(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波散乱体の非線形イメージング・システムにおいて、
複数のトランスデューサ素子を有している超音波トランスデューサ・アレイと、
前記トランスデューサ・アレイに結合されていて、送信開口を形成する１組のトランスジューサ素子を、第１の送信ファイヤリングの際は第１のコード化ウェーブレットでパルス駆動すると共に、第２の送信ファイヤリングの際は第２のコード化ウェーブレットでパルス駆動する送信器であって、前記第１のコード化ウェーブレットが基本ウェーブレットを第１の送信コードで符号化することによって導き出されたものであり、且つ前記第２のコード化ウェーブレットが前記基本ウェーブレットを第２の送信コードで符号化することによって導き出されたものである送信器と、
前記トランスデューサ・アレイに結合されていて、前記第１および第２の送信ファイヤリングの後に第１および第２のビーム加算された受信信号をそれぞれ取得する取得手段と、
前記第１のビーム加算された受信信号を第１の受信コードと相関させて第１のフィルタリングされた信号を形成すると共に、前記第２のビーム加算された受信信号を第２の受信コードと相関させて第２のフィルタリングされた信号を形成するフィルタと、
前記第１および第２のフィルタリングされた信号をベクトル加算して加算信号を作成するベクトル加算手段と、
前記加算信号から画像信号を形成するようにプログラムされている処理装置と、
前記画像信号の関数である画像を表示する表示手段とを含み、
前記第１の受信コードに対する前記第１の送信コードの相関と前記第２の受信コードに対する前記第２の送信コードの相関との和がゼロに等しくなること、
を特徴とする超音波散乱体の非線形イメージング・システム。
【請求項２】
前記フィルタは、前記第１のビーム加算された受信信号を第１組のフィルタ係数と相関させ且つ前記第２のビーム加算された受信信号を第２組のフィルタ係数と相関させるようにプログラムされており、前記第１組のフィルタ係数が前記第１の受信コードに対応し且つ前記第２組のフィルタ係数が前記第２の受信コードに対応している請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第１および第２の送信コードが第１の相補的なゴレイ・コード対を形成し、前記第１および第２の受信コードが第２の相補的なゴレイ・コード対を形成している請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の送信コード及び前記第２の受信コードの各々が［１，１］であり、前記第２の送信コード及び前記第１の受信コードの各々が［１，−１］である請求項１記載のシステム。
【請求項５】
超音波散乱体のイメージング方法において、
基本ウェーブレットと畳み込まれた第１の送信コードの関数である第１のコード化ウェーブレットを作成すると共に、前記基本ウェーブレットと畳み込まれた第２の送信コードの関数である第２のコード化ウェーブレットを作成するステップと、
トランスジューサ素子を、第１の送信ファイヤリングの際は前記第１のコード化ウェーブレットでパルス駆動すると共に、第２の送信ファイヤリングの際は前記第２のコード化ウェーブレットでパルス駆動するステップであって、前記第１および第２の送信ファイヤリングは１つの送信焦点位置に焦点合わせされているステップと、
前記第１および第２の送信ファイヤリングの後に前記トランスジューサ素子から第１および第２の組のエコー信号をそれぞれ受信するステップと、
前記第１および第２の組のエコー信号から導き出された第１および第２のビーム加算された受信信号をそれぞれ形成するステップと、
前記第１のビーム加算された受信信号を第１の受信コードと相関させて第１のフィルタリングされた信号を形成するステップと、
前記第２のビーム加算された受信信号を第２の受信コードと相関させて第２のフィルタリングされた信号を形成するステップと、
前記第１および第２のフィルタリングされた信号をベクトル加算して加算信号を作成するステップと、
前記加算信号を処理して画像信号を形成するステップと、
前記画像信号の関数である画像を表示するステップとを含み、
前記第１の受信コードに対する前記第１の送信コードの相関と前記第２の受信コードに対する前記第２の送信コードの相関との和がゼロに等しくなること、
を特徴とする超音波散乱体のイメージング方法。
【請求項６】
前記第１および第２の送信コードが第１の相補的なゴレイ・コード対を形成し、前記第１および第２の受信コードが第２の相補的なゴレイ・コード対を形成している請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第１の送信コード及び前記第２の受信コードの各々が［１，１］であり、前記第２の送信コード及び前記第１の受信コードの各々が［１，−１］である請求項５記載の方法。
【請求項８】
前記トランスジューサ素子が前記第１および第２の送信ファイヤリングの際に同じ焦点位置に焦点合わせされている請求項５記載の方法。
【請求項９】
超音波散乱体の非線形イメージング・システムにおいて、
複数のトランスデューサ素子を有している超音波トランスデューサ・アレイと、
前記トランスデューサ・アレイに結合されていて、前記トランスジューサ素子を、第１の送信ファイヤリングの際は第１のコード化ウェーブレットでパルス駆動すると共に、第２の送信ファイヤリングの際は第２のコード化ウェーブレットでパルス駆動する送信器であって、前記第１のコード化ウェーブレットが基本ウェーブレットを第１の送信コードで符号化することによって導き出されたものであり、且つ前記第２のコード化ウェーブレットが前記基本ウェーブレットを第２の送信コードで符号化することによって導き出されたものである送信器と、
前記トランスデューサ・アレイに結合されていて、前記第１の送信ファイヤリングの後に前記トランスジューサ素子から第１組の信号を受信すると共に、前記第２の送信ファイヤリングの後に前記トランスジューサ素子から第２組の信号を受信する受信器と、
前記第１および第２組の信号から第１および第２のビーム加算された受信信号をそれぞれ形成するビームフォーマと、
前記第１のビーム加算された受信信号を第１の受信コードと相関させて第１のフィルタリングされた信号を形成すると共に、前記第２のビーム加算された受信信号を第２の受信コードと相関させて第２のフィルタリングされた信号を形成するフィルタと、
前記第１および第２のフィルタリングされた信号をベクトル加算して加算信号を作成するベクトル加算器と、
前記加算信号から画像信号を形成するようにプログラムされている処理装置と、
前記画像信号の関数である画像を表示する表示手段とを含み、
前記第１の受信コードに対する前記第１の送信コードの相関と前記第２の受信コードに対する前記第２の送信コードの相関との和がゼロに等しくなること、
を特徴とする超音波散乱体の非線形イメージング・システム。
【請求項１０】
前記フィルタは、前記第１のビーム加算された受信信号を第１組のフィルタ係数と相関させ且つ前記第２のビーム加算された受信信号を第２組のフィルタ係数と相関させるようにプログラムされており、前記第１組のフィルタ係数が前記第１の受信コードに対応し且つ前記第２組のフィルタ係数が前記第２の受信コードに対応している請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１および第２の送信コードが第１の相補的なゴレイ・コード対を形成し、前記第１および第２の受信コードが第２の相補的なゴレイ・コード対を形成している請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の送信コード及び前記第２の受信コードの各々が［１，１］であり、前記第２の送信コード及び前記第１の受信コードの各々が［１，−１］である請求項９記載のシステム。
【請求項１３】
超音波散乱体の非線形イメージング・システムにおいて、複数のトランスデューサ素子を有している超音波トランスデューサ・アレイと、
前記トランスデューサ・アレイに結合されていて、送信開口を形成する１組の選択されたトランスジューサ素子を、第１の送信ファイヤリングの際は第１のコード化ウェーブレットでパルス駆動すると共に、第２の送信ファイヤリングの際は第２のコード化ウェーブレットでパルス駆動する送信器であって、前記第１のコード化ウェーブレットが基本ウェーブレットを第１の送信コードで符号化することによって導き出されたものであり、且つ前記第２のコード化ウェーブレットが前記基本ウェーブレットを第２の送信コードで符号化することによって導き出されたものである送信器と、
前記トランスデューサ・アレイに結合されていて、前記第１および第２の送信ファイヤリングの後に第１および第２のビーム加算された受信信号をそれぞれ取得する取得手段と、
前記第１および第２のビーム加算された受信信号を復調して、第１および第２の復調された信号をそれぞれ形成する復調手段と、
前記第１の復調された信号を第１の受信コードと相関させて第１のフィルタリングされた信号を形成すると共に、前記第２の復調された信号を第２の受信コードと相関させて第２のフィルタリングされた信号を形成するフィルタと、
前記第１および第２のフィルタリングされた信号をベクトル加算して加算信号を作成するベクトル加算手段と、
前記加算信号から画像信号を形成するようにプログラムされている処理装置と、
前記画像信号の関数である画像を表示する表示手段とを含み、
前記第１の受信コードに対する前記第１の送信コードの相関と前記第２の受信コードに対する前記第２の送信コードの相関との和がゼロに等しくなること、
を特徴とする超音波散乱体の非線形イメージング・システム。
【請求項１４】
超音波散乱体のイメージング方法において、
基本ウェーブレットと畳み込まれた第１の送信コードの関数である第１のコード化ウェーブレットを作成すると共に、前記基本ウェーブレットと畳み込まれた第２の送信コードの関数である第２のコード化ウェーブレットを作成するステップと、
トランスジューサ素子を、第１の送信ファイヤリングの際は前記第１のコード化ウェーブレットでパルス駆動すると共に、第２の送信ファイヤリングの際は前記第２のコード化ウェーブレットでパルス駆動するステップであって、前記第１および第２の送信ファイヤリングは１つの送信焦点位置に焦点合わせされているステップと、
前記第１および第２の送信ファイヤリングの後に前記トランスジューサ素子から第１および第２の組のエコー信号をそれぞれ受信するステップと、
前記第１および第２の組のエコー信号から導き出された第１および第２のビーム加算された受信信号をそれぞれ形成するステップと、
前記第１及び第２のビーム加算された受信信号を復調して、第１および第２の復調された信号をそれぞれ形成するステップと、
前記第１の復調された信号を第１の受信コードと相関させて第１のフィルタリングされた信号を形成するステップと、
前記第２の復調された信号を第２の受信コードと相関させて第２のフィルタリングされた信号を形成するステップと、
前記第１および第２のフィルタリングされた信号をベクトル加算して加算信号を作成するステップと、
前記加算信号を処理して画像信号を形成するステップと、
前記画像信号の関数である画像を表示するステップとを含み、
前記第１の受信コードに対する前記第１の送信コードの相関と前記第２の受信コードに対する前記第２の送信コードの相関との和がゼロに等しくなること、
を特徴とする超音波散乱体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】
本発明は一般的には、医学的診断を目的とした人体の解剖学的構造の超音波イメージングに関する。具体的には、本発明は、組織又は血液中の造影剤における非線形伝搬及び散乱から生じる超音波エコー成分をイメージングする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波スキャナは、画素（ピクセル）の輝度がエコー信号の強度に基づくようにして組織の２次元Ｂモード画像を作成する。この代わりに、カラー流れイメージング・モードでは、流体（例えば、血液）又は組織の動きをイメージング（すなわち、画像化または映像化）することが出来る。ドップラー効果を使用して心臓および血管内の血液の流れを測定することは知られている。反射された超音波の周波数シフトを使用して、組織または血液からの超音波反射体の速度を測定することが出来る。後方散乱される超音波の周波数シフトは、組織又は血液のからの後方散乱体の速度を測定するために使用し得る。ドップラー・シフトは、流れの速度および方向を表すように異なるカラー（色）を使用して表示することが出来る。パワー・ドップラー・イメージングでは、戻ってきたドップラー信号中に含まれているパワーが表示される。
【０００３】
従来の超音波トランスジューサは基本周波数ｆ0 を中心とする広帯域信号を送信する。該信号は、それぞれのパルス発生器によって送信開口を形成するように各々のトランスジューサ素子に別々に印加される。パルス発生器は、特定の送信焦点位置に所望通りに送信ビームを焦点合わせするように時間遅延をもたせて作動される。送信ビームが組織を通って伝搬する際、超音波が異なる密度の領域間の境界から散乱又は反射されるとき、エコーが作成される。トランスジューサ・アレイを使用して、これらの超音波エコーが電気信号に変換される。これらの電気信号は組織の画像を作成するように処理される。このような超音波画像は、基本及び高調波信号成分の組合せから形成され、高調波成分は組織又は造影剤を含有する血液流のような非線形媒体中で発生される。線形散乱の場合、受信信号は送信信号を時間的にシフトし且つ振幅低減したものである。このことは、超音波を非線形に散乱する音響媒体については当てはまらない。
【０００４】
高レベル信号送信からのエコーは線形及び非線形の両方の成分を含んでいる。非線形回路の理論では、信号は無限の信号成分の和として表される。この和の第１項は線形項であり、それより高次の項は、それらのスペクトルが元のスペクトルの（周波数における）複数のコンボリューションである信号を表す。これは、第２高調波だけよりも遙かに大きいスペクトル・エネルギが生じることを意味する。
【０００５】
場合によっては、超音波画像は基本信号成分を抑圧して高調波（非線形）信号成分を強調することによって改善することが可能である。送信中心周波数がｆ0 である場合、組織／造影剤の非線形性により、ｋを２以上の整数として、ｋｆ0 の高調波が発生される。高調波信号のイメージングを行うには、周波数ｆ0 の狭帯域信号を送信し、２ｆ0 （第２高調波）を中心とする帯域の信号を受信して、この受信信号を処理する。
【０００６】
位相反転減算を使用する非線形システムが米国特許第５６３２２７７号明細書に記載されている。第１及び第２の超音波パルスがイメージング対象の試料内へ順次送信され、その結果の受信信号が加算される。第１および第２のパルスは位相が１８０°異なっている。超音波が非線形伝搬し、或いは造影剤又は他の非線形散乱媒体と非線形相互作用を受けた場合、反射されて来る信号は線形及び非線形の両方の成分を有する。加算したとき、線形成分は相殺されて、イメージングしようとする非線形成分のみが残る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
造影剤がある場合及び造影剤がない場合の両方における高調波イメージングに使用するためにエコー信号の非線形成分を分離する別の方法に対する要望がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、組織又は血液中の造影剤における超音波散乱体から反射された超音波信号の非線形成分をイメージングする方法及び装置である。本発明の方法は、送信のためにコード変調されたウェーブレットを用い、これを受信時のコンボリューション・フィルタリングと組み合わさせる。本明細書で使用する用語「ウェーブレット(wavelet) 」は、離散的な時間及び振幅を持たない任意のアナログ信号と離散的な時間及び振幅を持つパルス・シーケンスとを含む。送信と受信との組合せにより、信号の線形エコー成分が実質的に相殺されて、イメージングのための非線形成分が残る。
【０００９】
本発明の好ましい態様によれば、同じ焦点位置に焦点合わせされた相次ぐ送信ファイヤリング(firing)のために送信コードを使用してウェーブレットの位相を変調する。例えば、第１の送信ファイヤリングのために、第１の送信コードを使用して基本ウェーブレットを変調して、第１のコード化ウェーブレットを形成し、また第２の送信ファイヤリングのために、第２の送信コードを使用して同じ基本ウェーブレットを変調して、第２のコード化ウェーブレットを形成する。受信側では、第１および第２の送信ファイヤリングから生じる受信信号が、これらの受信信号を第１および第２の受信コードとそれぞれ相関させることによってデコード（復号）される。送信コード及び受信コードは直交性条件を満足する。すなわち、第１の受信コードに対する第１の送信コードの相関と第２の受信コードに対する第２の送信コードの相関との和がゼロに等しくなる。
【００１０】
直交性条件を満足する送信コード及び受信コードを使用する結果として、（第１の送信ファイヤリングにより生じる）第１の受信信号と第１の受信コードとの相関により第１のフィルタリングされた受信信号が発生され、且つ（第２の送信ファイヤリングにより生じる）第２の受信信号と第２の受信コードとの相関により第２のフィルタリングされた受信信号が発生される。第１および第２のフィルタリングされた受信信号は、基本（すなわち、線形）信号については位相が反対であり、従って、これらの２つのフィルタリングされた受信信号の和は線形エコー信号を実質的に相殺して、信号処理及びイメージングのための非線形信号成分を残す。
【００１１】
本発明の好ましい態様によれば、相関フィルタリングは、復調の前にビーム加算された信号について行われる。しかし、代替的に、コンボリューション・フィルタリングをビーム加算され復調された信号について行うことが可能である。復調器が相関フィルタより前に存在する場合には、受信コード及び復調された送信コードについて直交性条件を満足させなければならない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を組み込んだ超音波イメージング・システムが図１に示されている。このシステムは、別々に駆動される複数のトランスデューサ素子１２から成るトランスデューサ・アレイ１０を含んでおり、トランスデューサ素子１２の各々は、送信器１４によって発生される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する。被検体から反射されてトランスデューサ・アレイ１０へ戻って来た超音波エネルギは、各々の受信用トランスデューサ素子１２によって電気信号へ変換されて、１組の送受信切換え（Ｔ／Ｒ）スイッチ１８を介して受信器１６へ別々に印加される。Ｔ／Ｒスイッチは、典型的には、送信用電子回路によって発生される高電圧から受信用電子回路を保護するためのダイオードである。送信信号によって、ダイオードは受信器への信号を遮断するか又は制限する。送信器１４及び受信器１６は、操作者からの指令に応答してマスタ・コントローラ２０の制御の下で動作する。１つの完全な走査（スキャン）は一連のエコーの取得によって行われ、この際、送信器１４が瞬間的にオンにゲート駆動されて各々のトランスデューサ素子１２を付勢し、その後、各々のトランスデューサ素子１２によって発生されるエコー信号が受信器１６へ印加される。１つのチャネルは、他のチャネルが依然として送信中である間に受信を開始してもよい。受信器１６は、各々のトランスデューサ素子からの別々のエコー信号を合算して単一のエコー信号を作成し、このエコー信号を用いて表示モニタ２２上の画像の１本の線を形成する。
【００１３】
マスタ・コントローラ２０の指令の下で、送信器１４は、超音波エネルギが指向性のフォーカスされたビームとして送信されるようにトランスデューサ・アレイ１０を駆動する。これを達成するために、送信ビームフォーマ２６によって複数のパルス発生器２４へそれぞれの時間遅延が付与される。マスタ・コントローラ２０は、音響パルスが送信される条件を決定する。この情報によって、送信ビームフォーマ２６は、パルス発生器２４によって発生されるべき送信パルスの各々についてタイミング及び振幅を決定する。各々の送信パルスの振幅は、アポダイゼーション発生回路（図示されていない）によって発生される。次いで、パルス発生器２４は送信パルスをＴ／Ｒスイッチ１８を介してトランスデューサ・アレイ１０の素子１２の各々へ送る。このとき、Ｔ／Ｒスイッチ１８は、トランスデューサ・アレイに存在している可能性のある高電圧から時間−利得制御（ＴＧＣ）増幅器２８を保護する。送信フォーカス時間遅延及びアポダイゼーション重み付けを従来のように適当に調節することにより、超音波ビームを方向付けすると共に焦点合わせ（フォーカス）して、送信ビームを形成することができる。
【００１４】
超音波エネルギの各々のバーストによって発生されるエコー信号は、各々の送信ビームに沿った相次ぐレンジ（距離）に位置する物体から反射されたものである。これらのエコー信号は、各々のトランスデューサ素子１２によって別々に検知される。特定の時点におけるエコー信号の大きさのサンプルが、特定のレンジにおいて生じた反射の量を表す。反射点と各々のトランスデューサ素子１２との間の伝播経路に差があるので、エコー信号は同時には検出されず、また各エコー信号の振幅は等しくない。受信器１６は、各々の受信チャネル内のそれぞれのＴＧＣ増幅器２８を介して別々のエコー信号を増幅する。これらのＴＧＣ増幅器２８による増幅の大きさは、制御線（図示されていない）を介して制御される。次いで、増幅されたエコー信号は受信ビームフォーマ３０へ供給される。受信ビームフォーマの各々の受信用チャネルは、それぞれのＴＧＣ増幅器２８を介してそれぞれ１つのトランスデューサ素子１２に結合されている。
【００１５】
マスタ・コントローラ２０の指令の下で、受信ビームフォーマ３０は、送信されたビームの方向を追跡し、各々のビームに沿った一連のレンジにいてエコー信号をサンプリングする。受信ビームフォーマ３０は、各々の増幅されたエコー信号に対して適正な時間遅延及び受信時アポダイゼーション重みを付与し、これらの信号を加算して、１つの超音波ビームに沿った特定のレンジに位置する点から反射された全超音波エネルギを正確に示すエコー信号を形成する。受信フォーカス時間遅延は、特殊なハードウェアを用いて実時間で算出されるか、又はルックアップ・テーブルから読み出される。受信チャネルはまた、受信されたパルスをフィルタリングするための回路も有している。その後、時間遅延された受信信号が加算される。
【００１６】
従来のシステムでは、受信ビームフォーマの出力周波数は、復調器３１によってベースバンドにシフトされる。これを達成する１つの方法は、入力信号に複素正弦ｅｘｐ（ｉ２πｆd ｔ）を乗算するものである。ここで、ｆd は、信号のスペクトルをベースバンドに移すのに要求される周波数シフトである。次いで、ビーム加算され復調された信号が、信号処理装置３２へ出力される。信号処理装置３２は、加算された受信信号を表示データへ変換する。Ｂモード（グレイ・スケール）では、表示データは、エッジ強調及び対数圧縮等の何らかの追加の処理を行った後の信号の包絡線である。走査変換器３４が、信号処理装置３２から表示データを受け取り、このデータを表示に望ましい画像へ変換する。具体的には、走査変換器３４は、音響画像データを極座標（Ｒ−θ）セクタ・フォーマット又はデカルト座標リニア・アレイから、適当にスケーリングされたデカルト座標の表示ピクセル・データへビデオ・レートで変換する。次いで、これらの走査変換された音響データは、表示のため表示モニタ２２へ供給され、表示モニタ２２は、Ｂモード信号の包絡線の時間変化振幅をグレイ・スケールとして映像化する。各々の送信ビームについてそれぞれの走査線が表示される。
【００１７】
図２は、本発明に従った超音波流れイメージング・システムを示している。このシステムでは、送信開口内の各々のトランスデューサ素子が、基本ウェーブレットのコード化シーケンスを用いてパルス駆動される。コード化シーケンス内の各々のパルスは、通常、チップ（chip）と呼ばれている。基本ウェーブレットはＮ桁の送信コードを用いて位相符号化されて、Ｎチップのコード化ウェーブレットを形成し、これらのコード化ウェーブレットは送信シーケンス・メモリ３６に記憶される。送信シーケンス・メモリ３６から読み出された各々のコード化ウェーブレットは、それぞれの送信ファイアリングの際に複数のバイポーラ・パルス発生器２４′の作動を制御する。例えば、トランスデューサ素子は、所望の１つの送信焦点位置に焦点合わせされている第１の送信ファイアリングの際には第１のコード化ウェーブレットに従ってパルス駆動され、同じ送信焦点位置に焦点合わせされている第２の送信ファイアリングの際には第２のコード化ウェーブレットに従ってパルス駆動される。第１及び第２のコード化ウェーブレットは、第１及び第２の送信コードを基本ウェーブレットとそれぞれ畳み込み（コンボリューション）することにより、すなわちこれらの送信コードを用いて基本ウェーブレットを位相符号化することにより形成される。好ましい実施態様によれば、第１及び第２の送信コードは相補的ゴレイ・コード（Ｇｏｌａｙ  ｃｏｄｅ）、例えば、［１，１］及び［１，−１］のゴレイ・コード対である。
【００１８】
バイポーラ・パルス発生器２４′は、発生される超音波エネルギが各回の送信ファイアリング毎に１つのビームに集束されるように、トランスデューサ・アレイ１０の素子１２を駆動する。これを達成するために、送信フォーカス時間遅延３８が、パルス発生器によって発生されるそれぞれのパルス波形に付与される。送信フォーカス時間遅延を従来のように適当に調節することにより、超音波ビームを多数の送信焦点位置に焦点合わせして、画像平面における走査を行うことができる。
【００１９】
各回の送信毎に、トランスデューサ素子１２からのエコー信号は、受信ビームフォーマのそれぞれの受信チャネル４０へ供給される。各々の受信チャネルは、アナログ−ディジタル変換器（図示されていない）を含んでいる。マスタ・コントローラ２０（図１）の指令下で、受信ビームフォーマは送信されたビームの方向を追跡する。受信ビームフォーマ・メモリ４２が、受信されたエコー信号に対して適正な受信フォーカス時間遅延を付与し、これらの信号を加算して、特定の送信焦点位置から反射された全超音波エネルギを正確に表すエコー信号を形成する。時間遅延された受信信号は、各回の送信ファイアリングについて受信加算器４４で加算される。
【００２０】
相次ぐファイアリングからの加算された受信信号は、相関フィルタ４６へ供給される。相関フィルタ４６は、第１の送信ファイアリングについては第１の加算された受信信号を第１の受信コードと相関させ、第２の送信ファイアリングについては第２の加算された受信信号を第２の受信コードと相関させる。本発明の好ましい実施態様によれば、第１および第２の受信コードは相補的なゴレイ・コード対を形成し、第１および第２の送信コードに対して直交している。
【００２１】
同じ送信焦点位置に焦点合わせされた第１および第２の送信ファイアリングから導き出されたフィルタリングされた信号は、ベクトル加算器５０で加算され、次いで、加算されフィルタリングされた信号は復調されて、信号処理装置３２へ出力される。
Ｂモードでは、信号処理には、包絡線検出、エッジ強調及び対数圧縮が含まれている。信号処理及び走査変換の後に、表示モニタ２２（図１）上に１本の走査線が表示される。以上の手順を繰り返して、各々の送信焦点位置についてそれぞれの走査線が表示されるようにする（各々のビーム角度毎に１つの送信焦点位置がある場合）か、又は各々のベクトルについてそれぞれの走査線が表示されるようにする（各々のビーム角度毎に多数の送信焦点位置がある場合）。
【００２２】
相補的なゴレイ・コード対を使用する好ましい実施態様を示したが、本発明では、第１の受信コードに対する第１の送信コードの相関と第２の受信コードに対する第２の送信コードの相関との和がゼロに等しくなる直交性条件を満足するような任意の送信コード及び受信コードを使用することが出来る。数学的には、第１の送信コードをＸ１、第１の受信コードをＸ２、第２の送信コードをＸ３及び第２の受信コードをＸ４でそれぞれ表すと、これらのＸ１〜Ｘ４は次の直交性条件を満足しなければならない。
【００２３】
【数１】
0004570056.tif 000002
【００２４】
図３は、線形反射信号についての好ましい実施態様の効果を示す。第１の送信ファイヤリングでは、基本ウェーブレット５２が第１の送信コード（Ｘコード１）［１，１］によって畳み込まれて、第１の送信信号５４を作成する。第１の送信信号５４の完全なコピーを相関フィルタにおいて第１の受信コード（Ｒコード１）［１，−１］と相関させたとき、フィルタリングされた信号５６が作成される。第２の送信ファイヤリングでは、基本ウェーブレット５２で第２の送信コード（Ｘコード２）［１，−１］を畳み込むことにより第２の送信信号５８が作成される。第２の送信信号５８の完全なコピーを相関フィルタにおいて第２の受信コード（Ｒコード２）［１，１］と相関させたとき、フィルタリングされた信号６０が作成される。フィルタリングされた信号５６及び６０は加算されたとき、大きさゼロのパルスが発生される。すなわち、線形成分は相殺される。しかしながら、非線形信号成分は線形成分と同じコヒーレンスを有していないので、相殺されない。従って、この結果得られる画像はこれらの非線形成分を示すことになる。
【００２５】
図３に示されたコーディング方式は、非線形イメージングのために直交ゴレイ・コードを使用する一例を示したものである。他のゴレイ・コードが存在しており、それらを同じ目的のために使用し得る。良好な距離（レンジ）分解能のために、好ましい実施態様におけるような短いコードを使用して、最大値のコードがより短いコードになるようにすることが望ましい。特定のコード及び特定のパルス信号が望ましい非線形現象を強調することがあるという理由で、特定のコード及び特定のパルス信号の選択には或る特定の利点があることがある。
【００２６】
本発明の好ましい実施態様によれば、相関フィルタ４６は、Ｎを直交コードの桁の数として、１組Ｎ個のフィルタ係数をフィルタ係数メモリ４８から受け取るためのＮ個のフィルタ・タップを持つＦＩＲフィルタで構成される。各々のファイヤリングのために、フィルタ係数Ｃ0 ，Ｃ1 ，…，ＣN-1 はそれぞれの受信コードのそれぞれの桁に等しいスカラー値を持つ。フィルタ係数は、送信及び受信時間遅延並びに送信コードと同様に、マスタ・コントローラによって供給することが出来る。フィルタ４６は、フィルタリングされた信号をベクトル加算器５０へ出力し、ベクトル加算器５０はこれらの信号を加算して、実質的に線形成分を相殺する。
【００２７】
上述の好ましい実施態様は例示のために開示したものである。本発明の概念に含まれる様々な変形及び変更は当業者には容易に明らかであろう。このような全ての変形及び変更は特許請求の範囲内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を組み込むようにプログラムすることのできる超音波イメージング・システムのブロック図である。
【図２】本発明による超音波イメージング・システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の好ましい実施態様に従って、直交ゴレイ・コード対を用いて、送信パルス波形を変調し、次いでその結果生じる受信信号を処理する方法を示す概略波形図である。
【符号の説明】
１０  トランスデューサ・アレイ
１２  トランスデューサ素子
１４  送信器
１６  受信器
１８  送受信切換え（Ｔ／Ｒ）スイッチ
２０  マスタ・コントローラ
２２  表示モニタ
２４  パルス発生器
２４′  バイポーラ・パルス発生器
２６  送信ビームフォーマ
２８  ＴＧＣ増幅器
３０  受信ビームフォーマ
３１  復調器
３２  信号処理装置
３４  走査変換器
３６  送信シーケンス・メモリ
４０  受信チャネル
４２  受信ビームフォーマ・メモリ
４４  受信加算器
４６  相関フィルタ
４８  フィルタ係数メモリ
５０  ベクトル加算器
【図１】
0004570056.tif 000003
【図２】
0004570056.tif 000004
【図３】
0004570056.tif 000005