JPH0613035B2

JPH0613035B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0613035B2
Application number: JP58153462A
Authority: JP
Inventors: 元一渡辺
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1983-08-22
Filing date: 1983-08-22
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPS6045341A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野本発明は超音波診断装置に係り、特にはトランジューサ
から得られるエコー信号を画像表示する際に用いられる
デジタルスキャンコンバータ（以下ＤＳＣという）に関
する。

(ロ)従来技術一般に、超音波診断装置における診断画像の表示方式と
してはトランジューサで得られる超音波エコーを直接ア
ナログ信号のままでＣＲＴのＸ−Ｙモニタに入力し、走
査毎に同期をとって表示するアナログスキャンコンバー
タ（以下ＡＳＣという）方式と、超音波エコーを一度Ａ
／Ｄ変換器を通してたとえば４ビットのデジタルデータ
に変換しＣＲＴへ出力する前にこのデジタルデータを画
像データとしてＩＣ等の記憶素子に記憶させるＤＳＣ方
式とがある。前者のものは後者に比較して、制御系は簡
単であるキャリパ表示機能、キャラクタ表示機能、診断
画像処理機能等の付属機能の面で劣り、また、画像表示
の際、シェーデイング現像、リアルタイム時のフリッカ
発生などを起しやすく、さらに、Ｘ−Ｙモニタ管は定期
的な調整を必要とし、寿命も短かく高価である等、保守
性、信頼性、経済性の面でも劣るので近年は特殊用途を
除いて後者すなわちＤＳＣ方式が広く採用されている。

ところで従来のＤＳＣ方式の超音波診断装置には第１図
に示すものがある。この超音波診断装置のＤＳＣ１は、
画像メモリ２、この画像メモリ２の前段に設けたＡ／Ｄ
変換器４および画像メモリ２とＡ／Ｄ変換器４との間に
設けた２つのバツフアメモリ６，８を主体に構成され
る。今、トランジューサで超音波エコーを受波すると、
この超音波エコーは前処理回路でアナログのエコー信号
に変換され、入力端子１０からＡ／Ｄ変換器４に順次入
力される。Ａ／Ｄ変換器４に入力されたエコー信号は第
２図に示すように４ビットのデジタルデータに変換され
る。変換されたデジタルデータは書込用アドレスカウン
タ１８とコントロール回路１２とのタイミング信号によ
り一方のバッファメモリ６に逐次書き込まれる。この書
込サイクルと並行して他方のバッファメモリ８にすでに
記憶されている内容は読出用アドレスカウンタ２０とコ
ントロール回路１２とのタイミング信号により逐次読み
出され画像メモリ２へ転送される。そして、画像メモリ
２がデータ書込みサイクルつまり、ＴＶ走査の帰線期間
中であれば画像メモリ書込用アドレスカウンタ２２とコ
ントロール回路１２とのタイミング信号により上記デー
タ書込みサイクル期間中にわたってバッファメモリ６か
らの転送データが画像メモリ２に逐次書込まれる。次
に、画像メモリ２がデータ読出サイクルつまりＴＶ走査
の表示期間中であれば画像メモリ読出用アドレスカウン
タ２４とコントロール回路１２とのタイミング信号によ
りすでに格納されている４ビットの画像データが並直変
換レジスタ２６に逐次出力される。並直変換レジスタ２
６に並列入力された４ビットの画像データは発振器２８
の出力をカウンタ３０により得られる適当な周波数たと
えば１２．２４ＭHzのクロツクパルスにより直列変換さ
れ、出力端子３２よりＤＳＣ出力としてＣＲＴへ出力さ
れる。第３図は従来のＤＳＣ１によるＣＲＴ走査画面の
表示例で、同図中実線で示すＲ₁，Ｒ₃，……Ｒ₁₁₃はト
ランジューサのアレイピッチ間隔の走査線、また、同図
中破線で示すＲ₂，Ｒ₄，……Ｒ₁₁₄はトランジューサの
アレイピッチを約半分ずらせて走査したときの走査線で
あり、ＴＶ１画面あたり合計１１４本の走査線で画像を
表示する。

ところで、従来の超音波診断装置のＤＳＣ１において、
連続して画像メモリ２に画像データを転送するには２つ
のバッファメモリ６，８を書込用と読出用とに交互に切
換えて使用する必要がある。たとえば超音波エコーの一
走査分のデジタルデータが、上述のごとく一方のバッフ
ァメモリ６に書込まれているときには他方のバッファメ
モリ８の記憶内容を読み出し、バッファメモリ８の読出
しが終了したときにはバッファメモリ８に次の超音波の
一走査分のデータが書込まれ、他のバッファメモリ６か
らは書き込まれたデータが順次画像メモリ２に転送され
る。従って、このためにはアドレスカウンタ１８，２０
も書込アドレス用と読出アドレス用とに交互に切換える
必要がある。また、画像メモリ２に記憶された画像デー
タがＣＲＴへ読出されているときにはバッファメモリ６
または８からこの画像メモリ２への書込はできない。従
って、画像メモリ２への書き込みはＴＶ走査の水平、垂
直帰線時間および画像空き時間内に限られる。このため
上記時間内のすべてにわたりバッファメモリ６または８
から画像メモリ２にデータを休みなく転送せねばならな
い。しかるに、このときの転送時間は短かいので小刻み
に転送することになる。これにはバッファメモリ６，８
と画像メモリ２間のデータ転送および超音波エコー計測
タイミング間で複雑なコントロールが必要となる。従っ
て、高速特性のあるＩＣを使用した複雑で高度な回路構
成となりまた、使用部品も増加するので効果となる。さ
らに、表示画像に関してはトランジューサ走査線とＴＶ
表示画像線との間に時間的ずれがあるが、このずれがゆ
っくりとした周期で繰返される結果、超音波エコーをア
ナログ値に変換する前処理回路で発生または混入するノ
イズ、およびＡＣ電源ライン等よりひろう商用ノイズ、
安定化直流電源に含まれるリップルノイズなどに起因し
て表示画面に縞文様が表われそれがゆっくりと移動する
現象が目立つ等の問題がある。

さらに拡大画像の表示機能をもたせる場合、従来の装置
では加算器（図示省略）をさらに設け、Ａ／Ｄ変換器４
の出力とバッファメモリ６または８の読出しデータとの
算術平均をこの加算器で算出し、この算術平均したデー
タを画像メモリ２に転送し、ＣＲＴにはＴＶ１走査毎に
トランジューサの走査画像データと算術平均した画像デ
ータとを交互に出力してなめらかな拡大画像を得てい
る。しかしながら、このためには画像メモリ２には通常
画像形成に必要な記憶容量の２倍の容量を常備せねばな
らず装置が一層高価になるという難点がある。

(ハ)目的本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであつて、
エコー信号データの並列度を高め、画像メモリへの時間
当たりのデータ転送量を増大させて画像メモリに対する
時間当たりの書込み、読出しデータ量を増大して画像メ
モリのサイクルタイムに余裕をもたせること、ＴＶ１画
面形成に要するトランジューサの走査本数を減少させて
画像メモリの書込全データ数を少なくすること等により
画像メモリの記憶容量を減少させるとともにコントロー
ル回路の単純化、低速化を図り、コストならびに消費電
力を低減することを目的とする。

(ニ)構成本発明は、このような目的を達成するため、トランスジ
ューサからのエコー信号データを画像データとして記憶
する画像メモリは、書込専用部と読出専用部とを有し、
かつ、この書込専用部と読出専用部とが所定時間ごとに
交互に切換わるとともに前記エコー信号データの書込専
用部への書込みと読出専用部からの読出しとが並行動作
可能に設けられ、この画像メモリの前段には、Ａ／Ｄ変
換器でデジタル化されたエコー信号データのうちの所定
ビット分からなる単位データをＡ／Ｄ変換周期の整数倍
の周期毎にラッチするラッチ回路が設けられ、このラッ
チ回路の出力と前記Ａ／Ｄ変換器からの単位データとが
前記Ａ／Ｄ変換周期の整数倍の周期で前記書込専用部に
書き込まれる一方、前記画像メモリの後段には、この画
像メモリの前記読出専用部から読出されたＴＶ１走査線
に相当する画像データを格納するバッファメモリが設け
られている。

(ホ)実施例以下、本発明を実施例について第４図ないし第６図に基
づいて詳細に説明する。

第４図はこの実施例の超音波診断装置におけるＤＳＣの
ブロック構成図である。同図において、５０は超音波診
断装置のＤＳＣ、５２はエコー信号データを画像データ
として記憶する画像メモリである。この画像メモリ５２
は書込専用部５２ａ（または５２ｂ）と読出専用部５２
ｂ（または５２ａ）とが所定時間、本例ではＴＶ１画面
形成時間ごとに交互に切換わり、かつ、画像データのこ
の書込専用部５２ａ（または５２ｂ）への書込みと、読
出専用部５２ｂ（または５２ａ）からの読出しとが並行
動作可能に構成されている。画像メモリ５２の前段には
Ａ／Ｄ変換器５４てデジタル化されたエコー信号データ
のうちの単位データ（ここでは４ビットのデータ）をＡ
／Ｄ変換周期の整数倍（ここでは２倍）の周期毎にラッ
チしてＡ／Ｄ変換器５４でデジタル化された単位データ
とともに書込専用部５２ａ（または５２ｂ）に転送する
ラッチ回路５６が設けられている。また画像メモリ５２
の後段には画像メモリ５２から読出されたＴＶ１走査線
分に相当する画像データを格納するバッファメモリ５８
と、このバッファメモリ５８から読出される画像データ
に画像メモリから読出される画像データを加算平均して
走査間平均画像データを求める加算器６０と、画像メモ
リ５２から読出される画像データと上記加算器６０から
出力される走査間平均画像データとをＴＶ１走査線ごと
に交互に切換えて出力するマルチプレクサ６２とがそれ
ぞれ設けられている。なお、６４はＤＳＣ５０全体のタ
イミング制御を行なうコントロール回路、６６は発振
器、６８は発振器６６の出力パルスをカウントするカウ
ンタ、７０はカウンタ６８の出力を受けてＴＶ走査に同
期した信号を発生するＴＶ同期信号発生回路、７２は画
像メモリ５２の書込専用部５２ａ（または５２ｂ）に対
してその書込アドレス位置を指定する画像メモリ書込用
アドレスカウンタ、７４は画像メモリ５２の読出専用部
５２ｂ（または５２ａ）に対してその読出アドレス位置
を指定する画像メモリ読出用アドレスカウンタ、７６は
マルチプレクサ６２から並列出力される画像データをシ
リアルなデータ列に変換する並直変換シフトレジスタで
ある。

次に上記構成を有するＤＳＣ５０を用いてＣＲＴの画面
上に診断画像を表示する場合の各部の動作について第５
図に示すタイムチャートを参照して説明する。なお、そ
の際のトランジューサの仕様、測定条件の１例として計
測深度Ｄ＝１９７．５mm，走査幅Ｗ＝８３mm，振動子の
数＝５７個に設定した場合について以下説明する。

トランジューサで受波された超音波エコーは前処理回路
（いずれも図示省略）でアナログのエコー信号（ＡＩ
Ｎ）に順次変換され入力端子７８からＡ／Ｄ変換器５４
に入力される。また超音波の放射はコントロール回路６
４で制御され、その一方の出力端子８０から駆動信号が
トランジューサ駆動回路（図示省略）に出力されてトラ
ンジューサを励振することにより行なわれる。さらにト
ランジューサの走査開始の初期化はコントロール回路６
４の他の出力端子８２からトランジューサ初期化信号が
マルチプレクサ（図示省略）に出力されることにより行
なわれる。Ａ／Ｄ変換器５４に入力された先のエコー信
号ＡＩＮは４ビット単位のデジタルデータに変換され
る。人体内音速平均値Ｃ≒１．５４３mm／μＳであるの
で、トランジューサの１走査線（たとえばＬ_Ｎ）の計測
時間Ｔはとなる。今、Ａ／Ｄ変換器５４の変換サイクルタイムを
０．５μＳとすれば計測時間Ｔ当りのデジタル変換デー
タ数は２５６／０．５＝５１２個となる。つまり、超音
波エコーの１走査線分のエコー信号ＡＩＮはＡ／Ｄ変換
器５４で５１２個のデジタルデータに逐次変換される。
Ａ／Ｄ変換器５４で変換された４ビット単位のデジタル
データは画像メモリ５２とラッチ回路５６とに出力され
る。ラッチ回路５６のクロックパルス入力端子ＣＫには
コントロール回路６４からＡ／Ｄ変換器５４の変換サイ
クルタイムの２倍周期のクロックパルスCLOCKが入力さ
れているので、デジタルデータは４ビット単位の一つお
きにラッチ回路５６で保持され、単位データ２個分すな
わち１と２，３と４，……５１１と５１２というように
８ビットデータごとに画像メモリ５２の現時点における
書込専用部５２ａに画像データとして書込まれる。その
際のアドレス指定はコントロール回路６４のクロックパ
ルスCLOCKに同期した画像メモリ書込用アドレスカウン
タ７２からのアドレス指定信号により行なわれる。従っ
て画像メモリ５２へは１回の書込サイクルタイムが１μ
ｓで、２５６回の書込により、５１２個の画像データが
書込まれる。このようにして、書込専用部５２ａには逐
次ＴＶ１画面形成に必要なトランジューサの走査線５７
本分に相当する画像データが順次記憶される。

上記動作に並行して画像メモリ５２の現時点における読
出専用部５２ｂからは１回の読出しにつきデータ２個分
つまり８ビットの画像データが順次読み出される。従っ
て５１２個分のデータは２５６回の読出回数となる。な
お、読出専用部５２ｂのアドレス指定はコントローラ６
４からの制御信号に基づき画像メモリ読出用アドレスカ
ウンタ７４から出力されるアドレス指定信号により行な
われる。画像メモリ５２から読出された８ビット単位の
画像データはバッファメモリの入力端子Ｄ₁、加算器６
０の入力端子Ｄ₃およびマルチプレクサ６２の入力端子
Ａにそれぞれ出力される。バッファメモリ５８はコント
ロール回路６４の制御信号によりＴＶ１走査線ごとに書
込状態と読出状態とに切換わる。同時にマルチプレクサ
６２もコントロール回路６４の制御信号によりＴＶ１走
査線ごとに入力端子ＡおよびＢと、出力端子Ｓとの接続
を切換える。従って、今、バッファメモリ５８が書込状
態にあるときにはマルチプレクサ６２は画像メモリ５２
に直結された入力端子Ａがその出力端子Ｓと接続する。
このため、画像メモリ５２から読み出されたＴＶ１走査
線分５１２個の画像データはバッファメモリ５８に書込
まれるとともに、マルチプレクサ６２を介して並直変換
シフトレジスタに出力され、ここでコントロール回路６
４とカウンタ６８のタイミングにより順次シリアルデー
タ列に変換されて出力端子８４からＤＳＣ１の出力とし
てＣＲＴに出力される。一方、バッファメモリ５８が読
出状態にあるときにはマルチプレクサ６２は加算器６０
の出力端子Ｚに直結された入力端子Ｂがその出力端子Ｓ
に接続される。この状態でバッファメモリ５８の出力端
子Ｑ₂から順次読み出されたＴＶ１走査線分の画像デー
タは加算器６０の一方の入力端子Ｄ₂に入力される。そ
の際、同時に画像メモリ５２からは画像メモリ読出用ア
ドレスカウンタ７４で読出指定された次に表示すべきＴ
Ｖ１走査線分の画像データが出力される。この画像デー
タは加算器６０の他方の入力端子Ｄ₃に入力される。そ
して、加算器はバッファメモリ５８からの画像データと
画像メモリ５２からの画像データとを加算してその算術
平均を求めその平均値を走査間平均画像データとしてマ
ルチプレクサ６２を介して並直変換シフトレジスタ７６
に出力する。並直変換シフトレジスタ７６は入力された
走査間平均画像データを同じくシリアルのデータ列に変
換してＣＲＴに出力する。このように、画像メモリ５２
から読出されたそのままの画像データと加算器６０で求
めた走査間平均画像データとが交互にＣＲＴに出力され
て一枚のＴＶ画面が構成される。第６図はこのように表
示されるＣＲＴ走査画面の例を示すもので、同図中実線
で示すＲ₁，Ｒ₂，……Ｒ₅₇は画像メモリ５２から読出し
た画像データを表示したときのＴＶ１走査線であり、ま
た同図中破線で示すＭ₁，Ｍ₂，……Ｍ₅₇は加算器６０か
ら出力される走査間平均画像データを表示したときのＴ
Ｖ１走査線である。従って、実質トランジューサの５７
本の走査線で表示に必要な１１４本のＴＶ走査線のデー
タが得られることになる。この場合、ＴＶ１画面形成に
必要な画像データの計測時間は２５６×１１４＝２９１
８４μＳとなるがＴＶ１画面形成に要する所要時間は３
３３３３．３μＳ程度なので、画像メモリ５２への書込
みの方が読出しよりも短時間となる。

上記のようにしてＴＶ１画面の走査像を表示した後は画
像メモリ５２は、コントロール回路６４の制御信号によ
り先に書込専用部５２ａであったものが読出専用部５２
ａに、読出専用部５２ｂであったものは書込専用部５２
ｂに切換わり、切換わったこの読出専用部５２ａに記憶
された画像データが順次読み出される。これに並行して
書込専用部５２ｂにはエコー信号データが逐次書込まれ
る。このように読出専用部と書込専用部とがＴＶ１画面
形成ごとに交互に切換えられる。

(ヘ)効果以上のように本発明によれば画像メモリとして交互に切
換わる書込専用部と読出専用部とを有し、かつ、両部の
書込みと読み出しとが並行動作可能に設けたので、従来
のようにＡ／Ｄ変換器でデジタル変換されたエコー信号
データをバッファメモリを介して高速で画像メモリに転
換する必要がなくなり、従って高速のＩＣを使用した複
雑なタイミング制御信号は不要となる。しかも、画像メ
モリの前段にラッチ回路を設けたので画像メモリに対す
る時間当りの書込み読出しデータ量が増加し、画像メモ
リのサイクルタイムに余裕が出てくる。また、画像メモ
リの後段にバッファメモリを設け交互に書込みと読出し
とを行なえるようにしたので、ＴＶ一画面形成に必要な
画像メモリの記憶容量としては本来ＴＶ２画面のものが
必要なところ、その半分の記憶容量でよいことになる。
このため、ＤＳＣ全体の記憶容量としては従来のものに
比べて少なくなる。従って、装置の部品点数が減少し、
消費電力も低減されるので総合的なコストダウンが図れ
る。さらに拡大画像表示の場合においても特に画像メモ
リの記憶容量を増加する必要がないのでこの点でもコス
トの低減化に有利となるという実用上優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来例を、第４図ないし第６図は
本発明の実施例をそれぞれ示すもので、第１図は超音波
診断装置のデジタルスキャンコンバータのブロック構成
図、第２図は第１図の装置の動作説明に供するタイムチ
ャート、第３図はＴＶ走査画面の表示例を示す説明図、
第４図は超音波診断装置のデジタルスキャンコンバータ
のブロック構成図、第５図は第４図の装置の動作説明に
供するタイムチャート、第６図はＴＶ走査画面の表示例
を示す説明図である。５０……超音波診断装置のデジタルスキャンコンバー
タ、５２……画像メモリ、５２ａ，５２ｂ……書込およ
び読出専用部、５４……Ａ／Ｄ変換器、５６……ラッチ
回路、５８……バッファメモリ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トランスジューサからのエコー信号データ
を画像データとして記憶する画像メモリは、書込専用部
と読出専用部とを有し、かつ、この書込専用部と読出専
用部とが所定時間ごとに交互に切換わるとともに前記エ
コー信号データの書込専用部への書込みと読出専用部か
らの読出しとが並行動作可能に設けられ、この画像メモ
リの前段には、Ａ／Ｄ変換器でデジタル化されたエコー
信号データのうちの所定ビット分からなる単位データを
Ａ／Ｄ変換周期の整数倍の周期毎にラッチするラッチ回
路が設けられ、このラッチ回路の出力と前記Ａ／Ｄ変換
器からの前記単位データとが前記Ａ／Ｄ変換周期の整数
倍の周期で前記書込専用部に書き込まれる一方、前記画
像メモリの後段には、この画像メモリの前記読出専用部
から読出されたＴＶ１走査線に相当する画像データを格
納するバッファメモリが設けられていることを特徴とす
る超音波診断装置。