JPH0581142B2 - - Google Patents

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変換器でデイジタル信号に変換し
てフレームメモリに書込みTVスキヤン変換して
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振動子分づつピツチをずらしな
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の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、これによつて生ずる
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（電子フオーカス）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、セクタの電子走査の他に
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、映像法については、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
変化により、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
いるか整つ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。この信号をデイジタル化し、動いてい
ない或いは動きの遅い成分つまりクラツタ成分を
除去するために、デイジタルフイルタに通す。そ
してフイ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
よつ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データを
第７図に示すようなTVスキヤン変換するDSC１
８（デイジタル・スキヤン・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１０でデイジタル信号に変換し、入力バ
ツフア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１
２は、一次のデイレイラインキヤンセラであり、
高域通過フイルタとなつているので、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。

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ツチ１４の接点ａ−ｂ
を介して入力バツフア１１へ書込むと共に、スイ
ツチ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つてきた。したがつ
て、大容量メモリ１５に記録されたデータを再生
時にはスイツチ１４の接点ｂ−ｃを介して入力バ
ツフア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、装置構成を拡大するこ
となくフレーム間処理の処理量を軽減することが
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、
超音波探触子からの超音波ビームで被検体を走査
し、得られた受信信号を検波手段とＡ／Ｄ変換器
を介して得られる走査フレーム毎の複数のフレー
ムデータを記憶するメモリ手段と、 前記メモリ手段から読み出された前記複数のフ
レームデータをフレーム間で演算処理を行うフレ
ーム間処理手段と、 前記フレーム間処理手段により処理されたフレ
ームデータを表示形式に座標変換して画像データ
として記憶する表示用メモリと、 前記表示用メモリに記憶された画像データの表
示を行う表示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。表示形式に座標変換後のデータ
より一般にデータ量の小さい座標変換する前の複
数のフレームデータをフレーム間処理に供するの
で、従来と同等位の処理レベルのフレーム間処理
を実行する場合、その処理量を低減することがで
きる。換言すると、従来と同量の処理量を実行し
ようとすれば、より高度なフレーム間処理を実行
できる。また、この高度なフレーム間処理を従来
のように表示用メモリを用いて実行しようとする
と、この表示用メモリのメモリ容量を拡大する必
要が生じるが、本発明によれば、従来から設けら
れている複数のフレームデータを記憶するメモリ
手段を利用してフレーム間処理を実行するので、
新たにメモリを増設したり、従来のように表示メ
モリのメモリ容量を拡大する必要がない。

（実施例） 第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施
例を示す概略ブロツク図、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
イ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、超音波スキヤ
ンからTVスキヤンに変換するDSC８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DSC
８は、Ａ／Ｄ変換器１０、大容量メモリ１５、フ
レーム間処理回路１２ａ、入力バツフア１１、フ
レームメモリ１３で構成されている。Ａ／Ｄ変換
器１０は、Ｍモード検出部３から入力する信号を
デイ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１０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、
ラスタ方向（方位方向）に128ビツトすなわちメ
モリ容量128×512＝64KB／フレームで記録する
ものとなつている。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１２ａは、大容量メモリ１５から順
次入力される複数のフレームＦ１〜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器３１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１２ａ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１は送受波
回路２によつて送信駆動され、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１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。そしてＢモードデータは、
DSC８内のＡ／Ｄ変換器１０によりデイジタル
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１５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64KB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）方向にフイルタ処理され、複数おフレー
ムデータＦ１〜Fnはフレーム間処理器１２ａの
それぞれのフイルタ係数a0，a1……anと乗算さ
れた後、演算器３０により加算されるので、高度
のフイルタ処理が行なえる。ここでフイルタの係
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√倍改善できる。さらに入力
バツフア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
ヤ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512bit
×512bit＝256KB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スキヤン変換
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
データを読出し、フレーム間処理回路１２ａによ
りフイルタ処理し入力バツフア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スキヤン変換してTV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１
５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ヤンのように本
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、１フレー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）方向のフイルタ処理が行いやすくなる。
また大容量メモリ１５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１２
ａでフイ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ｎ次の非巡回、巡回
型フイルタが可能である。さらに大容量メモリ１
５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。したがつて、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つても良
い。また上記実施例では非巡回型フイルタの例で
説明したが、第６図に示すような巡回型フイルタ
によつても、上記実施例と同様の効果が奏せられ
る。ここで出力yn＝_N 〓ⁱ⁼⁰ ai xn−_i＋_M 〓ⁱ⁼¹ bi yn−_iであ
り、Z^-1はフレームメモリ、a0〜aN，b1〜bMは
フイルタの係数である。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］ 本発明による超音波診断装置は、超音波探触子
からの超音波ビームで被検体を走査し、得られた
受信信号を検波手段とＡ／Ｄ変換器を介して得ら
れる走査フレーム毎の複数のフレームデータを記
憶するメモリ手段と、 前記メモリ手段から読み出された前記複数のフ
レームデータをフレーム間で演算処理を行うフレ
ーム間処理手段と、 前記フレーム間処理手段により処理されたフレ
ームデータを表示形式に座標変換して画像データ
として記憶する表示用メモリと、 前記表示用メモリに記憶された画像データの表
示を行う表示手段とを具備する。

したがつて、本願発明によれば、表示形式に座
標変換後のデータより一般にデータ量の小さい座
標変換する前の複数のフレームデータをフレーム
間処理に供するので、従来と同等位の処理レベル
のフレーム間処理を実行する場合、その処理量を
低減することができる。換言すると、従来と同量
の処理量を実行しようとすれば、より高度なフレ
ーム間処理を実行できる。また、この高度なフレ
ーム間処理を従来のように表示用メモリを用いて
実行しようとすると、この表示用メモリのメモリ
容量を拡大する必要が生じるが、本発明では、従
来から設けられている複数のフレームデータを記
憶するメモリ手段を利用してフレーム間処理を実
行するので、新たにメモリを増設したり、従来の
ように表示用メモリのメモリ容量を拡大する必要
がない。

この結果、本発明によれば、装置構成を拡大す
ることなくフレーム間処理の処理量を軽減するこ
とができる超音波診断装置を提供することができ
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
例を示す概略ブロツク図、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
位方向のフイルタ処理を示す図、第５図はフレー
ム間補間方法を示す概略図、第６図は巡回型フイ
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。 １……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……フイルタ、７……周波数分
析器、８……DSC、９……TV表示部、１０……
Ａ／Ｄ変換器、１１……入力バツフア、１２，１
２ａ……フレーム間処理回路、１３，２１……フ
レームメモリ、１４……スイツチ、１５……大容
量メモリ、２０，２２……増幅器、２３……演算
器、３０……加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波探触子からの超音波ビームで被検体を
   走査し、得られた受信信号を検波手段とＡ／Ｄ変
   換器を介して得られる走査フレーム毎の複数のフ
   レームデータを記憶するメモリ手段と、 前記メモリ手段から読み出された前記複数のフ
   レームデータをフレーム間で演算処理を行うフレ
   ーム間処理手段と、 前記フレーム間処理手段により処理されたフレ
   ームデータを表示形式に座標変換して画像データ
   として記憶する表示用メモリと、 前記表示用メモリに記憶された画像データの表
   示を行う表示手段とを具備することを特徴とする
   超音波診断装置。