JPS6040983A - 超音波走査装置において実時間で像のズ−ム表示を行うための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般的に超音波走査装置、更に具体的に云え
ば、この発明は解像度を改善して実時間で像のズーム表
示を行う方法と手段に関り−る。

超音波走査装置は公知であり、医療診断用の６のが市場
で入手し得る。例えば米国特許第４，１７２．３８６号
及び同第４，２０４，４３３号を参照されたい、、Ｕネ
ラル・エレクトリック・カンパニイの市販のデーダーリ
ン（［）　ａＨａｓｏｎ）超音波装置は、テレビジョン
表示装置にＡトレース表示と共に実時間の像及び静止像
の両方を発生する。

簡単に云うと、この装置は音波１〜ランスデ」−リーを
用いて超音波（例えば数メガヘルツ稈庶）を患者に発信
すると共に、エコー信号を受取る。１つの動作様式では
、トランスデユーサ−が複数個の枢着アームに取付けら
れていて、１平面内を動りる様になっており、枢着アー
ムに（Ｊ没されたポテンショメータが、トランスデユー
サの位置を表わず信号を発生する。この代りに、手で持
つトランスデユーサ又は線形トランスデユーサ配列体を
用いることが出来る。エコー信号が可変利得増幅器に印
加されて、患者を通過する時の’ｇ＠に対して、エコー
信号を調節づる。調節ずみの信号がアナログ・ディジタ
ル変換及びビデオ処理回路に通され、その後標準型の変
換回路に送られて、身体の走査の表示を制御するか、或
いは△トレース変換回路に送られて、超音波パルス・エ
コーをグラフで描く。エコーの振幅はグラフ上で縦軸の
値として表わされるのが典型的であり、これに対して工
］−復帰時間（身体の東行を表わす）が横軸に表わされ
る。この為、Ａトレースを見ることにより、パルス伝搬
通路内にある各々の不連続部の身体内での深さ並びに媒
質の変化の種類を判定することが出来る。

典型的には、超音波の発信及び反射によって発生される
各々のベタ１〜ルを５１２回標本化して、５１２個の画
素照明データの点をめる。像データは予定のトランスデ
ユーサ・パルス繰返し速度で収集する。この速度が、走
査の最大の深さを決定すると共に、横方向の解像度に寄
＃　’ｊＪる。一定のエコー・データ・サンプル速度及
び音の空間周波数が軸方向の解像度を決定Ｊる。ベタ１
−ル・データを表示記憶装置に貯蔵し、この記憶装置を
表示モニタ又は陰極線管に絶対値で写像りる。

従来、オペレータによって制御されるズーム機能により
、表示像の一部分を拡大して表示りることが出来た。整
数の係数で画素の転送速ＩＶを除し、同じ整数個の相次
ぐ水平走査線に対して１１」の画素データを繰返すこと
により、像の内、ディジタル走査変換器の表示記憶装置
の１つの１ｇ域に対応する選ばれた部分をこの係数イ８
（例えば２の係数、即ち像の寸法を２倍にする）だり１
！Ｌ入り−る１５表、」＼される画素は、この整数倍だ
け寸法が増加（刀ご様に見え、こうして像の選ばれた部
分の表示される１法が同じ倍率だけ増大するが、軸方向
又は横方向の解像度はよくならない。

この発明の目的は、表示像の一部分を実時間で選択的に
拡大する改良された方法を提供りることである。

この発明の別の目的は、解像度を改善した拡大表示部分
を提供することである。

この発明の別の目的は、超音波イメージング装置で表示
部の一部分を実時間で拡大する方法と手段を提供するこ
とである。

簡単に云うと、関心のある表示区域の最大の深さからの
反則波を受信ターることか出来る様なパルス繰返し速度
で超音波を発信づることにより、超音波走査装置で表示
される物体の一部分を拡大することが出来る。反射信号
又はエコー信号は、関心のある区域の一番接近した部分
からの反則に対応する点から始まって、標本化される。

反射波データの標本化周波数は、関心のある区域のベク
トルに沿つ′Ｃ最大数のデータ点が設定される様に選ば
れる。データ・サンプル速度を高くすると共に標本化す
る区域をズームの窓によつ−Ｃ囲まれる像部分に制限す
ることにより、ディジタル走査変換器の表示記憶装置は
関心のある窓の中に得られたデータで一杯になる。重要
なことは、パルス繰返し周波数及びデータ・サンプル速
度を正しく選ぶことにより、関心のある区域の実時間の
拡大像が発生されることである。

この発明並びにその目的及び特徴は、以下図面について
詳しく説明する所から、容易に理解されよう。

図面を参照して説明覆ると、第１図は超音波走査装置の
機能ブロック図である。この実施例では、超音波走査装
置はトランスデユーサ１０を持っており、トランスデユ
ーサが全体を１２で示した枢着アーム装置に取イ４けら
れている。これによってトランスデユーサ１０は１平面
内で自由に動くことが出来る。走査ヘッド１４に設けら
れていて装置ｉ′ｊのアームに関連したポテンショメー
タが、移動平面内での走査器すなわちトランスデユー°
す１０のＸ及びＹ位置を表わづ信号を発生する。

トランスデユーサ１０が（例えば３メガヘルツ程度）超
音波信号を発信し、発信した超音波’ｈｊ弓の反射に応
答して電気信号を発生する。発生される電気信号は、超
音波信号が患者を通過りる際の減衰の為に、時間と共に
減衰する。

この後、減衰したビデオ信号が可変利得増幅器１Ｇに印
加され、増幅された信号がこの後アナログ・ディジタル
変換及びビデオ処理回路１８に印加される。回路１８の
出力が夫々テレビジョン・モニタ２４．２６を制御づる
信号を発生りるＡトレース変換回路２０と走査変換及び
記憶回路２２とに印加される。

Ａ１〜レース変換回路は、反射された各々の超音波の振
幅を実時間で表示する為の信号を発生ずる。

モニタ２４に印加されたＡトレース・データは、モニタ
上の水平位置（例えば１　、０００個の位置）と、各々
の水平位置における振幅又は垂直位置とを表わす。この
データが、ビームによるラスター線走査の間、表示装置
の電子ビームの強度を制御する。

表示されるＡトレースに対する目盛の標識がくし形標Ｉ
Ｒ生器２８によって発生され、また発生器３０によっ°
Ｃ時間利得補償（Ｔ　Ｇ　Ｃ＞曲線が発生される。

走査変換及び記憶回路２２に応答してモニタ２６に患者
の断面像が表示される。回路１８からの信号が５１２Ｘ
　５１２の記憶マトリクスに貯蔵°りる為に変換され、
マトリクスの各点が５ビン１〜の輝瓜符号を受入れる。

マトリクスはモニタ２６の表示装置の画素に対応してお
り、輝度符号が画素のグレースケールを表わず。

超音波走査装置の制御が中央処理装置（ＣＩ−’　ＩＪ
　）３４によって行われる。この中央処理装置は、超音
波走査装置に対するタイミンク信号を発生Ｊる時間ベー
ス発生器３６をも制御する。時間利得補但（ＴＧＣ）制
御発生器３８が、増幅器１６に対りる制御信号を発生ず
る。中央処理装置を通じ′Ｃ装置を手動で制御する為に
制御パネル４０が設りられＣいる。

前掲米国特許第４，１７２，３８６号に記載されている
様なＡトレース・ビデオ表示装置では、テレビジョン表
示装置のラスター走査線の照明を制ａｌｌ　！Ｊるデー
タが、テレビジョン表示装置のラスクー走査線の変分に
対応する複数個のアドレスをＪ（ＩＪつ記憶装置に貯蔵
され、データは各々の変分に於りるビデオ信号の大きさ
を表わす。例えば各々のラスター線はアドレス可能な１
，０００個の位置によって限定することが出来る。各々
のラスクー線の走査の間、記憶装置の内容が貯蔵された
時の順序で読出され、データはビデオ・ビームのラスク
ー線走査と両立し得る形で強度変調された信号に変換さ
れ、この為、Ａトレースのビデオ表示が発生される。

従来、像表示の一部分を表示ズーム窓によって拡大する
のに、その部分の中にある走査線の画素データを繰返し
て、知覚される寸法を整数倍だけ大ぎくするのに十分な
データを作っていた。これを第２図及び第３図に例示し
である。第２図では、表示装置５２内の像５０が示され
ており、ベクトル５４に沿った場所にあるデータを他の
ベクトルからのデータと組合せて使い、像５０を限定し
ている。例えばベクトル５４に沿つＩＣ複数個のデータ
点く例えば５１２個のデータ点）を設定し、像５０に対
応して表示装置５２のラスター走査線を照明りる為に使
う。

第２図に示す場合、Ｎ個のラスター線が示されており、
各々のラスター線は、データ点５６の様に、ベクトル５
４に沿って対応するデータ点を持っている。この為、表
示装置５２に像５０を表示−りる時、ラスター線Ｎの各
々が、複数個のベクトルに対して発生された照明データ
に従って照明される。

第３図では、従来の方法を用いて、ズーム窓５１の内側
にある像５０の寸法を大ぎくする。この実施例では、像
５０の寸法が２イ８になっており、この為２Ｎ本のラス
ター走査線がズーム窓５１及び＠５０を表示装置に表示
Ｊるのに必要である。２１８の走査線を照明する為の十
分なデータを冑る為に、ベクトル５４に対して発生され
た貯蔵データを２回繰返し、この為、同じ記録データを
使ってり・１のラスター走査線を照明する。例えば、点
５６のデータを点５６′で繰返して、隣接した２本のシ
スター走査線を照明する。同様に、ベクトル５４に沿っ
た他のデータ点を繰返して、２Ｎ本の走査線を照明する
ことが出来る様にする。前に述べた様に、像は寸法が２
倍になった様に見えるが、像の軸方向又は横方向の解像
度は何等よくなっていない。更に、予め貯蔵したデータ
を繰返さなければならないので、実時間の像を１イるこ
とは不可能である。

この発明では、ベクトル５４に対りるデータ・サンプル
速度を２侶にづることにより、２Ｎ木のラスクー走査線
の各々に対りるデータをめる。

２ｘのズームの例では、データ・リーンプル速度が普通
１メガヘルツであれば、標本化速敗を２メガヘルツに高
め、ズーム窓に対応覆る関心のある像区域に沿ったベタ
１〜ルだりを標本化する。例えば、第４図で、関心のあ
る区域５０と交わるベタ１−ルに対して、標本化周波数
を２倍にりることにょっ（得られたデータを用いて、２
Ｎ個のシスター走査線を照明Ｊることにより、像；）ｏ
の゛）」法を２倍にりる。例えば、ベクトル５４に沿っ
たデータ点５６は第２図及び第３図と同じ様にめるが、
別のデータ点５８をめ、隣りの走査線を照明りる為に使
う。

この為、仰の解像度が改善されるノビＧノで・なく、実
時間のス゛−ム像も表示することが出来、可視区域は実
時間でスクロール（５ｃｒｏｌ　ｌ　）りることが出来
る。

第５図は例えばこの発明を実施りる為に第１図の装置に
使われる回路の機能的なブロック図である。超音波トラ
ンスジューサ６０が、横方向の解像度を改善して、ズー
ム窓の中にある関心のある全ての区域からのエコーを受
信することの出来る様な最大のパルス繰返し速度で、超
音波６２を発信りると共に受信する。トランスジユーザ
６０からの電子信号が時間利得制御増幅器６４に通され
−Ｃから、可変周波数標本化回路６６に送られる。増幅
され／＝倍信号標本化は、関心のある区域からの伯弓だ
りが処理される様に、遅延させる。この後、各々のベク
トルに沿って標本化されたデータを）１ノログ・ディジ
タル変換器６８に送り、その後記憶装置７０に貯蔵する
。記憶装置は、表示装置７２の両県と対応する様な構成
になっている。所望のズーム窓内の像データが記憶装置
７０を埋め、この配憶１・−檜が表示装置７２を制御し
て、ズーム拡大機能を達成すると共に、表示区域の解像
度を高く４る。こうして実時間のイメージング、並びに
貯蔵りなわら「凍結」されたイメージングの両方が実現
される。

以上、超音波走査装置で像を拡大Ｊると共に、表示され
る像の解像度を高める改良された方法並びに装置を説明
した。この発明を特定の実施例について説明したが、以
上の説明はこの発明を例示するだけであって、この発明
を制約するものと解されるべきではない。当業者には、
特許請求の範囲によって限定されたこの発明の範囲内で
、種々の変更並びに変わった用い方が考えられよう。

【図面の簡単な説明】

第１図ば超音波イメージング装置の機能的なブロック図
、第２図は超音波イメージング装置のビデオ表示及び像
を示づ図、第３図は第２図の表示像の一部分を従来の方
法に従って拡大した図、第４図は第２図の像の一部分の
この発明によるビデオ表示を示す図、第５図はこの発明
の１実施例に従って構成された、ビデＡ信号を標本化ツ
ｑ５装餡の機能的なブロック図である。 く主な符号の説明） ６０ニドランスジユーザ、 ６６：可変周波数標本化回路、 ７０：記憶装置、　７２：表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）反射超音波に基づく電気信号ににつ（表示が制御さ
   れる様な超音波イメージング装置にＪ３いて、表示され
   る区域の寸法を制御りるツノ法（・あって、超音波パル
   スを発信し、該超音波パルスの−Ｉココ一応答し−Ｃ電
   気信号を発生し、表示像の所望の寸法に応じた複数個の
   標本化速度で前記電気イム号を標本化し、標本化された
   電気信号に対応Ｊる画素照明データを発生し、該画素照
   明データによって前記表示像の走査線を制御づる各工程
   をイ〕す゛る方法。 ２、特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、超音波
   パルスを発信リ−る工程が、表示し、ｊ、うとり゛る区
   域からの補間される画素を最少にし−Ｃ１最適の横方向
   のｊｌ？ｓ度が１９られる様に選ばれた最大繰返し速度
   で行われる方法。 ３）特許請求のＲ［１ｌ１２＞に記載した方法に於て、
   前記電気信号を標本化する工程を遅延させる工程を含み
   、こうして表示しようとでる前記区域に対してのみ標本
   化信号か得られる様にする方法。 ４）反射超音波に基づく電気信号によって表示が制御さ
   れる超音波イメージング装置において、表示制御データ
   を発生ずる装置ぐあって、表示像の所望の別法に応じた
   複数個の標本化速度で前記電気信号を標本化する手段と
   、標本化した電気信号に対応する画素照明データを発生
   づ−る手段とをイｊする装置。 ５）特許請求の範囲４）に記載した装置に於Ｃ１前記標
   本化する手段が、電気信号の標本化を遅延させる遅延手
   段を含ｌυで４３つ、この為関心のある区域からの信号
   だけが標本化される様にした装置。 ６）特許請求の範囲４）に記載した装置に於て、前記画
   素照明データを発生づる手段が、画素の照明を制御匁る
   為のディジタル・テ′−夕を発生りるアナログ・ディジ
   タル信号変換手段を含んＣいる装置。 ７）特許請求の範囲６）に記載した装置に於て、前記デ
   ィジタル・データを貯蔵する記憶装置を含む装置。