JPH08280678A

JPH08280678A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH08280678A
Application number: JP11772395A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nagai; 雅弘永井; Takeshi Mitsutake; 毅三竹; Akira Sasaki; 明佐々木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1995-04-20
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】超音波断層装置において、実時間中だけでなく
フリーズ後でも超音波の走査方向とは無関係に任意に設
定したビームライン上のＭモード像とＢモード像を同時
に同一画面上に表示可能とする。【構成】超音波探触子１０を制御してエコー信号を得る
断層走査手段１００、このエコー信号に基づいてＢモー
ド像及びＭモード像の両方を実時間表示し、かつ所望時
には表示画像をフリーズするよう前記エコー信号の記憶
及び処理をする画像表示制御手段２００、実時間表示Ｂ
モード像のデータを記憶する大容量画像メモリ５７、Ｂ
モード像上の指定された方向のＭモード像を実時間中は
断層走査手段側からのデータにより、フリーズ後は大容
量画像メモリ側からのデータにより再構築する任意方向
Ｍモード像描出手段６０、Ｂモード像とＭモード像を同
期して再生するための画像再生制御装置５９を具備する
超音波断層装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に関
し、特に、リアルタイムでの観察後に、画像記憶装置に
記憶したＢモード像データにより、任意方向Ｍモード像
をＢモード像の再生と時相を同期させて同時に同一画面
上に表示することを可能とした超音波診断装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の循環器用超音波診断装置では、弁
や心臓壁の運動状態を詳細に観察するには任意の超音波
ビームライン上の画像データを、横軸に時間、縦軸に深
度で表現したＭモード像を利用して時間的な変化を観察
しているが、Ｍモード用ビームラインはＢモード像（断
層像）の走査線方向に限定されていた。

【０００３】また、特開昭５５−１０３８４１号公報に
示すように、Ｍモード用ビームラインを任意の方向に設
定可能で、その任意方向のビームライン上のＭモード像
（任意方向Ｍモード像）を表示可能なものもあるが、そ
の実用範囲は実時間（リアルタイム）中に限られるもの
であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記の従
来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【０００５】前記の従来技術では、実用範囲は実時間
（リアルタイム）中に限られるものであるので、任意方
向Ｍモード像を実時間中にしか表示することができない
という問題があった。

【０００６】また、従来技術では、動いているＢモード
像上で、Ｍモード像の方向を指定し、Ｂモード像とＭモ
ード像を同時に同一画面上に表示することができないと
いう問題があった。

【０００７】本発明の目的は、実時間中だけでなくフリ
ーズ後でも任意方向Ｍモード像を繰返し表示可能な超音
波診断装置を提供することにある。

【０００８】本発明の他の目的は、リアルタイムでの観
察後に、画像記憶装置に記憶したＢモード像データによ
り、任意方向Ｍモード像をＢモード像の再生と時相を同
期させて同時に同一画面上に表示することが可能な超音
波診断装置を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的および
新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって
明らかになるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願によって開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。

【００１１】被検体の所定部位に超音波パルスを送信す
ると共にそのエコー信号を受信する超音波探触子と、こ
の超音波探触子のパルス送受信動作を制御して前記エコ
ー信号を所定周期で繰返し得る断層走査手段と、この断
層走査手段から得られるエコー信号に基づいて少なくと
もＢモード像及びＭモード像の一方又は両方を実時間表
示可能し、かつ所望時には表示画像をフリーズするよう
前記エコー信号の記憶及び処理をする画像表示制御手段
と、実時間表示されているＢモード像のデータを所定時
間分記憶する大容量画像メモリと、Ｍモード用ビームラ
インをＢモード像上の指定された方向に設定し、この指
定方向のＭモード用ビームライン上のＭモード像を、実
時間中は前記断層走査手段側からのデータにより、フリ
ーズ後は前記大容量画像メモリ側からのデータにより再
構築して画像表示制御手段の記憶部に記憶する手段と、
前記Ｂモード像とＭモード像を同期して再生するための
画像再生制御手段とを備えたものである。

【００１２】

【作用】前述の手段によれば、実時間中に得られた断層
像データは画像表示手段に表示されると共に大容量画像
記憶手段に所定時間記憶される。

【００１３】フリーズ後は、大容量画像記憶手段から断
層像データを読み出しながら、任意方向Ｍモード像描出
手段により、任意方向Ｍモード像ビーム設定回路で設定
された任意方向Ｍモード像が画像表示制御手段を介して
画像表示手段に表示される。

【００１４】これにより、実時間中だけでなくフリーズ
後でも任意方向Ｍモード像が繰返し表示可能となる。

【００１５】また、画像再生制御手段で連続またはコマ
送りで再生するＢモード像のフレームごとの再生の開始
を検知し、録画時のＢモード像のフレームレートと表示
するＭモード像の時間軸に合わせて、Ｂモード像１フレ
ームに対するＭモード像の表示ライン数分のＭモード像
の補間データを作成し、これにより得たＭモード像をＢ
モード像に同期させて表示することにより、リアルタイ
ムのように、断層像の動きを見ながら、特定部位のＭモ
ード像を観察することができる。

【００１６】また、心拍同期のような特定の範囲のＢモ
ード像間をループ再生するＢモード像に対するＭモード
像を繰り観し観察することができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳
細に説明する。図１は、本発明による超音波診断装置の
一実施例を示すブロック図である。図１において、１０
は超音波探触子、１１は被検体、２０は超音波送受信回
路、３０ａ，３０ｂは整相回路、４０ａ，４０ｂは検波
回路、５１はＡ／Ｄ変換器、５２はラインメモリ、５３
ａ，５３ｂは画像メモリ、５４は画像表示選択回路、５
５はＤ／Ａ変換器、５６は画像メモリ書き込み選択回
路、５７は大容量画像メモリ、５８はメモリ選択回路、
５９はＢモード像とＭモード像を同期して再生するため
の中央処理装置（ＣＰＵ）を有した画像再生制御装置、
６０は任意方向Ｍ像（Ｍモード像）描出回路（任意方向
Ｍモード像描出手段）、６１は再構築用画像メモリ、６
２は指定方向Ｍ像（Ｍモード像）再構築回路、６２ａは
指定方向Ｍモード像ビーム設定回路、６２ｂは情報入力
装置、６３は指定方向Ｍ像（Ｍモード像）再構築回路６
２の出力を切換える出力切換回路、６４は第１ラインメ
モリ、６５は第２ラインメモリ、６６は空間補間演算回
路、７０は画像表示装置（画像表示手段）、１００は断
層走査手段、２００は画像表示制御手段である。

【００１８】前記超音波探触子１０は、被検体１１へ超
音波を送信し、その送信超音波が、被検体１１内の音響
インピーダンスの異なる境界において反射されるエコー
信号を受信するものである。

【００１９】前記超音波送受信回路２０は、前記探触子
１０に設けられた超音波振動子から被検体１１へ送信す
る超音波ビームを形成するためのパルサ、送信遅延回
路、及び被検体１１内よりの受信エコー信号を探触子１
０で受信し変換して得られた電気信号を増幅する増幅器
等を備えてなる。

【００２０】前記一対の整相回路３０ａ，３０ｂは、そ
れぞれ独立に受信ビーム方向を設定可能であり、探触子
１０で受信した各エコー信号の位相を揃えて加算し、受
信超音波ビームを形成する受信遅延回路及び加算器等か
らなる。

【００２１】前記一対の検波回路４０ａ，４０ｂは、前
記整相回路３０ａ，３０ｂで位相合成された受信エコー
信号を検波するためのゲインコントロール回路、ＬＯＧ
アンプ回路、ダイナミックレンジ設定回路、全波整流回
路及びエンベロープ検波回路等を備えてなる。

【００２２】前記の超音波送受信回路２０、整相回路３
０ａ，３０ｂ及び検波回路４０ａ，４０ｂは断層走査手
段１００を構成している。

【００２３】前記Ａ／Ｄ変換器５１は、前記検波回路４
０ａ，４０ｂに対応しており、図１では１個しか記載し
ていないが、２個である。このＡ／Ｄ変換器５１は、前
記検波回路４０ａ、４０ｂから出力されたエコー信号を
ディジタル信号に変換するものである。ラインメモリ５
２は、Ａ／Ｄ変換器５１の出力信号を超音波ビームの１
走査線毎に（又は複数の走査線ずつ）書込み・読出しを
繰り返し、Ｌ側（Ｂモード像用）画像メモリ５３ａ、Ｒ
側（Ｍモード像用）画像メモリ５３ｂ及び大容量画像メ
モリ５９へ出力するものである。

【００２４】前記画像メモリ書込み選択回路５６は、Ｒ
側（Ｍモード像用）画像メモリ５３ｂへ格納する画像デ
ータを、任意方向Ｍモード像描出回路６０（空間補間演
算回路６６の出力データ）側からのものか、ラインメモ
リ５２側からのものかを選択するものである。

【００２５】前記座標変換回路５３ｃは、Ｌ側（Ｂモー
ド像用）画像メモリ５３ａから読み出された画像データ
を表示画像データに変換するためのものである。

【００２６】前記大容量画像メモリ５７は、数秒間ある
いは数十秒間（少なくとも１スクロール可能な時間）分
の断層像データを記憶、ここでは数秒間分の断層像デー
タをサイクリックに記憶するものである。メモリ選択回
路５８は、実時間中はラインメモリ５２からの画像デー
タを、フリーズ後には大容量画像メモリ５７に記憶され
た画像データを、選択して後段の前記画像メモリ書き込
み選択回路５６や任意方向Ｍモード像描出回路６０の再
構築用画像メモリ６１に出力するものである。

【００２７】前記Ｌ側（Ｂモード像用）画像メモリ５３
ａおよびＲ側（Ｍモード像用）画像メモリ５３ｂは、前
記メモリ選択回路５８からの画像データを格納するもの
であり、複数フレームの画像を記憶可能な記憶容量を有
する半導体メモリからなる。

【００２８】前記画像表示選択回路５４は、前記２つの
画像メモリ５３ａ，５３ｂから出力される画像データの
表示の選択、すなわち、画像表示装置７０上にＬ側メモ
リ画像のみの表示、Ｒ側メモリ画像のみの表示、Ｌ側／
Ｒ側画像の左右２分割表示による同時同一画面上表示の
うちいずれの表示を行うかを選択するものである。

【００２９】前記Ｄ／Ａ変換器５５は、前記画像表示選
択回路５４の出力、すなわち、前記２つの画像メモリ５
３ａ，５３ｂから出力された画像データをＤ／Ａ変換し
てビデオ信号とするものである。画像表示装置７０は、
Ｄ／Ａ変換器５５から出力されたビデオ信号をＴＶ表示
方式により表示するものである。

【００３０】なお、前記回路５４，５６、画像メモリ５
３ａ，５３ｂ、座標変換回路５３ｃ及びＤ／Ａ変換器５
５は画像表示制御手段２００を構成している。

【００３１】前記任意方向Ｍモード像描出回路６０は、
指定された方向のＭモード用ビームライン上のＭモード
像データを描出して画像表示装置７０に表示するための
ものであり、再構築用画像メモリ６１、指定方向Ｍ像
（Ｍモード像）再構築回路６２、指定方向Ｍ像（Ｍモー
ド像）ビーム設定回路６２ａ、出力切換回路６３、第１
の指定方向のＭモード像データを記憶するラインメモリ
６４、第２の指定方向のＭモード像データを記憶するラ
インメモリ６５、及び空間補間演算回路６６からなって
いる。

【００３２】ここで、前記指定方向Ｍ像ビーム設定回路
６２ａは、断層像と指定方向Ｍモード用ビームラインと
の幾何学的な位置関係を元に再構築用画像メモリ６１に
格納されている受信エコーデータから、指定方向Ｍ像再
構築回路６２において指定方向のＭモード像データを再
構築させるよう制御するものであり、後述する画像表示
装置７０に表示されたＢモード像（断層像）上で指定方
向のＭモード用ビームラインを設定するためのものであ
る。Ｍモード用ビームラインの方向の指定は、トラック
ボールやジョイスティック等の位置設定手段あるいはつ
まみやキー等による回転手段からなる情報入力装置６２
ｂにより指定され、指定方向Ｍモード像ビーム設定回路
６２ａで指定方向Ｍモード像ビームが設定される。

【００３３】次に、本実施例の超音波診断装置の動作を
説明する。まず、図１に示すように、被検体１１へ超音
波探触子１０を当接し診断部位へ超音波を送信する。こ
のとき、送信される超音波は、超音波送受信回路２０中
の送信遅延回路により診断部位において細いビームを形
成するように制御される。この送信ビームのエコー信号
は、超音波探触子１０によって受信され、超音波送受信
回路２０中の増幅器、受信遅延回路及び加算器を介して
取り込まれ、受信ビームが形成される。

【００３４】超音波探触子１０は、所定周期で順次超音
波送受信方向を変更して、診断部位を超音波走査するよ
うに送受信が繰り返して行われ、前記受信ビームも同様
に繰り返し形成される。

【００３５】超音波送受信回路２０から出力されたエコ
ー信号（アナログ信号）は、一対をなす整相回路３０
ａ，３０ｂによって、図２の（ａ）に示すように、送信
ビームＴに対して対称系をなすよう、受信ビームの方向
Ｒ１，Ｒ２が僅かに偏向するように設定される。これに
より、送信ビームと受信ビームとの合成ビーム（Ｃ１，
Ｃ２）は両方のビームの中心に形成され、１回の送信で
異なる２方向からの受信エコーが同時に得られることに
なり、１枚の断層像を得るための走査線密度を一定とす
ると送信回数は半分ですみ、走査時間が半分になりフレ
ームレートは２倍になる。

【００３６】検波回路４０ａ，４０ｂは、そのゲインコ
ントロール回路によって前記整相回路３０ａ，３０ｂで
位相合成された受信エコーの感度調整を行う。また、受
信エコー信号は６０〜９０ｄＢのダイナミックレンジを
有しているが、画像表示装置７０は２０〜３０ｄＢ程度
のダイナミックレンジしかないため、検波回路４０ａ，
４０ｂのＬＯＧアンプ・ダイナミックレンジ設定回路で
最適な圧縮率を設定している。また、検波回路４０ａ，
４０ｂは、その全波整流回路及びエンベロープ検波回路
により高周波の受信エコー信号の搬送波成分を除去して
いる。

【００３７】前記検波回路４０ａ，４０ｂから出力され
た受信エコー信号は、Ａ／Ｄ変換器５１でディジタル信
号に変換され、ラインメモリ５２へ出力される。ライン
メモリ５２は複数のラインメモリを有し、超音波送受信
方向が変化する毎に切り換えられて書込みと読出しが制
御され、順次入力する各超音波受信ビーム毎にディジタ
ルエコー信号を画像メモリ５３ａ，５３ｂへ出力する。

【００３８】通常、画像メモリ５３ａ，５３ｂに入力し
たディジタルエコー信号は、順次超音波ビーム毎にそれ
らの送受信方向を対応させて１枚の超音波断層像を形成
するように書き込まれる。超音波探触子１０は、超音波
送受信回路２０の制御で１画像分の超音波走査が終了す
ると、再び走査方向を初期方向に戻し、送受信を繰り返
すと共に、送受信方向を各送受信毎に順次変更して走査
を行うが、画像メモリ５３ａ，５３ｂは、これに同期し
て超音波断層像の書込みが更新される。

【００３９】画像メモリ５３ａ，５３ｂより出力された
画像データは、画像表示選択回路５４を介してＤ／Ａ変
換器５５に与えられ、Ｄ／Ａ変換器５５でアナログ変換
された後、順次画像表示装置７０へ出力される。画像表
示装置７０は入力したビデオ信号を輝度変調して表示す
る。

【００４０】また、前記ラインメモリ５２の出力信号は
画像メモリ５３ａ，５３ｂへ書き込まれると同時に大容
量画像メモリ５７へも書き込まれる。

【００４１】実時間中に指定方向Ｍモード像を描出して
表示する場合には、メモリ選択回路５８からの出力を任
意方向Ｍモード像描出回路６０の再構築用画像メモリ６
１へ入力する。ここでは、指定方向Ｍモード像を描出す
るために１フレーム分の画像データが再構築用画像メモ
リ６１へ記憶され、指定方向断層像上に指定された方向
のＭモード用ビームラインに従って指定方向Ｍモード像
再構築回路６２によりＭモード像が再構築され、出力切
換回路６３を介して第１ラインメモリ６４もしくは第２
ラインメモリ６５に格納される。第１ラインメモリ６４
もしくは第２ラインメモリ６５に格納されている指定方
向Ｍモード像データは、空間補間演算回路６６に出力さ
れ、空間補間演算回路６６で指定方向Ｍモード像の表示
画像データが作成される。この作成された指定方向Ｍモ
ード像の表示画像データは、画像メモリ書き込み選択回
路５６を介してＲ側（Ｍモード像用）画像メモリ５３ｂ
へ出力される。

【００４２】再構築用画像メモリ６１は、ここでは説明
を簡単にするために１フレーム分の画像データを記憶す
ることとしているが、最小限のメモリ構成として走査線
２本分としてもよい。この場合には、その再構築用画像
メモリ６１に書き込まれた２本分の走査線上の断層像デ
ータによって検出可能な任意方向Ｍモード像データを全
て検出し、順次再構築用画像メモリ６１の内容を書き換
えながら１本分の任意方向Ｍモード像データを検出すれ
ばよい。

【００４３】一方、フリーズ後には数秒間以上、例えば
２〜１０秒間、記憶された画像データを大容量画像メモ
リ５７から読み出し、メモリ選択回路５８を介して任意
方向Ｍモード像描出回路６０や画像メモリ書き込み選択
回路５６へ入力することにより、フリーズ後に断層像デ
ータを再生したり、断層像上にＭモード用ビームライン
を任意に設定して任意方向Ｍモード像データを再生す
る。これにより、画像表示装置７０上にＬ側画像メモリ
５３ａに格納されているＢモードの画像のみの表示、Ｒ
側画像メモリ５３ｂに格納されているＭモードの画像の
みの表示、あるいはＬ側／Ｒ側画像の左右２分割表示が
なされる。

【００４４】前記Ｂモード像と同期して指定方向のＭモ
ード像を再生するために、画像再生制御装置５９は、大
容量画像メモリ５７から再生を開始するＢモード像のデ
ータをメモリ選択回路５８を介して再構築用画像メモリ
６１へ送る。そして、指定方向Ｍモード像再構築回路６
２で再構築されたＭモード像のデータと１フレーム前の
Ｂモード像の再構築されたＭモード像のデータと録画時
のＢモード像のフレームレートから再構築されたＭモー
ド像の表示時間軸に合わせた補間処理を前記空間補間演
算回路６６で行うように制御する。このようにしてＢモ
ード像の再生に同期して指定方向のＭモード像を観察す
ることができる。

【００４５】また、心電図波のＲ波トリガに、同期した
Ｒ波−Ｒ波間ループのＢモード像の再生を行えば、同時
に、Ｒ波−Ｒ波間を繰り返す任意方向のＭモード像が観
察できる。

【００４６】次に、前記画像再生制御装置５９による前
記Ｂモード像と同期して指定方向のＭモード像を再生す
る制御手段ついて詳細に説明する。図３はＢモード像と
同期して指定方向のＭモード像を再生する制御手順を示
すフローチャートである。

【００４７】いま、Ｌ１は１画面に表示するＭモード像
のライン本数（ライン）、ＴｓはＭモード像の１画面の
スクロール時間（秒：ｓｅｃ）、ＴｂはＢモード像の録
画特の１フレーム当りの走査時間（秒：ｓｅｃ）、１／
ＮはＢモード像の再生スピード（例えば、Ｎ＝２は１／
２スロー再生）とすると、Ｂモード像の再生は、Ｔｂ×
Ｎ（秒：ｓｅｃ）ごとに１フレーム再生する。

【００４８】そこで、図３に示すように、Ｔｂ×Ｎ
（秒：ｓｅｃ）ごとに１フレーム再生するようにタイマ
等の割り込みを設定するか、時間監視により、Ｔｂ×Ｎ
／Ｌ１ごとに再生することにより、Ｂモード像と時相が
同期した再生が実現できる。

【００４９】また、Ｍモード像は、Ｂモード像の１フレ
ームに対し、Ｔｂ÷Ｔｓ／Ｌ１＝Ｔｂ×Ｌ１／Ｔｓが必
要となる。そこで、図１に示す第１ラインメモリ６４と
第２ラインメモリ６５に交互に格納されている前フレー
ムのＢモード像から再構成したＭモード像と、現再生フ
レームのＢモード像から再構築したＭモード像より、空
間補間演算回路６６において前記求めたＭモード像１ラ
インの再生間隔をもとに、Ｔｂ×Ｌ１／Ｔｓ（ライン）
を順次再生していく。このようにして再生するＢモード
像と同期して指定方向のＭモード像を再生することがで
きる。

【００５０】また、前記Ｂモード像と同期して指定方向
のＭモード像を再生する制御手順を図４に示すフローチ
ャートの手順により制御してもよい。

【００５１】したがって、図５に示すように、Ｂモード
像１フレームの再生時間ｔ１の間にＭモード像はそれに
相当するＬ本を再生し、Ｂモード像と同期して指定方向
のＭモード像を再生することができる。

【００５２】なお、大容量画像メモリ５７を画像メモリ
５３ａ，５３ｂの前段に配置したのは次のような利点が
得られるからである。

【００５３】すなわち、断層像の走査速度（フレームレ
イト）が画像表示装置７０の走査速度（画像表示装置７
０としてＴＶモニタ等を用いたときには３０フレーム／
秒）を越える場合は、表示系で間引きが行われ全ての画
像を画像表示装置７０では観察することができない。

【００５４】しかし、画像メモリ５３ａ，５３ｂの前段
では全ての画像データを記憶しておくことができるの
で、実時間中に高速走査した断層像の生データを元に、
フリーズ後に任意方向のＭモード像を描出することがで
きる。したがって、これによれば、断層像の走査速度が
高くなるほど、任意方向Ｍモード像の時間分解能を向上
させることができることになる。

【００５５】ここで、任意方向Ｍモード像の描出方法に
ついて、画像表示装置７０上に表示されている断層像上
に設定された任意方向Ｍモード用ビームラインデータを
再構築するために、画像表示装置７０上の座標系から実
画像データが格納されている大容量画像メモリ５７の座
標系への座標変換を行う例として、以下に示す代表的な
演算処理を組み合わせて走査変換する方式について説明
する。

【００５６】図６は、画像表示装置７０の画面上に設定
された任意方向のＭモード用ビームラインデータの算出
を説明するための図である。ここで、個々の座標系を変
換するための各種変換手段の主な役割は次の通りであ
る。１）アフィン変換画像の拡大・縮小、回転及び平行移動を行う幾何学的変
換である。２）極座標変換画像表示装置７０の直交座標系を超音波走査の極座標系
に変換する。３）単位変換極座標アドレスをメモリアドレスに変換し、空間補間係
数を発生する。４）空間補間（Ｂilinear Ｉnterpolation）任意方向Ｍモード像データの輝度を周囲４点の実画像デ
ータを利用して２次元補間処理によって算出する。

【００５７】まず、画像表示装置７０の画面上の任意方
向Ｍモード用ビームラインを画像表示装置７０の直交座
標系アドレス（ｘ，ｙ）とすると、（ｘ，ｙ）をアフィ
ン変換にて仮の直交座標系アドレス（ｕ，ｖ）に変換す
る。得られた（ｕ，ｖ）を極座標系アドレス（ｒ，θ）
に変換する。ここで、θは超音波ビームの角度、ｒは深
度に対応している。

【００５８】前記ｒの単位はラジアンであるため、ラジ
アンからメモリアドレスへの単位変換を行い、実画像デ
ータが格納されている画像メモリ上のアドレス（ｒ´，
θ´）を得る。画像メモリのアドレスは小数点以下まで
演算し、この小数点以下の値を用いて空間補間を行う。

【００５９】以下に、代表的なセクタ走査の場合につい
て各演算処理部分の動作を説明する。例えば、表示画
像上の任意方向Ｍモード用ビームラインデータを実画像
データが格納されている画像メモリから演算する場合に
ついて考えてみる。

【００６０】１）画像表示装置７０の直交メモリアドレ
ス（ｘ，ｙ）から仮の直交メモリアドレス（ｕ，ｖ）へ
の変換前記アフィン変換により、画像表示装置７０の直交メモ
リアドレス（ｘ，ｙ）から、図７の（ａ）に示すように
仮の直交メモリアドレス（ｕ，ｖ）へ変換する。これは
画像表示装置７０の画面上に表示されている画像が拡大
・縮小されていたり、回転していた場合でも容易に対応
可能とするためである。アフィン変換式は、次式（１）
で表示される。

【００６１】

【数１】

【００６２】ここで、Ａ〜Ｄは拡大・縮小や回転のパラ
メータでありＸof，Ｙofは平行移動パラメータである。

【００６３】２）直交座標系アドレス（ｕ，ｖ）から極
座標系アドレス（ｒ，θ）への変換コンベックス走査やセクタ走査において、超音波ビーム
は１点を中心とした放射状にビーム走査されるため、超
音波データは極座標系で得られる。これに対して、画像
表示装置７０の表示フォーマットは直交座標系なので、
超音波データと表示画像データとの対応をとるため、図
７の（ａ）に示すように、極座標変換を行う必要があ
る。変換式は、次式（２）で与えられる。

【００６４】

【数２】

【００６５】３）極座標系アドレス（ｒ，θ）から実メ
モリアドレス（ｒ´，θ´）への変換実際にメモリに格
納されている超音波データは、探触子１０の種類、曲率
等によってメモリ内部の格納ピッチが異なる。また、コ
ンベックス走査等では、ビームの走査中心点と体表まで
のオフセットを考慮しなければならない。そこで、前記
単位変換を行って、図７の（ｂ）に示すような実メモリ
アドレス（ｒ´，θ´）に変換する。単位変換における
変換式は次式（３），（４）で与えられる。

【００６６】

【数３】ｒ´＝ｒ−ｒ₀……（３）（ｒ₀＝曲率／Δｒ、Δｒ：実メモリのｒ方向ピッチ）

【００６７】

【数４】θ´＝θ／Δθ＋θ₀……（４）（Δθ：実メモリのθ方向ピッチ、θ₀：実メモリ方向
θオフセット）

【００６８】得られた実メモリアドレス（ｒ´，θ´）
から前記空間補間によって画像表示装置７０の直交メモ
リアドレス（ｘ，ｙ）の画像データを演算する。

【００６９】座標変換（極座標変換、単位変換）で求め
られた実メモリアドレス（ｒ´，θ´）は、一般に整数
アドレス位置をとらない。すなわち、表示メモリアドレ
ス（ｘ，ｙ）に対応する画像データが存在しないので、
前記空間補間によって画像データを算出する。空間補間
とは４点補間とも呼ばれ、図７の（ｃ）に示すように、
（ｒ´，θ´）の周囲の４画素の存在する超音波輝度デ
ータＰｌ,m、Ｐｌ+１,m、Ｐｌ,m+1、Ｐｌ+1,m+1を用い
て行う２次元補間である。

【００７０】ここで、（ｌ，ｍ）は（ｒ´，θ´）の整
数化を意味し、

【００７１】

【数５】（ｌ，ｍ）＝｛ｉｎｔ（ｒ´），ｉｎｔ（θ´）｝ ……（５）で表される。

【００７２】また、（ｒ´，θ´）の位置を格子一辺の
長さをｌしたときのＰｌ，ｍからの水平，垂直方向まで
の距離をｅ，ｆとすると、

【００７３】

【数６】ｅ＝θ´−ｍ，ｆ＝ｒ´−ｌ ……（６）と表される。

【００７４】したがって、画像表示装置７０の表示位置
（ｒ´，θ´）の空間補間によって得られる輝度をＱと
すると、Ｑは次式（７）で求められる。

【００７５】

【数７】

【００７６】このようにして、断層像上に設定された任
意方向Ｍモード像ビームラインに従って、再構築用画像
メモリ６１から指定方向Ｍモード像再構築回路６２によ
りＭモード像データが描出され、出力切換回路６３を介
して第１ラインメモリ６４及び第２ラインメモリ６５へ
書き込まれる。

【００７７】このように整相回路以降に一対の受信系を
設け、１回の送信で異なる２方向からの受信エコー信号
が同時に得られるように設定することにより、走査線密
度を一定とすれば１枚の断層像を得るための送信回数を
半分にすることができ、断層像のフレームレートを２倍
にすることができる。その結果、１枚の断層像に対して
１本のＭモード像しか得られない任意方向Ｍモード像の
場合にも同画質のＭモード像データを２倍の表示角度の
断層像で得ることができる。

【００７８】なお、前述の実施例では、一対の受信系を
設け、同時に２方向からの受信エコー信号を得る方式に
ついて述べたが、受信系を３つ以上設けて同時に得られ
る受信エコー信号の数を増加させてもよい。

【００７９】また、整相回路３０ａ，３０ｂをアナログ
回路ではなくディジタル回路で構成してもよい。これに
よれば、１系統の受信系でも時系列に受信ビームを設定
することにより同時に多方向受信が可能である。

【００８０】前述の図２の（ｂ）に、４方向同時受信時
の送信ビームと４方向の受信ビームと４つの合成ビーム
の位置関係例が示されている。

【００８１】高周波数の探触子１０を使用した場合に
は、表示深度が浅くなり、超音波の繰り返し周波数を高
く設定できるので断層像のフレームレイトを向上させる
ことができる。そのため、多方向同時受信方式を併用し
なくても十分実用に耐えうる任意方向Ｍモード像を描出
可能である。もちろん併用してもよいことはいうまでも
ない。

【００８２】また、前述の説明以外のフレームレートを
向上させる手段として、繰り返し周波数を高くする方法
や走査線密度を粗くする方法を併用してもよい。

【００８３】更に上述実施例では、任意方向Ｍモード像
ビームラインを便宜上直線として説明しているが、図８
の（ａ）に示すように、曲線で設定した任意方向Ｍモー
ド像ビームライン５１１上のＭモード像データも検出で
きることはいうまでもない。また、図８の（ｂ）に示す
ように、断層像上に複数の任意方向Ｍモード用ビームラ
イン５１２，５１３を設定し、Ｍモード像の画面を分割
して同時に表示することも可能である。例えば、直交す
る心腔内の長軸と短軸像を表示することにより、面積計
測や体積計測に利用することも可能である。

【００８４】前記図１の任意方向Ｍモード像描出回路６
０では、指示方向Ｍモード像再構築回路６２の出力の１
つの指示方向Ｍモード像を格納する第１のラインメモリ
６４と、もう１つの指示方向Ｍモード像を格納する第２
のラインメモリ６５を設け、更にこれらの出力を空間補
間演算回路６６に入力するようにし、図９に示すよう
に、実画像データ（ｎ）と実画像データ（ｍ）との中間
時間のデータを空間補間処理によって演算することがで
きる。

【００８５】このとき、ｊライン上のｉ番目の画像デー
タは以下の式（８）でその輝度データが演算される。

【００８６】

【数８】

【００８７】実画像データ（ｎ）と実画像データ（ｍ）
との間のデータ（ｊ）は、１ラインだけでなく、補間係
数を変えることにより無限に算出させることができる。
これによれば、スクロール速度が速い場合に実画像デー
タと実画像データとの間に生じた欠落した部分のＭモー
ド像データを空間補間により表示可能とすることができ
る。

【００８８】なお、図９では、任意のＰ_i,jの画像デー
タを求める際、両サイドの６点を利用して空間補間する
例について示しているが、空間補間を行う点数を増加さ
せてもよいことはいうまでもない。より多くの実画像デ
ータを利用することにより、周辺とのつながりのよさを
向上させることができる。

【００８９】また、フリーズ後に任意方向Ｍモード像を
得ることを考慮し、任意方向Ｍモード選択時につながり
のよいＭモード像を得るために、図１０に示すように構
成してもよい。すなわち、Ｍモード像のスクロール速度
情報９１から、新しいＭモード像が表示される前に断層
像を１画像スキャン可能なように、実時間中に断層像の
表示角度を自動設定する表示角度設定回路９０を設けて
もよい。

【００９０】表示角度設定回路９０では、任意方向Ｍモ
ード選択時につながりのよいＭモード像を得るために、
Ｍモード像のスクロール速度情報９１から新しいＭモー
ド像が表示される前に断層像を１画像スキャン可能なよ
うに、次式（９）にて表示角度Ｂθを設定している。

【００９１】

【数９】

【００９２】ここで、Ｔ_SWPはＭモード像のスクロール
時間、Ｔ_PRは超音波の送信繰り返し周期、ＬＮはＭモー
ド像の表示ライン数、Ｎ_Rは同時受信可能なライン数、
Δθは断層像の走査線ピッチを表している。

【００９３】これによれば、Ｍモード像のスクロール速
度情報９１から断層像の表示角度を適宜値に自動設定す
るため、フリーズ後の任意方向Ｍモード像を凹凸の少な
い画像にすることができる。断層像の表示角度の設定条
件として、Ｍモード像のスクロール速度情報から、複数
回に１回の割で新しいＭモード像が表示されるような条
件に設定することも可能であり、これによれば断層像の
表示角度を広く設定することができ、自由度の高い任意
方向のＭモード像を得ることができる。

【００９４】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得ること
は言うまでもない。

【００９５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すると、以
下のとおりである。

【００９６】（１）超音波診断において、例えば、弁や
心臓壁の時間的変化を観察するのに断層像の走査線上の
Ｍモード像だけでなく、任意方向のＭモード像を描出可
能で、しかも長時間の断層像データを大容量画像メモリ
中に記録しておくことができるので、実時間中だけでな
くフリーズ後でも任意方向Ｍモード像データを得ること
ができ、任意方向Ｍモード像を繰返し表示可能である。

【００９７】（２）リアルタイムのように、断層像の動
きを見ながら、特定部位のＭモード像を観察することが
できる。

【００９８】（３）指定方向Ｍモード像再構築回路と、
その出力の複数の指定方向Ｍモード像ラインデータをそ
れぞれ１つづつ格納する複数のラインメモリと、それら
の出力から空間補間処理を行う空間補間演算回路と、再
生Ｂモード像とＭモード像との同期再生制御を行う画像
再生制御装置を追加することにより、心拍同期のような
特定の範囲のＢモード像間をループ再生するＢモード像
に対するＭモード像を同時に同一画面上で観察すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による超音波診断装置の一実施
例を示すブロック図である。

【図２】本実施例の多方向同時受信方式の原理を説明す
るための図である。

【図３】本実施例のＢモード像と同期して指定方向のＭ
モード像の再生する制御手順を示すフローチャートであ
る。

【図４】本発明のＢモード像と同期して指定方向のＭモ
ード像を再生する他の実施例の制御手順を示すフローチ
ャートである。

【図５】本実施例のＢモード像と同期して指定方向のＭ
モード像を描出を説明するための図である。

【図６】本実施例の指定方向Ｍモード像描出のための各
種変換方式動作を説明するための図である。

【図７】本実施例の指定方向Ｍモード像描出のための各
種変換方式動作を説明するための図である。

【図８】本実施例のビームラインの種類及び方向の設定
による表示画面を説明するための図である。

【図９】本実施例の指定方向Ｍ像描出回路の動作を説明
するための図である。

【図１０】本発明による他の実施例の概略構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０超音波探触子１１被検体２０超音波送受信回路３０ａ，３０ｂ整相回路４０ａ，４０ｂ検波回路５１Ａ／Ｄ変換器５２ラインメモリ５３ａ，５３ｂ画像メモリ５４画像表示選択回路５５Ｄ／Ａ変換器５６画像メモリ書き込み選択回路５７大容量画像メモリ５８メモリ選択回路５９画像再生制御装置６０任意方向Ｍ像（Ｍモード像）描出回路（任意方向
Ｍモード像描出手段）６１再構築用画像メモリ６２指定方向Ｍ像（Ｍモード像）再構築回路６２ａ指定方向Ｍ像（Ｍモード像）ビーム設定回路６２ｂ情報入力装置６３出力切換回路６４第１ラインメモリ６５第２ラインメモリ６６空間補間演算回路７０画像表示装置（画像表示手段）１００断層走査手段２００画像表示制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の所定部位に超音波パルスを送信す
ると共にそのエコー信号を受信する超音波探触子と、こ
の超音波探触子のパルス送受信動作を制御して前記エコ
ー信号を所定周期で繰返し得る断層走査手段と、この断
層走査手段から得られるエコー信号に基づいて少なくと
もＢモード像及びＭモード像の一方又は両方を実時間表
示可能し、かつ所望時には表示画像をフリーズするよう
前記エコー信号の記憶及び処理をする画像表示制御手段
と、実時間表示されているＢモード像のデータを所定時
間分記憶する大容量画像メモリと、Ｍモード用ビームラ
インをＢモード像上の指定された方向に設定し、この指
定方向のＭモード用ビームライン上のＭモード像を、実
時間中は前記断層走査手段側からのデータにより、フリ
ーズ後は前記大容量画像メモリ側からのデータにより再
構築する任意方向Ｍモード像描出手段と、前記Ｂモード
像とＭモード像を同期して再生するための画像再生制御
手段とを具備することを特徴とする超音波診断装置。