JP5346496B2

JP5346496B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP5346496B2
Application number: JP2008150250A
Authority: JP
Inventors: 政光須藤
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-06-09
Filing date: 2008-06-09
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-06-09
Also published as: JP2009291515A

Description

本発明は、超音波プローブと装置本体との間で信号を無線で送受信する超音波診断装置に関する。

超音波プローブで得られたエコーデータなどを装置本体へ無線送信するワイヤレス超音波診断装置が知られている（特許文献１〜３参照）。

ワイヤレス超音波診断装置では、超音波プローブの送信アンテナから、超音波信号などによって変調された無線信号が空間内へ送信される。そして、装置本体に設けられた受信アンテナによってその無線信号が受信され、受信された信号が装置本体内において復調されて画像処理などが行われる。

一般に、無線伝送システムにおいては、無線送信される信号（データ）に対して誤り訂正処理が施される（特許文献４参照）。例えば、無線送信されるデータに対して符号誤り訂正のための冗長データを付加して、受信側においてその冗長データを利用して誤り検出処理や誤り訂正処理が行われる。

特開２００４−１４１３２８号公報特開昭５５−１５１９５２号公報特開昭５３−１０８６９０号公報特開２００７−２０１６４９号公報

ところが、従来の一般的な誤り訂正の手法では、無線送信されるデータに対して例えば一定の訂正能力の冗長データが付加される。この場合、訂正能力を向上させようとすると冗長データのデータ量の増加が無視できない。また、冗長データのデータ量を減少させてしまうと訂正能力が一律に低下してしまう。

こうした状況のもと、本願発明者らは、ワイヤレス型の超音波診断装置の具現化にあたっての改良技術について研究開発を重ねてきた。

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、無線送信されるデータの内容に応じた誤り訂正の方式を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、超音波プローブと装置本体との間で信号を無線で送受信する超音波診断装置であって、前記超音波プローブは、被検体に対して超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、エコーデータに基づいて生成される送信データに対して、その送信データの内容の重要度に応じた訂正能力の誤り訂正符号を付加する符号処理部と、誤り訂正符号を付加された送信データに対応した信号を装置本体へ無線送信する無線送信部と、を有し、前記装置本体は、前記超音波プローブから無線送信される信号を受信する無線受信部と、無線受信部によって受信された信号から得られる受信データに対して、前記誤り訂正符号に応じた誤り訂正処理を施す訂正処理部と、誤り訂正処理された受信データに基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、を有することを特徴とする。

望ましい態様において、前記超音波プローブの符号処理部は、送信データの内容の重要度に応じた冗長符号割合で誤り訂正符号を付加することを特徴とする。

本発明により、超音波プローブから装置本体へ無線送信されるデータの内容に応じた誤り訂正の方式が提供される。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。

図１には本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す機能ブロック図である。本実施形態の超音波診断装置は、超音波プローブ１００と装置本体２００で構成されており、超音波プローブ１００で取得されたエコーデータが各種信号処理を経て無線信号で装置本体２００へ送信される。

超音波プローブ１００は、被検体に対して超音波を送受波する複数の振動子１０２を備えている。各振動子１０２には、図示しない超音波の送信回路などが接続されており、送信回路から出力される信号に応じて、複数の振動子１０２から超音波パルスが被検体に向けて送波される。そして、複数の振動子１０２によって、被検体から得られる反射波（エコー）が受波される。

複数の振動子１０２の各々に対応して、増幅器１０４とアナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）１０６が設けられている。各増幅器１０４は、対応する振動子１０２の受波結果を増幅して対応するＡＤＣ１０６へ出力する。これにより、各振動子１０２の各々から得られる受波信号がデジタル化されて複数のＡＤＣ１０６からデジタルビームフォーマ１０８へ出力される。

デジタルビームフォーマ１０８は、複数のＡＤＣ１０６から得られる受波データを整相加算することにより受信ビームフォーミングを行う回路である。本実施形態において、デジタルビームフォーマ１０８は、第一段階目の整相加算処理を行う。つまり、複数の振動子１０２、例えば６４個の振動子１０２について、隣接する８個の振動子１０２で構成される振動子群ごとに整相加算処理を行う。そして、８つの振動子群の各々について整相加算処理を行い、各振動子群の整相加算結果を１チャンネルとして、８つの振動子群で合計８チャンネルの整相加算データを出力する。

ちなみに、後に説明する装置本体２００内のデジタルビームフォーマ２１０において第二段階目の整相加算処理が行われ、全ての振動子１０２から得られる受波データが１本のビームデータとして纏められる。

ＰＳ変換部１１０は、デジタルビームフォーマ１０８において形成された８チャンネルの整相加算データをパラレルデータとして受け取り、受け取った８チャンネルのパラレルデータを時間軸方向に一列に並べたシリアルデータに変換する。こうして、シリアルデータに変換された８チャンネル分の整相加算データがＰＳ変換部１１０から出力される。

なお、デジタルビームフォーマ１０８は、次々に出力される受波データを受信ビームごとに整相加算処理する。そのため、デジタルビームフォーマ１０８から、複数の受信ビームに関する整相加算結果が次々に出力され、ＰＳ変換部１１０から複数の受信ビームの整相加算データが時系列順で次々に出力される。この過程で、ＰＳ変換部１１０から出力される一連のシリアルデータ内に、各受信ビームの同期データが挿入され、シリアルデータ内における受信ビームごとの区切りが設けられる。また、シリアルデータ内に、そのシリアルデータの属性を示す属性データなどが付加されてもよい。

誤り訂正符合処理部１１１は、ＰＳ変換部１１０から出力されるシリアルデータに対して、誤り訂正のための符号を付加する。本実施形態において、誤り訂正符合処理部１１１は、シリアルデータに対してシリアルデータの内容の重要度に応じた訂正能力の誤り訂正符号を付加する。この重要度に応じた処理については、後に図２を利用して説明する。

無線送信部１１２は、誤り訂正符合処理部１１１において符号が付加されたシリアルデータに基づいて、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）などのデジタル変調処理を施す。ＰＳＫに換えてＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）やＦＳＫ（Frequency Shift Keying）などのデジタル変調処理を利用してもよい。そして、変調処理後の信号が電力増幅され、送信アンテナ１１４から電波として送信される。送信アンテナ１１４は、例えば、平面アンテナである。

超音波プローブ１００から送信された無線信号は、装置本体２００の受信アンテナ２０２によって受信され無線受信部２０３に送られる。

無線受信部２０３は、受信された無線信号に前置増幅処理や電力増幅処理などを施し、さらに、ＰＳＫなどのデジタル変調処理が施された無線信号に対して復調処理を施す。これにより、超音波プローブの無線送信部１１２によって変調される前のデータ、つまり誤り訂正符合処理部１１１から出力されるシリアルデータに対応したデータが再生される。

誤り訂正処理部２０４は、復調処理によって得られたデータに対して誤り訂正処理を施す。つまり、無線受信部２０３によって再生されたデータに対して、誤り訂正符合処理部１１１において付加された誤り訂正符号に応じた誤り訂正処理を施す。これにより、例えば無線による送受信の影響によりデータの誤りが生じた場合においても、誤り訂正の能力の範囲内において元のデータが復元される。つまり、ＰＳ変換部１１０から出力されるシリアルデータが復元される。

ＳＰ変換部２０６は、誤り訂正処理部２０４から出力されるシリアルデータに含まれる８チャンネルの整相加算データをパラレルデータに変換する。その際、シリアルデータに含まれる受信ビームの同期データに基づいて８チャンネルのパラレルデータに変換する。

こうして、超音波プローブ１００のデジタルビームフォーマ１０８によって形成されたデータに対応するパラレルデータがメモリ２０８に記憶される。メモリ２０８に記憶されたデータは、メモリ２０８の後段の処理に応じたタイミングで読み出される。なお、メモリ２０８としては、例えばＦＩＦＯ（First Input First Output）型のデバイスが利用される。

デジタルビームフォーマ２１０は、メモリ２０８に記憶されたパラレルデータを読み出して、第二段階目の整相加算処理を実行する。つまり、デジタルビームフォーマ１０８によって形成されたデータに相当するパラレルデータをメモリ２０８から読み出し、読み出した８チャンネル分のパラレルデータに基づいて整相加算処理を実行し、全ての振動子１０２から得られる受波データを纏めて１本のビームデータを形成する。ビームデータは受信ビームごとに次々に形成されて画像形成部２１２へ出力される。

画像形成部２１２は、受信ビームごとに次々に形成されるビームデータに基づいて、Ｂモード画像、Ｍモード画像、ドプラ画像などの超音波画像の画像データを形成する。そして、形成された画像データに対応した超音波画像がモニタ２１４に表示される。

図２は、データ内容の重要度に応じた誤り訂正符号の付加を説明するための図である。図２（Ｉ）は、データに対して一律の冗長符号割合で誤り訂正符号を付加した場合の例を示している。つまり。図２（Ｉ）においては、伝送したいデータＡやデータＢの各々に対して、伝送したいデータ量の５０パーセントに相当する（冗長符号割合が０．５の）冗長符号を付加した例が示されている。すなわち、１０００ビットのデータＡに対して５００ビットの冗長符号が付加されており、１０００ビットのデータＢに対して５００ビットの冗長符号が付加されている。

これに対し、図２（ＩＩ）は、本実施形態における誤り訂正符号の付加例を示している。本実施形態においては、伝送したいデータ（図１のＰＳ変換部１１０から出力されるシリアルデータ）の内容の重要度に応じた冗長符号割合で誤り訂正符号が付加される。

例えば、図２（ＩＩ）に示すように、データＡのうちの重要度が大きいデータａ１に対して、そのデータａ１のデータ量２５０ビットの６０パーセントに相当する（冗長符号割合が０．６の）１５０ビットの冗長符号が付加される。また、データＡのうちの重要度が小さいデータａ２に対して、そのデータａ２のデータ量７５０ビットの６．６７パーセントに相当する（冗長符号割合が０．０６７の）５０ビットの冗長符号が付加される。

図２（Ｉ）における冗長符号割合が０．５で一律の場合に比べて、図２（ＩＩ）における重要度が大きいデータａ１は冗長符号割合が０．６と増大している。つまり、重要度が大きいデータａ１の訂正能力が高められている。また、冗長符号が付加されたデータＡの全体のデータ量を比較すると、図２（Ｉ）においては１５００ビットであるのに対し、図２（ＩＩ）においては１２００ビットとなり、８０パーセントのデータ量に削減されている。そのため、例えば、データの伝送速度を８０パーセント程度に落とすなど、伝送レートの低い送信回路を利用することなどが可能になり、送信回路を簡略化することも可能になる。

なお、データの重要度は、例えば、同期信号、属性データ、エコーデータ（超音波ＲＦ信号のデータ）の順とする。つまり、データＡに含まれるデータのうち、フレーム同期信号やビーム同期信号などの同期信号の重要度を最大とし、次に重要度の大きいデータを属性データとし、重要度の小さいデータをエコーデータとする。さらに、エコーデータの中で、ＬＳＢからＭＳＢに向かう順で重要度を大きくするようにしてもよい。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態により、例えば、データの重要度に応じた冗長符号割合で誤り訂正符合が付加されるため、伝送レートの低い回路を使用して送信部を簡略化することなどが可能になる。また、無線環境の悪化時に上述した実施形態の誤り訂正方式に切り換えることにより、ノイズなどの少ない良好な超音波画像を提供することが可能になる。

なお、上述した実施形態やその効果などは、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。例えば誤り訂正符合処理部１１１や誤り訂正処理部２０４の配置や誤り訂正符合処理方法について、各種の変形形態を包含する。

本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。重要度に応じた誤り訂正符号の付加を説明するための図である。

符号の説明

１００超音波プローブ、１１１誤り訂正符合処理部、２００装置本体、２０４誤り訂正処理部。

Claims

超音波プローブと装置本体との間で信号を無線で送受信する超音波診断装置において、
前記超音波プローブは、
被検体に対して超音波を送受波してエコーデータを取得する送受波部と、
エコーデータと、受信ビームごとの区切りとして設けられる受信ビームの同期データとに基づいて生成される送信データに対して、その送信データの内容の重要度に応じた訂正能力の誤り訂正符号を付加するにあたり、エコーデータに比べて受信ビームの同期データの重要度を大きくして誤り訂正符号を付加する符号処理部と、
誤り訂正符号を付加された送信データに対応した信号を装置本体へ無線送信する無線送信部と、
を有し、
前記装置本体は、
前記超音波プローブから無線送信される信号を受信する無線受信部と、
無線受信部によって受信された信号から得られる受信データに対して、前記誤り訂正符号に応じた誤り訂正処理を施す訂正処理部と、
誤り訂正処理された受信データに基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記超音波プローブの符号処理部は、エコーデータの中でＬＳＢからＭＳＢに向かう順で重要度を大きくして誤り訂正符号を付加する、
ことを特徴とする超音波診断装置。