JP2013545568A - 超音波画像化のための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
−トランスデューサのアレイが中心波長λの入射超音波を観察領域に放出すし、
−次いで、各トランスデューサによって受信され、環境内で散乱体によって入射波から反響した反射超音波を表す未処理の信号Sj(i,t)が記録され、ここで、iは各トランスデューサを示す指標であり、jは各測定段階を示す指標であり、tは時間を示し、
−トランスデューサのアレイは少なくとも1つの方向に沿って延設し、入射波は主にトランスデューサのアレイに対して垂直な伝搬方向へ伝搬する。
数CはたかだかINT(A/(5λ)2)+1に等しく、ここでAは観察領域の面積であり、
この方法はさらに以下の段階を含む。
−指標jの連続する測定段階に対応する未処理の信号Sj(i,t)が比較されて、連続する測定段階からの未処理の信号間の変化を表す差分信号Vj(i,t)を抽出する、差分処理段階、
−各差分信号Vj(i,t)に対応する少なくとも1つの関数y=Pj(x)が決定され、ここで、xが伝搬の方向に対して垂直な位置を示す空間変数であり、yが伝搬時間tに対応する伝搬方向に沿った点の位置を示す座標であり(tが入射波の送信と反射波の検出との間の往復時間である場合にはy=c×t/2)である、調整段階、
−差分ターゲットの位置に対応する関数Pjの頂点Aj(x0,y0)が決定される位置決定段階。
−数Cはたかだか2に等しく、好適には1に等しい;
−調整段階において、関数y=Pj(x)が、点Dj(xi,yi)での偏差を最小化するように前述の関数を調整することによって決定され、ここで、xiが伝搬方向に対して垂直に各トランスデューサiの位置を示す空間変数であり、yiが信号Vj(i,t)の伝搬時間tiの特性に対応する伝搬方向に沿った点の位置を示す座標である(例えば、信号Vj(i,t)の最大値、信号Vj(i,t)の波面またはその他に関するものでありうる);
−前述の関数Pは放物線である;
−差分処理段階は、未処理の差分信号Vbj(i,t)=Sj(i,t)−Sj−1(i,t)が決定される未処理の差分信号を計算する副段階を備える;
−差分処理段階は、未処理の差分信号Vbj(i,t)は少なくともjにおける未処理の信号Sj(i,t)のハイパスフィルタリングによって決定される未処理の差分信号を計算する副段階を備える;
−差分処理段階は、差分信号Vj(i,t)が各未処理の差分信号Vbj(i,t)の一時的な境界を計算することによって決定される境界を決定する副段階をさらに備える;
−差分処理段階において、未処理の差分信号は境界を決定する副段階の前にtにおける一時的なローパスフィルタリングを受ける;
−境界を決定する副段階は、一時的な境界Vej(i,t)の計算及びそれに続くiにおける一時的な境界Vej(i,t)のローパスフィルタリングを備え、差分信号Vj(i,t)を得る;
−観察領域は、前述の散乱体を構成する微小な泡を備え、1つの測定段階から他の測定段階への間に観察領域から消滅した微小な泡が検出され、これらの消滅した微小な泡は前述の差分ターゲットを構成する;
−放出される入射波は、各測定段階における最大値Cの微小な泡を破壊するのに適した強度を有する;
−各測定段階において放出される入射波は微小な泡を破壊しないのに適した強度を有し、本方法はさらに、測定段階と交互に破壊段階を備え、各破壊段階において最大値Cの微小な泡を破壊するのに適した強度を有する破壊的な超音波がこの破壊段階において放出される;
−連続する差分ターゲットの位置Aj(x0,y0)が観察領域の画像(超音波、放射線、MRIなどから選択された画像化方法によって得られる)上にプロットされる;
−このような観察領域の画像は、トランスデューサのアレイを用いて超音波検査法によって得られる。
制御処理装置は、複数の連続する測定段階において、次の段階、
−各測定段階においてトランスデューサのアレイに観察領域に入射超音波を放出させる段階、
−次いで、各トランスデューサによって受信され環境の散乱体によって入射波から反響した反射超音波を表す未処理信号Sj(i,t)を記録する段階であって、iが各センサを示す指標であり、jが各測定段階を示す指標であり、tが時間を示す、未処理信号を記録する段階、
トランスデューサのアレイが、たかだか2つの方向に延設し、入射波がトランスデューサのアレイに対して垂直に伝搬する方向に主に伝搬する段階であって、
制御処理装置は、最大値Cの差分ターゲットを生成するように適合され、1つの測定段階からもう1つの測定段階の間に変化し、各差分ターゲットはある測定段階において観察領域に存在しすぐ次の測定段階では存在しない散乱体であることを特徴とし、
制御処理装置はさらに以下の段階、
−指標jの連続する測定段階に対応する未処理の信号Sj(i,t)が比較されて連続する測定段階からの未処理の信号間の変化を表す差分信号Vj(i,t)を抽出する差分処理段階、
−各差分信号Vj(i,t)に対応する少なくとも1つの関数y=Pj(x)が決定され、ここで、xが伝搬方向に対して垂直な位置を示す空間変数であり、yが伝搬時間tに対応する伝搬方向に沿った点の位置を示す座標である、調整段階、
−差分ターゲットの位置に対応する、関数Pjの頂点Aj(X0,y0)が決定される位置決定段階、を実行するようにさらに適合されることを特徴とする。
(a)制御処理装置4が未処理の信号を記録する複数の測定段階、
(a’)微小な泡の破壊段階によって分離することが可能なこれらの測定段階、
(b)未処理の信号を差分処理して微小な泡の破壊の間に構成される差分ターゲットを表す差分信号を得る少なくとも1つの段階、
(c)放物線曲線が各差分信号にフィットされる少なくとも1つの調整段階、及び
(d)差分ターゲットの位置に対応する各放物線曲線の頂点が決定される少なくとも1つの位置決定段階。
本方法は、ほぼ毎ミリ秒またはそれ以下で繰り返されるN個、例えば約400個の測定段階である、複数の連続する測定段階を備える。
微小な泡を破壊するために、制御処理ユニット4はトランスデューサのアレイ3に最大数Cの微小な泡を破壊するのにちょうど十分な強度の超音波(例えば平面波または可能であれば集束波)を送信させる。この強度は、初期調整段階において経験的に決定される(この場合各超音波の送出において破壊される微小な泡の量は超音波検査法によって決定される)か、または動作条件に従って前もって(経験的にまたは計算によって)決定されることができる。
未処理の信号Sj(i,t)を記録した後、次の段階は差分処理段階であり、全ての未処理の信号を記録した後に開始してもよく、または単純に第1の未処理の信号を記録した後に開始してもよく、これは次いで部分的に他の未処理の信号が記録されている間に行う。
この副段階において、制御処理装置4は、未処理の差分信号Vbj(i,t)を計算する。
−1つは、差Vbj(i,t)=Sj(i,t)−Sj−1(i,t)をj=2からNまで計算することによる。
−もう1つは、未処理の信号Sj(i,t)をハイパスフィルタリングすることによるものであり、フィルタリングはjについて異なる測定段階jにおいて得られた未処理の信号間の急速な変化のみをとどめるように行われる。
制御処理装置4は、可能ならば次いでtについて未処理の差分信号Vbj(i,t)の一時的なローパスフィルタリングの副段階を実施するものであってもよい。
制御処理装置4は、次いで境界決定の副段階を実施してもよく、この段階においては、差分信号Vj(i,t)が以下によって決定される。
−副段階(b2)からのフィルターされた未処理の差分信号Vbj(i,t)の一時的な境界Vej(i,t)を計算する。
−次いで、iについて一時的な境界Vej(i,t)のローパスフィルタリングを実施し、差分信号Vj(i,t)を得る。
制御処理装置4は次いで調整段階を実施し、この段階において各差分信号Vj(i,t)に対応する少なくとも1つの関数y=Pj(x)が決定される。
−yiは、伝搬時間tiに対応する伝搬の方向に沿った点の位置を示す座標であり、それに関してVj(i,t)はその最大値となる(yi=c×ti/2であり、cは超音波の速度である)。
最後に、制御処理装置4は、各測定段階j>1の差分ターゲットに関して位置決定段階を実施する。または簡潔には、測定段階j−1とjとの間に消滅した微小な泡の位置を決定する。この目的を達成するために、制御処理装置4は、上述の関数Pjの頂点Aj(x0,y0)を決定し、この頂点は差分ターゲットの位置に対応し、用いられる超音波の波長よりも明確に小さい解像度、例えばλ/50からλ/200のオーダーで決定される。
2 環境
3 アレイ
4 制御処理装置
5 スクリーン
6 毛細血管
7 散乱体
8 観察領域
Claims (14)
- 散乱体(7)を含む画像化される環境(2)における観察領域(8)を画像化する超音波画像化方法であって、前記方法が、複数の連続した測定段階を備え、各測定段階において、
−トランスデューサ(T1−Tn)のアレイ(3)が、中心波長λの入射超音波を前記観察領域(8)に放出し、
−次いで、前記トランスデューサ(T1−Tn)のそれぞれによって受信され前記環境内の前記散乱体(7)によって入射波から反響された反射超音波を表す未処理の信号Sj(i,t)が記録され、ここで、iが各トランスデューサを示す指標であり、jが各測定段階を示す指標であり、tが時間を示し、
トランスデューサの前記アレイ(3)が、少なくとも1つの方向に沿って延設し、入射波が、トランスデューサの前記アレイに対して垂直な伝搬方向に主に伝搬し、
最大数Cの差分ターゲットが生成され、1つの測定段階から別の測定段階の間で変化し、前記各差分ターゲットが、1つの測定段階の間前記観察領域内に存在し、すぐ次の測定段階の間には存在しない散乱体(7)であることを特徴とし、
前記数Cが、たかだかINT(A/(5λ)2)+1に等しく、ここで、Aが前記観察領域の面積であり、
前記方法が、さらに以下の
−指標jの連続する測定段階に対応する未処理の信号Sj(i,t)が比較されて前記連続する測定段階から得られた未処理の信号間の変化を表す差分信号Vj(i,t)を抽出する、差分処理段階、
−各差分信号Vj(i,t)に対応する少なくとも1つの関数y=Pj(x)が決定され、ここで、xが前記伝搬の方向に対して垂直な位置を示す空間変数であり、yが伝搬時間tに対応する前記伝搬の方向に沿った点の位置を示す座標である、調整段階、
−前記差分ターゲットの位置に対応する前記関数Pjの頂点Aj(x0,y0)が決定される、位置決定段階、
を備えることを特徴とする、超音波画像化方法。 - 前記数Cが、たかだか2に等しく、好適には1に等しい、請求項1に記載の方法。
- 前記調整段階において、前記関数y=Pj(x)が前記関数を、点Dj(xi,yi)について偏差を最小化するように調整することによって決定され、ここで、xiが前記伝搬の方向に対して垂直なそれぞれのトランスデューサiの位置を示す空間変数であり、yiが前記信号Vj(i,t)の伝搬時間tiの特性に対応する前記伝搬の方向に沿った点の位置を示す座標である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記関数Pが放物線である、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記差分処理段階が、未処理の差分信号Vbj(i,t)=Sj(i,t)−Sj−1(i,t)が決定される未処理の差分信号を計算する副段階を備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記差分処理段階が、未処理の差分信号Vbj(i,t)が、少なくともjにおける未処理の信号Sj(i,t)のハイパスフィルタリングによって決定される、未処理の差分信号を計算する副段階を備える、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記差分処理段階が、前記差分信号Vj(i,t)が各未処理の差分信号Vbj(i,t)の一時的な境界を計算することによって決定される、境界を決定する副段階をさらに備える、請求項5または6に記載の方法。
- 境界を決定する前記副段階が、一時的な境界Vej(i,t)を計算し、次いでiについて一時的な前記境界Vej(i,t)のローパスフィルタリングを行い、前記差分信号Vj(i,t)を得る、請求項7に記載の方法。
- 前記観察領域(8)が、微小な泡(7)を備え、1つの測定段階から他の測定段階への間に前記観察領域から消滅した前記微小な泡が検出され、消滅した前記微小な泡が、前記差分ターゲットを構成する、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記入射波が、各測定段階における最大数Cの前記微小な泡(7)を破壊するのに適した強度を有する、請求項9に記載の方法。
- 各測定段階において放出される前記入射波が、前記微小な泡(7)を破壊しないように適した強度を有し、前記方法がさらに、前記測定段階と交互に破壊段階を備え、最大数Cの前記微小な泡(7)を破壊するのに適した強度を有する破壊的な超音波が各破壊段階において放出される、請求項9に記載の方法。
- 前記連続する差分ターゲットの位置Aj(x0,y0)が、前記観察領域(8)の画像上にプロットされる、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記観察領域(8)の前記画像が、トランスデューサの前記アレイ(3)を用いた超音波検査法により得られる、請求項12に記載の方法。
- 請求項1から13のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置であって、前記装置が、散乱体(7)を含む画像化される環境(2)における観察領域(8)を画像化するために適合された制御処理装置(4)によって制御されたトランスデューサ(T1からTn)のアレイ(3)を備え、
前記制御処理装置(4)が、複数の連続する測定段階において、
−トランスデューサの前記アレイ(3)に、各測定段階において前記観察領域(8)内に入射超音波を放出させ、
−次いで前記各トランスデューサ(T1−Tn)によって受信され前記環境の前記散乱体(7)によって入射波から反響された反射超音波を表す未処理の信号Sj(i,t)を記録するように適合され、ここでiが各センサを示す指標であり、jが各測定段階を示す指標であり、tが時間を示し、
トランスデューサの前記アレイ(3)が、少なくとも1つの方向に沿って延設し、前記入射波が、トランスデューサの前記アレイに対して垂直な伝搬の方向に主に伝搬し、
前記制御処理装置(4)が、最大数Cの差分ターゲットを生成するように適合され、1つの測定段階から別の測定段階への間に変化し、各差分ターゲットが、ある測定段階の間前記観察領域内に存在しすぐ次の測定段階において存在しない散乱体(7)であることを特徴とし、
前記数CがたかだかIN(A/(5λ)2)+1に等しく、ここで、Aが前記観察領域の面積であり、
前記制御処理装置(4)が、次の各段階、
−指標jの連続する測定段階に対応する未処理の信号Sj(i,t)が比較されて連続する測定段階から得られた未処理の信号間の変化を表す差分信号Vj(i,t)を抽出する差分処理段階、
−各差分信号Vj(i,t)に対応する少なくとも1つの関数y=Pj(x)が決定され、ここで、xが前記伝搬の方向に対して垂直な位置を示す空間変数であり、yが、伝搬時間tに対応する伝搬方向に沿った点の位置を示す座標である、調整段階、
−前記差分ターゲットの位置に対応する前記関数Pjの頂点Aj(x0,y0)が決定される位置決定段階、をさらに実行するようにさらに適合されたことを特徴とする、装置。
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- 2013-06-13 IL IL226916A patent/IL226916A/en active IP Right Grant
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