JPS60116344A - 超音波診断装置における画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は超音波診断装置における画像形成方法に関する
。

（ロ）従来技術 一般に、超音波診断装置においては探触子を電子走査し
つつ超音波ビームを被検体内に放射し、被検体内の音響
インピーダンスの差に応じて反射された超音波エコーを
再び探触子で受波してこれを電気的なエコー信号に変換
する。そして探触子から出力されるこのエコー信号に基
づいて被検体内の診断画像を得るようにしている。とこ
ろで被検体内に放射された超音波は、それが再び探触子
に受波されるまでの間に被検体による吸収減衰を受けそ
の周波数成分等に変化を生じる。つまり、被検体内に放
射された超音波ビームの特性は被検体内の深さ方向によ
り変化する。従って、このようなエコー信号をそのまま
モニタに出力したのでは画質が浅部と深部とで異なった
ものとなり鮮明な画像が得られない。この不具合を防止
するため、従来より異なる焦点をもつ複数の超音波ビー
ムにより診断画像を形成する方法がある。その一つの方
法トして、いわゆるダイナミックフォーカス法がある。

この方法は第１図に示すように、超音波ビームが送波さ
れる被検体内の深さ方向（同図中■方向）に対応してＮ
個（この例では３個）の領域Ａ１．Ａ２．Ａ３に区分け
し、かつ、この各領域へ。

’、、、Ａａに対してそれぞれ焦点Ｆａ　＊　Ｆｂ　＋
　Ｆ（を合せたＮ個（本例では３個）の超音波ビームＢ
ａ　、　Ｂｂ　、　Ｂｃを同図中Ｈ方向に連続的に走査
し、次いで谷頒域Ａ、、Ａ２．　Ａ３ごとにエコー信号
をサンプリングして画像１フレームが形成される。とこ
ろが、この方法では画像１フレ一ム分を得るには実質Ｎ
フレーム形成分の時間がかかる。つまりフレームレート
は郭に減少し、リアルタイム性が不充分となるという難
点がある。また、他の方法として、第２図に示すように
、互いに異なる焦点Ｆｄ　、　Ｆｅを有する超音波ビー
ムＢｄ　、　Ｂｅを適用し、両ビームＢｄ　、　Ｂｅの
うち一方の超音波ビームＢｄでは同図中破線のとと〈ｌ
フィールド走査し、他方の超音波ビームＢｅでは同図中
実線のごとく１フイールド走査するというように、各超
音波ビームＢｄ　、　Ｂ、ごとに飛越走査し、こうして
得られるエコー信号を表示段階で飛越走査方向（同図中
Ｈ方向）に平均化処理して画像１フレームを形成するも
のである。この方法も深さ方向に対する画像の鮮明化を
図ったものであるが、−上記ダイナミックフォーカス法
のよりに深さ方向に対してエコー信号のサンプリング対
象範囲を区分けしていないので、超音波ビームの焦点を
多段にして走査してもそれほど画質の向上に帰与しない
。

（ハ）　目的 本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、
フレームレートを損うことなく浅部がら深部までの鮮明
な診断画像が得られるようにすることを目的とする。

に）構成 本発明はこのような目的を達成するため、超音波ビーム
が送波される被検体内の深さ方向に対応してＮ個（但し
、Ｎは２以上の整数）の領域に区分けし、かつ、このＮ
個の領域に対して（Ｎ＋１）個の互いに異なる焦点を有
する超音波ビームでもって飛越走査を行々い前記超音波
ビームごとに得うれる（Ｎ−４−１）個のエコー信号を
サンプリングするとともに、サンプリングしたこのエコ
ー信号を前記超音波ビームの飛越走査方向に対して平均
化処理して画像ｌフレームを形成するようにしている。

（ホ）実施例 以下、本発明を第３図ないし第６図に示す実施例に基づ
いて詳細に説明する。

第３図は本発明の方法を適用するための超音波診断装置
のブロック図である。同図において、符号１は超音波診
断装置、２は超音波ビームの送受波を行なう探触子、４
は探触子２を励振駆動するパルスを出力するとともに、
探触子２から出力されるエコー信号を受信する駆動受信
回路、６は探触子２の励振駆動すべき素子を切換選択す
る素子選択回路、８は探触子２を励振駆動するパルスを
発生するパルス発生回路、１０は探触子２の焦点を決定
するために素子選択回路６で選択された各素子に所定の
遅延時間を与える送波遅延回路、１２は探触子２の各素
子から出力されるエコー信号に対して、送波遅延回路１
０と同じ遅延時間を与える受波遅延回路、１４は増幅器
、１６はアナログのエコー信号をデジタル化するＡ　／
　Ｄ変換器、１８はデジタル化されたエコー信号を記憶
する記憶回路、２０はこの記憶回路１８へのエコー信号
の書込を制御する書込制御回路２２は記憶回路１８に記
憶されたエコー信号の読出しを制御する読出制御回路、
２４は記憶回路１８から読出されたエコー信号を平均化
処理する平均化回路、２６は平均化されたエコー信号を
アナログ化するＤ　／　Ａ変換器、２８はＤ　／　Ａ変
換器２６を通ったエコー信号を画像表示するＣＲＴモニ
タ、３０は上記素子選択回路６、送波および受波遅延回
路１０，１２、書込および読出制御回路２０．２２を制
御する中央制御回路である。第４図は書込制御回路２０
の細部を示すブロック図である。同図において、３２は
Ａ　／　Ｄ変換器１６からのエコー信号をラッチする書
込ラッチ回路、３４は同回路３２のエコー信号の入力端
子、３６は同回路３２の出力端子、３Ｂは中央制御回路
３０から与えられるＡ　／　Ｄクロックパルスの入力端
子、４０はラッチ回路３４に与えられるＡ　／　Ｄクロ
ックパルスに対してゲ−トを開閉する第１ゲート回路、
４２は記憶回路１８に対し書込アドレスカウント値を設
定するためのアドレス発生用カウンタ、４４はこのアド
レス発生用カウンタ４２の出力端子、４６はアドレス発
生用カウンタ４２に与えられるＡ　／　Ｄクロックパル
スに対してゲートを開閉する第２ゲート回路、４Ｂはア
ドレス発生用カウンタ４２に対しスタートアドレスカウ
ント値をプリセットするスタートアドレス発生回路、５
０はアドレス発生用カウンタ４２のカウント値がエンド
アドレスカウント値になったときに第１と第２のゲート
回路４６．４８に対してゲートを閉じるゲート信号を出
力するエンドアドレス発生回路、５２は中央制御回路３
０から与えられるサンプリング開始又はサンプリング終
了設定信号の入力端子である。第５図は平均化回路２４
の細部を示すブロック図である。同図において、５４は
記憶回路１Ｂから読出されたエコー信号の入力端子、Ａ
５６はこの入力端子５４からのエコー信号をラッチする
読出ラッチ回路、５８はラッチ前後のエコー信号データ
を加算する−　７　− 加算器、６０は加算器５８で加算されたエコー信号デー
タをＡに除算する４除算器、６２はこの外陰算器の出力
端子、６４は読出制御回路２２から与えられる読出クロ
ックパルスの入力端子である。

次に上記超音波診断装置１を適用して診断画像を形成す
る方法について説明する。

パルス発生回路８から出力される駆動パルスを送波遅延
回路１０、素子選択回路６、駆動受信回路４を介して探
触子２に与えると探触子２は励振されて、超音波ビーム
が被検体に送波される。被検体に送波された超音波ビー
ムのその反射波を再び探触子２で受波してこれを電気的
なエコー信号に変換する。このような超音波ビームの送
受波において、第６図に示すように探触子２から放射さ
れる超音波ビームの被検体内の深さ方向（同図中■方向
）に対応してＮ個（Ｎは２以上の整数で本例ではＮ−３
）の領域Ａ１．Ａ２．Ａ３に区分けし、かつ、この３個
の領域Ａ、、Ａ２．　Ａ３に対して（Ｎ−１−１）個（
本例では４個）の互いに異なる焦点Ｆ１〜Ｆ。

を有する超音波ビームＢ１〜Ｂ４でもって、１番目の−
８−。

超音波ビームＢ１は同図中太実線、第２番目の超音波ビ
ームちは二点鎖線、第３番目の超音波ビームＢ３は一点
鎖線、第４番目の超音波ビームＢ４は破線で各々示すよ
うにそれぞれ飛越走査方向（同図中Ｈ方向）に順次飛越
走査を行なう。その際の各超音波ビームＢ１〜Ｂ４の焦
点Ｆ１〜Ｆ４は、中央制御回路３０から送波および受波
遅延回路１０．１２にそれぞれ焦点切換信号を出力し、
これに応答してこの両回路１０．１２が駆動パルスに所
定の遅延時間を与えることにより行なわれる。また、飛
越走査は中央制御回路３０から素子選択回路６に飛越走
査制御信号を出力し、これにより素子選択回路６が探触
子２の素子のうち励振駆動すべき素子を選択切換するこ
とにより行なわれる。このように、焦点Ｆ１〜Ｆ、の異
なる超音波ビームＢ１〜Ｂ４で飛越走査して得られる探
触子２からのエコー信号は遂次駆動受信回路４、素子選
択回路６、受波遅延回路１２を通った後、増幅器１４で
増幅され、次いでＡ　／　Ｄ変換器１６でデジタル化さ
れて書込制御回路２０に送出される。一方、中央制御回
路３０からは予じめスタートアドレス発生回路４８に対
してエコー信号のサンプリング開始設定信号が、またエ
ンドアドレス発生回路５０に対してサンプリング終了設
定信号がそれぞれ入力される。スタートアドレス発生回
路４８はこの中央制御回路３０からのサンプリング開始
設定信号に基づきアドレス発生用カウンタ４２のスター
トアドレスカウント値をプリセットする。また、エンド
アドレス発生回路５０にはサンプリング終了設定信号に
基づきエンドアドレスカウント値がプリセットされる。

この状態では第１ゲート回路４０と第２ゲート回路４６
は共にゲートが開放されているので、Ａ／Ｄクロックパ
ルスがその入力端子３Ｂからそれぞれ書込ラッチ回路３
２とアドレス発生用カウンタ４２とに与えられる。これ
により、Ａ／Ｄ変換されたエコー信号が入力端子３４か
らラッチ回路３２に入力されて該回路によりラッチされ
る。さらに、アドレス発生用カウンタ４２は入力される
Ａ／Ｄクロックパルスに応答してスタートアドレス発生
回路４Ｂでプリセットされたスタートアドレスカウント
値からカウント動作を開始し、このカウント値を次段の
記憶回路１８とエンドアドレス発生回路５０とに各々送
出する。従って、記憶回路１８には書込ラッチ回路３２
でラッチされたエコー信号がアドレス発生用カウンタ４
２でカウント指定される所定のアドレス位置に順次書込
まれる。そして、アドレス発生用カウンタ４２のカウン
ト値がエンドアドレス発生回路５０にプリセットされた
エンドアドレスカウント値に一致すると、エンドアドレ
ス発生回路５０からは直ちに第１ゲート回路４０、第２
ゲート回路４６にゲート信号が出力され、両ゲート回路
４０．４６のゲートが閉となる。これにより書込ラッチ
回路３２およびアドレス発生用カウンタ４２の動作が停
止するので、記憶回路１８へのエコー信号の書込みは行
なわれなくなる。このようにして、第６図の斜線で示す
ように第１番目の超音波ビームＢ１では浅部の領域Ａ、
で得られるエコー信号を、第２番目の超音波ビームＢ２
では浅部から中間部にかけての領域Ａ１゜へで得られる
エコー信号を、第３番目の超音波ビームＢａでは中間部
から深部にかけての領域Ａ、、、Ａ３で得られるエコー
信号を、第４番目の超音波ビームＢ４では深部の領域へ
で得られるエコー信号をそれぞれサンプリングする。従
って、各超音波ビームＢ１〜Ｂ４ごとに得られる４個の
エコー信号をサンプリングし、これを記憶回路１８に記
憶させる。

次いで、記憶回路１８に記憶されたエコー信号データを
読出制御回路２２により読出すときには飛越走査方向（
Ｈ方向）前後のエコー信号データを超音波ビームＢ、〜
Ｂ４各１本ごとに交互に繰返して読出すようにする。た
とえば、最初に第１番目の超音波ビームＢ１と第３番目
の超音波ビームＢ３に基づくエコー信号を読出したとき
には、次いで第２番目の超音波ビームちと第４番目の超
音波ビームＢ、に基づくエコー信号を読出す。こうして
最初に読出したエコー信号は読出ラッチ回路５６でラッ
チし、次いで読み出したエコー信号データは先にラッチ
されている最初のエコー信号を加算器６８に押出してこ
の読出ラッチ回路５６に記憶させるとともに、加算器５
８に直接入力する。こうして加算器５Ｂには飛越走査前
後のエコー信号データが同時に入力されるので、加算器
５８はこれらを加算する。そして、加算されたエコー信
号データは次段の４除算器６０に与えられ、この４除算
器６０で平均化される。こうして平均化されたエコー信
号はＤ　／　Ａ変換器２６でアナログ化された後ＣＲＴ
モニタ２８に与えられ、診断画像が画面に表示される。

なお、この実施例では３個の領域Ａ１〜へに区分けして
いるがこれに、限定するものではなくＮ個（Ｎｉｊ：２
以上の整数）の領域であれば本発明を適用できる。また
飛越走査順序も（Ｎ−１−１）個の各超音波ビームの組
合せであれば任意に選定してよい。

さらに、本発明は電子走査型の超音波診断装置であれば
リニア走査、セクタ走査あるいはラジアル走査の各方式
に全て適用することができる。

（へ）効果 以上のように本発明によれば超音波ビームが送波される
被検体内の深さ方向に対応したＮ個（但しＮは２以上の
整数）の領域に対し、（Ｎ＋１）−］ス　− 個の焦点をもつ超音波ビームを用いているので深さ方向
に対してより鮮明な画像が得られるようになる。また、
飛越走査を行なうので画像１フレーＮ＋１ ム形成に要する時間は実質　、　、従って、フレームレ
ートはＮ＋□となり、ダイナミックフォーカス法に比べ
てフレームレートの低下が少なくリアルタイム性が確保
されるという優れた効果が発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を、第３図ないし第６図は
本発明の実施例をそれぞれ示すもので、第１図はダイナ
ミックフォーカス法の説明図、第２図は他の従来法の説
明図、第３図は本発明の方法を適用するだめの超音波診
断装置、第４図は書込制御回路２０のブロック図、第５
図は平均化回路２４のブロック図、第６図は本発明の詳
細な説明図である。 １・・超音波診断装置、２・・探触子、２０・・書込式
　理　人　弁理士岡田和秀 −１Ｌ　− 特開昭ＧＯ−１１６３４４（５）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波ビームが送波される被検体内の深さ方向に
   対応してＮ個（但し、ＮＦｉ２以上の整数）の領域に区
   分けし、かつ、このＮ個の領域に対して（Ｎ＋１）個の
   互いに異なる焦点を有する超音波ビームでもって飛越走
   査を行ない前記超音波ビームごとに得られる（Ｎ−１−
   １）個のエコー信号をサンプリングするとともに、サン
   プリングしたこのエコー信号を前記超音波ビームの飛越
   走査方向に対して平均化処理して画像１フレームを形成
   することを特徴とする超音波診断装置における画像形成
   方法。