JPH06114060A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH06114060A
JPH06114060A JP4288128A JP28812892A JPH06114060A JP H06114060 A JPH06114060 A JP H06114060A JP 4288128 A JP4288128 A JP 4288128A JP 28812892 A JP28812892 A JP 28812892A JP H06114060 A JPH06114060 A JP H06114060A
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control circuit
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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波診断装置において、被検体の診断部位
の深度方向の状態に応じて受信信号のゲインを自動的に
変化させてその受信信号の生体減衰に対するゲイン補正
を自動的に行う。 【構成】 画像処理部6から画像信号を取り込み、1枚
の画像の全領域を複数に分割した個々の領域の輝度平均
を求め、この輝度平均を生体減衰に対する補正用のゲイ
ンに変換し、このゲインを診断部位の深度方向に平滑化
すると共に、走査方向にも平滑化してゲイン制御信号を
生成する自動TGC制御回路13を設け、この自動TG
C制御回路13から出力されるゲイン制御信号S1をT
GC回路3に送出してゲイン補正を行う。これにより、
被検体の診断部位の深度方向の状態に応じて、受信信号
の生体減衰に対するゲイン補正を自動的に行うことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波を利用して被検
体の診断部位について断層像を得て表示する超音波診断
装置に関し、特に被検体の診断部位の深度方向の状態に
応じて受信信号のゲインを自動的に変化させてその受信
信号の生体減衰に対するゲイン補正を自動的に行うこと
ができる超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の超音波診断装置は、図6
に示すように、被検体に超音波を送受信する探触子1
と、この探触子1を駆動して超音波を送信させると共に
受信した反射エコー信号を増幅する超音波送受信部2
と、この超音波送受信部2からの受信信号について生体
減衰に対するゲイン補正を行うTGC(タイムゲインコ
ントロール)回路3と、このTGC回路3でゲイン補正
された受信信号を入力してビーム集束するフォーカス回
路4と、このフォーカス回路4からの出力信号について
信号圧縮と包絡線検波を行う検波回路5と、この検波回
路5からの出力信号を入力して画像表示のための処理を
行う画像処理部6と、この画像処理部6からの画像信号
を表示する表示装置7とを有して成っていた。なお、上
記超音波送受信部2は、探触子1に送波パルスを送って
内蔵の振動子から超音波を発生させる送波回路8と、上
記振動子で受信した診断部位からの反射エコー信号を増
幅する受信増幅器9とから成る。また、画像処理部6
は、検波回路5からの出力信号をディジタル信号に変換
するA/D変換器10と、このA/D変換器10からの
ディジタル信号を入力して表示座標系に変換するDSC
(ディジタルスキャンコンバータ)11とから成る。そ
して、図6において、符号12は、上記診断部位の深度
方向について数段に分割した数個のスライドボリューム
を有し前記TGC回路3のゲインを制御する信号を操作
者の手動操作により発生する手動TGC制御回路を示し
ている。
【0003】このような構成で、図7(a)に示すよう
に、例えばリニア型の探触子1により被検体13内の診
断部位に対して超音波を打ち出したときの、TGC回路
3におけるゲイン制御について説明する。まず、図7
(a)において、被検体13内の診断部位は超音波に対
して一様な減衰媒質aから成るとする。この状態で、図
7(a)に示すように、探触子1から超音波打ち出しの
ある走査方向(θ方向)に、一点鎖線で示すように超音
波ビームAを打ち出したとする。この場合、上記超音波
ビームAの診断部位の深度方向(r方向)の減衰は、図
7(b)に一点鎖線A1で示すように、深度方向におい
て一様なものとなる。従って、上記探触子1が受信する
反射エコーの受信信号のレベルは、図7(c)に一点鎖
線A2で示すように、深度方向において一定の割合で減
衰するものとなる。そこで、図6に示す手動TGC制御
回路12のスライドボリュームを操作して、図7(d)
に一点鎖線A3で示すように、深度方向において一定の
割合で増加するゲインを設定してやる。この結果、表示
装置7の画面に表示される断層像の輝度は、図7(e)
に一点鎖線A4で示すように、深度方向において一定輝
度が得られる。このような状態で、図7(a)におい
て、探触子1から走査方向を順次ずらしながら被検体1
3内に超音波ビームAを打ち出し、診断部位の断層像を
一定輝度で得ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の超音波診断装置においては、図7(d)に示す深度
方向のゲインA3が同図(a)に示す各走査方向のすべ
てについて一定とされていたので、被検体13内の診断
部位の中に異なる減衰量の媒質が存在する場合は、その
影響で表示輝度が変化することがあった。すなわち、図
7(a)において、一様な減衰媒質aから成る診断部位
の中に、例えば血液などのように超音波の減衰がほとん
ど無い領域bがあるとする。この場合、探触子1から超
音波打ち出しのある走査方向(θ方向)において上記の
領域bに向けて、二点鎖線で示すように他の超音波ビー
ムBを打ち出したとする。すると、上記超音波ビームB
の診断部位の深度方向(r方向)の減衰は、図7(b)
に二点鎖線B1で示すように、上記の領域bが存在する
深度のところだけ減衰がほとんど無い状態に落ち込む。
従って、上記探触子1が受信する反射エコーの受信信号
のレベルは、図7(c)に二点鎖線B2で示すように、
領域bの部分では横ばい状態となり、それより深い部分
において一定の割合で減衰するものとなる。この結果、
前述の超音波ビームAの場合に対してαだけの信号レベ
ルの差が生ずることとなる。
【0005】しかるに、図6に示すTGC回路3に設定
されたゲインは、図7(d)に一点鎖線A3で示すよう
に、一定の割合で増加するゲインのままであるので、表
示装置7の画面に表示される断層像の輝度は、図7
(e)に二点鎖線B4で示すように、上記の領域bより
深い部分cについて上記信号レベルの差αに起因する輝
度差βが生ずることとなる。従って、図7(a)におい
て、被検体13内の診断部位の画像において、領域bよ
り深い部分cがその周りよりも明るく表示されてしまう
ものであった。このことから、表示された断層像は、診
断部位の状態を正しく表示しているとは言えず、特に領
域bより深い部分cにおいて、例えば病巣の有無によっ
て明るさが異なって表示されているのと区別できないこ
とがあった。従って、診断を誤るおそれがあった。
【0006】これに対しては、図6に示す手動TGC制
御回路12でTGC回路3に設定するゲインを制御する
場合に、診断部位や被検体が変わるごとに、数個のスラ
イドボリュームをこまめに調整し直せばよいが、これで
は調整作業が複雑かつ時間がかかり、診断効率が低下す
るものであった。
【0007】そこで、本発明は、このような問題点に対
処し、被検体の診断部位の深度方向の状態に応じて受信
信号のゲインを自動的に変化させてその受信信号の生体
減衰に対するゲイン補正を自動的に行うことができる超
音波診断装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による超音波診断装置は、被検体に超音波を
送受信する探触子と、この探触子を駆動して超音波を送
信させると共に受信した反射エコー信号を増幅する超音
波送受信部と、この超音波送受信部からの受信信号につ
いて生体減衰に対するゲイン補正を行うTGC回路と、
このTGC回路でゲイン補正された受信信号を入力して
ビーム集束するフォーカス回路と、このフォーカス回路
からの出力信号について信号圧縮と包絡線検波を行う検
波回路と、この検波回路からの出力信号を入力して画像
表示のための処理を行う画像処理部と、この画像処理部
からの画像信号を表示する表示装置とを有して成る超音
波診断装置において、上記画像処理部から画像信号を取
り込み、1枚の画像の全領域を複数に分割した個々の領
域の輝度平均を求め、この輝度平均を生体減衰に対する
補正用のゲインに変換し、このゲインを診断部位の深度
方向に平滑化すると共に、走査方向にも平滑化してゲイ
ン制御信号を生成する自動TGC制御回路を設け、この
自動TGC制御回路から出力されるゲイン制御信号を上
記TGC回路に送出してゲイン補正をするようにしたも
のである。
【0009】また、上記TGC回路に対し自動TGC制
御回路と並列に手動TGC制御回路を設けると共に、こ
の手動TGC制御回路と上記自動TGC制御回路とを切
り換えてTGC回路に接続する切換手段を設けてもよ
い。
【0010】
【作用】このように構成された超音波診断装置は、画像
処理部の出力側に接続された自動TGC制御回路によ
り、上記画像処理部からの画像信号を取り込み、1枚の
画像の全領域を複数に分割した個々の領域の輝度平均を
求め、この輝度平均を生体減衰に対する補正用のゲイン
に変換し、このゲインを診断部位の深度方向に平滑化す
ると共に、走査方向にも平滑化してゲイン制御信号を生
成し、このゲイン制御信号をTGC回路に送出してゲイ
ン補正をするように動作する。これにより、被検体の診
断部位の深度方向の状態に応じて受信信号のゲインを自
動的に変化させて、その受信信号の生体減衰に対するゲ
イン補正を自動的に行うことができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図1は本発明による超音波診断装置の
実施例を示すブロック図である。この超音波診断装置
は、超音波を利用して被検体の診断部位について断層像
を得て表示するもので、図1に示すように、探触子1
と、超音波送受信部2と、TGC回路3と、フォーカス
回路4と、検波回路5と、画像処理部6と、表示装置7
とを有し、さらに手動TGC制御回路12と、自動TG
C制御回路13と、切換スイッチ14とを備えて成る。
【0012】上記探触子1は、機械的又は電子的にビー
ム走査を行って被検体に超音波を送信及び受信するもの
で、図示省略したがその中には、超音波の発生源である
と共に反射エコーを受信する振動子が内蔵されている。
超音波送受信部2は、上記探触子1を駆動して超音波を
送信させると共に受信した反射エコー信号を増幅するも
ので、探触子1に送波パルスを送って内蔵の振動子から
超音波を発生させる送波回路8と、上記振動子で受信し
た診断部位からの反射エコー信号を増幅する受信増幅器
9とから成る。
【0013】TGC回路3は、上記超音波送受信部2内
の受信増幅器9で増幅して出力された受信信号について
生体減衰に対するゲイン補正を行うものである。フォー
カス回路4は、上記TGC回路3でゲイン補正された受
信信号を入力してビーム集束するものである。また、検
波回路5は、上記フォーカス回路4でビーム集束された
出力信号について信号圧縮と包絡線検波を行うものであ
る。そして、画像処理部6は、上記検波回路5から出力
された信号を入力して画像表示のための処理を行うもの
で、検波回路5からの出力信号をディジタル信号に変換
するA/D変換器10と、このA/D変換器10からの
ディジタル信号を入力して表示座標系に変換するDSC
(ディジタルスキャンコンバータ)11とから成る。さ
らに、表示装置7は、上記DSC11から出力された画
像データを入力して画像として表示するもので、図示省
略したが、ディジタルの画像データをアナログのビデオ
信号に変換するD/A変換器と、このD/A変換器から
のビデオ信号を入力して画像表示するテレビモニタとか
ら成る。
【0014】ここで、本発明においては、上記TGC回
路3に対して自動TGC制御回路13と手動TGC制御
回路12とが並列に設けられると共に、これらの両者の
接続を切り換える切換スイッチ14が設けられている。
上記自動TGC制御回路13は、画像処理部6から画像
データを取り込んで生体減衰に対するゲインを局所的に
補償したゲイン制御信号S1を自動的に生成するもの
で、その内部構成は図2に示すように、局所領域輝度平
均回路15と、輝度・ゲイン変換器16と、深度方向平
滑回路17と、走査方向平滑回路18と、加算器19
と、ゲインメモリ20と、D/A変換器21と、全視野
輝度平均回路22と、全視野ゲイン補正回路23とから
成る。
【0015】上記局所領域輝度平均回路15は、前記画
像処理部6のDSC11内のフレームメモリから1画面
の画像データを取り込み、1枚の画像の全領域を複数に
分割した個々の領域の輝度平均を求めるもので、例えば
図3(a)に示すリニア型の探触子1においては、深度
方向(r方向)にM分割すると共に走査方向(θ方向)
にN分割して、M×N個に分割した矩形の局所領域(Δ
r×Δθ)の総てについて順次輝度データを読み出し、
それらの各局所領域の平均輝度を求めるようになってい
る。なお、図3(b)は、セクタ型又はコンベックス型
の探触子1の場合における局所領域(Δr×Δθ)の形
状を示している。そして、この局所領域輝度平均回路1
5で求めた輝度平均は、図3(a)における走査方向Δ
θに対するr方向の輝度平均として、例えば図4(a)
に示す棒グラフのように得られる。また、図3(a)に
おける深度方向Δrに対するθ方向の輝度平均として、
例えば図5(a)に示す棒グラフのように得られる。
【0016】輝度・ゲイン変換器16は、上記局所領域
輝度平均回路15から出力された図4(a)及び図5
(a)に示す輝度平均のデータを入力して生体減衰に対
する補正用のゲインに変換するもので、入力する各種の
輝度値に対して一定の関係でゲイン値に変換する変換テ
ーブルが記憶されたメモリから成り、図4(b)及び図
5(b)の棒グラフに示すように、高輝度の領域部分は
低ゲインに、低輝度の領域部分は高ゲインとなるように
ゲイン設定を行うようになっている。
【0017】深度方向平滑回路17は、上記輝度・ゲイ
ン変換器16から出力されたゲインのデータを入力して
診断部位の深度方向に平滑化するもので、図3(a)に
おける走査方向Δθに対するr方向のゲインが単調増加
となるように平滑化を行い、例えば図4(b)に破線の
カーブC1で示すようなゲインが得られる。また、走査
方向平滑回路18は、上記深度方向平滑回路17で深度
方向に平滑化が行われたゲインのデータを入力して診断
部位について走査方向に平滑化するもので、図3(a)
における深度方向Δrに対するθ方向の急激なゲイン変
化を抑制するために平滑化を行い、例えば図5(b)に
破線のカーブC2で示すようなゲインが得られる。
【0018】加算器19は、上記走査方向平滑回路18
から出力されるゲインのデータと、後述の全視野ゲイン
補正回路23から出力される全視野平均ゲインのデータ
とを加算するものである。また、ゲインメモリ20は、
上記加算器19から出力されたゲインのデータを記憶す
るもので、図3(a)又は(b)に示す局所領域(Δr
×Δθ)に対応させて記憶するようになっている。そし
て、D/A変換器21は、上記ゲインメモリ20から読
み出された各走査線に対するゲインのデータを入力して
アナログ信号に変換するもので、ゲイン制御信号S1
して図1に示すTGC回路3へ送出するようになってい
る。
【0019】全視野輝度平均回路22は、前記DSC1
1内のフレームメモリから1画面の画像データを取り込
み、1枚の画像の全視野にわたる輝度の平均値を求める
ものである。また、全視野ゲイン補正回路23は、上記
全視野輝度平均回路22で求めた全視野の輝度平均値を
入力すると共に、後述の手動TGC制御回路12で操作
者の手動により設定された全視野ゲインの信号S3を入
力し、この手動設定された全視野ゲインの信号S3に対
して上記全視野の輝度平均値で補正を加えた全視野平均
ゲインを求めるものである。そして、この求めた全視野
平均ゲインは、前述の加算器19へ送られ、走査方向平
滑回路18から出力されるゲインのデータと加算平均さ
れる。
【0020】次に、手動TGC制御回路12は、前記T
GC回路3のゲインを操作者の手動操作により制御して
ゲイン制御信号S2を発生したり、表示画面の全視野ゲ
インの信号S3を発生するもので、診断部位の深度方向
について数段に分割した数個のスライドボリュームを有
し、これらのスライドボリュームを操作者が画面の表示
輝度を見ながら手で操作して制御するようになってい
る。また、切換スイッチ14は、上記手動TGC制御回
路12と前記自動TGC制御回路13とを切り換えてT
GC回路3に接続する切換手段となるもので、図1に示
すように、自動TGC制御回路13に接続された接点p
と、手動TGC制御回路12に接続された接点qとの間
でスイッチを切り換えるようになっている。なお、上記
切換スイッチ14を接点p側に接続して自動TGC制御
回路13によりTGC回路3のゲインを自動的に制御し
た後に、接点q側に接続して手動TGC制御回路12に
より手動操作で微調整を行うこともできる。
【0021】このように構成された超音波診断装置によ
れば、切換スイッチ14を接点p側に接続した場合その
自動TGC制御回路13により、図3(a)に示すよう
に、1枚の画像の全領域を例えばM×N個に分割した局
所領域(Δr×Δθ)のそれぞれについて輝度を計測
し、それに対応するゲインに変換するので、図7(a)
に示す超音波の減衰がほとんど無い領域bより深い部分
cについては、図4(b)に示すようにr方向において
領域Δrごとのゲインを所定量ずつ抑えたものとするこ
とができる。これを、図7(d)において従来との比較
で表すと、図1に示すTGC回路3に設定されるゲイン
は、二点鎖線B3で示すように、領域bの部分では横ば
い状態となりそれより深い部分cにおいて従来のゲイン
3よりも低いゲインに設定されて順次増加するカーブ
となる。従って、表示装置7の画面に表示される断層像
の輝度は、図7(e)に一点鎖線A4で示すように、深
度方向において一定輝度が得られる。これにより、表示
装置7の画面全体にわたって同じ明るさの断層像が表示
される。
【0022】なお、図1においては、自動TGC制御回
路13に加えて手動TGC制御回路12も設け、この両
者を切換スイッチ14で切り換える実施例について説明
したが、本発明はこれに限らず、表示画面の全視野ゲイ
ンを手動操作により制御する必要が無い場合は、上記手
動TGC制御回路12及び切換スイッチ14は設けなく
てもよい。このときは、自動TGC制御回路13の出力
信号を直接TGC回路3へ入力させればよい。
【0023】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されたので、
画像処理部の出力側に接続された自動TGC制御回路に
より、上記画像処理部からの画像信号を取り込み、1枚
の画像の全領域を複数に分割した個々の領域の輝度平均
を求め、この輝度平均を生体減衰に対する補正用のゲイ
ンに変換し、このゲインを診断部位の深度方向に平滑化
すると共に、走査方向にも平滑化してゲイン制御信号を
生成し、このゲイン制御信号をTGC回路に送出してゲ
イン補正をすることができる。これにより、被検体の診
断部位の深度方向の状態に応じて受信信号のゲインを自
動的に変化させて、その受信信号の生体減衰に対するゲ
イン補正を自動的に行うことができる。従って、診断部
位の中に異なる減衰量の媒質が存在することの影響を排
除して、画像の表示輝度を一定として、診断部位の状態
を正しく表示した断層像を得ることができる。このこと
から、診断を誤るおそれを少なくすることができると共
に、診断効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による超音波診断装置の実施例を示す
ブロック図、
【図2】 自動TGC制御回路の内部構成を示すブロッ
ク図、
【図3】 1枚の画像の全領域を複数に分割した局所領
域の輝度平均を求める状態を示す説明図、
【図4】 深度方向の輝度平均及びそれに対応したゲイ
ンを求めさらにそのゲインを平滑化する状態を説明する
グラフ、
【図5】 走査方向の輝度平均及びそれに対応したゲイ
ンを求めさらにそのゲインを平滑化する状態を説明する
グラフ、
【図6】 従来の超音波診断装置を示すブロック図、
【図7】 生体減衰による受信信号の変化とゲイン制御
及び表示輝度の変化の様子を説明するグラフ。
【符号の説明】
1…探触子、 2…超音波送受信部、 3…TGC回
路、 4…フォーカス回路、 5…検波回路、 6…画
像処理部、 7…表示装置、 12…手動TGC制御回
路、 13…自動TGC制御回路、 14…切換スイッ
チ、 15…局所領域輝度平均回路、 16…輝度・ゲ
イン変換器、 17…深度方向平滑回路、 18…走査
方向平滑回路、 20…ゲインメモリ、 21…D/A
変換器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体に超音波を送受信する探触子と、
    この探触子を駆動して超音波を送信させると共に受信し
    た反射エコー信号を増幅する超音波送受信部と、この超
    音波送受信部からの受信信号について生体減衰に対する
    ゲイン補正を行うTGC回路と、このTGC回路でゲイ
    ン補正された受信信号を入力してビーム集束するフォー
    カス回路と、このフォーカス回路からの出力信号につい
    て信号圧縮と包絡線検波を行う検波回路と、この検波回
    路からの出力信号を入力して画像表示のための処理を行
    う画像処理部と、この画像処理部からの画像信号を表示
    する表示装置とを有して成る超音波診断装置において、
    上記画像処理部から画像信号を取り込み、1枚の画像の
    全領域を複数に分割した個々の領域の輝度平均を求め、
    この輝度平均を生体減衰に対する補正用のゲインに変換
    し、このゲインを診断部位の深度方向に平滑化すると共
    に、走査方向にも平滑化してゲイン制御信号を生成する
    自動TGC制御回路を設け、この自動TGC制御回路か
    ら出力されるゲイン制御信号を上記TGC回路に送出し
    てゲイン補正をするようにしたことを特徴とする超音波
    診断装置。
  2. 【請求項2】 上記TGC回路に対し自動TGC制御回
    路と並列に手動TGC制御回路を設けると共に、この手
    動TGC制御回路と上記自動TGC制御回路とを切り換
    えてTGC回路に接続する切換手段を設けたことを特徴
    とする請求項1記載の超音波診断装置。
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