JPH0130165Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本考案は、被検体に超音波を送受波して得られ
る受波信号に基づいて断層像を表示する超音波診
断装置に係り、特には、断層像のもつ階調性を示
すグレイスケールの表示の改良に関する。

(ロ) 従来の技術 一般に、超音波の送受波に基づいて得られる断
層像をCRTデイスプレイ等の表示器に表示する
場合、超音波のエコー強度に応じて受波信号の信
号レベルも変化する。そのため、被検体の診断対
象部位の音響特性のいかんによつては、そこから
得られる断層像の輝度レベルが全体的に大きくな
り、画面全体が白つぽく表示されてしまつて階調
性に欠けることがある。このように、断層像が階
調性に欠けると、診断部位の正常、異常の判断が
困難となるため、的確な診断を行えないなどの不
具合を生じる。したがつて、このような場合に
は、階調性のある断層像が表示されるように、受
波信号のゲインを調整することが必要となる。

(ハ) 考案が解決しようとする課題 ところで、従来技術では、表示器のブラウン管
上に超音波の送受波に基づく断層像を表示すると
ともに、表示画面の一部（たとえば右側部分）に
一定の階調をもつ、いわゆるグレイスケールを表
示したものが提供されている。

しかしながら、従来のグレイスケールの表示
は、いわば表示器のコントラスト調整用のテスト
パターンのごときものであつて、断層像の実際の
階調性とは無関係である。すなわち、断層像を形
成するための受波信号の電圧レベルが変化しても
グレイスケールの表示は固定されたままであり、
階調性の目盛りの役目を果たすに過ぎない。その
ため、従来のグレイスケールの表示からは、現に
表示されている断層像が実際上どの程度の階調性
をもつのかを判断することはできない。

したがつて、断層像が十分な階調性をもつよう
に、すなわち、受波信号がＡ／Ｄコンバータの量
子化可能なレベルに収まるようにゲインを調整し
たい場合でも、従来は、その調整を行うための目
安となるものがなく、断層像を見ながら試行錯誤
的に受波信号のゲイン調整を行うしかなかつた。
そのため、ゲイン調整に手間取る等の不具合があ
つた。

(ニ) 課題を解決するための手段 本考案は、このような事情に鑑みてなされたも
のであつて、実際に表示されている断層像の階調
に応じてグレイスケールの表示も変更されるよう
にして、断層像を形成するための受波信号がいか
なるグレイスケールレベルに及んでいるかを直感
的に把握でき、これによつて、階調性のある断層
像が得られるように受波信号のゲインを容易に調
整できるようにするものである。

そのため、本考案では、被検体に超音波を送受
波して得られる受波信号を出力する送受波器と、
この送受波器からの前記受波信号のゲインを調整
するゲインコントロール回路と、このゲインコン
トロール回路を通つた受波信号をデジタル化する
Ａ／Ｄコンバータと、このＡ／Ｄコンバータでデ
ジタル化された受波信号を断層像表示用のデータ
として格納するメモリと、一定の階調をもつよう
に量子化レベルが割り当てられた基準グレイスケ
ールデータを発生するグレイスケールデータ発生
回路と、前記メモリからの断層像表示用のデータ
と前記グレイスケールデータ発生回路からの基準
グレイスケールデータとを重ねて表示する表示器
とを備えた超音波診断装置において、次の構成を
採る。

すなわち、本考案の超音波診断装置では、ゲイ
ンコントロール回路からの出力波形の内の最大振
幅を検出して保持するピーク検出回路と、前記ピ
ーク検出回路からの検出信号に対応するピーク値
を有するのこぎり信号を発生するのこぎり信号発
生回路と、前記のこぎり信号発生回路から出力さ
れるのこぎり信号のレベルが前記Ａ／Ｄコンバー
タの量子化可能なレベルを越える場合にはそのレ
ベルを平坦にしたリミツタ信号を出力するリミツ
タ回路と、前記ゲインコントロール回路からの受
波信号と前記リミツタ回路からのリミツタ信号と
を選択的に切り換えて前記Ａ／Ｄコンバータに送
出するマルチプレクサと、前記Ａ／Ｄコンバータ
でデジタル化されたリミツタ信号のデータを、前
記メモリの所定の記憶領域に断層像の階調に対応
するダイナミツクグレイスケール表示用のデータ
として格納する制御回路とを備えている。

(ホ) 作用 上記構成において、送受波器で得られた受波信
号は、ゲインコントロール回路を介してピーク検
出回路に与えられる。ピーク検出回路は、受波信
号の出力波形の内の最大振幅を検出して保持す
る。のこぎり信号発生回路は、ピーク検出回路か
らの検出信号に対応するピーク値を有するのこぎ
り信号を発生する。そして、のこぎり信号発生回
路から出力されるのこぎり信号が次段のリミツタ
回路に加えられる。リミツタ回路は、のこぎり信
号のレベルがＡ／Ｄコンバータの量子化可能なレ
ベルを越える場合にはそのレベルを平坦にしたリ
ミツタ信号を出力する。そして、ゲインコントロ
ール回路からの受波信号と、リミツタ回路からの
リミツタ信号とがマルチプレクサでそれぞれ選択
的に切り換えられてＡ／Ｄコンバータでデジタル
化された後、メモリに送出される。したがつて、
メモリには、受波信号に基づく断層像表示用のデ
ータと、リミツタ信号に基づくダイナミツクグレ
イスケール表示用のデータとがそれぞれ所定の記
憶領域に格納されることになる。そして、このメ
モリに格納された断層像表示用のデータとダイナ
ミツクグレイスケール表示用のデータとがそれぞ
れ読み出され、さらに、グレイスケールデータ発
生回路から一定の階調をもつように量子化レベル
が割り当てられた基準グレイスケールデータが読
み出されて同時に表示器に出力される。したがつ
て、表示器の表示画面には、断層像に加えて、一
定の階調をもつ基準グレイスケールと、さらに受
波信号の最大振幅に応じて階調の割り当てが変更
されるダイナミツクグレイスケールとが同時に表
示されることになる。

したがつて、ダイナミツクグレイスケールの表
示を見れば、受波信号がいかなるグレイスケール
レベルに及んでいるかを視覚によつて直感的に把
握することができる。したがつて、ダイナミツク
グレイスケールの表示を基準グレイスケールの表
示に一致するように受波信号のゲインを調整する
ことで階調性のある断層像が得られる。

(ヘ) 実施例 第１図は本考案の実施例に係る超音波診断装置
のブロツク図である。同図において、符号１は生
体等の被検体に対して超音波を送波するととも
に、被検体の診断対象部位から反射される超音波
エコーを受波してこれに基づく受波信号を出力す
る送受波器、２は送受波器１からの受波信号のゲ
インを制御するゲインコントロール回路、４はゲ
インコントロール回路２を通つた受波信号の最大
振幅値を検出して保持するピーク検出回路、５は
のこぎり信号発生回路である。こののこぎり信号
発生回路５は、後述する制御回路１１から与えら
れる超音波ビームの発射タイミングを決める制御
パルスに同期し、かつ、ピーク検出回路４で検出
された最大振幅値に対応するピーク値を有するの
こぎり信号を発生する。また、６はリミツタ回路
であつて、のこぎり信号発生回路５から発生され
るのこぎり信号が後述のＡ／Ｄコンバータ８ａに
よつて量子化可能なレベル（本例では４ビツト＝
16階調）を越えないようにそのレベルを制限す
る。すなわち、のこぎり信号のレベルが所定値以
下ならば、のこぎり信号をそのままリミツタ信号
として出力し、のこぎり信号が量子化可能なレベ
ルを越えている場合には、その越えた部分のレベ
ルを平坦にしたリミツタ信号を出力する。

３はゲインコントロール回路２からの受波信号
と、リミツタ回路６からのリミツタ信号とを制御
回路１１から与えられる切換信号に応じて切り換
えて選択して出力するマルチプレクサ、８はデジ
タルスキヤンコンバータである。このデジタルス
キヤンコンバータ８は、Ａ／Ｄコンバー８ａ、バ
ツフアメモリ８ｂ、メインメモリ８ｃ、Ｄ／Ａコ
ンバータ８ｄ、および同期混合回路８ｅを含んで
構成される。なお、上記のＡ／Ｄコンバータ８ａ
は、本例では４ビツト（＝16階調）の線形量子化
を行うものであつて、マルチプレクサ３を通つた
受波信号あるいはリミツタ信号をデジタル化す
る。

９はCRTデイスプレイ等の表示器、１０は輝
度が一定の階調をもつように量子化レベル（本例
では16階調のレベル）が割り当てられた基準グレ
イスケールデータを発生するグレイスケールデー
タ発生回路である。また、１１は制御回路であつ
て、Ａ／Ｄコンバータ８ａでデジタル化された受
波信号あるいはリミツタ信号のデータをメインメ
モリ８ｃの所定の記憶領域にそれぞれ格納、読み
出しするとともに、のこぎり信号発生回路５の信
号発生のタイミング、およびマルチプレクサ３の
切り換えタイミングをそれぞれ制御する。

次に、上記構成の超音波診断装置の動作を説明
する。

送受波器１からの超音波エコーに基づく受波信
号S₀は、ゲインコントロール回路２に入力されて
そのゲインが調整される。そして、該回路２から
は、第２図ａに示すように、ゲイン調整された受
波信号S₀′が出力される。すなわち、受波した超
音波エコーの強度が大きい場合には、同図ａの実
線で示すような信号レベルの大きい受波信号が、
また、超音波エコーの強度が小さい場合には、同
図ａの破線で示すような信号レベルの小さい受波
信号がそれぞれ出力される。そして、ゲインコン
トロール回路２を通つた受波信号S₀′は、マルチ
プレクサ３とピーク検出回路４にそれぞれ送出さ
れる。

第４図に示すように、一枚の断層像を形成する
ためには、Ｎ回（たとえば256本）分の超音波ビ
ームの送受波が必要となる。そして、超音波ビー
ムをＮ回だけ送受波する間、マルチプレクサ３は
ゲインコントロール回路２側に接続される。この
マルチプレクサ３の接続の切り換えは、制御回路
１１から与えられる切換制御信号により行われ
る。そして、Ｎ回分の超音波ビームの送受波に基
づいて得られる各々の受波信号S₀′は、ゲインコ
ントロール回路２から、マルチプレクサ３、Ａ／
Ｄコンバータ８ａ、バツフアメモリ８ｂを介して
メインメモリ８ｃに断層像表示用データとして格
納される。

一方、Ｎ回分の超音波ビームの送受波に基づい
て得られる各々の受波信号S₀′は、いずれもピー
ク検出回路４に与えられる。ピーク検出回路４
は、断層像を形成するに必要なＮ回分の受波信号
S₀′のうちの最大振幅値を検出して保持する。そ
して、このピーク検出回路４の出力S₁が次段のの
こぎり信号発生回路５に与えられる。

のこぎり信号発生回路５は、制御回路１１によ
つて、超音波ビームが断層像形成に必要なＮ回分
だけ送受波される間はその動作が停止されてい
る。Ｎ回分の超音波ビームの送受波が終わると、
制御回路１１によつてマルチプレクサ３がリミツ
タ回路６側に切り換えられるとともに、制御回路
１１からのこぎり信号発生回路５に超音波ビーム
の発射タイミングに同期した制御パルスが与えら
れる。この制御パルスは、第４図に示すように、
ダイナミツクグレイスケールB₂の表示画面を構
成するのに必要なＭ回（たとえば20回）分だけ出
力される。のこぎり信号発生回路５は、この制御
回路１１からの各制御パルスに応答して、ピーク
検出回路４で検出された最大振幅値に対応するピ
ーク値を有するのこぎり信号S₂をＭ回発生する。
したがつて、第２図に示すように、ピーク検出回
路４で検出した受波信号S₀′の最大振幅値が大き
い場合（同図ａの実線の場合）には、これに応じ
てのこぎり信号S₂のピーク値も大きくなる（同図
ｂの実線に対応）。また、受波信号S₀′の最大振幅
値が小さい場合（同図ａの破線の場合）には、こ
れに応じてのこぎり信号S₂のピーク値も小さくな
る（同図ｂの一点鎖線に対応）。そして、のこぎ
り信号発生回路５から出力されるのこぎり信号S₂
が次段のリミツタ回路６に加えられる。

リミツタ回路６は、のこぎり信号S₂のレベルが
Ａ／Ｄコンバータ８ａの量子化可能なレベル（本
例では４ビツト＝16階調）を越えないようにその
レベルを制限する。すなわち、第２図ｂの一点鎖
線で示すように、のこぎり信号S₂のレベルが所定
値以下ならば、のこぎり信号をそのままリミツタ
信号S₃として出力され、同図ｂの実線で示すよう
に、のこぎり信号S₂が量子化可能なレベルを越え
ている場合には、同図ｂの破線で示すように、そ
の越えた部分のレベルを平坦にしたリミツタ信号
S₃が出力される。そして、リミツタ回路６からの
リミツタ信号S₃がマルチプレクサ３を介してデジ
タルスキヤンコンバータ８のＡ／Ｄコンバータ８
ａに入力される。その際、第２図ｂに示すよう
に、リミツタ信号S₃のレベルが直線状に増加する
ところでは、４ビツト（＝16階調）で線形量子化
される一方、リミツタ信号S₃のレベルが平坦化さ
れたところでは、量子化レベルは一定になる。

このようにしてＡ／Ｄコンバータ８ａでデジタ
ル化されたリミツタ信号は、バツフアメモリ８ｂ
を介してメインメモリ８ｃに転送されてダイナミ
ツクグレイスケール表示用のデータとして格納さ
れる。したがつて、メインメモリ８ｃには、受波
信号S₀′に基づく断層像表示用のデータと、リミ
ツタ信号S₃に基づくダイナミツクグレイスケール
表示用のデータとがそれぞれ所定の記憶領域に格
納されることになる。

そして、このメインメモリ８ｃに格納された断
層像表示用のデータとダイナミツクグレイスケー
ル表示用のデータとは、制御回路１１によつて
TVラスタ走査に同期してそれぞれ読み出され
る。その際、グレイスケールデータ発生回路１０
から基準グレイスケールのデータも並行して読み
出され、これらのデータが共にＤ／Ａコンバータ
８ｄでアナログ化された後、同期混合回路８ｅで
TV同期信号に重畳されて表示器９に出力され
る。

したがつて、表示器９の表示画面には、第４図
に示すように、断層像Ａ、一定の階調をもつ基準
グレイスケールB₁、および受波信号S₀′の最大振
幅に応じて階調の割り当てが変更されるダイナミ
ツクグレイスケールB₂が同時に表示されること
になる。

第３図ａは、グレイスケール発生回路１０から
発生される基準グレイスケールデータB₁を表示
器９に表示した状態を示している。この基準グレ
イスケールB₁は、上から下に行くに従つて（番
号からに向かつて）、白色から黒色へと輝度
レベルが一定の階調をもつて段階的に変化するよ
うに表示されている。この基準グレイスケール
B₁は、階調の割り当ての基準（一種の目盛り）
となるものでグレイスケールデータ発生回路１０
からの固定されたデータに基づくから、受波信号
S₀′のゲインを変化させてもその表示は何等変更
されない。

一方、第３図ｂ〜ｄは、メインメモリ８ｃから
読み出されたダイナミツクグレイスケール表示用
のデータに基づくダイナミツクグレイスケール
B₂の表示例を示す。

のこぎり信号S₂のレベルがリミツタ回路６で何
等制限されずにリミツタ信号S₃として出力された
場合（第２図ｂの一点鎖線の信号波形の場合）、
これはとりもなおさず、受波信号S₀′がＡ／Ｄコ
ンバータ８ａで量子化可能な電圧レベルの範囲内
にあることを意味する。そして、このリミツタ信
号S₃のレベルが量子化可能な電圧レベルの上限に
ある場合は、表示器９に表示されたダイナミツク
グレイスケールB₂も第３図ｂに示すように、基
準グレイスケールB₁と全く同じ階調に割り当て
られる。したがつて、第３図ａ，ｂにおいて、番
号は′、は′、…というように、それぞれ
階調が対応することになる。

これに対して、のこぎり信号S₂のレベルがリミ
ツタ回路６で制限されて上部が平坦なリミツタ信
号S₃として出力された場合（第２図ｂの破線の信
号波形の場合）、これはとりもなおさず、受波信
号S₀′がＡ／Ｄコンバータ８ａで量子化可能な電
圧レベルの範囲を越えたことを意味するから、表
示器９に表示されたダイナミツクグレイスケール
B₂は、基準グレイスケールB₁とは階調の割り当
てが異なつてくる。すなわち、リミツタ信号S₃の
レベルが平坦な部分では、その量子化レベルが一
定であるから、これに応じてダイナミツクグレイ
スケールB₂の表示も第３図ｃに示すように、番
号で示す白色の階調の領域が拡大する。また、
これに対応して、受波信号S₀′に基づく断層像Ａ
も白色の階調の部分が多く存在するため、階調性
に欠ける表示となつている。

このような場合には、ゲインコントロール回路
２を操作して受波信号S₀′のゲインが小さくなる
ように調整する。受波信号S₀′のゲインが小さく
なつてＡ／Ｄコンバータ８ａの量子化可能なレベ
ル（第２図ａの実線から破線）まで低下すれば、
これに応じてのこぎり信号S₂のレベルも第２図ｂ
の一点鎖線に示すように小さくなり、これにより
リミツタ回路６からは、該回路６で何等上限が制
限されないのこぎり信号S₃が出力されてＡ／Ｄコ
ンバータ８ａでデジタル化される。したがつて、
表示器９の画面上のダイナミツクグレイスケール
B₂の表示は、第３図ｃに示す状態から同図ｂに
示す状態に次第に変化する。それゆえ、階調性の
ある断層像を表示したい場合には、第３図ｃのよ
うに表示されているダイナミツクグレイスケール
B₂と第３図ａのように表示されている基準グレ
イスケールB₁とを比較対比しながら、ダイナミ
ツクグレイスケールB₂の表示が基準グレイスケ
ールB₁の表示となるようにゲインコントロール
回路２における受波信号S₀′のゲインを調整すれ
ばよい。

上述した場合とは逆に、受波信号S₀′のレベル
が小さい場合には、ダイナミツクグレイスケール
B₂の表示も第３図ｄに示すように、番号″〜
″で示す灰色の階調の領域が拡大する。これに
対応して、断層像Ａも灰色〜黒色の階調の部分が
多く存在するため、階調性に欠ける表示となる。
この場合にも、ゲインコントロール回路２を操作
して受波信号S₀′ゲインが大きくなるように調整
することにより、ダイナミツクグレイスケール
B₂を第３図ｂに示す状態に復帰させることがで
きる。すると、同時に断層像Ａも階調性のある画
像となる。

なお、上述の実施例においては、ゲインコント
ロール回路２を手動で操作するようにしている
が、デジタルスキヤンコンバータ８とゲインコン
トロール回路２との間にCPUなどの演算装置を
設け、デジタルスキヤンコンバータ８の出力を演
算装置に入力させ、この演算装置からの出力によ
りゲインコントロール回路２のゲインを自動的に
調整するようにしてもよい。

(ト) 考案の効果 本考案によれば、実際に表示されている断層像
の階調に応じてダイナミツクグレイスケールの表
示も変更されるので、このダイナミツクグレイス
ケールの表示を見れば、受波信号がいかなるグレ
イスケールレベルに及んでいるかを視覚でもつて
直感的に把握できる。したがつて、階調性のある
断層像を表示したい場合には、このダイナミツク
グレイスケールを見ながら受波信号のゲイン調整
を行えばよいので、ゲイン調整を容易に行うこと
ができる等の優れた効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る超音波診断装置
のブロツク図、第２図はゲインコントロール回路
から出力される受信信号とのこぎり信号発生回路
から出力されるのこぎり信号の波形図、第３図は
基準グレイスケール、ダイナミツクグレイスケー
ルの各表示例を示す説明図、第４図は表示器に表
示された断層像、基準グレイスケールおよびダイ
ナミツクグレイスケールの各関係を示す説明図で
ある。 １……送受波器、２……ゲインコントロール回
路、３……マルチプレクサ、４……ピーク検出回
路、５……のこぎり信号発生回路、６……リミツ
タ回路、８……デジタルスキヤンコンバータ、８
ａ……Ａ／Ｄコンバータ、８ｃ……メインメモ
リ、９……表示器、１０……グレイスケールデー
タ発生回路、１１……制御回路。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 被検体に超音波を送受波して得られる受波信号
   を出力する送受波器と、この送受波器からの前記
   受波信号のゲインを調整するゲインコントロール
   回路と、このゲインコントロール回路を通つた受
   波信号をデジタル化するＡ／Ｄコンバータと、こ
   のＡ／Ｄコンバータでデジタル化された受波信号
   を断層像表示用のデータとして格納するメモリ
   と、一定の階調をもつように量子化レベルが割り
   当てられた基準グレイスケールのデータを発生す
   るグレイスケールデータ発生回路と、前記メモリ
   からの断層像表示用のデータと前記グレイスケー
   ルデータ発生回路からの基準グレイスケールデー
   タとを重ねて表示する表示器とを備えた超音波診
   断装置において、 前記ゲインコントロール回路からの出力波形の
   内の最大振幅を検出して保持するピーク検出回路
   と、 前記ピーク検出回路からの検出信号に対応する
   ピーク値を有するのこぎり信号を発生するのこぎ
   り信号発生回路と、 前記のこぎり信号発生回路から出力されるのこ
   ぎり信号のレベルが前記Ａ／Ｄコンバータの量子
   化可能なレベルを越える場合にはそのレベルを平
   坦にしたリミツタ信号を出力するリミツタ回路
   と、 前記ゲインコントロール回路からの受波信号と
   前記リミツタ回路からのリミツタ信号とを選択的
   に切り換えて前記Ａ／Ｄコンバータに送出するマ
   ルチプレクサと、 前記Ａ／Ｄコンバータでデジタル化されたリミ
   ツタ信号のデータを、前記メモリの所定の記憶領
   域に断層像の階調に対応するダイナミツクグレイ
   スケール表示用のデータとして格納する制御回路
   と、 を備えることを特徴とする超音波診断装置。