JPH0796016B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

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、特
に、遅延データにより、複数の遅延量を有するディレー
ラインを選択制御し、複数の圧電素子からなるプローブ
からの受波信号を遅延させる電子フォーカス方式の超音
波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子フォーカス方式の超音波診断装置に
おいては、ビームを任意の位置で絞り、指定された深さ
位置に超音波ビームがフォーカスするように制御してい
る。そして、振動子から超音波パルスを送波し、生体組
織境界面の音響インピーダンス差による反射エコーと、
内部均一組織からの散乱エコーとを受波信号処理して、
信号強度に応じた輝度変調を施し、超音波画像（Ｂモー
ド像）を表示している。

【０００３】この電子フォーカス法を用いると、生体の
浅い部分から深い部分まで全領域に亘って分解能が高い
鮮明な画像を得るための受波ダイナミックフォーカス法
が可能である。受波ダイナミックフォーカス法では、個
々の振動子を駆動する信号や振動子から受波した信号が
通るディレーラインを切り換え選択して遅延量を制御し
ている。遅延量の制御のための遅延データは各チャンネ
ル（各信号線）ごとに、超音波ビームの各走査線、各フ
ォーカス点で異なっている。これらの遅延データはハー
ドディスク等の外部記憶装置から内部のＲＡＭに転送さ
れたり、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の内部記憶装置に予め記憶さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この遅延データは、す
べての走査線、フォーカス点について各チャンネルごと
に異なっているのでこれらをすべて内部記憶装置に記憶
すると、その容量が数Ｍバイトから数十Ｍバイトの容量
を必要とする。このため、数多くの記憶素子を必要と
し、装置の価格の上昇を招来する。また、ハードディス
ク等の外部記憶装置からＲＡＭ等の内部記憶装置に遅延
データを転送する場合には、プローブの切り換えごとに
遅延データを外部記憶装置から内部記憶装置へロードす
る必要があり、その度に数Ｍバイトから数十Ｍバイトの
遅延データを転送しなければならない。このため転送に
数十秒の時間を要し、診断の流れに支障をきたす場合も
ある。

【０００５】本発明の目的は、遅延データに関連するデ
ータの記憶容量を低減することにある。

【０００６】第１の発明に係る超音波診断装置は、遅延
データにより複数の遅延量を有するディレーラインを選
択制御し、複数の圧電素子からなるプローブからの受波
信号を遅延させるものであって、記憶手段と、遅延デー
タ算出手段と、遅延制御手段とを備えている。記憶手段
は、遅延データをｎ階差分した差分データと、各階の初
期値を含む制御データとを記憶する。遅延データ算出手
段は、記憶手段に記憶された差分データと制御データと
から元の遅延データを算出する。遅延制御手段は、遅延
データ算出手段で算出された遅延データに基づき、ディ
レーラインの選択制御を行う。

【０００７】第２の発明に係る超音波診断装置は、走査
線、フォーカス点及び信号チャンネルの３つのパラメー
タで変化する遅延データにより複数の遅延量を有するデ
ィレーラインを選択制御し、複数の圧電素子からなるプ
ローブからの受波信号を遅延させるものであって、記憶
手段と、遅延データ算出手段と、遅延制御手段とを備え
ている。記憶手段は、３つのパラメータのうちの１つを
差分方向としてｎ階差分した差分データと、各階の初期
値、差分方向及び差分データのビット長を含む制御デー
タとを記憶する。遅延データ算出手段は、記憶手段に記
憶された差分方向に応じて、差分データと制御データと
から元の遅延データを算出する。遅延制御手段は、遅延
データ算出手段で算出された遅延データに基づきディレ
ーラインの選択制御を行う。

【０００８】

【作用】第１の発明に係る超音波診断装置では、記憶手
段には、遅延データではなく、遅延データをｎ階差分し
た差分データと、各階の初期値を含む制御データとが記
憶されている。遅延データと差分データとでは通常、遅
延データが滑らかに変化する場合には、相当数のビット
長の低減が可能になる。たとえば、遅延データが１６ビ
ット長であるとすると、ｎ階差分した差分データは２ビ
ット長程度にすることが可能となる。このため、記憶手
段にはビット長の小さい差分データと、制御データとだ
けを記憶するだけでよく、遅延データをそのまま入れる
場合に比べてデータ容量が小さくなり、記憶手段の容量
を低減できる。

【０００９】第２の発明に係る超音波診断装置では、制
御データに差分方向を示すデータが含まれている。遅延
データは、走査線、フォーカス点及び信号チャンネルの
３つのパラメータで変化するが、データの削減率の高い
方向で差分方向の選択ができる。したがって、差分デー
タから遅延データに復元する際に、差分方向に応じて演
算を行えば、簡単に遅延データを得ることができ、さら
に記憶手段の容量を低減できる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例を採用した超音波診
断装置を示している。図においてプローブ１は複数の微
小の圧電素子からなり、マルチプレクサ２に接続されて
いる。マルチプレクサ２は、電子走査、可変口径等を行
うために圧電素子を選択するためのものである。マルチ
プレクサ２には、送受波回路３が接続されている。送受
波回路３は、送波ビームを収束させるための遅延ライン
と、その遅延ラインの遅延量を設定する回路等を含んで
いる。また、反射エコー信号を増幅するプリアンプと、
増幅された反射エコー信号の遅延量を制御するための複
数のタップを有するディレーラインと、各ディレーライ
ンの複数のタップを切り換え選択するためのアナログマ
ルチプレクサとを含んでいる。さらに送受波回路２は、
アナログマルチプレクサで選択された受波信号を整相加
算する位相合成回路と、断層データを得るために対数増
幅及び検波処理を行う対数増幅検波回路とを含んでい
る。送受波回路３には、Ａ／Ｄ変換部４が接続されてい
る。Ａ／Ｄ変換部４は、送受波回路３が出力された反射
エコー信号の画像データをディジタル信号に変換する。

【００１１】Ａ／Ｄ変換部４には、ＤＳＣ５が接続され
ている。ＤＳＣ５は、入力された画像データを標準方式
のテレビ信号に変換するものである。ＤＳＣ５には、Ｃ
ＲＴ６が接続されている。一方、送受波回路３には，遅
延制御部７が接続されている。遅延制御部７は、送受波
回路３の遅延ラインやアナログマルチプレクサを制御す
るためのものであり、それらにタップ切り換えのための
制御信号を出力する。遅延制御部７には、差分方向切り
換え制御部８及び加算器９が接続されている。差分方向
切り換え制御部８は遅延データの差分方向（走査ライ
ン、フォーカス点、信号チャンネル）を切り換えるため
のものである。加算器９には、遅延データを算出するた
めのデータを一時的に格納するレジスタ群１０と、ビッ
ト抽出部１１とが接続されている。加算器９は、ビット
抽出部１１で抽出されたビットのデータと、レジスタ群
１０のデータとを加算し、その結果をレジスタ群１０に
再度格納するとともに、遅延データが算出された場合に
それを遅延制御部７に出力する。レジスタ群１０は、遅
延データ及び最終階を除く各階の差分データを格納する
レジスタを有している。

【００１２】ビット抽出部１１には、ＲＡＭ１２が接続
されている。ビット抽出部１１は、ＲＡＭ１２から所定
ビット長のデータを抽出するためのものである。ＲＡＭ
１２内には、遅延データの初期値、遅延データをｎ階差
分した差分データの各階の初期値及び最終階の差分デー
タが記憶されている。また、ＲＡＭ１２には、最終階の
差分データのビット長のデータ及び差分方向を示すデー
タが格納されている。これらのデータはプローブ毎に格
納されていてもよく、また、複数プローブ分格納してい
てもよい。ＲＡＭ１２は、レジスタ群１０にも接続され
ており、レジスタ群１０の初期設定を行う場合に、それ
らのうちのデータの初期値をレジスタ群１０に転送す
る。

【００１３】次にこのように構成された超音波診断装置
の遅延量制御動作について図２及び図３に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。ここでは超音波ビームの走
査ライン数が２５６ライン、フォーカス点数が８点、チ
ャンネル数が６４チャンネルの場合を例に遅延量制御動
作を説明する。まず図２のステップＳ１では、ＲＡＭ１
２に格納された差分方向のデータを読み込む。この差分
方向のデータとは、ＲＡＭ１２に遅延データをｎ階差分
して格納した際に、どの方向で差分をとったかを示すデ
ータである。たとえば、遅延データのチャンネル方向で
のデータの削減率が高い場合、その方向で差分を取り、
このことが差分方向を示すデータとしてＲＡＭ１２に記
憶されている。また、フォーカス方向でのデータの削減
率が高い場合にはフォーカス方向の差分データが記憶さ
れ、走査ライン方向でのデータの削減率が高い場合には
走査ライン方向の差分データが記憶される。これらの差
分方向が差分方向データとして格納されている。

【００１４】ステップＳ２では、読み込んだ差分方向の
データから差分方向を判断する。差分方向がチャンネル
方向と判断したときにはステップＳ２からステップＳ３
に移行する。ステップＳ３ではチャンネル方向の遅延制
御処理を行う。同様にフォーカス方向と判断した場合に
はステップＳ４に移行し、ライン方向と判断した場合に
はステップＳ５に移行する。そしてステップＳ４または
ステップＳ５で同様にフォーカス方向またはライン方向
における遅延制御処理を行う。

【００１５】ステップＳ３でのチャンネル方向での遅延
処理は、図３に示すように、まずステップＳ１１で走査
ラインの番号（ＬＮ）を０にセットする。ステップＳ１
２では、フォーカス点番号（ＦＮ）を０にセットする。
ステップＳ１３では、チャンネル番号（ＣＮ）を０にセ
ットする。ステップＳ１４では、最初はＲＡＭ１２か
ら、遅延データの初期値と第１〜第ｎ−１階差分の差分
データの初期値とをレジスタ群１０に転送する。レジス
タ群１０には、前述したように、遅延データを格納する
ｘレジスタと、ｎ−１個の差分データを格納するｄ１〜
ｄｎ−１レジスタとが設けられている。

【００１６】ステップＳ１５では、後で詳述するような
処理により、遅延データを算出する。ステップＳ１６で
は、チャンネル番号をインクリメントする。ステップＳ
１７では、チャンネル番号が６４に達したか否かを判断
する。チャンネル番号が６４に達していないときにはス
テップＳ１５に戻り、次のチャンネル番号についての遅
延データの算出を行う。チャンネル番号が６４に達した
と判断するとステップＳ１８に移行する。ステップＳ１
８では、フォーカス点番号をインクリメントする。ステ
ップＳ１９では、フォーカス番号が８に達したか否かを
判断する。フォーカス番号が８に達していないときには
ステップＳ１３に移行する。そして以降の処理を繰り返
し、次のフォーカス点における各チャンネル番号の遅延
データの算出を行う。フォーカス点番号が８に達したと
判断したときにはステップＳ２０に移行する。ステップ
Ｓ２０では、ライン番号をインクリメントする。ステッ
プＳ２１では、ライン番号が２５６に達したか否かを判
断する。ライン番号が２５６に達していないと判断した
ときにはステップＳ１２に戻る。ステップＳ１２では次
のラインの遅延データを算出すべく、以降の処理を繰り
返す。ライン番号が２５６に達したと判断したときには
処理を終了する。

【００１７】差分方向がフォーカス点の場合には図４に
示すように、ステップＳ３１で、チャンネル番号を０に
セットする。ステップＳ３２では、ライン番号を０にセ
ットする。ステップＳ３３ではフォーカス番号を０にセ
ットする。以降ステップＳ３４〜Ｓ４１での動作は、図
３のステップＳ１４〜Ｓ２１の動作と同様であり、説明
を省略する。また、差分方向がライン方向である場合に
は、図５に示すように、ステップＳ５１でチャンネル番
号を０にセットし、ステップＳ５２でフォーカス点番号
を０にセットし、ステップＳ５３でライン番号を０にセ
ットする。以降ステップＳ５４〜Ｓ６１の動作は、図３
のステップＳ１４〜Ｓ２１と同様であり説明を省略す
る。

【００１８】このように、ＲＡＭ１２には、削減率の高
い方向で差分された差分データが格納されているので、
差分方向切換制御部８で最適な差分方向を選択できる。
この差分方向の選択は、プローブの特性等に応じて定め
られる。次に、具体的な遅延データの算出手順について
説明する。ここでは遅延データとして図６に示すよう
に、ｘ（０）〜ｘ（５）の６つのデータがある場合を例
に説明する。これらを２階差分すると、ｄｄｘ（０）〜
ｄｄｘ（３）の４つの２階差分データが得られる。これ
らの４つの差分データと、制御データとして、遅延デー
タの初期値ｘ（０），１階差分データの初期値ｄｘ
（０）、２階差分データのビット長を示す「２」及び差
分方向を示すデータ（たとえばチャンネル方向）がＲＡ
Ｍ１２に格納されている。つまり図６で○で示すデータ
がＲＡＭ１２に格納されている。

【００１９】図３のステップＳ１４では、遅延データの
初期値ｘ（０）＝４４００６と、１階差分データの初期
値ｄｘ（０）＝４０００とがレジスタ群１０に転送され
る。そしてステップＳ１５では、ｘ（０）とｄｘ（０）
とが加算器９で加算される。これにより、遅延データｘ
（１）＝４８００６が算出される。この算出された遅延
データｘ（１）は、遅延制御部７を介して送受波回路３
に与えられる。一方、算出された遅延データｘ（１）
は、レジスタ群１０内のｘレジスタに格納される。続い
てステップＳ１６，Ｓ１７を経て再度Ｓ１５に戻ると、
レジスタ群１０に格納された１階差分データの初期値ｄ
ｘ（０）＝４０００と、ビット抽出部１１を介してＲＡ
Ｍ１２に記憶された２ビットの２階差分データの初期値
ｄｄｘ（０）＝−２とが呼び出され、加算器９で加算さ
れる。これにより、１階差分データｄｘ（１）＝３９９
８が算出される。この算出されたデータは、レジスタ群
１０のｄｘレジスタに格納される。続いて、算出された
１階差分データｄｘ（１）と、ｘレジスタに格納された
遅延データｘ（１）とが加算され、遅延データｘ（２）
＝５２００４が算出される。

【００２０】これを順に繰り返して、遅延データｘ
（３）〜ｘ（５）を順に算出する。このようにして、デ
ータの削減効率が高い方向で差分をとり、その差分デー
タをＲＡＭ１２に記憶することにより、図６に示すよう
に、元の遅延データが１６ビットであるのに対して、２
階差分のデータは２ビットとなる。これによりＲＡＭ１
２の容量を小さくできる。また、差分方向を差分方向切
換制御部８で制御しているので、プローブに応じて最適
の差分方向での差分データを格納することができる。

【００２１】〔他の実施例〕前記実施例では、３つのパ
ラメータにより遅延データを変えているが、遅延データ
をそのうちの１つだけで変えてもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る遅延量制御装置では、遅延
データをそのまま記憶手段に格納するのではなく、遅延
データのｎ階差分データを記憶しているので、記憶容量
を低減できる。また、さらに差分方向を選択して記憶手
段を記憶することにより、データの削減率を高くするこ
とができ、さらに記憶容量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を採用した超音波診断装置の
ブロック図。

【図２】遅延量制御動作のフローチャート。

【図３】チャンネル方向を差分方向とした場合のフロー
チャート。

【図４】フォーカス方向を差分方向とした場合のフロー
チャート。

【図５】ライン方向を差分方向とした場合のフローチャ
ート。

【図６】遅延データ算出手順を示す図。

【符号の説明】

１ プローブ ３ 送受波回路 ７ 遅延制御部 ８ 差分方向切換制御部 ９ 加算器 １０ レジスタ群 １１ ビット抽出部 １２ ＲＡＭ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】遅延データにより、複数の遅延量を有する
   ディレーラインを選択制御し、複数エレメントの圧電素
   子からなるプローブからの受波信号を遅延させる電子フ
   ォーカス方式の超音波診断装置において、 前記遅延データをｎ階差分した差分データと、各階の初
   期値を含む制御データとを記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された差分データと前記制御データ
   とから元の遅延データを算出する遅延データ算出手段
   と、 前記遅延データ算出手段で算出された遅延データに基づ
   き、前記ディレーラインの選択制御を行う遅延制御手段
   と、 を備えた超音波診断装置。
2. 【請求項２】走査線、フォーカス点及び信号チャンネル
   の３つのパラメータで変化する遅延データにより複数の
   遅延量を有するディレーラインを選択制御し、複数エレ
   メントの圧電素子からなるプローブからの受波信号を遅
   延させる電子フォーカス方式の超音波診断装置におい
   て、 前記３つのパラメータのうちの１つを差分方向として前
   記遅延データをｎ階差分した差分データと、各階の初期
   値、差分方向及び前記差分データのビット長を含む制御
   データとを記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された差分方向に応じて、前記記憶
   手段に記憶された差分データと前記制御データとから元
   の遅延データを算出する遅延データ算出手段と、 前記遅延データ算出手段で算出された遅延データに基づ
   き、前記ディレーラインの選択制御を行う遅延制御手段
   と、 を備えた超音波診断装置。