(57)【要約】  深度ベースの利得制御を実行するための改良されたアプローチが、格納された曲線の群に基づき、画像中の各深度での利得を調整することにより実行される。群における各曲線は、深度の関数として全深度についての利得調整を特定する。ユーザインターフェースは、(各深度領域について1組の個々にまた独立して調整可能な利得制御を用いる従来技術のアプローチとは対照的に)ユーザが一挙に曲線全体を選択することを可能とする。選択された曲線は、その後、デフォルトのタイムゲイン補正(TGC)曲線によりもたらされる利得調整を修正するために用いられる。
2010517439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波システムにおいて利得を制御する方法であって、
第1の制御の単一の設定点に基づき、利得調整データの組の集合から、1組の利得調整データを選択するステップであって、前記集合が少なくとも4組の利得調整データを含み、且つ、Nが少なくとも3である場合に、前記集合における利得調整データの各組が、N個の深度の各々における利得を特定するステップと、
前記選択ステップにて選択された前記1組の利得調整データに基づき、前記N個の深度の各々における前記利得を調整するステップと、を有する方法。
【請求項２】
前記第1の制御が回転つまみであり、前記第1の制御の前記単一の設定点が、前記回転つまみの角度位置である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記利得調整データが、線形のTGC曲線からの偏差を特定する、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記利得調整データの組の各々が、前記Ｎ個の深度の各々についてのデータ点を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記利得調整データの組の各々が、深度の関数として利得を特定する式を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記集合が、少なくとも5組の利得調整データを含み、Nが少なくとも8である、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
第2の制御の単一の設定点に基づき、全体的な利得を選択するステップと、前記全体的な利得に基づき、前記Ｎ個の深度の各々における前記利得を調整するステップと、をさらに有している、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記集合が、少なくとも5組の利得調整データを含み、Nが少なくとも8である、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
第3の制御の設定点に基づき、利得調整データの組の複数の集合のうちの1つを選択するステップをさらに有し、前記複数の集合内の各集合が目的の用途に対応する、請求項7に記載の方法。
【請求項１０】
目標領域内に超音波エネルギーを発し、前記目標領域から反射される超音波エネルギーの一部を検出し、前記検出されたエネルギーを画像へ処理することにより、対象物の画像を取得するための改良された超音波システムであって、利得制御システムを有し、前記利得制御システムは、
ユーザにより選択される第1の単一の設定点に基づき、利得調整データの組の一集合から、1組の利得調整データを選択する第1の利得制御であって、前記集合における利得調整データの各組が、Ｎ個の深度の各々における利得を特定し、Nが少なくとも3である、第1の利得制御と、
ユーザにより選択される第2の単一の設定点に基づき、全体的な利得を選択する第2の利得制御と、を有しており、
前記超音波システムは、前記第1の利得制御により選択された前記利得調整データの組に基づき、前記Ｎ個の深度の各々におけるピクセルに関する前記利得を調整し、さらに、前記第2の利得制御により選択された前記全体的な利得に基づき、前記画像における全てのピクセルに関する前記利得を調整する、改良された超音波システム。
【請求項１１】
前記第1の利得制御が、回転つまみを含み、前記第1の利得制御の前記第1の単一の設定点が、前記回転つまみの角度位置である、請求項10に記載の改良された超音波システム。
【請求項１２】
前記集合が、少なくとも5組の利得調整データを含み、Nが少なくとも8である、請求項10に記載の改良された超音波システム。
【請求項１３】
前記利得制御システムがさらに、ユーザにより選択された第3の単一の設定点に基づき、利得調整データの組の複数の集合のうちの1つを選択する第3の制御を有しており、前記複数の集合内の各集合が目的の用途に対応し、前記超音波システムが、利得調整を実行するために、前記選択された集合を使用する、請求項10に記載の改良された超音波システム。
【請求項１４】
前記複数の集合内の各集合が、少なくとも5組の利得調整データを含み、Nが少なくとも8である、請求項13に記載の改良された超音波システム。
【請求項１５】
超音波システムにおいて利得を制御する方法であって、
第1の制御の単一の設定点に基づき、Ｎ個の深度の各々に関する利得調整データを選択するステップであって、Nは少なくとも3であり、(a)第1の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第1の組{A1,A2,...AN}を選択し、(b)第2の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第2の組{B1,B2,...BN}を選択し、(c)第3の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第3の組{C1,C2,...CN}を選択する、ステップと、
前記選択ステップにて選択された前記1組の利得調整データに基づき、前記Ｎ個の深度の各々における前記利得を調整するステップと、を有している方法。
【請求項１６】
Nが少なくとも8であり、(d)第4の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第4の組{D1,D2,...DN}を選択し、(e)第5の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第5の組{E1,E2,...EN}を選択する、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
第2の制御の単一の設定点に基づき、全体的な利得を選択するステップと、
前記全体的な利得に基づき、前記Ｎ個の深度の各々における前記利得を調整するステップと、をさらに有している、請求項15に記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｎ個の深度の各々の間の利得推移が円滑である、請求項15に記載の方法。
【請求項１９】
目標領域内に超音波エネルギーを発し、前記目標領域から反射される超音波エネルギーの一部を検出し、前記検出されたエネルギーを画像へ処理することにより、対象物の画像を取得するための改良された超音波システムであって、利得制御システムを有し、前記利得制御システムは、
ユーザにより選択される単一の設定点に基づき、Ｎ個の深度の各々における前記利得を同時に調整する第1の利得制御であって、Nは少なくとも3であり、(a)第1の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第1の組{A1,A2,...AN}を選択し、(b)第2の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第2の組{B1,B2,...BN}を選択し、(c)第3の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第3の組{C1,C2,...CN}を選択する、第1の利得制御と、
ユーザにより選択される前記第2の制御の設定点に依存する量だけ前記Ｎ個の深度の全てにおける前記全体的な利得を調整する第2の利得制御と、を有している、改良された超音波システム。
【請求項２０】
Nが少なくとも8であり、(d)第4の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第4の組{D1,D2,...DN}を選択し、(e)第5の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第5の組{E1,E2,...EN}を選択する、請求項19に記載の改良された超音波システム。
【請求項２１】
前記Ｎ個の深度の各々の間の利得推移が円滑である、請求項19に記載の改良された超音波システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波装置における深度ベースの利得制御に関する。
[関連出願の相互参照]
この出願は、参照により本明細書に組み込まれる、2007年1月24日出願の米国仮出願第60/886481号の利益を主張するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波マシンは、超音波エネルギーのパルスを送信し、続いて、関係のある解剖学的構造から反射されてきた超音波リターン信号を受信し、そして、そのリターン信号を画像へ処理することにより機能する。音の有限速度のため、最初に到達するリターン信号は、より浅い深度に対応し、また、後に到達するリターン信号は、より深い深度に対応する。超音波エネルギーが、トランスデューサから目標領域までの途中、および、目標領域からトランスデューサまでの戻り途中の両方で減衰させられるので、多くの従来技術のシステムは、より深い深度に対応する、後に到達する信号用に追加の増幅をもたらすために、タイムゲイン補正(TGC)を用いて、この減衰を補正する。多くの解剖学的構造を通じた超音波エネルギーの往復の減衰が、典型的には1センチメートル当たり約3デシベルであるので、図1に示されるものと同様の線形利得曲線20が、デフォルトのTGC曲線としてしばしば利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国仮出願第60/886481号
【特許文献２】米国特許出願第10/996816号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、超音波エネルギーが伝わる物質は、通常、現実の世界の適用において均質でないので、超音波エネルギーにより経験される実際の減衰は、通常、距離の線形関数でない。この非線形減衰に対応するための既知のアプローチは、画像化される領域を、深度に基づき、複数の領域に分割すること、および、各領域に個々の利得調整をもたらすことである。図2Aは、画像化される領域が8つの深度領域A〜Hに分割される、このタイプの制御の一例であり、また、(デフォルトのTGC曲線によりもたらされる利得以上に)各領域にて利得を個々に変化させるべく、スライダ制御22が提供される。図示された例では、どの領域における利得も、スライダ22を右に移動させることにより増大させられる、または、スライダ22を左に移動させることにより減少させられる。
【０００５】
図2Bは、デフォルトの利得曲線からの偏差を示す利得調整曲線24のグラフである。それらの偏差は、図2Aに示されるスライダ22の位置により制御される。それらの位置は、デフォルトのTGC曲線に対して利得がどのくらい増大させられるまたは減少させられるべきかを決定する。深度A〜Hの各々における利得の増大または減少は、(図2Aに示される)スライダ22がそれぞれ右または左に移動させられた量に対応する。図2A中のスライダ22の位置と図2B中の利得曲線24との間のマッピングを説明するために、図2Bにおいて、スライダ位置22'が、破線で示される。(図2B中のスライダ22'の位置は、図2A中のスライダ22の位置に対応しているが90°回転させたものであることに留意されたい。)
【０００６】
スライダがそれらのユーザ選択位置へ移動させられた後、従来の超音波システムは、図2Cに示される調整されたTGC曲線28を用いて深度の関数として利得を変化させることになる。調整されたTGC曲線28の形状は、3つの成分、すなわち、(図1からの)デフォルトのTGCの利得20、(図2Bに示される、スライダの位置に依存する曲線24に基づいて)そのデフォルトに対する調整、および、全深度にわたり一定量で利得を引き上げる全体的な利得制御の寄与に基づくものである。この全体的な利得は、オフセット26により表され、その大きさは、適切なユーザインターフェース(図示されないが、例えばつまみまたはスライダ制御)を用いて調整可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
超音波システムにおける利得は、Ｎ個の深度の各々における利得を特定する利得調整データの完全な組上に選択された設定点をマッピングすることによる単一の制御の設定点に基づく深度の関数として制御される。それらの深度の各々における利得は、その後、利得調整データの選択された組に基づき調整される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】深度の関数として利得を描く従来技術のデフォルトのTGC曲線である。
【図２Ａ】従来技術の超音波システムにおいて、画像の異なる深度で利得調整を行うための一連の制御を表す。
【図２Ｂ】従来技術の超音波システムに係る利得調整曲線を表す。
【図２Ｃ】従来技術の超音波システムに係る調整された利得曲線を表す。
【図３】異なる深度での超音波システムの利得を制御するためのユーザインターフェースの第1の実施形態である。
【図４】第1の実施形態に係る利得調整曲線の群である。
【図５】第1の実施形態に係る調整された利得曲線の群である。
【図６】調整された利得曲線を構築するための1つのアプローチを表すフローチャートである。
【図７】調整された利得曲線を構築し使用する超音波システムのブロック図である。
【図８Ａ】異なる深度での超音波システムの利得を制御するためのユーザインターフェースの第2の実施形態である。
【図８Ｂ】異なる深度での超音波システムの利得を制御するためのユーザインターフェースの第3の実施形態である。
【図９】異なる深度での超音波システムの利得を制御するためのユーザインターフェースの第4の実施形態である。
【図１０】第4の実施形態に係る利得調整曲線の追加の群である。
【図１１】第1の実施形態に係る利得調整曲線の代替的な群である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に記載される好適な実施形態は、深度ベースの利得制御を実行するための改良されたアプローチを提供するものである。それらは、複数の深度の各々についての調整可能な利得調整制御を個々にまた独立して必要とすることなしに、デフォルトのTGC利得曲線からの偏差を制御するための簡易アプローチを提供するものである。
【００１０】
図3は、調整されたTGC曲線が明度制御32およびTGC制御34という2つの制御のみを用いて制御される本発明の第1の実施形態に係る1組のユーザインターフェース制御を示す。これらの制御32、34は回転つまみとして描かれるが、当業者は、多種多様の代替的なユーザインターフェース(これらに限定されないが、スライダ、ディスプレイ画面上の仮想的な制御等を含む)がその代用とされ得ることに留意されたい。
【００１１】
この実施形態では、多くの異なる深度の各々についてのデフォルトTGC曲線からの異なるレベルの偏差が、単一の制御34を用いて、同時に設定される。このことは、TGC制御34の各位置を、各深度におけるデフォルト利得曲線からの偏差を特定する完全な利得調整曲線に対応させることにより実現される。図4は、4つのかかる曲線40〜45の概略表示であり、それらの曲線のうちの1つが、TGC制御34の位置に基づいて選択される。そのため、ユーザが特定の位置に対してTGC制御34を設定した場合には、それにより、システムが、利得調整曲線の所定の群から完全な利得調整曲線を選択させられる。ここで、群における各曲線は、全ての深度について、デフォルトの利得曲線からの偏差がどれほどかを特定するものである。例えば、位置0に対してTGC制御34を設定することは、利得調整曲線40を選択することとなり、位置1に対してTGC制御34を設定することは、利得調整曲線41を選択することとなる等。図4は明瞭性のために少数の曲線のみ描くが、実際には、エンドユーザに対してもより良好な程度の制御をもたらすべく、多数の曲線(例えば8、16または32)を用いることが好ましいことに留意されたい。また、図4は画像が8つの深度区域A〜Hへ分割されることを表すが、深度区域は、より小さな増加(例えば16または32の深度区域へ)またはより大きな増加(例えば4〜6の深度区域へ)へ分割され得ることにも留意されたい。とりわけTGC制御34の位置に基づきユーザにより選択される利得調整曲線は、本明細書にて、「選択された利得調整曲線」と呼ばれる。
【００１２】
選択された利得調整曲線は、各深度にて用いられる利得を決定する調整されたTGC利得曲線を生成するために、他の制御と共に、システムにより利用される。利得の決定は、好ましくは、各深度について、選択された利得調整曲線からデフォルトのTGC利得曲線20(図1に示される)まで、利得調整を追加することにより実行される。好ましくは、第2の制御(すなわち図3に示される明度制御32)がまた、調整されたTGC利得曲線全体を上下にユーザ選択可能な量だけオフセットするために提供される。
【００１３】
図5は、4つの異なる調整されたTGC利得曲線50、51、53、55が、4つの利得調整曲線40、41、43または45(図4に示される)のいずれがTGC制御34(図3に示される)の位置に基づき選択されたか次第で、どのように見えることになるかを示している。例えば、位置0に対してTGC制御34を設定することは、図4中の利得調整曲線40の選択をもたらすことになる。曲線40が平坦である(すなわち全ての深度における0デシベルの利得調整)ため、結果としての調整されたTGC利得曲線が、図5中の曲線50であることになる。同様に、(図3中の)位置1に対してTGC制御34を設定することは、図4中の利得調整曲線41の選択をもたらすことになり、それにより、調整されたTGC利得曲線が、図5中の曲線51に似ることになる。図5中の全ての曲線50〜55について、曲線全体に関するオフセット48の大きさは、明度制御32(図3に示される)の位置により制御されることに留意されたい。
【００１４】
図6は、明度制御32およびTGC制御34(共に図3に示される)の位置に基づき、図5に描かれる調整されたTGC曲線のいずれかを生成するためのアプローチの一例のフローチャートである。この例では、画像が8つの深度ビン(すなわち深度A〜H)に分割されており、データが、5つの異なる利得調整曲線(すなわち曲線0〜5)用に提供される。システムにおいて利得調整データを格納する1つの方法は、8つの深度ビンの各々において、5つの曲線の各々についてのデシベルでの利得調整を特定する、メモリに格納されたテーブルを利用することによるものである。例えば表1を参照されたい。
【００１５】
【表１】
2010517439.tif 000003
【００１６】
使用されるハードウェアの特性に応じて、dBでの利得変化自体の値を特定する代わりに、所望の利得変化を達成するために必要とされる制御信号の値を特定することにより、利得を処理することがより便宜的であり得る。例えば、+0.5Vの制御信号が+7.5dBの利得をもたらし、また、-0.5Vの制御信号が-7.5dBの利得をもたらすシステムにおいて、表2は、表2中の値がdBの代わりにmVで特定されることを除き、表1に示される同じ利得変化を示すことになる。この明細書の残りは、この慣例を用い、dBでの利得の代わりに、(mVでの)利得制御信号を主として処理する。
【００１７】
【表２】
2010517439.tif 000004
【００１８】
図6に戻れば、ステップ62では、TGC制御34(図3に示される)の位置が、ユーザにより選択されたTGC制御の設定点を確認するために、システムにより取り出される。取り出しステップは、当業者により理解されるように、TGC制御34を実行すべく用いられる特定のタイプの制御(例えばポテンショメータ、光学エンコーダ、タッチスクリーン等)によって決まる種々のよく知られたユーザインターフェース技術のいずれかを用いて実行され得る。
【００１９】
ステップ63では、ステップ62にて取り出された制御の位置に基づき、利得調整曲線の1つが選択される。この選択を実行するための1つの簡単な方法は、TGC制御34(図3に示される)の動作の全領域を、Ｎ個の均等な小領域に分割し(ここで、Nはメモリに格納される曲線の数に等しく)、その後、制御が第1の小領域に位置決めされた場合に曲線#0についてのデータを選択し、制御が次の小領域に位置決めされた場合に曲線#1についてのデータを選択する等である。
【００２０】
ステップ64では、デフォルトのTGC曲線が取り出される。表3は、1センチメートル当たり約3dBの利得を特定する適切なデフォルトのTGC曲線の一例を表している。
【００２１】
【表３】
2010517439.tif 000005
【００２２】
表3中のデータが、図1中の曲線20により表される同じ3dB/cmのデフォルトのTGC関数を表していることに留意されたい。当然ながら、当業者は、表3が線形関数を表すので、そこに含まれるデータが、表中のデータ点として格納される代わりに、必要とされる場合に計算され得ることを認識するであろう。
【００２３】
続いて、ステップ65では、(表2からの)選択された利得調整曲線に対応するデータが、(表3からの)デフォルトのTGC曲線を修正すべく用いられる。表4は、6つの曲線0〜5の各々に関するこの修正の結果を表している。この修正を実行するために、各深度A〜Hにおける利得調整が、予備の調整されたTGC曲線を形成すべくそれらの深度の各々におけるデフォルトのTGC曲線データに追加され、また、表4は、それらの予備の調整されたTGC曲線に関するデータが、6つの曲線0〜5の各々が、デフォルトのTGC曲線を修正すべく用いられる場合に、どのように見えることになるかを示している。そのため、表4中のデータは、侵入の深度、および、TGC制御34(図3に示される)を介してユーザにより選択された利得調整曲線の両方の原因となる制御信号を表している。
【００２４】
【表４】
2010517439.tif 000006
【００２５】
明度制御32(図3に示される)の目的は、画像全体に関して全体的な利得を引き上げることにより全画像期間の全体的な明度を大きくするまたは小さくすることである。ステップ66では、明度制御の位置が取り出され、また、ステップ67では、システムが、次の画像化に用いられるであろう調整されたTGC曲線を構築する。このステップは、例えば、全ての深度での一定の値により利得制御信号を調整すべく、明度制御の設定位置に対応する制御値により実行される。例えば、もし明度制御32がシステムにて総合的な6dbの利得を提供すべく設定されれば(ここで、6dbは400mVの制御信号に対応する)、400mVが、表5に示されるデータの組を生じるべく、表4中のあらゆるデータ点に追加されることになる。制御信号が増幅器に関する最大許容値を越えることになる状況では、利得制御設定が、その最大値に設定されるべきであり、また、デジタル利得が、ピクチャ内の対応ピクセルを後処理するのに利用され得ることに留意されたい。
【００２６】
【表５】
2010517439.tif 000007
【００２７】
ステップ68では、調整されたTGC曲線が、その後、制御32、34(図3に示される)が調整される時点まで、制御分岐69の工程に基づき、次の画像化工程のために用いられる。もし制御が調整されれば、新しい調整されたTGC曲線が形成され、その後、画像化のために用いられ得るように、処理が開始まで戻る。
【００２８】
ステップ68と制御分岐69との間の相互作用に起因して、画像化処理は、制御が調整されている間に継続し、オペレータは、超音波機のディスプレイ上に実時間で制御32、34(図3に示される)を変化させる結果を見ることができる。(前述された例におけるように)格納された曲線の数が小さい場合には、制御の調整が、TGC制御34(図3に示される)が小領域間の境界を横断するときに、画像を大きな「飛び」で変化させ得る。任意に、この飛びは、小領域のサイズがより小さくなるように曲線の数を増やす、または、TGC制御34の中間位置に対応する補間された利得調整曲線を生成するために、TGC制御の位置に基づき、種々の曲線の間で補完を行う等、当業者に明らかであるべき種々のアプローチを用いて除去され得る。代替的な実施形態では、曲線適合が、TGC制御34の中間位置に対応する利得調整曲線を生成すべく、補間の代わりに用いられてもよい。
【００２９】
当然ながら、当業者により、それらの2つの制御32、34の位置に基づき調整されたTGC曲線を生成するための多種多様な代替的なアプローチが、前記例で記述された表1〜5に頼ることなしに、想定され得ることが認識されるであろう。より具体的には、計算は、明度制御32およびTGC制御34(図3に共に示される)の位置を簡単に取り出し、それらの2つの取り出された位置に基づき、各深度における調整されたTGC曲線に関した値を算出することにより、調整されたTGC曲線を生成するのに十分なほど簡単である。
【００３０】
前述された例が、画像を異なる数の深度ビンにより大きくまたはより小さく分割することにより修正され得ることに留意されたい。所望であれば、調整されたTGC曲線に関する値が、問題となるピクセルの深度(例えば中間点に関して補間または曲線適合を用いて)および明度およびTGC制御の位置に基づき、個々に、画像中の各画素に関して計算され得る。例えば、標本が0.015ミリメートルの間隔を置かれた、12センチメートルの侵入の深度を用いたシステムでは、12センチメートルの画像の深度が8000の標本に対応し、したがって、個々の利得調整が、それらの8000の標本の各々に関して算出され得る。
【００３１】
図7は、調整されたTGC曲線を算出し、超音波画像化の間に利得を制御するためにその調整されたTGC曲線を用いるシステムのブロック図である。図7の実施形態では、超音波トランスデューサ76が、36の要素を含み、しかし、いかなる数の要素を備えたトランスデューサが用いられてもよい。特定のタイプの超音波トランスデューサが重大ではないが、位相配列トランスデューサが好適であり、特に、そのタイプは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第10/996816号(2004年11月24日出願)に記載される。いかなる従来の超音波送受信スイッチ77が、トランスデューサ76を送信パルス発生器(不図示)または受信増幅器78へ代わる代わる接続するために用いられてもよい。この適用に関して、テキサス・インスツルメンツのVCA2613が適切な受信増幅器である。各VCA2613が2つの増幅器を含むので、18のVCA2613デバイスが、全36のトランスデューサの要素の出力を同時に増幅させるために必要とされる。
【００３２】
ユーザインターフェース71は、前述されたTGCおよび明度制御を有し、種々の従来のアプローチのいずれかを用いて実行され得る。コントローラ72は、ユーザインターフェースから明度およびTGCの設定を取り出し、(例えば前述されたような)適切な調整されたTGC曲線の形状を算出し、テーブル73にて結果としてのデータを格納する。テーブル73を実行するための1つの適切な方法は、各受信ピクセルに関する利得制御値を、表内に読み込むことである。例えば、1ライン当たり8000のピクセルを用いるシステムでは、8000のデータ点を備えたテーブルが、所定のラインにおける各ピクセルについて個々の利得調整を提供するために用いられ得る。
【００３３】
関数発生器74は、受信サイクルの間に調整されたTGC曲線を繰り返し生成し、受信サイクルの異なる部分の間に利得を適切に修正すべく増幅器78の利得制御入力へその信号を供給する。関数発生器74は、波形75により表されるように、各受信間隔で、つまり画像の各ラインについて調整されたTGC曲線を繰り返し出力すべく構成される。各ラインについて、超音波トランスデューサが、期間Txの間にパルスを送信し、その後に、システムは、受信モードに切り替わり、受信増幅器78の利得を修正するために、調整されたTGC曲線Rxを用いて、そのパルスに対応するリターン信号を受信する。図示された波形75は、画像の3本の連続したラインi、i+1、i+2に関して、これを示し、また、このことは、リターンが画像中の各ラインにつき受信されるまで、継続する。
【００３４】
関数発生器74を実行するための1つの適切な方法は、関数発生器に、テーブル73からの各受信ピクセルに関する利得制御値を読ませ(例えば、コントローラ72により制御される読み取り工程で、または、DMAを用いて)、また、結果としてのデータ流をD/Aコンバータに供給することである。D/Aコンバータの出力は、その後、対応するピクセルが受信されているモーメントと同期して、増幅器78の利得制御入力に適用されることになる。全てのデータ点が読まれた後、次のパルスが送信され、各テーブル用の読み取りポインタが、画像中の次のラインについて新たな受信サイクルを開始するためにリセットされる。当業者は、多種多様な代替的なアプローチが、調整されたTGC曲線の繰り返しの発生を実行するために用いられ得ることを認識するであろう。
【００３５】
図8Aは、前述された第1の実施形態と同様の明度制御32およびTGC制御34を提供し、深度制御36を追加するユーザインターフェースの第2の実施形態を示している。図示された実施形態では、深度制御が、6〜12センチメートル間で設定され得る。好ましくは、深度制御が、より小さい侵入の深度が必要とされる場合に、送信電力を制限することにより作用する。このことは、超音波信号に関するFDAのALARAの基準に準拠するために効果的である。
【００３６】
図8Bは、前述された第2の実施形態と同様の明度制御32、TGC制御34および深度制御36を提供し、未加工の画像データのデジタル式の後処理のためのフィルタ係数を選択するために用いられる「フィルタ」制御38を追加するユーザインターフェースの第3の実施形態を示している。
【００３７】
図9は、前述された第1の実施形態に類似した明度制御32およびTGC制御34'を提供し、また、アプリケーション制御31を追加するユーザインターフェースの第4の実施形態を示している。アプリケーション制御は、曲線の群を選択するために用いられ、また、TGC制御は、選択された群内から1つの曲線を選択するために用いられる。例えば、アプリケーション制御31が「H」に設定された場合には、図5に示される曲線50〜55の群が選択されることになり、また、アプリケーション制御31が「K」に設定された場合には、図10に示される曲線90〜95の群が選択されることになる。アプリケーション制御31の他の設定は、他の曲線の群(不図示)の選択をもたらすことになる。
【００３８】
アプリケーション制御31が所定の位置に設定されると、前述された第1の実施形態において単一曲線が単一群の曲線から選択された方法に類似したやり方で、TGC制御34'が、選択された群内から曲線を選択する。このアプリケーション制御31は、1つの曲線の群が、異なる目標領域または他の因子の生体構造における変化に起因して、全ての可能性のある目的の用途のための最良の画像を提供するのに十分でないことがあるので、有用である。アプリケーション制御31を提供することにより、曲線の1つの群が、心臓を撮影するために最適化され得る、曲線の第2の群が、腎臓を撮影するために最適化され得る、曲線の第3の群が、肺を撮影するために最適化され得る等。心臓、腎臓または肺に関して最適化される曲線の群は、そのとき、アプリケーション制御31をそれぞれH、KまたはLに切り替えることにより選択される。その後に、TGC制御34'が、選択された群内から曲線を選択する。当然ながら、当業者は、前の説明が、心臓、腎臓および肺に関して最適化される曲線の群を説明するのみであるが、それらの臓器の特定の表示または完全に異なる用途(医学的な用途および非医学的な用途の両方を含む)に関して最適化された曲線の群がまた提供されてもよい。
【００３９】
前述された簡易制御はまた、与えられた超音波機を制御設定の以前の状態へ戻すのがより簡単であるため、画像化処理を、より繰り返し可能にしている。例えば、管理者は、それぞれ「H」、5および2に設定されたアプリケーション制御、明度制御およびTGC制御で特定の対象物の画像を撮影するように、オペレータに指示することができるはずである。このことは、例えば、異なる日に同じ患者から得られる画像の比較を容易にするために、または、機械の使い方をオペレータに教示するという状況で、有用であり得る。この繰り返し性は、(焦点距離、fストップ、および、シャッター速度が、写真撮影術に関連したカメラの設定を特定する方法に類似したやり方で)画像を撮影すべく用いられた機械の設定を特定するために、前述した技術を利用する異なる超音波機にわたって提供されてもよい。
【００４０】
代替的な実施形態では、スイッチの位置に基づき曲線の群を選択する代わりに、群が、(適切なプローブ識別が実行されると仮定して)システムに繋がれるトランスデューサ/プローブのタイプに基づき選択されてもよい。
【００４１】
任意に、(第2の実施形態に関連して前述されたものと類似した)深度制御および/または(第2の実施形態に関連して前述されたものと類似した)フィルタ係数セレクタが、この実施形態に追加されてもよい。
【００４２】
表6は、表2において前述したデータに関して代用とされ得る代替的な1組の利得調整データについての1組のデータであり、また、図11は、このデータに対応する利得調整曲線の組のグラフである。このデータの特定の組は、300mVの制御信号が+13.33dBの利得をもたらすシステムに関して、mVで特定される。
【００４３】
【表６】
2010517439.tif 000008
【００４４】
このデータについて、曲線6、7および8に関する利得は、より深い深度に関して減少することに留意されたい。このことは、生体構造の関係のある部分が、より浅い部分に全て含まれる場合に、画像の最も深い部分を薄暗くするのに有用である。
【符号の説明】
【００４５】
31  アプリケーション制御
32  明度制御
34,34'  TGC制御
36  深度制御
38  フィルタ制御
40,41,43,45  利得調整曲線
48  オフセット
50,51,53,55 TGC利得曲線
71  ユーザインターフェース
72  コントローラ
73  テーブル
74  関数発生器
76  トランスデューサ
【図１】
2010517439.tif 000009
【図２Ａ】
2010517439.tif 000010
【図２Ｂ】
2010517439.tif 000011
【図２Ｃ】
2010517439.tif 000012
【図３】
2010517439.tif 000013
【図４】
2010517439.tif 000014
【図５】
2010517439.tif 000015
【図６】
2010517439.tif 000016
【図７】
2010517439.tif 000017
【図８Ａ】
2010517439.tif 000018
【図８Ｂ】
2010517439.tif 000019
【図９】
2010517439.tif 000020
【図１０】
2010517439.tif 000021
【図１１】
2010517439.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月21日(2008.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波システムにおいて利得を制御する方法であって、
第1の制御の単一の設定点に基づき、利得調整データの組の集合から、1組の利得調整データを選択するステップであって、前記集合における利得調整データの全ての前記組が、第1の解剖学的領域の画像化の間の使用のために最適化され、前記集合における利得調整データの各組がＮ個の深度の各々における利得を特定し、前記集合が少なくとも4組の利得調整データを含み、Nが少なくとも3である、ステップと、
前記選択ステップにて選択された前記1組の利得調整データに基づき、前記Ｎ個の深度の各々における前記利得を調整するステップと、を有する方法。
【請求項２】
前記第1の制御が回転つまみであり、前記第1の制御の前記単一の設定点が、前記回転つまみの角度位置である、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記利得調整データが、線形のTGC曲線からの偏差を特定する、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記利得調整データの組の各々が、前記Ｎ個の深度の各々についてのデータ点を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記利得調整データの組の各々が、深度の関数として利得を特定する式を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記集合が、少なくとも5組の利得調整データを含み、Nが少なくとも8である、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
第2の制御の単一の設定点に基づき、全体的な利得を選択するステップと、前記全体的な利得に基づき、前記Ｎ個の深度の各々における前記利得を調整するステップと、をさらに有している、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記集合が、少なくとも5組の利得調整データを含み、Nが少なくとも8である、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
第3の制御の設定点に基づき、利得調整データの組の複数の集合のうちの1つを選択するステップをさらに有し、前記複数の集合内の第1の集合が、前記第1の解剖学的領域の画像化の間の使用のために最適化されたデータを含み、前記複数の集合内の第2の集合が、前記第1の解剖学的領域とは異なる第2の解剖学的領域の画像化の間の使用のために最適化されたデータを含む、請求項7に記載の方法。
【請求項１０】
目標領域内に超音波エネルギーを発し、前記目標領域から反射される超音波エネルギーの一部を検出し、前記検出されたエネルギーを画像へ処理することにより、対象物の画像を取得するための改良された超音波システムであって、利得制御システムを有し、前記利得制御システムは、
ユーザにより選択される第1の単一の設定点に基づき、利得調整データの組の一集合から、1組の利得調整データを選択する第1の利得制御であって、前記集合における利得調整データの全ての前記組が、第1の解剖学的領域の画像化の間の使用のために最適化され、前記集合における利得調整データの各組が、Ｎ個の深度の各々における利得を特定し、Nが少なくとも3である、第1の利得制御と、
ユーザにより選択される第2の単一の設定点に基づき、全体的な利得を選択する第2の利得制御と、を有しており、
前記超音波システムは、前記第1の利得制御により選択された前記利得調整データの組に基づき、前記Ｎ個の深度の各々におけるピクセルに関する前記利得を調整し、さらに、前記第2の利得制御により選択された前記全体的な利得に基づき、前記画像における全てのピクセルに関する前記利得を調整する、改良された超音波システム。
【請求項１１】
前記第1の利得制御が、回転つまみを含み、前記第1の利得制御の前記第1の単一の設定点が、前記回転つまみの角度位置である、請求項10に記載の改良された超音波システム。
【請求項１２】
前記集合が、少なくとも5組の利得調整データを含み、Nが少なくとも8である、請求項10に記載の改良された超音波システム。
【請求項１３】
前記利得制御システムがさらに、ユーザにより選択された第3の単一の設定点に基づき、利得調整データの組の複数の集合のうちの1つを選択する第3の制御を有し、
前記複数の集合が、前記第1の解剖学的領域の画像化の間の使用のために最適化されたデータの第1の集合と、前記第1の解剖学的領域とは異なる第2の解剖学的領域の画像化の間の使用のために最適化されたデータの第2の集合とを有し、前記超音波システムが、利得調整を実行するために、前記選択された集合を使用する、請求項10に記載の改良された超音波システム。
【請求項１４】
前記複数の集合内の各集合が、少なくとも5組の利得調整データを含み、Nが少なくとも8である、請求項13に記載の改良された超音波システム。
【請求項１５】
超音波システムにおいて利得を制御する方法であって、
第1の制御の単一の設定点に基づき、Ｎ個の深度の各々に関する利得調整データを選択するステップであって、Nは少なくとも3であり、(a)第1の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第1の組{A1,A2,...AN}を選択し、(b)第2の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第2の組{B1,B2,...BN}を選択し、(c)第3の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第3の組{C1,C2,...CN}を選択する、ステップと、
前記選択ステップにて選択された前記1組の前記利得調整データに基づき、前記Ｎ個の深度の各々における前記利得を調整するステップと、を有しており、
利得調整データの前記第1の組、利得調整データの前記第2の組および利得調整データの前記第3の組は、第1の解剖学的領域の画像化の間の使用のために全て最適化される、方法。
【請求項１６】
Nが少なくとも8であり、(d)第4の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第4の組{D1,D2,...DN}を選択し、(e)第5の設定点に対する前記第1の制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整データの第5の組{E1,E2,...EN}を選択し、
利得調整データの前記第4の組および利得調整データの前記第5の組は、前記第1の解剖学的領域の画像化の間の使用のために全て最適化される、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
第2の制御の単一の設定点に基づき、全体的な利得を選択するステップと、
前記全体的な利得に基づき、前記Ｎ個の深度の各々における前記利得を調整するステップと、をさらに有している、請求項15に記載の方法。
【請求項１８】
前記Ｎ個の深度の各々の間の利得推移が円滑である、請求項15に記載の方法。
【請求項１９】
目標領域内に超音波エネルギーを発し、前記目標領域から反射される超音波エネルギーの一部を検出し、前記検出されたエネルギーを画像へ処理することにより、対象物の画像を取得するための改良された超音波システムであって、利得制御システムを有し、前記利得制御システムは、
ユーザにより選択される単一の設定点に基づき、Ｎ個の深度の各々における前記利得を同時に調整する第1の利得制御であって、Nは少なくとも3であり、(a)第1の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第1の組{A1,A2,...AN}を選択し、(b)第2の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第2の組{B1,B2,...BN}を選択し、(c)第3の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第3の組{C1,C2,...CN}を選択し、利得調整データの前記第1の組、利得調整データの前記第2の組および利得調整データの前記第3の組は、第1の解剖学的領域の画像化の間の使用のために全て最適化される、第1の利得制御と、
ユーザにより選択される前記第2の制御の設定点に依存する量だけ前記Ｎ個の深度の全てにおける前記全体的な利得を調整する第2の利得制御と、を有している、改良された超音波システム。
【請求項２０】
Nが少なくとも8であり、(d)第4の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第4の組{D1,D2,...DN}を選択し、(e)第5の設定点に対する前記制御の設定は、前記Ｎ個の深度の各々における使用について、それぞれ、利得調整の第5の組{E1,E2,...EN}を選択し、利得調整データの前記第4の組および利得調整データの前記第5の組は、前記第1の解剖学的領域の画像化の間の使用のために全て最適化される、請求項19に記載の改良された超音波システム。
【請求項２１】
前記Ｎ個の深度の各々の間の利得推移が円滑である、請求項19に記載の改良された超音波システム。
【請求項２２】
前記第1の解剖学的領域が心臓である、請求項1に記載の方法。
【請求項２３】
前記第1の解剖学的領域が心臓である、請求項10に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第1の解剖学的領域が心臓である、請求項15に記載の方法。
【請求項２５】
前記第1の解剖学的領域が心臓である、請求項19に記載のシステム。
【国際調査報告】
2010517439.tif 000023
2010517439.tif 000024
2010517439.tif 000025