JPH0579335B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、超音波探触子から被検体に対して超
音波を送受波回路で送受波し、これによつて得た
受信信号をＡ／Ｄ変換器によりデイジタル信号に
変換しこのデータをフレームメモリに書込み、
TVスキヤン変換して超音波断層像を表示系に表
示する超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波診断法では、Ｂモード像を代表例とする
解剖学的情報、Ｍモード像を代表例とする生体内
の器官の運動情報、血流イメージングを代表例と
するドプラ効果を利用した生体内の移動物体の移
動に伴う機能情報を用いて診断に供するようにし
ている。

また超音波の生体内に対する走査方法の代表例
なものには、電子走査機械走査とがある。ここで
電子走査方法について説明する。

すなわち複数の超音波振動子を供設してなるア
レイ型超音波探触子（プローブ）を用い、リニア
電子走査であれば、超音波振動子の複数個を１単
位とし、この１単位の超音波振動子について励振
を行ない超音波ビームの送波を行なう方法であ
り、例えば順次１振動子分づつピツチをずらしな
がら１単位の素子の位置が順々に変わるようにし
て励振してゆくことにより、超音波ビームの送波
点位置を電子的にずらしてゆく方法である。

そして超音波ビームがビームとして集束するよ
うに、励振される超音波振動子は、ビームの中心
部に位置するものと側方に位置するものとでその
励振のタイミングをずらし、これによつて生ずる
超音波振動子の各発生音波の位相差を利用し反射
される超音波を集束（電子フオーカス）させる。
そして励振したのと同じ振動子により反射超音波
を受波して電気信号に変換して、各送受波による
エコー情報を例えば断層像として形成し、陰極線
管等に画像表示する。

またセクタ走査であれば、励振される１単位の
超音波振動子群に対し、超音波ビームの送波方向
が超音波ビーム１パルス分毎に順次扇形に変わる
ように各振動子の励振タイミングを所望の方向に
応じて変化させてゆくものであり、後の処理は基
本的には上述したリニア電子走査と同じである。

以上のようなリニア、セクタ電子走査の他に振
動子（探触子）を走査機構に取付け、走査機構を
運動させることにより超音波走査を行なう機械走
査もある。

一方、映像方法には、超音波送受信にもとなう
信号を合成して断層像化するＢモード画像以外に
同一方向固定走査によるＭモード像が代表的であ
る。これは、超音波送受波部位の時間的変化を表
わしたものであり、特に心臓の如く動きのある臓
器の診断には好適である。

また、血流イメージングを代表例とする超音波
ドプラ法は、生体内の移動物体の移動に伴う機能
情報を得て映像化する方法であり、これを以下詳
細に説明する。すなわち、超音波ドプラ法は、超
音波が移動物体により反射されると反射波の周波
数が上記物体の移動速度に比例して偏移する超音
波ドプラ効果を利用したものである。

具体的には、超音波レートパルス（或いは連続
波）を生体内に送波し、その反射波エコーの位相
変化より、ドプラ効果による周波数偏移を得る
と、そのエコーを得た深さ位置における移動物体
の運動情報を得ることができる。これによれば、
生体内における一定位置での血流の向き、乱れて
いるか整つているかの流れの状態、流れのパター
ン、速度の値等の血流の状態を知ることができ
る。

次に装置について説明する。すなわち超音波エ
コーから血流情報を得るためには、ある所定方向
に超音波パルスを所定回数繰返して送波し、受波
されたエコーを位相検波することにより位相情報
を取出す。この信号をデイジタル化し、動いてい
ない或いは動きの遅い成分つまりクラツタ成分を
除去するために、デイジタルフイルタに通す。そ
してフイルタを透過した信号を周波数解析する。
ここで超音波ビームをセクタスキヤンの画面に対
応させて一方側から他方側にスキヤンしながら、
前述の一連の処理を行なうことにより、２次元に
分布する血流の情報と検出することができる。そ
して、前述の血流の方向および速度を示した２次
元血流速度像等の血流情報と、別の系で得たＢモ
ード像やＭモード像とを、DSC（デイジタル・ス
キヤン・コンバータ）にて重畳合成し、TVモニ
タにて表示することができる。

次に第３図は従来の超音波スキヤンにより超音
波画像１フレームを形成する超音波ラスタ＃１〜
＃Ｎを示す図である。従来では超音波スキヤン
は、第３図に示すようにラスタ＃１から順番にラ
スタ＃Ｎまでスキヤンするノンインタレススキヤ
ンを行なつていた。このため、１フレーム期間に
かなりの時間を要し、心臓のように動きの速い臓
器を表示する際に生じるラスタ間の時間差に起因
する現象、すなわち心臓の弁の形が歪んだり、動
きが折返つたように表示されてしまう。この理由
は次のように説明できる。すなわち超音波送受信
周期をＴ、ラスタ本数をＮとすると、１フレーム
の画像を生成するのにNTの時間を必要とする。
すなわち、Ｎ＝256、Ｔ＝250 μsecよりNT＝64
ｍsecとなる。これに対して心臓の弁の動きは異
常例や新生児ではもつとはやくなるため、時間分
解能が悪く、前述したように各フレーム間の画像
が時間的になめらかにつながらないという問題が
あつた。

（発明が解決しようとする課題） これに対し、フレーム画像をなめらかにするた
め、インタレススキヤンを採用する方法もある。
このインタレススキヤンは、飛越走査例えば
ODDフイールド（ラスタ＃１、＃３、…＃Ｎ）
をスキヤンし、次にEVENフイールド（ラスタ
＃２、＃４…）をスキヤンする方法である。これ
によれば、１フレームが２フイールドで構成され
ることから、従来の画像に比較して画像がなめら
かになる。

しかしながら、１フイールド画像中の臓器等例
えば心臓のように動きのある場合、フイールド走
査されない〓間のラスタは、ギザギザしたノイズ
を含む画像となり、画像全体がみずらいものとな
つていた。

そこで本発明の目的は、被検体の動きが有ると
きには被検体の動きが無いときの超音波走査から
他の超音波走査に変化させることで、動きが有る
場合でも良好な超音波像を得ることのできる超音
波診断装置を提供することである。

［発明の構成］ （課題を解決する為の手段） 本発明は上記の課題を解決し目的を達成する為
に次のような手段を講じた。すなわち、請求項１
に係る発明は、超音波探触子を駆動制御して前記
超音波探触子からの超音波ラスタにより被検体を
超音波走査する送受波回路と、 前記送受波回路からの出力信号をデイジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 前記Ａ／Ｄ変換器からのデータを一旦フレーム
メモリに書込み、このフレームメモリからデータ
をTVスキヤン方式で出力して表示に供する表示
系と、 前記Ａ／Ｄ変換器からのデータと１フレーム前
のデータとを比較し、前記被検体の動きの有無を
検出する動き検出回路と、 前記動き検出回路が前記被検体に動きがないと
判断したときは、奇数フイールドと偶数フイール
ドの超音波ラスタによる走査を交互に行う飛び越
し走査をするように前記送受波回路を制御し、一
方、前記動き検出回路が前記被検体に動きがある
と判断したときは、順次超音波走査をするように
前記送受波回路を制御する制御手段とを具備する
ことを特徴とする。

請求項２に係る他の発明は、上述と同じ送受波
回路、Ａ／Ｄ変換器、表示系及び動き検出回路に
加え、前記動き検出回路が前記被検体に動きがな
いと判断したときは、前記所定の送信段数で超音
波走査を行うように前記送受波回路を制御し、一
方、前記動き検出回路が前記被検体に動きがある
と判断したときは、前記所定の送信段数より少な
い送信段数で超音波走査を行うように前記送受波
回路を制御する制御手段を具備することを特徴と
する。

請求項３に係るさらに他の発明は、上述と同じ
送受波回路、Ａ／Ｄ変換器、表示系及び動き検出
回路に加え、前記動き検出回路が前記被検体に動
きがないと判断したときは、前記所定のラスタ密
度で超音波走査を行うように前記送受波回路を制
御し、一方、前記動き検出回路が前記被検体に動
きがあると判断したときは、前記所定のラスタ密
度より粗なラスタ密度で超音波走査を行うように
前記送受波回路を制御する制御手段を具備するこ
とを特徴とする超音波診断装置である。

また超音波探触子から被検体に対して超音波を
送受波回路で送受波し、これによつて得た受信信
号をＡ／Ｄ変換器によりデイジタル信号に変換し
このデータをフレームメモリに書込み、TVスキ
ヤン変換して表示系に表示した超音波診断装置に
おいて、前記Ａ／Ｄ変換器からのデータから１フ
レーム前のデータを差分した差分データが所定値
を越えると動きがあると判定する動き検出回路
と、この動き検出回路の結果に基き動きのない場
合には前記送受波回路の送信段数を増加させ、動
きのある場合には前記送受波回路の送信段数を減
少させるように制御する制御手段と、を備えたも
のである。

さらに前記Ａ／Ｄ変換器からのデータから１フ
レーム前のデータを差分した差分データが所定値
を越えると動きがあると判定する動き検出回路
と、この動き検出回路の結果に基き動きのない場
合には前記送受波回路のラスタ密度を増加させ、
動きのある場合には前記送受波回路のラスタ密度
を減少させるように制御する制御手段とを備えた
ものである。

（作用） このような手段を講じたことにより、次のよう
な作用を呈する。請求項１に係る発明によれば、
オペレータの介入を要さずに動き検出回路で動き
の有無を検出し、被検体に動きがあるときには、
超音波走査が動きがないときの飛び越し走査か
ら、順次走査に変化する。この順次走査による
と、隣り合う走査線間の時間差が小さいので、こ
の間の被検体の移動量が少なくなり、したがつ
て、走査線間で像が不連続になることなく滑らか
に繋がつた良好な超音波像が得られるようにな
る。

請求項２に係る他の発明によれば、動きの有無
を検出し、被検体に動きがあるときには、被検体
に動きがないときより送信段数を減少することに
より、例えばフレーム数の増加が可能となり動き
に対処することができる。

請求項３に係るさらに他の発明によれば、動き
の有無を検出し、被検体に動きがあるときには、
被検体に動きがないときよりラスタ密度を粗にす
ることにより、例えばフレーム数の増加が可能と
なり動きに対処することができる。

（実施例） 第１図は本発明に係る超音波診断装置の一実施
例を示す概略ブロツク図、第２図ａは本発明を適
用した超音波インタレススキヤンを示す概略図、
第２図ｂは超音波１フレームにおけるODDフイ
ールドおよびEVENフイールドを示す図である。
第３図は超音波ノンインタレススキヤンを示す概
略図である。以下超音波診断装置について図面を
参照して説明する。

超音波探触子１は送受波回路２によつて送信駆
動され、これにより超音波パルスは超音波探触子
１の振動子から生体に送波される。そして反射超
音波は超音波探触子１および送受波回路２により
受波される。さらに信号はＡ／Ｄ変換器３でデイ
ジタル信号化されて１フレーム遅延回路１１、絶
対値回路１２、コンパレータ１３で構成される動
き検出回路４に入力する。すなわち動き検出回路
４にＡ／Ｄ変換器３からのデータはデータを１フ
レーム遅延させる１フレーム遅延回路１１に入力
され、また絶対値回路１２には前記１フレーム遅
延回路１１からの１フレーム前のデータとＡ／Ｄ
変換器３からの現在のデータとが入力される。そ
して絶対値回路１２では現在のデータから１フレ
ーム前のデータが減算され、この減算出力はコン
パレータ１３によりスレシホールドレベルTHと
比較判定される。すなわちコンパレータ１３は、
絶対値回路１２からの出力Ｐがスレシホールドレ
ベルTHを越えると、動きあると判定し、検出信
号s0を制御手段としてのコントローラ５に出力す
る。

ここで動き検出回路４の検出結果に基き、動き
がないと判定された場合には、コントローラ５に
は検出信号s0は出力されない。この場合、基準信
号発生回路６から周波数f1を有する基準信号s1が
送受波回路２に入力し、送受波回路２により第２
図に示すようにフイールド走査毎に、つまり
ODDフイールド走査またはEVENフイールド走
査が行なわれる。また動き検出回路４のコンパレ
ータ１３から検出信号s0が出力されない場合に
は、スイツチ７は接点ｃに切換えられる。そうす
ると、Ａ／Ｄ変換器３からのODDフイールド走
査のデータまたはEVENフイールド走査のデー
タは、スイツチ７を介しフイールドメモリ８に書
込まれる。そして次のフイールド走査のデータが
フイールドメモリ８に書込まれるときには、１フ
イールド前のフイールドデータは、読出されフレ
ームメモリ９に書込まれ、さらにTVスキヤン変
換されて、TV表示部１０に画像表示される。

したがつて、動きのない場合でも良好な超音波
像が得られ、超音波フレーム数はノンインタレス
スキヤンに対し略２倍となる。

一方、動きがある場合には、動き検出回路４に
より検出回路s0がコントローラ５に入力する。そ
うすると、コントローラ５からの制御信号c0を入
力した基準信号発生回路６は、前記周波数f1を有
する基準信号s1に対して２倍の周波数f2を有する
基準信号s2が発生する。そうすると、基準信号発
生回路６からの基準信号s2は送受波回路２に入力
し、この送受波回路２の走査を前記フイールド走
査に対して２倍にさせる。すなわち第３図に示す
ような全てのラスタをスキヤンさせるノンインタ
レススキヤンが行なわれる。またスイツチ７は、
接点ｂに切換えられ、Ａ／Ｄ変換器３からのデー
タすなわち１フレーム毎のデータがフレームメモ
リ１０に書込まれる。さらにデータは、フレーム
メモリ１０から読出され、超音波スキヤンから
TVスキヤンに変換されて画像がTV表示部１１
に表示される。

このように本実施例によれば、動き検出回路４
の結果に基き、動きのない場合にはODD、
EVENフイールド毎のラスタを走査するインタ
レススキヤンが行なわれ、動きのある場合には順
次全てのラスタをフレーム毎に走査するノンイン
タレススキヤンが行なわれるので、動きのある場
合でもギザギザしたノイズを除去でき、良好な超
音波像が得られる。また動きのない場合には超音
波フレーム数はノンインタレススキヤンに対し略
２倍となる。

次に本発明の第２の実施例について第４図を参
照して説明する。なお第１図に示す部分と同一部
分は同一符号を付しその詳細な説明は、省略す
る。本実施例が特徴とするところは、動き検出回
路４の結果に基き、制御手段としてのコントロー
ラ５ａにより動きのない場合には前記送受波回路
２の送信段数を増加させ、動きのある場合には前
記送受波回路２の送信段数を減少させるように制
御したものである。すなわち動き検出回路４の結
果に基き、まず動きがない場合には、動き検出回
路４のコンパレータ１３から検出信号s0は出力さ
れない。この場合、コントローラ５ａは、フレー
ム間の相関が高いと判断し、診断部位を決定して
呼吸を止めている時であると解釈し、コントロー
ラ５ａから制御信号c1が送受波回路２に出力す
る。そうすると、送受波回路２により送信段数が
例えば４段に増加される。したがつて、動きのな
い場合には前記送受波回路２の送信段数の増加に
より、分解能が高い超音波像が得られるものとな
る。

次に動きがある場合には、動き検出回路４によ
りコンパレータ１３から検出信号s0がコントロー
ラ５ａに出力される。そうすると、コントローラ
５ａは、フレーム間の相関が低いと判断し、超音
波プローブを動かしてスクリーニングしていると
解釈し、コントローラ５ａから制御信号c2が送受
波回路２に出力する。そうすると、送受波回路２
により送信段数が例えば１段に減少される。した
がつて、動きのある場合には前記送受波回路２の
送信段数の減少により、フレーム数を向上でき
る。その結果、動きの速い臓器を計測し表示する
場合であつても、フレーム間の画像がなめらかに
つながつたように観察できる。

さらに前記コントローラ５ａは、動きのない場
合には前記送受波回路２のラスタ密度を増加さ
せ、動きのある場合には前記送受波回路２のラス
タ密度を減少させるように制御する。この場合に
は、前記動き検出回路４の結果に基き、動きのな
い場合には前記送受波回路２のラスタ数は増加し
てラスタ密度が増加するので、前述の実施例と同
様に分解能の高い超音波像が得られ、動きのある
場合には前記送受波回路２のラスタ数は減少して
ラスタ密度が減少するので、フレーム数を向上で
きる。

なお本発明は上述した実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変形実施可能であるのは勿論である。

［発明の効果］ 本発明によれば、請求項１に係る発明によれ
ば、オペレータの介入を要さずに動き検出回路で
動きの有無を検出し、被検体に動きがあるときに
は、超音波走査を動きがないときの飛び越し走査
から、順次走査に変化する。この順次走査による
と、隣り合う走査線間の時間差が小さいので、こ
の間の被検体の移動量が少なくなり、したがつ
て、走査線間で像が不連続になることなく滑らか
に繋がつた良好な超音波像が得られる超音波診断
装置を提供できる。

請求項２に係る他の発明によれば、動きの有無
を検出し、被検体に動きがあるときには、被検体
に動きがないときより送信段数を減少することに
より、例えばフレーム数の増加が可能となり動き
に対処することができる超音波診断装置を提供で
きる。

請求項３に係るさらに他の発明によれば、動き
の有無を検出し、被検体に動きがあるときには、
被検体に動きがないときよりラスタ密度を粗にす
ることにより、例えばフレーム数の増加が可能と
なり動きに対処することができる超音波診断装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波診断装置を示す概
略ブロツク図、第２図はフイールド毎のインタレ
ススキヤンを示す概略図、第３図は本発明を適用
したオンインタレススキヤンを示す概略図、第４
図は本発明の第２の実施例を示す概略構成図であ
る。 １……超音波探触子、２……送受波回路、３…
…Ａ／Ｄ変換器、４……動き検出回路、５，５ａ
……コントローラ、６，６ａ……基準信号発生回
路、７……スイツチ、８……フイールドメモリ、
９……フレームメモリ、１０……TV表示部、１
１……１フレーム遅延回路、１２……絶対値回
路、１３……コンパレータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超音波探触子を駆動制御して前記超音波探触
   子からの超音波ラスタにより被検体を超音波走査
   する送受波回路と、 前記送受波回路からの出力信号をデイジタル信
   号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 前記Ａ／Ｄ変換器からのデータを一旦フレーム
   メモリに書込み、このフレームメモリからデータ
   をTVスキヤン方式で出力して表示に供する表示
   系と、 前記Ａ／Ｄ変換器からのデータと１フレーム前
   のデータとを比較し、前記被検体の動きの有無を
   検出する動き検出回路と、 前記動き検出回路が前記被検体に動きがないと
   判断したときは、奇数フイールドと偶数フイール
   ドの超音波ラスタによる走査を交互に行う飛び越
   し走査をするように前記送受波回路を制御し、一
   方、前記動き検出回路が前記被検体に動きがある
   と判断したときは、順次超音波走査をするように
   前記送受波回路を制御する制御手段とを具備する
   ことを特徴とする超音波診断装置。 ２ 超音波探触子を駆動制御して前記超音波探触
   子からの超音波により深さ方向に所定の送信段数
   で被検体を超音波走査する送受波回路と、 前記送受波回路からの出力信号をデイジタル信
   号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 前記Ａ／Ｄ変換器からのデータを一旦フレーム
   メモリに書込み、このフレームメモリからデータ
   をTVスキヤン方式で出力して表示に供する表示
   系と、 前記Ａ／Ｄ変換器からのデータと１フレーム前
   のデータとを比較し、前記被検体の動きの有無を
   検出する動き検出回路と、 前記動き検出回路が前記被検体に動きがないと
   判断したときは、前記所定の送信段数で超音波走
   査を行うように前記送受波回路を制御し、一方、
   前記動き検出回路が前記被検体に動きがあると判
   断したときは、前記所定の送信段数より少ない送
   信段数で超音波走査を行うように前記送受波回路
   を制御する制御手段とを具備することを特徴とす
   る超音波診断装置。 ３ 超音波探触子を駆動制御して前記超音波探触
   子からの超音波により所定の超音波ラスタ密度で
   被検体を超音波走査する送受波回路と、 前記送受波回路からの出力信号をデイジタル信
   号に変換するＡ／Ｄ変換器と、 前記Ａ／Ｄ変換器からのデータを一旦フレーム
   メモリに書込み、このフレームメモリからデータ
   をTVスキヤン方式で出力して表示に供する表示
   系と、 前記Ａ／Ｄ変換器からのデータと１フレーム前
   のデータとを比較し、前記被検体の動きの有無を
   検出する動き検出回路と、 前記動き検出回路が前記被検体に動きがないと
   判断したときは、前記所定のラスタ密度で超音波
   走査を行うように前記送受波回路を制御し、一
   方、前記動き検出回路が前記被検体に動きがある
   と判断したときは、前記所定のラスタ密度より粗
   なラスタ密度で超音波走査を行うように前記送受
   波回路を制御する制御手段とを具備することを特
   徴とする超音波診断装置。