JP7026328B2 - コヒーレント複合フレネルフォーカシングを使用した超音波ビームフォーミングのためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
本出願は、「SYSTEMS AND METHODS FOR ULTRASOUND BEAMFORMING USING COHERENTLY COMPOUNDED FRESNEL FOCUSING」という名称で2016年12月15日に出願された米国仮特許出願第62/434,763号に対する優先権を主張するものであり、その全内容は、参照により本明細書に援用される。
3Dイメージングが可能な超音波システムには、2Dアレイに必要な素子/ビームフォーミングチャネルの数、小さな素子の高いインピーダンスに起因する電気的整合の問題、及び3Dボリュームに対しては画像取得時間が長くなることを含む幾つかの技術的課題がある。交差電極アレイは、これらの問題のいくつかを解決でき、特に、素子数を大幅に削減できる。交差電極アレイは、超音波素子の2Dグリッドの代わりに、アレイの上部に設けられた線形の電極の組と、これと同じであるがこれと直交する、アレイの底部に設けられた組とからなる。この設計により、素子の数を実質的に削減しながら、両方の平面における電気的制御を維持できる。しかしながら、これらのアレイでは、方位角と仰角の次元に同時にアクセスしてビームフォーミングを行うことができないため、二方向にフォーカシングしたボルメトリック画像をリアルタイムで作成することは、依然として困難である。
選択された仰角でのフレネル仰角フォーカシングは、フレネルフォーカシング超音波パルスの連続的な組を送信することによって行われ、各パルスに対してそれぞれ異なるフレネル位相パターンが使用され、受信信号がコヒーレントに複合される。異なるフレネルパターンは、二次ローブ領域における圧力場の変動を平均化することによって、二次ローブのエネルギを低減する。幾つかの実施形態において、コヒーレント複合フレネルフォーカシングの方法は、方位角方向におけるコヒーレントに複合されたデフォーカス波(例えば、平面波又は発散波)イメージングと組み合わせられる。一連の平面波又は発散波が送信されるときにそれぞれ使用されるフレネルパターンを変更することによって各仰角スライスが収集され、これにより、コヒーレント複合は、両方の平面に同時に利益をもたらすことができる。アダマール受信符号化及びこれに続く動的受信ビームフォーミングを用いて、仰角方向の性能を更に改善できる。
超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む超音波アレイを備え、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組のバイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれの超音波パルスを、選択された仰角によって特徴付けられる選択された仰角スライス焦点に又はその近位にフォーカシングするように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンである、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号をコヒーレントに複合するステップであって、
各超音波パルスを送信した後に前記第1の電極アレイによって応答的に受信される受信信号をコヒーレントに複合し、これによって、選択された仰角に対応する2次元画像データセットを取得し、各フレネル位相パターンに関連するフレネル二次ローブは、前記異なるフレネル位相パターンに関連する受信信号のコヒーレント複合によって低減される、
受信信号をコヒーレントに複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の更なる仰角に関連付けられた更なる2次元データセットを収集し、これによって、複数の2次元画像データセットを含む3次元画像データセットを取得するステップと、
d)前記3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている、超音波イメージングシステムが提供される。
超音波アレイを制御する方法であって、
前記方法は、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む超音波アレイを制御してコヒーレント複合イメージングを実行する方法であり、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組のバイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれの超音波パルスを、選択された仰角によって特徴付けられる選択された仰角スライス焦点に又はその近位にフォーカシングするように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンである、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号をコヒーレントに複合することであって、
各超音波パルスを送信した後に前記第1の電極アレイによって応答的に受信される受信信号をコヒーレントに複合し、これによって、選択された仰角に対応する2次元画像データセットを取得し、各フレネル位相パターンに関連するフレネル二次ローブは、前記異なるフレネル位相パターンに関連する受信信号のコヒーレント複合によって低減される、
受信信号をコヒーレントに複合することと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の更なる仰角に関連付けられた更なる2次元データセットを収集し、これによって、複数の2次元画像データセットを含む3次元画像データセットを取得することと、
d)前記3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法が提供される。
超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む超音波アレイを備え、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記送信バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、それぞれの超音波パルスを、選択された仰角によって特徴付けられる選択された仰角スライス焦点にフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成し、
各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられた受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記第2の電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記第1の電極アレイによって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
アダマール行列を使用して前記受信信号を復号し、前記仰角方向における前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して、前記選択された仰角に関連する二方向焦点を生成し、
前記復号されビームフォーミングされた受信信号をコヒーレントに複合して、前記選択された仰角に対応する2次元画像データセットを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の更なる仰角に関連付けられた更なる2次元データセットを収集し、これによって、複数の2次元画像データセットを含む3次元画像データセットを取得するステップと、
d)前記3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている超音波イメージングシステムが提供される。
超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む超音波アレイを備え、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記送信バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように前記第2の電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記第1の電極アレイによって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンの前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号を仰角方向及び方位角方向にコヒーレントに複合して3次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成される超音波イメージングシステムが提供される。
超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、信号電極アレイとバイアス電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む1次元超音波アレイを備え、
前記バイアス電極アレイの素子の数が、前記信号電極アレイの電極の数を超え、
前記超音波アレイが一組のサブアパーチャを含み、
各サブアパーチャが、単一の信号電極と複数の隣接するバイアス電極とを含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極アレイ及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極アレイの電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信バイアス電圧は、選択された画像ラインにおいてそれぞれの超音波パルスをフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成するように前記バイアス電極アレイに供給され、
各サブアパーチャについて、各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられる前記受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極アレイの各電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用してサブアパーチャ毎に前記受信信号を復号し、
前記サブアパーチャからの前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して前記選択された画像ラインに対応する画像ラインを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の追加画像ラインに関連付けられた追加画像ラインを収集し、これによって2次元画像データセットを取得するステップと、
d)2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている超音波イメージングシステムが提供される。
超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、信号電極アレイとバイアス電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む1次元超音波アレイを備え、
前記バイアス電極アレイの素子の数が、前記信号電極アレイの電極の数を超え、前記超音波アレイが一組のサブアパーチャを含み、各サブアパーチャが単一の信号電極と複数の隣接するバイアス電極とを含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極アレイ及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極アレイの電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信バイアス電圧は、前記バイアス電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
各サブアパーチャについて、所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極アレイの各電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンのサブアパーチャ毎に受信信号を復号し、
前記復号された受信信号をコヒーレントに複合して2次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)前記2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成される超音波イメージングシステムが提供される。
超音波イメージングシステムであって、
超音波イメージングシステムは、信号電極とバイアス電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む1次元超音波アレイを備え、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、選択された画像ラインにおいてそれぞれの超音波パルスをフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成するように前記バイアス電極アレイに供給され、
各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられた受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極によって受信された受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用してサブアパーチャ毎に前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して前記選択された画像ラインに対応する画像ラインを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の追加画像ラインに関連付けられた追加画像ラインを収集し、これによって2次元画像データセットを取得するステップと、
d)2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている超音波イメージングシステムが提供される。
超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、信号電極とバイアス電極アレイとの間に形成された複数の超音波アレイ素子を含む1次元超音波アレイを備え、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、前記バイアス電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
各サブアパーチャについて、所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極によって受信された受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンの前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号をコヒーレントに複合して2次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)前記2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成される超音波イメージングシステムが提供される。
超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記超音波アレイは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含み、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記送信バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、それぞれの超音波パルスを、選択された仰角によって特徴付けられる選択された仰角スライス焦点にフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成し、
各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられた受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記第2の電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合することであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記第1の電極アレイによって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
アダマール行列を使用して前記受信信号を復号し、前記仰角方向における前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して、前記選択された仰角に関連する二方向焦点を生成し、
前記復号されビームフォーミングされた受信信号をコヒーレントに複合して、前記選択された仰角に対応する2次元画像データセットを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の更なる仰角に関連付けられた更なる2次元データセットを収集し、これによって、複数の2次元画像データセットを含む3次元画像データセットを取得することと、
d)前記3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法が提供される。
超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記超音波アレイは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含み、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記送信バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように前記第2の電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合することであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記第1の電極アレイによって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンの前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号を仰角方向及び方位角方向にコヒーレントに複合して3次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法が提供される。
1次元超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記1次元超音波アレイは、信号電極アレイとバイアス電極アレイとの間に画定される複数の超音波アレイ素子を含み、
前記バイアス電極アレイの素子の数が、前記信号電極アレイの電極の数を超え、
前記超音波アレイが一組のサブアパーチャを含み、
各サブアパーチャが単一の信号電極と複数の隣接するバイアス電極とを含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極アレイ及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極アレイの電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、選択された画像ラインにおいてそれぞれの超音波パルスをフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成するように前記バイアス電極アレイに供給され、
各サブアパーチャについて、各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられる前記受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極アレイの各電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用してサブアパーチャ毎に前記受信信号を復号し、
前記サブアパーチャからの前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して前記選択された画像ラインに対応する画像ラインを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の追加画像ラインに関連付けられた追加画像ラインを収集し、これによって2次元画像データセットを取得するステップと、
d)2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている方法が提供される。
1次元超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって
前記1次元超音波アレイは、信号電極アレイとバイアス電極アレイとの間に画定される複数の超音波アレイ素子を含み、
前記バイアス電極アレイの素子の数が、前記信号電極アレイの電極の数を超え、
前記超音波アレイが一組のサブアパーチャを含み、
各サブアパーチャが単一の信号電極と複数の隣接するバイアス電極とを含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極アレイの電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、前記バイアス電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
各サブアパーチャについて、所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極アレイの各電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンのサブアパーチャ毎に受信信号を復号し、
前記復号された受信信号をコヒーレントに複合して2次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)前記2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法が提供される。
1次元超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記1次元超音波アレイは、信号電極とバイアス電極アレイとの間に画定される複数の超音波アレイ素子を含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、選択された画像ラインにおいてそれぞれの超音波パルスをフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成するように前記バイアス電極アレイに供給され、
各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられた受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合することであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極によって受信された受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用してサブアパーチャ毎に前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して前記選択された画像ラインに対応する画像ラインを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の追加画像ラインに関連付けられた追加画像ラインを収集し、これによって2次元画像データセットを取得することと、
d)2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法が提供される。
1次元超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記1次元超音波アレイは、信号電極とバイアス電極アレイとの間に画定される複数の超音波アレイ素子をみ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、前記バイアス電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合することであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンの前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号をコヒーレントに複合して2次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)前記2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法が提供される。
超音波トランスデューサにフレネル法を実装するには、パルス極性の制御が必要である。位相は、DCバイアスの極性によって制御され、動的に変化させることができるため、電歪セラミック又はCMUT上に構築したアレイは、この手法に適している。PMN-PT(ニオブ酸鉛マグネシウムチタン酸鉛)セラミック等の電歪セラミックは、従来の圧電体に代えてアレイ基板として使用できる。このタイプの材料は、バイアス電圧が印加されている間のみ圧電的にアクティブである。更に、応答は、バイアス電圧の振幅で調整できる。トランスデューサに電圧が印加されていない場合、応答は、無視できるものであり、DCバイアスが印加されている場合、発生される音波の位相は、バイアスが正か負かに応じて、+90度又は-90度のいずれかに量子化される。したがって、電歪基板上に画定されたアレイ素子は、個別にかつ並列にアドレス指定できる。これにより、アレイ全体に亘って正及び負の値でバイアスパターンを変化させることによって再構成可能なフレネルゾーンプレートを作成できる。
本開示の例示的実施形態は、フレネルフォーカシング及びイメージングに関連する高い二次ローブエネルギについての前述の課題を解決する。以下に記載する種々の例示的な実施形態によれば、選択された仰角でのフレネルフォーカシングは、フレネルフォーカシング超音波パルスの連続的な組を送信することによって行われ、ここで、超音波パルスを送信する際に、異なる複数のフレネル位相パターンが使用される。既知の合成アパーチャフレネルフォーカシングの方法(複数の超音波パルスが、フルフレネルアパーチャに対する単一のフレネル位相パターンに基づいて、異なる複数のフレネルサブアパーチャから連続的に送信される)とは異なり、以下に記載する様々な実施形態では、フルフレネルアパーチャからの超音波パルスの連続的な送信を採用し、ここでは、各フレネルフォーカシング超音波パルスを送信する際にそれぞれ異なるフレネル位相パターンを使用する。異なる複数の送信イベントに応答して連続的に受信される信号は、コヒーレントに結合され、以下、この方法を、コヒーレント複合フレネルフォーカシング(coherently compounded Fresnel focusing)又はコヒーレント複合フレネルイメージング(coherently compounded Fresnel imaging)と呼ぶ。
送信フォーカシングを実施する典型的な超音波システムは、所与の画像ラインに沿った特定の焦点深度でピーク圧力が生じるように、出射された等位相面をビームフォーミングする。次に、各送信の間に最も強く励起された画像ウィンドウの領域を再構成するために、各送信インソニフィケーション(transmit insonification)に受信フォーカシングが適用される。各ラインは、所与のラインに沿った音響圧力が比較的一定になるように、複数の焦点深度への送信を行うことによって構成される。互いに隣接するラインをリンクすることによって画像ウィンドウ全体が組み立てられる。このプロセスは、画像ウィンドウを構築するために多くのインソニフィケーションを必要とする。
幾つかの例示的な実施形態では、コヒーレント複合フレネル仰角フォーカシングを実施する前述の方法は、方位角方向における「平面波」又は「発散波」(又は制御された波面形状を有するフォーカスされない(unfocused)又はデフォーカスされた(defocused)波)イメージングと組み合わせることによって有利に実施でき、これにより、ボルメトリックイメージングを効率的に行うことができる。一実施形態では、交差電極トランスデューサアレイを使用して、コヒーレント複合ボルメトリックイメージングを実行でき、ここでは、2次元画像スライスの収集のためにコヒーレントに複合された平面波又は発散波イメージングを採用し、コヒーレント複合フレネルフォーカシングを使用して画像スライスの仰角を制御する。
以下の実施例は、当業者が本開示の実施形態を理解し、実施することを可能にするために提示される。これらは、本開示の範囲を限定するものではなく、単に例示的かつ代表的なものであるとみなされる。
本実施例では、Field IIを用いて40MHz 1Dフェーズドアレイをシミュレートし、共通焦点近傍の異なる位置に対応するフレネル位相パターンを選択することにより、コヒーレント複合フレネルフォーカシングを行った。アレイから離れるように中心軸に沿って焦点を移動させることによって生成される3つの例示的なフレネルパターンを図2A~図2Cに示す。関心フィールドについて二方向パルスエコー測定値を収集し、各フレネルパターン(n=36)について複合した。図9A~図9Fは、軸外30度(図9A~図9B)からのシミュレートされたRFデータを軸上の場合(図9C~図9F)と比較して示している。図9A、図9C、及び図9Eは、36個の別個のパルスエコーを示し、図9B、図9D、及び図9Fは、平均化されたパルスを示している。図9A~図9Bから分かるように、軸外エネルギは、非コヒーレントに複合され、平均は、著しく減少する。これとは対照的に、軸上パルス(図9C~図F)は、同一の位相を有し、平均信号は、強度を失わない。
本実施例は、量子化前に位相オフセットを変化させて異なるフレネルパターンを生成した場合の複合による性能改善を説明するために実行されたシミュレーションを記述する。前の実施例で説明した40MHz 1Dフェーズドアレイをシミュレートし、関心フィールドについて二方向パルスエコー測定値を収集し、各フレネルパターンについて複合した。この例では、位相オフセット値を0[rad]と2π[rad]との間で変化させることにより、16個(n=16)の一意的なフレネルパターンを生成した。図12A~図12Fは、軸外30度(図12A~図12B)からのシミュレートされたRFデータを軸上の場合(図12C~図12F)と比較して示している。図12A、図12C、及び図12Eは、16個の別個のパルスエコーを示し、図12B、図12D、及び図12Fは、平均化されたパルスを示す。図12A~図12Bに示すように、軸外エネルギは、非コヒーレントに複合され、平均は、著しく減少する。これとは対照的に、軸上パルスは、図12E~図12Fに示すように、重複する位相を有する。この実施例では、複合により二次ローブに対する主ローブのエネルギが12.2dB改善された。図13は、二方向放射パターンに対する改善を示している。異なるフレネル位相パターンを生成する際に使用される異なる位相オフセットに起因する飛行時間変動を補正するために、送信パルス及び受信パルスに群遅延補正を適用した。
Field II[3]を用いて、動的受信ビームフォーミングを用いたバイアス制御フレネル波面イメージングを40MHz 64素子1Dアレイのモデリングにより行った。図16A及び図16Bは、この結果として、アレイの軸上の散乱及び端部における散乱の放射パターンプロファイルを示している。フレネル波複合の数を増やすと、サイドローブレベルが大幅に減少し、画像品質が向上する。
Field IIを用いた10MHz 64素子1Dアレイのモデリングにより、隣接する仰角ラインからのデータを複合して、送受信におけるバイアス制御フレネルレンズのシミュレーションを行った。図17は、イメージングライン及びフレネルレンズ焦点位置を示している。この例では、各イメージングラインに対して20の複合を使用し、現ラインについて2つの隣接する画像ラインからのデータを再利用し、合計で60の複合を行い、複合はアダマール復号の後に行った。この結果として、図20A及び図20Bは、軸上及びアレイの端部の放射パターンプロファイルとして、単一ラインに対する20の複合を3つのイメージングラインに対する60の複合と比較して示している。
Claims (59)
- 超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む超音波アレイを備え、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組のバイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれの超音波パルスを、選択された仰角によって特徴付けられる選択された仰角スライス焦点に又はその近位にフォーカシングするように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンである、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号をコヒーレントに複合するステップであって、
各超音波パルスを送信した後に前記第1の電極アレイによって応答的に受信される受信信号をコヒーレントに複合し、これによって、選択された仰角に対応する2次元画像データセットを取得し、各フレネル位相パターンに関連するフレネル二次ローブは、前記異なるフレネル位相パターンに関連する受信信号のコヒーレント複合によって低減される、
受信信号をコヒーレントに複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の更なる仰角に関連付けられた更なる2次元データセットを収集し、これによって、複数の2次元画像データセットを含む3次元画像データセットを取得するステップと、
d)前記3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている、超音波イメージングシステム。 - 請求項1に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、前記フレネル位相パターンの組のそれぞれが異なるように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項2に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記異なるフレネル位相パターンは、前記複数の超音波パルスの全てに共通のフレネル位相パターンを使用して得られる仰角二次ローブエネルギに対する仰角二次ローブエネルギの減少係数が、前記複数の超音波パルスにおける前記超音波パルスの数の平方根の25%以内になるように選択される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンのそれぞれに対して、位相ラッピングの前に異なる位相オフセットを選択することによって、前記少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンが生成されるように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項4に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、位相オフセットを使用して生成された各フレネル位相パターンに対して、それぞれに関連する送信信号に群遅延を加え、前記位相オフセットを補償するように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンのそれぞれに対して、異なる仰角焦点深度を選択することによって、前記少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンが生成されるように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項6に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、異なる仰角焦点深度に関連する各フレネル位相パターンに対して、それぞれに関連する送信信号に群遅延を加え、前記異なる仰角焦点深度を補償するように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンのそれぞれに対して、異なる仰角を選択することによって、前記少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンが生成されるように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、前記方位角平面内において各超音波パルスの波面が線形であり、異なる複数のパルスに関連する複数の波面が、前記方位角平面内で異なる方向に角度を有するように前記送信信号を生成するように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、各超音波パルスが、前記方位角平面内で発散する波面を伴って伝播するように前記送信信号を生成するように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項10に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、各超音波パルスのそれぞれに関連する前記波面が異なる仮想ソース位置を有するように前記送信信号を生成するように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、前記受信信号を検出する際、フレネル位相パターンも仰角フォーカシング行うように形成されるように、バイアス信号を前記第2の電極アレイに供給するように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項12に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、送信及び受信の間に同じフレネル位相パターンが形成されるように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項12に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、送信及び受信の間に異なるフレネル位相パターンが形成されるように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項14のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、複数の分割及び遅延仰角サブアパーチャをフレネル位相フォーカシングと組み合わせて使用することによって、1つ以上の超音波パルスの仰角フォーカシングが実行されるように構成される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記超音波アレイ素子は、電歪層内において、前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイによって画定される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記超音波アレイ素子は、容量性微細加工超音波トランスデューサ(CMUT)アレイ素子を含む超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記超音波アレイ素子は、少なくとも1次元においてカーフ加工される超音波イメージングシステム。
- 請求項1から請求項15のいずれか一項に記載の超音波イメージングシステムにおいて、前記超音波アレイ素子は、少なくとも1次元において部分的にカーフ加工される超音波イメージングシステム。
- 超音波アレイを制御する方法であって、
前記方法は、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む超音波アレイを制御してコヒーレント複合イメージングを実行する方法であり、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組のバイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれの超音波パルスを、選択された仰角によって特徴付けられる選択された仰角スライス焦点に又はその近位にフォーカシングするように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンである、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号をコヒーレントに複合することであって、
各超音波パルスを送信した後に前記第1の電極アレイによって応答的に受信される受信信号をコヒーレントに複合し、これによって、選択された仰角に対応する2次元画像データセットを取得し、各フレネル位相パターンに関連するフレネル二次ローブは、前記異なるフレネル位相パターンに関連する受信信号のコヒーレント複合によって低減される、
受信信号をコヒーレントに複合することと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の更なる仰角に関連付けられた更なる2次元データセットを収集し、これによって、複数の2次元画像データセットを含む3次元画像データセットを取得することと、
d)前記3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法。 - 請求項20に記載の方法において、前記フレネル位相パターンの組のそれぞれが異なる方法。
- 請求項21に記載の方法において、前記異なるフレネル位相パターンは、前記複数の超音波パルスの全てに共通のフレネル位相パターンを使用して得られる仰角二次ローブエネルギに対する仰角二次ローブエネルギの減少係数が、前記複数の超音波パルスにおける前記超音波パルスの数の平方根の25%以内になるように選択される方法。
- 請求項20から請求項22のいずれか一項に記載の方法において、少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンのそれぞれに対して、位相ラッピングの前に異なる位相オフセットを選択することによって、前記少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンが生成される方法。
- 請求項23に記載の方法において、位相オフセットを使用して生成された各フレネル位相パターンに対して、それぞれに関連する送信信号に群遅延を加え、前記位相オフセットを補償する方法。
- 請求項20から請求項22のいずれか一項に記載の方法において、少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンのそれぞれに対して、異なる仰角焦点深度を選択することによって、前記少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンが生成される方法。
- 請求項25に記載の方法において、異なる仰角焦点深度に関連する各フレネル位相パターンに対して、それぞれに関連する送信信号に群遅延を加え、前記異なる仰角焦点深度を補償する方法。
- 請求項20から請求項22のいずれか一項に記載の方法において、少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンのそれぞれに対して、異なる仰角を選択することによって、前記少なくとも2つの異なるフレネル位相パターンが生成される方法。
- 請求項20から請求項27のいずれか一項に記載の方法において、前記送信信号は、前記方位角平面内において各超音波パルスの波面が線形であり、異なるパルスに関連する波面が、前記方位角平面内で異なる方向に角度を有するように生成される方法。
- 請求項20から請求項27のいずれか一項に記載の方法において、前記送信信号は、各超音波パルスが、前記方位角平面内で発散する波面を伴って伝播するように生成される方法。
- 請求項29に記載の方法において、前記送信信号は、各超音波パルスのそれぞれに関連する前記波面が異なる仮想ソース位置を有するように生成される方法。
- 請求項20から請求項30のいずれか一項に記載の方法において、前記受信信号を検出する際、フレネル位相パターンも仰角フォーカシングを行うように形成されるように、バイアス信号が前記第2の電極アレイに供給される方法。
- 請求項31に記載の方法において、送信及び受信の間に同じフレネル位相パターンが形成される方法。
- 請求項31に記載の方法において、送信及び受信の間に異なるフレネル位相パターンが形成される方法。
- 請求項20から請求項33のいずれか一項に記載の方法において、複数の分割及び遅延仰角サブアパーチャをフレネル位相フォーカシングと組み合わせて使用することによって、1つ以上の超音波パルスの仰角フォーカシングが実行される方法。
- 請求項20から請求項34のいずれか一項に記載の方法において、前記超音波アレイ素子は、電歪層内において、前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイによって画定される方法。
- 請求項20から請求項34のいずれか一項に記載の方法において、前記超音波アレイ素子は、容量性微細加工超音波トランスデューサ(CMUT)アレイ素子を含む方法。
- 請求項20から請求項34のいずれか一項に記載の方法において、前記超音波アレイ素子は、少なくとも1次元においてカーフ加工される方法。
- 請求項20から請求項34のいずれか一項に記載の方法において、前記超音波アレイ素子は、少なくとも1次元において部分的にカーフ加工される方法。
- 超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む超音波アレイを備え、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記送信バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、それぞれの超音波パルスを、選択された仰角によって特徴付けられる選択された仰角スライス焦点にフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成し、
各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられた受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記第2の電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記第1の電極アレイによって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
アダマール行列を使用して前記受信信号を復号し、前記仰角方向における前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して、前記選択された仰角に関連する二方向焦点を生成し、
前記復号されビームフォーミングされた受信信号をコヒーレントに複合して、前記選択された仰角に対応する2次元画像データセットを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の更なる仰角に関連付けられた更なる2次元データセットを収集し、これによって、複数の2次元画像データセットを含む3次元画像データセットを取得するステップと、
d)前記3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている超音波イメージングシステム。 - 請求項39に記載のシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、更に、アダマール復号及びビームフォーミングの前に、1つ以上の隣接する仰角スライスに関連する受信信号をコヒーレントに複合することによって、少なくとも1つの仰角スライスに関連するサイドローブエネルギを低減するように構成されるシステム。
- 請求項39又は請求項40に記載のシステムにおいて、所与の仰角スライスに対して使用される前記フレネル位相パターンのうちの少なくとも2つは、異なっており、これによってサイドローブエネルギが低減されるシステム。
- 請求項39又は請求項40に記載のシステムにおいて、所与の仰角スライスに対して使用される前記フレネル位相パターンのうちの少なくとも2つは、仰角又は仰角焦点深度において相対的にシフトされているシステム。
- 超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む超音波アレイを備え、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記送信バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように前記第2の電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記第1の電極アレイによって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンの前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号を仰角方向及び方位角方向にコヒーレントに複合して3次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成される超音波イメージングシステム。 - 超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、信号電極アレイとバイアス電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む1次元超音波アレイを備え、
前記バイアス電極アレイの素子の数が、前記信号電極アレイの電極の数を超え、
前記超音波アレイが一組のサブアパーチャを含み、
各サブアパーチャが、単一の信号電極と複数の隣接するバイアス電極とを含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極アレイ及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極アレイの電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信バイアス電圧は、選択された画像ラインにおいてそれぞれの超音波パルスをフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成するように前記バイアス電極アレイに供給され、
各サブアパーチャについて、各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられる前記受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極アレイの各電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用してサブアパーチャ毎に前記受信信号を復号し、
前記サブアパーチャからの前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して前記選択された画像ラインに対応する画像ラインを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の追加画像ラインに関連付けられた追加画像ラインを収集し、これによって2次元画像データセットを取得するステップと、
d)2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている超音波イメージングシステム。 - 請求項44に記載のシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、更に、アダマール復号及びビームフォーミングの前又は後に、1つ以上の隣接する画像ラインに関連する受信信号を複合することによって、少なくとも1つの画像ラインに関連するサイドローブエネルギを低減するように構成されるシステム。
- 請求項44又は請求項45に記載のシステムにおいて、前記超音波アレイは、イメージングプローブ内に存在するシステム。
- 超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、信号電極アレイとバイアス電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む1次元超音波アレイを備え、
前記バイアス電極アレイの素子の数が、前記信号電極アレイの電極の数を超え、前記超音波アレイが一組のサブアパーチャを含み、各サブアパーチャが単一の信号電極と複数の隣接するバイアス電極とを含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極アレイ及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極アレイの電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信バイアス電圧は、前記バイアス電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
各サブアパーチャについて、所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極アレイの各電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンのサブアパーチャ毎に受信信号を復号し、
前記復号された受信信号をコヒーレントに複合して2次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)前記2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成される超音波イメージングシステム。 - 請求項47に記載のシステムにおいて、前記超音波アレイは、イメージングプローブ内に存在するシステム。
- 超音波イメージングシステムであって、
超音波イメージングシステムは、信号電極とバイアス電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含む1次元超音波アレイを備え、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、選択された画像ラインにおいてそれぞれの超音波パルスをフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成するように前記バイアス電極アレイに供給され、
各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられた受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極によって受信された受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用してサブアパーチャ毎に前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して前記選択された画像ラインに対応する画像ラインを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の追加画像ラインに関連付けられた追加画像ラインを収集し、これによって2次元画像データセットを取得するステップと、
d)2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている超音波イメージングシステム。 - 請求項49に記載のシステムにおいて、前記制御及び処理回路は、更に、アダマール復号及びビームフォーミングの前又は後に、1つ以上の隣接する画像ラインに関連する受信信号を複合することによって、少なくとも1つの画像ラインに関連するサイドローブエネルギを低減するように構成されるシステム。
- 請求項49又は請求項50に記載のシステムにおいて、前記超音波アレイは、イメージングプローブ内に存在するシステム。
- 超音波イメージングシステムであって、
前記超音波イメージングシステムは、信号電極とバイアス電極アレイとの間に形成された複数の超音波アレイ素子を含む1次元超音波アレイを備え、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、前記バイアス電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
各サブアパーチャについて、所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極によって受信された受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンの前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号をコヒーレントに複合して2次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)前記2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成される超音波イメージングシステム。 - 請求項52に記載のシステムにおいて、前記超音波アレイは、イメージングプローブ内に存在するシステム。
- 超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記超音波アレイは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含み、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記送信バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、それぞれの超音波パルスを、選択された仰角によって特徴付けられる選択された仰角スライス焦点にフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成し、
各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられた受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記第2の電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合することであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記第1の電極アレイによって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
アダマール行列を使用して前記受信信号を復号し、前記仰角方向における前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して、前記選択された仰角に関連する二方向焦点を生成し、
前記復号されビームフォーミングされた受信信号をコヒーレントに複合して、前記選択された仰角に対応する2次元画像データセットを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の更なる仰角に関連付けられた更なる2次元データセットを収集し、これによって、複数の2次元画像データセットを含む3次元画像データセットを取得することと、
d)前記3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法。 - 超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記超音波アレイは、第1の電極アレイと第2の電極アレイとの間に画定された複数の超音波アレイ素子を含み、
前記第1の電極アレイの電極は、方位角方向に沿って間隔を置いて方位角方向に直交するように延在し、
前記第2の電極アレイの電極は、仰角方向に沿って間隔を置いて仰角方向に直交するように延在し、
前記第1の電極アレイ及び前記第2の電極アレイは、交差電極構成で設けられ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記第1の電極アレイの各電極に一組の送信信号を送り、前記第2の電極アレイの各電極に一組の送信バイアス電圧を印加し、
前記送信信号は、各超音波パルスが前記方位角方向にフォーカシングされず、前記複数の超音波パルスが前記方位角方向にコヒーレント複合イメージングを実行するのに適したそれぞれの波面を有するように、前記第1の電極アレイに供給され、
前記送信バイアス電圧は、前記第2の電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように前記第2の電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合することであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記第1の電極アレイによって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンの前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号を仰角方向及び方位角方向にコヒーレントに複合して3次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)3次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法。 - 1次元超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記1次元超音波アレイは、信号電極アレイとバイアス電極アレイとの間に画定される複数の超音波アレイ素子を含み、
前記バイアス電極アレイの素子の数が、前記信号電極アレイの電極の数を超え、
前記超音波アレイが一組のサブアパーチャを含み、
各サブアパーチャが単一の信号電極と複数の隣接するバイアス電極とを含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記超音波イメージングシステムは、前記信号電極アレイ及び前記バイアス電極アレイに動作可能に接続された制御及び処理回路を更に備え、
前記制御及び処理回路は、プロセッサ及びメモリを備え、
前記プロセッサは、前記メモリに格納された命令を実行して、
a)前記超音波アレイを制御するステップであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極アレイの電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、選択された画像ラインにおいてそれぞれの超音波パルスをフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成するように前記バイアス電極アレイに供給され、
各サブアパーチャについて、各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられる前記受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御するステップと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極アレイの各電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用してサブアパーチャ毎に前記受信信号を復号し、
前記サブアパーチャからの前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して前記選択された画像ラインに対応する画像ラインを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合するステップと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の追加画像ラインに関連付けられた追加画像ラインを収集し、これによって2次元画像データセットを取得するステップと、
d)2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成するステップと、
を実行するように構成されている方法。 - 1次元超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって
前記1次元超音波アレイは、信号電極アレイとバイアス電極アレイとの間に画定される複数の超音波アレイ素子を含み、
前記バイアス電極アレイの素子の数が、前記信号電極アレイの電極の数を超え、
前記超音波アレイが一組のサブアパーチャを含み、
各サブアパーチャが単一の信号電極と複数の隣接するバイアス電極とを含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極アレイの電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、前記バイアス電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
各サブアパーチャについて、所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合するステップであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極アレイの各電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンのサブアパーチャ毎に受信信号を復号し、
前記復号された受信信号をコヒーレントに複合して2次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)前記2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法。 - 1次元超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記1次元超音波アレイは、信号電極とバイアス電極アレイとの間に画定される複数の超音波アレイ素子を含み、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、選択された画像ラインにおいてそれぞれの超音波パルスをフォーカシングするように構成されたフレネル位相パターンを形成するように前記バイアス電極アレイに供給され、
各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記超音波パルスにそれぞれ関連付けられた受信バイアス電圧の一意的な組がアダマール行列の異なる行に対応するように、前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合することであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極によって受信された受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用してサブアパーチャ毎に前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号の動的受信ビームフォーミングを使用して前記選択された画像ラインに対応する画像ラインを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)ステップa)及びb)を1回以上繰り返して、1つ以上の追加画像ラインに関連付けられた追加画像ラインを収集し、これによって2次元画像データセットを取得することと、
d)2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法。 - 1次元超音波アレイを用いてイメージングを行う方法であって、
前記1次元超音波アレイは、信号電極とバイアス電極アレイとの間に画定される複数の超音波アレイ素子をみ、
各超音波アレイ素子は、当該超音波アレイ素子から出射される超音波の位相が、当該超音波アレイ素子に印加されるバイアス電圧の極性に依存するような音響変換が可能であり、
前記方法は、
a)前記超音波アレイを制御することであって、
前記超音波アレイを制御して、複数の超音波パルスを連続的に送信し、前記複数の超音波パルスの各超音波パルスに対して、前記信号電極に送信信号を送り、前記バイアス電極アレイの電極に一組の送信バイアス電圧を供給し、
前記送信バイアス電圧は、前記バイアス電極アレイに供給されて、一組のフレネル位相パターンを形成し、各フレネル位相パターンは、それぞれのデフォーカスフレネル波を形成するように構成され、前記フレネル位相パターンの少なくともサブセットは、異なるフレネル位相パターンであり、各フレネル位相パターンは、複数の超音波パルスに対して繰り返され、
所与のフレネル位相パターンに対応する各超音波パルスに受信バイアス電圧の一意的な組が関連付けられ、前記受信バイアス電圧の一意的な組が、それぞれアダマール行列の異なる行に対応するように前記バイアス電極アレイに受信バイアス電圧を印加する、
前記超音波アレイを制御することと、
b)受信信号を複合することであって、
各超音波パルスのための前記受信バイアス電圧の印加中に前記信号電極によって受信される受信信号を複合し、
前記複合は、
前記アダマール行列を使用して各フレネルパターンの前記受信信号を復号し、
前記復号された受信信号をコヒーレントに複合して2次元画像データを取得する
ことによって実行される、
受信信号を複合することと、
c)前記2次元画像データを処理して1つ以上の画像を生成することと、
を含む方法。
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