(57)【要約】超音波撮像事前処理を行なうハードウェア部及びマイクロコンピュータにインストールされるソフトウェア部から構成された超音波撮像パック（１６）であって、ハードウェア部は電子回路のモジュール（１８）に接続（１７Ａ）された少なくとも一つの超音波プローブ（１７）を含み、電子回路の少なくとも一部は設定可能であり、このモジュールは、アナログＦＥＣ回路（３１）、一組のアナログ／デジタル変換器、電子ゲートウェイ（３３，３４）のネットワーク、及びこのモジュールとマイクロコンピュータとの間の高スループットリンク（３５）を含み、ソフトウェア部は取り外し可能な媒体（２６）に保存される。
2005526551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波撮像処理を行なうハードウェア部及びマイクロコンピュータにインストールされるためのソフトウェア部から構成された超音波撮像ハードウェア及びソフトウェアパック（１６）であって、前記ハードウェア部は電子回路のモジュール（１８）に接続（１７Ａ）された少なくとも一つの超音波プローブ（１７）を含み、前記電子回路の少なくとも一部は設定可能であり、前記モジュールは、アナログＦＥＣ回路（３１）、アナログ／デジタル変換器から成るアセンブリ（３２）、論理電子ゲートから成るアレイ（３３，３４）、及びこのモジュールと前記マイクロコンピュータとの間の高スループットリンク（３５）を備え、前記ソフトウェア部は取り外し可能な媒体（２６）に保存される、パック。
【請求項２】
電子ゲートから成る前記アレイは、チャネル形成用の特殊チップ（３３）、分布メモリ、デジタルフィルタ、復調器、及び制御インターフェイス（３４）にソフトウェアによって設定可能であることを特徴とする請求項１記載のパック。
【請求項３】
前記ソフトウェア部は、前記ハードウェア部（３２，３３，３４）の設定可能な素子を設定し、そして前記マイクロコンピュータに、超音波撮像データを計算し供給するプログラムをインストールすることを特徴とする請求項１又は２記載のパック。
【請求項４】
前記マイクロコンピュータにインストールされる前記プログラムは、超音波画像を複数の諧調レベル及び／又はカラードップラー画像として生成するプログラム、及び／又は連続ドップラー情報を生成するプログラム、及び／又は処理パラメータ（１３）を制御し、そして／又は外部データとの合成処理を行なうボタンを表示するプログラムを含むことを特徴とする請求項３記載のパック。
【請求項５】
前記アナログ／デジタル変換器はソフトウェアによる設定が可能なシグマ−デルタタイプであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のパック。
【請求項６】
電子ゲートから成る前記アレイは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）タイプであることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載のパック。
【請求項７】
前記高スループットリンクは幾つかのデジタルチャネルを送信することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のパック。
【請求項８】
前記高スループットリンクはＩＥＥＥ１３９４タイプであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のパック。
【請求項９】
医療用機器アセンブリに組み込まれていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のパック。
【請求項１０】
前記機器アセンブリは外科手術用または顕微鏡手術用の機器を備えていることを特徴とする請求項９記載のパック。
【請求項１１】
前記医療用機器アセンブリは、前記超音波データを補完する医療データを供給する装置を備えていることを特徴とする請求項９又は１０記載のパック。
【請求項１２】
前記補完医療データは次のデータ類、すなわち光学カメラからのデータ、診断データ及び婦人科データ、及び／又は心臓モニターデータの内の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１記載のパック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波撮像ハードウェア及びソフトウェアパックに関する。
【背景技術】
【０００２】
その出現以来、１９７０年代末までに、超音波撮像が長足の進歩を遂げた。しかしながら、電子スキャンプローブが１９７０年代末に近づくに伴い使用され始めるようになって以来この方、電子撮像ハードウェアの総合アーキテクチャはほとんど変化しないままであり、このハードウェアアセンブリは超音波撮像装置とも呼ばれる。
超音波撮像装置は、それ固有の電源ブロックを備え、自律的に動作する完全な装置である。超音波検査装置には、かさばり、大型キャスターに取り付けられるものと、それほどかさばらず、携帯可能で、携帯するためのハンドルを備えるものとがある。
【０００３】
一般的に、最高級の装置はかさばり、そして／または非常に高価である、というのは、リアルタイムでの高品質画像の生成を可能にするには、装置は、非常に多くのセンサ（好適には、少なくとも６４個のセンサ）を備えたプローブと、その結果として、これらのセンサからの信号を処理する非常に多くの回路（チャネル群の各々に対応する増幅回路、送信信号を受信信号から分離する回路、チャネル形成回路−ビーム形成回路とも呼ぶ−、白黒撮像プロセッサ、ドップラー撮像プロセッサ、画像変換器−「走査変換器」と呼ぶ−、など）を含む必要があるからである。
およそ１５年前でも、前述の回路のうち、画像変換器のみがデジタルであった。それ以来、デジタル集積回路の微細化及びこれらの回路の機能の高密度化のお陰で、超音波検査装置の種々の機能はデジタルプロセッサを援用して実行されてきた。超音波検査装置のプローブが収集するエコーがアナログ信号であるとすると、アナログ信号は前記デジタルプロセッサが処理できるようにデジタル信号に変換する必要がある。チャネル群の各々からのエコーはアナログ／デジタル変換器によってデジタル化される。これらの変換器からの信号の処理チェーンにおける数及び位置は、特にこの処理チェーンのデジタルプロセッサの計算能力だけでなく、これらの変換器の特性にも依存する。
【０００４】
エコーは「フロントエンド」回路（所謂ＦＥＣ、すなわち「フロントエンド調整（Front End Conditioning）」）において処理され（低雑音増幅器により増幅される、該増幅器の増幅レベルは伝搬損失を補償するために時間経過とともに変化する）、この場合、フロントエンド回路は高レベルの送信信号を低レベルの受信信号から分離する回路を含む。これらのＦＥＣ回路の後段には通常、アナログ／デジタル変換器が配置され、これらのアナログ／デジタル変換器自体の後段にはビーム形成器が配置される。ここで、ビーム形成器の入力では、データストリームは、６４チャネルにおける信号処理に対して２０ギガビット／秒のオーダーである。この処理は、それを目的として設計された特定のプロセッサによってのみ行なうことができる。遅延線（安定ではなく、かつ遅延が小さい）を備えたアナログチャネル形成装置を用いるのではなく、近年の最高級の超音波検査装置は、高価で非常に大きな空間を占めるデジタルプロセッサを必要とする。超音波検査装置のコスト及び超音波検査装置が占有する空間は、センサのチャネル数を減らせば小さくすることができるが、そのようにすると超音波検査画像の品質が悪くなる。
【０００５】
最近の別のアップグレード超音波検査装置製品では、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いるが、この場合、超音波検査装置に固有のソフトウェア及び回路をパーソナルコンピュータに組み込む。従って、特許文献１（米国特許第６，３２５，７５９号）は、例えば、ビーム形成器が設定可能で、且つマザーボード上に取り付けられる超音波撮像装置を開示している。このようなソリューションは、超音波撮像装置のコストを下げるが、アップグレードが不可能になる。
【０００６】
特許文献２（米国特許第５，９５７，８４６号）は小型超音波撮像装置を開示しており、この装置では、ＦＥＣ回路及びビーム形成器がプローブのハウジングに組み込まれ、そして記載されていないが、リンクを通してポータブルコンピュータに接続される。このためには、この既知のデバイスは、従来のＬＣ回路よりもずっと効果的にアナログ遅延を生成できる特殊素子、ＣＣＤを必要とする。アナログ／デジタル変換器が一つだけ必要となる。このソリューションによれば、特に小型の装置が得られるが、このソリューションはアナログチャネルを形成するデバイスの不具合の全て、特に処理対象信号のダイナミックレンジに関する不具合を示し、さらに画像間の処理を不可能にしている。
【０００７】
また、超音波検査画像を他のタイプの画像に関連付けてさらに完全で信頼性の高い診断を可能にすることが益々必要となっている。そこで、臨床検査の統合について述べる。例えば、結石破砕の場合、粉砕すべき結石を超音波を用いて撮像することによりチャートを作成する必要がある。従って、完全な超音波検査装置を用いる必要はない。
さらに、多くのアプリケーションにおいて、振幅値及び位相値の形の、すなわち検出前の生データが、他の情報と統合することができるように、利用可能である必要がある。これらの生データへのアクセスを可能にするために、超音波撮像装置を廃止し、そしてこれらのデータを伝達する回路に信号タップを設ける試みが為されてきたが、「ループを開く」ことによって装置の動作が阻害されるように、装置内で多くのハードウェア及びソフトウェアの最適化が行なわれるために、この試みの結果は常に期待外れのものであった。これらの問題を回避するために、高価で特殊な測定器具を組み立てて使用頻度の高い生データにアクセスしていた。
【特許文献１】米国特許第６，３２５，７５９号
【特許文献２】米国特許第５，９５７，８４６号
【発明の開示】
【０００８】
本発明の目的は、モジュール式の組立てが出来る限り可能になっていて、かつアップグレードが出来る限り可能な超音波撮像「パック」であり、この構成によって超音波検査を容易に他のタイプの検査と関連付けることができ、しかもこれを行なうに当たっては、最小限の費用しか伴わず、かつこれらの検査の質が損なわれない。
【０００９】
本発明による超音波撮像パックは、超音波撮像処理を行なうハードウェア部及びマイクロコンピュータにインストールされるためのソフトウェア部から構成され、ハードウェア部は電子回路のモジュールに接続された少なくとも一つの超音波プローブを含み、この電子回路の少なくとも一部は設定可能であり、このモジュールは、アナログＦＥＣ回路、アナログ／デジタル変換器、論理電子ゲートから成るアレイ、及びこのモジュールとマイクロコンピュータとの間の高スループットリンクを備え、ソフトウェア部は取り外し可能な媒体に保存される。
【００１０】
一の実施形態では、電子ゲートから成るアレイは、チャネル形成用の特殊チップ、分布メモリ、デジタルフィルタ、復調器、及び制御インターフェイスにソフトウェアによって設定可能である。
【００１１】
別の実施形態では、ソフトウェア部は、ハードウェア部の設定可能な素子を設定し、そしてマイクロコンピュータに、超音波撮像データを計算し供給するプログラムをインストールする。
【００１２】
別の実施形態では、マイクロコンピュータにインストールされるプログラムは、超音波画像を複数の諧調レベル及び／又はカラードップラー画像として生成するプログラム、及び／又は連続ドップラー情報を生成するプログラム、及び／又は処理パラメータを制御し、そして／又は外部データとの合成処理を行なうボタンを表示するプログラムを含む。
【００１３】
別の実施形態では、アナログ／デジタル変換器はソフトウェアにより設定が可能なシグマ−デルタタイプである。
【００１４】
別の実施形態では、電子ゲートから成るアレイは、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）タイプである。
【００１５】
別の実施形態では、高スループットリンクは幾つかのデジタルチャネルを送信する。
【００１６】
別の実施形態では、高スループットリンクはＩＥＥＥ１３９４タイプである。
【００１７】
別の実施形態では、ハードウェア及びソフトウェアアセンブリが医療用機器アセンブリに組み込まれている。
【００１８】
別の実施形態では、機器アセンブリは外科手術用または顕微鏡手術用の機器を備えている。
【００１９】
別の実施形態では、医療用機器アセンブリは、超音波データを補完する医療データを供給する装置を備えている。
【００２０】
別の実施形態では、補完医療データは次のデータ類、すなわち光学カメラからのデータ、診断データ及び婦人科データ、及び／又は心臓モニターデータの内の少なくとも一つを含む。
【実施例】
【００２１】
本発明は、非限定的な実施例と添付の図を参照しながら実施形態に関する詳細な記述を一読することにより一層深く理解されるものと思われる。
図１に図式的に示す先行技術による超音波システムは、マルチエレメントプローブ１を備え、このプローブは観察対象の体と接触するように配された超音波アンテナである。このようなアンテナには幾つかのタイプがあり、通常、３つのカテゴリーに分類される。すなわち、機械式アンテナ、「位相化」アレイと呼ばれるアンテナ、及び「線状アンテナ」と呼ばれる直線走査アンテナである。後の２つのカテゴリーは、「エレクトロニック」と呼ばれる。これらの２つのカテゴリーの場合、種々の基本センサが体の１点から受信する信号には、信号の伝搬損失及び伝搬遅延を補償する特定の処理が施される。これらの遅延は、基本センサの各々から発する超音波の全てが、プローブで探査する体に位相が同期する形で到達し、そしてこの体によって反射される信号の全てが、位相が同期して合算されるように計算される。
【００２２】
所謂「位相化アレイ」アンテナの場合、平面アンテナに沿って直線的に変化する遅延原理が放物線則と混合されることによって、プローブから放出される収束超音波ビームが確実にプローブの軸から離れることが、そして各基本センサ間の遅延に対応し、かつ軸に沿うように合わせたポイント群からのエコーを収集することが可能になる。経時的に所定の方向から収集される一連のエコーは、ラインまたはチャネルと呼ぶ。表示画面２に表示される超音波画像は、観察対象の体の表面を覆う一連のライン群を全て集めたものから構成される。
【００２３】
プローブ１の後段にはマルチプレクサ３が続き、その後には「フロントエンド調整」（ＦＥＣ）と呼ばれる回路アセンブリ４が続く。このアセンブリ４は超音波観察信号をプローブ１に送信し、そしてプローブ１が感知するエコーを低雑音増幅器を援用して増幅しながら収集する役割を担い、この場合、該増幅器の増幅レベルは、超音波信号の伝搬損失を補償するために時間と共に変化する。このアセンブリ４はまた、高レベルの送信信号を低レベルの受信信号（エコー）から分離する回路を備える。
【００２４】
ＦＥＣ４の後段にはアナログ／デジタル変換器群から成るアセンブリ５が配置され、このアセンブリ５はアナログチャネルの数（すなわち、プローブ１の基本センサの数）を最大限とする数の変換器を備える。アセンブリ５の種々の変換器が送出するデジタル信号は、「ビーム形成器」または「チャネル形成装置」と呼ばれる回路６によって処理され（フィルタリングされ、遅延を付加され、そして合算される）、この場合、この回路６はエコーのプリプロセッサを構成する。画像ラインに時間の関数として対応する信号は回路６の出力に集められる。総合的な超音波画像は、探査の対象となる一連のライン群の全てに対して放出／受信操作（プローブを画像ラインに平行に動かす）を繰り返すことにより形成される。
【００２５】
ここで、ビーム形成中に同時に合算される信号の数（プローブ１の基本センサの数以下）を表わすパラメータｎは、超音波撮像装置の非常に重要なパラメータである。観察された画像の品質、特に画像のコントラストは、パラメータｎに直接関係する。特に、プローブを当てる体のポイントから発するエコーにより振幅Ａの信号が、プローブの基本センサの内の一つに現われると考えられる場合、チャネル形成回路の出力に現れる信号の振幅はこのエコーのみに関してｎ．Ａとなる。この信号は、この信号と同時に到達しない信号よりｎ倍強い振幅を有することになる。
【００２６】
ビーム形成器６の後段には幾つかの特殊プロセッサ、すなわち白黒撮像プロセッサ７、血液乱流を検出する（所謂「カラーフローマッピング法」）プロセッサ８、及びドップラープロセッサ９が配置される。プロセッサ７は従来の超音波検査画像を諧調レベルに基づいて生成し、この諧調レベルでは、画像の各ポイントの強度が該当するエコーの振幅に依存する。プロセッサ７はこの振幅を検出し、種々の処理操作を行なって複数のエコー間の干渉によるスペックルを回避し、そしてダイナミックレンジの圧縮を行なって信号をダイナミックレンジの小さい画面２の上での表示に適する信号にする。
【００２７】
ドップラー撮像プロセッサ８は、画像のポイントの各々に関して血液の平均流速に対応するエコー周波数の変動の平均値を計算する。ドップラー画像は通常、白黒画像にカラーコード形式で重畳される。次にカラー画像について述べる。
【００２８】
プロセッサ９はドップラー周波数変動のスペクトル全体を供給することにより、血流に乱流性または非乱流性が観測されるかどうかについて通知する。
【００２９】
３つのプロセッサ７〜９は画像変換器（「走査変換器」）１０に接続され、この変換器はセクターを形成するライン群に沿って集結する形で到達する信号を画面で観察可能な動画像に変換する。
【００３０】
既知の超音波撮像システムもまた制御パネル１１を備え、このパネルにはモニター２を制御するためのキーパッド１２及び命令ボタン１３が設けられていて、このパネルによりユーザは、プロセッサ６〜９を制御するコマンド駆動回路１４を介してマシンのパラメータを選択及び変更できる。また、超音波システムはメモリ１５のような種々の周辺機器、及び画像レコーダ（ビデオレコーダ、ＤＶＤレコーダなど）、モニター２の画面に表示される画像に忠実な画像を印刷する再生グラフィックデバイスなど（図１には示さず）を備える。
【００３１】
図２には、本発明によるハードウェア及びソフトウェアパック１６の主要素子が示される。ハードウェア部は、例えば１２８チャネルを有する電子プローブ１７を備え、このプローブは有利にはデマルチプレクサ、例えば１２８入力６４出力タイプの（本例では、１２８の入力チャネルに対して６４の出力チャネルを有する）デマルチプレクサを有し、このデマルチプレクサはケーブル１７Ａによりカスタマイズ可能な回路から成るモジュール１８に接続され、この構成に関しては図３を参照して更に詳細に説明する。このモジュール１８は基本的に、アナログＦＥＣ回路１９、ｎ個のアナログ／デジタル変換器から成るアセンブリ２０、ビーム形成デバイス２１、制御デバイス２２、及び高スループット出力インターフェイス２３（例えばＩＥＥＥ１３９４タイプ）を備える。デバイス２２はデバイス１９，２０，２１及び２３を制御する。インターフェイス２３は高スループットリンク２４により適切なマイクロコンピュータ２５に接続され、このマイクロコンピュータは、例えば携帯ＰＣであり、そしてこのマイクロコンピュータのハードウェア部は一切変更を受けていない。リンク２４は、幾つかのデジタルチャネルをモジュール１８からＰＣ２５に送信する。アセンブリ１６はまたソフトウェア部を備え、このソフトウェア部は、例えばＣＤ−ＲＯＭ２６または他のいずれかの取り外し可能な記憶媒体（ＤＶＤ−ＲＯＭ、取り外し可能なハードディスクなど）に保存される。該アセンブリはさらに、印刷可能、または好適には取り外し可能な媒体２６に保存可能なインストール兼利用ガイド（必要に応じて、テスト及びメンテナンス用のガイドが添付される）を備える。
【００３２】
ソフトウェア部は容易にＰＣ２５にインストールすることができ、このＰＣの性能（十分なメモリ及び高速プロセッサ）によりソフトウェアを適切な形で利用することができる。本発明のパックのインストールは、コンポーネント間（素子１７，１８とＰＣ２５との間）の電気接続を設定し、そしてＣＤ−ＲＯＭ２６がＰＣの該当するリーダに挿入されたときにソフトウェアを実行させることからなる。このソフトウェアは、モジュール１８の種々の設定可能な回路の設定を、使用するプローブと実施する処理に応じて制御するだけでなく、ＰＣの構成も制御して、ＰＣがビーム形成器２１が形成するチャネルを受信し、これらのチャネルをフィルタリングし、検出し、これらのチャネルを動画像に変換し、これらのチャネルをその表示画面に表示し、ドップラー計算を行ない、ドップラー画像を生成し、そして他の必要な処理の全てを実施する。
【００３３】
従ってユーザは、ユーザ固有の要求に従って利用することになる超音波撮像データの全ての形態にアクセスすることができる。すなわち、選択したプローブを可視化対象の体に当てて従来の超音波撮像を行なう、またはプローブから生成された生データを復元する、或いは部分処理データを復元してこれらのデータを他のタイプのデータと合成する。
【００３４】
ソフトウェア部のアプリケーションプログラムは、モジュール１８の動作パラメータ（このブロックの種々の回路を通る信号の波形、プローブの基本センサを起動する励起電圧、フィルタリングパラメータなど）だけでなく、特にデータ処理の実際の構造、従ってモジュール１８が形成するプリプロセッサの実際の構造を含む。ユーザプログラム（取り外し可能な媒体２６に書き込まれる）を変更することにより、本発明のパックが実行するデータ処理の特性を大きく変更することが可能になる。
【００３５】
従って本発明のパックによって、低い開発コスト、特に低い製造コスト、及び高性能という利点が得られる。ハードウェア開発は、モジュール１８の回路をサポートするカードに限定される。このパックは従来のプローブに接続されるが、特定のプローブを使用することもできる。ＰＣ２５は普通に利用可能なタイプ（例えば、７００ＭＨｚ動作のプロセッサ、１２８メガビットの容量を有するＲＡＭメモリ、ＣＤ−ＲＯＭリーダ、及び１０ギガバイトのハードディスク）のものである。
【００３６】
ＰＣは、単に、取り外し可能な媒体２６の適切なソフトウェアを読み込むことにより最適化することができ、そして新規の処理アルゴリズムが現われると直ぐに、これらのアルゴリズムはＰＣに読み込むことができ、モジュール１８を物理的に変更する必要はない。
【００３７】
超音波検査における最近の進歩は、特に超音波検査装置のソフトウェア部に関するものである。例えば、次のような項目を挙げることができる。
・２Ｄ（２次元）輪郭画像を形成し、そしてプローブを移動させて３Ｄ（３次元）画像を構成することにより行なわれる３Ｄ撮像。
・ドップラーパワー強度を基に作成される画像。
・プローブのセンサ群のラインに平行な血液流速の画像（ドップラー速度がゼロの場合）。
・変形の画像化、または外部から変形が加えられた状態での種々の画像の間の相関の画像化、及び検査された組織の変形の計算。
・前述の撮像手順のアルゴリズムを利用した弾性画像の撮像。
これらの先端性能の全ては、インストールした本発明による製品群において、単に、これらの製品のソフトウェアを更新するだけで実施できる。
【００３８】
設定可能性により、本発明のパックは大きく変更した構成及びアプリケーションに利用することができ、従って実用上、このパックによってハードウェア部の標準化が可能になる。新規のアプリケーションを開発するために通常、新規のハードウェアを開発する必要は無く、単に新規のソフトウェアを開発すればよい。アンテナ処理用の（プローブからの信号を処理するための）新規のアルゴリズムがあるとすれば、このアルゴリズムもまたソフトウェア更新によりインストールすることができるので、例えば、アダプティブアンテナが使用できるようになる。
【００３９】
マイクロコンピュータの構成素子、特に、マイクロコンピュータのハードディスク（１００ギガバイト超のハードディスクが現在普通に売り出されている）の容量が急速に更新されていることを考えると、これらの構成要素によって単に幾つかの画像のみならず、長い検査の全体を容易に保存することができる。また、ＰＣに送信される情報は信号の振幅及び位相の形を採るので、位相を保存し、そして検査が行なわれる時点では開発されていないアルゴリズムを援用して数年後に処理することができる。
【００４０】
異なるセンサが供給する情報は多くの医用アプリケーションで利用される。例えば、コンピュータ援用外科手術または顕微鏡手術などが該当する。光学カメラを使用して合成画像を生成し、この合成画像を他の光学カメラで撮像した実画像と比較することにより、治療対象の臓器部分を良好に図表化することができる。光学カメラではこの臓器の外側のみを観察することができるが、超音波「カメラ」（超音波プローブ）を用いるとこの臓器の内側を臓器を開くことなく観察することができるので、超音波カメラは手術用メスの軌跡を最適化するために必須となっていて、これにより手術による外傷を減らすことができる。従って、本発明のパックは、有利には、外科手術用または顕微鏡手術用機器を備える医療機器アセンブリに組み込まれる。この医療機器アセンブリは、超音波データを補完する医療データを供給する装置を備える。これらの補完用の医療データは、例えば光学カメラからのデータ及び／又は診断データ及び婦人科データ、及び／又は心臓モニターデータである。
【００４１】
図３にパック１６の例示としての実施形態を示す。このパックは基本的に３つの部分、すなわちプローブ１７、モジュール１８、及びＰＣにインストールされるソフトウェア部２６Ａを備える。
プローブ１７は、圧電センサ群から成るアセンブリ２７、マルチプレクサ２８、及びメモリ２９を備え、メモリにはプローブの特性パラメータ及びプローブの識別情報が保存される。
【００４２】
プローブ１７は、コネクタ３０を備えるケーブルによってモジュール１８に接続され、このモジュールは５つの主要なサブアセンブリ、すなわちＦＥＣ回路３１、アナログ／デジタル変換器３２、ビーム形成回路３３、分布メモリ／制御／復調／インターフェイス回路３４、及びＰＣとリンクするインターフェイス３５、を備える。回路３１〜３５は、それぞれ図２の素子１９〜２３に対応する。モジュール１８はさらに、回路３１に電力を供給する高電圧電源３６、サブアセンブリ３１の増幅器を制御するデジタル／アナログ変換器３７、モジュール３３と同じであり、変換器３２から成るアセンブリの出力にも接続されているさらに別のビーム形成モジュール３８、サブアセンブリ３４に接続されているバッファメモリ３９及びマイクロコントローラ４０を備える。
【００４３】
ＦＥＣサブアセンブリ３１は超音波パルス発生器４１を備え、この発生器は電源３６から電力が供給され、そして一方ではコネクタ３０によってプローブ１７に、他方ではダイプレクサ４２によって増幅回路４３に接続されている。これらの増幅回路はＰＣのプログラムにより（図示しないリンクを通して）変換器３７を通して制御される。
【００４４】
ビーム形成器３３は、一方ではパルス発生器４１を制御する回路４４を備え、他方では変換器３２の出力に接続された信号デジタル処理チェーンを備え、このチェーンはオフセット補償器４５、粗遅延回路４６、複数の走査線を処理する回路４７、アポディゼーション法を適用した増幅回路４８、並列接続のゼロ位相シフト（位相シフト無し）回路４９及び１８０°位相シフト回路５０、及びカスケード接続構成の加算回路５１を連続して含む形で構成される。他方、回路５１は回路３８の出力に接続されている。
【００４５】
サブアセンブリ３４は、このアセンブリが処理する信号群が伝搬する順序で次の構成要素を備える。すなわち、回路５１の出力に接続された補間兼加算回路５２、特性可変の間引きフィルタ５３、高域通過フィルタ５４、該高域通過フィルタ５４の出力が同時に接続されている３つの回路：ヒルバート変換兼間引きフィルタ５５、遅延兼間引き回路５６、及びミキサ５７、該ミキサ５７の後段に続く間引き兼低域通過フィルタ５８、そして間引き兼累算器５９、を備える。回路５５，５６及び５９の出力はインターフェイス兼制御回路６０に接続されている。回路６０は双方向通信可能な形でメモリ３９、マイクロコントローラ４０、高スループットインターフェイス３５、及び回路６１に接続され、この回路６１は電源３６を制御し、そしてモニターする。モジュール１７及び１８のサブアセンブリに含まれる種々のブロックが実行する機能はそれら自体が公知であるので、ここでは詳細には記載しないこととする。
【００４６】
また図３には、ＰＣ２５にインストールされ、動作可能な状態になっている本発明のパックのソフトウェア部２６Ａも機能ブロックとして示されている。ソフトウェア部はハードウェア部の設定可能な素子群を設定し、そしてマイクロコンピュータ２５に、超音波撮像データを計算し、供給するプログラムをインストールする。入力では、ソフトウェア部２６Ａは機能６２及び機能６３を備え、機能６２はＢモード及びＭモードによるカラードップラー法及びパルスドップラー法を行ない、機能６３はモジュール１８の設定可能な回路群を設定する。これらの２つの機能６２及び６３は、インターフェイス３５を通してモジュール１８と通信する。機能６２はモジュール１８とデータを双方向に送受し、機能６３は設定命令及び該当するデータをモジュール１８に送出する。
【００４７】
機能６２はディスプレイ兼ユーザインターフェイス機能６４を制御する。この機能６４はＰＣの画面に、機能６２が処理した画像の表示を行ない、さらにモジュール１８からの生データ又は処理データを測定機能６５及び機能６６に送信し、この機能６６は周辺ハードウェア６７を制御し、そして例えばインターネットタイプのインターフェイスであるインターフェイス６８が送信したデータを送受する。
【００４８】
本発明の好適な実施形態によれば、サブアセンブリ３３及び３４はプログラム可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）回路から構成され、このＦＰＧＡ回路は論理回路、例えばＸｉｌｉｎｘ社製の回路から構成される。サブアセンブリ３３及び３４の場合、モジュール１８は５つのゲートを備え、これらのゲートは、これらのゲートがｎ＝６４のセンサを１チャネルとする４チャネル、または１２８個のセンサを１チャネルとする２チャネル、或いは１２８個のセンサを１チャネルとする１チャネルを処理するように構成される。現技術によって実現される回路３１〜３４から成るアセンブリは、ＦＥＣ３１が集積化されない場合には２０×３０ｃｍの空間を占める。仮に、特定のアナログ集積回路がこれらのＦＥＣを実現するために利用されるとすると、素子３１〜３４が占有する空間は３つに分割されることになる。
【００４９】
異なる実施形態によれば、入力マルチプレクサが加わる形でＦＥＣ３１の丁度手前に設けられ、この場合、入力マルチプレクサによって、６４個のセンサまたは１２８個のセンサを備える「位相配列」タイプのプローブ、または１２８，１９２または２５６個のセンサを備える直線または可変プローブのいずれかの使用が可能になる。
【００５０】
利点をもたらす実施形態によれば、アナログ／デジタル変換器３２は完全ではない。すなわち、超高速であるが、「深さ」が小さい（すなわち最小限として、一のデータ定義が１入力ビット及び１信号ビットに対して行なわれる）変換器を使用する。一例として、超音波検査信号の最大周波数は約１５ＭＨｚである。ナイキスト基準に準拠すると、クロック周波数が３３ＭＨｚの変換器３２を使用することになる。センサからの情報の最小の深さは１０ビット及び１入力ビットであり、そして本明細書に記載する実施形態は、数百ＭＨｚのクロック周波数で動作する前述の超高速変換器を使用する。「シグマ−デルタ」と呼ばれる計算アルゴリズムによって、オーバーサンプリングを利用して出力されない深さビットを計算することが可能になる。このアルゴリズムは、モジュール１８のＦＰＧＡゲートアレイにソフトウェアの形で保存する、すなわちＰＣからインターフェイス３５を通過する命令を通して保存することができる。従って、本発明のパックの設定可能性はアナログ／デジタル変換器にまで拡張することができる。
【００５１】
別の実施形態によれば、変換器３２は、クロック周波数が約３００ＭＨｚであるがビット深さが数ビット（例えば８ビット）の回路を援用して実現される。計算によれば、これらの８ビット変換器は約３３ＭＨｚのクロック周波数で動作する１１ビット変換器に変換される。
【００５２】
深さの小さい変換器を備えたこれらの実施形態の利点は、サブアセンブリ３３の入力に接続する必要のある変換器の出力の数が大きく減ることであり、これによってモジュール１８が占有する空間を非常に小さくすることができる。
【００５３】
さらに別の実施形態によれば、プローブは数列のセンサを備える。このプローブは１．５Ｄタイプと呼ばれる。勿論、このようなプローブとの接続を可能にするために、モジュール１８は適切な特殊コネクタを備える必要がある。チャネル形成を増やした画像は、該当する動作ソフトウェアをモジュール１８に読み込むことにより得ることができる。
【００５４】
さらに別の実施形態によれば、２次元プローブ、すなわち２Ｄ超音波センサアレイを備えたプローブが使用される。勿論、この場合、ＦＥＣが占有する空間はプローブの基本センサの合計数に依存して大きくなる。しかしながら他方では、ビーム形成機能はわずか数個の相補回路を備えるだけである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】先行技術の超音波システムの簡易ブロック図である。
【図２】本発明による超音波システムの簡易ブロック図である。
【図３】図２の超音波システムの例示としての実施形態の詳細ブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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