JPH0352034B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般的に超音波走査装置、更に具体
的に云えば、この発明は解像度を改善して実時間
で像のズーム表示を行う方法と手段に関する。

超音波走査装置は公知であり、医療診断用のも
のが市場で入手し得る。例えば米国特許第
4172386号及び同第4204433号を参照されたい。ゼ
ネラル・エレクトリツク・カンパニイの市販のデ
ーターソン（Datason）超音波装置は、テレビジ
ヨン表示装置にＡトレース表示と共に実時間の像
及び静止像の両方を発生する。

簡単に云うと、この装置は音波トランスデユー
サを用いて超音波（例えば数メガヘルツ程度）を
患者に発信すると共に、エコー信号を受取る。１
つの動作様式では、トランスデユーサが複数個の
枢着アームに取付けられていて、１平面内を動け
る様になつており、枢着アームに付設されたポテ
ンシヨメータが、トランスデユーサの位置を表わ
す信号を発生する。この代りに、手で持つトラン
スデユーサ又は線形トランスデユーサ配列体を用
いることが出来る。エコー信号が可変利得増幅器
に印加されて、患者を通過する時に減衰に対し
て、エコー信号を調節する。調節ずみの信号がア
ナログ・デイジタル変換及びビデオ処理回路に通
され、その後標準型の変換回路に送られて、身体
の走査の表示を制御するか、或いはＡトレース変
換回路に送られて、超音波パルス・エコーをグラ
フで描く。エコーの振幅はグラフ上で縦軸の値と
して表わせるのが典型的であり、これに対してエ
コー復帰時間（身体の奥行を表わす）が横軸に表
わされる。この為、Ａトレースを見ることによ
り、パルス伝搬通路内にある各々の不連続部の身
体内での深さ並びに媒質の変化の種類を判定する
ことが出来る。

典型的には、超音波の発信及び反射によつて発
生される各々のベクトルを512回標本化して、 512個の画素データの点を求める。像データは
予定のトランスデユーサ・パルス繰返し速度で収
集する。この速度が、走査の最大の深さを決定す
ると共に、横方向の解像度に寄与する。一定のエ
コー・データ標本化速度及び音の空間周波数が軸
方向の解像度を決定する。ベクトル・データを表
示記憶装置に貯蔵し、この記憶装置を表示モニタ
又は陰極線管に絶対値で写像する。

従来、オペレータによつて制御されるズーム機
能により、表示像の一部分を拡大して表示するこ
とが出来た。整数の係数で画素の転送速度を除
し、同じ整数個の相次ぐ水平走査線に対して１行
の画素データを繰返すことにより、像の内、デイ
ジタル走査変換器の表示記憶装置の１つの区域に
対応する選ばれた部分をこの係数倍（例えば２の
係数、即ち像の寸法を２倍にする）だけ拡大す
る。表示される画素は、この整数倍だけ寸法が増
加した様に見え、こうして像の選ばれた部分の表
示される寸法が同じ倍率だけ増大するが、軸方向
又は横方向の解像度はよくならない。

この発明の目的は、表示像の一部分を実時間で
選択的に拡大する改良された方法を提供すること
である。

この発明の別の目的は、解像度を改善した拡大
表示部分を提供することである。

この発明の別の目的は、超音波イメージング装
置で表示像の一部分を実時間で拡大する方法の手
段を提供することである。

簡単に云うと、関心のある表示区域の最大の深
さからの反射波を受信することが出来る様なパル
ス繰返し速度で超音波を発信することにより、超
音波走査装置で表示される物体の一部分を拡大す
ることが出来る。反射信号又はエコー信号は、関
心のある区域の一番接近した部分からの反射に対
応する点から始まつて、標本化される。反射波デ
ータの標本化周波数は、関心のある区域のベクト
ルに沿つて最大数のデータ点が設定される様に選
ばれる。データ標本化速度を高くすると共に標本
化する区域をズームの窓によつて囲まれる像部分
に制限することにより、デイジタル走査変換器の
表示記憶装置は関心のある窓の中に得られたデー
タで一杯になる。重要なことは、パルス繰返し周
波数及びデータ・サンプル速度を正しく選ぶこと
により、関心のある区域の実時間の拡大像が発生
されることである。

この発明並びにその目的及び特徴は、以下図面
について詳しくは説明する所から、容易に理解さ
れよう。

図面を参照して説明すると、第１図は超音波走
査装置の機能ブロツク図である。この実施例で
は、超音波走査装置はトランスデスユーサ１０を
持つており、トランスデユーサが全体を１２で示
した枢着アーム装置に取付けられている。これに
よつてトランスデユーサ１０は１平面内で自由に
動くことが出来る。走査ヘツド１４に設けられて
いて装置のアームに関連したポテンシヨメータ
が、移動平面内での走査器すなわちトラスデユー
サ１０のＸ及びＹ位置を表わす信号を発生する。

トランスデユーサ１０が（例えば３メガヘルツ
程度）超音波信号を発信し、発信した超音波信号
の反射に応答して電気信号を発生する。発生され
る電気信号は、超音波信号が患者を通過する際の
減衰の為に、時間と共に減衰する。

この後、減衰したビデオ信号が可変利得増幅器
１６に印加され、増幅された信号がこの後アナロ
グ・デイジタル変換及びビデオ処理回路１８に印
加される。回路１８の出力が夫々テレビジヨン・
モニタ２４，２６を制御する信号を発生するＡト
レース変換回路２０と走査変換及び回路２２とに
印加される。

Ａトレース変換回路は、反射された各々の超音
波の振幅を実時間で表示する為の信号を発生す
る。モニタ２４に印加されたＡトレース・データ
は、モニタ上の水平位置（例えば、1000個の位
置）と、各々の水平位置における振幅又は垂直位
置とを表わす。このデータが、ビームによるラス
ター線走査の間、表示装置の電子ビームの強度を
制御する。表示されるＡトレースに対する目盛の
標識がくし形標識発生器２８によつて発生され、
また発生器３０によつて時間利得補償（TGC）
曲線が発生される。

走査変換及び記憶回路２２に応答してモニタ２
６に患者の断面像が表示される。回路１８からの
信号が512×512の記憶マトリクスに貯蔵する為に
変換され、マトリクスの各点が５ビツトの輝度符
号を受入れる。マトリクスはモニタ２６の表示装
置の画素に対応しており、輝度符号が画素のグレ
ースケールを表わす。

超音波走査装置の制御が中央処理装置（CPU）
３４によつて行われる。この中央処理装置は、超
音波走査装置に対するタイミング信号を発生する
時間ベース発生器３６をも制御する。時間利得補
償（TGC）制御発生器３８が、増幅器１６に対
する制御信号を発生する。中央処理装置を通じて
装置を手動で制御する為に制御パネル４０が設け
られている。

前掲米国特許第4172386号に記載されている様
なＡトレース・ビデオ表示装置では、テレビジヨ
ン表示装置のラスター走査線を制御するデータ
が、テレビジヨン表示装置のラスター走査線の変
分に対応する複数個のアドレスを持つ記憶装置に
貯蔵され、データは各々の変分に於けるビデオ信
号の大きさを表わす。例えば各々のラスター線は
アドレス可能な1000個の位置によつて限定するこ
とが出来る。各々のラスター線の走査の間、記憶
装置の内容が貯蔵された時の順序で読出され、デ
ータはビデオ・ビームのラスター線走査と両立し
得る形で強度変調された信号に変換され、この
為、Ａトレースのビデオ表示が発生される。

従来、像表示の一部分を表示ズーム窓によつて
拡大するのに、その部分の中にある走査線の画素
データを繰返して、知覚される寸法が整数倍だけ
大きくするのに十分なデータを作つていた。これ
を第２図及び第３図に例示してある。第２図で
は、表示装置５２内の像５０が示されており、ベ
クトル５４に沿つた場所にあるデータを他のベク
トルからのデータと組合せて使い、像５０を限定
している。例えばベクトル５４に沿つた複数個の
データ点（例えば512のデータ点）を設定し、像
５０に対応して表示装置５２のラスター走査線を
制御する為に使う。第２図に示す場合、Ｎ個のラ
スター線が示されており、各々のラスター線は、
データ点５６の様に、ベクトル５４に沿つて対応
するデータ点を持つている。この為、表示装置５
２に像５０を表示する時、ラスター線Ｎの各々
が、複数個のベクトルに対して発生されたデータ
に従つて制御される。

第３図では、従来の方法を用いて、ズーム窓５
１の内側にある像５０の寸法を大きくする。この
実施例では、像５０の寸法が２倍になつており、
この為2N本のラスター走査線がズーム窓５１及
び像５０を表示装置に表示するのに必要である。
２倍の走査線を制御する為の十分なデータを得る
た為に、ベクトル５４に対して発生された貯蔵デ
ータを２回繰返し、このた為、同じ記録データを
使つて対のラスター走査線を制御する。例えば、
点５６のデータを点５６′で繰返して、隣接した
２本のラスター走査線を制御する。同様に、ベク
トル５４に沿つた他のデータ点を繰返して、2N
本の走査線を照明することが出来る様にする。前
に述べた様に、像は寸法が２倍になつた様に見え
るが、像の軸方向又は横方向の解像度は何等よく
なつていない。更に、予め貯蔵したデータを繰返
さなければならないので、実時間の像を得ること
は不可能である。

この発明では、ベクトル５４に対するデータ標
本化速度を２倍にすることにより、2N本のラス
ター走査線の各々に対するデータを求める。2x
のズームの例では、データ標本化速度が普通１メ
ガヘルツであれば、標本化速度を２メガヘルツに
高め、ズーム窓に対応する関心のある像区域に沿
つたベクトルだけを標本化する。例えば、第４図
で、関心のある区域５０と交わるベクトルに対し
て、標本化周波数を２倍にすることによつて得ら
れたデータを用いて、2N個のラスター走査線を
制御することにより、像５０の寸法を２倍にす
る。例えば、ベクトル５４に沿つたデータ点５６
は第２図及び第３図と同じ様に求めるが、別のデ
ータ点５８を求め、隣りの走査線を制御する為に
使う。この為、像の解像度が改善されるだけでな
く、実時間のズーム像を表示することが出来、可
視区域は実時間でスクロール（scroll）すること
が出来る。

第５図は例えばこの発明を実施する為に第１図
の装置に使われる回路の機能的なブロツク図であ
る。超音波トランスジユーサ６０が、横方向の解
像度を改善して、ズーム窓の中にある関心のある
全ての区域からのエコーを受信することの出来る
様に最大のパルス繰返し速度で、超音波６２を受
信すると共に受信する。トランスジユーサ６０か
らの電子信号が時間利得制御増幅器６４に通され
てから、可変周波数標本化回路６６に送られる。
増幅された信号の標本化は、関心のある区域から
の信号だけが処理される様に、遅延させる。この
後、各々のベクトルに沿つて標本化されたデータ
をアナログ・デイジタル変換器６８に送り、その
後記憶装置７０に貯蔵する。記憶装置は、表示装
置７２の画素と対応する様な構成になつている。
所望のズーム窓内の像データが記憶装置７０を埋
め、この記憶装置が表示装置７２を制御して、ズ
ーム拡大機能を達成すると共に、表示区域の解像
度を高くする。こうして実時間のイメージング、
並びに貯蔵すなわち「凍結」されたイメージング
の両方が実現される。

以上、超音波走査装置で像を拡大すると共に、
表示される像の解像度を高める改良された方法並
びに装置を説明した。この発明を特定の実施例に
ついて説明したが、以上の説明はこの発明を例示
するだけであつて、この発明を制約するものと解
されるべきではない。当業者には、特許請求の範
囲によつて限定されたこの発明の範囲によつて限
定されたこの発明の範囲内で、種々の変更並びに
変わつた用い方が考えられるよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波イメージング装置の機能的なブ
ロツク図、第２図は超音波イメージング装置のビ
デオ表示及び像を示す図、第３図は第２図の表示
像の一部分を従来の方法に従つて拡大した図、第
４図は第２図の像の一部分のこの発明によるビデ
オ表示を示す図、第５図はこの発明の１実施例に
従つて構成された、ビデオ信号を標本化する装置
の機能的なブロツク図である。 （主な符号の説明）、６０：トランスジユーサ、
６６：可変周波数標本化回路、７０：記憶装置、
７２：表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反射超音波に基づく電気信号によつて表示が
   制御される様な超音波イメージング装置におい
   て、使用者の選択した倍率に基づいて表示される
   区域の寸法を変える方法であつて、超音波パルス
   を発信し、該超音波パルスのエコーに応答し電気
   信号を発生し、表示像の所望の寸法に応じて複数
   個の標本化速度の中から選択した１つの標本化速
   度で、かつ前記超音波パルスの発信から所定の遅
   延後に前記電気信号を標本化して、限られた区域
   からのみの標本化信号を求め、該標本化信号に対
   応する画素データを発生し、該画素データによつ
   て前記表示像の走査線を制御する各工程を有する
   方法。 ２ 特許請求の範囲１に記載した方法に於て、超
   音波パルスを発信する工程が、表示しようとする
   区域からの補間される画素を最少にして、最適の
   横方向の解像度が得られる様に選ばれた最大繰返
   し速度で行われる方法。 ３ 特許請求の範囲２に記載した方法に於て、前
   記電気信号を標本化する工程を遅延させる工程を
   含み、こうして表示しようとする前記区域に対し
   てのみ標本化信号が得られる様にする方法。 ４ 反射超音波に基づく電気信号によつて表示が
   制御される超音波イメージング装置において、使
   用者の選択した倍率ならばに使用者の選択した開
   始点及び終了点に応じて表示制御データを発生す
   る装置であつて、表示像の所望の寸法を表わす倍
   率に応じて複数個の標本化速度の中から選択した
   １つの標本化速度で前記電気信号を標本化する手
   段と、標本化した電気信号に対応する画素データ
   を発生する手段とを有し、前記標本化手段が、前
   記使用者の選択した開始点及び終了点によつて設
   定された限られた区域からの信号のみを標本化す
   るために前記電気信号の標本化を遅延させる遅延
   手段を含んでいることを特徴とする装置。 ５ 特許請求の範囲４に記載した装置に於て、前
   記標本化する手段が、電気信号の標本化を遅延さ
   せる遅延手段を含んでおり、この為関心のある区
   域からの信号だけが標本化される様にした装置。 ６ 特許請求の範囲４に記載した装置に於て、前
   記画素データを発生する手段が、画素を制御する
   為のデイジタル・データを発生するアナログ・デ
   イジタル信号変換手段を含んでいる装置。 ７ 特許請求の範囲６に記載した装置に於て、前
   記デイジタル・データを貯蔵する記憶装置を含む
   装置。