(57)【要約】      （修正有）【課題】流れている、または時間によって変化する媒体からの画像をより明瞭に撮像することができるように、音響境界からの静的な、または動きの遅いエコーを削減する好適なシステムを提供する。【解決手段】システム２０は、検出器からの受信アナログ信号をデジタル化するためのアナログ−デジタル変換器２１と、デジタル信号の静的な、または動きの遅い成分をデジタル的に分離するための手段（セパレータ）２２と、信号の分離された静的な、または動きの遅い成分のアナログバージョンを提供するためのデジタル−アナログ変換器２３と、検出器から受信されるアナログ信号から信号の静的な、または動きの遅い成分のアナログバージョンを減算して、信号の残りのフロー成分に対応するアナログ信号を生成する減算器２４とを含む。【選択図】図３
2015002557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像中の静的な、または動きの遅いエコーを削減するのに好適なシステムであって、
検出器からの受信アナログ信号をデジタル化するためのアナログ−デジタル変換器と、
前記デジタル信号の静的な、または動きの遅い成分をデジタル的に分離するための手段と、
前記信号の前記分離された静的な、または動きの遅い成分のアナログバージョンを提供するためのデジタル−アナログ変換器と、
前記信号の前記静的な、または動きの遅い成分の前記アナログバージョンを、検出器から受信されたアナログ信号から減算して、前記信号の前記残りのフロー成分に対応するアナログ信号を生成するための減算器と
を含む、システム。
【請求項２】
前記信号の前記フロー成分に対応する前記アナログ信号を受信するために制御可能な利得を有する増幅器を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記増幅器の前記利得が、前記受信信号の前記大きさに応じて制御される、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記デジタル信号の静的な、または動きの遅い成分をデジタル的に分離するための手段が、前記システムにおける他の構成要素の前記処理時間に応じて制御される、いずれかの先行する請求項に記載のシステム。
【請求項５】
トランスデューサアレイと、
１つまたは複数の送信機と、
１つまたは複数の受信機と、
前記先行する請求項のいずれか１つに従って画像から静的な、または動きの遅いエコーを削減するためのシステムと
を含む、撮像システム。
【請求項６】
ディスプレイ用の出力をさらに含む、請求項５記載の撮像システム。
【請求項７】
画像から静的な、または動きの遅いエコーを削減するための方法であって、
検出器からの入力アナログ信号をデジタル化するステップと、
前記デジタル化された信号の前記静的な、または動きの遅い成分を分離するステップと、
前記分離された静的な、または動きの遅い成分をアナログ信号に変換するステップと、
検出器から受信されたアナログ信号から、前記静的な、または動きの遅い成分の前記アナログバージョンを減算して、前記画像の前記フロー成分に対応するアナログ信号を生成するステップと
を含む、方法。
【請求項８】
前記結果として生じる減算された信号が増幅される、請求項７記載の方法。
【請求項９】
増幅の前記利得が、前記結果として生じる減算された信号の前記大きさに応じて可変である、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
実質的に添付の図面を参照して前述した画像から、静的な、または動きの遅いエコーを削減するのに好適なシステム。
【請求項１１】
実質的に添付の図面を参照して前述した撮像システム。
【請求項１２】
実質的に添付の図面を参照して前述した画像において静的な、または動きの遅いエコーを削減するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フロー撮像に関し、詳細には、画像中の静止した、または動きの遅い反射からのエコーの抑制に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばパイプを通る流体、または血管を通る血液のような、導管を通る媒体の流れは、超音波のような波を導管に通し、流れている媒体および周囲の構造から反射するエコーを検出することによって撮像することができる。しかしながら、管壁、血管、組織構造などのようなシステム中の静止した、または動きの遅い反射音響境界からのエコーが、水、油、血液などのような、流れている、または時間によって変化する媒体からのエコーよりもかなり強いことが、このような撮像に伴う問題である。例えば静止した、または動きの遅いエコーは、流れている媒体からのエコーよりも１００倍大きいことがあり、したがって流れている媒体のデータを正確に求めることは非常に困難である。
【０００３】
流れている媒体のデータをより正確に求めるために、静的な、または動きの遅い反射の信号は、例えばＥＰ  ０  ９４７  ８５３に示されるように、デジタル化された入力信号から静的な、または動きの遅い要素をデジタル的に減算することによって、一般的にデジタル領域でキャンセルされる。しかしながら、静的な、または動きの遅い反射からの信号、および流れている媒体の信号の大きさの差は、例えば１００：１のように非常に大きいため、対象の流れている媒体に関連する入力信号の部分をデジタル化するために使用されるのは、アナログ−デジタル変換器の分解能の非常に小さい割合、例えば１％にすぎない。さらに、結合されたアナログ信号をアナログ−デジタル変換の前に増幅することができる範囲は、データが失われないように、対象の流れているデータを重畳された静的要素を切り取らないようにする必要があることによって限定される。高分解能のアナログ−デジタル変換器が使用されることがあるが、これは非常に高価である可能性があり、また多くの場合、可能なサンプリングレートを下げることがある。
【発明の概要】
【０００４】
上に説明した問題の１つまたは複数を克服する、または軽減しながら、画像中の静的な、または動きの遅い反射音響境界からのエコーに関連する信号の部分を削減する、または削除することができることが望ましい。
【０００５】
本発明の第１の態様により、画像からの静的な、または動きの遅いエコーを削減するのに好適なシステムが提供され、このシステムは、
検出器からの受信アナログ信号をデジタル化するためのアナログ−デジタル変換器と、
デジタル信号の静的成分または動きの遅い成分をデジタル的に分離するための手段と、
分離された、信号の静的成分または動きの遅い成分のアナログバージョンを提供するデジタル−アナログ変換器と、
信号の静的成分または動きの遅い成分のアナログバージョンを、検出器から受信されたアナログ信号から減算して、信号の残りのフロー成分に対応するアナログ信号を生成するための減算器と、
を含む。
【０００６】
アナログ領域で入力測定信号から静的成分または動きの遅い成分を減算することにより、対象の流れている媒体に対応して、結果のアナログ差信号を生成することができる。対象の流れている媒体に対応するこのアナログ信号は、次に、アナログ−デジタル変換器によって切り取られることなく、かなり増幅され、その後に処理され、表示される信号においてはるかに優れた信号対雑音比を生み出すことができる。
【０００７】
信号が増幅される範囲がその利得設定によって決まるよう、信号のフロー成分に対応する減算されたアナログ信号を受信するための、制御可能な利得を有する増幅器が設けられることが好ましい。増幅器の利得を制御すると、より正確な結果を求めて、アナログ−デジタル変換器の入力範囲をより十分に利用することができる。
【０００８】
トランスデューサアレイと、送信機と、受信機と、ディスプレイの出力と、本発明の第１の態様の画像から静止エコーおよび動きの遅いエコーを削減するためのシステムとを含む、撮像システムを提供することができる。このシステムは、受信機に設けられる、または例えば撮像システムのコントローラの一部を形成することが可能である。
【０００９】
本発明の第２の態様により、画像から静止エコーまたは動きの遅いエコーを削減するための方法が提供され、この方法は、検出器からの入力アナログ信号をデジタル化することと、デジタル化された信号の静止成分または動きの遅い成分を分離することと、分離された静止成分または動きの遅い成分をアナログ信号に変換することと、検出器から受信されたアナログ信号から静止成分または動きの遅い成分のアナログバージョンを減算して、画像のフロー成分に対応するアナログ信号を生成することとを含む。
【００１０】
次に、単に例として添付の図面を参照して、本発明の例を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】導管を通る媒体の流れを示す図である。
【図２】本発明の一例と共に使用することができる撮像システムの一例を示す図である。
【図３】画像から静止エコーまたは動きの遅いエコーを削減するための本発明を説明するシステムの一例を示す図である。
【図４】本発明を説明するシステムのより詳細な例を示す図である。
【図５】従来の技術の撮像システムからの典型的な受信信号の一例を示す図である。
【図６】本発明のシステムの一例を使用した受信信号の一例を示す図である。
【図７】本発明を説明する方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、例えば、パイプライン、送水パイプ、血管、または動脈の一部のような管またはパイプである可能性がある、導管１を示す。導管１は、水、油、もしくはその混合、または血液のような体液など、流れている、または時間によって変化する媒体を運ぶように構成される。撮像システムの送信／受信トランスデューサ３を使用して流れている媒体の画像を形成するとき、流れている媒体内の粒子または泡２が、エコーを生成する。しかしながら、導管１の壁からのエコーは、（例えば、導管内の温度変化による）時間静的（ｔｉｍｅ−ｓｔａｔｉｃ）エコー、または動きの遅いエコーを生成し、これらは流れている媒体２によって生成されるエコーよりもはるかに大きい。導管１からのエコーは、導管１内の複数の反射によりさらに大きいものとなる可能性がある。こうした静止エコーまたは動きの遅いエコーは、一般的には流れている媒体からのエコーよりも１００倍大きいことがあり、流れている媒体２から生成されたいかなる撮像も、非常に低い解像度でしか見られない。
【００１３】
図２は、流れている媒体２の画像を生成するのに好適な撮像システム１０の例を示す。この例では、撮像システム１０は、超音波を使用するが、例えば磁気波、光波、熱波、電気インピーダンス波、音波、またはマイクロ波のような、いかなる好適な信号を使用することもできる。この例の撮像システム１０は、複数のトランスデューサ要素１２を含んだトランスデューサアレイ１１を有し、複数のトランスデューサ要素１２のそれぞれを別個に駆動することができ、複数のトランスデューサ要素１２のそれぞれが、送信機１３によって生成されたパルス波形によって励起される（ｅｎｅｒｇｉｓｅｄ）とき、超音波エネルギーのバーストを生成する。図１に示すような、流れている媒体から元のトランスデューサアレイ１１に反射された超音波エネルギーは、同じ送信トランスデューサアレイ１１にあることが可能である受信トランスデューサ要素１４または別個の受信トランスデューサによって電気信号に変換される。受信トランスデューサ要素１４からの電気信号は、送信／受信スイッチ１６のセットを通って受信機１５に加えられる。送信／受信スイッチ１６は、一般的には、送信電子機器によって生成される高電圧から受信電子機器を保護する半導体である。送信信号により、半導体の保護は受信機１５への信号を制限する。送信機１３および受信機１５は、同期コントローラ１７の制御下で操作することができる。
【００１４】
送信機１３が瞬間的にゲートでＯＮにされて、各送信トランスデューサ要素１２を励起する一連のエコーを取得することによって、スキャンを行うことができ、各受信トランスデューサ要素によって生成されるその後のエコー信号は、受信機１５に加えられる。受信機１５は、各トランスデューサ要素からの個別のエコー信号を結合して単一のエコー信号を生成し、これを使用して画像中のラインを生成し、これを表示モニタ１８に提供することができる。
【００１５】
図３は、画像から静的な、または動きの遅いエコーを削減する、または実質的に削除するのに好適な本発明を説明するシステムの一例を示す。システム２０は、ノードＲｘを介して検出器１１からの受信アナログ信号をデジタル化するためのアナログ−デジタル変換器２１を含む。アナログ−デジタル変換器２１からのデジタル化された信号から、静的な、または動きの遅い成分をデジタル的に分離するために、手段２２が提供される。任意の好適なセパレータ２２を使用することができる、例えば、ローパスフィルタやデシメーションフィルタを使用でき、または、例えば信号の静的なもしくは動きの遅い成分を与えるための、好適なプロセッサにおける適切なソフトウェアを使用することができる。信号の分離された静的な、または動きの遅い成分を受信し、信号の分離された静的な、または動きの遅い成分のアナログバージョンを提供するために、デジタル−アナログ変換器２３を設ける。次いで、減算器２４を使用して、ノードＲｘからトランスデューサによって提供されるアナログ入力から、デジタル−アナログ変換器２３によって提供される信号の静的な、または動きの遅い成分のアナログバージョンを減算して、信号の残りのフロー成分に対応するアナログ信号を生成する。結果として生じる信号は、流れている媒体２からのエコーを表し、デジタル化され２１、表示されることが可能である１８。測定された入力信号の静的な、または動きの遅い成分が、アナログ領域で減算されるので、結果として対象の流れている媒体に対応する、かなり高い信号対雑音比を有するアナログ差信号が生成される。かなり高い信号対雑音比を有する信号は、その後処理されて、流れている媒体２のはるかに高い解像度の測定および撮像を行う。
【００１６】
デジタル−アナログ変換器２３のような、システムの構成要素２１、２２、２３、２４の１つまたは複数は、アナログ−デジタル変換器２１における正味ゼロの静的な、または動きの遅い信号につながる、適切な時間ポイントまたはデータ収集ウィンドウ（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｗｉｎｄｏｗｓ）におけるサンプル値を求めるように、適切なサンプルレートで動作するよう構成されることが好ましい。信号の静的な、または動きの遅い成分を分離するために、アルゴリズムを使用することができる。アルゴリズムは、いかなる待ち時間オフセットの問題または時間によるエコードリフトも克服するように、回路の他の関連構成要素、詳細にはセパレータ２２、デジタル−アナログ変換器２３、および減算器２４の処理時間に順応し、これに依存するものとすることができる。
【００１７】
図４は、図３のシステムのより詳細な例を示し、増幅器２５を含んでいる。この例では、増幅器２５の利得は、Ｒｘ利得と表示した入力によって制御することができる。たとえフロー成分に対応するアナログ信号の、ピークからピークまでのサイズまたは大きさが変動しても、より正確な結果を求めてアナログ−デジタル変換器２１の入力範囲をより十分に利用するように、増幅器２５の利得をオペレータが手動で、またはコントローラによって、制御することができる。これにより、さらに向上した信号対雑音比が可能になり、さらに正確な結果が得られる。増幅器の機能は、アナログ−デジタル変換器２１のような、システムの別の構成要素に含むことができる。
【００１８】
図５は、従来技術の撮像システムによって受信することができる信号の一例を示す。図からわかるように、信号は、導管壁からのエコーによって生成される静的な、または動きの遅い要素に左右される。図５では、最初の静的な、または動きの遅い正弦波３０は、図１における近い壁１からのエコーに対応し、後の静的な、または動きの遅い正弦波３１は、遠い壁からのエコーに対応する。導管内の流れている、または時間によって変化する媒体からのエコーは、静的な、または動きの遅い信号に重畳されていることがわかり、信号の振幅全体の非常に小さい割合を占めるにすぎない。
【００１９】
対照的に、図６は、前述の図３または図４の例における減算器２４によって出力されるアナログ信号の一例を示す。図に明確に示すように、図５から動きの遅い、または静的要素３０を取り除くと、著しく向上した信号対雑音比で、導管内の流れている、または時間によって変化する媒体に対応する信号が生成され、これが表示されるとき、流れている成分のはるかに正確な画像を提供する。
【００２０】
図７は、詳細には、静的な、または動きの遅いエコーが、表示されるべき信号の部分よりも実質的に大きいとき、信号から静的な、または動きの遅いエコーを削減する、または削除する方法のフロー図を示す。ステップ１００において、検出器からの入力アナログ信号をデジタル化する。ステップ２００において、デジタル化された信号の静的な、または動きの遅い成分が分離される。分離は、任意の好適な方法で、例えば、ローパスフィルタ、デシメーションフィルタを使用することによって、またはプロセッサによって、行われることが可能である。ステップ３００において、信号の分離された静的な、または動きの遅い成分は、アナログ信号に変換される。ステップ４００において、信号の静的な、または動きの遅い成分のアナログバージョンは、検出器から受信されたアナログ信号から減算されて、信号のフロー成分に対応するアナログ信号を生成する。結果として生じる減算された信号は、その後増幅され、デジタル化され、場合によってはさらなる処理を受けることが可能であり、その後表示されることが可能である。いかなる増幅の利得も、結果として生じる減算された信号の大きさに応じて、アナログ−デジタル変換器の入力範囲をさらに十分に利用するように、変更されることが可能である。
【００２１】
上述の例は、導管内の流れている、または時間によって変化する流体に対応する、非常に明瞭で正確な信号を、大型の高価な構成要素を使用する必要はなく、提供することができる。
【００２２】
上述の例に対して、多くの変形を作製することができるが、やはり本発明の範囲内に含まれる。例えば、図２、３、および４に示す構成要素は、任意の好適な電子ハードウェアによって、または例えばプロセッサもしくはコンピュータ上で提供されるソフトウェアによって、提供されることが可能である。さらに、セパレータ２２は、ローパスフィルタ、デシメーションフィルタのような任意の適切な構成要素によって、または好適なプロセッサもしくはコンピュータにおいて適切なソフトウェア機能を使用することによって、提供されることが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
２０  システム
２１  アナログ−デジタル変換器
２２  セパレータ
２３  デジタル−アナログ変換器
２４  減算器
【図１】
2015002557.tif 000003
【図２】
2015002557.tif 000004
【図３】
2015002557.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2015002557.tif 000008
【図７】
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