなゲイン特性とし、超
音波プローブにより異なる送信振動子の口径の大
きさに応じてこのゲイン特性を可変する制御を行
なうゲインコントロール手段を有することを特徴
とする超音波診断装置。
1 In an ultrasound diagnostic device that can use multiple ultrasound probes with different transducer apertures, and that reproduces the reflected echo image by amplifying in-vivo reflection echoes caused by transmitted ultrasound from these ultrasound probes with a preamplifier, one rate At the beginning of the process, the gain of the preamplifier is lowered, and then the gain of the preamplifier is increased over time.The gain characteristics are varied according to the diameter of the transmitting transducer, which varies with the ultrasonic probe. An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by having a gain control means for performing control.
JP58157750A 1983-08-31 1983-08-31 Ultrasonic diagnostic apparatus Granted JPS6053134A (en)

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JPS5864117U (en) * 1981-10-24 1983-04-30 株式会社島津製作所 Time gain control circuit

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