[第1の実施形態]
以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる医用画像診断装置を説明する。
実施形態を具体的に説明するため、本実施形態に係る医用画像診断装置は、超音波プローブを用いる超音波診断装置であるとする。なお、医用画像診断装置は、X線診断装置、X線CT装置、MRI装置及び核医学診断装置のうちのいずれかであってもよい。
図1は、本実施形態に係る超音波診断システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、超音波診断システムは、超音波診断装置1及び端末装置2を備える。超音波診断装置1と端末装置2は、通信回線を介して無線で通信接続される。また、超音波診断装置1は、端末装置2との間の通信回線とは別の、例えば院内ネットワークに有線で通信接続される。この場合、超音波診断装置1と院内ネットワークシステム間のトラフィック量が大きくなっても、超音波診断装置1と端末装置2間の通信が利用できる通信リソースが制限されることはない。なお、超音波診断装置1と院内ネットワークは、無線で通信接続されてもよい。
超音波診断装置1は、超音波プローブ11と、装置本体12と、モニタ13と、入力インタフェース回路14とを有する。装置本体12は、端末装置2と通信回線を介して互いに通信可能に接続される。
超音波プローブ11は、生体を典型例とする被検体に対して超音波を送信し、当該送信した超音波に基づく被検体からの反射波を受信するデバイス(探触子)である。超音波プローブ11は、その先端に複数に配列された圧電振動子(超音波トランスデューサ)、整合層及びバッキング材等を有している。超音波プローブ11は、複数の超音波振動子が所定の方向に沿って配列された一次元アレイプローブである。
圧電振動子は、後述する超音波送受信回路121からの駆動信号に基づきスキャン領域内の所望の方向に超音波を送信し、当該被検体からの反射波を受信する。圧電振動子は、受信した反射波を電気信号に変換する。整合層は、当該圧電振動子に設けられ、超音波エネルギーを効率良く伝播させるための中間層である。バッキング材は、整合層と当該圧電振動子を挟むように整合層とは反対側に設けられ、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止する。
超音波プローブ11から被検体に超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ11に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送受信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
なお、本実施形態においては、超音波プローブ11は、一次元アレイプローブであるとした。しかしながら、当該例に拘泥されず、超音波プローブ11は、ボリュームデータを取得可能なものとして、二次元アレイプローブ(複数の超音波振動子が二次元マトリックス状に配列されたプローブ)、又はメカニカル4Dプローブ(超音波振動子列をその配列方向と直交する方向に機械的に煽りながら超音波走査を実行可能なプローブ)であってもよい。
装置本体12は、超音波送受信回路121、Bモード処理回路122、血流検出回路123、ボリュームデータ生成回路124、画像処理回路125、表示処理回路126、記憶回路127、システム制御回路128、操作画面符号化回路129、画像符号化回路130及び通信インタフェース回路131を有する。超音波送受信回路121、表示処理回路126、記憶回路127、システム制御回路128、操作画面符号化回路129、画像符号化回路130及び通信インタフェース回路131は、互いにバス接続されている。
超音波送受信回路121は、不図示のトリガ発生回路、遅延回路及びパルサ回路等を有している。トリガ発生回路は、所定のレート周波数fr[Hz](周期;1/fr[秒])で、送信超音波を形成するためのトリガパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間を、各トリガパルスに与える。パルサ回路は、このトリガパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ11に駆動パルスを印加する。
また、超音波送受信回路121は、不図示のアンプ回路、A/D変換器、遅延回路及び加算器等を有している。アンプ回路は、超音波プローブ11を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。A/D変換器は、増幅されたアナログのエコー信号をデジタルエコー信号に変換する。遅延回路は、デジタル変換されたエコー信号に対し受信指向性を決定し、受信ダイナミックフォーカスを行うのに必要な遅延時間を与える。その後、加算器は遅延時間が与えられ位相がそろえられたチャンネル毎のデジタルエコー信号を加算する処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
Bモード処理回路122は、超音波送受信回路121から受け取ったエコー信号に基づいて、複数のBモードデータを生成するプロセッサである。Bモード処理回路122は、超音波送受信回路121からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現される複数のBモードデータを生成する。生成された複数のBモードデータは、不図示のRAWデータメモリに三次元的な超音波走査線上のBモードデータであるBモードRAWデータとして記憶される。
血流検出回路123は、超音波送受信回路121から受け取ったエコー信号に基づいて、複数の血流データを生成するプロセッサである。血流検出回路123は、超音波送受信回路121から受け取ったエコー信号から血流信号を抽出し、複数の血流データを生成する。生成された複数の血流データは、不図示のRAWデータメモリに三次元的な超音波走査線上の血流データである血流RAWデータとして記憶される。血流の抽出は、通常CFM(Color Flow Mapping)で行われる。この場合、血流信号を解析し、血流データとして平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。
ボリュームデータ生成回路124は、RAWデータメモリに記憶されたRAWデータに基づいて、ボリュームデータを生成するプロセッサである。
ボリュームデータ生成回路124は、RAWデータメモリに記憶されたBモードRAWデータに対し空間的な位置情報を加味した補間処理を含むRAW−ボクセル変換を実行することにより、Bモードボリュームデータを生成する。
ボリュームデータ生成回路124は、RAWデータメモリに記憶された血流RAWデータに対し空間的な位置情報を加味した補間処理を含むRAW−ボクセル変換を実行することにより、血流ボリュームデータを生成する。
画像処理回路125は、ボリュームデータ生成回路124から受け取るボリュームデータに基づいて、各種画像データを生成するプロセッサである。画像処理回路125は、ボリュームデータ生成回路124から受け取るボリュームデータに対し、ボリュームレンダリング、多断面変換表示(MPR:Multi Planar Reconstruction)、最大値投影表示(MIP:Maximum Intensity Projection)等の所定の画像処理を行う。なお、ノイズ低減や画像の繋がりを良くすることを目的として、画像処理回路125の後に二次元的なフィルタを挿入し、空間的なスムージングを行うようにしてもよい。
表示処理回路126は、画像処理回路125において生成・処理された各種画像データに基づいて、モニタ13に表示するための超音波画像に係る超音波画像データを生成するプロセッサである。表示処理回路126は、画像処理回路125において生成・処理された各種画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度(ブライトネス)、コントラスト、γカーブ補正及びRGB変換等の各種処理を実行する。表示処理回路126は、予め設定された解像度及び表示フレームレートに基づいてモニタ13に表示するための超音波画像に係る超音波画像データを生成する。表示フレームレートとは、例えば表示処理回路126が1秒当たりに生成する超音波画像の表示フレーム数である。なお、表示フレームレートは、通常超音波プローブを用いた被検体に対する走査周期により定まるアコースティックフレームレートと基本的には同じである。なお、表示フレームレートは、例えば1秒当たり30フレームといった固定値を設定してもよい。
記憶回路127は、磁気的若しくは光学的記録媒体又は半導体メモリ等の、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。記憶回路127は、操作画面生成機能128−1、パラメータ設定機能128−2、SoftwareAP機能128−3、認証情報表示機能128−4、認証機能128−5、及び基本制御機能128−6を実現するためのプログラム、診断プロトコル、超音波画像データを生成する際の超音波画像1フレーム当りのデータサイズ及び表示フレームレート、超音波診断装置1から端末装置2へ超音波画像データを転送する際の超音波画像データの圧縮率等の送受信条件、並びにその他のデータ群が保管されている。なお、圧縮率は予め所定の値に設定されている。
また、記憶回路127は、端末表示フレームレートを記憶する。端末表示フレームレートとは、端末装置2の表示回路22が備えるモニタ上に表示される超音波画像の1秒当たりの表示フレーム数である。なお、端末表示フレームレートは、基本的には表示フレームレートと同じである。
また、記憶回路127は、操作画面データベースを記憶する。操作画面データベースとは、操作者3が端末装置2から超音波診断装置1を操作するための操作画面を表す画像データと、当該画像データの付帯情報とを一つの論理レコードとして扱うデータの集合体である。画像データにより表される操作画面は、後述する端末装置2の入力インタフェース回路21が有するタッチパネルに表示される。
操作画面を表す画像データは、例えば超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が有するタッチパネルに表示される操作画面を模して生成される。操作画面を表す画像データには、操作者3からの操作を受け付けるための画像データ、例えば、操作者3が端末装置2から超音波診断装置1を操作するために必要な様々なパターンの画像データが含まれる。また、操作画面を表す画像データは、超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が有するタッチパネルに表示される操作画面に配列される、少なくとも1つの機能ボタンを表す画像データを含む。機能ボタンを表す画像データは、端末装置2の入力インタフェース回路21が有するタッチパネル上でどの機能を実行するためのボタンかを識別するための画像データである。
操作画面を表す画像データの付帯情報とは、当該画像データが表す操作画面上において、例えば所定の機能ボタンが配置される座標の領域が押下された場合に、どのような機能を実行するかを示す情報である。すなわち、操作画面を表す画像データの付帯情報は、例えば所定の処理を実行する機能情報、及び当該機能に対応するボタンが操作画面上のどこに配置されるかを示す位置情報を有する。操作画面を表す画像データの付帯情報には、操作画面を表す画像データに応じた様々なパターンの付帯情報がある。
操作画面を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報は、後述するように、端末装置2から超音波診断装置1へコマンド信号が通知された際に超音波診断装置1で利用される。
また、操作画面データベースとは、操作者3が端末装置2から超音波診断装置1を操作するためのパネルスイッチの画像を表す画像データと、当該画像データの付帯情報とを一つの論理レコードとして扱うデータの集合体である。このパネルスイッチの画像は、端末装置2の入力インタフェース回路21が有するタッチパネルに表示される。
パネルスイッチの画像を表す画像データは、超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が備えるパネルスイッチの形状を模して予め生成される。パネルスイッチは、操作者3から所定の入力操作を受け付けるための、超音波診断装置1の前面に配置されている物理的なスイッチである。また、パネルスイッチの画像を表す画像データは、超音波診断装置1の前面に配置される少なくとも1つのパネルスイッチを表す画像データを含む。
パネルスイッチの画像を表す画像データの付帯情報とは、当該画像データが表す操作画面上において、例えば所定のアイコンが配置される座標の領域が押下された場合に、どのような機能を実行するかを示す情報である。すなわち、パネルスイッチの画像を表す画像データの画像データの付帯情報は、例えば所定の処理を実行する機能情報及び当該機能に対応するボタンが操作画面上のどこに配置されるかを示す位置情報を有する。パネルスイッチの画像を表す画像データの付帯情報には、パネルスイッチの画像を表す画像データに応じた様々なパターンの付帯情報がある。
パネルスイッチの画像を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報は、後述するように、端末装置2より超音波診断装置1に関する所定の遠隔操作を直接行うことが許可された際に記憶回路127から端末装置2へ予め読み出される。
また、記憶回路127は、後述するシステム制御回路128の認証機能128−5において、端末装置2から超音波診断装置1を操作する人にその権限があるかどうかを確認する際に必要な識別情報を記憶する。識別情報は、例えばパスワード等である。なお、パスワードは超音波診断装置1において手動で設定されてもよいし、自動的に生成されてもよい。また、パスワードは、所定の外部装置より取得されてもよい。
システム制御回路128は、例えば超音波診断装置1の各構成回路を制御するプロセッサである。システム制御回路128は、超音波診断装置1の中枢として機能する。システム制御回路128は、記憶回路127から各動作プログラムを呼び出し、呼び出したプログラムを実行することで操作画面生成機能128−1、パラメータ設定機能128−2、SoftwareAP機能128−3、認証情報表示機能128−4、認証機能128−5及び基本制御機能128−6を実現する。
操作画面生成機能128−1は、端末装置2へ送信する操作画面データを生成する機能である。具体的には、操作画面生成機能128−1では、システム制御回路128は、通信インタフェース回路131を介し、端末装置2からのコマンド信号を受信する。コマンド信号は、後述する端末装置2の入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上に表示される操作画面を所定の操作画面に変更することを指示する信号である。コマンド信号は、変更後の操作画面を示す情報を含む。なお、後述するように、端末装置2の入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上において、操作者3が所定のボタンを押下すると、端末装置2のシステム制御回路24は、押下された所定のボタンを表す画像データの付帯情報を参照し、当該付帯情報に対応したコマンド信号を生成する。
また、システム制御回路128は、記憶回路127に予め記憶された操作画面データベースより、受信したコマンド信号が要求する変更後の操作画面に対応する画像データ及び当該画像データの付帯情報を端末用操作画面データとして取得する。
コマンド信号が要求する変更後の操作画面としては、例えば、超音波画像を表示する画面から各種機能を操作する操作画面に切り替えた直後の初期画面、初期画面とは別の所定の機能を操作するための操作画面、及び操作画面のうち所定の機能ボタンがハイライト表示された操作画面である。
なお、システム制御回路128は、取得した端末用操作画面データを端末装置2の画面仕様に合わせて微修正してもよい。
システム制御回路128は、取得した端末用操作画面データを、後述する操作画面符号化回路129へ送信する。
パラメータ設定機能128−2は、超音波診断装置1から後述する端末装置2へ送信する超音波画像データのパラメータを設定する機能である。
具体的には、パラメータ設定機能128−2では、システム制御回路128は、表示処理回路126で生成された超音波画像データがモニタ13に表示されている際に、超音波診断装置1の表示処理回路126で生成される所定の超音波画像1フレーム当りのデータサイズ、表示フレームレート及び予め定められた超音波画像データの圧縮率を記憶回路127から取得する。システム制御回路128は、例えば取得した超音波画像1フレーム当りのデータサイズ、表示フレームレート及び超音波画像データの圧縮率に基づいて、画像データ生成レートRuを算出する。
また、システム制御回路128は、超音波診断装置1と端末装置2の間の通信回線の画像データ転送レートRtを計測する。画像データ転送レートRtとは、超音波診断装置1と端末装置2との間の通信回線でデータ転送に利用可能な実効伝送ビットレートである。システム制御回路128は、算出された画像データ生成レートRuと計測された画像データ転送レートRtを比較する。システム制御回路128は、比較した結果、RuがRtより大きい場合、例えば、圧縮後のRuがRtと等しくなるように、すなわち後述する画像符号化回路130における超音波画像データの圧縮処理時の圧縮率がより高くなるように所定の設定値を変更する。なお、圧縮率がより高くなるように所定の設定値を変更することは、変更後の圧縮率で圧縮されたデータのデータサイズをより小さくすることを意味する。また、システム制御回路128は、比較した結果、RuがRt以下の場合、圧縮率は所定の圧縮率のまま変更しない。
ところで、システム制御回路128は、上記では、圧縮率のみを制御したが、例えば後述するように、超音波診断装置1とPACS等のネットワークシステムとの間で、大容量のDICOM(Digital Imaging and COmmunication in Medicine)データ等が転送されており、圧縮率のみの制御では超音波診断装置1から端末装置2への超音波画像データ送信のリアルタイム性の担保が不十分な場合がある。このような場合には、圧縮率の制御に加えて又は圧縮率の制御に代えて端末表示フレームレートを制御する。すなわち、システム制御回路128は、パラメータ設定機能128−2を実行し、記憶回路127より取得した超音波画像1フレーム当りのデータサイズ、表示フレームレート及び超音波画像データの許容限界値に対応する高い圧縮率に基づいて、画像データ生成レートRumを算出する。許容限界値に対応する高い圧縮率とは、例えば所定の超音波画像について許容できる最低画質に応じて設定される最も高い圧縮率を意味する。また、システム制御回路128は、算出された画像データ生成レートRumと計測された画像データ転送レートRtを比較する。システム制御回路128は、比較した結果、RumがRt以下である場合、例えば、圧縮後のRuがRtと等しくなるように、すなわち後述する画像符号化回路130における超音波画像データの圧縮処理時の圧縮率がより高くなるように所定の設定値を変更する。また、システム制御回路128は、比較した結果、RumがRtより大きい場合、例えば、後述する画像符号化回路130における超音波画像データの圧縮処理時の圧縮率を許容限界値に設定する。また、システム制御回路128は、比較した結果、RumがRtより大きい場合、例えば、圧縮率の設定に加えて端末表示フレームレートを予め設定されている値より下げる。
また、システム制御回路128は、圧縮率及び端末表示フレームレートの制御に代えて、又は圧縮率及び端末表示フレームレートの制御に加えて、例えば表示処理回路126が生成した超音波画像の一部を切り取るようにパラメータ設定をしてもよい。
SoftwareAP機能128−3は、端末装置2が超音波診断装置1と無線通信するための仮想的なアクセス・ポイントを生成する機能である。具体的には、SoftwareAP機能128−3では、システム制御回路128は、セカンドコンソール開始ボタンが押下されると、通信インタフェース回路131を制御し、仮想的なアクセス・ポイントを生成する。セカンドコンソール開始ボタンは、後述する超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が有するタッチパネル上の所定の位置に設けられる。なお、セカンドコンソール開始ボタンは、後述する入力インタフェース回路14が有するパネルスイッチが備える複数のスイッチボタンのうちの1つとして設けられてもよい。
また、システム制御回路128は、このアクセス・ポイント生成の際に、SSID(Service Set Identifier)及びパスワードの設定を行う。SSID及びパスワードは、操作者3が入力インタフェース回路14を介して入力することで手動で設定されてもよいし、自動で設定されてもよい。なお、パスワードは、超音波診断装置1と端末装置2間の通信接続毎又は定期的に更新されるワンタイムパスワードである。ワンタイムパスワードとは、例えば数学的アルゴリズム等に基づき生成されるパスワードである。
また、システム制御回路128は、通信インタフェース回路131を介し、予め設定された接続情報に基づき端末装置2と通信接続する。なお、本実施形態では、超音波診断装置1と端末装置2間の通信接続に関する認証は予め設定された接続情報に基づき自動的に行われる。予め設定された接続情報とは、生成されたアクセス・ポイントのSSID、接続に必要なパスワード並びに超音波診断装置1及び端末装置2のMACアドレス(Media Access Control address)等の通信接続に必要な情報である。
なお、システム制御回路128は、端末装置2からの通信接続要求を受けた後に通信接続確立を行うようにしてもよい。この場合、認証処理は、端末装置2において入力されたパスワード等の正誤を超音波診断装置1側で判定することで行われる。
また、システム制御回路128は、端末装置2との通信接続確立後、通信インタフェース回路131を介し、端末装置2から超音波診断装置1を操作するためのパスワード入力を端末装置2へ要求する。
認証情報表示機能128−4は、端末装置2が超音波診断装置1の操作を行うために必要な識別情報を提示する機能である。具体的には、認証情報表示機能128−4では、システム制御回路128は、識別情報をモニタ13に表示する。なお、識別情報の表示場所は、モニタ13上の予め定められた位置であれば何処でも構わない。識別情報とは、例えばSoftwareAP機能128−3により設定されたSSID及びパスワードである。識別情報のうちパスワードは、操作者3が端末装置2より超音波診断装置1に関する所定の操作を直接行う正当な利用者であるかどうかを認証するために予め定められた文字、記号、及び数字の羅列である。パスワードはSoftwareAP機能128−3により設定されたパスワードと異なるものであってもよい。この場合、パスワードは、超音波診断装置1と端末装置2間の通信接続毎又は定期的に更新されるワンタイムパスワードである。なお、認証に必要な識別情報としてパスワードを例として説明したが、SSIDとは異なる所定のID及びパスワードを識別情報として用いてもよい。
認証機能128−5は、SoftwareAP機能128−3から端末装置2へパスワード入力が要求された後、要求に応じて端末装置2から超音波診断装置1へ応答データが送信された場合、当該応答データに対する認証を行い超音波診断装置1に係る所定の操作を許可する機能である。具体的には、認証機能128−5では、システム制御回路128は、端末装置2よりパスワード入力の要求に応じた応答データを、通信インタフェース回路131を介して受信する。システム制御回路128は、受信した応答データに含まれるパスワードを、認証情報表示機能128−4により表示されたパスワードと比較する。システム制御回路128は、応答データに含まれるパスワードと認証情報表示機能128−4により表示されたパスワードとが一致する場合、操作者3が端末装置2より超音波診断装置1に関する所定の操作を直接行うことを許可する。
基本制御機能128−6は、超音波診断装置1の入出力等の基本動作を制御する機能である。具体的には、基本制御機能128−6では、システム制御回路128は、例えば入力インタフェース回路14を介して、コマンド信号を受信する。コマンド信号は、超音波診断装置1に所定の機能を実行することを指示する信号である。コマンド信号は、所定の実行コマンドを含む。システム制御回路128は、コマンド信号が超音波診断装置1の所定の回路を動作させるための所定のコマンドを示す場合には、当該所定の回路を所定のコマンドの目的に合わせて制御する。また、システム制御回路128は、表示処理回路126を介して、モニタ13に超音波診断画像及び操作画面等を表示する。
操作画面符号化回路129は、システム制御回路128の制御に従い、システム制御回路128の操作画面生成機能128−1により取得された端末用操作画面データを圧縮するプロセッサである。なお、操作画面符号化回路129は、操作画面は時間軸に対して画面全体が刻々と変化することは稀であるため、時間軸上で隣り合う画像データ間の差分を取ることで情報量を圧縮するMPEG(Moving Picture Experts Group)等の圧縮技術を用いることが好適である。また、操作画面符号化回路129は、時間軸上で隣り合う画像データの付帯情報間の差分を取ることで情報量を圧縮するMPEG等の圧縮技術を用いることが好適である。この場合、フレームには、画像データ及び当該画像データの付帯情報が含まれる。
画像符号化回路130は、システム制御回路128の制御に従い、表示処理回路126で生成された超音波画像データを圧縮するプロセッサである。なお、超音波画像は、時間軸に対して常に新しい画像を表示する必要があるため、高い圧縮率を得られるJPEG(Joint Photographic Expert Group)等の圧縮技術を用いることが好適である。
通信インタフェース回路131は、通信回線を介し、端末装置2と通信接続及び各種データ通信を制御するプロセッサである。通信インタフェース回路131は、内臓の無線LANアンテナを有する。通信インタフェース回路131は、システム制御回路128の制御に従い、通信回線を介し、操作画面符号化回路129により圧縮された端末用操作画面データを端末装置2へ送信する。通信インタフェース回路131は、システム制御回路128の制御に従い、通信回線を介し、画像符号化回路130により圧縮された画像データを端末装置2へ送信する。また、通信インタフェース回路131は、システム制御回路128の制御に従い、通信回線を介し、端末装置2より送信されたコマンド信号を受信する。
入力インタフェース回路14は、操作者3からの各種指示、条件、関心領域(ROI)の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体12にとりこむためのトラックボール、パネルスイッチ、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、及びタッチパネル等を有している。タッチパネルは、表示画面とタッチパッドとが一体化されたパネルである。入力インタフェース回路14は、装置本体12のシステム制御回路128に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し制御回路へと出力する。なお、本明細書において入力インタフェース回路14はマウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を装置本体12のシステム制御回路128へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース回路の例に含まれる。
端末装置2は、通信回線Rを介して超音波診断装置1と通信接続され、超音波診断装置1から離れて使用可能な装置である。端末装置2は、例えばタブレット型の情報端末、及びスマートフォン等の携帯情報端末であってよい。本実施形態では、端末装置2としてタブレット型の情報端末を例示する。
図2は、本実施形態に係る端末装置2の構成の一例を示すブロック図である。図2に示すように、端末装置2は、入力インタフェース回路21、表示回路22、通信インタフェース回路23、システム制御回路24を備える。
入力インタフェース回路21は、表示回路22が備える表示画面に積層されたタッチパネル等であってよく、操作者3からの操作指示を受け付けてシステム制御回路24へ出力する。
表示回路22は、例えば液晶ディスプレイ又はOLED(Organic Light Emitting Diode)ディスプレイ等の一般的な表示出力装置を有する。表示回路22は、システム制御回路24の制御に従い、超音波診断装置1を操作するための操作画面及び各種画像を表示する。
通信インタフェース回路23は、システム制御回路24の制御に従い、通信回線を介して超音波診断装置1と通信接続し、データの送受信を行うプロセッサである。
システム制御回路24は、例えば端末装置2の各構成回路を制御するプロセッサである。システム制御回路24は、端末装置2の中枢として機能する。具体的には、システム制御回路24は、表示回路22を制御し、超音波診断装置1より送信された操作画面、超音波画像、及び入力インタフェース回路14が備えるパネルスイッチの画像のうち少なくとも1つを表示する。また、システム制御回路24は、通信インタフェース回路23を介して、超音波診断装置1より超音波診断画像データ、及び端末用操作画面データを受信する。なお、受信された超音波診断画像データ及び端末用操作画面データは一時的に利用されるだけであり、端末装置2内に保存されることはない。また、システム制御回路24は、通信インタフェース回路23を介して、超音波診断装置1より入力インタフェース回路14が備えるパネルスイッチの画像を表す画像データを受信する。
また、システム制御回路24は、入力インタフェース回路21を介し、操作者3からの操作指示を受け付ける。システム制御回路24は、入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上において、操作者3が所定のボタンを押下すると、押下された所定のボタンを表す画像データの付帯情報を参照し、当該付帯情報に対応したコマンド信号を生成する。コマンド信号は、端末装置2の入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上に表示される操作画面を所定の操作画面に変更することを指示する信号である。また、コマンド信号は、超音波診断装置1に所定の機能を実行することを指示する信号である。コマンド信号は、入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上に表示される操作画面を所定の操作画面に変更するための変更後の操作画面を示す情報、及び超音波診断装置1に所定の機能を実行することを指示する実行コマンドのうち少なくとも1つを含む。また、システム制御回路24は、通信インタフェース回路23を制御し、受け付けた操作指示に対応したコマンド信号を超音波診断装置1へ送信する。
次に第1の実施形態の動作を説明する。図3は、本実施形態に係る装置本体12、超音波プローブ11、モニタ13、入力インタフェース回路14、端末装置2、操作者3、及び被検者Pの位置関係の一例を示す図である。以下、端末装置2が超音波診断装置1を操作するための認証フロー、端末装置2の操作指示に基づいて超音波診断装置1が超音波画像データを端末装置2へ転送する超音波画像データ転送フロー、及び端末装置2の操作指示に基づいて超音波診断装置1が操作画面データを端末装置2へ転送する操作画面データ転送フローについてそれぞれ説明する。
(1)認証フロー
図4は、本実施形態に係るシステム制御回路128の諸機能が行う認証処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず、システム制御回路128は、SoftwareAP機能128−3を実行し、セカンドコンソール開始ボタンが押下されるまで待機する(ステップS11)。
まず、システム制御回路128は、セカンドコンソール開始ボタンが押下されると、仮想的なアクセス・ポイントを生成する(ステップS12)。この際、SSID及びパスワードの設定が行われる。
システム制御回路128は、ステップS12においてアクセス・ポイント生成後、通信インタフェース回路131を介し、予め設定された接続情報に基づき端末装置2と通信接続する(ステップS13)。なお、超音波診断装置1と端末装置2間の通信接続に関する認証は予め設定された接続情報に基づき自動的に行われる。
次に、システム制御回路128は、認証情報表示機能128−4を実行し、ステップS11の際に設定されたSSID及びパスワードをモニタ13に表示する(ステップS14)。システム制御回路128は、例えば、図4Aに示すように、モニタ13が有する表示部分の左下にSSID及びパスワードを表示する。
システム制御回路128は、SoftwareAP機能128−3を実行し、端末装置2との通信接続確立後、通信インタフェース回路131を介し、パスワード入力を端末装置2へ要求する(ステップS15)。
システム制御回路128は、端末装置2よりパスワード入力の要求に応じた応答データに含まれるパスワードを、ステップS14で認証情報表示機能128−4により表示されたパスワードと比較する(ステップS16)。システム制御回路128は、応答データに含まれるパスワードと認証情報表示機能128−4により表示されたパスワードが一致する場合(ステップS16のYes)、操作者3が端末装置2より超音波診断装置1に関する所定の遠隔操作を直接行うことを許可する(ステップS17)。なお、システム制御回路128は、応答データに含まれるパスワードと認証情報表示機能128−4により表示されたパスワードが一致しない場合(ステップS16のNo)、再度パスワード入力要求データを生成し、生成されたパスワード入力要求データを通信インタフェース回路131を介して端末装置2へ送信する。システム制御回路128は、所定の回数パスワードが一致しない場合は、例えばその後の処理をロックする。
(2)画像データ転送フロー
システム制御回路128は、圧縮率を制御して超音波診断装置1から端末装置2へ超音波画像データを転送する。また、システム制御回路128は、圧縮率及び端末表示フレームレートを制御して超音波診断装置1から端末装置2へ超音波画像データを転送する。
(2−1)圧縮率の制御による画像データ転送
図5は、圧縮率を制御して超音波診断装置1から端末装置2へ超音波画像データを転送する流れを示すフローチャートである。
まず、システム制御回路128は、パラメータ設定機能128−2を実行し、予め記憶回路127に記憶される、超音波診断装置1の表示処理回路126で生成される所定の超音波画像1フレーム当りのデータサイズ、表示フレームレート及び予め定められた超音波画像データの圧縮率に基づいて画像データ生成レートRuを算出する(ステップS21)。
システム制御回路128は、超音波診断装置1と端末装置2の間の通信回線の画像データ転送レートRtを計測する(ステップS22)。
次に、システム制御回路128は、算出された画像データ生成レートRuと計測された画像データ転送レートRtを比較する(ステップS23)。
システム制御回路128は、比較した結果RuがRtより大きい場合(ステップS23のYes)、圧縮後のRuがRtと等しくなるように、すなわち予め設定されている転送用画像データの圧縮率がより高くなるように所定の設定値を変更する(ステップS24)。
次に、システム制御回路128は、画像符号化回路130を制御し、ステップS25で設定された圧縮率に基づいて表示処理回路126で生成された超音波画像データを圧縮する(ステップS25)。システム制御回路128は、比較した結果RuがRtより大きい場合(ステップS23のNo)、圧縮率の変更は行わずに、予め定められた圧縮率で表示処理回路126において生成された超音波画像データを圧縮する。
次に、システム制御回路128は、通信インタフェース回路131を制御し、圧縮した超音波画像データを端末装置2へ送信する(ステップS26)。
図6は、端末装置2の表示回路22に表示される画像の一例を表す図である。図6に示される画像には、超音波画像221、及び超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が備えるパネルスイッチの画像213が含まれる。超音波画像221は、画像符号化回路130により圧縮される超音波画像データに基づいて表示される。パネルスイッチの画像213は、入力インタフェース回路14が備えるパネルスイッチに基づく。パネルスイッチの画像213を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報は、超音波診断装置1が備える記憶回路127に記憶されている。パネルスイッチの画像213を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報は、例えば、上記ステップS17のタイミング、すなわち端末装置2より超音波診断装置1に関する所定の遠隔操作を直接行うことが許可された際に、記憶回路127から端末装置2に読み出される。
端末装置2に読み出されたパネルスイッチの画像213を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報は、超音波診断装置1から端末装置2に通知される編集指示に基づいて、所定のタイミングで編集される。具体的には、例えば、パネルスイッチの画像213を表す画像データの付帯情報が有する機能情報が変更される。また、超音波診断装置1において、パネルスイッチの画像213を表す画像データが更新された場合、超音波診断装置1から端末装置2に更新内容が通知され、端末装置2において、パネルスイッチの画像213を表す画像データが通知された更新内容に基づいて更新されてもよい。
また、パネルスイッチの画像213は、超音波診断装置1より送信された操作画面及び/又は超音波画像と同時に表示されてもよいし、別々に表示されてもよい。
なお、ステップS23のYesの場合に制御する制御パラメータは、圧縮率ではなく端末表示フレームレートであってもよい。
(2−2)圧縮率及び端末表示フレームレートの制御による画像データ転送
図7は、圧縮率及び端末表示フレームレートを制御して超音波診断装置1から端末装置2へ超音波画像データを転送する流れを示すフローチャートである。超音波診断装置1とPACS等のネットワークシステムとの間で、大容量のDICOMデータ等を転送する場合、超音波診断装置1の装置負荷は高くなる。この装置負荷の増加は、超音波診断装置1と端末装置2との間で行う通信の実効転送レートを低下させる原因となる。特に、超音波診断装置1とPACS等のネットワークシステムとの間で無線通信を行う場合には、超音波診断装置1と端末装置2間の通信の実効転送レートの低下は顕著となる場合がある。この場合、例えば圧縮率に加えて端末表示フレームレートを制御して超音波画像データを転送する。
まず、システム制御回路128は、パラメータ設定機能128−2を実行し、予め記憶回路127に記憶される、超音波診断装置1の表示処理回路126で生成される所定の超音波画像1フレーム当りのデータサイズ、表示フレームレート及び予め定められた超音波画像データの圧縮率に基づいて画像データ生成レートRuを算出する(ステップS31)。
システム制御回路128は、超音波診断装置1と端末装置2の間の通信回線の画像データ転送レートRtを計測する(ステップS32)。
システム制御回路128は、画像データ生成レートRuと画像データ転送レートRtとを比較する(ステップS33)。
システム制御回路128は、比較した結果RuがRtより大きい場合(ステップS33のYes)、許容限界値に対応する高い圧縮率で圧縮した場合の画像データ生成レートRumを算出し、算出された画像データ生成レートRumと画像データ転送レートRtを比較する(ステップS34)。
システム制御回路128は、比較した結果RumがRt以下である場合(ステップS34のYes)、圧縮後のRuがRtと等しくなるように、すなわち予め設定されている転送用画像データの圧縮率がより高くなるように所定の設定値を変更する(ステップS35)。
システム制御回路128は、比較した結果RumがRtより大きい場合(ステップS34のNo)、予め設定されている転送用画像データの圧縮率を許容限界値に設定する(ステップS36)。
また、システム制御回路128は、ステップS36の後、端末表示フレームレートを予め設定されている値より下げる(ステップS37)。
システム制御回路128は、画像符号化回路130を制御し、表示処理回路126で生成された超音波画像データをステップS35又はステップS36で設定された圧縮率で圧縮する(ステップS38)。なお、システム制御回路128は、比較した結果RuがRt以下場合(ステップS33のNo)は、圧縮率の変更は行わずに、所定の圧縮率で表示処理回路126で生成された超音波画像データを圧縮する。
最後に、システム制御回路128は、通信インタフェース回路131を制御し、圧縮された超音波画像データを端末装置2へ送信する(ステップS39)。
(3)操作画面データ転送フロー
システム制御回路128は、超音波診断装置1から端末装置2へ端末用操作画面データを転送する。図8は、超音波診断装置1から端末装置2へ操作画面データを転送する流れの一例を示すフローチャートである。図9は、本実施形態に係る端末装置2の入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上に表示される画像の一例を示す図である。図9において、パネルスイッチの画像211は、例えば超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が有するパネルスイッチを表す画像の例である。パネルスイッチの画像211は、入力インタフェース回路14が備えるパネルスイッチに基づいて予め作成される画像データに基づいて表示される。パネルスイッチの画像211を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報は、超音波診断装置1が備える記憶回路127に記憶されている。パネルスイッチの画像211を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報は、例えば、上記ステップS17のタイミング、すなわち端末装置2より超音波診断装置1に関する所定の遠隔操作を直接行うことが許可された際に、記憶回路127から端末装置2に読み出される。
端末装置2に読み出されたパネルスイッチの画像211を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報は、超音波診断装置1から端末装置2に通知される編集指示に基づいて、所定のタイミングで編集される。具体的には、例えば、パネルスイッチの画像211を表す画像データの付帯情報が有する機能情報が変更される。また、超音波診断装置1において、パネルスイッチの画像211を表す画像データが更新された場合、超音波診断装置1から端末装置2に更新内容が通知され、端末装置2において、パネルスイッチの画像211を表す画像データが通知された更新内容に基づいて更新されてもよい。
また、パネルスイッチの画像211は、超音波診断装置1より送信された操作画面及び/又は超音波画像と同時に表示されてもよいし、別々に表示されてもよい。また、タッチパネルの画像212は、超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が有するタッチパネルを表す画像の例である。以下、図9に示される機能ボタン2121が押下された場合を例に図8に示されるフローチャートを説明する。なお、操作画面データ転送処理は、図6に表されるパネルスイッチの画像213に含まれる、TCS(Touch Command Screen)ボタンが押下されることを契機として開始される。
まず、システム制御回路128は、操作画面生成機能128−1を実行し、通信インタフェース回路131を介し、端末装置2からコマンド信号が通知されるまで待機する(ステップS41)。
システム制御回路128は、端末装置2からコマンド信号が通知されると、通知されたコマンド信号を参照し、予め記憶回路127に記憶された操作画面データベースに含まれる複数の画像データ及び当該画像データの付帯情報のうち、どの画像データ及び当該画像データの付帯情報が更新情報として必要であるかの解析を行う(ステップS42)。
システム制御回路128は、ステップS42の解析の結果、更新情報として必要であると判断された画像データ及び当該画像データの付帯情報を端末用操作画面データとして取得する(ステップS43)。具体的には、図9に示される操作画面のうち機能ボタン2121がハイライト表示された図10に示される操作画面を表す操作画面データを取得する。
システム制御回路128は、操作画面符号化回路129を制御し、取得した端末用操作画面データを圧縮する(ステップS44)。例えば、システム制御回路128は、図9に示される操作画面を表す端末用操作画面データと図10に示される操作画面を表す端末用操作画面データとの差分を取ることで情報量を圧縮する。また、システム制御回路128は、時間軸上で隣り合う端末用操作画面データの差分を取ることで情報量を圧縮してもよい。
システム制御回路128は、通信インタフェース回路131を制御し、圧縮した端末用操作画面データを端末装置2へ送信する(ステップS45)。
第1の実施形態によれば、超音波診断装置1と端末装置2とは無線で通信接続される。システム制御回路128は、端末用操作画面データを取得し、取得した端末用操作画面データを圧縮し、圧縮した端末用操作画面データを端末装置2へ無線で送信する。また、システム制御回路128は、記憶回路127に記憶されるパネルスイッチの画像211、213を読み出し、端末装置2に予め記憶させる。これにより、操作者3は端末装置2の入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上に超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が備えるパネルスイッチの画像、及び超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が備えるタッチパネルの画像を含む操作画面を表す画像を表示することができる。
したがって、本実施形態に係る超音波診断装置によれば、操作者が診断装置の操作卓を直接操作することが困難な場合であっても、画像診断を行うための操作を行うことが可能となる。
また、第1の実施形態によれば、システム制御回路128は、端末用操作画面データを取得する度に端末装置2へ送信する。これにより、随時新しい操作画面を端末装置2の入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上に表示することが可能となる。
また、第1の実施形態によれば、システム制御回路128は、操作画面符号化回路129を制御し、取得された端末用操作画面データを圧縮する。この際、時間軸上で隣り合う端末用操作画面データの差分を取ることで情報量を圧縮する。これにより、超音波診断装置1と端末装置2の間の通信データ量を抑えることが可能となる。
また、第1の実施形態によれば、システム制御回路128は、通信インタフェース回路131を制御し、端末装置2からのコマンド信号の受信をトリガとして、端末用操作画面データの送信を開始する。これにより、操作者3の要求に応じた操作画面を、端末装置2の入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上に表示することが可能となる。
また、第1の実施形態によれば、システム制御回路128は、認証情報表示機能128−4を実行し、例えば予め設定されたSSID及びパスワードをモニタ13に表示する。すなわち、超音波診断装置1を直接見ることのできる操作者のみがアクセス権限を持つようにする。これにより、権限無き第3者による通信接続及び遠隔操作のリスクを低減することが可能となる。
また、第1の実施形態によれば、システム制御回路128の認証機能128−5が認証時に利用するパスワードは、通信接続要求毎又は定期的に更新されるワンタイムパスワードである。これにより、権限無き第3者による通信接続及び遠隔操作のリスクを低減することが可能となる。
また、第1の実施形態によれば、システム制御回路128は、画像データ生成レートRuを算出する。システム制御回路128は、超音波診断装置1と端末装置2の間の通信回線の画像データ転送レートRtを計測する。システム制御回路128は、算出された画像データ生成レートRuと計測された画像データ転送レートRtを比較し、比較した結果RuがRtより大きい場合、例えば圧縮後のRuがRtと等しくなるように、すなわち予め設定されている転送用画像データの圧縮率がより高くなるように所定の設定値を変更する。システム制御回路128は、表示処理回路126で生成された超音波画像データを圧縮し、圧縮した超音波画像データを端末装置2へ送信する。
すなわち、システム制御回路128は、表示処理回路126が生成した超音波画像データが表す超音波画像の画質を落とすことで、端末装置2へ送信する超音波画像のフレームレートを落とさずに端末装置2へ送信する。これにより、操作者3は、超音波診断装置1のアコースティックフレームレートが高く、算出された画像データ生成レートRuが計測された画像データ転送レートRtより高い場合であっても、端末装置2においてリアルタイムに超音波画像を確認することが可能となる。
[他の実施形態]
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第1の実施形態では、記憶回路127は、端末装置2の入力インタフェース回路21が有するタッチパネルに表示され、操作者3が端末装置2から超音波診断装置1を操作するための操作画面を表す操作画面データベースを記憶したがこれに限定されない。例えば、記憶回路127は、超音波診断装置1の入力インタフェース回路14が有するタッチパネルに表示され、操作者3が超音波診断装置1を操作するための操作画面を表す操作画面データベースを記憶するようにしてもよい。この場合、システム制御回路128は、当該操作画面データベースより取得した画像データ等を、端末装置2からのコマンド信号に合わせて加工することで、端末用操作画面データを生成する。これにより、操作者3は端末装置2の入力インタフェース回路21が備えるタッチパネル上に表示される超音波診断装置1を操作するための操作画面を変更することが可能となる。
また、第1の実施形態では、操作画面データベースは、操作者3が端末装置2から超音波診断装置1を操作するためのコマンド信号に対応した様々なパターンの複数の画像データ及び画像データの付帯情報を含んでいたがこれに限定されない。例えば、記憶回路127は、端末装置2のコマンド信号に対応した様々なパターンの操作画面を表す画像データそれぞれを押下用ボタン画像等を表す複数の部分画像データに分割して記憶してもよい。また、記憶回路127は、当該部分画像データが表す画像が当該部分画像を含む操作画面を表す画像上のどの位置に配置されるかを示す配置情報等を記憶する。この場合、システム制御回路128は、操作画面生成機能128−1を実行し、複数の部分的な画像データを組み合わせることで、コマンド信号に対応する端末用操作画面データを生成する。
また、第1の実施形態では、システム制御回路128は、図5のステップS23における比較の結果RuがRt以下の場合、圧縮率は所定の圧縮率のまま変更しなかった。また、第1の実施形態では、システム制御回路128は、図6のステップS33における比較の結果RuがRt以下の場合、圧縮率は所定の圧縮率のまま変更しなかった。しかしながら、この限りではない。すなわち、圧縮後のRuがRtと等しくなるように、すなわち予め設定されている転送用画像データの圧縮率がより低くなるように所定の設定値を変更してもよい。これにより、転送用画像データが表す画像の画質を表示処理回路126が生成する超音波画像データが表す画像の画質に近づけることが可能となる。
また、第1の実施形態において、表示処理回路126により生成される超音波画像の表示フレームは、例えば一次元アレイプローブを用いた2次元領域に対する周期的な走査によって生成された画像データに基づいて生成してもよいし、2次元アレイプローブを用いた3次元領域に対する周期的な走査によって生成されたボリュームデータをレンダリング処理又はMPR処理して生成された画像データに基づいて生成してもよい。
また、第1の実施形態において、パネルスイッチの画像211を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報、並びに、パネルスイッチの画像213を表す画像データ及び当該画像データの付帯情報は、例えば、端末装置2に対するクライアントアプリケーションのインストールの際に、クライアントアプリケーションとともに端末装置2に読み出されてもよい。
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1及び図2における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として表示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。