(57)【要約】超音波撮像装置または技術は、反射超音波エネルギのサンプルの少なくとも近似を得ること、および組織領域内の撮像面の表示を構築することを含む。そのような装置または技術は、それぞれの集束位置に対してそれぞれ第１ラインのトランスデューサを介して得られる反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和を別々に決定すること、および特定集束位置に対して反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定することを含み、第２の和は、超音波トランスデューサアレイにおける第２ラインのトランスデューサに対応する。少なくとも近似の複素サンプルの第１または第２の和を別々に決定することは、複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することを含む。第２ラインのトランスデューサはトランスデューサ面におけるそれぞれの第１ラインに直交する。【選択図】図１
2014515980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランスデューサ面を画定する二次元アレイに配設されかつ組織領域に超音波エネルギを照射するように構成された複数のトランスデューサ素子を含む超音波トランスデューサアレイと共に使用するための超音波撮像システムであって、
反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを得ることを含めて前記超音波トランスデューサアレイから反射超音波エネルギを示す情報を取得し、前記反射超音波エネルギを示す前記取得された情報を使用することを含めて前記組織領域内で撮像面の表示を構築するように構成されたプロセッサ回路を備え、
前記撮像面の表示の構築が、
特定集束位置を含む撮像面内のそれぞれの集束位置に対し、前記超音波トランスデューサアレイにおけるそれぞれ第１ラインのトランスデューサを介して得られる反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和を別々に決定することであって、前記それぞれ第１ラインのトランスデューサを介して得られた前記少なくとも近似の複素サンプルが、前記トランスデューサ面内の前記それぞれ第１ラインに対する前記撮像面内の前記それぞれの集束位置のそれぞれ直交射影に対応する、前記第１の和を別々に決定すること、
前記撮像面内の前記特定集束位置に対し、前記反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定することであって、前記第２の和が前記超音波トランスデューサアレイにおける第２ラインのトランスデューサに対応し、前記第２ラインのトランスデューサが前記トランスデューサ面内の前記それぞれ第１ラインの軸線とは異なる軸線に沿って整列しかつ前記トランスデューサ面に対する前記撮像面内の前記特定集束位置の直交射影に対応する、前記第２の和を別々に決定すること、を含み、
前記少なくとも近似の複素サンプルの前記第１または第２の和を別々に決定することが、前記少なくとも近似の複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することを含む、超音波撮像システム。
【請求項２】
前記プロセッサ回路が、直接サンプル同相直交（ＤＳＩＱ）サンプリングを用いて前記反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを取得するように構成されている、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項３】
前記超音波トランスデューサアレイと、
前記プロセッサ回路によって構築された前記組織領域内の面の表示の画像を示すように構成されたディスプレイと、を備え、
前記超音波トランスデューサアレイ、前記プロセッサ回路、および前記ディスプレイが、交流（ＡＣ）主電源から同時に得られる電力を必要とすることなく動作するように構成されたハンドヘルド組立体を構成する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項４】
前記複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することが、それぞれの集束位置からそれぞれのトランスデューサ位置への幾何学的音響伝搬時間遅延の近似に対応する打切りテイラー級数展開を用いて、それぞれの位相回転ファクタを決定することを含み、
前記打切りテイラー級数展開が、それぞれの集束位置の直交射影を含むそれぞれの第１ラインを構成するそれぞれのトランスデューサを介して得たそれぞれの少なくとも近似の複素サンプルに対応する第１組のそれぞれの位相回転と、前記超音波トランスデューサアレイに対する前記特定集束位置の直交射影に対応する前記第２ラインを構成するそれぞれのトランスデューサを介して得たそれぞれの少なくとも近似の複素サンプルに対応する第２組のそれぞれの位相回転とに分離される、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項５】
前記プロセッサ回路が、Ｃモード撮像面内の各集束位置に対し、
それぞれ第１ラインのトランスデューサを介して得た反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和を別々に決定し、かつ
前記超音波トランスデューサアレイに対する前記Ｃモード撮像面内のそれぞれの集束位置の直交射影に対応する前記超音波トランスデューサアレイのそれぞれ第２ラインのトランスデューサに対応する、前記それぞれ第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定する、
ことによってＣモード表示を構築するように構成されている、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項６】
前記それぞれ第１の和を別々に決定することが、前記それぞれ第１ラインに対応して指定されたそれぞれの第１アポダイゼーション加重ファクタを使用することを含み、
前記第２の和を別々に決定することが、前記第２ラインに対応して指定されたそれぞれの第２アポダイゼーション加重ファクタを使用することを含む、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項７】
前記プロセッサ回路が、
前記組織領域内の第１特定深さにおける第１面の少なくとも一部分の第１Ｃモード表示の少なくとも一部分を構築するように構成され、かつ
前記組織領域内の第２特定深さにおける第２面の少なくとも一部分の第２Ｃモード表示の少なくとも一部分を構築するように構成されている、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項８】
前記プロセッサ回路が、前記第１および第２Ｃモード表示からの情報を用いて前記組織内のＣモード撮像面以外の特定面の表示を構築するように構成されている、請求項７に記載の超音波撮像システム。
【請求項９】
前記プロセッサ回路が、
前記反射超音波エネルギの実時系列サンプルを取得することを含めて前記超音波トランスデューサアレイから前記反射超音波エネルギを示す情報を取得するように構成され、かつ
前記実時系列サンプルの少なくとも一部の第３の和を決定することを含めて前記撮像面の表示を構築するように構成されており、
前記第３の和を決定することが、前記実時系列サンプルの少なくとも一部に特定の時間遅延を適用することを含む、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項１０】
前記第１ラインが、前記超音波トランスデューサアレイによって画定される面内で前記第２ラインに直交する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項１１】
トランスデューサ面を画定する二次元アレイに配設された複数のトランスデューサ素子を含む超音波トランスデューサアレイを使用する超音波撮像のための方法であって、前記超音波トランスデューサアレイが組織領域に超音波エネルギを照射するように構成されており、当該方法が、
反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを得ることを含めて前記超音波トランスデューサアレイから反射超音波エネルギを示す情報を取得すること、
前記反射超音波エネルギを示す前記取得された情報を使用することを含めて前記組織領域内で撮像面の表示を構築すること、を備え、
前記撮像面の表示を構築することが、
特定集束位置を含む撮像面内のそれぞれの集束位置に対し、前記超音波トランスデューサアレイにおけるそれぞれ第１ラインのトランスデューサを介して得られる反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和を別々に決定することであって、前記それぞれ第１ラインのトランスデューサを介して得られた前記少なくとも近似の複素サンプルが、前記トランスデューサ面内の前記それぞれ第１ラインに対する前記撮像面内の前記それぞれの集束位置のそれぞれ直交射影に対応する、前記第１の和を別々に決定すること、
前記撮像面内の前記特定集束位置に対し、前記反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定することであって、前記第２の和が前記超音波トランスデューサアレイにおける第２ラインのトランスデューサに対応し、前記第２ラインのトランスデューサが前記トランスデューサ面内の前記それぞれ第１ラインの軸線とは異なる軸線に沿って整列しかつ前記トランスデューサ面に対する前記撮像面内の前記特定集束位置の直交射影に対応する、前記第２の和を別々に決定すること、を含み、
前記少なくとも近似の複素サンプルの前記第１または第２の和を別々に決定することが、前記少なくとも近似の複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することを含む、方法。
【請求項１２】
直接サンプル同相直交（ＤＳＩＱ）サンプリングを用いて前記反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを取得することを備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
プロセッサ回路と前記超音波トランスデューサアレイとを備えたハンドヘルド組立体を用いて前記撮像面の表示を構築すること、
交流（ＡＣ）主電源から同時に得られる電力を必要とすることなく動作するように構成された前記ハンドヘルド組立体を使用して前記表示の画像をディスプレイ表示すること、を備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することが、それぞれの集束位置からそれぞれのトランスデューサ位置への幾何学的音響伝搬時間遅延の近似に対応する打切りテイラー級数展開を用いて、それぞれの位相回転ファクタを決定することを含み、
前記打切りテイラー級数展開が、それぞれの集束位置の直交射影を含むそれぞれの第１ラインを構成するそれぞれのトランスデューサを介して得たそれぞれの少なくとも近似の複素サンプルに対応する第１組のそれぞれの位相回転と、前記超音波トランスデューサアレイに対する前記特定集束位置の直交射影に対応する前記第２ラインを構成するそれぞれのトランスデューサを介して得たそれぞれの少なくとも近似の複素サンプルに対応する第２組のそれぞれの位相回転とに分離される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
Ｃモード撮像面の各集束位置に対し、
それぞれ第１ラインのトランスデューサを介して得た反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和を別々に決定し、かつ
前記超音波トランスデューサアレイに対する前記Ｃモード撮像面内のそれぞれの集束位置の直交射影に対応する前記超音波トランスデューサアレイのそれぞれ第２ラインのトランスデューサに対応する、前記それぞれ第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定する、
ことによってＣモード表示を構築することを備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記それぞれ第１の和を別々に決定することが、前記それぞれ第１ラインに対応して指定されたそれぞれの第１アポダイゼーション加重ファクタを用いることを含み、
前記第２の和を別々に決定することが、前記第２ラインに対応して指定されたそれぞれの第２アポダイゼーション加重ファクタを用いることを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
前記組織領域内の第１特定深さにおける第１面の少なくとも一部分の第１Ｃモード表示の少なくとも一部分を構築すること、
前記組織領域内の第２特定深さにおける第２面の少なくとも一部分の第２Ｃモード表示の少なくとも一部分を構築すること、を備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１および第２Ｃモード表示からの情報を用いて前記組織内のＣモード撮像面以外の特定面の表示を構築することを備える請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記反射超音波エネルギの実時系列サンプルを取得することを含めて前記超音波トランスデューサアレイから前記反射超音波エネルギを示す情報を取得すること、
前記実時系列サンプルの少なくとも一部の第３の和を決定することを含めて前記撮像面の表示を構築すること、を備え、
前記第３の和を決定することが、前記実時系列サンプルの少なくとも一部に特定の時間遅延を適用することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１ラインが、前記超音波トランスデューサアレイによって画定される面内で前記第２ラインに直交する、請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
ハンドヘルド組立体の一部分として含まれる少なくとも１つのプロセッサによって実行される命令を含むプロセッサ可読媒体であって、前記プロセッサによって当該命令が実行されたとき、前記ハンドヘルド組立体が、
前記ハンドヘルド組立体の一部分として含まれる超音波トランスデューサアレイであって、トランスデューサ面を含む二次元アレイに配設された複数のトランスデューサ素子を備え、組織領域に超音波エネルギを照射するように構成された前記超音波トランスデューサアレイを制御して超音波エネルギを発生または反射超音波エネルギを受信させ、
直接サンプル同相直交（ＤＳＩＱ）サンプリングを用いて前記反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを取得することを含めて前記超音波トランスデューサアレイから前記反射超音波エネルギを示す情報を取得し、
前記反射超音波エネルギを示す前記取得された情報を用いることを含めて前記組織領域内で撮像面の表示を構築し、
前記撮像面の表示の構築が、
特定集束位置を含む撮像面内のそれぞれの集束位置に対し、前記超音波トランスデューサアレイにおけるそれぞれ第１ラインのトランスデューサを介して得られる反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和を別々に決定することであって、前記それぞれ第１ラインのトランスデューサを介して得られた前記少なくとも近似の複素サンプルが、前記トランスデューサ面内の前記それぞれ第１ラインに対する前記撮像面内の前記それぞれの集束位置のそれぞれ直交射影に対応する、前記第１の和を別々に決定すること、
前記撮像面内の前記特定集束位置に対し、前記反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれ第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定することであって、前記第２の和が前記超音波トランスデューサアレイにおける第２ラインのトランスデューサに対応し、前記第２ラインのトランスデューサが前記トランスデューサ面内の前記それぞれ第１ラインの軸線とは異なる軸線に沿って整列しかつ前記トランスデューサ面に対する前記撮像面内の前記特定集束位置の直交射影に対応する、前記第２の和を別々に決定すること、を含み、
前記少なくとも近似の複素サンプルの前記第１または第２の和を別々に決定することが、前記少なくとも近似の複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することを含む、プロセッサ可読媒体。
【請求項２２】
前記命令は、
前記反射超音波エネルギの実時系列サンプルを取得することを含めて前記超音波トランスデューサアレイから前記反射超音波エネルギを示す情報を取得すること、
前記実時系列サンプルの少なくとも一部の第３の和を決定することを含めて前記撮像面の表示を構築すること、
を前記ハンドヘルド組立体に行わせる命令を含み、
前記第３の和を決定することが、前記実時系列サンプルの少なくとも一部に特定の時間遅延を適用することを含む、請求項２１に記載のプロセッサ可読媒体。
【請求項２３】
前記第１ラインが、前記超音波トランスデューサアレイによって画定される面内で前記第２ラインに直交する、請求項２０に記載のプロセッサ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波撮像システムおよび方法、ならびにプロセッサ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療診断用超音波は、とりわけ心臓、胎児、および乳房撮像において重要な役割を担う。例えば、超音波のリアルタイム性および電離放射線の欠如は、超音波を他の選択肢より魅力的にすることができる。残念ながら、高レベルの画像クラッタは特定の患者にとって重大な問題を提起することがあり得、回折効果は空間分解能を（例えば数百ミクロン程度に）制限することがあり得る。例えば、動的集束を使用して、予測された理論的回折限界に近づくことができる。一般的に利用可能な手法を用いると、そのような集束は、撮像システムのコストまたは複雑さを受け入れられないほど増大することがあり得る。
【０００３】
一般的に、超音波の分解能限界はλｚ／Ｄにすぎないと想定される。ここでλは超音波の波長を表すことができ、ｚは撮像対象の標的までの距離を表すことができ、Ｄは超音波トランスデューサに対応する開口サイズを表すことができる。したがって、分解能を改善するために少なくとも２つの手段を使用することができる。第一の手段として、動作周波数を増大し、それによって波長λを低減することができる。そのような波長の低減は浅い深さではうまく働くが、関心領域の深さが増大するにつれて周波数依存減衰によって限定されることがあり得る。動作周波数が増大するにつれて、信号対雑音比（ＳＮＲ）も、低すぎるため有用な画像を形成することができなくなるまで、低下することがあり得る。ある手法では、符号化励起によりこの効果を軽減することができるが、分解能とＳＮＲとの間のトレードオフは依然として存在する。別の手法では、分解能は、撮像開口を少なくともｆナンバ（例えばｚ／Ｄ）が０．５にほぼ等しくなるまで拡大することによって、増大させることができる。開口の増大は概して有効であり得るが、開口をむやみに大きくすることはできない。
【０００４】
過去１０年間に、二次元（２Ｄ）アレイは研究上の好奇心から一般的な臨床用ツールへの進展を見た。２Ｄアレイの適用の大部分は、心臓病学における高速ボリューム取得にあった。そのような２Ｄアレイシステムは多くの能動素子を含むことができ、プローブ組立体内に集積回路を含むことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、トランスデューサ素子の二次元アレイを含むことのできる超音波撮像装置は、何万ドルを超えるコストがかかり得る。そのような２Ｄアレイはサブアレイビーム形成技術を使用することができるが、そのような方法は一般的に分解能およびコントラストを理論的限界以下に制限する。携帯用電池式スキャナのような２Ｄアレイベーススキャナは、例えばチャネル数、アレイサイズ、または計算要求の１つ以上の低減などを介して、商業的実現可能性を高めることができる。
【０００６】
特に、２Ｄ超音波トランスデューサアレイは、そのようなビーム形成に関連する比較的高いチャネル数およびデータレートなどのため、重大なビーム形成計算上の課題を提起することがあり得る。そのような課題は、そのような２Ｄトランスデューサアレイが電池式ハンドヘルド装置の一部分として含まれる場合には、電力効率要求のため、さらに厳しさを増すことがあり得る。本発明の発明者は、とりわけ２Ｄアレイビーム形成技術を２つの分離可能なラインアレイビーム形成演算に分解できることに気付いた。そのような「分離可能な」技術は、組織のボリュームなど、組織の指定領域のスキャンまたは画像再構成を実行するなどのため、周波数領域位相ベースのビーム形成（例えば集束）と共に使用することができる。そのような「分離可能な」技術は、他の手法と比較して計算要求を低減することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施例では、超音波撮像システムは、例えば近接場の分離可能なビーム形成技術を用いて、組織領域の一部分（例えばＣモード撮像面のような撮像面、または複数のＣモード表示から得た情報を用いて決定された任意の面）の表示を構築することができる。そのような技術は、遅延和（ＤＡＳ）ビーム形成手法、例えば品質を犠牲にして計算要求を軽減すること、位相回転ベースのビーム形成法の１つ以上を含むことができる。そのような位相回転ベースの技術は、直接サンプル同相直交（ＤＳＩＱ）サンプリングを用いて、複素エコーデータを近似することを含むことができる。特定の条件下で、分離不能な２Ｄ撮像と比較して、分離可能な技術を使用して最高２０倍のフレームレートの増大が可能である。
【０００８】
一実施例では、特定の時間遅延補間を使用すると、分離可能なＤＡＳ集束は、実用条件下で目立つ撮像劣化を生じない。ＤＳＩＱ技術を使用して集束した場合、多少の劣化を伴って同様の結果を得ることができるが、そのようなＤＳＩＱ集束をわずかな変更することにより、撮像コントラストを大幅に高めて、それをＤＡＳに匹敵させることができる。
【０００９】
一実施例では、超音波撮像装置または技術は、反射超音波エネルギのサンプルの少なくとも近似の値を得ること、および組織領域内の撮像面の表示を構築することを含むことができる。そのような装置または技術は、それぞれの集束位置に対し、それぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得られた反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和を別々に決定すること、および特定の集束位置に対し、反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定することを含むことができ、第２の和は超音波トランスデューサアレイにおける第２ラインのトランスデューサに対応する。少なくとも近似の複素サンプルの第１または第２の和を別々に決定することは、複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することを含むことができる。第２ラインのトランスデューサは、トランスデューサ面におけるそれぞれの第１ラインに対し直交することができる。
【００１０】
この概要は、本特許出願の対象の概要を提供するように意図されている。それは本発明の排他的または網羅的説明を提供すること意図するものではない。本特許出願に関するさらなる情報を提供するために、詳細な説明が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】超音波撮像システムの少なくとも一部分の一例を概略的に示す。
【図２】波形の複素表示を近似することのできる時間領域波形をサンプリングするなどのための方法などの技術の一例を概略的に示す。
【図３Ａ】分離不能な２Ｄ集束技術を含むことのできる一例を概略的に示す。
【図３Ｂ】図３Ｂにおいてそれぞれの第１ラインに沿って１組の第１ビーム形成和を決定すること、およびトランスデューサアレイ上で第１ラインと直交する第２ラインに沿って指定された集束位置に対応する第２ビーム形成和を別個に決定することを含む、分離可能な集束技術を概略的に示す。
【図３Ｃ】図３Ｂにおいてそれぞれの第１ラインに沿って１組の第１ビーム形成和を決定すること、およびトランスデューサアレイ上で第１ラインと直交する第２ラインに沿って指定された集束位置に対応する第２ビーム形成和を別個に決定することを含む、分離可能な集束技術を概略的に示す。
【図４Ａ】非加重ＳＤＡＳ技術の場合について、それぞれの焦点深度に対応するシミュレート二乗平均平方根（ＲＭＳ）位相誤差の例を概略的に示す。
【図４Ｂ】アポダイゼーション加重ＳＤＡＳ技術の場合について、それぞれの焦点深度に対応するシミュレート二乗平均平方根（ＲＭＳ）位相誤差の例を概略的に示す。
【図５Ａ】ＮＤＡＳ技術について、窓正弦またはＢスプラインベースの補間技術を用いて、ｆ／＃＝１．４で約１５ｍｍの深度で集束したそれぞれのシミュレートビームプロットの補間誤差を示す実証例を概略的に示す。
【図５Ｂ】ＳＤＡＳ技術について、窓正弦またはＢスプラインベースの補間技術を用いて、ｆ／＃＝１．４で約１５ｍｍの深度で集束したそれぞれのシミュレートビームプロットの補間誤差を示す実証例を概略的に示す。
【図６】ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応するそれぞれのシミュレート点拡がり関数（ＰＳＦ）の実証例を概略的に示す。
【図７】図７Ａ〜図７Ｆは、様々な指定焦点深度に対してシミュレーションすることができる、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応するそれぞれのシミュレートビームプロットの実証例を概略的に示す。
【図８】図８Ａ〜図８Ｉは、低いｆナンバ、浅い焦点深度、および増大した励起パルス周波数をはじめとするより困難な撮像条件下で、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、およびＳＤＦ集束技術に対するシミュレート２Ｄ＿ＰＳＦを含むことができる実証例を概略的に示す。
【図９】図９Ａ〜９Ｆは、例えばシミュレート無反響嚢胞ファントムを含むＦＩＥＬＤ＿ＩＩを用いた、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応するシミュレートＣモード画像間の比較の実証例を概略的に示す。
【図１０】図１０Ａ〜図１０Ｄは、図９Ａ〜図９Ｆの実証例のＣモード画像スライスと同様の様々な深さのＣモード画像スライスから構築される、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応して得ることのできるシミュレートＢモードスライス間の比較の実証例を概略的に示す。
【図１１】図１１Ａ〜図１１Ｆは、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応する実験的に得られたＣモード画像スライス間の比較の実証例を概略的に示す。
【図１２Ａ】様々なビーム形成技術に対して得ることのできる、達成可能なフレームレート対開口寸法の比較の実証例を概略的に示す。
【図１２Ｂ】様々なビーム形成技術に対して得ることのできる、達成可能なフレームレート対開口寸法の比較の実証例を概略的に示す。
【図１３】分離可能なビーム形成技術を含むことのできる方法のような技術を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面は必ずしも縮尺通りに描かれておらず、図面における同様の符号は、異なる図中の同様の構成要素を表す。異なる文字添え字を有する符号は、同様の構成要素の異なる例を表す。図面は、限定のためではなく、例証として、本書に記載する様々な実施形態を概略的に示す。
【００１３】
一般的に利用可能なビーム形成技術は、受信中に単一「ビーム」を形成するように、開口内の全チャネルから得た加重時間遅延エコー情報を合計することを含むことができる。ボリュームからエコー情報を（例えばアジマス、エレベーション、および時間／深さをはじめとする）提供することのできる二次元（２Ｄ）アレイの場合、そのようなビーム形成は、空間フィルタリングまたは畳込み演算とみなすことができる。しかし、そのようなビーム形成の計算またはエネルギコストは、数千個のチャネルを持つ２Ｄトランスデューサアレイに適用する場合、手が出せないほど高くなることがあり得る。例えば、ハンドヘルド電池式システムでは、そのようなシステムが再充電まで多時間寿命の電池に指定される場合、そのようなエネルギコストは重要になることがあり得る。
【００１４】
２Ｄトランスデューサアレイを含む超音波撮像システムのフレームリフレッシュレート（例えば「フレームレート」）を増加するために、様々な技術を使用することができる。フレームレートのそのような増加は、それに対応する１フレーム当たりの計算コストの低減に関連付けることができる。例えば、スパース２Ｄアレイ、合成開口法、送受信コアレイ（coarray）、部分開口法、平行ビーム形成、または平面波送信と限定回折受信ビーム集束のうちの１つ以上を使用することができる。別の手法では、相互接続の複雑さまたは計算コストを低減するためにトランスデューサ組立体に近接してまたは組立体内で部分集束を実行するために、２Ｄアレイによる診断用超音波撮像に、フェーズド２Ｄサブアレイ集束、または「マイクロ-ビーム形成」を使用することができる。
【００１５】
本発明の発明者は、とりわけ、２Ｄビーム形成技術を分離した１Ｄラインアレイビーム形成技術に分解することができることに気付いた。それぞれの１Ｄビーム形成部分和の結果を複数回再使用することによって、そのような「分離可能な」技術により計算効率を達成することができる。様々な周波数領域ビーム形成技術を分離可能な技術と共に使用することができ、例えば時間の次元で１Ｄ＿ＦＦＴを使用して狭帯域信号の遅延を実現すること、または一部のＳＯＮＡＲボリューム撮像法のように、Ｘ−Ｙ面で２Ｄ＿ＦＦＴを使用することを含むことができる。分離可能な手法はまた、例えばチャープゼータ変換（ＣＺＴ）またはフレネル近似を使用して、近接場広帯域ＳＯＮＡＲ用途でも使用することができる。三次元（３Ｄ）超音波撮像では、分離可能な技術は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の多ノードクラスタに実装された、時系列１Ｄ＿ＦＦＴ加速法の変形を使用することを含むことができる。ＰＣのクラスタまたは幾つかのフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用するそのような実時間３Ｄ超音波ビーム形成の実現は、主にシステムの性能を対象としているが、そのような技術は一般的に、完全サンプリング２Ｄアレイからエコー情報を得るように構成された電池式のハンドヘルドシステムで、実用的な実時間撮像を行うことはできない。
【００１６】
対照的に、本発明の発明者はまた、ボリュームおよび平面（例えばＣモード）撮像のための分離可能なビーム形成器が、例えばアジマスおよびエレベーション方向（例えば、２次元トランスデューサアレイによって画定される平面内）の逐次１Ｄ畳込みを用いることを含めることができるなど、ハンドヘルドシステムを用いて実現できることにも気付いた。一手法では、例えば異なる時間遅延補間技術を含めることができるなど、分離可能な遅延和ビーム形成技術を使用することができる。別の手法では、例えば直接サンプル同相直交（ＤＳＩＱ）サンプリング技術を使用することを含め、ハンドヘルド装置における電力効率のよいＣモード撮像のために、２Ｄ集束技術を実現することができる。そのようなＤＳＩＱ技術は、各チャネルにおける完全時系列サンプリングを必要としないことによって、電力消費を大幅に低減することができる。実証例において、そのようなＤＳＩＱサンプリング技術は、一般的に利用可能なフロントエンドシステムの各チャネルの場合１チャネル当たり約数十ミリワットであるのに比較して、例えば３６００チャネルのアナログフロントエンド全体で、消費電力をわずか約数十ミリワット（ｍＷ）とすることができる。ＤＳＩＱサンプリング技術は、少なくとも部分的に時間遅延に対する近似のために位相回転を使用することから、一般的に制限された時間遅延分解能しか達成することができない。
【００１７】
本発明の発明者は、とりわけ、「Ｍ×Ｎ」によって表すことのできる寸法を有する２Ｄ焦点開口の場合、分離可能な集束が、例えば、アレイサイズとは関係なく、４０×４０の素子開口の場合、２０倍の増加を生じるなど、分離不能な集束より「ＭＮ／（Ｍ＋Ｎ）」の速度増加を生み出すことができることに気付いた。このレベルの性能向上は、毎秒約３０フレーム超の固有のフレームレート能力を、対応する１フレーム当たりの電力消費の低減を通して追加の電池寿命として回復することのできる、ハンドへルド２Ｄアレイ超音波システムの場合に、顕著であると考えられる。
【００１８】
図１は、超音波撮像システムを含むことのできるシステム１００の一部分、およびシステム１００を使用することのできる環境の一部分の例を概略的に示す。一実施例では、システム１００は、第１プロセッサ回路１２２、メモリ回路１２４、ディスプレイ１２８、格納ユニット１３０、１つ以上のトランスデューサ１１０、例えばバス１１２を介してトランスデューサ１１０のアレイに結合されたアナログフロントエンド１０６、１つ以上のアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１０８、および例えば１つ以上のバッファを含むデジタル論理回路１１４を含むことができる。図１では、メモリ回路１２４、第１プロセッサ回路１２２、または第２プロセッサ回路１１８のような１つ以上の追加プロセッサ回路の１つ以上を、コンピュータシステム１２６に含めることができる。そのようなコンピュータシステム１２６は、ハンドヘルドまたはタブレットコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、コンピュータサーバ、または１つ以上の汎用コンピュータもしくは例えば有線または無線通信リンク１１６Ａを介してトランスデューサブロック１２０から超音波エコー情報を得るように構成されたような専用コンピュータの組合せを含むことができる。
【００１９】
一実施例では、関心領域１３２は、第１標的１０２のような１つ以上の実際の標的を含むことができる。関心領域１３２は、例えば第１プロセッサ回路１２２の制御下で、例えばトランスデューサアレイ１１０によって提供されるエネルギを用いて励起させること（例えば超音波を照射するなど）ができる。例えば、送信された超音波エネルギ１０４Ａは関心領域１３２中を伝搬することができ、送信されたエネルギ１０４Ａの一部分は、第１標的１０２のような１つ以上の標的によって散乱または反射して、エコー１０４Ｂをもたらすことができる。トランスデューサアレイ１１０は、エコー１０４Ｂの一部分を受信するように構成することができる。アナログフロントエンド回路１０６は、結果的に得られた変換エコー信号を処理するように、例えば受信したエコー１０４Ｂのコンディショニング、遅延、フィルタリング、位相回転、またはその他の処理を施すように、構成することができる。
【００２０】
信号処理はさらに、例えばアナログデジタル変換器１０８の１つ以上を使用して、受信したエネルギをアナログ信号表現からデジタル表現に変換することを含むことができる。アレイ例では、バス１１２、Ａ／Ｄ変換器１０８、またはデジタル論理回路１１４の１つ以上が、トランスデューサのアレイ１１０に含まれるそれぞれのトランスデューサに対応するそれぞれのチャネルを含むことができる。例えば、トランスデューサのアレイ１１０内のトランスデューサは、それぞれのアナログデジタル変換器を含むアナログフロントエンド１０６のそれぞれの部分に結合することができ、あるいはそれぞれのデジタルバッファによってバッファリングすることができる。アレイ例では、（例えば単一送信内で、または複数の送信を跨いで）経時的に多重化するなど、例えば超音波トランスデューサ組立体１２０の構成を簡素化するために、アナログフロントエンド１０６の１つ以上の部分、１つ以上のアナログデジタル変換器１０８、またはデジタル論理回路を２つ以上のトランスデューサの間で共用することができる。
【００２１】
一実施例では、格納ユニット１３０は、コンピュータシステム１２６のような汎用または専用コンピュータの一部として含めることができる。例えば、超音波エコー情報は、超音波トランスデューサ組立体１２０から得られ、例えば有線または無線通信リンク１１６Ｃを介して格納ユニット１３０に転送されて、格納ユニット１３０に格納される。一実施例では、超音波エコー情報は、例えば標的１０２を示す表現を含む画像を再構成するように、処理することができる。そのような処理は、トランスデューサ組立体１２０を制御するために使用することのできるものと同じコンピュータシステム１２６を使用して行う必要はない。
【００２２】
以下の実施例に含まれる１つ以上の技術は、とりわけ、例えば、メモリ回路１２４または格納ユニット１３０の１つ以上に格納された命令に対応して、システム１００によって実行されるように、機械実装またはコンピュータ実装することができる。一実施例では、メモリ回路１２４または格納ユニット１３０の１つ以上が、例えば第１または第２プロセッサ１２２、１１８によって実行されたときに、以下の実施例に含まれる技術の１つ以上をシステムのプロセッサに実行させる命令を含む、プロセッサ可読媒体を含むことができる。
【００２３】
一実施例では、トランスデューサアレイ１１０は、超音波エネルギを用いて関心領域１３２に超音波を照射するように構成することができ、関心領域は組織領域（例えば乳房領域、睾丸領域、または１つ以上の他の部位）を含むことができる。そのような実証的組織撮像例では、標的１０２は、関心領域１３２における嚢胞または他の異質部分を表すことができる。そのような実証的組織撮像例では、反射エネルギは超音波エコー１０４Ｂを含むことができ、それをデジタル化してエコーデータセットに変換し、コンピュータシステム１２６に提供することができる。例えば、コンピュータシステム１２６は次いで、例えばディスプレイ１２８を使用して画像として表示するなど、表示（例えば、Ｃモード表示または１つ以上の他の表示）を構築することができる。
【００２４】
実証例において、第１プロセッサ回路１２２は、テキサスインスツルメンツ社（米国テキサス州ダラス）から市販されているような、携帯電話クラスの「オープンマルチメディアアプリケーションプラットフォーム」（ＯＭＡＰ）３５３０マイクロプロセッサを含むことができる。アレイ１１０は、分離不能なＤＡＳ法を使用した場合の１６Ｈｚから分離可能なＤＡＳ法の場合の２５５Ｈｚまで、かつ分離不能なＤＳＩＱ法の場合の１１Ｈｚから分離可能なＤＳＩＱ法の場合の１９３Ｈｚまで増大する、１Ｃモードスライス当たりのフレームレートをもたらすように、例えば４０×４０アパーチャを使用して集束させることのできる、６０×６０のチャネルアレイを含むことができる。この実証例では、１フレーム当たりのエネルギ使用量は、分離不能なＤＡＳ法対分離可能なＤＡＳ法では１フレーム当たり７５ミリジュール（ｍＪ）から４．８ｍＪ／フレームに、かつ分離不能なＤＳＩＱ法対分離可能なＤＳＩＱ法では１０７ｍＪ／フレームから６．３ｍＪ／フレームに低減させることができる。一般的に、特定の条件下で、そのような分離可能な技術は、匹敵するデータサイズで２Ｄ高速フーリエ変換ベース（ＦＦＴ）の集束を１．６４倍向上させることもできる。したがって、本発明の発明者は、離不能なまたはＦＦＴだけをベースとする技術を用いた場合と比較して、分離可能な技術が、２Ｄアレイを持つハンドヘルド装置のフレームレートおよび電池寿命を著しく改善できることに気付いた。
【００２５】
図２は、波形２０８の複素表示を近似することのできる時間領域波形２０８のサンプリングの方法２００のような技術の一実施例を概略的に示す。そのような波形２０８は、２Ｄアレイに含まれる１つ以上の超音波トランスデューサから得たエコー情報に対応することができる。本発明の発明者は、とりわけ、直接サンプル同相／直交（ＤＳＩＱ）サンプリングを、例えば携帯型ハンドヘルド２Ｄアレイ超音波システムを用いてＣモード撮像表示を構築するための効率的な位相ベースの集束技術の一部分として含めることができることに気付いた。ＤＳＩＱサンプリング技術では、第１サンプルの時間に対応する（例えば特定深さからの反射エネルギがトランスデューサに到達する時間に対応する）往復伝搬遅延を有する特定深さのスライスに対応して、例えば第１サンプルおよび４分の１周期だけ遅延した第２サンプルを備えたそれぞれの対を１つ以上を含むなど、１対以上のサンプルを得ることができる。例えば、そのようなＤＳＩＱサンプリング技術は、平面波送信に応答して、特定の関心時間Ｉ１に（例えば特定の撮像深さに従って）、次いで、図２の例に示すように、送信波形２０８中心周波数の４分の１周期Ｑ１、１周期Ｉ２、および１と４分の１周期Ｑ２のような１つ以上のさらなる遅延時に、特定群のトランスデューサからサンプルを同時に得ることを含むことができる。
【００２６】
図２の実証例では、これは、狭帯域の想定に従って、例えば位相回転ベースの集束に使用するため、複素復調ベースバンド信号の実部および虚部を近似することのできる、１チャネル当たり２対のサンプルを提供することができる。１つ以上の他の位相回転ベースのビーム形成器を使用することができる。しかし、ＤＳＩＱのスパースサンプリングは、高チャネル数のハンドヘルド撮像システムに適している。
【００２７】
Ｃモード撮像用の分離可能な集束技術の性能は、例えば分離可能な遅延和（ＳＤＡＳ）技術または分離可能なＤＳＩＱ集束（ＳＤＦ）技術をはじめとするそのような分離可能な技術を、対応する分離不能な遅延和（ＮＤＡＳ）および分離不能なＤＳＩＱ集束（ＮＤＦ）技術と比較することによって評価することができる。ＦＦＴベースの２ＤアレイのＤＳＩＱ集束の計算性能も、分離可能なＤＳＩＱ集束と相対的に評価することができる。
【００２８】
ＮＤＡＳ法を使用する２Ｄアレイ超音波システムでは、焦点のトランスデューサ面への射影を中心に横方向に配設されたより大きいアレイのＭ×Ｎ受信開口からの信号を、例えば単一ビーム形成出力値を形成するために、加算前に遅延または加重することができる。
【００２９】
これは、位置（ｐ，ｑ）のアレイ素子の下の領域の空間で、位置（Ｘ，Ｙ，Ｚｆ）の点に時間遅延集束する場合、方程式（１）ないし（３）に表すことができる。表現ｘ（ｉ）およびｙ（ｊ）は開口素子の座標（ｉ，ｊ）を表すことができ、「ｋ」は波数２πｆｃｅｎｔｅｒ／ｃを表すことができ、ＲＸＹ（ｉ，ｊ）は開口素子（ｉ，ｊ）から焦点までの距離を表すことができ、τ（ｉ，ｊ）は関連伝搬時間遅延を表すことができ、Ａ（ｉ，ｊ）は開口に対するアポダイゼーション（apodization）関数を表すことができ、ｓ（ｉ，ｊ，ｔ−τＸＹ（ｉ，ｊ））はτＸＹ（ｉ，ｊ）だけ遅延した開口素子（ｉ，ｊ）からの時間信号を表すことができる。加算出力ＦＸＹ（ｐ，ｑ，ｔ）は、例えば包絡線検出または他の処理の後など、ｔ＝０で評価することのできる時系列を表す。
【００３０】
位相回転ベースの集束のような別の手法では、焦点開口のそれぞれの素子ｓ（ｉ，ｊ）に対し、複素サンプルを得ることができる。次いで、方程式（５）のように加算する前に、伝搬位相またはアポダイゼーションの１つ以上を組み込むなど、方程式（４）からＣ（ｉ，ｊ）によって表すことのできる複素加重を適用することができる。
【００３１】
【数１】
2014515980.tif 000003
【００３２】
【数２】
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【００３３】
【数３】
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【００３４】
【数４】
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【００３５】
【数５】
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図３Ａは、分離不能な２Ｄ集束技術３００Ａを含むことのできる実施例を概略的に示す。図３Ａの実施例では、一連のＰ点でアジマス方向（例えば陰影を付けた通り）に集束するように、Ｍ×Ｎ個の焦点開口３０４を（例えば「Ｘ」の方向などに）平行移動することができる。特定の集束位置３０６などの一点における集束は、Ｍ×Ｎの「遅延」および和演算を含むことができ、ここで「遅延」は実時間遅延、または時間遅延の位相回転ベースの近似値とすることができる。各々の場合に開口アポダイゼーションも適用することができる。Ｐ×Ｑ個の焦点の特定面３０２のＣモード表示の構築は、（ＭＮＰＱ）遅延和演算の積を含むことができる。そのようなＮＤＡＳ集束技術は空間フィルタリングまたは畳込み演算と解釈することができる。方程式（５）を使用して、位相回転ベースの技術を２Ｄ複素畳込み演算と解釈することができる。
【００３６】
図３Ｂおよび３Ｃは、図３Ｂにおけるそれぞれの第１ラインに沿った１組の第１ビーム形成和３００Ｂを決定すること、および第２ラインに沿った特定の集束位置に対応する第２ビーム形成和３００Ｃを別個に決定することを含むような、分離可能な集束技術を概略的に示す。第１および第２ラインは、（例えば、トランスデューサアレイによって画定される面内で互いに直交することのできるトランスデューサのそれぞれのラインに対応して）開口によって画定される面上で互いに直交する。
【００３７】
分離可能な２Ｄアレイは一般的に、ＲＸＹ（ｉ，ｊ）を近似的にＲＸ（ｉ）＋ＲＹ（ｊ）によって表すことができるように、ＲＸＹ（ｉ，ｊ）によって表すことのできる伝搬距離を２つの成分ＲＸ（ｉ）およびＲＹ（ｊ）に分解することを含むことができる。同様に、アポダイゼーション加重Ａ（ｉ，ｊ）は積ＡＸ（ｉ）ＡＹ（ｊ）によって近似することができる。そのような近似は、Ｍ×Ｎの開口に対する遅延および加重演算の回数を、分離不能な例における（ＭＮ）から分離可能な例における（Ｍ＋Ｎ）に低減することができる。例えば、素子が開口内のＮ個の異なるエレベーション位置にあるときに、１つの素子に対するＭ回の可能な固有のアジマス方向の遅延または加重を再使用することができ、逆の場合も同じである。エレベーションおよびアジマスという用語は、トランスデューサアレイまたは開口によって画定される面に対し直交方向の距離を表すことのできる深さ方向と比較して、トランスデューサアレイまたは開口によって画定される面内のそれぞれ直交する次元を指すことができる。
【００３８】
図３Ｂおよび図３Ｃに示された分離可能な技術はＭ×Ｎの開口３０４を含むことができ、それを使用してアジマス方向（例えば陰影を付けた通り）にＰ点のラインに集束することができ、それをＱ個のエレベーションラインの各々に対し繰り返して、完全なＰ×Ｑの表示３０２（例えば組織内の特定面のＣモード撮像表示）を形成することができる。
【００３９】
例えば、図３Ｂでは、一連のＰ個の部分的集束出力は、それぞれの第１の部分的ビーム形成和をもたらすように、特定位置３０６のようなＰ個のそれぞれのアジマス方向の集束位置を網羅するように開口を平行移動しながら、ＲＹ（ｊ）に対応する遅延およびＢ（ｊ）の加重を加えて１×Ｎのエレベーション方向の開口３０８を加算することによって形成される。
【００４０】
一実施例では、図３Ｂの例に示すように、それぞれのアジマス方向の集束位置に対する第１の部分的ビーム形成和を決定した後、図３Ｃの例に示すように開口がＰ個のアジマス方向の位置を平行移動するときに、ＲＸ（ｉ）に対応する遅延またはＡ（ｉ）の遅延の１つ以上を用いて、Ｍ×１の開口３１０を使用して、アジマス方向の和（例えば別個の第２の和）を形成することができる。
【００４１】
例えば、図３Ｂの例からのＮ個の遅延加重された値の第１の部分和は、第２の和でＭ回再使用することができる。このようにして、異なるエレベーション方向の位置でＱ個の同様のラインに対し、一連のＰ個の集束点を決定することができ、そのような分離可能な集束プロセスのための遅延、加重、および累算演算をＰＱ（Ｍ＋Ｎ）によって表すことができる。そのような技術は、第１ラインのトランスデューサ（または開口内の素子）に対応する第１の和を別々に決定すること、およびそれぞれの第１ラインに直交する第２ラインのトランスデューサ（または開口内の素子）に対応する第２の和を決定する際にそのような第１の和を再使用することを含むことができる。そのような分離可能な技術は、分離不能な技術と比較して計算コストを（Ｍ＋Ｎ）／ＭＮ分の１に低減することができる。
【００４２】
【数６】
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【００４３】
【数７】
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【００４４】
【数８】
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【００４５】
【数９】
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【００４６】
【数１０】
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方程式（１）の幾何学的遅延ＲＸＹ（ｉ，ｊ）は、ＲＸ（ｉ）およびＲＹ（ｊ）によって表される分離可能な成分に分解することができ、ＲＸＹ（ｉ，ｊ）の最右項は、方程式（６）でγＸＹと書き直すことができる。ここでｘ次元およびｙ次元の差はそれぞれΔＸおよびΔＹによって表すことができる。一実施例では、方程式（６）のテイラー級数展開を方程式（７）および（８）で表すことができる。そのような式の最初の２項はフレネル近似として処理することができ、方程式（９）および（１０）において、γＸおよびγＹは方程式（６）のテイラー展開を表すことができるが、ΔＹおよびΔＸはそれぞれ零に設定される。
【００４７】
γＸおよびγＹの３項テイラー展開のそのような和は、追加の定数ＺｆおよびγＸＹの第３項の分離不能なＸ‐Ｙ成分を除いて、γＸＹの３項展開とほぼ同一とすることができる。したがって、ＲＸＹ（ｉ，ｊ）は、方程式（１１）および（１２）を使用してＲＸ（ｉ）＋ＲＹ（ｊ）に近似することができる。ここでＲＹ（ｊ）におけるａ−Ｚｆ項は、そのままでは和ＲＸ（ｉ）＋ＲＹ（ｊ）に現れる余分な定数を削除するために使用することができる。方程式（１３）は、結果的に得られるアジマス方向およびエレベーション方向の伝搬時間遅延τＸ（ｉ）およびτＹ（ｊ）を表すことができ、それは同様に、τＸＹ（ｉ，ｊ）がτＸ（ｉ）＋τＹ（ｊ）に近似することができることを満たすことができる。
【００４８】
【数１１】
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【００４９】
【数１２】
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【００５０】
【数１３】
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方程式（１４）および（１５）における遅延和の実現のために、分離可能な集束技術の遅延、加重、および加算ステップを表すことができる。加算出力ＦＸＹ（ｐ，ｑ，ｔ）は、包絡線検出後にｔ＝０で評価することのできる時系列を表すことができる。別の手法では、例えば位相回転ベースの集束技術を使用する場合、２つの分離可能な集束ステップは、実数値時間遅延ではなく複素値乗算（例えば大きさおよび位相両方の情報を含む）を用いることを含む、方程式（１６）および（１７）に表すことができる。
【００５１】
【数１４】
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【００５２】
【数１５】
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【００５３】
【数１６】
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【００５４】
【数１７】
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サンプルデータ全体にわたって２Ｄ面を移動しながらの焦点開口３０４のそれぞれの２Ｄ加算は、畳込みを表すことができる。例えばＮ×Ｎサイズの２Ｄ畳込みは、畳込みの定理、２Ｄ＿ＦＦＴおよび対応する逆ＦＦＴ（ＩＦＦＴ）を用いて計算することができる。それぞれの２Ｄ＿ＦＦＴは、Ｏ（Ｎｌｏｇ（Ｎ））の持続時間を費やすＸおよびＹ次元それぞれに対する「Ｎ」回の１Ｄ＿ＦＦＴに対応して、Ｏ（Ｎ２ｌｏｇ（Ｎ））回で決定することができる。しかし、巡回畳込み問題を回避するために一般的にゼロパディングが使用され、そのような二重領域（時間領域および周波数領域）データ表現はメモリ要求を増大し、プロセッサ回路だけのＬ１キャッシュ能力を使用しかつ一般的により遅い主メモリの頻繁なアクセスを含むそのようなＦＦＴベースの技術の実現を妨げる。加えて、固定小数点演算を使用する場合、ＦＦＴベースの畳込みは著しい丸め誤差を導くことがあり得、それはＦＦＴの長さと共に増大する。
【００５５】
［シミュレーションおよび実験で得られた結果を含む実施例］
様々な実証例で、実験的に得られたデータおよびシミュレーションによるデータは、表１のアレイパラメータを使用することができる。
【００５６】
【表１】
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分離不能な遅延和（ＮＤＡＳ）および分離可能な遅延和（ＳＤＡＳ）集束技術は、少なくとも部分的にＭＡＴＬＡＢ（マサチューセッツ州ナティック、マスワークス社）を用いて実現することができる。一実施例では、そのような技術に、８サンプルハミング窓制限関数または三次Ｂスプラインベースの方法のような、２種類の時間遅延補間を使用することができる。一般的に、三次Ｂスプライン補間は、それぞれの個別補間のために４タップ有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを適用する前に、それぞれの受信チャネル時系列を上り、次いで下って２タップ無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタを操作することによって実現することができる。
【００５７】
限られた範囲で、受信チャネルより多くの時間遅延演算が存在し得るので、Ｂスプライン技術は、８タップ窓正弦演算の約２倍の速度にすることができ、対応する補間誤差は３．５デシベル（ｄＢ）ないし５．５ｄＢ低減される。
【００５８】
ＮＤＡＳ集束のような実証例では、方程式（３）からの２Ｄ時間遅延プロファイルを使用して、Ｎ×Ｎ×Ｌの畳込みカーネルを形成することができ、整数サンプルオフセットと共に窓正弦（Ｌ＝８）またはＢスプライン補間（Ｌ＝４）を使用して、それぞれＮ×Ｎの垂直時系列で時間遅延を実現する。次いで、そのようなカーネルを、６０×６０のアレイからのボリュームデータの空間変形３Ｄ畳込みに使用して、集束ＲＦ出力を生成することができる。
【００５９】
実証例において、例えばＳＤＡＳ集束の場合、例えば方程式（１１）ないし（１３）に従って、１×Ｎ×Ｌのアジマス集束カーネルおよびＮ×１×Ｌのエレベーション集束カーネルを使用し、一緒に畳み込んでＮＤＡＳの実証例と同様の集束のための効果的カーネルを形成することができる。
【００６０】
分離不能なＤＳＩＱ集束（ＮＤＦ）技術および分離可能なＤＳＩＱ集束（ＳＤＦ）技術もまた、ＭＡＴＬＡＢ（マサチューセッツ州ナティック、マスワークス社）で実現し、１チャネル当たり４つの実サンプルに作用して複素サンプルの近似を得ることができる。例えばそのようなサンプルは、λ＝ｆｃ／ｃとした場合、ｓ１＝ｔ０，ｓ２＝ｔ０＋λ／４，ｔ３＝ｔ０＋λ，ｓ４＝ｔ０＋５λ／４によって表すことのできる特定の時間間隔で得ることができ、ｔ０はアレイから特定の焦点深度への往復伝搬時間を表すことができる。４分の１周期だけ離れている１素子当たりの最初の２つのサンプルは、第１複素サンプル（例えばコヒーレント復調を使用して得られた複素サンプルを近似する）の実部および虚部としてそれぞれ処理することができる。次の２つのサンプルは同様に、第２複素サンプルを近似することができる。次いで、それぞれのチャネルにつき２つの複素サンプルそれぞれの加重位相回転を用いるなどして、１つ以上の特定時間遅延を周波数領域で実現することができる。
【００６１】
それぞれのチャネルからのそれぞれ１組の第１複素サンプルは、１組の第２複素サンプルとは別個に集束することができ、その結果を加算することができる。このようにして、第１または第２複素サンプルに関して幾何学的波形中心への時間的近接性を考慮しながら、それぞれ独立した複素集束カーネルを第１または第２複素サンプルデータセットにそれぞれ使用することができる。それぞれの開口素子（ｉ，ｊ）に加重関数を使用して、最終出力を理想的または特定時間遅延に最も近い複素サンプルの方向にバイアスすることができる。
【００６２】
例えば、２つの複素サンプルの距離にほぼ等しい半値幅（ＦＷＨＭ）を含むガウス関数を使用して、最も近い複素サンプルの方向に強くバイアスしながら加重を円滑に変化させるために使用することができる。これを方程式（１８）に表すことができ、ここでｗｓ（ｉ，ｊ）は複素サンプル加重を表すことができ、ｔ３は複素サンプル時間を表すことができ、τ（ｉ，ｊ）は対応する開口素子（ｉ，ｊ）の幾何学的目標時間遅延を表すことができ、ｋは加重のための特定のＦＷＨＭを達成するために選択された定数を表すことができる。
【００６３】
【数１８】
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シミュレーションまたは実験的に得られた結果を含む実証例では、ｆナンバに基づいてＮ×Ｎの集束開口を想定することができる。ＮＤＦの実施例では、２つの複素サンプルのために、放射対称性のアポダイゼーションおよび方程式（１８）によって表すことのできる素子毎の開口加重を含め、方程式（１）、（４）、および（５）を使用して、特定の焦点深度に対し、複素集束係数のＮ×Ｎのアレイを計算することができる。
【００６４】
実証例では、ＭＡＴＬＡＢ関数「ｃｏｎｖ２」を使用して、倍精度浮動小数点演算を用いてインプレース２Ｄ複素畳込みを実行することができる。分離不能な２Ｄ＿ＤＳＩＱ集束開口の位相は、分離可能な集束技術の二乗平均平方根位相誤差を計算するための基準位相として使用することができる。開口シェーディングを考慮に入れて、位相誤差の重大さの指示を与えるために、アポダイゼーション加重後のＲＭＳ位相誤差を計算することができる。
【００６５】
ＳＤＦ集束の場合、それぞれ１×ＮおよびＮ×１の次元を含み、方程式（１１）ないし（１３）によって表される、アジマス集束およびエレベーション集束の集束ベクトルを、ＡＸ（ｉ）およびＡＹ（ｊ）の両方に使用されるのと同じアポダイゼーション窓を使用して生成することができる。２つの１Ｄ集束ベクトルを一緒に畳み込んで、外積を表すことのできるＮ×Ｎの畳込みカーネルを形成することができ、それを最終画像表示の合成前に第１および第２組の複素サンプルに独立して適用することができる。ＳＤＦ技術の場合、方程式（１８）によって表される加重をｘおよびｙ次元に適用して、ＮＤＦに使用されるＮ×Ｎの積開口加重を生成することができる。
【００６６】
実証例では、ＦＩＥＬＤ＿ＩＩソフトウェアを使用し、表１に示すパラメータを使用し、１物理トランスデューサ素子当たり２×２のモデル化トランスデューサ素子を含み、特定帯域幅を含むガウス窓送信パルスを使用して、少なくとも部分的に１つ以上の技術のシミュレーションを実行することができる。ＦＩＥＬＤ＿ＩＩでは、アーチファクトを回避するために、中心周波数の１２８倍のサンプルレートを使用することができる。そのようなシミュレーションの出力は、実際に達成可能なハードウェアシステムの性能をシミュレーションするために、ビーム形成前に約４０ＭＨｚにダウンサンプリングすることができる。分離可能なビーム形成器の撮像性能を分離不能な同等物と比較するために、シミュレートＰＳＦおよびビームプロット、ならびにシミュレーションおよび実験による無反響嚢胞画像を生成することができる。無反響嚢胞画像については、方程式（１９）を使用してコントラストノイズ比（ＣＮＲ）を計算することができる。式中μおよびσは、添え字で示す通り特定病変または背景エリアの画像の対数尺度の平均および標準偏差を表すことができる。
【００６７】
【数１９】
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実験的に得た情報は、図１の実施例または参照によってその内容全体を本書に援用する米国特許第７，６９９，７７６号の実施例など、本書における様々な実施例で一般的に論じるハードウェア構成を用いて得ることができる。例えば、携帯用の電池駆動式システムは、ハードウェアまたは表１の実施例における取得パラメータを含む集積化２Ｄトランスデューサを含むことができる。そのような組立体は重量を例えば約１７０グラム未満にすることができ、送信事象後の特定時間間隔中にそれぞれの素子から同時に超音波エコー情報を得るために、２Ｄトランスデューサアレイに取り付けられた１つ以上のそれぞれのカスタムフロントエンドＩＣフリップチップを含むことができる。
【００６８】
実験的に得る情報のために、４サイクル、５ＭＨｚの送信パルスを使用することができる。そのようなパルスの後に、４０ＭＨｚのサンプルクロックを使用して、特定期間に１素子当たり４つのサンプルを捕捉することができる（例えばＤＳＩＱサンプリング技術の場合）。それぞれのＣモード表示からの情報を集約することによって、組織領域の特定の面に対応する画像（またはファントム）を得ることができる。例えば、異なる撮像深さに対応する、順次取得したＣモード画像面からのそれぞれのスライスを積み重ねて、実験的に得るＢモード画像を構築することができる。このようにして、組織の特定ボリューム領域に対応するエコー情報を得ることができる。
【００６９】
１５ｍｍの深さに直径１０ｍｍの無反響シリンダを含む、ＣＩＲＳ０５０型（米国バージニア州ノーフォーク、ＣＩＲＳ社）のような近接場超音波ファントムを模倣する組織を、実験的に得られる情報のための標的として使用することができる。
【００７０】
表２の第１列の例にある、または図１の実施例に関連して上述したＯＭＡＰ３５３０「スマートフォン」向きプロセッサ回路を使用して、それぞれ分離不能または分離可能バージョンの遅延和（ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ）およびＤＳＩＱ集束（ＮＤＦ、ＳＤＦ）を実行するための計算時間を、種々の開口サイズに対して測定することができる。計算のエネルギコストは、例えばＤＣ３．３ボルト（ＶＤＣ）の供給電力を使用する、ＯＭＡＰプロセッサおよび関連電力管理集積回路（ＰＭＩＣ）の測定電流消費の積分を使用して決定することができる。
【００７１】
ＯＭＡＰプロセッサ回路を使用して実験的に得られる情報の場合、単一命令複数データ（ＳＩＭＤ）アセンブリ命令を使用するための内部ループ最適化の有無に拘わらず、「−Ｏ３」コード最適化レベルを使用するＧＮＵ「ｇｃｃ」コンパイラでコンパイルされた、１６ビットの符号付整数データ型を使用して、１つ以上の技術を「Ｃ」プログラミング言語で実現することができる。実証例では、そのようなＳＩＭＤ命令を使用して、例えば４つの積和演算を平行して実行することができる。実験的に得られる情報の場合、報告された「計算時間」は、ボリューム収束画像の単一Ｃモードスライスを集束（例えば決定）するための時間を表すことができる。
【００７２】
三次Ｂスプライン補間を使用する遅延和集束技術を含む実証例の場合、これは、Ｎ×Ｎカーネルにより６０×６０アレイの４つの別々のスカラ２Ｄ畳込みを実行する時間を表すことができる。ＤＳＩＱベースの収束を含む実証例の場合、そのような「計算時間」は、Ｎ×Ｎカーネルにより６０×６０アレイの２つの複素２Ｄ畳込みを実行する時間を表すことができる。そのような時間計算は、現実的な使用事例を示すキャッシュ使用量を得るために２つの入力データセットを交互に繰り返して、１００回の実行を平均することができる。
【００７３】
別の例示的実施形態では、畳込みを使用する分離可能な２Ｄ集束の性能は、（例えば表２の第２列の例に示す）インテルＣｏｒｅTMｉ５ラップトッププロセッサ回路で倍精度複素浮動小数点データに作用するＭＡＴＬＡＢを用いて（例えば「ｆｆｔ２」および「ｃｏｎｖ２」内蔵関数を用いて）実現される、ＦＦＴベースの２Ｄ畳込みに匹敵することができる。
【００７４】
【表２】
2014515980.tif 000023
図４Ａおよび図４Ｂは、図４Ａには非加重ＳＤＡＳ技術について、図４Ｂにはアポダイゼーション加重ＳＤＡＳ技術について、それぞれの焦点深度に対応するシミュレーションによる二乗平均平方根（ＲＭＳ）位相誤差の実証例を概略的に示す。そのような位相誤差は、ｆナンバ（ｆ／＃）を０．８から３．０まで変化させて、５ミリメートル（ｍｍ）、１５ｍｍ、および２５ｍｍの焦点深度に対しシミュレーションしたものである。一般的に、図４Ｂの実証例に示す通り、約１．０を超えるｆ／＃および約１５ｍｍ以下の焦点深度では、アポダイゼーション加重ＲＭＳ位相誤差を約１／３２サイクル未満とすることができる。
【００７５】
図５Ａおよび図５Ｂは、図５ＡにはＮＤＡＳ技術について、図５ＢにはＳＤＡＳ技術について、窓正弦またはＢスプラインベースの補間技術を用いて、ｆ／＃＝１．４で約１５ｍｍの深度で集束したそれぞれのシミュレートビームプロットの補間誤差を示す実証例を概略的に示す。
【００７６】
図６は、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応するそれぞれのシミュレート点拡がり関数（ＰＳＦ）の実証例を概略的に示す。そのようなエレベーション方向‐アジマス方向ＰＳＦはそれぞれ、ｆ／＃＝１．４、１５ｍｍの焦点深度、６５ｄＢの対数表示範囲、ＤＡＳ例には２サイクル送信、またはＤＳＩＱ例には４サイクル送信を使用して、分離不能または分離可能バージョンそれぞれの遅延和（ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ）およびＤＳＩＱ集束（ＮＤＦ、ＳＤＦ）に対して得ることができる。
【００７７】
図７Ａないし図７Ｆは、様々な集束深さに対してシミュレーションすることのできる、ＮＤＡＳ、ＳＤＡS、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応するそれぞれのシミュレートビームプロットの実証例を概略的に示す。図７Ａおよび図７Ｂは、ｆ／＃＝１．４および５ｍｍの焦点深度に対応して得ることのできるビームプロットのシミュレーションを含む。図７Ｃおよび図７Ｄは、ｆ／＃＝１．４および１５ｍｍの焦点深度に対応して得ることのできるビームプロットのシミュレーションを含む。図７Ｅおよび図７Ｆは、ｆ／＃＝１．４および２５ｍｍの焦点深度に対応して得ることのできるビームプロットのシミュレーションを含む。
【００７８】
図８Ａないし図８Ｉは、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、およびＳＤＦ集束技術について、低いｆナンバ、浅い焦点深度、および増大した励起パルス周波数を含むより困難な撮像条件下でのシミュレーションによる２ＤＰＳＦを含むことのできる実証例を概略的に示す。例えば、図８Ａないし図８Ｃは、ｆ／＃＝０．８、焦点深度＝５ｍｍ、中心周波数＝５ＭＨｚの場合に得ることのできるシミュレーションによるＰＳＦを示す。
【００７９】
図８Ｄないし図８Ｆは、ｆ／＃＝１．０、焦点深度＝１０ｍｍ、中心周波数＝５ＭＨｚの場合に得ることのできるシミュレーションによるＰＳＦを示す。図８Ｇないし図８Ｉは、ｆ／＃＝１．４、焦点深度＝１５ｍｍ、中心周波数＝７ＭＨｚの場合に得ることのできるシミュレーションによるＰＳＦを示す。
【００８０】
図９Ａないし図９Ｆは、ＦＩＥＬＤ＿ＩＩを用いて得ることのできる、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応する、シミュレート無反響嚢胞ファントムを含むシミュレートＣモード画像間の比較の実証例を概略的に示す。図９Ａおよび図９Ｂは、図９ＡではＮＤＡＳビーム形成技術を、図９ＢではＮＤＦビーム形成技術を用いてシミュレーションすることのできる、無反響嚢胞に対応するＣモード表示のそれぞれの実証例を含む。図９Ｃは、それぞれ図９Ａおよび図Ｂのｙ次元に対しシミュレーションすることのできるＲＭＳ値のプロファイルを概略的に示す。
【００８１】
図９Ｄおよび図９Ｅは、図９ＤではＳＤＡＳビーム形成技術を、図９ＥではＳＤＦビーム形成技術を用いてシミュレーションすることのできる、無反響嚢胞のＣモード表示のそれぞれの実証例を含む。図９Ｆは、それぞれ図９Ｄおよび図９Ｅのｙ次元に対しシミュレーションすることのできるＲＭＳ値のプロファイルを概略的に示す。
【００８２】
図９Ａないし図９Ｆの実証例では、無反響嚢胞は約１５ｍｍの深さに１０ｍｍの直径を含むようにシミュレーションすることができ、Ｃモード表示は、ｆ／＃＝１．４、約１５ｍｍの焦点深度、および５０ｄＢの対数表示範囲を含むそれぞれのビーム形成器を用いて得ることができる。白色の四角は、コントラストノイズ比（ＣＮＲ）を推定するために使用したエリアを表すことができる。無反響シリンダの中心でＣモードスライスを使用して、図９Ａないし図９Ｅに示したＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＳＤＦ、およびＮＤＦ集束の実証例について、コントラストノイズ比（ＣＮＲ）を計算し、それぞれ約４．０６ｄＢ、約４．０２ｄＢ、約３．９６ｄＢ、および約３．９１ｄＢの値を得た。別の例示的実施形態では、４サイクル送信パルスを使用してシミュレーションしたＮＤＡＳおよびＳＤＡＳ嚢胞は、非理想的４サイクルパルスを使用したときなどに、ＤＡＳがＤＳＩＱより低いコントラストをもたらすことがあり得ることを反映して、３．６４ｄＢおよび３．５３ｄＢの推定ＣＮＲをもたらすことができる。
【００８３】
図１０Ａないし図１０Ｄは、図９Ａないし図９Ｆの実証例のＣモード画像スライスと同様の様々な深さのＣモード画像スライスから、ただし３５ｄＢの対数表示範囲および４サイクル送信パルスを使用して構築された、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応して得ることのできるシミュレートＢモードスライス間の比較の実証例を概略的に示す。
【００８４】
図１１Ａないし図１１Ｆは、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦビーム形成技術に対応する実験的に得られたＣモード画像スライス間の比較の実証例を概略的に示す。実験ボリュームデータは、ＣＩＲＳファントムの１５ｍｍの深さにある直径１０ｍｍの無反響シリンダ上に配置された、他の実施例で論じた６０×６０を含むハンドヘルドシステムから得ることができる。図９Ａないし図９Ｆの実施例と同様に、白色の四角はコントラストノイズ比（ＣＮＲ）を推定するために使用されたエリアを表すことができる。無反響シリンダの中心でＣモードスライスを使用して、実験的に得られる情報のためにコントラストノイズ比（ＣＮＲ）を推定した。対応するＣＮＲ値はそれぞれ約２．０６ｄＢ、約２．０３ｄＢ、約２．４０ｄＢ、および約２．３１ｄＢであった。
【００８５】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、様々なビーム形成技術に対して得ることのできる、達成可能なフレームレート対開口寸法の比較の実証例を概略的に示す。表２の例２つの異なるハードウェアプラットフォームを使用して、ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦの実行時間を比較することができる。図１２Ａは、ＯＭＡＰTM３５３０プロセッサにおける内部ループＳＩＭＤ最適化を含むビーム形成技術の「Ｃ」実装によって、実験的に達成されたＣモード撮像フレームレートを概略的に示す。図１２Ａの実証例では、ＳＤＡＳおよびＮＤＡＳのフレームリフレッシュレートは、分離不能な技術と対比して分離可能な技術を使用することによって、約１５．６倍の加速係数に対応して、４０×４０の開口の場合、２５４．８Ｈｚおよび１６．３Ｈｚを達成することができる。
【００８６】
図１２Ａの実証例では、１６．９倍の加速に対応して、ＳＤＦおよびＮＤＦのフレームリフレッシュレートは、１９２．８Ｈｚおよび１１．３９Ｈｚを達成することができる。図１２Ｂは、ＭＡＴＬＡＢのＣｏｒｅTMｉ５プロセッサに実装した場合の、ＮＤＦ、ＳＤＦ、および２Ｄ＿ＦＦＴベースの集束技術の性能の比較の実証例を概略的に示す。２０×２０および４０×４０の開口サイズに対する２Ｄ＿ＦＦＴ法と比較して、ＳＤＦアルゴリズムはそれぞれ２．１２および１．６４の加速を達成することができる。
【００８７】
ＮＤＡＳ、ＳＤＡＳ、ＮＤＦ、およびＳＤＦ技術は、４０×４０の集束開口を使用し、ＯＭＡＰハードウェアプラットフォームに内部ループＳＩＭＤ最適化と共に「Ｃ」で実現したときに、それぞれ約７５．０ｍＪ／フレーム、４．８ｍＪ／フレーム、１０７．２ｍＪ／フレーム、および６．３ｍＪ／フレームの推定エネルギコストをもたらすことができる。
【００８８】
図１３は、分離可能なビーム形成技術１３００を含むことのできる方法のような技術を概略的に示す。１３０２で、技術１３００は、組織領域から反射された超音波エネルギを示す情報を、超音波トランスデューサアレイから得ることを含むことができる。そのような情報は、複素サンプリング技術（例えばコヒーレント復調）を使用して、または少なくとも近似の複素サンプルを提供する１つ以上の技術、例えばＤＳＩＱサンプリング技術を使用して、得ることができる。技術１３００は、複素サンプルの少なくとも一部に特定の位相回転を適用することを含むことができる。超音波アレイは、上述または下述する事例に記載されたハンドヘルド装置または他の装置の一部分として含まれる、２次元平面を画定するアレイを含むことができる。
【００８９】
技術１３００は、組織領域の特定の面の表示（例えばＣモード表示または他の平面）のような、超音波を照射した組織領域の一部分の表示を構築することを含むことができる。そのような構築は、１３０４で、それぞれの集束位置に対し、超音波トランスデューサアレイにおけるそれぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得られた、反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルの第１の和を別々に決定することを含むことができ、それぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得られる少なくとも近似の複素サンプルは、撮像面内のそれぞれの集束位置のトランスデューサ面内のそれぞれの第１ライン上へのそれぞれの直交射影に対応する。
【００９０】
そのような構築は、１３０６で、撮像面内の特定の集束位置に対し、反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定することを含むことができ、第２の和は、超音波トランスデューサアレイ内の第２ラインのトランスデューサに対応する。第２ラインのトランスデューサは、トランスデューサ面内のそれぞれの第１ラインの軸線とは異なる軸線（例えば直交軸線）に沿って整列することができ、撮像面内の特定の集束位置のトランスデューサ面上への直交射影に対応する。
【００９１】
分離可能な２Ｄビーム形成は他の技術と比較して撮像性能が著しく劣化しなければ、有用であり得る。図４Ａおよび図４Ｂの実証例は、分離可能な集束によるＲＭＳ位相誤差が、開口アポダイゼーション関数により加重した場合にずっと低くなるが、約１．４より低いｆナンバでは、劇的に増大することを一般的に示す。実際に、個々の素子の角感度は、１．０より低いｆナンバの使用を阻止することがあり得る。実証例では、ｆ／＃が約１．４以上、焦点深度が約２５ｍｍ以下の動作領域の場合、加重ＲＭＳ位相誤差を５度未満にすることができ、集束品質に著しい影響を与えないと考えられる。
【００９２】
一般的に、最初にＸ方向に、次いでＹ方向に加えられる遅延は、累積誤差を生じることがある。図５Ａおよび５Ｂに示した通り、８タップによる窓正弦時間遅延補間は、分離可能な遅延和集束に対し著しいビームプロットの劣化を導入することがあり得る。対照的に、本発明の発明者は、とりわけ、三次Ｂスプライン補間では最小限の劣化が導入されるだけであり、また名目上、８タップの正弦補間の２倍の速さも達成できることに気付いた。
【００９３】
図６および図７Ａないし図７Ｆに示したシミュレーションによるビームプロットおよびＰＳＦは、分離可能バージョンの遅延和およびＤＳＩＱ集束が劣化を、分離不能な集束に比べて最小限に止めることができることを一般的に示す。分離可能な技術を使用すると、シミュレーションによる嚢胞のＣＮＲは、２サイクル送信遅延和の場合、約４．０６ｄＢから４．０２ｄＢに低減することができ、４サイクル送信ＤＳＩＱの場合、約３．９６ｄＢから約３．９１ｄＢに低減することができる。そのような低減は、依然として著しい計算または電力の節約をもたらしながら、非常にわずかな、おそらく感知すらできないコントラストの低下を提示することがあり得る。加えて、遅延和およびＤＳＩＱのコントラスト間の差は同様に微小であり得る。例えば、２つのＤＳＩＱ複素サンプルに適切な加重を加えることにより、主ローブおよび副ローブの外側のＰＳＦエネルギを著しく低減することができ、遅延和コントラストに接近するが、主ローブの幅がわずかに広くなり、分解能がわずかに低下する。
【００９４】
実験的に得られた嚢胞のＣＮＲ値は、分離可能な技術が、分離不能な技術に匹敵するコントラストを提供できることを一般的に示す。シミュレーションと比較して実験によるＣＮＲの大きさの差は、アレイの表面全体における分散位相欠陥（控えめに約１４ナノ秒（ｎｓ）のＲＭＳ遅延と推定される）の存在に起因すると考えられる。理論に束縛されることなく、それは電極に使用することのできる粘性銀エポキシのためであると考えられる。遅延和集束は、２サイクル送信パルスと対比して４サイクル送信パルスを使用したために、ＤＳＩＱと比較してＣＮＲが劣化した。
【００９５】
一般的に、理論に束縛されることなく、分離可能な集束の分解は、低いｆナンバ、（例えば波面曲率の増大による）極度の近接場、および図８Ａないし図８Ｆの実証例に示すようにグレーティングローブが激しくなり得る動作周波数の条件では、性能が最悪になり得ると考えられる。そのような条件で、分離可能な遅延和技術は依然として、分離不能な遅延和と比較して劣化は最小限に止めることができる。遅延和と比較したときに、分離可能なＤＳＩＱ集束は一般的に、高い動作周波数のグレーティングローブ条件でより顕著な劣化を示すが、他の構成における性能は一般的に受け入れられる。
【００９６】
分離可能な集束性能は、撮像条件下で、少なくとも部分的に（分離可能な）フレネル近似によって支配することができる。例えば、この形の平方根の展開は、方程式（７）の「ｂ」項が比較的小さい場合、より急速に収束することができる。変数「ｂ」は、方程式（２０）を使用して、システムで使用されるｆナンバに関係付けることができ、ｆ／＃＝１．０のとき、それは約０．３５４となる。現実的な開口の場合、そのような級数は急速に収束することができ、展開における後方の項の有意性は急速に低下し得る。
【００９７】
【数２０】
2014515980.tif 000024
展開における第３項の分離不能な部分２（ΔＸ２ΔＹ２／Ｚｆ２）は、開口の隅では、分離可能な部分（ΔＸ２／Ｚｆ２＋ΔＹ２／Ｚｆ２）と比較して有意であり得る。しかし、開口の隅は、アポダイゼーション加重または素子の指向性のため、実効感度が低下することがあり得るので、そのような近似誤差は軽減することができると考えられる。
【００９８】
部分開口技術も、平面波送信、受信専用集束と共に使用することができる。しかし、激しいグレーティングローブは、そのような部分開口技術の撮像性能を劣化させることがあり得る。
【００９９】
一般的に、２Ｄビーム形成演算を２つの分離可能な１Ｄラインアレイビーム形成演算（例えば第１組の和、および第１組の和を使用する第２組の和）に分解することにより、近接場広帯域３Ｄ超音波撮像の性能を桁外れに向上させることができる。そのような３Ｄ技術は、アジマス次元に変動「時間遅延」を適用し、それに続いてアジマス方向に遅延したデータに対し、エレベーション次元に作用するさらなる「時間遅延」を適用することを含むことができる。例えばＤＳＩＱ集束例の場合のように「時間遅延」が位相回転である場合、逐次複素乗算に２つの遅延を適用することができる。
【０１００】
しかし、補間演算を使用して最高数十個までのサンプルを時系列で遅延サンプリングする場合、エレベーション集束の前に、アジマス集束ステップによって完全な遅延時系列履歴を一般的に生成することができる。遅延和集束の場合、補間は整数オフセットで短ＦＩＲフィルタを用いて適用することができるが、遅延和に適用される分離可能な方法は一般的に、第１の１Ｄ集束ステップによって生成することのできる全時系列を含む。ボリューム集束の場合、これは軸線方向次元のオーバサンプリングを表し、分離可能な分解による性能向上を減じることがあり得るので、ボリューム撮像モードの場合、分離可能な方法には、軸方向の画像サンプリングと比較して、遅延和を使用することが望ましい。
【０１０１】
対照的に、分離可能なＤＳＩＱは、特定の軸線方向平面間隔でボリュームデータを集束して、単一Ｃモードスライスを分離して形成することができる。電力が制限されたハンドヘルド装置の場合、ＤＳＩＱは、多時間電池寿命で（例えばＡＣ主電源を必要とすることなく）実時間撮像に２Ｄアレイを使用する効果的な方法になり得る。エネルギ効率のよいビーム形成に加えて、ＤＳＩＱサンプリング技術を使用するフロントエンドＡＳＩＣは、低デューティサイクル動作モードを使用して、消費電力を非常に少なくすることができる。
【０１０２】
一般的に利用可能な常時オンの超音波アナログフロントエンド集積回路、例えばテキサスインスツルメンツ社のＡＦＥ５８０７（４０ＭＨｚで８８ｍＷ／チャネル、１２ビットＡＤＣ）またはアナログ装置ＡＤ９２７８（同じく４０ＭＨｚで８８ｍＷ／チャネル、１２ビットＡＤＣ）と比較して、典型的なＤＳＩＱフロントエンドは、Ｃモード撮像用に３６００個のチャネルを全部動作させるために、約３０フレーム／秒で１チャネル当たり１３．８μＷｍ以下、または１フレーム当たり約１．６ｍＪを消費することができる。これは常時オンのフロントエンドの電力の１／６０００未満、および分離可能なＤＳＩＱビーム形成器の処理の典型的なエネルギコスト（７．５ｍＪ）の約１／５を表すことができる。
【０１０３】
分離可能な２Ｄ集束は、分離不能な集束と比較して、（Ｍ＋Ｎ）／２の計算コストの削減をもたらすことができると考えられる。ここでＭおよびＮは、素子数単位の集束開口寸法である。４０×４０の開口の実証例では、約２０倍の顕著な高速化が予測される。実験的に得られた速度増加は、ＯＭＡＰプロセッサ回路のコンパイルコードにＳＩＭＤ最適化を使用して、それぞれ遅延和およびＤＳＩＱ集束の場合の予測値の５７％〜８７％および６１％〜８９％の範囲であった。対照的に、非ＳＩＭＤ時の性能の予測値との相違は、遅延和の場合でわずか８％、ＤＳＩＱ集束の場合で４％である。理論には束縛されないが、これは、ＳＩＭＤ命令を使用して２〜３倍の速度増加がもたらされた場合、ループオーバヘッドが小さい開口の性能の障害になることを意味すると考えられる。
【０１０４】
実証例では、ＭＡＴＬＡＢにおける倍精度データに対するＦＦＴベースの２Ｄ畳込みはＳＤＦと比較して、２０×２０の開口では２．１２倍遅くなり、４０×４０の開口では１．６４倍遅くなった。短い（３２〜６４素子）の１Ｄ開口の場合、ＦＦＴベースの１Ｄ畳込みは計算コストが非ＦＦＴの１Ｄ畳込みに匹敵することができる。２Ｄ畳込みの場合、ＦＦＴ法の計算コストは一般的にＯ（Ｎ２ｌｏｇ（Ｎ））に増大し得るが、分離可能な２Ｄ集束のコストは一般的にＯ（Ｎ２）からＯ（（Ｎ＋Ｎ）Ｎ２）またはＯ（２Ｎ３）に増大し得る。理論に束縛されることなく、ＦＦＴベースの集束に関連するゼロパディングまたは（ＳＤＦ集束と比較して）著しく高いメモリ使用量は、特定のデータサイズに対する分離可能な方法の性能上の利点を説明すると考えられる。分離可能な技術のそのような速度上の利点は、ハンドヘルド電池駆動式装置に使用される可能性が高い、より小さいＬ１キャッシュメモリを持つプロセッサでずっと顕著になり得ると考えられる。ＦＦＴ法はＦＰＧＡ、専用ＤＳＰまたはＡＳＩＣを用いて増強することができるが、ＦＦＴベースの２Ｄ畳込みによって示唆される性能の向上は必ずしも、ハンドヘルド装置に適した低電力プロセッサで達成されるわけではない。
【０１０５】
分離可能な２Ｄビーム形成は、シミュレーションおよび実験的に得られた嚢胞のＣＮＲ値によって示される、撮像品質に対し最小限の効果を有することができる。累積補間誤差が撮像性能を劣化するのを防止するために、高品質補間器をＤＡＳビーム形成に使用することができる。ＤＳＩＱベースのサンプリング技術は、２つの複素サンプル面を取り込み、適切に加重した場合に、ＤＡＳのそれに近いコントラストレベルを達成することができる。ＤＳＩＱによる主ローブ幅および副ローブレベルは一般的にＤＡＳより劣るが、分離可能なＤＳＩＱを使用して、任意の軸線方向サンプリングによるＣモード画像またはボリューム画像を形成することができる。対照的に、分離可能な遅延和は、ボリューム画像を形成するときに、２段階集束プロセスのため追加的軸線方向サンプリングが制約され、大きい性能改善を達成することができる。
【０１０６】
［付記および実施例］
実施例１は、対象物（例えば装置、方法、行為を実行するための手段、または装置によって実行されたときに装置に行為を実行させることのできる命令を含む装置可読媒体）を含みまたは使用することができ、例えば超音波トランスデューサアレイと共に使用するための超音波撮像システムを含みまたは使用することができ、超音波トランスデューサアレイは、トランスデューサ面を画定する二次元アレイに配設されかつ組織領域に超音波エネルギを照射するように構成されたトランスデューサ素子を含み、システムは、超音波トランスデューサアレイから反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを得ることを含めて反射超音波エネルギを示す情報を得ると共に、反射超音波エネルギを示す得られた情報を使用して組織領域内の撮像面の表示を構築するように構成されたプロセッサ回路を備え、特定の集束位置を含む撮像面内のそれぞれの集束位置について、超音波トランスデューサアレイにおけるそれぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得た反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和を別々に決定することを含み、それぞれの第１ラインのトランスデューサから得た少なくとも近似の複素サンプルは、トランスデューサ面内のそれぞれの第１ラインに対する撮像面内のそれぞれの集束位置のそれぞれの直交射影に対応し、かつ撮像面内の特定の集束位置に対し、反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定することを含み、第２の和は超音波トランスデューサアレイにおける第２ラインのトランスデューサに対応し、第２ラインのトランスデューサはトランスデューサ面内のそれぞれの第１ラインの軸線とは異なる軸線に沿って整列しかつトランスデューサ面に対する撮像面内の特定の集束位置の直交射影に対応し、少なくとも近似の複素サンプルの第１または第２の和を別々に決定することは、少なくとも近似の複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することを含む。
【０１０７】
実施例２は実施例１の対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、直接サンプル同相直交（ＤＳＩＱ）サンプリングを用いて反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを得るように構成されたプロセッサ回路を任意選択的に含むことができる。
【０１０８】
実施例３は、実施例１または２の一方または任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、超音波トランスデューサアレイと、プロセッサ回路によって構築された組織領域内の面の表示画像を示すように構成されたディスプレイとを任意選択的に含むことができ、超音波トランスデューサアレイ、プロセッサ、およびプロセッサは交流（ＡＣ）主電源から同時に得られる電力を必要とすることなく、動作するように構成されたハンドヘルド組立体を備える。
【０１０９】
実施例４は、実施例１ないし３のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、サンプルの少なくとも一部を位相回転することを任意選択的に含むことができる。それぞれの集束位置からそれぞれのトランスデューサ位置までの幾何学的音響伝搬時間遅延の近似に対応する打切りテイラー級数展開を使用して、それぞれの位相回転ファクタを決定することを含み、打切りテイラー級数展開は、それぞれの集束位置の直交射影を含むそれぞれの第１ラインを含むそれぞれのトランスデューサを介して得られたそれぞれの少なくとも近似の複素サンプルに対応する第１組のそれぞれの位相回転と、トランスデューサアレイに対する特定集束位置の直交射影に対応する第２ラインを含むそれぞれのトランスデューサを介して得られたそれぞれの少なくとも近似の複素サンプルに対応する第２組のそれぞれの位相回転とに分離される。
【０１１０】
実施例５は、実施例１ないし４のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、Ｃモード撮像面における各集束位置に対しそれぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得られた反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和を別々に決定し、かつトランスデューサアレイに対するＣモード撮像面におけるそれぞれの集束位置の直交射影に対応する超音波アレイにおける第２ラインのトランスデューサに対応する、それぞれの第１の和の少なくとも一部のそれぞれの第２の和を別々に決定することによって、Ｃモード表示を構築するように構成されたプロセッサ回路を任意選択的に含むことができる。
【０１１１】
実施例６は、実施例１ないし５のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは該対象物と組み合わせて、それぞれの第１ラインに対応して指定されたそれぞれの第１アポダイゼーション加重ファクタを使用することを含めてそれぞれの第１の和を別々に決定すること、および第２ラインに対応して指定されたそれぞれの第２アポダイゼーション加重ファクタを使用することを含めて第２の和を別々に決定することを任意選択的に含むことができる。
【０１１２】
実施例７は、実施例１ないし６のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは該対象物と組み合わせて、組織領域内の第１特定深さの第１面の少なくとも一部分の第１Ｃモード表示の少なくとも一部分を構築するように構成され、かつ組織領域内の第２特定深さの第２面の少なくとも一部分の第２Ｃモード表示の少なくとも一部分を構築するように構成されたプロセッサ回路を任意選択的に含むことができる。
【０１１３】
実施例８は、実施例７の対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、第１および第２Ｃモード表示からの情報を使用して、組織内のＣモード撮像面以外の特定の面の表示を構築することを任意選択的に含むことができる。
【０１１４】
実施例９は、実施例１ないし８のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物とくみあわせて、反射超音波エネルギの実時系列のサンプルを得ることを含めて、超音波トランスデューサアレイから反射超音波エネルギを示す情報を得るように構成されたプロセッサ回路を任意選択的に含むことができ、プロセッサ回路は、実時系列のサンプルの少なくとも一部の第３の和を決定することを含めて撮像面の表示を構築するように構成され、第３の和の決定は、実時系列のサンプルの少なくとも一部に特定時間遅延を適用することを含む。
【０１１５】
実施例１０は、実施例１ないし９のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、トランスデューサアレイによって画定される平面内の第２ラインに直交する第１ラインを任意選択的に含むことができる。
【０１１６】
実施例１１は、実施例１ないし１０のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは該対象物と組み合わせて、対象物（例えば装置、方法、行為を実行するための手段、または機械によって実行されたときに機械に行為を実行させることのできる命令を含む機械可読媒体）を含むことができ、例えばトランスデューサ面を画定する二次元アレイに配設されたトランスデューサ素子を備えた超音波トランスデューサアレイを使用して超音波撮像を含むことができ、超音波トランスデューサアレイは、組織領域に超音波エネルギを照射するように構成され、超音波トランスデューサアレイから反射超音波エネルギを示す情報を得ることを含み、反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを得ることを含み、組織領域内の撮像面の表示を構築し、反射超音波エネルギを示す得られた情報を使用することを含み、撮像面における特定集束位置を含むそれぞれの集束位置に対し、超音波トランスデューサアレイにおけるそれぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得られた反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和を別々に決定することを含み、それぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得られた少なくとも近似の複素サンプルは、トランスデューサ面内のそれぞれの第１ラインに対する撮像面内のそれぞれの集束位置のそれぞれの直交射影に対応し、撮像面内の特定集束位置に対し、反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定することを含め、第２の和は超音波トランスデューサアレイにおける第２ラインのトランスデューサに対応し、第２ラインのトランスデューサは、トランスデューサ面内のそれぞれの第１ラインの軸線とは異なる軸線に沿って整列し、かつトランスデューサ面に対する撮像面内の特定集束位置の直交射影に対応し、少なくとも近似の複素サンプルの第１または第２の和を別々に決定することは、少なくとも近似の複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することを含む。
【０１１７】
実施例１２は実施例１１の対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に、該対象物と組み合わせて、直接サンプル同相直交（ＤＳＩＱ）サンプリングを用いて、反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを得ることを任意選択的に含むことができる。
【０１１８】
実施例１３は、実施例１１または１２の一方または任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、プロセッサ回路およびトランスデューサアレイを備えたハンドヘルド組立体を用いて画像面表示を構築し、かつハンドヘルド組立体を用いて表示画像を示すことを任意選択的に含むことができ、ハンドヘルド組立体は、交流（ＡＣ）主電源から同時に得られる電力を必要とすることなく動作するように構成される。
【０１１９】
実施例１４は、実施例１１ないし１３のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、打切りテイラー級数展開（truncated Taylor series expansion）を用いて、それぞれの集束位置からそれぞれのトランスデューサ位置までの幾何学的音響伝搬遅延時間の近似に対応する、それぞれの位相回転ファクタを決定することを含めて、サンプルの少なくとも一部を位相回転することを任意選択的に含むことができ、打切りテイラー級数展開は、それぞれの集束位置の直交射影を含むそれぞれの第１ラインを含むそれぞれのトランスデューサを介して得られたそれぞれの少なくとも近似の複素サンプルに対応する第１組のそれぞれの位相回転と、トランスデューサアレイに対する特定集束位置の直交射影に対応する第２ラインを含むそれぞれのトランスデューサを介して得られたそれぞれの少なくとも近似の複素サンプルに対応する第２組のそれぞれの位相回転とに分離される。
【０１２０】
実施例１５は、実施例１１ないし１４のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、Ｃモード撮像面の各集束位置に対し、それぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得られた反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和を別々に決定すること、およびトランスデューサアレイに対するＣモード撮像面のそれぞれの集束位置の直交射影に対応する超音波アレイのそれぞれの第２ラインのトランスデューサに対応するそれぞれの第１の和の少なくとも一部のそれぞれの第２の和を別々に決定することを含むことによって、Ｃモード表示を構築することを任意選択的に含むことができる。
【０１２１】
実施例１６は、実施例１１ないし１５のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、それぞれの第１ラインに対応して指定されたそれぞれの第１アポダイゼーション加重ファクタを使用することを含めてそれぞれの第１の和を別々に決定すること、および第２ラインに対応して指定されたそれぞれの第２アポダイゼーション加重ファクタを使用することを含めて第２の和を別々に決定することを任意選択的に含むことができる。
【０１２２】
実施例１７は、実施例１１ないし１６のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは該対象物と組み合わせて、組織領域内の第１特定深さの第１面の少なくとも一部分の第１Ｃモード表示の少なくとも一部分を構築し、かつ組織領域内の第２特定深さの第２面の少なくとも一部分の第２Ｃモード表示の少なくとも一部分を構築することを任意選択的に含むことができる。
【０１２３】
実施例１８は実施例１７の対象物を含むことができ、あるいは該対象物と組み合わせて、第１および第２Ｃモード表示から得られた情報を使用して組織内のＣモード撮像面以外の特定の面の表示を構築することを任意選択的に含むことができる。
【０１２４】
実施例１９は、実施例１１ないし１８のうちの１つまたはいずれかの組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、反射超音波エネルギの実時系列のサンプルを得ることを含めて、超音波トランスデューサアレイから反射超音波エネルギの情報を得ること、および実時系列のサンプルの少なくとも一部の第３の和を決定することを含めて、撮像面の表示を構築することを任意選択的に含むことができ、第３の和の決定は、実時系列のサンプルの少なくとも一部に特定時間遅延を適用することを含む。
【０１２５】
実施例２０は、実施例１１ないし１９のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、トランスデューサアレイによって画定される面無いの第２ラインに直交する第１ラインを任意選択的に含むことができる。
【０１２６】
実施例２１は、実施例１ないし２０のうちの１つまたは任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、対象物（例えば装置、方法、行為を実行するための手段、または機械によって実行されたときに機械に行為を実行させることのできる命令を含む機械可読媒体）を含むことができ、例えばハンドヘルド組立体の一部として含まれる少なくとも１つのプロセッサによって実行されたときに、ハンドヘルド組立体の一部として含まれる超音波トランスデューサアレイをハンドヘルド組立体に制御させて、超音波エネルギを発生させるか反射超音波エネルギを受信させる命令を含むプロセッサ可読媒体を含むことができ、超音波トランスデューサアレイはトランスデューサ面を含む二次元アレイに配設されたトランスデューサ素子を備え、超音波トランスデューサアレイは、組織領域に超音波エネルギを照射し、直接サンプル同相直交（ＤＳＩＱ）サンプリングを使用して反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルを得ることを含めて、超音波トランスデューサアレイから反射超音波エネルギを示す情報を得、かつ特定集束位置を含む撮像面におけるそれぞれの集束位置に対し、超音波トランスデューサアレイにおけるそれぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得られた反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和を別々に決定することを含め、反射超音波エネルギを示す得られた情報を使用することを含めて、組織領域内の撮像面の表示を構築するように構成され、それぞれの第１ラインのトランスデューサを介して得られた少なくとも近似の複素サンプルは、トランスデューサ面内のそれぞれの第１ラインに対する撮像面内のそれぞれの集束位置のそれぞれの直交射影に対応し、撮像面内の特定集束位置に対し反射超音波エネルギの少なくとも近似の複素サンプルのそれぞれの第１の和の少なくとも一部の第２の和を別々に決定し、第２の和は超音波トランスデューサアレイにおける第２ラインのトランスデューサに対応し、第２ラインのトランスデューサはトランスデューサ面内のそれぞれの第１ラインの軸線とは異なる軸線に沿って整列し、かつトランスデューサ面に対する撮像面内の特定集束位置の直交射影に対応し、少なくとも近似の複素サンプルの第１または第２の和を別々に決定することは、少なくとも近似の複素サンプルの少なくとも一部を位相回転することを含む。
【０１２７】
実施例２２は実施例２１の対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、反射超音波エネルギの実時系列のサンプルを得ることを含めて、超音波トランスデューサアレイから反射超音波エネルギを示す情報をハンドヘルド組立体に入手させ、かつ実時系列のサンプルの少なくとも一部の第３の和を決定することを含めて撮像面の表示を形成させる命令を任意選択的に含むことができ、第３の和の決定は、実時系列のサンプルの少なくとも一部に特定時間遅延を適用することを含む。
【０１２８】
実施例２３は、実施例２１または実施例２２の一方または任意の組合せの対象物を含むことができ、あるいは任意選択的に該対象物と組み合わせて、トランスデューサアレイによって画定される平面内の第２ラインに直交する第１ラインを任意選択的に含むことができる。
【０１２９】
実施例２４は、実施例１ないし２３のいずれか１つ以上のいずれかの部分またはいずれかの部分の組合せを含むことができ、あるいは任意選択的に該部分と組み合わせて、実施例１ないし２３の関数のいずれか１つ以上を実行するための手段、または機械によって実行されたときに実施例１ないし２３の関数のいずれか１つ以上を機械に実行させる命令を含む機械可読媒体を含むことのできる対象物を含むことができる。これらの非限定実施例の各々は自立することができ、あるいは他の実施例の１つ以上と様々に置換しまたは組み合わせて併合することができる。
【０１３０】
上記説明は、詳細な説明の一部を形成する添付の図面への参照を含む。図面は、例証として、本発明を実施することのできる特定の実施形態を示す。本明細書ではこれらの実施形態を「実施例」ともいう。そのような実施例は、図示または記載した以外の要素を含むことができる。しかし、本発明者らは、図示または記載された要素だけを設けた実施例も意図している。さらに、本発明者らはまた、特定の実施例（またはそれらの態様の１つ以上）に関連して、または本明細書に図示または記載した他の実施例（またはそれらの態様の１つ以上）に関連して、図示または記載した要素（またはこれらの態様の１つ以上の）任意の組合せまたは置換を使用する実施例も意図している。
【０１３１】
本明細書と参照によって本明細書に援用したいずれかの文書との間に矛盾した用法が存在する場合、本明細書の用法が優先する。
本明細書に記載した方法例は、少なくとも部分的に機械実装またはコンピュータ実装することができる。一部の実施例は、上記実施例に記載された方法を実行するために電子装置を構成するように動作可能な命令が符号化されたコンピュータ可読媒体または機械可読媒体を含むことができる。そのような方法の実装は、マイクロコードのようなコード、アセンブリ言語コード、高水準言語コード等のようなコードを含むことができる。そのようなコードは、様々な方法を実行するためのコンピュータ可読命令を含むことができる。コードはコンピュータプログラム製品の一部を形成することがある。さらに、一実施例では、コードは実行中または他の時間に１つ以上の揮発性、非一時的、または不揮発性の有形コンピュータ可読媒体に有形に格納することができる。これらの有形のコンピュータ可読媒体の例として、ハードディスク、着脱可能な磁気ディスク、着脱可能な光ディスク（例えばコンパクトディスクおよびデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカードまたはメモリスティック（商標）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）等を挙げることができるが、これらに限定されない。
【０１３２】
上記説明は例証として意図されており、限定ではない。例えば上記の実施例（またはその１つ以上の態様）を、互いに組み合わせて使用することができる。当業者は、上記説明を検討した上で他の実施形態を使用することができる。要約書は、特許請求の範囲または意味を解釈または制限するために使用されないという理解の下で提出する。また、上記の詳細な説明の部分で、開示を合理化するために、様々な特徴をグループにまとめることができる。これは、請求されずに開示される特徴がいずれかの請求項に不可欠であることを意図するものであると解釈すべきではない。むしろ、発明の対象物は、開示した特定の実施形態の全ての特徴より少ないところに存する。したがって、各請求項は別個の実施形態として自立しており、以下の特許請求の範囲はこれにより実施例または実施形態として詳細な説明に組み込まれ、そのような実施形態を様々に組み合わせまたは置換して互いに併合できることが企図される。本発明の範囲は、そのような特許請求の範囲に権利が付与される均等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲に関連して決定されるべきである。
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図６】
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【図８Ａ−８Ｃ】
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【図８Ｄ−８Ｆ】
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【図８Ｇ−８Ｉ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図１０Ａ−１０Ｂ】
2014515980.tif 000038
【図１０Ｃ−１０Ｄ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１】
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【図２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図７】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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