JP3088294B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波診断装置に関
し、特に、画像データの書き込み及び読み出し制御に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図５には従来の超音波診断装置の構成が
示されている。超音波の送受波により得られた受信信号
（エコーデータ）は、送受信回路１０においてデジタル
信号に変換された後、画像処理部１２に入力される。画
像処理部１２は受信信号に基づいて各種の超音波画像
（二次元断層画像、二次元ドプラ画像など）を形成する
複数の処理部１４で構成されている。例えば二次元断層
画像と二次元ドプラ画像とを重ね合わせて表示するため
には、それらの画像データを画像処理部１２から同期出
力させる必要があり、そのために各処理部１４ごとに遅
延部１６が設けられている。すなわち、遅延部１６は各
種の画像データの出力タイミングを調整して時相の一致
を行うものである。

【０００３】ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）１
８は画像データの座標変換機能や画像合成機能などを有
し、送受波が行われた座標系から表示の座標系への座標
変換を行い、また必要な画像合成を行って、各フレーム
の表示データを生成する。その表示データはフレームメ
モリ２０にいったん格納された後、Ｄ／Ａ変換器２２に
おいてアナログ信号に変換され、そのアナログ信号に変
換された表示データが表示器２４に出力される。

【０００４】ここで、フリーズ操作が行われると、いま
までのリアルタイムでの取り込みがある時相で停止し、
サーチ機能を利用してフリーズ時点から所定時点までの
画像を再現できる。

【０００５】その際、ある時相又はある期間内の画像デ
ータを保存（ストア）させるストア操作が行われた場
合、その画像データは一般に外部ストアメモリ２６に蓄
積され、必要に応じて、その蓄積された画像データが読
み出されて画面表示される。

【０００６】図６には、画像データから表示データへの
変換処理が模式的に示されている。（Ａ）に示すよう
に、走査面３０は超音波ビーム３２を走査することによ
り形成される。この例ではいわゆるセクタ走査が実行さ
れており、超音波ビーム３２は円弧状に走査されてい
る。このような走査面３０の形成により、（Ｂ）に示す
ように、ｒ及びθの直交座標系でエコーデータが取り込
まれる。なお、（Ｂ）において３２Ａは超音波ビーム上
のエコーデータを示している。

【０００７】この１走査面に相当する画像データは、
（Ｃ）に示すように、ＤＳＣ１８の作用により、表示デ
ータに変換される。すなわち、極座標から直交座標への
座標変換が実行され、また必要に応じて複数の画像デー
タが合成される。（Ｃ）におけるＳは実際の超音波画像
の部分を示しており、Ｔはそれ以外の表示部分を示して
いる。

【０００８】よって、図５に示した外部ストアメモリ２
６にはストア指定されたフレームの表示データが格納さ
れるが、その格納に当たっては、実際の超音波画像に相
当するデータの他に、それ以外の部分のデータも格納さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】したがって、ストア操
作を行った場合、実際の超音波画像のデータ以外のデー
タも格納されるため、ストアのための記憶を効率的に行
うことができなかった。すなわち、本来必要でない無駄
なデータの書き込みが行われていた。特に、図７に示す
ように、走査範囲がθ１からθ２に減縮されたような場
合でも、各フレームで常に同じストア容量が必要であっ
た。

【００１０】また、従来においては、ストアのための専
用のメモリを用意する必要があり、またストアのために
表示データのコピーなどの処理を別途行う必要があり、
時間がかかるという問題があった。

【００１１】また、従来においては、フリーズ後に二次
元断層画像と二次元ドプラ画像の合成を行ったり、フリ
ーズ後にそのような合成画像の分離を行ったりすること
が困難であり、すなわちフリーズ後の表示データの再構
成は困難であった。

【００１２】更に、従来においては、各画像処理ごとに
独立して遅延部を設ける必要があった。

【００１３】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、超音波診断装置において、無
駄なデータ書き込みを行うことなく、効率的なデータの
書き込みを行うことにある。

【００１４】また、本発明の目的は、ストアのための専
用メモリを必要とせずにフリーズされたデータのストア
を行うことにある。

【００１５】また、本発明の目的は、フリーズ後におい
てもデータの再構成を行えるようにすることにある。

【００１６】更に、本発明の目的は、超音波診断装置の
構成を簡易化することにある。

【００１７】

【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、超音波の送受波により得られたエコーデ
ータに基づいて、各フレームごとに、互いに異なる複数
の画像データを生成する複数の画像処理部と、前記互い
に異なる複数の画像データの合成機能及び表示データへ
の変換機能を有し、表示データを表示手段へ出力する画
像変換手段と、前記複数の画像処理部と前記画像変換手
段との間に設けられ、バッファ用、フリーズ用及びスト
ア用のメモリとして機能する手段であって、超音波の送
受波範囲に従う各画像データの容量に適応した記憶容量
で各画像データが格納される記憶手段と、前記記憶手段
を制御する手段であって、ストアされた画像データの上
書きを禁止し、上書きが禁止されたストア領域以外の領
域をバッファ領域として利用しつつ画像データの書き込
み制御及び読み出し制御を行う制御手段と、を含み、前
記制御手段は、前記各画像処理部の処理時間の相違に応
じて、前記記憶手段からの前記互いに異なる複数の画像
データの読み出しタイミングを調整することを特徴とす
る。

【００１８】上記構成によれば、画像処理部と画像変換
手段との間には、バッファメモリ、フリーズメモリ及び
ストアメモリとして機能する記憶手段が設けられ、その
記憶手段は制御手段により制御される。記憶手段には画
像変換前のデータすなわち実際のエコーデータが格納さ
れ、表示画像を構成する超音波画像以外の部分のデータ
は格納されないため、迅速かつ効率的な記憶を実現でき
る。特に、走査範囲が制限された場合に、本発明によれ
ば、その走査範囲に対応させて記憶容量を少なくできる
利点がある。

【００１９】また、記憶手段はバッファメモリとして機
能するため、各画像データの読み出しタイミングを調整
すれば、従来必要であった遅延回路のような構成が不要
となる。すなわち、上記構成によれば、記憶手段からの
データの読み出しタイミング調整のみによって各画像デ
ータの時相調整を行うことができ、例えば二次元断層画
像と二次元ドプラ画像とが別々に形成され、その形成時
間に時間的なずれがある場合には、読み出しタイミング
の調整によりその時間的なずれを補償できる。よって、
遅延回路を別途設ける必要がなくなる。もちろん、その
ような読み出しタイミングの調整は例えば送受信条件あ
るいは実際の処理時間に基づいて行うことができ、その
場合、画像変換手段の要求に応じて、合成する複数の画
像の同時読み出しあるいは連続読み出しを採用できる。

【００２０】更に、記憶手段上の画像データに対してフ
リーズをかけ、更にストアをかけることによりその画像
データに対する上書きが禁止される。ストアされた画像
データは後に読み出して画像表示可能である。もちろ
ん、ストアする画像データの最大個数を考慮して記憶手
段の記憶容量が設定される。このように本発明によれ
ば、ストア用のメモリを別途設けることなく、画像処理
部と画像変換手段の間に設けた記憶手段をストア用のメ
モリとして機能させることができる。

【００２１】制御手段は、画像データの書き込み制御及
び読み出し制御を行うものであり、例えばリングバッフ
ァのようなメモリで構成され、各画像データが記憶手段
の書き込み可能領域にいったん書き込まれ、また所定の
タイミングで各画像データが読み出される。もちろん、
フリーズされた画像データは所定のフリーズ解除の命令
があるまで保存される。フリーズされた画像データは加
工されない状態で記憶手段に保存されているため、従来
とは異なりフリーズ後であっても、ユーザーの希望に応
じて、複数の画像の合成表示や並列表示などを行える。

【００２２】本発明の好適な態様では、前記各画像デー
タは、複数本の超音波ビームデータに相当するクラスタ
単位で前記記憶手段に書き込まれることを特徴とする。

【００２３】各フレームの画像データの容量は走査範囲
や診断距離などに応じて異なり、すなわち画像データは
可変長データである。このような可変長データを複数個
分、記憶手段に前詰めで記憶した後において、１又は複
数の画像データに対してフリーズをかけると、記憶手段
上で次に書き込み可能な領域は離散的に存在することに
なる。この場合、引き続いてフレーム単位で画像データ
の書き込みを行うと、１つの画像データの記憶容量には
達しない程度の中途半端な空き領域が発生してしまい、
効率的な記憶を行うことはできない。

【００２４】そこで、上記構成に従って固定長のクラス
タ単位で画像データの書き込みを行えば、そのような問
題を解消できる。すなわち、記憶手段は多数のクラスタ
で区分され、各画像データは１又は複数のクラスタを利
用して記憶される。この場合において、ある画像データ
をフリーズしても、それに対応する１又は複数のクラス
タが書き込み禁止になるだけであり、他の画像データは
それ以外のクラスタを利用して記憶され、中途半端な空
き領域が存在することを防止できる。もちろん、ある画
像データがＭ個のクラスタによって格納される場合、最
後のＭ番目のクラスタには実質的にデータが存在しない
空き領域が若干発生するが、クラスタを適当な大きさに
設定しておけば、その空き領域としてはそれを実質的に
無視できるような小さな領域にすることができる。クラ
スタの容量は、最も深い診断距離をもった超音波ビーム
１本分のエコーデータ量よりも大きく、最大の走査範囲
が設定された場合の１枚の画像データのエコーデータ量
よりも小さく設定され、すなわち複数本の超音波ビーム
データの容量に相当する大きさに設定される。なお、超
音波ビームを記憶単位とすることも可能であるが、あま
り格納単位を小さくするとデータ管理が煩雑になり、そ
のための管理情報も増大する。

【００２５】本発明の好適な態様では、前記画像データ
ごとに各クラスタ間のリンク情報を格納したメモリ管理
テーブルを有し、前記制御手段は前記メモリ管理テーブ
ルを利用して画像データの書き込み制御及び読み出し制
御を行うことを特徴とする。ここでリンク情報は１つの
画像データを構成する複数のクラスタ相互間の関連付け
情報であり、例えばポインタが使用される。

【００２６】また、本発明の好適な態様では、前記メモ
リ管理テーブルには各クラスタについての上書き禁止フ
ラグが格納され、前記制御手段は各クラスタの前記上書
き禁止フラグを参照して画像データの書き込み制御を行
うことを特徴とする。このようなフラグ設定により、結
果としてストアを行うことができ、従来のようにストア
操作で別のメモリへのデータ転送などは不要である。

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００３０】図１には、本発明に係る超音波診断装置の
好適な実施形態が示されており、図１はその要部構成を
示すブロック図である。

【００３１】図示されていない超音波探触子によって超
音波の送受波が行われ、これにより受信信号（エコーデ
ータ）が送受信回路３４に入力される。送受信回路３４
は例えばＡ／Ｄ変換器や増幅器などを有しており、アナ
ログ信号に変換された受信信号が画像処理部３６に入力
される。この画像処理部３６は、本実施形態において複
数の処理部３８で構成されており、各処理部はそれぞれ
同一時相のエコーデータに基づき異なる種類の画像デー
タを生成する。例えば、第１処理部では二次元断層画像
が形成され、第２処理部では二次元ドプラ画像が形成さ
れる。他の処理部においても画像処理が行われる。

【００３２】画像処理部３６の各処理部から出力された
画像データは、バッファ、フリーズ及びストア用メモリ
（以下、単にメモリという）４０に格納される。このメ
モリ４０に対する画像データの書き込み制御及び読出し
制御は制御部４２によって行われている。その制御を行
うため制御部４２からメモリ４０へ書き込み制御信号４
４及び読み出し制御信号４６が出力されている。

【００３３】メモリ４０は、例えば８Ｍバイトの記憶容
量を有するリングバッファなどのメモリであって、多数
の画像データを記憶するものである。その画像データの
記憶に当たっては、後述するようにクラスタ単位でその
格納が行われている。

【００３４】制御部４２は、各画像データの書き込み時
において、各クラスタへのデータの割り振りを行ってい
る。そのデータの割り振りは当該画像データの容量に従
って行われ、画像データを格納するために必要なクラス
タの個数を判別しつつその個数分のクラスタを利用して
画像データの書き込みが行われる。また、制御部４２
は、画像データの読み出し時において、各画像データの
読み出しタイミングを調整することによって各画像デー
タ間の時相の一致などの制御を行っている。例えば、二
次元断層画像と二次元ドプラ画像とを合成表示する場
合、ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）４８がそれ
らの画像の同時入力を要求する場合においては、制御部
４２は、同一時相の二次元断層画像データ及び二次元ド
プラ画像データが同時にＤＳＣ４８に出力されるよう
に、それらの読み出しタイミングの制御を行っている。
制御部４２にはその制御を行うため送受信条件情報及び
フレーム同期信号が入力されている。

【００３５】制御部４２にはメモリ管理テーブル５０が
接続されており、このメモリ管理テーブルを利用して読
み出し制御及び書き込み制御が行われている。また、制
御部４２にはフリーズスイッチ５２及び操作部５４が接
続されており、ユーザーがフリーズスイッチ５２を操作
することにより所望の画像データをフリーズすることが
可能である。また、ストアの操作をすることにより所望
の画像データをメモリ４０上にストアすることが可能で
ある。また、ユーザーが操作部５４を操作することによ
りフリーズされた画像データの合成表示や並列表示など
を制御部４２に対して指令することが可能である。制御
部４２は、それらのフリーズスイッチ５２及び操作部５
４の操作内容に従ってメモリ４０からの画像データの読
み出し制御やＤＳＣ４８に対する制御を行っている。す
なわち、画像の再構成の操作の指令が与えられた場合、
制御部４２からＤＳＣ４８に対してその操作内容を表す
制御信号が出力され、ＤＳＣ４８はその信号に従って画
像変換処理を行っている。

【００３６】ＤＳＣ４８は、上述したように座標変換機
能及び画像合成機能などを有するものであり、メモリ４
０から出力された画像データに対して所定の処理を行っ
て各フレームの表示データを生成している。この表示デ
ータは各フレームごとにいったんフレームメモリ５６に
格納され、そのフレームメモリ５６から読み出された表
示データはＤ／Ａ変換器５８においてアナログ信号に変
換された後に表示器６０に出力されている。これにより
表示器６０では表示データに従って超音波画像が画面内
に表示される。この場合、通常の制御が行われている場
合には、リアルタイムで超音波画像が表示され、フリー
ズモードが選択されている場合にはメモリ４０に格納さ
れた画像データによる超音波画像が表示される。もちろ
ん、ＤＳＣ４８の作用によって例えば二次元断層画像と
二次元ドプラ画像を合成表示することも可能であり、あ
るいはフリーズされた断層画像とリアルタイムで取り込
まれている断層画像とを並列して表示することなど、多
様な表示形態を選択できる。

【００３７】図２には、クラスタの概念が示されてい
る。図２に示されるようにメモリ４０はリングバッファ
のようなメモリであって、そのメモリ４０内には複数の
ファイルを格納することができる。ここで、ファイルは
１枚の画像データに相当するものである。あるファイル
は例えばｋ個のクラスタで構成される。ここで、クラス
タはメモリ４０における格納単位であり、各画像データ
の容量に応じて消費されるクラスタの個数は異なる。ク
ラスタは概念的には複数本のビームデータで構成され
る。このビームデータは超音波ビーム１本分のエコーデ
ータからなるものであり、すなわちｉ個のエコーデータ
で構成される。クラスタの大きさは例えば１６ｋバイト
である。

【００３８】図３には、複数の画像データが格納された
メモリ４０の構造が示されている。メモリ４０はｎ個の
クラスタで区分されている。例えばハッチングが付され
た画像データＡは６個のクラスタにわたって格納されて
おり、それぞれのクラスタは後述するようにポインタに
よって前後の関連付けがなされている。メモリ４０上で
はクラスタ単位でデータの管理が行われているため、同
じ画像データが連続する複数個のクラスタに格納される
必要はなく、画像データを各部分ごとに離散的に格納さ
せてもよい。例えば２番目のクラスタと４番目のクラス
タとの間にある３番目のクラスタには画像データＢの一
部分が格納されている。ちなみに、ハッチングが付され
ている画像データＡはフリーズされており、後述するよ
うにフリーズされた画像データすなわちその画像データ
を格納したクラスタに対しては上書き禁止条件が設定さ
れる。したがって、メモリ４０に画像データを書き込む
場合には上書き禁止条件が設定されていないクラスタを
利用してその書き込みが行われる。

【００３９】このようなクラスタ単位での画像データの
記憶を行うことによって、可変長データである画像デー
タを効率的に格納することができ、換言すればメモリ４
０上で特定の画像データがフリーズされていても、その
フリーズ状態に影響されずに他の画像データの書き込み
及び読み出しを実行することが可能である。すなわち効
率的なメモリ管理を実現できる。なお、クラスタの大き
さはあらかじめユーザーによって設定できるように構成
してもよく、例えば一走査面を構成する超音波ビームの
本数やその診断距離などに応じてクラスタの大きさを適
宜を設定するのが望ましい。

【００４０】図４には、メモリ管理テーブル５０の具体
的な内容が例示されている。メモリ管理テーブル５０は
各クラスタごとに区分されており、各クラスタごとにポ
インタ及び上書き禁止フラグの記入欄を有する。また、
本実施形態では、各クラスタごとにスタート／エンドフ
ラグ、画像種別、時相情報及び属性情報のそれぞれの記
入欄が設けられている。ポインタは各クラスタごとに２
種類設定されており、同一画像データを構成する前のク
ラスタを示すポインタと後のクラスタを示すポインタと
が記入される。これによって同一の画像データを構成す
る各クラスタが離散的に存在していても相互に関連付け
を行って誤りなく画像データを読み出すことができる。
スタート／エンドフラグは同一画像データを格納した複
数のクラスタの内で最初のクラスタ及び最後のクラスタ
を識別するためのフラグであり、例えば、最初のクラス
タに対してはＳが設定され最後のクラスタにはＥが設定
される。上書き禁止フラグは上述のようにストアされた
画像データを構成するクラスタに対して設定されるもの
である。ストアはストア解除の入力により解除され、こ
れにより上書き可能となる。画像種別は例えば二次元断
層画像あるいは二次元ドプラ画像などを識別するコード
が記入されるものである。また時相情報としては各画像
データの取り込まれた時期に関する情報が記入され、そ
の時相情報を利用して例えば同一時相の二次元断層画像
と二次元ドプラ画像とを特定することが可能となる。属
性情報としては画像の再構成などに必要な他の属性情報
が必要に応じて記入される。

【００４１】したがって、このようなメモリ管理テーブ
ル５０に格納された各情報を利用して制御部４２はメモ
リ４０に対する書き込み制御及び読み出し制御を行って
いる。具体的には、画像データの書き込み時には、メモ
リ管理テーブル５０が参照されて上書き禁止フラグが設
定されていないクラスタの中で最も古い画像データを記
憶したクラスタに対し、最新の画像データの書き込みが
行われる。また、これと共にメモリ管理にとって必要な
情報がメモリ管理テーブル５０の各記入欄に記入され
る。画像データの読み出し時には、上記同様にメモリ管
理テーブル５０が参照され、各クラスタのリンクに従っ
てそれぞれの画像データが読み出される。

【００４２】フリーズスイッチ５２が操作され、さらに
特定の画像データに対するストア命令がされた場合に
は、制御部４２はメモリ管理テーブル５０における上書
き禁止フラグを設定して当該画像データに対する上書き
を禁止する。もちろん、フリーズ後のサーチの際の表示
形態は操作部５４の操作によって選択でき、例えば一連
の二次元断層画像を連続表示させたり、あるいは互いに
異なる画像データを合成したり、あるいは並列表示させ
たりすることもできる。また操作部５４から特定の画像
データに対するストアが命令された場合も、フリーズ解
除時に上書き禁止フラグを解除させないことで実現でき
る。

【００４３】以上のように本実施形態の構成によれば、
フリーズ及びストア用のメモリを別途設けることなくバ
ッファメモリとしてのメモリ４０をフリーズ及びストア
用のメモリとして兼用することができるので、装置構成
を簡易化できる利点がある。また、そのメモリ４０の読
み出し制御よって従来において必要であった遅延回路な
どを排除できる。更に、上記構成においては、クラスタ
単位によって画像データの格納を行ったので、メモリ４
０を効率的に使用できる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
超音波診断装置において、無駄なデータ書き込みを行う
ことなく、効率的なデータ書き込みを実現でき、特に、
ストアのための専用メモリを必要とすることなくフリー
ズされたデータのストアを実現できる。また、本発明に
よればフリーズ後においてもデータの再構成を行うこと
ができる。更に、本発明によればメモリを利用して画像
データ間のタイミング調整を行うことができるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る超音波診断装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】 クラスタの概念を示す説明図である。

【図３】 メモリの構造を示す図である。

【図４】 メモリ管理テーブルの例を示す図である。

【図５】 従来の超音波診断装置の構成を示す図であ
る。

【図６】 画像データから表示データへの変換を示す図
である。

【図７】 超音波ビームの操作範囲を示す図である。

【符号の説明】

３６ 画像処理部、４０ バッファ，フリーズ及びスト
ア用メモリ、４２ 制御部、４８ ＤＳＣ（デジタルス
キャンコンバータ）、５０ メモリ管理テーブル、５２
フリーズスイッチ、５４ 操作部、５６ フレームメ
モリ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波の送受波により得られたエコーデ
   ータに基づいて、各フレームごとに、互いに異なる複数
   の画像データを生成する複数の画像処理部と、 前記互いに異なる複数の画像データの合成機能及び表示
   データへの変換機能を有し、表示データを表示手段へ出
   力する画像変換手段と、 前記複数の画像処理部と前記画像変換手段との間に設け
   られ、バッファ用、フリーズ用及びストア用のメモリと
   して機能する手段であって、超音波の送受波範囲に従う
   各画像データの容量に適応した記憶容量で各画像データ
   が格納される記憶手段と、 前記記憶手段を制御する手段であって、ストアされた画
   像データの上書きを禁止し、上書きが禁止されたストア
   領域以外の領域をバッファ領域として利用しつつ画像デ
   ータの書き込み制御及び読み出し制御を行う制御手段
   と、 を含み、 前記制御手段は、前記各画像処理部の処理時間の相違に
   応じて、前記記憶手段からの前記互いに異なる複数の画
   像データの読み出しタイミングを調整する ことを特徴と
   する超音波診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の装置において、 前記各画像データは、複数本の超音波ビームデータに相
   当するクラスタ単位で前記記憶手段に書き込まれること
   を特徴とする超音波診断装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の装置において、 前記画像データごとに各クラスタ間のリンク情報を格納
   したメモリ管理テーブルを有し、 前記制御手段は前記メモリ管理テーブルを利用して画像
   データの書き込み制御及び読み出し制御を行うことを特
   徴とする超音波診断装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の装置において、 前記メモリ管理テーブルには各クラスタについての上書
   き禁止フラグが格納され、 前記制御手段は各クラスタの前記上書き禁止フラグを参
   照して画像データの書き込み制御を行うことを特徴とす
   る超音波診断装置。