JP2000163364A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】汎用的なデータ伝送路を介して相互に接続され
た複数のユニット間において自由度の高いデータフロー
を実現する超音波診断装置を提供すること 【解決手段】 超音波プローブユニット，送信／受信ユ
ニット，血流解析ユニット，システムメモリユニット，
表示処理ユニット，表示モニタユニット，及びＣＰＵユ
ニット等の複数のユニットが特定のデータ伝送路を介し
て相互に接続されて成る超音波診断装置において、デー
タ伝送路に接続されるユニットは、ユニット間のデータ
フロー情報及びデータ処理情報が記述されたヘッダ情報
を付加して他のユニットにデータを転送するデータ転送
手段と、他のユニットから転送されて来たデータに付加
されたヘッダ情報を参照し、そのデータ処理情報に基づ
いて当該データを処理するデータ処理手段と、を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の断面を超
音波で走査して得られる受信信号に含まれる位相情報と
振幅情報との少なくとも一方に基づいて超音波画像を生
成する超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られている超音波診断装置
は、信号処理や画像処理の内容に応じて分割された複数
のユニットから構成されているのが一般的である。これ
らのユニットは、信号処理や画像処理の流れに沿った順
序で接続されている。

【０００３】ユニット間のインターフェースは、ユニッ
トの接続順序に応じた固定的なものが装備されており、
あるユニットは、インターフェースを介してリアルタイ
ムで入力される画像信号等を所定のタイミング信号に従
って処理し、その処理結果を次段のユニットに出力す
る。このようにして従来の超音波診断装置では、一連の
処理がパイプライン的に行われる。

【０００４】図６は、従来の超音波診断装置の概略構成
を示すブロック図である。

【０００５】同図に示すように、この超音波診断装置
は、超音波プローブ１００，レートパルス発生回路１０
１，送信制御回路１０２，受信制御回路１０３，レシー
バ１０４，ＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）１０
５，エンコーダ１０６，モニタ１０７，血流解析ユニッ
ト１０８，ＣＰＵ１０９の複数のユニットにより構成さ
れている。

【０００６】図示しない操作パネル等によりオペレータ
が超音波スキャンのための所定の操作入力を行うと、Ｃ
ＰＵ１０９はこの操作入力を処理し、超音波スキャンに
必要なパラメータを各ユニットに設定する。この設定に
従って、まずレートパルス発生回路１０１は、超音波送
受信のための基本信号（レートパルス）を生成する。送
信制御回路１０２は、この基本信号に基づく超音波パル
スを発生するように超音波プローブ１００を駆動する。
これにより超音波プローブ１００から超音波パルスが被
検体に向けて送信される。

【０００７】超音波プローブ１００は、送信した超音波
パルスの反射波を受信する。受信制御回路１０３は、超
音波プローブ１００が受信した信号をレシーバ１０４及
び血流解析ユニット１０８に出力する。図７に示すよう
に、ビームフォーマーと呼ばれる受信制御回路１０３
は、超音波プローブ１００からの受波信号を増幅するプ
リアンプ１１０と、該増幅された電気信号をアナログか
らデジタルに変換するＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１１
１と、ＡＤＣ１１１から得られたデジタル信号を遅延処
理する遅延回路１１２と、各遅延回路１１２からの出力
を加算する加算器１１３と、により構成されており、超
音波プローブ１００の各超音波振動素子に対応して所定
の遅延量が与えられた受信信号から所定の指向特性が与
えられた超音波受信信号が得られる。

【０００８】レシーバ１０４は受信信号に対し直交検
波，包絡線検波，フィルタ処理，およびエッジ強調など
の所要の信号処理を施し、その信号処理結果、例えばＢ
モード画像信号を次段のＤＳＣ１０５に出力する。

【０００９】血流解析ユニット１０８は、ＭＴＩフィル
タ処理や自己相関処理等の信号処理によって流速，パワ
ー，又は分散などの２次元の血流信号を生成する。ま
た、血流解析ユニット１０８内に設けられているＦＦＴ
ユニットは流速分布を算出する。これら血流解析ユニッ
ト１０８による信号処理結果は、ＤＳＣ１０５に送られ
るとともに同ＤＳＣ１０５においてレシーバ１０４から
出力されるＢモード画像信号に重畳され、２次元画像に
展開される。この２次元画像はエンコーダ１０６により
ＴＶモニタ等で表示可能なビデオ信号に変換されたの
ち、モニタ１０７によって表示される。

【００１０】上述した従来の超音波診断装置には、以下
のような問題点がある。

【００１１】（１）超音波スキャン，信号処理，表示処
理といった一連の処理が密に結合しており、上述したよ
うにパイプライン的に行われる。このため、新たな機能
を追加して性能の向上を図ることが困難である。

【００１２】（２）インターフェース規約に制限されて
ユニット構成が固定的であり、装置のサイズ縮小やコス
ト低減が行いにくい。

【００１３】（３）ユニット間のデータフローも固定的
であり、各ユニットから任意にデータを取り出すことが
困難である。超音波スキャンによって得られた信号や画
像を表すデータは、その処理過程において各々のユニッ
ト内のメモリに分散的に蓄えられる。通常の画像表示で
はない特別の処理のためにユニットから所望のデータを
取り出すには、通常の画像表示のための信号線とは別
に、例えばＣＰＵからの読み出しのための信号線を別途
設けることが必要となる。なお、各ユニットのメモリに
信号や画像が分散することは、装置コスト低減の観点か
らも好ましくない。

【００１４】（４）特定のユニットに例えば故障などが
発生した場合、ユニット自体を交換しない限り、そのユ
ニットによる機能（例えば血流解析ユニットによる血流
表示）を提供できない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
を考慮してなされたものであり、その目的は、汎用的な
データ伝送路を介して相互に接続された複数のユニット
間において自由度の高いデータフローを実現できる超音
波診断装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の超音波診断装置は以下のよう
に構成されている。

【００１７】（１）本発明の超音波診断装置は、被検体
に超音波を送波するとともにその反射波を受波し、該反
射波の受波信号を出力する超音波プローブと、前記超音
波プローブから出力された受波信号に基づくＲＦデータ
を生成するビームフォーマユニットと、前記ＲＦデータ
に基づく検波データを生成するレシーバユニットと、前
記検波データに基づく画像データを生成するスキャンコ
ンバータユニットと、前記ビームフォーマユニット、レ
シーバユニット、およびスキャンコンバータユニットに
接続され、前記ＲＦデータ、検波データ、及び画像デー
タを各ユニット間で転送するバスと、前記各ユニット間
におけるデータフローを制御する制御手段と、を具備す
ることを特徴とする。

【００１８】（２）本発明の超音波診断装置は、上記
（１）に記載の装置であって、且つ前記バスに接続さ
れ、前記ＲＦデータから超音波ドプラ法に基づくドプラ
データを生成する第１のドプラユニットをさらに具備す
ることを特徴とする。

【００１９】（３）本発明の超音波診断装置は、上記
（１）に記載の装置であって、且つ前記バスに接続さ
れ、前記ＲＦデータから超音波カラードプラ法に基づく
移動物体の２次元のドプラデータを生成する第２のドプ
ラユニットをさらに具備することを特徴とする。

【００２０】（４）本発明の超音波診断装置は、超音波
プローブ，送信／受信制御ユニット，血流解析ユニッ
ト，システムメモリ，表示処理回路，表示モニタ，及び
ＣＰＵを含む複数のユニットが特定のデータ伝送路を介
して相互に接続されて成る超音波診断装置において、前
記データ伝送路に接続される各ユニットは、前記データ
伝送路上におけるユニット間のデータフロー情報，及び
データ処理情報の少なくとも一方が記述されたヘッダ情
報を付加して他のユニットにデータを転送するデータ転
送手段と、他のユニットから転送されて来たデータに付
加された前記ヘッダ情報を参照し、そのデータ処理情報
に基づいて当該データを処理するデータ処理手段とを具
備することを特徴とする。

【００２１】（５）本発明の超音波診断装置は、上記
（４）に記載の装置であって、且つ前記データ伝送路
は、互いにプロトコルが異なる複数のバスにより構成さ
れることを特徴とする。

【００２２】（６）本発明の超音波診断装置は、上記
（４）に記載の装置であって、且つ前記データ伝送路
は、少なくとも２つの以上の物理バスから成る１つの論
理バスであることを特徴とする。

【００２３】（７）本発明の超音波診断装置は、被検体
に超音波を送信するとともにその反射波を受波し、該反
射波の受波信号を出力する複数の超音波振動子を備えた
超音波プローブと、前記超音波プローブから出力された
信号に遅延加算処理をする遅延加算回路と、前記遅延加
算処理信号に直交検波を施し、複素表現の直交検波信号
を出力する直交検波回路と、信号の伝達を行うバスと、
前記バスを介して送られてきた前記直交検波信号に基づ
いて包絡線検波信号を生成する包絡線検波回路と、前記
バスを介して送られてきた前記直交検波信号に基づいて
ＣＦＭデータを生成するＣＦＭ処理回路と、前記バスを
介して送られてきた前記包絡線検波信号及びＣＦＭデー
タに基づいて表示画像データを生成する画像処理回路
と、を具備することを特徴とする。

【００２４】（８）本発明の超音波診断装置は、被検体
に超音波を送信するとともにその反射波を受波し、該反
射波の受波信号を出力する複数の超音波振動子を備えた
超音波プローブと、前記超音波プローブから出力された
信号に遅延加算処理をする遅延加算回路を備えた受信制
御手段と、信号の伝達を行うバスと、前記バスを介して
送られてきた前記受信制御手段の出力に基づいて包絡線
検波信号を生成する包絡線検波回路と、前記バスを介し
て送られてきた前記受信制御手段の出力に基づいてＣＦ
Ｍデータを生成するＣＦＭ処理回路と、前記バスを介し
て送られてきたデータに基づいて各種の演算処理を行う
演算処理回路であって、且つ、前記ＣＦＭ処理回路が故
障した際に前記受信制御手段の出力に基づいてＣＦＭデ
ータを生成する演算処理回路と、を具備することを特徴
とする。

【００２５】（９）本発明の超音波診断装置は、上記
（８）に記載の装置であって、且つ前記演算処理回路
は、フラッシュエコー処理、カラードプラにおける加速
度パラメータの算出処理、パラメータ画像処理、弾性イ
メージング処理、近距離固定ノイズ除去処理、周波数依
存性減衰イメージング処理のうちの少なくとも一つの処
理を行うことを特徴とする。

【００２６】（１０）本発明の超音波診断装置は、被検
体に超音波を送信するとともにその反射波を受波し、該
反射波の受波信号を出力する複数の超音波振動子を備え
た超音波プローブと、前記超音波プローブから出力され
た信号に遅延加算処理をする遅延加算回路を備えた受信
制御手段と、信号の伝達を行うバスと、前記バスを介し
て送られてきた前記受信制御手段の出力に基づいて包絡
線検波信号を生成する包絡線検波回路と、前記バスを介
して送られてきた前記受信制御手段の出力に基づいてＣ
ＦＭデータを生成するＣＦＭ処理回路と、前記バスを介
して送られてきたデータに基づいて各種の演算処理を行
う演算処理回路であって、且つ、前記包絡線検波回路が
故障した際に前記受信制御手段の出力に基づいて包絡線
検波信号を生成する演算処理回路と、を具備することを
特徴とする。

【００２７】（１１）本発明の超音波診断装置は、上記
（１０）に記載の装置であって、且つ前記演算処理回路
は、フラッシュエコー処理、カラードプラにおける加速
度パラメータの算出処理、パラメータ画像処理、弾性イ
メージング処理、近距離固定ノイズ除去処理、周波数依
存性減衰イメージング処理のうちの少なくとも一つの処
理を行うことを特徴とする。

【００２８】（１２）本発明の超音波診断装置は、被検
体に超音波を送信するとともにその反射波を受波し、該
反射波の受波信号を出力する複数の超音波振動子を備え
た超音波プローブと、前記超音波プローブから出力され
た信号に遅延加算処理をする遅延加算回路を備えた受信
制御手段と、信号の伝達を行うバスと、前記バスを介し
て送られてきた前記受信制御手段の出力に基づいて包絡
線検波信号を生成する包絡線検波回路と、前記バスを介
して送られてきた前記受信制御手段の出力に基づいてＣ
ＦＭデータを生成するＣＦＭ処理回路と、前記バスを介
して送られてきた前記包絡線検波信号及びＣＦＭデータ
に基づいて表示画像データを生成する画像処理回路と、
を具備することを特徴とする。

【００２９】（１３）本発明の超音波診断装置は、上記
（１２）に記載の装置であって、且つ前記包絡線検波回
路及びＣＦＭ処理回路は、前記受信制御手段から送られ
てきたＲＦデータを処理することを特徴とする。

【００３０】（１４）本発明の超音波診断装置は、上記
（１２）に記載の装置であって、且つ前記受信制御手段
は直交検波処理回路を備え、前記包絡線検波回路及びＣ
ＦＭ処理回路は、前記受信制御手段から送られてきた複
素表現の直交検波信号を処理することを特徴とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。

【００３２】（第１実施形態）図１は本発明の第１実施
形態に係る超音波診断装置の概略構成を示すブロック図
である。同図に示すように、この超音波診断装置は、超
音波プローブ１，レートパルス発生ユニット２，送信制
御ユニット３，受信制御ユニット４，ＤＳＣ（デジタル
スキャンコンバータ）ユニット５，エンコーダ６，モニ
タ７，レシーバユニット８，血流解析ユニット９，ＣＰ
Ｕユニット１０の複数のユニットにより構成されてい
る。個々のユニット自体の基本機能は従来技術のものと
同様である。

【００３３】超音波プローブ１は、被検体に超音波を送
波するとともにその反射波を受波し、該反射波の電気信
号を出力する。

【００３４】受信制御ユニット４は、超音波プローブ１
が受波した反射波の電気信号に基づくＲＦデータを生成
するビームフォーマユニットとして設けられており、超
音波振動子の各チャネルに対応するプリアンプ、Ａ／Ｄ
コンバータ、及び遅延回路と、各遅延回路から出力され
た信号を加算する加算器とからなる。ＲＦデータは、超
音波送信周波数による変調を受けた信号、あるいは、超
音波受信参照周波数で直交検波を行った後の出力信号で
ある。ＲＦデータのビット幅は１６〜１８ビットであ
る。帯域幅は、使用される超音波プローブや超音波送信
周波数に応じて異なるが、通常、２〜１０ＭＨｚ程度で
ある。

【００３５】レシーバユニット８は、受信制御ユニット
４から出力されたＲＦデータに包絡線検波を行い、組織
形態情報画像（Ｂモード画像）用の信号を生成するユニ
ットである。レシーバユニット８は、包絡線検波を行う
包絡線検波回路を備えている。包絡線検波処理では、ビ
ームフォーマから出力されたＲＦ信号を包絡線検波し、
この検波信号に対数圧縮処理した８〜１２ビットのデー
タを出力する。

【００３６】血流解析ユニット９は、直交検波回路、Ｆ
ＦＴ回路、ＣＦＭ回路を備えている。直交検波回路は、
ミキサ、フェーズシフタ、及びローパスフィルタ等を備
えており、ＲＦデータに直交検波処理を施し、複素表現
の検波信号としてそれぞれ１６ビットのＩ(In phase)信
号及びＱ(Quadrature phase)信号を求めて出力する。

【００３７】ＦＦＴ回路は、Ｉ信号、Ｑ信号を周波数解
析（ＦＦＴ）処理することによりＦＦＴデータを生成す
る。このＦＦＴデータは血流信号のパワーと方向を表す
信号であって、そのビット幅は１６ビットである。所定
のＦＦＴ条件に応じて、周波数分解能を規定する３２〜
５１２サンプルが用いられる。

【００３８】ＣＦＭ回路は、Ｉ信号、Ｑ信号に対し自己
相関演算法を適用し、血流等の移動物体の速度、パワ
ー、または分散を示すＣＦＭデータを生成する。ここ
で、パワーデータは、速度／分散と同時に演算されるも
のと、パワードプラ法により演算されるものとに大別さ
れる。パワードプラ法は、通常、血流方向を識別できな
いが、自己相関演算後の、符号を用いた方向付きパワー
ドプラ法も知られている。

【００３９】カラーデータのビット幅は通常８ビットで
あるが、パワーデータでは１６ビットとする場合もあ
る。速度などの方向を示すデータには、符号の１ビット
が割り当てられるのが一般的である。

【００４０】ＤＳＣユニット５は、画像データを生成す
るスキャンコンバータユニットである。画像データは、
検波データ、ＦＦＴデータ、又はＣＦＭデータがスキャ
ンコンバータにより画像変換処理されて得られるデータ
である。これらのデータは、通常、５１２×５１２ピク
セルの画像データに変換される。データ幅は８〜１２ビ
ットである。

【００４１】上述したビームフォーマユニット、レシー
バユニット、血流解析ユニット、およびスキャンコンバ
ータユニットがバス１に接続されており、上記ＲＦデー
タ、検波データ、ドプラデータ及び画像データが各ユニ
ット間で転送されるものとなっている。そして、各ユニ
ット間におけるデータフローがＣＰＵユニット１０によ
り制御される。

【００４２】データ伝送路としてのバス１は、特定のシ
ステム（ＣＰＵ）に依存しない汎用的なバス、例えばＰ
ＣＩ（Peripheral Component Interconnect）規格のバ
スである。なお、本発明がこのＰＣＩバスのみに限定さ
れないことは言うまでも無い。

【００４３】超音波スキャンによって得られたデータ
は、全てバス１を経由してユニット間を転送される。こ
のため、バス上における異種のデータ転送が同時に起こ
りコンフリクトが発生することの無いよう、バス１には
アービトレーションを行う調停回路（アービター；不図
示）が設けられる。また、バス１は所要のデータ転送を
賄うことができる程度の高いデータ転送レートを有して
おり、データ幅よりも広いバス幅を有する。あるいは、
バス１はデータ収集レートよりも高速なクロックで動作
する。

【００４４】ここで、バス１とローカルバスとの具体的
な接続に関する実施形態について説明する。

【００４５】図２は、図１に示した回路構成における、
バス１とローカルバスとの接続構成を示すブロック図で
ある。同図に示すように、バス１は、ブリッジ２０を介
してローカルバス３０と接続されている。このローカル
バス３０には、信号処理ユニットとしてＤＳＰ（デジタ
ルシグナルプロセッサ）ユニット２２と、処理データを
一時的に記憶するメモリユニット２１と、ローカルバス
３０のアクセス権の調停を行うコントローラユニット２
３が接続されている。ブリッジ２０は、バス１（ここで
はＰＣＩバス）とローカルバス３０とのプロトコル変換
を行う。

【００４６】さて、バス１に接続された各ユニットは、
バス１上におけるユニット間のデータフロー情報及びデ
ータ処理情報が記述されたヘッダ情報を付加して他のユ
ニットにデータを転送するデータ転送手段を備えてい
る。

【００４７】データフロー情報は、バス１上におけるユ
ニット間のデータの流れを表す情報である。具体的に
は、あるユニット（例えばＣＰＵ）が所定のユニットに
対し処理を指示し、その結果をさらに別のユニットに送
るような場合に利用される、ユニットのアドレス情報や
バッファサイズ情報である。尚、バッファサイズ情報と
は、転送される制御データと実データのサイズを示す情
報である。このデータフロー情報のフォーマット（デー
タ構造）は任意であるが、バス１に接続されるユニット
間で統一されていることが望ましい。

【００４８】データ処理情報は、そのユニットがデータ
をどのように処理すれば良いかを表す情報である。デー
タ処理情報のフォーマットも任意であり、また、バス１
に接続されるユニット間で統一されていることが望まし
い。

【００４９】各ユニットは、このようなデータ転送手段
に加え、他のユニットから転送されて来たデータに付加
されたヘッダ情報を参照し、そのデータ処理情報に基づ
いて当該データを処理するデータ処理手段を備える。

【００５０】以上のように構成された本実施形態の動作
を説明する。

【００５１】まず、バス１におけるデータ転送制御のた
めの初期設定が行われる。この初期設定は本実施形態の
超音波診断装置の電源投入時、又は装置のシステム再設
定時において行われる。この初期設定において、ＣＰＵ
ユニット１０は、バス１に接続されている全てのユニッ
トに対し、データ転送先のアドレス情報及びバッファサ
イズ情報を設定する。各ユニットは、バス１上の任意の
アドレスにマッピングされ、自ユニットからの出力デー
タの転送先アドレスが与えられることになる。

【００５２】そして、ＣＰＵユニット１０からの制御に
より、レートパルス発生ユニット２は、超音波送受信の
ための基本信号（レートパルス）を生成する。送信制御
ユニット３は、この基本信号に基づく超音波パルスを発
生するように超音波プローブ１を駆動する。これにより
超音波プローブ１から超音波パルスが被検体に向けて送
信される。

【００５３】また超音波プローブ１は、先に送信された
超音波パルスの反射波を受信する。ここで、受信制御ユ
ニット４は、超音波プローブ１が受波した反射波の電気
信号に基づくＲＦデータを生成し、該ＲＦデータをバス
１を介してレシーバユニット８に転送する。すなわち、
受信制御ユニット４は、データフロー情報にレシーバユ
ニット８のアドレスを指定し、このヘッダ情報をＲＦデ
ータに付加してレシーバユニット８に転送する。これに
より、レシーバユニット８はＢモード表示のために必要
なＲＦデータを取得する。また、受信制御ユニット４
は、データフロー情報に血流解析ユニット９のアドレス
を指定し、このヘッダ情報をＲＦデータに付加して血流
解析ユニット９に転送する。これにより、血流解析ユニ
ット９は、血流解析のためのデータを取得する。

【００５４】レシーバユニット８は、送られてきたＲＦ
データに対し、包絡線検波，フィルタ処理，およびエッ
ジ強調など、Ｂモード表示のための所要の信号処理を施
して検波データを得、これをバス１を介してＤＳＣユニ
ット５に転送する。

【００５５】一方、血流解析ユニット９は、２次元の血
流信号の生成のための流速，パワー，又は分散などのＣ
ＦＭデータを、ＭＴＩフィルタ処理や自己相関処理等の
信号処理によって生成する。また、ＦＦＴユニットは流
速分布を算出する。ＣＦＭデータ及びＦＦＴデータは、
バス１を介してＤＳＣユニット５に転送され、ここでレ
シーバユニット８から転送されたＢモード画像信号に重
畳され、２次元画像に展開される。この２次元画像はエ
ンコーダ６によりＴＶモニタ等で表示可能なＳＶＧＡや
ＮＴＳＣなどの規格に準拠した信号に変換されたのち、
モニタ７によって表示される。なお、ＬＣＤなどのディ
ジタル信号インターフェースが設けられていても良い。

【００５６】このような本実施形態の超音波診断装置に
よれば、次のような機能が実現可能となる。

【００５７】（１）システムメモリを利用したイメージ
メモリ機能 超音波スキャン時に収集された、例えばレシーバユニッ
ト８からの出力信号等のデータや、このデータに基づい
てＤＳＣユニット５により生成された超音波画像の画像
データ等を、バス１を介してＣＰＵユニット１０が管理
するシステムメモリ（不図示）に転送することで以下に
述べるような種々の機能が実現可能となる。

【００５８】［再処理］超音波データ又は画像データを
記憶するシステムメモリから特定の記憶データを読み出
してユニットに転送し、前回とは異なるパラメータを与
えて画像処理等を再度行なわせるといったことが可能に
なる。なお、前回と同一のパラメータを与えて再処理
（単なる再生）を行わせても良いことは勿論である。

【００５９】より具体的には、カラーデータ演算のため
のＲＦデータをＣＰＵユニット１０に取り込みながらパ
ワードプラモードの演算を行って血流画像を表示させ
る。例えばフリーズ後に、パワーではなく速度／分散モ
ードで再演算を行わせることで、異なるパラメータによ
る血流画像を表示させることができる。あるいは、カラ
ー演算としてＦＦＴ法を適用することも考えられる。

【００６０】［演算処理ユニット共有］共通する処理
は、バス上に接続される演算処理ユニット又はＣＰＵに
より一括して行わせることができるようになる。

【００６１】例えば、以下（Ａ）と（Ｂ）の両者は、同
一の演算処理ユニット又はＣＰＵにより処理させること
が可能となる。

【００６２】（Ａ）フラッシュエコーイメージング(Fla
sh Echo Imaging)法 超音波造影剤は、生体内にて高強度の超音波パルスによ
り破壊される。フラッシュエコーイメージング法では、
弱強度の超音波パルスを用いた場合の超音波スキャンに
より得られた画像信号と、高強度の超音波パルスを用い
た場合の超音波スキャンにより得られた画像信号との差
分を求め、超音波造影剤が蓄積された部位のみを画像化
する。

【００６３】具体的には、ＤＳＣユニット５のメモリに
記憶された造影剤の泡破壊前の超音波画像と泡破壊後の
超音波画像とをバス１を介して読み出し、これらの画像
間で減算処理をし、その結果をＤＳＣユニット５に送
る。

【００６４】（Ｂ）カラードプラ法における加速度パラ
メータ算出 カラー演算結果により得られた現在の速度データと１フ
レーム前の速度データとの差分を求め、加速度パラメー
タを算出する。

【００６５】具体的には、血流解析ユニット９からバス
１を介して送られてきた時相の異なるＣＦＭデータにつ
いて差分処理をし、加速度パラメータを求めてＤＳＣユ
ニット５に送る。

【００６６】［血流解析ユニットをＣＰＵで代替］超音
波スキャン時において、得られたデータをシステムメモ
リに転送し、このデータを参照して血流解析ユニット９
が担うＣＦＭ（カラーフローマッピング）演算及びＦＦ
Ｔ演算（周波数解析演算）をＣＰＵユニット１０が行
い、その演算結果をバス１を介して次段のユニット（例
えばＤＳＣユニット５）に転送するといった処理が可能
になる。これにより血流解析ユニット９をＣＰＵユニッ
ト１０で代替して血流データを表示させることが可能と
なる。

【００６７】また、超音波スキャン時においては血流デ
ータを表示せず（あるいは低フレームレートで表示）、
例えば表示フリーズをオペレータが指示した時点で初め
てＣＰＵユニット１０がシステムメモリからデータを参
照して上記ＣＦＭ演算を行い、血流データを高速に表示
する（又は高フレームレートで表示）といった処理も実
現可能になる。これにより、ＣＰＵユニット１０に対す
る負荷を適切に分散させることができ、装置を安定して
動作させることができる。なお、上記ＣＦＭ演算のみな
らず、ＦＦＴ演算についても同様である。

【００６８】ＣＰＵユニット１０により代替可能である
のは血流解析ユニット９のみではない。例えば、システ
ムメモリに転送されたデータをＣＰＵユニット１０が参
照し、表示処理のための演算を行うことで、ＤＳＣユニ
ット５の機能をＣＰＵユニット１０に代替させても良
い。

【００６９】［データ間引き］上述したようなイメージ
メモリ機能を実施するにあたっては、所要の画質が得ら
れることを条件に、超音波ラスタ１ライン分のデータ量
が常に一定あるいはそれ以下となるようデータの「間引
き」を行うことで、バス１への負荷を軽減することが好
ましい。

【００７０】（２）ハードウェア構成を容易に変更する
機能 ［ユニットの追加及びアップグレード（刷新）］システ
ムの機能追加に伴うユニットの追加やアップグレード
は、インターフェースが統一であるため容易である。

【００７１】受信制御ユニット４（ビームフォーマユニ
ット）から出力されるＲＦデータを、レシーバユニット
８（検波ユニット）により処理される前にバス１を介し
て取り出し、追加的な演算ユニットに供給して処理する
ことが有用である。

【００７２】［パラメータ画像表示］バス１に追加され
る演算ユニット（ＣＰＵユニット１０により代替しても
良い）により、ＲＦデータに対して所定のＲＯＩ(Regio
n Of Interest)を設定し、このＲＯＩ内に含まれる信号
帯域の積分値(Integrated backscatter)を算出する。Ｒ
ＯＩを移動し、ビームの各深さにおいて求めた積分値を
ＤＳＣユニット５に転送し画像化する。ノイズ低減のた
めにフィルタ処理が必要とされる場合は、求めた積分値
を検波ユニットであるレシーバユニット８に転送し、こ
のレシーバユニット８によってフィルタ処理を行わせる
事が可能である。この場合は包絡線検波、対数圧縮演算
等は不要であるからヘッダ情報にこれらの処理を行わな
い旨の設定を行う必要がある。レシーバユニット８によ
りフィルタ処理が施された積分値は、ＤＳＣユニット５
に転送し、画像化する。

【００７３】［弾性イメージング］組織を押圧した前後
のデータの相互補間を計算することにより組織の弾性
（弾性パラメータ）を求め、これをＤＳＣユニット５に
転送して画像化することで弾性パラメータ画像を得るこ
ともできる。フィルタ処理によるノイズ低減が必要とさ
れる場合は上記と同様である。

【００７４】この処理はＲＦデータに基づいて行われ、
ＣＰＵユニット１０で弾性イメージング処理を行った
後、その処理結果をＤＳＣユニット５に送る。

【００７５】［周波数依存性減衰イメージング］生体組
織内において、超音波信号の強度は信号周波数が高くな
るにつれて減衰量が大きくなる。また、疾患により軟部
組織が硬化した場合についても減衰量は大きくなる。例
えばゼロクロス法を適用し、ＲＦデータがゼロを通過す
る回数を深さ毎に計測する。これにより超音波信号の平
均周波数を推定して２次元画像化する。得られた画像は
周波数依存性の減衰を視覚的に表す。ゼロクロス法以外
にも、ＦＦＴによりスペクトラムの傾きを算出する方法
も適用可能である。

【００７６】この処理はＲＦデータに基づいて行われ、
ＣＰＵユニット１０で周波数依存性減衰イメージング処
理を行った後、その処理結果をＤＳＣユニット５に送
る。

【００７７】［近距離固定ノイズ除去］セクタ電子走査
型の超音波プローブを用いて例えば心臓をイメージング
する場合、肋骨やプローブハウジングなどで多重反射が
起こり、プローブ近傍に固定ノイズが発生する場合があ
る。このノイズはＤＣ成分に近いため、ＲＦデータをフ
レーム方向に低域除去フィルタ処理することでこれを除
去できる。このノイズ除去処理を前処理として行ったの
ち、通常のイメージング処理を行わせることにより、高
画質の画像を提供できる。なお、このノイズ除去処理は
腹部のイメージングには不要である。

【００７８】この処理はＲＦデータに基づいて行われ、
ＣＰＵユニット１０で低域除去フィルタ処理を行った
後、その処理結果をレシーバユニット８に送る。レシー
バユニット８は、その低域除去後の信号に包絡線検波処
理をしてＤＳＣユニット５に送る。

【００７９】なお、従来の装置はユニットの接続順序は
固定であることについては既に述べたが、本発明の超音
波診断装置では、複数のユニットがバス１に接続され、
データフロー情報に基づくデータ転送が行われるので、
ユニットの接続順序は任意であり、個々のユニットによ
る処理の順序等を容易に変更できる。

【００８０】［故障時］電源投入時やユーザからの指示
によって行われる故障診断処理の結果に応じて、ハード
ウェア構成（ここではユニットの接続構成）を動的に変
更することができるようになる。例えば、従来の装置で
あれば、特定のユニットが故障した場合、超音波診断装
置が全く使用不能になってしまうが、本発明の超音波診
断装置では、バス１に接続されている所定のユニットを
切り離すことでハードウェア構成を動的に変更できる。
これにより、装置が提供する一部の機能が制限されるも
のの装置全体が使用不能とはなることを回避できる。ま
た、故障したユニットを上述したように他のユニット
（例えばＣＰＵユニット１０）に代替させても良い。こ
の場合、故障したユニットのデータ転送先のアドレスを
動的に変更すれば良い。

【００８１】以上説明したように、第１実施形態によれ
ば、汎用的なＰＣＩバスを介して相互に接続された複数
のユニット間において自由度の高いデータフローを実現
できる。

【００８２】（第２実施形態）次に、本発明の第２実施
形態を説明する。

【００８３】上述した第１実施形態の超音波診断装置
は、単一のバスに対してユニットがバス接続されたもの
であった。第２実施形態の超音波診断装置は、２つのバ
スに対してユニットがバス接続されており、この点にお
いて第１実施形態とは構成が異なっている。

【００８４】図３は、第２実施形態に係る超音波診断装
置の概略構成を示すブロック図である。同図に示すよう
に、この超音波診断装置は、第１実施形態と同様のユニ
ットを有しているが、受信制御ユニット４，ＤＳＣユニ
ット５，レシーバユニット８，血流解析ユニット９，及
びＣＰＵユニット１０がバス１に接続され、且つ受信制
御ユニット４を除くＤＳＣユニット５，レシーバユニッ
ト８，血流解析ユニット９，及びＣＰＵユニット１０は
バス２に接続されている。

【００８５】データ転送路としてのバス１及びバス２
は、同一のバス規格に準拠したものでも良いし、あるい
は両者のバス規格が異なっていても良い。

【００８６】本実施形態の超音波診断装置によれば、バ
ス１とバス２との間で、バス負荷を動的に分散するよう
なデータフローを実現可能となる。あるいは、バス１と
バス２の用途を限定するような固定的なバス構成として
も良い。この場合、例えばバス１を種々のユニット間の
データ転送に用い、バス２をＤＳＣユニット５からエン
コーダ６へのデータ転送のみに用いるようにする。

【００８７】バス１とバス２との間で、バス負荷を動的
に分散するようなデータフローは、例えば次のようなも
のである。

【００８８】まずＢモード表示のみを行う場合の超音波
スキャン時において、血流解析ユニット９はアイドル状
態である。ＣＰＵユニット１０は、受信制御ユニット４
からの出力をバス１を介してレシーバユニット８に転送
させ、さらにレシーバユニット８からの出力をバス１を
介してＤＳＣユニット５に転送させる。ＤＳＣユニット
５からの出力はバス２を介してエンコーダ６に転送させ
る。

【００８９】Ｂモード表示において、超音波画像表示の
フレームレートは高いので、ＤＳＣユニット５からエン
コーダ６へのデータ転送量は大きくなる。そこで、バス
２への負荷をバス１に分散させる。

【００９０】一方、血流解析表示（カラースキャン）時
には、フレームレートが小となり、血流解析ユニット９
のデータ転送が頻繁となる。そこで、レシーバユニット
８からの出力を血流解析ユニット９に転送する場合はバ
ス１を介して行い、レシーバユニット８からＤＳＣユニ
ット５へのデータ転送にはバス２を介して行うように
し、バス１への負荷をバス２に分散させる。数回同じ位
置をスキャンすることで血流データを得る血流解析ユニ
ット９からの出力は入力に比してデータ量が小さくなる
ため、血流解析ユニット９からＤＳＣユニット５へのデ
ータ転送にはバス１を用いても良い。ＤＳＣユニット５
からの出力はバス２を介してエンコーダ６に転送され
る。

【００９１】ここで、バス１，２とローカルバス３０と
の具体的な接続に関する実施形態について説明する。

【００９２】図４は、図３に示した回路構成における、
バス１，２とローカルバス３０との接続構成を示すブロ
ック図である。同図に示すように、ブリッジ２０を介し
てバス１がローカルバス３０と接続されており、ブリッ
ジ２４を介してバス２がローカルバス３０と接続されて
いる。

【００９３】ローカルバス３０には、信号処理ユニット
としてＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）２２と、
処理データを一時的に記憶するメモリ２１と、ローカル
バス３０のアクセス権の調停を行うコントローラ２３と
が接続されている。ブリッジ２０は、バス１（ここでは
ＰＣＩバス）とローカルバス３０とのプロトコル変換を
行う。

【００９４】図５は第２実施形態の変形例に係る超音波
診断装置の概略構成を示すブロック図である。

【００９５】同図に示すように、ブリッジユニット４０
を介してバス１とバス２を接続することで、論理的に単
一のバス（論理バス）を構成しても良い。この場合、物
理バスであるバス１，バス２の各々は、データ転送を独
立して行える。

【００９６】以上説明したような第２実施形態の超音波
診断装置によれば、第１実施形態と同等の機能を実現可
能である上、バス負荷を適切に分散させることでバス上
のデータ転送の安定化を図ることができる。

【００９７】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず種々変形して実施可能である。例えば、上述した超
音波診断装置のユニット構成はあくまで一例であり、例
えば、上述した以外のユニットが付加されているもの、
あるいは上述したいずれかのユニットを具備しないも
の、など、上述のユニット構成とは異なる超音波診断装
置としても本発明は実施可能である。

【００９８】上述の実施形態では、受信制御ユニット４
から各ユニットにＲＦデータを送る構成となっていた
が、受信制御ユニット４に直交検波回路を設けて、受信
制御ユニット４から各ユニットにＩ信号及びＱ信号を送
る構成としても良い。この場合、レシーバユニット８は
Ｉ信号及びＱ信号から包絡線検波信号を求めて出力し、
血流解析ユニット９のＦＦＴ回路及びＣＦＭ回路はこの
Ｉ信号及びＱ信号に基づいてそれぞれの処理を行う。こ
れにより、レシーバユニット８の検波処理を簡略にで
き、また、血流解析ユニット９の検波回路を無くすこと
ができるので、装置全体としての構成を簡略化できる。
また、受信制御ユニット４にて所定のデータ間引き処理
を行うことで、ＲＦデータよりもデータ量が少ないＩ信
号及びＱ信号を得ることも可能である。この場合、転送
データ量が少なくなるのでバス１の負荷を軽減できる。

【００９９】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず種々変形して実施可能である。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
汎用的なデータ伝送路を介して相互に接続された複数の
ユニット間において自由度の高いデータフローを実現す
る超音波診断装置を提供できる。このような本発明の超
音波診断装置は、装置コストの低減や装置サイズの縮小
などの改良性に優れ、また拡張性にも優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る超音波診断装置の
概略構成を示すブロック図、

【図２】バス１とローカルバスとの接続構成を示すブロ
ック図、

【図３】本発明の第２実施形態に係る超音波診断装置の
概略構成を示すブロック図、

【図４】バス１，２とローカルバスとの接続構成を示す
ブロック図、

【図５】本発明の第２実施形態の変形例に係る超音波診
断装置の概略構成を示すブロック図、

【図６】従来の超音波診断装置の概略構成を示すブロッ
ク図。

【図７】従来の超音波診断装置の受信制御回路の概略構
成を示すブロック図。

【符号の説明】

１…超音波プローブ ２…レートパルス発生ユニット ３…送信制御ユニット ４…受信制御ユニット ５…デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）ユニット ６…エンコーダ ７…モニタ ８…レシーバユニット ９…血流解析ユニット １０…ＣＰＵユニット

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に超音波を送波するとともにその
   反射波を受波し、該反射波の受波信号を出力する超音波
   プローブと、 前記超音波プローブから出力された受波信号に基づくＲ
   Ｆデータを生成するビームフォーマユニットと、 前記ＲＦデータに基づく検波データを生成するレシーバ
   ユニットと、 前記検波データに基づく画像データを生成するスキャン
   コンバータユニットと、 前記ビームフォーマユニット、レシーバユニット、およ
   びスキャンコンバータユニットに接続され、前記ＲＦデ
   ータ、検波データ、及び画像データを各ユニット間で転
   送するバスと、 前記各ユニット間におけるデータフローを制御する制御
   手段と、 を具備することを特徴とする超音波診断装置。
2. 【請求項２】 前記バスに接続され、前記ＲＦデータか
   ら超音波ドプラ法に基づくドプラデータを生成する第１
   のドプラユニットをさらに具備することを特徴とする請
   求項１に記載の超音波診断装置。
3. 【請求項３】 前記バスに接続され、前記ＲＦデータか
   ら超音波カラードプラ法に基づく移動物体の２次元のド
   プラデータを生成する第２のドプラユニットをさらに具
   備することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装
   置。
4. 【請求項４】 超音波プローブユニット，送信／受信制
   御ユニット，血流解析ユニット，システムメモリ，表示
   処理回路，表示モニタ，及びＣＰＵを含む複数のユニッ
   トが特定のデータ伝送路を介して相互に接続されて成る
   超音波診断装置において、 前記データ伝送路に接続される各ユニットは、前記デー
   タ伝送路上におけるユニット間のデータフロー情報，及
   びデータ処理情報の少なくとも一方が記述されたヘッダ
   情報を付加して他のユニットにデータを転送するデータ
   転送手段と、他のユニットから転送されて来たデータに
   付加された前記ヘッダ情報を参照し、そのデータ処理情
   報に基づいて当該データを処理するデータ処理手段とを
   具備することを特徴とする超音波診断装置。
5. 【請求項５】 前記データ伝送路は、互いにプロトコル
   が異なる複数のバスにより構成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。
6. 【請求項６】 前記データ伝送路は、少なくとも２つの
   以上の物理バスから成る１つの論理バスであることを特
   徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
7. 【請求項７】 被検体に超音波を送信するとともにその
   反射波を受波し、該反射波の受波信号を出力する複数の
   超音波振動子を備えた超音波プローブと、 前記超音波プローブから出力された信号に遅延加算処理
   をする遅延加算回路と、 前記遅延加算処理信号に直交検波を施し、複素表現の直
   交検波信号を出力する直交検波回路と、 信号の伝達を行うバスと、 前記バスを介して送られてきた前記直交検波信号に基づ
   いて包絡線検波信号を生成する包絡線検波回路と、 前記バスを介して送られてきた前記直交検波信号に基づ
   いてＣＦＭデータを生成するＣＦＭ処理回路と、 前記バスを介して送られてきた前記包絡線検波信号及び
   ＣＦＭデータに基づいて表示画像データを生成する画像
   処理回路と、 を具備することを特徴とする超音波診断装置。
8. 【請求項８】 被検体に超音波を送信するとともにその
   反射波を受波し、該反射波の受波信号を出力する複数の
   超音波振動子を備えた超音波プローブと、 前記超音波プローブから出力された信号に遅延加算処理
   をする遅延加算回路を備えた受信制御手段と、 信号の伝達を行うバスと、 前記バスを介して送られてきた前記受信制御手段の出力
   に基づいて包絡線検波信号を生成する包絡線検波回路
   と、 前記バスを介して送られてきた前記受信制御手段の出力
   に基づいてＣＦＭデータを生成するＣＦＭ処理回路と、 前記バスを介して送られてきたデータに基づいて各種の
   演算処理を行う演算処理回路であって、且つ、前記ＣＦ
   Ｍ処理回路が故障した際に前記受信制御手段の出力に基
   づいてＣＦＭデータを生成する演算処理回路と、 を具備することを特徴とする超音波診断装置。
9. 【請求項９】 前記演算処理回路は、フラッシュエコー
   処理、カラードプラにおける加速度パラメータの算出処
   理、パラメータ画像処理、弾性イメージング処理、近距
   離固定ノイズ除去処理、周波数依存性減衰イメージング
   処理のうちの少なくとも一つの処理を行うことを特徴と
   する請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 【請求項１０】 被検体に超音波を送信するとともにそ
    の反射波を受波し、該反射波の受波信号を出力する複数
    の超音波振動子を備えた超音波プローブと、 前記超音波プローブから出力された信号に遅延加算処理
    をする遅延加算回路を備えた受信制御手段と、 信号の伝達を行うバスと、 前記バスを介して送られてきた前記受信制御手段の出力
    に基づいて包絡線検波信号を生成する包絡線検波回路
    と、 前記バスを介して送られてきた前記受信制御手段の出力
    に基づいてＣＦＭデータを生成するＣＦＭ処理回路と、 前記バスを介して送られてきたデータに基づいて各種の
    演算処理を行う演算処理回路であって、且つ、前記包絡
    線検波回路が故障した際に前記受信制御手段の出力に基
    づいて包絡線検波信号を生成する演算処理回路と、 を具備することを特徴とする超音波診断装置。
11. 【請求項１１】 前記演算処理回路は、フラッシュエコ
    ー処理、カラードプラにおける加速度パラメータの算出
    処理、パラメータ画像処理、弾性イメージング処理、近
    距離固定ノイズ除去処理、周波数依存性減衰イメージン
    グ処理のうちの少なくとも一つの処理を行うことを特徴
    とする請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 【請求項１２】 被検体に超音波を送信するとともにそ
    の反射波を受波し、該反射波の受波信号を出力する複数
    の超音波振動子を備えた超音波プローブと、 前記超音波プローブから出力された信号に遅延加算処理
    をする遅延加算回路を備えた受信制御手段と、 信号の伝達を行うバスと、 前記バスを介して送られてきた前記受信制御手段の出力
    に基づいて包絡線検波信号を生成する包絡線検波回路
    と、 前記バスを介して送られてきた前記受信制御手段の出力
    に基づいてＣＦＭデータを生成するＣＦＭ処理回路と、 前記バスを介して送られてきた前記包絡線検波信号及び
    ＣＦＭデータに基づいて表示画像データを生成する画像
    処理回路と、 を具備することを特徴とする超音波診断装置。
13. 【請求項１３】 前記包絡線検波回路及びＣＦＭ処理回
    路は、前記受信制御手段から送られてきたＲＦデータを
    処理することを特徴とする請求項１２に記載の超音波診
    断装置。
14. 【請求項１４】 前記受信制御手段は直交検波処理回路
    を備え、前記包絡線検波回路及びＣＦＭ処理回路は、前
    記受信制御手段から送られてきた複素表現の直交検波信
    号を処理することを特徴とする請求項１２に記載の超音
    波診断装置。