JP2001521404A - 多重超音波画像見当合わせシステム、その方法、及び、トランスジューサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 超音波映像システム（１０）は、画像データアレイ（１８）と、画像データアレイ（１８）の各端部の追跡アレイ（２０）とを備えた超音波トランスジューサ（１６）を有する。追跡アレイ（２０、２２）は、画像データアレイ（１８）に対して横断方向に向けられている。画像データアレイ（１８）からの画像は、目標の三次元的表現を復元するために用いられる。画像データのそれぞれのフレーム間の相対運動は、追跡アレイ（２０、２２）からのデータのフレームに基づく運動推定器（３８）によって自動的に推定される。トランスジューサ（１６）が画像データアレイ（１８）の方位軸のまわりで回転させられるにつれて、目標の特徴は追跡アレイ（２０，２２）の画像平面内に残る。追跡アレイの画像平面内におけるこれらの特徴の運動は、三次元的復元のために必要な運動を推定するために用いられる。同様の技法は、拡張された視界を作るために、画像平面内の運動を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】 多重超音波画像見当合わせシステム、その方法、及び、トランスジューサ 関連出願とのクロス・リファレンス 本出願は、結果的に１９９６年２月２９日付で提出されて本発明の譲受人に譲 渡済みの暫定米国特許出願第６０／０１２，５７８号の一部継続出願である１９ ９６年３月２５日付提出の同時係属米国特許出願第０８／８２１，５８１号の一 部継続出願である。 発明の背景 本発明は、後続する三次元または拡張された視界の復元を可能にするために二 次元画像情報および画像情報に関する相対位置的情報を獲得するための改良され たシステム、方法、及び、トランスジューサに関する。 三次元超音波画像に対する関心は高まりつつある。一方法は、三次元画像情報 を直接獲得するために二次元トランスジューサアレイを使用することである。二 次元アレイはあらゆる所要の決定位置において電子的に走査し、それによって、 所要の情報を獲得するために使用できる。この方法は、製作上の困難性、信号対 ノイズの困難性、及び、処理上の困難性に関連するかなりの問題を伴う。 他の方法は、画像データフレームの間の相対位置情報と共に一次元トランスジ ューサアレイをを用いて、所要の三次元復元を形成するために、これらのフレー ムが後で三次元ボリュームに組立て可能であるように、多重二次元画像データフ レームを収集することである。一方法は、トランスジューサアレイの動きを精密 に制御することによって、画像データフレームの所要の集合を収集するために電 動化したアレイを使用することである。一例は、米国特許出願第０８／２６７， ３１８号（Ｈｏｓｓａｃｋ等、本発明の譲受人に譲渡済み）に示されているトラ ンスジューサである。（更に、Ｐｉｎｉ米国特許Ｎｏ．５，１５９，９３１も参 照すること）。関連した方法は、ＭｃＣａｎｎ等により「心臓学のための多次元 超音波結像」（ＩＥＥＥ会報、７６、９、頁１０８３−１０７２、１９８８年９ 月）に記載されているように、大型回転式トランスジューサを使用することであ る。他の方法は、超音波画像の解析に基づく手動による運動検出技法を用いるこ とである。Ｓａｐｏｚｎｉｋｏｖ等による「三次元復元心臓記録に基づいた左心 室の形状、壁肉の厚さ、及び、機能」(「心臓学におけるコンピュータ」ＩＥＥ Ｅコンピュータ協会新聞、Ｃａｔ ＣＨ ２４７６−０、頁４９５−４９８、１ ９８７年）、及び、Ｔａｒｕｍａ等による「直交区分に基づいた超音波心臓検査 図の三次元復元」（「パターン認識」、１８、２、頁１１５−１２４、１９６５ 年）を参照されたい。手動による技法は遅く、面倒なので、多くの欠点を持つ。 Ｓｃｈｗａｒｔｚ米国特許５，４７４，０７３は、ハンドヘルド（手で握って 操作する）トランスジューサアレイ及び仮想走査運動を用いた定性的三次元方法 について記述する。定性的方法は欠点を持つので、本発明は定量的方法を指向す る。 Ｋｅｌｌｅｒ米国特許５，３５３，３５４は、加速度計、または、トランスジ ューサの決定位置（オリエンテーション）、従って、それぞれの画像平面間の相 対運動を測定するように設計された磁気センサを備えたトランスジューサアレイ について開示する。一旦、画像平面の位置的情報が提供されると、画像平面情報 を三次元ボリュームに組み立て、そして、例えば、断面、表面レンダリング、セ グメンテーション等のような適切なディスプレイを提供するための標準的な方法 が用いられる。Ｋｅｌｌｅｒの方法の１つの欠点は、患者又は他の目標に対して ではなく、患者にとって外部の固定した表面に対してトランスジューサアレイの 位置を評価することに依存することである。患者が動けば、全ての目標領域の絶 対位置が動かされ、三次元復元の精度は低下するか、或いは、全く無視される。 磁気センサシステムは、例えば、金属物体および例えば陰極線管のような電子機 器によって生成される電磁場からの局部的磁気妨害に対する潜在的な脆弱性のよ うな更に追加的な欠点を持つ。加速度計システムは、加速度情報を変位情報に変 換するための２段に亙る積分に依存するので、嵩張ることが多く、そして、累積 的誤差の影響を受け易い。 本発明は、広い範囲に亙って上記の問題を克服する新規なシステム及びトラン スジューサに向けられる。 発明の要約 本発明の第１の態様に基づいて目標から獲得された画像情報を見当合わせする ための一方法が提供される。本方法において、 （ａ）少なくとも１つの超音波トランスジューサアレイを用いて画像情報の複 数の集合を獲得する過程を有し、前記の少なくとも１つのアレイは画像情報の少 なくとも幾つかの間で動かされ、前記複数の集合は複数の画像データ集合及び複 数の追跡集合を有し、 （ｂ）過程（ａ）において獲得された追跡集合の少なくとも１つの部分の比較 に基づく運動の成分を自動的に決定する過程と、 （ｃ）過程（ａ）において獲得された画像データ集合の選定された幾つかを見 当合わせするために、過程（ｂ）において決定された運動成分を自動的に使用す る過程とを有する。 本発明の１つの態様に基づき、画像データセット集合が、異なるトランスジュ ーサアレイを用いて獲得される。本発明の別の態様に基づき、拡張された視界を 作るために運動推定が用いられ、この場合、追跡集合用として個別のアレイを必 要としない。 本発明は、更に、以下に説明する方法における使用に適した改良済みトランス ジューサにも向けられる。本発明のトランスジューサは、支持エレメント、及び 、前記支持エレメントと共に移動するように結合された第１の、第２の、そして 、第３のトランスジューサアレイを有する。第１のトランスジューサアレイは、 方位軸に沿って配列され、そして、前記方位軸に沿って間隔配置された第１と第 ２の端部、及び、第１の中央画像平面を備えた第１のランスジューサエレメント を有する。第２のトランスジューサアレイは、第１のトランスジューサアレイの 第１の端部の近くに配置された第２のトランスジューサエレメント、及び、第２ の中央画像平面を有する。第３のトランスジューサアレイは、第１のトランスジ ューサアレイの第２の端部の近くに配置された第３のトランスジューサエレメン ト、及び、第３の中央画像平面を有する。第１と第２の中央画像平面は、第１と 第３の中央画像平面の場合と同様に平行でない。 超音波トランスジューサ用のこの配置は、追跡情報と画像情報の両方が同時に 収集されることを可能にする。追跡情報は、前記トランスジューサ、及び／又は 、それぞれの画像データフレームの間の目標の運動の推定を決定するために用い られる。次に、この情報は、所要の三次元表現を形成するために、それぞれの画 像データフレームを三次元に適するように見当合わせする際に使用することが出 来る。 好ましい実施例に関連して、本発明の更なる態様および利点について以下に検 討することとする。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の現時点における好ましい実施例が組み込まれた超音波映像シ ステムの構成図である。 図２は、図１のトランスジューサの概略透視図である。 図３は、図２のトランスジューサの概略側面図である。 図４は、図２のトランスジューサの概略平面図である。 図５は、図１のシステムの一部分の概略図である。 図６は、図２のトランスジューサが方位軸のまわりに回転させられる場合にお ける画像領域の運動を示す概略透視図である。 図７、８、９、及び、１０は、トランスジューサの４つの回転位置において、 図６のトランスジューサを用いて獲得された画像を示す概略図である。 図１１は、図２のトランスジューサの動作を示す概略透視図である。 図１２は、図１のシステムによって生成された追跡画像領域の概略平面図であ る。 図１３は、図１のシステムにおける運動の推定値の平均化を示す概略図である 。 図１４は、図１のシステムにおいて、画像化された器官の全体運動がどのよう にして認識され、そして、無視されるかを示す概略図である。 図１５は、図２のトランスジューサが方位軸のまわりに回転させられる場合に おいて、音波ラインの間における目標の運動を示す概略図である。 図１６は、図１５の未加工音波ラインデータの別の見取り図である。 図１７、１８、及び、１９は、三次元表現を形成するために、三次元において 多重画像データフレームが相互に見当合わせされる方法を示す３つの概略透視図 である。 図２０は、図１のシステムによって生成されたディスプレイの見取り図である 。 図２１は、図１のトランスジューサの改造された機種の概略図である。 図２２は、代替超音波映像システムの概略図である。 図２３から２６までは、本発明の選定された実施例における使用に適したクロ スアレイを用いたトランスジューサの平面図である。 図２７、及び、２７ａから２７ｅまでは、本発明の選定された実施例における 使用に適する代替トランスジューサの平面図である。 図２８及び２９は、本発明の選定された実施例における使用に適する別のトラ ンスジューサの平面図である。 図３０は、本発明の好ましい実施例が組み込まれた超音波映像システムの構成 図である。 図３１及び３２は、図３０の映像システムによって実施される定例過程のの流 れ図である。 図３３は、代替実施例の動作を示す概略図である。 図３４から３７までは、本発明の代替形式に含まれるファジー理論システムの 動作を示すグラフである。 図３８は、拡張された視界を形成するために２つのフレームを重み付けする方 法を示すダイアグラムである。 図３９及び４０は、１つの単一ブロック運動推定システムに関する概略図であ る。 現時点における好ましい実施例の詳細な説明 図面を参照することとし、図１は本発明の現時点における好ましい実施例を含 む超音波映像システム１０の構成図である。以下の説明においては、先ず、シス テムの概観について述べ、次に、当該システムの選定された構成要素について詳 細に説明する。 システムの概観 本システム１０は、送信および受信両ビーム形成器を含み、マルチプレクサ／ デマルチプレックサ１４を介して超音波トランスジューサ１８の接続されたビー ム形成器システム／信号検出器１２を有する。従来型の装置を含めて任意のあら ゆる適当な装置は、エレメント１２、１４として使用するために容易に改作可能 である。 超音波トランスジューサ１６については、図２Ａに関連して以下に更に詳細に 説明することとする。ここに、トランスジューサ１６は、３つの個別トランスジ ューサアレイ１８、２０、２２を含むことが好ましいことに注意することが重要 である。アレイ１８は、目標のディスプレイ表現を作成するために使用される画 像データ収集のために用いられる。本実施例におけるアレイ２０、２２は、追跡 アレイとして作動するように画像データアレイ１８に直角な方向に配置された小 さい方のアレイである。本実施例における追跡アレイ２０、２２は、画像データ フレームを復元用として適切に見当合わせすることを可能にするように、画像デ ータアレイから画像データフレーム間の動きを推定するために用いられる。 ビーム形成器システム／信号検出器１２は、アレイ１８、２０、２２に励起信 号パルスを送り、合計された復帰エコーを信号検出器に供給する。信号検出器の 出力はスキャンコンバータ２４に供給される。ビーム形成器システム／信号検出 器１２は、アレイ１８、２０、２２に供給された励起信号のタイミングを適切に 調整し、そして、受信済み信号を合計に先立って適切にタイミング調整及び位相 調整することによって位相調整済みアレイとして取扱う従来の方法によりアレイ １８、２０、２２を操作する。スキャンコンバータ２４は、以下に説明するよう に、好ましくは、３つのアレイ１８、２０、２２によって生成される３つの画像 を追加情報と共にディスプレイするように出力ディスプレイ２６を制御する。 更に、スキャンコンバータ２４からの走査変換された画像情報はデータ記憶シ ステム２８に記憶される。本実施例において、データ記憶システム２８は３つの 個別記憶アレイを含み、各記憶アレイは、アレイ１８、２０、２２のうちのそれ ぞれの１つからの画像フレーム用データを記憶する。従って、画像データトラン スジューサアレイ１８からの画像情報は、画像データのフレームとして記憶アレ イ３０に記憶され、そして、追跡トランスジューサアレイ２０、２２からの画像 情報は、それぞれ記憶アレイ３２、３４に、画像データのそれぞれのフレームと して記憶される。記憶アレイ３０、３２、３４におけるデータのフレームは全て 時間マーク付けされ、その結果、これらのフレームは相互に適切に組合わされる 。この時間マーク付けは、例えば、リアルタイム時計情報、或いは、フレーム番 号情報の形をとることができる。 記憶アレイ３０における画像データのフレームはコンピュータ３６に供給され る。これらのフレームは目標のディスプレイ表現を形成するために用いられる。 記憶アレイ３２及び３４に記憶された追跡画像フレームは、目標のディスプレイ 復元を作成するために見当合わせされないが、その代りに、画像データ記憶アレ イ３０からの画像データの個別フレームの相対位置を決定するために用いられる 。 画像データの連続するフレーム間の目標の動きを推定するために、追跡アレイ データ記憶アレイ３２、３４からの画像情報が運動推定器３８に供給される。運 動推定器３８は、それぞれのフレーム間のトランスジューサ１６の運動成分を推 定するために、追跡トランスジューサアレイ２０と追跡トランスジューサアレイ ２２からの一連の画像を比較する。運動成分の前記推定値はロジック４０におい て平滑化され、次に、画像データ記憶アレイ３０に記憶されている画像データの 選定されたフレーム間運動の最良推定値を定義するベクトル値を算定する計算器 ４２に供給される。次に、このベクトルは別の入力としてコンピュータ３６へ供 給される。 システム１０において、エレメント２８から４２までは、リアルタイムで作動 するように設計可能であり、そして、図２０に関連して検討するように、運動ベ クトルは出力ディスプレイ２６上にディスプレイすることが出来る。一旦、デー タの全集合が獲得された場合には、画像データフレーム及びフレーム間変換ベク トルは、超音波映像システムと組合わされるか又は前記システムの外部に設置さ れた専用コンピュータ３６に伝達される。 コンピュータ３６は、計算器４２によって供給されたベクトルを適切に使用す ることにより、画像データ記憶アレイ３０から選定された画像データのフレーム を相互に見当合わせする。更に、あらゆる必要な補間が実施され、そして、画像 データのそれぞれのフレームは三次元データ記憶装置４４に相互に適切な決定位 置に記憶される。コンピュータ３６は、ディスプレイモードにおいて作動中であ る場合には、ディスプレイ４６上に所要画像を供給するために、三次元データ記 憶装置４４から適切な情報を選択できる。例えば、画像データの平面に対応しな い多種多様な平面を含む種々の平面における断面を求めることができる。更に、 表面レンダリング及びセグメンテーションディスプレイも、必要に応じて生成す ることができる。 １つの作動モードにおいて、オペレータの直接手動制御の下に、画像データア レイ１８の表面上の方位軸に沿った１つの単一軸のまわりに左右に平滑にスイー プすることによってトランスジューサ１６を回転させることが可能である。スイ ープの不完全性に対処する方法については次に説明する。三次元復元に際して、 復元の品質は、位置的誤差の結果として極めて微妙に低下する。不完全な運動検 出の結果としては「ぼやけ」でなく「歪み」を生じる。 超音波トランスジューサ１６ 図２−４は、超音波トランスジューサ１６に関する３つの図を示す。図４に示 すように、３つのアレイ１８、２０、２２は、全てが共通支持エレメント５３に 取り付けられた、それぞれ対応するトランスジューサエレメント４８、５０、５ ２集合を有する。トランスジューサエレメント４８は方位軸Ａに沿って配列され 、画像データトランスジューサアレイ１８は第１及び第２の端部５４、５６を規 定する。追跡アレイ２０、２２は、方位軸Ａを中心とする端部５４、５６のうち のそれぞれの１つの近くに配置される。トランスジューサエレメント５０、５２ は、それぞれの追跡軸Ｔ１、Ｔ２に沿って配列され、そして、好ましい本実施例 における追跡軸Ｔ１、Ｔ２は方位軸Ａに実質的に垂直である。追跡アレイ２０、 ２２は、それぞれ、イ画像データアレイ１８よりも短く、そして、装備するトラ ンスジューサエレメント５０、５２の個数も少ない。トランスジューサエレメン ト４８は、それぞれ、トランスジューサエレメント５０、５２のピッチの１／Ｎ 倍の間隔を持つことが出来る。図３に示すように、追跡アレイ２０、２２は、画 像データアレイ１８に向かって内側を指すように位置決めすることが出来る。そ の代 わりに、追跡アレイ２０、２２は、トランスジューサ１６に対して好ましい縦断 面を供給するために、アレイ１８と同一平面に所在することが出来る。 画像データアレイ１８は、例えば、円筒形の仰角集束レンズを備えた平らな線 形アレイのような従来形であっても差し支えない。その代わりに、本アレイは全 体的に平らであってもよいが、トランスジューサエレメントは仰角方向に焦点を 結ぶように曲がっていても差し支えない。この場合、集束レンズは一切不要であ るので、例えばポリウレタンのような非屈折性フィラーを使用することができる 。レンズを使用すると否とに拘わらず、画像データアレイは、更に大きい視界を 得るために、方位方向において曲がっていても差し支えない。追跡アレイ２０、 ２２は、通常、仰角方向において所要の焦点を結ぶためのレンズを有する。種々 のレンズ又はアレイにおいて、平面が異なれば曲率も異なるので、好ましい平滑 な形を得るために、トランスジューサ１６上に非屈折性フィラーセクションが形 成されても差し支えない。その代わりに、追跡アレイ２０、２２は、所要の形状 の非屈折性ウィンドウが最上面に形成されるように曲げられても差し支えない。 画像データアレイ１８とアレイ２０、２２は、両方共、調整済み扇形、Ｖｅｃｔ ｏ ー、カラードップラーエネルギ及びこれらと類似の事象を含む全ての結像モード がサポートされる。２個のトランスジューサを用いる実施例においては、例えば Ａｃｕｓｏｎ製双平面Ｖ５１０Ｂトランスジューサのような従来型ＴＥＥトラン スジューサを使用することが出来る。 図２に示すような画像平面を得るためには、図３及び４に示すトランスジュー サの幾何図形的配置を使用できる。この実施例における画像データアレイ１８の 画像平面５８は方位軸Ａを通る。画像データアレイ１８によって収集された画像 データは、画像平面５８内の走査線６４に沿って配置される。トランスジューサ アレイ２０、２２それぞれの画像平面６０、６２は、画像平面５８を横断するよ うに位置付けられる。画像平面５８、６０、６２は、それぞれのアレイの中央画 像平面であり、従って、ＩＤアレイに関しては唯一の画像平面であり、１．５Ｄ アレイに関しては中央平面（即ち、仰角方向に方向付けられない平面）である。 簡素化のために、追跡アレイ２０、２２は、画像データアレイ１８が使用する ピッチと同じトランスジューサエレメントピッチであっても差し支えない。この 方法は、３つ全てのアレイ１８、２０、２２に対して同一ビーム形成器遅延を用 いることを可能にする。ただし、多くの用途において、追跡アレイ２０、２２は 、比較的少数の音波ラインを形成するために用いられる。運動検出が画像平面６ ０、６２の中心線の周辺に集中する場合には、特にこの傾向が強い。追跡アレイ ２０、２２のために、ただ１つの狭い視界が必要である場合には、追跡アレイピ ッチは、例えば画像データアレイ１８の２倍のピッチのように、更に粗くなる。 追跡アレイピッチを画像データアレイピッチの整数倍にすることにより、同一 ビーム形成遅延を使用できるが、ただし、図５に示すように、適当なチャネルの 接続を遮断することが必要である。図５において、追跡アレイ２０のエレメント 間ピッチは、画像データアレイ１８のピッチの２倍であり、追跡アレイ２０の連 続したトランスジューサエレメント５０は、画像データアレイ１８のトランスジ ューサエレメント４８に対する偶数または奇数信号ラインのみに接続される。極 言すれば、各追跡アレイ２０、２２は僅か２個のトランスジューサエレメントに よって構成可能であるが、当然ながら、達成可能な最高解像度が制限される。 ビーム形成器／信号検出器１２とトランスジューサ１６用ハウジングとの間に は共通信号導体を使用することができる。前記ハウジングにおいては、例えば、 Ｓｕｐｅｒｔｅｘ社（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、カリフォルニア）から入手可能であ り、ファミリ称呼ＨＶ２ｘｘを有するこの種装置のような高圧アナログスイッチ 又はマルチプレクサにより、信号導体とトランスジューサエレメント４８、５０ 、５２との間で個々の信号が経路指定される。 図６から１１までは、画像データアレイ１８によって生成された画像の間の動 きを推定するために、追跡アレイ２０、２２によって生成された画像を用いる方 法を示す概略図である。図６は、トランスジューサ１６の３つの個別位置の透視 図を示す。トランスジューサ１６のこれら３つの個別位置は、方位軸のまわりに トランスジューサ１６を回転させることによって求められる。画像データアレイ １８が方位軸Ａのまわりを回転するにつれて、画像平面５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ は扇風機と同様の態様において回転する。従って、図６の各画像平面５８Ａ、５ ８Ｂ、５８Ｃは、三次元空間のそれぞれの個別平面に配置される。 これとは対照的に、各追跡アレイ２０、２２に関する画像平面６０Ａ、６０Ｂ 、６０Ｃと６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃは、トランスジューサ１６が方位軸Ａのまわ りで回転するにつれて、共通平面状態を維持する。トランスジューサ１６が回転 するにつれて、画像平面６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃと６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ内に おける実際の結像領域は、方位軸Ａの回りに回転する。多くの用途において、画 像平面５８Ａ、５ＢＢ、５８Ｃ内の結像領域は、画像平面６０Ａ、６０Ｂ、６０ Ｃ内の結像領域又は画像平面６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ内の結像領域に対して重複 または交差しない。この配列は、以下に検討するように、混線及び他の妨害問題 を軽減することができる。 図７から１０までは４組の画像を示す。各組は、画像データアレイ１８からの 画像６６Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄおよび追跡アレイ２０、２２の１つからの対応する画像 ６８Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを含む。この場合、目標は球体であり、そして、画像６６、 ６８は、球体が両方の画像６６、６８内に現れるように交差する。画像６６Ａ、 Ｂ、Ｃ、及び、Ｄに示すように、トランスジューサ１６が方位軸のまわりに回転 するにつれて、前記球体の種々の断面がディスプレイされる。画像６６Ａ及び６ ６Ｄに示す断面は、球体の縁の近くで切り取った比較的直径の小さい円盤を示し 、画像６６Ｂ及び６６Ｃは、球体の中心の近くで切り取った比較的直径の大きい 円盤を示す。従って、画像６６Ａ、Ｂ、Ｃ、及び、Ｄに示す円盤は、当該画像の 移動平面にしたがって直径が異なる（図６参照）。対照的に、全ての画像６８Ａ 、Ｂ、Ｃ、及び、Ｄは、同一寸法の円盤を示す。図６に関連して既に検討したよ うに画像６６Ａ、Ｂ、Ｃ、及び、Ｄの平面は同じ状態を維持するので、これらの 画像内にディスプレイされる円盤は、寸法が一定の状態を維持するが、画像平面 を横断して移動する。円盤が或る画像からその次の画像へ移動するにつれて、そ の円盤の位置は、画像６８Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの画像平面内におけるトランスジュー サ１６の運動成分の測定値を提供する。 トランスジューサアレイ２０、２２の画像平面が画像データアレイ１８の表面 に垂直でない場合には（例えば、図３に示すように、追跡アレイ２０、２２が内 側に向けられるので）、画像の範囲と画像データアレイ１８に垂直な物理的な深 さとの間の差を考慮するためにコサイン（補正係数を使用することが好ましい。 トランスジューサ１６の重要な利点はそれぞれ画像データアレイ１８の隣接端 部５４、５６の近くに配置された２つの追跡アレイ２０、２２を有することであ る。この配列は、合成回転の評価を可能にする。図１１において、トランスジュ ーサ１６は、図に示すように方位つけられた回転軸ＲＡのまわりに回転させられ る。図１１において、実線の円は、第１の時点における目標の画像を表わし、点 線の円は、回転軸ＲＡのまわりに回転した後の、次の時点における目標の画像を 表す。この状況においては、画像が画像平面６０、６２内において反対方向に動 くことに注意されたい。２つの追跡アレイ２０、２２から別々に決定された運動 成分を比較することにより、トランスジューサ１６に対する目標の実際的な回転 を決定することができる。必要に応じて、トランスジューサ１８には、例えば図 ２１に示すような磁気センサ１９または加速度計のような位置、配向（オリエン テーション）或いは両者を含ませることが出来る。センサ１９は、次に詳細に説 明する運動の検出方法を補足または支援するために使用しても差し支えなく、ま た、Ｋｅｌｌｅｒ米国特許５，３５３，３５４に開示されたタイプであっても差 し支えない。 ビーム形成器システム／信号検出器１２ トランスジューサと１６が実質的に方位軸Ａのまわりに回転させられるにつれ て、画像データアレイ１８及び追跡アレイ２０、２２は順次操作される。アレイ １８、２０、２２が個別にアドレス可能である場合、エレメント１２内の送信ビ ーム形成器は、それぞれのトランスジューサエレメント４８、５０、５２に、適 切に時間調整および位相調整された励起信号を送る。一実施例において、画像デ ータアレイ１８からのデータの１つのフレームが収集され、次に、追跡アレイ２ ０、２２からのデータのフレームが収集される。その代わりに、送信ビーム形成 器は、画像データアレイ１８と追跡アレイ２０、２２との間、個々の走査線間、 或いは、走査線のグループの間において交互作動しても差し支えない。アレイ１ ８、２０、２２の画像平面が非交差的である場合、特に画像データアレイ１８が 追跡アレイと異なる周波数によって励起される場合には、交差アレイ干渉の危険 性は小さい。従って、パルス繰返し率（一般に、継続する走査線間の人体におい て超音波信号を減衰させるために必要な時間によって制限される）を増大しても 差し支えない。 幾つかの用途においては、アレイ１８、２０、２２は、送信ビーム形成器へ共 同接続しても差し支えない。一般に、画像データアレイ１８に関する結像必要条 件は、追跡アレイ２０、２２の場合とは実質的に異なる。画像データの品質は高 水準に維持されなければならないが、追跡データは、信頼できる追跡を可能にす る程度の品質であれば十分である。アレイ１８とアレイ２０、２２との間の或る 程度のケーブル導体を分割することによりコストを節減することが可能である。 一般に、画像データアレイ１８の端部近辺のエレメントは中心エレメントよりも 重要度が小さいので、最も分割に適する。 アレイ１８、２０、２２間の干渉を軽減するためには、画像データアレイ１８ のエレメント４８から追跡アレイ２０、２２のエレメント５０、５２までの経路 を公知の疑似ランダム状態にジャンブルすることが好ましい。一方の組のアレイ （画像データアレイ１８または追跡アレイ２０、２２のどちらか）が、あらゆる 所定の走査線においてコヒーレントに操作されようにビーム形成器遅延をソート するために、エレメント１２はジャンブリング方式を用いる。ケーブルジャンブ リングによって、もう一方の組のアレイは非干渉的に操作される。最適ジャンブ リング方式は、定例的な実験によって決定しても差し支えない。 混線は、周波数コード化および電圧水準技法によって更に軽減可能である。追 跡アレイ２０、２２は、例えば２、３センチメートル程度に減少された画像深度 を以て、従って、例えば１０ＭＨｚ程度の高周波により作動可能である。画像デ ータアレイ１８は、比較的レンジが長く、例えば５ＭＨｚ程度の比較的低い周波 数において作動することにより、混線を軽減することが出来る。トランスジュー サエレメント４８、５０、５２は、適切な周波数を選定するような厚さに形成す ることが出来る。更に、検出のために望ましい周波数帯を選定するために、エレ メント１２にバンドパスフィルタを使用することも出来る。 電圧レベルは、２組のアレイ１８、２０、２２の間で同じでなくても差し支え ない。例えば、追跡アレイ２０、２２が選定されている場合、特に、追跡アレイ ２０、２２が効率的に作動するために高い方の電圧が必要な場合には高い方の電 圧を使用することが出来る。この場合、画像データアレイ１８が選定され、電圧 レベルが引き下げられると、追跡アレイ２０、２２は比較的小さい信号を放出す る。 図２２は、システム１０と同じ多数の構成要素を使用する代替システム１０’ を示す。システム１０’は、アレイ１８、２０、２２が、ビーム形成器／信号検 出器１２’、１２”により、異なる周波数において同時に操作されるという点が 異なる。各々の場合において、問題のバンドパスを分離するために、それぞれの バンドパスフィルタ１３’、１３”が装備される。既に述べたたように、追跡ア レイ２０、２２は１０ＭＨｚにおいて作動可能であり、画像データアレイ１８は ５ＭＨｚで作動可能である。既に検討済みのジャンブルされたケーブル経路を、 妨害を軽減するために使用しても差し支えない。バンドパスフィルタ１３’、１ ３”は、ビーム形成された信号用に使用できるが、実際には図２２に示す構成が 好ましい。 トランスジューサ１６が、方位軸Ａのまわりに回転することによってスイープ される場合、画像データアレイ１８用の好ましいフォーマットはセクタフォーマ ットである。セクタフォーマットにおいて得られた音波ラインデータは、走査変 換なしの相関過程において都合よく使用できる。その理由は、例えば、線間角度 増分（インクリメント）、法線に関する線角度（図１５参照）、及び、サンプル 間レンジ増分（インクリメント）に関して既知であれば、直角座標における純粋 な回転は、適当に選定された円筒座標系における角座標の変化として表すことが 可能であることに因る。 運動推定器３８ 運動の検出は、例えば、画像平面６０、６２における特定の認識可能な特徴の ディスプレイデータ上に線を描き、次に、後続する次のフレームにこの動作を繰 り返して実施することにより手動で実施可能である。本システムは、フレーム間 の動きを表すベクトルを生成するために、連続するフレームに関する線位置の追 跡を保持することが出来る。 更に良好な方法は、追跡アレイ２０、２２によって得られる画像データに関す る相互相関または類似の方法を用いるフレーム間運動のコンピュータ解析を使用 することである。この種の技法（ここでは全体的に相関技法と称する）は、過去 において、血液流の追跡用として用いられた。これらの方法は、認職可能な特徴 がディスプレイ領域に所在することを必要とせず、超音波小斑点データのみを用 いて十分に機能可能である。小さい斑点（スペックル）は、超音波画像における 自然発生現象であり、組織内の小さい散乱対象からの反射波の可干渉性の結果で ある。 Ｂｏｈｓ及びＴｒａｈｅｙ共著「血液流及び組織運動の角度に無関係な超音波 結像のための新規な方法」（ＩＥＥＥ議事録、Ｂｉｏｍｅｄ．Ｅｎｇ．３８、Ｉ ＥＥＥ頁２８０−２８６、１９９１年３月）に記載された相互相関及び絶対差合 計法を含むあらゆる適当な相関技法が使用出来る。相互相関は、２組のデータが 最も良くマッチする変換に関する探索データの各種変換に関して順次に求められ る乗算和を使用する公知の数学的演算である。絶対差合計法は、コンピュータ的 な一層簡単な相関技法であるが、実質的には同様の効果が得られる。データ集合 は一定でない量毎に変換される。各変換毎に、各集合においてそれぞれのデータ 値が差し引かれ、絶対差の和が算定される。特定の変換によってゼロに近い絶対 差の和が得られた場合には、データの集合が関連変換によって調整された可能性 が高い。調整を達成するために必要な変換は、それぞれの追跡アレイに最も近い 画像の側におけるそれぞれ２つのフレーム間における運動の表示である。以下に 説明するように、当該画像の他の部分における運動は、画像データアレイ１８の 方位に沿った追跡アレイ及び線形補間両技法において検出された運動を用いて評 価可能である。 どちらのタイプの相関においても用いられるデータブロックのサイズは最適化 に関わる問題である。ブロックが大きくなれば、間違ったマッチングの発生する 可能性は減少するが、一層長い計算時間を必要とする。検出可能な最大フレーム 間変位は、ブロックサイズによって制限される。一般に、探索は、ブロックサイ ズの半分に相当するプラス、マイナス分まで実施される。一例として、＋−８画 素の最大変換を検出するためには１６ｘ１６画素ブロックが使用可能である。 運動推定器３８は、運動を決定するために、アレイ３０、３２、３４に記憶さ れたデータのフレームに基づく任意の効果的技法を用いることができる。運動推 定は、フレーム全体、或いは、フレームの部分に基づいても差し支えない。前期 の部分が用いられる場合、これらの部分は、画像において明確に定義される特徴 に対応するように選定することが出来る。この方が一層効率的である場合には、 時間を節約するために、利用可能なデータの間隔を設けた部分集合に関して運動 推定を使用しても差し支えない。例えば、サンプルが０．５ｍｍ間隔で利用可能 であるが、最適化された運動検出が１ｍｍ間隔に基づいて実施可能である場合に は、利用可能なデータの部分集合にのみ基づく運動検出を実施することによって 時間を節約することが出来る。 運動推定のために使われる追跡画像データは、少なくとも下記項目を含む多数 の形式（フォーム）のうちの任意の１つを用いることが出来る。 １．出力ディスプレイにおける隣接画素（実際の音波ラインデータから補間さ れた）。 ２．更に大きいグリッドから選定された画素、例えばＮ番目毎の画素。 ３．画素のグループの平均値、例えば、４個の隣接画素のグループの平均。 ４．プリスキャン変換ビーム形成器音波ラインデータからのサンプル。 音波データのビーム形成器出力ラインは、極フォーマット或いはカーテシアン フォーマットであっても差し支えない。これらのデータラインと伝播の物理的ラ インとの間の関係は公知であるので、これらの音波ラインから導出されたサンプ ルは、運動検出に使用可能である。 図１５は、音波走査ラインデータに関するフレームＮ及びＮ＋１における目標 の位置を示す概略図である。図１５の基準記号７０は、測定が行われた個々の点 に関して用いられる。これらの点は、走査ラインに沿って個々の間隔を以て配列 される。図１６は未加工の音波ラインデータ（走査変換前）を示し、図において 、各行はそれぞれの走査ラインを表し、それぞれの範囲における測定点が示され る。 図１５及び１６の「＋」記号は、Ｎ及びＮ＋１の両フレームに関する目標位置 のために用いられる。運動推定器３８は、フレームＮ及びＮ＋１に関して作動す る場合、目標は走査ライン１から走査ライン３に移動し、レンジは起点から４個 のサンプルインタバルにおいて一定状態を維持したことを検出する。走査ライン の角度分離間隔はＸ度であり、運動ブロックの中心における隣接点７０間距離は Ｐｍｍに等しいので、基礎的な幾何学的関係は、横方向のオフセット（偏り）は 「＋８ＰｓｉｎＸｓｉｎΘ」に等しく、深さ方向の偏りは「−８ＰｓｉｎＸｃｏ ｓΘ」に等しいことを証明するために使用出来る。ここに、Θは、度で表した運 動検出ブロックの中心と走査ラインの起点から出発する法線との間の角度であり 、追跡アレイはセクタフォーマットにおいて作動中である。これらの計算は概略 的であるが、未加工の音波ラインデータが運動推定器３８において使用できる方 法を実演する。 音波ラインデータが運動推定器において使用される場合には、ディジタル化済 みＲＦ、ディジタル化済みＩＦ、ディジタル化済みベースバンド、または、整流 およびローパス濾波されたエンベロープ検波済み信号に対応することが出来る。 エンベロープ検波済み信号の一例として、Ｂモードデータを使用できる。音波ラ インデータ信号は、実デジタルサンプル、或いは、複素数（Ｉ、Ｑ）データサン プルであるものとする。 現時点における好ましい実施例において、運動推定器３８において用いられる 方法は、１つの画素ブロックにおける絶対差の和が１６ｘ１６画素に等しいこと に依存する。効率の観点から、専用集積回路を使用することが便利である。ＬＳ Ｉロジック６４７２０集積回路は、３０分の１秒間に３９６ブロックのレートに おいて、１８ｘ１８運動検出を実施するように設計されている。これらの回路は 、更に高いスループット又は更に大きいブロックサイズ寸を達成するように組み 合わせることが可能である。ブロックサイズが８ｘ８画素に縮小された場合には 、更に高いレートが可能である（１／３０秒間に４５００ブロック）。この集積 回路は、大量生産におけるコスト面において有利である。同様に、代替集積回路 も使用可能である。その代りに、例えばＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製 ＴＭＳ ３２０Ｃ８０のような適切にプログラムされた汎用プロセッサを用いて 動作全体を実施可能である。 例えば、画像平面５８が画像平面６０、６２の垂直軸に対して位置調整される ように、アレイ１８、２０がアレイ１６に対して位置調整されることが好ましい 。 従って、画像平面６０、６２の中心線に対する運動は、画像平面５８の相対運 動を決定するために使用できる。データブロックは、中心線に沿って配置される ように定義される。 厳密には追跡アレイ当たり２つの運動検出動作だけが必要である。ただし、画 像の種々の部分全体に亙って（必ずしも中心線上とは限らない）多重追跡動作を 実施することにより、本方法の精度を一層高くすることが出来る。例えば、図１ ３に示すように、適合するように引いた滑らかな直線は、検出しようとする運動 成分の多数の推定値の平均値を求めるために使用できる。図１３において、破線 による矢印は適合させた運動成分を表し、実線による矢印は実測された運動成分 を表す。多数の測定値の平均値を求めることにより、一層信頼度の高い推定値が 得られる。この平均値は、運動成分ベクトルの振幅と角度両方に関して使用出来 る。 更に、近傍推定値と根本的に異なる運動推定値は不正確として廃棄可能である 。図１４に示すように、追跡アレイのうちの１つの画像は、画像の大部分の小斑 点によって示される運動と異なる矢印７４によって示される大きい運動を有する 器官７２を含み、この場合、器官の大きい運動は無視することが出来る。短い方 の矢印７６によって示される運動の残りの推定値の平均値は、当該フレームの運 動の推定値として使用することが出来る。適切な一方法は、運動ベクトル（長さ と方向）を量子化し、次に、最も一般的に発生する量子化済みの長さと方向を見 付けることである。次に、許容帯域バンド内、即ち、最も一般的に発生する値の ３０％以内の実際の（量子化されない）ベクトルが選定され、そして、所要の推 定値を生成するために平均される。 更に、絶対差の和計算において、平均和（最小和の値を除去した後）に対する 最小和の比率は、画像運動検出の品質の標識（インジケータ）として使用できる 。最小和が平均に近い場合、計算は、誤り、即ち、間違って検出された運動の影 響を受け易い。ＬＳＩ ６４７２０集積回路が用いられる場合には、誤り値の和 出力は低品質結果の標識（インジケータ）である（誤り値の和が大きいことは結 果が低品質であることに対応する）。 追跡の質が低いことは、運動の推定値を比較することによっても検出可能であ る。運動の隣接推定値または連続推定値が相互に類似していないことは、運動推 定の質が低いことを表示していることがあり得る。勿論、上記の方法の２つ又は それ以上を組合わせて使用しても差し支えない。 小斑点（スペックル）パターンは、運動が起きると、急速に変化する。特に、 仰角スライス位置が移動した場合には、スペックルパターンが変化する。その理 由は、小斑点散乱体は、画像平面内に残って画像平面と平行に移動することなく 、画像平面に対して入ったり出たりして移動することに因る。従って、多くの場 合に、トランスジューサ１６の移動につれて、頻繁に運動推定値を求めることが 好ましい。推定値の正確な周波数は、運動検出問題の規模に依存し、オペレータ が実施する運動の速度、スライス位置を維持するオペレータの能力、及び、小斑 点目標の性質（組織のタイプ及び超音波周波数の関数である）に関係する。 一例として、画像データアレイ１８からの３０個の画像データフレームは、所 要の３Ｄ復元のために十分な映像データを提供することが決定される。ただし、 各選定済み画像データフレームの間で５件の運動推定を実施すること、及び、画 像データフレーム間の正味運動を算定するためにこれらの推定値を合計すること が好ましい。累積的な誤りは最小限化されるべきであるので、この結果を達成す るための１つの方法は、運動検出動作を過剰標本抽出し、そして、画素サイズに 起因する計量効果を軽減するために結果を平均することである。この方法を用い ると、例えば、画像データアレイ１８の各フレームに対して追跡アレイ２０、２ ２の各々から５個のフレームが存在する。 小さな運動検出値の和に基づいて実施する場合、運動検出が最良機能すること が多いが、フレームＮとフレームＮ−Ｍとの間の運動検出を使用することが重要 である場合がある。ここに、Ｍは、例えば１０のように、１より大きい整数であ る。原則として、この方法は、累積誤差を訂正するために使用できる。ただし、 この種の大きい運動が正しく推定される確率は小さい。従って、Ｍの値は最適化 に関わる問題である。 仰角スライスは小斑点の質及び安定性に影響するので、レンズの仰角焦点にお いて運動を追跡することが好ましい。その代わりに、小斑点の依存性が仰角焦点 において敏感であり過ぎる場合には、その部分を避けることが好ましい。一層正 確なデータを対象とすることにより正味の精度を最大化するための平滑化操作に 際して、検出された運動には、変動する重み付けを適用することが好ましい。仰 角焦点調整されたアレイ（１．５Ｄアレイ）を使用するか、或いは、最良の結果 を提供するための実験に際しては、焦点調整しないアレイを使用することが好ま しい。 運動検出のために用いられるデータは多くの形式であっても差し支えない。エ ンベロープ検波された走査変換済みデータは簡単な設計に主眼を置いた選定であ り、現時点においては好ましい形式である。代替案には、走査変換前にエンベロ ープ検波されたデータ及びエンベロープ検波前におけるＲＦ又はベースバンドビ ーム形成器出力信号が含まれる。 何らかの理由により、追跡データ画像における特定の領域が最良の運動検出を 提供するはずであるという特定の意向をユーザが持つ場合には、対象とする当該 領域をユーザが選定することも可能ある。例えば、ユーザは、運動検出のための 領域として、移動中の血液量を使用しないように選択することも可能である。 画像データの収集に際して好ましいディスプレイを図２０に示す。図２０にお いて、画像データアレイ１８からの画像は、スクリーン上の中心部に示され、追 跡アレイ２０からの追跡画像22は、スクリーンのそれぞれの側部に示される。好 んで運動検出はリアルタイムに実施され、算定済みの運動がリアルタイムで発生 するにつれて当該運動を指示することにより、検出された運動がディスプレイ上 に呈示されることが好ましい。このディスプレイは、図２０に示すように、運動 ベクトルの形式をとることが出来る。代案として、検出された運動の数値的な測 定結果をディスプレイすることも出来る。これらのディスプレイは、スイープ中 のトランスジューサの相対位置を示し、従って、所要の角運動が何時完成するか に関する表示をオペレータに提供し、更に、運動検出システムが適切に作動して いるかどうかの表示も提供する。その代わりに、画像データは、追跡画像無しで 、或いは、検出された運動のディスプレイ無しでディスプレイされることも可能 である。システムによって算定された運動ベクトルが追跡の質が低いことを表示 する場合には（例えば、１つの単一フレーム内または連続フレームの間の算定済 み運動ベクトルの誤った変化）、当該システムは、例えば、警報、或いは、点滅 又はビデオメッセージの反転のような視覚的プロンプトとして、オペレータ に再開始をプロンプトすることが出来る。 必要に応じて、システム１０は、最適スイープレートを達成することによって ユーザを支援するようにプログラムされることが可能である。多くの場合に、運 動推定器を最適使用するためには、スイープレートの最適化、即ち、スイープレ ートは、受け入れ不可能な誤りの累積を回避するために十分な程度に大きく、ま た、運動推定器の運動範囲内に留どまる程度に小さいことが必要とされる。オー ディオ又はビデオどちらのプロンプトを使用しても差し支えない。 例えば、±８画素運動を検出するために運動推定器１８を適用する際に、例え ば、推定行為当たり４画素の運動のように、スイープレートが概略正しい場合に は、当該システムが断続音を発生することも可能である。推定運動が小さ過ぎる 場合には（例えば、２画素未満）、断続音の代わりに低い連続音が用いられ、ス イープレートが更に遅くなる場合には、前記の連続音は更に低くなる。逆に、推 定運動が大き過ぎる場合には（例えば、６画素を超過）、断続音の代わりに高い 連続音が用いられ、スイープレートが加速された場合には、前記の連続音は更に 高くなる。 適当な視覚プロンプトには、長さの変化する矢印が含まれ、この矢印は、スイ ープレートを更に速くするようプロンプトするには更に長くなり、スイープレー トを更に遅くするようプロンプトするには更に短くなり、最適スイープレートを 示すためには強く輝く。 別の方法は、運動成分を推定するように関連付けられたフレームの時間間隔を 選択するように運動推定器をプログラムする方法である。適応可能な方法によっ てこの間隔設定を適切に選択することにより、測定された運動成分を、広範囲に 亙るスイープ速度の最適範囲内に保持することが出来る。例えば、相関のある追 跡フレームの各対の間に多くの未使用追跡フレームが有り、８画素が最大検出可 能運動である場合には、相関のある追跡フレームの各対の間の未使用追跡フレー ムの個数は、必要に応じて、検出された運動を４から６画素までの範囲内に維持 するように、リアルタイムで増減させることが出来る。 低品質の運動推定は低水準の重み付けするか或いは完全に除去することが出来 る。低品質運動推定を選定するための１方法は、先ず、全ての運動推定に１つの 曲線を適合させる（長さと角度の両方）。次に、個々の運動推定値を適合した曲 線と比較し、次に、例えば３０％のスレショルド量以上に曲線から偏った運動値 推定値は低質運動値推定値とみなし、運動推定値の収集から削除される。次に、 残っている運動推定値のみを用いて曲線適合作業が繰り返される。運動推定値の 或る部分、例えば２０％が低品質推定値として分類された場合には、当該作業が 放棄され、ユーザはスイープを繰り返すようにプロンプトされる。 一般的に、連続する画像の相対位置を関係づける運動成分の決定のみが必要と されることがしばしば起きる。必要に応じて、図１２に示すように、決定済み運 動ベクトルに垂直な線を引くことによって回転軸を決定することも可能である。 これが行われると、運動ベクトルの長さは、当該運動ベクトルの回転軸からの距 離を表示する。 厳密に言えば、２つの追跡アレイ２０、２２を持つことは必要でない。ただし 、２つの追跡アレイを使用する場合には、不純な回転（画像データアレイ１８の 一方の端がもう一方の端よりも余分に回転した場合）を扱う能力は実質的に向上 する。更に、多数の追跡アレイが用いられ、各追跡アレイにおける種々の範囲に 関する運動が決定された場合には、各追跡アレイ上のレンジ方向における全ての 中間点に関して適用される回転の中心を見付けるために、補間を適用しても差し 支えない。 追跡アレイは画像データ平面のどちらかの側に所在し、追跡アレイに関する画 像データ平面の正確な幾何図形的配置は既知であるので、画像上の全ての点に関 する正確な画素変換を算定するために画像データアレイ方位軸に沿って線形補間 を行うことが可能である。 一般に、運動推定値は、直線に沿うか、或いは、直角格子を横断して収集され る。アレイの幾何図形的配置及びアレイからの直線音波ラインの伝播に関する制 約に起因し、深さの関数としての運動ベクトルの理論的作動状態は或る種の制約 を満足させなければならない。特に、運動ベクトルの長さは、深さと共に線形変 化しなければならない。これらの制約条件は、推定された運動における誤りを減 少させるために使用できる。例えば、一連の運動推定値は、深さの関数として求 め、次に、運動推定ベクトル（長さと角度）に変換できる。次に、長さ成分に関 する実際のデータ最も良く適合する線を決定するために公知の方法を用いて直線 を適合させる。次に、第２の直線が、角度または方向成分に関して実際のデータ に適合される。これらの適合線（長さと方向によって構成される）は、期間中そ れら以外の運動ベクトルを導出するために用いられる位置以外の中間位置におけ る三次元的復元に際して、方位方向に沿って線形補間可能でる。 患者とトランスジューサ１６が一緒にゆっくり移動する場合には、患者に対す るトランスジューサ１６の相対位置が大局的に維持される限り、結果として必ず しも性能の損失が生じるとは限らないことに注意されたい。 運動推定を更に改良するために、ＥＣＧサイクル又は呼吸サイクルの選定済み 部分に対応する画像のみを利用することが望まれることもあり得る。ＥＣＧゲー ト作用および呼吸ゲート作用は、両方共、画像の三次元復元において公知である 。 例えば、ＭｃＣａｎｎ等著「心臓学のための多次元超音波結像」頁１０６５参 照のこと。ＥＣＧゲート作用を用いると、ＥＣＧパルス後の一定最大継続期間に 亙りウィンドウが選定される。呼吸ゲート作用を用いると、超音波走査のための 短い期間に亙って患者の呼吸を止めておくように患者に要求することが簡単であ る場合が多い。その代りに、胸郭運動は変位センサを用いて記録可能であり、呼 吸サイクルの一部分に関するデータを選定することが出来る。 運動推定を最適化するために、他の様々な技法が使用出来る。画素を一層繊細 にするために補間することによって、精度を改良することが出来る。データのノ イズは、ローパスフィルタ又はメジアンフィルタを用いて除去可能であり、輝度 への電圧レベルのマッピングは、運動推定用として最適化可能である。一般に、 追跡アレイ２０、２２においては対数圧縮が用いられ、この対数圧縮は、画像デ ータアレイ１８からの画像データ用に用いられる対数圧縮とは無関係に最適化可 能である。利用される特定のマッピングは、オペレータの意図によって大幅に変 えることができる。多くの場合、運動検出は、オペレータによって画像データ用 に用いられるマッピングとは異なるマッピングを用いることにより、最も能率的 に機能すると推測される。必要に応じて、システム１０は、高品質の運動検出を 提供するマッピングが見付かる時まで、追跡アレイ２０、２２からのデータに関 して内部的に用いられるマッピングを変えることが出来る。 三次元ボリューム充填コンピュータ３６ 所要の三次元復元を提供するための画像データフレームの位置調整用として多 くの方法を用いることが出来る。その一例を図１７から１９までに略図的に示す 。この例において、復元前における画像データフレームを略図的に図１７に示す 。中央平面用の画像データフレームは、図１８に示すように、ボリュームの中心 に対して位置調整された平面に挿入される。図１９に示すように、連続する画像 データフレームは、この中心から外側に向かって、該当するそれらのＸＹＺ位置 に挿入される。一旦、全てのフレームが挿入されると、補間されるべき点のまわ りの立方体として配列された８個の最も近い既知データに依存する三次元線形補 間技法を用いて中間点が算定される。この種の三次元操作技法は公知であり、従 って、ここでは詳細に説明しない。 １つの方法は、ヒューレット・パッカード・ジャーナル１９８３年１０月号３ ０−３４ページにＬｅａｖｉｔｔによって記載された三次元用に改作された走査 変換補間技法を使用することである。Ｌｅａｖｉｔｔによって示されたこの技法 は、二次元平面におけるデータを用いて作動する。三次元におけるデータは、２ つの連続した二次元操作において取り扱われる。画像平面データは、Ｌｅａｖｉ ｔｔが示すように、三次元走査変換の必要条件に適合する画素間隔を用いて、走 査変換してから補間することが出来る。次に、直交二次元走査変換は、各方位位 置において、垂直方向のボリュームを充填するように実施可能である。Ｌｅａｖ ｉｔｔ技法は、連続する二次元画像に関して回転軸が正しく位置調整されている ものと仮定する。この仮定が成立しない場合には、他のボリューム的復元方法が 使用できる。種々の適切な復元方法が公知であり、従来型の磁気センサを基調と するシステムと共に用いられる。 密接し過ぎた連続フレームが検出された場合には、幾つかのフレームデータを 廃棄しても差し支えない。非常に多数のフレームが存在する場合には、所要の均 一間隔に近い間隔のフレームのみを保持することが可能である。例えば、復元の ための所要間隔が２度であり、０、１．２、２．１、２．８、３．９度において データが獲得された場合には、フレーム１、３、及び、５は、ほぼ０、２、及び 、４度に配置された概略的に正しいフレームであると仮定される。近似に起因す る 誤差は重要でなく、復元を簡素化することが出来る。 変換検出技法 更に、画像データフレーム内の運動成分も上記の技法を用いて検出可能である ことに注意されたい。この運動成分は方位軸に平行であり、追跡アレイを用いて 検出された方位軸に垂直な運動に加えることができる。画像データアレイ１８か らの画像データは仰角平面の運動に起因して有意に移動するので、この平面にお ける運動検出は過剰に標本抽出することが好ましい。図１４に関連して既に検討 したように、復元に際しては、実測した正味の運動が適用されることが好ましい 。 更に、変換に際してトランスジューサ１８が方位軸に沿って動かされた場合に は、既に検討した回転スイープの場合とは対照的に、画像データフレーム平面内 における運動が検出可能である。この方法を用いると、トランスジューサ１６を 回転させることなく、トランスジューサ１６を方位軸に沿って軸方向に移動させ ることによって拡張された視界が提供可能である。この種の線形変換における追 跡のみに関心がある場合には、追跡アレイ２０、２２は不必要である。 ここで使用される場合には、拡張された視界とは、トランスジューサアレイが その方位軸に沿って軸方向にシフトされるにつれて、トランスジューサアレイか らの画像データを記憶するシステムを意味する。次に、拡張視界画像を形成する ための復元用として、方位軸に沿った各種の位置におけるアレイからのデータが 見当合わせされる。 上記の拡張視界は、追跡アレイ２０、２２のうちの一方、または、画像データ アレイ１８のいずれかからのデータによって復元可能である。更に論理学的には 、画像データアレイ１８は画像の品質に関して最適化されるので、画像データア レイ１８が用いられる。次に、画像データアレイは、その方位軸を運動の線に平 行に方向付けした状態において目標組織に関して変換される。上記の技法を用い る画像運動の検出は、画像データアレイ１８からの画像データに関して実施され る。 アレイ１８からの画像データによって構成される連続フレームは、画像データ フレーム間の運動を定義する変位情報と共に記憶される。 一旦、画像フレームのスイープが完了すると、組織方向において相互に位置調 節された画像データフレームのうちの連続する幾つかを見当合わせ（整合）する ために、変位情報が用いられ、最も最近獲得された画像データフレームから始動 する。次に旧い方の画像データは新規な方の画像データの上に重ねられる。一般 に、旧い方のデータの大部分は新規な方のデータと殆ど正確にマッチするが、新 規な方の画像位置においては獲得不可能であって旧い方の画像位置において獲得 されたデータを表す重複しない小さい領域が存在する。新規な方のデータの上に 旧い方のデータを記入する際には、重複しない領域だけが記入される。この方法 によれば、冗長な画像記入動作が除去される。次に、この手順は、画像データの フレームに関して早い方から順に、当該スイープ内の全てのフレームがディスプ レイ用として再度アセンブルされるまで継続される。 記憶の限界を越えて記入する試行が実施される可能性の有る状況が存在する。 この状況が検出された場合には、利用可能なスクリーンメモリに適合するように 小さくするために画像データを基準化することが可能である。基準化（スケーリ ング）は、コンピュータグラフィックスの分野で公知のように、幾何図形的変換 および補間を使用する新規な記憶装置へ画素を再マッピグすることにより、達成 可能である。 次に示す方法は、運動検出を強化するために、単独或いは種々部分的に組み合 わせることによって使用することが出来る。 １．周波数選択。一例として、全てのＮ番目毎のフレームが運動検出に用いら れる。運動を検出する能力を強化するような方法においてスペックルパターンを 改変する目的で、全てのＮ番目毎のフレームに関して、画像データアレイ１８の トランスジューサエレメントを励起させるために異なる周波数が用いられる。相 対運動だけが必要とされるので、全てのＮ番目フレームにおいてより高い解像度 のスペックル（小斑点）データを獲得するには、より高い周波数を使用すること が好ましい。より高い周波数は浸透深度の減少と関連しているが、既に検討した ように運動検出のためには浅い目標データだけが必要とされるので、この事実は 欠点とはならない。その代わりに、より高い周波数は、小斑点（スペックル）を 位置に関して非常に敏感にする。画像の仰角平面に対して出入移動する特徴の追 跡不能に起因して運動検出の失敗原因となる場合には、この事実は好ましくない 。 この場合には、運動検出フレームに対してはより低い周波数を使用することが好 ましい。 ２．帯域幅調整。上記のように、この場合、帯域幅、並びに、或いはその代わ りに、中心周波を運動検出に関して最適化することによって、選定された幾つか の画像データフレームは運動検出のために最適化可能である。 ３．仰角集束。１．５次元アレイが用いられる場合、幾つかのフレームは画像 データ収集に関して、また、他のフレームは運動検出に関して最適化するために 、スイープに際して、仰角集束を調節することが出来る。例えば、仰角運動の影 響を軽減するために、運動検出用に使用されるこれらの画像データフレームにお けるビームを僅かに集束解除することが好ましい。 ４．方位角集束。同様に、運動検出の質を著しく低下させることなく運動検出 を安定化するために、選定されたフレームに関する方位において、音波ビームを 僅かに集束解除することが好ましい。 上記の４つの方法のうちの任意の方法を使用する場合、運動検出に関して最適 化された画像データフレームはスクリーン上にディスプレイする必要がない。そ の代りに、結像に関して最適化された画像データフレームに限り使用可能である 。 低速スイープ期間中は冗長データ（組織内の個々の位置に関する多数のデータ ポイント）が存在するので、冗長な運動検出データを収集するために、異なる周 波数、帯域幅、及び、集束方法の利用を混合することが好ましい。多数の冗長デ ータが収集された後において、更に信頼度を上げ、誤差に対して影響され易さを 軽減する運動推定値に到達するために、当該データを平均することが出来る。 一例として、アレイが１秒当たり２ｍｍ移動し、有用に解像可能であるために 必要とされる最小の運動は０．５ｍｍであり、フレームレートは１秒当たり４０ フレームであるものとすれば、有用な運動検出が獲得され得る時点の間に１０個 のフレームが存在することになる。同様に、これら１０個の運動検出フレームの 各々に対してただ１個の画像データフレームが必要である。最初の２０個のフレ ームについて検討することとし、フレーム１と１１は、ユーザが決定した中心周 波数及び帯域幅を用いて収集された画像データである。フレーム３と１３は第１ の代替中心周波数及び帯域幅を持つ運動検出フレームである。フレーム５と１５ は第２の代替中心周波数及び帯域幅を持つ運動検出フレームであり、フレーム７ と１７は第１の代替中心周波数及び第２の代替帯域幅を持つ運動検出フレームで ある。フレーム９と１９は変更した集束方式を用いる運動検出フレームである。 フレーム２、４、６、８、１０、１２、１４、１６、１８、及び、２０は、これ らが画像フレームであるかのように獲得されたフレームであり、そして、ディス プレイされるが、追跡用として記憶されるか、或いは、使用されることはない。 次に、それぞれフレーム１１、１３、１５、１７、及び、１９に関するフレーム １、３、５、７、及び、９から検出された運動は、他の推定値と有意に異なる運 動推定値を除去するために、平均されるか、或いは、ソートされる。 既に説明したように、拡張視界を伴った上記の全ての技法は、角度スイープに おける運動検出と共に使用できるように適応可能である。 追跡アレイの両平面における運動および画像データアレイの平面における運動 に関係した複雑な運動の場合には、実際の運動は、個別に測定した追跡アレイ運 動と画像データアレイ運動との和から概略算定することが可能である。この種の 運動の和が獲得された後で、適用されるべき第２の運動によって第１の運動が修 正されたことが判明した場合には、全てのアレイにおいて検出された運動を正し く満足させる三次元運動１６が見付かるまで再帰的な操作を用いることができる 。複雑な運動を満足させる構成要素を発見するためのモンテカルロ方法を使用し ても差し支えない。更に、算定された最後のフレーム間運動から推定される新規 運動が推定可能である。最後の手段として、検出された運動を満足させ、そして 、オペレータに最後のスイープを繰り返すように合図することのできる１組の運 動成分ベクトルを決定出来ないことを当該システムが判定することが可能である 。所定のあらゆる画像平面における当該画像運動が簡単、平滑、かつ、純粋であ ればあるほど、運動検出を実行することが一層容易である。 代替実施例 二平面結像技法を実行するための既に検討済みの更に簡単な装置は次のように 作成可能である。更に、この装置は、画像データ収集のための１つの線形アレイ 及び大きい方の線形アレイと共に動くように取付けられている等しいピッチの２ つの小さい線形アレイを使用する。２つの小さい線形追跡アレイは、画像データ アレイによって用いられるコネクタに類似のコネクタに結合されるが、トランス ジューサエレメントは、各追跡アレイに関するトランスジューサエレメントが当 該コネクタの反対側の端部に近いトランスジューサコネクタに連結されるように 分割される。例えば、１２８導体コネクタ及び１０エレメント追跡アレイの場合 には、導体１０−１９及び１００−１０９は２つの追跡アレイ用に使用すること が出来る。画像データアレイ及び組合わされた追跡アレイは、両方とも同じタイ プのコネクタを装え、そして、同じビーム形成器と共に作動するように設計され ている。前記２つのコネクタは、例えばＡｃｕｓｏｎ Ｍｏｄｅｌ ＸＰのよう な該当する超音波映像マシンの左右のポートに挿入され、そして、ＶＣＲのよう な画像記憶装置が装備される。アレイが低速で回転するにつれて、オペレータが アレイ選択スイッチを高レートで（左右に）繰り返して押し、結果として得られ る画像がオフライン解析用に記憶される。スイープの終端において、フレーム毎 ベースにおいてＶＣＲテープがプレイバックされる。各集合が画像データ平面お よび各追跡画像平面からのフレームによって構成される連続するフレームの集合 は、標準ビデオ転送技法を介してコンピュータメモリに転送される。コンピュー タは、既に検討済みの方法を用いて運動検出に関する追跡画像平面データを解析 するようにプログラムされる。実際には、追跡画像は、空間的に分離した２つの 追跡アレイに対応してそれぞれの側に１つずつ２つの画像として現れる。２つの 画像は別々に解析される。 直ぐ前に説明した簡素化済みシステムに対する好ましい修正案として、超音波 映像装置は、アレイ切換え動作を実施し、そして、順次実施される各スイープか らコンピュータメモリ或いは該当する記憶装置へ１組のフレームを転送するよう にプログラムされることが好ましい。 代替トランスジューサ 既に説明した好ましいトランスジューサには多くの変種が可能である。例えば 、Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ米国特許５，３２７，８９５、及び、Ｓｃｈａｕｌｏｖ等 の「超音波学シンポジウム」６３５−６３８頁（ＩＥＥＥ、１９８８）に記述さ れ ているタイプのクロスアレイは本発明と共に使用するように適用可能である。こ の種のクロスアレイには、通常、垂直方向に切り目の入ったＰＺＴプレートが含 まれる。切り目は、例えば低硬度エポキシ樹脂のような低硬度の重合体で満たさ れる。線形電極（アレイエレメントを形成する）は、最上表面および底表面に装 備され、最上表面上の電極は底表面上の電極に対して垂直に方向付けられる。一 方の方向のアレイを用いる場合には、最上表面上の全ての電極は接地され、底表 面上の電極は位相調整された励起パルスによって励起される。従って、底表面上 の電極は、検出されたエコーに関して監視される。もう一方の方向のアレイを用 いる場合には、底表面電極が接地され、最上表面電極は調整された方法で操作さ れる。 図２３から２６までは画像データと追跡情報の両方を収集するために使用でき る４個のクロス交アレイの概略図を示す。図２３のトランスジューサ１００にお いて、エレメント１０２は画像データを収集するために使用できる従来型の一次 元アレイを形成する。トランスジューサ１００の両端部におけるクロスエレメン ト１０４は、既に説明したように追跡アレイとして操作可能である。トランスジ ューサ１００’は、クロスエレメント１０４’が一方の端だけに装備されている ということ以外はトランスジューサ１００に類似する。 図２５のクロスアレイ１００”は、クロスエレメント１０４”がトランスジュ ーサの中心部だけに装備されているということ以外は図２３のアレイ１００に類 似する。図２６は、クロスエレメント１０４'''がアレイの全長に亙って伸延し ていること以外は図２５のトランスジューサ１００”に類似するトランスジュー サ１０００'''を示す。 図２３から２６までに示すように、１つ又は複数の追跡アレイは、クロスアレ イ技法を用いて画像データアレイに統合することができる。クロスアレイは、二 次元画像データを獲得するために長い方位軸に沿って通常の方法において操作さ れる。クロスアレイは、垂直な追跡データを獲得するために仰角方向に沿ってデ ータを獲得するように操作される。この方法においては、トランスジューサのフ ットプリントが最小限化される。必要に応じて、追跡データは、画像データを獲 得するために問い合わせされているボリュームと同じボリュームの組織から獲得 可能である。 図２７は、画像データアレイ１１２及び単一追跡アレイ１１４を含む他のトラ ンスジューサ１１０の概略図を提供する。この場合、追跡アレイ１１４は、画像 データアレイ１１２に垂直に方向付けられる。図２７に示すように、追跡アレイ １１４は、画像データアレイ１１２と同じ中心線上に横方向に偏って配置される 。 図２７ａから２７ｅまでは、５個の代替トランスジューサを示し、各トランジ ューサは１つの単一画像データアレイ１１２と少なくとも１つの追跡アレイ１１ ４とを有する。図２７ａのトランスジューサは２つの追跡アレイ１１４を備え、 両方のアレイは画像データアレイ１１２と同じ中心線上に横方向に偏って配置さ れる。図２７ｂのトランスジューサは、画像データアレイ１１２と同軸線上に軸 方向に間隔を保って配置される１つの単一追跡アレイ１１４を有する。 図２７ｃのトランスジューサは、２つの追跡アレイ１１４を有し、両方とも画 像データアレイ１１２の反対側の端部に接近して画像データアレイ１１２に対し て同じ側に配置される。図２７ｄのトランスジューサは、２つの追跡アレイ１１ ４が画像データアレイ１１２に対して反対側に配置されるということ以外は図２ ７ｃの場合に類似する。図２７ｅのトランスジューサは４個の追跡アレイ１１４ を有し、そのうちの２個ずつが、画像データアレイ１１２のそれぞれの側に、画 像データアレイ１１２のそれぞれの端部に近接して配置される。 追跡アレイを画像データアレイの長い方に辺に沿って配置するトランスジュー サの幾何図形的配置により、トランスジューサの全長を縮小することが可能であ り、用途によっては利点を提供することになる。 図２８及び２９に示すように、既に説明したように拡張された視界を形成する 際の使用に適したトランスジューサ１２０、１２０’は画像データアレイ１２２ と追跡アレイ１２４を利用可能であり、ここに、２つのアレイ１２２、１２４の トランスジューサエレメントは相互に平行である。トランスジューサ１２０にお いて、追跡アレイ１２４は画像データアレイ１２２に対して同じ中心線上に横方 向に偏って配置される。図２９に示すように、トランスジューサ１２０’におい て、画像データアレイ１２２’と追跡アレイ１２４’は相互に分離されて並列配 置される。トランスジューサ１２０、１２０’のどちらかを用いる場合、フレー ム間の運動は追跡アレイ１２４、１２４’を用いて決定可能であり、そして、複 合画像は、画像データアレイ１２２、１２２’からの画像データによって組み立 て可能である。 前述のあらゆる実施例において、追跡アレイ及び画像データアレイの幾つか又 は全ては、例えば曲線アレイのような、非平面線形アレイとして形成可能である 。必要であれば、個別の位置決めされた線形アレイを各音波ライン用として使用 することが出来る。 データ追跡用の代替最適化技法 図３０は、多くの点で図１のシステム１０に類似する代替超音波映像システム １０’の構成図である。２つの図面において対応するエレメントには同じ参照番 号が用いられており、両者の差に焦点を絞って次の検討を進めることとする。 システム１０’は、画像データアレイ１８、或いは、追跡アレイ２０、２２の うちの１つからの画像データを未加工画像データバッファ１５内に記憶する。バ ッファ１５内に記憶されるデータは、例えば、Ｉ、Ｑデータ、又は、ＩＦデータ であっても差し支えない。勿論、用語「画像情報」は、広範囲に亙って、目標に おける空間的変化と共に変化する情報を表すことを意図したものであり、多くの 場合、画像情報１６は決して画像としてディスプレイされることはない。バッフ ァ１５内に記憶された未加工画像データには、広帯域超音波パルス動作によって 記憶された追跡データが含まれることが好ましい。バッファ１５からの画像デー タは、４つの代替ブロックの１つを介して検波器２１にパスされる。ブロック１ ７は、濾波作用を実施せず、一般に、画像データアレイ１８からの画像データ用 に用いられるオールパスブロックである。追跡アレイ２０、２２の１つからの追 跡データは、フィルタ特性が変化しても差し支えない３つのフィルタ１９、１９ ’１９”のうちの１つを通ってパスされる。例えば、フィルタ１９はローパスフ ィルタであり、フィルタ１９’はハイパスフィルタであり、フィルタ１９”は、 周波数スペクトルの任意の所要部分を中心とする帯域フィルタであっても差し支 えない。 検波器２１は任意の従来型検波器であって差し支えなく、検出済み出力信号を スキャンコンバータ２４に供給する。必要に応じて、追跡アレイ２０、２２から の追跡データは、フィルタ１９、１９’、１９”のなかの異なる幾つかを用いて 複数回に亙って処理可能である。勿論、代替実施例においては、これよりも多い か又は少ない個数のフィルタを使用しても差し支えない。 スキャンコンバータ２４は、画像追跡データにおけるコントラストを最大化す るために公知のヒストグラム等化方法を用いることが好ましい。ヒストグラム等 化については、例えばＧｏｎｚａｌｅｓ及びＷｏｏｄｓ共著「デジタル画像処理 」Ａｄｄｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ、１９９３年、１７３−１７８頁、並びに、Ｋ ｉｍ米国特許５，４９２，１２５において検討されている。スキャンコンバータ ２４は、画像追跡データを円滑化、或いは、これとは別に処理するために、二次 元ローパスフィルタ、及び／又は、二次元ハイパスフィルタを使用することもあ る。 スキャンコンバータ２４からの画像フレームは、フレームバッファ３０、３２ 、３４に記憶され、バッファ３２、３４からの画像データの追跡集合は運動推定 器３８に選択的に供給される。運動推定器３８は、選定された画像追跡集合間の 相対運動を推定し、これらの運動推定値を運動平滑化／合計ブロック４０’に供 給する。 運動平滑化／合計ブロック４０’は、多数の運動操作からの運動推定を処理す る。各運動検出推定は、運動推定と結合した信頼レベルを表す品質係数と結合さ れることが好ましい。例えば、適当な品質係数は、特定の運動推定値と関連した 絶対差の最小の和の値であっても差し支えない。ブロック４０’は、重み付けさ れた和を用いて、多数の運動推定を合成する。例えば、次に示す値および関連品 質係数Ｑを持つ３つの運動値推定値が利用可能であるような状況について考察す ることとする。 推定値 右へ１−５画素 Ｑ＝０．９ 推定値 右へ２−３画素 Ｑ＝０．８ 推定値 左へ３−２画素 Ｑ＝０．２ この例において、Ｑの値が高いことは信頼レベルが高いことと関連している。 ブロック４０’は、次のように、これらの３つの運動推定値の重み付け和を形成 することが出来る。 運動見積り推定値＝（５ｘ０．９）＋（３ｘ０．８）＋（−２ｘ２．０） （０．９＋０．Ｂ＋２．０） ＝３．４画素右へ 図３における以前の運動記憶装置４１は、上記の重み付けされた和を形成する ために必要となるまで、以前の運動推定値を記憶しておくために用いられる。複 数の運動推定値を使用する他の方法については以下に説明する。 運動推定の品質を改良するために利用できる他の技法には、最良品質の画像追 跡データを獲得するために多重伝達ゾーンを使用する技法、及び、最良品質の画 像追跡データを獲得するために、本発明の譲受人に譲渡済みのＨｏｓｓａｃｋ米 国特許５，６０８，６９０に示される周波数従属焦点調節を使用する技法が含ま れる。 既に指摘されたように、アレイ１８を介して画像データを獲得することは、追 跡アレイ２０、２２を介して追跡データを獲得することにより時間分割多重化可 能である。一代替実施例において、連続した追跡データフレーム間の時間分離は 、所要範囲内に所在する運動推定値を供給するために、適応的に制御される。既 に説明したように、連続した追跡フレーム間の運動推定値（即ち変位）が過剰で ある場合には、当該変位が運動推定器３８の測定能力を超過する危険性がある。 逆に、連続した追跡フレーム間の運動推定値が低過ぎる場合には、運動推定値を 求めるために過度の計算時間が使用される。更に、運動推定値が小さい場合には 、相対誤差は大きく、複合誤差は望ましくない割合に到達することがあり得る。 これらの問題を回避するためには、既に述べたように、連続した追跡フレーム間 で収集された画像データフレームの個数を決定するために、コントローラを装備 することが可能であり、これは、図３１に示すように、適応的方法において達成 される。 図３１において、変数Ｎは、連続した追跡フレームの間で収集される画像デー タフレームの個数を指定するために用いられる。図３１に示すように、Ｎは、初 めに定数Ｋ１に設定され、次に、コントローラは、図３の運動推定器３８からの 新規な運動推定値を待つ。この運動推定値が所要範囲以上である場合には、Ｎは 量△だけ減少される。逆に、運動推定値が所要範囲以下である場合には、Ｎは△ だけ増大される。一旦、必要に応じて、Ｎが改正された場合には、コントローラ は、運動推定器３８からの新規な運動推定値を待つ。このようにして、運動推定 値は所要範囲内に自動的に維持され、そして、過度に大きい運動推定値或いは過 度に小さい運動推定値と結合した問題は回避される。 画像転送最適化技法 図３０のシステム１０’は、リアルタイム或いは遅延後の運動推定を実施する ために遠隔コンピュータが用いられる状況における使用に適する。この文脈にお いて、遠隔とは、運動推定コンピュータがケーブル或いは他のデータリンクを介 して接続されることを意味するものとする。図３０に示すように、バッファ３０ からの画像データフレームは、遠隔であっても差し支えない現場への転送以前に 、例えばＪＰＥＧのような任意の適当な圧縮技法を用いて圧縮可能である。遠隔 であっても差し支えない現場において画像データが受信されると、ブロック３５ に示すように、当該データは圧縮解除される。同様の圧縮及び圧縮解除ブロック は、バッファ３２、３４と運動推定器３８の間に挿入することが出来る。例えば 、遠隔運動推定及び３Ｄボリューム復元は、例えば、本発明の譲受人であるＡｃ ｕｓｏｎ社のＡＥＧＩＳワークステーションのような遠隔ワークステーションに おいて実施可能である。 代替運動推定技法 連続した追跡フレーム間の運動が小さい（１画素１個よりも小さい）状況にお いて、結果的に各追跡フレームが直前の追跡フレームと比較される場合には、運 動が間違って推定される危険性がある。例えば、隣接する追跡フレームの間の分 離が１つの画素の１／３である場合には、各追跡フレームと直前の追跡フレーム との比較は運動の無いことを検出するはずである。この問題を克服するために、 図３０の運動推定器３２は、図３２のアルゴリズムを用いて制御されることが好 ましい。このアルゴリズムにおいて、Ｎは、運動推定に際して基準として用いら れる画像領域のフレーム番号を定義し、記号Ｎ＋１は、基準画像領域と比較され るべき画像領域のフレーム番号数を指示するために用いられる。図３２に示すよ うに、第１過程はｉ＝１を設定し、次に、画像領域Ｎと画像領域Ｎ＋１との間で 運動が検出されたかどうかを決定することである。運動が検出されない場合には 、ｉが増分（インクレメント）され、制御コントロールはブロック１３０に戻さ れる。一旦、運動がブロック１３０において検出された場合には、標準画像フレ ームはＮ＋１に等しく更新され、ｉは１にリセットされ、制御はブロック１３０ に戻される。 一例として、一連の追跡フレーム１、２、３、及び、４について考察すること とする。フレーム１と２の間で運動が検出されないものと過程すれば、フレーム ３はフレーム１と比較される。フレーム３とフレーム１との間で運動の無いこと が検出されたと仮定すれば、同様に、フレーム４はフレーム１と比較される。こ の過程は、運動が検出されるまで繰り返され、運動が検出された場合に限り基準 フレームは新規フレームに更新される。このようにして、部分画素運動は最終的 に検出可能な点になるので、複数の部分画素運動が見落とされることはない。 基準画像領域の選択は、必ずしも１つのフレーム全体と対応するとはかぎらな い。フレーム運動が、当該フレームの最上部においてゼロであり、最下部におい てゼロでない場合（扇風機様スイープの場合）には、当該フレームの最上部にお ける運動検出期間中、一方において、旧いフレーム部分は基準として保持され、 他方、当該領域において運動が検出されると当該フレームの底部が１度更新され ることが好ましい。 追跡アレイ２０、２２は主として表面に沿ってスイープされるので、主要な運 動は、深さ方向でなくて仰角方向において実施される。絶対差の最小和（ＭＳＡ Ｄ）の探索に際して、探索領域は方形であるよりは矩形であることが好ましい。 例えば、６４ｘ６４画素面積を探索する代りに、１２８ｘ３２画素面積（横方向 探索１２８画素と深さ方向探索３２画素）を同じ時間内に探索することが出来る 。同様に、最大運動が６４画素である場合には、探索面積を３２ｘ６４画素に制 限 することにより、探索時間が大幅に短縮される。 更に、処理時間を更に短縮するために、フレーム運動を補間することが出来る 。 例えば、運動検出のために追跡フレーム（１、２、３、４、及び、５でなくて ）１、３、及び、５が使用される場合には、フレーム２に関する運動を決定する ために、フレーム１と３の間の検出済み運動を補間することが出来る。この場合 、フレーム２に関して補間された運動は、フレーム１と３の間の検出済み運動の 半分であるはずである。この方法は、運動検出のために費やされる処理時間を短 縮することを可能にし、しかも、獲得した全ての画像データを最高品質３Ｄ画像 に使用することを可能にする。このタイプの補間は、図３０の３Ｄボリューム変 換補間ブロック３８において実施可能である。 処理時間を更に短縮するために、運動推定器３８において種々の代替方法を使 用することができる。例えば、音波ラインの小さい集合が、一次元のＲＦ又はベ ースバンド信号として送信され、受信され、そして、記憶される場合、これらの ラインの各々に沿った運動のベクトル成分は、当該ラインに沿った一連の連続サ ンプルを相関させることによって推定することが出来る。このように、各々のラ イン方向における運動ベクトル成分が決定可能であり、そして、最終的な二次元 運動推定を作成するために、これらの運動ベクトルを合計することが出来る。必 要に応じて、当該集合内の２つよりも多い音波ラインを使用することも出来るが 、次に示す例においては、２つの垂直音波ラインが用いられる。 例えば、図３３に示すように、相互に垂直な２つの音波受信ライン１４０、１ ４２を記憶するために追跡アレイ２０を使用できる。これらラインは、追跡デー タで構成される１つの単一フレームを作るものとみなすことが出来る。矢印１４ ４の方向に沿った運動ベクトル成分を見付けるために、追跡データで構成される ２つの個別フレームの間でライン１４０を相互関連付けることが可能であり、同 様に、矢印１４６の方向における運動ベクトル成分を決定するために、追跡デー タで構成されるこれら２つのフレーム内の線１４２を使用することが出来る。次 に、追跡データで構成される２つのフレーム間の二次元運動を推定するために、 これら２つの運動成分をベクトルとして合計することが出来る。現行課題への適 用に適した交差相関技法については、Ｅｎｇｅｌｅｒ米国特許４，９３７，７７ ５、Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌｌ米国特許４，９８９，１４３、及び、Ｗｒｉｇｈｔ等の 米国特許５，５７０，８９１に記述されている。Ｗｒｉｇｈｔ等の特許は、本発 明の譲受人に譲渡済みである。 ２つの方向のうちの一方における放射から標本採取した複雑なビームデータを 記憶するためにレジスタを使用することが好ましい。一瞬遅れて同じビームが再 度形成される場合には、結果として標本採取されるビームデータは当該レジスタ 内のデータと交差関連付けられる。２つの信号の間の相対的遅延時間は交差相関 ピークの位置から決定される。交差相関過程は利用可能なラインデータの１つ又 は複数の部分に作用する。各線に沿った多数の点における交差相関を介して運動 を検出することにより、当該画像の最上部および最下部における個別の運動が決 定され、従って、変換並びに回転が推定される。測定を遅延させるために必要な トランスジューサの運動成分（ビーム軸に平行）は、交差相関ピークによって決 定される遅延時間から、組織内における既知音速と遅延が２方向通路長に関係す るという事実に基づいて推論される。この過程は、もう一方の運動ベクトル成分 を見付けるために、もう一方の線（第１の線に垂直に位置決めされることが好ま しい）に関して繰り返される。次に、当該アレイに沿った所定の点において推定 された実際のトランスジューサ運動を見つけるために、これら２つのベクトル成 分が合計される。同様に、この過程は、当該アレイの第２の側において第２の追 跡アレイに関して繰り返される。 一実施例において、２つの線（従って２つのビーム）は、±４５度の角度で位 置決めされる。従って、格子ローブを回避しようとする場合には、エレメントの 間隔に関して厳しい必要条件が適用される。他の実施例において、２つの線は、 患者の皮膚に沿った運動検出の精度を上げるために、±６０度の角度に位置決め される。トランスジューサエレメントの間隔は半波長以下であることが好ましい 。この必要条件は、画像データアレイ用としてでなく追跡アレイ用として一層低 い周波数の使用を推奨することになる。ただし、交差相関技法は、波長に比較し て非常に小さい長さに相当する遅延を追跡することを可能にする。前の場合と同 様に、１組の追跡データとその次の組の間の比較は、獲得された全ての追跡デー タ集合について実施されることなく、時間間隔を持つ部分集合に関して実施され る。 例えば、運動が速い場合には、追跡データ集合の連続した全ての対データ間にお いて運動推定が実施可能であるが、運動が遅い場合には、運動推定の間の時間を 更に長くすることが許容される。 高速運動検出探索技法 推定運動に関する探索速度を上げるために様々な方法が利用可能である。これ らの方法は、既に説明した任意の実施例と共に使用できる。 １．システムコントローラ又はユーザ入力のいずれかは探索されるべきブロッ クサイズを変更することがある。大きいブロックサイズは、より多くの計算を必 要とするが、或る特定の画像タイプ（例えばノイズデータ）に関しては、大きい ブロックは一層品質の高い結果を与える（即ち、下位最小ＳＡＤ対平均ＳＡＤ） 。 ２．システムは、前の運動推定に基づき探索面積を適応的に変更する。最後の 運動が右に１０画素であった場合には、右に０画素から右に２０画素までの面積 に亙って探索可能である（即ち、探索面積の中心は前の運動測定による指示によ って予測される運動の中心に置かれる）。 ３．検出された運動が殆ど変化を示さない場合には（例えば、連続運動測定に おいて、５、１５、８、１２画素と反対に右へ７、８、１０、９画素）、運動が ７と１０との間に在ることは比較的信頼度が高いので、システムは更に小さい探 索面積を使用しても差し支えない。逆に、連続運動の推定値が広範囲に亙って変 化する場合には、探索が成功すること（即ち、運動は探索面積の限界を越えない ）を最大限に保証するために、システムは更に大きい探索面積を使用する傾向が ある。前述の例において、画素運動が７、８、１０、９である場合には、１５ｘ １５探索面積が用いられるが、画素運動が５、１５、８、１２である場合には、 ３０ｘ３０探索面積が用いられる。 ４．大抵の運動は、レンジ方向でなくて横方向において予測されるので（トラ ンスジューサは皮膚の表面を横断して動かされる）、例えば、レンジ方向に＋／ −５画素、横方向に＋／−２０画素のように、探索面積は非対称であり得る。 ５．探索は、複数レベルの空間解像度において実施可能である。最初は、例え ば画素位置３つ目毎のテストのように、探索は横方向にのみ粗く実施される。こ のようにして、一旦、概略横方向の偏りが検出されると、微細な探索（全ての画 素位置）が横方向及びレンジ方向の両方に行われる。 ６．階級的運動検出は、複数の信号水準解像度レベルに基づいて使用可能であ る。最初は、最小ＳＡＤ位置を見付けるために、各画素の強度レベル関連した最 上位の２または４ビットのみが用いられる。一旦、所要位置が概略発見されると 、第２水準の探索が、全てのビット、一般には８ビットを用いて当該領域におい て実施される。２つ以上のレベルの階層を使用することが出来る。 更に解像度の高い追跡技法 利用可能な画素の間に追加画素を補間することにより、最も微細水準の運動検 出を強化することが出来る。Ｌｉ及びＧｏｎｚａｌｅｓによって「ビデオ技術用 回路及びシステム」に関するＩＥＥＥ議事録、６、１、頁１１８（１９９６年２ 月）に発表された代替方法においては、最小ＳＡＤに対する近傍ＳＡＤ値の値に 基づく部分画素解像度に関して運動推定値を計算する。 運動推定を結合するための技法 トランスジューサ運動の最終推定は、多重入力の合成値に基づくことが好まし い。最高品質（或いは確実性）を有すると推測される入力が最も大きく重み付け されるように、これらの入力が重み付けされることが好ましい。大多数の入力と 矛盾している入力は、合成計算から除外されるか、或いは、非常に小さく重み付 けされる。 先ず、絶対差の平均和（「ｍｅａｎ＿ＳＡＤ」）に対する絶対差の最小和（「 ｍｉｎ＿ＳＡＤ」）の比率が、品質係数として用いられる。この比率が低い場合 は結果が高品質であることを示し、結果が１．０に近い場合には信頼度の低い推 定であることを示す。実際上、良好な比率が０．３未満であることは稀である。 比率が０．３から１．０までの範囲内に在ると仮定すれば、この比率は、０．０ から１．０までの範囲内の重み付け関数に変換することが出来る。 ここに、１．０は理想的な（高い確実性の）結果を意味し、０．０は使用できな い結果を意味する。 Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤ ＝（１−（ｍｉｎ＿ＳＡＤ／ｍｅａｎ＿ＳＡＤ））／０．７ 最小観察可能ＳＡＤが＜０．３である場合には、この方程式は次のように修正 可能である。 Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤ＝（１−（ｍｉｎ＿ＳＡＤ／ｍｅａｎ＿ＳＡＤ ））／（１−ｍｉｎ＿ｏbsｅｒｖａｂｌｅ＿ＳＡＤ） 第２の品質係数は、その前の推定に対する現行運動推定の類似性に基づく。こ の方法は、実際上一般的に使用される平滑走査に際して、１組の追跡データとこ れに続く１組の追跡データとの間の実際の相対運動は類似するという観測結果に 基づく。運動推定によって逆運動が予測された場合には、それが不良推定である 可能性が高い。不良推定の原因には、ノイズ画像、貧弱な画素コントラスト、ま たは、大量の流血の存在が含まれる。基準として用いられるその前の運動推定が 、ＭＳＡＤ動作からの未加工運動推定、或いは、その前の平滑化および重み付け 済み推定のいずれかである可能性のあることに注意されたい。これに対して最も 最近の未加工推定が比較される基準として、平滑化された前の運動推定が用いら れることが好ましい。 現行例において、運動推定間の類似性の程度は次のように算定される。この例 は、Ｙ（仰角）方向運動に関するが、Ｚ（深さ）方向運動にも適用可能である。 Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑは、順次推定の比較に基づいて生成される重み付け 係数である。 Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑ＝１−［ａｂｓ（Ｙｃｕｒｒ−Ｙｌａｓｔ） ／（ａｂｓ（Ｙｃｕｒ）＋ａｂｓ（Ｙｌａｓｔ））］ ここに、Ｙｃｕｒｒ＝平滑化されたＹ運動の最終推定。 初期運動計算に関しては、前の値推に対する類似性の測定が不可能であるので 、初期運動に関係した重み付けは、例えば０．５のような任意の値を用いなけれ ばならない。 次に、合成重み付け係数（「Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐ」）が形成される 。 実際の組織走査による経験から、ＭＳＡＤ品質または順次的品質のどちらに偏 った重み付けを行うかを選択することが出来る。現在では、全重み付けの０．７ ５はＭＳＡＤ品質に、０．２５は順次的品質に関係付けられる。 Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐ＝０．７５ｘＷｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤ ＋０．２５ｘＷｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑ これらの重み付けは、運動推定の対象とされた全ての点に関して算定される。 一例において、６件の運動推定がレンジ方向に実施された。各々の場合に、４８ ｘ４８画素ブロックが用いられた。 実際の運動に関しては、運動を深さの関数として表す方程式は直線に従わなけ ればならないので、求められた運動推定を直線に適合させることが出来る。重み 付けされた最小二乗法を用いて運動を適合させることが好ましい。ここに、重み 付けは、その点に関して運動が入手可能な各々のレンジポイントに関して上述し た通りである。この過程は、Ｙ方向運動及びＺ方向運動の両方に関して繰り返さ れる。 最終的に、適合済みの運動を決定することにより、切片（ｃ）と勾配（ｍ）に よって定義される直線が得られる：Ｙ＿ｍｏｔｉｏｎ＝ｍＺ＋ｃ。 同様に、Ｚ観測点の関数としてのＺ運動が算定される。 Ｚ＿ｍｏｔｉｏｎ＝ｍＺ＋Ｃ（異なるｍとｃ） 一般に、Ｚ＿ｍｏｔｉｏｎはＺの関数としての定数であることが期待されるが 、方位軸のまわりのトランスジューサの回転の場合には適用されない。 この適合値は、パラメータＷｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐの平均に基づいて更 に円滑化される。従って、非常に低品質の推定が存在する場合には、現行の推定 は主として前の推定（現行推定でない）に基づく。 ｍ＿ｍｏｄ＝ｆａｃｔ＊（ｍｅａｎ（Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐ））＊ｍ＋ （１−ｆａｃｔ＊(ｍｅａｎ(Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐ))＊ｍ＿ｌａｓｔ ｃ＿ｍｏｄ＝ｆａｃｔ＊（ｍｅａｎ（Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐ））＊ｃ＋ （１−ｆａｃｔ＊(ｍｅａｎ(Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐ))＊ｃ＿ｌａｓｔ ｃ 切片の現行推定値 ｃ＿ｌａｓｔ 前のフレーム対運動推定からの切片 ｃ＿ｍｏｄ 修正済み切片 ｍ 勾配の現行推定値 ｍ＿ｌａｓｔ 前のフレーム対運動推定からの勾配 ｍ＿ｍｏｄ 修正済み勾配 ｆａｃｔ 重み付けにどの程度の重要度を付加するかを決定する係数 （現行ｆａｃｔ＝１．０） その代りに、最終Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐはファジー理論を用いて決定 しても差し支えない。ファジー理論制御ブロックは入力としてＷｅｉｇｈｔｉｎ ｇ＿ＭＳＡＤ、及び、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑを用い、Ｗｅｉｇｈｉｎｇ＿ ｃｏｍｐである出力を形成するために、これらを結合する。入力Ｗｅｉｇｈｔｉ ｎｇ＿ＭＳＡＤ、及び、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑは、先ず、クラスに割り当 てられる（Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤ、及び、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑ 用にクラスを分ける）。これらのクラスは、「低」、「中」、「高」である。メ ンバーシップ（帰属関係）は、図３４に示すような３つの三角様領域のいずれに 入力が該当するかに基づく。特定の測定値がどのクラスに所属するかを定義する 線（ライン）の位置の導出は実験に基づく。領域は、三角形として図示されるが 、良好な結果を与えることが実験的に決定される任意の連続関数に従うように整 形されても差し支えないことに注意されたい。クラス関数の水平軸は入力値（Ｗ ｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤ、または、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑ）に対応し 、垂直軸はクラスのメンバーシップ（帰属）の度数を定義する。この場合、同じ クラスのメンバーシップダイアグラムがＷｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤ、及び、 Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑの両方に関して使用される。メンバーシップダイア グラムにおける類似したクラスは、図３５に示すように、ファジー出力Ｗｅｉｇ ｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐに関して導出される。この場合、ダイアグラムには５つの 領域が有る、即ち、極低、低、中、高、及び、極高である。 Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐを決定するためには次のファジー則が適用され る。これらの規則において、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤとＷｅｉｇｈｔｉｎ ｇ＿ｓｅｑとの間には論理ＡＮＤが成立する。 規則番号 Weighting＿MSAD Weighting＿esq Wright＿comp 1 低 低 極低 2 低 中 低 3 低 高 中 4 中 低 極低 5 中 中 中 6 中 高 高 7 高 低 低 8 高 中 高 9 高 高 極高 ファジー則は、当該規則の真理を決定するために適用される。例えば、Ｗｅｉ ｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤ、及び、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑが各々０．３５、 及び、０．９であると仮定した場合について説明する。 ０．３５入力の結果は「低」クラスメンバーシップの０．５度であり、「中」 クラスメンバーシップの０．５度である。０．９入力の結果は「高」クラスメン バーシップの１．０度である。 従って、規則３及び６は真であるが、出力Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐに関 しては異なる値を提供する（それぞれ、「中」及び「高」である）。これらの規 則に関して可能な出力を図３６に示す。 先ず、規則３において、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤの低値は論理ＡＮＤを 用いてＷｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑの高値と結合され、２つの式の最小値が規則 ３の真理水準として用いられる。Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤに関する「低」 メンバーシップが０．５度であることは、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑに関する クラス「高」メンバーシップが１．０度未満であることである。従って、規則３ の真理水準は０．５である。 規則６の場合には、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤの「中」値は、論理ＡＮＤ により、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑの「高」値と結合され、２つの式の最小値 が規則６の真実水準として用いられる。Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ＭＳＡＤに関する 「中」メンバーシップが０．５度であることは、Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｓｅｑに 関するクラス「高」メンバーシップが１．０度未満であることである。従って、 規則６の真理水準は０．５である。 図３６におけるＷｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐ関数メンバーシップに関する「 中」及び「高」ラベルは、上記のファジー規則によって定義される真理水準にお いて先端が切断される。これを図３７に示す。 Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐに関する数値出力は、図心ファジー化解除技法 を用いて導出される。図３７に示す全斜線領域の重心の推定が行われる。この場 合、重心は０．６２５に在り、従って、出力Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐには この値が割り当てられる。 Ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ＿ｃｏｍｐが決定されると、重み付けされた最小二乗適合 値を決定し、そして、現行運動が現行推定またはその前の運動推定にどの程度ま で基づくべきかを決定するために上記の方法を使用できる。 勿論、以上の検討から、Ｘ、Ｙ、かつ／または、Ｚ方向において検出された運 動は局部運動、即ち、当該トランスジューサ及びそのアレイの現行位置及び方位 に関する運動であることは明白である。最初、走査開始に際して、局部的なＸ、 Ｙ、及び、Ｚ方向は、当該トランスジューサの運動期間を通じて一定状態を維持 する仮想大局軸系に対応するものと一般的に仮定される。扇風機様スイープに際 して、当該トランスジューサが画像平面の方位軸のまわりに回転する場合には、 局部的Ｚ運動（トランスジューサの深さ方向）は、大局Ｙまたは仰角方向におけ る有意成分を含むまで回転を継続するはずである。当該トランスジューサの検出 された全ての運動に関して、大局軸系における当該トランスジューサの新規な位 置及び方位が算定される。大局軸系に関する局部的なＸ、Ｙ、及び、Ｚ方向の位 置付け（オリエンテーション）（即ち、当該トランスジューサの方位角、仰角、 及び、レンジ、または、深さ）が更新される。従って、トランスジューサの局部 的なＺ方向における運動のその次の解析は、例えば、大局的なＺ及びＹ方向にお ける成分に分解される。 一例として、トランスジューサの深さ又はＺ方向が、最初に大局Ｚ方向と直線 配列されるように下方を指した状態から、大極Ｚ方向に関して４５度の角度を作 るまで回転した状態について考察することとする。１０個の画素で構成されるト ランスジューサの局部的なＺ方向における運動は、この段階において、大局Ｙ方 向における１０ｃｏｓ（４５°）に大局Ｚ方向における１０ｃｏｓ（４５°）を 加算した成分に分解される。この例において、局部的Ｚ方向は、依然として大局 的Ｘ方向に関して垂直に位置決めされたままであり、従って、局部的Ｚ運動は、 大局的Ｘ方向には成分を持たない。 一般に、大局的軸方向に関する局部的軸方向の関係は余弦（コサイン）を用い て算定され、算定結果は、当該トランスジューサが当該ボリュームに亙ってスイ ープされるにつれて連続的に更新される。好んで、これらの方向余弦は３つの軸 全てに関して連続的に維持される。 ここで用いられる場合には、用語「運動成分」は、平行移動成分、回転成分、 及び、その組合わせを広く包括することを意図するものである。 データ重複技法 既に説明したように、拡張視界を得るために画像データの２つの領域が結合さ れた場合、異なる画像データフレームからのデータの境界において、滑らかな補 間方式を使用することが好ましい。図３８に示すように、この種の滑らかな補間 方式を提供するために、可変重み付け係数を使用することが出来る。図３８にお いて、直ぐ前のフレームの右縁は画素３で終了し、当該フレームの新規な画素４ で始まる。前のフレーム１のために用いられる重み付け係数は、旧フレーム内の 画素０及び１における１から当該フレームの新規部分内の画素５、６、及び、７ における０まで滑らかに降下する。逆に、その次のフレーム２用の重み付け係数 は、旧フレーム内の画素０及び１における０から、当該フレームの新規部分の画 素５、６、及び、７に対する１まで徐々に上昇する。一般的に、上記の任意の実 施例において、画像におけるノイズを軽減するために、蓄積された画像データに 関して組み合わせ操作を用いることが出来る。同様に、組合わされたデータは、 ノイズを軽減するために、追跡データと共に使用可能である。 運動成分の不正確な推定を検出するための技法 画像アレイ平面および画像アレイ上の画素に関する三次元画素位置の定義を作 成するために、追跡アレイから放射されるビーム線（ライン）に沿った運動推定 値を用いる様々な方法がある。 １つの方法は、最小二乗又は重み付けされた最小二乗法を用いて直線を適合さ せる方法であり、この場合、運動の品質は重み付け係数として用いられる。これ らの線に基づき、それらが関連した三次元運動と共に、多数の点を識別すること が出来る。例えば、当該領域の最上部左、最下部左、最下部右、及び、最上部右 部分に４個の点を選定することが可能であり、画素位置を見付けるために２線補 間法を使用することが出来る。線に沿った運動推定から、平面（Ｙ＝ａ＋ｂＸ＋ Ｃｚ）に関する方程式が適合可能である。適合の品質は、最小二乗又は重み付け された最小二乗技法によって測定可能である。次に、以前に識別済みの重要な４ 点を用いて、平面に関する方程式を見つける。即ち、例えば行列反転（マトリッ クスインバージョン）技法を用いてａ、ｂ、ｃを見付けるために、３点に関する ３方程式Ｙ＝ａ＋ｂＸ＋ｃＺを適合する。この過程は、重要な４点のうちの３点 で構成される異なる１組に関して繰り返される。比率ａ１／ａ２（ここに、ａ１ 及びａ２は３点で構成される異なる組から導出された「ａ」値である）、ｂ１／ ｂ２、または、ｃ１／ｃ２がスレショルドを越えた（大き過ぎるか、或いは、小 さ過ぎる）場合には、当該システムは、平面が傾斜していること、及び、再走査 が適切であることをビデオ出力を介してユーザに警告するようにプログラムする ことが可能である。 線及び平面のどちらか又は両方の場合において、二乗誤差の和は、低品質運動 推定の測定手段として使用し、そして、運動推定を内部的に適応するか（即ち、 更に大きいブロックサイズを使用するか、或いは、さらに多くの運動推定を実施 する）或いは、例えば再走査を促すためのビデオ又は可聴警告としてユーザに供 給するために使用することが出来る。同様に、連続する運動推定値の間で検出さ れた運動エラー誤差を累積し、そして、プリセットされたスレショルドに対して 累積的な運動誤差を比較することが可能である。累積運動誤差がこのスレショル ドを横切る場合には、当該システムは、累積的な位置誤差が不満足であること、 そして、再走査が好ましいことをユーザに警告するようにプログラムされること が好ましい。累積運動誤差（二乗誤差の和から導出可能であるが、必ずしも正確 に二乗誤差の和に等しいとは限らない）は、随意選択可能に、ユーザに対してデ ィスプレイ可能である。 代替３Ｄ表示技法 既に述べたように、多重２Ｄスライスは、ソリッド３Ｄボリューム集合に復元 可能である。勿論、これが、出力ディスプレイ４６を形成するために使用出来る 唯一の方法ではない。例えば、更に簡単なディスプレイには、２Ｄ投射としてデ ィスプレイされるが、３Ｄ形式であるディスプレイ用基準制約ボックスが含まれ る。画像データの全ての平面の位置及び角度オリエンテーションは、既に述べた 運動検出情報を使用して、以前と同様に算定される。ただし、この代替方法にお いて、選定済み２Ｄスライスは、スクリーン上にディスプレイされた３Ｄ制約ボ ックス内に適応された状態で、ディスプレイされる。これは、Ｋｅｌｌｅｒ米国 特許Ｎｏ５，３５３，３５４に記述されている過程を用いて実施可能である。二 次元スクリーン上に三次元として規定される画像データを投射するための技法は 公知であり、例えば、「コンピュータグラフィックス」（Ｆｏｌｅｙ等、Ａｄｄ ｉｓｏｎ−Ｗｅｓｌｅｙ、１９９５年）の章５及び６に記載済みである。勿論、 ３Ｄフレーム内での１つの単−２Ｄスライスのディスプレイは、既に述べた一般 的な３Ｄ復元及び視覚化システムの部分集合である。 代替ビーム形成技法 上述の実施例は、ディスプレイ用データを収集するために画像データフレーム を、そして、トランスジューサの相対運動を決定するためのデータを収集するた めに追跡フレームを使用する。画像データフレーム及び追跡フレームのためのア パーチャは物理的に分離されているので、画像データのこれらのフレームの収集 は、実際には、２つの独立したビーム形成器タスクを形成する。ビームの多重同 時送信、及び／又は、受信は、必要に応じて、追跡データの累積に必要な時間を 節減するために使用できる。画像データフレーム及び追跡フレーム用超音波ビー ムを同時送信するために容易に適応可能な多重送信ビームシステムの一例は本発 明の譲受人に既に譲渡済みの米国特許出願第０８／６７３，４１０号に開示され ている。同様に、多重受信ビームビーム形成器は、各送信ビームに関して個別の 受信ビームを提供し、それによって、データ収集速度を上げるために使用するこ とができる。本発明の譲受人に譲渡済みの米国特許出願第０８／４３２，６１５ 号に開示されている多重受信ビームビーム形成器はこの目的用に適応可能である 。 Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌｌ米国特許４，８８６，０６９に開示されている多重受信ビ ームビーム形成器も参照のこと。 米国特許出願０８／４１９，５９５、及び、０８／４１８，６４０に開示され ているコヒーレント画像形成技法であるＷｒｉｇｈｔ等による「コヒーレント画 像形成のための方法及びその装置」（本発明の譲受人に譲渡済み）は、本発明の 選定済み実施例と共に有利に使用出来る。Ｗｒｉｇｈｔ特許出願のシステムは、 近傍場（フィールド）における隣接走査線間の位相調を提供し、それによって、 シフト不変スペックルパターンを提供する。この種のシフト不変スペックルパタ ーンは、小斑点（スペックル）追跡に基づき、走査線間の位相調整欠如に起因し てスペックルパターンがシフト変化する従来型システムを用いて達成可能な場合 よりも優れた画像運動検出を提供するはずである。 代替オペレータ警告メッセージ 追跡アレイの一方が運動を検出し、他方が検出しない場合には、この状態は、 運動の無いことを示す方の追跡アレイが組織に接触していないことの表示である と推測することが出来る。システムコントローラは、例えば可聴音またはディス プレイスクリーン上の視覚的メッセージのような警報メッセージを用いてシステ ムオペレータに警告することによって、この状態に応答するプログラムされたロ ジックを含むことが好ましい。 結論 既に述べたシステム及び方法は多数の重要な利点を提供する。これらは、磁気 的位置決め（オリエンテーション）法と対照的に、電磁的環境および患者の運動 には感応しない。本発明は、磁気的方法よりも低コストで実現可能であるものと 推測され、しかも、更に低位の仕様のトランスジューサアレイを用いることが出 来る。周波数に比例する映像解像度によって精度が決定されるので、既に述べた 技法は、優れた精度の見当合わせ（レジストレーション）を提供する。 既に述べた改良されたトランスジューサは、用途に応じて、更に多量または更 に大きいケーブルを必要とし、トランスジューサのフットプリントが僅かに広が る可能性がある。ただし、これらの潜在的な問題は、以上に述べた技法を用いて 最小限に抑制することが可能なはずである。 勿論、以上の詳細な説明は、制限的意味を持つものでなく、現時点における本 発明の好ましい形式を例証するものと見なされるべきである。次に示す請求の範 囲は、全ての等価事象を含み、本発明を定義することを意図するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，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，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 マスラク サミュエル 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 ガードナー エドワード エイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95132 サン ホセ シュリヴァー ドラ イヴ 3139 (72)発明者 ホーリー グレゴリー エル 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 モンテシ ト アベニュー 1285―＃23

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 超音波トランスジューサにおいて、 支持エレメントと、 支持エレメントと共に動くように結合され、そして、方位軸に沿って配列さ れた複数の第１のトランスジューサエレメントを有する第１のトランスジュー サアレイとを有し、前記第１のトランスジューサアレイは方位軸に沿って間隔 を保つ第１及び第２の端部、及び、第１の中央画像平面を有し、 支持エレメントと共に動くように結合され、そして、複数の第２のトランス ジューサエレメントを有する第２のトランスジューサアレイを有し、前記のト ランスジューサアレイは第１のトランスジューサアレイの第１の端部の近くに 配置され、そして、第２の中央画像平面を有し、 支持エレメントと共に動くように結合され、そして、複数の第３のトランス ジューサエレメントを有する第３のトランスジューサアレイを有し、前記第３ のトランスジューサアレイは第１のトランスジューサアレイの第２の端部の近 くに配置され、そして、第３の中央画像平面を有し、 前記第１と第２の中央画像平面は非平行であり、前記第１と第３の中央画像 平面は非平行であることを特徴とするトランスジューサ。 2. 請求項１記載の発明において、ここに、第１と第２の中央画像平面が実質的 に直交し、ここに、第１と第３の中央画像平面が実質的に直交することを特徴 とする発明。 3. 請求項１記載の発明において、ここに、第２と第３のトランスジューサアレ イが、それぞれの軸に沿った長さにおいて、第１のトランスジューサアレイの 場合よりも実質的に短いことを特徴とする発明。 4. 請求項１記載の発明において、ここに、第２と第３のトランスジューサアレ イがそれぞれ、第１のトランスジューサアレイの場合よりも実質的に少ない個 数のそれぞれのトランスジューサエレメントを有することを特徴とする発明。 5. 請求項１記載の発明において、ここに、第１と第２と第３のトランスジュー サエレメントが、それぞれのピッチを以て間隔を保ち、ここに、第２のトラン スジューサエレメントのピッチが第１のトランスジューサエレメントのピッチ の第１の整数倍であることを特徴とする発明。 6. 請求項５記載の発明において、ここに、第３のトランスジューサエレメント のピッチが第１のトランスジューサエレメントのピッチの第２の整数倍である ことを特徴とする発明。 7. 請求項８記載の発明において、ここに、第１の整数倍数が第２の整数倍数に 等しいことを特徴とする発明。 8. 請求項１記載の発明において、更に、送信ビーム形成器と、第１と第２と第 ３のトランスジューサアレイに結合された受信ビーム形成器とを有することを 特徴とする発明。 9. 請求項８記載の発明において、ここに、送信ビーム形成器が多重同時送信ビ ームを形成することを特徴とする発明。 10．請求項８記載の発明において、ここに、受信ビーム形成器が多重同時受信ビ ームを形成することを特徴とする発明。 11．請求項８記載の発明において、ここに、送信ビーム形成器が第１と第２のト ランスジューサアレイを異なる超音波周波数において作動させることを特徴と する発明。 12．請求項８記載の発明において、ここに、送信ビーム形成器が第１と第２と第 ３のトランスジューサアレイを共通超音波周波数において作動させることを特 徴とする発明。 13．請求項８記載の発明において、ここに、送信ビーム形成器が、第１のトラン スジューサアレイの場合よりも少ない本数の走査線を以て第２と第３のトラン スジューサアレイを作動させることを特徴とする発明。 14．請求項８記載の発明において、ここに、送信および受信ビーム形成器が第１ と第２と第３のトランスジューサアレイからディスプレイ用の同時発生画像を 獲得することを特徴とする発明。 15．請求項８記載の発明において、ここに、第１のトランスジューサアレイから の隣接フレームの間において第２と第３のトランスジューサアレイの少なくと も１つから複数のフレームを獲得するために送信ビーム形成器が第２と第３の トランスジューサアレイを作動させることを特徴とする発明。 16．請求項８記載の発明において、ここに、第２のトランスジューサアレイから の隣接フレームの間において第１のトランスジューサアレイから複数のフレー ムを獲得するために送信ビーム形成器が第１のトランスジューサアレイを作動 させることを特徴とする発明。 17．請求項１４記載の発明において、更に、第１と第２と第３のトランスジュー サアレイからの同時発生画像をディスプレイするようにビーム形成器へ結合さ れたディスプレイシステムを有することを特徴とする発明。 18．請求項１記載の発明において、更に、変位と位置決めのうちの少なくとも１ つに関する絶対センサを有し、前記の絶対センサが支持エレメントと共に動く ように結合されることを特徴とする発明。 19．請求項１８記載の発明において、ここに、絶対的センサが磁気センサを有す ることを特徴とする発明。 20．請求項１記載の発明において、ここに、第２のトランスジューサエレメント の少なくとも一部分が第１のトランスジューサエレメントの少なくとも一部分 と並列に接続され、ここに、第２のトランスジューサエレメントの一部分が第 １のトランスジューサエレメントの一部分に対して無秩序であることを特徴と する発明。 21．請求項１記載の発明において、ここに、第１と第２と第３のトランスジュー サアレイのなかの少なくとも２つがクロスアレイを形成することを特徴とする 発明。 22．請求項１記載の発明において、ここに、第２と第３のトランスジューサアレ イが第１のトランスジューサアレイに対してその横側にこれと横方向に間隔を 保って配置されることを特徴とする発明。 23．請求項１記載の発明において、更に、支持エレメントと共に動くように結合 され、そして、第１のトランスジューサアレイのそれぞれの端部に近接して配 置された第３と第４のトランスジューサアレイを有し、前記の第３と第４のト ランスジューサアレイが第１の画像平面に対して非平行に位置決めされたそれ ぞれ第４と第５の画像平面を有することを特徴とする発明。 24．目標から獲得された超音波画像情報を見当合わせするための方法において、 （ａ）少なくとも１つの超音波トランスジューサアレイを用いて画像情報の 複数の集合を獲得する過程を有し、少なくとも幾つかの画像情報の集合の間に おいて前記の少なくとも１つのアレイが動かされ、前記の複数の集合が複数の 画像データ集合と複数の追跡集合とを有し、 （ｂ）過程（ａ）において獲得された追跡集合の少なくとも一部分の比較に 基づく運動成分を自動的に決定する過程と、 （ｃ）過程（ａ）において獲得された画像データ集合のうちの選定された幾 つかを見当合わせするために過程（ｂ）において決定された運動成分を自動的 に使用する過程とを有することを特徴とする方法。 25．請求項２４記載の発明において、ここに、少なくとも１つの超音波トランス ジューサアレイが映像アレイと少なくとも１つの追跡アレイを有し、ここに、 映像アレイが画像平面を定義し、ここに、追跡アレイが追跡平面を定義し、こ こに、画像平面が追跡平面に対して非ゼロ角度に位置決めされることを特徴と する発明。 26．請求項２４記載の発明において、ここに、画像情報の集合が相互に実質的に 平行に位置決めされ、ここに、過程（ｃ）が拡張された視界を形成することを 特徴とする発明。 27．請求項２４記載の発明において、ここに、少なくとも幾つかの追跡集合が少 なくとも幾つかの画像データ集合と交差しないことを特徴とする発明。 28．請求項２４記載の発明において、ここに、過程（ｂ）が前記追跡集合の少な くとも一部分と相互相関する過程を有することを特徴とする発明。 29．請求項２５記載の方法において、ここに、少なくとも１つの追跡アレイが第 １と第２の追跡アレイを有し、それぞれがそれぞれの第１と第２の追跡平面に おいて追跡集合を獲得するために映像アレイのそれぞれの端部に隣接して配置 され、ここに、過程（ｂ）が前記の第１と第２の両追跡平面における運動成分 を決定することを特徴とする方法。 30．請求項２４記載の方法において、ここに、画像データ集合がＢモード情報と カラードップラー速度情報とカラードップラーエネルギ情報とこれらの組合わ せとによって構成されるグループから選定された情報を有することを特徴とす る方法。 31．請求項２４記載の方法において、更に、少なくとも幾つかの選定された画像 データ集合の比較に基づく第２の運動成分を決定する過程を有し、ここに、過 程（ｃ）が前記の画像データ集合を見当合わせするために第２の運動成分を有 することを特徴とする方法。 32．請求項２４記載の方法において、ここに、追跡集合を獲得する際に用いられ た周波数と異なる周波数を用いて画像データ集合が獲得されることを特徴とす る方法。 33．請求項２４記載の方法において、ここに、画像データ集合と追跡集合とを同 時に獲得するために過程（ａ）が二重ビーム形成器を使用する過程を有するこ とを特徴とする方法。 34．請求項３３記載の方法において、ここに、過程（ａ）がそれぞれのビーム形 成器と関連してそれぞれのバンドパス濾波を使用する過程を有することを特徴 とする方法。 35．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ａ）が追跡集合を走査変換 されたデータとして提供することを特徴とする方法。 36．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ａ）が走査変換以前に追跡 集合を音波ラインデータとして提供することを特徴とする方法。 37．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が追跡集合の全てのＮ 番目毎の画素を用いて比較を実施し、ここに、Ｎはゼロより大きい整数である ことを特徴とする方法。 38．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が運動成分の複数の測 定値を組み合わせる過程を有することを特徴とする方法。 39．請求項３８記載の方法において、組み合わせる過程が運動成分の個別測定値 に重みを割り当てる過程を有し、各重みがそれぞれの測度の品質を表すことを 特徴とする方法。 40．請求項３９記載の方法において、ここに、重みを割り当てる過程が運動成分 の空間的に隣接する測定値を比較する過程を有することを特徴とする方法。 41．請求項３９記載の方法において、ここに、重みを割り当てる過程が運動成分 の連続した測定値を比較する過程を有することを特徴とする方法。 42．請求項３９記載の方法において、重みを割り当てる過程がファジー理論を用 いることを特徴とする方法。 43．請求項３８記載の方法において、ここに、組み合わせる過程が運動成分の低 質測定値を放棄する過程を有することを特徴とする方法。 44．請求項２４記載の方法において、更に、 （ｄ）過程（ｂ）において決定された運動成分が好ましい値の範囲の外側に 在る場合をオペレータに指示する過程を有することを特徴とする方法。 45．請求項２４記載の方法において、更に、 （ｄ）過程（ｂ）を決定する過程が効果的に作動していない場合をオペレー タに警告する過程を有することを特徴とする方法。 46．請求項２５記載の方法において、ここに、過程（ａ）が映像アレイと追跡ア レイとを並列作動させる過程を有することを特徴とする方法。 47．請求項４６記載の方法において、ここに、過程（ａ）が映像アレイと追跡ア レイとを異なる電圧レベルにおいて作動させる過程を有することを特徴とする 方法。 48．請求項２４記載の方法において、更に、 （ｄ）過程（ｂ）において決定された運動成分の複数の測定値の間を補間す る過程を有することを特徴とする方法。 49．請求項２４記載の方法において、ここに、画像情報の集合が過程（ａ）にお いて複数の個別周波数を用いて獲得されることを特徴とする方法。 50．請求項２４記載の方法において、ここに、画像情報の集合が過程（ａ）にお いて複数の異なる帯域幅を用いて獲得されることを特徴とする方法。 51．請求項２４記載の方法において、ここに、追跡集合が複数の異なる超音波周 波数を用いて獲得される集合を有することを特徴とする方法。 52．請求項２４記載の方法において、ここに、追跡集合が複数の異なる超音波帯 域幅を用いて獲得される集合を有することを特徴とする方法。 53．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が運動成分の複数の測 定値から導出される曲線適合値を生成する過程を有することを特徴とする方法 。 54．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が運動成分を選定済み 範囲に近付ける運動成分を決定する際に用いられる追跡集合を獲得する時限の 間の時間を適応的に変える過程を有することを特徴とする方法。 55．請求項２４記載の発明において、ここに、過程（ｂ）が運動成分を決定する 以前に追跡集合の少なくとも１つの集合の複数の画素を平均する過程を有する ことを特徴とする発明。 56．請求項２４記載の方法において、更に、過程（ａ）において獲得された追跡 集合の強度マッピングを運動検出を強化するために自動的に変える過程を有す ることを特徴とする方法。 57．請求項２４記載の発明において、更に、 （ｄ）過程（ｂ）の比較以前に画像情報の追跡集合の少なくとも前記の部分 を濾波する過程を有する発明。 58．請求項２４記載の方法において、ここに、画像情報の前記第１の追跡集合に 関して運動成分が決定されるまで過程（ｂ）が画像情報の追跡集合の第１の１ つを過程（ｂ）の比較の複数の連続する幾つかにおける基準として繰り返して 使用する過程を有することを特徴とする方法。 59．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が画像情報の追跡集合 の探索領域全体に亙って比較を実施する過程を有し、ここに、探索領域の形状 が運動成分と実質的に直線配置される方向において延長されることを特徴とす る方法。 60．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が追跡集合の可変探索 領域全体に亙り比較を実施する過程を有することを特徴とする方法。 61．請求項６０記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が以前に決定済みの運 動成分に基づき可変探索領域を位置決めする過程を有することを特徴とする方 法。 62．請求項６０記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が以前に決定済みの複 数の運動成分の可変性に基づき可変探索領域のサイズを決定する過程を有する ことを特徴とする方法。 63．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が一連の追跡集合の比 較を実施する過程を有し、ここに、比較が空間的および信号水準解像度の少な くとも１つにおける解像度の差異に関することを特徴とする方法。 64．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が運動成分のベクトル 成分を決定するために過程（ａ）において獲得された画像情報の２つの追跡集 合に含まれる画像情報の２つの非平行線を相互関係付ける過程を有する過程を 有し、前記のベクトル成分が前記の線と直線配置されることを特徴とする方法 。 65．請求項２４記載の方法において、更に、 （ｄ）過程（ｂ）及び（ｃ）の少なくとも１つよりも以前に過程（ａ）にお いて獲得された画像データ集合と追跡セット集合の少なくとも幾つかのデータ 圧縮されたバージョンを形成する過程を有することを特徴とする方法。 66．請求項６５記載の方法において、更に、 （ｅ）過程（ｂ）及び（ｃ）の少なくとも１つよりも以前に過程（ｄ）のデ ータ圧縮されたバージョンにデータ圧縮解除を適用する過程を有することを特 徴とする方法。 67．請求項２５記載の方法において、更に、画像平面に対して傾斜して位置決め された平面内に２Ｄ画像を形成するために見当合わせ済み画像データ集合を用 いる過程（ｄ）を有することを特徴とする方法。 68．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）が比較に際して１つの ＥＣＧサイクルと１つの呼吸サイクルから成るグループから選定されたサイク ルの選定済み部分に対応する追跡集合のみを利用する過程を有することを特徴 とする方法。 69．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｂ）の比較に際して用いら れる追跡集合の情報が、走査変換、エンベロープ検波以前のＲＦビーム形成器 信号、及び、エンベロープ検波以前のベースバンドビーム形成器信号以前にお いてエンベロープ検出されたデータによって構成されるグループの中から選択 されることを特徴とする方法。 70．請求項２４記載の方法において、ここに、画像データ集合が追跡集合を獲得 する際に用いられる周波数と異なる周波数を用いて獲得されることを特徴とす る方法。 71．請求項２４記載の方法において、ここに、画像データ集合が追跡集合を獲得 する際に用いられる帯域幅と異なる帯域幅を用いて獲得されることを特徴とす る方法。 72．請求項２４記載の方法において、ここに、画像データ集合が追跡集合を獲得 する際に用いられる方位焦点と異なる方位焦点を用いて獲得されることを特徴 とする方法。 73．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ａ）が、更に、追跡集合の 場合と異なる画像データ集合用信号レベルの対数圧縮を用いる過程を有するこ とを特徴とする 74．請求項２６記載の方法において、ここに、少なくとも１つのトランスジュー サアレイが第１のトランスジューサアレイと少なくとも１つの付加トランスジ ューサアレイを有し、ここに、画像データ集合が第１のトランスジューサアレ イを用いて獲得され、ここに、追跡集合が少なくとも１つの付加トランスジュ ーサアレイを用いて獲得されることを特徴とする方法。 75．請求項７４記載の方法において、ここに、第１および少なくとも１つの付加 トランスジューサアレイが相互にコリニア的及び軸方向に相互に間隔を保って 位置することを特徴とする方法。 76．請求項７４記載の方法において、ここに、第１及び少なくとも１つの付加ト ランスジューサアレイが相互に並びかつ横方向に相互に間隔を保って位置決め されることを特徴とする方法。 77．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ａ）が運動検出を強化する ために追跡集合の強度マッピングを自動的に変える過程を有することを特徴と する方法。 78．請求項２４記載の方法において、ここに、画像データ集合及び追跡集合が異 なるトランスジューサアレイを用いて獲得されることを特徴とする方法。 79．請求項７８記載の方法において、ここに、獲得過程が１組の共通信号導体を 経て異なるトランスジューサアレイへ供給される信号を多重化する過程を有す ることを特徴とする方法。 80．請求項２４記載の方法において、ここに、画像データ及び追跡集合がそれぞ れ複数の走査線を有し、ここに、画像データ集合の１つ又は複数の走査線の集 合が追跡集合の１つ又は複数の走査線の集合を用いて時間的にインタリーブさ れることを特徴とする方法。 81．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ａ）が少なくとも１つのト ランスジューサアレイを用いて多重同時送信ビームを形成する過程を有するこ とを特徴とする方法。 82．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ａ）が少なくとも１つのト ランスジューサアレイを用いて多重同時受信ビームを形成する過程を有するこ とを特徴とする方法。 83．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ａ）が少なくとも追跡集合 をコヒーレントに形成する過程を有することを特徴とする方法。 84．請求項２４記載の方法において、更に、少なくとも１つのトランスジューサ アレイに含まれるトランスジューサアレイに関して組織接触が失われたことを オペレータに指示する過程（ｄ）を有することを特徴とする方法。 85．請求項２４記載の方法において、ここに、画像データ集合の選定された幾つ かが連続的に獲得された画像フレームを有することを特徴とする方法。 86．請求項２４記載の方法において、ここに、画像データ集合の選定された幾つ かが少なくとも１つの介在画像フレームによって時間的に分離された非連続的 に獲得済みの画像フレームを有することを特徴とする方法。 87．請求項２４記載の方法において、ここに、過程（ｃ）が選定された画像デー タ集合の間の境界における画像データ集合の間において平滑に補間する過程を 有することを特徴とする方法。