JP7437889B2 - 超音波診断装置、超音波診断システム及び時刻情報付与プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置、超音波診断システム、時刻情報付与プログラム及び遅延時間計測方法に関する。

超音波信号を収集しつつ、心電図（ＥＣＧ：Electro Cardio Gram）などの生体情報を同時に収集し、超音波画像と生体情報とを並べてディスプレイに表示する超音波診断装置が知られている。例えば、心臓の超音波画像とＥＣＧとを時間的に同期して表示することで、心臓の電気的な活動と心臓の形態的な変化とを関連付けて観察でき、より高度な診断が可能となる。

従来、超音波診断装置が生体情報を得るため、超音波診断装置専用の生体情報収集装置が開発され、利用されていた。

近年、ＰＣやタブレット端末に無線又は有線で接続可能な汎用の生体情報収集装置が開発され、このような汎用の生体情報収集装置を超音波診断装置で利用可能とすることが求められている。

特開２００８-１２５５３０号公報

本明細書に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、汎用の生体情報収集装置を利用可能な超音波診断装置を提供することである。

ただし、上記課題に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果を奏することも、本明細書等に開示の実施形態が解決する他の課題として位置づけることができる。

実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブで収集した被検体からの超音波信号に基づいて超音波データを生成する本体部と、生成された超音波データから超音波画像を生成すると共に生体情報収集装置が接続されるホスト部とを備える。本体部は、時刻情報を生成する時刻情報生成部と、超音波データに、時刻情報を付与する第１の時刻情報付与部とを有する。ホスト部は、時刻情報生成部で生成した時刻情報を取得する時刻情報取得部と、生体情報収集装置で収集された被検体の生体情報を取得する生体情報取得部と、生体情報取得部で取得された生体情報に、時刻情報取得部で取得された時刻情報を関連付けて時刻情報付き生体情報を生成する第２の時刻情報付与部とを有する。

図１は、実施形態に係る超音波診断システムの一例を示す概念的な構成図。 図２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の機能構成例を示す機能ブロック図。 図３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の動作の一例を示すフローチャート。 図４は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の機能構成例を示す機能ブロック図。 図５は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の動作の一例を示すフローチャート。 図６は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の機能構成例を示す機能ブロック図。 図７は、第３の実施形態に係る超音波診断装置の動作の一例を示すフローチャート。 図８は、生体情報に付与される時刻情報に含まれる遅延時間を説明するタイミング図。 図９は、遅延時間の計測方法の一例を説明する概念図。

以下、図面を参照しながら、超音波診断システム、時刻情報付与プログラム及び遅延時間計測方法の実施形態について詳細に説明する。

［全体構成］
図１は、実施形態に係る超音波診断システム５の一例を示す概念的な構成図である。

例えば、図１に示すように、本実施形態に係る超音波診断システム５は、超音波診断装置１と生体情報収集装置２とを備える。

超音波診断装置１は、超音波プローブ１０と、本体部２０と、ホスト部３０とを備える。生体情報収集装置２は、超音波診断装置１のホスト部３０に無線又は有線で接続される。ここで無線とは、ケーブルなどの物理的な配線が無い（ワイヤレス）ことを意味する。

生体情報収集装置２は、生体センサと、生体信号処理回路と、通信回路とを有する。生体センサは、被検体の生体信号を検出する。生体信号処理回路は、検出された生体信号に応じた信号処理を実行し生体情報を生成する。生体情報は、生体情報収集装置２の通信回路から無線又は有線で超音波診断装置１の通信回路３６を介してホスト部３０に送信される。

例えば、生体情報収集装置２が心電計として機能する場合、生体センサは、被検体の心臓の活動に伴って発生する微小な起電力を生体信号として検出する電極である。電極で検出された心電信号は、生体信号処理回路が有するアンプ回路で増幅されＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換されたのち、交流成分や筋電信号を除去するフィルタリング処理等のデータ処理が施された心電図（ＥＣＧ：Electro Cardio Gram）が生成される。心電計は、心電信号と心電図とを含む生体情報をホスト部３０に送信する。

生体情報は、上述した心電図又は心電信号の他、脈波、心拍数、心音（ＰＣＧ：Phonocardiogram）、呼吸数、換気量、体温、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）、非観血血圧（ＮＩＢＰ：Non-invasive Blood Pressure）、観血式血圧（ＩＢＰ：Invasive Blood Pressure）及び呼気終末二酸化炭素分圧（ＥｔＣＯ２）などの各種の生体に関するデータや生体信号を含む。但し、以下では、心電信号と心電図とを含む生体情報である例を用いて説明する。

なお、生体情報収集装置２は、ホスト部３０に生体情報を送信可能であればよく、特定の構成を有する生体情報収集装置に限定されるものではない。

超音波診断装置１の超音波プローブ１０は、スキャン対象との接触面側に複数個の微小な超音波振動子（圧電素子）を備え、スキャン対象を含む領域に超音波の送受信を行う。

超音波プローブ１０には、スキャン方式の違いに応じてリニア型、コンベックス型、セクタ型等の種類がある。また、超音波プローブ１０は、アレイ配列次元の違いにより、アジマス方向に１次元（１Ｄ）的に複数個の超音波振動子が配列された１Ｄアレイプローブと、アジマス方向かつエレベーション方向に２次元（２Ｄ）的に複数個の超音波振動子が配列された２Ｄアレイプローブとがある。なお、１Ｄアレイプローブは、エレベーション方向に少数の超音波振動子が配列されたプローブを含む。

本体部２０は、送信回路２１と、受信回路２２と、送受信制御回路２３と、記憶回路２４と、信号処理回路２５とを有する。

送信回路２１及び受信回路２２は、送受信制御回路２３に制御されて、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。

送信回路２１は、パルス発生器、送信遅延回路及びパルサ回路などの信号形成回路を有し、送受信制御回路２３から与えられるパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）、送信位置情報、送信開口、送信遅延などの超音波パルスの送信条件に従い、超音波振動子に駆動信号を供給する。

パルス発生器は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。送信遅延回路は、超音波振動子から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波振動子に駆動パルスを印加する。送信遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波ビームの送信方向を任意に調整する。

受信回路２２は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器、直交検波回路など信号処理回路を有し、超音波振動子が受信した超音波信号を受け、送受信制御回路２３から与えられる受信開口情報、受信遅延などの処理条件に従い処理し、同相信号（Ｉ信号、Ｉ：In-phase）及び直交信号（Ｑ信号、Ｑ：Quadrature-phase）を超音波データとして生成する。なお、以下、同相信号及び直交信号をＩＱ信号と総称する場合がある。

アンプ回路は、超音波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された超音波信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル化された超音波信号を生成する。加算器は、デジタル化された超音波信号に、受信ビームの指向方向や焦点位置を決定するための遅延時間をチャネルごとに付加し、その後、各チャネルの超音波信号を加算することにより超音波データを生成する。

送受信制御回路２３は、本体部２０を統括制御する制御回路である。送受信制御回路２３は、プロセッサを有する。以下、「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。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、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。一方、プロセッサがＡＳＩＣである場合、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、当該プログラムに相当する機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。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ハードウェア処理により各種機能を実現する。或いはまた、プロセッサは、ソフトウェア処理とハードウェア処理とを組み合わせて各種機能を実現することもできる。

また、プロセッサは、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した回路を組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、複数の回路の回路ごとに個別にメモリが設けられてもよいし、複数の回路の機能に対応するプログラムを単一のメモリが記憶するものであってもよい。

記憶回路２４は、磁気的もしくは光学的記録媒体又は半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記憶媒体を含んだ構成を有する。記憶回路２４の記憶媒体内のプログラム及びデータの一部又は全部は電子ネットワークを介した通信によりダウンロードされてもよいし、光ディスクなどの可搬型記憶媒体を介して記憶回路２４に与えられてもよい。なお、記憶回路２４に記憶される情報の一部又は全部は、外部の記憶回路や本体部２０の図示しない記憶回路などの記憶媒体の少なくとも１つに分散されて記憶され、或いは複製されて記憶されてもよい。

信号処理回路２５は、受信回路２２で生成された超音波データに対して、Ｂモード処理、カラードプラ処理を施す。Ｂモード処理では、超音波データに対して、対数増幅、包絡線検波処理などの信号処理を行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。また、カラードプラ処理では、超音波データに対してＭＩＴ（Moving target indication）処理を行った後、平均速度、分散、パワーなどの移動態情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw Data）とも呼ばれるスキャンコンバート前のデータである。超音波データは生データを含むこととしてもよい。

なお、図１には本体部２０が超音波プローブ１０と別体に設けられる場合について例示したが、本体部２０を構成する回路の一部又は全部が超音波プローブ１０の内部に設けられてもよい。この場合、本体部２０を内包した超音波プローブ１０は、ホスト部３０と有線又は無線で接続される。

ホスト部３０は、処理回路３１と、記憶回路３２と、医用画像生成回路３３と、ディスプレイ３４と、入力インターフェース３５と、通信回路３６とを有する。ホスト部３０は、超音波診断装置１専用の端末であってもよいし、ノート型パソコンやタブレット端末などの一般的なパーソナルコンピュータであってもよい。ホスト部３０は本体部２０と同一筐体に収められていてもよいし、本体部２０とは別体であってもよい。ホスト部３０は、本体部２０から送信された例えばＲＡＷデータに対してスキャンコンバートを行うことで超音波画像を生成する。

処理回路３１は、例えばプロセッサを有し、ホスト部３０を統括制御する制御回路である。

記憶回路３２は、本体部２０から取得した各種データを記憶する。記憶回路３２の構成は、本体部２０の記憶回路２４の構成と同等であるので説明を省略する。

医用画像生成回路３３は、処理回路３１の制御の下、超音波データから超音波画像を生成する。例えば医用画像生成回路３３はＲＡＷデータに対してスキャンコンバートを行なうことで超音波画像を生成する。医用画像生成回路３３は例えばプロセッサを有する。例えば、医用画像生成回路３３はＧＰＵを有し、超音波画像を生成する。

ディスプレイ３４は、例えば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、処理回路３１の制御に従って超音波画像や生体情報表示画像を表示する。

入力インターフェース３５は、例えばトラックボール、スイッチ、ボタン、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、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等などの一般的な入力装置により実現され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を処理回路３１に出力する。

また、ホスト部３０がタブレットやスマートフォンなどの可搬型端末である場合、ディスプレイ３４と入力インターフェース３５は一体としてタッチパネルを構成してもよい。

通信回路３６は、無線通信及び有線通信の種々の通信プロトコルを実装する。通信回路３６は、ワイヤレスで他の機器とデータの相互通信を行う無線ＬＡＮ、近距離無線通信、赤外線通信などの非接触無線通信に関する公知の通信プロトコルを用いて、他の機器との間でデータを授受する。特に、本実施形態では、汎用の生体情報収集装置２（例えば、汎用の心電計）が通信回路３６に接続される。例えば、生体情報収集装置２で収集した生体情報を公知の通信プロトコルを用いた無線通信によってホスト部３０に送信することができる。また、通信回路３６は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブルやＬＡＮケーブルなどの物理的な配線を介して他の機器とデータの相互通信を行う有線通信に関する通信プロトコルを用いて、汎用の生体情報収集装置２で収集した生体情報をホスト部３０に送信することができる。通信プロトコルは、ホスト部３０に接続される機器との接続方法に応じて電子ネットワークを介した通信によりダウンロードされてもよいし、ホスト部３０に接続された機器を介して通信回路３６に与えられてもよい。

ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全体を意味し、病院基幹ＬＡＮ、無線／有線ＬＡＮやインターネット網の他、電話通信回線網、光ファイバー通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワーク及び衛星通信ネットワークなどを含む。

次に、第１から第３の実施形態として超音波診断装置１の実施形態を説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態は、本体部２０で発生した時刻情報をホスト部３０に記憶し、ホスト部３０に記憶された時刻情報に基づいて生体情報に時刻情報を付与する超音波診断装置１に関する。

（１）構成
図２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の機能構成例を示す機能ブロック図である。送受信制御回路２３は、例えば記憶回路２４に記憶されているプログラムを実行することにより、時刻情報生成機能２３１と、第１の時刻情報付与機能２３２とを実現する。

時刻情報生成機能２３１は、時刻情報を生成する機能を含む。例えば、時刻情報生成機能２３１は、リアルタイムクロックやシステムクロックなどのクロック回路から取得した時刻に基づいて時刻情報を生成する。また、時刻情報は、例えば、超音波パルスの累積発生回数などのカウンタ情報であってもよい。

時刻情報生成機能２３１は、所定の間隔でホスト部３０に時刻情報を送信してもよい。時刻情報がホスト部３０に送信されるタイミングは、例えば、１フレーム分の超音波データが収集されたタイミングであってもよいし、超音波データがホスト部３０に送信される都度でもよい。

第１の時刻情報付与機能２３２は、送受信制御回路２３が取得した超音波データに時刻情報生成機能２３１で生成した時刻情報を付与する。なお、第１の時刻情報付与機能２３２は、超音波データの単位で（即ち、超音波データ１本ごとに）各超音波データに時刻情報を付与してもよいし、複数の超音波データが一纏めになった超音波フレームデータの単位で各超音波フレームデータに時刻情報を付与してもよい。また、その両方であってもよい。

ホスト部３０の処理回路３１のプロセッサは、例えば記憶回路３２に記憶されているプログラムを実行することにより、時刻情報取得機能３１１と、第２の時刻情報付与機能３１２とを実現する。

時刻情報取得機能３１１は、本体部２０の時刻情報生成機能２３１で生成され、時刻情報記憶領域３２１に記憶されている時刻情報を取得する。

第２の時刻情報付与機能３１２は、生体情報収集装置２で収集され、処理回路３１により取得された生体情報に、時刻情報取得機能３１１で取得された時刻情報を関連付けて時刻情報付き生体情報を生成する。第２の時刻情報付与機能３１２は、生体情報を生体情報記憶領域３２２に記憶する際に生体情報に時刻情報を関連付けする。

本実施形態の超音波診断装置１に接続される生体情報収集装置２は、汎用の生体情報収集装置２である。つまり、生体情報収集装置２は、通常、特定の超音波診断装置１以外の種々の機器にも接続できるように構成されている。このため、生体情報収集装置２から出力される生体情報は、時刻情報を伴わない。また、生体情報収集装置２が生体情報に時刻情報を付与する場合であっても、その時刻情報は、生体情報収集装置２に固有のものである場合が多く、超音波診断装置１で利用できる形式と異なるものであったり、超音波診断装置１の動作とは無関係な非同期の時刻情報であったりする。そこで、本実施形態に係る超音波診断装置１は、生体情報に超音波データに関連付けされた時刻情報と同じ時刻情報を関連付ける。

ホスト部３０の記憶回路３２は、時刻情報記憶領域３２１と、生体情報記憶領域３２２と、超音波データ記憶領域３２３とを有する。

時刻情報記憶領域３２１は、本体部２０の時刻情報生成機能２３１から取得した時刻情報を記憶する。

生体情報記憶領域３２２は、処理回路３１が生体情報収集装置２から取得した生体情報に時刻情報が関連付けされた時刻情報付き生体情報を記憶する。

超音波データ記憶領域３２３は、送受信制御回路２３が取得した超音波データに時刻情報が関連付けされた時刻情報付き超音波データを記憶する。

医用画像生成回路３３のプロセッサは、例えば記憶回路３２に記憶されているプログラムを実行することにより、医用画像生成機能３３１と、表示画像生成機能３３２とを実現する。

例えば、医用画像生成回路３３は、超音波画像として、Ｂモード処理回路によって生成された２ＤのＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表した２ＤのＢモード画像を生成する。また、医用画像生成回路３３は、超音波画像として、ドプラ処理回路によって生成された２Ｄのドプラデータから移動態情報を表す平均速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としての２Ｄのカラードプラ画像を生成する。

ここで、医用画像生成回路３３は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用画像を生成する。具体的には、医用画像生成回路３３は、超音波プローブ１０による超音波の走査幅に応じた座標変換を行うことで、表示用画像を生成する。また、医用画像生成回路３３は、スキャンコンバート以外に、種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する平滑化処理や、画像内で微分フィルタを用いるエッジ強調処理等の画像処理を行う。また、医用画像生成回路３３は、超音波画像に、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。

また、医用画像生成機能３３１は、時刻情報付き超音波データを超音波データ記憶領域３２３から読出し、超音波画像を生成する。また、医用画像生成機能３３１は、時刻情報付き生体情報を生体情報記憶領域３２２から読出し、生体情報表示画像を生成する。

表示画像生成機能３３２は、超音波画像と生体情報表示画像とにそれぞれ関連付けされた時刻情報に基づいて、超音波画像と生体情報表示画像とが時間的に同期して表示される同期表示画像を生成する。

（２）動作
次に、第１の実施形態に係る超音波診断装置１及び時刻情報付与プログラムの動作の一例について説明する。

図３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図３において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

ステップＳ１０１において、第１の時刻情報付与機能２３２は、超音波データに時刻情報生成機能２３１で生成した時刻情報を付与し、時刻情報付き超音波データを生成する。

ステップＳ１０２において、送受信制御回路２３は、本体部２０で生成された時刻情報付き超音波データをホスト部３０に送信する。ホスト部３０の処理回路３１は、時刻情報付き超音波データを超音波データ記憶領域３２３に格納する。

ステップＳ１０３において、送受信制御回路２３は、本体部２０の時刻情報生成機能２３１で生成した時刻情報をホスト部３０に送信する。ホスト部３０の処理回路３１は時刻情報を受信して、時刻情報を時刻情報記憶領域３２１に格納する。

ステップＳ１０４において、ホスト部３０の処理回路３１は、生体情報収集装置２で収集された被検体の生体情報を取得する。

ステップＳ１０５において、時刻情報取得機能３１１は、時刻情報記憶領域３２１から時刻情報を取得する。すなわち、時刻情報記憶領域３２１及び時刻情報取得機能３１１が協働することで、ホスト部３０は時刻情報を受信することにより取得する。第２の時刻情報付与機能３１２は、時刻情報取得機能３１１が取得した時刻情報を生体情報に関連付けし、時刻情報付き生体情報を生成し、生体情報記憶領域３２２に格納する。

ステップＳ１０６において、医用画像生成機能３３１は、超音波データ記憶領域３２３に記憶されている時刻情報付き超音波データを取得し、超音波画像を生成する。また、医用画像生成機能３３１は、生体情報記憶領域３２２に記憶されている時刻情報付き生体情報を取得し、生体情報表示画像を生成する。

ステップＳ１０７において、表示画像生成機能３３２は、超音波画像と生体情報表示画像とに関連付けされている時刻情報に基づいて、超音波画像と生体情報表示画像とが時間的に同期した同期表示画像を生成し、ディスプレイ３４に表示する。

以上が図３のフローチャートの説明である。

図３のフローチャートに示すように、ホスト部３０の第２の時刻情報付与機能３１２は、本体部２０で発生した時刻情報を生体情報に付与する（ステップＳ１０５）。この処理により、生体情報と超音波データとが同じ形式の時刻情報と関連付けされる。両データが同じ形式の時刻情報を持つことにより、ステップＳ１０６以降の処理において、従来の超音波診断装置の画像処理をそのまま利用することができる。

第１の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、本体部２０で生成した時刻情報が、生体情報収集装置２が接続されたホスト部３０に送信されるため、ホスト部３０及び生体情報収集装置２が時刻情報を生成できない場合であっても時刻情報を生体情報に関連付けることができる。また、生体情報収集装置２が本体部２０とは独立に時刻情報を生成可能な場合でも、本体部２０で生成された共通の時刻情報を超音波画像と生体情報とに対応付けることができる。従って、同じデータ形式の時刻情報を有する超音波画像と生体情報とを対応付けることができ、確実に両データの同期をとることができる。すなわち、ディスプレイ３４には、表示時刻情報に基づいて超音波画像と生体情報とを時間的に同期して表示することができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、本体部２０で発生した時刻情報をいったんホスト部３０の記憶回路３２に記憶する超音波診断装置１を説明したが、これに限定されない。第２の実施形態は、本体部２０で発生した時刻情報をホスト部３０が直接参照して生体情報に時刻情報を付与する超音波診断装置１に関する。以下、第２の実施形態の説明では、第１の実施形態と異なる箇所のみ説明する。

（１）構成
図４は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１の機能構成例を示す機能ブロック図である。図４において、第２の実施形態に係る超音波診断装置１のホスト部３０の記憶回路３２は、図２で示した第１の実施形態に係る超音波診断装置１のホスト部３０の記憶回路３２が有する時刻情報記憶領域３２１を含まない。

第２の実施形態に係る超音波診断装置１のホスト部３０の処理回路３１の時刻情報取得機能３１１は、本体部２０の時刻情報生成機能２３１から時刻情報を取得する。

（２）動作
次に、第２の実施形態に係る超音波診断装置１及び時刻情報付与プログラムの動作の一例について説明する。

図５は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１の動作の一例を示すフローチャートである。Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

本体部２０で生成された時刻情報付き超音波データは、ホスト部３０の超音波データ記憶領域３２３に記憶される（ステップＳ１０１からステップＳ１０２）。その後、生体情報収集装置２で収集された被検体の生体情報が、ホスト部３０の処理回路３１で取得される（ステップＳ１０４）。

ステップＳ２０１において、時刻情報取得機能３１１は、本体部２０の時刻情報生成機能２３１を直接参照して時刻情報を取得する。第２の時刻情報付与機能３１２は、時刻情報取得機能３１１が取得した時刻情報を生体情報に関連付けし、時刻情報付き生体情報を生成し、生体情報記憶領域３２２に格納する。

医用画像生成機能３３１は、時刻情報付き超音波データと時刻情報付き生体情報とから超音波画像と生体情報表示画像とをそれぞれ生成する（ステップＳ１０６）。表示画像生成機能３３２は、超音波画像及び生体情報表示画像にそれぞれ関連付けされている時刻情報に基づいて、超音波画像と生体情報表示画像とが時間的に同期した同期表示画像を生成し、ディスプレイ３４に表示する（ステップＳ１０７）。

以上が図５のフローチャートの説明である。

なお、第２の実施形態では、ホスト部３０の時刻情報取得機能３１１が本体部２０の時刻情報生成機能２３１から時刻情報を取得する例を示したが、これに限定されない。本体部２０の時刻情報生成機能２３１が送信する時刻情報をホスト部３０の時刻情報取得機能３１１が受信してもよい。

また、ホスト部３０の時刻情報取得機能３１１は、超音波データ記憶領域３２３に記憶されている時刻情報付き超音波データの時刻情報を取得してもよい。

第２の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、時刻情報をホスト部３０の記憶回路３２に記憶することなく生体情報に時刻情報を関連付けできる。第２の実施形態の超音波診断装置１においても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態は、生体情報の遅延時間を計測する超音波診断装置１、時刻情報付与プログラム及び遅延時間計測方法に関する。

生体情報収集装置２は、生体センサが生体信号を検出すると、検出された生体信号に応じたノイズ除去処理などのデータ処理を内部で実行し、生体情報を生成する。その後、生成された生体情報は、所定の通信プロトコルに基づく通信処理により、生体情報収集装置２の通信回路（図示せず）から送信され、ホスト部３０の通信回路３６で受信される。一方、処理回路３１のプロセッサによるソフトウェア処理（時刻情報取得機能３１１による処理）によって、ホスト部３０の記憶回路３２から、或いは、本体部２０の送受信制御回路２３から、時刻情報が取得される。その後、取得された時刻情報は、生体情報と関連付けされ、生体情報記憶領域３２２に格納される。

このように、生体情報収集装置２で生体情報が収集されてから、ホスト部３０において生体情報に時刻情報が関連付けされるまでの間に、生体情報収集装置２側での生体情報生成処理や生体情報送信処理、及びホスト部３０側での生体情報受信処理や時刻情報取得処理等、いくつかの処理が介在する。このため、被検体から生体信号が収集される時刻と生体情報に時刻情報が関連付けされる時刻との間に時間的なずれ（遅延時間）が生じる。

一方、超音波データは、被検体から収集された超音波信号から超音波データが生成されるまでの処理は、ほぼリアルタイムで行われる。また、超音波データに時刻情報を付与する処理もほぼリアルタイムで行われる。従って、被検体から超音波信号が取得された時刻と超音波データに時刻情報が関連付けされた時刻との間の時間的なずれ（遅延時間）は無視できるほど短い。

第３の実施形態は、第１又は第２の実施形態に加えて、生体情報に関連付けされた時刻情報が有する遅延時間を計測する方法に関する。さらに、第３の実施形態は、計測された遅延時間に基づいて補正された時刻情報を利用して同期表示画像を生成する方法に関する。以下、第３の実施形態の説明では、第１の実施形態と異なる箇所のみ説明する。

（１）構成
図６は、第３の実施形態に係る超音波診断装置１の機能構成例を示す機能ブロック図である。図６において、第３の実施形態に係る超音波診断装置１には、図２で示した第１の実施形態に係る超音波診断装置１の超音波プローブ１０及び生体情報収集装置２にパルス発生装置３が接続する。

パルス発生装置３は、パルス信号を発生する信号源であって、接続した機器にパルス信号を出力する。パルス発生装置３は、超音波プローブ１０の超音波振動子に接続され、校正用パルス信号を出力する。パルス発生装置３から出力された校正用パルス信号は、超音波信号として本体部２０の受信回路２２を経て、送受信制御回路２３において時刻情報が関連付けされる。

同様に、パルス発生装置３は、生体情報収集装置２の生体センサに接続され、校正用パルス信号を出力する。パルス発生装置３から出力された校正用パルス信号は、生体信号として生体情報収集装置２で処理され、生体情報としてホスト部３０の処理回路３１に取得されたのち、時刻情報が関連付けされる。

図６において、ホスト部３０の処理回路３１のプロセッサは、図２で示した第１の実施形態に係るホスト部３０の処理回路３１のプロセッサが実現する機能に加えて、遅延時間計測機能３１３を実現する。遅延時間計測機能３１３は、プログラムの形態で記憶回路３２に記憶されている。

遅延時間計測機能３１３は、生体情報収集装置２で生体情報が生成された後、ホスト部３０の生体情報記憶領域３２２に生体情報が記憶されるまでの時間を遅延時間として計測する。遅延時間の計測方法は、後述の図８及び図９において詳細に説明する。

図６において、ホスト部３０の記憶回路３２は、図２で示した第１の実施形態に係るホスト部３０の記憶回路３２に加えて、遅延時間記憶領域３２４を有する。

遅延時間記憶領域３２４は、生体情報収集装置２の遅延時間を記憶する。遅延時間は、超音波診断装置１に接続される生体情報収集装置２の機種ごとに記憶される。

医用画像生成回路３３の表示画像生成機能３３２は、遅延時間で補正された時刻情報に基づいて超音波画像と生体情報表示画像とを同期表示する。

（２）動作
次に、第３の実施形態に係る超音波診断装置１及び時刻情報付与プログラムの動作の一例について説明する。

図７は、第３の実施形態に係る超音波診断装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図７において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

ステップＳ３０１において、パルス発生装置３は、超音波プローブ１０及び生体情報収集装置２に校正用パルス信号を同時に出力する。超音波プローブ１０に出力された校正用パルス信号は、本体部２０の受信回路２２で超音波信号として受信される。同様に、生体情報収集装置２の生体センサに出力された校正用パルス信号は、生体センサで生体信号として検出される。

ステップＳ３０２において、本体部２０の受信回路２２は、校正用パルス信号を含む超音波信号から計測用超音波データを生成する。送受信制御回路２３の第１の時刻情報付与機能２３２は、計測用超音波データに時刻情報を付与し、ホスト部３０に送信する。ホスト部３０の処理回路３１は、時刻情報付き計測用超音波データを超音波データ記憶領域３２３に格納する。

同様に、生体情報収集装置２は、校正用パルス信号を含む生体信号から計測用生体情報を生成する。ホスト部３０の処理回路３１は、計測用生体情報を生体情報収集装置２から取得する。第２の時刻情報付与機能３１２は、計測用生体情報に時刻情報を付与し、時刻情報付き計測用生体情報を生体情報記憶領域３２２に格納する。

ステップＳ３０３において、医用画像生成機能３３１は、時刻情報付き計測用超音波データと時刻情報付き計測用生体情報とから計測用超音波画像と計測用生体情報表示画像とをそれぞれ生成する。

ステップＳ３０４において、遅延時間計測機能３１３は、計測用超音波画像に校正用パルス信号由来のノイズが表示されてから、計測用生体情報表示画像に校正用パルス信号由来のノイズが表示されるまでの時間を計測し、計測された時間を遅延時間として取得する。

ステップＳ３０５において、遅延時間計測機能３１３は、計測された遅延時間を生体情報収集装置２の機種識別情報と関連付けして遅延時間記憶領域３２４に格納する。

以上が図７のフローチャートの説明である。以下、図８及び図９を参照して遅延時間の計測方法について説明する。

図８は、生体情報に付与される時刻情報に含まれる遅延時間を説明するタイミング図である。図８は、上から順番に、校正用パルス信号、超音波信号、生体情報収集装置２の生体センサで収集された直後の生体信号（処理前の生体情報）、生体情報収集装置２でデータ処理が施され、ホスト部３０の処理回路３１で取得された処理後の生体情報（処理後の生体情報）、時刻情報を示す。

超音波信号及び処理前の生体情報に示した矩形波は、超音波プローブ１０と生体情報収集装置２とにパルス発生装置３から入力され、受信回路２２及び生体センサで検出された校正用パルス信号をそれぞれ示している。

本体部２０において、超音波信号から超音波データが生成されるとすぐに第１の時刻情報付与機能２３２により時刻情報が関連付けされる。超音波データに関連付けされる時刻情報は、時刻情報Ｔ１である。このように、時刻情報付き超音波データに生じる遅延時間は無視できるほど短い。

一方、生体情報は、生体情報収集装置２でデータ処理された後、ホスト部３０の処理回路３１により取得されてから第２の時刻情報付与機能３１２により時刻情報が関連付けされる。第２の時刻情報付与機能３１２で生体情報に関連付けされる時刻情報は、時刻情報Ｔ２である。パルス発生装置３から出力される校正用パルスは、超音波プローブ１０と生体情報収集装置２とに同時に印加される。従って、生体信号が生体情報収集装置２で収集されるタイミング、すなわち、処理前の生体情報が収集されるタイミングは時刻情報Ｔ１である。それに対し、生体情報に実際に関連付けされる時刻情報は、生体情報が生体情報収集装置２からホスト部３０に送信された後であって、生体情報記憶領域３２２に格納される直前の時刻情報Ｔ２である。

このように、処理後の生体情報には、超音波データに関連付けされた時刻情報Ｔ１より遅い時刻情報Ｔ２が関連付けされる。時刻情報Ｔ１と時刻情報Ｔ２との差は、遅延時間Ｔｄである。遅延時間計測機能３１３は、時刻情報Ｔ１と時刻情報Ｔ２との時間差を校正用パルス信号に基づいて計測する。

図９は、遅延時間の計測方法の一例を説明する概念図である。図９上部は、超音波画像ＵＳ、図９下部は、生体情報表示画像である。それぞれの画像には、校正用パルス信号によって生じたノイズＰＳが示されている。

図９では、校正用パルス信号によって生じたノイズＰＳは、超音波画像ＵＳの左端、すなわち、超音波の走査線信号列の左端にノイズＰＳを含む超音波データが表示されている。遅延時間計測機能３１３は、超音波画像ＵＳにノイズＰＳが表示されてから生体情報表示画像にノイズＰＳが表示されるまでの時間を遅延時間Ｔｄとして計測する。

遅延時間計測機能３１３は、例えば、画像中に含まれるノイズＰＳを検出する画像処理により、超音波画像ＵＳと生体情報表示画像ＢＳとから自動的にノイズＰＳを検出する。遅延時間計測機能３１３は、超音波画像ＵＳ及び生体情報表示画像のノイズＰＳが検出されるタイミングから遅延時間Ｔｄを計測する。

なお、図９では、遅延時間計測機能３１３が画像からノイズＰＳを検出する方法を例示したが、この方法に限定されない。遅延時間計測機能３１３は、超音波データ、生体情報又は生体情報に含まれる生体信号を解析して、超音波データ及び生体情報に含まれる校正用パルス信号を検出することで、遅延時間Ｔｄを計測してもよい。

このように計測された遅延時間は、生体情報収集装置２の機種識別情報と関連付けされて遅延時間記憶領域３２４に記憶される。遅延時間は、被検体から収集された超音波画像と生体情報表示画像とを時間的に同期してディスプレイ３４に表示する処理に利用される。

超音波画像及び生体情報表示画像を遅延時間を補正せずに超音波画像と生体情報表示画像とに関連付けされた時刻情報に基づいて同期表示すると、超音波画像は、生体情報表示画像より先の時間に収集された情報を表示することとなる。同じ時間に収集された超音波画像と生体情報表示画像とを同時に表示するには、生体情報表示画像より前の時刻情報を有する超音波画像を利用する必要がある。すなわち、表示画像生成機能３３２は、生体情報に関連付けされた時刻情報Ｔ２から遅延時間Ｔｄを減算した時刻情報Ｔ１が関連付けされた超音波画像を用いて同期表示画像を生成する。

なお、表示画像生成機能３３２が同期表示画像を生成する際に遅延時間により時刻情報が補正された超音波画像を利用する例を説明したが、遅延時間による時刻情報の補正はこの場合に限定されない。例えば、第２の時刻情報付与機能３１２が、生体情報に時刻情報を関連付ける際に、時刻情報取得機能３１１から取得した時刻情報から遅延時間を差し引いた補正後の時刻情報を関連付けてもよい。

第３の実施形態に係る超音波診断装置１によれば、生体情報収集装置２ごとに生じる遅延時間を計測することができ、超音波画像と生体情報表示画像とをより正確に同期表示できる。第３の実施形態の超音波診断装置１においても、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波診断装置１によれば、汎用の生体情報収集装置を利用可能となる。

上記実施形態における時刻情報生成機能２３１は、特許請求の範囲における時刻情報生成部の一例である。同様に、第１の時刻情報付与機能２３２は、特許請求の範囲における第１の時刻情報付与部の一例である。時刻情報取得機能３１１は、特許請求の範囲における時刻情報取得部の一例である。第２の時刻情報付与機能３１２は、特許請求の範囲における第２の時刻情報付与部の一例である。医用画像生成機能３３１は、特許請求の範囲における医用画像生成部の一例である。表示画像生成機能３３２は、特許請求の範囲における表示画像生成部の一例である。遅延時間計測機能３１３は、特許請求の範囲における遅延時間計測部の一例である。記憶回路３２は、特許請求の範囲における記憶部の一例である。処理回路３１の有する生体情報取得機能は、特許請求の範囲における生体情報取得部の一例である。

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、例として提示したものであり、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同様に、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。

１…超音波診断装置
２…生体情報収集装置
３…パルス発生装置
１０…超音波プローブ
２０…本体部
３０…ホスト部
２３１…時刻情報生成機能
２３２…第１の時刻情報付与機能
３１１…時刻情報取得機能
３１２…第２の時刻情報付与機能
３１３…遅延時間計測機能

Claims (8)

1. 超音波プローブで収集した被検体からの超音波信号に基づいて超音波データを生成する本体部と、生成された前記超音波データから超音波画像を生成すると共に生体情報収集装置が接続されるホスト部とを備える超音波診断装置であって、
   前記本体部は、
   前記超音波データが生成された時刻を表す時刻情報を、前記超音波データに付与する第１の時刻情報付与部を有し、
   前記ホスト部は、
   前記超音波信号の収集と同時に前記生体情報収集装置で収集された前記被検体の生体情報を取得する生体情報取得部と、
   前記生体情報取得部で取得された生体情報に、前記超音波データに付与された前記時刻情報を付与する第２の時刻情報付与部とを有する、
   超音波診断装置。
2. 前記ホスト部は、
   前記時刻情報が付与された前記超音波データを記憶し、
   記憶された前記時刻情報が付与された前記超音波データから前記時刻情報を取得し、取得した前記時刻情報を前記生体情報に付与する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記時刻情報が付与された前記超音波データと前記時刻情報が付与された前記生体情報とから超音波画像と生体情報表示画像とを生成し、前記時刻情報に基づいて前記超音波画像と前記生体情報表示画像とが時間的に同期して表示される同期表示画像を生成する医用画像生成部をさらに有する、
   請求項１又は２に記載の超音波診断装置。
4. 前記ホスト部は、記憶部をさらに有し、
   前記記憶部は、前記生体情報が前記生体情報収集装置で生成されてから前記記憶部に記憶されるまでの遅延時間を記憶し、
   前記医用画像生成部は、前記生体情報に付与された前記時刻情報から前記遅延時間を減算した時刻情報を含む前記超音波データから前記同期表示画像を生成する、
   請求項３に記載の超音波診断装置。
5. 前記第２の時刻情報付与部は、前記遅延時間で補正された時刻情報を前記生体情報に付与する、
   請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記超音波プローブと前記生体情報収集装置とに同時にパルス信号を入力し、超音波画像上に前記パルス信号由来のノイズが発生してから生体情報表示画像上に前記パルス信号由来のノイズが発生するまでの時間を遅延時間として計測する遅延時間計測部をさらに有する、
   請求項４又は５に記載の超音波診断装置。
7. 被検体の生体情報を収集する生体情報収集装置と、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の超音波診断装置と、
   を有する超音波診断システム。
8. コンピュータに、
   被検体から収集した超音波信号に基づいて超音波データを生成するステップと、
   前記超音波データが生成された時刻を表す時刻情報を、前記超音波データに付与するステップと、
   前記超音波信号の収集と同時に収集された前記被検体の生体情報を取得するステップと、
   前記生体情報に、前記超音波データに付与された前記時刻情報を付与するステップと、
   を実現させるための時刻情報付与プログラム。
   

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