JPS5935618B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超音波診断装置、特に任意の表示断面に沿った
Ｆモード画像を観察するための改良された超音波診断装
置に関する。

被検体中に超音波ビームを放射して音響インピーダンス
の差から得られる超音波エコーを画像表示する超音波診
断装置が周知であり、非観血的に多くの診断情報が得ら
れるという利点を有する。

この種の超音波画像表示には種々の方式があり、超音波
ビームの放射方向を固定して、この放射軸方向の反射エ
コーを輝度表示するＡモード、超音波ビームを１次元方
向に走査させてこの走査面に沿った断層像を表示するＢ
モード、そして超音波ビームを２次元方向に走査して所
望の平面像を表示するＣモード等が周知であり、特に平
面像を得ることのできるＣモード方式の超音波診断装置
はＸ線診断装置と同様の診断情報が得られるために種々
の診断に利用されている。

第１図には従来のＣモード超音波診断装置の一例が示さ
れている。

被検体１０の近傍には複数の電気音響変換素子がＸ軸方
向に配列された電子走査型超音波探触子１２が配置され
、探触子１２はスキャナ１４によりＹ軸方向に機械的に
走査され、探触子１２から一定周期で放射される超音波
パルスビームはＸＹ面に垂直なＺ方向の主軸を有する指
向性を有し、この超音波ビームがＸＹ軸方向の走査によ
り第１図の斜線で示されるＬＭ面に沿って２次元走査さ
れる。

探触子１２へは超音波発振器１６から超音波励信信号が
供給され、所望の選択された変換素子が励信されて、被
検体１０中へ超音波ビームが放射される。

被検体１０中の音響インピーダンスの異なる組織界面か
らは超音波反射エコーが得られ、この反射エコーが探触
子１２により受波され、電気信号に変換された後、受信
検波回路１８を介して超音波反射エコー信号として受信
検波回路１８から出力される。

前記超音波発振器１６および受信検波回路１８は電子走
査制御回路２０により制御され、超音波ビームが順次Ｘ
軸力向に向って電子走査される。

またスキャナ１４にはスキャナ制御回路２２からＹ軸方
向の走査信号が供給され、探触子１２がＹ軸方向に機械
的に走査制御され、前述した電子走査とともに探触子１
２から被検体１０に向って放射される超音波ビームは２
次元走査されることが理解される。

受信検波回路１８から検出された反射エコー信号はＡＤ
変換器２４によりデジタル信号に変換されるが、このと
き、ＡＤ変換器２４の変換タイミングはＣモード制御部
２６からの遅延信号により制御され、反射エコー信号か
ら所望の平面像に対応する信号のみが選択される。

Ｃモード制御部２６は遅延トリガ発生回路２８および遅
延時間調定つまみ３０を含み、遅延トリガ発生回路２８
へは電子走査制御回路２０の超音波ビーム放射トリガ信
号が供給され、遅延時間調定つまみ３０により設定され
た遅延時間ｔだけ遅延トリガ信号をＡＤ変換器２４へ供
給する。

第２図には１回の超音波ビーム放射によって得られる反
射エコー信号の一例が示され、原点０を超音波ビームの
放射時刻とし、横軸の経過時間に対して縦軸に放射ビー
ムおよび反射エコー信号の振幅が示されている。

一般に生体内の超音波伝播速度はほぼ一定であり、この
結果、超音波ビーム放射点と反射点との距離すなわち反
射点の深さは第２図の横軸にとられた時間に比例するこ
ととなる。

したがって、Ｃモード制御部２６の遅延時間調定つまみ
３０により遅延トリガ発生回路２８の遅延時間を任意の
時間たとえば第２図のｔに調整することにより、ＡＤ変
換器２４からは受信検波回路１８から得られる反射エコ
ー信号のうち第２図の時間ｔに対応する平面すなわち第
１図のＬＭ平面における信号のみを選択的に取り出すこ
とができ、このＡＤ変換器２４の出力を２次元走査面に
沿って取り出すことにより、所望の平面像を得ることが
できる。

ＡＤ変換器２４の出力はメモリ部３２に画像信号として
記憶され、この画像信号が表示器３４により表示画像と
して表示される。

メモリ部３２は書込バッファ回路３６、画像メモリ３８
および読出バッファ回路４０を含み、画像メモ１Ｊ３８
（７）書込および読出を匍脚するために書込アドレス発
生器４２および読出アドレス発生器４４がメモリ部３２
に接続されている。

前記両アドレス発生器４２．４４へはアドレス制御回路
４６からの制御信号が供給され、アドレス制御回路は前
述した電子走査制御回路２０およびスキャナ制御回路２
２へも同期信号を供給している。

ＡＤ変換器２４のデジタルエコー信号はデジタルメモリ
等から成る画像メモリ３８に記憶され、このときの書込
アドレスはＸＹ座標面上の放射位置に対応して制御され
ているので、画像メモリ３８に記憶された画像信号は超
音波ビームの放射力向に垂直な、かつ遅延時間ｔに対応
する深さの平面像を示すこととなり、この平面が第１図
および第３図のＬＭ平面にて示されている。

第３図において、Ｘ２面は超音波ビームの電子走査面を
示し、Ｃモード平面ＬＭはこの電子走査面に対して直交
する平面となる。

画像メモリ３８の画像信号は読出アドレス発生器４４の
アドレス信号により読み出され、表示器３４に平面画像
として表示され、従来のＸ線診断で得られる画像と同様
に、多くの診断情報を提供することができる。

第３図におけるＣモード平面ＬＭの深さは遅延時間調定
つまみ３０により選択された遅延時間により、Ｚ軸方向
に任意に調整することができ、所望の深さにおける平面
像を得ることができる。

しかしながら、第１図の従来装置におけるＣモード像は
２次元走査面ＸＹ面に対して平行な平面像としてのみ得
られ、任意にこの平面と斜交する平面を表示するためｌ
こは、例えばスキャナ１４を被検体１０に対して所望の
方向に傾けなければならず、この場合には探触子１２と
被検体１０とを密着して走査することが困難である。

通常の場合、被検体１０と探触子１２との間に被検体と
同様の超音波伝播特性を有する水等の充填された水槽を
設けなければならず、かつ精密なスキャナ傾斜機構を設
ける必要があり、その構造が複雑となり、また伝播媒質
である水等による超音波の減衰に起因して反射エコー信
号の分解能が低下するという欠点があった。

上記従来のＣモード超音波診断装置の欠点を除去するた
めに、探触子の走査面と斜交する平面もしくは曲面に沿
った画像を得る従来装置として、Ｆモード方式の超音波
診断装置が提案されている。

探触子の走査面すなわちＸＹ面に斜交する断面上の各点
に対応する反射エコー信号を得るためには、各点の位置
座標に対して反射エコー信号を遅延処理する遅延時間ｔ
を個々に設定しなければならず、このために、Ｆモード
方式の超音波診断装置では、第１図のＣモード方式にお
けるＣモード制御部２６を任意の表示断面を指定可能な
Ｆモード制御部にて置換する必要があり、この従来装置
が第４図に示され、第１図の従来装置と同一部材には同
一符号を付して説明を省略する。

第４図において特徴的なことは、ＡＤ変換器２４へＦモ
ード制御部４８から各走査点に対応した任意の遅延時間
信号が供給されていることであり、Ｆモード制御部４８
は所定の表示断面に対応する断面定数が与えられる表示
断面指定回路５０と、表示断面指定回路５０の出力によ
り超音波ビームの放射点から所定表示断面上の反射点ま
での距離に対応した遅延時間を算出する遅延時間設定回
路５２と、遅延時間設定回路５２の出力に対応した遅延
トリガ信号をＡＤ変換器２４へ供給する遅延トリガ発生
回路５４とを含む。

第４図のＦモード方式の超音波診断装置において、表示
器３４に表示すべき被検体１０の所定断面は被検体１０
に対して固定設置されたスキャナ１４により定まるＸＹ
Ｚ直交座標系により指定されるが、この指定される断面
定数は表示断面指定回路５０に記憶され、例えば表示断
面指定回路５０の走査パネル面にて所定の断面方程式の
諸宗教が設定される。

表示断面指定回路５０により指定された指定断面の定数
に基づき、遅延時間設定回路５２は超音波ビームの放射
位置座標ＸＹ面に対応して遅延時間ｔを指定断面上の反
射点のＺ座標と所定の関数関係で算出する。

すなわち、遅延時間設定回路５２は演算回路あるいはマ
イクロプロセサ等から成り、その算出出力信号が遅延ト
リガ発生回路５４に供給される。

遅延トリガ発生回路５４は電子走査制御回路２０から供
給される超音波ビーム放射トリガ信号に遅延時間設定回
路５２から与えられる遅延時間信号を加えて、遅延トリ
ガ信号としてＡＤ変換器２４へ供給する。

以上のようにして、第４図に示されるＦモード方式の超
音波診断装置によれば、第５図に示されるように、探触
子の走査面であるＸＹ面に対して斜交する平面Ｐに沿っ
た所定断面の画像を表示することができ、また第６図に
示されるように、所定断面Ｋを任意に指定された曲面と
して選択することも可能となる。

更に第７図に示されるように、電子走査型超音波探触子
１２をＸ軸に関してセクタ走査し、このときの極座標と
直線Ｘ座標とから任意に選択された曲面Ｓに沿った所定
断面の画像を得ることも可能である。

以上のようにして、従来のＦモード方式の超音波診断装
置によれば、スキャナ装置に何らの傾斜機構等を付加す
ることなく、任意の平面および曲面に沿った表示断面を
選択することが可能であり、探触子は被検体に近接した
走査面に沿って走査することができる。

しかしながら、従来装置においては、表示断面を表示断
面指定回路のパネル操作により断面定数を指定するとい
う作業を必要とし、実際に観察の必要な表示断面を正確
に指定することが極めて困難であり、他の例えばＢモー
ド断層像との関連においてＦモード像を解析診断するこ
とが不可能であり、しばしば誤診断を生じるという欠点
があった。

本発明は上記の欠点を解消するためになされたもので、
その目的はＦモード方式の表示断面を他の任意の断層像
、例えばＢモード方式の断層像と関連させながら正確に
表示断面の指定を容易に行うことのできる改良された超
音波診断装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は被検体に超音波ビ
ームを放射する探触子を有し超音波ビームを被検体の表
面に沿って２次元走査させる走査機構と、探触子から検
出された超音波反射エコー信号を所定の表示断面に沿っ
て遅延処理するＦモード制御部と、遅延処理された反射
エコー信号に基づいて所定表示断面のＦモード画像を表
示する表示器と、を含み、前記Ｆモード制御部は、所定
の表示断面に対応する断面定数が与えられる表示断面指
定回路と、表示断面指定回路の出力により超音波ビーム
の放栴点から所定表示断面上の反射点までの距離に対応
した遅延時間を算出する遅延時間設定回路と、遅延時間
設定回路の出力に対応した遅延トリガ信号により反射エ
コー信号を選択する遅延トリガ発生回路と、を含む超音
波診断装置において、Ｂモード画像とＦモード画像とを
切替表示するための切替器と、Ｂモード表示画像上の任
意の表示断面を検出してＦモード制御部の表示断面指定
回路へ断面指定信号として供給する断面検出器と、表示
断面指定回路で指定された断面曲線を表示器に表示する
ための指定断面曲線表示回路と、を含む。

以下図面により本発明の好適な実施例を説明する。

第８図には本発明に係る超音波診断装置の好適な実施例
が示され、第４図の従来装置と同一部材には同一符号を
付して説明を省略する。

第８図の実施例では、Ｆモード方式の画像とＢモード方
式の画像との両者を表示することができ、このために、
ＡＤ変換器２４のエコー信号変換タイミングをＢモード
表示用に制御するためのＢモード用クロック信号発生器
５６が設けられ、クロック信号発生器５６へは電子走査
制御回路２０からのトリガ信号が同期信号として供給さ
れ、探触子１２からの超音波ビーム放射と同期したクロ
ック信号がＡＤ変換器２４に供給される。

ＡＤ変換器２４へのＦモード制御部４８およびＢモード
用クロック信号発生器５６からのいずれかの変換タイミ
ング信号を切替制御するために、本発明においては手動
スイッチから成る切替器５８が設けられ、その接点５８
ａがＦモード表示部４８とＡＤ変換器２４との間に接続
され、他の連動接点５８ｂがモード用クロック信号発生
器５６とＡＤ変換器２４との間に接続されている。

本発明において、Ｆモード制御部４８の表示断面指定回
路５０へは断面検出器６０から断面指定信号１００が供
給され、また読出アドレス発生器４４からアドレス信号
１０２が表示断面指定回路５０へ供給され、表示断面指
定回路５０は両信号１００．１０２に基づいて断面定数
信号を遅延時間設定回路５２と指定断面曲線表示回路６
２へ出力する。

実施例において、断面検出器６０はライトペンから成り
、Ｂモード断層像を表示している表示器３４のＢモード
表示画像上の任意の表示断面を電気的に検出することが
できる。

また断面検出器６０により連続線または不連続線あるい
は等間隔点または非等間隔点でＢモード表示画像上の任
意の表示断面位置を検出する際に不連続な場合は、Ｂモ
ード画像またはＦモード画像上に断面検出器６０の移動
操作の任意の時間後に、適正な補間が施された所望の曲
線を表示することもできる。

本発明の超音波診断装置は以上の構成から成り、以下に
第８図および第９図を参照しながらその作用を説明する
。

Ｆモード画像を表示する前に、装置はＢモード表示用に
切替制御され、表示器３４には被検体１０の所望の診断
部位におけるＢモード断層像が表示される。

このＢモード画像表示のために切替器５８は接点５８ａ
をオフ、そして接点５８ｂをオン状態に切替制御し、Ａ
Ｄ変換器２４へはＢモード用クロック信号発生器５６か
らのクロック信号を供給する。

この切替作用により、装置はＢモード方式の超音波診断
装置として働き、受信検波回路１８から出力される超音
波反射エコー信号は全てＡＤ変換器２４によりＢモード
画像表示信号に変換され、メモリ部３２へ画像信号とし
て記憶される。

したがって、表示器３４には探触子１２が電子走査され
る走査面に沿ったＢモード画像を表示することとなる。

前述したＢモード表示状態において、第９図に示される
ように、ライトペンから成る断面検出器６０は表示器３
４のＢモード表示画像上の任意の表示断面に沿って移動
操作され、このときの表示断面２００が断面指定信号１
００として断面検出器６０からＦモード制御部４８の表
示断面指定回路５０へ供給される。

表示断面指定回路５０はこの断面指定信号１００と読出
アドレス発生器４４のアドレス信号１０２とを演算して
断面定数を算出する。

この断面定数は指定断面曲線表示回路６２へ供給され、
その出力信号はメモリ部３２へ供給されて、画像上に断
面曲線を表示させる。

以上の表示断面指定は任意枚数のＦモード表示画像に対
して行われ、必要に応じて探触子１２はスキャナ１４に
よりＹ軸方向に走査されながら、・複数枚のＢモード表
示画像上で所望の表示断面を指定することができる。

以上のようにして、表示断面指定回路５０へ所望の表示
断面が指定されると、次に切替器５８は装置をＦモード
装置に切替制御する。

すなわち、切替器５８の操作により接点５８ａがオン作
動され、また接点５８ｂがオフ作動される。

したがって、このＦモード表示制御時には、Ｆモード制
御部４８から前述した断面検出器６０により指定された
断面に沿った遅延選択信号がＡＤ変換器２４へ供給され
、超音波ビームの２次元走査に対応して指定された表示
断面のＦモード画像を表示器３４に表示することができ
る。

以上のように、本発明に係る超音波診断装置によれば、
実際のＢモード表示画像上で所望の表示断面を指定する
ことができ、その指定された断面曲線も表示することが
でき、従来の操作パネルによるプログラム指定と異なり
、所望の表示断面を正確に指定することが可能となり、
誤診断のない正確なＦモード表示画像を得ることが可能
となる。

前述した実施例においては、超音波ビームは直交座標に
沿って２次元走査されるが、２次元走査面は極座標系を
含む任意の座標系とすることが可能である。

また実施例においては、電子走査型超音波探触子とスキ
ャナとの組合せにより２次元走査がいずれも機械的スキ
ャナにより行われても、同様の効果を奏することができ
る。

更に実施例によれば、Ｆモード制御部による遅延処理は
ＡＤ変換器に対して行われているが、ＡＤ変換器により
全反射エコー信号をデジタル信号に変換した後に、この
デジタル反射エコー信号を遅延処理することも可能であ
る。

更に実施例におけるメモリ部の読出を標準テレビ方式に
て行うことにより、標準テレビモニタあるいは家庭用テ
レビ受像機により超音波診断画像を表示することも可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＣモード表示方式の超音波診断装置を示
す概略構成図、第２図は放射超音波ビームと反射エコー
の時間に対する関係を示す特性図、第３図は第１図の従
来装置におけるＣモード走査面を示す説明図、第４図は
従来のＦモード方式の超音波診断装置を示す概略構成図
、第５図、第６図および第７図の従来装置におけるＦモ
ード走査面を示す説明図、第８図は本発明に係る超音波
診断装置の好適な実施例を示す概略構成図、第９図は第
８図の実施例における表示断面指定作用を示す説明図で
ある。 １０・・・・・・被検体、１２・・・・・・電子走査型
超音波探触子、１４・・・・・・スキャナ、２４・・・
・・・ＡＤ変換器、３２・・・・・・メモリ部、３４・
・・・・・表示器、４８・・・・・・Ｆモード制御部、
５０・・・・・・表示断面指定回路、５２・・・・・・
遅延時間設定回路、５４・・・・・・遅延トリガ設定回
路、５６・・・・・・Ｂモード用クロック信号発生器、
５８・・・・・・切替器、６０・・・・・・断面検出器
、６２・・・・・・指定断面曲線表示回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検体に超音波ビームを放射する探触子を有し超音
   波ビームを被検体の表面に沿って２次元走査させる走査
   機構と、探触子から検出された超音波反射エコー信号を
   所定の表示断面に沿って遅延処理するＦモード制御部と
   、遅延処理された反射エコー信号に基づいて所定表示断
   面のＦモード画像を表示する表示器と、を含み、前記Ｆ
   モード制御部は所定の表示断面に対応する断面定数が与
   えられる表示断面指定回路と、表示断面指定回路の出力
   により超音波ビームの放射点から所定表示断面上の反射
   点までの距離に対応した遅延時間を算出する遅延時間設
   定回路と、遅延時間設定回路の出力に対応した遅延トリ
   ガ信号により反射エコー； 信号を選択する遅延トリガ
   発生回路と、を含む超音波診断装置において、Ｂモード
   画像とＦモード画像とを切替表示するための切替器と、
   Ｂモード表示画像上の任意の表示断面を検出してＦモー
   ド制御部の表示断面指定回路へ断面指定信号として供給
   する断面検出器と、表示断面指定回路で指定された断面
   曲線を表示器に表示するための指定断面曲線表示回路と
   、を含むことを特徴とする超音波診断装置。 ２、特許請求の範囲１記載の装置において、断面・ 検
   出器は表示器の画像上の任意断面位置を検出するライト
   ペンから成ることを特徴とする超音波診断装置。 ３ 特許請求の範囲１または２記載の装置において、断
   面検出器により連続線または不連続線あるいは等間隔点
   または非等間隔点でＢモード表示画像上の任意の表示断
   面位置を検出する際に不連続な場合は、Ｂモード画像ま
   たはＦモード画像上に断面検出器の移動操作の任意の時
   間後に、適正な補間が施された所望の曲線を表示するこ
   とを特徴とする超音波診断装置。