(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象体に超音波送信信号を伝達し、上記対象体から反射されたエコー信号を受信して電気信号に変換する多数の変換子を備えるプローブと、
上記エコー信号を受信する時に少なくとも各変換子の空間情報を収集する変換子情報収集部と、
上記電気信号及び上記空間情報に基づいて受信ビームを形成するビームフォーマーと、
上記受信ビームに基づいて超音波映像を構成する超音波映像処理部と
を備えることを特徴とする超音波システム。
【請求項２】
対象体に超音波送信信号を伝達し、上記対象体から反射されたエコー信号を受信して電気信号に変換する多数の変換子を備えるプローブと、
上記プローブの移動様態による上記変換子の空間情報を生成するための空間情報生成部と、
上記電気信号及び上記空間情報の変化に基づいて受信ビームを形成するビームフォーマーと、
上記受信ビームに基づいて超音波映像を構成する超音波映像処理部と
を備えることを特徴とする超音波システム。
【請求項３】
上記超音波システムは、
定められた送信情報に基づいて上記超音波送信信号を形成するための超音波送信ビーム形成部をさらに備え、
上記ビームフォーマーは上記電気信号、上記空間情報及び上記送信情報に基づいて上記受信ビームを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波システム。
【請求項４】
上記超音波システムは、
上記電気信号を分析して生体情報を生成する生体情報生成部をさらに備え、
上記ビームフォーマーは上記電気信号、上記空間情報及び上記生体情報または上記電気信号、上記空間情報、上記送信情報及び上記生体情報に基づいて上記受信ビームを形成することを特徴とする請求項３に記載の超音波システム。
【請求項５】
既に形成された超音波映像の中の使用者の選択部分に対する超音波映像を再構成するための超音波システムにおいて、
対象体に超音波信号を伝達し、上記対象体から反射されたエコー信号を受信して電気信号に変換する多数の変換子を備えるプローブと、
上記エコー信号を受信する時に少なくとも各変換子の空間情報を収集する変換子情報収集部と、
上記対象体の少なくとも一フレームの映像に対応する上記電気信号を格納しながら、上記空間情報を反映して上記電気信号を集束し、上記選択部分の超音波映像の再構成時に上記空間情報を反映して上記格納された電気信号のうち上記選択部分に対応する電気信号を集束する受信集束部と、
上記集束された電気信号に基づいて超音波映像を形成する超音波映像処理部と
を備えることを特徴とする超音波システム。
【請求項６】
上記超音波システムは、
定められた送信情報に基づいて上記超音波送信信号を形成するための超音波送信ビーム形成部をさらに備え、
上記受信集束部は上記空間情報及び上記送信情報を反映して上記電気信号または上記選択部分に対応する電気信号を集束することを特徴とする請求項５に記載の超音波システム。
【請求項７】
上記超音波システムは、
上記電気信号を分析して生体情報を生成する生体情報生成部をさらに備え、
上記受信集束部は上記空間情報及び上記生体情報または上記空間情報、上記送信情報及び上記生体情報を反映して上記電気信号または上記選択部分に対応する電気信号を集束することを特徴とする請求項６に記載の超音波システム。
【請求項８】
上記超音波映像処理部は、
２次元または３次元映像を構成または再構成することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の超音波システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波システムに関するもので、より詳細には既に格納された映像データと付加情報を用いて２次元または３次元映像を構成または再構成する超音波システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は従来の超音波システムの構成を示す概略図である。従来の超音波システムはメインＣＰＵ（central processing unit, CPU）１００、送信部１０１、受信部１０２、受信集束部１０３、超音波エコー処理部１０４、ＣＦ（Color Flow）プロセッサ１０５、スキャンコンバータ（scan converter）１０６、ＣＷ／ＥＣＧ（Continuous Wave/ElectroCadioGram）部１０７、ドップラー（Doppler）プロセッサ１０８、画像／音声信号処理部１０９、コントロールパネル（control panel）１１０、画像／音声出力部１１１、格納部（recording unit）１１２及び変換子（図示せず）を有するプローブを備える。
【０００３】
メインＣＰＵ１００はコントロールパネル１１０を通じて入力される使用者の命令に応答して超音波システムを全般的に制御する。
【０００４】
送信部１０１からプローブに伝達された送信パルスはプローブ内にアレイ形態で配列された多数の変換子で超音波信号に変換されて対象体に伝達される。受信部１０２は変換子を通じて対象体（人体）から反射される信号を受信してフロントエンド（Front-end）増幅、ＴＧＣ（Time Gain Compensation）、アンチ−エイリアシング（anti-aliasing）のためのフィルタリングを行う。受信集束部１０３は超音波映像の解像度を極大化するために受信部１０２から出力される信号を全ての映像点に対して動的集束（dynamic focusing）する。超音波エコー処理部１０４は各種映像を得るために受信集束部１０３で集束された信号のうち高周波及び基底帯域の信号を処理する。ＣＦプロセッサ１０５とスキャンコンバータ１０６は超音波エコー処理部１０４の出力信号の入力を受けて２次元ＣＦ映像とＢモード映像を具現する。ドップラープロセッサ１０８は超音波エコー処理部１０４及びＣＷ／ＥＣＧ部１０７の出力信号の入力を受けてスペクトラドップラー（Spectral Doppler）波形を具現する。画像／音声信号処理部１０９はＣＦプロセッサ１０５、スキャンコンバータ１０６及びドップラープロセッサ１０８から出力される画像／音声信号などを信号処理して画像／音声出力部１１１及び格納部１１２に出力する。このようなデジタル超音波システムを用いて所望の対象体に対する超音波映像を得る。
【０００５】
図２は受信集束部１０３の構成を示すブロック図である。受信集束部１０３はＮ個の変換子から受信される信号を変換して出力するＡ／Ｄ変換部１１及びＡ／Ｄ変換部１１の出力信号を集束して出力する集束部１２で構成される。Ａ／Ｄ変換部１１は多数のＡ／Ｄ変換器を備え、集束部１２は多数の時間／位相遅延器、多数のバッファメモリ及び合算器１６を備える。
【０００６】
一つの変換子ごとにＡ／Ｄ変換器、時間／位相遅延器及びバッファメモリが一つずつ対応する。例えば、Ａ／Ｄ変換部１１内の第ｎＡ／Ｄ変換器１３（ｎ）はＮ個の変換子の中のｎ番目の変換子から受信される信号をサンプリングし、集束部１２内の第ｎ時間／位相遅延器１４（ｎ）は第ｎＡ／Ｄ変換器１３（ｎ）の出力信号を時間遅延または位相遅延して合算器１６に出力する。第ｎ時間／位相遅延器１４（ｎ）は第ｎＡ／Ｄ変換器１３（ｎ）の出力信号を臨時に格納するために小さな長さの第ｎバッファメモリ１５（ｎ）を用いる。バッファメモリは主にＦＩＦＯ（first-in first-out）形態のメモリや２−ポートメモリが使われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
互いに異なる超音波映像点に対応する遅延信号の殆どが互いに相違するため、前述したバッファメモリに格納されるＡ／Ｄ変換器の出力信号は継続的に変わる。従って、バッファメモリに格納されたＡ／Ｄ変換器の出力信号は集束過程が終われば全て除去されて再使用が不可能であるという問題点があった。
【０００８】
また、超音波が人体内部を進行しながら発生する様々な波形の歪み現象によって変換子に受信される信号が正確に集束されないことにより、殆どの場合、理論的に得ることができる解像度の超音波映像を実際に得ることは不可能であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、プローブ内の各変換子から受信された映像データをメモリに格納し、格納された映像データと付加情報に基づいて２次元または３次元映像を構成または再構成することによって、映像の解像度を向上させることができる超音波システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る超音波システムは、対象体に超音波送信信号を伝達し、上記対象体から反射されたエコー信号を受信して電気信号に変換する多数の変換子を備えるプローブと、上記エコー信号を受信する時に少なくとも各変換子の空間情報を収集する変換子情報収集部と、上記電気信号及び上記空間情報に基づいて受信ビームを形成するビームフォーマーと、上記受信ビームに基づいて超音波映像を構成する超音波映像処理部とを備える。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【００１１】
また、本発明に係る超音波システムは、対象体に超音波送信信号を伝達し、上記対象体から反射されたエコー信号を受信して電気信号に変換する多数の変換子を備えるプローブと、上記プローブの移動様態による上記変換子の空間情報を生成するための空間情報生成部と、上記電気信号及び上記空間情報の変化に基づいて受信ビームを形成するビームフォーマーと、上記受信ビームに基づいて超音波映像を構成する超音波映像処理部とを備える。
【００１２】
また、本発明の既に形成された超音波映像の中の使用者の選択部分に対する超音波映像を再構成するための超音波システムは、対象体に超音波信号を伝達し、上記対象体から反射されたエコー信号を受信して電気信号に変換する多数の変換子を備えるプローブと、上記エコー信号を受信する時に少なくとも各変換子の空間情報を収集する変換子情報収集部と、上記対象体の少なくとも一フレームの映像に対応する上記電気信号を格納しながら、上記空間情報を反映して上記電気信号を集束し、上記選択部分の超音波映像の再構成時に上記空間情報を反映して上記格納された電気信号のうち選択部分に対応する電気信号を集束する受信集束部と、上記集束された電気信号に基づいて超音波映像を形成する超音波映像処理部とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上記の構成により、付加情報を用いて２次元または３次元映像超音波映像を構成または再構成することによって、顕著に改善された解像度と信号対雑音比を有する超音波映像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付された図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図３は本発明の第１実施の形態による超音波システムの構成を示す概略図である。本発明による超音波システムはメインＣＰＵ１００、送信部１０１、受信部１０２、ビームフォーマー１３０、超音波エコー処理部１０４、ＣＦ（Color Flow）プロセッサ１０５、スキャンコンバータ（scan converter）１０６、ＣＷ／ＥＣＧ（Continuous Wave/ElectroCadioGram）部１０７、ドップラープロセッサ（Doppler processor）１０８、画像／音声信号処理部１０９、コントロールパネル（control panel）１１０、画像／音声出力部１１１、格納部（recording unit）１１２、弾性映像信号処理部１１３、付加情報格納部１１４及びプローブ１２０を備える。
【００１６】
上記プローブ１２０内には変換子１２１及び変換子情報収集部１２２（変換子センサ）が設けられる。また、上記プローブ１２０には圧力センサ（図示せず）が設けられる。図３では変換子情報収集部１２２がプローブ１２０内に設けられた場合を示しているが、変換子情報収集部１２２はプローブと分離して設けてもよい。
【００１７】
変換子情報収集部１２２は第１付加情報である変換子の空間情報（information on spatial changes of transformers）と時間情報を収集する。変換子の空間情報はエコー信号を得る時の変換子の位置及び方向に関する情報を含む。変換子の位置及び方向に関する情報の代わりに、対象体と変換子または変換子間の相対的な位置情報でもよい。変換子の時間情報はエコー信号を得る時の時刻（time）を意味する。変換子情報収集部１２２は、光学的位置センサ、空気中の超音波を用いた位置センサ、磁場を用いた位置センサなど、複数の形態の位置センサを備えている。少なくとも一種の位置センサとプローブを連結させること、即ち内蔵または着脱可能な方法によって位置センサとプローブを連結させることで、プローブ全体の位置と方向を知ることができる。プローブ内部の各変換子の位置は３つの位置センサを用いて知ることができる。
【００１８】
ＣＷ／ＥＣＧ部１０７は受信部１０２を通じて入力されたＲＦ受信信号を分析して第２付加情報であるＥＣＧ（一般的な心電図波形）生体情報を生成する。
【００１９】
第１付加情報及び第２付加情報は付加情報格納部１１４に格納される。また、付加情報格納部１１４は送信部１０１から第３付加情報の入力を受けて格納する。第３付加情報はエコー信号を得るための発送された送信信号の類型（例えば、ｃｏｄｅｄ  Ｔｘ、またはパルス等）、焦点（focal point）の位置、口径の大きさ、強度などのビームフォーミング条件、音場の使用如何に対する情報を含む。
【００２０】
ビームフォーマー１３０はそれぞれ異なる遅延値を有する複数個の送信パルス信号を生成して送信部１０１に伝送する。送信部１０１は送信パルス信号を増幅させてプローブに伝達する。続いて、送信パルス信号はプローブに備えられた変換子によって超音波信号に変換され、超音波信号は対象体に伝達される。対象体から反射されたエコー信号（echo signal）は上記プローブ内の変換子によって電気的信号（ＲＦ受信信号）に変換されて受信部１０２に伝達される。ビームフォーマー１３０はＲＦ信号の入力を受けて受信ビームを形成する。この時、ビームフォーマー１３０は付加情報格納部１１４に格納された付加情報を参照して上記受信ビームを形成する。
【００２１】
超音波エコー処理部１０４はビームフォーマー１３０で形成された受信ビームの中の高周波及び基底帯域の信号を処理する。
【００２２】
ＣＦプロセッサ１０５は超音波エコー処理部１０４の出力信号に基づいて２次元ＣＦ映像を具現する。
【００２３】
スキャンコンバータ１０６は超音波エコー処理部１０４の出力信号に基づいてＢモード映像を具現する。
【００２４】
弾性映像信号処理部１１３は超音波エコー信号処理部１０４から入力される信号に基づいてプローブに加えられた圧力の変化を示す弾性映像信号を出力する。一方、上記プローブは圧力センサを備えることができる。プローブに装着された圧力センサから得られる情報を用いる場合、より改善された弾性映像信号を得ることができる。
【００２５】
ドップラープロセッサ１０８は超音波エコー処理部１０４及びＣＷ／ＥＣＧ部１０７から入力される信号及び情報に基づいてスペクトラドップラー（Spectral Doppler）波形を具現する。
【００２６】
画像／音声信号処理部１０９はメインＣＰＵ１００の制御によってＣＦプロセッサ１０５、スキャンコンバータ１０６、ドップラープロセッサ１０８及び弾性映像信号処理部１１３から入力される画像／音声信号などを信号処理して画像／音声出力部１１１及び格納部１１２に出力する。このようなデジタル超音波システムを用いて所望の対象体に対する超音波映像を得る。
【００２７】
本発明による超音波システムは付加情報に基づいて受信ビームを形成することによって、超音波映像の画質を向上させることができる。例えば、変換子の空間情報に基づいて平面上のプローブの動きが反映された集束遅延（focusing delay）を計算し、計算された結果を反映させてイメージを形成することによって、移動の広がり（motion blur）を減少させることができる。また、各変換子と集束点間の角等、各変換子の位置情報を反映させて受信ビームを形成することによって、スペックルパターン（speckle pattern）を減少させることができ、陰影（shadow）を作る障害物の後方部分もさらに良好に示すことができる。
【００２８】
一方、プローブが高さ方向（elevation direction）に沿って移動する場合にも、プローブの動きを正確に把握することができる。高さ方向に合成集束（synthetic focusing）が可能である。従って、２Ｄアレイでのみ可能であった高さ集束（elevation focusing）が１Ｄアレイプローブを用いる場合にも可能になる。
【００２９】
併せて、ＥＣＧ波形から得られる付加情報を反映する場合、心臓拍動周期による組織の動きを反映してイメージを形成することによって映像の広がりを減らすことができるだけでなく、組織の動きを予測することができる。
【００３０】
一方、より正確な付加情報、より具体的に変換子の空間情報を得るために、プローブを予め計画された経路に沿って一定の速度で対象体の表面上を移動させる必要がある。このために、本発明による超音波システムにプローブ移動装置をさらに設けることができる。プローブ移動装置はロボットの腕などを用いて移動及び固定が可能なように具現することができる。またはプローブ内に自動移動装置が内蔵されるか、あるいはプローブ表面に着脱式移動装置を連結してもよい。また、前述した位置センサとプローブ移動装置を複合的に構成してもよい。
【００３１】
図４ａまたは図５ａで示されるように、線状アレイ（linear array）の変換子を有するプローブ及び凸アレイ（Convex array）の変換子を有するプローブが側面（lateral）方向などに直線移動する場合、移動により変換子の位置が時間によって変化する。本発明ではこのような変化を空間情報を通じて把握して、このような空間情報（付加情報）を反映して受信ビームを形成する。この場合、プローブの移動を考慮しない場合に用いられた集束遅延（focusing delay）を修正、変更して受信ビームを形成する。
【００３２】
図４ｂ及び４ｃで示されるように、線状アレイの変換子を有するプローブが曲面上を移動する場合、または図５ｂで示されるように、凸アレイ（Convex array）の変換子を有するプローブが曲面上を移動する場合、各変換子ごとに集束点となす角の大きさが異なる。例えば、高さ−軸方向（elevation-axial）の平面で図６ａのようなビームプロファイル（profile）を有するプローブは、高さ方向への曲線（回転）移動及び直線移動の各場合によって、ビームの重畳位置が図６ｂ及び図６ｃで示されるように異なる。本発明ではこのような差も受信ビームの形成時に付加情報として反映させて超音波映像の画質を向上させることができる。
【００３３】
前述した本発明の一実施の形態による超音波システムは変換子情報収集部などで収集された付加情報を用いて受信ビームを形成することに特徴がある。上記付加情報は２次元または３次元映像の再構成にも用いられる。
【００３４】
図７は本発明の第２実施の形態による超音波システムの構成を示す概略図である。本発明による超音波システムはメインＣＰＵ（control processing unit）１００、送信部１０１、受信部１０２、受信集束部２００、ホストプロセッサ３００、超音波エコー処理部１０４、ＣＦ（Color Flｏｗ）プロセッサ１０５、スキャンコンバータ（scan converter）１０６、ＣＷ／ＥＣＧ（Continuous Wave/ElectroCadioGram）部１０７、ドップラープロセッサ（Doppler processor）１０８、画像／音声信号処理部１０９、コントロールパネル（control panel）１１０、画像／音声出力部（１１１）、格納部（recording unit）１１２、弾性映像信号処理部１１３、付加情報格納部１１４及びプローブ１２０を備える。このような構成のうち図３の超音波システムと異なる構成及び機能を説明する。
【００３５】
受信集束部２００は付加情報格納部１１４に格納された付加情報及び受信部１０２からＲＦ受信信号の入力を受けて、入力された受信信号と付加情報を合成集束する。即ち、受信信号集束時に少なくとも第１付加情報を反映する。受信集束部２００のさらに詳細な構成及び機能については後述する。
【００３６】
超音波エコー処理部１０４は受信集束部２００で集束された受信信号のうち高周波及び基底帯域の信号を処理する。
【００３７】
メインＣＰＵ１００はホストプロセッサ３００と画像／音声信号処理部１０９を制御する。
【００３８】
ホストプロセッサ３００は受信集束部２００、受信部１０２、超音波エコー処理部１０４、ＣＦプロセッサ１０５、スキャンコンバータ１０６、ドップラープロセッサ１０８及び画像／音声出力部１１１を制御する。ホストプロセッサ３００の機能はメインＣＰＵ１００に備えさせてもよい。
【００３９】
以下、受信集束部の構成及び動作を図８〜図１２を参照してさらに詳細に説明する。
【００４０】
図８は本発明の第２実施の形態による受信集束部２００の構成を示す概略図である。受信集束部２００は各変換子から受信される信号を変換して出力するＡ／Ｄ変換器２１〜２１（Ｎ）、各Ａ／Ｄ変換器２１〜２１（Ｎ）及びホストプロセッサ３００から変換された受信信号及び付加情報の入力を受けるメモリ制御器２２〜２２（Ｎ）、各メモリ制御器２２〜２２（Ｎ）を通じて入力される対象体の一部分または全体に対する少なくとも一フレームの受信信号及び付加情報を格納するメモリ２３〜２３（Ｎ）、コントロールパネル１１０を通じて既に形成された超音波映像の一部分に対する再構成の要請がある場合、メモリ制御器２２〜２２（Ｎ）を通じてメモリ２３〜２３（Ｎ）に格納された受信信号及び付加情報の入力を受けて集束する集束部２４、メモリ制御器２２〜２２（Ｎ）を通じて入力された受信信号及び付加情報を分析して分析された結果に応じて最適の超音波映像が具現されることができるように集束部２４を制御するローカルプロセッサ２５を備える。
【００４１】
ローカルプロセッサ２５はホストプロセッサ３００により制御される。メモリ制御器２２〜２２（Ｎ）及び集束部２４はホストプロセッサ３００により直接制御され得る。この場合ローカルプロセッサ２５は省略できる。また、ローカルプロセッサ２５が多数備えられて各メモリ制御器２２〜２２（Ｎ）ごとに一つのローカルプロセッサが連結されることができる。超音波システムのリアルタイム超音波映像出力中または超音波映像出力の一時停止後、コントロールパネル１１０を通じて使用者から映像の一部分が選択されれば、メモリ制御器２２〜２２（Ｎ）はローカルプロセッサ２５の制御により選択された映像に該当する受信信号及び付加情報をメモリ２３〜２３（Ｎ）から読み込み、集束部２４に伝送する。
【００４２】
前述した構成を有する受信集束部２００の動作について説明する。
【００４３】
受信集束部２００内のＡ／Ｄ変換器２１〜２１（Ｎ）はＮ個の変換子から入力された受信信号を変換してメモリ制御器２２〜２２（Ｎ）に出力する。メモリ制御器２２〜２２（Ｎ）はローカルプロセッサ２５の制御により指定された経路に沿って各Ａ／Ｄ変換器２１〜２１（Ｎ）から入力される受信信号をメモリ２３〜２３（Ｎ）に伝送し、ホストプロセッサ３００に連結されたローカルプロセッサ２５を通じて付加情報の入力を受けて集束部２４に伝送する。
【００４４】
このように、受信信号はメモリ２３〜２３（Ｎ）に格納されると同時に集束部２４で集束される。また、メモリ制御器２２〜２２（Ｎ）はローカルプロセッサ２５の制御によりメモリ２３〜２３（Ｎ）に格納されたデータを読み込み集束部２４及びローカルプロセッサ２５に伝送する。
【００４５】
図９を参照して多数のメモリ制御器２２〜２２（Ｎ）のうちメモリ制御器２２の構成及び動作をより具体的に説明する。
【００４６】
メモリ制御器２２はローカルプロセッサ２５と連結された外部接続／制御回路３１、外部接続／制御回路３１の制御によって、ローカルプロセッサ２５の要求に合せてメモリ２３にデータを読み書きするためのメモリ制御信号及びメモリアドレスを発生するメモリ制御回路３２、メモリ制御回路３２からメモリアドレスの入力を受けて出力するマルチプレクサ３３、Ａ／Ｄ変換器２１から受信した信号を集束部２４及びメモリ２３に送信するためのマルチプレクサ３４，３５、そしてメモリ２３に格納されたデータ（受信信号）及びローカルプロセッサ２５から入力されるデータを臨時格納するためのバッファ３６を備える。バッファ３６に格納された信号データはローカルプロセッサ２５に伝送されるか、あるいはマルチプレクサ３４を通じて集束部２４に伝送される。
【００４７】
図１０を参照してメモリ２３〜２３（Ｎ）の構成をより詳細に説明する。メモリ２３〜２３（Ｎ）は半導体メモリやハードディスクなどで実現することができる。メモリ２３〜２３（Ｎ）はＡ／Ｄ変換器２１〜２１（Ｎ）の各出力信号及びメモリ制御器２２〜２２（Ｎ）を経由してローカルプロセッサ２５から伝送される付加情報を格納する。
【００４８】
各メモリ２３〜２３（Ｎ）の各サイズは次の式１のように示すことができる。
［式１］
メモリサイズ＝Ｎｆｒ×Ｎｓｌ×（Ｆｓ×２×ｚｍａｘ／ｃ）
式１中、 Ｎｆｒは各メモリに格納しようとするフレーム数、Ｎｓｌはフレーム当り格納しようとするスキャンライン数、ＦｓはＡ／Ｄ変換率またはサンプリング周波数、ｚｍａｘは最大映像の深さ、ｃは人体での超音波の速度である。
【００４９】
多数のメモリ２３〜２３（Ｎ）のうちメモリ２３を例に挙げると、メモリ２３はフレーム別にデータを格納するためのフレーム領域（フレーム１…フレームＭ）に区分され、各フレーム領域はスキャンライン数に対応して多数のスキャンライン領域（Ｓ１…ＳＮ）に区分される。Ａ／Ｄ変換器２１で変換された受信信号はメモリ制御器２２を通じてメモリ２３に入力され、同一フレームをなす受信信号は各メモリ領域にスキャンライン別に格納される。このようにメモリ２３に格納された受信データはその後、イメージの再構成時に用いられる。即ち、メモリ２３〜２３（Ｎ）はＡ／Ｄ変換器２１〜２１（Ｎ）の各出力信号の中で少なくとも一フレームの映像に対応する映像信号を格納し、選択された映像部分と関連したデータを格納されたフレーム数だけ反復的に映像信号をメモリ制御器２２〜２２（Ｎ）に出力する。
【００５０】
ローカルプロセッサ２５はメモリ制御器２２〜２２（Ｎ）を制御してメモリ２３〜２３（Ｎ）に格納された受信信号及び付加情報を伝送される。ローカルプロセッサ２５は伝送された受信信号及び付加情報に基づいて制御信号を生成して集束部２４を制御する。上記制御信号は音波の速度、減衰、受信信号のスペクトル解釈、位相数回誤差などを分析することによって最適の超音波映像が具現されることができる各種パラメータの最適値を推定して生成する。また、ローカルプロセッサ２５はメモリ２３〜２３（Ｎ）に格納された受信信号及び付加情報をホストプロセッサ３００に伝送する。ローカルプロセッサ２５はホストプロセッサ３００から付加情報の伝達を受けてメモリ制御器２２〜２２（Ｎ）を経由してメモリ２３〜２３（Ｎ）に伝送する。併せて、ホストプロセッサ３００から入力される制御信号に基づいてローカルプロセッサ２５はメモリ制御器２２〜２２（Ｎ）及び集束部２４を制御する。
【００５１】
ホストプロセッサ３００はローカルプロセッサ２５から入力される受信信号及び付加情報に基づいて制御信号を生成する。上記制御信号は音波の速度、減衰、受信信号のスペクトル解釈、位相数回誤差などを分析することによって最適の超音波映像を構成することができる各種パラメータの最適値を推定して生成する。超音波システムはホストプロセッサ３００またはローカルプロセッサ２５で生成される制御信号により制御される。場合によってはホストプロセッサ３００またはローカルプロセッサ２５のうちいずれか一つでのみ制御信号を生成することができる。
【００５２】
図１１は本発明の他の実施の形態による受信集束部５００の構成を示す概略図である。受信集束部５００は図８に示される受信集束部２００の集束部２４とローカルプロセッサ２５に代わってビームフォーミング（beamforming）プロセッサ５１を備える。ビームフォーミングプロセッサ５１は図８の集束部２４とローカルプロセッサ２５の機能を全て行う。即ち、ビームフォーミングプロセッサ５１はメモリ制御器２２〜２２（Ｎ）を通じてメモリ２３〜２３（Ｎ）に格納された受信信号及び付加情報の入力を受けて集束し、メモリ制御器２２〜２２（Ｎ）を通じて入力された信号を分析して分析された結果に応じて最適の超音波映像を構成することができるように制御信号を生成する。ホストプロセッサ３００はビームフォーミングプロセッサ５１と連結される。受信集束部５００内の他の機能部は図８の受信集束部２００内の他の機能部と同一の機能及び連結構成を有するので詳細な説明は省略する。
【００５３】
図１２は本発明の他の実施の形態による受信集束部６００の構成を示す概略図である。受信集束部６００は図９で示される受信集束部５００の構成にＮ個の変換子から入力された受信信号を同位相（inphase）成分及び直交位相（quadrature）成分に分離する直交検波器６１〜６１（Ｎ）をさらに備える。受信集束部５００のＡ／Ｄ変換器２１〜２１（Ｎ）とは違い、受信集束部６００の各Ａ／Ｄ変換器６２〜６２（Ｎ）、６３〜６３（Ｎ）は直交検波器６１〜６１（Ｎ）から入力される同位相成分及び直交位相成分の受信信号を変換してメモリ制御器６５〜６５（Ｎ）に出力する。その他のメモリ制御器６５〜６５（Ｎ）及びビームフォーミングプロセッサ６６などの機能は前述した受信集束部５００と同一であるので詳細な説明は省略する。
【００５４】
図７〜図１２に示される超音波システムは付加情報に基づいて映像を再構成することにより、映像の画質を向上させることができる。特に、複数のフレームに渡るＲＦ受信信号を全て用いることができるだけでなく、フレーム間に重畳する臓器部位のイメージは複数のフレームに渡るＲＦデータを重畳させて形成することによって、ＳＮＲ（signal to noise ratio）も向上させることができる。さらに、プローブを動かして同一部位を反復してスキャンする場合は相当な時間的間隔がある場合にもＲＦ受信信号を重畳して使用可能である。
【００５５】
一方、前述した本発明の第１実施の形態及び第２実施の形態とは異なり、本発明による超音波システムのプローブは図１３に示されるように、変換子情報収集部を備えないこともある。以下、図３に示される超音波システムと異なる構成及び機能について説明する。
【００５６】
図１３に示される超音波システムのメインＣＰＵ１００はプローブの動きの様態による変換子の空間情報を予め生成する。この時、変換子の空間情報は、システム設計者が設定または入力した情報に基づいて生成する。
【００５７】
メインＣＰＵ１００で生成された空間情報は付加情報格納部１１４に格納されて２次元または３次元映像映像の構成及び再構成時に用いられる。
【００５８】
本発明によるデジタル超音波システムは付加情報を用いて２次元または３次元映像超音波映像を構成または再構成することによって、顕著に改善された解像度と信号対雑音比を有する超音波映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来のデジタル超音波システムの構成を示す概略図である。
【図２】図１の受信集束部の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施の形態によるデジタル超音波システムの構成を示す概略図である。
【図４ａ】プローブの移動と信号獲得との関係を説明するための例示図である。
【図４ｂ】プローブの移動と信号獲得との関係を説明するための例示図である。
【図４ｃ】プローブの移動と信号獲得との関係を説明するための例示図である。
【図５ａ】プローブの移動と信号獲得との関係を説明するための例示図である。
【図５ｂ】プローブの移動と信号獲得との関係を説明するための例示図である。
【図６ａ】プローブの移動によるビームの重畳位置の変化を示す説明図である。
【図６ｂ】プローブの移動によるビームの重畳位置の変化を示す説明図である。
【図６ｃ】プローブの移動によるビームの重畳位置の変化を示す説明図である。
【図７】本発明の第２実施の形態によるデジタル超音波システムの構成を示す概略図である。
【図８】受信集束部の構成を示す概略図である。
【図９】受信集束部内のメモリ制御器の構成を示す概略図である。
【図１０】受信集束部内のメモリの構造を示す概略図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態による超音波システムの受信集束部の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態による超音波システムの受信集束部の構成を示す概略図である。
【図１３】本発明の第３実施の形態によるデジタル超音波システムの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
２００，５００，６００：受信集束部
２１〜２１（Ｎ）、６２〜６２（Ｎ）、６３〜６３（Ｎ）：Ａ／Ｄ変換器
２２〜２２（Ｎ）、６５〜６５（Ｎ）：メモリ制御器
２３〜２３（Ｎ）、６４〜６４（Ｎ）：メモリ
２４：集束部
２５：ローカルプロセッサ
５１、６６：ビームフォーミングプロセッサ
１１３：弾性映像信号処理部
１１４：付加情報格納部
１２０：プローブ
１２１：変換子
１２２：変換子情報収集部
１３０：ビームフォーマー  
３００：ホストプロセッサ
【図１】
0004668808.tif 000002
【図２】
0004668808.tif 000003
【図３】
0004668808.tif 000004
【図４ａ】
0004668808.tif 000005
【図４ｂ】
0004668808.tif 000006
【図４ｃ】
0004668808.tif 000007
【図５ａ】
0004668808.tif 000008
【図５ｂ】
0004668808.tif 000009
【図６ａ】
0004668808.tif 000010
【図６ｂ】
0004668808.tif 000011
【図６ｃ】
0004668808.tif 000012
【図７】
0004668808.tif 000013
【図８】
0004668808.tif 000014
【図９】
0004668808.tif 000015
【図１０】
0004668808.tif 000016
【図１１】
0004668808.tif 000017
【図１２】
0004668808.tif 000018
【図１３】
0004668808.tif 000019