JPH08187243A - 超音波診断装置のデジタルスキャンコンバータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】大容量のフレームメモリを要しないデジタルス
キャンコンバータを提供し、簡素な構成の超音波診断装
置の実現を可能にする。 【構成】超音波診断装置のデジタルスキャンコンバータ
を個別に書込み読出しが可能な２群のラインメモリで構
成されたエコーデータバッファと、診断画像を構成する
画素データの座標位置を、ラインメモリの相当するアド
レスに変換するアドレス変換部と、によって構成し、表
示制御部の画面走査に同期してアドレス変換部で変換さ
れたアドレスによって前記ラインメモリから読出したエ
コーデータをもとに、診断画像を描く画素データを補間
演算によって求め、該画素データをＤ／Ａ変換して標準
テレビジョン信号を生成し、この標準テレビジョン信号
によって診断画像が描かれるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波診断装置において
診断画像を表示デバイスの画面に描画するデジタルスキ
ャンコンバータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波で人体内を音場走査し、音響密度
の異なる臓器部分で反射されたエコー超音波をサンプリ
ングして、人体の断装映像得る超音波診断装置の従来技
術による構成例を図４に示し、この図によって従来技術
を説明する。図４に例示の構成の超音波診断装置は、方
位を変えて超音波を放射できる超音波プローブ１で患者
の検査対象部位を音場走査して得られるエコー超音波信
号を２のフロントエンドで増巾し、一定距離相当毎にサ
ンプリングしてＡ／Ｄ変換部４でデジタルデータに変換
し、一旦メモリであるエコーデータバッファ５に格納す
る。

【０００３】診断画像表示のためには、上記のエコーデ
ータバッファ５からデータを頻繁に読み取る必要がある
ので、書込みと読取りが衝突しないようにエコーデータ
バッファ５を２群に分けたラインメモリＡとＢとによっ
て構成し、一方のラインメモリに音場走査データを書き
込んでいるとき、もう一方のラインメモリから前回の音
場走査で書き込まれたデータが表示のために読みだすよ
うにしている。

【０００４】上記の過程において、走査制御部３がフロ
ントエンド２を通じて超音波プローブ１からの超音波放
射方向と、超音波振動子の励振およびエコー超音波の受
信増巾の機能の切替えとを制御している。上記の超音波
の放射方向を替える音場走査によって得られる超音波エ
コーのサンプリングデータは、音場走査の音線の方向に
そって一定の距離毎に得られ、サンプリングデータをそ
のまま記録するエコーデータバッファ５には、音線にそ
って一定間隔で分布するデータの集まりとして格納され
る。そして、このエコーデータバッファ５に格納の画像
データを基に表示デバイス10の画面上に診断画像を描く
こととなるが、表示デバイスをＣＲＴとする超音波診断
装置では、画像は標準テレビジョン信号によるラスタ走
査によって描かれるので、エコーデータバッファ５に格
納の画像データを変換して標準テレビジョン信号を生成
する必要がある。

【０００５】図４に例示の従来技術による超音波診断装
置の表示部は、表示デバイス10の表示画面を描かれる画
像の分解能を維持するに必要な縦横の小領域の画素に区
分し、区分された画面に描かれる画像の画面各位置に対
応する画素の輝度情報の一画面分を随時書込み形のメモ
リであるフレームメモリ７に記録しておき、表示制御部
８がフレームメモリ７の記録データを順次読出してＤ／
Ａ変換部11で標準テレビ信号に変換し、この標準テレビ
信号によって表示デイバイスとしてのＣＲＴ10に画像を
描くラスタ走査リフレッシュ方式となっている。

【０００６】上記のラスタ走査リフレッシュ方式の表示
装置の表示画面における画素は、画面左上隅から水平に
右下隅に向けて折返し配列されているものとしているの
で、診断画像フレームメモリ７に格納の画素データは画
面走査の順に配列されている必要がある。図５に、超音
波プローブ１にセクタ・コンベックス形のプローブを使
用した時に得られるエコー超音波のサンプリングデータ
と表示画面上の画素の関係を模式図的に示す。図５にお
いて格子状に並んでいるのはフレームメモリの画素であ
り、扇状に広がる線が超音波の音線を表し、音線上の●
印はサンプリングされたエコー超音波データを示す。

【０００７】上記のような音場走査によって得られた順
序でエコーデータバッファ５に格納されたエコー超音波
データもとに、診断画像フレームメモリ７に書込む画素
データを生成するとき、診断画像フレームメモリの二次
元空間内に音線上のエコー源位置を模擬するように演算
処理が行われる。走査制御部４は、エコーデータバッフ
ァに格納データのフレームメモリ画素データへの上記の
変換書替え処理を書込アドレス発生部31を通じて実行し
ている。

【０００８】図５の例では、隣合う二本の音線上のサン
プリングデータから相互に最も近い位置にある４点のサ
ンプリングデータを抽出し、この４点に囲まれる範囲内
の画素データを、抽出したデータをもとに４点からの距
離によって補間演算して定めている。たとえば、画素位
置座標（ｉ，ｊ）のＡ点の画素データは、Ａ点を囲む音
線２と音線３上の最近隣の４点のサンプリングデータｂ
22，ｄ22，ａ32，ｃ32をもととする補間演算によって定
められる。

【０００９】ところで、診断画像表示画面を横 600ドッ
ト，縦 400ドットの画素で構成する場合、１画面を構成
する１フレームの全画素数は 600×400 の24万画素とな
り、上記に説明の２音線上の４点のデータをもとにする
補間演算によって１点の画素データを定める表示装置で
は、１フレームの書替えに、１フレームの全画素数の４
倍の96万データをエコーデータバッファ５から読出して
補間演算部６に転送の上補間演算処理を施して得たデー
タを24万要素の画素データをフレームメモリに書き込む
こととなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による超
音波診断装置では、表示制御部が表示デイバイスの走査
に同期して描画のためのデータを順次読みとればよいよ
うに、音場走査の音線に沿って得られラインメモリに格
納された超音波エコーデータを、表示デイバイス上の走
査の順に配列替えしてフレームメモリに格納しているの
で、このフレームメモリとして、大容量のメモリを設け
ておく必要がある。

【００１１】本発明は、大容量のフレームメモリを要し
ないデジタルスキャンコンバータを提供し、簡素な構成
の超音波診断装置の実現を可能にすることを第１の課題
としている。また、フレームメモリを用いる従来技術に
よる超音波診断装置では複数の診断画像を同一表示デイ
バイス上に表示する場合、それぞれの診断画像の超音波
エコーデータ格納しておくラインメモリに対応してデー
タ配列変換用のフレームメモリを設け、各々のフレーム
メモリを合成して一画面とするための合成画面用フレー
ムメモリを用意しておく必要があり、表示画像をフリー
ズして拡大表示を行おうとするときには、更に拡大画像
用フレームメモリを設けると共に、データ変換用のテー
ブルも用意しなければならず、膨大な量のメモリを要す
ることとなり実現は実際上不可能である。

【００１２】本発明はフレームメモリを有しないデジタ
ルスキャンコンバータによっても、一画面に表示されて
複数の診断画面をフリーズして拡大表示できるようにし
て少ない容量のメモリを設けて複数の診断画面をフリー
ズして拡大表示できる超音波診断装置の実現を可能にす
ることを第２の課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題解決のため本
発明による超音波診断装置では、デジタルスキャンコン
バータを個別に書込み読出しが可能な２群のラインメモ
リで構成されたエコーデータバッファと、診断画像を構
成する画素データの座標位置を、ラインメモリの相当す
るアドレスに変換するアドレス変換部と、によって構成
し、表示制御部の画面走査に同期してアドレス変換部で
変換されたアドレスによって前記ラインメモリから読出
したエコーデータをもとに、診断画像を描く画素データ
を補間演算によって求め、該画素データをＤ／Ａ変換し
て標準テレビジョン信号を生成し、この標準テレビジョ
ン信号によって診断画像が描かれるようにする。

【００１４】また、描画読出しを終了したエコーデータ
バッファのラインメモリの内容を引続く音場走査の間保
持しておく１サイクルラインメモリと、新たな音場走査
によって得たエコーデータと該エコーデータを書込むエ
コーデータバッファのラインメモリのアドレスと同一の
アドレスから読み出された前記１サイクルラインメモリ
のデータとを重み付け加算する重書き演算部と、を付加
してデジタルスキャンコンバータを構成する。

【００１５】さらに、前記のデジタルスキャンコンバー
タを、エコーデータバッファを３以上の複数のラインメ
モリで構成して２以上の画像に対応のエコーデータが格
納されるように構成し、表示制御部が発信する水平同期
信号または垂直同期信号あるいはその両方の同期信号の
所定のタイミングで前記複数のエコーデータバッファの
ラインメモリの一つを選択するようにする。

【００１６】

【作用】上記の構成のデジタルスキャンコンバータにお
いては、アドレス変換部が表示制御部の動作に同期して
表示デイバイス画面に表示する画素の座標位置に対応の
エコーデータバッファラインメモリのアドレスを求めて
該アドレスのデータを読み出し、補間演算部は表示画素
座標位置の画素データを補間演算して求め、表示制御部
の動作に同期して出力するので、補間演算部の出力を直
接Ｄ／Ａ変換することにより表示制御部の動作に同期し
て標準テレビ信号が得られる。

【００１７】また、１サイクルラインメモリと重書き演
算部とを付加したデジタルスキャンコンバータでは、描
画サイクルが終了したラインメモリの内容は引続く音場
走査サイクルの間１サイクルラインメモリに保持され
て、音場走査によって得られたエコーデータと、該デー
タを書込むラインメモリのアドレスと同一のアドレスの
１サイクルラインメモリから読み出されたデータとが重
み付加算されてエコーデータバッファの書込み側ライン
メモリに書込まれるので、ラインメモリに書込まれた画
像データは時間的に連続性を保ったスムーズな画像を描
く画像データとなる。

【００１８】さらに、３以上の複数のラインメモリでエ
コーデータバッファを構成して２以上の画像に対応のエ
コーデータが格納されるようにしたデジタルスキャンコ
ンバータにおいては、異なる種類の画像データを個別の
ラインメモリに保持し、表示デイバイスの画面上に複数
の画像を表示したり一定の時間毎に関連する画像を連続
的に表示する。

【００１９】

【実施例】図１に第１の発明にもとづくデジタルスキャ
ンコンバータを用いた超音波診断装置の一実施例の構成
を示し、第１の発明を説明する。なお、図１において従
来技術の説明に用いた図４の構成の超音波診断装置にお
けると同等に機能する要素には同一の符号を付してある
のでその詳細説明は省略する。

【００２０】図１において、51と、52は超音波プローブ
１の音場走査により音線の方向にそって得られる超音波
エコーデータをサンプリングの順、つまり横方向に音線
番号を、縦方向に深さをとって書き込むラインメモリ
Ａ，Ｂであり、２群のラインメモリＡとＢとによってエ
コーデータバッファ５を構成し、一方のラインメモリ、
図の例ではラインメモリＡにエコーデータを書き込んで
いるとき、他方のラインメモリＢから前回の音場走査で
書込まれたエコーデータが診断画像を表示するために読
み取られる。このラインメモリＡまたはＢへのエコーデ
ータの書込みを、音場の走査制御部４と連動して書き込
みアドレスを生成する書込みアドレス発生部41が制御す
る。

【００２１】図１の８は、ＣＲＴなどからなる表示デイ
バイス10上に診断画像を描く標準テレビジョン信号をエ
コーデータバッファ５に格納のデータを用いて生成する
表示制御部であり、ドットクロック82の信号をもとに標
準テレビジョン信号の水平と垂直同期信号を生成する。
また、81は表示制御部８が発信する水平垂直同期信号を
表示デイバイス10０の画面に割当てた直交座標による位
置座標に読みかえ、該位置に表示される画素のアドレス
を生成する読み出しアドレス発生部である。

【００２２】上記の読出しアドレス発生部81からは、表
示画面を直交座標系で位置づけして指定画面位置に表示
される画素アドレスが発信されるが、エコーデータバッ
ファ５のラインメモリには音場走査の音線に沿う極座標
系で割り付けたアドレスのもとにデータが格納されてい
るので、読出しアドレス発生部81が指定する直交座標系
上のアドレスに対応して読出されるべき極座標系による
アドレスを生成変換するアドレス変換部83を設け、エコ
ーデータバッファ５から描画のためのデータを読み出し
ている。そして、読出しアドレス発生部81が指定する画
面位置に相当するアドレスにエコーデータバッファ５の
実データがない場合には、指定位置周辺直近のエコーデ
ータバッファ５が格納のデータをもとに補間演算部６が
補間演算によって該アドレス対応のデータを生成する。

【００２３】補間演算部６から表示制御部８の水平垂直
信号発生動作に同期して出力される画素データは、Ｄ／
Ａ変換部９で同じく表示制御部８の動作に同期してアナ
ログ値に変換され標準テレビ信号となり、この標準テレ
ビ信号によって表示デイバイスとしてのＣＲＴ10上に診
断画像が描かれる。次に、図２に第２の発明にもとづく
デジタルスキャンコンバータを用いた超音波診断装置の
１実施例の構成を示してこの発明を説明する。

【００２４】図２において、55は前回の音場走査時に読
み出しの状態にあったエコーデータバッファ５の内容
を、更に次の音場走査の間保持しておく１サイクルライ
ンメモリであり、エコーデータバッファ５を構成する２
群のラインメモリ51，52に更に一群のラインメモリを加
え、書込み読出し、保持の動作をサイクリックに繰返す
ように構成することができる。そして、走査制御部４は
音場走査信号を発し、この走査信号を対応して書込みア
ドレス発生部４１が超音波プローブから得られたエコー
データを格納すべきラインメモリのアドレスを発生した
とき、１サイクルラインメモリ55の該アドレスに格納の
データを読出して新たに得られてＡ／Ｄ変換部３から出
力されるエコーデータと共に重書き演算部11へ入力す
る。

【００２５】重書き演算部11では、入力された２入力の
それぞれに予め定めた係数を乗じて加算し、この演算処
理によって得た値を書込み状態にあるエコーデータバッ
ファ５のいずれかのラインメモリ、図２の例ではライン
メモリＡに書き込む。以上の演算処理によってエコーデ
ータバッファの書込み状態ラインメモリＡには、引き続
く音場走査によって得られる画像のデータが適宜の割合
で重ね合わされて書き込まれるので、この重ね合わせデ
ータによって描かれる画像はフリッカの小さい連続した
スムーズな画像となる。

【００２６】図３は、エコーデータバッファ５を３群以
上の複数のラインメモリ51〜5nで構成し、書込みと保持
および再書込みがサイクリックに行われるようにした第
３の発明にもとづくデジタルスキャンコンバータを用い
た超音波診断装置の１実施例の構成を示す図である。複
数のラインメモリを設けた図３の例示の超音波診断装置
では、図示されていない設定操作部の指示にもとづいて
超音波画像処理生成部で、表示する画像の種類を選定し
て、その画像の表示に用いるラインメモリを設定するこ
とにより表示デイバイス上に複数の画像を表示したり、
一定時間毎に関連する画像を連続的に表示したりするこ
とができる。

【００２７】

【発明の効果】第１の発明にもとづくデジタルスキャン
コンバータによれば、アドレス変換部が表示制御部の動
作に同期して表示デイバイス画面に表示する画素の座標
位置に対応のエコーデータバッファラインメモリのアド
レスを求めて該アドレスのデータを読み出し、補間演算
部は表示画素座標位置の画素データを補間演算して求
め、表示制御部の動作に同期して出力するので、補間演
算部の出力を直接Ｄ／Ａ変換することにより表示制御部
の動作に同期して標準テレビ信号が得られ、従来技術に
おいて必要とされる大容量のフレームメモリを設けない
本発明のデジタルスキャンコンバータを用いて超音波診
断装置を簡素に構成できるという効果が得られる。

【００２８】また第２の発明によるデジタルスキャンコ
ンバータでは描画サイクルが終了したラインメモリの内
容は引続く音場走査サイクルの間１サイクルラインメモ
リに保持され、音場走査によって得られたエコーデータ
と、該データを書込むラインメモリのアドレスと同じア
ドレスの１サイクルラインメモリから読み出されたデー
タとが重み付加算されてエコーデータバッファの書込み
側ラインメモリに書込まれるので、ラインメモリに書込
まれた画像データは時間的に連続性を保ったデータとな
りこれによって表示される画像はちらつきの少ないスム
ーズな画像になるという効果が得られる。

【００２９】更に、第３の発明のデジタルスキャンコン
バータによればエコーデータバッファが複数のラインメ
モリによって構成され異なる種類の画像データを保持す
ることができるので表示デイバイスの画面上に複数の画
像を表示したり一定の時間毎に関連する画像を連続的に
表示できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明によるデジタルスキャンコンバータ
を用いた超音波診断装置のブロック図

【図２】第２の発明によるデジタルスキャンコンバータ
を用いた超音波診断装置のブロック図

【図３】第３の発明によるデジタルスキャンコンバータ
を用いた超音波診断装置のブロック図

【図４】従来技術によるデジタルスキャンコンバータを
用いた超音波診断装置のブロック図

【図５】デジタルスキャンコンバータの作用の説明図

【符号の説明】

１ 超音波プローブ ２ フロントエンド ３ Ａ／Ｄ変換部 ４ 走査制御部 41 書き込みアドレス発生部 ５ エコーデータバッファ 51〜5n ラインメモリ 55 １サイクルラインメモリ ６ 補間演算部 ７ 診断画像フレームメモリ ８ 表示制御部 81 読出しアドレス発生部 82 ドットクロック 83 アドレス変換部 ９ Ｄ／Ａ変換部 10 表示デバイス 11 重書き演算部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音場走査によって得られる超音波エコーの
   サンプリングデータをエコーデータバッファに一時記憶
   し、診断画像を構成する画素データを前記エコーデータ
   バッファに記憶のサンプリングデータをもとに演算によ
   って求めて表示デイバイスに診断画像を描画する超音波
   診断装置表示制御部のデジタルスキャンコンバータであ
   って、 個別に書込み読出しが可能な２群のラインメモリで構成
   されたエコーデータバッファと、診断画像を構成する画
   素データの座標位置を、ラインメモリの相当するアドレ
   スに変換するアドレス変換部と、を備え、 表示制御部の画面走査に同期してアドレス変換部で変換
   されたアドレスによって前記ラインメモリから読出した
   エコーデータをもとに、診断画像を描く画素データを補
   間演算によって求め、該画素データをＤ／Ａ変換して標
   準テレビジョン信号を生成し、この標準テレビジョン信
   号によって診断画像が描かれるようにしたことを特徴と
   する超音波診断装置のデジタルスキャンコンバータ。
2. 【請求項２】描画読出しを終了したエコーデータバッフ
   ァのラインメモリの内容を引続く音場走査の間保持して
   おく１サイクルラインメモリと、 新たな音場走査によって得たエコーデータと該エコーデ
   ータを書込むエコーデータバッファのラインメモリのア
   ドレスと同一のアドレスから読み出された前記１サイク
   ルラインメモリのデータとを重み付け加算する重書き演
   算部と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載のデジタルス
   キャコンバータ。
3. 【請求項３】音場走査によって得られる超音波エコーの
   サンプリングデータをエコーデータバッファに一時記憶
   し、診断画像を構成する画素データを前記エコーデータ
   バッファに記憶のサンプリングデータをもとに演算によ
   って求めて表示デイバイスに診断画像を描画する超音波
   診断装置表示制御部のデジタルスキャンコンバータであ
   って、 ３以上の複数のラインメモリで構成され、２以上の画像
   に対応のエコーデータを格納するエコーデータバッファ
   を備え、表示制御部が発信する水平同期信号または垂直
   同期信号あるいはその両方の同期信号の所定のタイミン
   グで前記複数のエコーデータバッファのラインメモリの
   一つを選択するようにしたことを特徴とするデジタルス
   キャンコンバータ。