(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の少なくとも一部分を表すカラーフロー画像を表示するための超音波イメージング装置（１０）において、
第１のコマンドに応答しては、前記検査対象の第１部分（SF)に向けて超音波を送信し前記第１部分からの第１の反射超音波を受信するように動作し、また第２のコマンドに応答しては、前記検査対象の第２部分（TF)に向けて超音波を送信し前記第２部分からの第２の反射超音波を受信するように動作するトランスデューサ・アセンブリ（２０）と、
前記第１のコマンドを発生して前記トランスデューサ・アセンブリを駆動して前記第１部分に向けて超音波を送信せしめると共に、前記第１部分からの第１の反射超音波に応答して前記検査対象の前記第１部分内の流体フローの速度成分に関連する第１の値を有する第１組の信号を発生するように構成されたプロセッサであって、このプロセッサ（７４）は、
前記第１組の信号の前記第１の値を解析して、前記検査対象の前記第１部分内の第１流体フロー領域を示す第１のフロー・データを特定し、
前記検査対象の第２部分をして、前記第１部分と比べてより小さく、且つ、前記第１の値を解析することを受けて前記プロセッサ（７４）により特定された前記第１流体フロー領域のうちの少なくとも一部領域を含ませるようにして前記第２コマンドを発生して前記トランスデューサ・アセンブリを駆動させ、
前記第２の部分からの第２の反射超音波に応答して、前記第２部分内の流体フローに関連する第２の値を有する第２組の信号を発生し、
前記第２の値を処理してカラーフロー画像として表示するための処理済みカラーフロー・データを作成するように接続されている、前記プロセッサと、
前記処理済みカラーフロー・データに応答してカラーフロー画像を表示するディスプレイと、の組み合わせで構成される装置。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記第１コマンドのそれぞれの発生に対応して複数の前記第２コマンドを発生することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１部分（SF)が複数の小部分（G1，…，G4)に分割されており、且つ前記プロセッサは、前記第２部分は、前記第１部分について特定された前記第１流体フロー領域を包含する前記小部分を含むように前記第２のコマンドを発生することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記第２部分が、前記第１流体フロー領域と、この第１流体フロー領域に隣接するバッファ領域（ＢＲ１，ＢＲ２）とを含んでいることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記第２の値を解析し、前記第２部分内の第２の流体フロー領域を示す第２のフロー・データを特定し、且つ前記第２のフロー・データのみを適応カラーフロー処理により処理して、この処理により生成されたカラーフロー・データが前記検査対象の第２部分内の前記第２流体フロー領域のみを表すようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
検査対象の少なくとも一部分を表すカラーフロー画像を表示するための超音波イメージング・システムのための表示データ生成方法において、
前記検査対象の第１部分に向けて超音波を送信し、前記第１部分からの第１の反射超音波を受信する第１部分送信受信ステップと、
前記第１の反射超音波に応答して、前記検査対象の前記第１部分内の流体フローの速度成分に関連する第１の値を有する第１組の信号を生成する第１組信号生成ステップと、
前記第１組の信号の前記第１の値を解析し、前記第１部分内のうちの第１の流体フロー領域を表す第１フロー・データを特定する第１フロー・データ特定ステップと、を備える表示データ生成方法であって、
前記検査対象の第２部分に向けて超音波を送信し前記第２部分からの第２の反射超音波を受信するステップであって、前記検査対象の前記第２部分を、前記第１部分と比べてより小さく、且つ、プロセッサ(７４)により前記第１の値を解析することによって識別された前記第１の流体フロー領域のうちの少なくとも一部領域を含むようにした第２部分送信受信ステップと、
前記第２の反射超音波に応答して、前記第２部分内の流体フローに関連する第２の値を有する第２組の信号を生成する第２組信号生成ステップと、
前記第２組の信号を処理して、カラーフロー画像として表示するための処理済みカラーフロー・データを生成する信号処理ステップと、
前記処理済みカラーフロー・データに応答してカラーフロー画像を表示する表示ステップと、の組み合わせを含む方法。
【請求項７】
前記第２組の信号を生成する前記第２組信号生成ステップが、前記第１組の信号のそれぞれの発生に対応して複数の第２組の信号を発生することを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１部分が複数の小部分に分割されており、且つ、前記第２部分は、前記第１部分について特定された前記第１流体フロー領域を包含する前記小部分を含むように特定されることを特徴とする請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２部分が、前記第１流体フロー領域と、この第１流体フロー領域に隣接するバッファ領域とを含んでいることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記信号処理ステップは、
前記第２信号を処理することにより、前記第２部分内の第２の流体フロー領域を示す第２のフロー・データを特定し、
前記第２のフロー・データのみを適応カラーフロー処理して、前記カラーフロー・データが検査対象の第２部分内の第２流体フロー領域のみを表すようにすることを含むことを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波カラーフロー・イメージングに関し、さらに詳細には、被検体のうちの流体フローが特定された部分に基づいた超音波カラーフロー・イメージングに関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来の超音波システムでは、典型的には、Ｂモード・イメージングにカラーフロー・イメージングをインターリーブして（差し込んで）いる。カラーフロー・イメージングからのカラーフロー・ベクトルは、各音響フレーム毎にカラーフロー関心領域（ＲＯＩ）の全体にわたって形成されている。これらのカラーフロー・ベクトルは、典型的には、そのＲＯＩの全体のうちの幾つかのインターリーブしたグループ内に包含されている。カラーフローＲＯＩ内での各ベクトルの位置は、表示する前に各音響フレーム毎にサンプリングされ処理される。その結果、関心領域全体のカラーフロー画像を作成するために必要な処理量は膨大となる。さらに、通常はメモリ量が大量になり、またフレームレートのかなりの低下が生じることがある。本発明は、これらの課題に取り組み、解決法を提供しようとするものである。
【０００３】
【発明の概要】
好ましい実施形態は、検査対象の少なくとも一部分を表すカラーフロー画像を表示するための超音波イメージング・システムで有用である。こうした環境では、この好ましい実施形態は、検査対象の第１部分に向けて超音波を送信し、且つ第１部分からの第１の反射超音波を受信している。この送信及び受信は、トランスデューサ・アセンブリにより達成することが好ましい。第１の反射超音波に応答して検査対象の第１部分内の流体フローの速度成分に関連する第１の値を有する第１組の信号を発生する。この第１の値を解析し、検査対象の第１部分内のうちの流体フローの領域を表すフロー・データを特定する。この発生及び解析は、プロセッサにより達成することが好ましい。超音波を検査対象の第２部分に向けて送信し、この第２部分から第２の反射超音波を受信する。この際、検査対象の第２部分は第１部分と比べてより小さくし、且つ流体フローの領域のうちの少なくとも一定域を含むようにする。第２部分に向けた送信は、トランスデューサ・アセンブリにより達成することが好ましい。第２の反射超音波に応答して、検査対象の第２部分内の流体フローの速度成分に関連する第２の値を有する第２組の信号を発生する。この第２のスキャン値を処理して、カラーフロー画像として表示するための処理済みカラーフロー・データを作成する。この第２組の信号の発生及びその処理は、プロセッサにより実行することが好ましい。処理済みカラーフロー・データに応答して、カラーフロー画像が表示される。
【０００４】
上記の技法を使用して、臨床検査で必要となる組織探査及び／またはカラーフロー処理をかなり軽減することができる。探査及び／または処理の軽減は、平均音響フレームレートを増加させ、カラーフロー感度及び分解能を向上させ、処理及び記憶に関する負荷を軽減させる、フレームレートを全く犠牲にせずにカラーフロー関心領域を増大させる、などのために様々な方法で利用することできる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、本発明の好ましい一形態は、検査対象Ｓのカラーフロー画像を表示するためのイメージング・システム１０を備える。システム１０は、トランスデューサと、米国特許第５，６５３，２３６号（発明者Ｍｉｌｌｅｒ、１９９７年８月５日発行公布）に記載のタイプの迅速なビーム形成装置アセンブリ２０とを含む。アセンブリ２０は、米国特許第５，６５３，２３６号に記載の方式により、軸３６に沿って検査対象Ｓの制御可能部分に向けて超音波を送信し、この部分からの反射超音波を同じ軸３６に沿って受信する。アセンブリ２０は、この反射超音波に応答して、バス４０を介して適応カラーフロー処理モジュール７０に送信される信号を発生する。軸３６の方向は、バス５０を介して適応スキャン・シーケンサ・コントローラ６０から受信した制御信号により制御されている。コントローラ６０は、米国特許第５，６５３，２３６号に記載の方式により軸３６の角度を制御する。
【０００６】
図１及び２を参照すると、処理モジュール７０は、１つまたは複数の個別プロセッサを含むことができるプロセッサ・ユニット７４を備えている。例えば、プロセッサ・ユニット７４は、演算ユニット８２とＦＩＦＯユニット８４及び８６とメモリ８８とを図示したように接続して備えるサーベイ・フレーム・プロセッサ８０を含むことができる。プロセッサ・ユニット７４はまた、演算ユニット９２とＦＩＦＯユニット９４及び９６とメモリ９８とを図示したように接続して備えるターゲット・フレーム・プロセッサ９０を含むことができる。プロセッサ・ユニット７４はまた、プロセッサ８０と同一であるプロセッサ１００及び１１０などその他のプロセッサを含むこともできる。プロセッサ８０、９０、１００及び１１０の各々は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社により製造されているモデルＴＭＳ３２０Ｃ６２０１などのディジタル信号プロセッサを備えることができる。図２に示すプロセッサは通信バス１２０〜１２２によって相互接続されており、またプロセッサ１１０は通信バス１３２を介して標準ロジック７００スレーブＶＭＥインタフェース（Ｉ／Ｆ）１３０と連絡している。
【０００７】
プロセッサ・ユニット７４は、現地プログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を備える入力制御及びスキャン・バス・インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５０から、入力バス１４０を介してデータを受け取る。インタフェース１３０は、通信バス１６０を介してインタフェース１５０と連絡している。さらに、インタフェース１３０は、バス１６４を介してコントローラ６０（図１）に出力信号を与えている。
【０００８】
プロセッサ・ユニット７４は、出力バス１７０上の出力データを、現地プログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を備える出力制御ユニット１８０に与えている。制御ユニット１８０は通信バス１９０を介してインタフェース１３０と連絡すると共に、バス２０２及び２０４を介してＳＲＡＭメモリ２００に対するデータの読み取りと書き込みを行う。制御ユニット１８０は、出力バス２１０を介して表示のためのカラーフロー・データを従来の走査変換及び表示処理ユニット２２０（図１）に与えている。このカラーフロー・データはディスプレイ２３０上に生成される対応する画像に変換される。
【０００９】
図１〜３を参照すると、プロセッサ８０は、結果としてバス１６４を介してコントローラ６０に送信される信号になるようなコマンドを発行し、この結果アセンブリ２０により、検査対象Ｓの関心領域（ＲＯＩ）に向けて超音波が送信され、且つこのＲＯＩからの反射超音波が受信されることになる。この反射波は、プロセッサ８０で処理されてメモリ８８内に格納される、大きさが等しい４つのインターリーブしたデータ・グループＧ１〜Ｇ４を含むサーベイ・フレームＳＦ１（図３）になる。プロセッサ８０はグループＧ１〜Ｇ４内のデータを処理し、グループＧ２及びＧ３内のデータのみがＲＯＩ内の流体フローに起因したものであることを判定する。その結果、プロセッサ８０は、結果としてバス１６４を介してコントローラ６０に送信される第２の信号となるような別のコマンドを発行し、これによりアセンブリ２０は再度検査対象のうちのフレームＳＦ１のデータ・グループＧ２及びＧ３に当たる部分に向けて第２群の超音波を送信する。
【００１０】
図３から分かるように、検査対象のうちの、第２群の超音波でスキャンを受ける部分は、フレームＳＦ１で示す検査対象のＲＯＩ部分と比べてかなり小さい。第２群の反射超音波から得たデータはターゲット・フレーム・プロセッサ９０に送信され、プロセッサ９０は、図３に示すように、グループＧ２及びＧ３から得たデータのみに対してカラーフロー処理を行う。図３に示すように、ターゲット・フレームＴＦ１〜ＴＦ３はデータ・グループＧ２及びＧ３のみを含んでおり、一方サーベイ・フレームＳＦ１はデータ・グループＧ２及びＧ３だけでなく、さらにデータ・グループＧ１及びＧ４も含んでいる。
【００１１】
プロセッサ９０は、バス１４０上の第２群の反射超音波から得たデータを処理し、ターゲット・フレーム・グループＧ２及びＧ３を形成する。このターゲット・フレーム・グループＧ２及びＧ３は、検査対象Ｓのうちのデータ・グループＧ２及びＧ３が表している部分の流体フローの速度成分に関連する値を有する信号の組を含んでいる。グループＧ２及びＧ３内のデータはプロセッサ９０によりカラーフロー処理を受け、出力バス１７０を介して制御ユニット１８０に送信されるカラーフロー・データが作成される。制御ユニット１８０はさらに、バス２１０を介してカラーフロー・データを走査変換及び表示処理ユニット２２０に送信する。ユニット２２０は、得られたカラーフロー画像を、よく知られる手段により表示ユニット２３０上に表示する。アセンブリ２０によるスキャンを受けてプロセッサ９０により処理される部分はＲＯＩのうちのデータ・グループＧ２及びＧ３が表している部分のみであるため、典型的にはサーベイ・フレームに対するよりもターゲット・フレームに対してより多くの時間が充当される。このため、図３には、単一のサーベイ・フレームＳＦ１よりターゲット・フレームＴＦ１〜ＴＦ３が得られるように表している。
【００１２】
従来のカラーフロー技法に従って、４つのフレーム（ＳＦ１及びＴＦ１〜ＴＦ３）のすべてに対してその全体をスキャンし処理した場合には、スキャン及び処理に関する負荷は１００％となる。しかし、図３に示す例では、各ターゲット・フレーム内のベクトルのうちの半数のみをスキャンし、サンプリングし、処理するだけでよい。この例に対応するスキャン及び処理に関する負荷は６２．５％だけでよく、３７．５％の節減が可能となる。図３に示す技法により、追加のフレームレートの達成が可能となるか、あるいはパケットの大きさ及び／またはベクトル密度を増加してより大きなカラーフロー感度及び分解能を達成することが可能となる。図３に示すサーベイ・フレーム及びターゲット・フレームは、記載した条件と同じである限り検査対象Ｓのスキャンの間で連続して反復される。
【００１３】
図４を参照すると、平均音響フレームレートが相当に低い場合や、フローの状態が図３の例と比べてかなり急激に変化している場合では、ターゲット・フレームの数を、例えば図４に示すような単一のターゲット・フレームＴＦ１だけにまで減らすことが必要となる場合がある。図４に示す例では、スキャン及び処理に関する負荷は７５％まで低下し、２５％の節減が可能となる。
【００１４】
図３及び４の例は、流体フローがインターリーブしたグループＧ２及びＧ３内のベクトルと正確に対応している理想的状態を表している。この好ましい実施形態の最も一般的な実施においては、ターゲット・フレームの発射の決定は各ベクトル単位で実施することが可能である。図３及び４の例では、ターゲット・フレームのスキャン決定はインターリーブしたグループ単位に制約されている（例えば、グループＧ２などのあるインターリーブしたグループに対しては、スキャン及び処理を行うか、全く行わないかのいずれかである）。インターリーブしたグループ（例えば、グループＧ２）の全体に対するスキャン及び処理に限定するとその実現は簡単になるが、一般に、各ベクトル単位での決定の場合と同じ程度には著しい改善が得られない。
【００１５】
図５を参照すると、この好ましい実施形態を、運動に対してより強靱にし且つ運動の影響をより受けにくくするために、ＢＲ１及びＢＲ２などのバッファ領域内のバッファ・フロー・ベクトルを追加することができる。例えば、
図５に示すようにデータ・グループＧ１、Ｇ２及びＧ３を含む関心領域において、流体フローが生じている領域Ｒの両側にバッファ領域ＢＲ１及びＢＲ２を設けることができる。より一般的には、サーベイ対象のフレーム上でフローが有ると判断された各ベクトル毎に、これらに隣接する複数（ｂ個）のバッファ・ベクトルを設定してターゲット・フレーム上に発射しサンプリングするようにしてもよい。この手順により所与のターゲット・フレームに対する低減サンプリングの恩恵は小さくなるが、全体としてのイメージング性能は向上する。
図５に示すように、グループＧ２からなるターゲット・フレーム内で、プロセッサ９０により、スキャンされ、サンプリングされ、そして、処理されるところの、追加のベクトルからなる２つのバッファ領域ＢＲ１及びＢＲ２を形成するように、それらバッファ・ベクトルが流体フロー領域Ｒの両側に図示されている。
図５に示すように、このターゲット・フレームはデータ・グループＧ２と、バッファ領域ＢＲ１及びＢＲ２とだけを含むことになる。
【００１６】
図６を参照すると、好ましい実施形態によれば、これらフローが存在すると分かったベクトル・レンジのサンプルに対してのみ選択的に処理を行うことにより、システムの効率をさらに改善することができる。この方法では、上記サーベイ対象のフレームが、フローが検出されることになるレンジ区間を与え、また、ターゲット・フレームが、これらのレンジ区間のみに対する適応的なカラーフロー処理を可能にする。こうした手順では、フレームレートが増加することはないが、レンジ寸法方向並びに横方向でのカラーフロー処理負荷がＲＯＩ内のフローの量の関数として低下する、こうした処理負荷の低下は、ハードウェア・コストの低減、より広域のＲＯＩ範囲、あるいは、イメージャの処理ハードウェア資産を使用したカラーフロー性能の向上（例えば、検出の向上、分解能の向上など）に振り向ける（トレードオフとする）ことができる。
【００１７】
さらに図６を参照すると、プロセッサ８０は、適正なカラーフロー情報を有するピクセルを特定しこれらのピクセルの周りに領域を設定するカラーフロー処理アルゴリズムにより、サーベイ・フレームＳＦ２を処理しており、この領域上で後続のターゲット・フレームに対するパラメータ推定やその他のカラーフロー処理機能が実行される。Ｒ−θ空間内のピクセル位置は後続の走査変換のための操作を受ける。さらに、図５のバッファ領域ＢＲ１及びＢＲ２などの適正なバッファ域を図６の処理対象領域に組み込むことは、図６のメカニズム構成をして、組織の運動による影響をより受けにくくさせる目的を達成できる。
【００１８】
さらに図６を参照すると、アセンブリ２０により関心領域（ＲＯＩ）全体がスキャンされ、得られた反射超音波はサーベイ・フレームＳＦ２を形成するためにプロセッサ８０により処理される。プロセッサ８０は、領域Ｒ２及びＲ３を流体フローのデータが存在する唯一の領域として特定する。その結果、プロセッサ８０は、アセンブリ２０に対して再度検査対象の領域Ｒ２及びＲ３のみをスキャンするような信号を、バス１６４を介してコントローラ６０に送信する。領域Ｒ２及びＲ３から得られた反射超音波はプロセッサ９０により処理されて対応するターゲット・フレームとなる。適応カラーフロー処理は、領域Ｒ２及びＲ３から得られるデータに対してのみ実行されるため、領域Ｒ２及びＲ３のみからディスプレイ２３０上のカラーフロー画像が得られる。しかし、領域Ｒ２及びＲ３は関心領域全体と比較して非常に小さいので、各サーベイ・フレーム毎に追加のターゲット・フレームを処理するか、あるいはデータを上記の方法で処理して領域Ｒ２及びＲ３で必要となる処理時間を低減するかの利点を得ることもできる。
【００１９】
図１〜６に関連して好ましい実施形態のみが記載されていること、並びにこれらの実施形態は添付の特許請求の範囲で規定している本発明の真の精神及び範囲を逸脱することなく変更及び修正が可能であることは、当業者であれば理解するであろう。例えば、プロセッサ８０及び９０を結合して、単一のディジタル信号プロセッサや単一のマイクロプロセッサなどの単一のプロセッサとすることができる。さらに、プロセッサ８０、９０、１００及び１１０のすべてを結合して、１つのディジタル信号プロセッサや１つのマイクロプロセッサなどの単一のプロセッサとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って製作された装置の好ましい形態のブロック図である。
【図２】図１に示す装置の一部分をより詳細に表したブロック図である。
【図３】関心領域全体にわたるサーベイ・フレームと、流体フローを示すデータを包含するターゲット・フレームとに区分されることを表した略図である。
【図４】図３と比べてターゲット・フレーム数を減らすことを表した略図である。
【図５】隣接するバッファ・ベクトルと領域とを有するターゲット・フレームを表した略図である。
【図６】フロー・データを含む領域のみがカラーフロー処理を受けるターゲット・フレームを表した略図である。
【符号の説明】
１０  イメージング・システム
７４  プロセッサ・ユニット
８０  サーベイ・フレーム・プロセッサ
８２  演算ユニット
８４  ＦＩＦＯユニット
８６  ＦＩＦＯユニット
８８  メモリ
９０  ターゲット・フレーム・プロセッサ
９２  演算ユニット
９４  ＦＩＦＯユニット
９６  ＦＩＦＯユニット
９８  メモリ
Ｇ１〜Ｇ４  インターリーブしたデータ・グループ
ＳＦ１  サーベイ・フレーム
ＴＦ１〜ＴＦ３  ターゲット・フレーム
ＢＲ１  バッファ領域
ＢＲ２  バッファ領域
【図１】
0004749540.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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