專利名稱：超聲波診斷裝置和斷層圖像處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對通過超聲波診斷裝置探頭獲得的回波信號的信號處理 技術，尤其涉及根據(jù)上述回波信號生成的聲線(音線)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理 技術和從聲線數(shù)據(jù)向顯示用數(shù)據(jù)轉換的數(shù)據(jù)轉換技術。
背景技術：
能夠不侵害而且實時地觀察被查體的超聲波診斷裝置，已成為醫(yī)療 領域不可缺少的設備。最近，正在研究進一步提高其功能和降低成本。
作為降低成本的研究示例，提出了這樣一種超聲波診斷裝置(例如 參見特開平11-329號公報)，即利用微機等能夠執(zhí)行的軟件來實現(xiàn)超聲波 診斷裝置中的生成聲線數(shù)據(jù)的信號處理部。
圖1是表示過去的超聲波診斷裝置100的功能結構的方框圖。如圖1 所示，超聲波診斷裝置100具有整體控制部71，信號處理部72，聲線 數(shù)據(jù)管理部73，聲線數(shù)據(jù)存儲部74， 二維顯示控制部75，顯示部76， 三維顯示控制部77和三維數(shù)據(jù)存儲部78 。
整體控制部71是對超聲波診斷裝置100的整體動作進行控制的功能 單元，例如具有ROM和RAM的微機。
信號處理部72，對通過探頭接收的回波信號進行定相加法和濾波處 理，生成表示斷層信息的聲線數(shù)據(jù)。
聲線數(shù)據(jù)管理部73，對在信號處理部72生成的聲線數(shù)據(jù)，進行向聲 線數(shù)據(jù)存儲部74寫入/讀出控制，并且，把生成的聲線數(shù)據(jù)發(fā)送到二維顯 示控制部75。
聲線數(shù)據(jù)存儲部74，是根據(jù)聲線數(shù)據(jù)管理部73的指示來存儲聲線數(shù) 據(jù)的存儲裝置，例如是RAM。二維顯示控制部75接收從聲線數(shù)據(jù)管理部73發(fā)送的聲線數(shù)據(jù)，對 該聲線數(shù)據(jù)進行二維坐標轉換處理和內(nèi)插處理，生成顯示數(shù)據(jù)。再者，
二維顯示控制部75把生成的顯示數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示部76和三維顯示控制 部77。
顯示部76，根據(jù)從二維顯示控制部75和三維顯示控制部77輸出的 顯示數(shù)據(jù)，把斷層圖像等顯示在監(jiān)視器(例如CRT:未圖示)上。
三維顯示控制部77，取得從二維顯示控制部75發(fā)送的顯示數(shù)據(jù)，進 行體積數(shù)據(jù)的生成和表現(xiàn)體積數(shù)據(jù)的圖像(以下簡稱為"三維圖像")數(shù) 據(jù)的生成。
三維數(shù)據(jù)存儲部78，例如是RAM，用于存儲在三維顯示控制部77 生成的體積數(shù)據(jù)。
以下按照每種代表性動作方式分類說明超聲波診斷裝置100的動作。 并且，關于各種動作方式分為實時方式和電影方式這2種方式進行說明。 在此，所謂"實時方式"是指根據(jù)通過探頭而接收的回波信號，生成聲線 數(shù)據(jù)(并且把這樣生成的聲線數(shù)據(jù)存儲到聲線數(shù)據(jù)存儲部74內(nèi))，實時 地進行斷層圖像等的顯示的方式；所謂"電影方式"是指把在上述實時方 式中存儲的聲線數(shù)據(jù)從聲線數(shù)據(jù)存儲部74中讀出來，進行斷層圖像等顯 示的方式。
<8方式>
B方式是用亮度來表示反射波強度的方式。
B方式的實時方式中，對從探頭接收的回波信號進行處理，把B方 式圖像實時地顯示在顯示部76上。 B方式的實時方式的動作如下。
對通過探頭而接收的回波信號，在信號處理部72進行定相加法和濾 波處理，生成表示斷層信息的聲線數(shù)據(jù)。生成的聲線數(shù)據(jù)通過聲線數(shù)據(jù) 管理部73而存儲到聲線數(shù)據(jù)存儲部74，同時發(fā)送到二維顯示控制部75。
二維顯示控制部75對聲線數(shù)據(jù)進行二維坐標轉換處理和內(nèi)插處理， 生成用于顯示B方式圖像的顯示數(shù)據(jù)，發(fā)送到顯示部76。顯示部76根 據(jù)從二維顯示控制部75接收的顯示數(shù)據(jù)，顯示出B方式圖像。
另一方面，在B方式的電影方式中，把在上述實時方式中存儲的聲 線數(shù)據(jù)從聲線數(shù)據(jù)顯示部74中讀出來，和上述實時方式時一樣把B方式
5圖像顯示到顯示部76。
B方式的電影方式的動作如下。
聲線數(shù)據(jù)管理部73對聲線數(shù)據(jù)存儲部74內(nèi)存儲的聲線數(shù)據(jù)進行讀 取，發(fā)送到二維顯示控制部75。而且，二維顯示控制部75和顯示部76 的動作，與上述B方式的實時方式相同。
<彩色方式〉
彩色方式是顯示血流圖像(用多種顏色來表示血流速度快慢的斷層 圖像)的方式(亦稱"彩色流方式")。該實時方式是，對從探頭接收的回 波信號進行處理，實時生成血流圖像(亦稱為"彩色方式圖像")。將其顯 示在顯示部76上。
彩色方式的實時方式的動作如下。
對通過探頭而接收的回波信號，在信號處理部72進行定相加法和濾 波處理，以及頻率解析處理，生成表示血流信息的聲線數(shù)據(jù)。生成的聲 線數(shù)據(jù)通過聲線數(shù)據(jù)管理部73而存儲到聲線數(shù)據(jù)存儲部74，并發(fā)送到二 維顯示控制部75。
二維顯示控制部75對聲線數(shù)據(jù)進行二維坐標轉換處理和內(nèi)插處理， 生成用于顯示彩色方式圖像的顯示數(shù)據(jù)，把該顯示數(shù)據(jù)發(fā)送到該顯示部 76。
另一方面，彩色方式的電影方式中，讀取對在上述實時方式中存儲 的聲線數(shù)據(jù)，和上述實時方式一樣，根據(jù)生成的顯示數(shù)據(jù)，把彩色方式 圖像顯示在顯示部76上。
彩色方式的電影方式動作如下。
最初，聲線數(shù)據(jù)管理部73對存儲在聲線數(shù)據(jù)存儲部74內(nèi)的聲線數(shù) 據(jù)進行讀取，發(fā)送到二維顯示控制部75。在此，二維顯示控制部75和顯 示部76的動作，和上述實時方式時相同。
而且， 一般，在彩色方式時，同時并行執(zhí)行B方式處理，把彩色方 式圖像重疊到B方式圖像上進行顯示。
<]\4方式>
M方式是把同一聲波位置上的斷層信息的時間位移圖像顯示在顯示部76上的方式。
在M方式的實時方式中，對從探頭接收的回波信號進行處理，實時 地生成M方式圖像，把該M方式圖像顯示在顯示部76上。 M方式的實時方式動作如下。
最初，對通過探頭接收的回波信號，在信號處理部72進行定相加法 和濾波處理，生成聲線數(shù)據(jù)。
然后所生成的聲線數(shù)據(jù)通過聲線數(shù)據(jù)管理部73，存儲到聲線數(shù)據(jù)存 儲部74，并發(fā)送到二維顯示控制部75。
二維顯示控制部75對聲線數(shù)據(jù)進行二維坐標轉換處理和內(nèi)插處理， 生成用于顯示M方式圖像的顯示數(shù)據(jù)，即在同一聲波位置上使斷層聲波 信息按時間序列順序排列的顯示數(shù)據(jù)，把該顯示數(shù)據(jù)發(fā)送到該顯示部76。 顯示部76根據(jù)生成的顯示數(shù)據(jù)來進行M方式圖像的顯示。
另一方面，M方式的電影方式中，對在上述實時方式中存儲的聲線 數(shù)據(jù)進行讀取，生成顯示數(shù)據(jù)，發(fā)送到顯示部76內(nèi)。顯示控制部76根 據(jù)收到的顯示數(shù)據(jù)，把M方式圖像顯示在顯示部76。
M方式的電影方式動作如下。
最初，聲線數(shù)據(jù)管理部73對存儲在聲線數(shù)據(jù)存儲部74內(nèi)的聲線數(shù) 據(jù)進行讀取，發(fā)送到二維顯示控制部75。
而且，二維顯示控制部75和顯示部76的動作，和上述M方式的實 時方式相同。
<彩色M方式>
彩色M方式是把同一聲波位置上的血流信息的時間位移圖像顯示出 來的方式。在彩色M方式的實時方式中，對從探頭接收的回波信號進行 處理，把彩色M圖像實時地顯示在顯示部76上。
彩色M方式的實時方式的動作如下。
最初，對通過探頭而接收的回波信號，在信號處理部72內(nèi)進行定相 加法和濾波處理，并實施頻率解析處理，生成表示血流信息的聲線數(shù)據(jù)。
所生成的聲線數(shù)據(jù)通過聲線數(shù)據(jù)管理部73，存儲到聲線數(shù)據(jù)存儲部 74，并發(fā)送到二維顯示控制部75。二維顯示控制部75對聲線數(shù)據(jù)進行二維坐標轉換處理和內(nèi)插處理， 生成用于顯示彩色M方式圖像的顯示數(shù)據(jù)，即在同一聲波位置使血流聲 波信息按時間序列順序排列的顯示數(shù)據(jù)，把該顯示數(shù)據(jù)發(fā)送到該顯示部76。
另一方面，彩色M方式的電影方式中，對在上述實時方式中存儲的 聲線數(shù)據(jù)進行讀取，生成顯示數(shù)據(jù)，根據(jù)該顯示數(shù)據(jù)，把彩色M方式圖 像顯示在顯示部76上。
彩色M方式的電影方式動作如下。
最初，聲線數(shù)據(jù)管理部73對存儲在聲線數(shù)據(jù)存儲部74內(nèi)的聲線數(shù) 據(jù)進行讀取，發(fā)送到二維顯示控制部75。
而且，二維顯示控制部75和顯示部76的動作，和上述實時方式時 相同。 一般，彩色M方式時，同時并行進行M方式的處理，在顯示部 76，把彩色M方式圖像重疊到M方式圖像上進行顯示。
<多普勒方式>
多普勒方式是把同一聲波位置上的多普勒頻譜的時間位移圖像顯示 在顯示部76上的方式。
在多普勒方式的實時方式中，對從探頭接收的回波信號進行處理， 把多普勒方式圖實時地顯示在顯示部76上。
多普勒方式的實時方式的動作如下。
最初，對通過探頭而接收的回波信號，在信號處理部72進行定相加 法和濾波處理，以及傅里葉解析處理，生成表示多普勒頻譜信息的聲線 數(shù)據(jù)。
然后，生成的聲線數(shù)據(jù)通過聲線數(shù)據(jù)管理部73，存儲到聲線數(shù)據(jù)存 儲部74，并發(fā)送到二維顯示控制部75。
二維顯示控制部75對聲線數(shù)據(jù)進行二維坐標轉換處理和內(nèi)插處理， 生成用于顯示多普勒方式圖像的顯示數(shù)據(jù)，即在同一聲波位置上使多普 勒頻譜聲波信息按時間序列順序排列的顯示數(shù)據(jù)，把該顯示數(shù)據(jù)發(fā)送到 該顯示部76。
另一方面，多普勒方式的電影方式中，對在上述多普勒方式中存儲的聲線數(shù)據(jù)進行讀取，生成顯示數(shù)據(jù)，把該多普勒方式圖像顯示在顯示 部76上。
多普勒方式的電影方式動作如下。
最初，聲線數(shù)據(jù)管理部73對存儲在聲線數(shù)據(jù)存儲部74內(nèi)的聲線數(shù) 據(jù)進行讀取，發(fā)送到二維顯示控制部75。而且，二維顯示控制部75和顯 示部76的動作，和上述多普勒方式的實時方式相同。
<3D實時方式>
3D實時方式是同時進行以下2種生成 一種是對從3D探頭接收的 回波信號進行實時處理，生成斷層圖像；另一種是作為體積數(shù)據(jù)集的采 用多個斷層圖像群的體積生成和透視處理生成三維圖像。斷層圖像和三 維圖像同時顯示在顯示部76上。
3D實時方式的動作如下。
對通過探頭接收的回波信號，在信號處理部72內(nèi)進行定相加法和濾 波處理，生成聲線數(shù)據(jù)。生成的聲線數(shù)據(jù)通過聲線數(shù)據(jù)管理部73，發(fā)送 到二維顯示控制部75。
二維顯示控制部75，根據(jù)聲線數(shù)據(jù)進行二維坐標轉換處理和內(nèi)插處 理，生成顯示數(shù)據(jù)，把顯示數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示部76和三維顯示控制部77。
三維顯示控制部77接收顯示數(shù)據(jù)，在三維數(shù)據(jù)存儲部78上生成體 積數(shù)據(jù)。然后，三維顯示控制部77通過體積透視而生成三維圖像數(shù)據(jù)， 發(fā)送到顯示部76。
最后，在顯示部76上同時顯示出斷層圖像和三維圖像數(shù)據(jù)。
<MPR (Multi Planner Reconstruction: 多平面重建)方式>
MPR方式是對在3D實時方式中生成的三維數(shù)據(jù)存儲部78上的體積 數(shù)據(jù)，從任意視點作為三維圖像或斷面圖像觀察的顯示方式。
MPR方式的動作如下。
最初，利用三維數(shù)據(jù)存儲部78上的體積數(shù)據(jù)，根據(jù)從整體控制部71 給定的視線方向，由三維顯示控制部77進行體積透視，生成三維圖像數(shù) 據(jù)，傳送到顯示部76上。
然后，由三維顯示控制部77，利用三維數(shù)據(jù)存儲部78上的體積數(shù)據(jù)，
9生成一種用由整體控制部77供給的規(guī)定的平面切斷體積的斷面圖像數(shù) 據(jù)，發(fā)送到顯示部76。
最后，在顯示部76，根據(jù)三維圖像數(shù)據(jù)和斷面圖像數(shù)據(jù)進行顯示。 此外，其詳細說明從略。在MPR方式中，也能進行部分刪除體積數(shù)
據(jù)操作。這時，對被刪除部分以外的體積數(shù)據(jù)進行三維圖像和斷層圖像
的生成和顯示。
過去的超聲波診斷裝置的結構，大致上劃分為以下兩個部分 一個 是信號處理部，它對從探頭接收的回波信號進行定相加法和濾波處理， 生成聲線數(shù)據(jù)；另一個是后端部，它對從信號處理部輸出的聲線數(shù)據(jù)進 行存儲，并讀出該聲線數(shù)據(jù)并進行顯示。
在圖1中后端部中包括的功能單元是聲線數(shù)據(jù)管理部73，聲線數(shù)
據(jù)存儲部74， 二維顯示控制部75，顯示部76，三維顯示控制部77和三 維數(shù)據(jù)存儲部78。
以下，具體說明過去的超聲波診斷裝置100中的后端部79中存在的 問題。
對超聲波診斷裝置100輸出的二維斷層圖像的圖像質量產(chǎn)生巨大影 響的，不僅有信號處理部的處理算法，而且有后端部中的處理算法。尤 其，在從聲波數(shù)據(jù)轉換成顯示數(shù)據(jù)的過程中所需要的坐標轉換中的內(nèi)插 處理和幀內(nèi)插處理，對斷層圖像等的圖像質量產(chǎn)生較大影響。
例如，二維顯示控制部75中，必須根據(jù)與超聲波診斷裝置相連接的 探頭的物理形狀，向顯示部76的顯示區(qū)進行坐標轉換。凸面探頭或扇形 探頭等中，需要極一正交坐標轉換。在該坐標轉換時，作為原數(shù)據(jù)的聲 線數(shù)據(jù)不能坐落到正交坐標的格子上。因此，必須通過內(nèi)插處理來求出 正交坐標上的顯示數(shù)據(jù)。
該內(nèi)插處理算法，有線性插值法和向上取樣濾波法等各種內(nèi)插方法。 各有優(yōu)缺點。
在線性差值(內(nèi)插)法的情況下，不需要運算成本，但圖像質量不 太好。向上取樣濾波法，運算成本隨濾波器插頭數(shù)而增加，但圖像質量 比線性插值法好。所以，在設備硬件資源范圍內(nèi)為了有效利用，盡量提高圖像質量， 應當根據(jù)探頭的物理形狀以及從信號處理部輸出的斷層數(shù)據(jù)的幀延遲 等，使內(nèi)插處理算法能動態(tài)地更改，以便對斷層圖像的圖像質量進行最 優(yōu)化。但是，過去的結構中，這種功能是作為進行固定處理的功能塊安 裝的，很難進行以上的處理。
超聲波診斷裝置輸出的三維圖像的質量也和二維斷層圖像的質量一 樣，受后端部的處理算法的影響很大。三維圖像生成處理還需要體積生 成和對生成的體積進行透視的兩個過程。該生成處理和透視處理在三維 顯示控制部77內(nèi)進行。
關于體積生成存在的問題和二維斷層圖像質量時所述的問題相同， 所以其說明從略。
體積透視處理，因為對非常大的容量的體積進行運算處理，所以必 須經(jīng)常對涉及圖像質量的透視算法和處理時間互枏兼顧。
另外一個問題是，過去的超聲波診斷裝置的后端部的功能塊劃分。
圖2表示由聲線數(shù)據(jù)管理部73和聲線數(shù)據(jù)存儲部74構成的詳細功 能結構。
如圖2所示，對各種動作方式，分別備有單獨的功能塊。聲線數(shù)據(jù) 管理部73具有B方式聲線數(shù)據(jù)管理部73a，彩色方式聲線數(shù)據(jù)管理部 73b， M方式聲線數(shù)據(jù)管理部73c，彩色M方式聲線數(shù)據(jù)管理部73d，以 及多普勒方式聲線數(shù)據(jù)管理部73e。聲線數(shù)據(jù)存儲部74具有B方式聲 線數(shù)據(jù)存儲部74a，彩色方式聲線數(shù)據(jù)存儲部74b， M方式聲線數(shù)據(jù)存儲 部74c，彩色M方式聲線數(shù)據(jù)存儲部74d，以及多普勒方式聲線數(shù)據(jù)存儲 部74e。
這里，若考慮B方式的情況，則在聲線數(shù)據(jù)存儲部74中所包括的功 能塊中，僅使用B方式聲線數(shù)據(jù)存儲部74a，不使用其他功能塊。
并且，彩色方式中，僅使用B方式聲線數(shù)據(jù)存儲部74a和彩色方式 聲線數(shù)據(jù)存儲部74b這2種功能塊。其他動作方式也是如此。
再者，不僅聲線數(shù)據(jù)存儲部74的利用狀況不同，而且根據(jù)超聲波診 斷裝置的動作方式不同，三維數(shù)據(jù)存儲部78的利用狀況也不同。例如，在僅顯示B方式圖像的情況下，完全不使用三維數(shù)據(jù)存儲部78。
并且，二維顯示控制部75，三維顯示控制部77中的坐標轉換本質上 是相同的，但目前情況是安裝了另 一個功能塊。
這樣，過去的超聲波診斷裝置的后端部的功能塊劃分，浪費很大， 其結果造成成本提高。
在上述專利文獻1中，敘述了由微機和進行信號處理的軟件構成的
超聲波診斷裝置。并且，在專利文獻l中還敘述了由于CPU性能提高，
僅僅更換成高性能的CPU，即可提高信號處理的速度，并且，按對象專
用來安裝軟件，進行多任務處理，所以能使多個功能塊進行多重處理。 但是，上述問題并未解決，用軟件來構成超聲波診斷裝置的優(yōu)點未
能充分發(fā)揮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對上述問題而提出的方案，其目的在于提供既能降低后 端部的成本，又能提高圖像質量和具有靈活的擴充性的超聲波診斷裝置等。
為了達到上述目的，涉及本發(fā)明的超聲波診斷裝置，具有聲線數(shù)
據(jù)生成裝置，根據(jù)通過探頭獲得的超聲波回波信號，生成聲線數(shù)據(jù)；顯
示數(shù)據(jù)生成裝置，用于對應于上述生成的聲線數(shù)據(jù)生成顯示數(shù)據(jù)；以及，
顯示裝置，用于根據(jù)上述生成的顯示數(shù)據(jù)，顯示出表現(xiàn)被査體內(nèi)的狀態(tài) 的圖像，其特征在于，上述顯示數(shù)據(jù)生成裝置，根據(jù)上述聲線數(shù)據(jù)的單 位時間的生成量，或者在上述顯示裝置上顯示的表現(xiàn)上述被査體內(nèi)狀態(tài) 的圖像的單位時間的顯示幀數(shù)，對表現(xiàn)被査體內(nèi)狀態(tài)的圖像質量進行改 變，生成該改變后的顯示數(shù)據(jù)。
這樣，能夠有效地利用資源，并實現(xiàn)過去的超聲波診斷裝置的后端 部功能，所以，能實現(xiàn)設備的低成本，同時在資源允許的條件下獲得高 質量圖像。
而且，本超聲波診斷裝置中的動作方式，具有B方式，彩色方式， M方式，彩色M方式，多普勒方式，3D實時方式和MPR方式中的至少
一種方式。并且，為了達到上述目的，涉及本發(fā)明的斷層圖像處理裝置，具有: 聲線數(shù)據(jù)生成裝置，根據(jù)通過探頭獲得的超聲波回波信號，生成聲 線數(shù)據(jù)；顯示數(shù)據(jù)生成裝置，對應于上述生成的聲線數(shù)據(jù)生成顯示數(shù)據(jù); 顯示裝置，根據(jù)上述生成的顯示數(shù)據(jù)，顯示出表示被査體內(nèi)的狀態(tài)的圖 像，其特征在于，上述顯示裝置，根據(jù)上述聲線數(shù)據(jù)的單位時間的生成 量，對表現(xiàn)上述被査體內(nèi)狀態(tài)的圖像的單位時間的顯示幀數(shù)進行改變。
這樣，能夠有效地利用資源，并實現(xiàn)過去的超聲波診斷裝置的后端 部功能，所以，能實現(xiàn)設備的低成本，同時在資源允許的條件下獲得高 質量圖像。
再者，本發(fā)明也可以把上述超聲波診斷裝置和斷層圖像處理裝置的 特性功能結構，作為超聲波診斷方法和斷層圖像處理方法即步驟來實現(xiàn)， 或者作為包括這些方法的所有步驟的程序來實現(xiàn)。并且，不言而喻，可 以使該程序通過CD-ROM等記錄媒體或互聯(lián)網(wǎng)等傳輸媒體進行流通。
如上所述，利用本發(fā)明，能夠根據(jù)上述聲線數(shù)據(jù)的單位時間的生成 量或者在顯示步驟內(nèi)顯示的表示被査體內(nèi)狀態(tài)的、圖像的單位時間的顯 示幀數(shù)，對表現(xiàn)被査體內(nèi)狀態(tài)的圖像質量進行改變，有效地利用資源， 在資源允許的條件下獲得高質量圖像。
具體來說，對二維DSC處理中的內(nèi)插算法和幀余像處理的要否或加
權加法的比例，幀內(nèi)插處理的要否和生成的幀數(shù)，靈活地進行改變，即 可實現(xiàn)高質量圖像。
并且，關于三維圖像的質量，也是對三維DSC處理的內(nèi)插算法和體
積透視的取樣間距、內(nèi)插算法，透視算法，靈活地進行改變，即可實現(xiàn) 高質量圖像。
最后，關于超聲波診斷裝置的后端部的功能塊劃分，和二維DSC處 理及三維DSC處理由主處理器來實施。并且，關于隨超聲波診斷裝置的 動作方式不同而異的聲線數(shù)據(jù)的管理和體積數(shù)據(jù)的管理，也在主處理器 及其主存上進行，所以，從功能上也能構成結構簡單而且成本低廉的系 統(tǒng)。
由于以上情況，本發(fā)明可以獲得很大的實用效果。
1

圖1是表示過去的超聲波診斷裝置的功能結構的方框圖。
圖2是過去的聲線數(shù)據(jù)管理部和聲線數(shù)據(jù)存儲部的功能結構圖。
圖3是涉及本發(fā)明的超聲波診斷裝置的外觀圖。
圖4是第1實施方式和第2實施方式中的超聲波診斷裝置的結構示 意圖。
圖5是第1實施方式中的后端部的軟件功能的示意圖。 圖6是第1實施方式中的后端部的動作流程的總流程圖。 圖7是第1實施方式的二維繪圖模塊的B方式的流程圖。 圖8 (a)是用最近鄰域內(nèi)插法進行內(nèi)插時的內(nèi)插示意圖。 圖8 (b)是用線性內(nèi)插法進行內(nèi)插時的內(nèi)插示意圖。 圖8 (c)是用向上取樣濾波法進行內(nèi)插時的內(nèi)插示意圖。 圖9是表示第1實施方式中的二維繪畫模塊的M方式動作流程的流 程圖。
圖10是表示第2實施方式中的后端部的軟件功能的示意圖。
圖11是表示第2實施方式中的三維處理模塊的處理流程的流程圖。
具體實施例方式
以下參照附圖，詳細說明涉及本發(fā)明的實施方式。 〈第1實施方式〉
圖3是涉及本發(fā)明的超聲波診斷裝置10的外觀圖。此外，圖4是表 示本實施方式中的超聲波診斷裝置10的功能結構的方框圖。如圖4所示， 超聲波診斷裝置10具有信號處理部ll、總控制部12、主存儲器13、 顯示部14和輸入部16。而且上述總控制部12、主存儲器13和顯示部14 構成后端部15。
這里，所謂"后端部"是指對已生成的聲線數(shù)據(jù)進行圖像處理的功能 單元(在此情況下，根據(jù)通過探頭獲得的回波信號生成聲線數(shù)據(jù)之前的 功能單元稱為"前端部")。
信號處理部11，對從探頭接收的回波信號進行定相加法和濾波處理， 生成聲線數(shù)據(jù)。總控制部12是對超聲波診斷裝置10整體進行控制的功能單元，例
如是具有ROM和RAM等的微機。在此情況下，后端部15的各功能根 據(jù)由總控制部12執(zhí)行的控制程序來執(zhí)行。并且，在此情況下，主存儲器 3也可以是微機的主存或其一部分。
再者，總控制部12對聲線數(shù)據(jù)進行坐標轉換處理、內(nèi)插處理、幀內(nèi) 插處理、幀余像處理、顯示色轉換處理等，轉換成顯示數(shù)據(jù)，這是"聲線 數(shù)據(jù)——顯示數(shù)據(jù)轉換處理"，并把從信號處理部11輸出的聲線數(shù)據(jù)存 儲到主存儲器13。
主存儲器13根據(jù)總控制部13的指示，對從信號處理部11輸出的聲 線數(shù)據(jù)進行存儲。并且，主存儲器13提供在總控制部12中執(zhí)行的"聲線 數(shù)據(jù)——顯示數(shù)據(jù)轉換處理"所必須的工作區(qū)。輸入部16是接受用戶操 作的功能單元，例如鍵盤和開關等。
而且，圖4所示的超聲波診斷裝置10，也可以在一般的微機擴充插 口上增設實現(xiàn)信號處理部11的擴充卡而構成。
圖5是表示軟件構成的方框圖，該軟件用于實現(xiàn)上述圖4的后端部 15的功能。如圖5所示，后端部15具有I/O模塊21、電影存儲管理模塊 22、重放模塊24、 二維繪畫模塊25的各軟件功能(關于上述I/O模塊21~ 二維繪畫模塊25的各功能，將與各種顯示方式相對應起來進行說明)。 在該情況下，電影存儲管理模塊22對電影存儲器23進行聲線數(shù)據(jù)的寫 入/讀取。
以下結合超聲波診斷裝置10的顯示方式，詳細說明上述圖4的后端 部15的動作。圖6是表示后端部15的動作流程的總流程圖。
最初，總控制部12檢查確認用戶是否進行了存儲方式設定，在進行 了設定的情況下(S301步為是)。根據(jù)該設定，由超聲波診斷裝置10反 復進行從(S302步)、B方式顯示處理(S303步)、彩色方式顯示處理(S304 步)、M方式顯示處理(S305步)到""M方式顯示處理(S306步)和多 普勒方式顯示處理(S30步)中的某一項處理(S301步 S308步)。
以下說明后端部15中的各存儲方式(實時方式和電影方式)的功能 和動作?！碆方式〉
B方式中的實時方式的動作如下。
1/0模塊21從信號處理部11中取得聲線數(shù)據(jù)，通過電影存儲器管理
模塊22把聲線數(shù)據(jù)存儲到主存儲器13內(nèi)的電影存儲器23內(nèi)。另外，I/O 模塊21對構成B方式圖像幀的聲線數(shù)據(jù)進行分組，以幀為單位把聲線數(shù) 據(jù)傳送到二維繪畫模塊25。
電影存儲器管理模塊22，是在主存儲器13上確保與動作方式相對應 的電影存儲器，并對所確保的電影存儲器23進行輸出入操作的模塊。
二維繪畫模塊25周期性地進行起動，并對從I/O模塊21傳來的聲線 數(shù)據(jù)進行二維DSC (Digital Scan Convert:數(shù)字掃描轉換)處理，轉換成 顯示數(shù)據(jù)，發(fā)送到顯示部14內(nèi)。
這里，所謂"二維DSC處理"是指坐標轉換處理、內(nèi)插處理、幀內(nèi)插 處理、幀余像處理、顯示色轉換處理等處理構成的、生成斷層圖像用的 一連串處理。
最后顯示部14根據(jù)從二維繪畫模塊25接收的顯示數(shù)據(jù)，在顯示器 上顯示出B方式圖像。
另一方面，B方式的電影方式的動作如下。
重放模塊24，通過電影存儲器管理模塊22在實時方式時讀出電影存 儲器23中存儲的聲線數(shù)據(jù)。并且，重放模塊24對構成B方式圖像的幀 的聲線數(shù)據(jù)進行分組，以幀為單位向二維繪畫模塊25傳送聲線數(shù)據(jù)。
該重放模塊24周期性地起動，通過改變該起動周期，能夠任意更改 B方式圖像的重放速度。
二維繪畫模塊25和顯示部14的動作，和上述B方式的實時方式相同。
而且，二維繪畫模塊25，如上所述，根據(jù)從信號處理部ll中輸出的 聲線數(shù)據(jù)的取得比率(幀比率)，或二維繪畫模塊25本身向顯示部14發(fā) 送顯示數(shù)據(jù)的顯示比率，能夠靈活地更改內(nèi)插處理的算法和幀內(nèi)插處理 的動作等。這里，利用流程圖，詳細說明二維繪畫模塊25的動作。
圖7是表示B方式顯示方式中的二維繪畫模塊25的動作流程的流程圖。
首先，二維繪畫模塊25對構成B方式圖像的幀的聲線數(shù)據(jù)進行讀取
(S401步)。而且，這里未圖示，但信號處理部11生成的聲線數(shù)據(jù)的幀
比率較低時，聲線數(shù)據(jù)被傳送的間隔加長，所以，也可以與此相適應降
低讀取聲線數(shù)據(jù)的比率(增長間隔)。其結果，能降低顯示部14的顯示 數(shù)據(jù)的更新比率(單位時間的顯示幀數(shù))，減小涉及總控制部12的二維 繪畫模塊25的負荷。
以下，由二維繪畫模塊25對探頭的物理結構和聲線數(shù)據(jù)的掃描方法 進行調査分析，選擇出與其相適應的坐標轉換算法(S402步)。例如，在 扇形、凸面型探頭的情況下，選擇"錯轉換處理"；線性探頭的情況下， 選擇"正交——正交坐標轉換處理"。
以下，由二維繪畫模塊25根據(jù)顯示部14中的顯示數(shù)據(jù)的更新比率， 選擇出二維DSC處理用的內(nèi)插算法(S403步)。對內(nèi)插算法進行選擇時 的標準是作為候選的內(nèi)插算法的處理周期不大于顯示數(shù)據(jù)的更新周期， 其中考慮總控制部12的CPU占用率。并且，在能滿足該選擇條件的內(nèi) 插算法中，選擇圖像質量最好的內(nèi)插算法。
如上所述，顯示數(shù)據(jù)的更新比率也可以根據(jù)聲線數(shù)據(jù)的幀比率來決 定，所以，也可以考慮根據(jù)聲線數(shù)據(jù)的幀比率來選擇內(nèi)插算法。
內(nèi)插算法，例如有最近鄰域內(nèi)插法、線性內(nèi)插法、向上取樣濾波 法等。但也可以利用其他內(nèi)插方法。
若對各內(nèi)插算法的處理時間加以比較，則其相互關系如下
最近鄰域內(nèi)插法 < 線性內(nèi)插法 < 向上取樣濾波法(1) 其中，向上取樣濾波法的圖像質量最高，但相反，處理負荷最大。 這里，說明上述各內(nèi)插法的概要。
圖8 (a) ~ (c)是用于說明用上述各種內(nèi)插方法進行內(nèi)插時的各內(nèi) 插的概要的圖。而且，圖8 (a) (c)中作為內(nèi)插對象，其示例是對任 意位置(為方便起見，這里作為任意的x坐標的位置)的亮度值進行內(nèi) 插。并且，上述圖8 (a) (c)中的黑圓點、"表示進行內(nèi)插處理時使用 的數(shù)據(jù)(原數(shù)據(jù))。圖8 (a)表示用最近鄰域內(nèi)插法進行內(nèi)插時的內(nèi)插概要；圖8 (b) 表示用線性內(nèi)插法進行內(nèi)插時的內(nèi)插概要；圖8 (c)表示用最向上取樣 濾波法進行內(nèi)插時的內(nèi)插概要。在利用圖8 (a)所示的最近鄰域內(nèi)插法 時，在P1的位置，亮度發(fā)生急劇變化，所以圖像形成不平滑的不連續(xù)圖 像。并且，在利用圖8 (b)所示的線性內(nèi)插法時，在P2附近，能獲得比 較平滑的圖像，但在P3的位置上形成所謂邊緣突出的圖像。另外，在利 用圖8 (c)所示的向上取樣濾波法時，因為進行具有連續(xù)性的平滑的內(nèi) 插，所以，能獲得整體上沒有不諧調感的自然圖像。
并且，二維繪畫模塊25利用被選擇的坐標轉換算法和內(nèi)插算法，進 行二維DSC處理，生成顯示數(shù)據(jù)(S404a， 404b或404c)。
然后，由二維繪畫模塊25進行顯示數(shù)據(jù)的余像處理(S405)。該余 像處理是指對當時的B方式圖像數(shù)據(jù)和過去的B方式圖像數(shù)據(jù)進行加權 加法運算(IIR濾波處理)，能有效地減小僅單一幀時產(chǎn)生的尖峰噪聲， 能獲得良好的圖像，看起來沒有粗糙感。
但是，在顯示部14中的顯示數(shù)據(jù)的更新比率較低時，長時間的B方 式圖像中的移動重疊顯示，有時反而使對象物的可識別性降低。二維繪 畫模塊25根據(jù)顯示部14.中的顯示數(shù)據(jù)的更新比率，決定是否需要余像 處理，在進行余像處理時，決定加權加法的比例。
再者，二維繪畫模塊25利用幀內(nèi)插，重新生成當時的B方式圖像數(shù) 據(jù)和過去的B方式圖像數(shù)據(jù)之間的B方式圖像數(shù)據(jù)(S406)。該幀內(nèi)插， 在顯示部14的顯示數(shù)據(jù)的更新比率較低時，能抑制被顯示的B方式圖像 出現(xiàn)畫面?zhèn)魉蜖畹娘@示，其效果是能順利地觀看圖像。因此，二維繪畫 模塊25根據(jù)顯示部14中的顯示數(shù)據(jù)的更新比率，選擇是否需要進行幀 內(nèi)插，在進行幀內(nèi)插時，決定內(nèi)插生成的幀數(shù)。
這里，幀余像處理和幀內(nèi)插處理，根據(jù)顯示數(shù)據(jù)的更新比率來決定， 也可以根據(jù)聲線數(shù)據(jù)的幀比率來決定。這和上述內(nèi)插算法時一樣。
最后，二維繪畫模塊25進行顯示色轉換處理(S407)。在顯示色轉 換處理中，與連接在顯示部14上的顯示器顯示特性相匹配，進行伽馬校 正，或者B方式圖像的對比度改善、彩色映像的適用等。并且，把顯示數(shù)據(jù)(B方式圖像)傳送到顯示部14 (S408)。
在本超聲波診斷裝置10繼續(xù)診斷期間，反復進行以上處理 (S40卜S409)。
而且，以上說明了在坐標轉換處理后進行幀內(nèi)插處理和幀余像處理 的情況。但這些處理也可以對坐標轉換處理前的聲線數(shù)據(jù)進行。詳細說 明從略。
這里，若考慮用探頭來接收發(fā)送超聲波回波，則從探頭發(fā)送的超聲 波回波在被查體內(nèi)反射，在由探頭接收之前，花費的時間長短取決于超 聲波回波在被查體內(nèi)傳輸?shù)乃俣?，以及在被査體內(nèi)反射的部位的深度。 也就是說，時間長短取決于每一個聲線數(shù)據(jù)，在被査體內(nèi)掃描的深度。
并且，為了掃描一個幀，需要的時間相當于構成一幀的聲線數(shù)據(jù)的 條數(shù)，構成一幀的聲線數(shù)據(jù)的條數(shù)取決于幀的寬度和聲線數(shù)據(jù)的密度。
根據(jù)以上情況，上述內(nèi)插算法的選擇(S403)、幀余像處理是否需要 和加權加法運算的比例的決定(S405)、幀內(nèi)插處理是否需要以及生成的 幀數(shù)的決定(S406)，也可以認為是取決于掃描被査體時的深度和寬度以 及密度。
在上述處理中，內(nèi)插算法的選擇(S403)、幀余像處理是否需要的決 定(S405)、以及幀內(nèi)插處理是否需要和生成的幀數(shù)的決定(S406)，不 僅分別單獨進行，而且也可以聯(lián)合進行。也就是說，在這些功能全都必 須用單一的處理器來執(zhí)行的情況下，斷層數(shù)據(jù)的幀比率非?？?，所以， 應當加快顯示數(shù)據(jù)的更新比率。這時，可以選擇最近鄰域內(nèi)插法作為內(nèi) 插算法。但在進行幀余像處理或幀內(nèi)插處理時，也可能出現(xiàn)總控制部12 的處理性能不足。在此情況下，可以省略幀余像處理和帖內(nèi)插處理，或 者減少在幀內(nèi)插處理中生成的幀數(shù)。 〈彩色方式〉
彩色方式的實時方式的動作如下。
1/0模塊21從信號處理部11中取得表示血流信息的聲線數(shù)據(jù)，利用 電影存儲器管理模塊22把聲線數(shù)據(jù)存儲在電影存儲器23內(nèi)。并且，對 彩色方式圖像的構成幀的聲線數(shù)據(jù)進行分組，按幀單位把聲線數(shù)據(jù)傳輸給二維繪畫模塊25。
二維繪畫模塊25周期性地起動，對從I/O模塊21傳來的聲線數(shù)據(jù)進 行二維DSC處理，轉換成顯示數(shù)據(jù)，發(fā)送到顯示部14。
彩色方式中的二維DSC處理中包括坐標轉換處理、內(nèi)插處理、幀 余像處理和帖內(nèi)插處理和顯示色轉換處理等。
最后，由顯示部14在顯示器上顯示出彩色方式圖像。
并且，彩色模塊的電影方式的動作如下所示。
重放模塊24用電影存儲器管理模塊來讀取表示血流信息的聲線數(shù) 據(jù)，該血流信息是在實時方式時存儲在電影存儲器23內(nèi)的。并且，對彩 色方式圖像的構成幀的聲線數(shù)據(jù)進行分組，按幀單位把聲線數(shù)據(jù)傳輸?shù)?二維繪畫模塊25。
該重放模塊24周期性地起動，通過調整該起動周期，能任意更改彩 色方式圖像的重放速度。
二維繪畫模塊25和存儲部14的動作與上述彩色方式中的實時方式 相同。
而且， 一般，在彩色方式時，同時進行B方式處理，在顯示部14， 使彩色方式圖像與B方式圖像重疊進行顯示。
這里，二維繪畫模塊25根據(jù)對從信號處理部11輸出的表示血流信 息的聲線數(shù)據(jù)的取得比率(幀率)、以及二維繪畫模塊25本身向顯示部 14發(fā)送顯示數(shù)據(jù)的顯示比率，可以靈活地更改內(nèi)插處理算法或幀內(nèi)插處 理的動作等，這和B方式相同。 〈M方式〉
M方式中的實時方式的動作如下。
1/0模塊21從信號處理部11中取得表示同一聲輻射擊線的斷層信息 的聲線數(shù)據(jù)，通過電影存儲器管理模塊22把聲線數(shù)據(jù)存儲到電影存儲器 23內(nèi)。把聲線數(shù)據(jù)傳送到二維繪畫模塊25內(nèi)。
二維繪畫模塊25在該方式中，固定保持對1個畫面的聲線數(shù)據(jù)用的區(qū)。
二維繪畫模塊25周期性地起動，在上次寫入?yún)^(qū)的下一個區(qū)，寫入從1/0模塊21傳來的聲線數(shù)據(jù)。并且，對保存的聲線數(shù)據(jù)，進行二維DSC 處理，轉換成顯示數(shù)據(jù)，然后發(fā)送到顯示部14內(nèi)。
M方式中的"二維DSC處理"包括坐標轉換處理、內(nèi)插處理、顯示 色轉換處理等處理在內(nèi)。最后顯示部M在顯示器上顯示出M方式圖像。 另一方面，M方式的電影方式的動作如下。
重放模塊24，通過電影存儲器管理模塊22，從電影存儲器23讀取 在實時方式時存儲的聲線數(shù)據(jù)。并且，向二維繪畫模塊25傳送聲線數(shù)據(jù)。
該重放模塊24周期性地行起動，通過改變該起動周期，能夠任意更 改M方式圖像的重放掃描速度。
二維繪畫模塊25和顯示部14的動作，和上述M方式的實時方式相同。
這里，二維繪畫模塊25，和上述B方式相同，根據(jù)從信號處理部ll 中輸出的在同一聲波位置上的聲線數(shù)據(jù)的取得比率(掃描速度)或二維 繪畫模塊25本身向顯示部14發(fā)送顯示數(shù)據(jù)的顯示比率，能夠靈活地更 改內(nèi)插處理的算法等。這里，利用流程圖，詳細說明M方式的二維繪畫 模塊25的動作。
圖9是表示M方式的二維繪畫模塊25的動作流程的流程圖。
首先，二維繪畫模塊25對構成M方式圖像的聲線數(shù)據(jù)周期性地進 行讀取(S501步)。而且，這里未圖示，但信號處理部11生成的聲線數(shù) 據(jù)的比率較低時，即M方式圖像的掃描速度慢時，聲線數(shù)據(jù)進行傳送的 間隔增長，所以，也可以與此相適應降低讀取聲線數(shù)據(jù)的比率(增長間 隔)。其結果，這和B方式時相同。
以下，由二維繪畫模塊25選擇正交一正交轉換處理作為坐標轉換算 法(S502步)。在M方式中，進行"正交——正交坐標轉換處理"。
以下，由二維繪畫模塊25根據(jù)顯示部14中的顯示數(shù)據(jù)的更新比率， 選擇二維DSC處理用的內(nèi)插算法(S503步)。對內(nèi)插算法進行選擇時的 標準是作為候選的內(nèi)插算法的處理時間不長于顯示數(shù)據(jù)的更新周期， 其中考慮總控制部12的CPU占用率。并且，在能滿足該選擇條件的內(nèi) 插算法中，選擇圖像質量最好的內(nèi)插算法。
21如上所述，顯示數(shù)據(jù)的更新比率也可以根據(jù)M方式圖像的掃描速度 來決定，所以，也可以考慮根據(jù)M方式圖像的掃描速度來選擇內(nèi)插算法。
內(nèi)插算法，例如有最近鄰域內(nèi)插法(S504a)、線性內(nèi)插法(S504b)、 向上取樣濾波法(S504c)等。但也可以利用其他內(nèi)插方法。
最后，二維繪畫模塊25進行顯示色轉換處理(S505)。在顯示色轉 換處理中，與連接在顯示部14上的顯示器顯示特性相匹配，進行伽馬校 正，或者M方式圖像的對比度改善、彩色映像的適用等。然后，二維繪 畫模塊25把顯示數(shù)據(jù)(M方式圖像)傳送到顯示部14 (S506)。
并且，在M方式的診斷繼續(xù)進行時，反復進行以上處理(S501 S507)。 〈彩色M方式〉
彩色M方式中的實時方式的動作如下。
1/0模塊21從信號處理部11中取得表示同一聲輻射擊線的血流信息 的聲線數(shù)據(jù)，通過電影存儲器管理模塊22把聲線數(shù)據(jù)存儲到電影存儲器 23。把聲線數(shù)據(jù)傳送到二維繪畫模塊25。
二維繪畫模塊25，在該方式中，保持固定l個畫面的聲線數(shù)據(jù)用區(qū)。
二維繪畫模塊25周期性地起動，在保存的聲線數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，在上次寫 入?yún)^(qū)的下一個區(qū)內(nèi)寫入從I/0模塊21傳來的聲線數(shù)據(jù)。并且，對保持的 聲線數(shù)據(jù)，進行二維DSC處理，轉換成顯示數(shù)據(jù)，然后發(fā)送到顯示部14 內(nèi)。這里，"二維DSC處理"包括坐標轉換處理、內(nèi)插處理、顯示色轉 換處理等一連串處理。
最后顯示部14在顯示器上顯示出彩色M方式圖像。
并且，彩色M方式的電影方式的動作如下。
重放模塊24，利用電影存儲器管理模塊22，從電影存儲器23讀出 在實時方式存儲的表示血流信息的聲線數(shù)據(jù)。并且向二維繪畫模塊傳送 聲線數(shù)據(jù)。 .
該重放模塊24周期性地起動，通過改變該起動周期，能夠任意更改 M方式圖像的重放掃描速度。而且，二維繪畫模塊25和顯示部14的動 作，和上述彩色M方式的實時方式相同。
而且， 一般，在彩色M方式時，同時進行上述M方式處理，在顯示部14上，使彩色M方式圖像與M方式圖像重疊迸行顯示。
這里，二維繪畫模塊25和上述M方式相同，根據(jù)從信號處理部ll
輸出的表示血流信息的聲線數(shù)據(jù)的取得比率(掃描速度)，或二維繪畫模
塊25本身向顯示部14發(fā)送顯示數(shù)據(jù)的顯示比率，能夠靈活地更改內(nèi)插 處理的算法等。
〈多普勒方式〉 多普勒方式中的實時方式的動作如下。
1/0模塊21從信號處理部H中取得表示多普勒頻譜信息的聲線數(shù) 據(jù)，通過電影存儲器管理模塊22把聲線數(shù)據(jù)存儲到電影存儲器23。之后， 把聲線數(shù)據(jù)傳送到二維繪畫模塊25。
二維繪畫模塊25，在該方式中，保持固定l個畫面的聲線數(shù)據(jù)用區(qū)。 二維繪畫模塊25，周期性地起動，在保持的聲線數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)，在上次 寫入?yún)^(qū)的下一個區(qū)內(nèi)寫入從I/0模塊21傳來的聲線數(shù)據(jù)。并且，對保持 的聲線數(shù)據(jù)，進行二維DSC處理，轉換成顯示數(shù)據(jù)，然后發(fā)送到顯示部 14。
多普勒方式中的二維DSC處理包括坐標轉換處理、內(nèi)插處理、顯
示色轉換處理等處理在內(nèi)。
最后，顯示部14在顯示器上顯示出多普勒方式圖像。
另一方面，多普勒方式的電影方式的動作如下。
重放模塊24，通過電影存儲器管理模塊22讀出在實時方式時電影存 儲器23中存儲的、表示多普勒頻譜信息的聲線數(shù)據(jù)。并且向二維繪畫模 塊25傳送聲線數(shù)據(jù)。
該重放模塊24周期性地起動，通過改變該起動周期，能夠任意更改 多普勒方式圖像的重放掃描速度。二維繪畫模塊25和顯示部14的動作， 和上述多普勒方式的實時方式相同。
這里，二維繪畫模塊25，和上述M方式相同，根據(jù)從信號處理部ll 中輸出的表示多普勒信息的聲線數(shù)據(jù)的取得比率(掃描速度)，或二維繪 畫模塊25本身向顯示部14發(fā)送顯示數(shù)據(jù)的顯示比率，能夠靈活地更改 內(nèi)插處理的算法等。以上敘述了在各種動作方式中，由總控制部12執(zhí)行的軟件功能及其 動作。但是，有的功能塊在某動作方式中使用，但在其他動作方式中不 使用。
例如，無論哪種動作方式都是在實時方式中，使用1/0模塊21，
不使用重放模塊24，但在照電影方式中，不使用I/0模塊21，使用重放 模塊24。
并且，在二維繪畫模塊25中的、進行幀余像處理或帖內(nèi)插處理的功 能塊，在B方式或彩色方式中使用，但在其他動作方式中不使用。
如過去的超聲波診斷裝置100那樣，在另外安裝各功能塊的情況下， 不使用的功能塊造成浪費，但是，用總控制部12的單一處理器來執(zhí)行這 些多功能塊，處理器的處理僅對工作的功能塊才進行，所以，能防止浪 費，有效地利用總控制部12的處理能力。
但是，以上僅說明了各種動作方式單獨使用時。但也可以像B方式 和M方式、彩色方式和多普勒方式那樣，對多種動作方式進行組合，同 時處理，在顯示部14上并排顯示2個以上圖像。在此情況下，例如對B 方式和M方式進行組合， 一般與B方式圖像的顯示更新比率相比，M方 式圖像的顯示更新比率，在顯示的有用性方面很重要。
因此，在利用總控制部12的單一處理器來執(zhí)行B方式處理和M方 式和處理的情況下，當在二維繪畫模塊25中生成B方式圖像和M方式 圖像的顯示數(shù)據(jù)時，在處理器處理能力不足的情況下，例如也可以用M 方式處理的加倍周期來進行B方式的處理。采用這種構成，在總控制部 12的處理能力范圍內(nèi)能盡量進行有用的顯示。
最后，說明在采用電影存儲器管理模塊22的主存儲器13中確保電 影存儲器23的區(qū)的方法。
在B方式、M方式、多普勒方式中，電影存儲器23中，僅存儲B方式， M方式，多普勒方式的聲線數(shù)據(jù)。
另一方面，在彩色方式和彩色M方式中，電影存儲器23中存儲B方式 的聲線數(shù)據(jù)和彩色方式的聲線數(shù)據(jù)兩者，或者存儲M方式的聲線數(shù)據(jù)和 彩色M方式的聲線數(shù)據(jù)兩者。并且，在B方式和M方式等多種動作方式相組合，同時進行處理的情
況下，與該多種動作方式相對應的多種聲線數(shù)據(jù)存儲在電影存儲器23中。 這樣，根據(jù)超聲波診斷裝置的動作方式不同，電影存儲器23的利用 狀況是多種多樣的?？偪刂撇?2利用電影存儲器管理模塊22，根據(jù)超聲 波診斷裝置的動作方式，在主存儲器13中動態(tài)地確保電影存儲器23，這 樣不會浪費與不使用的動作方式相對應的存儲區(qū)，能使作為電影存儲器 23使用的主存儲器13的存儲區(qū)，全部有效地使用。
如上所述，通過構成超聲波診斷裝置，在二維DSC處理中能靈活的 更改內(nèi)插處理算法和幀內(nèi)插處理等，能有效地利用資源，在資源允許的 條件下，獲得高質量圖像。
并且，通過動態(tài)的確保電影存儲區(qū)，能有效利用主存儲區(qū)，所以能 降低系統(tǒng)成本。
<第2實施方式>
上述第1實施方式的超聲波診斷裝置10能顯示二維的斷層圖像，與此 相比，本實施方式的超聲波診斷裝置20能顯示出用三維表示被査體內(nèi)狀 態(tài)的圖像。并且，本實施方式的超聲波診斷裝置20的構成，大致上與上 述第1實施方式的超聲波診斷裝置相同，所以對不同的功能結構進行說 明，對相同的功能結構，其說明從略。并且，本實施方式的超聲波診斷 裝置20后端部的功能，與上述第l實施方式一樣，作為在總控制部22 (參 照下述圖IO)中執(zhí)行的軟件來實現(xiàn)。
圖10是方框圖，它表示在本實施方式的總控制部22中執(zhí)行的軟件 功能的結構。如圖10所示，后端部具有1/0模塊51、電影存儲器管理 模塊52、電影存儲器53、三維處理模塊54、 二維繪畫模塊25。
以下按照超聲波診斷裝置20的動作方式，分別說明本實施方式的總 控制部22中執(zhí)行的軟件的功能和動作。
<3D實時方式>
1/0模塊51取得從信號處理部11來的聲線數(shù)據(jù)，通過電影存儲器管 理模塊52把聲線數(shù)據(jù)存儲到電影存儲器53內(nèi)。并且，對構成斷層圖像 的幀的聲線數(shù)據(jù)進行分組，按幀單位向二維繪畫模塊55內(nèi)傳送聲線數(shù)據(jù)。并且，利用i/o模塊來取得完構成體積的多個斷層數(shù)據(jù)群后，由三維
處理模塊54對構成體積的聲線數(shù)據(jù)進行三維DSC處理(坐標轉換處理、
內(nèi)插處理等)，轉換成體積數(shù)據(jù)。并且，三維處理模塊54對體積數(shù)據(jù)進
行體積透視處理，生成表示三維圖像數(shù)據(jù)(表示體積的圖像數(shù)據(jù))，向二
維繪畫模塊55傳輸三維繪畫數(shù)據(jù)。
而且，通過三維DSC處理而生成的體積數(shù)據(jù)，通過電影存儲器管理 模塊55存儲到電影存儲器53，最后一個為了按MPR方式使用而進行保存。
二維繪畫模塊55周期性地起動，對于用斷層圖像幀的聲線數(shù)據(jù)或三 維處理模塊54而生成的三維圖像數(shù)據(jù)進行二維DSC處理，轉換成顯示 數(shù)據(jù)之后，把顯示數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示部14內(nèi)。
3D實時方式中的二維DSC處理中包括坐標轉換處理、內(nèi)插處理、 幀內(nèi)插處理、幀余像處理和顯示色轉換處理等。
最后，顯示部14在顯示器上顯示出三維圖像數(shù)據(jù)。
而且，電影存儲器管理模塊52在主存13上確保與動作方式相對應 的電影存儲量，實施對確保的電影存儲器53的輸出入操作。
在此，三維處理模塊54的動作如上述所述，應當根據(jù)從信號處理部 11輸出的構成體積的聲線數(shù)據(jù)的取得比率(體積比率)和取得量(構成 體積的數(shù)據(jù)大小)，靈活地進行更改。
以下利用附圖，更詳細說明了三維處理模塊54的動作。圖11是流 程圖，它表示3D實時方式中的三維處理模塊54的動作的流程。
最初，三維處理模塊54利用I/O模塊來取得構成體積的多個斷層數(shù) 據(jù)群結束后(S601)，選擇坐標轉換處理算法，決定體積尺寸(S602)。 例如在對扇形、凸面形探頭進行機械晃動的3D探頭的情況下，選擇極一 正交坐標轉換處理；在2D相控陣型3D探頭的情況下，選擇正交-正交 坐標轉換處理。
以下，由三維處理模塊54根據(jù)體積比率和構成體積的數(shù)據(jù)大小，選 擇三維DSC處理的內(nèi)插算法(S603)。選擇內(nèi)插算法的標準是作為候選 的內(nèi)插算法的處理時間不長于信號處理部11的體積取得周期。其中考慮到總控制部分22中的CPU占有率。并且，選擇出能滿足上述選擇條件 的內(nèi)插算法中最高圖像質量的內(nèi)插算法。內(nèi)插算法有最近鄰域內(nèi)插法、 線性內(nèi)插法、向上取樣濾波法等。但也可以使用其他的內(nèi)插方法。
并且，利用選定的坐標轉換算法，體積尺寸和內(nèi)插算法，進行三維
DSC處理，生成體積數(shù)據(jù)(S604a、 604b、或604c)。
以下由三維處理模塊54根據(jù)體積比率和體積尺寸，決定體積透視和 取樣間距(S605)，取樣間距與透視處理時間和圖像質量有密切關系，通 過增大取樣間距，能縮短處理時間，但會降低圖像質量。
選擇取樣間距的標準是，作為候補的取樣間距的透視處理時間不長 于信號處理部11的體積取得周期。其中考慮到總控制部22的CPU占用 率。選擇出能滿足該選擇條件的取樣間距中最小值。
以下，由三維處理模塊54根據(jù)體積比率和體積尺寸，選擇出體積透 視中的取樣值的內(nèi)插算法(S606)。而且，關于內(nèi)插算法的選擇和三維 DSC處理相同，所以其說明從略。
以下利用3D顯示方式來決定透視算法(S607)。透視算法有重算透 視法、MIP (Maximum/Minimum Intensity Projection :最大/最小亮度投 影)透視法等。但并非僅限于這些，也可以利用其他透視法。
并且，這時三維處理模塊54根據(jù)體積比率和體積尺寸來更改算法的 動作。例如，在體積透視中提高生成的三維圖像質量的方法有擴散反 射遮光法和深度遮光法等。但采用這些方法時，處理負荷增大。因此， 三維處理模塊54，透視處理時間是信號處理部11的體積取得周期以下。 其中考慮到總控制部22中的CPU占有率，在這些限制中適當取舍加以 選用。 .
以下，三維處理模塊54利用以上選定的取樣間距，內(nèi)插算法及透視 算法，進行體積透視；生成三維圖像數(shù)據(jù)(S608)。
最后，三維處理模塊54把生成的三維圖像數(shù)據(jù)傳送到二維繪畫模塊 55內(nèi)(S609)。以上采用了 3D實時方式進行診斷期間，反復進行上述處 理(S601 S610)。
而且，二維DSC處理和三維DSC處理包括大量相同的處理，所以，
27模塊可以共用。它可以利用軟件的靈活性，很容易安裝模塊，能避免重 復安裝同等的功能模塊，造成浪費。
而且，也可以生成并顯示出將體積數(shù)據(jù)在特定的平面上切斷的斷層 圖像，來取代采用體積透視的三維圖像。在此情況下，也可以根據(jù)體積 比率來決定生成斷層圖像時的取樣間距或取樣值的內(nèi)插算法。但其詳細 說明從略。
這里，對采用探頭的超聲波回波的收發(fā)，分析如下。為了構成體積 的1個斷層數(shù)據(jù)進行掃描，如第1實施方式所述，花費時間取決于對被 査體掃描時的深度和寬度以及密度。并且，在對扇形、凸面型探頭進行 機械搖動的3D探頭的情況下，探頭搖動1次的時間取決于搖動角度和搖 動速度，對斷層數(shù)據(jù)按探頭搖動1次的時間連續(xù)進行掃描，這些是構成 體積的斷層數(shù)據(jù)群。
根據(jù)以上情況，從信號處理部11輸出的構成體積的聲線數(shù)據(jù)的取得 比率(體積比率)或取得量(構成體積的數(shù)據(jù)尺寸)，可以認為是取決于 對被查體進行掃描時的深度和寬度以及密度和探頭的搖動角度和搖動速
度。而且，上述三維DSC處理的內(nèi)插算法的選擇(S603),體積透視的 取樣間距的決定(S605)，內(nèi)插算法的選擇(S606)，透視算法的選擇 (S607)，也可以認為取決于對被查體進行掃描時的深度和寬度以及密度 和探頭的搖動角度和搖動速度。
<MPR (Multi Planner Reconstruction:多平面重建)方式> 在向MPR轉移時等，在電影存儲器53內(nèi)保存在3D實時方式中生成 的體積數(shù)據(jù)。
三維處理模塊54在以下時候執(zhí)行轉移到MPR方式時，由用戶操 作來更改對體積數(shù)據(jù)進行觀察的視線方向和切斷面時等，需要更新三維 圖像和斷面圖像時。
最初，三維處理模塊54通過電影存儲器管理模塊52從電影存儲器 53讀取體積數(shù)據(jù)，通過體積透視處理來生成三維圖像數(shù)據(jù)(表示體積的 二維圖像數(shù)據(jù))或斷面圖像，傳送到二維繪畫模塊25。
而且，二維處理模塊55周期性地行起動，對三維圖像數(shù)據(jù)或斷面圖像數(shù)據(jù)進行二維DSC處理，轉換成顯示數(shù)據(jù)之后，向顯示部14傳送顯 示數(shù)據(jù)。
最后顯示部14在顯示器上顯示出三維圖像數(shù)據(jù)和斷面圖像數(shù)據(jù)。
在MPR方式中，以三維圖像和斷面圖像的質量或者更新響應中的某 一項優(yōu)先，進行體積透視和斷面圖像生成中的取樣間距的決定和取樣值 的內(nèi)插算法的選擇以及透視算法的更改。
最后，說明利用電影存儲器管理模塊52在電影存儲器53的存儲區(qū) 的主存13中確保電影存儲器53的存儲區(qū)的方法。
在3D實時方式中，把電影存儲器53劃分成斷層信息的聲線數(shù)據(jù)存 儲區(qū)和體積數(shù)據(jù)存儲區(qū)，進行確保和管理，另一方面，這樣，電影存儲 器管理模塊52根據(jù)動作方式來進行最佳存儲管理。
如上所述，利用涉及本實施方式的超聲波診斷裝置，能夠對三維DSC 處理的內(nèi)插處理算法、體積透視的內(nèi)插處理和透視算法等進行靈活的更 改，能夠有效利用資源，在資源允許條件下獲得高質量圖像。
并且，和第1實施方式一樣，動態(tài)地確保電影存儲區(qū)，能有效利用 主存區(qū)，所以，也能降低系統(tǒng)成本。
而且，在以上說明中，第1實施方式和第2實施方式均對后端部15 的各功能作為總控制部12執(zhí)行的軟件進行裝備，形成本發(fā)明發(fā)揮效果的 最佳構成，但本發(fā)明并非僅限于此。
例如，在用硬件來裝備二維DSC處理部時，不同的裝備由于內(nèi)插算 法不同也可能使處理能力不同，在此情況下，可以適用本發(fā)明。
如上所述，在不脫離本發(fā)明的要點的條件下，本發(fā)明不僅限于上述 構成功能。
工業(yè)上可利用性
涉及本發(fā)明的超聲波診斷裝置及其方法，能夠靈活且容易適應于超 聲波診斷裝置的后端部功能的多樣化，作為超聲波診斷裝置等是有用的。 并且，適用于不僅對人體而且對動物和物品等均能進行非侵襲和非破壞 性檢查等的超聲波診斷裝置等。
權利要求
1、一種超聲波診斷裝置，具有聲線數(shù)據(jù)生成裝置，根據(jù)通過探頭獲得的超聲波回波信號，生成聲線數(shù)據(jù)；顯示數(shù)據(jù)生成裝置，對應于上述生成的聲線數(shù)據(jù)生成顯示數(shù)據(jù)；顯示裝置，根據(jù)上述生成的顯示數(shù)據(jù)，顯示出表示被查體內(nèi)的狀態(tài)的圖像，其特征在于，上述顯示數(shù)據(jù)生成裝置，根據(jù)上述聲線數(shù)據(jù)的單位時間的生成量，對表現(xiàn)上述被查體內(nèi)狀態(tài)的圖像的單位時間的顯示幀數(shù)進行改變。
2、 如權利要求l所述的超聲波診斷裝置，其特征在于 上述顯示裝置，將上述表示被查體內(nèi)狀態(tài)的圖像并排顯示不少于2個，上述顯示數(shù)據(jù)生成裝置，根據(jù)用于生成上述不少于2個的各圖像的 聲線數(shù)據(jù)的單位時間的生成量，將表現(xiàn)上述被查體內(nèi)狀態(tài)的圖像的單位 時間的顯示幀數(shù)，與2個以上的各圖像相對應起來進行改變。
3、 一種超聲波診斷裝置，具有聲線數(shù)據(jù)生成裝置，根據(jù)通過探頭獲得的超聲波回波信號，生成聲 線數(shù)據(jù)；顯示數(shù)據(jù)生成裝置，對應于上述生成的聲線數(shù)據(jù)，生成顯示數(shù)據(jù)； 顯示裝置，根據(jù)上述生成的顯示數(shù)據(jù)，顯示出表現(xiàn)被査體內(nèi)的狀態(tài) 的圖像，其特征在于，還具有存儲裝置，存儲上述聲線數(shù)據(jù)或體積數(shù)據(jù)；以及 存儲區(qū)管理裝置，管理上述存儲裝置的存儲區(qū)，上述存儲管理裝置，根據(jù)由上述顯示數(shù)據(jù)生成裝置生成的上述2種 以上的圖像種類，進行關于確保上述存儲裝置的存儲區(qū)的控制，對于上述表現(xiàn)被查體內(nèi)狀態(tài)的圖像，上述顯示數(shù)據(jù)生成裝置至少生成以下5種圖像中的不少于2種的圖像，而且，用單一的處理器來進行 上述不少于2種的圖像的生成處理，所述5種圖像是(1) 斷層圖像或血流圖像，(2) 同一聲波位置上的斷層圖像或血流圖像的時間位移圖像，(3) 多普勒頻譜圖像，(4 )用涉及斷層圖像或血流圖像的體積數(shù)據(jù)來表現(xiàn)的對象物的三維表現(xiàn)圖像，(5)將用涉及斷層圖像或血流圖像的體積數(shù)據(jù)來表現(xiàn)的對象物，用 平面切斷的斷面圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及超聲波診斷裝置和斷層圖像處理裝置，根據(jù)單位時間的聲線數(shù)據(jù)的生成量或圖像的顯示幀數(shù)，來改變顯示圖像的質量。具體來說，二維繪畫模塊(25)周期性地讀取聲線數(shù)據(jù)(S401)，調查分析探頭的物理結構和聲線數(shù)據(jù)的掃描方法，選擇出最佳坐標轉換算法(S402)，然后，由二維繪畫模塊(25)根據(jù)顯示比率，選擇內(nèi)插算法(S403)，利用已選出的坐標轉換算法等，進行二維DSC處理，生成顯示數(shù)據(jù)(S404a，404b或404c)，對該顯示數(shù)據(jù)進行余像處理(S405)、B方式圖像數(shù)據(jù)的幀內(nèi)插處理(S406)和顯示色轉換處理(S407)，把處理后的顯示數(shù)據(jù)傳送到顯示部(14)內(nèi)(S408)。
文檔編號A61B8/06GK101438968SQ200910002318
公開日2009年5月27日 申請日期2004年7月9日 優(yōu)先權日2003年7月9日
發(fā)明者右田學, 川端章裕 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社