(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
エコーデータに基づいて生成される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る信号から得られる受信データ列に基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、
を有し、
前記装置本体は、無線受信部によって受信される信号の受信状態に基づいて、その信号から得られる受信データ列が有効であるか無効であるかを判断し、
有効であれば、有効であると判断された受信データ列の超音波画像を表示し、
無効であれば、回復待ちの期間において、受信データ列が無効から有効に回復しない場合に、無効であると判断された受信データ列の超音波画像を表示せず、その受信データ列の超音波画像に換えて、有効と判断された受信データ列の超音波画像を表示し、
さらに、前記装置本体は、複数の受信データ列に基づいて形成される複数の超音波画像を次々に表示する場合に、無効と判断された受信データ列が前記期間において無効から有効に回復せず、その期間後に超音波画像を表示するタイミングで、無効と判断された受信データ列の超音波画像に換えて、有効と判断された受信データ列の超音波画像として、ユーザが以前に行ったフリーズ操作のタイミングのフリーズ画像を表示する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記装置本体は、無効と判断された受信データ列の超音波画像に換えて有効と判断された受信データ列の超音波画像を表示する場合に、その旨を知らせる表示態様を表示する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波診断装置において、
前記装置本体は、受信データ列に含まれる異常データの含有率に応じて、その受信データ列が有効であるか無効であるかを判断し、
その判断のための判断基準がユーザによって変更可能とされる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の超音波診断装置において、
前記装置本体は、無線受信部によって受信される信号の受信電力に基づいて、その信号から得られる受信データ列が有効であるか無効であるかを判断する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の超音波診断装置において、
前記装置本体は、無線受信部によって受信される信号から復元されるデータの符号誤り状態に基づいて、その信号から得られる受信データ列が有効であるか無効であるかを判断する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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。
【０００４】
ワイヤレス超音波診断装置によって、超音波プローブと装置本体とを接続するプローブケーブルを無くすことができ、超音波プローブの操作性を飛躍的に向上させることが期待されている。しかしながら、ワイヤレス超音波診断装置を具現化するにあたっては、いくつかの克服すべき問題があるのも事実である。
【０００５】
一例として、超音波プローブと装置本体との間の無線状態に関する問題を挙げることができる。例えば、無線状態が悪い場合には、超音波画像の画像データにノイズなどが入り込み、診断に利用できない画像データが得られる可能性がある。こうした画像データを例えば記憶デバイスなどに記憶させてしまうと、記憶デバイスの記憶容量を無駄に消費することになる。
【０００６】
また、記憶デバイスに記憶された画像データを再生する際にも、記憶デバイス内に診断に利用できない画像データが含まれている場合、その画像データを削除するなどの手間が発生する可能性もある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１４１３２８号公報
【特許文献２】特開昭５５−１５１９５２号公報
【特許文献３】特開昭５３−１０８６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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を重ねてきた。
【０００９】
本発明は、その研究の過程において成されたものであり、その目的は、超音波プローブから装置本体へ無線送信される信号の受信状態に応じてデータを処理することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、エコーデータに基づいて生成される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る信号から得られる受信データ列に基づいて超音波画像を形成する画像形成部と、を有し、前記装置本体は、無線受信部によって受信される信号の受信状態に基づいて、その信号から得られる受信データ列が有効であるか無効であるかを判断することを特徴とする。
【００１１】
望ましい態様において、前記装置本体は、有効であると判断された受信データ列をデータ記憶部へ記憶し、無効であると判断された受信データ列をデータ記憶部へ記憶しないことを特徴とする。
【００１２】
望ましい態様において、前記装置本体は、有効であると判断された受信データ列の超音波画像を表示し、無効であると判断された受信データ列の超音波画像を表示しないことを特徴とする。
【００１３】
望ましい態様において、前記装置本体は、複数の受信データ列に基づいて形成される複数の超音波画像を次々に表示する場合に、無効と判断された受信データ列の超音波画像を表示するタイミングで、その受信データ列の超音波画像に換えて、有効と判断された受信データ列の超音波画像を表示することを特徴とする。
【００１４】
望ましい態様において、前記装置本体は、無線受信部によって受信される信号の受信電力に基づいて、その信号から得られる受信データ列が有効であるか無効であるかを判断することを特徴とする。
【００１５】
望ましい態様において、前記装置本体は、無線受信部によって受信される信号から復元されるデータの符号誤り状態に基づいて、その信号から得られる受信データ列が有効であるか無効であるかを判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
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信号の受信状態に応じてデータを処理することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。なお、超音波プローブ１００のデジタルビームフォーマ１０８において、全ての振動子１０２から得られる受波データを１本のビームデータに纏めてもよい。その場合には、装置本体２００内のデジタルビームフォーマ２１０を省略することができる。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
無線送信部１１２は、ＰＳ変換部１１０から出力される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。
【００２６】
こうして、シリアルデータに変換されたデジタルエコーデータにより変調された無線信号（エコー信号）が送信アンテナ１１４から送信される。例えば、送信キャリア周波数が６０ＧＨｚで、帯域が１ＧＨｚ程度の１チャンネルの無線信号が送信される。
【００２７】
超音波プローブ１００から送信された無線信号（エコー信号）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２０４に送られる。
【００２８】
無線受信部２０４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す。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し、また、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などを施す。これにより、超音波プローブ１００の無線送信部１１２によって変調される前のデータ、つまり、ＰＳ変換部１１０から出力されるシリアルデータが再生される。
【００２９】
受信状態検出部２０５は、無線受信部２０４によって受信された信号の受信状態を検出する。受信状態検出部２０５は、例えば、無線受信部２０４の復調処理によって得られたデータの符号誤り状態に応じて、そのデータが正常データか否かを判断する。例えば、符号誤り率が所定値以下の場合にそのデータが正常データであると判断し、符号誤り率が所定値よりも大きい場合にそのデータが異常データであると判断する。
【００３０】
また、受信状態検出部２０５は、無線受信部２０４によって受信された信号の受信電力を計測して、受信電力の大きさから受信状態を検出してもよい。
【００３１】
図２は、受信電力を計測する場合の受信状態検出部２０５の内部構成を説明するための図である。アンテナ２０２で受信された受信信号、つまり、超音波プローブから装置本体へ無線送信されたエコー信号は、無線受信部（図１の符号２０４）内において、アンプ２０４ａによって増幅処理されてミキサ２０４ｂへ供給される。
【００３２】
ミキサ２０４ｂには、発信器２０４ｃから参照信号が供給されており、ミキサ２０４ｂにおいて、受信信号と参照信号の乗算処理が実行され、受信信号が中間周波数帯域あるいはベースバンド周波数帯域に変換される。そして、ミキサ２０４ｂから出力される信号が、さらに、検波回路２０４ｄにおいて検波処理されて、無線受信部内の後段の回路等へ出力される。
【００３３】
ミキサ２０４ｂから出力される信号は、受信状態検出部２０５へも供給され、ログアンプ２０５ａにおいて増幅処理されてレベル判定回路２０５ｂへ供給される。レベル判定回路２０５ｂは、コンパレータまたはアナログデジタルコンバータなどを備えており、ログアンプ２０５ａから出力される信号の電力を検出する。
【００３４】
こうして、受信状態検出部２０５によって、超音波プローブから装置本体へ無線送信された無線信号（エコー信号）の受信電力が検出される。そして、受信状態検出部２０５は、無線信号の受信電力の大きさに応じて、その無線信号から得られるデータが正常データか否かを判断する。
【００３５】
図１に戻り、ＳＰ変換部２０６は、無線受信部２０４で再生された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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
なお、先に説明したように、超音波プローブ１００のデジタルビームフォーマ１０８において、全ての振動子１０２から得られる受波データを１本のビームデータに纏めてもよい。その場合には、装置本体２００内のデジタルビームフォーマ２１０を省略して、例えば、画像形成部２１２がメモリ２０８から１本に纏められたビームデータを読み出す構成とする。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、超音波プローブ１００においてシリアルデータ内にプローブ設定データを挿入しておき、装置本体２００においてシリアルデータに含まれるプローブ設定データを読み出し、超音波プローブ１００の設定状態を確認するようにしてもよい。例えば、超音波プローブ１００側に設定された診断モードを確認し、その診断モード情報が画像形成部２１２へ供給される。そして、画像形成部２１２は、超音波プローブ１００側に設定された診断モードに応じた画像形成処理、つまりＢモード画像、Ｍモード画像またはドプラ画像の画像形成処理を実行して画像データを形成するようにしてもよい。
【００４１】
データ記憶部２１６は、画像形成部２１２において形成された画像データなどを記憶する記憶デバイスである。データ記憶部２１６は、例えば、ハードディスク装置や光ディスク装置などである。図１において、データ記憶部２１６は、装置本体２００内に設けられているが、装置本体２００の外に設けられてもよい。
【００４２】
本実施形態では、受信状態検出部２０５において検出される受信状態に応じて、データ記憶部２１６に記憶される画像データや、モニタ２１４に表示される超音波画像が適宜に選択される。そこで、図３と図４を利用して、受信状態に応じたデータ処理について説明する。なお、以下において、既に図１に示した部分（構成）については、図１の符号を利用する。
【００４３】
図３は、受信状態に応じたデータ記憶部２１６の利用方法を説明するための図である。図３には、時系列順に並んだ表示画像（１）〜（９）の模式図と、各表示画像に対応した受信データ列が示されている。
【００４４】
受信データ列は、アンテナ２０２を介して無線受信部２０４によって受信された無線信号から得られるデータである。例えば、無線受信部２０４において再生されるシリアルデータ、ＳＰ変換部２０６から出力されるパラレルデータ、デジタルビームフォーマ２１０において形成されるビームデータ、画像形成部２１２において形成される画像データなどである。つまり、受信データ列は、無線信号（エコー信号）から得られるデータであればどの処理段階のデータであってもよい。
【００４５】
図３において、受信データ列に含まれる正常データは、受信状態検出部２０５において正常データであると判断されたデータである。例えば、符号誤りが全く無いデータあるいは受信電力が所定値よりも大きな信号から得られたデータである。これに対し、受信データ列に含まれる異常データは、受信状態検出部２０５において異常データであると判断されたデータである。例えば、符号誤りを含んだデータあるいは受信電力が所定値以下の信号から得られたデータである。
【００４６】
装置本体２００は、例えば、受信データ列内に異常データが含まれていない場合に、その受信データ列を有効であると判断する。また、例えば、受信データ列内に異常データが含まれている場合にはその受信データ列を無効であると判断する。なお、装置本体２００は、受信データ列に含まれる異常データの含有率などに応じてその受信データ列の有効、無効を判断してもよい。有効、無効の判断基準は、例えば、ユーザが変更できるようにしてもよい。
【００４７】
まず、データ記憶部２１６に受信データ列を記憶させる場合の制御について説明する。装置本体２００は、例えば、受信データ列内に異常データが含まれていない場合に、その受信データ列（例えば、画像データ）を有効であると判断してデータ記憶部２１６へ記憶する。一方、例えば、受信データ列内に異常データが含まれている場合にはその受信データ列を無効であると判断してデータ記憶部２１６へ記憶しない。つまり、図３において、期間Ａの部分の受信データ列はデータ記憶部２１６へ記憶しない。
【００４８】
これにより、有効であると判断された受信データ列のみがデータ記憶部２１６へ記憶され、データ記憶部２１６の記憶容量を有効に利用することが可能になる。また、無効であると判断された受信データ列が記憶されないため、その受信データ列をデータ記憶部２１６から削除する必要もない。
【００４９】
次に、データ記憶部２１６に記憶された受信データ列を読み出す場合の制御について説明する。装置本体２００は、例えば、図３に示す受信データ列（画像データ）が全てデータ記憶部２１６に記憶されている場合に、無効であると判断された受信データ列、つまり図３の期間Ａの部分の受信データ列はデータ記憶部２１６から読み出さないようにする。
【００５０】
これにより、例えば、データ記憶部２１６から受信データ列を読み出して、画像形成部２１２によって超音波画像を形成してモニタ２１４に表示させる場合に、無効であると判断された受信データ列に対応した超音波画像を表示させないようにすることができる。
【００５１】
なお、有効か無効かに関わらず受信データ列をデータ記憶部２１６から読み出して、無効であると判断された受信データ列については、その受信データ列に対応した超音波画像をモニタ２１４に表示させない（あるいは、超音波画像の背景色を換えて表示する）ようにしてもよい。さらに、読み出した受信データ列が無効な受信データ列の場合にその受信データ列をデータ記憶部２１６から削除してもよい。削除した受信データ列の数（画像枚数）や削除した割合（パーセント）などを表示してもよい。
【００５２】
また、受信データ列として、画像データに換えて、無線受信部２０４において再生されるシリアルデータ、ＳＰ変換部２０６から出力されるパラレルデータ、デジタルビームフォーマ２１０において形成されるビームデータをデータ記憶部２１６に記憶する構成としてもよい。
【００５３】
図４は、受信状態に応じた超音波画像の表示方法を説明するための図である。図４には、時系列順に並んだ画像データ（１）〜（９）と表示画像の模式図、各画像データに対応した受信データ列が示されている。
【００５４】
図３の場合と同様に、図４においても、受信データ列は、無線信号（エコー信号）から得られるデータであればどの処理段階のデータであってもよい。また、受信データ列に含まれる正常データは、受信状態検出部２０５において正常データであると判断されたデータであり、受信データ列に含まれる異常データは、受信状態検出部２０５において異常データであると判断されたデータである。
【００５５】
また、図３の場合と同様に、図４においても、装置本体２００は、例えば、受信データ列内に異常データが含まれていない場合にその受信データ列を有効であると判断し、受信データ列内に異常データが含まれている場合にはその受信データ列を無効であると判断する。
【００５６】
装置本体２００は、複数の受信データ列に基づいて形成される複数の超音波画像を次々に表示する場合に、無効と判断された受信データ列の超音波画像を表示するタイミングで、その受信データ列の超音波画像に換えて、有効と判断された受信データ列の超音波画像を表示する。
【００５７】
つまり、装置本体２００は、有効であると判断された受信データ列については、その受信データ列に対応した画像データの表示画像を表示する。図４において、表示画像（１）〜（３）は、各々、有効な受信データ列から形成された画像データ（１）〜（３）に対応している。
【００５８】
そして、装置本体２００は、無効であると判断された受信データ列については、その受信データ列に対応した画像データに換えて、有効と判断された直前の受信データ列に対応した画像データの表示画像を表示する。図４において、無効な受信データ列から形成された画像データ（６）〜（８）に対応した表示画像（６）〜（８）は表示されずに、その期間Ｂにおいて、有効な受信データ列から形成された画像データ（３）に対応した表示画像（３）が表示される。
【００５９】
なお、図４において、画像データ（４）（５）も、無効な受信データ列つまり異常データを含んだ受信データ列から形成されている。そのため、画像データ（４）（５）の期間においても、画像データ（４）（５）に対応した表示画像（４）（５）に換えて、画像データ（３）に対応した表示画像（３）を表示させてもよい。また、図４に示すように、画像データ（４）（５）の期間において、例えば、受信データ列が無効から有効に回復するのを待ち、それでも回復しない場合に、画像データ（６）のタイミングから、表示画像（３）を表示するようにしてもよい。
【００６０】
そして、受信状態が回復して受信データ列が無効から有効になると、図４に示すように、画像データ（９）のタイミングにおいて、画像データ（９）に対応した表示画像（９）に復帰させる。
【００６１】
このように、本実施形態では、受信状態が悪化した場合に、悪化する直前の（最新の）有効な受信データ列に対応した表示画像を表示（フリーズ表示）させることが可能になる。ちなみに、超音波プローブ１００を利用中に、意図的に無線信号（エコー信号）の送信を手などで遮ることにより、フリーズ操作と同様な操作を実現することもできる。
【００６２】
なお、有効な受信データ列に対応した表示画像を代用する場合には、その旨をユーザに知らせる表示態様を表示画像に施してもよい。また、直前の有効な受信データ列に対応した表示画像に換えて、ユーザが以前に行ったフリーズ操作のタイミングの表示画像（フリーズ画像）を代用してもよい。
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】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。
【図２】受信状態検出部の内部構成を説明するための図である。
【図３】受信状態に応じたデータ記憶部の利用方法を説明するための図である。
【図４】受信状態に応じた超音波画像の表示方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６５】
１００  超音波プローブ、２００  装置本体、２０５  受信状態検出部、２１６  データ記憶部。
【図１】
0005395999.tif 000002
【図２】
0005395999.tif 000003
【図３】
0005395999.tif 000004
【図４】
0005395999.tif 000005