(57)【要約】【課題】２次元（２Ｄ）マトリクスアレイを用いた連続波（ＣＷ）ドップラー超音波方式およびその装置を提供する。【解決手段】対象物体中に連続波（ＣＷ）ドップラー送信信号を送信する２Ｄマトリクス状の変換素子（２０４）を有する超音波プローブ（２０５）を含む超音波システムを提供する。ＣＷ送信信号（３０４）はディザー信号成分を含み、プローブ（２０５）は、ＣＷ送信信号に応答する当該物体からの超音波エコー信号を受信する。プローブ（２０５）は、これらの超音波エコー信号に基づいてアナログＣＷ受信信号を生成する。アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器（１１１、２２２）が、アナログＣＷ受信信号を所定のサンプリング周波数でデジタルＣＷ受信信号に変換し、プロセッサ（１１２、２２８）が、ＣＷドップラー撮像に関連してこのデジタルＣＷ受信信号を処理する。【選択図】図１
2006061693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続波（ＣＷ）送信信号を対象物体の中に送信する超音波プローブ（１０６）と、
前記ＣＷ送信信号を送信するように前記プローブ（１０６）を制御する送信機（１０２）であって、前記ＣＷ送信信号がディザー信号成分を含み、前記ディザー信号成分が周期的であり、前記プローブ（１０６）が前記ＣＷ送信信号に応答する前記物体からの超音波エコー信号を受信し、前記プローブ（１０６）が、前記超音波エコー信号に基づいて少なくとも１つの受信チャネルを介してＣＷ受信信号を出力する送信機（１０２）と、
前記少なくとも１つの受信チャネルからの前記ＣＷ受信信号に対してビーム形成を行うビーム形成器（１１０、２０９）と、
前記ビーム形成器の出力を処理するプロセッサ（１１２、２２８）とを含む、超音波システム。
【請求項２】
前記プローブ（１０６）が、変換素子（１０５、１０７）の１Ｄアレイおよび２Ｄマトリクスアレイの一方を含む、請求項１記載の超音波システム。
【請求項３】
前記プローブ（１０６）が複数の変換素子（１０５、１０７）を含み、前記変換素子が複数のサブ開口セットに構成され、各サブ開口セットが個々の受信チャネルと関連付けられる、請求項１記載の超音波システム。
【請求項４】
前記ビーム形成器（１１０）が、同数の受信チャネルと関連付けられた複数のアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器（１１１）を有するデジタルビーム形成器である、請求項１記載の超音波システム。
【請求項５】
スペクトルアナライザ（１１６）をさらに含み、前記ディザー信号成分の周期が、前記スペクトルアナライザ（１１６）に入力される信号のサンプリング周期を整数で割った値に等しい、請求項１記載の超音波システム。
【請求項６】
デジタル壁フィルタ（２２４）をさらに含み、前記ディザー信号成分の周期が、前記デジタル壁フィルタ（２２４）のサンプリング周期を整数で割った値に等しい、請求項１記載の超音波システム。
【請求項７】
前記ＣＷ送信信号が、前記ＣＷ送信信号に前記ディザー信号成分を導入するための位相変調および振幅変調の少なくとも一方を含む、請求項１記載の超音波システム。
【請求項８】
前記ＣＷ送信信号が、方形波、正弦波、トライレベル波、マルチレベル波、および鋸波のうちの１つである搬送波を含む、請求項１記載の超音波システム。
【請求項９】
前期ビーム形成器（２０９）と前記プロセッサの間に設けられたＡ／Ｄ変換器（２２２）をさらに含む、請求項１記載の超音波システム。
【請求項１０】
前記プローブ（１０６）が、前記ＣＷ送信信号を２つの次元について電子的に操作する、請求項１記載の超音波システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、２次元（２Ｄ）マトリクスアレイを用いた連続波（ＣＷ）ドップラー超音波方式およびその装置に関する。より詳細には、ＣＷ伝送信号においてディザー信号成分を利用する、ＣＷドップラー方式およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間や動物、地下空洞、物理的構造などの対象物を検査する様々な技術を実現する超音波システムがいくつか提案されている。例えば、医療診断用撮像技術としては、Ｂモード撮像法、カラードップラー法、パワードップラー法、パルスドップラー法、組織速度撮像法、連続波ドップラー撮像法などがある。こうした様々な撮像技術では、２Ｄ画像または３Ｄ画像、および時間グラフ（例えば時間経過にともなう動きなど）などをユーザに対して提供することができる。ＣＷドップラー撮像の間、従来のシステムでは、超音波プローブを駆動して、中断のない連続波超音波信号を所望の一定周波数で送信する。ＣＷ信号の波形は正弦的であり、方形波などにすることができる。この周波数帯域において、ＣＷ信号は、関連する周波数スペクトルが搬送周波数に近い信号スペクトル線を示すような（例えば、送信されるＣＷ信号が実質的に０の帯域幅を有するような）単一の周波数成分を含む。
【０００３】
従来の超音波システムでは、それぞれの検査技術を実施するために様々なプローブ構成を利用している。プローブの例としては、経食道プローブ、コンベックスプローブ、セクタプローブ、バイプレーンプローブ、トリプレーンプローブなどがある。通常、プローブは、１次元アレイまたは２次元アレイに配列された一群の変換素子を含む。変換素子は、個々に、またはグループ単位で、電子的に制御することができる。したがって、超音波システムでは、操作可能なＣＷドップラー撮像を行うために、１Ｄアレイ状の素子を含むプローブを利用している。１Ｄアレイは、プローブの一部分に近いＣＷドップラー送信信号を連続的に送信する第１のグループの変換素子と、それとは別の、エコー信号を連続的に受信する第２のグループの変換素子とに分割される。
【０００４】
プローブ内では、各変換素子は、１つまたは複数の前置増幅器に接続される。プローブ内でサブアレイ（サブ開口とも呼ぶ）ビーム形成を行って、システムに接続されるチャネル数を約２０００から約１２８にまで減少させる、２Ｄマトリクスプローブを用いる超音波システムがいくつか提案されている。隣接する（例えば４×４個の）素子からなる素子グループからの信号をサブアレイプロセッサで遅延させて合計し、１つのサブ開口プロセッサからのアナログ出力を受信側（Ｒｘ）ビーム形成器の関連するチャネルに送り返す。プローブ内でサブアレイビーム形成を行う電子機器は、プローブ内に多数の前置増幅器を設置する。これだけの数の前置増幅器があることを考えると、プローブ内では低パワーの前置増幅器を使用することが望ましい。
【０００５】
ほとんどの超音波撮像方式（Ｂモード、カラードップラー、ＰＷドップラーなど）では、パルス超音波を送信する。パルス超音波では、変換素子が検出するエコー信号の強度は、プローブから当該エコー信号の発生点までの距離によって様々である。物体内の深い部分（遠距離場）で発生したエコー信号は強度が弱く、プローブに近い部分（近距離場）で発生したエコー信号は強度が強い。これに対して、ＣＷドップラー超音波は連続的に送信および受信されるので、近距離場からの信号と遠距離場からの信号とが受信信号内に同時に存在する。これにより、ＣＷ処理チェーンのダイナミックレンジを大きくする必要がある。
【０００６】
プローブ内の受信側前置増幅器のダイナミックレンジは制限されている。前置増幅器のダイナミックレンジは、増幅器のパワー要件と密接な相関がある。変換素子の数が増加すると、受信側増幅器の数も増加する。増幅器の数が増加すると、パワー要件も高くなる。ＣＷ超音波方式では、前置増幅器の利得は、それらの遠距離場感度が所望のレベルに維持されるように設定される。ダイナミックレンジの制限により、受信側前置増幅器は、近距離場エコー（搬送波のフィードスルーまたはクロストークと呼ぶこともある）によって長時間にわたって飽和状態になる可能性がある。前置増幅器が飽和状態になることにより、ＣＷ信号処理チェーンにおいて誤差が生じる。
【特許文献１】米国特許第５４０６９４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
処理チェーンに生じるエラーの影響を低減することができる超音波方法および装置が必要とされている。また、ＣＷ超音波撮像を行う２Ｄマトリクスアレイを有する低パワープローブを利用した超音波方法および装置も必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１実施形態では、対象物体中に連続波（ＣＷ）ドップラー送信信号を送信する２Ｄマトリクス状の変換素子を有する超音波プローブを含む超音波システムを提供する。ＣＷ送信信号はディザー信号成分を含み、プローブは、ＣＷ送信信号に応答する当該物体からの超音波エコー信号を受信する。プローブ内のサブアレイプロセッサは、これらの超音波エコー信号に基づいて、いくつかのアナログＣＷ受信信号を生成する。これらの信号は、アナログビーム形成器で遅延されて合計され、複素復調器でベースバンドＩ／Ｑ信号に変換される。アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器が、このベースバンド信号を所定のサンプリング周波数でデジタルＩ／Ｑ信号に変換し、プロセッサが、ＣＷドップラー撮像に関連してこのデジタルＣＷ受信信号を処理する。
【０００９】
代替実施形態によれば、物体の超音波検査を行う方法が提供される。この方法は、搬送波およびディザー信号成分を有する連続波（ＣＷ）送信信号を形成するステップと、２Ｄマトリクス状の変換素子を有する超音波プローブを用いてこのＣＷ送信信号を対象物体中に送信するステップとを含む。この方法は、さらに、ＣＷ送信信号に応答した当該物体からの超音波エコー信号を受信するステップと、受信した超音波エコー信号に基づいてアナログＣＷ受信信号を生成するステップとを含む。アナログＣＷ受信信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングしてデジタルＣＷ受信信号を生成し、このデジタルＣＷ受信信号を処理する。
【００１０】
必要なら、この方法は、ＣＷ送信信号の搬送波に重畳される変調信号としてディザー信号成分を生成するステップを含むこともできる。ここで、この変調信号はサンプリング周波数と関係がある。ＣＷ送信信号の搬送波を、位相変調および振幅変調の少なくとも一方によって変調して、ＣＷ送信信号にディザー信号成分を導入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の１実施形態で形成される超音波システム１００を示すブロック図である。超音波システム１００は、プローブ１０６を駆動する送信機１０２を含む。プローブ１０６は、１Ｄアレイ、１．２５Ｄアレイ、１．５Ｄアレイ、１．７５Ｄアレイ、２Ｄアレイなどを含むことができる。必要に応じて、プローブは、単一の送信用素子および単一の受信用素子を備えた独立型ＣＷプローブにすることもできる。図１では、プローブ１０６内に２次元（２Ｄ）アレイ状の素子１０４が示してある。プローブ１０６は、送信用素子グループ１０５および受信用素子グループ１０７を含む。送信側ビーム形成器１０１は送信機１０２を制御し、送信機１０２は、送信用サブ開口ビーム形成器１０３を介して、素子グループ１０５を駆動して、連続波（ＣＷ）超音波送信信号を対象領域（例えば人間、動物、地下空洞、物理的構造など）に発出する。送信されたＣＷ超音波信号は、血球など対象物体内の諸構造によって後方散乱され、素子グループ１０７に戻るエコーを生じる。
【００１２】
受信用素子グループ１０７は、受信したエコーをアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、受信用サブ開口ビーム形成器１０９によるサブ開口ビーム形成を施され、その後、受信機１０８に送られる。受信機１０８の出力は受信側ビーム形成器１１０に伝えられ、受信側ビーム形成器１１０は、さらにビーム形成動作を行い、ＲＦ信号を出力する。受信機１０８と受信側ビーム形成器１１０の間にＡ／Ｄ変換器１１１を示してあるが、これは、入来した受信信号を（アナログビーム形成器のように）ビーム形成器１１０のフロントエンドでアナログ形式からデジタル形式に変換することができることを示すためである。
【００１３】
受信機１０８およびビーム形成器１１０は、一体化して、デジタル形式にすることができる単一のビーム形成器にすることもできる。その後、ＲＦ信号はＲＦプロセッサ１１２に送られる。ＲＦプロセッサ１１２は、ＲＦ信号を復調して、エコー信号を表す複数のＩＱデータ対を形成する複素復調器（図示せず）を含むことができる。次いで、ＲＦ信号データまたはＩＱ信号データは、ＲＦ／ＩＱバッファ１１４に直接ルーティングして、一時記憶することができる。ユーザ入力装置１２０を使用して、患者データ、走査パラメータ、走査モードの変化などを入力することができる。
【００１４】
また、超音波システム１００は、取得したＣＷドップラー情報（すなわちＲＦ信号データまたはＩＱデータ対）を表示システム１１８に表示できるように処理する信号プロセッサ１１６も含む。信号プロセッサ１１６は、取得した超音波情報に基づく選択可能な複数の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になされている。取得した超音波情報は、走査セッション中にエコー信号を受信しながら、実時間で処理することができる。これに加えて、または別法として、超音波情報は、走査セッション中にはＲＦ／ＩＱバッファ１１４に一時的に格納しておき、ライブ動作またはオフライン動作で実時間ではなく処理することもできる。
【００１５】
超音波システム１００は、ＣＷ超音波信号などの超音波情報を連続的に取得することができる。取得した超音波情報の処理済みフレームを表示するまで格納しておくための画像バッファ１２２も備えられている。画像バッファ１２２は、任意の既知のデータ記憶媒体で構成することができる。
【００１６】
図２は、超音波システムのフロントエンドサブシステム２００を示すブロック図である。このフロントエンドサブシステム２００は、２Ｄアレイ状の変換素子２０４を含むプローブ２０５に接続される。これらの素子２０４は、送信用グループ２０６と受信用グループ２０８とに分割される。送信用グループ２０６は、送信機２０２が生成したＣＷ送信信号を連続的に送信する。受信用グループ２０８の各素子２０４は、超音波エコーを連続的に受信し、アナログエコー信号を受信側ビーム形成器２０９に送達する。送信機２０２および受信側ビーム形成器２０９は、１）物理的に分離する、２）ＤＳＰを用いた共通の複数の電子基板上に実装する、または３）共通のパーソナルコンピュータなどに実装することができる。
【００１７】
送信機２０２および受信側ビーム形成器２０９は、個別の同軸線（例えば２５６本の線）を有する同軸リンク２１４を介して、送信用グループ２０６および受信用グループ２０８の対応する素子２０４に接続される。リンク２１４内の個々の線は、各素子２０４に対応させることができる。あるいは、これらの素子２０４は、送信機２０２および／または受信側ビーム形成器２０８に結合されたリンク２１４内の通信線の１本をそれぞれ有する、複数のサブ開口セットに編成することもできる。
【００１８】
受信側ビーム形成器２０９は、受信用グループ２０８の素子２０４から受信したエコー信号を合成して、ＣＷ受信信号を形成する。受信エコー信号およびＣＷ受信信号はアナログである。ＣＷ受信信号は、物体内の指定対象領域で生じたエコー信号に対応する。例えば、血管内のある一点でＣＷドップラー撮像を実行する際には、当該対象領域における血流をユーザが分析できるようにするために、対象領域をこの血管内とする。受信側ビーム形成器２０９は、この対象領域における受信エコー信号を収束させて、ＣＷ受信信号と血管内の当該所望の点とを関連付ける。
【００１９】
ＣＷ受信信号は、ＣＷ受信信号を復調する復調器２１８に送られる。復調された信号は、復調器２１８から低域フィルタ２２０に送られてフィルタリングされ、その後、アナログ壁運動フィルタ（ＡＷＭＦ）２２１に送られ、次いで、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器２２２に送られる。ＡＷＭＦ２２１は、近距離場内の静止した、または低速で運動している組織からの信号成分など、最も強度の強い低周波数信号成分を除去することにより、Ａ／Ｄ変換器２２２のダイナミックレンジ要件を緩和する。Ａ／Ｄ変換器２２２は、所定のサンプリング周波数でＣＷ受信信号をサンプリングして、デジタルＣＷ受信信号を生成する。
【００２０】
Ａ／Ｄ変換器２２２のサンプリング周波数は、送信機２０２からのＣＷ送信信号と関連して、送信ディザーに関連する雑音をＡ／Ｄ変換器のサンプリング周波数の整数倍に等しい周期を有する周期信号に変化させるように制御される。復調器２１８およびＡ／Ｄ変換器２２２のタイミングは、共通のタイミング発生器２３０によって制御される。次いで、デジタルＣＷ受信信号は壁運動フィルタ２２４に送られ、壁運動フィルタ２２４は、ＣＷ受信信号から、対象領域内の組織の運動に関連する成分を除去する。また、壁運動フィルタ２２４は、ＤＣレベル、もしくはそれに近いレベルの雑音、またはサンプリング周波数の整数倍の雑音を除去する。壁運動フィルタ２２４の出力は、低域フィルタ２２６に送られ、次いで高速フーリエ変換（ＦＦＴ）プロセッサ２２８に送られる。ＦＦＴプロセッサ２２８は、ＣＷ受信信号を分析し、表示システム１１８を通じて視覚的、聴覚的にユーザに対して提供されるＣＷドップラー情報を生成する。
【００２１】
送信機２０２は、複数のパルサ２３２を含む。これらのパルサはそれぞれ、リンク２１４を介して送信用グループ２０６内の１つまたは１群の素子２０４につながる１本の送信線と関連付けられる。各線はリンク２１４内にあり、各パルサ２３２は、１つのチャネルと一意的に関連付けられる。各パルサ２３２は、個々に関連付けられた送信用パルス発生器２３４によって制御される。各送信用パルス発生器２３４は、送信信号のデジタル表現をＣＷ波形セグメントとして記憶するメモリ２３６を含む。ＣＷ波形セグメントは、繰り返し、また連続的にメモリ２３６から読み出される。ＣＷ波形セグメントは、ＣＷ送信信号の基本周波数を規定する搬送波と、これにより搬送されるディザー信号成分のスピンとを含む送信信号を規定する。
【００２２】
必要なら、送信用パルス発生器２３４は、ディザー信号成分を備えた搬送波を、例えばディザー信号原（図示せず）から供給されるディザー制御信号に基づいて変調することもできる。あるいは、送信用パルス発生器２３４が、送信信号として搬送波を変調器（図示せず）に送り、この変調器が、この送信信号をディザー源からのディザー制御信号に基づいて変調してもよい。送信信号は、最終的に関連するパルサ２３２まで搬送される信号を表す。
【００２３】
搬送波は、方形波、鋸波、正弦波、トライレベル波、マルチレベル波など、様々な波形のいずれで構成することもできる。送信信号は、搬送波に重畳されたディザー信号成分を含む。ディザー信号成分は周期的な成分であり、Ａ／Ｄ変換器２２２のサンプリング周波数と所定の関係にある周期を有する。例えば、ディザー信号成分は、Ａ／Ｄ変換器２２２のサンプリング周波数の整数倍となる周期を有することができる。
【００２４】
例えば、ディザー信号成分は、搬送波の位相を調節して位相変調方形波または位相幅変調方形波を生成するという形で、搬送波に重畳することができる。あるいは、ディザー信号成分は、搬送波の振幅を調節して振幅変調ＣＷ送信信号を形成するという形で、搬送波に重畳することもできる。
【００２５】
各送信用パルス発生器２３４は、対応するパルサ２３２に送られるＣＷ送信制御信号を生成し、パルサ２３２は、プローブの対応する素子２０４および送信用グループ２０６に搬送されるＣＷ送信信号を生成する。素子２０４を複数のサブ開口セットに編成するときには、関連するサブ開口セット内の全ての素子２０４に対して共通の送信用パルサ２３２を使用することができる。あるいは、各素子２０４を別個に制御するときには、各素子２０４に対して別個の送信用パルサ２３２を設ける。
【００２６】
送信用パルス発生器２３４は、クロック２３０から受信する同期信号に基づいて周期的に、メモリ２３６からＣＷ送信セグメントを読み取る。したがって、クロック２３０は、各送受信チャネルごとに、送信用パルス発生器２３４、復調器２１８およびＡ／Ｄ変換器２２２に対する３つのタイミング信号を提供する。これら３つのタイミング信号は互いに同期しており、異なる周波数を有する。
【００２７】
図３のブロック図では、単一のサブ開口プロセッサの構成を示しているが、プローブ１０６内にはこのようなサブ開口プロセッサが複数設けられることを理解されたい。必要なら、各前置増幅器と対応する加算ノードとの間にプログラマブル遅延ユニットを設けることもできる。各サブ開口処理モジュールは、単一の受信チャネルを駆動することができる。
【００２８】
必要なら、送信機は、ＣＷ送信信号の基本周波数を規定する搬送波を生成する搬送波源を含むこともできる。搬送波は変調器に送ることができ、変調器は、この搬送波を、ディザー源で生成されるディザー制御信号に基づいて変調する。ディザー源によって生成されるディザー制御信号は周期的な信号であり、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数と既定の関係にある周期を有する。例えば、ディザー制御信号は、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数の整数倍となる周期を有することができる。変調器は、ディザー制御信号に基づいて、ディザー信号成分を搬送波に重畳する。例えば、変調器は、ディザー制御信号に基づいて、搬送波の位相を調節することができる。あるいは、変調器は、ディザー制御信号に基づいて、搬送波の振幅を調節することもできる。
【００２９】
変調器は、一連の送信用パルサに送られるパルサ制御信号を生成する。送信用パルサはそれぞれ、プローブの送信用グループ内の対応する素子に搬送されるＣＷ送信信号を生成する。
【００３０】
代替実施形態では、アナログビーム形成器の代わりに、デジタルビーム形成器を使用することもできる。デジタルビーム形成器は、受信側ビーム形成器の各受信チャネルと関連付けられたＡ／Ｄ変換器を含む。図２に示す受信チェーン内の低域フィルタ２２０および２２６ならびにＡＷＭＦ２２１は、省略されることになる。その代わりに、サンプリングレート変換器（ＳＲＣ）が追加されることになる。サンプリングレートは、デジタルビーム形成器のＡ／Ｄ変換器のサンプリングレートを整数で割った値に等しくなる。送信側ビーム形成器は、デジタルビーム形成器のＡ／Ｄ変換器と同じクロックによって駆動されることになる。
【００３１】
図３は、本発明の１実施形態で形成されるプローブ１０６内に設けられる電子機器の一部分を示すブロック図である。図３では、プローブ１０６は複数のサブ開口処理モジュールを含み、これらはそれぞれ、１組のサブ開口セットの変換素子１０４と関連付けられる。分かりやすくするために、１つの変換素子１０４を、それが関連する１つのサブ開口処理モジュールとともに示してある。通信リンク２１４内の個々の線またはチャネル２５０は、素子１０４と関連付けられる。素子１０４で送信を行うことが望ましいときには、対応するパルサ２３６（図２）からのＣＷ送信信号が、線またはチャネル２５０に沿って受動送信構成要素２５２を通して搬送される。受動送信構成要素２５２の出力により、素子１０４が駆動される。送信中には、受動受信構成要素２５４は、送信信号がＡＳＩＣ２５６に進むのを阻止する開路として機能する。コンデンサ２５８も、ＡＳＩＣ２５６を送信信号から分離している。
【００３２】
受信中には、変換素子１０４が検出したエコー信号が、電気信号に変換され、コンデンサ２５８を介してサブ開口プロセッサのＡＳＩＣ２５６に搬送される。ＡＳＩＣ２５６は、特に、入来する電気信号を増幅する増幅器２６０を含み、増幅された電気信号は、その後加算器２６２に送られて、変換素子１０４に関連するサブ開口セット内に含まれるその他の増幅器および変換素子からのその他の電気信号と加算される。必要なら、各変換素子１０４からの信号を、その他の変換素子１０４からの信号と加算せずに、関連する線２５０およびフロントエンドサブシステム２００に直接搬送することもできる。この代替実施形態の場合には、加算器２６２は省略されることになる。加算器２６２の出力は、受動受信構成要素２５４を介して線２５０に送られ、同軸リンク２１４を介して受信機１０８に搬送される。
【００３３】
増幅器２６０は、遠距離場（例えばプローブ表面から数センチメートル）で生じるエコー信号を所望のレベルで増幅する制限されたダイナミックレンジを有するように選択することができる。増幅器２６０は、近距離場（例えばプローブから１または２センチメートル以内）で生じたエコー信号を受信すると、その増幅範囲の上限に達して飽和することにより、クリッピングされた出力信号を生成することがある。増幅器２６０では、近距離場で生じたエコー信号のために増幅器２６０の出力がクリッピングされると、プローブ１０６の信号応答に非線形性が生じる。プローブ１０６、プローブ電子機器、またはシステム電子機器は、ヒステリシスなど、その他の非線形性を示すこともある。クリッピング、ヒステリシス、およびその他の非線形性によって信号依存の雑音が生成され、この雑音は、補正しなければ、プローブ１０６の感度に影響を及ぼす。少なくとも増幅器２６０によるクリッピングによってプローブ１０６内で発生するこの信号依存の雑音は、ＣＷ受信信号の処理中に、フロントエンドサブシステム２００によって、すなわちＡ／Ｄ変換器２２２および壁運動フィルタ２２４で除去される。
【００３４】
ディザー信号は、受信機チェーンを線形化し、それによりスペクトル表示の全体的な信号対雑音比を改善するために付加される。受信信号の大パワー部分は、静止した、または低速で運動している近距離場の目標から生じたものである。従来のＣＷシステムでは、近距離場受信信号は、振幅および位相がゆっくりと変化する正弦波に似ている。この近距離場受信信号に非線形性（例えばクリッピングやヒステリシスなど）を与えると、エラー信号（理想処理チャネルと実際の処理チャネルの間の出力差として定義される）もまた、ゆっくりと変化する振幅および位相を有する周期信号となる。エラー信号のスペクトルは、ＣＷドップラーシステムの通過帯域に入ることにより、雑音レベルを上昇させる可能性もある。一定の背景雑音とは異なり、この雑音は、エラー信号が通過帯域に出入りすると信号自体とともに変化するので、その特徴は非常に望ましくない。
【００３５】
ディザーを付加すると、エラー信号は、急激に変化し、かつ広い周波数帯域に及ぶようになり、雑音に帰するパワーは、そのごく一部しかＣＷドップラーシステムの通過帯域に入らなくなる。雑音の低減量は、使用するディザーの量、およびディザー信号の周期の長さとともに改善される。しかし、ディザーにより、血液からのドップラー信号の相関が低下し、これにより所望の信号の信号パワーも低下する。通常、最適な信号対雑音比は、１ｄＢ程度の信号損失に対応する少量のディザーを用いて得られる。
【００３６】
図４は、本発明の１実施形態で利用される、例示的な搬送波３００、およびディザー信号成分を含むＣＷ送信信号３０４を示す図である。搬送波３００は、周波数Ｆ（ｃｗ）を有する方形波である。メモリ２３６は、ＣＷ送信信号３０４を記憶する。
【００３７】
ＣＷ送信信号３０４は、正負の移相によって搬送波３００の位相を前後に調節して、ディザーを導入したものである。正の移相ではＣＷ送信信号３０４のパルス幅が増大し（３１０で示す）、負の移相ではＣＷ送信信号３０４のパルス幅が減少する（３１２で示す）。ＣＷ送信信号３０４のパルス３１４の長さは、搬送波３００のパルス３１６と等しい。ディザー信号成分は、Ａ／Ｄ変換器２２２（図２）のサンプリング周波数に基づく周期Ｐ（ｄｃｓ）を有する。必要なら、送信機は、ＣＷ送信信号をプローブの複数の素子に関する２つの次元（例えば方位角と仰角）について操作することもできる。必要なら、送信機は、プローブが当該物体の異なる領域に収束させた第１のＣＷ送信信号および第２のＣＷ送信信号を同時に送信できるように、マルチライン送信を実施するようにプローブを制御することもできる。複数のＣＷ送信信号を同時に送信することにより、システムは、複数の対象領域に関するＣＷドップラー情報を同時に取得することができる。必要なら、受信機は、マルチライン受信を実施するようにプローブを制御することもできる。マルチライン受信中には、複数のＣＷドップラー受信信号を同時に取得するために、プローブは物体の複数の領域に同時に焦点を合わせて受信を行う。
【００３８】
必要なら、ディザー信号成分は、Ａ／Ｄ変換器２２２以外の成分に関連する周期を有することもできる。例えば、デジタルビーム形成器では、ディザー信号成分は、ビーム形成器内の各受信チャネルに関連するＡ／Ｄ変換器の整数倍となる周期を有することができる。あるいは、ディザー信号成分は、システム内のスペクトルアナライザの整数倍となる周期を有することもできる。
【００３９】
必要なら、送信機は、位相変調および振幅変調の少なくとも一方によってＣＷ送信信号の搬送波を変調してディザー信号成分をＣＷ送信信号に導入した状態にして、ＣＷ送信信号を対象物体内に送信するようにプローブを制御することもできる。ディザー信号成分は、Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数の整数倍となる周期を有する周期信号を構成することもできる。
【００４０】
様々な具体的な実施例について本発明を説明したが、本発明は、特許請求の範囲の趣旨および範囲内で修正を加えて実施することができることを、当業者なら理解するであろう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の１実施形態で形成される超音波システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の１実施形態で形成される超音波システムのフロントエンドサブシステムを示すブロック図である。
【図３】本発明の１実施形態による、プローブ内に設けられる送受信用電子機器を示すブロック図である。
【図４】本発明の１実施形態で形成される、例示的な搬送波、ディザー制御信号、およびＣＷ送信信号を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  超音波システム
２００  超音波システムのフロントエンドサブシステム
２０２  送信機
２０４  変換素子
２０５  プローブ
２０９  受信側ビーム形成器
２１４  同軸リンク
２３０  クロック
２３２  パルサ
２３４  送信用パルス発生器
２３６  メモリ
【図１】
2006061693.tif 000003
【図２】
2006061693.tif 000004
【図３】
2006061693.tif 000005
【図４】
2006061693.tif 000006