JP2009532089A - 超音波受信ビームフォーマ用の遅延コントローラ - Google Patents
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Abstract
Description
また、Anを次のような式(9)で繰り返し更新できることに注意されたい。
ここで、Rはコンベックスアレイの半径であり、φは、ビーム軸に対する素子の中心の角度位置である。
Claims (28)
- 素子のアレイと、2つの隣り合った素子間にあるビーム原点とを有し、各素子が受け取ったエネルギーをエコー信号に変換する超音波振動子を含む超音波画像診断システムにおいて、タイミング関数を計算する方法であって、
第1の左側素子と第1の右側素子に関して、整数値深度(n)における前記ビーム原点から超音波ビームのビーム軸上のポイントまでの距離(dn)を計算するステップと、
前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の中心から前記ビーム軸上の前記ポイントまでの距離(d’n)を推定するステップと、
前記距離(d’n)を前記整数値深度(n)に加算して到達時間を生成するステップと、
前記整数値深度(n)から前記距離(d’n)を減算して遅延を生成するステップと、
前記到達時間に定数(C2)を加算するステップと、
前記遅延に定数(C1)を加算するステップと、
を含む方法。 - 前記計算ステップは、次の式に従って前記距離の実際の値(dn)の二乗を前記距離の推定値(d’n)の二乗と比較するステップを含み、
d2 n+1−d’2 n+1=(d2 n−d’2 n)+(2(n−d’n)+K)+sd’n/4−S2
ここで、(n)は、前記ビーム原点から前記ビーム軸に沿ったポイントまでの前記深度であり、K=1−2xsinθであり、θは、前記アレイの縦軸に対する前記ビーム軸のステアリング角であり、Sは、前記深度(n)に対する前記距離の勾配であり、sは、式に示し前記深度(n)で推定された差の符号ビットである、請求項1に記載の方法。 - 前記比較ステップは、
前記距離の実際の値が、前記距離の推定値以上かどうかを判定するステップと、
前記実際の値が前記推定値以上であることを決定するステップと、
前記sを値ゼロに設定するステップと、
前記勾配Sを値1に設定するステップと、
を含む請求項2に記載の方法。 - 前記比較ステップは、
前記距離の実際の値が、前記距離の推定値以上であるかどうかを判定するステップと、
前記実際の値が前記推定値未満であることを決定するステップと、
前記sを値1に設定するステップと、
前記勾配Sを値7/8に設定するステップと、
を含む請求項2に記載の方法。 - 前記計算ステップは、次の式により前記距離の実際の値(dn)の二乗を前記距離の推定値(d’n)の二乗と比較し、
d2 n+1−d’2 n+1=(d2 n−d’2 n)+(2(n−d’n)+K)+sd’n/2i-1−S2
ここで、(n)は、前記ビーム原点から前記ビーム軸に沿ったポイントまで前記深度であり、K=1−2xsinθであり、θは、前記アレイの縦軸に対する前記ビーム軸のステアリング角であり、Sは式1−1/2iによる値を有する勾配であり、sは値1である、 請求項1に記載の方法。 - 前記比較ステップは、
前記距離の実際の値が、前記距離の推定値以上であるかどうかを判定するステップと、
前記実際の値が前記推定値未満であることを決定するステップと、
前記sを前記値1に設定し、前記勾配Sを前記式1−1/2iによる前記値に設定するステップと、
を含む請求項5に記載の方法。 - 前記振動子は、曲線から成るアレイであり、計算ステップは、更に、次の式に従って前記距離の実際の値(dn)の二乗を前記距離の推定値(d’n)の二乗と比較し、
d2 n+1−d’2 n+1=(d2 n−d’2 n)+(2(n−d’n)+K)+sd’n/4−S2
ここで、(n)は、前記ビーム原点から前記ビーム軸に沿ったポイントまで前記深度であり、Sは前記勾配であり、sは符号ビットであり、K=1+2R(1−cosφ)であり、Rはコンベックスアレイの半径であり、φは前記ビーム軸に対する前記素子の前記中心の角度位置であり、ステアリング角θ=0である、
請求項1または請求項2に記載の方法。 - 複数の素子のアレイを含み、2つの隣り合った素子間にあるビーム原点とを有し、それぞれの前記素子が、受け取ったエネルギーをエコー信号に変換する超音波振動子と、
ビームフォーマであって、
初期化パラメータを計算する初期化コントローラ回路を含む初期化コントローラと、
請求項1から7の方法によりタイミング関数を計算するための遅延回路と遅延コントローラを含む少なくとも1つのチャネルと、
位相合わせされた信号を加算してビーム成形信号を形成する加算器とを含むビームフォーマと、
を有する超音波システム。 - 前記遅延コントローラは、サンプリングクロック速度における距離(dn)を推定する遅延コントローラ回路を含み、前記遅延コントローラ回路は、
少なくとも1つの初期設定値を受け取りそれを少なくとも1つの第1の加算器に渡すための第1のゲートと少なくとも1つの第1のマルチプレクサと、
前記少なくとも1つの初期設定値を受け取りそれを第2の加算器に渡すための少なくとも1つの第1のレジスタと、
第2のゲートを介して前記少なくとも1つの初期設定値を受け取りそれを加算器/減算器に渡す少なくとも1つの第2のレジスタと、
二乗した勾配値を前記加算器/減算器に渡すための少なくとも1つの第2のマルチプレクサと、
前記第2の加算器と前記加算器/減算器から前記少なくとも1つの初期設定値を受け取るための少なくとも1つの第3の加算器と、
前記少なくとも1つの初期設定値を受け取るための少なくとも1つの第3のレジスタとを含む、請求項8に記載の超音波システム。 - 前記少なくとも1つの第1のマルチプレクサは、初期設定値Anfを渡すマルチプレクサと、推定深度d’nを渡すマルチプレクサと、勾配Sの初期設定値を渡すマルチプレクサとを含む、請求項9に記載の超音波システム。
- 前記少なくとも1つの第1のレジスタは、初期設定値Anを渡すレジスタと、初期設定値d’nを渡すレジスタとを含む、請求項9に記載の超音波システム。
- 前記遅延計算回路は、以前の深度に関して計算された以前の遅延を少なくとも1つの更新値によって更新する手段を含む、請求項9に記載の超音波システム。
- 前記遅延は、アレイ中心素子からのエコー信号の基準遅延に対する推定遅延である、請求項8に記載の超音波システム。
- 前記超音波振動子は、フェイズドアレイ、リニアアレイ、二次元アレイおよび曲線アレイから成るグループから選択されたアレイを含む、請求項8に記載の超音波システム。
- 複数の素子のアレイと、2つの隣り合った素子間にあるビーム原点とを有し、各素子が受け取ったエネルギーをエコー信号に変換する超音波振動子を有する超音波画像診断システムにおいて、縮小されたパラメータテーブルから初期化パラメータを計算する方法であって、
前記ビーム原点の左側にある第1の左側素子と前記ビーム原点の右側にある第1の右側素子の少なくとも1つの初期化パラメータに関する少なくとも1つの増分値を設定するステップと、
前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の前記少なくとも1つの増分をメモリストレージ装置に記憶するステップと、
前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の少なくとも1つのビームステアリング角に関して前記少なくとも1つの初期化パラメータを計算するステップと、
前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の前記少なくとも1つの初期化パラメータを前記メモリストレージ装置に記憶するステップと、
前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の記憶された前記少なくとも1つの初期化パラメータに基づいて、前記第1の左側素子の左側にある少なくとも1つの次の左側素子と、前記第1の右側素子の右側にある少なくとも1つの次の右側素子に関して前記少なくとも1つのビームステアリング角の少なくとも1つの追加の初期化パラメータを計算するステップとを含む方法。 - 前記少なくとも1つの初期化パラメータは、初期深度(nfi)、素子の中心から前記初期深度におけるポイントまでの初期距離(dnfi)、および式Anfi=2(nfi−dnfi)+Kiに従って計算された初期量とを含み、ここで、Ki=1−2xisinθであり、θはビームステアリング角であり、xiは、前記素子の中心から前記ビーム原点までの距離である、請求項15に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの増分は、前記第1の左側素子の初期距離増分(ΔdnfL)、前記第1の右側素子の初期距離増分(ΔdnfR)、前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の両方の初期深度増分(Δnf)、および前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の両方のK増分(ΔK)を含み、前記第1の左側素子の前記初期深度(nf0L)と前記第1の右側素子の前記初期深度(nf0R)は、前記第1の左側素子または前記第1の右側素子の中心から前記ビーム原点まではかった距離(x)に比例する、請求項15に記載の方法。
- 記憶するステップは、更に、
前記第1の左側素子の初期距離増分(ΔdnfL)を記憶するステップと、
前記第1の右側素子の初期距離増分(ΔdnfR)を記憶するステップと、
前記第1の左の素子と前記第1の右側素子の両方の初期深度増分(Δnf)を記憶するステップと、
前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の両方のK増分(ΔK)を記憶するステップとを含む請求項15に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの初期化パラメータを計算するステップは、更に、
式nf0L=Δnf/2に従って前記第1の左側素子の初期深度(nf0L)を計算するステップと、
式dnf0L=ΔdnfL/2に従って前記第1の左側素子の初期距離(dnf0L)を計算するステップと、
式K0L=1−ΔK/2に従って前記第1の左側素子の量K0Lを計算するステップと、
式nf0R=Δnf/2に従って前記第1の右側素子の初期深度(nf0R)を計算するステップと、
式dnf0R=ΔdnfR/2に従って前記第1の右側素子の初期距離(dnf0R)を計算するステップと、
式K0R=1+ΔK/2に従って前記第1の右側素子の量K0Rを計算するステップとを含み、
前記第1の左側素子の前記初期深度(nf0L)と前記第1の右側素子の前記初期深度(nfOR)は、前記第1の左側素子または前記第1の右側素子の中心から前記ビーム原点まではかった距離(x)に比例し、
前記第1の左側素子の中心から前記ビーム原点まではかった距離(x)は、前記第1の右側素子の中心から前記ビーム原点まではかった前記距離(x)と等しい、請求項18に記載の方法。 - 前記記憶するステップは、更に、
前記第1の左側素子の初期深度(nf0L)、初期距離(dnf0L)、量K0L、初期距離増分(ΔdnfL)を記憶するステップと、
初期深度(nf0R)、初期距離(dnf0R)、量K0R、初期距離増分(ΔdnfR)を記憶するステップと、
前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の両方の初期深度増分(Δnf)を記憶するステップと、
前記第1の左側素子と前記第1の右側素子の両方のK増分(ΔK)を記憶するステップとを含み、
前記第1の左側素子の前記初期深度(nf0L)と前記第1の右側素子の前記初期深度(nf0R)は、前記第1の左側素子または前記第1の右側素子の中心から前記ビーム原点までのはかった距離(x)に比例する、請求項15に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの追加の初期化パラメータを計算するステップが、
式nfi=nf0L+ixΔnfに従って前記少なくとも1つの次の左側素子の次の初期深度(nf0L)を計算するステップと、
式dnfi=dnf0L+i+ΔdnfLに従って前記少なくとも1つの次の左側素子の次の初期距離(dnf0L)を計算するステップと、
式Ki=K0L+i×ΔKに従って前記少なくとも1つの次の左側素子の次の量K0Lを計算するステップと、
式nfi=nf0R+i×Δnfに従って前記少なくとも1つの次の右側素子の次の初期深度(nf0R)を計算するステップと、
式dnfi=dnf0R+ixΔdnfRに従って前記少なくとも1つの次の右側素子の次の初期距離(dnf0R)を計算するステップと、
式Ki=K0R+i×ΔKに従って前記少なくとも1つの次の右側素子の次の量K0Rを計算するステップとを含み、
前記少なくとも1つの次の左側素子の前記次の初期深度(nf0L)と前記少なくとも1つの次の右側素子の前記次の初期深度(nf0R)は、前記第1の左側素子または前記第1の右側素子の中心から前記ビーム原点まではかった距離(x)に比例する、請求項15に記載の方法。 - 前記少なくとも1つの追加の初期化パラメータを計算するステップが、更に、
式nfi=nf(i-1)L+Δnfに従って前記少なくとも1つの次の左側素子の次の初期深度(nf0L)を計算するステップと、
式dnfi=dnf(i-1)L+ΔdnfLに従って前記少なくとも1つの次の左側素子の次の初期距離(dnf0L)を計算するステップと、
式Ki=K(i-1)L−ΔKに従って前記少なくとも1つの次の左側素子の次の量K0Lを計算するステップと、
式nfi=nf(i-1)R+Δnfに従って前記少なくとも1つの次の右側素子の次の初期深度(nf0R)を計算するステップと、
式dnfi=dnf(i-1)R+ΔdnfRに従って前記少なくとも1つの次の右側素子の次の初期距離(dnf0R)を計算するステップと、
式Ki=K(i-1)R+ΔKに従って前記少なくとも1つの次の右側素子の次の量K0Rを計算するステップとを含み、
前記少なくとも1つの次の左側素子の前記次の初期深度(nf0L)と前記少なくとも1つの次の右側素子の前記次の初期深度(nf0R)は、前記第1の左側素子または前記第1の右側素子の中心から前記ビーム原点まではかった距離(x)に比例する請求項15に記載の方法。 - 前記少なくとも1つのビームステアリング角は、対称的な少なくとも1対のビームを含む請求項15に記載の方法。
- 素子のアレイと、2つの隣り合った素子間にあるビーム原点とを有し、それぞれの前記素子が、受け取ったエネルギーをエコー信号に変換する超音波振動子と、
ビームフォーマであって、
請求項15から23の方法に従って初期化パラメータを計算する初期化コントローラ回路を含む初期化コントローラと、
遅延回路と遅延コントローラを含む少なくとも1つのチャネルと、
位相合わせされた信号を加算してビーム形成信号を形成する加算器とを含むビームフォーマとを含む超音波システム。 - 前記初期化コントローラ回路は、
前記アレイの少なくとも1つの素子からの複数の増分を有するメモリストレージ装置と、
前記メモリストレージ装置から前記複数の増分を受け取り前記増分のそれぞれをダウンシフトし分割して複数のシフトレジスタ出力を生成する少なくとも1つのシフトレジスタと、
前記シフトレジスタ出力を受け取り複数の初期パラメータ値を計算する少なくとも1つのアキュムレータレジスタと、
前記複数の初期パラメータ値を受け取り繰り返し計算を実行して、前記少なくとも1つの素子の少なくとも1つの初期化パラメータを生成するする少なくとも1つの減算器と少なくとも1つの加算器とを有する、請求項24に記載の超音波システム。 - 前記増分のそれぞれをダウンシフトする前記少なくとも1つのシフトレジスタが、1だけダウンシフトしそれぞれの前記増分ダウンシフトを2で割る、請求項25に記載の装置。
- 前記増分は、Δnf、Δdnf、およびΔKを含む、請求項25に記載の装置。
- 繰り返し計算を実行するための前記少なくとも1つの減算器と前記少なくとも1つの加算器は、算術シフトを使用する、請求項25に記載の装置。
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