JP2712974B2 - 超音波検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波プローブをマニ
ュアル操作によって走査し、超音波画像情報を取得する
超音波検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波検査装置は、超音波振動子を備え
た超音波プローブとその観測装置とから成り、人体内等
の組織断層に関する情報を取得して診断を行うなど広く
用いられている。ここで、超音波振動子を走査する方式
としては、電子走査方式と機械走査方式とがある。ま
た、機械走査方式においては、モータ等の駆動手段によ
り走査する方式や、操作者が手動で走査するマニュアル
走査方式等がある。これら各種の走査方式は、いずれも
超音波画像をモニタ装置に表示する際に、超音波反射エ
コー信号と走査位置の信号とを取得する必要がある。こ
こで、機械走査方式で作動させる場合においては、超音
波振動子の走査位置を検出するために、エンコーダ等か
ら成る位置検出手段を設け、この位置検出手段からの位
置信号を超音波反射エコー信号と共に超音波観測装置に
伝送して信号処理を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような機械走査方
式で作動させる従来の超音波検査装置においては、駆動
手段による走査方式、マニュアル操作による走査方式を
問わず、走査範囲及び走査方向が一定となっており、し
かも超音波振動子が所定の速度で移動するものとして信
号処理が行われる。ところが、マニュアル操作によって
走査する場合には、超音波振動子の移動速度が必ずしも
一定ではなく、特に超音波振動子を高速で移動させた場
合には、その受信信号を処理してフレームメモリに書き
込めないことがあり、モニタ上に表示される超音波画像
としては、超音波振動子を高速で移動させた時と、低速
で移動させた時とでは、走査方向の解像度が変わってし
まうという問題があった。

【０００４】また、マニュアル走査方式で作動させる場
合において、しかもリニア方向に走査するタイプのもの
では、たとえ走査範囲の一部分を観察する場合であって
も、超音波振動子をその全走査範囲にわたって繰り返し
往復させなければならず、操作が著しく面倒であり、操
作性が悪いという問題があった。更に、マニュアル走査
を行う場合には、必ずしも走査幅の一方の端部から他方
の端部まで円滑かつ連続的に超音波振動子を移動させる
ことができない場合があり、このように走査途中で走査
方向が変わると、完全な超音波画像を取得することがで
きないという問題点があった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、その目的は、マニュアル操作に
よって走査を行うに際し、超音波振動子の移動速度や方
向が一定でない場合でも、常に同じ解像度で、かつ完全
な超音波画像信号を取得することが可能な超音波検査装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、超音波振動子による受信信号を処理して
得られる１フレーム分の超音波画像情報を記憶するフレ
ームメモリと、このフレームメモリの前段に少なくとも
数音響ライン分の受信データとこれら各音響ラインの位
置信号とを記録可能な少なくとも２組のメモリ手段から
なる領域限定メモリと、この領域限定メモリの一つのメ
モリ手段が書き込みまたは書き換えを実行する間に、他
のメモリ手段では記録されている限定された情報がフレ
ームメモリにブロック転送するように切り換える切換手
段とを備え、マニュアル操作による各メモリ手段に記憶
可能な数の音響ライン分の走査を越えないように切換手
段の切り換えタイミングが設定されていることを特徴と
する。

【０００７】

【作用】このような構成を採用することによって、超音
波振動子の受信信号は、直接フレームメモリに書き込ま
れるのではなく、その時の超音波振動子の位置に関する
信号と共に一旦領域限定メモリに取り込まれる。即ち、
超音波振動子が作動して走査されると、その受信信号は
領域限定メモリを構成する複数のメモリ手段のいずれか
に書き込まれる。そして、所定の時間が経過するか、又
は所定の数の音響ライン分の受信データが書き込まれた
時に、切換手段によりこの領域限定メモリの一つのメモ
リ手段からフレームメモリにブロック転送される。従っ
て、フレームメモリには転送された分のデータが書き込
まれ、既にこの部分に過去のデータが記憶されている場
合には、その分の更新が行われる。この一つのメモリ手
段からフレームメモリへのデータの転送が開始すると、
他のメモリ手段でデータの書き込みまたは書き換えが実
行される。

【０００８】これによって、超音波振動子の移動速度や
方向、更には特定部分のみを往復動させた場合でも、フ
レームメモリには相互に時間的なずれがあるにもかかわ
らず、１フレーム分の完全な超音波画像データを記録す
ることができ、このデータを読み出すことによって、常
に同一の解像度で、完全な超音波画像を表示することが
できるようになる。

【０００９】従って、超音波振動子を高速で移動させて
も、低速で移動させても、同じ解像度の超音波画像を取
得することができる。また、全走査範囲のうちの任意の
領域において超音波振動子を移動させると、この間に取
得した１ないし複数ラインの走査データを取得して、こ
のデータと位置に関する信号とが逐次領域限定メモリに
取り込まれて、この領域におけるデータが書き換えられ
ることになり、適宜の位置で超音波振動子を動かすこと
によって、全走査範囲のうちから、特に観測が必要な部
位に限定して、その部位の微細な情報を取得したり、ま
た走査途中で超音波振動子を反対方向に動かしても、完
全な超音波画像をモニタ装置に表示することができるよ
うになる。この結果、マニュアル操作により行われる超
音波走査の操作性が極めて良好になる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１には、超音波検査装置の全体構成が示
されている。同図から明らかなように、本実施例の超音
波検査装置は、内視鏡Ｓにおける処置具等を挿通するた
めの挿通部Ｃを介して挿入される超音波プローブ１と、
この超音波プローブ１により取得した超音波画像に関す
る信号を処理して、画像表示するための超音波観測装置
２とから構成される。超音波プローブ１は、先端に単板
の超音波振動子10を装着したコントロールケーブル11を
有し、このコントロールケーブル11は、図２に示したよ
うに、超音波振動子10を遠隔操作により回転させるため
の多重のコイルばね12を可撓性スリーブ13内に挿通させ
て成るものである。また、このコイルばね12内には超音
波振動子10への信号伝送線14が挿通されている。

【００１１】一方、このコントロールケーブル11の他端
は、図３に示すように、トランスレータ20に着脱可能に
接続されている。トランスレータ20は、マニュアル操作
によって超音波振動子10をリニア方向に変位させること
によって走査を行うための操作手段であり、またこの走
査時における超音波振動子10の位置を検出する位置検出
機構としても機能する。従って、トランスレータ20は、
内視鏡Ｓの処置具導入部Ｅに着脱可能に装着される本体
ケーシング21を有し、この本体ケーシング21には操作部
材22が装着されている。操作部材22の先端部には指掛け
部22ａが設けられ、この指掛け部22ａを手指で押し引き
操作できるようになっている。

【００１２】操作部材22は、コントロールケーブル11と
着脱可能に連結され、かつばね25によって常時は突出す
る方向に付勢されており、この操作部材22をばね25に抗
して本体ケーシング21内に押し込むと、コントロールケ
ーブル11が押し引きされて、その先端に連結した超音波
振動子10が体腔壁に沿って移動し、その間に超音波信号
の送受信を行うことによりリニア走査が行われる。ま
た、図２に示すように、超音波振動子10の送受信面10ａ
を観察すべき体腔壁に正対させるように超音波振動子10
の回転方向の位置の調整を行うために、コイルばね12を
操作するための角度調整部材26が設けられている。更
に、コントロールケーブル11内に挿通されている信号伝
送線14は連結コネクタ15によって、回転側部材27ａと固
定側部材27ｂとから成るロータリ式信号伝達部材27の回
転側部材27ａに着脱可能に接続されるようになってい
る。そして、固定側部材27ｂはケーブル28に接続されて
いる。

【００１３】超音波振動子10の位置検出手段としては、
図３に示すように、操作部材22の操作ストローク位置を
検出する機構から成り、このために、操作部材22にはラ
ック29が刻設されており、このラック29は、エンコーダ
30の出力軸に連結したピニオン31と噛合している。ま
た、操作部材22の移動ストローク端位置には、リミット
スイッチ32が設けられており、このリミットスイッチ32
により検出される位置が超音波振動子10の走査ストロー
クの一方の端部位置となる。そして、この走査ストロー
ク端位置からエンコーダ30のインクリメント方向又はデ
クリメント方向の位置に関する信号を出力することによ
って、超音波振動子10の絶対位置を検出することができ
るようになっており、これらエンコーダ30及びリミット
スイッチ32からの位置検出信号は、ケーブル33により伝
送されるようになっている。なお、エンコーダとしてア
ブソリュート型のエンコーダを用いれば、リミットスイ
ッチを設ける必要はない。そして、このケーブル33は超
音波受信信号を伝送するケーブル28と共にコード34に挿
通され、このコード34の先端部には、超音波観測装置２
に着脱可能に接続されるコネクタ35が設けられている。

【００１４】一方、超音波観測装置２は、図１に示すよ
うに、信号処理部2aと、モニタ部2bとから構成される。
この信号処理部2aは、図４に示すように、超音波振動子
10から超音波の送信パルスを出射させるための送信回路
50と、この超音波振動子10で受信される反射エコー信号
を受信する受信回路51と、エンコーダ30及びリミットス
イッチ32からの超音波振動子10の位置に関する信号を検
出する位置検出回路53とを有する。送信回路50は送受信
制御回路54から出力される送信トリガによって作動し、
超音波振動子10から超音波送信パルスを出力させる。ま
た、送受信制御回路54は、位置検出回路53から出力され
る超音波振動子10の位置信号に基づいて制御される。即
ち、超音波振動子10が所定量動いたことをエンコーダ30
からの信号により検知した時に、この送受信制御回路54
から送信トリガが送信回路50に入力されて、該送信回路
50が作動し、送信パルスが体内に向けて入射される。

【００１５】また、受信回路51の出力側にはアナログ信
号処理回路55が接続されている。このアナログ信号処理
回路55は送受信制御回路54からの信号に基づいて作動
し、受信回路51から伝送される超音波受信信号の処理を
行う。このアナログ信号処理回路55においては、入力信
号のゲインコントロール，増幅及び検波等の処理が行わ
れる。そして、このようにして処理された信号はA/D 変
換器56によってデジタル信号に変換され、情報記録手段
に書き込まれる。

【００１６】ここで、情報記録手段は、１フレーム分の
画像データを記憶するフレームメモリ57と、１フレーム
のうち、数ライン分の走査データのみに限定して記憶さ
せることができる領域限定メモリ58とから成り、この領
域限定メモリ58はフレームメモリ57の前段に設けられ
る。この領域限定メモリ58は、図５に示したように、一
対のメモリ手段58ａ，58ｂから成り、これら各メモリ手
段58ａ，58ｂはスイッチS1を介してA/D 変換器56に接続
されている。また、それらの出力側にも、スイッチS2が
設けられており、このスイッチS2を介してフレームメモ
リ57に接続されている。そして、これらスイッチS1，S2
は切換手段を構成するものであり、連動して切り換わる
ようになっており、一方のメモリ手段58ａが書き込みモ
ードにある時には、他方のメモリ手段58ｂが読み出しモ
ードとなり、またメモリ手段58ａが読み出しモードとな
っているときには、メモリ手段58ｂは書き込みモードと
なる。更に、この領域限定メモリ58を構成するメモリ手
段58ａ，58ｂには、音響ラインの受信データと共に、書
込みアドレス信号発生器59からのアドレス信号が入力さ
れる。そして、この領域限定メモリ58には受信データが
逐次書き込まれ、所定時間経過した時にこの受信データ
がアドレス信号と共にフレームメモリ57にブロック転送
される。更に、この領域限定メモリ58は、前述したよう
に、２個のメモリ手段58ａ，58ｂから構成されることか
ら、一方のメモリ手段からフレームメモリ57にブロック
転送を行う間においても、他方のメモリ手段によって逐
次データの書き込みを行うことができる。また、フレー
ムメモリ57に１フレーム分の超音波画像データが書き込
まれると、読出し制御回路60から読出しアドレス発生回
路61を経てこのフレームメモリ57に読み出し駆動信号が
入力されて、該フレームメモリ57から超音波画像データ
が出力され、D/A 変換器62を介してアナログ信号に変換
されて、モニタ部2bに超音波画像が表示される。なお、
前述した信号処理部2aを構成する各回路や手段は、マイ
クロプロセッサ等から成るシステム制御手段63により制
御される。

【００１７】本実施例の超音波検査装置は前述のような
構成を有し、次に各図を参照しつつその作動について説
明する。いま、内視鏡Ｓが体内に挿入されると共に、超
音波プローブ１がその処置具等を挿通させるための挿通
部Ｃに挿通され、またトランスレータ20が処置具導入部
Ｅに装着された状態（図１の状態）にあるとする。そこ
で、操作部材22の指掛け部22ａを操作して、まずこの操
作部材22をトランスレータ20の本体ケーシング21内に限
度まで押し込む。これによって、超音波プローブ１の先
端に設けた超音波振動子10が内視鏡の挿入部における先
端部から仮想線で示した位置まで突出する。同時に、リ
ミットスイッチ32が作動して、この超音波振動子10が原
点位置にまで移動したことが検知されて、この信号が位
置検出回路53に送られる。

【００１８】この状態で、操作部材22を引き戻すように
操作すると、エンコーダ30から出力される位置検出信号
が刻々出力され、位置検出回路53に伝送される。そこ
で、このエンコーダ30からの位置検出信号に基づいて、
図６（ａ）で示したように、送信トリガが送信回路50に
印加され、この送信トリガによって、超音波振動子10が
作動して、同図（ｂ）に示したような超音波送信パルス
が入射される。そして、このようにして入射された超音
波信号は、体内における組織断層部分で反射され、この
反射エコーが超音波振動子10で受信されて、この受信信
号が受信回路51に伝送される。この受信信号は同図
（ｃ）に示したような波形となり、これをアナログ信号
処理回路55により同図（ｄ）に示したように増幅し、更
にさらに包絡線検波を行うことによって、同図（ｅ）に
示した信号波形が得られる。そして、このアナログ信号
処理回路55の出力信号は、A/D 変換器56を介して領域限
定メモリ58に逐次入力される。また、この受信データと
共に、アドレス信号が送受信制御回路54から書込みアド
レス信号発生器59を介して領域限定メモリ58のいずれか
のメモリ手段に書き込まれる。

【００１９】ここで、この領域限定メモリ58を構成する
一対のメモリ手段58ａ，58ｂは、数音響ライン分の走査
データが書き込まれるようになっており、しかもこのよ
うにして領域限定メモリ58に蓄積されたデータは、ブロ
ック転送により順次フレームメモリ57に転送される。ま
た、このデータ転送時においても、領域限定メモリ58へ
のデータの書き込み操作が継続し、逐次入力される走査
データは、この領域限定メモリ58に書き込まれることに
なり、所定の時間経過する毎に（又は所定の数のライン
分のデータが蓄積される毎に）、領域限定メモリ58から
フレームメモリ57にデータが転送されて、該フレームメ
モリ57に書き込まれる。このようにして、操作部材22を
図１の実線で示した位置にまで戻すと、超音波振動子10
が全走査範囲にわたって走査されて、その間における超
音波走査データがフレームメモリ57に格納されることに
なり、このデータがフレームメモリ57から読み出されて
モニタ部2bに表示される。

【００２０】ここで、この超音波検査装置における超音
波振動子10の走査は、マニュアル操作で行われるため、
必ずしも一定の速度で超音波振動子10を移動させること
はできない。しかしながら、たとえ超音波振動子10を高
速で動かした場合でも、また低速で動かした場合でも、
円滑かつ確実にすべてのラインの受信データをフレーム
メモリ57に取り込むことができるようになる。また、通
常の操作によって最も早い速度で超音波振動子10を走査
させた時にも十分な深さ方向の解像度が得られるように
超音波信号の送信タイミングを設定すること、即ち操作
部材22の指掛け部22ａをマニュアル操作で操作する際
に、前記各メモリ手段58ａ，58ｂに記憶可能な数の音響
ライン分の走査を越えないように設定することを条件と
して、送信間隔を設定すればよく、従って走査方向の解
像度の向上を図ることができる。

【００２１】また、走査方向においても、必ずしも一直
線に超音波振動子10を移動させるとは限らない。特に、
走査方向の解像度を上げるために、送信間隔を短くした
場合には、走査途中で超音波振動子10を戻る方向に変位
させてしまうことがある。しかしながら、この場合で
も、フレームメモリ57においては、２度ないしそれ以上
走査させた部位のみのデータが更新され、これ以外の部
位におけるデータは過去のものが残ることになり、多少
時間的なずれはあるにしても、１フレーム分全体の超音
波画像データが蓄積され、モニタ部2bには全体としては
完全な超音波画像を表示することができる。

【００２２】次に、全走査範囲にわたる超音波画像デー
タをフレームメモリ57に格納して、モニタ部2bに表示さ
れている超音波画像のうち、所定の部分を精査するため
に、この部分を再度又は繰り返し走査を行うことができ
る。この場合には、超音波振動子10を一度全走査範囲に
わたって走査し、１フレーム分のデータを取得した後
に、操作部材22を操作して超音波振動子10をこの精査す
べき位置にまで変位させて、操作部材22を限定された範
囲内で往復動させる。これによって、超音波振動子10が
その範囲における動きに応じて超音波パルスを体内に向
けて入射し、かつその反射エコーを受信する。そして、
この反射エコー信号は、走査ラインにおけるアドレス信
号と共に領域限定メモリ58に記憶され、所定時間経過す
ると（又は所定ラインの走査データを蓄積すると）、こ
の信号はフレームメモリ57に送られる。そして、このフ
レームメモリ57に記憶されているデータのうち、当該領
域における記憶データの書き換えが行われ、この走査領
域におけるリアルタイムの情報とそれ以外の部位は過去
の情報が合成されてモニタ部2bに表示され。

【００２３】なお、前述した実施例においては、信号処
理部2aを図４に示す回路構成により超音波受信信号の処
理を行うように構成したものを示したが、この回路構成
の一部又は全体をマイクロコンピュータにより構成する
ことができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、超音波
振動子を走査して得られた信号を、そのアドレス信号と
共に、逐次領域限定メモリに取り込み、この領域限定メ
モリからフレームメモリにブロック転送することによっ
て、完全な１フレーム分のデータとするように構成した
ので、超音波振動子を一定の方向に向けて、また一定の
速度で移動させなくても、全走査範囲のデータを取得し
てモニタに表示することができる。

【００２５】また、全走査範囲の一部分の領域のみを繰
り返し往復動させた時には、当該領域だけのデータを更
新し、これと他の領域におけるデータとを合成して表示
することができ、マニュアル操作による超音波振動子の
走査の操作性を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波検査装置の全体構成図である。

【図２】超音波プローブを構成するコントロールケーブ
ルの断面図である。

【図３】トランスレータの断面図である。

【図４】信号処理部の回路構成図である。

【図５】領域限定メモリの回路構成図である。

【図６】超音波走査の信号波形図である。

【符号の説明】

１ 超音波プローブ ２ 超音波観測装置 10 超音波振動子 20 トランスレータ 30 エンコーダ 32 リミットスイッチ 50 送信回路 51 受信回路 53 位置検出回路 54 送受信制御回路 55 アナログ信号処理回路 57 フレームメモリ 58 領域限定メモリ 58ａ，58ｂ メモリ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松中 敏行 東京都三鷹市牟礼６丁目22番１号 アロ カ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−194937（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−238235（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−265537（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−42152（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−68543（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−120002（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マニュアル操作によって走査される超音
   波プローブの超音波振動子から送信される超音波パルス
   の反射エコー信号と、前記超音波振動子の位置検出手段
   からの位置信号とに基づいて超音波画像を表示する超音
   波検査装置において、 前記超音波振動子による受信信号を処理して得られる１
   フレーム分の超音波画像情報を記憶するフレームメモリ
   と、 このフレームメモリの前段に少なくとも数音響ライン分
   の受信データとこれら各音響ラインの位置信号とを記録
   可能な少なくとも２組のメモリ手段からなる領域限定メ
   モリと、前記領域限定メモリの一つのメモリ手段が書き込みまた
   は書き換えを実行する間に、他のメモリ手段では記録さ
   れている限定された情報が前記フレームメモリにブロッ
   ク転送するように切り換える切換手段とを備え、 マニュアル操作による前記各メモリ手段に記憶可能な数
   の音響ライン分の走査を越えないように前記切換手段の
   切り換えタイミングが設定されていることを 特徴とする
   超音波検査装置。