(57)【要約】  超音波撮像システムは、ディスプレイの観察画面上に発生されるべき超音波画像を生じさせる画像プロセッサに結合された超音波走査ヘッドを含む。画像プロセッサは、送波及び受波ビームを発生するビームフォーマ、信号プロセッサ、並びに従来のスキャンコンバータを含む。信号プロセッサは、画像に対応する画像データを発生するようビームフォーマからの信号を受信し、画像データを解析し、解析に基づいて、使用されるべき送波焦点位置の数、並びに、各焦点位置に対する最適な場所を決定する。次に、信号プロセッサは、焦点位置の場所を設定するようビームフォーマへデータを結合する。
2005511235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波画像が生成されるディスプレイを有する超音波撮像システムにおいて送波される超音波の一組のビームの焦点位置を自動的に設定する方法であって、
前記超音波ディスプレイは、深さ軸及び方位軸を有し、
前記方法は、
前記超音波画像の関心領域を識別するために前記超音波画像を自動的に解析し、及び／又は前記超音波画像中の関心領域を選択し、
前記送波される超音波のビームの焦点位置の場所を前記超音波画像の関心領域の場所に対応するよう自動的に設定する段階とを有する方法。
【請求項２】
前記送波される超音波のビームの焦点位置の場所を自動的に設定する動作は、前記超音波ディスプレイの前記深さ軸に沿った少なくとも２つの焦点位置の夫々の場所を自動的に設定することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記超音波ディスプレイの前記深さ軸に沿った少なくとも２つの焦点位置の夫々の場所を設定する動作は、前記超音波ディスプレイの前記深さ軸に沿った焦点位置の夫々の場所を前記超音波ディスプレイの前記方位軸に沿った夫々の場所に対して設定することを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記送波される超音波のビームの焦点位置の場所を前記超音波の関心領域の場所に対応するよう自動的に設定する動作は、前記焦点位置の数及び各焦点位置の場所を自動的に設定することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記関心領域を選択する動作は、前記深さ軸及び前記方位軸の両方に沿って前記超音波画像の複数の関心領域を選択することを含み、前記送波される超音波のビームの焦点位置の場所を自動的に設定する動作は、前記超音波画像の前記選択された各関心領域の特徴に基づいて前記送波される超音波のビームの夫々の焦点位置の場所を自動的に設定することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
超音波トランスデューサのアレイを有する走査ヘッドと、
前記走査ヘッドに結合され、前記走査ヘッドに超音波のビームを送波させるよう前記走査ヘッドに電気信号を与え、前記走査ヘッドによって受波される超音波エコーに応じて前記走査ヘッドから電気信号を受信するビームフォーマと、
前記走査ヘッドによって送波される超音波のビームは前記ビームフォーマに与えられる制御信号によって決められる焦点位置で合焦され、
前記ビームフォーマから信号を受信するよう結合され、前記信号を超音波画像に対応する画像データへ変換し、前記画像データに対応する超音波画像中の関心領域を識別するよう前記画像データを解析するよう動作可能であり、前記超音波画像の関心領域の場所に対応する前記送波された超音波のビームの焦点位置の場所を設定するよう前記制御信号を発生するよう動作可能な画像プロセッサと、
前記画像プロセッサに結合され、前記画像データに対応する超音波画像を発生するディスプレイとを含む、
超音波撮像システム。
【請求項７】
前記画像プロセッサは、前記ビームフォーマに、夫々の焦点位置を有する少なくとも２つの超音波ビームを送波させるよう前記ビームフォーマに信号を与えるよう動作可能であり、前記焦点位置の場所は、前記画像プロセッサによって前記ビームフォーマに印加される信号によって制御される、請求項６記載の超音波撮像システム。
【請求項８】
前記画像プロセッサは、前記超音波ディスプレイの深さ軸に沿って前記焦点位置の夫々の場所を設定するよう前記ビームフォーマに信号を印加するよう更に動作可能である、請求項６記載の超音波撮像システム。
【請求項９】
前記画像プロセッサは、所定の画像特徴を識別するために前記超音波画像を解析するよう動作可能である、請求項６記載の超音波撮像システム。
【請求項１０】
前記画像プロセッサは、所定の画像特徴を自動的に識別するよう動作可能な自動化された境界検出プロセッサを有する、請求項９記載の超音波撮像システム。
【請求項１１】
超音波トランスデューサのアレイを有する走査ヘッドと、
前記走査ヘッドに結合され、前記走査ヘッドに超音波のビームを送波させるよう前記走査ヘッドへ電気信号を印加し、前記走査ヘッドによって受波される超音波エコーに応答する前記走査ヘッドからの電気信号を受信するビームフォーマと、前記走査ヘッドによって送波される超音波のビームは前記ビームフォーマに印加される制御信号によって決定され、
深さ軸及び方位軸の両方に沿って超音波画像中の関心領域を識別する情報を含む情報をユーザが入力することを可能とするよう構成されたユーザインタフェース装置と、
前記ビームフォーマ及び前記ユーザインタフェースから信号を受信するよう結合され、前記信号を超音波画像に対応する画像データへ変換する画像プロセッサと、
前記ユーザインタフェース装置に応答的であり、前記入力された情報に基づいて前記送波された超音波のビームの焦点位置の場所を設定するよう前記制御信号に結合するよう動作可能な制御線と、
前記画像プロセッサに結合され、前記画像データに対応する超音波画像を発生するディスプレイとを含む、
超音波撮像システム。
【請求項１２】
ユーザインタフェース装置は、超音波画像中の複数の関心領域を識別する情報をユーザが入力することを可能とする構成とされ、前記制御線は、送波された超音波のビームの夫々の焦点位置の場所を前記ビームフォーマに設定させるよう前記ビームフォーマに信号を印加するよう動作可能である、請求項１１記載の超音波撮像システム。
【請求項１３】
超音波トランスデューサのアレイを有する走査ヘッドと、
前記走査ヘッドに結合され、前記走査ヘッドに超音波のビームを送波させるよう前記走査ヘッドに電気信号を印加し、前記走査ヘッドによって受波される超音波エコーに応答的な前記走査ヘッドからの電気信号を受信するビームフォーマと、前記走査ヘッドによって送波される超音波のビームは前記ビームフォーマに印加される制御信号によって決定される焦点位置に合焦され、
前記ビームフォーマ及び前記ユーザインタフェースから信号を受信するよう結合され、前記信号を超音波画像に対応する画像データに変換し、送波された超音波のビームの焦点位置の場所を深さ軸に沿った複数の関心領域の場所に対応するよう設定する制御信号を前記方位軸に沿った関心領域の場所の関数として発生するよう動作可能である、画像プロセッサと、
前記画像プロセッサに結合され、前記画像データに対応する超音波画像を発生するディスプレイとを有する、
超音波撮像システム。
【請求項１４】
前記画像プロセッサは、前記超音波画像を解析するよう、また前記解析に基づき前記複数の関心領域を識別するよう動作可能である、請求項１３記載の超音波撮像システム。
【請求項１５】
前記画像プロセッサは、前記ビームフォーマに前記超音波ディスプレイの深さ軸に沿った少なくとも２つの焦点位置の夫々の場所を設定させるよう、前記ビームフォーマに信号を印加するよう動作可能である、請求項１３記載の超音波撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波画像診断法に係り、特に、送波された超音波ビームの１つ又はそれ以上の焦点位置の場所を自動的に選択するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波は、様々な撮像モードを用いて組織及び血管を撮像するために使用されうる。例えば、Ｂモード走査は、画像の各領域の明るさが、対応する組織の領域からの超音波反射波の強度の関数であるグレースケール値で組織を描写することにより組織を撮像するために使用されうる。Ｂモード走査は、器官及び血管の形状を視覚化し、組織中の腫瘍といった塊の存在を検出するのに使用されうる。ドップラ走査は、動脈又は静脈を通って流れる血液といった動く音の反射体の速度を示す画像を与えるために使用されうる。血管を通る血液の流れのパターンを撮像するためにドップラ走査を用いることにより、血管の内部形状を推論することが可能となる。結果として、血管中の部分的な閉塞が検出されうる。
【０００３】
図１中、従来の超音波画像診断システム１０が示されている。超音波撮像システム１０は、関心となる組織、器官、又は血管を含む目標領域と接して配置されるトランスデューサ面を有する走査ヘッド２０を含む。以下説明するように、走査ヘッド２０は、トランスデューサ素子２４のアレイを含み、各トランスデューサ素子２４は、送信信号を超音波ビームの成分へ変換し、超音波反射波を夫々の受信信号へ変換する。これらの信号は、ケーブル２６を通じて走査ヘッド２０と撮像ユニット３０との間で結合される。撮像ユニット３０は、カート３４に搭載されて示されている。撮像システムはまた、システム１０に対するユーザのインタフェースを可能とする制御パネル３８を含む。観察画面４４を有するディスプレイモニタ４０は、撮像ユニット３０の上面の上に配置される。
【０００４】
動作中、走査ヘッド２０中のトランスデューサ素子２４は、図２に示すように超音波エネルギーをまとめて送波する。全ての又は幾つかのトランスデューサ素子２４へ、一般的には１−２０ＭＨｚの周波数である夫々の電気信号が印加される。電気信号が印加されるトランスデューサ素子２４の数は、送波アパーチャの寸法を決定する。アパーチャの寸法は、以下に説明するように、撮像視野の寸法及び解像度に影響を与える。実際には、トランスデューサ素子２４に印加される電気信号の位相は、ビーム５０が焦点位置５２で合焦されるよう調整される。トランスデューサ面の下の焦点位置５２の深さは、トランスデューサ素子２４に印加される電気信号の位相の差の大きさによって制御される。焦点位置５２の有効長に対応する焦点距離は、送波アパーチャの寸法及び利得、即ち、ビーム５０を形成するのに用いられるトランスデューサ素子２４の数によって決定される。理想的には、焦点位置５２は、最も高く関心が持たれる特徴が最善の達成可能な焦点におさまる位置となるよう、位置決めされるべきである。図２中、焦点位置５２は、図示のため、実際の一般的な場合よりもかなり「鋭く」示されている。個々のトランスデューサ素子２４からの超音波は、通常は組織によって回折され、焦点位置５２の有効長は、実際にはビーム５０が点となる場所よりもビーム５０が狭められた領域において長くなる。
【０００５】
上述のように、トランスデューサ素子２４はまた、超音波反射波を受波し、対応する電気信号を発生するのにも使用される。図３に示すように、受信された信号の位相及び利得は、トランスデューサ素子２４から結合される信号間の位相差に対応する焦点位置５８に合焦される受波ビーム５６を有効に発生するよう調整される。（明瞭性のため、２つのトランスデューサ素子２４のみに対するビーム成分を示すが、ビーム成分は全ての作動中のトランスデューサ素子に対して存在することが理解されよう）。受波ビーム５６はまた、トランスデューサ素子２４から結合される信号間の位相差を調整することにより、「ステアリング」され、即ち、トランスデューサ面に対して垂直な軸からずらされる。実際は、これらの信号間の位相差は、焦点位置５８が比較的深い位置６０からの深さから超音波が反射される比較的浅い位置６２へ動的に変化するよう、各超音波送波からの時間遅延の関数として調整される。従って、送波ビーム５０に対する焦点位置５２が一定の場所であるのに対して、受波ビーム５６に対する焦点位置５８は、超音波が反射される深さと共に動的に変化する。以下説明するように、本願発明は、受波ビーム５６に対する焦点位置５８の場所ではなく送波ビーム５０に対する焦点位置５２の場所に関連する。
【０００６】
図４に、観察画面４４上に表示された典型的なＢモード超音波画像６４を示す。超音波画像６４は、組織６６や血管６８といった多数の解剖学的特徴を示す。図４に示す特別な場合には、医療術者にとっての関心領域は血管６８である。結果として、送波ビームの焦点位置は、望ましくは血管６８の深さに配置されるべきである。従来の超音波撮像システム１０（図１）は、送波ビームの焦点位置の場所を調整する可能性を有する。図４に示すように、画像６４の深さ軸に沿った焦点位置の場所は、観察画面４４の右側のカーソル７０によって示される。焦点位置の場所は、制御パネル３８（図１）で制御を操作することといった適当な手段で調節される。結果として、医療術者は、送波ビームの焦点位置を超音波画像６４中の最も高い関心が持たれる領域に配置することができる。
【０００７】
関心対象は、単一の焦点位置によって有効に合焦されうるよりも大きいこと、又は、単一の焦点位置によっては適切に合焦されえない多数の対象が異なる被写界深度にあることがありうる。この問題に対する１つの解決策は、図５に示すように２つ以上の送波合焦位置を用いて画像を発生する従来の超音波撮像システム１０によって与えられる。観察画面４４は、比較的大きい血管８４を含む組織８２を示すＢモード画像８０を示す。単一の焦点領域は、血管８４を最適に撮像するには小さすぎることがある。このために、医療術者は、図５に示すように、多数の焦点位置、例えば観察画面４４の右側のカーソル８６、８８によって示されるような２つの焦点位置を選択することができる。焦点位置の場所は、例えば制御パネル３８の制御を操作することといった適当な手段によって調整されうる。
【０００８】
２つの送波焦点位置は、まず、第１の焦点位置で合焦される超音波のビームを送波することによって用いられる。次に、上述のように超音波反射波が得られ、それに対応する第１の組のデータが適当な手段によって記憶される。次に第２の焦点位置で合焦される超音波の第２のビームが送波され、次にやはり超音波反射波が得られ、それに対応する第２の組のデータが記憶される。次に、記憶された２組のデータを用いて画像８０が形成され、このとき、第１の焦点位置にある画像の部分は主に第１の組のデータから導出され、第２の焦点位置にある画像の部分は主に第２の組のデータから導出される。多数の送波焦点領域を用いる望ましい方法は、特許文献１に記載されている。
【０００９】
システム１０の動作について、図４及び図５に示すＢモード画像を参照して説明した。しかしながら、ドップラ画像といった他の種類の画像に対して同じ原理が適用されうることが理解されよう。
【００１０】
システム１０は、図４及び図５を参照して上述したように、送波焦点位置を最適に位置決めするよう動作しうるが、それでもなお限界や問題がある。例えば、送波焦点位置を正しい位置におくことはかなり時間がかかる。更に、正しい数の焦点位置を選択し、各焦点位置を最適な場所におくことは非常に高い水準の技能を必要としうる。上述の及び他の理由により、焦点位置はしばしば最適な場所には配置されておらず、多くの場合、術者は焦点位置を最適な位置にしようと試みもしない。実際に、術者は、焦点位置の場所が調整されうること、または、多数の焦点位置が使用されうることに気づきもしないことがある。
【特許文献１】米国特許第６，３１５，７２３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、特別な操作技能を必要とすることなく、焦点位置の最適な数及びそれらの最適な位置を迅速かつ容易に選択しうるシステム及び方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
超音波診断撮像システム及び方法は、超音波走査ヘッドによって送波される超音波のビームの焦点位置の場所を超音波ディスプレイ上に表示される超音波画像の解析に基づいて自動的に設定する画像プロセッサを用いる。画像プロセッサは、関心領域を自動的に識別するために画像を解析してもよく、又は関心領域はユーザによって手動で選択されてもよい。画像プロセッサは、画像の質といった画像の特徴を解析することによって関心領域を自動的に識別しうる。画像プロセッサは、関心領域中の超音波画像の質を最大化するために、焦点位置の場所を関心領域の場所に対応させること、又は何らかの他の手段によって設定しうる。画像プロセッサはまた、超音波画像の解析に基づいて、超音波送波の数及び夫々の焦点位置の場所を選択してもよい。画像プロセッサはまた、深さ（depth）軸に沿った焦点位置の場所を超音波ディスプレイの方位（azimuth）軸に沿った関心領域の場所の関数として変化させることにより焦点位置の場所を動的に変化させてもよい。
【００１３】
本発明の異なる実施例によれば、超音波画像中の関心領域を識別するために超音波画像を自動的に解析する動作は、所定の画像特徴を識別するよう超音波画像を自動的に解析することを含み、所定の画像特徴を識別するよう超音波画像を自動的に解析する動作は、自動化された境界検出によって画像データを解析することを含みうる。
【００１４】
自動化された境界検出によって画像データを解析する動作は、時間的に異なる画像の画像データを解析することを含み、ビームの焦点位置の場所を自動的に設定する動作は、少なくとも周期的にビームの焦点位置の場所を更新することを含む。
【００１５】
超音波画像中の関心領域を識別するために超音波画像を自動的に解析する動作は、画像の所定の領域中の画像の質を解析することを含みうる。
【００１６】
送波される超音波のビームの焦点位置の場所を自動的に設定する動作は、所定の領域中の画像の質を最適化するために焦点位置の場所を設定することを含みうる。
【００１７】
本発明によれば、超音波画像が発生されえ、深さ軸及び方位軸を有するディスプレイを有する超音波撮像システム中で送波される超音波のビームの焦点位置を設定する方法は、
超音波画像を観察すること、
超音波画像中の関心領域を選択すること、
超音波画像の選択された関心領域の特徴に基づき送波される超音波のビームの焦点位置の場所を自動的に設定することを含みうる。
【００１８】
選択された関心領域の場所に基づき送波される超音波のビームの焦点位置の場所を自動的に設定する動作は、超音波ディスプレイの方位軸に沿った夫々の場所に対して超音波ディスプレイの深さ軸に沿った複数の位置に対する焦点位置へ自動的に設定することを含みうる。
【００１９】
選択された関心領域の場所に基づき送波される超音波のビームの焦点位置の場所を自動的に設定する動作は、超音波ディスプレイの深さ軸に沿った少なくとも２つの焦点位置の夫々の場所を設定することを含みうる。
【００２０】
選択された関心領域の特徴に基づき送波される超音波のビームの焦点意位置の場所を自動的に設定する動作は、選択された領域における画像の質を最大化させるために焦点位置の場所を自動的に設定することを含む。
【００２１】
超音波画像中の関心領域を選択する動作は、選択された関心領域を分割する選択された関心領域の位置に対応する場所において超音波ディスプレイ上に識別マークを配置することを含みうる。
【００２２】
選択された関心領域の特徴に基づき送波される超音波のビームの焦点位置の場所を自動的に設定する動作は、焦点位置の数及び各焦点位置の場所を選択された関心領域の特徴に基づいて自動的に設定することを含みうる。
【００２３】
本発明の超音波撮像システムでは、走査ヘッド中の超音波トランスデューサは線形配列として配置されうる。
【００２４】
本発明の超音波撮像システムでは、制御線は、ビームフォーマに夫々の焦点位置を有する少なくとも２つの超音波ビームを送波させるよう、ビームフォーマに信号を印加するよう動作可能でありえ、焦点位置の場所は制御線によってビームフォーマに印加される信号によって制御される。
【００２５】
本発明の超音波撮像システムは更に、ユーザが複数の関心領域を識別する情報を入力することを可能とするような構造とされたユーザインタフェース装置を含みうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図６に、本発明による超音波撮像システム１００の１つの実施例を示す。システム１００は、図１の撮像システム１０で用いられるのと同じ多くの要素を用いる。従って、簡略化のため、これらの要素には同じ参照番号が付され、それらの機能及び動作の説明は繰り返さない。システム１００は、システム１０で用いられる撮像ユニット３０とは異なる撮像ユニット１０６を用いる点で主に図１に示すシステム１０とは異なる。撮像ユニット１０６中で用いられる要素について、図１１を参照して以下説明する。
【００２７】
システム１００は、図７に示すように、本発明の１つの実施例に従って超音波画像１１０を発生しうる。システム１００は、適当な手段によって関心領域１１２の位置を見つけるために画像１１０を自動的に解析することによって画像１１０を発生する。システム１００は、超音波画像を解析するための既存のアルゴリズムを用いてこの解析を行ってもよいが、超音波画像を解析するための後に開発されるアルゴリズムもまた使用されてもよい。１つの実施例では、アルゴリズムは、最も明るい領域の位置を見つけるために画像１１０を解析し、この領域は関心領域として選択される。他の実施例では、予想関心領域の特徴が取得されている画像の種類によって定義される「組織特定撮像（tissue  specific  imaging）」が用いられる。フィリップスＨＤＩ５０００超音波システム上で利用可能な「組織特定撮像」では、ユーザは撮像されるべき解剖学的構造を選択し、超音波システムは解剖学的構造を走査するための望ましいパラメータで超音波システム自体を自動的に初期化する。例えば、ユーザは、「産科撮像」又は「心臓撮像」を選択しうる。産科走査では、予想関心領域は、画像中の比較的明るい領域内にあるであろう。心臓撮像では、関心領域は、左心室又は僧帽弁と行った心臓の特定の領域の画像特徴によって定義されうる。
【００２８】
関心領域の寸法、画像中の明るい対象の位置、産科撮像における胎児又は心臓撮像における心臓といった関心となる解剖学的構造の同一性、統計的な解析（均一性、特徴の識別力等）、又は送波ビームの現在の焦点深度といった他の因子に基づき、システム１００は、画像１１０を発生するために最適に使用されるべきである顔の位置を決定する。システム１００は、次に、各送波焦点位置の場所を示すために観察画面４４の右側にカーソル１１４、１１６を置く。本発明の１つの実施例では、ユーザはこれらの自動的に決定された位置を例えば制御パネル３８上の制御を操作するといった適当な手段によって手動で調整できる。
【００２９】
図８に示す他の実施例では、システム１００は、ユーザが、例えばマウス、トラックボール、又はライトペンといったポインティングデバイスを用いること、又は、タッチパネルディスプレイ上に表示された関心領域を触ることといった適切な手段によって画像１２２中の関心領域１２０を指定することを可能とする。システム１００は次に、このユーザ入力から、画像１２２の続くバージョンを発生するのに使用されるべき、送波焦点位置の場所、又は、多数の送波焦点の数及び場所を決定する。システムはまた、分割境界１２６又は他の印でユーザによって選択される関心領域１２０の境界をつけ、深さ軸に沿って焦点位置の場所を示すために観察画面４４の右側にカーソル１２８を置くことが望ましい。
【００３０】
自動境界分割の望ましい技術は、「Automated  Border  Detection  in  Ultrasonic  Diagnostic  Images」なる名称の米国特許出願第０９／７３２，６１３号明細書に記載されている。この文献に記載されているように、心臓といった構造の画像データは、僧帽弁平面及び心筋の境界の位置といった特定の解剖学的特徴を識別するために解析される。僧帽弁の働きの診断が医師にとって関心のあるものである場合、例えば、僧帽弁平面の識別情報は、超音波画像中の僧帽弁の深さを識別する。自動化された境界検出は、例えば産科の患者の中の胎児の解剖学的構造といった体の中の他の構造を識別するためにも使用されうる。自動化された境界の検出を用いた本発明の実施例は、関心となる解剖学的構造を識別し、すると識別される解剖学的構造の深さは、超音波画像中の焦点位置の数及び／又は位置を設定するのに使用されうる。
【００３１】
自動化された境界検出は、時間的に順次の画像に対して動作しうるため、周期的又は連続的に画像データを解析する技術が使用されえ、従って、時間とともに解剖学的構造を追跡しうる。この情報は、周期的又は連続的に焦点位置を更新するのに使用されえ、従って走査ヘッド又は解剖学的な動きがある場合でも焦点を絶えず最適化する。望ましくは、焦点位置が変化されず、小さい動きの変化に対してジッタを示さないよう、何らかの形のヒステリシス又は積分が用いられる。
【００３２】
上述のように、システム１００のフレームレートは、用いられる焦点位置の数が増加するにつれて減少する。１つの実施例では、ユーザは、システムが使用しうる多数の焦点位置の数、最小の許容可能なフレームレートを制限し、又は多数の送波焦点位置の自動選択が阻止される程度を選択することができる。この実施例では、システム１００は、多数の焦点位置の使用を選択してもよいが、これは多数の送波焦点位置が画像１１０の質に対して非常に重要である場合にのみ行われる。フレームレートのパフォーマンスの制限がない他の実施例では、システム１００は、多数の５の焦点位置が画像の質をかなり改善させるときは、多数の焦点位置の使用を自動的に選択しうる。
【００３３】
図９に示す本発明の他の実施例では、システム１００は、画像１３２中の関心領域１３０を自動的に選択するか、例えばポインティングデバイスを用いて、又は分割境界１３４で領域を区切ることといった適当な手段によってユーザが関心領域１３０を指定することを可能とする。システム１００は次に、例えば画像の細部の鮮鋭さを解析することといった従来の又は今後開発されるアルゴリズムによって、関心領域１３０中の画像１３２の質を自動的に解析する。関心領域１３０の各解析の後、システム１３０は、焦点位置の最適な場所が決定されるまで、焦点位置の場所及び／又は焦点位置の数を変更する。システム１００はまた、画像１３２を作るのに用いられた焦点位置の数及び夫々の位置を示すよう観察画面の右縁にカーソル１３６、１３８を配置することが望ましい。また、例えば、焦点位置が計算される周波数を制限すること、又は、焦点位置の場所を決定するのに用いられる因子の比較的大きい変化に対してのみ新しい焦点位置が計算されるようヒステリシス又は閾値処理を用いることによって、焦点位置の場所を決定するのに必要とされる処理の量を制限するための技術が使用されうる。
【００３４】
図１０に示す本発明の更なる実施例では、システム１００は、２つの関心領域が異なる深さに配置される送波焦点位置の場所を選択する上述の問題を解決する。関心領域は、上述のように、自動的に又はユーザ入力を通じて見つけられ得る。図１０に示すように、観察画面４４上の画像１４０は、第１の血管１４４及び第２の血管１４６を含む組織１４２を含む。第１の血管１４４は、方位軸１５０に沿った、即ち観察画面４４の左側の第１の位置、及び、深さ軸１５２に沿った、即ち観察画面４４の下の付近の第１の位置に配置される。第２の血管１４６は、方位軸１５０に沿った、即ち観察画面４４の右側の第２の位置、及び、観察画面４４の上の方の深さ軸１５２に沿った第２の位置に配置される。深さ軸１５２に沿った血管１４４、１４６の異なる場所は、どの焦点位置の単一の場所も両方の血管１４４、１４６を撮像するのに最適なものとすることを防ぐ。２つの異なる焦点位置、即ち一方は第１の血管１４４の深さに配置され、一方は第２の血管１４６の深さに配置される、が使用されうる。しかしながら、このアプローチは、撮像システム１００のフレームレートを減少させることとなる。
【００３５】
本発明の１つの実施例によれば、関心領域、例えば血管１４４、１４６が上述のように自動的又は手動で選択された後、システム１００は、深さ軸１５２に沿った１つ以上の焦点位置の場所を方位軸１５０に沿った各関心対象の位置の関数として自動的に変更する。システム１００が、画像１４０の左側で血管１４４を撮像しているとき、システム１００は、画像１４０の深さ軸に沿った血管１４４の位置に対応する焦点位置に対する場所を選択する。システム１００が、画像１４０の右側の血管１４６を撮像しているとき、システム１００は、画像１４０の深さ軸に沿った血管１４６の位置に対応する焦点位置に対する場所を選択する。結果として、焦点位置の場所は、深さ軸１５２に沿って動的に可変であり、これは一般的な画像フレームでも達成でき、関心領域が画像の異なる横の領域を占めるときに利益を得ることが可能である。
【００３６】
図１０を参照して説明される本発明の実施例は、他の実施例と組み合わされうる。例えば、画像１４０中の各関心領域は、図７を参照して上述したように画像１４０を自動的に解析することによって、又は、図８を参照して上述したようにユーザが関心領域を指定することを可能とすることによって、選択されうる。焦点位置の場所を動的に変化させることはまた、例えば図９を参照して上述したように所定の領域中で画像１４０の質を最適化させることによって、上述の技術を用いて設定されうる。当業者によれば、他の組合せ及び代替策が明らかとなろう。
【００３７】
動作上、ユーザは、例えば制御パネル３８（図１）上のキーを押すことといった適当な手段により１つ以上の焦点位置の場所の設定を手動で開始させうる。或いは、システム１００は、１つ以上の焦点位置の場所を周期的に設定するために、バックグラウンドで動作しうる。焦点位置の設定を開始する他の手段もまた使用されうる。
【００３８】
図６のシステムにおいて使用される撮像ユニット１０６の１つの実施例を、図１１に示す。撮像ユニット１０６は、ケーブル２６を通じて走査ヘッド２０に結合されるビームフォーマ２０４を含む捕捉サブシステム２００を含む。走査ヘッド２００のトランスデューサ素子からの電気信号は、各捕捉された走査ラインのエコーに対応する信号をビームへと処理するビームフォーマ２０４へ印加される。上述のように、ビームフォーマ２０４は、走査ヘッドに超音波エネルギーのビームを送波させるよう、走査ヘッド２００中のトランスデューサ素子２６に電気信号を印加する。ビームフォーマ２０４は、送波ビームを特定の深さへ合焦するために、走査ヘッド２０のトランスデューサ素子に印加される信号の夫々の遅延を制御する。焦点位置の場所は、制御線２１０を通じて印加される制御データによって制御される。
【００３９】
ビームフォーマ２０４からの受信された信号は、従来の信号プロセッサ２２４と従来のスキャンコンバータ２２６とを含む信号・画像処理サブシステム２２０へ印加される。信号プロセッサ２２４は、図７乃至１０に示される画像といった画像に対応する画像データを発生するようビームフォーマ２０４から画像を受信する。信号プロセッサ２２４はまた、図７乃至図１０を参照して説明したように、焦点位置の最適位置又は焦点位置の最適な数とそれらの最適な場所を決定するために画像の所定の部分に対応する画像データを解析しうる。信号プロセッサ２２４はまた、上述のように例えば焦点位置調整処理を開始する命令又は質について解析されるべき画像領域を指定する情報といったユーザ入力を受信するよう制御パネル３８（図示せず）とインタフェース接続される。信号プロセッサ２２４は、焦点位置の最適な場所又は焦点位置の最適な数とそれらの最適な場所を決定した後、焦点位置の場所を制御するために、制御線２１０を通じてビームフォーマへ適当な制御データを印加する。信号プロセッサ２２４はまた、送波及び受波アパーチャの寸法を制御するデータといった、ビームフォーマ２０４へ他のデータを結合させうる。信号プロセッサからの画像データは次に、画像データを所望の画像フォーマットの夫々の超音波画像フレーム５データへと整えるスキャンコンバータ２２６へ印加される。
【００４０】
信号・画像処理サブシステム２２０からの画像フレームデータは、ビデオプロセッサ２３２及びディスプレイモニタ４０を含むディスプレイサブシステム２３０へ転送される。ビデオプロセッサ２３２は、スキャンコンバータ２２６からの画像フレームデータを、ディスプレイモニタ４０による使用のために、ＮＴＳＣ又はＳＶＧＡ１０ビデオ信号といった適当なビデオ信号へ変換する。
【００４１】
上述のことより、本発明の特定の実施例について例示のために説明したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な変更がなされうることが認められよう。従って、本発明は、特許請求の範囲以外によって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来の超音波診断撮像システムの等角図である。
【図２】図１のシステムで用いられる超音波走査ヘッドが電気信号に応じて超音波エネルギーのビームを送波する方法を示す概略図である。
【図３】図１のシステムで用いられる超音波走査ヘッドが超音波エネルギーのビームを受信し対応する電気信号を発生する方法を示す概略図である。
【図４】従来の超音波撮像システム中のディスプレイの観察画面上に示す超音波画像を示す図である。
【図５】超音波画像が２つの別々の焦点位置を用いて発生される従来の超音波撮像システム中のディスプレイの観察画面上に示される超音波画像を示す概略図である。
【図６】本発明による超音波診断撮像システムの１つの実施例を示す等角図である。
【図７】本発明の１つの実施例による図６の超音波撮像システムの観察画面上に示される超音波画像を概略的に示す図である。
【図８】本発明の他の実施例による図６の超音波撮像システムの観察画面上に示される超音波画像を概略的に示す図である。
【図９】本発明の更なる実施例による図６の超音波撮像システムの観察画面上に示される超音波画像を概略的に示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例による図６の超音波撮像システムの観察画面上に示される超音波画像を概略的に示す図である。
【図１１】図６の超音波撮像システムにおいて使用されうる本発明による撮像ユニットの１つの実施例を示すブロック図である。
【図１】
2005511235.tif 000003
【図２】
2005511235.tif 000004
【図３】
2005511235.tif 000005
【図４】
2005511235.tif 000006
【図５】
2005511235.tif 000007
【図６】
2005511235.tif 000008
【図７】
2005511235.tif 000009
【図８】
2005511235.tif 000010
【図９】
2005511235.tif 000011
【図１０】
2005511235.tif 000012
【図１１】
2005511235.tif 000013
【国際調査報告】
2005511235.tif 000014
2005511235.tif 000015