JP2001314400A - 符号化励起を用いた組織生成高調波強調イメージング - Google Patents

符号化励起を用いた組織生成高調波強調イメージング

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 医用超音波イメージング・システムで、符号
化励起を用いた組織生成高調波イメージングを提供す
る。 【解決手段】 第Ｎ次高調波信号を得るために送信波形
を符号シーケンスの２つの符号シンボルを用いて２相
（１，−１）符号化する。第２の符号シンボルによって
符号化される送信波形の部分（すなわち、チップ）の各
々は第１の符号シンボルにより符号化されるチップに対
して１８０度／Ｎだけ位相シフトされる。この処理は、
第２の符号シンボルにより符号化される送信シーケンス
の各部分（各チップ）を、第１の符号シンボルにより符
号化される送信シーケンスのチップに対して中心周波数
において１／２Ｎの分数周期だけ時間シフトさせること
により達成される。受信の際には、所望の高調波信号を
基本波周波数の２倍の周波数を中心とする帯域通過フィ
ルタにより分離させ、復号処理により強調を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波イメージン
グ・システムに関し、さらに詳細には、医用超音波イメ
ージングにおける組織生成及びコントラスト生成の高調
波信号に関して高調波対基本波比及び高調波対ノイズ比
を増大させることに関する。
【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且つ被検査物体から反射され
たビームを受信するためのトランスジューサ素子のアレ
イ(array) を備える。超音波走査は一連の計測で構成さ
れ、これらの計測において、集束させた超音波が送信さ
れ、システムが短時間後に受信モードに切り替わり、さ
らに反射された超音波が受信され、ビーム形成され、表
示用の処理を受ける。典型的には、各々の計測の際に送
信及び受信は同じ方向に集束されて、音響ビームすなわ
ち走査線に沿った一連の点からデータが取得される。受
信器は、反射された超音波を受信する際に走査線に沿っ
た相次ぐ距離（レンジ）の位置に動的に集束させる。
【０００３】超音波イメージングでは、そのアレイは典
型的には１つまたは複数の横列(row) をなすように配列
され、且つ別々の電圧で駆動される多数のトランスジュ
ーサ素子を有する。印加電圧の時間遅延（または位相）
及び振幅を選択することによって、所与の横列内の個々
のトランスジューサ素子を制御し、好ましいベクトル方
向に沿って伝搬し且つビームに沿った選択した点に集束
させた正味の超音波を形成するように合成された超音波
を発生させることができる。各々の発射に対するビーム
形成パラメータを様々な値とすることにより、各発射に
おける焦点または方向を変えることができる。このため
には例えば、各ビームの焦点を直前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相次ぐビーム
を送信することなどによる。ステアリング式アレイの場
合では、印加電圧の時間遅延及び振幅を変えることによ
って、物体を走査する平面内でビームをその焦点と共に
動かすことができる。リニア・アレイの場合では、その
開口をアレイの全体にわたり各発射毎に並進させること
により、このアレイと直角に向けられた集束ビームを物
体を横切るように走査させる。
【０００４】反射された音波を受信するためにトランス
ジューサ・プローブを受信モードで用いる場合にも、こ
の同じ原理が適用される。受信トランスジューサ素子で
発生した電圧は、物体内の１つの焦点から反射された超
音波エネルギを表す正味の信号が得られるように加算さ
れる。送信モードの場合と同様に、超音波エネルギのこ
の集束させた受信は、各受信トランスジューサ素子から
の信号に別々の時間遅延（及び／または位相シフト）及
び利得を与えることによって達成される。
【０００５】超音波画像は複数の画像走査線より構成さ
れる。単一走査線（あるいは狭い範囲に限局された走査
線からなるグループ）は、関心領域内のある点に集束さ
せた超音波エネルギを送信し、さらに反射するエネルギ
をある期間にわたって受信することによって取得され
る。集束させた送信エネルギのことを送信ビームとい
う。送信した後、１つまたは複数の受信ビーム形成器に
より各チャネルが受信したエネルギをコヒーレントに加
算し、位相回転あるいは時間遅延を動的に変化させて、
経過時間に比例した距離で所望の走査線に沿ったピーク
感度を求める。こうして得られた集束感度パターンのこ
とを受信ビームという。走査線分解能は、対応する送信
ビームと受信ビームの対の指向性の結果である。
【０００６】ビーム形成器の出力は検波を受け、物体の
関心領域または関心体積内の各々のサンプル・ボリュー
ムについてのそれぞれのピクセル強度値が形成される。
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、スキャンを受けている解剖学的構造の画像とし
て表示される。
【０００７】従来の超音波トランスジューサでは、それ
ぞれのパルス発生器により、送信開口の各トランスジュ
ーサ素子に別々に印加される基本波周波数ｆ0を中心と
する広帯域信号を送信している。パルス発生器は、送信
ビームを特定の送信焦点位置に所望に集束させるように
時間遅延を伴って付勢される。
【０００８】送信ビームが組織を通って伝搬するのに伴
い、異なる密度をもつ領域間の境界で超音波が散乱され
たり反射されたりした際にエコーが発生する。これらの
超音波エコーはトランスジューサ・アレイにより電気信
号に変換され、この電気信号は処理されてその組織の画
像が作成される。これらの超音波画像は基本波（線形）
信号成分と高調波（非線形）信号成分の組み合わせによ
り形成されており、そのうちの高調波信号成分は組織や
造影剤を含んだ血流などの非線形媒質内で発生する。線
形信号の散乱の場合には、その受信信号は、送信された
信号を時間シフトさせ振幅調整したものとなる。しか
し、このことは非線形超音波を散乱させる音響媒質の場
合には当てはまらない。
【０００９】大振幅の信号送信によるエコーは線形信号
成分と非線形信号成分の両方を含んでいる。基本波を抑
制し且つ高調波（非線形）信号成分を強調することによ
り超音波画像が改善される場合もある。送信した中心周
波数がｆ0 である場合、組織／造影剤の非線形性により
Ｎｆ0 の高調波及びｆ0 ／Ｎの低調波（ここで、Ｎは２
より大きいか２に等しい整数である）が発生する。
［「高調波（または低調波）」という用語は、高調波信
号成分及び／または低調波信号成分を意味している。］
高調波信号の画像化はこれまで、周波数ｆ0 の狭帯域信
号を送信し、これを周波数２ｆ0 を中心とする帯域（第
２高調波）で受信し、さらに受信信号処理をすることに
より実施されてきた。
【００１０】組織生成高調波イメージングは、画像化が
困難な患者においてＢモード画質を大幅に改善させるこ
とができる。組織生成高調波イメージングが直面してい
る問題の１つは、基本波信号と比べて高調波信号の振幅
が少なくとも一桁小さいことにより、高調波対ノイズ比
（ＨＮＲ）が低いことである。第２の問題として、低い
高調波対基本波比（ＨＦＲ）で計測するため、高調波信
号の基本波からの分離が十分でないことがある。
【００１１】符号化励起は、医用超音波イメージングに
おいてはよく知られた技法である。例えば、Ｂａｒｋｅ
ｒ符号の使用については、本出願人に譲渡された米国特
許第５，９３８，６１１号（９９年８月１７日公布）に
開示されており、またＧｏｌａｙ符号の使用について
は、本出願人に譲渡された米国特許第５，９８４，８６
９（９９年１１月１６日公布）に開示されている。
【００１２】組織高調波イメージング並びに造影剤使用
の高調波イメージングに関する技法についても同様に周
知である。組織高調波イメージングの技法は、Ａｖｅｒ
ｋｉｏｕらによる「Ａ Ｎｅｗ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｅ
ｃｈｎｉｑｕｅ Ｂａｓｅｄｏｎ ｔｈｅ Ｎｏｎｌｉ
ｎｅａｒ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｔｉｓｓｕｅ
ｓ」（１９９７ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ
Ｓｙｍｐ．１５６１〜１５６６頁）に提示されており、
また造影剤使用の高調波イメージングは、ｄｅ Ｊｏｎ
ｇらによる「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ｒｅｃｅ
ｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｕｌｔｒａｓ
ｏｕｎｄ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ａｇｅｎｔｓ」（Ｕｌｔ
ｒａｓｏｎｉｃｓ、Ｖｏｌ．２９、１９９１、３２４〜
３３０頁）、及び、Ｕｈｌｅｎｄｏｒｆによる「Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ ｏｆ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ Ｃｏｎｔｒａ
ｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ： Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｉｎ
ｔｈｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｒａｎｇｅ」（ＩＥＥＥ Ｔｒ
ａｎｓ． Ｕｌｔｒａｓｏｎ．Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃ．
＆ Ｆｒｅｑ．Ｃｏｎｔｒｏｌ、Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．
１、７０〜７９頁、（１９９４年１月））に提示されて
いる。組織高調波によって、画像化が困難な患者におい
てＢモード画質を大幅に改善させることができ、一方コ
ントラスト高調波により血管系検査を大幅に改善させる
ことができる。
【００１３】第２高調波周波数の送信信号を除去するた
めに、送信信号を送信開口の全体にわたって位相シフト
させる技法は、Ｋｒｉｓｈｎａｎらによる「Ｔｒａｎｓ
ｍｉｔ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆ
ｏｒ ＮｏｎｌｉｎｅａｒＣｏｎｔｒａｓｔ Ａｇｅｎ
ｔ Ｉｍａｇｉｎｇ」（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｉｍａ
ｇｉｎｇ、Ｖｏｌ．１８、７７〜１０５頁、１９９６）
に開示されている。
【００１４】Ｔａｋｅｕｃｈｉは「Ｃｏｄｅｄ Ｅｘｃ
ｉｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｉｍａｇ
ｉｎｇ」（１９９７ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ
ｓＳｙｍｐ．、１４３３〜１４３６頁）において、この
位相シフトの考え方をコントラスト生成の第２高調波信
号の符号化励起にまで拡張した。
【００１５】本明細書で上述したタイプの医用超音波イ
メージング・システムでは、ＨＦＲ及びＨＮＲを最適化
させることが望ましい。具体的に述べると、高調波イメ
ージングにおいてＨＦＲ及びＨＮＲを大幅に増大させる
ためのシステム及び方法が必要である。
【００１６】
【発明の概要】本発明の好ましい実施の一形態では、符
号化励起を用いて組織生成高調波イメージングを動作さ
せて、符号化された長いパルス・シーケンスを送信し且
つ受信したビーム加算データを復号することによって、
組織生成高調波信号のＨＦＲ及びＨＮＲを向上させる。
【００１７】送信するパルス・シーケンスの振幅は組織
の非線形性により高調波信号が発生するようにかなり大
きく設定する。高調波信号は（基本波信号と共に）受信
され、ビーム形成され、分離及び復号されて、画像を形
成するために使用される。
【００１８】本発明の好ましい実施の一形態では、第Ｎ
次高調波信号を得るための送信波形は、１つの符号シー
ケンスに２つの符号シンボルが使用した２相符号化（＋
１，−１）を受ける。この際、送信波形のうち第２の符
号シンボルにより符号化された各符号化部分（すなわ
ち、チップ）は、第１の符号シンボルにより符号化され
たチップに対して１８０度／Ｎだけ位相シフトさせる。
この位相シフトは、第２の符号シンボルにより符号化さ
れた送信シーケンスのチップを第１の符号シンボルによ
り符号化されたチップに対して、中心周波数において１
／２Ｎの分数周期だけ時間シフトさせることにより実現
される。第２高調波信号（Ｎ＝２）の場合には、符号化
される送信シーケンスのこの２つのチップの位相を９０
度離隔させる。この離隔は第２のチップを送信シーケン
ス・メモリ内において４分の１周期だけ循環式にシフト
させることにより実現される。［本明細書で使用する場
合、「循環式にシフト(circularly shifting) 」という
用語は、シフトさせるチップの前端で脱落させた時間サ
ンプルを、シフトさせるそのチップの後端に追加するこ
とを意味する。］。受信中に、第２高調波信号は基本波
周波数の２倍の周波数を中心とする帯域通過フィルタに
より分離し、さらに復号により強調処理する。帯域通過
フィルタ処理及び復号処理の機能は１つのフィルタに統
合させることが好ましい。
【００１９】第２高調波信号のみが復号用フィルタと適
正にマッチングするのに対し、基本波（及びその他の高
調波）は適正に符号化されず且つ復号によるゲインが得
られないため、ＨＦＲの増大が実現される。この技法を
用いると、第２高調波信号のＨＦＲとＨＮＲの双方が、
単一送信符号（例えば、Ｂａｒｋｅｒ符号）では１０lo
g（ｎ）ｄＢ（ここで、ｎはチップの数）だけ増大し、
２送信符号（例えば、Ｇｏｌａｙ符号）では１０ log
（２ｎ）だけ増大する。追加のＨＦＲゲインによって、
より広帯域の信号を用いて分解能を改善することができ
る。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明を取り入れることができる
超音波イメージング・システムの１つを図１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ジュー
サ素子１２を有するトランスジューサ・アレイ１０を備
えている。各トランスジューサ素子１２は、送信装置１
４が発生させたパルス波形により付勢されたときに超音
波エネルギのバーストを発生させる。検査中の物体から
トランスジューサ・アレイ１０へ反射された超音波エネ
ルギは各受信トランスジューサ素子１２によって電気信
号に変換され、１組の送受信切換え（Ｔ／Ｒ）スイッチ
１８を介して受信装置１６へ別々に印加される。Ｔ／Ｒ
スイッチ１８は典型的には、送信用電子回路が発生させ
る高電圧から受信用電子回路を保護するダイオードであ
る。送信信号によりこれらのダイオードをオフにする、
すなわち受信器への信号を制限する。送信装置１４及び
受信装置１６は、オペレータ・インタフェース（図示せ
ず）を介したオペレータからの命令に応答する主制御装
置（またはホストコンピュータ）２０の制御の下で動作
する。送信装置１４を一時的にオンにゲート制御して各
トランスジューサ素子１２を付勢した後に、各トランス
ジューサ素子１２が発生させたエコー信号を受信装置１
６に印加して一連のエコー信号を取得することにより、
完全な１回の走査（スキャン）が実行される。あるチャ
ンネルは、別のチャンネルが未だ送信を行っている間に
受信を開始することがある。受信装置１６は各トランス
ジューサ素子からの別々のエコー信号を合成して単一の
エコー信号を作成し、この単一のエコー信号を使用して
表示サブシステム２２のビデオ・モニタ上の画像内に一
本の走査線を作成する。
【００２１】主制御装置２０の指令の下に、送信装置１
４は、超音波エネルギが方向付けされ焦点合わせされた
ビームとして送出されるようにトランスジューサ・アレ
イ１０を駆動する。これを達成するためには、送信ビー
ム形成器２６により、多数のパルス発生器２４にそれぞ
れの時間遅延が与えられる。主制御装置２０により音波
パルスを送信する条件が決定される。この情報により、
送信ビーム形成器２６は、パルス発生器２４が発生すべ
き各送信パルスに対するタイミング及び振幅を決定す
る。各送信パルスの振幅はアポダイゼーション(apodiza
tion) 発生器（図示せず）により作成する。パルス発生
器２４は、次いで、Ｔ／Ｒスイッチ１８を介してトラン
スジューサ・アレイ１０の各素子１２に送信パルスを送
る。Ｔ／Ｒスイッチ１８はトランスジューサ・アレイに
生じる恐れのある高電圧から時間利得制御（ＴＧＣ）増
幅器２８を保護している。送信焦点合わせ時間遅延及び
アポダイゼーション重みを従来の方式により適切に調節
することによって、超音波ビームを方向付けし、焦点合
わせして、送信ビームを形成することができる。
【００２２】超音波エネルギの各バーストにより発生す
るエコー信号は、各送信ビームに沿った相次ぐ距離に位
置する物体から反射される。このエコー信号は各トラン
スジューサ素子１２によって別々に検知され、特定の時
点におけるエコー信号の大きさのサンプル値により特定
の距離において生じる反射の量が表される。反射点と各
トランスジューサ素子１２との間の伝搬経路の差によ
り、エコー信号は同時に検出されず、またこれらの大き
さは等しくない。受信装置１６は、各受信チャンネル内
のそれぞれのＴＧＣ増幅器２８によってエコー信号を別
々に増幅する。時間遅延制御は、深度の関数としてゲイ
ンを増加または減少させて実行される。ＴＧＣ増幅器に
より提供される増幅量は、ＴＧＣ駆動回路（図示せず）
により制御されており、このＴＧＣ駆動回路はホストコ
ンピュータ及びポテンショメータ（図示せず）の手動操
作により設定される。アナログのエコー信号は、次い
で、受信ビーム形成器３０に送られる。
【００２３】主制御装置２０の指令の下に、受信ビーム
形成器３０は送信ビームの方向を追跡し、各ビームに沿
った相次ぐ距離においてエコー信号をサンプリングす
る。受信ビーム形成器３０は、増幅された各エコー信号
に適正な時間遅延及び受信アポダイゼーション重みを与
え、これらの信号を加算して１つの超音波ビームに沿っ
た特定の距離に位置する点から反射された全超音波エネ
ルギを正確に示す１つの加算されたエコー信号を作成す
る。受信焦点合わせ時間遅延は、専用ハードウェアを使
用してリアルタイムで計算されるか、あるいはルックア
ップ・テーブルから読み出される。受信チャンネルはま
た、受信したパルスをフィルタ処理するための回路を有
している。次いで、このフィルタ処理され時間遅延させ
た受信信号は加算される。
【００２４】図１に示すシステムでは、ビーム形成器の
出力信号の周波数を復調器３１によりベースバンドにシ
フトさせている。これを実現する方法の１つは、入力信
号に複素正弦
【００２５】
【外１】
【００２６】（ここで、ｆd は信号のスペクトルをベー
スバンドに移すのに必要な周波数シフトである）を乗算
するものである。復調された信号は、信号処理装置３２
に供給され、信号処理装置３２は復調信号を表示データ
に変換する。Ｂモード（グレースケール）の場合には、
表示データは、エッジ強調や対数圧縮などの何らかの追
加的な処理を受けた信号の包絡線を含む。
【００２７】一般に、表示データは、ビデオ表示のため
に走査変換器３４によりＸ−Ｙフォーマットに変換され
る。走査変換されたフレームは表示サブシステム２２内
に統合されているビデオ・プロセッサ（図示せず）に渡
される。このビデオ・プロセッサはビデオ・データを表
示のためにマッピングし、このマッピングした画像フレ
ームを表示サブシステムに送る。
【００２８】表示サブシステム２２のビデオ・モニタ
（図示せず）により表示される画像は、その各々がディ
スプレイのそれぞれのピクセルの強度すなわち輝度を表
しているデータからなる画像フレームにより作成されて
いる。画像フレームは、例えば、強度データの各々がピ
クセル輝度を表す１つの８ビット２進数であるような、
２５６×２５６のデータ配列から構成されることがあ
る。ビデオ・モニタ上での各ピクセルの輝度は、そのデ
ータ配列内の対応する素子の値をよく知られる方式で読
み取ることにより連続的に更新させる。各ピクセルは、
探査用超音波パルスに応答したそれぞれのサンプル・ボ
リュームの後方散乱断面積の関数である強度値を有して
いる。
【００２９】図２は、高調波画像の表示のために単一送
信の符号化励起を利用している本発明の好ましい実施の
一形態を表したものである。このシステムでは、送信開
口内の各トランスジューサ素子は符号化基本シーケンス
を用いてパルス駆動される。このシーケンス内の各パル
スを通常、チップ(chip)と呼んでいる。符号化基本シー
ケンスは、基本シーケンス（＋１と−１の要素からなる
シーケンスにより構成される）をオーバーサンプル符号
シーケンス（各桁が２つの符号シンボル（＋１と−１）
のうちのいずれかであるようなｎ桁符号により構成され
る）とコンボリューションすることにより形成する。具
体的に述べると、ｎ桁の符号シーケンスを用いて基本シ
ーケンスを位相符号化して、ｎチップの符号化基本シー
ケンスを生成させ、これを送信シーケンス・メモリ３６
内に格納する。単一送信符号（例えば、Ｂａｒｋｅｒ符
号）を利用する場合には、送信シーケンス・メモリ３６
には、各送信焦点ゾーン毎に１つの符号化基本シーケン
スが格納される。２送信符号（例えば、Ｇｏｌａｙ符
号）を利用する場合には、送信シーケンス・メモリ３６
には、各送信焦点ゾーン毎に２つの符号化基本シーケン
スが格納される。
【００３０】本発明の好ましい実施形態に従った高調波
イメージングで使用される例示的な符号化基本シーケン
スの作成について、図３、４及び６に示す。比較のた
め、図５に、従来のイメージングで使用される基本波信
号成分に対する対応する符号化基本シーケンスを示す。
この場合では、符号シーケンスは直接送信するのではな
く、（典型的には、４０ＭＨｚ、すなわちｄｔ＝０．０
２５μｓｅｃの時間サンプルで）オーバーサンプリング
し、次いでオーバーサンプル符号シーケンス（図４に示
す）を基本シーケンス（図３に示す）とコンボリューシ
ョンして、符号化基本シーケンスを形成することにより
送信される。符号シーケンスのうちの第２の符号シンボ
ルにより符号化される基本シーケンスの開始点を、図５
及び６では文字「Ａ」で表している。符号化基本シーケ
ンスは、基本シーケンスを適正に選択するとそのスペク
トルがトランスジューサの通過帯域とよくマッチングす
るため、さらに効率よく送信することができる。
【００３１】Ｂａｒｋｅｒ符号やＧｏｌａｙ符号などの
従来の２相符号は、＋１と−１などの反転位相の２つの
シンボルを有している。しかし、図４に示す符号シーケ
ンスの符号シンボルを用いて第Ｎ次高調波信号を得るた
めに送信波形を符号化するためには、第２の符号シンボ
ル（すなわち、−１）により符号化される送信波形のチ
ップを、第１の符号シンボル（すなわち、１）により符
号化されるチップに対して１８０度／Ｎだけ位相シフト
させる必要がある。その理由は、送信された信号が位相
項ｅｘｐ［ｊθ］をもつ場合、受信する第Ｎ次高調波信
号は位相項ｅｘｐ［ｊＮθ］を有するからである。具体
的に述べると、第２の（Ｎ＝２）高調波信号が得られる
ように送信波形を符号化するためには、２つの符号シン
ボル（＋１及び−１）に対応するそれぞれのチップを互
いに９０度離隔させて、それぞれの第２高調波受信信号
を互いに１８０度離隔させる必要がある。受信時には、
基本波中心周波数の２倍の周波数の帯域通過フィルタに
より第２高調波信号を分離させた後、復号を行う。
【００３２】符号化基本シーケンス内での第２の符号要
素に対応する位相シフトは、この対応するチップを、時
間的にＴ＝１／（２Ｎｆ0 ）μｓｅｃ（ここで、Ｎは高
調波の次数であり、またｆ0 はＭＨｚ単位の基本波の
（すなわち、送信の）中心周波数である）だけ循環式に
シフトさせることにより実現される。例えば、Ｎ＝２
（第２高調波）であり且つｆ0 ＝３．３３ＭＨｚである
場合には、その時間シフトはＴ＝０．０７５μｓｅｃと
なり、Ｔ／ｄｔ＝３で時間サンプル３つ分に対応する。
次いで、９０度位相シフトに対応する符号化基本シーケ
ンスのチップを時間サンプル３つ分だけ時間的に循環式
にシフトさせる。図６では、３つ分シフトさせた時間サ
ンプルの先頭を網掛けで示している。これを実現させる
には、第２の符号化基本シーケンス（すなわち、チッ
プ）を送信シーケンス・メモリ内で４分の１周期だけ循
環式にシフトさせることによる。
【００３３】図２のシステムでは、送信シーケンス・メ
モリ３６から読み出された符号化基本シーケンスのそれ
ぞれにより、それぞれの送信発射の際での多数のパルス
発生器２４に対する付勢を制御している。所与の焦点位
置に対する符号化基本シーケンスは、組織内の非線形伝
搬により高調波信号が発生するような十分な振幅で送信
される。パルス発生器２４は、発生した超音波エネルギ
が各送信発射毎に１つのビームに集束するようにトラン
スジューサ・アレイ１０の素子１２を駆動させる。これ
を達成させるためには、パルス発生器で発生させたそれ
ぞれのパルス波形に、ルックアップ・テーブル３８から
得た送信焦点合わせ時間遅延を付与する。送信焦点合わ
せ時間遅延を従来の方式により適正に調整することによ
り、その超音波ビームを多数の送信焦点位置に集束させ
て、画像平面内で１つのスキャンを得ることができる。
【００３４】各送信毎に、トランスジューサ素子１２か
らのエコー信号が受信ビーム形成器のそれぞれの受信チ
ャンネル４０に供給される。各受信チャンネルは、ＴＧ
Ｃ増幅器及びアナログ対ディジタル変換器（図２では図
示せず）を有している。主制御装置２０（図１に示す）
の指令の下に、受信ビーム形成器は送信ビームの方向を
追跡する。受信ビーム形成器のメモリ４２は、受信エコ
ー信号に対して適正な受信焦点合わせ時間遅延を付与
し、その後にこれらのエコー信号を合算して特定の送信
焦点位置から反射される全超音波エネルギを正確に表し
ているエコー信号を提供する。この時間遅延された受信
信号は、各送信発射毎に受信ビーム加算器４４内で合算
される。
【００３５】単一送信の符号化励起では、送信発射に続
いて得られるこのビーム加算された受信信号は、ビーム
加算された受信信号と受信符号とを相関させる複合フィ
ルタ４６に供給される。この複合フィルタ４６には、第
Ｎ次高調波信号を分離させるためＮｆ0を中心とする帯
域通過フィルタが組み込まれている。複合フィルタ４６
は、帯域通過フィルタ処理と復号・フィルタ処理の双方
を行う有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを含むこ
とが好ましい。適切なフィルタ係数がフィルタ係数メモ
リ４８内に格納されており、これを適当な時点で複合フ
ィルタ４６に供給する。別々のフィルタ（すなわち、帯
域通過ＦＩＲフィルタと復号用ＦＩＲフィルタ）は、１
つの複合ＦＩＲフィルタで代用することができることを
理解されたい。帯域通過ＦＩＲフィルタは高調波信号成
分を通過させるように設計されたフィルタ係数ｂ（ｍ）
（ここで、ｍ＝０，１，２，．．．，（Ｍ−ｌ））を有
し、一方復号用ＦＩＲフィルタは送信符号の関数である
フィルタ係数ａ（ｋ）（ここで、ｋ＝０，１，
２，．．．，（Ｋ−ｌ））を有することになる。機能上
等価な複合ＦＩＲフィルタのフィルタ係数ｃ（ｉ）（こ
こで、ｉ＝０，１，２，．．．，（ＭＫ−１））は、フ
ィルタ係数ａ（ｋ）とフィルタ係数ｂ（ｍ）を次式に従
ってコンボリューションすることにより算出される。
【００３６】
【式１】
【００３７】帯域通過処理及び復号処理した受信信号
は、復調器３１により復調され信号処理装置３２（図１
参照）に加えられる。Ｂモードでは、その信号処理とし
て、包絡線検波、エッジ強調、対数圧縮などがある。信
号処理及び走査変換を行った後、表示サブシステムのビ
デオ・モニタ上に走査線が表示される。この手順は、各
送信焦点位置毎（ビーム角の各々に対して送信焦点位置
が１つの場合）あるいは各ベクトル毎（ビーム角の各々
に対して送信焦点位置が複数ある場合）に、それぞれ１
本の走査線が表示されるようにして反復される。これに
より所望の次数をもつ高調波画像が形成される。
【００３８】２相式単一送信符号（例えば、Ｂａｒｋｅ
ｒ符号）では、特別設計の符号シーケンスにより長さが
Ｐの送信バースト（基本シーケンス）を変調する。ｎ個
のチップからなる符号化基本シーケンスではｎ×Ｐの全
長を有する。ビーム形成器の出力信号は、帯域通過／復
号複合フィルタ４６（図２参照）を通過させることによ
り時間圧縮させる。符号化波形のうちの幾つかはマッチ
ングしたフィルタ処理により、すなわち、ｎチップ送信
符号をコピーしたものに等しい１組の復号ＦＩＲフィル
タ係数ａ（ｋ）を使用することにより、最適に圧縮され
る。しかし、ｎ個を超えるフィルタ係数を有するＦＩＲ
フィルタ、または元のｎチップ送信符号と異なる係数を
有するＦＩＲフィルタを用いてミスマッチングさせたフ
ィルタ処理をすることにより、さらに望ましい圧縮効果
が得られることもある。複合フィルタ４６の出力信号
は、その長さが元の送信バーストの長さＰに等しいか長
さＰに近いが、その振幅はｎ倍大きいような、圧縮パル
ス高調波信号である。
【００３９】一例として、図７は、Ｂａｒｋｅｒ符号系
統による５チップの符号シーケンスである。Ｂａｒｋｅ
ｒ符号は、ｎ＝１３までの様々な長さをもつ２相（すな
わち、２進の）符号シーケンスである。５ビットのＢａ
ｒｋｅｒ符号［１，１，１，−１，１］をマッチングし
たＦＩＲフィルタ（すなわち、送信符号の各桁と同一の
フィルタ係数を有するフィルタ）により復号する場合に
は、図７に示すように、圧縮比ｎ＝５が得られる（この
値は、ＳＮＲゲインの７ｄＢに相当する）。しかし、図
７から分かるように、復号器のフィルタ出力信号の主パ
ルスは振幅がより小さいパルスにより取り囲まれてい
る。これらの振幅がより小さいパルスは、メインローブ
と比較して振幅が１／ｎの大きさであるアキシャルすな
わち距離方向のサイドローブに対応する。
【００４０】別々の帯域通過フィルタと復号用フィルタ
とを使用する場合には、復号または自己相関は復号用フ
ィルタにより受信時に達成される。適正な復号用フィル
タは、送信符号、復調周波数（復号を復調の後に行う場
合）、並びに受信時に実施するダウン・サンプリングの
量に基づいて設計される。
【００４１】すべての２相符号のうちで、Ｂａｒｋｅｒ
符号は、マッチングしたフィルタにより復号したときに
有するサイドローブが可能な最小値となる特性があると
してよく知られている。しかし、任意の単一送信符号で
は、サイドローブはミスマッチングさせたフィルタ処理
を介することにより、信号ゲインの低下及び／またはメ
インローブの幅の増大（距離分解能の低下）を犠牲して
抑制できることが多い。一般に、長さがより長いミスマ
ッチングさせたＦＩＲフィルタを使用すれば、それだけ
より大きなサイドローブ抑制を達成できる。
【００４２】２送信符号（例えば、Ｇｏｌａｙ符号）で
は、各送信焦点ゾーン毎に２つの符号化基本シーケンス
が存在する。所与の焦点位置に対する符号化基本シーケ
ンスは、組織内での非線形伝搬により高調波信号が発生
するように十分な振幅で送信され、受信した波形はビー
ム形成され、復号され、さらに高調波画像を形成するた
めに使用される。２送信符号の場合には、復号用フィル
タはＦＩＲフィルタとベクトル加算器とを備えている。
ＦＩＲフィルタの出力信号は、所与の焦点位置毎に２回
の送信にわたって蓄積されて、復号のステップが完了す
る。図８は、所望の高調波信号成分を帯域通過させ、次
いで各受信符号とそれぞれの送信符号とを相関させる機
能を実行するＦＩＲフィルタ５０である。この用途の場
合、「復号器(decoder) 」という用語は、高調波信号成
分を通過させるように受信ベクトルをフィルタ処理し、
さらに受信ベクトルを復号する機能を実行するためのハ
ードウェア及び／またはソフトウェアを意味している。
図８にその一部を示す実施形態では、ＦＩＲフィルタ５
０及びベクトル加算器５２により１つの復号器が形成さ
れている。（これに対して、図２に示す実施形態では、
複合フィルタ４６が復号器を形成している。）第１の符
号化送信に続く受信の際に、複合ＦＩＲフィルタ５０
は、高調波帯域通過フィルタに対するフィルタ係数を第
１の送信符号とマッチングした復号用フィルタに対する
フィルタ係数とコンボリューションさせることにより決
定した第１組のフィルタ係数に従って、第１のビーム加
算された受信ベクトルをフィルタ処理する。複合フィル
タ５０により供給される、第１のフィルタ処理後の受信
ベクトルは、ベクトル加算器５２のバッファメモリ内に
格納される。第２の符号化送信に続く受信の際では、複
合ＦＩＲフィルタ５０は、高調波帯域通過フィルタに対
するフィルタ係数を第２の送信符号とマッチングした復
号用フィルタに対するフィルタ係数とコンボリューショ
ンさせることにより決定した第２組のフィルタ係数に従
って、第２のビーム加算された受信ベクトルをフィルタ
処理する。第２のフィルタ処理後の受信ベクトルはベク
トル加算器５２に供給され、ベクトル加算器５２内にお
いて、バッファメモリに格納されている第１のフィルタ
処理後の受信ベクトルと合算される。次いで、この合算
したフィルタ処理後の（すなわち、帯域通過させ復号さ
せた）受信ベクトルはさらに画像表示させるための処理
を受ける。
【００４３】２送信式の符号化励起では、ある所望の送
信焦点位置に集束させた第１の送信発射の際には第１の
符号化シーケンスに従い、また同じ送信焦点位置に集束
させた第２の送信発射の際には第２の符号化シーケンス
に従って、そのトランスジューサ素子をパルス駆動す
る。第１及び第２の符号化シーケンスは、それぞれ第１
及び第２の符号シーケンス（例えば、Ｇｏｌａｙ符号の
対）を基本シーケンスとコンボリューションさせること
により、すなわち、基本シーケンスをこれらの符号シー
ケンスを用いて位相符号化することによって生成させ
る。好ましい実施の一形態によれば、その第１及び第２
の送信符号は相補的Ｇｏｌａｙ符号（例えば、Ｇｏｌａ
ｙ符号対、［１，１］と［１，−１］）であり、またそ
のパルス発生器２４（図２参照）はバイポーラ型であ
る。好ましい実施の一形態によれば、符号シンボル、−
１、により符号化した、Ｇｏｌａｙ符号化基本シーケン
スの各チップは、符号シンボル、１、により符号化され
たチップと比較して１／２Ｎの分数周期だけ循環式に時
間シフトされている。
【００４４】各発射の際に、パルス発生器２４は、送信
シーケンス・メモリ３６または特殊なハードウェアから
提供されるＧｏｌａｙ符号化基本シーケンスにより励起
される。送信シーケンス・メモリ３６からのＧｏｌａｙ
符号化基本シーケンス及びルックアップ・テーブル３８
からの送信焦点遅延に応答して、パルス発生器はＧｏｌ
ａｙ符号化されたパルス・シーケンスを、送信開口を形
成しているそれぞれのトランスジューサ素子１２に加え
る。各Ｇｏｌａｙ符号化基本シーケンスの＋１及び−１
のシンボルは、パルス発生器２４により０度及び９０度
の位相をもつパルスに変換される。
【００４５】各発射に対して、帯域通過フィルタ処理を
第２高調波周波数において実施し、送信の際に利用した
Ｇｏｌａｙ符号化基本シーケンスに対応するオーバーサ
ンプルＧｏｌａｙシーケンスを利用して復号・フィルタ
処理を実施する。時間反転のオーバーサンプルＧｏｌａ
ｙシーケンス、ｙ（−ｋ）、をフィルタ係数メモリ４８
内に格納し、適当な時点でＦＩＲフィルタ５０（図８参
照）に提供する。フィルタ５０により受信信号ｘ（ｋ）
をオーバーサンプルＧｏｌａｙシーケンスｙ（ｋ）と相
関させる。
【００４６】
【式２】
【００４７】上式において、＊はコンボリューション
（畳み込み）を表しており、上部のバーは共役関係（ｘ
及びｙが複素数の場合）を示している。相関の結果はベ
クトル加算器５２（図８参照）で加算されて、復号され
た信号を形成し、これらの信号は次いで復調器３１に加
えられる。
【００４８】図８に示す構造を組み込んだイメージング
・システムは、さらに、ＲＦエコー信号をベースバンド
に復調させ、且つビーム加算の前または後にダウン・サ
ンプリングを行うことにより動作させることもできる。
この場合には、相関のために格納してあるオーバーサン
プルＧｏｌａｙシーケンスもベースバンドに復調させて
ダウン・サンプリングをする。
【００４９】複合ＦＩＲフィルタは、図２に示すような
ビーム形成器の出力の位置、あるいは復調器の出力の位
置に置かれたソフトウェアまたはハードウェアにより実
現できる。後者の位置の場合には、その複合ＦＩＲフィ
ルタ係数は復調後の信号にマッチングさせるか、あるい
はミスマッチングにさせるかのいずれかにする必要があ
る。復調器により離散周波数ｆd ＝ｋ／２ｔb だけシフ
ト（ここで、ｋは任意の正の整数であり、ｔb は符号化
基本シーケンスの持続時間である）させる状況では、そ
の複素正弦値は実数で、Ｉ成分及びＱ成分の双方の複合
フィルタに対して同じ組のフィルタ係数が適用されるこ
とになり、このため実数フィルタが形成されることにな
る。ｆd ≠ｋ／２ｔb であるような状況では、Ｉ用及び
Ｑ用の複合フィルタは異なる組のフィルタ係数を受け取
り、このため複素フィルタを形成することになる。後者
の状況では、そのフィルタ係数は、復調後のそれぞれの
信号成分に対してマッチングさせるか、あるいはミスマ
ッチングにさせるかのいずれかとなる。
【００５０】本発明の一定の好ましい特徴についてのみ
図示し説明してきたが、当業者により多くの修正や変更
がなされるであろう。したがって、添付の特許請求の範
囲は、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正及
び変更のすべてを包含させるように意図したものである
ことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の超音波イメージング・システムのブロッ
ク図である。
【図２】本発明の好ましい実施の一形態による超音波イ
メージング・システムのブロック図である。
【図３】１周期の基本シーケンスのパルス波形図であ
る。
【図４】オーバーサンプル符号シーケンスのパルス波形
図である。
【図５】基本波イメージング用の符号化基本シーケンス
のパルス波形図である。
【図６】本発明の好ましい実施の一形態による、高調波
イメージング用の符号化基本シーケンスのパルス波形図
である。
【図７】好ましい別の実施形態による、５ビット式２相
符号シーケンスと復号用フィルタのマッチングさせたフ
ィルタ係数とのコンボリューションにより得られる圧縮
パルスの略図である。
【図８】２送信符号（例えば、Ｇｏｌａｙ符号）を使用
する好ましい実施の一形態によるフィルタのブロック図
である。
【符号の説明】
１０ トランスジューサ・アレイ １２ トランスジューサ素子 １４ 送信装置 １６ 受信装置 １８ 送受信切換えスイッチ ２０ 主制御装置 ２２ 表示サブシステム ２４ パルス発生器 ２６ 送信ビーム形成器 ２８ 時間利得制御（ＴＧＣ）増幅器 ３０ 受信ビーム形成器 ３１ 復調器 ３２ 信号処理装置 ３４ 走査変換器 ３６ 送信シーケンス・メモリ ３８ ルックアップ・テーブル ４０ 受信チャンネル ４２ 受信ビーム形成器のメモリ ４４ 受信ビーム加算器 ４６ 複合フィルタ ４８ フィルタ係数メモリ ５０ ＦＩＲフィルタ ５２ ベクトル加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｔ 1/00 ２９０ Ｇ０１Ｓ 7/52 Ｊ Ｇ０１Ｓ 7/52 Ｈ０４Ｎ 5/31 15/89 (72)発明者 アン・リンゼイ・ホール アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ニュ ー・ベルリン、ウエスト・トップ−オー− ヒル・ドライブ、16015番 (72)発明者 カイ・エリク・トメニアス アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、バン・ブランケン・ロー ド、74番

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波動エネルギのビームを送信するための
    システムであって、 多数のトランスジューサ素子（１２）を含むトランスジ
    ューサ・アレイ（１０）と、 前記トランスジューサ・アレイのそれぞれのトランスジ
    ューサ素子に結合された多数のパルス発生器（２４）
    と、 前記パルス発生器の各々を、それぞれの送信焦点遅延を
    持たせて且つ送信発射の際に符号化基本シーケンスによ
    り付勢するようにプログラムされている送信ビーム形成
    器（２６）であって、前記符号化基本シーケンスは、周
    期を有している基本シーケンスを符号シーケンスの第１
    及び第２の符号シンボルのそれぞれとコンボリューショ
    ンすることにより形成される第１及び第２のチップを含
    んでおり、前記第２のチップは前記第１のチップに対し
    て１／２Ｎの分数周期（ここで、Ｎは１より大きい正の
    整数）だけシフトしている、送信ビーム形成器（２６）
    と、を備えるシステム。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２のトランスジューサ素
    子が圧電トランスジューサ素子を含む、請求項１に記載
    のシステム。
  3. 【請求項３】 前記符号シーケンスがＢａｒｋｅｒ符号
    を含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】 前記送信ビーム形成器が前記符号化基本
    シーケンスによりプログラムされる送信シーケンス・メ
    モリ（３６）を備えており、前記第２のチップが前記１
    ／２Ｎの分数周期だけ循環的にシフトさせた時間サンプ
    ルを含む、請求項１に記載のシステム。
  5. 【請求項５】 そのトランスジューサ素子が送信開口を
    形成しているトランスジューサ・アレイを動作させて波
    動エネルギのビームを送信する方法であって、 送信発射の際に符号化励起波形により前記トランスジュ
    ーサ素子の各々を駆動するステップを含んでおり、 前記符号化励起波形は符号化基本シーケンスに従って符
    号化されており、前記符号化基本シーケンスは、周期を
    有している基本シーケンスを符号シーケンスの第１及び
    第２の符号シンボルのそれぞれとコンボリューションす
    ることにより形成される第１及び第２のチップを含んで
    おり、前記第２のチップは前記第１のチップに対して１
    ／２Ｎの分数周期（ここで、Ｎは１より大きい正の整
    数）だけシフトしている、方法。
  6. 【請求項６】 前記符号シーケンスがＢａｒｋｅｒ符号
    を含む、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 電気的付勢に応答して波動エネルギを送
    信し且つ反射された波動エネルギを電気信号に変換する
    ための多数のトランスジューサ素子（１２）を含むトラ
    ンスジューサ・アレイ（１０）と、 前記トランスジューサ・アレイに結合されていると共
    に、選択したトランスジューサ素子を付勢して、基本波
    周波数ｆ0 を有する集束波動エネルギを送信するための
    送信開口を形成するようにプログラムされている送信装
    置（１４）であって、前記集束波動エネルギは送信発射
    の際に符号化基本シーケンスにより符号化されており、
    前記符号化基本シーケンスは、周期を有している基本シ
    ーケンスを符号シーケンスの第１及び第２の符号シンボ
    ルのそれぞれとコンボリューションすることにより形成
    される第１及び第２のチップを含んでおり、前記第２の
    チップは前記第１のチップに対して１／２Ｎの分数周期
    （ここで、Ｎは１より大きい正の整数）だけシフトして
    いる、送信装置（１４）と、 前記送信発射の後に受信開口を形成するように選択した
    トランスジューサ素子から提供される電気信号により受
    信ベクトルを形成するようにプログラムされている受信
    装置（１６）と、 前記受信ベクトルを前記符号化基本シーケンスの関数と
    してフィルタ処理するようにプログラムされていて、実
    質的に高調波周波数Ｎｆ0 を中心とする通過帯域を有す
    る複合フィルタ（４６）と、 前記フィルタ処理後の受信ベクトルの関数である画像部
    分を有する画像を表示するためのサブシステム（２２、
    ３２、３４）と、を備えるイメージング・システム。
  8. 【請求項８】 前記符号シーケンスがＢａｒｋｅｒ符号
    を含む、請求項７に記載のシステム。
  9. 【請求項９】 前記複合フィルタがＦＩＲフィルタを含
    む、請求項７に記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記サブシステムが、 前記フィルタ処理後の受信ベクトルから画像信号を形成
    するようにプログラムされている処理サブシステム（３
    ２）と、 前記画像部分が前記画像信号の関数であるような前記画
    像を表示するようにプログラムされている表示サブシス
    テム（２２、３４）と、を含んでいる、請求項７に記載
    のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記トランスジューサ素子が、電気的
    付勢に応答して超音波を送信し且つ反射された超音波を
    電気信号に変換するための圧電素子を含む、請求項７に
    記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 電気的付勢に応答して波動エネルギを
    送信し且つ反射された波動エネルギを電気信号に変換す
    るための多数のトランスジューサ素子（１２）を含むト
    ランスジューサ・アレイ（１０）と、 前記トランスジューサ・アレイに結合されていると共
    に、選択したトランスジューサ素子を付勢して、基本波
    周波数ｆ0 を有する集束波動エネルギを送信するための
    送信開口をするようにプログラムされている送信装置
    （１４）であって、前記集束波動エネルギは送信発射の
    際に符号化基本シーケンスにより符号化されており、前
    記符号化基本シーケンスは、周期を有している基本シー
    ケンスを符号シーケンスの第１及び第２の符号シンボル
    のそれぞれとコンボリューションすることにより形成さ
    れる第１及び第２のチップを含んでおり、前記第２のチ
    ップは前記第１のチップに対して１／２Ｎの分数周期
    （ここで、Ｎは１より大きい正の整数）だけシフトして
    いる、送信装置（１４）と、 前記送信発射の後に受信開口を形成するように選択した
    トランスジューサ素子から提供される電気信号により受
    信ベクトルを形成するようにプログラムされている受信
    装置（１６）と、 前記受信ベクトルに対して、実質的にＮｆ0 に等しい中
    心周波数を有する高調波信号成分を復号する手段（４
    ６、４８）と、 前記受信ベクトルの前記復号後の高調波信号成分の関数
    である一部分を有する画像を表示するサブシステム（２
    ２、３２、３４）と、を備えるイメージング・システ
    ム。
  13. 【請求項１３】 電気的付勢に応答して波動エネルギを
    送信し且つ反射された波動エネルギを電気信号に変換す
    るための多数のトランスジューサ素子（１２）を含むト
    ランスジューサ・アレイ（１０）と、 画像信号の関数である画像部分を有する画像を表示する
    ための表示サブシステム（２２）と、 コンピュータ（１４、１６、２０、３２、３４）と、を
    備えるイメージング・システムであって、該コンピュー
    タが、 （ａ）前記複数のトランスジューサ素子を付勢して、基
    本波周波数ｆ0 を有し且つ送信発射の際に符号化基本シ
    ーケンスにより符号化された集束波動エネルギを送信す
    るステップであって、前記符号化基本シーケンスは、周
    期を有している基本シーケンスを符号シーケンスの第１
    及び第２の符号シンボルのそれぞれとコンボリューショ
    ンすることにより形成される第１及び第２のチップを含
    んでおり、前記第２のチップは前記第１のチップに対し
    て１／２Ｎの分数周期（ここで、Ｎは１より大きい正の
    整数）だけシフトしている、ステップと、 （ｂ）前記送信発射の後に受信開口を形成するように選
    択したトランスジューサ素子から提供される電気信号に
    より受信ベクトルを形成するステップと、 （ｃ）前記受信ベクトルのうちの、実質的にＮｆ0 に等
    しい中心周波数を有する高調波信号成分を復号するステ
    ップと、 （ｄ）前記受信ベクトルの前記高調波信号成分から画像
    信号を形成するステップと、 （ｅ）前記画像信号を前記表示サブシステムに送信する
    ステップと、を実行するようにプログラムされている、
    イメージング・システム。
  14. 【請求項１４】 前記符号シーケンスがＢａｒｋｅｒ符
    号を含む、請求項１３に記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記コンピュータが、前記復号のステ
    ップを実行するためのＦＩＲフィルタ（４６）と、前記
    ＦＩＲフィルタのプログラム用に１組のフィルタ係数を
    格納するためのメモリ（４８）とを備えており、前記１
    組のフィルタ係数は前記符号化基本シーケンスと前記受
    信ベクトルの前記高調波信号成分の前記中心周波数との
    関数である、請求項１３に記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 前記トランスジューサ素子が、電気的
    付勢に応答して超音波を送信し且つ反射された超音波を
    電気信号に変換するための圧電素子を含む、請求項１３
    に記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 電気的付勢に応答して波動エネルギを
    送信し且つ反射された波動エネルギを電気信号に変換す
    るための多数のトランスジューサ素子と、画像信号の関
    数である一部分を有する画像を表示するための表示サブ
    システムとを備えるイメージング・システムを動作させ
    るための方法であって、 （ａ）前記複数のトランスジューサ素子を付勢して、基
    本波周波数ｆ0 を有し且つ送信発射の際に符号化基本シ
    ーケンスにより符号化された集束波動エネルギを送信す
    るステップであって、前記符号化基本シーケンスは、周
    期を有している基本シーケンスを符号シーケンスの第１
    及び第２の符号シンボルのそれぞれとコンボリューショ
    ンすることにより形成される第１及び第２のチップを含
    んでおり、前記第２のチップは前記第１のチップに対し
    て１／２Ｎの分数周期（ここで、Ｎは１より大きい正の
    整数）だけシフトしている、ステップと、 （ｂ）前記送信発射の後に受信開口を形成するように選
    択したトランスジューサ素子から提供される電気信号に
    より受信ベクトルを形成するステップと、 （ｃ）前記受信ベクトルの、実質的にＮｆ0 に等しい中
    心周波数を有する高調波信号成分を復号するステップ
    と、 （ｄ）前記受信ベクトルの前記高調波信号成分から画像
    信号を形成するステップと、 （ｅ）前記画像信号を前記表示サブシステムに送信する
    ステップと、を含む方法。
  18. 【請求項１８】 前記符号シーケンスがＢａｒｋｅｒ符
    号を含む、請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】電気的付勢に応答して波動エネルギを送
    信し且つ反射された波動エネルギを電気信号に変換する
    ための多数のトランスジューサ素子（１２）を含むトラ
    ンスジューサ・アレイ（１０）と、 前記トランスジューサ・アレイに結合されていると共
    に、選択したトランスジューサ素子を付勢して、基本波
    周波数ｆ0 を有する集束波動エネルギを送信するための
    送信開口を形成するようにプログラムされている送信装
    置（１４）であって、前記集束波動エネルギは第１及び
    第２の送信発射のそれぞれの際に第１及び第２の符号化
    基本シーケンスにより符号化されており、前記第１及び
    第２の符号化基本シーケンスの各々は、周期を有してい
    る基本シーケンスを第１及び第２の符号シーケンスのそ
    れぞれの各符号シンボルとコンボリューションすること
    により形成される第１及び第２のチップを含んでおり、
    前記符号シンボルは第１及び第２の符号シンボルを含む
    組から得られ、前記第２の符号シンボルにより符号化さ
    れる前記チップの各々は前記第１の符号シンボルにより
    符号化されるチップに対して１／２Ｎの分数周期（ここ
    で、Ｎは１より大きい正の整数）だけシフトしている、
    送信装置（１４）と、 前記第１及び第２の送信発射のそれぞれの後に受信開口
    を形成するように選択したトランスジューサ素子から提
    供される電気信号により第１及び第２の受信ベクトルを
    形成するようにプログラムされている受信装置（１６）
    と、 前記第１及び第２の受信ベクトルを、前記第１及び第２
    の符号化基本シーケンスのそれぞれの関数としてフィル
    タ処理するようにプログラムされていて、且つ実質的に
    高調波周波数Ｎｆ0 を中心とする通過帯域を有する複合
    フィルタ（５０）と、 前記第１及び第２のフィルタ処理後の受信ベクトルを加
    算して復号後の受信ベクトルを形成する加算器（５２）
    と、 前記復号後の受信ベクトルの関数である画像部分を有す
    る画像を表示するサブシステム（２２、３２、３４）
    と、を備えるイメージング・システム。
  20. 【請求項２０】 前記第１及び第２の符号シーケンスに
    より１つのＧｏｌａｙ符号対が形成されている請求項１
    ９に記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 電気的付勢に応答して波動エネルギを
    送信し且つ反射された波動エネルギを電気信号に変換す
    るための多数のトランスジューサ素子（１２）を含むト
    ランスジューサ・アレイ（１０）と、 前記トランスジューサ・アレイに結合されていると共
    に、選択したトランスジューサ素子を付勢して、基本波
    周波数ｆ0 を有する集束波動エネルギを送信するための
    送信開口を形成するようにプログラムされている送信装
    置（１４）であって、前記集束波動エネルギは第１及び
    第２の送信発射のそれぞれの際に第１及び第２の符号化
    基本シーケンスにより符号化されており、前記第１及び
    第２の符号化基本シーケンスの各々は、周期を有してい
    る基本シーケンスを第１及び第２の符号シーケンスのそ
    れぞれの各符号シンボルとコンボリューションすること
    により形成される第１及び第２のチップを含んでおり、
    前記符号シンボルは第１及び第２の符号シンボルを含む
    組から得られ、前記第２の符号シンボルにより符号化さ
    れる前記チップの各々は前記第１の符号シンボルにより
    符号化されるチップに対して１／２Ｎの分数周期（ここ
    で、Ｎは１より大きい正の整数）だけシフトしている、
    送信装置（１４）と、 前記第１及び第２の送信発射のそれぞれの後に受信開口
    を形成するように選択したトランスジューサ素子から提
    供される電気信号により第１及び第２の受信ベクトルを
    形成するようにプログラムされている受信装置（１６）
    と、 前記第１及び第２の受信ベクトルを復号して、実質的に
    Ｎｆ0 に等しい中心周波数を有する高調波信号成分を形
    成する手段（４８、５０、５２）と、 前記高調波信号成分の関数である一部分を有する画像を
    表示するサブシステム（２２、３２、３４）と、を備え
    るイメージング・システム。
  22. 【請求項２２】 前記第１及び第２の符号シーケンスに
    より１つのＧｏｌａｙ符号対が形成されている請求項２
    １に記載のシステム。
  23. 【請求項２３】 電気的付勢に応答して波動エネルギを
    送信し且つ反射された波動エネルギを電気信号に変換す
    るための多数のトランスジューサ素子（１２）を含むト
    ランスジューサ・アレイ（１０）と、 画像信号の関数である画像部分を有する画像を表示する
    表示サブシステム（２２）と、 コンピュータ（１４、１６、２０、３２、３４）と、を
    備えるイメージング・システムであって、 前記コンピュータは、 （ａ）基本波周波数ｆ0 を有し且つ第１及び第２の送信
    発射のそれぞれの際に第１及び第２の符号化基本シーケ
    ンスにより符号化された集束波動エネルギを送信するた
    めの送信開口が形成されるように選択したトランスジュ
    ーサ素子を付勢するステップであって、前記第１及び第
    ２の符号化基本シーケンスの各々は、周期を有している
    基本シーケンスを第１及び第２の符号シーケンスのそれ
    ぞれの各符号シンボルとコンボリューションすることに
    より形成される第１及び第２のチップを含んでおり、前
    記符号シンボルは第１及び第２の符号シンボルを含む組
    から得られ、前記第２の符号シンボルにより符号化され
    る前記チップの各々は前記第１の符号シンボルにより符
    号化されるチップに対して１／２Ｎの分数周期（ここ
    で、Ｎは１より大きい正の整数）だけシフトしている、
    ステップと、 （ｂ）前記第１及び第２の送信発射のそれぞれの後に受
    信開口を形成するように選択したトランスジューサ素子
    から提供される電気信号により第１及び第２の受信ベク
    トルを形成するステップと、 （ｃ）前記第１及び第２の受信ベクトルを復号して、実
    質的にＮｆ0 に等しい中心周波数を有する高調波信号成
    分を形成するステップと、 （ｄ）前記高調波信号成分から画像信号を形成するステ
    ップと、 （ｅ）前記画像信号を前記表示サブシステムに送信する
    ステップと、を実行するようにプログラムされている、
    イメージング・システム。
  24. 【請求項２４】 前記第１及び第２の符号シーケンスに
    より１つのＧｏｌａｙ符号対が形成されている請求項２
    ３に記載のシステム。
  25. 【請求項２５】 電気的付勢に応答して波動エネルギを
    送信し且つ反射された波動エネルギを電気信号に変換す
    るための多数のトランスジューサ素子と、画像信号の関
    数である一部分を有する画像を表示するための表示サブ
    システムとを備えるイメージング・システムを動作させ
    るための方法であって、 （ａ）基本波周波数ｆ0 を有し且つ第１及び第２の送信
    発射のそれぞれの際に第１及び第２の符号化基本シーケ
    ンスにより符号化された集束波動エネルギを送信するた
    めの送信開口が形成されるように選択したトランスジュ
    ーサ素子を付勢するステップであって、前記第１及び第
    ２の符号化基本シーケンスの各々は、周期を有している
    基本シーケンスを第１及び第２の符号シーケンスのそれ
    ぞれの各符号シンボルとコンボリューションすることに
    より形成される第１及び第２のチップを含んでおり、前
    記符号シンボルは第１及び第２の符号シンボルを含む組
    から得られ、前記第２の符号シンボルにより符号化され
    る前記チップの各々は前記第１の符号シンボルにより符
    号化されるチップに対して１／２Ｎの分数周期（ここ
    で、Ｎは１より大きい正の整数）だけシフトしている、
    ステップと、 （ｂ）前記第１及び第２の送信発射のそれぞれの後に受
    信開口を形成するように選択したトランスジューサ素子
    から提供される電気信号により第１及び第２の受信ベク
    トルを形成するステップと、 （ｃ）前記第１及び第２の受信ベクトルを復号して、実
    質的にＮｆ0 に等しい中心周波数を有する高調波信号成
    分を形成するステップと、 （ｄ）前記高調波信号成分から画像信号を形成するステ
    ップと、 （ｅ）前記画像信号を前記表示サブシステムに送信する
    ステップと、を含む方法。
  26. 【請求項２６】 前記第１及び第２の符号シーケンスに
    より１つのＧｏｌａｙ符号対が形成されている請求項２
    ５に記載の方法。
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