JP2004520907A - 診断用超音波画像形成のための差動パルス発生による高調波ゴレイ符号化励起 - Google Patents

Abstract

【課題】符号化励起を用いた高調波超音波画像形成。
【解決手段】基本信号と第二高調波信号とを符号化する高調波ゴレイ符号化励起を使用する高調波画像形成は、基本パルスの１／４周期循環回転又はシフトとして実行されるＱＰＳＫを使用して符号化された送信シーケンスを利用する。これは、「１」又は「−１」符号シンボルで符号化されたチップに対して、中心周波数において１／４の分数周期だけ「ｊ」又は「−ｊ」符号シンボルで符号化された送信シーケンスのチップを時間シフトさせることにより実行される。４つの送信Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの各々に対して異なるＱＰＳＫ送信符号が使用される。送信符号は、（Ａ−Ｂ）及び（Ｃ−Ｄ）がそれぞれＹ及び−Ｘにより符号化され、一方、（Ａ²−Ｂ²）及び（Ｃ²−Ｄ²）がそれぞれＸ及びＹにより符号化されるように選択され、ここでＸとＹとはゴレイ符号対を形成している。
【選択図】図７

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波画像形成システムに関し、より具体的には、符号化励起を用いた高調波超音波画像形成のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波画像形成システムは、超音波ビームを送信して、被検体からの反射ビームを受信する超音波トランスデューサ素子の配列（アレイ）を含む。そのような動作は、合焦超音波が送信され、短い時間間隔の後にシステムが受信モードに切り換わり、反射された超音波が受信され、ビーム形成され、表示のために処理されるという一連の測定を含む。典型的には、各々の測定の間に送信と受信とは同一方向に合焦されて、音響ビームすなわち走査線に沿った一連の点からデータが取得される。反射された超音波が受信される時、受信装置は、走査線に沿った逐次の範囲において動的に合焦される。
【０００３】
超音波画像形成においては、アレイは、典型的には１つ又はそれ以上の列に配列され、個別の電圧で駆動される多数のトランスデューサ素子を有する。印加電圧の時間遅延（又は位相）と振幅とを選択することにより、所与の列内の個々のトランスデューサ素子を制御して、好ましいベクトル方向に沿って伝搬しかつビームに沿った選択点において合焦される正味超音波を形成するように組み合わされた超音波を発生させることができる。各発射のビーム形成パラメータを変化させることにより、各発射における最大焦点の変更、あるいは、例えば各ビームの焦点が先行ビームの焦点に対してシフトされた状態で同一走査線に沿って逐次ビームを送信することによるなどの受信データの内容についてその他の変更を行うことができる。ステアード・アレイの場合には、印加電圧の時間遅延と振幅とを変えることによって、被検体を走査する平面内で、ビームをその焦点と共に移動させることができる。線形アレイの場合には、各発射毎に開口を該アレイにわたり平衡移動させることによって、該アレイに対して垂直に向けられた合焦ビームを、被検体を横切るように走査させる。
【０００４】
受信モードにおいてトランスデューサ・プローブを用いて反射音波を受信する場合にも、同じ原理が適用される。受信トランスデューサ素子において生じる電圧は、正味信号が被検体の単一焦点から反射された超音波を表すように、加算される。送信モードにおけるのと同様に、この超音波エネルギーの合焦された受信は、各受信トランスデューサ素子からの信号に個別の時間遅延（及び／又は位相シフト）と利得とを与えることにより達成される。
【０００５】
超音波画像は、多数の画像走査線で構成される。単一走査線（又は走査線の局所的な小グループ）は、関心領域内のある点に合焦超音波エネルギーを送信し、次いで反射エネルギーをある時間にわたり受信することにより取得される。合焦送信エネルギーは、送信ビームと呼ばれる。送信後の時間の間に、１つ又はそれ以上の受信ビーム形成器が、各チャンネルにより受信されたエネルギーを、位相回転又は時間遅延を動的に変化させながらコヒーレントに加算して、経過時間に比例した範囲において所望の走査線に沿ったピーク感度を生み出す。得られた合焦感度パターンは、受信ビームと呼ばれる。走査線の分解能は、関連する送信ビームと受信ビームの対の指向性の結果である。
【０００６】
ビーム形成器チャンネルの出力信号は、コヒーレントに加算されて、被検体の関心領域又は関心体積内の各サンプル・ボリュームについてのそれぞれのピクセル輝度値を形成する。これらのピクセル輝度値は、対数圧縮され、走査変換され、その後、走査されている解剖学的構造の画像として表示される。
【０００７】
従来の超音波トランスデューサでは、基本周波数ｆ₀を中心とした広帯域信号が送信されており、この広帯域信号は、それぞれのパルス発生器により、送信開口を構成する各トランスデューサ素子に個別的に供給される。パルス発生器は、特定の送信焦点位置において送信ビームを所望の状態に合焦させるように時間遅延を伴って活性化される。送信ビームが組織内を伝播する時、密度の異なる領域間の境界から超音波が散乱又は反射された際にエコーが作り出される。トランスデューサ・アレイは、これらの超音波エコーを電気信号に変換するために使用され、これらの電気信号は、処理されて組織の画像を生成する。これらの超音波画像は、基本（線形）信号成分と高調波（非線形）信号成分の組合せから形成されており、該高調波信号成分は、組織又は造影剤を含んだ血流のような非線形媒質内で発生する。線形信号の散乱の場合、受信信号は、送信信号が時間シフトされまた振幅低下された信号となる。このことは、非線形超音波を散乱する音響媒質には当てはまらない。
【０００８】
高レベルの信号送信からのエコーは、線形信号成分と非線形信号成分との両方を含む。一部の場合には、超音波画像は、基本信号を抑制し、高調波（非線形）信号成分を強調することにより改善されることができる。送信された中心周波数がｆ₀である場合には、組織／造影剤の非線形性により、ｋｆ₀の高調波とｆ₀／ｋの低調波とが発生することになる。ここで、ｋは２より大きいか又は２に等しい整数である。（「高長波又は低調波」という用語は、高調波及び／又は低調波信号成分を意味している。）高調波信号の画像形成は、第二高調波周波数ｆ₀の狭帯域信号を送信し、周波数２ｆ₀を中心とした帯域において受信し、その後、受信信号を処理することにより行われてきた。
【０００９】
組織生成の高調波画像形成は、画像形成が難しい患者におけるＢモード画像品質を大幅に改善することができる。組織生成の高調波画像形成が直面している基本的問題の１つは、高調波信号はその振幅が基本信号よりも少なくとも一桁小さい振幅であるので、高調波対ノイズ比（ＨＮＲ）が低いことである。第２の問題は、低い高調波対基本比（ＨＦＲ）により測定するので、高調波信号の基本信号からの分離が不十分であることである。
【００１０】
符号化励起は、画像のＳＮＲ及び／又は分解能を改善するために、長い符号化パルスシーケンスの送信と、受信信号を復号することとである。長い送信パルスシーケンスに含まれたエネルギーは、符号の効果により受信時に短い時間間隔内に圧縮される。符号化励起は、医用超音波画像形成においてよく知られた技術である。例えば、ゴレイ符号の使用については、１９９９年１１月６日に付与され、本出願人に譲渡されている米国特許第５，９８４，８６９号に開示されている。
【００１１】
同様に、組織の高調波画像形成と造影剤を使用する高調波画像形成とに関する技術も、公知である。高調波画像形成は、体内で生成された非線形信号成分を画像化するが、これらの非線形信号成分は、組織を画像形成する場合にはクラッタを減少させるため、また血流を画像形成する場合には造影剤信号を強調するための両方に使用される。組織の高調波画像形成技術は、Ｐｒｏｃ．１９９７ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｍｐ．の１５６１〜１５６６頁（１９９８）に「組織の非線形特性に基づく新しい画像形成技術」と題してＡｖｅｒｋｉｏｕらにより発表されており、一方、造影剤を使用する高調波画像形成は、Ｐｒｏｃ．１９９６ ＩＥＥＥ Ｉｎｔ’ｌ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｍｐ．の１４４９〜１４５８頁（１９９７）に「造影剤の特性と二次元画像形成」と題してｄｅ Ｊｏｎｇらにより発表されている。組織高調波は、画像形成が難しい患者におけるＢモード画像品質を大幅に改善でき、一方、造影剤高調波は、血管検査を大幅に改善することができる。
【００１２】
１８０°の位相シフトを有する２つの送信を使用する高調波画像形成が、開示されている。２つの送信間のパルス反転は、基本信号を抑制し、高調波信号を残して画像を形成する。０°と９０°の位相シンボル（例えば、「１」及び「ｊ」、ここでｊ²＝−１）を有するパルスシーケンスを使用する高調波符号化励起が、ＴａｋｅｕｃｈｉによりＰｒｏｃ．１９９６ ＩＥＥＥ Ｉｎｔ’ｌ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｍｐ．の１４３３〜１４３６頁（１９９７）に「高調波画像形成のための符号化励起」と題して発表されており、またＣｈｉａｏらによる２０００年１月３１日出願の米国特許出願第０９／４９４，４６５号に開示されている。しかしながら、受信時に基本信号を抑制する方法は、それらの文献には開示されていない。受信時に基本信号を抑制する横軸位相シフト変調（ＱＰＳＫ）（すなわち、シンボル１、−１、ｊ、−ｊ）を使用する高調波符号化励起が、２０００年４月１８日に付与され本出願人に譲渡された米国特許第６，０５０，９４７号に開示されている。
【特許文献１】米国特許第５，９８４，８６９号（１９９９年１１月６日に付与）
【特許文献２】米国特許出願第０９／４９４，４６５号（Ｃｈｉａｏらによる２０００年１月３１日出願）
【特許文献３】米国特許第６，０５０，９４７号（２０００年４月１８日に付与）
【非特許文献１】Ａｖｅｒｋｉｏｕらによる「組織の非線形特性に基づく新しい画像形成技術」と題する論文（Ｐｒｏｃ．１９９７ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｍｐ．の１５６１〜１５６６頁（１９９８））
【非特許文献２】ｄｅ Ｊｏｎｇらによる「造影剤の特性と二次元画像形成」と題する論文（Ｐｒｏｃ．１９９６ ＩＥＥＥ Ｉｎｔ’ｌ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｍｐ．の１４４９〜１４５８頁（１９９７））
【非特許文献３】Ｔａｋｅｕｃｈｉによる「高調波画像形成のための符号化励起」と題する論文（Ｐｒｏｃ．１９９６ ＩＥＥＥ Ｉｎｔ’ｌ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｍｐ．の１４３３〜１４３６頁（１９９７））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
位相を１８０°離間させた送信を使用せず、かつ「プラス」の高調波パルスと「マイナス」の高調波パルスとの間のスペクトル不整合（特に広帯域パルスにおいて）に起因して完全なパルス圧縮が阻止されることがない高調波画像形成技術に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
高調波ゴレイ符号化励起を使用する高調波画像形成は、基本信号と第二高調波信号とを符号化し、次いで受信時に基本信号を抑制しかつ第二高調波信号を圧縮するように、復号を行う。この技術を使用することにより、ＳＮＲ及び／又は第二高調波画像の分解能を改善することができる。本発明の好ましい実施形態によれば、受信時に２つの基本パルスシーケンスと２つの第二高調波ゴレイ符号化パルスシーケンスとを発生させるために、４つの符号化シーケンスが送信される。これらの受信シーケンスの復号時に、基本信号は抑制され、第二高調波信号は圧縮される。
【００１５】
より具体的に言うと、送信されるパルスシーケンスの振幅は、組織の非線形性から高調波信号を発生させるのに十分な高さに設定される。各々の送信焦点区域において、４つの個別的に符号化されたシーケンスが、送信され、受信され、フィルタ処理され、かつ組み合わされて、基本成分が抑制されている復号化された（圧縮された）第二高調波信号を形成する。画像フレーム全体を形成するために、残りの焦点区域に対してこのプロセスが反復される。
【００１６】
好ましい実施形態によれば、送信シーケンスは、基本パルスの１／４周期循環回転又はシフトとして実行されるＱＰＳＫを使用して符号化される。これは、「ｊ」又は「−ｊ」符号シンボルで復号された送信シーケンスのチップを、「１」又は「−１」符号シンボルで符号化されたチップに対して、中心周波数において１／４の分数周期だけ時間シフトさせることにより実行される。（ＱＰＳＫ送信符号シンボルは、「１」、「−１」、「ｊ」、「−ｊ」である。）第二高調波信号については、符号化送信シーケンスのチップの位相は、９０°離間しており、これは、送信シーケンス・メモリ内で１つのチップを１／４周期だけ循環シフトさせることにより実行される。（ここで使用される「循環シフト」という用語は、シフトされたチップの前端において脱落させた時間サンプルが、シフトされたチップの後端において追加されることを意味する。）
【００１７】
４つの送信Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤのそれぞれに対して、異なるＱＰＳＫ送信符号が使用される。これらの送信符号は、（Ａ−Ｂ）及び（Ｃ−Ｄ）がそれぞれＹ及び−Ｘによって符号化され、一方、（Ａ²−Ｂ²）及び（Ｃ²−Ｄ²）がそれぞれＸ及びＹによって符号化されるように選択される。ここで、ＸとＹとは、ゴレイ符号対を形成している。Ｘは、Ｘ＝ｘ（ｎ），ｎ＝０，１，２，・・・，（Ｎ−１）であるようなシーケンスであり、Ｘは、Ｘ＝ｘ（Ｎ−１−ｎ），ｎ＝０，１，２，・・・，（Ｎ−１）で与えられるＸの反転を表す。このことはＹとＹにも当てはまる。ゴレイ符号対Ｘ及びＹは、相補性特性Ｘ＊Ｘ＋Ｙ＊Ｙ＝δ（ｎ）を満たし、ここで、「＊」シンボルはコンボリューション（コンボルビングすること）を表し、δ（ｎ）はクロネッカー（Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ）デルタ関数である。
【００１８】
ここに開示した符号化及び復号技術は、所与のゴレイ符号対Ｘ、Ｙにおける基本波抑制と第二高調波圧縮とを達成する。第２の送信からの受信信号は、第１の送信からの受信信号から減算され、第４の送信からの受信信号は、第３の送信からの受信信号から減算されて、ゴレイ符号化基本信号とゴレイ符号化第二高調波信号とを形成する。２つの受信信号の差から符号化高調波信号を形成することは、「プラス」及び「マイナス」符号シンボルを表している第二高調波信号のスペクトルを均等化するために必要である。何故なら、異なるＱＰＳＫ送信パルスから発生される第二高調波信号は、正確には位相が反転されない（例えば、「ｊ」パルスの第二高調波応答は、「１」パルスの負の第二高調波応答に等しくない場合がある）可能性があるからである。ゴレイ符号化高調波信号は、次に整合フィルタ処理され、該フィルタ出力を加算することによって圧縮され、それによって基本信号が削除されて画像形成のための第二高調波信号が残る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１には、その中に本発明を組込むことのできる超音波画像形成システムが示されている。このシステムは、個別的に駆動される複数のトランスデューサ素子１２で構成されたトランスデューサ・アレイ１０を含み、各々のトランスデューサ素子１２は、送信装置１４により発生されたパルス波形により励起された時、超音波エネルギーのバーストを発生する。検査中の被検体からトランスデューサ・アレイ１０に反射された超音波エネルギーは、各受信トランスデューサ素子１２により電気信号に変換され、一組の送信／受信切換え（Ｔ／Ｒ）スイッチ１８を介して個別的に受信装置１６に供給される。Ｔ／Ｒスイッチ１８は、典型的には、送信電子機器により発生される高電圧から受信電子機器を保護するダイオードである。送信信号により、ダイオードは受信装置への信号を遮断又は制限する。送信装置１４と受信装置１６とは、オペレータ・インターフェース（図示せず）を介してオペレータにより与えられる命令に応答する主制御装置（例えば、ホストコンピュータ）２０の制御下で作動する。一回の完全な走査は、一連のエコーを取得することによって行なわれ、この場合送信装置１４は、各々のトランスデューサ素子１２を励起するために一時的にゲートオンされ、その結果各々のトランスデューサ素子１２により発生されたエコー信号が受信装置１６に供給される。あるチャンネルは、別のチャンネルが未だ送信をしている間に受信を開始することができる。受信装置１６は、各トランスデューサ素子１２からの個別のエコー信号を組み合わせて、単一のエコー信号を生成し、このエコー信号を用いて表示モニタ２２上に画像の１本の線を作り出す。
【００２０】
主制御装置２０の指令の下で、送信装置１４は、超音波エネルギーが方向付けられた合焦ビームとして送信されるように、トランスデューサ・アレイ１０を駆動する。これを達成するために、それぞれの時間遅延が送信ビーム形成器２６により多数のパルス発生器２４に与えられる。主制御装置２０は、音響パルスが送信される条件を決定する。この情報により、送信ビーム形成器２６は、パルス発生器２４により発生されるべき各々の送信パルスのタイミングと振幅とを決定する。各送信パルスの振幅は、アポディゼーション（ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）発生回路（図示せず）により作り出される。次にパルス発生器２４は、トランスデューサ・アレイに生じる可能性がある高電圧から時間利得制御（ＴＧＣ）増幅器２８を保護するＴ／Ｒスイッチ１８を介して、トランスデューサ・アレイ１０の各々の素子１２に送信パルスを送る。従来の方法で送信合焦時間遅延とアポディゼーション重み付けとを適切に調節することにより、超音波ビームを方向付け及び合焦させて、送信ビームを形成することができる。
【００２１】
超音波エネルギーの各バーストにより発生したエコー信号は、各送信ビームに沿った逐次範囲に位置する被検体から反射される。このエコー信号は、各トランスデューサ素子１２により個別的に感知されて、ある特定時点におけるエコー信号の大きさのサンプルにより、特定範囲において起る反射の量が表される。反射点と各トランスデューサ素子１２との間の伝搬路の差により、エコー信号は同時には検知されず、又それらの振幅も等しくない。受信装置１６は、各受信チャンネル内のそれぞれのＴＧＣ増幅器２８により個別のエコー信号を増幅する。ＴＧＣは、深さの関数として利得を増加又は減少させることにより実行される。ＴＧＣ増幅器によりなされる増幅量は、ＴＧＣ回路（図示せず）により駆動される制御線（図示せず）によって制御されており、該ＴＧＣ回路は、ホストコンピュータとポテンショメータの手動操作とにより設定される。アナログエコー信号は、次に受信ビーム形成器３０へ送られる。
【００２２】
主制御装置２０の指令の下で、受信ビーム形成器３０は、送信されたビームの方向を追跡して、各ビームに沿った逐次範囲においてエコー信号をサンプリングする。受信ビーム形成器３０は、適正な時間遅延とアポディゼーション重み付けとを各々の増幅されたエコー信号に与え、それらの信号を加算して、１つの超音波ビームに沿った特定範囲に位置する点から反射された総超音波エネルギーを正確に表すエコー信号を形成する。受信合焦時間遅延は、専用のハードウエアを使用してリアルタイムに計算されるか、又は参照用テーブルから読み出される。受信チャンネルはまた、受信パルスをフィルタ処理するための回路を有する。次に、時間遅延された受信信号が加算される。
【００２３】
図１に示すシステムにおいては、ビーム形成器の出力周波数は、復調器３１によりベースバンドにシフトされる。これを達成する１つの方法は、入力信号に複素正弦ｅ^{i2 π fdt}を乗算することであり、ここで、ｆ_dは、信号スペクトルをベースバンドに移動させるために必要な周波数シフトである。復調された信号は、次に信号処理装置３２に供給される。信号処理装置３２は、復調された信号を表示データに変換する。Ｂモード（グレースケール）においては、表示データは、エッジ強調及び対数圧縮のような何等かの追加的処理を施した信号の包絡線となる。
【００２４】
別の従来のシステムにおいては、ＲＦ信号が、ベースバンドに復調される工程を介することなく、加算され、均等化され、かつ包絡線検知される。そのようなシステムを作り出すためには、図１から復調器３１を除去して、信号処理装置３２の入力側にビーム形成器３０の出力側を接続することが必要である。本発明は、ＲＦシステムにおいてもベースバンドシステムにおいても使用可能であるということを理解されたい。
【００２５】
一般に、表示データは、走査変換器３４によりビデオ表示のためのＸ−Ｙフォーマットに変換される。走査変換されたフレームは、表示サブシステム２２内に組込まれたビデオ処理装置（図示せず）へ送られる。ビデオ処理装置は、表示のためにビデオデータをマッピングし、このマッピングされた画像フレームを表示サブシステムへ送る。
【００２６】
表示サブシステム２２のビデオモニタ（図示せず）により表示される画像は、データによる画像フレームから生成されるが、この画像フレームにおいては、各データが表示におけるそれぞれのピクセルの強度すなわち輝度を表す。画像フレームは、例えば、各強度データがピクセル輝度を表す８ビット２進数になっている４００ｘ５００のデータ配列を含むことができる。表示モニタ上の各ピクセルの輝度は、よく知られた方法でデータ配列中の対応する素子の値を読み取ることにより連続的に更新される。各ピクセルは、呼掛け超音波パルスに応答したそれぞれのサンプル・ボリュームの後方散乱断面積の関数である強度値を有する。
【００２７】
図２は、高調波画像を表示するために符号化励起を使用する本発明の好ましい実施形態を示す。このシステムにおいては、送信開口内の各トランスデューサ素子は、符号化送信シーケンスを使用してパルス化されており、シーケンス内の各パルスは、一般にチップと呼ばれる。符号化送信シーケンスは、基本シーケンス（＋１と−１要素のシーケンスを含む）がオーバーサンプル符号化シーケンス（各ディジットが２つの符号シンボル＋１と−１のいずれかであるｎ−ディジット符号を含む）とコンボルビングされることにより形成される。具体的には、基本シーケンスは、ｎ−ディジット符号シーケンスを使用して位相符号化されて、ｎ−チップ符号化送信シーケンスを作り出す。好ましい実施形態においては、４つの異なるｎ−チップ符号化送信シーケンスが、送信シーケンス・メモリ３６内に格納されている。
【００２８】
本発明の好ましい実施形態による高調波画像形成に使用するための例示的な符号化送信シーケンスの生成が、図３乃至図６に示されている。図５は、第１のチップに対して第２のチップが１８０°だけ位相シフトされた符号化送信シーケンスを示す。図６は、第１のチップに対して第２のチップが９０°だけ位相シフトされた符号化送信シーケンスを示す。いずれの場合においても、符号シーケンスは直接送信されるのではなく、始めにオーバーサンプリング（典型的には、４０ＭＨｚ又はｄｔ＝０．０２５μｓｅｃの時間サンプルで）され、次いでオーバーサンプル符号シーケンス（図４に示す）が基本シーケンス（図３に示す）とコンボルビングされて符号化送信シーケンスを形成することにより送信される。符号シーケンスの第２の符号シンボルで符号化されたチップの開始位置は、図５及び図６において文字「Ａ」で表されている。符号化送信シーケンスは、そのスペクトルが基本シーケンスを適正に選択することによりトランスデューサ通過帯域と一層良く整合しているから、一層効率良く送信されることができる。
【００２９】
バーカー（Ｂａｋｅｒ）符号及びゴレイ符号のような従来の二相符号は、＋１及び−１のような２つの位相反転されたシンボルを有する。しかしながら、図４に示す符号シーケンスの符号シンボルを使用して第Ｎ高調波信号が得られるように送信波形を符号化するためには、第２の符号シンボル（すなわち、−１）で符号化された送信波形のチップは、第１の符号シンボル（すなわち、＋１）で符号化されたチップに対して１８０°／Ｍだけ位相シフトされる必要がある。その理由は、送信された信号が位相項ｅｘｐ［ｊθ］を有する場合には、受信される第Ｎ高調波信号が位相項ｅｘｐ［ｊＮθ］を有するからである。具体的には、第二（Ｎ＝２）高調波信号が得られるように送信波形を符号化するためには、２つの符号シンボル＋１及び−１に対応するそれぞれのチップは、それぞれの第二高調波受信信号が１８０°離れるようにするために９０度だけ離間されなくてはならない。
【００３０】
第２の符号要素に対応する符号化送信シーケンスにおける位相シフトは、対応するチップを時間的にＴ＝１／（２Ｎｆ_o）μｓｅｃだけ循環シフトすることにより実行される。ここで、Ｎは高調波次数であり、ｆ_oはＭＨｚで表した基本（すなわち、送信）中心周波数である。例えば、Ｎ＝２（第二高調波）でｆ_o＝３．３３ＭＨｚの場合、時間シフトは、Ｔ＝０．０７５μｓｅｃであって、これはＴ／ｄｔ＝３つの時間サンプルに相当する。９０°位相シフトに対応する符号化送信シーケンスのチップは、次に３つの時間サンプル分だけ時間的に循環シフトされ、３つ分シフトされた時間サンプルの最初が、図６に陰影付けされている。このことは、送信シーケンス・メモリ内で第２のチップを１／４周期だけ循環シフトさせることにより実行される。
【００３１】
図２のシステムにおいては、送信シーケンス・メモリ３６から読み出された各符号化送信シーケンスにより、それぞれの送信発射の間に多数の両極性パルス発生器２４’の活性化が制御される。所与の焦点位置に対する符号化送信シーケンスは、高調波信号が組織内における非線形伝播により生成されるような十分な振幅で送信される。パルス発生器２４’は、発生された超音波エネルギーが各送信発射におけるビーム内で合焦されるように、送信開口を構成するトランスデューサ素子１２を駆動する。これを達成するために、参照用テーブル３８内に格納された送信合焦時間遅延が、パルス発生器により発生されたそれぞれのパルス波形に与えられる。送信合焦時間遅延を従来の方法で適正に調節することにより、超音波ビームを多数の送信焦点位置で合焦させて、画像平面内で走査を行うことができる。各発射時に、両極性パルス発生器２４’は、送信シーケンス・メモリ３６又は専用ハードウエアから提供される符号化送信シーケンスにより励起されることができる。
【００３２】
各送信毎に、トランスデューサ素子１２からのエコー信号は、受信ビーム形成器のそれぞれの受信チャンネル４０に供給される。各受信チャンネルは、ＴＧＣ増幅器とアナログ・デジタル変換器（図２には図示せず）とを有する。主制御装置２０（図１）の指令の下で、受信ビーム形成器は、送信されたビームの方向を追跡する。受信ビーム形成器メモリ４２は、適正な受信合焦時間遅延を受信エコー信号に与え、それらの信号を加算して、特定の送信焦点位置から反射される総超音波エネルギーを正確に表しているエコー信号を取得する。時間遅延された受信信号は、各送信発射について受信ビーム加算器４４内で加算される。
【００３３】
４送信符号化励起の場合、各送信発射に続いて取得されたビーム加算された受信信号は、ビーム加算された各受信信号をそれぞれの受信符号とコンボルビングする整合フィルタ４６に供給される。整合フィルタ４６は、有限インパルス応答フィルタを含むのが好ましい。適当なフィルタ係数がメモリ４８に格納されており、整合フィルタ４６に適時供給される。
【００３４】
本発明の好ましい実施形態によると、第１乃至第４の逐次発射からの加算された受信信号は、整合フィルタ４６に供給され、該整合フィルタは、第１の加算された受信信号を第１の送信発射のための第１の受信符号とコンボルビングし、第２の加算された受信信号を第２の送信発射のための第２の受信符号とコンボルビングし、以下同様にコンボルビングする。同一の送信焦点位置において合焦された第１乃至第４の送信発射から引き出された、整合フィルタ処理後の信号は、ベクトル加算器５０内で加算される。整合フィルタ４６とベクトル加算器５０とは、協働して高調波信号のパルス圧縮と基本信号の抑制とを行う。
【００３５】
フィルタ処理されかつ加算された受信信号は、復調器３１により復調されて、信号処理装置３２（図１）に供給される。Ｂモードにおいて、信号処理は、包絡線検波、エッジ強調、及び対数圧縮を含む。信号処理と走査変換の後に、表示モニタ上に走査線が表示される。各送信焦点位置（各ビーム角度に対して送信焦点位置が１つの場合）について、又は各ベクトル（各ビーム角度に対して送信焦点位置が多数ある場合）について、それぞれ１本の走査線が表示されるようにこの手順が反復され、それによって所望の次数の高調波画像が形成される。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態による４送信符号化励起の場合には、送信シーケンスは、基本パルスの１／４周期循環回転又はシフトとして実行されるＱＰＳＫを使用して生成される。ＱＰＳＫ送信符号シンボルは、「１」、「−１」、「ｊ」、及び「−ｊ」である。ＱＰＳＫは、図６に示すように、符号シンボル「１」又は「−１」で符号化されたチップに対して、符号シンボル「ｊ」又は「−ｊ」で符号化された送信シーケンスのチップを、中心周波数において１／４の分数周期だけ時間シフトさせることにより実行される。例えば、符号シンボル「１」の場合、基本パルス［１，１，−１，−１］を送信でき、これは、位相反転された基本パルス［−１，−１，１，１］がシンボル「−１」に対応することになることを意味している。更に、基本パルス［−１，１，１，−１］の右方向の１／４周期回転には、シンボル「ｊ」が割り当てられることができ、これは、シンボル「−ｊ」が左方向の１／４周期回転の［１，−１，−１，１］であることを意味する。
【００３７】
本発明の好ましい実施形態によれば、４つの送信Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤのそれぞれに対して異なるＱＰＳＫ送信符号が使用される。送信符号は、（Ａ−Ｂ）及び（Ｃ−Ｄ）がそれぞれＹ及び−Ｘによって符号化され、一方、（Ａ²−Ｂ²）及び（Ｃ²−Ｄ²）がそれぞれＸ及びＹによって符号化されるように選択される。ここで、ＸとＹとは、ゴレイ符号対を形成し、Ｘは、Ｘ＝ｘ（ｎ），ここでｎ＝０，１，２，・・・，（Ｎ−１）であるようなシーケンスであり、Ｘは、Ｘ＝ｘ（Ｎ−１−ｎ），ここでｎ＝０，１，２，・・・，（Ｎ−１）で与えられるＸの反転を表す。このことは、ＹとＹについても当てはまる。
【００３８】
図７は、所与のゴレイ符号対Ｘ及びＹにおける基本波抑制及び第二高調波圧縮を達成するための符号化及び復号方法を示す。第２の送信Ｂによりもたらされる受信信号５４は、加算器／減算器６０において、第１の送信Ａによりもたらされる受信信号５２から減算され、また第４の送信Ｄによりもたらされる受信信号５８は、加算器／減算器６２において、第３の送信Ｃによりもたらされる受信信号５６から減算されて、ゴレイ符号化基本信号６４とゴレイ符号化第二高調波信号６６とを形成する。２つの受信信号の差から符号化高調波信号を形成することは、異なるＱＰＳＫ送信パルスから生成される第二高調波信号が、正確には位相反転されない（例えば、「ｊ」パルスの第二高調波応答は、「１」パルスの負の第二高調波応答に等しくない場合がある）ので、「プラス」及び「マイナス」符号シンボルを表している第二高調波信号のスペクトルを均等化するために必要である。ゴレイ符号化高調波信号は、次に整合フィルタ処理６８及び７０され、加算器７６においてフィルタ出力７２及び７４を加算することにより圧縮される。上記の基本信号についてのゴレイ符号を特別に選択することにより、この同一のフィルタ処理及び加算により、基本信号が削除されて、画像形成のための第二高調波信号が残る。
【００３９】
開示された符号化方法を実行するために、４つのＱＰＳＫ送信シーケンスＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤが、所与のゴレイ符号対Ｘ及びＹにより次のように生成される（ここで、Ａ→Ｂは、全ての「Ａ」の生起が「Ｂ」で置き換えられることを表し、また三重積が要素毎に行われる）。
【００４０】
Ａ＝ＸＹＸ（−１→ｊ） （１）
Ｂ＝ＸＹＸ（｛１→ｊ｝，｛−１→１｝） （２）
Ｃ＝−ＸＹＹ（−１→ｊ） （３）
Ｄ＝−ＸＹＹ（｛１→ｊ｝，｛−１→１｝） （４）
線形系の原理を使用することにより、図７に示す全ての必要な信号差、フィルタ、及び和は、効率的な実行のために図８に示す符号化及び復号体系にまとめることができる。図８を参照すると、第１の送信Ａからの受信信号５２は、Ｘ（フィルタ６８）で整合フィルタ処理され、第２の送信Ｂからの受信信号５４は、−Ｘ（フィルタ６８’）で整合フィルタ処理され、第３の送信Ｃからの受信信号５６は、Ｙ（フィルタ７０）で整合フィルタ処理され、第４の送信Ｄからの受信信号５８は、−Ｙ（フィルタ７０’）で整合フィルタ処理される。最後に、フィルタ処理後の４つの信号全ては、ベクトル加算器８０において加算されて、基本信号が抑制された状態の圧縮された第二高調波信号が生成される。
【００４１】
開示したアルゴリズムは、例を用いて説明することができる。この例において使用される表記法は次の通りである。添字「１」及び「２」は、それぞれ得られた基本信号と第二高調波信号とを表し、一方、ｕ及びｖは、それぞれ「１」及び「ｊ」パルスから得られた第二高調波信号を表す。第二高調波信号は、基本信号の２乗に相関しており、「１」及び「ｊ」基本送信パルスによって生成される第二高調波信号間には差が存在するものと仮定する。
【００４２】
この例において、ゴレイ対Ｘ＝［１，１，１，−１］とＹ＝［１，１，−１，１］とが使用され、ここで、−Ｘ＝［１，―１，―１，−１］及びＹ＝［１，―１，１，１］である。等式（１）乃至（４）を使用して、送信シーケンスＡ乃至Ｄは、Ａ＝［１，−１，１，−ｊ］、Ｂ＝［ｊ，−ｊ，ｊ，−１］、Ｃ＝［１，−１，ｊ，−１］、及びＤ＝［ｊ，−ｊ，１，−ｊ］のように生成されることができる。これらの送信符号を使用することにより、受信時に以下の基本信号及び第二高調波信号、
Ａ＝［１,−１，１，−ｊ］→Ａ₁＝［１，−１，１，−ｊ］，Ａ₂＝［ｕ，ｕ，ｕ，ｖ］
Ｂ＝［ｊ，−ｊ，ｊ，−１］→Ｂ₁＝［ｊ，−ｊ，ｊ，−１］，Ｂ₂＝［ｖ，ｖ，ｖ，ｕ］
Ｃ＝［１，−１，ｊ,−１］→Ｃ₁＝［１，−１，ｊ，−１］，Ｃ₂＝［ｕ，ｕ，ｖ，ｕ］
Ｄ＝［ｊ，−ｊ，１，−ｊ］→Ｄ₁＝［ｊ，−ｊ，１，−ｊ］，Ｄ₂＝［ｖ，ｖ，ｕ，ｖ］
が生成される。
【００４３】
受信時に、第二高調波成分は、Ｘ、−Ｘ、Ｙ、−Ｙで整合フィルタ処理され、次いで加算されて、十分に圧縮された第二高調波信号、
（Ａ₂−Ｂ₂）＊Ｘ＋（Ｃ₂−Ｄ₂）＊Ｙ
＝（ｕ−ｖ）［１，１，１，−１］＊［−１，１，１，１］＋（ｕ−ｖ）［１，１，−１，１］＊［１，−１，１，１］
＝（ｕ−ｖ）［０，０，０，８，０，０，０］
が生成され、この信号は、
ＳＮＲ（信号対ノイズ比）利得＝１０ｌｏｇ（２Ｌ｜ｕ−ｖ｜）を有しており、ここで長さＬ＝４インチである。基本信号に対する同一のフィルタ処理及び加算は、ゼロの結果、
（Ａ₁−Ｂ₁）＊Ｘ＋（Ｃ₁−Ｄ₁）＊Ｙ
＝（１−ｊ）［１，−１，１，１］＊［−１，１，１，１］＋（１−ｊ）［１，−１，−１，−１］＊［１，−１，１，１］
＝０
を生じる。
【００４４】
図８に示す構造を組み込んだ画像形成システムは、更に、ＲＦエコー信号をベースバンドに復調させかつビーム加算の前又は後でダウンサンプリングすることによって作動させることができる。この場合には、オーバーサンプリングされたシーケンスも、ベースバンドに復調されかつダウンサンプリングされることになる。
【００４５】
整合フィルタは、図２に示すようなビーム形成器の出力側又は復調器の出力側（図示せず）においてソフトウエア又はハードウエア内に実装されることができる。後者の場合には、フィルタ係数は、復調された信号に整合されなくてはならない。離散周波数ｆ_d＝ｋ／２ｔ_b（ｋは任意の正の整数、ｔ_bは符号化送信シーケンスの持続時間）により復調器がシフトされる状況においては、正弦値は実数となり、Ｉ成分用整合フィルタ及びＱ成分用整合フィルタの両方に対して同一のフィルタ係数の組が供給され、従ってこれらの整合フィルタが実数フィルタを形成する。ｆ_d≠ｋ／２ｔ_bの状況においては、Ｉ成分用整合フィルタ及びＱ成分用整合フィルタは、異なるフィルタ係数の組を受信し、従って複素フィルタを形成する。後者の状況においては、フィルタ係数は、それぞれの復調された信号成分に整合される。
【００４６】
本発明の幾つかの好ましい特徴のみを図示し説明してきたが、当業者には多くの修正及び変更が考えられるであろう。従って、特許請求の範囲は、そのような修正及び変更全てを本発明の技術思想及び技術的範囲に含まれるものとして保護することを意図していることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の超音波画像形成システムのブロック図。
【図２】本発明の１つの好ましい実施形態による超音波画像形成システムを示すブロック図。
【図３】基本シーケンスを示すパルス図。
【図４】オーバーサンプル符号シーケンスを示すパルス図。
【図５】基本画像形成のための符号化送信シーケンスを示すパルス図。
【図６】高調波画像形成のための符号化送信シーケンスを示すパルス図。
【図７】本発明の１つの好ましい一実施形態によるゴレイ符号対（Ｘ、Ｙ）における符号化及び復号体系を説明するブロック図。
【図８】本発明の別の好ましい実施形態によるゴレイ符号対（Ｘ、Ｙ）における符号化及び復号体系の実行を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４８】
５２ 送信Ａ
５４ 送信Ｂ
５６ 送信Ｃ
５８ 送信Ｄ
６０、６２、７６ 加算器／減算器
６４ 符号 基本＝Ｙ 第二高調波＝Ｘ
６６ 符号 基本＝−Ｘ 第二高調波＝Ｙ
６８ フィルタ Ｘ
７０ フィルタ Ｙ
７２ 基本＝Ｙ＊Ｘ 第二高調波＝Ｘ＊Ｘ
７４ 基本＝−Ｘ＊Ｙ 第二高調波＝Ｙ＊Ｙ
７８ 基本＝０ 第二高調波＝δ（ｎ）

Claims (24)

1. 波動エネルギーのビームを送信するためのシステムであって、
   多数のトランスデューサ素子（１２）を含むトランスデューサ・アレイ（１０）と、
   前記トランスデューサ・アレイのそれぞれのトランスデューサ素子に結合された多数のパルス発生器（２４）と、
   第１乃至第４の送信発射の間に、一組の送信合焦遅延とそれぞれの符号化送信シーケンスＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤとにより前記パルス発生器の各々を活性化させるようにプログラムされた送信ビーム形成器（２６）と、
   を含み、
   前記符号化送信シーケンスが、それぞれの送信符号とコンボルビングされた基本シーケンスを含み、前記送信符号が、（Ａ−Ｂ）及び（Ｃ−Ｄ）がそれぞれＹ及び−Ｘにより符号化され、一方、（Ａ²−Ｂ²）及び（Ｃ²−Ｄ²）がそれぞれＸ及びＹにより符号化されるように選択され、ここでＸとＹとがゴレイ符号対を形成している、
   ことを特徴とするシステム。
2. 前記トランスデューサ素子が、圧電トランスデューサ素子を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記送信シーケンスが、横軸位相シフト変調を使用して符号化されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. Ｘ＝［１，１，１，−１］及びＹ＝［１，１，−１，１］であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
5. トランスデューサ・アレイを作動させて波動エネルギーのビームを送信するための方法であって、
   同一焦点位置において合焦される第１乃至第４の送信発射の間に、それぞれの符号化送信シーケンスＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤにより、送信開口を形成する前記トランスデューサ・アレイの各トランスデューサ素子を駆動するステップを含み、
   前記符号化送信シーケンスが、それぞれの送信符号とコンボルビングされた基本シーケンスを含み、前記送信符号が、（Ａ−Ｂ）及び（Ｃ−Ｄ）がそれぞれＹ及び−Ｘにより符号化され、一方、（Ａ²−Ｂ²）及び（Ｃ²−Ｄ²）がそれぞれＸ及びＹにより符号化されるように選択され、ここでＸとＹとがゴレイ符号対を形成している、
   ことを特徴とする方法。
6. 前記送信シーケンスが、横軸位相シフト変調を使用して符号化されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. Ｘ＝［１，１，１，−１］及びＹ＝［１，１，−１，１］であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
8. 電気的活性化に応答して波動エネルギーを送信しかつ反射された波動エネルギーを電気信号に変換するための多数のトランスデューサ素子（１２）を含むトランスデューサ・アレイ（１０）と、
   前記トランスデューサ・アレイに結合され、送信開口を形成する選択トランスデューサ素子を活性化させて、第１乃至第４の送信発射の間に、それぞれの符号化送信シーケンスＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤにより符号化された合焦波動エネルギーを送信するようにプログラムされており、前記符号化送信シーケンスが、それぞれの送信符号とコンボルビングされた基本シーケンスを含み、前記送信符号が、（Ａ−Ｂ）及び（Ｃ−Ｄ）がそれぞれＹ及び−Ｘにより符号化され、一方、（Ａ²−Ｂ²）及び（Ｃ²−Ｄ²）がそれぞれＸ及びＹにより符号化されるように選択され、ここでＸとＹとがゴレイ符号対を形成している、送信装置（１４）と、
   各送信発射の後に、受信開口を形成する選択トランスデューサ素子から供給される電気信号からそれぞれの受信ベクトルを形成するようにプログラムされた受信装置（１６）と、
   前記それぞれの受信ベクトルを前記ゴレイ対の関数としてフィルタ処理するようにプログラムされた整合フィルタ（４６）と、
   前記第１乃至第４の送信発射から取得された前記フィルタ処理後の受信ベクトルを加算するためのベクトル加算器（５０）と、
   前記加算されたフィルタ処理後の受信ベクトルの関数である画像部分を有する画像を表示するためのサブシステム（２２、３２、３４）と、
   を含むことを特徴とする画像形成システム。
9. 前記整合フィルタが、前記それぞれの受信ベクトルを整合フィルタ処理するための複数組のフィルタ係数をもつようにプログラムされており、前記フィルタ係数の組が、Ｘ、−Ｘ、Ｙ、及び−Ｙを含むことを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
10. 前記送信シーケンスが、横軸位相シフト変調を使用して符号化されることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
11. Ｘ＝［１，１，１，−１］及びＹ＝［１，１，−１，１］であることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
12. 前記整合フィルタが、有限インパルス応答フィルタであることを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
13. 前記サブシステムが、
    前記加算されたフィルタ処理後の受信ベクトルから画像信号を形成するようにプログラムされた処理サブシステムと、
    前記画像信号の関数である画像部分を有する画像を表示するようにプログラムされた表示サブシステムと、
    を含むことを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
14. 前記トランスデューサ素子が、電気的活性化に応答して超音波を送信しかつ反射された超音波を電気信号に変換するための圧電トランスデューサ素子を含むことを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
15. 電気的活性化に応答して波動エネルギーを送信しかつ反射された波動エネルギーを電気信号に変換するための多数のトランスデューサ素子（１２）を含むトランスデューサ・アレイ（１０）と、
    前記トランスデューサ・アレイに結合され、送信開口を形成する選択トランスデューサ素子を活性化させて、第１乃至第４の送信発射の間に、それぞれの符号化送信シーケンスＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤにより符号化された合焦波動エネルギーを送信するようにプログラムされており、前記符号化送信シーケンスが、それぞれの送信符号とコンボルビングされた基本シーケンスを含み、前記送信符号が、（Ａ−Ｂ）及び（Ｃ−Ｄ）がそれぞれＹ及び−Ｘにより符号化され、一方、（Ａ²−Ｂ²）及び（Ｃ²−Ｄ²）がそれぞれＸ及びＹにより符号化されるように選択され、ここでＸとＹとがゴレイ符号対を形成している、送信装置（１４）と、
    各送信発射の後に、受信開口を形成する選択トランスデューサ素子から供給される電気信号からそれぞれの受信ベクトルを形成するようにプログラムされた受信装置（１６）と、
    前記受信ベクトルの高調波信号成分を復号しかつ該受信ベクトルの基本信号成分を抑制するための手段（４６、４８、５０）と、
    前記受信ベクトルの前記復号された高調波信号成分の関数である画像部分を有する画像を表示するためのサブシステム（２２、３２、３４）と、
    を含むことを特徴とする画像形成システム。
16. 前記復号する手段が、
    前記それぞれの受信ベクトルを前記ゴレイ対の関数としてフィルタ処理するようにプログラムされた整合フィルタ（４６）と、
    前記第１乃至第４の送信発射から取得された前記フィルタ処理後の受信ベクトルを加算するためのベクトル加算器（５０）と、
    を含むことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記整合フィルタが、前記それぞれの受信ベクトルを整合フィルタ処理するための複数組のフィルタ係数をもつようにプログラムされており、前記フィルタ係数の組が、Ｘ、−Ｘ、Ｙ、及び−Ｙを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
18. Ｘ＝［１，１，１，−１］及びＹ＝［１，１，−１，１］であることを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記復号する手段が、
    前記第１及び第２の送信発射から取得された前記受信ベクトルの第１の差と、前記第３及び第４の送信発射から取得された前記受信ベクトルの第２の差とを形成するためのベクトル減算器（６０、６２）と、
    前記第１及び第２の差を前記ゴレイ対の関数としてフィルタ処理するようにプログラムされた整合フィルタ（６８、７０）と、
    前記フィルタ処理後の第１及び第２の差を加算するためのベクトル加算器（７６）と、
    を含むことを特徴とする、請求項１５に記載のシステム。
20. 前記整合フィルタが、前記第１及び第２の差を整合フィルタ処理するための複数組のフィルタ係数をもつようにプログラムされており、前記フィルタ係数の組が、Ｘ及びＹを含むことを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
21. 電気的活性化に応答して波動エネルギーを送信しかつ反射された波動エネルギーを電気信号に変換するための多数のトランスデューサ素子を含むトランスデューサ・アレイ（１０）と、
    画像信号の関数である画像部分を有する画像を表示するための表示モニタ（２２）と、
    コンピュータ（１４、１６、２４、３２、３４）と、
    を含み、該コンピュータ（１４、１６、２４、３２、３４）が、
    （ａ）複数の前記トランスデューサ素子を活性化させて、第１乃至第４の送信発射の間に、それぞれの符号化送信シーケンスＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤにより符号化され、前記符号化送信シーケンスが、それぞれの送信符号とコンボルビングされた基本シーケンスを含み、前記送信符号が、（Ａ−Ｂ）及び（Ｃ−Ｄ）がそれぞれＹ及び−Ｘにより符号化され、一方、（Ａ²−Ｂ²）及び（Ｃ²−Ｄ²）がそれぞれＸ及びＹにより符号化されるように選択され、ここでＸとＹとがゴレイ符号対を形成している、合焦波動エネルギーを送信するステップと、
    （ｂ）各送信発射の後に、受信開口を形成する選択トランスデューサ素子から供給される電気信号から受信ベクトルを形成するステップと、
    （ｃ）前記受信ベクトルの高調波信号成分を復号しかつ該受信ベクトルの基本信号成分を抑制するステップと、
    （ｄ）前記受信ベクトルの前記復号された高調波信号から画像信号を形成するステップと、
    （ｅ）前記画像信号を前記表示モニタへ送るステップと、
    を実行するようにプログラムされている、
    ことを特徴とする画像形成システム。
22. 前記復号するステップが、
    前記それぞれの受信ベクトルを前記ゴレイ対の関数として整合フィルタ処理するステップと、
    前記第１乃至第４の送信発射から取得された前記フィルタ処理後の受信ベクトルをベクトル加算するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記復号するステップが、
    前記第１及び第２の送信発射から取得された前記受信ベクトルの第１の差を形成するステップと、
    前記第３及び第４の送信発射から取得された前記受信ベクトルの第２の差を形成するステップと、
    前記第１及び第２の差を前記ゴレイ対の関数として整合フィルタ処理するステップと、
    前記フィルタ処理後の第１及び第２の差をベクトル加算するステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項２１に記載のシステム。
24. 電気的活性化に応答して波動エネルギーを送信しかつ反射された波動エネルギーを電気信号に変換するための多数のトランスデューサ素子と、画像信号の関数である画像部分を有する画像を表示するための表示モニタとを含む画像形成システムを作動させる方法であって、
    （ａ）複数の前記トランスデューサ素子を活性化させて、第１乃至第４の送信発射の間に、それぞれの符号化送信シーケンスＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤにより符号化され、前記符号化送信シーケンスが、それぞれの送信符号とコンボルビングされた基本シーケンスを含み、前記送信符号が、（Ａ−Ｂ）及び（Ｃ−Ｄ）がそれぞれＹ及び−Ｘにより符号化され、一方、（Ａ²−Ｂ²）及び（Ｃ²−Ｄ²）がそれぞれＸ及びＹにより符号化されるように選択され、ここでＸとＹとがゴレイ符号対を形成している、合焦波動エネルギーを送信するステップと、
    （ｂ）各送信発射の後に、受信開口を形成する選択トランスデューサ素子から供給される電気信号から受信ベクトルを形成するステップと、
    （ｃ）前記受信ベクトルの高調波信号成分を復号しかつ該受信ベクトルの基本信号成分を抑制するステップと、
    （ｄ）前記受信ベクトルの前記復号された高調波信号から画像信号を形成するステップと、
    （ｅ）前記画像信号を前記表示モニタへ送るステップと、
    を含むことを特徴とする方法。

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