(57)【要約】  ドッキングモード又はポータブルモードで動作可能な超音波診断イメージングシステムが記載される。非ドッキングモードにおいては、ポータブル超音波システムは、それ自身のユーザインタフェースとフラットパネルディスプレイとを用いて動作される。ドッキングモードにおいては、ポータブル超音波システムは、ドッキングステーションを用いてドッキングされ、ポータブルシステムのフラットパネルディスプレイは、ドッキングされたシステムのディスプレイを提供する。ドッキングステーションは、ベースユニットと制御パネルとを備える通常のカート状の超音波システムに似ている。ドッキングされるとき、ポータブル超音波システムは、カート状システムの表示を提供する。
2008536555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドッキングモードにおいてドッキングステーションに接続されて動作可能であり、ドッキング解除モードにおいて前記ドッキングステーションと分離して動作可能なポータブル超音波システムを含む超音波診断イメージングシステムであって、
超音波システムの制御パネルと、前記制御パネルを支持し、ホイールに取り付けられるベースユニットと、表示のための支持部とを含むドッキングステーションと、
外側表面にあるフラットパネルディスプレイと、前記ドッキングステーションのディスプレイ支持部に接続するコネクタとを含む、ポータブル超音波システムとを有し、
前記ポータブル超音波システムのコネクタが前記ドッキングステーションのディスプレイ支持部に接続されるとき、前記ポータブル超音波システムの前記フラットパネルディスプレイが、ドッキングステーションのディスプレイとして動作する、超音波診断イメージングシステム。
【請求項２】
前記ドッキングステーションが、カート状超音波システムの外観を持つ、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項３】
前記ポータブル超音波システムが、ラップトップポータブルPCの外観を持つ、請求項２に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項４】
前記ポータブル超音波システムが、タブレットポータブルPCの外観を持つ、請求項２に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項５】
前記ポータブル超音波システムが、ラップトップポータブルPCを有する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項６】
前記ポータブル超音波システムが、タブレットポータブルPCを有する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項７】
前記ドッキングステーションのディスプレイ支持部が、前記ドッキングモードにおいて動作するとき前記ポータブル超音波システムが前記ドッキングステーションと通信するのに用いられる複数のコンダクタを更に有する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項８】
前記ドッキング解除モードにおいて動作するとき前記ポータブル超音波システムに電源を供給するバッテリを前記ポータブル超音波システムが含み、
前記ドッキングステーションのベースユニットは、前記バッテリを充電する電源を更に含み、
前記電源が、前記ドッキングステーションのディスプレイ支持部のコンダクタを用いて前記バッテリに結合される、請求項７に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項９】
前記ドッキングモードにおいて動作するとき、前記超音波プローブが前記システムに結合されるのに用いられるプローブコネクタを前記ドッキングステーションが更に有し、
前記プローブコネクタが、前記ドッキングステーションのディスプレイ支持部のコンダクタを用いて、前記ポータブル超音波システムに結合される、請求項７に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項１０】
前記ポータブル超音波システムが、前記フラットパネルディスプレイに表示する画像を生成する表示プロセッサを更に含み、
前記システムが前記ドッキングモードで動作するとき、前記超音波システムの制御パネルが、前記表示プロセッサに結合される、請求項７に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項１１】
前記システムが前記ドッキングモードで動作するとき、前記超音波システムの制御パネルが、前記システムを動作させる手段を有する、請求項７に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項１２】
フラットパネルディスプレイ及びユーザインタフェースを含み、ドッキングモード又はドッキング解除モードのいずれかにおいて動作するポータブル超音波システムを動作させる方法において、
前記ポータブル超音波システムを前記ドッキング解除モードで用いるとき、前記ユーザインタフェースを用いて、前記ポータブル超音波システムをスタンドアロンユニットとして動作させるステップと、
ベースユニットと制御パネルとを持つドッキングステーションのディスプレイコネクタに前記ポータブル超音波システムを接続するステップと、
前記ポータブル超音波システムを前記ドッキングモードで用いるとき、前記制御パネルを用いて前記ポータブル超音波システムを動作させるステップとを有し、
前記フラットパネルディスプレイが、前記ドッキングモード及び前記ドッキング解除モードの両方において、前記超音波システムディスプレイを提供する、方法。
【請求項１３】
前記制御パネルの高度を超える高度に配置され、かつ前記ディスプレイコネクタを含むディスプレイ支持部を前記ドッキングステーションが更に含み、
前記ポータブル超音波システムを前記ディスプレイコネクタに接続するステップが、前記ディスプレイ支持部に前記ポータブル超音波システムを取り付けるステップを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ポータブル超音波システムが、前記フラットパネルディスプレイ上にユーザインタフェースを表示する手段を更に含み、
前記ポータブル超音波システムをスタンドアロンユニットとして動作させるステップは、前記フラットパネルディスプレイ上に表示される前記ユーザインタフェースを用いて前記ポータブル超音波システムを動作させるステップを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記フラットパネルディスプレイがタッチスクリーンディスプレイを有し、
前記ポータブル超音波システムをスタンドアロンユニットとして動作させるステップが、前記タッチスクリーンディスプレイを用いて前記ポータブル超音波システムを動作させるステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ドッキングステーションベースユニットが、ホイールマウントであり、
前記ドッキングモードにおいて前記制御パネルを用いて前記ポータブル超音波システムを動作させるステップは、前記ポータブル超音波システムとドッキングステーションとを実質的にカート状の超音波システムとして動作させるステップを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記ドッキングステーションがプローブコネクタを更に含み、
前記ドッキングモードにおいて前記ポータブル超音波システムを動作させるステップが、前記ドッキングステーションのプローブコネクタに結合される超音波プローブと共に前記システムを用いるステップを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ポータブル超音波システムがプローブコネクタを更に含み、
前記ドッキングモードにおいて前記ポータブル超音波システムを動作させるステップが、前記ポータブル超音波システムのプローブコネクタに結合される前記超音波プローブと共に前記システムを用いるステップを更に有し、
前記ドッキング解除モードにおいて前記ポータブル超音波システムを動作させるステップは、前記ポータブル超音波システムのプローブコネクタに結合される超音波プローブと共に前記システムを用いるステップを更に有する、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポータブル超音波診断イメージングシステムに関し、特に、カート状のドッキングステーションと共に動作可能なポータブル超音波診断イメージングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスはより小型化されるようになり、更に多くの機能を持つようになってきているので、かつてないほど小さな超音波イメージングデバイスを生み出すことが可能になってきた。この小型縮小化は、当初は、デスクトップユニットに飛躍的な処理能力を与えたパーソナルコンピュータ(PC)により具体化された。米国特許第6,063,030号(Varaらによる)は、デスクトップ超音波システムのコアとしてPCを用いる初期段階の試みの一つを示し、PCベースの超音波システムの制限の一つにどのように対処することができるかを説明する。従来のカート由来の(cart-borne)超音波システムは、通常ユーザインタフェースと呼ばれる制御パネル及びディスプレイと、超音波システムの操作のため特別にデザインされる多数のハード及びソフト制御とを持つ。しかし、同じ機能がPCのようなシステムで実現されることになるとき、追加的なコストを避け、特殊化されたハードウェア制御の複雑化を避けるため、PCユーザインタフェースを超音波ユーザインタフェースとして用いることが望ましい。Varaらによる'030特許における図１に示されるように、ほとんどの超音波システム制御は、PCディスプレイ画面１０上でソフト制御として実現される。Varaらは、PC状の超音波システムの操作を選択及び変更するためのマウス、キーボード又は他のポインティングデバイスを用いてこれらのソフト制御を制御する。その後、Varaらのグラフィカルユーザインタフェース概念がPC状のデバイスの全範囲に適用された。例えば、Grunwaldらは、米国特許出願公開第2004/0138569号において、これらのユーザインタフェース概念をPC、ラップトップコンピュータ及び携帯情報端末(PDA)に適用した。Grunwaldらは、タッチスクリーンのようなタッチ感応式制御領域を備える表示画面を用いることで、多くの実施形態において機械的なポインティングデバイスの必要性を取り除いた。画面上でボタン又はキーの視覚表示にタッチすることにより、そのボタン又はキーの機能が呼び出される。欧州特許出願公開第1 239 396 A2号(Lifshitzらによる)は、タッチスクリーンのタッチ感応式制御領域が医療イメージングシステムに必要な完全な制御を提供するような医療イメージングシステムを想定する。
【０００３】
ラップトップコンピュータ又はPDAデバイスにおいて超音波機能を実現することができることは、小さく、非常に携帯性のよい超音波イメージングデバイスの開発をもたらした。これら小さなデバイスの欠点は、従来のカート状の超音波システムに慣れた医師が、その小さなデバイスの使用にあたりしばしば使いにくさを感じる点にある。この欠点は、カート状システムを使う際の感覚をいくらか提供するカート状のドッキングステーションを提供することにより解決されてきた。米国特許第6,447,451号(Wingらによる)において、例えば、完全に一体化されたポータブル超音波システム１０〜１４が、ドッキングスタンド１６〜２２に取り付けられかつ操作されることができる。しかしながらこの手法は、なお、医師がポータブル超音波システムの小さな制御を操作し、ポータブルシステムの小さな表示画面を使用することを要求する。この欠点は、米国特許出願公開第2004/0150963号(Holmbergらによる)において解決される。そこでは、ドッキングスタンドがそれ自身CRT又はフラットパネル・ディスプレイモニタと、大きなユーザインタフェースデバイスと、周辺デバイスに対するストレージとを具備する。米国特許出願公開第2004/0179332号(Smithらによる)は、この概念を更に一歩進めて実行し、ラップトップ状のポータブルシステム１２が挿入されることができる個室を備える完全なカート状システムを実質的に再現するドッキングステーション１４を与える。ラップトップ状のポータブルシステムは、それ自身表示画面５８とユーザインタフェース制御３０とを備えるポータブル超音波システムとして完全に動作可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ドッキングされるとき、従来のカート状超音波システムとして動作されることができ、ドッキングされないとき、同じハードウェア及びソフトウェアの大部分をポータブルな構成で利用するポータブル超音波システムとなるような、ポータブル超音波システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の原理によれば、ポータブル超音波システムは、スタンドアロン、ポータブルシステムとして動作され、カート状の超音波システムの態様でドッキングされ動作されることができる。ポータブルユニットとして動作するとき、ポータブルシステムは、それ自身のフラットパネル画像ディスプレイを含む完全な超音波システムの要素のすべてを含む。ポータブルシステムがドッキングされるとき、ポータブルシステムは、通常のカート状システムの制御パネルの上に位置するカート状超音波システムのディスプレイとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
まず図１を参照して、本発明の原理に基づき構築される超音波診断イメージングシステムが、ブロック図形式で示される。超音波プローブ１０は、トランスデューサ要素１２のアレイの圧電性素子から超音波波形を送信及び受信する。画像領域にわたる超音波ビームを操縦し、かつ焦点をあわせるのに、体の平面領域の画像化に対しては、要素の１次元(1-D)アレイが使用されることができ、体の立体(volumetric)領域の画像化に対しては、要素の２次元(2-D)アレイが使用されることができる。送信ビーム形成器は、超音波を対象物へ送信するアレイの要素を作動させる。超音波の受信に応じて生成される信号は、受信ビーム形成器１４に結合される。ビーム形成器は、コヒーレントにビーム形成されたエコー信号を形成するよう、個別のトランスデューサ要素からの信号を遅延させ結合させる。米国特許第6,709,394号に述べられるように、プローブが3Dイメージングのための2-Dアレイを含むとき、トランスデューサ要素の関連付けされたグループ(「パッチ」)からの信号を結合させることにより、このシステムは、プローブにおける部分的なビーム形成を行うマイクロビーム形成器を含むこともできる。その場合、マイクロビーム形成器による信号は、ビーム形成処理を完成させる、そのシステムにおける主ビーム形成器１４に結合される。
【０００７】
ビーム形成器によるエコー信号は、所望の情報に基づきその信号を処理する信号プロセッサ１６に結合される。信号は例えばフィルタリングされることができ、及び／又は調和信号が処理のため分離されることができる。処理済み信号は、注目する情報を検出する検出器１８に結合される。Bモードに対して、イメージング振幅検出が通常使用され、一方、スペクトル及びカラードップライメージングに対して、ドップラーシフト又は周波数が検出されることができる。所望の表示フォーマット、一般にはデカルト座標系に信号が調整されるよう、検出された信号はスキャンコンバータ２０に結合される。使用される共通の表示フォーマットは、セクタ、直線(rectilinear)、平行四辺形表示フォーマットである。スキャンコンバートされた信号は、永続性処理(persistence processing)といった追加的な所望の拡張のための画像プロセッサに結合される。スキャンコンバータは、いくつかの画像処理に対してバイパスされることができる。3Dデータセットに関する直接的な操作を用いて画像プロセッサにより3D画像データがボリュームレンダリングされるとき、例えば、スキャンコンバータはバイパスされることができる。結果として生じる２次元又は３次元画像は、画像メモリ２４に一時的に格納される。その画像は、画像メモリから表示プロセッサ２６に結合される。また、表示プロセッサは、画像ディスプレイ３８上に画像を表示するために必要な駆動信号を生み出す。表示プロセッサは、システム構成、動作情報、患者識別データ、画像取得の時間及び日付といった、グラフィックスプロセッサ３０からのグラフィカル情報で超音波画像をオーバーレイする。
【０００８】
中央コントローラ４０は、ユーザインタフェースからのユーザ入力に応答し、中央コントローラからビーム形成器１４、信号プロセッサ１６、検出器１８及びスキャンコンバータ２０に向かう矢印により示されるように、超音波システムの様々な部分の処理を調整する。矢印４２は、システムの他の部分を示す。中央コントローラ４０に結合されるユーザ制御パネル４４が表示され、それを用いて、操作者は中央コントローラによる応答のためのコマンド及び設定を入力する。ポータブルシステムがドッキングステーションにドッキングされるとき、中央コントローラ４０は、a.c.供給源がポータブル超音波システムのバッテリ３６を充電するバッテリ充電器３４に電力を与えることをもたらすa.c.電源３２にも結合される。
【０００９】
本発明の原理によれば、中央コントローラ４０は、中央コントローラへの「Docked/Undocked」入力により指定される、ポータブル超音波システムがドッキング状態か否かを示す信号にも応答する。操作者がDocked/Undockedボタンを押すことにより、ポータブルシステムがドッキングされるとき若しくはドッキングを解除されるとき状態を変化させるスイッチにより、又はドッキング／非ドッキング状態の他の適切なセンサにより、この信号は供給されることができる。ポータブル超音波システムがドッキングステーションにドッキングされることが中央コントローラに通知されるとき、中央コントローラは、ユーザ制御パネル４４からの入力に応答し、画像がディスプレイ３８に表示されることをもたらす。中央コントローラは、ユーザ制御パネル４４上の制御に関する制御機能を再現するいずれかのソフトキー制御の表示を省くため、ドッキングの間、グラフィックスプロセッサ３０も制御する。ポータブル超音波システムがドッキングされるとき、バッテリ３６を充電するよう、及び／又は、ドッキングステーションにある電源からドッキングされたポータブル超音波システムに電力供給するよう、中央コントローラはa.c.供給源３２及び充電器３４に命令することができる。
【００１０】
ポータブル超音波システムのドッキングが解除されることが中央コントローラに通知されるとき、これらの制御特性は違ったものとなる。コントローラは、ドッキングステーションの制御パネル４４からユーザコマンドを受けることはないことをこの時点で知る。ポータブルシステムディスプレイ３８で必要とされるとき、コントローラは、超音波信号経路により生成される超音波画像だけでなく、制御パネル４４の制御の一部又はすべてを表示させる。a.c.供給源３２及び充電器３４は、もはや制御されない。なぜなら、それらのサブシステムはドッキングステーション上にあるからである。もはや、プローブは、ドッキングステーション上のコネクタを介してではなく、ポータブルシステム上のプローブコネクタを介して制御されることになる。ポータブル超音波システムは、この時点で、スタンドアロン超音波システムとして完全に動作可能である。
【００１１】
本実施形態においては、図１の要素の分割は以下のようになることが理解される。中央コントローラ４０、ビーム形成器１４、信号プロセッサ１６、検出器１８、スキャンコンバータ２０、画像プロセッサ２２、画像メモリ２４、表示プロセッサ２６、グラフィックスプロセッサ３０、フラットパネルディスプレイ３８及びバッテリ３６は、ポータブル超音波システムにある。制御パネル４４、a.c.供給源３２及び充電器３４は、ドッキングステーションにある。他の実施形態においては、デザイン目的が影響するので、これらのサブシステムの分割が、他の態様で行われることができる。
【００１２】
図２ａ及び図２ｂは、本発明の原理に基づき構築されるドッキングステーション５０及びポータブル超音波システムの実施形態を示す。このドッキングステーション５０は、異なるユーザにとって快適であるよう制御パネルが上昇されたり下降されたりすることを可能にする調節可能な支持部４６の上でユーザ制御パネル４４を支持するベースユニット５２を備える従来のカート状の超音波システムに非常に似ている。ポータブル超音波システム６０は制御パネル４４の上に取り付けられ、ポータブル超音波システムのディスプレイ３８がドッキングされたシステムのディスプレイとなる。その態様は、制御パネル４４の上に配置されるディスプレイを備える通常のカート状の超音波システムのものと同じである。好ましくは、ポータブル超音波システム６０は、ポータブルシステム６０のコネクタと制御パネル４４とバッテリ充電器３４といったベースユニット５２における要素との間で電力及び信号リードを導電する、調節可能な支持部４８の上に取り付けられる。この目的のために機能する、連接する調節可能な支持部は米国特許出願第60/542,893号及び国際出願第PCT/IB2005/050405号に記載される。ベースユニット５２は、超音波システムが使用することができる、プリンタ、ディスクドライブ及びビデオレコーダといった周辺デバイス５８を収容する。ベースユニットは、プローブコネクタ５２を持つこともできる。このコネクタは、ドッキングモード動作の間、ポータブル超音波システムに接続されることができ、その結果、従来のカート状システムにプローブが接続されるのと同じ態様で、プローブがドッキングステーションに接続されることができることをもたらす。ドッキングステーション５０は、ホイール５４により検査室又は患者ベッドサイドまで移動されることができる。ベースユニットは、a.c.電源３２及びバッテリ充電器３４も収容する。ベースユニットは、超音波システムをデータネットワークに接続するためのコネクションも持つことができる。
【００１３】
図２ａ及び図２ｂにおいて、ポータブル超音波システム６０は、ポータブル超音波システムの外側表面に位置する表示スクリーン３８を備えるノートブック型PCの形式である。この構成において、ポータブル超音波システムのディスプレイ３８は、ポータブルシステムがドッキングステーション５０にドッキングされるとき、及びそれがポータブル超音波システムとして動作されるとき、使用されるディスプレイである。ドッキングは、ポータブル超音波システムを支持部４８上のコネクタに取り付けることによりなされる。従って、ポータブル超音波システムは、支持部４８を通る導体により、ドッキングステーション５０と通信状態になる。この図において、ポータブル超音波システムのプローブコネクタ１５６は、ポータブルシステム６０の側面に見られることができる。プローブは、これらのコネクタ１５６、又は存在する場合にはドッキングステーションのベースユニット５２上のコネクタ５６に接続されることができる。
【００１４】
図３は、ドッキングステーション制御パネル４４の上面平面図である。操作者がドッキングされた超音波システムを制御するのに用いる多数のボタン、スイッチ及びハード制御を制御パネル４４が含むことが表示される。制御パネル４４の前面には、制御パネルの前面でハンドルを形成する２つの開口６２が存在する。調節可能な支持部４６を用いて制御パネルの高さを変更するとき、これらのハンドルが握られる。制御パネルの前面中央には、画像ディスプレイ上のカーソル及びメニューと組み合わせてポインティングデバイスとして使用されるトラックボール６４が存在する。トラックボールの左には、コンピュータキーボード上のEnterキーの態様で機能する「Enter」又は「Return」キー６６があり、トラックボールの右には、ユーザがトラックボールを用いて指定されるメニューアイテムを選択することができる「Select」キー６８がある。制御パネルの右下隅には、画像ディスプレイ上で特定の生画像をキャプチャする、言い換えると「フリーズさせる」のに使用される「Freeze」ボタン８２がある。
【００１５】
トラックボールの上には、特定のイメージングモード操作を選択するのに使用されるモードキーの配列７２ａ〜７２ｅが存在する。これらは、キー７２ａにより選択されるカラードップラーモード、キー７２ｃにより選択される2D(グレースケール)モード、キー７２ｄにより選択されるMモードなどを含む。制御パネルの右側には、画像を生み出すのに使用される超音波信号のゲインをユーザが増やすか又は減らすことができる「Gain」ボタン７４がある。ゲインを増加させると、例えば、より大きな組織深度(tissue depth)から得られる画像を改善することができる。Gainボタンの上には、表示される画像の深度を増加又は減少させるのに使用されることができる「Depth」ボタン７６がある。Depthボタンの隣には、超音波画像の解像度をユーザが強調又は増加させることができる「Resolution」ボタン７８がある。これらの制御の上に、機械的又はメンブレイン式キーのいずれかを有することができるフルキーボード８０が存在する。キーボード８０の右側には、受信エコー信号に適用されるTGCゲイン特性をセットするのに使用される機械的スライドポテンシオメータのセットがある。
【００１６】
ドッキングされた超音波システム６０がドッキングステーションからドッキング解除され、スタンドアロンのポータブル超音波システムとして使用されるとき、ドッキングステーションの制御パネル４４上の多数の物理制御は、ポータブルシステムのフラットパネル表示スクリーン３８上の「ソフト」制御として実現される。これらのソフト制御は、表示スクリーン３８上のソフト制御上でクリックするのに使用されるポインティングデバイスにより作動されることができる。プローブをつかむ間、超音波技師(sonographer)が指で操作することができるよう、ポインティングデバイスは、ポータブルシステムの制御パネル１６２に配置されるか、又はポータブルシステムに接続されるプローブに配置される物理デバイスとすることができる。また、フラットパネルディスプレイ３８は、マウス、トラックボール又は他の電子ポインティングデバイスの代わりに単に指又は装置で表示スクリーン上の画像に触れることによりユーザがソフト制御を選択又は操作することを可能にするタッチスクリーンディスプレイとすることができる。図４における表示スクリーン３８の左下には、信号ゲインを増加させるのに使用されることができるGainソフトキー１７４がある。これは、制御パネル４４にあるGainボタンにより行われるのと同じ機能を発揮する。表示スクリーン上のDepthソフトキー１７６は、画像深度が変更されることを可能にし、ドッキングステーションの制御パネルのDepthボタン７６と同じ機能である。画像解像度は、制御パネルボタン７８の機能を実行するResolutionソフトキー１７８で変更されることができ、生画像は、Freezeソフトキー１８２をクリックするか、又はタッチすることによりキャプチャされることができる(frozen)。これらのソフトキーの右には、光学回転式又は親指ホイール制御１６４がある。このソフトキー制御は、表示スクリーン上の共通軸に関してトリプレーン(tri-plane)超音波画像１７０の平面を回転するため、左右に引きずられることができる。制御パネル４４がディスプレイを制御するのに使用されるとき、例えば、画像の背面にある平面を正面に回転するため、トリプレーン画像の平面は、トラックボール６４の操作により回転されることができる。表示スクリーンがタッチスクリーンであるとき、トリプレーンは単にスクリーンに触れて、トリプレーン画像の前で指を横方向に動かすことで回転されることができる。親指ホイール制御１６４は、多くの他の制御同様、コンテキスト依存であり(context-dependent)、現在の画像表示に必要な機能を操作する。
【００１７】
表示スクリーン３８の右上隅には、制御パネル４４のモード選択キー７２ｎの光学演出がある。この実施形態では、モード選択キーは、ソフトキーパイメニュー１７２として実現される。パイの特定の選択が、支持されたモード操作を選択するためクリックするか、又は触れることで選択されることができる。３次元(3D)イメージングといった多数のサブモードをモードが持つとき、モードの選択は、より詳細な選択のためのサブメニューを開く。この図において、ユーザは、パイメニュー１７２を用いて3Dモードを選択した。そして、3Dモード内でサブメニュー１７３を用いて、更にトリプレーンサブモード(TRIPLANE)を選択した。トリプレーンディスプレイ１７０に示されるように、トリプレーンサブモードにおいて、ボリュームを通る３つの平面が同時に透視図で表示される。すると、ディスプレイの上部にある共通の先端(apex)に関して平面を回転するのに、ソフトキー回転式若しくは親指ホイール制御１６４、又はタッチスクリーンへのタッチが使用されることができる。これは、ディスプレイの背面にあって曖昧な画像平面を正面に回転することをもたらす。現在選択されている画像モードに基づき、異なるソフトキーが表示スクリーン３８上に表示されることができる。ソフトキーは、特定のディスプレイに固定領域として作られることができるか、又は必要なとき若しくは呼び出されるとき、プルダウンされるか若しくはポップアップされるメニューとして作られることができる。
【００１８】
図５ａ〜図５ｄは、ポータブル超音波システムのディスプレイスクリーンのソフトキー制御に使用されることができる他のフォーマットを示す。図５ａは、制御パネルの機械的なTGCスライダ８４に使用されることができる２つのソフトキーフォームを示す。そのフォームでは左に、中央にラインが引かれた矩形のスライダが示され、右には、下辺にある点を指すボックスのスライダが示される。制御パネルの機械的スライダと同じく、ビデオスライダは、スライド制御の水平範囲にわたり前進及び後退するよう引きずられることができる。図５ｂは、数値インジケータ又は精度を所望するとき使用されることができるソフトキー制御を示す。この制御は、数字の右の矢印に触れるか、又はクリックすることで増加又は減少されることができる数字を示すスピンボックス１８６である。斯かる制御は、例えば、表示される画像の深度を設定するのに使用されることができる。図５ｃは、例えば、テキストメッセージ、識別子又は患者IDを構成するため、表示され、タッチされ、クリックされることができるフルビデオQWERTYキーボード１８０を示す。最後に、図５ｄは、例えば、対応するTGC機能の特性を変化させるため、曲線の部分を左右にドラッグするのにタッチされるか、又はクリックされることができるプロファイル曲線１８８を示す。曲線の右の深度スケールは、本実施例では、画像深度を深くするか又は減らすためドラッグアップ又はドラッグダウンされることもできる。このソフトキーを用いて、TGC特性と画像深度という２つの機能が１つのソフトキー表示を用いて変更されることができる。
【００１９】
米国特許第6,375,617号(Fraserらによる)及び米国特許第5,999,479号(Savordらによる)に述べられるように、本発明の１つの実施形態において、超音波プローブはマトリクスアレイプローブを有する。マトリクスアレイプローブは、トランスデューサアレイを含むだけでなく、プローブにより受信される信号のビーム形成の少なくともいくらかを行うマイクロビーム形成器回路も含む。マトリクスアレイプローブは、ボリュメトリックな領域の画像又はボリュメトリックな領域を占める幾つかの平面の画像のどちらかの３次元イメージングを実行する２次元アレイトランスデューサの効率的でコンパクトな利用にもなる。ビーム形成のいくらかがプローブで実行されるとき、マトリクスプローブが接続され動作する超音波システムに課される処理負荷が減じられる。
【００２０】
本発明のポータブル超音波システムは、ラップトップ、ノートブックPC又はタブレットPCという従来のパッケージを利用することができる。標準的なポータブルPCの処理能力及び既存のパッケージを利用することで、特殊なパッケージ要素は何も必要がなく、ポータブルシステムのコストを削減することができる。ラップトップ又はノートブックPCは、キーボード／電子ユニットにヒンジ接続される(hinged)フラットパネルディスプレイを持つ。タブレットPCは、ワンピースユニットである。２つのハイブリッドは、ヒンジ接続されたディスプレイが180°回転することができ、タブレットPCのように外側ディスプレイを備える単一ユニットを形成するようキーボード／電子ユニットに対して固定されることができるコンバーチブルPCである。ほとんどの信号処理、並びにすべての表示処理及びユーザインタフェース制御は、ポータブルPCユニットのマイクロプロセッサを用いて実行されることができる。更に、ポータブルPCをドッキングステーションに接続するためのインタフェースとなるコネクタが好適に開発され、商業的に利用可能であり、このことは、システム開発のコストを削減する。ポータブル超音波システムのディスプレイ３８は、ポータブルPCの従来のフラットパネルディスプレイ３８により与えられ、それは、好ましくは、タッチスクリーンディスプレイの少なくとも一部又は全体に位置するよう修正される。
【００２１】
ポータブル超音波システムのためのラップトップ又はタブレットPCパッケージの別の利点は、マトリクスアレイプローブに対するインタフェースの利便性にある。図６は、第１の斯かるインタフェースをブロック図形式で示す。このプローブインタフェースは、左側の垂直な破線２０２と右側の垂直な破線２０６とにより区切られる。左側の破線２０２に対して、マトリクスアレイプローブがあり、矢印により示される信号線に接続される。右側の破線２０６に対して、ポータブルPCシステムがある。図６ｂの実施形態においては、そのインタフェースは、右側の破線２０６に示されるUSBデータライン及びUSB DC(電源)ラインを含むUSB接続の標準的ラインに接続される。こうして、本実施形態における超音波プローブは、既にポータブルPC上に存在するインタフェースプロトコルと互換性のある標準的USBインタフェースによりポータブルPCとインタフェース接続される。このことは、コスト及びPCに対するインタフェースの複雑さを共に減らすことにつながる。
【００２２】
プローブPCインタフェースは、データ回路の２つの領域に分割されることができる。破線２０４〜２０６間の領域は、望むなら、デジタル回路モジュールとして製造されることができるデジタル回路の領域である。破線２０２〜２０４間の領域は、望むならアナログ回路モジュールとして製造されることができるアナログ回路の領域として見ることができる。また、両方のモジュールが共通のプリント回路基板上に製造されることもできる。斯かるボードは、予備バッテリ又はディスクドライブベイといったポータブルPCのコンパートメントに好適に配置されることができる。従って、そのインタフェースは、プローブとポータブルPCとの間で使用される分離したモジュールボックスとしてではなく、ポータブルPCのケース内部に位置するモジュールとして実現されることができる。
【００２３】
USB DCラインは、デジタル電源回路２１４とアナログ電源回路２１６とにDC電力を分配する電源制御回路２１２に結合される。デジタル電源回路２１４は、本実施形態ではUSBマイクロコントローラ２１０、取得制御FPGA２２０、及びRAM２２２といったそのアクセサリ要素を含むデジタルモジュールのデジタル要素に電力を分配する。USBマイクロコントローラ２１０は、USBデータラインを介してポータブルPCとUSBデータを交換し、データ、クロック及び制御ラインを介してFPGA２２０とUSBデータを交換する。USBマイクロコントローラは、FPGA及びポータブルPCがUSBポートを介して通信するような手段である。取得制御FPGA(field programmable gate array)は、送信及び受信ビーム形成、フィルタリング、復調、調和分離、並びに所望する場合には所与の十分なFPGA回路、振幅及び／又はドップラ検出といった、ポータブル超音波システムのほとんど又はすべての超音波取得機能を実行するプログラム可能なハードウェアデバイスである。
【００２４】
アナログモジュールにおいて、デジタルモジュールのアナログ電源回路２１６が、アナログモジュールの要素に電力を分配する電源調整回路２４０に結合され、電力を供給するためプローブの電源分配回路にも接続される。FPGA２２０は、ライン２３０及び２３２を介してマトリクスアレイプローブのマイクロビーム形成器のため、ビーム形成データ及びクロック信号を与える。本実施形態において、これらのラインは、プローブへの接続のためアナログモジュールを通過する。プローブのトランスデューサ要素のためバイポーラ駆動信号が、FPGA２２０によりライン２２８を介して与えられ、増幅器２５２により増幅され、送信／受信スイッチ２５０によりプローブに結合される。プローブのトランスデューサ要素により受信される超音波信号は、マイクロビーム形成され増幅され、送信／受信スイッチ２５０を介してTGC増幅段２４８に結合される。TGC増幅信号は、アナログデジタルコンバータ(ADC)２４４によりデジタル化され、ライン２２６を介してFPGAにデジタル的に結合される。TGC制御は、ライン２２４を介するTGC信号によっても実現される。TGC信号は、TGC DAC２４２によりアナログ信号に変換され、増幅器２４６によりTGC増幅段２４８とプローブにおけるゲインコントロール回路とに分配される。TGC制御の一部は、FPGA２２０においてデジタル的に実行されることもできる。
【００２５】
通常の構成において、プローブにおける数十又は数百のトランスデューサ要素により受信される超音波信号は、最初にマイクロビーム形成され、16又は32チャネルといった、より少ない数の超音波信号チャネルへと結合される。これら16又は32チャネルの最終的なビーム形成は、16又は32チャネルの受信ビーム形成器として構成がプログラムされるとき、FPGA２２０により実行されることができる。上述したようにFPGAにおける他の信号処理も実行することができる最終的なビーム形成ライン信号は、ポータブル超音波システムのディスプレイ３８における画像処理及び表示のためUSBインタフェースを介してポータブルPCに結合される。ポータブル超音波システムは、図４に示されるようなユーザインタフェースにより制御される。ポータブル超音波システム６０がドッキングステーション５０にドッキングされるとき、プローブは、(存在する場合)ドッキングステーション上のプローブコネクタ５６間のマルチプレクサによりアナログモジュールに接続されることができ、及びドッキングステーションとポータブル超音波システムとの間のドッキングコネクタを介してアナログモジュールに接続されることができる。ドッキングされると、超音波システムは、ドッキングコネクタに結合される制御を備える制御パネル４４により制御される。超音波画像は、ディスプレイ３８に表示される。
【００２６】
図７は、取得システムとポータブルPCとの間のデジタル通信がシリアルデータインタフェースではなく、パラレルデータインタフェースを介して行われる別の実施形態を示す。この実施形態は、図７に示されるようにFPGA２２０とポータブルPCとの間のPCMCIAインタフェースを用いて構成される。多くのポータブルPCは、PCケースの内側にPCMCIAカードのためのコネクタスロットを持つ。これは、破線２０４と２０６との間のデジタルモジュールが、斯かるスロットに配置され、PCMCIAインタフェースを介してポータブルPCと直接通信するPCMCIAカードとして製造されることができることを意味する。こうして、ポータブルPCと通信するのに、特殊なパラレルデジタルインタフェースが開発される必要はない。アナログモジュールは、ポータブルPCにおける同様のスロット又はアクセサリベイに配置されることができる。
【００２７】
PCMCIAインタフェースは、ポータブルPCのPCMCIAアドレス及びデータラインに接続されるPCMCIAマイクロコントローラ２６０を含む。PCMCIAインタフェースのDCコンダクタは、電源制御回路２１２にDC電力を供給するよう結合される。FPGA２２０は、ポータブルPCからプログラム及びデータを受信し、取得された超音波データを表示のためポータブルPCに転送するのにPCMCIAインタフェースを介して通信することができる。ラップトップ又はタブレットPCの本来のPCインタフェースの使用は、安価で便利なパッケージポータブル超音波システム６０の製造を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の原則に基づき構築される超音波診断イメージングシステムをブロック図形式で示す図である。
【図２Ａ】本発明の原理に基づくカート状ドッキングステーションにドッキングされるポータブル超音波システムの実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の原理に基づくカート状ドッキングステーションにドッキングされるポータブル超音波システムの実施形態を示す図である。
【図３】本発明のドッキングステーションの制御パネルユーザインタフェースを示す図である。
【図４】本発明のポータブル超音波システムのグラフィカルユーザインタフェースを示す図である。
【図５Ａ】本発明のポータブル超音波システムにおけるソフト制御として実現されるドッキングステーションのユーザインタフェースのハード制御を示す図である。
【図５Ｂ】本発明のポータブル超音波システムにおけるソフト制御として実現されるドッキングステーションのユーザインタフェースのハード制御を示す図である。
【図５Ｃ】本発明のポータブル超音波システムにおけるソフト制御として実現されるドッキングステーションのユーザインタフェースのハード制御を示す図である。
【図５Ｄ】本発明のポータブル超音波システムにおけるソフト制御として実現されるドッキングステーションのユーザインタフェースのハード制御を示す図である。
【図６】本発明のポータブル超音波システムの取得サブシステムの１つの実施形態をブロック図形式で示す図である。
【図７】本発明のポータブル超音波システムの取得サブシステムの別の実施形態をブロック図形式で示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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