JPS6314626B2 - - Google Patents

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JPS6314626B2
JPS6314626B2 JP55160909A JP16090980A JPS6314626B2 JP S6314626 B2 JPS6314626 B2 JP S6314626B2 JP 55160909 A JP55160909 A JP 55160909A JP 16090980 A JP16090980 A JP 16090980A JP S6314626 B2 JPS6314626 B2 JP S6314626B2
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JP
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ultrasonic
probe
arm
scanning
image
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JP55160909A
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JPS5786335A (en
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Michoshi Uranishi
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静止画像と実時間の動画とを同時表
示可能な超音波診断装置に関するものである。
超音波診断装置にはコンタクトコンパウンド方
式を用いたものと、電子スキヤン方式を用いたも
の2種類がある。このうち、コンタクトコンパウ
ンド方式は第1図に示すように、人体1の患部を
スキヤナアーム2の先端部に取付けられた超音波
シングルプロープ3を手動によつてスキヤンする
ことにより、第2図に示すような断層像4をモニ
タ上に表示するものである。このようなコンタク
トコンパウンド方式の超音波診断装置は大視野の
静止画像を得ることができるという利点がある反
面、手動によるスキヤンであるため実時間の動画
を表示することができないという欠点がある。こ
れに対して電子スキヤン方式にあつては複数の超
音波振動子をアレー状に並べたプローブを使い、
各振動子を順次動作させて断層像を得るものであ
るため、実時間の動画を得るのには好適である
が、プローブの位置を検出する機能を有しないた
め大視野の静止画像を得ることができないという
欠点を有する。
ところで最近、上記各方式の欠点を補う目的で
両方式の機能を兼ね備えた装置を用いて両者を適
宜切換えて、電子スキヤンによる実時間の動画像
とコンタクトスキヤナによる大視野の静止画像を
得る装置が提案されているが、この装置では大視
野の静止画像と実時間の動画とを同時に表示する
ことができないため、相互の画像の位置関係を知
ることが困難となり、組織の同定に説得力を欠く
欠点があつた。
又、電子スキヤンによる実時間の動画とコンタ
クトスキヤナによる静止画像とを1つのモニタ上
の異なるエリアを用いて同時表示を行う提案もあ
るが、やはり大視野静止画像と実時間の動画との
位置関係、特に動画が人体の患部におけるどの部
位のものであるかを判別することが難かしかつ
た。
更に、シングルプローブと電子スキヤンプロー
ブとを同一のスキヤナアームに取付けて、従来の
コンタクトコンパウンド方式による画像と、これ
に近接した位置の電子スキヤン方式による実時間
画像とを得る装置も提案されているが、各プロー
ブが近接した位置にあるものの、それぞれのプロ
ーブから得られた画像は厳密にはやはり異なつた
位置から得られるものであり、例えば電子スキヤ
ンにより得られた動画が具体的に生体のどの組織
のどの部分のものであるかは把握することが難か
しく前記同定に説得性をもたらす迄には至つてい
ない。
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであ
り、機械的な位置検出可能なスキヤナアームに電
子スキヤンプローブを取り付けて、このプローブ
にコンタクトコンパウンド方式による走査を行な
わせる一方電子スキヤン方式の走査をも行なわせ
ることにより大視野の静止画像とその中に含まれ
る一部実時間動画像とを同時表示することができ
る超音波診断装置を提供することを目的とするも
のである。
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
第3図は本発明装置の一部である超音波プロー
ブと人体との位置関係を示す斜視図である。この
装置は電子スキヤンプローブ5を位置検出可能な
スキヤナアーム6に取付けたものであり、詳細を
後述する制御系との組合せによつて先ず電子スキ
ヤンプローブ5をコンタクトコンパウンド方式で
走査することによつて第4図における大視野の静
止画像7を得、次に電子スキヤン方式に切換えて
走査することにより現在プローブ5が置かれてい
る位置の実時間の動画(第4図のハツチング領域
8)を得るようにしている。尚、第3図において
HDはスキヤナヘツドである。
次に、第5図を参照して本発明の基本原理を説
明する。一般に断層像を得るためには輝度信号Z
の他に超音波ビームの発射位置及び方向を検出し
なければならない。ここで断層面の或る一点を原
点X,Y=0,0とすると、超音波ビームの発射
位置、即ち、振動子表面の中心位置Xp,Yp及び
超音波ビームの方向ΔX,ΔYを検出する必要が
ある。前記スキヤナアーム6は従来のシングルプ
ローブによるコンタクトコンパウンド方式のアー
ムと同じものであり、基本的には3つのアーム
(長さR1の第1アーム9、長さR2の第2アーム1
0、長さR3の第3アーム11)からなり、各関
節部は手動によつて回転可能になつており、関節
部分の角度θ1,θ2,θ3が検出可能になつている。
ここで第1アーム9の基点Oを原点0,0とし、
X軸を水平右方向、Y軸を垂直上方向とし、各関
節の水平方向(X軸)よりの角度をそれぞれθ1
θ2,θ3とする。この場合、第3アーム11の先端
の座標Xpo,Ypoは次式(1),(2)によつて求められ
る。
Xpo=R1cosθ1+R2cosθ2 +R3cosθ3 ……(1) Ypo=R1sinθ1+R2sinθ2 +R3sinθ3 ……(2) 又、前記座標Xpo,Ypoの位置における超音波
ビームの方向ΔXpo,ΔYpoは次式(3),(4)によつ
て求められる。
ΔXpo=cosθ3 ……(3) ΔYpo=sinθ3 ……(4) この第3アーム11の先端に取付けられた電子
スキヤンプローブ5から発射される超音波ビーム
の中心軸上の発射点をPoとし、その軸線に沿つ
て、右方向に他の超音波ビームの発射点を順次
P1,…,Pi,…,Pnとし、左方向に沿つて他の
ビームの発射点を順次P−1,…,P−i,P−
nとし、各ビームの間隔をdとすると、任意の位
置の超音波ビームPiの座標Xpi,YPiは次式(5),
(6)によつて求められる。
Xpi=R1cosθ1+R2cosθ2 +R3cosθ3−Dsinθ3……(5) Ypi=R1sinθ1+R2sinθ2 +R3sinθ3+Dcosθ3……(6) ここで、D=id,i=−n,−(n−1),…−
1,0,1,…,nで与えられる(但し、nは正
の整数であり、この例では超音波ビームが2n+
1本の場合を示す)。
そして、前記任意の位置の超音波ビームPiの方
向ΔXpi,ΔYpiは次式(7),(8)によつて求められ
る。
ΔXpi=ΔXpo=cosθ3 ……(7) ΔYpi=ΔYpo=sinθ3 ……(8) 従つて、後述する制御系で前記各式の計算を行
なわせて各ビームの位置及び方向を求め、この結
果に対応させてモニタ上に表示を行なえば超音波
断層像を得ることができる。
第6図は前記原理を実現するための制御系の構
成を示す一実施例ブロツク図である。12は前記
スキヤナアーム6の各関節部の角度θ1,θ2,θ3
検出する角度検出器13a〜13cの各電圧出力
信号を受けて前記(1),(2)式の計算を行ない第3ア
ーム11の先端の位置Poの座標Xpo,Ypoを求
めると共に、前記(3),(4)式の計算を行つてビーム
方向ΔXpo,ΔYpoを求める第1のアナログ計算
回路である。14は前記電子スキヤンプローブ5
の各振動子5a〜5nを駆動して超音波ビームを
発射させると共に、各振動子から得られるエコー
信号を電気信号に変換して超音波映像信号Z及び
現在発射されている超音波ビームの位置を示す信
号Spを出力する電子走査回路である。15は前
記アナログ計算回路12からの中心超音波ビーム
Poの位置座標信号Xpo,Ypoを入力すると共に、
前記電子走査回路14からの選択超音波ビームの
位置表示信号Spを入力して前記(7),(8)式の計算
を行ない、それぞれの超音波ビームの発射点の位
置座標Xpi,Ypiに対応する信号を出力する第2
のアナログ計算回路である。16は前記第1及び
第2のアナログ計算回路12,15からの各出力
ΔXpo,ΔYpo,Xpi,Ypiを制御器17からの制
御信号によつて時分割的に次段のデイジタル走査
変換器18に切換送出するための切換器(例えば
マルチプレクサ)である。前記制御器17は切換
器16の制御信号Scと、前記電子走査回路或い
はデイジタル走査変換器18等を同期的に動作さ
せるためのコントロール信号STを出力すると共
に、スイツチ20を備えており、このスイツチ2
0は走査方式を切換えるためのものであり、例え
ば開放すると電子スキヤンプローブ5における1
つの発射点(例えば中心ビームPo)のみが励振
されるようになつてコンタクトコンパウンド走査
が可能であり、閉じると電子スキヤン走査が可能
となる。前記デイジタル走査変換器18は画像メ
モリを有し、前記超音波位置ベクトル信号Xpi,
Ypi,ΔXpi,ΔYpiにより格納すべきメモリ番地
を高速演算して、その位置に前記デイジタル化さ
れた超音波映像信号Zを順次書き込むと共に、
TV表示のための合成映像信号Svを出力するもの
であり、例えば書き込み内容の更新が可能なデイ
ジタルスキヤンコンバータによつて構成されてい
る。19はデイジタル走査変換器18から読み出
されるデータSvを画像表示するTVモニタであ
る。この場合、デイジタル走査変換器18からの
読み出しはTV走査期間に同期して行なわれるよ
うになつている。
次に、第7図のタイムチヤートをも参照して本
発明装置の動作を説明する。先ず、制御器17に
設けられているスイツチ20を開放すると、電子
走査回路14は超音波プローブ5における中央部
の振動子のみを励振駆動することになり、プロー
ブ5を手動走査するコンタクトコンパウンド方式
の走査が可能になる。このようなプローブ5にお
ける中央部の超音波ビームの位置と方向は第1及
び第2のアナログ計算回路12,15によつて計
算され、計算結果が切換器16を介してデイジタ
ル走査変換器18に入力されて、該超音波ビーム
の位置と方向に対応するメモリの番地が選択さ
れ、その番地に電子走査回路14から得られる超
音波映像信号Zのデイジタル値が書き込まれ、更
にTVラスターに同期した読み出しが行なわれて
TVモニタ19に表示される。このとき、プロー
ブ5を人体1の診断目的部位を含む広い範囲に移
動させることにより第8図に示すような大視野の
静止画像21を得ることができる。
次に、前記静止画像21を観察して、特に必要
であると思われる部分に対応する人体1上の位置
にプローブ5を置き、前記スイツチ20を閉成す
る。このようにすると次のようにして電子スキヤ
ン方式による走査が行なわれる。電子走査回路1
4は超音波プローブ5内の各振動子5a〜5nを
順次励振して、かつそこから得られるエコー信号
を順次処理して超音波映像信号Zとして出力す
る。これと同時にこのときのスキヤナアーム6の
各関節部の角度θ1〜θ3が検出され、この検出信号
に基づいて第1のアナログ計算回路12で中心部
の超音波ビームPoの位置座標Xpo,Ypo及びそ
の方向ΔXpo,ΔYpoが計算され、このうちの位
置座標Xpo,Ypoとの関係で各超音波ビームPiの
位置座標Xpi,Ypiが第2のアナログ計算回路1
5で計算される。これらの計算結果は制御器17
からの制御信号Scによつて制御される切換器1
6を介して時分割的に送出されデイジタル走査変
換器18に入力される。これらの各信号のタイミ
ングは第7図に示すようになつている。即ち、第
7図aは超音波発射時間の制限のため繰り返しパ
ルス(レートパルス)Rpであり、このレートパ
ルスRpに同期して超音波映像信号Z(同図b)が
送られる。又、超音波ビームの位置ベクトル信
号、つまり超音波発射点Piの位置情報信号Xpi,
Ypi及び方向信号ΔXpi,ΔYpiは、前記切換器1
6によつて時分割が行なわれて、例えば2本の信
号線を介して同図c,dのように前記超音波レー
トパレスRpの到来直後に、それぞれXpi→ΔXpi,
Ypi→ΔYpiの如く一対毎の信号として前記デイ
ジタル走査変換器18に入力される。デイジタル
走査変換器18では前記超音波ビームの位置ベク
トル信号Xpi,Ypi,ΔXpi,ΔYpiの入力情報に
よつて計算された画像メモリの所定の番地に前記
超音波映像信号Zをデイジタル化したデータを高
速で書き込むことになる。従つて、超音波プロー
ブ5が置かれている位置に対応する部分、即ち、
画像メモリの一部のみが一定時間(例えば1/30
秒)ごとに新らしい超音波映像信号により更新さ
れることになり、第8図に示すように前記走査に
よつて得られた大視野静止画像21中の一部領域
(ハツチング部)22のみを実時間による動画と
して表示することができることになる。この場
合、スイツチ20を閉じたままで(即ち電子スキ
ヤン方式の走査のままで)プローブ5を手動によ
り移動させると、実時間による動画を他の診断部
位の動画に容易に変更可能となる。
以上のような装置によれば、1つのプローブで
先ずコンタクトコンパウンドスキヤン方式による
大視野の静止画像を得て、次にその静止画像中の
任意の位置について電子スキヤン方式に基づく実
時間の動画を得ることが可能な超音波診断装置を
提供できる。従つて、得られた超音波画像が組織
のどの部分のものであるかを明確に判断でき診断
時の同定における説得性を向上させることができ
る。例えば胎児の動きと母体との位置関係の判別
が極めて容易になる。
本発明は前記実施例に限定されず種々の変形が
可能である。
例えば前記実施例では超音波ビームの位置ベク
トルの計算にアナログ計算回路を用いたが、これ
をデイジタル処理回路によつて実現することも可
能である。この場合、計算時間を短縮するために
超音波ビームPiの位置Xpi,Ypiの計算式として
次式(9),(10)を用いてもよい。
Xpi=XPo−Dsinθ3 ……(9) Ypi=Ypo+Dcosθ3 ……(10) 即ち、前式(5),(6)からも明らかなようにスキヤ
ナアーム6が一定の方向を向いているときの電子
スキヤン方式の走査にあつてはDのみを変数とし
て計算すれば足りる。
又、前記実施例ではコンタクトコンパウンド走
査の場合には中央の一本の振動子のみを選択して
励振させることとしたが、これに限らず、複数或
いは全部を励振させて静止画像を得るようにして
もよい。このようにすれば、一回の手動走査で広
範囲の静止画像が得られるから診断の高速化に寄
与するものとする。
更に、前記実施例ではスキヤナアーム6にリニ
ア型電子スキヤンプローブを取付けた場合を示し
たが、これに代えてセクタ型電子スキヤンプロー
ブ或いは機械式のリニア走査プローブを取付けて
同一の目的を達成してもよい。ここで、セクタ型
走査の場合にはスキヤナアーム6が一定位置であ
るとき、超音波の発射位置ベクトルは次式(11)乃至
(14)によつて求められ、θiが変数となるから計
算が更に容易になる。
Xpi=Xpo ……(11) Ypi=Ypo ……(12) ΔXpi=cos(θ3+θi) ……(13) ΔYpi=sin(θ3+θi) ……(14)
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のコンタクトコンパウンド方式の
装置の概略図、第2図はそれによつて得られる静
止画像の説明図、第3図は本発明装置に用いられ
る超音波プローブと人体との位置関係を示す概略
図、第4図は本発明装置の原理を説明するための
表示画像の説明図、第5図は本発明の動作原理の
説明図、第6図は本発明の制御系の構成の一実施
例ブロツク図、第7図は本発明の動作説明のため
のタイムチヤート、第8図は本発明によつて得ら
れる表示画像の一態様を示す説明図である。 1……人体、5……電子スキヤンプローブ、6
……スキヤナアーム、12,15……計算回路、
13a〜13c……角度検出器、14……電子走
査回路、16……切換器、17……制御器、18
……デイジタル走査変換器、19……モニタ、2
1……大視野静止画像、22……実時間動画。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 自在に移動する機械式アーム移動先端の、所
    定の空間座標系における位置を検出するアーム位
    置検出手段と、前記アーム移動先端に取付けら
    れ、走査手段の制御により順次走査される複数の
    振動子を備えた超音波プローブと、この超音波プ
    ローブにおける超音波ビームの発射位置と前記ア
    ーム移動先端の取付位置との間の距離を計算する
    第1の計算手段と、前記超音波プローブからの超
    音波ビームの前記座標系における発射位置及び方
    向を前記アーム位置検出手段及び前記第1の計算
    手段の出力に基づいて計算する第2の計算手段
    と、前記機械式アームの移動による超音波画像表
    示と共に前記超音波プローブの順次走査による超
    音波画像表示を行なわせる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。
JP16090980A 1980-11-17 1980-11-17 Ultrasonic diagnostic device Granted JPS5786335A (en)

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JPS5786335A JPS5786335A (en) 1982-05-29
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KR20220154229A (ko) 2020-03-23 2022-11-21 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 제품 정보 결정 방법, 제조 방법, 시스템 및, 제품 정보 결정 장치

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