JP7102120B2 - 超音波多重化のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本明細書で開示される発明の主題の実施形態は、超音波撮像に関し、より詳細には、超音波撮像システムのための多重化に関する。

医療診断超音波は、超音波を用いて患者の身体の音響特性をプローブし、対応する画像を生成する撮像モダリティである。音波パルスの生成および戻りエコーの検出は、典型的には、１つまたは複数のトランスデューサを有する超音波プローブによって達成される。そのようなトランスデューサは、典型的には、反射された超音波がトランスデューサに到達すると、電気エネルギーを患者の組織への超音波の送信のための機械的エネルギーに変換し、機械的エネルギーを電気エネルギーに戻すことができる電気機械要素を含む。

典型的には、各トランスデューサ素子用の別個の同軸ケーブルを使用して、超音波プローブから超音波処理コンソールに超音波データを送信する。何百ものトランスデューサ素子を有する超音波装置では、同軸ケーブルの数が煩雑になる。したがって、超音波装置の操作をよりし易くするように、ケーブルのサイズまたは数を減らすことが望ましい。

ケーブルのサイズを減らすアプローチの１つは、同軸ケーブルの代わりに光ファイバケーブルを利用することである。しかし、光ファイバケーブルを使用するには、光ファイバケーブルで伝送する前に、アナログ超音波信号をデジタル信号に変換する必要がある。結果的に、ケーブル束のサイズが小さくなる可能性があるが、超音波プローブは、数百のアナログ－デジタル変換器を含めると必然的に大きくなる。

ケーブルのサイズまたは数を減らすための別のアプローチは、超音波信号を多重化することである。しかし、超音波信号は、直接多重化され、送信されると、潜在的に劣化する可能性がある。したがって、超音波信号を潜在的に劣化させることなく、超音波システムのサイズおよびハードウェアの複雑さを低減することが望ましい。

米国特許第８５５１００４号明細書

一実施形態では、システムは、トランスデューサアレイおよびマルチプレクサを備える超音波プローブであって、トランスデューサアレイから発する第１の信号および第２の信号に対して、マルチプレクサが、第１および第２の信号から形成された和信号および差信号を多重化信号に多重化する、超音波プローブと、ケーブルを介して超音波プローブに結合されるコンソールであって、コンソールが、プロセッサを含み、コンソールが、ケーブルを介して多重化信号を受信し、プロセッサが、実行された場合に、プロセッサに、多重化信号から復元された第１の信号および第２の信号から画像を生成させる非一時的メモリ内の命令で構成される、コンソールと、を備える。このようにして、処理チャネルの数を減らすことができ、それによって、ハードウェアが少ないより小型の超音波装置を可能にするとともに、チャネルクロストークおよび送信変動による信号劣化を回避する。

上記の簡単な説明は、詳細な説明でさらに説明される概念の選択を簡略化した形で紹介するために提供されていることを理解されたい。特許請求される主題の重要なまたは本質的な特徴を特定することは意図されておらず、その主題の範囲は詳細な説明に添付される特許請求の範囲によって一義的に定義される。さらに、特許請求される主題は、上記のまたは本開示の任意の部分に記載の欠点を解決する実施態様に限定されない。

本発明は、非限定的な実施形態の以下の説明を、添付の図面を参照して読むことにより、よりよく理解されるであろう。

本発明の一実施形態による超音波撮像システムを示す図である。 本発明の一実施形態による超音波システムにおける２つの信号を多重化する例示的な多重化システムを示す概略ブロック図である。 本発明の一実施形態による超音波システムにおける２つの信号を多重化する別の例示的な多重化システムを示す概略ブロック図である。 本発明の一実施形態による例示的な多重化構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による別の例示的な多重化構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるさらに別の例示的な多重化構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による超音波多重化システムを較正する例示的な方法を示す高レベルのフローチャートである。

以下の説明は、超音波撮像システムの様々な実施形態に関する。特に、超音波信号を多重化するためのシステムおよび方法を提供する。間接多重化方法は、図１に示すシステムのような超音波撮像システムで実施することができる。間接多重化方法は、図２および図３に示すように、信号自体ではなく超音波信号の組み合わせを多重化することができる。様々なマルチプレクサ構成を図４から図６に示す。図７に示す方法のような多重化システムを較正する方法は、伝送チャネルを介して伝送される信号の劣化を補正できるように、ケーブルの伝送チャネルを特徴付けることを含む。

図１は、本発明の一実施形態による超音波撮像システム１００の概略図である。超音波撮像システム１００は、トランスデューサアレイまたはプローブ１０６内の素子１０４を駆動して、パルス超音波信号を本体（図示せず）に放出する送信ビーム形成器１０１および送信器１０２を含む。一実施形態によれば、トランスデューサアレイ１０６は、１次元トランスデューサアレイプローブとすることができる。しかし、いくつかの実施形態では、トランスデューサアレイ１０６は、２次元マトリクストランスデューサアレイプローブであってもよい。さらに図１を参照すると、パルス超音波信号は、血球または筋肉組織のような体内の構造から後方散乱され、素子１０４に戻るエコーを生成する。エコーは、素子１０４によって電気信号または超音波データに変換され、電気信号は受信器１０８によって受信される。受信されたエコーを表す電気信号は、超音波データを出力する受信ビーム形成器１１０を通過する。いくつかの実施形態によれば、プローブ１０６は、送信および／または受信ビーム形成の全部または一部を行う電子回路を含むことができる。例えば、送信ビーム形成器１０１、送信器１０２、受信器１０８、および受信ビーム形成器１１０の全てまたは一部は、プローブ１０６内に位置付けすることができる。

本開示において、「スキャン」または「スキャニング」という用語は、超音波信号を送信および受信する処理を介してデータを取得することを指すために使用することもできる。本開示において、「データ」という用語は、超音波撮像システムで取得された１つまたは複数のデータセットのいずれかを指すために使用することができる。ユーザインターフェース１１５は、患者データの入力を制御すること、ならびにスキャニングまたは表示パラメータを変更することなどを含む超音波撮像システム１００の動作を制御するために使用することができる。ユーザインターフェース１１５は、回転部、マウス、キーボード、トラックボール、特定の動作にリンクされたハードキー、異なる機能を制御するよう構成することができるソフトキー、および表示装置１１８上に表示されるグラフィカルユーザインターフェースの、１つまたは複数を含むことができる。

超音波撮像システム１００はまた、送信ビーム形成器１０１、送信器１０２、受信器１０８、および受信ビーム形成器１１０を制御するためのプロセッサ１１６を含む。プロセッサ１１６は、プローブ１０６と電子通信する。本開示の目的のために、「電子通信」という用語は、有線通信と無線通信との両方を含むよう定義することができる。プロセッサ１１６は、プローブ１０６を制御してデータを取得することができる。プロセッサ１１６は、素子１０４のどれがアクティブであるか、およびプローブ１０６から放射されるビームの形状を制御する。プロセッサ１１６はまた、表示装置１１８と電子通信しており、プロセッサ１１６は、表示装置１１８上に表示するためにデータを画像に処理することができる。プロセッサ１１６は、一実施形態による中央プロセッサ（ＣＰＵ）を含むことができる。他の実施形態によれば、プロセッサ１１６は、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、またはグラフィックボードなどの処理機能を実行することができる他の電子部品を含むことができる。他の実施形態によれば、プロセッサ１１６は、中央プロセッサ、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、およびグラフィックボードを含む電子部品のリストから選択された複数の電子部品を含むことができる。別の実施形態によれば、プロセッサ１１６は、ＲＦデータを復調し、生データを生成する複素復調器（図示せず）も含むこともできる。別の実施形態では、復調は、処理チェーンの早期に実行することができる。プロセッサ１１６は、データ上の複数の選択可能な超音波モダリティに従って１つまたは複数の処理動作を実行するよう適合される。データは、エコー信号が受信されると、スキャニングセッション中にリアルタイムで処理することができる。本開示の目的のために、「リアルタイム」という用語は、意図的な遅延なしに実行される手順を含むと定義される。例えば、一実施形態は、７から２０ボリューム／秒の実時間率で画像を取得することができる。超音波撮像システム１００は、１つまたは複数の平面の２Ｄデータをかなり高速で取得することができる。しかし、リアルタイムボリュームレートは、表示するために各データボリュームを取得するのにかかる時間の長さに依存する可能性があることを理解されたい。したがって、比較的大容量のデータを取得する場合、リアルタイムのボリュームレートは遅くなる可能性がある。したがって、いくつかの実施形態は、２０ボリューム／秒よりもかなり速いリアルタイムボリュームレートを有する可能性があり、一方、他の実施形態は、７ボリューム／秒よりも遅いリアルタイムボリュームレートを有する可能性がある。データは、スキャニングセッション中に一時的にバッファ（図示せず）に格納され、ライブまたはオフライン動作においてリアルタイムよりも遅く処理される可能性がある。本発明のいくつかの実施形態は、上述の例示的な実施形態によるプロセッサ１１６によって処理される処理タスクを処理する複数のプロセッサ（図示せず）を含むことができる。例えば、第１のプロセッサを使用して、ＲＦ信号を復調して間引くことができ、第２のプロセッサを使用して、画像を表示する前にデータをさらに処理することができる。他の実施形態では、異なる構成のプロセッサを使用することができることを理解されたい。

超音波撮像システム１００は、例えば、１０Ｈｚから３０Ｈｚのボリュームレートでデータを連続的に取得することができる。データから生成された画像は、同様のフレームレートでリフレッシュすることができる。他の実施形態は、異なるレートでデータを取得し、表示することができる。例えば、いくつかの実施形態は、ボリュームのサイズおよび意図される用途に応じて、１０Ｈｚ未満または３０Ｈｚ超のボリュームレートでデータを取得することができる。取得データの処理されたボリュームを記憶するためのメモリ１２０が含まれる。例示的な実施形態では、メモリ１２０は、少なくとも数秒分の超音波データボリュームを格納するのに十分な容量を有する。データのボリュームは、その取得の順番または時間によってその検索を容易にするように格納される。メモリ１２０は、任意の既知のデータ記憶媒体を備えることができる。

任意選択的に、本発明の実施形態は造影剤を使用して実施することができる。コントラスト撮像は、マイクロバブルを含む超音波造影剤を使用する場合に、体内の解剖学的構造および血流の強調画像を生成する。造影剤を使用しながらデータを収集した後、画像解析は、高調波成分および線形成分を分離し、高調波成分を強調し、強調高調波成分を利用して超音波画像を生成することを含む。受信信号からの高調波成分の分離は、適切なフィルタを用いて行われる。超音波撮像のために造影剤を使用することは、当業者には周知であるので、これ以上詳細には説明しない。

本発明の様々な実施形態では、データは、プロセッサ１１６（例えば、Ｂモード、カラードップラー、Ｍモード、カラーＭモード、スペクトルドップラー、エラストグラフィ、ＴＶＩ、ひずみ速度、およびそれらの組み合わせなど）によって他のまたは異なるモード関連モジュールによって処理することができる。画像ラインおよび／またはボリュームが記憶され、データがメモリ内で取得された時間を示すタイミング情報を記録することができる。モジュールは、例えば、画像ボリュームをビーム空間座標から表示空間座標に変換するためのスキャン変換動作を実行するスキャン変換モジュールを含むことができる。プロシージャが患者に実行されている間に、画像ボリュームをメモリから読み取り、リアルタイムで画像を表示するビデオプロセッサモジュールを設けることができる。ビデオプロセッサモジュールは、画像を画像メモリに記憶し、そこから画像を読み出して表示することができる。

いくつかの例では、超音波コンソール１５０は、ユーザインターフェース１１５、プロセッサ１１６、メモリ１２０、および表示装置１１８を収容することができる。超音波コンソール１５０は、送信ビーム形成器１０１、送信器１０２、受信器１０８、および受信ビーム形成器１１０をさらに収容することができる。したがって、コンソール１５０は、ケーブル１５１を介してプローブ１０６に結合することができる。本明細書でさらに説明するように、受信された超音波データは、間接多重化方法を使用してケーブル１５１を介してプローブ１０６からコンソール１５０に送信することができる。このようにして、受信した超音波データをコンソール１５０に送信するために必要なケーブルまたはケーブルチャネルの数を半分に減らすことができる。

図２は、本発明の一実施形態による超音波システムにおける２つの信号を多重化する例示的な多重化システム２００を示す概略ブロック図である。多重化システム２００は、マルチプレクサ２５０およびデマルチプレクサ２５５を含む。２つの信号を直接多重化する代わりに、信号の和と差を多重化してケーブルで伝送し、元の２つの信号を和と差から復元する。

第１の信号２０１（ｓ１）および第２の信号２０２（ｓ２）の２つの信号は、受信された超音波信号を備え、したがって、超音波プローブ１０６を備える超音波プローブに由来するか、または超音波プローブで生成される。信号２０１および２０２は、プローブでマルチプレクサ２５０に入力される。ここで、信号２０１および２０２は、加算接合部２０５に入力され、和信号２０８（和＝ｓ１＋ｓ２）を生成するために２０５で加算される。信号２０１および信号２０２の負数はまた、加算接合部２０６に入力され、２０６において加算されて、差信号２０９（ｄｉｆｆ＝ｓ１－ｓ２）を生成する。

差信号２０９は変調器２１０によって変調され、変調された差信号２１１を生成する。いくつかの例では、差信号２０９は方形波により２１０で変調される。方形波による変調は、電力効率が高く、正弦波による変調よりも電子空間が少なくて済む。しかし、いくつかの例では、差信号２０９は、方形波以外の変調方式を使用して２１０で変調してもよいことを理解されたい。

加算器２１５は、和信号２０８と変調された差信号２１１とを多重化信号２１７に加算する。加算器または加算接合部２１５は、信号２０８および２１１を一緒に加算する単純な加算機能を備えることができる。加算器２１５は、特定の回路（例えば、加算増幅器）として、または物理的加算器として（例えば、これらの信号が電流である場合には単に信号２０８および２１１を一緒に接続する）実施され得る。

次いで、多重化信号２１７は、図１のプローブ１０６をコンソール１５０に結合するケーブル１５１などの、超音波プローブを超音波コンソールに接続するケーブルのチャネルを介して送信される。差信号２０９の変調、ならびに変調された差信号２１１と和信号２０８との加算により、同じケーブルで伝送される非多重化信号の帯域幅に比べてケーブルで伝送される信号の帯域幅が増加することに留意されたい。

デマルチプレクサ２５５において、多重化信号２１７は、低域通過フィルタ２３０および変調器２２５に別々に入力される。変調器２２５は、多重化信号２１７を復調し、復調された多重化信号２２７は、低域通過フィルタ２３０と同様の低域通過フィルタ２３１に入力される。低域通過フィルタ２３０、２３１は、それぞれ、多重化信号２１７および復調された多重化信号２２７から高域成分を除去する。

フィルタリングされた多重化信号およびフィルタリングされた復調多重化信号は、次いで、加算接合部２３５および加算接合部２３６の両方に入力され、フィルタリングされた復調多重化信号の負数が加算接合部２３６に入力される。加算接合部２３５では、第１の信号２４１が復元され、加算接合部２３６では、第２の信号２４２が復元される。

いくつかの例では、第２のマルチプレクサまたはデマルチプレクサ２５５は、信号減衰、位相歪み、および振幅歪みなどの多重化に起因するクロストーク効果および他の効果を補正するよう構成されたフィルタ２７０を含む。例えば、伝送および多重化誤差のために、復元された信号が元の信号と同等でないことが予想される。例えば、
Ａ’＝Ａ（１＋ｄａ）、Ｂ’＝Ｂ（１＋ｄｂ）
となるように、逆多重化信号Ａ’およびＢ’は、それぞれ、エラーｄａおよびｄｂを含み、ここで、ＡおよびＢは、元の多重化されていない和信号および差信号である。その場合、逆多重化信号の和Ｘおよび差Ｙは、
Ｘ＝Ａ’＋Ｂ’＝Ａ（１＋ｄａ）＋Ｂ（１＋ｄｂ）、
Ｙ＝Ａ’－Ｂ’＝Ａ（１＋ｄａ）－Ｂ（１＋ｄｂ）
である。

信号Ａが和信号２０８に対応し、信号Ｂが差信号２０９に対応する（方形波変調を無視する）場合、Ａ＝ｓ１＋ｓ２、Ｂ＝ｓ１－ｓ２の場合、和Ｘは、
Ｘ＝（ｓ１＋ｓ２）（１＋ｄａ）＋（ｓ１－ｓ２）（１＋ｄｂ）
＝ｓ１（２＋ｄａ＋ｄｂ）＋ｓ２（ｄａ－ｄｂ）、
差Ｙは、
Ｙ＝（ｓ１＋ｓ２）（１＋ｄａ）－（ｓ１－ｓ２）（１＋ｄｂ）
＝ｓ２（２＋ｄａ＋ｄｂ）＋ｓ１（ｄａ－ｄｂ）
である。

Ｘの所望の項、信号ｓ１は、誤差項（２＋ｄａ＋ｄｂ）を有し、Ｙの所望の項、信号ｓ２は同じ誤差項（２＋ｄａ＋ｄｂ）を有する。Ｘのクロストーク項（すなわち、信号ｓ２）とＹのクロストーク項（すなわち、信号ｓ１）は、（ｄａ－ｄｂ）と同一の係数を有する。ｄａとｄｂとが実数値の場合、誤差は利得誤差に対応し、ｄａとｄｂとが複素数である場合、誤差は位相誤差と利得誤差に対応する。

したがって、各復元された信号の誤差は同様であり、１つの特定の信号の優先的な劣化はない。それにもかかわらず、本明細書でさらに説明するように、フィルタ２７０は、上記の誤差項に対応する可能性があるクロストークおよび減衰誤差を補正する。単一のフィルタ２７０が多重化信号２１７をフィルタリングするものとして示されているが、いくつかの例では、フィルタ２７０は、低域通過フィルタ２３０および２３１の後に配置された一対のフィルタとして実装されてもよい。他の例では、フィルタ２７０は、加算接合部２３５および２３６の後に配置された２つのフィルタとして実装されてもよい。このようにして、復元された信号２４１および２４２は、元の信号２０１および２０２に実質的に近い。

コンソール１５０のプロセッサ１１６などの超音波コンソールのプロセッサは、次いで、復元された信号２４１および２４２を受信し、復元された信号２４１および２４２から超音波画像を生成することができる。

図示されているように、多重化方法の特定のステップは、（プローブ１０６のような）超音波プローブに配置され得るマルチプレクサ２５０において実行され、一方、多重化方法の他のステップは、（コンソール１５０のような）超音波コンソールに配置され得る第２のマルチプレクサまたはデマルチプレクサ２５５で実行される。例えば、超音波信号が生成され、和信号と差信号とに合成され、マルチプレクサ２５０で多重化される。一方、送信された多重化信号の逆多重化と、超音波信号を復元するための和信号と差信号との合成の復元は、デマルチプレクサ２５５で行われる。本明細書でさらに説明するように、特定のステップは、プローブおよびコンソールの外部で実行してもよいことを理解されたい。例えば、逆多重化に使用されるデマルチプレクサ２５５は、図５に関して本明細書でさらに説明されるように、ケーブルをコンソールに接続するコネクタ内に配置されてもよい。

したがって、超音波信号を多重化する方法が提供され、本方法は、超音波プローブによって、第１の超音波信号および第２の超音波信号を生成するステップと、第１の超音波信号と第２の超音波信号とを和信号と差信号とに合成するステップと、差信号を方形波で変調するステップと、和信号と変調された差信号とを多重化信号に多重化するステップと、超音波プローブを超音波コンソールに結合するケーブルを介して多重化信号を送信するステップと、多重化信号を和信号および変調された差信号に逆多重化するステップと、差信号を復元するために変調された差信号を復調するステップと、和信号と差信号とを合成して第１および第２の超音波信号を復元するステップと、復元された第１および第２の超音波信号から画像をプロセッサで生成するステップとを備える。

図３は、本発明の一実施形態による超音波システムにおける２つの信号を多重化する別の例示的な多重化システム３００を示す概略ブロック図である。多重化システム３００は、マルチプレクサ３５０およびデマルチプレクサ３５５を含む。２つの信号を直接多重化する代わりに、信号の和と差を多重化してケーブルで伝送し、元の２つの信号を和と差から復元する。

本明細書で上述した多重化システム２００とは対照的に、第１の信号３０１および第２の信号３０２の両方は、それぞれ、マルチプレクサ３５０の変調器３０５および３０６を介して変調される。変調された信号は、上側および下側波帯の両方を含む。次いで、変調された信号は、加算接合部３０８に入力され、和信号を形成する。変調された信号はまた、加算接合部３０９に入力され、ここで、変調された第２信号の負数は、差信号を形成するように、図示のように加算接合部３０９に入力される。和信号は低域通過フィルタ３１０に入力され、差信号は広域通過フィルタ３１１に入力される。したがって、フィルタされた和信号は下側波帯を保持し、フィルタされた差信号は上側波帯を保持する。次いで、２つの支線は加算接合点３１５で一緒に加算され、得られた多重化信号３１７は、プローブをコンソールに結合するケーブルを介して送信される。

第２のマルチプレクサまたはデマルチプレクサ３５５では、多重化信号３１７は、低域通過フィルタ３２２および高域通過フィルタ３２３の両方に入力され、多重化信号３１７から下側波帯および上側波帯にそれぞれ分離する。次に、フィルタリングされた信号は、変調器３２６および３２７によってそれぞれ復調される。復調された信号は、次いで、各低域通過フィルタ３２８および３２９によって低域通過フィルタリングされ、復調処理から高周波数成分が除去される。次いで、信号は、加算接合部３３０および３３１の両方に入力されて、第１の信号３４１および第２の信号３４２を復元する。

図示されていないが、デマルチプレクサ３５５は、送信された信号のクロストークおよび減衰誤差を補正するために、図２に示すフィルタ２７０と同様のフィルタを含むことができることを理解されたい。

図４は、本発明の一実施形態による例示的な多重化構成４００を示すブロック図である。超音波プローブ４０５において、チャネル４０７および４０８は、それぞれ、第１の信号および第２の信号を生成する。

プローブ４０５は、第１の信号および第２の信号を多重化する２：１周波数マルチプレクサ４１０を含む。非限定的かつ例示的な例として、マルチプレクサ４１０は、図２に関して上述したマルチプレクサ２５０または図３に関して上述したマルチプレクサ３５０を備えることができる。マルチプレクサ４１０によって出力された多重化信号は、ケーブル４１１を介して超音波コンソール４２０に送信される。超音波コンソール４２０において、多重化信号は、アナログ－デジタル変換器４２５によってアナログ信号からデジタル信号に変換される。

次いで、デジタル多重化信号は、２：１周波数マルチプレクサ４３０によって第１の信号および第２の信号に逆多重化される。非限定的かつ例示的な例として、マルチプレクサ４３０は、図２に関して上述したデマルチプレクサ２５５または図３に関して上述したデマルチプレクサ３５５を備えることができる。その場合、第１の信号および第２の信号は、コンソールに配置されたプロセッサ４５０に供給される。プロセッサ４５０は、ソフトウェアビーム形成技術を用いて第１および第２の信号を処理する。したがって、いくつかの例では、信号は、アナログ領域で最初に多重化することができ、一方、信号はデジタル領域で逆多重化される。

図５は、本発明の一実施形態による別の例示的な多重化構成５００を示すブロック図である。超音波プローブ５０５において、チャネル５０７および５０８は、それぞれ、第１の信号および第２の信号を生成する。

プローブ５０５は、第１および第２の信号を多重化する、上述のマルチプレクサ２５０またはマルチプレクサ３５０を備えることができる、２：１周波数マルチプレクサ５１０を含む。多重化信号は、次いで、超音波プローブ５０５からケーブル５１１を介して超音波コンソール５２０に送信される。ケーブル５１１は、コネクタ５１５を介して超音波コンソール５２０に接続することができる。コネクタ５１５は、多重化信号を第１および第２の信号に逆多重化する、上述のデマルチプレクサ２５５またはデマルチプレクサ３５５を備えることができる、２：１周波数マルチプレクサ５３０を含む。

次いで、第１および第２の信号は、それぞれアナログ－デジタル変換器５２５および５２７を介してアナログ領域からデジタル領域に変換される。次いで、第１および第２のデジタル信号は、ソフトウェアビーム形成のためにコンソール５２０のプロセッサ５５０に入力される。したがって、いくつかの例では、信号の多重化および逆多重化は、完全にアナログ領域内および超音波コンソールの外部で行うことができる。

図６は、本発明の一実施形態によるさらに別の例示的な多重化構成６００を示すブロック図である。超音波プローブ６０５において、チャネル６０７および６０８は、それぞれ、第１の信号および第２の信号を生成する。

プローブ６０５は、第１および第２の信号を多重化する、上述のマルチプレクサ２５０またはマルチプレクサ３５０を備えることができる、２：１周波数マルチプレクサ６１０を含む。得られた多重化信号は、次に、ケーブル６１１を介して超音波プローブ６０５から超音波コンソール６２０に送信される。超音波コンソール６２０は、多重化信号を第１および第２の信号に逆多重化する、上述のデマルチプレクサ２５５または３５５のうちの１つを備えることができる、２：１周波数マルチプレクサ６３０を含む。次いで、第１および第２の信号は、それぞれアナログ－デジタル変換器６２５および６２７を介してアナログ領域からデジタル領域に変換される。次いで、デジタルの第１および第２の信号は、ソフトウェアビーム形成のために超音波コンソールのプロセッサ６５０に入力される。

したがって、いくつかの例では、信号は、アナログ領域で完全に多重化および逆多重化され、多重化は、超音波プローブで行われ、逆多重化は、超音波コンソールで行われる。

図７は、本発明の一実施形態による超音波多重化システムを較正する例示的な方法７００を示す高レベルのフローチャートである。方法７００は、図１から図６のシステムおよび構成要素を参照して説明するが、本方法は、本開示の範囲から逸脱することなく、他のシステムおよび構成要素に適用することができることが理解されるべきである。方法７００は、プロセッサ１１６の非一時的メモリ内の実行可能命令として実施してもよい。

方法７００は、７０５で開始する。７０５において、方法７００は、プローブ内に１つまたは複数のテスト信号を生成するステップを含む。プローブ内に２つ以上のテスト信号が生成された場合、方法７００は７１０に進む。７１０において、方法７００は、任意選択的に、テスト信号を多重化するステップを含む。テスト信号は、図２または図３に関して上述した方法に従って多重化することができる。例えば、第１のテスト信号と第２のテスト信号とは和信号と差信号とに合成することができ、方形波変調を差信号に適用することができる。次に、本方法は、和信号と変調された差信号とを多重化テスト信号に多重化する。

テスト信号を多重化した後、または７０５で１つのテスト信号のみが生成された場合、方法７００は７１５に進む。７１５において、方法７００は、ケーブルチャネルを介してテスト信号を送信するステップを含む。７０５で１つのテスト信号のみが生成された場合、テスト信号はケーブルを介して超音波コンソールに送信される。７０５で２つのテスト信号が生成され、７１０で多重化される場合、多重化信号は、ケーブルを介して超音波コンソールに送信される。

７２０において、方法７００は、任意選択的に、テスト信号を逆多重化するステップを含む。具体的には、７１５で多重化されたテスト信号が送信された場合、本方法は、デマルチプレクサ２５５またはデマルチプレクサ３５５などのマルチプレクサで、多重化されたテスト信号を、テスト和信号および変調された差信号に逆多重化する。変調された差信号は、差信号を復元するために復調することができる。その後、和信号と差信号とを組み合わせて、第１のテスト信号と第２のテスト信号とを復元することができる。

７２５において、方法７００は、テスト信号を受信するステップを含む。単一のテスト信号が７０５で生成される例では、プロセッサは単一のテスト信号を受信することができる。７０５で第１の信号および第２の信号が生成される例では、プロセッサは、第１および第２のテスト信号を受信する。７３０に続き、方法７００は、受信されたテスト信号に基づいてケーブルチャネルを特徴付けるステップを含む。具体的には、本方法は、７０５で最初に生成されたテスト信号と受信されたテスト信号とを比較して、テスト信号の送信がテスト信号にどのように影響するかを判定する。

７３５に続き、方法７００は、チャネル特性に基づいてフィルタを作成するステップを含む。フィルタは、例えば、フィルタがクロストークおよび減衰誤差を補正するように、フィルタ２７０として実装することができる。このようにして、信号を多重化し、信号の劣化なしにプローブからコンソールに送信することができる。方法７００はその後終了する。

本開示の技術的効果は、超音波信号の多重化である。本開示の別の技術的効果は、受信した超音波信号を超音波プローブからプロセッサに送信するのに必要なケーブルまたはケーブルチャネルの数を減らすことである。さらに別の技術的効果は、間接多重化システムを介して送信される超音波データから超音波画像を生成することである。

本明細書で提供される超音波多重化のためのシステムおよび方法は、より多数の超音波信号に対してハードウェアチャネルの数を低減することを可能にする。より小さなケーブルは人間工学の向上と製造コストの低減をもたらす。コンソール入力チャネルが少なくなれば、ハードウェアの削減、消費電力の削減、コストの削減が可能になる。

一実施形態では、システムは、トランスデューサアレイおよびマルチプレクサを備える超音波プローブであって、トランスデューサアレイから発する第１の信号および第２の信号に対して、マルチプレクサが、第１および第２の信号から形成された和信号および差信号を多重化信号に多重化する、超音波プローブと、ケーブルを介して超音波プローブに結合されるコンソールであって、コンソールが、プロセッサを含み、コンソールが、ケーブルを介して多重化信号を受信し、プロセッサが、実行された場合に、プロセッサに、多重化信号から復元された第１の信号および第２の信号から画像を生成させる非一時的メモリ内の命令で構成される、コンソールと、を備える。

システムの第１の例では、差信号は、多重化の前に超音波プローブで方形波で変調され、多重化信号を逆多重化した後にコンソールで方形波で復調される。第１の例を任意選択的に含むシステムの第２の例では、差信号を変調することにより、和信号と差信号を備える多重化信号に対する多重化信号の帯域幅が変調なしで増加する。第１および第２の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第３の例において、本システムは、コンソールに配置され、多重化信号を和信号および差信号に逆多重化するよう構成される、第２のマルチプレクサをさらに備える。第１から第３の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第４の例では、第１の信号および第２の信号が、多重化信号を逆多重化した後に得られる和信号および差信号を合成することにより多重化信号から復元される。第１から第４の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第５の例では、コンソールは、信号を逆多重化した後に得られる和信号および差信号におけるクロストークおよび減衰誤差を補正するよう構成される少なくとも１つのフィルタを含む。第１から第５の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第６の例では、コンソールは、逆多重化信号をアナログ領域からデジタル領域に変換するよう構成される少なくとも１つのアナログ－デジタル変換器をさらに含む。第１から第６の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第７の例では、超音波プローブは、第１の信号と第２の信号とを和信号と差信号とに合成するよう構成される少なくとも２つの加算接合部を含み、コンソールは、和信号と差信号とを第１の信号および第２の信号に合成するよう構成される少なくとも２つの加算接合部を含む。第１から第７の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第８の例では、コンソールは、プロセッサに結合された表示装置をさらに含み、プロセッサは、実行されると、プロセッサに、生成された画像を表示装置を介して表示させる非一時的メモリ内の命令でさらに構成される。第１から第８の例の１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第９の例では、差信号は、超音波プローブで方形波で変調され、コンソールで方形波で復調される。第１から第９の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第１０の例において、本システムは、コンソールに配置され、多重化信号を和信号および差信号に逆多重化するよう構成される、デマルチプレクサをさらに備える。第１から第１０の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第１１の例では、コンソールは、プローブからの多重化信号におけるクロストークおよび減衰誤差を補正するよう構成される少なくとも１つのフィルタを含む。第１から第１１の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第１２の例では、コンソールは、多重化信号をアナログ領域からデジタル領域に変換するよう構成される少なくとも１つのアナログ－デジタル変換器をさらに含む。

別の実施形態では、システムは、第１の信号および第２の信号を生成するよう構成されたアレイ変換器を備える超音波プローブと、超音波プローブにケーブルを介して結合され、プロセッサを備える、コンソールと、超音波プローブ内に収容され、第１の信号および第２の信号を多重化信号に多重化するよう構成された第１のマルチプレクサと、多重化信号をケーブルを介して送信した後に、多重化信号を第１の信号および第２の信号に逆多重化するよう構成された第２のマルチプレクサと、を備え、プロセッサは、実行されると、プロセッサに第１の信号および第２の信号から画像を生成させる非一時的メモリ内の命令で構成される。

システムの第１の例では、第２のマルチプレクサは、ケーブルをコンソールに接続するコネクタ内に収容される。第１の例を任意選択的に含むシステムの第２の例では、第２のマルチプレクサがコンソール内に収容される。第１および第２の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第３の例では、コンソールは、多重化信号を逆多重化の前にデジタル信号に変換するアナログ－デジタル変換器を含む。第１から第３の例の１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第４の例では、コンソールは、逆多重化の後に第１の信号と第２の信号をデジタル信号に変換する少なくとも２つのアナログ－デジタル変換器を含む。第１から第４の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含むシステムの第５の例において、第１のマルチプレクサは、第１および第２の信号を和信号および差信号に合成する回路を含み、第１のマルチプレクサは、和信号および差信号を多重化信号に多重化し、第２のマルチプレクサは、和信号と差信号とを合成して第１および第２の信号を得る回路を含む。

さらに別の実施形態では、本方法は、超音波プローブによって、第１の超音波信号および第２の超音波信号を生成するステップと、第１の超音波信号と第２の超音波信号とを和信号と差信号とに合成するステップと、差信号を方形波で変調するステップと、和信号と変調された差信号とを多重化信号に多重化するステップと、超音波プローブを超音波コンソールに結合するケーブルを介して多重化信号を送信するステップと、多重化信号を和信号および変調された差信号に逆多重化するステップと、差信号を復元するために変調された差信号を復調するステップと、和信号と差信号とを合成して第１および第２の超音波信号を復元するステップと、復元された第１および第２の超音波信号から画像をプロセッサで生成するステップとを備える。

本方法の第１の例では、本方法は、和信号と差信号とを合成して第１および第２の超音波信号を復元する前に、ケーブルの特性に基づいて和信号および差信号をフィルタリングするステップをさらに備える。第１の例を任意選択的に含む方法の第２の例では、特徴は、超音波プローブを用いて、第１のテスト信号および第２のテスト信号を生成することと、第１のテスト信号と第２のテスト信号とをテスト和信号とテスト差信号とに合成することと、方形波でテスト差信号を変調することと、テスト和信号と変調されたテスト差信号とを多重化テスト信号に多重化することと、ケーブルを介して多重化テスト信号を送信することと、多重化テスト信号を第２のテスト和信号と第２の変調テスト差信号とに逆多重化することと、第２の変調テスト差信号を復調して第２のテスト差信号を得ることと、第２のテスト和信号と第２のテスト差信号とを合成して第３のテスト信号と第４のテスト信号とを得ることと、第３および第４のテスト信号と第１および第２のテスト信号との比較に基づいてケーブルの特性を特徴付けて特徴を取得することと、によって取得される。第１および第２の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含む方法の第３の例では、特徴は、超音波プローブを用いてテスト信号を生成することと、ケーブルを介してテスト信号を送信することと、プロセッサによって、テスト信号を受信することと、受信したテスト信号とテスト信号との比較に基づいてケーブルの特性を特徴付けて特徴を取得することと、によって取得される。第１から第３の例のうちの１つまたは複数を任意選択的に含む方法の第４の例では、本方法は、逆多重化の前に多重化信号をアナログ領域からデジタル領域に変換するステップをさらに備える。

本明細書で使用する場合、単数形で書かれた要素またはステップおよび単語「ａ」もしくは「ａｎ」が前に付く要素またはステップは、例外であることが明示されない限り、前記要素またはステップが複数である可能性を除外しないことを理解すべきである。さらに、本発明の「一実施形態」という言及は、記載した特徴を含む追加の実施形態の存在を除外すると解釈されるべきではない。さらに、明示的に反対のことが言及されない限り、特定の特性を有する一要素または複数の要素を「備える」「含む」または「有する」実施形態は、その特性を有さない、そのような追加の要素を含む可能性がある。「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこにある（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれの用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「その（ｗｈｅｒｅｉｎ）」の明示的な均等物として使用される。さらに、「第１の」、「第２の」、および「第３の」などの用語は、単にラベルとして使用され、それらの対象に数値的要件または特定の位置的順序を課すことを意図しない。

本明細書は、最良の態様を含めて本発明を開示するとともに、いかなる当業者も、任意のデバイスまたはシステムの作成および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含め、本発明を実施することを可能にするために、実施例を使用する。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義されるとともに、当業者に想起される他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、または、特許請求の範囲の文言と実質的な差のない等価の構造要素を含む場合に、特許請求の範囲内にあることが意図されている。
［実施態様１］
システムであって、
トランスデューサアレイ（１０６）およびマルチプレクサ（２５０）を備える超音波プローブ（１０６）であって、前記トランスデューサアレイ（１０６）から発する第１の信号（２０１）および第２の信号（２０２）に対して、前記マルチプレクサ（２５０）が、前記第１および前記第２の信号（２０１、２０２）から形成された和信号（２０８）および差信号（２０９）を多重化信号（２１７）に多重化する、超音波プローブ（１０６）と、
ケーブル（１５１）を介して前記超音波プローブ（１０６）に結合されるコンソール（１５０）であって、前記コンソール（１５０）が、プロセッサ（１１６）を含み、前記コンソール（１５０）が、前記ケーブル（１５１）を介して前記多重化信号（２１７）を受信し、前記プロセッサ（１１６）が、実行された場合に、前記プロセッサ（１１６）に、前記多重化信号（２１７）から復元された前記第１の信号（２０１）および前記第２の信号（２０２）から画像を生成させる非一時的メモリ内の命令で構成される、コンソール（１５０）と、
を備える、システム。
［実施態様２］
前記差信号（２０９）は、前記超音波プローブ（１０６）で方形波で変調され、前記コンソール（１５０）で前記方形波で復調される（２２５）、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様３］
前記差信号（２０９）を変調すること（２１０）により、前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）を備える多重化信号（２１７）に対する前記多重化信号（２１７）の帯域幅が変調なしで増加する、実施態様２に記載のシステム。
［実施態様４］
前記コンソール（１５０）に配置され、前記多重化信号（２１７）を前記和信号（２０８）および前記差信号（２０９）に逆多重化するよう構成されたデマルチプレクサ（２５５）をさらに備える、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様５］
前記第１の信号（２０１）および前記第２の信号（２０２）が、前記多重化信号（２１７）を逆多重化した後に得られる前記和信号（２０８）および前記差信号（２０９）を合成することにより前記多重化信号（２１７）から復元される、実施態様４に記載のシステム。
［実施態様６］
前記コンソール（１５０）が、前記プローブ（１０６）からの前記多重化信号（２１７）におけるクロストークおよび減衰誤差を補正するよう構成された少なくとも１つのフィルタ（２７０）を含む、実施態様４に記載のシステム。
［実施態様７］
前記コンソール（１５０）は、前記逆多重化信号をアナログ領域からデジタル領域に変換するよう構成される少なくとも１つのアナログ－デジタル変換器（４２５）をさらに含む、実施態様４に記載のシステム。
［実施態様８］
前記コンソール（１５０）は、前記多重化信号（２１７）をアナログ領域からデジタル領域に変換するよう構成される少なくとも１つのアナログ－デジタル変換器（４２５）をさらに含む、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様９］
前記超音波プローブ（１０６）は、前記第１の信号（２０１）と前記第２の信号（２０２）とを前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）とに合成するよう構成される少なくとも２つの加算接合部（２０５、２０６）を含み、前記コンソール（１５０）は、前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）とを前記第１の信号（２４１）および前記第２の信号（２４２）に合成するよう構成される少なくとも２つの加算接合部（２３５、２３６）を含む、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様１０］
前記コンソール（１５０）は、前記プロセッサ（１１６）に結合された表示装置（１１８）をさらに含み、前記プロセッサ（１１６）は、実行されると、前記プロセッサ（１１６）に、前記生成された画像を前記表示装置（１１８）を介して表示させる前記非一時的メモリ（１２０）内の命令でさらに構成される、実施態様１に記載のシステム。
［実施態様１１］
システムであって、
第１の信号（２０１）および第２の信号（２０２）を生成するよう構成されたアレイ変換器を備える超音波プローブ（１０６）と、
前記超音波プローブ（１０６）にケーブル（１５１）を介して結合され、プロセッサ（１１６）を備える、コンソール（１５０）と、
前記超音波プローブ（１０６）内に収容され、前記第１の信号（２０１）および前記第２の信号（２０２）を多重化信号（２１７）に多重化するよう構成された第１のマルチプレクサと、
前記多重化信号（２１７）を前記ケーブル（１５１）を介して送信した後に、前記多重化信号（２１７）を前記第１の信号（２０１）および前記第２の信号（２０２）に逆多重化するよう構成された第２のマルチプレクサと、
を備え、
前記プロセッサ（１１６）は、実行されると、前記プロセッサ（１１６）に前記第１の信号（２０１）および前記第２の信号（２０２）から画像を生成させる非一時的メモリ内の命令で構成される、
システム。
［実施態様１２］
前記第２のマルチプレクサは、前記ケーブル（１５１）を前記コンソール（１５０）に接続するコネクタ内に収容される、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１３］
前記第２のマルチプレクサは、前記コンソール（１５０）に収容される、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１４］
前記コンソール（１５０）は、前記多重化信号（２１７）を前記逆多重化の前にデジタル信号に変換するアナログ－デジタル変換器を含む、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１５］
前記コンソール（１５０）は、前記逆多重化の後に前記第１の信号（２０１）および前記第２の信号（２０２）をデジタル信号に変換する少なくとも２つのアナログ－デジタル変換器を含む、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１６］
前記第１のマルチプレクサは、前記第１および第２の信号（２０２）を和信号（２０８）および差信号（２０９）に合成する回路を含み、前記第１のマルチプレクサは、前記和信号（２０８）および前記差信号（２０９）を前記多重化信号（２１７）に多重化し、前記第２のマルチプレクサは、前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）とを合成して前記第１および第２の信号（２０２）を得る回路を含む、実施態様１０に記載のシステム。
［実施態様１７］
方法であって、
超音波プローブ（１０６）によって、第１の超音波信号（２０１）および第２の超音波信号（２０２）を生成するステップ（７０５）と、
前記第１の超音波信号（２０１）と前記第２の超音波信号（２０２）とを和信号（２０８）と差信号（２０９）とに合成するステップ（７１０）と、
前記差信号（２０９）を方形波で変調するステップ（２１０）と、
前記和信号（２０８）と前記変調された差信号（２１１）とを多重化信号（２１７）に多重化するステップ（２１５）と、
前記超音波プローブ（１０６）を超音波コンソール（１５０）に結合するケーブル（１５１）を介して前記多重化信号（２１７）を送信するステップ（７１０）と、
前記多重化信号（２１７）を前記和信号（２０８）および前記変調された差信号（２１１）に逆多重化するステップ（７２０）と、
前記差信号（２０９）を復元するために前記変調された差信号（２１１）を復調するステップ（２２５）と、
前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）とを合成して前記第１および前記第２の超音波信号（２４１、２４２）を復元するステップ（２３５、２３６）と、
前記復元された第１および第２の超音波信号（２４１、２４２）から画像をプロセッサ（１１６）で生成するステップと、
を備える、方法。
［実施態様１８］
前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）とを合成して前記第１および前記第２の超音波信号（２０１、２０２）を復元する（２３５、２３６）前に、前記ケーブル（１５１）の特性に基づいて前記和信号（２０８）および前記差信号（２０９）をフィルタリングするステップ（２３０、２３１）をさらに備える、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１９］
前記特徴は、前記超音波プローブ（１０６）を用いて、第１のテスト信号（２０１）および第２のテスト信号（２０２）を生成することと、
前記第１のテスト信号（２０１）と前記第２のテスト信号（２０２）とをテスト和信号（２０８）とテスト差信号（２０９）とに合成すること（２０５、２０６）と、
前記方形波で前記テスト差信号（２０９）を変調すること（２１０）と、
前記テスト和信号（２０８）と前記変調されたテスト差信号（２１１）とを多重化テスト信号（２１７）に多重化すること（２１５）と、
前記ケーブル（１５１）を介して前記多重化テスト信号（２１７）を送信すること（７１０）と、
前記多重化テスト信号（２１７）を第２のテスト和信号と第２の変調テスト差信号とに逆多重化すること（７２０）と、
前記第２の変調テスト差信号を復調して第２のテスト差信号を得ること（２２５）と、
前記第２のテスト和信号と前記第２のテスト差信号とを合成して第３のテスト信号（２４１）と第４のテスト信号（２４２）とを得ること（２３５、２３６）と、
前記第３および第４のテスト信号（２４１、２４２）と前記第１および第２のテスト信号（２０１、２０２）との比較に基づいて前記ケーブル（１５１）の特性を特徴付けて前記特徴を取得すること（７３０）と、
によって取得される、実施態様１８に記載の方法。
［実施態様２０］
前記特徴は、前記超音波プローブ（１０６）を用いてテスト信号を生成することと、
前記ケーブル（１５１）を介して前記テスト信号を送信することと、
前記プロセッサ（１１６）によって、前記テスト信号を受信することと、
前記受信したテスト信号と前記テスト信号との比較に基づいて前記ケーブル（１５１）の特性を特徴付けて前記特徴を取得することと、
によって取得される、実施態様１８に記載の方法。

１００ 超音波撮像システム
１０１ 送信ビーム形成器
１０２ 送信器
１０４ 素子
１０６ トランスデューサアレイまたはプローブ
１０８ 受信器
１１０ 受信ビーム形成器
１１５ ユーザインターフェース
１１６ プロセッサ
１１８ 表示装置
１２０ メモリ
１５０ 超音波コンソール
１５１ ケーブル
２００ 多重化システム
２０１ 第１の信号
２０２ 第２の信号
２０５ 加算接合部
２０６ 加算接合部
２０８ 和信号
２０９ 差信号
２１０ 変調器
２１１ 変調差信号
２１５ 加算器または加算接合部
２１７ 多重化信号
２２５ 変調器
２２７ 復調された多重化信号
２３０ 低域通過フィルタ
２３１ 低域通過フィルタ
２３５ 加算接合部
２３６ 加算接合部
２４１ 第１の信号
２４２ 第２の信号
２５０ マルチプレクサ
２５５ デマルチプレクサ
２７０ フィルタ
３００ 多重化システム
３０１ 第１の信号
３０２ 第２の信号
３０５ 変調器
３０６ 変調器
３０８ 加算接合部
３０９ 加算接合部
３１０ 低域通過フィルタ
３１１ 広域通過フィルタ
３１５ 加算接合点
３１７ 多重化信号
３２２ 低域通過フィルタ
３２３ 高域通過フィルタ
３２６ 変調器
３２７ 変調器
３２８ 低域通過フィルタ
３２９ 低域通過フィルタ
３３０ 加算接合部
３３１ 加算接合部
３４１ 第１の信号
３４２ 第２の信号
３５０ マルチプレクサ
３５５ デマルチプレクサ
４００ 多重化構成
４０５ 超音波プローブ
４０７ チャネル
４０８ チャネル
４１０ ２：１周波数マルチプレクサ
４１１ ケーブル
４２０ 超音波コンソール
４２５ アナログ－デジタル変換器
４３０ ２：１周波数マルチプレクサ
４５０ プロセッサ
５００ 多重化構成
５０５ 超音波プローブ
５０７ チャネル
５０８ チャネル
５１０ ２：１周波数マルチプレクサ
５１１ ケーブル
５１５ コネクタ
５２０ 超音波コンソール
５２５ アナログ－デジタル変換器
５２７ アナログ－デジタル変換器
５３０ ２：１周波数マルチプレクサ
５５０ プロセッサ
６００ 多重化構成
６０５ 超音波プローブ
６０７ チャネル
６０８ チャネル
６１０ ２：１周波数マルチプレクサ
６１１ ケーブル
６２０ 超音波コンソール
６２５ アナログ－デジタル変換器
６２７ アナログ－デジタル変換器
６３０ ２：１周波数マルチプレクサ
６５０ プロセッサ

Claims (14)

1. システムであって、
   トランスデューサアレイ（１０６）およびマルチプレクサ（２５０）を備える超音波プローブ（１０６）であって、前記トランスデューサアレイ（１０６）から発する第１の信号（２０１）および第２の信号（２０２）に対して、前記マルチプレクサ（２５０）が、前記第１および前記第２の信号（２０１、２０２）から形成された和信号（２０８）および差信号（２０９）を多重化信号（２１７）に多重化する、超音波プローブ（１０６）と、
   ケーブル（１５１）を介して前記超音波プローブ（１０６）に結合されるコンソール（１５０）であって、前記コンソール（１５０）が、プロセッサ（１１６）を含み、前記コンソール（１５０）が、前記ケーブル（１５１）を介して前記多重化信号（２１７）を受信し、前記プロセッサ（１１６）が、実行された場合に、前記プロセッサ（１１６）に、前記多重化信号（２１７）から復元された前記第１の信号（２０１）および前記第２の信号（２０２）から画像を生成させる非一時的メモリ内の命令で構成される、コンソール（１５０）と、
   を備える、システム。
2. 前記差信号（２０９）は、前記超音波プローブ（１０６）で方形波で変調され、前記コンソール（１５０）で前記方形波で復調される（２２５）、請求項１に記載のシステム。
3. 前記差信号（２０９）を変調すること（２１０）により、前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）を備える多重化信号（２１７）に対する前記多重化信号（２１７）の帯域幅が変調なしで増加する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記コンソール（１５０）に配置され、前記多重化信号（２１７）を前記和信号（２０８）および前記差信号（２０９）に逆多重化するよう構成されたデマルチプレクサ（２５５）をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記第１の信号（２０１）および前記第２の信号（２０２）が、前記多重化信号（２１７）を逆多重化した後に得られる前記和信号（２０８）および前記差信号（２０９）を合成することにより前記多重化信号（２１７）から復元される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記コンソール（１５０）が、前記プローブ（１０６）からの前記多重化信号（２１７）におけるクロストークおよび減衰誤差を補正するよう構成された少なくとも１つのフィルタ（２７０）を含む、請求項４に記載のシステム。
7. 前記コンソール（１５０）は、前記逆多重化信号をアナログ領域からデジタル領域に変換するよう構成される少なくとも１つのアナログ－デジタル変換器（４２５）をさらに含む、請求項４に記載のシステム。
8. 前記コンソール（１５０）は、前記多重化信号（２１７）をアナログ領域からデジタル領域に変換するよう構成される少なくとも１つのアナログ－デジタル変換器（４２５）をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
9. 前記超音波プローブ（１０６）は、前記第１の信号（２０１）と前記第２の信号（２０２）とを前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）とに合成するよう構成される少なくとも２つの加算接合部（２０５、２０６）を含み、前記コンソール（１５０）は、前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）とを前記第１の信号（２４１）および前記第２の信号（２４２）に合成するよう構成される少なくとも２つの加算接合部（２３５、２３６）を含む、請求項１に記載のシステム。
10. 前記コンソール（１５０）は、前記プロセッサ（１１６）に結合された表示装置（１１８）をさらに含み、前記プロセッサ（１１６）は、実行されると、前記プロセッサ（１１６）に、前記生成された画像を前記表示装置（１１８）を介して表示させる前記非一時的メモリ（１２０）内の命令でさらに構成される、請求項１に記載のシステム。
11. 方法であって、
    超音波プローブ（１０６）によって、第１の超音波信号（２０１）および第２の超音波信号（２０２）を生成するステップ（７０５）と、
    前記第１の超音波信号（２０１）と前記第２の超音波信号（２０２）とを和信号（２０８）と差信号（２０９）とに合成するステップ（７１０）と、
    前記差信号（２０９）を方形波で変調するステップ（２１０）と、
    前記和信号（２０８）と前記変調された差信号（２１１）とを多重化信号（２１７）に多重化するステップ（２１５）と、
    前記超音波プローブ（１０６）を超音波コンソール（１５０）に結合するケーブル（１５１）を介して前記多重化信号（２１７）を送信するステップ（７１０）と、
    前記多重化信号（２１７）を前記和信号（２０８）および前記変調された差信号（２１１）に逆多重化するステップ（７２０）と、
    前記差信号（２１１）を復元するために前記変調された差信号（２１１）を復調するステップ（２２５）と、
    前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）とを合成して前記第１および前記第２の超音波信号（２４１、２４２）を復元するステップ（２３５、２３６）と、
    前記復元された第１および第２の超音波信号（２４１、２４２）から画像をプロセッサ（１１６）で生成するステップと、
    を備える、方法。
12. 前記和信号（２０８）と前記差信号（２０９）とを合成して前記第１および前記第２の超音波信号（２０１、２０２）を復元する（２３５、２３６）前に、前記ケーブル（１５１）の特性に基づいて前記和信号（２０８）および前記差信号（２０９）をフィルタリングするステップ（２３０、２３１）をさらに備える、請求項１１に記載の方法。
13. 前記特性は、前記超音波プローブ（１０６）を用いて、第１のテスト信号（２０１）および第２のテスト信号（２０２）を生成することと、
    前記第１のテスト信号（２０１）と前記第２のテスト信号（２０２）とをテスト和信号（２０８）とテスト差信号（２０９）とに合成すること（２０５、２０６）と、
    前記方形波で前記テスト差信号（２０９）を変調すること（２１０）と、
    前記テスト和信号（２０８）と前記変調されたテスト差信号（２１１）とを多重化テスト信号（２１７）に多重化すること（２１５）と、
    前記ケーブル（１５１）を介して前記多重化テスト信号（２１７）を送信すること（７１０）と、
    前記多重化テスト信号（２１７）を第２のテスト和信号と第２の変調テスト差信号とに逆多重化すること（７２０）と、
    前記第２の変調テスト差信号を復調して第２のテスト差信号を得ること（２２５）と、
    前記第２のテスト和信号と前記第２のテスト差信号とを合成して第３のテスト信号（２４１）と第４のテスト信号（２４２）とを得ること（２３５、２３６）と、
    前記第３および第４のテスト信号（２４１、２４２）と前記第１および第２のテスト信号（２０１、２０２）との比較に基づいて前記ケーブル（１５１）の特性を特徴付けて前記特性を取得すること（７３０）と、
    によって取得される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記特性は、前記超音波プローブ（１０６）を用いてテスト信号を生成することと、
    前記ケーブル（１５１）を介して前記テスト信号を送信することと、
    前記プロセッサ（１１６）によって、前記テスト信号を受信することと、
    前記受信したテスト信号と前記テスト信号との比較に基づいて前記ケーブル（１５１）の特性を特徴付けて前記特性を取得することと、
    によって取得される、請求項１２に記載の方法。

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