JP2004537903A

JP2004537903A - 非合焦レンズを有する音響撮像システム

Info

Publication number: JP2004537903A
Application number: JP2003517873A
Authority: JP
Inventors: ウィルソン，マーサグレウェ; スドル，ウォイテック
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-12-16
Also published as: EP1415299A1; US6632179B2; CN1476598A; WO2003012777A1; US20030028104A1

Abstract

音響撮像システムが提供される。望ましいシステムは、トランスデューサ本体と結合するよう構成されるトランスデューサレンズを含む。トランスデューサレンズは、音響エネルギーを伝搬するよう構成される。望ましくは、トランスデューサレンズは、少なくとも部分的に、撮像されるべき体の音響的な性質に対応する音響的な性質を示す音響的に整合する材料から形成される。方法もまた提供される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は概して音響イメージング法に係り、特に音響的に非合焦のレンズを用いる超音波イメージングシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波イメージングに用いられる従来の１次元（１Ｄ）フェーズド・アレイ・トランスデューサは、一般的にはトランスデューサから送信される音響ビームを合焦するレンズを組み込む。特に、かかるレンズの材料性質は、一般的には正面（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）次元にトランスデューサからの音響ビームを合焦するよう選択される。正面次元はまた、例えばトランスデューサアレイにおいて凹状の形とすることにより機械的に合焦されうる。横（ｌａｔｅｒａｌ）次元は一般的には電子的に合焦される。
【０００３】
例として、従来の１Ｄフェーズド・アレイ・トランスデューサは、例えば人体といった体の中での送信された音響エネルギーの合焦を促進するレンズを用いる。しばしば、かかるレンズの材料は、人体の音響速度（約１．５ｍｍ／マイクロ秒）よりも小さい音響速度を有する。このようなとき、レンズによって体の中へ伝搬される音響エネルギーは、体の中で集束又は合焦する傾向がある。従来の１Ｄトランスデューサから送信された音響エネルギーの体の中での合焦を、図１に概略的に示す。
【０００４】
図１中、代表的な音響波１２、１４、１６、１８及び２０は、合焦レンズ２４を介してトランスデューサ２２から送信されるとして示されている。図示するように、音響波は、少なくとも部分的にはレンズの材料により、体３０の中へより深く伝搬するにつれて合焦する傾向がある。
【０００５】
周知のように、音響エネルギーは、例えば音響エネルギーが伝搬される材料の音響速度及び音響インピーダンスに依存して様々な速度及び様々な波面形状で伝搬する。例えば、レンズ材料の音響速度が体の音響速度に近ければ近いほど、入射角でトランスデューサから体の中へ送信されるエネルギーはより近くなる。更に、レンズの材料の音響インピーダンスと体の音響インピーダンスが近ければ近いほど、トランスデューサから体の中へより多くの音響エネルギーが送信される。
【０００６】
２次元（２Ｄ）トランスデューサから伝搬される音響ビームを正面次元及び横次元の両方に電子的に合焦することが知られているため、体の中へ伝搬される音響ビームを一般的に与えられる程度まで機械的に合焦することは、もはや所望でないかもしれない。しかしながら、多くの２Ｄトランスデューサは、伝搬された音響エネルギーを機械的に合焦する傾向のある凸レンズをなお用いている。従って、従来技術の上述の及び／又は他の問題について取り組む改善されたシステム及び方法が必要とされる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
概して、本発明は一般的に音響イメージング法に関する。これに関して、本発明の実施例は音響イメージングシステムを提供するものであるとみなすことができる。望ましい実施例では、システムは、トランスデューサ本体と結合するよう構成されるトランスデューサレンズを含む。トランスデューサレンズは、少なくとも部分的に、撮像されるべき体の音響性質に対応する音響性質を示す音響的に整合する材料から形成される。このように形成されると、トランスデューサレンズから体の中へ送信される音響エネルギーは、電子合焦技術によって変更されるまでは実質的に非合焦でありうる。
【０００８】
本発明の他の実施例は、例えば患者を音響的に撮像する方法を与えると説明されうる。望ましい実施例は、（１）少なくとも部分的に音響的に整合する材料から形成されるトランスデューサレンズを有するトランスデューサを提供する段階と、（２）トランスデューサレンズから音響波を伝搬する段階とを有する。
【０００９】
本発明の他のシステム、方法、特徴、及び利点は、当業者が以下の図面及び詳細な説明を調べることにより明らかとなろう。全てのかかる追加的なシステム、方法、特徴、及び利点は、本願に含まれ、本発明の範囲内であり、特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【００１０】
本発明は、以下の図面を参照することによってよりよく理解されうる。図中の構成要素は、必ずしも縮尺が正しいものではなく、トランスデューサの原理を明確に示すために強調されたものでありうる。更に、幾つかの図に亘って、同様の参照番号は対応する部分を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図２に示すように、撮像システムの望ましい実施例２００は、トランスデューサプローブ（「トランスデューサ」）２０２を組み入れている。例として、トランスデューサ２０２は、２次元（２Ｄ）フェーズド・アレイ・トランスデューサでありうるが、トランスデューサの他の形態が使用されうる。トランスデューサ２０２は、画像処理システム２０４と電気的に連通する。画像処理システム２０４は、トランスデューサ２０２がレンズ２０６を介して音響エネルギーを送信することを可能とするようトランスデューサ２０２に信号を与える。トランスデューサは、レンズ２０６を介して反射音響エネルギーを受信し、受信音響エネルギーに対応する信号を処理のために画像処理システムへ与える。
【００１２】
レンズ２０６は、トランスデューサ本体のノーズ（ｎｏｓｅ）部２１０によってトランスデューサ本体２０８に対する所定の位置に維持される。特に、レンズ２０６は、少なくとも部分的にノーズ部２１０によって画成される開口内に座するよう適合される。しかしながら、様々な他の形態が使用されうる。
【００１３】
望ましくは、レンズ２０６は、音響的に非合焦レンズとして構成される。より特定的には、レンズ２０６は、選択された（一つ又は複数の）材料から形成され、及び／又は、音響エネルギーを実質的に機械的に合焦することなく、音響エネルギーが例えば人体といった体の中へ伝搬することを可能とする特定形状を示す。例えば、本発明の実施例は、少なくとも部分的に音響的に整合する（ａｃｏｕｓｔｉｃｍａｔｃｈｉｎｇ）材料から形成されるレンズを使用しうる。かかる音響的に整合する材料は、望ましくは、一般的な体の音響速度及び音響インピーダンスに略整合する音響速度及びインピーダンスを示す。例えば、約１．４ｍｍ／マイクロ秒乃至約１．６ｍｍ／マイクロ秒の範囲内の音響速度を示す材料は、音響的に整合する材料であると考えられうる。音響的に整合する材料はまた、望ましくは約１．３Ｍｒａｙｌ乃至約１．７ＭＲａｙｌの範囲の音響インピーダンスを示す。
【００１４】
幾つかの実施例では、音響的に非合焦のレンズは、特に、ブタジエン、スチレンブタジエン、並びに／又は、ゴム及び／又はポリマーの関連するクラスから形成されうる。これらの材料は、一般的には２ＭＨｚで約３ｄＢ／ｃｍ、５ＭＨｚでは約８ｄＢ／ｃｍで音響エネルギーを減衰する。周知のように、シリコーンといった従来のレンズ材料は、２ＭＨｚで約９ｄＢ／ｃｍ、５ＭＨｚでは約３３ｄＢ／ｃｍで音響エネルギーを減衰する。
【００１５】
尚、当業者は、個々には音響的に整合する材料とは考えられない複数の材料から形成されるレンズを与えることを選択しうる。しかしながら、一緒には音響的に整合する性質を示す材料の組合せ、例えば約１．４ｍｍ／マイクロ秒乃至約１．６ｍｍ／マイクロ秒の範囲内の音響速度と約１．３Ｍｒａｙｌ乃至約１．７ＭＲａｙｌの範囲の音響インピーダンス、を与えることは、十分に本発明の範囲内であると考えられる。
【００１６】
音響的に非合焦のレンズを設けることにより、撮像システム２００は、横次元及び正面次元の両方で電子的な合焦に適した患者の体の中への音響エネルギーの送信を可能とする。特に、撮像システムは、比較的感度の高い電子的な合焦を生じさせる音響ビームを与えうる。これは、機械的に合焦されるレンズを用いる他の超音波撮像システムと比較して改善されたズーム撮像機能を容易とする。また、音響的に非合焦のレンズを用いる撮像システムは、コントラスト撮像用途に特に良く適した音響ビームを与えうると考えられる。以下詳述するように、改善された撮像システムは、少なくとも部分的に音響的に整合する材料で形成されるレンズの様々な形を含みうる。
【００１７】
ここで図３を参照するに、撮像システム２００の望ましい実施例及び特に画像処理システム２０４について詳述する。図３は、望ましいシステムの全ての構成要素を必ずしも示したものではなく、そのかわりに、本願のシステム及び／又は方法に最も関連の深い構成要素が強調されていることが認められよう。
【００１８】
図３に示すように、撮像システム２００は、画像処理システム２０４のＴ／Ｒスイッチ３０２に電気的に接続されるトランスデューサ２０２を含む。Ｔ／Ｒスイッチ３０２は、トランスデューサを、送信モード又は受信モードのいずれかとする。送信モードでの動作中にトランスデューサ２０２を介した音響エネルギーの送信を容易とするため、画像処理システム２０４は、様々な送信信号の送信周波数ｆ₀と振幅を設定する送信周波数制御器３０４と、様々な送信された信号線を変調する送信波形変調器３０６とを含む。送信周波数制御器３０４及び送信波形変調器３０６は、中央制御器３１０の制御の下で動作する。
【００１９】
受信モードでの動作中のトランスデューサを介した音響エネルギーの受信を容易とするため、画像処理システム２０４は、トランスデューサ２０２から受信したアナログ信号をディジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換器３１２を含む。例えばＲＦフィルタであるディジタルフィルタ３１４は、所望の受信帯域外の信号を受信されたデータからフィルタリングする。画像プロセッサ３１６は、受信されたデータを処理するために設けられ、処理されたデータは次に、一般的には必要に応じて、格納のためにメモリ３２０へ与えられる。ビデオプロセッサ３２２はまた、受信されたデータに対応する情報を表示装置３２４上に表示することを可能とするために設けられることが望ましい。
【００２０】
ここで、図４及び図５を参照するに、トランスデューサ２０２の望ましい実施例について詳細に説明する。図４に説明するように、トランスデューサ２０２は、本体４０２及びレンズ２０６を含む。本体４０２は、望ましくは、レンズ２０６を介した音響エネルギーの送信及び／又は受信を容易とするのに必要な１つ又はそれ以上の様々な構成要素を収容するよう構成される。例えば、かかる構成要素は、特に、圧電素子のアレイを含みうる。本体４０２はまた、撮像手順を実行するためにトランスデューサの正しい位置決めを容易とするよう構成される。
【００２１】
図４に示す実施例では、本体４０２は、操作者の手で把持されるのに適切に適合される中間部４０４を含む。望ましくは中間部４０４から外向きに半径方向に広がるレンズ取付け部４０６は、レンズに係合する（かみ合う）よう適合される。本体４０２の近位端では、即ち部分４０６の反対の端では、傾斜した又は細くなった部分４０８が設けられる。部分４０８は、電気コード４１０を受容する開口を画成する。コード４１０は、トランスデューサと画像処理機器（図示せず）の間の電気的な連通を容易とするよう適合される。
【００２２】
様々な形のレンズが使用されうる。例えば、平坦な面を有するレンズが使用される場合、レンズを通って伝搬される音響エネルギーの波面は一般的には非合焦である。しかしながら、例えば、レンズと患者の間の良い患者接触を促進したいといった様々な条件は、他の形状をより望ましいものとしうる。例えば、幾つかの実施例では、レンズは、トランスデューサを患者の音響ウィンドウに対して都合良く整列させることを容易とするよう、物理的に構成されうる。特に、かかるレンズは、望ましくは平坦な面から外向きに後ろ向きに延びる曲面を有する平坦な組織係合面を組み込むものでありうる。この形態は、例えば患者の隣り合った肋骨によって画成される音響ウィンドウといった音響ウィンドウに対してレンズを都合良く位置決めすることを容易とする傾向がある。更に特定的には、曲面は一般的には肋骨に係合し、組織係合面を音響ウィンドウに整列させる傾向がある。以下説明するように、組織係合面は、様々な形態で与えられうる。
【００２３】
図４及び図５に示すように、組織係合面４１２は、望ましくは、トランスデューサの横軸（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅａｘｉｓ）４１４に略平行に配置される。このように形成されると、本実施例は、トランスデューサから音響エネルギーを送信し、そのエネルギーを、一般的にはトランスデューサの長手軸（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｘｉｓ）４１６と略同じ広がりを有する経路に沿ってエネルギーを伝搬することが可能である。望ましくは、組織係合面の長さＸ₄は、トランスデューサから本体へ適切な量の音響エネルギーが伝搬しうるよう、体と係合する適切な断面積を与えるよう選択される。
【００２４】
組織係合面４１２の幅Ｚ₄（図５）は、音響エネルギーの伝搬を容易とするよう選択される。しかしながら、幅はまた、適切に選択された音響ウィンドウを利用するために選択されてもよい。より特定的には、レンズ２０６が胸部音響イメージング手順中に使用されるべきであるとき、例えば、撮像されるべき体の隣接して位置する肋骨、例えば肋骨５０２と５０４の間でのトランスデューサの位置決めを改善させようとするべく、幅Ｚ₄が選択されてもよい。このように位置決めされると、トランスデューサから肋骨の間を通り体の深くへの音響エネルギーの効率的な伝搬が容易とされうる。
【００２５】
組織係合面４１２から出る面４２０、４２２、４２４、及び４２６は、一般的には湾曲し平滑であり、音響ウィンドウとの組織係合面の整列を容易としうる。特に、組織係合面が適切な大きさであるとき、面４２４及び４２６は肋骨、例えば肋骨５０２及び５０４と係合する傾向があり、従って、組織係合面が肋骨と係合する又は肋骨の間にぴったり収まることを可能とする。従って、面は、組織係合面を音響ウィンドウと整列させる傾向がある。湾曲した面はまた、湾曲していない面が局所化された心地の悪さを生じさせる傾向がある一方で、撮像手順中の患者の心地よさを高めうる。
【００２６】
図６に概略的に示すように、撮像システム２００と、特に、トランスデューサ２０２及び対応するレンズ２０６の使用は、音響エネルギーの比較的非合焦の波動、例えば波動６０２及び６０４の伝搬を容易とする。
【００２７】
再び画像処理システム２０４（図３）を参照するに、そのシステムの部分は、ソフトウエア（例えばファームウエア）、ハードウエア、又はそれらの組合せで実施されうる。図３に示す実施例では、特に、中央制御器３１０、画像プロセッサ３１６、及び／又はビデオプロセッサ３２２は、実行可能なプログラムとしてソフトウエア中で実施されえ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ；ＩＢＭ互換、Ａｐｐｌｅ互換、等）、ワークステーション、ミニコンピュータ、又はメインフレームコンピュータといった専用又は汎用ディジタルコンピュータによって実行される。図７に、本発明の画像処理システムの画像プロセッサ３１６及びビデオプロセッサ３２２を実施しうる汎用コンピュータの例を示す。以下、中央制御器３１０、画像プロセッサ３１６、及びビデオプロセッサ３３２によって与えられる機能を、集合的に、画像／ビデオ処理システムと称するものとする。
【００２８】
一般的に、図７に示すようなハードウエアアーキテクチャでは、コンピュータ７１０は、ローカルインタフェース７１８を介して通信可能に結合されるプロセッサ７１２、メモリ７１４、及び１つ又はそれ以上の入力及び／又は出力（Ｉ／Ｏ）装置７１６（又は周辺機器）を含む。ローカルインタフェース７１８は、例えば、従来技術で周知のように、１つ又はそれ以上のバス、又は、他の有線或いは無線の接続でありうるが、これらに限られるものではない。ローカルインタフェース７１８は、簡単化のために無視されているが、通信を可能とするよう制御器、バッファ（キャッシュ）、ドライバ、リピータ、及び受信器といった追加的な要素を有しうる。更に、ローカルインタフェースは、上述の構成要素間で適切な通信を可能とするよう、アドレス接続、制御接続、及び／又はデータ接続を含みうる。
【００２９】
プロセッサ７１２は、メモリ７１４中に格納されうるソフトウエアを実行するハードウエア装置である。プロセッサ７１２は、任意の特注又は市販のプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）又はコンピュータ７１０につながれる幾つかのプロセッサのうちの補助プロセッサ、又は、半導体ベースのマイクロプロセッサ（マイクロチップの形）又はマクロプロセッサでありうる。適切な市販のマイクロプロセッサの例は、以下の通りである。米国インテル（Ｉｎｔｅｌ）社の８０ｘ８６又はＰｅｎｔｉｕｍ（登録商標）シリーズのマイクロプロセッサ、米国ＩＢＭ社製のＰｏｗｅｒＰＣ（登録商標）マイクロプロセッサ、サンマイクロシステムス（ＳｕｎＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ）社のＳｐａｒｃマイクロプロセッサ、米国ヒューレットパッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ）社製のＰＡ−ＲＩＳＣ（登録商標）シリーズ、又は米国モトローラ（Ｍｏｒｏｔｏｌａ）社製の６８ｘｘシリーズマイクロプロセッサである。
【００３０】
メモリ７１４は、揮発性記憶素子（例えばランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ、例えばＤＲＡＭ，ＳＲＡＭ等））及び不揮発性記憶素子（例えばＲＯＭ、ハードドライブ、テープ、ＣＤＲＯＭ等）のうちのいずれか又は組合せを含みうる。更に、メモリ７１４は、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、及び／又は、他の種類の記憶媒体を組み込みうる。尚、メモリ７１４は、様々な構成要素が互いに遠隔に配置されるが、プロセッサ７１２によってアクセスされうる、分散アーキテクチャを有しうる。
【００３１】
メモリ７１４中のソフトウエアは、１つ又はそれ以上の別々のプログラムを含みうるものであり、各プログラムは論理機能を行うための実行可能な命令の順序付けされたリストからなる。図７の例では、メモリ７１４中のソフトウエアは、画像／ビデオ処理システム及び適切なオペレーティングシステム（Ｏ／Ｓ）７２２を含む。網羅的な列挙ではないが、適切な市販のオペレーティングシステム７２２の例のリストは以下の通りである。米国マイクロソフト社製のＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）オペレーティングシステム、米国ノベル（Ｎｏｖｅｌｌ）社から市販されるＮｅｔｗａｒｅ（登録商標）オペレーティングシステム、サンマイクロシステムス（ＳｕｎＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ）社、米国ヒューレットパッカード（Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ）社、米国エー・ティー・アンド・ティー（ＡＴ＆Ｔ）社等の多くのベンダから市販のＵＮＩＸ（登録商標）オペレーティングシステム。オペレーティングシステム７２２は、画像／ビデオ処理システム７００等の他のコンピュータプログラムの実行を本質的に制御し、スケジューリング、入力・出力制御、ファイル及びデータ管理、メモリ管理、並びに、通信制御及び関連するサービスを与える。
【００３２】
画像／ビデオ処理システム７００は、ソースプログラム、実行可能プログラム（オブジェクトコード）、スクリプト、又は実行されるべき一組の命令を含む任意の他の実体である。ソースプログラムであるとき、プログラムは、Ｏ／Ｓ７２２に関連して正しく動作するよう、メモリ７１４中に含まれていてもいなくともよいコンパイラ、アセンブラ、インタプリタ等を通じて変換される必要がある。更に、画像／ビデオ処理システム７００は、（ａ）データのクラス及びメソッドを有するオブジェクト指向プログラム言語、又は、（ｂ）ルーチン、サブルーチン、及び／又は関数を有する手続き型プログラム言語として記述されえ、例えば、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｐａｓｃａｌ、Ｂａｓｉｃ、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｃｏｂｏｌ、Ｐｅｒｌ、Ｊａｖａ（登録商標）及びＡｄａであるがこれらに限られるものではない。
【００３３】
Ｉ／Ｏ装置７１６は、キーボード、マウス、Ａ／Ｄ変換器、フィルタ等を含むがこれらに限られない入力装置を含みうる。更に、Ｉ／Ｏ装置７１６は、波形変調器、プリンタ、ディスプレイ等を含むがこれらに限られない出力装置を含みうる。最後に、Ｉ／Ｏ装置７１６は、更に、トランスデューサ、Ｔ／Ｒスイッチ、変調器／復調器（モデム；他の装置、システム、又はネットワークへのアクセス用）、無線周波数（ＲＦ）又は他の送受信器、電話インタフェース、ブリッジ、ルータ等であるがこれらに限られない、入力及び出力のいずれとも通信する装置を含みうる。
【００３４】
コンピュータ７１０がＰＣ、ワークステーション等である場合、メモリ７１４中のソフトウエアは、更に、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）（簡単化するために無視）を更に含みうる。ＢＩＯＳは、起動時にハードウエアを初期化しテストし、Ｏ／Ｓ７２２を開始させ、ハードウエア装置間のデータ転送をサポートする一組の本質的なソフトウエアルーチンである。ＢＩＯＳは、コンピュータ７１０が作動されたときにＢＩＯＳが実行されうるよう、ＲＯＭ内に記憶される。
【００３５】
コンピュータ７１０が動作中であるとき、プロセッサ７１２は、メモリ７１４へ及びメモリ７１４からデータを通信するようメモリ７１４内に格納されたソフトウエアを実行し、ソフトウエアに従ってコンピュータの動作を一般的に制御するよう構成される。画像／ビデオ処理システム７００及びＯ／Ｓ７２２は、全体として又は部分的に、しかし典型的には部分的に、プロセッサ７１２によって読まれ、おそらくはプロセッサ７１２中にバッファ記憶され、次に実行される。
【００３６】
画像／ビデオ処理システム７００が、図７に示されるようにソフトウエア中で実施されると、画像／ビデオ処理システム７００は、任意のコンピュータ関連のシステム又は方法によって又はシステム或いは方法とともに使用される任意のコンピュータ読み取り可能な媒体上に格納されうる。この文書の文脈では、コンピュータ読み取り可能な媒体は、コンピュータ関連のシステム又は方法によって又はシステム任意のコンピュータ関連のシステム又は方法によって又はシステム或いは方法とともに使用されるコンピュータプログラムを含むか格納しうる電子的、磁気的、光学的、又は他の物理的な装置である。画像／ビデオ処理システム７００は、命令実行システム、装置、又は装置から命令を取り出し、命令を実行しうる、コンピュータベースのシステム、プロセッサを含むシステム、又は他のシステムといった命令実行システム、機器、又は装置によって又はこれらと共に使用される任意のコンピュータ読み取り可能な媒体中に実施されうる。この文脈では、「コンピュータ読み取り可能な媒体」は、命令実行システム、機器、又は装置によって、又はこれらと共に使用されるプログラムを格納し、通信し、伝搬し、又は転送しうる任意の手段でありうる。
【００３７】
コンピュータ読み取り可能な媒体は、例えば、電子的、磁気的、光学的、電磁気、赤外線、又は半導体システム、機器、装置、又は伝搬媒体であるが、これらに限られるものではない。コンピュータ読み取り可能な媒体のより特定的な例（網羅的でないリスト）は、１又はそれ以上のワイヤを有する電気的接続（電子）、携帯型ディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）（電気）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）（磁気），消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はＦｌａｓｈメモリ）（電子）、光ファイバ（光学）、携帯型コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）（光学）を含む。尚、コンピュータ読み取り可能な媒体は、プログラムがその上に印刷されうる紙又は他の適切な媒体であってもよく、なぜならばプログラムは例えば紙又は他の媒体の光学的な走査を介して電子的に捕捉され、次に、コンパイルされ、解釈され、必要であれば任意の方法で処理され、次にコンピュータメモリ上に格納されうるからである。
【００３８】
画像／ビデオ処理システム７００がハードウエア中に実施される他の実施例では、画像／ビデオ処理システム７００は、従来技術で周知の以下の技術、即ち、データ信号があると論理機能を行うための論理ゲートを有する離散論理回路、適切に組み合わされる論理ゲートを有する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラム可能なゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等のいずれか又は組合せで実施されうる。
【００３９】
図８に記載のように、画像／ビデオ処理システム７００又は方法は、適切な信号がトランスデューサへ与えられるブロック８０２において始まると考えられうる。ブロック８０４において、音響エネルギーは、音響的に非合焦のレンズとして構成されるトランスデューサのレンズを通じて伝搬される。これらの実施例では、音響エネルギーは、横次元及び正面次元で合焦されうる。その後、ブロック８０６に示されるように、音響的に非合焦なレンズを通じて伝搬される反射信号が受信される。
【００４０】
動作
図９に示されるように、本発明のトランスデューサ２０２の望ましい実施例は、代表的な音響ウィンドウと動作的に係合した状態で示されている。例として、トランスデューサは、例えば心臓９０６の音響イメージングを可能とするよう音響ウィンドウ９０２に又は代表的な胸部９０４の肋骨アクセス点に適切に位置決めされる。図９からわかるように、肋骨アクセス点は、幾何学的に制限された構造である傾向があり、即ち、肋骨アクセス点は、それを通じて音響エネルギーが伝搬されうる境界付けされた領域を与える（音響エネルギーは、撮像のために有用であるようには骨を透過することができない）。音響エネルギーは、トランスデューサレンズを通じて、音響ウィンドウを介して患者の中へ送信される。レンズ２０６の形により、骨の多い胸部内の組織の音響撮像を与えるよう肋骨アクセス点を利用する可能性は潜在的に増加される。更に、体の音響速度及びインピーダンスと同様の音響速度及びインピーダンスを有するレンズの材料は、肋骨アクセス点を通じて伝搬する音響エネルギーの量を高める傾向がある。上述のように、音響エネルギーは、横次元及び正面次元の両方で電子的に合焦されうる。
【００４１】
ここで、図１０及び図１１を参照するに、撮像システムの他の実施例をより詳細に説明する。図１０に示すように、トランスデューサ１００２は、本体１００２とレンズ１００６を含む。レンズ１００６は、音響的に非合焦レンズとして構成される。レンズ１００６は、音響エネルギーが電子的に合焦されない限り体の中に略合焦される傾向がないよう、選択された材料から形成されること及び／又は音響エネルギーを例えば人間の体といった体の中へ伝搬させるよう特定の形状を有するよう、構成される。レンズ１００６は、少なくとも部分的には、音響的に整合する材料から形成されることが望ましい。望ましくは、レンズ１００６は、概して円筒状の組織係合面１０１２を組み込み、例えば組織係合面は一般的には円筒の一部分として形成される。組織係合面１０１２は、望ましくはトランスデューサの横軸１０１４に対して略平行に配置され、トランスデューサから送信される音響エネルギーがトランスデューサの長手軸１０１６と略同じ広がりを有する経路に沿って伝搬されることを可能とするよう設けられる。
【００４２】
望ましくは、組織係合面の長さＸ₁₀は、音響エネルギーをトランスデューサから本体へ伝搬させるよう適切な係合の断面積を与えるよう選択される。図１１に示すように、組織係合面１０１２の幅Ｚ₁₀もまた、音響エネルギーの伝搬を容易とするよう選択される。しかしながら、幅はまた、適切に選択された音響ウィンドウを利用するよう選択されうる。組織係合面１０１２から出る面１０１６及び１０１８は、一般的には、（平面図で見たときに）球の一部を形成するようトランスデューサ本体へ向かって外向き及び後ろ向きに延びる湾曲した滑らかな面である。
【００４３】
図１２及び図１３において、トランスデューサの他の実施例（トランスデューサ１２００）は、本体１２０２及びレンズ１２０６を含むものとして示される。レンズ１２０６は、音響的に非合焦レンズとして構成される。レンズ１２０６は、選択された材料から形成されること及び／又は音響エネルギーを体の中へ伝搬させる特定形状を有すること等によって、音響エネルギーが電子的に合焦されない限り体の中で合焦する傾向がないよう、構成される。レンズ１２０６は、望ましくは、少なくとも部分的に音響的に整合する材料で形成される。望ましくは、レンズ１２０６は、複合した、略球状の形状の、組織係合面１２１２を組み込む。より特定的には、組織係合面１２１２は、図１２に示すような（平面図）第１の曲率半径、及び、図１３に示すような（断面図）第２の曲率半径を有することによって特徴付けられる。望ましくは、組織係合面の第１の曲率半径Ｒ₁₂は、トランスデューサから体への音響エネルギーの伝搬のための適切な係合の断面積を与えるよう選択される。図１３に示すように、組織係合面１２１２の第２の曲率半径Ｒ₁₃もまた、音響エネルギーの伝搬を容易とするよう選択される。しかしながら、第２の半径は、例えば隣接して離間された肋骨間の音響アクセスを可能とすることによって、適切に選択された音響ウィンドウの利用のために選択されうる。
【００４４】
組織係合面１２１２から出る面１２１６及び１２１８は、トランスデューサ本体へ向かって外向きに後ろ向きに延びる湾曲した滑らかな面である。平面図（図１２）に示すように、面１２１６及び１２１８は、平面視したときに、レンズの全体的に球状に形作られた外面を与えるよう、略同じ曲率半径、例えばＲ₁₂によって特徴付けられる。
【００４５】
図１４及び図１５中、トランスデューサの他の実施例（トランスデューサ１２００）は、本体１４０２及びレンズ１４０６を含むものとして示される。レンズ１４０６は、音響的に非合焦レンズとして構成される。レンズ１４０６は、選択された材料から形成されること及び／又は音響エネルギーを、体、例えば人間の体の中へ伝搬するよう特定形状を有することによって、音響エネルギーが電気的に合焦されない限り体の中で実質的に収束又は合焦する傾向がないように構成される。レンズ１４０６は、望ましくは、少なくとも部分的に、音響的に整合する材料から形成されることが望ましい。望ましくは、レンズ１４０６は、複合的な、略球状の、組織係合面１４１２を組み込む。より特定的には、組織係合面１４１２は、図１４中に見たときは（平面図）第１の曲率半径及び第２の曲率半径を有し、図１５中に見たときは（断面図）第３の曲率半径及び第４の曲率半径を有することによって特徴付けられる。
【００４６】
図１６及び図１７に示すように、図１４及び図１５に示す実施例の複合的な幾何学構造は明らかに示されている。より特定的には、図１６に示されるように、レンズは、（平面図では）主に半径Ｒ₁によって決められる組織係合面を含む。曲率半径Ｒ₁によって決められる面は、その両端において、曲率半径Ｒ₂によって決められる面へ遷移する。望ましくは、半径Ｒ₂は、半径Ｒ₁の長さよりも短い長さによって決められる。同様に、側面から見たとき（図１７）、組織係合面はまた、主に曲率半径Ｒ₃によって決められる。組織係合面の各端は、半径Ｒ₃よりも短い曲率半径Ｒ₄によって決まるよう遷移する。このような場合、組織係合面は、組織係合面を境界付けるレンズの表面と比較して、相対的に平坦な面を示す。従って、組織係合面は、有利には特に幾何学的に制限された肋骨アクセス点を利用しようとしつつ、最適に近い伝搬媒体を与えるものであると見ることができる。
【００４７】
本発明の上述の実施例、特に、どの「望ましい」実施例も、単に本発明の原理の明らかな理解のために述べられた、単に可能な実施の例を示すものである。本発明の趣旨及び原理から実質的に逸脱することなく、本発明の上述の実施例に対して多くの変形及び変更がなされうる。
【００４８】
例えば、ここでは本発明は、患者に対するもののような医療用途に使用されるものとして超音波撮像システムとの関連について説明されたが、かかるシステムは様々な他の用途とともに使用されうる。更に、本願ではレンズに関連する様々な面は、音響ウィンドウに対するトランスデューサの都合の良い位置決めを可能とするものとして説明された。他の実施例では、これらの面のうちの１つ又はそれ以上は、同様の機能を与えるよう、例えばトランスデューサのノーズ部といったトランスデューサの一部として形成されうる。このような全ての変更及び変形は、本願の開示及び本発明の範囲に含まれることが意図され、特許請求の範囲によって保護される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図示された体の中へ音響エネルギーを送信する従来技術のトランスデューサを示す図である。
【図２】本発明の撮像システムの望ましい実施例を示す図である。
【図３】図２の実施例の画像処理システムの細部を示す図である。
【図４】概略的に示された肋骨に対して示される本発明のトランスデューサの望ましい実施例を示す平面図である。
【図５】概略的に示された肋骨に対するトランスデューサの典型的な位置決めを示す図４の実施例の側面図である。
【図６】非合焦音響エネルギーがトランスデューサの非合焦レンズを通して送信されることを示す図４及び図５の実施例を示す図である。
【図７】本発明の撮像システムを実施するために使用されうるコンピュータ又はプロセッサベースのシステムを示す図である。
【図８】図７の撮像システムの望ましい機能を示すフローチャートである。
【図９】典型的な胸部撮像手順中の図４及び図５のトランスデューサの典型的な配置を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例を示す平面図である。
【図１１】図１０の実施例の側面図である。
【図１２】本発明の他の実施例を示す平面図である。
【図１３】図１２の実施例の側面図である。
【図１４】本発明の他の実施例を示す平面図である。
【図１５】図１４の実施例の側面図である。
【図１６】図１４のレンズの細部の製造を示す概略図である。
【図１７】図１５のレンズの細部の製造を示す概略図である。

Claims

トランスデューサ本体と結合するよう構成され、少なくとも部分的に音響的に整合する材料から形成されるトランスデューサレンズを有し、前記音響的に整合する材料は、前記トランスデューサレンズから撮像されるべき体の中へ送信される音響エネルギーが前記トランスデューサレンズによって略機械的に非合焦であるよう前記撮像されるべき体の音響的な性質に対応する音響的な性質を示す、音響撮像システム。
前記トランスデューサレンズは、約１．４ｍｍ／マイクロ秒乃至約１．６ｍｍ／マイクロ秒の範囲内の音響速度を有する、請求項１記載の音響撮像システム。
前記トランスデューサレンズは、約１．３ＭＲａｙｌ乃至約１．７ＭＲａｙｌの間の音響インピーダンスを有する、請求項１記載の音響撮像システム。
前記トランスデューサレンズは、トランスデューサ係合端及び組織係合面を有し、前記トランスデューサ係合端はトランスデューサ本体に係合するよう構成され、前記組織係合面は、略平坦な領域、略円筒状の形状の領域、及び略球状の形状の領域のうちから選択される領域として形成される、請求項１記載の音響撮像システム。
トランスデューサ本体及び音響アレイを有するトランスデューサを更に有し、前記トランスデューサ本体は前記音響アレイを実装し、前記トランスデューサレンズは前記音響アレイが前記トランスデューサレンズ及び前記トランスデューサ本体によって囲まれるように前記トランスデューサ本体に係合するよう構成される、請求項１記載の音響撮像システム。
前記トランスデューサレンズから音波を伝搬する手段を更に有する、請求項１記載の音響撮像システム。
前記音響的に整合する材料は、ブタジエン及びスチレンブタジエンからなる群の少なくとも一つから選択される、請求項１記載の音響撮像システム。
前記トランスデューサと電気的に連通する画像処理システムを更に有し、前記画像処理システムは、前記音響アレイが音響エネルギーを発生し前記トランスデューサレンズを通じて前記音響エネルギーを送信するよう、前記トランスデューサへ信号を与え、それにより前記トランスデューサレンズから音波を伝搬するよう構成される、請求項５記載の音響撮像システム。
前記音波を伝搬する手段は、患者の隣接して位置する肋骨間に形成される音響ウィンドウにアクセスする手段を有する、請求項６記載の音響撮像システム。
前記画像処理システムは、前記トランスデューサレンズから伝搬される前記音波を電気的に合焦するよう構成される、請求項８記載の音響撮像システム。
少なくとも部分的に音響的に整合する材料から形成されるトランスデューサレンズを有するトランスデューサを与える段階と、
前記トランスデューサレンズから音波を伝搬する段階と有する、患者を音響的に撮像する方法。