JP2570534B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波診断装置に関し、
特に、生体中に超音波を送信し、生体からの反射エコー
を受信することにより生体情報を得る超音波診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】心臓や循環器などの医用分野において、
心臓内部等の生体内における断層像や血流動態等を観測
するために超音波診断装置が使用されている。この超音
波診断装置は、一般に、超音波を送受信するプローブ
と、このプローブが接続される診断装置本体とから構成
されている。診断装置本体には、Ｍモード像やＢモード
像を得るための断層像処理回路及び血流情報を得るため
のドプラ処理回路等の信号処理回路や、ＣＲＴ等の表示
手段等が設けられている。

【０００３】このような装置において、たとえばＭモー
ド動作時には、数本のビームによって得られた反射エコ
ーデータの値を比較し、その最大値が選択されて１本の
ビームの反射エコーデータが作成される。そして、この
数本のビームから得られた１本のビームデータがイメー
ジメモリの所定のアドレスに格納される。したがって、
数本のビーム毎にイメージメモリの書き込みアドレスが
変更されるが、これを通常スロットチェンジと呼ぶ。こ
のスロットチェンジの周期は、表示画面のスクロールス
ピードと１対１に対応している。

【０００４】従来装置においては、スロットチェンジの
周期と超音波ビームの繰り返し周期とは同期しており、
たとえばスロットチェンジの周期（スクロール周期）の
１／６の繰り返し周期で超音波ビームが発射される。こ
のように、超音波ビームの発射と画面スクロールとを同
期させることにより、回路構成が簡単となり、またデー
タの圧縮率（間引き率）が一定となるので、表示画面上
の画質が安定する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の装置では、超音
波ビームの繰り返し周期と表示画面のスクロールとを同
期させているため、超音波ビームの繰り返し周期が制限
されてしまう。特に、各種の動作モードを備えた装置に
おいては、制限が多くなってフレームレイトが低下して
しまう。たとえば、ＢモードとＭモードとを１画面上に
表示するＢ／Ｍモードにおいて、深さ１５cmまでの画像
が得たいときは、超音波ビームの繰り返し周期はＴ０と
なる。しかし、繰り返し周期Ｔ０がスクロールスピード
と同期がとれないために、同期のとれる周期Ｔ１（周期
Ｔ０より長い周期）とし、たとえば深さ２０cmまでの画
像を採取して、１５cmを越えるデータを捨てている。こ
のため、フレームレイトが低下し、必要に応じた最適な
データ数及びフレームレイトとすることができない。

【０００６】本発明の目的は、表示画面のスクロールス
ピードにかかわらず、常に最適な超音波ビームの繰り返
し周期を設定でき、フレームレイトを低下させないよう
にすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、生体中に超音波を送信し、生体からの反射エコ
ーを受信することにより生体情報を得る装置であり、送
信手段と、受信処理手段と、データ選択手段と、表示手
段と、表示制御手段とを備えている。送信手段は所定の
繰り返し周期で超音波ビームを発生させる。受信処理手
段は送信手段からの超音波ビームの反射エコーを受信し
信号処理する。データ選択手段は所定数の超音波ビーム
に対応して前記受信処理手段によって得られる所定数の
画像データのうちから最大値となる画像データを選択す
る。表示手段はデータ選択手段によって得られた画像デ
ータを、書き込み信号に基づいて書き込みアドレスを変
更しながらイメージメモリに格納し、前記イメージメモ
リに格納される画像データを表示する。表示制御手段
は、繰り返し周期とは独立した周期のスロットチェンジ
信号が入力され、このスロットチェンジ信号に基づいて
書き込み信号を発生し、表示手段に表示される画像のス
クロール制御を行う。

【０００８】

【作用】本発明に係る超音波診断装置では、送信手段に
より超音波ビーム繰り返し周期が設定される。また、こ
の超音波ビーム繰り返し周期とは独立して、表示画像の
スクロールが行われる。このため、超音波ビームの繰り
返し周期を設定する際に、表示画像のスクロールスピー
ドに制約されることがなく、たとえば表示領域に応じた
適切なフレームレイトが得られる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例による超音波診断
装置の構成図である。図において、プローブ１は超音波
診断装置本体２に接続されており、被検体に超音波ビー
ムを送信するとともに、被検体からの反射エコーを受信
する。プローブ１にはパルサ群３が接続されている。こ
のパルサ群３はプローブ１の各振動子に高周波パルスを
印加する。またプローブ１には、複数のアンプからなる
増幅群４が接続されている。複数のアンプは各振動子に
対応して設けられている。増幅群４には、増幅群４から
の信号を波形処理して表示制御回路６のイメージメモリ
に記憶可能な信号とするための波形処理回路５が接続さ
れている。波形処理回路５の出力にはＢモード信号また
はＭモード信号が得られ、これらの信号は表示制御回路
６に入力されている。なお、波形処理回路５はＡ／Ｄ変
換回路を含んでいる。

【００１０】また、増幅群４にはミキサ波形処理回路７
が接続されている。このミキサ波形処理回路７は、増幅
群４からの反射エコーと送信系からの参照信号とを混合
するものであり、出力信号としてドプラ信号が得られ
る。ミキサ波形処理回路７の出力信号は、Ａ／Ｄ変換回
路８を介してＦＦＴ演算（高速フーリエ演算）回路９に
入力されている。ＦＦＴ演算回路９の出力信号は表示制
御回路６に入力されている。表示制御回路６にはＣＲＴ
１０が接続されており、画面上にＭモード画像、Ｂモー
ド画像、ドプラモード像（周波数スペクトル）等を表示
する。

【００１１】前記各回路は、装置全体の制御を行う制御
回路１４に接続されている。制御回路１４は、ＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有している。次に表示制御回路６を
図２に示す。この表示制御回路６は、波形処理回路５か
らの反射エコーデータを格納する第１ＦＩＦＯ（先入れ
先出し）メモリ１９と、比較回路２０と、第２及び第３
のＦＩＦＯメモリ２１，２２と、イメージメモリ２３と
を有している。第１ＦＩＦＯメモリ１９へのデータの書
き込みは、超音波ビームの繰り返し周期及び波形処理回
路５のＡ／Ｄ変換のためのクロック信号と同一周期のコ
ントロール信号により行われる。比較回路２０には、第
１ＦＩＦＯメモリ１９の出力データと第２ＦＩＦＯメモ
リ２１の出力とが入力される。第３ＦＩＦＯ２２には、
比較回路２０の出力データが所定のタイミングで書き込
まれ、同じタイミングで読み出されたデータは、イメー
ジメモリ２３に書き込まれる。イメージメモリ２３の出
力データは、ＣＲＴ１０側に出力される。

【００１２】また、表示制御回路６は、反射エコーデー
タのイメージメモリ２３への書き込みタイミングを決定
するための回路を有している。この回路は、ラッチ２４
と、カウンタ２５と、第１及び第２のフリップフロップ
２６，２７と、コントロール回路２８とを有している。
ラッチ２４は、カウンタ２５の初期値をロードするため
のものである。カウンタ２５のクロック端子には、超音
波ビームの発射トリガに対応するＤＳＣトリガ信号が入
力されている。また、第１フリップフロップ２６のクリ
ア端子には、カウンタ２５の出力信号（リップルキャリ
ア信号）が入力され、プリセット端子には、スロットチ
ェンジを指示するための信号が入力される。このスロッ
トチェンジ信号は、ビーム繰り返し信号とは非同期の信
号である。第２フリップフロップ２７の入力端子には第
１フリップフロップ２６の出力信号が入力され、クロッ
ク端子にはＤＳＣトリガ信号が入力され、またクリア端
子にはカウンタ２５の出力信号が入力されている。第２
フリップフロップ２７の出力信号は、コントロール回路
２８に入力されるとともに、カウンタ２５のクリア端子
に入力されている。コントロール回路２８からは、第２
及び第３ＦＩＦＯメモリ２１，２２とイメージメモリ２
３のコントロール信号が出力される。

【００１３】次に動作について説明する。制御回路１４
からは、所定の繰り返し周期を有するビーム発射トリガ
信号が出力される。このビーム発射トリガ信号は、図３
に示したＤＳＣトリガ信号と同じ周期である。ビーム発
射トリガ信号によってパルサ群３が駆動され、プローブ
１から超音波ビームが発射される。

【００１４】被検体から得られた反射エコー信号は、プ
ローブ１によって受信され、増幅群４に入力される。増
幅群４によって増幅された反射エコー信号は、波形処理
回路５によって処理され、Ｂモード信号あるいはＭモー
ド信号となって表示制御回路６に入力される。また、増
幅群４の出力は、ミキサ波形処理回路７によって直交検
波処理等の信号処理が施され、ドプラ信号としてＡ／Ｄ
変換回路８に入力される。Ａ／Ｄ変換回路８の出力は、
ＦＦＴ演算回路９で高速フーリエ変換され、表示制御回
路６に入力される。

【００１５】表示制御回路６について、特にＭモード信
号の処理を例にとって動作を説明する。波形処理回路５
からの反射エコーデータは、ビーム発射トリガ信号と同
周期のクロック信号で第１ＦＩＦＯメモリ１９に書き込
まれる。一方、コントロール回路２８からのＦＩＦＯコ
ントロール信号によって、ビーム発射トリガ信号とは独
立したクロック信号によって第１ＦＩＦＯメモリ１９の
データが読み出され、比較回路２０に入力される。

【００１６】比較回路２０では、まず最初のデータはそ
のまま第２ＦＩＦＯメモリ２１に書き込まれる。なお、
第２ＦＩＦＯメモリ２１へのデータの書き込み及び読み
出しは、コントロール回路２８からのコントロール信号
によって行われ、このコントロール信号は、第１ＦＩＦ
Ｏメモリ１９のデータ読み出し用クロック信号と同期し
ている。次に２番目のデータが第１ＦＩＦＯメモリ１９
から読み出されると、このデータと先に第２ＦＩＦＯメ
モリ２１に格納された１番目のデータとが比較される。
そして、大きい方のデータが選択されて第２ＦＩＦＯメ
モリ２１に格納される。この比較動作を５個のデータに
ついて繰り返し、その結果得られた５個のデータのうち
の最大値を示すデータが第３ＦＩＦＯメモリ２２に格納
される。そして、この第３ＦＩＦＯメモリ２２のデータ
が、そのままイメージメモリ２３に書き込まれる。第３
ＦＩＦＯメモリ２２及びイメージメモリ２３の読み出し
及び書き込みは、コントロール回路２８からのコントロ
ール信号によって行われる。この信号は、第２ＦＩＦＯ
メモリ２１のコントロール信号の周期の６倍の周期の信
号であり、両者は同期している。

【００１７】このようにして得られた反射エコーデータ
は、ＣＲＴ１０に出力されて表示される。次にコントロ
ール回路２８から出力されるコントロール信号の出力タ
イミングについて説明する。コントロール回路２８には
ＤＳＣトリガ信号が入力されており、このトリガ信号に
応じたタイミングで第１及び第２ＦＩＦＯメモリ１９，
２１にコントロール信号が出力される。したがって、図
３のデータＡ１〜Ａ５が次々と比較回路２０で比較さ
れ、その結果得られた大きい方のデータが第２ＦＩＦＯ
メモリ２１に格納される。

【００１８】一方、制御回路１４からラッチ２４に対し
てカウンタの初期値がロードされており、このロード値
によって、カウンタ２５から出力されるリップルキャリ
ア信号の間隔が決定される。この例では、カウンタ２５
が６個のＤＳＣトリガ信号を計数したところでリップル
キャリア信号が出力され、第１及び第２フリップフロッ
プ２６，２７のクリア端子に入力される。これにより、
両フリップフロップ２６，２７の出力は「Ｌ（ロー）」
となる。このような状態で、第１フリップフロップ２６
のプリセット端子にスロットチェンジ信号が図３に示す
ような周期で入力されると、第１フリップフロップ２６
の出力は「Ｈ（ハイ）」となる。この第１フリップフロ
ップ２６の出力は第２フリップフロップ２７の入力端子
に入力されているので、第２フリップフロップ２７の出
力は、ＤＳＣトリガ信号のタイミングで「Ｈ」となる。
この信号はコントロール回路２８に入力される。また、
第２フリップフロップ２７の「Ｈ」信号はカウンタ２５
のクリア端子にも入力され、これによりカウンタ２５は
クリアされる。

【００１９】このようにして、ラッチ２４にロードされ
た値に応じて、スロットチェンジ信号の次のＤＳＣトリ
ガ信号のタイミングでカウンタ２５はクリアされ、計数
を繰り返す。また、カウンタ２５がカウントアップした
タイミングでコントロール回路２８に制御信号が出力さ
れ、コントロール回路２８から第３ＦＩＦＯメモリ２２
及びイメージメモリ２３へのコントロール信号が出力さ
れる。このため、図３に示すように、６個目のデータＢ
６は無視されることとなり、ビーム繰り返し周期と非同
期で、しかもデータの間引き率（圧縮率）が一定な反射
エコーデータを得ることができる。

【００２０】なお、前記実施例では、第３ＦＩＦＯメモ
リ２２のコントロール信号の周期を第２ＦＩＦＯメモリ
２１のそれより遅くし、イメージメモリ２３とコントロ
ール信号の周期と同じにしたが、第２ＦＩＦＯメモリ２
１と第３ＦＩＦＯメモリ２２のコントロール信号の周期
を同じにし、イメージメモリ２３のコントロール信号の
周期を遅くしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明では、超音波ビーム
の繰り返し周期と画像のスクロールスピードとを非同期
としたので、たとえばＢ／Ｍモード時等にＢモードの表
示深さに合わせて最適なビーム繰り返し周期を設定で
き、フレームレートを低下させることなく画像表示を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による超音波診断装置の概略
ブロック図。

【図２】その表示制御回路のブロック図。

【図３】各信号のタイミングチャートを示す図。

【符号の説明】

６ 表示制御回路 １４ 制御回路 １９，２０，２１ ＦＩＦＯメモリ ２３ イメージメモリ ２８ コントロール回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体中に超音波を送信し、生体からの反射
   エコーを受信することにより生体情報を得る超音波診断
   装置において、 所定の繰り返し周期で超音波ビームを発生させるための
   送信手段と、 前記送信手段からの超音波ビームの反射エコーを受信
   し、信号処理する受信処理手段と、 所定数の超音波ビームに対応して前記受信処理手段によ
   って得られる所定数の画像データのうちから最大値とな
   る画像データを選択するデータ選択手段と、 前記データ選択手段によって得られた画像データを、書
   き込み信号に基づいて書き込みアドレスを変更しながら
   イメージメモリに格納し、前記イメージメモリに格納さ
   れる画像データを表示する表示手段と、 前記繰り返し周期とは独立した周期のスロットチェンジ
   信号が入力され、前記スロットチェンジ信号に基づいて
   前記書き込み信号を発生し、前記表示手段に表示される
   画像のスクロール制御を行う表示制御手段と、 を備えた超音波診断装置。