JPS6156638A

JPS6156638A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPS6156638A
Application number: JP17881484A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　元一
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1984-08-28
Filing date: 1984-08-28
Publication date: 1986-03-22
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: JPH0620456B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は超音波診断装置に関し、特にセクタ走査におけ
る音場画像の表示に適した超音波診断装置に関する。− 〔従来技術〕従来の超音波診断装置には、セクタ音場を形成させパル
スエコーの強弱を方位角および距離をパラメーターとし
てアナログビデオ信号もしくは該信号のデータセットと
して採取し、パルスエコーの強弱分布を診断画像として
映像化する方形ラスクスキャン方式（たとえば標準ＴＶ
方式）の表示器を備えたものがある。従来のかかる装置
では探触子近傍での過剰データによる画素の多重魯込と
中距離以遠でのデータネ足による画素の書込不足という
問題がある。すなわちセクタ音場は、探触子近傍での仮
想原点を走査原点とする等間隔相当の方位角の走査線を
有するので、該走査線毎時間的にサンプリングして得ら
れた画素は極座標上に分布することになる。

しかるに方形ラスクスキャン方式である標準ＴＶでは直
交座標表示であるので、該標準ＴＶを用いて上記画素を
表示させる為には、極座標上の画素を直交座標上に再配
置することが必要となる。

ところが直交座標を構成する画像メモリは実用上、無限
少に細分化されているわけではないので再配置に伴う固
有のあいまいさが発生する。すなわち、各走査線間にデ
ータが書き込まれない空ピクセルが残存し、画像にモア
レパターンが現われて画質が劣化する場合がある。そこ
で、従来の装置には、中距離以遠でのデータネ足による
画素の書込不足に対しては走査線相互間の平均化または
補間により補正するようにしたものがある。しかし、こ
の装置では原データ不足は致命的であり、また走査線を
より多くして画素不足を解決しようとするのは静止画像
に対しては有効であるが、フレームレートが低下し動画
像に対しては好ましくない。一方、再配置に伴う固有の
あいまいさの問題に対しては、放射格子−正方格子間の
写像変換としてとらえ、写像変換を、特にある方位角の
走査線のエコー信号を受信中に、もしくはそれに準する
速さて、その走査線分の、あるいは過去数不分の走査線
データを保持するデータバッファを介して実行するよう
にしたものも実用化されている。たとえばエコー信号を
等間隔でサンプリングして得た放射格子内の同一走査線
上でデータの内挿補間を行い、しかるのちに隣りの走査
線の対応する距離およびその近傍に対する内挿補間を行
うことによりすべての正方格子に画素を配置する。この
装置では、各部められた方位角近傍の隣りあう数本の走
査線上のエコー信号データ群を元に補間し、サンプリン
グ後に画素データを再配置して補間するのであるから、
各正方格子上に画素を配置し得るが、音場実データとの
差異は依然として存在するので自然で正確な診断画像が
得られない欠点があった。

〔目　的〕

本発明の目的は、画像フレームレートを低下させること
なく、中距離以遠でのデータを増大させ、画像表示時の
放射格子−正方格子間の写像変換のあいまいさを解決し
た、すなおで正常な診断画像が得られるセクタ音場を有
する超音波診断装置の提供にある。

〔構　成〕

本発明は上述の目的を達成するため超音波を送受波する
フェーズドアレイ方式の探触子と、この探触′子から出
力されるエコー信号データを画素データに変換する画素
データ変換部と、放射格子−正方格子間の写像変換手順
を実行する写像変換部と、前記画素データ変換部で得ら
れた画素データを該写像変換部から与えられる画素書込
アドレス指定信号に基づいて格納する画像メモリと、該
画像メモリから順次読み出された画素データを映像信号
として受理し診断画像として表示する方形ラスクスキャ
ン方式の表示器と、各部を＊Ｌ合制御する制御部とを備
え、前記探触子の位置を仮想原点として超音波を放射し
てセクタ状音場を形成し、超音波エコーを放射してセク
タ状音場を形成し、超音波エコーを受波するとともに、
前記仮想原点を移動させてセクタ状音場を走査すること
により音場特性と１対１に対応する表示画像を得るよう
にしたことを特徴としている。

〔実施例〕

゛　以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本発明の原理説明図である。フェーズドアレイ
方式の探触子ｏ１より超音波走査線を放射しθ０・・・
θｊ・・・輻の如く定められた角度で順次セクタ状音場
を走査し、超音波放射直後の各時間ｔ。

・・・ｔｉ・・・ｔｎの如く定められた時間間隔で持っ
てエコー信号をサンプリングすれば走査線上の黒点で示
される位置でのデータが得られる。次に探触子の仮想原
点を０２に移動させ、上記と同様にしてエコー信号をサ
ンプリングすれば走査線上の白点て示される位置でのデ
ータが得られる。セクタ状音場走査の欠点は中距離以遠
での走査密度が低下することであり、これは第１図の黒
点より明らかである。そこで、探触子仮想原点を０２に
移動させると白点のデータが得られるので、黒点データ
と白点データとで持ってセクタ状音場走査データとすれ
ば走査密度が高まる。従って、得られた黒点および白点
のエコーデータは、通常多用される市販のラスクスキャ
ン方式（たとえば標準ＴＶ方式）の表示器で持って診断
画像として抽出される時、フンーム毎に交互に黒点デー
タ、白点データを画像メモリより順次読み出し１フイー
ルドで全セクタ状音場走査データが表示されるようにす
れば、中距離近傍での過剰データの画像メモリへの配置
工夫の問題は必要がなくなり得られたデータを全て診断
画像画素として利用できる。　。

第２図のば）は表示器として方形ラスクスキャン方式を
用いた場合のセクタ状音場走査の放射格子対ラスクスキ
ャン方式の正方格子（画像メモリのアドレスがこれに対
応する）とサンプリングされたエコーデータ（画素）と
の関係を示す説明図であり、第２図（ロ）はその一部を
拡大した図である。

なお、第２図中、走査線中心上の黒丸は放射格子上の各
時間ｔにおいてサンプリングされたエコーデ〒りであり
、白丸は黒丸近傍のデータで正方格子上のエコーデータ
である。本発明では、探触子の仮想原点の移動距離と点
数は任意１こ設定してよいが、表示器との関連で実用的
には２点であり、かつ移動距離は同一物体（生体）に対
して反射波の帰投上に、おいて顕著な差違がなく従って
表示画像上に違和を感じない程度に選定される。放射格
子・正方格子変換は、放射距離：ｒ、放射角度：θ、写
像変換式：Ｆとすれば対応する正方格子点ニア（Ｘ、ｙ
）は／　（ｘ　、　ｙ　）　＝Ｆ−ｔ（ｒ、θ）で算出
される。正方格子点が無限小に細分される時、完全な写
像変換が可能であるが、現実には表示方式に見合った実
用上経済的な画像メモリで持って正方格子を構成するの
で対応する正方格子点が存在しない現象が発生すること
が考えられる。

しかし、超音波走査線をフェーズドアレイなどにより電
子的に集束し、−条のビームとなってセクタ状音場を走
査すればそのときの走査線巾は無限小とはならず経済的
な画像メモリで構成される正方格子間隔に比して十分広
くかつ振動エネルギーはほぼ均一である。そこで、放射
原点Ｏより放射されるセクタ状音場の走査線は探触子の
励振により放射角度はθ０から転進はぼ等間隔に走査し
つつ、走査線中心近傍の正方格子上の帰投（エコー）デ
ータ（白丸）をサンプリングするようにすれば放射格子
正方格子変換は完全に行うことができる。

これを実現するには受信側にて帰投データサンプリング
時間間隔Δｔｎを正方格子点毎に可変させると同時に各
アレイ毎に設けられた遅延素子などを制御して走査線中
心からの偏倚ΔＪｎを正方格子点毎に設定することで可
能となる。

本発明においても遠方での正方格子点に空白ができるの
で、必要ならば放射原点０１，０２にて得られた放射角
度間のデータを用いて前記同様の方法により空白を埋る
こ七も可能であり、より滑らかな画像が得られる。従来
特に放射角度方向の分解度を高めるために音波ビームの
集束に努力が必要であったが、本発明によれば原理上、
集束度よりも走査線巾に渡って均一性が要求されるが、
この点は集束度を高めるよりも容易であるからむしろ有
利な点である。

第３図は本発明の実施例に係る超音波診断装置のブロッ
ク図である。この実施例の超音波診断装置は、超音波を
送受波するフェーズドアレイ方式の探触子ＡＴと、この
探触子から出力されるエコー信号データを放射格子・正
方格子間の映像データセットに変換する映像データ変換
部ＰＤＴと、この映像データ変換部ＰＤＴで変換された
映像データセットを記憶する画像メモリ部ＰＭと、該画
像メモリ部ＰＭから順次読み出された画素データを映像
信号として受理し診断画像として表示する方形ラスクス
キャン方式の表示器ＴＶと、各部を読合制御する制御部
ＭＣＮとを主体に構成されている。そして、上記映像デ
ータ変換部ＰＤＴは受波信号に対して所定の遅延時間を
与える受波デンイ部ＤＬＬ、この受波プレイ部ＤＬＩに
受波プレイ設定コードを与える制御ＲＯＭ部ＣＲＯＭお
よび、ＡＤ変換の変換タイミングを設定する受波回路制
御部ＥＣＮを備えてなる。

このような構成の超音波診断装置において、まス初めに
、マイクロプロセッサ−を含む制御部ＭＣＮより、制御
ＲＯＭ部ＣＲＯＭに対して第１の音線に必要な情報を送
出すべく、制御ＲＯＭ部ＣＲＯＭにスタートアドレスＣ
Ａを与える。また切替部Ｍ　Ｕ　Ｘに対して切替信号Ｓ
ＥＬを送出して読出しカウンターＲＤＣの読出しアドレ
スＲＡと読出し信号ＲＣを画像メモリ部ＰＭの読出しメ
モリＲＭに出力させる。この時並行して画像メモリ部Ｐ
Ｍの書込メモリＷＭには、制御ＲＯＭ部ＣＲ○Ｍからの
書込アドレスＷＡと書込信号ＷＣが出力される。さらに
制御ＲＯＭ部ＣＲＯＭからはパルサーディレィ設定コー
ドＳダ、受波ディレィ設定コード８１をパルサーディレ
ィ部ＤＬグ、受波ディレィ部ＤＬＩにそれぞれ出力して
後、パルサートリガー信号ＰＴＲをパルス発生部ＰＵに
出力し、パルサーディンイ部ＤＬダを経て探触子ＡＴの
アレイに対してフェーズドパルス信号を与えて第１の音
線を放射させる。また制御ＲＯＭ部ＣＲＯＭからは受波
回路制御部ＥＣＮに対して制御データＣＤを出力し主増
幅部ＭＡに対してタイムゲイン１　　　制御信号ＴＧＣ
などを送出させる。ざらに受波回路制御部ＥＣＮ内部の
プリセットカウンターはパルサートリガー信号ＰＴＲに
よってプリセットされ、所定の値を計数したのちタイム
アツプに達すすると１回目の、ＡＤ変換パルスＣＶＰを
Ａ　Ｄ　変換部ＡＤに出力し主増幅部ＭＡからのビデオ
信号ＶＤを即時ＡＤ変換し、デジタルデータとして画像
メモリ部ＰＭの書込メモリＷＭおよび読出しメモリＲＭ
に出力する。この時書込メモリＷＭにデータが書き込ま
れるが、読出しメモｌ）ＲＭは読出し信号ＲＣにより読
出し状態になっているので読出しメモリＲＭの内容は不
変である。探触子ＡＴより放射された音線の生体などか
らの帰投パルスは探触子ＡＴのアレイにより電気信号Ｖ
に変換されてプリアンプ部ＰＡにより増巾され、増幅さ
れたアナログ信号Ａは、受波ディレィ部ＤＬＩにより前
もって与えられている受波ディレィ設定コードＳ１の値
に対応したディレィが施こされて加算増中部ＳＡに入力
される。この結果加算増幅部ＳＡからの出力信号はフェ
ーズド増巾されたものとなり、音線中心よりΔｊ偏倚し
た音場の帰投パルスに等しくなる。加算増幅部ＳＡから
の出力は主増幅部ＭＡに入力されタイムゲイン制御信号
ＴＧＣにより生体の浅部から深部に渡りほぼ一様な出力
が得られる。受波回路制御部ＥＣＮより１回目のＡＤ変
換パルスＣＶＰが出力されと同時にタイムアツプ信号Ｔ
Ｏが制御ＲＯＭ部ＣＲＯＭに出力され制御ＲＯＭ部ＣＲ
ＯＭの内容アドレスが＋１されるので、制御ＲＯＭ部Ｃ
ＲＯＭからの出力情報Ｓ、ｍ、Ｓｌ、ＣＤ、ＷＡは再設
定されることとなる。その結果、受波回路制御部ＥＣＮ
からのタイムゲイン制御信号ＴＧＣの値も変更される。

そして受波回路制御部ＥＣＮ内部のプリセットカウンタ
ーは新たな値にプリセットされ、それがタイムアツプに
達すると２回目のＡＤ変換パルスＣＵＰをＡＤ変換部Ａ
Ｄへ送出してビデオ信号■ＰをＡＤ変換しデジタル化し
たデータを画像メモリ一部ＰＭの書込メモリＷＭにアド
レスＷＡと書き込み信号ＷＣによって格納する。この一
連のデジタルスキャンコンバーター（以下ＤＳＣという
）処理をｎ回行なうことで、放射音線巾内で正方格子点
を埋めるデジタルデータセットがｎセント得られる。表
示モニターに標準ＴＶ方式を用いた場合にはｎの値は１
音線当り約２５６前後となる。受波回路制御部ＥＣＮは
ＡＤ変換パルスＣｖＰの出力毎にタイムアツプ信号Ｔｏ
を制御ＲＯＭ部ＣＲＯＭにも出力しているので、制御Ｒ
ＯＭ部ＣＲＯＭがタイムアツプ信号Ｔｏをｎ回受付ける
と制御部ＭＣＨに対して要求信号ＲＱを送出し、書込信
号ＷＣをオフして待ち状態となる。要求信号ＲＱを受理
した制御部ＭＣＮは第２の音線に必要な情報を与えるス
タートアドレスＣＡを制御ＲＯＭ部ＣＲＯＭに出力して
第１の音線の時と同様にして、第２の音線山内で正方格
子点を埋めるデジタルデータセットをｎセット得る。か
かる一連の処理により第ｍ番目の音線を指令したのち制
御部ＭＣＮは要求信号ＲＱを受理するとＴＶシンクジェ
ネレーターＴＶＳの垂直同期信号ＶＤに同期して切替信
号ＳＥＬを切替部ＭＵＸに送出して切替部ＭＵＸを切替
え、画像メモリＰＭに対して書込アドレスＷＡ、６込信
号ＷＣを読出しメモリＲＭに、読出しアドレスＲＡ、読
出し信号ＲＣを書込メモリＷＭに切替え入力することで
、書込メモＩＪＷＭの内容を読み出し可能状態とする。

同時に読出しメモリＲＭは前の書込メモリＷＭと同様、
探触子ＡＴからの帰投データが書き込み可能となる。読
み出し状態になった書込メモ！ＪＷＭの内容はＴＶシン
クジェネレータＴＶＳの水平同期信号ＨＤにより同期さ
れる読み出しカウンターＲＤＣにより順次読み出されＤ
Ａ変換部ＤＡに出力されＴＶシ／クジエネレータＴＶＳ
の同期信号５ＹＮＣ信号とで複合ビデオ信号として表示
器ＴＶに出力される。

書込メモＩＪＷＭの内容は二次元の正方格子上のデータ
セットとして与えられ、これは表示器ＴＶの表示画素で
ある正方格子と一対一に対応されるよう配分されている
。したがって表示される画素は、各音線中白でΔｔ、Δ
ｌに基づき取得された正方格子上の帰投パルスデータそ
のものであるから、セクタ状音場を走査する音線により
得られるｎ個×ｍ本のデータセットに対応する表示画素
の全体は生１　体内のセクタ状音場の断層像を描出する
ことになる。

〔効　果］以上説明したように、本発明によれば、アレイ探触子の
、駆動を制御して、放射原点を移動させ、交互にセクタ
状音場を形成させ、音場内を走査する音線からの帰投パ
ルスを、音線中白で格納メモリの正方格子点を埋めるデ
ータセットとして受波することで、動画率が高く遠方で
の実効データ密度の高い診断画像が得られる。しかも本
発明を実施するに当っては、特殊な回路、素子などは必
要でなく、従来技術であるフェーズドアレイ技術の応用
で実現でき、従って経済的で信頼性の高いセクタスキャ
ン方式の超音波診断装置を提供できる。

なお最近のメモリ技術の進歩により、ダイナミックメモ
リに替ってより高速で低消費電力のスタチックＣＭＯＳ
メモリなどが低価格で市場に供給されるにおよんで、高
速ビデオメモリの設計は容易になり、周辺ＩＣも少くで
き、比較的容易に本発明が実施できるようになった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は本発明の原理説
明図、第２図ピ）は放射格子と正方格子の関係を示し、
同図（川はそれを拡大して示す各説明図、第３図は本発
明の実施例のブロック図である。ＡＴ・・・探触子、ＰＤＴ・・・映像データ変換部、Ｐ
Ａ・・・プリアンプ、ＤＬｌ・・・受波ディレィ部、Ｄ
ＬＯ・・・パルサーディレィ部、ＰＵ、・・・パルサー
発生部、ＳＡ・・・加算増巾器、ＭＡ・・・主増巾部、
ＡＤ・・・ＡＤ変換部、ＤＡ・・・ＤＡ変換部、ＥＣＮ
・・・受波回路制御部、ＰＭ・・・画像メモリ部、ＷＭ
・・・書き込み用メモリ、ＲＭ・・・読み出し用メモリ
、ＣＲＯＭ・・・制御ＲＯＭ部、ＭＵＸ・・・切替部、
ＲＤＣ・・・読み出しカウンター、ＭＣＮ・・・制御部
、ＴＶＳ・・・ＴＶシンクジェネレーター、ＴＶ・・・
表示器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超音波を送受波するフェーズドアレイ方式の探触
子と、この探触子から出力されるエコー信号データを放
射格子・正方格子間の映像データセットに変換する映像
データ変換部と、この映像データ変換部で変換された映
像データセットを記憶する画像メモリ部と、該画像メモ
リ部から順次読み出された画素データを映像信号として
受理し診断画像として表示する方形ラスタスキャン方式
の表示器と、各部を統合制御する制御部とを備え、前記
探触子の位置を仮想原点として超音波を放射してセクタ
状音場を形成し、超音波エコーを受波するとともに、前
記仮想原点を移動させてセクタ状音場を走査することに
より音場特性と１対１に対応する表示画像を得るように
したことを特徴とする超音波診断装置。