JP5188013B2 - 超音波スキャナ間でやり取りさせるシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に医用イメージング・システムに関し、詳細には、医用イメージング・システムにおいて、超音波スキャナ間でやり取りさせることに関する。

医用イメージング・システムは、より高画質の画像を提供するスキャンを実行するために、さらに大きな計算能力とメモリを必要としている。特に医用の超音波診断イメージングでは、イメージング処理は、さらに大きい計算処理能力を必要としている。イメージング処理は、超音波イメージングで必要となる画像処理を実行するために、さらに大きいＣＰＵ、メモリ、記憶容量を必要とする。画質を向上させるためには、処理されるべきデータ・サイズを大きくする必要がある。さらに、三次元（３Ｄ）画像および時変３Ｄ動画（４Ｄ画像として知られている）として表示される出力は、このようにさらに複雑な生データを処理するために、さらに多くの量の生データと追加処理能力も必要とする。

画質の向上した画像を提供するために、プローブ、または他の医用検査装置は、さらに大きいサイズのデータを捕捉するように構成されなければならない。このようなプローブは、一般に、さらに多くのチャネルを必要とするであろう。さらに良い画質を得るか、あるいはスキャンタイムを短くするために、これらのチャネルを並行して処理することが多い。
米国特許第６７５３８７３号

画質を向上させるには、医用イメージング・スキャナの計算能力を高める必要があろう。しかしながら、このためには、現行スキャナを改造したり、現行スキャナを取り替えたり、あるいは、現行スキャナの処理能力が、ただ１回の工程においてデータを処理するのが不充分であれば、段階的にスキャンを実行することが必要となろう。

模範的な一実施形態では、ネットワークとして構成されている複数の超音波スキャナと、これらの複数の超音波スキャナに、ただ１つの超音波プローブを接続する少なくとも１つのコネクタとを含む超音波システムが提供される。このコネクタは、これらの複数の超音波スキャナと、超音波プローブとの間でやり取りさせるように構成されている。

他の模範的な実施形態では、超音波プローブの動作を制御する方法が提供される。この方法は、複数の超音波スキャナを、やり取りさせて、ただ１つの超音波プローブを制御するように構成していることと、複数の超音波スキャナを用いて、超音波プローブの動作を制御することを含む。

本発明の様々な実施形態は、医用イメージング装置を組み合わせるシステムおよび方法を提供する。これらの実施形態は、アプリケーションが高度の計算リソースを必要とするようなアプリケーションの流れにおいて、並行処理を利用している。複数のデータ・チャネルが、トランスジューサ要素を介して、このシステムに流れ込み、かつ、これらの複数のデータ・チャネルの様々な部分が、それぞれ異なるスキャナで処理される。

具体的に言えば、図１は、本発明の模範的な一実施形態による医用イメージング・システムのブロック図である。医用イメージング・システム１００は、生入力データを収集する医用検査装置１０２を含む。このデータは、例えば、超音波プローブからのエコー、あるいは、心電計（ＥＣＧ）向けデータなどのデータであることもある。医用検査装置１０２は、例えば、超音波プローブまたは脳波（ＥＥＧ）針（ニードル、ｎｅｅｄｌｅ）など、どんな医用検査装置であってもよい。医用検査装置１０２は、コネクタ１０４を介して、複数の医用イメージング装置１０６に接続される。コネクタ１０４は、様々な実施形態において、１つの医用検査装置１０２を、複数の医用イメージング装置１０６に接続するインターフェースを提供するように構成されている。コネクタ１０４はまた、様々な実施形態において、医用検査装置１０２からのデータを、様々な医用イメージング装置１０６の間で分けるように構成されることもある。複数の医用イメージング装置（例えば、超音波スキャナ）は、同一タイプのものか、あるいは異なるタイプのものである場合もあり、同一の、または異なる処理特性、通信特性、制御特性を持っていることに留意されたい。

作動しているときは、捕捉されたデータが、コネクタ１０４を介して医用イメージング装置１０６に伝えられる。このデータを、医用イメージング装置１０６で処理して、画像を生成することがある。医用イメージング装置１０６は、連結配列において、例えば、医用イメージング装置１０６それぞれの処理能力および／または計算能力を組み合わせるように構成されている。それぞれの医用イメージング装置１０６は、医用イメージング装置１０６により受け取られた捕捉データの一部を、本明細書中にさらに詳しく述べられるように処理する。このデータは、例えば、医用イメージング装置１０６に記憶されたイメージング・アプリケーションまたはイメージング・アルゴリズムを用いて処理される。それにより、それぞれの医用イメージング装置１０６は、部分結果を生成することがある。これらの部分結果は、例えば、スキャン変換されたデータであることもあり、これらのデータが、通信インターフェース１０８を介して伝えられ、次に、反対方向に向けられるか、あるいは組み合わされる。次に、これらの併合された、または組み合わされた結果は、例えば、ディスプレイに提供されて、表示させるか、あるいは、要望通りに、または必要に応じて（例えば、画質を高める）、さらに処理されることがある。

制御信号などの情報だけでなく、部分結果も伝えるために、医用イメージング装置１０６は、通信インターフェース１０８を介して、やり取りする。本発明の一実施形態では、通信インターフェース１０８は、有線ネットワークまたは無線ネットワークであるかもしれない通信ネットワーク（例えば、イーサネット（イーサネットは商標。以下同様）またはファイバ・チャネル・ネットワークなど）の一部である。この通信ネットワークは、図４に関連して、さらに詳しく説明する。他の様々なネットワークは、例えば、医用イメージング装置１０６の通信要件に基づいて、実現されることもある。

図２は、本発明の模範的な実施形態による超音波システム２００のブロック図である。超音波システム２００は、入力データを捕捉するシステム・プローブ２０２を含む。例えば、プローブ２０２は、所定の周波数レンジ内で、人体からのエコーを受け取るように構成されている超音波プローブであることもある。高さフォーカシング（ｅｌｅｖａｔｉｏｎａｌ ｆｏｃｕｓｉｎｇ）、画質、または他の要件では、例えば５１２チャネル型プローブなどの大容量プローブが利用されることがある。プローブ２０２のすべてのチャネルを、同時に処理する必要がある場合があり、したがって、超音波システム２００に対して、５１２の入力部が必要となる。ブローブ２０２は、例えば１２８、２５６、５１２、１０２４、２０４８などの任意のチャネル数を持つ場合がある。さらに、プローブ２０２は、例えば、リニア形プローブ、２Ｄマトリックス形プローブ、または曲線アレイ形プローブなどの任意タイプのプローブであることもある。

作動しているときは、プローブ２０２は、超音波信号を送って、それらのエコーを受け取る。超音波スキャナ２０６向けデータを得るために、複数のビームが同時に送られ、かつ受け取られる。同時に送られるビームの使用は、ＭＬＴ（Ｍｕｌｔｉ Ｌｉｎｅ Ｔｒａｎｓｍｉｔ）として知られている。同時に送られるビームの所要の間隔が、空間的に、あるいは符号の使用により、維持される。このような間隔に符号を使用することは、周知の通り、「Ｃｏｄｅｄ Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ」法と呼ばれている。ビームを送るために生成されたｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ信号が、符号といっしょに提供される。この符号を送波器で使用して、送波器に伝えられる信号を識別する。送波器は、他のどんな信号も無視し、上記の信号しか受け入れない。本発明の他の実施形態により、収集された入力データは、ＭＬＡ（Ｍｕｌｔｉ Ｌｉｎｅ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）を用いて受け取られる。

捕捉されたデータ、例えばエコーは、収集された入力データを形成する。この収集された入力データは、プローブ・インターフェースを介して、超音波スキャナ２０６に伝えられる。このプローブ・インターフェースは、様々な実施形態において、コネクタ２０４として構成されている。コネクタ２０４は、超音波プローブ２０２から受け取られた信号を分割して、その分割された信号の一部を、超音波スキャナ２０６のそれぞれに提供する。コネクタ２０４は、図３に関連して、さらに詳しく説明する。

本発明の模範的な一実施形態により、超音波スキャナ２０６のそれぞれは、例えば１２８チャネル、２５６チャネル、または５１２チャネルなどのデータ処理用の複数のチャネルをサポートしている。それぞれの超音波スキャナ２０６には、このデータの一部だけを提供して、超音波スキャナ２０６に、このデータの該当部分だけを処理させるようにしている。

超音波スキャナ２０６は、イメージング・システム２００に接続され、また、通信インターフェース２０８を介して互いに接続される。通信インターフェース２０８は、例えば、生データ、処理されたデータ、結果、制御信号などの情報の伝送を可能にする。本発明の一実施形態では、通信インターフェース２０８は、２つ以上の通信ネットワークを含む。これらの通信ネットワークは、高速または低速の有線ネットワークまたは無線ネットワークであってもよい。さらに、超音波スキャナ２０６が２つだけ図示されているが、追加の超音波スキャナ２０６を相互接続してもよい。

作動しているときは、これらの複数のスキャナ２０６のうちの１つが選択されて、「マスター」スキャナとして構成されている。一実施形態では、このただ１つのマスター・スキャナのユーザ・コントロールは、操作可能であって、ユーザが利用できる。さらに、データの処理から得られた画像はまた、この実施形態において、このマスター・スキャナに関連するディスプレイ上でのみ表示される。他のスキャナ２０６は、「スレーブ」として構成されている。本発明の様々な実施形態では、異なる組合せおよび異なる数のスキャナ２０６が提供される場合がある。このような場合、ただ１つのスキャナがマスター・スキャナとして構成されており、残りのスキャナは、マスター・スキャナ２０６で制御されるスレーブ・スキャナとして構成されている。本発明の一実施形態により、マスター・スキャナ２０６は、利用されるプローブ２０２上に設けられて、かつアクセスされるチャネルの数に基づいて、データを処理するのに必要なスキャナの数を決定し、かつ／または、必要とされるスキャナ２０６だけと接続し／やり取りする。

それぞれのスキャナ２０６のバックエンド・プロセッサ（例えば、コンピュータ）上にあるソフトウェアにより、スキャナ２０６は、周知のように、マスターとして、あるいはスレーブとして構成できる。スキャナ２０６のプロセッサを構成することにより、スキャナ２０６を構成して、必要なマスター・スレーブ・モードを形成できる。マスター・スキャナ２０６は、例えば、スレーブ・スキャナ２０６のＩＰアドレスなど、スレーブ・スキャナ２０６のそれぞれに関する情報を受け取ることになる。マスター・スキャナ２０６はさらに、例えば、スキャナ２０６の中にマスター・スキャナ２０６が２つあるといった矛盾がないことも保証している。このような矛盾は、ユーザ構成に基づいて、解決されることがある。

それぞれのスキャナ２０６（マスター・スキャナ２０６を含む）は、プローブ２０２上で利用できるチャネルの一部だけを動作させ、制御する。したがって、それぞれのスキャナ２０６は、その収集された入力データの一部だけを、スキャナ２０６が制御しているチャネルから、受け取る。例えば、超音波プローブ２０２が５１２チャネル型プローブであり、かつスキャナ２０６が２つある場合には、マスター・スキャナ２０６がプローブ２０２のチャネル１〜２５６を制御し、またスレーブ・スキャナ２０６がプローブ２０２のチャネル２５７〜５１２を制御するか、あるいは、その逆が行われる。

一実施形態では、データのフロントエンドの信号伝送・処理は、すべてのスキャナ２０６によって、並行して行われる。したがって、ビームパラメータの計算、スキャン順序付け、送波、受波、アナログ／ディジタル変換とビームフォーミングＥＱフィルタリング、ビットマップ（ＢＭＰ）処理、およびスキャン制御バス機能などのそれぞれのスキャナ２０６の機能は、プローブ２０２を制御するのに利用できる。それぞれのスキャナ２０６は、スキャナが捕捉するか、または受け取るデータに基づいて、部分結果を生成する。例えば、結果として、それぞれのスキャナ２０６から、処理またはスキャン変換されたＢ−Ｍモードのベクトル・データまたはＩＱ（カラー・ドップラー用）は、その部分結果を表わす。複合型スキャンでは、すべての部分結果は併合されるか、または組み合わされて、例えば、集合体画像（例えば、高画質の画像）を得る。本発明の様々な実施形態では、マスター・スキャナ２０６は、これらの部分結果を併合するか、あるいは組み合わせて、１つの完全な画像を形成する。しかしながら、これらの部分結果は、他の場所、例えば、スレーブ・スキャナ２０６、または専用処理機にて、併合される場合もある。

図３は、本発明の模範的な一実施形態により、コネクタ２０４として構成されているプローブ・インターフェースを示すブロック図である。コネクタ２０４は、５１２チャネルを持つ超音波プローブ２０２など、複数の出力チャネルを持つ１つのプローブ２０２を、それよりも少ないチャネルをそれぞれが持つ２つ以上のスキャナ２０６、例えば、それぞれが２５６チャネルを持つ２つの超音波スキャナ２０６に接続する。それゆえ、コネクタ２０４は、５１２チャネルを、２組の２５６チャネルに分ける。しかしながら、コネクタ２０４は、これらのチャネルを、異なるサイズの組のチャネル（例えば、４組の１２８チャネル）に分割するように構成される場合があることに留意されたい。

例えば、それぞれの超音波スキャナ２０６は、２５６チャネルのメス・コネクタを含むが、ただし、超音波プローブ２０２は、５１２チャネルのオス・コネクタを持つことがある。次に、コネクタ２０４は、５１２チャネルの１つのメス・コネクタと、２５６チャネルの２つのオス・コネクタを持つように構成されていて、コネクタ２０４のコネクタが、プローブ２０２のコネクタと、スキャナ２０６のコネクタにそれぞれ嵌まるようにしている。

ケーブル３０２とケーブル３０４（例えば、撓みケーブル）は、超音波プローブ２０２を超音波スキャナ２０６に接続するために提供される。ケーブル３０４は、コネクタ２０４の２つの脚部（ｌｅｇ）を形成しており、一実施形態において、その長さが等しい。ケーブル３０４の長さが等しいことから、これら２つの脚部に沿って送られるだけでなく、受け取られるもするそれぞれの超音波パルスの伝搬距離が等しくなる。ケーブル３０４は、超音波スキャナ２０６上のコネクタ・ポートに到達するような長さに合わせて形成されている。ケーブル３０２とケーブル３０４は、複数の電線またはケーブルを含む場合があることに留意されたい。本発明の模範的な一実施形態により、これらのケーブルの数は、「ＣＭＵＴ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」（ＣＭＵＴ技術）を用いて減らされる。

本発明の模範的な一実施形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ）などのインジケータを備えて、電気機械式接続の状態を表示することがある。これらのＬＥＤを駆動するための給電は、超音波スキャナ２０６の１つから得られる。この給電は、ケーブル・バンドル中の専用線を通じて、提供されることもある。

入力データは、コネクタ２０４を介して、ケーブル３０２とケーブル３０４によって、スキャナ２０６に提供される。しかしながら、以下に述べられるように、部分結果をやり取りするために、他の通信手段が提供されることもある。さらに、スレーブ・スキャナ２０６は、以下に述べられるように、マスター・スキャナ２０６のユーザ・コントロールを通じて、ユーザ向けユーザ・コマンド入力も受け取る。

図４は、本発明の模範的な一実施形態による通信インターフェースのブロック図である。超音波プローブ２０２（図２に示される）に接続された（例えば、連結通信において）スキャナ２０６は、互いにやり取りするように構成されている。２つのタイプの通信ネットワークが提供される。一方は、通信時間が重要ではない通信ネットワークであり、また、他方は、通信時間が重要である（例えば、超音波プローブ２０２の要素の並行制御の同期動作のために）高速通信ネットワークである。

作動しているときに、いかなるユーザも、例えばゲインなどのコントロールを変更することができる。一実施形態では、このような変更は、マスター・スキャナ２０６のユーザ・コントロールを介して入力される（例えば、ＧＵＩ）。このユーザ入力（例えば、変更）は、スレーブ・スキャナ２０６に伝えられる。スレーブ・スキャナ２０６に伝えられる上記のユーザ・コマンドは、一般に、時間について重要でなく、ゆえに、高速通信リンクを介して伝えられることはない。さらに、超音波ビームフォーミング・パラメータおよび幾何形状に関するプローブ・セットアップなどのセットアップ・データを超音波システムにプレロードできるか、あるいは、これらのパラメータを、それぞれのユニットを用いて、リアルタイムで計算できるので、このようなリンクは、小さい帯域幅を持つことができる。この通信は、一般に、例えばＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を用いて、イーサネット・リンクを介するように設計されている。スキャナ２０６は、例えば病院ネットワークなどのサイト・ネットワークの一部であることもある。次に、スキャナ２０６のネットワークは、このサイト・ネットワークのインフラ上で、バーチャル・サブグループとして構成されることがある。本発明の様々な実施形態により、イーサネット・インフラ４０２は、このようなやりとりを提供する。例えば、プローブまたはモード設定の変更、アプリケーションの変更、一般に、他のリアルタイムのユーザ処置または入力などの制御信号は、イーサネット・インフラ４０２を用いて、スレーブ・スキャナに伝えられる。このイーサネット・リンクはまた、データ・トラフィックをやり取りして、スキャナ２０６の状態を維持する。スキャナ２０６の状態はまた、絶えず監視され、また、アラームは、イーサネット・インフラ４０２を用いてチェックされる。チェックされるアラームは、例えば、スキャナ２０６の電源オフ、電源リセット、ビームフォーマ・フロントエンドのリセット、温度障害状態、通信リンクのダウン、コネクタ障害などのアラームであることもある
スキャナ２０６は、コネクション４０４を通じて、イーサネット・インフラ４０２に接続される。コネクション４０４は、例えば有線または無線であることもある。例えば、コネクション４０４は、ケーブルが使えない場所で、壁を通して、あるいは遠距離にわたって、やり取りするために、無線であってもよい。本発明の様々な実施形態により、二次ネットワーク・ケーブル４０６が、例えば、ＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）カードおよびハブを介して、スキャナ２０６のそれぞれに接続される。例えば、二次ネットワーク・ケーブル４０６は、カテゴリ５（ＩＳＯ（国際標準化機構）規格による）のケーブル（ＣＡＴ−５ケーブル）であることもある。

ユーザ・コマンドの伝送は、帯域幅集約型のものではなく、したがって、イーサネット・インフラ４０２上で、かつネットワーク・ケーブル４０６を介して伝えられる。結果データの伝送は、さらに多くの時間がかかり、かつ帯域幅集約型のものである。例えば、１０２４フレームで、かつ５１２ポイント／フレームでは、Ｂモードのフレームに対して、約２ＭＢのデータが生成される。６０フレーム／秒（ｆｐｓ）では、約１２０ＭＢ／ｓのデータが生成される。したがって、それぞれのスレーブ・スキャナ２０６から、約６０ＭＢ／ｓの転送速度が必要とされることがある。マスター・スキャナ２０６と、必要とされる転送速度（例えば、少なくとも６０ＭＢ／ｓ）で転送できるそれぞれのスレーブ・スキャナ２０６との間に、標準またはメーカー独自仕様（プロプライエタリ）のインターフェース４０８が提供される。

メーカー独自仕様または標準のインターフェース４０８は、一実施形態において、データ集合体リンクとして構成されている高速シリアル・リンクを含む。メーカー独自仕様または標準の高速シリアル・リンクは、少なくとも６０ＭＢ／ｓの代表的なデータ転送速度を持つ同期高速リンクである。これらのリンクは、スキャナ２０６間を接続するために、機械的にたわみ、かつ展開できるケーブルとして提供される場合もある。

一実施形態では、メーカー独自仕様または標準のインターフェース４０８は、ＧｉｇＥ（ギガビット・イーサネット）である。マスター・スレーブ構成を維持するのに使用されるＧｉｇＥリンクは、部分結果をマスター・スキャナ２０６に伝えるためにも使用される。ＧｉｇＥは、例えば、スキャナのバックエンド上に電気光学式トランシーバを持つ光ファイバを使って、物理的に実現されることがある。ＧｉｇＥは、７０ＭＢ／ｓまでの全二重データ・レートを提供する。それよりも低いフレーム・レートでは、スキャナ２０６を、イーサネット・インフラ４０２などのサイト通信インフラに接続するのに用いられるイーサネット・コネクション４０４を使用する。それぞれのスキャナ２０６上に別のＮＩＣカードを用いて、専用の二次ＧｉｇＥコネクションも提供される場合がある。ＴＣＰ／ＩＰ処理を可能にするために、それぞれのスキャナ２０６は、専用のＣＰＵカードを含むＴＯＥ（ＴＣＰ Ｏｆｆｌｏａｄ Ｅｎｇｉｎｅ）を使用して、ＴＣＰパケットをパックしてリフォームする（編成し直す）ことがある。Ｒｅｍｏｔｅ Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓを用いて、データを、それぞれの側のＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）フレーム・バッファから読み出して、それを、じかにスレーブ側のデュアル・ポート・メモリに入れる。

データがマスター・バックエンド・プロセッサに伝えられると、このデータを処理して、最終集合画像（例えば、高解像度／高画質の画像）を形成する。マスター・スキャナ２０６のバックエンド・プロセッサは、大容量のプロセッサであることもある。本発明の様々な実施形態により、マスター・プロセッサ・バックエンドにデュアルＣＰＵアーキテクチャを使用している。このバックエンドでは、スレーブ・スキャナ２０６（および、マスター・スキャナ２０６）のそれぞれからスキャン変換されたデータを処理する。このような処理は、このデータの外挿と、これを処理してピクセル空間を形成することを含む場合もある。このピクセル空間は、最終画像を表現できる空間である。次に、この画像を、マスター・スキャナ２０６のディスプレイ上に表示することがある。本発明の他の様々な実施形態では、マスター・スキャナ２０６のバックエンドに、ただ１つの大容量ＣＰＵを使用することがある。

様々な実施形態では、最終表示画像は、個々の部分結果を併合し、処理することで生成される。これらの部分結果を併合している間、２つの部分結果間の境界は不連続であることもある。２つの部分結果が、異なるスキャナのエッジ・ベクトルからもたらされた結果として、このような不連続が発生することがある。

図５と図６は、部分結果を組み合わせるための処理を例示したブロック図である。本発明の様々な実施形態により、図５に示されるように、プローブ２０２（図２に示される）のいくつかの中心チャネルは、２つ以上のスキャナ２０６（図２に示される）により、共用されて、制御されることがある。図示されるように、一方のスキャナ２０６は、チャネル１〜２５６を制御し、また、他方のスキャナ２０６は、チャネル２５０〜５０６を制御する。しかしながら、それぞれのチャネルは、いつでも、ただ１つのスキャナ２０６により制御されるべきである。コネクタ２０４（図２に示される）は、所与の時間に、ただ１つのスキャナ２０６で、それぞれのチャネルを確実に制御できるようにするハードウェア保護を含む場合がある。他の実施形態では、この重なり合ったチャネル・データは、それらの共用されたチャネルに対応する領域にわたって平均を取ることで、併合されることがある。本発明の他の実施形態では、小さな重なり領域に沿って、図６に示される遷移重みグラフ（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ ｐｒｏｆｉｌｅ）を使用して、このデータを併合することがある。この重なり領域は、２つの部分結果の境界に対応する。

本発明の一実施形態により、中央バックエンド・プロセッサを持つ医用超音波イメージング・システムが提供される。図７は、中央バックエンド・プロセッサを持つ医用超音波イメージング・システムを示すブロック図である。

医用超音波イメージング・システム６００は、例えば、キーボードやコントロールなどのユーザ入力を持つ大容量の専用コンピュータまたはサーバー・スタンドアロン・バックエンド・プロセッサ６０２を含む。スタンドアロン・バックエンド・プロセッサ６０２は、送受波ボードなどのフロントエンド構成要素を持っていない。スタンドアロン・バックエンド・プロセッサ６０２は、２つの標準連結スキャナ６０４を制御するマスター・スキャナとして構成されることがある。このバックエンド・リソースは、グリッド・コンピューティング（ｇｒｉｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）を用いて実施されることがある。

スキャナ６０４は、スレーブ・モードにある。本発明の様々な実施形態では、３つ以上のスキャナ６０４が提供されて、スレーブ・モードで構成されることがある。これらのスキャナ６０４は、スタンドアロン・バックエンド・プロセッサ６０２に連結される。スキャナ６０４は、標準のスキャナよりも少ないハードウェアを含むことがある。例えば、モニタやキーボードなどのハードウェアは、スキャナ６０４の一部として提供されることはない。

本明細書中に述べられる実施形態の様々な構成要素および動作は、要望通りに、または必要に応じて変更される場合があることに留意されたい。例えば、メーカー独自仕様または標準のインターフェース４０８（図４に示される）は、１０ギガビット・イーサネット（Ｘａｕｉ）であることもある。１０ギガビット・イーサネットは、光ファイバの物理リンク上でやり取りされる４つの３．１２５ＧＢ／ｓシリアル・データストリームを持っている。１０ギガビット・イーサネットは、１２０ＭＢの全バックエンドＩＱデータなどの大量のデータをやり取りすることがある。例えば、３つ以上のスキャナ２０６（図２に示される）を互いに連結しているときに、１０ギガビット・イーサネットを使用することがある。

さらに、例えば、外挿などの処理の一部は、それぞれの連結スキャナ２０６により実行されることがある。よって、スキャン変換されたデータを、部分結果として、マスター・スキャナ２０６のバックエンド、またはバックエンド・プロセッサ６０２に転送するのではなく、部分画像部分（例えば、処理されたデータ）を、バックエンド・プロセッサ６０２としてマスター・スキャナ２０６のバックエンドに転送することがある。例えば、１２ビットのコントラスト深度にて、１０２４×７６８のピクセル解像度のディスプレイを持つスキャナ２０６が２つある場合には、１フレームにつき、約１．５ＭＢの非圧縮データを転送する必要があろう。これは、前述のスキャン変換されたデータの約２ＭＢ／ｓというレートに匹敵する。転送されるデータは、ハードウェアまたはソフトウェアの無損失圧縮を用いて圧縮されることがある。

本発明の様々な実施形態を使用して、ノートブック型／ラップトップ型のイメージング装置を連結することで、システム全体のスペース要件を減らすことがある。

本発明の様々な実施形態は、例えば、さらに安価で、かつ処理能力のさらに低い複数のプラットフォームを使用して、複雑な画像処理を実行する医用イメージング・システムを提供する。変更は、例えば、データ転送スキャナをスキャナ高速Ｉ／Ｏインターフェースに変更することなど、ハードウェア変更のように、要望通りに、または必要に応じて、スキャナ２０６に対して行われる場合がある。

本発明の実施形態の技術的な効果は、生データを分割して、それを、それぞれの連結スキャナにおいて、並行して処理することで、医用イメージング・システムで生データを処理する（例えば、リアルタイムのデータまたは後処理されるデータとして処理する）速度が高められることである。

本発明のいくつかの実施形態の他の技術的効果は、スキャナの柔軟性が高められることである。計算リソースを増やせば、例えば、ＥＱプロセッサ、Ｂモード・プロセッサ、カラー・プロセッサ、ドップラー・プロセッサなどのスキャナの処理アルゴリズムが、ハードウェアではなくて、ソフトウェアで実現されることがある。これは、処理アルゴリズムのすぐ適応できる改良だけでなく、ルールベースの、学習され、かつ決定論的な再構成などのさらに容易な再構成も可能にする。このような目的で、専用のバックエンド・プロセッサが用いられる。これらの処理アルゴリズムは、このプロセッサにおいて、ソフトウェアで実現され、それにより、再構成および改良が容易に行われる。

本発明は、様々な具体的な実施形態の点から述べられてきたが、当業者であれば、本発明は、併記の特許請求の範囲の精神および範囲に入る変更を加えて実施できることが理解されよう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明の模範的な一実施形態による医用イメージング・システムのブロック図である。 本発明の模範的な一実施形態による超音波システムのブロック図である。 本発明の模範的な一実施形態によるコネクタを示すブロック図である。 本発明の模範的な一実施形態による通信インターフェースのブロック図である。 本発明の模範的な一実施形態により、部分結果を組み合わせる処理を示す図である。 本発明の模範的な一実施形態により、部分結果を組み合わせる処理を示す図である。 本発明の模範的な一実施形態による中央バックエンド・プロセッサを持つ医用超音波イメージング・システムのブロック図である。

符号の説明

１００ 医用イメージング・システム
１０２ 医用検査装置
１０４ コネクタ
１０６ 医用イメージング装置
２００ 超音波システム
２０２ 超音波プローブ
２０６ 超音波スキャナ
３０４ ケーブル

Claims (8)

1. ネットワークとして構成されており、超音波プローブ（２０２）が収集した超音波エコーデータをスキャン変換する複数の超音波スキャナ（２０６）と、
   前記超音波プローブ（２０２）を前記複数の超音波スキャナ（２０６）に接続する少なくとも１つのコネクタ（１０４）であって、前記超音波エコーデータを分割し、分割された超音波エコーデータを前記複数の超音波スキャナ（２０６）の各々に提供するように構成されているコネクタ（１０４）と、
   を備え、
   前記複数の超音波スキャナ（２０６）のそれぞれが、前記超音波プローブ（２０２）のスキャン部分の少なくとも一部を制御するように構成されており、
   前記超音波プローブ（２０２）がＮチャネル型プローブであり、前記複数の超音波スキャナ（２０６）の内の第１の超音波スキャナ（２０６）が前記Ｎチャネルのうちのｎ１チャネル及びｎ２チャネルを制御し、前記複数の超音波スキャナ（２０６）の内の第２の超音波スキャナ（２０６）が前記Ｎチャネルのうちのｎ２チャネル及びｎ３チャネルを制御する超音波システム（２００）。
2. 前記超音波プローブ（２０２）が、ケーブル（３０２）と、前記少なくとも１つのコネクタ（１０４）と結合するオス・コネクタを持ち、
   前記複数の超音波スキャナ（２０６）が、前記超音波プローブ（２０２）に関連して使用する複合型コンピューティング・リソースを提供するように構成されている請求項１に記載の超音波システム（２００）。
3. 前記複数の超音波スキャナ（２０６）が、前記少なくとも１つのコネクタ（１０４）と結合するメス・コネクタを持ち、
   前記少なくとも１つのコネクタ（１０４）が、前記複数の超音波スキャナ（２０６）を前記コネクタ（１０４）に接続するケーブル（３０４）をさらに備え、かつ、前記ケーブル（３０４）のそれぞれが、ほぼ同じ長さを持つ請求項２に記載の超音波システム（２００）。
4. 前記複数の超音波スキャナ（２０６）が、マスター・スレーブ配置にて構成されて、１つの超音波スキャナがマスターとして構成されており、また少なくとも１つの超音波スキャナがスレーブとして構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波システム（２００）。
5. 前記超音波プローブ（２０２）は、アクセスされるチャネルの数に基づいて、データを処理するのに必要なスキャナの数を決定し、必要とされるスキャナ（２０６）だけに接続する請求項４に記載の超音波システム（２００）。
6. 前記マスター超音波スキャナ（２０６）が、画像データを前記スレーブ超音波スキャナから受け取り、また、前記マスター超音波スキャナ（２０６）が、前記受け取られた画像データを処理して、画像を生成するように構成されている請求項４に記載の超音波システム（２００）。
7. 前記超音波プローブ（２０２）の前記スキャン部分のうち、前記複数の超音波スキャナ（２０６）のそれぞれにより制御される部分が異なる請求項１に記載の超音波システム（２００）。
8. 前記ネットワークが無線ネットワークである請求項１乃至７のいずれかに記載の超音波システム（２００）。
   

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