(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の少なくとも一部分（ＢＶ）の流体流の速度を計算する超音波イメージングシステムにおいて、
第１の位置（Ｐ１）内において超音波を前記被検体の少なくとも一部分である第1の部分（ＢＶ）に送ってこの第1の部分（ＢＶ）からの第１の反射超音波を受信し、第２の位置（Ｐ２）内において超音波を前記第1の部分（ＢＶ）に送ってこの第1の部分（ＢＶ）からの第２の反射超音波を受信するトランスジューサ・アセンブリ（１１）と、
前記第１の反射超音波に基づいて前記第1の部分（ＢＶ）の流体流の速度成分に関する第１の値をもつ第１の信号を生成すると共に、前記第２の反射超音波に基づいて前記第1の部分（ＢＶ）の流体流の速度成分に関する第２の値をもつ第２の信号を生成するための超音波受信器（１４）と、
前記第１の位置（Ｐ１）で前記第1の部分（ＢＶ）から受信された前記第１の超音波に基づく第１のスキャンデータと、前記第２の位置（Ｐ２）で前記第1の部分（ＢＶ）から受信された前記第２の超音波に基づく第２のスキャンデータを格納するメモリ（１５０）と、
前記第１と第２のスキャンデータに基づいて、前記トランスジューサ・アセンブリの前記第１の位置（Ｐ１）と前記第２の位置（Ｐ２）間にわたる回転角度（α）を計算するために接続され、また、前記第1の部分（ＢＶ）の前記流体流の速度を、前記回転角度（α）と前記第１と第２の信号の前記第１と第２の値に基づいて、推定するために接続された論理部とを備え、
前記論理部は、前記回転角度（α）を周波数領域整合アルゴリズムを使って計算することを特徴とする改良されたイメージング装置。
【請求項２】
前記トランスジューサ・アセンブリは超音波を連続的に送り、また、受信することを特徴とする請求項１のイメージング装置。
【請求項３】
前記トランスジューサ・アセンブリは、超音波パルスを送ることを特徴とする請求項１または２のイメージング装置。
【請求項４】
前記論理部は、直交速度ベクトル成分を分析することによって、前記第1の部分（ＢＶ）の前記流体流の速度を推定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかのイメージング装置。
【請求項５】
前記第１のスキャンデータは第１のフレームのスキャンデータを少なくとも有し、また、前記第２のスキャンデータは第２のフレームのスキャンデータを少なくとも有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかのイメージング装置。
【請求項６】
直角座標に基づいて前記第１のフレームのデータと前記第２のフレームのデータを変換するために接続されたスキャン・コンバータをさらに備えることを特徴とする請求項５のイメージング装置。
【請求項７】
前記第１と第２のスキャンデータはＢモードスキャンデータをさらに有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかのイメージング装置。
【請求項８】
前記第１と第２のスキャンデータは色スキャンデータをさらに有することを特徴とする請求項１乃至７いずれかのイメージング装置。
【請求項９】
被検体の少なくとも一部の流体流速度を計算する超音波イメージングシステムにおいて、
第１の位置（Ｐ１）から前記被検体の少なくとも一部分である第1の部分（ＢＶ）に超音波を送る工程と、
前記第１の位置（Ｐ１）から前記超音波を送ったことに基づいて、前記第1の部分（ＢＶ）から第１の反射超音波を受信する工程と、
第２の位置（Ｐ２）から前記被検体の前記第1の部分（ＢＶ）に超音波を送る工程と、
前記第２の位置（Ｐ２）から前記超音波を送ったことに基づいて、前記第1の部分（ＢＶ）から第２の反射超音波を受信する工程と、
前記第１の反射超音波に基づいて前記第1の部分（ＢＶ）の流体流の速度成分に関する第１の値をもつ第１の信号を生成する工程と、
前記第２の反射超音波に応答する前記第1の部分（ＢＶ）の前記流体流の速度成分に関する第２の値をもつ第２の信号を生成する工程と、
前記第１の位置（Ｐ１）から前記超音波を送ったことに基づいて、前記第1の部分（ＢＶ）から受信された前記第１の超音波に基づく第１のスキャンデータを生成して格納する工程と、
前記第２の位置（Ｐ２）から前記超音波を送ったことに基づいて、前記第1の部分（ＢＶ）から受信された前記第２の超音波に基づく第２のスキャンデータを生成して格納する工程と、
前記第１と第２のスキャンデータに基づいて前記第１の位置（Ｐ１）と前記第２の位置（Ｐ２）間の回転角度（α）を周波数領域整合アルゴリズムを使って計算する工程と、
前記回転角度（α）と前記第１と第２の信号の前記第１と第２の値に基づいて前記第1の部分（ＢＶ）の前記流体流の速度を推定する工程とを備えることを特徴とする改良されたイメージング方法。
【請求項１０】
前記送る工程のそれぞれは、超音波を連続的に送り、また、受信する工程を備えることを特徴とする請求項９のイメージング方法。
【請求項１１】
前記送る工程のそれぞれは、超音波パルスを送る工程を備えることを特徴とする請求項９または１０のイメージング方法。
【請求項１２】
前記推定する工程は、直交速度ベクトル成分を分析する工程を備えることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかのイメージング方法。
【請求項１３】
前記第１のスキャンデータは、第１のフレームのスキャンデータを少なくとも有し、また、前記第２のスキャンデータは、第２のフレームのスキャンデータを少なくとも有することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかのイメージング方法。
【請求項１４】
前記第１のフレームのデータと前記第２のフレームのデータは、直角座標に基づくものであることを特徴とする請求項１３のイメージング方法。
【請求項１５】
前記第１と第２のスキャンデータを生成して格納する工程は、Ｂモードスキャンを行う工程を備えることを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかのイメージング方法。
【請求項１６】
前記第１と第２のスキャンデータを生成して格納する工程は、色スキャンを行う工程を備えることを特徴とする請求項１５のイメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響ドップラー速度の推定に関し、特に、超音波信号のドップラー・シフトに基づく血液速度等の体内流体速度の計算に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既存の超音波システムでのカラーフロー(color flow)／ドップラー・イメージングは、共に同じ制限からの影響を受ける。もし、ドップラーのフーリエ変換やカラーフローの自己相関等のドップラー型処理(Doppler style processing)（即ち、時間領域の相互相関アルゴリズム等の排他的射程領域処理exclusively down-range processing）を行って血流か組織の動きのいずれか一方を計測すると、超音波ビームの方向の速度成分だけが計測されて、直交成分は通常計算されない。この問題を補うために、様々な方法が提案され実施されている。ドップラー法では、ユーザは、普通、血流方向を示すカーソルを位置決めするための機会が与えられるので、ドップラー角の余弦によって真の速度ベクトルを調整することができる。カラーフローでは、三角測量と横方向の相互相関を含む様々な方法が研究されており、その文献が出版されている。
【特許文献】
【特許文献１】
米国特許第５，４５４，３７２号
【特許文献２】
日本公開特許平成０８―０００６２２号
【特許文献３】
国際公開特許第９７―３２２７７号
【特許文献４】
日本公表特許２００１―５２１４０４号
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、周知のシステムのどれも、オペレータの誤りを取り除いて真の血流速度を効果的に計算することはなかった。本発明はこの問題を解決する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被検体の少なくとも一部の血流等の流体の流速を計算する超音波イメージングシステムに有用である。本明細書と請求項で使われているように、流体流には、血流、組織の流れ、血液流中に泡をもたらすものを含む診断用コントラスト作用物質の流れが含まれる。好適には、従来の超音波トランスジューサによって、超音波は第１の位置から前記被検体の一部に送られる。前記第１の位置から前記超音波を送ったことに基づいて、前記被検体の前記一部から第１の反射超音波が超音波トランスジューサによって受信される。第２の位置から前記被検体の前記一部に超音波が送られる。前記第２の位置から前記超音波を送ったことに基づいて、前記被検体の前記一部から第２の方向に向かう第２の反射超音波が受信される。好適にはドップラによって、前記第１の反射超音波に基づいて前記被検体の少なくとも一部の流体流の速度成分に関する第１の値をもつ第１の信号を生成する。好適にはドップラにより、前記第２の反射超音波に応答する前記被検体の少なくとも一部の流体流の速度成分に関する第２の値をもつ第２の信号が生成される。前記第１の位置から前記超音波を送ったことに基づいて、好適にはＢモードもしくは色超音波スキャナとメモリにより、前記被検体の前記一部から受信された前記第１の超音波に対応する第１のスキャンデータが生成され格納される。前記第２の位置から前記超音波を送ったことに基づいて、前記被検体の前記一部から受信された前記第２の超音波に対応する第２のスキャンデータが生成され格納される。好適にはプロセッサ等の論理部によって、前記第１と第２のスキャンデータに基づいて前記第１の位置と前記第２の位置間の回転角度を計算する。前記回転角度と前記第１と第２の信号の前記第１と第２の値に基づいて前記被検体の少なくとも前記一部の流体流の速度を推定する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、振動エネルギー・イメージングシステムはトランスジューサ・アレイ１１を備える。ここで、このトランスジューサ・アレイ１１は個々に駆動される複数の構成要素１２を備え、これらの各々は送信器１３が生成するパルス状波形によって能動化され、超音波の集中エネルギーを作り出す。被検体で反射した超音波エネルギーは、トランスジューサ・アレイ１１に戻り、各トランスジューサ要素１２によって電気信号に変換され、そのそれぞれが一連の送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１５を介して受信機１４に供給される。送信器１３、受信器１４、スイッチ１５は、人間のオペレータからのコマンドに従うデジタル・コントローラ１６によって制御される。１つの全スキャンは、複数のスイッチ１５が送信位置に置かれ、送信器１３が瞬間的にゲートされることで各トランスジューサ要素１２が能動化され、次に、複数のスイッチ１５が受信位置におかれ、各トランスジューサ要素１２により続いて生成される複数の反射信号が受信器１４に与えられる、という一連の反射音の捕捉を実行することにより実現される。受信器１４は、各トランスジューサ要素１２からの個々の反射信号を加算して、表示システム１７に描線するための１つの反射信号を生成する。
【０００６】
送信器１３は、例えば、超音波エネルギー等の作られた振動エネルギー・ビームを方向づけする、即ち、ある方向に導くという方法で、トランスジューサ・アレイ１１を駆動する。従って、トランスジューサ・アレイ１１を物理的に動かすのではなく、このビームを一連の複数の角度位置に次から次へと移動させることによって、Ｂスキャンを実行することができる。これを達成するために、送信器１３は、連続するトランスジューサ要素１２に供給されるそれぞれのパルス状波形２０に時間遅延（Ｔi）を起こさせる。もし、時間遅延が零（Ｔi＝０）であれば、トランスジューサ要素１２の全てが同時に能動化され、その結果、超音波がトランスジューサ面に垂直な軸２１の方向に導かれる。時間遅延（Ｔi）が図１に描かれているように増大する場合には、超音波は中央の軸２１から角θ分だけ下方に導かれることになる。この波の焦点は領域ＲTに合わせられ、そのようなビームが形成される。トランスジューサ・アレイの一端（ｉ＝１）から他端（ｉ＝ｎ）までの各第ｉ番目の信号に与えられた時間遅延Ｔiの関係は以下の関係式：
【０００７】
【数１】
0004584458.tif 000002
【０００８】
ここで、
ｘ＝トランスジューサ・アレイの中央からトランスジューサ要素１２の中央までの距離
θ＝送信ビーム角
ｃ＝被検体の音響速度
ＲT＝送信ビームの焦点距離範囲
で与えられる。
【０００９】
式（数１）の時間遅延Ｔiは、所望の角度θの方向にビームを導くよう作用して、一定範囲ＲTにその焦点を合わせる。連続する励振の時間遅延Ｔiを漸次変えることによって区間スキャンを実行する。このように角度θを増加するように変化させることで、送信されたビームを連続する方向に導く。ビームの方向が中央軸２１の上にあればパルス２０のタイミングは反転するが、式（１）に基づく方法を依然として適用することができる。
【００１０】
図１を引き続き参照して、超音波の各集中エネルギーによってもたらされる反射信号は、超音波ビームに沿って連続する位置（Ｒ）に置かれる物体での反射により発生する。これらはトランスジューサ・アレイ１１の各部分１２で個々にセンスされ、ある特定時点での反射信号のサンプルの強度はある特定範囲（Ｒ）で発生する反射量を表すことになる。しかしながら、反射点Ｐと各トランスジューサ要素１２間の伝達経路の違いから、これらの反射信号は同時に発生することはなく、また、それらの振幅も等しくない。受信器１４の機能は、これらの個々の反射信号を増幅／変調し、それぞれに適切な時間遅延を与えて加算して、角θで方向づけられる超音波ビームに沿ったＲ内の点Ｐから反射された全超音波エネルギーを正確に表す１つの反射信号を出力することである。
【００１１】
各トランスジューサ要素１２からの反射音から得られる電気信号を同時に加算すると、受信器１４の個々のトランスジューサ要素のチャンネルに時間遅延と位相シフトをもたらす。受信されるビームの時間遅延は、上述の送信遅延と同じ遅延（Ｔi）である。しかしながら、動的に焦点を合わせるために、各受信器チャンネルでの時間遅延と位相シフトは、反射音を受信中に連続的に変化し、これにより、反射信号が出る範囲Ｒで受信ビームの焦点を動的に合わせることができる。各トランスジューサ要素によって受信された信号に与えられた時間遅延Ｔdに関する正確な式を以下に示す。
【００１２】
【数２】
0004584458.tif 000003
【００１３】
ここで、
ｔ＝トランスジューサ・アレイの中心（即ち、開始START）から音が送信された後の経過時間、
ｃ＝被検体内での音速度
θ＝ビーム角
ｘ＝トランスジューサ・アレイの中心から要素中心までの距離
デジタル・コントローラ１６の制御下において受信器１４がスキャン中に遅延を与えることにより、受信器１４の方向付け(steering)が送信器１３が方向づけたビームの方向θと追随するようになり、受信機１４が、連続範囲Ｒで反射信号をサンプリングし、ビームに沿った位置Ｐで動的に焦点を合わせるために適切な遅延を与える。このように、各超音波パルス波形の照射によって、超音波ビームに沿って置かれた一連の複数点Ｐからのそれぞれの反射音量を表す一連の複数データ点を得ることができる。
【００１４】
表示システム１７は、受信器１４が生成した一連のデータ点信号を受信して、所望の画像を生成するために必要な形状と幾何学配列に変換する。例えば、もし、Ａスキャンが必要ならば、一連のデータ点を時間の関数としてグラフにするだけである。もし、Ｂスキャンが必要ならば、その一連の各データ点を使って画像中の画素の輝度を制御し、また、連続する複数の操作角度（θ）で一連の測定を実行するスキャンを行って表示に必要なデータを獲得する。
【００１５】
図１に関連して図２を参照すると、送信器１３はメモリ５０として集合的に示される一連のチャンネルパルスコードメモリを備える。好適な実施形態では、全体で１２８個のトランスジューサ要素１２があり、そのため、１２８個の個別チャンネルパルスコードメモリ５０が設けられている。各パルスコードメモリ５０は、典型的には、生成される超音波パルス５２の周波数を確定するビットパターン５１を格納するための、ｎビット×５１２ビットのメモリである。好適な実施形態では、このビットパターンは４０ＭＨｚのマスタクロックによって各パルスコードメモリ５０から読み出され、駆動トランスジューサ１１にとって適切な電力レベルに信号増幅用ドライバ５３に出力される。図２Ａで示される例では、ビットパターンは、５ＭＨｚの超音波パルス５２を生成するために、４つの“−１”ビットと交互に現れる一連の４つの“１”ビットからなる。しかしながら、別の好適な実施形態では、その他の周波数（Ｆ0）を、例えば、2.5、3.75，6.25，8.75ＭＨｚを使ってもよい。これらの超音波パルス５２が適用されるトランスジューサ要素１２は、超音波エネルギーを生成することによってその役割をはたす。もし、５１２ビットの全てを使うと、搬送波の周波数（即ち、一例として５ＭＨｚ）を中心とする４０ＫＨｚの狭バンド幅のパルスが照射される。
【００１６】
上述のように送信された超音波エネルギー・ビームを所望の方向（θ）に向けるために、図２Ｂに示されているように、ｎチャンネルの各々へのパルス５２に適切な時間遅延が与えられる。これらの遅延は、４つの制御信号（開始START、マスタクロック、ＲT、θ）をデジタルコントローラ１６（図１）から受信するための送信制御部５４によって与えられる。送信制御部５４は、入力制御信号θと一定の送信焦点距離ＲTと上式（１）とを使って、連続する送信チャンネル間で必要な遅延増加量Ｔiを計算する。開始制御信号STARTを受信すると、送信制御部５４は、第１の送信チャンネル５０に向かう４０ＭＨｚのマスタクロック信号の４つの位相のうちの１つをゲートする。その後に連続する各遅延区間（Ｔi）においては、ｎ＝１２８本の全チャンネルでそれぞれの超音波パルス５２が生成されるまで、次のチャンネルパルスコードメモリ５０に印加される４０ＭＨｚのマスタクロック信号がゲートされることが続く。各送信チャンネル５０は、ビットパターン５１の全てが送信されたのちにリセットされる。その後、送信器１３はデジタルコントローラ１６からの次のθと次の開始制御信号を待つ。上述したように、本発明に係る好適な実施形態では、完全なＢスキャンでは、Δθの増加量で方向付けされる１２８個の超音波パルスを用いる。ここで、トランスジューサ１１の中央軸２１（図１）を中心とする９０°区間内のθの関数としてその増加量を変化させてもよい。
【００１７】
送信器１３を詳細に説明するために、１９９１年５月１４日発行の”振動エネルギー・ビームの動的送信焦点距離合わせのために符号化された励振”というタイトルの援用文献であり、同譲受人に譲渡された米国特許No.５０１４７１２を参照する。
【００１８】
特に図３を参照すると、受信器１４は、時間-ゲイン制御部１００、受信ビーム形成部１０１、中間プロセッサ１０２を備える。時間-ゲイン制御部（即ち、ＴＧＣ）１００は、ｎ＝１２８本の受信チャンネルの各々に対する増幅器１０５と時間-ゲイン制御回路１０６を備える。反射信号を受信して増幅するために、各増幅器１０５の入力はトランスジューサ要素１２の１つにそれぞれ接続されている。増幅器１０５による増幅量は、ＴＧＣ回路１０６によって駆動される制御ライン１０７を介して制御される。本技術分野では周知のことであるが、反射信号の範囲が広がるとその振幅は減少する。その結果、もし、遠くの反射器から出た反射信号を近くの反射器から出た反射信号よりも大きく増幅しないなら、その画像の輝度は範囲（Ｒ）の関数として急速に減少する。一般的には、線形傾きを有する基底ゲイン曲線base gain curveに従ってある程度の増幅がなされる。基底ゲイン曲線の調整は、オペレータが手動で８個のＴＧＣ線形電位差計（ポテンショメータ）１０８を、区間スキャンの全範囲に渡って相対的に均一な輝度となるような値（典型的には）に設定することによって、実現できる。反射信号を出す範囲は、反射信号を得るための時間間隔によって確定され、また、その時間間隔は、ＴＧＣ回路１０６によって８個の区間に分割される。８個の電位差計は、増幅器１０５のゲインを、反射信号が取り込まれる時間間隔内で常に増大する量となるように増幅されるべく、８つのそれぞれの区間内で設定される必要がある。
【００１９】
受信器１４の受信ビーム形成部１０１は１２８本の独立した受信チャンネル１１０を備える。以下で詳細に説明するが、各受信チャンネル１１０は、増幅器１０５の１つからのアナログ反射信号を入力部１１１で受信し、デジタイズされた複数の出力値の流れをＩバス１１２とＱバス１１３上に作る。これらのＩとＱの値の各々は、特定の範囲（Ｒ）で復調された反射信号の包絡線のサンプルを表すことになる。これらのサンプルは時間遅延が与えられているため、これらのサンプルとその他の受信チャンネル１１０の各々からのＩとＱのサンプルとを加算部１１４、１１５で加算すると、それらは、方向付けられたビーム（θ）の範囲Ｒ内にある点Ｐから反射された反射信号の強度と位相を示す。好適な実施形態では、スキャンラインの全範囲（典型的には、４０から２００ｍｍ）に渡って１５０μｍの増加量で各反射信号がサンプリングされる。
【００２０】
受信器１４をさらに詳細に説明するために、援用文献であり、通常譲渡された”デジタル位相アレイによるイメージング方法と装置”というタイトルの米国特許第４，９８３，９７０号、１９９１年１月８日発行、を参照する。
【００２１】
図３を引き続き参照すると、中間プロセッサ部１０２は、加算部１１４，１１５から複数のビーム・サンプルを受信する。各ビーム・サンプルのＩとＱ値は、点（Ｒ，θ）から反射された音の強度の同相分と直交分とを表す２０ビットのデジタル値である。中間プロセッサ１０２はこれらのビーム・サンプルに対して様々な計算を実行できるが、その計算は再生画像の種類に基づいて選択される。例えば、従来の強度画像を生成する場合、検出論理部１２０（図３）は、
【００２２】
【数３】
0004584458.tif 000004
【００２３】
に基づいて、反射点のＲ，θ座標に対応するデジタル強度Ｍを各受信ビーム・サンプルから計算して、出力部１２１から出力する。
【００２４】
また、検出論理部１２０は、１９８９年５月３０日に発行され、同譲受人に譲渡された“位相共役を用いた適応的コヒーレントエネルギービーム形成”というタイトルの米国特許Ｎｏ．４８３５６８９に開示されているような補正方法を実施してもよい。この補正方法では、受信したビーム・サンプルを調べて補正値を計算する。この補正値をその後の送信器１３と受信器１４による測定で用いることにより、ビームの焦点距離合わせやその操作を改善することができる。この補正は、例えば、スキャン中に各トランスジューサ要素からの音が通る媒体の非均質性について検討する際に必要である。
【００２５】
また、援用文献であり、本発明の出願と同じ譲受人に譲渡された米国特許Ｎｏ．５３４９５２４（ダフト他）の図６に示されているような方法で構成することができるカラーフロー・プロセッサ１２３がプロセッサ１０２に備えられている。
【００２６】
プロセッサ１０２は、マイクロプロセッサ、マイクロシーケンサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、結線論理演算器を含む様々な種類の論理装置によって実施されてもよい。
【００２７】
特に図１と図４を参照すると、受信器１４は、表示システム１７の入力部に与えられる複数の８ビット・デジタル値の流れを出力部１２１に生成する。各出力には、８ビットの組織大きさtissue magnitudeと１２ビットのフロー値flow valueが含まれる。これらの”スキャンデータ”は、アレイ（配列）であるメモリ１５０に格納される。尚、ここで、スキャンデータ配列１５０の各行は、得られたそれぞれのビームの角度（θ）に対応し、他方、スキャンデータ配列１５０の各列は各ビームに対応するサンプルが獲得されたそれぞれの範囲Ｒに対応する。受信器１４からのＲ制御信号１５１とθ制御信号１５２は各入力値が格納される配列１５０内の場所を示し、メモリ制御回路１５３は配列１５０内の適切なメモリ位置に前記データを書きこむ。スキャンを連続的に繰り返してもよく、受信器１４からの値の流れによりスキャンデータ配列１５０を連続的に更新できる。
【００２８】
図４を引き続き参照して、配列１５０中のスキャンデータはデジタルスキャン・コンバータ１５４によって読み出され、所望の画像を生成する形態に変換される。従来のＢスキャン画像を生成する場合は、例えば、スキャンデータ配列１５０内に格納された組織の大きさと複数のフロー値Ｍ（Ｒ，θ）が、画像の画素位置（ｘ、ｙ）での（組織に対する）濃淡と（フローに対する）色を表す複数の値Ｍ（ｘ、ｙ）に変換される。極座標からデカルト座標への超音波画像データの変換について、例えば、“超音波画像表示のためのスキャン変換アルゴリズム”というタイトルのスティーブン Ｃ．リービット他の文献、１９８３年１０月、ヒューレットパッカード・ジャーナル、pp.３０−３３に記載されている。
【００２９】
デジタルスキャン・コンバータ１５４で実行される特定の変換とは無関係に、そこで得られた画像データは、２次元直交座標配列構成の変換スキャンデータを格納するメモリ１５６、１５８に書き込まれる。
【００３０】
受信器１４が実行する色スキャンに基づくフレームＮの色データがメモリ１５６に格納される。他方、フレームＮ＋１の色データは、スキャン・コンバータ１５４からバス１６０を介してフロー速度演算プロセッサ１６６に伝送される。援用文献である、オーバベック他の“ベクトル・ドップラー：２次元の血流速度の正確な測定”というタイトルの論文（医療と生物学の超音波（Ultrasound in Medicine and Biology）、第１８巻、Ｎｏ．１、pp.19-31、1992年出版）に記載の情報に基づいてフロー速度演算プロセッサ１６６を構成して、実行させてもよい。
【００３１】
スキャン・コンバータ１５４からのフレームＮのＢモード・スキャンデータは、メモリ１５８に格納される。他方、フレームＮ＋１のＢモードデータは、スキャン・コンバータ１５４からバス１６２を介して回転角補正プロセッサ１６４と表示プロセッサ１７２に送信される。
【００３２】
援用文献である、チェン他の“画像の整合と再生のためのフーリエ-メリン変換の対称位相一致フィルタリング”というタイトルの論文、パタン分析と機械知能（Pattern Analysis and Machine Intelligence）のＩＥＥＥトランザクション（第１６巻、Ｎｏ．１２、pp.1156-1168、1994年12月出版）に記載の情報に基づいてプロセッサ１６４を構成して、実行させてもよい。
【００３３】
プロセッサ１６４からの入力を使って、プロセッサ１６６はバス１６０，１６８に送信されたフレームＮとフレームＮ＋１の色データに基づいて血流の真の速度を推定する。そして、その結果としてのデータをフレームＮ＋１処理済色バッファ１７０に格納する。
【００３４】
図５を参照すると、トランスジューサ１１は、患者等の被検体Ｓの血管ＢＶの少なくとも一部を流れる血流速度を計算するために使われる。超音波を血管ＢＶに送り、また、血管ＢＶからの方向ベクトルＤ１に沿って走る反射超音波を受信する位置Ｐ1にトランスジューサ１１を配置する。送信器１３と受信器１４が位置Ｐ1で血管ＢＶの領域をスキャンすることによって、位置Ｐ1で受信された反射超音波から色データとＢモードデータが得られ、それらはフレームＮ色バッファ１５６とフレームＮ・Ｂモードバッファ１５８（図４）に格納される。
【００３５】
次に、トランスジューサ１１は位置Ｐ2に回転して、その処理を繰り返す。超音波が血管ＢＶに送られて、血管ＢＶから方向ベクトルＤ２に沿って走る反射超音波が受信される。送信器１３と受信器１４が位置Ｐ2で血管ＢＶの領域をスキャンすることによって、フレームＮ＋１のＢモードデータがスキャン・コンバータ１５４からバス１６２に送信され、また、フレームＮ＋１の色データがスキャン・コンバータ１５４からバス１６０に送信される。従って、図５に示されているように、トランスジューサ１１が位置Ｐ1にある間に、バッファ１５６、１５８に格納されるフレームＮのデータが得られ、他方、トランスジューサ１１が位置Ｐ2にある間に、バス１６０、１６２に転送されるフレームＮ＋１のデータが得られる。
【００３６】
プロセッサ１６４は、ＢモードスキャンのフレームＮとＢモードスキャンのフレームＮ＋１からのデータに基づいて、チェン他の論文で述べられている周波数領域整合アルゴリズムを使って、位置Ｐ1とＰ2間の角度を表すＢモードフレーム間の回転角を計算する。図５に示すように、これは、角αと角−αの加算値である。角αと角−αを表すデジタル値がバス１６５Ａ（図４）に送られる。
【００３７】
ＢモードのフレームＮとＮ＋１の整合に基づいて、色フレームＮとＮ＋１の整合に関する情報がバス１６５Ｂに送られる。色フレームとＢモードフレームの対応データの整合は、対応するメモリ位置にデータを格納することによって保たれる。その結果、被検体内の空間と同じ容量の（即ち、血管ＢＶ（図５）の同じ部分の）超音波スキャンを行うことで得られる一対のデータについてプロセッサ１６６は演算を実行する。
【００３８】
角α、−αと、プロセッサ１６４で計算された整合データに基づいて、プロセッサ１６６は直交速度ベクトル成分を分析して、オーバベック他の論文に記載の以下に示す方程式から血管ＢＶ（図５）の血流速度を計算する。
【００３９】
【数４】
0004584458.tif 000005
【００４０】
【数５】
0004584458.tif 000006
【００４１】
ここで、上記式の下線部の項はシステムの幾何学的並びに起因する所定の深さでの定数であり、これを縮尺因子として使うことで周波数スペクトルが速度スペクトルに変換される。また、ｆLは、角α（配置Ｐ2）でトランスジューサ１１によって受信されたドップラー周波数、ｆRは角−α（配置Ｐ1）でトランスジューサによって受信されたドップラー周波数、Ｆ0は送信周波数、Ｖは角度２で流れる血液の速度の大きさ、ｃは血液中の音の速さである。オーバベック他の論文の図１で示されたフィルタのあとに、バス１２１（図３）のＩ，Ｑデータを導入することができる。その加算結果と複数の差周波数を含む全周波数を直角位相を用いて処理する。その結果の２つの成分は直交するので、ベクトル加算によって真の大きさ（直角三角形の斜辺）を求めることができる。また、三角法を使ってその角度を求めることができる。
【００４２】
前述の方程式と前出のオーバベック他の論文の別の情報に基づいて、プロセッサ１６６はフレームＮとフレームＮ＋１の色データによって表される血管ＢＶ（図５）内の真の血流速度を計算する。その結果得られた速度データをフレームＮ＋１処理色バッファ１７０に格納する。
【００４３】
表示プロセッサ１７２がメモリ１７０とバス１６２から更新データを読み出す一方で、デジタルスキャン・コンバータ１５４はその値を新たなデータで連続的に更新することができる。表示プロセッサ１７２は、制御パネルから受信したオペレータのコマンドに従ってメモリ１７０中の色スキャンデータとバス１６２から受信したＢモードデータに対して通常の画像処理を施す。例えば、メモリ１７０内の変換されたスキャンデータによって示される輝度レベルの範囲は表示装置１７８の輝度範囲をかなり越えてもよい。実際は、メモリ１７０内の変換されたスキャンデータの輝度の解像度は人間の目の輝度に対する解像度をはるかに越えることがあるので、普通、手動操作可能な制御を提供することによりオペレータは１つのウインドーの輝度値を選択することができる。これにより、最大の画像コントラストを得ることができる。表示プロセッサは変換されたスキャンデータをメモリ１７０から読み出し、画像を所望のレベルに改善し、表示メモリ１７４にその改善された値を書きこむ。また、表示プロセッサ１７２は、バス１６２上のフレームＮ＋１のＢモードデータとバッファ１７０からの色データを周知の方法で結合する。通常、色データはディスプレイ１７８の小領域だけで使われる。
【００４４】
表示メモリ１７４は表示制御回路１７６によって制御され、また、メモリ１７４内の値は、対応するディスプレイ１７８上の画素の輝度と色を制御するために１対１の写像が取られる。表示制御部１７６は、使用される特定の種類のディスプレイ１７８を制御するために設計された商業的に入手可能な集積回路である。例えば、ディスプレイ１７８はＣＲＴ（ブラウン管）でよい。この場合、表示制御部１７８はＣＲＴ制御チップであり、水平／垂直掃引回路に対して必要な同期パルスを提供して、掃引中の適当な時間に表示データをＣＲＴに対応させる。
【００４５】
特定の超音波システムの能力と柔軟性に基づく多くの形態のうちの１つを表示システム１７に取り込みできることは当業者にとっては明らかなことである。上述の好適な実施形態では、プログラムされたマイクロプロセッサを使ってデジタルスキャン・コンバータと表示プロセッサの機能を実行する。従って、その結果としての表示システムは非常に柔軟でかつ強力である。
【００４６】
本発明に係るある好適な実施形態だけが示され、説明されたが、当業者は様々な修正や変更を行うことができる。従って、本発明の真の精神の中で添付の請求項がその修正や変更の全てを含むという意図を理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明に係る好適な一実施形態を使った超音波イメージングシステムの模式的ブロック図である。
【図２】  図１のシステムの一部を構成する送信器の模式的ブロック図である。
【図２Ａ】  図２Ａは、図２の送信器５０のチャンネル上の信号を示す図である。
【図２Ｂ】  図２Ｂは、図２の送信器５０のチャンネル上の信号を示す図である。
【図３】  図３は、図１のシステムの一部を構成する受信器の模式的ブロック図である。
【図４】  図４は、図１のシステムの一部を形成する表示システムの速度計算回路の模式的ブロック図である。
【図５】  図５は、好適な実施形態を使った図１のトランスジューサの位置決め処理を示す図である。
【図１】
0004584458.tif 000007
【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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