JPS631049B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、デイジタルスキヤンコンバータを含
む超音波診断装置に関するものである。

所定のタイミングで超音波を生体に向けて放射
すると共に反射エコー信号（ビーム）を受信し、
これに基づいて形成される超音波画像データをラ
スタスキヤン方式のCRTデイスプレイ（テレビ
ジヨン受像機、以下TVと略称する）の画面上に
映出する場合、超音波ビームは診断目的に応じて
適切な走査形態、発生周期により放射及び受信が
行なわれて画像データを得るものであるのに対し
て、TVのラスタスキヤンタイミングはこれと無
関係に行なわれる。従つて超音波画像データをラ
スタスキヤン方式のTV（標準TV）用の画像表示
用データに変換する必要があり、このために用い
られるのが、デイジタルスキヤンコンバータであ
る。

このようなデイジタルスキヤンコンバータを用
いた従来の超音波診断装置について第１図を参照
して説明する。同図において１は後述する超音波
送信機よりの電気信号によつて駆動されて超音波
を発生し、或いは受信した反射超音波を電気信号
に変換する超音波プローブである。２は超音波プ
ローブ１を駆動し或いは受波された反射超音波信
号を増幅、検波して超音波画像信号を得るための
超音波送受信装置である。３は超音波信号の発生
の繰り返し周期（レートパルス周期）等の制御信
号を発生するクロツク発生装置である。４は超音
波送受信装置２から出力された超音波画像信号を
ラスタスキヤン方式のTV用の映像信号に変換す
るデイジタルスキヤンコンバータである。５は
TVであり、例えばコンポジツトビデオ信号を入
力する標準TVモニターである。

このような装置は例えば、第２図に示すように
クロツク発生装置３によつて規定される繰り返し
周期を有するレートパルスRPの各周期毎に超音
波を発生（これと同時に反射超音波信号を受信）
し、この受信反射超音波信号をサンプリングして
デイジタル化された画像データをデイジタルスキ
ヤンコンバータ４内の画像（フレーム）メモリに
書き込み、このようにして書き込まれたデータを
一ライン毎にTVのラスタスキヤンタイミング
（水平同期信号の周期毎）で読み出してTVモニ
タ５にリアルタイムの断層像（Ｂモード像）を表
示するようになつている。ここで、デイジタルス
キヤンコンバータ４では第２図に示すように、超
音波ビームの本数に対応する数のレートパルス
RPを１フレームとするフレーム周期パルスEPを
発生し、各レートパルスRPの周期内でフレーム
メモリへの一ライン分の書き込みと、TV表示の
ための読み出しを行なうものである。即ち、例え
ばフレーム周期の最終段での動作を考えると、時
刻t₁〜t₂の間に１レート前の超音波画像データを
フレームメモリに書き込み（WR）、それを時刻
t₂〜t₃のTVの水平同期信号の周期H_TV内に読み出
し（RD）、最後の画像データを次のレートパル
ス周期内の時刻t₃〜t₄の間でフレームメモリに書
き込み（WR）、これを時刻t₄〜t₅の間にTVの水
平同期周期のタイミングで読み出す（RD）。

しかしながら、このような装置におけるデイジ
タルスキヤンコンバータは、走査された超音波に
基づく反射超音波ビームで形成される超音波画像
データをその走査タイミング（RP）に従つてフ
レームメモリに順次書き込み、TVのラスタスキ
ヤンタイミング（H_TV）に従つて画像メモリに書
き込まれた画像データを順次繰り返し読み出すも
のであるため、例えば、TV画面上にＢモード像
（断層像）を表示させた状態で、特定の超音波ビ
ームで形成されたＡモードの画像データをフレー
ムメモリから取り出すということができなかつ
た。

即ち、フレームメモリは、TV表示のためのデ
ータ読み出し期間を中断することができないか
ら、超音波画像データの入力を中断する他はな
く、したがつて、これにより取り出されたＡモー
ドの画像データは、上記中断された以前のデータ
となり、しかもTVに表示されるＢモードの画像
もフレームメモリへのデータ更新が中断されてし
まうから一時的に静止画像（FREEZE）になつ
てしまうという問題が生じる。このことは、特
に、時間的推移が重要である目的部位の診断に際
しては、重大な欠陥となるものである。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであ
り、リアルタイム（実時間）でのTV表示及びフ
レームメモリの任意のデータ読み出しを可能にし
た超音波診断装置を提供することを目的とするも
のである。

本発明の基本原理を簡単に述べると、フレーム
メモリへの書き込み周期に予めダミー期間を設け
ておき、この期間を利用してフレームメモリの読
み出しを選択的に行なうようにするものである。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。同図において、１は超音波プローブ、２は
超音波送受信装置、３はクロツク発生装置、５は
ラスタスキヤン方式を用いた標準TVであり、こ
れらは従来のものと略同様である。４は超音波画
像データを標準TV用の映像信号に変換するデイ
ジタルスキヤンコンバータであり、この実施例で
は特にリアルタイムでのTV画面への超音波断層
像の表示を行なうと共に、所望の画像データを取
り出せるようにするため以下のような構成をとつ
ている。

即ち、６は超音波画像データをデイジタル化し
て超音波画像データを作り出すためのＡ／Ｄ変換
器である。７は超音波発生の１周期分（レートパ
ルス−周期分）、すなわち、超音波ビーム１本分
のデイジタル化された超音波画像データを一時記
憶する入力バツフアメモリである。８は入力バツ
フアメモリ７の書き込み／読み出し（WR／RD）
を制御する入力バツフアメモリコントロール装置
である。９は１枚の超音波画像を構成する画像デ
ータを一時記憶するフレームメモリである。１０
はフレームメモリ９の制御を行なうフレームメモ
リコントロール装置である。１１はフレームメモ
リから読み出された画像データを一時記憶する出
力バツフアメモリである。１２は出力バツフアメ
モリ１１の制御を行なう出力バツフアコントロー
ル装置である。１３は出力バツフアメモリ１１か
らTV受像機のラスタスキヤンタイミングに同期
して読み出されたデイジタル画像データをアナロ
グ信号に変換するＤ／Ａ変換器である。１４は入
力バツフアメモリコントロール装置１２の相互の
動作を制御する統括コントロール装置である。１
５はテレビジヨン受像機の同期信号を形成する同
期信号発生器である。尚、前記フレームメモリコ
ントロール装置１０では、書き込み（WR）及び
読み出し（RD）周期を決めるレートパルスRP
と、フレーム同期信号FPとをそれぞれ発生する
ようになつている。

そして、この実施例においては、上述のような
リアルタイムでの表示及び画像データの読み出し
を行なうため、データメモリ１６と、このデータ
メモリ１６の読み出し動作を制御するデータメモ
リコントロール装置１７及びデータメモリ１６の
記憶データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換
器１８とを新たに設けた。

次に第４図及び第５図のタイムチヤートをも参
照して前記装置の動作を説明する。この場合、本
発明の特徴部分であるデイジタルスキヤンコンバ
ータ４の動作を主として説明を進めて行く。

前述した超音波送受信装置２からの超音波発生
周期毎に出力される走査線１本分の超音波画像信
号USは、Ａ／Ｄ変換器６により適当なサンプリ
ング周期の下にサンプリングされてデイジタル化
された画像データに変換され入力バツフアメモリ
コントロール装置８により制御された入力バツフ
アメモリ７に一時記憶される。ここで、入力バツ
フアメモリ７は、一対のメモリ７Ａ，７Ｂにより
構成され、一方がＡ／Ｄ変換器６からの画像デー
タを取り込んでいるとき、他方は以前に入力され
た画像データをフレームメモリ９に送出する動作
を交互に繰り返し行なうものであり、これにより
フレームメモリ９への書き込み動作の高速化が図
れる。

このような動作により、超音波発生周期の一周
期（レートパルスRPの一周期）遅れで、次々と
フレームメモリ９に画像データが書き込まれる。
一方、フレームメモリ９の画像データは、TV受
像機のラスタスキヤンタイミング（特に水平同期
信号H_TVの周期）に従うようにフレームメモリコ
ントロール装置１０により制御されて読み出さ
れ、出力バツフアメモリ１１に書き込まれる。こ
の出力バツフアメモリ１１は、前記入力バツフア
メモリ７と同様に一対のメモリ１１Ａ，１１Ｂを
有しており、一方がフレームメモリ９からの画像
データを取り込んでいるとき、他方はすでに取り
込んだ画像データＤ／Ａ変換器１３に出力しアナ
ログ信号化している。これによつて読み出しの高
速化が図れる。このアナログ信号は、同期信号が
付加されラスタスキヤン方式TV５の複合映像信
号（コンポジツト信号）として出力される。出力
バツフアメモリ１１は、それぞれラスタ１本分の
画像データを交互に取り込み、出力する。

したがつて、出力バツフア１１の一対のメモリ
の切り換え動作は、水平同期周波数H_TVで規定さ
れ、出力バツフアメモリ１１の一方が出力動作を
行なつているときには、その読み出しタイミング
はＮ個の画像データで構成される場合、有効走査
期間ＴのＴ／Ｎの時間間隔で行なわれる。

しかし、フレームメモリ９から出力バツフアメ
モリ１１へのデータ転送は、これに限定されず、
一水平期間内に終了していればよい。また同様
に、入力バツフアメモリ７へのデータ書き込み
も、一本の超音波ビームをＭ個のデータで構成す
る場合には、超音波ビーム発生周期間内に、次々
シリアルにＭ個記憶する必要があるが、フレーム
メモリ９に書き込むときは、超音波発生期間内に
終了していればよい。

このことをフレームメモリ９の入出力動作から
見れば、超音波ビーム発生周期間内にＭ個のデー
タを入力し、TV受像機の一水平周期間内にＮ個
のデータを出力すればよい。

したがつて、フレームメモリ９は、単位時間当
りｍ個のデータを入力し、ｎ個のデータを出力す
ればよい。ここで、ｍ＝Ｍ／T_US、ｎ＝Ｎ／H_TV
（T_USは超音波ビーム発生周期、H_TVは水平同期周
期）である。

上記のような条件を満足するようにフレームメ
モリ９の入力、出力の時間配分、例えば、入力ｉ
回に対して出力をｊ回行なう場合、入出力に要す
る時間（フレームメモリへの書き込み／読み出し
時間）をTAとすれば、T_M＝TA（ｉ＋ｊ）とな
り、フレームメモリはこのT_Mを周期として入出
力状態が変化する。

このようにして、走査形態の変換がフレームメ
モリ９への入出力アドレスの制御により、１本の
線を走査するに要する時間差は、入出力バツフア
メモリを設けたこと、及びフレームメモリ９の入
出力時間配分を適宜定めることにより実現され
る。

従来のデイジタルスキヤンコンバータは、上記
時間配分を定めるにあたつて、リアルタイムでの
TV画面上への表示のみを考慮するものであつた
ため、前述のような欠点が生じていた、この実施
例においては、前述のように所望の画像データを
一時記憶するデータメモリ１６と、所望の画像デ
ータをフレームメモリ９から取り出すに必要な制
御をフレームメモリコントロール装置１０に対し
て行なうと共に、データメモリ１６の入出力を制
御するコントロール装置１７を設けるものであ
る。そして、フレームメモリ９の時間配分として
次のようなダミー期間を設けるものである。

即ち、第４図に示すように、フレームメモリ９
からTV表示のためのデータだけを取り出す場合
には従来のタイミングと同様にレートパルスRP
におけるＩの部分で入力バツフアメモリ６に入力
された超音波画像データはの部分でフレームメ
モリに書き込まれ、この時刻t₁でフレーム同期信
号FPが発生する（図示破線の同期パルス）。従つ
て１枚の画像がＵ本の超音波ビームで構成される
ときにはレートパルスRPはＵ＋１回発生し、フ
レーム同期信号FPはレートパルス周期のＵ＋１
倍となる。これに対し、リアルタイムでのTV表
示を行なうと共に、所望の画像データを得る場合
には、前記レートパルスRPの最終部分の次の
レートパルス周期部分の時刻（第４図のt₁〜
t₂）にデータ取出し信号CPが発生するように前
記クロツク発生装置３を構成しておくものとす
る。このようなデータ取出し信号CPによつてデ
ータメモリコントロール装置が動作し、例えば第
５図に示すように、新たに設けられた１レート周
期部分の前半期間（従来のタイミングではデー
タ書き込み期間）でフレームメモリ９の所望のデ
ータを読み出して（RD）、そのデータをデータ
メモリ１６に転送し、後半期間T₂で通常の読み
出し（RD）を行なうものとする。このようにし
て、データメモリ１６の内容は今迄のデータA₁
から新たなデータA₂に更新されることになる。
この場合、フレーム同期信号FPは例えば従来の
発生同期に対して１レート分遅れて発生するよう
に制御されることになる。従つて、１枚の画像を
構成する超音波画像データがレート信号部分に
同期して全てフレームメモリ９内に書き込まれた
後に１レート分のダミー期間が生ずるものとな
り、このダミー期間内に所望のデータを取り出す
ものであるから、フレームメモリ９の実質的な入
出力時間配分を変化させないまま、即ち、TV表
示のためのデータを通常の状態と同様に読み出
し、データメモリコントロール装置１７により指
定されるデータの取り出し方に従つてフレームメ
モリ９からデータメモリ１６へ所望のデータを転
送することになる。尚、前記制御方法は単なる一
例に過ぎず、１フレーム分の期間を１レート分犠
牲にしたくないときには、その期間を変化させる
ことなく、レートパルスRPにおけるの期間を
ダミー期間として使用すればよい。しかし、この
場合には最後の１レート分の画像が読み出せなく
なることに注意しなければならない。

次に、前記ダミー期間内の所望のデータ取り出
しの一実施例を説明する。この場合の一実施例は
第６図に示したＢモード像のうちの１本の超音波
ビームBM₀による画像データをそのまま取り出
して来てＡモード表示用として使用するものであ
る。即ち、第５図に示したレートパルスRPのダ
ミー期間の周期内に、フレームメモリ９から所
望の位置の所望のデータを取り出すことになる。
例えば、フレームメモリ９に対して超音波ビーム
の走査方向（縦方向）と同様の方向で書き込みが
行なわれ、読み出しは直交する方向（横方向）に
一ライン毎に順次読み出す方式をとつているもの
とした場合、前記ダミー期間内に任意の位置
（図ではＢモード像中の中央の位置）の縦方向デ
ータ１本分を読み出すようにしてＡモード像表示
用データをデータメモリ１６内に取り込む。尚、
前記フレームメモリ９への書き込みが横方向に行
なわれ、これと同一方向（平行する方向）に読み
出される方式のものにあつては、任意の位置の横
方向１ライン分のデータを取り込むようにしても
よいことは言う迄もない。又、それ以外のスキヤ
ニング方法を用いてもよい。このようにして得ら
れたデータを処理することによつて、Ｂモード像
とその中の一部のＡモード像を同時に表示するこ
とができる。この場合の表示方法として最も簡単
な方法は、データメモリ１６内の画像データを
Ｄ／Ａ変換器１８によりシリアルなアナログ電圧
波形に変換して、TV５内に別個に設けられるＡ
モード画像表示用としてのCRTに表示する方法
が考えられる。また、同一のCRT画面上に第６
図に示すようにＢモード表示と対応させて同時に
表示したい場合には、データメモリ１６の出力を
Ｄ／Ａ変換器１８によつてアナログ信号に変換し
た後、その電圧値とメモリのアドレス情報との組
合せでCRT画面上にドツトパターンを構成する
メモリ１９に一度入力して、ラスタスキヤンタイ
ミングに同期して読み出すことにより、CRT画
面上にドツトパターンとして表示することができ
る。すなわち、CRT画面上にキヤラクタ表示を
行なうのと同様に、CRT画面上の所定のエリア
に図形を描くに必要なドツトパターンを記憶する
メモリ１９のアドレスとして、上記アナログ電圧
値とメモリ１６の順次読み出しタイミングとを用
いればよい。

本発明は前記実施例に限定されず、種々の変形
を採用することができる。例えばクロツク信号発
生装置３は、常にダミー期間としてのレート信号
を発生するものとしておいて、データ読み出し信
号CPを選択的に出力するようにしたものであつ
てもよい。

また、データメモリ１６に取り込まれるデータ
は、種々のものが考えられ、かつどのような形で
利用されるものであつてもよい。

更に、データ読み出しのためのダミー期間は１
レート周期以上の期間とするものであつてもよ
い。また、システム構成は前記したような各機能
を果すものであれば種々変形することができるも
のである。

更に、キヤラクタジエネレータ等を設け、それ
によりリアルタイムで変化する信号（例えば心電
図）をフレームメモリの一部に入力するように
し、このデータを前記同様にダミー期間内に読み
出し、画像表示を行なうようにしてもよい。

以上詳述した本発明によれば、リアルタイム
（実時間）でのCRT表示及びフレームメモリの任
意のデータ読み出しを可能にした超音波診断装置
を提供することができる。従つて、超音波画像の
表示状況（REAL／FREEZE）に影響を与えず、
診断上有用な超音波画像データを取り出すことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例を示すブロツク図、第
２図はその動作説明のためのタイムチヤート、第
３図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第４
図及び第５図は、その動作を説明するためのタイ
ムチヤート、第６図は、本発明の一実施例を示す
表示すべき超音波画像図である。 １……超音波プローブ、２……超音波送受信装
置、３……クロツク発生装置、４……デイジタル
スキヤンコンバータ、５……TV、６……Ａ／Ｄ
変換器、７……入力バツフアメモリ、８……入力
バツフアメモリコントロール装置、９……フレー
ムメモリ、１０……フレームメモリコントロール
装置、１１……出力バツフアメモリ、１２……出
力バツフアコントロール装置、１３……Ｄ／Ａ変
換器、１４……統括コントロール装置、１５……
同期信号発生器、１６……データメモリ、１７…
…データメモリコントロール装置、１８……Ｄ／
Ａ変換器、１９……メモリ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波ビームの走査に基づく反射超音波ビー
   ムによつて形成される超音波画像データを前記走
   査タイミング毎にフレームメモリに順次書き込
   み、フレームメモリに書き込まれたデータをラス
   タスキヤン方式のテレビジヨン受像機のスキヤン
   タイミングに従つて１ライン毎に順次読み出すデ
   イジタルスキヤンコンバータを含む超音波診断装
   置において、前記フレームメモリへの書き込み周
   期にダミー期間を設けることとし、この期間を利
   用して前記フレームメモリの任意の位置のライン
   又は前記読み出し方向とは異なる方向の読み出し
   を行なうようにし、このダミー期間での読み出し
   データに基づく画像を前記超音波画像と共にテレ
   ビジヨン受像機に表示するようにしたことを特徴
   とする超音波診断装置。