JP2714101B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波探触子から被検体に対して超音波を
送受波し、これにより得た受信信号をA/D変換器により
ディジタル信号に変換し、このデータをフレームメモリ
に書込みTVスキャンして超音波断層像を表示系に表示す
る超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解剖学
的情報、Ｍモード像を代表例とする生体内の器官の運動
情報、血流イメージングを代表例とするドプラ効果を利
用した生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を用いて
診断に供するようにしている。

また超音波の生体内に対する走査方法の代表例なもの
には、電子走査機械走査とがある。ここで電子走査方法
について説明する。

すなわち複数の超音波振動子を併設してなるアレイ型
超音波探触子（プローブ）を用い、リニア電子走査であ
れば、超音波振動子の複数個を１単位とし、この１単位
の超音波振動子について励振を行ない超音波ビームの送
波を行なう方法であり、例えば順次１振動子づつピッチ
をずらしながら１単位の素子の位置が順々に変わるよう
にして励振してゆくことにより、超音波ビームの送波点
位置を電子的にずらしてゆく方法である。

そして超音波ビームがビームとして集束するように、
励振される超音波振動子は、ビームの中心部に位置する
ものと側方に位置するものとでその励振のタイミングを
ずらし、これによって生ずる超音波振動子の各発生音波
の位相差を利用し反射される超音波を集束（電子フォー
カス）させる。そして励振したのと同じ振動子により反
射超音波を受波して電気信号に変換して、各送受波によ
るエコー情報を例えば断層像として形成し、陰極線管等
に画像表示する。

またセクタ走査であれば、励振される１単位の超音波
振動子群に対し、超音波ビームの送波方向が超音波ビー
ム１パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子の励
振タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆくもの
であり、後の処理は基本的には上述したリニア電子走査
と同じである。

以上のようなリニア，セクタ電子走査の他に振動子
（探触子）を走査機構に取付け、走査機構を運動させる
ことにより超音波走査を行なう機械走査もある。

一方、映像方法には、超音波送受信にもとなう信号を
合成して断層像化するＢモード画像以外に同一方向固定
走査によるＭモード像が代表的である。これは、超音波
送受波部位の時間的変化を表わしたものであり、特に心
臓の如く動きのある臓器の診断には好適である。

また、血流イメージングを代表例とする超音波ドプラ
法は、生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を得て映
像化する方法であり、これを以下詳細に説明する。すな
わち、超音波ドプラ法は、超音波が移動物体により反射
されると反射波の周波数が上記物体の移動速度に比例し
て偏移する超音波ドプラ効果を利用したものである。

具体的には、超音波レートパルス（或いは連続波）を
生体内に送波し、その反射波エコーの位相変化より、ド
プラ効果による周波数偏移を得ると、そのエコーを得た
深さ位置における移動物体の運動情報を得ることができ
る。これによれば、生体内における一定位置での血流の
向き、乱れているか整っているかの流れの状態、流れの
パターン、速度の値等の血流の状態を知ることができ
る。

次に装置について説明する。すなわち超音波エコーか
ら血流情報を得るためには、ある所定方向に超音波パル
スを所定回数繰返して送波し、受波されたエコーを位相
検波上することにより位相情報を取出す。この信号をデ
ィジタル化し、動いていない或いは動きの遅い成分つま
りクラッタ成分を除去するために、ディジタルフィルタ
に通す。そしてフィルタを透過した信号を周波数解析す
る。ここで超音波ビームをセクタスキャンの画面に対応
させて一方側から他方側にスキャンしながら、前述の一
連の処理を行なうことにより、２次元に分布する血流の
情報を検出することができる。そして、前述の血流の方
向および速度を示した２次元血流速度像等の血流情報
と、別の系で得たＢモード像やＭモード像とを、DSC
（ディジタル・スキャン・コンバータ）にて重畳合成
し、TVモニタにて表示することができる。

次に第４図は従来の超音波スキャンにより超音波画像
１フレームを形成する超音波ラスタ＃１〜＃Ｎを示す図
である。従来では超音波スキャンは、第４図に示すよう
にラスタ＃１から順番にラスタ＃Ｎまでスキャンするノ
ンインタレススキャンを行なっていた。このため、１フ
レーム期間にかなりの時間を要し、心臓のように動きの
速い臓器を表示する際に生じるラスタ間の時間差に起因
する現象、すなわち心臓の弁の形が歪んだり、動きが折
返ったように表示されてしまう。この理由は次のように
説明できる。すなわち超音波送受信周期をT,ラスタ本数
をＮとすると、１フレームの画像を生成するのにNTの時
間を必要とする。すなわち、Ｎ＝256,T＝250μsecよりN
T＝64msecとなる。これに対して心臓の弁の動きは、異
常例や新生児ではもっとはやくなるため、時間分解能が
悪く、前述したように各フレーム間の画像が時間的にな
めらかにつながらないという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） これに対し、フレーム画像をなめらかにするため、イ
ンターレススキャンを採用する方法もある。このインタ
ーレススキャンは、飛越走査例えばODDフィールド（ラ
スタ＃1,＃３…＃Ｎ）をスキャンし、次にEVENフィール
ド（ラスタ＃2,＃４…）をスキャンする方法である。こ
れによれば、１フレームが２フィールドで構成されるこ
とから、従来の画像に比較して画像がなめらかになる。

しかしながら、１フィールド画像中の臓器等例えば心
臓のように動きのある場合、フィールド走査がなされな
い隙間のラスタは、ギザギザしたノイズを含む画像とな
り、画像全体がみずらいものとなっていた。

そこで本発明の目的は、動きのある場合であってもイ
ンタレススキャンによるノイズの発生を極力防止でき、
しかも超音波フレーム速度を速くし得、なめらかにつな
がった良好な超音波像を得る超音波診断装置を提供する
ことにある。

［発明の構成］ （課題を解決する為の手段） 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次の
ような手段を講じた。すなわち本発明は、超音波探触子
から被検体に対して超音波を送受波し、これによって得
た受信信号をA/D変換器によりディジタル信号に変換し
このデータを超音波走査におけるODD,EVENフィールド走
査毎に各フィールドメモリに書込み、この各フィールド
メモリからのデータを読出して表示系に表示する超音波
診断装置において、前記A/D変換器からのデータから前
記フィールドメモリに記憶された１フレーム前のデータ
を差分した差分データが所定値を越えると動きがあると
判定する動き検出回路と、動きのある場合に前記フィー
ルド走査にないラスタはこのフィールド走査前後のラス
タを補間して作成するライン間補間回路と、前記動き検
出回路の結果に基き動きのない場合には前記フィルード
走査にないラスタは１フィルード前のデータを取込み、
動きのある場合には前記ライン間補間回路からのデータ
を取込む制御手段と、を具備したものである。

（作 用） このような手段を講じたことにより、次のような作用
を呈する。動きのない場合にはフィールド走査にないラ
スタは、１フィルード前のデータが使用され、動きのあ
る場合には、フィールド走査にないラスタは、走査前後
のラスタから補間処理してデータが作成されるので、超
音波１フレームはノンインタレススキャン状態とほぼ同
じ状態になり、インタレススキャン時におけるギザギザ
したノイズを除去でき、良好な超音波像が得られる。ま
た超音波スキャン速度は、インタレススキャン速度であ
るので、超音波フレーム数は従来のノンインタレススキ
ャンに対し略２倍となり、動きの速い臓器を計測し表示
する場合であっても、フレーム間の画像がなめらかにつ
ながったように観察できる。

（実施例） 第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示
す概略構成図、第２図は動き検出回路の詳細な構成を示
す図、第３図（ａ）は本発明を適用した超音波インタレ
ススキャンを示す図、第３図（ｂ）は超音波１フレーム
におけるODDフィールドおよびEVENフィールドを示す図
である。以下超音波診断装置を図面を参照して説明す
る。

超音波探触子１は送受波回路２によって送信駆動さ
れ、これにより超音波探触子１の振動子から生体に超音
波パルスは送波される。そうすると、反射超音波は超音
波探触子１および送受波回路２により受波される。さら
にA/D変換器３でディジタル信号化されて第３図に示す
ように実線で示すようにODDフィールド（＃1,＃3,＃５
…＃Ｎ）の１フィールド分のデータがフィールドメモリ
４に書込まれる。そして次にフィールドメモリ４に点線
で示すようにEVENフィールド（＃2,＃4,＃６…）のデー
タが書込まれる。すなわちこの期間中にフィールドメモ
リ４から前記ODDフィールドのデータは読出され、フィ
ールドメモリ５に書込まれる。そしてマルチプレクサ６
にはフィールドメモリ４からEVENフィールドのデータが
入力され、またフィールドメモリ５からODDフィールド
のデータが入力される。

一方、上記期間中動き検出回路20にはA/D変換器３か
らODDフィールドのデータおよびフィールドメモリ５か
ら１フレーム前のODDフィールドのデータが入力され
る。そして動き検出回路20においては、第２図に示すよ
うな処理が行なわれる。すなわちディジタルLPF21,22に
それぞれ入力した現在のODDフィールドデータおよび１
フレーム前のODDフィールドデータは、フィルタリング
されラッチ回路23,24によりラッチされる。そして絶対
値回路25により現在のODDフィールドデータから１フレ
ーム前のODDフィールドデータが減算され、差分データ
は絶対値化される。そして絶対値回路25からの出力は、
コンパレータ26によりスレシホールドレベルTHと比較判
定される。すなわち絶対値回路25から出力される出力Ｐ
がスレシホールドレベルTHを越えると、動きあると判定
され検出信号s0を制御手段としてのマルチプレクサ７に
出力する。

ここで動き検出回路20の検出結果に基き、動きがない
と判定された場合には、検出信号s0は出力されない。こ
の場合、マルチプレクサ６に例えば前述したフィールド
メモリ４からEVENフィールドのデータが入力されると、
同時にEVENフィールド走査にないラスタデータすなわ
ち、フィールドメモリ５に記憶された１フィールド前の
ODDフィールドデータ＃1,＃3,＃５…データがマルチプ
レクサ６に入力され、このマルチプレクサ６により合成
される。したがって、動きのない場合、EVENフィールド
走査期間中には１フィールド前のODDフィールドデータ
が用いられ、またODDフィールド走査期間中には１フィ
ールド前のEVENフィールドデータが用いられて、あたか
もノンインタレススキャンのようになり、画像がなめら
かにつながったようになる。

一方、動き検出回路20から検出信号s0が得られる場合
には、検出信号s0はマルチプレクサ７に入力する。また
フィールドメモリ５からのODDフィールドデータは、マ
ルチプレクサ６を介しマルチプレクサ７に入力する。さ
らにフィルードメモリ５に格納されているODDフィール
ドデータは、１ラインメモリ31に１ラインすなわち１ラ
スタのデータが書込まれると共に、ライン間補間回路32
に前記１ラインメモリ31からの１ライン前のラスタデー
タおよび現在のラスタデータが入力され、これにより両
者の前後ラスタデータとが補間され補間データが作成さ
れる。すなわち前記ODDフィールド走査期間中にないラ
スタつまりEVENフィールド（＃2,＃４…）データは、前
記補間データが用いられる。そしてマルチプレクサ７に
ライン間補間回路32からの補間データが入力され、動き
のある場合でもマルチプレクサ７によりODDフィールド
データとライン間の補間データとが合成される。さらに
座標変換および補間回路９によりデータの座標が変換さ
れ、補間処理され、フレームメモリ10に書込まれる。さ
らにデータは、フレームメモリ10から読出されてTV表示
部11に表示される。

このように本実施例によれば、動きのない場合にはフ
ィールド走査にないラスタは、１フィルード前のデータ
が使用され、動きのある場合には、フィールド走査にな
いラスタは、フィールド走査前後のラスタから補間処理
してデータが作成されるので、超音波１フレームはノン
インタレススキャン状態とほぼ同じ状態になり、インタ
レススキャン時におけるギザギザしたノイズを除去で
き、良好な超音波像が得られる。また超音波スキャン速
度は、インタレススキャン速度であるので、超音波フレ
ーム数は従来のノンインタレススキャンに対し略２倍と
なり、動きの速い臓器を計測し表示する場合であって
も、フレーム間の画像がなめらかにつながったように観
察できる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば動き検出回路は、１フレーム間の差分以外に
も数フレーム間の差分の和または分散等を用いてもよ
い。動き検出時のライン間補間も、２ライン間とせずに
数ラインの補間フィルタとして、動きの度合いに応じて
フィルタのカット・オフ周波数を変えると一層良くな
る。また一歩進めて前のフィールドのデータと同じフィ
ールド間の補間データを、動きの度合いに応じて加算す
るという方法も考えられる。このほか本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論であ
る。

［発明の効果］ 本発明によれば、A/D変換器からのデータからフィー
ルドメモリに記憶された１フレーム前のデータを差分し
た差分データが所定値を越えると動きがあると判定する
動き検出回路と、動きのある場合にフィールド走査にな
いラスタはこのフィールド走査前後のラスタを補間して
作成するライン間補間回路と、前記動き検出回路の結果
に基き動きのない場合には前記フィルード走査にないラ
スタは１フィルード前のデータを取込み、動きのある場
合には前記ライン間補間回路からのデータを取込む制御
手段とを具備したたので、超音波１フレームはノンイン
タレススキャン状態とほぼ同じ状態になり、インタレス
スキャン時におけるギザギザしたノイズを除去でき、良
好な超音波像が得られる。また超音波スキャン速度は、
インタレススキャン速度であるので、超音波フレーム数
は従来のノンインタレススキャンに対し略２倍となり、
動きの速い臓器を計測し表示する場合であっても、フレ
ーム間の画像がなめらかにつながったように観察できる
超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置を示す概略ブロッ
ク図、第２図は第１図に示す動き検出回路の詳細な回路
を示す図、第３図は本発明を適用したインタレススキャ
ンを示す概略構成図、第４図はノンインタレススキャン
を示す概略構成図である。 １……超音波探触子、２……送受波回路、３……A/D変
換器、4,5……フィールドメモリ、6,7……マルチプレク
サ、９……座標変換および補間回路、10……フレームメ
モリ、11……TV表示部、20……動き検出回路、21,22…
…ディジタルLPF、23,24……ラッチ回路、25……絶対値
回路、26……コンパレータ、31……１ラインメモリ、32
……ライン間補間回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波探触子から被検体に対して超音波を
   送受波し、これによって得た受信信号をA/D変換器によ
   りディジタル信号に変換しこのデータを超音波走査にお
   けるODD,EVENフィールド走査毎に各フィールドメモリに
   書込み、この各フィールドメモリからのデータを読出し
   て表示系に表示する超音波診断装置において、前記A/D
   変換器からのデータから前記フィールドメモリに記憶さ
   れた１フレーム前のデータを差分した差分データが所定
   値を越えると動きがあると判定する動き検出回路と、動
   きのある場合に前記フィールド走査にないラスタはこの
   フィールド走査前後のラスタを補間して作成するライン
   間補間回路と、前記動き検出回路の結果に基き動きのな
   い場合には前記フィルード走査にないラスタは１フィル
   ード前のデータを取込み、動きのある場合には前記ライ
   ン間補間回路からのデータを取込む制御手段と、を具備
   したことを特徴とする超音波診断装置。