JP4713382B2 - 超音波診断装置及びデータ解析計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。さらに、本発明は、そのような超音波診断装置によって得られたデータの解析又は該データに基づく計測を行うデータ解析計測装置に関する。

医療用に用いられる超音波診断装置においては、通常、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサを含む超音波用探触子が用いられる。このような超音波用探触子を用いて、複数の超音波を合波することにより形成される超音波ビームによって被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信することにより、超音波エコーの強度に基づいて、被検体の組織に関する画像情報が得られる。

関連する技術として、特許文献１には、シネメモリ再生時に画像を拡大しても画質が劣化しない超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置は、通常の画像表示に必要なデータを得るためのサンプルレートより速いレートのサンプリングクロックで動作するＡＤ変換器と、画像拡大のために必要な量のデータを格納するシネメモリと、画像拡大率に合わせてデータの間引きを行うデータ間引き回路と、前記サンプリングクロックを出力すると共に、シネメモリにシネメモリ制御信号を出力し、データ間引き回路に間引き制御信号を出力し、画像の拡大表示を行うためにＤＳＣにＤＳＣ制御信号を出力するコントローラを具備する。

また、特許文献２には、超音波送受信部からの受波整相ＲＦ信号を直接シネメモリ回路に格納することにより、白黒像の拡大縮小、ドプラサンプル点深度移動、ＣＦＭＢＯＸ深度移動、及び、各種画像処理設定パラメータをフリーズ後でも可変可能とする超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置によれば、フリーズ後でも、各種パラメータが可変できるので、撮像のやり直しが減り、操作性が向上する。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２には、メモリに格納された超音波診断画像データを利用してデータ解析又は計測を行う超音波診断装置については、特に開示されていない。

さらに、特許文献３には、頚動脈の内膜中膜複合体厚（ＩＭＴ）の値を高い精度で測定することができる超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置は、被検者の体内に超音波を送波し、体内で反射された超音波を受波して高周波電気信号に変換する超音波プローブと、高周波電気信号を高周波ディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、高周波ディジタルデータを記憶する高周波ディジタルデータ記憶手段と、高周波ディジタルデータを画像表示のためのディジタルデータに変換する画像データ変換手段と、画像表示用データに基づいて画像を表示する画像表示手段と、高周波ディジタルデータ記憶手段から高周波ディジタルデータを取得して所定の解析を行うデータ解析手段とを備えている。

この超音波診断装置によれば、対数圧縮等による情報の捨象が行われていない高周波ディジタルデータに対してＩＭＴ値測定に適した処理を行うため、各データ解析を目的に応じて正確に行うことができる。また、高周波データシネメモリに加えて、画像用データ変換部において変換された表示用画像データを記憶させるシネデータメモリを設ける構成も提案されている。その場合には、過去の画像をモニタ上に表示する際には、シネデータメモリから画像表示用データを読み出し、ＩＭＴ値算出等のデータ解析の際には、高周波データシネメモリに記憶されたデータを読み出して測定用画像データに変換する。

しかしながら、特許文献３においては、動画観察機能においてシネデータメモリから読み出された画像表示用データは、画像処理がされた後のデータであるので、計測部位を特定するための十分な拡大率又は信号処理パラメータを設定することができない。
特開平６−３０９３０号公報（第１−２頁、図１） 特開２００１−２９９７４５号公報（第１−２頁、図１） 特開２００５−１１８３１４号公報（第１−２、４、６頁、図１）

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、超音波撮像時と同程度に高いフレームレートでの再生機能を備え、再生による動画観察において精度の高い解析又は計測を行うことが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのような超音波診断装置によって得られたデータの解析又は該データに基づく計測を行うデータ解析計測装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、該被検体から反射される超音波エコーを受信して複数の検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波用探触子と、複数の駆動信号を超音波用探触子に供給すると共に、複数の検出信号に基づいてＲＦ信号を生成し、該ＲＦ信号をＡ／Ｄ変換してＲＦデータを生成する送受信部と、送受信部によって生成されたＲＦデータをフレームレートに関する情報と共に格納するシネメモリと、シネメモリに格納されているフレームレートに関する情報に基づいて、クロック信号の周波数を制御する制御部と、シネメモリからＲＦデータが読み出される際に、該クロック信号に同期してＲＦデータのアドレス情報を生成するシネメモリ再生部と、送受信部によって生成されたＲＦデータ又はシネメモリから読み出されたＲＦデータに基づいて、選択された関心領域に関する解析又は計測を行うデータ解析計測部と、送受信部によって生成されたＲＦデータ又はシネメモリから読み出されたＲＦデータに基づいて画像信号を生成する画像信号生成部と、画像信号生成部によって生成された画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部とを具備する。

また、本発明の１つの観点に係るデータ解析計測装置は、超音波を受信して得られた複数の検出信号に基づいてＲＦ信号を生成し、該ＲＦ信号をＡ／Ｄ変換してＲＦデータを生成し、該ＲＦデータを圧縮してフレームレートに関する情報と共に送信する超音波診断装置、及び、圧縮されたＲＦデータをフレームレートに関する情報と共に蓄積するデータ蓄積装置にネットワークを介して接続されるデータ解析計測装置であって、データ蓄積装置からネットワークを介して圧縮されたＲＦデータをフレームレートに関する情報と共に受信する通信部と、通信部によって受信された圧縮されたＲＦデータを伸張するデータ伸張部と、データ伸張部によって伸張されたＲＦデータをフレームレートに関する情報と共に格納するシネメモリと、シネメモリに格納されているフレームレートに関する情報に基づいて、クロック信号の周波数を制御する制御部と、シネメモリからＲＦデータが読み出される際に、該クロック信号に同期してＲＦデータのアドレス情報を生成するシネメモリ再生部と、シネメモリから読み出されたＲＦデータに基づいて、選択された関心領域に関する解析又は計測を行うデータ解析計測部と、シネメモリから読み出されたＲＦデータに基づいて画像信号を生成する画像信号生成部と、画像信号生成部によって生成された画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部とを具備する。

本発明によれば、ＲＦデータをシネメモリに格納することにより、超音波撮像後においても超音波撮像時と同程度に高いフレームレートの動画を再生することができるので、シネメモリ再生による動画観察において、ＲＯＩ（Region Of Interest：関心領域）を特定して精度の高い解析又は計測を行うことができる。また、ＲＦデータを圧縮してデータ蓄積装置に蓄積することによって、検査情報と共にネットワーク上で一元管理することができ、超音波診断装置の記憶容量を低減してコストを抑えることが可能となる。データ蓄積装置に蓄積されたＲＦデータを用いて解析又は計測を行う際には、超音波の送受信機能を有さないデータ解析計測装置を使用することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には、同一の参照番号を付して説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。超音波診断装置１は、超音波用探触子１０と、送受信部２０と、再生部３０と、データ解析計測部４０と、画像信号生成部５０と、表示部６０と、入力部７０と、ＣＰＵ８０と、格納部８１とを含んでいる。

被検体に当接させて用いられる超音波用探触子１０は、１次元又は２次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ１０ａを備えている。これらの超音波トランスデューサ１０ａは、印加される駆動信号に基づいて超音波ビームを被検体に送信すると共に、被検体から反射される超音波エコーを受信して検出信号を出力する。

各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成される。このような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電気信号を送って電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮によって、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、これらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝搬する超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。これらの電気信号は、超音波の検出信号として出力される。

或いは、超音波トランスデューサとして、超音波変換方式の異なる複数種類の素子を用いても良い。例えば、超音波を送信する素子として上記の振動子を用い、超音波を受信する素子として光検出方式の超音波トランスデューサを用いるようにする。光検出方式の超音波トランスデューサとは、超音波信号を光信号に変換して検出するものであり、例えば、ファブリーペロー共振器やファイバブラッググレーティングによって構成される。

格納部８１は、ハードディスク又はメモリによって構成され、ＣＰＵ８０に超音波診断装置１の各部の制御を実行させるためのソフトウェア（プログラム）が格納されている。従って、ＣＰＵ８０とソフトウェアは、超音波診断装置１の制御部に相当する。この制御部は、超音波ビームの送信方向又は超音波エコーの受信方向を順次設定する走査制御機能と、設定された送信方向に応じて送信遅延パターンを選択する送信制御機能と、設定された受信方向に応じて受信遅延パターンを選択する受信制御機能とを有している。

ここで、送信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ１０ａから送信される超音波によって所望の方向に超音波ビームを形成するために駆動信号に与えられる遅延時間のパターンデータであり、受信遅延パターンとは、複数の超音波トランスデューサ１０ａによって受信される超音波によって所望の方向からの超音波エコーを抽出するために検出信号に与えられる遅延時間のパターンデータである。複数の送信遅延パターン及び複数の受信遅延パターンが、メモリ等の格納手段に格納されている。

送受信部２０は、送信回路２１と、受信回路２２と、Ａ／Ｄ変換器２３とを含んでいる。また、再生部３０は、シネメモリ３１と、シネメモリ再生部３２とを含んでいる。さらに、画像信号生成部５０は、信号処理部５１と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：ディジタル・スキャン・コンバータ）５２と、画像処理部５３と、画像メモリ５４と、Ｄ／Ａ変換器５５とを含んでいる。

送信回路２１は、複数の超音波トランスデューサ１０ａにそれぞれ印加される複数の駆動信号を生成し、ＣＰＵ８０によって選択された送信遅延パターンに基づいて複数の駆動信号にそれぞれの遅延時間を与えることができる。送信回路２１は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから送信される超音波が超音波ビームを形成するように、複数の駆動信号の遅延量を調節して超音波用探触子１０に供給するようにしても良いし、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように、複数の駆動信号を超音波用探触子１０に供給するようにしても良い。

受信回路２２は、複数の超音波トランスデューサ１０ａからそれぞれ出力される複数の検出信号を増幅し、ＣＰＵ８０によって選択された受信遅延パターンに基づいて複数の検出信号にそれぞれの遅延時間を与え、それらの検出信号を加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理によって、超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号（以下、「ＲＦ信号」ともいう）が形成される。Ａ／Ｄ変換器２３は、アナログＲＦ信号をディジタルＲＦ信号（以下、「ＲＦデータ」ともいう）に変換する。

Ａ／Ｄ変換器２３から出力されるＲＦデータは、シネメモリ３１と、信号処理部５１とに入力される。シネメモリ３１は、Ａ／Ｄ変換器２３から入力されるＲＦデータを順次格納する。また、シネメモリ３１は、フレームレートに関する情報として、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅等のパラメータをＣＰＵ８０から入力し、ＲＦデータに関連付けて格納する。

信号処理部５１は、ＲＦデータに対して、ＳＴＣ（Sensitivity Time gain Control：センシティビティ・タイム・ゲイン・コントロール）によって、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正をした後、包絡線検波処理を施し、Ｂモード画像データを生成する。

上記の例においては、受信回路２２において受信フォーカス処理が施された検出信号をＲＦ信号としたが、受信フォーカス処理が施されていない検出信号をＲＦ信号としても良い。その場合には、複数の超音波トランスデューサ１０ａからそれぞれ出力される複数の検出信号が、受信回路２２において増幅され、増幅された検出信号、即ち、ＲＦ信号が、Ａ／Ｄ変換器２３においてＡ／Ｄ変換されることによってＲＦデータが生成される。そのＲＦデータが、信号処理部５１に供給されると共に、シネメモリ３１に格納される。受信フォーカス処理は、信号処理部５１においてディジタル的に行われる。

これにより、シネメモリ再生モードにおいて、ライブモードの場合とは異なる位置にフォーカスを合わせた動画像の観察が可能となる。しかしながら、受信フォーカス処理が施されていない検出信号をＲＦ信号とする場合には、データ量が増加してしまうので、コストの上昇を防ぐために、波面合成（いわゆる開口合成）を行う開口合成法のように少ない送波回数で空間情報を取得できる撮像方式と組み合わせることが望ましい。

開口合成法を行う場合には、送信回路２１が、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように、複数の駆動信号を超音波用探触子１０に供給する。また、送受信部２０において、複数の超音波トランスデューサ１０ａが複数の異なる時刻に超音波を受信して得られた複数の検出信号が、受信回路２２において増幅され、増幅された検出信号が、Ａ／Ｄ変換器２３において順次Ａ／Ｄ変換されることによって時系列のＲＦデータが生成される。そのＲＦデータが、信号処理部５１に供給されると共に、シネメモリ３１に格納される。

画像信号生成部５０において、時系列のＲＦデータが、開口合成用のメモリに一旦格納される。さらに、開口合成用のメモリに格納されている時系列データから、複数の超音波トランスデューサ１０ａの位置に合わせて適切な１組の時系列データを選択し、それぞれの時系列データの値を足し合わせて波面合成を行うことにより、撮像範囲内の１点に焦点を形成した音線データが得られる。撮像範囲内の各点について、同様の処理が行われる。

ＤＳＣ５２は、信号処理部５１によって生成されたＢモード画像データが通常のテレビジョン信号の走査方式と異なる走査方式によって得られたものであるため、このデータを通常の画像データに変換（ラスター変換）する。画像処理部５３は、ＤＳＣ５２から入力される画像データに、階調処理等の各種の必要な画像処理を施す。

画像メモリ５４は、画像処理部５３から入力される画像データを格納する。Ｄ／Ａ変換器５５は、画像メモリ５４から読み出された画像データをアナログの画像信号に変換して表示部６０に出力する。これにより、表示部６０において、超音波用探触子１０によって撮影された超音波診断画像が表示される。

入力部７０は、ユーザが超音波診断装置１を操作するために用いられる操作卓７１と、シネメモリ３１に格納されているＲＦデータの再生（シネメモリ再生）を行う際に、操作画面を表示して指示を入力するために用いられるユーザインタフェース手段としてのタッチパネル７２とを含んでいる。なお、ユーザインタフェース手段としては、タッチパネル７２以外にも、超音波診断画像表示用の表示部６０とマウス等の入力手段を用いることができる。

図２Ａは、入力部の操作卓におけるボタン配置の一例を示す図である。本実施形態においては、操作卓７１に、ライブ再生機能とフリーズ機能との切換えを指示するためのフリーズボタン７１０と、シネメモリ再生を指示するためのシネ再生ボタン７１１と、ＲＦデータを用いた解析又は計測を指示するための計測ボタン７１２とが設けられている。フリーズボタン７１０、シネ再生ボタン７１１、又は、計測ボタン７１２を押下することによって、その指示がＣＰＵ８０に通知される。図２Ｂは、入力部の操作卓におけるボタン配置の他の例を示す図であるが、これについては後述する。

シネメモリ再生を行うことによって超音波診断画像を表示する場合には、シネメモリ３１に格納されているＲＦデータを、超音波の反射位置の深度、走査線の密度、視野幅等のパラメータに基づいて決定される適切なフレームレートで読み出すことが必要となる。本実施形態においては、再生時のフレームレートを決定するために用いられるフレームレート情報が、ＲＦデータと共にシネメモリ３１に格納されている。

ＣＰＵ８０は、シネメモリ３１から読み出されたフレームレート情報に基づいて、再生クロック信号の周波数を制御するための制御信号をシネメモリ再生部３２に出力する。シネメモリ再生部３２は、ＣＰＵ８０から入力される制御信号に応じた周波数を有する再生クロック信号を生成する。このようにして、フレームレート情報に基づいて、再生クロック信号の周波数、さらには、再生時のフレームレートが決定される。シネメモリ再生部３２は、再生クロック信号に同期して、シネメモリ３１から読み出すべきＲＦデータのアドレス情報を生成し、該アドレス情報をシネメモリ３１に出力する。

図３は、シネメモリ再生部の構成を示すブロック図である。シネメモリ再生部３２は、再生クロック信号生成部３２１と、スタートアドレスレジスタ３２２と、エンドアドレスレジスタ３２３と、アドレスカウンタ３２４と、コンパレータ３２５とを含んでいる。スタートアドレスレジスタ３２２は、ＣＰＵ８０からＲＦデータのスタートアドレスを入力し、これを格納する。エンドアドレスレジスタ３２３は、ＣＰＵ８０からＲＦデータのエンドアドレスを入力し、これを格納する。

再生クロック信号生成部３２１は、シネメモリ再生を行うことによって超音波診断画像を表示する場合に、ＣＰＵ８０がフレームレート情報に基づいて生成した制御信号を入力し、その制御信号に従って、読み出すべきＲＦデータのフレームレートに適合した周波数を有する再生クロック信号を生成し、該再生クロック信号をアドレスカウンタ３２４に供給する。

アドレスカウンタ３２４は、スタートアドレスレジスタ３２２からスタートアドレスを入力し、そのスタートアドレスを再生クロック信号に同期してインクリメントするカウンタ機能を有している。アドレスカウンタ３２４によって求められたアドレスは、逐次、シネメモリ３１とコンパレータ３２５とに入力される。シネメモリ再生においては、シネメモリ３１から読み出されたＲＦデータが画像信号生成部５０に供給されて、画像信号の生成が行われる。

コンパレータ３２５は、アドレスカウンタ３２４から入力されるアドレスと、エンドアドレスレジスタ３２３から入力されるエンドアドレスとを比較してシネメモリ再生の終了を検出し、その検出結果を、ＣＰＵ８０と再生クロック信号生成部３２１とに出力する。シネメモリ再生の終了が検出されると、再生クロック信号生成部３２１は、再生クロック信号の生成を停止する。

再び図１を参照すると、データ解析計測部４０は、超音波診断装置１のユーザによって指定された解析又は計測を行う機能を有している。本実施形態においては、データ解析計測部４０が、組織部の歪み解析（硬さ診断）、血流の計測、組織部の動き計測、又は、ＩＭＴ（Intima-Media Thickness：内膜中膜複合体厚）値計測を行うことができる。ユーザが、操作卓７１の計測ボタン７１２を押下することによって、データ解析計測部４０が、Ａ／Ｄ変換器２３又はシネメモリ３１から入力されるＲＦデータに基づいて、所望の解析又は計測を行う。解析結果又は計測結果は、画像信号生成部５０のＤＳＣ５２に出力されて、ＤＳＣ５２において超音波断層画像に挿入される。

ＣＰＵ８０は、超音波診断装置１の動作モードに応じて、それぞれの機能ブロックの制御を行う。例えば、ユーザが、操作卓７１のフリーズボタン７１０を押下した場合には、ＣＰＵ８０が、送受信部を制御して、ライブ状態とフリーズ状態とを切り換える。なお、データ解析計測部４０、信号処理部５１、ＤＳＣ５２、及び、画像処理部５３を、ＣＰＵ８０とソフトウェア（プログラム）とによって構成するようにしても良い。

ここで、ライブモードにおける超音波診断装置１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。
ライブモードとは、被検体に超音波用探触子を当接させて超音波の送受信を行うことによって得られたＲＦデータに基づいて、超音波診断画像の表示や解析又は計測を行うモードをいう。ライブモードにおいては、Ａ／Ｄ変換器２３から出力されるディジタルＲＦ信号が、信号処理部５１において処理されて、Ｂモード画像データが生成される。同時に、シネメモリ３１は、Ａ／Ｄ変換器２３から入力されるＲＦデータを順次格納する。

ＤＳＣ５２は、Ｂモード画像データを通常の走査方式の画像データに変換する。画像処理部５３は、ＤＳＣ５２から入力される画像データに、階調処理等の各種の画像処理を施す。画像メモリ５４は、ＤＳＣ５２によって変換された画像データを格納する。Ｄ／Ａ変換器５５は、画像メモリ５４から読み出された画像データをアナログの画像信号に変換して表示部６０に出力する。これにより、表示部６０において、超音波用探触子１０によって撮影された超音波診断画像が表示される。

ユーザは、ライブモードにおいて動画を観察している際に、フリーズボタン７１０を押下することによって、所望の静止画像を取得し、ＲＯＩを特定することができる。また、ユーザは、計測ボタン７１２を押下することによって、画像処理が施されていないＲＦデータに基づいて、データ解析計測部４０に所望の解析又は計測を行わせることができる。

次に、シネメモリ再生モードにおける超音波診断装置１の動作について、図１〜図４Ｂを参照しながら説明する。
シネメモリ再生モードとは、シネメモリ３１に格納されているＲＦデータに基づいて、超音波診断画像の表示や解析又は計測を行うモードをいう。シネメモリ再生モードにおいては、被検体の撮像は必要とされない。ユーザが、操作卓７１のシネ再生ボタン７１１を押下すると、タッチパネル７２上に、図４Ａに示す画面が表示される。

図４Ａは、シネメモリ再生モードにおいてタッチパネル上に表示される画面の一例を示す図である。シネメモリ３１に格納されているＲＦデータの再生時間が非常に長い場合には、ユーザが所望の時間帯のみを再生できることが望ましい。図４Ａに示すタッチパネルの画面においては、所望の時間帯の再生を、再生バー７２４上で、開始ポインタ７２１と終了ポインタ７２２とによって指定することができる。開始ポインタ７２１と終了ポインタ７２２とは、再生バー７２４上で左右にスライドすることができるので、例えば、開始ポインタ７２１と終了ポインタ７２２とを、図４Ｂに示すように指定することができる。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、再生ポインタ７２３は、現在再生しているポイントを表しており、再生バー７２４上をリアルタイムで左から右に向かって移動して行く。

ユーザが、開始ポインタ７２１と終了ポインタ７２２を指定した後、タッチパネル７２上の実行ボタン７２５を押下することによって、指定された範囲のＲＦデータがシネメモリ３１から読み出され、読み出されたＲＦデータに基づいて、超音波断層画像の再生（シネメモリ再生）が行われる。

ユーザがタッチパネル７２上の実行ボタン７２５を押下すると、ＣＰＵ８０は、シネメモリ再生部３２のスタートアドレスレジスタ３２２に、開始ポインタ７２１に相当するＲＦデータのアドレスを、スタートアドレスとして格納する。同様に、ＣＰＵ８０は、シネメモリ再生部３２のエンドアドレスレジスタ３２３に、終了ポインタ７２２に相当するＲＦデータのアドレスを、エンドアドレスとして格納する。

また、ＣＰＵ８０は、シネメモリ３１から読み出されたフレームレート情報に基づいて制御信号を生成し、該制御信号を、シネメモリ再生部３２の再生クロック信号生成部３２１に出力する。再生クロック信号生成部３２１は、入力された制御信号に応じた周波数を有する再生クロック信号を生成し、アドレスカウンタ３２４に供給する。

アドレスカウンタ３２４は、再生クロック信号生成部３２１から再生クロック信号が供給されると動作を開始し、スタートアドレスレジスタ３２２からスタートアドレスを取得する。アドレスカウンタ３２４は、スタートアドレスをカウント値の初期値として、クロック信号に同期してカウント値をインクリメントする。アドレスカウンタ３２４によって得られたカウント値は、アドレス情報としてシネメモリ３１とコンパレータ３２５とに出力される。

アドレスカウンタ３２４からシネメモリ３１にアドレス情報が入力されると、シネメモリ３１に格納されている該アドレス情報に対応するＲＦデータが読み出され、信号処理部５１に出力される。ここで、アドレス情報の生成は、再生クロック信号生成部３２１において生成される再生クロック信号に同期して行われるので、シネメモリ３１からのＲＦデータの読出しは、ライブモードにおけるのと同じフレームレートで行われることになる。即ち、シネメモリ再生モードにおいても、ライブモードと同様のフレームレートで超音波診断画像の再生が行われる。

シネメモリ再生モードにおいて、タッチパネル７２上では、再生ポインタ７２３が、指定された開始ポインタ７２１の位置から指定された終了ポインタ７２２の位置まで移動して行く。あるいは、ユーザは、シネメモリ再生中に、タッチパネル７２上の停止ボタン７２６を押下することによって、シネメモリ再生を停止することができる。このように、停止ボタン７２６を押下することによって、所望の静止画像を取得し、ＲＯＩを特定して、所望の解析又は計測を行うことができる。

ＲＦデータを用いる解析又は計測を行う場合には、ユーザが、入力部７０を操作して所望の解析又は計測を指定した後、入力部７０の計測ボタン７１２を押下する。ＣＰＵ８０は、入力部７０からの信号を受信して、指定された解析又は計測をデータ解析計測部４０に指示する。データ解析計測部４０は、シネメモリ３１から読み出されたＲＦデータに基づいて、指定されたデータ解析又は計測を行う。データ解析計測部４０において得られたデータ解析結果又は計測結果は、ＤＳＣ５２等を介して表示部６０に出力され、表示部６０において表示される。

コンパレータ３２５は、エンドアドレスレジスタ３２３に格納されているエンドアドレスと、アドレスカウンタ３２４から入力したアドレスとを比較して、アドレスカウンタ３２４から入力されるアドレス情報がエンドアドレスに到達したことを検出すると、ＣＰＵ８０と再生クロック信号生成部３２１とに対して検出結果を通知する。

タッチパネル７２において再生ポインタ７２３が終了ポインタ７２２まで移動すると、シネメモリ再生が終了する。ここで、再び、ＣＰＵ８０がスタートアドレスをスタートアドレスレジスタ３２２に設定することによって、超音波診断画像を連続的にループ再生するシネループ再生を行うようにしても良い。

一般に、硬さ診断においては、病変部を認識するために、動画観察が重要である。例えば、心臓等の拍動において硬化している組織部を診断する場合に、硬化している組織部は、他の正常な組織部に対して動きが遅れる。このような場合に、診断上、動画観察が有効である。

本実施形態によれば、シネメモリ再生において、ライブモードと同一のフレームレートによる動画再生を実現することができるので、被検体が不在の場合であっても、ライブモードと同様の動画観察を行うことができる。また、シネメモリ再生は、画像処理が施されていないＲＦデータを用いて行われるので、シネメモリ再生中において、拡大率、ゲイン、コントラスト、ＳＴＣのパラメータ等を変更しながらＲＯＩを特定し、所望のデータ解析又は計測を行うことができる。ここで、超音波用探触子１０が超音波を送信又は受信するタイミングは、診断箇所（超音波の反射位置）の深度や超音波用探触子１０の走査方式等によって異なるので、シネメモリ３１に格納されているＲＦデータを適切なフレームレートで再生することによって、被検体の動きが忠実に再現される。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置を含む超音波診断システムの構成を示すブロック図である。第２の実施形態に係る超音波診断装置においては、図１に示す第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成に加えて、ＲＦデータ圧縮部９０と、通信部１００とを有している。通信部１００は、ネットワーク５を介してデータ解析計測装置３及びデータ蓄積装置４に接続され、これらの装置との間で通信を行う。

データ蓄積装置４は、患者ＩＤ等の患者情報や検査ＩＤ等の検査情報を管理しており、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハード・ディスク・ドライブ）やファイルサーバ等をデータ蓄積装置４として用いることができる。ネットワーク５としては、例えば、イーサネット（登録商標）等のＬＡＮ（Local Area Network：ローカル・エリア・ネットワーク）、広域ＷＡＮ（Wide Area Network：広域エリア・ネットワーク）、インターネット、又は、無線通信でデータの送受信を行う無線ＬＡＮを用いることができる。

図５においては、Ａ／Ｄ変換器２３又はシネメモリ３１から出力されるＲＦデータが、ＲＦデータ圧縮部９０に入力される。ＲＦデータ圧縮部９０は、ＲＦデータに対してデータ圧縮処理を施す。ＲＦデータ圧縮部９０によってデータ圧縮処理が施されたＲＦデータと、ＣＰＵ８０から出力されるフレームレート情報とが、通信部１００からネットワーク５を介してデータ蓄積装置４に送信される。データ蓄積装置４は、受信したＲＦデータ及びフレームレート情報を蓄積する。

ＲＦデータ圧縮部９０に入力されるＲＦデータは、複数の超音波トランスデューサ１０ａからそれぞれ出力される複数の検出信号を増幅し、該複数の検出信号の遅延量を調節して加算することにより生成されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換することにより得られたデータであっても良いし、複数の超音波トランスデューサ１０ａからそれぞれ出力される複数の検出信号を増幅することにより生成されたＲＦ信号をＡ／Ｄ変換することにより得られたデータであっても良い。

図６は、ＲＦデータ圧縮部の構成を示すブロック図である。ＲＦデータ圧縮部９０は、ＤフリップフロップＦＦ１及びＦＦ２と、差分符号化処理回路９０１と、圧縮演算回路９０２とを含んでいる。なお、本実施形態においては、ＲＦデータが１６ビットであるものとする。

ＲＦデータは、フリップフロップＦＦ１の入力端子Ｄに入力される。フリップフロップＦＦ１の出力信号Ｑ１は、フリップフロップＦＦ２のデータ入力端子Ｄに入力される。また、フリップフロップＦＦ１の出力信号Ｑ１とフリップフロップＦＦ２の出力信号Ｑ２とが、差分符号化処理回路９０１に入力されて、差分符号化処理が行われる。差分符号化処理回路９０１から出力されるデータは、圧縮演算回路９０２に入力され、圧縮演算回路９０２においてデータ圧縮が施された後、圧縮されたデータが通信部１００に出力される。

また、フリップフロップＦＦ１及びＦＦ２のクロック信号入力端子ＣＬＫには、超音波の周波数（駆動信号又は検出信号の周波数）の４〜８倍の周波数を有するサンプリングクロック信号が入力される。サンプリングクロック信号の周波数は、ＲＦデータの差分符号化の効果に影響するので、設計上の条件に応じて決定される。

さらに、フリップフロップＦＦ１及びＦＦ２のリセット端子Ｒには、送信タイミングパルスが入力される。データの送信を行わない場合には、フリップフロップＦＦ１及びＦＦ２をリセットするように送信タイミングパルスが設定される。一方、データの送信を行う場合には、フリップフロップＦＦ１及びＦＦ２を動作させるように送信タイミングパルスが設定されて、フリップフロップＦＦ１及びＦＦ２の出力データＱ１及びＱ２が、差分符号化処理回路９０１に出力される。差分符号化処理回路９０１は、フリップフロップＦＦ１及びＦＦ２の出力データＱ１及びＱ２を用いて、差分符号化処理を行う。

この差分符号化処理においては、Ｄフリップフロップを用いてＮ番目のサンプリング点のデータと（Ｎ−１）番目のサンプリング点のデータとを抽出し、それらの値の差分をとることによって、データに統計的偏りを発生させ、データの値が小さくなるようにしている。

圧縮演算回路９０２は、差分符号化処理されたデータについて、例えば、ランレングスを算出し、ハフマン符号化処理を行うことによって、データの圧縮を行う。あるいは、圧縮演算回路９０２において、差分符号化処理されたデータのビット長を短くし、複数個のデータをパッキングして圧縮データとしても良い。

この超音波診断システムにおいて、データ解析計測装置３にネットワーク５を介して接続されている超音波診断装置２を用いて超音波画像を取得することにより診断を行うことをオンライン診断モードという。一方、超音波診断装置２がネットワーク５に接続されていない状態、又は、超音波診断装置２の電源が投入されていない状態において、データ解析計測装置３において診断を行うことをオフライン診断モードという。

図７は、図５に示す超音波診断システムに含まれているデータ解析計測装置の構成を示すブロック図である。データ解析計測装置３は、再生部３０と、データ解析計測部４０と、画像信号生成部５０と、表示部６０と、入力部７０と、ＣＰＵ８０と、格納部８１と、通信部１００と、ＲＦデータ伸張部１１０とを含んでいる。なお、データ解析計測装置３を、画像処理用ワークステーション又はパーソナル・コンピュータを用いて構成しても良い。

通信部１００は、データ蓄積装置４からネットワークを介して、圧縮されたＲＦデータをフレームレート情報と共に受信し、圧縮されたＲＦデータをＲＦデータ伸張部１１０に出力すると共に、フレームレート情報をシネメモリ３１に出力する。

ＲＦデータ伸張部１１０は、通信部１００から入力される圧縮されたＲＦデータに対して、超音波診断装置２のＲＦデータ圧縮部９０におけるデータ圧縮処理と逆のデータ伸長処理を施す。データ伸長処理が施されたＲＦデータは、シネメモリ３１に出力され、フレームレート情報と共にシネメモリ３１に格納される。シネメモリ３１に格納されているＲＦデータとフレームレート情報とに基づいて、シネメモリ再生を行うことができる。

次に、データ解析計測装置３の入力部７０について説明する。
図２Ｂは、入力部の操作卓におけるボタン配置の例を示す図である。本実施形態においては、操作卓７１に、シネメモリ再生を指示するためのシネ再生ボタン７１１と、ＲＦデータを用いた解析又は計測を指示するための計測ボタン７１２とが設けられている。シネ再生ボタン７１１又は計測ボタン７１２を押下することによって、その指示が、ＣＰＵ８０に通知される。データ解析計測装置３においては、超音波用探触子１０を用いたライブモードでの診断は行われないので、図２Ａに示すようなフリーズボタン７１０は不要である。データ解析計測装置３において、操作卓７１のシネ再生ボタン７１１を押下すると、入力部７０に設けられたタッチパネル上に、図４Ａに示す画面が表示される。入力部の操作については、第１の実施形態において説明したのと同様である。

ここで、図５に示す超音波診断システムのオンライン診断モードにおける動作について、図８を参照しながら説明する。図８は、超音波診断システムのオンライン診断モードにおける動作を示すフローチャートである。

オンライン診断を開始する際には、まず、ステップＳ１０において、超音波診断装置２のユーザの操作に基づいて、患者情報及び検査情報が超音波診断装置２からネットワーク５を介してデータ蓄積装置４に送信され、データ蓄積装置４に蓄積されている検査レコードの内の該当する検査レコードがオープンする。

ステップＳ１１において、超音波診断装置２を用いて、ライブモードによる超音波撮像が行われる。その際に、被検体の超音波診断画像が表示部６０に表示されると共に、生成されたＲＦデータがシネメモリ３１に格納される。

ユーザは、ライブモード又はシネメモリ再生モードによって得られた超音波画像に基づいて、ＲＯＩを特定し、所望のデータ解析又は計測を指示する。データ解析又は計測を指示する際には、ユーザが、操作卓７１の計測ボタン７１２（図２Ａ）を押下する。計測ボタン７１２が押下されると、データ解析計測部４０は、Ａ／Ｄ変換器２３又はシネメモリ３１から出力されるＲＦデータに基づいて、指定されたデータ解析又は計測を行う。

ステップ１２において、Ａ／Ｄ変換器２３又はシネメモリ３１から出力されるＲＦデータは、ＲＦデータ圧縮部９０においてデータ圧縮され、フレームレート情報と共に、超音波診断装置２からネットワーク５を介してデータ蓄積装置４に送信されて、データ蓄積装置４に格納される。これにより、ＲＦデータを患者情報及び検査情報や診断結果と共にネットワーク５上で一元管理することができ、かつ、超音波診断装置２においてデータを蓄積するための記憶容量を低減してコストを抑制することができる。

ステップ１３において、ユーザが検査終了の操作をすると、超音波診断装置２からネットワーク５を介してデータ蓄積装置４に検査終了の旨が送信され、データ蓄積装置４に格納された検査レコードがクローズする。

次に、図５に示す超音波診断システムのオフライン診断モードにおける動作について、図７及び図９を参照しながら説明する。図９は、超音波診断システムのオフライン診断モードにおける動作を示すフローチャートである。

オフライン診断を開始する場合には、まず、ステップＳ２０において、データ解析計測装置３のユーザの操作に基づいて、患者情報及び検査情報がデータ解析計測装置３からネットワーク５を介してデータ蓄積装置４に送信され、データ蓄積装置４に蓄積されている検査レコードの内の該当する検査レコードがオープンする。

ステップＳ２１において、データ解析計測装置３は、該当する検査レコードに含まれている圧縮されたＲＦデータを、フレームレート情報と共に、データ蓄積装置４からネットワーク５を介してロードする。このＲＦデータは、オンライン診断モードにおいて、超音波診断装置２からデータ蓄積装置４に送信されたＲＦデータである。データ解析計測装置３が、データ蓄積装置４からＲＦデータ及びフレームレート情報を取得すると、ＲＦデータ伸張部１１０は、圧縮されたＲＦデータに対して伸張処理を施すことにより、ＲＦデータを伸張する。

ステップＳ２２において、伸張されたＲＦデータは、フレームレート情報と共に、シネメモリ３１に格納され、オンライン診断モードの超音波診断装置２におけるのと同様の処理がされる。即ち、ユーザによる操作卓７１の操作に基づいて、ＲＦデータがシネメモリ３１から読み出され、信号処理部５１、ＤＳＣ５２、画像処理部５３、画像メモリ５４、及び、Ｄ／Ａ変換器５５において処理されることにより、表示部６０に超音波診断画像が表示される。

ユーザは、シネメモリ再生モードによって得られた超音波画像に基づいて、ＲＯＩを特定し、所望のデータ解析又は計測を指示する。データ解析又は計測を指示する際には、ユーザが、操作卓７１の計測ボタン７１２（図２Ｂ）を押下する。計測ボタン７１２が押下されると、データ解析計測部４０は、シネメモリ３１からＲＦデータを読み出して、指定されたデータ解析又は計測を行う。シネメモリ３１から読み出されたＲＦデータは、画像表示処理がされていないので、ＩＭＴ値測定等のデータ解析又は計測に用いるのに好適である。従って、精度の高い診断を実現することできる。

ステップＳ２３において、ユーザが検査終了の操作をすると、データ解析計測装置３からネットワーク５を介してデータ蓄積装置４に検査終了の旨が送信され、データ蓄積装置４に格納された検査レコードがクローズする。

本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置、又は、超音波診断装置によって得られたデータの解析又はデータに基づく計測を行うデータ解析計測装置において利用することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 入力部の操作卓におけるボタン配置の一例を示す図である。 入力部の操作卓におけるボタン配置の他の例を示す図である。 シネメモリ再生部の構成を示すブロック図である。 シネメモリ再生モードにおいてタッチパネル上に表示される画面の一例を示す図である。 シネメモリ再生モードにおいてタッチパネル上に表示される画面の他の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置を含む超音波診断システムの構成を示すブロック図である。 図５に示す超音波診断システムに含まれているＲＦデータ圧縮部の構成を示すブロック図である。 図５に示す超音波診断システムに含まれているデータ解析計測装置の構成を示すブロック図である。 超音波診断システムのオンライン診断モードにおける動作を示すフローチャートである。 超音波診断システムのオフライン診断モードにおける動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１、２ 超音波診断装置
３ データ解析計測装置
４ データ蓄積装置
５ ネットワーク
１０ 超音波用探触子
１０ａ 超音波トランスデューサ
２０ 送受信部
２１ 送信回路
２２ 受信回路
２３ Ａ／Ｄ変換器
３０ 再生部
３１ シネメモリ
３２ シネメモリ再生部
４０ データ解析計測部
５０ 画像信号生成部
５１ 信号処理部
５２ ＤＳＣ
５３ 画像処理部
５４ 画像メモリ
５５ Ｄ／Ａ変換器
６０ 表示部
７０ 入力部
７１ 操作卓
７２ タッチパネル
８０ ＣＰＵ
８１ 格納部
９０ ＲＦデータ圧縮部
１００ 通信部
１１０ ＲＦデータ伸張部
３２１ 再生クロック信号生成部
３２２ スタートアドレスレジスタ
３２３ エンドアドレスレジスタ
３２４ アドレスカウンタ
３２５ コンパレータ
７１０ フリーズボタン
７１１ シネ再生ボタン
７１２ 計測ボタン
７２１ 開始ポインタ
７２２ 終了ポインタ
７２３ 再生ポインタ
７２４ 再生バー
７２５ 実行ボタン
７２６ 停止ボタン
９０１ 差分符号化処理回路
９０２ 圧縮演算回路
ＦＦ１、ＦＦ２ フリップフロップ

Claims (13)

1. 超音波診断装置であって、
   複数の駆動信号に従って超音波を被検体に送信すると共に、該被検体から反射される超音波エコーを受信して複数の検出信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波用探触子と、
   複数の駆動信号を前記超音波用探触子に供給すると共に、複数の検出信号に基づいてＲＦ信号を生成し、該ＲＦ信号をＡ／Ｄ変換してＲＦデータを生成する送受信部と、
   前記送受信部によって生成されたＲＦデータをフレームレートに関する情報と共に格納するシネメモリと、
   前記シネメモリに格納されているフレームレートに関する情報に基づいて、クロック信号の周波数を制御する制御部と、
   前記シネメモリからＲＦデータが読み出される際に、前記クロック信号に同期してＲＦデータのアドレス情報を生成するシネメモリ再生部と、
   前記送受信部によって生成されたＲＦデータ又は前記シネメモリから読み出されたＲＦデータに基づいて、選択された関心領域に関する解析又は計測を行うデータ解析計測部と、
   前記送受信部によって生成されたＲＦデータ又は前記シネメモリから読み出されたＲＦデータに基づいて画像信号を生成する画像信号生成部と、
   前記画像信号生成部によって生成された画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部と、
   を具備する超音波診断装置。
2. 前記送受信部が、前記複数の超音波トランスデューサから送信される超音波が超音波ビームを形成するように、複数の駆動信号の遅延量を調節して前記超音波用探触子に供給する、請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記送受信部が、前記複数の超音波トランスデューサから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように、複数の駆動信号を前記超音波用探触子に供給する、請求項１記載の超音波診断装置。
4. 前記送受信部が、前記複数の超音波トランスデューサから出力される複数の検出信号を増幅し、該複数の検出信号の遅延量を調節して加算することによりＲＦ信号を生成する、請求項２又は３記載の超音波診断装置。
5. 前記送受信部が、前記複数の超音波トランスデューサから出力される複数の検出信号を増幅することによりＲＦ信号を生成する、請求項２又は３記載の超音波診断装置。
6. 前記送受信部が、複数の異なる時刻に超音波を受信して得られた複数の検出信号に基づいて波面合成を行うことによりＲＦ信号を生成する、請求項３記載の超音波診断装置。
7. 前記シネメモリからＲＦデータを読み出して動画を再生する場合に、所望の再生開始点及び／又は再生終了点を設定するために用いられる入力部をさらに具備し、
   前記制御部が、前記入力部を用いて設定された再生開始点及び／又は再生終了点に従って、前記シネメモリからＲＦデータを読み出す際のアドレスの範囲を指定する情報を前記シネメモリ再生部に出力する、請求項１〜６のいずれか１項記載の超音波診断装置。
8. 前記送受信部によって生成されたＲＦデータを、差分符号化処理を含むデータ圧縮方式によって圧縮するＲＦデータ圧縮部と、
   前記ＲＦデータ圧縮部によって圧縮されたＲＦデータをフレームレートに関する情報と共にネットワークを介して外部の装置に送信する通信部と、
   をさらに具備する請求項１〜７のいずれか１項記載の超音波診断装置。
9. 超音波を受信して得られた複数の検出信号に基づいてＲＦ信号を生成し、該ＲＦ信号をＡ／Ｄ変換してＲＦデータを生成し、該ＲＦデータを圧縮してフレームレートに関する情報と共に送信する超音波診断装置、及び、圧縮されたＲＦデータをフレームレートに関する情報と共に蓄積するデータ蓄積装置にネットワークを介して接続されるデータ解析計測装置であって、
   前記データ蓄積装置からネットワークを介して圧縮されたＲＦデータをフレームレートに関する情報と共に受信する通信部と、
   前記通信部によって受信された圧縮されたＲＦデータを伸張するデータ伸張部と、
   前記データ伸張部によって伸張されたＲＦデータをフレームレートに関する情報と共に格納するシネメモリと、
   前記シネメモリに格納されているフレームレートに関する情報に基づいて、クロック信号の周波数を制御する制御部と、
   前記シネメモリからＲＦデータが読み出される際に、前記クロック信号に同期してＲＦデータのアドレス情報を生成するシネメモリ再生部と、
   前記シネメモリから読み出されたＲＦデータに基づいて、選択された関心領域に関する解析又は計測を行うデータ解析計測部と、
   前記シネメモリから読み出されたＲＦデータに基づいて画像信号を生成する画像信号生成部と、
   前記画像信号生成部によって生成された画像信号に基づいて超音波画像を表示する表示部と、
   を具備するデータ解析計測装置。
10. 前記ＲＦ信号が、超音波を受信して得られた複数の検出信号を増幅し、該複数の検出信号の遅延量を調節して加算することにより生成されたものである、請求項９記載のデータ解析計測装置。
11. 前記ＲＦ信号が、超音波を受信して得られた複数の検出信号を増幅することにより生成されたものである、請求項９記載のデータ解析計測装置。
12. 前記ＲＦ信号が、複数の異なる時刻に超音波を受信して得られた複数の検出信号に基づいて波面合成を行うことにより生成されたものである、請求項９記載のデータ解析計測装置。
13. 前記シネメモリからＲＦデータを読み出して動画を再生する場合に、所望の再生開始点及び／又は再生終了点を設定するために用いられる入力部をさらに具備し、
    前記制御部が、前記入力部を用いて設定された再生開始点及び／又は再生終了点に従って、前記シネメモリからＲＦデータを読み出す際のアドレスの範囲を指定する情報を前記シネメモリ再生部に出力する、請求項９〜１２のいずれか１項記載のデータ解析計測装置。

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