WO2013118359A1 - 超音波診断装置 - Google Patents

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隆也 宇野
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日立アロカメディカル株式会社
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    • GPHYSICS
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to a scan converter module that converts a received frame data sequence into a display frame data sequence.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is an apparatus that displays an ultrasonic image by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a living body. More specifically, reception frame data including a plurality of beam data is generated by electronic scanning of the ultrasonic beam. Detection processing, logarithmic conversion, resampling (decimation) processing, and the like are applied to individual beam data. The received frame data (a plurality of beam data) subjected to such processing is converted into display frame data (a plurality of line data) by the scan converter module. Display processing by the video processor is applied to the display frame data, and the display frame data after the processing is displayed as an ultrasonic image on the display. In the ultrasonic diagnostic apparatus disclosed in Patent Document 1, a resampler is provided in front of the scan converter.
  • a CRT has been used as a display mounted in an ultrasonic diagnostic apparatus, but recently, a flat panel display such as a liquid crystal display has been used.
  • the number of vertical and horizontal pixels (pixels) is physically determined, that is, it has a specific display resolution.
  • Such display resolutions include 1024 ⁇ 768 pixels (eXtended Graphics Array), 1280 ⁇ 1024 pixels (Super-XGA), and 1600 ⁇ 1200 pixels (Ultra-XGA).
  • Each display unit incorporates an adjustment circuit that adjusts input display frame data to a display resolution unique to the display unit. That is, when the resolution of the input display frame data does not match the display resolution specific to the display, the resolution of the input display frame data is displayed by the adjustment circuit built in the display.
  • a process for adapting to the resolution is executed. To be precise, the adjustment processing is processing for adjusting the number of vertical and horizontal pixels to the number of vertical and horizontal pixels unique to the display.
  • a resampling process for aligning individual beam data to a predetermined resolution is performed before a scan conversion process.
  • the scan converter inputs the data string after such resampling processing, and generates display frame data having a predetermined resolution regardless of the connected display device. For example, when a display device having a high resolution is connected to the apparatus main body, the resolution of the display frame data is subsequently converted to a higher resolution in the subsequent stage of the scan converter.
  • the image quality of the ultrasonic image is degraded.
  • display frame data is generated in accordance with the highest display resolution in the scan converter, it is necessary to perform thinning out later depending on the inherent display resolution of the display. In such a case, the efficiency of the scan conversion process is lowered, and there is a concern about the influence on the image quality due to the thinning.
  • An object of the present invention is to realize a scan conversion process capable of improving the image quality of an ultrasonic image.
  • an object of the present invention is to realize an adaptive scan conversion process adapted to various conditions such as the inherent display resolution of a display.
  • an object of the present invention is to make it possible to construct display frame data by making maximum use of acquired information.
  • An ultrasonic diagnostic apparatus includes a scan converter module that executes a conversion process for converting received frame data obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves into display frame data, and the display frame data as an ultrasonic image. And a control unit that controls a conversion process in the scan converter module based on a display resolution inherent to the display.
  • adaptive conversion processing corresponding to the inherent display resolution (generally the number of vertical and horizontal pixels) of the display device is executed.
  • display frame data having the number of pixels suitable for the inherent display resolution is generated.
  • the content of the conversion process is also changed accordingly. This basically eliminates the need to adjust the number of pixels after the scan conversion process, thus eliminating the problem of image quality degradation due to the subsequent addition of the number of pixels, and conversion by post-reduction (decimation) of the number of pixels. The problem of reduced efficiency can be solved.
  • the scan conversion module is substantially realized as a software function except for the storage device.
  • the function may be realized by a dedicated processor, or the function may be realized by a main processor.
  • the scan conversion module is configured by software, it is possible to execute the same program a plurality of times in parallel and apparently execute a plurality of scan conversion processes simultaneously. In that case, a plurality of different types of display frame data (display images) can be generated from the same received frame data in real time.
  • the beam data output from the reception beamformer is input to the scan conversion module as it is without being subjected to the resampling process which is a thinning process. According to such full data transfer, more information acquired from the living body can be used for image formation, so that the image quality of the ultrasonic image can be improved.
  • the control unit controls the conversion process in the scan converter module based on the inherent display resolution of the display and the display magnification of the ultrasonic image.
  • Information indicating the inherent display resolution may be automatically acquired from the display device itself.
  • EDID Extended Display Identification Data
  • the control unit controls the conversion process in the scan converter module based on the inherent display resolution of the display and the display magnification of the ultrasonic image.
  • Information indicating the inherent display resolution may be automatically acquired from the display device itself.
  • EDID Extended Display Identification Data
  • registration by a user may be performed. If the display magnification is taken into consideration, zoom (image enlargement or reduction) processing can be executed at the same time in the scan conversion processing, and problems such as image quality deterioration and efficiency reduction due to post-adjustment after scan conversion can be avoided.
  • the scan conversion module may further execute until the image is cut out.
  • the scan converter module generates an address set from the display address using an address generation unit that sequentially generates a display address according to the unique display resolution and an address conversion table created according to the unique display resolution and the display magnification.
  • an address conversion unit to be generated an interpolation unit that extracts a data set specified by the address set from the received frame data, and generates interpolation data by interpolation using the data set; And a memory in which the interpolation data is stored at a memory address corresponding to the display address.
  • an address set (a plurality of reception point addresses) corresponding to the display address is generated, a plurality of data specified by the address set is extracted from the received frame data, and the display address is obtained by interpolation calculation using them.
  • a pixel value (interpolation data) corresponding to is generated.
  • the control unit acquires information indicating the inherent display resolution from the display.
  • information is automatically acquired when the display is connected to the apparatus main body.
  • information is automatically acquired when the power is turned on or when the indicator cable is connected. Instead of obtaining automatically, it may be registered manually.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus further sequentially receives beam data as a component of the reception frame data by phasing addition processing for a plurality of reception signals obtained by the transmission and reception of the ultrasonic waves.
  • Each beam data is configured as an echo data sequence according to a diagnostic range, and the echo data sequence output from the reception beamformer is input to the scan converter module without being subjected to resampling processing. .
  • all of the acquired data can be sent to the scan converter module without unnecessary thinning.
  • some data may be deleted from another viewpoint such as display area limitation and noise processing.
  • the scan converter module converts a reception frame rate corresponding to a transmission / reception frame rate into a predetermined display frame rate. According to this configuration, frame rate conversion is performed simultaneously with address conversion.
  • the scan converter module executes n conversion processes for generating n (where n is an integer of 2 or more) types of display frame data from the received frame data.
  • n types of display frame data are generated from the same received frame data by n conversion processes.
  • multiple images displayed on the same screen can be generated in real time, or multiple images displayed on multiple displays can be generated in real time by using a single scan converter module multiple times or repeatedly. it can.
  • information indicating the inherent display resolution is acquired for each display device, and an image having a resolution suitable for each display device is generated.
  • the scan converter module generates the n display frame data on the storage area within one cycle of the display frame rate.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. It is a figure which shows the relationship between a beam data array and a pixel matrix with a low resolution. It is a figure which shows the relationship between a beam data array and a pixel matrix with medium resolution. It is a figure which shows the relationship between a beam data array and a pixel matrix with high resolution. It is a block diagram which shows the ultrasonic diagnosing device which concerns on other embodiment. It is a figure for demonstrating a zoom process and several conversion processes.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration thereof.
  • This ultrasonic diagnostic apparatus is used in the medical field, and is an apparatus that forms an ultrasonic image by transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a living body.
  • a probe 10 is a transducer that transmits and receives ultrasonic waves.
  • the probe 10 is connected to the apparatus main body via a probe cable.
  • the probe 10 has a 1D array transducer.
  • the 1D array transducer includes, for example, a plurality of vibration elements arranged in a straight line.
  • An ultrasonic beam 12 is formed by such an array transducer, and a beam scanning surface 14 is configured by electronically scanning the ultrasonic beam 12.
  • the beam scanning plane 14 is a two-dimensional echo data capturing area. It is also possible to provide a 2D array transducer for the probe 10.
  • the transmission / reception unit 16 includes a transmission beamformer and a reception beamformer. At the time of transmission, the transmission / reception unit 16 supplies a plurality of transmission signals to the array transducer. As a result, a transmission beam is formed. At the time of reception, the reflected wave from the living body is received by the array transducer, thereby generating a plurality of reception signals, which are output from the array transducer to the transmitting / receiving unit 16.
  • the transmission / reception unit 16 performs phasing addition processing on the plurality of reception signals, and thereby outputs the reception signal (beam data) after phasing addition.
  • the beam data is an RF signal, which may constitute a complex signal. Incidentally, the broken line shown between the probe 10 and the transmission / reception part 16 has shown the connection part between apparatus main bodies.
  • the signal processing unit 18 is a part that executes signal processing for forming a B-mode image in the present embodiment.
  • the signal processing includes detection processing for beam data, logarithmic compression processing, and the like. However, in this embodiment, the resampling process is not executed, and basically all of the beam data output from the transmission / reception unit 16 is sent to the frame memory 24.
  • the cine memory 20 has a ring buffer structure, and is a memory that sequentially stores beam data input in time series order. After freezing, each beam data read from the cine memory 20 is output to the frame memory 24 as necessary.
  • reference numeral 22 denotes a scan converter module.
  • the scan converter module is substantially realized as a software function except for a portion corresponding to a storage device.
  • each process subsequent to the transmission / reception unit 16 is realized by a software function.
  • Each process may be executed by a dedicated processor or may be executed by a central processor.
  • the scan converter module 22 includes a frame memory (first frame memory) 24, an interpolator 26, a frame memory (second frame memory) 28, and the like, as shown in FIG.
  • the frame memory 24 has a storage space corresponding to the transmission / reception coordinate system, and received frame data is stored on the frame memory 24.
  • One reception frame data is composed of a plurality of beam data, and each beam data is composed of a plurality of echo data arranged in the depth direction.
  • One reception frame data corresponds to the beam scanning plane 14.
  • the frame memory 28 has a storage space corresponding to the display coordinate system, and the frame memory 28 stores display frame data.
  • interpolation data is generated as a pixel value for each display address (display pixel position), and the interpolation data is stored in a memory address corresponding to the display address on the frame memory 28. Such processing is repeatedly executed for each display address, and finally one display frame data is configured on the frame memory 28.
  • the scan converter module 22 includes an address converter 30, a memory 32 storing a conversion table group, and a display address generator 34.
  • a specific conversion table designated by the control unit 36 is read from the conversion table group stored in the memory 32, and the conversion table is given to the address converter 30 configured as a memory or the like.
  • the display address generator 34 functions as a counter that sequentially generates display addresses from the first to the last.
  • the address converter 30 uses the conversion table stored therein to generate an address set corresponding to the attention display address.
  • the address set is generated and output to the frame memory 24. It is also possible to calculate and obtain a necessary address set each time.
  • the address set designates four real data addresses in the vicinity centering on the target display address.
  • four echo data necessary for the interpolation processing are output from the frame memory 24 to the interpolator 26.
  • the interpolator 26 executes weighted addition processing (interpolation processing) based on the four echo data, thereby generating interpolation data.
  • the interpolation data is stored at a memory address corresponding to the target display address on the frame memory 28.
  • a weight data set from the address converter 30 is given to the interpolator 26, and the interpolator 26 executes an interpolation process using such a weight data set.
  • the weight data set also forms the contents of the conversion table.
  • an electronic sector scan is executed in the probe 10, and in response to this, in the address converter, a display address is converted into a transmission / reception wave address according to a coordinate system corresponding to the electronic sector scan.
  • the display address is specified by x and y
  • the transmission / reception address is specified by r and ⁇ for explanation of the invention.
  • the conversion table group stored in the memory 32 corresponds to the specifications of a plurality of displays that can be connected to the ultrasonic diagnostic apparatus body. That is, a plurality of conversion tables correspond to a plurality of types of display resolutions. It is prepared. As described below, the control unit 36 refers to the display unit specification data (EDID) read from the display unit 40 to identify the inherent display resolution of the display unit 40 and read out from the probe 10. The scanning method is specified according to the probe type information, and the conversion table to be used at present is specified from the conversion table group 32 based on the information. In the present embodiment, a conversion table group corresponding to electronic sector scanning is stored in the memory 32. Of course, a conversion table group corresponding to electronic linear scanning may be further stored therein. A conversion table group may be prepared according to the probe type and the like. The control unit 36 provides the display address generator 34 with information necessary for generating a display address. That is, information specifying the display pixel matrix is sent to the display address generator 34.
  • EDID display unit specification data
  • the display processing unit 38 has an image composition function, a color calculation function, and the like, performs necessary processing on the input display frame data, and sends the data to the display 40.
  • the display 40 is configured by an electronic display device such as an LCD, and a B-mode image (two-dimensional tomographic image) is displayed on the display screen. It is based on display frame data.
  • display device specification data that is, EDID is read from the storage unit in the display device 40 at the time of starting the apparatus, the connection time of the display device 40, and other necessary timings.
  • a broken line shown between the display processing unit 38 and the display 40 indicates a cable connection unit.
  • the user may manually register the display specific display resolution for the apparatus.
  • the scan conversion process that is, the conversion process
  • necessary pixel data can be generated in consideration of the inherent display resolution of the display. Since a suitable conversion process can be performed, there is no need to add or thin out data after the conversion process, and there is an advantage that the image quality can be improved and an excessive conversion process can be prevented.
  • the scan converter module 22 of this embodiment also has a function of converting a transmission / reception frame rate into a display frame rate. Therefore, it is not necessary to perform frame rate conversion or resolution conversion in the subsequent stage of the scan converter module 22.
  • the display frame data can be configured by fully utilizing the reception information obtained from the living body.
  • FIG. 1 the process for the B-mode image is shown, but the above-described scan conversion process can be applied to other images such as a two-dimensional blood flow image and a harmonic image. .
  • FIG. 2 shows the relationship between the beam data array and a pixel matrix having a low resolution.
  • the beam data array is composed of a plurality of beam data 44, and each beam data 44 is composed of a plurality of echo data arranged in the depth direction.
  • the pixel matrix 46 is a pixel array on the display screen, that is, a pixel array, and each intersection corresponds to a pixel.
  • white circles indicate echo data
  • black circles indicate a pixel of interest on the pixel matrix. This corresponds to the attention display address described above.
  • FIG. 3 shows the relationship between the beam data array and the pixel matrix 48 having medium resolution.
  • FIG. 4 shows the relationship between the beam data array and the pixel matrix 50 having a high resolution.
  • each beam data output from the reception beamformer is input to the scan converter module as it is, and on the other hand, a conversion process according to the display specific display resolution is executed in the scan conversion process. Yes.
  • adaptation to the display resolution of the display device was performed after the scan conversion process, but in the present embodiment, it is possible to perform the adaptation process to the resolution simultaneously with the original scan conversion process. is there.
  • interpolation data is generated by weighted addition based on the four echo data. Since the interpolation conditions differ according to the resolution of the display device, the conversion table to be used is switched according to the inherent resolution of the display device as described above.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus according to another embodiment.
  • symbol is attached
  • a conversion table is generated by calculation at a necessary timing according to the probe type, display device specification (EDID), and display conditions by the control unit 36, and the conversion table as the calculation result is an address.
  • the converter 30 is provided.
  • the display condition is determined based on the input from the operation panel 42.
  • the display condition includes the magnification, that is, the magnification is determined based on the zoom designation by the user.
  • display size information is also taken into consideration.
  • the display frame data can be output to the display as it is after the scan conversion process, that is, it is not necessary to change the data arrangement afterwards.
  • a process and a zoom process are performed in addition to the process.
  • the display portion may be cut out.
  • (A) shows a display screen 100 of the display, on which a B-mode image 106 is displayed.
  • reference numeral 108 shows an exaggerated form of the pixel matrix according to the display resolution unique to the display. However, only a part of the entire pixel matrix is shown for simplification of the drawing.
  • the region of interest (ROI) 110 is designated by the user in such a B-mode image 106.
  • the result of the zoom process is shown in (B).
  • a zoom image 112 is displayed on the display image 102.
  • the pixel matrix 108 is the same as that shown in FIG.
  • such zoom processing is executed in the scan converter module. That is, the zoom process is executed simultaneously with the scan conversion process by manipulating the contents of the conversion table.
  • FIG. 1 shows a reduced image 104 and a zoom image 106 displayed on the display screen 103.
  • the reduced image 104 corresponds to an image obtained by reducing the B mode image 106
  • the zoom image 106 is an enlarged image representing the inside of the region of interest 110.
  • the pixel matrix 108 is the same as that shown in FIG.
  • the images 104 and 106 are generated substantially simultaneously by starting the scan conversion process a plurality of times based on the received frame data. That is, the image 104 is generated using the conversion table for generating the image 104, and the image 106 is generated using the conversion table for using the image 106. As long as the processing is completed within one display frame period, an arbitrary number of images can be generated. These images can be displayed as moving images in real time. In any case, by generating a conversion table that takes into account the inherent display resolution of the display, the probe type, that is, the scanning method, and the display conditions in addition, the desired display frame data can be obtained from the received frame data using the conversion table. It is possible to generate. Moreover, in the present embodiment, since the scan converter module is substantially realized as a software function, a plurality of processes can be executed in parallel by executing a single program a plurality of times and a plurality of images. Can be generated in real time.
  • the same processing as described above can be applied to the received frame data read from the cine memory 20. Since the cine memory 20 is provided in front of the scan converter module 22, that is, raw received frame data is stored, the received frame data read from the cine memory 20 is arbitrarily processed and displayed on the screen. Is possible.

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Abstract

超音波診断装置において、スキャンコンバータモジュールは、表示器の固有表示解像度等に適合した変換テーブルを利用して受信フレームデータから表示フレームデータを生成するものである。第1フレームメモリには受信フレームデータが格納され、第2フレームメモリには表示フレームデータが格納される。制御部は変換テーブル群の中から表示器の固有表示解像度に対応した変換テーブルを選択する。アドレス変換器は、選択された変換テーブルを用いて、表示アドレスに対応するアドレスセットを生成する。それによって特定される複数のエコーデータに基づいて補間処理が実行される。

Description

超音波診断装置
本発明は超音波診断装置に関し、特に、受信フレームデータ列を表示フレームデータ列に変換するスキャンコンバータモジュールに関する。
 超音波診断装置は、生体への超音波の送受波によって超音波画像を表示する装置である。より詳しく説明すると、超音波ビームの電子走査によって、複数のビームデータからなる受信フレームデータが生成される。個々のビームデータに対しては、検波処理、対数変換、リサンプリング(デシメーション)処理、等が適用される。そのような処理を経た受信フレームデータ(複数のビームデータ)がスキャンコンバータモジュールによって表示フレームデータ(複数のラインデータ)に変換される。表示フレームデータに対してビデオプロセッサによる表示処理が適用され、その処理後の表示フレームデータが表示器において超音波画像として表示される。特許文献1に開示された超音波診断装置においてはスキャンコンバータの前段にリサンプラが設けられている。
特開2000-139910号公報
 超音波診断装置に搭載される表示器としては、従来、CRTが利用されていたが、近時、液晶表示器等のフラットパネルディスプレイが利用されている。そのような表示器においては縦横の画素(ピクセル)数が物理的に決まっており、つまり固有の表示解像度を有している。そのような表示解像度として、1024×768画素(eXtended Graphics Array)、1280×1024画素(Super-XGA)、1600×1200画素(Ultra-XGA)といったものがある。個々の表示器は、入力される表示フレームデータを当該表示器固有の表示解像度に合わせる調整回路を内蔵している。すなわち、入力された表示フレームデータの解像度が当該表示器固有の表示解像度に一致していない場合、表示器に内蔵された調整回路によって、入力された表示フレームデータの解像度を当該表示器固有の表示解像度に適合させる処理が実行される。正確には、その調整処理は、縦横の画素数を表示器固有の縦横の画素数に合わせる処理である。
 従来の超音波診断装置においては、スキャンコンバート処理前に個々のビームデータを所定の解像度に揃えるリサンプリング処理が実行されている。スキャンコンバータは、そのようなリサンプリング処理後のデータ列を入力して、接続された表示器にかかわらず所定の解像度をもった表示フレームデータを生成している。例えば、装置本体に対して高い解像度をもった表示器が接続された場合、スキャンコンバータの後段において、表示フレームデータの解像度が事後的により高い解像度に変換される。しかし、その場合、超音波画像の画質が低下してしまうという問題がある。ちなみに、スキャンコンバータにおいて最高の表示解像度に合わせて表示フレームデータの生成を行うと、表示器の固有表示解像度によっては事後的に間引き等を行わなければならなくなる。その場合、スキャンコンバート処理の効率を低下させ、また間引きによる画質への影響が懸念される。
 なお、表示フレームデータに対してズーム処理が行われる場合にも事後的に画素数を増やす処理が実行され、その場合にも上記同様に画質低下という問題が生じる。
 本発明の目的は、超音波画像の画質を向上できるスキャンコンバート処理を実現することにある。あるいは、本発明の目的は、表示器の固有表示解像度等の諸条件に適合した適応的スキャンコンバート処理を実現することにある。あるいは、本発明の目的は、取得した情報を最大限活用して表示フレームデータを構成できるようにすることにある。
 本発明に係る超音波診断装置は、超音波の送受波を行って得られた受信フレームデータを表示フレームデータに変換する変換処理を実行するスキャンコンバータモジュールと、前記表示フレームデータを超音波画像として表示する表示器と、前記表示器の固有表示解像度に基づいて前記スキャンコンバータモジュールにおける変換処理を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。
 上記構成によれば、スキャンコンバートモジュールにおいて、表示器の固有表示解像度(一般に、縦横のピクセル数)に応じた適応的な変換処理(スキャンコンバート処理)が実行される。望ましくは、固有表示解像度に適合する画素数をもった表示フレームデータが生成される。例えば、表示器が交換されて固有表示解像度が変更されたならば、それに応じて変換処理の内容も変更される。これにより、基本的に、スキャンコンバート処理後において画素数の調整を不要にできるから、画素数の事後的追加による画質低下という問題を解消でき、また、画素数の事後的削減(間引き)による変換効率低下という問題を解消できる。
 スキャンコンバートモジュールは、記憶デバイスの部分を除いて、実質的にソフトウエアの機能として実現されるのが望ましい。その場合、専用プロセッサにより当該機能が実現されてもよいし、メインプロセッサにより当該機能が実現されてもよい。スキャンコンバートモジュールをソフトウエアで構成した場合、同じプログラムを並列的に複数回実行させて、見かけ上、複数のスキャンコンバートプロセスを同時に実行させることが可能である。その場合、同じ受信フレームデータからリアルタイムで互いに異なる複数種類の表示フレームデータ(表示画像)を生成可能である。
 望ましくは、受信ビームフォーマーから出力されたビームデータが、間引き処理であるリサンプリング処理を受けずに、そのままスキャンコンバートモジュールへ入力される。このようなフルデータ転送によれば生体内から取得したより多くの情報を画像形成に役立てることが可能となるから、超音波画像の画質を向上できる。
 望ましくは、前記制御部は、前記表示器の固有表示解像度と前記超音波画像の表示倍率とに基づいて、前記スキャンコンバータモジュールにおける変換処理を制御する。固有表示解像度を示す情報を、表示器自体から自動的に取得するようにしてもよい。その場合、表示器から、固有表示解像度を特定するEDID(Extended Display Identification Data)を得るようにしてもよい。それに代えて、ユーザーによる登録を行うようにしてもよい。表示倍率まで考慮すれば、スキャンコンバート処理において、同時にズーム(画像の拡大又は縮小)処理を実行することが可能であり、スキャンコンバート後の事後的調整による画質低下や効率低下という問題を回避できる。スキャンコンバートモジュールが更に画像切り出しまで実行するようにしてもよい。
 望ましくは、前記スキャンコンバータモジュールは、前記固有表示解像度に従う表示アドレスを順次生成するアドレス生成部と、前記固有表示解像度及び前記表示倍率に従って作成されたアドレス変換テーブルを用いて前記表示アドレスからアドレスセットを生成するアドレス変換部と、前記受信フレームデータから前記アドレスセットにより指定されたデータセットを取り出し、そのデータセットを用いた補間演算によって補間データを生成する補間部と、前記表示フレームデータを構成するためのメモリであって、前記表示アドレスに対応したメモリアドレスに前記補間データが記憶されるメモリと、を含む。この構成によれば、表示アドレスに対応するアドレスセット(複数の受信点アドレス)が生成され、受信フレームデータからアドレスセットで特定される複数のデータが取り出され、それらを用いた補間演算により表示アドレスに対応する画素値(補間データ)が生成される。固有表示解像度や表示倍率が変更された場合、それらに適合したアドレス変換テーブルが選択又は生成され、それを利用して補間処理が実行される。表示器の仕様、表示条件等に応じて、必要なアドレス変換計算をその都度即時に実行するようにしてもよい。
 望ましくは、前記制御部は、前記表示器から前記固有表示解像度を示す情報を取得する。例えば、表示器を装置本体に接続した段階でそのような情報が自動的に取得される。あるいは、電源立ち上げ時や表示器ケーブル接続時にそのような情報が自動的に取得される。自動的に取得せず、マニュアルで登録するようにしてもよい。
 望ましくは、上記の超音波診断装置が、更に、前記超音波の送受波によって得られた複数の受信信号に対する整相加算処理によって、前記受信フレームデータの構成要素としてのビームデータを順次出力する受信ビームフォーマーを含み、前記各ビームデータは診断レンジに従うエコーデータ列として構成され、前記受信ビームフォーマーから出力された前記エコーデータ列がリサンプリング処理を受けることなく前記スキャンコンバータモジュールに入力される。この構成によれば、取得したデータを不必要に間引くことなくそれらの全部をスキャンコンバータモジュールに送ることができる。もっとも、表示エリアの制限、ノイズ処理等の別の観点から、一部のデータの削除が行われてもよい。
 望ましくは、前記スキャンコンバータモジュールは、送受波フレームレートに相当する受信フレームレートを所定の表示フレームレートに変換する。この構成によれば、アドレス変換と同時にフレームレート変換が行われる。
 望ましくは、前記スキャンコンバータモジュールは、前記受信フレームデータからn(但しnは2以上の整数)種類の表示フレームデータを生成するn個の変換処理を実行する。この構成によれば、同じ受信フレームデータから、n個の変換処理によってn種類の表示フレームデータが生成される。単一のスキャンコンバータモジュールの多重的利用あるいはくり返し利用により、例えば、同一画面上に表示される複数の画像をリアルタイムで生成でき、あるいは、複数の表示器に表示される複数の画像をリアルタイムで生成できる。後者の場合には、望ましくは、個々の表示器について固有表示解像度を示す情報が取得されて個々の表示器に適合する解像度をもった画像が生成される。
 望ましくは、前記スキャンコンバータモジュールは、表示フレームレートの1周期内に記憶領域上に前記n個の表示フレームデータを生成する。
本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態を示すブロック図である。 ビームデータアレイと低解像度を持ったピクセルマトリクスとの関係を示す図である。 ビームデータアレイと中解像度を持ったピクセルマトリクスとの関係を示す図である。 ビームデータアレイと高解像度を持ったピクセルマトリクスとの関係を示す図である。 他の実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図である。 ズーム処理と複数の変換処理を説明するための図である。
 以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
 図1には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図1はその全体構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は医療の分野において用いられ、生体に対する超音波の送受波により超音波画像を形成する装置である。
 図1において、プローブ10は超音波の送受波を行う送受波器である。プローブ10は装置本体に対してプローブケーブルを介して接続される。プローブ10は1Dアレイ振動子を有している。1Dアレイ振動子は例えば直線状に配列された複数の振動素子からなるものである。そのようなアレイ振動子により超音波ビーム12が形成され、その超音波ビーム12を電子的に走査することによりビーム走査面14が構成される。そのビーム走査面14は2次元エコーデータ取込領域である。プローブ10に対して2Dアレイ振動子を設けることも可能である。
 送受信部16は送信ビームフォーマー及び受信ビームフォーマーにより構成される。送信時において、送受信部16は複数の送信信号をアレイ振動子に対して供給する。これにより送信ビームが形成される。受信時において、生体内からの反射波がアレイ振動子にて受波され、これにより複数の受信信号が生じて、それらがアレイ振動子から送受信部16へ出力される。送受信部16は、複数の受信信号に対して整相加算処理を実行し、これにより整相加算後の受信信号(ビームデータ)を出力する。そのビームデータはRF信号であり、それが複素信号を構成するものであってもよい。ちなみに、プローブ10と送受信部16との間に示されている破線は装置本体との間の接続部を示している。
 信号処理部18は、本実施形態において、Bモード画像を形成するための信号処理を実行する部分である。その信号処理には、ビームデータに対する検波処理、対数圧縮処理、等が含まれる。但し、本実施形態においては、リサンプリング処理は実行されておらず、送受信部16から出力されたビームデータの基本的に全てが、フレームメモリ24へ送られている。シネメモリ20は、リングバッファの構造を有し、時系列順で入力される各ビームデータを順次格納するメモリである。フリーズ後において、必要に応じてシネメモリ20から読み出された各ビームデータがフレームメモリ24へ出力される。
 図1において、符号22はスキャンコンバータモジュールを示している。このスキャンコンバータモジュールは、記憶デバイスに相当する部分を除いて、実質的にソフトウェアの機能として実現されている。ちなみに、本実施形態においては、送受信部16より後段の各処理がソフトウェアの機能によって実現されている。各処理は専用のプロセッサにより実行されてもよいし、中央プロセッサによって実行されてもよい。
 本実施形態において、スキャンコンバータモジュール22は、図1に示されるように、フレームメモリ(第1フレームメモリ)24、補間器26、フレームメモリ(第2フレームメモリ)28、等を有している。フレームメモリ24は、送受波座標系に対応する記憶空間を有し、フレームメモリ24上には受信フレームデータが格納される。1つの受信フレームデータは複数のビームデータにより構成されるものであり、各ビームデータは深さ方向に並んだ複数のエコーデータにより構成される。1つの受信フレームデータがビーム走査面14に対応する。一方、フレームメモリ28は表示座標系に対応した記憶空間を有し、そのフレームメモリ28には表示フレームデータが格納される。以下に説明するように、個々の表示アドレス(表示画素位置)毎に補間データが画素値として生成され、その補間データがフレームメモリ28上の当該表示アドレスに対応するメモリアドレスに格納される。そのような処理が表示アドレスごとに繰り返し実行され、最終的にフレームメモリ28上に1つの表示フレームデータが構成される。
 以上のような補間データの生成処理を行うため、スキャンコンバータモジュール22は、アドレス変換器30、変換テーブル群を格納したメモリ32及び表示アドレス発生器34を備えている。メモリ32に格納された変換テーブル群の中から、制御部36により指定された特定の変換テーブルが読み出され、その変換テーブルが、メモリ等として構成されるアドレス変換器30に与えられる。表示アドレス発生器34は、1番から最終番までの表示アドレスを順次生成するカウンタとして機能するものである。そこから出力された表示アドレス(注目表示アドレス)がアドレス変換器30に与えられると、アドレス変換器30は、そこに格納されている変換テーブルを利用して、注目表示アドレスに対応するアドレスセットを生成し、そのアドレスセットをフレームメモリ24へ出力する。必要なアドレスセットをその都度計算して求めることも可能である。
 本実施形態において、アドレスセットは、注目表示アドレスを中心とした近傍4点の実データアドレスを指定するものである。これにより、フレームメモリ24から、補間処理で必要な4つのエコーデータが補間器26へ出力される。補間器26においては、4つのエコーデータに基づく重み付け加算処理(補間処理)を実行し、これによって補間データを生成する。その補間データがフレームメモリ28上における注目表示アドレスに対応したメモリアドレスに格納される。補間器26に対しては、アドレス変換器30からの重みデータセットが与えられており、補間器26はそのような重みデータセットを利用して補間処理を実行する。重みデータセットも変換テーブルの内容をなすものである。
 図1においては、プローブ10において電子セクタ走査が実行されており、これに対応して、アドレス変換器においては、表示アドレスが電子セクタ走査に対応した座標系に従う送受波アドレスに変換されている。図1においては、発明説明のため表示アドレスがxとyで特定されており、送受波アドレスがrとθで特定されている。
 メモリ32に格納された変換テーブル群は、この超音波診断装置本体に接続可能な複数の表示器が有する仕様に対応したものであり、すなわち複数種類の表示解像度に対応して複数の変換テーブルが用意されている。制御部36は、以下に説明するように、表示器40から読み出された表示器仕様データ(EDID)を参照することにより、表示器40の固有表示解像度を特定し、またプローブ10から読み出されたプローブ種別情報に従って走査方式を特定し、それらの情報に基づいて変換テーブル群32の中から現状において使用する変換テーブルを特定している。本実施形態においては、電子セクタ走査に対応する変換テーブル群がメモリ32に記憶されている。もちろん、そこに電子リニア走査に対応する変換テーブル群が更に格納されてもよい。またプローブ種別等に応じて変換テーブル群を用意しておくようにしてもよい。制御部36は、表示アドレス発生器34に対して、表示アドレスの発生に当たって必要な情報を提供している。すなわち、表示器ピクセルマトリクスを特定する情報を表示アドレス発生器34へ送っている。
 表示処理部38は、画像合成機能、カラー演算機能等を備え、入力される表示フレームデータに必要な処理を施し、そのデータを表示器40へ送っている。表示器40は本実施形態においてLCD等の電子ディスプレイデバイスにより構成され、その表示画面上にはBモード画像(2次元断層画像)が表示される。それは表示フレームデータに基づくものである。
 本実施形態においては、装置の立ち上げ時点、表示器40の接続時点、その他の必要なタイミングにおいて、表示器40内の記憶部から表示器仕様データすなわちEDIDが読み出されており、それが制御部36において参照されている。表示処理部38と表示器40との間に示された破線はケーブル接続部を示している。但し、表示器40からそのような情報を読み出すのではなく、ユーザーがマニュアルで装置に対して表示器の固有表示解像度を登録するようにしてもよい。
 図1に示す構成によれば、スキャンコンバート処理すなわち変換処理において、表示器の固有表示解像度を考慮して必要な画素データの生成を行うことができるので、すなわちスキャンコンバータモジュール22において表示器40に適合した変換処理を行うことができるので、変換処理後においてデータの追加や間引きを行う必要がなくなり、画像品質を向上できるとともに過剰な変換処理等を防止できるという利点が得られる。本実施形態のスキャンコンバータモジュール22は、送受波フレームレートを表示フレームレートに変換する機能も備えている。従って、スキャンコンバータモジュール22の後段においてはフレームレートの変換や解像度の変換を行う必要がない。その一方、スキャンコンバータモジュール22に対しては受信ビームフォーマーから出力されたビームデータを構成するエコーデータ列の全部が入力されるため、すなわち従来のように途中でリサンプリング処理が行われていないため、生体内から得た受信情報を十分に活用して表示フレームデータを構成できるという利点が得られる。
 図1においては、Bモード画像についての処理が示されていたが、上記のスキャンコンバート処理を、2次元血流画像や高調波画像等の他の画像に対しても適用することが可能である。
 次に、図2乃至図4を用いて、図1に示したスキャンコンバート処理の具体例を説明する。図2にはビームデータアレイと低解像度を持ったピクセルマトリクスとの関係が示されている。ビームデータアレイは複数のビームデータ44からなり、各ビームデータ44は深さ方向に並んだ複数のエコーデータにより構成される。ピクセルマトリクス46は表示画面上における画素配列すなわちピクセルアレイであり、各交点が画素に相当している。図2において白丸はエコーデータを示しており、黒丸はピクセルマトリクス上における注目画素を示している。これは上述した注目表示アドレスに相当するものである。図3には、ビームデータアレイと中解像度を持ったピクセルマトリクス48との関係が示されている。図4には、ビームデータアレイと高解像度を持ったピクセルマトリクス50との関係が示されている。
 本実施形態においては受信ビームフォーマーから出力された各ビームデータがそのままスキャンコンバータモジュールに入力されており、その一方において、スキャンコンバート処理において表示器の固有表示解像度に従った変換処理が実行されている。従来においては、表示器の表示解像度への適合はスキャンコンバート処理の後段において行われていたが、本実施形態においては、本来的なスキャンコンバート処理と同時に解像度への適合処理を行うことが可能である。
 図1を用いて説明したように注目表示アドレスの近傍に存在する4つのエコーデータが特定され、それらに基づいて重み付け加算により補間データが生成される。表示器の解像度に応じて補間条件が異なるため、上述したように表示器の固有解像度に応じて使用する変換テーブルが切り替えられている。
 図5には他の実施形態に係る超音波診断装置の構成がブロック図として示されている。なお、図1に示した構成と同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
 図5に示す実施形態においては、制御部36によりプローブ種別、表示器仕様(EDID)及び表示条件に従って、必要なタイミングで変換テーブルが計算により生成されており、その計算結果としての変換テーブルがアドレス変換器30に与えられている。この実施形態においては操作パネル42の入力に基づいて表示条件が判断されている。その表示条件は倍率を含むものであり、すなわちユーザーによるズームの指定に基づいて倍率が判断されている。またユーザーが関心領域や表示エリアを設定した場合には表示サイズの情報も考慮される。
 以上のような情報に従って、スキャンコンバート処理後に表示フレームデータをそのまま表示器に出力できるように、すなわち事後的にデータ配列の変更を行う必要がなくなるように、スキャンコンバート処理と同時に表示解像度への適合処理とそれに加えてズーム処理とが実行されている。更に表示部分の切り出し処理が行われるようにしてもよい。
 図5に示したスキャンコンバータモジュール22の作用を図6に基づいて説明する。
 (A)には表示器の表示画面100が示されており、そこにはBモード画像106が表示されている。ここで符号108は表示器固有の表示解像度に従うピクセルマトリクスを誇張した形で示している。但し、図面簡略化のためピクセルマトリクスの全体の内で一部分のみが示されている。
 このようなBモード画像106においてユーザーにより関心領域(ROI)110が指定される。その指定はズーム対象の特定を意味する。ズーム処理の結果が(B)に示されている。表示画像102上にはズーム画像112が表示されている。ちなみに、その画像は同じ表示器に表示されるため、そこにおけるピクセルマトリクス108は(A)に示したものと同一である。本実施形態においては、このようなズーム処理がスキャンコンバータモジュールにおいて実行されている。すなわち変換テーブルの内容を操作することにより、スキャンコンバート処理と同時にズーム処理が実行されている。
 (C)には表示画面103上に表示された縮小画像104とズーム画像106とが示されている。縮小画像104はBモード画像106を縮小させた画像に相当し、ズーム画像106は関心領域110内を表した拡大画像である。いずれの画像においてもピクセルマトリクス108は(A)に示したものと同一である。
 本実施形態においては、受信フレームデータに基づいて、スキャンコンバートプロセスを複数回起動させることにより、それらの画像104,106が実質的に同時に生成されている。すなわち、画像104を生成するための変換テーブルを利用して当該画像104が生成され、また画像106を利用するための変換テーブルを利用して当該画像106が生成されている。1つの表示フレーム期間内において処理が完結する限りにおいて、任意数の画像を生成することが可能である。そして、それらの画像をリアルタイムで動画像として表示させることが可能である。いずれにしても、表示器の固有表示解像度、プローブ種別つまり走査方式、それに加えて表示条件が考慮された変換テーブルを生成することにより、それを利用して受信フレームデータから所望の表示フレームデータを生成することが可能である。しかも、本実施形態においては、スキャンコンバータモジュールが実質的にソフトウェアの機能として実現されているので、単一のプログラムを複数回実行させることにより複数のプロセスを並列的に実行させて、複数の画像をリアルタイムで生成することが可能である。
 シネメモリ20から読み出される受信フレームデータに対して上記同様の処理を適用することも可能である。シネメモリ20がスキャンコンバータモジュール22の前段に設けられているため、すなわち生の受信フレームデータが記憶されているため、そこから読み出された受信フレームデータを任意に加工して画面上に表示することが可能である。

Claims (8)

  1.  超音波の送受波を行って得られた受信フレームデータを表示フレームデータに変換する変換処理を実行するスキャンコンバータモジュールと、
     前記表示フレームデータを超音波画像として表示する表示器と、
     前記表示器の固有表示解像度に基づいて前記スキャンコンバータモジュールにおける変換処理を制御する制御部と、
     を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  2.  請求項1記載の超音波診断装置において、
     前記制御部は、前記表示器の固有表示解像度と前記超音波画像の表示倍率とに基づいて、前記スキャンコンバータモジュールにおける前記変換処理を制御する、ことを特徴とする超音波診断装置。
  3.  請求項2記載の超音波診断装置において、
     前記スキャンコンバータモジュールは、
     前記固有表示解像度に従う表示アドレスを順次生成するアドレス生成部と、
     前記固有表示解像度及び前記表示倍率に従って作成されたアドレス変換テーブルを用いて前記表示アドレスからアドレスセットを生成するアドレス変換部と、
     前記受信フレームデータから前記アドレスセットにより指定されたデータセットを取り出し、そのデータセットを用いた補間演算によって補間データを生成する補間部と、
     前記表示フレームデータを構成するためのメモリであって、前記表示アドレスに対応したメモリアドレスに前記補間データが記憶されるメモリと、
     を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  4.  請求項1記載の超音波診断装置において、
     前記制御部は、前記表示器から前記固有表示解像度を示す情報を取得する、ことを特徴とする超音波診断装置。
  5.  請求項1記載の超音波診断装置において、
    更に、前記超音波の送受波によって得られた複数の受信信号に対する整相加算処理によって、前記受信フレームデータを構成するビームデータを順次出力する受信ビームフォーマーを含み、
     前記各ビームデータは診断レンジに従うエコーデータ列として構成され、
     前記受信ビームフォーマーから出力された前記エコーデータ列がリサンプリング処理を受けることなく前記スキャンコンバータモジュールに入力される、
     ことを特徴とする超音波診断装置。
  6.  請求項1記載の超音波診断装置において、
     前記スキャンコンバータモジュールは、送受波フレームレートに相当する受信フレームレートを所定の表示フレームレートに変換する、ことを特徴とする超音波診断装置。
  7.  請求項1記載の超音波診断装置において、
     前記スキャンコンバータモジュールは、前記受信フレームデータからn(但しnは2以上の整数)種類の表示フレームデータを生成するn個の変換処理を実行する、
     ことを特徴とする超音波診断装置。
  8.  請求項7記載の超音波診断装置において、
     前記スキャンコンバータモジュールは、表示フレームレートの1周期内に記憶領域上に前記n種類の表示フレームデータを生成する、ことを特徴とする超音波診断装置。
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