JP2000189424A - Ｂモ―ド超音波イメ―ジングにおける自動送信波形最適化のための方法及び装置 - Google Patents
Ｂモ―ド超音波イメ―ジングにおける自動送信波形最適化のための方法及び装置Info
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- Image Analysis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｂモードの感度及び透過性に影響を与える基
本的な画像パラメータ選択について、超音波スキャナの
使い易さ及び効率を向上させる。 【解決手段】 Ｂモード送信波形の中心周波数又は長さ
の調節を実際の画像データに基づいて自動化する方法及
び装置を開示する。選択された画像データのカーネル
（５０）における平均ＳＮＲ及び空間相関統計を解析し
て、高品質信号が存在しているか否かをテストする。１
つ又はそれよりも多いテスト・カーネル（５０）を比較
的深い深さに（即ち、利用者が選択した画像の深さレン
ジの底部に近接して）配置することにより、テストの全
体の結果が、所望の深さに到るまで十分に強い信号を提
供しながら最高の分解能を与える利用可能な送信波形を
指示するようにする。
本的な画像パラメータ選択について、超音波スキャナの
使い易さ及び効率を向上させる。 【解決手段】 Ｂモード送信波形の中心周波数又は長さ
の調節を実際の画像データに基づいて自動化する方法及
び装置を開示する。選択された画像データのカーネル
（５０）における平均ＳＮＲ及び空間相関統計を解析し
て、高品質信号が存在しているか否かをテストする。１
つ又はそれよりも多いテスト・カーネル（５０）を比較
的深い深さに（即ち、利用者が選択した画像の深さレン
ジの底部に近接して）配置することにより、テストの全
体の結果が、所望の深さに到るまで十分に強い信号を提
供しながら最高の分解能を与える利用可能な送信波形を
指示するようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、生体
組織のＢモード・イメージングに関する。具体的には、
本発明は、画像データの計算機式解析に基づいて送信パ
ルス・シーケンスを調節することによりＢモード超音波
画像を最適化する方法に関する。
組織のＢモード・イメージングに関する。具体的には、
本発明は、画像データの計算機式解析に基づいて送信パ
ルス・シーケンスを調節することによりＢモード超音波
画像を最適化する方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】従来の超音波イメージング・システム
は、超音波ビームを送信し、次いで、被検体から反射し
たビームを受信するのに用いられる超音波トランスデュ
ーサ素子のアレイ（配列）を含んでいる。このような走
査は、フォーカス(focus) された超音波を送信し、短時
間の後にシステムが受信モードに切り換わり、反射され
た超音波を受信し、ビーム形成（ビームフォーミング）
し、処理して表示するという一連の測定動作を含んでい
る。典型的には、送信及び受信は、各回の測定中には同
じ方向にフォーカスされており、音波ビーム又は走査線
に沿った一連の点からデータを取得する。受信器は、反
射された超音波が受信されるのに伴い走査線に沿った一
連のレンジ（距離）に動的にフォーカスされる。
は、超音波ビームを送信し、次いで、被検体から反射し
たビームを受信するのに用いられる超音波トランスデュ
ーサ素子のアレイ（配列）を含んでいる。このような走
査は、フォーカス(focus) された超音波を送信し、短時
間の後にシステムが受信モードに切り換わり、反射され
た超音波を受信し、ビーム形成（ビームフォーミング）
し、処理して表示するという一連の測定動作を含んでい
る。典型的には、送信及び受信は、各回の測定中には同
じ方向にフォーカスされており、音波ビーム又は走査線
に沿った一連の点からデータを取得する。受信器は、反
射された超音波が受信されるのに伴い走査線に沿った一
連のレンジ（距離）に動的にフォーカスされる。
【０００３】超音波イメージングでは、アレイは典型的
には、１つ又はそれ以上の行(row)を成して配列されて
おり別個の電圧で駆動される多数のトランスデューサを
有している。印加電圧の時間遅延（又は位相）及び振幅
を選択することにより、所与の行内の個々のトランスデ
ューサ素子を制御して超音波を形成し、これらの超音波
を組み合わせて、好ましいベクトル方向に沿って走行し
ていると共にビームに沿って選択された点にフォーカス
されている正味の超音波を形成することができる。各回
のファイアリング（firing）でのビーム形成パラメータ
を変化させて、例えば、各々のビームの焦点を前回のビ
ームの焦点に対してシフトさせながら同じ走査線に沿っ
て連続したビームを送信することにより、最大焦点に変
化を与えることもできるし、他の場合には、各回のファ
イアリング毎に受信データの内容を変化させることもで
きる。方向可変式（steered ）アレイの場合には、印加
電圧の時間遅延及び振幅を変化させることにより、ビー
ムをその焦点について平面内で移動させて物体を走査す
ることができる。リニア・アレイの場合には、１回のフ
ァイアリングから次回のファイアリングにかけてアレイ
を横断するようにアパーチャを平行移動させることによ
り、アレイに垂直な方向を向いたフォーカスされたビー
ムで物体を横断して走査する。
には、１つ又はそれ以上の行(row)を成して配列されて
おり別個の電圧で駆動される多数のトランスデューサを
有している。印加電圧の時間遅延（又は位相）及び振幅
を選択することにより、所与の行内の個々のトランスデ
ューサ素子を制御して超音波を形成し、これらの超音波
を組み合わせて、好ましいベクトル方向に沿って走行し
ていると共にビームに沿って選択された点にフォーカス
されている正味の超音波を形成することができる。各回
のファイアリング（firing）でのビーム形成パラメータ
を変化させて、例えば、各々のビームの焦点を前回のビ
ームの焦点に対してシフトさせながら同じ走査線に沿っ
て連続したビームを送信することにより、最大焦点に変
化を与えることもできるし、他の場合には、各回のファ
イアリング毎に受信データの内容を変化させることもで
きる。方向可変式（steered ）アレイの場合には、印加
電圧の時間遅延及び振幅を変化させることにより、ビー
ムをその焦点について平面内で移動させて物体を走査す
ることができる。リニア・アレイの場合には、１回のフ
ァイアリングから次回のファイアリングにかけてアレイ
を横断するようにアパーチャを平行移動させることによ
り、アレイに垂直な方向を向いたフォーカスされたビー
ムで物体を横断して走査する。
【０００４】同じ原理が、受信モードでトランスデュー
サ・プローブを用いて反射された音波を受信する場合に
も適用される。受信用のトランスデューサ素子の所で発
生する電圧は、正味の信号が、物体内の単一の焦点から
反射された超音波を示すように加算される。送信モード
の場合と同様に、この超音波エネルギのフォーカスされ
た受信は、各々の受信用トランスデューサ素子からの信
号に別個の時間遅延（及び／又は位相シフト）並びにゲ
インを与えることにより達成される。
サ・プローブを用いて反射された音波を受信する場合に
も適用される。受信用のトランスデューサ素子の所で発
生する電圧は、正味の信号が、物体内の単一の焦点から
反射された超音波を示すように加算される。送信モード
の場合と同様に、この超音波エネルギのフォーカスされ
た受信は、各々の受信用トランスデューサ素子からの信
号に別個の時間遅延（及び／又は位相シフト）並びにゲ
インを与えることにより達成される。
【０００５】超音波画像は、多数の画像走査線で構成さ
れている。フォーカスされた超音波エネルギを関心領域
内の一点に送信し、次いで、反射エネルギを時間にわた
って受信することにより、単一の走査線（又は局在化さ
れた走査線の小群）が取得される。フォーカスされた送
信エネルギを送信ビームと呼ぶ。送信後の一定時間にわ
たって、１つ又はそれ以上の受信ビームフォーマが、位
相回転又は位相遅延を動的に変化させながら各々のチャ
ネルによって受信されたエネルギをコヒーレントに加算
して、所望の走査線に沿って経過時間に比例したレンジ
におけるピーク感度を形成する。結果として得られるフ
ォーカスされた感度パターンは受信ビームと呼ばれる。
走査線の分解能は、関連する送信ビーム及び受信ビーム
の対の指向性の結果となる。
れている。フォーカスされた超音波エネルギを関心領域
内の一点に送信し、次いで、反射エネルギを時間にわた
って受信することにより、単一の走査線（又は局在化さ
れた走査線の小群）が取得される。フォーカスされた送
信エネルギを送信ビームと呼ぶ。送信後の一定時間にわ
たって、１つ又はそれ以上の受信ビームフォーマが、位
相回転又は位相遅延を動的に変化させながら各々のチャ
ネルによって受信されたエネルギをコヒーレントに加算
して、所望の走査線に沿って経過時間に比例したレンジ
におけるピーク感度を形成する。結果として得られるフ
ォーカスされた感度パターンは受信ビームと呼ばれる。
走査線の分解能は、関連する送信ビーム及び受信ビーム
の対の指向性の結果となる。
【０００６】Ｂモード超音波イメージングでは、ピクセ
ルの輝度がエコー反射の強度に基づいているような組織
の２次元画像が作成される。ビームフォーマ・チャネル
の出力は、コヒーレントに加算されて、物体の関心領域
又は関心空間内の各々のサンプル空間についてそれぞれ
のピクセル強度値を形成する。これらのピクセル強度値
は、対数圧縮され、走査変換された後に、走査されてい
る解剖学的構造の画像として表示される。
ルの輝度がエコー反射の強度に基づいているような組織
の２次元画像が作成される。ビームフォーマ・チャネル
の出力は、コヒーレントに加算されて、物体の関心領域
又は関心空間内の各々のサンプル空間についてそれぞれ
のピクセル強度値を形成する。これらのピクセル強度値
は、対数圧縮され、走査変換された後に、走査されてい
る解剖学的構造の画像として表示される。
【０００７】Ｂモード超音波イメージングでは、信号対
ノイズ比（ＳＮＲ）が画質の主要な尺度となっている。
ＳＮＲがより高いということは、所与のイメージング周
波数における透過が増大していることをしばしば意味す
る。代替的には、ＳＮＲは、より高い周波数におけるイ
メージングによって分解能を向上させるときの引換条件
となり得る。従来の超音波スキャナはしばしば、Ｂモー
ド・イメージング用に２つ又はそれ以上の利用者選択可
能な送信周波数を搭載している。「容易」な患者種別に
ついては最大分解能を得るためにより高い周波数を用い
ることができ、他方、「困難」な患者種別についてはよ
りよい透過を達成するためにより低い周波数を用いる。
異なる送信周波数波形はまた、パルスの数又はバースト
長について異なっていてもよい。一般に、より長いバー
スト長（照射量が増大する）を用いて、分解能を犠牲に
して透過をより大きくする。所与のプローブ用のプリセ
ット又は既定の送信周波数は、通常、用途の種別に基づ
いて選択される。しかしながら実際には、患者間のばら
つきが非常に大きいので、プリセットの送信周波数が必
ず最適とは限らない。
ノイズ比（ＳＮＲ）が画質の主要な尺度となっている。
ＳＮＲがより高いということは、所与のイメージング周
波数における透過が増大していることをしばしば意味す
る。代替的には、ＳＮＲは、より高い周波数におけるイ
メージングによって分解能を向上させるときの引換条件
となり得る。従来の超音波スキャナはしばしば、Ｂモー
ド・イメージング用に２つ又はそれ以上の利用者選択可
能な送信周波数を搭載している。「容易」な患者種別に
ついては最大分解能を得るためにより高い周波数を用い
ることができ、他方、「困難」な患者種別についてはよ
りよい透過を達成するためにより低い周波数を用いる。
異なる送信周波数波形はまた、パルスの数又はバースト
長について異なっていてもよい。一般に、より長いバー
スト長（照射量が増大する）を用いて、分解能を犠牲に
して透過をより大きくする。所与のプローブ用のプリセ
ット又は既定の送信周波数は、通常、用途の種別に基づ
いて選択される。しかしながら実際には、患者間のばら
つきが非常に大きいので、プリセットの送信周波数が必
ず最適とは限らない。
【０００８】最新型のスキャナは、利用者に対して、送
信周波数、音波出力、ＴＧＣ曲線、ダイナミック・レン
ジ及びフレーム平均レベル等の選択可能なイメージング
・パラメータを提供しており、これらのパラメータはす
べて、Ｂモードの感度及び透過性に大きな影響を与え得
るが、超音波技師は通常、これらすべての制御を完全に
最適化するための時間を有していない（又は訓練を受け
ていない）。走査が困難と思われる患者であれば、超音
波技師は直ちに送信周波数を最低にするか、又はより低
い周波数のプローブ若しくは異なるマシンと交換するで
あろう。他方、カレント（現在）の走査が許容できるも
のであれば、利用者は、よりよい分解能を得るためによ
り高い送信周波数をわざわざ選択しようとはしないであ
ろう。従って、スキャナの使い易さ及び効率を向上させ
るために、基本的な画像パラメータ選択のいくつかを実
際の画像データに基づいて自動化する必要がある。
信周波数、音波出力、ＴＧＣ曲線、ダイナミック・レン
ジ及びフレーム平均レベル等の選択可能なイメージング
・パラメータを提供しており、これらのパラメータはす
べて、Ｂモードの感度及び透過性に大きな影響を与え得
るが、超音波技師は通常、これらすべての制御を完全に
最適化するための時間を有していない（又は訓練を受け
ていない）。走査が困難と思われる患者であれば、超音
波技師は直ちに送信周波数を最低にするか、又はより低
い周波数のプローブ若しくは異なるマシンと交換するで
あろう。他方、カレント（現在）の走査が許容できるも
のであれば、利用者は、よりよい分解能を得るためによ
り高い送信周波数をわざわざ選択しようとはしないであ
ろう。従って、スキャナの使い易さ及び効率を向上させ
るために、基本的な画像パラメータ選択のいくつかを実
際の画像データに基づいて自動化する必要がある。
【０００９】
【発明の開示】本発明は、送信波形の中心周波数及び／
又は総計パルス長を含めたＢモード送信波形調節を実際
の画像データに基づいて自動化する方法及び装置であ
る。この方法は、選択された画像データのカーネルにお
ける平均ＳＮＲ及び空間相関統計を解析して、高品質の
信号が存在しているか否かをテストする工程を含んでい
る。１つ又はそれよりも多いテスト・カーネルを比較的
深い深さに（即ち、利用者が選択した画像の深さレンジ
の底部に近接して）配置することにより、テストの全体
の結果が、所望の深さに到るまで十分に強い信号を提供
しながら最高の分解能を与える利用可能な送信波形を指
示するものとなる。
又は総計パルス長を含めたＢモード送信波形調節を実際
の画像データに基づいて自動化する方法及び装置であ
る。この方法は、選択された画像データのカーネルにお
ける平均ＳＮＲ及び空間相関統計を解析して、高品質の
信号が存在しているか否かをテストする工程を含んでい
る。１つ又はそれよりも多いテスト・カーネルを比較的
深い深さに（即ち、利用者が選択した画像の深さレンジ
の底部に近接して）配置することにより、テストの全体
の結果が、所望の深さに到るまで十分に強い信号を提供
しながら最高の分解能を与える利用可能な送信波形を指
示するものとなる。
【００１０】従来のイメージング装置は典型的には、利
用者による選択のために３つ以下の送信周波数の選択肢
を提供している。各々の送信周波数設定が、様々な焦点
ゾーンについての送信波形の集合を表している。所与の
波形内での１サイクルの平均持続時間（時間）が、波形
の中心周波数を決定する。固定電圧での駆動の場合に
は、総エネルギ（照射量）は、送信波形内のパルスの長
さ又は総数に比例する。本発明の自動送信方法によれ
ば、最適な送信波形集合をより広い範囲の送信波形の周
波数及び長さ（即ち、パルスの数）から選択することが
できる。従って、この自動送信方法は、各々の特定の患
者の身体によりよく適合する波形を送信する可能性を有
し、これにより、従来のスキャナでは可能でなかった画
質を達成することができる。
用者による選択のために３つ以下の送信周波数の選択肢
を提供している。各々の送信周波数設定が、様々な焦点
ゾーンについての送信波形の集合を表している。所与の
波形内での１サイクルの平均持続時間（時間）が、波形
の中心周波数を決定する。固定電圧での駆動の場合に
は、総エネルギ（照射量）は、送信波形内のパルスの長
さ又は総数に比例する。本発明の自動送信方法によれ
ば、最適な送信波形集合をより広い範囲の送信波形の周
波数及び長さ（即ち、パルスの数）から選択することが
できる。従って、この自動送信方法は、各々の特定の患
者の身体によりよく適合する波形を送信する可能性を有
し、これにより、従来のスキャナでは可能でなかった画
質を達成することができる。
【００１１】本発明の好ましい実施態様によれば、この
自動送信波形（パルス・シーケンス）調節方法は、ビー
ムフォーマからＢモード・プロセッサを介して後端のビ
デオ・プロセッサに到るまでのＢモード処理系全体のノ
イズ・モデルを用いる。基本的には、このノイズ・モデ
ルは、ディジタル・スキャナにおける主たるノイズ源
が、フロント・エンドの電子回路（前置増幅器）に存在
しており、（通常の動作温度について）正確に較正する
ことができるようなＲＭＳ（平方自乗平均）振幅を有す
るホワイト・ガウス・ノイズとしてモデル化することが
できるという事実を利用している。従って、信号処理経
路の様々な点における正確なシステム帯域幅及びゲイン
に関する知識、並びに表示のダイナミック・レンジ設定
及びビデオ・グレイ写像に関する知識を組み入れること
により、ノイズ・モデルを用いて、任意の前面パネルで
のゲイン設定についてＢモード画像における正確なノイ
ズ統計（平均及び確率分布）を予測することができる。
自動送信波形（パルス・シーケンス）調節方法は、ビー
ムフォーマからＢモード・プロセッサを介して後端のビ
デオ・プロセッサに到るまでのＢモード処理系全体のノ
イズ・モデルを用いる。基本的には、このノイズ・モデ
ルは、ディジタル・スキャナにおける主たるノイズ源
が、フロント・エンドの電子回路（前置増幅器）に存在
しており、（通常の動作温度について）正確に較正する
ことができるようなＲＭＳ（平方自乗平均）振幅を有す
るホワイト・ガウス・ノイズとしてモデル化することが
できるという事実を利用している。従って、信号処理経
路の様々な点における正確なシステム帯域幅及びゲイン
に関する知識、並びに表示のダイナミック・レンジ設定
及びビデオ・グレイ写像に関する知識を組み入れること
により、ノイズ・モデルを用いて、任意の前面パネルで
のゲイン設定についてＢモード画像における正確なノイ
ズ統計（平均及び確率分布）を予測することができる。
【００１２】好ましい実施態様によれば、画像がフリー
ズされて、カレントの画像フレームをシネ・メモリに保
存することを可能にし、次いで、この画像フレームを、
解析のためにホスト・コンピュータによって読み出すこ
とができる。ホスト・コンピュータは、画像内の一定数
のテスト・カーネルについて、関連するすべてのゲイン
・パラメータ、受信アパーチャ・パラメータ及び表示パ
ラメータのカレントの設定を検索する。ノイズ・モデル
を用いて、各々のカーネルにおける平均ノイズ・レベル
を予測する。次いで、各々のカーネルについて、ホスト
・コンピュータは、平均（又は総計）ピクセル強度を算
出し、予測される平均（又は総計）ノイズと比較して、
平均ＳＮＲの尺度を得る。あるカーネルの平均表示ピク
セル強度が、予測される平均ノイズ・レベルを大幅に上
回っていれば、このカーネルには信号が存在しているも
のと見做される。他の場合には、カーネルはノイズのみ
を含むものと見做されて、廃棄される。平均ＳＮＲが最
低許容閾値を上回っている各々のカーネルについて、横
方向空間自己相関関数をそれぞれのピクセルの水平行
（リニア走査の場合）又はそれぞれのピクセルの円弧
（セクタ走査の場合）について算出する。次いで、これ
らの値を平均して横方向空間相関推定値を得、その幅を
このカーネルにおいて期待される点拡散関数（ＰＳＦ）
に基づいた理論値と比較する。送信ビームが、位相逸脱
を生ずる人体壁層によって損なわれている又は焦点を外
されているならば、様々なテスト・カーネルにおける空
間相関関数推定値は、理論的なＰＳＦの幅よりも有意に
大きい幅を示すはずである。
ズされて、カレントの画像フレームをシネ・メモリに保
存することを可能にし、次いで、この画像フレームを、
解析のためにホスト・コンピュータによって読み出すこ
とができる。ホスト・コンピュータは、画像内の一定数
のテスト・カーネルについて、関連するすべてのゲイン
・パラメータ、受信アパーチャ・パラメータ及び表示パ
ラメータのカレントの設定を検索する。ノイズ・モデル
を用いて、各々のカーネルにおける平均ノイズ・レベル
を予測する。次いで、各々のカーネルについて、ホスト
・コンピュータは、平均（又は総計）ピクセル強度を算
出し、予測される平均（又は総計）ノイズと比較して、
平均ＳＮＲの尺度を得る。あるカーネルの平均表示ピク
セル強度が、予測される平均ノイズ・レベルを大幅に上
回っていれば、このカーネルには信号が存在しているも
のと見做される。他の場合には、カーネルはノイズのみ
を含むものと見做されて、廃棄される。平均ＳＮＲが最
低許容閾値を上回っている各々のカーネルについて、横
方向空間自己相関関数をそれぞれのピクセルの水平行
（リニア走査の場合）又はそれぞれのピクセルの円弧
（セクタ走査の場合）について算出する。次いで、これ
らの値を平均して横方向空間相関推定値を得、その幅を
このカーネルにおいて期待される点拡散関数（ＰＳＦ）
に基づいた理論値と比較する。送信ビームが、位相逸脱
を生ずる人体壁層によって損なわれている又は焦点を外
されているならば、様々なテスト・カーネルにおける空
間相関関数推定値は、理論的なＰＳＦの幅よりも有意に
大きい幅を示すはずである。
【００１３】代替的な好ましい実施態様によれば、各々
のピクセル強度の水平行を空間周波数領域に変換して解
析することもできる。
のピクセル強度の水平行を空間周波数領域に変換して解
析することもできる。
【００１４】次いで、以上に述べた解析に基づいて、ホ
スト・コンピュータは、各々のテスト・カーネルにおけ
る画質を測定する。すべてのテスト・カーネルについて
組み合わされた画質等級に基づいて、最適な送信波形集
合のテーブル（表）から最も適切な送信波形集合（様々
な送信焦点ゾーンについての）を選択する。
スト・コンピュータは、各々のテスト・カーネルにおけ
る画質を測定する。すべてのテスト・カーネルについて
組み合わされた画質等級に基づいて、最適な送信波形集
合のテーブル（表）から最も適切な送信波形集合（様々
な送信焦点ゾーンについての）を選択する。
【００１５】
【好適な実施態様の説明】図１に、本発明の１つの好ま
しい実施例による超音波イメージング・システムを概略
的に示す。このシステムは、別々に駆動される複数のト
ランスデューサ素子４から成るトランスデューサ・アレ
イ２を含んでおり、トランスデューサ素子４の各々は、
送信器８によって発生されるパルス波形によって付勢さ
れると、超音波エネルギのバーストを発生する。被検体
から反射されてトランスデューサ・アレイ２へ戻った超
音波エネルギは、各々の受信トランスデューサ素子４に
よって電気信号へ変換されて、１組の送受信（Ｔ／Ｒ）
スイッチ６を介して受信器１０へ別々に印加される。Ｔ
／Ｒスイッチ６は、典型的には、送信電子回路によって
発生される高電圧から受信電子回路を保護するダイオー
ドである。送信信号によって、ダイオードは受信器への
信号を遮断又は制限する。送信器８及び受信器１０は、
ホスト・コンピュータ（即ち、マスタ・コントローラ）
２６の制御下で動作する。完全な走査は、一連のエコー
を取得することにより実行される。この走査において
は、送信器８が瞬間的にオンにゲート駆動されて、送信
アパーチャ内の各々のトランスデューサ素子４を付勢
し、その後、各々のトランスデューサ素子４によって生
じたエコー信号が受信器１０へ印加される。受信器１０
は、各々のトランスデューサ素子からの別個のエコー信
号を組み合わせて単一のエコー信号を形成し、この単一
のエコー信号を用いて、表示モニタ２２に画像の１本の
線を形成する。
しい実施例による超音波イメージング・システムを概略
的に示す。このシステムは、別々に駆動される複数のト
ランスデューサ素子４から成るトランスデューサ・アレ
イ２を含んでおり、トランスデューサ素子４の各々は、
送信器８によって発生されるパルス波形によって付勢さ
れると、超音波エネルギのバーストを発生する。被検体
から反射されてトランスデューサ・アレイ２へ戻った超
音波エネルギは、各々の受信トランスデューサ素子４に
よって電気信号へ変換されて、１組の送受信（Ｔ／Ｒ）
スイッチ６を介して受信器１０へ別々に印加される。Ｔ
／Ｒスイッチ６は、典型的には、送信電子回路によって
発生される高電圧から受信電子回路を保護するダイオー
ドである。送信信号によって、ダイオードは受信器への
信号を遮断又は制限する。送信器８及び受信器１０は、
ホスト・コンピュータ（即ち、マスタ・コントローラ）
２６の制御下で動作する。完全な走査は、一連のエコー
を取得することにより実行される。この走査において
は、送信器８が瞬間的にオンにゲート駆動されて、送信
アパーチャ内の各々のトランスデューサ素子４を付勢
し、その後、各々のトランスデューサ素子４によって生
じたエコー信号が受信器１０へ印加される。受信器１０
は、各々のトランスデューサ素子からの別個のエコー信
号を組み合わせて単一のエコー信号を形成し、この単一
のエコー信号を用いて、表示モニタ２２に画像の１本の
線を形成する。
【００１６】受信器への信号入力は、トランスデューサ
素子からの低レベルのアナログＲＦ信号である。受信器
は、アナログからディジタルへの変換及び受信ビーム形
成を受け持つ。ベースバンド・イメージング・システム
では、ビーム加算された信号が復調器１２へ出力され、
復調器１２は、ビーム加算された信号を同相Ｉ及び直角
位相Ｑのベースバンド受信ビームへ変換する。復調器１
２からのＩ及びＱの音波データ・ベクトルは、好ましく
は送信波形の基本周波数ｆ0 を中心とする周波数帯域又
は基本周波数の高調波若しくは低調波周波数を通過させ
るフィルタ係数でプログラムされているそれぞれのＦＩ
Ｒ（有限インパルス応答）フィルタ１４へ送られる。
素子からの低レベルのアナログＲＦ信号である。受信器
は、アナログからディジタルへの変換及び受信ビーム形
成を受け持つ。ベースバンド・イメージング・システム
では、ビーム加算された信号が復調器１２へ出力され、
復調器１２は、ビーム加算された信号を同相Ｉ及び直角
位相Ｑのベースバンド受信ビームへ変換する。復調器１
２からのＩ及びＱの音波データ・ベクトルは、好ましく
は送信波形の基本周波数ｆ0 を中心とする周波数帯域又
は基本周波数の高調波若しくは低調波周波数を通過させ
るフィルタ係数でプログラムされているそれぞれのＦＩ
Ｒ（有限インパルス応答）フィルタ１４へ送られる。
【００１７】選択によっては、Ｉ及びＱの音波データの
ベクトルは、時間ゲイン補償及び／又は横方向ゲイン補
償を行うＴＧＣ／ＬＧＣブロック（図示されていない
が、通常、受信器とフィルタとの間に配置されている）
の処理を受ける。時間ゲイン補償は、すべての受信ベク
トルについてゲインを深さ（時間）の関数として増大さ
せる又は減少させることにより、軸方向において画像を
微調整する。横方向ゲイン補償は、ゲインを横方向位置
（ビーム又はベクトルの位置）の関数として増大又は減
少させることにより、横方向において画像を微調整す
る。前者の場合には、画像の小さな行（row ）における
ゲインが制御される。後者の場合には、画像の小さなセ
クタにおけるゲインが制御される。
ベクトルは、時間ゲイン補償及び／又は横方向ゲイン補
償を行うＴＧＣ／ＬＧＣブロック（図示されていない
が、通常、受信器とフィルタとの間に配置されている）
の処理を受ける。時間ゲイン補償は、すべての受信ベク
トルについてゲインを深さ（時間）の関数として増大さ
せる又は減少させることにより、軸方向において画像を
微調整する。横方向ゲイン補償は、ゲインを横方向位置
（ビーム又はベクトルの位置）の関数として増大又は減
少させることにより、横方向において画像を微調整す
る。前者の場合には、画像の小さな行（row ）における
ゲインが制御される。後者の場合には、画像の小さなセ
クタにおけるゲインが制御される。
【００１８】ＴＧＣ／ＬＧＣの後に、音波データは、Ｂ
モード・プロセッサ１６へ送られ、Ｂモード・プロセッ
サ１６は、Ｉ及びＱの音波データを対数圧縮された形態
の信号包絡線へ変換する。Ｂモード機能は、信号の包絡
線の時間変化する振幅をグレイ・スケールとして画像化
する。ベースバンド信号の包絡線は、Ｉ及びＱが表して
いるベクトルの大きさである。Ｉ及びＱの位相角は、Ｂ
モード表示には用いられない。信号の大きさ（即ち、強
度）は、これら直交する成分の平方和の平方根、即ち、
（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）1/2 である。
モード・プロセッサ１６へ送られ、Ｂモード・プロセッ
サ１６は、Ｉ及びＱの音波データを対数圧縮された形態
の信号包絡線へ変換する。Ｂモード機能は、信号の包絡
線の時間変化する振幅をグレイ・スケールとして画像化
する。ベースバンド信号の包絡線は、Ｉ及びＱが表して
いるベクトルの大きさである。Ｉ及びＱの位相角は、Ｂ
モード表示には用いられない。信号の大きさ（即ち、強
度）は、これら直交する成分の平方和の平方根、即ち、
（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）1/2 である。
【００１９】Ｂモード強度データは、スキャン・コンバ
ータ１８へ出力される。スキャン・コンバータ１８は、
Ｂモード音線メモリと、この後にＸＹ表示メモリとを含
んでいる。音線メモリは、処理後のＢモード強度データ
のベクトルを受け取り、必要に応じて補間すると共に、
Ｂモード強度データの極座標（Ｒ−θ）セクタ・フォー
マット又はデカルト座標リニア・フォーマットから適当
に拡縮されたデカルト座標の表示ピクセル強度データへ
の座標変換を行う。変換後のデータは、ＸＹ表示メモリ
に記憶される。
ータ１８へ出力される。スキャン・コンバータ１８は、
Ｂモード音線メモリと、この後にＸＹ表示メモリとを含
んでいる。音線メモリは、処理後のＢモード強度データ
のベクトルを受け取り、必要に応じて補間すると共に、
Ｂモード強度データの極座標（Ｒ−θ）セクタ・フォー
マット又はデカルト座標リニア・フォーマットから適当
に拡縮されたデカルト座標の表示ピクセル強度データへ
の座標変換を行う。変換後のデータは、ＸＹ表示メモリ
に記憶される。
【００２０】走査変換（スキャン・コンバート）された
フレームは、ビデオ・プロセッサ２０へ渡され、ビデオ
・プロセッサ２０は、ビデオ表示のために、ピクセル強
度データをビデオ・フレーム・レートへ変換した後に、
グレイ・スケール・マップへ写像（マッピング）する。
従来の超音波イメージング・システムは、典型的には、
生の強度データの単純な伝達関数である多様なグレイ・
マップを用いてグレイ・スケール・レベルを表示する。
次いで、これらのグレイ・スケール画像フレームを表示
モニタ２２へ送って表示する。
フレームは、ビデオ・プロセッサ２０へ渡され、ビデオ
・プロセッサ２０は、ビデオ表示のために、ピクセル強
度データをビデオ・フレーム・レートへ変換した後に、
グレイ・スケール・マップへ写像（マッピング）する。
従来の超音波イメージング・システムは、典型的には、
生の強度データの単純な伝達関数である多様なグレイ・
マップを用いてグレイ・スケール・レベルを表示する。
次いで、これらのグレイ・スケール画像フレームを表示
モニタ２２へ送って表示する。
【００２１】モニタ２２によって表示されるＢモード画
像は、画像フレームを成すデータから形成されており、
画像フレームにおいて各々のデータは、表示におけるそ
れぞれのピクセルの強度又は輝度を示している。１つの
画像フレームは、例えば、２５６×２５６のデータ配列
を含むことができ、各々の表示ピクセル強度データは、
ピクセル輝度を示す８ビットの二進数である。各々のピ
クセルは、呼び掛け用超音波パルスに応答したそれぞれ
のサンプル空間の後方散乱体断面積と、用いられている
グレイ・マップとの関数である強度値を有している。表
示画像は、イメージングされている人体を通る平面内で
の組織及び／又は血流を表す。
像は、画像フレームを成すデータから形成されており、
画像フレームにおいて各々のデータは、表示におけるそ
れぞれのピクセルの強度又は輝度を示している。１つの
画像フレームは、例えば、２５６×２５６のデータ配列
を含むことができ、各々の表示ピクセル強度データは、
ピクセル輝度を示す８ビットの二進数である。各々のピ
クセルは、呼び掛け用超音波パルスに応答したそれぞれ
のサンプル空間の後方散乱体断面積と、用いられている
グレイ・マップとの関数である強度値を有している。表
示画像は、イメージングされている人体を通る平面内で
の組織及び／又は血流を表す。
【００２２】表示ピクセル強度データの相次ぐフレーム
は、先入れ先出し方式でシネ・メモリ２４に記憶され
る。記憶は連続的であってもよいし、又は外部のトリガ
事象の結果として行ってもよい。シネ・メモリ２４は、
バックグラウンドで稼働する循環的な画像バッファの様
なものであり、利用者に対して実時間で表示されている
画像データを取り込む。利用者が（オペレータ・インタ
フェイス２８上の適当な装置の操作によって）システム
をフリーズさせると、利用者は、シネ・メモリに以前に
取り込まれている画像データを見ることができるように
なる。
は、先入れ先出し方式でシネ・メモリ２４に記憶され
る。記憶は連続的であってもよいし、又は外部のトリガ
事象の結果として行ってもよい。シネ・メモリ２４は、
バックグラウンドで稼働する循環的な画像バッファの様
なものであり、利用者に対して実時間で表示されている
画像データを取り込む。利用者が（オペレータ・インタ
フェイス２８上の適当な装置の操作によって）システム
をフリーズさせると、利用者は、シネ・メモリに以前に
取り込まれている画像データを見ることができるように
なる。
【００２３】システム制御は、ホスト・コンピュータ２
６に集中化されており、ホスト・コンピュータ２６は、
オペレータ・インタフェイス２８（例えば、制御パネ
ル）を介して操作者の入力を受け取って、様々なサブシ
ステムを制御する。ホスト・コンピュータ２６は、シス
テム・レベルの制御作用を実行する。システム制御バス
（図示されていない）が、ホスト・コンピュータから各
サブシステムへのインタフェイスを提供している。スキ
ャン・コントローラ（図示されていない）が、様々なサ
ブシステムへ実時間（音波ベクトル・レート）の制御入
力を供給する。スキャン・コントローラは、音波フレー
ム取得用のベクトル・シーケンス及び同期化のオプショ
ンについてホスト・コンピュータによってプログラムさ
れている。このようにして、スキャン・コントローラ
は、ビーム分布及びビーム密度を制御している。スキャ
ン・コントローラは、ホスト・コンピュータによって定
義されたこれらのビーム・パラメータを走査制御バス
（図示されていない）を介して各サブシステムへ伝達す
る。
６に集中化されており、ホスト・コンピュータ２６は、
オペレータ・インタフェイス２８（例えば、制御パネ
ル）を介して操作者の入力を受け取って、様々なサブシ
ステムを制御する。ホスト・コンピュータ２６は、シス
テム・レベルの制御作用を実行する。システム制御バス
（図示されていない）が、ホスト・コンピュータから各
サブシステムへのインタフェイスを提供している。スキ
ャン・コントローラ（図示されていない）が、様々なサ
ブシステムへ実時間（音波ベクトル・レート）の制御入
力を供給する。スキャン・コントローラは、音波フレー
ム取得用のベクトル・シーケンス及び同期化のオプショ
ンについてホスト・コンピュータによってプログラムさ
れている。このようにして、スキャン・コントローラ
は、ビーム分布及びビーム密度を制御している。スキャ
ン・コントローラは、ホスト・コンピュータによって定
義されたこれらのビーム・パラメータを走査制御バス
（図示されていない）を介して各サブシステムへ伝達す
る。
【００２４】本発明の好ましい実施例によれば、送信最
適化は、ディジタル送信シーケンス・メモリ３６（図２
を参照）をプログラムすることにより実現される。送信
アパーチャの各々のトランスデューサ素子は、それぞれ
のパルサ３０によって出力されるパルス波形によってパ
ルス駆動され、このパルス駆動は、送信シーケンス・メ
モリ３６から該当のパルサへ出力されるそれぞれの送信
シーケンスに応答して行われる。各々のパルス波形の周
波数及び長さは、それぞれの送信シーケンスによって決
定されている。例えば、パルサ３０が双極型であるなら
ば、送信シーケンスの＋１及び−１の要素がパルサによ
って反対の位相を有するパルスへ変換され、また、０の
要素は無パルスに対応する。衝撃係数（duty cycle）又
はパルス幅は、送信シーケンス内の連続した＋１又は−
１の数に比例する。
適化は、ディジタル送信シーケンス・メモリ３６（図２
を参照）をプログラムすることにより実現される。送信
アパーチャの各々のトランスデューサ素子は、それぞれ
のパルサ３０によって出力されるパルス波形によってパ
ルス駆動され、このパルス駆動は、送信シーケンス・メ
モリ３６から該当のパルサへ出力されるそれぞれの送信
シーケンスに応答して行われる。各々のパルス波形の周
波数及び長さは、それぞれの送信シーケンスによって決
定されている。例えば、パルサ３０が双極型であるなら
ば、送信シーケンスの＋１及び−１の要素がパルサによ
って反対の位相を有するパルスへ変換され、また、０の
要素は無パルスに対応する。衝撃係数（duty cycle）又
はパルス幅は、送信シーケンス内の連続した＋１又は−
１の数に比例する。
【００２５】ホスト・コンピュータ２６の指令下で、送
信器８は、超音波エネルギが指向性を有しフォーカスし
たビームとして送信されるようにトランスデューサ・ア
レイを駆動する。フォーカスを達成するために、送信フ
ォーカス遅延ブロック３４によってパルサ３０に対して
それぞれの時間遅延を与える一方、それぞれのパルス振
幅は、送信レベル制御ブロック３２によって設定する。
ホスト・コンピュータ２６は、音波パルスが送信される
条件を決定する。この情報によって、送信フォーカス遅
延ブロック及び送信レベル制御ブロックはそれぞれ、パ
ルサ３０によって発生されるべき送信パルスの各々につ
いてのタイミング及び振幅を決定する一方、送信パルス
の周波数及び長さは送信シーケンスによって決定され
る。
信器８は、超音波エネルギが指向性を有しフォーカスし
たビームとして送信されるようにトランスデューサ・ア
レイを駆動する。フォーカスを達成するために、送信フ
ォーカス遅延ブロック３４によってパルサ３０に対して
それぞれの時間遅延を与える一方、それぞれのパルス振
幅は、送信レベル制御ブロック３２によって設定する。
ホスト・コンピュータ２６は、音波パルスが送信される
条件を決定する。この情報によって、送信フォーカス遅
延ブロック及び送信レベル制御ブロックはそれぞれ、パ
ルサ３０によって発生されるべき送信パルスの各々につ
いてのタイミング及び振幅を決定する一方、送信パルス
の周波数及び長さは送信シーケンスによって決定され
る。
【００２６】図１を再び参照すると、各パルサは、Ｔ／
Ｒスイッチ６を介してトランスデューサ・アレイ２の素
子４の各々へ送信パルスを送っている。送信フォーカス
時間遅延を従来の方式で適当に調節することにより、超
音波ビームを送信焦点位置へ指向させフォーカスさせる
ことができる。
Ｒスイッチ６を介してトランスデューサ・アレイ２の素
子４の各々へ送信パルスを送っている。送信フォーカス
時間遅延を従来の方式で適当に調節することにより、超
音波ビームを送信焦点位置へ指向させフォーカスさせる
ことができる。
【００２７】自動送信最適化方法は、ホスト・コンピュ
ータによってソフトウェアにおいて実現することが出来
る。この方法の１つの主要な構成要素は、ビームフォー
マからＢモード・プロセッサを介して後端のビデオ・プ
ロセッサに到るまでのＢモード処理系全体のノイズ・モ
デルである。Ｂモード画像フレームの所与の位置（ｘ，
ｙ）について、画像ノイズ・モデルを用いてこの位置に
おけるノイズ・レベルを（Ｂモード強度又はグレイ・ス
ケール・レベルとして）予測する。現行のディジタル・
スキャナ用として、画像ノイズ・モデルは、いくつかの
主要な構成要素から成っており、その詳細は、特定のス
キャナに固有のサブシステム設計に依存する。各々の構
成要素に関連するノイズ及びゲイン計算は、システム設
計では標準的な手法であるので、以下では各々の構成要
素の主要な作用についてのみ記載する。
ータによってソフトウェアにおいて実現することが出来
る。この方法の１つの主要な構成要素は、ビームフォー
マからＢモード・プロセッサを介して後端のビデオ・プ
ロセッサに到るまでのＢモード処理系全体のノイズ・モ
デルである。Ｂモード画像フレームの所与の位置（ｘ，
ｙ）について、画像ノイズ・モデルを用いてこの位置に
おけるノイズ・レベルを（Ｂモード強度又はグレイ・ス
ケール・レベルとして）予測する。現行のディジタル・
スキャナ用として、画像ノイズ・モデルは、いくつかの
主要な構成要素から成っており、その詳細は、特定のス
キャナに固有のサブシステム設計に依存する。各々の構
成要素に関連するノイズ及びゲイン計算は、システム設
計では標準的な手法であるので、以下では各々の構成要
素の主要な作用についてのみ記載する。
【００２８】図３に、本発明の好ましい実施例に用いる
のに適したＢモード画像ノイズ・モデルを概略的に示
す。フロント・エンド・ノイズ・モデル（ブロック４
０）は、単一の受信チャネル内のフロント・エンド電子
回路（例えば、前置増幅器）によって発生されるガウス
・ノイズ・レベル、及びアナログからディジタルへの変
換に伴うあらゆる量子化ノイズを算出する。アナログ電
子回路のノイズはしばしば、熱雑音と呼ばれており、所
与の温度範囲について正確に較正することができる。フ
ロント・エンドに接続されているトランスデューサの電
気インピーダンスに依存して、熱雑音は平坦なスペクト
ル・パワー密度を有したり有さなかったりする。
のに適したＢモード画像ノイズ・モデルを概略的に示
す。フロント・エンド・ノイズ・モデル（ブロック４
０）は、単一の受信チャネル内のフロント・エンド電子
回路（例えば、前置増幅器）によって発生されるガウス
・ノイズ・レベル、及びアナログからディジタルへの変
換に伴うあらゆる量子化ノイズを算出する。アナログ電
子回路のノイズはしばしば、熱雑音と呼ばれており、所
与の温度範囲について正確に較正することができる。フ
ロント・エンドに接続されているトランスデューサの電
気インピーダンスに依存して、熱雑音は平坦なスペクト
ル・パワー密度を有したり有さなかったりする。
【００２９】ノイズに寄与する受信チャネルの数は、受
信アパーチャのサイズに依存しており、所与のプローブ
及び（ｘ，ｙ）位置について、既知のアパーチャ制御パ
ラメータ（即ち、Ｆナンバ及び開度（shading ））に基
づいて受信アパーチャ・モデル（ブロック３８）によっ
て算出される。
信アパーチャのサイズに依存しており、所与のプローブ
及び（ｘ，ｙ）位置について、既知のアパーチャ制御パ
ラメータ（即ち、Ｆナンバ及び開度（shading ））に基
づいて受信アパーチャ・モデル（ブロック３８）によっ
て算出される。
【００３０】フロント・エンド・ゲイン・モデル（ブロ
ック４２）は、個々のすべての受信チャネルからの総計
ノイズを算出すると共に、任意のＴＧＣ／ＬＧＣを含め
てビームフォーマにおけるすべてのフィルタ処理ゲイン
の効果を組み入れる。
ック４２）は、個々のすべての受信チャネルからの総計
ノイズを算出すると共に、任意のＴＧＣ／ＬＧＣを含め
てビームフォーマにおけるすべてのフィルタ処理ゲイン
の効果を組み入れる。
【００３１】Ｂモード処理モデル（ブロック４４）は、
走査変換を含めてＢモード検波器及びフィルタにおいて
生ずるノイズ・ゲインについてノイズを調節する。標準
的なノイズ理論は、検出されるガウス・ノイズの包絡線
がレイリー確率分布に従い、レイリー確率分布はその分
散によって完全に特定されることを示している。
走査変換を含めてＢモード検波器及びフィルタにおいて
生ずるノイズ・ゲインについてノイズを調節する。標準
的なノイズ理論は、検出されるガウス・ノイズの包絡線
がレイリー確率分布に従い、レイリー確率分布はその分
散によって完全に特定されることを示している。
【００３２】表示処理モデル（ブロック４６）は、対数
圧縮及びグレイ写像の効果を盛り込んで、画像における
入力された（ｘ，ｙ）位置での予測されるノイズ分布を
出力する。
圧縮及びグレイ写像の効果を盛り込んで、画像における
入力された（ｘ，ｙ）位置での予測されるノイズ分布を
出力する。
【００３３】上述のノイズ・モデルは、ホスト・コンピ
ュータによって実行される。ノイズ・モデルを実行する
前に、ホスト・コンピュータは、カレントのＴＧＣ曲
線、送信焦点ゾーン位置、画像深さ、受信アパーチャ、
表示ダイナミック・レンジ設定及びグレイ写像設定等の
関連するすべての内部及び外部システム設定を読み出す
必要がある。次いで、ホスト・コンピュータは、これら
のパラメータを画像ノイズ・モデルの様々な構成要素へ
供給する。
ュータによって実行される。ノイズ・モデルを実行する
前に、ホスト・コンピュータは、カレントのＴＧＣ曲
線、送信焦点ゾーン位置、画像深さ、受信アパーチャ、
表示ダイナミック・レンジ設定及びグレイ写像設定等の
関連するすべての内部及び外部システム設定を読み出す
必要がある。次いで、ホスト・コンピュータは、これら
のパラメータを画像ノイズ・モデルの様々な構成要素へ
供給する。
【００３４】ホスト・コンピュータはまた、自動送信最
適化アルゴリズムを実行する。患者が、最適でない可能
性のある既定（プリセット）の送信周波数選択を用いて
走査されるものと仮定する。自動送信最適化は、単一の
ボタン（又はソフト・キー）を介して起動され得る。１
つの好ましい実施例による送信最適化アルゴリズムの主
な工程を以下に概説する。
適化アルゴリズムを実行する。患者が、最適でない可能
性のある既定（プリセット）の送信周波数選択を用いて
走査されるものと仮定する。自動送信最適化は、単一の
ボタン（又はソフト・キー）を介して起動され得る。１
つの好ましい実施例による送信最適化アルゴリズムの主
な工程を以下に概説する。
【００３５】自動送信最適化作用の起動に応答して、画
像は瞬間的にフリーズされ、いくつかの最新の画像フレ
ームをシネ・メモリに保存することを可能にし、次い
で、これらの画像フレームを、解析のためにホスト・コ
ンピュータによって読み出すことができる。１つよりも
多い画像を用いる場合には、平均を求めて、画像解析の
前に統計的ばらつきを減少させる。
像は瞬間的にフリーズされ、いくつかの最新の画像フレ
ームをシネ・メモリに保存することを可能にし、次い
で、これらの画像フレームを、解析のためにホスト・コ
ンピュータによって読み出すことができる。１つよりも
多い画像を用いる場合には、平均を求めて、画像解析の
前に統計的ばらつきを減少させる。
【００３６】次いで、ホスト・コンピュータは、画像フ
レーム（単一又は平均）内のテスト・カーネルの数を画
定する。図４は、セクタ走査画像４８に対するテスト・
カーネル５０の位置を示している。図４に示すように、
テスト・カーネル５０は、画像４８内の様々な位置に配
置することができ、カーネルのうち少なくとも１つは、
楔形画像の底部に近接させるようにする。どれか１つの
カーネルが無反響領域（嚢胞）内に配置される可能性が
あり、これにより送信ビームによる透過が不十分であっ
たという誤警報が発生し得るので、１つよりも多いテス
ト・カーネルを用いることが好ましい。テスト・カーネ
ルの各々は、約−３０ｄＢのレベルにおいてカーネルに
おいて期待されるＰＳＦの寸法の数倍を網羅（カバー）
するのに十分な大きさ（ピクセル数に関して）とすべき
である。ＰＳＦ推定値は、標準的なビーム分布シミュレ
ーション又は実験的較正によって予め決定しておくこと
ができる。テスト・カーネルの寸法は、好ましくは、
（図４に示すように）セクタ走査又はカーブリニア走査
の場合には等しいレンジ間隔及びベクトル角度間隔によ
って画定され、また、リニア走査の場合には、長方形又
は正方形とする。
レーム（単一又は平均）内のテスト・カーネルの数を画
定する。図４は、セクタ走査画像４８に対するテスト・
カーネル５０の位置を示している。図４に示すように、
テスト・カーネル５０は、画像４８内の様々な位置に配
置することができ、カーネルのうち少なくとも１つは、
楔形画像の底部に近接させるようにする。どれか１つの
カーネルが無反響領域（嚢胞）内に配置される可能性が
あり、これにより送信ビームによる透過が不十分であっ
たという誤警報が発生し得るので、１つよりも多いテス
ト・カーネルを用いることが好ましい。テスト・カーネ
ルの各々は、約−３０ｄＢのレベルにおいてカーネルに
おいて期待されるＰＳＦの寸法の数倍を網羅（カバー）
するのに十分な大きさ（ピクセル数に関して）とすべき
である。ＰＳＦ推定値は、標準的なビーム分布シミュレ
ーション又は実験的較正によって予め決定しておくこと
ができる。テスト・カーネルの寸法は、好ましくは、
（図４に示すように）セクタ走査又はカーブリニア走査
の場合には等しいレンジ間隔及びベクトル角度間隔によ
って画定され、また、リニア走査の場合には、長方形又
は正方形とする。
【００３７】次いで、ホスト・コンピュータは、各々の
テスト・カーネル毎に、前述したような関連するすべて
のゲイン・パラメータ、受信アパーチャ・パラメータ及
び表示パラメータのカレントの設定を検索する。これら
の設定は、通常、他のシステム・プログラムから読み出
すこともできるし、又は既知のシステム・パラメータか
ら算出することもできる。これらのパラメータ値は、ノ
イズ・モデルへ入力され、各々のテスト・カーネルにお
ける平均ノイズ・レベルを予測する。
テスト・カーネル毎に、前述したような関連するすべて
のゲイン・パラメータ、受信アパーチャ・パラメータ及
び表示パラメータのカレントの設定を検索する。これら
の設定は、通常、他のシステム・プログラムから読み出
すこともできるし、又は既知のシステム・パラメータか
ら算出することもできる。これらのパラメータ値は、ノ
イズ・モデルへ入力され、各々のテスト・カーネルにお
ける平均ノイズ・レベルを予測する。
【００３８】各々のテスト・カーネルについて、ホスト
・コンピュータは、シネ・メモリから検索されたデータ
から平均ピクセル強度を算出する。次いで、ホスト・コ
ンピュータは、各々のテスト・カーネルについて、平均
ピクセル強度の予測された平均ノイズ・レベルに対する
比を算出する。これにより、各々のテスト・カーネルに
おけるＳＮＲの尺度が得られる。
・コンピュータは、シネ・メモリから検索されたデータ
から平均ピクセル強度を算出する。次いで、ホスト・コ
ンピュータは、各々のテスト・カーネルについて、平均
ピクセル強度の予測された平均ノイズ・レベルに対する
比を算出する。これにより、各々のテスト・カーネルに
おけるＳＮＲの尺度が得られる。
【００３９】所与のテスト・カーネルにおけるＳＮＲが
最小の許容可能な閾値（例えば、１５ｄＢ）を上回って
いたら、ホスト・コンピュータはまた、このテスト・カ
ーネル内のそれぞれのピクセルの水平行（リニア走査の
場合）又はそれぞれのピクセルの円弧（セクタ走査若し
くはカーブリニア走査の場合）について横方向空間自己
相関関数を算出し、これらの値を平均して横方向空間相
関推定値を求める。次いで、ホスト・コンピュータは、
相関関数推定値の幅（例えば、−６ｄＢでの幅）を決定
し、この値を理論値（カーネルにおいて期待されるＰＳ
Ｆに基づく）と比較する。送信ビームが、位相収差を生
ずる人体壁層によって損なわれ又は焦点外れしている場
合は、様々なテスト・カーネルにおける空間相関関数推
定値は、理論的ＰＳＦの幅よりも有意に大きい幅を示す
はずである。選択によっては、空間相関関数の算出は、
軸方向に沿って繰り返すこともできる。
最小の許容可能な閾値（例えば、１５ｄＢ）を上回って
いたら、ホスト・コンピュータはまた、このテスト・カ
ーネル内のそれぞれのピクセルの水平行（リニア走査の
場合）又はそれぞれのピクセルの円弧（セクタ走査若し
くはカーブリニア走査の場合）について横方向空間自己
相関関数を算出し、これらの値を平均して横方向空間相
関推定値を求める。次いで、ホスト・コンピュータは、
相関関数推定値の幅（例えば、−６ｄＢでの幅）を決定
し、この値を理論値（カーネルにおいて期待されるＰＳ
Ｆに基づく）と比較する。送信ビームが、位相収差を生
ずる人体壁層によって損なわれ又は焦点外れしている場
合は、様々なテスト・カーネルにおける空間相関関数推
定値は、理論的ＰＳＦの幅よりも有意に大きい幅を示す
はずである。選択によっては、空間相関関数の算出は、
軸方向に沿って繰り返すこともできる。
【００４０】代替的な好ましい実施例によれば、各々の
ピクセル強度の水平行又は円弧を空間周波数領域に変換
して解析することもできる。空間相関関数のフーリエ変
換は、空間領域でのピクセル強度のパワー・スペクトル
と同一となるはずである。
ピクセル強度の水平行又は円弧を空間周波数領域に変換
して解析することもできる。空間相関関数のフーリエ変
換は、空間領域でのピクセル強度のパワー・スペクトル
と同一となるはずである。
【００４１】ランダムな組織散乱媒体から後方散乱した
超音波はガウス確率過程によって記述され、ガウス確率
過程はその１次統計（即ち、平均及び分散を含めた振幅
統計）及び２次統計（即ち、空間相関）によって完全に
特定され得るということは十分に確証されている。従っ
て、前述のようにしてホスト・コンピュータによって行
われる解析は、各々のカーネルにおける画質を測定する
のに必要なすべてのデータを提供する。ＳＮＲ及び空間
相関幅に基づいて適当な閾値論理を適用することによ
り、テスト・カーネルの各々を多段の画質尺度に従って
分類することができる。（様々な焦点ゾーンについて
の）最適な送信波形集合は、各々の画質レベル毎に予め
決定しておくことができる。すべてのテスト・カーネル
について組み合わされた画質等級に基づいて、最も適切
な送信波形集合が選択される。例えば、テスト・カーネ
ルのすべてが低いＳＮＲを示す場合は、画質等級は最低
とされ、このため、最も低い周波数又は最も長い送信波
形を自動的に起動することができる。他方、最も深いテ
スト・カーネルにおいてもＳＮＲが「良好なＳＮＲレベ
ル」を例えば１０ｄＢ上回っていた場合は、カレントの
送信波形よりも減衰損が１０ｄＢだけ大きくなるような
より短い送信バーストを自動的にファイアリングして、
深さの深い位置での分解能を最大化することができる。
代替的には、テスト・カーネルが１つしか存在していな
ければ、この単一のテスト・カーネルの画質レベルに対
応する最適な送信波形集合を選択する。
超音波はガウス確率過程によって記述され、ガウス確率
過程はその１次統計（即ち、平均及び分散を含めた振幅
統計）及び２次統計（即ち、空間相関）によって完全に
特定され得るということは十分に確証されている。従っ
て、前述のようにしてホスト・コンピュータによって行
われる解析は、各々のカーネルにおける画質を測定する
のに必要なすべてのデータを提供する。ＳＮＲ及び空間
相関幅に基づいて適当な閾値論理を適用することによ
り、テスト・カーネルの各々を多段の画質尺度に従って
分類することができる。（様々な焦点ゾーンについて
の）最適な送信波形集合は、各々の画質レベル毎に予め
決定しておくことができる。すべてのテスト・カーネル
について組み合わされた画質等級に基づいて、最も適切
な送信波形集合が選択される。例えば、テスト・カーネ
ルのすべてが低いＳＮＲを示す場合は、画質等級は最低
とされ、このため、最も低い周波数又は最も長い送信波
形を自動的に起動することができる。他方、最も深いテ
スト・カーネルにおいてもＳＮＲが「良好なＳＮＲレベ
ル」を例えば１０ｄＢ上回っていた場合は、カレントの
送信波形よりも減衰損が１０ｄＢだけ大きくなるような
より短い送信バーストを自動的にファイアリングして、
深さの深い位置での分解能を最大化することができる。
代替的には、テスト・カーネルが１つしか存在していな
ければ、この単一のテスト・カーネルの画質レベルに対
応する最適な送信波形集合を選択する。
【００４２】以上に述べた好ましい実施例は、説明の目
的のために開示された。本発明の概念の変形及び改変
は、当業者には容易に想到されよう。例えば、本発明の
自動送信最適化作用は、ベースバンド・システムにおい
て実現されることに限定されているわけではなく、ＲＦ
信号をベースバンドに復調させずに処理するようなシス
テムにおいて実現することもできる。更に、本発明は、
表示強度データの処理に限定されているわけではない。
シネ・メモリに音波データ又はＲ−θデータ（走査変換
前）が記憶されるようなシステムの場合には、この自動
送信最適化アルゴリズムを、ピクセル強度データではな
く生の音波データに適用することもできる。本発明はま
た、送信波形が様々な焦点ゾーン毎に変化しないような
場合にも適用することができる。これらのようなすべて
の変形及び改変は、特許請求の範囲によって包含されて
いるものとする。
的のために開示された。本発明の概念の変形及び改変
は、当業者には容易に想到されよう。例えば、本発明の
自動送信最適化作用は、ベースバンド・システムにおい
て実現されることに限定されているわけではなく、ＲＦ
信号をベースバンドに復調させずに処理するようなシス
テムにおいて実現することもできる。更に、本発明は、
表示強度データの処理に限定されているわけではない。
シネ・メモリに音波データ又はＲ−θデータ（走査変換
前）が記憶されるようなシステムの場合には、この自動
送信最適化アルゴリズムを、ピクセル強度データではな
く生の音波データに適用することもできる。本発明はま
た、送信波形が様々な焦点ゾーン毎に変化しないような
場合にも適用することができる。これらのようなすべて
の変形及び改変は、特許請求の範囲によって包含されて
いるものとする。
【００４３】特許請求の範囲において用いられている場
合には、「音波データ」という用語は、トランスデュー
サとスキャン・コンバータとの間の任意の点における受
信信号を指し、「ピクセル強度データ」という用語は、
グレイ写像の前の走査変換された信号を指すものとす
る。また、「信号を有するカーネル」という用語は、特
許請求の範囲において用いられている場合には、ある同
じカーネルについて予測される平均ノイズ・レベルより
も所定の量だけ大きい平均ピクセル強度を有するカーネ
ルを意味するものとする。また、特許請求の範囲で引用
されている場合に、あるカーネル内での総計ピクセル強
度値の算出は、平均ピクセル強度の算出と等価であるも
のと理解されたい。最後に、「〜の関数として」という
句は、特許請求の範囲において用いられている場合に
は、「〜のみの関数として」を意味すると解釈すべきで
はない。例えば、上述の定義に従って、「ｙをｘの関数
として決定する」という句は、ｙがｘのみの関数として
決定され、又はｙがｘ及び他の１つ若しくはそれよりも
多い変数、例えば、ｚの関数として決定されるようなす
べての場合として解釈されたい。
合には、「音波データ」という用語は、トランスデュー
サとスキャン・コンバータとの間の任意の点における受
信信号を指し、「ピクセル強度データ」という用語は、
グレイ写像の前の走査変換された信号を指すものとす
る。また、「信号を有するカーネル」という用語は、特
許請求の範囲において用いられている場合には、ある同
じカーネルについて予測される平均ノイズ・レベルより
も所定の量だけ大きい平均ピクセル強度を有するカーネ
ルを意味するものとする。また、特許請求の範囲で引用
されている場合に、あるカーネル内での総計ピクセル強
度値の算出は、平均ピクセル強度の算出と等価であるも
のと理解されたい。最後に、「〜の関数として」という
句は、特許請求の範囲において用いられている場合に
は、「〜のみの関数として」を意味すると解釈すべきで
はない。例えば、上述の定義に従って、「ｙをｘの関数
として決定する」という句は、ｙがｘのみの関数として
決定され、又はｙがｘ及び他の１つ若しくはそれよりも
多い変数、例えば、ｚの関数として決定されるようなす
べての場合として解釈されたい。
【図１】本発明の好ましい実施例による超音波イメージ
ング・システムのブロック図を示す略図である。
ング・システムのブロック図を示す略図である。
【図２】図１に示すシステムに組み込まれている送信器
のブロック図を示す略図である。
のブロック図を示す略図である。
【図３】本発明の好ましい実施例に従って送信波形（周
波数又は長さ）調節を行うのに用いられるＢモード画像
ノイズ・モデルのブロック図を示す略図である。
波数又は長さ）調節を行うのに用いられるＢモード画像
ノイズ・モデルのブロック図を示す略図である。
【図４】自動送信最適化に用いられる様々な深さ及び角
度に拡在した３つのテスト・カーネルを示すセクタ走査
の略図である。
度に拡在した３つのテスト・カーネルを示すセクタ走査
の略図である。
Claims (34)
- 【請求項１】 多数のトランスデューサ素子を含んでい
る超音波トランスデューサ・アレイと、 該トランスデューサ・アレイをパルス駆動して、第１の
走査において第１の送信波形の集合を用いて形成される
超音波ビームを送信する送信器と、 前記送信に続いて、前記トランスデューサ・アレイによ
り検出されるエコー信号から導き出される音波データの
受信ビームを形成する受信器と、 前記音波データを前記第１の走査に対応するピクセル強
度データの集合へ変換する信号処理系と、 前記ピクセル強度データの集合から導き出される表示デ
ータの画像フレームを表す画像を表示する表示サブシス
テムと、（ａ）前記ピクセル強度データの集合から抽出
される第１のピクセル強度データのテスト・カーネルに
ついて、信号対ノイズ比及び横方向空間自己相関推定値
を算出する工程、（ｂ）前記第１のテスト・カーネルの
前記信号対ノイズ比と前記横方向空間自己相関推定値と
の関数として第２の送信波形の集合を決定する工程、及
び（ｃ）前記送信器へ信号を送信して、前記送信器が第
２の走査時に前記第２の送信波形の集合を用いて形成さ
れる超音波ビームを送信するようにする工程を実行する
ようにプログラムされているコンピュータと、を備えて
いる、生体組織をイメージングするシステム。 - 【請求項２】 前記コンピュータは、前記第１のピクセ
ル強度データのテスト・カーネルについて平均ピクセル
強度を算出し、ノイズ・モデルに基づいた関連するすべ
てのシステム・パラメータのカレントの設定の関数とし
て前記第１のピクセル強度データのテスト・カーネルに
ついて予測される平均ノイズ・レベルを算出することに
より、前記信号対ノイズ比を算出する請求項１に記載の
システム。 - 【請求項３】 前記コンピュータは、前記第１のテスト
・カーネルにおける各々のピクセル強度データの横方向
線について空間自己相関関数を算出し、次いで、すべて
の横方向線についての結果を平均することにより、前記
横方向空間自己相関推定値を算出する請求項１に記載の
システム。 - 【請求項４】 前記コンピュータにより実行される第２
の送信波形の集合を決定する前記工程は、所定のレベル
における前記横方向空間自己相関推定値の幅を決定する
工程を含んでいる請求項１に記載のシステム。 - 【請求項５】 前記コンピュータにより実行される第２
の送信波形の集合を決定する前記工程は、 （ａ）多段の画質尺度の各々の画質レベルについて、そ
れぞれの最適な送信波形集合を記憶する工程と、 （ｂ）前記信号対ノイズ比と前記横方向空間自己相関推
定値との関数として前記画質レベルの１つを割り当てる
ことにより、前記多段の画質尺度に従って前記第１のテ
スト・カーネルを分類する工程と、 （ｃ）前記割り当てられた画質レベルに対応する最適な
送信波形集合を選択する工程と、を含んでいる請求項１
に記載のシステム。 - 【請求項６】 前記コンピュータは更に、前記第１のテ
スト・カーネルにおける各々のピクセル強度データの軸
方向線について空間自己相関関数を算出し、次いで、す
べての軸方向線についての結果を平均することにより、
軸方向空間自己相関推定値を算出する請求項１に記載の
システム。 - 【請求項７】 前記送信器は、第１の送信焦点ゾーンに
フォーカスされており第１の中心周波数を有する前記第
２の集合の第１の送信波形と、前記第１の送信焦点ゾー
ンと異なる第２の送信焦点ゾーンにフォーカスされてお
り前記第１の周波数と異なる第２の中心周波数を有する
前記第２の集合の第２の送信波形とを送信するようにプ
ログラムされている請求項１に記載のシステム。 - 【請求項８】 前記送信器は、第１の送信焦点ゾーンに
フォーカスされており第１の長さを有する前記第２の集
合の第１の送信波形と、前記第１の送信焦点ゾーンと異
なる第２の送信焦点ゾーンにフォーカスされており前記
第１の長さと異なる第２の長さを有する前記第２の集合
の第２の送信波形とを送信するようにプログラムされて
いる請求項１に記載のシステム。 - 【請求項９】 前記コンピュータは更に、前記ピクセル
強度データの集合から抽出された更なるピクセル強度デ
ータのテスト・カーネルについて、信号対ノイズ比及び
横方向空間自己相関推定値を算出する工程を実行するよ
うにプログラムされており、前記第２の送信波形の集合
は、すべてのテスト・カーネルについての信号対ノイズ
比と横方向空間自己相関推定値との関数として決定され
る請求項１に記載のシステム。 - 【請求項１０】 前記コンピュータにより実行される第
２の送信波形の集合を決定する前記工程は、 （ａ）多段の画質尺度の各々の画質レベルについて、そ
れぞれの最適な送信波形集合を記憶する工程と、 （ｂ）前記信号対ノイズ比と前記横方向空間自己相関推
定値との関数として各々のテスト・カーネルにそれぞれ
の画質レベルを割り当てることにより、前記多段の画質
尺度に従ってすべてのテスト・カーネルを分類する工程
と、 （ｃ）すべてのテスト・カーネルについて組み合わされ
た画質等級に基づいて、最適な送信波形集合を選択する
工程と、を含んでいる請求項９に記載のシステム。 - 【請求項１１】 多数のトランスデューサ素子を含んで
いる超音波トランスデューサ・アレイと、 該トランスデューサ・アレイをパルス駆動して、連続し
た走査において超音波ビームを送信する送信器と、 前記各送信に続いて、前記トランスデューサ・アレイに
より検出されるエコー信号から導き出される音波データ
の受信ビームを形成する受信器と、 前記音波データを前記各走査に対応するそれぞれのピク
セル強度データの集合へ変換する信号処理系と、 前記それぞれのピクセル強度データの集合から導き出さ
れるそれぞれの表示データの画像フレームに相当するそ
れぞれの画像を表示する表示サブシステムと、 （ａ）前記それぞれのピクセル強度データの集合の平均
から抽出される複数のピクセル強度データのテスト・カ
ーネルの各々について、信号対ノイズ比及び横方向空間
自己相関推定値を算出する工程、（ｂ）前記信号対ノイ
ズ比と前記横方向空間自己相関推定値との関数として第
２の送信波形の集合を決定する工程、及び（ｃ）前記送
信器へ信号を送信して、前記送信器が第２の走査時に前
記第２の送信波形の集合を用いて形成される超音波ビー
ムを送信するようにする工程を実行するようにプログラ
ムされているコンピュータと、を備えている、生体組織
をイメージングするシステム。 - 【請求項１２】 前記コンピュータは、各々の平均され
たピクセル強度データのテスト・カーネルについて平均
ピクセル強度を算出し、ノイズ・モデルに基づいた関連
するすべてのシステム・パラメータのカレントの設定の
関数として各々の平均されたピクセル強度データのテス
ト・カーネルについて予測される平均ノイズ・レベルを
算出することにより、前記信号対ノイズ比を算出する請
求項１１に記載のシステム。 - 【請求項１３】 前記コンピュータは、前記それぞれの
テスト・カーネルにおける各々の平均されたピクセル強
度データの横方向線について空間自己相関関数を算出
し、次いで、すべての横方向線についての結果を平均す
ることにより、各々のテスト・カーネルについて横方向
空間自己相関推定値を算出する請求項１１に記載のシス
テム。 - 【請求項１４】 前記コンピュータにより実行される第
２の送信波形の集合を決定する前記工程は、各々のテス
ト・カーネルについて所定のレベルにおける前記横方向
空間自己相関推定値の幅を決定する工程を含んでいる請
求項１１に記載のシステム。 - 【請求項１５】 前記コンピュータにより実行される第
２の送信波形の集合を決定する前記工程は、 （ａ）多段の画質尺度の各々の画質レベルについて、そ
れぞれの最適な送信波形集合を記憶する工程と、 （ｂ）前記それぞれの信号対ノイズ比と前記それぞれの
横方向空間自己相関推定値との関数として各々のテスト
・カーネルに前記画質レベルの１つを割り当てることに
より、前記多段の画質尺度に従って前記テスト・カーネ
ルの各々を分類する工程と、 （ｃ）すべてのテスト・カーネルについて組み合わされ
た画質等級に基づいて前記最適な送信波形集合のうち最
も適切なものを選択する工程と、を含んでいる請求項１
１に記載のシステム。 - 【請求項１６】 （ａ）第１の走査時に非最適な送信波
形の集合を用いて形成される超音波ビームを送信する工
程と、 （ｂ）前記第１の走査時にピクセル強度データの画像フ
レームを取得する工程と、 （ｃ）前記ピクセル強度データの画像フレームにおいて
第１のテスト・カーネルを選択する工程と、 （ｄ）前記第１のピクセル強度データのテスト・カーネ
ルについて、信号対ノイズ比を算出する工程と、 （ｅ）前記第１のピクセル強度データのテスト・カーネ
ルについて、横方向空間自己相関推定値を算出する工程
と、 （ｆ）前記第１のテスト・カーネルの前記信号対ノイズ
比と前記横方向空間自己相関推定値との関数として、最
適な送信波形の集合を決定する工程と、 （ｇ）第２の走査時に前記最適な送信波形の集合を用い
て形成される超音波ビームを送信する工程と、を含んで
いる、超音波イメージング・システムにおいて送信波形
を自動的に最適化する方法。 - 【請求項１７】 前記超音波イメージング・システムに
おける関連するすべてのシステム・パラメータのカレン
トの設定を検索する工程を更に含んでおり、信号対ノイ
ズ比を算出する前記工程は、前記第１のピクセル強度デ
ータのテスト・カーネルについて、平均ピクセル強度を
算出する工程と、ノイズ・モデルに基づいた関連するす
べてのシステム・パラメータのカレントの設定の関数と
して前記第１のピクセル強度データのテスト・カーネル
について予測される平均ノイズ・レベルを算出する工程
とを含んでいる請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記横方向空間自己相関推定値は、前
記第１のテスト・カーネルにおける各々のピクセル強度
データの横方向線について空間自己相関関数を算出し、
次いで、すべての横方向線についての結果を平均するこ
とにより算出される請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１９】 最適な送信波形の集合を決定する前記
工程は、所定のレベルにおける前記横方向空間自己相関
推定値の幅を決定する工程を含んでいる請求項１６に記
載の方法。 - 【請求項２０】 第２の送信波形の集合を決定する前記
工程は、 （ａ）多段の画質尺度の各々の画質レベルについて、そ
れぞれの最適な送信波形集合を記憶する工程と、 （ｂ）前記信号対ノイズ比と前記横方向空間自己相関推
定値との関数として前記画質レベルの１つを割り当てる
ことにより、前記多段の画質尺度に従って前記第１のテ
スト・カーネルを分類する工程と、 （ｃ）前記割り当てられた画質レベルに対応する最適な
送信波形集合を選択する工程と、を含んでいる請求項１
６に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記第１のテスト・カーネルの各々の
ピクセル強度データの軸方向線について空間自己相関関
数を算出し、次いで、すべての軸方向線についての結果
を平均することにより、軸方向空間自己相関推定値を算
出する工程を更に含んでいる請求項１６に記載の方法。 - 【請求項２２】 第２の走査時に前記最適な送信波形の
集合を用いて形成される超音波ビームを送信する前記工
程は、 第１の送信焦点ゾーンにフォーカスされており第１の中
心周波数を有する前記第２の集合の第１の送信波形を送
信する工程と、 前記第１の送信焦点ゾーンと異なる第２の送信焦点ゾー
ンにフォーカスされており前記第１の中心周波数と異な
る第２の中心周波数を有する前記第２の集合の第２の送
信波形を送信する工程と、を含んでいる請求項１６に記
載の方法。 - 【請求項２３】 第２の走査時に前記最適な送信波形の
集合を用いて形成される超音波ビームを送信する前記工
程は、 第１の送信焦点ゾーンにフォーカスされており第１の長
さを有する前記第２の集合の第１の送信波形を送信する
工程と、 前記第１の送信焦点ゾーンと異なる第２の送信焦点ゾー
ンにフォーカスされており前記第１の長さと異なる第２
の長さを有する前記第２の集合の第２の送信波形を送信
する工程と、を含んでいる請求項１６に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記ピクセル強度データの集合から抽
出される更なるピクセル強度データのテスト・カーネル
について、信号対ノイズ比及び横方向空間自己相関推定
値を算出する工程を更に含んでおり、前記第２の送信波
形の集合は、すべてのテスト・カーネルについての信号
対ノイズ比と横方向空間自己相関推定値との関数として
決定される請求項１６に記載の方法。 - 【請求項２５】 第２の送信波形の集合を決定する前記
工程は、 （ａ）多段の画質尺度の各々の画質レベルについて、そ
れぞれの最適な送信波形集合を記憶する工程と、 （ｂ）前記信号対ノイズ比と前記横方向空間自己相関推
定値との関数として各々のテスト・カーネルにそれぞれ
の画質レベルを割り当てることにより、前記多段の画質
尺度に従ってすべてのテスト・カーネルを分類する工程
と、 （ｃ）すべてのテスト・カーネルについて組み合わされ
た画質等級に基づいて、最適な送信波形集合を選択する
工程と、を含んでいる請求項２４に記載の方法。 - 【請求項２６】 （ａ）ｎが整数であり且つｎ＞１であ
るときに、ｎ回の走査時に非最適な送信波形の集合を用
いて形成される超音波ビームを送信する工程と、 （ｂ）前記ｎ回の走査時にｎ個のピクセル強度データの
画像フレームを取得する工程と、 （ｃ）前記ｎ個のピクセル強度データの画像フレームを
平均して、平均されたピクセル強度データの画像フレー
ムを形成する工程と、 （ｄ）前記平均されたピクセル強度データの画像フレー
ムにおいて第１のテスト・カーネルを選択する工程と、 （ｅ）前記第１の平均されたピクセル強度データのテス
ト・カーネルについて、信号対ノイズ比を算出する工程
と、 （ｆ）前記第１の平均されたピクセル強度データのテス
ト・カーネルについて、横方向空間自己相関推定値を算
出する工程と、 （ｇ）前記第１のテスト・カーネルの前記信号対ノイズ
比と前記横方向空間自己相関推定値との関数として、最
適な送信波形の集合を決定する工程と、 （ｈ）第（ｎ＋１）の走査時に前記最適な送信波形の集
合を用いて形成される超音波ビームを送信する工程と、
を含んでいる、超音波イメージング・システムにおいて
送信波形を自動的に最適化する方法。 - 【請求項２７】 多数のトランスデューサ素子を含んで
いる超音波トランスデューサ・アレイと、 該トランスデューサ・アレイをパルス駆動して、第１の
走査において第１の送信波形の集合を用いて形成される
超音波ビームを送信する送信器と、 前記送信に続いて、前記トランスデューサ・アレイによ
り検出されるエコー信号から導き出される音波データの
受信ビームを形成する受信器と、 前記音波データを前記第１の走査に対応するピクセル強
度データの集合へ変換する信号処理系と、 前記ピクセル強度データの集合から導き出される表示デ
ータの画像フレームに相当する画像を表示する表示サブ
システムと、 （ａ）前記ピクセル強度データの集合から抽出されるピ
クセル強度データのテスト・カーネルについて、信号対
ノイズ比を算出する工程、（ｂ）前記テスト・カーネル
の前記信号対ノイズ比の関数として第２の送信波形の集
合を決定する工程、及び（ｃ）前記送信器へ信号を送信
して、前記送信器が第２の走査時に前記第２の送信波形
の集合を用いて形成される超音波ビームを送信するよう
にする工程を実行するようにプログラムされているコン
ピュータと、を備えている、生体組織をイメージングす
るシステム。 - 【請求項２８】 前記コンピュータは、前記ピクセル強
度データのテスト・カーネルについて平均ピクセル強度
を算出し、ノイズ・モデルに基づいた関連するすべての
システム・パラメータのカレントの設定の関数として前
記ピクセル強度データのテスト・カーネルについて予測
される平均ノイズ・レベルを算出することにより、前記
信号対ノイズ比を算出する請求項２７に記載のシステ
ム。 - 【請求項２９】 多数のトランスデューサ素子を含んで
いる超音波トランスデューサ・アレイと、 該トランスデューサ・アレイをパルス駆動して、連続し
た走査において超音波ビームを送信する送信器と、 前記各送信に続いて、前記トランスデューサ・アレイに
より検出されるエコー信号から導き出される音波データ
の受信ビームを形成する受信器と、 前記音波データを前記各走査に対応するそれぞれのピク
セル強度データの集合へ変換する信号処理系と、 前記それぞれのピクセル強度データの集合から導き出さ
れるそれぞれの表示データの画像フレームに相当するそ
れぞれの画像を表示する表示サブシステムと、 （ａ）前記それぞれのピクセル強度データの集合の平均
から抽出される複数のピクセル強度データのテスト・カ
ーネルの各々について、信号対ノイズ比を算出する工
程、（ｂ）前記信号対ノイズ比の関数として第２の送信
波形の集合を決定する工程、及び（ｃ）前記送信器へ信
号を送信して、前記送信器が第２の走査時に前記第２の
送信波形の集合を用いて形成される超音波ビームを送信
するようにする工程を実行するようにプログラムされて
いるコンピュータと、を備えている、生体組織をイメー
ジングするシステム。 - 【請求項３０】 前記コンピュータは、各々の平均され
たピクセル強度データのテスト・カーネルについて平均
ピクセル強度を算出し、ノイズ・モデルに基づいた関連
するすべてのシステム・パラメータのカレントの設定の
関数として各々の平均されたピクセル強度データのテス
ト・カーネルについて予測される平均ノイズ・レベルを
算出することにより、前記信号対ノイズ比を算出する請
求項２９に記載のシステム。 - 【請求項３１】 （ａ）第１の走査時に非最適な送信波
形の集合を用いて形成される超音波ビームを送信する工
程と、 （ｂ）前記第１の走査時にピクセル強度データの画像フ
レームを取得する工程と、 （ｃ）前記ピクセル強度データの画像フレームにおいて
テスト・カーネルを選択する工程と、 （ｄ）前記ピクセル強度データのテスト・カーネルにつ
いて、信号対ノイズ比を算出する工程と、 （ｅ）前記テスト・カーネルの前記信号対ノイズ比の関
数として、最適な送信波形の集合を決定する工程と、 （ｆ）第２の走査時に前記最適な送信波形の集合を用い
て形成される超音波ビームを送信する工程と、 を含んでいる、超音波イメージング・システムにおいて
送信波形を自動的に最適化する方法。 - 【請求項３２】 前記超音波イメージング・システムに
おける関連するすべてのシステム・パラメータのカレン
トの設定を検索する工程を更に含んでおり、信号対ノイ
ズ比を算出する前記工程は、前記ピクセル強度データの
テスト・カーネルについて、平均ピクセル強度を算出す
る工程と、ノイズ・モデルに基づいた関連するすべての
システム・パラメータの現在の設定の関数として前記ピ
クセル強度データのテスト・カーネルについて予測され
る平均ノイズ・レベルを算出する工程とを含んでいる請
求項３１に記載の方法。 - 【請求項３３】 （ａ）ｎが整数であり且つｎ＞１であ
るときに、ｎ回の走査時に非最適な送信波形の集合を用
いて形成される超音波ビームを送信する工程と、 （ｂ）前記ｎ回の走査時にｎ個のピクセル強度データの
画像フレームを取得する工程と、 （ｃ）前記ｎ個のピクセル強度データの画像フレームを
平均して、平均されたピクセル強度データの画像フレー
ムを形成する工程と、 （ｄ）前記平均されたピクセル強度データの画像フレー
ムにおいてテスト・カーネルを選択する工程と、 （ｅ）前記平均されたピクセル強度データのテスト・カ
ーネルについて信号対ノイズ比を算出する工程と、 （ｆ）前記テスト・カーネルの前記信号対ノイズ比の関
数として、最適な送信波形の集合を決定する工程と、 （ｇ）第（ｎ＋１）の走査時に前記最適な送信波形の集
合を用いて形成される超音波ビームを送信する工程と、
を含んでいる、超音波イメージング・システムにおいて
送信波形を自動的に最適化する方法。 - 【請求項３４】 前記超音波イメージング・システムに
おける関連するすべてのシステム・パラメータのカレン
トの設定を検索する工程を更に含んでおり、信号対ノイ
ズ比を算出する前記工程は、前記平均されたピクセル強
度データのテスト・カーネルについて平均ピクセル強度
を算出する工程と、ノイズ・モデルに基づいた関連する
すべてのシステム・パラメータの現在の設定の関数とし
て前記第１の平均されたピクセル強度データのテスト・
カーネルについて予測される平均ノイズ・レベルを算出
する工程とを含んでいる請求項３３に記載の方法。
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