JPH043220B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、超音波反射波、又は超音波透過波の
受信信号を超音波スキヤンからTVスキヤンに変
換し、TVモニタに被検体の診断画像情報を表示
する超音波画像表示装置に係り、特に、上記受信
信号をデジタル量に変換するＡ／Ｄ変換器を改良
した超音波画像表示装置に関する。

［発明の技術的背景］ 通常、超音波診断装置と称されている超音波画
像表示装置としては、被検体の所望診断部位の近
辺に超音波を照射し、その反射波又は透過波を受
信し、その反射又は透過位置に対応する信号強度
を調べ、表示装置上の各位置ごとに信号強度に応
じて階調を表わすことにより超音波画像を表示す
るものが知られている。このような超音波画像表
示装置では、表示装置の方式によりXYモニタ方
式とTVモニタ方式とに分類することができる。
即ち、XYモニタ方式は、CRT（陰極線管）の偏
向信号として表示させたい位置を表わすＸ、Ｙ信
号を発生させ、輝度信号として信号強度をＺ信号
としている。このXYモニタ方式では、超音波ス
キヤンビーム上での画像の点の集合として超音波
画像を表わしているため、不連続でかつ超音波ス
キヤンのスピードによつては表示像のちらつきが
無視できなくなる。

一方、TVモニタ方式は、テレビ走査方向に合
わせて輝度信号を発生させれば、画像は連続的で
かつちらつきのない表示となる。このTVモニタ
方式では、超音波スキヤンをテレビスキヤンに変
換するため、一時データを蓄えておくための記憶
手段が必要となる。そして、近年デジタル技術の
進歩に伴い、前記記憶手段としてはデジタルメモ
リが普及し、アナログ信号との変換手段としての
アナログ−デジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と
称する）とデジタル−アナログ変換器（以下Ｄ／
Ａ変換器と称する）とを用いてデジタルスキヤン
コンバータ（以下DSCと称する）を構成し、画
像処理の技術では実用に供されている。また、近
年、生体信号を呈する超音波エコー信号を直接
Ａ／Ｄ変換する方式が採用され、生体信号を精度
よく即ち、多くの階調特性を持つてデジタル化す
ることが要求されている。

［背景技術の問題点］ 上記DSCや血流情報を得るための周波数解析
器等で用いられるＡ／Ｄ変換器としては、超音波
分解能に応じた変換時間で、かつ超音波画像の解
像度に十分なだけのビツト数をもとことが要求さ
れる。また画像の解像度に適したビツト数のＡ／
Ｄ変換器を使用すると、そのＡ／Ｄ変換の直前の
アナログ回路では、広ダイナミツクレンジが要求
されるが、ノイズ、経年変化等を考慮すると、ビ
ツト数を増やすことが、即ち解像度向上につなが
るとは云い難く問題であつた。

［発明の目的］ 本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、ビツト数の低減を
図りつつ良好なＡ／Ｄ変換が行なえると共に耐ノ
イズ性の向上を図つた超音波画像表示装置を提供
することにある。

［発明の概要］ 本発明による超音波画像表示装置は、被検体に
超音波を送受信して得た超音波反射波又は超音波
透過波に基づく受信信号により上記被検体の診断
画像情報を得て超音波スキヤンをTVスキヤンに
変換してTVモニタに表示するようにした超音波
画像表示装置において、上記受信信号をアナログ
微分するアナログ微分手段と、このアナログ微分
手段の出力をデジタル量に変換するアナログデジ
タル変換手段と、このアナログデジタル変換手段
の出力を差分パルス復調する差分パルス復調手段
とを備え、少ないビツト数でアナログ・デジタル
変換が行なえ且つ耐ノイズ性の向上を図り良質な
画像表示が行なわれるようにしたことを特徴とし
ている。

［発明の実施例］ 以下、本発明による超音波画像表示装置を第１
図に示す一実施例について説明する。

即ち、１は超音波ビームUBを送受する例えば
電子走査方式の扇形走査用のアレイ型超音波探触
子（以下プローブと略称する。）であり、複数の
配列振動子から構成されている。２はプローブ１
を制御して超音波ビームを所定方向に送信すると
共にそのエコー信号を得る超音波送受信器であ
る。３は、超音波送受信器２の受信信号（エコー
信号）出力をアナログ処理するもので生体減衰特
性に応じ増幅し、表示させる信号強度レベルを設
定するアナログ処理器である。４はエコー信号の
うち動きのあるものとして例えば血液や弁の情報
に対する処理を行なうための速度解析器である。
５はアナログ処理器３から出力されたアナログ信
号をデジタル信号に変換するためのAD変換器で
あり、６は速度解析器４により速度解析されたデ
ータとAD変換器５の出力信号とを切り換えるマ
ルチプレクサ（MUX）である。なお図ではマル
チプレクサ６により速度解析器４とＡ／Ｄ変換器
５とからのデジタル信号を切り換える構成となつ
ているが、速度解析器４の出力がアナログ信号の
場合にはＡ／Ｄ変換器５の直前で例えばアナログ
スイツチにて切り換える構成としてもよい。

上記において超音波送受信器２は、超音波制御
器９により、診断部位の幅、深さに応じてプロー
ブ励振周期および超音波ビームの方向の制御を行
なう。また、超音波制御器９は、超音波受信のタ
イミングおよびビーム方向のデータが生成され、
このデータは書き込み制御器１１に入力されフレ
ームメモリ７に記憶するためのアドレスデータを
発生する。このアドレスデータに従つてＡ／Ｄ変
換器５でデジタル信号となつた超音波画像データ
をフレームメモリ７に書き込む。一方テレビジヨ
ンに表示させるためにテレビ同期信号発生器１０
により垂直同期信号Vd、水平同期信号Hd、フイ
ールドインデツクスが出力され、これを受けて読
み出し制御器１２によるフレームメモリ７からテ
レビスキヤンに従つて超音波画像データを読み出
すためのアドレスデータを発生する。なお、フレ
ームメモリ７に書き込むパターンとしてはTV表
示フオーマツトの形で書き込む方式、超音波画像
データを順次時系列に書き込む方式などがある
が、本発明に関しては限定する必要はない。フレ
ームメモリ７からテレビスキヤンに従つて読み出
された超音波画像データをＤ／Ａ変換器８により
デジタル−アナログ変換し、混合器１４により上
記垂直同期信号Td、水平同期信号Hdを合成して
コンポジツト・ビデオ信号としてTVモニタ１３
により表示する。図中１５は速度解析器４の出力
を受けて血流情報等を得るための周波数解析を行
なう周波数解析器である。

次に第１図におけるＡ／Ｄ変換器５の詳細につ
いて第２図ａ，ｂを参照して説明する。第２図ａ
において、５１はアナログ処理器３の出力信号を
アナログ微分することにより、信号の変化分のみ
を抽出して全体を圧縮するアナログ微分器であ
る。なお、このアナログ微分器５１の微分の時定
数は、信号の周波数特性、後段のＡ／Ｄ変換器５
２の変換周期に応じて設定する。５３はＡ／Ｄ変
換器５２からの出力信号を差分パルス復調するこ
とで、アナログ出力を上記信号の変化分の特性を
生かしてアナログ微分の前の形態の信号に戻す操
作を行なう差分パルス復調器である。

上記第２図ａに示す構成は第２図ｂに示す回路
図と同等となる。第２図において５４は混合器、
５５はＡ／Ｄ変換器、５６はインバータ、５７は
Ｄ／Ａ変換器である。従つて差分パルス復調器５
３の出力信号は、アナログ信号を直接Ａ／Ｄ変換
して得られたデジタル信号と等価のものとなる。

第３図ａは第２図ａにおけるアナログ微分器５
１の具体例を示しており、微分特性を決定する時
定数は第３図ｂ，ｃに示すように入力されるアナ
ログ信号の周波数特性、Ａ／Ｄ変換器の変換周期
に応じて決定されるものであり、一般的なアクテ
イブフイルタ等の微分回路を用いて実現されるも
のである。

第３図ｄは第２図ａにおける差分パルス復調器
５３の具体例を示しており、５３１はラツチ、５
３２は加算器である。このラツチ５３１及び加算
器５３２は共にデータ有効長分のビツト数が必要
である。

次に上記構成の本装置の作用について説明す
る。即ち、超音波送受信器２は超音波制御器９に
よりプローブ励振周期及び超音波ビーム方向が設
定されプローブ１より被検体に超音波が発射さ
れ、その反射波又は透過波に基づく受信信号はア
ナログ処理器３に入力される。このアナログ処理
器３では、受信信号の振幅（ゲイン）、表示させ
る信号強度レベル（ダイナミツクレンジ）が設定
されてアナログ量の超音波画像信号が出力され
る。この超音波画像信号の波形を第４図及び第５
図に波形Ａで示す。この信号は一般に1MHz程度
の帯域をもつ。

第４図ではアナログ信号の波形Ａを従来方式の
直接Ａ／Ｄ変換した場合の量子化されたデータを
矢印Ｂにて表してある。第５図ａは本実施例アナ
ログ元信号の波形Ａをアナログ微分器５１により
微分して微分波形A′を得る。これはアナログ処
理によるため時間遅れすることなく、実時間にて
得られる。次にアナログ微分波形A′をＡ／Ｄ変
換器５２によりデジタル変換し、デジタルデータ
矢印B′を得る。アナログ微分波形A′の振幅はア
ナログ元信号の波形Ａの振幅に比べ、小さくなる
ことは明らかである。従つてＡ／Ｄ変換器５２は
従来のＡ／Ｄ変換器に比べてビツト数の小さいも
のでよい。

即ち、Ａ／Ｄ変換時間が同じでビツト数の小さ
いＡ／Ｄ変換器を使うことができるため、低価格
化が実現でき、さらに、1LSB（最下位ビツト）
あたりの入力換算電圧を大きくとれるため耐ノイ
ズ性の向上になる。

第５図ａにおいて矢印B′がアナログ微分波形
A′の量子化されたものであり、これを第５図ｂ
に示すように差分パルス復調器５３によつて波形
B′の累積をとり、波形B″を得る。これはラツチ
回路５３１に予め初期値“０”を設定しておき、
第１番めの微分値x₁と加算して累積値z₁を得る。
その後は順次累積加算を行なうことで、微分され
ていた画像データを復調されることになる。

なお、ラツチ回路５３１の初期値は超音波プロ
ーブ１を励振する直前に設定すればよく、またラ
ツチ回路５３１により超音波画像データが１クロ
ツクの遅れをともなうが、フレームメモリ７へ与
える書き込み制御信号を同期させることにより、
従来方式による超音波画像と同じものが表示され
ることになる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明では、超音波の送受
波に基づくアナログ量の受信信号をＡ／Ｄ変換す
るに際し、微分して信号圧縮を施して後、アナロ
グ−デジタル変換し、デジタル信号に対し元信号
にもどすための差分パルス復調を行なうようにし
たので、少ないビツト数のＡ／Ｄ変換器を用いて
画質劣化させずにデジタル処理が可能となり、さ
らにＡ／Ｄ変換直前のアナログ回路で発生、混入
するノイズに対しては、1LSB換算の入力電圧が
上ることから耐ノイズ性の向上につながるという
特徴を有する超音波画像表示装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波画像表示装置の一
実施例を示すブロツク図、第２図は第１図におけ
るＡ／Ｄ変換器の詳細なブロツク図、第３図は第
２図における各ブロツクの詳細な回路図、第４図
は従来方式によるＡ／Ｄ変換を説明するための模
式図、第５図は本発明によるＡ／Ｄ変換を説明す
るための模式図である。 １……超音波プローブ、２……超音波送受信
器、３……アナログ処理器、４……速度解析器、
５……Ａ／Ｄ変換器、６……マルチプレクサ、７
……フレームメモリ、８……Ｄ／Ａ変換器、９…
…超音波制御器、１０……TV同期信号発生器、
１１……書き込み制御器、１２……読み出し制御
器、１３……TVモニタ、１４……混合器、１５
……周波数解析器、５１……アナログ微分器、５
２……Ａ／Ｄ変換器、５３……差分パルス復調
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検体に超音波を送受信して得た超音波反射
   波又は超音波透過波に基づく受信信号により上記
   被検体の診断画像情報を得て超音波スキヤンを
   TVスキヤンに変換してTVモニタに表示するよ
   うにした超音波画像表示装置において、上記受信
   信号をアナログ微分するアナログ微分手段と、こ
   のアナログ微分手段の出力をデジタル量に変換す
   るアナログデジタル変換手段と、このアナログデ
   ジタル変換手段の出力を差分パルス復調する差分
   パルス復調手段とを具備したことを特徴とする超
   音波画像表示装置。