JPS6237982B2

JPS6237982B2 -

Info

Publication number: JPS6237982B2
Application number: JP53118038A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Takemura; Taketoshi Iida
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1978-09-27
Filing date: 1978-09-27
Publication date: 1987-08-14
Also published as: JPS5545422A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はSN比を改善した超音波診断装置に関
するものである。

被検体に超音波を送波し、その体内の音響イン
ピーダンスの異なる境界面から反射された超音波
エコーを受波し、この反射エコーにより被検体内
部組織の断層像をCRT等の表示装置に表示し、
この表示画像により医学的診断を実施する超音波
診断装置が一般的に普及している。したがつて、
表示装置に表示される超音波断層像の画質は良好
でなければならない。この超音波像の画質に影響
する因子として前記装置のSN比の問題がある。
被検体等の生体組織内へ超音波を送波すると、そ
の内部組織による吸収、及び超音波ビームの球面
拡散のため内部音響インピーダンスの異なる境界
面からの反射波は減衰し、信号成分が小さくな
り、よつて、SN比が悪化、画像に対し悪影響を
与える。また、超音波診断装置を構成する各電気
装置及び部品よりの雑音、または、外部照明器
具、電源等からの白色雑音なども前述同様にSN
比に悪影響を与えることとなる。このSN比改善
のため従来の超音波診断装置では、種々の工夫が
なされている。例えば、反射波受信増幅部に特殊
な回路を採用したり、実際電気部品を組立てる実
装時の配慮等がある。更に個々の電気部品の選択
においても、各々SN比が良いものを選択しなけ
ればならない欠点がある。

その他に送波超音波パルスのパワーを増加させ
ることにより、当然被検体内部より反射してくる
超音波エコーのパワーも増大し、よつてSN比を
向上させることも可能であるが、被検体である人
体に対する安全性考慮の点より送波超音波パルス
のパワーを増大させることは好ましくない。

本発明は上記欠点を解消するため、送波超音波
パルスのパワーを増加させることなく、複数の記
憶装置を備え、被検体内部よりの反射波による映
像情報を順次記憶させ、表示装置への出力時に、
各記憶装置内に蓄積された情報を重畳することに
よりSN比を改善した超音波診断装置を提供する
ものである。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例に
ついて説明する。

第１図には、発振器１からの一定周期の基準信
号を受信し、プローブ２の被検体への当接面に配
置された振動子（図示せず）を駆動する駆動パル
スを出力したり、被検体内部からの超音波エコー
を受信し検波などの処理を行なう送受信回路３
と、前記送受信回路３からの出力を増幅する増幅
回路４と、前記増幅回路４からの出力を入力と
し、SN比を改善するSN比改善回路５と、この回
路５からの出力信号を基にしSN比の改善された
超音波断層像を表示する表示装置６を示してあ
る。

第２図には、前記SN比改善回路５の具体的構
成を示し、入力端子５１に前記増幅回路４からの
出力信号を受け、この信号を記憶装置選択スイツ
チ５２（以下「選択スイツチ」と略称する）を介
して、並列に接続されたｎ個のフレーム記憶装置
５３に信号を伝達する。このフレーム記憶装置５
３の動作制御は制御装置５４によつて行なわれ、
各々のフレーム記憶装置５３の動作命令、すなわ
ち書込み、読出しの各々の使令信号を出力する。
更に、各フレーム記憶装置５３はｎ個すべて加算
器５５に接続されている。この加算器５５の出力
は出力端子５６を経て表示装置６に供給され、前
記表示装置６で超音波の断層画像として表示され
る。

次に第３図、第４図、第５図を参照し本発明の
一実施例の動作について説明する。

第３図で、超音波プローブ２によつて検出され
る被検体内部の超音波エコー情報は、超音波プロ
ーブ２（例えば電子走査型リニア式プローブ）の
被検体７への当接面に多数配列された振動子２１
を電子的に順次駆動し、ｍ本の超音波ビーム２２
による走査を行ない前記内部よりの反射波によつ
てエコー発生源の位置を検知したものである。

この場合、前記超音波ビーム２２による走査を (1) 図示ビーム番号から順次のようにシークエンシヤルにｎ回行なう。この
１回の走査によつて１フレームの画像情報を
得、それぞれ超音波ビーム２２の走査に同期
し、前記１フレームの画像情報を同じスキヤン
方式で第１図のSN比改善回路５内の各フレー
ム記憶装置５３に書込みを行なう。したがつ
て、ｉ回目の超音波プローブ２からからへ
順次送波される超音波ビーム２２による走査に
よつて得られる１フレーム分の画像情報はｉ番
目のフレーム記憶装置５３に記憶される。

(2) 図示ビーム番号を連続してｎ回繰り返す操
作を各ビーム番号についてｍ回実施する。すな
わち、超音波ビームによるこのような走査を行ない、
得られた画像情報は各超音波ビーム２２の走査
回数に等しい番号のフレーム記憶装置５３内の
超音波ビーム番号に等しい位置に記憶される。
つまり、超音波ビーム番号ｉのｊ回目の走査に
よる情報は、ｊ番目のフレーム記憶装置５３の
ｉ番目の位置に順次記憶される。

これら、(1)、(2)の超音波ビームによる走査方法
の相違は、同一部位からのエコー情報がｎ個すべ
てのフレーム記憶装置５３に記憶されるに要する
時間である。１走査線の走査時間をｔとすると、
(1)の方法によれば（ｎ−１）mtとなり、(2)の方
法によれば（ｎ−１）ｔとなり、(2)の方法の場合
は(1)の方法の場合に比較して１／ｍ倍となり、よ
つて、(2)の方法の場合によれば同一エコー発生源
の時間的変動に対する誤差が小さくなり、(1)の方
法より有利といえる。

前述した(1)、(2)の方法によりｎ個すべてのフレ
ーム記憶装置５３に書込みが完了した時点で、前
記フレーム記憶装置５３の記憶内容を前記加算器
５５に読出す。この場合、人体内部のエコー発生
源、すなわちエコーの位置の経時的変動が非常に
緩慢であり、前記ｎ個のフレーム記憶装置がすべ
て情報を記憶するのに要する時間に対して無視で
きる程度微少であれば、略各フレーム記憶装置の
内容は同一と考えられ、よつて、前記加算器５５
から出力される画像情報信号はｎフレーム数に相
当する略同一内容の情報が重畳されたものとな
る。

これに対し、雑音は全く不規則に変化する電圧
（電流）であり、時間の関数で表わすと、en
（ｔ）となり、これを自乗平均値で表現すると、１／Ｔ∫^Ｔ _０en²（ｔ）dt＝En² ……(1) となる。ここでＴとしては雑音の平均周期に比べ
充分長い時間とする。Enは雑音電圧en（ｔ）の
実効値である。

そこで、ｎ個の各フレームにおいて全く異なる
原因から生じる独立した雑音電圧をＥ_o1、Ｅ_o2、
……Ｅ_onとした場合、加算器５５で重畳された雑
音電圧Ｅ_o0は、Ｅ_o0 ^２＝Ｅ_o1 ^２＋Ｅ_o1 ^２＋……＋Ｅ_on ^２ ……(2) となり、ここで前記雑音源が同一であれば、Ｅ_o1 ^２＝Ｅ_o2 ^２＝……＝Ｅ_on ^２ ……(3) となり、したがつて、第２式はＥ_o0 ^２＝nEn²i ……(4) よつてＥ_o0＝√Ｅ_oi（１≦ｉ≦） ……(5) これは、加算器５５の出力信号の雑音成分は各フ
レームの算音成分の√倍であることを表わして
いる。これに対し、各フレームにおける信号成分
の重畳された加算器５５からの出力信号Ｅ_s0は、
各フレームの信号成分Ｅ_siのｎ倍であり、Ｅ_s0＝nEsi ……(6) したがつて、加算器５５の出力信号でのSN比、
Ｅ_s0／Ｅ_o0は(5)、(6)式よりとなる。これによつて示されるように、入力端子
５１に入力される信号のSN比はＥ_Ｓｉ／Ｅ_ｏｉと考えら
れ、よつて、従来装置に比較して√倍改善される。
これによつて、画質も向上され、前述したように
任意時相の静止超音波断層像が得られる。

次に本発明のように複数のフレーム記憶装置を
用いて、前述したようにSN比を改善した静止超
音波断層画像を表示する他に、同じくSN比を改
善したリアルタイムに被検体内部の超音波断層像
を表示することも可能である。

第２図において、選択スイツチ５２をフレーム
周期毎にシークエンシヤルにスイツチングを行な
い、選択スイツチ５２によつて入力端子５１と接
続されているフレーム記憶装置はすでに記憶され
ている情報を加算器５５に読出すと同時に、次の
新しい１フレーム相当量の情報を書込み、その他
のOFF状態のフレーム記憶装置５３は同時に加
算器５５に記憶内容を読出す。これらの動作を順
次繰り返し行なうことによつて、加算器５５では
各フレーム記憶装置５３の記憶内容が重畳され、
前述したように加算器５５からの出力信号のSN
比は入力信号のそれに比較してｎ倍改善されると
同時に、実時間で被検体内の断層像を表示可能と
なる。尚、この場合、前述したようにエコー発生
源の経時的変動はｎフレーム周期に比較して無視
し得る程小さいものとする。

第４図には他の実施例を示し、５１は増幅器４
からの出力信号を受ける入力端子、入力端子５１
に信号分割器５８，５８としての抵抗が接続さ
れ、この信号分割器５８，５８の中間接続点に加
算機能を有したフレーム記憶装置５７が接続され
ている。５６は出力端子である。入力端子５１よ
り入力された被検体内よりの１フレーム相当のエ
コー情報信号は記憶装置の許容信号振幅以下とす
るための信号分割器５８，５８によつて分割さ
れ、フレーム加算記憶装置５７に記憶されると同
時に、次に入力されるフレーム情報と加算記憶さ
れ、以後のフレームにおいても同様の動作を任意
フレーム数の信号について繰り返される。加算機
能を有したフレーム記憶装置５７の記憶可能信号
振幅が充分大きければ、信号分割器５８，５８は
必要ない。

更に他の実施例を第５図に示し、入力端子５１
は加算器５９の一入力端に接続され、前記加算器
５９の出力端から直列に接続されたフレーム記憶
装置６０，６１を介して前記加算器５９の他の入
力端に接続されている。また、加算器５９の出力
端は表示装置への出力端子５６に接続されてい
る。入力端子５１から入力された１フレームに相
当する画像情報信号は、フレーム記憶装置６０に
記憶されていた信号と加算器５９によつて加算出
力され、この加算出力信号はフレーム記憶装置６
１に記憶され、新しいフレーム画像情報が入力端
子５１より入力される直前にフレーム記憶装置６
１の記憶内容は、フレーム記憶装置６０に転送さ
れ、フレーム記憶装置６１の内容は加算器５９の
出力で更新される。前述の実施例同様に適当なフ
レーム数の画像情報信号が加算された後に、表示
装置６へ出力される。このようにすれば、前述し
たように表示装置への出力信号のSN比が加算操
作フレーム数の平方根の値だけ改善される。よつ
て表示装置に表示される画質は向上する。

更に、第５図において、１フレームがｍ本の走
査線によつて構成されている場合、前記フレーム
記憶装置６０は１フレーム相当の記憶容量を有し
ており、加算器５９によつて前記記憶装置６０内
に記憶された１フレーム中の一走査線について加
算され、その加算された一走査線相当の信号を記
憶装置６１に一旦記憶し、その後、前記記憶装置
６０内の１フレーム相当の記憶情報の内、前記記
憶装置６１内に記憶されている走査線に対応する
部分の情報を更新する。このような操作を走査線
毎に順次繰り返すことにより、前記記憶装置６１
の記憶可能容量は一走査線相当分で良く、小容量
で十分となる。

また、第５図の場合前記記憶装置６０が書込み
と読出しとを同時に実施できるものであれば、記
憶装置６１は不要となる。

以上申し述べたように本発明によれば、複数回
の超音波の送受波によつて得られたエコー情報を
加算して１本の超音波ビームとして表示するので
SN比の秀れた画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波診断装置の一実施例の
ブロツク線図、第２図は上記装置のSN比改善の
ための回路の具体的構成を示した図、第３図は本
発明の超音波診断装置の超音波ビームによる走査
方法を示した図、第４図、第５図は本発明の他の
実施例を示した図である。２……超音波プローブ、５……SN比改善回
路、５２……記憶装置選択スイツチ、５３，６
０，６１……記憶装置、５４……制御装置、５
５，５９……加算装置、５７……記憶加算装置。

Claims

【特許請求の範囲】

１超音波ビームを被検体内の所定方向へ送波
し、この被検体内の音響インピーダンスの異なる
境界面からのエコーを前記所定方向に沿つて受波
する超音波プローブと、前記超音波ビームを走査
する送受信部と、前記超音波ビームの走査に対応
させて、前記超音波プローブによつて、受信され
たエコー信号を表示する表示部とを備えた超音波
診断装置において、前記所定の方向へ複数回超音
波ビームを送波して得られた各エコー信号を記憶
する記憶手段と、この記憶手段に記憶された各エ
コー信号を加算する加算手段と、この加算された
エコー信号はこの超音波ビームに対応させて表示
することを特徴とする超音波診断装置。