JPH0254096B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、リアルタイム表示形超音波断層装置
に関し、詳しくは、任意に指定した表示範囲（以
下、関心領域という）のみのリアルタイム走査を
増加させ、その他の表示範囲は走査を減少させる
ことで、関心領域のフレームレートを増加させる
機能を有する装置に関するものである。

従来技術 第１図は、リアルタイム表示形超音波断層装置
の一例であるリニア電子走査形超音波断層装置の
概略構成を示す図である。第１図において、１は
超音波探触子（以下、単に探触子という）であ
り、複数の振動子群から構成されている。この探
触子１の振動子群のうちから所定数の振動子を超
音波送受波器２のスイツチ等の振動子アドレス切
換回路によつて選択し、この選択された振動子に
より電気機械変換を行い、超音波信号の送受信を
行わせて、一走査線分の超音波情報を得る振動子
を振動子アドレス切換回路で切換えることにより
超音波ビームの移動及び走査線の移動を行う。こ
の走査の繰り返しにより、数フレーム／秒の超音
波断層像を得る。これらの制御を制御回路３で行
う。この超音波断層像は、検波してスキヤンコン
バータ４に記憶され、テレビ表示装置５のタイミ
ングでテレビ走査順序にテレビ表示装置５の画面
上に表示される。

このようなリニア電子走査形超音波断層装置で
は、動画像が得られるという意味において手動コ
ンタクトスキヤン超音波断層像装置に対して有効
であるが、しかしながら、手動コンタクトスキヤ
ン超音波断層像装置に較べると、断層像の表示範
囲は狭く通常胸部診断用のリアルタイム表示形超
音波断層装置では85〜120mm程度の視野しか得ら
れない。

そこで、視野幅を広くするためには、走査ピツ
チ間隔を広げるか、あるいは走査本数を増加させ
なければならないが、前者は画像分解能が劣化さ
せるため有効な手段とはならない。一方走査本数
を増加させると、増加した割合でフレームレート
の低下を生じる。

また、方位分解能を向上させるために多段フオ
ーカスを用いる手法も実用化されているが、この
方式は、１本の走査線情報を得るのに数回の超音
波送受信を繰り返さなければならないので、フレ
ーム数を低下させる。

このように、従来のリアルタイム表示形超音波
断層装置の表示視野を拡大させるようにすると、
フレームレートが減少し、真のリアルタイム性を
失つてしまう欠点があつた。

目 的 本発明の目的は、前記欠点を除去し、関心領域
の表示フレームレートをあげるために関心領域部
分の走査回数を、その他の部分の走査回数より多
くすることにより、リアルタイムで必要部分の表
示フレームレートを増加させるようにしたリアル
タイム表示形超音波断層装置を提供することにあ
る。

本発明の原理 第１図に示す従来のリニア電子走査形超音波断
層装置において、本発明の原理を説明する。

従来の装置は、全走査範囲に対し、均等な超音
波の送受信を行つて全画面の超音波断層像を得て
いる。一本の走査線情報を得るのに、例えば18cm
深度までの画像を表示するためには、音速を
1530m／ｓとすると、234μsの時間を必要とする。
走査線数を140本とすると、30フレーム／秒の画
像が得られる。0.75mmピツチ間隔とすると、105
mmの走査幅となる。前記条件で走査幅を増加させ
るか、ピツチ間隔を狭くし、かつ同一の走査幅を
得ようとした場合、あるいは送受波多段フオーカ
スにより高分解能の画像を得ようとした場合、フ
レームレートは減少し、リアルタイム性を失われ
てくる。そこで、第２図に示すように、走査線位
置の選択に重み付けを行い、リアルタイム性を必
要とする診断領域（関心領域）Ｍ〜Ｎの走査線選
択回数を多くすることにより関心領域Ｍ〜Ｎのフ
レームレートを減少させないようにする。

第２図中、Ａ，Ｂ，Ｍ，Ｎは探触子の振動子番
地、Ｓは各振動子から打出される超音波の中心線
を示す。ここで関心領域Ｍ〜Ｎは、例えば、胎児
の心臓等限定された部分をいい、妊娠早期の胎児
心臓の診断は、リアルタイム性を必要とする場合
である。

実施例 第３図は、第１図に示す超音波送受信回路２の
制御回路３を本発明の原理に基づいて構成した一
実施例を示す図であり、関心領域Ｍ〜Ｎを固定し
た場合の走査方式を採用したものである。

第３図において、１０は探触子の振動子駆動ア
ドレス切換回路、１１はROM（Read Only
Memory）であり、このROM１１には走査アド
レスの全アドレスをすべて指定した内容、例え
ば、第４図または第５図に示すような走査アドレ
スを書込んである。１２はアドレスカウンタであ
り、その出力は前記ROM１１の読出しアドレス
を指定する。１３は通常動作との切換えを行う動
作モード切換器、１４は一致回路であり、ROM
１１の出力と超音波探触子によつて決められる超
音波送受信終了アドレスとの一致を検出するもの
である。この一致回路１４の出力によつてアドレ
スカウンタ１２は初期値にロードされるように構
成されている。USは超音波、CUはアドレスカウ
ンタ１２のカウントアツプ信号、SAは超音波送
受信開始アドレス（初期値）、EAは超音波送受信
終了アドレス、VCは定電圧源である。

第６図は、本実施例の動作を説明するためのタ
イムチヤートである。Ｙ−SYNCはＹ軸方向の同
期信号、USPは超音波打出しパルス、CUはアド
レスカウンタ１２のカウントアツプ信号である。

次に、本実施例の動作を第３図において第４図
に示す内容のROM１１をセツトしたものとした
説明する。

(1) 通常表示の場合 動作モード切換器１３を通常表示側に接続し
てアドレスカウンタ１２の出力と同一値を出力
するようにROM１１に書込んでおく。次に、
超音波送受信開始スイツチ（図示していない）
を投入すると、第６図に示すＹ−SYNCに同期
して超音波が打出されると同時にカウントアツ
プ信号CUが発生する。このカウントアツプ信
号CUをアドレスカウンタ１２のカウントで
ROM１１に入力する。アドレスカウンタ１２
のカウントの開始は超音波送受信開始アドレス
SAの入力によつて開始する。このとき、ROM
１１はアドレスカウンタ１２の値に対応した振
動子駆動アドレスを出力し、これにより振動子
駆動アドレス切換回路１０を制御してＡ番地か
ら順次Ｂ番地まで走査する。Ｂ番地の振動子か
ら超音波が打出されると、一致回路１４から
ROM１１の出力と超音波送受信終了アドレス
EAとの一致信号イを出力しアドレスカウンタ
１２に入力してアドレスカウンタ１２をロード
して初期値（Ａ番地のアドレスに対応する値）
に戻す。この一連の動作で１フレームの画像が
形成される。この一連の動作を繰り返すことに
よつて表示に必要なフレーム数を得る。

(2) 関心領域表示の場合 動作モード切換器１３を関心領域表示側に接
続してROM１１に記憶されている内容、即ち
第４図に示すような走査データがセツトされ、
アドレスカウンタ１２に初期値SAを設定する。

次に、超音波送受信開始スイツチを投入する
と前記Ｙ−SYNCと同期して発生するカウント
アツプ信号CUがアドレスカウンタ１２へ入力
され、アドレスカウンタ１２でカウントされ
る。このカウント値に対応するROM１１の読
出しアドレスがアクセスされて読出され、振動
子駆動アドレス切換回路１０に入力され、所定
の振動子から超音波が打出され、その反射波が
受信される。この一連の動作によつてＡ番地か
らＢ番地まで掃引され、関心領域を含む全領域
の１フレームの画像が形成され、次にＭ番地か
らＮ番地まで掃引され、関心領域の２フレーム
目の画像が形成される。そして、Ｎ番地の振動
子から超音波が打出され、アドレスカウンタ１
２の出力と超音波送受信終了アドレスEAとが
一致すると、一致回路１４から一致信号イを出
力する。この一致信号イは、アドレスカウンタ
１２のロード入力端子に入力され、アドレスカ
ウンタ１２をロードして初期値に戻す。

この一連の動作を繰り返すことによつて関心領
域表示に必要なフレーム数を得る。

ここで、前述のように、超音波はＹ−SYNCに
同期して打出されるが、その超音波打出し掃引
は、第４図に示すＡ番地から掃引を開始し、Ｂ番
地まで掃引されると、Ｍ番地まで戻つてここから
新に掃引が開始されＮ番地まで掃引されるように
ROM１１の内容が構成されている。例えば、第
７図に示すように、アドレスカウンタ１２のカウ
ント出力が「０」のとき、ROM１１の出力はＡ
番地のアドレス、「ｎ」のとき、ROM１１の出
力はＢ番地のアドレス、「ｎ＋１」のとき、
ROM１１の出力はＭ番地のアドレス、「ｎ＋ｍ」
のとき、ROM１１の出力はＮ番地のアドレスと
なるように構成されている。

第８図は、本発明の制御回路の他の実施例の構
成を示す図であり、関心領域及び関心領域の表示
フレーム数の増減を選択的に可変する方式のもの
である。

第８図において、２０は振動子駆動アドレス切
換回路、２１は関心領域表示用フレームの数を設
定するフレーム数設定器、２２はエンコーダ、２
３はフレーム数制御用カウンタ、２４はフリツプ
フロツプ、２５は第１セレクタであり、フリツプ
フロツプ２４の出力がロー（Ｌ）のとき、第１ア
ドレスカウンタ２６にカウントアツプ信号CUが
入力するように選択し、ハイ（Ｈ）のとき、第２
アドレスカウンタ２７にカウントアツプ信号CU
が入力するように選択するものである。２６は第
１アドレスカウンタであり、全領域走査時の掃引
アドレスを出力するものである。例えば、第４図
に示すＡ番地からＢ番地まで掃引アドレスを決定
する。２７は第２アドレスカウンタであり、関心
領域走査時の掃引アドレスを決定するものであ
る。例えば、第４図に示すＭ番地からＮ番地まで
の掃引アドレスを決定する。２８は第２セレクタ
であり、フリツプフロツプ２４の出力がロー
（Ｌ）のとき、第１アドレスカウンタ２６の出力
を選択し、ハイ（Ｈ）のとき、第２アドレスカウ
ンタ２７の出力を選択するものである。２９，３
０は一致回路、３１，３２はエンコーダ、３３は
関心領域走査時の掃引開始位置を設定する関心領
域掃引アドレス設定器、３４は関心領域走査時の
掃引終了位置を設定する関心領域掃引終了アドレ
ス設定器、Ａは全領域走査時の掃引開始位置の超
音波送受信開始アドレス、Ｂは全領域走査時の掃
引終了アドレス、Ｍは関心領域走査時の掃引開始
位置の開始アドレス、Ｎは関心領域走査時の掃引
終了位置の終了アドレスである。

なお、前記関心領域走査時の掃引開始位置を設
定する関心領域開始アドレス設定器３３及び関心
領域終了アドレス設定器３４にボリユームを使用
する場合には、エンコーダの代りにアナログデジ
タルコンバータを使用する。

次に、この実施例の関心領域表示の場合の動作
を説明する。

第７図において、フレーム数設定器２１で関心
領域表示に必要なフレーム数を設定し、関心領域
走査時の掃引開始位置及び掃引終了位置のアドレ
スＭ，Ｎを設定する関心領域開始アドレス設定器
３３及び関心領域終了アドレス設定器３４で設定
する。このとき、フリツプフロツプ２４の出力
は、ハイ（Ｈ）になつており、第１セレクタ２５
及び第２セレクタ２８は関心領域Ｍ〜Ｎを走査す
るアドレス、即ち、第２アドレスカウンタ２７に
カウントアツプ信号CUが入力し、その出力が振
動子駆動アドレス切換回路２０に入力するように
なつている。

次に、超音波送受信開始スイツチを投入する
と、第６図に示すＹ−SYNCに同期して超音波が
打出されると同時にカウントアツプ信号CUが発
生し、第１セレクタ２５を通つて第２アドレスカ
ウンタ２７に入力され、カウントアツプ信号CU
がカウントされる。このカウント数は、第２セレ
クタを通つて振動子駆動アドレス切換回路２０に
入力してＭ番地の振動子から順次駆動させ、Ｎ番
地の振動子まで掃引する。このようにして第２ア
ドレスカウンタ２７の出力がＮ番地の振動子に対
応するカウント数になると、一致回路２９が動作
して一致信号ロを出力し、第２アドレスカウンタ
２７をロードして初期値に戻すと同時に、フレー
ム数制御用カウンタ２３に入力して、このカウン
タ２３のセツトカウントを順次１カウントだけダ
ウンさせる。この一連の動作を繰り返してカウン
タ２３のセツトカウント数が「０」になると、ボ
ロー信号ハが出力し、フリツプフロツプ２４を反
転させると共に、このカウンタ２３をロードして
初期値に戻す。これによりフリツプフロツプ２４
の出力はロー（Ｌ）になり、第１セレクタ２５及
び第２セレクタ２８は、全領域走査を行う第１ア
ドレスカウンタ２６にカウントアツプ信号CUが
入力し、その出力が振動子駆動アドレス切換回路
２０に入力するように接続され、カウントアツプ
信号CUが第１アドレスカウンタ２６に入力され
る。第１アドレスカウンタ２６の出力は、第２セ
レクタ２８を通つて振動子駆動アドレス切換回路
２０に入力してＡ番地の振動子から順次駆動させ
てＢ番地の振動子まで掃引する。第１アドレスカ
ウンタ２６の出力がＢ番地の振動子に対応するカ
ウント数になると、一致回路３０が動作して一致
信号ニを出力する。この一致信号ニは、第１アド
レスカウンタ２６のロード入力端子に入力し、こ
のカウンタ２６をロードして初期値に戻すと同時
に、フリツプフロツプ２４に入力してその出力を
反転させる。この一連の動作を繰り返すことによ
つて関心領域表示に必要なフレーム数を得る。

前述のように、フレーム数設定器２１、関心領
域開始アドレス設定器３３及び関心領域終了アド
レス設定器３４のそれぞれの設定値を任意に選択
することにより、希望する関心領域幅及び表示フ
レームレートを得ることができる。

なお、本発明は、前記実施例に限定されること
なく、その要旨を変更しない範囲において種々変
更し得ることは勿論である。

効 果 以上説明したように、本発明によれば、関心領
域部分の走査回数をその他の部分の走査回数より
も多くすることにより、リアルタイムで必要部分
の表示フレームレートを増加させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、リニア電子走査形超音波断層装置の
概略構成を示す図、第２図は、走査の重み付けを
説明するための図、第３図は、本発明の制御回路
の一実施例の構成を示す図、第４図、第５図は、
本発明の走査アドレスの実施例を示す図、第６図
及び第７図は、第３図の実施例の動作を説明する
ための図、第８図は、本発明の制御回路の他の実
施例の構成を示す図である。 １０，２０……振動子駆動アドレス切換回路、
１１……ROM、１２……アドレスカウンタ、１
３……動作モード切換器、１４，２９，３０……
一致回路、２１……フレーム数設定器、２２，３
１，３２……エンコーダ、２３……フレーム数制
御用カウンタ、２４……フリツプフロツプ、２５
……第１セレクタ、２６……第１アドレスカウン
タ、２７……第２アドレスカウンタ、２８……第
２セレクタ、３３……関心領域掃引開始アドレス
設定器、３４……関心領域掃引終了アドレス設定
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 配列振動子を有する探触子より超音波ビーム
   を被検体内へ送波し、被検体の所定深度迄の反射
   エコー信号を受信するとともに、前記超音波ビー
   ムの方向を順次変更して前記所定深度を保ちつつ
   所定走査線密度で所定範囲を走査して前記被検体
   内の診断像を得るリアルタイム表示形超音波断層
   装置において、前記所定範囲の全領域を超音波ビ
   ーム走査させる通常走査手段と、前記所定範囲よ
   り狭い関心領域のみを超音波ビーム走査させる関
   心領域走査手段と、前記通常走査手段と前記関心
   領域走査手段とを交互に動作させる手段とを設
   け、前記関心領域のフレームレートを向上させた
   ことを特徴とするリアルタイム表示形超音波断層
   装置。