JP2005058576A

JP2005058576A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2005058576A
Application number: JP2003294801A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Shimizu; 豊清水
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】超音波動画像データを圧縮・符号化してネットワークなどへ送信するとき、その伝送状態に対応した各診断領域に最適な圧縮パラメータセットを選択して切り換える。
【解決手段】ＭＰＥＧエンコーダ１４からの符号化データが記録されるストレージデバイス１６での記録・伝送状態が伝送状態監視部２３で監視されるとともに、該符号化データがネットワークを介して送られるリモート側で、その伝送状態が伝送状態監視部３３で監視されている。診断領域判定部２４は操作パネル１３での操作から診断領域を判定する。圧縮パラメータ記憶部２２には、各診断領域ごとに伝送状態に対応した最適な圧縮パラメータセットが記憶されている。圧縮パラメータ設定部２１は、診断領域判定部２４からの出力と伝送状態監視部２３、３３からの出力とに応じてパラメータセットを圧縮パラメータ記憶部２２より読み出して、ＭＰＥＧエンコーダ１４に設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、医学的な診断に用いられる超音波診断装置に関し、とくに撮影した超音波動画像をデジタルストレージデバイスへ保存する場合やネットワークを介して伝送する場合などに超音波動画像を圧縮・符号化する超音波診断装置に関する。

超音波診断装置は、超音波ビームをプローブ（超音波振動子）を介して被検体（被診察者の身体）内に入射し、その反射波をプローブで受波し、その受波信号を処理することによって身体内の断層像を得たり、ドプラ現象を利用して血流などの速度を表す画像を描出したりするものであり、医学的な診断用途に広く普及している。撮影した画像（超音波動画像）をデジタルストレージデバイスに記録・保存したり、ネットワークを介して伝送したりする際に圧縮することが行われている。

この超音波診断装置で撮影する超音波画像は動画像であることが多いため、圧縮方式としては動画像圧縮のためのＭＰＥＧなどが用いられている。ＭＰＥＧなどの動画像圧縮方式では、さまざまな転送速度に対応できるよう、ビットレート、画像サイズ（画素数）、フレームレートなどのパラメータの調整ができるようになっている。

超音波動画像を圧縮して得た符号化データをストレージデバイスやネットワークを介してリモート側などに連続的に出力する場合、ストレージデバイスの記録速度やネットワークの帯域により伝送可能な時間あたりのデータ量が限られ、これを超えるデータを転送すると、画像がひどく乱れて診断に支障をきたすなどの問題がある。そこで、データの連続性を保証するためにも伝送状態に応じて圧縮パラメータを調整する必要がある。

ところが、画一的なパラメータの変更では、伝送状態の変動に対応できない。また、撮影画像を得る診断領域によっては、画像のフレームレートが重要である場合や、画像の分解能が重視される場合があり、この点でも一律にパラメータを変更することは不適切である。

この発明は、ストレージデバイスやネットワークへの伝送状態に対応して最適な圧縮パラメータが適用されるように改善した超音波診断装置を提供することを目的とする。

さらに、この発明は、診断領域に応じて最適な圧縮パラメータが切り換えられるように改善した超音波診断装置を提供することをも目的とする。

上記の目的を達成するため、この発明による超音波診断装置においては、超音波動画像撮影部と、該超音波動画像撮影部から順次出力される超音波動画像データを圧縮処理するエンコーダと、圧縮処理後の符号化データの出力系の状態を監視する状態監視部と、上記エンコーダにおける複数の圧縮パラメータセットを保持する圧縮パラメータ保持部と、上記状態監視部の出力に応じて上記圧縮パラメータ保持部に保持されている圧縮パラメータセットを選択して上記エンコーダに設定する設定制御部とが備えられていることが特徴となっている。

圧縮処理後の符号化データは、ストレージデバイスやネットワークなどに送られるが、この出力系の速度、パケットロス、あるいはパケットのジッタ（時間軸のずれ）など、出力系の状態が監視されている。一方、圧縮パラメータ保持部には、予測される出力系の状態変化に対応した、最適な圧縮パラメータセット（パラメータ群）が複数通り保持されている。そこで、設定制御部が、監視された状態に応じて、最適な圧縮パラメータセットを読み出し、これをエンコーダに設定することが可能となる。そのため、出力系の状態が変動したとき、それに追従して、最適の圧縮パラメータセットへと自動的に切り換えられるので、つねに最適な圧縮データを記録し、またはリモート側へと転送できる。

また、超音波動画像撮影部と、該超音波動画像撮影部から順次出力される超音波動画像データを圧縮処理するエンコーダと、診断領域がどこであるかを判定する診断領域判定部と、上記エンコーダにおける複数の圧縮パラメータセットを保持する圧縮パラメータ保持部と、上記診断領域判定部の出力に応じて上記圧縮パラメータ保持部に保持されている圧縮パラメータセットを選択して上記エンコーダに設定する設定制御部とにより超音波診断装置を構成するようにしてもよい。

この場合、診断領域がどこであるか、たとえば心臓の領域であるか、腹部の領域であるかなどが、操作パネルでの操作などから判定される。心臓領域の場合、動きの速い心臓を捉えた動画像から診断を下すので、画像の解像度よりも、フレームレート（あるいはフレームの連続性）の方が重視される。他方、腹部領域の場合は、撮影される超音波動画像はあまり動きのないものとなるが、複雑な腹部内を写したものとなるので診断のためには高い解像度の方が望ましい。そこで、このような各診断領域ごとに最適な圧縮パラメータセットをあらかじめ求めて保存しておき、診断領域が判定されたときに、設定制御部がその診断領域に適した圧縮パラメータセットを読み出してこれをエンコーダに設定するようにすれば、圧縮後の符号化データを記録したりネットワークを介してリモート側へと伝送したりする場合に、記録から再生した画像により診断を行うとき、あるいはリモート側において画像診断を行うときに、各診断領域に最適化された画像を観察することができ、より的確な診断を下すことが可能となる。

圧縮符号化データの出力系の状態に応じて圧縮パラメータセットを選択設定することができるため、ストレージデバイスやネットワークの状態にかかわわらずつねに最適な画像を、再生時に、あるいはリモート側において、観察することができるようになって、診断に役立つ。また、診断領域ごとに異なる圧縮パラメータで圧縮するため、その圧縮画像データを再生・デコードして表示するとき、あるいはリモート側で受信した圧縮画像データをデコードして表示するとき、診断領域に最適な画像を観察することができる。

つぎに、この発明を実施した超音波診断装置について図面を参照して説明する。

図１に示す実施例では、超音波診断装置は本体側１０のほかにリモート側３０を備えており、これらがネットワークを介して接続されている。

本体側１０には、超音波画像撮影部１１が備えられており、これに超音波プローブ１２が接続される。超音波プローブ１２は超音波振動子アレイからなり、被検体（被検者の腹部などの身体）にあてられ、超音波ビームを身体内へ送信し、および身体内部からの反射波を受信する。超音波画像撮影部１１は、超音波プローブ１２を介した超音波の送受信の制御を行うとともに、得られた超音波データを処理して画像を作成する。たとえば扇型のＢモード画像を得る場合、電子的な制御で送信および受信超音波の指向角度を制御して超音波ビームのセクタスキャン（扇形スキャン）などを行い、受信データを処理してセクタ画像を作成する。こうして得られる動画像は図示しない画像表示装置などに表示される。

操作パネル１３は撮影モードの設定や深さ・感度の設定などを行なうもので、操作パネル１３から入力された信号が超音波画像撮影部１１に送られてモード設定などがなされる。この操作パネル１３から入力される信号は診断領域判定部２４にも送られ、撮影モードの設定状態などから診断領域が心臓であるか腹部であるかなどの診断領域判定が行われる。

超音波画像撮影部１１から順次得られる超音波動画像データは、ＭＰＥＧ（ないしＭＰＥＧ２）エンコーダ１４で圧縮・符号化され、ネットワークアダプタ１５を介してネットワークに送られ、あるいはストレージデバイス１６に送られて記録される。このストレージデバイス１６への記録状態すなわちエンコーダ１４からストレージデバイス１６へのデータ伝送状態が伝送状態監視部２３によって監視されている。すなわち、プログラムされた所定の周期で、ストレージデバイス１６の記録速度や伝送速度等が検出され、その検出データが圧縮パラメータ設定部２１に送られる。ストレージデバイス１６に記録された符号化データは、後に再生されると、図示しないＭＰＥＧデコーダにより復号化され、画像表示装置で表示される。

リモート側３０では、ネットワークを介してネットワークアダプタ３１に送られてきたＭＰＥＧ符号化データがＭＰＥＧデコーダ３２に送られて圧縮復号され、図示しない画像表示装置などで超音波動画像が表示される。このネットワークアダプタ３１における伝送状態が伝送状態監視部３３によって監視されている。ネットワークにおける伝送速度、伝送系のパケットロス、あるいはパケットのジッタなどがプログラムされた所定の周期で検出され、その検出データがネットワークアダプタ３１によりネットワークを介して本体側１０へと送られる。本体側１０では、この検出データがネットワークアダプタ１５から圧縮パラメータ設定部２１に入力される。

ＭＰＥＧエンコーダ１４での圧縮パラメータは画像サイズ（画素数）やビットレートなどのＭＰＥＧパラメータとフレームレート（間歇的か連続的かなど）など各種のものが含まれる。各伝送状態に対応した最適のセット（群）が診断領域ごとにあらかじめ求められており、圧縮パラメータ記憶部２２に保存させられている。たとえば心臓などの動きの速い診断領域ではフレームレート（フレームの連続性）を優先させる必要があり、これに対して動きの少ない腹部を診断領域とする場合は画像の解像度（画像サイズ、画素数）を優先する必要がある。そこで、心臓を診断領域とする場合と、腹部を診断領域とする場合について、伝送速度ごとのパラメータはたとえば以下の表１、表２のようになる。

心臓を診断領域とする場合、動きの速い心臓を捉えた動画像から診断を下すので、画像の解像度よりも、フレームレート（あるいはフレームの連続性）の方を重視する必要がある。そこで、表１のように、伝送速度が最高速度に近い場合は、画像サイズをフルにし、ビットレートも８Ｍｂｐｓ−４Ｍｂｐｓと最高のものにしつつ連続的にフレームを送信する。最高速度から少し低下したときには、まず画像サイズ（画素数）を半分にする（"Half-D1"は横方向画素数を半分にしたものである）とともにビットレートを下げるがフレームの連続送信はなるべく維持する。さらに伝送速度が遅くなってきたときには、ＧＯＰ（Group of Picture）単位で間引くとともにビットレートを１Ｍｂｐｓにまで下げる。ＧＯＰ単位での間引きの場合、ＧＯＰ内ではフレームの連続性が保たれる。伝送速度が非常に遅くなってきたときにはフレーム単位で間引かざるをえない。

腹部が診断領域となっている場合は、撮影される超音波動画像はあまり動きのないものとなるが、複雑な腹部内を写したものとなるので診断のためには高い解像度の方が望ましい。そこで、表２のように、伝送速度が速くても遅くても、画像サイズだけはフルに維持し、伝送速度が下がってきたときに、ビットレートを下げるとともに、まずＧＯＰ単位での間引きを行い、さらに下がってきたときにフレーム単位で間引くようにする。

このような、各診断部位ごとの伝送速度に応じた最適パラメータセットがあらかじめ求められて圧縮パラメータ記憶部２２に保存されている。そして、診断領域判定部２４で診断領域が判定され、伝送状態監視部２３、３３で伝送状態が常時監視されているので、圧縮パラメータ設定部２１は、これらに基づいて最適な圧縮パラメータセットを圧縮パラメータ記憶部２２から読み出して、ＭＰＥＧエンコーダ１４に設定することができる。したがって、ある診断領域の動画像を連続的に撮影して記録またはネットワーク配信しているときに伝送速度が低下してきた場合、それに対応してパラメータセットを切り換え、伝送速度低下にもかかわらず、その診断領域の診断をなるべく妨げないような画像を維持することができる。なお、パラメータセットの切り換えは、伝送速度変動に即応して直ちに行うと、伝送速度変動が激しい場合にはかえって見づらい画像となってしまうことがあるため、圧縮パラメータ設定部２１において伝送速度検出データの移動平均処理を行い、その移動平均に応じてパラメータセットの切り換えを行うようにすることも望ましい。

上記の実施例では、診断領域を判定した上で、伝送状態の変動に応じてその診断領域に相応のパラメータセットの変更を行うようにしているが、伝送状態に対応したパラメータセットの切り換え制御と、診断領域に対応したパラメータセットの切り換え制御とを、それぞれ単独で行うようにしてもよい。また、上記の構成において、各部はハードウェア的に表現しているが、ソフトウェアで実現することもできる。その他、具体的な構成などは種々に変更可能である。

この発明の超音波診断装置によれば、超音波動画像データを圧縮して記録したりネットワークを介して送ったりするときに、その圧縮パラメータセットを、ストレージデバイスの速度やネットワークの速度など出力系の状態に応じて最適なものに切り換え設定するので、ストレージデバイスから再生しあるいはネットワークを介して受信した圧縮符号化データをデコードして表示するとき、最適な画像として表示することができる。また、診断領域に対応して最適な圧縮パラメータセットに切り換えることにより、その診断領域に適した画像として表示することができる。

この発明の一実施例を示すブロック図。

符号の説明

１０超音波診断装置の本体側
１１超音波画像撮影部
１２超音波プローブ
１３操作パネル
１４ＭＰＥＧエンコーダ
１５、３１ネットワークアダプタ
１６ストレージデバイス
２１圧縮パラメータ設定部
２２圧縮パラメータ記憶部
２３、３３伝送状態監視部
２４診断領域判定部
３０超音波診断装置のリモート側
３２ＭＰＥＧデコーダ

Claims

超音波動画像撮影部と、該超音波動画像撮影部から順次出力される超音波動画像データを圧縮処理するエンコーダと、圧縮処理後の符号化データの出力系の状態を監視する状態監視部と、上記エンコーダにおける複数の圧縮パラメータセットを保持する圧縮パラメータ保持部と、上記状態監視部の出力に応じて上記圧縮パラメータ保持部に保持されている圧縮パラメータセットを選択して上記エンコーダに設定する設定制御部とを備えることを特徴とする超音波診断装置。
超音波動画像撮影部と、該超音波動画像撮影部から順次出力される超音波動画像データを圧縮処理するエンコーダと、診断領域がどこであるかを判定する診断領域判定部と、上記エンコーダにおける複数の圧縮パラメータセットを保持する圧縮パラメータ保持部と、上記診断領域判定部の出力に応じて上記圧縮パラメータ保持部に保持されている圧縮パラメータセットを選択して上記エンコーダに設定する設定制御部とを備えることを特徴とする超音波診断装置。