JPS62698B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、断層像表示のみならず、該断層像表
示と同時に参考信号波形をも表示する機能を備え
た超音波診断装置に関するものである。

いわゆるリアルタイム超音波診断装置におい
て、例えば心臓断層像を観察する場合の超音波断
層像（Ｂモード像）観察の参考信号として心電図
信号や脈波等の生体信号の波形を前記断層像と同
一の表示画面上にノンフエード表示と称されるメ
モリ表示方法によつて表示することが従来より行
なわれている。ノンフエード表示では一定周期で
サンプリングされた生体信号等を一定容量のメモ
リに順次書き込み、メモリの全容量にサンプリン
グされた生体信号を格納した後は、順次最も古い
データをメモリから消去して新しいサンプリング
データを書き込み、メモリの記憶内容を更新して
ゆく。サンプリングデータの表示は、前記メモリ
に対するサンプリング動作を行ないながら、デー
タが格納された順にメモリの記憶内容を高速で
（時間圧縮して）繰り返し読み出し表示装置に表
示させて行なう。このため、表示装置の表示画面
上では波形の古い部分がかすれることなく（ノン
フエードで）、あたかも波形記録された記録紙が
流れるように生体信号波形が表示される。

一方、心臓等のごとく迅速な動作をする生体部
位の超音波断層像を仔細に観察するために、心電
図波形における任意の時相をとらえ、心電図同期
で心臓断層像を写真撮影し、あるいは、断層像表
示画像をいわゆるフリージング表示することも行
なわれている。フリージング表示とは連続的に変
化する表示画像の或るタイミングにおける画像デ
ータを記憶手段に記憶保持せしめこれを繰り返し
読み出し表示することにより画像を凍結（フリー
ズ）させ静止画像として表示する表示方式であ
る。フリーズするタイミングは前記心電図同期に
限らず外部的なマニユアルのスイツチで制御され
ることもある。このフリージング表示の際は、断
層像と同一表示画面上にノンフエード表示された
上述の参考信号も同時にフリーズされることが望
ましい。何故ならば、参考信号をフリーズさせる
ようにすれば、断層像のフリーズのタイミングが
参考信号波形上のどの時相であるかが容易に把握
できるようになり、断層像の解析診断上極めて有
効な情報が得られるからである。この参考信号波
形のノンフエード表示に対してのフリーズはノン
フエード表示用のメモリの書込みを中止すること
によつて実現できるが、このようにすると、フリ
ーズが解除された時点で参考信号がリアルタイム
のノンフエード表示に戻つた時点で、参考信号波
形がフリーズされた時相とフリーズが解除された
時相とが一致することはほとんどなく（というの
は前記両時相は相互に何ら関連を持たずに設定さ
れており、偶然一致する場合以外には一致するこ
とはない。）、ノンフエード表示波形上に不連続部
分を生じる。すなわち、フリーズ状態においてノ
ンフエード表示用のメモリに格納されていた波形
データの最も新しいものとフリーズ解除後最初に
前記メモリに格納されたデータとが解除直後に表
示画面上に連続して表示されるが、これらの波形
データ間は時相が連続していないため、この個所
で表示波形が不連続となる。このようにフリーズ
解除時にノンフエード表示が不連続となるとフリ
ーズ解除後しばらくの間（フリーズ解除後の波形
が略一周期以上表示されるまでの間）ノンフエー
ド波形から時相の把握が困難になるという不都合
が生ずる。

本発明は、このような事情に基づいて、なされ
たもので、フリーズおよびフリーズ解除のタイミ
ングにおける波形上の時相の如何にかかわらず、
フリーズ解除直後から容易に時相把握ができるよ
うなノンフエード表示を行ない得る超音波診断装
置を提供することを目的としている。

すなわち、本発明の特徴とするところは、超音
波ビームを用いた走査により被検体断層像を得、
この断層像を動画像として表示し、且つ同被検体
から得られる参考信号のアナログ波形をも同時に
表示するとともに、前記断層像を動画像の所要の
表示フレームで静止表示し得る超音波診断装置に
おいて、前記被検体からの参考信号を前記超音波
ビームの走査周期よりも短い周期でサンプリング
するサンプリング手段と、各々少なくとも前記参
考信号のアナログ波形一周期分に相当する波形デ
ータを記憶し得る２つの記憶部と、これら記憶部
の１つに前記サンプリング手段によりサンプリン
グされたデータを書込み更新し且つこの書込み更
新される記憶部を前記断層像の静止表示モードが
セツトされる毎に交互に切換えるとともに、前記
動画像表示時には前記書込み更新が行われている
側の記憶部から、前記静止表示時には書込み更新
が行われていない側の記憶部からそれぞれ断層像
の表示周期に同期して波形データを読出して表示
に供する記憶部制御手段とを具備することにあ
る。

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。

第１図において、１は参考信号として波形表示
するため被検体Ｐから誘導された心電図信号等の
アナログ波形信号からなる生体信号を増幅するた
めの増幅器、２は増幅器１で増幅された生体信号
をサンプリング（標本化）するためのサンプラ、
３は予じめ設定された一定周期のサンプリングパ
ルスをサンプラ２に与えて予定タイミングでのサ
ンプリング動作を行なわせるためのサンプリング
パルス発生器、４はサンプラ２でサンプリングさ
れたアナログ値の生体信号データをデイジタル値
に変換するＡ／Ｄ（アナログ−デイジタル）変換
器、５および６はシステムの動作モード切換等に
際して切換制御される切換スイツチ、７〜１２は
同様にシステムの動作モード切換等に際して切換
制御されるスイツチ、１３はデイジタル波形デー
タ１画面分の記憶容量を有する第１のメモリ、１
４は第１のメモリ１３のアドレス指定に用いる第
１のリングカウンタ、１５はデイジタル波形デー
タ１画面分の記憶容量を有する第２のメモリ、１
６は第２のメモリ１５のアドレス指定に用いる第
２のリングカウンタ、１７は第１、第２のメモリ
１３，１５の書込み用のパルスを発生する書込み
パルス発生器、１８は第１、第２のメモリ１３，
１５の読出し用のパルスを発生する読出しパルス
発生器、１９および２０はオアゲート、２１は第
１、第２のメモリ１３，１５から読み出されたデ
イジタル波形データをアナログ波形信号に変換す
るＤ／Ａ（デイジタル−アナログ）変換器、２２
は参考信号（生体信号）表示用のスイープ信号を
発生するＸ信号発生器、２３は参考信号表示用の
Ｚ信号（輝度信号）を発生するＺ信号発生器、２
４は被検体Ｐの超音波断層像すなわちＢモードエ
コー像を撮像し画像信号として出力する超音波撮
像装置（フリージング機能を備えている）、２５
はＤ／Ａ変換器２１、Ｘ信号発生器２２およびＺ
信号発生器２３からの参考信号表示用画像信号と
超音波撮像装置２４からの断層像表示用画像信号
とを時分割合成する時分割合成装置、２６は時分
割合成装置２５で合成された合成画像信号を表示
するためのCRT（cathode ray tube）モニタ等
のモニタ、２７はシステムの動作モードを外部手
動操作により切り換えるためのモード切換スイツ
チ、２８はモード切換スイツチ２７からの信号に
よりまたはフリーズさせる場合予じめ設定された
生体信号波形上の時相を増幅器１から出力される
生体信号から検出（フリーズさせるタイミングを
このように生体信号波形上の時相、すなわち実際
には生体信号波形上の検出の容易な特定時相から
の時間により設定することは診断上有意義であ
り、しばしば行なわれる。）することにより各ス
イツチ５…１２、各メモリ１３，１５および超音
波撮像装置２４を所定のタイミングで制御してシ
ステム動作のタイミングコントロールおよびシス
テムの動作モード切換え制御を行なう制御装置で
ある。

次に、このような構成における動作について説
明する。

被検体Ｐより誘導された生体信号は増幅器１に
よつて増幅され、サンプラ２によつてサンプリン
グされる。サンプラ２はサンプリングパルス発生
器３からのサンプリングパルスによつて増幅器１
の出力を予じめ設定された一定周期で標本化す
る。サンプラ２の出力はＡ／Ｄ変換器４によつて
デイジタル信号に変換される。システムのモード
切換、すなわち通常の参考信号のリアルタイムノ
ンフエード表示およびＢモードエコー像のリアル
タイム連続表示による第１の表示モード（以下、
これを「リアルタイムモード」と称する）と参考
信号およびＢモードエコー像のフリージング表示
による第２の表示モード（以下、これを「フリー
ズモード」と称する）との切換は制御装置２８の
動作によりスイツチ５〜１２、メモリ１３，１５
および超音波撮像装置２４が制御されて行なわれ
る。この制御装置２８のモード切換動作はモード
切換スイツチ２７の切換操作に応じて行なわれる
かあるいは増幅器１の出力に基づいて行なわれ
る。

リアルタイムモードにおいては、切換スイツチ
５，６は共に図示ａ側に接続されており、スイツ
チ９，１０は共に閉路状態、そして、スイツチ
７，８，１１，１２はすべて開路状態にある。
Ａ／Ｄ変換器４の出力波形データは切換スイツチ
５を通過して第１のメモリ１３に格納される。こ
のサンプリング→Ａ／Ｄ変換→メモリ格納の動作
は制御装置２８のタイミング制御に応じたサンプ
リングパルス発生器３のサンプリングパルスの周
期で繰り返し行なわれる。第１のメモリ１３にお
ける波形データの格納アドレスは第１のリングカ
ウンタ１４の出力によつて指定され、第１のメモ
リ１３の指定されたアドレスに波形データが格納
されるたびに書込みパルス発生器１７から出力さ
れるパルスにより第１のリングカウンタ１４が１
ずつインクリメントされ第１のメモリ１３におけ
るサンプルデータの格納番地が１ずつ増加されて
ゆく。この書き込みによつて第１のメモリ１３内
の最も古いデータが消去され最新のデータに更新
される。次に、読出しパルス発生器１８からのパ
ルスは制御装置２８によつて第１のメモリ１３が
読出し状態にあるとき（すなわち書込みの合い
間）に出力され、このパルス列により順次第１の
リングカウンタ１４が高速で１ずつインクリメン
トされ第１のメモリ１３に格納されている波形デ
ータが古い順に一画面分すべて読み出される。こ
うして、第１のメモリ１３から読み出された波形
データはＤ／Ａ変換器２１によつてアナログ値に
変換されＸ信号発生器２２およびＺ信号発生器２
３の出力と共に時分割合成装置２５に与えられ、
時分割合成装置２５において、超音波撮像装置２
４からのリアルタイムＢモードエコー像信号と時
分割合成されモニタ２６に合成画像として表示さ
れる。

そして、モード切換スイツチ２７の操作あるい
は増幅器１の出力に基づいてフリーズがかけられ
ると、直ちに制御装置２８が動作して切換スイツ
チ５，６はどちらにも接続されない開路状態とな
る。そして、このとき制御装置２８により制御さ
れてスイツチ８，１０，１２は閉路、スイツチ
９，１１は開路状態となり、第１のメモリ１３が
読出し状態、第２のメモリ１５が書込み状態とな
るとともに第１のリングカウンタ１４に読出しパ
ルス発生器１８からのパルスが、第２のリングカ
ウンタ１６に書込みパルス発生器１７からのパル
スがそれぞれ与えられる。この場合の書込みパル
ス発生器１７からの出力パルス列は読出しパルス
発生器１８からの出力パルス列と同期した高速の
パルス列であり、第１のメモリ１３に格納されて
いたデータがすべて第２のメモリ１５に高速で転
送される。データ転送が完了すると、直ちに、ス
イツチ８は開路状態となり、切換スイツチ５は図
示ｂ側、切換スイツチ６は図示ａ側にそれぞれ接
続されてフリーズモードとなる。このフリーズモ
ードにおいては、新しいサンプルデータはＡ／Ｄ
変換器４から第２のメモリ１５に（上述の第１の
メモリ１３の場合と同様にして）逐次書込み更新
される。一方、第１のメモリ１３には新しい書込
みがなされないため第２のメモリ１５に転送した
のと同様の内容がそのまま格納されており、これ
が制御装置２８および読出しパルス発生器１８か
らの信号により繰り返し読み出されＤ／Ａ変換器
２１でアナログ化され時分割合成装置２５に供給
されるため、モニタ２６にフリーズ波形が表示さ
れる。また、フリーズがかけられると同時に超音
波撮像装置２４もフリーズモードとなり断層像表
示もフリーズされる。この間サンプラ２による生
体信号のサンプリングは継続されており、新しい
サンプルデータは逐次第２のメモリ１５に書込ま
れている。

次に、フリーズが解除された時点では、制御装
置２８により切換スイツチ６が図示ｂ側に切換え
られ、スイツチ９，１０は共に開路状態、スイツ
チ１１，１２は共に閉路状態となる。このため、
フリーズ解除後の新しいデータはフリーズ中と同
様第２のメモリ１５に書込更新され、且つ表示に
供されるデータも第２のメモリ１５から読み出さ
れて、第２のメモリ１５を用いたノンフエード表
示によるリアルタイムモードとなる。

上述の動作について第２図ａ〜ｋに示すタイミ
ングチヤートを参照してさらに補足的に説明す
る。

第２図ａは時分割合成装置２５でＢモードエコ
ー像と参考生体信号波形を時分割合成するための
制御装置２８内における時分割制御タイミングを
波形として示すもので、図示波形において、高レ
ベル期間がＢモードエコー像表示期間を示し、低
レベル期間が生体信号表示期間を示している。す
なわち、この波形において低レベルで示された時
相期間において、第１のメモリ１３あるいは第２
のメモリ１５の高速読出しを行なつて生体信号波
形を表示する。同図ｂはサンプリングパルス発生
器３の出力波形であり、Ｂモードエコー像表示期
間中も定期的に出力される。同図ｃは例えば第１
のメモリ１３がノンフエード表示に供されている
リアルタイムモードのときの第１のリングカウン
タ１４の入力波形であり、図示RPが読出しパル
スWPが書込みパルスである。この書込みパルス
WPは同図ｂのサンプリングパルスが出力された
後Ａ／Ｄ変換器４の出力が有効となつた時点で制
御装置２８の指令により書込みパルス発生器１７
から出力される。すなわち、同図ｃに示した状態
では書込みが行なわれつつ読出しが行なわれるの
で、生体信号波形はフリーズされず、リアルタイ
ムのノンフエード表示となつている。同図ｄは第
１のメモリ１３に対する制御装置２８からの書込
み／読出し制御信号であり、前記書込みパルス
WPに対応する時相においてのみ低レベルとなつ
て第１のメモリ１３は書き込み可能となる。この
波形における高レベル期間は第１のメモリ１３が
読み出し可能状態にある。

また第２図ｅは同図ａと同様の時分割制御タイ
ミング波形であるが、図示FIの時相でフリーズ
がかけられたことを示している。このとき、制御
装置２８ではシステムの誤動作を防止するため
に、フリーズがかけられた時点で時分割タイミン
グ制御はリセツトされ、フリーズがかけられたと
きどのようなタイミングにあつてもシステムは生
体信号表示期間から動作する。フリーズがかけら
れると同図ｆに示される第１のリングカウンタ１
４の入力波形および同図ｇに示される第２のリン
グカウンタ１６の入力波形のごとく、読出しパル
ス列RP_Tおよび書込みパルス列WP_Tがそれぞれ第
１および第２のリングカウンタ１４および１６に
入力され第１のメモリ１３から第２のメモリ１５
へのデータ転送が行なわれる。データ転送は次の
書込みパルスWPが発生する前に行なわれる。デ
ータ転送が完了するとシステムはフリーズモード
となり、同図ｆ，ｇのように第１のリングカウン
タ１４には読み出しパルスRPのみが入力され第
２のリングカウンタ１６には書込みパルスWPの
みが入力されるため、生体信号波形表示はフリー
ズされる。同図ｈおよびｉはそれぞれ同図ｆ，ｇ
に対応するタイミングにおける第１のメモリ１３
および第２のメモリ１５に対する書込み／読出し
制御信号であり、いずれも図示高レベルが読出し
可能状態、低レベルが書込み可能状態を示す。

フリーズが解除されると、第２図ｊに示される
第２のリングカウンタ１６の入力波形のように、
第２のリングカウンタ１６にはそれまで第１のリ
ングカウンタ１４に与えられていた読出しパルス
RPが与えられるようになるとともに従前のフリ
ーズ状態から継続して書込みパルスWPが与えら
れ、最新のデータが逐次第２のメモリ１５から読
み出されて、第２のメモリ１５を用いたリアルタ
イムノンフエード表示が行なわれる。このときの
第２のメモリ１５に対する書込み／読出し制御信
号を同図ｋに示す。なお、この次にフリーズがか
けられたときのデータ転送は第２のメモリ１５か
ら第１のメモリ１３への転送となる。

このようにして、フリーズがかけられるたびに
第１のメモリ１３と第２のメモリ１５が交互にそ
の機能を変換しつつ、フリーズモードとリアルタ
イムモードの表示が行なわれる。

すなわち、フリーズされた時点において、それ
までサンプルデータ用に用いられていた一方のメ
モリの内容は他方のメモリにすべて転送される。
新しいサンプルデータは前記他方のメモリに次々
と格納され、該メモリの内容を更新してゆく。こ
のとき波形表示は前記一方のメモリの内容が繰り
返し読み出されて行なわれており、該メモリには
新しいサンプルデータが格納されず、記憶内容の
更新が行なわれないため、表示波形はフリーズさ
れる。次に、フリーズが解除された時点では、前
記他方のメモリの内容で波形表示が行なわれるよ
うになり、新しいサンプルデータはフリーズ状態
から継続して該メモリに格納されるためリアルタ
イムのノンフエード表示となる。このように、フ
リーズ中は最新のデータを常に表示に供されてい
ない側のメモリに格納し該メモリの内容を逐次更
新しておき、フリーズ解除後直ちに該メモリによ
る表示を行なうため、フリーズ解除後直ちにその
時点以前一画面分のサンプリングデータが表示さ
れ、以後引き続いてノンフエード表示が行なわ
れ、フリーズ解除のタイミングの如何にかかわら
ず、波形に不連続点のない波形表示が行なえ、波
形の読み取り把握がフリーズ解除直後から可能と
なる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に
のみ限定されることなくその要旨を変更しない範
囲内で種々変形して実施することができる。

例えば、第１図におけるスイツチ５〜１２は信
号線をバスラインとし、これを論理信号でコント
ロールする構成としてもよい。また、フリーズモ
ード時に２係統のメモリの両到を読み出して２つ
の表示器または１つの表示器の画面を２分割して
それぞれ各別に表示させることによりり、フリー
ジング表示とリアルタイム表示を同時に行なわせ
ることもできる。また、２系統のメモリを必要に
応じてカスケード接続し２倍の標本長のノンフエ
ード表示を行なわせるようにすることもできる。
また、表示手段としてはいわゆるＸ−Ｙモニタ、
TV（テレビジヨン）モニタのいずれでもよい。

以上詳述したように、本発明によれば、フリー
ズおよびフリーズ解除の時相の如何にかかわら
ず、フリーズ解除後直ちに時相把握が容易なノン
フエード表示を行ない得る超音波診断装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図、第２図ａ〜ｋは同実施例を説明するための
タイミングチヤートである。 １……増幅器、２……サンプラ、３……サンプ
リングパルス発生器、４……Ａ／Ｄ変換器、５，
６……切換スイツチ、７……１２……スイツチ、
１３，１５……第１、第２のメモリ、１４，１６
……第１、第２のリングカウンタ、１７……書込
みパルス発生器、１８……読出しパルス発生器、
１９，２０……オアゲート、２１……Ｄ／Ａ変換
器、２２……Ｘ信号発生器、２３……Ｚ信号発生
器、２４……超音波撮像装置、２５……時分割合
成装置、２６……モニタ、２７……モード切換ス
イツチ、２８……制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超音波ビームを用いた走査により被検体断層
   像を得、この断層像を動画像として表示し、且つ
   同被検体から得られる参考信号のアナログ波形を
   も同時に表示するとともに、前記断層像を動画像
   の所要の表示フレームで静止表示し得る超音波診
   断装置において、前記被検体からの参考信号を前
   記超音波ビームの走査周期よりも短い周期でサン
   プリングするサンプリング手段と、各々少なくと
   も前記参考信号のアナログ波形一周期分に相当す
   る波形データを記憶し得る２つの記憶部と、これ
   ら記憶部の１つに前記サンプリング手段によりサ
   ンプリングされたデータを書込み更新し且つこの
   書込み更新される記憶部を前記断層像の静止表示
   モードがセツトされる毎に交互に切換えるととも
   に、前記動画像表示時には前記書込み更新が行わ
   れている側の記憶部から、前記静止表示時には書
   込み更新が行われていない側の記憶部からそれぞ
   れ断層像の表示周期に同期して波形データを読出
   して表示に供する記憶部制御手段とを具備したこ
   とを特徴とする超音波診断装置。