JPH07246204A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波診断装置において、フレームレートを
低下させずに、円弧状走査される超音波ビーム間におい
てデータの欠落を解消する。 【構成】 超音波ビーム方向に沿って直線補間が行われ
た後、走査方向即ち円弧状に円弧補間が実行される。そ
の場合、直線補間により生成された補間データ１０２も
利用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置におけ
る画像データの補間に関する。

【０００２】

【従来の技術】超音波診断装置は、超音波の送受波によ
って、人体等の被検体の診断を行うものである。かかる
装置において、超音波ビームの走査方式としては、各種
の方式が知られており、例えばセクタ走査やコンベック
ス走査がある。

【０００３】セクタ走査では、各超音波振動子の送受信
波に電子的な遅延を与えて合成することにより、超音波
ビームが円弧状（扇状）に走査される。また、コンベッ
クス走査では、円弧状に配列された超音波振動子に対し
て電子リニア走査を行うことにより、超音波ビームが円
弧状（扇状）に走査される。

【０００４】図６に示すように、上記の超音波ビームの
円弧状走査が行われる場合、超音波ビーム毎にデータが
取り込まれ、サンプリングされた各データは、走査角度
（ビーム位置）と半径とで特定される。すなわち、各デ
ータは極座標形式で表現される。ここで、各超音波ビー
ムは、互いに離散的であり、また、各超音波ビーム上の
サンプリングされたデータも互いに離散的である。

【０００５】一方、図７に示すように、ＴＶモニタの表
示形式は、ｘとｙとで特定される直交座標である。ここ
で、表示画面は、５００×５００画素程度であり、各画
素はエコー強度を表現するため６ビット程度の階調を有
する。

【０００６】サンプリングされたデータをＴＶモニタに
表示するためには、極座標形式から直交座標形式への座
標変換（２次元マッピング）が必要となる。そこで、従
来からデジタル・スキャン・コンバータ（ＤＳＣ）が利
用されている。ここで、このＤＳＣは、上記の座標変換
機能の他、データ補間機能、２次元画像の記憶機能、等
を有する。

【０００７】ところで、ＤＳＣにおける従来の一般的な
補間方式は直線補間である。すなわち、超音波ビーム上
において隣接する２つのサンプルデータの値に基づい
て、その間の画素データの値を決定するものである。

【０００８】図７には、その直線補間後の状態が示さ
れ、ここでは超音波ビーム方向に沿ってデータが補間さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図７に示すように、超
音波ビームに沿った補間によれば、超音波ビームに沿っ
てデータの欠落を解消できるが、一方、超音波ビーム間
においてはデータの欠落を解消できない。

【００１０】これに対し、ビームの本数を増加させるこ
ともできるが、その場合には、１枚の画像を表示するま
での時間であるフレームレートが低下してしまう。リア
ルタイムの表示が要望されている中において、フレーム
レートの低下は大きな問題となる。

【００１１】本発明は上記従来の課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、フレームレートを低下させず
に、超音波ビーム間においてデータの欠落を解消するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、円弧状の走査方向にデータ
の補間を行う円弧補間手段を含み、前記円弧補間が行わ
れた画像データが表示されることを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、超音波ビームを円
弧状に走査する走査手段と、前記走査により得られた極
座標形式の画像データを直交座標形式の画像データに変
換する座標変換手段と、前記座標変換後に、超音波ビー
ム方向に沿って画像データの補間を行う直線補間手段
と、前記直線補間後に、前記円弧状の走査方向に沿って
画像データの補間を行う円弧補間手段と、前記補間後の
画像データを表示する表示手段と、を含むことを特徴と
する。

【００１４】

【作用】上記請求項１記載の構成によれば、超音波ビー
ムの走査方向に沿ってデータの補間が実行される。すな
わち、隣接する各超音波ビーム間にデータを補うことが
でき、フレームレートを低下させることなく、画像を鮮
明なものにできる。

【００１５】上記請求項２記載の構成によれば、最初
に、超音波ビームに沿って直線補間が行われ、データが
揃ったところで、走査方向に沿った円弧補間を行うこと
ができる。よって、２種類の補間を組み合わせることに
より、各方向について、データの欠落を補った良好な画
像を形成できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１７】まず、図１を用いて、本発明に係る超音波
診断装置の基本構成について説明する。図１において、
超音波プローブ１０は、例えば、生体の表面に当接して
使用されるものであり、超音波を生体へ送波し、生体内
からの反射波を受波し、それを電気的な受信信号に変換
する。なお、本実施例では、超音波ビームがセクタ走査
されており、その走査は図示されていない走査制御部に
より制御されている。

【００１８】パルス送受信部１２は、超音波プローブ１
０に対して送信パルスを供給すると共に、超音波プロー
ブ１０からの受信信号を受け入れて増幅等の信号処理を
行う。そして、受信信号は、ＡＤＣ１４においてサンプ
リングされ、デジタル信号に変換される。

【００１９】デジタル信号に変換された受信信号は、Ｄ
ＳＣ１６に入力され、上述したように、ここで座標変換
や補間処理等が実行される。本実施例のＤＳＣ１６は、
直線補間機能の他、円弧補間機能を有しており、これに
ついては後に詳述する。

【００２０】ＤＳＣにて座標変換され、また補間処理が
行われた画像データは、ＤＡＣ２０において、アナログ
信号に変換され、ＴＶモニタに表示される。なお、直線
補間及び円弧補間が行われた明瞭な超音波画像が表示さ
れるので、診断精度を向上できる。

【００２１】次に、ＤＳＣ１６について詳述する。図２
にはＤＳＣ１６の内部構成が図示されているが、まず、
図３〜５を用いて、本発明に係る補間処理について説明
する。

【００２２】図３には、極座標から直交座標へ変換され
た後の各画素データ（サンプリングデータ）が示されて
いる。この座標変換後、まず、超音波ビームに沿って、
すなわちｒ方向に直線補間処理が行われる。図３では、
黒の四角１００がもとからあるサンプリングデータであ
り、内部が斜線の四角１０２が補間処理により生成され
たデータ（補間データ）である。

【００２３】本実施例では、座標変換後の２次元画像デ
ータが２次元画像メモリに書き込まれる際に、各画素デ
ータ毎に、有効な画素データか否かを示すフラグビット
が付加されている。すなわち、各画素アドレスには、例
えば６ビットの輝度情報の他、１ビットのフラグビット
データが格納される。ここで、フラグビットは、データ
（サンプルデータ又は補間データ）が格納された画素で
あることを示すものであり、データが格納された位置の
フラグビットはオンされる。

【００２４】上記のようにして直線補間が行われた後、
走査方向すなわちθ方向に沿って円弧補間が実行され
る。

【００２５】図５には、円弧補間の例が示され、この例
では超音波プローブの位置（原点）の遠方から円弧補間
が実行されている。ここでは、まずある半径ｒを固定し
て円弧状にメモリアドレスが発生されてデータを探索
し、前記フラグビットがオンとなっている２つの座標間
で、補間を行なう。

【００２６】図６には、円弧補間の例が示され、ここで
黒丸１０４はフラグビットがオンとなっている画素を示
しており、六角形１０６は、円弧上の画素すなわち補間
により生成される画素を示している。本実施例では、隣
接する２つの画素１０４の画素値と補間画素１０６の位
置とに応じて、補間画素の画素値が演算されている。具
体的には、２つの画素１０４の値がＥ１，Ｅ２で、その
間の画素数（アドレス個数）がＮの場合に、増分値ΔＥ
が、 ΔＥ＝（Ｅ２−Ｅ１）／（Ｎ＋１） と演算され、各補間画素の値Ｅは、値Ｅ１をもつ画素１
０４から当該画素までの画素数をｎとして、 Ｅ＝Ｅ１＋ΔＥ×ｎ で求まる。図５において、例えば、左の画素の値Ｅ１が
３で、右の画素の値Ｅ２が１５であれば、その間のアド
レス発生数が５であるので、（１５−３）／（５＋１）
を演算して、増分値ΔＥは２と算出される。そして、各
補間画素の値は、左から順番に５、７、９、１１、１３
と演算される。

【００２７】以上の円弧補間を各半径について行えば、
結果として、２次元画像の全域に渡って各ビーム間にデ
ータを補うことができる。

【００２８】なお、補間処理は、１８０度の半円領域に
ついて又は走査領域である扇状の領域について行われ
る。前者によれば、アドレス発生が簡易になり、後者に
よれば、無駄な探索を回避できる。

【００２９】図２には、以上の補間原理を実現するＤＳ
Ｃ１６の内部が示されている。ＡＤＣ１４からの画像デ
ータに対して、まず、座標変換器２４で座標変換が実行
される。すなわち、各データの座標を極座標形式から直
交座標形式へ変換する。その後、直線補間器２６で上述
した直線補間が行われる。この直線補間器２６は、超音
波ビーム上において、隣接する２つのデータの値とその
間のアドレス個数とを求め、それを増分生成器３０で送
る。増分生成器３０は、それら２つの値及びアドレス個
数から直線補間用の増分値を演算し、その増分値を直線
補間器２６へ送る。直線補間器２６は、その増分値を順
次加算することにより、２つの画素間の各補間画素の値
を決定する。そして、サンプルデータ及び補間データ
は、画像メモリ２８に送られ、上述のように、フラグビ
ットが付加されて、対応するアドレスに各画素データが
格納される。

【００３０】このような直線補間が行われた後、円弧補
間が実行される。すなわち、円弧補間器３２は、走査方
向に沿ってアドレスを順次発生させ、フラグビットがオ
ンになっている互いに隣接する２つのデータを特定す
る。そして、それらのデータの値とデータ間のアドレス
個数とから、増分生成器３０が円弧補間用の増分値ΔＥ
を演算する。一方、円弧補間器３２は、その増分値ΔＥ
に基づき、順次補間画素について補間値を求め、それが
画像メモリ２８に記憶される。ある半径ｒ上のすべての
データに対して、円弧補間が実行された後、次の半径に
ついて円弧補間が実行され、それが全域に渡って繰り返
される。

【００３１】以上のように直線補間及び円弧補間が行わ
れた２次元画像データは、画像メモリ２８から読み出さ
れ、図１に示したＤＡＣ２０によってアナログ信号に変
換された後、ＴＶモニタ２２に表示される。

【００３２】以上の実施例においては、直線補間器２６
及び円弧補間器３２を整数が減算だけで構成でき、更に
増分生成器における除算もテーブル方式などを用いるこ
とができるので、高速でかつ安価なＤＳＣを実現できる
という利点がある。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
円弧補間手段によって円弧状の走査方向に沿ってデータ
の補間を行うことができるので、ビームの本数を増やす
ことなく、画素データの欠落を補って、明瞭な画像を提
供できる。

【００３４】また、直線補間が行われた後に、円弧補間
を行うことにより直線補間で生成された補間データを基
礎としてより緻密な補間を行えるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超音波診断装置のブロック図であ
る。

【図２】デジタルスキャンコンバータの具体的な構成を
示すブロック図である。

【図３】エコーデータの直線補間を示す図である。

【図４】エコーデータの円弧補間を示す図である。

【図５】円弧補間の具体的な内容を示す図である。

【図６】超音波ビームと極座標との対応関係を示す概念
図である。

【図７】極座標と直交座標の関係を示す概念図である。

【符号の説明】

１６ デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ） ２４ 座標変換器 ２６ 直線補間器 ２８ 画像メモリ ３０ 増分生成器 ３２ 円弧補間器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山根 大作 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日本 無線株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波ビームを円弧状に走査し、それに
   より得られた極座標形式の画像データを直交座標形式の
   画像データに変換し、その画像データを表示する超音波
   診断装置において、 円弧状の走査方向にデータの補間を行う円弧補間手段を
   含み、前記円弧補間が行われた画像データが表示される
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 超音波ビームを円弧状に走査する走査手
   段と、 前記走査により得られた極座標形式の画像データを直交
   座標形式の画像データに変換する座標変換手段と、 前記座標変換後に、超音波ビーム方向に沿って画像デー
   タの補間を行う直線補間手段と、 前記直線補間後に、前記円弧状の走査方向に沿って画像
   データの補間を行う円弧補間手段と、 前記補間後の画像データを表示する表示手段と、 を含むことを特徴とする超音波診断装置。