JPH1176236A - 対象物中の超音波散乱媒体の三次元イメージング・システムおよび方法 - Google Patents

対象物中の超音波散乱媒体の三次元イメージング・システムおよび方法

Info

Publication number
JPH1176236A
JPH1176236A JP10123444A JP12344498A JPH1176236A JP H1176236 A JPH1176236 A JP H1176236A JP 10123444 A JP10123444 A JP 10123444A JP 12344498 A JP12344498 A JP 12344498A JP H1176236 A JPH1176236 A JP H1176236A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
row
transducer elements
volume
transducer
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10123444A
Other languages
English (en)
Inventor
William Thomas Hatfield
ウィリアム・トーマス・ハットフィールド
Todd Michael Tillman
トッド・マイケル・ティルマン
Wildes Douglas Glenn
ダグラス・グレン・ワイルズ
Richard Y Chiao
リチャード・ユング・キアオ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of JPH1176236A publication Critical patent/JPH1176236A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52023—Details of receivers
    • G01S7/52034—Data rate converters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06—Measuring blood flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/06—Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0609—Display arrangements, e.g. colour displays
    • G01N29/0645—Display representation or displayed parameters, e.g. A-, B- or C-Scan
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
    • G01S15/8925—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being a two-dimensional transducer configuration, i.e. matrix or orthogonal linear arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8979—Combined Doppler and pulse-echo imaging systems
    • G01S15/8988—Colour Doppler imaging
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8993—Three dimensional imaging systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52085—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
    • H04N13/106—Processing image signals
    • H04N13/15—Processing image signals for colour aspects of image signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
    • H04N13/189—Recording image signals; Reproducing recorded image signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S128/00—Surgery
    • Y10S128/916—Ultrasound 3-D imaging

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Generation (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検体ボリューム中の超音波散乱媒体の三次
元イメージングを行う方法およびシステムを提供する。 【解決手段】 多重列超音波トランスジューサ・アレイ
（１００）の中心列（１０２ａ）のトランスジューサ素
子によって送信して近距離場で反射された超音波に応答
して発生された電気パルスから、第１組の画素データを
導き出し、前記中心列並びに第１および第２の外側列
（１０２ｄ，１０２ｅ）のトランスジューサ素子によっ
て送信して遠距離場で反射された超音波に応答してによ
って発生された電気パルスから、第２組の画素データを
導き出し、第１組からの画素データおよび第２組からの
画素データを有するベクトル・データを形成して、メモ
リ手段に記憶し、該メモリ手段から被検体ボリューム内
の関心のあるボリュームに対応する一組のベクトル・デ
ータを検索して、第１の像平面に投影させることによ
り、第１の投影像を表す投影データの組を形成し、該第
１の投影像を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】本発明は、一般的には、医学診断のため
の人体の解剖学的構造の超音波イメージングに関するも
のである。特に、本発明は、組織または血液から反射さ
れた超音波エコーを検出することによって人体およびそ
の中を流れている血液の三次元イメージングのための装
置に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】診断用超音波イメージングの最も普通の
モードには、（内部の物理的構造を映像化するために使
用される）ＢおよびＭモード、並びに（血管における様
な流れ特性を映像化するために主に使用される）ドップ
ラーおよびカラー流れモードがある。通常のＢモード・
イメージングにおいては、超音波スキャナによって、画
素の輝度がエコー信号の強度に基づいて定められる像が
作成される。カラー流れモードは、典型的にはトランス
ジューサへ向かう又はトランスジューサから離れる向き
の流体の流れの速度を検出するために使用され、また本
質的にはドップラー・モードで使用されるのと同じ技術
を利用する。ドップラー・モードが単一の選ばれたサン
プル・ボリューム（ｓａｍｐｌｅ ｖｏｌｕｍｅ）につ
いて速度対時間を表示するのに対して、カラー流れモー
ドは数百の隣接したサンプル・ボリュームを同時に表示
し、これらの全てはＢモード像の上に置かれ且つ各々の
サンプル・ボリュームの速度を表すようにカラー符号化
される。
【０００３】ドップラー効果を使用して心臓および血管
内の血流を測定することは良く知られている。組織の黒
白像を作成するのに反射波の振幅が用いられるのに対し
て、組織または血液からの後方散乱体の速度を測定する
ために後方散乱された波の周波数シフトを使用すること
が出来る。後方散乱された周波数の変化すなわちシフト
は、血液がトランスジューサへ向かって流れているとき
増加し、また血液がトランスジューサから離れるように
流れているときは減少する。カラー流れ像は、血液のよ
うな移動する物質の速度のカラー像を黒白の解剖学的像
の上に重畳することによって作成される。各々の画素に
おける流れの測定速度がその色を決定する。
【０００４】本発明は、４つの主要なサブシステム、す
なわちビーム形成装置２（図１参照）、処理装置４、走
査変換器／表示制御器６および主制御器８で構成されて
いる超音波イメージング・システムに用いられる。シス
テムの制御は主制御器８に集中しており、主制御器はオ
ペレータ・インターフェース（図示していない）を介し
てオペレータ入力を受け入れて、種々のサブシステムを
制御する。主制御器はまたシステム・タイミングおよび
制御信号を発生し、これらの信号がシステム制御母線１
０および走査制御母線（図示していない）を介して分配
される。
【０００５】Ｂモード処理装置４Ａは、ビーム形成装置
からのベースバンド・データを対数圧縮した信号包絡線
へ変換する。Ｂ機能は、信号の包絡線の時間変化振幅
を、各画素に対して８ビットの出力を使用してグレース
ケールで映像化する。ベースバンド信号の包絡線は、ベ
ースバンド・データが表すベクトルの大きさである。血
管や心室などの内部から反射された音波の周波数は血球
の速度に比例して偏移する。血球がトランスジューサへ
向かって動いている場合は正に偏移し、また血球がトラ
ンスジューサから離れる向きに動いている場合は負に偏
移する。カラー流れ（ＣＦ）処理装置４Ｂは、イメージ
ング平面内における血液の速度の実時間二次元像を作成
するために使用される。血液の速度は、特定の距離ゲー
トにおいてファイアリング（ｆｉｒｉｎｇ）相互の間で
の位相シフト（移相）を測定することによって計算され
る。像内の１つの距離ゲートでドップラー・スペクトル
を測定する代わりに、各々のベクトルに沿った多数の距
離ゲートおよび多数のベクトル位置から平均血液速度が
計算され、この情報から二次元像が作成される。更に詳
しく述べると、カラー流れ処理装置は、（８ビットの）
速度信号、（４ビットの）分散（乱れ）信号および（８
ビットの）パワー信号を発生する。オペレータが、速度
および分散またはパワーを走査変換器６へ出力するかど
うか選択する。最終的には、出力信号が、ビデオ処理装
置２２内に含まれているクロミナンス制御ルックアップ
・テーブルに入力される。
【０００６】走査変換器／表示制御器６のＢモード音響
線メモリ１４Ａおよびカラー音響線メモリ１４Ｂが、処
理装置４Ａおよび４Ｂからの処理済みディジタル・デー
タをそれぞれ受け取って、Ｂモード・データおよびカラ
ー流れデータを、極座標（Ｒ−θ）セクター・フォーマ
ットまたはデカルト座標線形アレイから、Ｘ−Ｙ表示メ
モリ１８に記憶されるように適切にスケーリングしたデ
カルト座標表示画素データへ座標変換する。Ｂモードで
は、強度データがＸ−Ｙ表示メモリ１８に記憶され、各
々のアドレスに３つの８ビット強度画素が記憶される。
カラー流れモードでは、データはメモリに次のように記
憶される。すなわち強度データ（８ビット）、速度また
はパワー・データ（８ビット）および乱れデータ（４ビ
ット）が記憶される。
【０００７】走査変換器６は、音響像データを、極座標
（Ｒ−θ）セクター・フォーマットまたはデカルト座標
線形アレイから、適切にスケーリングしたデカルト座標
表示画素データへビデオ速度で変換する。この走査変換
された音響データは次いで表示表示モニタ１２で表示す
るために出力される。表示モニタは、Ｂモードでは、信
号の包絡線の時間変化振幅をグレースケールで、すなわ
ちエコー反射信号の強度に基づいて定められた画素の輝
度で映像化する。カラー流れモードでは、もし動脈を流
れる血液のように動きが存在する場合、反射された信号
には動きの速度に比例したドップラー偏移が生じる。表
示モニタは、この血液の流れすなわちドップラー偏移を
異なる色を使用して、例えばトランスジューサの方へ向
かう流れを赤で表示し、またトランスジューサから離れ
る向きの流れを青で表示する。パワー・ドップラー・イ
メージングでは、反射されたドップラー信号に含まれる
パワーが表示される。
【０００８】カラー流れまたはＢモード・データの相次
ぐフレームが、先入れ先出し形式でシネ（ｃｉｎｅ；動
画）メモリ２４に記憶される。記憶は連続的であっても
よいし、外部からのトリガ事象が生じたときに行っても
よい。シネ・メモリは、背後で動作していて、使用者に
実時間で表示される像データを捕獲するサーキュラー像
バッファに類似するものである。使用者がシステムを停
止したとき、使用者はシネ・メモリに前に捕獲された像
データを見ることが出来る。表示された像上にグラフィ
ック・オバーレイを作成するためのグラフィック・デー
タが、時間線／グラフィック処理装置及び表示メモリ２
０において作成されて記憶される。ビデオ処理装置２２
が、グラフィック・データと像データと時間線データと
の間でマルチプレクシングを行って、ビデオ・モニタ１
２上にラスタ走査形式で表示させる最終的なビデオ出力
を作成する。更に、ビデオ処理装置は様々なグレースケ
ールおよびカラー・マップを提供すると共に、グレース
ケールおよびカラー像を組み合わせる。
【０００９】通常の超音波スキャナは、線形の又は湾曲
したフェースド・アレイ・トランスジューサ・プローブ
を使用して、所望の解剖学的構造領域を通る「スライ
ス」の二次元像を作成する。図５および６は、複数の別
々に駆動されるトランスジューサ素子１０２より成るト
ランスジューサ・アレイ１００を示す。各々のトランス
ジューサ素子は、送信器（図示していない）で発生され
たパルス波形によって付勢されたときに超音波エネルギ
のバーストを発生する。被検体からトランスジューサ・
アレイ１００へ反射された超音波エネルギは、各々の受
信用トランスジューサ素子１０２によって電気信号に変
換されて、それぞれの信号導線１０８を介してビーム形
成装置に別々に供給される。最も一般的な通常のトラン
スジューサ・アレイでは、トランスジューサ素子１０２
は図６に示されるように単一の列に配列され、その配置
間隔は微細なピッチ（中心の音響波長の半分）に定めら
れている。立て方向（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ：すなわち、
アレイの軸およびイメージング平面に対して直角な方
向）において、単一列のトランスジューサ素子は大きく
（波長の数十倍）、ビーム形成は固定焦点音響レンズ１
１０（図５参照）によって行われる。
【００１０】通常の一次元フェーズドアレイ・プローブ
は優れた横方向および軸方向分解能を有するが、それら
の立て方向性能が固定の距離に焦点合わせされた固定の
開口によって決定される。レンズの焦点距離が、プロー
ブの意図した用途で最も重要なイメージング範囲付近に
おいて最大のコントラスト分解能を与えるように選ばれ
る。立て方向開口は、レンズの焦点付近におけるコント
ラスト分解能および感度（開口をより大きくすることに
より改善される）と焦点から離れた所における被写界深
度またはコントラスト（開口を小さくすることにより改
善される）との間の兼ね合いにより定められる。立て方
向開口は、典型的にはレンズの焦点距離の１／６乃至１
／３（ｆ／６乃至ｆ／３）であり、これは焦点および中
位の被写界深度において良好なスライス厚さ（すなわ
ち、イメージング平面に対して直角な平面内におけるビ
ーム幅；「立て方向ビーム幅」とも呼ばれる）およびコ
ントラスト分解能を与える。しかし、このようなプロー
ブの近距離場および遠距離場における性能（立て方向ス
ライス厚さおよびコントラスト分解能）は、レンズの焦
点における性能よりもかなり悪い。
【００１１】図２を参照して説明すると、各々の超音波
エネルギのバースによって作成されたエコー信号は、超
音波ビームに沿った相次ぐ距離に位置する被検体から反
射される。エコー信号は各々のトランスジューサ素子１
０２によって別々に検知され、特定の時点でのエコー信
号の大きさが特定の距離で生じた反射量を表す。しか
し、超音波を散乱させるサンプル・ボリュームと各々の
トランスジューサ素子１０２との間の伝搬路の差によ
り、これらのエコー信号は同時に検出されず、またそれ
らの振幅は等しくない。ビーム形成装置２は別々のエコ
ー信号を増幅し、各々の信号に適切な時間遅延を与え、
そしてそれらの信号を加算することにより、サンプル・
ボリュームから反射された全超音波エネルギを正確に表
す単一のエコー信号を作成する。各々のビーム形成チャ
ネル４６が、それぞれのトランスジューサ素子１０２か
らディジタル化されたエコー信号を受ける。
【００１２】各々のトランスジューサ素子１０２に当た
ったエコーによって発生される電気信号を同時に加算す
るために、ビーム形成装置制御器１０４によって各々の
ビーム形成チャネル４６にそれぞれ時間遅延が導入され
る。受信のためのビームの時間遅延は送信のための時間
遅延と同じである。しかし、各々のビーム形成チャネル
の時間遅延はエコーの受信の際に連続的に変えられて、
エコー信号が出てくる距離の所に受信ビームを動的に収
束（または焦点合わせ）させる。ビーム形成チャネルは
また、受信したパルスに対してアポダイゼーション（ａ
ｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ）およびフィルタリングを行うた
めの回路（図示していない）を有する。
【００１３】加算器１０６に入る信号は、それらが他の
ビーム形成チャネル４６の各々からの遅延信号と加算さ
れとき、その結果の加算信号が、ステアリングされたビ
ームに沿って位置するサンプル・ボリュームから反射さ
れたエコー信号の大きさおよび位相を表すように、遅延
される。信号処理装置または検出器４８が、受け取った
信号を画素データに変換する。走査変換器６がこの画素
データを受け取って、該データをモニタ１２で表示する
ための像へ変換する。
【００１４】二次元の超音波像は、観察者が走査してい
る解剖学的構造を具体的に思い浮かべることが出来ない
ので、解釈するのがしばしば困難である。しかしなが
ら、超音波プローブが関心のある領域にわたって掃引さ
れて、二次元像を累積して三次元像を形成できれば、解
剖学的構造は容易に思い浮かべることが出来る。データ
はボリュームおよび面の描写を含む多数のやり方で処理
することが出来る。更に、データは、それを最初に収集
した平面以外の平面で再サンプリングして表示すること
が出来る。これにより、使用者はプローブを適切に位置
決め出来ない場合に得られないような視方向の解剖学的
構造の像を得ることが可能になる。典型的には、Ｂモー
ド・データおよびカラー流れ速度またはパワー・データ
の三次元像は別々に表示される。
【００１５】１つの問題は、単一列固定焦点トランスジ
ューサ・アレイにより発生されるビームの立て方向の焦
点の範囲が制限されていることである。三次元像の再構
成に使用されるソース・データのスライスの厚さが、一
様でない立て方向のビーム幅に起因して変化する。従っ
て、再構成像は、投影または再サンプリング像が取得平
面に対して直角な角度に近づくにつれて、次第に劣化す
る。このことから、超音波ビームの立て方向焦点を一層
大きい範囲にわたって制御し、一様な厚さの一層薄いス
ライスを得て、三次元イメージングを改善できるように
することが要望されている。
【００１６】
【発明の概要】本発明は、関心のあるボリュームを走査
することによって取得された超音波データを投影するこ
とにより三次元イメージングを行う方法および装置であ
る。実質的に一様な厚さを持つ多数の平行なスライスを
使用して、被検体が走査される。超音波スキャナが、Ｂ
モード像またはカラー流れ像を連続して又は外部のトリ
ガ事象に応答して、すなわち多数のスライスに対してシ
ネ・メモリ内に収集する。各々のスライスに対するそれ
ぞれの関心のある領域からのサンプル・ボリューム・デ
ータが主制御器へ送られ、このようなデータは関心のあ
るボリュームを形成する。主制御器は、レイ・キャステ
ィング（ｒａｙ−ｃａｓｔｉｎｇ）法を使用して、関心
のあるボリューム内のサンプル・ボリューム・データを
複数の回転された像平面上に投影する。各々の投影に対
するサンプル・ボリューム・データがシネ・メモリ内に
別々のフレームで記憶され、オプションとして最後の背
景フレームの内の、関心のある領域の外側にある部分も
一緒に記憶される。これらの再構成フレームは次いでシ
ステム・オペレータによって選択的に表示される。
【００１７】一様な立て方向のビーム幅は多重列トラン
スジューサ・アレイの使用により達成される。様々なタ
イプの多重列トランスジューサ・アレイは、通常の単一
列トランスジューサ・アレイ（「１Ｄアレイ」と呼ぶ）
の制限された立て方向の性能を改善するために開発され
たもので、１．２５Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ、２Ｄア
レイと呼ぶものが含まれる。本明細書では上記の用語に
関して、「１Ｄ」とは、立て方向の開口が固定で、焦点
が固定の距離にあることを意味する。また「１．２５
Ｄ」とは、立て方向の開口が可変であるが、収束（また
は焦点合わせ）が静的であることを意味する。また
「１．５Ｄ」とは、立て方向の開口、シェーディング
（ｓｈａｄｉｎｇ）および収束（または焦点合わせ）が
動的に可変であるが、アレイの中心線の周りに対称であ
ることを意味する。更に、立て方向の幾何形状および性
能が方位方向と同程度であり、完全な電子的アポダイゼ
ーション、収束（または焦点合わせ）およびステアリン
グを持つことを意味する。
【００１８】本発明の三次元超音波イメージング・シス
テムは、立て方向にステアリングできないタイプの多重
列トランスジューサ・アレイ、すなわち１．２５Ｄおよ
び．５Ｄアレイを用いる。１．２５Ｄアレイは、その立
て方向の開口が距離につれて増大するが、その開口の立
て方向の収束（または焦点合わせ）が静的であって、主
に固定焦点を持つ機械的レンズによって決定される。
１．２５Ｄアレイは、実質的に良好な近距離場および遠
距離場スライス厚さ性能を得ることができ、またシステ
ムに余分なビーム形成チャネルを設けることを必要とし
ない。１．５Ｄアレイは、立て方向における動的な収束
（または焦点合わせ）およびアポダイゼーションを行う
ために付加的なビーム形成チャネルを使用する。１．５
Ｄアレイは、特に中距離場および遠距離場において、
１．２５Ｄアレイに匹敵する細部分解能を有し、且つ
１．２５Ｄアレイよりも実質的に良好なコントラスト分
解能を有することが出来る。
【００１９】本発明の好ましい態様によれば、多重列ト
ランスジューサ・アレイは、その１つ以上の中心部の列
が最も外側の列の対になった素子の組合せ面積よりも小
さい面積を持つ素子で作られる。この幾何形状により、
特に極近距離場において、優れた性能（一層薄く且つ一
様な像スライス、一層大きいコントラスト分解能）が得
られる。好ましくは、このアレイは５列であって、多焦
点レンズを持ち、最も外側の列の各対の素子の組合せ面
積は、中心の列の各素子の面積よりも大きく、また中間
の列の各対の素子の組合せ面積よりも大きい。別の態様
によれば、アレイはただ３列であって、二焦点レンズを
持ち、外側の列の各対の素子の組合せ面積は、中心の列
の各素子の面積よりも大きい。また、アレイは６列以上
であってもよい。
【００２０】比較的少数の列を持つ１．２５Ｄおよび
１．５Ｄアレイの場合、相対的に小さい中心の列が一般
的に近距離場の分解能を改善する。多重列トランスジュ
ーサが１．２５Ｄアレイとして使用される場合は、小さ
い中心部の列（１つ又は複数）が近距離場の性能を改善
するだけでなく、大きい外側の列（１つ又は複数）も、
多焦点レンズと協働して、遠距離場において立て方向の
性能を改善する。
【００２１】
【好ましい実施態様の説明】図３および４を参照して、
本発明に従ってサンプル・ボリューム・データを三次元
像に投影する方法を説明する。図３に示されているよう
に、主制御器が中央処理装置（ＣＰＵ）４２およびラン
ダム・アクセス・メモリ４４を有する。ＣＰＵ４２はそ
の中に、取得したサンプル・ボリューム・データを異な
る角度で取った多数の投影像に変換するのに使用される
ルーチンを記憶するための読出し専用メモリ（ＲＯＭ）
を含む。ＣＰＵ４２は、システム制御母線１０を介して
Ｘ−Ｙ表示メモリ１８およびシネ・メモリ４２を制御す
る。具体的に述べると、ＣＰＵ４２はＸ−Ｙ表示メモリ
１８からビデオ処理装置２２およびシネ・メモリ２４へ
のデータの流れを制御すると共に、シネ・メモリ２４か
らビデオ処理装置２２およびＣＰＵ４２自身へのデータ
の流れを制御する。被検体の多数の走査またはスライス
の内の１つを表す各フレームの画素データは、Ｘ−Ｙ表
示メモリ１８に記憶されて、次のサイクルでビデオ処理
装置２２およびシネ・メモリ２４へ伝送される。走査さ
れた被検体ボリュームを表す１スタック（ｓｔａｃｋ）
のフレームが、シネ・メモリ２４内の一区分２４Ａに記
憶される。初期化の際（図４のステップ２６を参照）、
ＣＰＵ４２はシネ・メモリの区分２４Ａから関心のある
被検体ボリュームに対応するデータのみを検索する。こ
れは、関心のある被検体ボリュームに交差する走査によ
って取得された各々の記憶されたフレームから、関心の
ある領域内の画素データのみを検索することにより達成
される。換言すれば、１スタックの相次ぐフレームの内
の各々の１つフレームからの関心のある領域に対応する
画素データが、関心のあるソース・データ・ボリューム
を形成する。
【００２２】図４に示されているように、関心のある被
検体ボリュームに対応する画素データ組内の強度データ
が、オプションとして、スペックル（ｓｐｅｃｋｌｅ）
ノイズを平滑化し且つアーティファクトを低減するため
に、投影の前にフィルタリングされる（ステップ２
８）。これにより、投影の際に、スペックル・ノイズに
よるデータの損失が防止される。例えば、血管は周囲の
組織よりもエコー源性（ｅｃｈｏｇｅｎｉｃ）が小さ
い、従って、血管は最小の強度の投影を使用して映像化
することが出来る。この代わりに、逆ビデオ／最小モー
ドで、強度データを逆転することにより、血管が暗くで
はなく明るくなるようにする。この場合、血管は最大の
強度の投影を使用して映像化することが出来る。所望の
画素データと対比して明るいスペックルである最大強度
の選択を防止するために、フィルタを使用することによ
り、このような明るいスペックル強度を投影の前に除く
ことが出来る。シネ・メモリ２４（図２参照）から検索
されたソース・データ・ボリュームは、例えば１１１
１４１ １１１カーネルを持つ３×３コンボリューショ
ン・フィルタを使用してＣＰＵ４２によってフィルタリ
ングすることができる。すなわち、各々のスライスまた
はフレームにおいて各々の３×３画素配列内の中心画素
の強度データが、この中心画素の値の４倍の値に該画素
を囲む８つの画素の値の和を加えた値に比例する強度値
に置き換えられる。このようにフィルタリングされたソ
ース・データ・ボリュームは、次いでメモリ４４に記憶
される（ステップ３０）。同様に、コンボリューション
・フィルタを使用することにより、最小の強度の投影の
前に像中のブラック・ホールを除去し得る。
【００２３】次に、ＣＰＵ４２は、ここに引用する米国
特許第５，２２６，１１３号明細書に開示されているレ
イ・キャスティング・アルゴリズムを使用して、一連の
変換を行う。相次ぐ変換は、所定の角度範囲内、例えば
＋９０°乃至−９０°の範囲内で所定の角度増分で、例
えば１０°の間隔で作られた最大、最小または平均化さ
れた強度、速度またはパワーの投影を表す。しかしなが
ら、角度増分は１０°である必要はなく、また本発明が
特定の角度範囲に制限されるものでもない。
【００２４】本発明で使用されるレイ・キャスティング
法によれば、サンプルの立体的に表現された投影像が、
実質的に一様な立て方向ビーム幅を持つ超音波トランス
ジューサ・アレイを使用して被検体ボリュームを走査す
ることによって、任意の視角度から表示される。サンプ
ル・ボリュームは、一連の積み重なった隣接したスライ
スを作成するように走査され、各々のスライスは同じ数
の被検体ボリューム要素（ボクセル）を含む。各々のボ
クセルはシートの平面（例えば、Ｘ−Ｙ平面）内に矩形
の輪郭を持つ。この輪郭が正方形になるように相補的な
辺は等しい長さであってよいが、シートの厚さは一般に
いずれの辺の長さよりも大きい。
【００２５】各々の被検体ボクセルが分析されて、その
データ値（強度、速度またはパワー）がデータ・ボリュ
ームの対応するデータ・ボクセルに置かれる。データ・
ボリュームは、各々の被検体スライスの厚さおよび各々
の被検体ボクセルの面寸法（Ｘ−Ｙ平面におけるボクセ
ルの寸法）が一般に同じでなくても、簡単な立方格子で
ある。
【００２６】ＣＰＵ４２によって用いられる公知の技術
に従って、各々のデータ・ボクセル内の格子点から像平
面へのレイ・キャスティングすなわち射線の投射によっ
て被検体ボリュームが投影される（図４のステップ３
４）。便宜のため、格子点は、例えばデータ・ボリュー
ムの原点に最も近いデータ・ボクセルの頂点であってよ
い。全ての射線は像平面のある部分に当たるが、考慮中
の像平面画素内に入る射線のみが該像平面画素に対する
データに寄与することが出来る。最大の画素の投影の場
合、各々の投影された値が現在記憶されている値と比較
されて、２つの値の内の大きい方の値がその画素６０ａ
に対して記憶される。最小の画素の投影の場合、２つの
値の内の小さい方の値が記憶される。選ばれたデータ・
ボリューム内の各々のボクセルが逐次的に入力されて像
平面へ向けて投影されるとき、あるデータ・ボリューム
のボクセルは最終的にその関連する射線に沿って投影さ
れて、所望の画素内に衝突せず、これによりそのデータ
値（例えば、強度）はその画素に対して現在記憶されて
いるデータ値と比較されない。特定の三次元の視角度に
おけるデータのその投影に対して、その画素に対する最
大データ値がそのとき確立される。全てのデータ値は、
新しい投影が取られるときにゼロにリセットされる。従
って、像平面の画素の各々は像投影手順の開始時にリセ
ットされ、（選択された被検体ボリュームの部分によっ
て設定されるような、全空間または選択された部分内
の）データ・ボリュームのボクセルの全ては個別に且つ
逐次的に走査される。各々データ・ボクセル内のデータ
値は、その１つの画素内で像平面に衝突する関連の射線
により投影され、各々の画素内の最大値は射線投射され
たデータ・ボリューム・ボクセルの現在値との間で比較
され、大きい方の値が最大値像の一部分として記憶され
る。上記の技術の別の面によれば、データ投影がスケー
リングされ（図４のステップ３６）、被検体ボリューム
と像平面との間の非等方性が、逆投影の完了後の一組の
計算だけによって除かれる。被検体ボリュームが実際の
ボリューム（容積）であるのに対して、データ・ボリュ
ームが抽象的な概念であるので、第１の平面において、
任意の視方向が被検体ボリュームおよびデータ・ボリュ
ームの両方に対して位置決めされる角度よりも異なる角
度での立方データ・ボリューム格子の存在に起因するデ
ータ投影のひずみの量を決定することが必要である。各
々のボクセルの見かけの寸法は、有効な立て方向の角度
（仰角）が変わるにつれて変わろうとする。アスペクト
比（被検体ボリューム内の実際のスライスの厚さと同じ
被検体ボリューム内の実際の画素の大きさとの比として
定義される）が１でない（すなわち、１より大きい）場
合、立て方向の角度が異なり、データ・ボリューム内の
立て方向の角度が被検体ボリューム内の立て方向の角度
とは異なる。そのとき、データは被検体の立て方向の角
度に従って回転される。その後、投影されたデータは、
（回転が水平軸の周りになされた場合）被検体ボリュー
ム内で正しい高さを持つように、全ての投影されたデー
タの高さに立て方向スケーリング係数を乗算することに
よって、スケーリングすることが出来る。３×３回転マ
トリクスの要素が（米国特許第５，２２６，１１３号明
細書に開示されている様に）決定され、これらの関係を
使用してデータ・ボリュームから像平面への変換が決定
される。データが像平面上に投影された後、等方性でな
い被検体ボクセルの効果を補正するために像がスケーリ
ングされる。回転マトリクスの係数は投影の始めに予め
計算して（図４のステップ３２）、全ての回転の計算の
ために使用することが出来る。
【００２７】本発明の別の面によれば、表示の前に、ス
ケーリングされた像平面データが所望の輝度およびコン
トラストを達成するように写像される（図４のステップ
３８）。図４に示されている方法は、シネ・メモリから
検索された関心のあるデータ・ボリュームに対して、Ｂ
モード強度データに、或いはカラー流れ速度またはパワ
ー・データに適用することが出来る。投影像内の各々の
画素は、所与の像平面上への投影によって導き出され
た、変換された強度データおよび変換された速度または
パワー・データを含む。更に、シネ・メモリがオペレー
タによって停止されたときに、ＣＰＵ４２はオプション
としてシネ・メモリ２４の区分２４Ｂ内の多数の相次ぐ
アドレスにＸ−Ｙメモリ１８からの最後のフレームを記
憶させる。第１の投影視角にたいする投影像データがシ
ネ・メモリの区分２４Ｂ内の第１のアドレスに書き込ま
れ、これにより関心のある領域内の投影像データが背景
のフレーム上に重畳される。このプロセスは、全ての投
影像がシネ・メモリの区分２４Ｂ内に記憶されるまで、
各々の角度増分に対して繰り返される。各々の投影像フ
レームは、変換されたデータを含む関心のある領域から
成り、オプションとして関心のある領域を囲んでいて、
関心のある領域の変換されたデータによってオーバーラ
イト（上書き）されない背景フレーム・データより成る
背景周辺部を有する。背景の像は、各々の表示された投
影がどの場所から見たものであるかを一層明確にする。
そこで、オペレータは投影像の内の任意の１つを表示の
ために選択することが出来る。更に、一連の投影像を表
示モニタ上にリプレイ（再生）して、被検体ボリューム
をあたかも観察者の前で回転しているかのように表示す
ることが出来る。
【００２８】本発明によれば、多重列トランスジューサ
・アレイを１．２５Ｄアレイまたは１．５Ｄアレイとし
て構成することにより、立て方向性能が１Ｄアレイで得
られるものと比較して改善される。図７は、フレネル
（Ｆｒｅｓｎｅｌ）列ピッチを持ち且つ５列（１０２ａ
−１０２ｅ）のトランスジューサ素子を持つ１．５Ｄト
ランスジューサ・アレイ１００Ａを示す。これは、本発
明で使用して、１Ｄアレイで得られるものよりは一層一
様な立て方向ビーム幅を得ることが出来る。超音波パル
スが単焦点レンズ１１０を介して送信される。アレイの
中心線がｙ＝０にあり、その外側の縁がｙ＝ｙ max にあ
ると定義すると、各々の列の縁は中心線から距離［（１
／３）1/2 、（２／３）1/2 、１］ｙmax の所にある。
中心列のトランスジューサ素子からの信号導線１０８ａ
が第１組のビーム形成チャネル２ａに接続される。中心
列以外の列のトランスジューサ素子は、中心線を挟んで
対称に対をなすように電気的に接続される。各対の中間
列のトランスジューサ素子からの信号導線１０８ｂが第
２組のビーム形成チャネル２ｂに接続される。同様に、
各対の最も外側の列のトランスジューサ素子からの信号
導線１０８ｃが第３組のビーム形成チャネル２ｃに接続
される。ビーム形成チャネル２ａ−２ｂは、１．５Ｄア
レイの各々のトランスジューサ素子または各対のトラン
スジューサ素子に対して独立の時間遅延、アポダイゼー
ションおよびフィルタリングを行う。これらのビーム形
成チャネルの出力は加算器１２０で組み合わされる。加
算器１２０は、図２に示された１Ｄビーム形成装置の加
算器１０６と同様なものである。
【００２９】図８は、本発明で使用して、１Ｄアレイで
得られるものよりは一層一様な立て方向ビーム幅を得る
ことが出来る、５列（１０２ａ−１０２ｅ）の等面積の
トランスジューサ素子を持つ１．２５Ｄトランスジュー
サ・アレイ１００Ｂを示す。この場合、超音波パルスは
多焦点レンズ１１２を介して送信される。各々の列の縁
はアレイの中心線から距離［１／３ 、２／３ 、１］ｙ
max の所にある。各々の立て方向の列では、外側の列の
対になった素子の面積の和が、中心列の各々のの素子の
面積に等しい。従って、外側の列の対になった素子は中
心列の素子と同じ電気インピーダンスおよび音響感度を
有する。多焦点レンズは、中心列を、該中心列だけがア
クティブである近距離場に収束（または焦点合わせ）さ
せ、且つ外側の列を、それらがアクティブである唯一の
領域である遠距離場に収束（または焦点合わせ）させる
ことによって、立て方向のビーム分布の一様性を改善す
る。
【００３０】図８に示された１．２５Ｄアレイにおい
て、多数のマルチプレクサ１１４が対応する多数の信号
導線１１８（図８には１つのマルチプレクサおよび１つ
の信号導線だけしか示されていない）にそれぞれ接続さ
れる。各々の信号導線１１８はそれぞれのビーム形成チ
ャネル（図８に示していない）に接続される。各々のマ
ルチプレクサ１１４は３つの内部スイッチを有し、これ
らにより信号導線１０８ａ−１０８ｃを信号導線１１８
と接続するように選択する。各々の立て方向の列のトラ
ンスジューサ素子は、このような信号導線のそれぞれの
組に接続される。すなわち、中心列の素子１０２ａが信
号導線１０８ａに接続され、中間列の対になった素子１
０２ｂおよび１０２ｃが信号導線１０８ｂに接続され、
最も外側の列の対になった素子１０２ｄおよび１０２ｅ
が信号導線１０８ｃに接続される。実際には、素子対の
形成（すなわち、１０２ｂと１０２ｃとの接続、および
１０２ｄと１０２ｅとの接続）はプローブ・ヘッド内で
行われる。マルチプレクサは、プローブ・ヘッド内、ま
たはプローブ・ケーブルの制御卓側の端部、或いは制御
卓自身内に配置してよい。
【００３１】マルチプレクサのスイッチの状態を変える
ときにノイズが発生されるので、このプローブを使用す
るには、典型的には毎ビーム当たり３つの送受信サイク
ルが必要である。中心列の素子１０２ａに対するマルチ
プレクサのスイッチ１１４ａが閉じていて、他のスイッ
チ１１４ｂおよび１１４ｃが開いている場合、送信遅延
は近距離場で方位方向収束（または焦点合わせ）を行う
ように設定され、近い部分のビーム・データが取得され
る。次に、スイッチ１１４ａおよび１１４ｂが閉じら
れ、送信および受信遅延が再構成されて、列１０２ａ、
１０２ｂおよび１０２ｃを使用して中距離場のデータが
取得される。最後に、全てのマルチプレクサのスイッチ
が閉じられ、送信および受信遅延が再構成されて、列１
０２ａ−１０２ｃを使用して遠距離場のデータが取得さ
れる。これらの３つの区域からのデータはイメージング
・システム内で一緒に組み合わされ、遷移における感度
の変化を補償する処置が取られる。
【００３２】本発明の好ましい実施態様によれば、最適
な立て方向性能（最小の像スライス厚さおよび最大のコ
ントラスト分解能）が、短い（すなわち、高さの小さ
い）中央列および高い（すなわち、高さの大きい）最も
外側の列を有する多重列トランスジューサ・アレイによ
り達成される。最も外側の列はまた、立て方向の高さが
中間の列よりも大きい。
【００３３】極近距離場では、アレイの中心列のみがア
クティブであり、立て方向性能は中心列の高さによって
決定される。比較的列の数が少ない１．２５Ｄおよび
１．５Ｄアレイの場合、中心列が小さくなるほど一般に
近距離場の分解能が改善される。中心列の素子の大きさ
の下限は、大きさの小さい、高インピーダンスの素子を
長いケーブルを介してビーム形成装置の電子装置に結合
するのに伴う損失の増加、或いは素子の大きさが音響波
長に近づくにつれて、近距離場の距離（ｚ≒ｄ／４λ）
が消滅し又は回折によりビームの発散（半角θ≒ｓｉｎ
-1（λ／ｄ））が増加することを考慮して定められる。
【００３４】近距離場から遠距離場へイメージング深度
が増大するにつれて、作動するトランスジューサ素子の
列の数が多くなる。最大距離にわたって一様な立て方向
性能を得るために、アクティブな開口が大きくなるにつ
れてアレイの有効焦点距離を増加させることが好まし
い。１．２５Ｄアレイの場合、全ての立て方向収束（ま
たは焦点合わせ）は音響レンズによって行われる。開口
の増加につれて焦点距離を増加させるため、多焦点レン
ズが使用される。
【００３５】最も外側の列の大きさを内側の列に比べて
大きくすると、像の遠距離場においてレンズの外側部分
により大きな重みが与えられる。これにより、多焦点レ
ンズの有効性が更に増大し、トランスジューサの立て方
向の被写界深度および性能が更に改善される。１．５Ｄ
アレイおよびビーム形成装置を用いる場合、立て方向収
束（または焦点合わせ）の幾分かが、ビーム形成装置に
おいて電子的時間遅延を調節することによって動的に達
成される。ビーム形成装置はまた、立て方向に動的振幅
シェーディングを行うことを可能にし、これはビームの
サイドローブの抑圧に役立つ。これらの効果は相対的に
大きい外側の列および多焦点レンズによって妨害され、
且つ相対的に大きい外側の列および多焦点レンズの利点
を上回る。遠距離場において最適な電子的収束（または
焦点合わせ）およびシェーディングが得られるようにア
レイを設計すると、中心列が大きくなり且つ外側の列が
小さくなる。１．５Ｄアレイの設計に対する本発明の関
連性は、プローブの意図した特定の診断用途でのプロー
ブの遠距離場に対する近距離場の重要性に左右される。
【００３６】多くの通常の多重列トランスジューサ・ア
レイは等面積の素子を持つように設計されており、この
ため全てのビーム形成チャネルが同じ電気および音響イ
ンピーダンスを見、また全てのトランスジューサ素子が
同じ送信および受信効率を持つ。しかしながら、最も現
代の超音波イメージング・システムはそれらのビーム形
成装置内において送信および受信アポダイゼーション制
御（送信振幅および受信利得制御）を持つ。この能力
は、等面積でないアレイの列相互間での感度、損失およ
び送信／受信効率の変動を補償するように改変または改
善することが出来る。従って、小さい中心列および大き
い外側の列を持つ補償してないアレイで生じ得る非一様
な感度および逆アポダイゼーション分布は、そのアレイ
が適切に設計されたイメージング・システムに接続され
ているときは問題にならない。
【００３７】上記のアレイ設計原理の一応用例として、
図９は、本発明のシステムで用いることの出来る、小さ
い中心列１０２ａ並びに大きい最も外側の列１０２ｄお
よび１０２ｅを持つ５列の１．２５Ｄアレイ１００Ｃを
示す。各々の列の縁はアレイの中心線から距離［１／４
、２／４ 、１］ｙmax の所にある。従って、中間列の
対になった素子１０２ｂおよび１０２ｃが、中心列の各
々の素子１０２ａの面積に等しい面積を持つ。また最も
外側の列の対になった素子１０２ｄおよび１０２ｅが、
中心列の各々の素子１０２ａの面積の２倍に等しい面積
を持つ。超音波パルスが、３５ｍｍ、６５ｍｍおよび９
０ｍｍの焦点を持つ多焦点レンズ１１６を介して送信さ
れる。レンズ１１６の内の、３５ｍｍの焦点距離を持つ
中心部分が、中心列１０２ａによって送信された超音波
ビームを収束する。また、６５ｍｍの焦点距離を持つ次
に隣接したレンズ部分が、中間の列１０２ｂおよび１０
２ｃによって送信された超音波ビームをそれぞれ収束す
る。また更に、９０ｍｍの焦点距離を持つ最も外側のレ
ンズ部分が、最も外側の列１０２ｄおよび１０２ｅによ
って送信された超音波ビームをそれぞれ収束する。マル
チプレクサ１１４の接続および動作は、図８を参照して
前に説明したものと同じである。
【００３８】多焦点レンズ１１６は、立て方向開口にわ
たって連続な遅延機能を有し、各々の列に対して異なる
曲率（焦点距離）を持つ。不連続な遅延機能も、レンズ
を不連続にするか（これは回折アーティファクトを起こ
し得る）または各列の素子とマルチプレクサとの間の信
号路に静的遅延素子を挿入することによって可能であ
る。多焦点レンズの利点は、該レンズが実質的に被写界
深度を増大させ、実質的にプローブの全イメージング距
離（範囲）にわたって一様な分解能（−６ｄＢの輪郭）
およびコントラスト（−２０ｄＢの輪郭）を与えること
である。欠点は、サイドローブがその焦点近くで単焦点
レンズほど素早く低下しないことである。
【００３９】中心列を小さくした設計では、１．２５Ｄ
アレイの近距離場における性能がかなり改善される。中
心列を小さくした設計はまた、大きな外側の列および多
焦点レンズと組み合わせたとき、１．２５Ｄアレイの遠
距離場における性能をある程度改善する。図７に示され
た５列の１．５Ｄアレイにおける列の高さは、最も外側
の列の高さを中心列よりも大きくするように調節するこ
とが出来る。具体的に述べると、各列の縁を、図８に示
された１．２５Ｄアレイの場合と同じにすることが出来
る。この中心列を小さくした設計はまた、１．５Ｄアレ
イの近距離場における性能をかなり改善する。しかし、
１．５Ｄアレイの場合、中心列を小さくした設計では、
遠距離場においてサイドローブが広がる。そこで、中心
列の小さい１．５Ｄアレイと等面積の１．５Ｄアレイと
のどちらを選択するかは、近距離場の立て方向性能と遠
距離場の立て方向性能とのどちらを選択するかによって
定まる。
【００４０】ビーム分布測定および像により、小さい中
心列を持つ多重列トランスジューサ・アレイが該アレイ
の全イメージング範囲にわたって著しく一様である立て
方向スライス厚さを有し、また匹敵する１Ｄアレイのプ
ローブよりも実質的に良好なイメージング性能を有する
ことが確認される。図７および８に示された好ましい実
施態様の変形によれば、中心列１０２ａの各々のトラン
スジューサ素子が所定の面積を持ち、また外側の列１０
２ｄおよび１０２ｅの各対のトランスジューサ素子が該
所定の面積よりも大きい第１の組合せ面積を持ち、更に
中間の列１０２ｂおよび１０２ｃの各対のトランスジュ
ーサ素子が該所定の面積よりも小さくなく且つ第１の組
合せ面積よりも大きくない第２の組合せ面積を持つ。
【００４１】好ましい実施態様による１．２５Ｄの設計
（図８参照）では、通常の１Ｄアレイのプローブよりも
実質的に良好な近距離場および遠距離場の性能（スライ
ス厚さ≒コントラスト分解能）が得られ、またシステム
に何ら追加のビーム形成チャネルを必要としない。増大
した立て方向開口およびレンズ焦点距離は遠距離場での
プローブの音響感度に数ｄＢ貢献することが出来るが、
これらの利得はマルチプレクサおよびケーブル集合体に
おける損失の増大によって相殺されることがある。
【００４２】動的な立て方向収束（または焦点合わせ）
を支持するために、１．５Ｄアレイは、１．２５Ｄアレ
イよりも多数のビーム形成チャネルおよび接続を必要と
する。１．２５Ｄアレイの場合の立て方向収束（または
焦点合わせ）制御はレンズおよびマルチプレクサだけに
よって行われる。１．２５Ｄアレイの各々の立て方向の
列内の全ての素子が同じビーム形成チャネルに接続され
て、同じ電気的時間遅延およびシェーディングを受け
る。対照的に、１．５Ｄアレイは、立て方向ビームを制
御するために動的な収束（または焦点合わせ）およびシ
ェーディングを使用する。立て方向に対称な場合（ステ
アリング無し）、これは各組の対になった立て方向の素
子に対して独立のビーム形成チャネルを必要とする。
【００４３】従って、簡単なレンズと複合レンズとの間
の区別は、１．２５Ｄよりも１．５Ｄではあまり重要で
ない。１．２５Ｄアレイでは、レンズは収束機構のみで
あり、複合レンズを設けることは広がった範囲にわたっ
て良好な細部およびコントラスト分解能を維持するため
に重要である。１．５Ｄアレイでは、電子的収束（また
は焦点合わせ）およびアポダイゼーションが充分に有効
であり、複合レンズは簡単なレンズと比べて余り利点が
ない。レンズの焦点は、関心のある範囲の中心近くに位
置すべきである。
【００４４】１．５Ｄアレイの場合、楕円形開口を使用
することにより、最も外側の列によって使用されるチャ
ネルの数を減らし且つ矩形の開口のビーム分布よりも優
れたビーム分布を生じさせることが出来る。更に、合成
開口技術および多数の送受信サイクルを使用することに
より、１２８チャネルのイメージング装置から２５６ま
たは５１２チャネルの性能を得ることが出来る。
【００４５】上記の好ましい実施態様は例示の目的で開
示された。多重列トランスジューサ・アレイの設計の分
野における当業者には種々の変更および変形を容易にな
し得よう。このような全ての変更および変形は特許請求
の範囲に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実時間超音波イメージング・システム内の主要
な機能のサブシステムを示すブロック図である。
【図２】通常の超音波イメージング・システム内の典型
的な１２８チャネルのビーム形成装置のブロック図であ
る。
【図３】本発明の好ましい実施態様に従って強度および
速度またはパワー画素データの相次ぐボリューム投影よ
りなるフレームを再構成する手段を示すブロック図であ
る。
【図４】本発明の好ましい実施態様に従って強度および
速度またはパワー画素データの相次ぐボリューム投影よ
りなるフレームを再構成するためのアルゴリズムを示す
流れ図である。
【図５】通常の１Ｄトランスジューサ・アレイの断面図
である。
【図６】通常の１Ｄトランスジューサ・アレイの正面図
である。
【図７】本発明の三次元超音波イメージング・システム
に用いることの出来る多重列トランスジューサ・アレイ
であって、フレネル列幅、単焦点レンズおよび１．５Ｄ
ビーム形成のための電気接続を持つアレイの断面図であ
る。
【図８】本発明の三次元超音波イメージング・システム
に用いることの出来る多重列トランスジューサ・アレイ
であって、等面積の素子、多焦点レンズおよび１．２５
Ｄビーム形成のための電気接続を持つアレイの断面図で
ある。
【図９】本発明の三次元超音波イメージング・システム
に用いることの出来る多重列トランスジューサ・アレイ
であって、（立て方向に）比較的短い中央部の列と比較
的高い外側の列を持ち、多焦点レンズ並びに１．２５Ｄ
ビーム形成のための電気接続を持つアレイの断面図であ
る。
【符号の説明】
２ ビーム形成装置 ４ 処理装置 ４Ａ Ｂモード処理装置 ４Ｂ カラー流れ処理装置 ６ 走査変換器／表示制御器 ８ 主制御器 １２ 表示モニタ １４Ａ Ｂモード音響線メモリ １４Ｂ カラー流れ音響線メモリ １８ Ｘ−Ｙ表示メモリ ２０ 時間線／グラフィック処理装置及び表示メモ
リ ２２ ビデオ処理装置 ２４ シネ・メモリ ４２ 中央処理装置 ４４ ランダム・アクセス・メモリ ４６ ビーム形成チャネル ４８ 信号処理装置 １００ トランスジューサ・アレイ １０２ トランスジューサ素子 １０４ ビーム形成装置制御器 １０６ 加算器 １１０ 固定焦点レンズ １１２ 多焦点レンズ １１４ マルチプレクサ １１６ 多焦点レンズ
フロントページの続き (72)発明者 トッド・マイケル・ティルマン アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ウェ スト・ミルウォーキー、サウス・54ティー エイチ・ストリート、1514番 (72)発明者 ダグラス・グレン・ワイルズ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、ボール ストン・レイク、グレテル・テラス、52番 (72)発明者 リチャード・ユング・キアオ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、クリフ トン・パーク、プットナム・レーン、10番

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被検体ボリューム中の超音波散乱媒体の
    三次元イメージング・システムにおいて、 超音波ビームを送信して、被検体ボリューム中の所定の
    多数のサンプル・ボリュームで反射された超音波エコー
    を検出する超音波トランスジューサ・アレイであって、
    中心列に配列された第１の多数のトランスジューサ素
    子、第１の外側列に配列された第２の多数のトランスジ
    ューサ素子、および第２の外側列に配列された第３の多
    数のトランスジューサ素子を含み、前記中心列は前記第
    １の外側列と前記第２の外側列との間に位置しており、
    更に、前記第１の多数のトランスジューサ素子にそれぞ
    れ接続された第１の多数の信号導線、並びに前記第２お
    よび第３の多数のトランスジューサ素子にそれぞれ接続
    された第２の多数の信号導線を含んでいる超音波トラン
    スジューサ・アレイ、 前記第１の多数のトランスジューサ素子を、遠距離場と
    前記アレイとの間に位置する近距離場内のサンプル・ボ
    リュームに焦点合わせする第１の焦点合わせ手段、 前記第２および第３の多数のトランスジューサ素子を、
    前記遠距離場内のサンプル・ボリュームに焦点合わせす
    る第２の焦点合わせ手段、 前記中心列によって送信されて近距離場のサンプル・ボ
    リューム内の散乱媒体によって反射された超音波を検出
    したことに応答して前記中心列のトランスジューサ素子
    によって発生された電気パルスから、第１組の画素デー
    タを導き出す第１の画素データ導出手段、 前記中心列並びに前記第１および前記第２の外側列によ
    って送信されて遠距離場のサンプル・ボリューム内の散
    乱媒体によって反射された超音波を検出したことに応答
    して前記中心列並びに前記第１および前記第２の外側列
    のトランスジューサ素子によって発生された電気パルス
    から、第２組の画素データを導き出す第２の画素データ
    導出手段、 前記第１組からの画素データおよび前記第２組からの画
    素データを有するベクトル・データを形成するベクトル
    ・データ形成手段、 前記ベクトル・データを記憶するメモリ手段、 前記メモリ手段から、被検体ボリューム内の関心のある
    ボリュームに対応する一組のベクトル・データを検索す
    る検索手段、 前記一組のベクトル・データを第１の像平面に投影させ
    て、第１の投影像を表す投影データの組を形成する投影
    手段、 表示手段、および前記第１の投影像を前記表示手段に表
    示させる手段を有していることを特徴とする三次元イメ
    ージング・システム。
  2. 【請求項２】 前記第１の焦点合わせ手段が多焦点レン
    ズの内の第１の焦点距離を持つ第１のレンズ部分で構成
    され、前記第２の焦点合わせ手段が前記多焦点レンズの
    内の第２の焦点距離を持つ第２のレンズ部分で構成さ
    れ、前記第１のレンズ部分が前記中心列のトランスジュ
    ーサ素子に音響結合され、前記第２のレンズ部分が前記
    第１および前記第２の外側列のトランスジューサ素子に
    音響結合されている請求項１記載のシステム。
  3. 【請求項３】 前記第２の焦点距離が前記第１の焦点距
    離より大きい請求項２記載のシステム。
  4. 【請求項４】 更に、送信および受信ビームを形成する
    ために多数のビーム形成チャネルを有するビーム形成装
    置、 第１のスイッチング状態のとき前記第１の多数の信号導
    線を前記多数のビーム形成チャネルにそれぞれ接続する
    第１の多数のスイッチ、および第２のスイッチング状態
    のとき前記第２の多数の信号導線を前記多数のビーム形
    成チャネルにそれぞれ接続する第２の多数のスイッチを
    含んでいる請求項１記載のシステム。
  5. 【請求項５】 前記第１の焦点合わせ手段が、前記第１
    の多数の信号導線を介して供給された電気パルスから送
    信および受信ビームを形成する第１組のビーム形成チャ
    ネルを有し、また前記第２の焦点合わせ手段が、前記第
    ２の多数の信号導線を介して供給された電気パルスから
    送信および受信ビームを形成する第２組のビーム形成チ
    ャネルを有している請求項１記載のシステム。
  6. 【請求項６】 更に、前記一組のベクトル・データを、
    前記第１の像平面に対して回転されている第２の像平面
    に投影させて、第２の投影像を表す投影データの組を形
    成する投影手段、および前記第２の投影像を前記表示手
    段に表示させる手段を含んでいる請求項１記載のシステ
    ム。
  7. 【請求項７】 前記第１の多数のトランスジューサ素子
    の各々が所定の面積を持ち、前記第２の多数の信号導線
    のそれぞれの１つに接続されている前記第２および第３
    の多数のトランスジューサ素子の各々の対が、前記所定
    の面積よりも大きい組合せ面積を持っている請求項１記
    載のシステム。
  8. 【請求項８】 更に、第１の中間列に配列された第４の
    多数のトランスジューサ素子、第２の中間列に配列され
    た第５の多数のトランスジューサ素子、並びに前記第４
    および第５の多数のトランスジューサ素子にそれぞれ接
    続された第３の多数の信号導線を含んでおり、前記第１
    の中間列が前記中心列と前記第１の外側列との間に位置
    しており、前記第２の中間列が前記中心列と前記第２の
    外側列との間に位置している請求項１記載のシステム。
  9. 【請求項９】 更に、前記第４および第５の多数のトラ
    ンスジューサ素子を、前記遠距離場と前記近距離場との
    間に位置する中距離場内のサンプル・ボリュームに焦点
    合わせする第３の焦点合わせ手段を含んでいる請求項８
    記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 多重列超音波トランスジューサ・アレ
    イを使用して被検体ボリューム内の超音波散乱媒体を三
    次元イメージングする方法において、 前記アレイの中心列のトランスジューサ素子を、遠距離
    場と前記アレイとの間に位置する近距離場内のサンプル
    ・ボリュームに焦点合わせするステップ、 前記アレイの第１および第２の外側列のトランスジュー
    サ素子を、前記遠距離場内のサンプル・ボリュームに焦
    点合わせするステップ、 前記中心列によって送信されて近距離場のサンプル・ボ
    リューム内の散乱媒体によって反射された超音波を検出
    したことに応答して前記中心列のトランスジューサ素子
    によって発生された電気パルスから、第１組の画素デー
    タを導き出すステップ、 前記中心列並びに前記第１および前記第２の外側列によ
    って送信されて遠距離場のサンプル・ボリューム内の散
    乱媒体によって反射された超音波を検出したことに応答
    して前記中心列並びに前記第１および前記第２の外側列
    のトランスジューサ素子によって発生された電気パルス
    から、第２組の画素データを導き出すステップ、 前記第１組からの画素データおよび前記第２組からの画
    素データを有するベクトル・データを形成するステッ
    プ、 前記ベクトル・データをメモリ手段に記憶するステッ
    プ、 前記メモリ手段から、被検体ボリューム内の関心のある
    ボリュームに対応する一組のベクトル・データを検索す
    るステップ、 前記一組のベクトル・データを第１の像平面に投影させ
    て、第１の投影像を表す投影データの組を形成するステ
    ップ、および前記第１の投影像を表示するステップを有
    していることを特徴とする三次元イメージング方法。
  11. 【請求項１１】 更に、前記一組のベクトル・データ
    を、前記第１の像平面に対して回転されている第２の像
    平面に投影させて、第２の投影像を表す投影データの組
    を形成するステップ、および前記第２の投影像を表示す
    るステップを含んでいる請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 被検体ボリューム中の超音波散乱媒体
    の三次元イメージング・システムにおいて、 超音波ビームを送信して、被検体ボリューム中の所定の
    多数のサンプル・ボリュームで反射された超音波エコー
    を検出する超音波トランスジューサ・アレイであって、
    中心列に配列された第１の多数のトランスジューサ素
    子、第１の外側列に配列された第２の多数のトランスジ
    ューサ素子、および第２の外側列に配列された第３の多
    数のトランスジューサ素子を含み、前記中心列は前記第
    １の外側列と前記第２の外側列との間に位置しており、
    更に、前記第１の多数のトランスジューサ素子にそれぞ
    れ接続された第１の多数の信号導線、並びに前記第２お
    よび第３の多数のトランスジューサ素子にそれぞれ接続
    された第２の多数の信号導線を含んでいる超音波トラン
    スジューサ・アレイ、 送信および受信ビームを形成するために多数のビーム形
    成チャネルを有するビーム形成装置、 第１のスイッチング状態のとき前記第１の多数の信号導
    線を前記多数のビーム形成チャネルにそれぞれ接続する
    第１の多数のスイッチ、 第２のスイッチング状態のとき前記第２の多数の信号導
    線を前記多数のビーム形成チャネルにそれぞれ接続する
    第２の多数のスイッチ、 前記ビーム形成チャネルによって形成された多数の受信
    ビームから、前記所定の多数のサンプル・ボリュームに
    それぞれ１つずつ対応する多数の画素データを導き出す
    手段、 前記画素データを記憶するメモリ、 前記メモリから、被検体ボリューム内の関心のあるボリ
    ュームに対応する一組の画素データを検索する検索手
    段、 前記一組の画素データを第１の像平面に投影させて、第
    １の投影像を表す投影データの組を形成する投影手段、 表示モニタ、および前記第１の投影像を前記表示モニタ
    に表示させる手段を有していることを特徴とする三次元
    イメージング・システム。
  13. 【請求項１３】 更に、前記一組の画素データを、前記
    第１の像平面に対して回転されている第２の像平面に投
    影させて、第２の投影像を表す投影データの組を形成す
    る手段、および前記第２の投影像を前記表示モニタに表
    示させる手段を含んでいる請求項１２記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記第１の多数のトランスジューサ素
    子の各々が所定の面積を持ち、前記第２の多数の信号導
    線のそれぞれの１つに接続されている前記第２および第
    ３の多数のトランスジューサ素子の各々の対が、前記所
    定の面積よりも大きい組合せ面積を持っている請求項１
    ２記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 更に、第１の焦点距離を持つ第１のレ
    ンズ部分、および前記第１の焦点距離より大きい第２の
    焦点距離を持つ第２のレンズ部分を有する収束用レンズ
    を含んでおり、前記第１のレンズ部分が前記中心列のト
    ランスジューサ素子に音響結合され、前記第２のレンズ
    部分が前記第１および前記第２の外側列のトランスジュ
    ーサ素子に音響結合されている請求項１２載のシステ
    ム。
  16. 【請求項１６】 更に、第１の中間列に配列された第４
    の多数のトランスジューサ素子、第２の中間列に配列さ
    れた第５の多数のトランスジューサ素子、並びに前記第
    ４および第５の多数のトランスジューサ素子にそれぞれ
    接続された第３の多数の信号導線を含んでおり、前記第
    １の中間列が前記中心列と前記第１の外側列との間に位
    置しており、前記第２の中間列が前記中心列と前記第２
    の外側列との間に位置しており、また更に、第３のスイ
    ッチング状態のとき前記第３の多数の信号導線を前記多
    数のビーム形成チャネルにそれぞれ接続する第３の多数
    のスイッチを含んでいる請求項１２記載のシステム。
  17. 【請求項１７】 前記第１の多数のトランスジューサ素
    子の各々が所定の面積を持ち、また前記第２の多数の信
    号導線のそれぞれの１つに接続されている前記第２およ
    び第３の多数のトランスジューサ素子の各々の対が、前
    記所定の面積よりも大きい第１の組合せ面積を持ち、更
    に前記第３の多数の信号導線のそれぞれの１つに接続さ
    れている前記第４および第５の多数のトランスジューサ
    素子の各々の対が、前記所定の面積よりも小さくなく且
    つ前記第１の組合せ面積よりも大きくない第２の組合せ
    面積を持っている請求項１６記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 被検体ボリューム中の超音波散乱媒体
    の三次元イメージング・システムにおいて、超音波ビー
    ムを送信して、被検体ボリュームから反射された超音波
    エコーを検出する超音波トランスジューサ・アレイであ
    って、中心列に配列された第１の多数のトランスジュー
    サ素子、第１の外側列に配列された第２の多数のトラン
    スジューサ素子、および第２の外側列に配列された第３
    の多数のトランスジューサ素子を含み、前記中心列は前
    記第１の外側列と前記第２の外側列との間に位置してお
    り、更に、前記第１の多数のトランスジューサ素子にそ
    れぞれ接続された第１の多数の信号導線、並びに前記第
    ２および第３の多数のトランスジューサ素子にそれぞれ
    接続された第２の多数の信号導線を含んでいる超音波ト
    ランスジューサ・アレイ、 焦点深度を変えるために前記の各々の列内の前記トラン
    スジューサ素子の方位方向の収束を変える第１の変更手
    段、 前記焦点深度の関数として前記の中心列並びに第１およ
    び第２の外側列のトランスジューサ素子の立て方向の収
    束を変える第２の変更手段、 前記第１および第２の変更手段を調整して、前記被検体
    ボリューム内のサンプル・ボリュームから導き出された
    画素データのソース・ボリュームを取得する手段、 前記の画素データのソース・ボリュームを記憶するメモ
    リ手段、 前記メモリ手段から、前記被検体ボリューム内の関心の
    あるボリュームに対応する一組の画素データを検索する
    検索手段、 前記一組の画素データを第１の像平面に投影させて、第
    １の投影像を表す投影データの組を形成する投影手段、 表示モニタ、および前記第１の投影像を前記表示モニタ
    に表示させる手段を有していることを特徴とする三次元
    イメージング・システム。
  19. 【請求項１９】 前記第２の変更手段が、焦点深度の増
    大につれて増大する立て方向開口を持つように前記トラ
    ンスジューサ・アレイを制御する請求項１８記載のシス
    テム。
  20. 【請求項２０】 更に、前記一組の画素データを、前記
    第１の像平面に対して回転されている第２の像平面に投
    影させて、第２の投影像を表す投影データの組を形成す
    る手段、および前記第２の投影像を前記表示モニタに表
    示させる手段を含んでいる請求項１８記載のシステム。
JP10123444A 1997-05-07 1998-05-06 対象物中の超音波散乱媒体の三次元イメージング・システムおよび方法 Pending JPH1176236A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/852264 1997-05-07
US08/852,264 US5840032A (en) 1997-05-07 1997-05-07 Method and apparatus for three-dimensional ultrasound imaging using transducer array having uniform elevation beamwidth

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1176236A true JPH1176236A (ja) 1999-03-23

Family

ID=25312889

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10123444A Pending JPH1176236A (ja) 1997-05-07 1998-05-06 対象物中の超音波散乱媒体の三次元イメージング・システムおよび方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5840032A (ja)
JP (1) JPH1176236A (ja)
DE (1) DE19819801B4 (ja)
IL (1) IL124172A (ja)

Families Citing this family (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5899999A (en) * 1996-10-16 1999-05-04 Microsoft Corporation Iterative convolution filter particularly suited for use in an image classification and retrieval system
US6050943A (en) 1997-10-14 2000-04-18 Guided Therapy Systems, Inc. Imaging, therapy, and temperature monitoring ultrasonic system
US5931785A (en) * 1997-10-30 1999-08-03 Hewlett-Packard Company Ultrasonic transducer having elements arranged in sections of differing effective pitch
US6010456A (en) * 1998-12-30 2000-01-04 General Electric Company Method and apparatus for acoustic subtraction imaging using linear and nonlinear ultrasonic images
US6685645B1 (en) 2001-10-20 2004-02-03 Zonare Medical Systems, Inc. Broad-beam imaging
KR100362001B1 (ko) * 2000-02-03 2002-11-23 주식회사 메디슨 초음파 영상 시스템용 인터레이싱 다중 빔 집속 장치 및집속 방법
KR100355719B1 (ko) * 2000-06-10 2002-10-11 주식회사 메디슨 다단계 지연 소자를 이용한 초음파 수신 비임 형성 장치
US7556602B2 (en) * 2000-11-24 2009-07-07 U-Systems, Inc. Breast cancer screening with adjunctive ultrasound mammography
US7940966B2 (en) 2000-11-24 2011-05-10 U-Systems, Inc. Full-field breast image data processing and archiving
US7103205B2 (en) * 2000-11-24 2006-09-05 U-Systems, Inc. Breast cancer screening with ultrasound image overlays
US7597663B2 (en) 2000-11-24 2009-10-06 U-Systems, Inc. Adjunctive ultrasound processing and display for breast cancer screening
US7615008B2 (en) 2000-11-24 2009-11-10 U-Systems, Inc. Processing and displaying breast ultrasound information
US7914453B2 (en) 2000-12-28 2011-03-29 Ardent Sound, Inc. Visual imaging system for ultrasonic probe
US7344501B1 (en) 2001-02-28 2008-03-18 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Multi-layered transducer array and method for bonding and isolating
US6429574B1 (en) 2001-02-28 2002-08-06 Acuson Corporation Transducer array using multi-layered elements having an even number of elements and a method of manufacture thereof
US6664717B1 (en) 2001-02-28 2003-12-16 Acuson Corporation Multi-dimensional transducer array and method with air separation
US6761688B1 (en) 2001-02-28 2004-07-13 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Multi-layered transducer array and method having identical layers
US6437487B1 (en) 2001-02-28 2002-08-20 Acuson Corporation Transducer array using multi-layered elements and a method of manufacture thereof
DE10248747B4 (de) 2001-10-20 2018-08-02 ZONARE Medical Systems, Inc. (n.d.Ges.d. Staates Delaware) Breitstrahlabbildung
DE10237822B3 (de) * 2002-08-19 2004-07-22 Kathrein-Werke Kg Kalibriereinrichtung für ein umschaltbares Antennen-Array sowie ein zugehöriges Betriebsverfahren
WO2004051310A1 (en) * 2002-12-02 2004-06-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Segmentation tool for identifying flow regions in an imaging system
US20040254468A1 (en) * 2003-03-27 2004-12-16 Vuesonix Sensors, Inc. Mapping and tracking blood flow using reduced-element probe
US7850613B2 (en) * 2003-05-30 2010-12-14 Orison Corporation Apparatus and method for three dimensional ultrasound breast imaging
US20050110793A1 (en) * 2003-11-21 2005-05-26 Steen Erik N. Methods and systems for graphics processing in a medical imaging system
US8235909B2 (en) 2004-05-12 2012-08-07 Guided Therapy Systems, L.L.C. Method and system for controlled scanning, imaging and/or therapy
US7393325B2 (en) 2004-09-16 2008-07-01 Guided Therapy Systems, L.L.C. Method and system for ultrasound treatment with a multi-directional transducer
US7824348B2 (en) 2004-09-16 2010-11-02 Guided Therapy Systems, L.L.C. System and method for variable depth ultrasound treatment
US9011336B2 (en) 2004-09-16 2015-04-21 Guided Therapy Systems, Llc Method and system for combined energy therapy profile
US8535228B2 (en) 2004-10-06 2013-09-17 Guided Therapy Systems, Llc Method and system for noninvasive face lifts and deep tissue tightening
US10864385B2 (en) 2004-09-24 2020-12-15 Guided Therapy Systems, Llc Rejuvenating skin by heating tissue for cosmetic treatment of the face and body
US8444562B2 (en) 2004-10-06 2013-05-21 Guided Therapy Systems, Llc System and method for treating muscle, tendon, ligament and cartilage tissue
US7758524B2 (en) 2004-10-06 2010-07-20 Guided Therapy Systems, L.L.C. Method and system for ultra-high frequency ultrasound treatment
US11235179B2 (en) 2004-10-06 2022-02-01 Guided Therapy Systems, Llc Energy based skin gland treatment
WO2006042163A2 (en) 2004-10-06 2006-04-20 Guided Therapy Systems, L.L.C. Method and system for cosmetic enhancement
US11883688B2 (en) 2004-10-06 2024-01-30 Guided Therapy Systems, Llc Energy based fat reduction
KR20170117205A (ko) 2004-10-06 2017-10-20 가이디드 테라피 시스템스, 엘.엘.씨. 초음파 치료 시스템
US8133180B2 (en) 2004-10-06 2012-03-13 Guided Therapy Systems, L.L.C. Method and system for treating cellulite
US8690778B2 (en) 2004-10-06 2014-04-08 Guided Therapy Systems, Llc Energy-based tissue tightening
US9827449B2 (en) 2004-10-06 2017-11-28 Guided Therapy Systems, L.L.C. Systems for treating skin laxity
US9694212B2 (en) 2004-10-06 2017-07-04 Guided Therapy Systems, Llc Method and system for ultrasound treatment of skin
US20060111744A1 (en) 2004-10-13 2006-05-25 Guided Therapy Systems, L.L.C. Method and system for treatment of sweat glands
US11724133B2 (en) 2004-10-07 2023-08-15 Guided Therapy Systems, Llc Ultrasound probe for treatment of skin
US11207548B2 (en) 2004-10-07 2021-12-28 Guided Therapy Systems, L.L.C. Ultrasound probe for treating skin laxity
EP1875327A2 (en) 2005-04-25 2008-01-09 Guided Therapy Systems, L.L.C. Method and system for enhancing computer peripheral saftey
US20070239019A1 (en) * 2006-02-13 2007-10-11 Richard William D Portable ultrasonic imaging probe than connects directly to a host computer
US9566454B2 (en) 2006-09-18 2017-02-14 Guided Therapy Systems, Llc Method and sysem for non-ablative acne treatment and prevention
JP4881112B2 (ja) * 2006-09-19 2012-02-22 株式会社東芝 超音波診断装置及び画像データ生成方法
US9241683B2 (en) * 2006-10-04 2016-01-26 Ardent Sound Inc. Ultrasound system and method for imaging and/or measuring displacement of moving tissue and fluid
RU2454025C2 (ru) * 2006-12-19 2012-06-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Способ и система для преобразования двухмерного видео в трехмерное видео
TWI526233B (zh) 2007-05-07 2016-03-21 指導治療系統股份有限公司 利用聲波能量調製藥劑輸送及效能之系統
US20150174388A1 (en) 2007-05-07 2015-06-25 Guided Therapy Systems, Llc Methods and Systems for Ultrasound Assisted Delivery of a Medicant to Tissue
EP2152167B1 (en) 2007-05-07 2018-09-05 Guided Therapy Systems, L.L.C. Methods and systems for coupling and focusing acoustic energy using a coupler member
WO2009020617A1 (en) 2007-08-06 2009-02-12 Orison Corporation System and method for three-dimensional ultrasound imaging
US20100076314A1 (en) * 2008-03-25 2010-03-25 Robert Muratore System and method for creating virtual force field
KR20110020293A (ko) 2008-06-06 2011-03-02 얼테라, 인크 코스메틱 치료 및 이미징 시스템 및 방법
US20120179044A1 (en) * 2009-09-30 2012-07-12 Alice Chiang Ultrasound 3d imaging system
US10080544B2 (en) * 2008-09-15 2018-09-25 Teratech Corporation Ultrasound 3D imaging system
US20230346344A1 (en) * 2008-09-15 2023-11-02 Teratech Corporation Ultrasound 3d imaging system
CA2748362A1 (en) 2008-12-24 2010-07-01 Michael H. Slayton Methods and systems for fat reduction and/or cellulite treatment
US8715186B2 (en) 2009-11-24 2014-05-06 Guided Therapy Systems, Llc Methods and systems for generating thermal bubbles for improved ultrasound imaging and therapy
US9504446B2 (en) 2010-08-02 2016-11-29 Guided Therapy Systems, Llc Systems and methods for coupling an ultrasound source to tissue
US9149658B2 (en) 2010-08-02 2015-10-06 Guided Therapy Systems, Llc Systems and methods for ultrasound treatment
US8409102B2 (en) 2010-08-31 2013-04-02 General Electric Company Multi-focus ultrasound system and method
US8857438B2 (en) 2010-11-08 2014-10-14 Ulthera, Inc. Devices and methods for acoustic shielding
WO2013009785A2 (en) 2011-07-10 2013-01-17 Guided Therapy Systems, Llc. Systems and methods for improving an outside appearance of skin using ultrasound as an energy source
WO2013012641A1 (en) 2011-07-11 2013-01-24 Guided Therapy Systems, Llc Systems and methods for coupling an ultrasound source to tissue
US9263663B2 (en) 2012-04-13 2016-02-16 Ardent Sound, Inc. Method of making thick film transducer arrays
US20140031693A1 (en) 2012-07-26 2014-01-30 Interson Corporation Portable ultrasonic imaging probe including transducer array
US9510802B2 (en) 2012-09-21 2016-12-06 Guided Therapy Systems, Llc Reflective ultrasound technology for dermatological treatments
CN113648551A (zh) 2013-03-08 2021-11-16 奥赛拉公司 用于多焦点超声治疗的装置和方法
US10561862B2 (en) 2013-03-15 2020-02-18 Guided Therapy Systems, Llc Ultrasound treatment device and methods of use
SG11201608691YA (en) 2014-04-18 2016-11-29 Ulthera Inc Band transducer ultrasound therapy
US9855022B2 (en) * 2015-01-19 2018-01-02 B-K Medical Aps 3-D flow estimation using row-column addressed transducer arrays
CN104950040B (zh) * 2015-07-03 2017-12-08 浙江农林大学 基于Top‑k反距离加权的木材内部缺陷三维成像方法
MX2018007094A (es) 2016-01-18 2018-11-09 Ulthera Inc Dispositivo de ultrasonido compacto que tiene un arreglo de ultrasonido anular perifericamente conectado electricamente a una placa de circuito impreso flexible y un metodo de montaje del mismo.
US10816650B2 (en) 2016-05-27 2020-10-27 Interson Corporation Ultrasonic imaging probe including composite aperture receiving array
FI3981466T3 (fi) 2016-08-16 2023-10-03 Ulthera Inc Järjestelmiä ja menetelmiä ihon kosmeettista ultraäänihoitoa varten
US10705210B2 (en) * 2017-05-31 2020-07-07 B-K Medical Aps Three-dimensional (3-D) imaging with a row-column addressed (RCA) transducer array using synthetic aperture sequential beamforming (SASB)
CN110770578B (zh) * 2017-07-03 2023-07-25 株式会社Ihi检查计测 相控阵探伤装置和方法
WO2019164836A1 (en) 2018-02-20 2019-08-29 Ulthera, Inc. Systems and methods for combined cosmetic treatment of cellulite with ultrasound
US20190045174A1 (en) * 2018-03-29 2019-02-07 Intel Corporation Extended depth of focus integral displays
US20240045057A1 (en) * 2022-08-04 2024-02-08 Canon Medical Systems Corporation Rendering method and apparatus

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4520671A (en) * 1983-06-10 1985-06-04 General Electric Company Method and means for real time image zoom display in an ultrasonic scanning system
US5226113A (en) * 1989-10-30 1993-07-06 General Electric Company Method and apparatus for volumetric projection rendering using reverse ray casting
JP3187148B2 (ja) * 1991-08-26 2001-07-11 株式会社東芝 超音波診断装置
US5322067A (en) * 1993-02-03 1994-06-21 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for determining the volume of a body cavity in real time
US5396890A (en) * 1993-09-30 1995-03-14 Siemens Medical Systems, Inc. Three-dimensional scan converter for ultrasound imaging
US5365929A (en) * 1993-10-04 1994-11-22 Advanced Technology Laboratories, Inc. Multiple sample volume spectral Doppler
US5490512A (en) * 1994-06-16 1996-02-13 Siemens Medical Systems, Inc. Elevation direction focusing in ultrasound transducer arrays
US5474073A (en) * 1994-11-22 1995-12-12 Advanced Technology Laboratories, Inc. Ultrasonic diagnostic scanning for three dimensional display
US5485842A (en) * 1994-11-30 1996-01-23 Advanced Technology Laboratories, Inc. Ultrasonic diagnostic scan conversion for three dimensional display processing
US5655535A (en) * 1996-03-29 1997-08-12 Siemens Medical Systems, Inc. 3-Dimensional compound ultrasound field of view
JP2001504603A (ja) * 1995-06-15 2001-04-03 ザ・リージエント・オブ・ザ・ユニバーシテイ・オブ・ミシガン 二次元超音波から三次元画像を構成し表示する方法および装置
US5528302A (en) * 1995-08-31 1996-06-18 University Of Washington Real-time ultrasound scan conversion
US5582173A (en) * 1995-09-18 1996-12-10 Siemens Medical Systems, Inc. System and method for 3-D medical imaging using 2-D scan data

Also Published As

Publication number Publication date
DE19819801B4 (de) 2014-09-18
DE19819801A1 (de) 1998-12-03
US5840032A (en) 1998-11-24
IL124172A (en) 2001-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH1176236A (ja) 対象物中の超音波散乱媒体の三次元イメージング・システムおよび方法
US5865750A (en) Method and apparatus for enhancing segmentation in three-dimensional ultrasound imaging
US8316714B2 (en) Scan patterns for electronically positioned apertures on an array
US5379642A (en) Method and apparatus for performing imaging
US6374674B1 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
CN103142251B (zh) 利用面向像素处理的超声成像系统
US6629929B1 (en) Method and apparatus for automatically setting the transmit aperture and apodization of an ultrasound transducer array
US6210328B1 (en) Ultrasonic diagnostic imaging system with variable spatial compounding
US6582367B1 (en) 2D ultrasonic transducer array for two dimensional and three dimensional imaging
US6186948B1 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JP4242472B2 (ja) 超音波トランスデューサ・アレイ及び超音波イメージング・システム
JP6356216B2 (ja) 超音波診断イメージングシステム。
US20050148874A1 (en) Ultrasonic imaging aberration correction with microbeamforming
JP2000300562A (ja) 関心領域を画像内に配置する方法及び装置
JP2004506466A (ja) 冠状動脈の超音波診断画像化
JP2004527325A (ja) 静的焦点超音波装置及び方法
US11650300B2 (en) Ultrasound system and method for suppressing noise using per-channel weighting
JP2005177494A (ja) フローパラメータイメージングのための方法及び装置
JP2008253549A (ja) 超音波診断装置
JP2010534078A (ja) 定量化された超音波の厚いスライスでのイメージングによる灌流検査
JP2007513672A (ja) ２次元アレイトランスデューサを用いる立体的超音波画像化システム
US6423004B1 (en) Real-time ultrasound spatial compounding using multiple angles of view
US8348848B1 (en) Methods and apparatus for ultrasound imaging
US8343054B1 (en) Methods and apparatus for ultrasound imaging
JP5225535B2 (ja) ダイナミックなマイクロビーム形成を用いる超音波診断画像システム

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040514

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061219

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20070319

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20070326

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070618

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080212