JPH0654849A

JPH0654849A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0654849A
Application number: JP4212683A
Authority: JP
Inventors: Sumie Oda; 澄江小田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-08-10
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 1994-03-01
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JP3245225B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、タイムゲインコントロール（ＴＧ
Ｃ）機能を備えた超音波診断装置に関し、オペレータに
よる調整が不用なＴＧＣ機能を備える。【構成】複数の深さ領域のそれぞれに対応する受信信号
の各平均値を求めて各深さ領域毎の平均値が互いにほぼ
等しくなるように各深さ領域毎に受信信号を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置に関
し、詳しくは、受信信号のゲインを時間に応じて制御す
る（これをタイムゲインコントロール（ＴＧＣ）と称す
る）機能を備えた超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被検体、特に人体の体表に超音波探触子
を当て、この超音波探触子から人体内に超音波を送信
し、人体内の組織で反射されて戻ってきた超音波をこの
超音波探触子で受信して受信信号を得、この受信信号に
基づく人体内の断層像を表示することにより人体の内臓
の疾患の診断を容易ならしめる超音波診断装置が従来よ
り広く用いられている。

【０００３】この超音波診断装置においては、被検体内
に送信された超音波は、被検体内を通過する途中で減衰
し、したがって被検体内の深い位置で反射した超音波ほ
ど弱まって超音波探触子により受信されることになる。
これを補正するために、被検体内の深い位置で反射した
超音波ほど時間的に遅れて受信されることから、受信信
号のゲインを超音波を送信した時刻から受信信号が得ら
れた時刻までの時間間隔に応じて制御するタイムゲイン
コントロール（ＴＧＣ）機能が備えられている。

【０００４】図５は、従来の超音波診断装置におけるＴ
ＧＣ機能を説明するための、ＣＲＴディスプレイ上に表
示された断層像の一例（Ａ）およびスライドボリウムの
配列（Ｂ）を示した図である。ここではＣＲＴディスプ
レイ上には、いわゆるセクタ走査による扇形の断層像１
２が表示され、その略中央に心臓の短軸像１４が表示さ
れているものとする。

【０００５】図５（Ａ）に示すように超音波探触子が当
てられた体表に対応する扇形の頂点から深さ方向に複数
の深さ領域（ここでは領域Ｉ，ＩＩ，……，ＶＩＩＩの
８つの領域）に分割し、図５（Ｂ）に示すように各深さ
領域毎にそれぞれスライドボリウム１６を備える。この
各スライドボリウム１６の操作位置に応じて各深さ領域
Ｉ，ＩＩ，……，ＶＩＩＩにそれぞれ対応する受信信号
のゲインが調整される。

【０００６】この超音波診断装置のオペレータは、この
ＣＲＴディスプレイ１０上に表示された断層像１２の全
体、もしくは診断しようとしている関心のある領域（こ
こでは例えば心臓の短軸像１４）の領域が各深さ領域に
よらず全体としてほぼ均一な輝度となるように各スライ
ドボリウム１６を操作し、これにより見やすい画像を得
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、被検体内の
深さ方向に対する超音波の減衰量は、例えば男性と女
性、太った人と痩せた人等各被検体毎に異なり、したが
って診断の都度例えば８個等の多数のボリウムを１つず
つ調整する必要があり、この調整が煩わしく、診断の効
率化の阻外要因にもなってしまっていた。

【０００８】本発明は、この点に鑑み、オペレータによ
る調整が不用なＴＧＣ機能を備えた超音波診断装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の超音波診断装置は、被検体表面に当接された超音波
探触子から該被検体内に超音波を送信するとともに該被
検体内で反射された超音波を受信して受信信号を得、該
受信信号に基づいて被検体内の断層像を表示する超音波
診断装置において、（１）上記被検体内の、超音波探触子が当接された被検
体表面からの深さ方向の距離に応じて分割された複数の
深さ領域のそれぞれについて、各深さ領域に対応する受
信信号の各平均的な値を求める平均演算手段（２）平均演算手段で求められた各深さ領域に対応する
各平均的な値が互いにほぼ等しくなるように、各深さ領
域毎に受信信号の信号レベルを調整する信号レベル調整
手段を備えたことを特徴とする。

【００１０】ここで、平均演算手段で求められる「平均
的な値」は、単純な平均値であってもよいが、たとえば
中央値（メジアン値），（最大値＋最小値）／２等、平
均的な値を指標するものであればよく「平均値」に限定
されるものではない。但し、以下では簡単のため、「平
均値」で代表させることがある。また、上記演算手段
は、各深さ領域内全域に対応する受信信号の各平均的な
値を求めるものであってもよいが、関心領域が定まって
いる場合は、受信信号に基づいて断層像内の関心領域を
求める領域演算手段を備え、上記平均演算手段におい
て、各深さ領域内かつ関心領域内に対応する受信信号の
各平均的な値を求めるように構成してもよい。

【００１１】また上記信号レベル調整手段は、例えば図
５に示したスライドボリウム１６等オペレータによる手
動のＴＧＣの調整手段に代えて備えられ、もしくはこの
ような手動の調整手段を備えた場合であってもその手動
の調整手段とは無関係に自動的な信号レベル調整を行う
ものであってもよいが、この信号レベル調整手段を、各
深さ領域に対応する受信信号の信号レベルを操作量に応
じて調整する、各深さ領域のそれぞれに対応して備えら
れた複数の操作手段（例えば複数のスライドボリウム）
と、上記平均演算手段で求められた各平均的な値が互い
にほぼ等しくなるように複数の操作手段を制御する制御
手段（例えば上記複数のスライドボリウムを動かす複数
のモータ）とを備えた構成とすることも好ましい態様で
ある。

【００１２】

【作用】本発明の超音波診断装置は、複数の深さ領域の
それぞれに対応する受信信号の平均値を求めて（上記
（１））各深さ領域毎の平均値が互いにほぼ等しくなる
ように各深さ領域毎に受信信号を調整する（上記
（２））のものであるため、オペレータを煩わせること
なく信号レベルが調整され、見やすい画像を得ることが
できる。

【００１３】ここで、関心領域が定まっている場合、こ
の関心領域を求め、この関心領域内の受信信号に基づい
て信号レベルの調整を行う構成とした場合は、その関心
領域が一層見易い画像となる。さらに、例えばスライド
ボリウム等からなる上記複数の操作手段を備えるととと
もに、各深さ領域毎の平均値がほぼ等しくなるようにそ
の操作手段を制御する例えばモータ等の制御手段を備え
た場合は、信号レベルが自動調整されるとともに、オペ
レータは好みに応じて手動で微調整することもでき、一
層きめ細かな対応が可能となる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図１
は、本発明の一実施例に係る超音波診断装置の構成を表
わしたブロック図である。ここでは、簡単のため、画像
メモリ１０６に模式的に図示するように、３つの深さ領
域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩを有し、これら３つの深さ領域に跨
って心臓の断層像１４を表わす受信信号が得られるもの
として説明する。

【００１５】本発明にいう超音波探触子であるプローブ
１０２が例えば人体の胸部の心臓の部分に当てがわれ、
このプローブ１０２から人体内に向けて超音波が送信さ
れ、人体内の各組織で超音波が反射され、この反射超音
波が、このプローブ１０２で受信される。このプローブ
１０２で得られた受信信号Ｓ１は、アナログ処理部１０
４で適宜増幅されて画像メモリ１０６に入力される。画
像メモリ１０６では、入力された受信信号をディジタル
の受信信号に変換しこの画像メモリ１０６に記憶する。

【００１６】画像メモリ１０６に一旦記憶されたディジ
タルの受信信号Ｓ２は、この画像メモリ１０６から読み
出されＣＲＴ表示装置１０８に入力されて、このＣＲＴ
表示装置１０８の表示画面上に、例えば図５（Ａ）に示
すような断層像が表示される。また画像メモリ１０６か
ら読み出される受信信号Ｓ２は、各領域平均値演算回路
１１０に入力される。各領域平均値演算回路１１０で
は、各深さ領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩのそれぞれに対応する
受信信号Ｓ２の各平均値が求められる。これらの各平均
値は、それぞれ各差分回路１１２ａ，１１２ｂ，１１２
ｃと、全画面平均値演算回路１１４とに入力される。全
画面平均値演算回路１１４では入力された３つの平均値
をさらに平均して、画像メモリ１０６に記憶されていた
１フレーム全面に対応する受信信号Ｓ２の平均値（これ
をここでは全平均値と呼ぶ）が求められる。この全平均
値も各差分回路１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃに入力さ
れる。各差分回路１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃでは全
平均値と各深さ領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ毎の各平均値との
各差分、即ちＣＲＴ表示画面上に表示された全画面の平
均輝度レベルと各深さ領域毎の輝度レベルとの各差分が
求められる。これら各差分はＴＧＣ発生回路１１６に入
力される。ＴＧＣ発生回路１１６では、各差分回路１１
２ａ，１１２ｂ，１１２ｃから入力された各差分に基づ
いて、次のフレームの受信信号Ｓ１を得る際に、アナロ
グ処理部１０４に向けて制御信号ｃを出力する。この制
御信号ｃはアナログ処理部１０４に入力された受信信号
Ｓ１を増幅する可変利得増幅器（図示せず）の利得を制
御する信号であり、各深さ領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩに対応
する受信信号Ｓ１がこのアナログ処理部１０４に入力さ
れるタイミングで切替えられ、これによりＣＲＴ表示装
置１０８に表示される画面の各深さ領域毎の輝度が互い
に等しくなるようにその信号レベルが調整される。

【００１７】図２は図１に示す各領域平均値演算回路の
詳細ブロック図である。但し簡単のため、深さ領域１つ
分の回路について示してある。表示クロックＣＬＫが水
平アドレスカウンタ２００と垂直アドレスカウンタ２０
２に入力される。これら水平アドレスカウンタ２００，
垂直アドレスカウンタ２０２では表示クロックＣＬＫが
カウントされ、これにより画像メモリ１０６の各アドレ
スが順次指定される。画像メモリ１０６からは、これら
水平アドレスカウンタ２００及び垂直アドレスカウンタ
２０２で指示されるアドレスに記憶された受信信号Ｓ２
が順次出力され、前述したようにＣＲＴ表示装置１０８
（図１参照）に入力されるとともに、各領域平均値演算
回路１１０を構成する加算器１１０ａに入力される。こ
の加算器１１０ａにはラッチ回路１１０ｂの出力も入力
され、このラッチ回路１１０ｂの出力に新たな受信信号
Ｓ２が加算されて再びラッチ回路に入力される。このラ
ッチ回路は、図示しないクリア回路から出力される信号
により１フレーム毎にクリアされる。またこのラッチ回
路１１０ｂには、各深さ領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩのうちこ
こに示した回路が担当する深さ領域に対応する受信信号
Ｓ２が画像メモリ１０６から読み出される間、イネーブ
ル信号ＥＮが入力される。したがって画像メモリ１０６
から１フレーム分の受信信号Ｓ２が読み出された時点で
はこのラッチ回路１１０ｂには、このラッチ回路１１０
ｂが担当する深さ領域に対応する受信信号Ｓ２の累積値
が格納される。この累積値は割算器１１０ｃに入力され
る。

【００１８】またこの平均値演算回路には表示画素数カ
ウンタ１１０ｄが備えられている。この表示画素数カウ
ンタ１１０ｄは表示クロックを入力してカウントするも
のであるが、ラッチ回路１１０ｂと同様に、１フレーム
毎にクリアされるとともにイネーブル信号ＥＮが入力さ
れ、したがって画像メモリ１０６から１フレーム分の受
信信号Ｓ２が読み出された時点ではこの表示画素数カウ
ンタ１１０ｄにはこの表示画素数カウンタ１１０ｄが相
当する深さ領域内の画素数が格納される。この画素数も
前述した累積積とともに割算器１１０ｃに入力され、こ
の割算器１１０ｃでは累積値／画素数が演算されてその
深さ領域内の受信信号の平均値が求められる。この平均
値は、図１に示すように、対応する差分回路と全画面平
均値演算回路１１４に入力される。

【００１９】以上のような構成により、オペレータを煩
わせることなく、各深さ領域の輝度が自動的に調整され
た見易い画像を得ることができる。ここで、上記実施例
は、各深さ領域内全域の各平均値を求める例であるが、
関心領域が定まっている場合、この関心領域を抽出し
て、この関心領域内かつ各深さ領域内の受信信号の各平
均値を求め、これら各平均値に基づいて信号レベルを調
整してもよい。以下に、図５に示す心臓の短軸像１４を
関心領域として抽出する場合等に用いられる領域演算手
段の一例について説明する。

【００２０】図３は、領域演算回路の一例を示すブロッ
ク図である。画像メモリ１０６から読み出された受信信
号Ｓ２は図２に示す各領域平均値演算回路と同様な構成
の平均値演算回路３００でその平均値が算出される。こ
の平均をとる領域は初期エリアＲＯＭ３０２から読み出
され、この読み出されたデータに基づいて図２に示すイ
ネーブル信号ＥＮが制御される。この初期エリアＲＯＭ
３０２はユーザが診断領域をキーインすることで選択さ
れる。

【００２１】この平均値は２値化回路３０４に入力され
る。この２値化回路３０４には画像メモリ１０６から読
み出された受信信号Ｓ２も入力され、２値化回路３０４
ではこの受信信号Ｓ２が平均値を閾値として２値化され
る。この２値化された画像データ（線画データ）は第１
の線画プレーン３０６ａに格納される。その後、第１の
線画プレーン３０６ａに格納された画像データは、短線
除去回路３０８に入力される。この短線除去回路３０８
では、この線画を先ず水平方向に操作して各線分の長さ
（ランレングス）が計測され、一定値以上の長さの線分
のみが抽出されて第２の線画プレーン３０６ｂに入力さ
れる。次に第２の線画プレーン３０６ｂから上記のよう
に抽出された線画データが読み出されて再度短線除去回
路３０８に入力される。この短線除去回路３０８では今
度は垂直方向に走査して各線分の長さ（ランレングス）
を計測し、一定値以上のもののみが第１の線画プレーン
３０６ａに入力される。以上のようにして短線が除去さ
れ、一定の長さ以上の線分からなる線画が第１の線画プ
レーン３０６ａに格納される。

【００２２】次に線分の連結が行われる。上記のように
して生成された一定の長さ以上の線分からなる線画が第
１の線画プレーン３０６ａから読み出されて、今度は連
結回路３１０に入力される。この連結回路３１０では入
力された線画の全領域が走査され、その線画を構成する
各線分の端点の座標が求められ、各線分のうち最も近い
距離ある線分どうしが連結される。その結果は第２の線
画プレーン３０６ｂに入力される。この連結回路３１０
では処理時間のかかる細線化は行っておらず、このため
連結後の像は太くなっている可能性がある。そのため第
２の線画プレーン３０６ｂのデータが読み出されて微分
回路３１２に入力される。この微分回路３１２ではこの
データに３×３画素程度の２次元の微分演算が施され、
その結果が第１の線画プレーン３０６ａに書込まれる。

【００２３】このようにして生成された第１の線画プレ
ーン３０６ａのデータは水平方向に順次読み出され領域
の端の座標が旧エリアデータＲＡＭ３１４に格納され
る。この旧エリアデータＲＡＭ３１４のデータが上記関
心領域を示すものであり、このデータは次回の平均値を
演算する領域として使われる。もし得られた関心領域が
非常に小さいかもしくは表示領域を越える場合は演算が
正確に行われなかったとして旧エリアデータＲＡＭ３１
４のデータが初期エリアＲＯＭ３０２のデータで再初期
化される。

【００２４】以上のようにして関心領域を求め、この関
心領域内が全体として均一の輝度となるように信号レベ
ルの調整を行ってもよい。図４は、本発明の超音波診断
装置の他の実施例の構成を表わしたブロック図である。
この図において、図１に示した実施例における各ブロッ
クと対応するブロックには、図１に付した符号と同一の
符号を付し相違点のみ説明する。

【００２５】この実施例では各深さ領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩ
Ｉに対応して備えられた複数のスライドボリウム（図５
参照）からなるＴＧＣ設定器４１４が備えられており、
その設定量（スライドボリウムの操作量）に応じた信号
がＴＧＣ発生回路４１６に入力される。ＴＧＣ発生回路
４１６では入力された設定量に基づいて、次のフレーム
に対応する受信信号Ｓ１を得た際に、アナログ処理部１
０４に向けて制御信号ｃを出力する。この制御信号ｃ
は、アナログ処理部１０４に入力された受信信号Ｓ１を
増幅する利得可変増幅器（図示せず）の利得を制御する
信号であり、各深さ領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩに対応する受
信信号Ｓ１がこのアナログ処理部１０４に入力されるタ
イミングで切替えられ、これによりＣＲＴ表示装置１０
８に表示される画面の各深さ領域毎の輝度が互いに等し
くなるようにその信号レベルが調整される。

【００２６】このＴＧＣ設定器４１４を構成する各スラ
イドボリウムにはＴＧＣモータ機構部４１０を構成する
各モータ（図示せず）が連結されている。またこの実施
例においては図１に示す各差分回路１１２ａ，１１２
ｂ，１１２ｃに代えて各比較回路４１２ａ，４１２ｂ，
４１２ｃが備えられており、それら各比較回路４１２
ａ，４１２ｂ，４１２ｃの出力信号がＴＧＣモータ機構
部４１０に入力されている。ＴＧＣモータ機構部４１０
では各比較回路４１２ａ，４１２ｂ，４１２ｃから入力
された信号に基づいてモータが回転し、これによりＴＧ
Ｃ設定器４１２に備えられた各スライドボリウムが自動
操作される。

【００２７】このように、従来の超音波診断装置と同様
にスライドボリウム等ＴＧＣ用の操作手段を備え、この
操作手段を自動的に制御するように構成すると、自動／
手動双方のＴＧＣが可能となり、また自動的に調整され
た信号レベルを手動で微調整することも可能となる。
尚、ここでは３つの深さ領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩに分割さ
れた場合について説明したが、深さ領域は必要に応じて
いくつに分割されていてもよい。また、上記各実施例に
おける回路構成は例示にすぎず、本発明は上記例示した
もののほか、種々に構成することができるものであるこ
とはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波診
断装置は、複数の領域のそれぞれに対応する受信信号の
平均値を求めて各深さ領域毎の平均値が互いにほぼ等し
くなるように各深さ領域毎に受信信号を調整するもので
あるため、オペレータを煩わせることなく信号レベルが
調整され、見易い画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る超音波診断装置の構成
を表わしたブロック図である。

【図２】図１に示す各領域平均値演算回路の詳細ブロッ
ク図である。

【図３】領域演算回路の一例を示すブロック図である。

【図４】本発明の超音波診断装置の他の実施例の構成を
表わしたブロック図である。

【図５】ＣＲＴディスプレイ上に表示された断層像の一
例（Ａ）およびスライドボリウムの配列（Ｂ）を示した
図である。

【符号の説明】

１０２プローブ１０４アナログ処理部１０６画像メモリ１０８ＣＲＴ表示装置１１０各領域平均値演算回路１１０ａ加算器１１０ｂラッチ回路１１０ｃ割算器１１０ｄ表示画素数カウンタ１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ差分回路１１４全画面平均値演算回路１１６ＴＧＣ発生回路４１０ＴＧＣモータ機構部４１２ａ，４１２ｂ，４１２ｃ比較回路４１４ＴＧＣ設定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体表面に当接された超音波探触子か
ら該被検体内に超音波を送信するとともに該被検体内で
反射された超音波を受信して受信信号を得、該受信信号
に基づいて前記被検体内の断層像を表示する超音波診断
装置において、前記被検体内の、前記超音波探触子が当接された被検体
表面からの深さ方向の距離に応じて分割された複数の深
さ領域のそれぞれについて、該各深さ領域に対応する前
記受信信号の各平均的な値を求める平均演算手段と、該平均演算手段で求められた前記各深さ領域に対応する
前記各平均的な値が互いにほぼ等しくなるように、前記
各深さ領域毎に前記受信信号の信号レベルを調整する信
号レベル調整手段とを備えたことを特徴とする超音波診
断装置。
【請求項２】前記平均演算手段が、前記各深さ領域内
全域に対応する前記受信信号の各平均的な値を求めるも
のであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装
置。
【請求項３】前記受信信号に基づいて前記断層像内の
関心領域を求める領域演算手段を備え、前記平均演算手段が、前記各深さ領域内かつ前記関心領
域内に対応する前記受信信号の各平均的な値を求めるも
のであることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装
置。
【請求項４】前記信号レベル調整手段が、前記各深さ
領域に対応する前記受信信号の信号レベルを操作量に応
じて調整する、前記各深さ領域のそれぞれに対応して備
えられた複数の操作手段と、前記平均演算手段で求めら
れた前記各平均的な値が互いにほぼ等しくなるように前
記複数の操作手段を制御する制御手段とを備えたことを
特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】前記操作手段がスライドボリウムであ
り、前記制御手段が該スライドボリウムを動かすモータ
であることを特徴とする請求項４記載の超音波診断装
置。