JPS6045341A - 超音波診断装置 - 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】 （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
ナログ信号のま壕で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Ａ　Ｓ　Ｃ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ビットのテジタ
ルデータに変換しＣＲＴへ出力する前にこのデジタルデ
ークを画像データとして工Ｃ等の記憶素子に記憶さぐる
ＤＳＣ方式とがある。前者のものは後者に比較して、制
御系は簡単であるがキャリパ表示機能、キャラクタ表示
機能２珍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、ンエーデイング現象、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
て後者す々わち心ＳＣ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ＤＳＣｌ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つのバッファメモリ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ビツトのデジタルデ
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に遂次書き込
捷れる。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に遂次書
き込まれる。次に、画像メモリ２がデータ読出サイクル
つ才りＴＶ走査の表示期間中であれば画像メモリ読出用
アドレスカラ／り２４とコントロール回路１２　（！：
のタイミング信号によりすでに格納されている４ビツト
の画像データが並直変換レジスタ２６に遂次出力される
。並直変換レジスタ２６に並列入力された４ビツトの画
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１２．２４　Ｍ　Ｈｚのクロ
ックパルスにより直列変換され、出力端子３２よりＤＳ
Ｃ出力としてＣＲＴへ出力される。第３図は従来のＤＳ
ＣｉによるＣＲＴ走査画面の表示例で、同図中実線で示
すＲ，、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Ｒ，、
Ｒ，、・・・Ｒ１１４はトランジューサのアレイピッチ
を釣半分ずらせて走査したときの走査線であり、ＴＶＩ
画面あたり合計１１４本の走査線で画像を表示する。

七ころで、従来の超音波診断装置のＤＳＣｌにおいて、
連続して画像メモ’Ｊ２に画像データを転送するには２
つのバッファメモリｅ、ａｘ書込用と続出用とに交互に
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か、
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の読出しか終了したときに（ｄこの
バッフアノモリ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からは先に書き込捷れた
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へ読み
出されているときに（ｄバッファメモリ６捷たは８から
この画像メモリ２への書込ばできない。従って、画像メ
モリ２への書き込みに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またば８から画像メモ
リ２にデータを休み々〈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１家メモ
９２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カ必要となる。従って、高速特
性のある工Ｃを使用した複雑で高度な回路構成となり寸
だ、使用部品も増加するので高価となる。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か、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捷たは混入するノイズ、および
Ａ、　Ｃ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に転送シ、ＣＲＴにはＴＶＩ走査
毎にトランジューサの走査画像データさ算術平均した画
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外されたものであって、
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、ＴＶＩ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女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９、コスト々らびに消費電力を
低減することを目的とする。

に）構成 本発明はこのような目的を達成するため、トランジュー
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単位デ
ータを定時間毎にラッチするラッチ回路を設ける一方、
前記画像メモリの後段にはこの画像メモリから読出され
たＴＶＩ走査線に相当する画像データを格納するバッフ
ァメモリを設けている。

（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ＤＳ、Ｃ１５２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５
２は書込専用部５２ａ（ｔたは５２ｂ）と読出専用部５
２ｂ（またば５２ａ）とか所定時間、本例ではＴＶＩ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（捷たは５２ｂ）への書込みと、
読出専用部５２ｂ（またば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
Ｉｄ　Ａ　／　Ｄ変換器５４で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を定時間ラッチするラン
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ＴＶＩ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
査問平均画鐵データをめる加算器６０と、画像メモリ５
２から読出される画像データと上記加算器６０から出力
される走査量平均画像データとをＴＶＩ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Ｄ’　ｓ　ｃ−５０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［７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
ば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ＤＳＣ５Ｑ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　：　１９　’７．５ＩｎＩｎ　＋走査幅Ｗ−
８３１ｎ１ｎ、振動子の数−５′７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ハ前処理回路
（いずれも図示省略）でアナログのエコー信号（、Ａ工
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６４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６４の他の出力端子８２からトランンユーサ初期化信
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Ａ工Ｎば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／μＧ
であるので、トランジューサの１走査線（たとえばＬＮ
）の計測時間ＴはＴ　＝　了＝　２　Ｘ　ｌ　９　’７
．５　／　１．５４３　＝　２５６　ｐ　ｓとなる。今
、Ａ　／　Ｄ変換器５４の変換サイクルタイムを０．５
μｓ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Ａ工Ｎ
はＡ　／Ｄ変換器５４で５１２個のデジタルデータに遂
次変換される。Ａ　／　Ｄ変換器５４で変換された今ビ
ット単位のデジタルデータは画像メモリ５２とランチ回
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　Ｋ’　（ｄ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ＣＬ○ｃＫ　が入力されているので、
デジタルデータば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ビツトデー
タごとに画像メモリ５２の現時点における書込専用部５
２ａ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ＣＬｏｃ
Ｋ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１μｓで、２
５６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５２ａＫ汀遂次ＴＶＩ
画面形成に必要なトランジューサの走査線５′２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回の読出しにつきチー４２個分
つ捷り８ビツ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り３、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ｐ　ＴＶＩ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６４０制御信号によりＴＶＩ
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５
２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ＴＶＩ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
６４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ＤＳＣ７の出力と
してＣＲＴに出力される。一方、バッファメモリ５Ｂが
読出状態にあるときにはマルチプレクサ６２は加算器６
．０の出力端子Ｚに直結された入力端子Ｂかその出力端
子Ｓに接続される。この状態でバッファメモリ５８の出
力端子部から順次読み出されたＴ■１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へ＠
Ｔｖ１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５Ｂ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めその平均値を走査量平均画像デー
タとしてマルチプレクサ６２を介して並直変換ンフトレ
ジスタ７６に出力する。並直変換／フトレジスタ７６は
入力された走査量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でめた走査問平均画１象テータとが交互にＣＲＴ
に出力されて一枚のＴＶ画而が構成される。第６図はこ
のようにして表示されるＣＲ４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ＴＶＩ走
査線であり、また同図中破線で示すＭ、Ｍｉ２．　・・
塊アは加算器６０から出力される走査量平均画像データ
を表示したときのＴＶＩ走査線である。従って、実質ト
ランジューサの５′７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、ＴＶＩ画面形成に必要な画像データの計測時
間は２５６×１１４＝２９１８４μｓとなるがＴＶＩ画
面形成に要する所要時間は３３３３３・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ＴＶＩ画面の走査像を表示した後は画
像メモリ５２ば、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５
２ａに、読出専用Ｔ４Ｂ５２１１）であったものは書込
専用部５２ｂに切換わシ、切換わったこの読出専用部５
２ａ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５２１）にはエコー信号データが
遂次書込まれる。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。

（へ）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／ｌ［Ｊｌ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
リに転送する必要がなくなり、従って高速の工Ｃを使用
した複雑なタイミング制御回路は不要さなる。しかも、
画像メモリの前段にラン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は交互に
書込みと読出しとを行なえるようにしだので、ＴＶ−画
面形成に必要な画像メモリの記憶容量としては本来ＴＶ
２Ｖ２Ｏ４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爪金的なコス
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ノ（−
夕の〕゛ロック構成図、第５図は第４図の装置の動作説
明にノ４＋　、−）−’２カッｌキ七−Ｌ　俯６Ｍｌ汁
ＴＶキ存面而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プンバータ
、５２・・画像メモリ、５２ａＩ　５２ｂ°書込および
読出専用部、５４・・Ａ／Ｄ変換器、５６・ランチ回路
、５８・・バッファメモリ。 出　願　人　株式会社島津製作所 代　理　人　弁理士岡田和秀

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トラン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、と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七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
   データのうちの単位データを定時間毎にラッチするラン
   チ回路が設けられる一部、前記画像メモリの後段にはこ
   の画像メモリから読出されたＴＶＩ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。