(57)【要約】　【課題】　ビームフォーマに結合されたトランスジューサ素子の二次元アレイによりボリューム範囲を電子的に走査する超音波画像形成方法及び装置。【解決手段】　ボリューム範囲に超音波エネルギーを送信するためにアレイの素子を動作させる段階と、送信された超音波エネルギーに応じてアレイの素子によりエコー信号を受信する段階と、動作された素子の配列を制限することにより前記ボリューム範囲に対応するビームパターンのサブセットから構成されるサブ部分におけるボリューム範囲をサンプリングするビームを形成する段階と、から構成される超音波画像形成方法及び装置を開示している。【選択図】　　　図１４ａ
2004113794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ビームフォーマに結合されたトランスジューサ素子の二次元アレイによりボリューム範囲を電子的に走査するための方法であって；
　ボリューム範囲に超音波エネルギーを送信するためにアレイの素子を動作させる段階；
　送信された超音波エネルギーに応じてアレイの素子によりエコー信号を受信する段階；並びに
　動作された素子の配列を制限することにより前記ボリューム範囲に対応するビームパターンのサブセットから構成されるサブ部分におけるボリューム範囲をサンプリングするビームを形成する段階；
　から構成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
　請求項１に記載の方法であって、ビームを形成する段階は、前記サブセットを選択するために軸方向からみるとき、円形状のビームパターンにビームを方向付ける手順を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
　請求項１に記載の方法であって、ビームを形成する段階は、前記サブセットを選択するために軸方向からみるとき、楕円形状のビームパターンにビームを方向付ける手順を含む、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
　請求項１に記載の方法であって、アレイの素子を動作する段階は送信ビームを送信する手順から構成され、且つビームを形成する段階は全ての送信ビームのための複数の走査線を得る手順から構成される、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
　請求項４に記載の方法であって、ビームを形成する段階は、円形パターン状に空間的に配列された位置において複数の走査線を得る手順から更に構成される、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
　請求項４に記載の方法であって、アレイの素子を動作する段階は２次元アレイが操作ヘッドに設けられることが必要であり且つエコー信号を受信する段階は走査ヘッドにおいてマイクロビームフォーマにより受信されたエコー信号を部分的にビーム形成する手順から更に構成され、ビームを形成する段階は超音波システムに設けられるマルチモードビームフォーマを用いて複数の走査線を得る手順から構成される、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
　超音波エネルギーのビームをボリューム範囲に送信し且つその代わりに超音波信号を受信するトランスジューサ素子の二次元アレイを含むトランスジューサ；並びに
　ボリューム範囲のサブ範囲を空間的にサンプリングするために機能するアレイの素子に結合するビームフォーマであって、ビームパターンはサブ範囲に対応するアレイの幾何学的形における素子のファイアリングを制限することによりビームパターンが得られる、ビームフォーマ；
　から構成されることを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項８】
　請求項７に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、ビームフォーマはビームの軸方向からみてＮ個の辺からなる多角形形状にあるビームパターンにおいてビームを方向付けるために機能し、ここで、Ｎは６より小さい整数である、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項９】
　請求項８に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、Ｎは６に等しい、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１０】
　請求項８に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、Ｎは８に等しい、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１１】
　請求項８に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、Ｎは１０に等しい、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１２】
　請求項８に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、Ｎは１２に等しい、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１３】
　請求項８に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、ビームパターンが円形に近づくように、Ｎは十分大きい、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１４】
　請求項８に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、ビームパターンが楕円形に近づくように、Ｎは十分大きい、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１５】
　請求項７に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、ビームフォーマは全ての送信ビームのための複数の走査線を得るマルチラインビームフォーマから構成され、ボリューム範囲は大きいボリューム範囲のサブボリュームであることが可能である、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１６】
　請求項１５に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、走査ヘッドは、素子により受信される超音波信号を部分的にビーム形成するために機能するアレイの素子に結合されるマイクロビームフォーマと、超音波システムに走査ヘッドを接続するケーブルと、から更に構成され、マルチラインビームフォーマは部分的にビーム形成される超音波信号に対応して超音波システムに設けられる、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１７】
　請求項１６に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、超音波システムは、補間走査線を形成する部分的にビーム形成された超音波信号に対応する補間器を更に含む、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１８】
　請求項１６に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、アレイの素子は八角形形状のパッチ状にグループ化され、且つ各々のパッチの素子はパッチにより受信される信号をビーム形成するために機能するマイクロビームフォーマに結合されている、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項１９】
　請求項７に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、アレイの素子は楕円形の詰まったパターン状に配列されている、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項２０】
　請求項７に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、アレイの素子は円形の詰まったパターン状に配列されている、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項２１】
　請求項７に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、システムは、少なくとも１つの単一のボリューム及び複数のボリュームモードにおいて操作されることが可能である、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項２２】
　請求項７に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、ボリューム範囲は大きいボリューム範囲のサブボリュームであることが可能である、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【請求項２３】
　請求項７に記載の三次元超音波診断画像形成システムであって、トランスジューサは全ての操作モードにおいて送信するために配列されている、ことを特徴とする三次元超音波診断画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、超音波診断デジタル画像形成システムに関し、特に、ボリューム画像形成に適用するための超音波診断画像形成システムにおける超音波診断画像形成システムにおけるボリューム獲得のボリューム又はフレームレートの増加に関する。
【背景技術】
【０００２】
　超音波診断の画像品質は、多くの疾病の診断及び処理において超音波診断を不可欠なものにしている。そのためには、獲得、再構成及びレンダリング技術に適用される、例えば、三次元、Ｂモード、カラードップラ及びパワードップラ等の三次元超音波画像形成技術の開発は、診断画像形成の分野に対する有用な結果を伴い、着実に前進している。
【０００３】
　三次元超音波画像形成の目的の１つは、Ａａｒｏｎ　ＦｅｎｓｔｅｒとＤｏｎａｌ　Ｂ．Ｄｏｗｎｅｙにより“３−Ｄ　Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ”と題されて学術誌Ａ　Ｒｅｖｉｅｗ　ＩＥＥＥ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＩＮ　ＭＥＤＩＣＩＮＥ　ＡＮＤ　ＢＩＯＬＯＧＹ，　ｐｐ４１−４９，　Ｎｏｖ．−Ｄｅｃ．　１９９６に発表されたように、三次元で患者の臓器をよりよく見えるようにする能力を超音波診断に与えるために従来の獲得技術の変わり易さを減少させることである。ＦｅｎｓｔｅｒとＤｏｗｎｅｙは、呼吸器、心臓及び無意識的な動きによるアーチファクト及び歪みと幾何学的歪みを防止するために、相対的位置及び角のある部分（獲得幾何学構成）が正確に把握されなければならないとする本発明者の見解を支持する立場をとっている。後者は速く且つ適切なゲート制御された獲得を必要とする。　そのために、本発明は、二次元のトランスジューサアレイを用いる電子的二次元走査に重点を置くことにする。
【０００４】
　図１は、本発明の原理に従って用いられる超音波診断画像形成システムを示している。トランスジューサアレイ１０を含む走査ヘッド（交換可能であるトランスジューサ）２６は、ビームフォーマ３６にケーブル１１により接続されている。ビームフォーマは、送信ビームの方向を換え且つ焦点合わせする送信のためのトランスジューサアレイの素子に適用される動作信号のタイミングを制御し、送信ビームにより輪郭を描かれる走査線に沿ってコヒーレントなエコー信号を生成するために、トランスジューサ素子から受け取られた信号を適切に遅延させ及び結合させる。ビームフォーマの送信のタイミングは又、心拍の特定な位相を用いて画像獲得を同期又はゲート制御することが所望されるとき、ＥＣＧ信号に対応する。ビームフォーマは、ボリュームの範囲に亘って超音波ビームを掃引させるために機械的に動かされるとき、走査ヘッドの位置信号に更に対応し、これにより、ボリューム範囲に関してトランスジューサの方向合わせが適切になされるとき、ビームの送信が可能になる。
【０００５】
　ビームフォーマの出力は、基本周波数信号及び調和周波数信号の分離のためにパルス反転プロセッサ３８に結合される。パルス反転プロセッサは当該技術分野において周知であり、米国特許第５，７０６，８１９号明細書（特許文献１）及び米国特許第５，９５１，４７８号明細書（特許文献２）に説明されている。これらの特許明細書は、交流位相のパルスからのエコーが基本信号から調和コントラスト信号を分離するためにどのように用いられることができるかについて説明している。基本信号及び／又は調和信号は、所望の表示される情報に依存して、Ｂモード又はドップラ処理がなされることが可能である。ドップラ処理に対しては、信号はフロー静止組織及びフロー運動組織の間で区別することが可能であるウォールフィルタ２２に結合される。コントラスト画像形成のための好適なウォールフィルタは、米国特許出願公開第０９／１５６，０９７号明細書（特許文献３）に説明されているが、調和コントラスト信号分離を実施することが可能である。フィルタリングされた信号は、ドップラのパワー、速度及び変動の評価を行うドップラプロセッサ４２に適用される。
【０００６】
　調和ドップラ信号評価のための好適なドップラプロセッサについては、米国特許第６，０３６，６４３号明細書（特許文献４）に説明されている。ドップラ画像形成を汚染する走査ヘッドの動きからもたらされるアーチファクトはフラッシュサプレッサ４４により取り除かれる。画像形成の前又は後に、フラッシュアーチファクトを除去するために種々の技術を用いることが可能であり、それらの技術には、米国特許第５，１９７，４７７号明細書（特許文献５）に説明されているノッチフィルタ技術、米国特許第５，７８２，７６９号明細書（特許文献６）に説明されている最大最小フィルタ技術が含まれる。処理されたドップラ信号はドップラ画像メモリ４０′に記憶される。Ｂモード処理がなされた信号は、信号増幅を検出するＢモードプロセッサ２４に適用される。Ｂモード処理がなされた信号は組織画像メモリ４０に記憶される。
【０００７】
　Ｂモード及びドップラ信号は座標変換プロセッサ４６に適用される。従来の二次元画像形成に対しては、座標変換プロセッサはスキャンコンバータとして機能し、必要に応じて極座標を直交座標に変換し、補間画像データを用いて受信線間の空間を満たす。走査変換画像は、表示装置１００に画像を表示するためのビデオフォーマットに画像情報を入れるビデオプロセッサ７０に結合される。画像は又、その機能がユーザに呼び出される場合、ループに記憶するためにＣｉｎｅ　ｌｏｏｐ（登録商標）メモリ５６に結合される。
【０００８】
　三次元画像形成が超音波システムにより実施される場合、被走査ボリュームにおける画像情報平面内のドップラ信号及び組織を走査変換するために座標変換プロセッサを用いることが可能であり、三次元データマトリクスに画像データの座標を変換するために座標変換プロセッサを用いることが可能である。好適には、座標変換プロセッサは、座標変換プロセッサにより処理される画像データの三次元表示をレンダリングすることが可能であるボリュームレンダリングプロセッサ５０を用いて座標を操作する。
【０００９】
　組織の三次元画像は、制御パネル又はユーザインタフェース（ＵＩＦ）を用いてユーザにより選択される組織レンダリングパラメータ５４に従ってレンダリングされる。ドップラ情報の三次元画像は、血流レンダリングパラメータ５２によりレンダリングされる。これらのパラメータは、三次元画像における組織の透過率の度合いのようなレンダリングプロセスの各々の側面を制御し、それ故、ビューアは組織内部の脈管構造を見ることが可能である。このような能力は、組織及びフローの両者の三次元画像をレンダリングするとき、米国特許第５，７２０，２９１号明細書（特許文献７）に記載されているように、重要である。三次元画像を、Ｃｉｎｅｌｏｏｐ（登録商標）メモリに記憶し、そして動的視差表示において走査ボリュームを表示するために再生することができる。周囲の組織を伴うことのないフローの三次元レンダリングは、米国再発行特許発明第３６，５６４号明細書（特許文献８）に記載されているように、血管の流れの連続性及び血管中の障害物を現すことが可能であり、本発明に従った冠状動脈診断には有用である。
【００１０】
　冠状動脈を含む心臓のボリューム領域を走査するために、異なるトランスジューサを用いることが可能である。ＩＤアレイ（方位掃引）か又は１．５Ｄ或いは１．７５Ｄアレイ（方位掃引及び仰角焦点）のどちらかを、三次元ボリュームにおいてビームを掃引するために機械的に動かすことが可能である。１．７５Ｄアレイ（方位及び仰角における最小の電子的掃引）又は二次元アレイ（方位及び仰角における十分な電子的掃引）を用いることが可能である。二次元トランスジューサアレイ１０″を用いた実施形態について、図２に示す。二次元アレイにおける重要な考慮は、超音波システムにプローブを接続するために用いられるケーブルワイヤの数である。ケーブル導体の数、従ってケーブルのサイズを減少させるために種々の方法を用いることができ、この中には、超音波システムへのワイヤレス接続、プローブにおけるマイクロビーム形成、デジタル又はアナログタイミング多重化、スパース行列及び送信／受信マルチプレクサの使用等が含まれる。１つの解決方法は、米国特許第６，１４２，９４６号明細書（特許文献９）に記載されているような、超音波システムにワイヤレスでエコー信号を送信する高周波プローブである。
【００１１】
　他の解決方法は、ケーブル接続が用いられるとき、米国特許第６，１０２，８６９号明細書（特許文献１０）に記載されているような、走査ヘッドと超音波システムの間のビームフォーマを分割することである。図２の例はこの方法を実施するものであり、トランスジューサ２６における仰角ビーム形成及び超音波システム１０１の方位ビーム形成がなされる。例えば、二次元アレイは、方位方向に広がる１２８列の素子（図中に矢印ＡＺにより示される）と仰角方位に６行の素子（矢印ＥＬにより示される）から構成される。各々のアレイの素子が超音波システムにそれぞれの胴体により接続される場合、７６８本の導体のケーブルが必要とされることになる。図２は、６つの素子からなる各々の列が、適切に、列の６つの素子からの信号を励起し（送信に関して）、遅延及び結合する（受信に関して）仰角ビームフォーマ３６ａに結合することを示している。これは、１つの仰角のビームフォーム化信号に各々の列の６つの信号を結合し、次いで超音波システムへのケーブル導体において結合され、このとき、仰角ビーム形成化信号は方位方向においてビーム形成される。前述の例において、１２８列の仰角ビーム形成化信号はケーブル１１の１２８個の導体において結合され、走査ヘッドのビーム形成を伴わないプローブに比較してケーブルサイズが著しく減少する。少なくとも仰角掃引が仰角ビームフォーマ３６ａにおいて実施され、好適には、掃引及び焦点合わせの両方が仰角ビームフォーマにおいて実施される。
【００１２】
　仰角ビームフォーマの操作について、図３ａ及び３ｂに示す。図３ａにおいて、ビームは、仰角方向において素子の列を構成する、素子１０１から１０ｎまで広がる０°の矢印により示されるアレイトランスジューサに垂直に走査される。焦点を形成する異なる素子についての遅延１０２の相対的長さにより示されるように、列の中央における信号は列の端部における信号に比べて遅延する。遅延された受信信号は加算器１０４により結合され、このとき、方位ビームフォーマ３６ｂの方にケーブル１１内の信号導線に連結される。図３ｂは、３０°の矢印により示されるような仰角にある３０°の傾きにおいて左側からビームが送信又は受信されるときの状態を示している。この場合、遅延１０２の相対的長さにより示すように、アレイの左側の信号はより大きく遅延する。受信信号は加算器１０４により結合され、方位ビームフォーマ３６ｂの方にケーブルにより結合される。
【００１３】
　図４ａ乃至７ｃは、３つの異なる方法（バッファリング素子又は利得素子を省略する）における仰角ビームフォーマの実施について示している。図４ａは、各々のトランスジューサ素子１０ｍがアナログ遅延線１０６に結合される。遅延の長さは、遅延線の入力又は出力タップを選択することにより設定され、遅延された信号は、信号がデジタル的に結合される場合、アナログ加算器又はＡ／Ｄ変換器に結合される。図４ｂにおいて、各々のトランスジューサ素子１０ｍはＣＣＤ遅延線１０８に結合される。遅延の長さは、遅延線における電荷蓄積素子の数を決定する入力又は出力タップを選択することにより、又は、電荷サンプルが電荷蓄積素子を通り抜ける速度を変化させることにより、設定される。遅延線の出力は、サンプリングされるアナログフォーマット中に又はデジタル化された後に加算される。
【００１４】
　図４は、仰角ビームフォーマのデジタル的実施形態を示している。この例において、仰角ビームフォーマは１２８個のサブビームフォーマ１２０を有し、各々は６つのトランスジューサ素子についての１つの仰角列からの信号を処理する。１０１から１０ｎまでの各々のトランスジューサ素子は、Ａ／Ｄ変換器１１０に結合され、デジタル化された信号は、シフトレジスタ、ＦＩＦＯレジスタ又はランダムアクセスメモリにより形成されることが可能であるデジタル遅延線１１２により遅延される。適切に遅延された信号は、加算器１０４において結合され、方位ビームフォーマにケーブル導体を通過して結合される。マルチビット信号サンプルを用いるときにケーブル導体を保護するために、幾つかのビームフォーマチャンネル１２０からのデータ値はインターリーブ（時間多重化）され、所望のリアルタイムの画像形成性能のレベルに対して十分なデータ速度において同じ導体群を通過して送られる。
【００１５】
　図５は、操作ヘッドの行革ビームフォーマの多くのビームフォーマチャンネル１２０の構成及び制御について示している。ビームフォーマはＮ個の仰角サブビームフォーマ１２０１乃至１２０ｎから構成され、各々のサブビームフォーマは、この例において参照番号６で示すように、仰角方向のトランスジューサ素子の列からの信号を受信する。仰角ビーム形成（仰角角度及び焦点等）を制御するためのデータは、走査ヘッド２６におけるタイミング且つ遅延復号器及びデータ記憶器１２６に、好ましくはケーブル導体を連続的に通過して送られる。このような制御データは復号され、遅延値は、各々のトランスジューサ素子についての所望の遅延のためにビームフォーマのチャンネルを設定する遅延制御器１２４に結合される。動的な焦点合わせのために、遅延は、エコーが受信されたときに、変化される。より小さい（近接場）アパチャが所望されるとき、一部の最も外側のチャンネルに０の重み付けを適用することにより、仰角アパチャを変化させることが可能である。タイミング且つ遅延復号器及びデータ記憶器１２６は又、パルス送信器１２２１乃至１２２ｎにより送信タイミングを制御するために用いられ、パルス送信器の各々は、この例の仰角列における６つのトランスジューサ素子の送信を制御する。
【００１６】
　　受信されたエコー信号が、図４ａ及び４ｂに示されるように、アナログドメインにおいて処理されるとき、この例における仰角ビームフォーマの１２８個のチャンネルからの信号が１２８本のケーブル導体を通過して方位ビームフォーマ３６ｂに送られる。エコー信号がデジタル的に処理されるとき、１２８個のチャンネルからの信号はインターリーブ（ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ；時間多重化）され、デジタル導体を通過して超音波システム１０１における方位ビームフォーマに送られる、
　二次元で電子的に方向を変えることができる本当の形態は、同一出願人による同時係属中の米国特許出願公開０９／９１２，７８５号明細書に開示されている。その発明の様子について、図６に示す。この図は、３０００個以上のトランスジューサ素子をもつ二次元トランスジューサアレイ２００の平面図である。図を簡略化するために、個々のトランスジューサ素子を示す図中の小さいボックスは互いに空間をおいて配置するように示している。しかしながら、構成された形態においては、個々のトランスジューサ素子は繰り返される六角形状に密に詰まった状態にある。この二次元アレイは、全体的には、十二角形の輪郭を有している。好ましい操作モードにおいては、ビームはアレイの中心から外側方向に送信され、方向付けされてアレイの中心から垂直な線について少なくとも±３０°の円錐状に焦点合わせがなされる。真っ直ぐの方向に方向付けされるとき、送信される走査線に沿って受信されたるエコーは、初期にはアレイの中心において受信され、それ以降は中心の円形又はアーク状素子群に受信され、アレイの表面への走査線の投影に沿って外側方向に広がっていく。図に示した形態においては、中央の略４分の１の素子がビーム送信のために用いられる。全体のアレイはエコーの受信に利用可能である。
【００１７】
　図６のアレイ２００は、１２個のトランスジューサ素子の交互の明るい部分と暗い部分のグループ分け２０２がなされて示されている。これらのグループ分け２０２（以下では“パッチ”と呼ぶ）の１つを分離したものを拡大して図７に示す。これらの１２個の素子からなる不規則な六角形状のパッチ２０２は、以下で詳細に説明するが、エコーの受信の間に共にビーム形成される。アレイの中央の素子（約７５０個の素子）は、高電圧ｍｕｘスイッチにより送信のために３つから成る群に結合される。
【００１８】
　図８ａ乃至８ｆは、ビーム送信の間に可能となる幾つかの３つの素子からなる配置を示している。この送信のグループ化は又、直線において互いに隣接する３つの素子から単純に構成されることができる。所定のビームを送信するために用いられる正確な配置は、所望のビーム特性及び方位に依存する。又、図８ｇに４つの素子のダイヤモンド形状のグループ化により示すように、送信のために４つの素子を互いに接続することが可能である。
【００１９】
　３０００以上の導体を用いるケーブルは、現在、実際的ではないため、アレイの１２個の素子の各々のパッチを走査ヘッドにおいてビーム形成する。これにより、超音波システムビームフォーマに結合されなければならない信号数を約２５６に減少できる。このとき、超音波システムにおける２５６個のチャンネルビームフォーマを、走査ヘッドからの部分的にビーム形成された信号をビーム形成するために用いることが可能である。
【００２０】
　二次元アレイの１２個の素子の各々の受信パッチの素子は十分小さく、隣接して配置され、密に詰まっているため、パッチの素子により受信されたエコー信号は、約４０°又はそれ以下に角度の方向付けをするように名目受信周波数において１波長の範囲以内に位置合わせがなされる（焦点遅延は省略する）。次いで、素子のエコーは、全てのパッチ素子信号を正確に時間的に位置合わせするためにサンプリングされる。このサンプリングは、好適には波長の１／１６又はそれ以下のサンプリングクロック量子の正確さの範囲内の時間アライメントに全てのパッチ素子から信号を至らしめるために、ほんの僅かな波長部分の正確さをもつ遅延のサンプリングの範囲において、なされる。
【００２１】
　パッチ素子からの時間アライメントがなされた信号は、次いで結合される。このような各々のパッチのビーム形成は、相互接続を容易にするために走査ヘッドにおけるトランスジューサアレイのすぐ後方に配置されたマイクロエレクトロニクスにより行われる。サンプリング時間の移動及びアライメントは、図９に示すサンプリング遅延線によりなされる。部分的にビーム形成がなされる素子のパッチの各々の素子２０４は、増幅器２０６によりサンプリング入力スイッチ２０８に結合される。サンプリング入力スイッチ２０８は、逐次的に、コンデンサ２１２にトランスジューサ信号について連続的導電サンプリングを行う。スイッチ２０８の逐次性は、クロック信号により増加されるリングカウンタ２１０の制御下に置かれている。リングに濃くした部分で示すように、サンプリング入力スイッチは、円を描くようにして、コンデンサ２１２のそれぞれにおいて連続的に入力信号をサンプリングする。増幅器２０６は両極性出力ドライブを有しており、それ故、コンデンサの電荷は、サンプリング時の瞬間的な信号レベルに増加されるか減少（放電）されることになる。
【００２２】
　コンデンサ２１２に蓄積された信号サンプルは、第２リングカウンタ２１６の制御の下で、逐次的方式で、蓄積された信号をサンプリングするサンプリング出力スイッチ２１４によりサンプリングされる。第２リングカウンタ２１６のリングに濃くした部分で示すように、サンプリング出力スイッチ２１４は、入力スイッチ及びリングらウンタに対する特定の時間的関係において蓄積された信号をサンプリングする。入力サンプリング及び出力のサンプリングの間の時間遅延は、２つのリングカウンタ間の時間遅延を確立する時間シフタ２２０により設定される。このように、出力信号のサンプリング時間は、２つのリングカウンタ間のタイミングの差の関数として、一定の値ずつ進めたり遅らせたりすることができる。この操作により、パッチの中央の素子のサンプリング時間のような所望の時間アライメントに、全てのパッチの素子の出力信号サンプルを至らせることができる。パッチの全ての素子からの信号が所望のサンプリング時間の範囲内にあるとき、信号は超音波システムにおける更なるビーム形成のために１つの信号に結合されることが可能である。時間アライメントされた出力信号は、増幅器２１８により更に増幅され、パッチの他の素子の信号と結合させるために加算器に結合される。
【００２３】
　三次元画像形成は、ボリューム範囲が全体的なボリュームに亘り超音波ビームを用いて十分サンプリングできることが必要である。これには、多くの量のボリュームデータのセットを得るためにかなり多くの必要な時間が必要である、非常に多くの送信−受信サイクルを必要とする。このようなかなり多くの取得時間を必要とするために、リアルタイムの三次元表示装置のフレーム速度は遅く且つ画像は運動アーチファクトの影響を受け易い。従って、ボリューム範囲の必要な走査線を得るために必要とされる時間を最小にすることが要求される。
【００２４】
　１つの解決方法としては、図１３及び１４に示すような、マルチラインビーム形成、走査線補間、又はそれら両方を用いることがある。画像形成が成されるボリュームをサンプリングするために、正方形又は長方形状（断面をみるとき）にビームを方向付けすることが可能である一方、画像形成が成される範囲を十分に且つ空間的に一様にサンプリングするためにボリューム範囲において三角形又は六角形状に方向付けされたビームを用いてデータを得ることが知られている。図１１ａは、ボリューム範囲の走査線が軸方向に見えるボリューム範囲を貫く断面図である。
【００２５】
　図１１ａ及び１１ｂから分かるように、１９本の走査線が全ての送信ビームにつて生成される。走査線の位置は六角形パターン内に空間的に配置されている。１つの六角形パターンの１９本の走査線の位置は走査線に沿った軸方向の円により示されている。１９本の走査線の位置は、ビームを横切る所望の最小強度の“太った”送信ビームにより高周波を当てられる。この例における送信ビームは走査線２７０の位置、即ち中央にあり、全ての１９本の走査線の位置を取り囲んでいる破線２５０により示される円において所定の音響強度が保たれる。トランスジューサアレイの素子により受信されるエコーは、上述の走査ヘッドにおけるマイクロビームフォーマ２８０により部分的にビームが形成され、図１５ａに示すように、超音波システムにおいて１９ｘマルチラインビームフォーマ２８２に結合される。
【００２６】
　図１１ａは、３０７２個の素子の二次元トランスジューサアレイが１２個の素子のパッチにおいて操作され、多重化を伴わないで２５６個の信号導体を用いてケーブル２８１により超音波システムに結合される２５６個のパッチ信号を生成することを示している。１９ｘマルチラインビームフォーマは、１９セットの遅延を用いてトランスジューサのパッチから受信された２５６個のエコー信号を処理し、図１１ａに示す１９の受信走査線２５２乃至２７４を同時に形成しりために加算する。１９本の走査線は、当該技術分野で周である調和分離、Ｂモード、ドップラ及びボリュームレンダリング関数の一部又は全てを実行する画像プロセッサ１８４に結合される。
【００２７】
　二者択一的に或いはマルチラインの走査線形成に関連して、走査線データを作るために補間を用いることが可能である。図１１ｂは、バックグラウンドのグリッドパターンにより示される六角形パターン状に画像形成されるボリュームから得られた塗りつぶした円によりマーキングされた一連の走査線３６１乃至３６７を示している。走査線３６１乃至３６７は、個別的に得ること、又はマルチライン獲得により２つ又はそれ以上の群として得ることが可能である。塗りつぶされていない円の位置における走査線は、２点高周波補間を用いて得られた走査線から補間される。補間された走査線３７１は、隣接する走査線３６２及び３６２の各々を１／２だけ重み付けすることにより補間され、次いで、その結果が結合される。用いられた重み付けは、値が補間される３つの受信された走査線の位置に関連して得られる走査線の位置の関数である。
【００２８】
　同様に、補間された走査線３７２は、隣接する走査線３６２及び３６７を用いて補間され、補間された走査線３７３は隣接する走査線３６１及び３６７を用いて補間される。３つの走査線の各々の群は、係数が２つの（２−１）である重み付け係数を用いて３つの中間にある走査線を補間するために用いられ、保管されたデータのビットを移動し且つ加算することにより補間を即座に実行することが可能である。これにより、多重化を用いることを回避し、リアルタイムの三次元表示速度のための高速度処理の利点が得られる。
【００２９】
　図１４ｃは、ボリュームの走査線密度が補間により更に増加する図１１ｂの補間の更なる反復を示している。この図において、更に２つの走査線のセット３８１乃至３８３及び３８７乃至３９２が先のセットの間で補間されている。これらの走査線は先に補間された走査線のセットを用いて補間されることが可能であり、又は、それらは得られた走査線３６１、３６２及び３６７から直接（所望の場合；及び同時に）補間されることが可能である。これらの走査線は又、２という係数である重み付け係数により重み付けされる利点がある。
【００３０】
　３つの受信された走査線３８１乃至３８３に対して最も中央寄りに補間された走査線のセットは、重み付け係数１／２及び１／４を用いて補間される。例えば、走査線３８１は、（１／２（走査線３６１）＋１／４（走査線３６２）＋１／４（走査線３６７））により得られる。外側の走査線のセットは、米国特許第５，９４０，１２３号明細書において記載された重み付け、１／４、３／４により得られる。例えば、走査線３９２は、（１／４（走査線３６７）＋１／４（走査線３６１））により得られ、又は、多重化を回避するために、（１／４（走査線３６７）＋１／４（走査線３６１）＋１／４（走査線３６１）＋１／４（走査線３６１））により得られる。図１４ｃは、中央側の走査線３８４乃至３８６の群及び外側の走査線３９３乃至３９６の群を含む、受信された走査線３６２、３６３，３６７に対応する補間走査線のセットを示している。運動アーチファクトを低減するために、受信された走査線データは高周波又は表示に先立ち検出されたフォームにおいてフィルタリングされることが可能である。
【００３１】
　上述の例は線形補間フィルタカーネルを用いる。非線形形状の補間カーネル（コサイン、サイン等）を用いることも又可能である。
【００３２】
　超音波システムに走査ヘッドを接続するために必要なケーブルのサイズを減少させるためのパッチを用いることにより、特定の操作条件下で、走査ビームパターンにおいて不所望のグレーティングローブを生じることとなる。これは個々のトランスジューサ素子を単一ユニットにグループ化することに起因し、上述のようなマイクロビーム形成を用いる場合でさえ、トランスジューサアレイに粗いピッチを与えることとなる。各々のパッチが送信ビーム場における多重且つ密に配置された走査線からの信号を受信することが可能である全体的に二次元アレイのサブアパチャであるとみなすことにより、この問題を低減することが可能である。
【００３３】
　サブアパチャからの信号を遅延し、走査線を受信されたマルチライン群を作るために加算することができる。サブアパチャの周期性により生じ、最終画像にクラッタをもたらすグレーティングローブは、各々のサブアパチャ（パッチ）からの２つ又はそれ以上の異なる方向付けをされた信号を得ることにより減少される。この方向付けの差は、パッチのビーム幅以内に小さく保たれる。方向付けの遅延プロファイルをλ／２より小さく保つことにより、重大なグレーティングローブを画像場の外側に保たれる。
【００３４】
　単純な一次元の例はこのような効果を示す。素子間の間隔（ピッチ）がλ／２である６４個の素子をもつ一次元線形アレイを考えることにする。そのアレイをそれぞれが１６個の素子からなる４つのパッチに分割する。２つのビームが、各々のパッチにおける通常の方向に対して左と右に方向付けされる。この方向付けされた角度は、これら２つの受信されたマルチラインの間に、他の線又はサンプルを補間することができるように、制限される。そのマルチラインは、半径方向に十分離れていて空間を満たす補間線を生成するためのサポートとなり、高周波補間が空間アンダーサンプリングによりアーチファクトを生成しないように互いに十分近接していることが望ましい。
【００３５】
　例えば、方向付け遅延が±λ／８以下に対応するように制限される場合、各々のパッチから方向付けされた２つのビームは通常のパッチビームパターンである約１ｄＢの幅の範囲内に納まる。又、何れかの素子における左又は二義のマルチラインの間の方向付け遅延は、それ故、λ／４に制限されるため、単純な２つのタップ補間フィルタを用いて補間線を得ることが可能である。λ／８遅延制限は方向付け角度を略±（λ／８）／（４＊λ）即ち１／３２ラジアンに制限する。このように、左及び右のマルチラインの間の角度は、約１／１６ラジアン即ち約３．６ラジアンにすることができる。他の２つの線が２つの受信されたマルチライン間で対称的に補間される場合、得られる線間間隔は約１．２°である。又、所望に応じて、非常に多くの、より接近したマルチライン又は補間線を得ることが可能である。
【００３６】
　一次元アレイの例において、名目上の方向付けされ多方向において方向付けされた各々のパッチから単一の走査線を生成することに代えて、２つの走査線が生成され、１つは名目上の方向付け方向の僅か左に方向付けされ、１つは僅かに右に方向付けされる。二次元アレイの場合には、幾つかの変化が可能である。直線二次元アレイについては、４つの走査線が直交関係にある方向付けされた左、右、上及び下の各々のパッチに対して得られる。六角形アレイのような三角形ベースの二次元アレイについては、図１０ｄに示すように、３つの走査線が１２０度の回転角で得られる。この図において得られた走査線は、それぞれ、Ｂφ０、Ｂφ１２０及びＢφ２４０であり、ここで下に添えた数字はパッチの名目上の方向付け方向に垂直な面内の回転方向を意味し、角度φは、各々の走査線が名目上の方向付け方向から傾いた小さい角度である。角度φは上述のように小さく保たれ、それ故、３つの走査線は名目上の方向付けビームのビーム幅の範囲内に保たれる。図１０ｃは、図１０ａに示すシステムにより得られるように、パッチ２０２の面に垂直方向に名目上方向付けされたビームをもつ、パッチ２０２に垂直方向にある単一の走査線Ｂ０を示している。
【００３７】
　前述の例は、直線的なアレイに対して長方形状の走査幾何学を、そして六角形のアレイに対して三角形状の幾何学を用いることが提案されたが、走査幾何学は、元来、アレイの幾何学にリンクしない。長方形状の走査は六角形のアレイを用いて実行されることが可能であり、その逆も又可能である。
【００３８】
　図１０ｄに図示するようなシステム操作について図１０ｂに示す。この図における走査ヘッドは、図１０ａのマイクロビームフォーマ２８０が行ったように、１つの線に代えて、各々のパッチから３つのマルチラインの信号（例えば、Ｂφ０、Ｂφ１２０及びＢφ２４０）を生成する１２個の素子をもつパッチのマイクロビームフォーマ３５０を含む。マイクロビームフォームパッチのマルチラインが、ｎ本のケーブル３５１の導体を通過して超音波システムのマルチラインビームフォーマ３５２に送られる。全てのパッチからのマルチライン走査線は、複数の走査線を形成するためにシステムマルチラインビームフォーマ３５２において結合される。又、マルチライン走査線間で高周波補間を実行することが可能である。
【００３９】
　しかしながら、各々のパッチからのマルチライン信号を結合する（ビーム形成する）よりむしろビーム形成された信号において高周波補間を実行する場合、高周波補間は、ビーム形成の結合に先立ち、別々に各々のパッチから受信される信号において実行されることが好ましい。この場合、高周波補間の重み付け及び加算操作に先立ち、各々の名目上の方向付け方向のための各々のパッチ信号は、各々のパッチの位置と補間線の名目上の線からのオフセットとにより決定される量によって僅かに遅延又は前進される。遅延の効果は、高周波補間のステップにおいて結合されたパッチ波形のコヒーレンスを最大化することである。これは、補間エラーを減少させ且つ感度を改善する。特に、Ｎ個の補間線がＭ個のパッチから得られ、各々のパッチはＫ個のマルチラインを有する場合、Ｋ個の遅延状態により先行される各々の補間器と共に、ＭＮ個の高周波補間器が必要とされる。
【００４０】
　又、連続送信間のターゲットの運動が過度でない場合、非マルチラインモードの状態で異なる方向から受信されるパッチ信号において、これと同じ方法（即ち、パッチ信号の結合に先立つ、遅延＋個々のパッチの高周波補間）を用いることが可能である。次いで、複数の走査線が画像プロセッサ２８４により処理され、上述のように表示装置１００に表示される。多重化、即ち所望に応じた多重化により減少することができる数を伴うことなく、２５６個のパッチの各々からの３つのマルチラインが同時に送られる場合は、ケーブルの受信信号導体の数ｎは７６８個である。
【００４１】
　超音波システムにより受信されるパッチマルチラインは、所望により、システムビームフォーマの前に付加的走査線を形成するために補間されることが可能である。しかしながら、補間処理（重み付けと加算）が数学的にビーム形成の操作と同等であるため、ビーム形成マルチラインの形成のためにパッチマルチラインをシステムビームフォーマに直接供給することが可能である。
【００４２】
　幾つかの表示フォーマットが三次元表示について知られている。図１２は、二次元トランスジューサアレイ２００により走査されるボリューム範囲３００を示している。その走査されるボリューム範囲は、トランスジューサからのビームの方向付けにより、四角形、円筒形又はピラミッド形等のあらゆる所望の形状にされることが可能である。この例においては、ボリューム範囲３００は、六角形のピラミッド形に示している。ボリューム範囲３００内には画像平面３０２が示され、それは二重線により描かれている。画像平面３０２は、ボリューム範囲３００が走査されるとき、時間インターリーブ方式で走査される。
【００４３】
　図１５に示されているような時間インターリーブは、ボリューム範囲３００全体を走査するために必要とされるより少ない時間で画像平面３０２からのエコーデータを完全に得ることが可能であり、それ故、画像平面３０２の表示のフレーム速度はボリューム表示のフレームの速度より非常に速い。
【特許文献１】米国特許第５，７０６，８１９号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９５１，４７８号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第０９／１５６，０９７号明細書
【特許文献４】米国特許第６，０３６，６４３号明細書
【特許文献５】米国特許第５，１９７，４７７号明細書
【特許文献６】米国特許第５，７８２，７６９号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７２０，２９１号明細書
【特許文献８】米国再発行特許発明第３６，５６４号明細書
【特許文献９】米国特許第６，１４２，９４６号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，１０２，８６９号明細書
【非特許文献１】Ａａｒｏｎ　Ｆｅｎｓｔｅｒ、Ｄｏｎａｌ　Ｂ．Ｄｏｗｎｅｙ、Ａ　Ｒｅｖｉｅｗ　ＩＥＥＥ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　ＩＮ　ＭＥＤＩＣＩＮＥ　ＡＮＤ　ＢＩＯＬＯＧＹ，　ｐｐ４１−４９，　Ｎｏｖ．−Ｄｅｃ．　１９９６　“３−Ｄ　Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
　　図１３は、エコーデータがボリューム表示のために得られる間のシーケンスＥ３００を示している。このシーケンスは、平面表示のためのエコーデータＥ３０２が得られる間に、周期的に中断される。一部の平面エコーデータは、両方の表示のために用いられる。このシーケンスの相対的持続時間と各々の表示のために必要な送信−受信サイクルとは、２つの表示のフレーム速度の関係を決定する。
【００４５】
　この点において、フレーム速度と走査時間は、一般に、三次元画像形成と二次元トランスジューサアレイに影響を及ぼす重要な要素であり、勿論相互に関係している。走査時間が短い場合、処理時間とフレーム速度を改善する必要がある。従って、操作時間の最短化又は走査されるボリュームの最小化は、処理時間とフレーム速度を改善するための理想的なやり方であって、即ちあらゆるタイプの三次元画像形成の所望の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００４６】
　従って、本発明の目的は、二次元アレイベースのトランスジューサを用いて、走査時間を短縮し、且つ三次元ボリュームの画像形成を行うためにフレーム速度を大きくすることである。本発明の他の目的は、全体的なボリュームの画像に対してボリュームがないか又は殆どないボリューム範囲を走査することを回避することである。しかも、本発明の更なる目的は、リアルタイムにボリューム獲得する全体的又は効果的なボリューム（又は、フレーム）速度を、約２５％上げることである。
【００４７】
　本発明の目的は、例えば円形又は楕円形のビームパターンについてのボリュームのサブセットを用いることにより達成でき、それにより２１％だけ少ない又はそれ以上に少ないビームを用いることが可能である。そのような２１％の時間節約は、ボリュームフレーム速度の２７％の利得に相当する。そのようにするために、走査は、殆どにおいて中央の円形又は楕円形であるが、特異な重要性をもつ直角四角形又は四角形範囲の部分又はサブセットのみを得ることを目的とするものである。そのような円形又は楕円形範囲に対する走査の限界により、特別に重要である角をもつ部分は無視され、ボリューム速度及び画像品質は改善される。
【００４８】
　特に重要なことは、オリジナルパターン又は全体のビームパターンのサブセットはあらゆる形状、サイズ及び方向のものが可能であり、本発明のシステムはそのような種々の組み合わせについて実行することが可能である自由度をもっている。そのことから、ビームパターンの幾何学的自由度は主なボリューム又はサブボリュームにおいて適用することが可能であり、それ故、サブセットは主なボリュームのサブセット又はサブセットのサブセット（例えば、Ｂモードボリュームにおけるカラードップラ）となる。更に、本発明は、Ｂモード等の１つのボリュームがカラー等の他のボリュームと重ねられることが可能である、多重サブボリュームにおけるそれらの応用を実施できる可能性を視野に入れている。
【００４９】
　円形及び楕円形の規定は本発明により可能な自由度をもつ特性のうちの２つの導入であり、本発明をこれらの導入に限定するものではない。更に、特定のシステムを単一ボリューム（基本的及び／又は調和的）及び多重ボリューム（ドップラ、フロー及びパワー等）等に特定なシステムに導入することが可能である、あらゆる三次元モードにこの幾何学的自由度を用いることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
　音速物理学は、一定の単位時間に実行されることが可能である走査線の数を
制限し、それ故、リアルタイムのボリューム画像形成におけるボリューム速度はＢモード、カラードップラ及び他のボリューム画像形成モードについてときどき不十分である。従来の二次元アレイベースのトランスジューサを用いるボリューム画像形成は、４つの全ての辺における同じ長さ又は２つの辺における同じ長さのどちらかによりピラミッド状のボリュームを生成するために、正方形または長方形形状のビームパターンを用いる。
【００５１】
　図１４ａ及び１４ｂは、従来の４つの辺をもつピラミッド状ボリューム及び従来の二次元アレイトランスジューサを、それぞれ示している。本発明以前の殆どの三次元ボリューム走査は、そのようなトランスジューサアレイを用いて実施された。しかしながら、そのようなアレイは、上述のように、画像形成されるボリュームの重要部分は周囲ではなく中央にあるという利点を享受していない。それは、エッジではなく、中央にあるボリュームの位置の最も求めているフィーチャであり、それ故、ピラミッド状ボリューム又は４つの辺の角に関連するボリュームの部分は取るに足らない部分である。しかも、ボリュームの角の部分の走査には時間を要する。更に、画像のエッジにおいて、平面に対して垂直である角度勾配がエッジにおいてあるため、その部分における品質は、より中央において所望される画像品質に比べて低いものとなる。
【００５２】
　本発明は、図１４ｃにおいて示したような画像形成される対応する形状のボリュームを得るために、例えば、図１４ｄに示す楕円形パターン（このパターン派円形も又可能である）に対して、従来の２次元アレイを用いて、あらゆる所望の形状とサイズのファイアリングパターン（ｆｉｒｉｎｇ　ｐａｔｔｅｒｎ）を生成する。即ち、円形又は楕円形形状パターンから構成されるアレイパターンのみがファイア（ｆｉｒｅ）され、長方形状の範囲に比べて２０又は２１％だけ小さい範囲から得られる。その結果、そのような楕円形又は円形の直径と同じ正方形又は長方形において走査するために必要とされる時間に対して２１％程度、時間が短縮され、それはボリュームフレームレートにおいて２７％の利得に対応する。
【００５３】
　殆どの場合にカバーされる円又は楕円状の走査範囲は、正方形又は長方形において必要な対象の範囲と略おなじであるため、その利点は容易に明らかである。
角における画像はそれらが中央にないために欠けているが、角の品質はビームの位置付けの本質的な結果として低下する。その点において、そのようなスキームを、あらゆる二次元アレイトランスジューサ及びボリューム画像形成のための全ての操作可能モードに適用することが可能である。又、ソフトウェアにより、インターリーブ画像形成又は他の高次のマルチライン等のビームファイアリング（ｂｅａｍ　ｆｉｒｉｎｇ）のあらゆる修正及びリアルタイム又はゲート制御された画像形成と共に本発明を用いることが可能である。
【００５４】
　本発明の好適な実施形態として、八角形のアレイパターン及びそれに対応するボリュームを図１５ａ及び１５ｂに示している。多角形パターンの辺の数及び
それに対応する多角形のボリュームは、本発明の目的のためにＮとし、ここで、Ｎは５より大きい正の整数である（好ましくは、図１５ａ及び１５ｂに示すように、８である）。例えば、１２又は１６より、Ｎが大きくなるにつれ、Ｎ個の辺のパターン及びそれに対応するＮ個の辺のピラミッドのボリュームは、円又は楕円形のそれに近づき始める。本発明の第２の好適な実施形態は、Ｎが１０であり、第３の実施形態においては、Ｎは１２である。しかしながら、辺の数は、実際的な観点からのみ制限されることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の原理に従って構成された超音波診断画像形成システムを示す図である（先行技術）。
【図２】走査ヘッド及び超音波システムの間のビーム形成のパーティショニングを示す図である（先行技術）。
【図３ａ】走査ヘッドビームフォーマにより仰角方向にビームを方向付けることを示す図である（先行技術）。
【図３ｂ】走査ヘッドビームフォーマにより仰角方向にビームを方向付けることを示す図である（先行技術）。
【図４ａ】走査ヘッド仰角ビームフォーマの他の形態を示す図である（先行技術）。
【図４ｂ】走査ヘッド仰角ビームフォーマの他の形態を示す図である（先行技術）。
【図４ｃ】走査ヘッド仰角ビームフォーマの他の形態を示す図である（先行技術）。
【図５】図４ａ、４ｂ及び４ｃの仰角ビームフォーマと共に動作する方位ビームフォーマを示す図である（先行技術）。
【図６】本発明に従った三次元走査のための二次元トランスジューサアレイを示す平面図である（先行技術）。
【図７】図６のトランスジューサアレイの受信サブアパチャを示す図である（先行技術）。
【図８ａ】図６のトランスジューサアレイの他の受信サブアパチャを示す図である（先行技術）。
【図８ｂ】図６のトランスジューサアレイの他の受信サブアパチャを示す図である（先行技術）。
【図８ｃ】図６のトランスジューサアレイの他の受信サブアパチャを示す図である（先行技術）。
【図８ｄ】図６のトランスジューサアレイの他の受信サブアパチャを示す図である（先行技術）。
【図８ｅ】図６のトランスジューサアレイの他の受信サブアパチャを示す図である（先行技術）。
【図８ｆ】図６のトランスジューサアレイの他の受信サブアパチャを示す図である（先行技術）。
【図８ｇ】図６のトランスジューサアレイの他の受信サブアパチャを示す図である（先行技術）。
【図９】所望のタイミング関係における図６のトランスジューサアレイのトランスジューサ素子により受信される信号をサンプリングするための走査ヘッドマイクロ回路を示す図である（先行技術）。
【図１０ａ】図６のトランスジューサアレイにより受信された信号を処理するために適切な操作ヘッドマイクロビームフォーマ及びマルチラインビームフォーマシステムを示す図である（先行技術）。
【図１０ｂ】システムのマルチラインビームフォーマと組み合わせてマルチライン走査ヘッドマイクロビームフォーマを使用することを示す図である（先行技術）。
【図１０ｃ】二次元トランスジューサアレイパッチから方向付けされる単一ラインビームを示す図である（先行技術）。
【図１０ｄ】二次元トランスジューサアレイパッチから方向付けされるマルチラインビームを示す図である（先行技術）。
【図１１ａ】六角形走査パターンのための図１０ａのシステムの動作を示す図である（先行技術）。
【図１１ｂ】六角形走査パターンを作り上げるために補間を用いることを示す図である（先行技術）。
【図１１ｃ】六角形走査パターンを作り上げるために補間を用いることを示す図である（先行技術）。
【図１２】二次元画像平面を含む三次元ボリュームを示す図である（先行技術）。
【図１３】図１２の二次元画像平面と三次元ボリュームのタイミング補間されたサンプリングを示す図である（先行技術）。
【図１４ａ】本発明によりアドレスされた、先行技術において用いられたトランスジューサの幾何学的形を示す図である。
【図１４ｂ】本発明によりアドレスされた、先行技術において用いられた走査パターンを示す図である。
【図１４ｃ】本発明に従って実施することが可能であるトランスジューサの幾何学的形を示す図である。
【図１４ｄ】本発明に従って実施することが可能である走査パターンを示す図である。
【図１５ａ】本発明に従ったＮ（Ｎ＝８）個の辺をもつビームパターンを示す図である。
【図１５ｂ】本発明に従ったＮ（Ｎ＝８）個の辺をもつビームパターンを示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０　　　トランスジューサアレイ
１０″　　二次元トランスジューサアレイ
１１　　　ケーブル
２２　　　ウォールフィルタ
２４　　　Ｂモードプロセッサ
２６　　　走査ヘッド（トランスジューサ）
３６　　　ビームフォーマ
３６ａ　　仰角ビームフォーマ
３６ｂ　　方位ビームフォーマ
３８　　　パルス反転プロセッサ
４０　　　組織画像メモリ
４０′　　ドップラ画像メモリ
４２　　　ドップラプロセッサ
４４　　　フラッシュサプレッサ
４６　　　座標変換プロセッサ
５０　　　ボリュームレンダリングプロセッサ
５２　　　血流レンダリングパラメータ
５４　　　組織レンダリングパラメータ
５６　　　Ｃｉｎｅ　ｌｏｏｐ（登録商標）メモリ
７０　　　ビデオプロセッサ
１００　　表示装置
１０１　　超音波システム
１０２　　遅延
１０４　　加算器
１０６　　アナログ遅延線
１０８　　ＣＣＤ遅延線
１１２　　デジタル遅延線
１２０　　ビームフォーマチャンネル
１２２　　パルス送信器
１２４　　遅延制御器
１２６　　タイミング且つ遅延復号器及びデータ記憶器
２００　　二次元トランスジューサアレイ
２０２　　パッチ
２０４　　パッチ素子
２０６　　増幅器
２０８　　サンプリング入力スイッチ
２１０　　リングカウンタ
２１２　　コンデンサ
２１４　　サンプリング出力スイッチ
２１６　　第２サンプリング出力スイッチ
２１８　　増幅器
２２０　　時間シフタ
２５２乃至２７４　　受信走査線
２８０　　マイクロビームフォーマ
２８１　　ケーブル
２８２　　１９ｘマルチビームフォーマ
２８４　　画像プロセッサ
３００　　ボリューム範囲
３０２　　画像平面
３５０　　３つのマルチラインの信号を生成する１２個の素子をもつパッチのマイクロビームフォーマ
３５１　　ケーブル
３５２　　システムのマルチラインビームフォーマ
３６１乃至３９６　　走査線
【図１】
2004113794.tif 000003
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
2004113794.tif 000006
【図４ａ】
2004113794.tif 000007
【図４ｂ】
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【図４ｃ】
2004113794.tif 000009
【図５】
2004113794.tif 000010
【図６】
2004113794.tif 000011
【図７】
2004113794.tif 000012
【図８ａ】
2004113794.tif 000013
【図８ｂ】
2004113794.tif 000014
【図８ｃ】
2004113794.tif 000015
【図８ｄ】
2004113794.tif 000016
【図８ｅ】
2004113794.tif 000017
【図８ｆ】
2004113794.tif 000018
【図８ｇ】
2004113794.tif 000019
【図９】
2004113794.tif 000020
【図１０ａ】
2004113794.tif 000021
【図１０ｂ】
2004113794.tif 000022
【図１０ｃ】
2004113794.tif 000023
【図１０ｄ】
2004113794.tif 000024
【図１１ａ】
2004113794.tif 000025
【図１１ｂ】
2004113794.tif 000026
【図１１ｃ】
2004113794.tif 000027
【図１２】
2004113794.tif 000028
【図１３】
2004113794.tif 000029
【図１４ａ】
2004113794.tif 000030
【図１４ｂ】
2004113794.tif 000031
【図１４ｃ】
2004113794.tif 000032
【図１４ｄ】
2004113794.tif 000033
【図１５ａ】
2004113794.tif 000034
【図１５ｂ】
2004113794.tif 000035