JP2011087729A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波診断装置内で形成された複数種類のデータを記憶する技術を実現する。
【解決手段】受信ビームフォーマ１４は、複数の超音波ビームに対応した複数のビームデータを形成する。ビームプロセッサ２０は、複数のビームデータの各々に対して受信処理を施して複数のラインデータを形成する。複数のビームデータと複数のラインデータは、画像プロセッサ３０に転送されてビームメモリ３２とラインメモリ３４に記憶される。画像プロセッサ３０は、各フレームに属する複数のラインデータからイメージデータを形成し、複数のフレームに対応した複数のイメージデータを形成する。画像プロセッサ３０において形成された複数のイメージデータは、イメージメモリ３６に記憶される。そして、ビームデータとラインデータとイメージデータの対応関係を示した管理テーブルがデータ管理部４０に記憶される。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、装置内で形成されたデータを記憶する技術に関する。

一般的な超音波診断装置は、複数の振動素子から得られる信号に基づいてビームデータを形成し、そのビームデータに対して検波などの処理を施してラインデータを形成し、さらに、そのラインデータに対してスキャンコンバータなどにより処理を施してイメージデータを形成する。こうして形成されたイメージデータに対応した画像がモニタなどに表示される。

また、超音波診断装置内で形成されたデータを記憶する技術が知られている。例えば、特許文献１には、ビームデータ（整相ＲＦ信号）をメモリに記憶してフリーズ後の信号処理に利用する旨の技術が提案されている。

上述したように、一般的な超音波診断装置の装置内では、ビームデータやラインデータやイメージデータなど、互いに異なる処理段階に対応した複数種類のデータが存在する。ところが、従来の装置では、複数種類のデータのうちの１種類のデータのみが記憶対象となっていた。例えば、特許文献１に記載された装置では、ビームデータのみが保存対象となっていた。

特開２００１−２９９７４５号公報

上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、例えばビームデータやラインデータやイメージデータなどの複数種類のデータを扱う超音波診断装置におけるデータの記憶処理について研究開発を重ねてきた。

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、超音波診断装置内で形成された複数種類のデータを記憶する技術を実現することにある。

上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、超音波を送受する複数の振動素子を備えたプローブと、複数の振動素子から得られる信号に基づいてビームデータを形成するビーム形成部と、ビームデータに対して受信処理を施してラインデータを形成するビーム処理部と、ラインデータに対して画像処理を施してイメージデータを形成する画像処理部と、ビームデータとラインデータとイメージデータの３種類のデータのうち、互いに関連付けられた少なくとも２種類のデータを記憶するデータ記憶部と、を有することを特徴とする。

望ましい具体例において、前記ビーム形成部は、複数の超音波ビームに対応した複数のビームデータを形成し、前記ビーム処理部は、複数のビームデータの各々に対して受信処理を施して複数のラインデータを形成し、前記データ記憶部は、各ビームデータとそのビームデータから得られる各ラインデータとが互いに対応付けられた、複数のビームデータと複数のラインデータを記憶する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記画像処理部は、複数のフレームに対応した複数のイメージデータを形成し、前記データ記憶部は、各フレームのイメージデータとそのフレームに属するビームデータとラインデータとが互いに対応付けられた、複数のビームデータと複数のラインデータと複数のイメージデータを記憶する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、前記データ記憶部に記憶された各フレームのイメージデータとそのフレームに属するビームデータとラインデータとの対応関係を管理するデータ管理部を有する、ことを特徴とする。

望ましい具体例において、前記画像処理部は、複数のイメージデータに対して動画処理を施してビデオデータを形成し、前記データ記憶部は、複数のビームデータと複数のラインデータと複数のイメージデータに加えてビデオデータを記憶する、ことを特徴とする。

本発明により、超音波診断装置内で形成された複数種類のデータを記憶することが可能になる。

本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。 データ管理部に記憶される管理テーブルを説明するための図である。

以下に本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。プローブ１０は、例えば生体などの被検体に対して超音波を送受する超音波探触子である。プローブ１０は、各々が超音波を送受する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送信ビームフォーマ１２によって送信制御されて送信ビームが形成される。また、複数の振動素子が被検体から反射された超音波を受波し、これにより得られた信号が受信ビームフォーマ１４へ出力され、受信ビームフォーマ１４が受信ビームに沿ったビームデータを形成する。

なお、ビームデータは、例えば、ＲＦ信号のデータ（ＲＦデータ）であるが、ＲＦ信号に対して直交検波処理した後のデータ（同相成分データと直交成分データ）をビームデータとしてもよい。ビームデータは、各受信ビームごとに形成される。つまり、複数の受信ビームに対応した複数のビームデータが次々に形成される。

ビームプロセッサ２０は、ビームデータに対して受信処理を施してラインデータを形成する。受信ビームフォーマ１４において次々に形成された複数のビームデータは、ビームプロセッサ２０に接続されたビームバッファ２２に次々に記憶される。ビームプロセッサ２０は、ビームバッファ２２に記憶された複数のビームデータの各々に対して受信処理を施して複数のラインデータを形成する。ビームプロセッサ２０において次々に形成された複数のラインデータは、ラインバッファ２４に次々に記憶される。

なお、ビームプロセッサ２０は、受信処理として、例えば、検波や直交検波や対数圧縮処理や空間フィルタ処理等の各種フィルタ処理や周波数解析処理などを適宜実行する。

ビームバッファ２２とラインバッファ２４に一時的に記憶された複数のビームデータと複数のラインデータは、画像プロセッサ３０に転送され、画像プロセッサ３０に接続されたビームメモリ３２とラインメモリ３４に記憶される。ビームプロセッサ２０と画像プロセッサ３０は、例えばＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓバスなどの高速バスにより互いに接続され、複数のビームデータと複数のラインデータが、ビームプロセッサ２０から画像プロセッサ３０へ例えばＤＭＡ転送される。

ビームデータについては、３２ｂｉｔの４０ＭＨｚでサンプリングされた深さ３０ｃｍまでのデータとすると、各受信ビームごとのデータ量は、次式のとおり５６ｋｂｉｔ程度となる。（0.030[m]×2/1530[m/s]）×32[bit]×40×10⁶[Hz]＜56kbit

ラインデータについては、各受信ビームごとに８ｂｉｔの１０２４ピクセルで構成されていると仮定すると８ｋｂｉｔである。

したがって、ラインデータとビームデータを全て転送しても、各受信ビームごとに６４ｋｂｉｔ（＝８ＫＢｙｔｅ）のデータ量である。そして、１フレームを構成するラインデータの本数を１０２４本と仮定すると、１フレームあたりのデータ量は８ＭＢｙｔｅとなる。

ＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓバスでは、ｘ１の場合における転送量が２５０ＭＢｙｔｅ／秒であり、ｘ４の場合における転送量が１ＧＢｙｔｅ／秒である。したがって、１フレームあたりのデータ量が８ＭＢｙｔｅであれば、ｘ４の場合には、２５６フレーム／秒ものデータ転送が可能になる。つまり、例えばＰＣＩＥｘｐｒｅｓｓバスを利用することにより、ビームプロセッサ２０から画像プロセッサ３０に対して、複数のビームデータと複数のラインデータの両方をリアルタイムに転送することが可能になる。

ビームプロセッサ２０から転送された複数のビームデータは、画像プロセッサ３０に接続されたビームメモリ３２に記憶され、また、ビームプロセッサ２０から転送された複数のラインデータは、画像プロセッサ３０に接続されたラインメモリ３４に記憶される。

画像プロセッサ３０は、ラインデータに対して画像処理を施してイメージデータを形成する。画像プロセッサ３０は、各フレームごとに、そのフレームに属する複数のラインデータからイメージデータを形成し、複数のフレームに対応した複数のイメージデータを次々に形成する。画像プロセッサ３０において次々に形成された複数のイメージデータは、イメージメモリ３６に次々に記憶される。そして、複数のイメージデータに基づいて、Ｂモード画像やドプラ画像などの超音波画像が形成されて表示部５０に表示される。

なお、画像プロセッサ３０は、例えば汎用のコンピュータなどにより再生することが可能なビデオデータを形成してもよい。つまり、画像プロセッサ３０は、イメージメモリ３６に記憶された複数のイメージデータに対して、例えば圧縮処理などの動画処理を施してビデオデータを形成する。形成されたビデオデータは、ビデオメモリ３８に記憶される。ビデオデータに対応した動画（超音波画像）を表示部５０に表示させてもよい。

また、画像プロセッサ３０とそれに接続される各種メモリとデータ管理部４０で構成される機能ブロックは、例えば、汎用のコンピュータにより実現することができる。例えばビームメモリ３２とラインメモリ３４とイメージメモリ３６とビデオメモリ３８は、比較的安価で大容量なハードディスクで実現できる。

以上のように、図１の超音波診断装置は、ビームメモリ３２とラインメモリ３４とイメージメモリ３６とビデオメモリ３８を備えており、互いに異なる処理段階で得られるビデオデータとラインデータとイメージデータとビデオデータを記憶することが可能である。また、これらのメモリに記憶されたデータは、通信部６０を介して、図示しないコンピュータなどに転送することができる。

さらに、図１の超音波診断装置においては、互いに異なる処理段階で得られる複数種類のデータが互いに関連付けられて記憶される。つまり、ビームデータとラインデータとイメージデータの対応関係を示した管理テーブルがデータ管理部４０に記憶される。そこで複数種類のデータの関連付けについて以下に説明する。なお、既に図１に示した部分（構成）については、以下の説明においても図１の符号を利用する。

図２は、データ管理部４０に記憶される管理テーブルを説明するための図である。ビームメモリ３２とラインメモリ３４とイメージメモリ３６とビデオメモリ３８には、複数の画像、例えば互いに異なる複数の被検者から得られる複数の画像に関するデータを記憶することができる。図２には、複数の画像のうちの画像番号Ｉについてのテーブルが図示されている。

各ビームデータは、フレーム番号とビーム番号により特定される。例えば、ビームデータ（ｆ１，ｂ１）は、フレーム番号ｆ１のビーム番号ｂ１に関するビームデータであり、ビームデータ（ｆ１，ｂ２）は、フレーム番号ｆ１のビーム番号ｂ２に関するビームデータである。ビームデータのフレーム番号とビーム番号は、例えばビームプロセッサ２０により付与され、画像プロセッサ３０を介してデータ管理部４０に伝えられる。

また、各ラインデータも、フレーム番号とビーム番号により特定される。例えば、ラインデータ（ｆ１，ｂ１）は、フレーム番号ｆ１のビーム番号ｂ１に関するラインデータであり、ラインデータ（ｆ１，ｂ２）は、フレーム番号ｆ１のビーム番号ｂ２に関するラインデータである。ラインデータのフレーム番号とビーム番号は、例えばビームプロセッサ２０により付与され、画像プロセッサ３０を介してデータ管理部４０に伝えられる。

そして、各ビームデータとそのビームデータから得られる各ラインデータとが、フレーム番号とビーム番号により互いに対応付けられている。例えば、ビームデータ（ｆ１，ｂ１）から得られるラインデータ（ｆ１，ｂ１）が、互いに同じフレーム番号と互いに同じビーム番号で対応付けられている。

さらに、各イメージデータがフレーム番号により特定され、フレーム番号により、各フレームのイメージデータとそのフレームに属するビームデータとラインデータとが互いに対応付けられている。例えば、イメージデータ（ｆ１）は、フレーム番号ｆ１のフレームに関するイメージデータであり、ビームデータ（ｆ１，ｂ１）からビームデータ（ｆ１，ｂｍ）までの複数のビームデータがフレーム番号ｆ１のフレームに属するデータであり、ラインデータ（ｆ１，ｂ１）からラインデータ（ｆ１，ｂｍ）までの複数のラインデータがフレーム番号ｆ１のフレームに属するデータである。

また、ビームデータとラインデータとイメージデータの対応関係に加えて、これら複数種類のデータを記憶しているメモリのアドレスが管理されてもよい。例えば、ビームデータ（ｆ１，ｂ１）に関するビームメモリ３２内のアドレス情報や、ラインデータ（ｆ１，ｂ１）に関するラインメモリ３４内のアドレス情報や、イメージデータ（ｆ１）に関するイメージメモリ３６内のアドレス情報などが、図２のテーブルに加えられてもよい。

なお、ビデオメモリ３８に記憶されるビデオデータとイメージデータが互いに対応付けられてもよい。但し、ビデオデータはイメージデータと同じフレームレートとは限らないため、例えば、イメージデータのフレーム番号とそのフレーム番号に対応したビデオデータの時刻とを対応付ける。

次に、図１の超音波診断装置の好適な使用例を説明する。例えば、被検者の対象組織に関する動画の超音波画像を表示部５０に表示させ、目的とする症状が現れた際に検査者がフリーズ操作をして超音波画像を静止させる。この静止状態では、例えば、イメージメモリ３６に記憶された静止タイミングに対応したフレームのイメージデータが利用される。なお、フリーズ操作に応じてプローブ１０による超音波の送受を停止させてもよい。さらに、フリーズ操作に応じてビームプロセッサ２０も停止させて省電力モードを実現してもよい。

超音波画像を静止させると、検査者は、静止タイミングの近傍で目的とする症状を含む動画の期間を設定する。例えば、時間指定や心拍指定などの公知の手法により、動画の期間を設定する。動画の期間が設定されると、画像プロセッサ３０は、イメージメモリ３６から、設定された期間に応じた複数フレームのイメージデータを読み出し、読み出したイメージデータに基づいて動画の超音波画像を形成する。こうして、検査者により設定された期間に対応した超音波画像が表示部５０に表示される。その期間の超音波画像が繰り返し再生されてもよい。

さらに、検査者により指定された期間の超音波画像のデータが、通信部６０を介して、コンピュータなどに転送されてもよい。例えば、設定された期間に応じた複数フレームのイメージデータがイメージメモリ３６から読み出され、通信部６０から外部のコンピュータに転送される。また、複数種類のデータが互いに関連付けられているため（図２参照）複数フレームのイメージデータに加えて、それら複数フレームのイメージデータに対応したビームデータやラインデータやビデオデータが、通信部６０を介して外部のコンピュータに転送されてもよい。例えば、ビームデータとラインデータとイメージデータとビデオデータのうちから、転送先のコンピュータが備えるアプリケーションの性能や機能に応じたデータを選択して、そのコンピュータに転送するようにしてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。

２０ ビームプロセッサ、３０ 画像プロセッサ、３２ ビームメモリ、３４ ラインメモリ、３６ イメージメモリ、３８ ビデオメモリ、４０ データ管理部。

Claims (5)

1. 超音波を送受する複数の振動素子を備えたプローブと、
   複数の振動素子から得られる信号に基づいてビームデータを形成するビーム形成部と、
   ビームデータに対して受信処理を施してラインデータを形成するビーム処理部と、
   ラインデータに対して画像処理を施してイメージデータを形成する画像処理部と、
   ビームデータとラインデータとイメージデータの３種類のデータのうち、互いに関連付けられた少なくとも２種類のデータを記憶するデータ記憶部と、
   を有する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１に記載の超音波診断装置において、
   前記ビーム形成部は、複数の超音波ビームに対応した複数のビームデータを形成し、
   前記ビーム処理部は、複数のビームデータの各々に対して受信処理を施して複数のラインデータを形成し、
   前記データ記憶部は、各ビームデータとそのビームデータから得られる各ラインデータとが互いに対応付けられた、複数のビームデータと複数のラインデータを記憶する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項２に記載の超音波診断装置において、
   前記画像処理部は、複数のフレームに対応した複数のイメージデータを形成し、
   前記データ記憶部は、各フレームのイメージデータとそのフレームに属するビームデータとラインデータとが互いに対応付けられた、複数のビームデータと複数のラインデータと複数のイメージデータを記憶する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項３に記載の超音波診断装置において、
   前記データ記憶部に記憶された各フレームのイメージデータとそのフレームに属するビームデータとラインデータとの対応関係を管理するデータ管理部を有する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項３に記載の超音波診断装置において、
   前記画像処理部は、複数のイメージデータに対して動画処理を施してビデオデータを形成し、
   前記データ記憶部は、複数のビームデータと複数のラインデータと複数のイメージデータに加えてビデオデータを記憶する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。