JPS59501758A - 超音波画像アレイを用いた速度の不均一性並びにマルチパス妨害に対する補正を有する超音波画像システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「超音波画像アレイを用いた速度の不均一性並びにマルチパス妨害に対する補正 を有する超音波画像システム」関連出願に対するクロスレファレンス 本出願と、フィリップＳ、グリーン（Ｐｈ１ｌｉｐ　Ｓ。

Ｇｒｅｅｎ　）、ノエームスＦ、　ノ・クロス（Ｊａｍ＝ｓ　Ｆ、　Ｈａｖｌｉ ｃｅ）、及びソヨンＦ、ホルノｘ　７−（Ｊｏｈｎ　Ｆ＊　Ｈｏｌｚｅｍｅｒ　 ）によって同時出願されて共通に譲渡された、題名が「屈折補正を有する超音波 画像システム」である出願と、ノェームスＬ、バクストン（Ｊａｍｅｓ　Ｌ、　 Ｂｕｘｔｏｎ）によって同時出願されて共通に譲渡された、題名が「可変遅延記 憶システム」である出願とは、関連発明を指向するものである。

発明の背景 ／９発明の分野 本発明は、超音波信号の屈折及び曲折による画像妨害が補正される改良された超 音波画像装置に関する。本発明は更に、このようなシステム、あるいは検査され ている物体内の栢音波速度の不均一性によって生じる超音波信号における時間遅 延誤差を、上述の参照された関連出願の教旨に従って補正するシステムと共に使 用される、改良された超音波画像アレイのデザインに関する。本発明は更に、画 像補正及び拡大をリアルタイムで行なうディノタル電子工学を含むこのようなシ ステムに関する。

！ ！、従来技術の説明 固体物体を検査する装置に超音波を使用することは、現在では周知であわ、比較 的良く開発された技術である。このような装置においては、超音波を物体内に送 信するために７個以上の超音波変換素子のアレイが使用され、そして物体内部か らの波の反射が物体の内部の幾何学的及び関連した特徴を規定するのに利用され る。このような超音波画像装置は、非侵入的な診断器具として医学的応用に特に 有用であることが分かった。このような医学的応用における尚技術の内容は、例 えば、・・クロス（Ｈａｖｌｉｃｅ）及びタエンノア−（Ｔａｅｎｚｅｒ）によ る［医用協音波画像形成（Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｉｍａｇｉ ｎｇ　）　Ｊ　、、　ＩＥＥＥ会報）第４７巻、第を号、／９７り年≠月／り日 、第Ｚ、２０〜乙≠／頁に述べられている。

超音波画像装置に対して区画化された環状の変換アレイを使用することは、合衆 国特許第４’、、２７０．３；グ乙号に記載されており、この特許は生体構造の 内側・の繊維組織の好ましい方向を特徴としているものの、このようなアレイ構 造を時間遅延誤差を補正するために用いることは何ら示唆されていない。ディジ タル電子工学を超音波画像装置に利用する提案が従来技術でなされている。例え ば、ワーブ（Ｗａａｇ　）　。

Ｒ，Ｃ，、Ｐ、Ｐ、に、リー（Ｌｅｅ）、Ｒ，グラミアク（Ｒ。

Ｇｒａｍｉａｋ　）による、「超音波画像の特徴を増大するためのディノタル処 理（Ｄｉｇｉｔａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔ。

Ｅｎｈａｎｃｅ　Ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　Ｉｍａｇｅ ｓ　）　Ｊ　、、超音波シンポジウム会報、ＩＥＥＥ　ＣＨ／　／　、２０−　 ＪｊＵ、第１乙３〜／乙７頁、Ｊ、デクワーブ（Ｊ、Ｄｅｋｌｅｒｋ　）及びＢ 、Ｒ，７カボイ（Ｂ、Ｒ，ＭａｃＡｖｏｙ　）編（／り７乙年）；並びにコール Ｐ、Ｄ。（Ｃｏｒｌ　Ｐ−Ｄ、　、　Ｐ、Ｍ、グランド（Ｐ、Ｍ、　Ｇｒａｎｔ 　）、及びＪ、Ｓ、キノ（Ｊ、Ｓ、　Ｋｉｎｏ）による、ｒＮＤＥに対するｒイ ノタル合成集束音響画像システム（Ａ　Ｄｉｇｉｔａｌ　５ｙｎｔｈｅｔｉｃ　 Ｆｏｃｕｓ　Ａｃｏｕｓ−ｔｉｃ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ＮＤＥ ）　Ｊ　、／　９７　ｇ年ＩＥＥＥ超音波ノンポノウム会報、第２乙３〜．２乙 ｇ頁（／り７ｇ年）があり、これらは共に上述のようなシステムにこのような電 子工学を用いることを記載している。

しかしながら、そこに開示されたシステムは、解析されている組織あるいは他の 物体内の不均一性によって生じた時間遅延誤差のリアルタイムな補正には適して いないし、また装置によって発生された超音波のマルチ・ぐス妨害により歪みの 生じた画像の補正にも適していない。

本発明によって提起された画像歪の問題は、ザバティアス（３ａｖａｔｉｕｓ　 ）、Ａ、Ｄ、他による、［心臓検査における胸郭によシ引き起こされた超音波ビ ームの歪（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　Ｂｅａｍ　Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓ　Ｉｎｔ ｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙＲｉｂ　ｃａｇｅ　ｉｎ　Ｃａｒｄｉａｃ　Ｉｎｖｅｓｔ ｉｇａｔｉｏｎｓ　）Ｊ　、医学における超音波学会の第２乙回アメリカ年次総 会会報≠ （Ｐｒｏｃ−，２乙　ｔｈ　Ａｎｎ、Ｍｔｇ、Ａｍｅｒ、Ｉｎ５ｔ、ｏｆ　Ｕｌ ｔｒａ−ｓｏｕｎｄ　ｉｎ　Ｍｅｄｉｃｉｎｅ　）、並びに診断医用ソノゲラフ ァー協会の第７０回年次総会（／　Ｏｔｈ　Ａｎｎ、　Ｍｔｇ、。

３ｏｃ、　ｏｆ　Ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ　Ｍｅｄｉｃａｌ　Ｓｏｎｏｇｒａｐｈ ｅｒｓ　）−、第７２頁（１９ｇ１年）において認められるが、このような画は 歪に対する補正は何ら示唆されていない。

従って、超音波画像技術は良く開発されたも゛のではあるが、超音波のマルチ・ ぐス妨害、屈折及び障害による画像歪を補正するこのような装置、並びに時間遅 延誤差の補正及び超音波画像歪すなわち劣化の補正を含むこのようなシステムに 対する改良されたアレイの設計が更に必要とされている。

発明の概要 従って、本発明は反射された超音波信号におけるマルチ・Ｑス妨害、屈折、及び 障害を補正する超音波画像装置を提供することを目的としている。

本発明のもう一つの目的は、検査されている物体内の不均一性、屈折、及び障薯 によって発生し澤マル千・ぐス超音波妨害から生じる画像歪すなわち劣化の修正 、並び）（時間遅延の補正を行カうだめに使用するのに特に適した構造を有する 超音波画像アレイを提供することにある。

本発明の更に別の目的は、このような時間遅延補正、及びマルチ・ぐス妨害や屈 折や障害による画像歪すなわち゛劣化の修生を、リアルタイムで行々えるように するディノタル電子工学を含む超音波画像システムを提供することにある。

これら及び関連目的は、新規な超音波画像装置、超音波画像アレイ、及びここで 開示したこのような装置のだめのディノタル電子工学を用いることによって達成 できる。本発明に従う超音波画像システムは、検査されている物体の内部から反 射されだ超音波信号を受信するだめの変換素子のアレイを含む。

本システムは、超音波信号に応じて画像を発生するように接続された手段を有す る。変換素子によって受信された信号を比較するだめの一つの手段が接続される 。この比較に基づいて信号の内から選択された信号のケ゛インを修正、そして好 ましくは禁止するｋめの一つの手段が接続され、これによシマルチパス超音波妨 害、屈折あるいは障害による画像歪すなわち劣化を修正する。本システムの好ま しい形態においては、信号比較は信号間の相互−相関によってなされ、他の信号 の相互相関とは実質的に異なる相互−相関を有する信号はいずれも禁止されるか 、あるいは相互−相関に基づいてそれらのケ゛インは修正される。このような信 号の禁止は「アポダイゼインヨン」としてここではまた参照される。ここで用い られたように、「ケ゛イン修正」という句はアポダイゼイノヨンの総体的な除去 を包含する。

上述の本発明は、電子的集束の平面における問題乙 を補正するために「線形アレイ」及び「位相調整されたアレイ」システムを用− いて利用できる。本発明は、電子的に集束化される任意の多段素子アレイを用い て利用できる。しかし、本発明を実施するだめの超音波崗像アレイの好ましい形 態は、複数の区画化された環状の変換素子を有する。これらの素子はほぼ等しい 円弧の長さを有する。実際上は、このようなアレイの設計によシ、不均一性に対 して最適な時間遅延補正が外されると共に、マルチパス妨害、屈折、及び障害に よる歪すなわち劣化の修正がなされる。

本発明知従う超音波画像システムのだめの信号処理回路は、時間遅延補正及び適 応性のあるケ゛イン修正の改良されたディノタル電子工学の実施によって、マル チ・（ス妨害、屈折及び障害による歪すなわち劣化を修正できるようにするもの であるが、システムにおける変換素子アレイの各変換素子に対して、別々の入力 と出力とを備えた遅延メモリ畢段を有する。

これらの入力は、プレイの各素子によって感知された超音波信号を示す情報信号 を受信するために接続される。アレイの各素子によって感知された超音波信号を 示す情報信号を受信するために、アレイの各素子に対するバッファメモリもまた 接続される。アレイの素子の内の少なくとも２個の素子に対するバッファメモリ からの情報信号に基づいて記憶情報を受信するために、相関決定手段が接続され 、これによりアレイ内の少なくともス個の素子に対する超音波信号間の相関を決 定する。制御手段が相関決定手段と遅延メモリ手段との間に接続される。この制 御報出力の発生を制御する。制御手段は、互いに殆んど同相な非同時超音波信号 に対応した情報出力を遅延手段が発生するようにさせることによって、アレイ内 の変換素子が超音波信号を受信する時間が異なるために生じた時間遅延歪を補正 する。制御手段はまだ、情報出力の内の選択された出力のケ゛インも修正しくア ポダイゼイ／−！ンを含む）、これによりそれらの超音波信号のマルチ・ぐス妨 害、屈折、あるいは障害を修正するものである。なお、上記ケ゛インに対して、 相関決定手段によって決定された相関は情報出力の他の出力に対する相関から所 定量以上変動する。好ましい形態においては、相関決定手段はマイクロコンビー ータであり、そして制御手段は遅延メモリ手段に対するアドレス発生回路である 。このような信号処理回路を用いることによって、時間遅延歪の補正、マルチパ ス妨害、屈折、あるいは障害の修正が、超音波画像システム円でリアルタイムに 行なわれる。

本発明の上述の関連目的、利点、並びに特徴の達成は、図面と共に本発明の以下 のよシ詳細な説明を検討した後で、当業者にとってよシ容易に明白になろう。

図面の簡単な説明 第１Ａ図及び第１Ｂ図は、使用中の本発明の一部の側面図、 第２図は本発明に従うシステムのブロック図、第３図は第２図に示したシステム の一部のよシ詳細なブロック図、 第≠図は第１〜３図に示したシステムの一部の平面図、 第５図は第７〜≠図に示した本発明の更に一部の側面図、 第６図は第２〜３図に示した／ステムの一部のより詳細なブロック図。

発明の詳細な説明 さて、図面を参照すると、特に第１八図において、本発明で使用された超音波変 換素子アレイ１０と、この変換素子アレイ１０からの超音波信号を焦点／≠に集 束させるだめのレンズ／２とが示されている。

レンズ／２は透明グラスチックで作製しても良いが、上述のような集束化は曲線 状になった変換器を用いて、あるいは単独に電子的に達成できることはもちろん である。第１Ａ図に示すように、変換器アレイｌθからの超音波信号は、組織を 検査するために使浄書（内容に変更なし） り 用された場合、胆、コ／乙内慎云送されてｉ’Ａ−’ｈに、ａりて焦点／弘から 反射される。な２、この：１量３ｒ＼は筋肉／ｇ及び＋４を訪領域２０を通過し １．、’；ｉｌ！ｒＢは完全に筋肉／♂を通過する云浩で）る。

技術上周知なように、さまざフな且２　’？通過するこのような超晋諷１言号の 逮工は著しくユーヒする５石まざまなタイプの１］哉に河する典益５勺；公辰逮 ユで表１に示す。この表から分りするように、血痕及び３肉に対する速度ニゲ４ 似して２カ、一方５、ａ肪内の速度は七ｎより６〜ｂ 表　Ｉ 、且　、１　速度（ｒｎ／ｓ） 請　訪　／≠１０〜／≠７り 水（２０℃）　／≠ざ３ 皿　液　／ｊ７／ Ｉ？ｉ　閃　ｉｓ’ｙｌ、〜／乙乙３ 款骨凰嶺　／６乙よ ３　／７３０ 従って、筋閃／♂によって包」さ３フを脂肪２０の固まシによって、崖洛、−と 径）Ｂとの間に２いて（但し、ＬはｊＢ肪２ｃ内の、匝路長で必Ｓ０の時間遅逗 差が生じることが分かるで必ろう５列えば、！スの、、旨７１２０（これｈｓｔ ｃｎの罎さＯＪＪに対１０ する経路長のほんの１０チである）によって、脂肪及び筋肉に対する平均的な速 度値を用いた場合には、０．３．２マイクロ秒の遅延誤差を生じる。これは、グ ■（２の信号周波数において３６０°以上の位相ずれを意味しており、その結果 超音波ビームの焦点がかなりぼけることになる。前述の参照されたグリーン、ハ ブリス、及びホルソエマーの出願書類で説明されたように、上述のような時間遅 延差によって生じた画像歪を訂正するために、さまざ１な長さの遅延ラインを使 用できる。以下でよシ完全に説明されるように、この発明はこのような時間遅延 差歪の補正を含む超音波画像／ステムの改良を目的の一部としている。

第１Ｂ図は、超音波信号が超音波変換素子アレイ１０から発信され、点／４’か ら反射されて素子アレイ１０で検知される際に幾分関連した問題を示す。

図示したように、組織内の焦点／グから発散している反射超音波信号は、脂肪領 域２乙と筋肉組織、２ｇ′との間の界面、２≠において曲折する放射線あるいは 屈折により、結局圧いに異なる経路ＡとＢとをたどって変換アレイ１０における 同一点、２．！に到達する。

これらの異なる経路ＡとＢとによって、歪んだエコー波形が生じる。この現象は 電磁波が発生される際に共通なものであシ、テレビ受信においては「コ゛−スト 」を、ＦＭ電波の受信に、おいてはマルチ・Ｑス歪を、そして短波受信において は信号強度の大きな時間変動を招くものである。発信された信号が変換アレイの 片側に単に屈折されるか、あるいは骨等によって全く妨害されても、同様な効果 が認められる。

組織の特定の分布に応じて、歪みはアレイ１０の一面にわたって変化し、変換素 子の中では強く影響を受けるものや寸た全く影響を受けないものもある。

超音波アレイの反応をコンピュータでモデル化したところ、ただ７個の信号の位 置が間違っても、サイドローブのレベルがかなり増加し、その結果画像において 「音響的なりう、り（散乱）」が増えることがわかる。横方向の解像度は殆んど 影響されないものの、サイドローブ特性の劣化は著しい。

個々の信号チャンネルにおけるマルチｉＧス歪、屈折、あるいは障害を取り除く ことはできないが、本発明に従いその信号のケ゛インを修正し、またそのチ・１ ・／ネルをしゃ断することによっても画像上での影響を削減できることが分った 。％に、適応できる集束化に対して相互−相関が得られる場合には、特に低い相 互−相関に対応したチャンネルのケ゛インが修正され、また完全にしゃ断するこ ともできる。このような各チャンネルのケゞインは結局、その信号強度あるいは 相互−相関に応じて修正される。

さて第２図を参照すると、本発明に従う機械的に走査される扇形走査超音波画像 装置ｊｏが示してあ７．２ る。この装置ｊＯは超音波変換器ｊ≠−／〜ｊμｍノ／のアレイ３２を含む。変 換素子タ≠−／〜夕≠−，！／は、各々ラインタター／〜夕ｊ−，２／によって フ０リアンプタ３−／〜夕３−．２／に接続される。フ０リアノブｊ３−／〜夕 ３−．２／の出力は、それぞれライン３−ｇ−７〜万−Ｊによって時間ケ゛イン 制御アンブタ乙−／〜タ乙−，２／に接続される。アップｊ乙−／〜ｊ乙−，２ ／の゛出力は、ライン乙０−／〜乙０−．２／によってアナログ／ディフタル（ Ａ、／Ｄ）コンバータ乙２−／〜乙、、？−，？／に接続される。Ａ／Ｄコンバ ータ乙！−／〜乙Ｊ−，２／の出力は、ライン乙≠−／〜乙４’−，，２／によ って遅延ライン乙乙−／〜乙乙−，，２／に接続される。Ａ／Ｄコンバータ乙２ −／〜乙！−ノ／の出力はまだ、う］］ン乙ｇ−７〜乙ｇ−，２によって相７ｚ −相関グロセ、す７０にも接続される。

相関プロセッサ７０はまた、ライン７！−／〜７．２−２／によって遅延う１ン 乙乙−／〜乙乙−，，２／にも接続される。遅延ライン乙乙−／〜乙乙−，，２ ／は、ライン７乙−／〜７乙−、２／によって合計回路７≠に接続される。合計 回路７≠からの出力ライン７には検出回路ｇＯに接続される。検出回路ｇ′０か らの出力ラインｇ、、２は、ロー・ぐスフィルタ（ＬＰＦ）回路イ≠に接続され る。

ＬＰＦ回路ｇｌＡからの出カライン了乙は走査コンバータ回路ｇｇに接続される 。公知Ｄタイプの機械的走査／ステムタ０は、扇形走査を形成するために変換ア レイタ！を発振させるものであるが、ライン９ノによって走査コ／バ−タ回路ｇ ｇにも捷だ接続される。走査コンバータ回路ｇｇは、機械的システム９０によっ て形成された機械的走査の角座標をディスグレイ９ケのために℃座標に変換する 。ディスプレイＬ？μはライン９乙によって走査コンバータ回路どｇに接続され る。このｒイスプレイ９≠は従来からのラスク走査形のものである。

前面パネル制御装置り乙は、ライン１００によって超音波発信器９どに接続され る。超音波発信器７ｇは、それぞれライン／　０２−　／〜１０．２−．２／に よって変換素子ｊ≠−／〜ｊ≠−，２／に接続される。前面・ぐネル制御装置９ 乙はまた１、ラインＩＯ’ｌ−／〜７０≠−ノ／によって時間ケゞイノ制却アン ブタ乙−／〜ｊ乙−，２／にも接続される。なお、前面・ぐネル制御装置７乙は 、ライン１０乙に工って相関プロセ、す７０に接続されると共に、ライン１０ｇ によって走査コンバータ回路♂どに接続される。

以下により完全に説明されるように、遅延う１／乙乙−／〜乙乙−，２／はテ゛ −アルポート・ランダムアクセスメモリとして好まし〈実施される。相互−相関 回路７０は、バッファメモリ及びマイクロコンピュータを用いて好まし〈実施さ れる。マイクロコンピュータは、相互−相関データを用いてライン７．２−／〜 ７２−、２／でアドレスを発生させて、信号情報を遅延ライン乙乙−／〜乙乙− ！／から合計回路７グへ同時／≠ に送信し、それによって時間遅延画像歪の補正を行なうものである。マルチ・ぐ ス妨害を補正するために、相互−相関回路７０のマイクロコンビーータは、制御 ライン７．２−／〜７２−２　／上で除去されるべき信号に対するアドレスを削 除する。本発明のもう一つの実施例においては、相互−相１関回路７０はライン ’７２−／〜７ンー／の内の選択されたラインによって、適当な信号を減衰器（ 図示せず）に供給できる。なお、この減衰器は遅延ライン２乙−／〜Ｚ乙−！／ 内に含まれ、それらの出力信号のケ゛インを修正する。

第２図に示したシステムが動作する際には、発信器ｊＯによって供給された超音 波信号は、変換素子３≠−／〜３；’Ａ−２／によシ、本装置によって検査され るべき組織あるいは他の物体内に伝送される。これらの信号は検査されている組 織あるいは他の物体の内部から反射されて、変換器５４’−／〜タ≠−２７へ戻 される。組織あるいは他の物体内が不均一であるため、変換器５弘−／〜、、５ ″ｌｌ−，２／で受信した反射信号は、結果的に他の変換器で受信した信号に関 して７個以上の変換器に対して遅延されることになる。そしてマルチ・ぐス妨害 や屈折または障害によシ、変換器！クー／〜ｊ≠−２７の内の７個以上の変換器 における信号歪を生じることになる。ライン３；ｇ−／で供給された信号は、従 って互いに同相にならない。増幅された信号はライン乙０−／〜乙０−λ／でＡ ／Ｄコンバータ乙λ−／〜乙乙−２７に供給されてディノタル変換される。その 結果得られたディジタル信号は、ライン乙≠−／〜乙グー、２／及び乙ｇ−７〜 乙ｆ−２７によって遅延ライン乙乙−／〜乙乙−！／並びに相互−相ｔ％、、ｆ ロセッサ７０に供給される。相互−相関計算の結果、ライン７乙−／〜７乙−、 ２／上で互いに同相の遅延ライン乙Ｊ−／〜乙乙−２／によって供給された信号 に対するアドレスは、ライン７２−／〜７２−、２／で同時に遅延ライン乙Ｊ− ／〜乙乙−，２／に供給される。その結果、反射された超音波信号の時間遅延に よって生じる、遅延ライン乙乙−／〜乙乙−，：２／へのライン乙弘−／上の入 力信号の到着の変動が除去される。マルチ・ぐス妨害を示すところの低い相関を めったに有さない任意の信号に対しては、その信号に対するアドレスは省略され るので、マルチ・ぐス妨害の影響は少なくなる。

ライン７乙−／〜７乙−、２／上の同相の情報信号は合計回路７４Ｌに入力され ると共に、検出回路！？０及びＬＰＦ回路トクを介して走査コンバータ回路ｇ！ ？に供給される。走査コンバータ回路♂♂は、機械的システム９０によってライ ン９．２で供給された扇形走査情報、並びに合計された同時信号を用いてディス プレイ′？ｊ上の超音波画像を発生する。

第３図は相互相関回路７０をより詳細に示す。第２図の超音波画像システムの単 一チャンネルに対する関連した電子工学もまだ、ややより詳細に示す。

／乙 変換区画夕’ｌ−７、フ０リアンプタ３−／、時間り８イン制御アンデタ乙−／ 、及びＡ／Ｄコンノぐ一タ乙２−／は、第２図におけるように相互連結される。

デュアルポー）　ＲＡＭとして実施された場合の遅延ライン４乙−／を図示する 。このＲＡＭはラインＪ！−／でＡ／Ｄコン・ぐ−タ乙！−／の入力を受信して 出力をライン７乙−／で合計回路７グに供給する。Ａ／Ｄコンバータ乙−一／の 出力はまた、ライン乙ｇ−／で相関プロセッサ７０内のバッファメモリ／、！０ へ供給される。バッファメモリ／２０は、その出力をライン／、２．２で相関回 路７．２≠に供給する。相関回路／ノ≠は市販の乗算器／累算器回路で実施でき る。バッファメモリ／！０の出力に加えて、相関回路／、２グは他の変換区画か ら得られた信号を受信するように接続された、該当スルバ、ノアメモリからの入 力も受信する。こレラの入力の相互−相関は相関回路７．２ケによって計算され て、ライン７．２乙でマイクロコン、ピユータ／１ｇに加えられる。マイクロコ ンピー−タン、２．♂は各相関関数のピーク値を見つけて、ライン／３λで出力 アドレス回路／３０の初期値表を更新する。これに対して、出力アドレス回路／ ３０はライン７！−／でアドレス信号を提供し、この信号は遅延ライン４乙−／ からのライノア乙−／上の出力を制御するのに利用される。う・ｆシ′／３．２ ．／３グ、／３乙は、それぞれ出力アドレス回路／３０、入力アドレス回路７３ ｇ、及ヒＡ／ＤコンバータＡｊ−／へ３０ＭＨ１のシステムクロック入力を供給 する。合計回路７ψはその出力を、第２図のように検出回路！？０及びローパス フィルタｇ≠へ供給する。

実際には、適応性のある集束化を得るための高分解能遅延要件を満たすために、 大きさの小さな遅延ステップが理想的に用いられる。しかしながら、ステップの 大きさが小さくなると、データ変換の速度は非常に早くなシ、従ってノ・−ドウ エアは非常に高額になる。３０　ＭＨ２の標本化率の場合、３３　ｎｓの遅延増 加、すなわち変換器！４１−／〜夕ψ−，２／（第２図）の４４０　ＭＨｚの中 心周波数において約／／７波長の遅延増加となる。この標本化率は市販の単一チ ップのＡ／Ｄコンバータ乙−一／〜乙Ｊ−，，２／を用いて達成できるので、コ ストと遅延を考慮すると妥当なところである。

第３図に関連して前に指摘したように、プーアルポートＲＡＭの遅延ライン４乙 −／並びにシステムの他のチャンネルに対する対応した遅延ライン６乙−２〜乙 乙−，２／（第２図）において、標本データの実際の時間遅延が生じる。このプ ーアルポー１−　ＲＡＭは、各３３ｎｓの標本化周期の間にデータを受信す々わ ち書込みできると共に、異なるデータ標本を出力すなわち読出すことができる。

この同時読出し及び書込みが出来るために、一定の３０　ＭＨｚの標本化率で新 規／に のデータ標本を順次遅延ラインメモリ６乙−／に入力でき、−力出力デーン標本 が電流入力アドレス位置から変動オフセットで選択され、これにょシ本発明の適 応性のある集束化が達成される。出力データが入力データからオフセットしてい るところ゛の標本の個数は、その特定の変換区画に対するその瞬間の相ズ１的な 時間遅延を示している。画像における各々の深さに７１するオフセットすなわち 遅延は、出力アドレス回路／３０によって決定される。出力アドレス回路は、各 標本に対するオフセットアドレスを含む記障済の参照用テーブルを用いて実施で きる。画像１０ｃｍあたシ≠０００個の標本があるため、参照用テーブルはかな りのメモリを必要とする。入力アドレス回路７３ｇを用、へると共に出力ア１″ レス回路／３０内に小さな参照用テーブルを用いることによＶコストか低くなる ので、実用化しやすくなる。時間遅延は徐々に変化する関数であるので、次の出 力アドレスは遅延／深さ関数における各点で、前のアドレスからう／、あるいは ２つの位置まで変化することになる。これは記憶された情報の２ビツトのみが、 時間遅延ＲＡニアＩ乙乙−／の長さにかかわりなく各標本化周期に対して必要に なることを意味する。プーアルポー１−　ＲＡＭの遅延ライン６乙−／の長さは 、最大遅延に対して必要とされた標本の個数、例えば２．７７１２０秒の相対遅 延に対しては乙≠個の標本数程度の長さを必要とする。

変換区画よ≠−／〜ｊ≠−！／の各々は、出力アドレス回路／３０内に自身の記 憶演出力アドレステーブルを有しておシ、これによりプレイｊ２を均一な組織内 に動的に集束させるために必要な遅延／深さ・ぐターンを形成する。不均一な組 織による各区画ｔＶ−／〜よ＃−２／　ｔでの経路遅延の変動・は、上述の相関 回路／！≠の出力に従う遅延のなお一層の変動によってうまく補正される。相関 回路／１１．ｔは、画像の時間遅延歪を補正するために、当該領域における遅延 を補正するためのもう一つの初期値を提供する。

本発明のシステム及び回路の概念は、本質的て超音波変換素子の「モ意のアレイ を用いて利用できるが、第ケ図て示したアレイＪ、２に対する構成を用いるのが 特に好ましい。アレイタ！において、変換素子！；／ｌ−−／は分割されていな い中央の円盤である。素子夕≠−２と！≠−３は、半分に分割された第１リング で形成される。素子ｔｇ−ｇ−ｔ＜ｚ−、ｇから成る次のリングは３分割されて いる。以下このように、最外周のリングは４個の区画！’Ａ−／ｚ〜よ≠−２７ に分割されている。従って１．２７個の素子が、各素子タ≠−／〜膓ト２／の平 均半径に沿ってほぼ等しい円弧の長さで設けられる。

第５図は、深い腹部動脈を撮像するのに特に適した／ステムを提供するだめの、 第≠図の超音波アレ！０ イタ２を含む超音波画像システムに対する好ましい構成を示す。変換アレイ５． ２は連結ブーツｒｏｌＡ内に含有された一杯の水、２０２の中に設けられる。使 用時には、この連結ブーツ、２０≠は、患者の皮膚、２０乙に向って配置される 。２９°の走査角度、２０ｇによる機械的振動をかけると、表皮ノ０乙において は変換器ｊノに対して、ｆｃＴＬの視野が得られ入また組織２１０の内部の深さ １０ｃｍのところでは１０儒の視野が得られる。

第４図は’ｔ　ＬＰＦ回路１４Ｌ（第２図及び第３図）によって供給された角座 標の超音波画像データを変換すると共に、超音波画像上の他のグラフィック情報 を重畳するだめのディスグレイ・サグ／ステム、２．２１）のプロ、り図である 。２２！における入力ビデオ信号はまず初めに、ディスフ０レイモニタ９ｔｌ− の制限されたグイナミックレンノにおいて表示された超音波情報の量を増加させ るために圧縮される。この圧縮は、参照用テーブル内に含まれた幾つかのユーザ が選択できる非線形写像の内の一つを用いて、写像手段、２２／ｌ−において達 成される。入力ビデオデ゛−夕を圧縮することにより、画像を記憶するだめに必 要なビデオメモリ、２．２乙内のメモリの一画素あたシのビット数もまた削減さ れる。写像手段！２グはライン２．２ｇによってデーアルポートヒ゛デオメモリ 、？認乙に接続される。写像手段はまたライン！３２によって入力アドレス回路 ノ３０にも接続される。入力アドレス回路はまた、機械的走査システム９０（第 ２図）からのライン９．２上の範囲及び角度情報も受信する。入力アドレス回路 、２３０は、ビデオ情報が記憶されるところのビデオメモ！Ｊ　２．２．４内の 位置のアドレスを、ライン、２３’Ａでビデオメモリ、２．２Ａに供給する。出 力アドレス回路、２３乙はライン２３ｇによってビデオメモｌ）、２’Ｚ乙に接 続されると共に、ライン２４Ｌノによってグラフィ、クメモリ、２≠０に、そし てライン、２４を乙によって英数字メモリフグ≠に接続される。グラフィックメ モリ、２ｔＡｏと英数字メモリ、２４Ｉｌ−とけ、ライン、２≠ｇ及び！夕０に よってディスプレイ・マイクロコンピュータ！！、２に接続される。ディスグレ イ・マイクロコンピータ、２３２はライ／、２夕どによってキーボード２夕乙に 接続されると共に、ライン２乙０によって前面・ぐネル制御装置り乙に、そして ライン２乙２によってリアルタイムクロックに接続される。グラフィックメモリ 、２≠０と、英数字メモリ、２≠≠と、ディスプレイ・マイクロコンピュータ、 ２５．２とは、適当な信号をライン認乙≠及び２乙乙で合計回路！乙ｇに供給し て、超音波画像装置からのライン、２７０上のビデオ情報と結合し、これにより 超音波合成物や他のグラフィック並びに英数字の表示をディスプレイモニタタグ 上で一緒に示すことができる。合計回路、２乙どの出、２２ 力はライン！７．２でディフタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ′２７グに供 給される。Ｄ／Ａコンバーター２７≠の出力はライン、２７乙でディスプレイモ ニタ９’ｌ−に供給される。

ディノタル走査コンバータ２−〇は、超音波走査情報をラスクＴＶ型式やマイク ロコンピュータ制御グラフィック及び英数字オーバーレイに再構成し直して、校 正目盛り、グレースケールパー、並びに患者のデータを超音波画像と共にディス プレイ９≠上に表示する。マイクロコンピータ２よ、２はまた、日付、時間、及 び校正目盛のリアルタイム表示も提供スル。マイクロコンピュータ２ｊノとイン ターフェースしたキーボード２ｊ乙によって、オ綬レータは患者並びに画像のオ リエンテーンヨン情報を入力できる。

本発明の上述の目的を達成できる超音波画像システム、超音波画像アレイ、及び ディジタル信号処理回路が提供されたことは、当業者にとってもはや容易に明白 となろう。このシステムは反射された超音波信号におけるマルチパス妨害、屈折 、あるいは障害を補正する。超音波画像形成アレイは、組織内の不均一性あるい は検査されている他の不均一物体から生じる画像の時間遅延歪を補正するのに使 用する場合に特に適する。信号処理回路はこのような補正をリアルタイムで提供 する。

図示及び説明されたような本発明の形態及び詳訓におけるさまざまな変更がなさ れ得ることは当業者にとって更に明白となるであろう。このような変更はここに 添付した特許請求の範囲の精神並びに範囲の中に含まれるものである。

浄書（内容に変更なし） 隠　／ ＦＩＧ、６ 手隈売ネ市正便す（方式） ％式％ 事件との関係　特許出願人 名　角、ニス・アール・ア−１′・イ〉′ターナショナル５、ｆａ正Ｊ’）−； の口付　昭Ｔｎ　Ｓ　９　’ドア月１２０７、補正２つ内容　別：ｆｆ、Ｏ通カ ８□食１′・士：ｊｎの「］到２Ａ （１）特、；１法第１３４条０５第１項の規定による吉百　１通１０１　■ｎ’ ｊ、ｍ　Ｍｍ　Ｑ　頁（７）ｇ＋訳文　ｒａｆ−ゝ）国際調査報告 アメリカ合衆国カリフォルニア用９４０２２０ス・アルトス・ジョーダン・アヴ エニウ１２９ ０発　明　者　ホルゼマー・ジョン・フランクリンアメリカ合衆国カリフォルニ ア用９４０２５パロ・アルド・カールソン・サークル３８７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、　超音波画像システムにおいて、検査されている物体内部から反射された超 音波信号を受信するだめの変換素子のアレイと、この超音波信号に応じて画像を 発生するように接続された手段と、前記変換素子によって受信された信号を比較 するように接続された手段と、並びに画像歪を補正するだめに前記比較に基づい て前記信号の内の選択された一つの信号のケ゛インを修正するように接続された 手段とを備えだことを特徴とする、超音波画像システム。 、、２４　前記信号比較が信号間の相互相関によって行なわれることを特徴とす る特許請求の範囲第１項に記載の超音波画像装置。 ３　前記変換素子の各々はその超音波信号を遅延手段に供給するように接続され 、前記比較手段の相互−相関信号比較は前記遅延手段の内の少なくとも一つの遅 延の長さを調整するために更に利用され、これにより前記超音波信号が前記遅延 、手段から互いにほぼ同相で供給されるようになされることを特徴とする特許請 求の範囲第２項記載の超音波画像システム。 弘　前記信号の内の選択された信号のケ゛インは、これら信号の内の上記選択さ れた信号を禁止することによって修正されることを特徴とする特許請求の範囲第 １項記載の超音波画像システム。 左　前記画像歪は、マルチ・ぐス超音波信号妨害、前記変換素子から離れた超音 波信号の屈折、あるいは超音波信号の障害から生じることを特徴とする特許請求 の範囲第１項記載の超音波画像シ、ステム。 乙、　不均一な媒体に対する超音波画像システムにおいて、検査されている前記 不均一媒体の内部から反射された超音波信号を受信するための変換素子の区画化 された環状アレイであって、これらの環状区画の各々が円の領域として形成され ると共に、該領域がほぼ等しい円弧の長さを有しているものと、複数の信号遅延 手段であって、これらの複数の遅延手段の一つが前記アレイの変換素子の各々か らの超音波信号を受信するように接続されているものと、並びに前記アレイ内の 各変換素子からの超音波信号を受信するようにまだ接続された手段であって、前 記媒体内部の不均一部分からの各信号に対する遅延差を決定すると共に、この遅 延差に基づいて前記複数の遅延手段の内の少なくとも一つの遅延手段の遅延長さ を調整して、これによシ超音波信号が前記複数の遅延手段の各々から互いにほぼ 同相の出力として提供されるようにするためのものとを備えたことを特徴とする 、超音波画像システム。 ７　前記アレイ内の変換素子は互いに電気的かつ音響的に殆んど隔離されておシ 、そして前記複数の遅延ラインは出力同時超音波信号を合計手段に供給λ乙 するように接続されていることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の超音 波画像システム。 ＆　各信号に対する遅延差は、各信号に対する複数の相互−相関値を用いること によって決定されることを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の超音波画像 システム。 タ　複数の区画化された環状変換素子を−備えた超音波画像アレイであって、前 記素子は円の領域として形成されると共に、各領域はほぼ等しい円弧の長さを有 していることを特徴とする、超音波画像アレイ。 １０、中央に配置された分割されていない円形状変換素子を更に備えたことを特 徴とする特許請求の範囲第７項記載の超音波画像アレイ。 ／／、　変換素子のアレイを含む超音波画像システムのための信号処理回路にお いて、各変換素子に対して別々の入力及び出力を有する遅延メモリ手段であって 、該入力が前記アレイの各素子によって感知された超音波信号を示す情報信号を 受信するように接続されているものと、前記アレイの各素子によって感知された 超音波信号を示す情報信号を受信するようにまた接続された、前記アレイの各素 子に対するバッファメモリと、前記アレイの素子の内の少なくとも２個の素子に 対する前記・々ラフアメモリからの情報信号に基づいて記憶された情報を受信す ると共に、前記アレイの前記少なくとも２つの素子に対する超音波信号間の相関 を決定するように接続された手段と、並びに前記相関に基づいて前記遅延メモリ 手段からの情報出力の発生を制御するように、前記相関決定手段と前記遅延メモ リ手段との間に接続された制御手段とを含むことを特徴とする、信号処理回路。 ｎ、前記相関決定手段はマイクロコンビーータを備え、そして前記制御手段はア ドレスを前記遅延メモリ手段に供給するだめの手段を備えたことを特徴とする特 許請求の範囲第１／項に記載の信号処理回路。 ／３　前記遅延メモリ手段は、超音波信号が前記ケレイの素子によって感知され る時間が異なる結果として、複数の前記情報信号を異なる時間て受信し、そして 前記制御手段は前記遅延メモリ手段が互いにほぼ同相の複数の対応した前記情報 出力を発生するようになすことを特徴とする特許請求の範囲第１／項記載の信号 処理回路。 μ　前記制御手段は前記遅延メモリ手段が前記複数の情報出力の内の選択された 出力のケ゛インを修正するようになし、なおとのケゝインに対して前記相関決定 手段によって決定された対応する記憶情報の相関は、前記情報出力の内の他の出 力に対する対応した記憶情報に対する相関から所定量以上変動すると２ｇ とを特徴とする特許請求の範囲第１／項記載の信号処理回路。 ム　前記複数の情報出力の内の選択された出力のケ゛インは、上記出力の内の前 記選択された出力を除去することによって修正されることを特徴とする特許請求 の範囲第１ヴ項記載の信号処理回路。