JP5541882B2 - データ入力方法および超音波イメージング装置 - Google Patents

Description

本発明は、データ(data)入力方法および超音波イメージング(imaging)装置に関し、特に、超音波ローデータ(raw data)をプロセッサ(processor)に入力する方法、および、超音波ローデータをプロセッサで処理する超音波イメージング装置に関する。

超音波イメージング装置の一形態に、ノートＰＣ(note-type personal computer)に類似した、携帯型の超音波イメージング機器として構成されたものがある。この種の超音波イメージング装置は、病室へ回診時や病人宅への往診時に携行することができるので、利便性が高い（例えば、特許文献１参照）。

超音波イメージング装置においては、リアルタイムイメージング(real time imaging)を可能にするために、プロセッサ(processor)への超音波ローデータの入力には、高いスループット(throughput)が求められる。このため、ＤＭＡ(Direct Memory Access)やＰＣＩ(Peripheral Component Interconnect)等の高速のデータ転送システム(system)が利用される（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−２０００７９号公報（段落番号００４０-００４４、図１，２） 特開２００４-３４４５１６号公報（段落番号００２３-００２４、図１）

携帯型の超音波イメージング装置では、内部スペース(space)や消費電力あるいはコスト上の制約により、ＤＭＡやＰＣＩ等の高速データ転送システムを装備することは極めて困難である。

そこで、本発明の目的は、高速データ伝送システムによらずに超音波ローデータを高速にプロセッサに入力するデータ入力方法および超音波イメージング装置を実現することである。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１の観点では、超音波ローデータをプロセッサに入力する方法であって、超音波ローデータをプロセッサのビデオプロセッシング・フロントエンドに入力することを特徴とするデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第２の観点では、前記超音波ローデータは、ベクトルデータとして入力されることを特徴とする第１の観点に記載のデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第３の観点では、前記ベクトルデータは、前記超音波ローデータをパッキングして構成されることを特徴とする第２の観点に記載のデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第４の観点では、前記超音波ローデータのパッキングは、１ＰＲＴごとに行われることを特徴とする第３の観点に記載のデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第５の観点では、前記ベクトルデータは、同期信号とともに入力されることを特徴とする第２の観点に記載のデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第６の観点では、前記同期信号は、１ベクトルデータごとに入力されることを特徴とする第５の観点に記載のデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第７の観点では、前記同期信号は、垂直同期信号および水平同期信号を含むことを特徴とする第６の観点に記載のデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第８の観点では、前記ベクトルデータは、ライトイネーブル信号とともに入力されることを特徴とする第２の観点に記載のデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第９の観点では、前記ライトイネーブル信号は、１ベクトルデータごとに入力されることを特徴とする請求項８に記載のデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１０の観点では、前記超音波ローデータは、データサイズが可変であることを特徴とする請求項１に記載のデータ入力方法である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１１の観点では、超音波ローデータをプロセッサで処理する超音波イメージング装置であって、ビデオプロセッシング・フロントエンドを有するプロセッサと、前記プロセッサのビデオプロセッシング・フロントエンドに超音波ローデータを入力するデータ入力手段を具備することを特徴とする超音波イメージング装置である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１２の観点では、前記超音波ローデータは、ベクトルデータとして入力されることを特徴とする第１１の観点に記載の超音波イメージング装置である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１３の観点では、前記ベクトルデータは、前記超音波ローデータをパッキングして構成されることを特徴とする第１２の観点に記載の超音波イメージング装置である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１４の観点では、前記超音波ローデータのパッキングは、１ＰＲＴごとに行われることを特徴とする第１３の観点に記載の超音波イメージング装置である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１５の観点では、前記ベクトルデータは、同期信号とともに入力されることを特徴とする第１２の観点に記載の超音波イメージング装置である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１６の観点では、前記同期信号は、１ベクトルデータごとに入力されることを特徴とする第１５の観点に記載の超音波イメージング装置である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１７の観点では、前記同期信号は、垂直同期信号および水平同期信号を含むことを特徴とする第１６の観点に記載の超音波イメージング装置である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１８の観点では、前記ベクトルデータは、ライトイネーブル信号とともに入力されることを特徴とする第１２の観点に記載の超音波イメージング装置である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第１９の観点では、前記ライトイネーブル信号は、１ベクトルデータごとに入力されることを特徴とする第１８の観点に記載の超音波イメージング装置である。

課題を解決するための手段としての本発明は、第２０の観点では、前記超音波ローデータは、データサイズが可変であることを特徴とする第１１の観点に記載の超音波イメージング装置である。

本発明によれば、第１の観点では、超音波ローデータをプロセッサに入力するにあたり、超音波ローデータをプロセッサのビデオプロセッシング・フロントエンドに入力するので、高速データ伝送システムによらずに超音波ローデータを高速にプロセッサに入力するデータ入力方法を実現することができる。

本発明によれば、第１１の観点では、超音波ローデータをプロセッサで処理する超音波イメージング装置は、ビデオプロセッシング・フロントエンドを有するプロセッサと、前記プロセッサのビデオプロセッシング・フロントエンドに超音波ローデータを入力するデータ入力手段を具備するので、高速データ伝送システムによらずに超音波ローデータを高速にプロセッサに入力する超音波イメージング装置を実現することができる。

本発明によれば、第２または第１２の観点では、前記超音波ローデータは、ベクトルデータとして入力されるので、データ入力の能率を高めることができる。
本発明によれば、第３または第１３の観点では、前記ベクトルデータは、前記超音波ローデータをパッキングして構成されるので、ベクトルデータの構成を適正化することができる。

本発明によれば、第４または第１４の観点では、前記超音波ローデータのパッキングは、１ＰＲＴごとに行われるので、超音波ローデータのパッキングを適正化することができる。

本発明によれば、第５または第１５の観点では、前記ベクトルデータは、同期信号とともに入力されるので、データ入力を適正化することができる。
本発明によれば、第６または第１６の観点では、前記同期信号は、１ベクトルデータごとに入力されるので、データの同期的入力を容易にすることができる。

本発明によれば、第７または第１７の観点では、前記同期信号は、垂直同期信号および水平同期信号を含むので、データの同期的入力を確実にすることができる。
本発明によれば、第８または第１８の観点では、前記ベクトルデータは、ライトイネーブル信号とともに入力されるので、データ入力を適正化することができる。

本発明によれば、第９または第１９の観点では、前記ライトイネーブル信号は、１ベクトルデータごとに入力されるので、データ入力を確実にすることができる。
本発明によれば、第１０または第２０の観点では、前記超音波ローデータは、データサイズが可変であるので、超音波イメージングの多様なモードに適応することができる。

本発明を実施するための最良の形態の一例の超音波イメージング装置のブロック図である。 デモジュレータ＆フロントエンドコントローラとプロセッサの詳細な構成を示すブロック図である。 データ入力のタイムチャートである。

以下、図面を参照して発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、発明を実施するための最良の形態に限定されるものではない。
図１に、超音波イメージング装置１のブロック(block)図を示す。超音波イメージング装置１は、発明を実施するための最良の形態の一例である。超音波イメージング装置１の動作によって、データ入力方法に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。超音波イメージング装置１の構成によって、超音波イメージング装置に関する発明を実施するための最良の形態の一例が示される。

図１に示すように、超音波イメージング装置１は、プローブ(probe)１１０を有する。プローブ１１０は、トランスミッタ＆レシーバ(transmitter & receiver)１２０に接続されている。トランスミッタ＆レシーバ１２０は、プローブ１１０を駆動して超音波を送信させるとともに、プローブ１１０を通じてエコー(echo)信号を受信する。

トランスミッタ＆レシーバ１２０は、デモジュレータ＆フロントエンドコントローラ(demodulator & front-end controller)１３０の制御の下で、超音波の送受信を周期的に繰り返すとともに、送受信方位の逐次切替えによってイメージング範囲をスキャン(scan)する。以下、超音波送受信の繰り返しの周期をＰＲＴ(Pulse Repetition Time)という。

デモジュレータ＆フロントエンドコントローラ１３０は、トランスミッタ＆レシーバ１２０のエコー受信信号をデモジュレーション(demodulation)して超音波ローデータを生成する。以下、超音波ローデータを単にローデータともいう。

デモジュレータ＆フロントエンドコントローラ１３０は、例えば、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)やＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)等の半導体集積回路で構成される。

ローデータは、デモジュレータ＆フロントエンドコントローラ１３０からプロセッサ１４０に入力される。プロセッサ１４０は、ローデータについて超音波イメージング用の種々のデータ処理を行い、例えば、Ｂモード画像、ＣＦＭ(Color Flow Mapping)画像、ドップラ(Doppler)画像、ドップラ音等、所定の画像ないし音響を再構成する。

プロセッサ１４０としては、例えば、ＤＳＰコア(Digital Signal Processor core)およびＡＲＭコア(Advanced RISC Machine core)を有するシステムＬＳＩ(System Large Scale Integrated Circuit)が用いられる。この種のシステムＬＳＩは、ＳｏＣ(System on a Chip)として市販されている。プロセッサ１４０は、本発明におけるプロセッサの一例である。

プロセッサ１４０が再構成した画像や音響は、ユーザーインターフェース(user interface)１５０を通じて、ユーザー(user)に提示される。ユーザーインターフェース１５０は、グラフィックディスプレイ(graphic display)等で画像を表示し、スピーカ(speaker)等で音響を奏鳴する。

図２に、デモジュレータ＆フロントエンドコントローラ１３０とプロセッサ１４０の詳細な構成を示す。図２に示すように、デモジュレータ＆フロントエンドコントローラ１３０は、デモジュレータ３０２とフロントエンドコントローラ３０４を有する。

プロセッサ１４０は、データ処理の中枢として、ＤＳＰコア４０２とＡＲＭコア４０４を有する。プロセッサ１４０は、また、フロントエンド(front end)として、ビデオプロセッシング・フロントエンド(Video Processing Front End : VPFE)４０６を有し、バックエンド(back end)として、ビデオプロセッシング・バックエンド(Video Processing Back End : VPBE)４０８を有する。

プロセッサ１４０は、さらに、ペリフェラル(peripheral)として、エクスターナルメモリ・インターフェース(External Memory Interface : EMIF)４１０、ＤＤＲ２(Double Data Rate 2)インターフェース４１２、ＵＡＲＴ(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)インターフェース４１４、ＥＭＡＣ(Ethernet(富士ゼロックス株式会社の登録商標） MAC)インターフェース４１６、ＳＤ(SD Memory Card)インターフェース４１８およびＵＳＢ(Universal Serial Bus)インターフェース４２０を有する。

ビデオプロセッシング・フロントエンド４０６のビデオポート(video port)には、ビデオバス(video bus)３４２によって、デモジュレータ３０２が接続される。デモジュレータ３０２が生成したローデータは、ビデオバス３４２を通じて、ビデオプロセッシング・フロントエンド４０６のビデオポートに入力される。デモジュレータ３０２は、本発明におけるデータ入力手段の一例である。

エクスターナルメモリ・インターフェース４１０には、エクスターナルメモリ・インターフェースバス(External Memory Interface Bus)３４４によって、デモジュレータ３０２、フロントエンド・コントローラ３０４およびフラッシュメモリ(Flash Memory : FLASH)３４６が接続される。

図３に、データ入力のタイムチャート(time chart)を示す。図３に示すように、垂直同期信号ＶＰ−ＶＤ(Video Port Vertical synchronization)、水平同期信号ＶＰ−ＨＤ(Video Port Horizontal synchronization)およびライトイネーブル(write enable)信号ＶＰ−ＣＷＥＮ(Video Port CCD Controller Write Enable)を伴って、１ベクトルデータ(one vector data)ＶＰ−ｄａｔａ(Video Port data)が入力される。

垂直同期信号ＶＰ−ＶＤ、水平同期信号ＶＰ−ＨＤおよびライトイネーブル(write enable)信号ＶＰ−ＣＷＥＮは、ビデオプロセッシング・フロントエンド４０６内のＣＣＤコントローラ(Charge Coupled Device controller)のための同期信号および書き込み制御信号である。

１ベクトルデータＶＰ−ｄａｔａは、ローデータをパッキング(packing)することにより構成される。ローデータのパッキングは、１ＰＲＴごとに行われる。すなわち、ローデータは、１ＰＲＴ分ずつパッキングされて、それぞれ１ベクトルデータとなる。ローデータのパッキングは、デモジュレータ３０２において行われる。

このように、ローデータをベクトルデータにして入力することにより、ビデオプロセッシング・フロントエンド４０６の高速性を利用した高速なデータ入力を行うことができる。したがって、ＤＭＡやＰＣＩ等の高速データ伝送システムを使用することなく、データ入力を高速に行うことが可能となる。

また、ビデオプロセッシング・フロントエンド４０６のビデオポートは、多様なデータサイズ(data size)に適応できるので、例えば、Ｂモード、ＣＦＭモード、ドップラモード等、超音波イメージングのモードの相違によるローデータのサイズの如何に関わらず、高速のデータ入力を行うことができる。

１ ： 超音波イメージング装置
１１０ ： プローブ
１２０ ： トランスミッタ＆レシーバ
１３０ ： デモジュレータ＆フロントエンドコントローラ
１４０ ： プロセッサ
１５０ ： ユーザーインターフェース
３０２ ： デモジュレータ
３０４ ： フロントエンドコントローラ
３４２ ： ビデオバス
３４４ ：エクスターナルメモリ・インターフェースバス
４０２ ： ＤＳＰコア
４０４ ： ＡＲＭコア
４０６ ： ビデオプロセッシング・フロントエンド
４１０ ： エクスターナルメモリ・インターフェース

Claims (10)

1. 超音波ローデータをプロセッサに入力する方法であって、
   対象から反射され、プローブが収集したエコー信号をデモジュレーションすることにより生成されたベクトルデータを含む超音波ローデータの前記ベクトルデータを１ＰＲＴごとにパッキングするステップと、
   パッキングされた前記超音波ローデータをシステムオンチッププロセッサのビデオプロセッシング・フロントエンドに入力するステップと、
   前記プロセッサが、前記超音波ローデータを再構成して超音波画像を生成するステップと、
   前記プロセッサが、前記超音波画像をユーザーインターフェースに出力するステップと、
   を含むことを特徴とするデータ入力方法。
2. 前記ベクトルデータは、１ベクトルデータごとに同期信号とともに入力される
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ入力方法。
3. 前記同期信号は、垂直同期信号および水平同期信号を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載のデータ入力方法。
4. 前記ベクトルデータは、１ベクトルデータごとにライトイネーブル信号とともに入力される
   ことを特徴とする請求項１に記載のデータ入力方法。
5. 対象から反射され、プローブが収集したエコー信号をデモジュレーションして前記超音波ローデータを生成するステップと、
   前記ユーザーインターフェースが、ディスプレイに前記超音波画像を表示するステップを含み、
   前記超音波ローデータは、データサイズが可変である
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のデータ入力方法。
6. 超音波ローデータをプロセッサで処理する超音波イメージング装置であって、
   ビデオプロセッシング・フロントエンドを有するシステムオンチッププロセッサと、
   前記プロセッサのビデオプロセッシング・フロントエンドに超音波ローデータを入力するデータ入力手段
   を具備し、
   前記超音波ローデータは、対象から反射され、プローブが収集したエコー信号をデモジュレーションすることにより生成され、
   前記超音波ローデータは、ベクトルデータとして入力され、
   前記ベクトルデータは、前記超音波ローデータを１ＰＲＴごとにパッキングして構成され、
   前記プロセッサが、前記超音波ローデータを再構成して超音波画像を生成し、生成した前記超音波画像をユーザーインターフェースに出力するように構成されている、
   ことを特徴とする超音波イメージング装置。
7. 前記ベクトルデータは、１ベクトルデータごとに同期信号とともに入力される
   ことを特徴とする請求項６に記載の超音波イメージング装置。
8. 前記同期信号は、垂直同期信号および水平同期信号を含む
   ことを特徴とする請求項７に記載の超音波イメージング装置。
9. 前記ベクトルデータは、１ベクトルデータごとにライトイネーブル信号とともに入力される
   ことを特徴とする請求項６に記載の超音波イメージング装置。
10. 対象から反射されたエコー信号を収集するプローブと、
    前記エコー受信信号をデモジュレーションして前記超音波ローデータを生成するフロントエンドコントローラと、
    ディスプレイに前記超音波画像を表示させるために、前記超音波画像を前記ディスプレイに出力するユーザーインターフェースを含み、
    前記超音波ローデータは、データサイズが可変である
    ことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の超音波イメージング装置。
    

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