JP2017510387A - 超音波システムからトリガ信号を得る装置 - Google Patents

Abstract

前記アダプタ装置は、超音波プローブとインタフェースするよう構成される第１のコネクタ１０６と、超音波コンソールとインタフェースするよう構成される第２のコネクタ１０８と、を有する。ラインアレイ１２０は、第１のコネクタを第２のコネクタに接続する。１又は複数のパルス生成器１１０、１１２が、ラインアレイの１又は複数のライン上の信号に応じてトリガ信号を出力するように構成される。外部出力１１４、１１６が、トリガ信号を出力するように構成される。

Description

本願は、２０１４年４月１１日出願の米国特許仮出願シリアル番号第61/978,201号の優先権を主張し、その内容は全体が参照によって本願明細書に盛り込まれるものとする。

本開示は、医療器具に関し、特にトリガ信号又はタイミング信号が他のデバイス又は機器による使用のために出力されることを可能にするように超音波システムに接続する装置に関する。

超音波検知技術において、フレームトリガ信号及びライントリガ信号の形の正確なタイミング情報が、超音波画像空間内の追跡されるツールのロケーションを決定するために必要とされる。

多くの超音波スキャナ（例えばポータブル超音波システム）において、フレームトリガ信号及びライントリガ信号は、超音波システムの外部では利用可能でない。超音波画像内の追跡されるツールの軸方向及び横方向（及び３次元（３Ｄ）が利用可能な場合、エレベーション方向）の位置を評価するための測定を行うために、超音波イメージングプローブからの正確なタイミング情報が、フレームトリガ信号及びライントリガ信号の形で必要とされる。

超音波追跡技術は、イメージングプローブのビームがＦＯＶをスイープするに従って受動超音波センサ（例えばＰＺＴ、ＰＶＤＦ、コポリマ又は他の圧電材料）によって受信される信号を解析することによって、通常のＢモード診断画像の視野（ＦＯＶ）内における受動超音波センサの位置を評価する。タイムオブフライト測定が、イメージングアレイからＰＺＴセンサまでの軸方向／半径方向の距離を提供し、電圧測定及びビーム発射シーケンスについての知識が、センサの横方向／角度方向の位置を提供する。３Ｄトランスデューサ（すなわち２Ｄマトリクスアレイ）と共に使用される場合、センサのエレベーション方向の位置が更に、同様のやり方で取得されることができる。従って、センサがイメージングトランスデューサのＦＯＶ内に存在する場合には、センサの３Ｄ位置が、リアルタイムに評価されることができる。イメージングプローブのビームが視野をスイープするに従って、センサは、受動的に、それに当たる超音波をリスンする。これらの信号の解析は、超音波画像の基準系においてツール上のセンサの位置を与える。位置は、向上されたツールの視覚化のために超音波画像にオーバレイされることができ、位置及びそれらのヒストリが、追跡、セグメント化及び他のアプリケーションのために記録されることができる。

本原理によれば、アダプタ装置、超音波プローブとインタフェースするように構成される第１のコネクタと、超音波コンソールとインタフェースするように構成される第２のコネクタと、を有する。ラインアレイが、第１のコネクタを第２のコネクタに接続する。１又は複数のパルス生成器が、ラインアレイの１又は複数のライン上の信号に応じてトリガ信号を出力するように構成される。外部出力が、トリガ信号を出力するように構成される。

別のアダプタ装置は、超音波プローブとインタフェースするように構成される第１のコネクタと、超音波コンソールとインタフェースするように構成される第２のコネクタと、を有する。ラインアレイが、基板に形成され、第１のコネクタを第２のコネクタに接続する。フレームパルス生成器は、新しいフレームを示すことが指示されるラインアレイの或るライン上の信号に応じてフレームトリガ信号を出力するように構成される。ラインパルス生成器は、ラインアレイ上のライン信号に応じてライントリガ信号を出力するように構成される。外部出力が、フレームトリガ信号及びライントリガ信号を出力するように構成される。

本開示のこれら及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に関連して理解されることができるその例示の実施形態の以下の詳細な説明から明らかになる。

本開示は、添付の図面を参照して好適な実施形態の以下の記述を詳細に示す。

一実施形態により、プローブ内に予備的なビームフォーミングを含むとともに、アダプタ装置を有する超音波システムを示すブロック図。 一実施形態により、コネクタを有するアダプタ装置を示す概略ブロック図。 別の実施形態により、標準ポート接続（例えばＵＳＢ）を有するアダプタ装置を示す概略ブロック図。 別の実施形態により、プローブ内に予備的なビームフォーミングを含まず、アダプタ装置を有する超音波システムを示すブロック図。 別の実施形態により、トリガ信号タイミングを決定するために、遅延を入力信号と突き合わせする遅延プログラムを有するアダプタ装置を示す概略ブロック図。 別の実施形態により、プロセッサ、電源、及び論理回路を有するアダプタ装置を示す概略ブロック図。

本発明の例示的な実施形態により、超音波（ＵＳ）プローブと超音波コンソール又はワークステーションとの間をインタフェースすることができる中間アダプタ装置又は機器が提供される。アダプタは、超音波プローブの超音波コンソールへの接続を維持したまま、フレームトリガ信号及びライントリガ信号を出力として提供する。本原理は、これらのトリガ信号にアクセスし出力するための簡単で費用効果のよいアダプタ装置を提供することによって、マーケットの多種多様な超音波システム全般にわたって超音波検知技術を実現可能にする。アダプタ装置は、必要とされるトリガ信号への予め設計された外部アクセスを提供しないすべてのタイプの超音波システムにおいて超音波検知技術の容易な実現を提供する。

一実施形態において、アダプタ装置は、複数のポートを有する。特に有用な一実施形態において、４つのポートが提供される。１つのポートは、超音波プローブ（例えばすべてのチャネル）に接続する。これらのチャネルは、第２のポートを通じて、直接的に超音波コンソールに利用可能にされる。更に超音波コンソールから超音波プローブへの信号フローが維持されることに留意されたい。こうして、機能的に、超音波プローブが超音波システムに接続する態様は不変である。これは、アダプタ装置を、すべての装置への適用に適したものにする。更に、フレームトリガ信号及びライントリガ信号が、個別のチャネルから評価され、外部からアクセス可能なポートを介して出力として利用可能にされる。

アダプタ装置に関する複数の実施形態が、記述され、例えば（プローブ又はコンソールで）ビームフォーミングが行われる場合の機器特徴、又はインタフェースのタイプに依存する。別の実施形態において、アダプタ装置は、ワイヤレス超音波システムと共に動作する。

本発明は、医療器具に関して記述されているが、本発明の教示は、はるかに広いものであり、トリガ信号が他の機器又は信号処理のために用いられる必要がある任意の多重チャネルシステムに適用できることが理解されるべきである。ある実施形態において、本原理は、複雑な生物学的又は機械的なシステムを追跡し又は解析する際に用いられる。特に、本原理は、生物学的システムの内部追跡プロシージャ、及び肺、消化管、排出器官、血管などの身体のすべての領域におけるプロシージャに適用できる。図に示される複数の構成要素は、ハードウェア及び／又はソフトウェアのさまざまな組み合わせにおいて実現されることができ、単一の構成要素又は複数の構成要素に組み合わせられることができる機能を提供することができる。

図に示されるさまざまな構成要素の機能は、専用のハードウェア、及び適当なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用により提供されることができる。プロセッサによって提供される場合、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、又は複数の個別のプロセッサ（それらのいくつかは共用されることができる）によって、提供されることができる。更に、「プロセッサ」又は「コントローラ」という語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアのみに言及するものとして解釈されるべきでなく、非限定的であるが、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）ハードウェア、ソフトウェアを記憶するためのリードオンリメモリ（「ＲＯＭ」）、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）、不揮発性記憶装置、その他を暗示的に含むことができる。

更に、ここに本発明の原理、見地及び実施形態並びにそれらの特定の例を挙げているすべての記述は、それらの構造的及び機能的な等価物を含むことが意図される。更に、このような等価物は、現在知られている等価物及び将来開発される等価物（すなわち構造に関係なく、同じ機能を実施する開発される任意の構成要素）の両方を含むことが意図される。従って、例えば、当業者には、ここに示されるブロック図は、本発明の原理を具体化する例示のシステムコンポーネント及び／又は回路の概念図を表すことが理解される。同様に、任意のフローチャート、フロー図等が、コンピュータ又はプロセッサが明示的に示されるか否かによらず、コンピュータ可読記憶媒体において実質的に表現されコンピュータ又はプロセッサによって実行されることができるさまざまなプロセスを表現することが理解される。

更に、本発明の実施形態は、コンピュータ又は任意の命令実行システムによって又はそれに関連して使用されるプログラムコードを提供する、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形をとることができる。この記述のために、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、機器又は装置によって又はそれに関連して使用されるプログラムを含み、記憶し、伝達し、伝播し、又は伝搬することができる任意の装置である。媒体は、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、又は半導体システム（又は機器又は装置）、あるいは伝播媒体でありうる。コンピュータ可読媒体の例は、半導体又は固体メモリ、磁気テープ、取り外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、剛体磁気ディスク及び光学ディスクを含む。光学ディスクの現在の例は、リードオンリメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）のようなコンパクトディスク、リード／ライト（ＣＤ−Ｒ／Ｗ）のようなコンパクトディスク、ブルーレイ及びＤＶＤを含む。

明細書における本原理の「一実施形態」又は「一実施例」についての言及及びそれらの他の変更例は、実施形態に関連して記述される特定の特徴、構造、特性、及びその他が、本原理の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。明細書の全体にわたってさまざまな場所に記載される「一実施形態において」又は「或る実施形態において」という語の表現は、全てが必ずしも同じ実施形態に関連しているというわけではない。

例えば「Ａ／Ｂ」、「Ａ及び／又はＢ」及び「Ａ及びＢの少なくとも１つ」の場合の「／」、「及び／又は」、「少なくとも１つ」の使用は、第１のリストされたオプション（Ａ）のみの選択、又は第２のリストされたオプション（Ｂ）のみの選択、又は両方のオプション（Ａ及びＢ）の選択を含むことが意図されることが理解されることができる。他の例として、「Ａ、Ｂ及び／又はＣ」及び「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」の場合、このような言い回しは、第１のリストされたオプション（Ａ）のみの選択、第２にリストされたオプション（Ｂ）のみの選択、第３のリストされたオプション（Ｃ）のみの選択、第１及び第２のリストされたオプション（Ａ及びＢ）のみの選択、第１及び第３のリストされたオプション（Ａ及びＣ）のみの選択、第２及び第３のリストされたオプション（Ｂ及びＣ）のみの選択、又はすべての３つのオプション（Ａ及びＢ及びＣ）の選択を含むことが意図される。これは、本技術及び関連技術の当業者によって容易に明らかなように、挙げられた多くのアイテムに関して拡張されることができる。

更に、層、領域又は材料のような構成要素が別の構成要素上に又はその上の全体にあると言及される場合、それは直接的に他の構成要素の上にありえ、又は介在する構成要素が存在しうることが理解される。対照的に、構成要素が別の構成要素の「直接的に上に」又は「直接的にその上全体に」と言及される場合、介在する構成要素はない。更に、構成要素が別の構成要素に「接続され」又は「結合される」と言及される場合、それは他の構成要素に直接的に接続され又は結合されることができ、又は介在する構成要素が存在しうることが理解されるべきである。対照的に、構成要素が別の構成要素に「直接に接続され」又は「直接に結合される」と言及される場合、介在する構成要素は存在しない。

同様の数字が同様の構成要素を示す図面を参照して、最初に図１を参照して、本原理により構成される超音波イメージングシステム１０が、ブロック図の形で示されている。超音波システム１０は、超音波を送信しエコー情報を受信するためのトランスデューサアレイ１４を具えるトランスデューサ装置又はプローブ１２を有する。トランスデューサアレイは、例えば線形アレイ又はフェイズドアレイとして構成されることができ、圧電素子又は容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）素子を有することができる。トランスデューサアレイ１４は、例えば、２Ｄ及び／又は３Ｄイメージングのためのエレベーション及びアジマスの両方の次元においてスキャニングする能力をもつトランスデューサ素子の（図示される）２次元アレイを有することができる。

図示される実施形態において、トランスデューサアレイ１４は、プローブ１２のマイクロビームフォーマ１６に結合され、マイクロビームフォーマ１６は、アレイ内のトランスデューサ素子によって信号の送信及び受信を制御する。マイクロビームフォーマ１６は、トランスデューサ装置１２と一体化されることができ、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１８に結合され、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１８は、送信と受信の間の切り替えをし、主ビームフォーマ２２を高エネルギー送信信号から保護する。ある実施形態において、システムのＴ／Ｒスイッチ１８及び他の構成要素は、別の超音波システムベースにではなく、トランスデューサプローブに含まれることができる。マイクロビームフォーマ１６の制御下におけるトランスデューサアレイ１４からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ１８及びビームフォーマ２２に結合される送信コントローラ２０によって方向付けられ、送信コントローラ２０は、ユーザインタフェース又は制御パネル２４のユーザ処理からの入力を受信することができる。

送信コントローラ２０によって制御される１つの機能は、ビームがステアリングされる方向である。ビームは、トランスデューサアレイ１４からまっすぐ前（アレイに直交する）に、又はより広い視野のために異なる角度に、ステアリングされることができる。マイクロビームフォーマ１６によって生成される部分的にビームフォーミングされた信号は、主ビームフォーマ２２に結合され、主ビームフォーマ２２において、トランスデューサ素子の個別のパッチからの部分的にビームフォーミングされた信号が組み合わせられて、完全にビームフォーミングされた信号を生成する。

アダプタ装置４０は、プローブ１２と超音波コンソール５０の間に結合されるが、アダプタの配置に関して、例えばコンソール内、プローブ１２内、又は別のロケーション（例えばここでワイヤレス通信が用いられる場合）における配置のように、他の構成が可能である。アダプタ装置４０は、選択的に取り外し可能であり、超音波プローブ１２及び超音波コンソール５０とインタフェースする／通信するためのコネクタを有することができる。アダプタ装置４０は、超音波プローブ１２のコンソール５０への接続を維持しながら、ライン又はポート４２上にフレームトリガ信号を出力し、ライン又はポート４４上にライントリガ信号を出力する。アダプタ装置４０への入力は、超音波プローブ１２に対する接続を有し、かかる接続は、標準のマルチピンポートを有することができる。このマルチピンポートは更に、コンソール５０から超音波プローブ１２への通信のための出力ポートとして機能する。アダプタ装置４０は、超音波システムの仕様に依存して、汎用シリアルバス（ＵＳＢ）又は他の接続タイプにより超音波コンソール５０に接続することができる。ＵＳＢ（又は他の）ポートは更に、超音波コンソール５０からプローブ１２への通信のための入力ポートとして機能する。

ある実施形態において、アダプタ装置４０は、プローブ１２内に、又はスキャナ又はコンソール５０内に、物理的に完全に組み込まれることができる。一実施形態において、アダプタ装置４０は、例えばテーブル又は他の搭載されるロケーションのような外部固定具にフィットするように設計されることができる。そのような場合、アダプタ装置４０は、固定具に組み込まれ、コンソール５０への（ワイヤード又はワイヤレスの）リンクを有することができる。この固定具は、他の追跡システム／ソフトウェアへの信号通信のための付加のリンクを有することができる。アダプタ装置４０は、プローブ１２への、コンソール５０への、及び他の装置にフレームトリガ信号及び／又はライントリガ信号を送信するための、ワイヤード又はワイヤレス接続を有することができる。

ビームフォーマ２２からのビームフォーミングされた信号は、信号プロセッサ２６に結合される。信号プロセッサ２６は、バンドパスフィルタリング、デシメーション、Ｉ及びＱコンポーネント分離、及び高調波信号分離のようなさまざまなやり方で、受信されたエコー信号を処理することができる。信号プロセッサ２６は更に、スペックル低減、信号コンパウンディイング及びノイズ除去のような付加の信号改善を実施することができる。処理された信号は、身体内の構造のイメージングのために振幅検出を用いることができるＢモードプロセッサ２８に結合される。Ｂモードプロセッサ２８によって生成される信号は、スキャンコンバータ３０に結合される。スキャンコンバータ３０は、それらが受信された空間関係におけるエコー信号を、所望の画像フォーマットに処理する。例えば、スキャンコンバータ３０は、エコー信号を、２次元の（２Ｄ）セクタ形状のフォーマット又はピラミッド状の３次元（３Ｄ）画像に処理することができる。スキャンコンバータ３０は、身体のボリュメトリック領域内の共通平面のポイントから受信されたエコーを、当該平面の超音波画像に変換することができる。２Ｄ又は３Ｄ画像は、更なる改善、バッファリング、及び画像ディスプレイ３８への表示のための一次記憶のために、スキャンコンバータ３０から画像プロセッサ３６に結合される。画像プロセッサ３６は、超音波画像と共に表示するためのグラフィックオーバレイを生成することができる。これらのグラフィックオーバレイ又はパラメーターブロックは、患者名、画像の日付及び時間のような標準の識別情報、イメージングパラメータ、フレームインデックス、その他を含むことができる。これらの目的のために、画像プロセッサ３６は、ユーザインタフェース２４から、例えばタイプされた患者名のような入力を受け取る。ユーザインタフェース２４は更に、多重マルチプラナリフォーマット画像（ＭＰＲ）等の表示の選択及び制御のための他のコンポーネントに結合されることができる。

ディスプレイ３８が、被検体（患者）又はボリュームの内部画像をビューするために含まれる。ディスプレイ３８は更に、ユーザが、システム１０並びにそのコンポーネント及び機能、又はシステム１０内の任意の他の構成要素とインタラクトすることを可能にすることができる。これは、キーボード、マウス、ジョイスティック、触覚装置、又はシステム１０からのユーザフィードバック及びシステム１０とのインタラクションを可能にする任意の他の周辺機器又は制御機器を含みうるインタフェース２４によって一層容易にされる。

ライン４２及び４４からのフレームトリガ信号及びライントリガ信号は、タイミングの目的又は他のアプリケーションのために複数の異なる装置に出力されることができる。ライン４２及び４４からのフレームトリガ信号及びライントリガ信号は、初期ビームフォーミングが行われる場所に依存して、複数のやり方で構成されることができる。

図１を引き続き参照しながら、図３を参照して、予備的なビームフォーミングが超音波プローブ１２において行われる場合、考えられる実施形態は、アダプタ装置１４０を含むことができる。プローブ１２からの個別のチャネル１２０又はライン１−ｎは、コネクタ１０６を通じてアダプタ１４０に入力される。画像の個別のチャネル１２０からの信号は、フレームトリガ信号１１４及びライントリガ信号１１６を構成するために用いられる。例えば、第１のライン（ライン１）に対応する信号は、フレームトリガ信号１１４を生成するために使用されることができる。同様に、あらゆるライン（ライン１−ｎ）からの信号は、ライントリガ信号１１６を生成するために使用される。フレームトリガ信号１１４及びライントリガ信号１１６は、外部からアクセス可能なポートを介してアダプタ装置１４０から出力される。個別の超音波ビームが、コネクタ１０８を通じて超音波コンソール５０に直接的に出力され、接続される。従って、超音波イメージング機能は不変のままである。

アダプタ装置１４０は、半導体チップ又はプリント回路基板（ＰＣＢ）１０２を有することができ、複数のメタライゼーション１０４が、半導体装置又はＰＣＢ製作の分野で知られているプロセス技法を使用して形成される。アダプタ装置１４０は、例えば半導体、セラミック、プリプレグボード等の基板上に形成されることができる。図２に示される実施形態において、パルス生成器回路１１０及び１１２は、メタライゼーション１０４の形成中、半導体プロセスを使用して同時に形成されることができる。代わりとして、パルス生成器１１０、１１２は、チップボンディング又は他のプロセスによって加えられることができる。メタライゼーション１０４は、信号をスイッチングして多重化するための他のコンポーネント（例えば、トランジスタ、論理ゲート、その他）を有することができる。

チャネル１２０は、ライン１３０と相互接続し、ライン１３０は、パルス生成器１１０、１１２に接続する。チャネル１２０とライン１３０との間の相互接続は、直接的な接続、スイッチ、マルチプレクサ等を含むことができる。チャネル１２０上で信号を受信すると、ライン１３０は、入力を、個々のパルス生成器１１０、１１２に送る。パルス生成器１１０、１１２は、中継器として働き、単純にチャネル１２０上に信号を出力することができる。代わりに、パルス生成器１１０、１１２は、信号の使用に依存して、適当な出力を提供するために信号を条件づけることができる。例えば、入力信号は、フレームトリガ信号１１４又はライントリガ信号１１６を出力するために、増幅され、異なる出力電流又は電圧と置き換えられ、その位相を変えられ、信号遅延されることができる。

図１を引き続き参照するとともに図３を参照して、予備的なビームフォーミングが、超音波プローブ１２で行われ、プローブ１２が、標準コネクタ技術（例えばＵＳＢ又は同様のもの）を有する場合、考えられる実施形態は、アダプタ装置２４０を含むことができる。プローブ１２から／への個別のチャネル２２０又はライン１−ｎは、信号変換ブロック２０６を介してアダプタ２４０に入力され、信号変換ブロック２０８を介してコンソール５０へ／から入力される。信号変換ブロック２０６、２０８は、アダプタ装置２４０がＵＳＢインタフェースと互換性があるように、又はいかなるインタフェース／コネクタ技術が用いられるようとも、必要に応じて、プローブ１２へ／からの信号又はコンソール５０へ／からの信号を変換する。例えば、タブレット超音波システムにおいて、超音波プローブ１２は、ＵＳＢインタフェースを通じてタブレットＰＣに接続される。この場合、アダプタ装置２４０は更に、ＵＳＢインタフェース２０６及び２０８を有する。アダプタ装置２４０において、個別のビーム信号が、ＵＳＢスタンダードから抽出され、上述したようにトリガ信号１１２、１１４を構成するために使用される。

或る画像の個別のチャネル２２０からの信号は、フレームトリガ信号１１４及びライントリガ信号１１６を構成するために用いられる。例えば、第１のライン（ライン１）に対応する信号は、フレームトリガ信号１１４を生成するために使用されることができる。同様に、あらゆるライン（ライン１−ｎ）からの信号が、ライントリガ信号１１６を生成するために使用される。フレームトリガ信号１１４及びライントリガ信号１１６は、外部からアクセス可能なポートを介してアダプタ装置２４０から出力される。個別の超音波ビームは更に、信号変換ブロック２０８を介して超音波コンソール５０に直接出力され接続される。従って、超音波イメージング機能は不変のままである。

アダプタ装置２４０は、当分野において知られているプロセス技法を使用して複数のメタライゼーション２０４が形成される半導体チップ又はプリント回路基板（ＰＣＢ）２０２を有することができる。図３に示される実施形態において、パルス生成器回路１１０及び１１２は、メタライゼーション２０４の形成中に同時に半導体プロセスを使用して形成されることができる。代わりとして、パルス生成器１１０、１１２は、チップボンディング又は他のプロセスによって加えられることができる。

チャネル２２０は、ライン２３０に相互接続され、ライン２３０は、パルス生成器１１０、１１２に接続する。チャネル２２０上の信号を受け取ると、ライン２３０は、入力を、個々のパルス生成器１１０、１１２に送る。チャネル２２０とライン２３０との間の相互接続は、直接的な接続、スイッチ、マルチプレクサ等を含むことができる。

図４を参照して、本原理により構成される超音波イメージングシステム３００が、ブロック図の形で示されている。超音波システム３００は、超音波を送信しエコー情報を受信するためのトランスデューサアレイ１４を具えるトランスデューサ装置又はプローブ１２を有する。この実施形態において、プローブ１２は、いかなる予備的なビームフォーミングも実施しない。予備的なビームフォーミングが超音波プローブ１２において行われない場合、アレイ１４の各圧電素子から出力され受信される電圧信号が、アダプタ装置３４０のライン３４２及び３４４上にフレーム及びライントリガ信号を生成するために利用されることができる。超音波システムにおいて、超音波画像内の各ラインは、プローブ１２内の個別のトランスデューサ素子への入力パルス信号を適切に遅延させることによって構成される。個別のラインのためのこれらの遅延を先験的に知ることによって、現在のライン番号は、アレイ１４の各トランスデューサ素子からの入力電圧と関連付けられる時間遅延を解析することによって、識別されることができる。

一実施形態において、遅延は、送信コントローラ２０によってアダプタ装置３４０にリポートされることができる。信号遅延からトリガを決定する論理回路は、アダプタ装置３４０内にありうる。一実施形態において、アダプタ装置３４０は、プローブ１２'とコンソール５０との間にあることに代わって、トリガ信号を出力するために送信コントローラ２０と直接通信するスタンドアロンのロケーションにあってもよい。

画像内の第１のラインが、送信コントローラ２０のリポートされた遅延に対応する遅延を有して識別される場合、フレームトリガ信号及びライントリガ信号が、パルス生成器回路を使用してライン３４２及び３４４に生成される。各々の後続のラインが識別されるとき、ライントリガ信号３４４が生成される。

図５を参照して、アダプタ装置３４０は、１つの例示の実施形態により一層詳しく示される。予備的なビームフォーミングが超音波プローブ１２において行われず、トリガ信号を決定するための比較を行うために電圧信号が遅延に関する入力情報と比較される場合、アレイの各圧電素子から出力された入力電圧信号が、フレームトリガ信号及びライントリガ信号を生成するために利用されることができる。

超音波画像内の各ラインは、個別のトランスデューサ素子への入力パルス信号を遅延させることによって構成される。入力パルス信号は、アダプタ装置３４０を介して（例えば、図１の送信コントローラ２０から）送られる。個別のラインごとの遅延は、あらかじめ知られており、プログラム遅延モジュール又は回路３５０内にプログラムされることができる。現在のライン番号（ライン１−ｎ）は、各トランスデューサ素子からの入力電圧と関連付けられる時間遅延を解析することによって、識別されることができる。言い換えると、（遅延プログラム３５０から知られるように）遅延が期待される場合、入力電圧は、（フレームトリガ信号を生成するために）フレームがアップデートされるとき及び次のラインが更新されるときを識別するために、遅延と比較される。画像内の第１のラインが識別されると、フレームトリガ信号及びライントリガ信号が、パルス生成器回路３１０及び３１２を使用して生成される。各々の後続のラインが識別されるとき、ライントリガ信号が生成される。

どのスキャンラインが生成されているか及び当該ラインに沿った深さに依存して、超音波プローブ１２上の各々の素子に関連付けられる特定の時間遅延がある。従って、遅延プログラム３５０による意思決定は、いつライン／フレームが最初に生成されたかという決定を行うために、素子上の現在の時間遅延を、事前に取り込まれたデータベースと比較するのと同じくらい簡単でありうる。この出力は、ライン及びフレームトリガ信号（例えば１＝トリガ生成、０＝トリガなし）についてパルス生成器３１０、３１２へのバイナリ入力でありえる。

図６を参照して、別のアダプタ装置４４０が、本原理により付加の特徴及び機能を提供する。アダプタ装置４４０は、入力信号を処理してフレーム／ライントリガ信号を生成するように構成される処理ユニット又はコントローラ４４２（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又はマイクロプロセッサ）を有することができる。処理ユニット４４２は、一体型の回路チップ、アナログ回路の組み合わせ、又はそれら２つの組み合わせを含むことができる。メモリアレイ又は装置４５４は、計算、符号化／復号化を支援するために、及びアプリケーションを記憶し、又は他の機能をアダプタ装置４４０に提供するために、含められることができる。

アダプタ装置４４０は、外部電源又は内蔵バッテリからアダプタ装置４４０へのワイヤードコネクタの形の電源４４４を有することができる。電源４４４から電力は、論理又は処理ユニットを実行させるために又は他の計算のために、用いられることができる。あるケースでは、電力ラインは、超音波コンソール（スキャナ）とプローブとの間に存在し、電力は、この電力ラインから導出されることができる。電力は、アダプタ装置４４０の任意の機能を実行するために、例えば、チャネルライン４２０及びパルス生成器回路４１０及び４１２に関連付けられる多重化回路４４６を実行するために、用いられることができる。多重化回路４４６は、コンソール（スキャナ）からプローブまでの信号に、アダプタ装置４４０の付加からの損失がないことを確実にするために、論理回路４４８を有することができる。

別の実施形態において、電源４４４は、ワイヤード又はワイヤレスの通信リンク４５０を介してトリガ信号を送信するために使用されることができる。

ある実施形態において、マイクロビームフォーマは、スキャナ（コンソール）とプローブとの間の接続においてラインの数を圧縮するために、プローブ内に実現されることができる。このような場合、トリガ信号を生成するために個別の信号を読み込む代わりに、より複雑な論理回路４４８が、トリガ信号を生成するために、異なるライン信号を組み合わせることができる。この複雑な論理回路４４８は、信号の直接の電気特性に比例し、又はこれらの特性を組み合わせてより計算的に複雑な計算にすることができる。

ある実施形態において、（例えば音響信号を発するための）プローブ１２によって引き込まれる電力は、新しいトリガ信号（フレーム又はライン）の形成の標示でありうる。ほとんどの超音波プローブは、プローブ内部に電源又は大きな電力ストレージ能力を有しない。最小信号強度を有する音響パルスを発するために電力が必要とされることに留意されたい。

他の実施形態において、論理回路４４８は、符号化及び復号化能力を有することができる。個別の信号の一部は、符号化されることができ、復号化アルゴリズムは、必要なフレーム／ライントリガを生成するための時間ポイントを抽出することができる。ある実施形態において、超音波プローブ（１２）上のチップが、トリガ信号を生成するために提供されることができる。このチップは、場合によってはＦＰＧＡタイプのプロセッサでありうる。これらの場合、ＦＰＧＡは、アダプタ装置４４０にトリガ信号を伝達するために、特別なやり方でトリガ信号をルーチングするよう再プログラムされることができる。

他の実施形態において、元の信号からの自然のリーク電流が、例えばセンサ回路４５２を使用してトリガ信号を評価するために検出され使用されることができる。センサ回路４５２は、アダプタ装置４４０内部に組み込まれることができ、又は（プローブケーブル上のアンテナのように）部分的に外側に残るようにしてもよい。処理ユニット４４２の全て又は一部は、アダプタ装置４４０の外側に部分的にとどまるように設計されることができる。しかしながら、他の場合、処理ユニット４４２は、使いやすさのために完全に内部にとどまることができる。

一実施形態において、センサ回路４５２は、「リーク」電流又は高電圧の通過を検出することができる超音波ケーブル（１２）上の外部アンテナとして用いられることができる。代わりとして、アダプタ装置４４０内の（例えば論理回路４４８の）特別な回路が、電流／電圧の高い変化に対し感受性がありうる。これらの高い変化が検出されるとき、アダプタ装置４４０内の別の回路（例えばパルス生成器４１０、４１２）が、フレーム／ライントリガを生成することができる（これは、新しいビームが超音波スキャナによって発せられるたびに高い電圧／電流／エネルギーの通過に相関付ける）。変化自体は、単一のワイヤにおいて（又は複数ワイヤを使用して）検出されることができる。これは、より高い電圧、電流、エネルギー又は他の同様の変化する値を検出することを含むことができる。

アダプタ装置４４０は、コンソール５０（図１）、ケーブル又はそれらの間のインタフェースと共に、プローブ１２（図１）内に物理的に一体化されることができ、又はテーブルのような外部固定具にフィットするように設計されることができる。そのような場合、超音波プローブアダプタ４４０は更に、この固定具に組み込まれることができ、「固定具は、コンソールへの（ワイヤード又はワイヤレスの）別個のリンク４５０を有することができる。この固定具は、他の追跡システム／ソフトウェアへの信号通信のために付加のリンクを有することができる。

あるコンパクトな超音波システムは、超音波プローブとコンソールとの間のワイヤレス伝送を利用する。そのような場合、ほとんどのビームフォーミングは、超音波プローブで行われる。従って、アダプタ装置４４０は、ワイヤレス超音波システムと互換性があるようにされることができる。一実施形態において、アダプタ装置４４０は、超音波プローブ１２（図１）に取り付けられることができる。アダプタ装置４４０は、超音波プローブ１２において形成される画像データを解釈し／復号化し、フレーム及びライントリガ信号を生成する能力を有する。トリガ信号の伝送はなおワイヤード接続されることができるが、フレーム及びライントリガ信号は、リンク４５０を介してワイヤレスで伝送されることができる。別の実施形態において、アダプタ装置４４０は、超音波コンソール５０に取り付けられることができるとともに、プローブ１２からワイヤレスで画像データを受信し、フレーム及びライントリガ信号を生成する能力を有することができ、フレーム及びライントリガ信号は、ワイヤレス又はワイヤードプロトコルを使用して送信されることができる。

１つの開示される実施形態の特徴は、他の開示される実施形態に含められることができ、特徴の任意の組み合わせが、本原理により提供されることができることが理解されるべきである。本原理は、例えば超音波画像空間内のツールの追跡、超音波画像と機器との同期のようなアプリケーションのために、トリガ信号を使用することができる。

添付の請求項を解釈する際に、以下が理解されるべきである：
ａ）「含む、有する（comprising）」という語は、所与の請求項に挙げられるもの以外の別の構成要素又は工程の存在を除外しない；
ｂ）構成要素に先行する「a」又は「an」の語は、このような構成要素の複数の存在を除外しない；
ｃ）請求項における任意の参照符号は、請求項の範囲を制限しない；
ｄ）いくつかの「手段」は、同じアイテム、又はハードウェア若しくはソフトウェア実現される構造若しくは機能によって表現されることができる；及び
ｅ）特に示されない限り、工程の特定のシーケンスが必要とされることを意図しない。

超音波システムからトリガ信号を得る装置の好適な実施形態（説明的であって制限的でないことが意図される）を記述したが、変更及び変形が、上述の教示を考慮して当業者によって行われることができる。従って、変更が、開示される開示の特定の実施形態において行われることができ、かかる変更は、添付の請求項によって示されるようなここに開示される実施形態の範囲内にあることが理解されるべきである。特許法によって要求される明細及び詳細を記述しているが、主張され特許証によって保護されることが望まれるものは、添付の請求項に示される。

Claims (20)

1. 超音波プローブとインタフェースする第１のコネクタと、
   超音波コンソールとインタフェースする第２のコネクタと、
   前記第１のコネクタを前記第２のコネクタに接続するラインアレイと、
   前記ラインアレイの１又は複数のライン上の信号に応じて、少なくとも１つのトリガ信号を出力する少なくとも１つのパルス生成器と、
   前記少なくとも１つのトリガ信号を出力する外部出力と、
   を有するアダプタ装置。
2. 前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタの少なくとも一方が、他の信号プロトコルとのインタフェース互換性を可能にする信号コンバータを有する、請求項１に記載のアダプタ装置。
3. 前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタの少なくとも一方が、ワイヤレスリンクを有する、請求項１に記載のアダプタ装置。
4. 前記少なくとも１つのパルス生成器は、フレームトリガ信号を生成するパルス生成器、及びライントリガ信号を生成するパルス生成器を有する、請求項１に記載のアダプタ装置。
5. 前記外部出力が、ワイヤレスリンクを有する、請求項１に記載のアダプタ装置。
6. 前記第１のコネクタを前記第２のコネクタに接続する前記ラインアレイは、前記プローブと前記コンソールとの間の直接的な接続を維持する、請求項１に記載のアダプタ装置。
7. 前記少なくとも１つのパルス生成器が前記少なくとも１つのトリガ信号を出力することを可能にするために、前記プローブからのトランスデューサ信号遅延を期待される遅延と比較する遅延プログラムを更に有する、請求項１に記載のアダプタ装置。
8. 前記アダプタ装置のオンボード素子に電力供給する電源を更に有する、請求項１に記載のアダプタ装置。
9. 前記プローブからの入力信号を処理する処理ユニットを更に有する、請求項１に記載のアダプタ装置。
10. 前記処理ユニットは、前記入力信号を符号化する処理、前記入力信号を復号化する処理、前記入力信号を多重化し又はルーチングする処理、及び前記入力信号に対する計算を実施する処理のうち少なくとも１つを実行する、請求項９に記載のアダプタ装置。
11. 前記アダプタ装置に結合されるライン又はケーブル上の電流を検出し、前記検出された電流に基づいて少なくとも１つのトリガ信号を評価するラインセンサを更に有する、請求項１に記載のアダプタ装置。
12. 超音波プローブとインタフェースする第１のコネクタと、
    超音波コンソールとインタフェースする第２のコネクタと、
    基板に形成され、前記第１のコネクタを前記第２のコネクタに接続するラインアレイと、
    新しいフレームを示すことが指示される前記ラインアレイの或るライン上の信号に応じて、フレームトリガ信号を出力するフレームパルス生成器と、
    前記ラインアレイ上のライン信号に応じて、ライントリガ信号を出力するラインパルス生成器と、
    前記フレームトリガ信号及び前記ライントリガ信号を出力する外部出力と、
    を有する、アダプタ装置。
13. 前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタの少なくとも一方が、他の信号プロトコルとのインタフェース互換性を可能にする信号コンバータを有する、請求項１２に記載のアダプタ装置。
14. 前記第１のコネクタ及び前記第２のコネクタの少なくとも一方がワイヤレスリンクを有する、請求項１２に記載のアダプタ装置。
15. 前記外部出力がワイヤレスリンクを有する、請求項１２に記載のアダプタ装置。
16. 前記第１のコネクタを前記第２のコネクタに接続する前記ラインアレイが、前記プローブと前記コンソールとの間の直接的な接続を維持する、請求項１２に記載のアダプタ装置。
17. 前記フレームパルス生成器及び前記ラインパルス生成器が前記フレームトリガ信号及び前記ライントリガ信号を出力することを可能にするために、前記プローブからのトランスデューサ信号遅延を、期待される遅延と比較する遅延プログラムを更に有する、請求項１２に記載のアダプタ装置。
18. 前記アダプタ装置のオンボード素子に電力供給する電源を更に有する、請求項１２に記載のアダプタ装置。
19. 前記プローブからの入力信号を処理する処理ユニットを更に有し、前記処理ユニットは、前記入力信号を符号化する処理と、前記入力信号を復号化する処理と、前記入力信号を多重化し又はルーチングする処理と、前記入力信号に対し計算を実施する処理とのうち少なくとも１つを実行する、請求項１２に記載のアダプタ装置。
20. 前記アダプタ装置に結合されるライン又はケーブル上の電流を検出し、前記検出された電流に基づいて少なくとも１つのトリガ信号を評価するラインセンサを更に有する、請求項１２に記載のアダプタ装置。

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