JPH08322839A - 超音波診断画像走査方法および該走査装置 - Google Patents
超音波診断画像走査方法および該走査装置Info
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- JPH08322839A JPH08322839A JP7284393A JP28439395A JPH08322839A JP H08322839 A JPH08322839 A JP H08322839A JP 7284393 A JP7284393 A JP 7284393A JP 28439395 A JP28439395 A JP 28439395A JP H08322839 A JPH08322839 A JP H08322839A
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- G01S7/52063—Sector scan display
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 画像領域の１つの横端からその中央を通っ
て、その反対側の横端までの該画像領域に対して、互い
に隣接する多数のビーム方向に発信される超音波パルス
で該領域を走査する方法において：該領域の該両横端に
それぞれが位置する第１のビーム方向、次に第２のビー
ム方向に発信し；その後、該第１のビーム方向の横方向
内側に隣合う第３のビーム方向に、次に該第２のビーム
方向の横方向内側に隣合う第４のビーム方向に発信し；
次に、前に発信されたビーム方向の反対側の横方向内側
のビーム方向に、順次発信することにより、該画像領域
の走査を連続する超音波走査方法及び装置。 【効果】 画像のフレーム速度を低下させることなく、
多経路反射による虚像の発生を効率的に防止する。
て、その反対側の横端までの該画像領域に対して、互い
に隣接する多数のビーム方向に発信される超音波パルス
で該領域を走査する方法において：該領域の該両横端に
それぞれが位置する第１のビーム方向、次に第２のビー
ム方向に発信し；その後、該第１のビーム方向の横方向
内側に隣合う第３のビーム方向に、次に該第２のビーム
方向の横方向内側に隣合う第４のビーム方向に発信し；
次に、前に発信されたビーム方向の反対側の横方向内側
のビーム方向に、順次発信することにより、該画像領域
の走査を連続する超音波走査方法及び装置。 【効果】 画像のフレーム速度を低下させることなく、
多経路反射による虚像の発生を効率的に防止する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断画像処理技
術の改良に関し、特に超音波画像中の一時的走査虚像
（temporal scanning antifacts)の影響を減少させる超
音波画像走査技術に関する。
術の改良に関し、特に超音波画像中の一時的走査虚像
（temporal scanning antifacts)の影響を減少させる超
音波画像走査技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波画像は、多くの虚像の問題により
劣化する場合があり、その一つは多経路反射（multipat
h reflections）により引き起こされる領域の不明瞭化
に起因するものである。超音波画像は、人体内部のよう
な、画像処理の対象となる画像領域中に広がるビーム方
向（beam directions）と呼ばれる方向領域中に、超音
波パルスを発信することにより形成される。それぞれの
超音波ビームが発信された後、予め特定された深さ領域
内についてビーム方向からのエコーが受信される。この
ような発信と受信のシークエンスは、ビームが走査し終
わり、そして希望する画像領域中に広がるビーム方向か
らのエコーが集め終わるまで繰り返される。ビーム方向
と共に、超音波パルスおよびエコーの往復の時間を計算
することにより、画像領域から受信される特定のエコー
発生位置が決定される。画像領域のビームからの全ての
エコーが受信され、画像方式に整えられた後、最終的に
超音波画像がモニター上に表示される。
劣化する場合があり、その一つは多経路反射（multipat
h reflections）により引き起こされる領域の不明瞭化
に起因するものである。超音波画像は、人体内部のよう
な、画像処理の対象となる画像領域中に広がるビーム方
向（beam directions）と呼ばれる方向領域中に、超音
波パルスを発信することにより形成される。それぞれの
超音波ビームが発信された後、予め特定された深さ領域
内についてビーム方向からのエコーが受信される。この
ような発信と受信のシークエンスは、ビームが走査し終
わり、そして希望する画像領域中に広がるビーム方向か
らのエコーが集め終わるまで繰り返される。ビーム方向
と共に、超音波パルスおよびエコーの往復の時間を計算
することにより、画像領域から受信される特定のエコー
発生位置が決定される。画像領域のビームからの全ての
エコーが受信され、画像方式に整えられた後、最終的に
超音波画像がモニター上に表示される。
【０００３】超音波画像を作成するのに必要な時間は、
画像を形成するビームの数と、各ビームを発信し、その
結果発生するエコーを受信するのに必要な時間の合計に
より決定される。各発信ー受信シークエンスは、画像領
域全体が走査されて、エコーが記録されるまで、異なる
ビーム方向の他のシークエンスへと連続する。全画像の
表示に必要なエコー情報を組み立てるために必要な時間
は、連続する画像が表示される速度、即ちフレーム速度
を決定する。画像の実時間表示における邪魔なちらつき
（flicker）や休止（hesitation）を無くするために
は、高速フレーム速度が望ましい。さらに、画質向上の
ために、走査線の数の増加が多くの場合望ましいのであ
るが、それはフレーム速度を低下させる。さらに、流れ
情報と構造画像を同時表示するために、発信された画像
ビームには、狭帯域ドップラーパルス発信および受信シ
ークエンスが、多くの場合適宜挿入される。画像とドッ
プラーシークエンスを全て組み合わせると、一つの表示
フレームを組み立てる時間を相当に増加させ、それに比
例する表示のフレーム速度の大きな低下をもたらす。
画像を形成するビームの数と、各ビームを発信し、その
結果発生するエコーを受信するのに必要な時間の合計に
より決定される。各発信ー受信シークエンスは、画像領
域全体が走査されて、エコーが記録されるまで、異なる
ビーム方向の他のシークエンスへと連続する。全画像の
表示に必要なエコー情報を組み立てるために必要な時間
は、連続する画像が表示される速度、即ちフレーム速度
を決定する。画像の実時間表示における邪魔なちらつき
（flicker）や休止（hesitation）を無くするために
は、高速フレーム速度が望ましい。さらに、画質向上の
ために、走査線の数の増加が多くの場合望ましいのであ
るが、それはフレーム速度を低下させる。さらに、流れ
情報と構造画像を同時表示するために、発信された画像
ビームには、狭帯域ドップラーパルス発信および受信シ
ークエンスが、多くの場合適宜挿入される。画像とドッ
プラーシークエンスを全て組み合わせると、一つの表示
フレームを組み立てる時間を相当に増加させ、それに比
例する表示のフレーム速度の大きな低下をもたらす。
【０００４】これらの検討は、発信ー受信画像シークエ
ンスの時間を、種々の方法により短縮する試みへと導い
て行く。走査時間短縮の試みは、一般に、第１および第
２のビーム方向にパルスを発信することにより、第１の
ビーム方向、次いで第２のビーム方向からのエコーを受
信する２つの発信ー受信シークエンスのタイミング良い
重複へと多くの場合絞り込まれて行く。これは通常、米
国特許第４、５６１、３０８（ベル他、（Bele et a
l.)）に示されている、リニア・アレーサブ開口（subap
erture)シークエンスのような、変換器アレーの分割さ
れたサブグループまたはサブ開口の使用を必要とする。
ンスの時間を、種々の方法により短縮する試みへと導い
て行く。走査時間短縮の試みは、一般に、第１および第
２のビーム方向にパルスを発信することにより、第１の
ビーム方向、次いで第２のビーム方向からのエコーを受
信する２つの発信ー受信シークエンスのタイミング良い
重複へと多くの場合絞り込まれて行く。これは通常、米
国特許第４、５６１、３０８（ベル他、（Bele et a
l.)）に示されている、リニア・アレーサブ開口（subap
erture)シークエンスのような、変換器アレーの分割さ
れたサブグループまたはサブ開口の使用を必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらの問題解決方法
において遭遇する問題は、１つのビーム方向からのエコ
ーを受信する変換器は、他のビーム方向へのパルス発信
から生成するエコーをも受信しうることである。受信信
号の、このような相互混線（cross contamination)の可
能性は、パルスの時間間隔が、パルスとそのエコーの全
往復時間以下に落ちたときは常に高くなる。さらに、全
往復時間が観察された時点でさえ、意図する以外の発信
パルスにより形成されたエコーの不注意な（inadverten
t）受信の可能性がある。これは、多経路受信(multipat
h reception)と呼ばれるものに起因する。多経路受信
は、第１のパルスが、画像域内を進行し続けるように構
造物で反射され、エコーを発生させ、そしてそれ自身さ
え変換器に戻るとき、続く発信ー受信シークエンスの受
信時間の間、発生する。多経路反射が減衰し消散するた
めの時間を、シークエンス間に置くことにより、これら
の虚像（artifact）を減少させることが時により必要と
なる。これはエコー受信後で、次のパルス発信の前に、
一定の長さの待ち時間を挿入することを使用者に許容さ
せることによりなされる。待ち時間の間、連続する反射
は、画像化される対象内を通過することにより減衰す
る。これら虚像を減少させるための待ち時間の追加は、
画像フレームを組み立てるのに必要時間の増加をもたら
し、その結果さらなる画像フレーム速度の低下をもたら
す。
において遭遇する問題は、１つのビーム方向からのエコ
ーを受信する変換器は、他のビーム方向へのパルス発信
から生成するエコーをも受信しうることである。受信信
号の、このような相互混線（cross contamination)の可
能性は、パルスの時間間隔が、パルスとそのエコーの全
往復時間以下に落ちたときは常に高くなる。さらに、全
往復時間が観察された時点でさえ、意図する以外の発信
パルスにより形成されたエコーの不注意な（inadverten
t）受信の可能性がある。これは、多経路受信(multipat
h reception)と呼ばれるものに起因する。多経路受信
は、第１のパルスが、画像域内を進行し続けるように構
造物で反射され、エコーを発生させ、そしてそれ自身さ
え変換器に戻るとき、続く発信ー受信シークエンスの受
信時間の間、発生する。多経路反射が減衰し消散するた
めの時間を、シークエンス間に置くことにより、これら
の虚像（artifact）を減少させることが時により必要と
なる。これはエコー受信後で、次のパルス発信の前に、
一定の長さの待ち時間を挿入することを使用者に許容さ
せることによりなされる。待ち時間の間、連続する反射
は、画像化される対象内を通過することにより減衰す
る。これら虚像を減少させるための待ち時間の追加は、
画像フレームを組み立てるのに必要時間の増加をもたら
し、その結果さらなる画像フレーム速度の低下をもたら
す。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明により、受信エコ
ー信号中の多経路虚像の減少をもたらす、超音波扇形画
像領域(sector image field)を空間的に走査するシーク
エンスが提供される。該走査シークエンスは、セクター
のそれぞれの側を交互に、ビーム方向を対称（symmetri
cally)に走査することにより達成される。該シークエン
スは、セクターの２つの中央ビーム方向を走査すること
により開始される。このシークエンスは、弧状に拡散す
る方向に２つの中央ビームから外側に、セクターの１つ
の側から他の側へと交互に走査することにより続けられ
る。走査される最後の２つのビームは、２つの最も横の
ビーム方向である。扇形の中心での多経路受信虚像を減
少させるために、相対的に長いパルス繰り返し間隔が、
連続ビーム走査が最も近く隣り合っている中央ビーム方
向の発信ー受信シークエンスの間に挿入される。走査シ
ークエンスは、セクターの中央から拡散し、連続して発
信されるビームはより空間的に広く離れて行くので、フ
レーム速度を増加させるためにＰＲＩを減少させること
ができる。一つの具体例において、走査シークエンスは
まずセクター中央から拡散し、次いで収束し、シークエ
ンスは交互に、１つのフレームでセクター中央から外側
に向かって進み、次いで次のフレームで再び元に戻る。
ー信号中の多経路虚像の減少をもたらす、超音波扇形画
像領域(sector image field)を空間的に走査するシーク
エンスが提供される。該走査シークエンスは、セクター
のそれぞれの側を交互に、ビーム方向を対称（symmetri
cally)に走査することにより達成される。該シークエン
スは、セクターの２つの中央ビーム方向を走査すること
により開始される。このシークエンスは、弧状に拡散す
る方向に２つの中央ビームから外側に、セクターの１つ
の側から他の側へと交互に走査することにより続けられ
る。走査される最後の２つのビームは、２つの最も横の
ビーム方向である。扇形の中心での多経路受信虚像を減
少させるために、相対的に長いパルス繰り返し間隔が、
連続ビーム走査が最も近く隣り合っている中央ビーム方
向の発信ー受信シークエンスの間に挿入される。走査シ
ークエンスは、セクターの中央から拡散し、連続して発
信されるビームはより空間的に広く離れて行くので、フ
レーム速度を増加させるためにＰＲＩを減少させること
ができる。一つの具体例において、走査シークエンスは
まずセクター中央から拡散し、次いで収束し、シークエ
ンスは交互に、１つのフレームでセクター中央から外側
に向かって進み、次いで次のフレームで再び元に戻る。
【０００７】虚像が拡散的に走査される画像の中央に生
じることがある。画像の中央線は、各新たな画像フレー
ム中で走査される最初の線として走査される。このこと
が、隣接線は通常２つの発信ー受信時間間隔の内に走査
されるのであるから、中央線を他の拡散走査線に比べて
目立って雑音のないものとする。この中央線独特の特徴
は、薄いまたはぼんやりした中央線の形状の虚像を、画
像中央に出現させる。
じることがある。画像の中央線は、各新たな画像フレー
ム中で走査される最初の線として走査される。このこと
が、隣接線は通常２つの発信ー受信時間間隔の内に走査
されるのであるから、中央線を他の拡散走査線に比べて
目立って雑音のないものとする。この中央線独特の特徴
は、薄いまたはぼんやりした中央線の形状の虚像を、画
像中央に出現させる。
【０００８】本発明によると、拡散走査により生ずる中
央の虚像は、収束走査型の画像走査により克服される。
基礎的具体例において、収束走査は、画像の１つの横端
に始まり、次いで他の横端の走査線を走査し、そしてこ
れら２つの横端から内側に交互に走査が続けられる。こ
れは、拡散走査画像の中央虚像を、感知することができ
ない画像の最も横端に効果的に再配置する。この技術の
さらなる改良点は、各連続画像フレームにおいて、異な
る開始点から開始するように、画像を拡散走査すること
である。各連続フレーム中の開始点は、１つの線から次
の線へと回転させても、ランダムに選択してもよい。こ
の開始点の変更は、各フレームで異なる位置に虚像を連
続的に再配置し、連続的に１度以上同じ場所に再作成さ
せないことにより、虚像の影響を消失させる。
央の虚像は、収束走査型の画像走査により克服される。
基礎的具体例において、収束走査は、画像の１つの横端
に始まり、次いで他の横端の走査線を走査し、そしてこ
れら２つの横端から内側に交互に走査が続けられる。こ
れは、拡散走査画像の中央虚像を、感知することができ
ない画像の最も横端に効果的に再配置する。この技術の
さらなる改良点は、各連続画像フレームにおいて、異な
る開始点から開始するように、画像を拡散走査すること
である。各連続フレーム中の開始点は、１つの線から次
の線へと回転させても、ランダムに選択してもよい。こ
の開始点の変更は、各フレームで異なる位置に虚像を連
続的に再配置し、連続的に１度以上同じ場所に再作成さ
せないことにより、虚像の影響を消失させる。
【０００９】
【実施例】まず図１を説明すると、従来のセクター走査
シークエンスが図示されている。画像セクター１０は、
ｎ本の走査線から成り、焦点合わせされた超音波パルス
が発信され、セクターの頂点２０の、またはその近傍に
位置する超音波変換器３０によりエコーが受信される。
この例における変換器３０は、発信と受信の双方におい
て、超音波ビームが電気的に焦点合わせされ誘導され
る、公知の多素子変換器である。連続的に発信されるビ
ームに覆われたセクター領域１０は、円の一部分のよう
に見え、中央線１２と共に描かれている。ｎ個の発信ビ
ームが、図示された中央線１２の両横側に配置されてい
る。
シークエンスが図示されている。画像セクター１０は、
ｎ本の走査線から成り、焦点合わせされた超音波パルス
が発信され、セクターの頂点２０の、またはその近傍に
位置する超音波変換器３０によりエコーが受信される。
この例における変換器３０は、発信と受信の双方におい
て、超音波ビームが電気的に焦点合わせされ誘導され
る、公知の多素子変換器である。連続的に発信されるビ
ームに覆われたセクター領域１０は、円の一部分のよう
に見え、中央線１２と共に描かれている。ｎ個の発信ビ
ームが、図示された中央線１２の両横側に配置されてい
る。
【００１０】連続ビームが、セクターの左横側から始ま
るビーム番号１、２、３、等々として示されるように発
信される。各ビーム方向にパルスが発信された後、その
ビーム方向からのエコーが変換器により受信される期間
である受信時間がある。所定のビーム方向における、変
換器から最も遠い距離からのエコーが受信された後、受
信器は切られ、変換器の制御システムは、次のビーム方
向への発信を準備する。発信と受信は、このような順序
で続けられ、セクターの右横端のｎで示されたビームで
終了する。
るビーム番号１、２、３、等々として示されるように発
信される。各ビーム方向にパルスが発信された後、その
ビーム方向からのエコーが変換器により受信される期間
である受信時間がある。所定のビーム方向における、変
換器から最も遠い距離からのエコーが受信された後、受
信器は切られ、変換器の制御システムは、次のビーム方
向への発信を準備する。発信と受信は、このような順序
で続けられ、セクターの右横端のｎで示されたビームで
終了する。
【００１１】図１から明らかなように、各連続ビーム方
向は、その直前のビーム方向と直接隣り合っている。こ
のためもし多経路反射が、所定のビーム方向に沿って行
ったり来たり往復すると、それらはエコーが次に受信さ
れる隣接するビーム方向とほとんど重なり合うこととな
る。変換器が活性化され、隣接するビーム方向からの受
信が始まる時、前のビーム発信からの多経路反射が受信
され、虚像が形成されがちである。
向は、その直前のビーム方向と直接隣り合っている。こ
のためもし多経路反射が、所定のビーム方向に沿って行
ったり来たり往復すると、それらはエコーが次に受信さ
れる隣接するビーム方向とほとんど重なり合うこととな
る。変換器が活性化され、隣接するビーム方向からの受
信が始まる時、前のビーム発信からの多経路反射が受信
され、虚像が形成されがちである。
【００１２】この操作シークエンスでの多経路受信を克
服するために、各発信ー受信シークエンスの後に待ち時
間が挿入される。１つのビーム方向で最大の所望深さか
らエコーが受信された後、発信および受信時間と共に、
パルス繰り返し間隔、即ちＰＲＩと称される待ち時間の
間、発信器は停止される。ＰＲＩの待ち時間の間、多経
路反射は、対象物中を通過することにより減衰させられ
る。これら反射の強度が、所望の低いレベルまで低下す
ると予想される時間待機した後、次の発信ー受信シーク
エンスが次のビーム方向で開始される。適当な待ち時間
を待機することにより、かかる多経路虚像は、相当に減
らすことができるが、全てのビーム方向を走査するのに
必要な時間の、対応する相当な増加、そしてその結果と
しての画像フレーム速度、即ち全ｎ本の走査線が走査さ
れ、セクター画像が組み立てられ、表示されるのに必要
な時間によって決定される速度、の低下という代償が伴
う。
服するために、各発信ー受信シークエンスの後に待ち時
間が挿入される。１つのビーム方向で最大の所望深さか
らエコーが受信された後、発信および受信時間と共に、
パルス繰り返し間隔、即ちＰＲＩと称される待ち時間の
間、発信器は停止される。ＰＲＩの待ち時間の間、多経
路反射は、対象物中を通過することにより減衰させられ
る。これら反射の強度が、所望の低いレベルまで低下す
ると予想される時間待機した後、次の発信ー受信シーク
エンスが次のビーム方向で開始される。適当な待ち時間
を待機することにより、かかる多経路虚像は、相当に減
らすことができるが、全てのビーム方向を走査するのに
必要な時間の、対応する相当な増加、そしてその結果と
しての画像フレーム速度、即ち全ｎ本の走査線が走査さ
れ、セクター画像が組み立てられ、表示されるのに必要
な時間によって決定される速度、の低下という代償が伴
う。
【００１３】図２は、多経路反射虚像の問題を軽減する
ための１つの公知の方法を示している。図２において、
Ｎ個のビーム方向が、図示されたビーム番号の順番に走
査される。横ビーム方向１が最初に走査される。走査さ
れる第２のビーム方向は、セクター１０の中央線の右に
あるビーム方向２である。走査される第３のビーム方向
は、ビーム１と空間的に隣り合っている番号３である。
走査される第４番目のビーム方向は、空間的にビーム２
と隣り合っている番号４である。この順番は、このよう
に連続し、前に走査されたビーム方向の該セクターの各
半分の間を交互し、ビーム方向Ｎ−１およびＮの走査を
もって終了する。
ための１つの公知の方法を示している。図２において、
Ｎ個のビーム方向が、図示されたビーム番号の順番に走
査される。横ビーム方向１が最初に走査される。走査さ
れる第２のビーム方向は、セクター１０の中央線の右に
あるビーム方向２である。走査される第３のビーム方向
は、ビーム１と空間的に隣り合っている番号３である。
走査される第４番目のビーム方向は、空間的にビーム２
と隣り合っている番号４である。この順番は、このよう
に連続し、前に走査されたビーム方向の該セクターの各
半分の間を交互し、ビーム方向Ｎ−１およびＮの走査を
もって終了する。
【００１４】この方法は、連続して走査されるビーム方
向を空間的にセクターの半分離すことにより、多経路反
射虚像を減少させる。例えば、ビーム方向１における多
経路反射は、そのすぐ後に受信されるビーム方向２から
のエコーにほとんど影響しない。隣り合う線の走査の間
の時間間隔（temporal disparity)は、２ＰＲＩで、均
一である。ビーム方向３は、ビーム方向１から２ＰＲＩ
後に走査され、ビーム方向５は、ビーム方向３の２ＰＲ
Ｉ後に走査され、以下このように続く。
向を空間的にセクターの半分離すことにより、多経路反
射虚像を減少させる。例えば、ビーム方向１における多
経路反射は、そのすぐ後に受信されるビーム方向２から
のエコーにほとんど影響しない。隣り合う線の走査の間
の時間間隔（temporal disparity)は、２ＰＲＩで、均
一である。ビーム方向３は、ビーム方向１から２ＰＲＩ
後に走査され、ビーム方向５は、ビーム方向３の２ＰＲ
Ｉ後に走査され、以下このように続く。
【００１５】この方法はしかしながら、セクターの中央
で、目立った時間的不一致を生じてしまう。走査される
２番目のビーム方向であるビーム方向２は、走査される
最後から２番目のビーム方向である隣のビーム方向Ｎ−
１の、ほとんど全フレーム間隔前に走査されていること
がわかる。セクターのそれぞれの半分は好ましい外観を
有するであろうが、隣接する中央ビーム方向の走査での
大きな時間的相違のため、セクターの中央部分に明瞭な
垂直な縞が現れるであろう。この方法による画像走査
は、中央部の垂直な縞が、２つのフロントガラスのワイ
パーにより清掃される自動車のフロントガラスの形状を
有するため、デュアル・ワイパー（dual wiper）画像と
しばしば呼ばれている。
で、目立った時間的不一致を生じてしまう。走査される
２番目のビーム方向であるビーム方向２は、走査される
最後から２番目のビーム方向である隣のビーム方向Ｎ−
１の、ほとんど全フレーム間隔前に走査されていること
がわかる。セクターのそれぞれの半分は好ましい外観を
有するであろうが、隣接する中央ビーム方向の走査での
大きな時間的相違のため、セクターの中央部分に明瞭な
垂直な縞が現れるであろう。この方法による画像走査
は、中央部の垂直な縞が、２つのフロントガラスのワイ
パーにより清掃される自動車のフロントガラスの形状を
有するため、デュアル・ワイパー（dual wiper）画像と
しばしば呼ばれている。
【００１６】これらの先行技術の欠点は、図３に示す本
発明の走査技術により改良された。図３において、変換
器アレー３０のタイミングは、発信ー受信制御器６０に
より制御される。走査シークエンスは、セクター１０の
中央線１２の両側の２つのビーム方向１および２を順に
走査することにより開始される。セクターの右側のビー
ム方向２が走査された後、ビーム方向１の左のビーム方
向３が走査される。これに続き、ビーム方向２の右のビ
ーム方向４が走査される。走査シークエンスは、セクタ
ーの中央から横方向外側向きに進行し、セクターの１つ
の側から他の側へと往復する。
発明の走査技術により改良された。図３において、変換
器アレー３０のタイミングは、発信ー受信制御器６０に
より制御される。走査シークエンスは、セクター１０の
中央線１２の両側の２つのビーム方向１および２を順に
走査することにより開始される。セクターの右側のビー
ム方向２が走査された後、ビーム方向１の左のビーム方
向３が走査される。これに続き、ビーム方向２の右のビ
ーム方向４が走査される。走査シークエンスは、セクタ
ーの中央から横方向外側向きに進行し、セクターの１つ
の側から他の側へと往復する。
【００１７】この新規な走査技術は、空間的に隣接する
ビーム方向の走査の時間的均一性を保っていることがわ
かる。各ビーム方向は、画像全体を通じてその空間的隣
接者から、均一に２ＰＲＩ空けて走査される。多経路反
射虚像の問題は、空間的に隣り合うビーム方向の間の２
ＰＲＩの時間間隔によって著しく低減される。多経路反
射は、２ＰＲＩの時間間隔を有するために、空間的に隣
合うビーム方向が走査される前に減衰してしまう。
ビーム方向の走査の時間的均一性を保っていることがわ
かる。各ビーム方向は、画像全体を通じてその空間的隣
接者から、均一に２ＰＲＩ空けて走査される。多経路反
射虚像の問題は、空間的に隣り合うビーム方向の間の２
ＰＲＩの時間間隔によって著しく低減される。多経路反
射は、２ＰＲＩの時間間隔を有するために、空間的に隣
合うビーム方向が走査される前に減衰してしまう。
【００１８】空間的に隣り合うビーム方向１と２は、連
続して走査されるため、セクターの中央を除いては、全
ての場所で先行技術の欠点は解消される。さらに、ビー
ム方向３と４のように、最も近い横のビーム方向の間
に、はっきりした空間的分離は存在しない。
続して走査されるため、セクターの中央を除いては、全
ての場所で先行技術の欠点は解消される。さらに、ビー
ム方向３と４のように、最も近い横のビーム方向の間
に、はっきりした空間的分離は存在しない。
【００１９】これらの明らかな欠点に対しては、図４の
グラフに図示されているように、セクターの横の領域よ
りもセクターの中央で、より大きいＰＲＩを使用するこ
とによる対策が検討されている。このグラフは、全セク
ターが走査される、時間間隔に対してＰＲＩを変化させ
る技術を示している。ビーム方向１と２は、空間的に互
いに隣接しているので、点線３０は、１ＰＲＩの全待ち
時間が、これら２つの線の発信ー受信シークエンスの間
に挿入されることを示している。この１ＰＲＩ待ち時間
の間、ビーム方向１の近傍の多経路反射は、全ＰＲＩ間
隔が与えられ、隣接するビーム方向２が走査される前に
消滅する。連続する走査ビームが次第に遠くに離れるよ
うに動くので、この待ち時間は、それが最早必要となく
なったとき、ゼロに収れんする。点線３０は、１つのシ
ークエンスから次に移る時間に対する、このＰＲＩ間隔
の平滑な直線状（linear)収れんを示している。
グラフに図示されているように、セクターの横の領域よ
りもセクターの中央で、より大きいＰＲＩを使用するこ
とによる対策が検討されている。このグラフは、全セク
ターが走査される、時間間隔に対してＰＲＩを変化させ
る技術を示している。ビーム方向１と２は、空間的に互
いに隣接しているので、点線３０は、１ＰＲＩの全待ち
時間が、これら２つの線の発信ー受信シークエンスの間
に挿入されることを示している。この１ＰＲＩ待ち時間
の間、ビーム方向１の近傍の多経路反射は、全ＰＲＩ間
隔が与えられ、隣接するビーム方向２が走査される前に
消滅する。連続する走査ビームが次第に遠くに離れるよ
うに動くので、この待ち時間は、それが最早必要となく
なったとき、ゼロに収れんする。点線３０は、１つのシ
ークエンスから次に移る時間に対する、このＰＲＩ間隔
の平滑な直線状（linear)収れんを示している。
【００２０】それに代わって、図４の鎖線５０が示すよ
うに、比較的短時間の後には待ち時間は必要ないこと
を、計算および経験が示している。この鎖線は、初期の
時間連続シークエンスの間は、全ＰＲＩ間隔待ち時間を
維持し、連続的な走査ビームに、充分な空間的分離があ
り、そしてＰＲＩ間隔の付加からもはや利益を得られな
いとき、追加的待ち時間がない状態への突然の変化を示
す。しかしながら、ＰＲＩの変化（shift)がおきたセク
ターの各半分中のこれらビーム方向の間に垂直の縞が現
れることが見出されている。
うに、比較的短時間の後には待ち時間は必要ないこと
を、計算および経験が示している。この鎖線は、初期の
時間連続シークエンスの間は、全ＰＲＩ間隔待ち時間を
維持し、連続的な走査ビームに、充分な空間的分離があ
り、そしてＰＲＩ間隔の付加からもはや利益を得られな
いとき、追加的待ち時間がない状態への突然の変化を示
す。しかしながら、ＰＲＩの変化（shift)がおきたセク
ターの各半分中のこれらビーム方向の間に垂直の縞が現
れることが見出されている。
【００２１】他の１つの待ち時間変化が、図４の曲線４
０に示されている。この曲線は、セクターの中央近傍の
ビーム走査シークエンスの間は、概ね全ＰＲＩ間隔の待
ち時間を維持することを示す。しかしそのわずか後、連
続する走査ビーム方向の間の待ち時間の円滑だが急速な
減少がある。待ち時間は減少して急速にゼロに達し、そ
の後連続して走査されるビームの間に待ち時間はなく、
均一な１ＰＲＩ間隔が時間連続ビームの走査時間の間に
安定して置かれ、残りの隣接するビームの走査時間の間
には２ＰＲＩ間隔置かれることとなる。このＰＲＩ変化
技術により、多経路虚像の減少と相対的に高いフレーム
速度の維持の間で有益な均衡を図ることができる。
０に示されている。この曲線は、セクターの中央近傍の
ビーム走査シークエンスの間は、概ね全ＰＲＩ間隔の待
ち時間を維持することを示す。しかしそのわずか後、連
続する走査ビーム方向の間の待ち時間の円滑だが急速な
減少がある。待ち時間は減少して急速にゼロに達し、そ
の後連続して走査されるビームの間に待ち時間はなく、
均一な１ＰＲＩ間隔が時間連続ビームの走査時間の間に
安定して置かれ、残りの隣接するビームの走査時間の間
には２ＰＲＩ間隔置かれることとなる。このＰＲＩ変化
技術により、多経路虚像の減少と相対的に高いフレーム
速度の維持の間で有益な均衡を図ることができる。
【００２２】本発明の走査シークエンスの変形は、１つ
の画像フレームでは、セクターの中央から外側に向け
て、次いで次の連続するフレームでは、セクターの横端
から内側にむけて走査するものである。このシークエン
スは、連続する画像フレームの間、内側へのそして外側
への走査を順次繰り返す。好ましい具体例として上に掲
げる利益が得られる一方、この変形は、各ビーム方向の
時間的走査において、フレームからフレームへと変化す
るという特徴を有する。最初のフレームの走査時間の始
めで中央のビーム方向１と２が走査された後、第２のフ
レーム走査時間の最後でそれらが走査されるまでに、ほ
ぼ２フレーム分の時間が経過する。これらのビーム方向
は次いで、その直後、第３のフレーム走査時間の最初で
走査される。従って、この変形シークエンスは、好まし
い具体例ほど走査時間の不均一性の影響から完全に脱し
てはいない。
の画像フレームでは、セクターの中央から外側に向け
て、次いで次の連続するフレームでは、セクターの横端
から内側にむけて走査するものである。このシークエン
スは、連続する画像フレームの間、内側へのそして外側
への走査を順次繰り返す。好ましい具体例として上に掲
げる利益が得られる一方、この変形は、各ビーム方向の
時間的走査において、フレームからフレームへと変化す
るという特徴を有する。最初のフレームの走査時間の始
めで中央のビーム方向１と２が走査された後、第２のフ
レーム走査時間の最後でそれらが走査されるまでに、ほ
ぼ２フレーム分の時間が経過する。これらのビーム方向
は次いで、その直後、第３のフレーム走査時間の最初で
走査される。従って、この変形シークエンスは、好まし
い具体例ほど走査時間の不均一性の影響から完全に脱し
てはいない。
【００２３】図３の拡散型走査シークエンスでは、セク
ター中央でのシークエンスの開始に基くセクター中央で
のかすかな垂直の虚像が生じうることが見出された。所
定の画像で走査される最後のビーム方向は、最も横のビ
ーム方向の１つである。新たな画像の開始時に走査され
る最初のビーム方向は、セクター中央のビーム方向１で
ある。ビーム方向１は、先行する発信が先の画像の最も
横端にあったときに発信される。従って、セクター中央
で生じたいかなる発信からも相当長い時間が経過し、先
の発信から生じるエコー虚像の影響は中央部に生じな
い。ビーム方向１から受信されるエコーは、従って、虚
像および雑音から充分に保護される。
ター中央でのシークエンスの開始に基くセクター中央で
のかすかな垂直の虚像が生じうることが見出された。所
定の画像で走査される最後のビーム方向は、最も横のビ
ーム方向の１つである。新たな画像の開始時に走査され
る最初のビーム方向は、セクター中央のビーム方向１で
ある。ビーム方向１は、先行する発信が先の画像の最も
横端にあったときに発信される。従って、セクター中央
で生じたいかなる発信からも相当長い時間が経過し、先
の発信から生じるエコー虚像の影響は中央部に生じな
い。ビーム方向１から受信されるエコーは、従って、虚
像および雑音から充分に保護される。
【００２４】ビーム方向２、３、その他の場合には、発
信の間に２ＰＲＩの間隔があったとしても、これにあて
はまらない。いくらかのかすかな反射または反響が、こ
れらのビーム方向の近傍にまだ残存するであろう。ビー
ム方向１は、近くの妨害が生じてから、ほぼ全画像時間
が経過したときに走査され、ほぼ虚像から隔離されるで
あろう。従って、ビーム方向１からのエコーは、単にそ
れらが受信される極端に雑音無しの環境のため、周囲の
ビームのエコーよりも、さらにかすかに現れる。セクタ
ーの中央線には、従って、その近傍と異なり、画像中に
「虚像」が、現れる。
信の間に２ＰＲＩの間隔があったとしても、これにあて
はまらない。いくらかのかすかな反射または反響が、こ
れらのビーム方向の近傍にまだ残存するであろう。ビー
ム方向１は、近くの妨害が生じてから、ほぼ全画像時間
が経過したときに走査され、ほぼ虚像から隔離されるで
あろう。従って、ビーム方向１からのエコーは、単にそ
れらが受信される極端に雑音無しの環境のため、周囲の
ビームのエコーよりも、さらにかすかに現れる。セクタ
ーの中央線には、従って、その近傍と異なり、画像中に
「虚像」が、現れる。
【００２５】本発明によると、画像中央のこの一時的虚
像は、図５の示すようなセクターの集束的走査により減
少させることができる。本図に示すように、セクターの
走査は、画像の１つの横端であるビーム方向１から始ま
る。走査される第２のビーム方向２は、画像の他方の横
端である。交互走査は、番号が付けられたビーム方向に
より示されるように、端から端へと連続し、画像中央で
終了する。これは、中央ビームに、時間的な関連を与
え、そして前の発信からの周囲の残響による実質的に等
しい影響を受けさせ、画像の中央のかすかな存在を減少
させる。
像は、図５の示すようなセクターの集束的走査により減
少させることができる。本図に示すように、セクターの
走査は、画像の１つの横端であるビーム方向１から始ま
る。走査される第２のビーム方向２は、画像の他方の横
端である。交互走査は、番号が付けられたビーム方向に
より示されるように、端から端へと連続し、画像中央で
終了する。これは、中央ビームに、時間的な関連を与
え、そして前の発信からの周囲の残響による実質的に等
しい影響を受けさせ、画像の中央のかすかな存在を減少
させる。
【００２６】走査シークエンスが画像中央に接近するに
つれて、時系列ビームは、互いに空間的に接近し、多経
路受信の可能性が増大する。この状態は、発信ビームの
ＰＲＩ間隔を増加させることにより解決を図ることがで
き、この考えは、図４の曲線で表されている。しかし集
束走査の場合、グラフの曲線は逆になる。中央で長いＰ
ＲＩ間隔で開始し、次いでビームが拡散するにつれてＰ
ＲＩ間隔を短縮するかわりに、図５のシークエンスは、
短いＰＲＩ間隔でスタートし、走査ビームが中央に集束
するにつれて長いＰＲＩ間隔で終わる； これは基本的
に曲線は、時間に関して逆転している。
つれて、時系列ビームは、互いに空間的に接近し、多経
路受信の可能性が増大する。この状態は、発信ビームの
ＰＲＩ間隔を増加させることにより解決を図ることがで
き、この考えは、図４の曲線で表されている。しかし集
束走査の場合、グラフの曲線は逆になる。中央で長いＰ
ＲＩ間隔で開始し、次いでビームが拡散するにつれてＰ
ＲＩ間隔を短縮するかわりに、図５のシークエンスは、
短いＰＲＩ間隔でスタートし、走査ビームが中央に集束
するにつれて長いＰＲＩ間隔で終わる； これは基本的
に曲線は、時間に関して逆転している。
【００２７】拡散走査と比較して集束走査の有効な結果
は、所定のフレーム中で走査される第１のビーム、従っ
て虚像を、感知不能の最も横端に、再配置することにあ
ると解釈される。この一時的虚像を完全に除去するため
に、エコー受信なしの発信を、エコーが受信されるべき
ビーム発信の開始前にセクターの両横側で実施してもよ
い。
は、所定のフレーム中で走査される第１のビーム、従っ
て虚像を、感知不能の最も横端に、再配置することにあ
ると解釈される。この一時的虚像を完全に除去するため
に、エコー受信なしの発信を、エコーが受信されるべき
ビーム発信の開始前にセクターの両横側で実施してもよ
い。
【００２８】集束走査のこの効果的結果の認識は、ビー
ム方向１、即ち１つのフレームから次へと、走査される
最初のビーム、の位置を変化させるというさらなる改良
へと導く。図６は、セクターの右横端から中へ５本目か
ら開始される走査シークエンスを図示している。セクタ
ーのこの点から見て、走査シークエンスは、線１、２、
３、４、５、等々のようにビーム方向１と２から順次拡
散する。ビーム９がセクターの右横端を走査した後、ビ
ーム１１が、左横端を走査し、続く奇数番号のビーム
は、セクターの左端から内側に向かって走査する。セク
ターの左端から見て、走査シークエンスは集束し、中央
線１２の左側５本目で終了する。
ム方向１、即ち１つのフレームから次へと、走査される
最初のビーム、の位置を変化させるというさらなる改良
へと導く。図６は、セクターの右横端から中へ５本目か
ら開始される走査シークエンスを図示している。セクタ
ーのこの点から見て、走査シークエンスは、線１、２、
３、４、５、等々のようにビーム方向１と２から順次拡
散する。ビーム９がセクターの右横端を走査した後、ビ
ーム１１が、左横端を走査し、続く奇数番号のビーム
は、セクターの左端から内側に向かって走査する。セク
ターの左端から見て、走査シークエンスは集束し、中央
線１２の左側５本目で終了する。
【００２９】次のフレームが走査されるとき、最初のビ
ーム方向は、異なるビーム方向に配置される。第１のビ
ーム方向は、回転するように変えることができ、セクタ
ーの右横端から中へ６番目または４番目の線に進み、そ
れは、ランダムに選ぶことができ、またはフレームから
フレームへ、何か他の方法で変化させてもよい。この第
１ビーム変化技術は、第１線を連続的に再配置すること
により、かすかな第１線の虚像を減少させる効果を有
し、そしてこれにより均一に実時間画像シークエンスに
混合させる。この混合は、実時間表示のフレーム速度に
より行ってもよく、または連続するフレームを、虚像を
除去するために平均化してもよい。
ーム方向は、異なるビーム方向に配置される。第１のビ
ーム方向は、回転するように変えることができ、セクタ
ーの右横端から中へ６番目または４番目の線に進み、そ
れは、ランダムに選ぶことができ、またはフレームから
フレームへ、何か他の方法で変化させてもよい。この第
１ビーム変化技術は、第１線を連続的に再配置すること
により、かすかな第１線の虚像を減少させる効果を有
し、そしてこれにより均一に実時間画像シークエンスに
混合させる。この混合は、実時間表示のフレーム速度に
より行ってもよく、または連続するフレームを、虚像を
除去するために平均化してもよい。
【００３０】本発明を、ビーム方向が放射状のアレーか
らなるセクターにより説明したが、本発明の走査シーク
エンスはまた、リニア走査の長方形方式のような他の走
査方法にも適用できるものである。リニア方式において
は、超音波ビームは、リニア変換器アレーの変換器素子
の群から平行に発信される。リニア走査は、セクター走
査と同様の方法で進行し、２つの最も横のビームから開
始され、２つの最初のビーム方向の内側のビーム方向を
走査するように順次進行し、中央に向かって進む。台形
のそして他のビーム方式もまた可能である。
らなるセクターにより説明したが、本発明の走査シーク
エンスはまた、リニア走査の長方形方式のような他の走
査方法にも適用できるものである。リニア方式において
は、超音波ビームは、リニア変換器アレーの変換器素子
の群から平行に発信される。リニア走査は、セクター走
査と同様の方法で進行し、２つの最も横のビームから開
始され、２つの最初のビーム方向の内側のビーム方向を
走査するように順次進行し、中央に向かって進む。台形
のそして他のビーム方式もまた可能である。
【００３１】本発明を要約すると、超音波エネルギーの
隣接するビームで画像領域を走査する技術が提供され、
そこでは最初に発信されるビームは、画像領域の中央の
ビーム方向に沿って発信される。続くビームは、最初に
発信されたビームの両側に交互に、そして全画像領域が
走査し終わるまで、最初に発信されたビームの位置に関
して該領域内で次第に横方向に向かうように発信され
る。１つの他の具体例において、最初に発信されるビー
ムは、画像領域の横端のビーム方向に発信される。続く
ビームは、最初に発信されたビームの両側に交互に、そ
して全画像領域が走査し終わるまで画像領域の中央に向
かって集束する横方向の位置に発信される。他の具体例
においては、最初に発信されるビームは、画像領域の中
央の１つの側から発信され、続くビームは、最初に発信
されたビームの位置から拡散して行き、画像領域の中央
の他の側のある位置に横方向に集束させてビームを終了
する。
隣接するビームで画像領域を走査する技術が提供され、
そこでは最初に発信されるビームは、画像領域の中央の
ビーム方向に沿って発信される。続くビームは、最初に
発信されたビームの両側に交互に、そして全画像領域が
走査し終わるまで、最初に発信されたビームの位置に関
して該領域内で次第に横方向に向かうように発信され
る。１つの他の具体例において、最初に発信されるビー
ムは、画像領域の横端のビーム方向に発信される。続く
ビームは、最初に発信されたビームの両側に交互に、そ
して全画像領域が走査し終わるまで画像領域の中央に向
かって集束する横方向の位置に発信される。他の具体例
においては、最初に発信されるビームは、画像領域の中
央の１つの側から発信され、続くビームは、最初に発信
されたビームの位置から拡散して行き、画像領域の中央
の他の側のある位置に横方向に集束させてビームを終了
する。
【００３２】
【発明の効果】本発明の走査方法を採用することによ
り、画像のフレーム速度を低下させることなく、多経路
反射によって生じる虚像の発生を効率的に防止すること
ができる。
り、画像のフレーム速度を低下させることなく、多経路
反射によって生じる虚像の発生を効率的に防止すること
ができる。
【図１】 従来の連続セクター走査シークエンスを示
す。
す。
【図２】 セクターの各側の均一な時間的ビーム分離を
達成するための、セクター２半分上の交互発信ビームの
シークエンスを示す。
達成するための、セクター２半分上の交互発信ビームの
シークエンスを示す。
【図３】 本発明の拡散ビーム走査シークエンスを示
す。
す。
【図４】 隣接するそして近辺のビーム走査の時の、Ｐ
ＲＩを制御するための、ＰＲＩ対時間のプロットを示
す。
ＲＩを制御するための、ＰＲＩ対時間のプロットを示
す。
【図５】 本発明の収束走査技術を示す。
【図６】 第１の走査線の位置がフレーム毎に変化する
他の収束走査技術を示す。
他の収束走査技術を示す。
１０ セクター １２ セクター中央線 ２０ セクター頂点 ３０ 超音波変換器アレー ６０ 発信／受信制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミハイル・スタロスタ アメリカ合衆国98290ワシントン州、スノ ホミッシュ、180ストリート・エス・イー 10711 (72)発明者 デイビッド・ラウンドヒル アメリカ合衆国98012ワシントン州、ボゼ ル、28ドライブ・エス・イー16906 (72)発明者 デイビッド・ルスト アメリカ合衆国98117ワシントン州、シア トル、72ストリート・エヌ・ダブリュー 3002 (72)発明者 クリフォード・アール・コーリー アメリカ合衆国98117ワシントン州、シア トル、アッシュワース・アベニュー・エヌ 8043
Claims (3)
- 【請求項１】 画像領域の１つの横端から該画像領域の
中央を通って、その反対側の横端までの該画像領域に対
して、空間的に互いに隣接して延びる多数のビーム方向
に発信される超音波エネルギーのパルスで該画像領域を
走査する方法において：実質的に該画像領域の該両横端
にそれぞれが位置する第１のビーム方向、そして次に第
２のビーム方向に発信し；そしてその後、 該第１のビーム方向の横方向内側に隣合う第３のビーム
方向に、そして次に該第２のビーム方向の横方向内側に
隣合う第４のビーム方向に発信し；次に、 前に発信されたビーム方向の反対側の横方向内側のビー
ム方向に順次発信することにより、該画像領域の走査を
連続することからなる超音波走査方法。 - 【請求項２】 ビームが、被験者の画像領域に対して、
空間的に互いに隣接するように発信される超音波ビーム
で、実質的に反対方向に、該領域の中央から該領域の横
幅まで延びる該画像領域を走査する超音波装置におい
て：該画像領域の中央から互いに隣接する第１のそして
第２の超音波ビームを順次発信する手段；および、 該第１のそして第２の超音波ビーム位置の両側に交互に
次のビームを順次発信する手段であって、ここに連続す
るビーム通路が、該第１のそして第２の超音波ビームの
位置に関して次第に横方向の場所に配置される発信手段
からなる超音波走査装置。 - 【請求項３】 被験者の画像領域に対して、ビームが互
いに空間的に隣接するように発信される超音波ビームに
よって、実質的に反対方向に、該両域の中央から該領域
の横幅まで延びる該画像領域を走査する超音波装置にお
いて：該画像領域の中央から１つの側にある第１のそし
て第２の超音波ビームを順次発信する手段；該第１のそ
して第２のビームから拡散して行くように、該画像領域
の該中央から１つの側に超音波ビームを順次発信する手
段；および、該画像領域の中央の、該第一のそして第２
の超音波ビームから反対側にある該画像領域の位置に向
かって集束していくように、超音波ビームを順次発信す
る手段からなる超音波走査装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/319,757 | 1994-10-07 | ||
| US08/319,757 US5438994A (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Ultrasonic diagnostic image scanning |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08322839A true JPH08322839A (ja) | 1996-12-10 |
Family
ID=23243525
Family Applications (1)
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