JPH02218352A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波探触子から被検体に対して超音波送受
波し、これにより得た受信信号を検出し該信号をＡ／Ｄ
変換器でディジタル信号に変換してフレームメモリに書
込みＴＶスキャン変換して超音波情報を表示する超音波
診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする解剖学的
情報、Ｍモード像を代表例とする生体内の器官の運動情
報、血流イメージングを代表例とするドプラ効果を利用
した生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を用いて診
断に供するようにしている。

また超音波の生体内に対する走査方法の代表例なものに
は、電子走査機械走査とがある。ここで電子走査方法に
ついて説明する。

すなわち良数の超音波振動子を併設してなるアレイ型超
音波探触子（プローブ）を用い、リニア電子走査であれ
ば、超音波振動子の複数個を１単位とし、この１単位の
超音波振動子について励振を行ない超音波ビームの送波
を行なう方法であり、例えば順次１娠動子分づつピッチ
をずらしながら１単位の素子の位置が順々に変わるよう
にして励振してゆくことにより、超音波ビームの送波点
位置を電子的にずらしてゆく方法である。

そして超音波ビームがビームとして集束するように、励
振される超音波振動子は、ビームの中心部に位置するも
のと側方に位置するものとでその励振のタイミングをず
らし、これによって生ずる超音波振動子の各発生音波の
位相差を利用し反射される超音波を集束（電子フォーカ
ス）させる。

そして励振したのと同じ振動子により反射超音波を受波
して電気信号に変換して、各送受波によるエコー情報を
例えば断層像として形成し、陰極線管等に画像表示する
。

またセクタ走査であれば、励振される１単位の超音波振
動子群に対し、超音波（−ムの送波方向が超音波ビーム
１パルス分毎に順次扇形に変わるように各振動子の励振
タイミングを所望の方向に応じて変化させてゆくもので
あり、後の処理は基本的には上述したリニア電子走査と
同じである。

以上のようなリニア、セクタ電子走査の他に振動子（ｆ
ｌ触子）を走査機構に取付け、走査機構を運動させるこ
とにより超音波走査を行なう機械走査もある。

一方、映像法には、超音波送受信にもとなう信号を合成
して断層像化するＢモード像以外に同一方向固定走査に
よるＭモード像が代表的である。

これは、超音波送受波部位の時間的変化を表わしたもの
であり、特に心臓の如く動きのある臓器の診断には好適
である。

また、血流イメージングを代表例とする超音波ドプラ法
は、生体内の移動物体の移動に伴う機能情報を得て映像
化する方法であり、これを以下詳細に説明する。すなわ
ち、超音波ドプラ法は、超音波が移動物体により反射さ
れると反射波の周波数が上記物体の移動速度に比例して
偏移する超音波ドプラ効果を利用したものである。

具体的には、超音波レートパルス（或いは連続波）を生
体内に送波し、その反射波エコーの位相変化より、ドプ
ラ効果による周波数偏移を得ると、そのエコーを得た深
さ位置における移動物体の運動情報を得ることができる
。これによれば、生体内における一定位置での血流の向
き、乱れているか整っているかの流れの状態、流れのパ
ターン、速度の値等の血流の状態を知ることができる。

次に装置について説明する。すなわち超音波エコーから
血流情報を得るためには、ある所定方向に超音波パルス
を所定回数繰返して送波し、受波されたエコーを位相検
波することにより位相情報を取出す。この信号をディジ
タル化し、動いていない或いは動きの遅い成分つまりク
ラッタ成分を除去するために、ディジタルフィルタに通
す。そしてフィルタを透過した信号を周波数分析する。

これにより分析した周波数は、移動物体の動きによって
生じたドプラ偏移周波数であり、血流の方向および速度
を示した２次元血流情報として、単独またはＢモード像
やＭモード像に重畳して表示する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記の超音波診断装置においては、連続した
Ｂ又はＭモード像を得るためのブタを第７図に示すよう
なＴＶスキャン変換するＤＳＣ１８（ディジタル舎スキ
ャンφコンバータ）に入力する。そしてこの画像データ
をＤＳＣ１８のＡ／Ｄ変換器ＩＯでディジタル信号に変
換し、入カバッ・ファ１１を介してフレーム間処理回路
１２に入力する。このフレーム間処理回路１２は現在の
フレームデータとフレームメモリに記録した１フレーム
前のフレームデータとの差を図示しない演算器から出力
する。すなわちフレーム間処理回路１２は、−次のデイ
レイラインキャンセラであり、高域通過フィルタとなっ
ているので、静止エコーの除去とともに低域成分を抑圧
する。かくしてフレームメモリＩ３に書込まれたデータ
は、ＴＶ変換されてＴＶ表示部に出力される。

一方、最近では第８図に示すようにＡ／Ｄ変換器１０か
らのデータをスイッチ１４の接点ａ　−ｂを介して入力
バッファ１１へ書込むと共に、スイッチ１４の接点ａ　
−Ｃを介してイメージメモリ等の大容量メモリ１５に多
フレームのデータを記録することができるようになって
きた。したがって、大容量メモリＩ５に記録されたデー
タを再生時にはスイッチ１４の接点ｂ　−ｃを介して入
力バッファ１１以降に出力し画像再生することもできる
。

また最近では、前述したフレーム処理以上のフレーム相
関やＭＡＸ処理等の高度の処理を行ない、画像のＳ／Ｎ
を改善することが望まれていた。

そこで本発明の目的は、画像データを記録するのにメモ
リ容量が少なく大容量メモリを有効に利用でき、しかも
フレーム相関やフレーム間フィルタ等の高度の処理を行
ない、画像のＳ／Ｎを改善できる超音波診断装置を提供
することにある。

【発明の構成］ （課題を解決する為の手段） 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為に次のよ
うな手段を講じた。すなわち本発明は、超音波探触子か
ら被検体に対して超音波送受波し、これにより得た受信
信号を検出し該信号をＡ／Ｄ変換器でディジタル信号に
変換してフレームメモリに書込みＴＶスキャン変換して
超音波情報を表示する超音波診断装置において、前記Ａ
／Ｄ変換器から人力するフレーム毎の信号を順次書込む
メモリと、このメモリから読出された複数のフレームデ
ータをそれぞれ所定の係数と乗算した後に加算してフレ
ーム毎に前記フレームメモリに出力するフレーム間処理
回路と、このフレーム間処理回路の処理、前記メモリへ
のフレームデータの書込みおよび読出しを制御する制御
手段と、を備えたものである。

（作用） このような手段を講じたことにより、次のような作用を
呈する。メモリは大容量を有し複数のフレームデータを
書込みでき、この複数のフレームデータをフィルタ演算
するので、高度の処理が行なえ、フレーム毎の画像出力
のＳ／Ｎを大幅に改善できる。またメモリに書込まれる
データは座標変換前のデータであるので、メモリ容量が
少な（て済みメモリを有効に利用でき、しかも方位方向
のフィルタ処理が行ないやすい。さらにメモリを動画像
再生時にも用いることができ、しかもフレーム間の補間
を行なうことにより入力フレーム数よりも速いフレーム
数の表示が可能となる。

（実施例） 第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図、第２図（ａ）は座標変換前のデータを
大容量メモリに記憶する記憶領域を示す図、第２図（ｂ
）は座標変換後のデータを記録するフレームメモリの記
憶領域を示す図、第３図は本発明のフレーム間処理回路
を示す図、第４図は大容量メモリ１５に記録されたデー
タの方位方向フィルタ処理を示す図である。

本実施例が特徴とするところは、超音波スキャンからＴ
Ｖスキャンに変換するＤＳＣｇ内にメモリとしての大容
量メモリ１５と、フレーム間処理回路１２ａを合せて用
いた点にある。ここでＤＳＣ８は、Ａ／Ｄ変換器ｌＯ１
大容量メモリ１５．フレーム間処理回路１２ａ　、入力
バッファ１１．　フレームメモリ１３で構成されている
。Ａ／Ｄ変換器１０は、Ｂモード検出部３から入力する
信号をディジタル信号に変換する。大容量メモリ１５は
、前記Ａ／Ｄ変換器ＩＯからのフレーム毎に入力するデ
ータを順次書込むものであり、大容量メモリ１５には、
第２図に示すように座標変換前のデータを直交座標でサ
ンプル方向に５１２ビツト、ラスク方向（方位方向）に
１２８ビツトすなわちメモリ容量１２８　Ｘ５１２−６
４Ｋ　Ｂ　／フレームで記録するものとなっている。フ
レーム処理回路１２ａは、大容量メモリ１５から順次に
複数のフレームデータを入力しこれらを加算してこの加
算出力を平均するものである。すなわち第３に示すよう
にフレーム間処理器！２ａは、大容量メモリ１５から順
次入力される複数のフレームＦｌ−Ｆｎを加算する加算
器３０と、この加算器３０からの加算出力をフレーム毎
に平均して出力する平均Ｓ３１と、を備えている。制御
手段としてのコントローラ５は、前記フレーム間処理回
路Ｌ２ａの処理、前記大容量メモリ１５への各フレーム
データの書込みおよび読出しを制御するものである。

このように構成された実施例の動作について図面を参照
して説明する。超音波探触子ｌは送受波回路２によって
送信駆動され、これにより超音波パルスは超音波探触子
１から生体に送波される。

さらに反射超音波は超音波探触子ｌおよび送受波回路２
により受波され、Ｂモード検出部３に入力されこれによ
り受信信号は包絡線検波されてＤＳＣ８に入力する。モ
してＢモードデータは、ＤＳＣｇ内のＡ／Ｄ変換器ＩＯ
によりディジタル信号に変換され、大容量メモリ１５に
入力する。そうすると、大容量メモリＩ５にコントロー
ラ５から制御信号が入力し、座標変換前データは、大容
量メモリ１５に第２図に示すようにフレーム毎に８４Ｋ
Ｂで順次書込まれる。さらにフレーム処理回路１２ａに
°コントローラ５から制御信号が入力すると、大容量メ
モリ１５内の各フレームデータは、第４図に示すように
加算器３５によりラスタ（方位）方向にフィルタ処理さ
れ、複数のフレームデータＦｌ〜Ｆｎはフレーム間処理
器１２ａのそれぞれのフィルタ係数ａｎ、ａｌ・・・ａ
ｎと乗算された後、演算器３０により加算されるので、
高度のフィルタ処理が行なえる。ここでフィルタの係数
がすべて１　／　ｎの時には加算平均となり、画像デー
タのＳ／ＮがＪｌ−倍改善できる。さらに入力バッファ
１１を介してデータは、フレームメモリ１３に書込まれ
第２図（ｂ）に示すようにセクタスキャンに座標変換さ
れて書込まれる。すなわち座標変換後においては、フレ
ームメモリ１３の５１２　ｂｉ　ｔｘ５１２　ｂｉ　ｔ
−２５８ＫＢの記憶領域に１フレームデータが書込まれ
る。さらにデータはＴＶスキャン変換されてＴＶ表示部
９に超音波情報が表示される。なおフレームメモリ１３
はこの場合には単に表示用メモリとして用いられる。

次に再生時には大容量メモリ１５に記録されたブタを読
出し、フレーム間処理回路１２ａによりフィルタ処理し
入力バッファ１１を介してフレームメモリ１３に座標変
換して書込む。さらにデータをＴＶスキャン変換してＴ
Ｖ表示部９に超音波情報を再生表示することもできる。

このように本実施例によれば、大容量メモリ１５により
複数のフレームデータを順次書込みでき、しかも座標変
換前の直交座標で無駄なく書込みできる。つまり大容量
メモリ１５に記憶するときには、座標変換後のセクタス
キャンのように本来の有効な画像データを記憶する記憶
領域以外に無効な記憶領域を持たないからである。その
結果、１７レム毎のメモリ容量が少なくて済み大容量メ
モリ１５を有効に利用でき、しかもラスタ（方位）方向
のフィルタ処理が行いやすくなる。また大容量メモリ１
５を用いることにより得られる複数のフレームデータを
フレーム処理回路１２ａでフィルタ演算を行なうので、
高度のフレーム処理が行なえ、フレーム毎の画像出力の
Ｓ／Ｎを大幅に改善でき、これにより０次の非巡回１巡
回型フィルタが可能である。さらに大容量メモリ１５に
より動画像を連続して再生することもできる。また第５
図に示すように入力ｘｎと入力ｘｎ−１とに基き、フレ
ーム間の補間を行なうことにより出力ｙｎと出力ｙｎ−
１との間に出力ｙｎ−０，５を作成する。したがって、
入力フレーム数よりも表示フレーム数を２倍にすること
ができる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。上述した実施例においては、大容量メモリ１５を例え
ばイメージメモリとしたが、記憶容量が大きければその
他のメモリであっても良い。

また上記実施例では非巡回型フィルタの例で説明したが
、第６図に示すような巡回型フィルタによっても、上記
実施例と同様の効果が奏せられる。

あり、Ｚ−１はフレームメモリ、ａｏ〜ａＮ、ｂｌ〜ｂ
Ｍはフィルタの係数である。このほか本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である
。

［発明の効果］ 本発明によれば、Ａ／Ｄ変換器から入力するフレーム毎
の信号を順次書込むメモリと、このメモリから読出され
た複数のフレームデータをそれぞれ所定の係数と乗算し
た後に加算してフレーム毎に前記フレームメモリに出力
するフレーム間処理回路と、このフレーム間処理回路の
処理、前記メモリへのフレームデータの書込みおよび読
出しを制御する制御手段とを備えたので、メモリに複数
のフレームデータを書込みでき、この世数のフレームデ
ータをフィルタ演算するので、高度のフレーム処理が行
なえ、フレーム毎の画像出力のＳ／Ｎを大幅に改善でき
る。またメモリに書込まれるデータは、座標変換前のデ
ータであるので、メモリ容量が少なくて済みメモリを有
効に利用でき、方位方向のフィルタ処理が行ないやすく
なる。

さらにメモリを動画像再生時にも用いることができ、し
かもフレーム間の補間を行なうことにより入力フレーム
数よりも速いフレーム数の表示が可能となる超音波診断
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施例を示す
概略ブロック図、第２図（ａ）は座標変換前のデータを
記録する大容量メモリの記憶領域を示す図、第２図（ｂ
）は座標変換後のデータを記録するフレームメモリの記
憶領域を示す図、第３図は本発明のフレーム間処理回路
を示す図、第４図は方位方向のフィルタ処理を示す図、
第５図はフレーム間補間方法を示す概略図、第６図は巡
回型フィルタを示す概略構成図、第７図は従来のＤＳＣ
を示す概略構成図、第８図は大容量メモリを用いた従来
のＤＳＣを示す概略構成図である。 ■・・・超音波探触子、２・・・送受波回路、３・・・
Ｂモード検出部、４・・・位相検波回路、５・・・Ａ／
Ｄ変換器、６・・・フィルタ、７・・・周波数分析器、
８・・・ＤＳＣ，９・・・ＴＶ表示部、ＩＯ・・・Ａ／
Ｄ変換器、ｌ」・・・人力バッファ、１２．１２ａ・・
・フレーム間処理回路、１．３．２１・・・フレームメ
モリ、１４・・・スイッチ、１５・・・大容量メモリ、
２０．２２・・・増幅器、２３・・・演算器、３０・・
・加算器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 撃、へもくぺ３ ｙｎ Ｙｎ−０，５ ’ｌ　ｎ−１ 第 図 ９６図 繁、水上 第 図 １８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波探触子から被検体に対して超音波送受波し、これ
   により得た受信信号を検出し該信号をＡ／Ｄ変換器でデ
   ィジタル信号に変換してフレームメモリに書込みＴＶス
   キャン変換して超音波情報を表示する超音波診断装置に
   おいて、前記Ａ／Ｄ変換器から入力するフレーム毎の信
   号を順次書込むメモリと、このメモリから読出された複
   数のフレームデータをそれぞれ所定の係数と乗算した後
   に加算してフレーム毎に前記フレームメモリに出力する
   フレーム間処理回路と、このフレーム間処理回路の処理
   、前記メモリへのフレームデータの書込みおよび読出し
   を制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする超
   音波診断装置。