JP2001510065A - 低減された高調波応答でパルス幅変調波形を生成するための超音波イメージング方法及び装置 - Google Patents
低減された高調波応答でパルス幅変調波形を生成するための超音波イメージング方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
基本周波数で超音波エネルギを伝送し、基本周波数の高調波で反射された超音波エネルギを受信するステップを含む高調波イメージングに関する方法の改良を提供する。伝送ステップが、第１及び第２のパルス持続時間それぞれによって特徴付けられた少なくとも第１及び第２のパルスの少なくともシーケンスを含む波形を伝送するステップを含み、第２のパルス持続時間が第１の持続時間と異なる。このアレンジメントにより、波形における高調波エネルギを低減することができる。システム（１０）は、ＴＸ／ＲＸスイッチ（１４）を介して複数のチャネルにおける高電圧伝送波形をトランスアレイ（１６）に供給するトランスビーム形成器（１２）を含む。
Description
【０００１】
本発明は、全体的に超音波イメージングシステムに関する。特に本発明は、高
調波振動数信号を使用してイメージングするための改良されたシステム及び方法
に関する。
調波振動数信号を使用してイメージングするための改良されたシステム及び方法
に関する。
【０００２】
超音波イメージングシステムは、超音波信号を生成し、伝送する。該システム
は、Ｂモード、カラーフロー及びスペクトルドップラーのような種々のイメージ
ングモードを有する。
は、Ｂモード、カラーフロー及びスペクトルドップラーのような種々のイメージ
ングモードを有する。
【０００３】 伝送された超音波信号は、選択されたモードに応じて最適の特徴の設定を有す
る。特徴は周波数及びバンド幅を含む。例えば、Ｂモードイメージングは、広い
バンド幅と高周波数を備える伝送信号を使用する。別の例として、カラーフロー
イメージングは、Ｂモードイメージングと比べて狭いバンド幅と低い周波数を備
える伝送信号を使用する。
る。特徴は周波数及びバンド幅を含む。例えば、Ｂモードイメージングは、広い
バンド幅と高周波数を備える伝送信号を使用する。別の例として、カラーフロー
イメージングは、Ｂモードイメージングと比べて狭いバンド幅と低い周波数を備
える伝送信号を使用する。
【０００４】 別のタイプのイメージングは、高調波イメージングである。高調波イメージン
グは一般的に、イメージング組織、又は、高調波振動数でコントラストエージェ
ントと関連する。 典型的には、伝送超音波信号は、トランスに適用される矩形又はシヌソイド伝
送波形に関連する正弦波のバーストである。伝送された信号は、１乃至１５ＭＨ
ｚないの中心周波数を有する。超音波信号は、体を介して伝搬する。超音波信号
は、繊維の境界のような体内の構造で反射される。いくらかの反射された信号す
なわちエコー信号は、トランスに向かって戻るように伝搬する。
グは一般的に、イメージング組織、又は、高調波振動数でコントラストエージェ
ントと関連する。 典型的には、伝送超音波信号は、トランスに適用される矩形又はシヌソイド伝
送波形に関連する正弦波のバーストである。伝送された信号は、１乃至１５ＭＨ
ｚないの中心周波数を有する。超音波信号は、体を介して伝搬する。超音波信号
は、繊維の境界のような体内の構造で反射される。いくらかの反射された信号す
なわちエコー信号は、トランスに向かって戻るように伝搬する。
【０００５】 伝送信号は体内で伝搬し、散乱するとき、伝送周波数の高調波で、更なる周波
数コンポーネントが生成される。これらの更なる周波数コンポーネントは、体内
を伝搬し、体内の構造体で反射される。更なる周波数コンポーネントに関係する
エコー信号及び伝送信号と同じ周波数を有するエコー信号は、トランスに影響を
与える。更なる周波数コンポーネントは、非線形伝搬のような非線形効果によっ
て生じる。 高調波信号はまた、超音波コントラストエージェントによって生成されうる。
コントラストエージェントは典型的には、超音波周波数で共鳴する微小球体で満
たされたガス又は流体である。コントラストエージェントは、血流に注入され、
体の種々の場所に運搬される。高周波をあてて音響ホログラムを作るとき、高調
波エコー信号は、コントラストエージェントで共鳴するように生成される。
数コンポーネントが生成される。これらの更なる周波数コンポーネントは、体内
を伝搬し、体内の構造体で反射される。更なる周波数コンポーネントに関係する
エコー信号及び伝送信号と同じ周波数を有するエコー信号は、トランスに影響を
与える。更なる周波数コンポーネントは、非線形伝搬のような非線形効果によっ
て生じる。 高調波信号はまた、超音波コントラストエージェントによって生成されうる。
コントラストエージェントは典型的には、超音波周波数で共鳴する微小球体で満
たされたガス又は流体である。コントラストエージェントは、血流に注入され、
体の種々の場所に運搬される。高周波をあてて音響ホログラムを作るとき、高調
波エコー信号は、コントラストエージェントで共鳴するように生成される。
【０００６】 エコー信号は、超音波システムで受信され、処理され、検出される。高調波イ
メージングに関して、基本又は伝送周波数と関連するエネルギが受信フィルタに
よって除去される。従って、非線形伝搬及び反射によって生じたエコー信号は、
超音波システムによって検出される。しかしながら、伝送されたバーストは、高
調波周波数で有効なエネルギを含む。伝送されたエネルギは、体の非線形応答を
作り、コントラストエージェントからの高調波信号と干渉する。 高調波イメージングを改良するために、伝送バーストにおける高調波でエネル
ギを減少させることが知られている。高調波でのエネルギは、トランスの各チャ
ネルに関してガウス包絡線複素正弦波を生成することによって減少する。しかし
ながら、複素波形のような生成をすることができる伝送ビーム形成器は、高価な
コンポーネントを要求する。 本発明は、体の非線形応答のイメージングを高めるように更に向上させる。
メージングに関して、基本又は伝送周波数と関連するエネルギが受信フィルタに
よって除去される。従って、非線形伝搬及び反射によって生じたエコー信号は、
超音波システムによって検出される。しかしながら、伝送されたバーストは、高
調波周波数で有効なエネルギを含む。伝送されたエネルギは、体の非線形応答を
作り、コントラストエージェントからの高調波信号と干渉する。 高調波イメージングを改良するために、伝送バーストにおける高調波でエネル
ギを減少させることが知られている。高調波でのエネルギは、トランスの各チャ
ネルに関してガウス包絡線複素正弦波を生成することによって減少する。しかし
ながら、複素波形のような生成をすることができる伝送ビーム形成器は、高価な
コンポーネントを要求する。 本発明は、体の非線形応答のイメージングを高めるように更に向上させる。
【０００７】
本発明は、高調波イメージングに関する方法の改良に関し、該方法は、（ａ）
基本周波数での超音波エネルギを伝送し、（ｂ）基本周波数の高調波で反射され
た超音波エネルギを受信するステップを有する。
基本周波数での超音波エネルギを伝送し、（ｂ）基本周波数の高調波で反射され
た超音波エネルギを受信するステップを有する。
【０００８】 本発明の第１の態様によれば、伝送ステップは、第１及び第２のパルス持続時
間それぞれによって特徴付けられた少なくとも第１及び第２のパルスの少なくと
もシーケンスを包含する波形を伝送するステップを有し、第２のパルス持続時間
が前記第１の持続時間と異なる。このアレンジメントにより、波形における高調
波エネルギを減少させることができる。
間それぞれによって特徴付けられた少なくとも第１及び第２のパルスの少なくと
もシーケンスを包含する波形を伝送するステップを有し、第２のパルス持続時間
が前記第１の持続時間と異なる。このアレンジメントにより、波形における高調
波エネルギを減少させることができる。
【０００９】 本発明の第２の態様によれば、伝送ステップは、順序づけられたシーケンスに
おける複数のパルスを包含する波形を伝送するステップを有し、第１及び第２の
パルスの間の第１の持続時間が、前記第２のパルスと第３のパルスとの間の第２
の持続時間と異なる。
おける複数のパルスを包含する波形を伝送するステップを有し、第１及び第２の
パルスの間の第１の持続時間が、前記第２のパルスと第３のパルスとの間の第２
の持続時間と異なる。
【００１０】 本発明の第３の態様によれば、伝送ステップは、第１及び第２のパルス持続時
間を有する少なくとも第１及び第２のパルスという複数のパルスを包含する波形
を伝送するステップを有し、前記第１のパルス持続時間が前記第２のパルス持続
時間と異なり、それぞれ最大値に徐々に増加し、それぞれ最大値から徐々に減少
する包絡線形状の近似の関数として決定される。
間を有する少なくとも第１及び第２のパルスという複数のパルスを包含する波形
を伝送するステップを有し、前記第１のパルス持続時間が前記第２のパルス持続
時間と異なり、それぞれ最大値に徐々に増加し、それぞれ最大値から徐々に減少
する包絡線形状の近似の関数として決定される。
【００１１】 本発明の第４の態様によれば、高調波イメージングに関する複数のトランス要
素の少なくとも１つから伝送されたパルスのシーケンスを包含する波形を生成す
る方法が提供される。該方法が、第１のパルス幅を有する少なくとも第１のパル
スを生成し、第１のパルス幅とはことなる第２のパルス幅を有する少なくとも第
２のパルスを生成し、シーケンシャルオーダーの少なくとも第１及び第２のパル
スを包含する波形を伝送する、ステップを有する。
素の少なくとも１つから伝送されたパルスのシーケンスを包含する波形を生成す
る方法が提供される。該方法が、第１のパルス幅を有する少なくとも第１のパル
スを生成し、第１のパルス幅とはことなる第２のパルス幅を有する少なくとも第
２のパルスを生成し、シーケンシャルオーダーの少なくとも第１及び第２のパル
スを包含する波形を伝送する、ステップを有する。
【００１２】
以下に記載する好ましい実施形態は、伝送されたビームの高調波エネルギを減
少するために設計される。図を参照すると、特に図１を参照すると、超音波シス
テムが１０として全体的に示されている。超音波システム１０は、高調波イメー
ジング周波数で減少されたエネルギと、基本周波数でエネルギの改良されたスペ
クトル分布とを備える信号を伝送するように構成することができる。高調波周波
数は、伝送信号の非線形伝搬又は散乱に関係する周波数であり、通常、２次、３
次及び４次高調波のような集積高調波である。ここで用いられるように、高調波
は、２次、３次、４次及び基本の他の高調波を含む。非線形伝搬又は散乱によっ
て、周波数に関するエネルギを他の周波数にシフトすることができる。ここで用
いられるように、高調波シフトはまた、分周波及び分数の高調波（例えば、基本
の１／２又は３／２）にシフトされたエネルギを有する。
少するために設計される。図を参照すると、特に図１を参照すると、超音波シス
テムが１０として全体的に示されている。超音波システム１０は、高調波イメー
ジング周波数で減少されたエネルギと、基本周波数でエネルギの改良されたスペ
クトル分布とを備える信号を伝送するように構成することができる。高調波周波
数は、伝送信号の非線形伝搬又は散乱に関係する周波数であり、通常、２次、３
次及び４次高調波のような集積高調波である。ここで用いられるように、高調波
は、２次、３次、４次及び基本の他の高調波を含む。非線形伝搬又は散乱によっ
て、周波数に関するエネルギを他の周波数にシフトすることができる。ここで用
いられるように、高調波シフトはまた、分周波及び分数の高調波（例えば、基本
の１／２又は３／２）にシフトされたエネルギを有する。
【００１３】 システム１０は、複数のチャネルにおいて高電圧伝送波形をＴＸ／ＲＸスイッ
チ１４を介してトランスアレイ１６に供給する伝送波形生成器１２を含む。好ま
しくは、伝送波形生成器１２及びトランスアレイ１６は、ブロードバンド応答を
有し、良好なＳ／Ｎ感度に関する音響パワー密度を最大に許容する伝送をするこ
とができる。適当なタイプのものであるトランスアレイ１６は、伝送波形に応じ
て超音波伝送ビームを生成し、この伝送ビームは、イメージングされる被験者１
８を介して外側に伝搬される。トランス１６は、バンドパスフィルタのように周
波数応答として作用する。従って、伝送波形がトランス１６によって放射される
とき、関心のある高調波よりも高い高調波と関係するエネルギは除去される。
チ１４を介してトランスアレイ１６に供給する伝送波形生成器１２を含む。好ま
しくは、伝送波形生成器１２及びトランスアレイ１６は、ブロードバンド応答を
有し、良好なＳ／Ｎ感度に関する音響パワー密度を最大に許容する伝送をするこ
とができる。適当なタイプのものであるトランスアレイ１６は、伝送波形に応じ
て超音波伝送ビームを生成し、この伝送ビームは、イメージングされる被験者１
８を介して外側に伝搬される。トランス１６は、バンドパスフィルタのように周
波数応答として作用する。従って、伝送波形がトランス１６によって放射される
とき、関心のある高調波よりも高い高調波と関係するエネルギは除去される。
【００１４】 高調波周波数でポイント１９からのような、被験者１８によってエコーされた
超音波エネルギは、トランスアレイ１６によって受信され、受信波形生成器２２
によって焦点合わせされる。好ましくは、トランス１６及び受信波形生成器２２
は、ブロードバンド応答を有する。焦点合わせされた信号は好ましくは、ハイパ
スフィルタ２４でフィルタリングされる。ハイパスフィルタ２４は、高調波周波
数と関係するエネルギよりも典型的には大きな基本周波数と関連するエネルギを
減衰させる。好ましくは、バンドパスフィルタ２６は更に、所望の高調波周波数
ではない周波数と関連するエネルギを低減させる。異なる又は同じフィルタリン
グ構造で、ディジタル及びアナログの両方の他の受信波形生成器が使用されうる
。フィルタリングされた情報は、検出され、ディスプレィプロセッサ（図示せず
）によってイメージングされるようにディスプレィされる。
超音波エネルギは、トランスアレイ１６によって受信され、受信波形生成器２２
によって焦点合わせされる。好ましくは、トランス１６及び受信波形生成器２２
は、ブロードバンド応答を有する。焦点合わせされた信号は好ましくは、ハイパ
スフィルタ２４でフィルタリングされる。ハイパスフィルタ２４は、高調波周波
数と関係するエネルギよりも典型的には大きな基本周波数と関連するエネルギを
減衰させる。好ましくは、バンドパスフィルタ２６は更に、所望の高調波周波数
ではない周波数と関連するエネルギを低減させる。異なる又は同じフィルタリン
グ構造で、ディジタル及びアナログの両方の他の受信波形生成器が使用されうる
。フィルタリングされた情報は、検出され、ディスプレィプロセッサ（図示せず
）によってイメージングされるようにディスプレィされる。
【００１５】 高調波イメージは、被験者１８内の構造を表す。高調波信号は、組織の高調波
応答によって、又は、被験者１８内に提供されうる非線形のコントラストエージ
ェントによって生成されうる。組織の高調波イメージングは、被験者１８内の組
織による伝送ビームの伝搬及び散乱を介して高調波エネルギ生成と関係する。コ
ントラストエージェント高調波イメージングは、コントラストエージェントを備
える基本エネルギの相互作用を介して高調波エネルギ生成と関係する。
応答によって、又は、被験者１８内に提供されうる非線形のコントラストエージ
ェントによって生成されうる。組織の高調波イメージングは、被験者１８内の組
織による伝送ビームの伝搬及び散乱を介して高調波エネルギ生成と関係する。コ
ントラストエージェント高調波イメージングは、コントラストエージェントを備
える基本エネルギの相互作用を介して高調波エネルギ生成と関係する。
【００１６】 図２Ａは、図１の伝送波形生成器１２の第１の好ましい実施形態４０のブロッ
ク図を示す。図２Ａに示すように、伝送波形生成器４０は、トランスアレイ１６
（図１参照）のトランスの各々のうちの１つが、Ｎチャネルを含む。各チャネル
は、遅延メモリ４２と、アポディゼーションメモリ４４と、遅延カウンタ６２と
、信号生成器４６とを含む。いずれの種々の構造も、好ましい実施形態における
信号チャネルの代わりに複数のチャネルに関して使用されうる。
ク図を示す。図２Ａに示すように、伝送波形生成器４０は、トランスアレイ１６
（図１参照）のトランスの各々のうちの１つが、Ｎチャネルを含む。各チャネル
は、遅延メモリ４２と、アポディゼーションメモリ４４と、遅延カウンタ６２と
、信号生成器４６とを含む。いずれの種々の構造も、好ましい実施形態における
信号チャネルの代わりに複数のチャネルに関して使用されうる。
【００１７】 遅延メモリ４２は、ｍ個の遅延ワード５０を含み、各々の１つが、角度又は超
音波伝送走査ラインをステアリングすることができる。遅延メモリ４２の各遅延
ワード５０は、選択された伝送走査ラインと、適当な伝送チャネルに接続された
トランスアレイ要素とに関する時間の遅延に対応する。例えば、好ましい実施形
態では、遅延ワード５０は、伝送波形の生成及び伝送の前、ライン５４でライン
信号の開始の後、遅延させるために、伝送キャリアサイクル又はフラクショナル
サイクルの数を特定する。以下で議論するように、サイクルの数又はフラクショ
ナルサイクルは、フォーカス遅延に対応する。
音波伝送走査ラインをステアリングすることができる。遅延メモリ４２の各遅延
ワード５０は、選択された伝送走査ラインと、適当な伝送チャネルに接続された
トランスアレイ要素とに関する時間の遅延に対応する。例えば、好ましい実施形
態では、遅延ワード５０は、伝送波形の生成及び伝送の前、ライン５４でライン
信号の開始の後、遅延させるために、伝送キャリアサイクル又はフラクショナル
サイクルの数を特定する。以下で議論するように、サイクルの数又はフラクショ
ナルサイクルは、フォーカス遅延に対応する。
【００１８】 図２Ａの遅延メモリ４２は要求されていないが、メモリ又は信号生成器４６に
関する制御要求を低減させる。超音波走査ラインが角度を変更するときに、遅延
メモリ４２は、遅延を計算し、遅延を他のパラメータから引き出す。 アポディゼーションメモリ４４は、ｍ個のアポディゼーションワード５６を含
み、各々が、角度又は超音波伝送走査ラインをハンドリングすることができる。
アポディゼーションメモリ４４の各アポディゼーションワード５６は、増幅レベ
ル、又は、特定のチャネル及び伝送走査ラインに関するスケーリングに対応する
。各アポディゼーションワード５６は、当業者に知られているアポディゼーショ
ンフォーマットに基づく。
関する制御要求を低減させる。超音波走査ラインが角度を変更するときに、遅延
メモリ４２は、遅延を計算し、遅延を他のパラメータから引き出す。 アポディゼーションメモリ４４は、ｍ個のアポディゼーションワード５６を含
み、各々が、角度又は超音波伝送走査ラインをハンドリングすることができる。
アポディゼーションメモリ４４の各アポディゼーションワード５６は、増幅レベ
ル、又は、特定のチャネル及び伝送走査ラインに関するスケーリングに対応する
。各アポディゼーションワード５６は、当業者に知られているアポディゼーショ
ンフォーマットに基づく。
【００１９】 コンピュータ６６は、伝送波形及び各パルスのパルス幅内のパルス又はサイク
ルの数のような、イメージングモードに関する伝送波形の特徴を特定するために
、選択されたイメージングモードに関係するセットアップデータを信号生成器４
６に提供する。イメージングモード選択の他の実施形態が可能である。更に、い
くつかのシステムは、イメージングモード選択を提供しない。 信号生成器４６は、伝送波形を生成することに関する当業者に知られた構造の
ものである。例えば、信号生成器４６は、制御、タイミング、波形生成、スケー
リング、アナログ変換へのダイヤリング、及び、出力ドライバ回路を含む。他の
実施形態は、１９９６年７月１５日に出願された米国特許出願シリアル番号第08
/673,410号「Method and Apparatus for Transmit Beamformer System」に開示 された伝送波形生成器、又は、マルチレベルスイッチングデバイスのようなもの
が可能である。波形生成に関する別の手段はまた、ＲＡＭ又はＲＯＭメモリ及び
論理ベースデバイスを包含する。信号生成器４６の複雑及び詳細な好ましい実施
形態は、タイミングステータスの数、アポディゼーションレベル、及び、所望の
伝送波形を適切に生成するのに必要なパルス幅量子化に依存する。
ルの数のような、イメージングモードに関する伝送波形の特徴を特定するために
、選択されたイメージングモードに関係するセットアップデータを信号生成器４
６に提供する。イメージングモード選択の他の実施形態が可能である。更に、い
くつかのシステムは、イメージングモード選択を提供しない。 信号生成器４６は、伝送波形を生成することに関する当業者に知られた構造の
ものである。例えば、信号生成器４６は、制御、タイミング、波形生成、スケー
リング、アナログ変換へのダイヤリング、及び、出力ドライバ回路を含む。他の
実施形態は、１９９６年７月１５日に出願された米国特許出願シリアル番号第08
/673,410号「Method and Apparatus for Transmit Beamformer System」に開示 された伝送波形生成器、又は、マルチレベルスイッチングデバイスのようなもの
が可能である。波形生成に関する別の手段はまた、ＲＡＭ又はＲＯＭメモリ及び
論理ベースデバイスを包含する。信号生成器４６の複雑及び詳細な好ましい実施
形態は、タイミングステータスの数、アポディゼーションレベル、及び、所望の
伝送波形を適切に生成するのに必要なパルス幅量子化に依存する。
【００２０】 図２Ｂを参照すると、図２Ａの信号生成器４６の第１の好ましい実施形態７０
を示す。信号生成器７０は、パルス幅被変調伝送波形を生成する。信号生成器７
０は、タイミングシーケンサ７６と、波形生成器７２と、ディジタル／アナログ
コンバータ（ＤＡＣ）７４と、ユニポーラ又はバイポーラ高電圧出力デバイス７
８とを含む。 別の構造では、複数のレジスタ及びスイッチが、重みをかけ、又は、異なる増
幅レベルで伝送波形の生成を提供するために、ＤＡＣ７４の代わりに使用される
。更に、マルチレベルスイッチ又はアナログデバイスのような波形生成器７２は
、ストアされた波形または、ＤＡＣ７４でない他の入力に基づく増幅の変化で信
号を作り出すことができる。更に別の構造では、いかなるタイミングシーケンサ
７６、波形生成器７２，及び他の論理及び制御構造体は、１以上のチャネルによ
って共有される。
を示す。信号生成器７０は、パルス幅被変調伝送波形を生成する。信号生成器７
０は、タイミングシーケンサ７６と、波形生成器７２と、ディジタル／アナログ
コンバータ（ＤＡＣ）７４と、ユニポーラ又はバイポーラ高電圧出力デバイス７
８とを含む。 別の構造では、複数のレジスタ及びスイッチが、重みをかけ、又は、異なる増
幅レベルで伝送波形の生成を提供するために、ＤＡＣ７４の代わりに使用される
。更に、マルチレベルスイッチ又はアナログデバイスのような波形生成器７２は
、ストアされた波形または、ＤＡＣ７４でない他の入力に基づく増幅の変化で信
号を作り出すことができる。更に別の構造では、いかなるタイミングシーケンサ
７６、波形生成器７２，及び他の論理及び制御構造体は、１以上のチャネルによ
って共有される。
【００２１】 図２Ａ及び２Ｂを参照すると、アポディゼーションメモリ４４は要求されない
が、より精密なフォーカス及び増幅制御をすることができる。アポディゼーショ
ン能力及び関連するメモリ４４なしで、波形生成器７２の機能、出力ドライバ７
８、及びＤＡＣ７４は簡略化される。この場合、信号生成器７０は、一定の、均
一なアポディゼーション重みに対応するパルス幅のセットを出力する。 図２Ａを参照すると、使用する際に、チャネルタイミング遅延ワード５０を特
定する制御データ、アポディゼーションワード５６、及び他のいかなるセットア
ップデータは、伝送波形生成器４０に提供される。キャリア周波数、バンド幅、
及び、可能なタイミング状況の関数としての他の情報のようなパラメータを含む
他のセットアップデータは好ましくは、コンピュータによって提供される。他の
構造では、いかなる制御データも別の構造によって提供されうる。
が、より精密なフォーカス及び増幅制御をすることができる。アポディゼーショ
ン能力及び関連するメモリ４４なしで、波形生成器７２の機能、出力ドライバ７
８、及びＤＡＣ７４は簡略化される。この場合、信号生成器７０は、一定の、均
一なアポディゼーション重みに対応するパルス幅のセットを出力する。 図２Ａを参照すると、使用する際に、チャネルタイミング遅延ワード５０を特
定する制御データ、アポディゼーションワード５６、及び他のいかなるセットア
ップデータは、伝送波形生成器４０に提供される。キャリア周波数、バンド幅、
及び、可能なタイミング状況の関数としての他の情報のようなパラメータを含む
他のセットアップデータは好ましくは、コンピュータによって提供される。他の
構造では、いかなる制御データも別の構造によって提供されうる。
【００２２】 制御データに基づいて、各チャネルは、選択された走査ラインに関する遅延及
びアポディゼーションワード５０および５６をローディングすることによってラ
イン６０の走査ライン選択信号に応答する。遅延メモリ４２からの遅延ワード５
０は、遅延カウンタ６２内にロードされる。遅延ワード５０がキャリアサイクル
の分数で特定されるのが好ましいので、遅延ワード５０は、クロックフェーズに
対応する精巧に量子化されたタイミング状況を選択するのに使用される。遅延カ
ウンタ６２は、ライン５２のクロックの各サイクルでストアされた値を増加又は
減少させることによってライン５４で走査ライン信号のスタートに応答する。コ
ンバータ６２がゼロをカウントしたとき、次のサイクルが、波形生成のためのス
タート信号を初期化する。
びアポディゼーションワード５０および５６をローディングすることによってラ
イン６０の走査ライン選択信号に応答する。遅延メモリ４２からの遅延ワード５
０は、遅延カウンタ６２内にロードされる。遅延ワード５０がキャリアサイクル
の分数で特定されるのが好ましいので、遅延ワード５０は、クロックフェーズに
対応する精巧に量子化されたタイミング状況を選択するのに使用される。遅延カ
ウンタ６２は、ライン５２のクロックの各サイクルでストアされた値を増加又は
減少させることによってライン５４で走査ライン信号のスタートに応答する。コ
ンバータ６２がゼロをカウントしたとき、次のサイクルが、波形生成のためのス
タート信号を初期化する。
【００２３】 図２Ｂを参照すると、スタート信号はシーケンサ７６によって受信される。シ
ーケンサ７６はまた、波形生成器７２によってパルス生成を被変調したバンド幅
に関する適当なタイミング状況を生成する。タイミング状況は、サイクルの数及
びパルス幅情報に応答する。従って、波形生成器７２は、信号生成器４６の所望
のゼロでない出力の間、利用可能である。タイミング状況の関数として利用可能
であり、且つ、利用可能でないシーケンスが、（ウィンドウの持続期間である）
サイクルの数と、（各パルスの持続時間である）パルス幅とを決定する矩形ウィ
ンドウ関数として作用する。
ーケンサ７６はまた、波形生成器７２によってパルス生成を被変調したバンド幅
に関する適当なタイミング状況を生成する。タイミング状況は、サイクルの数及
びパルス幅情報に応答する。従って、波形生成器７２は、信号生成器４６の所望
のゼロでない出力の間、利用可能である。タイミング状況の関数として利用可能
であり、且つ、利用可能でないシーケンスが、（ウィンドウの持続期間である）
サイクルの数と、（各パルスの持続時間である）パルス幅とを決定する矩形ウィ
ンドウ関数として作用する。
【００２４】 図２Ａ及び２Ｂを参照すると、信号生成器４６はまた、アポディゼーションワ
ード５６をアポディゼーションメモリ４４から受信する。アポディゼーションワ
ード５６は、ＤＡＣ７４によってアナログ信号に変換される。アポディゼーショ
ン情報は好ましくは、生成された波形に関するスケールファクタとして出力ドラ
イバ７８によって使用される。信号生成器７０の別の実施形態では、ＤＡＣ７４
によるアポディゼーションスケーリング情報出力は、波形生成器７２に提供され
る。
ード５６をアポディゼーションメモリ４４から受信する。アポディゼーションワ
ード５６は、ＤＡＣ７４によってアナログ信号に変換される。アポディゼーショ
ン情報は好ましくは、生成された波形に関するスケールファクタとして出力ドラ
イバ７８によって使用される。信号生成器７０の別の実施形態では、ＤＡＣ７４
によるアポディゼーションスケーリング情報出力は、波形生成器７２に提供され
る。
【００２５】 パルス幅情報及びシーケンサ状況情報のようなセットアップデータに基づいて
、波形生成器７２は、パルス幅被変調波形を作り出す。伝送パルス又はパルス生
成のアクティブ部分の間、好ましい信号生成器７０は、パルス幅被変調パルスの
クロックシーケンスを出力する。クロックシーケンスは、キャリアサイクルあた
り４サンプルの割合のように、粗くサンプリングされるのが好ましい。シーケン
サ７６は、サンプリングされたパルストレインの連続するパルス幅、又はパルス
幅被変調伝送波形を生成するためのタイミング状況を提供する。好ましくは、パ
ルス幅被変調伝送波形は、少なくとも２つのキャリアサイクルを含む。他のサン
プリングレートを、以下に議論するように使用することができる。波形生成器７
２からの各パルス出力のパルス幅は、タイミング状況に応じてセットアップデー
タを介して制御される。他の方法を使用することができるけれども、幅を決定し
、セットアップデータに応答する好ましい方法を以下で議論する。
、波形生成器７２は、パルス幅被変調波形を作り出す。伝送パルス又はパルス生
成のアクティブ部分の間、好ましい信号生成器７０は、パルス幅被変調パルスの
クロックシーケンスを出力する。クロックシーケンスは、キャリアサイクルあた
り４サンプルの割合のように、粗くサンプリングされるのが好ましい。シーケン
サ７６は、サンプリングされたパルストレインの連続するパルス幅、又はパルス
幅被変調伝送波形を生成するためのタイミング状況を提供する。好ましくは、パ
ルス幅被変調伝送波形は、少なくとも２つのキャリアサイクルを含む。他のサン
プリングレートを、以下に議論するように使用することができる。波形生成器７
２からの各パルス出力のパルス幅は、タイミング状況に応じてセットアップデー
タを介して制御される。他の方法を使用することができるけれども、幅を決定し
、セットアップデータに応答する好ましい方法を以下で議論する。
【００２６】 パルス幅被変調信号は、出力ドライバ７８によって増幅される。出力ドライバ
７８はまた、ＤＡＣ７４からのアナログアポディゼーション情報を受信する。出
力ドライバ７８は、パルス幅被変調信号を増幅し、アポディゼーション情報に応
じて信号の増幅を評価する。好ましくは、出力ドライバ７８の出力パワーは、同
じファクタで、全てのチャネルに関する出力ドライバ７８の電流増幅、又は、電
圧を変更することによって規定される。各チャネルに関するいかなるアポディゼ
ーションも、ＤＡＣ７４からのアポディゼーション情報に応じて波形増幅を変化
させることを含むのが好ましい。出力ドライバ７８の出力は、上で議論した伝送
波形であり、ＴＸ／ＲＸスイッチ（図１参照）を介してそれぞれのトランスに適
用される。従って、ユニポーラ又はバイポーラ高電圧伝送波形が生成される。所
望の伝送波形に関するパルストレインが完了するとき、シーケンサ７６は、次の
開始信号が受信されるまで、アイドル状態に戻る。
７８はまた、ＤＡＣ７４からのアナログアポディゼーション情報を受信する。出
力ドライバ７８は、パルス幅被変調信号を増幅し、アポディゼーション情報に応
じて信号の増幅を評価する。好ましくは、出力ドライバ７８の出力パワーは、同
じファクタで、全てのチャネルに関する出力ドライバ７８の電流増幅、又は、電
圧を変更することによって規定される。各チャネルに関するいかなるアポディゼ
ーションも、ＤＡＣ７４からのアポディゼーション情報に応じて波形増幅を変化
させることを含むのが好ましい。出力ドライバ７８の出力は、上で議論した伝送
波形であり、ＴＸ／ＲＸスイッチ（図１参照）を介してそれぞれのトランスに適
用される。従って、ユニポーラ又はバイポーラ高電圧伝送波形が生成される。所
望の伝送波形に関するパルストレインが完了するとき、シーケンサ７６は、次の
開始信号が受信されるまで、アイドル状態に戻る。
【００２７】 伝送波形のパルス幅変調が、高調波イメージングに関するインソニフィケーシ
ョン（insonification）を強調する。リアルタイム又はセットアップの一部のい
ずれかとしてコンピュータ６６は、使用するために種々のいかなる波形を生成す
るための情報を種々の複雑な信号生成器４６に提供する。波形は、伝送波形の基
本中心周波数の高調波周波数で中心決めされたワイドパスバンドにおける超音波
エネルギを抑制するように形成される。高調波周波数バンドにおけるエネルギの
伝送波形破損を立証する計算は、高調波パワー比である。高調波パワー比は、基
本バンドに対応する波形スペクトルのパワーに対する、２次高調波の周りで中心
決めされたバンドのような所望の高調波バンドにおける波形スペクトルの残留パ
ワーの比である。イメージングに適したフィルタが、エネルギの基本バンドに適
用される。フィルタリングされた信号のパワーが計算される。同じフィルタが、
シフトされ、エネルギの高調波バンドに適用される。このフィルタリングされた
信号のパワーがまた計算される。高調波パワー比は、これらの２つのパワーの比
である。伝送波形は、どんな種々の高調波パワー比にも関係する。低い高調波パ
ワー比は、高調波イメージングに関する伝送されたエネルギからの低い干渉と関
係する。抑制された高調波伝送により、システムは、（組織又はコントラストエ
ージェントに基づいた）高調波エコーと線形エコーとを識別することができる。
ョン（insonification）を強調する。リアルタイム又はセットアップの一部のい
ずれかとしてコンピュータ６６は、使用するために種々のいかなる波形を生成す
るための情報を種々の複雑な信号生成器４６に提供する。波形は、伝送波形の基
本中心周波数の高調波周波数で中心決めされたワイドパスバンドにおける超音波
エネルギを抑制するように形成される。高調波周波数バンドにおけるエネルギの
伝送波形破損を立証する計算は、高調波パワー比である。高調波パワー比は、基
本バンドに対応する波形スペクトルのパワーに対する、２次高調波の周りで中心
決めされたバンドのような所望の高調波バンドにおける波形スペクトルの残留パ
ワーの比である。イメージングに適したフィルタが、エネルギの基本バンドに適
用される。フィルタリングされた信号のパワーが計算される。同じフィルタが、
シフトされ、エネルギの高調波バンドに適用される。このフィルタリングされた
信号のパワーがまた計算される。高調波パワー比は、これらの２つのパワーの比
である。伝送波形は、どんな種々の高調波パワー比にも関係する。低い高調波パ
ワー比は、高調波イメージングに関する伝送されたエネルギからの低い干渉と関
係する。抑制された高調波伝送により、システムは、（組織又はコントラストエ
ージェントに基づいた）高調波エコーと線形エコーとを識別することができる。
【００２８】 波形は、最適な基本バンドを効果的に提供するように形成されるのが好ましい
。ピークが所定の値に正規化されるとき、波形の効率は、基本中心周波数の周り
で重み付けられたバンドにおけるスペクトルエネルギの関数である。組織高調波
イメージングにおける最適な感度に関しては、伝送波形生成器４０は、最大に許
容された音響パワー密度で又はその付近で伝送される。コントラストエージェン
トの高調波イメージングに関して、パワーレベルは、コントラストエージェント
の破壊を避けるために低減される。従って、効率は、波形を設計及び生成する際
に考慮されるファクタの一つである。 波形の複雑さは、かかるファクタとは別である。低いパルス幅の量子化、より
低い増幅レベル、ＤＡＣ処理における低い増幅量子化精密さを粗くサンプリング
することだけを要求する波形は、生成するために低い複雑性及び大雑把なハード
ウェアを要求する。複数の信号生成器４６が典型的には使用されるので、信号生
成器４６の間のコストの差は重要な考慮である。
。ピークが所定の値に正規化されるとき、波形の効率は、基本中心周波数の周り
で重み付けられたバンドにおけるスペクトルエネルギの関数である。組織高調波
イメージングにおける最適な感度に関しては、伝送波形生成器４０は、最大に許
容された音響パワー密度で又はその付近で伝送される。コントラストエージェン
トの高調波イメージングに関して、パワーレベルは、コントラストエージェント
の破壊を避けるために低減される。従って、効率は、波形を設計及び生成する際
に考慮されるファクタの一つである。 波形の複雑さは、かかるファクタとは別である。低いパルス幅の量子化、より
低い増幅レベル、ＤＡＣ処理における低い増幅量子化精密さを粗くサンプリング
することだけを要求する波形は、生成するために低い複雑性及び大雑把なハード
ウェアを要求する。複数の信号生成器４６が典型的には使用されるので、信号生
成器４６の間のコストの差は重要な考慮である。
【００２９】 伝送波形は、ユニポーラ又はバイポーラのいずれかである。例えば、ユニポー
ラ伝送波形７１を図３に示す。伝送波形は、複数のパルス７３を含むのが好まし
い。パルス７３は、時間軸に沿ってインターバルに対応し、増幅はゼロ又は他の
値でスタートし、次いで、ゼロ又は他の値に戻る。伝送波形は、図３の伝送波形
７１のような矩形又は、他の形状のいずれかである。ステップ即ち矩形パルス７
３は、カーブ又は他の形状を含みうる。ユニポーラ伝送波形７１は、二つの増幅
レベル（オン／オフ）を含むが、いかなるアポディゼーションも含まない。図５
を参照すると、バイポーラ伝送波形９０は、３つの増幅レベル（正／オフ／負）
を有するが、いかなるアポディゼーションも含まない。複数の正又は負の増幅レ
ベルを備える波形のようなステップ波形もまた可能である。ステップ波形は、少
なくとも２つの正又は負の増幅レベルと、複数の正及び負の増幅レベルの組合せ
とを有する。上述の種々の伝送波形又は他の伝送波形は、本発明の一部で使用さ
れる。 各チャネルに関する生成された伝送波形の特徴は、高調波イメージングに関す
るインソニフィケーション（insonification）を強調するように設定される。パ
ルス幅、及びパルスの間の距離が設定される。例えば図２Ａ及び３を参照すると
、パルス幅情報は、伝送波形７１の生成を制御する。タイミング状況に基づいた
制御信号は、パルス７３を生成するために適切な時間で信号生成器４６を利用可
能にする。タイミング状況に基づいて他の制御信号は、パルス７３の生成を中断
させるために適当な時間で信号生成器４６を利用不可にする。制御信号に基づい
て、異なる持続時間又は幅を備えるパルス７３が生成される。パルス７３の間の
距離又は持続時間がまた設定される。パルス７３の持続時間のより微細な調整に
関して、伝送波形生成器４０は、より頻繁にサンプリングする。異なる幅を備え
るパルスを生成することができるいかなる伝送波形生成器４０でも、本発明を実
施することができる。
ラ伝送波形７１を図３に示す。伝送波形は、複数のパルス７３を含むのが好まし
い。パルス７３は、時間軸に沿ってインターバルに対応し、増幅はゼロ又は他の
値でスタートし、次いで、ゼロ又は他の値に戻る。伝送波形は、図３の伝送波形
７１のような矩形又は、他の形状のいずれかである。ステップ即ち矩形パルス７
３は、カーブ又は他の形状を含みうる。ユニポーラ伝送波形７１は、二つの増幅
レベル（オン／オフ）を含むが、いかなるアポディゼーションも含まない。図５
を参照すると、バイポーラ伝送波形９０は、３つの増幅レベル（正／オフ／負）
を有するが、いかなるアポディゼーションも含まない。複数の正又は負の増幅レ
ベルを備える波形のようなステップ波形もまた可能である。ステップ波形は、少
なくとも２つの正又は負の増幅レベルと、複数の正及び負の増幅レベルの組合せ
とを有する。上述の種々の伝送波形又は他の伝送波形は、本発明の一部で使用さ
れる。 各チャネルに関する生成された伝送波形の特徴は、高調波イメージングに関す
るインソニフィケーション（insonification）を強調するように設定される。パ
ルス幅、及びパルスの間の距離が設定される。例えば図２Ａ及び３を参照すると
、パルス幅情報は、伝送波形７１の生成を制御する。タイミング状況に基づいた
制御信号は、パルス７３を生成するために適切な時間で信号生成器４６を利用可
能にする。タイミング状況に基づいて他の制御信号は、パルス７３の生成を中断
させるために適当な時間で信号生成器４６を利用不可にする。制御信号に基づい
て、異なる持続時間又は幅を備えるパルス７３が生成される。パルス７３の間の
距離又は持続時間がまた設定される。パルス７３の持続時間のより微細な調整に
関して、伝送波形生成器４０は、より頻繁にサンプリングする。異なる幅を備え
るパルスを生成することができるいかなる伝送波形生成器４０でも、本発明を実
施することができる。
【００３０】 図３を参照すると、伝送波形７１内の各パルス７３の持続時間又は幅は、２次
高調波周波数のような高調波周波数で伝送されるエネルギを減少させるために多
様性がある。持続時間は、パルス７３の開始及び終了に対応する。２次高調波イ
メージングに関して、パルス７３の幅は、値を最大値まで徐々に増大させ、次い
で波形７１内に徐々に減少させる包絡線に対応するように変化する。他の幅のパ
ラメータも使用されうる。より大きな又は小さなパルス７３も使用されうる。更
に、各パルス及びパルス７３のオーダと関係する幅は変化しうる。
高調波周波数のような高調波周波数で伝送されるエネルギを減少させるために多
様性がある。持続時間は、パルス７３の開始及び終了に対応する。２次高調波イ
メージングに関して、パルス７３の幅は、値を最大値まで徐々に増大させ、次い
で波形７１内に徐々に減少させる包絡線に対応するように変化する。他の幅のパ
ラメータも使用されうる。より大きな又は小さなパルス７３も使用されうる。更
に、各パルス及びパルス７３のオーダと関係する幅は変化しうる。
【００３１】 パルス７３の間の距離又は持続時間は、高調波イメージングに関するインソニ
フィケーションを強調するように設定される。特に、２つの隣接するパルス７３
の中心の間の時間は、２つの他の隣接するパルス７３の中心の間の時間とは異な
る。パルス７３の中心は、パルスの開始及び終了に基づく時間軸に沿った中心に
対応する。例えば、パルス７５とパルス７７の中心の間の時間は、伝送波形７１
の時間のおおよそ０．５である。パルス７７とパルス７９の中心の間の時間は、
伝送波形７０の時間のおおよそ０．２５である。各々の異なる時間はどんな値で
あってもよいが、サンプリングレートに依存する。
フィケーションを強調するように設定される。特に、２つの隣接するパルス７３
の中心の間の時間は、２つの他の隣接するパルス７３の中心の間の時間とは異な
る。パルス７３の中心は、パルスの開始及び終了に基づく時間軸に沿った中心に
対応する。例えば、パルス７５とパルス７７の中心の間の時間は、伝送波形７１
の時間のおおよそ０．５である。パルス７７とパルス７９の中心の間の時間は、
伝送波形７０の時間のおおよそ０．２５である。各々の異なる時間はどんな値で
あってもよいが、サンプリングレートに依存する。
【００３２】 いかなる２つのパルスの間の距離と、といかなるパルスの幅との両方が、実験
又は他の計算に基づいて決定される。例えば、パルス７３の幅は、所望の増幅特
性を備える伝送波形のエネルギ中心に近づけるように設定される。図４を参照す
ると、２次高調波周波数でのエネルギの低い伝送及び基本周波数でのエネルギの
高い伝送のような、所望の周波数応答に関係する包絡線８０が選択される。包絡
線８０は、バイポーラ伝送波形の発生に関する正及び負の振幅の両方で現れる。
包絡線８０は、ハミング包絡線に対応するが、他の包絡線又は波形は、ガウス包
絡線のように使用されうる。ハミング包絡線８０ e(t,TH)は、[0.54+0.46cos(2 t/TH)]rect(t/TH)と等しく表され、ここでTHは包絡線の時間であり、tは時間で ある。他の表現も可能である。時間THは、3.5のような包絡線内の所望のパルス 数に基づいて選択される。THに関して選択された値は、基本周波数に関係する周
波数応答を、一部分、決定する。
又は他の計算に基づいて決定される。例えば、パルス７３の幅は、所望の増幅特
性を備える伝送波形のエネルギ中心に近づけるように設定される。図４を参照す
ると、２次高調波周波数でのエネルギの低い伝送及び基本周波数でのエネルギの
高い伝送のような、所望の周波数応答に関係する包絡線８０が選択される。包絡
線８０は、バイポーラ伝送波形の発生に関する正及び負の振幅の両方で現れる。
包絡線８０は、ハミング包絡線に対応するが、他の包絡線又は波形は、ガウス包
絡線のように使用されうる。ハミング包絡線８０ e(t,TH)は、[0.54+0.46cos(2 t/TH)]rect(t/TH)と等しく表され、ここでTHは包絡線の時間であり、tは時間で ある。他の表現も可能である。時間THは、3.5のような包絡線内の所望のパルス 数に基づいて選択される。THに関して選択された値は、基本周波数に関係する周
波数応答を、一部分、決定する。
【００３３】 包絡線８０の振幅は、複数のポイント８２でサンプリングされる。サンプリン
グされたポイント８２の数は、サンプリング周波数、FS、及びTHに依存する。振
幅Xs(t)は、e(t,TH)cos(2 FTt)k(t-k/Fs)として表され、ここでFTは包絡線８０ の伝送中心周波数であり、kはパルス数を表す。好ましくは、FSはＭFTに等しく 、ここでＭはサンプルの数に関係し、この例では４である。Ｍの値を下げること
により、伝送波形により小さなパルスが生じ、全体的に、複雑でない伝送波形生
成器１２が生じる（図１参照）。ユニポーラ伝送波形 cos(2 FTt)は、[1-cos(2 FTt)]と置換される。サンプリング増幅関数 XS(t)から時間を除去することによ り、XS(t)は ke(k/4 FT, TH)cos(k/2)(t-k/4 FT)と表される。
グされたポイント８２の数は、サンプリング周波数、FS、及びTHに依存する。振
幅Xs(t)は、e(t,TH)cos(2 FTt)k(t-k/Fs)として表され、ここでFTは包絡線８０ の伝送中心周波数であり、kはパルス数を表す。好ましくは、FSはＭFTに等しく 、ここでＭはサンプルの数に関係し、この例では４である。Ｍの値を下げること
により、伝送波形により小さなパルスが生じ、全体的に、複雑でない伝送波形生
成器１２が生じる（図１参照）。ユニポーラ伝送波形 cos(2 FTt)は、[1-cos(2 FTt)]と置換される。サンプリング増幅関数 XS(t)から時間を除去することによ り、XS(t)は ke(k/4 FT, TH)cos(k/2)(t-k/4 FT)と表される。
【００３４】 各パルスの幅は、XS(t)の関数である。特に、時間ｔに関係する各パルスｋの 幅は、XS(t)/FSであり、ここでFS=ＭFTである。「ｔ」は、k/FSだけ増加する。 図５を参照すると、バイポーラ伝送波形９０は、図４に示した７つのサンプルポ
イント８２に対応する７つのパルス９２からなる。パルス９２の幅は、上で議論
したように計算された幅に対応する。従って、包絡線８０の振幅のように（図４
参照）、パルス９２の時間は、最大値に向かって徐々に増加し、次いで徐々に減
少する。伝送波形９０内のパルス９２の幅は、包絡線８０（図４参照）のような
別の波形の関数として調整される。他の幅の変化パターン及び計算も使用されう
る。
イント８２に対応する７つのパルス９２からなる。パルス９２の幅は、上で議論
したように計算された幅に対応する。従って、包絡線８０の振幅のように（図４
参照）、パルス９２の時間は、最大値に向かって徐々に増加し、次いで徐々に減
少する。伝送波形９０内のパルス９２の幅は、包絡線８０（図４参照）のような
別の波形の関数として調整される。他の幅の変化パターン及び計算も使用されう
る。
【００３５】 伝送波形９０又は他の伝送波形の周波数応答は、1/(N*FT)だけシフトされたパ
ルス９２を含むことによって更に変更され、ここでNは抑制されている高調波周 波数に基づいて選択された値である。例えば、９０度に対応するＮ＝４は、伝送
波形における２次高調波に関係するエネルギを抑制する。Ｎの他の値又はシフト
が使用されうる。シフトされたパルスは、シフトされていないパルスの時間軸に
沿ってオーバーラップされうるが、されないのが好ましい。シフトされたパルス
の包含は更に、２次高調波のような高調波周波数で伝送されたエネルギを抑制す
る。
ルス９２を含むことによって更に変更され、ここでNは抑制されている高調波周 波数に基づいて選択された値である。例えば、９０度に対応するＮ＝４は、伝送
波形における２次高調波に関係するエネルギを抑制する。Ｎの他の値又はシフト
が使用されうる。シフトされたパルスは、シフトされていないパルスの時間軸に
沿ってオーバーラップされうるが、されないのが好ましい。シフトされたパルス
の包含は更に、２次高調波のような高調波周波数で伝送されたエネルギを抑制す
る。
【００３６】 図６を参照すると、伝送波形１００はパルス１０２のペアを含む。各ペア１０
２内のパルス１０４は、互いに関して９０度だけ遅延した相である。９０度相遅
延は、1/4 FTによって表される。他の表現も可能である。伝送波形１００は、時
間軸に沿って１方向に４５度即ち1/8FTだけパルス１０２の各ペアの一つのパル ス１０４をシフトすることによって設計される。パルス１０２の各ペアの他のパ
ルス１０４は、時間軸に沿って他の方向に４５度即ち1/8FTだけシフトされる。 例えば、図５に示した伝送波形９０は、式 1/2[(t+1/8FT)+(t-1/8FT)]に基づい てからみつく。からみついて、相シフトされた伝送波形１００を図６に示す。
２内のパルス１０４は、互いに関して９０度だけ遅延した相である。９０度相遅
延は、1/4 FTによって表される。他の表現も可能である。伝送波形１００は、時
間軸に沿って１方向に４５度即ち1/8FTだけパルス１０２の各ペアの一つのパル ス１０４をシフトすることによって設計される。パルス１０２の各ペアの他のパ
ルス１０４は、時間軸に沿って他の方向に４５度即ち1/8FTだけシフトされる。 例えば、図５に示した伝送波形９０は、式 1/2[(t+1/8FT)+(t-1/8FT)]に基づい てからみつく。からみついて、相シフトされた伝送波形１００を図６に示す。
【００３７】 図７を参照すると、図６に示した伝送波形１００のフーリエ変換又は周波数応
答をグラフで示す。２ＭＨｚの中心伝送周波数FTに基づいて、４ＭＨｚの２次高
調波中心周波数で伝送されたエネルギは、６０ｄＢ以上によって抑制される。パ
ルスの間のパルスの幅及び／又は距離を変化させた他の波形を使用することがで
き、中心高調波周波数、他の高調波周波数、又は、誇張は周波数のバンド内でよ
りよい又はより悪い抑制を提供する。パルスの幅又はパルスの間の距離を変化さ
せることにより、種々の周波数応答を備える伝送波形が設計され、伝送される。 伝送波形におけるパルスに関係する幅及び距離を変化させることに加えて、伝
送波形は振幅レベルを変化させることを備える。各伝送波形の振幅は、最大値ま
で徐々に上昇し、最大値から徐々に減少するように形成される。各伝送波形は、
キャリア波形を包絡線波形で調整することによって形成される。
答をグラフで示す。２ＭＨｚの中心伝送周波数FTに基づいて、４ＭＨｚの２次高
調波中心周波数で伝送されたエネルギは、６０ｄＢ以上によって抑制される。パ
ルスの間のパルスの幅及び／又は距離を変化させた他の波形を使用することがで
き、中心高調波周波数、他の高調波周波数、又は、誇張は周波数のバンド内でよ
りよい又はより悪い抑制を提供する。パルスの幅又はパルスの間の距離を変化さ
せることにより、種々の周波数応答を備える伝送波形が設計され、伝送される。 伝送波形におけるパルスに関係する幅及び距離を変化させることに加えて、伝
送波形は振幅レベルを変化させることを備える。各伝送波形の振幅は、最大値ま
で徐々に上昇し、最大値から徐々に減少するように形成される。各伝送波形は、
キャリア波形を包絡線波形で調整することによって形成される。
【００３８】 変形実施形態及び、ユニポーラ波形を伝送することに関して、振幅を徐々に増
加させ且つ減少させることを備える形成されたローパスオフセット波形は、バイ
ポーラ波形で合計される。合計は、高調波イメージングに関するユニポーラ波形
を表す。信号生成器は、変調、又は、伝送に関する伝送波形に基づいたオフセッ
トを生成する。高調波周波数に関係するエネルギを減少させるような伝送波形の
振幅の形状は、同時に出願されており、本発明の譲受人に譲受された米国特許出
願番号（割り当てられていない−代理人ドケットNo.5050/220）「Ultrasound Im
aging Method And System For Transmit Signal Generation For An Ultrasonic Imaging System Capable Of Harminic Imaging」に議論されており、その開示 はリファレンスとしてここに組み入れる。
加させ且つ減少させることを備える形成されたローパスオフセット波形は、バイ
ポーラ波形で合計される。合計は、高調波イメージングに関するユニポーラ波形
を表す。信号生成器は、変調、又は、伝送に関する伝送波形に基づいたオフセッ
トを生成する。高調波周波数に関係するエネルギを減少させるような伝送波形の
振幅の形状は、同時に出願されており、本発明の譲受人に譲受された米国特許出
願番号（割り当てられていない−代理人ドケットNo.5050/220）「Ultrasound Im
aging Method And System For Transmit Signal Generation For An Ultrasonic Imaging System Capable Of Harminic Imaging」に議論されており、その開示 はリファレンスとしてここに組み入れる。
【００３９】 別の実施形態では、１又はそれ以上のフィルタが図２の伝送ビーム形成器４０
に追加されうる。ディジタル・ローパスフィルタのようなフィルタが、波形生成
器の出力をフィルタリングする。フィルタはまた、アナログフィルタから成りう
る。信号生成器の出力は、バイポーラ波形又は他の波形のような、上で議論した
種々のいかなる波形であってもよい。フィルタは、伝送波形の矩形信号の上昇及
び下降時間の形状に関して高周波コンポーネントを低減させる。
に追加されうる。ディジタル・ローパスフィルタのようなフィルタが、波形生成
器の出力をフィルタリングする。フィルタはまた、アナログフィルタから成りう
る。信号生成器の出力は、バイポーラ波形又は他の波形のような、上で議論した
種々のいかなる波形であってもよい。フィルタは、伝送波形の矩形信号の上昇及
び下降時間の形状に関して高周波コンポーネントを低減させる。
【００４０】 更に別の実施形態では、別のフィルタが、アンプの出力に追加されうる。フィ
ルタは更に、基本周波数に関して少なくとも３０ｄＢだけのように、種々の高調
波周波数と関係する伝送されたエネルギを抑制するように設計される。従って、
上で議論したような生成された波形とフィルタの組合せによって、校長は周波数
に関係する伝送されたエネルギを低減する。更に別の実施形態では、ローパスア
ナログフィルタのようなフィルタが、ＤＡＣ又はアンプの出力をフィルタリング
する。校長は周波数に関係するエネルギを低減させるための波形のフィルタリン
グは、ここで同時に出願され、本発明の譲受人に譲受された、米国出願番号（割
り当てられていない−代理人ドケットNo.5050/221）「Ultrasonic Contrast Age
nt Imaging System and Method」（米国出願シリアル番号第08/642,528号の一部
継続出願）で議論されており、その開示はリファレンスとしてここに組み込む。
ルタは更に、基本周波数に関して少なくとも３０ｄＢだけのように、種々の高調
波周波数と関係する伝送されたエネルギを抑制するように設計される。従って、
上で議論したような生成された波形とフィルタの組合せによって、校長は周波数
に関係する伝送されたエネルギを低減する。更に別の実施形態では、ローパスア
ナログフィルタのようなフィルタが、ＤＡＣ又はアンプの出力をフィルタリング
する。校長は周波数に関係するエネルギを低減させるための波形のフィルタリン
グは、ここで同時に出願され、本発明の譲受人に譲受された、米国出願番号（割
り当てられていない−代理人ドケットNo.5050/221）「Ultrasonic Contrast Age
nt Imaging System and Method」（米国出願シリアル番号第08/642,528号の一部
継続出願）で議論されており、その開示はリファレンスとしてここに組み込む。
【００４１】 更に別の実施形態では、上述の伝送波形は、音響ドメインにおける波長の合計
の組合せで使用されうる。ここで同時に出願され、その開示がリファレンスとし
てここに組み入れられる、本発明の譲受人に譲受された米国特許出願番号（まだ
割り当てられていない−代理人ドケットNo.5050/219）「Ultrasound Imaging Me
thod And System For Harmonic Imaging Pulse Shaping In The Acoustic Domai
n」で開示されているように、第１のトランスの要素に関係する伝送波形は、第 ２のトランスの要素に関係する第２の波形に対して形成される。例えば、第１の
波形は、（１）サイクルの一部又は複数のサイクルによって遅延され、（２）振
幅が調整され、（３）第２の波形に関する（１）（２）及び（３）のうちの２つ
又は３つ全てのいかなる組合せ又はサイクルの異なる数に関して伝送される。第
１及び第２の波形は、ポイントでフォーカスされ、伝送される。伝送された波形
は、高調波周波数において伝送されたエネルギの減少に関する所望の波形を形成
するためにポイントで音響ドメインにおいて合計する。好ましくは、所望の波形
は、最大値まで徐々に増加し、最大値から徐々に減少する振幅に対応する。
の組合せで使用されうる。ここで同時に出願され、その開示がリファレンスとし
てここに組み入れられる、本発明の譲受人に譲受された米国特許出願番号（まだ
割り当てられていない−代理人ドケットNo.5050/219）「Ultrasound Imaging Me
thod And System For Harmonic Imaging Pulse Shaping In The Acoustic Domai
n」で開示されているように、第１のトランスの要素に関係する伝送波形は、第 ２のトランスの要素に関係する第２の波形に対して形成される。例えば、第１の
波形は、（１）サイクルの一部又は複数のサイクルによって遅延され、（２）振
幅が調整され、（３）第２の波形に関する（１）（２）及び（３）のうちの２つ
又は３つ全てのいかなる組合せ又はサイクルの異なる数に関して伝送される。第
１及び第２の波形は、ポイントでフォーカスされ、伝送される。伝送された波形
は、高調波周波数において伝送されたエネルギの減少に関する所望の波形を形成
するためにポイントで音響ドメインにおいて合計する。好ましくは、所望の波形
は、最大値まで徐々に増加し、最大値から徐々に減少する振幅に対応する。
【００４２】 音響ドメインにおいて合計された信号を生じる関数として伝送された波形の別
の例として、第１及び第２の波形は、各々、図５に示した伝送波形９０である。
第１のは計の伝送は、第２の波形に対して１／４サイクル即ち９０度だけ遅延し
ている。体のポイントで、第１及び第２の波形は、第３の波形を形成するために
一緒に合計される。第３の波形は、図６の伝送波形の伝送波形１００と全体的に
同じである。サイクルの数、及び、第１及び第２の波形の振幅形状はまた、音響
ドメインにおいて所望の第３の波形を形成するように制御される。 パルス幅変調、フィルタリング、複数の振幅を備える波形の生成、及び、音響
ドメインにおける波形の合計のように上で議論した種々のいかなる変形実施形態
も、組み合わせて使用されうる。組合せは、上で議論した変形実施形態の２つ以
上を含みうる。
の例として、第１及び第２の波形は、各々、図５に示した伝送波形９０である。
第１のは計の伝送は、第２の波形に対して１／４サイクル即ち９０度だけ遅延し
ている。体のポイントで、第１及び第２の波形は、第３の波形を形成するために
一緒に合計される。第３の波形は、図６の伝送波形の伝送波形１００と全体的に
同じである。サイクルの数、及び、第１及び第２の波形の振幅形状はまた、音響
ドメインにおいて所望の第３の波形を形成するように制御される。 パルス幅変調、フィルタリング、複数の振幅を備える波形の生成、及び、音響
ドメインにおける波形の合計のように上で議論した種々のいかなる変形実施形態
も、組み合わせて使用されうる。組合せは、上で議論した変形実施形態の２つ以
上を含みうる。
【００４３】 上で議論した実施形態を修正及び変更することができることを理解すべきであ
る。例えば、プログラムすることができる異なるレベルを備える異なる超音波シ
ステムを使用することができうる。異なるトランス及びシステム構成がまた使用
されうる。上述の多くの種々のプロセスは、アナログ又はディジタル処理であり
得る。それ故、先の詳細な説明は、本発明の好ましい実施形態の例示として理解
されるべきであり、本発明を定義するものではない。特許請求の範囲、及びその
均等の範囲だけが、本発明の範囲を定義する。
る。例えば、プログラムすることができる異なるレベルを備える異なる超音波シ
ステムを使用することができうる。異なるトランス及びシステム構成がまた使用
されうる。上述の多くの種々のプロセスは、アナログ又はディジタル処理であり
得る。それ故、先の詳細な説明は、本発明の好ましい実施形態の例示として理解
されるべきであり、本発明を定義するものではない。特許請求の範囲、及びその
均等の範囲だけが、本発明の範囲を定義する。
【図１】 高調波イメージングに関する超音波システムのブロック図である。
【図２Ａ】 伝送波形生成器のブロック図である。
【図２Ｂ】 信号波形生成器のブロック図である。
【図３】 ユニポーラ伝送波形のグラフ表示である。
【図４】 サンプリング関数のグラフ表示である。
【図５】 バイポーラ伝送波形のグラフ表示である。
【図６】 からみついたバイポーラ伝送波形のグラフ表示である。
【図７】 図６の伝送波形に関係するスペクトルのグラフ表示である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ヘッドバーグ ディヴィッド ジェイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94025 メンロ パーク イースト クリ ーク ドライヴ 210 (72)発明者 マスラク サミュアル エイチ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94062 ウッドサイド ハイ ロード 961 (72)発明者 ラママーティー バースカー エス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95125 サン ホセ モンテマー ウェイ 1751 (72)発明者 ニード ダニエル イー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94043 マウンテン ヴィュー タマルペ イズ ストリート 2435 Ｆターム(参考） 4C301 EE04 HH01
Claims (13)
- 【請求項１】 （ａ）基本周波数で超音波エネルギを伝送し、 （ｂ）反射された超音波エネルギを、超音波システムにおける基本周波数の高
調波で受信する、 ステップを包含する方法において、 上記ステップ（ａ）が、 （ａ１）第１及び第２のそれぞれのパルス持続時間によって特徴付けられた、
少なくとも第１及び第２のパルスの少なくともシーケンスを含む波形を伝送する
、ことを含み、 前記第２のパルスの持続時間が前記第１の持続時間と異なる方法。 - 【請求項２】 （ａ）超音波エネルギを基本周波数で伝送し、 （ｂ）反射された超音波エネルギを、超音波システムにおける基本周波数の高
調波で受信する、 ステップを包含する方法において、 上記ステップ（ａ）が、 （ａ１）第１のパルスの持続時間を包含する少なくとも第１のパルスを含む複
数のパルスから成る波形を伝送し、 前記第１のパルスと第２のパルスの間の持続時間が前記第１のパルスの持続時
間と異なる方法。 - 【請求項３】 上記ステップ（ａ１）が、 （ａ２）パルスの持続時間を変化させることで前記シーケンスを調整する、 ステップを更に包含する、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
- 【請求項４】 上記ステップ（ａ１）が、 少なくとも前記第１及び第２のパルスと、連続したオーダにおいて少なくとも
第３のパルスとを包含する前記波形を伝送することを更に含む、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項５】 上記ステップ（ａ１）が、 前記第１及び第２のパルスの間の第１の時間と、前記第２のパルスと第３のパ
ルスとの間の第２の時間とを含む前記波形を伝送することを更に含み、 前記第２の時間が前記第１の時間と異なる、 ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記ステップ（ａ１）が、 前記第２のパルスよりも短い持続時間を備える前記第１及び第３のパルスを伝
送することを更に包含する、 ことを特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項７】 ステップ（ａ３）が、 それぞれ最大の値に徐々に上昇し、それぞれ最大の値から徐々に下降する包絡
線形状を含む伝送波形のエネルギコンテンツに近づけることを包含する、 ことを特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項８】 ステップ（ａ１）が、 前記複数の波形を複数のトランス要素からそれぞれ伝送することを更に包含す
る、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項９】 ステップ（ａ１）が、 前記第２のパルスよりも短い持続時間を備える前記第１のパルスを伝送するこ
とを含む、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項１０】 ステップ（ａ１）が、 前記第２のパルスよりも長い持続時間を備える前記第１のパルスを伝送するこ
とを含む、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項１１】 （ａ２）前記波形が第１の波形からなり、ステップが更に、 （ｉ）サイクル遅延、 多数のサイクル、及び、 前記第１及び第２の波形の合計から成る形状の関数として、少なく
とも第２の前記複数のトランス要素に適用される少なくとも第２の波形に関する
、少なくとも第１の複数のトランス要素に適用される少なくとも前記第１の波形
のそこでの組合せ、 というグループから選択された特徴を設定し、 （ii）実質的にポイントでそれぞれ焦点合わせされる少なくとも前記第１
及び第２のトランス要素からの少なくとも前記第１及び第２の波形に対応する超
音波エネルギを伝送し、前記ポイントで合計された前記超音波エネルギが前記形
状を有し、前記形状がそれぞれ最大値に徐々に上昇し、それぞれ前記最大値から
徐々に減少し、 （ａ３）ステップが （ｉ）バイポーラ波形として前記波形を生成し、 （ii）振幅ベースラインオフセットを前記バイポーラ波形に適用し、少な
くとも前記波形が前記バイポーラ波形の合計と、前記振幅ベースラインオフセッ
トとを有し、 （ａ４）前記波形における少なくとも一つのパルスの振幅を変調する、 上記ステップａ２、ａ３及びａ４の２つ又は３つステップの組合せを更に有する
、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 トランスと 少なくとも第１及び第２のパルスを包含するシーケンスを生成するように作動
し、各パルスがそれぞれのパルス持続時間によって特徴付けられ、前記パルス持
続時間が、第１及び第２のパルスに関するパルス持続時間が互いに異なるように
調整され、前記トランスに接続された信号生成器とを有する、 基本周波数の高調波で反射された超音波エネルギの受け取りに関する基本周波
数で超音波エネルギを伝送するための超音波装置。 - 【請求項１３】 前記装置が、 トランスと、 複数のパルスの順序づけられたシーケンスを生成するように作動し、第１及び
第２のパルスの間の第１の持続時間が前記第２のパルス及び第３のパルスの間の
第２の持続時間と異なる、前記トランスに接続された波形生成器と、 を有し、 基本周波数の高調波で反射された超音波エネルギの受け取りに関する基本周波
数で超音波エネルギを伝送するための超音波装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/893,287 US5833614A (en) | 1997-07-15 | 1997-07-15 | Ultrasonic imaging method and apparatus for generating pulse width modulated waveforms with reduced harmonic response |
| US08/893,287 | 1997-07-15 | ||
| PCT/US1998/014428 WO1999003400A1 (en) | 1997-07-15 | 1998-07-14 | Ultrasound imaging method and apparatus for generating pulse width modulated waveforms with reduced harmonic response |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001510065A true JP2001510065A (ja) | 2001-07-31 |
| JP4233749B2 JP4233749B2 (ja) | 2009-03-04 |
Family
ID=25401339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000502709A Expired - Lifetime JP4233749B2 (ja) | 1997-07-15 | 1998-07-14 | 低減された高調波応答でパルス幅変調波形を生成するための超音波イメージング方法及び装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5833614A (ja) |
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| JP (1) | JP4233749B2 (ja) |
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| WO (1) | WO1999003400A1 (ja) |
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| US6193659B1 (en) | 1997-07-15 | 2001-02-27 | Acuson Corporation | Medical ultrasonic diagnostic imaging method and apparatus |
| US6312379B1 (en) * | 1997-08-15 | 2001-11-06 | Acuson Corporation | Ultrasonic harmonic imaging system and method using waveform pre-distortion |
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