JPH0824255A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受波時の利得調整を深さ方向及びビーム毎に
それぞれ可変とし、きめ細かな輝度調整を行うことを可
能とする。 【構成】 超音波診断装置は、送受波回路と、走査制御
手段と、エコー増幅部と、表示装置と、比較手段と、利
得制御手段とを備える。送受波回路では生体内に超音波
信号を送波し生体内からの超音波エコー信号を受波す
る。走査制御手段では、２次元の超音波画像を得るため
に、送受波回路の送受波方向を制御する。エコー増幅部
では送受波回路が受波する超音波エコー信号を増幅す
る。このときのエコー増幅部の利得は利得制御手段によ
って制御されている。この利得の制御は、比較手段の比
較結果に基づくものであり、エコー増幅部の出力信号
が、各送受波方向毎の画像データにおいて、各深さ毎に
所定の比較値と比較された結果に基づくものである。

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、特
に、生体内に超音波信号を送波し、生体内からの超音波
エコー信号を受波し、超音波画像を表示する超音波診断
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に超音波診断装置は、プローブを構
成する複数の微小振動子に駆動信号を与えて、超音波信
号を生体内に送波し、生体内からの超音波エコー信号を
分析することにより、生体内の組織構造や血流情報を得
るものである。例えば、Ｂモードでは、臓器境界や組織
からの超音波エコー信号を受信し、この超音波エコー信
号の強弱に応じて輝度変調した断層画像を表示する。

【０００３】このような超音波診断装置において、超音
波信号の走査方法として、電子走査法が一般的である。
電子走査方式では、プローブを構成する複数の微小振動
子にそれぞれ異なる遅延量を与えることより、超音波ビ
ームに指向性を持たせるようにしている。この電子走査
方式では、ビームを任意の位置で絞る、いわゆる電子フ
ォーカス法が可能となる。この電子フォーカス法は、例
えば生体内のフォーカス点から反射してくる超音波を各
微小振動子で受信し、これらの各微小振動子で得られた
信号のそれぞれに適当な遅延時間を与えることにより、
フォーカス点からの信号の移相を合わせ、信号を加算す
るものである。送波時のフォーカス設定も同様であり、
フォーカス点に対して受波と同様な遅延時間を各振動子
毎に与えることにより、送波超音波ビームが所定のフォ
ーカス点で絞られる。

【０００４】電子フォーカス法を利用して、リアルタイ
ム性を損なわずに近距離から遠距離にわたって分解能の
良い画像を得る方法として、多段フォーカス法と受波ダ
イナミックフォーカス法とがある。多段フォーカス法
は、送波時、受波時のフォーカス点を対応させて、多段
にフォーカス点を変化させて行く方法である。また、受
波ダイナミックフォーカス法は、送波時のフォーカス点
を固定し、受波時のフォーカス点を連続的に変化させる
ことにより走査データを作成する。

【０００５】多段フォーカス法，受波ダイナミックフォ
ーカス法のいずれの場合も、プローブから離れた位置か
らの超音波エコー信号は、送波タイミングから受波され
るまでの時間が長くなり、これに伴って生体内での減衰
によって信号レベルが小さくなる。したがってプローブ
から離れた位置からの超音波エコー信号を受波する際に
は、受波時のゲインを上げる必要がある。

【０００６】プローブが受信した超音波エコー信号は、
送受波方向毎に生体の浅い位置から深い位置までの音線
データを構成し、この音線データを複数合わせることに
よって２次元の超音波画像を得ることができる。この場
合、超音波信号の送波タイミングからの経過時間が長い
程受波ゲインを上げるように制御を行うＳＴＣ（センシ
ティビティ・タイム・コントロール）が行われる。ＳＴ
Ｃの利得設定値は、スライドボリューム等を利用して、
各深さ毎に手動で設定される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような装置の場
合、設定されるＳＴＣの利得調整は、超音波画像の各音
線データについて共通であり、１つの画像フレーム中、
同一深さにおける超音波エコー信号のゲインは一定して
いる。しかしながら、プローブによって受信する超音波
エコー信号の輝度は診断領域の範囲において一応になる
とは限らない。診断領域の中に反射エコーの強い部分が
存在すると、各音線方向に共通した利得設定値に基づい
て画像データが生成されるため、輝度が飽和して正確な
画像を得ることができない。また、手動設定によるＳＴ
Ｃ利得調整は６ないし１２段程度であり、診断する深さ
方向に対してもきめの細かい利得調整が困難である。

【０００８】本発明の目的は、超音波診断装置における
輝度調整をきめ細かく行い、かつ自動的に輝度調整を行
うことを可能とすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、送受波回路と、走査制御手段と、エコー増幅部
と、表示装置と、比較手段と、利得制御手段とを供え
る。送受波回路は、生体内に超音波信号を送波し、生体
内からの超音波エコー信号を受波する。走査制御手段
は、２次元の超音波画像を得るために、送受波回路の送
受波方向を制御する。エコー増幅部は、送受波回路が受
波する超音波エコー信号を増幅する。表示装置は、エコ
ー増幅部の出力信号に基づいて超音波画像を表示する。
比較手段は、エコー増幅部から出力される各送受波方向
毎の画像データにおいて、各深さ毎の出力信号を所定の
比較値と比較する。利得制御手段は、比較手段の比較結
果に基づいてエコー増幅部の利得を制御する。

【００１０】

【作用】本発明に係る超音波診断装置では、送受波回路
によって生体内に超音波信号を送波し、生体内からの超
音波エコー信号を受波する。送受波回路によって受波さ
れた超音波エコー信号は、エコー増幅部によって増幅さ
れる。エコー増幅部から出力される出力信号は、各送受
波方向毎の画像データにおける各深さ毎に所定の比較値
と比較される。エコー増幅部の利得は比較手段による比
較結果に基づいて利得制御手段によって制御される。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例が採用される超音波
診断装置のブロック構成図である。プローブ１は、複数
の微小振動子から構成されており、送波パルサ２及び受
波整相部３に接続されている。プローブ１に設けられた
複数の微小振動子は、走波パルサ２からの駆動パルスに
よって生体内に超音波信号を送波し、生体内からの超音
波エコー信号を受波して受波整相部３に出力する。送波
パルサ２及び受波整相部３には、図示しない遅延回路が
接続されている。この遅延回路により微小振動子に与え
る駆動パルスの遅延時間が制御され、送受波を行う方向
及びフォーカス位置が決定される。受波整相部３にはエ
コー増幅部４が接続されており、受波整相部３から出力
される超音波ビームはエコー増幅部４によって増幅され
る。

【００１２】エコー増幅部４には飽和レベル比較部５，
画像レベル比較部６，雑音レベル比較部７及び加減比率
発生部９が接続されている。飽和レベル比較部５では、
エコー増幅部４の出力信号を飽和レベル比較値と比較
し、エコー増幅部４の出力信号が飽和レベル比較値より
も大きい場合には、その差分値が有効である旨の信号を
加減制御信号発生部８に入力する。画像レベル比較部６
ではエコー増幅部４の出力信号を画像レベル比較値と比
較し、エコー増幅部４の出力信号が画像レベル比較値よ
りも小さい場合には、その差分値が有効である旨の信号
を加減制御信号発生部８に入力する。雑音レベル比較部
７ではエコー増幅部４の出力信号を雑音レベル比較値と
比較し、エコー増幅部４の出力信号が雑音レベル比較値
よりも小さい場合には、その差分値が有効である旨の信
号を加減制御信号発生部８に入力する。加減制御信号発
生部８では、飽和レベル比較部５，画像レベル比較部６
及び雑音レベル比較部７の出力信号に基づいて、加減制
御信号及び差分値信号を発生し、加減比率発生部９に入
力する。

【００１３】各比較部５，６，７の参照する比較値は、
飽和レベル比較値＞画像レベル比較値＞雑音レベル比較
値の関係が成立している。したがってエコー増幅部４の
出力信号が飽和レベル比較値よりも大きい場合にはエコ
ー増幅部４の利得が大き過ぎるものと判断し、飽和レベ
ル比較部５の出力する差分値信号を有効とし、加減比率
発生部９に飽和レベル比較部５からの差分値信号を入力
する。エコー増幅部４の出力信号が雑音レベル比較値よ
りも小さい場合にはこの信号が雑音であると判断しエコ
ー増幅部４の利得を下げる方向に加減制御信号を発生
し、雑音レベル比較部７からの差分値を加減比率発生部
９に入力する。エコー増幅部４の出力信号が雑音レベル
比較値よりも大きくかつ画像レベル比較値よりも小さい
場合には、エコー増幅部４の出力信号が適切な画像レベ
ルに達していないと判断し、エコー増幅部４の利得を上
げる方向に加減制御信号を発生し、画像レベル比較部６
からの差分値信号を加減比率発生部９に入力する。エコ
ー増幅部４の出力信号が飽和レベル比較値よりも小さく
かつ画像レベル比較値よりも大きい場合には、エコー増
幅部４の利得が適切なものと判断し、加減制御信号を発
生せず、各比較部５，６，７からの差分値信号の出力を
行わない。

【００１４】加減比率発生部９ではエコー増幅部４から
の出力信号及び加減制御信号発生部８からの加減制御信
号及び差分値信号に基づいて加減信号及び差分比率値信
号を加減演算部１０に入力する。また、送波パルサ２の
出力信号は時間利得制御信号発生部１２に入力されてい
る。時間利得制御信号発生部１２はエコー増幅部４及び
加減演算部１０に接続されている。時間利得制御信号発
生部１２は、エコー増幅部４の利得を時間的に制御する
ためのＳＴＣ信号を発生するものである。通常ＳＴＣ信
号の設定は、スライドボリューム等で構成される手動利
得設定部１４からの入力値が利得切替え部１３を介して
時間利得制御信号発生部１２に入力されており、これに
基づいてエコー増幅部４の利得が制御される。加減演算
部１０では加減比率発生部９からの差分比率値信号及び
時間利得制御信号発生部１２からのＳＴＣ信号値に基づ
いて、ＳＴＣ信号に加減算を行い、利得記憶部１１に演
算後のＳＴＣ設定値（自動利得データ）を格納する。利
得記憶部１１には、加減比率発生部９からの書込み制御
信号が入力されており、これに基づいてＳＴＣ設定値が
格納される。

【００１５】利得記憶部１１は利得切替え部１３に接続
されている。利得切替え部１３は、手動利得設定部１４
に接続されており、利得記憶部１１からの自動利得デー
タ及び手動利得設定部１４からの手動利得データの切替
えを行うものである。利得切替え部１３は時間利得制御
信号発生部１２に接続されており、利得記憶部１１から
の自動利得データ又は手動利得設定部１４からの手動利
得データを制御信号発生部１２に入力する。時間利得制
御信号発生部１２は、自動利得データまたは手動利得デ
ータに基づいてＳＴＣ信号を発生し、エコー増幅部４の
利得を時間的に変化させる。

【００１６】エコー増幅部４の出力信号はさらに画像制
御部１５に接続されている。画像制御部１５は主にフレ
ームメモリで構成されるディジタルスキャンコンバータ
（ＤＳＣ）が用いられ、エコー増幅部４の出力信号を、
各走査方向に応じた複数の音線データとして１または複
数フレーム分格納する。また、画像制御部１５は表示装
置１６に接続されている。表示装置１６は画像制御部１
５に格納されている、画像データをフレーム毎に表示す
るものである。

【００１７】図２は実施例の動作を示すフローチャート
である。ステップＳ１では、時間利得制御信号発生部１
２によるＳＴＣ信号を手動で行うか否かを判断する。ス
テップＳ１において時間利得制御信号発生部１２による
ＳＴＣ信号の設定を手動で行うと判断した場合には、ス
テップＳ２に移行する。ステップＳ２においては手動利
得設定部１４の設定に基づいてＳＴＣ信号を発生し、エ
コー増幅部４の利得を制御する。ステップＳ３では、プ
ローブ１による超音波信号の送受波を行い受信した超音
波エコー信号に基づいて音線データを画像制御部１５に
格納する。ステップＳ４では、画像制御部１５に格納さ
れた断層画像データを表示装置１６に表示する。

【００１８】ステップＳ１において自動利得データによ
るＳＴＣ制御を選択した場合には、ステップＳ５に移行
する。ステップＳ５では、利得記憶部１１に記憶されて
いる自動利得データを読み出しエコー増幅部４のＳＴＣ
制御を行うとともに、プローブ１からの超音波信号の送
波を行う。ステップＳ６では、プローブ１によって生体
内からの超音波エコー信号の受波を行う。ステップＳ７
では、時間利得制御信号発生部１２の出力するＳＴＣ信
号に基づいてエコー増幅部４の利得を制御する。エコー
増幅部４で増幅された超音波エコー信号は飽和レベル比
較部５，画像レベル比較部６，雑音レベル比較部７，加
減比率発生部９に入力される。ステップＳ８では、後述
する各比較部５，６，７による比較処理を行う。ステッ
プＳ９では、各比較部５，６，７の比較結果に基づいて
飽和差分値データ，画像差分値データ及び雑音差分値デ
ータが無効であるか否かの判断を行う。各差分値データ
のいずれか１つでも有効なものが存在している場合には
ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、得ら
れた差分値データを加減比率発生部９に入力し、差分値
データとエコー増幅部４の出力信号に基づいて、差分比
率値信号を発生する。更に、加減演算部１０において、
入力される差分比率値信号に基づいてＳＴＣ設定値の加
減演算を行う。ステップＳ１１においては、加減演算部
１０において演算されたＳＴＣ設定値を利得記憶部１１
に格納し、同時にこのＳＴＣ設定値に基づいてエコー増
幅部４の利得の制御を行う。この後ステップＳ８に移行
し再び同様の比較処理を行う。

【００１９】ステップＳ９において全ての差分値データ
が無効であると判断した場合には、ステップＳ１２に移
行する。ステップＳ１２では、１本の音線データが終了
したか否かの判断を行う。終了していない場合には、ス
テップＳ５に移行し、再度超音波信号の送受波を行う。
ステップＳ１２において、１本の音線データの測定が終
了したと判断した場合には、ステップＳ１３に移行す
る。ステップＳ１３では、取得した音線データを画像制
御部１５に格納する。ステップＳ１４では、画像制御部
１５に格納された音線データが１フレーム分になったか
否かの判断を行う。１フレーム分に満たない場合にはス
テップＳ１５に移行する。ステップＳ１５では、次の走
査を行う音線方向となるように走査パルサ２を制御し、
ステップＳ５に移行する。ステップＳ１４において１フ
レーム分の超音波画像データの格納が終了したと判断し
た場合にはステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６
では表示装置１６に対する画像データの表示を行う。

【００２０】ステップＳ８の比較処理は図３に示すよう
な処理が行われる。ステップＳ２１では、エコー増幅部
４の出力信号を飽和レベル比較部５において飽和レベル
比較値と比較する。信号が飽和レベル比較値よりも大で
ある場合には飽和差分値データを有効とし、加減比率発
生部９による加減信号を減算信号とする。ステップＳ２
１において信号が飽和レベル比較値よりも小さい場合に
はステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３では、飽
和差分値データを無効としステップＳ２４に移行する。
ステップＳ２４では、エコー増幅部４の出力信号を画像
レベル比較部６において画像レベル比較値と比較する。
信号が画像レベル比較値よりも大である場合には、ステ
ップＳ２５に移行する。ステップＳ２５では画像差分値
データ及び雑音差分値データを無効とする。ステップＳ
２４において信号が画像レベル比較値よりも小さい場合
にはステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６では、
エコー増幅部４の出力信号を雑音レベル比較部７におい
て雑音レベル比較値と比較する。信号が雑音レベル比較
値よりも小さい場合にはステップＳ２７に移行する。ス
テップＳ２７では、雑音差分値データを有効とし、加減
比率発生部９からの加減信号を減算信号とする。ステッ
プＳ２６において信号が雑音レベル比較値よりも大であ
る場合には、画像差分値データを有効とし、加減比率発
生部９からの加減信号を加算信号とする。

【００２１】これにより、エコー増幅部４の出力信号
が、飽和差分値データよりも大きい場合には、エコー増
幅部４の利得を下げる方向に制御を行なう。また、エコ
ー増幅部４の出力信号が、画像レベル比較値よりも小さ
い場合には、エコー増幅部４の利得を上げる方向に制御
を行なう。更に、エコー増幅部４の出力信号が雑音レベ
ル比較値よりも小さい場合には、エコー増幅部４の利得
を下げる方向に制御を行なう。従って、信号レベルの大
きな超音波エコー信号に対しては、受波時の利得を下げ
て輝度調整を行なうこととなる。また、通常の画像レベ
ルより小さな信号レベルの場合には、エコー増幅部４の
利得を上げて、表示装置における適切な輝度となるよう
に調整を行なう。さらに、雑音レベル以下の信号に対し
ては、利得を下げることによって、完全にノイズの除去
を行なうことが可能となる。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る超音波診断装置では、エコ
ー増幅部により増幅された各画像データが、各送受波方
向毎の画像データにおいて、各深さ毎に所定の比較値と
比較され、この比較結果に基づいて、エコー増幅部の利
得を制御しているため、受波時の利得をきめ細かく設定
することが可能であり、しかも自動設定が行えるため、
操作が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例が採用される超音波診断装置
のブロック構成図。

【図２】その制御フローチャート。

【図３】比較処理の制御フローチャート。

【符号の説明】

１ プローブ ２ 送波パルサ ３ 受波整相部 ４ エコー増幅部 ５ 飽和レベル比較部 ６ 画像レベル比較部 ７ 雑音レベル比較部 ８ 加減制御信号発生部 ９ 加減比率発生部 １０ 加減演算部 １１ 利得記憶部 １２ 時間利得制御信号発生部 １３ 利得切替え部 １４ 手動利得設定部 １５ 画像制御部 １６ 表示装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体内に超音波信号を送波し、前記生体内
   からの超音波エコー信号を受波する送受波回路と、 ２次元の超音波画像を得るために、前記送受波回路の送
   受波方向を制御する走査制御手段と、 前記送受波回路が受波する超音波エコー信号を増幅する
   エコー増幅部と、 前記エコー増幅部の出力信号に基づいて超音波画像を表
   示する表示装置と、 前記エコー増幅部から出力される各送受波方向毎の画像
   データにおいて、各深さ毎の出力信号を所定の比較値と
   比較する比較手段と、 前記比較手段の比較結果に基づいて前記エコー増幅部の
   利得を制御する利得制御手段と、を備える超音波診断装
   置。