JP2825537B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JP2825537B2 JP19238189A JP19238189A JP2825537B2 JP 2825537 B2 JP2825537 B2 JP 2825537B2 JP 19238189 A JP19238189 A JP 19238189A JP 19238189 A JP19238189 A JP 19238189A JP 2825537 B2 JP2825537 B2 JP 2825537B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像メモリ(超音波走査線メモリ)を備え
た超音波診断装置に関し、特に、超音波画像を繰り返し
観測(観察計測)可能で、かつ任意の超音波画像を選択
静止して観測が可能であり、律動部位などの動体観測や
機能把握に好適なメモリ制御技術に関するものである。
〔従来技術〕
従来の超音波診断装置は、超音波走査線メモリをフレ
ームメモリ(表示用メモリ)に書き込む前の作業用バッ
ファメモリとして使用しているのみであり、多くの画面
を記憶して繰り返し観測するためにはフレームメモリの
多段化や外部記憶媒体(例えばVTR)の接続を考慮しな
ければならなかった。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記従来技術では、律動部位(例え
ば、心臓)の超音波画像などにおいて、一周期を繰り返
し観測したい場合は、フレームメモリの多段化を行う
と、フレームメモリの容量が膨大となるという問題があ
った。そこで、VTRなどの外部記憶媒体に頼らざるを得
ない。
また、任意の画面を静止して観測したい場合、計測し
たい画像が動いているため所望の画像を静止する時期
(タイミング)が難しいという問題があった。
またVTRでは、コマ数に制限があるため細部がとぶ場
合があり、かつスロー再生にしても細部を観測するのが
難しいという問題があった。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもの
である。
本発明の目的は、VTR等の外部記憶媒体を用いること
なく、任意の連続画像を繰り返し観測をすることができ
る技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、所望の静止画像を多画面の中よ
り検索することができる技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、メモリを多数使用するにもかか
わらず容易に回路を実現することができる技術を提供す
ることにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであ
ろう。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するために、本発明は、超音波を送受
波する超音波探触子と、該超音波探触子から超音波を被
検体に向けて打ち出し、その反射波を受波する超音波送
受波回路と、該超音波送受波回路の出力受波信号をディ
ジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路
と、該アナログ・ディジタル変換回路のディジタル出力
データを書き込む画像メモリと、該画像メモリから読み
出したデータをアナログ信号に変換するディジタル・ア
ナログ変換回路と、該ディジタル・アナログ変換回路の
アナログ出力信号を入力して超音波画像を表示する表示
装置を備えた超音波診断装置において、前記アナログ・
ディジタル変換回路のディジタル出力データを書き込む
作業用バッファメモリと、少なくとも1画面分以上の超
音波画像データを超音波走査線単位で格納する超音波走
査線メモリ群と、前記作業用バッファメモリのデータと
前記超音波走査線メモリ群のデータとを選択して前記画
像メモリに出力するデータを切り換える切換手段と、前
記各メモリの書き込み、読み出しのアドレスを超音波走
査線単位で行うよう制御すると共に前記超音波走査線メ
モリ群から任意のアドレス範囲の超音波走査線を読み出
すよう制御するメモリアドレス制御手段とを設けたこと
を最も主要な特徴とする。
〔作用〕
前述した手段によれば、アナログ・ディジタル(A/
D)変換された超音波エコー信号は、作業用バッファメ
モリを介した後、超音波走査線単位で少なくとも超音波
画像1画面以上の超音波走査線データとして超音波走査
線メモリ群に書き込まれる。このとき、検者による選択
に基づいてメモリアドレス制御手段は、該超音波走査線
メモリ群の内容を読み出してフレームメモリである画像
メモリに書き込ませるか、作業用バッファメモリからの
リアルタイム超音波走査線データを画像メモリに書き込
ませるかを制御する。検者が超音波走査線メモリ群を選
択した場合には、さらに超音波走査線単位で超音波走査
線メモリ群から読み出す超音波画像データの範囲指定を
行うか、あるいは、いわゆるフリーズ表示のための画像
検索を行うかを検者が選択可能となり、メモリアドレス
制御手段は、検者の選択に基づいて、範囲内の画像領域
のみのリアルタイム表示を表示させるか、あるいは、所
定のフレームの画像を表示させる。
このように、本願発明の超音波診断装置では、少なく
とも1画面分以上の超音波走査線データ(超音波画像デ
ータ)を超音波走査線単位で格納する超音波走査線メモ
リ群を有し、メモリアドレス制御手段がディジタル・ア
ナログ変換器(D/A変換器)にディジタル出力データを
出力するフレームメモリである画像メモリに入力される
ディジタル画像を、作業用バッファメモリの出力か、あ
るいは、超音波走査線メモリ群の出力かを選択すること
によって、VTR等の外部記憶媒体を用いることなく、任
意の連続画像を繰り返し観測することができる。
また、本願発明の超音波診断装置では、超音波走査線
メモリ群への超音波走査線データ(超音波画像データ)
の書き込みおよび読み出しを超音波走査線単位とするこ
とによって、該超音波調査線メモリと従来から超音波走
査線単位での波形データの書き込みおよび読み出しを行
っていた作業用バッファメモリとへの波形データの書き
込み、および該各メモリからの読み出しを制御するメモ
リアドレス制御手段を共通に使用することが可能となる
ので、実施回路を容易に実現することが可能となる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明
する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機
能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明
は省略する。
〔実施例I〕 第1図は、本発明の超音波診断装置の実施例Iの概略
構成を示すシステムブロック図である。
本実施例Iの超音波診断装置は、第1図に示すよう
に、超音波を送受波する超音波探触子1、この超音波探
触子1から超音波を被検体に向けて打ち出し、その反射
波を受波する超音波送受波回路2、この超音波送受波回
路2の出力受波信号をディジタル信号に変換するアナロ
グ・ディジタル(A/D)変換器3、このA/D変換器3の出
力であるディジタルデータを書き込む作業用バッファメ
モリ(超音波走査線メモリ)4、この作業用バッファメ
モリ4から読み出したデータを格納する超音波走査線メ
モリ群5、前記作業用バッファメモリ4のデータと超音
波走査線メモリ群5のデータとを選択して表示する切換
器6、表示画像を構成するフレームメモリ7、アナログ
信号に変換するディジタル・アナログ(D/A)変換回路
8、このD/A変換回路8のアナログ出力信号を入力して
超音波画像を表示する表示装置9、前記超音波送受波回
路2,作業用バッファメモリ4,超音波走査線メモリ群5,フ
レームメモリ7等を制御するメモリアドレス制御部10、
走査制御卓11及び心電計12で構成されている。
前記メモリアドレス制御部10は、リード・ライト・タ
イミング(Read/Write・Timing)出力ポート101、作業
用バッファメモリ・リード・ライトアドレスポート10
2、超音波走査線メモリ群・リード・ライトアドレスポ
ート103、フレームメモリ・リード・ライトアドレスポ
ート104、心電計(ECG)12からの信号を入力するECG・
R波入力ポート105、例えばマイクロコンピュータから
なる中央処理装置(MPU)106、キースイッチ入力ポート
107、クロック発生器(OSC)108、OS用ROM109、作業用R
AMで構成されている。
前記中央処理装置(MPU)106は、以下の制御を行う。
(1)1画面当りの超音波走査線本数の制御を行う。
(2)前記超音波送受波回路2,作業用バッファメモリ4,
超音波走査線メモリ群5,フレームメモリ7等の動作タイ
ミング(各メモリのリード・ライト制御)及び各メモリ
のアドレスの設定を行う。
(3)心電波形のR波とR波との間隔の回転再生(R−
R・Loop)時の各メモリの制御を行う。
前記操作制御卓11には、超音波画像を観測する場合の
設定を行う観測(Review)キーRVK、心電波形のR波と
R波との間隔の回転再生を行う場合の設定を行うR−R
・LoopキーRRLK、所望の画像を検索(Search)する検索
キーSKが備えられている。
第2図は、前記超音波走査線メモリ群5の詳細な構成
を説明するための図であり、1本の超音波走査線による
データを記憶するためのメモリが超音波走査線数nに対
応する数nだけ、X軸方向に設けられている。そして、
1個の超音波走査線メモリのY軸方向に深度データ、Z
軸方向にエコー信号に基づく輝度データが記載されるよ
うになっている。
すなわち、超音波走査線メモリ群5には、n本の超音
波走査線のデータが記憶でき、例えばm本の超音波走査
線で1画像(=1フレーム)を構成する場合、n/m(た
だし、n>m)個の画像が記憶可能となる。このように
超音波走査線単位で大容量のメモリを使用すれば、メモ
リ空間全てが有効活用されているので、超音波走査線数
に反比例して記憶可能フレーム数を容易に増加させるこ
とができる。
次に、本実施例Iの超音波診断装置の動作を説明す
る。
第1図において、超音波送受波回路2からの送波信号
を超音波探触子1に送り、この送波信号に基づいて超音
波探触子1から被検体に向けて超音波が放射され、その
反射波(エコー)が超音波探触子1に戻ってきて超音波
受波信号に変換され、超音波送受波回路2に再入力され
て増幅される。この増幅されたアナログ信号は、A/D変
換器3に入力されてディジタルデータに変換され、この
ディジタルデータは、フレームメモリ7に画素単位で書
き込むための作業用バッファメモリ4に書き込まれる。
作業用バッファメモリ4の出力は、超音波走査線メモリ
群5と切換器6に入力され、超音波走査線メモリ群5に
は超音波走査線毎に順次記憶され続ける。超音波走査線
メモリ群5の出力は切換器6に入力され、作業用バッフ
ァメモリ4と超音波走査線メモリ群5との出力データを
操作制御卓11によって切換えられる。切換器6が作業用
バッファメモリ4の直接出力をフレームメモリ7へ受け
渡す場合は、超音波探触子1により受波された超音波デ
ータが、リアルタイムでフレームメモリ7からD/A変換
器8を経由して表示装置9に表示され、この表示画面を
観測することができる。また、切換器6が超音波走査線
メモリ群5の出力データを選択した場合には、記憶され
続けていた超音波データが、フレームメモリ7とD/A変
換器8を経由して表示装置9に表示され、その表示画面
を観測することができる。この場合、操作制御卓11によ
りメモリアドレス制御部10を統轄することが可能である
ので、超音波走査線メモリ群5の任意アドレス空間の繰
り返し観測や画像を検索することができる。
また、操作制御卓11によりR−R・LoopキーRRLKが設
定されると、作業用ROM110に格納されている心電波形の
R波とR波との間隔データを、MPU106の制御により読み
出して、フレームメモリ7に書き込まれる。フレームメ
モリ7に書き込まれているデータを読み出して、心電波
形のR波とR波との間隔を、D/A変換器8を経由して表
示装置9の表示画面上に表示することができる。
以上の説明からわかるように、本実施例Iによれば、
超音波エコー信号をアナログ・ディジタル(A/D)変換
し、作業用バッファメモリ4を介した後、超音波走査線
メモリ群5に超音波走査線単位で超音波画像を多数画面
書き込み、この超音波走査線メモリ群5の内容を読み出
してフレームメモリ7に書き込むか、作業用バッファメ
モリ4からのリアルタイム超音波走査線データをフレー
ムメモリ7に書き込むかを操作制御卓11により選択し、
超音波走査線メモリ群5のデータを選択した場合、操作
制御卓11により超音波走査線単位の任意メモリ範囲にお
ける繰り返し観測か、画像検索かを選択制御することに
より、律動部位の形体観測を容易に行うことができる。
また、メモリ内の画面を検索できるので、所望の静止
画像が得られる。これにより、例えば、心臓などの律動
画像の場合、同一位相の画面が数箇所得られるので、各
静止画像よりの計測データを平均化し、臨床上信憑性の
高いデータが得られる。
また、作業用バッファメモリ4から読み出しフレーム
メモリ7に書き込む時と、超音波走査線メモリ群5に書
き込み読み出す時のY座標アドレス発生制御回路が同時
に使用できるので、メモリを多数使用しているにもかか
わらず実施回路を容易に実現することができる。
また、R−R・Loop表示機構を設けたので、心電波形
のR波とR波との間隔データを、MPU106の制御により読
み出して、フレームメモリ7に書き込まれるので、フレ
ームメモリ7に書き込まれているデータを読み出して、
心電波形のR波とR波との間隔を、D/A変換器8を経由
して表示装置9の表示画面上に表示することができる。
また、超音波走査線(ライン)数の減らしてフレーム
レイトを向上させる場合、記憶画面数が増え、再生時の
スローモーションによる緻密な観測が可能である。
また、フレームメモリ構成に対してメモリ数が少なく
できる。例えば、ライトメモリ容量512、階調8ビット
(bit)、1画面当りのラインメモリ数100本、n画面と
すると、 512×8×100×n(本発明):1024×1024×8×n(従
来)=1:20.48となる。
〔実施例II〕
第3図は、本発明の超音波診断装置の実施例IIの概略
構成を示すシステムブロック図である。
本実施例IIの超音波診断装置は、第3図に示すよう
に、超音波探触子1は超音波を直接送受信するものであ
り、被検体内の血流情報をドプラ検波部2dへ、また被検
体内の組織情報を反射エコー検出部2eへ、それぞれ情報
提供するものである。
ドプラ検波部2dは、ドプラ効果を利用してドプラ信号
を検波し、A/D変換器3dによりデジタル信号に変換され
る。
カラー演算部13は、前記A/D変換器3dから出力される
デジタル信号を入力し血流速度、速度分散反射強度等の
血流諸元のカラードプラ量を演算するもので、その内部
には血流速度を演算する速度演算部13aと、速度分散を
演算する分散演算部13bと、反射強度を演算する反射演
算部13cとを有している。
一方、反射エコー検出部2cは、超音波エコー信号を増
幅し、A/D変換器3eにてデジタル信号に変換される。カ
ラーディジタルスキャンコンバータ(カラーDSC)14
は、前記カラー演算部13から出力される血流諸元のデー
タと前記A/D変換器3eから出力される白黒の組織データ
とを混合し、カラーディジタル信号に変換すると共に順
次連続する超音波走査線毎の超音波データを長時間記憶
する機能をもつものであり、その内部には前記血流諸元
のデータと白黒の組織データとを混合してカラーディジ
タル信号に変換するカラーエンコーダ回路15と、このカ
ラーエンコーダ回路15から出力される赤(R)、緑
(G)、青(B)の三原色についてのカラーデジタル信
号を超音波走査線毎に記憶しておく作業用バッファメモ
リ4r(赤色用),4g(緑色用),4b(青色用)と、これら
の作業用バッファメモリ4r,4g,4bからデータを読み出し
長時間分の超音波走査線データを記憶するための超音波
走査線メモリ群5r(赤色用),5g(緑色用),5b(青色
用)と、前述の作業用バッファメモリ4r,4g,4bの各出力
と超音波走査線メモリ群5r,5g,5bの出力とを選択する切
換器6r(赤色用),6g(緑色用),6b(青色用)と、この
切換器6r,6g,6b出力をTV同期で呼び出すためのフレーム
メモリ7r(赤色用),7g(緑色用),7b(青色用)とから
成る。このフレームメモリ7r,7g,7bの出力はD/A変換器8
r(赤色用),8g(緑色用),8b(青色用)にそれぞれ入
力されアナログ信号となり表示装置9により観測可能と
なる。
操作制御卓11では、リアルタイム像観測か記憶観測か
の設定信号を切換器6r〜6bに出し、記憶像観測時には、
メモリアドレス制御部10を直接制御し、超音波走査線メ
モリ群5r,5g,5bの記憶画像観測領域の設定、及び静止画
像アドレスの設定などを行う。なお、前記メモリアドレ
ス制御部10は、前記実施例Iと同様の構成となってい
る。
以上の説明からわかるように、本実施例IIによれば、
外部記憶媒体を接続することなく、またメモリ容量が白
黒に比べ3倍の大容量となるカラーDSC14を有する装置
において、必要最小限のメモリ容量の追加で断層像なら
びに時間軸移動像(Mモード像、Dモード像等)の記憶
時間延長が可能となり、カラー画像においても記憶画像
の繰り返し観測及び静止画像検索ができ、心房、心室内
の血流状態把握に有効である。
以上、本発明を実施例にもとずき具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である
ことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上、説明したように、本発明によれば、VTR等の外
部記憶媒体を用いることなく、任意の連続画像を繰り返
し観測することができる。
また、所望の静止画像を多画面の中より検索すること
ができる。
また、メモリを多数使用するにもかかわらず実施回路
を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の超音波診断装置の実施例Iの概略構
成を示すシステムブロック図、 第2図は、前記超音波走査線メモリ群5の詳細な構成を
説明するための図、 第3図は、本発明の超音波診断装置の実施例IIの概略構
成を示すシステムブロック図である。 図中、1……超音波探触子、2……送受波回路、3……
A/D変換器、4……作業用バッファメモリ、5……超音
波走査線メモリ群、6……切換器、7……フレームメモ
リ、8……D/A変換器、9……表示装置、10……メモリ
アドレス制御部、11……操作制御卓、12……心電計(EC
G)、13……カラー演算部、14……カラーDSC、15……カ
ラーエンコーダ回路。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) A61B 8/08 G01N 29/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波を送受波する超音波探触子と、該超
    音波探触子から超音波を被検体に向けて打ち出し、その
    反射波を受波する超音波送受波回路と、該超音波送受波
    回路の出力受波信号をディジタル信号に変換するアナロ
    グ・ディジタル変換回路と、該アナログ・ディジタル変
    換回路のディジタル出力データを書き込む画像メモリ
    と、該画像メモリから読み出したデータをアナログ信号
    に変換するディジタル・アナログ変換回路と、該ディジ
    タル・アナログ変換回路のアナログ出力信号を入力して
    超音波画像を表示する表示装置を備えた超音波診断装置
    において、 前記アナログ・ディジタル変換回路のディジタル出力デ
    ータを書き込む作業用バッファメモリと、少なくとも1
    画面分以上の超音波画像データを超音波走査線単位で格
    納する超音波走査線メモリ群と、前記作業用バッファメ
    モリのデータと前記超音波走査線メモリ群のデータとを
    選択して前記画像メモリに出力するデータを切り換える
    切換手段と、前記各メモリの書き込み、読み出しのアド
    レスを超音波走査線単位で行うよう制御すると共に前記
    超音波走査線メモリ群から任意のアドレス範囲の超音波
    走査線を読み出すよう制御するメモリアドレス制御手段
    とを設けたことを特徴とする超音波診断装置。
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