(57)【要約】探触子１０によって受信されたエコー信号は、メモリ１８へ記憶される。操作盤２８ａにはメモリ１８へ記憶されたエコー信号の読出し感度範囲を設定する読出し範囲設定器３４が少なくとも１つ設けられ、メモリ１８へ記憶された全感度範囲のエコー信号から読出し範囲設定器３４によって設定された感度範囲のエコー信号がメモリ１８から読み出される。メモリ１８から読み出されたエコー信号はディジタルゲイン調整回路３１によってモニタ２４ａの表示ダイナミックレンジに対応したデータへ変換される。データ変換されたデータは画像構成部２２へ入力され画像データが形成され、この画像データはモニタ２４ａの画面に表示される。
2004107981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体へ超音波ビームを送波すると共に前記被検体からのエコー信号を受波する探触子と、
前記探触子からのエコー信号を受信する受信部と、
受信されたエコー信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段へ記憶された全感度範囲のエコー信号に対して所定の部分的読出し感度範囲を少なくとも１つ設定する読出し範囲設定手段と、
前記読出し範囲設定手段によって設定された感度範囲のエコー信号を前記記憶手段から読み出し、表示モニタの表示ダイナミックレンジへデータ変換する手段と、
前記データ変換手段によって変換されたデータをモニタ画面へ画像として表示する手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記超音波ビームの１送波に対する受信エコー信号を記憶するメモリであって、前記メモリの内容は超音波の送受信の度に更新されることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記超音波ビームにより前記被検体断面を１走査して得られたエコー信号を記憶するメモリであることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
被検体へ超音波を送波すると共に前記被検体からのエコー信号を受波する探触子と、
前記探触子からのエコー信号を受信する受信部と、
受信されたエコー信号を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段へ記憶された全感度範囲のエコー信号に対して複数の異なる部分的読出し感度範囲を設定する読出し範囲設定手段と、
前記読み出し範囲設定手段によって設定された複数の異なる読み出し範囲のエコー信号を前記記憶手段から読み出し、表示モニタの表示ダイナミックレンジへデータ変換する手段と、
前記データ変換手段によって変換されたデータから読み出された同一読み出し感度範囲のデータ毎に画像データ化しモニタ画面へ表示する手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
前記複数の異なる読み出し範囲は、前記読み出し範囲設定手段へ順次切り換えて設定され、前記読み出し範囲が変化する毎に前記モニタへ表示される画像が更新されることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記複数の読み出し範囲は、一部が重複することを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記複数の読み出し範囲は、互いに独立した範囲であることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
前記複数の異なる読み出し範囲は、前記読み出し範囲設定手段へ同時に設定され、前記モニタへ複数の画像が同時表示されることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記複数の読み出し範囲は、一部が重複することを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記複数の読み出し範囲は、互いに独立した範囲であることを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
前記読み出し範囲設定手段は、前記メモリへ記憶された全感度範囲のデータを読み出す手段を含み、前記データ変換手段は全感度範囲のデータを前記モニタの表示ダイナミックレンジへ変換する手段を含むことを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記モニタ画面へ表示される画像は、Ｂモード像、Ｍモード像、Ｄモード像、ＣＦＭモード像のいずれか１つであることを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
被検体へ超音波を送波すると共に前記被検体からのエコー信号を受波する探触子と、
前記探触子からのエコー信号を受信する受信部と、
受信されたエコー信号を少なくとも１画像分記憶するメモリと、
前記メモリへ記憶された１画像分のエコー信号を用いて形成されたＢモード像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段へ表示されたＢモード像中に関心領域を設定する手段と、
前記メモリの前記関心領域複数に対応する記憶領域から少なくとも１つの部分感度範囲を持ったエコー信号を読み出す手段と、
前記メモリから読み出された部分感度範囲を持ったエコー信号を表示モニタのダイナミックレンジへ変換して出力する手段と、
前記データ変換手段によって変換されたデータを画像データ化し前記表示手段のモニタ画面へ表示する手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１４】
前記部分感度範囲のデータから形成された画像は単独で表示されることを特徴とする請求項１３に記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記部分感度範囲のデータから形成された画像は前記Ｂモード像と合成して表示されることを特徴とする請求項１３に記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記部分感度範囲のデータから形成された画像は前記Ｂモード像と位置関係を会わせて合成して表示されることを特徴とする請求項１５に記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
被検体へ超音波ビームを送波すると共に前記被検体からのエコー信号を受波する探触子と、
前記探触子からのエコー信号を受信する受信部と、
前記受信部から出力されたエコー信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部の出力信号を整相処理し受信ビーム信号を形成するディジタル整相部と、
前記ディジタル整相部の出力信号を記憶する第１のメモリと、
前記第１のメモリへ記憶された全感度範囲のエコー信号に対して所定の部分的読出し感度範囲を少なくとも１つ設定する読出し範囲設定器と、
前記読出し範囲設定器によって設定された感度範囲のエコー信号を前記第１のメモリから読み出し、表示モニタの表示ダイナミックレンジへデータ変換するディジタルゲイン調整回路と、
前記ディジタルゲイン調整回路によって変換されたデータを用いて画像データを形成する第２のメモリと、
前記第２のメモリ内に形成された画像データを画面へ画像として表示するモニタを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１８】
前記第１のメモリは、ビームの走査方向と、ビームの被検体内の深度方向と、エコー信号の感度方向との３次元記憶領域を持つことを特徴とする請求項１７に記載の超音波診断装置。
【請求項１９】
前記読出し範囲設定器は、操作盤上に設けられた操作器と、その操作器へ与えられた操作量に対応した信号を出力する電気回路からなることを特徴とする請求項１７に記載の超音波診断装置。
【請求項２０】
前記読出し範囲設定器は、前記モニタ画面へ表示され入力装置から入力された指令によって読出し範囲を可変設定するウィンドウと、前記ウィンドウから前記読出し範囲を可変設定する指令を入力する操作器から成ることを特徴とする請求項１７に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、超音波診断装置に関し、特に、診断部位の微細構造を良好な濃度分解能の画像で観察するに好適な超音波診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  超音波診断装置は、探触子から被検体に超音波を照射し、被検体内から反射したエコーを電気的に信号処理し、処理されたエコー信号から超音波像（例えば、Ｂモード像、Ｍモード像、Ｄモード像、ＣＦＭモード像等）を形成し、それらの超音波像をモニタに表示するものである。【０００３】  このような超音波診断装置では、一般に、モニタの表示可能な感度範囲であるダイナミックレンジが例えば０ｄＢ〜４０ｄＢであるのに対し、エコー信号のダイナミックレンジが例えば０ｄＢ〜９６ｄＢの場合がある。この場合に、超音波像をモニタに表示させるときは、エコー信号のダイナミックレンジを圧縮して表示することになる。【０００４】  肝腫瘍、胆嚢、横隔膜などといった人体臓器組織内各部から生ずるエコー信号の信号強度差は比較的小さく、このような部位を医師が超音波画像で診断する場合、前記臓器の超音波像を形成している画素間の輝度差が小さくなることから、診断部位の微細構造を認識し難いことがある。【０００５】  そこで、従来、診断部位から取得するエコー信号の感度を変えながら超音波像の取得操作を複数回繰り返し、取得された感度の異なる複数の超音波像によって診断部位の微細構造を対比観察する感度断層法（Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  ｇｒａｄｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が提案され、臨床において行われている。この感度断層法は、例えば、〔非特許文献１〕に記載されている。
【非特許文献１】日本超音波医学会「超音波診断」医学書院発行、１９９４年７月１５日第２版第一刷、ｐ．３９８、ｐ．８８７
【０００６】  ところで、従来の超音波診断装置のように、エコー信号のダイナミックレンジを圧縮して超音波像をモニタに表示する場合にあっては、感度が接近したエコー信号を発生する組織は画像上で輝度が同一レベルとなってしまうことがあり得るため、医師にとって微細な輝度レベル差を持って画像表示された病変部を診断し難いという問題がある。【０００７】  また、前記従来の感度断層法では、検査部位から超音波像を取得し、モニタ画面上へ取得された画像をフリーズさせて写真撮影を行うという操作をエコー信号の全感度範囲を変えながら何度も繰り返す必要があることから、感度が異なる複数の超音波像を取得するまでに時間と手間が掛かり、効率的に診断が行えないという問題がある。また、この従来の感度断層法においても、取得されたエコー信号の全感度範囲をモニタの表示ダイナミックレンジ（表示階調）へ圧縮して表示することになるため、感度が接近したエコー信号を識別するには、困難さが伴うものであった。【０００８】  また、医師が前記感度断層法を実施するに際しては、サイドローブやグレーティングローブなどによるアーチファクトが超音波画像上に顕在化しないように、取得されるエコー信号の感度を変更する必要がある。したがって、前記感度断層法には、高度な装置調整テクニックが医師に要求されるという問題がある。【０００９】  本発明の第１の目的は、エコー信号のレベルが狭い範囲に存在する生体組織を良好な画像で観察することができる超音波診断装置を提供することにある。【００１０】  本発明の第２の目的は、エコー信号のレベルが狭い範囲に存在する生体組織を効率的に観察することができる超音波診断装置を提供することにある。【００１１】  本発明の第３の目的は、高度な装置調整テクニックを要することなしにエコー信号のレベルが狭い範囲に存在する生体組織を観察することができる超音波診断装置を提供することにある。
【発明の開示】
【００１２】  上記課題を解決するために本発明の超音波診断装置は、被検体へ超音波を送波すると共に被検体からのエコー信号を受波する探触子と、探触子からのエコー信号を受信する受信部と、受信されたエコー信号を少なくとも１画像分記憶するメモリと、このメモリへ記憶されたエコー信号から異なる複数の感度範囲を持った信号を感度範囲毎に１画像分を読み出す手段と、前記読み出された信号を感度範囲毎に表示モニタのダイナミックレンジへ変換して出力する手段とを備えたものである。
【００１３】  本発明は、ディジタル信号に変換してエコー信号をメモリに格納すれば、エコー信号を読み出す際に任意のビットのデータを読み出すことができることに着眼してなされたものである。つまり、読み出すエコー信号のビット範囲（感度範囲）を任意に可変設定することにより、必要な感度範囲の反射エコー信号を用いて超音波像を再構成できる。したがって、メモリへ記憶されたエコー信号から複数の感度範囲のデータを読み出すことにより、モニタへ異なる感度範囲のデータによる複数の画像を表示することができる。これによりモニタへ超音波像を表示する場合の圧縮率を改善できるだけでなく、読み出し範囲をモニタのダイナミックレンジに合わせれば、画像データとモニタのダイナミックレンジが一対一の対応で表示できるから、モニタに表示される超音波像の画質を向上させることができる。
【００１４】  例えば、ＡＤ変換部からの反射エコー信号が、例えば１６ビット長で、メモリに記憶される反射エコー信号のダイナミックレンジが、例えば０ｄＢ〜９６ｄＢであった場合、メモリから読み出す反射エコー信号の感度範囲を、例えば４０ｄＢ〜８０ｄＢ，２０ｄＢ〜６０ｄＢ，０ｄＢ〜４０ｄＢのように設定すれば、メモリから読み出した反射エコー信号のダイナミックレンジを圧縮せずに、ダイナミックレンジ０ｄＢ〜４０ｄＢのモニタに表示することができる。
【００１５】  この場合において、観察したい領域としてモニタの超音波像に関心領域が設定されたとき、その関心領域に対応する反射エコー信号をメモリから読み出してモニタに超音波像を表示することができる。これにより、関心領域に対応した反射エコー信号のみを読み出せばよいことから、超音波像の表示フレームレートを向上させることができる。
【００１６】  本発明では、超音波画像を１フレーム（１画像）だけ取得してエコー信号をメモリに記憶させれば、感度範囲が異なる複数の超音波像を再構成することができる。したがって、超音波像の取得操作並びに写真撮影を繰り返す従来の感度断層法に比べ、超音波像の取得時間を短縮することができる。また、アーチファクトなどが超音波像に顕在化しないように、メモリから読み出す反射エコー信号の感度範囲を容易に調整できるため、診断に適切な超音波像の取得操作を簡単化できる。
【００１７】  この場合において、感度範囲が段階的に異なる超音波像を取得するために、範囲の幅が一定であって平均感度が異なるように感度範囲を可変するのが好ましい。これにより、感度範囲が異なる複数の超音波像を取得でき、その複数の超音波像は診断部位の微細構造を徐々に描出するものとなる。
【００１８】  また、複数の超音波像の対比観察を容易にするために、感度範囲が異なる複数の超音波像を同一画面に同時に表示することができる。例えば、感度範囲が異なる複数の超音波像を並べて同時にモニタに表示したり、色相情報を変えた半透明の超音波像を他の超音波像に重ねてモニタに表示したりすることができる。これにより、検者は、視線を動かさずに対比観察することができ、より一層適正な診断を行うことができる。
【００１９】  さらに、関心領域に関して感度範囲が異なる複数の超音波像を表示させるために、表示された超音波像に関心領域を設定する入力手段を有し、入力手段により関心領域が設定されたとき、その関心領域について複数の異なる感度範囲の反射エコー信号をメモリから読み出させて、感度範囲が異なる超音波像をモニタに表示することもできる。これにより、関心領域の微細構造を明確に認識することができるとともに、超音波像の表示フレームレートを向上させることができる。
【００２０】  また、Ｂモード像だけでなく、感度範囲が異なるＭモード像も表示させることができる。これにより、例えば、Ｍモード像において左室の内壁に存在する血栓が心膜脂肪に埋もれて視認できない場合であっても、モニタに表示するＭモード像の感度範囲を計測時間に応じて段階的に変えれば、徐々に血栓が描出されるため、その血栓を視認することができる。
【００２１】  さらに、本発明では、感度範囲が異なるＢモード像と感度範囲が異なるＭモード像を同時に並べて表示することも可能にされている。これにより、診断部位（例えば、横隔膜）の微細構造をＢモード像により認識できると同時に、その診断部位のビーム方向に対する形態の時間的変化をＭモード像により計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】［図１］発明の超音波診断装置の概略構成を示すブロック図である。
［図２］感度範囲が異なる複数の画像を形成し表示する主要部の構成を示すブロック図である。
［図３］エコー信号を感度別に記憶するメモリの概念図である。
［図４］図３に示すメモリへの１受信ビームの記憶状態を示す図である。
［図５］メモリへ記憶されたエコー信号をモニタへ表示するためのデータ変換の第１の態様を示す概念図である。
［図６］メモリへ記憶されたエコー信号をモニタへ表示するためのデータ変換の第２の態様を示す概念図である。
［図７］ダイナミックレンジの異なるＢモード像をモニタへ順次表示する表示態様を示す図である。
［図８］ダイナミックレンジの異なる複数のＢモード像をモニタ画面へ同時表示する表示態様を示す図である。
［図９］関心領域（ＲＯ）についてダイナミックレンジの異なるＢモード像をモニタへ表示する態様を示す図である。
［図１０］原画像とダイナミックレンジの異なる画像とを同時表示する１表示態様を示す図である。
［図１１］１心拍周期を複数に分割し、期間毎にダイナミックレンジを変えて表示されたＭモード像を示す図である。
［図１２］ダイナミックレンジの異なる複数のＭモード像をモニタ画面へ同時表示する表示態様を示す図である。
［図１３］メモリへ記憶されたエコー信号の読出し範囲設定手段の他の態様を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】（実施形態１）
本発明を適用してなる超音波診断装置の第１の実施形態について図１乃至図８を参照して説明する。先ず、図１及び図２を用いて本発明の超音波診断装置の構成を説明する。【００２４】  図１に示す超音波診断装置１は、探触子１０、送信部と受信部を有する送受信部１２、ＡＤ変換部１４、整相加算部１６、メモリ１８、信号処理部２０、画像構成部２２、モニタを有する表示部２４、制御部（ＣＰＵ）２６、操作卓２８などから構成されている。【００２５】  次に、このような超音波診断装置１の動作を説明する。まず、医師は被検体の検査部位の体表に探触子１０を接触させる。次いで、医師は操作卓２８から超音波検査の開始指令を入力する。検査開始指令に対応してＣＰＵ２６が送受信部１２の送信部へ駆動パルスを出力させる指令を送る。出力された駆動パルスは探触子１０に設けられた配列振動子へ供給されて探触子１０から被検体に超音波が送波される。なお、探触子１０の配列振動子から被検体へ送波される超音波は被検体内の所定深度において収束するように、公知の送波フォーカシング技術が用いられる。【００２６】  そして、被検体内から発生した反射波（エコー）は、探触子１０の配列振動子により受波される。以上の超音波送受信動作が送受信方向を変えながら所定周期で繰り返して行われる。探触子１０によって受波されたエコーは各振動子により音響信号から電気信号（エコー信号）に変換される。各配列振動子からのエコー信号はＡＤ変換部１４によりディジタル信号（例えば、１６ビット長のディジタル信号）に変換される。【００２７】  ディジタル信号に変換された各エコー信号は、エコーの受信に寄与した配列振動子の数の２倍のチャンネル数から成るディジタル整相回路と、２つの加算回路とから成るディジタル整相加算部１６へ入力される。このディジタル整相加算部１６により受信フォーカシング処理が施される。この受信フォーカシング処理によりディジタル整相加算部１６から複素信号の受信ビーム信号が出力される。なお、ディジタルエコー信号群を整相加算するディジタル整相加算部１６の構成は、ディジタル整相技術として各種文献にて公知であるので、その説明はここでは省略する。【００２８】  ディジタル整相加算部１６で各エコー信号の位相が整相された後、ディジタル整相加算部１６から出力された複素受信ビーム信号の実部（Ｑ部）と虚部（部）とがメモリ１８に記憶される。メモリ１８は複素受信ビーム信号の実部を記憶するＱメモリと虚部を記憶するメモリとから成り、それらのメモリへ受信ビーム信号を成す実部と虚部とが分離して記憶される。メモリ１８へ記憶されたエコー信号は、ＣＰＵ２６からの指令に基づいて読み出された後、信号処理部２０により検波や対数圧縮などが施される。そして、信号処理部２０から出力されたエコー信号は、画像構成部２２のフレームメモリにおいて超音波画像データ、例えばＢモード像データとして形成され、そのＢモード像は走査変換手法により読み出されて表示部２４のモニタへＢモード像として表示されるようになっている。【００２９】  次に、上記課題を解決するための本発明の特徴部分を詳細に説明する。図２は、図１に示す装置構成のうち、メモリ１８以後の信号処理を行う回路構成を示す図面である。以下、図２を用いて回路構成とそれらの動作を説明する。図２において、メモリ１８は前述のようにエコー信号の実部を記憶するメモリ１８ａと、虚部を記憶するメモリ１８ｂとから成る。これらのメモリ１８ａ，１８ｂに対してエコー信号の書き込み及び読出しアドレスを指定するアドレス信号は、ＣＰＵ２６によって制御されるアドレス発生器３０からメモリ１８ａ，１８ｂへ出力される。メモリ１８ａ，１８ｂの後段には、直交検波回路２０ａ、圧縮回路２０ｂを含む信号処理部２０が接続され、メモリ１８へ記憶された実部と虚部の２つの信号は直交検波回路２０ａにおいて合成されて１つの画像形成用エコー信号へ変換されて出力される。【００３０】  信号処理部２０の後段には、信号処理部２０から出力されたエコー信号のダイナミックレンジを表示部２４のモニタの表示ダイナミックレンジにデータ変換するディジタルゲイン調整回路３１が接続されている。ディジタルゲイン調整回路３１は、モニタへ表示する画像の数だけ、例えばダイナミックレンジが異なる４つの画像を表示する場合には４つのディジタルゲイン調整回路が設けられている。各ディジタルゲイン調整回路は、信号の入力のオン／オフを行うスイッチとディジタルゲイン調整器とから成る。すなわち、スイッチ３１ａとディジタルゲイン調整器３１ｆ，スイッチ３１ｂとディジタルゲイン調整器３１ｇ，スイッチ３１ｃとディジタルゲイン調整器３１ｈ，スイッチ３１ｄとディジタルゲイン調整器３１，スイッチ３１ｅとディジタルゲイン調整器３１ｊ，とから成る４つのディジタルゲイン調整回路が設けられる。【００３１】  ディジタルゲイン調整回路３１の出力信号は、信号切換器３２を介して画像構成部２２へ出力される。信号切換器３２はディジタルゲイン調整器３１ｆ，３１ｇ，３１ｈ，３１の出力ラインと信号切換器３２の出力ラインとの間にそれぞれ切換スイッチ（図示省略）を有している。それらのスイッチのオン／オフのタイミングはＣＰＵ２６の指令により制御される。そして、ＣＰＵ２６によるそれらの切換スイッチのオン／オフ制御を適宜なプログラムで行うことで、表示部２４のモニタへ表示する画像数を切換設定することができる。【００３２】  画像構成部２２は、超音波診断装置の分野においてはディジタル・スキャン・コンバータ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｃａｎ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：ＤＳＣ）と称されるもので、超音波の走査と画像表示の走査を変換する。そのために、画像構成部２２はフレームメモリ２２ａを有している。画像構成部２２へ入力されたエコー信号は、ＣＰＵ２６によって制御されるアドレス発生器３３からフレームメモリ２２ａへ出力される書込みアドレスへ順次書き込まれ、それによってフレームメモリ２２ａ内に超音波像が形成される。フレームメモリ２２ａ内に形成された超音波像データは、モニタの表示走査に同期してエコー信号の書き込み方向とクロスする方向のラインデータとして読み出される。この読出しの時の読出しアドレスは前記アドレス発生器３３から出力される。【００３３】  少なくとも１超音波走査が完了すると、メモリ１８へ取り込まれた画像データが画像構成部２２から出力され、画像データはＡ／Ｄ変換器２２ｂによって輝度信号へ変換されて表示部２４のモニタ２４ａへ入力され超音波画像として表示される。【００３４】  メモリ１８へ取り込まれた画像データはその後の感度範囲の異なる複数の画像を形成するために用いるので、検査対象部位を最も良く描出するものであることが望ましい。したがって、操作者はモニタ２４ａへリアルタイムで表示される超音波画像を観察しながらそれを探り、検査対象部位を最も良く描出する画像をフリーズすることが望ましい。【００３５】  次に、メモリ１８から所定の感度範囲（ダイナミックレンジ）を持つ任意の枚数（１以上の枚数）の画像のエコー信号を読み出して、表示部２４のモニタ２４ａへ、モニタ２４ａが有する表示ダイナミックレンジによってそれらの画像を表示する態様を説明する。図３はメモリ１８とそれに記憶されたエコー信号とを概念的に示している。なお、メモリ１８は実際には図２に示すように、実部用メモリ１８ａと虚部用メモリ１８ｂとから成るのであるが、ここでは簡略化して１つのメモリで代表させて説明する。【００３６】  ディジタル整相加算部１６から出力されたエコー信号（受信ビーム信号）は、メモリ１８の記憶空間に格納される。この記憶空間は、図３に示すように、例えば、超音波ビームの走査方向に対応するｘ方向、超音波ビームの深度方向に対応するｙ方向、エコー信号の階調方向（感度方向）に対応するｚ方向から成る３次元記憶空間である。ｚ方向の記憶領域は、受信ビーム信号の全諧調、例えば０ｄＢ〜９６ｄＢのダイナミックレンジを記憶できるように１６ビットの大きさを持たせられている。【００３７】  なお、メモリ１８は、超音波ビーム走査によって得られたリアルタイム画像のみを表示するのであれば、ｘ方向には１回の超音波ビーム送波によって取得される受信ビーム数に対応した数のアドレス配列数があれば良い。しかし、超音波診断装置には画像のフリーズ機能が要求されるので、本実施形態ではメモリ１８は１つの超音波画像を形成する受信ビームの数だけｘ方向にアドレス配列数が持たせられている。これによって、超音波送受信を停止した状態でも、すなわち画像の更新を停止したままでも、表示される画像のダイナミックレンジを変更することができる。【００３８】  図３において、ｎは超音波画像をｎ本の受信ビーム信号で形成することを示し、１からｎへ向けて順に受信ビーム信号の取得が行われることを示し、今、メモリ１８へ１つの受信ビーム信号（番目の信号）が記憶された状態を示している。このｘ方向における番目の受信ビーム信号のメモリへの記憶状態を示したものが図４である。すなわち、番目の受信ビーム信号は、走査方向にはのアドレスを与えられ、被検体の深度方向には１からｍまでのｍ個のアドレスを与えられ、信号の強度方向（感度方向）には深度方向のそれぞれのアドレスに対し信号強度に応じた１からｐを最大値とする棒グラフ状アドレスが与えられる。この１からｐを最大値とする信号強度は、例えば０ｄＢから９６ｄＢのダイナミックレンジに対応するように量子化される。【００３９】  超音波ビーム走査によってメモリ１８のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向へ取り込まれたデータは、操作盤２８ａへ操作者によって入力された読出し範囲設定指令によって読み出される。操作者が読出し範囲設定指令を入力するために、操作盤２８ａには読出し範囲設定器３４が複数個、例えば４個（３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ）が設けられている（図２参照）。読出し範囲設定器３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，は、例えばＣＰＵ２６へ接続され、可変抵抗器を含む回路と操作盤２８ａの盤面上に設けられたツマミから成る。操作者がツマミへ所望の回転量を与えると、可変抵抗器の出力信号が可変設定され、その出力信号がＣＰＵ２６へ入力される。ＣＰＵ２６はその入力信号に対応するメモリ１８のｚ方向に設定される読出し範囲の中心部アドレスを設定してアドレス発生器３０へ出力する。この場合、可変抵抗器の出力信号はｚ方向の読出しアドレス範囲の中心部アドレスを決めるものであるので、中心アドレスに対する上下範囲を設定するための読出し範囲設定器３４ｄが操作盤２８ａへ設けられている。この読出し範囲設定器３４ｄも他の設定器３４ａ，３４ｂ，３４ｃと同様な構成であり、この読出し範囲設定器３４ｄの出力信号が入力されたＣＰＵ２６はソフトウェア的な処理で、中心部アドレスに対する上下範囲を設定する。【００４０】  ここで例えば、読出し範囲設定器３４に中心部アドレス６０ｄＢ，４０ｄＢ，２０ｄＢが、そしてアドレス範囲４０ｄＢ（中心部アドレスに対する上下の範囲は２０ｄＢ）が設定される場合を想定する。このような設定が行われると、メモリ１８へ記憶されたエコー信号は、１表示態様として図５に示すように、４０ｄＢ〜８０ｄＢのエコー信号、２０ｄＢ〜６０ｄＢのエコー信号、及び０ｄＢ〜４０ｄＢのエコー信号がそれぞれモニタ２４ａの表示ダイナミックレンジ０ｄＢ〜４０ｄＢへ変換されて表示される。すなわち、メモリ１８へ記憶されているエコー信号のうち、８０ｄＢのものは４０ｄＢで、６０ｄＢのものは２０ｄＢで、そして４０ｄＢのものは０ｄＢでモニタ２４ａへ表示される。【００４１】  また、読出し範囲設定器３４に中心部アドレス５０ｄＢ，３０ｄＢ，１０ｄＢが、そしてアドレス範囲２０ｄＢが設定される場合を想定する。このような設定が行われると、メモリ１８へ記憶されたエコー信号は、その他の表示態様として図６に示すように、４０ｄＢ〜６０ｄＢのエコー信号、２０ｄＢ〜４０ｄＢのエコー信号、及び０ｄＢ〜２０ｄＢのエコー信号がそれぞれモニタ２４ａの表示ダイナミックレンジ０ｄＢ〜４０ｄＢへ変換されて表示される。【００４２】  このように、本実施形態によればメモリ１８へ記憶されたエコー信号から任意のダイナミックレンジを有すエコー信号を読み出して画像表示することができる。読み出されるエコー信号同士は、一部のダイナミックレンジが重複するようにも、重複しないようにも任意に設定され得る。【００４３】  読出し範囲設定器３４ａ，３４ｂ，３４ｃへ６０ｄＢ，４０ｄＢ，２０ｄＢの少なくとも１つの中心部アドレスが、また読み出し範囲設定器３４ｄへ４０ｄＢが設定される態様としては、本実施形態においては、
（１）読出し範囲設定器３４の１つ、例えば読出し範囲設定器３４ａに６０ｄＢの中心部アドレスが設定され、他の読出し範囲設定器３４ｂ，３４ｃはオフされるケース
（２）読出し範囲設定器３４の１つ、例えば読出し範囲設定器３４ａに６０ｄＢ，４０ｄＢ、２０ｄＢの中心部アドレスが順次切換設定され、他の読出し範囲設定器３４ｂ，３４ｃには中心部アドレス設定されないケース
（３）読出し範囲設定器３４ａに６０ｄＢが、３４ｂに４０ｄＢが、３４ｃに２０ｄＢが設定され、残余の読出し範囲設定器３４ｄには中心部アドレスが設定されないケース
が可能である。【００４４】  これらのケースのうち、（１），（２）のケースを、図７を用いて説明する。図７の左側にはモニタへ表示された画像を示し、その右側には各画像のエコー信号のダイナミックレンジ（横軸）とモニタのダイナミックレンジ（縦軸）の関係のグラフを示している。なお、グラフ中の実線部分はメモリ１８から読み出されたデータの範囲を示している。【００４５】  ケース（１）においては、計測された超音波画像データのうち４０〜８０ｄＢ（中心Ｇ：６０ｄＢ）のダイナミックレンジ（読出し範囲）の超音波画像データがメモリ１８から読み出される。この読み出されたデータの４０ｄＢのデータはモニタへ０ｄＢで表示され、読み出された８０ｄＢのデータはモニタへ４０ｄＢデ表示され、８０ｄＢ〜４０ｄＢの中間値のデータはそれらに応じたモニタの表示ダイナミックレンジのデータへ変換されて表示される。このために、スイッチ３１ａとディジタルゲイン調整器３１ｅとがＣＰＵ２６によって動作させられる。これによって、読出し範囲Ｉの超音波画像データはモニタの０〜４０ｄＢのダイナミックレンジに調整されて表示される（図７（ａ）参照）。【００４６】  ケース（２）においては、上記ケース（１）動作に続いて、２０〜６０ｄＢ（中心Ｇ１：４０ｄＢ）のダイナミックレンジ（読出し範囲ＩＩ）の超音波画像データが同様にディジタルゲイン調整器３１ｆでデータ変換されて出力されてモニタの０〜４０ｄＢのダイナミックレンジに調整されて表示され（図７（ｂ）参照）、その次に０〜４０ｄＢ（読み出し範囲ＩＩＩ）の超音波画像データが同様にディジタルゲイン調整器３１ｇでデータ変換されて出力されてモニタの０〜４０ｄＢ（中心Ｇ２：２０ｄＢ）のダイナミックレンジにて表示される（図７（ｃ）参照）。すなわち、このケース（２）では、計測された超音波画像データのダイナミックレンジが異なる単一の超音波像が順次フレームメモリ２２ａを介して出力され、モニタの全画面に順次表示される。【００４７】  したがって、これらのケース（１），（２）では、高精細な画像で病変部の観察が可能となる。なお。ケース（２）においては、読出し範囲Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩの設定は、操作者が検査の開始に先立って読み出し範囲設定器３４を操作して行うことができ、またモニタ画面へ表示される超音波像を観察しながら読み出し範囲設定器３４を操作することによって行うことができる。または同一のダイナミックレンジの画像データを所定時間ずつ又は所定枚数ずつ順次自動的にモニタ２４ａへ表示するようなソフトウェアをＣＰＵ２６に組み込むことによって行うことができる。【００４８】  ここで、図７（ａ）〜（ｃ）のＢモード像について通常のＢモード像との対比を説明する。まず、通常のＢモード像は、感度範囲として取得されたエコー信号の全範囲の信号に基づいたものであるため、表示画素間の輝度差が小さく、肝腫瘍の微細構造を認識することが困難になっている。これに対し、図７（ａ）のＢモード像は、読み出し範囲Ｉのエコー信号に基づいたものであるから、通常のＢモード像に比べ、肝腫瘍の微細構造がうっすらと描出されている。また、図７（ｂ）のＢモード像は、読み出し範囲ＩＩのエコー信号に基づいたものであるから��図７（ａ）の場合に比べ、肝腫瘍の微細構造がやや鮮明に描出されている。さらに、図７（ｃ）のＢモード像は、読み出し範囲ＩＩＩのエコー信号に基づいたものであるから、図７（ｂ）の場合に比べ、肝腫瘍の微細構造がより一層鮮明に描出されている。このように、設定された複数の異なる読出し範囲Ｉ〜ＩＩＩのエコー信号に基づき感度範囲が異なるＢモード像を表示して対比観察すれば、例えば肝腫瘍の微細構造を的確に視認することができる。【００４９】  また、ケース（２）では、図８示すように、４０〜８０ｄＢのダイナミックレンジ（読出し範囲Ｉ）の超音波画像データと、２０〜６０ｄＢのダイナミックレンジ（読出し範囲ＩＩ）の超音波画像データと、０〜４０ｄＢのダイナミックレンジ（読出し範囲ＩＩＩ）野超音波画像データとが、モニタの分割された画面へ同時に表示される。【００５０】  このケース（２）では、各画像の精細さは上記ケース（１），（２）に及ばないが、ダイナミックレンジの異なる画像データを同時に観察することが可能となり、画像同士を比較しながら病変部を観察することが可能となる。【００５１】  なお、このケース（２）では、モニタの４つの分割領域に１つの空き領域が生ずるので、その空き領域へ計測された全ダイナミックレンジの超音波画像データを表示することができる。この場合は、操作盤２８ａへ表示画像数を入力する操作器を設け、その操作器へ「４」を入力することにより、図２の構成において、メモリ１８に記憶された０ｄＢ〜９６ｄＢの全感度範囲の超音波画像データを全て読み出し、スイッチ３１をオンし、その出力信号をディジタルゲイン調整器３１へ入力して０ｄＢ〜４０ｄＢのダイナミックレンジのデータへ変換して信号切換器３２へ出力し、信号切換器３２をＣＰＵにより所定の順序で動作させることによりモニタの空き領域へ画像を埋め込むようにすれば良い。その結果を図８に示す。図８において、分割されたモニタ画面の左上領域には全ダイナミックレンジの超音波画像データによるＢモード像が、右上領域には４０〜８０ｄＢの超音波画像データによるＢモード像が、左下領域には２０〜６０ｄＢの超音波画像データによるＢモード像が、そして右下領域には０〜４０ｄＢの超音波画像データによるＢモード像が表示されている。なお、これらの画像の表示位置は、図８に示すものに限定されることはない。【００５２】  ここで、上記（２）のケースの感度範囲が異なる複数のＢモード像をモニタに表示する例の変形例を、図９を用いて説明する。図８では、感度範囲が異なる複数のＢモード像が同一画面に並べて同一時に表示された表示例を示しているが、図９は、感度範囲を異ならせた複数のＢモード像を再構成し、再構成された各Ｂモード像を縮小して元のＢモード像に重ねて表示した表示例を示している。このような画像表示は、公知の画像合成技術によって可能であるので詳細な説明は省略する。【００５３】  このように、感度の異なる複数のＢモード像を同一画面に同一時に表示させれば、検者は、視線を余り動かさずに複数の画像を対比観察することが容易になる。なお、同時に表示するＢモード像の数は適宜に可変設定することができる。【００５４】  上記（１）〜（３）のケースは、操作者の観察した��領域（関心領域：ＲＯ）４０のみを異なるダイナミックレンジの画像データによって画像化し、その作成された複数画像をモニタへ表示する態様に変形することも可能である。この態様は、ＣＰＵ２６に接続された位置情報入力装置、例えばマウス３５を用いてモニタに表示されたＢモード像中に関心領域４０を設定し（図１０（ａ）参照）、関心領域４０が設定されたときには、その関心領域４０に対応するエコー信号を指定された１つ又は複数のダイナミックレンジについてメモリ１８から読み出してモニタに表示するようにすれば良い。なお、関心領域の画像は、関心領域を除く原画像と合成してモニタ画面へ表示する態様の他、関心領域のみをモニタ画面へ表示する態様（図１０（ｂ）参照）とのいずれかを指定できるようにすると良い。これらの態様のうち後者によれば、関心領域のみが高精細で表示されるので、精密な検査が可能である。【００５５】  これらの態様は、メモリ１８からデータを読み出すアドレス発生器３０、読出し範囲設定器３４、ディジタルゲイン調整器３１、信号切換器３２をＣＰＵ２６によって制御すれば良い。【００５６】  以上、本実施形態によれば、検査部位を最も良く描出するＢモード像を１画像だけ取得しメモリ１８に記憶させれば、感度範囲が異なる複数の超音波像を簡単に表示させることができる。したがって、Ｂモード像の取得操作を繰り返す従来の感度断層法に比べ、画像取得時間並びに検査時間を短縮することができる。【００５７】  なお、本発明は、以上説明を行ったＢモード像のフリーズ状態で実施し得る他に、Ｂモード像をリアルタイムで更新しながら病変部を探査する場合にも実施できることは、本技術分野の技術に習熟した者にとって容易に理解されるであろう。【００５８】  また、モニタに表示したＢモード像にアーチファクトが顕在化しないように、メモリ１８から読み出す反射エコー信号の感度範囲を容易に調整できるため、適正なＢモード像の取得操作を簡単化することができる。【００５９】  また、本実施形態では、感度範囲を自動的に変更するようにしても良い。それは、例えば図７に示すように、読み出し範囲の平均感度を基準ゲイン設定値Ｇ（例えば、６０ｄＢ）として設定し、このゲイン設定値Ｇに対して、例えば２０ｄＢステップ毎に自動的にずらして、ゲイン設定値Ｇ１（例えば、４０ｄＢ）、ゲイン設定値Ｇ２（例えば、２０ｄＢ）が自動的に設定されるようにソフトウェアを準備すれば可能である。このとき、基準ゲイン設定値Ｇに対する他のゲイン設定値Ｇ１，Ｇ２を設定するゲインステップは実験的に又は経験的に設定すれば良い。【００６０】  なお、感度範囲を段階的にずらすための基準位置は、平均感度Ｇに限らず任意の位置を基準として設定してもよい。さらに、ゲインつまみを手動で回転させてゲイン設定値Ｇを連続的に可変することで、読み出す反射エコー信号の感度範囲を連続的に変更することも可能である。【００６１】（実施形態２）
本発明を適用した第２の実施形態について図１１、図１２を参照して説明する。本実施形態が第１及び第２の実施形態と異なる点は、対象とされる超音波画像がＢモード像ではなく、Ｍモード像であることにある。なお、本実施形態において、第１実施形態と同様の機能及び構成を有するものには同一の符号を付して説明を省略する。図１１は、心臓壁の１心拍における形態変化を示したＭモード像を示している。図１２は、感度範囲が異なる複数のＭモード像が同一画面に同時に並べて表示された表示例を示している。【００６２】  図１１に示すように、Ｍモード像は、例えば左心室５２を形成する心壁５０、５１の超音波ビーム方向に対する時間的な形態変化を示しており、このＭモード像に心電計（図示省略）によって計測された心電（ＥＣＧ）波形５３が時間的にＭモード像と同期して表示されている。そして、この実施形態では、ＥＣＧ波形５３のＲ波からＲ波までの１心拍周期が基準時間として設定され、その１心拍周期内を複数の時間に分割した計測時間として順次、計測時間Ａ，計測時間Ｂ，計測時間Ｃ，計測時間Ｄが設定されている。このような計測時間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの設定のために、予め、例えば複数のＥＣＧ波形が計測される。そして、それらの心拍周期の平均値をＣＰＵ２６で算出して１心拍周期Ｔｈが求められる。この求められた１心拍周期Ｔｈを基準としてＲ波の検出から計測時間Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（ここにＤ＝Ｔｈ−Ａ＋Ｂ＋Ｃ）が設定される。【００６３】  読出し範囲設定器３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄにはＣＰＵに組み込まれたソフトウェアによってそれらの設定器がどの計測時間に対応するかが指定されており、操作者はそれに基いて各計測時間の読み出し範囲を設定することができる。【００６４】  以上の設定が完了したところで、操作者は被検体の胸部に探触子を当て、Ｂモード計測を実行する。そして、心臓の検査対象を含む断面を最も良く表す画像が得られたら、そのＢモード像にＭモード計測方向を設定する。そして、１心拍のＭモード計測を実行する。【００６５】  図１１に示す例では、計測時間Ａでは、感度範囲としてメモリ１８内の全ダイナミックレンジの信号に基づきＭモード像が表示される。この表示形態は前記実施形態１におけるＢモード像の原画像表示と同様である。この表示はソフトウェア処理で実行しても、スイッチ３４ｈをオンするだけで全ダイナミックレンジのデータを読み出すことで可能である。【００６６】  また、計測時間Ｂでは、読み出し範囲（４０ｄＢ〜８０ｄＢ）のエコー信号に基づきＭモード像が表示され、同様に、計測時間Ｃでは読み出し範囲ＩＩ（２０ｄＢ〜６０ｄＢ）のエコー信号に基づき、計測時間Ｄでは読み出し範囲ＩＩＩ（０ｄＢ〜４０ｄＢ）のエコー信号に基づきＭモード像が表示される。このように、計測時間Ａ〜Ｄ毎にメモリ１８から読み出されるエコー信号の感度範囲（ダイナミックレンジ）が自動的に切り換えられるようになっている。【００６７】  ところで、計測時間ＡのＭモード像のように、例えば、心壁５０の内壁に生じた血栓５５が心膜脂肪に埋もれて、その血栓５５の存在を視認し難いことがある。本実施形態によれば、時間の経過に伴って感度範囲が異なるエコー信号に基づきＭモード像を表示させているため、そのＭモード像に血栓５５を表示することができる。例えば、計測時間ＡのＭモード像に比べ、計測時間が経過するに従って、例えば計測時間ＤのＭモード像は、血栓５５の存在を視認し易くなっている。なお、本実施形態では、Ｍモードの表示態様として、表示画面の左側から右側に書き換えライン５４を移動させて計測結果を順次表示させるサーベイ表示モードを採用しているが、右側に常時最新の計測結果を表示させるスクロール表示モードを採用しても良い。【００６８】  図１１に示す態様は、１心拍の期間を複数の感度範囲で表示するようにしたが、図１２に示すように、感度範囲が異なる複数のＭモード像を同一画面に同時に並べて表示することもできる。これにより、検者は、視線を動かさずに各Ｍモード像を容易に対比観察することができるので、血栓５５などの存在を視認し易くなる。なお、この表示例は各Ｍモード像を２心拍分表示しているが、この表示期間はメモリ１８へ幾つの心周期のＭモード像を記憶するかに係るだけであり、任意に設定することができる。【００６９】  以上、第１の実施形態（Ｂモードへの適用形態）及び第２の実施形態（Ｍモードへの適用形態）に基づいて本発明の超音波診断装置を説明したが、本発明は、ドプラモード（Ｄモード）、カラーフローマッピングモード（ＣＦＭモード）へも適用可能である。【００７０】  本発明は更なる変形が可能である。例えば、前記実施形態では、読出し範囲設定器３４を操作盤２８ａへ複数個設ける例を挙げたが、読出し範囲設定手段は図１３に示すように、モニタ２４ａへ表示された読出し範囲設定ウィンドウ３６とマウス３５のような入力装置とで構成することも可能である。この場合、モニタの画面に表示される読出し範囲設定ウィンドウには、読出し範囲の下限値と上限値を可変入力する矢印マーク３６ａ，３３ｂと、それらを数値表示する数値表示部３６ｃ，３６ｄが設けられている。矢印マーク３６ａ，３６ｂは上向きの矢印をマウス３５でクリックすると設定値が上昇し、下向きの矢印をクリックすると設定値が下降する。そしてそのとき数値表示部３６ｃ，３６ｄには数値が変更されて表示される。この表示は、表示部のキャラクタメモリを利用すれば容易に可能である。なお、図１３では１画像表示を例に挙げているが、複数画像表示する場合には各画像の表示領域煮に読み出し範囲設定ウィンドウを設けることが必要である。【００７１】  また、本発明の変形例として、感度範囲が異なるＢモード像を表示させ、そのＢモード像にカラー弾性画像を重畳表示することもできる。すなわち、診断部位について感度範囲の異なるＢモード像を取得するとともに、その診断部位の生体組織の硬さや柔らかさ等を表すカラー弾性画像も取得する。そして、カラー弾性画像のＹＵＶ情報のうち色相情報のみを可変して半透明のカラー弾性画像とし、そのカラー弾性画像を感度範囲が異なる各Ｂモード像に重畳して表示すればよい。これにより、生体組織の微細構造を認識することができると同時に、腫瘍などによる硬化領域を把握することができる。【００７２】  また、感度範囲が異なるＢモード像を表示するとき、設定された感度範囲を表す数値（例えば、読み出し範囲Ｉ、読み出し範囲ＩＩ、読み出し��囲ＩＩＩを表す数値）をＢモード像と同時に表示するのが好ましい。これにより、表示されたＢモード像と感度範囲を表す数値から、次に設定すべき感度範囲を決めることが容易になる。これは、超音波診断装置には被検体のＤ情報や検査情報等を表示させるキャラクタメモリ又はグラフィックメモリを備えているので、それらのメモリを利用することで可能である。【００７３】  さらに、本発明は、感度範囲が異なるＢモード像と感度範囲が異なるＭモード像を同一画面に同時に表示することもできる。この場合、Ｂモード像にはＭモードの計測ラインが書き込まれるようにすると良い、これにより、診断部位（例えば、横隔膜）の微細構造をＢモード像により視認できると同時に、その診断部位の形態の時間的変化をＭモード像により計測することができる。【００７４】  また、本発明は、メモリ１８に記憶されたエコー信号の補間データを作成する手段を備えるようにしても良い。これにより、超音波の走査線が少ない場合であっても、補間処理により解像度の高い超音波像をモニタに表示させることができる。【００７５】  さらに、本発明は、エコー信号を記憶する外部主記憶装置を設けるようにしても良い。これにより、同じ診断部位を再診断するとき、外部主記憶装置からエコー信号を単に読み出すだけで、超音波診断を再開することができる。【００７６】  以上述べたように、本発明によれば、エコー信号のレベルが狭い範囲に存在する生体組織を良好な画像で観察することができる。【００７７】  また、本発明によれば、エコー信号のレベルが狭い範囲に存在する生体組織を効率的に観察することができる。【００７８】  さらに、本発明によれば、高度な装置調整テクニックを要することなしにエコー信号のレベルが狭い範囲に存在する生体組織を容易に観察することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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