(57)【要約】【課題】  所望の送信スペクトルに近似する超音波パルスシーケンスを生成する。【解決手段】  一連のパルス（２１３から２１９）を含むマルチレベルパルスシーケンス（２０６）を生成する。この一連のパルスは、それぞれ３つの異なる振幅を有する少なくとも３つのパルスを含む。振幅は、正の非ゼロ電圧、負の非ゼロ電圧、及び中間レベル電圧の少なくとも１つである。マルチレベルパルスシーケンス（２０６）は、少なくとも３つの異なる入力電圧レベルを有するスイッチネットワーク（１６８）によって生成することができる。スイッチネットワーク（１６８）は、プローブ（１０６）内部のトランスデューサ（１０４）に出力ノード（１６４）においてマルチレベルパルスシーケンス（２０６）を出力する。一連のパルス（２１３から２１９）に基づくエコー信号が受信され、受信エコー信号に基づいて超音波画像が生成される。【選択図】      図４
2005000663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波パルスを生成するための方法であって、
一連のパルス（２１３から２１９）を含むマルチレベルのパルスシーケンス（２０６）を生成する段階と、
各パルス（２１３から２１９）の振幅を、正の非ゼロ電圧、負の非ゼロ電圧、及び中間レベル電圧（２２０から２２５）のうちの少なくとも１つであるように制御する段階と、
を含み、
前記中間レベル電圧は、前記正及び負の非ゼロ電圧に対して評価されることを特徴とする方法。
【請求項２】
各々が異なる振幅を有する少なくとも３つのパルスを含むように前記一連のパルス（２１３から２１９）を制御する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも２つの異なるパルス幅を含むように前記一連のパルス（２１３から２１９）を変調する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第１の振幅を有する狭い第１のパルス（２１５）と、第２の振幅を有するより広い第２のパルス（２１６）と、第３の振幅を有する狭い第３のパルスとを含むように前記一連のパルス（２１３から２１９）を変調する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ガウス波形（２０８）及びチャープ波形（２６２）の１つに近似させるように前記一連のパルス（２１３から２１９）を変調する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
６．２ナノ秒以内刻みで前記一連のパルス（２１３から２１９）を変調する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記制御段階が、異なる離散振幅レベルの奇数間で振幅を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
診断用超音波画像を生成する方法であって、
少なくとも正パルスと、負パルスと、前記正及び負パルスとは異なり且つ前記正及び負パルスの間の電圧レベルを有する中間レベル（２２０から２２５）とを含む一連のパルス（２１３から２１９）を含むマルチレベルパルスシーケンス（２０６）を生成する段階と、
前記一連のパルス（２１３から２１９）に基づくエコー信号を受信する段階と、
前記受信エコー信号に基づく超音波画像を生成する段階と、
を含む方法。
【請求項９】
少なくとも２つの異なるパルス幅を含むように前記一連のパルス（２１３から２１９）を変調する段階を更に含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
多重パルス幅を含むように前記一連のパルスを変調する段階を更に含み、前記多重パルス幅は、所望の波形に近似するための段階的パルス幅変調を用いて生成することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、診断用超音波システムに関する。詳細には、本発明は、所望の送信スペクトルに近似する超音波パルスシーケンスを生成するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波システムは、身体内の多くの異なる組織及び器官の診断用超音波画像を生成するために使用される。しかしながら、超音波信号は、該信号が組織内により深く伝わるにつれて次第に減衰する。ガウス波形のような、特定の信号波形は、組織によって引き起こされる周波数依存の減衰を受ける場合であっても、波形がこのスペクトルを維持するので好ましい。例えば、肝組織からのエコーは、波形の中心周波数において深度依存のダウンシフトを示すことになる。送信パルスのスペクトルによっては、大きい深度から発生するエコーにおいて帯域幅が失われる。ガウス波形は、こうした帯域幅の損失を示さないことはよく知られている。
【０００３】
これまで、多くの超音波システムは、超音波パルスを生成するためにバイポーラ送信器を用いてきた。これらの送信器は通常、中間のゼロ部分がない矩形波のような正及び負パルスのシーケンスによって定められる波形を生成する。バイポーラ送信器は、製造費用が高価でなく、制御が簡単であるが、生成可能なパルスのスペクトルに限界を有する。また、バイポーラ波形のパルス幅変調は、音響出力の制御のためにも使用されてきた。このことは、ベースバイポーラ送信波形の正及び負パルスの全ての持続時間を同じ割合で減少させることにより行われると共に、パルスの間にゼロ部分を挿入することによって波形の周波数が維持される。これは、送信パルスの振幅を低減すると共に、トランスデューサの通過域内でのパルスのスペクトルは実質的には変化しない。これまでは、この形式のパルス幅変調波形の使用は、正規のバイポーラ波形を用いるＢ−モード・イメージングでの同時（二重又は三重）操作におけるカラーフロー又はＰＷドップラー操作に限定されていた。
【０００４】
送信アポダイゼーションにおいて、送信パルスの振幅は通常、アレイの中心に対してアレイの縁部に向かって段階的に小さくされる。これは、送信ビームのサイドローブを減少させることによって行われる。従って、段階的パルス幅変調をアレイの縁部に向かって使用して、実質的にスペクトルを変化せずにパルスの見掛け上の振幅を減少させるようにされていた。しかしながら、これまでは、送信アポダイズ化波形のスペクトルは、従来型のバイポーラ波形のスペクトルに限定された。すなわち、アレイの中心部分の波形は、常に、中間にゼロ部分を有さない従来型のバイポーラパルスであった。従って、多くの所望の信号波形をうまく近似することができなかった。
【０００５】
例証としてのみであるが、図１５には従来型のパルサ１７０が示されている。パルサ１７０は、２つのスイッチ、スイッチＳＷ１１１７２及びスイッチＳＷ２１１７４を有する。正の高電圧＋Ｖ１は、スイッチＳＷ１１１７２の一方端に接続される入力１７６に供給される。負の高電圧−Ｖ１は、スイッチＳＷ２１１７４の一方端に接続される入力１７８に供給される。接地１８６に接続される抵抗１８４は、スイッチ１７２及びスイッチ１７４の何れもが閉じられていないときに、波形を接地にプルダウンする機能を提供する。コントローラ１８０は、スイッチＳＷ１１１７２及びスイッチＳＷ２１１７４を制御して、出力１８２上に出力波形を生成する。残念なことに、パルス幅変調に必要とされる短い遷移時間を与えるために、抵抗１８４を小さな値にすることが要求され、これは大きな損失につながる。
【０００６】
他の超音波システムは、例えばガウス波形に近似させるために、３２の異なる電圧レベルを提供するといった任意の信号波形に近似するパルスシーケンスを作成するために多数の電圧レベルを用いていた。しかしながら、多重電圧源の使用は、実装コストが高い。これらの形式の送信器はまた効率が低く、従って、消費電力が大きい。その結果、上述のシステムは実装及び維持にコストがかかり非効率的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、上述の問題及びこれまでに経験された他の問題を解決する、所望の波形に近似する出力パルスシーケンスを生成するためのシステム及び方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
超音波信号を生成するための方法は、一連のパルスを含むマルチレベルのパルスシーケンスを作成する段階と、正の非ゼロ電圧、負の非ゼロ電圧、及び中間レベル電圧のうちの少なくとも１つであるように各パルスの振幅を制御する段階を含む。中間レベル電圧は、正及び負の非ゼロ電圧に対して評価されるものである。
【０００９】
診断用超音波画像を生成する方法は、一連のパルスを含むマルチレベルのパルスシーケンスを生成する段階を含む。一連のパルスは、少なくとも正パルス、負パルス、及び中間レベルを含む。中間レベルは、正及び負レベルとは異なり、且つ正及び負パルスの間の電圧レベルを有している。この方法は、一連のパルスに基づくエコー信号を受信する段階と、受信されたエコー信号に基づく超音波画像を生成する段階を含む。
【００１０】
超音波パルサは、第１、第２及び第３の電圧レベルを受信するように構成された入力ノード、超音波トランスデューサに接続されるように構成された出力ノード、及び該入力及び出力ノードを相互接続するスイッチネットワークを備える。スイッチネットワークは、出力ノードでの一連のパルスを含むマルチレベルのパルスシーケンスを生成する。一連のパルスは、それぞれ３つの異なる振幅を有する少なくとも３つのパルスを含む。振幅は、正、負、及び中間レベルであり、中間レベルは正及び負レベルとは異なっており、且つ正及び負レベルの間である。
【００１１】
超音波システムは、関心領域に超音波信号を送信し、関心領域からの信号を受信するトランスデューサと、一連のパルスを含むマルチレベルパルスシーケンスを用いて該トランスデューサを駆動する送信器とを含む。一連のパルスは、少なくとも正パルス、負パルス、及び正及び負パルスと異なり正及び負パルスの間にある中間レベルを含む少なくとも３つの異なる振幅を含む。システムは、トランスデューサによって受信されたエコー信号を処理するプロセッサと、処理されたエコー信号に基づく超音波情報を出力する出力部とを含む。
【００１２】
上述及び本発明の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面に関連して読むとより良く理解されるであろう。しかしながら、本発明は添付図面に示される構成及び手段に限定されるものではない点は理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１には、本発明の実施形態に従って形成された超音波システム１００のブロック図が示されている。超音波システム１００は、プローブ１０６内部のトランスデューサ１０４を駆動してパルス化された超音波信号を身体内に放射する送信器１０２を含む。種々の幾何学的配置を使用することができる。超音波信号は、血球又は筋肉組織のような身体内の構造体から後方散乱されて、トランスデューサ１０４に戻るエコーを生成する。エコーは、受信器１０８によって受信される。受信されたエコーは、ビームフォーマ１１０を通過し、該ビームフォーマはビーム形成を行いＲＦ信号を出力する。次いで、ＲＦ信号はＲＦプロセッサ１１２を通過する。或いは、ＲＦプロセッサ１１２は複合型復調器（図示せず）を含むことができ、該復調器はＲＦ信号を復調して、エコー信号を表すＩＱデータペアを形成する。次いで、ＲＦ又はＩＱ信号データは、一時記憶のためにＲＦ／ＩＱバッファ１１４に直接送ることができる。
【００１４】
また、超音波システム１００は、収集された超音波情報（すなわちＲＦ信号データ又はＩＱデータペア）を処理し、表示システム１１８上への表示のための超音波情報のフレームを作成する信号プロセッサ１１６を含む。信号プロセッサ１１６は、収集された超音波情報に対して複数の選択可能な超音波診断装置により１つ又はそれ以上の処理操作を実行するように適合されている。収集された超音波情報は、エコー信号が受信されると走査段階の間にリアルタイムで処理することができる。加えて又はこれに替わって、超音波情報を走査段階の間にＲＥ／ＩＱバッファ１１４内に一時的に格納して、リアルタイムで即時に、又はオフライン操作で処理することができる。
【００１５】
超音波システム１００は、人間の眼のほぼ知覚速度である毎秒５０フレームを超えるフレームレートで超音波情報を連続的に収集することができる。収集された超音波情報は、表示システム１１８上にこれよりも遅いフレームレートで表示される。即時表示する予定のない収集された超音波情報の処理済みフレームを格納するために画像バッファ１２２を含む。好ましくは、画像バッファ１２２は、少なくとも数秒間に値する超音波情報のフレームを格納するのに十分な容量のものである。超音波情報のフレームは、順序又は収集時間による取り出しを容易にするような方法で格納される。画像バッファ１２２は、既知の何らかのデータ記憶媒体を含むことができる。
【００１６】
図２には、本発明の１つの実施形態に従って形成された超音波システムが示されている。該システムは、送信器１２及び受信器１４に接続されたプローブ１０を含む。プローブ１０は、超音波パルスを送信し、走査された超音波ボリューム１６の内部構造体からのエコーを受信する。メモリ２０は、受信器１４からの走査された超音波ボリューム１６由来の超音波データを格納する。ボリューム１６は、様々な技法（例えば、３Ｄ走査、リアルタイム３Ｄイメージング、ボリューム走査、位置センサを有するトランスデューサを用いた２Ｄ走査、ボクセル相関技法を用いるフリーハンド走査、２Ｄ又はマトリックスアレイトランスデューサ、など）によって得ることができる。
【００１７】
トランスデューサ１０は、関心領域（ＲＯＩ）を走査しながら、直線状又はアーク状などの経路に沿って移動する。トランスデューサ１０は、直線状又はアーク状の各位置において走査平面１８を取得する。走査平面１８は、隣接する走査平面１８のグループ又はセットからのような厚みに関して収集される。走査平面１８はメモリ２０内に格納され、次いでボリュームスキャンコンバータ（走査変換器）４２に移される。幾つかの実施形態においては、トランスデューサ１０は、走査平面１８ではなくラインを取得することができ、メモリ２０は、走査平面１８でなく、トランスデューサ１０によって得られた直線を格納することができる。ボリュームスキャンコンバータ（走査変換器）２０は、走査平面１８でなく、トランスデューサ１０によって得られたラインを格納することができる。ボリュームスキャンコンバータ（走査変換器）４２は、制御入力４０からスライス厚み設定を受信し、走査平面１８から生成されることになるスライスの厚みを識別する。ボリュームスキャンコンバータ（走査変換器）４２は、複数の隣接する走査平面１８からデータスライスを生成する。各データスライスを形成するために取得される隣接する走査平面１８の数は、スライス厚み制御入力部４０によって選択された厚みによって定まる。データスライスは、スライスメモリ４４内に格納され、ボリュームレンダリングプロセッサ４６によってアクセスされる。ボリュームレンダリングプロセッサ４６は、データスライスに関してボリュームレンダリングを実行する。ボリュームレンダリングプロセッサ４６の出力は、ビデオプロセッサ５０及び表示装置６７に移される。
【００１８】
各エコー信号サンプル（ボクセル）の位置は、幾何学的精度（すなわち１つのボクセルから次のボクセルまでの距離）及び超音波応答（及び該超音波応答から導かれる値）に関して定められる。好適な超音波応答には、グレイスケール値、カラーフロー値、及びアンギオ又はパワー・ドップラー情報が含まれる。
【００１９】
図３には、１つの実施形態による図１のシステムによって収集されるリアルタイム４Ｄボリューム１６が示される。ボリューム１６は、角度２６で互いから広がる半径方向境界２２及び２４を有する扇形断面を含む。プローブ１０は、縦方向に超音波ファイヤリングを電子的に集束し導いて、各走査平面１８の隣接する走査ラインに沿って走査し、横方向に超音波ファイヤリングを電子的又は機械的に集束し導いて、隣接する走査平面１８を走査する。図２に示すように、プローブ１０によって得られた走査平面１８はメモリ２０に格納され、ボリュームスキャンコンバータ（走査変換器）４２によって極座標からデカルト座標に走査変換される。多重走査平面を備えるボリュームは、ボリュームスキャンコンバータ（走査変換器）４２から出力され、レンダリングボックス３０としてスライスメモリ４４に格納される（図２）。
【００２０】
スライスメモリ４４内のレンダリングボックス３０は、多重隣接画像平面３４から形成される。
【００２１】
レンダリングボックス３０は、操作者によってスライス厚み３２、幅３６及び高さ３８を有するような大きさに定めることができる。ボリュームスキャンコンバータ（走査変換器）４２は、スライスの厚みパラメータを調整するようスライス厚み制御入力４０により制御して、所望の厚みのレンダリングボックス３０を形成することができる。レンダリングボックス３０は、ボリュームレンダリングされる走査ボリューム１６の部分を表す。ボリュームレンダリングプロセッサ４６は、スライスメモリ４４にアクセスし、レンダリングボックス３０の厚み３２に沿ってレンダリングする。
【００２２】
操作中、予め定められた実質的に一定の厚みを有する３Ｄスライス（レンダリングボックス３０とも呼ばれる）が、スライス厚み設定制御４０（図２）によって収集され、ボリュームスキャンコンバータ（走査変換器）４２（図２）内で処理される。レンダリングボックス３０を表すエコーデータは、スライスメモリ４４に格納することができる。予め定められた厚みは、典型的には２ｍｍから２０ｍｍの間であるが、用途及び走査されることになる領域の大きさによっては２ｍｍより小さいか、又は２０ｍｍよりも大きい厚みも好適とすることができる。スライス厚み設定制御部４０は、不連続又は連続的な厚み設定を有する回転ノブを含むことができる。
【００２３】
ボリュームレンダリングプロセッサ４６は、画像平面３４の画像部分４８上にレンダリングボックス３０を投影する（図３）。ボリュームレンダリングプロセッサ４６の処理に続いて、画像部分４８内のピクセルデータは、ビデオプロセッサ５０、次いで、表示装置６７に移される。
【００２４】
レンダリングボックス３０は、走査ボリューム１６内部で、何れの位置に配置してもよく、何れの方向に向けてもよい。幾つかの状況においては、走査されている領域の大きさに基づいて、レンダリングボックス３０が走査ボリューム１６の小部分のみとすることが有利な場合がある。
【００２５】
図４には、マルチレベル・パルサ１５０が示されている。例証として、マルチレベル・パルサ１５０は、超音波プローブ１０６又は送信器１０２内に含めることができる。マルチレベル・パルサ１５０は、少なくとも３つのスイッチ、ＳＷ１  １５２、ＳＷ２  １５４、及びＳＷ３  １５６を備える３状態スイッチネットワーク１６８を含む。各スイッチ、ＳＷ１  １５２、ＳＷ２  １５４、及びＳＷ３  １５６は、極めて低損失のオン／オフスイッチとすることができる。他の形式のスイッチを使用できることは理解されるべきである。
【００２６】
マルチレベル・パルサ１５０はまた、３つの電圧入力を含む。正の高電圧＋Ｖは、スイッチネットワーク１６８のスイッチＳＷ１  １５２の一方端に接続された第１の入力ノード１５８に接続される。負の高圧−Ｖは、スイッチネットワーク１６８のスイッチＳＷ２  １５４の一方端に接続された第２の入力ノード１６０に接続される。接地は、スイッチネットワーク１６８のスイッチＳＷ３  １５６の一方端に接続された第３の入力ノード１６２に接続される。或いは、入力ノード１６２は、入力ノード１５８及び１６０に接続された正及び負の高電圧とは異なる、これらの高電圧の間の中間の正又は負の電圧レベルに接続してもよい。正及び負の高電圧レベルは、超音波システム１００の高電圧電源（図示せず）によって供給することができる。出力ノード１６４は、プローブ１０６のトランスデューサを励起する出力信号を供給する。
【００２７】
図５は、コントローラ１６６と相互接続された図４のマルチレベル・パルサ１５０を示している。コントローラ１６６は、ＳＷ１  １５２、ＳＷ２  １５４及びＳＷ３  １５６の各々に接続されこれらを制御する。コントローラ１６６は、送信器１０２（図１）に含まれてもよく、或いは、超音波システム１００又は他のハードウェア部品内に独立して配置してもよい。コントローラ１６６は、ハードウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組合せの何れで実装してもよいことを理解されたい。
【００２８】
コントローラ１６６は、ネットワーク１６８内のスイッチＳＷ１  １５２、ＳＷ２  １５４、及びＳＷ３  １５６を制御して、所望のマルチレベルパルスシーケンスを生成し、該シーケンスには、一連の少なくとも２つのパルスと１つの中間の第３のレベルを含む。マルチレベルパルスシーケンスは、出力ノード１６４に出力される。プローブ１０６内の各トランスデューサ素子１０４は、別個のマルチレベル・パルサ１５０によって駆動することができる。
【００２９】
図６には、３つの制御波形２００、２０２、及び２０４が示される。コントローラ１６６は、ＳＷ１  １５２、ＳＷ２  １５４及びＳＷ３  １５６を制御して、制御波形２００、２０２及び２０４をそれぞれ生成する。制御波形２００から２０４の各々パルス幅の正確な制御は、コントローラ１６６及びスイッチ１５２から１５６を用いて達成される。例えば、コントローラ１６６は、１６０ＭＨｚのクロック周波数に対応する６．２ナノ秒刻みでパルス幅を制御することができる。
【００３０】
図７は、図４及び図５のマルチレベル・パルサ１５０を用いるパルス幅変調ファイヤリングシーケンス２０６及び対応する６０％部分的帯域幅ガウスパルス２０８を示す。パルスシーケンス２０６は対称性を有する。図８は、パルスシーケンス２０６及びガウスパルス２０８のスペクトル２２６及び２２８をそれぞれ示す。パルスシーケンス２０６によって生じる可能性のあるような、どのようなスプリアス高周波数成分もプローブ１０６のインパルス応答によってフィルタリングされることになる点に留意されたい。従って、スペクトル２２６及び２２８は音響性能の点では類似のものである。
【００３１】
パルスシーケンス２０６は、図６の制御波形２００から２０４に基づく合成出力波形を示す。パルスシーケンス２０６は、＋Ｖ、接地、及び−Ｖで表される３つの異なる振幅レベルを含む。ＳＷ３が接地とは異なる他の電圧レベルに接続された場合には、第３の振幅レベルは、異なる中間電圧レベルを示すことになる点は理解されたい。
【００３２】
更に、パルスシーケンス２０６における各パルス及び中間電圧レベルは、異なる幅を有するように変調することができる。例えば、第１のパルスは、より狭いパルス幅及び第１の振幅を有することができる。第２のパルスは、より広いパルス幅及び第２の振幅を有することができる。第３のパルス又は中間電圧レベルは、第１及び第２のパルスとは異なる第３の振幅及び幅を有することができ、又は第１及び第２のパルスの１つと同じ幅を有することができる。
【００３３】
図７において、パルス２１３から２１９及び中間電圧レベル２２０から２２５が示されている。パルスＰ１  ２１４は正の狭いパルスである。パルスＰ２  ２１５は負のパルスであり、パルスＰ１  ２１４に比較すればより広い。パルスＰ３  ２１６は、正のパルスであり、パルスＰ２  ２１５よりも広い。パルスＰ６  ２１３及びＰ７  ２１９は共に負の狭いパルスである。パルスシーケンス２０６が対称的であると、パルスＰ６  ２１３とパルスＰ７  ２１９は等しく、パルスＰ１  ２１４とパルスＰ５  ２１８とは等しく、パルスＰ２  ２１５とパルスＰ４  ２１７とは等しく、中間電圧レベル２２２と２２３は等しく、中間電圧レベル２２１と２２４とは等しい。
【００３４】
マルチレベル・パルサ１５０及びコントローラ１６６は、上述のようにパルスの持続時間（又は幅）及び中間電圧レベル２２０から２２５全体にわたって正確に制御する。多重振幅レベルと組み合せて使用すると、出力パルスシーケンスは所望の送信スペクトルに近いスペクトルを達成するように生成される。例えば、全パルスシーケンスの長さ（サイクル数）は、所望の帯域幅によって定まる。長いパルスシーケンスは狭帯域幅を有するガウス波形を近似するのに用いられ、より短いパルスシーケンスは、広帯域幅を有するガウス波形を近似するのに使用される。マルチレベル・パルサ１５０及びコントローラ１６６によって形成された所望の送信スペクトルの近似は、アナログパルサと同様の結果を達成する。しかしながら、マルチレベル・パルサ１５０及びコントローラ１６６は、アナログパルサよりもはるかに簡単で、低コストで、電力消費が少なく、高効率である。
【００３５】
図９から図１３には、マルチレベル・パルサ１５０のスイッチＳＷ１  １５２、ＳＷ２  １５４、及びＳＷ３  １５６を制御するコントローラ１６６を用いて近似することができる他の所望の波形が示される。多くの他の所望の波形を近似することができ、従って、図９から図１３に限定されないことは理解されたい。
【００３６】
図９には、図４及び図５のマルチレベル・パルサ１５０を用いるパルス幅変調ファイヤリングシーケンス２４０及びガウスパルス２４２が示される。パルスシーケンス２４０は、非対称性である。図１０には、パルスシーケンス２４０及びガウスパルス２４２のそれぞれのスペクトル２４４及び２４６が示される。スペクトル近似は、図７の対称パルスシーケンス２０６と比較して非対称パルスシーケンス２４０の方がより良好である。
【００３７】
図１１には、図４及び図５のマルチレベル・パルサ１５０を用いるパルス幅変調ファイヤリングシーケンス２５０及びガウスパルス２５２が示されている。図１２には、パルスシーケンス２５０及びガウスパルス２５２のそれぞれのスペクトル２５４及び２５６が示されている。パルスシーケンス２５０は、より高次のパルス幅変調シーケンスであり、ガウス波形の半周期当たりにほぼ２つのパルスを有する。結果として、第２高調波成分が少ないスペクトル近似が得られる。
【００３８】
図１３は、図４及び図５のマルチレベル・パルサを用いるパルス幅変調ファイヤリングシーケンス２６０及び加重チャープ波形２６２を示す。
【００３９】
図１４は、マルチレベル送信パルスシーケンス２３０を示す。この実施例において、図４のマルチレベル・パルサ１５０は、２つの追加スイッチを含むように修正することができる。正及び負の高電圧とは異なる２つの追加の中間電圧レベルもまた、２つの追加入力ノードに供給される。コントローラ１６６は、５つのスイッチを制御して、パルスと最大５つの異なる電圧レベルを有する中間電圧レベルとを含む送信パルスシーケンス２３０を生成する。各パルスのパルス幅及び中間電圧レベルは、上述のようにコントローラ１６６によって制御されることができる。追加的なスイッチペアをマルチレベル・パルサ１５０に付加して、コントローラ１６６によって制御することができる点は理解されたい。
【００４０】
本発明を好ましい実施形態に関して説明したが、当業者に理解されるように、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更を行うことができ、等価物と置換してもよい。更に、本発明の範囲から逸脱することなく特定の状況及び部材を本発明の教示に合わせるような多くの修正を行ってもよい。従って、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての実施形態を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に従って形成された超音波システムのブロック図。
【図２】本発明の１つの実施形態に従って形成された超音波システム。
【図３】１つの実施形態による図１のシステムによって収集されたリアルタイム４Dボリューム。
【図４】本発明の実施形態に従って形成されたマルチレベル送信パルサ。
【図５】本発明の実施形態によるコントローラと相互接続された図４のマルチレベル送信パルサ。
【図６】本発明の実施形態による図４のパルサを用いる３つの制御波形。
【図７】本発明の実施形態による図４及び図５のマルチレベル・パルサを用いるパルス幅変調ファイヤリングシーケンス及び対応する６０％部分帯域幅ガウスパルス。
【図８】本発明の実施形態による図７のパルスシーケンス及びガウスパルスのスペクトル。
【図９】本発明の実施形態による図４及び図５のマルチレベル・パルサを使用するパルス幅変調ファイヤリングシーケンス及びガウスパルス。
【図１０】本発明の実施形態による図９のパルスシーケンス及びガウスパルスのスペクトル。
【図１１】本発明の実施形態による図４及び図５のマルチレベル・パルサを使用するパルス幅変調ファイヤリングシーケンス及びガウスパルス。
【図１２】本発明の実施形態による図１１のパルスシーケンス及びガウスパルスのスペクトル。
【図１３】本発明の実施形態による図４及び図５のマルチレベル・パルサ１５０を使用するパルス幅変調ファイヤリングシーケンス２６０及び加重チャープ波形２６２。
【図１４】本発明の実施形態によるマルチレベル送信パルスシーケンス。
【図１５】従来型のシステムによって利用されるバイポーラパルサ。
【符号の説明】
【００４２】
１５０  マルチレベル・パルサ
１５２  スイッチＳＷ１
１５４  スイッチＳＷ２
１５６  スイッチＳＷ３
１５８  第１の入力ノード
１６２  第３の入力ノード
１６４  出力ノード
１６８  スイッチネットワーク
【図１】
2005000663.tif 000003
【図２】
2005000663.tif 000004
【図３】
2005000663.tif 000005
【図４】
2005000663.tif 000006
【図５】
2005000663.tif 000007
【図６】
2005000663.tif 000008
【図７】
2005000663.tif 000009
【図８】
2005000663.tif 000010
【図９】
2005000663.tif 000011
【図１０】
2005000663.tif 000012
【図１１】
2005000663.tif 000013
【図１２】
2005000663.tif 000014
【図１３】
2005000663.tif 000015
【図１４】
2005000663.tif 000016
【図１５】
2005000663.tif 000017