JP2003534074A - 湾曲アレイ走査ヘッドを使用する超音波空間合成 - Google Patents
湾曲アレイ走査ヘッドを使用する超音波空間合成Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明の超音波診断撮像システムは、湾曲アレイ走査ヘッドから多数の観測方向において発信されるビームを用いて、空間的に合成される超音波画像を形成するよう使用される。ビームステアリングは、湾曲アレイの曲率と電子ビームステアリングの関数である。ビームは、平行ビームの群でステアリングされるか、又は、アレイのビーム起点に対し共通の角度向きを有する群でステアリングされる。説明される実施例は、ビームフォーミング及びレジストレーション係数の使用、サンプリングの均一性、スペックル減少の均一性、最大合成効果が得られる大きな領域の点で利点を提供する。
Description
【０００１】
本発明は、超音波診断撮像システムに係り、より詳細には、ドプラ信号情報の
空間的に合成された画像を形成する超音波診断撮像システムに関する。
空間的に合成された画像を形成する超音波診断撮像システムに関する。
【０００２】
米国特許出願番号０９／３３５，０５８に、超音波診断画像のリアルタイム空
間合成を行う装置及び方法が説明される。空間合成とは、多数の視点又は角度か
ら得られる所与のターゲットの多数の超音波画像が単一の合成画像に組み合わさ
れる撮像技術であり、これは、各角度から得られるデータを合成画像の各点にお
いて組合せることによって（例えば、線形又は非線形的に平均化するか又はフィ
ルタリングすることによって）得られる。合成された画像は一般的に、単一の視
点からの従来の超音波画像より低いスペックル、及び、良好な鏡面反射体の描写
を示す。
間合成を行う装置及び方法が説明される。空間合成とは、多数の視点又は角度か
ら得られる所与のターゲットの多数の超音波画像が単一の合成画像に組み合わさ
れる撮像技術であり、これは、各角度から得られるデータを合成画像の各点にお
いて組合せることによって（例えば、線形又は非線形的に平均化するか又はフィ
ルタリングすることによって）得られる。合成された画像は一般的に、単一の視
点からの従来の超音波画像より低いスペックル、及び、良好な鏡面反射体の描写
を示す。
【０００３】
構成された実施において、超音波振動子は、多数の異なる視点からターゲット
を走査する。例えば、フェースドアレイ振動子によって幾つかのセクタ画像が連
続的に捕捉されることが可能であり、各セクタ画像の頂点は、フェーズドアレイ
に沿って異なる点に置かれる。第２の例として、ステアドリニアアレイを使用し
、ターゲットを一連のビーム群で撮像することが可能である。各群は、アレイの
軸に対し異なる角度に向けられる（ステアされる）。どちらの場合においても、
受信された画像は、ビームフォーミング及び検波による通常の方法で処理され、
メモリに格納される。合成画像を形成するために、画像は空間的に整列され（例
えば、共通のビームステアリング基準によって既に整列されていない場合は）、
これは、画像データを空間的に相関させることによって行われる。画像内の共通
の空間位置は、次に平均化又は加算によって合成され、結果として得られる合成
画像が表示される。
を走査する。例えば、フェースドアレイ振動子によって幾つかのセクタ画像が連
続的に捕捉されることが可能であり、各セクタ画像の頂点は、フェーズドアレイ
に沿って異なる点に置かれる。第２の例として、ステアドリニアアレイを使用し
、ターゲットを一連のビーム群で撮像することが可能である。各群は、アレイの
軸に対し異なる角度に向けられる（ステアされる）。どちらの場合においても、
受信された画像は、ビームフォーミング及び検波による通常の方法で処理され、
メモリに格納される。合成画像を形成するために、画像は空間的に整列され（例
えば、共通のビームステアリング基準によって既に整列されていない場合は）、
これは、画像データを空間的に相関させることによって行われる。画像内の共通
の空間位置は、次に平均化又は加算によって合成され、結果として得られる合成
画像が表示される。
【０００４】
空間合成によって得られる画質の改善は、異なる観測方向からのエコーの数の
関数であり、エコーは、画像フィールドにおける様々な点において合成される。
上述した特許出願では、有限寸法の走査ヘッドアレイは、最大空間合成が生じる
画像領域を形成することを説明し、この画像領域は、上述した出願には、最良画
質領域（ＲＭＩＱ）と称している。ＲＭＩＱは、観測方向の数と、異なる観測方
向によって横断される角度範囲の関数である。できるだけ広いＲＭＩＱが得られ
、且つ、そのＲＭＩＱが画像フィールドのほとんどの部分をカバーすることが好
適である。
関数であり、エコーは、画像フィールドにおける様々な点において合成される。
上述した特許出願では、有限寸法の走査ヘッドアレイは、最大空間合成が生じる
画像領域を形成することを説明し、この画像領域は、上述した出願には、最良画
質領域（ＲＭＩＱ）と称している。ＲＭＩＱは、観測方向の数と、異なる観測方
向によって横断される角度範囲の関数である。できるだけ広いＲＭＩＱが得られ
、且つ、そのＲＭＩＱが画像フィールドのほとんどの部分をカバーすることが好
適である。
【０００５】
本発明の原理によると、空間合成は、湾曲アレイ走査ヘッドを使用して行われ
る。１つの実施例では、異なる観測方向のビームは、平行な群としてステアされ
、それにより、画像走査変換が容易にされる。別の実施例では、異なる観測方向
のビームは、アレイの湾曲を利用して半径方向にステアされ、それにより、ビー
ムフォーミング及び画像走査変換が容易にされ、サンプリングの均一性が改善さ
れ、ＲＭＩＱの寸法が改善され、信号対雑音比が改善される。
る。１つの実施例では、異なる観測方向のビームは、平行な群としてステアされ
、それにより、画像走査変換が容易にされる。別の実施例では、異なる観測方向
のビームは、アレイの湾曲を利用して半径方向にステアされ、それにより、ビー
ムフォーミング及び画像走査変換が容易にされ、サンプリングの均一性が改善さ
れ、ＲＭＩＱの寸法が改善され、信号対雑音比が改善される。
【０００６】
図１を最初に参照するに、本発明の原理に従って構成される超音波診断撮像シ
ステムを示す。湾曲アレイ状の振動子１０を含む走査ヘッド１２は、画像フィー
ルド全体に亘って、点線の矩形及び平行四辺形によって示される異なる角度で、
ビームを発信する。図面には、３つの走査線群が示され、Ａ、Ｂ、及びＣとラベ
ル付けされ、各群は、画像フィールドに対し異なる角度にステアされる。各群に
おいて、各ビームは、ビーム中心がそこから延在するアレイ面上の起点の接線に
対し異なる入射角を示す。これらの角度は、群の１つの端からもう１つの端まで
（見る人の基準点に応じて）次第に増加するか又は減少する。ビームの発信は、
トランスミッタ４によって制御され、トランスミッタは、アレイ振動子の各素子
の位相調整及び作動時間を制御し、それにより、各ビームをアレイ上の所定の起
点から、且つ、所定の角度で発信させる。各走査線に沿って戻ってくるエコーは
、そのビームに対する開口アレイのアクティブ素子によって受信され、アナログ
デジタル変換によってデジタルにされ、デジタルビームフォーマ１６に接続され
る。一般的に各ビームのアクティブ開口は、エコーがより深い深度から受信され
、及び／又は、ゾーンフォーカシングによってより深い深度に送信されると動的
に広がる。デジタルビームフォーマは、アレイ素子からのエコーを遅延し且つ合
わせ、各走査線に沿っての一連の焦点が合わされた、コヒーレントなデジタルエ
コーサンプルを形成する。トランスミッタ１４及びビームフォーマ１６は、シス
テム制御器１８の制御下で動作される。システム制御器１８は、超音波システム
のユーザによって動作されるユーザインタフェース２０への制御の設定に応じる
。システム制御器はトランスミッタを制御し、所望の角度、所望の発信エネルギ
ー、及び、所望の周波数で、所望の数の走査線群を発信させる。システム制御器
は更にデジタルビームフォーマを制御し、使用される開口及び画像深度に対し受
信したエコー信号を適当に遅延させ、且つ、組合わせさせる。
ステムを示す。湾曲アレイ状の振動子１０を含む走査ヘッド１２は、画像フィー
ルド全体に亘って、点線の矩形及び平行四辺形によって示される異なる角度で、
ビームを発信する。図面には、３つの走査線群が示され、Ａ、Ｂ、及びＣとラベ
ル付けされ、各群は、画像フィールドに対し異なる角度にステアされる。各群に
おいて、各ビームは、ビーム中心がそこから延在するアレイ面上の起点の接線に
対し異なる入射角を示す。これらの角度は、群の１つの端からもう１つの端まで
（見る人の基準点に応じて）次第に増加するか又は減少する。ビームの発信は、
トランスミッタ４によって制御され、トランスミッタは、アレイ振動子の各素子
の位相調整及び作動時間を制御し、それにより、各ビームをアレイ上の所定の起
点から、且つ、所定の角度で発信させる。各走査線に沿って戻ってくるエコーは
、そのビームに対する開口アレイのアクティブ素子によって受信され、アナログ
デジタル変換によってデジタルにされ、デジタルビームフォーマ１６に接続され
る。一般的に各ビームのアクティブ開口は、エコーがより深い深度から受信され
、及び／又は、ゾーンフォーカシングによってより深い深度に送信されると動的
に広がる。デジタルビームフォーマは、アレイ素子からのエコーを遅延し且つ合
わせ、各走査線に沿っての一連の焦点が合わされた、コヒーレントなデジタルエ
コーサンプルを形成する。トランスミッタ１４及びビームフォーマ１６は、シス
テム制御器１８の制御下で動作される。システム制御器１８は、超音波システム
のユーザによって動作されるユーザインタフェース２０への制御の設定に応じる
。システム制御器はトランスミッタを制御し、所望の角度、所望の発信エネルギ
ー、及び、所望の周波数で、所望の数の走査線群を発信させる。システム制御器
は更にデジタルビームフォーマを制御し、使用される開口及び画像深度に対し受
信したエコー信号を適当に遅延させ、且つ、組合わせさせる。
【０００７】
走査線エコー信号は、プログラマブルデジタルフィルタ２２によってフィルタ
が施され、フィルタは、関心の周波数帯域を画成する。ハーモニック造影剤を撮
像する際又はティッシュハーモニック撮像を行う際に、フィルタ２２の通過帯域
は、送信帯域の高調波を通過するよう設定される。フィルタが施された信号は、
検波器２４によって検波される。好適な実施例では、フィルタと検波器は、複数
のフィルタと検波器を含み、それにより、受信信号は、多数の通過帯域に分割さ
れ、個々に検波且つ組合わされて、周波数合成によって画像スペックルが減少す
る。Ｂモード撮像では、検波器２４は、エコー信号包絡線の振幅検波を行う。ド
プラ撮像では、全部のエコーは、画像中の各点に対しアセンブルされ、ドプラシ
フト又はドプラパワー強度を推定するべくドプラ処理される。
が施され、フィルタは、関心の周波数帯域を画成する。ハーモニック造影剤を撮
像する際又はティッシュハーモニック撮像を行う際に、フィルタ２２の通過帯域
は、送信帯域の高調波を通過するよう設定される。フィルタが施された信号は、
検波器２４によって検波される。好適な実施例では、フィルタと検波器は、複数
のフィルタと検波器を含み、それにより、受信信号は、多数の通過帯域に分割さ
れ、個々に検波且つ組合わされて、周波数合成によって画像スペックルが減少す
る。Ｂモード撮像では、検波器２４は、エコー信号包絡線の振幅検波を行う。ド
プラ撮像では、全部のエコーは、画像中の各点に対しアセンブルされ、ドプラシ
フト又はドプラパワー強度を推定するべくドプラ処理される。
【０００８】
本発明の原理によると、デジタルエコー信号は、プロセッサ３０内において空
間合成によって処理される。デジタルエコー信号は、最初にプリプロセッサ３２
によって前処理される。プリプロセッサ３２は、所望される場合は、重み付け係
数によって信号サンプルに前もって重み付けすることが可能である。サンプルは
、特定の合成画像を形成するのに使用されるコンポーネントフレームの個数の関
数である重み付け係数によって前もって重み付けされることが可能である。プリ
プロセッサは、１つの重なる画像の端にあるエッジラインに重み付けすることも
可能であり、それにより、合成されるサンプル又は画像の個数が変わる移り変わ
りを滑らかにする。前処理された信号サンプルは、次にリサンプラ３４において
リサンプリングされてもよい。リサンプラ３４は、１つのコンポーネントフレー
ムの推定値を他のコンポーネントフレームの推定値、又は、表示空間の画素とレ
ジストレーションされるよう空間的に再整列することが可能である。
間合成によって処理される。デジタルエコー信号は、最初にプリプロセッサ３２
によって前処理される。プリプロセッサ３２は、所望される場合は、重み付け係
数によって信号サンプルに前もって重み付けすることが可能である。サンプルは
、特定の合成画像を形成するのに使用されるコンポーネントフレームの個数の関
数である重み付け係数によって前もって重み付けされることが可能である。プリ
プロセッサは、１つの重なる画像の端にあるエッジラインに重み付けすることも
可能であり、それにより、合成されるサンプル又は画像の個数が変わる移り変わ
りを滑らかにする。前処理された信号サンプルは、次にリサンプラ３４において
リサンプリングされてもよい。リサンプラ３４は、１つのコンポーネントフレー
ムの推定値を他のコンポーネントフレームの推定値、又は、表示空間の画素とレ
ジストレーションされるよう空間的に再整列することが可能である。
【０００９】
リサンプリングした後、画像フレームは、コンバイナ３６によって合成される
。組合せには、加算、加算平均、ピーク検波、又は、他の組合せ手段が含まれて
よい。組み合わされるサンプルも、この処理のこの組合せの段階の前に重み付け
されてよい。最後に、ポストプロセッサ３８によって後処理が行われる。ポスト
プロセッサは、組み合わされた値を表示範囲値に正規化する。後処理は、ルック
アップテーブルによって最も容易に実行されることが可能であり、同時に圧縮、
及び、合成値の範囲を、合成画像の表示に好適である値の範囲にマッピングする
ことが可能である。
。組合せには、加算、加算平均、ピーク検波、又は、他の組合せ手段が含まれて
よい。組み合わされるサンプルも、この処理のこの組合せの段階の前に重み付け
されてよい。最後に、ポストプロセッサ３８によって後処理が行われる。ポスト
プロセッサは、組み合わされた値を表示範囲値に正規化する。後処理は、ルック
アップテーブルによって最も容易に実行されることが可能であり、同時に圧縮、
及び、合成値の範囲を、合成画像の表示に好適である値の範囲にマッピングする
ことが可能である。
【００１０】
合成処理は、推定データ空間又は表示画素空間において行われ得る。好適な実
施例では、走査変換は、走査変換器４０によって合成処理の後に行われる。合成
画像は、推定値又は表示画素形式のいずれかでシネループメモリ４２内に格納さ
れる。推定値形式で格納されると、画像は、表示のためにシネループメモリから
再生されるときに走査変換され得る。走査変換器とシネループメモリは、米国特
許第５，４８５，８４２号及び第５，８６０，９２４号に説明されるように空間
的に合成される画像の３次元表現か、又は、連続的に捕捉され、横の寸法におい
て部分的に重なる画像を重ねることによる長くされた視野のディスプレイを可能
にする。走査変換の後に、空間的に合成された画像は、ビデオプロセッサ４４に
よって表示されるよう処理され、画像ディスプレイ５０上に表示される。
施例では、走査変換は、走査変換器４０によって合成処理の後に行われる。合成
画像は、推定値又は表示画素形式のいずれかでシネループメモリ４２内に格納さ
れる。推定値形式で格納されると、画像は、表示のためにシネループメモリから
再生されるときに走査変換され得る。走査変換器とシネループメモリは、米国特
許第５，４８５，８４２号及び第５，８６０，９２４号に説明されるように空間
的に合成される画像の３次元表現か、又は、連続的に捕捉され、横の寸法におい
て部分的に重なる画像を重ねることによる長くされた視野のディスプレイを可能
にする。走査変換の後に、空間的に合成された画像は、ビデオプロセッサ４４に
よって表示されるよう処理され、画像ディスプレイ５０上に表示される。
【００１１】
図２は、図１の空間合成プロセッサ３０の好適な実施を説明する。プロセッサ
３０は、１つ以上のデジタル信号プロセッサ６０によって実施されることが好適
であり、信号プロセッサは、画像データを様々な方法で処理する。デジタル信号
プロセッサ６０は、受信した画像データに重み付けし、例えば、フレーム毎に空
間的に画素を整列させるよう画像データをリサンプリングすることが可能である
。デジタル信号プロセッサ６０は、処理された画像フレームを複数のフレームメ
モリ６２に案内し、フレームメモリ６２は個々の画像フレームをバッファリング
する。フレームメモリ６２によって記憶可能である画像フレームの個数は、例え
ば、１６フレームといった合成されるべき画像フレームの最大数に少なくとも等
しいことが好適である。上記参照された米国特許出願に説明されるように、デジ
タル信号プロセッサは、画像表示深度、走査線の数又は走査線密度、発信焦点領
域、各パルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）の不感時間の長さ、画像線あたりの発信回
数、最も合成される領域の深度、臨床への適用、同時モードの個数、関心領域の
寸法、動作モード、及び、所与の時点において合成するためのコンポーネントフ
レームの個数を決定する捕捉レートを含むシステム制御パラメータの変更に応じ
る。デジタル信号プロセッサは、フレームメモリ６２内に格納されるコンポーネ
ントフレームを選択し、アキュムレータメモリ６４内で合成画像として組合わせ
る。アキュムレータメモリ６４内で形成される合成画像は、正規化回路６６によ
って重み付けされるか又はマッピングされ、その後、所望される表示ビット数に
圧縮され、更に、所望される場合には、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）６８に
よってリマッピングされる。完全に処理された合成画像は、次にフォーマッティ
ング及び表示のために走査変換器に送信される。
３０は、１つ以上のデジタル信号プロセッサ６０によって実施されることが好適
であり、信号プロセッサは、画像データを様々な方法で処理する。デジタル信号
プロセッサ６０は、受信した画像データに重み付けし、例えば、フレーム毎に空
間的に画素を整列させるよう画像データをリサンプリングすることが可能である
。デジタル信号プロセッサ６０は、処理された画像フレームを複数のフレームメ
モリ６２に案内し、フレームメモリ６２は個々の画像フレームをバッファリング
する。フレームメモリ６２によって記憶可能である画像フレームの個数は、例え
ば、１６フレームといった合成されるべき画像フレームの最大数に少なくとも等
しいことが好適である。上記参照された米国特許出願に説明されるように、デジ
タル信号プロセッサは、画像表示深度、走査線の数又は走査線密度、発信焦点領
域、各パルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）の不感時間の長さ、画像線あたりの発信回
数、最も合成される領域の深度、臨床への適用、同時モードの個数、関心領域の
寸法、動作モード、及び、所与の時点において合成するためのコンポーネントフ
レームの個数を決定する捕捉レートを含むシステム制御パラメータの変更に応じ
る。デジタル信号プロセッサは、フレームメモリ６２内に格納されるコンポーネ
ントフレームを選択し、アキュムレータメモリ６４内で合成画像として組合わせ
る。アキュムレータメモリ６４内で形成される合成画像は、正規化回路６６によ
って重み付けされるか又はマッピングされ、その後、所望される表示ビット数に
圧縮され、更に、所望される場合には、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）６８に
よってリマッピングされる。完全に処理された合成画像は、次にフォーマッティ
ング及び表示のために走査変換器に送信される。
【００１２】
デジタル信号プロセッサ６０は、画質を改善するが、その一方で、許容範囲の
リアルタイム合成画像フレームレートを依然として供給するよう合成されるべき
フレームの数を決定する。コンポーネントフレームの数を増やすことによって、
合成画像の画質が比例して又は無限に増加するわけではない。従って、空間合成
走査において画質を改善するべく有用に使用可能であるフレームの実際的な最大
数があり、各フレームはそれぞれが最小角でステアされる。この数は、振動子設
計及びアクティブ開口径によって大きく異なることが可能であるが、大きい受入
れ角及び小さいアクティブ開口を有するアレイに対し、各合成画像につき最大で
１６のコンポーネントフレームが可能である。フレームの最大有用数は、また、
関心の組織内におけるスペックルと異方性散乱の混合、従って、臨床への適用に
も依存する。
リアルタイム合成画像フレームレートを依然として供給するよう合成されるべき
フレームの数を決定する。コンポーネントフレームの数を増やすことによって、
合成画像の画質が比例して又は無限に増加するわけではない。従って、空間合成
走査において画質を改善するべく有用に使用可能であるフレームの実際的な最大
数があり、各フレームはそれぞれが最小角でステアされる。この数は、振動子設
計及びアクティブ開口径によって大きく異なることが可能であるが、大きい受入
れ角及び小さいアクティブ開口を有するアレイに対し、各合成画像につき最大で
１６のコンポーネントフレームが可能である。フレームの最大有用数は、また、
関心の組織内におけるスペックルと異方性散乱の混合、従って、臨床への適用に
も依存する。
【００１３】
図３は、本発明の原理による湾曲アレイ振動子の第１の合成走査形式を示す。
湾曲アレイ振動子は、図解を簡単にするために１Ｄアレイとして示すが、１．５
Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、又は２Ｄアレイであってもよい。湾曲アレイ振動
子１０は、左端の素子１０１から右端の素子１０ｎまでの弧状に延在するｎ個の
素子から構成される。弧は、所望される適用に応じて、きつく湾曲されても、緩
く湾曲われていてもよい。この実施例では、湾曲アレイは、３つの観測方向にビ
ーム群を発信し且つ受信する。ビームＡ１乃至ＡＮから構成されるビーム群は、
アレイ面の中心に対し垂直な線に対し＋θの角度で方向付けられる。ビームＢ１
乃至ＢＮから構成されるビーム群は、上記と同一の線に対し−θの角度で方向付
けられる。ビームＣ１乃至ＣＮから構成されるビーム群は、上記と同一の線に対
し０°の角度で方向付けられる。各群のビームＮの数は同一であるか又は群によ
って異なってもよく、アレイ素子ｎの個数より多いか、等しいか、又は少なくて
もよい。各群のビームは平行であり、各ビームの、アレイ面上のビーム起点との
入射角が漸次変わるので、各群の最も内側のビーム（群ＢのＢ１、群ＡのＡＮ、
及び、群ＣのＣ（Ｎ／２））から進むにつれて離隔距離が増加する。従って、発
信及び受信ビームフォーミングに使用される時間遅延及び重み付け係数は、各群
に亘って走査線毎に漸次変わる。この実施例では、ビームフォーミングが容易と
なり、なぜなら、走査形式の左右対称性によって、係数及び重み付けを、複数の
走査線に対し再利用することが可能となるからである。ビームＡＮとＢ１は、同
一のビームフォーミング重み付け及び係数を使用してよいが、逆の順序で使用さ
れなければならない。というのは、ビームＡＮとＢ１の開口は互いの鏡像だから
である。同様に、ビームＣ１とＣｎも鏡像であり、同一の係数及び重み付けを使
用することが可能である。構成された実施例では、鏡像関係とは、同一の大きさ
の値を異なる走査線に対し使用してもよいが、異なる符号で使用することを意味
する。この左右対称性による利点は、群Ａ及びＢのそれぞれ全体において互いに
あり、また、群Ｃの２つの半分に対しある。
湾曲アレイ振動子は、図解を簡単にするために１Ｄアレイとして示すが、１．５
Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、又は２Ｄアレイであってもよい。湾曲アレイ振動
子１０は、左端の素子１０１から右端の素子１０ｎまでの弧状に延在するｎ個の
素子から構成される。弧は、所望される適用に応じて、きつく湾曲されても、緩
く湾曲われていてもよい。この実施例では、湾曲アレイは、３つの観測方向にビ
ーム群を発信し且つ受信する。ビームＡ１乃至ＡＮから構成されるビーム群は、
アレイ面の中心に対し垂直な線に対し＋θの角度で方向付けられる。ビームＢ１
乃至ＢＮから構成されるビーム群は、上記と同一の線に対し−θの角度で方向付
けられる。ビームＣ１乃至ＣＮから構成されるビーム群は、上記と同一の線に対
し０°の角度で方向付けられる。各群のビームＮの数は同一であるか又は群によ
って異なってもよく、アレイ素子ｎの個数より多いか、等しいか、又は少なくて
もよい。各群のビームは平行であり、各ビームの、アレイ面上のビーム起点との
入射角が漸次変わるので、各群の最も内側のビーム（群ＢのＢ１、群ＡのＡＮ、
及び、群ＣのＣ（Ｎ／２））から進むにつれて離隔距離が増加する。従って、発
信及び受信ビームフォーミングに使用される時間遅延及び重み付け係数は、各群
に亘って走査線毎に漸次変わる。この実施例では、ビームフォーミングが容易と
なり、なぜなら、走査形式の左右対称性によって、係数及び重み付けを、複数の
走査線に対し再利用することが可能となるからである。ビームＡＮとＢ１は、同
一のビームフォーミング重み付け及び係数を使用してよいが、逆の順序で使用さ
れなければならない。というのは、ビームＡＮとＢ１の開口は互いの鏡像だから
である。同様に、ビームＣ１とＣｎも鏡像であり、同一の係数及び重み付けを使
用することが可能である。構成された実施例では、鏡像関係とは、同一の大きさ
の値を異なる走査線に対し使用してもよいが、異なる符号で使用することを意味
する。この左右対称性による利点は、群Ａ及びＢのそれぞれ全体において互いに
あり、また、群Ｃの２つの半分に対しある。
【００１４】
図３の合成走査形式では、画像フィールドの中心に略三角形の領域７０の、３
つの観測方向全てに走査されるＲＭＩＱを有する。この領域は、左端において走
査線Ｂ１によって、右端において走査線ＡＮによって、上部において湾曲アレイ
１０によって境界付けられる。従って、この三角形の領域は、空間合成の最大の
効果を示す。
つの観測方向全てに走査されるＲＭＩＱを有する。この領域は、左端において走
査線Ｂ１によって、右端において走査線ＡＮによって、上部において湾曲アレイ
１０によって境界付けられる。従って、この三角形の領域は、空間合成の最大の
効果を示す。
【００１５】
図４は、本発明の原理による第２の合成走査形式を示す。この実施例では、ア
レイ面の起点に共通する向きを有する観測方向を使用する。図４のビームは、３
つの群にまとめられる。即ち、中間ビームＡｉ、Ａｊ、及びＡｋを含むＡ１乃至
ＡＮの群、中間ビームＢｉ、Ｂｊ、及びＢｋを含むＢ１乃至ＢＮの群、及び、Ｃ
１乃至ＣＮの群である。Ａ１乃至ＡＮの群の各走査線は、アレイ面の走査線の起
点に対し同一の入射角を有する。図示される実施例では、入射角は、アレイ面に
対し垂直な線に対し約＋３０°であるよう示される。Ｂ１乃至ＢＮの群の各走査
線は、同一の基準線に対し−３０°の入射角であり、Ｃ１乃至ＣＮの群の各走査
線は、同一の基準線に対し０°の入射角である。
レイ面の起点に共通する向きを有する観測方向を使用する。図４のビームは、３
つの群にまとめられる。即ち、中間ビームＡｉ、Ａｊ、及びＡｋを含むＡ１乃至
ＡＮの群、中間ビームＢｉ、Ｂｊ、及びＢｋを含むＢ１乃至ＢＮの群、及び、Ｃ
１乃至ＣＮの群である。Ａ１乃至ＡＮの群の各走査線は、アレイ面の走査線の起
点に対し同一の入射角を有する。図示される実施例では、入射角は、アレイ面に
対し垂直な線に対し約＋３０°であるよう示される。Ｂ１乃至ＢＮの群の各走査
線は、同一の基準線に対し−３０°の入射角であり、Ｃ１乃至ＣＮの群の各走査
線は、同一の基準線に対し０°の入射角である。
【００１６】
この第２の合成走査形式は、多数の利点を提供する。１つの利点は、所与の群
の各ビームに対し同一のビームフォーミング時間遅延及び重み付け係数を使用す
ることが可能であることであり、これは、有限アレイの端のエッジ効果のための
通常の許容差が与えられ、ビーム開口は、異なるビームに対しアレイを平行移動
されるからである。群Ａの各ビームは、発信と受信の際に、例えば、＋３０°の
角度にステアされる。群の左右対称性によって、エッジ効果があるとしても、ビ
ームＡ１に使用される係数及び重み付けは、反映され、例えば、ビームＢＮに使
用することが可能となるというような利点が与えられる。
の各ビームに対し同一のビームフォーミング時間遅延及び重み付け係数を使用す
ることが可能であることであり、これは、有限アレイの端のエッジ効果のための
通常の許容差が与えられ、ビーム開口は、異なるビームに対しアレイを平行移動
されるからである。群Ａの各ビームは、発信と受信の際に、例えば、＋３０°の
角度にステアされる。群の左右対称性によって、エッジ効果があるとしても、ビ
ームＡ１に使用される係数及び重み付けは、反映され、例えば、ビームＢＮに使
用することが可能となるというような利点が与えられる。
【００１７】
もう１つの利点は、この走査形式によってより広い視野が実現されることであ
る。これは、図３と図４の走査画像フィールドを比較すれば明らかである。
る。これは、図３と図４の走査画像フィールドを比較すれば明らかである。
【００１８】
もう１つの利点は、改善された信号対雑音パフォーマンス、又は、言い換える
と、図３の実施例と比較するとより大きな有用開口であることである。図４の実
施例における最も鋭い入射角は、最も鋭い観測方向角度であり、ここでは３０°
である。図３の実施例では、これらの角度は湾曲アレイの弧によってより鋭くさ
れ、このことは図５ａに示される。図５ａは、図３のアレイの端におけるアレイ
素子１０１から３つのビーム又は走査線が放出している様子を示す。３つのビー
ムは、群Ａ、Ｂ、及びＣの他のビームとそれぞれ平行となるようステアされる。
図５ａに示すように、ビームＡは、素子１０１の面に対し略垂直（１２°）で延
在し、従って、比較的有効にステアされ、強く受信されるであろう。しかし、ビ
ームＣは垂線に対し４２°の入射角を有し、ビームＢは垂線に対し７２°の入射
角を有し、ビームステアリング、集束、及び、受信にはあまり寄与しないであろ
う。入射角が鋭角であるほど、ビームエコーの受信は悪くなる、或いは、別の言
い方をすると、その素子によって受信されたエコーのビームフォーミングされた
信号に対し寄与が小さく、及び／又は、信号対雑音比が悪くなる。このことは、
最も鋭い入射角は３０°である図４の素子１０１のビームＡ、Ｂ、及びＣに対し
比較され、これは、図５ａに示す。更に、この説明は、ビーム中心に対してだけ
のものである。入射角は、素子のアクティブ発信及び受信開口の１つの端ではよ
り鋭くなる。このような高い入射角では、信号強度はかなり弱いか又は雑音が多
いので、その素子は発信又は受信開口から除外される。というのは、これらの素
子のビームフォーミングへの寄与は、余りにも小さいか又は雑音が多いか、或い
はその両方であり、それにより、特にフィールドの浅い深度において、アクティ
ブ開口を制限してしまうからである。
と、図３の実施例と比較するとより大きな有用開口であることである。図４の実
施例における最も鋭い入射角は、最も鋭い観測方向角度であり、ここでは３０°
である。図３の実施例では、これらの角度は湾曲アレイの弧によってより鋭くさ
れ、このことは図５ａに示される。図５ａは、図３のアレイの端におけるアレイ
素子１０１から３つのビーム又は走査線が放出している様子を示す。３つのビー
ムは、群Ａ、Ｂ、及びＣの他のビームとそれぞれ平行となるようステアされる。
図５ａに示すように、ビームＡは、素子１０１の面に対し略垂直（１２°）で延
在し、従って、比較的有効にステアされ、強く受信されるであろう。しかし、ビ
ームＣは垂線に対し４２°の入射角を有し、ビームＢは垂線に対し７２°の入射
角を有し、ビームステアリング、集束、及び、受信にはあまり寄与しないであろ
う。入射角が鋭角であるほど、ビームエコーの受信は悪くなる、或いは、別の言
い方をすると、その素子によって受信されたエコーのビームフォーミングされた
信号に対し寄与が小さく、及び／又は、信号対雑音比が悪くなる。このことは、
最も鋭い入射角は３０°である図４の素子１０１のビームＡ、Ｂ、及びＣに対し
比較され、これは、図５ａに示す。更に、この説明は、ビーム中心に対してだけ
のものである。入射角は、素子のアクティブ発信及び受信開口の１つの端ではよ
り鋭くなる。このような高い入射角では、信号強度はかなり弱いか又は雑音が多
いので、その素子は発信又は受信開口から除外される。というのは、これらの素
子のビームフォーミングへの寄与は、余りにも小さいか又は雑音が多いか、或い
はその両方であり、それにより、特にフィールドの浅い深度において、アクティ
ブ開口を制限してしまうからである。
【００１９】
図４の実施例のもう１つの利点は、グレーティングローブパフォーマンスであ
り、これは図５ａ及び図５ｂに示される。図５ａ及び図５ｂの両方に、ビームＢ
に対し同一のグレーティングローブが示され、グレーティングローブは、主ロー
ブ８０と副ローブ８１及び８２から構成される。グレーティングローブは、画像
フィールド内にあまり延出しないことが好適である。図５ｂが示すように、３０
°の角度では、グレーティングローブ８０、８１、８２は、素子１０１の前にあ
る画像フィールド内に延在しない。しかし、図５ａのビームＢは、７２°の入射
角を有し、グレーティングローブ８１を画像フィールド内にもたらしてしまい、
画像パフォーマンスを劣化させてしまう。従って、図４の実施例は、より良好な
グレーティングローブパフォーマンスを有するものと見られる。
り、これは図５ａ及び図５ｂに示される。図５ａ及び図５ｂの両方に、ビームＢ
に対し同一のグレーティングローブが示され、グレーティングローブは、主ロー
ブ８０と副ローブ８１及び８２から構成される。グレーティングローブは、画像
フィールド内にあまり延出しないことが好適である。図５ｂが示すように、３０
°の角度では、グレーティングローブ８０、８１、８２は、素子１０１の前にあ
る画像フィールド内に延在しない。しかし、図５ａのビームＢは、７２°の入射
角を有し、グレーティングローブ８１を画像フィールド内にもたらしてしまい、
画像パフォーマンスを劣化させてしまう。従って、図４の実施例は、より良好な
グレーティングローブパフォーマンスを有するものと見られる。
【００２０】
図４の実施例のもう１つの利点は、大きく拡大されたＲＭＩＱであり、ＲＭＩ
Ｑとは全ての観測方向に走査される画像フィールドである。図４のＲＭＩＱ９０
は、左端のビームＢ１の位置から右端のビームＡＮの位置まで延在することが分
かる。図示されるように、このＲＭＩＱは、図３の実施例の場合における小さな
三角形の領域とは異なり、かなり大きな台形、略矩形の領域である。ＲＭＩＱは
、アレイの湾曲をよりきつくすることにより、又は、より浅い観測方向角度を使
用することに更に大きくすることが可能である。
Ｑとは全ての観測方向に走査される画像フィールドである。図４のＲＭＩＱ９０
は、左端のビームＢ１の位置から右端のビームＡＮの位置まで延在することが分
かる。図示されるように、このＲＭＩＱは、図３の実施例の場合における小さな
三角形の領域とは異なり、かなり大きな台形、略矩形の領域である。ＲＭＩＱは
、アレイの湾曲をよりきつくすることにより、又は、より浅い観測方向角度を使
用することに更に大きくすることが可能である。
【００２１】
図４の実施例のもう１つの利点は、より均一な空間サンプリングである。上述
したように、ビーム起点がアレイ面に亘って均一に間隔が置かれる場合、走査線
密度は、図３の画像フィールドの中心において最も高く、ビーム及び走査線がフ
ィールドの端に向かってより大きく離れるに従って小さくなる。図４の実施例で
は、ビーム起点の均一な間隔は、各走査群全体に亘って、走査線間の均一な離隔
距離をもたらし、これは、ビームＡｉ、Ａｊ、Ａｋ、Ｂｉ、Ｂｊ、Ｂｋ、Ｃｉ、
Ｃｊ、Ｃｋの角度間隔によって示される。ビームは離れたフィールドでは、走査
の放射特性により開くが、均一な角度で間隔が置かれているので、画像フィール
ドの均一な空間サンプリングを与える。
したように、ビーム起点がアレイ面に亘って均一に間隔が置かれる場合、走査線
密度は、図３の画像フィールドの中心において最も高く、ビーム及び走査線がフ
ィールドの端に向かってより大きく離れるに従って小さくなる。図４の実施例で
は、ビーム起点の均一な間隔は、各走査群全体に亘って、走査線間の均一な離隔
距離をもたらし、これは、ビームＡｉ、Ａｊ、Ａｋ、Ｂｉ、Ｂｊ、Ｂｋ、Ｃｉ、
Ｃｊ、Ｃｋの角度間隔によって示される。ビームは離れたフィールドでは、走査
の放射特性により開くが、均一な角度で間隔が置かれているので、画像フィール
ドの均一な空間サンプリングを与える。
【００２２】
図４の実施例のもう１つの利点は、ビームの開口は、深度の関数として均一に
離れ、フィールドの深度に亘ってより良好な合成及び均一なスペックル減少を与
える。このことを図６に示す。図６は、走査線ＳＬを示し、そこから、湾曲アレ
イ振動子１０によって異なる観測方向からエコーが受信される。アレイ振動子か
ら近い走査線に沿った深度Ｄ１において、ある点が３つの異なる観測方向からビ
ームｂ１、ｂ２、及びｂ３によって呼び掛けされる。ビームｂ１は、点Ｄ１から
開口Ａ１の素子によって受信され、ビームｂ２は、点Ｄ１から開口Ａ２によって
受信され、ビームｂ３は、点Ｄ１から開口Ａ３によって受信される。走査線ＳＬ
に沿ってより深い深度における点も多数の観測方向からビームによって呼び掛け
され、ビーム受信開口は、エコーがより深い深度から受信されるにつれて大きく
なる（即ち、より多くの素子を含む）。従って、大きい開口Ａ４のビームｂ４と
、大きい開口Ａ６のビームｂ６は、より深い点Ｄ２に呼び掛けする。ビームｂ２ は、点Ｄ２に呼び掛けするのに使用可能であるが、このより深い深度からの走査
線ＳＬに沿ってのエコーは、大きい開口Ａ５によって受信される。
離れ、フィールドの深度に亘ってより良好な合成及び均一なスペックル減少を与
える。このことを図６に示す。図６は、走査線ＳＬを示し、そこから、湾曲アレ
イ振動子１０によって異なる観測方向からエコーが受信される。アレイ振動子か
ら近い走査線に沿った深度Ｄ１において、ある点が３つの異なる観測方向からビ
ームｂ１、ｂ２、及びｂ３によって呼び掛けされる。ビームｂ１は、点Ｄ１から
開口Ａ１の素子によって受信され、ビームｂ２は、点Ｄ１から開口Ａ２によって
受信され、ビームｂ３は、点Ｄ１から開口Ａ３によって受信される。走査線ＳＬ
に沿ってより深い深度における点も多数の観測方向からビームによって呼び掛け
され、ビーム受信開口は、エコーがより深い深度から受信されるにつれて大きく
なる（即ち、より多くの素子を含む）。従って、大きい開口Ａ４のビームｂ４と
、大きい開口Ａ６のビームｂ６は、より深い点Ｄ２に呼び掛けする。ビームｂ２ は、点Ｄ２に呼び掛けするのに使用可能であるが、このより深い深度からの走査
線ＳＬに沿ってのエコーは、大きい開口Ａ５によって受信される。
【００２３】
この実施例では、近いフィールド点Ｄ１は、３つの比較的小さい開口Ａ１、Ａ２
、及びＡ３からのビームによって呼び掛けされ、これらの開口は、例えば、Ｄ２
といったより深い点が呼び掛けされると、その寸法をＡ４、Ａ５、及びＡ６に
成長させる。呼び掛けビームの開口中心は、より深い点Ｄｎが呼び掛けされると
きの深度と共に均一に離れ、この均一性によって、画像の合成効果及び結果とし
てのスペックル減少に均一性を与える。このことは、数学的に以下の式から始め
ることによって示すことが可能である。
成長させる。呼び掛けビームの開口中心は、より深い点Ｄｎが呼び掛けされると
きの深度と共に均一に離れ、この均一性によって、画像の合成効果及び結果とし
てのスペックル減少に均一性を与える。このことは、数学的に以下の式から始め
ることによって示すことが可能である。
【００２４】
【数１】
ただし、Ｃは、アレイ面に沿っての開口中心の離隔距離であり、Ｒは、湾曲アレ
イの曲率半径であり、φＢは、ビームのアレイ面における交点に対し、ラジアン
で示されるビームステアリング角であり、ｒは、アレイから呼び掛けされる走査
線上の点への範囲である。比較的小さなビームステアリング角に対しては、
イの曲率半径であり、φＢは、ビームのアレイ面における交点に対し、ラジアン
で示されるビームステアリング角であり、ｒは、アレイから呼び掛けされる走査
線上の点への範囲である。比較的小さなビームステアリング角に対しては、
【００２５】
【数２】
これは、開口の離隔距離Ｃが、深度ｒに対し線形に関連することを示す。この線
形関係は、本発明のこの実施からより均一なスペックル減少が結果として得られ
ることを意味する。
形関係は、本発明のこの実施からより均一なスペックル減少が結果として得られ
ることを意味する。
【００２６】
両方の湾曲アレイ走査実施例によって実現される利点は、図７に示されるよう
に、各群の各走査線に対し同一の一連のレジストレーション係数を使用できるこ
とである。「Ultrasonic Diagnostic Imaging System with Spatial Compoundin
g of Resampled Image Data」なる名称の米国特許出願番号０９／３３５，１６
０は、空間合成のための２段階の走査変換処理を説明し、この処理により異なる
観測方向からのエコーは最初にレジスタされ、次に推定空間内で合成され、次に
所望の画像形式に表示空間で走査変換される。この技術の利点は、空間合成動作
モードから合成しない撮像との間で切替わる際に、走査変換器の再プログラミン
グを必要としないことである。走査変換器の視点から見ると、入来画像データは
同一に見え、同一の方法で処理される。走査変換器の再プログラミングは必要で
ないので、ユーザは動作モード間でより迅速に切替えることが可能である。この
２段走査変換処理は、本発明の全ての実施例に使用してもよい。図７は、図４の
合成走査技術に対しての、２段処理のうちの第１の処理である推定空間における
レジストレーションを示す。図７では、湾曲アレイ上の起点に対し垂直に方向付
けられる群Ｃの走査線（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、ＣＮ）が得られ、等しい範囲（
時間）区分を示す○印においてデジタルビームフォーマによってサンプリングさ
れる。群Ａの走査線（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、ＡＮ）は、画像フィールド全体に
亘って共通の入射角で得られ、×印で示される等しい範囲区分でサンプリングさ
れる。ここで、群Ａのサンプル（×）は、群Ｃのサンプル（○）とレジスタされ
るべきである。これを行うために好適な方法は、４点補間である。例えば、Ｃ２
のサンプル１０２は、４つのＡのサンプル２０２、２０４、２０６、及び２０８
によって輪郭が描かれる四辺形の中にある。Ｃサンプル１０２の位置におけるＡ
サンプルは、４つの得られたＡサンプルから、４点補間、又は、上下若しくは左
右補間によって補間され、これにより、４つのＡサンプルは、Ｃサンプル１０２
の位置に対しての近接性に比例して組み合わされる。この比例組合せは、Ａサン
プルに重み付けを行い、次にＡサンプルを組合わせることによって達成される。
に、各群の各走査線に対し同一の一連のレジストレーション係数を使用できるこ
とである。「Ultrasonic Diagnostic Imaging System with Spatial Compoundin
g of Resampled Image Data」なる名称の米国特許出願番号０９／３３５，１６
０は、空間合成のための２段階の走査変換処理を説明し、この処理により異なる
観測方向からのエコーは最初にレジスタされ、次に推定空間内で合成され、次に
所望の画像形式に表示空間で走査変換される。この技術の利点は、空間合成動作
モードから合成しない撮像との間で切替わる際に、走査変換器の再プログラミン
グを必要としないことである。走査変換器の視点から見ると、入来画像データは
同一に見え、同一の方法で処理される。走査変換器の再プログラミングは必要で
ないので、ユーザは動作モード間でより迅速に切替えることが可能である。この
２段走査変換処理は、本発明の全ての実施例に使用してもよい。図７は、図４の
合成走査技術に対しての、２段処理のうちの第１の処理である推定空間における
レジストレーションを示す。図７では、湾曲アレイ上の起点に対し垂直に方向付
けられる群Ｃの走査線（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…、ＣＮ）が得られ、等しい範囲（
時間）区分を示す○印においてデジタルビームフォーマによってサンプリングさ
れる。群Ａの走査線（Ａ１、Ａ２、Ａ３、…、ＡＮ）は、画像フィールド全体に
亘って共通の入射角で得られ、×印で示される等しい範囲区分でサンプリングさ
れる。ここで、群Ａのサンプル（×）は、群Ｃのサンプル（○）とレジスタされ
るべきである。これを行うために好適な方法は、４点補間である。例えば、Ｃ２
のサンプル１０２は、４つのＡのサンプル２０２、２０４、２０６、及び２０８
によって輪郭が描かれる四辺形の中にある。Ｃサンプル１０２の位置におけるＡ
サンプルは、４つの得られたＡサンプルから、４点補間、又は、上下若しくは左
右補間によって補間され、これにより、４つのＡサンプルは、Ｃサンプル１０２
の位置に対しての近接性に比例して組み合わされる。この比例組合せは、Ａサン
プルに重み付けを行い、次にＡサンプルを組合わせることによって達成される。
【００２７】
Ｃ２走査線を下に移動して、走査線の次のＣサンプルの位置１０６においてＡ
サンプルが補間される。サンプル位置１０６は、４つのＡサンプル２０２、２０
４、２１４、及び２１６によって境界付けられ、これらのサンプルは、位置１０
６におけるＡサンプルを補間するために使用される。全ての位置関係が、サンプ
ル１０２の位置からサンプル１０６の位置に対し変わっているので、位置１０６
におけるＡサンプルを補間するために、４つの重み付け係数の新しい組が使用さ
れる。この処理は、走査線に沿って下方向に続けられ、毎回、補間のために（位
置に比例する）重み付け係数の適当な組が使用される。
サンプルが補間される。サンプル位置１０６は、４つのＡサンプル２０２、２０
４、２１４、及び２１６によって境界付けられ、これらのサンプルは、位置１０
６におけるＡサンプルを補間するために使用される。全ての位置関係が、サンプ
ル１０２の位置からサンプル１０６の位置に対し変わっているので、位置１０６
におけるＡサンプルを補間するために、４つの重み付け係数の新しい組が使用さ
れる。この処理は、走査線に沿って下方向に続けられ、毎回、補間のために（位
置に比例する）重み付け係数の適当な組が使用される。
【００２８】
しかし、隣の走査線に対しレジストレーション処理が行われる場合に、前の走
査線に対して使用された一連の重み付け係数を再利用することが可能である。こ
れは、画像フィールド全体に亘ってサンプルの空間関係が繰り返されていること
による。例えば、走査線Ｃ３の位置１０８におけるＡサンプルを補間するために
Ａサンプル２０８、２１０、２０４、及び２１２に与えられる重み付けは、前の
走査線Ｃ２の位置１０２におけるＡサンプルを補間するために前に使用された重
み付けと同一の値を有する。レジストレーションのための補間係数は、深度に依
存するものであって、走査線に依存するものではなく、従って、走査線毎に同一
であることが可能である。このようにして、同一の補間重み付けの組を、各走査
線のレジストレーションのために使用することが可能であり、それにより、走査
線毎に重み付け係数を再計算することが必要でなくなる。
査線に対して使用された一連の重み付け係数を再利用することが可能である。こ
れは、画像フィールド全体に亘ってサンプルの空間関係が繰り返されていること
による。例えば、走査線Ｃ３の位置１０８におけるＡサンプルを補間するために
Ａサンプル２０８、２１０、２０４、及び２１２に与えられる重み付けは、前の
走査線Ｃ２の位置１０２におけるＡサンプルを補間するために前に使用された重
み付けと同一の値を有する。レジストレーションのための補間係数は、深度に依
存するものであって、走査線に依存するものではなく、従って、走査線毎に同一
であることが可能である。このようにして、同一の補間重み付けの組を、各走査
線のレジストレーションのために使用することが可能であり、それにより、走査
線毎に重み付け係数を再計算することが必要でなくなる。
【００２９】
空間的に合成される超音波画像を形成するために超音波診断撮像システムを使
用する方法は、湾曲アレイ振動子からステアされたビームによって複数の観測方
向から画像フィールドの点に呼び掛けをし、ビームは、アレイの曲率及び電子ビ
ームステアリングの組合せによってステアされる段階と、複数の観測方向におい
て上記点から受信されるエコーからビームフォーミングする段階と、複数の観測
方向の空間的にレジスタされたエコーを組合せ、空間的に合成された画像信号を
形成する段階と、空間的に合成された画像を表示する段階とを含む。ビームは、
平行ビーム路にステアされてもよい。又は、ビームの第１の群は、アレイ振動子
面に沿って異なる点からステアされ、第１の群の各ビームは、それぞれの起点に
おいてアレイ振動子面に対し第１の角度を示してもよく、ビームの第２の群は、
アレイ振動子面に沿って異なる点からステアされ、第２の群の各ビームは、それ
ぞれの起点においてアレイ振動子面に対し第２の角度を示す。
用する方法は、湾曲アレイ振動子からステアされたビームによって複数の観測方
向から画像フィールドの点に呼び掛けをし、ビームは、アレイの曲率及び電子ビ
ームステアリングの組合せによってステアされる段階と、複数の観測方向におい
て上記点から受信されるエコーからビームフォーミングする段階と、複数の観測
方向の空間的にレジスタされたエコーを組合せ、空間的に合成された画像信号を
形成する段階と、空間的に合成された画像を表示する段階とを含む。ビームは、
平行ビーム路にステアされてもよい。又は、ビームの第１の群は、アレイ振動子
面に沿って異なる点からステアされ、第１の群の各ビームは、それぞれの起点に
おいてアレイ振動子面に対し第１の角度を示してもよく、ビームの第２の群は、
アレイ振動子面に沿って異なる点からステアされ、第２の群の各ビームは、それ
ぞれの起点においてアレイ振動子面に対し第２の角度を示す。
【００３０】
１つの実施例では、上記の方法は更に、１つ以上の走査線のエコーを、同一の
大きさの係数値の組によってビームフォーミングする段階を含む。ビーム群は、
均一の角度間隔でステアされてもよい。ビームフォーミングは、開口を使用し多
数の観測方向からエコーを走査線上の点に形成してもよく、開口の中心は、深度
の関数によって線形に離れ、開口は、深度が増加するに従って大きくなる。
大きさの係数値の組によってビームフォーミングする段階を含む。ビーム群は、
均一の角度間隔でステアされてもよい。ビームフォーミングは、開口を使用し多
数の観測方向からエコーを走査線上の点に形成してもよく、開口の中心は、深度
の関数によって線形に離れ、開口は、深度が増加するに従って大きくなる。
【００３１】
１つの実施例では、上記の方法は更に、画像フィールド内における異なる深度
でエコーをレジスタする段階を含み、同じ深度にある点は、同一のレジストレー
ション係数値を使用する。
でエコーをレジスタする段階を含み、同じ深度にある点は、同一のレジストレー
ション係数値を使用する。
【００３２】
本発明は更に、上述されたように湾曲アレイ走査ヘッドから多数の観測方向に
発信されたビームによって空間的に合成される超音波画像を形成するために、超
音波診断撮像システムを使用するための命令の組を含むコンピュータプログラム
プロダクトに関する。
発信されたビームによって空間的に合成される超音波画像を形成するために、超
音波診断撮像システムを使用するための命令の組を含むコンピュータプログラム
プロダクトに関する。
【図１】
本発明の原理に従って構成される超音波診断撮像システムを示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】
図１の空間合成プロセッサの好適な実施を示すブロック図である。
【図３】
本発明の原理による湾曲アレイ振動子の第１の合成走査形式を示す図である。
【図４】
本発明の原理による湾曲アレイ振動子の第２の合成走査形式を示す図である。
【図５ａ】
図３の合成走査形式に使用されるビーム角を示す図である。
【図５ｂ】
図４の合成走査形式に使用されるビーム角を示す図である。
【図６】
画像フィールドの深度に伴う開口の離隔距離を示す図である。
【図７】
図４の合成走査形式を使用することによって実現されるレジストレーション処
理効率を示す図である。
理効率を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4C301 AA02 BB01 BB12 BB14 BB23
BB24 EE04 EE08 EE15 GB06
HH08 HH13 HH15 HH33 JB06
JB29 JB32 JB42 JB45 JC05
LL04
4C601 BB05 BB06 BB07 BB08 BB21
BB27 EE02 EE05 EE12 GB01
GB03 GB04 HH14 HH17 HH22
HH24 HH38 JB01 JB03 JB04
JB05 JB28 JB33 JB34 JB45
JB47 JB55 LL01 LL02
5J083 AA02 AB17 AC12 AC18 AD13
AE08 BA01 BC02 BD02 BD08
BD12 CA01 CA12 DA01 DC05
EA10 EB02
Claims (18)
- 【請求項１】 空間的に合成される超音波画像を形成する超音波診断撮像シ
ステムであって、 湾曲アレイ振動子と、 上記湾曲アレイ振動子に接続され、多数の観測方向から画像フィールド内の点
に呼び掛けする電子ステアリングビームを形成するよう上記湾曲アレイ振動子を
駆動させるトランスミッタと、 上記湾曲アレイ振動子に接続され、上記発信されたビームに応じてコヒーレン
トエコー信号を形成するビームフォーマと、 上記ビームフォーマに接続され、多数の観測方向の空間的にレジスタされたエ
コーを組合せ、空間的に合成された画像信号を形成する信号プロセッサと、 上記合成された画像信号に応じて、空間的に合成された画像を表示する表示装
置とを含むシステム。 - 【請求項２】 上記湾曲アレイ振動子は、ビームＡ１乃至ＡＮからなる第１
のビーム群Ａ、ビームＢ１乃至ＢＮからなる第２のビーム群Ｂ、及び、ビームＣ
１乃至ＣＮからなる第３のビーム群Ｃを発信する請求項１記載の超音波診断撮像
システム。 - 【請求項３】 各群の上記ビームは略平行である請求項２記載の超音波診断
撮像システム。 - 【請求項４】 各群の上記ビームは、上記湾曲アレイ振動子の面における上
記ビームの起点に対し、所定のステアリング角を示す請求項２記載の超音波診断
撮像システム。 - 【請求項５】 上記ビームＡ１乃至ＡＮは、上記湾曲アレイ振動子の上記面
に対する垂線に対し角度θ１でステアされ、上記ビームＢ１乃至ＢＮは、上記湾
曲アレイ振動子の上記面に対する上記垂線に対し角度θ２でステアされ、上記ビ
ームＣ１乃至ＣＮは、上記湾曲アレイ振動子の上記面に対する上記垂線に対し角
度θ３でステアされる請求項３記載の超音波診断撮像システム。 - 【請求項６】 上記角度θ２は、−θ１と等しい請求項５記載の超音波診断
撮像システム。 - 【請求項７】 上記角度θ３は、ゼロ度である請求項６記載の超音波診断撮
像システム。 - 【請求項８】 上記ビームフォーマは、係数値の組を使用して走査線の上記
コヒーレントエコー信号を形成し、 上記係数値の組と同一の係数値の組を使用して、１つ以上の走査線の上記コヒ
ーレントエコー信号を形成する請求項７記載の超音波診断撮像システム。 - 【請求項９】 上記ビームＡ１乃至ＡＮはそれぞれ、上記ビームの起点にお
いて上記湾曲アレイ振動子の上記面に対する垂線に対し角度θ１でステアされ、
上記ビームＢ１乃至ＢＮは、上記ビームの起点において上記湾曲アレイ振動子の
上記面に対する上記垂線に対し角度θ２でステアされ、上記ビームＣ１乃至ＣＮ
は、上記ビームの起点において上記湾曲アレイ振動子の上記面に対する上記垂線
に対し角度θ３でステアされる請求項４記載の超音波診断撮像システム。 - 【請求項１０】 上記ビームフォーマは、係数値を使用して走査線の上記コ
ヒーレントエコー信号を形成し、 同一の大きさの係数値の組を使用して、ビーム群に応じて形成される走査線群
の各走査線の上記コヒーレントエコー信号を形成する請求項２記載の超音波診断
撮像システム。 - 【請求項１１】 群の各ビームは、上記湾曲アレイ振動子の上記面に対し略
同一の入射角を示す請求項２記載の超音波診断撮像システム。 - 【請求項１２】 群の各ビームは、略同一のグレーティングローブパフォー
マンスを示す請求項２記載の超音波診断撮像システム。 - 【請求項１３】 各群の上記ビームは、均一な角度間隔で配置される請求項
２記載の超音波診断撮像システム。 - 【請求項１４】 上記ビームフォーマは、走査線に沿って上記湾曲アレイ振
動子の開口によってエコー信号を形成し、 上記走査線上の点に呼び掛けするよう使用される上記開口の中心は、深度の関
数として線形に離れる請求項１記載の超音波診断撮像システム。 - 【請求項１５】 上記開口は、深度の関数としてその寸法が増加する請求項
１４記載の超音波診断撮像システム。 - 【請求項１６】 上記信号プロセッサは係数を使用して多数の観測方向のエ
コーを空間的にレジスタし、 上記係数は、走査線に依存せずに、深度に依存する請求項１記載の超音波診断
撮像システム。 - 【請求項１７】 空間的に合成される超音波画像を形成する超音波診断撮像
システムを使用する方法であって、 湾曲アレイ振動子からステアされるビームによって、多数の観測方向から画像
フィールドにおける点に呼び掛けし、上記ビームは、上記湾曲アレイ振動子の曲
率と電子ビームステアリングとの組合せによってステアされる段階と、 上記多数の観測方向における上記点から受信されるエコーからビームフォーミ
ングする段階と、 上記多数の観測方向の空間的にレジスタされたエコーを組合せ、空間的に合成
される画像信号を形成する段階と、 空間的に合成された画像を表示する段階とを含む方法。 - 【請求項１８】 湾曲アレイ走査ヘッドから多数の観測方向に発信されるビ
ームによって空間的に合成される超音波画像を形成するよう、請求項１乃至１６
のうちいずれか一項記載の超音波診断撮像システムを使用するための命令の組を
含むコンピュータプログラムプロダクト。
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| Jeong et al. | Synthetic sinc wave in ultrasonic imaging system |
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