(57)【要約】  本発明は、体積（５０）の三次元超音波画像を提供するための方法及び超音波イメージングシステム（１０）に関する。特に、本発明は、三次元ライブイメージングに適用される。大きな体積の三次元超音波イメージングを改善するために、トランスデューサアレイ（２６）の走査線（５９）の間隔（６０）の関数としてシグナルプロセッサ（３４）のバンドパスフィルタ（３５）の中心受信周波数（７０）を調整することが熟慮される。
2014533165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積の三次元画像を提供するための超音波イメージングシステムであって、
超音波受信信号を提供するように構成されるトランスデューサアレイ、
該トランスデューサアレイを制御して、多数の走査線に沿って前記体積を走査するように構成され、さらに、前記超音波受信信号を受ける及び画像信号を提供するように構成されるビームフォーマ、
前記画像信号を受ける、及び、前記画像信号上の中心受信周波数の周辺でバンドパスフィルタリング操作を行うように構成されるシグナルプロセッサであり、前記走査線の間隔の関数として前記中心受信周波数を調整するようさらに構成され、前記間隔が増加した場合に前記中心受信周波数を低くするよう構成され、画像データを提供するようさらに構成されるシグナルプロセッサ、
該シグナルプロセッサから前記画像データを受ける及びディスプレイデータを提供するように構成される画像プロセッサ、並びに、
前記ディスプレイデータを受ける及び前記三次元画像を提供するように構成されるディスプレイ、
を含むシステム。
【請求項２】
前記シグナルプロセッサは、前記間隔と前記中心受信周波数との直線関係に基づき前記中心受信周波数を調整するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記シグナルプロセッサは、前記間隔と前記中心受信周波数との非直線関係に基づき前記中心受信周波数を調整するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記中心受信周波数と前記間隔との前記非直線関係は多項式関数である、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記多項式関数は、以下の形
【数１】
2014533165.tif 000009
の２次多項式関数であり、ここで、ＳＦは、受信周波数シフトファクターであり、ＬＳは、度で表される前記間隔であり、ＭＬＳは、度で表される最小の走査線間隔であり、さらに、Ａは、スケーリングパラメータである、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記中心受信周波数と前記間隔との前記非直線関係は指数関数である、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記指数関数は、以下の形
【数２】
2014533165.tif 000010
のものであり、ここで、ＳＦは、前記中心受信周波数のシフトファクターであり、ＬＳは、度で表される前記間隔であり、ＭＬＳは、度で表される最小の走査線間隔であり、Ａはスケーリングパラメータであり、さらに、Ｂはスケーリングパラメータである、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記シグナルプロセッサは、前記走査線の間隔の関数として前記バンドパスフィルタリング操作のバンド幅を調整するようさらに構成され、さらに、前記間隔が増やされた場合に前記バンド幅を狭くするように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記シグナルプロセッサは、同じシフトファクターによって前記バンド幅及び前記中心受信周波数を調整するようさらに構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記バンドパスフィルタは、クアドラチャバンドパスフィルタである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
体積の三次元超音波画像を提供するための方法であって、
トランスデューサアレイを用いて多数の走査線に沿って前記体積を走査するステップ、
前記トランスデューサアレイからの信号を受けるステップ、
該信号に対してバンドパスフィルタリング操作を行うことによって前記信号を処理して画像データを提供するステップであり、前記バンドパスフィルタリング操作の中心受信周波数が、前記走査線の間隔の関数として調整され、前記間隔が増加した場合に、前記中心受信周波数が低くされる、ステップ、並びに、
前記画像データを使用して前記三次元画像を表示するステップ、
を含む方法。
【請求項１２】
コンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される場合にコンピュータに請求項１１に記載の方法のステップを実行させるプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば患者の解剖学的部位等の体積の三次元ライブ画像を提供するための超音波システム及び方法に関する。本発明は、さらに、そのような方法を実行するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元超音波イメージング又はボリュームイメージングにおいて、三次元画像の取得は、関心のある体積をスライスする多くの二次元走査を行うことによって達成される。従って、互いに隣り合う多数の二次元画像が取得される。適した画像処理によって、関心のある体積の三次元画像を、多数の二次元画像から構築することができる。多数の二次元画像から取得された三次元情報が、超音波システムの使用者のために、ディスプレイ上に適切なフォームで表示される。
【０００３】
さらに、いわゆる三次元ライブイメージング又は４Ｄイメージングは、臨床適用において使用されることが多くある。三次元ライブイメージングにおいて、体積に対するリアルタイムの観察を得ることができ、使用者が、例えば鼓動している心臓等の解剖学的部位の可動部分を観察するのを可能にしている。三次元ライブイメージングの臨床適用において、１つの弁等、心臓の比較的小さい領域、又は、中隔欠損を画像化することが必要とされる場合があり、さらに、心室全体等、心臓の大きな領域を画像化することが必要とされる場合がある。
【０００４】
従って、いわゆる関心領域（ＲＯＩ）及びそのサイズは、三次元ライブ超音波イメージングの臨床適用を通して変わり得る。
【０００５】
マトリクス型トランスデューサ、すなわち二次元アレイのトランスデューサを用いた心臓の三次元ライブイメージングにおいて、高いボリューム取得レートによって心臓の動的構造を適切に可視化することができるようになる必要がある。現在、高いボリュームレートを達成する１つの手段は、４Ｘマルチラインイメージング又はいわゆる並列受信ビームフォーミングを利用することである。これにおいては、４つの受信ビームが、１つの送信ビームの周りで対称のパターンで同時に形成される。これらのパターンの多数のセットが体積にわたって走査し、ボリュメトリック画像データを取得する。この方法は、送信ビームを取り囲む受信ビームのそれぞれを照らすのに領域内で十分ブロードな送信ビーム次第である。ボリュームレートは各体積内の音響走査線の数によって決定されるため、４つの走査線を同時に受けることによって、各送信ビームに対して１つの受信走査線であるシンプルな事例と比較して、４つの因子によりボリュームレートが大きくなる。実際には、音響イメージングを用いて、さらには、４Ｘマルチラインイメージングを用いても、音響走査線、特に受信走査線は、問題に直面する前まで広がり得るだけである。
【０００６】
第１の問題は、受信したビームが離れるに従い、それらの受信ビームを照らす送信ビームからも離れるということである。従って、画像は感度を失い、さらに、くすむようになる。これは、一般的に、送信開口を小さくすること及び／又は送信周波数を減らすことにより送信ビームの幅を広げるによって防ぐことができる。別の一般的な防ぐ方法は、受信開口を小さくすることによって受信ビームの幅を広げることである。どちらの技術もいくつかの改善点を実証するが、関心領域が大きな体積である場合に三次元ライブイメージングに対して十分高いボリュームレートを維持するという十分な利益はない。
【０００７】
受信走査線を広げる場合に直面する第２の問題は、ある時点で、受信走査線間にギャップがあり、さらに、その走査線間、特により深い箇所にある標的に達しそこない、重大な空間エイリアシングが生じることである。受信開口を小さくすることによって受信ビームを大きくすることは助けになるが、やはり、十分な利益を提供しない。
【０００８】
参照文献ＵＳ４，４４２，７１３  Ａは、対象物から反射され且つ装置によって感知される送達された信号の使用を介して解析されることになる対象物における超音波信号を送信するためのトランスデューサ要素のアレイを有する超音波イメージング装置を開示している。信号の減衰によって生じる周波数の変化と共に送信及び／又は受信トランスデューサの数を調整することが、使用されるより広範な条件下での画像解像度を改善するために示唆される。
【０００９】
そのような三次元超音波システムをさらに改善する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
改善された超音波システム及び方法を提供することが本発明の目的である。そのような方法を実行するためのコンピュータプログラムを提供することが本発明のさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様において、体積の三次元画像を提供するための超音波イメージングシステムが示されている。当該超音波イメージングシステムは、超音波受信信号を提供するように構成されたトランスデューサアレイ、トランスデューサアレイを制御して、多数の走査線に沿って体積を走査するように構成され、さらに、超音波受信信号を受ける及び画像信号を提供するように構成されたビームフォーマ、画像信号を受ける、及び、画像信号上の中心受信周波数周辺でバンドパスフィルタリング操作を行うように構成されたシグナルプロセッサであって、走査線間隔の関数として中心受信周波数を調整するようさらに構成され、間隔が増加した場合に中心受信周波数を低くするよう構成され、画像データを提供するようさらに構成されたシグナルプロセッサ、シグナルプロセッサから画像データを受ける及びディスプレイデータを提供するように構成された画像プロセッサ、並びに、ディスプレイデータを受ける及び三次元画像を提供するように構成されたディスプレイを含む。
【００１２】
本発明のさらなる態様において、体積の三次元画像を提供するための方法が示されている。当該方法は、トランスデューサアレイを用いて多数の走査線に沿って体積を走査するステップ、トランスデューサアレイからの信号を受けるステップ、信号に対してバンドパスフィルタリング操作を行うことによって信号を処理して画像データを提供するステップであって、バンドパスフィルタリング操作の中心受信周波数が、走査線間隔の関数として調整され、間隔が増加した場合に、中心受信周波数が低くされる、ステップ、並びに、画像データを使用して三次元超音波画像を表示するステップ、を含む。
【００１３】
本発明のさらなる態様において、コンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される場合にコンピュータ、特に超音波イメージングシステムに前記方法のステップを実行させるプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムが示されている。
【００１４】
本発明の基本的なアイデアは、走査線間隔を広げることの関数として、シグナルプロセッサのバンドパスフィルタの中心受信周波数を減らすことである。
【００１５】
三次元ライブイメージングの臨床適用において、１つの弁等、心臓の比較的小さい領域、又は、中隔欠損を画像化することが必要とされる場合があり、さらに、左心室全体等、心臓の大きな領域を画像化することが必要とされる場合がある。どちらの事例の必要性においても、例えば２０Ｈｚ又は少なくとも２４Ｈｚ等、十分に高いボリュームレートを維持する必要がある。大きな領域の事例と小さな領域の事例とを変える場合、臨床医の側には、大きな領域を画像化する場合に画像解像度を下げ、さらに、より小さな領域を画像化する場合に解像度を上げる意志が存在する。この意志は、超音波システムが、画像化されている体積のサイズに関係なく、固定された数の音響走査線、従って固定されたボリュームレートを維持することによって小さい及び大きい領域のイメージング両方にわたって高いボリュームレートを維持するのを可能にする。検査されることになる体積又は関心領域のサイズが大きくされた時に十分に高いボリューム取得レートを維持するために走査線間隔が変えられた場合に、走査線間隔を広くすることの関数として受信周波数、さらに、バンド幅を減らすことによって、感度の重大な損失及び空間エイリアシングの増加なく、走査線間のはるかに大きな分離が可能になることがわかってきた。シグナルプロセッサにおいて、所与の走査線間隔の関数として、受信周波数、さらに、バンドパスフィルタのバンド幅をシフトすることが実行される。走査線間隔は、次に、検査されることになる体積のサイズが変更された場合に変わる。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において定められている。請求される方法は、請求される装置と類似及び／又は同一の、さらに、従属請求項において定められる好ましい実施形態を有するということを理解されたい。
【００１７】
一実施形態において、シグナルプロセッサは、間隔と中心受信周波数との直線関係に基づき中心受信周波数を調整するように構成される。別の選択肢として、シグナルプロセッサは、間隔と中心受信周波数との非直線関係に基づき中心受信周波数を調整するように構成される。受信周波数と走査線間隔との直線関係と同じくらいシンプルな関係は、感度の損失及び空間エイリアシングなく、音響走査線のさらなる分離を可能にするのに十分であることがわかってきた。
【００１８】
さらなる実施形態において、中心受信周波数と間隔との非直線関係は多項式関数である。特に、さらなる実施形態において、多項式関数は、以下の形
【００１９】
【数１】
2014533165.tif 000003
の２次多項式関数（ｓｅｃｏｎｄ−ｏｒｄｅｒ  ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）であり、ここで、ＳＦは、受信周波数シフトファクターであり、ＬＳは、度で表される間隔であり、ＭＬＳは、度で表される最小の走査線間隔であり、さらに、Ａは、スケーリングパラメータである。これによって、シフトファクターと走査線間隔との２次関係の比較的シンプルな実行を提供することができる。特に、走査線間隔が最小の走査線間隔である場合シフトは発生しない。従って、しかし、走査線間隔の増加と共に、シフトファクターは漸進的な様式で低くなる。実際には、走査線間隔が増えるに従い受信周波数における減少がゆっくり始まる、従って、走査線間隔が増えるに従いレートが増えるような関係がよく機能することがわかってきた。
【００２０】
さらなる実施形態において、中心受信周波数と間隔との非直線関係は、指数関数である。特に、その指数関数は、以下の形
【００２１】
【数２】
2014533165.tif 000004
のものであり、ここで、ＳＦは、中心受信周波数のシフトファクターであり、ＬＳは、度で表される間隔であり、ＭＬＳは、度で表される最小の走査線間隔であり、Ａはスケーリングパラメータであり、さらに、Ｂはスケーリングパラメータである。実際には、走査線間隔が増えるに従い受信周波数における減少がゆっくり始まる、従って、走査線間隔が増えるに従いレートが増えるような指数関数はさらによく機能することがわかってきた。
【００２２】
さらに、走査線間隔とシフトファクターとの関係の制御を使用者に与えるパラメータのセットを用いてシグナルプロセッサにおいて関係が実行される。
【００２３】
さらなる実施形態において、シグナルプロセッサは、走査線、特に受信走査線の間隔の関数としてバンドパスフィルタリング操作のバンド幅を調整するようさらに構成され、シグナルプロセッサは、間隔が増やされた場合にバンド幅を狭くするように構成される。バンドパスフィルタリング操作の中心受信周波数だけでなくバンド幅も減らすことによって、感度を損失及び空間エイリアシングが増加することなく、走査線間の間隔が増えるという可能性がさらに増大することがわかってきた。
【００２４】
さらなる実施形態において、シグナルプロセッサは、同じシフトファクターによってバンド幅及び中心受信周波数を調整するようさらに構成される。これは、有利な技術的効果を維持しながらシグナルプロセッサのよりシンプルな構成を可能にする。
【００２５】
さらなる実施形態において、バンドパスフィルタは、クアドラチャ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）バンドパスフィルタである。そのようなバンドパスフィルタは、優れた信号処理、特に、中心受信周波数及びバンド幅のシフト変更の容易な実行を可能にする。
【００２６】
本発明の上記及び他の態様が、以下に記載の１つ又は複数の実施形態から明らかになり、さらに、以下に記載の１つ又は複数の実施形態を参考にして説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に従った超音波システムを例示した概略図である。
【図２ａ】超音波プローブに関連して関心領域を示した概略図である。
【図２ｂ】どのようにして多数の走査線が図２ａにおける体積を通って広がることができるかを示した概略図である。
【図３ａ】バンドパスフィルタリング操作を例示した図である。
【図３ｂ】バンドパスフィルタリング操作の周波数シフトの第１の実施形態を示した図である。
【図３ｃ】バンドパスフィルタリング操作の周波数シフトの第２の実施形態を示した図である。
【図４】一実施形態に従った超音波システムの概略的なブロック図である。
【図５】度で表される走査線間隔とシフトファクターとの関係に対する例を示した図である。
【図６ａ】周波数シフト変更のない第１の画像の例示的な例を示した図である。
【図６ｂ】周波数シフト変更が適用された第２の画像の例示的な例を示した図である。
【図７】一実施形態に従った方法の概略的な流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、一実施形態に従った超音波システム１０、特に、医療用超音波三次元イメージングシステムを例示した概略図を示している。超音波システム１０を適用して、解剖学的部位、特に、患者１２の解剖学的部位の体積が検査される。超音波システム１０は、超音波を送る及び／又は受けるための多数のトランスデューサ要素を有するトランスデューサアレイを少なくとも１つ有する超音波プローブ１４を含む。１つの例において、トランスデューサ要素はそれぞれ、特定のパルス幅の少なくとも１つの送信インパルス、特に、複数の続く送信パルスの形で超音波を送ることができる。トランスデューサ要素は、例えば、機械的に軸を中心にして動かす又は回転させることができる二次元画像を提供するために、例えば、一次元の列に配置することができる。さらに、トランスデューサ要素は、特に多断面又は三次元画像を提供するために、二次元のアレイに配置することができる。特に、トランスデューサアレイは、平行の受信ビームフォーミングと共に使用され、すなわち、多数の受信ビームが、単一の「太い」送信ビームによって照らされる。
【００２９】
一般に、特定の音響走査線又は走査線、特に走査受信線にそれぞれ沿った多数の二次元画像を、３つの異なる方法で得ることができる。第一に、使用者は、手動の走査を介して多数の画像を得ることができる。この場合、超音波プローブは、走査線又は走査面の位置及び向きの経過を追うことができるポジションセンシング装置を含んでもよい。しかしこれは、現在熟慮されていない。第二に、トランスデューサを超音波プローブ内で自動的且つ機械的に走査することができる。これは、一次元のトランスデューサアレイが使用される場合の事例であり得る。第三に、好ましくは、位相二次元アレイのトランスデューサが超音波プローブ内に置かれ、さらに、超音波ビームが電子的に走査される。超音波プローブは、例えば医療スタッフ又は医師等、システムの使用者によって手で持たれてもよい。患者１２における解剖学的部位の画像が提供されるように、超音波プローブ１４が患者１２の身体に適用される。
【００３０】
さらに、超音波システム１０は、超音波システム１０を介する三次元画像の供給を制御する制御ユニット１６を有する。以下においてさらに詳細に説明されるように、制御ユニット１６は、超音波プローブ１４のトランスデューサアレイを介するデータの取得だけでなく、超音波プローブ１４のトランスデューサアレイによって受信した超音波ビームのエコーから三次元画像を形成する信号及び画像の処理も制御する。
【００３１】
超音波システム１０は、使用者に対して三次元画像を表示するためのディスプレイ１８をさらに含む。さらに、キー又はキーボード２２、及び、例えばトラックボール２４等のさらなる入力装置を含んでもよい入力装置２０が提供される。入力装置２０は、ディスプレイ１８に接続させるか、又は、制御ユニット１６に直接接続させてもよい。
【００３２】
図２ａは、超音波プローブ１４に関係した体積５０の例を示している。この例において描写される例証的な体積５０は、位相二次元の電子的に走査されるアレイとして構成されている超音波プローブ１４のトランスデューサアレイのため、セクタータイプのものである。従って、体積５０のサイズは、仰角５２及び水平角５４によって表すことができる。体積５０の深さ５６は、１つの線あたり秒で表されるいわゆる走査線時間（ｌｉｎｅ  ｔｉｍｅ）によって表すことができる。これは、特定の走査線を走査するために費やした走査時間である。
【００３３】
図２ｂは、どのようにして体積５０を、多数のスライス５８又は多数のいわゆる走査線５９に沿ってそれぞれ取得される二次元画像に分割することができるかという例示的な例を示している。画像取得の間、超音波プローブ１４の二次元トランスデューサアレイは、体積５０が多数のこれらの走査線５８に沿って連続して走査される方法で、ビームフォーマによって作動される。しかし、マルチライン受信処理において、単一の送信ビームが、例えば４つ等、多数の受信走査線を照らすことができ、その受信走査線に沿って、信号が同時に取得される。その場合、そのような受信線のセットは、次に、体積５０にわたって電子的に連続して走査される。
【００３４】
従って、取得した二次元画像から処理される三次元画像の解像度は、いわゆる走査線密度次第であり、従って、２つの隣接する走査線５９間の間隔６０次第でもある。事実、スライス５８内の２つの隣接する走査線５９間の距離、さらに、スライス５８間の距離である。結果として、横の広がりの方向における、及び、高さの広がりの方向における走査線密度は同じである。従って、走査線密度は、１つの線あたり度の形で測定される。
【００３５】
図３ａは、バンドパスフィルタリング操作を例示した図を示している。バンドパスフィルタリング操作は、中心受信周波数７０の周辺で生じる。バンドパスは、上側周波数７１と下側周波数７２との間で生じる。バンドパスフィルタリング操作が与えられる信号７４は、上側周波数７１と下側周波数７２との間のみを通る。信号７４のうち、上側周波数７１を超える部分及び下側周波数７２を下回る部分は切り捨てられる。従って、信号７４は、中心受信周波数７０の周辺のバンド幅７６のみを通る。
【００３６】
図３ｂは、バンドパスフィルタリング操作の周波数シフトの第１の実施形態を示している。周波数シフトは、矢印７７によって概略的に描写されている。この実施形態では、中心受信周波数７０のみが、中心受信周波数７０′までシフトされている。描写されている実施形態において、中心受信周波数７０は、中心受信周波数７０まで半減している。従って、信号７４が通るバンド幅は、バンド幅７６からバンド幅７６′まで変えられる。
【００３７】
図３ｃは、バンドパスフィルタリング操作の周波数シフトの第２の実施形態を示している。この実施形態においては、走査線間隔が増えるに従い中心受信周波数７０のみでなく、バンド幅も減らされている。従って、中心受信周波数７０は、中心受信周波数７０′まで半分低くされる。さらに、バンド幅７６は、バンド幅７６の半分であるバンド幅７６′まで狭くされる。従って、中心受信周波数７０及びバンド幅７６は、同じシフトファクターでスケール調整される。
【００３８】
図４は、超音波システム１０の概略的なブロック図を示している。先においてすでに提示されているように、超音波システム１０は、超音波プローブ（ＰＲ）１４、制御ユニット（ＣＵ）１６、ディスプレイ（ＤＩ）１８及び入力装置（ＩＤ）２０を含む。先においてさらに提示されているように、プローブ１４は、位相二次元トランスデューサアレイ２６を含む。一般に、制御ユニット（ＣＵ）１６は、アナログ及び／又はデジタルの電子回路、プロセッサ、マイクロプロセッサ等を含み、画像取得及び供給全体を調和させることができる中央処理装置を含んでもよい。さらに、制御ユニット１６は、本明細書において画像取得コントローラ２８と呼ばれるものを含む。しかし、画像取得コントローラ２８は超音波システム１０内の分けられた実体又はユニットである必要はないということを理解しなければならない。画像取得コントローラ２８は、制御ユニット１６の一部であってもよく、さらに、一般的には、実行されるハードウェア又はソフトウェアであってもよい。現在の区別は、例示的目的のためだけにつけられている。
【００３９】
制御ユニット１６の一部としての画像取得コントローラ２８は、ビームフォーマを制御することができ、これによって、体積５０のどの画像が得られるか、及び、どのようにしてこれらの画像が得られるかを制御することができる。トランスデューサアレイ２６を駆動させるビームフォーマ３０は電圧を生じ、部分的繰返し周波数（ｐａｒｔｓ  ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を決定し、送信したビーム及び１つ又は複数の受信若しくは受けたビームを走査する、焦点を合わせる、及び、アポダイズする（ａｐｏｄｉｚｅ）ことができ、さらに、フィルターを増幅する、及び、トランスデューサアレイ２６によって戻らされたエコー電圧流をデジタル化することができる。さらに、制御ユニット１６のコントローラ２８は、一般的な走査戦略を決定することができる。そのような一般戦略は、先においてすでに説明したように、所望のボリューム取得レート、体積の横の広がり、体積の高さの広がり、最大及び最小の走査線密度、走査線時間並びに走査線密度を含んでもよい。
【００４０】
ビームフォーマ３０は、さらに、トランスデューサアレイ２６から超音波信号を受け、さらに、その信号を画像信号として転送する。
【００４１】
さらに、超音波システム１０は、画像信号を受けるシグナルプロセッサ３４を含む。シグナルプロセッサ３４は、一般的に、アナログデジタル変換、例えば帯域フィルタリング等のデジタルフィルタリング、並びに、受けた超音波エコー又は画像信号の検出及び、例えばダイナミックな範囲縮小等の圧縮のために提供される。シグナルプロセッサは、画像データを転送する。特に、シグナルプロセッサ３４は、バンドパスフィルタ３５を含む。バンドパスフィルタ３５は、クアドラチャバンドパスフィルタであってもよい。
【００４２】
クアドラチャバンドパスフィルタ３５は３つの機能を提供する。第１の機能は、画像信号の帯域限定である。第２の機能は、走査線データの同相且つクアドラチャの対を生成することであり、さらに、第３の機能は、中間又はベースバンドの範囲の周波数までエコー信号をデジタル方式で復調することである。クアドラチャバンドパスフィルタによる特徴は、制御ユニット１６により入力されるパラメータによって決定される。制御ユニット１６内に、ユーザーインターフェース３８を介してパラメータをユーザー入力することができる。これは、ユーザーが走査線間隔と周波数シフトとの関係を制御するのを可能にする。周波数シフト及びバンド幅と走査線間隔との関係は、走査線間隔が増える場合に中心受信周波数及びバンド幅が減らされるようにある。これは、走査線間隔が増えるに従い受信周波数及びバンド幅の減少がゆっくり始まり、従って、走査線間隔が増えるに従いレートが増えるようにある。あり得る例は、以下の形
【００４３】
【数３】
2014533165.tif 000005
の２次多項式関数であり、ここで、ＳＦは、受信周波数シフトファクターであり、ＬＳは、度で表される間隔であり、ＭＬＳは、度で表される最小の走査線間隔であり、Ａは、スケーリングパラメータであり、さらに、以下の形
【００４４】
【数４】
2014533165.tif 000006
の指数関数を適用することができ、ここで、ＳＦは、中心受信周波数のシフトファクターであり、ＬＳは、度で表される間隔であり、ＭＬＳは、度で表される最小の走査線間隔であり、Ａはスケーリングパラメータであり、さらに、Ｂはスケーリングパラメータである。
【００４５】
これによって、大きな走査線間隔を、感度を損失することなく適用することができる。従って、大きな走査線間隔は、検査されることになる体積が大きくても、その体積内の総音響走査線数を維持することを可能にする。総音響走査線数を維持する、及び、音響走査線間の間隔を増やすことによって、さらに大きな体積さえも、体積取得レートを維持しながら超音波システムを用いて検査することができ、従って、三次元ライブ超音波イメージングを提供するのに十分高い取得レートを可能にする。
【００４６】
さらに、超音波システム１０は、シグナルプロセッサ３４から受けた画像データを、ディスプレイ１８上で最終的に示される表示データに変換する画像プロセッサ３６を含む。特に、画像プロセッサ３６は、画像データを受け、画像データを前処理し、さらに、それを画像メモリに記憶することができる。次に、これらの画像データをさらに後処理し、ディスプレイ１８を介して最も便利な画像が使用者に対して提供される。現在の事例において、特に、画像プロセッサ３６は、各スライス５８における多数の走査線５９に沿って取得した多数の二次元画像から三次元画像を形成することができる。
【００４７】
ユーザーインターフェースは、全般的に、参照番号３８で描写され、さらに、ディスプレイ１８及び入力装置２０を含む。ユーザーインターフェースは、超音波プローブ１４自体に提供することさえできる、例えばマウス又はさらなるボタン等、さらなる入力装置を含んでもよい。
【００４８】
本発明を適用することができる三次元超音波システムに対する特定の例は、本出願人によって売られているＣＸ５０ＣｏｍｐａｃｔＸｔｒｅｍｅ超音波システム、特に、本出願人のＸ７−２ｔ  ＴＥＥトランスデューサ、又は、本出願人のｘＭＡＴＲＩＸ技術を使用した別のトランスデューサと共に使用する超音波システムである。一般に、Ｐｈｉｌｉｐｓ社のｉＥ３３システム上に見られるマトリクス型トランスデューサシステム、又は、例えばＰｈｉｌｉｐｓ社のｉＵ２２及びＨＤ１５システム上に見られる機械的な３Ｄ／４Ｄトランスデューサ技術は、本発明を適用することができる。
【００４９】
図５は、度で表される走査線間隔を示すｘ軸、及び、対応するシフトファクターを示すｙ軸を有した例となる図８０を示している。グラフは、最小の走査線間隔、この場合０．７５度にて始まり、最大の走査線間隔、この場合３度にて終わる。そのようなグラフを使用して、走査線間隔と中心受信周波数７０との関係を実行することができる。シフトファクターの減少は、最小の走査線間隔からゆっくり始まり、さらに、走査線間隔が増えるに従ってレートを増やす。対応するグラフを提供するあり得る２次多項式は、以下の
【００５０】
【数５】
2014533165.tif 000007
であってもよい。
【００５１】
さらに、以下の指数関係
【００５２】
【数６】
2014533165.tif 000008
を使用して、類似のグラフを提供することができる。
【００５３】
図６ａは、第１のディスプレイの例示的な例を示している。第１のディスプレイは、周波数シフトすることなく取得した第１の画像９０を示している。参照番号９２によって示されているように、受信周波数シフトを使用者が選択的に可能にする又は無効にすることができるように、ダイアログボックス９２を、ディスプレイ１８を介して提供することができる。さらに、例えば指数関数に対する基礎である、走査線間隔とシフトファクターとの関係の他のパラメータ等、入力装置２０を介して第２のパラメータを入力することができる。さらに、最小の走査線間隔及び最大の走査線間隔を、使用者によって入力することができる。
【００５４】
対照的に、図６ｂは、本発明に従った操作可能中心受信周波数シフトを用いた同じ体積の第２の画像９６を与えている第２のディスプレイ９４を示している。明確に見えるように、画質は有意に上げられている。
【００５５】
図７は、方法の実施形態を示している。当該方法が開始された後、トランスデューサアレイ２６を用いて、多数の走査線５９、特に、多数の受信走査線に沿って体積が走査される。さらなるステップＳ２において、トランスデューサアレイ２６から信号が受信される。特に、トランスデューサアレイ２６は、ビームフォーマ３０まで超音波信号を転送することができる。ビームフォーマ３０は、次に、超音波信号を画像信号に変換し、画像信号は、次に、シグナルプロセッサ３４まで転送される。
【００５６】
ステップＳ３において、走査線間隔が変更されたかどうかが決定される。変更されていない場合、ステップＳ５において、バンドパスフィルタリング操作が信号に対して適用されて、画像データが提供され、さらに、ステップＳ６において、画像データを使用して三次元画像が表示される。
【００５７】
しかし、ステップＳ３において走査線間隔が変更されたと決定された場合、当該方法は、ステップ４と共に続き、バンドパスフィルタリング操作の中心受信周波数７０が、走査線の間隔の関数として調整される。特に、先において与えられた関係又は式の１つに従って調整を行うことができる。さらに、バンドパスフィルタリング操作のバンド幅７６は、同じシフトファクターを用いて狭くしてもよい。
【００５８】
次に、ここでもステップＳ５において、バンドパスフィルタリング操作が行われ、画像データが提供され、さらに、ステップＳ６において、この三次元画像が、画像データを使用して表示される。
【００５９】
最後に、ステップＳ７において、走査施行が終了するかどうかが決定される。終了する場合、当該方法は終了する。終了しない場合、当該方法はステップＳ１において再度始まる。
【００６０】
本発明は、図面及び上記の説明において詳細に例示及び記述されてきたけれども、そのような例示及び記述は、例示的又は例証的であり、拘束性はないと考慮されることになる。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変化は、請求された発明を実行する際に、図面、明細書、及び付随の特許請求の範囲の調査から当業者により理解及びもたらすことができる。
【００６１】
特許請求の範囲において、「含む」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞はその複数形を除外しない。１つの要素又は他のユニットは、特許請求の範囲内に列挙されたいくつかの項目の機能を満たすことができる。特定の手段が互いに異なる従属項において記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを役立つよう使用することができないと示しているわけではない。
【００６２】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に若しくはその一部として供給される、光記憶媒体又は固体記憶媒体等、適したメディア上に記憶／分布することができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線の通信システムを介して等、他の形状で分布することもできる。
【００６３】
特許請求の範囲におけるいかなる参照番号も、その範囲を限定するとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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