JPH0431269B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波診断装置の超音波受信信号を
テレビジヨンフオーマツトの信号に変換するデイ
ジタルスキヤンコンバータに関する。

（従来の技術） 超音波診断装置は超音波信号を被検体内に照射
して被検体内の正常な組織と病変又は組織間の違
いなどによつて生ずる反射波の相違をTV方式の
モニタに表示して観察している。この表示の方法
としてデイジタルスキヤンコンバータ（以下、
DSCという）を使用して、探触子による超音波
信号の走査を標準TV走査に変換し、TVモニタ
に表示する方法が主として用いられている。
DSC内のフレームメモリに書き込む方法には下
記の２つの方法(1)、(2)があり、１つはフレームメ
モリにそのまま直角座標で書き込む方式で、他の
１つは縦軸に深さ、横軸に音線番号を取つて書き
込む方式である。

(1) DSCはエコー信号をAD変換して直交座標の
フレームメモリに書き込み、それを標準TV走
査で読み出し、DA変換してTVモニタに表示
する。ここで超音波診断装置がセクタスキヤン
をしている場合、XY座標でデイジタルメモリ
に書き込む際にデイジタル化されるため、その
まま表示するとモアレ縞のある画像が表示され
る。これを避けるためには、超音波走査線間の
適当な補間を行う必要がある。従つて、音線の
送受信期間内にその音線と隣の音線との間の部
分セクタ領域のピクセルを十分な補間を行いつ
つ埋めて行く。この方式では、各送受信期間毎
に受持つ部分セクタの形の情報を持つていて、
どのピクセルにデータを書き込むかを把握して
いる必要が有り、その都度計算によつて該当す
る音線データを書き込むピクセルの位置を探さ
なければならない。この計算は複雑なために予
めテーブル形式のメモリ等に換算データを用意
して置く必要がある。この場合、拡大率の変
更、回転表示、音線密度の変更、コンベツクス
スキヤンの導入等によつて表示を変更すると、
その都度異なるテーブルが必要になり、自由度
を増せば増す程テーブルの容量を大きくしなけ
ればならない。拡大率を任意に変更し得るよう
にすれば膨大なテーブル容量が必要になる。

(2) 縦軸に深さ、横軸に音線番号を取る形式のフ
レームメモリ（セクタスキヤン又はコンベツク
ススキヤンでは縦軸にｒ、横軸にθをとる）の
場合には書き込まれる音線の照射が平行でない
ため、これをTVフオーマツト（直交座標）に
合わせて読み出す時に、形の変更と補間を行わ
なければならない。本来平行でないスキヤンラ
インを平行に書き込んであるため、読み出し時
にはアドレスの軌跡が湾曲したラインになるよ
うに読み出さなければならず、この読み出しに
際しては湾曲ラインに沿つたアドレスを演算し
ながらTV表示のドツトクロツクの周期で読み
出しアドレスを発生しなければならない。

（発明が解決しようとする問題点） 上記(1)の場合、テーブルの所要容量が増大する
ことに加えて、画像の拡大率が大きくなると、同
じ音線の送受信期間内に書き込まなければならな
いピクセル数が増大する。フレームメモリへの書
き込み時間には限度があるので、音線周期を長く
してフレームレートを下げて書き込み時間を長く
せざるを得ず、これをしない時は、補間が十分行
えなくなつて、ラスタ方向に読み出す時に補間デ
ータを入れるようにする必要を生じてくる。こう
すれば例えばセクタスキヤンの角度が傾いていた
時は読み出し方向は直角座標軸であるため満足な
補間が行えなくなる。この状態を第２図に示す。
図において、表示画面１に傾いたセクタスキヤン
画像２を表示した図を示している。音線３と音線
４の間の例えばＡ点とＢ点の補間は図のＣ点のよ
うに同一円周上の弦ABの中点を取るか、又は、
線分ABの中点を取る必要があるが（ここで、
OA＝OB）、読み出し時に補間する時は、横軸に
平行な直線PQと音線３、音線４の交点ＰとＱに
よる線分PQの中点Ｒを取らざるを得ず、誤差を
生ずる。

上記の(2)の場合のように縦軸に音線の深さ、横
軸に音線番号を取る場合では、湾曲したラインに
沿つてフレームメモリを読み出すのにTVのドツ
トクロツクの周期で読み出し演算を行わねばなら
ず、アドレス発生系はかなりの高速性が要求され
て、これを演算で行えばその設備は高価なものと
なつてしまう。演算で行うのでなく、テーブル形
式にすれば良いが、そうすれば(1)と同様に自由度
が増す毎にテーブル容量が大きくなつてしまう。
更に、この方式では同一表示画面上に複数の画面
を表示する複合表示を行おうとすると、同様の機
構が複数個必要で、更に複雑、大規模な物になつ
てしまう。上記(1)、(2)のいずれの方式の場合も、
DSCの運転速度（アドレスの変換速度）は、日
米形式か欧州形式か、又は標準速度か倍速か等の
TVフオーマツトによつて大きく左右されてしま
う。本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、
その目的は、異なる表示形式、異なるスキヤン形
式の画面等に対しても柔軟性に富んだ対応がで
き、自由度を増してもそれに伴う容量増加の少な
いDSCを実現することにある。

（問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決する本発明は、超音波診断
装置の超音波受信信号をテレビジヨンフオーマツ
トの信号に変換するデイジタルスキヤンコンバー
タにおいて、超音波ビームの音線を横座標、反射
点の音線上の深さを縦座標とし、音線データを該
座標に従つて書き込む１フレーム分の音線データ
記憶手段と、テレビジヨンフオーマツトの信号に
変換された前記音線データを記憶する直角座標の
画像データ記憶手段と、前記音線データの補間を
行う補間手段と、表示対象領域に存在する前記画
像データ記憶手段の各座標に書き込む音線データ
が存在すべき前記音線データ記憶手段の座標を、
前記画像データ記憶手段の各座標から求め、求め
た座標に音線データが存在するときは前記音線デ
ータ記憶手段から当該座標の音線データを読み出
して前記画像データ記憶手段に書き込み、存在し
ないときは、周辺座標の音線データを読み出し前
記補間手段に補間データを作成させ、前記画像デ
ータ記憶手段に書き込む座標変換手段とを具備す
ることを特徴とするものである。

（作用） 任意の形式のスキヤンを行つて得た受信信号を
音線と深さの座標による音線データ記憶手段に書
き込み、直角座標の画像データ記憶手段の表示対
象領域の各座標に対応する音線データを座標変換
手段により座標変換して補間手段により補間後、
画像データ記憶手段に書き込む。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロツク図であ
る。図において、１１は被検体内から反射波によ
るアナログ音線データをデイジタルの音線データ
に変換するAD変換器、１２は横方向に音線番号
を、縦方向に深さを取つてAD変換器１１の出力
の音線データを書き込む音線メモリである。音線
メモリ書き込みアドレスは超音波の送受信に連動
して、図示しないアドレス発生器から与えられ
る。音線メモリ１２に格納されたデータはマツピ
ング回路１３からの音線メモリ読み出しアドレス
によつて読み出され、補間器１４によつて音線間
にデータを補間されて表示メモリ１５に書き込ま
れる。表示メモリ書き込みアドレスはマツピング
回路１３から出力される。表示メモリ１５には、
TVフオーマツトに合わせた読み出しアドレスが
所定のアドレス発生器（図示せず）から与えられ
て、その出力データはDA変換器１６によりアナ
ログ信号に変換されてCRT（図示せず）に表示さ
れる。

次に上記のように構成された実施例の動作を説
明する。入力されたアナログ音線データはAD変
換器１１においてデイジタル信号に変換されて音
線メモリ１２に書き込まれる。音線メモリ１２に
書き込まれるデータは縦軸に深さ、横軸に音線番
号の構成となつている。マツピング回路１３は表
示メモリ１５中のマツピングの対象領域について
Ｘ軸又はＹ軸の任意の軸に沿つた表示メモリ書き
込みアドレスを発生し、この書き込みアドレスに
該当する表示メモリ１５の各ピクセルに対応する
音線メモリ１２のアドレスを計算して求め、音線
メモリ１２からデータを読み出して表示メモリ１
５に書き込む。音線メモリ１２に書き込まれた領
域における上記表示メモリ１５のピクセルに丁度
該当するデータが音線メモリ１２中にない場合
は、補間器１４において近傍の数点のデータから
補間データが計算される。補間器１４に入力され
る音線メモリ読み出しアドレスは補間データ計算
の重みづけのためのものである。音線メモリ１２
から読み出された音線データは、上記のように必
要に応じて補間され、前記の表示メモリ書き込み
アドレスによつて表示メモリ１５に書き込まれ
る。表示メモリ１５に書き込まれたデータはTV
フオーマツトに合わせた読み出しアドレスにより
読み出され、DA変換器１６においてアナログ信
号に変換されてCRTで表示される。

次にマツピング回路１３の動作を第３図を参照
してセクタスキヤンの場合について詳細に説明す
る。図において、５はマツピング回路１３におい
て表示メモリ１５に設定されたマツピング対象領
域で、書き込み、読み出しにおいてはこの領域内
のみをスキヤンする。６はマツピング対象領域内
のセクタスキヤン領域で、データはすべてこの領
域に書き込まれる。音線メモリ１２からのデータ
の読み出しにおいては、先ず、マツピング回路１
３は表示メモリ１５中のマツピング対象領域５の
Ｘ軸又はＹ軸の何れか任意の軸に沿つて表示メモ
リ書き込みアドレスを発生し、そのアドレスの各
点（Ｘ，Ｙ）について次式の計算を行う。

ｒ＝√²＋²，θ＝tan^-1（Ｘ／Ｙ）……(1) このｒ，θがマツピング回路１３がセクタスキ
ヤン領域６内であると認識している数値内であれ
ば、このピクセルはセクタスキヤン領域６内に存
在し、音線メモリ１２にはセクタスキヤン領域６
内の１フレームのすべての音線データが書き込ま
れるので、前記のピクセルに相当するデータは音
線メモリ１２に書き込まれている音線データの範
囲にすべて含まれている。従つて、(1)式から求め
られた（ｒ，θ）の座標におけるデータは音線メ
モリ読み出しアドレスにより読み出される補間器
１４を通過して表示メモリ１５に書き込まれる。
(1)で求められた（ｒ，θ）の座標が音線メモリ１
２のアドレスに丁度該当しない場合は、近傍の数
点のデータを音線メモリ読み出しアドレスの端数
部の数値により比例配分して補間データを算出
し、表示メモリ１５に書き込む。

セクタスキヤンを傾けて行つた場合を第４図に
示す。図において、第３図と同等の部分には同じ
符号を付してある。ｘ，ｙ座標軸をXY座標軸に
対して角φ傾けたものとすると、次式の計算をお
なう。

ｘ＝Xcosφ＋ｙ sinφ ｙ＝−Xsinφ＋ｙ cosφ ……(2) (2)式の計算後、(1)式の計算を行つて極座標を求
める。

表示の拡大、縮小に対してはそれぞれ拡大率、
縮小率を乗ずる計算をすれば良く、テーブルを数
多く用意する必要はない。従つてセクタスキヤン
領域の位置の変動に対してはマツピング回路１３
が計算するためのパラメータは、表示メモリのア
ドレスのＸ，Ｙ座標とセクタスキヤンの物理系の
xy座標との間の原点の移動量、回転角及び拡大
率、更に極座標又はxy座標から深さと音線番号
を求める係数とスキヤンの開始点等のバイアス量
が必要なだけである。

又、拡大、縮小及び回転による変換は、Ｘ軸方
向の１ピクセルの移動に対応するｘ軸、ｙ軸方向
の変化量Δx_x、Δy_x、Ｙ軸方向の１ピクセルの移
動に対応するｘ軸、ｙ軸方向の変化量Δx_y、Δy_y
を定めることにより行うことができる。従つて表
示メモリのxy座標表現は、上記の微小変化分の
累積加算により求めることができる。

以上のように音線メモリ１フレーム分の全音線
データを持つているので、表示系のアドレスから
単純に計算して求めたアドレスで何時でもデータ
を読み出すことができる。その結果、数式通りの
座標変換を行えば良く、必要なパラメータも座標
変換に必要な数種の係数とスタート値を示すバイ
アス値のみで良い。

更に、表示メモリ１５を備えて走査変換したデ
ータを一旦表示メモリ１５に蓄えることにより、
上記の走査変換をCRTに対する表示とは独立に
異なるクロツクで行うことができるので、特別に
高速を要求されることもなく、実用的な回路素子
を用いて走査変換を行うことができる。又、従来
の方式では不可能であつた異なる表示形式、異な
るスキヤンフオーマツトの画面を同時に表示する
ような複合画像表示を行うことも可能になつた。

（発明の効果） 以上詳細に説明したようにメモリを２組備える
だけで座標変換、スキヤン形式の変更、拡大率の
変更、複合表示等各種の画像表示を自由に行うこ
とができ、しかもそのための容量増加の必要のな
いDSCを実現することができて、実用上の効果
は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例の一実施例のブロツク図、第
２図は従来方式による補間例を示す図、第３図は
マツピング回路による画像変換の説明図、第４図
は傾けたセクタスキヤンにおける画像変換の説明
図である。 １……表示画面、２……セクタスキヤン画像。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波診断装置の超音波受信信号をテレビジ
   ヨンフオーマツトの信号に変換するデイジタルス
   キヤンコンバータおいて、超音波ビームの音線を
   横座標、反射点の音線上の深さを縦座標とし、音
   線データを該座標に従つて書き込む１フレーム分
   の音線データ記憶手段と、テレビジヨンフオーマ
   ツトの信号に変換された前記音線データを記憶す
   る直角座標の画像データ記憶手段と、前記音線デ
   ータの補間を行う補間手段と、表示対象領域に存
   在する前記画像データ記憶手段の各座標に書き込
   む音線データが存在すべき前記音線データ記憶手
   段の座標を、前記画像データ記憶手段の各座標か
   ら求め、求めた座標に音線データが存在するとき
   は前記音線データ記憶手段から当該座標の音線デ
   ータを読み出して前記画像データ記憶手段に書き
   込み、存在しないときは、周辺座標の音線データ
   を読み出し前記補間手段に補間データを作成さ
   せ、前記画像データ記憶手段に書き込む座標変換
   手段とを具備することを特徴とするデイジタルス
   キヤンコンバータ。