JP5306087B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Description
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、被検部位の断層像の超音波画像を生成する超音波診断装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus that generates an ultrasonic image of a tomographic image of a region to be examined.
被検体としての生体内に超音波を送波し、該生体内の被検部位としての生体組織において超音波が反射した反射波を受波することにより、リアルタイムに該生体の断層像の生成が可能な超音波診断装置が従来広く用いられている。前記超音波診断装置により生成された生体の断層像は、例えば、術者等のユーザが病変の深達度の診断または臓器内部の状態の観察等を行う際に用いられている。 By transmitting an ultrasonic wave into a living body as a subject and receiving a reflected wave reflected by the ultrasonic wave in a living tissue as a test site in the living body, a tomographic image of the living body can be generated in real time. Possible ultrasonic diagnostic apparatuses have been widely used in the past. The tomographic image of the living body generated by the ultrasonic diagnostic apparatus is used, for example, when a user such as a surgeon diagnoses a depth of a lesion or observes an internal state of an organ.
一方、特許文献1には、前述した超音波診断装置に対して適用可能な技術の一例として、CPUの負荷率が所定以上となった場合に、医用動画像の情報量を低下させつつ符号化を行うことが可能な構成を有する医用動画像記録システムが開示されている。 On the other hand, in Patent Document 1, as an example of a technique applicable to the above-described ultrasonic diagnostic apparatus, encoding is performed while reducing the amount of information of a medical moving image when the load factor of the CPU exceeds a predetermined value. A medical moving image recording system having a configuration capable of performing the above is disclosed.
しかし、特許文献1に記載の医用動画像記録システムは、符号化処理の最中に、例えば、ユーザによる入力操作及び各種装置との通信等の割り込み処理が断続的に行われた場合、CPUの負荷率が激しく変動することにより、該符号化処理後の動画像の画質(フレームレート)が安定せず、結果的に観察に堪えない動画像が記録されてしまう可能性がある、という課題を有している。 However, in the medical moving image recording system described in Patent Document 1, when an interrupt process such as an input operation by a user and communication with various devices is intermittently performed during the encoding process, Due to the fact that the load factor fluctuates violently, the image quality (frame rate) of the moving image after the encoding process is not stabilized, and as a result, a moving image that cannot be observed may be recorded. Have.
また、CPUの負荷率が非常に高く、前述した割り込み処理が間に合わない場合には、CPUの前段の回路からのデータ入力がデータ格納メモリの容量をオーバーする程度に達する。そして、前述のような状況においては、システムの動作遅延等の現象が生じてしまう。 Further, when the load factor of the CPU is very high and the above-described interrupt processing is not in time, the data input from the previous circuit of the CPU exceeds the capacity of the data storage memory. In the situation as described above, a phenomenon such as a system operation delay occurs.
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、周辺機器との通信を行いながらも、安定した画質の動画像を表示可能な超音波診断装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of displaying a moving image with stable image quality while performing communication with peripheral devices.
本発明における超音波診断装置は、被検部位に対して超音波を送波させるための超音波信号を超音波振動子へ出力する超音波信号出力部と、前記超音波の反射波をエコー信号として入力するエコー信号入力部と、前記エコー信号入力部に入力された前記エコー信号に対して所定の信号処理を施すことにより、前記被検部位の断層像の超音波画像データを生成する画像生成部と、前記画像生成部により生成された前記超音波画像データを順次蓄積するフレームメモリと、前記超音波画像データを1フレーム分取得する毎に、前記超音波信号出力部からの超音波信号の出力を停止させる超音波信号出力制御部と、前記フレームメモリに蓄積された前記1フレーム分の超音波画像データを、第1の期間中にメインメモリへ出力させる画像転送制御部と、前記メインメモリに接続され、前記第1の期間と重複しない第2の期間中に、前記1フレーム分の超音波画像データに対するスキャン変換処理を行うディジタルスキャン変換部と、を有する。 An ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention includes an ultrasonic signal output unit that outputs an ultrasonic signal for transmitting an ultrasonic wave to an examination site to an ultrasonic transducer, and an echo signal of the reflected wave of the ultrasonic wave. An echo signal input unit that inputs as a signal, and image generation that generates ultrasonic image data of a tomographic image of the test site by performing predetermined signal processing on the echo signal input to the echo signal input unit Unit, a frame memory that sequentially stores the ultrasonic image data generated by the image generation unit, and an ultrasonic signal output from the ultrasonic signal output unit each time one frame of the ultrasonic image data is acquired. An ultrasonic signal output control unit for stopping output, and an image transfer control unit for outputting ultrasonic image data for one frame stored in the frame memory to a main memory during a first period , Connected to said main memory, during a second time period which does not overlap with the first period, an, and a digital scan conversion unit for performing scan conversion process on the one frame of ultrasonic image data.
本発明における超音波診断装置によると、周辺機器との通信を行いながらも、安定した画質の動画像を表示することができる。 According to the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention, it is possible to display a moving image with stable image quality while communicating with peripheral devices.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1から図5は、本発明の実施形態に係るものである。 1 to 5 relate to an embodiment of the present invention.
超音波診断システム1は、図1に示すように、超音波内視鏡2と、超音波内視鏡2からのエコー信号に対して処理を施し、該処理後のエコー信号を映像信号として出力する超音波診断装置3と、超音波診断装置3から出力される映像信号に基づく動画像及び静止画像の表示が可能なモニタ4と、超音波診断システム1の各部に対する指示を行うための指示信号を出力可能なキーボード等を具備した操作指示部5と、超音波診断装置3から出力される映像信号に基づく動画像の記録が可能な録画装置6と、超音波診断装置3との双方向通信が可能な(パーソナルコンピュータ等の)周辺機器7と、を有して要部が構成されている。
As shown in FIG. 1, the ultrasound diagnostic system 1 processes the
超音波内視鏡2は、基端側が超音波診断装置3と着脱可能であるとともに、先端側に超音波振動子21を有して構成されている。
The
超音波振動子21は、例えば、リニアスキャン及び(または)コンベックススキャン等の電子スキャン方式に対応した構成を有している。そして、超音波振動子21は、超音波診断装置3から出力される超音波信号に基づき、例えば生体組織である被検部位101に対して超音波を送波する。また、超音波振動子21は、被検部位101に対して送波された超音波の反射波を受波し、該反射波に基づく各音線のスキャン情報をエコー信号として超音波診断装置3へ出力する。
The
超音波診断装置3は、図1に示すように、パルス発生部31と、ビームフォーマ32と、CPU33と、CPU33に接続されているメインメモリ33aと、画像生成部34と、メモリ制御部35と、フレームメモリ35aと、画像転送制御部36と、I/Oインターフェース37と、を有して構成されている。
As shown in FIG. 1, the ultrasonic
パルス発生部31は、メモリ制御部35からの制御信号に基づき、超音波振動子21を駆動させるためのパルス信号をビームフォーマ32に対して出力する。
The
超音波信号出力部としての機能を有するビームフォーマ32は、パルス発生部31から出力されるパルス信号に基づき、超音波振動子21において超音波を発生させるための超音波信号を生成して出力する。また、エコー信号入力部としての機能を有するビームフォーマ32は、超音波振動子21から出力されるエコー信号に対して増幅、A/D変換及び位相整相加算等の処理を行い、該処理を行った後のエコー信号を画像生成部34に対して出力する。
The beam former 32 having a function as an ultrasonic signal output unit generates and outputs an ultrasonic signal for generating an ultrasonic wave in the
ディジタルスキャン変換部としての機能を有するCPU33は、ビームフォーマ32、画像生成部34、及び画像転送制御部36等に対し、操作指示部5から出力される指示信号に含まれる指示に応じた制御を行うとともに、メインメモリ33aに蓄積された超音波画像データをモニタフォーマットのデータへ変換するためのスキャン変換処理を行う。また、CPU33は、前記スキャン変換処理後のデータに対して描画処理を施す。
The
画像生成部34は、CPU33の制御に基づき、直交検波処理、サンプリング処理、コントラスト変更処理、及びゲイン調整処理等の各処理をビームフォーマ32から出力されるディジタル超音波画像データに対して施すことにより、該ディジタル超音波画像データに応じた被検部位101の断層像を含む超音波画像データを順次生成するとともに、生成した該超音波画像データをメモリ制御部35を介してフレームメモリ35aへ出力する。
Based on the control of the
メモリ制御部35は、画像生成部34から出力される超音波画像データをフレームメモリ35aに順次蓄積させるとともに、フレームメモリ35aに蓄積された超音波画像データを1フレーム分順次画像転送制御部36へ出力する。
The
画像転送制御部36は、フレームメモリ35aに蓄積された超音波画像データを所定の方式の転送方法により転送することが可能な転送用コントローラを有して構成されている。そして、フレームメモリ35aに蓄積された超音波画像データは、画像転送制御部36が行う所定の方式の転送方法により、例えば、1フレーム分ずつメモリ制御部35を介して読み出され、CPU33内部の図示しない一のバスを経由して一旦メインメモリ33aに蓄積される。
The image
メインメモリ33aに蓄積された超音波画像データは、CPU33においてディジタルスキャン変換処理が施されることにより、超音波画像フレームデータに変換される。
The ultrasound image data stored in the
そして、CPU33により生成された超音波画像フレームデータは、CPU33内部の図示しない一のバス及びI/Oインターフェース37を経由してモニタ4等の外部装置に対して出力される。なお、前記超音波画像フレームデータは、ディジタル出力されるものに限らず、例えば図示しないビデオ回路における信号処理が施された後、アナログ出力されるものであっても良い。
The ultrasonic image frame data generated by the
I/Oインターフェース37は、モニタ4、操作指示部5、録画装置6及び周辺機器7の外部装置と、CPU33とを電気的に接続可能なインターフェースとして構成されている。
The I /
次に、超音波診断システム1の作用についての説明を行う。 Next, the operation of the ultrasonic diagnostic system 1 will be described.
まず、ユーザにより、超音波内視鏡2が生体内等に挿入されるとともに、該生体内における被検部位101の所望の観察部位に超音波内視鏡2の先端部が接触される。その後、ユーザにより操作指示部5に設けられた所定のスイッチ等が操作されると、超音波内視鏡2の先端部に設けられた超音波振動子21が振動し、被検部位101の所望の観察部位に対して超音波が送波される(図2のステップS1)。
First, the
超音波振動子21は、ビームフォーマ32の制御に応じて被検部位101へ超音波を送波した後、被検部位101からの該超音波の反射波を受波し、エコー信号として超音波診断装置3へ出力する。
The
超音波診断装置3の画像生成部34は、超音波振動子21からのエコー信号に対し、前述した各処理を施すことにより被検部位101の断層像を含む超音波画像データを順次生成するとともに、生成した該超音波画像データをメモリ制御部35を介してフレームメモリ35aへ出力する(図2のステップS2)。
The
その後、メモリ制御部35は、画像生成部34から超音波画像データの出力が開始されたタイミングにおいて、ビジー状態である旨を示すためのビジー信号をパルス発生部31へ出力する(図2のステップS3)。
Thereafter, the
超音波信号出力制御部としての機能を有するパルス発生部31は、1フレーム分の超音波画像データのスキャンが完了している場合、ビームフォーマ32へのパルス信号の出力を即停止することにより、ビームフォーマ32からの超音波信号の出力を停止させる(図2のステップS4及びステップS5)。一方、パルス発生部31は、超音波画像1フレーム分のスキャンが未完了である場合には、ビームフォーマ32へのパルス信号の出力を継続する。
The
画像転送制御部36は、1フレーム分の超音波画像データの転送要求をCPU33から受けたタイミングにおいて、フレームメモリ35aに蓄積された該1フレーム分の超音波画像データの転送を開始する(図2のステップS6)。そして、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データは、画像転送制御部36におけるデータ転送動作により、メモリ制御部35を介して読み出され、CPU33内部の図示しない一のバスを経由して一旦メインメモリ33aに蓄積される。
The image
CPU33は、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データの転送が完了したタイミングにおいて、該1フレーム分の超音波画像データの転送が完了した旨を示す信号をメモリ制御部35へ出力する(図2のステップS7)。
The
CPU33は、メインメモリ33aに転送された1フレーム分の超音波画像データに対し、モニタ4に表示するためのディジタルスキャン変換処理を施す(図2のステップS8)。そして、前記ディジタルスキャン変換された1フレーム分の超音波画像データは、超音波画像フレームデータとしてメインメモリ33aに蓄えられる。メインメモリ33aに蓄えられた超音波画像フレームデータは、CPU33により読み込まれた後、描画処理が施される。
The
メモリ制御部35は、CPU33の制御に基づき、上記描画処理が終了したタイミングにおいて、パルス発生部31へのビジー信号の出力を停止する。(または、非ビジー状態である旨を示すためのビジー信号をパルス発生部31へ出力する。)
一方、CPU33は、図2のステップS1の直前のタイミングから、図2のステップS7の直後のタイミングまでにおいて、I/Oインターフェース37を介して接続される操作指示部5等からの各種指示信号の受付を開始するとともに、該各種指示信号に応じた制御等を行う(図2のステップS9及びステップS10)。
Based on the control of the
On the other hand, the
そして、CPU33は、操作指示部5等から出力される各種指示信号の中に、超音波振動子21における超音波の出力を停止させるための指示信号が含まれていることを検出した(図2のステップS11)場合、ビームフォーマ32からの超音波信号の出力を完全に停止させるための制御をビームフォーマ32に対して行う。
Then, the
また、CPU33は、操作指示部5等から出力される各種指示信号の中に、超音波振動子21における超音波の出力を停止させるための指示信号が含まれていないことを検出した場合、該各種指示信号に応じた制御が完了した旨を示す信号をメモリ制御部35へ出力する。これにより、メモリ制御部35は、超音波信号の出力を再開させるための制御を、パルス発生部31(ビームフォーマ32)に対して行う(図2のステップS12)。
When the
そして、超音波診断装置3等は、超音波振動子21における超音波の出力を停止させるための指示信号がCPU33に入力されるまでの間、図2のステップS1からステップS12までの各処理に応じた動作を繰り返し行う。
The ultrasonic
一方、図2に示す処理が行われる際の、超音波診断装置3の各部の動作タイミングを示すタイミングチャートは、例えば図4のようなものとなる。ここで、図4のタイミングチャートについての説明を行う。
On the other hand, a timing chart showing the operation timing of each part of the ultrasonic
メモリ制御部35は、操作指示部5に設けられた所定のスイッチ等が操作されることにより、EL_SCAN信号がディセーブルからイネーブルへ反転したことを検出すると、パルス発生部31を介してビームフォーマ32を制御することにより、ビームフォーマ32から超音波信号を出力させる。また、EL_SCAN信号がディセーブルからイネーブルへ反転したタイミングにおいて、メモリ制御部35により発行されたL_INT信号がCPU33へ出力されるとともに、CPU33により発行されたDMA_END信号がメモリ制御部35へ出力される。
When the
CPU33は、DMA_END信号を発行した後、EL_FEND信号がメモリ制御部35により発行されるまでの期間、超音波画像データに対する処理を行わない。そして、CPU33は、この期間中において、I/Oインターフェース37を介して接続される操作指示部5等からの各種指示信号の受付を開始するとともに、該各種指示信号に応じた制御等を行う。
After issuing the DMA_END signal, the
一方、メモリ制御部35は、CPU33からのDMA_END信号の入力を確認した後、DMA_INT_EN信号をディセーブルからイネーブルへ反転させることにより、画像転送制御部36におけるデータ転送動作を許可させる。
On the other hand, after confirming the input of the DMA_END signal from the
なお、1フレーム目に関しては、CPU33上で動作しているアプリケーションが描画処理を行うための準備を行っている。そのため、1フレーム目に関しては、DMA_END信号の発行からDMA_INT_EN信号がイネーブルに反転するまでの期間を、前述の準備に係る期間だけ遅延させることにより、この期間中の画像転送制御部36によるデータ転送動作を禁止している。また、2フレーム目以降に関しては、CPU33がディジタルスキャン変換処理を行っている期間中において、DMA_INT_EN信号のディセーブル状態が維持される。
For the first frame, an application running on the
一方、ビームフォーマ32は、例えば図4に示すように、パルス発生部31からのLSYNC信号の入力タイミングに応じて1ライン毎のスキャンが行われるように超音波信号を出力する。また、ビームフォーマ32は、例えば図4に示すように、FSYNC信号を発生させることにより、1フレーム分のスキャンが開始できるように超音波信号を出力する。そして、ビームフォーマ32は、前記FSYNC信号と、受信したエコー信号とのタイミングを合わせつつ、該エコー信号を画像生成部34へ出力する。
On the other hand, for example, as shown in FIG. 4, the beam former 32 outputs an ultrasonic signal so that scanning for each line is performed in accordance with the input timing of the LSYNC signal from the
メモリ制御部35は、ビームフォーマ32からのFSYNC信号の出力状態を監視し、該FSYNC信号が出力されたタイミングに同期してビジー状態に相当する信号レベルのEL_BUSY信号をパルス発生部31へ出力する。
The
また、メモリ制御部35は、画像生成部34から超音波画像データの出力が開始された後、1フレーム分の超音波画像データをフレームメモリ35aに蓄積し終わった際に、EL_FEND信号を発行する。
The
パルス発生部31は、ビームフォーマ32へのLSYNC信号を、1フレーム分として予め設定された所定の回数出力し終わることにより、ビームフォーマ32からの超音波信号の出力を停止させる。
The
メモリ制御部35は、EL_FEND信号を発行したタイミングの略直後において、L_INT信号を発行してCPU33へ出力することにより、メインメモリ33aへの超音波画像データの転送が開始されることをCPU33に知らせる。
The
その後、画像転送制御部36は、1フレーム分の超音波画像データの転送要求をCPU33から受けたタイミングにおいて、該1フレーム分の超音波画像データの転送を開始する。
Thereafter, the image
フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データは、画像転送制御部36におけるデータ転送動作により、メモリ制御部35を介して読み出され、CPU33内部の図示しない一のバスを経由して一旦メインメモリ33aに蓄積される。
The ultrasonic image data for one frame stored in the
すなわち、画像転送制御部36は、EL_FEND信号が検出され、かつ、DMA_INT_EN信号がイネーブルである期間中に、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データをメインメモリ33aへ転送する。
That is, the image
そして、メモリ制御部35は、前述のデータ転送動作が完了したタイミングにおいて、DMA_INT_EN信号をイネーブルからディセーブルへ反転させることにより、画像転送制御部36におけるデータ転送動作を禁止する。
The
その後、CPU33は、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データの転送が完了したタイミングにおいて、フレームメモリ33aに蓄積された超音波画像データに対してディジタルスキャン変換処理を施すことにより、超音波画像フレームデータを生成する処理を開始する。
Thereafter, the
CPU33は、超音波画像フレームデータの生成を終えた後、該超音波画像フレームデータをメインメモリ33aに蓄積する。さらに、CPU33は、メインメモリ33aに蓄積された超音波画像フレームデータを読み込み、該超音波画像フレームデータに対する描画処理を行う。そして、CPU33は、前記描画処理を終えたタイミングにおいて、DMA_END信号を発行する。
After completing the generation of the ultrasound image frame data, the
一方、前記描画処理が施された超音波画像フレームデータは、CPU33内部の図示しない一のバス及びI/Oインターフェース37を経由した後、モニタ4等の外部装置に対して出力される。
On the other hand, the ultrasonic image frame data subjected to the drawing processing is output to an external device such as the monitor 4 after passing through one bus (not shown) and the I /
すなわち、L_INT信号がメモリ制御部35からCPU33へ出力されたタイミングにおいて、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データの転送が開始され、さらに、この転送動作が完了したタイミングにおいて、CPU33によるディジタルスキャン変換処理及び超音波画像フレームデータに関する処理が行なわれる。そして、ディジタルスキャン変換処理及び超音波画像フレームデータに関する処理の実施に伴ってCPU33の負荷が大きくなった場合、該負荷に応じた期間だけビームフォーマ32からの超音波信号の出力を停止させることにより、次のフレームの超音波画像データがメインメモリ33aへ転送されないようにすることができる。
That is, at the timing when the L_INT signal is output from the
メモリ制御部35は、CPU33からのDMA_END信号に基づき、画像転送制御部36におけるデータ転送動作及びCPU33における描画処理が完了したことを検出すると、DMA_INT_EN信号をディセーブルからイネーブルへ反転させる。これにより、フレームメモリ35aにおける超音波画像データの蓄積が再開された際に、画像転送制御部36による超音波画像データの転送動作を行うことが可能な状態へ移行する。
When the
また、メモリ制御部35は、DMA_INT_EN信号をディセーブルからイネーブルへ反転させたタイミングと同時に、EL_BUSY信号の信号レベルをビジー状態から非ビジー状態へ遷移させる。
Further, the
パルス発生部31は、EL_BUSY信号の信号レベルがビジー状態から非ビジー状態へ遷移したことを検出すると、次フレームの超音波走査を開始させるための準備期間へ移行する。
When the
なお、CPU33は、超音波振動子21における超音波の出力を停止させるための指示信号を検出した場合、前記準備期間において、超音波信号の出力を停止させる制御をビームフォーマ32に対して行うことにより、該超音波信号の出力を完全に停止させる。
When the
一方、メモリ制御部35は、超音波信号の出力を停止させる制御がCPU33により行われない場合、前記準備期間が経過した後、EL_BUSY信号の信号レベルを非ビジー状態からビジー状態へ遷移させることにより、パルス発生部31からのLSYNC信号の出力を再開させる(ビームフォーマ32からの超音波信号の出力を再開させる。)
そして、前記準備期間において、CPU33による超音波信号の出力を停止させる制御がビームフォーマ32に対して行われるまでの間、以上に述べたような、図4のタイミングチャートに係る動作が繰り返し行われる。
On the other hand, when the
In the preparation period, the operation according to the timing chart of FIG. 4 as described above is repeatedly performed until the control for stopping the output of the ultrasonic signal by the
以上に述べたように、本実施形態の超音波診断装置3は、図2のステップS1〜ステップS7に示される処理に応じた動作等を行う期間である、超音波の送波開始から1フレーム分の超音波画像データの転送完了までの第1の期間と、図2のステップS8に示される処理に応じた動作等を行う期間である、少なくともディジタルスキャン変換処理を行う第2の期間とを別々に(重複しない連続した期間として)設けている。すなわち、本実施形態の超音波診断装置3は、前記第1の期間中に1フレーム分の超音波画像データを生成してメインメモリ33aへ転送し、前記第2の期間中に該1フレーム分の超音波画像データに基づく演算処理をCPU33において行うようにしている。そして、本実施形態の超音波診断装置3においては、CPU33における演算処理が終了しない限り次のフレームの超音波画像データの取得が行われず、CPU33の過剰な負荷に起因して超音波画像データがメインメモリ33aに転送できないという状況が発生しないため、結果的に、安定した画質(フレームレート)の動画像をモニタ4に表示させることができる。
As described above, the ultrasonic
また、本実施形態の超音波診断装置3は、前述の第2の期間と、図2のステップS9及びステップS10に示される処理に応じた動作等を行う期間である、各種指示信号の受付開始及び制御動作を行う第3の期間とを別々に(重複しない連続した期間として)設けている。そのため、本実施形態の超音波診断装置3によれば、前述の第2の期間中に、I/Oインターフェース37を介して入力される各種指示信号に応じた割り込み処理(割り込み動作)が行われず、結果的に、メインメモリ33aに蓄積された超音波画像データに対するディジタルスキャン変換処理を安定して行うことができる。
In addition, the ultrasonic
さらに、本実施形態の超音波診断装置3は、前述の第1の期間と、前述の第2の期間とを並列に設けている。そのため、本実施形態の超音波診断装置3によれば、CPU33の負荷が比較的軽い期間中に、I/Oインターフェース37を介して入力される各種指示信号に応じた割り込み処理(割り込み動作)が行われ、結果的に、CPU33の負荷が分散されるとともに、1フレーム毎の処理に費やされる時間を短縮することができる。
Furthermore, the ultrasonic
なお、超音波診断装置3は、図2のフローチャートとして示す各処理に応じた動作等を(図4に例示したタイミングチャートに基づいて)行うものに限らず、例えば、図3のフローチャートとして示す各処理に応じた動作等を(図5に例示したタイミングチャートに基づいて)行うものであっても良い。
Note that the ultrasonic
まず、超音波診断システム1を用いた観察を行う事前に、操作指示部5等において入力される値、または、メモリ制御部35において予め設定された値のいずれかにより、モニタ4等の外部装置に対して超音波画像が出力される際のフレームレートの上限値FRの値が設定される(図3のステップS21)。なお、以降においては、フレームレートの上限値FRの値が30フレーム/秒として設定されたものとして説明を行う。
First, prior to performing observation using the ultrasonic diagnostic system 1, an external device such as the monitor 4 is used according to either a value input in the operation instruction unit 5 or the like or a value preset in the
その後、ユーザにより、超音波内視鏡2が生体内等に挿入されるとともに、該生体内における被検部位101の所望の観察部位に超音波内視鏡2の先端部が接触される。
Thereafter, the user inserts the
そして、ユーザにより操作指示部5に設けられた所定のスイッチ等が操作されると、超音波内視鏡2の先端部に設けられた超音波振動子21が振動し、被検部位101の所望の観察部位に対して超音波が送波される(図3のステップS22)。
Then, when a user operates a predetermined switch or the like provided in the operation instruction unit 5, the
超音波振動子21は、ビームフォーマ32の制御に応じて被検部位101へ超音波を送波した後、被検部位101からの該超音波の反射波を受波し、エコー信号として超音波診断装置3へ出力する。
The
超音波診断装置3の画像生成部34は、超音波振動子21からのエコー信号に対し、前述した各処理を施すことにより被検部位101の断層像を含む超音波画像データを順次生成するとともに、生成した該超音波画像データをメモリ制御部35を介してフレームメモリ35aへ出力する(図3のステップS23)。
The
その後、メモリ制御部35は、画像生成部34から超音波画像データの出力が開始されたタイミングにおいて、ビジー状態である旨を示すためのビジー信号をパルス発生部31へ出力する(図3のステップS24)。
Thereafter, the
パルス発生部31は、1フレーム分の超音波画像データのスキャンが完了している場合、ビームフォーマ32へのパルス信号の出力を即停止することにより、ビームフォーマ32からの超音波信号の出力を停止させる(図3のステップS25及びステップS26)。一方、パルス発生部31は、超音波画像1フレーム分のスキャンが未完了である場合には、ビームフォーマ32へのパルス信号の出力を継続する。
When the scanning of the ultrasonic image data for one frame is completed, the
画像転送制御部36は、1フレーム分の超音波画像データの転送要求をCPU33から受けたタイミングにおいて、フレームメモリ35aに蓄積された該1フレーム分の超音波画像データの転送を開始する(図3のステップS27)。これにより、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データは、画像転送制御部36におけるデータ転送動作により、メモリ制御部35を介して読み出され、CPU33内部の図示しない一のバスを経由して一旦メインメモリ33aに蓄積される。
The image
CPU33は、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データの転送が完了したタイミングにおいて、該1フレーム分の超音波画像データの転送が完了した旨を示す信号をメモリ制御部35へ出力する(図3のステップS28)。
The
CPU33は、メインメモリ33aに転送された1フレーム分の超音波画像データに対し、モニタ4に表示するためのディジタルスキャン変換処理を施す(図3のステップS29)。そして、前記ディジタルスキャン変換された1フレーム分の超音波画像データは、超音波画像フレームデータとしてメインメモリ33aに蓄えられる。メインメモリ33aに蓄えられた超音波画像フレームデータは、CPU33により読み込まれた後、描画処理が施される。
The
メモリ制御部35は、CPU33の制御に基づき、上記描画処理が終了したタイミングにおいて、パルス発生部31へのビジー信号の出力を停止する。(または、非ビジー状態である旨を示すためのビジー信号をパルス発生部31へ出力する。)
一方、CPU33は、図3のステップS22の直前のタイミングから、図3のステップS28の直後のタイミングまでにおいて、I/Oインターフェース37を介して接続される操作指示部5等からの各種指示信号の受付を開始するとともに、該各種指示信号に応じた制御等を行う(図3のステップS30及びステップS31)。
Based on the control of the
On the other hand, the
そして、CPU33は、操作指示部5等から出力される各種指示信号の中に、超音波振動子21における超音波の出力を停止させるための指示信号が含まれていることを検出した(図3のステップS32)場合、ビームフォーマ32からの超音波信号の出力を完全に停止させるための制御をビームフォーマ32に対して行う。
Then, the
また、CPU33は、操作指示部5等から出力される各種指示信号の中に、超音波振動子21における超音波の出力を停止させるための指示信号が含まれていないことを検出した場合、該各種指示信号に応じた制御が完了した旨を示す信号をメモリ制御部35へ出力する。
When the
その後、メモリ制御部35は、ビジー状態である旨を示すためのビジー信号が出力されてから、各種指示信号に応じた制御が完了した旨を示す信号が入力されるまでの期間tがフレームレートの上限値FRの値に応じた期間T1に達しているか否かを判定する(図3のステップS33)。具体的には、メモリ制御部35は、例えば、超音波画像が出力される際のフレームレートの上限値FRの値が30フレーム/秒として設定された場合、該FRの値の逆数に相当する値である1/30秒を前記期間T1の値として設定するとともに、前記期間tが1/30秒に達しているか否かを判定する。
After that, the
そして、メモリ制御部35は、期間tが期間T1に達していないことを検出した場合、期間tが期間T1に達するまでの間待機する。また、メモリ制御部35は、期間tが期間T1に達したことを検出すると、超音波信号の出力を再開させるための制御をビームフォーマ32に対して行う(図3のステップS34)。
When the
そして、超音波診断装置3等は、超音波振動子21における超音波の出力を停止させるための指示信号がCPU33に入力されるまでの間、図3のステップS22からステップS34までの各処理に応じた動作を繰り返し行う。
The ultrasonic
一方、図3に示す処理が行われる際の、超音波診断装置3の各部の動作タイミングを示すタイミングチャートは、例えば図5のようなものとなる。ここで、図5のタイミングチャートについての説明を行う。
On the other hand, a timing chart showing the operation timing of each part of the ultrasonic
メモリ制御部35は、操作指示部5に設けられた所定のスイッチ等が操作されることにより、EL_SCAN信号がディセーブルからイネーブルへ反転したことを検出すると、パルス発生部31を介してビームフォーマ32を制御することにより、ビームフォーマ32から超音波信号を出力させる。また、EL_SCAN信号がディセーブルからイネーブルへ反転したタイミングにおいて、メモリ制御部35により発行されたL_INT信号がCPU33へ出力されるとともに、CPU33により発行されたDMA_END信号がメモリ制御部35へ出力される。
When the
CPU33は、DMA_END信号を発行した後、EL_FEND信号がメモリ制御部35により発行されるまでの期間、超音波画像データに対する処理を行わない。そして、CPU33は、この期間中において、I/Oインターフェース37を介して接続される操作指示部5等からの各種指示信号の受付を開始するとともに、該各種指示信号に応じた制御等を行う。
After issuing the DMA_END signal, the
一方、メモリ制御部35は、CPU33からのDMA_END信号の入力を確認した後、DMA_INT_EN信号をディセーブルからイネーブルへ反転させることにより、画像転送制御部36におけるデータ転送動作を許可させる。
On the other hand, after confirming the input of the DMA_END signal from the
なお、1フレーム目に関しては、CPU33上で動作しているアプリケーションが描画処理を行うための準備を行っている。そのため、1フレーム目に関しては、DMA_END信号の発行からDMA_INT_EN信号がイネーブルに反転するまでの期間を、前述の準備に係る期間だけ遅延させることにより、この期間中の画像転送制御部36によるデータ転送動作を禁止している。また、2フレーム目以降に関しては、CPU33がディジタルスキャン変換処理を行っている期間中のみ、DMA_INT_EN信号のディセーブル状態が維持される。
For the first frame, an application running on the
一方、ビームフォーマ32は、例えば図5に示すように、パルス発生部31からのLSYNC信号の入力タイミングに応じて1ライン毎のスキャンが行われるように超音波信号を出力する。また、ビームフォーマ32は、例えば図5に示すように、FSYNC信号を発生させることにより、1フレーム分のスキャンが開始できるように超音波信号を出力する。そして、ビームフォーマ32は、前記FSYNC信号と、受信したエコー信号とのタイミングを合わせつつ、該エコー信号を画像生成部34へ出力する。
On the other hand, for example, as shown in FIG. 5, the beam former 32 outputs an ultrasonic signal so that scanning for each line is performed according to the input timing of the LSYNC signal from the
メモリ制御部35は、ビームフォーマ32からのFSYNC信号の出力状態を監視し、該FSYNC信号が出力されたタイミングに同期してビジー状態に相当する信号レベルのEL_BUSY信号をパルス発生部31へ出力する。また、メモリ制御部35は、FSYNC信号が出力されたタイミングに同期してF_CNT信号をディセーブルからイネーブルへ反転させることにより、ビジー状態に相当する信号レベルのEL_BUSY信号が出力されてから経過した期間tの計測を開始する。
The
また、メモリ制御部35は、画像生成部34から超音波画像データの出力が開始された後、1フレーム分の超音波画像データをフレームメモリ35aに蓄積し終わった際に、EL_FEND信号を発行する。
The
パルス発生部31は、ビームフォーマ32へのLSYNC信号を、1フレーム分として予め設定された所定の回数出力し終わることにより、ビームフォーマ32からの超音波信号の出力を停止させる。
The
メモリ制御部35は、EL_FEND信号を発行したタイミングの略直後において、L_INT信号を発行してCPU33へ出力することにより、メインメモリ33aへの超音波画像データの転送が開始されることをCPU33に知らせる。
The
その後、画像転送制御部36は、1フレーム分の超音波画像データの転送要求をCPU33から受けたタイミングにおいて、該1フレーム分の超音波画像データの転送を開始する。
Thereafter, the image
フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データは、画像転送制御部36におけるデータ転送動作により、メモリ制御部35を介して読み出され、CPU33内部の図示しない一のバスを経由して一旦メインメモリ33aに蓄積される。
The ultrasonic image data for one frame stored in the
すなわち、画像転送制御部36は、EL_FEND信号が検出され、かつ、DMA_INT_EN信号がイネーブルである期間中に、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データをメインメモリ33aへ転送する。
That is, the image
そして、メモリ制御部35は、前述のデータ転送動作が完了したタイミングにおいて、DMA_INT_EN信号をイネーブルからディセーブルへ反転させることにより、画像転送制御部36におけるデータ転送動作を禁止する。
The
その後、CPU33は、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データの転送が完了したタイミングにおいて、フレームメモリ33aに蓄積された超音波画像データに対してディジタルスキャン変換処理を施すことにより、超音波画像フレームデータを生成する処理を開始する。
Thereafter, the
CPU33は、超音波画像フレームデータの生成を終えた後、該超音波画像フレームデータをメインメモリ33aに蓄積する。さらに、CPU33は、メインメモリ33aに蓄積された超音波画像フレームデータを読み込み、該超音波画像フレームデータに対する描画処理を行う。そして、CPU33は、前記描画処理を終えたタイミングにおいて、DMA_END信号を発行する。
After completing the generation of the ultrasound image frame data, the
一方、前記描画処理が施された超音波画像フレームデータは、CPU33内部の図示しない一のバス及びI/Oインターフェース37を経由した後、モニタ4等の外部装置に対して出力される。
On the other hand, the ultrasonic image frame data subjected to the drawing processing is output to an external device such as the monitor 4 after passing through one bus (not shown) and the I /
すなわち、L_INT信号がメモリ制御部35からCPU33へ出力されたタイミングにおいて、フレームメモリ35aに蓄積された1フレーム分の超音波画像データの転送が開始され、さらに、この転送動作が完了したタイミングにおいて、CPU33によるディジタルスキャン変換処理及び超音波画像フレームデータに関する処理が行なわれる。そして、ディジタルスキャン変換処理及び超音波画像フレームデータに関する処理の実施に伴ってCPU33の負荷が大きくなった場合、該負荷に応じた期間だけビームフォーマ32からの超音波信号の出力を停止させることにより、次のフレームの超音波画像データがメインメモリ33aへ転送されないようにすることができる。
That is, at the timing when the L_INT signal is output from the
メモリ制御部35は、CPU33からのDMA_END信号に基づき、画像転送制御部36におけるデータ転送動作及びCPU33における描画処理が完了したことを検出すると、DMA_INT_EN信号をディセーブルからイネーブルへ反転させる。これにより、フレームメモリ35aにおける超音波画像データの蓄積が再開された際に、画像転送制御部36による超音波画像データの転送動作を行うことが可能な状態へ移行する。
When the
また、メモリ制御部35は、DMA_INT_EN信号をディセーブルからイネーブルへ反転させたタイミングと同時に、EL_BUSY信号の信号レベルをビジー状態から非ビジー状態へ遷移させる。
Further, the
パルス発生部31は、EL_BUSY信号の信号レベルがビジー状態から非ビジー状態へ遷移したことを検出すると、次フレームの超音波走査を開始させるための準備期間へ移行する。
When the
なお、CPU33は、超音波振動子21における超音波の出力を停止させるための指示信号を検出した場合、前記準備期間において、超音波信号の出力を停止させる制御をビームフォーマ32に対して行うことにより、該超音波信号の出力を完全に停止させる。
When the
一方、メモリ制御部35は、超音波信号の出力を停止させる制御がCPU33により行われない場合、前述の期間tがフレームレートの上限値FRの値(例えば30フレーム/秒)に応じた期間T1(例えば1/30秒)に達しているか否かを判定する。そして、メモリ制御部35は、期間tが期間T1に達していないことを検出した場合、EL_BUSY信号の信号レベルを非ビジー状態に維持することにより、前記準備期間を継続する。また、メモリ制御部35は、期間tが期間T1に達したタイミングにおいてF_CNT信号を発行するとともに、該F_CNT信号を発行したタイミングに同期して、EL_BUSY信号の信号レベルを非ビジー状態からビジー状態へ遷移させる。そして、このような動作に伴い、パルス発生部31からのLSYNC信号の出力が再開される(ビームフォーマ32からの超音波信号の出力が再開される。)
そして、前記準備期間において、CPU33による超音波信号の出力を停止させる制御がビームフォーマ32に対して行われるまでの間、以上に述べたような、図5のタイミングチャートに係る動作が繰り返し行われる。
On the other hand, when the
Then, during the preparation period, until the control for stopping the output of the ultrasonic signal by the
以上に述べたように、本実施形態の超音波診断装置3は、図3のフローチャートとして示す各処理に応じた動作等を(図5に例示したタイミングチャートに基づいて)行った場合、モニタ4等の外部装置に対して超音波画像が出力される際のフレームレートの上限値を制限することができる。そのため、本実施形態の超音波診断装置3によれば、図3のフローチャートとして示す各処理に応じた動作等を(図5に例示したタイミングチャートに基づいて)行うことにより、図2のフローチャートとして示す各処理に応じた動作等を(図4に例示したタイミングチャートに基づいて)行った場合よりもさらに安定した画質(フレームレート)の動画像を出力することができる。(なお、その他の効果については、図2のフローチャートとして示す各処理に応じた動作等を(図4に例示したタイミングチャートに基づいて)行った場合と同様である。)
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
As described above, the ultrasonic
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and applications can be made without departing from the spirit of the invention.
1 超音波診断システム
2 超音波内視鏡
3 超音波診断装置
4 モニタ
5 操作指示部
6 録画装置
7 周辺機器
32 ビームフォーマ
33 CPU
35 メモリ制御部
36 画像転送制御部
101 被検部位
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic
32
35
Claims (3)
前記超音波の反射波をエコー信号として入力するエコー信号入力部と、
前記エコー信号入力部に入力された前記エコー信号に対して所定の信号処理を施すことにより、前記被検部位の断層像の超音波画像データを生成する画像生成部と、
前記画像生成部により生成された前記超音波画像データを順次蓄積するフレームメモリと、
前記超音波画像データを1フレーム分取得する毎に、前記超音波信号出力部からの超音波信号の出力を停止させる超音波信号出力制御部と、
前記フレームメモリに蓄積された前記1フレーム分の超音波画像データを、第1の期間中にメインメモリへ出力させる画像転送制御部と、
前記メインメモリに接続され、前記第1の期間と重複しない第2の期間中に、前記1フレーム分の超音波画像データに対するスキャン変換処理を行うディジタルスキャン変換部と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasonic signal output unit for outputting an ultrasonic signal for transmitting an ultrasonic wave to a test site to an ultrasonic transducer;
An echo signal input unit for inputting the reflected wave of the ultrasonic wave as an echo signal;
An image generation unit that generates ultrasonic image data of a tomographic image of the test site by performing predetermined signal processing on the echo signal input to the echo signal input unit;
A frame memory for sequentially storing the ultrasonic image data generated by the image generation unit;
An ultrasonic signal output control unit that stops output of an ultrasonic signal from the ultrasonic signal output unit every time the ultrasonic image data is acquired for one frame;
An image transfer control unit for outputting the ultrasonic image data for one frame stored in the frame memory to a main memory during a first period;
A digital scan conversion unit connected to the main memory and performing a scan conversion process on the ultrasonic image data for one frame during a second period that does not overlap with the first period;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
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