JP3579326B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法、更に詳しくは利得またはダイナミックレンジの調整部分に特徴のある超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内に超音波パルスを照射することにより、生体組織から反射される反射波を受信して、生体断層像を得る超音波診断装置がある。なかでも、体腔内に挿入して表面上だけで判断できない症例の診断に超音波内視鏡が用いられている。
【０００３】
図８は、従来の機械走査式超音波診断装置の構成を示す。コントローラ１０１から、モータ駆動回路１０２を通して、モータ１０３で振動子１０４を駆動させる。振動子１０４の回転により、エンコーダ等からなる位置検出回路１０５から出力されるモータの回転位置を示すタイミング信号をコントローラ１０１に取り込む。このタイミング信号を元に、送信信号発生器１０６と送信アンプ１０７により、超音波パルスを発射する。
【０００４】
そして、振動子１０４で生体内からの超音波パルスのエコーを受信し、受信した信号は受信アンプ１０８、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０９により、不要な信号成分を除去し、検波回路１１０により検波される。検波された受信信号は、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ１１１で設定された大きさに増幅され、コントラスト回路１１２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１３を通りＡ／Ｄ変換器１１４でディジタル信号に変換され、ＦＩＦＯ１１５に格納される。
【０００５】
ここで、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ１１１は、ＧＡＩＮ／ＳＴＣバッファ１１６及びＤ／Ａ変換器１１７を介してコントローラ１０１より増幅量が設定できるようになっている。
【０００６】
ＦＩＦＯ１１５に格納されたデータは、アドレスコントローラ１１８と座標変換用ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１１９により、座標変換され、メモリ１２０の所定の位置に格納される。ここで、コントローラ１０１及びアドレスコントローラ１１８はＣＰＵ１２１により制御されている。
【０００７】
これらの動作は、コントローラ１０１により、振動子１０４の回転が１周するまで一定周期間隔で行われる。１周分の受信データがメモリ１２０に格納された後、補間回路１２２において、補間処理用ＬＵＴ１２３により、補間処理を行い、ビデオ処理回路１２４を通して、モニタ１２５に表示される。
【０００８】
コントローラ１０１における各種制御は、キーボード等からなる操作設定部１２６からのデータ設定値に基づいてなされる。
【０００９】
また、図９は、図８における受信信号の利得及びコントラストの調整をディジタル信号に変換した後で行う構成を示す。コントローラ１０１からモータ駆動回路１０２を通して振動子１０４を回転させる。この振動子１０４の回転により位置検出回路１０５から出力されるタイミング信号を元に、振動子１０４で超音波を送受信し、受信した信号を検波回路１１０で検波する。ここまでの動作は、図８と同じである。
【００１０】
検波された受信信号は、Ａ／Ｄ変換回路１３１でディジタル信号に変換され、前処理用メモリ１３２に格納される。前処理用メモリ１３２から、ディジタル信号に変換された受信データを読み出し、この受信データとコントローラ１０１からの設定値とをアドレスとし、指定されたアドレスでＳＴＣ用ＲＯＭ１３３のデータを読み出す。
【００１１】
このデータの読み出しと同期して、コントローラ１０１からの設定値を変化させることにより、距離方向に対する利得を変化させる。
【００１２】
さらに、ＳＴＣ用ＲＯＭ１３３から出力されたデータとコントローラ１０１からの設定値とをアドレス値としてＧＡＩＮ／コントラスト用ＲＯＭ１３４のデータを読み出す。ＧＡＩＮ／コントラスト用ＲＯＭ１３４から出力されたデータは、座標変換用ＬＵＴ１１９を用いて座標変換回路１３５で座標変換され、補間処理用ＬＵＴ１２３を用いて補間処理回路１２２で補間処理される。これらの動作は、コントローラ１０１により、振動子１０４の回転が一周するまで一定周期間隔で行われる。
【００１３】
なお、これらの機器で使用する操作設定部１２６を図１０に示す。操作設定部１２６では、使用時に設定したＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストの値は、インジケータ１４１を構成する複数のＬＥＤの点灯数で示されている。また、これらの設定値の可変範囲に対応して、複数のＬＥＤが設置されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば上記図８の構成では、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ、コントラストの調整を行うには、画像データが送受信されている（以下、この状態をライブ状態と呼ぶ）必要がある。このため、画像データの送受信を行わない状態（以下、これをフリーズ状態と呼ぶ）では、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ、コントラストの調整を通ったデータを格納しているメモリ１１６からのデータを画面に表示しているため、上記、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ、コントラストの調整ができないという問題がある。
【００１５】
また、上記図９の構成では、フリーズ後のＧＡＩＮ，ＳＴＣ、コントラストを調整するのに前処理用メモリ１３２、ＳＴＣ用ＲＯＭ１３３、ＧＡＩＮ／コントラスト用ＲＯＭ１３４を必要とする。複数フレームの超音波画像を扱う場合、前処理用メモリ１３２は大きな容量を必要とするとともに、任意のフレームの超音波データを読み出そうとすると、前処理用メモリ１３２に対するコントローラ１０１の制御が複雑になるという問題がある。
【００１６】
一方、操作設定部１２６においては、図１０に示したように、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ、コントラストの設定値をインジケータ１４１を構成する複数のＬＥＤの点灯数で示すため、操作設定部１２６に流す消費電流が増える。このため、機器側では、操作設定部１２６の消費電流を考慮した電源の設計が必要となり、コストアップにつながるといった問題がある。
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安価で、利得及びコントラストをライブ時及びフリーズ時においても調整できる超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、被検体に超音波を送受信して得られた超音波エコー信号に対して、利得またはダイナミックレンジの調整を施すことが可能なエコー信号調整手段と、前記利得またはダイナミックレンジを調整するためのパラメータを入力する入力手段と、超音波を送受信中であるか否かを判別する判別手段と、前記エコー信号調整手段によって調整された超音波エコー信号を処理して超音波画像データとする画像処理手段と、前記超音波画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記超音波画像データを読み出してこの超音波画像データに所定の演算処理を行う演算処理手段と、前記判別手段が超音波を送受信中と判断したときは、前記入力手段によって入力されたパラメータに基づいて、前記エコー信号調整手段が前記利得またはダイナミックレンジの調整を施すように制御し、前記判別手段が超音波を送受信中でないと判断したときは、前記入力手段によって入力されたパラメータに基づいて、前記演算処理手段が前記記憶手段より前記超音波画像データを読み出して読み出した超音波画像データに対して前記利得またはダイナミックレンジの演算処理を行うように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の超音波診断装置の制御方法は、被検体に超音波を送受信して得られた超音波エコー信号を用いて被検体の診断を行うための超音波診断装置を制御する、超音波診断装置の制御方法において、被検体に超音波を送受信して得られた超音波エコー信号に対して、利得またはダイナミックレンジの調整を施すエコー信号調整工程と、前記利得またはダイナミックレンジを調整するためのパラメータを入力する入力工程と、超音波を送受信中であるか否かを判別する判別工程と、前記エコー信号調整工程によって調整された超音波エコー信号を処理して超音波画像データとする画像処理工程と、前記超音波画像データを記憶する記憶工程と、前記記憶工程で記憶された前記超音波画像データを読み出してこの超音波画像データに所定の演算処理を行う演算処理工程と、前記判別工程で超音波を送受信中と判断されたときは、入力されたパラメータに基づいて、前記エコー信号調整工程により前記利得またはダイナミックレンジの調整が行われるように前記エコー信号調整工程を選択し、前記判別工程で超音波を送受信中でないと判断されたときは、入力されたパラメータに基づいて、前記演算処理工程により前記超音波画像データを読み出して読み出した超音波画像データに対して前記利得またはダイナミックレンジの演算処理を行うように前記演算処理工程を選択する処理選択工程と、を有したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００２２】
図１ないし図７は本発明の一実施の形態に係わり、図１は機械走査式超音波診断装置の構成を示す構成図、図２は図１の機械走査式超音波診断装置の作用を説明するフローチャート、図３は図２のフローチャートにおけるフリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を示す第１の概念図、図４は図２のフローチャートにおけるフリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を示す第２の概念図、図５は図１のモニタへの利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値の表示例を示す第１の図、図５は図１のモニタへの利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値の表示例を示す第２の図、図７は図１の操作設定装置の外観を示す図である。
【００２３】
（構成）
図１に示すように、本実施の形態の機械走査式超音波診断装置１は、超音波振動子２に対して超音波を送受する送受信ユニット４と、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）１０とから構成される。
【００２４】
ＰＣ１０は、送受信ユニット４を介してモータ駆動回路５を制御しモータ駆動信号によりモータ６を回転駆動することでモータ６の回転軸にその回転の中心とするように取り付けられた超音波振動子２を回転させると共に送受信ユニット４を制御し送受信ユニット４からの超音波エコー信号に対して所定のデジタル信号処理を施す着脱自在に実装されるＰＣボード８と、ＰＣボード８からのデジタル信号を格納するＰＣ内部メモリ３４と、演算処理部３３等を備えて構成される。
【００２５】
つまり、ＰＣ１０から、モータ駆動回路５を通して、モータ６で超音波振動子２を駆動させる。超音波振動子２の回転により、エンコーダ等からなる位置検出回路３１から出力されるモータ６の回転位置を示すタイミング信号をＰＣ１０に取り込む。このタイミング信号を元に、送信信号発生器１１と送信アンプ１２により超音波振動子２から超音波パルスを発射する。
【００２６】
送受信ユニット４は、生体内に超音波パルスを超音波振動子２より発射させる送信信号発生器１１及び送信アンプ１２と、生体内からの超音波パルスの超音波エコー信号を超音波振動子２で受信し受信アンプ１３で増幅した後不要な信号成分を除去するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４と、受信アンプ１３及びＢＰＦ１４を介した受信信号を検波する検波回路１５と、検波した信号を所定の大きさに増幅しコントラスト回路３２及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６を介してＰＣ１０のＰＣボード８に出力するＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７とを備えて構成される。
【００２７】
ＰＣ１０のＰＣボード８は、タイミング信号によりモータ駆動回路５を制御するコントローラ２１と、送受信ユニット４のＬＰＦ１６を介したＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２２と、Ａ／Ｄ変換器２２で変換されたデジタルデータを格納する受信データ用メモリ２３と、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の増幅データをデジタルデータとして格納しコントローラ２１のタイミング信号に同期して出力するＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４と、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４の出力をＤ／Ａ変換し変換したアナログ信号をＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７に出力することでアナログ信号の振幅に対応してＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の増幅量を変化させるＤ／Ａ変換器２５と、ＰＣ内部バス２６とＰＣボード８のローカルバス２７とを接続するＰＣ内部バスコントローラ２８とを備えて構成される。
【００２８】
ＰＣ内部バス２６には、ＰＣ１０におけるデータ処理を行う演算処理部３３，演算処理部３３が処理におけるデータ格納場所としてのＰＣ内部メモリ３４，種々のデータの格納場所としてのＰＣ補助記憶装置３５，演算処理部３３の処理により得られた超音波画像をモニタ３６に出力する画像出力部３７及び演算処理部３３に対して種々のデータ設定を行う操作設定装置３８とデータを送受するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３９が接続されている。
【００２９】
（作用）
本実施の形態において、まず、ライブ状態の動作について説明する。
【００３０】
ＰＣ１０内のコントローラ２１より、モータ駆動回路５を通して、モータ６を駆動し、超音波振動子２を回転させる。超音波振動子２の回転により、位置検出回路３１から出力される同期信号をコントローラ２１に取り込み、この信号に同期して、送信信号発生器１１と送信アンプ１２により、超音波振動子２で超音波パルスを送信する。
【００３１】
そして、超音波振動子２で生体内からの超音波パルスのエコーを受信し、受信した信号は、受信アンプ１３により所定の大きさに増幅される。増幅された受信信号は、ＢＰＦ１４を介して検波回路１５で検波され、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７で後述するＰＣボード８からの基準信号を元に、所定の大きさに増幅されかつ、遠距雑になるほど小さくなる受信信号を時間とともに大きくなるように補正する。
【００３２】
ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の出力信号は、コントラスト回路３２により、後述するＰＣボード８のコントローラ２１からの設定で所定のコントラスト信号に変換され、ＬＰＦ１６を通して、送受信ユニット４からＰＣ１０に出力される。送受信ユニット４から出力された受信信号は、ＰＣ１０のＰＣ内部バス２６に取り付けられたＰＣボード８に入力される。
【００３３】
ＰＣボード８に入力された受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２２でディジタル信号に変換され、受信データ用メモリ２３に格納される。１フレーム分のデータが受信データ用メモリ２３に格納されると、受信データ用メモリ２３とＰＣボード８のローカルバス２７で接続されたＰＣ内部バスコントローラ２８を通して、ＰＣ内部バス２６を通じＰＣ１０のＰＣ内部メモリ３４に転送される。
【００３４】
ＰＣ内部メモリ３４に転送された受信データをＰＣ内部メモリ３４に格納されているプログラムを演算処理部３３で実行し、座標変換及び補間処理することにより超音波画像データを生成し、結果をＰＣ内部メモリ３４に格納して、画像出力部３７を通してモニタ３６に超音波画像を出力する。
【００３５】
なお、上記プログラム実行中に、操作設定部３８でＧＡＩＮ及びＳＴＣが変更された場合、設定変更された設定値をＧＡＩＮ／ＳＴＣ用パラメータに変換し、ＰＣ内部バス２６及びＰＣボード８のＰＣ内部バスコントローラ２８を通して、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４にＧＡＩＮ／ＳＴＣ用パラメータを設定する。このＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４の内容変更により、Ｄ／Ａ変換器２５から出力されるＧＡＩＮ／ＳＴＣ用制御信号が変化する。送受信ユニット４で、この信号を使用するＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の利得が変化され、受信信号の利得が変化する。
【００３６】
また、操作設定部３８でコントラストが変更された場合も同様に、設定変更された設定値をコントラストパラメータに変換し、ＰＣ内部バス２６及びＰＣボード８のＰＣ内部バスコントローラ２８を通して、コントローラ２１の内部に設けるレジスタにパラメータを設定する。このレジスタの内容変更により、送受信ユニット４のコントラスト回路３１を切り換えることにより、コントラストが変更される。
【００３７】
これら一連の動作は、ライブ状態を示す。この状態とは異なるフリーズ状態があり、このライブ状態及びフリーズ状態での利得及びコントラストに関するプログラム処理をフローチャートで図２に示す。
【００３８】
まず、プログラムを開始されると、ステップＳ１では、ＰＣボード８への初期設定を行う。そしてステップＳ２で機器の動作が“ライブ状態“か”フリーズ状態“であるかを判別し、ライブ状態であれば、ライブ状態の工程Ｓ３のステップＳ３１に移行し、フリーズ状態であれば、フリーズ状態の工程Ｓ４のステップＳ４１に移行する。
【００３９】
ライブ状態であるステップＳ３１へ移行した場合を以下に示す。ステップＳ３１では、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいずれかの設定が変更されたかを判定し、ＧＡＩＮ及びＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合は、ステップＳ３２へ移行し、変更されていない場合は、ステップＳ３４へ移行する。
【００４０】
ステップＳ３１でＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合、ステップＳ３２でＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストの変更されたいづれかの設定値を各パラメータへ変換する。そして、ステップＳ３３では、ＧＡＩＮ及びＳＴＣのパラメータはＰＣボード８のＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４へ格納し、コントラストのパラメータはＰＣボード８のコントローラ２１のコントラスト用レジスタに格納し、ステップＳ３４に進む。
【００４１】
ステップＳ３４では、ＰＣ内部メモリ３４に格納されている超音波データを読み出し、ステップＳ３５の画像合成処理により、演算処理部３３を使用して座標変換及び補間処理を行い、ステップＳ５にてモニタ３６に超音波画像を表示し、再びステップＳ２に戻る。
【００４２】
ステップＳ２でフリーズ状態と判断し、ステップＳ４１に移行した場合を以下に示す。ステップＳ４１では、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定が変更されたかを判定し、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合ステップＳ４２へ移行し、変更されていない場合はステップＳ４１にとどまる。
【００４３】
ステップＳ４１で画像データをＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合、ステップＳ４２でＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの変更されたいづれかの設定値を各パラメータへ変換する。
【００４４】
そして、ステップＳ４３では、ＰＣ内部メモリ３４に格納されている超音波データを読み出し、ステップＳ４４の画像合成処理により、演算処理部３３を使用して座標変換及び補間処理を行い、ステップＳ４５にて合成画像に対してステップＳ４２で生成したＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいづれかのパラメータを元に演算を行い、ステップＳ５にて超音波画像をモニタ３６に表示し、再びステップＳ２に戻る。
【００４５】
上記、フリーズ状態でステップＳ４１へ移行し、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合、ライブ状態でもこれらの設定値が反映されるよう、ＧＡＩＮ，ＳＴＣの設定値はパラメータに変換してＰＣボード８のＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４へ、コントラストの設定値もパラメータに変換してＰＣボード８のコントローラ２１へ設定する。
【００４６】
ここで、フリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を図３にす。
【００４７】
ＡＲＭ（Ａｒｂｉｔｒａｒｙ Ｒｅ−ｍａｐ Ｍｅｍｏｒｙ）テーブル６１には、任意の画素を生成するために必要な補間係数と受信データの格納されている音線データメモリ６２（ＰＣ内部メモリ３４内に設定）のアドレスとが格納されている。
【００４８】
なお、ＡＲＭテーブル６１はＰＣ起動時にはＰＣ内部メモリ３４にあり、コンピュータが起動していないときにはＰＣ補助記憶装置３５にある。
【００４９】
音線データメモリ６２には、超音波を送信して受信する間の伝搬距離に対応したｒ（距離）方向と振動子が回転したθ（角度）方向に受信データが格納されている。画像データメモリ６３（ＰＣ内部メモリ３４内に設定）は、音線データメモリ６２に格納されている受信データを座標変換及び補間処理することにより放射状に格納されている。
【００５０】
ここで、例えば特開平１１−３６５３６７号公報に説明するように、画素Ｐ１を求めるには、まず、ＡＲＭテーブル６１からこの画素Ｐ１に対応した補間係数及び音線データメモリ６２のアドレスを読み出す。そして、このアドレスを使用して音線データメモリ６２から音線データを読み出し、ＡＲＭテーブル６１から読み出した補間係数とで、４点補間処理を行いつつ、座標変換処理をも行うことによって画素Ｐ１を求める。
【００５１】
ここまでの処理は、座標変換処理の概念であり、フリーズ状態及びライブ状態に関わらず処理を行う。
【００５２】
フリーズ状態では、画像データメモリ６３に格納されたデータを元に、利得及びコントラストの処理を行う。
【００５３】
あらかじめ、設定されるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの組み合せを設定テーブル（以下、パレットと呼ぶ）６５を図１のＰＣ補助記憶装置３５及びＰＣ内部メモリ３４に格納しておく。ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定が変更された場合、画像データメモリ６３から読み出された超音波画像データは、変更されたＧＡＩＮ及びコントラストに対応したパレット６５を使用して、利得、コントラスト処理６４を行うとともに、ガンマ特性演算６６も行い、画面表示データに変換され、モニタ３６にラジアル画像６８として表示される。
【００５４】
上記、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの処理は、パレット６５を使用したが、座標変換処理の中で行ってもよい。例えばＡＲＭテーブル６１の係数をＧＡＩＮ，ＳＴＣの利得調整パラメータ及びコントラストパラメータを加味したデータとし、このＡＲＭテーブル６１から読み出されたアドレスを使用して、音線データメモリ６２から読み出された音線データと、上記係数とによる補間処理で行ってもよい。
【００５５】
図４に、ＳＴＣの演算のみ座標変換処理の中で行う方法を示す。ＳＴＣデータテーブル６９には、音線データメモリ６２に格納されているフォーマットと同じように、超音波を送信して受信する間の伝搬距離に対応した利得の重み付けパラメータが格納されている。画素Ｐ１を求めるには、ＡＲＭテーブル６１からこの画素Ｐ１に対応した補間係数及び音線データメモリ６２、ＳＴＣデータテーブル６９のアドレスを読み出す。
【００５６】
そして、このアドレスを使用して音線データメモリ６２から音線データを、ＳＴＣデータテーブル６９から利得の重み付けパラメータを読み出し、ＡＲＭテーブル６１から読み出した補間係数とで、４点補間処理と、座標変換と、利得の重み付けをも行うことによって画素Ｐ１を求める。この後、利得／コントラスト処理でＧＡＩＮ，コントラストの設定に対応したパレツトを使用しガンマ特性処理を行うことによって、ラジアル画像を画面に表示する。
【００５７】
また、適用されるガンマ補正の特性をガンマ特性ファイル６７として、図１のＰＣ補助記憶装置３５にファイル形式に格納しておき、画像データメモリ６３から読み出された超音波画像データは、選択されたガンマ特性ファイル６７を使用して、ガンマ補正処理され、モニタ３６にラジアル画像６８の状態で表示してもよい。
【００５８】
このガンマ補正処理で使用するガンマ補正データは、一般の画像処理アプリケーションから出力される汎用のファイル形式にしてもよい。これにより、画像編集ツールである例えばＰｈｏｔｏｓｈｏｐ等で設定したガンマ特性を取り込むことができ、使用者の好みに合わせたガンマ特性を設定することができる。
【００５９】
また、上記は、フリーズ状態のソフトウェア処理の例であるが、ガンマ補正処理に関しては、ライブ状態において、画像データメモリ６３かちラジアル画像６８への変換処理として行ってもよい。
【００６０】
なお、図３及び図４において、パレット６５の利得／コントラストパラメータ及びガンマ特性ファイル６７のガンマ特性ファイルは４つであるが、これに限定されることはない。
【００６１】
利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値は、モニタ３６に表示する。この例を図５、図６に示す。図５は、ＧＡＩＮ、コントラストの設定値と、これらの設定可変範囲を数値（符号８１）で表示した例を示す。また、画面上に表示空間があれぱ、図６のように、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ、コントラストの設定値を線で、設定可変範囲を点線などのように図形（符号８２）で表してもよい。
【００６２】
図５及び図６のように、モニタ３６にＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストの設定値及び設定範囲を表示することにより、操作設定部２６には、このような表示をする必要がなくなる。図７に本実施の形態で使用する操作設定部２６に一例を示す。図７に示した操作設定部２６には、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストは、設定値の増加、現象を示すシンボルのみであって、従来のインジケータのような設定可変範囲を示す複数のＬＥＤを必要としない。
【００６３】
（効果）
このように本実施の形態によれば、ライブ時及びフリーズ時においても、ＰＣ１０のメモリに格納された超音波データを使用して、演算処理部３３での演算により利得調整（ＧＡＩＮ，ＳＴＣ）及びコントラスト調整を行うことにより、複数フレームの超音波データを格納する容量の大きなメモリを必要としないため、コストを抑えた機械走査式超音波診断装置を得ることができる。
【００６４】
また、超音波画像を表示している画面上に、ＧＡＩＮ及びコントラストの設定値と設定可能な範囲をモニタ３６に表示することにより、操作設定部２６等に設定可能な範囲を表示する回路及び手段を別途に設ける必要がないため、コストを抑えた機枝走査式超音波診断装里を提供できる。
【００６５】
［付記］
（付記項１） 被検体に超音波を送受信する超音波振動子と、
前記超音波振動子を機械的に走査させながら、走査に同期したタイミング信号を出力し、送信信号を前記タイミング信号に同期して駆動し、得られたエコー信号を受信して検波するとともに、振幅調整できる回路をもつ送受信ユニットと、前記送受信ユニットからのエコー信号をディジタルデータに変換するとともに、前記送受信ユニットのエコー信号の振幅調整回路を制御する信号を出力するための手段を持つＰＣボードと、
前記ＰＣボードから受信データを取り込み、上記ＰＣボード内の振幅調整を制御する手段に対する設定し、取り込んだ受信データに対して利得演算できるプログラムを格納する記憶手段と、
前記振幅調整を制御する手段に対する設定値を入力する入力手段と、
前記プログラムを実行して超音波画像を生成する演算処理手段からなる演算手段と
を備えたことを特徴とした超音波診断装置。
【００６６】
（付記項２） 付記項１に記載の超音波診断装置で実行される超音波診断方法であって、
前記振幅調整の設定が変更されたことを判断する第１のステップと、
前記送信信号を出力している状態かどうかを判定する第２のステップと、
状態によって異なる処理を行う第３のステップとを備え、
前記第３のステップは、
前記送信信号を出力している状態では、設定された前記振幅調整の設定値を前記ＰＣボードに設定する第４のステップと、
前記受信データを前記ＰＣボードから取り込み、超音波画像を生成する第５のステップと
を備え、
前記第５のステップは、
前記送信信号を出力していない状態では、前記記録手段から前記画像データを読み出し、前記超音波画像を生成するとともに、このデータに対して利得及びコントラストの演算を行う第６のステップ
を備えたことを特徴とする超音波診断方法。
【００６７】
（付記項３） 前記エコー信号の利得及びコントラストの設定値を入力する利得及びコントラスト入力手段と、
設定された前記利得及びコントラストの値をモニタ画面上に表示するとともに、前記利得及びコントラストの設定可能な範囲も表示する表示手段と
から構成されることを特徴とする付記項１に記載の超音波診断装置。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、安価で、利得及びコントラストをライブ時及びフリーズ時においても調整することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る機械走査式超音波診断装置の構成を示す構成図
【図２】図１の機械走査式超音波診断装置の作用を説明するフローチャート
【図３】図２のフローチャートにおけるフリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を示す第１の概念図
【図４】図２のフローチャートにおけるフリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を示す第２の概念図
【図５】図１のモニタへの利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値の表示例を示す第１の図
【図６】図１のモニタへの利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値の表示例を示す第２の図
【図７】図１の操作設定装置の外観を示す図
【図８】従来の機械走査式超音波診断装置の第１の構成例を示す構成図
【図９】従来の機械走査式超音波診断装置の第２の構成例を示す構成図
【図１０】従来の操作設定装置の外観を示す図
【符号の説明】
１…機械走査式超音波診断装置
２…超音波振動子
４…送受信ユニット
５…モータ駆動回路
６…モータ
８…ＰＣボード
１０…ＰＣ
１１…送信信号発生器
１２…送信アンプ
１３…受信アンプ
１４…ＢＰＦ
１５…検波回路
１６…ＬＰＦ
１７…ＧＡＩＮ／ＳＴＣ
２１…タイミングコントローラ
２２…Ａ／Ｄ変換器
２３…受信データ用メモリ
２４…ＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ
２５…Ｄ／Ａ変換器
２６…ＰＣ内部バス
２７…ローカルバス
２８…ＰＣ内部バスコントローラ
３１…位置検出回路
３２…コントラスト回路
３３…演算処理部
３４…ＰＣ内部メモリ
３５…ＰＣ補助記憶装置
３６…モニタ
３７…画像出力部
３８…操作設定装置
３９…Ｉ／Ｆ部
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法、更に詳しくは利得またはダイナミックレンジの調整部分に特徴のある超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内に超音波パルスを照射することにより、生体組織から反射される反射波を受信して、生体断層像を得る超音波診断装置がある。なかでも、体腔内に挿入して表面上だけで判断できない症例の診断に超音波内視鏡が用いられている。
【０００３】
図８は、従来の機械走査式超音波診断装置の構成を示す。コントローラ１０１から、モータ駆動回路１０２を通して、モータ１０３で振動子１０４を駆動させる。振動子１０４の回転により、エンコーダ等からなる位置検出回路１０５から出力されるモータの回転位置を示すタイミング信号をコントローラ１０１に取り込む。このタイミング信号を元に、送信信号発生器１０６と送信アンプ１０７により、超音波パルスを発射する。
【０００４】
そして、振動子１０４で生体内からの超音波パルスのエコーを受信し、受信した信号は受信アンプ１０８、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０９により、不要な信号成分を除去し、検波回路１１０により検波される。検波された受信信号は、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ１１１で設定された大きさに増幅され、コントラスト回路１１２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１１３を通りＡ／Ｄ変換器１１４でディジタル信号に変換され、ＦＩＦＯ１１５に格納される。
【０００５】
ここで、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ１１１は、ＧＡＩＮ／ＳＴＣバッファ１１６及びＤ／Ａ変換器１１７を介してコントローラ１０１より増幅量が設定できるようになっている。
【０００６】
ＦＩＦＯ１１５に格納されたデータは、アドレスコントローラ１１８と座標変換用ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１１９により、座標変換され、メモリ１２０の所定の位置に格納される。ここで、コントローラ１０１及びアドレスコントローラ１１８はＣＰＵ１２１により制御されている。
【０００７】
これらの動作は、コントローラ１０１により、振動子１０４の回転が１周するまで一定周期間隔で行われる。１周分の受信データがメモリ１２０に格納された後、補間回路１２２において、補間処理用ＬＵＴ１２３により、補間処理を行い、ビデオ処理回路１２４を通して、モニタ１２５に表示される。
【０００８】
コントローラ１０１における各種制御は、キーボード等からなる操作設定部１２６からのデータ設定値に基づいてなされる。
【０００９】
また、図９は、図８における受信信号の利得及びコントラストの調整をディジタル信号に変換した後で行う構成を示す。コントローラ１０１からモータ駆動回路１０２を通して振動子１０４を回転させる。この振動子１０４の回転により位置検出回路１０５から出力されるタイミング信号を元に、振動子１０４で超音波を送受信し、受信した信号を検波回路１１０で検波する。ここまでの動作は、図８と同じである。
【００１０】
検波された受信信号は、Ａ／Ｄ変換回路１３１でディジタル信号に変換され、前処理用メモリ１３２に格納される。前処理用メモリ１３２から、ディジタル信号に変換された受信データを読み出し、この受信データとコントローラ１０１からの設定値とをアドレスとし、指定されたアドレスでＳＴＣ用ＲＯＭ１３３のデータを読み出す。
【００１１】
このデータの読み出しと同期して、コントローラ１０１からの設定値を変化させることにより、距離方向に対する利得を変化させる。
【００１２】
さらに、ＳＴＣ用ＲＯＭ１３３から出力されたデータとコントローラ１０１からの設定値とをアドレス値としてＧＡＩＮ／コントラスト用ＲＯＭ１３４のデータを読み出す。ＧＡＩＮ／コントラスト用ＲＯＭ１３４から出力されたデータは、座標変換用ＬＵＴ１１９を用いて座標変換回路１３５で座標変換され、補間処理用ＬＵＴ１２３を用いて補間処理回路１２２で補間処理される。これらの動作は、コントローラ１０１により、振動子１０４の回転が一周するまで一定周期間隔で行われる。
【００１３】
なお、これらの機器で使用する操作設定部１２６を図１０に示す。操作設定部１２６では、使用時に設定したＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストの値は、インジケータ１４１を構成する複数のＬＥＤの点灯数で示されている。また、これらの設定値の可変範囲に対応して、複数のＬＥＤが設置されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば上記図８の構成では、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ、コントラストの調整を行うには、画像データが送受信されている（以下、この状態をライブ状態と呼ぶ）必要がある。このため、画像データの送受信を行わない状態（以下、これをフリーズ状態と呼ぶ）では、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ、コントラストの調整を通ったデータを格納しているメモリ１１６からのデータを画面に表示しているため、上記、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ、コントラストの調整ができないという問題がある。
【００１５】
また、上記図９の構成では、フリーズ後のＧＡＩＮ，ＳＴＣ、コントラストを調整するのに前処理用メモリ１３２、ＳＴＣ用ＲＯＭ１３３、ＧＡＩＮ／コントラスト用ＲＯＭ１３４を必要とする。複数フレームの超音波画像を扱う場合、前処理用メモリ１３２は大きな容量を必要とするとともに、任意のフレームの超音波データを読み出そうとすると、前処理用メモリ１３２に対するコントローラ１０１の制御が複雑になるという問題がある。
【００１６】
一方、操作設定部１２６においては、図１０に示したように、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ、コントラストの設定値をインジケータ１４１を構成する複数のＬＥＤの点灯数で示すため、操作設定部１２６に流す消費電流が増える。このため、機器側では、操作設定部１２６の消費電流を考慮した電源の設計が必要となり、コストアップにつながるといった問題がある。
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安価で、利得及びコントラストをライブ時及びフリーズ時においても調整できる超音波診断装置及び超音波診断装置の制御方法を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、被検体に超音波を送受信して得られた超音波エコー信号に対して、利得またはダイナミックレンジの調整を施すことが可能なエコー信号調整手段と、前記利得またはダイナミックレンジを調整するためのパラメータを入力する入力手段と、超音波を送受信中であるか否かを判別する判別手段と、前記エコー信号調整手段によって調整された超音波エコー信号を処理して超音波画像データとする画像処理手段と、前記超音波画像データを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から前記超音波画像データを読み出してこの超音波画像データに所定の演算処理を行う演算処理手段と、前記判別手段が超音波を送受信中と判断したときは、前記入力手段によって入力されたパラメータに基づいて、前記エコー信号調整手段が前記利得またはダイナミックレンジの調整を施すように制御し、前記判別手段が超音波を送受信中でないと判断したときは、前記入力手段によって入力されたパラメータに基づいて、前記演算処理手段が前記記憶手段より前記超音波画像データを読み出して読み出した超音波画像データに対して前記利得またはダイナミックレンジの演算処理を行うように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の超音波診断装置の制御方法は、被検体に超音波を送受信して得られた超音波エコー信号を用いて被検体の診断を行うための超音波診断装置を制御する、超音波診断装置の制御方法において、被検体に超音波を送受信して得られた超音波エコー信号に対して、利得またはダイナミックレンジの調整を施すエコー信号調整工程と、前記利得またはダイナミックレンジを調整するためのパラメータを入力する入力工程と、超音波を送受信中であるか否かを判別する判別工程と、前記エコー信号調整工程によって調整された超音波エコー信号を処理して超音波画像データとする画像処理工程と、前記超音波画像データを記憶する記憶工程と、前記記憶工程で記憶された前記超音波画像データを読み出してこの超音波画像データに所定の演算処理を行う演算処理工程と、前記判別工程で超音波を送受信中と判断されたときは、入力されたパラメータに基づいて、前記エコー信号調整工程により前記利得またはダイナミックレンジの調整が行われるように前記エコー信号調整工程を選択し、前記判別工程で超音波を送受信中でないと判断されたときは、入力されたパラメータに基づいて、前記演算処理工程により前記超音波画像データを読み出して読み出した超音波画像データに対して前記利得またはダイナミックレンジの演算処理を行うように前記演算処理工程を選択する処理選択工程と、を有したことを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
【００２２】
図１ないし図７は本発明の一実施の形態に係わり、図１は機械走査式超音波診断装置の構成を示す構成図、図２は図１の機械走査式超音波診断装置の作用を説明するフローチャート、図３は図２のフローチャートにおけるフリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を示す第１の概念図、図４は図２のフローチャートにおけるフリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を示す第２の概念図、図５は図１のモニタへの利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値の表示例を示す第１の図、図５は図１のモニタへの利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値の表示例を示す第２の図、図７は図１の操作設定装置の外観を示す図である。
【００２３】
（構成）
図１に示すように、本実施の形態の機械走査式超音波診断装置１は、超音波振動子２に対して超音波を送受する送受信ユニット４と、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ）１０とから構成される。
【００２４】
ＰＣ１０は、送受信ユニット４を介してモータ駆動回路５を制御しモータ駆動信号によりモータ６を回転駆動することでモータ６の回転軸にその回転の中心とするように取り付けられた超音波振動子２を回転させると共に送受信ユニット４を制御し送受信ユニット４からの超音波エコー信号に対して所定のデジタル信号処理を施す着脱自在に実装されるＰＣボード８と、ＰＣボード８からのデジタル信号を格納するＰＣ内部メモリ３４と、演算処理部３３等を備えて構成される。
【００２５】
つまり、ＰＣ１０から、モータ駆動回路５を通して、モータ６で超音波振動子２を駆動させる。超音波振動子２の回転により、エンコーダ等からなる位置検出回路３１から出力されるモータ６の回転位置を示すタイミング信号をＰＣ１０に取り込む。このタイミング信号を元に、送信信号発生器１１と送信アンプ１２により超音波振動子２から超音波パルスを発射する。
【００２６】
送受信ユニット４は、生体内に超音波パルスを超音波振動子２より発射させる送信信号発生器１１及び送信アンプ１２と、生体内からの超音波パルスの超音波エコー信号を超音波振動子２で受信し受信アンプ１３で増幅した後不要な信号成分を除去するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１４と、受信アンプ１３及びＢＰＦ１４を介した受信信号を検波する検波回路１５と、検波した信号を所定の大きさに増幅しコントラスト回路３２及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６を介してＰＣ１０のＰＣボード８に出力するＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７とを備えて構成される。
【００２７】
ＰＣ１０のＰＣボード８は、タイミング信号によりモータ駆動回路５を制御するコントローラ２１と、送受信ユニット４のＬＰＦ１６を介したＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２２と、Ａ／Ｄ変換器２２で変換されたデジタルデータを格納する受信データ用メモリ２３と、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の増幅データをデジタルデータとして格納しコントローラ２１のタイミング信号に同期して出力するＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４と、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４の出力をＤ／Ａ変換し変換したアナログ信号をＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７に出力することでアナログ信号の振幅に対応してＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の増幅量を変化させるＤ／Ａ変換器２５と、ＰＣ内部バス２６とＰＣボード８のローカルバス２７とを接続するＰＣ内部バスコントローラ２８とを備えて構成される。
【００２８】
ＰＣ内部バス２６には、ＰＣ１０におけるデータ処理を行う演算処理部３３，演算処理部３３が処理におけるデータ格納場所としてのＰＣ内部メモリ３４，種々のデータの格納場所としてのＰＣ補助記憶装置３５，演算処理部３３の処理により得られた超音波画像をモニタ３６に出力する画像出力部３７及び演算処理部３３に対して種々のデータ設定を行う操作設定装置３８とデータを送受するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）部３９が接続されている。
【００２９】
（作用）
本実施の形態において、まず、ライブ状態の動作について説明する。
【００３０】
ＰＣ１０内のコントローラ２１より、モータ駆動回路５を通して、モータ６を駆動し、超音波振動子２を回転させる。超音波振動子２の回転により、位置検出回路３１から出力される同期信号をコントローラ２１に取り込み、この信号に同期して、送信信号発生器１１と送信アンプ１２により、超音波振動子２で超音波パルスを送信する。
【００３１】
そして、超音波振動子２で生体内からの超音波パルスのエコーを受信し、受信した信号は、受信アンプ１３により所定の大きさに増幅される。増幅された受信信号は、ＢＰＦ１４を介して検波回路１５で検波され、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７で後述するＰＣボード８からの基準信号を元に、所定の大きさに増幅されかつ、遠距雑になるほど小さくなる受信信号を時間とともに大きくなるように補正する。
【００３２】
ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の出力信号は、コントラスト回路３２により、後述するＰＣボード８のコントローラ２１からの設定で所定のコントラスト信号に変換され、ＬＰＦ１６を通して、送受信ユニット４からＰＣ１０に出力される。送受信ユニット４から出力された受信信号は、ＰＣ１０のＰＣ内部バス２６に取り付けられたＰＣボード８に入力される。
【００３３】
ＰＣボード８に入力された受信信号は、Ａ／Ｄ変換器２２でディジタル信号に変換され、受信データ用メモリ２３に格納される。１フレーム分のデータが受信データ用メモリ２３に格納されると、受信データ用メモリ２３とＰＣボード８のローカルバス２７で接続されたＰＣ内部バスコントローラ２８を通して、ＰＣ内部バス２６を通じＰＣ１０のＰＣ内部メモリ３４に転送される。
【００３４】
ＰＣ内部メモリ３４に転送された受信データをＰＣ内部メモリ３４に格納されているプログラムを演算処理部３３で実行し、座標変換及び補間処理することにより超音波画像データを生成し、結果をＰＣ内部メモリ３４に格納して、画像出力部３７を通してモニタ３６に超音波画像を出力する。
【００３５】
なお、上記プログラム実行中に、操作設定部３８でＧＡＩＮ及びＳＴＣが変更された場合、設定変更された設定値をＧＡＩＮ／ＳＴＣ用パラメータに変換し、ＰＣ内部バス２６及びＰＣボード８のＰＣ内部バスコントローラ２８を通して、ＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４にＧＡＩＮ／ＳＴＣ用パラメータを設定する。このＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４の内容変更により、Ｄ／Ａ変換器２５から出力されるＧＡＩＮ／ＳＴＣ用制御信号が変化する。送受信ユニット４で、この信号を使用するＧＡＩＮ／ＳＴＣ用アンプ１７の利得が変化され、受信信号の利得が変化する。
【００３６】
また、操作設定部３８でコントラストが変更された場合も同様に、設定変更された設定値をコントラストパラメータに変換し、ＰＣ内部バス２６及びＰＣボード８のＰＣ内部バスコントローラ２８を通して、コントローラ２１の内部に設けるレジスタにパラメータを設定する。このレジスタの内容変更により、送受信ユニット４のコントラスト回路３１を切り換えることにより、コントラストが変更される。
【００３７】
これら一連の動作は、ライブ状態を示す。この状態とは異なるフリーズ状態があり、このライブ状態及びフリーズ状態での利得及びコントラストに関するプログラム処理をフローチャートで図２に示す。
【００３８】
まず、プログラムを開始されると、ステップＳ１では、ＰＣボード８への初期設定を行う。そしてステップＳ２で機器の動作が“ライブ状態“か”フリーズ状態“であるかを判別し、ライブ状態であれば、ライブ状態の工程Ｓ３のステップＳ３１に移行し、フリーズ状態であれば、フリーズ状態の工程Ｓ４のステップＳ４１に移行する。
【００３９】
ライブ状態であるステップＳ３１へ移行した場合を以下に示す。ステップＳ３１では、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいずれかの設定が変更されたかを判定し、ＧＡＩＮ及びＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合は、ステップＳ３２へ移行し、変更されていない場合は、ステップＳ３４へ移行する。
【００４０】
ステップＳ３１でＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合、ステップＳ３２でＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストの変更されたいづれかの設定値を各パラメータへ変換する。そして、ステップＳ３３では、ＧＡＩＮ及びＳＴＣのパラメータはＰＣボード８のＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４へ格納し、コントラストのパラメータはＰＣボード８のコントローラ２１のコントラスト用レジスタに格納し、ステップＳ３４に進む。
【００４１】
ステップＳ３４では、ＰＣ内部メモリ３４に格納されている超音波データを読み出し、ステップＳ３５の画像合成処理により、演算処理部３３を使用して座標変換及び補間処理を行い、ステップＳ５にてモニタ３６に超音波画像を表示し、再びステップＳ２に戻る。
【００４２】
ステップＳ２でフリーズ状態と判断し、ステップＳ４１に移行した場合を以下に示す。ステップＳ４１では、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定が変更されたかを判定し、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合ステップＳ４２へ移行し、変更されていない場合はステップＳ４１にとどまる。
【００４３】
ステップＳ４１で画像データをＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合、ステップＳ４２でＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの変更されたいづれかの設定値を各パラメータへ変換する。
【００４４】
そして、ステップＳ４３では、ＰＣ内部メモリ３４に格納されている超音波データを読み出し、ステップＳ４４の画像合成処理により、演算処理部３３を使用して座標変換及び補間処理を行い、ステップＳ４５にて合成画像に対してステップＳ４２で生成したＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいづれかのパラメータを元に演算を行い、ステップＳ５にて超音波画像をモニタ３６に表示し、再びステップＳ２に戻る。
【００４５】
上記、フリーズ状態でステップＳ４１へ移行し、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストのいづれかの設定が変更された場合、ライブ状態でもこれらの設定値が反映されるよう、ＧＡＩＮ，ＳＴＣの設定値はパラメータに変換してＰＣボード８のＧＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ２４へ、コントラストの設定値もパラメータに変換してＰＣボード８のコントローラ２１へ設定する。
【００４６】
ここで、フリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を図３にす。
【００４７】
ＡＲＭ（Ａｒｂｉｔｒａｒｙ Ｒｅ−ｍａｐ Ｍｅｍｏｒｙ）テーブル６１には、任意の画素を生成するために必要な補間係数と受信データの格納されている音線データメモリ６２（ＰＣ内部メモリ３４内に設定）のアドレスとが格納されている。
【００４８】
なお、ＡＲＭテーブル６１はＰＣ起動時にはＰＣ内部メモリ３４にあり、コンピュータが起動していないときにはＰＣ補助記憶装置３５にある。
【００４９】
音線データメモリ６２には、超音波を送信して受信する間の伝搬距離に対応したｒ（距離）方向と振動子が回転したθ（角度）方向に受信データが格納されている。画像データメモリ６３（ＰＣ内部メモリ３４内に設定）は、音線データメモリ６２に格納されている受信データを座標変換及び補間処理することにより放射状に格納されている。
【００５０】
ここで、例えば特開平１１−３６５３６７号公報に説明するように、画素Ｐ１を求めるには、まず、ＡＲＭテーブル６１からこの画素Ｐ１に対応した補間係数及び音線データメモリ６２のアドレスを読み出す。そして、このアドレスを使用して音線データメモリ６２から音線データを読み出し、ＡＲＭテーブル６１から読み出した補間係数とで、４点補間処理を行いつつ、座標変換処理をも行うことによって画素Ｐ１を求める。
【００５１】
ここまでの処理は、座標変換処理の概念であり、フリーズ状態及びライブ状態に関わらず処理を行う。
【００５２】
フリーズ状態では、画像データメモリ６３に格納されたデータを元に、利得及びコントラストの処理を行う。
【００５３】
あらかじめ、設定されるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの組み合せを設定テーブル（以下、パレットと呼ぶ）６５を図１のＰＣ補助記憶装置３５及びＰＣ内部メモリ３４に格納しておく。ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定が変更された場合、画像データメモリ６３から読み出された超音波画像データは、変更されたＧＡＩＮ及びコントラストに対応したパレット６５を使用して、利得、コントラスト処理６４を行うとともに、ガンマ特性演算６６も行い、画面表示データに変換され、モニタ３６にラジアル画像６８として表示される。
【００５４】
上記、ＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの処理は、パレット６５を使用したが、座標変換処理の中で行ってもよい。例えばＡＲＭテーブル６１の係数をＧＡＩＮ，ＳＴＣの利得調整パラメータ及びコントラストパラメータを加味したデータとし、このＡＲＭテーブル６１から読み出されたアドレスを使用して、音線データメモリ６２から読み出された音線データと、上記係数とによる補間処理で行ってもよい。
【００５５】
図４に、ＳＴＣの演算のみ座標変換処理の中で行う方法を示す。ＳＴＣデータテーブル６９には、音線データメモリ６２に格納されているフォーマットと同じように、超音波を送信して受信する間の伝搬距離に対応した利得の重み付けパラメータが格納されている。画素Ｐ１を求めるには、ＡＲＭテーブル６１からこの画素Ｐ１に対応した補間係数及び音線データメモリ６２、ＳＴＣデータテーブル６９のアドレスを読み出す。
【００５６】
そして、このアドレスを使用して音線データメモリ６２から音線データを、ＳＴＣデータテーブル６９から利得の重み付けパラメータを読み出し、ＡＲＭテーブル６１から読み出した補間係数とで、４点補間処理と、座標変換と、利得の重み付けをも行うことによって画素Ｐ１を求める。この後、利得／コントラスト処理でＧＡＩＮ，コントラストの設定に対応したパレツトを使用しガンマ特性処理を行うことによって、ラジアル画像を画面に表示する。
【００５７】
また、適用されるガンマ補正の特性をガンマ特性ファイル６７として、図１のＰＣ補助記憶装置３５にファイル形式に格納しておき、画像データメモリ６３から読み出された超音波画像データは、選択されたガンマ特性ファイル６７を使用して、ガンマ補正処理され、モニタ３６にラジアル画像６８の状態で表示してもよい。
【００５８】
このガンマ補正処理で使用するガンマ補正データは、一般の画像処理アプリケーションから出力される汎用のファイル形式にしてもよい。これにより、画像編集ツールである例えばＰｈｏｔｏｓｈｏｐ等で設定したガンマ特性を取り込むことができ、使用者の好みに合わせたガンマ特性を設定することができる。
【００５９】
また、上記は、フリーズ状態のソフトウェア処理の例であるが、ガンマ補正処理に関しては、ライブ状態において、画像データメモリ６３かちラジアル画像６８への変換処理として行ってもよい。
【００６０】
なお、図３及び図４において、パレット６５の利得／コントラストパラメータ及びガンマ特性ファイル６７のガンマ特性ファイルは４つであるが、これに限定されることはない。
【００６１】
利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値は、モニタ３６に表示する。この例を図５、図６に示す。図５は、ＧＡＩＮ、コントラストの設定値と、これらの設定可変範囲を数値（符号８１）で表示した例を示す。また、画面上に表示空間があれぱ、図６のように、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ、コントラストの設定値を線で、設定可変範囲を点線などのように図形（符号８２）で表してもよい。
【００６２】
図５及び図６のように、モニタ３６にＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストの設定値及び設定範囲を表示することにより、操作設定部２６には、このような表示をする必要がなくなる。図７に本実施の形態で使用する操作設定部２６に一例を示す。図７に示した操作設定部２６には、ＧＡＩＮ，ＳＴＣ及びコントラストは、設定値の増加、現象を示すシンボルのみであって、従来のインジケータのような設定可変範囲を示す複数のＬＥＤを必要としない。
【００６３】
（効果）
このように本実施の形態によれば、ライブ時及びフリーズ時においても、ＰＣ１０のメモリに格納された超音波データを使用して、演算処理部３３での演算により利得調整（ＧＡＩＮ，ＳＴＣ）及びコントラスト調整を行うことにより、複数フレームの超音波データを格納する容量の大きなメモリを必要としないため、コストを抑えた機械走査式超音波診断装置を得ることができる。
【００６４】
また、超音波画像を表示している画面上に、ＧＡＩＮ及びコントラストの設定値と設定可能な範囲をモニタ３６に表示することにより、操作設定部２６等に設定可能な範囲を表示する回路及び手段を別途に設ける必要がないため、コストを抑えた機枝走査式超音波診断装里を提供できる。
【００６５】
［付記］
（付記項１） 被検体に超音波を送受信する超音波振動子と、
前記超音波振動子を機械的に走査させながら、走査に同期したタイミング信号を出力し、送信信号を前記タイミング信号に同期して駆動し、得られたエコー信号を受信して検波するとともに、振幅調整できる回路をもつ送受信ユニットと、前記送受信ユニットからのエコー信号をディジタルデータに変換するとともに、前記送受信ユニットのエコー信号の振幅調整回路を制御する信号を出力するための手段を持つＰＣボードと、
前記ＰＣボードから受信データを取り込み、上記ＰＣボード内の振幅調整を制御する手段に対する設定し、取り込んだ受信データに対して利得演算できるプログラムを格納する記憶手段と、
前記振幅調整を制御する手段に対する設定値を入力する入力手段と、
前記プログラムを実行して超音波画像を生成する演算処理手段からなる演算手段と
を備えたことを特徴とした超音波診断装置。
【００６６】
（付記項２） 付記項１に記載の超音波診断装置で実行される超音波診断方法であって、
前記振幅調整の設定が変更されたことを判断する第１のステップと、
前記送信信号を出力している状態かどうかを判定する第２のステップと、
状態によって異なる処理を行う第３のステップとを備え、
前記第３のステップは、
前記送信信号を出力している状態では、設定された前記振幅調整の設定値を前記ＰＣボードに設定する第４のステップと、
前記受信データを前記ＰＣボードから取り込み、超音波画像を生成する第５のステップと
を備え、
前記第５のステップは、
前記送信信号を出力していない状態では、前記記録手段から前記画像データを読み出し、前記超音波画像を生成するとともに、このデータに対して利得及びコントラストの演算を行う第６のステップ
を備えたことを特徴とする超音波診断方法。
【００６７】
（付記項３） 前記エコー信号の利得及びコントラストの設定値を入力する利得及びコントラスト入力手段と、
設定された前記利得及びコントラストの値をモニタ画面上に表示するとともに、前記利得及びコントラストの設定可能な範囲も表示する表示手段と
から構成されることを特徴とする付記項１に記載の超音波診断装置。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、安価で、利得及びコントラストをライブ時及びフリーズ時においても調整することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る機械走査式超音波診断装置の構成を示す構成図
【図２】図１の機械走査式超音波診断装置の作用を説明するフローチャート
【図３】図２のフローチャートにおけるフリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を示す第１の概念図
【図４】図２のフローチャートにおけるフリーズ状態の工程Ｓ４に関するソフトウェアによる利得及びコントラスト処理の概念を示す第２の概念図
【図５】図１のモニタへの利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値の表示例を示す第１の図
【図６】図１のモニタへの利得パラメータであるＧＡＩＮ、ＳＴＣ及びコントラストの設定値の表示例を示す第２の図
【図７】図１の操作設定装置の外観を示す図
【図８】従来の機械走査式超音波診断装置の第１の構成例を示す構成図
【図９】従来の機械走査式超音波診断装置の第２の構成例を示す構成図
【図１０】従来の操作設定装置の外観を示す図
【符号の説明】
１…機械走査式超音波診断装置
２…超音波振動子
４…送受信ユニット
５…モータ駆動回路
６…モータ
８…ＰＣボード
１０…ＰＣ
１１…送信信号発生器
１２…送信アンプ
１３…受信アンプ
１４…ＢＰＦ
１５…検波回路
１６…ＬＰＦ
１７…ＧＡＩＮ／ＳＴＣ
２１…タイミングコントローラ
２２…Ａ／Ｄ変換器
２３…受信データ用メモリ
２４…ＡＩＮ／ＳＴＣ用メモリ
２５…Ｄ／Ａ変換器
２６…ＰＣ内部バス
２７…ローカルバス
２８…ＰＣ内部バスコントローラ
３１…位置検出回路
３２…コントラスト回路
３３…演算処理部
３４…ＰＣ内部メモリ
３５…ＰＣ補助記憶装置
３６…モニタ
３７…画像出力部
３８…操作設定装置
３９…Ｉ／Ｆ部
Claims (2)
- 被検体に超音波を送受信して得られた超音波エコー信号に対して、利得またはダイナミックレンジの調整を施すことが可能なエコー信号調整手段と、
前記利得またはダイナミックレンジを調整するためのパラメータを入力する入力手段と、
超音波を送受信中であるか否かを判別する判別手段と、
前記エコー信号調整手段によって調整された超音波エコー信号を処理して超音波画像データとする画像処理手段と、
前記超音波画像データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から前記超音波画像データを読み出してこの超音波画像データに所定の演算処理を行う演算処理手段と、
前記判別手段が超音波を送受信中と判断したときは、前記入力手段によって入力されたパラメータに基づいて、前記エコー信号調整手段が前記利得またはダイナミックレンジの調整を施すように制御し、前記判別手段が超音波を送受信中でないと判断したときは、前記入力手段によって入力されたパラメータに基づいて、前記演算処理手段が前記記憶手段より前記超音波画像データを読み出して読み出した超音波画像データに対して前記利得またはダイナミックレンジの演算処理を行うように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 被検体に超音波を送受信して得られた超音波エコー信号を用いて被検体の診断を行うための超音波診断装置を制御する、超音波診断装置の制御方法において、
被検体に超音波を送受信して得られた超音波エコー信号に対して、利得またはダイナミックレンジの調整を施すエコー信号調整工程と、
前記利得またはダイナミックレンジを調整するためのパラメータを入力する入力工程と、
超音波を送受信中であるか否かを判別する判別工程と、
前記エコー信号調整工程によって調整された超音波エコー信号を処理して超音波画像データとする画像処理工程と、
前記超音波画像データを記憶する記憶工程と、
前記記憶工程で記憶された前記超音波画像データを読み出してこの超音波画像データに所定の演算処理を行う演算処理工程と、
前記判別工程で超音波を送受信中と判断されたときは、入力されたパラメータに基づいて、前記エコー信号調整工程により前記利得またはダイナミックレンジの調整が行われるように前記エコー信号調整工程を選択し、前記判別工程で超音波を送受信中でないと判断されたときは、入力されたパラメータに基づいて、前記演算処理工程により前記超音波画像データを読み出して読み出した超音波画像データに対して前記利得またはダイナミックレンジの演算処理を行うように前記演算処理工程を選択する処理選択工程と、
を有したことを特徴とする超音波診断装置の制御方法。
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