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JPS6243687B2 - - Google Patents
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JPS6243687B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6243687B2
JPS6243687B2 JP9367179A JP9367179A JPS6243687B2 JP S6243687 B2 JPS6243687 B2 JP S6243687B2 JP 9367179 A JP9367179 A JP 9367179A JP 9367179 A JP9367179 A JP 9367179A JP S6243687 B2 JPS6243687 B2 JP S6243687B2
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JP
Japan
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frequency
ultrasonic
electroacoustic transducer
probe
sensitivity
Prior art date
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Application number
JP9367179A
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Japanese (ja)
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JPS5618851A (en
Inventor
Akira Kotanino
Chihiro Kasai
Takeshi Fuje
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Aloka Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波診断装置、特に広帯域周波数特
性を有する電気音響変換素子を用いた超音波診断
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus using an electroacoustic transducer having broadband frequency characteristics.

超音波パルスを被検体中に送波して診断部位か
らの反射エコーを受波することにより超音波診断
を行う超音波診断装置が周知である。この種の超
音波診断装置において、超音波パルスの送受波を
行う従来の超音波探触子はその送波周波数が探触
子に設けられている電気音響変換素子の共振周波
数に設定され、単一周波数のみの超音波パルスを
送受波する構成から成るので、診断範囲が制約さ
れるという欠点があつた。
2. Description of the Related Art Ultrasonic diagnostic apparatuses that perform ultrasonic diagnosis by transmitting ultrasonic pulses into a subject and receiving reflected echoes from a diagnostic site are well known. In this type of ultrasonic diagnostic equipment, the conventional ultrasonic probe that transmits and receives ultrasonic pulses has its transmission frequency set to the resonant frequency of the electroacoustic transducer provided in the probe. Since it is configured to transmit and receive ultrasonic pulses of only one frequency, it has the disadvantage that the diagnostic range is restricted.

例えば、超音波診断装置において、超音波パル
スの周波数を高くするほど表示画像の分解能が向
上し、被検体の微細個所の観察を詳細に行うこと
が可能となる。しかしながら、超音波パルスの周
波数が高くなるに従い、生体組織による超音波の
伝搬減衰が急激に増加し、遠距離における感度が
低下するという問題が生じ、比較的深度幅の大き
い被検体を均一に、かつ良好な分解能で画像表示
することが困難となり、必ずしも高周波数の超音
波パルスのみでは良好な診断結果を得ることがで
きず、広範囲に周波数を変化できる探触子が望ま
れていた。また生体組織内での超音波の伝搬減衰
は各組織により異なり、このことからも各診断部
位毎に超音波パルスの周波数を変更することが要
望される。
For example, in an ultrasonic diagnostic apparatus, the higher the frequency of ultrasonic pulses, the higher the resolution of a displayed image, making it possible to observe minute parts of a subject in detail. However, as the frequency of ultrasound pulses increases, the propagation attenuation of ultrasound waves due to biological tissue increases rapidly, resulting in a problem that sensitivity at long distances decreases. In addition, it has become difficult to display images with good resolution, and it is not necessarily possible to obtain good diagnostic results using only high-frequency ultrasonic pulses, so a probe that can vary the frequency over a wide range has been desired. Furthermore, the propagation attenuation of ultrasound within living tissues differs depending on each tissue, and this also requires changing the frequency of ultrasound pulses for each diagnostic site.

従来の探触子は前述したように、その送波周波
数が単一値に固定されているので、従来の超音波
診断装置においては、送波周波数の異なる複数個
の探触子を各診断部位あるいは診断深さに適合さ
せて交換するという方式が取られている。したが
つて、従来装置においては、煩雑な探触子交換作
業を必要とし、また診断時間が長くなり、実時間
で断層像を観察できるという超音波診断装置の利
点を著しく阻害するという欠点があつた。特に近
年の組織特性学(Tissue Characterization)の
研究等においては、同一診断部位を異なる周波数
で画像表示し、この複数の画像変化から組織の特
性を判定することが行われ、複数個の探触子を交
換しながら画像信号を得なければならず、探触子
の交換中に被検体の動き、例えば被検者の呼吸そ
の他により診断部位が移動する特の問題があり、
実質上従来装置においては、同一診断部位の組織
特性の判定が不可能であつた。
As mentioned above, the transmission frequency of conventional probes is fixed to a single value, so in conventional ultrasound diagnostic equipment, multiple probes with different transmission frequencies are used for each diagnosis site. Alternatively, a method is adopted in which the probe is replaced according to the diagnostic depth. Therefore, conventional devices have disadvantages in that they require complicated probe replacement work, take a long time to diagnose, and significantly impede the advantage of ultrasonic diagnostic devices, which is the ability to observe tomographic images in real time. Ta. In particular, in recent research on tissue characterization, images of the same diagnostic site are displayed at different frequencies, and tissue characteristics are determined from these multiple image changes. It is necessary to obtain an image signal while exchanging the probe, and there is a particular problem that the diagnostic site moves due to movement of the subject, such as the subject's breathing, during the exchange of the probe.
It has been virtually impossible to determine the tissue characteristics of the same diagnostic site with conventional devices.

本発明は上記の欠点を解消するためになされた
もので、その目的は、単一の電気音響変換素子を
用いて広範囲に変化する複数の送波周波数の超音
波パルスを利用することのできる改良された超音
波診断装置を提供することにある。
The present invention has been made in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, and its purpose is to improve the ability to utilize ultrasonic pulses with a plurality of transmitting frequencies that vary over a wide range using a single electroacoustic transducer. The purpose of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic device that is

上記目的を達成するために、本発明は被検体中
に超音波パルスを送波するとともに被検体からの
反射エコーを受波する電気音響変換素子と電気音
響変換素子の送受波面に貼着された整合層であつ
て電気音響変換素子の応答周波数特性を広帯域化
するためにその層厚が電気音響変換素子の共振周
波数のほぼ1/4波長に設定されている2個の整合
層と複数の送波周波数の超音波パルスを供給する
ための数の共振回路と複数の共振回路を選択的に
電気音響変換素子に切替接続するための選択器と
を含む可変周波数超音波探触子と、前記可変周波
数超音波探触子に励振信号を供給する送信器と、
前記可変周波数超音波探触子が受波した反射エコ
ーを前記選択器の切替と同期して受信しかつ遠距
離では低い送波周波数信号の感度が高くなるよう
に近距離では高い送波周波数信号の感度が高くな
るように感度特性を可変感度制御回路により切替
制御して輝度変調信号に変換する受信器と、この
受信器の輝度変調信号に基づいて送波周波数を変
更して得られた複数の画像を重ね合わせ表示する
表示器と、前記可変周波数超音波探触子の選択器
を切替制御して探触子から送波される超音波パル
スの周波数を可変制御する切替回路と、を含むこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an electroacoustic transducer that transmits ultrasonic pulses into a subject and receives reflected echoes from the subject, and an electroacoustic transducer that is attached to the wave transmitting/receiving surface of the electroacoustic transducer. Two matching layers whose layer thickness is set to approximately 1/4 wavelength of the resonant frequency of the electroacoustic transducer in order to widen the response frequency characteristics of the electroacoustic transducer and a plurality of transmitters. a variable frequency ultrasonic probe comprising a number of resonant circuits for supplying ultrasonic pulses at a wave frequency and a selector for selectively connecting the plurality of resonant circuits to an electroacoustic transducer; a transmitter that provides an excitation signal to the frequency ultrasound probe;
The variable frequency ultrasonic probe receives the reflected echoes in synchronization with the switching of the selector, and transmits a high transmission frequency signal at a short distance so that the sensitivity of a low transmission frequency signal increases at a long distance. A receiver that converts the sensitivity characteristics into a brightness modulation signal by switching the sensitivity characteristics using a variable sensitivity control circuit so that the sensitivity of a display device that superimposes and displays images of the above, and a switching circuit that switches and controls a selector of the variable frequency ultrasound probe to variably control the frequency of ultrasound pulses transmitted from the probe. It is characterized by

本発明において、切替回路は分割X軸偏向信号
発生器を含み、超音波パルスの周波数切替と同期
した分割X軸偏向信号を表示器へ供給して各周波
数毎に表示器上に別個の表示画像を表示させるこ
とが好ましい。
In the present invention, the switching circuit includes a divided X-axis deflection signal generator, and supplies a divided X-axis deflection signal to the display device in synchronization with frequency switching of the ultrasonic pulse to display a separate image on the display device for each frequency. It is preferable to display.

また本発明において、受信器には可変感度制御
回路が接続され、超音波パルスの送波周波数の切
替と同期して受信系の感度特性が切替制御され、
送波周波数を変更して得られた複数の表示画像を
表示器に重ね合わせ表示することが好ましい。
Further, in the present invention, a variable sensitivity control circuit is connected to the receiver, and the sensitivity characteristics of the receiving system are switched and controlled in synchronization with the switching of the transmission frequency of the ultrasonic pulse,
Preferably, a plurality of display images obtained by changing the transmission frequency are displayed in a superimposed manner on a display.

以下図面により本発明の好適な実施例を説明す
る。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明は電気音響変換素子と音場媒質との間に
電気音響変換素子の共振周波数のほぼ1/4波長の
層厚を有する2個の整合層を挿入することによ
り、電気音響変換素子の応答周波数特性が広帯域
化できるという点に着目し、この広帯域化された
周波数範囲内で任意の送波周波数が選択できる探
触子を用いたことを特徴とする。このような電気
音響変換素子の応答周波数特性の広帯域化はその
原理が本発明者らにより解析され、例えば電子通
信学会論文誌′73/4Vol.56−ANo.4の第242〜249
ページに1/4波長の中間媒質層を圧電変換器と音
場媒質との間に挿入した圧電変換器として記載さ
れている。従来においては、このような電気音響
変換素子の広帯域化は単に超音波パルス幅の短縮
化として利用されているが、本発明においては、
この広帯域電気音響変換素子を利用した可変周波
数超音波探触子により良好な診断作用が得られる
ことに着目したものである。
The present invention achieves a response of the electroacoustic transducer by inserting two matching layers having a layer thickness of approximately 1/4 wavelength of the resonant frequency of the electroacoustic transducer between the electroacoustic transducer and the sound field medium. Focusing on the fact that the frequency characteristics can be widened, the present invention is characterized by using a probe that can select any transmission frequency within this widened frequency range. The principle of widening the response frequency characteristic of such an electroacoustic transducer element has been analyzed by the present inventors, for example, in the Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers '73/4 Vol. 56-A No. 4, Nos. 242 to 249.
The page describes it as a piezoelectric transducer with a 1/4 wavelength intermediate medium layer inserted between the piezoelectric transducer and the acoustic field medium. Conventionally, widening the band of such an electroacoustic transducer is simply used to shorten the ultrasonic pulse width, but in the present invention,
This paper focuses on the fact that a variable frequency ultrasonic probe that utilizes this broadband electroacoustic transducer can provide good diagnostic effects.

第1図には本発明に係る超音波診断装置に用い
られる可変周波数超音波探触子の好適な実施例が
示され、被検体中に超音波パルスを送波するとと
もに、被検体からの反射エコーを受波する電気音
響変換素子10と、この電気音響変換素子10の
送受波面に貼着された2個の整合層12,14を
含む。電気音響変換素子10は実施例においてジ
ルコンチタン酸鉛から成り、入力端子16,18
から励振信号が供給され、圧電効果により超音波
パルスが送受波面から両整合層12,14を通過
して図示しない被検体中に送波される。整合層1
2,14はそれぞれその層厚が電気音響変換素子
10の共振周波数のほぼ1/4波長に設定され、実
施例において、整合層12は溶融石英から成り、
また整合層14はエポキシ樹脂から形成される。
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the variable frequency ultrasonic probe used in the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, which transmits ultrasonic pulses into a subject and also transmits ultrasonic pulses reflected from the subject. It includes an electroacoustic transducer element 10 that receives echoes, and two matching layers 12 and 14 attached to the wave transmitting/receiving surface of the electroacoustic transducing element 10. The electroacoustic transducer 10 is made of lead zirconium titanate in the embodiment, and has input terminals 16 and 18.
An excitation signal is supplied from the oscilloscope, and an ultrasonic pulse is transmitted from the wave transmitting/receiving surface through both matching layers 12 and 14 into a subject (not shown) due to the piezoelectric effect. Matching layer 1
2 and 14, each of which has a layer thickness set to approximately 1/4 wavelength of the resonant frequency of the electroacoustic transducer 10, and in the embodiment, the matching layer 12 is made of fused silica,
Furthermore, the matching layer 14 is made of epoxy resin.

前述した整合層12,14の粘着により電気音
響変換素子10はその応答周波数特性が広帯域化
され、第2図には横軸の周波数fに対して縦軸に
送受信総合応答特性(受信電圧/送信電圧)がと
られ、整合層12,14のない電気音響変換素子
10による特性が100にて、そして本実施例にお
ける2個の整合層12,14が貼着された場合の
特性が200にて示されている。第2図から明らか
なように、従来特性100における比帯域幅は1/5〜
1/10程度であるのに対し、実施例特性200におけ
る比帯域幅は1程度に拡大され、帯域幅が著しく
広くなつていることが理解され、また同時に縦軸
に示される感度が増大していることが明らかとな
る。電気音響変換素子10の共振周波数はその厚
さから固有に決定され、この結果、整合層12,
14の層厚も電気音響変換素子10に対応して設
定され、例えば、2MHzの共振周波数においては
各整合層12,14の層厚をそれぞれほぼ0.75mm
および0.33mm程度に設定することにより良好な広
帯域化を図ることが可能となる。
Due to the adhesion of the matching layers 12 and 14 described above, the response frequency characteristic of the electroacoustic transducer element 10 becomes broadband, and in FIG. voltage) is taken, the characteristics of the electroacoustic transducer 10 without matching layers 12 and 14 are at 100, and the characteristics when the two matching layers 12 and 14 in this example are pasted are at 200. It is shown. As is clear from Figure 2, the fractional bandwidth for the conventional characteristic 100 is 1/5~
While it is about 1/10, the fractional bandwidth in the example characteristic 200 is expanded to about 1, which shows that the bandwidth has become significantly wider, and at the same time, the sensitivity shown on the vertical axis has increased. It becomes clear that there is. The resonant frequency of the electroacoustic transducer 10 is uniquely determined from its thickness, and as a result, the matching layer 12,
The layer thicknesses of the matching layers 12 and 14 are also set corresponding to the electroacoustic transducer 10. For example, at a resonance frequency of 2 MHz, the layer thicknesses of the matching layers 12 and 14 are set to approximately 0.75 mm.
By setting the width to about 0.33 mm, it is possible to achieve a good wide band.

第1図の実施例から明らかなように、電気音響
変換素子10の背面には音響バツキング作用を有
する吸音材20が設けられ、電気音響変換素子1
0の機械的自由振動の持続を効果的に制動するこ
とができ、この結果、振動系のQを低下させ、第
2図の特性200を更に広帯域化することができる
が、吸音材20による広帯域化は反面において送
受信感度の低下を生じるという短所があり、実施
例においては、自由振動の制動と感度低下とを調
整しながら吸音材20の音響バツキング作用が所
定量に設定されている。
As is clear from the embodiment shown in FIG.
0 can be effectively damped, and as a result, the Q of the vibration system can be lowered, and the characteristic 200 in FIG. 2 can be further broadened. On the other hand, this has the disadvantage of causing a decrease in transmission and reception sensitivity, and in the embodiment, the acoustic bucking effect of the sound absorbing material 20 is set to a predetermined amount while adjusting the damping of free vibration and the decrease in sensitivity.

以上のように、整合層12,14により応答周
波数特性が広帯域化された電気音響変換素子10
には素子10から送波される超音波パルスの送波
周波数を切り替えるための複数の共振回路が接続
され、第1図において、共振回路は入力端子1
6,18に並列接続された2個の共振回路22,
24から成り、両共振回路22,24はそれぞれ
抵抗とインダクタンスとの並列回路から形成され
ている。そして、両共振回路には第1図のスイツ
チで示される選択器26,28が接続され、選択
器26,28の切替により両共振回路22,24
のいずれかが電気音響変換素子10に選択的に接
続される。
As described above, the electroacoustic transducer 10 has a broadband response frequency characteristic due to the matching layers 12 and 14.
A plurality of resonant circuits are connected to the input terminal 1 for switching the transmission frequency of the ultrasonic pulses transmitted from the element 10, and in FIG.
two resonant circuits 22 connected in parallel to 6 and 18;
24, and both resonant circuits 22 and 24 are each formed from a parallel circuit of a resistor and an inductance. Selectors 26 and 28 shown as switches in FIG.
Either one of them is selectively connected to the electroacoustic transducer 10.

本発明において、共振回路22,24を選択的
に電気音響変換素子10に接続することにより、
電気音響変換素子10から送波される超音波パル
スの周波数は2個の異なる周波数となり、選択器
26,28の切替により所望の周波数を選択する
ことができる。前記両周波数は第2図に示される
広帯域化された特性200の平坦な周波数領域内に
設定することにより、異なる周波数の超音波パル
スを用いて均一な感度で送受波作用を行うことが
可能となる。
In the present invention, by selectively connecting the resonant circuits 22 and 24 to the electroacoustic transducer 10,
The frequencies of the ultrasonic pulses transmitted from the electroacoustic transducer 10 are two different frequencies, and a desired frequency can be selected by switching the selectors 26 and 28. By setting both of the frequencies within the flat frequency range of the broadband characteristic 200 shown in Figure 2, it is possible to perform wave transmission and reception with uniform sensitivity using ultrasonic pulses of different frequencies. Become.

以上のように、本発明に用いられる探触子によ
れば、広帯域化された周波数領域内の任意に選択
された周波数の超音波パルスを送受波することが
でき、被検体の診断部位あるいは診断深さ等に適
合した最適条件での断層像を単一の探触子により
得ることができ、また探触子の交換を必要とする
ことなく連続的に異なる周波数の超音波パルスを
被検体中に放射して組織特性学的な生体組織の観
察を行うことが可能となる。
As described above, according to the probe used in the present invention, it is possible to transmit and receive ultrasonic pulses at arbitrarily selected frequencies within a broadband frequency range, and to It is possible to obtain tomographic images under optimal conditions suitable for depth, etc. with a single probe, and it is possible to continuously send ultrasound pulses of different frequencies into the subject without the need to replace the probe. It becomes possible to observe biological tissue in terms of tissue characteristics by emitting light.

実施例においては、2個の共振回路が用いられ
ているが、任意の回路数を設定することができ、
また連続的に共振周波数を変化させる可変周波数
共振回路とすることも可能であり、更に選択器は
単なるスイツチのみでなく電子的に共振特性を選
択する選択器とすることも可能である。
In the example, two resonant circuits are used, but any number of circuits can be set.
It is also possible to use a variable frequency resonant circuit that continuously changes the resonant frequency, and furthermore, the selector can be not only a simple switch but also a selector that electronically selects the resonance characteristics.

第3図に、まず異なる送波周波数の超音波パル
スで2種類の画像を形成する場合の回路構成を示
す。
FIG. 3 first shows a circuit configuration when two types of images are formed using ultrasonic pulses of different transmission frequencies.

第3図において、可変周波数超音波探触子30
は第1図の構成から成り、送信器32から供給さ
れる超音波パルス励振信号により電気音響変換素
子10から整合層12,14を通過した超音波パ
ルスが図示しない被検体中に送波される。被検体
から反射した反射エコーは探触子30により受波
され、受信器34により受信検波され、反射エコ
ー信号が輝度変調信号としてブラウン管等の表示
器36へ供給される。前述した送信器32、受信
器34および表示器36には同期制御回路38か
ら制御信号が供給され、送受信制御および表示器
36の掃引制御が行われている。可変周波数超音
波探触子30の送波周波数を選択的に切替制御す
るために同期制御回路38の制御信号が切替回路
40を介して探触子30に供給され、所望の送波
周波数が選択される。
In FIG. 3, a variable frequency ultrasound probe 30
has the configuration shown in FIG. 1, and an ultrasonic pulse that passes through the matching layers 12 and 14 from the electroacoustic transducer element 10 is transmitted into a subject (not shown) by an ultrasonic pulse excitation signal supplied from a transmitter 32. . The reflected echo reflected from the subject is received by the probe 30, received and detected by the receiver 34, and the reflected echo signal is supplied as a luminance modulation signal to a display 36 such as a cathode ray tube. A control signal is supplied from a synchronization control circuit 38 to the transmitter 32, receiver 34, and display 36 described above, and transmission/reception control and sweep control of the display 36 are performed. In order to selectively switch and control the transmission frequency of the variable frequency ultrasound probe 30, a control signal from the synchronous control circuit 38 is supplied to the probe 30 via the switching circuit 40, and a desired transmission frequency is selected. be done.

第4図には切替回路40の好な実施例が示さ
れ、同期制御回路38の制御信号が入力端子42
からトリガ信号発生器44に供給され、このトリ
ガ信号がフリツプフロツプ46に印加され、フリ
ツプフロツプ46のQ出力端子48を探触子30
の第1の選択器26へ、そして出力端子50を
第2の選択器28へ接続することにより、リード
リレー等の機械スイツチあるいは半導体を用いた
アナログスイツチ等から成る両選択器26,28
を選択的にオンオフ制御することができる。した
がつて、第3図および第4図に示した超音波診断
装置によれば、同期制御回路38により探触子3
0の送波周波数が切替制御され、実施例において
2個の異なる送波周波数により深度の異なる診断
部位に好適な2種類の超音波パルスを被検体中に
送波することが可能となる。
A preferred embodiment of the switching circuit 40 is shown in FIG.
This trigger signal is applied to a flip-flop 46 to connect the Q output terminal 48 of the flip-flop 46 to the probe 30.
By connecting the output terminal 50 to the first selector 26 and to the second selector 28, both selectors 26 and 28, each consisting of a mechanical switch such as a reed relay or an analog switch using a semiconductor, etc.
Can be selectively controlled on and off. Therefore, according to the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIGS. 3 and 4, the synchronization control circuit 38 controls the probe 3.
The zero transmission frequency is switched and controlled, and in the embodiment, two different ultrasound pulses can be used to transmit two types of ultrasound pulses suitable for diagnostic sites at different depths into the subject.

第3図および第4図に示された超音波診断装置
においては、異なる深度の診断部位に対して別個
の周波数の超音波パルスが送波されるため、表示
器36上において両超音波パルスから得られる断
層像を別個に表示することが必要となり、このた
めに、実施例における切替回路40には分割X軸
偏向信号発生器が設けられ、両周波数に対応して
表示画面を分割するための分割X軸偏向信号が出
力される。すなわち、分割X軸偏向信号発生器は
加算器54を含み通常の単一画面用X軸偏向信号
がその端子52に供給され、この偏向信号は加算
器54においてフリツプフロツプ46の出力と
加算され、分割X軸偏向信号として出力端子56
から表示器36のX軸偏向入力端子に供給され
る。
In the ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIGS. 3 and 4, since ultrasonic pulses of different frequencies are transmitted to diagnostic sites at different depths, both ultrasonic pulses are displayed on the display 36. It is necessary to display the obtained tomographic images separately, and for this purpose, the switching circuit 40 in the embodiment is provided with a divided X-axis deflection signal generator to divide the display screen corresponding to both frequencies. A divided X-axis deflection signal is output. That is, the split X-axis deflection signal generator includes an adder 54 to which a normal single-screen Output terminal 56 as X-axis deflection signal
and is supplied to the X-axis deflection input terminal of the display 36.

第5図には表示器36の表示画面において周波
数の異なる2種類の超音波パルスにより得られた
2枚の断層画像の一例が示され、画像Aは超音波
パルスの送波周波数が低い場合であり、分解能は
若干劣るが比較的深い深度まで鮮明な画像を得る
ことができる。これに対し、画像Bは高い周波数
の超音波パルスにより得られた画像であり、探触
子30に近い浅い深度領域では、極めて良好な分
解能の画像となるが、探触子30から遠い領域に
おいては、低い感度で表示が行われていることが
理解される。
FIG. 5 shows an example of two tomographic images obtained by using two types of ultrasonic pulses with different frequencies on the display screen of the display 36, and image A is obtained when the transmission frequency of the ultrasonic pulses is low. Although the resolution is slightly inferior, it is possible to obtain clear images up to relatively deep depths. On the other hand, image B is an image obtained by high-frequency ultrasonic pulses, and in the shallow depth region close to the probe 30, it is an image with extremely good resolution, but in the region far from the probe 30, it is an image with extremely good resolution. It is understood that the display is performed with low sensitivity.

第6図には、実施例において異なる送波周波数
超音波パルスで得られた2種類の画像を単一画面
に表示する場合の回路構成が示されており、これ
によれば、超音波パルスの送波周波数を変更しな
がら各周波数において得られた反射エコー信号を
輝度変調信号として表示器36の同一画面上に重
ね合わせ表示し、各周波数に対応て超音波診断装
置の感度特性を変化させ、選択された送波周波数
に対応する深度領域の感度のみを最適値に設定し
て、複数回の画像重ね合わせにより近距離から遠
距離までの広範囲にわたつて分解能の良好な画像
を得ることができる。
FIG. 6 shows a circuit configuration for displaying two types of images obtained using ultrasonic pulses with different transmission frequencies on a single screen in the embodiment. While changing the transmission frequency, the reflected echo signals obtained at each frequency are superimposed and displayed on the same screen of the display 36 as a brightness modulation signal, and the sensitivity characteristics of the ultrasonic diagnostic apparatus are changed in accordance with each frequency, By setting only the sensitivity in the depth region corresponding to the selected transmission frequency to the optimal value and overlapping images multiple times, it is possible to obtain images with good resolution over a wide range from short distances to long distances. .

第6図において、受信器34は可変感度制御回
路58を介して同期制御回路38の制御信号が供
給され、送波周波数の切替と同期して受信系の感
度特性が切替制御される。すなわち、高い周波数
の超音波パルスを用いる場合には、遠距離の反射
エコーに対して受信器34の増幅利得を下げ、こ
の結果、近距離反射エコーのみを強調した画像を
表示器36へ供給し、また低い周波数の超音波パ
ルスを用いる場合には、逆に近距離反射エコーに
対して増幅利得を下げ、遠距離反射エコーのみが
表示器36に強調して供給されるように可変感度
制御回路の感度特性を選択する。このような感度
特性の選択により、全深度範囲にわたつて良好な
品質の画像を得ることができ、正確な診断情報を
得ることが可能となる。通常の場合、トリガ信号
発生器44のトリガ信号の繰返し周波数は1KHz
であり、周波数切替により表示器36の画像にチ
ラツキが生じることはなく、また感度特性の選択
も増幅利得の切替を時間に対してその変化率を適
当に設定することにより、重ね合わせ画像間の繋
ぎ部の不連続を除去することが可能となる。
In FIG. 6, the receiver 34 is supplied with a control signal from the synchronous control circuit 38 via the variable sensitivity control circuit 58, and the sensitivity characteristics of the receiving system are switched and controlled in synchronization with the switching of the transmission frequency. That is, when using high-frequency ultrasonic pulses, the amplification gain of the receiver 34 is lowered for long-distance reflected echoes, and as a result, an image in which only short-distance reflected echoes are emphasized is supplied to the display 36. In addition, when using a low-frequency ultrasonic pulse, the variable sensitivity control circuit lowers the amplification gain for the short-distance reflected echoes so that only the long-distance reflected echoes are emphasized and supplied to the display 36. Select the sensitivity characteristics of By selecting such sensitivity characteristics, it is possible to obtain images of good quality over the entire depth range, making it possible to obtain accurate diagnostic information. Normally, the repetition frequency of the trigger signal of the trigger signal generator 44 is 1KHz.
Therefore, flickering does not occur in the image on the display 36 due to frequency switching, and sensitivity characteristics can be selected by appropriately setting the change rate of amplification gain switching with respect to time. It becomes possible to eliminate discontinuities at the joints.

以上説明したように、本発明に係る超音波診断
装置によれば、単一の電気音響変換素子により診
断距離に応じた最適な超音波周波数を得ることが
でき、この最適周波数の超音波パルスにて近距離
から遠距離までの広範囲に亘つた分解能の良好な
画像を得ることができる。
As explained above, according to the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, it is possible to obtain the optimum ultrasonic frequency according to the diagnostic distance using a single electroacoustic transducer, and the ultrasonic pulse of this optimum frequency can be It is possible to obtain images with good resolution over a wide range from short distances to long distances.

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

第1図は本発明に用いられる可変周波数超音波
探触子の好適な実施例を示す概略構成図、第2図
は従来の探触子と本発明に用いられる可変周波数
超音波探触子の応答周波数特性図、第3図は可変
周波数超音波探触子を用いた超音波診断装置で2
種類の画像を表示する例を示すブロツク回路図、
第4図は第3図における切替回路の好適な実施例
を示すブロツク図、第5図は第3図の例における
表示画像の一例を示す説明図、第6図は可変周波
数超音波探触子を用いた本発明に係る超音波診断
装置の好適な実施例を示すブロツク図である。 10……電気音響変換素子、12,14……整
合層、20……吸音材、22,24……共振回
路、26,28……選択器、30……可変周波数
超音波探触子、32……送信器、34……受信
器、36……表示器、38……同期制御回路、4
0……切替回路、44……トリガ信号発生器、5
4……加算器、58……可変感度制御回路。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a preferred embodiment of the variable frequency ultrasonic probe used in the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a conventional probe and the variable frequency ultrasonic probe used in the present invention. The response frequency characteristic diagram, Figure 3, shows the characteristics of an ultrasound diagnostic device using a variable frequency ultrasound probe.
A block circuit diagram showing an example of displaying images of types,
Fig. 4 is a block diagram showing a preferred embodiment of the switching circuit in Fig. 3, Fig. 5 is an explanatory diagram showing an example of a display image in the example of Fig. 3, and Fig. 6 is a variable frequency ultrasonic probe. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention using 10... Electroacoustic transducer element, 12, 14... Matching layer, 20... Sound absorbing material, 22, 24... Resonance circuit, 26, 28... Selector, 30... Variable frequency ultrasound probe, 32 ...Transmitter, 34...Receiver, 36...Display device, 38...Synchronization control circuit, 4
0...Switching circuit, 44...Trigger signal generator, 5
4... Adder, 58... Variable sensitivity control circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 被検体中に超音波パルスを送波するとともに
被検体からの反射エコーを受波する電気音響変換
素子と電気音響変換素子の送受波面に貼着された
整合層であつて電気音響変換素子の応答周波数特
性を広帯域化するためにその層厚が電気音響変換
素子の共振周波数のほぼ1/4波長に設定されてい
る2個の整合層と複数の送波周波数の超音波パル
スを供給するための複数の共振回路と複数の共振
回路を選択的に電気音響変換素子に切替接続する
ための選択器とを含む可変周波数超音波探触子
と、この可変周波数超音波探触子に励振信号を供
給する送信器と、前記可変周波数超音波探触子が
受波した反射エコーを前記選択器の切替と同期し
て受信しかつ遠距離では低い送波周波数信号の感
度が高くなるように近距離では高い送波周波数信
号の感度が高くなるように感度特性を可変感度制
御回路により切替制御して輝度変調信号に変換す
る受信器と、この受信器の輝度変調信号に基づい
て送波周波数を変更して得られた複数の画像を重
ね合わせ表示する表示器と、前記可変周波数超音
波探触子の選択器を切替制御して探触子から送波
される超音波パルスの周波数を可変制御する切替
回路と、を含む超音波診断装置。
1 An electroacoustic transducer that transmits ultrasonic pulses into a subject and receives reflected echoes from the subject, and a matching layer that is attached to the wave transmitting/receiving surface of the electroacoustic transducer. Two matching layers whose layer thickness is set to approximately 1/4 wavelength of the resonant frequency of the electroacoustic transducer in order to widen the response frequency characteristic, and to supply ultrasonic pulses of multiple transmission frequencies. a variable frequency ultrasound probe including a plurality of resonant circuits and a selector for selectively connecting the plurality of resonant circuits to an electroacoustic transducer; and an excitation signal to the variable frequency ultrasound probe. A transmitter that supplies a transmitter and a transmitter that receives reflected echoes received by the variable frequency ultrasonic probe in synchronization with the switching of the selector, and transmits signals at a short distance so that the sensitivity of a low transmission frequency signal is high at a long distance. Here we have a receiver that switches and controls the sensitivity characteristics using a variable sensitivity control circuit to increase the sensitivity of high transmission frequency signals and converts them into brightness modulation signals, and a receiver that changes the transmission frequency based on the brightness modulation signal of this receiver. A display device that superimposes and displays a plurality of images obtained by superimposing a plurality of images, and a selector of the variable frequency ultrasonic probe are switched and controlled to variably control the frequency of the ultrasonic pulses transmitted from the probe. An ultrasonic diagnostic device including a switching circuit.
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