(57)【要約】【課題】  超音波ＲＡＷデータの記憶装置における保管を容易にする。【解決手段】  送受信・信号処理部２００による超音波走査において、被検体の超音波反射波から位相情報を有した受信波形やＩＱ信号、更には、画像データを構成するラスタデータを各走査単位でＲＡＷデータとして収集する。そして、データ圧縮部２３１は、隣接した超音波走査で得られたＲＡＷデータ間の差分を取ることによってデータ圧縮を行ない、圧縮後のＲＡＷデータをＲＡＷデータ記憶・再生部２３２に保存する。一方、データ伸長部２３３は、記憶された圧縮後のＲＡＷデータを読み出し、データ伸長することによって圧縮前のＲＡＷデータに復元する。そして、演算部２３４は、復元されたＲＡＷデータを用いてカラードプラ画像データ、３次元画像データ、動画像データ等の生成や超音波物理量などの計測を行なう。【選択図】  図１
2005081082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対して超音波送受信を行なう圧電振動子を備えた超音波プローブと、
前記圧電振動子を駆動して前記被検体の複数の方向に対して超音波走査を行なう超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段によって得られた受信信号からＲＡＷデータを生成するＲＡＷデータ生成手段と、
前記ＲＡＷデータに対して可逆的なデータ圧縮を行ない、圧縮ＲＡＷデータを生成するデータ圧縮手段と、
圧縮された前記圧縮ＲＡＷデータを保存するＲＡＷデータ記憶手段を
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
被検体に対して超音波送受信を行なう圧電振動子を備えた超音波プローブと、
前記圧電振動子を駆動して前記被検体の複数の方向に対して超音波走査を行なう超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段によって得られた受信信号からＲＡＷデータを生成するＲＡＷデータ生成手段と、
前記ＲＡＷデータに対して可逆的なデータ圧縮を行ない、圧縮ＲＡＷデータを生成するデータ圧縮手段と、
圧縮された前記圧縮ＲＡＷデータを保存するＲＡＷデータ記憶手段と、
保存された前記圧縮ＲＡＷデータに対してデータ伸長を行なって伸長ＲＡＷデータを生成するデータ伸長手段と、
前記伸長ＲＡＷデータに対して所望のデータ処理を行なうデータ処理手段を
備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
前記ＲＡＷデータ生成手段によって生成されるＲＡＷデータは、前記超音波送受波手段によって得られたＲＦ信号、あるいはこのＲＦ信号を直交位相検波して得られるＩＱ信号、あるいは前記ＲＦ信号や前記ＩＱ信号に基づいて生成されたラスタデータの少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記データ圧縮手段は、時間方向あるいは空間方向に連続して行われる超音波送受信によって得られたＲＡＷデータに基づいて、隣接したＲＡＷデータの差分処理による差分データの生成によって前記圧縮ＲＡＷデータを生成するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記データ圧縮手段は、時間方向あるいは空間方向において連続して得られる複数の前記ＲＡＷデータに基づいて、所定間隔で前記ＲＡＷデータを選択して配置したキーデータと、前記ＲＡＷデータを差分処理し前記キーデータの間に配置した差分データとからなる圧縮ＲＡＷデータを生成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
前記データ伸長手段は、前記データ圧縮手段によって設定された前記キーデータに対して前記差分データを加減算することによって前記伸長ＲＡＷデータを生成することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記ＲＡＷデータ記憶手段は、前記圧縮ＲＡＷデータを着脱自在の記憶媒体に保存することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項８】
ＲＡＷデータ送信手段を備え、前記ＲＡＷデータ送信手段は、前記ＲＡＷデータ記憶手段に保存された圧縮ＲＡＷデータを、ネットワークを介して接続された端末装置に送信することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項９】
前記データ処理手段は、前記伸長ＲＡＷデータを用いたデータ処理によって得られた処理結果を表示手段に表示することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項１０】
前記データ処理手段は、前記伸長ＲＡＷデータをデータ処理することによって動画像データあるいは３次元画像データの少なくとも何れかを生成することを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項１１】
被検体の複数の方向に対して超音波の送受信を行なうステップと、
この超音波の送受信によって得られた受信信号からＲＡＷデータを生成するステップと、
前記ＲＡＷデータに対してキーデータと差分データを設定して圧縮ＲＡＷデータを生成するステップと、
前記圧縮ＲＡＷデータを保存するステップを
有することを特徴とする超音波データ圧縮方法。
【請求項１２】
被検体の複数の方向に対して超音波の送受信を行なうステップと、
この超音波の送受信によって得られた受信信号からＲＡＷデータを生成するステップと、
前記ＲＡＷデータに対してキーデータと差分データを設定して圧縮ＲＡＷデータを生成するステップと、
前記圧縮ＲＡＷデータを保存するステップと、
保存された前記圧縮ＲＡＷデータを読み出して伸長ＲＡＷデータを生成するステップと、
前記伸長ＲＡＷデータを用いて所望のデータ処理を行なうステップを
有することを特徴とする超音波データ圧縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置及び超音波データ圧縮方法に係り、特に、最終画像データ前のＲＡＷデータに対して効率の良いデータ保存やデータ供給を可能にした超音波診断装置及び超音波データ圧縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された圧電振動子から発生する超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射信号を前記圧電振動子によって受信してモニタ上に表示するものである。この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの２次元画像が容易に観察できるため、心臓などの臓器の機能診断や形態診断に広く用いられている。
【０００３】
被検体の各組織あるいは血球からの反射波により生体情報を得る超音波診断法は、超音波パルス反射法と超音波ドプラ法の２つの大きな技術開発により急速な進歩を遂げ、上記技術を用いて得られるＢモード画像とカラードプラ画像は、今日の超音波画像診断において重要な検査項目となっている。
【０００４】
この超音波診断法において、近年、Ｂモード画像データ及びカラードプラ画像データの表示のみならず、これらの最終画像データを生成する前の超音波データ、即ち、位相情報を有した超音波データやこの超音波データの絶対値を検出して得られるラスタデータ（以下では、これらを総称してＲＡＷデータと呼ぶ。）等を用いて各種画像データや解析データの生成、あるいは超音波物理量などの計測が行なわれている（例えば、特許文献1参照。）。特に、最近では、超音波診断装置によって得られた前記ＲＡＷデータを記憶装置に一旦保存し、保存されたＲＡＷデータを任意に読み出して所望のデータ処理を行なう方法が要求されている。
【０００５】
この方法によれば、超音波診断装置を操作する医師や検査技士（以下、操作者と呼ぶ）は、情報量の多い前記ＲＡＷデータに対し診断目的に応じた信号処理や画像処理を行なうことによって、所望の画像データや解析データを容易に得ることができる。特に、この方法は、患者（以下、被検者と呼ぶ。）が既に帰宅したような場合においても、各種の信号処理や画像処理を行なうことができるため、操作者は、時間的な制約を受けずに所望の画像データや解析データの生成と表示を行なうことができる。又、超音波データの収集と画像データ等の生成及び表示を分離して行なうことができるため、検査時間が短縮され、被検者に与える負担を軽減することが可能となる。
【０００６】
更に、前記ＲＡＷデータを、ネットワークや記憶媒体を介してワークステーション等に転送することによって、院内の他の部署、あるいは遠隔地の医師（以下、ユーザと呼ぶ）においても所望の画像データの生成と表示が可能となる。又、超音波診断装置によって生成され、ネットワークあるいは記憶媒体を介して供給された画像データや解析データが、ユーザの要求に一致していない場合でも、上述の方法によれば、ユーザは、ＲＡＷデータを用いたデータ処理によって所望の画像データや解析データを容易に得ることができるため、従来行われてきた操作者による画像データや解析データの再生成あるいは再供給は不要となり、診断効率を向上させることが可能となる。
【特許文献１】特開昭６０−１３５０３７号公報（第１−２頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、位相情報を有したＲＡＷデータでは、その信号帯域は広いために高いサンプリング周波数を必要とし、このためデータ容量が最終画像データと比較して著しく増大する。例えば、最終画像データを生成するための包絡線検波の前段から得られるＲＡＷデータは、デジタル信号に変換される際に多くのデータ容量を有している。従って、このようなデータ容量が著しく増大したＲＡＷデータの記憶装置への保存、あるいはネットワークや記憶媒体を介したワークステーション等への供給を行なうには、記憶装置やネットワークにおける高速化と大容量化が要求される。
【０００８】
又、通常の記憶容量を有した記憶装置やデータ送信速度を有したネットワークを使用して、前記ＲＡＷデータの保存や供給を行なう場合には、データ圧縮によるデータ容量の低減が必要となる。しかしながら、上述のデータ処理では、圧縮されたＲＡＷデータを伸長することによって圧縮前のＲＡＷデータに復元する必要があるため、通常行なわれている「データ間引き」等の非可逆データ圧縮技術の適用は不可能である。
【０００９】
一方、２次元画像の長時間動画像表示、あるいは超音波プローブの機械的移動や２次元配列された圧電振動子によって得られる３次元超音波データにおいては、ラスタデータ数の増大に伴ってそのデータ容量も著しく増大する。このため、これらのラスタデータの保存や転送においても上述の位相情報を有したＲＡＷデータの場合と同様な問題点が生ずる。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＲＡＷデータの保存あるいは転送を比較的小さな容量の記憶装置、記憶媒体あるいはネットワークを用いて効率よく行なうことが可能な超音波診断装置及び超音波データ圧縮方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波送受信を行なう圧電振動子を備えた超音波プローブと、前記圧電振動子を駆動して前記被検体の複数の方向に対して超音波走査を行なう超音波送受信手段と、この超音波送受信手段によって得られた受信信号からＲＡＷデータを生成するＲＡＷデータ生成手段と、前記ＲＡＷデータに対して可逆的なデータ圧縮を行ない、圧縮ＲＡＷデータを生成するデータ圧縮手段と、圧縮された前記圧縮ＲＡＷデータを保存するＲＡＷデータ記憶手段を備えたことを特徴としている。
【００１２】
又、請求項２に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対して超音波送受信を行なう圧電振動子を備えた超音波プローブと、前記圧電振動子を駆動して前記被検体の複数の方向に対して超音波走査を行なう超音波送受信手段と、この超音波送受信手段によって得られた受信信号からＲＡＷデータを生成するＲＡＷデータ生成手段と、前記ＲＡＷデータに対して可逆的なデータ圧縮を行ない、圧縮ＲＡＷデータを生成するデータ圧縮手段と、圧縮された前記圧縮ＲＡＷデータを保存するＲＡＷデータ記憶手段と、保存された前記圧縮ＲＡＷデータに対してデータ伸長を行なって伸長ＲＡＷデータを生成するデータ伸長手段と、前記伸長ＲＡＷデータに対して所望のデータ処理を行うデータ処理手段を備えたことを特徴としている。
【００１３】
一方、請求項１１に係る本発明の超音波データ圧縮方法は、被検体の複数の方向に対して超音波の送受信を行なうステップと、この超音波の送受信によって得られた受信信号からＲＡＷデータを生成するステップと、前記ＲＡＷデータに対してキーデータと差分データを設定して圧縮ＲＡＷデータを生成するステップと、前記圧縮ＲＡＷデータを保存するステップを有することを特徴としている。
【００１４】
更に、請求項１２に係る本発明の超音波データ圧縮方法は、被検体の複数の方向に対して超音波の送受信を行なうステップと、この超音波の送受信によって得られた受信信号からＲＡＷデータを生成するステップと、前記ＲＡＷデータに対してキーデータと差分データを設定して圧縮ＲＡＷデータを生成するステップと、前記圧縮ＲＡＷデータを保存するステップと、保存された前記圧縮ＲＡＷデータを読み出して伸長ＲＡＷデータを生成するステップと、前記伸長ＲＡＷデータを用いて所望のデータ処理を行なうステップを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、超音波ＲＡＷデータをデータ圧縮することによってデータ容量が低減でき、記憶装置への保管が容易となる。また、保管された超音波ＲＡＷデータを伸長することによって復元された超音波ＲＡＷデータを用いた各種のデータ処理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
以下に述べる本発明の第1の実施例では、被検体に対する超音波送受信によって得られるドプラ信号に基づいてカラードプラ画像データを生成する際に、位相情報を有したドプラ信号の複素信号（以下、ＩＱ信号と呼ぶ。）に対してデータ圧縮、データ保存、及びデータ伸長を行なう。そして、データ伸長によって復元された前記ＩＱ信号に対して所望のデータ処理を行なってカラードプラ画像データを生成する。
【００１８】
（装置の構成）
以下では、第1の実施例における超音波診断装置の構成につき図１及び図２を用いて説明する。尚、図１は、本実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、この超音波診断装置を構成する送受信・信号処理部のブロック図である。
【００１９】
図１に示す超音波診断装置１００は、被検体に対して超音波の送受信を行なう超音波プローブ２０１と、超音波プローブ２０１に対して駆動信号の送信と反射信号の受信を行ない、更に、得られた受信信号を信号処理してＲＡＷデータ、あるいは第１の画像データを生成する送受信・信号処理部２００と、送受信・信号処理部２００において生成されたＲＡＷデータに対してデータ圧縮及びデータ伸長を行ない、更に、データ伸長によって復元されたＲＡＷデータをデータ処理して第２の画像データを生成するデータ圧縮・演算部２３０を備えている。
【００２０】
更に、超音波診断装置１００は、送受信・信号処理部２００において生成された第1の画像データ、あるいはデータ圧縮・演算部２３０において生成された第２の画像データを保存する画像データ記憶部２０７と、これらの画像データを表示する表示部２０８と、患者情報や各種のコマンド信号を入力する操作部２０９と、これら各ユニットを統括して制御するシステム制御部２１０を備えている。
【００２１】
尚、上述の第1の画像データは、被検体から得られた受信信号に基づいてリアルタイム表示されるＢモード画像データあるいはカラードプラ画像データであり、第２の画像データは、本実施例では、データ圧縮、データ保存、及びデータ伸長されたＲＡＷデータに基づいて生成されるカラードプラ画像データである。
【００２２】
超音波プローブ２０１は、被検体の表面に対してその前面を接触させ超音波の送受信を行なうものであり、１次元に配列された複数個（Ｎ個）の圧電振動子をその先端部分に有している。この圧電振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、また受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気信号（受信信号）に変換する機能を有している。そして、超音波画像の解像度や感度に大きな影響を与える超音波パルスの中心周波数は、この圧電振動子の厚みによってほぼ決定される。この超音波プローブ２０１は小型、軽量に構成されており、Ｎチャンネルのケーブルを介して送受信・信号処理部２００に接続されている。超音波プローブ２０１は、セクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等があり、これらの超音波プローブの中から診断部位に応じて任意に選択されるが、以下ではセクタ走査対応の超音波プローブ２０１を用いた場合について述べる。
【００２３】
図２に示した送受信・信号処理部２００は、超音波プローブ２０１から送信超音波を発生するための駆動信号を生成する超音波送信部２０２と、この超音波プローブ２０１の圧電振動子から得られる複数チャンネルの受信信号に対して整相加算を行なう超音波受信部２０３と、整相加算した受信信号に対してＢモード画像データの生成のための信号処理を行なうＢモード画像データ生成部２０４と、上記受信超音波信号に対してドプラ信号のＩＱ信号を検出するドプラ信号検出部２０５と、検出されたＩＱ信号に対してカラードプラ画像データの生成のための信号処理を行なうカラードプラ画像データ生成部２０６を備えている。
【００２４】
そして、超音波送信部２０２は、レートパルス発生器２１１と、送信遅延回路２１２と、パルサ２１３を備えている。レートパルス発生器２１１は、被検体に放射する超音波パルスの繰り返し周期（Ｔｒ）を決定するレートパルスを送信遅延回路２１２に供給する。一方、送信遅延回路２１２は、超音波プローブ２０１において送信に使用される圧電振動子と同数（Ｎチャンネル）の独立な遅延回路から構成されており、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を収束するための集束用遅延時間と、所定の方向に超音波を送信するための偏向用遅延時間を前記レートパルスに与え、このレートパルスをパルサ２１３に供給する。
【００２５】
パルサ２１３は、送信に使用される圧電振動子と同数（Ｎチャンネル）の独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ２０１に内蔵されたＮ個の圧電振動子を駆動し、被検体に対して送信超音波を放射するための駆動パルスを生成する。
【００２６】
一方、超音波受信部２０３は、Ｎチャンネルのプリアンプ２１４と、受信遅延回路２１５と、加算器２１６を備えている。プリアンプ２１４は、圧電振動子によって電気信号に変換された微小な受信信号を増幅し十分なＳ／Ｎを確保する。又、受信遅延回路２１５は、所定の深さからの受信超音波を集束して細い受信ビーム幅を得るための収束用遅延時間と、所定の方向に超音波ビームの受信指向性を設定するための偏向用遅延時間をプリアンプ２１４の出力に与えた後、加算器２１６に送り、加算器２１６において圧電振動子からのＮチャンネルの受信信号は加算されて１つに纏められる。
【００２７】
次に、Ｂモード画像データ生成部２０４は、対数変換器２１７と、包絡線検波器２１８と、Ａ／Ｄ変換器２１９を備えている。Ｂモード画像データ生成部２０４の入力信号は、対数変換器２１７で受信信号の振幅を対数変換し、弱い信号を相対的に強調する働きをしている。又、包絡線検波器２１８は、対数変換された受信信号に対して包絡線検波を行ない、超音波周波数成分を除去して振幅のみを検出する。そして、Ａ／Ｄ変換器２１９は、この包絡線検波器２１８の出力信号をＡ／Ｄ変換しＢモード画像データを生成する。
【００２８】
一方、ドプラ信号検出部２０５は、基準信号発生器２２０、π／２移相器２２１、ミキサ２２２−１及び２２２−２、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２２３−１及び２２３−２を備え、更に、Ａ／Ｄ変換器２２４−１及び２２４−２、ドプラ信号記憶回路２２５を備えている。そして、超音波の受信信号に対して直交位相検波を行なってドプラ成分のＩＱ信号を検出する。
【００２９】
即ち、超音波受信部２０３から供給されるドプラ信号検出部２０５の入力信号は、ミキサ２２２−１及び２２２−２の第１の入力端子に入力される。一方、この入力信号の中心周波数とほぼ等しい周波数を有し、レートパルス発生器２１１のレートパルスと同期した基準信号発生器２２０の連続波出力は、ミキサ２２２−１の第２の入力端子に直接供給されると共に、π／２移相器２２１に供給され、π／２移相器２２１において位相が９０度シフトされてミキサ２２２−２の第２の入力端子に送られる。そして、ミキサ２２２−１及び２２２−２の出力は、ローパスフィルタ２２３−１及び２２３−２に供給され、ドプラ信号検出部２０５の入力信号周波数と基準信号発生器２２０の出力信号周波数との和の成分が除去され、差の成分のみが検出される。
【００３０】
次いで、Ａ／Ｄ変換器２２４−１及び２２４−２は、ＬＰＦ２２３−１及び２２３−２の出力信号、即ち、直交位相検波されたアナログ信号をサンプリング周期Ｔｓでサンプリングした後デジタル信号に変換し、ドプラ信号記憶回路２２５に保存する。
【００３１】
この場合、ドプラ信号検出部２０５は、所定の走査方向に対して行なわれる連続した複数回（Ｌ回）の超音波送受信において得られる受信信号に対して直交位相検波を行なう。そして、この直交位相検波によって得られたＩ成分（ドプラ信号の実数成分）及びＱ成分（ドプラ信号の虚数成分）を順次ドプラ信号記憶回路２２５に保存する。尚、上述のＩ成分及びＱ成分から構成されるドプラ信号は通常ＩＱ信号と呼ばれ、本発明における超音波ＲＡＷデータの1つである。
【００３２】
次に、カラードプラ画像データ生成部２０６は、ＭＴＩフィルタ２２６と、自己相関器２２７と、演算器２２８を備えている。そして、ドプラ信号検出部２０５のドプラ信号記憶回路２２５に保存されている同一走査方向におけるＬ個のＩＱ信号を用いて周波数解析を行ない、更に、この解析結果に基づいてカラードプラ画像データを生成する。
【００３３】
前記カラードプラ画像データ生成部２０６のＭＴＩフィルタ２２６は、高域通過用のデジタルフィルタであり、ドプラ信号記憶回路２２５に一旦保存されたＩＱ信号に対して臓器の呼吸性移動や拍動性移動などに起因するドプラ信号成分（組織ドプラ成分）の除去を行なう。
【００３４】
また、自己相関器２２７は、ＭＴＩフィルタ２２６によって血流情報のみが抽出されたドプラ信号に対して自己相関処理を行ない、演算器２２８は、この自己相関処理結果に基づいて血流の平均流速値や分散値などを２次元的に算出して第1のカラードプラ画像データを生成する。
【００３５】
次に、図1に戻って、データ圧縮・演算部２３０は、データ圧縮部２３１と、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２と、データ伸長部２３３と、演算部２３４を備えている。そして、データ圧縮部２３１は、図示しない減算器とバッファメモリを有し、ドプラ信号検出部２０５のドプラ信号記憶回路２２５に既に保存されている同一走査方向における連続したＬ個のＩＱ信号を読み出し、時間方向に隣接したＩＱ信号間の差分をとることによってデータ圧縮を行なう。
【００３６】
そして、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２は、図示しない記憶回路と記憶媒体駆動部を備え、データ圧縮部２３１において圧縮されたＩＱ信号（以下、圧縮ＩＱ信号）を記憶回路に保存する。また、記憶媒体駆動部は、前記圧縮ＩＱ信号に対し着脱自在な記憶媒体への書き込み及び読み出しを行なう。
【００３７】
一方、データ伸長部２３３は、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２の記憶回路、あるいは記憶媒体に保存された圧縮ＩＱ信号の中から所望の圧縮ＩＱ信号を読み出し、データ伸長のためのデータ処理を行なって圧縮前のＩＱ信号（以下、伸長ＩＱ信号）に復元する。
【００３８】
次に、演算部２３４は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備えており、データ伸長部２３３から供給された伸長ＩＱ信号に対して所定のデータ処理を行ない画像データを生成する。例えば、本実施例のように、伸長ＩＱ信号を用いてカラードプラ画像データを生成する場合には、演算部２３４のＣＰＵは、図２に示した送受信・信号処理部２００のカラードプラ画像データ生成部２０６におけるＭＴＩフィルタ２２６、自己相関器２２７、及び演算器２２８と同様な機能を備えている。
【００３９】
一方、画像データ記憶部２０７は、Ｂモード画像データ生成部２０４から供給されるＢモード画像データやカラードプラ画像データ生成部２０６から供給される第１のカラードプラ画像データ、更には、データ圧縮・演算部２３０の演算部２３４から供給される第２のカラードプラ画像データの保存を行なう。
【００４０】
次に、表示部２０８は、図示しない表示用画像データ記憶回路と、変換回路と、カラーモニタを備えている。画像データ記憶部２０７に保存されたＢモード画像データや第１のカラードプラ画像データ、更には伸長ＩＱ信号から生成された第２のカラードプラ画像データは、上記表示用画像データ記憶回路において、操作部２０９から入力された各種の文字や数字などの付帯データと合成される。そして、付帯データと合成された画像データは、変換回路においてＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換によって映像信号に変換された後、ＣＲＴあるいは液晶などのカラーモニタに表示される。
【００４１】
又、操作部２０９は、操作パネル上にキーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスと表示パネルを備え、患者情報、画像データ収集モード、データ圧縮・伸長パラメータ、伸長ＩＱ信号に対するデータ処理の処理パラメータ、更には各種コマンド信号が入力される。そして、システム制御部２１０は、操作部２０９からの指示信号に基づいて、送受信・信号処理部２００、データ圧縮・演算部２３０、更には表示部２０８などの各ユニットの制御やシステム全体の制御を統括して行なう。
【００４２】
（画像データの生成手順）
次に、本実施例における超音波診断装置１００の基本動作と、この超音波診断装置１００によるＢモード画像データ及びカラードプラ画像データの生成手順につき図１乃至図５を用いて説明する。尚、図３は、圧縮及び伸長されたＩＱ信号に基づいて生成される前記第２のカラードプラ画像データの生成手順を示すフローチャートである。
【００４３】
被検体に対する超音波検査に先だって、操作者は、操作部２０９の入力デバイスを用いて患者ＩＤなどの患者情報、画像データ収集モード、データ圧縮・伸長方法、伸長ＩＱ信号に対する演算パラメータ等の入力を行なう。この場合、画像データ収集モードとしてＢモード画像データとカラードプラ画像データの収集モードが選択され、更に、データ圧縮の対象としてカラードプラ画像データの収集モードが選択される。又、データ圧縮・伸長法として差分法が選択される。更に、カラードプラ画像データ生成部２０６のＭＴＩフィルタ２２６におけるフィルタ定数をはじめとする種々のデータ処理に対する演算パラメータが予め設定される（図３のステップＳ１）。
【００４４】
これらの初期設定が完了したならば、システム制御部２１０は、図２に示した超音波送信部２０２のレートパルス発生器２１１に対して送信制御信号を供給し、レートパルス発生器２１１は、システム制御部２１０からの制御信号に同期して被検体に放射する超音波パルスの繰り返し周期（Ｔｒ）を決定するレートパルスを送信遅延回路２１２に供給する。
【００４５】
次いで、送信遅延回路２１２は、所定の深さに超音波を集束するための集束用遅延時間と、第１の走査方向（θ１）に超音波を送信するための偏向用遅延時間をレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ２１３に供給する。そして、パルサ２１３は、レートパルスの駆動によって生成される駆動信号を、ケーブルを介して超音波プローブ２０１におけるＮ個の圧電振動子に供給し、被検体のθ１方向に超音波パルスを放射する。
【００４６】
被検体に放射された超音波パルスの一部は、音響インピーダンスの異なる臓器間の境界面あるいは組織にて反射する。又、この超音波が心臓壁や血球などの動きのある反射体で反射する場合、その超音波周波数はドプラ偏移を受ける。
【００４７】
被検体の組織や血球にて反射した超音波反射波（受信超音波）は、超音波プローブ２０１の圧電振動子によって受信されて電気信号（受信信号）に変換され、この受信信号は、超音波受信部２０３におけるＮチャンネルの独立なプリアンプ２１４にて増幅されてＮチャンネルの受信遅延回路２１５に送られる。
【００４８】
受信遅延回路２１５は、所定の深さからの超音波を収束するための集束用遅延時間と、前記第1の走査方向に強い受信指向性をもたせて受信するための偏向用遅延時間を前記受信信号に与えた後、加算器２１６に送る。そして、加算器２１６は、受信遅延回路２１５から出力されるＮチャンネルの受信信号（ＲＦ信号）を加算合成し、１つの受信信号（ＲＦ信号）に纏めた後、Ｂモード画像データ生成部２０４とドプラ信号検出部２０５に供給する。
【００４９】
そして、Ｂモード画像データ生成部２０４に供給された加算器２１６の出力信号は、対数変換、包絡線検波、Ａ／Ｄ変換がなされた後、図１の画像データ記憶部２０７おけるＢモード画像データ記憶領域に保存される。
【００５０】
一方、カラードプラ画像データの生成においては、受信信号のドプラ偏移を求めるために上述と同様な手順によって、前記第1の走査方向に連続して複数回（Ｌ回）の超音波送受信を行ない、このとき得られる受信信号に対して周波数解析を行なう。
【００５１】
即ち、ドプラ信号検出部２０５に供給された前記加算器２１６の出力信号は、ミキサ２２２−１、２２２−２及びＬＰＦ２２３−１、２２３−２によって直交位相検波されて２チャンネルのＩＱ信号に変換される。そして、このＩＱ信号のＩ成分、及びＱ成分の各々はＡ／Ｄ変換器２２４−１，２２４−２にてデジタル信号に変換された後、ドプラ信号記憶回路２２５に保存される。前記第1の走査方向に対するＬ回の超音波送受波によって得られた受信信号について同様な処理を行なってＩＱ信号を収集し、ドプラ信号記憶回路２２５に保存する。（図３のステップＳ２）。
【００５２】
図４は、ドプラ信号記憶回路２２５に保存された第1の走査方向のＩＱ信号を模式的に示したものであり、図４（ａ）には、前記第１の走査方向に対してＬ回の超音波送受信によって得られたＩＱ信号のＩ成分Ａ−１乃至Ａ−Ｌが、又、図４（ｂ）には前記ＩＱ信号のＱ成分Ｂ−１乃至Ｂ−Ｌが示されている。尚、この図４における縦軸（Ｚ軸）は超音波送受信方向に対応し、横軸（Ｘ軸）は前記第1の走査方向に対する送受信番号１乃至Ｌに対応している。そして、各ＩＱ信号のＸ方向におけるサンプリング間隔はレートパルス周期（Ｔｒ）、又、Ｚ方向のサンプリング間隔はドプラ信号検出部２０５のＡ／Ｄ変換器２２４におけるサンプリング周期（Ｔｓ）に対応している。
【００５３】
即ち、前記第１の走査方向に対する最初の超音波送受信によって得られたＩＱ信号のＩ成分Ａ−１及びＱ成分Ｂ−１は、サンプリング間隔Ｔｓのａ１１乃至ａ１ｎｘ及びｂ１１乃至ｂ１ｎｘの一連のデータから構成され、同様にして、前記第１の走査方向に対する第Ｌ番目の超音波送受信によって得られたＩＱ信号のＩ成分Ａ−Ｌ及びＱ成分Ｂ−Ｌは、サンプリング間隔ＴｓのａＬ１乃至ａＬｎｘ及びｂＬ１乃至ｂＬｎｘから構成されている。そして、これらのＩ成分及びＱ成分が送受信番号に対応して１対になってドプラ信号記憶回路２２５に保存される。
【００５４】
第１の走査方向（θ１）に対するＬ回の超音波送受信によって得られたＩＱ信号のドプラ信号記憶回路２２５への保存が終了したならば、システム制御部２１０は、ドプラ信号記憶回路２２５に保存されているＩＱ信号の中から所定位置Ｐに対応したＩ成分及びＱ成分（図４におけるａ１ｎ乃至ａＬｎ及びｂ１ｎ乃至ｂＬｎ）を順次読み出し、カラードプラ画像データ生成部２０６のＭＴＩフィルタ２２６に供給する。そして、ＭＴＩフィルタ２２６は、供給された前記Ｉ成分及びＱ成分に対して送受信番号方向でフィルタ処理を行ない、例えば心筋などの組織の運動によって生ずる組織ドプラ成分（クラッタ成分）を排除し、血流の流れによって生ずる血流ドプラ成分のみを抽出する。
【００５５】
血流情報が抽出されたＩＱ信号の供給を受けた自己相関器２２７は、このＩＱ信号を用いて自己相関処理を行ない、演算器２２８は、自己相関処理結果に基づいて血流の平均速度値や分散値、あるいはパワー値などを算出する。このような演算を、位置Ｐ以外の反射体からのＩＱ信号に対しても行ない、算出された第１の走査方向における、血流の平均速度値、分散値あるいはパワー値などをリアルタイム表示用のカラードプラ画像データ（以下、第1のカラードプラ画像データ）として図１の画像データ記憶部２０７に保存する。
【００５６】
次いで、システム制御部２１０は、第２の走査方向乃至第Ｍの走査方向に対しても同様な超音波送受信を行なう。そして、このとき得られたＢモード画像データ及び第１のカラードプラ画像データは、画像データ記憶部２０７におけるＢモード画像データ領域、及びカラードプラ画像データ領域に順次保存される。即ち、画像データ記憶部２０７において、第１の走査方向乃至第Ｍの走査方向において生成された１画像分のＢモード画像データと第１のカラードプラ画像データが保存される。
【００５７】
尚、前記ＭＴＩフィルタ２２６において組織ドプラ成分を排除する場合、この組織ドプラ成分の周波数帯域と血流ドプラ成分の周波数帯域は接近しているため、ＭＴＩフィルタ２２６に対して最適なフィルタ定数を設定する必要がある。
【００５８】
以上述べた手順によって生成されたＢモード画像データ、及び第１のカラードプラ画像データは、独立あるいは合成されて表示部２０８に表示される。このとき、システム制御部２１０は、画像データ記憶部２０７に保存されているＢモード画像データやカラードプラ画像データを読み出す。そして、これらの画像データに対して付帯情報である数字や文字などを重畳して表示部２０８の図示しない表示用画像データ記憶回路に一旦保存した後変換回路に供給し、カラー処理、Ｄ／Ａ変換、ＴＶフォーマット変換を行なってカラーモニタに表示する。
【００５９】
一方、ドプラ信号検出部２０５のドプラ信号記憶部２２５に保存された所定走査方向のＩＱ信号は、カラードプラ画像データ生成部２０６に供給されるとともに、データ圧縮・演算部２３０にも供給される。このデータ圧縮・演算部２３０において、前記ＩＱ信号に対するデータ圧縮と保存、データ伸長によるＩＱ信号の復元、更には復元されたＩＱ信号を用いたカラードプラ画像データ（以下、第２のカラードプラ画像データ）の生成が行なわれる。
【００６０】
（データ圧縮）
次に、図５を用いて上述のデータ圧縮について述べる。但し、ここでは図４の第１の走査方向に対するＩＱ信号の中から、所定位置Ｐに対応したＩＱ信号のＩ成分ａ１ｎ乃至ａＬｎを抽出し、これらのＩ成分に対してデータ圧縮を行なう（図３のステップＳ３）。
【００６１】
図５（ａ）は、データ圧縮前における所定位置ＰのＩ成分ａ１ｎ乃至ａＬｎと、これらのＩ成分のデータ容量の大きさを示している。但し、この場合のＩ成分ａ１ｎ乃至ａＬｎのデータ容量は模式的に全てＣ０としている。
【００６２】
一方、図５（ｂ）は、データ圧縮後のＩ成分（ａ１ｎ、Δａ２ｎ、Δａ３ｎ、・・・・・）と、これらのＩ成分のデータ容量の大きさを示している。このデータ圧縮では、データ圧縮前のＩ成分ａ１ｎ乃至ａＬｎの中からキーデータを所定間隔（ここでは４データ間隔）に設定し、キーデータに設定されなかったＩ成分については、隣接したＩ成分との差分をとることによってデータ圧縮を行なう。
【００６３】
このデータ圧縮につき図５を用いて更に詳しく述べる。この図５では、上述のキーデータとして送受信番号１、５、９、・・・・において得られたＩ成分ａ１ｎ、ａ５ｎ、ａ９ｎ・・・が設定される。そして、送受信番号２乃至４、走査番号６乃至８、走査番号１０乃至１２・・・はデータ圧縮処理によりデータ容量Ｃ１の差分データΔａ２ｎ乃至Δａ４ｎ、Δａ６ｎ乃至Δａ８ｎ、Δａ１０ｎ乃至Δａ１２ｎ、・・・に変換される。
【００６４】
但し、差分データΔａ２ｎ乃至Δａ４ｎは、Δａ２ｎ＝ａ２ｎ−ａ１ｎ、Δａ３ｎ＝ａ３ｎ−ａ２ｎ、Δａ４ｎ＝ａ４ｎ−ａ３ｎによって算出され、差分データΔａ６ｎ＝ａ６ｎ−ａ５ｎ、Δａ７ｎ＝ａ７ｎ−ａ６ｎ、Δａ８ｎ＝ａ８ｎ−ａ７ｎによって算出される。そして、差分データΔａ１０ｎ、Δａ１１ｎ、Δａ１２ｎ・・・についても同様にして算出される。
【００６５】
この場合、データ圧縮前の隣接Ｉ成分（例えば、ａ１ｎとａ２ｎ、ａ２ｎとａ３ｎ・・・）のデータ取得間隔は、例えば２００μ秒のレートパルス周期（Ｔｒ）となる。従って各Ｉ成分間の時間的変化も小さいため、上述の差分処理によって得られた差分データΔａ２ｎ乃至Δａ４ｎ、Δａ６ｎ乃至Δａ８ｎ、Δａ１０ｎ乃至Δａ１２ｎ・・・のデータ容量Ｃ１は、差分前のａ２ｎ乃至ａ４ｎ、ａ６ｎ乃至ａ８ｎ、ａ１０ｎ乃至ａ１２ｎ・・・のデータ容量Ｃ０より大幅に低減し、所謂データ圧縮が可能となる。そして、データ圧縮された前記ＩＱ信号のＩ成分は、データ圧縮・演算部２３０のＲＡＷデータ記憶・再生部２３２において保存される（図３のステップＳ４）。
【００６６】
上述のような隣接データ間の差分処理によるデータ圧縮を全ての位置におけるＩ成分及びＱ成分に対して行ない、更に、第２の走査方向（θ２）乃至第Ｍの走査方向（θＭ）の超音波送受信によって得られたＩＱ信号に対しても行なう。そして、この圧縮ＩＱ信号はＲＡＷデータ記憶・再生部２３２において保存される。
【００６７】
（データ伸長）
次に、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２に保存された圧縮ＩＱ信号を圧縮前のＩＱ信号に復元するために、データ圧縮・演算部２３０のデータ伸長部２３３が行なうデータ伸長について述べる。
【００６８】
本実施例におけるデータ伸長は、既に述べたＩＱ信号のキーデータを基準に行なう。例えば、図５（ａ）に示したデータ圧縮前のＩ成分ａ２ｎ、ａ３ｎ、ａ４ｎに対応するデータ伸長後のＩ成分ａ２ｎ’、ａ３ｎ’、ａ４ｎ’は、図５（ｂ）に示したデータ圧縮後のＩ成分Δａ２ｎ乃至Δａ４ｎを用い、ａ２ｎ’＝ａ１ｎ＋Δａ２ｎ＝ａ１ｎ＋（ａ２ｎ−ａ１ｎ）＝ａ２ｎ、ａ３ｎ’＝ａ１ｎ＋Δ２ｎ＋Δ３ｎ＝ａ３ｎ、ａ４ｎ’＝ａ１ｎ＋Δ２ｎ＋Δ３ｎ＋Δ４ｎ＝ａ４ｎによって復元される。同様にして、データ伸長後のＩ成分ａ６ｎ’、ａ７ｎ’、ａ８ｎ’は夫々ａ６ｎ’＝ａ５ｎ＋Δａ６ｎ＝ａ５ｎ＋（ａ６ｎ−ａ５ｎ）＝ａ６ｎ、ａ７ｎ’＝ａ５ｎ＋Δ６ｎ＋Δ７ｎ＝ａ７ｎ、ａ８ｎ’＝ａ５ｎ＋Δ６ｎ＋Δ７ｎ＋Δ８ｎ＝ａ８ｎとなる。多くの連続した差分データから圧縮前のＩＱ信号を復元する場合、個々のデータがもつ微小な誤差が蓄積されて大きな誤差を生む場合があるが、上述のように、所定間隔でキーデータを設定することによって、上述の誤差を低減することが可能となる。
【００６９】
データ伸長部２３３は、上述のデータ伸長を、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２に保存された画像１枚分のＩＱ信号に対して行ない、得られた伸長ＩＱ信号を図示しない記憶回路に一旦保存する（図３のステップＳ５）。次いで、データ圧縮・演算部２３０の演算部２３４は、前記記憶回路に保存された伸長ＩＱ信号を読み出し、この伸長ＩＱ信号を用いてカラードプラ画像データの生成を行なう（図３のステップＳ６）。
【００７０】
ところで、本実施例における演算部２３４は、送受信・信号処理部２００のカラードプラ画像データ生成部２０６におけるＭＴＩフィルタ２２６、自己相関器２２７、及び演算器２２８と同様な機能を有した図示しないＣＰＵと記憶回路を備えている。
【００７１】
そして、演算部２３４のＣＰＵは、データ伸長部２３３の図示しない記憶回路に保存されている所定走査方向の所定位置における伸長ＩＱ信号（例えば、位置ＰにおけるＩＱ信号ａ１ｎ’乃至ａＬｎ’及びｂ１ｎ’乃至ｂＬｎ’）を順次読み出し、フィルタ処理を行なって組織ドプラ成分を排除し、血流ドプラ成分のみを抽出する。
【００７２】
次いで、血流ドプラ成分の伸長ＩＱ信号に対して自己相関処理を行ない、更に、この相関処理結果に基づいて血流の平均速度値や分散値、あるいはパワー値などを算出する。
【００７３】
同様にして、他の走査方向あるいは他の位置からのＩＱ信号に対しても同様のデータ処理を行なって血流の平均速度値、分散値あるいはパワー値などを算出し、これらの算出結果に基づいて生成された第２のカラードプラ画像データを記憶部２０７の所定の記憶領域に保存する。
【００７４】
次いで、システム制御部２１０は、画像データ記憶部２０７に保存された第２のカラードプラ画像データを読み出し、この画像データに対する付帯情報を重畳して表示部２０８のカラーモニタに表示する。
【００７５】
尚、上述の本実施例では、データ圧縮・演算部２３０は、データ圧縮に引き続いてデータ伸長を行なう場合について述べたが、実際の場合には、被検体に対して得られたドプラ信号のＩＱ信号は、データ圧縮部２３１において圧縮ＩＱ信号に変換された後、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２に保存される。
【００７６】
次いで、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２に保存された前記圧縮ＩＱ信号は、後日、操作者、あるいはユーザが操作部２０９より入力するコマンド信号に従って読み出され、データ伸長部２３３において伸長ＩＱ信号に変換される。そして、演算部２３４は、既に述べた手順により前記伸長ＩＱ信号を用いて第２のカラードプラ画像データを生成し、表示部２０８において表示する。
【００７７】
以上述べた本実施例によれば、カラードプラ画像データの生成において、位相情報を有したＩＱ信号をデータ圧縮することによってデータ容量が低減でき、通常の記憶容量を有する記憶装置あるいは記憶媒体への保存が可能となる。一方、操作者は、記憶された圧縮ＩＱ信号を所望な時に伸長してカラードプラ画像データの生成を行なうことができるため、時間的制約を受けずに画像データの観察が可能となり、更に、伸長ＩＱ信号に対してＭＴＩフィルタ定数などの各種データ処理条件の最適化を容易に行なうことができる。
【００７８】
又、前記データ処理条件の最適化を被験者に対する検査途中で行なう必要がなくなるため、検査時間が短縮され、被検者に与える負担が軽減される。更に、本実施例におけるＩＱ信号のデータ圧縮及びデータ伸長では、キーデータを基準にして行なわれるため、伸長ＩＱ信号における誤差を低く抑えることが可能となる。
【実施例２】
【００７９】
次に、本発明の第２の実施例につき図６及び図７を用いて説明する。この第２の実施例では、被検体から得られる受信信号を用いて各種超音波物理量を計測する際に、位相情報を有した超音波ＲＦ信号に対してデータ圧縮、データ保存及びデータ伸長を行ない、更に、データ伸長によって復元された前記ＲＦ信号に基づいて所定の超音波物理量の計測と表示を行なう。尚、以下では、超音波減衰係数の計測を例に説明するが、超音波非線形特性など他の超音波物理量の計測であってもよい。
【００８０】
（装置の構成）
図６は、第２の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図１に示した第１の実施例のブロック図との差異は、送受信・信号処理部２００のドプラ信号検出器２０５の出力信号（ＩＱ信号）に代わって、超音波受信部２０３の出力信号（ＲＦ信号）がデータ圧縮・演算部２３０のデータ圧縮部２３１に供給されることである。
【００８１】
データ圧縮・演算部２３０のデータ圧縮部２３１は、図示しない演算器と、Ａ／Ｄ変換器と、記憶回路を備えている。そして、超音波受信部２０３から供給される所定方向のＲＦ信号を受信し、隣接した走査方向の夫々において得られたＲＦ信号間の差分をとることによってデータ圧縮を行なう。
【００８２】
又、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２は、図示しない記憶回路と記憶媒体駆動部を備え、データ圧縮部２３１において圧縮されたＲＦ信号（以下、圧縮ＲＦ信号）は記憶回路において保存される。また、記憶媒体駆動部は、着脱自在な記憶媒体に対する圧縮ＲＦ信号の書き込みと読み出しを行なう。
【００８３】
一方、データ伸長部２３３は、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２の記憶回路、あるいは記憶媒体に保存された圧縮ＲＦ信号を読み出し、データ伸長のためのデータ処理を行なって圧縮前のＲＦ信号（以下、伸長ＲＦ信号）に復元する。
【００８４】
次に、演算部２３４は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備えており、データ伸長部２３３から供給された伸長ＲＦ信号の中から所望の走査方向における伸長ＲＦ信号を選択し、この伸長ＲＦ信号の中から所定距離Δｄだけ異なる２つの位置の伸長ＲＦ信号を選択する。そして、選択された２つの伸長ＲＦ信号をＦＦＴ分析して得られた２つの周波数スペクトラムに基づいて超音波減衰係数を算出する。
【００８５】
一方、上述のデータ圧縮・演算部２３０以外の各ユニットは第１の実施例と同様であるため、その構成とＢモード画像データ及びカラードプラ画像データの生成手順については説明を省略する。
【００８６】
（データ圧縮及びデータ伸長）
次に、図７を用いて本実施例におけるデータ圧縮及びデータ伸長について述べる。但し、図７（ａ）は、第１の走査方向（θ１）乃至第Ｍの走査方向（θＭ）によって得られたデータ圧縮前のＲＦ信号Ｄ−１乃至Ｄ−Ｍにおけるデータ値、又、図７（ｂ）は圧縮ＲＦ信号Ｅ−１乃至Ｅ−Ｍのデータ値を模式的に示している。尚、これらのデータは、超音波受信部２０３の出力信号がデータ圧縮部２３１においてサンプリング周期ＴｓのサンプリングとＡ／Ｄ変換によって収集される。
【００８７】
データ圧縮部２３１の演算器は、第１の実施例と同様にしてキーデータを所定間隔（ここでは第１の走査方向において得られたデータ圧縮前のＲＦ信号Ｄ−１のｅ１１乃至ｅ１ｎｘ）に設定し、キーデータに設定されなかったＲＦ信号については、隣接したＲＦ信号との差分をとることによってデータ圧縮を行なう。
【００８８】
即ち、図７（ｂ）に示した第２の走査方向の圧縮ＲＦ信号Ｅ−２における差分データΔｅ２１乃至Δｅ２ｎｘ及び第３の走査方向の圧縮ＲＦ信号Ｅ−３における差分データΔｅ３１乃至Δｅ３ｎｘは、Δｅ２１＝ｅ２１−ｅ１１、Δｅ２２＝ｅ２２−ｅ２１、Δｅ２３＝ｅ２３−ｅ２２・・・・Δｅ３１＝ｅ３１−ｅ２１、Δｅ３２＝ｅ３２−ｅ２２、Δｅ３３＝ｅ３３−ｅ２３・・・・によって算出される。
【００８９】
尚、この場合の各走査方向（Ｘ軸方向）のデータ取得間隔は、レートパルス周期（Ｔｒ）であり、隣接した走査によって得られるＲＦ信号間には相関がある。従って、上述の差分処理によって得られた圧縮ＲＦ信号のデータ容量は、圧縮前のＲＦ信号のデータ容量と比較して十分小さな値となる。このようにしてデータ圧縮された圧縮ＲＦ信号は、データ圧縮・演算部２３０のＲＡＷデータ記憶・再生部２３２において保存される。
【００９０】
次に、データ圧縮・演算部２３０のデータ伸長部２３３は、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２に保存された圧縮ＲＦ信号を圧縮前のＲＦ信号に復元するためにデータ伸長の処理を行なう。例えば、第２の走査方向の伸長ＲＦ信号ｅ２１’乃至ｅ２ｎｘ’、及び第３の走査方向の伸長ＲＦ信号ｅ３２’乃至得ｅ３ｎｘ’はｅ２１’＝ｅ１１＋Δｅ２１＝ｅ１１＋（ｅ２１−ｅ１１）＝ｅ２１、ｅ２２’＝ｅ１２＋Δｅ２２＝ｅ２２・・・・ｅ３１’＝ｅ３１＋Δｅ３１＝ｅ３１、ｅ３２’＝ｅ３２＋Δｅ３２＝ｅ３２・・・・によって復元される。
【００９１】
データ伸長部２３３は、上述のデータ伸長を、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２に保存された画像１枚分の圧縮ＲＦ信号に対して行ない、得られた伸長ＲＦ信号を図示しない記憶回路に一旦保存する。次いで、データ圧縮・演算部２３０の演算部２３４は、前記記憶回路に保存された伸長ＲＦ信号を読み出し、この伸長ＲＦ信号を用いて超音波減衰係数の計測を行なう。
【００９２】
（超音波減衰係数の計測）
次に、超音波減衰係数の計測方法につき図８を用いて説明する。図８（ａ）の所定の走査方向（θｘ）において、距離Δｄで隣接して設定された領域Ａ及び領域Ｂから得られる伸長ＲＦ信号の波形を夫々Ａ１（ｔ）及びＢ１（ｔ）とすれば、超音波周波数ｆにおける上記ＲＦ波形Ａ１（ｔ）及びＲＦ波形Ｂ１（ｔ）には近似的に下記の関係が成立する。
【００９３】
Ｂ１（ｔ）∝Ａ１（ｔ）ｅｘｐ（−２αｏｆΔｄ）              ・・・（１）
但し、αｏは超音波減衰係数、ｆは超音波周波数である。式（１）の関係を有する上記受信波形Ａ１（ｔ）及び受信波形Ｂ１（ｔ）をフーリエ変換して得られるパワースペクトラムＳＡ１（ｆ）、ＳＢ１（ｆ）を更に対数変換すると
ｌｎＳＢ１（ｆ）＝ｌｎＳＡ１（ｆ）−４αｏｆΔｄ＋Ｃ        ・・・（２）
となる。但し、Ｃは定数を示す。従って上記領域Ａ及び領域Ｂにおける超音波減衰係数αｏは、
αｏ＝（１／４Δｄ）∂（ｌｎＳＡ１（ｆ）−ｌｎＳＢ１（ｆ））／∂ｆ・・（３）
によって得られる。即ち、周波数ｆに依存した超音波減衰特性を有する生体組織の場合には、領域Ａ及び領域Ｂにおける受信信号について夫々パワースペクトラムを算出し、次いで対数変換した前記パワースペクトラムの間の差スペクトラムにおける周波数勾配を算出することによって超音波減衰係数αｏを求めることができる。
【００９４】
図８（ｂ）及び図８（ｃ）は、対数変換後のパワースペクトラムｌｎＳＡ１（ｆ）及びｌｎＳＢ１（ｆ）を示し、図８（ｄ）は、対数変換したパワースペクトラムの間の差スペクトラム（ｌｎＳＡ１（ｆ）−ｌｎＳＢ１（ｆ））を示す。従って、図８（ｄ）の差スペクトラムにおける平均勾配値を４Δｄで除することによって所望の超音波減衰係数αｏを求めることができる。このようにして得られた超音波減衰係数は単独あるいは画像データ記憶部２０７に既に保存されている同一被検者のＢモード画像データやカラードプラ画像データと合成されて表示部２０８に表示される。
【００９５】
以上述べた本実施例によれば、超音波減衰係数等の超音波物理量の計測において、位相情報を有したＲＦ信号をデータ圧縮することによってデータ容量が低減でき、通常の記憶容量を有する記憶装置あるいは記憶媒体への保存が可能となる。一方、操作者は、記憶された圧縮ＲＦ信号を所望な時に伸長して超音波物理量を計測することができる。しかも、このＲＦ信号のデータ伸長は、キーデータを基準にして行なわれるため、伸長ＲＦ信号における誤差を低く抑えることが可能となる。
【００９６】
尚、超音波物理量の計測に用いられるＲＡＷデータは、ＲＦ信号に限定されるものではなく、第１の実施例で述べたＩＱ信号を用いて計測することも可能である。
【実施例３】
【００９７】
次に、本発明の第３の実施例につき図９及び図１０を用いて説明する。この第３の実施例では、被検体に対して得られた複数枚のＢモード画像データやカラードプラ画像データを用いて動画像データあるいは３次元画像データを生成する際、ラスタデータに対してデータ圧縮、データ保存及びデータ伸長を行ない、更に、データ伸長によって復元された前記ラスタデータに基づいて動画像データあるいは３次元画像データの生成を行なう。但し、以下の説明では動画像データの生成について述べる。
【００９８】
（装置の構成）
図９は、第３の実施例における超音波診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図１に示した第１の実施例のブロック図との差異は、送受信・信号処理部２００のドプラ信号検出器２０５の出力信号（ＩＱ信号）に代わって、Ｂモード画像データ生成部２０４において生成されるＢモード画像用のラスタデータ（以下、Ｂモードラスタデータ）、及びカラードプラ画像データ生成部２０６において生成されるカラードプラ画像データ用のラスタデータ（以下、カラードプララスタデータ）がデータ圧縮・演算部２３０のデータ圧縮部２３１に供給されることである。
【００９９】
データ圧縮・演算部２３０のデータ圧縮部２３１は、図示しない演算器と記憶回路を備えている。そして、Ｂモード画像データ生成部２０４及びカラードプラ画像データ生成部２０６から供給される時間方向に連続して得られた複数枚分のＢモードラスタデータ及びカラードプララスタデータを受信し、時間方向に隣接した同一走査方向のラスタデータ間の差分をとることによってデータ圧縮を行なう。
【０１００】
又、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２は、図示しない記憶回路と記憶媒体駆動部を備え、データ圧縮部２３１において圧縮されたＢモードラスタデータ及びカラードプララスタデータ（以下、圧縮Ｂモードラスタデータ及び圧縮カラードプララスタデータ）は記憶回路において保存される。また、記憶媒体駆動部は、着脱自在な記憶媒体に対する圧縮ＲＦ信号の書き込みと読み出しを行なう。
【０１０１】
一方、データ伸長部２３３は、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２の記憶回路、あるいは記憶媒体に保存された圧縮Ｂモードラスタデータ及び圧縮カラードプララスタデータを読み出し、データ伸長のためのデータ処理を行なって圧縮前のＢモードラスタデータ及びカラードプララスタデータ（以下、伸長Ｂモードラスタデータ及び伸長カラードプララスタデータ）に復元する。
【０１０２】
そして、演算部２３４は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備えており、データ伸長部２３３から供給された伸長Ｂモードラスタデータ及び伸長カラードプララスタデータに対して補間処理と各種フィルタリング処理を行なう。尚、上述のデータ圧縮・演算部２３０以外の各ユニットは第１の実施例と同様であるため、その構成とＢモード画像データ及びカラードプラ画像データの生成手順については説明を省略する。
【０１０３】
（データ圧縮及びデータ伸長）
次に、図１０を用いて本実施例におけるデータ圧縮及びデータ伸長について述べる。但し、以下では、Ｂモード動画像データの生成について述べるが、カラードプラ動画像データの生成も同様な手順によって行なうことができる。
【０１０４】
図１０（ａ）は、フレーム間隔Ｔｆで連続して生成されたデータ圧縮前のＢモードラスタデータｇ−１乃至ｇ−３を示す。そして時間ｔ＝Ｔ０の第1の走査方向において得られたＢモードラスタデータはＢモード画像データｇ−１のＧ１（１、ｑ）（ｑ＝1〜ｎｘ）に対応している。そして、第２の走査方向乃至第Ｌの走査方向において得られたＢモードラスタデータはＧ１（ｐ、ｑ）（ｐ＝２乃至ｐ＝Ｌ）に対応して配置されている。
【０１０５】
同様にして、時間ｔ＝Ｔ０＋Ｔｆに得られた第1の走査方向乃至第Ｌの走査方向において得られたＢモードラスタデータはＢモード画像データｇ−２のＧ２（ｐ、ｑ）（ｐ＝１〜Ｌ，ｑ＝１〜ｎｘ）に、更に、時間ｔ＝Ｔ０＋２Ｔｆに得られたＢモードラスタデータはＢモード画像データｇ−３のＧ３（ｐ、ｑ）（ｐ＝１〜Ｌ，ｑ＝１〜ｎｘ）に配置されている。
【０１０６】
又、これら画像１枚分のＢモードラスタデータには、データＩＤ，データ処理パラメータ、更にはデータ圧縮・伸長パラメータなどがデータ識別情報として、前記Ｂモードラスタデータの位置情報あるいはフレーム（時間）情報などがデータ構成情報として前記Ｂモードラスタデータに付加されている。
【０１０７】
一方、図１０（ｂ）は、前記Ｂモード画像データｇ−１乃至ｇ−３におけるＢモードラスタデータに対してデータ圧縮を行なって得られた圧縮Ｂモードラスタデータｈ−１乃至ｈ−３を示している。但し、この場合ｔ＝Ｔ０に対応したＢモードラスタデータｇ−１をキーデータに設定しているため、圧縮Ｂモードラスタデータｈ−１のＨ１（ｐ、ｑ）は、Ｈ１（ｐ、ｑ）＝Ｇ１（ｐ、ｑ）である。一方、時間ｔ＝Ｔ０＋Ｔｆ及びｔ＝Ｔ０＋２Ｔｆに対応したＢモードラスタデータｇ−２及びｇ−３のＨ２（ｐ、ｑ）、及びＨ３（ｐ、ｑ）は夫々Ｈ２（ｐ、ｑ）＝Ｇ２（ｐ、ｑ）−Ｇ１（ｐ，ｑ）（ｐ＝１〜Ｍ、ｑ＝1〜ｎｘ）、Ｈ３（ｐ、ｑ）＝Ｇ３（ｐ、ｑ）−Ｇ２（ｐ，ｑ）（ｐ＝１〜Ｍ、ｑ＝1〜ｎｘ）によってデータ圧縮が行なわれる。尚、図１０には図示されていないが、前記キーデータは、時間方向にＴｆ間隔で得られるデータ圧縮前の複数枚のＢモード画像データに対して所定間隔で設定される。
【０１０８】
この場合の各Ｂモード画像データの取得間隔は、フレーム周期（Ｔｆ）によって決定され、通常１／３０秒乃至１／６０であるが、ラスタデータのように位相情報を有しないＲＡＷデータの場合には、被検体の動きが特に早い心臓のような場合を除いてフレーム方向に隣接したラスタデータには強い相関がある。従って上述の差分処理によって得られた圧縮Ｂモードラスタデータのデータ容量は、圧縮前のラスタデータのデータ容量と比較して十分小さな値となり、データ圧縮が可能となる。このようにしてデータ圧縮された圧縮Ｂモードラスタデータは、データ圧縮・演算部２３０のＲＡＷデータ記憶・再生部２３２において保存される。
【０１０９】
次に、データ圧縮・演算部２３０のデータ伸長部２３３は、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２に保存された圧縮Ｂモードラスタデータを圧縮前のＢモードラスタデータに復元するためにデータ伸長の処理を行なう。このとき、例えば、ラスタデータｈ−２及びラスタデータｈ−３のＨ２（ｐ、ｑ）及びＨ３（ｐ、ｑ）を用い、圧縮前のラスタデータｇ−２及びｇ−３のＧ２（ｐ、ｑ）及びＧ３（ｐ、ｑ）は、Ｇ２（ｐ、ｑ）＝Ｈ１（ｐ、ｑ）＋Ｈ２（ｐ、ｑ）、Ｇ３（ｐ、ｑ）＝Ｈ１（ｐ、ｑ）＋Ｈ２（ｐ、ｑ）＋Ｈ３（ｐ、ｑ）（ｐ＝１〜Ｌ、ｑ＝１〜ｎｘ）によって復元することができる。
【０１１０】
データ伸長部２３３は、上述のデータ伸長を、少なくともキーデータ単位で行ない、得られた伸長Ｂモードラスタデータを図示しない記憶回路に一旦保存する。次いで、データ圧縮・演算部２３０の演算部２３４は、前記記憶回路に保存された伸長Ｂモードラスタデータをデータ識別情報やデータ構成情報と共に読み出し、このデータ識別情報やデータ構成情報に基づいて、例えば、図１０のｑ方向やｐ方向、あるいは時間（フレーム）方向に対するデータ補間処理や各種フィルタリング処理などを行なう。そして得られたＢモード動画像データを、画像データ記憶部２０７に一旦保存した後表示部２０８に表示する。
【０１１１】
（変形例）
上述の第３の実施例では、被検体の同一部位においてフレーム周期Ｔｆで得られる複数枚分のＢモードラスタデータに対してデータ圧縮及びデータ伸長を行なったが、超音波プローブ２０１の機械的移動、あるいは２次元配列した圧電振動子によって得られた３次元画像データのラスタデータに対しても同様なデータ圧縮及びデータ伸長を行なうことが可能である。
【０１１２】
以上述べた本実施例によれば、Ｂモード動画像データあるいは３次元画像データの生成において、ラスタデータをデータ圧縮することによってデータ容量が低減でき、通常の記憶容量を有する記憶装置あるいは記憶媒体への保存が容易となる。そして、操作者は、記憶された圧縮Ｂモードラスタデータを所望な時に伸長して動画像データや３次元画像データを生成することができる。
【０１１３】
尚、本実施例及びその変形例では、Ｂモードラスタデータに基づいた動画像データ及び３次元画像データの生成について述べたが、カラードプララスタデータなど他のラスタデータを用いた動画像データや３次元画像データの生成であってもよい。
【０１１４】
以上、本発明の実施例について述べたが、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、種々変形して実施することが可能である。例えば、データ圧縮されるＲＡＷデータは、表示部２０８に表示される映像信号以外のデータ、即ち、表示部２０８の変換回路においてテレビフォーマット変換される以前のデータであれば既に述べたＲＦ信号やＩＱ信号、更にはラスタデータに限定されるものではない。
【０１１５】
又、上述の第１の実施例乃至第３の実施例では、データ圧縮・演算部２３０のＲＡＷデータ記憶・再生部２３２には着脱自在な記憶媒体への圧縮ＲＡＷデータの書き込みや、この記憶媒体からの読み出しを行なうことが可能な記憶媒体駆動機能を兼ね備え、前記圧縮ＲＡＷデータを記憶媒体に保存することも可能である。従って、圧縮ＲＡＷデータが保存された記憶媒体を、例えば、ワークステーションなどに設けられた記憶媒体駆動部に装着することによって、前記圧縮ＲＡＷデータの移植が容易となり、このワークステーションにおいて種々の画像データ及び解析データの生成と表示が可能となる。
【０１１６】
更に、ＲＡＷデータ記憶・再生部２３２とネットワークを接続することによって、データ容量の少ない圧縮ＲＡＷデータを、ネットワークを介してワークステーション等に供給することが可能となるため、ネットワークに与える負担を低減できる。
【０１１７】
又、上述の差分法によって得られた圧縮ＲＡＷデータに対し、通常行われているランレングス法などの可逆圧縮法などを用いて更にデータ圧縮を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の第１の実施例における超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図２】同実施例における送受信・信号処理部の構成を示すブロック図。
【図３】同実施例における第２のカラードプラ画像データの生成手順を示すフローチャート。
【図４】同実施例の記憶回路に保存されたＩＱ信号の模式図。
【図５】同実施例におけるデータ圧縮を示す図。
【図６】本発明の第２の実施例における超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図７】同実施例におけるデータ圧縮及びデータ伸長を示す図。
【図８】同実施例における超音波減衰係数の計測方法示す図。
【図９】本発明の第３の実施例における超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図１０】同実施例におけるデータ圧縮及びデータ伸長を示す図。
【符号の説明】
【０１１９】
１００…超音波診断装置
２００…送受信・信号処理部
２０１…超音波プローブ
２０２…超音波送信部
２０３…超音波受信部
２０４…Ｂモード画像データ生成部
２０５…ドプラ信号検出部
２０６…カラードプラ画像データ生成部
２０７…画像データ記憶部
２０８…表示部
２０９…操作部
２１０…システム制御部
２３０…データ圧縮・演算部
２３１…データ圧縮部
２３２…ＲＡＷデータ記憶・再生部
２３３…データ伸長部
２３４…演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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