JPWO2019208767A1 - 超音波システムおよび超音波システムの制御方法 - Google Patents

超音波システムおよび超音波システムの制御方法 Download PDF

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Abstract

超音波システム１は、超音波プローブ２および画像表示装置３を備え、超音波プローブ２は、振動子アレイ１１と、振動子アレイ１１から超音波を送受信して音線信号を生成する送受信部１４と、音線信号からフレーム画像情報データを生成するフレーム画像情報データ生成部２０と、複数のフレーム画像情報データを画像表示装置に送信する無線通信部１９とを含み、画像表示装置３は、複数のフレーム画像情報データのフレーム種別を判別するフレーム種別判別部３３と、フレーム種別に基づきフレーム画像情報データの合成を行うか否かを判定する合成判定部３４と、複数のフレーム画像情報データを合成する合成画像データ生成部３５と、合成画像を表示する表示部３７とを含むことを特徴とする。

Description

本発明は、超音波システムおよび超音波システムの制御方法に係り、特に、超音波プローブと画像表示装置とが互いに無線接続されている超音波システムおよび超音波システムの制御方法に関する。
従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、振動子アレイを内蔵した超音波プローブと、この超音波プローブに接続された装置本体とを有しており、超音波プローブから被検体に向けて超音波を送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信し、その受信信号を装置本体で電気的に処理することにより超音波画像が生成される。
近年、例えば、特許文献１に開示されているように、超音波プローブと装置本体との間を無線通信により接続することにより、超音波プローブの操作性、機動性を向上させようとする超音波システムが開発されている。
このような無線型の超音波システムでは、超音波プローブの振動子アレイから出力されたアナログの受信信号を無線通信により装置本体へ伝送する、あるいは、超音波プローブ内に信号処理のための回路を内蔵して、振動子アレイから出力された受信信号を超音波プローブ内でデジタル処理した上で無線通信により装置本体に伝送することにより、装置本体において超音波画像の生成が行われる。
特開２０１５−２１１７２６号公報
ところで、一般的に、超音波システムでは、いわゆる空間コンパウンド画像等、複数フレームの超音波画像が合成された画像を表示部に表示することがある。超音波プローブと画像表示装置とが互いに無線通信により接続され、画像表示装置において超音波画像の合成が行われる無線型の超音波システムの場合には、超音波プローブと画像表示装置との無線通信が途切れる等、無線通信状態が悪化して超音波プローブにより取得されたデータの無線送信が正常に行われないことにより、画像の合成が正常に行われず、画像表示装置において合成画像が正常に表示されないおそれがある。
本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、超音波プローブと画像表示装置との間の無線通信状態に関わらず合成画像を正常に表示することができる超音波システムおよび超音波システムの制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る超音波システムは、互いに無線接続された超音波プローブおよび画像表示装置を備え、超音波プローブにより生成された複数のフレーム画像情報データに基づいて画像表示装置により合成画像が表示される超音波システムであって、超音波プローブは、振動子アレイと、振動子アレイを用いて送受信シーケンスに基づく超音波の送受信を行わせることにより音線信号を生成する送受信部と、送受信部により生成された音線信号に基づいて複数のフレーム画像情報データを生成するフレーム画像情報データ生成部と、フレーム画像情報データ生成部により生成された複数のフレーム画像情報データを順次画像表示装置に無線送信する無線通信部とを含み、画像表示装置は、超音波プローブの無線通信部を介して無線送信された複数のフレーム画像情報データのそれぞれのフレーム種別を判別するフレーム種別判別部と、フレーム種別判別部により判別されたそれぞれのフレーム種別に基づいて複数のフレーム画像情報データの合成を行うか否かを判定する合成判定部と、合成判定部により合成を行うと判定された複数のフレーム画像情報データを合成することにより合成画像データを生成する合成画像データ生成部と、合成画像データ生成部により生成された合成画像データに基づいて合成画像を表示する表示部とを含むことを特徴とする。
超音波プローブは、フレーム画像情報データ生成部により生成された複数のフレーム画像情報データにそれぞれヘッダ情報を添付するヘッダ情報添付部を有し、画像表示装置のフレーム種別判別部は、ヘッダ情報添付部により添付されたヘッダ情報に基づいて複数のフレーム画像情報データのそれぞれのフレーム種別を判別することができる。
この際に、ヘッダ情報は、複数のフレーム画像情報データに順次付与されたフレーム番号を含み、フレーム種別判別部は、複数のフレーム画像情報データのフレーム番号および超音波プローブの送受信部における送受信シーケンスに基づいてフレーム種別を判別することができる。
もしくは、ヘッダ情報は、フレーム画像情報データ生成部による複数のフレーム画像情報データのそれぞれの生成時刻を含み、フレーム種別判別部は、複数のフレーム画像情報データのそれぞれの生成時刻および超音波プローブの送受信部における送受信シーケンスに基づいてフレーム種別を判別することもできる。
もしくは、ヘッダ情報は、複数のフレーム画像情報データのそれぞれのフレーム種別を含み、フレーム種別判別部は、ヘッダ情報からフレーム種別を読み取ることによりフレーム種別を判別することもできる。
また、フレーム種別判別部は、それぞれのフレーム画像情報データを解析することによりフレーム画像情報データのフレーム種別を判別することもできる。
この際に、フレーム種別判別部は、フレーム画像情報データのうち浅部の定められた領域に対応するデータを解析することによりフレーム画像情報データのフレーム種別を判別することができる。
さらにこの際に、超音波プローブは、音響レンズを有し、定められた領域に対応するデータは、振動子アレイから送信された超音波が音響レンズの前面において反射した超音波エコーに基づいて生成されたデータであることが好ましい。
また、合成画像データ生成部は、ステア角度範囲が異なる複数の画像に対応する複数のフレーム画像情報データを合成することにより合成画像データを生成することができる。
もしくは、合成画像データ生成部は、基本波画像と高調波画像に対応する２つのフレーム画像情報データを合成することにより合成画像データを生成することもできる。
もしくは、合成画像データ生成部は、輝度モード画像とカラードプラ画像に対応する２つのフレーム画像情報データを合成することにより合成画像データを生成することもできる。
もしくは、画像合成データ生成部は、時系列に連続する複数のフレーム画像情報データに重み付けをして加算することにより合成画像データを生成することもできる。
フレーム画像情報データは、送受信部により生成された音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施した信号であることが好ましい。
また、フレーム画像情報データは、送受信部により生成された音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施し、且つ、定められた画像表示方式に従って変換された超音波画像信号であってもよい。
また、受信部は、振動子アレイから超音波の送信を行わせる送信部と、振動子アレイにより取得された受信信号に基づいて音線信号を生成する受信部とを含むことが好ましい。
本発明に係る超音波システムの制御方法は、互いに無線接続された超音波プローブおよび画像表示装置を備え、超音波プローブにより生成された複数のフレーム画像情報データに基づいて画像表示装置により合成画像が表示される超音波システムの制御方法であって、超音波プローブの振動子アレイを用いて送受信シーケンスに基づく超音波の送受信を行わせることにより音線信号を生成し、生成された音線信号に基づいて複数のフレーム画像情報データを生成し、生成された複数のフレーム画像情報データを順次超音波プローブから画像表示装置に無線送信し、超音波プローブから無線送信された複数のフレーム画像情報データのそれぞれのフレーム種別を画像表示装置において判別し、判別されたそれぞれのフレーム種別に基づいて複数のフレーム画像情報データの合成を行うか否かを判定し、合成を行うと判定された複数のフレーム画像情報データを合成することにより合成画像データを生成し、生成された合成画像データに基づいて合成画像を画像表示装置の表示部に表示することを特徴とする。
本発明によれば、超音波プローブの無線通信部を介して無線送信された複数のフレーム画像情報データのそれぞれのフレーム種別を判別するフレーム種別判別部と、フレーム種別判別部により判別されたそれぞれのフレーム種別に基づいて複数のフレーム画像情報データの合成を行うか否かを判定する合成判定部と、合成判定部により合成を行うと判定された複数のフレーム画像情報データを合成することにより合成画像データを生成する合成画像データ生成部とを含むため、超音波プローブと画像表示装置との間の無線通信状態に関わらず合成画像を正常に表示することができる。
本発明の実施の形態１に係る超音波システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における受信部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１におけるフレーム画像情報データの例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１における画像の合成の例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１における画像の合成の他の例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１の変形例における画像の合成の例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１の変形例における画像の合成の他の例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る超音波システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２において音響レンズの前面により反射される超音波エコーを模式的に示す図である。 本発明の実施の形態３に係る超音波システムの構成を示すブロック図である。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明においては、複数フレームの超音波画像に対応する複数の画像信号に基づいて合成画像が生成される。
実施の形態１
図１に、本発明の実施の形態１に係る超音波システム１の構成を示す。超音波システム１は、超音波プローブ２と画像表示装置３を備えており、超音波プローブ２と画像表示装置３とは、互いに無線通信により接続されている。
超音波プローブ２は、振動子アレイ１１を備えており、振動子アレイ１１に、送信部１２および受信部１３がそれぞれ接続されている。送信部１２および受信部１３は、送受信部１４を形成しており、送信部１２および受信部１３に、超音波送受信制御部１５が接続されている。受信部１３には、信号処理部１６、画像処理部１７、ヘッダ情報添付部１８および無線通信部１９が順次接続されている。ここで、信号処理部１６および画像処理部１７により、フレーム画像情報データ生成部２０が構成されている。
また、無線通信部１９に、通信制御部２１が接続され、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、ヘッダ情報添付部１８、通信制御部２１に、プローブ制御部２２が接続されている。また、超音波プローブ２は、バッテリ２４を内蔵している。
さらに、送受信部１４、超音波送受信制御部１５、ヘッダ情報添付部１８、フレーム画像情報データ生成部２０、通信制御部２１およびプローブ制御部２２により、プローブ側プロセッサ２５が構成されている。
画像表示装置３は、無線通信部３２を有しており、無線通信部３２に、フレーム種別判別部３３、合成判定部３４、合成画像データ生成部３５、表示制御部３６および表示部３７が順次接続されている。また、無線通信部３２には、通信制御部３８が接続されており、フレーム種別判別部３３、合成判定部３４、合成画像データ生成部３５、表示制御部３６、通信制御部３８に、本体制御部３９が接続されている。また、本体制御部３９に、操作部４０および格納部４１が接続されている。本体制御部３９と格納部４１とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。
さらに、フレーム種別判別部３３、合成判定部３４、合成画像データ生成部３５、表示制御部３６、通信制御部３８および本体制御部３９により、表示装置側プロセッサ４２が構成されている。
超音波プローブ２の振動子アレイ１１は、１次元または２次元に配列された複数の超音波振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送信部１２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に被検体からの反射波を受信してアナログの受信信号を出力する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子およびＰＭＮ−ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛−チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成した素子を用いて構成される。
超音波送受信制御部１５は、送受信部１４の送信部１２および受信部１３を制御することにより、プローブ制御部２２から指示された検査モード、走査方式および定められた送受信シーケンスに基づいて、超音波ビームの送信および超音波エコーの受信を行う。ここで、検査モードとは、Ｂ（輝度）モード、ＣＦ（カラードプラ）モード、ＰＤ（パワードプラ）モード、Ｍ（モーション）モード、ＰＷ（パルスドプラ）モード等、超音波診断装置において使用可能な検査モードのうちのいずれかを示し、走査方式は、電子セクタ走査方式、電子リニア走査方式、電子コンベックス走査方式等の走査方式のうちのいずれかを示すものとする。
送受信部１４の送信部１２は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、超音波送受信制御部１５からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１１の複数の振動子から送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ１１の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、一定の走査線上に焦点が絞り込まれた超音波ビームが形成される。
送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、いわゆる超音波エコーとして振動子アレイ１１に向かって伝搬する。このように振動子アレイ１１に向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの超音波振動子により受信される。この際に、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの超音波振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して電気信号を発生させ、これらの電気信号を受信部１３に出力する。
送受信部１４の受信部１３は、超音波送受信制御部１５からの制御信号に従って、振動子アレイ１１から出力される受信信号の処理を行う。図２に示すように、受信部１３は、増幅部２７、ＡＤ（Analog Digital）変換部２８およびビームフォーマ２９が直列接続された構成を有している。増幅部２７は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの超音波振動子から入力されたアナログ信号である受信信号を増幅し、増幅した受信信号をＡＤ変換部２８に送信する。ＡＤ変換部２８は、増幅部２７から送信されたアナログの受信信号をデジタル信号に変換して受信データを取得し、この受信データをビームフォーマ２９に送出する。ビームフォーマ２９は、超音波送受信制御部１５からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づき、設定された音速に従う各受信データにそれぞれの遅延を与えて加算（整相加算）を施す、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、一定の走査線上に超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が生成される。
プローブ側プロセッサ２５のフレーム画像情報データ生成部２０は、受信部１３のビームフォーマ２９により生成された音線信号に基づいて、複数のフレーム画像情報データを生成する。後述するが、画像表示装置３において、これら複数のフレーム画像情報データに基づいた合成画像が生成される。
ここで、フレーム画像情報データ生成部２０の信号処理部１６は、ビームフォーマ２９により生成された音線信号に対して、超音波が反射した位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する複数フレームの断層画像情報である信号をフレーム単位毎に生成する。
フレーム画像情報データ生成部２０の画像処理部１７は、信号処理部１６により生成された信号に対して、通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号にラスター変換し、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施すことにより、複数フレームの断層画像に対応する超音波画像信号を生成する。画像処理部１７は、さらに、生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号を、それぞれフレーム画像情報データとしてヘッダ情報添付部１８に送出する。
ヘッダ情報添付部１８は、フレーム画像情報データ生成部２０の画像処理部１７により生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号にそれぞれフレーム番号等のヘッダ情報を添付して、複数のフレームに対応する超音波画像信号を無線通信部１９に送出する。
超音波プローブ２の無線通信部１９は、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、ヘッダ情報添付部１８により送出された超音波画像信号に基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、複数のフレームに対応する超音波画像信号を順次無線送信する。キャリアの変調方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６直角位相振幅変調）等が用いられる。
プローブ側プロセッサ２５の通信制御部２１は、プローブ制御部２２により設定された送信電波強度で超音波画像信号の送信が行われるように無線通信部１９を制御する。
プローブ側プロセッサ２５のプローブ制御部２２は、予め記憶しているプログラム等に基づいて、超音波プローブ２の各部の制御を行う。
超音波プローブ２のバッテリ２４は、超音波プローブ２内に内蔵されており、超音波プローブ２の各回路に電力を供給する。
画像表示装置３の無線通信部３２は、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、超音波プローブ２の無線通信部１９により送信された伝送信号を、アンテナを介して受信し、受信した伝送信号を復調することにより、複数のフレームに対応する超音波画像信号を出力する。
表示装置側プロセッサ４２の通信制御部３８は、超音波プローブ２の無線通信部１９から伝送信号の受信が行われるように画像表示装置３の無線通信部３２を制御する。
表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３は、画像表示装置３の無線通信部３２から出力された複数のフレームに対応する超音波画像信号のそれぞれのフレーム種別を判別する。ここで、フレーム種別とは、１フレームの合成画像の生成に必要な複数のフレーム画像情報データをそれぞれ区別するための、フレーム画像情報データの種別のことを指す。例えば、合成画像として、互いに異なるＮ個のステア角度範囲に基づくＮ個のフレーム画像情報データが合成された、いわゆる空間コンパウンド画像が生成される場合には、フレーム種別判別部３３は、フレーム種別として、フレーム画像情報データに対応するＮ個のステア角度範囲を判別することができる。ここで、ステア角度範囲とは、プローブ側プロセッサ２５の送受信部１４において送受信される超音波ビームおよび超音波エコーの走査線が走査される角度範囲のことである。また、Ｎは２以上の整数である。
表示装置側プロセッサ４２の合成判定部３４は、フレーム種別判別部３３により判別されたそれぞれのフレーム種別に基づいて、複数のフレームに対応する超音波画像信号の合成を行うか否かを判定する。
表示装置側プロセッサ４２の合成画像データ生成部３５は、合成判定部３４により合成を行うと判定された複数のフレームに対応する超音波画像信号を合成することにより、合成画像データを生成する。ここで、合成画像データには、複数のフレームに対応する超音波画像信号が重ね合わされて可逆的に合成された画像データと、複数のフレームに対応する超音波画像信号が１つのデータとなるように非可逆的に合成された画像データとが含まれる。
表示装置側プロセッサ４２の表示制御部３６は、本体制御部３９の制御の下、合成画像データ生成部３５により生成された合成画像データに所定の処理を施して、合成画像データに基づく合成画像を表示部３７に表示させる。
本体制御部３９は、格納部４１に予め記憶されているプログラムおよび操作部４０を介したユーザの操作に基づいて、画像表示装置３の各部の制御を行う。
表示部３７は、表示制御部３６により生成された画像を表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）等のディスプレイ装置を含む。
操作部４０は、ユーザが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。
格納部４１は、画像表示装置３の動作プログラム等を格納するものであり、格納部４１として、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（Solid State Drive：ソリッドステートドライブ）、ＦＤ（Flexible Disc：フレキシブルディスク）、ＭＯディスク（Magneto-Optical disc：光磁気ディスク）、ＭＴ（Magnetic Tape：磁気テープ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタルバーサタイルディスク）、ＳＤカード（Secure Digital card：セキュアデジタルカード）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory：ユニバーサルシリアルバスメモリ）等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
なお、超音波プローブ２の送信部１２、受信部１３、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、ヘッダ情報添付部１８、通信制御部２１およびプローブ制御部２２を有するプローブ側プロセッサ２５と、画像表示装置３のフレーム種別判別部３３、合成判定部３４、合成画像データ生成部３５、表示制御部３６、通信制御部３８および本体制御部３９を有する表示装置側プロセッサ４２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。
また、プローブ側プロセッサ２５の送信部１２、受信部１３、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、ヘッダ情報添付部１８、通信制御部２１およびプローブ制御部２２を部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。同様に、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３、合成判定部３４、合成画像データ生成部３５、表示制御部３６、通信制御部３８および本体制御部３９も、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することができる。
次に、本発明の実施の形態１に係る超音波システム１の動作について説明する。ここでは、説明のために、超音波システム１において生成される合成画像として、互いに異なるＮ個のステア角度範囲に基づくＮ個のフレーム画像情報データが合成された、いわゆる空間コンパウンド画像が生成されるものとする。この場合には、送受信部１４により、振動子アレイ１１を構成する複数の超音波振動子に供給される駆動信号および複数の超音波振動子からの受信信号に対して遅延を与えることにより走査線の傾きを変えて走査をする、いわゆるステア走査がなされる。
まず、超音波プローブ２において、超音波送受信制御部１５の制御の下、送受信部１４の送信部１２からの駆動信号に従って振動子アレイ１１の複数の超音波振動子から超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各超音波振動子からアナログ信号である受信信号が受信部１３に出力され、増幅部２７で増幅され、ＡＤ変換部２８でＡＤ変換されて受信データが取得される。この受信データに対して、ビームフォーマ２９により受信フォーカス処理が施されることにより、超音波画像のそれぞれのフレームに対応する音線信号が生成される。
この際に、超音波送受信制御部１５は、定められた送受信シーケンスに従って複数のステア角度範囲において超音波の送受信を行うように送受信部１４を制御する。例えば、互いに異なるＮ個のステア角度範囲として、３つのステア角度範囲において超音波の送受信がなされる場合には、超音波送受信制御部１５は、送受信シーケンスとして、第１のステア角度範囲、第２のステア角度範囲、第３のステア角度範囲の順番で超音波の送受信を行うように送受信部１４を制御することができる。このようにして、ビームフォーマ２９により複数のステア角度範囲のそれぞれのフレームに対応する音線信号が生成される。
受信部１３のビームフォーマ２９により生成された音線信号は、フレーム画像情報データ生成部２０の信号処理部１６において、反射位置の深度に応じた減衰の補正および包絡線検波処理が施されることで被検体内の組織に関する断層画像情報である信号となり、さらに、画像処理部１７においてラスター変換され、各種の必要な画像処理が施されることで、フレーム画像情報データとして、例えば、図３に示すような超音波画像信号Ｆ１〜Ｆ９が生成される。
図３に示す例では、互いに異なる３つのステア角度範囲および定められた送受信シーケンスに基づいて、超音波画像信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・、Ｆ９の順に超音波画像信号Ｆ１〜Ｆ９が生成されている。超音波画像信号Ｆ１、Ｆ４およびＦ７は、第１のステア角度範囲に対応し、超音波画像信号Ｆ２、Ｆ５およびＦ８は、第２のステア角度範囲に対応し、超音波画像信号Ｆ３、Ｆ６およびＦ９は、第３のステア角度範囲に対応している。このような場合には、画像表示装置３において、例えば、互いに異なる３つのステア角度範囲に対応する超音波画像信号Ｆ１〜Ｆ３、Ｆ４〜Ｆ６、Ｆ７〜Ｆ９に基づいて、合成画像データＣ１、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれ生成される。
このようにして生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号に対して、ヘッダ情報添付部１８によりヘッダ情報が添付される。例えば、ヘッダ情報添付部１８は、図３に示すような複数のフレームに対応する超音波画像信号Ｆ１〜Ｆ９に対して、ヘッダ情報として、超音波画像信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・、Ｆ９の順に、順次フレーム番号を付与することができる。ヘッダ情報が添付された複数のフレームに対応する超音波画像信号は、超音波プローブ２の無線通信部１９に送出され、超音波プローブ２の無線通信部１９から画像表示装置３に向けて伝送信号として無線送信される。
超音波プローブ２の無線通信部１９から無線送信された複数の伝送信号は、画像表示装置３の無線通信部３２により複数のフレームに対応する超音波画像信号として復調され、復調された複数のフレームに対応する超音波画像信号は、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３により、それぞれのフレーム種別が判別される。
この際に、フレーム種別判別部３３は、例えば、複数のフレームに対応する超音波画像信号に対してプローブ側プロセッサ２５のヘッダ情報添付部１８により添付されたフレーム番号およびプローブ側プロセッサ２５の送受信部１４における定められた送受信シーケンスに基づいて、フレーム種別、すなわち、複数のフレームに対応する超音波画像信号が第１のステア角度範囲、第２のステア角度範囲、第３のステア角度範囲のいずれに対応しているかを判別する。例えば、フレーム種別判別部３３は、超音波画像信号Ｆ１のフレーム番号が「１」であることから超音波画像信号Ｆ１が第１のステア角度範囲に対応していることを判別し、超音波画像信号Ｆ２のフレーム番号が「２」であることから超音波画像信号Ｆ２が第２のステア角度範囲に対応していることを判別し、超音波画像信号Ｆ３のフレーム番号が「３」であることから超音波画像信号Ｆ３が第３のステア角度範囲に対応していることを判別することができる。
表示装置側プロセッサ４２の合成判定部３４は、このようにしてフレーム種別判別部３３により判別された複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別に基づいて、超音波画像信号の合成を行うか否かを判定する。ここで、超音波プローブ２の無線通信部１９と画像表示装置３の無線通信部３２との無線通信が途切れる等、無線通信状態が悪化することにより、例えば、図４に示すように、超音波画像信号Ｆ１〜Ｆ９のうち、第１のステア角度に対応し且つ合成画像データＣ２の合成に用いられる超音波画像信号Ｆ４が正常に無線送信されない場合には、合成判定部３４は、合成画像データＣ２を生成しないすなわち超音波画像信号Ｆ４〜Ｆ６の合成を行わないと判定する。また、合成判定部３４は、図４に示す超音波画像信号Ｆ１〜Ｆ３およびＦ７〜Ｆ９のように、合成画像データＣ１およびＣ３の生成に用いられる超音波画像信号Ｆ１〜Ｆ３およびＦ７〜Ｆ９が全て正常に無線送信されている場合には、超音波画像信号Ｆ１〜Ｆ３およびＦ７〜Ｆ９の合成を行うと判定する。
このように、合成判定部３４は、１つの合成画像データの生成に用いられるＮ個のフレーム画像情報データ、例えば３つのフレームに対応する超音波画像信号のうち少なくとも１つの超音波画像信号が正常に無線送信されない場合には、この合成画像データを生成するための超音波画像信号の合成を行わないと判定し、１つの合成画像データの生成に用いられるＮ個のフレーム画像情報データ、例えば３つのフレームに対応する超音波画像信号が全て正常に無線送信された場合には、この合成画像データを生成するための超音波画像信号の合成を行うと判定することができる。これにより、正常な合成画像データが得られる場合にのみ超音波画像信号の合成が行われる。
次に、表示装置側プロセッサ４２の合成画像データ生成部３５は、合成判定部３４により合成を行うと判定された複数の超音波画像を合成することにより、合成画像データを生成する。例えば、合成画像データ生成部３５は、図４に示すように、超音波画像信号Ｆ４〜Ｆ６の合成を行わずに、超音波画像信号Ｆ１〜Ｆ３を合成して合成画像データＣ１を生成し、超音波画像信号Ｆ７〜Ｆ９を合成して合成画像データＣ３を生成する。
このようにして合成画像データ生成部３５により合成画像データが生成されると、表示制御部３６により合成画像データに対して所定の処理が施され、合成画像データに基づく合成画像が表示部３７に表示される。この際に、例えば図４に示すように、合成画像データ生成部３５により生成されなかった合成画像データＣ２の代わりに、時系列において前の合成画像データＣ１に基づく合成画像が表示部３７に表示される。すなわち、表示部３７において、合成画像データＣ３に基づく合成画像の表示に切り替わるまでの間は、合成画像データＣ１に基づく合成画像が表示される。そのため、表示部３７には、無線通信により正常に無線送信された超音波画像信号を用いて生成された合成画像データに基づく合成画像のみが表示される。
以上から、本発明の実施の形態１に係る超音波システム１によれば、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３により複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別が判別され、これらのフレーム種別に基づいて、合成判定部３４により正常な合成画像データが得られる場合にのみ超音波画像信号の合成を行う判定がなされ、表示部３７に、正常な合成画像のみが表示されるため、超音波プローブ２と画像表示装置３との間の無線通信状態に関わらず合成画像を正常に表示することができる。
なお、実施の形態１において、表示装置側プロセッサ４２の合成判定部３４は、図４に示すように、合成画像データの生成に用いられる超音波画像信号が１つでも正常に無線送信されない場合に、この超音波画像信号に対応する合成画像データを生成するための合成を行わないと判定しているが、合成判定部３４の判定方法は、これに限定されない。
例えば、合成判定部３４は、図５に示すように、合成画像データＣ２の生成に用いられる超音波画像信号Ｆ４〜Ｆ６のうち、超音波画像信号Ｆ４が正常に無線送信されない場合に、超音波画像信号Ｆ４の代わりに、時系列において超音波画像信号Ｆ４よりも前に取得され且つ超音波画像信号Ｆ４と同一のステア角度範囲に対応する超音波画像信号Ｆ１を用いて、合成画像データＣ２を生成するための合成を行うと判定する。この場合には、合成画像データ生成部３５により、超音波画像信号Ｆ１、Ｆ５、Ｆ６が合成されて合成画像データＣ２が生成され、合成画像データＣ１〜Ｃ３に対応するそれぞれの合成画像が表示部３７に順次表示される。
また、図示しないが、合成画像データＣ２の生成に用いられる超音波画像信号Ｆ４〜Ｆ６のうちの２つ、例えば超音波画像信号Ｆ４およびＦ５が正常に無線送信されない場合には、合成判定部３４は、超音波画像信号Ｆ４の代わりに超音波画像信号Ｆ１を用い、超音波画像信号Ｆ５の代わりに超音波画像信号Ｆ２を用いて、合成画像データＣ２を生成するための合成を行うと判定する。この場合には、合成画像データ生成部３５により、超音波画像信号Ｆ１、Ｆ２、Ｆ６が合成されて合成画像データＣ２が生成され、合成画像データＣ１〜Ｃ３に対応するそれぞれの合成画像が表示部３７に順次表示される。
また、合成画像データＣ２の生成に用いられる超音波画像信号Ｆ４〜Ｆ６の全てが正常に無線送信されない場合には、合成判定部３４は、合成画像データＣ２を生成するための合成を行わないと判定する。この場合には、合成画像データ生成部３５により、合成画像データＣ１〜Ｃ３のうち合成画像データＣ１およびＣ３のみが生成され、表示制御部３６により、合成画像データＣ１およびＣ３に基づく合成画像が表示部３７に表示される。この際に、合成画像データ生成部３５で生成されなかった合成画像データＣ２の代わりに、合成画像データＣ１に基づく合成画像が表示部３７に表示される。
このように、合成判定部３４は、１つの合成画像データの生成に用いられる超音波画像信号の全てが正常に無線送信されない場合には、この合成画像データを生成するための超音波画像信号の合成を行わないと判定し、１つの合成画像データの生成に用いられる超音波画像信号の一部が正常に無線送信された場合には、この合成画像データを生成するための超音波画像信号の合成を行うと判定することができる。このような場合でも、合成画像を表示部３７に正常に表示することができる。
また、実施の形態１において、プローブ側プロセッサ２５のヘッダ情報添付部１８は、フレーム画像情報データ生成部２０により生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号に対して、ヘッダ情報として、フレーム番号を添付しているが、ヘッダ情報は、これに限定されない。例えば、ヘッダ情報添付部１８は、複数のフレームに対応する超音波画像信号に対して、ヘッダ情報として、それぞれの超音波画像信号の生成時刻を添付することができる。この場合には、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３は、複数のフレームに対応する超音波画像信号にフレーム番号が添付された場合と同様にして、添付された超音波画像信号の生成時刻とプローブ側プロセッサ２５の送受信部１４における定められた送受信シーケンスに基づいて、複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別を判別することができる。
また、ヘッダ情報添付部１８は、フレーム画像情報データ生成部２０により生成された超音波画像信号に対して、ヘッダ情報としてフレーム種別を添付することができる。例えば、ヘッダ情報添付部１８は、図３に示す例において、超音波画像信号Ｆ１、Ｆ４、Ｆ７に対して第１のステア角度範囲に対応する超音波画像信号である旨のヘッダ情報を添付し、超音波画像信号Ｆ２、Ｆ５、Ｆ８に対して第２のステア角度範囲に対応する超音波画像信号である旨のヘッダ情報を添付し、超音波画像信号Ｆ３、Ｆ６、Ｆ９に対して第３のステア角度範囲に対応する超音波画像信号である旨のヘッダ情報を添付する。この場合に、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３は、ヘッダ情報添付部１８により添付されたフレーム種別に従って、複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別を判別することができる。
また、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３は、超音波プローブ２の無線通信部１９から無線送信された伝送信号が画像表示装置３の無線通信部３２において受信された受信時刻を取得し、この受信時刻と、プローブ側プロセッサ２５の送受信部１４における定められた送受信シーケンスに基づいて、複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別を判別することもできる。
また、実施の形態１では、超音波システム１において生成される合成画像として、互いに異なる複数のステア角度範囲に基づく複数のフレーム画像情報データが合成された、いわゆる空間コンパウンド画像が生成されているが、合成画像は、これに限定されない。例えば図示しないが、フレーム画像情報データ生成部２０において、信号処理部１６および画像処理部１７の代わりに、受信部１３により生成された音線信号に直交検波処理およびフーリエ変換処理を施してドプラ波形画像信号を生成するドプラ処理部を設け、ドプラ処理部によりフレーム画像情報データとして基本波画像信号と高調波画像信号とを生成し、画像表示装置３の合成画像データ生成部３５により、合成画像として、基本波画像と高調波画像とが合成された、いわゆるコンパウンドハーモニック画像が生成されてもよい。
この場合に、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３は、プローブ側プロセッサ２５のヘッダ情報添付部１８により添付されたヘッダ情報と送受信部１４における定められた送受信シーケンスに基づいて、フレーム画像情報データ生成部２０により生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号が基本波画像信号か高調波画像信号かを判別する。
このように、超音波システム１において生成される合成画像として、コンパウンドハーモニック画像が生成される場合でも、空間コンパウンド画像が生成される場合と同様に、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３により複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別が判別され、これらのフレーム種別に基づいて、合成判定部３４により正常な合成画像データが得られる場合にのみ超音波画像信号の合成を行う判定がなされ、表示部３７に、正常な合成画像のみが表示されるため、超音波プローブ２と画像表示装置３との間の無線通信状態に関わらず合成画像を正常に表示することができる。
また、例えば、送受信部１４の送信部１２により振動子アレイ１１から互いに異なる複数の周波数帯域を有する超音波ビームを被検体内に送信させて得られた受信信号に基づく、互いに異なる複数の周波数帯域に対応する超音波画像が合成された、いわゆる周波数コンパウンド画像が生成されてもよい。例えば、送信部１２により振動子アレイ１１から４ＭＨｚの中心周波数を有する超音波ビームと６ＭＨｚの中心周波数を有する超音波ビームをそれぞれ被検体内に送信し、得られた受信信号に基づいて直交検波処理等を行うことにより、４ＭＨｚの中心周波数に対応する超音波受信信号と、６ＭＨｚの中心周波数に対応する超音波受信信号を取得することができる。
この場合に、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３は、プローブ側プロセッサ２５のヘッダ情報添付部１８により添付されたヘッダ情報と送受信部１４における定められた送受信シーケンスに基づいて、フレーム画像情報データ生成部２０により生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号が４ＭＨｚの中心周波数に対応する信号か６ＭＨｚの中心周波数に対応する信号かを判別する。
このように、超音波システム１において生成される合成画像として、周波数コンパウンド画像が生成される場合でも、空間コンパウンド画像が生成される場合と同様に、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３により複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別が判別され、これらのフレーム種別に基づいて、合成判定部３４により正常な合成画像データが得られる場合にのみ超音波画像信号の合成を行う判定がなされ、表示部３７に、正常な合成画像のみが表示されるため、超音波プローブ２と画像表示装置３との間の無線通信状態に関わらず画像を正常に表示することができる。
また、例えば、図示しないが、プローブ側プロセッサ２５のフレーム画像情報データ生成部２０が、いわゆるＢモード画像に対応するＢモード画像信号を生成するＢモード処理部と、いわゆるカラードプラ画像に対応するカラードプラ画像信号を生成するカラードプラ処理部を有している場合には、超音波システム１において生成される合成画像として、Ｂモード画像とカラードプラ画像との合成画像が生成されてもよい。
この場合に、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３は、プローブ側プロセッサ２５のヘッダ情報添付部１８により添付されたヘッダ情報と送受信部１４における定められた送受信シーケンスに基づいて、フレーム画像情報データ生成部２０により生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号がＢモード画像信号かカラードプラ画像信号のいずれかを判別する。
このように、超音波システム１において生成される合成画像として、Ｂモード画像とカラードプラ画像が合成された合成画像が生成される場合でも、空間コンパウンド画像が生成される場合と同様に、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３により複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別が判別され、これらのフレーム種別に基づいて、合成判定部３４により正常な合成画像データが得られる場合にのみ超音波画像信号の合成を行う判定がなされ、表示部３７に、正常な合成画像のみが表示されるため、超音波プローブ２と画像表示装置３との間の無線通信状態に関わらず合成画像を正常に表示することができる。
また、動画の動きを滑らかに見せるために、時系列に連続する複数の超音波画像信号にそれぞれ重み付けをして加算する、いわゆるフレーム相関（パーシスタンス）の手法により順次合成画像を生成することが知られている。例えば、図６に示されるように、時系列に連続する２つの超音波画像信号に基づいて合成画像が生成される場合には、定められた送受信シーケンスに基づいて、超音波画像信号Ｆ０、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４・・・の順に生成された超音波画像信号Ｆ０〜Ｆ４に対して、時系列に連続する２つの超音波画像信号のうち、直前の超音波画像信号に加重値０．３をかけたものと最新の超音波画像信号に加重値０．７をかけたものを加算することにより、合成画像データＣ１が生成されることができる。同様にして、時系列に連続する２つの超音波画像信号から順次合成画像データＣ２〜Ｃ４が生成されることができる。
超音波システム１において生成される合成画像として、このようなフレーム相関による時系列に連続する複数の超音波画像信号に基づく合成画像を生成することもできる。
この場合に、プローブ側プロセッサ２５のヘッダ情報添付部１８は、フレーム画像情報データ生成部２０により生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号に対して、ヘッダ情報として、連続するフレーム番号を添付する、あるいは、それぞれの超音波画像信号の生成時刻を添付し、フレーム種別判別部３３が、超音波画像信号に添付されたヘッダ情報に基づいて、超音波画像信号が欠落することなく時系列に連続するものであるか否かを判別することができる。すなわち、フレーム種別判別部３３は、超音波画像信号に添付されたヘッダ情報に基づいて、超音波画像信号が、直前の超音波画像信号から時系列に連続するものであるか、あるいは、直前の超音波画像信号が欠落したものであるかを、フレーム種別として判別することができる。
例えば、時系列に連続する２つの超音波画像信号に基づいて合成画像が生成される際に、図７に示されるように、超音波画像信号Ｆ２が超音波プローブ２から正常に無線送信されずに欠落していると判別された場合は、合成判定部３４は、超音波画像信号Ｆ２を用いる、合成画像データＣ２を生成するための合成および合成画像データＣ３を生成するための合成を行わないと判定する。合成画像データ生成部３５は、超音波画像信号Ｆ２の直前の超音波画像信号Ｆ１をそのまま合成画像データＣ２とし、超音波画像信号Ｆ２の直後の超音波画像信号Ｆ３をそのまま合成画像データＣ３として、一連の合成画像データＣ１〜Ｃ４を生成することができる。
このように、超音波システム１において生成される合成画像として、フレーム相関による時系列に連続する複数の超音波画像信号に基づく合成画像が生成される場合でも、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３により複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別が判別され、これらのフレーム種別に基づいて、合成判定部３４により正常な合成画像データが得られる場合にのみ超音波画像信号の合成を行う判定がなされ、表示部３７に、正常な合成画像のみが表示されるため、超音波プローブ２と画像表示装置３との間の無線通信状態に関わらず合成画像を正常に表示することができる。
なお、フレーム相関の手法により、時系列に連続する２つの超音波画像信号に基づいて合成画像を生成する例が説明されているが、時系列に連続する３つ以上の超音波画像信号に基づいて合成画像が生成されてもよい。例えば、時系列に連続する３つの超音波画像信号に基づいて合成画像が生成される場合には、時系列に連続する３つの超音波画像信号のうち、最も古く生成された超音波画像信号に加重値０．１をかけたものと、直前の超音波画像信号に加重値０．３をかけたものと、最新の超音波画像信号に加重値０．６をかけたものとを加算することにより、合成画像データが生成されることができる。
実施の形態２
実施の形態１では、プローブ側プロセッサ２５のヘッダ情報添付部１８により複数のフレームに対応する超音波画像信号に対してヘッダ情報が添付され、表示装置側プロセッサ４２のフレーム種別判別部３３により、ヘッダ情報とプローブ側プロセッサ２５の送受信部１４における送受信シーケンスとに基づいて複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別が判別されるが、複数のフレームに対応する超音波画像信号を解析することによりフレーム種別が判別されることもできる。
図８に示すように、実施の形態２に係る超音波システム１Ａは、超音波プローブ２Ａと画像表示装置３Ａとを備えている。超音波プローブ２Ａは、図１に示す実施の形態１における超音波プローブ２において、ヘッダ情報添付部１８が除かれ、プローブ制御部２２の代わりにプローブ制御部２２Ａが備えられたものである。また、画像表示装置３Ａは、図１に示す実施の形態１における画像表示装置３において、フレーム種別判別部３３の代わりにフレーム種別判別部３３Ａが備えられ、本体制御部３９の代わりに、本体制御部３９Ａが備えられたものである。
超音波プローブ２Ａにおいて、画像処理部１７は、無線通信部１９に直接接続されている。また、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、画像処理部１７、通信制御部２１に、プローブ制御部２２Ａが接続されている。さらに、送受信部１４、超音波送受信制御部１５、フレーム画像情報データ生成部２０、通信制御部２１およびプローブ制御部２２Ａにより、プローブ側プロセッサ２５Ａが構成されている。
また、画像表示装置３Ａにおいて、無線通信部３２に、フレーム種別判別部３３Ａが接続され、フレーム種別判別部３３Ａに、合成判定部３４が接続されている。また、フレーム種別判別部３３Ａ、合成判定部３４、合成画像データ生成部３５、表示制御部３６、通信制御部３８、操作部４０および格納部４１に、本体制御部３９Ａが接続されている。さらに、フレーム種別判別部３３Ａ、合成判定部３４、合成画像データ生成部３５、表示制御部３６、通信制御部３８および本体制御部３９Ａにより、表示装置側プロセッサ４２Ａが構成されている。
超音波プローブ２Ａの無線通信部１９は、フレーム画像情報データ生成部２０の画像処理部１７により生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号に基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、生成された伝送信号を画像表示装置３Ａに順次無線送信する。
画像表示装置３Ａの無線通信部３２は、超音波プローブ２Ａの無線通信部１９から無線送信された伝送信号を復調して複数のフレームに対応する超音波画像信号を取得し、復調された複数のフレームに対応する超音波画像信号をフレーム種別判別部３３Ａに送出する。
ここで、図９に示すように、振動子アレイ１１上には、音響整合層ＭＬが積層されており、音響整合層ＭＬに、音響レンズＡＬが積層されている。説明のため、以下の説明において、振動子アレイ１１を構成する複数の超音波振動子は＋Ｄ１方向に沿って配列しているものとし、＋Ｄ１方向とは反対の方向を−Ｄ１方向と呼ぶ。
音響整合層ＭＬは、振動子アレイ１１と被検体等の撮像対象との間の音響インピーダンスを整合させるための層である。
また、音響レンズＡＬは、振動子アレイ１１から送信された超音波ビームを走査線上の焦点に正常に集束させ、走査線上の焦点から出射される超音波エコーを正常に受信するためのものである。音響レンズＡＬとしては、例えば、ミラブル系シリコンゴム、液状シリコンゴム等のシリコン系樹脂、ブタジエン系樹脂、ポリウレタン系樹脂が使用される。
図９に示すように、振動子アレイ１１から超音波ビームＵＢが送信されると、超音波ビームＵＢは、音響整合層ＭＬおよび音響レンズＡＬを通過して進行するが、例えば、一部の超音波ビームＵＢは、音響レンズＡＬの前面ＦＬにおいて反射し、超音波エコーＵＥとして振動子アレイ１１に入射する。そのため、フレーム画像情報データ生成部２０により生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号における浅部の定められた領域には、音響レンズＡＬの前面ＦＬから出射された超音波エコーＵＥに対応する信号が含まれる。ここで、音響レンズＡＬの前面ＦＬとは、音響レンズＡＬの表面のうち、音響整合層ＭＬに接触する表面とは反対側に位置し、超音波診断を行う際に被検体の体表に接触する表面のことを指すものとする。
表示装置側プロセッサ４２Ａのフレーム種別判別部３３Ａは、画像表示装置３Ａの無線通信部３２から送出された超音波画像信号における、浅部の定められた領域に対応するデータを解析することにより、複数のフレームに対応する超音波画像信号のフレーム種別を判別する。
ここで、送受信部１４により超音波のステア走査が行われる場合には、振動子アレイ１１から超音波ビームが送信される際に、ステア走査におけるステア角度に応じて、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの超音波振動子に送信部１２から駆動信号が供給されるタイミングすなわちそれぞれの超音波振動子における送信タイミングが互いに時間差を有するように設定される。これにより、ステア角度に応じて、それぞれの超音波振動子から出射された超音波が音響レンズＡＬの前面ＦＬで反射する時刻に差が生じ、それぞれの超音波振動子が音響レンズＡＬの前面ＦＬから反射された超音波エコーＵＥを受信する時刻にも差が生じる。
そのため、例えば、超音波システム１Ａにおいて空間コンパウンド画像が生成される場合には、フレーム種別判別部３３Ａは、画像表示装置３Ａの無線通信部３２から送出された複数のフレームに対応する超音波画像信号を解析して、それぞれの超音波振動子における、浅部の定められた領域に対応する超音波エコーの受信時刻を取得することにより、フレーム種別として、それぞれの超音波画像信号がどのステア角度範囲に対応しているかを判別することができる。
例えば、ステア走査におけるステア角度が０度、すなわち走査線の向きが振動子アレイ１１を構成する複数の超音波振動子の配列方向である＋Ｄ１方向に対して垂直である場合には、それぞれの超音波振動子における超音波の送信タイミングが等しく、音響レンズＡＬの前面ＦＬからの超音波エコーＵＥに対する受信時刻も等しい。そのため、フレーム種別判別部３３Ａは、超音波画像信号を解析し、それぞれの超音波振動子における音響レンズＡＬの前面ＦＬからの超音波エコーＵＥの受信時刻が等しい場合に、解析がなされた超音波画像信号を、ステア角度が０度のステア角度範囲に対応する信号と判別することができる。
また、例えば、ステア走査におけるステア角度が＋Ｄ１方向に傾いている場合には、振動子アレイ１１において＋Ｄ１方向に位置する超音波振動子ほど超音波の送信タイミングが遅くなり、音響レンズＡＬの前面ＦＬからの超音波エコーＵＥに対する受信時刻も＋Ｄ１方向に位置する超音波振動子ほど遅くなる。そのため、フレーム種別判別部３３Ａは、超音波画像信号を解析し、＋Ｄ１方向に位置する超音波振動子ほど音響レンズＡＬの前面ＦＬからの超音波エコーＵＥの受信時刻が遅い場合に、解析がなされた超音波画像信号を、＋Ｄ１方向に傾いたステア角度に対応する信号と判別することができる。
また、例えば、ステア走査におけるステア角度が−Ｄ１方向に傾いている場合には、振動子アレイ１１において−Ｄ１方向に位置する超音波振動子ほど超音波の送信タイミングが遅くなり、音響レンズＡＬの前面ＦＬからの超音波エコーＵＥに対する受信時刻も−Ｄ１方向に位置する超音波振動子ほど遅くなる。そのため、フレーム種別判別部３３Ａは、超音波画像信号を解析し、−Ｄ１方向に位置する超音波振動子ほど音響レンズＡＬの前面ＦＬからの超音波エコーＵＥの受信時刻が遅い場合に、解析がなされた超音波画像信号を、−Ｄ１方向に傾いたステア角度に対応する信号と判別することができる。
表示装置側プロセッサ４２Ａの合成判定部３４は、フレーム種別判別部３３Ａにより判別されたそれぞれの超音波画像信号のフレーム種別と、プローブ側プロセッサ２５Ａの送受信部１４における定められた送受信シーケンスとに基づいて超音波画像信号の合成を行うか否かを判定する。
表示装置側プロセッサ４２Ａの合成画像データ生成部３５は、合成判定部３４により合成を行うと判定された複数のフレームに対応する超音波画像信号の合成を行って、合成画像データを生成する。
表示装置側プロセッサ４２Ａの表示制御部３６は、合成画像データ生成部３５により生成された合成画像データに対して所定の処理を施して、表示部３７に表示可能な画像を生成して、表示部３７に合成画像を表示させる。
以上から、本発明の実施の形態２に係る超音波システム１Ａによれば、フレーム画像情報データ生成部２０により生成された複数のフレームに対応する超音波画像信号がフレーム種別判別部３３Ａにより解析されて、それぞれの超音波画像信号のフレーム種別が判別される場合でも、実施の形態１の超音波システム１と同様に、表示部３７に正常な合成画像のみが表示されるため、超音波プローブ２Ａと画像表示装置３とＢの間の無線通信状態に関わらず合成画像を正常に表示することができる。
なお、実施の形態２では、超音波システム１Ａにおいて空間コンパウンド画像が生成されているが、コンパウンドハーモニック画像、周波数コンパウンド画像およびＢモード画像とカラードプラ画像が合成された合成画像等が生成される場合でも、実施の形態２の態様を適用することができる。
ここで、コンパウンドハーモニック画像は、基本波画像信号と高調波画像信号とが合成されることにより生成されるが、通常、基本波画像信号に対応する超音波エコーの強度は、高調波画像信号に対応する超音波エコーの強度よりも大きい。そのため、例えば、表示装置側プロセッサ４２Ａのフレーム種別判別部３３Ａは、画像表示装置３Ａの無線通信部３２から送出された複数のフレームに対応する超音波画像信号を解析して、音響レンズＡＬの前面ＦＬから反射された超音波エコーＵＥが含まれる浅部の定められた領域に対応する超音波画像信号の信号強度を取得することにより、それぞれの超音波画像信号が基本波画像信号であるか高調波画像信号であるかを判別することができる。
また、周波数コンパウンドは、互いに異なる中心周波数を有する超音波ビームおよび超音波エコーに基づいて生成された超音波画像信号が合成されることにより生成されるため、例えば、フレーム種別判別部３３Ａは、画像表示装置３Ａの無線通信部３２から送出された複数のフレームに対応する超音波画像信号を解析して、音響レンズＡＬの前面ＦＬから反射された超音波エコーＵＥが含まれる浅部の定められた領域に対応する超音波画像信号に対応する中心周波数を取得することにより、それぞれの超音波画像信号がどの中心周波数に対応する信号かを判別することができる。
また、通常、カラードプラ画像信号を生成するために振動子アレイ１１から出射される走査線あたりの超音波パルスの数は、Ｂモード画像信号を生成するために振動子アレイ１１から出射される超音波パルスの数よりも多く、カラードプラ画像信号における同一反射体すなわち同一反射位置からの受信エコーの長さは、Ｂモード画像信号における同一反射体からの受信エコーの長さよりも長い。そのため、フレーム種別判別部３３Ａは、例えば、画像表示装置３Ａの無線通信部３２から送出された複数のフレームに対応する超音波画像信号を解析して、音響レンズＡＬの前面ＦＬから反射された超音波エコーＵＥが含まれる浅部の定められた領域に対応する超音波画像信号の同一反射体すなわち同一反射位置からの受信エコーの長さを比較することにより、それぞれの超音波画像信号がＢモード画像信号であるかカラードプラ画像信号であるかを判別することができる。
実施の形態３
図１０に示すように、実施の形態３に係る超音波システム１Ｂは、超音波プローブ２Ｂおよび画像表示装置３Ｂを備えている。超音波プローブ２Ｂは、図１に示す実施の形態１における超音波プローブ２において、画像処理部１７が除かれ、プローブ制御部２２の代わりにプローブ制御部２２Ｂが備えられたものである。また、画像表示装置３Ｂは、図１に示す実施の形態１における画像表示装置３において、画像処理部１７が追加され、本体制御部３９の代わりに本体制御部３９Ｂが備えられたものである。画像表示装置３Ｂにおける画像処理部１７は、図１に示す実施の形態１における画像処理部１７と同一である。
超音波プローブ２Ｂにおいて、信号処理部１６に、ヘッダ情報添付部１８が接続されており、信号処理部１６は、フレーム画像情報データ生成部２０Ｂを構成している。また、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、ヘッダ情報添付部１８および通信制御部２１に、プローブ制御部２２Ｂが接続されている。さらに、送受信部１４、超音波送受信制御部１５、信号処理部１６、ヘッダ情報添付部１８、通信制御部２１およびプローブ制御部２２Ｂにより、プローブ側プロセッサ２５Ｂが構成されている。
画像表示装置３Ｂにおいて、合成画像データ生成部３５に、画像処理部１７が接続されており、画像処理部１７、フレーム種別判別部３３、合成判定部３４、合成画像データ生成部３５、表示制御部３６、通信制御部３８、操作部４０および格納部４１に、本体制御部３９Ｂが接続されている。さらに、画像処理部１７、フレーム種別判別部３３、合成判定部３４、合成画像データ生成部３５、表示制御部３６、通信制御部３８および本体制御部３９Ｂにより、表示装置側プロセッサ４２Ｂが構成されている。
フレーム画像情報データ生成部２０Ｂの信号処理部１６は、ビームフォーマ２９により生成された音線信号に対して、超音波が反射した位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、複数のフレーム画像情報データとして、被検体内の組織に関する複数フレームの断層画像情報である信号をフレーム単位毎に生成する。
プローブ側プロセッサ２５Ｂのヘッダ情報添付部１８は、信号処理部１６により生成された、複数のフレームに対応する信号に対してフレーム番号等のヘッダ情報を添付した後に、これらの信号を超音波プローブ２Ｂの無線通信部１９に送出する。
超音波プローブ２Ｂの無線通信部１９は、ヘッダ情報添付部１８から送出された、複数のフレームに対応する信号に基づいてキャリアを変調して伝送信号を生成し、生成された伝送信号を画像表示装置３Ｂに無線送信する。
画像表示装置３Ｂの無線通信部３２は、超音波プローブ２の無線通信部１９から無線送信された伝送信号を復調して、表示装置側プロセッサ４２Ｂのフレーム種別判別部３３に包絡線検波処理がなされた信号を出力する。
表示装置側プロセッサ４２Ｂのフレーム種別判別部３３は、プローブ側プロセッサ２５Ｂのヘッダ情報添付部１８により添付されたヘッダ情報と、プローブ側プロセッサ２５Ｂの送受信部１４における定められた送受信シーケンスに基づいて、画像表示装置３Ｂの無線通信部３２から出力された、複数のフレームに対応する信号のフレーム種別を判別する。
表示装置側プロセッサ４２Ｂの合成判定部３４は、フレーム種別判別部３３により判別されたフレーム種別に基づいて、複数のフレームに対応する包絡線検波処理後の信号を合成するか否かを判定する。
表示装置側プロセッサ４２Ｂの合成画像データ生成部３５は、合成判定部３４により合成すると判定された複数のフレームに対応する包絡線検波処理後の信号を合成して、合成画像データを生成する。これにより、超音波プローブ２Ｂから画像表示装置３Ｂへ正常に無線送信された信号のみを使用して合成画像信号を生成することができる。
表示装置側プロセッサ４２Ｂの画像処理部１７は、合成画像データ生成部３５により生成された合成画像データに対して、通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号にラスター変換し、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施す。画像処理部１７は、このような処理を施した合成画像データを、表示装置側プロセッサ４２Ｂの表示制御部３６に送出する。
表示装置側プロセッサ４２Ｂの表示制御部３６は、本体制御部３９Ｂの制御の下、画像処理部１７から送出された合成画像データに所定の処理を施して、合成画像データに基づく合成画像を表示部３７に表示させる。
以上から、実施の形態３に係る超音波システム１Ｂによれば、画像処理部１７が超音波プローブ２Ｂではなく画像表示装置３Ｂに備えられている場合でも、実施の形態１の超音波システム１と同様に、表示装置側プロセッサ４２Ｂのフレーム種別判別部３３により複数のフレームに対応する包絡線検波処理後の信号のフレーム種別が判別され、これらのフレーム種別に基づいて、合成判定部３４により正常な合成画像データが得られる場合にのみ包絡線検波後の信号の合成を行う判定がなされ、表示部３７に、正常な合成画像のみが表示されるため、超音波プローブ２Ｂと画像表示装置３Ｂとの間の無線通信状態に関わらず合成画像を正常に表示することができる。
なお、上述した実施の形態１および実施の形態２では、フレーム画像情報データ生成部２０の信号処理部１６により減衰の補正および包絡線検波処理が施された後に、画像処理部１７によりラスター変換された超音波画像信号が、画像情報データとして無線通信部１９から画像表示装置３および画像表示装置３Ａに無線送信され、また、実施の形態３では、フレーム画像情報データ生成部２０Ｂの信号処理部１６により減衰の補正および包絡線検波処理が施された信号が、画像情報データとして無線通信部１９から画像表示装置３Ｂに無線送信されたが、このように、超音波プローブ２、２Ａ、２Ｂから画像表示装置３、３Ａ、３Ｂに無線送信される画像情報データは、検波後の信号であることが好ましい。ただし、画像情報データは、検波後の信号に限定されるものではない。
また、上述した実施の形態１〜３における画像表示装置３、３Ａ、３Ｂは、表示部３７にタッチセンサを組み合わせて、タッチセンサを操作部４０として使用するように構成されることもできる。画像表示装置３、３Ａ、３Ｂをこのように構成すれば、緊急治療等の際に、屋外における診断にも極めて有効なものとなる。
１，１Ａ，１Ｂ 超音波システム、２，２Ａ，２Ｂ 超音波プローブ、３，３Ａ，３Ｂ 画像表示装置、１１ 振動子アレイ、１２ 送信部、１３ 受信部、１４ 送受信部、１５ 超音波送受信制御部、１６ 信号処理部、１７ 画像処理部、１８ ヘッダ情報添付部、１９，３２ 無線通信部、２０，２０Ｂ フレーム画像情報データ生成部、２１，３８ 通信制御部、２２，２２Ａ，２２Ｂ プローブ制御部、２４ バッテリ、２５，２５Ａ，２５Ｂ プローブ側プロセッサ、２７ 増幅部、２８ ＡＤ変換部、２９ ビームフォーマ、３３ フレーム種別判別部、３４ 合成判定部、３５ 合成画像データ生成部、３６ 表示制御部、３７ 表示部、３９，３９Ａ，３９Ｂ 本体制御部、４０ 操作部、４１ 格納部、４２，４２Ａ，４２Ｂ 表示装置側プロセッサ、ＡＬ 音響レンズ、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 合成画像データ、Ｆ０〜Ｆ９ 超音波画像信号、ＦＬ 前面、ＭＬ 音響整合層、ＵＢ 超音波ビーム、ＵＥ 超音波エコー。

Claims (16)

  1. 互いに無線接続された超音波プローブおよび画像表示装置を備え、前記超音波プローブにより生成された複数のフレーム画像情報データに基づいて前記画像表示装置により合成画像が表示される超音波システムであって、
    前記超音波プローブは、
    振動子アレイと、
    前記振動子アレイを用いて送受信シーケンスに基づく超音波の送受信を行わせることにより音線信号を生成する送受信部と、
    前記送受信部により生成された前記音線信号に基づいて前記複数のフレーム画像情報データを生成するフレーム画像情報データ生成部と、
    前記フレーム画像情報データ生成部により生成された前記複数のフレーム画像情報データを順次前記画像表示装置に無線送信する無線通信部と
    を含み、
    前記画像表示装置は、
    前記超音波プローブの前記無線通信部を介して無線送信された前記複数のフレーム画像情報データのそれぞれのフレーム種別を判別するフレーム種別判別部と、
    前記フレーム種別判別部により判別された前記それぞれのフレーム種別に基づいて前記複数のフレーム画像情報データの合成を行うか否かを判定する合成判定部と、
    前記合成判定部により合成を行うと判定された前記複数のフレーム画像情報データを合成することにより合成画像データを生成する合成画像データ生成部と、
    前記合成画像データ生成部により生成された前記合成画像データに基づいて前記合成画像を表示する表示部と
    を含む超音波システム。
  2. 前記超音波プローブは、前記フレーム画像情報データ生成部により生成された前記複数のフレーム画像情報データにそれぞれヘッダ情報を添付するヘッダ情報添付部を有し、
    前記画像表示装置の前記フレーム種別判別部は、前記ヘッダ情報添付部により添付された前記ヘッダ情報に基づいて前記複数のフレーム画像情報データのそれぞれのフレーム種別を判別する請求項１に記載の超音波システム。
  3. 前記ヘッダ情報は、前記複数のフレーム画像情報データに順次付与されたフレーム番号を含み、
    前記フレーム種別判別部は、前記複数のフレーム画像情報データの前記フレーム番号および前記超音波プローブの前記送受信部における前記送受信シーケンスに基づいて前記フレーム種別を判別する請求項２に記載の超音波システム。
  4. 前記ヘッダ情報は、前記フレーム画像情報データ生成部による前記複数のフレーム画像情報データのそれぞれの生成時刻を含み、
    前記フレーム種別判別部は、前記複数のフレーム画像情報データのそれぞれの前記生成時刻および前記超音波プローブの前記送受信部における前記送受信シーケンスに基づいて前記フレーム種別を判別する請求項２に記載の超音波システム。
  5. 前記ヘッダ情報は、前記複数のフレーム画像情報データのそれぞれのフレーム種別を含み、
    前記フレーム種別判別部は、前記ヘッダ情報から前記フレーム種別を読み取ることにより前記フレーム種別を判別する請求項２に記載の超音波システム。
  6. 前記フレーム種別判別部は、それぞれの前記フレーム画像情報データを解析することにより前記フレーム画像情報データの前記フレーム種別を判別する請求項１に記載の超音波システム。
  7. 前記フレーム種別判別部は、前記フレーム画像情報データのうち浅部の定められた領域に対応するデータを解析することにより前記フレーム画像情報データの前記フレーム種別を判別する請求項６に記載の超音波システム。
  8. 前記超音波プローブは、音響レンズを有し、
    前記定められた領域に対応するデータは、前記振動子アレイから送信された超音波が前記音響レンズの前面において反射した超音波エコーに基づいて生成されたデータである請求項７に記載の超音波システム。
  9. 前記合成画像データ生成部は、ステア角度範囲が異なる複数の画像に対応する前記複数のフレーム画像情報データを合成することにより前記合成画像データを生成する請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波システム。
  10. 前記合成画像データ生成部は、基本波画像と高調波画像に対応する２つのフレーム画像情報データを合成することにより前記合成画像データを生成する請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波システム。
  11. 前記合成画像データ生成部は、輝度モード画像とカラードプラ画像に対応する２つのフレーム画像情報データを合成することにより前記合成画像データを生成する請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波システム。
  12. 前記合成画像データ生成部は、時系列に連続する複数のフレーム画像情報データに重み付けをして加算することにより前記合成画像データを生成する請求項１〜４のいずれか一項に記載の超音波システム。
  13. 前記フレーム画像情報データは、前記送受信部により生成された前記音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施した信号である請求項１〜１２のいずれか一項に記載の超音波システム。
  14. 前記フレーム画像情報データは、前記送受信部により生成された前記音線信号に超音波の反射位置の深度に応じた減衰補正および包絡線検波処理を施し、且つ、定められた画像表示方式に従って変換された超音波画像信号である請求項１〜１２のいずれか一項に記載の超音波システム。
  15. 前記送受信部は、
    前記振動子アレイから超音波の送信を行わせる送信部と、
    前記振動子アレイにより取得された受信信号に基づいて前記音線信号を生成する受信部と
    を含む請求項１〜１４のいずれか一項に記載の超音波システム。
  16. 互いに無線接続された超音波プローブおよび画像表示装置を備え、前記超音波プローブにより生成された複数のフレーム画像情報データに基づいて前記画像表示装置により合成画像が表示される超音波システムの制御方法であって、
    前記超音波プローブの振動子アレイを用いて送受信シーケンスに基づく超音波の送受信を行わせることにより音線信号を生成し、
    生成された前記音線信号に基づいて前記複数のフレーム画像情報データを生成し、
    生成された前記複数のフレーム画像情報データを順次前記超音波プローブから前記画像表示装置に無線送信し、
    前記超音波プローブから無線送信された前記複数のフレーム画像情報データのそれぞれのフレーム種別を前記画像表示装置において判別し、
    判別された前記それぞれのフレーム種別に基づいて前記複数のフレーム画像情報データの合成を行うか否かを判定し、
    合成を行うと判定された前記複数のフレーム画像情報データを合成することにより合成画像データを生成し、
    生成された前記合成画像データに基づいて前記合成画像を前記画像表示装置の表示部に表示する超音波システムの制御方法。
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