JP2006142026A - 超音波撮像における収差補正のための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】最適な収差補正を行う方法を提供する。
【解決手段】方法が（ａ）マルチエレメントトランスデューサアレイから第１の波面を送信するステップを有し、（ｂ）ステップ（ａ）に応じたデータに依存して収差補正値を求めるステップを有し、（ｃ）マルチエレメントトランスデューサアレイから第２の波面を送信するステップを有し、第２の波面は収差補正値に対応し、且つ１の波面とは異なり、収差補正値に加えて遅延またはパルス形状もしくは遅延とパルス形状の両方に依存し、（ｄ）ステップ（ｃ）に応じたデータに依存して画像を形成するステップを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波撮像における収差補正のための方法およびシステムに関する。

以下説明する本発明の実施形態は収差補正に関する。殊に、収差補正は超音波撮像に関して行われる。

医療的な診断の超音波撮像に関して、収差が組織内に存在する不均質性によって惹起される。そのような不均質性は異なる組織組成、例えば皮膚、脂肪、筋、結合組織、骨などにより発生する。異なる組織組成は密度および圧縮率における変化を惹起し、これにより音の速さおよび音響インピーダンスにおける変化が生じる。送信および受信超音波ビームは変化に起因するサイドローブレベルの上昇により広げられる。結果としてイメージは比較的低い解像度、また比較的高いクラッタレベルを有する可能性がある。

不均質性の影響を収差補正によって低減することができる。不均質性が識別される。遅延および／またはアポダイゼーションのプロフィールが、収差の影響を打ち消すために後続の送信または受信ビーム成形に対して調節される。最適な収差補正を、各チャネルに関するデータを別個に処理しつつ高解像度または密な空間サンプリングによって行うことができる。

組成収差に加え、広い送信ビームを使用することにより解像度が低減し、またクラッタレベルが高まる可能性がある。広い送信ビームは体積またはフレーム走査速度を速める。例えば、多数の受信ビームが単一の送信ビームに応じて成形される。

本発明の課題は、最適な収差補正を行う方法を提供することである。また本発明の別の課題はそのような方法を実施するシステムを提供することである。

請求項１記載の方法に関する課題は、方法が（ａ）マルチエレメントトランスデューサアレイから第１の波面を送信するステップを有し、（ｂ）ステップ（ａ）に応じたデータに依存して収差補正値を求めるステップを有し、（ｃ）マルチエレメントトランスデューサアレイから第２の波面を送信するステップを有し、第２の波面は収差補正値に対応し、且つ１の波面とは異なり、収差補正値に加えて遅延またはパルス形状もしくは遅延とパルス形状の両方に依存し、（ｄ）ステップ（ｃ）に応じたデータに依存して画像を形成するステップを有することによって解決される。

請求項１２記載のシステムに関する課題は、システムがマルチエレメントトランスデューサアレイを包含し、マルチエレメントトランスデューサアレイから焦点領域に第１の超音波波面を送信する送信器を包含し、第１の超音波波面の送信に対応するデータに依存して収差補正値を求めるプロセッサを包含し、送信器はマルチエレメントトランスデューサアレイから第２の超音波波面を焦点領域に送信し、第２の超音波波面は収差補正値に対応し、且つ第１の超音波波面とは異なり、収差補正値に加えて遅延またはパルス形状もしくは遅延とパルス形状の両方に依存し、画像プロセッサが第２の超音波波面に対応するデータに依存して画像を形成することによって解決される。

請求項１７記載の方法に関する課題は、方法が（ａ）焦点深度を有する少なくとも１つの狭いビームを送信するステップを有し、（ｂ）狭いビームの送信に対応する第１の情報を受信するステップを有し、（ｃ）第１の情報に依存して収差補正値を求めるステップを有し、（ｄ）焦点深度を越える広いビームを送信するステップを有し、（ｅ）広いビームに対応する複数の受信ビームに沿って第２の情報を受信するステップを有し、（ｆ）第２の情報に対応する画像を形成するステップを有し、ステップ（ｄ）または（ｅ）もしくは（ｄ）と（ｅ）の両方のステップを収差補正値に依存して実施することによって解決される。

請求項２２記載の方法に関する課題は、方法が（ａ）プロセッサを用いて自動的に領域を識別するステップを有し、（ｂ）領域に第１の波面を焦点合わせするステップを有し、（ｃ）ステップ（ｂ）に応じたデータに依存して収差補正値を求めるステップを有し、（ｄ）収差補正値に依存して画像を形成するステップを有することによって解決される。

紹介を目的として、以下説明する有利な実施形態は超音波撮像における収差補正のための方法とシステムを包含する。撮像に対しては、広い送信ビームがフレーム走査速度を速めるために使用される。２つまたはそれ以上の受信ビームが広いビームの送信動作の各々に応じて成形される。収差補正に対しては、例えば単一の走査線に沿った受信と関連するビームのような狭い送信ビームが使用される。パルス形状または遅延プロフィールを変更することにより、広いビームパターンと狭いビームパターンが形成される。狭いビームの波面干渉性により相対的な時間遅延差または他の収差補正を正確に求めることができる。幅の広い送信ビームおよび関連する波面により２次元面積または３次元体積をより高速に走査することができる。２つの異なるタイプの送信ビームのインタリーブにより、領域をより迅速に走査しながらも解像度を高め、クラッタレベルを低減させるために収差補正を使用することができる。

第１の様相では、方法が超音波撮像における収差補正のために設けられている。第１の波面がマルチエレメントトランスデューサアレイから送信される。収差補正値が送信に応じるデータに依存して求められる。第２の波面が多次元トランスデューサアレイから送信される。第２の波面は収差補正値に対応し、第１の波面とは異なり、収差補正に加えて、遅延またはパルス形状もしくは遅延とパルス形状の両方に依存する。画像が第２の波面に対応するデータに依存して形成される。

第２の様相では、システムが超音波撮像における収差補正のために設けられている。送信器は第１の超音波波面をマルチエレメントトランスデューサアレイから焦点領域に送信するために動作可能である。プロセッサは第１の波面の送信に応じるデータに依存して収差補正値を求めるために動作可能である。送信器は第２の超音波波面をマルチエレメントトランスデューサアレイから焦点領域に送信するために動作可能である。第２の超音波波面は収差補正値に対応し、第１の超音波波面とは異なり、収差補正に加えて遅延またはパルス形状もしくは遅延とパルス形状の両方に依存する。画像プロセッサは第２の超音波波面に対応するデータに依存して画像を形成するために動作可能である。

第３の様相では、方法が超音波撮像における収差補正のために設けられている。焦点深度を有する少なくとも１つの狭いビームが送信される。狭いビームの送信に応じた情報が受信される。収差補正値が受信した情報に依存して求められる。広いビームは焦点深度を越えて送信される。付加的な情報が、広いビームの送信に対応する複数の受信ビームに沿って受信される。画像が付加的な情報に応じて形成される。受信または送信と受信の両方に関連する広いビームの送信は収差補正値に依存して実行される。

本発明は本願明細書の一部である請求項によって定義されるものであり、以下の記載は本願発明を制限するものではないと解釈するべきである。本発明の別の様相および利点を以下において有利な実施形態に関連させて説明し、またそれらを組み合わせてまたは独立して後に請求することができる。

異なる音響波面が撮像および収差補正に関して送信される。撮像波面は広くまたは弱く焦点合わせされているので、フレーム走査速度を速めるために多数の受信ビームを同時に成形することができる。密に焦点合わせされている送信ビームはアパーチャを越えてより干渉的である信号を生じさせることができる。何故ならば、後方散乱された信号の空間干渉性は送信ビームプロフィールのフーリエ変換に比例するからである。より密に焦点合わせされている、またはより狭く焦点合わせされている送信ビームが周期的に送信され、狭くまたはより密に焦点合わせされているビームに応じて受信されたデータは収差を推定するために使用される。開口内の相対的な時間遅延差が識別される。収差補正は撮像に関して実施される送信または受信もしくは送信と受信の両方の動作に適用され、例えば収差遅延補正が複数の受信ビームに関連する広いビームを送信するために送信ビーム遅延プロフィールに加えられる。

図１は、超音波撮像における収差補正のためのシステム１０の１つの実施形態を示す。システム１０は送信器１２、トランスデューサ１４、受信ビーム成形器１６、プロセッサ１８、画像プロセッサ２０および表示部２２を包含する。択一的に、受信ビーム成形器１６および画像プロセッサ２０を、受信したエコーデータを使用して収差推定とイメージ成形の両方を実施する単一の処理ユニットに結合することができる。付加的に、異なる構成要素またはより少ない数の構成要素を設けることができる。例えば、所望の周波数帯域の情報を識別するために、１つまたはそれ以上のフィルタがデータを加算、減算、乗算または他のやり方で処理するように設けられている。１つの実施形態においては、システム１０は医療的な診断の超音波撮像システムである。別の実施形態においては、システム１０は例えばリアルタイムでの３次元撮像に関連するような、患者の体積を走査するために動作可能である超音波システムである。

送信器１２は送信ビーム成形器、パルサ、波形発生器、それらの組み合わせ、または超音波周波数で１つまたはそれ以上の波形を形成するための現在公知であるか将来開発される送信器である。送信器１２は広いビームの送信に関して単一の素子または複数の素子と接続され、また狭いビームの送信に関して複数の素子と接続される。別個の波形が素子の各々に対して形成される。波形の各々はディジタルまたはアナログの遅延、波形形成のタイミング、増幅、波形形成の振幅または所望の焦点およびビームパターンを有する波形を提供するための他の構造体によって相対的な遅延およびアポダイゼーションが行われる。開口選択のためのスイッチを付加的または択一的に使用することができる。

トランスデューサ１４はマルチエレメントトランスデューサアレイであり、例えば１次元、１．２５，１．５，１．７５または２次元の超音波撮像アレイである。素子は圧電性材料であるか、容量性の膜素子である。素子は１次元または２次元の格子に沿って疎らにまたは完全にサンプリングするために設けられている。１つの実施形態において体積を走査するために、素子が２次元の矩形、三角形または六角形の格子に沿って配置されている。緻密な空間サンプリングのために、素子の各々はおよそ半波長の間隔を有する方位角と高度の次元に沿って間隔が設けられる。１次元アレイとしての使用については、素子の高さの拡張は半波長よりも大きいが、別の実施形態においてはおよそ半波長である。より大きな間隔またはより小さい間隔を多次元または１次元のアレイに対して設けることができる。

マルチプレクサまたは他の構造体を使用することにより送信器１２によって形成された波形がトランスデューサ１４に供給される。トランスデューサ１４の１つまたはそれ以上の素子が所望のビームパターンを有する音響的なビームを形成するために送信器１２のチャネルと接続される。音響的なビームはトランスデューサから所定の方向に沿って且つ所定の空間または幅にわたり送信される。

送信された音響的なビームは拡張し、焦点領域を通過する。焦点領域は点、面積または体積と関連付けることができる。焦点領域は送信されたビームと関連する最も干渉的な領域に対応し、例えば−６ｄＢまたはビーム幅を定義するための他のカットオフがもっとも狭いところである。幾つかの広いビームの送信に関しては、焦点領域は設けられない。

ビーム成形体の受信または送信もしくは受信と送信の両方に関して、走査されるべき領域は走査線と関連付けられている。例えば、広い送信ビームまたは狭い送信ビームが異なる走査線に沿って順次的に送信される。同一の走査線または異なる走査線は受信よりも送信において使用される。広い送信ビームに応じて、１つ以上の受信ビームを同一の送信ビームに応じて同時にまたはほぼ同時に形成することができる。狭いビームの動作に関しては、より少ない受信ビーム、例えば所定の送信ビームに対して１つの受信ビームが各送信ビームに対して成形される。広いビームの送信は複数の受信走査線をカバーすることができる。広いビームの送信は狭い送信ビームの送信に使用される走査線における焦点領域をカバーすることができる。例えば、広い送信ビームは狭い送信ビームに関する走査線と同じまたは異なる角度でより広い空間範囲にわたり拡張する。

送信器１２は、種々の領域をカバーするか種々の領域にわたり拡張するが、異なる幅または焦点合わせの相対的な量を有する波面を送信するために動作可能である。相対的な遅延プロフィール、パルス形状、周波数、アポダイゼーションまたはそれらの組み合わせを変更することによって、所定の領域におけるビームパターンの幅を増大または低減することができる。例えば、送信遅延プロフィールは撮像に関する広いビームと収差推定に関する狭いビームを提供するために変更される。広い送信ビームは平面波、単一の点源をエミュレートする波面、アレイに沿って、アレイの後方、またはアレイの後方の無限距離に配置されている仮想の点源に対応する波面、もしくは２つまたはそれ以上の受信ビームをカバーするには丁度十分な幅の波面を包含する。広いと狭いは相対的な術語を意味する。例えば、狭い送信ビームパターンは単一の走査線をカバーするが、広い送信ビームパターンは２つまたはそれ以上の走査線をカバーする。別の例として、狭い送信ビームパターンは２つの走査線をカバーするが、広い送信ビームは３つまたはそれ以上の走査線をカバーする。狭いビームパターンは、第１の数の受信走査線のみをカバーするためにより密に焦点合わせされているが、他方広いビームパターンはより多くの受信走査線をカバーするためにより弱く焦点合わせされている。

撮像に関して２次元または３次元の領域全体を走査するために１つまたは複数の送信ビームが形成される。走査はリアルタイムまたは順次の画像に対して繰り返される。収差補正に関する送信および受信が撮像送信にインタリーブされる。収差補正に関する送信が撮像に関する全体の走査の各間、撮像に関する多数の走査グループの間、領域の一部の単なる走査に関するビームの送信または別の周波数での送信の間に実施される。収差補正走査は領域全体の走査、領域全体の複数回の走査、または撮像されるべき領域の一部の単なる走査に対応する。１つの実施形態においては、収差補正に関連する送信は撮像に関する送信がインタリーブされて０．５秒毎に一度実施される。規則的または周期的なインタリーブの代わりに、不規則なトリガ、例えばユーザによる起動に応じたインタリーブを実施することができる。収差補正走査に関してより高いまたはより低い周波数を、例えばトランスデューサまたは組成位置の変更の度合いに依存して設けることができる。

受信ビーム成形器１６は増幅器、遅延器および１つまたは複数の加算器を包含する。受信ビーム成形器１６はトランスデューサ１４からの電気信号に変換されている反射エコー信号を受信する。受信信号は焦点合わせを行うために、相対的に重み付けされるかアポダイゼーションおよび遅延が行われる。相対的に遅延およびアポダイゼーションが行われた情報はビームを表すデータを形成するために加算される。順次的または並列的な処理においては、多数の受信ビームを同一のエコー信号に応じて形成することができる。１つの実施形態においては、受信ビーム成形器１６はプログラミング可能な処理を各チャネルにおいて受信したデータに基づき実施するための汎用プロセッサまたはディジタルシグナルプロセッサである。特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）または他の構造体を各チャネルに関する情報を別個に処理するために使用することができる。さらに別の択一的な実施形態では受信ビーム成形器１６は、平面波送信に関連するフーリエ変換または他の処理を使用する複数の走査線または位置に沿ったデータを形成するための汎用プロセッサである。

プロセッサ１８は汎用プロセッサ、ディジタルシグナルプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、アナログ回路、ディジタル回路、もしくは収差補正値を求めるため、または送信器１２および／またはビーム成形器１６の動作を制御するための現在公知であるか将来開発される装置である。プロセッサ１８は送信器１２または受信ビーム成形器１６のためのコントローラでよい。プロセッサ１８は密であるか狭い焦点を有する送信に応じるデータに依存して収差補正値を求めるために動作可能である。種々の実施形態においては、プロセッサ１８はアメリカ合衆国特許明細書第5,570,691号、第6,682,487号または第6,023,977号に記載されている収差補正装置のいずれかであり、それらの刊行物の記載内容は参照により本願発明に取り入れられる。焦点合わせフェーズまたは遅延および／または振幅の補正推定はプロセッサ１８によってなされる。調節素子の相対的なフェーズが測定され、時間遅延に変換される。現在公知であるか将来開発される収差補正技術のいずれも使用することができる。素子間またはサブアレイ間の振幅および遅延の差は、収差補正推定を行うために測定される。

収差補正は関心のある領域全体または関心のある撮像領域の一部のみの走査を基礎とすることができる。他の領域に関する収差補正を、収差補正のために走査された領域から内挿または外挿することができる。

プロセッサ１８は送信に関して遅延またはアポダイゼーションもしくは遅延とアポダイゼーションの両方の補正を行い、撮像に関して波面の送信または受信もしくは送信と受信の両方を行う。プロセッサ１８は遅延および／またはアポダイゼーションのプロフィール調節を、後続の撮像の送信および／または受信に使用される送信器１２および／または受信ビーム成形器１６に出力する。

画像プロセッサ２０はプロセッサ１８に提供されたチャネルデータに対してのビーム成形されたデータを受信する。画像プロセッサ２０は検出器、例えばＢモードまたはドップラー検出器、走査変換器、３次元プロセッサ、メモリ、フィルタ、それらの組み合わせ、または受信したビーム成形されたデータから画像を形成するための現在公知であるか将来開発される画像プロセッサである。例えば、画像プロセッサ２０は送信器１２および受信ビーム成形器１６によって走査された体積の表現を形成するための３次元プロセッサを包含する。複数の受信走査線に沿ったデータが３次元格子に沿って再構成される。体積レンダリングまたは他のレンダリング技術は所定の視野角からの３次元体積の表現を形成するために使用される。他の３次元処理を使用することができる。広い送信ビームパターンを使用して、撮像に関する体積をより高速に走査することができる。結果として、３次元の撮像に関してより高速なフレーム速度を提供することができる。択一的な実施形態においては、画像プロセッサ２０は３次元または２次元の領域の走査に応じて２次元の画像を形成する。形成された画像は、例えば弱く焦点合わせされているビームパターンを有する送信のような波面、または撮像に関して実施された送信および受信に対応する。

表示部２２はＣＲＴ、モニタ、フラットスクリーン、ＬＣＤ、プロジェクタまたは現在公知であるか将来開発される表示装置である。画像プロセッサ２０によって形成された画像は表示部２２に出力されてユーザに提示される。

図２は、超音波撮像における収差補正のための方法の１つの実施形態を示す。この方法は図１に示したシステム１０または別のシステムを使用して実施される。付加的に、図２に示した動作とは異なる動作またはより少ない動作を設けることができる。この方法は、より密に焦点合わせされている送信での収差補正値を求めるため、またより弱い焦点またはより広い送信ビームパターンでの収差補正値に応じる撮像を実施するために行われる。

動作３０においては、１つまたは複数の波面が収差補正に関して送信される。波面は焦点深度において狭いビームプロフィールを有する。狭いビームプロフィールは周波数、パルス形状、遅延プロフィールまたはそれらの組み合わせを変更することにより得られる。

１つの実施形態においては、狭い送信ビームがユーザによって識別される１つまたは複数の領域に焦点合わせされる。例えば、ユーザは異なる収差補正によって、または収差補正によらずに取得されて表示された画像に基づいて、収差に関連していそうな明るい隔離された領域または他の領域を指示する。択一的な実施形態においては、場合によっては生じる収差に関連する明るいターゲットまたは他の隔離された領域がプロセッサによって自動的に識別される。例えば、画像がより小さい複数の領域に分割される。領域の各々に関連するピークが識別される。隣接するピクセルまたは隣接するブロックのピークが、最も暗い周囲に関連する最も明るいピークを発見するために検査される。例えば、本来のピークの直近の近傍からは離れている２番目に明るいピークが所定の閾値よりも低いレベルを有する場合には、本来のピークを隔離されたポイントターゲットとして分類することができる。１つまたは複数の最も明るい隔離されたピークが収差補正に関して狭い送信ビームを焦点合わせするために選択される。収差補正に関する狭い送信ビームは識別された領域に焦点合わせされる。ビーム軸に沿って整列されている、例えば垂直または半径方向に整列されている薄い構造体を択一的または付加的に収差推定のために使用することができる。これらの特徴をパターン認識および／または画像処理技術を使用して自動的に識別することができる。プロセッサまたはユーザが決定した焦点領域に代わるものとして、全体の体積または面積が、収差補正に関する撮像に使用されるものよりも密でないサンプリング密度でもってサンプリングされる。さらに別の択一的な実施形態においては、全体の面積または体積が収差補正に関しては、撮像に関する密度と同一であるかより高い密度で走査される。

動作３２においては、情報が狭いビームの送信に応じて受信される。例えば、送信された波形に対応するエコー信号が単一の信号受信ビームに関して受信される。

動作３４においては、収差補正が狭い送信ビームに応じて受信されたデータに依存して決定される。収差補正は異なる送信ビームに応じる異なる横方向の空間位置に関して決定される。所定の位置に関して、各チャネルまたはサブ開口に関する受信データが、遅延および／または振幅における差を求めるために分析される。遅延または振幅における差は、遅延またはアポダイゼーションもしくは遅延とアポダイゼーションの両方の補正値を求めるために使用される。補正は後続の送信または受信もしくは送信と受信の両方に関して行われる。補正は後続の送信ビームまたは受信ビームを形成するために使用される遅延およびアポダイゼーションのプロフィールに加算されるか、そのプロフィールから減算される。

動作３６，３８および４０により画像が形成される。フレーム速度を速めるために、送信ビームは多数の受信ビームを適応させるよう広げられる。広い送信ビームを設けることによって、弱い焦点は信号冗長度の低減をもたらす。信号冗長度の低減によって、画像は収差の影響に対してより敏感になる。動作３４において求められた収差補正値は収差の影響を最小にするために使用される。１つまたは複数の送信波面および受信波面ならびに関連するビームは、動作３４において収差補正値を求めることに関して動作３０および３２において走査された領域と同一の領域を通過する。別の領域に関して、収差補正を内挿または外挿することができる、もしくは収差補正は行わなくてもよい。補正または平均補正の単一のセットは、多数の横方向の位置をカバーする広いビームの送信に使用される。

動作３６においては、波面がマルチエレメントトランスデューサアレイから送信される。波面は遅延プロフィールおよびアポダイゼーションプロフィールに加え収差補正に対応する。動作３６での撮像に使用される波面は、同一の領域をカバーするために送信された場合であっても、および／または、同一の走査線に沿って送信された場合であっても、動作３４において収差補正値を求めるための送信に使用された波面とは異なる。差は遅延、パルス形状、周波数またはそれらの組み合わせの内の１つとして提供される。この差によって、走査または撮像された面積内の最も狭い領域または焦点領域でさえも、幅の広いビームプロフィールが生じる。同一の走査線に沿って送信される場合には、収差補正に起因する差に加えてパルス形状、遅延プロフィールまたは周波数における差はより広いビームパターンを提供する。例えば３次元の体積の走査では、動作３０においてより狭い送信ビームが単一の走査線に沿って受信するために提供される。動作３６においては、最も狭い位置において十分な幅を有する送信ビームが８またはそれ以上の受信走査線をカバーするために提供される。十分な音響的なエネルギは、より高い解像度の受信情報を許容するために受信線の各々に沿って送信される。

動作３６において送信される波面は動作３０における送信とは異なる走査線に沿っていてもよい。結果として、異なる遅延パターンまたはアポダイゼーションパターンを提供することができる。遅延および／またはアポダイゼーションにおけるさらなる差に基づき、広いビームパターンでの撮像に関する動作３６における送信は、動作３０における狭いプロフィールを有する送信ビームと同一の領域をカバーする。例えば、より広いビームは動作３０での密に焦点合わせされたビームの送信に使用された焦点領域と同一の焦点領域をカバーする。撮像に関して使用される波面は平面波、マルチエレメントアレイを使用する点源をエミュレートする波、または収差補正に使用されたものよりも焦点領域においてはより広範に拡張している焦点合わせされた波面である。例えば、送信される波面の幅は受信ビームの同時的な形成に使用されるべき２つまたはそれ以上の走査線をカバーするために適合される。焦点領域が収差補正と撮像送信の両方に関して行われる場合には、弱く焦点合わせされたビームパターンおよび密に焦点合わせされているビームパターンに関して、焦点の深度もしくは横方向の位置は同一であるか異なっていてもよい。

動作３８においては、情報が動作３６の広い送信ビームまたは波面に応じて複数の走査線に沿って受信される。送信された音響的なエネルギは送信ビームに沿った構造体または組成からはずれて反射する。トランスデューサに入射するエコーが受信され、多数の走査線に沿った複数の受信ビームを同時にまたはほぼ同時に形成するために使用される。例えば、２，３，４，８またはそれ以上の受信ビームが送信された各広いビームに応じて成形される。１つの実施形態においては、２次元走査の全体の領域、３次元走査の全体の体積、または３次元走査内の全体の平面が単一の送信に応じて形成された送信ビームおよび関連する受信ビームによってカバーされる。択一的な実施形態においては、サブ面積またはサブ体積または他のより小さい領域が走査されるか、単一の送信に応じて受信ビームを形成するために使用される。動作３６の送信および動作３８の関連する受信はそれぞれ、撮像に関して関心のある全体の領域を走査するために反復的に実施される。

動作４０においては、画像が動作３８において受信されたデータに依存して形成される。受信したデータは関心のある領域内の複数の走査線に沿って受信された複数のビームに対応する。２次元走査変換または３次元再構成の後に、画像が表示のために形成される。収差に関する補正によって、より小さいクラッタレベルを有するより高い解像度を提供することができる。広いビームは画像データを形成するために使用されるので、狭いビームの使用に比べて高められたフレーム速度が設けられる。３次元撮像、体積のリアルタイムまたはほぼリアルタイムでの走査を行うことができる。結果として生じる３次元の表現は、収差に関連する僅かなアーティファクトを有することになる。

図２および図３に示したように、動作４０において画像が形成された後には、プロセスは画像の形成を継続するために動作３６に戻るか、さらなる収差補正情報を取得するために動作３０に戻る。図３においては、各広いビーム５０が受信ビームの形成に関して複数の走査線５２をカバーする広い送信を表す。例えば、各広いビーム５０は撮像のための関心のある領域全体をカバーする広い送信ビームである。そのような多数の送信ビームは順次的な画像を形成するために順次的に送信される。図３に示されているように、３つのそのような広い送信ビーム５０は収差補正に関連する別のデータを取得する前に形成される。狭いビーム５４の送信は単一の走査線５２に沿って実施される。複数のそのような狭い送信ビーム５４を撮像に関連する送信の前に順次的に発生させることもできる。収差補正に関して周期的な取得が図３に示されているが、非周期的な取得を実施することもできる。狭いビーム５４の送信後に形成される画像に関しては、それらの画像は狭いビーム５４に依存して求められた収差補正値に対応する。図３によって表されている実施形態の択一的な実施形態においては、広いビーム５０の各々は関心のある撮像領域内の異なる領域と関連付けられている。収差補正に使用される狭い送信ビーム５４が単一の画像を成形するために送信全体にわたって広い送信ビーム５０にインタリーブされる。

撮像に関して狭い送信ビームまたは広い送信ビームを使用する別の実施形態においては、収差補正ターゲットが自動的に識別される。従来のように収差補正を用いずに成形することができる、または何らかの補正が既に適用されている目下の画像で開始することにより、隔離されたポイントターゲットまたは横方向に狭い特徴が上述のようにして自動的に識別される。狭く焦点合わせされた送信ビームはこれらのターゲットに配向され、対応するチャネルデータが受信される。収差補正は各位置に対応する受信データを使用して推定される。収差補正は他の空間的な位置に関して空間的に内挿される。推定および／または内挿された補正は、撮像が広い送信ビームを使用しようが、狭く焦点合わせされたビームを使用しようが、後続の撮像に関する送信動作および／または受信動作に適用される。

本発明を上記では種々の実施形態を参照することにより説明したが、本発明は種々の変形および変更を本発明の範囲から逸脱することなる行うことができるものと解釈されるべきである。したがって既述の詳細な説明は制限的なものではなく例示的なものであるとみなされるべきであることを意図しており、また本発明の精神および範囲を規定することを意図している請求項および全ての等価のものによってのみ理解される。

収差補正のための超音波システムの１つの実施形態のブロック図。 超音波撮像における収差補正を実行するための方法の１つの実施形態のフローチャート。 １つの実施形態における異なるビームパターンの送信の相対的なタイミングを表すタイミング図。

Claims (26)

1. 超音波撮像における収差補正のための方法において、
   （ａ）マルチエレメントトランスデューサアレイ（１４）から第１の波面を送信する（３０）ステップを有し、
   （ｂ）前記ステップ（ａ）に応じたデータに依存して収差補正値を求める（３４）ステップを有し、
   （ｃ）前記マルチエレメントトランスデューサアレイ（１４）から第２の波面を送信する（３６）ステップを有し、該第２の波面は前記収差補正値に対応し、且つ前記第１の波面とは異なり、前記収差補正値に加えて遅延またはパルス形状もしくは遅延とパルス形状の両方に依存し、
   （ｄ）前記ステップ（ｃ）に応じたデータに依存して画像を形成する（４０）ステップを有することを特徴とする、収差方正のための方法。
2. 前記ステップ（ｃ）は、前記収差補正値に加えて前記第１の波面とは異なる遅延プロフィールを有する前記第２の波面の送信（３６）を包含する、請求項１記載の方法。
3. 前記ステップ（ａ）は前記第２の波面と比較して密に焦点合わせされているビームパターンを有する前記第１の波面の送信（３０）を包含し、前記ステップ（ｃ）は前記密に焦点合わせされているビームパターンと比較して弱く焦点合わせされているビームパターンを有する前記第２の波面の送信（３６）を包含する、請求項２記載の方法。
4. 前記ステップ（ａ）は狭いビームパターンを有する前記第１の波面の第１の焦点への送信（３０）を包含し、前記ステップ（ｃ）は広いビームパターンを有する前記第２の波面の第２の焦点への送信（３６）を包含し、前記第１の焦点および前記第２の焦点は同一または異なる深度を有する、請求項２記載の方法。
5. 前記ステップ（ａ）は第１の数の受信線（５２）をカバーする焦点領域において十分な幅でしかない第１のビームパターンを有する前記第１の波面の送信（３０）を包含し、前記ステップ（ｃ）は第２の数の受信線（５２）をカバーする焦点領域において十分な幅の第２のビームパターンを有する前記第２の波面の送信（３６）を包含し、ここで前記第２の数は前記第１の数より大きい、請求項１記載の方法。
6. 前記ステップ（ａ）は１つまたは２つの受信線（５２）をカバーする前記焦点範囲において十分な幅でしかない第１のビームパターンを有する前記第１の波面の送信（３０）を包含し、前記ステップ（ｃ）は８またはそれ以上の受信線（５２）をカバーする焦点領域において十分な幅の第２のビームパターンを有する前記第２の波面の送信（３６）を包含する、請求項５記載の方法。
7. 前記ステップ（ａ）は第１の走査線（５２）をカバーする音響的なエネルギの送信（３０）を包含し、前記ステップ（ｃ）は前記第１の走査線（５２）をカバーする音響的なエネルギの送信（３２）を包含し、前記ステップ（ｂ）は前記ステップ（ｃ）の送信または前記ステップ（ｃ）の送信に対応する情報の受信に関して遅延またはアポダイゼーションもしくは遅延とアポダイゼーションの両方の補正値を求めること（３４）を包含する、請求項１記載の方法。
8. 前記ステップ（ｃ）は平面波としての前記第２の波面の送信（３６）を包含し、前記ステップ（ｄ）は３次元の表現の形成（４０）を包含する、請求項１記載の方法。
9. （ｅ）前記ステップ（ｃ）および前記ステップ（ｄ）を繰り返すステップを有し、
   （ｆ）前記ステップ（ａ）および前記ステップ（ｂ）を、前記ステップ（ｅ）を複数回繰り返す毎に繰り返すステップを有し、
   前記ステップ（ａ）および前記ステップ（ｂ）の所定の回数の繰り返しに対する前記収差補正値を前記ステップ（ｅ）の複数回の繰り返しに使用する、請求項１記載の方法。
10. （ｅ）ユーザ入力に依存する領域を識別するステップを有し、
    （ｆ）前記領域に前記第１の波面を焦点合わせするステップを有する、請求項１記載の方法。
11. （ｅ）プロセッサ（１８）を用いて領域を自動的に識別するステップを有し、
    （ｆ）前記領域に前記第１の波面を焦点合わせするステップを有する、請求項１記載の方法。
12. 超音波撮像における収差補正のためのシステム（１０）において、
    マルチエレメントトランスデューサアレイ（１４）を包含し、
    前記マルチエレメントトランスデューサアレイ（１４）から焦点領域に第１の超音波波面を送信する送信器（１２）を包含し、
    前記第１の超音波波面の送信に対応するデータに依存して収差補正値を求めるプロセッサ（１８）を包含し、
    前記送信器（１２）は前記マルチエレメントトランスデューサアレイ（１４）から第２の超音波波面を前記焦点領域に送信し、該第２の超音波波面は前記収差補正値に対応し、且つ前記第１の超音波波面とは異なり、前記収差補正値に加えて遅延またはパルス形状もしくは遅延とパルス形状の両方に依存し、
    画像プロセッサ（２０）が前記第２の超音波波面に対応するデータに依存して画像を形成することを特徴とする、収差補正のためのシステム。
13. 前記送信器（１２）は前記焦点領域において前記第２の波面と比較して密に焦点合わせされているビームパターンを有する前記第１の波面を送信し、且つ前記焦点領域において密に焦点合わせされているビームと比較して弱く焦点合わせされているビームパターンを有する前記第２の波面を送信する、請求項１２記載のシステム（１０）。
14. 前記送信器（１２）は第１の数の受信線（５２）をカバーする焦点範囲において十分な幅でしかない第１のビームパターンを有する前記第１の波面を送信し、且つ第２の数の受信線（５２）をカバーする前記焦点領域において十分な幅の第２のビームパターンを有する前記第２の波面を送信し、ここで前記第２の数は前記第１の数より大きい、請求項１２記載のシステム（１０）。
15. 前記送信器（１２）は第１の走査線（５２）をカバーする前記第１の超音波波面および第２の超音波波面を送信し、前記プロセッサ（１８）は前記第２の波面の送信または前記第２の波面の送信に対応する情報の受信もしくは送信と受信の両方に関して遅延またはアポダイゼーションもしくは遅延とアポダイゼーションの両方の補正値を求める、請求項１２記載のシステム（１０）。
16. 前記送信器（１２）は平面波としての前記第２の波面を送信し、前記画像プロセッサ（２０）は３次元の表現を形成する、請求項１２記載のシステム（１０）。
17. 超音波撮像における収差補正のための方法において、
    （ａ）焦点深度を有する少なくとも１つの狭いビームを送信する（３０）ステップを有し、
    （ｂ）前記狭いビームの送信に対応する第１の情報を受信する（３２）ステップを有し、
    （ｃ）前記第１の情報に依存して収差補正値を求める（３４）ステップを有し、
    （ｄ）前記焦点深度を越える広いビームを送信する（３６）ステップを有し、
    （ｅ）前記広いビームに対応する複数の受信ビームに沿って第２の情報を受信する（３８）ステップを有し、
    （ｆ）前記第２の情報に対応する画像を形成する（４０）ステップを有し、
    前記ステップ（ｄ）または（ｅ）もしくは（ｄ）と（ｅ）の両方のステップを前記収差補正値に依存して実施することを特徴とする、収差補正のための方法。
18. 前記ステップ（ｂ）は、前記ステップ（ｅ）の複数の受信ビームの数よりも少ない数の受信ビームに沿った情報の受信（３２）を包含する、請求項１７記載の方法。
19. 前記ステップ（ｂ）は単一の受信ビームに沿った情報の受信（３２）を包含し、前記ステップ（ｅ）は少なくとも４つの受信ビームに沿った情報の受信（３８）を包含する、請求項１８記載の方法。
20. 前記ステップ（ｄ）は平面波の送信（３６）を包含し、前記ステップ（ｅ）は前記平面波に対応する少なくとも８つの受信ビームに沿った情報の受信（３８）を包含する、請求項１７記載の方法。
21. 前記ステップ（ａ）は第１の走査線（５２）をカバーする第１の遅延プロフィールに対応する送信（３０）を包含し、前記ステップ（ｄ）は前記第１の走査線（５２）をカバーする第２の遅延プロフィールに対応する送信（３６）を包含し、ここで前記第２の遅延プロフィールは前記第１の遅延プロフィールとは異なる、請求項１７記載の方法。
22. 超音波撮像における収差補正のための方法において、
    （ａ）プロセッサ（１８）を用いて自動的に領域を識別するステップを有し、
    （ｂ）前記領域に第１の波面を焦点合わせする（３０）ステップを有し、
    （ｃ）前記ステップ（ｂ）に応じたデータに依存して収差補正値を求める（３４）ステップを有し、
    （ｄ）前記収差補正値に依存して画像を形成する（４０）ステップを有することを特徴とする、収差補正方法。
23. 前記ステップ（ｄ）は、
    （ｄ１）第２の波面の送信（３６）を包含し、
    （ｄ２）前記ステップ（ｄ１）に応じたデータを受信する（３８）ステップを包含し、
    （ｄ３）前記ステップ（ｄ１）または（ｄ２）もしくはステップ（ｄ１）と（ｄ２）の両方のステップを前記収差補正値に依存して実施する、請求項２２記載の方法。
24. 前記ステップ（ａ）は、
    （ａ１）画像を複数のサブ画像に分割するステップを有し、
    （ａ２）前記サブ画像の各々に関してピークを識別するステップを有し、
    （ａ３）暗い周辺と関連するピークを識別するステップを有する、請求項２２記載の方法。
25. 前記ステップ（ａ）は前記領域を明るい隔離されたターゲット、または垂直方向または半径方向に整列されている薄い構体造もしくはターゲットと構造体の組み合わせとして識別する、請求項２２記載の方法。
26. 前記ステップ（ａ）はパターン認識または画像処理に依存する、請求項２２記載の方法。

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