(57)【要約】【課題】　外部ハードウエアを用いることなく、アナログ信号を送受信するトランスデューサアレイ及びパーソナルコンピュータを有する超音波撮像システム用のビーム形成器を提供することを目的とする。【解決手段】　ビーム形成器は、トランスデューサアレイ・計算装置間で伝送されるディジタルデータに少なくとも部分的なビーム形成処理を行う計算装置による実行のために構成されるビーム形成器ソフトウエアアプリケーションモジュールと、トランスデューサアレイ・計算装置間で信号及びデータを交換しＡ／Ｄ又はＤ／Ａ変換を行う手段とを含む。ビーム形成器は計算装置のアーキテクチャに統合された、計算装置の記憶手段中のＲＡＭ等である統合モジュールを含みうる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
　アナログＲＦ信号を送信及び受信するトランスデューサアレイを有するプローブと計算装置とを有する超音波撮像システム用のビーム形成器であって、
　前記トランスデューサアレイと前記計算装置との間で伝送されるディジタルデータに対して少なくとも部分的なビーム形成処理を行うため前記計算装置による実行のために構成されるビーム形成器ソフトウエアアプリケーションモジュールと、
　前記トランスデューサアレイと前記計算装置との間で信号及びデータを交換し、前記交換された信号及びデータに対してＡ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換のうちの少なくとも一方を行う手段とを含む、ビーム形成器。
【請求項２】
　前記信号を交換する手段は、前記交換を行うために前記トランスデューサアレイと前記計算装置との間に結合されるインタフェースモジュールを含む、請求項１記載のビーム形成器。
【請求項３】
　前記ビーム形成器は、前記計算装置と前記信号を交換する手段との間で交換されたデータを格納するために前記計算装置のアーキテクチャに統合されたモジュールを更に含む、請求項１記載のビーム形成器。
【請求項４】
　前記計算装置は記憶手段を含み、前記統合モジュールは前記記憶手段に含まれる、請求項３記載のビーム形成器。
【請求項５】
　前記統合モジュールはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である、請求項４記載のビーム形成器。
【請求項６】
　前記統合モジュールは前記計算装置と外部モジュールの両方によるアクセスをサポートするよう構成される、請求項３記載のビーム形成器。
【請求項７】
　前記ビーム形成器は、前記ビーム形成器ソフトウエアアプリケーションモジュールによってのみ使用されるよう前記統合モジュールを割り当てる手段を含む、請求項３記載のビーム形成器。
【請求項８】
　前記ビーム形成器インタフェースモジュールは、
　前記計算装置から前記ディジタルデータを受信する手段と、
　前記ディジタル信号をアナログ信号へ変換する手段と、
　前記アナログ信号を前記トランスデューサアレイへ送信する手段とを含む送信モジュールを含む、
　請求項２記載のビーム形成器。
【請求項９】
　前記ビーム形成器インタフェースモジュールは、
　前記トランスデューサアレイから前記アナログデータを受信する手段と、
　前記アナログ信号をディジタル信号へ変換する手段と、
　前記ディジタル信号を前記計算装置へ送信する手段とを含む受信モジュールを含む、
　請求項２記載のビーム形成器。
【請求項１０】
　前記計算装置及び前記インタフェースモジュールのうちの少なくとも一方は、前記計算装置と前記インタフェースモジュールとの間のデータ交換を同期させるための制御信号を発生する手段を含み、
　前記ビーム形成器は、前記制御信号を伝搬するために前記計算装置と前記インタフェースモジュールとの間に通信を与える通信リンクを更に含む、請求項２記載のビーム形成器。
【請求項１１】
　前記ビーム形成器は、前記計算装置と前記ビーム形成器統合モジュールとの間で交換されるディジタル信号を格納するために前記計算装置のアーキテクチャに統合されたモジュールを更に含み、前記制御信号は前記統合モジュールを介して前記計算装置と前記インタフェースモジュールとの間のデータ交換を同期させる、請求項１０記載のビーム形成器。
【請求項１２】
　前記計算装置の記憶手段は、インタフェースを介して前記計算装置の中央プロセッサとインタフェース接続され、前記統合モジュールは前記インタフェースを介して前記中央プロセッサにインタフェース接続される、請求項３記載のビーム形成器。
【請求項１３】
　前記計算装置はパーソナルコンピュータであり、前記記憶手段はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）モジュールであり、前記統合モジュールは前記ＲＡＭモジュールに含まれる、請求項３記載のビーム形成器。
【請求項１４】
　前記ビーム形成器ソフトウエアアプリケーションモジュールは前記インタフェースモジュールを制御するための第２の制御信号の組を発生し、前記第２の制御信号の組は前記通信リンクを介して送信される、請求項１０記載のビーム形成器。
【請求項１５】
　前記ビーム形成器は送信設定を選択する手段を含み、前記ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュールはディジタルのビーム形成された送信信号を発生するために選択された送信設定に対して送信ビーム形成処理を行う手段と、前記ディジタルのビーム形成された送信信号を前記統合モジュールに書き込む手段とを含む、請求項１記載のビーム形成器。
【請求項１６】
　前記ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュールは、ディジタルデータへ変換され前記信号を交換する手段によって前記計算装置によって交換された前記トランスデューサアレイによって送信されたアナログ信号に対して受信ビーム形成処理を行う手段を含む、請求項１記載のビーム形成器。
【請求項１７】
　アナログ信号を送信及び受信するトランスデューサアレイを有するプローブと、少なくとも記憶メモリ及び前記記憶メモリに結合された中央プロセッサを有する計算装置とを有する超音波撮像システム用のビーム形成器であって、
　前記トランスデューサアレイと前記インタフェースモジュールとの間で信号を伝搬するため、及び、前記インタフェースモジュールと前記記憶メモリの選択された部分との間でデータを送信するために、前記プローブのトランスデューサアレイ及び前記記憶メモリに結合されるインタフェースモジュールと、
　前記インタフェースモジュールと前記記憶メモリの選択された部分との間で送信されるデータに対して少なくとも部分的なビーム形成処理を行うために前記中央プロセッサによる実行のために構成されるビーム形成器ソフトウエアアプリケーションモジュールとを含む、ビーム形成器。
【請求項１８】
　前記計算装置の記憶メモリはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含み、前記記憶メモリの選択された部分はＲＡＭに含まれる、請求項１７記載のビーム形成器。
【請求項１９】
　前記ビーム形成器インタフェースモジュールは、前記トランスデューサアレイと前記メモリの選択された部分との間で信号及びデータを交換し、前記交換された信号に対してＡ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換のうちの少なくとも一方を行う手段を含む、請求項１７記載のビーム形成器。
【請求項２０】
　計算装置とトランスデューサアレイを含むプローブとを有する超音波システムにおいて送信ビーム形成処理を行う方法であって、
　ディジタルのビーム形成された送信データを発生するためにユーザ入力された送信設定に従って前記計算装置において送信ビーム形成処理を行う段階と、
　前記ディジタルのビーム形成された送信データを前記記憶メモリに格納する段階と、
　前記ディジタルのビーム形成された送信データを前記記憶メモリから取り出す段階と、
　前記ディジタルのビーム形成された送信データをアナログの送信信号へ変換する段階と、
　前記アナログの送信信号を前記トランスデューサアレイへ送信する段階とを含む、方法。
【請求項２１】
　記憶メモリを含む計算装置と、インタフェースモジュールと、トランスデューサアレイを含むプローブとを有する超音波システムにおいて受信ビーム形成処理を行う方法であって、
　前記トランスデューサアレイからアナログＲＦ受信信号を受信する段階と、
　前記アナログＲＦ受信信号をディジタルＲＦ受信データへ変換する段階と、
　前記ディジタルＲＦ受信信号を前記記憶メモリに格納する段階と、
　前記ディジタルＲＦ受信データを前記記憶メモリから取り出す段階と、
　前記計算装置により前記ディジタルＲＦ受信データに対して受信ビーム形成操作を行う段階とを含む方法。
【請求項２２】
　アナログＲＦ信号を送信及び受信するトランスデューサアレイと、前記トランスデューサアレイと前記計算装置との間で伝送されるディジタルデータに対して少なくとも部分的なビーム形成処理を行うビーム形成ソフトウエアを実行する計算装置とを有する超音波撮像システム用のインタフェースモジュールであって、
　前記トランスデューサアレイと前記計算装置との間で信号及びデータを交換する手段と、
　前記交換された信号及びデータに対してＡ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換のうちの少なくとも一方を行う手段とを含む、インタフェースモジュール。
【請求項２３】
　アナログＲＦ信号を送信及び受信するトランスデューサアレイと、計算装置と、前記トランスデューサアレイと前記計算装置の間で信号及びデータを交換するため及び前記交換された信号及びデータに対してＡ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換のうちの少なくとも一方を行うためのインタフェースモジュールとを有する超音波撮像システムの計算装置上で実行可能なビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュールであって、
　前記トランスデューサアレイと前記計算装置との間で伝送されるディジタルデータに対して少なくとも部分的なビーム形成処理を行う実行可能なビーム形成ソフトウエアと、
　前記インタフェースモジュールと前記計算装置との間で前記信号の交換を同期させる手段とを含む、ビーム形成器ソフトウエアアプリケーションモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は概して超音波撮像システムに関連し、特に超音波トランスデューサとビーム形成処理を行う計算装置とをインタフェース接続するシステム及び方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
　超音波診断技術は、一般的には撮像される体の組織へ超音波を送信し、組織から反射される超音波エコーを受信し処理することによる生物学的組織の撮像に関連する。超音波撮像システムは、一般的には、プローブ中に設けられるトランスデューサアレイ、ビーム形成器（ｂｅａｍ　ｆｏｒｍｅｒ）、及びディスプレイ／ユーザインタフェースサブシステムを含む。トランスデューサアレイは、音響エネルギーを体の外から中へ、また中から外へつなぎ、受信された超音波を処理される準備ができている電気信号へ変換する。ディスプレイサブシステムは、受信された信号を処理し表示する。ユーザインタフェースは、システムの構成要素を制御するためのコマンドをユーザが入力することを可能とする手段を与える。ビーム形成器は、送信される音響エネルギーを撮像されている体の中の方向付けられたビームへ形成する送信ビーム形成器と、ディスプレイサブシステムによる処理の準備ができているデータのラインを形成するために受信エコーを処理する受信ビーム形成器とを含む。
【０００３】
　ビーム形成器は、様々な技術で実施されてきた。例えば、最初は、受信ビーム形成器は基本的な遅延及び加算操作を行うためにアナログ電子部で実施されていた。ビーム形成器の設計は費用効率が適切となるにつれてディジタル技術へ移行され、ディジタル技術では受信ＲＦ信号はＡ／Ｄ変換器によってディジタル形式へ変換されるようになった。続いて、高速ディジタルデータは専用ＶＬＳＩ装置で処理されるようになった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　ディジタル技術及びパーソナルコンピュータが発展するにつれて、ディスプレイ／ユーザインタフェースサブシステムの部分及びビーム形成器の機能は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）といった計算装置において直接実施されるようになった。ハードウエアのアップグレードの世代を越えてソフトウエア互換性を維持しつつＰＣハードウエアをアップグレードすることが可能である点は、ディスプレイ／ユーザインタフェースサブシステムとの統合に加えて、ビーム形成器をＰＣに組み込むことによって達成される利点のうちの一つである。しかしながら、ビーム形成器のＰＣへの組み込みは、ビーム形成器によって処理されるデータ帯域幅が大きいこと、例えば高速ＲＦデータの場合に１２８チャネルであること、によって制限されている。
【０００５】
　パーソナルコンピュータは、１つ又はそれ以上の中央プロセッサ又はマイクロプロセッサによって特徴付けられるアーキテクチャを有する。これらのプロセッサは、モニタ、キーボード等といった異なる周辺機器の固有の要件を与える入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェースカードによって外部装置と通信する。これらの周辺機器は、超音波ビーム形成器の必要性に対する低いデータ帯域幅によって特徴付けられる。ビーム形成器のＰＣへの組み込みは、数学的演算を行うために外部ハードウエア装置によって高速ＲＦデータを処理すること、及び、Ｉ／Ｏスロットを介してＰＣへ与えられる狭いデータストリームへとデータを集中させることを必要とする。しかしながら、外部ハードウエアは高価であり、個々の用途のためのカスタムデザイン及び製造を必要とし、拡張及び適応の可能性が限られている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　アナログ信号を送信及び受信するトランスデューサアレイを有するプローブと、パーソナルコンピュータとを有する超音波撮像システム用のビーム形成器が提供される。ビーム形成器は、トランスデューサアレイと計算装置との間で伝送されるディジタルデータに対して少なくとも部分的なビーム形成処理を行うため計算装置による実行のために構成されるビーム形成器ソフトウエアアプリケーションモジュールと、トランスデューサアレイと計算装置との間で信号及びデータを交換し、交換された信号及びデータに対してＡ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換のうちの少なくとも一方を行う手段とを含む。望ましい実施例では、ビーム形成器は、計算装置のアーキテクチャに統合されたモジュールを更に含み、統合モジュールは望ましくは計算装置の記憶手段に含まれるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）である。信号を交換する手段は、トランスデューサアレイと変換を行う計算装置との間に結合されるインタフェースモジュールを含む。計算装置とトランスデューサアレイを含むプローブとを有する超音波システムにおいて送信ビーム形成処理を行う方法が更に提供され、方法は、ディジタルのビーム形成された送信データを発生するためにユーザ入力された送信設定に従って計算装置において送信ビーム形成処理を行う段階と、ディジタルのビーム形成された送信データを記憶メモリに格納する段階と、ディジタルのビーム形成された送信データを記憶メモリから取り出す段階と、ディジタルのビーム形成された送信データをアナログの送信信号へ変換する段階と、アナログの送信信号を前記トランスデューサアレイへ送信する段階とを含む。記憶メモリを含む計算装置と、インタフェースモジュールと、トランスデューサアレイを含むプローブとを有する超音波システムにおいて受信ビーム形成処理を行う方法が更に提供され、方法は、トランスデューサアレイからアナログＲＦ受信信号を受信する段階と、アナログ受信信号をディジタル受信データへ変換する段階と、ディジタル受信信号を記憶メモリに格納する段階と、ディジタル受信データを記憶メモリから取り出す段階と、計算装置によりディジタル受信データに対して受信ビーム形成操作を行う段階とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
　本発明の種々の実施例について、以下、添付の図面を参照して詳述する。図１を参照するに、プローブ１２と、インタフェースモジュール１４と、計算装置１６とを含む超音波撮像システム１０が示されている。プローブ１２は、設計上の選択に従って例えばシングルアレイ、又はダブルアレイ、及び静的アレイ又は機械的アレイといったトランスデューサ素子の市販のアレイ１８を含む。トランスデューサアレイ１８は、送信トランスデューサアレイ及び受信トランスデューサアレイを含んでもよく、或いは、トランスデューサアレイ１８の素子は送信機能と受信機能を交互に行ってもよい。インタフェースモジュール１４は、トランスデューサアレイ１８を計算装置１６へインタフェース接続する。プローブ１２は、ケーブル１８のトランスデューサコネクタ２２とインタフェースモジュール１４のケーブルコネクタ２４とを介してインタフェースモジュール１４に結合されるトランスデューサケーブル２０を介してインタフェースモジュール１４と通信する。インタフェースモジュール１４は、高帯域幅コネクタ２８を介して計算装置１６に接続される。インタフェースモジュール１４は計算装置アーキテクチャの外部にあるが、計算装置１６のハウジングの中に囲まれることによりその物理的構造の内部にあってもよい。望ましくは、インタフェースモジュール１４は計算装置１６のハウジングの中に収容される。
【０００８】
　計算装置１６は、Ｉ／Ｏポート４８を介して少なくともメモリ構成要素及び任意の周辺機器に接続される１つ又はそれ以上のプロセッサを含む中央プロセッサ４０を含む。計算装置１６は、１つ又はそれ以上のメモリ構成要素に結合された１つ又はそれ以上のマイクロプロセッサを有するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯型電話機、ＰＤＡ、又は他の装置といった装置である。メモリ構成要素は、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）といった広帯域幅接続を介して中央プロセッサと通信する広帯域幅メモリ４２、及び、例えば外部メモリドライブ４６を介して接続される外部メモリ構成要素（即ちフレキシブルディスク、コンパクトディスク（ＣＤ）等）といったハードドライブ４４及び外部メモリ構成要素といった比較的低い帯域幅メモリ構成要素を含む。周辺機器は、キーボード４９、マウス５０、ディスプレイ５２、プリンタ５４等といった装置を含みうる。
【０００９】
　高帯域幅メモリ４２に統合された統合モジュール５６は、インタフェースモジュール１４と計算装置１６との間で交換されるデータを格納するために設けられる。このように計算装置１６の内部アーキテクチャに統合された統合モジュール５６は、送信モード又は受信モードの少なくとも一方で、ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４によってリアルタイムで処理されるデータの広帯域幅及びボリュームを読み書きすることを適応させるのに十分な帯域幅及びボリュームを有する。統合モジュール５６は、ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４によって用いられるために特に割り当てられることが望ましい。
【００１０】
　望ましくは、計算装置１６は、中央プロセッサ４０と高帯域メモリ４２との間に通信を与えるための市販されているインタフェース標準を有する市販されているパーソナルコンピュータである。望ましくは、高帯域メモリ４２はＲＡＭモジュールであり、統合モジュール５４はＲＡＭモジュールの中に含まれる。ＲＡＭの高帯域能力は、ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４に、トランスデューサアレイ１８の多数の要素を制御するためにビーム形成器送信動作を行い、撮像されている領域の仮想リアルタイム表示のための表示用データを準備するために仮想リアルタイムに基づく受信エコーデータに対する受信ビーム形成器動作を行う能力を与える。
【００１１】
　中央プロセッサ４０上で実行可能なビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４が与えられ、ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４は、高帯域幅メモリ４２と統合モジュール５６の間のデータの転送を制御し、インタフェースモジュール１４を制御し、統合モジュール５６へ書き込まれる及び／又は統合モジュール５６から読み出されるデータにビーム形成送信及び／又は受信を行うための、ビーム形成器アプリケーションとも称される一連の実行可能な命令を含む。ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４によって実行されるビーム形成処理は、超音波撮像システム１０中で実行される全てのビーム形成処理を行ってもよく、又は、ビーム形成処理の残る部分が例えばビーム形成回路や超音波撮像システム１０の他の構成要素中に与えられたビーム形成ソフトウエアを実行するプロセッサといった超音波撮像システム１０の他の構成要素によって実行される部分ビーム形成処理を行ってもよい。
【００１２】
　高帯域幅メモリ４２は、例えばバス６０といった少なくとも一つの高帯域幅コネクタによって中央プロセッサ４０に接続される。更に、高帯域幅メモリ４２は高帯域幅コネクタ２８によってインタフェースモジュール１４へ接続される。例えばバスといった結合手段は、高帯域幅コネクタ２８と高帯域幅メモリ４２の間に設けられ得る。高帯域幅メモリ４２とインタフェースモジュール１４の間の帯域幅を最大化するため、高帯域幅コネクタ２８は、望ましくは高帯域幅メモリに直接接続されるか、あるいは高帯域幅コネクタ２８と高帯域幅メモリ４２の間に設けられるバスが短く保たれる。
【００１３】
　通信リンク６２は、中央プロセッサ４０とインタフェース１４の間に、これらの間で制御信号を転送するために設けられる。制御信号は、中央プロセッサ４０とインタフェースモジュール１４の間での統合モジュール５６を介したデータ転送の同期を与える。プロセッサ間の通信リンクは従来技術で知られている。通信リンク６２を介した通信は、例えば、ケーブルとＩ／Ｏポート４８とを介した通信、又は、例えばオペレーティングシステムによってはアクセス可能でない高帯域幅メモリ４２に割り当てられたメモリ場所といった何れのプロセッサによってもアクセス可能な特別に割り当てられたメモリ場所からデータを読み書きすることを含みうる。
【００１４】
　図２Ａは、インタフェースモジュール１４を詳細に示す図である。図１及び図２Ａを参照するに、インタフェースモジュール１４は、受信モジュール２３０及び送信モジュール２３２のうち少なくとも一つを含む。受信モジュール２３０及び送信モジュール２３２がいずれもインタフェースモジュール１４に含まれている実施例では、例えば送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ又はマルチプレクサといった切り換え手段２３４は、トランスデューサアレイ１８と夫々の受信モジュール２３０及び送信モジュール２３２との間で信号を方向付けるために含まれる。
【００１５】
　インタフェースモジュール１４は更に、インタフェースモジュール１４と中央プロセッサ４０の間のデータ転送を制御するため及び／又はインタフェースモジュール１４の動作を制御するための処理ユニット２３６を更に含む。処理ユニット２３６は、マイクロプロセッサであることが望ましいが、アナログ回路又は論理回路といった他の処理手段であってもよい。処理ユニット２３６がマイクロプロセッサであるとき、マイクロプロセッサは指定された機能を実行するための実行可能な命令を格納し実行する。望ましくは、実行可能な命令は、マイクロプロセッサの起動中に計算装置１６からマイクロプロセッサへダウンロードされる。
【００１６】
　中央プロセッサ４２とインタフェースモジュール１４の間で伝送される制御信号、並びに、インタフェースモジュール１４の内部機能を制御する制御信号を発生する制御処理は、中央プロセッサ４０或いは処理ユニット２３６のいずれか、又はその組合せによって実行される。制御信号は、例えば、切り換え手段２３４；インタフェースモジュール１４又は中央プロセッサ４０によって行われる読み書き動作の実行；高速メモリ４２中のデータ位置及びデータ転送のタイミングの通知を含むインタフェースモジュール１４と中央プロセッサ４０との間での統合モジュール５６を介したデータ転送の同期；インタフェースモジュール１４及び／又は中央プロセッサ４０の送信モードと受信モードの遷移；及び／又は、メモリの割り当て及び／又は高帯域メモリ４２内の割り当てられたメモリのアドレスの通知、又はその組合せ、を制御する。
【００１７】
　受信モジュール２３０は、計算装置１６において続くビーム形成操作が実行されるのに十分な帯域幅及びダイナミックレンジを有するエコー信号、即ちプローブ１２から受信されるアナログＲＦ受信信号をディジタル化するための、例えば、ＲＦ前置増幅器２３８、Ａ／Ｄ変換器２４０、並びに、メモリ及びクロック発生回路（図示せず）を含む。受信サイクル中、受信モジュール２３０はアナログＲＦ受信信号の集合を受信し、アナログＲＦ信号をディジタルＲＦ信号へ変換し、ディジタルＲＦ信号を高帯域幅メモリ４２中で受信される指定された場所へ書き込む。
【００１８】
　送信モジュール２３２は、例えば、音響信号を発生するためにトランスデューサ素子を個々に駆動するためのメモリ及びクロック回路（図示せず）、Ｄ／Ａ変換器２４２、高圧ＲＦ増幅器２４４を含む。送信サイクル中、送信モジュール２３２は、高帯域幅メモリ４２中の指定された場所からディジタルのビーム形成された送信データを読み出し、ディジタルのビーム形成された送信データをアナログのビーム形成された送信データへ変換し、アナログのビーム形成された送信データをケーブル２０を介してトランスデューサアレイ１８に送信する。
【００１９】
　図２Ｂは、高帯域幅メモリ４２をより詳細に示す。高帯域幅メモリ４２は、２つのユーザ、即ち中央プロセッサ４０とインタフェースモジュール１４による高帯域幅メモリ４２へのアクセスをサポートするよう構成された少なくともデュアルポート機能が設けられることが望ましい。デュアルポート機能は、２つの物理的ポート、或いは２つのポートとして動作するよう制御される１つのポートによって与えられる。高帯域幅メモリ４２は、図２Ｂ中は、シングルポート又はデュアルポートＲＡＭカード又はチップ（ここではカードと称する）２００ａ−ｄを含みうるＲＡＭとして示されているが、更なるＲＡＭカードが含まれてもよく、或いはＲＡＭカードはカード２００ａ−ｄのうちの１つ又はそれ以上に対して示される機能を実行するためにＲＡＭカードの特定の部分を割り当てるために分配されうる。ＲＡＭカード２００ａ−ｄのアドレスは、物理的又は動的に、指定された機能に割り当てられ得る。ＲＡＭカード２００ａは、統合モジュールのインストールの前に元々インストールされている市販のＲＡＭであることが望ましい。ＲＡＭカード２００ａは高帯域を有するバス６０を介した高速データ転送のために中央プロセッサ４０に接続される。
【００２０】
　統合モジュール５６は、図２Ｂに示す例のＲＡＭカード２００ｂ−ｄを含む。高帯域幅メモリ４２の一部、即ち本例ではＲＡＭカード２００ｂ−ｄは、統合モジュール５６のために割り当てられる。或いは、統合モジュール５６はＲＡＭカード２００ａの割り当てられた部分である。統合モジュール５６は、当業者によって知られているように、計算装置のＲＡＭをアップグレードしたときに追加的なＲＡＭが加えられるのと同じ方法で計算装置１６にインストールされる。ＲＡＭカード２００ｂ−ｄのインストールの際、ＲＡＭカード２００ｂ−ｄはバス６０を介して中央プロセッサ４０に接続される。望ましくは、バス６０はＲＡＭ及び中央プロセッサ用の標準インタフェースである。
【００２１】
　ＲＡＭカード２００ａ−ｄは一緒に高帯域幅メモリ４２を形成し、高帯域幅メモリの夫々の各場所においてカード２００ａ−ｄは固有のアドレスを有する。ＲＡＭカード２００ａは、コンピュータ装置１６のオペレーティングシステムによってアクセスされる。オペレーティングシステムは、例えばＲＡＭカード２００ａから及びＲＡＭカード２００ａへのデータ及び実行可能なプログラムといった、情報の交換を制御し、ＲＡＭカード２００ａに記憶された情報にアドレスを割り当てる。
【００２２】
　統合モジュール５６、即ちＲＡＭカード２００ｂ−ｄは、ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４の実行時に中央プロセッサ４０によってアクセスされる。ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４は、特に、中央プロセッサ４０によって統合モジュール５６上で読み出し及び／又は書き込み操作を行うための一連の実行可能な命令を含む。統合モジュール５６によって占められるアドレスは、オペレーティングシステムによっては利用可能ではない。オペレーティングシステムは、ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４によって使用されるために統合モジュール５６に割り当てられたアドレスを用いることは禁止される。望ましくは、オペレーティングシステムは、利用可能なＲＡＭアドレス場所のうちの第１の下位集合にのみアクセスし、一方でオペレーティングシステム上で実行されるアプリケーションは第１の下位集合とは排他的である利用可能なＲＡＭアドレス場所の第２の下位集合のみにアクセスするようプログラムされ又はカスタマイズされる。
【００２３】
　ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４は、ビーム形成器送信アプリケーションモジュール５４ａとビーム形成器受信アプリケーションモジュール５４ｂのうちの少なくとも一つを含む。ビーム形成器送信及び受信アプリケーションモジュール５４ａ，ｂのいずれも含むビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４では、統合モジュール５６は、ビーム形成器送信及び受信アプリケーションモジュール５４ａ，ｂの夫々にのみアクセスが許可される送信ＲＡＭアドレス下位集合及び受信ＲＡＭアドレス下位集合へ更に分割される。図２Ｂに示す典型的なＲＡＭでは、ＲＡＭカード２００ｂの場所のためのアドレスはビーム形成器送信アプリケーションモジュール５４ａによる使用専用に割り当てられ、ＲＡＭカード２００ｃ−ｄの場所のためのアドレスはビーム形成器受信アプリケーションモジュール５４ｂによる使用専用に割り当てられる。
【００２４】
　受信モード中、インタフェースモジュール１４のビーム形成器受信アプリケーションモジュール５４ｂは、ディジタルＲＦデータの第１のラインを受信ＲＡＭアドレス下位集合の第１の指定場所の組の中の統合モジュール５６へ書き込み、ディジタルＲＦデータの各チャネルは所定のアドレス範囲内に格納される。ビーム形成器受信アプリケーションモジュール５４ｂは、ディジタルＲＦデータの第１のラインを読み出し、受信ビーム形成されたデータを発生するために、遅延及び加算処理を行うことを含むディジタルＲＦデータに対する受信ビーム形成処理を実行する。望ましくは、ディジタルＲＦデータの次のデータが受信ＲＡＭアドレス下位集合の第２の指定場所の組へ書き込まれる。受信されたディジタルＲＦデータの各連続するラインは第１及び第２の指定場所の組へ交互に書き込まれるため、第１及び第２の指定場所の組のうちのいずれかに格納されたデータに対して処理が行われているとき、受信されたディジタルＲＦデータは他の指定場所に格納される。
【００２５】
　受信ビーム形成されたデータは、例えば従来技術で知られているように、ＲＦフィルタリング、検出、カラーフロー及びドップラー検出、並びにグラフィックモニタ上の表示のための矩形の座標形式への走査変換といった処理を実行するために、例えばビーム形成器ソフトウエアアプリケーションモジュール５４の表示モジュールによって又は表示アプリケーションによって、表示のために処理される。受信ビーム形成されたデータは、表示モジュール又は表示アプリケーションによるアクセスのために統合モジュール５６中に格納されてもよい。
【００２６】
　本発明のビーム形成器は、送信ビーム形成器又は受信ビーム形成器のうちの少なくとも１つを含む。送信ビーム形成器は、少なくとも、ビーム形成器送信アプリケーションモジュール５４ａ、ＲＡＭカード２００ｂ、送信モジュール２３２、処理ユニット２３６、通信リンク６２、及び、送信モードのために図１に示す方向のデータ及び信号伝送を与えるためのケーブル２０を含む。受信ビーム形成器は、少なくとも、ビーム形成器受信アプリケーションモジュール５４ｂ、ＲＡＭカード２００ｃ及び２００ｄ、受信モジュール２３０、処理ユニット２３６、通信リンク６２、及び、受信モードのために図１に示す方向のデータ及び信号伝送を与えるためのケーブル２０を含む。
【００２７】
　図３は、送信モード中の送信ビーム形成器によって行われる実行段階を示す。ステップ３０２において、ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４は、例えば送信波形及びフォーカシングパラメータを選択することにより、所望の走査モードを選択するために、デフォルトであるか初期化又はイメージング手順中に入力されたユーザ入力値でありうるビーム形成器送信設定を調べる。ステップ３０４において、ビーム形成器送信アプリケーションモジュール５４ａは、トランスデューサアレイ１８によって実行される必要のある走査シーケンス及び送信波形をユーザ入力パラメータから決定し、各チャネルに対する適切な遅延を夫々計算及び適用することを含む送信ビーム形成処理を行い、選択された走査シーケンスを表わすディジタルのビーム形成された送信データを発生し、波形及び焦点を送信する。ステップ３０６において、ビーム形成アプリケーションモジュール５４ａは、ビーム形成器送信アプリケーションモジュール５４ａによる使用に割り当てられたＲＡＭ４２（本例ではＲＡＭカード２００ｂ）のアドレスに、ディジタルビーム形成された送信データを格納する。
【００２８】
　ステップ３０８において、処理ユニット２３６は、中央プロセッサによって、新しいディジタルのビーム形成された送信データがＲＡＭ４２に格納され、処理ユニット２３６はＲＡＭ２００ｂ中の割り当てられたアドレスからディジタルのビーム形成された送信データを読み出すために読み出し動作を開始したことを知らされる。ステップ３１０において、インタフェースモジュール１４は、ディジタルのビーム形成された送信データをアナログのビーム形成された送信信号へ変換するためにディジタルのビーム形成された送信データを処理する。ディジタルのビーム形成された送信データは、一般的には、ユーザの設定によって選択されたフォーカシングの選択肢又はデフォルト値に従って選択された波形を表わす。アナログのビーム形成された送信信号は、各トランスデューサ素子を励起するためのパルスの形の個々の電気信号を集めたものである。ステップ３１２において、インタフェースモジュール１４は、ケーブル２０を介してトランスデューサアレイ１８へアナログのビーム形成された送信信号を送信する。ステップ３１４において、制御は図４のステップ４０２へ移され、トランスデューサアレイ１８からのＲＦエコー信号を受信する受信モードへ移行する。
【００２９】
　図４は、受信モード中の受信ビーム形成器の動作を示す。一旦トランスデューサアレイが音響エネルギーの送信を始めると、ステップ４０２においてトランスデューサアレイ１８からケーブル２０を介してインタフェースモジュール１４へリアルタイムのアナログのＲＦ受信信号が送信される。ステップ４０４において、インタフェースモジュール１４においてアナログのＲＦ受信信号は、前置増幅され、アナログ信号からディジタルのＲＦ受信データへ変換される。ステップ４０６において、ディジタルのＲＦ受信データは、実質的にリアルタイムでコネクタ２８を介して、格納のためにＲＡＭカード２００ｃに書き込まれる。処理ユニット２３６は、新しいディジタルのＲＦ受信データがＲＡＭ４２に格納されたことを中央プロセッサ４０に知らせる。ステップ４０８において、ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４は、ＲＡＭ２００ｃ中に格納されたディジタルのＲＦ受信データに対してビーム形成及び信号処理アルゴリズムを実行し、ディジタルのビーム形成された受信データを発生する。ステップ４１０において、ディジタルのビーム形成された受信データは、例えばモニタ上での表示といった表示のために処理される。ステップ４１２において、制御は図３のステップ３０２へ移される。受信されたデータの続くラインは、ＲＡＭカード２００ｃ及び２００ｄ中に交互に格納され処理される。
【００３０】
　本発明のビーム形成器は、高帯域幅の可能性、ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール５４が幾つかのハードウエア世代に亘って利用可能である可能性、及び新しいハードウエア構成を実施することなく新しいプロトタイプのビーム形成器ソフトウエアアプリケーションをテストし開発する可能性を与える。更に、プロセッサでビーム形成処理を行うことにより、ビーム形成器処理の出力は、従来のビーム形成器で一般的に行われているように音響座標で与えられるのではなく、表示座標で与えられるため、音響座標と表示座標の間で変換をする必要がなくなる。
【００３１】
　本願に開示される実施例に対して種々の変更がなされうることが理解されよう。従って、上述の説明は、制限的なものではなく、単に望ましい実施例の例示として理解されるべきである。当業者は、添付の請求の範囲の範囲及び趣旨の範囲内で他の変更を考えるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例によるインタフェースを有する超音波システムを概略的に示す図である。
【図２Ａ】図１の実施例のインタフェースモジュールのブロック図である。
【図２Ｂ】図１の実施例で与えられているランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を概略的に示す図である。
【図３】本発明によるビーム形成器の送信部によって行われる実行段階を示すフローチャートである。
【図４】本発明によるビーム形成器の受信部によって行われる実行段階を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
　１２　プローブ
　１４　インタフェースモジュール
　１６　計算装置
　１８　ケーブル
　２０　トランスデューサケーブル
　２２　トランスデューサコネクタ
　２４　ケーブルコネクタ
　２８　高帯域幅コネクタ
　４０　中央プロセッサ
　４２　高帯域幅メモリ
　４４　ハードドライブ
　４６　外部メモリドライブ
　４８　Ｉ／Ｏポート
　４９　キーボード
　５０　マウス
　５２　ディスプレイ
　５４　ビーム形成器アプリケーションソフトウエアモジュール
　５４ａ　ビーム形成器送信アプリケーションモジュール
　５４ｂ　ビーム形成器受信アプリケーションモジュール
　５６　統合モジュール
　５８　プリンタ
　６０　バス
　６２　通信リンク
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
2004121847.tif 000006
【図４】
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