JP3692278B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、医用分野において、超音波を送受信して生体内の画像を得る超音波診断装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、超音波診断装置は、特開平11−76231号公報に記載されたものが知られている。
図4は、従来の超音波診断装置の構成を示す。この装置は、生体中へ超音波信号を送受信するプローブ1を備える。スイッチ回路2により、プローブ1の複数個の微小振動子から超音波を送受信するいくつかの振動子を選択する。TXビームフォーマ4が、ドライバ3をトリガするトリガパルスに遅延時間を与えて、送信する超音波を偏向・収束出来るようにし、ドライバ3が、TXビームフォーマ4からのトリガパルスに応答して、プローブ1をパルス信号で駆動する。
【0003】
プローブ1が受信した生体からのエコー信号は、プリアンプ5により増幅され、増幅されたエコー信号は、RXビームフォーマ6により遅延時間を与えて、受信ビームを偏向・収束する。基本波フィルタ7により、ビームフォーマ6から出力たエコー信号の基本波成分を取り出し、高調波フィルタ9により、ビームフォーマ6から出力たエコー信号の高調波成分を取り出す。スイッチ16により、基本波フィルタ7と高調波フィルタ9の出力を切り切り換えることができるようになっている。AM検波器8は、スイッチ16で選択されたエコー信号の振幅を検波し、走査変換器(デジタルスキャンコンバータ、DSC)12が、エコー信号の振幅の大小を書き込み、テレビ等のディスプレイの走査方式の画像データに変換する。画像データは、ディスプレイ13により、被検体の画像として表示される。
【0004】
また、同期信号発生回路14が、超音波パルスの発生タイミングとディスプレイ13の表示方式にあわせた同期信号を発生し、この同期信号はTXビームフォーマ4と、ディスプレイ13とに入力される。走査線アドレス発生装置15が、TXビームフォーマ4と、RXビームフォーマ6と、DSC12とに超音波ビームの走査線アドレスを指示する。
【0005】
図4の構成において、走査線アドレス発生回路15が示す超音波ビームの走査線アドレスに対し、ドライバ3がパルスを発生しプローブ1から被検体に超音波パルスが送信される。超音波パルスは被検体内を伝搬し反射体で反射するが、生体中を伝搬する超音波は伝搬媒体の非線形特性の影響により超音波パルスの波形に歪みが発生する。この歪みはエコー信号に含まれており、波形が歪むことによって発生した高調波成分は高調波フィルタ9で基本波成分を取り除くことによって抽出できる。エコー信号波形の歪みを取り出した高調波成分はAM検波器8でAM検波されDSC12で超音波ビームの走査形状に合わせた幾何学的形状に変換されディスプレイ13に表示される。
【0006】
エコー信号の歪みは、超音波信号が強いほど大きくなるため超音波ビーム中心付近で特に歪みが増加する。よって高調波フィルタ9で抽出された高調波成分により得られる診断画像は方位分解能が良好でコントラストが明瞭な画像が得られる。しかし、エコー信号の高調波成分は周波数が高いため減衰が大きく基本波で得られる画像よりペネトレーションが低下するため深い部位が観察出来ない。このため、スイッチ16を設けて診断の状況に応じて基本波と高調波を切り換える。または、基本波で得られる画像と高調波で得られる画像を合成して表示し、ペネトレーションの低下を補うことが出来る。
【0007】
また、これとは別の従来技術のエコー信号から基本波成分を取り除き歪み成分を抽出する方法として、特開平9−224939号公報には、励起レベルの異なる送信パルスを複数回送信し、各々の送信ごとに得られたエコー信号を減算することによって歪み成分を抽出する方法が記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の超音波診断装置においては、診断の状況に応じて検者が基本波成分と高調波成分との画像を切り換える必要がある。また、基本波成分と高調波成分を合成した画像では、高調波成分によるコントラストの改善効果が薄められるという問題があった。
本発明はこのような問題を解決するためなされたもので、高調波画像と基本波画像を異なる表示色で重ねて表示することにより、コントラスト低下とペネトレーションの低下を視覚的に緩和する超音波診断装置を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波診断装置は、超音波信号を生体内へ送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から歪み成分を抽出する第1のフィルタ手段と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から基本波成分を抽出する第2のフィルタ手段と、前記第1と第2のフィルタ手段からの振幅を検出する第1と第2のAM検波器と、前記第1と第2のAM検波器から出力される振幅レベルによって参照され表示色データを記憶するルックアップテーブルと、ディスプレイとを備え、前記ルックアップテーブルが出力する振幅データと色データで前記ディスプレイに診断画像を表示する構成を有している。
この構成により、基本波成分と高調波成分とでAM検波された信号によりルックアップテーブルを参照し、信号に対応する表示色を決定し、ディスプレイに画像を表示することができる。
【0010】
また、本発明の超音波診断装置は、前記ルックアップテーブルが、前記第1のAM検波器からの出力と前記第2のAM検波器からの出力とによって二次元的に参照されるよう色データが書きこまれた構成を有している。
この構成により、基本波成分のAM検波信号の振幅による画像の表示色と高調波成分のAM検波信号の振幅による画像の表示色を異なる色で重ねて表示することができる。
【0011】
また、前記ルックアップテーブルが、前記第1または第2のAM検波器からの出力と、前記第1と第2のAM検波器からの出力の比率とによって二次元的に参照されるよう色データが書きこまれた構成を有している。
この構成により、基本波成分又は高調波成分の画像に、基本波と高調波の比率の大小による画像を重ねて表示することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態による超音波診断装置である。図4に示す従来の技術の構成要素と同一の構成要素には同一の参照番号を付して示す。
第1の実施の形態では、基本波フィルタ7に対応するAM検波器8と、高調波フィルタ8に対応するAM検波器10との2つのAM検波器が設けられている。また、2つのAM検波器からの振幅信号FとHとは、共にルックアップテーブル(LUT)11に入力されるようになっている。
【0013】
基本波フィルタ7は、RXビームフォーマ6からのエコー信号から基本波成分を抽出する。この基本波成分は、AM検波器8によって振幅信号Fを検出され、ルックアップテーブル(LUT)11に入力される。高調波フィルタ9は、RXビームフォーマ6からのエコー信号から高調波成分を抽出する。この高調波成分は、AM検波器10によって振幅信号Hを検出され、LUT11に入力される。LUT11は振幅信号Fと振幅信号Hのレベルから参照できるテーブルであり、振幅信号Fと振幅信号Hとで参照されたテーブル中のデータのR(赤)、G(緑)、B(青)の値に応じてLUT11からDSC12へ、振幅信号Fと振幅信号Hとに対応するR、G、Bの出力を行う。DSC12は、LUT11からの出力を走査変換し、画像データとしてディスプレイ13に出力する。ディスプレイ13は、診断のため被検体の画像を表示する。
【0014】
以上のように、本発明の第1の実施の形態による超音波診断装置は、基本波成分でAM検波された信号と、高調波成分でAM検波された信号との2つの信号でLUT11を参照し、2つの信号に対応する表示色を決定し、2つの表示色により画像を表示する。そのため、基本波成分と高調波成分との振幅信号による2つの画像を同時に表示出来る。高調波成分による画像は、コントラストが改善されているが、画像のペネトレーションが不足している。本発明では、高調波成分による画像と、基本波による画像とを異なる表示色で重ねて表示するので、診断の状況により両画像を切り換えて使い分ける操作が不要となり、また、両画像を異なる表示色で表示するため、視覚的にコントラストの低下を補えるという効果を有する。
【0015】
なお、第1の実施の形態において、エコー信号から波形の歪み成分(高調波成分)を抽出する方法として、高調波フィルタ9により高調波成分を抽出する方法を記載したが、この方法に代えて、特開平9−224939号公報に記載されている方法で行うことも可能である。
【0016】
図2は本発明の第1の実施の形態において、LUT11に書き込まれたデータについて、入力される振幅信号Hと振幅信号F、そこから出力される表示色出力C1、C2について説明したものである。
図2(a)は基本波成分をAM検波して得られる振幅信号Fと表示出力C1の関係を示している。C1はR、G、Bを任意の比率で混ぜた1色、または、R、G、Bのうちの一色で、ルックアップテーブルに任意の関数で書き込んだものである。また。図2(b)は高調波波成分をAM検波して得られる振幅信号Hと表示出力C2の関係を示している。C2はR、G、BをC1と異なる任意の比率で混ぜた1色、または、C1と異なるR、G、Bのうちの一色で、ルックアップテーブルに任意の関数で書き込んだものである。LUT11のR、G、B出力にはC1とC2出力のR、G、B出力を加算して出力する。C1とC2の表示色や関数は任意であり、例えばC1を青、C2を白にすることにより二つの表示画像は2色で重なって表示される。白で表示される高調波成分で画像を観察する場合には、遠距離部分のペネトレーションが不足するが、青で表示される基本波画像を参照できるので、余分な操作を検者に強いることなく、診断を効率的に進めることが出来る。
【0017】
図3は本発明の第2の実施の形態において、LUT11に書き込まれたデータについて、入力される振幅信号H又は振幅信号Fと、そこから出力される表示色出力C1、C2について説明したものである。図3に示す第2の実施の形態が図2に示す第1の実施の形態と異なる点は、LUT11の入力の一方が振幅信号FとHの比率となっていることである。
図3(a)は振幅信号FまたはHと表示出力C1の関係を示している。振幅信号としてFを用いることが出来、または、振幅信号としてHを用いることが出来る。C1はR、G、Bを任意の比率で混ぜた1色、または、R、G、Bのうちの一色で、ルックアップテーブルに任意の関数で書き込んだものである。また、同図(b)は振幅信号Hと振幅信号Fとの比率と表示出力C2の関係を示している。比率としてH/Fを用いることが出来、または比率として、F/Hを用いることが出来る。C2はR、G、BをC1と異なる任意の比率で混ぜた1色、または、C1と異なるR、G、Bのうちの一色で、ルックアップテーブルに任意の関数で書き込んだものである。
【0018】
なお、振幅信号HとFの比率を求めるための構成を別途に設ける必要はなく、図1と同様の構成でLUT11に入力される振幅信号HとFから計算で求めたH/Fの値またはF/Hの値でルックアップテーブルの内容が参照できる形式であり、この値をLUT11に記憶しておく。LUT11のR、G、B出力にはC1とC2出力のR、G、B出力を加算して出力する。
このように、LUT11の一方を振幅信号HとFとの比率とすることにより超音波伝搬媒体中の音響的な非線形特性の差異を診断画像上で表示色の違いで表現することが可能となり、振幅信号FやHのみでは表現できなかった、生体組織の特性差異を画像上に表示し診断に提供することができる。
【0019】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波診断装置によれば、超音波信号を生体内へ送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から歪み成分を抽出する第1のフィルタ手段と、前記超音波探触子が受信したエコー信号から基本波成分を抽出する第2のフィルタ手段と、前記第1と第2のフィルタ手段からの振幅を検出する第1と第2のAM検波器と、前記第1と第2のAM検波器から出力される振幅レベルによって参照され表示色を記憶するルックアップテーブルと、ディスプレイとを備え、前記ルックアップテーブルが出力する振幅と色で前記ディスプレイに診断画像を表示することにより、診断の状況により両画像を切り換えて使い分ける操作が不要となり、また、両画像を異なる表示色で表示するため、視覚的にコントラストの低下を補えるという効果を有する。
【0020】
また、ルックアップテーブルの一方を振幅信号HとFとの比率とすることにより、超音波伝搬媒体中の音響的な非線形特性の差異を診断画像上で表示色の違いにより表現することが可能となり、振幅信号FとHのみでは表現できなかった、生体組織の特性差異を画像上に表示し、診断に提供できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における超音波診断装置のブロック図
【図2】(a)は、本発明の第1の実施の形態における振幅信号Fと表示出力C1との関係を示す図
(b)は、本発明の第1の実施の形態における振幅信号Hと表示出力C2との関係を示す図
【図3】(a)は、本発明の第2の実施の形態における振幅信号F又はHと表示出力C1との関係を示す図
(b)は、本発明の第2の実施の形態における振幅信号FとHの比率と表示出力C2との関係を示す図
【図4】従来の超音波診断装置のブロック図
【符号の説明】
1 プローブ
2 スイッチ回路
3 ドライバ
4 TXビームフォーマ
5 プリアンプ
6 RXビームフォーマ
7 基本波フィルタ
8 AM検波器
9 高調波フィルタ
10 AM検波器
11 LUT
12 DSC
13 ディスプレイ
14 同期信号発生回路
15 走査線アドレス発生回路[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that obtains an in-vivo image by transmitting and receiving ultrasonic waves in the medical field.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an ultrasonic diagnostic apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-76231 is known.
FIG. 4 shows a configuration of a conventional ultrasonic diagnostic apparatus. This apparatus includes a probe 1 that transmits and receives an ultrasonic signal into a living body. The
[0003]
The echo signal from the living body received by the probe 1 is amplified by the
[0004]
The synchronization
[0005]
In the configuration of FIG. 4, the driver 3 generates a pulse with respect to the scanning line address of the ultrasonic beam indicated by the scanning line
[0006]
Since the distortion of the echo signal increases as the ultrasonic signal becomes stronger, the distortion increases particularly near the center of the ultrasonic beam. Therefore, the diagnostic image obtained from the harmonic component extracted by the harmonic filter 9 can obtain an image with good azimuth resolution and clear contrast. However, since the harmonic component of the echo signal has a high frequency, the attenuation is large and the penetration is lower than the image obtained with the fundamental wave, so that a deep part cannot be observed. For this reason, the
[0007]
In addition, as a method for removing the fundamental component from the echo signal of the prior art different from this and extracting the distortion component, Japanese Patent Laid-Open No. 9-224939 discloses that transmission pulses having different excitation levels are transmitted a plurality of times. A method for extracting a distortion component by subtracting an echo signal obtained for each transmission is described.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional ultrasonic diagnostic apparatus, it is necessary for the examiner to switch the image of the fundamental wave component and the harmonic wave component according to the diagnosis situation. In addition, an image obtained by combining the fundamental wave component and the harmonic component has a problem that the effect of improving the contrast by the harmonic component is diminished.
The present invention has been made to solve such a problem, and ultrasonic diagnosis that visually relieves a decrease in contrast and a decrease in penetration by displaying a harmonic image and a fundamental wave image in different display colors. A device is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention includes an ultrasonic probe that transmits and receives an ultrasonic signal into a living body, a first filter unit that extracts a distortion component from an echo signal received by the ultrasonic probe, Second filter means for extracting a fundamental wave component from an echo signal received by the ultrasonic probe; first and second AM detectors for detecting amplitudes from the first and second filter means; A lookup table for storing display color data, which is referred to by amplitude levels output from the first and second AM detectors, and a display; and the display includes the amplitude data and color data output by the lookup table. It has the structure which displays a diagnostic image.
With this configuration, it is possible to refer to the look-up table based on the AM detected signal with the fundamental wave component and the harmonic wave component, determine the display color corresponding to the signal, and display the image on the display.
[0010]
In the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, the look-up table is color data so that the lookup table is referenced two-dimensionally by the output from the first AM detector and the output from the second AM detector. Is written.
With this configuration, the display color of the image based on the amplitude of the AM detection signal of the fundamental wave component and the display color of the image based on the amplitude of the AM detection signal of the harmonic component can be superimposed and displayed in different colors.
[0011]
Further, color data so that the look-up table is referenced two-dimensionally by the output from the first or second AM detector and the ratio of the outputs from the first and second AM detectors. Is written.
With this configuration, an image based on the ratio of the fundamental wave and the harmonic wave can be displayed on the image of the fundamental wave component or the harmonic wave component.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. The same components as those of the prior art shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
In the first embodiment, two AM detectors, that is, an
[0013]
The
[0014]
As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention refers to the
[0015]
In the first embodiment, as a method for extracting a waveform distortion component (harmonic component) from an echo signal, a method for extracting a harmonic component by the harmonic filter 9 has been described. It is also possible to carry out by the method described in JP-A-9-224939.
[0016]
FIG. 2 explains the input amplitude signal H and amplitude signal F and the display color outputs C1 and C2 output from the data written in the
FIG. 2A shows the relationship between the amplitude signal F obtained by AM detection of the fundamental wave component and the display output C1. C1 is one color in which R, G, and B are mixed at an arbitrary ratio, or one color of R, G, and B, and is written in the lookup table with an arbitrary function. Also. FIG. 2B shows the relationship between the amplitude signal H obtained by AM detection of the harmonic component and the display output C2. C2 is one color in which R, G, and B are mixed at an arbitrary ratio different from C1, or one color of R, G, and B different from C1, and is written in the lookup table by an arbitrary function. The R, G, and B outputs of the
[0017]
FIG. 3 illustrates the amplitude signal H or amplitude signal F that is input to the data written in the
FIG. 3A shows the relationship between the amplitude signal F or H and the display output C1. F can be used as the amplitude signal, or H can be used as the amplitude signal. C1 is one color in which R, G, and B are mixed at an arbitrary ratio, or one color of R, G, and B, and is written in the lookup table with an arbitrary function. FIG. 5B shows the relationship between the ratio between the amplitude signal H and the amplitude signal F and the display output C2. H / F can be used as the ratio, or F / H can be used as the ratio. C2 is one color in which R, G, and B are mixed at an arbitrary ratio different from C1, or one color of R, G, and B different from C1, and is written in the lookup table by an arbitrary function.
[0018]
It is not necessary to separately provide a configuration for obtaining the ratio between the amplitude signals H and F, and the H / F value obtained by calculation from the amplitude signals H and F input to the
Thus, by making one of the LUTs 11 a ratio of the amplitude signals H and F, it becomes possible to express the difference in acoustic nonlinear characteristics in the ultrasonic propagation medium by the difference in display color on the diagnostic image, Differences in characteristics of living tissue that could not be expressed only by the amplitude signals F and H can be displayed on an image and provided for diagnosis.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, an ultrasonic probe that transmits and receives an ultrasonic signal into a living body, and a distortion component is extracted from an echo signal received by the ultrasonic probe. First filter means; second filter means for extracting a fundamental wave component from an echo signal received by the ultrasonic probe; and first and second means for detecting amplitudes from the first and second filter means. A second AM detector; a look-up table for storing a display color referred to by the amplitude level output from the first and second AM detectors; and an amplitude output by the look-up table. By displaying the diagnostic image on the display with the color and color, there is no need to switch between the two images depending on the diagnosis situation, and both images are displayed in different display colors. It has the effect that compensate for a reduction in the contrast.
[0020]
In addition, by making one of the look-up tables a ratio of the amplitude signals H and F, it is possible to express a difference in acoustic nonlinear characteristics in the ultrasonic propagation medium by a difference in display color on the diagnostic image. The characteristic difference of the living tissue, which could not be expressed only by the amplitude signals F and H, can be displayed on the image and provided for diagnosis.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a diagram showing a relationship between an amplitude signal F and a display output C1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3B is a diagram showing the relationship between the amplitude signal H and the display output C2 in the first embodiment of the present invention. FIG. 3A is a diagram showing the amplitude signal F in the second embodiment of the present invention. FIG. 4B is a diagram showing the relationship between H and the display output C1, and FIG. 4B is a diagram showing the relationship between the ratio of the amplitude signals F and H and the display output C2 in the second embodiment of the present invention. Block diagram of ultrasonic diagnostic equipment [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
12 DSC
13
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