(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のトランスジューサ素子（２）を含むトランスジューサ・アレイ（１０）と、
送信焦点ゾーンに集束させた超音波エネルギのビームを送信するために、送信モードで前記トランスジューサ・アレイ（１０）をパルス駆動する送信ビーム形成装置（１２）と、
受信モードで前記トランスジューサ・アレイ（１０）に結合された受信ビーム形成装置（４８）であって、前記送信焦点ゾーンからのエコーがビームを形成するように予め設定された時間遅延を与えられた（３８）エコー信号を加算することにより取得した音響データからなる第１の音響データベクトル（Ａ）を形成する受信ビーム形成装置（４８）と、
受信モードで前記トランスジューサ・アレイ（１０）に結合された非コヒーレント加算器（５０）であって、前記エコー信号を非コヒーレントに加算することにより、取得した音響データから第２の音響データベクトル（Ｂ）を形成する非コヒーレント加算器（５０）と、
前記第１の音響データベクトル（Ａ）を画像である画像データベクトルに変換する信号処理チェーンであって、
制御信号に応答して前記第１の音響データベクトル（Ａ）を抑制する抑制回路（５６）と、
前記第１の音響データベクトル（Ａ）と第２の音響データベクトル（Ｂ）の間に少なくともあらかじめ定めた類似度が存在する場合に、前記制御信号を前記抑制回路に出力するようにプログラムされたコヒーレンス・プロセッサ（５２）と、
を備える前記信号処理チェーンと、
前記信号処理チェーンからの出力の前記画像データベクトルが表す画像線からなる画像を表示する表示デバイスと、
を備えるイメージング・システム。
【請求項２】
前記信号処理チェーンが包絡線検波器（５８）を含み、且つ前記抑制回路（５６）が前記包絡線検波器の上流の位置にあることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コヒーレンス・プロセッサ（５２）が、前記第１の音響データベクトル（Ａ）と第２の音響データベクトル（Ｂ）の対応するデータ点を互いに比較して、この対応するデータ点間に少なくとも前記あらかじめ定めた類似度が存在するか否かを決定するようにプログラムされており、該比較のステップは前記第１と第２の音響データベクトルの長さ方向に沿って実行されることを特徴とする請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記抑制回路は、前記制御信号に応答して前記第１の音響データベクトル（Ａ）内の音響データの振幅を低下させて、抑制す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システム。
【請求項５】
前記抑制回路は、前記コヒーレンス・プロセッサ（５２）から受けた前記制御信号に応答して、前記第１の音響データベクトル（Ａ）内の音響データをゼロにして、抑制することを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記受信ビーム形成装置（４８）および前記非コヒーレント加算器（５０）が受信チャンネル（３６，３６…）を共通に有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記非コヒーレント加算器（５０）は、受信ビーム形成するための前記時間遅延が与えられた前記エコー信号の夫々の大きさを加算する手段を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記非コヒーレント加算器（５０）は、受信ビーム形成するための前記時間遅延を与えられないエコー信号の夫々を加算する手段を有することを特徴とする請求項１乃至４７いずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記非コヒーレント加算器（５０）は、前記送信焦点ゾーンからのエコーがビームを形成しないように予め設定された時間遅延を与えられた前記エコー信号を加算する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
コヒーレント・イメージング方法であって、
（ａ）送信焦点ゾーン内に集束させた音波エネルギのビームを媒質中に送信するステップと、
（ｂ）前記送信のステップに続いて、前記媒質からのエコー信号を検出するステップと、
（ｃ）前記送信焦点ゾーンからのエコーがビームを形成するように予め設定された時間遅延を与えられたエコー信号を加算することにより導き出された音響データからなる第１の音響データベクトル（Ａ）を形成するステップと、
（ｄ）前記エコー信号を非コヒーレントに加算することにより取得した音響データからなる第２の音響データベクトル（Ｂ）を形成するステップと、
（ｅ）取得した音響データの前記第１と第２の音響データベクトル（Ｂ）との間に、少なくともあらかじめ定めた類似度が存在するか否かを決定するステップと、
（ｆ）少なくとも前記あらかじめ定めた類似度が存在する場合に、前記第１の音響データベクトル（Ａ）の音響データの値を抑制するステップと、
（ｇ）少なくとも前記あらかじめ定めた類似度が存在しない場合に、前記第１の音響データベクトル（Ａ）の音響データを画像データのベクトルに変換するステップと、
（ｈ）画像データの前記ベクトルを表す画像線を有する画像を表示するステップと、
を含むコヒーレント・イメージング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連特許出願】
本出願は、米国特許出願第０８／９３４，６９２号（１９９７年９月２２日提出）の部分的継続出願である。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全般的には、フェーズド・アレイ・アンテナを応用したコヒーレント・イメージング法に関するものである。具体的には、本発明は、データ依存性フィルタリングにより医用超音波画像を改善するための方法に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来の超音波イメージング・システムは、超音波ビームを送信し且つ被検査物体から反射されたビームを受信する超音波トランスジューサ素子のアレイ（ａｒｒａｙ）を備える。超音波走査は一連の測定で構成され、これらの測定において、集束させた超音波が送信され、システムが短時間後に受信モードに切り替わり、さらに反射された超音波が受信され、ビーム形成され、表示用の処理を受ける。典型的には、各々の測定の間に送信および受信は同じ方向に集束されて、音響ビームすなわち走査線に沿った一連の点からデータが取得される。受信器は、反射された超音波を受信するとき走査線に沿った相次ぐ距離（レンジ）の位置に動的に集束する。
【０００４】
超音波イメージングでは、そのアレイは典型的には１つ又は複数の横列（ｒｏｗ）をなすように配置され且つ別々の電圧で駆動される多数のトランスジューサ素子を有する。印加電圧の時間遅延（又は位相）および振幅を選択することによって、所与の横列内の個々のトランスジューサ素子を制御し、好ましいベクトル方向に沿って伝搬し且つビームに沿った選択した点に集束させた正味の超音波を形成するように組み合わされる超音波を発生させることができる。各々のファイヤリングのビーム形成パラメータを様々な値とすることにより、最大焦点の変更、あるいは各ファイヤリングにおける受信データの内容を変えることができる。このためには例えば、各ビームの焦点を直前のビームの焦点に対してシフトさせながら同じ走査線に沿って相次ぐビームを送信することによる。ステアリング式アレイの場合では、印加電圧の時間遅延および振幅を変えることによって、物体を走査する平面内でビームをその焦点と共に動かすことができる。リニア・アレイの場合では、そのアパーチャをアレイの全体にわたり各ファイアリング毎に並進させることにより、このアレイと直角に向けられた集束ビームを物体を横切るように走査させる。トランスジューサ・プローブを用いて反射された音波を受信モードで受信する際にもこの同じ原理が適用される。受信トランスジューサ素子の位置で発生した電圧は、物体内の１つの焦点から反射された超音波を表す正味の信号が得られるように加算される。送信モードの場合と同様に、超音波エネルギのこの集束させた受信は、各々のトランスジューサ素子からの信号に別々の時間遅延（および／又は位相シフト）および利得を与えることによって達成される。
【０００５】
超音波画像は複数の画像走査線より構成される。単一走査線（あるいは狭い範囲に限局された走査線からなるグループ）は、関心領域内のある点に集束させた超音波エネルギを送信し、さらに反射するエネルギをある期間にわたって受信することによって取得される。集束させた送信エネルギのことを送信ビームという。送信後のこの期間内で、１つ又は複数の受信ビーム形成装置は、各チャネルが受信したエネルギをコヒーレントに加算し、位相回転あるいは遅延を動的に変化させて、経過時間に比例した距離で所望の走査線に沿ったピーク感度を求める。こうして得られた集束感度パターンのことを受信ビームという。走査線の分解能は、対応する送信ビームと受信ビームの対の指向性の結果である。詳細には、ビーム形成時間遅延は各トランスジューサ素子に対する送信および受信信号の両方に加えられるため、ステアリング角度線に沿った送信焦点ゾーン位置で組織から後方散乱された信号はコヒーレントに加算されて大きな合成ビーム和を形成し、一方、組織からビーム軸を逸れて送信焦点ゾーン外への後方散乱は非コヒーレントに加算されて比較的より小さいビーム和を形成する。
【０００６】
組織の種類および解剖学的特徴は、それらが画像の輝度において異なっているとき超音波画像内で最も容易に識別される。従来の医用超音波イメージング・システムでの画像の輝度は、ビーム形成された受信信号の振幅の関数、すなわち各トランスジューサ素子からの遅延された受信信号のコヒーレント加算後の振幅の関数である。より正確に述べると、ユーザ調節可能な利得およびコントラストで、さらに恐らくは幾つかのグレースケール・マッピング・テーブルの選定により、ビーム形成された信号の振幅の対数が表示される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波ビームのステアリング方向を逸れた極めて強い信号により、非コヒーレントに加算された際に形成される合成信号がまだ十分に大きくコヒーレントに加算されたより小さい組織信号を劣化させる（すなわちマスクしてしまう）ような信号が形成されることが多い。さらに、筋肉および脂肪よりなる様々な層などの身体の構造により、超音波伝搬時間のバラツキが生じる可能性があり、このためステアリング方向に沿った組織信号が非コヒーレントに加算されて、これにより組織構造の表示画像の分解能を劣化させる可能性がある。
【０００８】
イメージャが取得した音響データが非コヒーレントであることを検出し、さらにこの非コヒーレント・データを相応に抑制し表示された画像の劣化を緩和するようなイメージング技法が必要とされる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、データ依存性フィルタリングにより医用超音波画像を改善するための方法および装置を構成する。フィルタが、受信超音波信号のコヒーレンス度に基づいて組織の種類を区別することによって組織の種類の間のコントラストを増大させる。さらに、本方法により、分解能を著しく劣化させることなくスペックル・ノイズを抑制することができる。本方法は、既存の超音波イメージング・システムのハードウエアを僅かに変更するだけで即時に実現することができる。本発明はベースバンド・ビーム形成装置又は純時間遅延ビーム形成装置（これはＲＦビーム形成装置としても知られている）のいずれかを有するディジタル式超音波イメージング・システムのビーム形成システムに取り入れることができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の態様は、非コヒーレント画像が形成され、このために画像が劣化するような状況を相応に認識するための方法を含む。先ず、超音波ビームが適切な送信ビーム形成時間遅延を用いて、従来のビーム形成方式により観測線に沿って送信される。この送信ファイヤリングから戻される信号は、次いで２つの別々の受信信号処理経路に沿って処理される。一方の処理経路に沿った時間遅延は、送信ビームの観測線に沿って従来のコヒーレント受信ビーム形成をするように設定され、またもう一方の処理経路に沿った時間遅延は戻される信号の同じ組に対し非コヒーレント加算を適用する（例えばその時間遅延をゼロにする）ように設定する。次に、受信ビームすなわちベクトルの各々の点で、コヒーレント加算信号と非コヒーレント加算信号を比較する。これらの信号が大きく異なる場合には、第１の処理経路が出力するビーム形成された信号はコヒーレントであると見なし、その表示を許可する。コヒーレント加算信号と非コヒーレント加算信号が同様な振幅である場合には、この同じビーム形成された信号は非コヒーレントであると見なし、最終画像での表示を抑制する。最終画像フレームに対応する走査面内で複数の送信ファイヤリングの間に取得した音響データの各ベクトルに対し、この処理が繰り返される
さらに、信号表示の抑制量は、コヒーレントに加算された信号と非コヒーレントに加算された信号との間の関係に基づいて、何らかの体系的方式により可変とすることができる。例えば、表示信号の強さを、非コヒーレントに加算された信号のコヒーレントに加算された信号に対する比、あるいは非コヒーレントに加算された信号とコヒーレントに加算された信号の差の逆数に基づかせることができる。
【００１１】
別の好ましい実施態様によれば、その各々が同じ送信特性を有すると共に同じ送信焦点ゾーン位置で集束する２つの超音波ビームを別々の送信でファイヤリングさせている。この実施態様が用いられるのは、利用可能な受信信号処理経路が１つしかない場合である。第１の送信では、その受信ビーム形成時間遅延を、その線に沿った各点での受信信号の振幅がコヒーレント信号を表すように設定する。第２のビームを送信するときには、受信ビーム形成装置での時間遅延は、トランスジューサからの受信信号に対し完全に非コヒーレントな加算が行われるように設定する。第２の送信に対する時間遅延はゼロに等しく設定する、すなわち、それぞれの受信チャンネルでの受信信号は時間遅延させないことが好ましい。第２の送信では、各点での受信信号の振幅は非コヒーレント信号を表す。ここでも表示決定処理は前述のようにして実行される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１について説明すると、本発明を取り入れた典型的な超音波イメージング・システムは、別々に駆動される複数のトランスジューサ素子２を有するトランスジューサ・アレイ１０を備え、そのトランスジューサ素子２の各々は送信器１２が発生させたパルス波形によって付勢されたときに超音波エネルギのバーストを発生させる。被検査物体から反射されてトランスジューサ・アレイ１０へ戻る超音波エネルギは、各々の受信トランスジューサ素子２によって電気信号に変換されて、一組の送受切替え（Ｔ／Ｒ）スイッチ１６を介して受信器１４へ別々に印加される。送信器１２、受信器１４およびＴ／Ｒスイッチ１６は、操作者による命令に応答したホストコンピュータ（又はマスタ制御器）２２の制御の下に作動される。１回の完全な走査が、一連のエコーを取得することによって実行される。その際、スイッチ１６を各々送信位置に設定し、送信器１２を一時的にオンにゲート駆動して各々のトランスジューサ素子２を付勢させ、次いでスイッチ１６を各々受信位置に設定し、その後にトランスジューサ素子２が発生させたエコー信号を受信器１４へ印加する。各々のトランスジューサ素子２からの別々のエコー信号が受信器１４内で合成されて、表示装置２０上で画像の各線を形成するために使用される単一のエコー信号が形成される。
【００１３】
送信器１２は、発生される超音波エネルギが集束したビームの形で方向付けられる、すなわちステアリングされるようにトランスジューサ・アレイ１０を駆動する。これを達成するため、送信器１２は相次ぐトランスジューサ素子２に印加されるそれぞれのパルス波形２４に時間遅延Ｔiを与える。時間遅延Ｔiを従来の方式により適切に調節することにより、超音波ビームは軸線２６から角度θだけ離れた方向に向けられると共に一定の距離（レンジ）Ｒの所に集束させることができる。相次ぐ励起の時間遅延Ｔiを漸増的に変えることによりセクター走査が実行される。したがって、角度θは、送信されるビームが相次ぐ方向にステアリングされるように増分的に変化させる。
【００１４】
別法として、線形アレイでは、各ファイヤリング毎にアレイの全体にわたりアパーチャを並進させることにより、このアレイと直角に向けた集束させたビームを物体を横切るように走査させる。曲線アレイの形状は、その素子が一定の半径Ｒcをもつ曲面上に取り付けられている点を除けば、線形アレイの形状と同様である。点状の反射体は位置（Ｒ，θ）にあり、一方受信素子はトランスジューサの弧の上で曲率の中心から半径Ｒcの位置にある。線形アレイの場合と全く同様にして、曲線アレイから送信されたビームの伝搬時間および時間遅延を算出することができる。本発明は、特定の種類のトランスジューサ・アレイでの利用に限定されない。
【００１５】
図１に戻ると、超音波エネルギの各バーストにより作成されたエコー信号は、超音波ビームに沿った相次ぐ距離に位置する物体により反射される。エコー信号は各々のトランスジューサ素子２によって別々に検知され、このエコー信号の特定の時点における大きさのサンプルにより特定の距離で生じる反射の量が表される。しかしながら、反射点Ｐと各トランスジューサ素子２との間には伝搬経路の差があるため、これらのエコー信号は同時に検出されない。受信器１４は別々のエコー信号を増幅し、その各々に適切な時間遅延を与えて、それらを加算して単一のエコー信号を構成させ、この単一エコー信号により角度θの方向を向いた超音波ビームに沿って距離Ｒに位置する点Ｐから反射された全超音波エネルギを正確に表す。送信および受信ビーム形成時間遅延は、ホストコンピュータ２２により提供される。
【００１６】
走査変換器１８は、受信器１４により作成された一連の音響データ点を受け取り、この音響データを所望の画像を表す画素強度値に変換する。詳細には、走査変換器により、音響データを極座標（Ｒ−θ）のセクター形式又はデカルト座標の線形形式から、適切にスケーリングされたデカルト座標の表示画素強度データへビデオ速度で変換する。この走査変換されたデータは次いで表示装置２０の表示モニタ上に表示するために出力され、表示モニタは信号の包絡線（エンベロープ）の時間的に変化する振幅をグレースケール・マッピングに従って映像化する。
【００１７】
モニタによって表示する画像は、そのデータの各々が表示装置のそれぞれの画素の強度すなわち輝度を示しているデータよりなる画像フレームから作成する。１つの画像フレームは、例えば表示画素強度データの各々が画素輝度を表す８ビットの２進数である２５６×２５６のデータ・アレイよりなることがある。各画素は、探査用（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｎｇ）超音波パルスに応答するそれぞれのサンプル体積の後方散乱断面積と、使用されるグレースケール・マッピングとの関数である１つの強度値を有する。表示された画像は、映像化している身体を通る面内にある組織および／又は血流を表している。
【００１８】
システムの制御はホストコンピュータ２２に集中しており、このホストコンピュータはユーザインタフェース（例えば制御パネルなど）を介して操作者からの入力を受け付け、次いで様々なサブシステムを制御する。ホストコンピュータ２２はシステム・レベルの制御機能を実行する。システム制御母線（図示せず）はホストコンピュータからサブシステムへのインタフェースを提供する。走査制御装置（図示せず）は、制御入力をリアルタイムで（音響ベクトル・レートで）様々なサブシステムに与える。走査制御装置は、ホストコンピュータにより音響フレームの取得に関するベクトル・シーケンスおよび同期オプションを用いてプログラムされる。このようにして、走査制御装置によりビームの分布およびビーム密度が制御される。走査制御装置はホストコンピュータにより規定されたビーム・パラメータを走査制御母線（図示せず）を介してサブシステムに送信する。
【００１９】
送信ビーム形成はディジタル送信シーケンス・メモリ３０（図２参照）をプログラムすることにより実現される。送信アパーチャ内のトランスジューサ素子の各々は、それぞれのパルサー２８が出力したパルス波形により、送信シーケンス・メモリ３０から当該のパルサーに出力されるそれぞれの送信シーケンス出力に応答してパルス駆動する。各パルス波形の周波数および長さは、それぞれの送信シーケンスにより決定される。例えば、パルサー２８がバイポーラである場合、送信シーケンスの要素＋１および−１はパルサーにより互いに反対の位相をもつパルスに変換される。一方要素０はパルスなしに対応する。デューティサイクル又はパルス幅は送信シーケンス内で連続する＋ｌ又は−１の数に比例する。
【００２０】
ホストコンピュータ２２の指示の下で、送信器１２はトランスジューサ・アレイを駆動させ、超音波エネルギが指示された集束ビームとして送信されるようにする。集束を行うために、送信焦点遅延ブロック３２によりそれぞれの時間遅延をパルサー２８に与え、また送信レベル制御ブロック３４によりそれぞれのパルス振幅を設定する。ホストコンピュータ２２は音響パルスを送信する条件を決定する。この情報により、送信焦点遅延ブロックおよび送信レベル制御ブロックは、パルサー２８が発生させる送信パルスの各々に対するそれぞれタイミングおよび振幅を決定する。また、送信パルスの周波数および長さは送信シーケンスにより決定される。詳細には、送信ビーム形成のために送信焦点遅延ブロックにより使用される時間遅延はホストコンピュータ２２で発生させる。この送信焦点時間遅延を適切に調整することにより、各ファイヤリング毎の超音波ビームを所望の送信焦点ゾーン位置に集束させることができる。
【００２１】
各送信の後に、Ｔ／Ｒスイッチ１６を受信モードに切り替え、走査している物体から後方散乱され戻されたエコーを通過させる。これらの戻された信号は受信ビーム形成装置のそれぞれの受信チャンネル３６に供給される。受信ビーム形成装置によるエコーの追跡はホストコンピュータ２２の指示の下に行われる。受信ビーム形成装置は、受信したＲＦエコー信号に適正な受信焦点時間遅延（ブロック３８）を与える。詳細には、受信ビーム形成のために受信焦点遅延ブロック３８が用いる時間遅延はホストコンピュータで発生させる。次いで、ビーム加算器４０によりすべての受信チャンネルからのＲＦエコー信号が加算され、この特定の送信焦点ゾーンに対応する相次ぐ距離から反射される全体の超音波エネルギを正確に表す１つのエコー信号が得られる。
【００２２】
受信のためのビーム形成装置時間遅延も、前述の送信時のビーム形成装置時間遅延と同じ時間遅延（Ｔi ）である。しかしながら、各受信チャンネル３２の時間遅延はエコーの受信の際は絶えず変化させて、エコー信号が発生する距離Ｒの所に受信ビームを動的に集束させる。受信器１４は、送信器１２によってステアリングされた送信ビームの方向θを追跡し、相次ぐ距離Ｒでエコー信号をサンプリングし、さらに適切な遅延（又は位相シフト）を与えてビームに沿った点Ｐに動的に集束させるようにし、これにより、いわゆる「受信ビーム」を形成する。したがって、集束させた超音波ビームの各々の送信の結果、送信ビームに沿って位置する対応する一連の点Ｐから反射された音波の量を表す一連のデータ点が取得される。
【００２３】
受信器はさらに検出プロセッサ４２を備え、受信ビーム形成装置の出力を受信する。検出プロセッサはこの受信信号を処理し、次いでこれを走査変換器に出力する。
【００２４】
本発明に別の好ましい実施態様による受信ビーム形成装置の概要を図３に示す。この受信ビーム形成装置は多数の受信チャンネル３６を備えており、その受信チャンネルの各々はさらに重複した受信信号を伝える１対の並列の受信信号処理経路を有する。一方の受信信号処理経路は、コヒーレントな符号付き受信サンプルｓi （ｉ＝１，２，．．．ｎ：ｎはチャネルの総数）を作成するためのものである。このコヒーレント受信信号処理経路では、このサンプル作成は従来のコヒーレントなビーム形成に対する受信ビーム形成時間遅延を設定することにより実現できる。もう一方の受信信号処理経路は、非コヒーレントな受信信号を作成するためのものである。この信号作成は少なくとも２種類の方法で実現可能である。第１の技法によれば、その受信ビーム形成時間遅延は符号付き受信サンプルを強制的に非コヒーレントにさせるように設定される。例えば、時間遅延はゼロに等しく設定される、すなわち受信では時間遅延を使用しないように設定される。これらの符号付き受信サンプルは、図３のｓi ’（この場合もｉ＝１，２，．．．ｎ）で表される。第２の技法によれば、もう一方の処理経路でコヒーレントのビーム形成に使用されたのと同じ時間遅延を第２の受信信号処理経路でも使用するが、出力されるのは時間遅延させた符号付きサンプルの振幅、すなわち絶対値｜ｓi ｜  （ｉ＝１，２，．．．ｎ）であり、結果として時間遅延させた符号なしのサンプルとなる。
【００２５】
非コヒーレント受信サンプルを形成するためにいずれの技法を使用するかによらず、標準のコヒーレントなビーム形成を使用して時間遅延させた受信サンプルがコヒーレント加算母線４４に出力され、各受信チャンネル３６からの受信サンプルがパイプライン加算器４８を用いて加算され、加算された信号Ａが作成される。同様に、強制的に非コヒーレントとした受信サンプルは非コヒーレント加算母線４６に出力され、各受信チャンネル３６からの受信サンプルがパイプライン加算器５０を用いて加算され、加算された信号Ｂが作成される。加算された信号ＡおよびＢの各々はデータ点からなる一連のベクトルより構成されおり、各ベクトルは、それぞれの送信ファイヤリングに対応する。本発明の好ましい実施態様による処理をするために、この加算された信号ＡおよびＢは検出プロセッサ４２に出力される（図２参照）。
【００２６】
図４に示す好ましい実施態様によれば、その検出プロセッサは加算された信号ＡおよびＢに対するそれぞれの入力を有するコヒーレンス検出器５２を備える。コヒーレンス検出器５２は、加算された信号ＡおよびＢを比較し、この２つの信号の間の類似の程度を決定し且つ加算された信号Ａの各ベクトルのどのデータ点が非コヒーレント・データを構成しているかを識別する試験アルゴリズムを適用するようにプログラムされている。詳細には、類似の程度が事前決定の閾値を超える場合には、コヒーレンス検出器５２は、加算された信号Ａが、全体として又は部分的に、非コヒーレント・データを構成すると判定すると共に信号処理チェーン内のどこかの点でこの非コヒーレント・データを抑制するための抑制信号を出力する。信号Ａと信号Ｂの間の類似の程度が事前決定の閾値を満たさない場合には、コヒーレンス検出器５２は抑制信号を出力しない。コヒーレンス検出器５２が実行する試験アルゴリズムは、例えば新たな事前決定の閾値を設定することにより変更したり、あるいはホストコンピュータから受け取ったプログラムに従って別の試験アルゴリズムに置き換えられることがある。
【００２７】
制御信号は、コヒーレンス検出器５２によって抑制回路５６に出力される。抑制回路５６は時間遅延回路５４を介して加算された信号Ａを受け取るための入力を有する。時間遅延回路は受信ビーム形成装置からの加算された信号Ａをコヒーレンス検出器５２が必要とする処理時間を超えるある時間間隔だけ遅延させ、これによりプロセッサに十分な時間を与え、この間に加算された信号Ａの各部分を抑制すべきか否か、例えば、１つ又は複数のベクトルの全体を抑制すべきか、あるいはあるベクトル内の１つ又は複数のデータ点を抑制すべきか否かを決定することができる。時間遅延回路５４は、加算された信号Ａの相次ぐデータ点が抑制信号と同期するように時間遅延を付与することが好ましい。すなわち、抑制しようとする非コヒーレント・データが、コヒーレント検出器５２による非コヒーレント・データの検出に応答して発生させた抑制信号と同期して抑制回路に到達するように時間遅延を付与することが好ましい。加算された信号Ａの各部分は、全体として又は部分的に抑制されてコヒーレントに加算された信号Ａが作成され、この信号が包絡線検波器５８に出力される。包絡線検波器はコヒーレント加算された信号Ａの包絡線を形成させ、この包絡線は対数圧縮（ブロック６０）を受ける。コヒーレント加算された信号Ａの対数圧縮させた包絡線は、次いで画素強度データに変換するために走査変換器に出力される。
【００２８】
純時間遅延ビーム形成装置の場合、各受信チャンネル内の信号は符号付きの実数量である。コヒーレントなビームを形成させるように時間遅延を受けた信号ｓi の和Ａは、これらの符号付きの実数信号の算術和である。同様に、例えば時間遅延を受けていない信号ｓi ’の和Ｂも符号付きの実数信号の算術和である。したがって、コヒーレンス検出器５２によりこの２つの実数信号ＡとＢが比較される。
【００２９】
ベースバンド・ビーム形成装置の場合、そのチャネル信号は複素数Ｉ＋ｉＱ（Ｉは実数部、Ｑは虚数部）である。加算された信号Ａはこれらの複素数の和であり、同じく複素数である。すなわち、加算された信号Ａは２つの信号成分、加算された同相信号ＩA および加算された直角位相信号ＱA を有する。同様に、加算された信号Ｂも複素数である。すなわち加算された信号Ｂは２つの信号成分、加算された同相信号ＩB および加算された直角位相信号ＱB を有する。したがって、この２つの複素数を比較するコヒーレンス検出器は、ベースバンド受信ビーム形成装置から４つの入力、すなわちＩA 、ＱA 、ＩB およびＱB を受信する。信号ＩA およびＱA を抑制回路５６に通した後、包絡線検波器５８は（ＩA2＋ＱA2）1/2 を計算することによりこの複素数信号の対に対する包絡線を形成する。
【００３０】
図５は、（図２に示す）検出プロセッサ５２の別の実施態様を示す。この態様は、ｓi および｜ｓi ｜が各チャネルから並列に出力されるバージョンの受信ビーム形成装置と共に使用する。この実施態様では、検出プロセッサはコヒーレンス度(coherence factor)Ｃを計算し適用する。コヒーレンス度は受信信号の各データ点に対して、すなわち画像内の各画素に対して計算される。コヒーレンス度は２つの量、受信信号ｓi の和の振幅と受信信号の振幅｜ｓi ｜の和との比として定義され、次式で表される。
【００３１】
【式１】
0004570115.tif 000002
【００３２】
図５について説明すると、コヒーレント和Ａの絶対値を計算し（ブロック６２）、次いでコヒーレント和Ａの絶対値の非コヒーレント和Ｂに対する比を計算する（ブロック６４）（すなわち、Ｃ＝｜Ａ｜／Ｂを求める）ことにより、（式１）に示す比が検出プロセッサ内で算出される。
【００３３】
純時間遅延ビーム形成装置の場合、時間遅延した信号ｓi の絶対値の和Ｂは、実数で符号なしの信号、すなわち負でない実数の和である。上述のように、和Ａは、実数で符号付きの信号の算術和である。
【００３４】
ベースバンド・ビーム形成装置の場合、加算された信号Ａは複素数の和であり、同じく複素数となる。この複素数の絶対値は負でない実数、すなわち（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）1/2 となる。ベースバンド・ビーム形成装置の場合の非コヒーレント和は各々の（複素数）チャンネル信号の絶対値の和であり、すなわち負でない実数である。
【００３５】
コヒーレンス度Ｃは負でない実数量である。コヒーレンス度Ｃは２つの負でない数の比であるので、Ｃの最小値はゼロである。式（１）の分母は、全てのｓi がゼロである場合にのみゼロになる。この場合には、分子もまたゼロになり、この場合にＣ＝０という定義を採用する。Ｃの最大値は１である。これは下記のベッセルの不等式で表される。
【００３６】
｜Ａ＋Ｂ｜≦｜Ａ｜＋｜Ｂ｜                                  （式２）
ここでＡおよびＢは任意の２つのベクトルである。Ｃの値はｓi がｉと独立した一定値である場合にのみ、すなわち受信信号がトランスジューサ・アレイ全体にわたって完全にコヒーレント（すなわち同一）である場合にのみ１に等しくなる。
【００３７】
通常の振幅画像と同様に、コヒーレンス度はスペックル・ノイズの影響を受けるので、コヒーレンス度に対し空間的フィルタリングをすると有利である。コヒーレンス情報を空間的にフィルタリングすることにより、コヒーレント・データを独立に表示しない場合（透明なオーバーレイおよび修正グレースケール）において最終画像での見かけの分解能を著しく劣化させることなくスペックル・ノイズを低減することができる。例えば、コヒーレンス度は簡単な５×５フィルタでフィルタリングすることができる。５×５フィルタでは、５×５フィルタ核(kernel) 内の中心値の代わりに２５個の値の平均値を用いている。空間的フィルタリングを使用することにより、例えば腎臓の明るい領域と暗い領域との間および脂肪／筋肉層内でのコントラストが増大する。
【００３８】
別の随意選択の特徴によれば、コヒーレンス度は、これを表示し又は振幅画像に適用する前にマッピングして、特定のイメージング用途のためにコヒーレンス・データを最適化することができる。例えば、図６に示す別のマッピングＭ１およびＭ２により、コヒーレンス度Ｃが事前決定の閾値以下であるときにそのデータをゼロにする。これは、主な診断上の関心事が画像内の血管を識別することである場合に有用である。
【００３９】
コヒーレンス度Ｃは組織に関する独立の情報を提供し、別個の画像として又はＢモード画像の上にオーバーレイされた透明なカラー・マップとして表示することができる。別法として、コヒーレンス情報は振幅情報と組み合わせて、単一のグレースケール画像として表示することができる。最も簡単な場合、この組合せは、サンプル毎に、受信ビーム形成された振幅にコヒーレンス度を乗算し、次いでこの修正された振幅を通常のように（すなわち、対数圧縮および走査変換することによって）表示することからなる。
【００４０】
図５は、コヒーレンス情報のみ、振幅情報のみ、又はコヒーレンス情報および振幅情報の組合せを表示するように選択的に作動することができるシステムを示す。本発明の好ましい実施態様によれば、コヒーレント和の振幅すなわち｜Ａ｜がＲ−θバッファ・メモリ６６内に入れられる。Ｒ−θバッファ・メモリ６６は各々の距離Ｒに対し且つ各々の走査線方向θに対するサンプルを保持する。上述のようにして計算されたコヒーレンス度Ｃは別のＲ−θバッファ・メモリ６８に入れられる。このコヒーレンス情報は随意選択によりフィルタリングされ且つスケーリングされる。このフィルタリングおよびスケーリング操作はバッファ６８内で、二次元フィルタ７０およびコヒーレンス・マップ７２を適用することによって実行される。フィルタリングされ且つスケーリングされたコヒーレンス度データは、図５では出力Ｃ′で示してある。
【００４１】
メモリ６６の出力｜Ａ｜は、三位置スイッチ７４の入力に結合される。スイッチ７４が位置１に設定されているとき、スイッチ７４の入力は乗算器７８の第１の入力に出力される。スイッチ７４が位置２に設定されているとき、スイッチ７４の入力は使用されない。スイッチ７４が位置３に設定されているとき、スイッチ７４の入力は対数圧縮ルックアップ・テーブルを格納するためのメモリ６０に出力される。
【００４２】
同様に、メモリ６８の出力Ｃ′は三位置スイッチ７６の入力に結合される。スイッチ７６が位置１に設定されているとき、スイッチ７６の入力は乗算器７８の第２の入力に出力される。スイッチ７６が位置２に設定されているとき、スイッチ７６の入力は走査変換器２０に出力される。スイッチ７６が位置３に設定されているとき、スイッチ７６の入力は使用されない。
【００４３】
第１の動作モードでは、コヒーレンス・データのみが表示される。これを達成するには、スイッチ７４および７６の両方を位置２に設定する。この状態では、出力Ｃ′は走査変換器２０に直接送られ、次いで走査変換されたコヒーレンス・データが表示装置（図１の２０で示す）によって線形スケール上に表示される。
【００４４】
第２の動作モードでは、振幅データのみが表示される。これを達成するには、スイッチ７４および７６の両方を位置３に設定する。この状態では、出力｜Ａ｜は対数圧縮メモリ７２に直接送られる。振幅データはメモリ７２内で対数圧縮され、次いで走査変換器２０で従来の方式で走査変換される。対数圧縮され走査変換された振幅データは表示装置によって表示される。
【００４５】
第３の動作のモードでは、コヒーレンス・データと振幅データの積が表示される。これを達成するには、スイッチ７４および７６の両方を位置１に設定する。この状態では、出力｜Ａ｜およびＣ′は乗算器７８のそれぞれの入力に送られる。乗算器７８は、サンプル毎に、振幅データをそれぞれのコヒーレンス度と乗算する。次いでこの修正された振幅データは従来の方式で対数圧縮され走査変換されて表示される。
【００４６】
前述の好ましい実施の態様は、例示の目的により開示してきたものである。本発明の広範な概念を逸脱することなく変形や修正ができることは、当業者には容易に明らかであろう。例えば、抑制回路が包絡線検波器の前に位置している好ましい実施の態様を開示してきたが、非コヒーレント・データ点を信号処理チェーン内で受信ビーム形成装置の出力と表示モニタの間の任意の段階で抑制することも可能である。詳細には、抑制を包絡線検波器内で、走査変換器内で、あるいは走査変換器と表示モニタの間に位置するビデオ・プロセッサ内で実行させることができる。さらに、その抑制動作は、コヒーレンス検出器からの抑制信号に応答して映像化しようとする音響データの振幅を低下させるか、あるいは当該抑制信号に応答して映像化しようとする音響データをゼロにするかのいずれかを含む。添付の特許請求の範囲はこうした変形や修正のすべてを包含することを意図したものである。
【００４７】
特許請求の範囲で使用する場合、「の関数として」というフレーズは、「（このフレーズに続く語句）のみの関数として」の意味と解釈すべきではない。例えば、上述の定義に従えば、「ｙをｘの関数として決定する」というフレーズは、ｙがｘのみの関数として決定される場合や、ｘおよびこれ以外の１つ又は複数の変数（例えばｚ）の関数として決定される場合のすべての状況で読まれることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を取り入れた超音波イメージング・システムのブロック図である。
【図２】  図１のシステムの一部を形成する送信器および受信器をより詳細に表したブロック図である。
【図３】  本発明の別の２つの好ましい実施態様による受信器の一部分を表したブロック図である。
【図４】  本発明の好ましい実施の一態様による検出プロセッサを表したブロック図である。
【図５】  本発明の別の好ましい実施の態様による検出プロセッサを表したブロック図である。
【図６】  図５の好ましい実施態様に従ったコヒーレンス度Ｃのマッピングを表すグラフであり、実線はデフォールト値（マッピングなし）を示し、破線は閾値をもつ２つの線形マッピングを示す。
【符号の説明】
２  トランスジューサ素子
１０  トランスジューサ・アレイ
１２  送信器
１４  受信器
１６  送受切替えスイッチ
１８  走査変換器
２０  表示装置
２２  ホストコンピュータ
２４  パルス波形
２６  軸線
２８  パルサー
３０  送信シーケンス・メモリ
３２  送信焦点遅延ブロック
３４  送信レベル制御ブロック
３６  受信チャンネル
３８  受信焦点遅延ブロック
４０  受信ビーム加算器
４２  検出プロセッサ
４４  コヒーレント加算母線
４６  非コヒーレント加算母線
４８  パイプライン加算器
５０  パイプライン加算器
５２  コヒーレンス検出器
５４  時間遅延回路
５６  抑制回路
５８  包絡線検波器
６０  対数圧縮ブロック
６２  絶対値計算ブロック
６４  ｜Ａ｜／Ｂの計算ブロック
６６  Ｒ−θバッファ・メモリ
６８  Ｒ−θバッファ・メモリ
７０  二次元フィルタ
７２  コヒーレンス・マップ
７４  三位置スイッチ
７６  三位置スイッチ
７８  乗算器
【図１】
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【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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