JPH02228953A - 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。

すなわち複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振動子分づつピッチ
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、超音波ビー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（探
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モード像を得るためのデータを第６図に示すようなＴ
Ｖスキャン変換するＤＳＣ５（ディジタル・スキャン・
コンバータ）に入力する。

そしてこの画像データをＤＳＣ５のＡ／Ｄ変換器ｌＯで
ディジタル信号に変換し、入力バッファ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は第７図に示すように増幅器２０により増幅さ
れた現在のフレームデータと、フレームメモリ２Ｉに記
録した１フレーム前のフレームデータを増幅器２２で増
幅したフレームデータと、の和を演算器２３から出力す
る。すなわちフレーム間処理回路１２は、低域通過フィ
ルタとなっているので、ランダムノイズの除去とともに
高域成分を抑圧する。かくしてフレームメモリ１３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。

このＴＶ表示部には第８図のフレーム期間Ｆｌに示すよ
うにセクタ走査された１フレームのＢモード像が表示さ
れる。また最近では第８図のフレーム期間ｆ２に示す領
域Ａを位置移動したり（ＰＡＮ）　、または拡大縮小（
ＺＯＯＭ）することができるようになり、より鮮明な画
像を得られるようになってきた。この場合に領域Ａを書
込んだ後、その後の領域Ｂでは一瞬イレーズする。しか
しながら、セクタスキャンは領域Ａから領域Ｂまで行な
われるので、領域Ｂにおいては画面が真黒になってしま
い、超音波像がみずらいものとなっていた。

また第９図に示すようにフレーム毎に表示される超音波
像をある時刻ｔ１にフリーズをかけた場合、領域Ｂまで
セクタスキャンするので、フリーズのタイミングが遅れ
ることとなる。このためフリーズ像は、時刻ｔ２に表示
されることになり、即応性が悪いという問題があった。

そこで本発明の目的は、セクタスキャンされる超音波像
のうち例えば一部分を拡大縮小する時であっても、他の
部分のイレイズにより超音波像の画質が劣化することな
く、また超音波像をフリーズしても即応性が良く、しか
も過渡応答の良いフレーム相関を行なえる超音波診断装
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
して第１の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変換器から順次入力するフレーム信号を前記第１
のフレームメモリとで交互に書込む第２のフレームメモ
リと、この第２のフレームメモリ、前記第１のフレーム
メモリに既に記録されたフレーム７”　−タおよび前記
Ａ／Ｄ変換器から現在入力するフレームデータに基きフ
レーム処理して前記第１または第２のフレームメモリに
出力する２次型フィルタと、前記第１または第２のフレ
ームメモリの一方のフレームメモリに前記２次型フィル
タで処理したフレームデータを書込む際には、他方のフ
レームメモリから前記２次型フィルタで処理したフレー
ムデータを読出すように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。２つのフレームメモリに交互に順次フレームデ
ータが書込まれ、かつ一方のフレームメモリに書込まれ
る際には他方のフレームメモリからフレームデータが読
出されて表示されるので、超音波像が途切れることなく
、イレイズにより真黒になることがなくなる。また超音
波像をスキャンに同期してフリーズする場合にも、フレ
ームメモリの切換えを停止することによりその時に見え
ている画像がフリーズするので、即応性を向上できる。

さらに２次型フィルタを用いているので、帯域特性が良
くなる。その結果、過渡応答が良くなると共に高域周波
数成分のノイズを大幅に除去でき、フレーム数が遅く動
きのある場合にも良好な観１１１１が行なえる。

（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図は２つのフレームメモリ１３ａ
　、　１３ｂに交互に書込み読出しを行なう状態を示す
概略図、第３図はフレーム像をある時刻ｔ３でフリーズ
をした場合の応答を示す概略図、第４図は１次型フィル
タおよび２次フィルタの帯域特性を示す特性図、第５図
は第４図に示す各フィルタのステップ入力に対する過渡
応答を示すタイミング図である。

第１図において、超音波診断装置は、超音波探触子ｌ、
送受波回路２．Ｂモード検出部３Ｄ　Ｓ　Ｃ５ａ、　コ
ントローラＯ，ＴＶ表示部７を備えて構成される。Ｄ　
Ｓ　Ｃ５ａは、Ａ／Ｄ変換変換４１コリ１３ａ　、　１
３ｂ　、スイッチ２４．２５で構成されている。

Ａ／Ｄ変換器ＩＯ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。第１および第２のフレ
ームメモリ１３ａ　、　１３ｂは、前記Ａ／Ｄ変換器１
０から入力するフレーム毎の信号を交互に書込むもので
ある。２次型フィルタ３０は、増幅器２０ａ２　演算器
２３ａ、増幅器２２ａ　、　２２ｂで構成される。２次
型フィルタ３０は、第１のフレームメモリ１３ａに記録
されたフレームデータｙｎ−ｆ、前記第２のフレームメ
モリ１３ｂに記録されたフレームデータｙｎ−２および
前記Ａ／Ｄ変換器１０から現在入力するフレームデータ
ｘｎに基き２次元でフレーム処理するものである。すな
わち数式で表現すると、 ｙｎ　−ａＯＸｎ　＋ｂｔ　ｙｎ　　１　＋ｂ２　Ｖｎ
　−２となる。２次型フィルタ３０は、第４図に示すよ
うな帯域特性を有し１次型フィルタに比較して通過帯域
における伝送特性がよく、しかもカットオフ周波数より
も高い周波数帯域における減衰特性が良好なものとなっ
ている。また第５図に示すようにステップ入力に対して
は、立ち上がりがよくすなわち即応性が良好なものとな
っている。スイッチ２４とスイッチ２５とは、相補的に
切換わるものとなっている。例えばスイッチ２４が端子
Ｑｌに切換わるときには、スイッチ２５は端子Ｐ２に切
換えるものきなっている。制御手段としてのコントロー
ラ６は、前記２次型フィルタ３０のフィルタ処理。

各フレームメモリ１３ａ　、　１３ｂへの書込みおよび
読出し、前記第１および第２のフレームメモリ１３ａ。

１３ｂのうち一方のフレームメモリに前記２次型フィル
タ３０により処理したフレームデータを書込む際には、
他方のフレームメモリから前記２次型フィルタ３０によ
り処理したフレームデータを読出すようにスイッチ２４
．２５を切換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１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
ｌ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
り受信信号は包路線検波されてＤ　Ｓ　Ｃ５ａに入力す
る。そしてＢモードデータは、Ｄ　Ｓ　Ｃ５ａ内のＡ／
Ｄ変換器１０によりディジタル信号に変換され、２次型
フィルタ３ｏに入力する。またコントローラ６からの制
御信号によりスイッチ２４は端子Ｑ１を選択し、且つス
イッチ２５は端子Ｐ２を選択する。そうすると、増幅’
Ｊ５２０ａにより増幅された現在のフレーム信号は、演
算器２３ａに入力する。またフレームメモリ１３ａから
のフレームデータｙ　ｎ−１は増幅器２２ａを介して演
算器２３ａに入力し、フレームメモリ１３ｂがらのフレ
ームデータｙｎ−２は、増幅器２２ｂを介して演算器２
３ａに入力する。そしてこの演算器２３ａにより演算さ
れて２次元的にフィルタリングされる。そうすると、コ
ントローラＢからの制御信号により第４図に示す帯域特
性を有するフレームデータは、第２図に示すフレーム期
間Ｆｌにおいて演算器２３ａカラスイツチ２４を介して
フレームメモ１Ｊ１３ｂに書込まれる。

一方、フレームメモリ１３ａに記録され既に２次型フィ
ルタ３０によりフィルタ処理されたフレームデータは、
フレーム期間Ｆｌにスイッチ２５を介して読出され、Ｔ
Ｖ表示部７に画像表示される。

次にフレーム期間Ｆ２においては、コントローラ６から
の制御信号によりスイッチ２４は端子ＰＬを選択し、且
つスイッチ２５は端子Ｑ２を選択する。

、そうすると、コントローラ６からの制御信号により第
４図に示す帯域特性を有するフレームデータは、演算器
２３ａからスイッチ２４を介してフレームメモリ１３ａ
に書込まれる。

一方、フレームメモリ１３ｂに記録され既に２次型フィ
ルタ３０によりフィルタ処理されたフレームデータは、
フレーム期間Ｆ２にスイッチ２５を介して読出され、Ｔ
Ｖ表示部７に画像表示される。

したがって、例えばフレーム期間Ｆ２において、フレー
ムメモリ１３ａへの書込みが領域Ａで中断しその後イレ
イズしても、ＴＶ表示部７にはフレームメモリ１３ｂか
らのフレームデータが入力するので、画面が途切れるこ
となく、しかも真黒になることがなくなる。またこの場
合には、フレーム期間Ｆ３ではコントローラ６からの制
御信号によりフレームメモリ１３ａ　、　１３ｂの書込
み読出しの切換えは行なわれず、フレーム期間Ｆ２と同
様の動作が最初から行なわれる。

次に第３図において、フレーム期間Ｆ３でフレームデー
タがフレームメモリ１３ｂに書込まれ、フレームメモリ
ｌｌａからフレームデータを読出しているときにフリー
ズがかけられた際には、前述したようにコントローラ６
からのフレームメモリ１３ａ　、　１３ｂの切換えを停
止させることにより、その時見えていた画像すなわちフ
レームメモリ１３ａからの画像を迅速にフリーズできる
。

このように本実施例によれば、２つのフレームメモリ１
３ａ　、　１３ｂに交互に順次フレームデータが書込ま
れ、かつ一方のフレームメモリに書込まれる際には他方
のフレームメモリからフレームデータが読出されて表示
されるので、超音波像が途切れることなく、イレイズに
より真黒になることがなくなる。また超音波像をスキャ
ンに同期してフリーズする場合にも、フレームメモリ１
３ａ　、　１３ｂの切換えを停止することによりその時
に見えている画像がフリーズするので、即応性を向上で
きる。

さらに２次型フィルタ３ａを用いているので、帯域特性
が良くなる。その結果、過渡応答が良くなると共に高域
周波数成分のノイズを大幅に除去でき、フレーム数が遅
く動きのある場合にも良好な観ｔ−１が行なえる。

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、２次型フィルタ３０を
用いた・が、例えばフレームメモリを３次型フィルタを
用いても良い。またフレームメモリとしたがその他のメ
モリであっても良い。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、２つのフレームメモリに交互に順次フ
レームデータが書込まれ、かつ一方のフレームメモリに
書込まれる際には他方のフレームメモリからフレームデ
ータが読出されて表示されるので、超音波像が途切れる
ことなく、イレイズにより真黒になることがなくなる。

また超音波像をスキャンに同期してフリーズする場合に
も、フレームメモリの切換えを停止することによりその
時に見えている画像がフリーズするので、即応性を向上
できる。さらに２次型フィルタを用いているので、帯域
特性が良くなる。その結果、過渡応答が良くなると共に
高域周波数成分のノイズを大幅に除去でき、フレーム数
が遅く動きのある場合にも良好な観測が行なえる超音波
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図は２つのフレームメモリに交互
に書込み読出しを行なう状態を示す概略図、第３図はフ
レーム像をある時刻ｔ３でフリーズをした場合の応答を
示す概略図、第４図は１次型フィルタおよび２次フィル
タの帯域特性を示す特性図、第５図は第４図に示す各フ
ィルタのステップ入力に対する過渡応答を示すタイミン
グ図、第６図は従来のＤＳＣを示す概略図、第７図は第
６図に示すフレーム間処理回路を示す概略図、第８図は
超音波像の一部を書込んだ後に生ずるイレイズを示す概
略図、第９図はフリーズをかけたときにおける従来のフ
リー・ズ像の応答を示す概略図である。 ｌ・・・超音波探触子、２・・・送受波回路、３・・・
Ｂモード検出部、５ａ・・・ＤＳＣ，６・・・コントロ
ーラ、７・・・ＴＶ表示部、ＩＯ・・・Ａ／Ｄ変換器、
１１・・・入力バッファ、１２・・・フレーム間処理回
路、　１３．１３ａ　。 １３ｂ・・・フレームメモリ、２０．２０ａ　、　　２
２．２２ａ　。 ２２ｂ・−・増幅器、２３．２３ａ・・・ａ算器、３０
・・・２次型フィルタ、２４．２５・・・スイッチ。

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第１の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変換器から順次入力するフレーム
   信号を前記第１のフレームメモリとで交互に書込む第２
   のフレームメモリと、この第２のフレームメモリ、前記
   第１のフレームメモリに既に記録されたフレームデータ
   および前記Ａ／Ｄ変換器から現在入力するフレームデー
   タに基きフレーム処理して前記第１または第２のフレー
   ムメモリに出力する２次型フィルタと、前記第１または
   第２のフレームメモリの一方のフレームメモリに前記２
   次型フィルタで処理したフレームデータを書込む際には
   、他方のフレームメモリから前記２次型フィルタで処理
   したフレームデータを読出すように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。