JPH0344772B2

JPH0344772B2 -

Info

Publication number: JPH0344772B2
Application number: JP22240482A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Tateda; Yoshihiro Hayakawa; Masami Kawabuchi; Tsutomu Yano
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1982-12-17
Publication date: 1991-07-09
Also published as: JPS59111746A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、医療用の超音波診断装置に関するも
のである。

従来例の構成とその問題点第１図は扇型に超音波ビームを走査する超音波
診断装置における、一般的な扇形走査の方法を説
明する図である。１，２，…９は超音波の走査線
Ｌであり、１′，２′，…７′はテレビ表示の水平
走査線Ｎであつて、各超音波走査線間隔ΔY₁，
ΔY₁，…ΔY₈は不均一である。従来では、この様
な超音波走査によつて得られた超音波断層像を
TV表示に走査変換するには、第２図に説明する
方法を用いていた。第１図の超音波探触子１０に
よつて、超音波走査線Ｌの１〜９の各方向に、順
次超音波を送受信する。このようにして得られた
超音波断層像を、テレビ表示の水平走査線Ｎの
１′，２′，…７′のとの各交点に相当する位置で
超音波断層像をサンプリングする。次にテレビ表
示する方法について、第２図を用いて説明する。
テレビ水平走査線Ｎの１′〜７′と直交する、等間
隔の直線１″〜６″の各交点において、断層像情報
を表示する。例えば、水平走査線６′と直線４″の
交点を表示するには水平走査線６′と超音波走査
線１及び２の交点でサンプリングした断層像の情
報を用い、相対的な位置に応じた重み付けで線形
補間を行なう。その他のテレビ表示点も同様線形
補間を行なつて表示する。

第３図は、この様な走査変換を行なう従来の扇
形走査の超音波診断装置を説明するブロツク図で
ある。走査線カウンタ１１は扇型走査の走査線を
順次選択し、超音波走査線番号Ｌを送信器制御部
１２、ROM１５、パルス発生器１９、書き込み
アドレス発生器２０に供給する。送信器制御部１
２の制御によつて、超音波走査線番号Ｌによつて
定まる32個の付勢タイミングの送信パルスを送信
器１３において発生する。この送信パルスは、32
個の超音波振動子の配列で構成された超音波探触
子１０より、被検体内に指定された指向性の超音
波ビームのパルスを送出する。さらに、被検体内
からの反射超音波は、超音波探触子１０によつて
受信され、可変遅延部１４によつて定められた時
間だけ遅延される。可変遅延部１４は細かくは32
個の可変延線DL₁，DL₂，…DL₃₂で構成され、送
信と同様に受信信号をROM１５の制御によつて
付勢する。これらの32個の遅延線の出力は加算器
１６で加算する事によつて、超音波走査線番号Ｌ
によつて定まる受信指向性を得る。この加算出力
信号は検波器１７によつて増幅検波される。走査
線カウンタ１１からの超音波走査線番号Ｌによつ
て定まる第１図の黒丸に対応するタイミングでパ
ルス発生器１９でサンプリングパルスを発生す
る。このサンプリングパルスによつて検波器１７
の出力をＡ−Ｄ変換器１８でＡ−Ｄ変換し、この
出力を主記憶部２１に蓄積する。さらにこのサン
プリングパルスは、主記憶部２１の書き込みタイ
ミングを制御する。また、書き込みアドレス発生
器２０は、サンプリングパルスを計数して求めた
超音波走査線方向の位置と、走査線カウンタ１１
の信号である超音波走査線番号Ｌによつて、主記
憶部２１の書き込みアドレスを制御する。主記憶
部２１の読み出し制御部２２は、テレビの水平走
査線１本分のデータを主記憶部２１から読み出
し、バツフア記憶部２４へ転送する。この転送は
超音波走査線の端から順次行なわれ、この転送過
程においてラツチ２３によつて１超音波走査線だ
けシフトしたデータを同時にバツフア記憶部２４
へ転送蓄積する。バツフア記憶部２４は同じ構成
のラインメモリＡとＢによつて構成され、一方が
書き込みで他方が読み出しを行ない、１テレビ水
平走査線ごとに入れ代わる。

このバツフア記憶部２４からの表示データの選
択的な読み出しを制御する回路である読み出しア
ドレス発生部２５は、テレビ表示上の水平位置に
対応した超音波走査線Ｌの番号を４分の１の補間
を含めた型で演算し出力する。この補間データを
選択する信号をＭとする。Ｍは０、１、２、３の
値を取り、０は補間なしとして、表示するデータ
をD_L,Mで表す。アドレス発生部２５の出力Ｌをア
ドレスとして、バツフア記憶部２４から、超音波
走査線Ｌと超音波走査線Ｌ＋１のデータD_L,0と
D_L+1,0を並列に読み出す。この２個のデータを加
算器２６−１で加算し２分の１補間データD_L,2を
作る。さらにD_L,0とD_L,2を加算器２６−２で、
D_L,2とD_L+1,0を加算器２６−３でそれぞれ加算し、
４分の１補間データD_L,1及びD_L,3を作る。D_L,Mの
関係を示すと、 D_L,2＝１／２（D_L,0＋D_L+1,0） D_L,1＝１／２（D_L,0＋D_L,2） D_L,3＝１／２（D_L,0＋D_L+1,0）のようになる。

読み出しアドレス発生部２５が出力する補間デ
ータを選択する信号Ｍによつて、データセレクタ
２７は、D_L,0，D_L,1，D_L,2，D_L,3の内からＭに相当
するデータを選択する。この選択されたデータを
Ｄ−Ａ変換器２８によつてアナログ信号に変換
し、ビデオミキサ２９で標準テレビの同期信号と
混合し、テレビモニタ３０に表示する。

この様な構成によつて従来は、扇形の超音波走
査をテレビ表示の走査に走査変換していた。しか
しながら、超音波の断層像は、第４図に示すごと
く、一般に超音波走査線１，２の方向が、超音波
走査線１，２に直角の方向に比べ分解能が高い。
この様な断層像の情報を単純に従来のようにテレ
ビ水平走査線方向に補間すると、テレビの水平走
査線Ｎと超音波走査線Ｌとのなす角が小さく、超
音波走査線Ｌの密度が低い場合、テレビ表示に変
換された超音波断層像が劣化していた。超音波走
査線が100本程度で扇形の開角が100゜の場合、テ
レビと超音波の走査線のなす角度が70゜程度から
劣下が始まり、45゜以下で急に劣下が進む。

発明の目的本発明は以上のような従来の問題点を解決する
ためになされたもので、簡単な構成で、テレビの
水平走査線と超音波走査線とのなす角が小さく、
超音波走査線の密度が低い場合においても、テレ
ビ表示に変換された超音波断層像の劣化がきわめ
て少ない超音波診断装置を提供することを目的と
する。

発明の構成この目的を達成するために本発明は、走査変換
を行なう際に、２つの超音波走査線の間に疑似超
音波走査線を設定し、従来の超音波走査線におけ
る断層像情報に加えて、テレビ水平走査線の方向
とは異なる方向に位置する２つの超音波走査線上
の各点により、疑似超音波走査線の断層像情報を
補間して得るものである。

実施例の説明以下に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

第５図は本発明の一実施例の動作原理を説明す
る図である。超音波ビームは第１図と同様に扇形
に走査する。超音波走査線Ｌを１ａ，２ａで示
し、疑似超音波走査線ｌを１ｂ，２ｂで示す。さ
らに、テレビ水平走査線Ｎは５′，６′，７′で示
し、テレビ表示における断層像を表示する位置
は、テレビ水平走査線Ｎと直交する等間隔の直線
１″〜６″と、テレビ水平走査線Ｎの交点とする。
また超音波走査線Ｌと疑似超音波走査線ｌには、
探触子より等間隔の刻みＰで示す位置に対応する
タイミングに、超音波走査による検波信号をサン
プルする。そして、超音波走査線Ｌとテレビ水平
走査線Ｎの交点である、第５図黒丸で示す位置の
データとしては、前記超音波走査線Ｌ上Ｐで示す
サンプルデータの内で黒丸の位置に最も近いタイ
ミングのデータを選択的に選ぶ。一方疑似超音波
走査線１とテレビ水平走査線Ｎの交点である、第
５図黒丸で示す位置のデータとしては、この超音
波走査線１上のＰで示すサンプルタイミングの内
で最も近いタイミングを選択的に選び、超音波探
触子からの距離においてこれと同じタイミングに
相当する。この超音波走査線１をはさむ複数の超
音波走査線Ｌ上のＰで示すサンプルデータを選択
的に選び、選んだ複数のデータより、補間演算に
より求める。なお、刻みに対応するサンプル周期
は表示位置の誤差が表示画像に影響しないよう
に、十分短く設定する。

第６図は本発明の超音波診断装置の一実施例を
示すブロツク図である。走査線カウンタ１１は扇
型走査の走査線を順次選択し、超音波走査線番号
Ｌを送信器制御部１２、ROM１５、前処理回路
３１に供給する。送信器制御部１２の制御によつ
て、超音波走査線番号Ｌによつて定まる32個の付
勢タイミングの送信パルスを送信器１３において
発生する。この送信パルスは、32個の超音波振動
子の配列で構成された超音波探触子１０により、
被検体内に指定された指向性の超音波ビームのパ
ルスを送出する。さらに、被検体内からの反射超
音波は、超音波探触子１０によつて受信され、可
変遅延部１４によつて定められた時間だけ遅延さ
れる。可変遅延部１４は細かくは32個の可変遅延
線DL₁，DL₂，…DL₃₂で構成され、送信と同様に
受信信号をROM１５の制御によつて付勢する。
これらの32個の遅延線の出力は加算器１６で加算
する事によつて、超音波走査線番号Ｌによつて定
まる受信指向性を得る。この加算出力信号は検波
器１７によつて増幅検波する。この検波信号をパ
ルス発生器１９′のパルスによつて、Ａ−Ｄ変換
器１８でＡ−Ｄ変換し、前処理回路３１へ出力す
る。パルス発生器１９′は、第５図に示す探触子
からの深さの刻みＰに対応するタイミングであ
る、送信パルスに同期した一定周期のパルスを出
力する。この周期は、超音波走査線Ｌとテレビ水
平走査線Ｎが直交する場合の、交点に相当するタ
イミングの半分程度ないしそれより短めが適当で
ある。前処理回路３１では、超音波走査線Ｌ及び
疑似超音波走査線ｌと、テレビ水平走査線Ｎとの
交点に対応する断層像情報を一時記憶し、選択及
び補間処理を行なつて、主記憶部２１へ出力し、
同時に書き込みアドレスも制御する。

以下は従来例と同様に、主記憶部２１の読み出
し制御部２２は、テレビの水平走査線１本分のデ
ータを主記憶部２１から読み出し、バツフア記憶
部２４へ転送する。この転送は超音波走査線の端
から順次行なわれ、この転送過程においてラツチ
２３によつて１超音波走査線だけシフトしたデー
タを同時にバツフア記憶部２４へ転送蓄積する。
バツフア記憶部２４は同じ構成のラインメモリＡ
とＢによつて構成され、一方が書き込みで他方が
読み出しを行ない、１テレビ水平走査線ごとに入
れ代る。

このバツフア記憶部２４からの表示データの選
択的な読み出しを制御する回路である。読み出し
アドレス発生部２５はテレビ表示上の水平位置に
対応した、超音波走査線Ｌ又は疑似超音波走査線
ｌを４分の１の補間を含めて演算出力する。な
お、超音波走査線Ｌを選択するデータＫは、超音
波走査線Ｌと疑似超音波走査線ｌを含めた全超音
波走査の番号とする。さらに、Ｍは補間データを
選択する信号で、０、１、２、３の値を取り、こ
の内０は補間なしを意味する。また、表示するデ
ータはD_K,Mで表す。読み出しアドレス発生部２５
の出力Ｋをアドレスとして、バツフア記憶部２４
から、全超音波走査線の番号ＫとＫ＋１に相当す
るデータD_K,0とD_K+1,0を並列に読み出す。このデ
ータを加算器２６−１で加算し、２分の１補間デ
ータD_K,2を作る。さらにD_K,0とD_K,2及びD_K,2と
D_K+1,0より、同様に４分の１補間データD_K,1及び
D_K、₃を作る。

次に読み出しアドレス発生部２５が出力する補
間データを選択する信号Ｍによつて、データセレ
クタ２７は相当するデータを選択する。この選択
されたデータをＤ−Ａ変換器２８によつてアナロ
グ信号に変換し、ビデオミキサ２９で標準テレビ
の同期信号と混合し、テレビモニタ３０に表示す
る。

第７図は第６図の前処理回路３１をさらに詳細
に説明したブロツク図である。Ａ−Ｄ変換器１８
の出力は３個のバツフア記憶部３１−１に、１本
の超音波走査線を単位として順次切り換えながら
記憶する。記憶部３１−１に記憶するデータは、
第５図超音波走査線Ｌ上のＰ点に対応する。記憶
するアドレスは、アドレス切換スイツチ３１−２
を介し、アドレスカウンタ３１−３がパルス発生
器１９′のパルスを計数して出力する。一方前処
理回路制御部３１−４は、走査線カウンタ１１か
らの信号を用いて、１本の超音波走査を行なう期
間に、以前にバツフア記憶部３１−１に蓄えたデ
ータより、超音波走査線Ｌと疑似超音波走査線ｌ
の２本分の断層像情報を主記憶部２１に出力す
る。主記憶部２１に記憶するデータは第５図超音
波走査線Ｌとテレビ水平走査線Ｎが交わる交点に
対応する。この前処理回路制御部３１−４は、超
音波走査線Ｌ及び疑似超音波走査線ｌに応じて、
ROM３１−５より深さ方向のサンプリングピツ
チを出力する。一般のテレビ表示では、このサン
プリングピツチは９ビツト程度が適当である。さ
らにサンプリングピツチを、加算器３１−６とラ
ツチ３１−７によつて累積加算し、バツフア記憶
部３１−１からの読み出しアドレスを順次発生す
る。発生した読み出しアドレスは、超音波走査線
Ｌとテレビ水平走査線Ｎの交点である、第５図黒
丸で示す位置のデータを、超音波走査線Ｌ上のＰ
で示すサンプルデータの内で黒丸の位置に最も近
いタイミングのデータの選択に相当する。なお、
この読み出しアドレスは、超音波走査線番号Ｌと
Ｌ＋１に対して共通であり、同じ深さの隣り合つ
た断層像情報を読み出すことができる。一方、デ
ータセレクタ３１−８はバツフア記憶部３１−１
とアドレス切換スイツチ３１−２を制御し、これ
らの内で１個を書き込みとし、残り２個を読み出
しとして、これを超音波の送信を周期として順次
切換える。さらにこのデータセレクタ３１−８
は、ROMを用いた重み付け回路３１−９を制御
し、書き込み中のバツフア記憶部３１−１の出力
に相当する信号を０にする。バツフア記憶部３１
−１より読み出された、超音波走査線番号Ｌ及び
Ｌ＋１の断層像情報に、前処理回路制御部３１−
４から出力される１、1/2、０の重み付けを選択
する信号により重み付け回路３１−９で重み付け
し、この出力を加算器３１−１０で加算し、主記
憶部２１に出力する。この重み付けは、超音波走
査線Ｌを出力する場合は超音波走査線番号がＬの
断層像情報はそのまま出力し、Ｌ＋１の断層像情
報は０として出力する。一方、疑似超音波走査線
ｌを書き込む場合には両者共入力の２分の１を出
力する。

以上のように、主記憶部２１に、断層像を書き
込む以前に、超音波走査線Ｌと直角の方向に補間
して、疑似的に超音波走査線を増加し、テレビ表
示の水平走査線Ｎとの交点でサンプリングしてい
るので、主記憶部２１から読み出す時は等価的に
超音波走査線数が増加しているので、主記憶部２
１の後でテレビ水平走査線方向に補間を行ない、
超音波走査線Ｌとテレビ水平走査線Ｎの角度が小
さくなつた場合においても、表示される断層像は
ほとんど劣下しない。超音波走査線が100本程度
で、扇形の開角が100度の場合においても、劣下
が始まるのは45゜付近からで、扇の端の40゜付近で
も劣下は少ない。

さらに、超音波走査線Ｌを単位としてバツフア
記憶部３１−１に一時蓄積し、累積加算によつて
読み出しアドレスを求め、超音波走査線Ｌ及び疑
似超音波走査線ｌの断層像情報をサンプリングし
ているので、バツフア記憶部３１−１への書き込
みは常に一定の周期となり、主記憶部２１への書
き込みも一定の周期とする事ができ、超音波走査
線Ｌと疑似超音波走査線ｌの断層像情報のサンプ
リングも同様の処理で、一定のタイミングで行な
う事ができる。従つて回路構成も非常に簡単であ
る。

なお、上記実施例では、疑似超音波走査線ｌは
超音波走査線Ｌの間に１本として説明したが、こ
れに限定せずさらに多くする事もできる。これに
よつて、主記憶部２１の容量は増加するが、さら
に超音波走査線Ｌとテレビ水平走査線Ｎの角度が
小さい場合にも対応できる。また、重み付け回路
３１−９はROMを用いたが、データセレクタや
シフタ等を用いる事もできる。また、バツフアメ
モリ３１−１は３個で説明したが、さらに数を増
し、補間の処理を高次にする事もできる。また、
超音波走査線の検波信号サンプル周期は表示位置
の誤差が表示画像に影響しないように、十分短く
設定したが、周期を長めに設定して、超音波走査
線とテレビ水平走査線の交点データを求める時
に、最適タイミング前後のデータより補間により
決定することもできる。さらにまた本発明は、上
記実施例のように超音波が扇形に走査される装置
以外に、テレビ表示画面上において、水平走査線
と超音波走査線が傾斜して交わるような表示を行
なう場合にも適用できる。

発明の効果以上説明したように本発明は、主記憶部に超音
波走査線に加え疑似超音波走査線の断層像を書き
込み、主記憶部から読み出した後さらに、テレビ
表示の水平方向に補間するので、超音波走査線と
テレビ水平走査線の角度が小さく、超音波走査線
密度が低い場合においてもテレビ表示の断層像が
劣下しない。

さらに、疑似超音波走査線の断層像情報を求め
るのに、各超音波走査線の断層像情報を一定の周
期でサンプリングし、一時バツフア記憶部に記憶
し、選択的に読み出す事によつて、複数の超音波
走査線の間で同じ深さの断層像の情報を用いて、
非常に簡単に疑似超音波走査線に相当する情報を
補間によつて求めることができる。さらに、この
選択的に読み出すアドレスは、累積加算によれ
ば、一定の周期で非常に簡単に求める事ができ、
さらにこの計算と同じタイミングで順次主記憶部
に書き込む事ができるので、走査変換を非常に単
純なタイミングで行なう事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は扇型の超音波ビームの走査とテレビ表
示の関係を説明する図、第２図は従来のテレビ表
示への走査変換を説明する図、第３図は従来の超
音波診断装置のブロツク図、第４図は従来の装置
における断層像とデータのサンプリング位置の関
係を示す図、第５図は本発明の超音波診断装置に
おける断層像データのサンプリングと疑似超音波
走査線を説明する図、第６図は本発明の超音波診
断装置の一実施例を示すブロツク図、第７図は同
実施例における前処理回路の詳細な構成を示すブ
ロツク図である。１ａ，２ａ……超音波走査線、１ｂ，２ｂ……
疑似超音波走査線、１′〜７′……テレビの水平走
査線、１０……探触子、１３……送信器、１４…
…可変遅延部、１７……検波器、１８……Ａ−Ｄ
変換器、１９，１９′……パルス発生器、２１…
…主記憶部、２４……バツフア記憶部、２５……
アドレス発生部、２６−１，２６−２，２６−３
……加算器、２７……データセレクタ、３０……
テレビモニタ、３１……前処理回路、３１−１…
…バツフア記憶部、３１−２……アドレス切換ス
イツチ、３１−４……前処理制御部、３１−６，
３１−１０……加算器、３１−７……ラツチ、３
１−８……データセレクタ、３１−９……重み付
け回路。

Claims

【特許請求の範囲】１超音波ビームを送受信する探触子と、前記超
音波ビームを走査して得られた断層像をテレビ表
示のための信号に変換する走査変換手段と、前記
断層像をテレビ表示する表示手段とを有し、前記
走査変換手段は、前記表示手段の表示画面上にお
ける少なくとも超音波走査線がテレビ水平走査線
と傾斜して交わる領域においては、２つの前記超
音波走査線の間に疑似超音波走査線を設定し、前
記超音波走査線と前記テレビ水平走査線との交点
に対応する位置における断層像情報をサンプリン
グするとともに、前記疑似超音波走査線と前記テ
レビ走査線との交点に対応する位置における断層
像情報は、前記テレビ水平走査線の方向とは異な
る方向に位置する前記２つの超音波走査線上の各
点により補間して得ることを特徴とする超音波診
断装置。２走査変換手段が、１本の超音波走査線を単位
として、ほぼ等しい間隔で断層像をサンプリング
して記憶する複数のバツフア記憶部と、記憶した
複数の前記超音波走査線を同じサンプリング位置
において読み出す手段と、読み出した情報を用い
て疑似超音波走査線上の断層像情報を補間により
得る手段とを有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の超音波診断装置。３同じサンプリング位置において読み出す手段
が、サンプリングのピツチを累積加算する手段を
有してなることを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の超音波診断装置。