JP4985052B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、生体組織の特性値を映像情報に変換して超音波診断装置において、生体組織の特性値である超音波データを圧縮し、記憶媒体に保存、あるいは、ネットワークを通じて伝送を行う超音波診断装置、および、超音波診断装置の制御方法に関する。

一般的な医用画像診断装置は、生体組織の形状測定、運動特性、および、性状特性など生体情報を測定することが可能であり、測定結果は主に生体組織の断層像として映像化されて画面に表示される。その中でも、超音波診断装置は、Ｘ線ＣＴ、あるいは、ＭＲＩなどの他の生体組織の断層像を測定する医療診断装置に比べて、計測のリアルタイム性に優れており、血流や心臓など動きの観察が重要となる循環器系疾患の診断に非常に有用である。

特に、血流計測においては、二次元の血流速度分布をカラー表示するカラードプラ法が、生体組織の形態情報であるＢモード断層像に、血流速度分布に応じたカラーマップを重畳して表示できるために、非常に有用となっている。

近年、これらの医療画像・動画像のデジタル保存、あるいは、ネットワークを介しての伝送に対する需要が高まっており、記憶容量、あるいは、伝送容量を低減するために、データを圧縮する手法が試みられている。

例えば、伝送帯域幅が狭い伝送路いわゆる伝送レートが低いネットワークを用いて、高品質な画像、あるいは、映像を伝送する手法として、特許文献１に示されているように、動画像の各シーンの動き量や変化量に応じて圧縮符号化の制御、および、フレームレートを制御し、伝送する画像データを削減する手法が知られている。

また、カラードプラ法で得られたカラー画像・動画像に対して、ＪＰＥＧやＭＰＥＧなどの非可逆圧縮手法を適用した際の偽色の発生を防ぐために、特許文献２に示されているように、Ｂモード画像、カラードプラ画像を個別に圧縮を行い、前記個別に圧縮したＢモード画像、カラードプラ画像を伸張・復元後に、Ｂモード画像、カラードプラ画像それぞれのカラーパレット変換を行って画像合成する手法が知られている。
特開平１１−２９８８９０号公報 特開２００３−２５０７９９号公報

しかしながら、特許文献１に示されている手法は、各シーンの動き量や変化量を考慮した制御となっているが、これらの動き量や変化量を算出するには、１フレーム毎に全画素間のデータをスキャンする必要があり、主に血流部分のみに動き量が発生する血管の断層像では非効率である。また、血流の動きは、カラードプラ法によるカラーパレット変換後に行う必要があり、ＪＰＥＧやＭＰＥＧなどの非可逆圧縮手法を適用した際には偽色が発生する場合がある。

また、特許文献２に示されている手法は、個別に圧縮したＢモード画像、カラードプラ画像を伸張・復元後に、Ｂモード画像、カラードプラ画像それぞれのカラーパレット変換を行って画像合成を行っているが、カラードプラ法では診断に応じた複数のカラーマップを備えており、カラーパレット変換のカラーマップの種類によっては、微小な値でも輝度の高いカラーマップを適用することがあるために、場合によっては偽色と同様な現象が発生する場合がある。

カラードプラ法におけるカラードプラ画像の偽色の発生は、誤診に繋がる危険があるために、特許文献１、および、特許文献２に示されている手法では、圧縮率を高めに設定せざるを得ない。さらに、超音波受信信号（超音波データ）を映像信号に変換（走査変換）した画像を用いるため、走査変換時のデータ補間により、データ量が大きくなってしまい、また、データ量が大きくなることにより、圧縮・伸張処理の負荷が大きくなるという問題がある。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するためになされたものであり、生体組織の特性値を映像情報に変換して表示する超音波診断装置において、カラードプラ画像を圧縮・伸張処理を行っても、偽色の発生を抑制できる超音波診断装置を提供する。

さらに、Ｂモードデータ、および、カラードプラデータそれぞれの圧縮率を適応的に制御することにより、効率的にＢモードデータ、および、カラードプラデータを圧縮処理できる超音波診断装置を提供する。

本発明の超音波診断装置は、生体組織の特性値を映像情報に変換して表示する超音波診断装置において、Ｂモードデータを圧縮するＢモードデータ圧縮部と、圧縮したＢモードデータを伸張するＢモード圧縮データ伸張部と、カラードプラデータを圧縮するカラードプラデータ圧縮部と、圧縮したカラードプラデータを伸張するカラードプラ圧縮データ伸張部と、前記圧縮したＢモードデータおよび圧縮したカラードプラデータを記憶媒体に保存する記憶部と、ネットワークを介して伝送する伝達部とを有し、前記Ｂモードデータ圧縮部と前記カラードプラデータ圧縮部は、生体組織からの超音波エコー信号（超音波データ）の性質に基づいて圧縮率を制御することを特徴とする。

この構成により、映像情報に走査変換する前のＢモードデータ、および、カラーフローデータそれぞれの圧縮率を個別に制御し、圧縮したＢモードデータ、および、圧縮したカラードプラデータを、記憶媒体に保存、あるいは、ネットワークを介して伝送することが可能となる。

また、Ｂモードデータ、カラードプラデータを走査変換、および、カラーパレット変換を適用する前に、Ｂモードデータ、カラードプラデータそれぞれを独立して圧縮・伸張処理を行うため、偽色の発生を抑制することが可能となり、さらに、映像情報に走査変換する前のＢモードデータ、カラードプラデータから構成される超音波データに対して圧縮・伸張処理を適用するため、走査変換後の映像情報に圧縮・伸張処理を適用する場合と比較して、データ量を削減することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、カラードプラデータは、速度情報、パワー情報、および、分散情報から構成されている。

この構成により、カラードプラモードデータを構成する速度情報、パワー情報、および、分散情報いずれか１つの画質に基づき、前記カラードプラモードデータの圧縮率を制御することが可能となり、また、速度情報、パワー情報、および、分散情報それぞれについて、個別に圧縮率を制御することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、Ｂモードデータ圧縮部は、１フレーム前の圧縮、伸張したＢモードデータの品質に基づき、前記Ｂモードデータの圧縮率を制御する。

この構成により、Ｂモード画像の画質を一定に維持しながら、Ｂモードデータの圧縮率を適応的に制御することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、Ｂモードデータ圧縮部は、異なるフレームの複数のＢモードデータ間の差分に基づき、前記Ｂモードデータの圧縮率を制御する。

この構成により、Ｂモード画像の画質を一定に維持しながら、Ｂモードデータ圧縮率を適応的に制御することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、カラードプラデータ圧縮部は、カラードプラデータを構成する速度情報に基づき、前記カラードプラデータの圧縮率を制御する。

この構成により、カラードプラデータに含まれる速度情報の非可逆圧縮による誤差の発生を抑制し、一定の品質を維持しながら、カラードプラデータの圧縮率を適応的に制御することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、カラードプラデータ圧縮部は、カラードプラデータを構成するパワー情報に基づき、前記カラードプラデータの圧縮率を制御する。

この構成により、カラードプラデータに含まれるパワー情報の非可逆圧縮による誤差の発生を抑制し、一定の品質を維持しながら、カラードプラデータの圧縮率を適応的に制御することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、カラードプラデータ圧縮部は、カラードプラデータを構成する分散情報に基づき、前記カラードプラデータの圧縮率を制御する。

この構成により、カラードプラデータに含まれる分散情報、速度情報、および、パワー情報の非可逆圧縮による誤差の発生を抑制し、一定の品質を維持しながら、カラードプラデータの圧縮率を適応的に制御することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、カラードプラデータ圧縮部は、外部に接続された心電計から得られた心電波形に基づき、前記カラードプラデータの圧縮率を制御する。

この構成により、一心周期間の、心収縮期、あるいは、心拡張期などの心周期に応じて、カラードプラデータの圧縮率を適応的に制御することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、カラードプラデータ圧縮部は、外部に接続された心音計から得られた心音波形に基づき、前記カラードプラデータの圧縮率を制御する。

この構成により、一心周期間の、心収縮期、あるいは、心拡張期などの心周期に応じて、カラードプラデータの圧縮率を適応的に制御することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、カラードプラデータ圧縮部は、カラードプラモードデータを構成する速度情報、パワー情報、および、分散情報それぞれについて、個別に圧縮率を制御する。

この構成により、カラードプラモードデータを構成する速度情報、パワー情報、および、分散情報それぞれについて、非可逆圧縮による誤差の抑制を個別に行い、品質を速度情報、パワー情報、および、分散情報それぞれに最適に維持するような圧縮率を適応的に制御することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、本発明の超音波診断装置は、ネットワークを介して、受信した圧縮したＢモードデータ、および、圧縮したカラードプラデータを、それぞれ伸張し、表示する。

この構成により、遠隔地などで計測・圧縮されたＢモードデータ、および、同様に計測・圧縮されたカラードプラデータを、ネットワークの伝送量を抑制しながら、伝送、受信し、表示することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、本発明の超音波診断装置は、ネットワークを介して受信した、圧縮されたＢモードデータ、および、圧縮されたカラードプラデータを、それぞれ記憶媒体に保存する。

この構成により、遠隔地などで計測・圧縮されたＢモードデータ、および、同様に計測・圧縮されたカラードプラデータを、ネットワークの伝送量を抑制しながら、伝送・受信し、記憶媒体に保存することが可能となる。

ある好ましい実施形態において、記憶媒体に保存されている圧縮したＢモードデータ、および、圧縮したカラードプラデータを、それぞれ伸張し、表示する。

この構成により、計測・圧縮されたＢモードデータ、および、同様に計測・圧縮されたカラードプラデータ、もしくは、遠隔地などで計測・圧縮されたＢモードデータ、および、同様に計測・圧縮されたカラードプラデータを、記憶媒体の記憶容量を抑制しながら、記憶媒体に保存し、必要に応じて表示が可能となる。

本発明によれば、生体組織の特性値を映像情報に変換して表示する超音波診断装置において、映像情報に走査変換する前の計測されたＢモードデータ、および、カラードプラデータの値から、Ｂモードデータ、および、カラードプラデータそれぞれの圧縮率を適応的に制御しながら、圧縮・伸張を行い、伸張後のＢモードデータ、および、カラードプラデータそれぞれを走査変換し、Ｂモード画像に、カラーパレット変換したカラードプラ画像を重畳して表示することにより、走査変換後の映像情報に圧縮・伸張処理を適用する場合と比較して、データ量を削減することが可能な超音波診断装置を実現することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の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１００は、超音波プローブ１、超音波送受信部２、Ｂモードデータ作成部３、Ｂモードデータ圧縮部４、Ｂモード圧縮データ伸張部５、カラードプラモードデータ作成部６、カラードプラモードデータ圧縮部７、カラードプラモード圧縮データ伸張部８、表示部９、通信制御部１０、記憶媒体１１、および、制御部１２によって構成される。

記憶媒体１１は、Ｂモードデータ圧縮部４、Ｂモード圧縮データ伸張部５、カラードプラモードデータ作成部６、および、カラードプラモードデータ圧縮部７と接続され、Ｂモード圧縮データ、および、カラードプラモード圧縮データを保存する。

なお、記憶媒体１１に、制御部１２における制御情報、もしくは、設定情報などを保存できるようしても良い。

制御部１２は、超音波送受信部２、Ｂモードデータ作成部３、Ｂモードデータ圧縮部４、Ｂモード圧縮データ伸張部５、カラードプラモードデータ作成部６、カラードプラモードデータ圧縮部７、カラードプラモード圧縮データ伸張部８、表示部９、通信制御部１０、および、記憶媒体１１の制御を行う。

超音波診断装置１００は、通信制御部１０を介して、ネットワーク１３に接続され、Ｂモードデータ、および、カラードプラデータの送受信、さらに、電子カルテなどの診断データの送受信を行う。

なお、通信制御部１０は、暗号化通信の機能を有していることが好適である。

さらに、超音波診断装置１００は、外部に接続された心電計２０１、心音計２０２などの生体信号計測装置で計測した生体信号を入力する機能を有し、前記生体信号は制御部１２に入力される。また、前記生体信号は、表示部１０において、超音波診断画像と併せて表示することが可能である。

この構成により、映像情報に走査変換する前のＢモードデータ、および、カラーフローデータそれぞれの圧縮率を個別に制御し、圧縮したＢモードデータ、および、圧縮したカラードプラデータを、記憶媒体に保存、あるいは、ネットワークを介して伝送することが可能となる。

また、Ｂモードデータ、カラードプラデータを走査変換、および、カラーパレット変換を適用する前に、Ｂモードデータ、カラードプラデータそれぞれを独立して圧縮・伸張処理を行うため、偽色の発生を抑制することが可能となり、さらに、映像情報に走査変換する前のＢモードデータ、カラードプラデータから構成される超音波データに対して圧縮・伸張処理を適用するため、走査変換後の映像情報に圧縮・伸張処理を適用する場合と比較して、データ量を削減することが可能となる。

（第２の実施の形態）
図１において、Ｂモードデータ作成部３は、超音波プローブ１、超音波送受信部２を介して受信した超音波受信信号から得られる複数の音響線データ（以下、音響線群と言う）から、１フレーム単位のＢモードデータを作成する。作成されたＢモードデータは、Ｂモードデータ圧縮部４、および、表示部９に出力される。

Ｂモードデータ圧縮部４は、Ｂモードデータ作成部３で作成された前記１フレーム単位のＢモードデータを圧縮する。

図２は、Ｂモードデータ圧縮部４の構成を示すサブブロック図である。

Ｂモードデータ圧縮部４は、Ｂモードフレームデータ圧縮部４１、および、Ｂモードフレームデータ圧縮制御部４２で構成される。

Ｂモードフレームデータ圧縮部４１は、Ｂモードデータ作成部３で作成された１フレーム単位のＢモードデータの圧縮処理を行う。圧縮された前記Ｂモードデータ（以下、Ｂモード圧縮データと言う）は、Ｂモード圧縮データ伸張部５、通信制御部１０、記憶媒体１１に出力される。なお、Ｂモードフレームデータ圧縮部４１における圧縮処理の手法は、一般的な非可逆圧縮アルゴリズムであるＪＰＥＧが好適であるが、他の非可逆圧縮アルゴリズム、もしくは、可逆圧縮アルゴリズムを用いても良い。

Ｂモードフレームデータ圧縮制御部４２は、Ｂモードフレームデータ圧縮部４１の圧縮パラメータの制御を行う。圧縮パラメータとは、例えば、ＪＰＥＧにおけるＱファクターと呼ばれる圧縮率の設定値などを指す。

図１において、Ｂモード圧縮データ伸張部５は、Ｂモードデータ圧縮部４、記憶媒体１１から、あるいは、ネットワーク１３から通信制御部１０を介して、入力されたＢモード圧縮データを伸張する。前記伸張されたＢモード圧縮データ（以下、Ｂモード圧縮・伸張データと言う）は、表示部９に出力される。

図３は、表示部９の構成を示すサブブロック図である。

表示部９は、Ｂモードデータ比較部９１、カラードプラモードデータ比較部９２、ＤＳＣ９３、および、モニタ９４によって構成される。

Ｂモードデータ比較部９１、および、カラードプラデータ比較部９２は、それぞれ、複数のＢモードデータ、および、カラードプラデータの比較を行う。ＤＳＣ９３は、Ｂモードデータ、および、カラードプラデータを映像信号に走査変換し、モニタ９４に出力する。

ＤＳＣ９３による走査変換（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔ）とは、超音波送受信時の走査（音響線方向の走査）で得られる超音波データを、音響線方向の走査から、ＴＶなどの映像信号の走査に変換するものである。ここで、ＤＳＣ９３は、深さ方向（超音波受信信号の伝搬方向）の距離分解能と音響線の走査方向の距離分解能との比率が異なる超音波データを、同じ距離分解能になるように補間、もしくは、間引き処理を行う。

図４は、ＤＳＣ９３の走査変換の実施形態を示す模式図である。

図４（ａ）は、超音波プローブ１による超音波データの取得を示す模式図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）で示した取得した超音波データを映像情報に走査変換した結果を示す模式図である。なお、超音波プローブ１は、コンベックスタイプのものを例として示しているが、他のリニアタイプ、セクタタイプの超音波プローブでも同様の処理となる。

図４（ａ）において、超音波プローブ１による１回の超音波送受信は、深さ方向（図中放射方向）に行われる。この１回分の超音波送受信方向を音響線方向と言い、１回の超音波送受信で得られる超音波データを音響線データとも言う。

この超音波送受信を、図４（ａ）に示す走査方向に繰り返すことにより、１フレーム分の超音波データを取得する。図４（ａ）に示すように、超音波プローブ１がコンベックスタイプの場合、超音波データは超音波プローブ１に近い部位が密、遠いところが疎になる。

図４（ｂ）は映像情報を示しており、一般的なＶＧＡサイズでは６４０×４８０の画素のマトリックスとなる。この映像情報のマトリックスに、図４（ａ）で示した１フレーム分の超音波データを、実際の断層像と同じ比率の距離分解能になるように再配置する。

図４（ｂ）において、グレイで示した画素は、超音波データが再配置された画素であり、斜線で示した画素は超音波データが再配置されない画素である。このように、超音波プローブ１がコンベックスタイプの場合、図４（ｂ）の斜線の画素に示すような、映像情報に再配置されない超音波データが発生し、このような場合、周辺の画素を用いて補間することが行われる。

一般的な超音波診断装置では、超音波データの距離分解能より、映像情報の空間分解能の方が高いために、補間を行って映像情報を作成する。したがって、超音波データより、ＤＳＣ９３により走査変換された映像情報の方が、情報量が大きくなる。

Ｂモードデータ比較部９１は、同じフレームの、Ｂモードデータ作成部３で作成されたＢモードデータとＢモードデータ圧縮部４およびＢモード圧縮データ伸張部５で圧縮・伸張されたＢモードデータの比較を行う。

Ｂモードデータの比較は、前記それぞれのＢモードデータ間のＰＳＮＲ、もしくは、差分を求めることで行う。比較結果は、制御部１２に出力される。

ＰＳＮＲ（Ｐｅａｋ ｓｉｇｎａｌ―ｔｏ―ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）とは、ＪＰＥＧなどの非可逆圧縮アルゴリズムを用いたときの映像品質の客観的な画像評価指数であり、原画と圧縮／伸張した画像の平均二乗誤差の逆数で表される。両画像の相違が大きければこの値は小さくなる。

なお、Ｂモードデータ作成部３で作成されたＢモードデータと、Ｂモードデータ圧縮部４およびＢモード圧縮データ伸張部５で圧縮・伸張されたＢモードデータについて、同じフレームか否かを判別するために、フレーム番号をそれぞれのデータのヘッダに含有するようにすることが好適である。

制御部１２は、Ｂモードデータ比較部９１から入力される同じフレームの、Ｂモードデータ、および、Ｂモードデータ圧縮部４とＢモード圧縮データ伸張部５で圧縮・伸張されたＢモードデータの、ＰＳＮＲまたは差分の結果を、Ｂモードフレームデータ圧縮制御部４２に出力する。

Ｂモードフレームデータ圧縮制御部４２は、制御部１２の出力結果に基づき、Ｂモードフレームデータ圧縮部４１における圧縮パラメータの制御を行う。圧縮パラメータの制御は、例えば、ＰＳＮＲに基づいてＪＰＥＧアルゴリズムのＱファクターを制御する場合、予め設定したＰＳＮＲ値になるように、Ｑファクターを制御する。この際に、現時点でのフレームの結果に基づき、次フレームのＱファクターを設定するようにするのが好適である。

また、図２に示した表示部９において、Ｂモードデータ比較部９１は、Ｂモードデータ作成部３で作成されたＢモードデータ、もしくは、Ｂモードデータ圧縮部４およびＢモード圧縮データ伸張部５で圧縮・伸張されたＢモードデータの、異なるフレーム間の比較を行う。

Ｂモードデータの比較は、前記それぞれのＢモードデータ間のＰＳＮＲ、もしくは、差分を求めることで行う。比較結果は、制御部１２に出力される。

制御部１２は、Ｂモードデータ比較部９１から入力される異なるフレームの圧縮・伸張されたＢモードデータのＰＳＮＲまたは差分の結果を、Ｂモードフレームデータ圧縮制御部４２に出力する。

Ｂモードフレームデータ圧縮制御部４２は、制御部１２の出力結果に基づき、圧縮パラメータの制御を行う。例えば、ＰＳＮＲに基づいてＪＰＥＧアルゴリズムのＱファクターを制御する場合、予め設定したＰＳＮＲ値になるように、Ｑファクターを制御する。この際に、現時点でのフレームの結果に基づき、次フレームのＱファクターを設定するようにするのが好適である。

なお、本実施例では、Ｂモードデータ比較部９１からの差分結果を用いて、ＰＳＮＲを求めた結果に基づき圧縮を制御する例を示したが、差分結果をそのまま用いて圧縮の制御を行っても良い。また、ＰＳＮＲは、Ｂモードデータ比較部９１、もしくは、制御部１２どちらで求めても良い。

この構成により、品質を一定に維持したＢモードデータの非可逆圧縮を、操作者が都度圧縮パラメータを設定することなく適応的に実施することが可能となり、また、走査変換前の超音波データ（Ｂモードデータ）に圧縮処理を適用することにより、走査変換後の映像情報に圧縮処理を適用する場合に比べて、情報量を削減することが可能となる。

（第３の実施の形態）
図１において、カラードプラモードデータ作成部６は、超音波プローブ１、超音波送受信部２を介して受信した超音波受信信号から得られる音響線群から、１フレーム単位のカラードプラモードデータを作成する。カラードプラデータは、それぞれ１フレーム単位の速度情報、パワー情報、および、分散情報から構成されている。作成されたカラードプラデータは、カラードプラデータ圧縮部７、および、表示部９に出力される。

図４は、カラードプラモードデータ作成部６の構成を示すサブブロック図である。

カラードプラモードデータ作成部６は、カラードプラ演算部６１、および、カラードプラ演算制御部６２によって構成される。

カラードプラ演算部６１は、超音波プローブ１、超音波送受信部２を介して受信した超音波受信信号について、カラードプラ演算を行い、１フレーム単位の速度情報、パワー情報、および、分散情報から構成されるカラードプラモードデータを作成する。カラードプラ演算は、超音波受信信号に対して複素相関演算を実施することにより、速度情報、パワー情報、および、分散情報を求めるものである。

カラードプラ演算部６１は、それぞれ１フレーム単位の速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５から構成されるカラードプラモードデータを、カラードプラデータ圧縮部７、および、表示部９に出力する。

カラードプラ演算制御部６２は、カラードプラ演算部６１において、カラードプラ演算する際の、フィルタの制御などの一般的なカラードプラ演算における設定を行う。

カラードプラデータ圧縮部７は、前記速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５から構成される１フレーム単位のカラードプラモードデータを圧縮する。

図５は、カラードプラモードデータ圧縮部７の構成を示すサブブロック図である。

カラードプラモードデータ圧縮部７は、速度フレームデータ圧縮部７１、パワーフレームデータ圧縮部７２、分散フレームデータ圧縮部７３、および、カラードプラモードデータ圧縮制御部７４によって構成される。

速度フレームデータ圧縮部７１、パワーフレームデータ圧縮部７２、および、分散フレームデータ圧縮部７３は、それぞれ、カラードプラ演算部６で作成された１フレーム単位の速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５の圧縮処理を行う。

圧縮された速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５から成る、圧縮されたカラードプラモードデータ（以下、カラードプラモード圧縮データという）は、カラードプラモードデータ伸張部８、通信制御部１０、記憶媒体１１に出力される。

なお、速度フレームデータ圧縮部７１、パワーフレームデータ圧縮部７２、および、分散フレームデータ圧縮部７３における圧縮処理の手法は、一般的な非可逆圧縮アルゴリズムであるＪＰＥＧが好適であるが、他の非可逆圧縮アルゴリズム、もしくは、可逆圧縮アルゴリズムを用いても良い。

カラードプラモード圧縮制御部７４は、速度フレームデータ圧縮部７１、パワーフレームデータ圧縮部７２、および、分散フレームデータ圧縮部７３のそれぞれに対して圧縮パラメータの制御を行う。圧縮パラメータとは、例えば、ＪＰＥＧにおけるＱファクターと呼ばれる圧縮率の設定値などを指す。

なお、前記圧縮パラメータは、カラードプラデータを構成する速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５に対して、同じ値に設定しても良いが、前記速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５それぞれに対して、個別に圧縮パラメータの値を設定するような構成にしておくことは、個別のデータの品質に適応して圧縮パラメータを設定できるため、好適である。

また、前記速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５のいずれか１つ、もしくは、２つのデータのみに圧縮処理を適用するようにすることでも、データ圧縮には有効であり、好適である。

図１において、カラードプラモード圧縮データ伸張部８は、カラードプラモードデータ圧縮部７、記憶媒体１１、あるいは、ネットワーク１３から通信制御部１０を介して、入力されたカラードプラ圧縮データを伸張する。前記伸張されたカラードプラ圧縮データ（以下、カラードプラモード圧縮・伸張データと言う）は、表示部９に出力される。

図３に示した表示部９において、カラードプラデータ比較部９２は、同じフレームの、カラードプラモードデータ作成部６で作成されたカラードプラモードデータとカラードプラモードデータ圧縮部７およびカラードプラモード圧縮データ伸張部８で圧縮・伸張されたカラードプラデータの比較を行う。

カラードプラデータの比較は、前記それぞれのカラードプラモードデータ間のＰＳＮＲ、もしくは、差分を求めることで行い、カラードプラデータを構成する速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５について個別に行う。比較結果は、制御部１２に出力される。

なお、カラードプラモードデータ作成部６で作成されたカラードプラモードデータと、カラードプラモードデータ圧縮部７およびカラードプラモード圧縮データ伸張部８で圧縮・伸張されたカラードプラデータについて、同じフレームか否かを判別するために、フレーム番号をそれぞれのデータのヘッダに含有するようにすることが好適である。

制御部１２は、カラードプラデータ比較部９２から入力される同じフレームの、カラードプラデータ、および、カラードプラモードデータ圧縮部７とカラードプラモード圧縮データ伸張部８で圧縮・伸張されたカラードプラデータの、ＰＳＮＲまたは差分の結果を、カラードプラモードデータ圧縮制御部７４に出力する。

カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、制御部１２の出力結果に基づき、圧縮パラメータの制御を行う。圧縮パラメータの制御は、図５に示す速度フレームデータ圧縮部７１、パワーフレームデータ圧縮部７２、および、分散フレームデータ圧縮部７３のそれぞれに対して、個別に実施する。圧縮パラメータの制御は、例えば、ＰＳＮＲに基づいてＪＰＥＧアルゴリズムのＱファクターを制御する場合、予め設定したＰＳＮＲ値になるように、Ｑファクターを制御する。この際に、現時点でのフレームの結果に基づき、次フレームのＱファクターを設定するようにするのが好適である。

また、図３に示した表示部９において、カラードプラモードデータ比較部９２は、カラードプラモードデータ作成部６で作成されたカラードプラデータ、もしくは、カラードプラモードデータ圧縮部７およびカラードプラモード圧縮データ伸張部８で圧縮・伸張されたカラードプラデータの、異なるフレーム間の比較を行う。

カラードプラデータの比較は、前記それぞれのカラードプラモードデータ間のＰＳＮＲ、もしくは、差分を求めることで行い、カラードプラデータを構成する速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５について個別に行う。比較結果は、制御部１２に出力される。

制御部１２は、カラードプラモードデータ比較部９２から入力される異なるフレームの圧縮・伸張されたカラードプラモードデータのＰＳＮＲまたは差分の結果を、カラードプラモードデータ圧縮制御部７４に出力する。

カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、制御部１２の出力結果に基づき、圧縮パラメータの制御を行う。圧縮パラメータの制御は、図５に示す速度フレームデータ圧縮部７１、パワーフレームデータ圧縮部７２、および、分散フレームデータ圧縮部７３のそれぞれに対して、個別に実施する。圧縮パラメータの制御は、例えば、ＰＳＮＲに基づいてＪＰＥＧアルゴリズムのＱファクターを制御する場合、予め設定したＰＳＮＲ値になるように、Ｑファクターを制御する。この際に、現時点でのフレームの結果に基づき、次フレームのＱファクターを設定するようにするのが好適である。

なお、本実施例では、カラードプラモードデータ比較部９２からの差分結果を用いて、ＰＳＮＲを求めた結果に基づき圧縮を制御する例を示したが、差分結果をそのまま用いて圧縮の制御を行っても良い。また、ＰＳＮＲは、カラードプラモードデータ比較部９２、もしくは、制御部１２どちらで求めても良い。

この構成により、品質を一定に維持したカラードプラモードデータの非可逆圧縮を、操作者が都度圧縮パラメータを設定することなく適応的に実施することが可能となり、また、走査変換前の超音波データ（カラードプラモードデータ）に圧縮処理を適用することにより、走査変換後の映像情報に圧縮処理を適用する場合に比べて、情報量を削減することが可能となる。

（第４の実施の形態）
図５に示したカラードプラモードデータ圧縮部７において、カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、図４に示したカラードプラモードデータ作成部６内のカラードプラ演算部６１で求められた速度フレームデータ６３に基づき、前記速度フレームデータ６３の圧縮パラメータの制御を行う。

例えば、心収縮期においては、血流速度が高くなり、また、動脈内径の形状によっては、乱流も発生するため、前記カラードプラ演算部６１で求められた速度フレームデータ６３の空間周波数は広い帯域になる。一方、心拡張期においては、血流速度が低くなり、乱流も減少するために、前記カラードプラ演算部６１で求められた速度フレームデータ６３の空間周波数は心収縮期と比較して狭い帯域になる。

したがって、心収縮期のような血流速度が高い心周期において、ＪＰＥＧアルゴリズムを適用する場合は、高周波成分を維持するような圧縮パラメータの設定を行うことが肝要となる。

カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、カラードプラモードデータ作成部６内のカラードプラ演算部６１で求められた速度フレームデータ６３の速度値が、予め設定した値以上のデータを含有する割合、もしくは、速度フレームデータ６３の速度値のフレーム内の空間平均値に応じて、適応的に速度フレームデータ６３の圧縮パラメータを設定する。

この構成により、心周期で変化する血流速度に応じて、操作者が都度圧縮パラメータを設定することなく適応的に圧縮パラメータを設定することにより、品質を維持した速度フレームデータ６３の非可逆圧縮を実現することが可能となり、また、走査変換前の超音波データ（速度フレームデータ６３）に圧縮処理を適用することにより、走査変換後の映像情報に圧縮処理を適用する場合に比べて、情報量を削減することが可能となる。

なお、前記設定値は、複数のパターンを用意しておくことは好適であり、また、ユーザが任意に設定できるようにしても良い。

また、本実施例では、速度フレームデータ６３に基づき、速度フレームデータ６３の圧縮パラメータを制御する例を示したが、速度フレームデータ６３に基づき、カラードプラデータを構成するパワーフレームデータ６４、分散フレームデータ６５に対する圧縮パラメータについても速度フレームデータ６３と併せて、もしくは、個別に制御するようにしても良い。

（第５の実施の形態）
また、図５に示したカラードプラモードデータ圧縮部７において、カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、図４に示したカラードプラモードデータ作成部６内のカラードプラ演算部６１で求められたパワーフレームデータ６４に基づき、前記パワーフレームデータ６４の圧縮パラメータの制御を行う。

例えば、心収縮期においては、血流速度が高くなり、血流速度パワーも高くなるため、前記カラードプラ演算部６１で求められたパワーフレームデータ６４は高い値を多く含有する。一方、心拡張期においては、血流速度が低くなるために、前記カラードプラ演算部６１で求められたパワーフレームデータ６４の値は心収縮期と比較して低い値になる。

したがって、心収縮期のような血流速度パワーが高い心周期において、ＪＰＥＧアルゴリズムを適用する場合は、データ品質を維持するような圧縮パラメータの設定を行うことが肝要となる。

カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、カラードプラモードデータ作成部６内のカラードプラ演算部６１で求められたパワーフレームデータ６４の速度パワー値が、予め設定した値以上のデータを含有する割合、もしくは、パワーフレームデータ６４の速度パワー値のフレーム内の空間平均値に応じて、適応的にパワーフレームデータ６４の圧縮パラメータを設定する。

この構成により、心周期で変化する血流速度パワーに応じて、操作者が都度圧縮パラメータを設定することなく適応的に圧縮パラメータを設定することにより、品質を維持したパワーフレームデータ６４の非可逆圧縮を実現することが可能となり、また、走査変換前の超音波データ（パワーフレームデータ６４）に圧縮処理を適用することにより、走査変換後の映像情報に圧縮処理を適用する場合に比べて、情報量を削減することが可能となる。

なお、前記設定値は、複数のパターンを用意しておくことは好適であり、また、ユーザが任意に設定できるようにしても良い。

また、本実施例では、パワーフレームデータ６４に基づき、パワーフレームデータ６４の圧縮率を制御する例を示したが、パワーフレームデータ６４に基づき、カラードプラデータを構成する速度フレームデータ６３、分散フレームデータ６５に対する圧縮パラメータについてもパワーフレームデータ６４と併せて、もしくは、個別に制御するようにしても良い。

（第６の実施の形態）
また、図５に示したカラードプラモードデータ圧縮部７において、カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、図４に示したカラードプラモードデータ作成部６内のカラードプラ演算部６１で求められた分散フレームデータ６５に基づき、前記分散フレームデータ６５の圧縮率の制御を行う。

例えば、心収縮期においては、血流速度が高くなり、また、動脈内径の形状によっては、乱流も発生するため、前記カラードプラ演算部６１で求められた分散フレームデータ６５は高い値を多く含有し、また、フレーム内の空間周波数は広い帯域になる。一方、心拡張期においては、血流速度が低くなり、乱流も減少するために、前記カラードプラ演算部６１で求められた分散フレームデータ６５の値は心収縮期と比較して低い値になり、また、フレーム内の空間周波数は心収縮期と比較して狭い帯域になる。

したがって、心収縮期のような血流速度の分散が高い心周期において、ＪＰＥＧアルゴリズムを適用する場合は、高周波成分を維持するような圧縮パラメータの設定を行うことが肝要となる。

カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、カラードプラモードデータ作成部６内のカラードプラ演算部６１で求められた分散フレームデータ６５の速度分散値が、予め設定した値以上のデータを含有する割合、もしくは、分散フレームデータ６５の速度値のフレーム内の空間平均値に応じて、適応的に分散フレームデータ６５の圧縮パラメータを設定する。

この構成により、心周期で変化する血流速度の分散に応じて、操作者が都度圧縮パラメータを設定することなく適応的に圧縮パラメータを設定することにより、品質を維持した分散フレームデータ６５の非可逆圧縮を実現することが可能となり、また、走査変換前の超音波データ（分散フレームデータ６５）に圧縮処理を適用することにより、走査変換後の映像情報に圧縮処理を適用する場合に比べて、情報量を削減することが可能となる。

なお、前記設定値は、複数のパターンを用意しておくことは好適であり、また、ユーザが任意に設定できるようにしても良い。

また、本実施例では、分散フレームデータ６５に基づき、分散フレームデータ６５の圧縮パラメータを制御する例を示したが、分散フレームデータ６５に基づき、カラードプラデータを構成する速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４に対する圧縮パラメータについても分散フレームデータ６５と併せて、もしくは、個別に制御するようにしても良い。

（第７の実施の形態）
また、図５に示したカラードプラモードデータ圧縮部７において、カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、超音波診断装置１００の外部に接続された心電計２０１、あるいは、心音計２０２で計測された生体信号に基づき、図４に示したカラードプラモードデータ作成部６内のカラードプラ演算部６１で求められたカラードプラデータの圧縮パラメータを制御する。超音波診断装置１００の外部に接続された心電計２０１、および、心音計２０２で計測された心電信号、および、心音信号は、制御部１２を介して、カラードプラモードデータ圧縮制御部７４に入力される。

血流速度が高い値となる心収縮期は、一般的な目安として、心電波形ではＲ波からＴ波の間、心音波形ではＩ音からＩＩ音の間と言われている。また、前述のように心収縮期においては、動脈内径の形状によっては、乱流も発生し、フレーム内の空間周波数は広い帯域となる。したがって、心電波形ではＲ波からＴ波の間、心音波形ではＩ音からＩＩ音の間において、カラードプラデータにＪＰＥＧアルゴリズムを適用する場合は、カラードプラデータの品質を維持するような圧縮パラメータの設定を行うことが肝要となる。

制御部１２は、心電波形のＲ波およびＴ波、心音波形のＩ音およびＩＩ音を検出し、区間を求めることで心収縮期を推定し、カラードプラモードデータ圧縮制御部７４に出力する。

カラードプラモードデータ圧縮制御部７４は、制御部１２で心電波形、あるいは、心音波形から推定された心収縮期に応じて、カラードプラデータを構成する速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５の圧縮パラメータを設定する。

この構成により、心周期に応じて、操作者が都度圧縮パラメータを設定することなく適応的に圧縮パラメータを設定することにより、品質を維持したカラードプラモードデータの非可逆圧縮を実現することが可能となり、また、走査変換前の超音波データ（カラードプラモードデータ）に圧縮処理を適用することにより、走査変換後の映像情報に圧縮処理を適用する場合に比べて、情報量を削減することが可能となる。

なお、前記設定値は、複数のパターンを用意しておくことは好適であり、また、ユーザが任意に設定できるようにしても良い。

また、本実施例では、心電波形、あるいは、心音波形から推定された心収縮期に応じて、カラードプラデータを構成する速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５の圧縮パラメータを設定する例を示したが、カラードプラデータを構成する速度フレームデータ６３、パワーフレームデータ６４、および、分散フレームデータ６５のそれぞれを個別に圧縮パラメータを制御するようにしても良い。

本発明は、生体組織の特性値を映像情報に変換して超音波診断装置において、生体組織の特性値である超音波データを圧縮し、記憶媒体に保存、あるいは、ネットワークを通じて伝送を行う超音波診断装置に好適に用いられる。

本発明の超音波診断装置の実施形態を示すブロック図 本発明のＢモードデータ圧縮部４の構成を示すサブブロック図 本発明の表示部９の構成を示すサブブロック図 本発明のＤＳＣ９３の走査変換の実施形態を示す模式図 本発明のカラードプラモードデータ作成部６の構成を示すサブブロック図 本発明のカラードプラモードデータ圧縮部７の構成を示すサブブロック図 本発明のカラードプラモード圧縮データ伸張部８の構成を示すサブブロック図

符号の説明

１ 超音波プローブ
２ 超音波送受信部
３ Ｂモードデータ作成部
４ Ｂモードデータ圧縮部
５ Ｂモードデータ伸張部
６ カラードプラモードデータ作成部
７ カラードプラモードデータ圧縮部
８ カラードプラモードデータ伸張部
９ 表示部
１０ 通信制御部
１１ 記憶媒体
１２ 制御部
１３ ネットワーク
４１ Ｂモードフレームデータ圧縮部
４２ Ｂモードフレームデータ圧縮制御部
６１ カラードプラ演算部
６２ カラードプラ演算制御部
７１ 速度フレームデータ圧縮部
７２ パワーフレームデータ圧縮部
７３ 分散フレームデータ圧縮部
７４ カラードプラモードデータ圧縮制御部
８１ 速度フレームデータ伸張部
８２ パワーフレームデータ伸張部
８３ 分散フレームデータ伸張部
９１ Ｂモードデータ比較部
９２ カラードプラモードデータ比較部
９３ ＤＳＣ
９４ モニタ
１００ 超音波診断装置
２０１ 心電計
２０２ 心音計

Claims (11)

1. 生体組織の特性値を映像情報に変換して表示する超音波診断装置において、
   カラードプラデータを圧縮するカラードプラデータ圧縮部を有し、
   前記カラードプラデータ圧縮部は、カラードプラデータを構成する速度情報、パワー情報、および分散情報の少なくとも１つに基づいて前記カラードプラデータの圧縮率を制御することを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記カラードプラデータ圧縮部によって圧縮されたカラードプラデータを伸張するカラードプラ圧縮データ伸張部を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
3. Ｂモードデータを圧縮するＢモードデータ圧縮部と、圧縮したＢモードデータを伸長するＢモード圧縮データ伸長部とを有したことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
4. 圧縮したＢモードデータおよび圧縮したカラードプラデータを記憶媒体に保存する記憶部を有したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
5. 前記Ｂモードデータ圧縮部は、１フレーム前の圧縮・伸張したＢモードデータの画質に基づき、前記Ｂモードデータの圧縮率を制御する機能を有したことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波診断装置。
6. 前記Ｂモードデータ圧縮部は、異なるフレームの複数のＢモードデータ間の差分に基づき、前記Ｂモードデータの圧縮率を制御する機能を有したことを特徴とする請求項３または４に記載の超音波診断装置。
7. 前記カラードプラデータ圧縮部は、カラードプラモードデータを構成する速度情報、パワー情報、および、分散情報それぞれについて、個別に圧縮率を制御する機能を有したことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
8. 前記圧縮したＢモードデータおよび圧縮したカラードプラデータを、ネットワークを介
   して伝送する伝達部を有したことを特徴とする請求項３から７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
9. 前記超音波診断装置は、ネットワークを介して受信した、圧縮されたＢモードデータ、および、圧縮されたカラードプラデータを、それぞれ伸張し、表示する機能を有したことを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。
10. 前記超音波診断装置は、ネットワークを介して受信した、圧縮されたＢモードデータ、および、圧縮されたカラードプラデータを、それぞれ記憶媒体に保存する機能を有したことを特徴とする請求項８または９に記載の超音波診断装置。
11. 前記超音波診断装置は、記憶媒体に保存されている圧縮されたＢモードデータ、および、圧縮されたカラードプラデータを、それぞれ伸張し、表示する機能を有したことを特徴とする請求項３〜１０のいずれか一つに記載の超音波診断装置。

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