(57)【要約】ハンドヘルド超音波システムは人間工学的ハウジング内に集積化電子機器を具備する。該電子機器は制御回路、ビーム形成回路及び変換器ドライブ回路を備える。該電子機器は産業用標準高速直列バスを使用してホストコンピユータと通信する。該超音波画像形成システムは特定のハードウエア修正無しで標準的で、商業的に入手可能な、ユーザー計算デバイス上でオペレーション可能であり、そしてユーザーがピーシーの様な標準的ユーザー計算デバイス上で超音波データを集めること、その様に集められた該データを、誂えシステム、高価なハードウエア修正、又はシステム改造（system rebuilds）を要することなく、独立の外部アップリケーションを経由して使うこと、を可能にするために、該超音波画像形成システムへの修正無しに外部アップリケーションとインターフエースするよう適合されている。該集積化インターフエースプログラムは、この様な超音波データが、ビジュアルベーシック又はｃ＋＋の様な標準的で、予め決められたプラットフオームを介した該集積化インターフエースプログラムへのアクセスを有する種々のこの様な外部アップリケーションにより行使されることを可能にする。
2004530463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波画像形成システム内の外部アップリケーション集積化の方法に於いて、該方法が、
少なくとも１つの超音波オペレーションを有する超音波アップリケーションサーバーを提供する過程と、
該少なくとも１つの超音波オペレーションを示すコマンドを、該外部アップリケーションから、送る過程と、そして
該コマンドに対応する結果を、該超音波アップリケーションサーバー内で、実行する過程とを具備することを特徴とする方法。
【請求項２】
更に、
該超音波アップリケーションサーバー内への複数のエントリー点を有する集積化されたインターフエースプログラムを規定する過程を具備しており、該エントリー点は該少なくとも１つの超音波オペレーションの各々へアクセスするよう動作可能であり、又
該集積化されたインターフエースプログラムを経由して、該コマンドを該超音波アップリケーションサーバーへ送信する過程と、
予め決められた通信インターフエース上で、超音波画像情報を示す超音波データを受信する過程と、そして
該集積化されたインターフエースプログラムを経由して、該結果を該外部アップリケーションへ送信する過程とを具備することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
該集積化されたインターフエースプログラムが、放射治療、胎児画像、心臓画像、及び画像ガイドされた手術から成るグループから選択されたデータに関する情報を送信するよう適合されていることを特徴とする請求項２の方法。
【請求項４】
該結果が画像データと変換パラメーターであることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項５】
該外部アップリケーションが遠隔コンピユータ上にあることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項６】
該遠隔コンピユータが公共アクセスネットワークにより該超音波アップリケーションサーバーに接続されていることを特徴とする請求項５の方法。
【請求項７】
該公共アクセスネットワークがインターネットであることを特徴とする請求項６の方法。
【請求項８】
該外部アップリケーションが該同じコンピユータ上にあることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項９】
該コマンドがインストラクションと少なくとも１つのパラメーターを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１０】
該コマンドが予め決められたプロセス間通信インターフエースに適合することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１１】
該コマンドがライブデータのフリーズ、ライブデータのフエッチ、画像の送り出し、エグジット、初期化、そしてステイタスを得ることから成るグループから選択されたオペレーションを含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１２】
該集積化されたインターフエースプログラムを経由する該送信がソケットを使うことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１３】
該集積化されたインターフエースプログラムを経由する該送信が予め決められたプロトコルに適合することを特徴とする請求項１２の方法。
【請求項１４】
該プロトコルがテーシーピー／アイピーであることを特徴とする請求項１３の方法。
【請求項１５】
該超音波データを受信する過程が標準化されたインターフエースに依り受信する過程を備えることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１６】
該標準化されたインターフエースがアイイーイーイー１３９４であることを特徴とする請求項１５の方法。
【請求項１７】
該超音波アップリケーションサーバーがグラフイカルユーザーインターフエース（ジーユーアイ）を備えることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１８】
該ジーユーアイが画像制御プリセットを有することを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項１９】
該画像制御プリセットが画像設定を記憶するよう動作可能であることを特徴とする請求項１８の方法。
【請求項２０】
該画像設定がサイズ、深さ、焦点、時間利得補償（テージーシー）そしてテージーシーロックから成るグループから選択された設定を有することを特徴とする請求項１９の方法。
【請求項２１】
更に、
ビーム形成回路、メモリー、システム制御器集積回路及びデジタル通信制御回路を有する処理回路に接続された変換器配列を有するプローブハウジングを提供する過程と、
該デジタル通信制御回路を標準通信インターフエースでパーソナルコンピユータに接続する過程と、そして
該通信インターフエースに沿ってデータを送信する過程とを具備することを特徴とする請求項１の方法。
【請求項２２】
更に、第１回路基板組立体と第２基板組立体とが設置されたインターフエースハウジングを提供する過程を具備することを特徴とする請求項２１の方法。
【請求項２３】
更に、該ビーム形成回路を有する第１回路基板組立体と該メモリー、制御器及び通信制御回路を有する第２回路基板組立体と、が設置されたインターフエースハウジングを提供する過程を具備することを特徴とする請求項２１の方法。
【請求項２４】
更に、身体に設置されるパーソナルコンピユータを提供する過程を具備することを特徴とする請求項２１の方法。
【請求項２５】
更に、身体に設置されるインターフエースハウジングを提供する過程を具備することを特徴とする請求項２１の方法。
【請求項２６】
該通信インターフエースが無線インターフエースであることを特徴とする請求項２１の方法。
【請求項２７】
該無線インターフエースがアールエフインターフエースであることを特徴とする請求項２６の方法。
【請求項２８】
該無線インターフエースが赤外線インターフエースであることを特徴とする請求項２６の方法。
【請求項２９】
超音波画像形成システム内の外部アップリケーション集積化用システムが、
予め決められたインターフエースを経由して超音波データを受信し、処理するよう動作可能な超音波アップリケーションサーバーを備えるユーザー計算デバイスと、
該超音波アップリケーションサーバーと通信しそして該超音波アップリケーションサーバー内のオペレーションを行使するよう動作可能な集積化されたインターフエースプログラムと、
該オペレーションに対応するコマンドを発生するよう動作可能であり、更に該集積化されたインターフエースプログラムへ該コマンドを送信するよう動作可能である外部アップリケーションとを具備しており、該集積化されたインターフエースプログラムは該コマンドに応答して結果を計算するよう該超音波アップリケーションサーバーを行使し、そして該結果を該外部アップリケーションへ送信し返すことを特徴とする外部アップリケーション集積化用システム。
【請求項３０】
該集積化されたインターフエースプログラムが放射治療データ、胎児画像、心臓画像、及び画像ガイドされた手術から成るグループから選択されたデータに関する情報を送信するよう適合されていることを特徴とする請求項２９のシステム。
【請求項３１】
該結果が更に画像データと変換パラメーターとを含むことを特徴とする請求項２９のシステム。
【請求項３２】
更に、遠隔コンピユータを具備しており、該外部アップリケーションが遠隔コンピユータ上にあることを特徴とする請求項２９のシステム。
【請求項３３】
更に、公共アクセスネットワークを具備しており、該遠隔コンピユータが該公共アクセスネットワークを経由して該超音波アップリケーションに接続されることを特徴とする請求項２９のシステム。
【請求項３４】
該公共アクセスネットワークがインターネットであることを特徴とする請求項３３のシステム。
【請求項３５】
該外部アップリケーションが遠隔コンピユータ上にあることを特徴とする請求項２９のシステム。
【請求項３６】
該コマンドが更にインストラクションと少なくとも１つのパラメーターとを有することを特徴とする請求項２９のシステム。
【請求項３７】
該コマンドが予め決められたプロセス間通信インターフエースに適合することを特徴とする請求項３６のシステム。
【請求項３８】
該コマンドがライブデータのフリーズ、ライブデータのフエッチ、画像の送り出し、エグジット、初期化、そしてステイタスを得ることから成るグループから選択されるオペレーションを有することを特徴とする請求項３７のシステム。
【請求項３９】
該インターフエースの少なくとも１つが無線インターフエースであることを特徴とする請求項２９のシステム。
【請求項４０】
該集積化されたインターフエースプログラムを経由する該送信が更にソケットを含むことを特徴とする請求項３４のシステム。
【請求項４１】
該集積化されたインターフエースプログラムを経由する該送信が予め決められたプロトコルに適合することを特徴とする請求項３４のシステム。
【請求項４２】
該予め決められたプロトコルがテーシーピー／アイピーであることを特徴とする請求項３５のシステム。
【請求項４３】
更に標準化されたインターフエースを具備しており、該超音波データが該標準化されたインターフエースを経由して受信されることを特徴とする請求項３４のシステム。
【請求項４４】
該標準化されたインターフエースがアイイーイーイー１３９４であることを特徴とする請求項３７のシステム。
【請求項４５】
該超音波アップリケーションサーバーがグラフイカルユーザーインターフエース（ジーユーアイ）を有することを特徴とする請求項３４のシステム。
【請求項４６】
該ジーユーアイが画像制御プリセットを有することを特徴とする請求項４０のシステム。
【請求項４７】
該画像制御プリセットが画像設定を記憶するよう動作可能であることを特徴とする請求項４１のシステム。
【請求項４８】
該画像設定が、サイズ、深さ、焦点、時間利得補償（テージーシー）そしてテージーシーロックから成るグループから選択される設定を含むことを特徴とする請求項４２のシステム。
【請求項４９】
更に、
変換器配列を有するプローブハウジングと、
該プローブハウジングと通信するインターフエースシステムとを具備しており、該インターフエースシステムはビーム形成回路、メモリー、システム制御器集積回路そして標準通信インターフエースで該計算デバイスに接続された通信制御回路を備えることを特徴とする請求項２９のシステム。
【請求項５０】
該インターフエースシステムがインターフエースハウジング内に設置された第１回路基板組立体と第２回路基板組立体とを備えることを特徴とする請求項４９のシステム。
【請求項５１】
該第１回路基板組立体と該第２回路基板組立体とがコネクターにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項５０のシステム。
【請求項５２】
該計算デバイスが身体設置のシステムを備えることを特徴とする請求項４９のシステム。
【請求項５３】
該メモリーが更にビデオランダムアクセスメモリー（ブイラム）を有することを特徴とする請求項４９のシステム。
【請求項５４】
該標準通信インターフエースがアイイーイーイー１３９４インターフエースを有することを特徴とする請求項４９のシステム。
【請求項５５】
該標準通信インターフエースがユニバーサル直列バス（ユーエスビー）インターフエースを有することを特徴とする請求項４９のシステム。
【請求項５６】
該通信システムは該インターフエースシステムの該通信制御回路と該計算デバイスの間の無線インターフエースであることを特徴とする請求項４９のシステム。
【請求項５７】
超音波画像形成システム内の外部アップリケーション集積化用のプログラムコードを有するコンピユータプログラム製品に於いて、該製品が
少なくとも１つの超音波オペレーションを有する超音波アップリケーションサーバーを規定するためのコンピユータプログラムコードと、
該超音波アップリケーションサーバー内への複数のエントリー点を有する集積化されたインターフエースプログラムを規定するためのコンピユータプログラムコードとを具備しており、該エントリー点は該少なくとも１つの超音波オペレーションの各々へアクセスするよう動作可能であり、該製品は又
該超音波オペレーションの少なくとも１つを示すコマンドを、該外部アップリケーションから、送るためのコンピユータプログラムコードと、そして
該コマンドに対応する結果を、該超音波アップリケーションサーバー内で、実行するためのコンピユータプログラムコードとを具備することを特徴とする該製品。
【請求項５８】
超音波画像形成システム内の外部アップリケーション集積化用のプログラムコードを有するコンピユータデータ信号に於いて、該信号が
少なくとも１つの超音波オペレーションを有する超音波アップリケーションサーバーを規定するためのプログラムコードと、
該超音波アップリケーションサーバー内への複数のエントリー点を有する集積化されたインターフエースプログラムを規定するためのプログラムコードとを具備しており、該エントリー点は該少なくとも１つの超音波オペレーションの各々へアクセスするよう動作可能であり、該信号は又
該超音波オペレーションの少なくとも１つを示すコマンドを、該外部アップリケーションから、送るためのプログラムコードと、そして
該コマンドに対応する結果を、該超音波アップリケーションサーバー内で、実行するためのプログラムコードとを具備することを特徴とする該信号。
【請求項５９】
超音波画像形成システム内の外部アップリケーション集積化用のシステムに於いて、該システムが、
少なくとも１つの超音波オペレーションを有する超音波アップリケーションサーバーを規定するための手段と、
該超音波アップリケーションサーバー内への複数のエントリー点を有する集積化されたインターフエースプログラムを規定するための手段とを具備しており、該エントリー点は該少なくとも１つの超音波オペレーションの各々へアクセスするよう動作可能であり、該システムは又
該超音波オペレーションの少なくとも１つを示すコマンドを、該外部アップリケーションから、送るための手段と、そして
該コマンドに対応する結果を、該超音波アップリケーションサーバー内で、実行するための手段とを具備することを特徴とする該システム。
【請求項６０】
超音波画像形成システムに於いて、該システムが
変換器配列と、制御用回路とそしてデジタル通信制御回路とを備えるプローブを具備しており、該制御用回路は送／受信モジュール、ビーム形成モジュール及びシステム制御器を有しており、そして該システムは又
通信インターフエースで該プローブの該デジタル通信制御回路に接続された計算デバイスを具備しており、該コンピユータはデイスプレーデータを処理することを特徴とする該システム。
【請求項６１】
該プローブと該計算デバイスの間の該通信インターフエースが無線インターフエースであることを特徴とする請求項６０の該システム。
【請求項６２】
該無線インターフエースがアールエフインターフエースであることを特徴とする請求項６１の該システム。
【請求項６３】
該無線インターフエースが赤外線インターフエースであることを特徴とする請求項６１の該システム。
【請求項６４】
該プローブと該計算デバイスの間の該通信インターフエースが有線リンクであることを特徴とする請求項６０の該システム。
【請求項６５】
該ビーム形成モジュールがチャージドメインプロセサービーム形成モジュールであり、該制御用回路が更にプリアンプ／テージーエルモジュールを有することを特徴とする請求項６０の該システム。
【請求項６６】
更に第２通信インターフエースにより該計算デバイスに接続された補足的デイスプレーデバイスを具備することを特徴とする請求項６０の該システム。
【請求項６７】
該補足的デイスプレーデバイスが計算デバイスであることを特徴とする請求項６６の該システム。
【請求項６８】
該通信インターフエースの少なくとも１つが無線インターフエースである請求項６６の該システム。
【請求項６９】
該プローブと該計算デバイスの間の該通信インターフエースが無線インターフエースであり、該補足的デイスプレーデバイスと該計算デバイスの間の該第２通信インターフエースが無線であることを特徴とする請求項６６の該システム。
【請求項７０】
該第２通信インターフエースが複数の第２補足的デバイスを接続するためにハブを有することを特徴とする請求項６６の該システム。
【請求項７１】
該計算デバイスが種々の速度見積システムを備えることを特徴とする請求項６７の該システム。
【請求項７２】
該種々の速度見積システムが、カラー流れ画像形成、パワードップラー又はスペクトラルソノグラムの１つであることを特徴とする請求項７１の該システム。
【請求項７３】
該プローブと該計算デバイスの各々が無線ポートを備えることを特徴とする請求項６０の該システム。
【請求項７４】
該プローブの該無線ポートと該計算デバイスの該無線ポートは各々が更に赤外線ポートを有することを特徴とする請求項７３の該システム。
【請求項７５】
該プローブの該無線ポートと該計算デバイスの該無線ポートは各々が更に無線周波数ポートを有することを特徴とする請求項７３の該システム。
【請求項７６】
該プローブと該計算デバイスの各々がそれぞれ、該プローブの該無線ポートと該計算デバイスの該無線ポートを通る通信を制御するための赤外線プロトコルスタックを備えることを特徴とする請求項７４の該システム。
【請求項７７】
該プローブと該計算デバイスの各々がそれぞれ、該プローブの該無線ポートと該計算デバイスの該無線ポートを通る通信を制御するための無線周波数プロトコルスタックを備えることを特徴とする請求項７５の該システム。
【請求項７８】
超音波画像形成システムに於いて、該形成システムが
変換器を備えるプローブハウジングと、
該プローブハウジングと通信するインターフエースシステムとを具備しており、該インターフエースシステムはビーム形成回路、メモリー、システム制御器集積回路そして通信制御回路を備えており、そして該形成システムが又
通信インターフエースで該インターフエースシステムの該通信制御回路に接続された計算デバイスを具備しており、該コンピユータはデイスプレーデータを処理することを特徴とする該形成システム。
【請求項７９】
該通信制御回路がデジタル通信システムであることを特徴とする請求項７８の該形成システム。
【請求項８０】
該インターフエースシステムと該計算デバイスの間の該通信インターフエースが無線インターフエースであることを特徴とする請求項７８の該形成システム。
【請求項８１】
該ビーム形成モジュールがチャージドメインプロセサービーム形成モジュールであり、該制御回路が更にプリアンプ／テージーエルモジュールを有することを特徴とする請求項７９の該形成システム。
【請求項８２】
更に第２通信インターフエースにより該計算デバイスに接続された補足的デイスプレーデバイスを具備することを特徴とする請求項７９の該形成システム。
【請求項８３】
該インターフエースシステムと該計算デバイスの間及び該補足的デイスプレーデバイスと該計算デバイスの間の該通信インターフエースの少なくとも１つが無線であることを特徴とする請求項８２の該形成システム。
【請求項８４】
超音波画像形成システムを制御する方法に於いて、該方法が
複数の超音波画像形成オペレーションを規定する過程と、
該超音波画像形成オペレーションの各々に対応する値の範囲を規定する過程と、
該複数の超音波画像形成オペレーションの１つを、第１制御を介して、選択する過程と、
該選択された超音波画像形成オペレーションに対応する該値の範囲内のパラメーターを、第２制御を介して、選択する過程と、そして
該選択されたパラメーターを使って該選択された超音波画像形成オペレーションを、該超音波画像形成システムを介して、適用する過程を具備しており、該第１制御と該第２制御とは共通のオペレーション位置からオペレーション可能であることを特徴とする該方法。
【請求項８５】
更に、該超音波画像形成システムにより集められた超音波画像データに該超音波画像形成オペレーションを適用する過程を具備することを特徴とする請求項８４の該方法。
【請求項８６】
該共通のオペレーション位置で制御をオペレーションするために非利き手を使用することを特徴とする請求項８４の該方法。
【請求項８７】
該共通のオペレーション位置が片手からアクセス可能な制御キイパッドに対応することを特徴とする請求項８４の該方法。
【請求項８８】
該同じ共通のオペレーション位置から、該第１制御を介してもう１つの超音波画像形成オペレーションを選択する過程と、該第２制御を介して、該選択されたもう１つの超音波画像形成オペレーションに対応する該値の範囲内でもう１つのパラメーターを選択する過程と、を具備することを特徴とする請求項８４の該方法。
【請求項８９】
更に、該共通のオペレーション位置から超音波画像形成オペレーションのシリーズを選択する過程を具備し、そして更に、もう１つのオペレーション位置から外部オペレーションを実行する過程を具備しないことを特徴とする請求項８８の該方法。
【請求項９０】
該超音波画像形成オペレーションのシリーズを通して該非利き手が該共通のオペレーション位置に留まることを特徴とする請求項８９の該方法。
【請求項９１】
該第１制御が質的制御であることを特徴とする請求項８４の該方法。
【請求項９２】
該第２制御が量的制御であることを特徴とする請求項８４の該方法。
【請求項９３】
該範囲が離散値のシリーズであることを特徴とする請求項８４の該方法。
【請求項９４】
該範囲が連続体であることを特徴とする請求項８４の該方法。
【請求項９５】
該超音波画像形成オペレーションが超音波画像走査オペレーションと超音波画像処理オペレーションとを含むことを特徴とする請求項８４の該方法。
【請求項９６】
該超音波画像走査オペレーションが動的超音波画像データへ適用可能であることを特徴とする請求項９５の該方法。
【請求項９７】
該超音波画像処理オペレーションが静的及び動的超音波画像データへ適用可能であることを特徴とする請求項９５の該方法。
【請求項９８】
該超音波画像形成走査オペレーションがサイズ、深さ、焦点、利得、時間利得補償（テージーシー）及びテージーシーロックから成るグループから選択された画像処理オペレーションを含むことを特徴とする請求項９５の該方法。
【請求項９９】
該超音波画像処理オペレーションが視認、反転、パレット、スムーズ化、パーシスタンス、写像、そしてコントラストから成るグループから選択された画像処理オペレーションを含むことを特徴とする請求項９５の該方法。
【請求項１００】
超音波画像形成を制御するためのシステムに於いて、該システムが
複数の超音波画像形成オペレーションを適用するために動作可能な超音波画像形成制御器と、
第１ユーザー制御に応答して選択入力を提供するため動作可能であり、更に第２ユーザー制御に応答してパラメーターを提供するよう動作可能なユーザー入力デバイスとを具備しており、該ユーザー入力デバイスは共通のオペレーション位置からの該第１ユーザー制御及び第２ユーザー制御に結合されており、そして該システムは又
該超音波画像形成オペレーションの少なくとも１つに対応する該選択入力を受信するよう動作可能であり、そして更に該選択された超音波画像形成オペレーションに対応する範囲内のパラメーターを受信するよう動作可能であるグラフイカルユーザーインターフエース（ジーユーアイ）を具備することを特徴とする該システム。
【請求項１０１】
該超音波画像形成制御器は更に、超音波画像形成システム内のハンドヘルドプローブにより集められた超音波画像データに該超音波画像形成オペレーションを適用するよう動作可能であることを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１０２】
該共通のオペレーション位置が非利き手からアクセス可能なように適合されていることを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１０３】
該共通のオペレーション位置が片手からアクセス可能な制御キイパッドに対応することを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１０４】
該ユーザー入力デバイスは該第１ユーザー制御を介してもう１つの超音波画像形成オペレーションに対応する選択入力を提供するよう動作可能であり、そして更に該同じ共通のオペレーション位置から該選択されたもう１つの超音波画像形成オペレーションに対応する該値の範囲内でもう１つのパラメーターを該第２ユーザー制御を介して提供するよう動作可能であることを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１０５】
該ユーザー入力デバイスが更に該共通のオペレーション位置から超音波画像形成オペレーションのシリーズを選択するよう、そして更にもう１つのオペレーション位置から外部オペレーションを実行する過程を含まずに、動作可能であることを特徴とする請求項１０４の該システム。
【請求項１０６】
該非利き手が超音波画像形成オペレーションのシリーズを通して該共通のオペレーション位置に留まることを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１０７】
該第１ユーザー制御が質的制御であることを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１０８】
該第２ユーザー制御が量的制御であることを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１０９】
該範囲が離散値のシリーズであることを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１１０】
該範囲が連続体であることを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１１１】
該超音波画像形成制御器は更に超音波画像走査オペレーションと超音波画像処理オペレーションとを含む超音波画像形成オペレーションを適用するよう動作可能であることを特徴とする請求項１００の該システム。
【請求項１１２】
該超音波画像形成制御器は更に動的超音波画像データに適用可能な超音波画像走査オペレーションを適用するよう動作可能であることを特徴とする請求項１１１の該システム。
【請求項１１３】
該超音波画像形成制御器は更に静的及び動的超音波画像データに適用可能な超音波画像処理オペレーションを適用するよう動作可能であることを特徴とする請求項１１１の該システム。
【請求項１１４】
超音波画像形成システムを制御するためのコンピユータプログラムコードを有するコンピユータプログラム製品に於いて、該製品が
複数の超音波画像形成オペレーションを規定するためのコンピユータプログラムコードと、
該超音波画像形成オペレーションの各々に対応する値の範囲を規定するためのコンピユータプログラムコードと、
該複数の超音波画像形成オペレーションの１つを、第１制御を介して、選択するためのコンピユータプログラムコードと、
該選択された超音波画像形成オペレーションに対応する該値の範囲内のパラメーターを、第２制御を介して、選択するためのコンピユータプログラムコードと、そして
該選択されたパラメーターを使って該選択された超音波画像形成オペレーションを、該超音波画像形成システムを介して、適用するためのコンピユータプログラムコードとを具備しており、該第１制御と該第２制御とは共通のオペレーション位置からオペレーション可能であることを特徴とする該製品。
【請求項１１５】
超音波画像形成システムを制御するためのプログラムコードを有するコンピユータデータ信号に於いて、該信号が
複数の超音波画像形成オペレーションを規定するためのプログラムコードと、
該超音波画像形成オペレーションの各々に対応する値の範囲を規定するためのプログラムコードと、
該複数の超音波画像形成オペレーションの１つを、第１制御を介して、選択するためのプログラムコードと、
該選択された超音波画像形成オペレーションに対応する該値の該範囲内のパラメーターを、第２制御を介して、選択するためのプログラムコードと、そして
該選択されたパラメーターを使って該選択された超音波画像形成オペレーションを、該超音波画像形成システムを介して、適用するためのプログラムコードを具備しており、該第１制御と該第２制御とは共通のオペレーション位置からオペレーション可能であることを特徴とする該信号。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は１９９９年１１月２６日出願の特許文献１の１部継続出願である２０００年６月２２日出願の特許文献２の１部継続出願である２００１年２月２２日出願の特許文献３の１部継続出願である２００１年３月３０日出願の特許文献４の１部継続出願であり、１９９９年６月２２日出願の特許文献５の特典（benefit）を請求するものであり、上記出願の全内容はそれらの全体で引用によりここに組み入れられる。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波画像形成システム（ultrasound imaging systems）は大型のラック搭載型コンソール処理及びデイスプレーユニット（rack-mounted console processing and display unit）にケーブルにより接続されたハンドヘルドプローブ（handheld probe）を含んでいるのが典型的である。該プローブは典型的に超音波変換器の配列（array of ultrasonic transducers）を有し、該配列は検査領域内へ超音波エネルギーを送信し該領域から返って来る反射超音波エネルギーを受信する。該変換器は受信超音波エネルギーを低レベル電気信号に変換し、該信号は該ケーブル上で該処理ユニットへ転送される。該処理ユニットは問題領域（region of interest）の画像を発生するよう該変換器からの該信号を組み合わせるために適当なビーム形成技術（beam forming techniques）を適用する。
【０００３】
典型的な従来の超音波システムは変換器配列（transducer array）を有するが、各該変換器は該コンソール処理ユニット内に配置されたそれ自身の処理回路（processing circuitry）に付随される。該処理回路は典型的にドライバー回路を有し、該回路は、送信モード(transmit mode)では、該超音波信号の送信を始動するために精密に計時されたドライブパルスを該変換器に送る。これらの送信タイミングパルス（tranmit timing pulse）は該コンソール処理ユニットから該ケーブルに沿って該走査ヘッド（scan head）へ送られる。該受信モード（receive mode）では、該処理回路のビーム形成回路（beamforming circuits）は、精確な画像が順次発生可能なように該信号を動的に焦点合わせするために該変換器からの各低レベル電気信号に適当な遅延（delay）を導入する。
【特許文献１】
米国特許出願公開第０９／４４９，７８０号明細書
【特許文献２】
国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ００／１７２３６号パンフレット
【特許文献３】
米国特許出願公開第０９／７９１，４９１号明細書
【特許文献４】
米国特許出願公開第０９／８２２，７６４号明細書
【特許文献５】
米国特許仮出願公開第６０／１４０，４３０号明細書
【特許文献６】
米国特許第５、５９０、６５８号明細書
【特許文献７】
米国特許第５、８３９、４４２号明細書
【特許文献８】
米国特許出願公開第０８／４９６，８０４号明細書
【特許文献９】
米国特許出願公開第０８／４９６，８０５号明細書
【特許文献１０】
米国特許出願公開第０８／５９９，８１６号明細書
【特許文献１１】
米国特許第５、９６４、７０９号明細書
【特許文献１２】
国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ９６／１１１６６号パンフレット
【特許文献１３】
国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ９８／０２２９１号パンフレット
【特許文献１４】
米国特許出願公開第０９／３６４，６９９号明細書
【特許文献１５】
国際公開第ＰＣＴ／ＵＳ９７／２４２９１号パンフレット
【特許文献１６】
米国特許出願公開第０９／４４７，１４４号明細書
【発明の開示】
【０００４】
本発明の好ましい実施例に依れば、パーソナルコンピユータと共に使用するために開発された携帯型超音波医療画像形成システム（portable ultrasound medical imaging systems）で更に進んだ改良が提供される。１実施例では該制御回路とビーム形成回路が携帯用組立体（portable assembly）内にローカル化される。この様な集積化されたパッケージは著しい重量追加無しに該組立体のケーブルの必要性を簡単化する。
【０００５】
従来の超音波画像形成システムはこの様なシステムに入力を供給する超音波変換器により発生される多量のデータを処理するための特殊ハードウエアを有する専用システム（dedicated systems）であった。これらの画像形成システムは扱い難く、高価で、アップグレードし難い傾向がある。更に、専用システムは特殊要素を有するので、生来の専用システム上で入手出来ない処理及び／又は動作用のもう１つのアップリケーションへダウンロードすることに依る様な、集められた超音波データを他の状況に使うことは難しい。従って、特定のハードウエア修正無しに、標準的な、商業的に入手可能な、ユーザー計算デバイス上で動作する、そして該超音波画像形成システムへの修正無しに外部アップリケーションとインターフエースするよう適合された、超音波画像形成システムを提供することは有利である。この仕方で、ユーザーはピーシー（PC）の様な標準的ユーザー計算デバイス（standard user computing device）上で超音波データを集め、その様に集められた該データを誂えたシステム、高価なハードウエア修正、又はシステム改造（system rebuilds）無しに独立の外部アップリケーション（independent external application）を介して使ってもよい。
【０００６】
標準的ユーザー計算デバイス上で超音波データを集め、該データを集積化されたインターフエースプログラムを介して使うためのシステムと方法は、この様な超音波データが、ビジュアルベーシック（visual basic）又はシープラスプラス（c++）の様な標準的な、予め決められたプラットフオームを介した該集積化されたインターフエースプログラムへのアクセスを有する種々の外部アップリケーションにより行使されることを可能にする。
【０００７】
該システムは、超音波オペレーションを行うよう超音波アップリケーションサーバーを規定することにより超音波画像形成システム内の外部アップリケーション集積化を提供する。該超音波アップリケーションサーバー内への複数のエントリー点（）を有する集積化されたインターフエースプログラムが規定される。該エントリー点は該超音波オペレーションの各々へのアクセスするために動作可能である。外部アップリケーションは該超音波オペレーションの少なくとも１つを示すコマンドを送信する。該コマンドは該集積化されたインターフエースプログラムを経由して該超音波アップリケーションサーバーへ送信される。同時に、周期的間隔で、超音波画像情報を示す生の超音波データが、予め決められた通信インターフエース上で該超音波アップリケーションサーバーにより受信される。該コマンドに対応する結果が該超音波アップリケーションサーバーにより計算され、該集積化されたインターフエースプログラムにより該外部アップリケーションへ送信される。
【０００８】
本発明の実施例は、ハンドヘルドハウジング内の概ね長方形の空洞内に設置された複数の回路基板又は回路パネルを有するプローブを備える。該回路パネルは各々１つ以上の集積回路を有し、相互に平行な面内に設置される。これらの集積回路は、３．３Ｖと２００Ｖの間の電圧レベルをサポートする標準的シーモス（CMOS）プロセスを使用して作られ得る。
【０００９】
本発明の特定の実施例は２又は３枚の回路基板又はパネルを利用するが、中央パネルは中央システム制御器（center system controller）と外部プロセサーへの通信リンクとを有する。該中央パネルは、各々がメモリーとビーム形成回路を有する、１対の周囲パネル間に設置され得る。該システムは種々のプローブ要素の使用を受け入れ、種々のプローブ用の種々のレベルに調節された可変電源（variable power supply）を使うことが出来る。又、種々のプローブ用に種々の周波数が選択され得るように可変クロック発生器（variable clock generator）を使用することが望ましい。
【００１０】
本発明のもう１つの好ましい実施例は第１ケーブルによりインターフエースハウジング（interface-housing）に接続された小さなプローブを提供する。該インターフエースハウジングは該ビーム形成部デバイス（beamformer device）と付随回路とを含むことが出来て、ユーザーにより片手内に保持され得る一方他の手は該プローブをオペレーション出来る様な小さい軽量ユニットである。該プローブはケーブルにより該インターフエースハウジングへ互換性を有して接続され得る幾つかの従来型プローブの何れであるこもとも可能である。代わりに、該インターフエースハウジングは、例えば、ストラップで該ユーザーの身体上に、ベルトで前腕又は腰に、或いはユーザーのポケット内に、と身に付け得る。この様なインターフエースを使用する好ましい実施例はここで更に詳細に説明する２又は３枚の回路基板を有し得る。該インターフエースハウジングは標準的フアイヤワイヤ（standard FireWire）又は直列バス接続によりパーソナルコンピユータへ接続される。
【００１１】
もう１つの好ましい実施例では、ビーム形成部を組み込んだ該プローブ又は該インターフエースハウジングを有する該プローブはウェアラブルパーソナルコンピユータ（waerable personal computor）へ接続され得る。この実施例では、走査変換（scan conversion）、ポスト信号処理又はカラードップラー処理を行うコンピユータは、該前腕上、腰の上又はポケット内の様にして、該ユーザーにより身に付けられるハウジング内に配置される。電源基板は該プローブ内、該インターフエースハウジング内又はもう１つの外部ポッド（external pod）内に挿入され得て、ＤＣ−ＤＣ変換器を含むことが出来る。該デイスプレーシステムは又頭部設置デイスプレーを含むことが出来る。ハンドヘルド制御器は有線又は無線接続により該コンピユータ又はインターフエースに接続出来る。
【００１２】
本発明の好ましい実施例は、電源電圧レベルをチェックする、該ビーム形成部の全てのチャンネルをテストしそして利得レベルを設定するのを助ける、毎秒のパルスをカウントしそして患者の過剰放射を防止するため該システムを自動遮断する、回路を含む或る安全の特徴点を利用出来る。
【００１３】
本発明のもう１つの好ましい実施例は該ユーザーが患者調査中特定のタスクを行うために使用出来る専用制御を使用する。これらの制御は使用に容易にアクセス可能で、直観的（intuitive）である。これらの制御は、スクリーン上で２つのマーカー又はカリパーを固定するためのマーカー（marker）又はカリパー（calipers）と”セット（set）”関数と、該マーカーを制御するためのトラックボール（track ball）、タッチパッド（touchpad）又は他の手動オペレーションされる要素と、該身体内の音響減衰を修正するための８つのスライドポット（slide pots）の様な時間利得補償制御（time gain compensation）と、ズーム特徴部（zoom feature）を提供し焦点ゾーン（focal zone）を選択するためのスケール又は深さ制御と、を使用して、２次元で距離を測定するために、該デイスプレー上での画像のフリーズ（freezing）とアンフリーズ（unfreezing）と、電子メモリー上での画像の記録を提供する。
【００１４】
該システムは多数のプローブシステム及び画像形成方法と共に使用され得る。これらはカラードップラー（color Doppler）、パワードップラー（power Doppler）そしてスペクトル密度研究（spectral density studies）の発生を含む。これらの研究は、超音波信号への応答を高めるために研究中身体に導入される造影剤の使用により助けられ得る。この様な造影剤は又、それらが該プローブ変換器配列により発生される特定の音響信号により賦活される時身体内に音響的にレリースされる薬剤を含むことが出来る。
【００１５】
本発明のもう１つの側面に依れば、超音波画像形成用システムはプローブと計算デバイスを具備する。該プローブは変換器配列と、制御回路及びデジタル通信制御回路を備える。該制御回路は送／受信モジュール、ビーム形成モジュールそしてシステム制御器を有する。計算デバイスは通信インターフエースで該プローブの該デジタル通信制御回路に接続される。該コンピユータはデイスプレーデータを処理する。
【００１６】
該プローブと該計算デバイスの間の該通信インターフエースは幾つかの実施例では無線インターフエースである。１実施例では、該無線部（wireless）はアールエフ（RF）インターフエースである。もう１つの実施例では、該無線インターフエースは赤外線（infrared）インターフエースである。代わりの実施例では、該プローブと該計算デバイスの間の該通信インターフエースは有線リンク（wired link）である。
【００１７】
好ましい実施例では、該ビーム形成モジュールはチャージドメインプロセサービーム形成モジュール（charge domain processor beamforming module）である。該制御回路はプリアンプ（preamp）／テージーエル（TGL）モジュールを有する。
【００１８】
補足的デイスプレーデバイスが第２通信インターフエースにより該計算デバイスに接続される。該補足的デイスプレーデバイス（supplemental display device）は幾つかの実施例では計算デバイスである。該通信インターフエースの少なくとも１つは無線インターフエースである。
【００１９】
１実施例では、該プローブと該計算デバイスの間の該通信は無線インターフエースである。該補足的デイスプレーデバイスと該計算デバイスの間の該第２通信インターフエースは無線である。１実施例では、該第２通信インターフエースは複数の第２補足的デバイスを接続するためにハブ（hub）を有する。
【００２０】
統一的オペレーション位置（unitary operating position）から超音波画像形成システムを制御する方法は、超音波画像形成オペレーションを規定し、該超音波画像形成オペレーションの各々に対応する値の範囲（range of values）を規定することにより超音波画像処理を容易化する。次いでオペレーターは、第１制御を介して、該超音波画像形成オペレーションの１つを選択し、そして次いで、第２制御を介して、該選択された超音波画像形成オペレーションに対応する該値の範囲内でパラメーターを選択する。該超音波画像形成システムは該選択されたパラメーターを使う該選択された超音波画像形成オペレーションを適用する。この仕方で、該オペレーターは、片手での共通のオペレーション位置からの該第１及び第２の両制御を使うことにより、その際該超音波画像形成システムを制御することを続けながら該オペレーターが自由な手で走査を続けることを可能にしてくれるお陰で、望まれる超音波画像処理結果を作れる。
【００２１】
該超音波画像形成システムは該オペレーター又はユーザーの片手でアクセス可能な制御キーパッドから制御される。該オペレーターのもう１つの手は従って、該超音波画像形成オペレーションで使われる超音波データを集めるために該超音波画像形成システムに取り付けられた超音波プローブをオペレーションすることに使われてもよい。該第１制御は、該システムを使用して行使されてもよい種々の超音波画像形成オペレーションの質的選択を可能にする。第２制御は該超音波オペレーションで使われるべき範囲に沿ったパラメーターの量的選択を可能にする。該パラメーターの範囲は連続体（continuum）であってもよく、或いは該範囲に沿う１連の離散値（discrete values）であってもよい。該制御キーパッドは該質的超音波オペレーションを通してスクロールするための２つのキーと、該対応する範囲に沿い該量的パラメーターを選択するための２つのキーを有する。
【００２２】
行使されてもよい該超音波画像形成オペレーションは、ライブの、実時間超音波画像収集に適用あれるべき、走査オペレーション（scanning operations）と、ライブ又はフリーズされた（frozen）超音波画像に適用されてもよい処理オペレーション（processing operations）と、を含む。当業者には公知であり、該超音波画像形成システムにより適用されてもよい、典型的走査超音波画像形成オペレーション（Typical scanning ultrasonic imaging operations ）は、寸法（size）、深さ（depth）、焦点（focus）、利得（gain）、時間利得補償（Time Gain Compensation）｛テージーシー（TGC）｝そしてテージーシーロック（TGC lock）を含む。典型的処理超音波画像形成オペレーション（Typical processing ultrasonic imaging operations）は視認（view）、反転（inversion）、パレット（palette）、スムーズ化（smoothing）、パーシスタンス（persistence）、写像（map）、そしてコントラスト（contrast）を含む。
【００２３】
本発明の前記及び他の目的、特徴そして利点は、付属する図面で図解された本発明の好ましい実施例の下記特定の説明から明らかになるが、該図面では種々の図面を通して同様な文字が同様な部品を参照している。該図面は必ずしも尺度合わせしておらず、代わりに本発明の原理を図解することに力点が置かれている。
【実施例１】
【００２４】
請求項はその結果まで述べられていないならば、説明された順序又は要素に限定されるとして読まれるべきでない。従って、下記の請求項及びそれの均等物の範囲と精神の中に入る全ての実施例は本発明として請求される。
【００２５】
図１は集積化プローブシステムの略図的ブロック線図である。ターゲット対象（target object）１，フロントエンドプローブ（front-end probe）３、及びホストコンピユータ５、そして補足的デイスプレー／記録用デバイス（supplemental display/recording device）９が図解されている。該フロントエンドプローブ３は変換器配列１０と制御回路を片手保持されるハウジング内へ集積化する。該制御回路は送／受信モジュール１２，プリアンプ（pre-amp）／テージーシー（TGC）モジュール１４、チャージドメインプロセサー（charge domain processor）｛シーデーピー（CDP）｝ビーム形成モジュール（beamforming module）１６，そしてシステム制御器１８を有する。メモリー１５はプログラムインストラクションとデータを記憶する。該シーデーピービーム形成部（CDP beamformer）集積回路１６は各チャンネルで使用される遅延係数（delay coefficients）を計算するため使用され得る計算容量を有する。該プローブ３は通信リンク４０上でホストコンピユータ５とインターフエースするが、該通信リンクはフアイヤワイヤ｛アイイーイーイーピー１３９４（IEEE P1394）標準直列インターフエース｝又は高速（例えば、毎秒２００Ｍビット以上）ユニバーサル直列バス｛ユーエスビー２．０（USB 2.0）｝の様な、標準高速通信プロトコル（standard high-speed communication protocol）に追随することが出来る。パーソナルコンピユータへの標準通信リンクは少なくとも毎秒１００Ｍビット以上、好ましくは毎秒２００Ｍビット、毎秒４００Ｍビット以上で動作するのがよい。代わりに、該リンク４０は赤外線｛アイアール（IR）｝リンクの様な無線接続とすることが出来る。かくして該プローブ３は通信チップセット２０を有する。
【００２６】
該携帯型超音波システム内の部品は正しいオペレーション用データの連続した源を要する。例えば、該ビーム形成部１６は操縦用データ（steering data）を要し、送信回路１２は何処に次のパルスを焦点合わせするかそして何時起動するか（when to fire）をそれに教えるためのデータを要し、そして該テージーシー１４は与えられた時刻にはどんな利得レベルが適当かを知る必要がある。加えて、如何に該ビーム形成されたデータが該ホストへ送り返されるかを制御するために該走査オペレーションに同期した更なる情報が必要である。例えば、ＤＡＴＡＶＡＬＩＤ信号はホスト５が実際に処理せねばならないデータ量を減らすために有用であり得る。データと共に、該超音波システムの種々の部分は該システムが調和して作動するためには共通の同期に依存する。例えば、該送信器は該ビーム形成部が特定の位置を見た時期に対する精確な時刻に起動されねばならない。
【００２７】
該超音波プローブの技術的ゴールは小型な寸法、熱管理、低電力消費、そして効率的で高解像度の画像形成のみならず校正及び実験作業性（experimentation）を可能にする能力と柔軟性を含む。該小型な寸法と低電力オペレーションは密度の高い貯蔵性（storage）を意味する。該能力と柔軟性は、不規則な起動シーケンスを使う能力と、シームレスな適応型ビーム形成モード用の同時の再プログラミングと使用のみならず、デバッギングと完全なセットの画像形成を行うための充分な柔軟性と、を要する。人間工学的で、経済的な携帯性の設計は又該走査ヘッド３と該ピーシーホスト５の間の費用効率が高く、煩わしくない接続を要する。該プローブシステムの一般的説明は、今や特許文献６及び７である両者共１９９５年６月２９日出願の特許文献８及び９の一部継続出願である１９９６年２月１２日出願の特許文献１０の一部継続出願である１９９９年１０月１２日発行の今や特許文献１１である１９９６年６月２８日出願の特許文献１２で見出され、そして更に進んだ実施例は１９９８年２月３日出願の特許文献１３に対応する１９９９年７月３０日出願の特許文献１４と１９９７年１２月２３日出願の特許文献１５に対応する１９９９年１１月２３日出願の特許文献１６とに説明されており、上記特許及び出願はそれら全体での引用によりここに組み込まれる。
【００２８】
追加的関心要因は設計及び製造の容易さ、速度、そして低いコストを含む。これらの要因はフイールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array）｛エフピージーエイ（FPGA）｝アーキテクチャーの使用を動機付ける。加えて、それらは容易に発散するアップリケーションへ拡大され得る設計の使用を含む。
【００２９】
図２Ａ−２Ｃは集積化されたプローブ電子機器の特定の実施例を図解する。図２Ａは変換器配列ハウジング３２，上部回路基板１００Ａ、下部回路基板１００Ｂ、そして中央回路基板２００を示す斜視図である。又、中央回路基板２００と該下部回路基板１００Ｂの間のデータ及び信号ラインを担う下部モレックス（Molex）コネクター１５０Ｂが示されている。該変換器配列ハウジング３２はそれぞれ上部基板１００Ａと下部基板１００Ｂに、歪み緩和を伴って、接続される１対のフレキシブルケーブルコネクター１２０Ａと１２０Ｂ（図２Ｃ参照）を有する商業的に入手可能なユニットとすることが出来る。図２Ｂは該プローブの後部端面図であり、それも又上部モレックスコネクター１５０Ａを示す。図２Ｃは該プローブの側面図である。８ｍｍ高さのモレックスコネクター１５０Ａ、１５０Ｂを使用して、そのスタック（stack）全体は約３０ｍｍ以下の厚さを有するが、この特定の実施例は約２１ｍｍである。
【００３０】
小さな寸法は最近の製造、パッケージ技術の使用を通して達成される。例えば、最近の半導体製造技術を利用することにより、多数の回路機能が１つのチップ上に集積化され得る。更に、該チップは、チップオンボード（chip on-board）技術の様な、空間節約パッケージングを使用して設置され得る。技術が改良されると、電子部品の寸法は更に減少すると期待される。
【００３１】
パーソナルコンピユータへの無線式アイイーイーイー１３９４接続（wireless IEEE1394 connection）の様なより多くの機能が該ハンドヘルドプローブ内に含まれ得る。より使用し易くユーザーに優しい器具を提供するために例えばデイスプレーが該ハンドヘルドプローブ上に直接設置され得る。
【００３２】
図３Ａは集積化プローブシステムの特定の実施例の略図的ブロック線図である。ホストコンピユータ５はマイクロプロセサーシーピーユー５２と通信チップセット（chipset）５４を有する商業的に入手可能なパーソナルコンピユータとすることが出来る。通信ケーブル４０が通信ポート５６を通して該通信チップセット５４に接続される。
【００３３】
フロントエンドプローブ３’は、在庫商業製品とすることが出来る変換器ヘッド３２と、人間工学的ハンドヘルドハウジング３０と、を有する。該変換器ヘッド３２は該変換器配列１０を収容する。該ハウジング３０はビーム形成及び制御回路を収容する熱的及び電気的に絶縁されモールドされたプラスチックハンドルを提供する。
【００３４】
該ビーム形成回路は、示される様に、１対のアナログ回路基板１００Ａ、１００Ｂで具体化され得る。各アナログ回路基板１００Ａ、１００Ｂはそれぞれ送／受信チップ１１２Ａ、１１２Ｂ；プリアンプ／テージーシーチップ（preamp/TGC chip）１１４Ａ、１１４Ｂ；ビーム形成部チップ１１６Ａ、１１６Ｂを有し、それらの全部は演算バス（operational bus）１５９Ａ、１５９Ｂを経由して１対のメモリーチップ１１５Ａ−１、１１５Ｂ−１，１１５Ａ−２，１１５Ｂ−２に相互接続される。本発明の特定の実施例では、該メモリーチップはビデオランダムアクセスメモリー（Video Random Access Memory）｛ブイラム（VRAM）｝チップであり、演算バスは３２ビット幅である。更に、プリアンプ／テージーシーチップ１１４とビーム形成部チップ１１６は３２チャンネル上で同時に動作する。該送／受信チップ１１２は６４チャンネルドライバーと６４から３２へのデマルチプレクサー（demultiplexer）を有する。
【００３５】
図４Ａは特定の１次元時間ドメインビーム形成部（1-dimensional time-domain beamformer）のブロック線図である。該ビーム形成部６００は３２チャンネルのプログラマブルでアポダイズされた（apodized）遅延ラインを特徴とする。加えて、該ビーム形成部６００はオンチップの出力バンドパス濾過作用とＡ−Ｄ変換作用を有する。
【００３６】
図４Ａに図解される様に、該ビーム形成部６００は複数の１チャンネルビーム形成プロセサー６２０I、．．．６２０Jを有し、画像形成信号は実線（solid leader line）で表され、デジタルデータは破線（dashed leader lines）で表され、そしてクロック及び制御信号は交互の点線及び破線により図解される。タイミング制御器６１０とメモリー６１５は該１チャンネルビーム形成プロセサー６２０とインターフエースする。各１チャンネルビーム形成プロセサーはクロック回路６２３，メモリー及び制御回路６２５，サンプリング回路６２１を有するプログラマブル遅延ユニット及び掛け算器回路６２７を有する。
【００３７】
各プログラマブル遅延ユニット６２１はそれぞれの変換器素子（transducer element）から画像形成信号エコーＥを受信する。該１チャンネルビーム形成プロセサー６２０からの出力は合計器（summer）６３０内で加算（added）される。エフアイアールフイルター（FIR filter）６４０は最終画像形成信号を処理し、該信号は該Ａ−Ｄ｛エイ／デー（A/D）｝変換器６５０によりデジタル化される。本発明の特定の実施例では、該エフアイアールフイルター６４０及び該Ａ−Ｄ変換器６５０の両者は該ビーム形成プロセサー６２０を有するチップ上に作られる。
【００３８】
フイールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array）｛エフピージーエイ（FPGA）｝での実施例の選択のみならず容易な修正のための拡張性は該メモリーモジュール用のブイラム（VRAM）の使用を指し示す。ブイラムは追加の高速直列アクセスポートを有する標準的ダイナミックラム（standard Dynamic RAM）｛デーラム（DRAM）｝である。デーラムは２つの基本的オペレーション、例えば、メモリー位置の読み出し、書き込み、を有するが、ブイラムは第３のオペレーション：直列読み出しレジスターへのブロックの転送、を追加する。これはデータのブロック（典型的には１２８又は２５６ワード）を直列読み出しレジスターへ転送し、それは次いで該デーラムコアと更にタイアップすること無しに一定速度でクロックアウト（clocked out）され得る。かくして、レフレッシ（refresh）、ランダムアクセスデータリード／ライト（random access data read/write）、そしてシーケンシャルな読み出し、が同時に行われる。
【００３９】
該プローブ３’では、該ホスト５により行われるデータローデイングがメモリーモジュールへ送られるデータと減結合され得るよう、双ポート化されたオペレーション（dual-ported operation）が有利である。追加のバンド幅を得るために追加のブイラムが付加されることを可能にするモジュール型アーキテクチャーは、精確なデータ速度要求が変化するかも知れない時は特に、有用である。広いメモリーを使用すると、データは、システム内の種々の行き先モジュールへ行く前に、バッフアーされる必要がない。特定の実施例は１６ビットブイラムによる５つの２５６キロワードを使用するがそれは合計８０の出力ラインを生じる。もしより少ない出力ラインが必要なら、より少ないブイラムが使用出来る。もしより多くの出力ラインが必要なら、該制御器への非常に小規模の修正だけが行われねばならない。
【００４０】
不利面（downside）はブイラムが他の種々のデーラムより低密度（lower density）であることである。現在唯５１２キロバイトのブイラムチップのみが入手可能である。同期デーラム｛エスデーラム（SDRAM）｝は２メガバイト／チップであるが、それは該メモリーから種々の行き先モジュールへの全てのデータをバッフアーすることを期待し、何故ならそれは連続的でないからである。エスデーラムの使用は該モジュールが連続データの代わりにデータバーストを受け入れることを意味する。加えて、ホストデータをもっとバッフアーすることが使用され得るか又はさもなければ同時の読み出しとローデイングは可能でないかも知れない。該制御器内の多数データレートの特徴を使用することは記憶要求を減少出来て、ブイラムを第１実施例にする。しかしながら、更に進んだ好ましい実施例は該システム内の速度と容量の更に進んだ改良を提供するためにエスデーラムを使用する。
【００４１】
該制御回路は、図３Ａに示す様に、デジタル回路基板２００内で具体化される。該デジタル回路基板２００はフアイヤワイヤ（FireWire）チップセット２２０、走査ヘッド（scan head）を制御するシステム制御チップ２１８，そしてメモリーチップ２１５を有する。本発明の特定の実施例では、該メモリーチップ２１５はブイラムチップであり、該システム制御チップ２１８は、この特定の応用品では１６ビット幅である制御バス１５５上で種々のメモリーチップ１１５，２１５と相互接続される。
【００４２】
図解される様に、該システム制御チップ２１８はそれぞれの信号ライン１５２Ａ、１５２Ｂ上で走査ヘッド制御信号を送／受信チップ１１２Ａ、１１２Ｂへ提供する。該送／受信チップ１１２Ａ、１１２Ｂは送信ライン（transmit line）１２４Ａ、１２４Ｂ上で該変換器配列１０にエネルギーを与える。該変換器配列１０から受けたエネルギーは受信ライン（receive line）１２２Ａ、１２２Ｂ上で該送／受信チップ１１２Ａ、１１２Ｂへ提供される。該受信された信号は該プリアンプ／テージーシーチップ１１４Ａ、１１４Ｂへ提供される。増幅された後、該信号は該ビーム形成部チップ１１６Ａ、１１６Ｂへ提供される。該走査ビームを調節するために制御信号が信号ライン１５４Ａ、１５４Ｂ上で該ビーム形成部と該システム制御器の間で交換される。
【００４３】
該５つのブイラムチップ１１５Ａ−１、１１５Ａ−２、１１５Ｂ−１，１１５Ｂ−２、２１５は種々の動作モジュールにより必要とされる実時間制御データ（real-time control data）を供給するために役立つ。該用語”動作モジュール（operating module）”は、制御データを要する該システム内の種々の部分−すなわち該ビーム形成部１１６Ａ、１１６Ｂ、送／受信チップ１１２Ａ、１１２Ｂ、そしてプリアンプ／テージーシーチップ１１４Ａ、１１４Ｂを指す。該システム制御器２１８は連続的データ出力を保証するために該ブイラムの適当なクロック作用とオペレーションを保持する。加えて、それは該システムの種々の動作モジュール用のクロックと制御信号を発生するのでそれらモジュールは何時該デーラム直列ポート出力にあるデータがそれら用であるかを知る。最後に、それは又、該ホスト５が該ブイラム内にデータを書くことを可能にするためにピーシー通信プロトコル｛例えば、フアイヤワイヤ（FireWire）又は高速バス｝を介して該ホスト（ピーシー）５とインターフエースする。
【００４４】
該ブイラムの幾つかは多数モジュールにより共有される。４つのブイラム１１５Ａ−１、１１５Ａ−２、１１５Ｂ−１，１１５Ｂ−２の該６４ビット出力は該送信モジュールのみならず該ビーム形成部によっても使用される。これは問題でなく、何故なら典型的に如何なる与えられた時にも唯１つしかデータを要しないからである。加えて、該送信モジュールチップは比較的少ないデータしか使用せず、かくして送信動作用にブイラム全体を専用化せねばならないことは無駄である。該ブイラムデータが多数モジュールにより共有されることを可能化するために、該制御器が解読し適当なＭＯＤＣＬＯＣＫラインを主張するコードが該ブイラム内に埋め込まれる。
【００４５】
該第５のブイラム２１５は多数モジュールにより共有されないデータを発生するため使われる。例えば、該テージーシー用の制御をここへ置くことは便利であり、何故ならそのデータはビーム形成部データと同時に要求されるからである。又何時正当なデータが該ビーム形成部から入手可能かを示す１つの専用の制御ビットと、フレーム境界を示すもう１つのビットを持つことも有用であり得る。かくして、該ブイラム内のデータの場所はフレーム走査シーケンス内の位置に対応するので、追加ビットは該システムのオペレーションと同期化される。又電力を保存するためにシーシーデークロックイネーブル信号（CCD clock enable signals）が該シーシーデークロック（CCD clock）をゲート（gate）するために発生され得る。最後に、該ブイラムは、既知の波形でアナログ回路をテストするためにＤ−Ａ変換器用のテストデータを発生するために使用されることも可能である。
【００４６】
該システムは寸法を減じられるので、ブイラムの数は減じられてもよい。２倍の速さでクロック動作するエスデーラムシステムでは、４つの共有されるブイラムチップは、例えば、１２８ラインシステムで２つのエスデーラムに合併されてもよい。
【００４７】
該ビーム形成部及び送信モジュールへ送られるデータはチャンネル内でビット直列であり、全てのチャンネルは並列に利用可能である。該送信モジュール用には、２つの送信チャンネルが、該２つのチャンネル用データ内でストローブ動作する交互のクロックを有する各ビットラインを共有する。全部の、チャンネル毎送信モジュールの係数（スタート時刻の様な）はビット直列に提示される。
【００４８】
該ブイラム内のデータはラン（run）に組織される。１つのランは、該ブイラム制御器により解釈される１ワードのヘッダーと、それに続いた該種々のモジュールにより使用される０個以上の実際のデータワードと、から成る。該ヘッダー（表１参照）は該ラン内の該データはどこが行き先か、如何に速くそれはクロックアウトされるべきか、そして該ラン内には如何に多くの値があるか、を指定する。（該ランの行き先は該４つのブイラムから来るデータ用のみであることを注意しておく。該制御器ブイラムから来るビットは常に同じ行き先を有する。）該ヘッダーは又、下記で説明されるジャンプ（Jump）、ポーズ（Pause）、そしてエンド（End）用の特別のインストラクション（instructions）をコード化するためにも使用される。
【００４９】
【表１】
2004530463.tif 000003
【００５０】
該ブイラム内のデータは基本的にシーケンシャルに読み出されるが、メモリー要求を減らし、該超音波システムが如何に動作するかについて幾つかの観察に基づきシステムオペレーションを容易化する、ために幾らかの変更が可能にされる。
【００５１】
第１の観察はピークの制御データレート要求が必要な平均レートより遙かに高いことである。これは、近接ゾーンの画像形成中、最大シャープさを保持するために毎クロックで焦点合わせが更新されるからである。しかしながら、遠視野に近付く深いゾーン用には、該焦点合わせパラメーターは非常に早く変化する必要はない。かくして該データは低いレートで供給されてもよい。これは各ランに付随する２ビットのＲＡＴＥフイールド（RATE field）の使用により達成される（表２参照）。該ＲＡＴＥフイールドは該指定されたランが、最大システムクロックレート（８−３２ＭＨｚとすることが出来る）、そのクロックレートの２分の１、４分の１又は８分の１の何れかでクロックアウトされることを可能にする。
【００５２】
【表２】
2004530463.tif 000004
【００５３】
次の観察は屡々、時間データが要求されない大きなギャップが屡々あることである。送信パルスが深いゾーン（deep zone）に起動（fired）された後、そのエコーが受信され、該ビーム形成部が賦活される前に比較的多量の時間が過ぎ得ることである。かくして、作動時間間隔の間ブイラム空間を無駄にする必要がないことは有利である。この理由で陽のポーズコマンド（explicite）が許される。該システム制御器２１８がポーズ命令を受信すると、それは該ブイラムメモリー内の次のワードを読む前に指定数のクロックサイクル間待つ。該ＰＡＵＳＥＣＯＵＮＴは１から２０４７の範囲上で取り得る１１ビット数である。これは１６３７６（２０４７＊８）システムクロックサイクルまでのポーズを可能にするＲＡＴＥフイールドにより追加的に測られる。ＲＡＴＥ１のポーズは、次ぎに説明される、ウエイト（wait）コマンドと解釈されるのでＲＡＴＥフイールドは値０，２そして３を採用出来るのみであることを注意しておく。しかしながら、これは問題でなく、何故なら、典型的にＲＡＴＥ０のみは最大ウエイト精度用に使用され（１クロック内への）、ＲＡＴＥ３は最大ウエイト時間用に使用されるからである（１６３７６クロックサイクルまで）。
【００５４】
該ビーム形成部１１６からのデータはバンド幅制限されたリンク上を該ホスト５へ送り返されねばならないので、データロス（data loss）を防止するためにバッフアーリングと流れ制御が必要である。該バッフアーリングは１６Ｋ×１８エフアイエフオー（16K by 18 FIFO）により達成される、一方該流れ制御は該エフアイエフオー充満指示を該システム制御器２１８へ送り戻すことにより達成される。この仕方で、もし該エフアイエフオーが余りに充満するならば、該エフアイエフオーが空になるまで走査は停止する。しかしながら、該走査は任意に停止すべきでなく、何故ならそれは音響波の伝播でタイミングが取られているからである。かくして、陽の同期化点（explicit synchronization points）が該コード内に挿入され、これらの点で該制御器は該エフアイエフオーが安全に進めるに充分に空になるまで該制御器は待つ。該ウエイトコマンドはこれらの同期化点を示すために使用される。該ウエイトコマンドは該制御器を該ＷＡＩＴＰＲＯＣＥＥＤラインがハイになるまで待たせる。現在これは（該補助エフピージーエイを経由して）該エフアイエフオー上の”半分フルでない（not half-full）”インジケーターに接続されている。かくしてデータオーバーフローが起こり得ないことを保証するために、該ウエイトコマンドは少なくとも毎８Ｋデータ発生サイクルごとに置かれ得る。これは１超音波ラインより大きいので、それはなお多数ラインインターリービング（multi-line interleaving）が使用されることを可能にする。
【００５５】
次のコマンドはジャンプ（jump）コマンドである。これは該ブイラムメモリーを通しての非シーケンシャルな横断（traversal）を可能にする。これは該ブイラムメモリーが読み出しオペレーションと同時に修正され得て、又可変サイズの制御シーケンスを追加又は除去することを容易にするため使用される。何故これが有用であるかを理解するために、下記の例、すなわち、１人がブイラムロケーション５１２−１０２３内のデータを替えたいが一方もう１つのロケーションを使用して走査オペレーションを続けたいと想像する。もしホストが丁度ロケーション５１２−１０２３を修正する筈なら、それらが修正される中間にある丁度その時それらが使用されないと言う保証はない。かくして該データは非決定状態にあり、誤りのシーケンス（erroneous sequence）へ導き得る。しかしながら、もしロケーション５１２がロケーション１０２４へのジャンプであると最初に修正され、そして５１３−１０２３へのロケーションがそれらの新値へ修正され、そしてロケーション５１２がその新しい値へ最後に修正されるなら、このレース条件（race condition）は起こり得ない。（該修正のスタート時それはロケーション５１３−１０２３を読みつつなく、この付近に得るべきブランク領域が残され得ると仮定する。）加えて、”サブルーチン”（戻りが絶対的ジャンプとしてコード化される事実のために走査当たり１回だけ使用され得る）が該走査シーケンスの容易な変更を可能にするために使用出来る。
【００５６】
ジャンプは常に実行するのに１２８サイクルを使うがそれは該システム制御器はこの新スタートアドレスをブイラム内にロードし、該新しい行のデータを直列シフトレジスターに転送しなければならない。これは典型的に約２５サイクルしか取らないが、該システム制御器の他の部分が該ブイラムへのアクセスを有するかも知れないので、固定遅延を保持するために安全な上部境界が使用される。
【００５７】
最後のコマンドはエンドコマンドである。これは、フレームが完了したことを該システム制御器に告げるためにフレーム用シーケンスの終わりで使用される。次いで該制御器はもしそれが１フレームモードにあるならそれがホストにより再スタート（ロケーション０から）されるまでインストラクションを取って来るのを停止する。もしそれが連続モードにあるなら、それは次のフレーム上で直ちにスタートするだろう（意味されたジャンプ０用に要する１２８サイクルの後で）。
【００５８】
図５Ａは図３Ａのシステム制御器のアーキテクチャーの機能ブロック線図である。該システム制御器２１８は４つの基本的部分：読み出し制御器（readout controller）２８２，ホスト制御器（host controller）２８４，リフレッシ制御器（refresh controller）２８６，そしてアルバイター（arbeiter）２８８を有する。最初の３つは該ブイラム上の３つの基本的オペレーション：データの読み出し、ホスとの要求でのデータの書き込み、そしてデーラムコアのリフレッシ（refreshing）、をサポートする。該アルバイター２８８は該最初の３つの部分の要求を該ブイラムのデーラムコア（VRAM's DRAM core）への１つの接続に合併することに責任がある。該最初の３つの部分の唯１つのみが与えられた時に制御を有するので、該それらは制御を陽に要求し、この要求が該アルバイター２８８により確認応答されるまで待つ。又それらは、該アルバイターが、他の部分の１つにそれを認めないことを知るよう、それらがなお該デーラムを使用しつつある時該アルバイターに告げねばならない。これはＩＮＵＳＥラインを経由して行われる。
【００５９】
加えて、該アルバイター２８８は、或る他の部分がそれを欲しているので該デーラムコアの所有を諦めるよう該ホスト制御器２８４に求めるため、該ホスト制御器２８４にＲＥＬＲＥＱすなわち要求放棄信号（relinquish request signal）を送る。読み出し制御器２８４とリフレッシ制御器２８６は共に固定短時間の間該デーラムを使うのみであるので、該ホスト２８４制御器のみが該バスの放棄を求められる必要があることを注意しておく。しかしながら、該ホスト制御器２８４は該デーラム内に書き込まれるために該フアイヤワイヤ上を来るデータがある限り該デーラムを保持し続けることが出来るので、何時１時的にデータの転送を停止すべきかを告げられる必要がある。
【００６０】
該ブイラムの直列部分は多重化（multiplexed）されず−それは常に該読み出し制御器２８２により制御されることを注意しておく。又該ブイラム直列データも該読み出し制御器２８２へ行くのみである。
【００６１】
該読み出し制御器２８２は該ブイラムの直列アクセスポートを出るデータのシーケンシング（sequencing）を制御する。これは、どのロケーションが読まれるべきかを決定するために該データヘッダーを解析し、正しい時刻で該ブイラム直列クロックをクロックし、該モジュール制御ラインをドライブし、そして又該直列アクセスメモリー内へ転送されるべき該ブイラムのデーラムコアからの適当なデータを取り決めることを含む。
【００６２】
該ホスト制御器２８４は、該ホストが該ブイラム内へ書くことを可能にするためにフアイヤワイヤを経由して該ホスト５にインターフエースする該ブイラム制御器の部分である。該ホストが該ブイラムに書き込みたい時、それはどのブイラムとどのアドレスを修正すべきかのみならず書くべき新データをも指定する非同期パケットを送信する。次いで該ホスト制御器２８４は該アルバイター２８８に該ブイラムへのアクセスを求める。該デーラムコアが読み出し２８２又はリフレッシ２８６の何れかの制御器によって使われてない時は、該アルバイター２８８は制御を該ホスト制御器２８４へ与える。次いで該ホスト制御器２８４はアドレスと制御信号発生を世話する。全パケットがデコードされると、該ホスト制御器２８４はその要求ラインを解除し該デーラム制御を諦め、他の２つの部分がそれを使うことを可能にする。
【００６３】
該リフレッシ制御器２８６は該ブイラムのデーラムコアにそのデータを失はないようにするためにリフレッシサイクルを周期的に発生する責任がある。該リフレッシ制御器２８６は何時それがリフレッシを要求する必要があるかを跡付けるためにそれ自身のカウンターを有する。一旦それが該アルバイター２８８を介して該ブラムへのアクセスを得ると、それはシーケンシャルに該ブイラムの各々用に１つのリフレッシサイクルを発生する。これは並列の全５個のブイラムをリフレッシするのに比して該デーラム電源ライン上のスパイク量を減じる。
【００６４】
ＲＥＦＲＡＴＥ入力はリフレッシサイクル間で如何に多くのシステムクロックサイクルが起こるかを制御する。（表３参照。）これは種々のシステムクロックレート用の補償である。加えて、リフレッシはデバッグ目的でデイスエイブル（disabled）にされてもよい。
【００６５】
【表３】
2004530463.tif 000005
【００６６】
該アルバイター２８８は該読み出し、ホスト、そしてリフレッシの制御器２８２，２８４，２８６部分による該ブイラムへのアクセスを制御する。如何なる与えられた時刻にも唯１つの部分が該ブイラムの該デーラムポートへのアクセスを有してもよい。該アルバイター２８８は、該制御を有するセクションがそのＩＮ＿ＵＳＥラインをデアサート（de-asserting）することによりそれを放棄するまで該ブイラムの制御をもう１つの部分へ割り当てし直すことはない。該部分は該読み出し制御器２８２が最高の優先度を得て、該ホスト制御器２８４が最低の優先度を得ることで優先度を割り当てられている。推論は、もし該読み出し制御器２８２が該ブイラムへのアクセスを要するがそれを得ないならば、該システムは該直列出力データが正しくない時該システムは壊れる（break down）かも知れないことである。該リフレッシ制御器２８６は時々起こる遅延は、それが余りに多く起こるべきではないとは言え、許容することが出来る。最後に、該ホスト制御器２８４は、該ブイラムの書き込みが長くかかることを除けば、待たされた余りに多い結果な無いので、非常に長い遅延を許容出来る可能性がある。
【００６７】
該走査ヘッドとホストコンピユータの間の高い能力だが、費用効果があり物理的に煩わしくない接続はフアイヤワイヤ標準｛又、アイイーイーイー１３９４（IEEE 1394）として公知の｝を使って可能である。該フアイヤワイヤ標準はマルチメデイア機器用に使用され、廉価な６本ワイヤのケーブル上で、１００−２００Ｍｂｐｓ、好ましくは４００−８００Ｍｂｐｓの範囲内で、のオペレーションを可能にする。又、該６本ワイヤの２本上で電力が供給されるので該フアイヤワイヤケーブルは該プローブヘッドへの唯一の必要な電気接続である。バッテリー又はアイイーイーイー１３９４ハブ（hub）の様な電源が使用出来る。該フアイヤワイヤプロトコルは高レート、短呼び出し時間（low-latency）のビデオデータを転送するためのアイソクロナス通信（isochronous communication）のみならず、周辺機器のコンフイギュレーションと制御用に使用されるのみでなくそれらからステイタス情報を得ることが出来る非同期で、信頼性ある通信をも共に提供する。幾つかのチップセットが該フアイヤワイヤバスに誂えシステムをインターフエースするために利用可能である。加えて、該ヘッド対ホスト接続のもう１つの端部（other end of the head-to-host connection）を完成するためにピーシーアイ（PCI）対フアイヤワイヤのチップセット及び基板が現在入手可能である。又カードバス対フアイヤワイヤ（CardBus-to-FireWire）基板も使用出来る。
【００６８】
該ブイラム制御器は該超音波走査ヘッドを直接制御するが、高レベルの制御、初期化、そしてデータ処理及びデイスプレーは卓上ピーシー（desktop PC）、ラップトップ又はパームトップ（palmtop）コンピユータの様な汎用ホスト（general purpose hosto）から来る。該デイスプレーはタッチスクリーン（touchscreen）能力を含むことが出来る。該ホストは該ブイラム制御器を介して該ブイラムデータへ書き込む。これは、初期化の際のみならず種々の走査パターンを要する何等かのパラメーター（ゾーンの数又は位置、又は走査ヘッドの種類の様な）が変わる時は何時も行われる。同じ走査パラメーターを用いてデータが該走査ヘッドから連続的に丁度読まれつつあるルーチン動作中、該ホストは該ブイラムへ書込む必要はない。該ブイラム制御器も又該走査パターン内の何処にそれがあるかを追跡するので、それは、該ホストへ戻る該データ内にフレーム境界（frame boundaries）をマーク付けするためにパケット化（packetization）を行うことが出来る。パワーダウンモード及び該ヘッド上でのボタン又はダイアルの問い合わせの様な追加的機能の制御も又該フアイヤワイヤ接続を経由して行われ得る。
【００６９】
フアイヤワイヤチップセットは該フアイヤワイヤインターフエースへの電気的及び低レベルプロトコルのインターフエースを管理するが、該システム制御器は該フアイヤワイヤチップセットへのインターフエースを管理するのみならず、非同期パケットをデコードしそしてフレームをアイソクロナスパケット境界に架からせない様なより高いレベルのフアイヤワイヤプロトコル課題を取り扱うことも管理せねばならない。
【００７０】
非同期データ転送は何時でも起こり、該画像データに対し非同期である。非同期データ転送は１つのノードからもう１つへの書き込み又は読み出し要求の形を取る。該書き込み及び読み出しはターゲットノードのアドレス空間内の特定範囲のロケーションへのものである。該アドレス空間は４８ビットと成り得る。個別非同期パケット長さは２００Ｍｂｐｓオペレーション用では１０２４バイトに限定される。読み出し及び書き込みの両者はシステム制御器によりサポートされる。非同期書き込みは該ホストが該ブイラムデータのみならず該オペレーションモードを替えることが出来る該制御器内制御ワードも修正することを可能にするため使用される。非同期読み出しはコンフイギュレーションロム（configuration ROM）｛該システム制御器エフピージーエイ内（FPGA）の｝に問い合わせるため使用されそして又外部レジスター又は”ポーズ”ボタンの様なアイオー（I/O）に問い合わせるために使用することが出来る。該コンフイギュレーションロムは該プローブヘッドを差別するのみならず、キーに基づき或るソフトウエア特徴のノードロッキング（node-locking）を可能にするために使用出来る問い合わせ可能な（querible）”ユニークアイデー（unique ID）”を含む。
【００７１】
アイソクロナス転送を使用して、ノードは指定された量のバンド幅を保有し、それは１／８０００秒毎のリンクアクセスの保証された低オーバーヘッドバースト（guaranteed low-overhead burst of link access）を得る。該ヘッドから該ホストへの全画像データはアイソクロナスパケット（isochronous packet）を経由して送られる。該フアイヤワイヤプロトコルは幾つかのパケットレベルの同期化を見越し、追加的同期化が該システム制御器内へ作り込まれる。
【００７２】
該非同期書き込み要求パケットは：
ａ）リンク層（Link Layer）制御器チップ｛テーアイジーピーリンクス（TI GPLynx）又はテーアイジーピー２リンクス（TI GP2Lynx）｝をコンフイギュア（configure）し
ｂ）該システム制御器エフピージーエイを制御し
ｃ）シーケンシングデータを該ブイラム内に書き込む
ために、該ホストから該プローブヘッドへ送られる。
【００７３】
該”ブロックペイロード（Block Payload ）を用いた非同期書き込み要求”又は該”クアドレットペイロード（Quadlet Payload）を用いた非同期書き込み要求”の両方の形が使用出来る。後者は簡単に該ペイロードを１クワドレット(quadlet)（４バイト）に制限する。該２つのパケットのフオーマットが表４と表５に示される。これらは如何に該パケットが該テーアイリンク（TI LINK）制御器チップにより送られるかであることを注意しておく。これと該ワイヤ上でのフオーマットとの間の差はシーアールシーが剥がされ、スピードコード｛エスピーデー（spd）｝と確認応答コード｛エイシーケーエスイーエヌテー（ackSent）｝がその終わりに付属させられることである。アダプテック（Adaptec）のエイピーアイ（API）とデバイスドライバーは該パケットを組み立てることを世話する。
【００７４】
【表４】
2004530463.tif 000006
【００７５】
【表５】
2004530463.tif 000007
【００７６】
ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＩＤフイールドは該プローブヘッドフアイヤワイヤ制御器である行き先のノードイーデー（node ED）を保持する。物理層チップ（physical layer）は該パケットがそれ用であるかどうかを決定するためにこれを使用出来る。該システム制御器はこのフイールドを無視出来る。ｔＬａｂｅｌフイールドは要求と応答を整合するために使用される。書き込み要求用には、これは問題でなく、無視され得る。ｒｔはリンク及び／又はｐｈｙレベルで使用されるリトライ（retry）コードである。それは該システム制御器により使用されない。ｔＣｏｄｅフイールドはそれがどの種類のパケットであるかを決定する処理コードである。特に０はクワドレット書き込み要求用で、１はブロック書き込み要求用である。該システム制御器はそれがどの種類のパケットであるかを決定するためにこのフイールドを解剖する。現在０と１のｔＣｏｄｅ値のみが認識される。ｐｒｉｏｒｉｔｙフイールドはＰＨＹチップのみにより使用され、該システム制御器によっては無視される。それは該インターフエース上のどのユニットが特定のパケットのデータを受信すべきかを選択するために使用される。
【００７７】
次ぎに、ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＨｉとｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＬｏフイールドは４８ビット行き先スタートアドレス（48 bit destination start address）を形成する。これは該ノード内で該データが何用に使用されるべきかを示す。該システム制御器は表６に示す機能を決定するために該ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＨｉを使用する。該ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＨｉフイールドの最下位３ビットのみが現在調べられることを注意しておく。該ｓｐｄフイールドは該データが送られる速度を示す一方該ａｃｋＳｅｎｔフイールドは如何に該リンクチップ（LINK chip）が該パケットを確認応答したかを言うことによりステイタスを示すために使用される。
【００７８】
【表６】
2004530463.tif 000008
【００７９】
見られる様に、０−４のｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆＨｉ値は該ブイラムの書き込みに対応する。この場合該ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＬｏｗは書き込みをスタートすべきバイトアドレスにセットされる。これは典型的に１６ビットワードで形成される標準ブイラムアドレスの２倍である。スタートアドレス（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＬｏｗ）と長さ（ｄａｔａＬｅｎｇｔｈ）は共に、全ての演算が整合されたクワドレットであるように、４の倍数であることを注意しておく。該ペイロードデータはリトルエンディアン（little endian）であり、かくしてもしインテルピーシーホスト（Intel PC host）により書き込まれたなら変換される必要はない。該長さ（ｄａｔａＬｅｎｇｔｈ）は加えて、該ジーピーリンクスのエフアイエフオーのサイズのために４と１２８バイトの間にあらねばならない。全エフアイエフオーサイズは２００バイトであるが、７２バイトは読み出し応答用に要する該非同期送信エフアイエフオーに専用化される。
【００８０】
５のｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＨｉ値は該システム制御器ＩＳＯパケット長さレジスターが書き込まれるべきことを意味する。該ＩＳＯパケット長さは、それがフアイヤワイヤ経由で該ホストへ戻るよう該ＩＳＯパケットを正しくフオーマットすることを可能にするために該制御器内にセットされねばならない。該テーアイジーピーリンクス（TI GPLynx）は１ワードが余り遅くなるまでパケット終端指示（end-of-packet indication）を明示（assert）しない事実のために該システム制御器内の陽のカウンターが使用される。該ＩＳＯパケット長さも又該リンクチップ内にセットされねばならないことを注意しておく。書き込まれる値は、該リンクチップ内にもセットされねばならない該ＩＳＯパケット長さでの１６ビット数である。該書かれる値は該アイエスオーパケット（すなわち、バイト／２）内の１６ビットワードの数であり、それが該リンクチップでなく、システム制御器によってのみ解釈されるのでリトルインディアン順序（little endian order）で書かれる。
【００８１】
６のｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＨｉ値を指定することは該システム制御器モードワードが修正されるべきことを意味する。現在各クワドレットから最下位１６ビットのみが使用され、全クワアドレットは同じ場所へ行くので多数の値を書くことは丁度該システム制御器モードワードを書き直されさせる。該ペイロードデータが再びリトルエンディアンであることを注意されたい。（これら２事実を一緒に置くことは全４バイトの最初の２つが使用され、第２の２つは無視されることになる。）該システム制御器モードワードの規定は表７で与えられる。
【００８２】
【表７】
2004530463.tif 000009
【００８３】
ビーオーエフワード（BOF word）フイールドは該システム制御器が、フレームの開始を指示するためにアイソクロナスパケットの第１ワードのハイバイト（high byte）に置く値をセットするために使用される。該ビーオーエフワードは典型的データで起こりそうでない或る値にセットされ得る。しかしながら、これは決定的ではなく、何故ならば、該データ内で起こるビーオーエフワードを選ぶことは正しくないフレーム同期化を免れることを起こしそうであるが、それが同期化を失敗したと考えたが真実には正しく同期化された偽りの警報を決して引き起こさないからである。リセット時初期値は１６進で８０（80 hex）である。
【００８４】
ＡｂｏｒｔＦｒａｍｅ、ＳｉｎｇｌｅＦｒａｍｅ、そしてＲｕｎビットは該システムオペレーションを制御するために使用される。それらの使用は表８に示される。該データエフアイエフオー（data FIFO）は決して完全に空にすることを許されないので全フレームは次の１つの部分がキュー（queue）になるまで読み出され得ない。
【００８５】
【表８】
2004530463.tif 000010
【００８６】
ＤａｔａＬｏｏｐｂａｃｋビットは該ホストから読み戻されるデータがＡ−Ｄから来るかそれともブイラムの１つから来るかを制御するため使用される。（現在はこれはブイラム１である。）この第２のオプションは該ビーム形成部とＡ−Ｄ変換をテストすることなく該デジタルデータ発生と収集をテストするためにテスト目的で使用出来る。該ＤａｔａＬｏｏｐｂａｃｋビットでの０はＡ−Ｄからの読み出しの正規の動作を示す一方１はそれが該ブイラムからデータを得るべきことを意味する。
【００８７】
エクストラ１及びエクストラ２ビットは汎用目的で利用可能である。それらは該システム制御器によりラッチされ、現在ＥＸＴＲＡＣＬＯＣＫ０及びＥＸＴＲＡＣＬＯＣＫ１と呼ばれるピン上で持ち出されるが、どんな目的用にも使用出来る。
【００８８】
最後にｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＨｉを７にセットすることは該非同期パケット内のデータが該フアイヤワイヤリンクチップへ戻って書かれることを指示する。これは該テーアイ（TI）テーエスビー１２エルブイ３１（TSB12LV31's）の｛又は３２（32'）の｝レジスターの何れかが該ホストにより修正されることを可能にする。これはアイソクロナスデータ送信をコンフイギュアし、イネーブルにするため使用され得る。該ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＬｏｗは書くべき第１レジスターを指定する。該レジスターはサイズが全て４バイトであり、それら全体で書かれねばならないので、ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＬｏｗとＤａｔａＬｅｇｔｈは共に４の倍数でなければならぬ。倍数一連レジスター（multiple consecutive registers）は１つのパケットで書かれ得る。該データは、該テーエスビー１２エルブイ３１がビッグエンディアン（big endian）として設計されているので、ビッグエンディアンであることを注意しておく。このバイトスワッピング（byte-swapping）はインテルピーシーホストにより行われねばならない。
【００８９】
読み出し要求パケットはプローブヘッドからデータを非同期的に読み出すため使用される。これは現在コンフイギュレーションロムデータ（configuration ROM data）からのみ成る（下記参照）が、ステイタス情報又はボタン指示（button indications）の様な他の種類のデータ用にも容易に使用出来る。
【００９０】
アダプテック（Adaptec）デバイスドライバーは、陽のオペレーション要求に応答して、のみならず、Ｐ＿ＧＥＴ＿ＤＥＶ＿ＩＮＦＯのＳｅｎｄＰＡＰＩＣｏｍｍａｎｄに応答し、或いはバスリセットの後、又はオペレーションがノードへのハンドル（handle）を得ようと試みる時、該ノードのフアイヤワイヤコンフイギュレーションロム（FireWire configuration ROM）に問いただすためにも、非同期読み出し要求を送る。
【００９１】
非同期読み出し要求は、非同期書き込み要求に於ける様にクワドレットか又はブロックか何れかの種類である。該フオーマットは表９と表１０に示される。それらは該書き込み要求フオーマットと同様である。
【００９２】
【表９】
2004530463.tif 000011
【００９３】
【表１０】
2004530463.tif 000012
【００９４】
非同期書き込みパケットに於ける様に、該ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＨｉとｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＬｏｗは要求されつつあるかを決定する。ハイのアドレスは制御及びステイタスレジスターそしてコンフイギュレーションロムとしての使用のために規定される一方ローのアドレスはより一般的目的での使用のためにある。特に、該フアイヤワイヤコンフイギュレーションロムは、例えば、ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＨｉ＝０×ｆｆｆｆ、そしてｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＬｏｗ＝０×ｆ００００４００でスタートする。
【００９５】
該システム制御器が該テーアイリンクチップの一般受信エフアイエフオーからクワドレット又はブロック読み出し要求パケットを受信した時、それはクワドレット又はブロック読みだし応答パケットを定式化しそれを該リンクチップの非同期送信エフアイエフオー内に置く。これらのパケット（該非同期送信エフアイエフオー内に置かれる）のフオーマットは表１１と表１２に示される。
【００９６】
【表１１】
2004530463.tif 000013
【００９７】
【表１２】
2004530463.tif 000014
【００９８】
該ｓｐｄ、ｔＬａｂｅｌ、ｒｔ、そしてｐｒｉｏｒｉｔｙ値は要求パケットからコピーされる。ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＩＤは該要求パケットのｓｏｕｒｃｅＩＤから取られる。全てのパケットのシーアールシーエス（CRCs）は該テーアイリンクチップから発生され、そしてかくして該システム制御器が発生せねばならないデータは含まれない｛該ロムシーアールシーエス（ROM CRCs）は陽にオフラインで計算されねばならない。｝
ｒＣｏｄｅフイールドは回答のステイタスを指示するために使用される。特に、０は全部がよいことを示すｒｅｓｐ＿ｃｏｍｐｌｅｔｅを意味する。６の値は、該パケットの或るフイールドが無効又はサポートされないことを示すｒｅｓｐ＿ｔｙｐｅ＿ｅｒｒｏｒを意味する。この場合、もし該要求がブロック要求であるなら、該応答パケットのｄａｔａＬｅｎｇｔｈは０でなければならず、何等データは含まれるべきでない。もし該要求パケットの該ｄａｔａＬｅｎｇｔｈ又はｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎＯｆｆｓｅｔＬｏｗが４の倍数でないか又はもし該ｄａｔａＬｅｎｇｔｈが４と３２（ブロックパケット用）の間にないなら、ｒｅｓｐ＿ｔｙｐｅ＿ｅｒｒｏｒが返される。これは、該テーアイチップの非同期送信エフアイエフオーが１２クワドレットであるとコンフイギュアされる（８ペイロードクワドレット＋４クワドレットヘッダー用）ので、１２８バイトのペイロード書き込みパケットを可能にするために該受信エフアイエフオーは３６クワドレットであり得るからである。該アダプテックデバイスドライバーが要求すべき最も長い要求は８クワドレットであり、それはそれが該コンフイギュレーションロムの長さであるからである。何れの場合も、もし長い転送が失敗するなら、それはより小さな要求に戻るよう低下すると仮定している。
【００９９】
該フアイヤワイヤ仕様は各フアイヤワイヤノードが、該デバイス、その要求、そしてその能力について種々の詳細を含むコンフイギュレーションロムを有すると期待する。このロムは読み出し請求パケットを介して問い合わされるべきである。２種類のロム実施法（ROM implementation）：最小ロム（minimal ROM）と一般ロム（general ROM）、がある。前者は２４ビットベンダーデーデー（24-bit vender DD）を指示する唯１つのクワドレット（４バイト）ピースのデータを有する。該一般ロムは多くの他のフイールドと、該ベンダーとデバイスのアスキイ名からその電力消費とその能力へのアクセス方法までに及ぶオプションとなる多くのものと、を有する。
【０１００】
一般ロム内の所要フイールドの１つはノードユニークなアイデー（node unique ID）である。これは該２４ビットベンダーアイデーと４０ビットチップ（chip）アイデーとから成る。該４０ビットチップアイデーは全てのノードがユニークな値を有するよう割り当てる様なベンダー次第のものである。該ノードユニークアイデー（node unique ID's）は、該フアイヤワイヤバスが動作中リセットされるか又はコンフイギュアし直されるならば、該デバイス上で一貫したハンドルを保つよう求められる。デバイスが初めに開かれる時、アップリケーションはそのコンフイギュレーションを読みそれがそれと共に働こうとするか（if it wants to work with it）どうかを決定する。もしそうならそれはそのユニークアイデーを記録し、そのノードユニークなアイデーを経由して該デバイスへの接続を開く。次いでこれはそのホストアダプター（host adapter）とそれのデバイスドライバーにより何等かの与えられた時刻にそのフアイヤワイヤアイデー（１６ビット）へ写像される。もし接続形態（topology）が変化するか又はフアイヤワイヤバスのリセットが起こるなら、該ノードのフアイヤワイヤは変わることが出来るが、しかしながら、該ノードユニークアイデーは変わらないだろう。かくして、この様な場合、該アダプターは新フアイヤワイヤアイデーを自動的に決定し、そして続ける。かくして、特に該システムに取り付けられた多数ヘッドを用いての、スムーズなオペレーション用に、ノードユニークアイデーと該コンフイギュレーションロムの実施は必要である。
【０１０１】
該コンフイギュレーションロムは幾つかの部分（sections）に分けられる。特に問題の部分は、該ロムの長さとシーアールシー（CRC）を規定する第１ワード、或る固定した１３９４特定的（1394-specific）な情報（ノードユニークアイデーの様な）を与えるＢｕｓ＿ｉｎｆｏ＿Ｂｌｏｃｋを含む次の４ワード、そして１セットのキイ値タグ付きエントリー（a set of key-value tagged entries）であるＲｏｏｔＤｉｒｅｃｔｏｒｙを表す最後の３ワードである。２つの必要なキイ値対のみがエフピージーエイ内に作られたロムに含まれる（Only the two required key-value pairs are included the ROM built into the FPGA）。使用され得る８ワードロムが表１３に示される。
【０１０２】
【表１３】
2004530463.tif 000015
【０１０３】
アイソクロナスパケットはビーム形成されるデータのプローブヘッドからホストへの通信用に使用される。これは概念的にはフレームマーカーにより区切られた１６ビット数の流れである。該フレームマーカーは該フレーム内で該データが対応する場所と同期を保つために重要である。或る超音波システムは該データ内に埋め込まれた念入りなフレーム及びラインマーカーを使用するが、該集積化システムは、フレーム境界をマーク付けするために、該データの部分としては送られない１つの補助ビットを使用出来る。ライン境界はブイラムシーケンシングプログラム（VRAM sequencing program）を知ることにより導かれ得る。
【０１０４】
非同期パケットが好きなように（at will）送られ、バンド幅入手性（bandwidth availability）の何等の保証をも有しないが、アイソクロナスパケットは、保証されたレートのデータを送るために低オーバーヘッドの仕方として使用出来る。一旦周囲部が指定量のバンド幅を保有すると、それは８０００分の１秒毎にリンクアクセスの保証されたバースト（burst）を得る。ヘッドからホストへの全データはアイソクロナスパケットを介して送られる。アイソクロナスパケットは１／８０００秒に限定されるので、これはデータのフレームである。該フアイヤワイヤ仕様は４ビットＳＹＮＣコードを用いて各アイソクロナスパケットにタグを付けるため使用出来る同期ビット（synchronizatoin bits）の使用を記述する。アダプテックのフアイヤワイヤからピーシーアイへのブリッジ（Adaptec FireWire-to-PCI bridge）はその時適当なフレーム整合を保証するために該Ｓｙｎｃフイールドを使用する。しかしながら、テーアイジーピーリンクスコントローラーチップ（TI GPLynx Controller chip）は何時パケットを送るかのフレームレベルの粗さ（granularity）をサポートするのみでパケットレベルではないので該システム制御器がそれがデータを有したことを該フアイヤワイヤリンクチップに告げる時、それはデータの全フレームを送るよう用意せねばならない。エフアイエフオーはフレームより遙かに小さいので、賢いオプションは有効なフアイヤワイヤフレームサイズを１パケットまで減じることである。次いで各超音波フレームの第１ワードのハイバイト（high byte）内の特定のフレーム開始｛ビーオーエフ（BOF）｝コードが超音波フレームのスタートを該フアイヤワイヤフレーム（及びパケット）の開始で起こさせ、該超音波アップリケーションソフトウエア内のフレームレベル同期化を行わせる。効率用に、データの全超音波フレームが１つのフアイヤワイヤコール（FireWire call）｛そして従って１割り込み（one interrupt）｝でなお読まれ得る。
【０１０５】
アイソクロナスのヘッドからホストへのデータ転送用のセットアップでは３つの過程がある。これらの初期化過程はプローブ初期化当たり１回行われる必要があるのみである。
【０１０６】
第１過程はアイソクロナスバンド幅を予約することである。この予約は、割り当てられた全バンド幅が該リンクの全バンド幅を超えないことを保証するよう該要求の中央コード（該フアイヤワイヤのアイソクロナスサイクルマネージャーノード内の）を保たれさせる。例えば、この予約は、Ｐ＿ＡＬＬＯＣＡＴＥ＿ＲＥＳＯＵＲＣＥへのＣｍｄフイールドセットを有するアダプテックエイピーアイのＢｕｓＣｏｎｆｉｇ０コマンドを使用して達成される。バイト内の要求されるペイロードは送り込まれる。これは１／８０００秒毎内で望まれるデータ量とすることが出来る。この値を余り高く設定することは該フアイヤワイヤインターフエース上の予約されたバンド幅を無駄にするだけであり、それは唯１つしかデバイスがないなら問題ではない。この値を余り低く設定することはヘッドからホストへのデータレートを制限するかも知れない。オーバーフローやデータロスは起こりそうになく、走査がよりゆっくり進行するだけかも知れない。該資源割り当てコールはアイソクロナスチャンネル数のみならず許されるペイロードサイズも返すであろう。この許されるペイロードサイズは、もし該リンクの部分が既に予約されているなら、要求されたものより少ないかも知れない。
【０１０７】
次の過程はＩＳＯパケットを如何に長く期待するかを告げるために該システム制御器ＩＳＯパケット長さワードをセットすることである。
【０１０８】
最後の過程はプローブヘッドリンクチップ（probehead LINK chip）を初期化することである。これは上記説明のリンクチップ非同期パケットへのライトバック（writeback）を介して行われる。特に、レジスター５４ｈ、５８ｈ、そして５ｃｈを初期化することが必要である。次いで該プローブヘッドはシーケンシングをスタートするよう告げられ得て、該データは流れ戻る。
【０１０９】
もし多数プローブが該システムに接続され、該アイソクロナスバンド幅予約が一旦、しかし何等かの与えられた時に、起こるなら、唯１つのプローブのアイソクロナス送信（のみならずそのシーケンシングも）しかイネーブルにならない。
【０１１０】
前記の様に、アイソクロナスデータ転送は該プローブヘッドデータを該ホストへ供給するために使用される。フレーム同期を保持することが必要である。該フアイヤワイヤは約３０００バイトの部分フレームパケット化をサポートするが、これの頂部上でフレーム同期化を実施することは該システム制御器次第である。同期化は下記２つの方法を介して達成され、それらは
１．フレームの第１パケット内の第１ワードのハイバイトがフレーム開始（ビーオーエフ）コードにセットされる。（これは該システム制御器モードワード内でセット出来る）。
【０１１１】
２．全フレームが全体数のパケットを消費するよう埋め込まれる（All frames are padded to consume a whole numer of packets）。
【０１１２】
これら２つが組み合わされると、それらはもし正しい数のパケットが一度に読まれるならフレーム同期化が保持されることを保証し、該同期化は、該データ流れ内の各パケットの第１ワードのハイバイトを唯走査することによりもたらされ得る。
【０１１３】
１例のパケット化が表１４で示される。これは１つづつで１つの完全な超音波フレームを示す４ワード（８バイト）の４つのパケットと次のフレームの第１パケットを描く。該超音波フレームサイズは１０ワードである。見られる様に、第１ワードのハイバイトは該ビーオーエフコード（BOF code）にセットされる。これは適当な同期が保持されたことを保証するために調べられる。該データは次いで３つのパケット１−３に分けられる。該フレームはパケット３の中間で終わるので、パケット３の終わりは該ハイワード内のビーオーエフコードで埋められる。重要なのは、これは例え該超音波フレームサイズが該パケットサイズの倍数でなくても、第４パケットの第１ワードは第２フレームの第１ワードであることである。
【０１１４】
【表１４】
2004530463.tif 000016
【０１１５】
該テーエスビー１２エルブイ３１（TSB12LV31）（又は３２）は該アイソクロナスデータのパケット化を行うが該ＩＳＯＲＳＴ信号を介して該システム制御器にパケット境界を知らせる。該システム制御器は次いでその内部のワードからバイトへのマルチプレクサーのみならずパケット化回路をリセットするためにもこれを使用する。もしそれが該エフアイエフオーからフレームマーカーを受信するなら、それがＩＳＯＲＳＴパルスを受信するまで該エフアイエフオーからのクロック用データを停止する。
【０１１６】
該モジュールインターフエースは如何に該システム内の種々のモジュールが該ブイラム制御器により制御されるかを規定する。２種類のモジュール、すなわち、共有される（各アナログ基板上の２つ）４つのブイラムからデータを受信するそれらと、専用の（該ブイラム制御器を経由して）デジタル基板上のブイラムからデータを受信するそれらと、がある。該２種類のモジュールはそれらのオペレーションを同期化するために異なる制御信号を使う。
【０１１７】
タイミングの大部分は該モジュール（共有される／専用のブイラム利用）のランの速度に依る。図５は典型的プログラムシーケンス用の種々のモジュールのインターフエースするモード用の典型的タイミングを示す。
【０１１８】
前記の様に、ＶＲＡＭＤＡＴＡ、該ループバックブイラム（loopback VRAM）からのデータが該実行を制御する。図５Ｂで、対角線影付きボックス（diagonal shaded boxes）は該ブイラム制御器により使用されるヘッダーデータを示し、一方影付きボックス（shaded boxes）はモジュールデータを示す。４つの他のブイラム内のデータが該モジュールへ行く。第１ブイラムからのデータは該システム２９へ戻るようループされ、次いで該テージーシー、フイードバック制御他の様なもの用の専用のデータ供給用に使われる。
【０１１９】
図５Ｂでクロック１−４でレート１／１でのデータのランはモジュール０用に宛てられている。該ヘッダーはクロック１でクロックアウト（clocked out）される。クロック１でのＮＥＷＲＵＮＣＬＯＣＫのパルスは該モジュールに次のクロックはランの最初になることを知らせる。かくしてそれらはもし必要ならそれらの内部のラン関係状態（internal run-related state）をリセットする。該データはクロック２，３，そして４中にクロックアウトされる。該データはモジュール０用に宛てられているので、該ＭＯＤＣＬＯＣＫ０は新データワード毎に一度パルスを与えられる（pulsed）。モジュール０はＭＯＤＣＬＯＣＫ０の立ち上がりエッジ時にＶＲＡＭＤＡＴＡのデータをラッチすべきである。
【０１２０】
該ブイラムのアクセス及び保持時間（図５ＢのＴaccとＴhold）が注意深く守られねばならぬことを注意しておく。該ブイラムのアクセス時間は速度グレードに依り１５ｎｓ−２５ｎｓなので、該保持時間は４ｎｓ程に低くなり得て、これは、それらのモジュールクロックの立ち上がりエッジの前でＴclk−Ｔaccより前でないデータで動作時多くのマージンを残さない。（ＳＣと該ＭＯＤＣＬＯＣＫの間の何等かのスキュー（skew）は従ってこの限界を締め付けるが、該ブイラム制御器が該同じＭＡＳＴＥＲＣＬＯＣＫからのゲートされたクロックとして両信号を発生するよう設計された仕方のために、負荷条件が余り異ならないと仮定して該スキューは最小である。）３３ＭＨｚのマスタークロック周波数と該高速ブイラムを与えられたとして、これは１５ｎｓの余裕（slack）を与える。より遅いブイラムを使うことは５ｎｓの余裕を与える。
【０１２１】
最大のレートでデータを受け入れるモジュールは加えて、それらが、立ち上がりクロックの後にＴholdより多くのデータをラッチしないことを確認せねばならない。これは同じクロックが該ブイラムからの次のワードを検索するために使用されるからである。かくして、一般にモジュールは、それらのモジュールクロックの立ち上がりエッジで又はその前で有効にクロックするために、少なくともそれらが該クロック入力を遅延させる大きさだけ該データ入力を遅延させることを確認すべきである。この第２の制限は、１／２、１／４又は１／８レートのデータが使用される時は存在しない。
【０１２２】
第１例は１／１レートのデータなので、該ＭＯＤＵＬＥＦＡＳＴＣＬＯＣＫ０信号は該ＭＯＤＵＬＥＣＬＯＣＫ０ラインに従う。それらは１／２、１／４、又は１／８レートのデータが使用される時のみは異なる。
【０１２３】
クロック７−１５はモジュール２用に宛てられた１／４レートでの長さ２のランを示す。かくして新データは４マスタークロック毎に１回だけブイラムからクロックアウトされる。ここでＭＯＤＵＬＥＦＡＳＴＣＬＯＣＫ２はＭＯＤＵＬＥＣＬＯＣＫ２とは異なる挙動を示す。再びクロック７での該ＮＥＷＲＵＮＣＬＯＣＫは新ランが次のクロックサイクル時始まることを合図する。クロック７中、該ブイラム制御器は次のランが１／４のレートでモジュール２用であることを示すヘッダーデータをラッチしている。クロック７中、又、該ブイラムは該モジュールが使うだろうモジュールデータを発生する。クロック８で、ＭＯＤＣＬＯＣＫ２が起こり、モジュール２に該ブイラムのデータをラッチイン（）し使うよう告げる。該データは、該次のＭＯＤＣＬＯＣＫ２の前のマスタークロックまで存在することを注意しておく。
【０１２４】
ＭＯＤＣＬＯＣＫ２は新データワード毎に１回だけクロックされるが、ＭＯＤＵＬＥＦＡＳＴＣＬＯＣＫ２は該ランの持続時間の間マスタークロック毎に１回クロックされる。これは、低いレートでのデータを必要とするのみであるが、最高レート（full rate）で計算を行う必要がある該ビーム形成部の様なモジュール用に有用である。該ＭＯＤＮＥＷＤＡＴＡ信号は、高速クロックのどれの上に新データが存在しているかを決定するために該ＭＯＤＦＡＳＴＣＬＯＣＫラインを使用するモジュールによっても使用され得る。
【０１２５】
クロック１６−１８はポーズコマンドの結果を示す。ここで該ＮＥＷＲＵＮＣＬＯＣＫは通常の様にシーケンスされるが、ＭＯＤＣＬＯＣＫ又はＭＯＤＦＡＳＴＣＬＯＣＫは発生されない。
【０１２６】
上記で注意した様に、該特定の実施例は、エフピージーエイを使用する実施の簡単さを含め、多数の基準に基づき選ばれた。これはブイラムの使用を動機付けた。より高密度のエスデーラム（SDRAM）を使うエイシック（ASIC）インターフエースは少なくとも幾つかのバッフアリングを要するが、これは該制御器内か、代わりに該ビーム形成部、送／受信回路又は増幅器モジュールと共に、作られ得る。この仕方で、それらは、上記システムが供給する簡単な同期した、連続データと反対のデータのバースト（bursts of data）を受信する。その利点はエスデーラムはより高密度で、より高いレートでデータを提供出来て、それは部品数を減じる。この様な構成は、例えば、図４Ｂで示され、そこでは６４又は１２８チャンネル（６６０I−６６０J）システムが１又は２枚のプリント回路基板上に構成される。この２枚基板システムでは、該送／受信回路及び該プリアンプ／テージーシー回路は１つの集積回路内に作られ、第２集積回路として形成されるシーデーピービーム形成部と共に１枚の基板上に置かれる。該ビーム形成部制御回路はプロセサー６７０を用いた重み付けされた入力の計算を含むことが出来る。このシステム用のメモリーは該システム制御器と該デジタル通信制御回路と一緒に第２基板上に配置されたエスデーラムかブイラムか何れかである。
【０１２７】
図３Ａに戻ると、標準的フアイヤワイヤケーブル４０は複数のフアイヤワイヤ信号ライン４２とフアイヤワイヤ電力ライン４４とを含む。必要な電圧を提供するために、該フアイヤワイヤ電力ライン４４はインラインのＤＣ−ＤＣ変換器３００へ供給される。該ＤＣ−ＤＣ変換器３００は必要電圧を発生し、複数の電力ライン４６上でそれらを提供する。これらの新電力ライン４６は誂えケーブル４０’内に該フアイヤワイヤ信号ライン４２と共に再パッケージされる。該プローブハウジング３’内では、該フアイヤワイヤ信号ライン４２は該フアイヤワイヤチップセット２２０に接続され、該誂え電力ライン４６は電力配電部（power distributor）４８に接続されるが、該配電部はフイルターし、種々の電圧をそれぞれの内部電圧ライン１４８Ａ、１４８Ｂ、２４８上で配電する。加えて、該電力配電部４８は下記でより詳細に説明する様に追加のＤＣ−ＤＣ変換を行ってもよい。
【０１２８】
送／受信制御チップは変換器配列とインターフエースする必要がある。送信モードでは、該チップは、送信されたパルスが所要の送信焦点（transmit focus point）の画像場所（image place）上でコヒーラントに加算（coherently summed）されるように、選択された変換器素子の各々に印加される高電圧駆動パルス（high-voltage driving pulses）に遅延を提供出来る。受信モードでは、それは選択された素子により受信された反射音響波の、その対応する増幅器への接続を提供する。多チャンネル送／受信チップの機能は２つの部分に分離出来るが、それらは、低電圧送／受信制御を提供するコア機能（core function）と、該低電圧送／受信制御を高電圧にレベルシフトし、該変換器配列と直接インターフエースするバッフアー機能（buffer function）と、である。該送／受信チップの該コア機能は、各チャンネルプロセサーへマスタークロックとビット値を一斉同報（broadcasts）するグローバルカウンター（global counter）と、送信周波数、パルス数、パルスシーケンスそして送／受信選択を制御するグローバルメモリー（global memory）と、各チャンネル用遅延選択を提供するローカル比較器（local comparator）と、を含む。例えば、６０ＭＨｚクロックと１０ビットグローバルカウンター用では、それは１７μｓまでの遅延を有する各チャンネルに、プログラマブル送信周波数を提供するローカル周波数カウンター、種々のパルスシーケンスを提供するローカルパルスカウンターを供給する。例えば、７ビットカウンターは１パルスから１２８パルスまでのプログラマブルの送信されるパルス長さと、サブクロック遅延分解能（subclock delay resolution）を提供するローカルにプログラマブルの位相セレクターを提供出来る。例えば、６０ＭＨｚマスタークロックと２対１位相セレクター用には、８ｎｓの遅延分解能が提供される。
【０１２９】
典型的に該送信チップクロックの周期は遅延分解能を決定するが、プログラマブルサブクロック遅延分解能（programmable subclock delay resolution）と呼ばれる技術は該遅延分解能をクロック周期より精密にすることを可能にする。プログラマブルサブクロック遅延分解能を用いると、周波数カウンターの出力はチャンネル毎ベースでプログラマブルなクロックの位相でゲートされる。最も簡単な形では、２相クロックが使用され、周波数カウンターの出力はアサーテッド（asserted）かデアサーテッド（Deasserted）かの何れかのクロックでゲートされる。代わりに、多スキューされたクロック（multiple skewed clocks）が使用され得る。チャンネル毎に１つが選択され、周波数カウンターからの粗いタイミング信号をゲートするために使用される。
【０１３０】
図３Ｂで見られる様に、高電圧と低電圧の両オペレーションをサポート出来る半導体プロセスが、上記送／受信チップへの単一チップ解決用に理想的に整合される。該送／受信チップのコア機能は電力消費を減じるために低電圧トランジスター上で実施され得る。該変換器配列への必要な駆動パルスを提供するための該レベルシフト機能は高電圧トランジスター上で実施され得る。しかしながら、選択された半導体プロセスのみが１つのチップ２９０上での高電圧（バッフアー２９２）及び低電圧トランジスター（２９４）の両者の集積化を可能にすることが出来る。結果として、該高／低電圧プロセスはこれまでのところ０．８から１μｍの設計ルールでのみ提供されている。これらの設計ルールを用いると、６４チャンネル送／受信チップは１ｃｍ2より小さいチップ面積で単一チップ上に容易に集積化され得る。
【０１３１】
電力とシリコン面積を節約するために、多数チップモジュール２９５が送／受信チップを実現するために使用され得る。例えば、該モジュールのコア機能２９６を実施するためにデイープサブミクロンプロセス（deep-sub-micron process）が使用され、該バッフアー２９８機能を実施するために別のプロセスが使用され得る。図３Ｃに示す様に、該送／受信制御機能を実現するために１つのパッケージ内に多数チップセットが設置され得る。多数チップモジュール方策を用いると、１２８チャンネル送／受信制御器は容易に１つのパッケージ上に集積化され得る。
【０１３２】
図３Ｄは代わりの実施例を図解するが、そこでは該変換器配列１０’はケーブル４１２により該インターフエースハウジング４０４に接続された別のプローブハウジング４１０内に配置される。この様なシステムは図１２と関連しても図解されている。もう１つの実施例は、該送／受信回路及び／又は該プリアンプ／テージーシー回路の様な或る回路要素は該変換器配列と共に含まれるプローブハウジングを有する一方ビーム形成部、システム制御とメモリー回路は該インターフエース内に留まる、ことを注意しておく。図３Ｄのシステムは標準型プローブと、約４．５４ｋｇ（１０ポンド）より軽い重さで、標準型のパーソナルコンピユータに接続出来るビーム形成部インターフエースと、の使用を提供する。該インターフエース４０４は１５００ｃｍ3より小さい容積と好ましくは約２．２７ｋｇ（５ポンド）より少ない重量を有する。
【０１３３】
図６は外部アップリケーション集積化に適合された超音波画像形成システムのもう１つの特定の実施例のブロック線図を示す。図６を参照すると、該変換器配列ハウジング３２と付随回路は超音波｛ユーエス（US）｝インターフエース５０２を経由してシステム制御器５００に接続される。該システム制御器５００は、又フアイヤワイヤとして公知の、アイイーイーイー（IEEE）１３９４インターフエースの様な、予め決められた通信リンクである標準インターフエース４０を経由してピーシー（PC）の様なホストユーザー計算デバイス５に接続される。従って該ユーエスデータ（US data）は該標準インターフエース４０を経由してユーザー計算デバイス５に送信され、該ユーザー計算デバイス５で使われる特殊部品の必要を除く。該ユーザー計算デバイス５は従って、下記で更に説明される外部アップリケーションと集積化されてもよい超音波アップリケーションサーバーを提供する。
【０１３４】
該ユーザーコンピユータデバイス５上でランする該超音波アップリケーションサーバーは、従って、該ユーエスデータを受信し、それを更に進んだ処理用に外部アップリケーションにより行使されるように利用可能にする。該外部アップリケーションは、ローカルで、従って該ユーザーコンピユータデバイス５上でランするか、又は遠隔で、そして該超音波アップリケーションサーバーに遠隔式にアクセスするか何れであってもよい。
【０１３５】
図７Ａはローカルの外部アップリケーションでの使用のために動作可能な集積化インターフエースプログラムを示す。図７Ａを参照すると、該超音波サーバーアップリケーション５０４は該ユーザー計算デバイス５上でランする。又ローカル外部アップリケーション５０６は該ユーザー計算デバイス５上でランしており、そして集積化されたインターフエースプログラムを経由して該超音波サーバーアップリケーション５０４へ伝送されそしてそれから伝送される。該集積化インターフエースプログラム５０８は該ローカル外部アップリケーション５０６のために該超音波アップリケーションサーバー５０４が行ってもよいオペレーションに対応する１連の予め決められたエントリー点５１０ａ．．．５１０ｎを含む。該ローカル外部アップリケーション５０６はコマンドを送信し、該コマンドは該予め決められたエントリー点５１０により規定されたインストラクションとオプションのパラメーターを含む。該ローカル外部アップリケーション５０６は、意図されたオペレーションに対応する該集積化インターフエースプログラム内の該エントリー点５１０ｎを行使することにより該コマンドを該超音波サーバーアップリケーション５０４に送信する。該エントリー点は、スタックコール（stack call）、メッセージ送信（message transmission）、オブジェクトパッシング（object passing）又は他の適当なプロセス間通信機構（interprocess communication mechanism）を介して手続き（procedure）又は関数呼び出し（function call）により行使されてもよい。特定の実施例では、ウインドウズ(R)メッセージが使用されてもよい。
【０１３６】
該コマンドは該集積化インターフエースプログラム５０８から該望まれたエントリー点５１０ｎ経由で該超音波サーバーアップリケーション５０４により受信され、処理される。該超音波サーバーアップリケーション５０４は該望まれた機能に対応する結果を実行し、そして該結果を、典型的には該対応するコマンドの送信で使われる同様なプロセス間通信機構により、該集積化されたインターフエースプログラム５０８を介して該外部アップリケーション５０６へ送信し返す。該超音波アップリケーションサーバーにより行われるオペレーションは下記を含んでおり：
【０１３７】
【表１５】
2004530463.tif 000017
【０１３８】
そして又該集積化インターフエースプログラム５０８内のエントリー点と該超音波サーバーアップリケーション５０４内の対応するオペレーションを規定することにより他のことを含んでもよい。
【０１３９】
該ローカル外部アップリケーション５０６により受信された結果は、従って、該ローカル外部アップリケーション５０６により提供された何等かの関数により使われ、解析されてもよい。該ローカル外部アップリケーション５０６は、該超音波アップリケーションサーバー５０４又は該集積されたインターフエースプログラム５０８を修正することなく望まれる機能を提供するよう拡張又は修正されてもよい。更に、該超音波サーバーアップリケーション５０４により提供される他の動作への追加的エントリー点５１０ｎは該集積化されたインターフエースプログラム５０８の修正だけを要してもよい。更に、多数の外部アップリケーションは該集積化インターフエースプログラム５０８により規定されるコマンドの適当なインストラクションとパラメーターを計算することにより該集積化インターフエースプログラム５０８へアクセスしてもよい。
【０１４０】
特定の実施例では、該外部アップリケーションは２次元及び３次元放射治療データ（2 dimensional and 3 dimensional radiation therapy data）、胎児画像データ（fetal image data）、心臓画像データ（cardiac image data）、そして画像ガイド式手術のデータ（image guided surgery data）を処理するよう動作可能である。この様なアップリケーションは、医療情報について可視的フイードバックを提供するために外科医の様なオペレータにより医療分野で使用される。例えば、胎児画像データは子宮内胎児（fetus in utero）を見るため使用される。可視画像を提供するために多次元データを使うことにより、出生欠陥（birth defects）、治療可能な病気（treatable ailments）、性（gender）、寸法（size）、及びその他の様な条件が決定出来る。同様に、放射治療データは、放射治療の方向と強さ（direction and intensity of radiation treatment）に関する情報と該治療範囲（treatment area）の可視画像とを同時表示するため使用されてもよい。又この様な可視画像データは外科器具の位置を示すために、画像ガイド式手術で使われてもよい。この様な情報は、その苦痛範囲を露出させることが不可能かも知れない脳外科の様な状況で特に有用である。
【０１４１】
図７Ｂは遠隔外部アップリケーションでの使用に動作可能な集積化インターフエースプログラム５０８を示す。この様な実施例では、遠隔外部アップリケーション５１２はピーシーの様な遠隔計算デバイス５１４上でランしており、通信リンク５１８を経由してインターネットの様な公共アクセスネットワーク５１７経由で該ユーザー計算デバイス５へ接続される。該集積化インターフエースプログラム５０８は遠隔手続き呼び出し｛アールピーシー（RPC）｝点又は他のノード間通信機構（inter-node communication mechanism）の様な接続点５１６ａ．．５１６ｎを有する。特定の実施例では、該接続点はテーシーピー（TCP）／アイピー（IP）プロトコルに従うソケットである。
【０１４２】
ローカル外部アップリケーション５０６と同様に、該遠隔外部アップリケーション５１２は該超音波アップリケーションサーバー５０４内の意図されたオペレーションに対応するコマンドを計算するよう動作可能である。該接続点５１６ｎは一般に該遠隔外部アップリケーション５１２から送信されるコマンドを受信するよう動作可能である。該超音波アップリケーションサーバー５０４は該コマンドに対応する結果を送り、該結果を、該コマンドを送信するため使用されたそれの様なノード間通信機構により、該集積化インターフエースプログラム５０８を経由して該遠隔外部アップリケーション５１２へ送信し返す。更に、同じ集積化インターフエースプログラムは、一般に該ローカル外部アップリケーション５０６によりアクセスされるべきエントリー点５１０ｎと、一般に該遠隔外部アップリケーション５１２によりアクセス可能な接続点５１６ｎと、両者を有することが出来る。
【０１４３】
図８は外部アップリケーション集積化のフローチャートを示す。図６，７Ａ、７Ｂそして８を参照すると、外部アップリケーションは過程５５０に描かれる様に、処理及び／又は解析で使われるべき望ましいユーエスオペレーション（US operation）を決定する。該オペレーションはデータを提供してもよく、或る結果又は状態変化又は組合せを引き起こしてもよい。該外部アップリケーションは、集積化インターフエースプログラムにより規定され、過程５５２で示す様に、このオペレーションに対応するインストラクションを決定する。該外部アップリケーションは次いで、過程５５４に開示する様に、何等かのパラメーターが該オペレーション用に必要かどうかを決定する。もしパラメーターが必要なら、該外部アップリケーションは、過程５５６に描く様に、該パラメーターを決定する。もしパラメーターが必要でないなら、実行が続く。該外部アップリケーションは、過程５５８に示す様に、望まれるユーエスオペレーションに対応する、インストラクションと何等かの所要パラメーターとを含むコマンドを決定する。該コマンドは、過程５６０に開示する様に、該集積化インターフエースプログラムを介して該超音波アップリケーションサーバーへ送信される。該送信は該外部アップリケーションがローカルか或いは遠隔かに依って、上記又は他に説明されるそれらの様な、何等かの適当な方法によってもよい。
【０１４４】
超音波データは、過程５６２で描かれる様に、超音波画像情報を指示する標準通信インターフエース４０を経由して超音波サーバーアップリケーション５０４により受信される。上記で説明した様に、該超音波データは、放射治療データ、胎児画像データ、心臓画像データ、そして画像ガイド式手術データの様な可視情報を見るために、対象又は患者と接触して配置されたテストプローブを経由して受信される。過程５６４に開示される様に、該超音波アップリケーションサーバー５０４の様な情報は該超音波データからのコマンドに対応する結果を実行する。かくして過程５６４は、放射が治療用に向けられるべき問題領域を規定する又は再規定するために発生される制御信号を含んでもよい。該超音波アップリケーションサーバー５０４は次いで、過程５６６で示す様に、該集積化インターフエースプログラム５０８を介して該外部アップリケーションへ計算された結果を送信する。多くの連続するコマンドと結果が計算され、該超音波データが該標準通信インターフエース４０上を繰り返しの仕方で同時に送られると期待されることを注意しておく。
【０１４５】
もう１つの特定の実施例では、該超音波アップリケーションプログラムは、ローカル外部アップリケーションのためのエントリー点と、遠隔外部アップリケーションのための接続点と、両方を有する。該エントリー点に対応するインストラクションとパラメーターは該ローカル外部アップリケーションには既知であり、該接続点に対応するインストラクションとパラメーターは該遠隔外部アップリケーションには既知である。更に、該集積化アップリケーションサーバー内の同じオペレーションを行使するよう動作可能なエントリー点と接続点との両者があってもよい。この様な実施例では、該同じオペレーションを行使するデドロック又は同時企図を避けるために該超音波アップリケーションサーバー内でセマフォ（semaphore）又は再入機構（reentrancy mechanism）が使われる。該ローカル及び遠隔の両外部アップリケーションは該集積化インターフエースプログラム５０８を介して該超音波アップリケーションサーバーを行使する（図７Ａ及び７Ｂ）。
【０１４６】
該超音波アップリケーションサーバーは又該外部アップリケーションにアクセスすることなくオペレーションを取り扱うためのグラフイカルユーザーインターフエースを有する。図９を参照すると、トップレベルのジーユーアイスクリーン（top level GUI screen）の制御バー（control bar）５７８が示されている。該制御バーは画像制御プリセットを介して該デイスプレーの画像設定に影響するツールのオペレーションを可能にしている。該画像設定は３つのサイズ、小５７０ａ、中５７０ｂ、そして大５７０ｃ、の各々用に制御される。各サイズ用に、そのサイズ内での、深さ５７２，焦点５７４、そして時間利得補償（time gain compensation）５７６を含む画像設定が制御されてもよい。これらの設定の各々は後刻の再呼び出し用にユーザー規定された名前の下にセーブされてもよい。ユーザーはセーブボタン上をクリックしてフアイル名を入れるよう促される。サイズ設定５７０ａ、５７０ｂ、そして５７０ｃに対応する３セットの設定の各々はそこで該フアイル名に対応して記憶され、後刻ユーザーにより再呼び出しされてもよい。
【０１４７】
当業者は、ここで規定された該オペレーションと方法とを規定するプログラムが、それに限定されないが、ａ）ロム（ROM）デバイスの様な非書き込み記憶媒体上に恒久的に記憶された情報、ｂ）フロッピーデイスク、磁気テープ、シーデーエス（CDs）、ラムデバイス、そして他の磁気的及び光学的媒体の様な書き込み可能な記憶媒体上に変更可能に記憶された情報、又はｃ）インターネット又は電話モデムラインの様な電子的ネットワーク内に於ける様に、例えばベースバンド信号又はブロードバンド信号技術を使って、通信媒体を通してコンピユータへ搬送される情報、を含む多くの形式でユーザー計算デバイス及び遠隔計算デバイスへ供給可能であることは容易に評価すべきである。該オペレーション及び方法はプロセサーにより実行可能なソフトウエアで又は搬送波内に埋め込まれた１セットのインストラクションとして実施されてもよい。代わりに、該オペレーション及び方法は、全体で又は部分的に、特定用途向け集積回路｛エイシック（ASIC）｝、状態機械（state machines）、制御器又は他のハードウエア部品又はデバイスの様なハードウエア部品、又はハードウエア、ソフトウエア、そしてフアームウエア（firmware）部品の組合せを使用して具体化されてもよい。
【０１４８】
図１０は本発明の携帯式超音波システム４７０の好ましい実施例を図解する。ラップトップ、ハンドヘルドコンピユータ又は卓上ワークステーションの様なパーソナルコンピユータ４７２がケーブル４７６に沿ってハウジング４７４へ電力及び標準インターフエース｛例えば、アイイーイーイー（IEEE）１３９４又はユーエスビー（USB）｝を提供出来る。ハウジング４７４はケーブル４８０に沿ってインターフエースハウジング（４８２，４９０）へ電力を供給するためにＤＣ−ＤＣ変換器を有する。このインターフエースハウジングは前に説明した様に２又は３枚の回路基板４８４，４８６，４８８を有する。変換器配列４９８を有する標準的変換器ハウジング４９６はケーブル４９４及びコネクター４９２に沿って該インターフエースハウジングに接続される。回路基板４８６上に設置された該ビーム形成部集積回路は操縦データ（steering data）を要し、該送信開路は適当な送信焦点を提供するためのデータを要しそして該テージーシーは与えられた深さ用の利得レベル情報を持たねばならない。
【０１４９】
図１１はウェアラブル超音波画像形成システム（wearable ultrasound imaging sustem）を図解するが、該システムは、ハンドヘルドプローブ３６４へのベルト設置のコンピユータ３６０又はインターフエースが接続された大きなケーブル３６２と，表示された画像をフリーズするか又は電子的メモリー内に特定画像を記憶するためにマウス制御及びボタンを有する種々の制御を備え得る第２ハンドヘルドユニット３６８と、を具備することが出来る。該ユニット３６８は無線接続（アールエフ又は赤外線）又はケーブル３６６によりハウジング３６０に接続され得る。該コンピユータ３６０は卓上、ラップトップ又はハンドヘルドのデイスプレーに接続され得るか又はケーブルにより頭部設置デイスプレーシステム（headmounted display system）３７０へ接続され得るが、後者はマイクロフオン、オーデイオ用の１対のスピーカーそして該ユーザーの目に隣接して位置付けられる高解像度デイスプレーを有する。
【０１５０】
もう１つの好ましい実施例が図１２に図解されるが、そこではフラットパネルデイスプレーと標準キイボードとを有する、ラップトップコンピユータ４５０が、例えば、アイイーイーイー１３９４フアイヤワイヤ標準又はユーエスビー２．０標準に適合するケーブル４５８の様な標準通信リンクに沿ってインターフエースハウジング４５４から送信された問題領域のビーム形成された表現上に、走査変換（scan conversion）、ドップラー処理（doppler processing）他を行うようプログラムされている。該コンピユータ４５０及び／又は該インターフエースは、行われつつある研究を制御するため使用出来る制御パネル４５２，４５６をオプションで有することが出来る。該インターフエースハウジング４５４の好ましい実施例はパーソナルコンピユータ４５０によってのみ制御され、ケーブルで該インターフエースハウジング４５４に互換性を有して取付られ得る標準変換器配列の使用を提供する。代わりにシステムオペレーションを制御するために追加的遠隔制御器４６４を使用することが出来る。該インターフエース４５４は回路基板を収容出来るが、該基板上には該ビーム形成部、メモリー、システム制御器そしてデジタル通信回路が設置される。該インターフエース４５４は、好ましくは長さで約０．６１ｍ（２フイート）と約１．８３ｍ（６フイート）の間にあるのがよいが、しかしながらより長い長さも使用され得る、その様なケーブルで該ハンドヘルドプローブ４６０へ接続される。該送／受信及び／又は該プリアンプリフアイヤー（preamplifier）／テージーシー回路は該プローブハウジング４６０又は該インターフエースハウジング４５４内に入れることが出来る。該コンピユータは又ギガビットイーサーネットオペレーション（gigabit Ethernet operation）用に、そしてネットワーク上でのクリニックス又は病院（clinics or hospitals）の遠隔システムへのビデオ及び画像データの送信用に、構成されることも出来る。又該ビデオデータはビデオテープ上への記録用のアイイーイーイー１３９４パート（IEEE 1394 part）を有するブイシーアール（VCR）又は標準ビデオレコーダー又はビデオカメラへ送られることも可能である。該ブイシーアール又はビデオカメラは該コンピユータを使用して制御され得る。
【０１５１】
図１に戻ると、ホスト５は超音波画像を表示するためにソフトウエアインストラクションを実行する卓上、ラップトップパームトップ又は他の携帯式コンピユータとすることが出来る。人体の軟組織構造を表示するための実時間Ｂモード超音波画像（real-time B-mode ultrasound images）に加えて、実時間で該身体内の血流速度の見積（estimate of blood velocity）を表示するためにドップラー超音波データ（Doppler ultrasound data）が使用出来る。３つの異なる速度見積もりシステム：カラー流れ画像形成（color-flow imaging）｛シーエフアイ（CFI）｝、パワードップラー（power-Doppler）そしてスペクトルソノグラム（spectral sonogram）、が存在する。
【０１５２】
該カラー流れ画像形成様式は該人体の特定領域を問いただし、平均速度分布の実時間画像を表示する。該シーエフアイエスは通常該動的Ｂモード画像（dynamic B-mode image）の頂部上に示される。血流の方向を決定するために、種々のカラーが該変換器へ向かう、及び該変換器から遠ざかる、速度を示す。
【０１５３】
カラー流れ画像は与えられた領域内のレフレクター（reflectors）（すなわち、血液細胞）の速度の平均又は標準偏差を表示する一方、パワードップラー｛ピーデー（PD）｝は、反射率の全量（total amount of reflectivity）のＢモード画像表示と同様に、該範囲内の移動リフレクターの量（amount of moving reflectors）の測定値を表示する。ピーデー画像は流れ信号のエネルギーが表示されるエネルギー画像である。これらの画像は速度情報を与えず、流れの場所を示すのみである。
【０１５４】
スペクトルドップラー又はスペクトルソノグラム様式（spectral sonogram modality）は１つのレンジゲート（single range gate）を問いただすためにパルス波システム（pulsed wave system）を利用し、速度分布を時間の関数として表示する。このソノグラムはデュプレックス画像（duplex）を生じるためにＢモード画像と組み合わされ得る。典型的に該デイスプレーの頂部側は調査下の領域のＢモード画像を示し、該底部は該ソノグラムを示す。同様に、又該ソノグラムは、トリプレックス画像（triplex image）を生じるためにシーエフアイ画像と組み合わされ得る。かくして、データ取得用時間は全３セットのデータを取得する間で分けられる。結果として、該複合画像のフレームレートはシーエフアイ又はデュプレックス画像形成のどちらかに比較すると、一般に減少する。
【０１５５】
カラー流れ写像アップリケーションのためのパルスドドップラープロセサー（pulsed-Doppler processor）がここで説明される。カラードップラー｛シーデー（CD）｝又はカラー流れ画像形成は組織を画像形成しそして血液流れを調査する超音波の能力を、１つの様式内で、組み合わせる。シーデー画像はカラーでコード付けされそしてＢモードグレイスケール画像（B-mode grey-scale image）上にスーパーインポーズ（superimposed）され得るドップラー情報から成る。
【０１５６】
カラー流れ画像形成は平均速度エスチメーター（mean velocity estimator）である。該平均速度の計算には２つの異なる技術がある。第１は、パルスドップラーシステム内で、問題の領域の速度分布を生じるために高速フーリエ変換器（fast fourier transformer）｛エフエフテーエス（FFTs）｝が使われ得て、該速度プロフアイルの平均及び分散の両方が計算され、カラー流れ画像として表示され得る。もう１つの方策は１次元自己相関（one-dimensional auto correlation）を用いる。
【０１５７】
レンジゲート（range gate）内の平均速度の見積は容積流れ速度（volume flow rate）の指示を与える。反射され、レンジゲートされた（range gated）信号の周波数が該流れ速度に比例すると仮定すると、空間平均速度は平均角周波数（mean angular frequency）により決定される。
【０１５８】
【数１】
2004530463.tif 000018
【０１５９】
ここで、Ｐ（ω）は受信され、復調された信号のパワースペクトル密度（power-spectral density）である。該パワースペクトル密度の逆フーリエ変換は自己相関である。
【０１６０】
【数２】
2004530463.tif 000019
【０１６１】
該自己相関のτに対する導関数は下記であり、
【０１６２】
【数３】
2004530463.tif 000020
【０１６３】
式（２）と（３）を式（１）に置き換えると下記を生じる。
【０１６４】
【数４】
2004530463.tif 000021
【０１６５】
従って、平均速度エスチメーターは自己相関と自己相関の導関数の見積に変えられ得る。進行する表現により与えられた該エスチメーターは、２つの返されたラインからのデータが使用される時計算出来て、すなわち
【０１６６】
【数５】
2004530463.tif 000022
【０１６７】
ここで
【０１６８】
【数６】
2004530463.tif 000023
【０１６９】
ｆはパルス繰り返し周波数、そしてＮcは自己相関エスチメーターで使用されるラインの数である。実際には、ＳＮ比を改善するために２本より多いラインが使用される。該自己相関技術により有用な速度見積を得るために幾つかのアールエフラインからのデータが必要になる。典型的には、８本と１６本の間のラインが同じ画像方向用に取得される。該ラインは該画像深さを通してレンジゲートに分けられ、該ラインに沿い該速度が見積もられる。
【０１７０】
デュプレックス画像形成用に、該シーエフアイパルスが該Ｂモード画像パルス間に点在させられる。シーエフアイパルス用に、より長い持続時間のパルス列はより低い分散を有するエスチメーターを与えることは既知であるが、しかしながら、良い空間解像度は短パルス列を必要とする。その結果、該Ｂモード画像用には別々のパルス列が使用されねばならず、それは該シーエフアイパルス列が高解像度、グレイスケール画像用には余りに長いからである。
【０１７１】
カラー流れ画像形成（color-flow imaging）、シーエフアイ（CFI）、用には、該速度エスチメーターは式（５）により与えられる。これは、新ライン用サンプルの到着が既に計算された和へのその新データの加算に帰着するので、直列処理（serial processing）により計算出来る。４つの掛け算、３つの加算、そして１つの引き算が各レンジゲート及び各新ライン用に行われる。又各サンプル用に静的エコー消去（Stationary echo cancellation）が行われる。Ｎe係数を有するフイルターはゲート及びライン当たり２Ｎeの掛け算及び加算を必要とする。
【０１７２】
全てのデータサンプルがシーエフアイ画像形成用に使用されると仮定すると、毎秒の掛け算と加算の数は下記となり、
Ｎops＝（２Ｎe＋２）Ｍｆ0          （７）
ここでＭｆ0は毎秒のデータサンプルの数である。これは控え目な値であり、何故なら、Ｂモードラインは、モード間でスイッチングして時間を失わせるシーエフ画像形成ラインと共に点在させられるからである。それは下記をもたらし、
Ｎops＝η（ｎＮe＋２）Ｍｆ0（Ｎc−Ｎb）／Ｎc      （８）
ここでＮcは見積当たりシーエフアイラインの数、Ｎbはシーエフアイライン間に点在させられたＢモード画像ラインの数、そしてηは有用なデータを取得することに費やされた有効時間を表す。
【０１７３】
見積当たり８ライン、４つの係数を有するエコー消去フイルターそして８倍オーバーサンプルされた４１ＭＨｚパルスを使用するシーエフアイシステム用に、１つのＢモードラインがシーエフライン間に点在させられ、時間の８０％がデータ取得に消費された。式（７）を使用して、毎秒計算数はＮops＝１７２×１０6である。これは現在のペンチアム級（Pentium-class）のラップトップコンピユータの能力内にある。かくして、シーエフアイ信号処理の全ては現在の技術のマイクロプロセサーを使用するソフトウエア内で行われ得る。
【０１７４】
カラー流れ画像形成（シーエフアイ）は医療での心臓血管へののアップリケーションで有効な診断ツールであったが、パワードップラー（ピーデー）画像形成は問題のインソニフアイ（insonified）された領域での血流を表示する代わりの方法を提供する。シーエフ画像形成は与えられた領域でレフレクター（例えば、血液細胞）の速度の平均又は標準偏差を表示するが、ピーデーは、反射率の該Ｂモード画像の表示と同様な、該領域内の移動レフレクターの密度の測定値を表示する。かくして、パワードップラーは抑制された静止反射率を有するＢモード画像に似ている。これは赤血球の様な、小断面散乱を有する運動粒子を視認するために特に有用である。
【０１７５】
パワードップラーはカラードップラー画像形成用に使用される様な平均周波数シフトの代わりに積分ドプラーパワー（integrated Doppler power）を表示する。前節で論じた様に、カラー流れ写像は下記の様に表される平均周波数エスチメーターであり、
【０１７６】
【数７】
2004530463.tif 000024
【０１７７】
平均周波数シフトを、Ｐ（ω）は受信された信号のパワースペクトル密度である。該パワースペクトル密度の逆フーリエ変換は下記の様に自己相関である。
【０１７８】
【数８】
2004530463.tif 000025
【０１７９】
全ドップラーパワーは全角周波数に亘る該パワースペクトル密度の積分として下記の様に表され得る。
【０１８０】
【数９】
2004530463.tif 000026
【０１８１】
式（２）から（１０）の間の類似性を観察することにより、該自己相関関数の０次の遅れ（lag）は積分された全ドップラーパワーを計算するために使用され得る。
【０１８２】
【数１０】
2004530463.tif 000027
【０１８３】
換言すれば、該周波数ドメインで積分されたパワーは時間ドメインで積分されたパワーと同じであり、従って該パワードップラーは該時間ドメインか又は該周波数ドメインか何れかのデータで計算され得る。何れの場合でも、器官壁（vessel wall）の様な周囲組織（surrounding tissue）からの望ましくない信号はフイルター作用を介して除去されるべきである。この計算は又壁フイルター（Wall filter）と呼ばれる。
【０１８４】
好ましい実施例では、該ピーデーは、上記説明のシーエフアイ処理の計算と同様に、マイクロプロセサー上でランするソフトウエア内で計算出来る。インテルペンチアムテーエム（Intel Pentium TM）及びペンチアム２のエムエムエックスコープロセサー（Pentium II's MMX coprocessor）でのそれらの様な、並列計算ユニットが所要の関数の急速な計算を可能にする。又デジタルシグナルプロセサー（Digital Signal Processor）｛デーエスピー（DSP）｝もこの課題を行うために使用され得る。何れの場合用にも、ソフトウエア実施法は問題領域が変わった時最良性能を達成するデジタル信号処理アルゴリズムと信号送信を変更し調査する柔軟性を可能にする。
【０１８５】
上記は該ドップラー信号の周波数含有量が血液の速度分布に関係することを示した。組織内の固定深さで血液運動を見積もるためのシステムを工夫することは共通である。送信器は超音波パルスを放射し、該パルスは組織及び血液内に伝播しそれらと相互作用する。後方散乱された信号は同じ変換器により受信され増幅される。多数パルスシステム用では、放射された各ライン又はパルス用に１つのサンプルが取得される。速度分布の表示は該受信された信号をフーリエ変換し結果を示すことにより作られ得る。この表示は又ソノグラム（sonogram）と呼ばれる。屡々、Ｂモード画像はデュプレックスシステムで該ソノグラムと共に提示され、調査範囲、又はレンジゲート、は該Ｂモード画像上にオーバーレイ（overlay）として示される。該レンジゲートの設置（placement）と寸法はユーザーにより決定される。代わって、これはデータ処理用エポック（epoch）を選択する。該レンジゲート長さは調査範囲を決定し、放射されるパルスの長さを設定する。
【０１８６】
計算されたスペクトル密度はｙ軸線上に周波数、ｘ軸線上に時間を有するスクリーン上に表示される。スクリーン上の画素輝度（intensity of a pixel）は該スペクトルの大きさを示し、かくしてそれは特定の速度で移動する血液散乱体（blood scatterers）の数に比例する。
【０１８７】
レンジゲートの長さと位置はユーザーにより選択される。この選択を通して、放射されたパルスとパルス繰り返し周波数の両者が決定される。該レンジゲートのサイズは該パルスの長さにより決定される。該パルス持続時間は下記であり、
Ｔp＝２ｌg／ｃ＝Ｍ／ｆ                （１３）
ここで該ゲート長さはｌgそしてＭは周期の数（number of periods）である。該ゲート持続時間は如何に急速にパルスエコーラインが取得されうるかを決定する。これは該パルス繰り返し周波数（pulse-repetition frequency）と呼ばれ、すなわち下記であり、
ｆprf≦ｃ／（２ｄ0）              （１４）
ここでｄ0は該ゲートまでの距離である。例えば、３ｃｍの深さに横たわる血管（blood vessel）を１０ｍｓの観察時間でプローブ（probing）するために４周期、７ＭＨｚパルス（a 4 period, 7 MHz pulse）が使用される。
【０１８８】
該ゲート長さは下記の様に計算される。
【０１８９】
ｌg＝０．４４ｍｍ                  （１５）
該パルス繰り返し周波数は下記である。
【０１９０】
ｆprf≦ｃ／（２ｄ0）≒２５ｋＨｚ      （１６）
独立スペクトルラインの総数（total number of independent spectral lines）はＮ＝Ｔobsｆprf＝２５０である。それに最大検出可能速度が下記の様になることが続く。
【０１９１】
νmax＝（ｆprf／２）｛ｃ／（２ｆ0）｝＝１．４ｍ／ｓ    （１７）
該フーリエ変換を計算するために２５６点のＦＦＴを使用すると、前記例用に必要な毎秒の掛け算／加算の総数は毎秒１０メガ演算（10MOPs/s）より少ない。好ましい実施例では、該ソノグラフ計算はマイクロプロセサー上でランするソフトウエアで行われ得る（上記シーエフアイ処理の計算と同様に）。インテルペンチアムテーエム（Intel Pentium TM）及びペンチアム２のエムエムエックスコープロセサー（Pentium II's MMX coprocessor）内部でのそれらの様な、並列計算ユニットが所要ＦＦＴ関数の急速な計算を可能にする。全３速度見積システムはインテルペンチアム、又はデジタルシグナルプロセサー（デーエスピー）の様な、現在のマイクロプロセサー上のソフトウエアで実施出来る。
【０１９２】
造影剤を使う方法が或る画像形成法を高めるために開発されて来た。安定化されたマイクロバブル（microbubbles）が超音波用造影性画像形成（ultrasound contrast imaging）用に使用されるのは生物学的組織に比してのそれらのユニークな音響的性質のためである。それらは優れた後方散乱性及び非線形挙動と、超音波に曝された時の脆さ（fragility）と、を示す。これらの特徴を搾取するために多数の超音波画像形成の様式（modalities）が創造されて来た。
【０１９３】
基本波Ｂモード画像形成（fundamental B-Mode imaging）では、送／受信周波数は同じである。血液のエコー源性（echogenicity）は造影材料の投与で顕著に増加する。気体マイクロバブルは、該気体と周囲組織又は血液との間の音響インピーダンスの不整合（mismatch）（特に圧縮性の差）のために、等価寸法の液体又は固体粒子より遙かに強く音響を散乱させる。この効果はドップラー及びＭモード画像形成技術でも同様に観察されるであろう。造影性画像形成用に基本波Ｂモードを使用する１つの欠点は該バブルにより作られるエコーのレベルが生物学的組織から生じるエコーのレベルと同様であることである。
【０１９４】
第２高調波を使う技術はバブルが該組織により発生される高調波より遙かに高いレベルで送信周波数の高調波を発生する事実に依拠している。送信周波数の２倍で受信された信号から画像を創ることにより、バブルありとバブルなしの両領域間で高い画像コントラストが達成される。この画像形成様式での問題は短パルス（Ｂモード画像形成で典型的に使用される）が広いバンド幅を有すること及び送／受信周波数が重なり合い、基本波周波数で高調波画像を汚損することである。この問題を軽減するために、該パルス長さは増加され、狭いバンド幅を達成するが、しかしながら、画像の軸線方向解像度低下の犠牲を払うことになる。
【０１９５】
パルス反転法（pulse inversion method）｛又ワイドバンド高調波画像形成（wideband harmonic imaging）又は２重パルス画像形成（dual pulse imaging）とも呼ばれる｝は第２高調波技術で観察される重なり合い周波数の問題を解決する。各走査ラインは２つの超音波パルスから受信された信号の合計により形成され、そこでは第２パルスは第１に対し反転（inverted）され、僅かに遅延される。この手順は全ての線形散乱（もし該２つのパルス間に組織移動がないならば）の応答を打ち消す一方、非線形散乱体の効果を高める。該２つのパルス間に遅延があるので、何等かのバブル変位が追加的信号を付加し、速度依存性の向上に帰着する。
【０１９６】
大抵の超音波造影剤は超音波照射により破壊されるので、間欠的又はゲートされた画像形成技術が使われて来た。各心周期で（又は数心周期後に）画像フレームを取得することにより、超音波曝露は減じられ、該画像上の問題の領域内の造影剤の長寿は増大される。間歇画像形成のもう１つの利点は該オフサイクル中の血管空間の充填（filling of vascular space）である。流量（flow rate）が高い程、問題領域に入るバブル数が多くなり、かくして血液容積分（fractional blood volume）が多くなるので、該充填度合は血流の血液容積に直接関係する向上をもたらす。
【０１９７】
誘起音響放射方法（stimulated acoustic emission method）｛又過渡応答画像形成（transient response imaging）としても知られている｝は第１パルスでバブル崩壊を保証するよう高くセットされた送信パワーを伴うカラードップラーを典型的に含む。該バブルが崩壊すると、ブロードバンドの音響信号が発生される。超音波ドップラーシステムは”クリーン（clean）”な基準信号に対して後方散乱された信号を比較するので、該バブル崩壊により引き起こされる周波数相関のこの損失は該機械によりランダムドップラーシフトと解釈され、該マイクロバブルの場所でのカラーモザイクに帰着する。
【０１９８】
本発明の好ましい実施例は、例えば、パワードップラー画像の提供で空間フイルターを使用する。この空間又はハイパスフイルターは又、血流と周囲器官又は動脈との間を更に区別させるように造影剤で有効に使用され得る。最初に、該パワーが計算され、２パルスキャンセラー（a two pulse canceller）が使用される。該フイルターの前後の該信号のパワーの比は該身体内の移動流体の明確な画像を生じるデータセットを提供する。
【０１９９】
図１３は該超音波画像形成システムを制御するためのグラフイカルユーザーインターフエース｛ジーユーアイ（GUI）｝のトップレベルスクリーンを示す。図１３を参照すると、ハンドヘルドプローブにより集められた超音波画像データが表示され、このスクリーンを使って該超音波画像システムによりオペレーションされる。選択バー７０２はオペレーターが該スクリーンの活動焦点範囲（active focus areas）を選択可能にする。画像範囲７０４は対象範囲の超音波画像を表示する。患者情報範囲７０６は超音波データが集められた対象についての情報を表示する。時間利得補償範囲７０８は下記で更に説明される、時間利得補償についてフイードバックを提供する。制御バー７１０は、図１５Ａと１５Ｂに関して下記で更に説明されるように、超音波画像形成オペレーションの質的及び量的選択を可能にする。
【０２００】
図１４は統一式の、方向性キイパッドを示し、該キイパッドは該超音波画像形成オペレーションを制御する単一オペレーション位置（single operating position）を提供する。図１４を参照すると、上矢印キイ（up arrow key）７１２と下矢印キイ（down arrow key）７１４はユーザーが、下記で更に説明される様に、該システムの質的超音波画像形成オペレーションを通してスクロールすることを可能にする。左矢印（left arrow key）７１６と右矢印（right arrow key）７１８はユーザーが選択された超音波画像形成オペレーションに対応する量的パラメーターを選択することを可能にする。上記説明の様に、該量的パラメーターは離散値の範囲内にあってもよく、或いは連続体（continuum）に架かってもよい。上矢印７１２又は下矢印７１４と関連して使われる、制御キイ（control key）７２０はオペレーターが、下記で更に説明される様に、図１５Ａと１５Ｂで描かれる２つの制御タブ（control tab）間をトグル（toggle）することを可能にする。該超音波画像形成オペレーションの制御と選択で使用される全てのキーは共通のオペレーション位置からアクセス可能なので、オペレーターは対象の超音波画像と該ハンドヘルドプローブとに焦点合わせしてもよく、扱いにくい制御により気をそらされる必要はない。従来の方向キイは方向キイパッド（directional keypad）により適用される方向制御を可能にするのみで、片手でアクセス可能な、共通の、統一的オペレーション位置からのオペレーションの質的及び量的、両面の選択を可能にするものではない。
【０２０１】
図１５Ａと１５Ｂは図１４の統一的方向性キイパッドを行使する（invoking）ことを介して超音波画像形成オペレーションの質的及び量的選択を示す。図１５Ａを参照すると、走査に適用される超音波画像形成オペレーションが示される。該走査オペレーションは実時間で、動的な超音波画像データの活動的取得に向けられ、該ハンドヘルドプローブが対象画像形成範囲上でオペレーションされる時に典型的に適用される。サイズオペレーション７２２は他の超音波画像形成オペレーション用の１連の予め決められたデフオールトをセットする。該左及び右矢印キイ７１６，７１８（図１４）を介して小、中、又は大の対象が選択されてもよい。深さオペレーション（depth operation）７２４は該矢印７１６，７１８を介して深さパラメーターの選択を可能にする。焦点は焦点７２６オペレーションにより制御される。利得７２８制御は全テージーシー設定７３０ａ−７３０ｈ用にテージーシーを調節する。テージーシーオペレーション７３０ａ−７３０ｆは、該矢印キイ７１６−７１８を介して、最小深さ７３０ａから最大深さ７３０ｈまでに及ぶ種々の深さで戻り信号の増幅を調節する。
【０２０２】
図１５Ｂを参照すると、処理に適用可能な超音波画像形成オペレーションが示される。該処理オペレーションは静的実時間の又はフリーズされた画像に適用されてもよい。反転オペレーションは反転７３２選択により制御され、該矢印キイ７１６，７１８（図１４）を介して該画像を回転させる。パレット（palette）、スムーズ化、パーシスタンス（persistence）、及び写像（mapping）７３４，７３６，７３８そして７４０は、それぞれ、該上及び下矢印キイ７１２，７１４を介して選択され、パラメーターは該矢印キイ７１６，７１８（図１４）を介して選択される。明るさとコントラストスケールはそれぞれスライダー（slider）７４２と７４４を介して選択され、矢印キイ７１６，７１８を使って変更される。
【０２０３】
図１６は図１５Ａと１５Ｂに描かれた超音波画像形成オペレーション間の移行を描く状態線図を示す。図１，１４そして１６を参照すると、タブ７４６オペレーションは上及び下矢印キイ７１２，７１４を介して選択され、下記状態シーケンスに依り移行し、すなわち、サイズ６００，深さ６０２，焦点６０４，利得６０６そしてテージーシー度合６０８，６１０，６１２，６１４，６１６，６１８、６２０及び６２２である。同様にタブ２オペレーションは、下記シーケンスにより選択され、すなわち、反転６２４，パレット６２６，スムーズ化６２８，パーシスタンス６３０，写像６３２，明るさ６３４，そしてコントラスト６３６である。上記で指示する様に、オペレーションの選択は制御キイ７２０と矢印キイ７１２，７１４を使ってタブ１、７４６とタブ２，７４８間をトグルされてもよい。
【０２０４】
図１５Ａに示す走査オペレーションは図１３に示すタブ１、７４６上に表示される。図１５Ｂに示す処理オペレーションは図１３に示すタブ２上で表示、選択される。再び図１４を参照して、該制御キイ７２０と、上下矢印キイ７１２，７１４の何れかと、の組合せを使用して、点線６３８ａと６３８ｂにより示される様に、制御はタブ１，７４６とタブ２，７４８の間をトグルされる。
【０２０５】
一般に医療超音波システムの使用は技量を高レベルに保つためにユーザーが可成りの訓練と規則的実習を持つことを要する。本発明のもう１つの実施例は該ユーザーにインターフエースを使う直観的で簡単な方法と、ソフトウエアに基づき画像形成パラメーターを速く、自動的にセットする能力と、を提供することを含む。これは限定した超音波経験しか持たぬ一般医療要員に該制御を調節せねばならぬことなしに診断品質の画像を得させる。その”クイックルック（Quick Look）”の特徴はユーザーに画像最適化の非常に簡単な機構を提供する。それは１つボタンを１回押すだけで適当な診断画像品質を得るようにユーザーが該画像を簡単に調節することを可能にする。
【０２０６】
プログラムされた画像パラメーターの利点は多い。ユーザーは良い画像を得るために多数の制御を調節する必要は最早要しない。結果として短期間で検査が行われる。又この特徴の使用は、該ユーザーの技量と専門知識とに関係ない、より均一な画像に帰着する。この方策は、救急車又は遠隔地で行われる緊急医療手順の様な不利な環境下で検査を行う時有利である。
【０２０７】
該手順は予め決められたヒストグラムの使用を含む。検査されるべき種々の解剖的構造体（anatomical structures）用に別のヒストグラムが提供される。ユーザーはプリセット（preset）を選ぶ現在の方法と同様に、構造体を選ぶ。一旦構造体が選ばれると、該ユーザーは走査ウインドウ内の問題の範囲上に該変換器を置く。その時、選択された制御ボタンを押すことは該システムが該システムのコントラスト及び明るさ制御値を調節するようトリガーするので、該画像内のグレイレベルのヒストグラムはその構造体用の対応する予め規定されたヒストグラムと整合する。結果は容易に再生される診断画像品質の画像となる。
【０２０８】
該手順は明るさ及びコントラストの制御に大いに左右される。結果として、好ましい実施例はユーザーに周囲照明変化用の調節を可能にする独立制御を提供する。多くのアップリケーションで、プログラムされたパラメーターがユーザーを非常に近付けさせるが、それらは該コントラストと明るさを精密に調整することを選んでもよい。
【０２０９】
図１７Ａを参照すると、集積化プローブシステム２４はフロントエンドプローブ３、ホストコンピユータ５，そしてパーソナルデジタルアシスタント｛ピーデーエイ（PDA）｝９を有する。パームパイロットデバイス（Palm Pilot Device）の様なピーデーエイ９、又は他のハンドヘルド計算デバイスは遠隔デイスプレー及び／又は記録デバイス９である。示された実施例では、該フロントエンドプローブ３は有線リンクである通信リンク４０により該ホストコンピユータ５に接続される。該ホストコンピユータ５、計算デバイス、は無線リンク４６である通信リンク又はインターフエース４６により該ピーデーエイ９に接続される。
【０２１０】
それでは、説明された実施例の集積化超音波プローブシステム２０はウインドウズベース（Windows-based）のホストコンピユータ５を有し、該システムは該ウインドウズオペレーテイングシステム（Windows operating system）用に利用可能なソフトウエアの広い選択にレバレッジ（leverage）出来る。１つの可能性ある有用なアップリケーションは、医者に、メッセージ、診断画像、インストラクション、報告を送／受信すること、又は該システムを使用して該フロントエンドプローブ３を遠隔式に制御さえすること、を可能にする電子的に接続された超音波システムであろう。
【０２１１】
該通信リンク又はインターフエース４０及び４６を通した接続はイーサーネット（Ethernet）を通した有線式かアイイーイーイー（IEEE）８０２．１１ａ、アイイーイーイー８０２．１１ｂ、ハイパーリンク（Hyperlink）又はホームアールエフ（HomeRF）、他の様な無線通信リンクを通した無線式か何れかとすることが出来る。図１７Ａは通信リンク４０用有線リンク及び通信リンク４６用無線リンクを示す。有線リンク用の代わりの実施例とプロトコルは図１に関連して上記で説明された。他の有線実施例又はプロトコルが使用され得ることは認識される。
【０２１２】
無線通信リンク４６は、ブルーツースシステムプロトコルスタック（Bluetooth system protocol stack）の様な特殊プロトコルの全て又は部分を使用して実施されてもよいアールエフリンク（RF link）の様な、種々の異なるプロトコルとすることが出来る。該ブルーツースプロトコルは回路とパケットスイッチングの組合せを使用する。同期パケット用にスロットが予約され得る。ブルーツースは１つの非同期データチャンネル、３つまでの同時の同期（音声）チャンネル、又は非同期データと同期音声を同時にサポートする１つのチャンネルか、をサポート出来る。各同期（音声）チャンネルは各方向の６４ｋｂ／ｓ同期（音声）チャンネルである。該非同期チャンネルは最大で７２３．２ｋｂ／ｓ非対称、又は４３３．９ｋｂ／ｓ対称をサポート出来る。
【０２１３】
該ブルーツースシステムはラジオユニット（radio unit）、リンク制御ユニット、そしてリンク管理（link management）及びホストターミナルインターフエース機能（host terminal interface functions）用のサポートユニットから成る。該リンク制御器はベースバンドプロトコル（baseband protocols）と他の低レベルリンクルーチンを実行する。
【０２１４】
該ブルーツースシステムは点対点接続（２つのブルーツースユニットのみが含まれた）、又は点対多点接続を提供する。該点対多点接続では、該チャンネルは幾つかのブルーツースユニット間で共有される。同じチャンネルを共有する２つ以上のユニットはピコネット（piconet）を形成する。１つのブルーツースユニットが該ピコネットのマスター（master）として作用するが、他のユニットはスレーブ（slaves）として作用する。７つまでのスレーブがピコネット内で活動出来る。
【０２１５】
該ブルーツースリンク制御器は２つの主要な状態：スタンバイ（STANDBY）とコネクション（CONNECTION）を有し、加えて、７つの副状態（substates）、ページ（page）、ページ走査（page scan）、インクァイアリー（inquiry）、インクァイリー走査（inquiry scan）、マスター応答、スレーブ応答、及びインクァイアリー応答、がある。該副状態はピコネットへ新スレーブを追加するため使用される中間状態である。
【０２１６】
該リンクは又、これに限定されないが、ホームアールエフ、又はアイイーイーイー８０２．１１無線ラン仕様を使用して実施されてもよい。該アイイーイーイー８０２．１１無線ラン仕様に関する更に多くの情報については、引用によりここに組み入れられる無線ラン用の電気電子学会（アイイーイーイー）標準｛the Institute of Electrical and Electronic Engineers（IEEE）standard for Wireless LAN｝を参照されたい。アイイーイーイー標準はワールドワイドウエブ上のユニバーサルリソースロケーター｛World Wide Web at the Universal Resource Locator（URL）｝ｗｗｗ．ｉｅｅｅ．ｏｒｇで見出される。例えば、アイイーイーイー標準８０２．１１ｂをサポートするハードウエアは２と１１Ｍｂｐｓで２つのパーソナルコンピユータ間に通信リンクを提供する。信号の送／受信用に割り当てられた周波数バンドは約２．４ＧＨｚである。比較して、アイイーイーイー標準８０２．１１ａは５４Ｍｂｐｓ通信を提供する。この標準用の周波数割り当ては約５ＧＨｚである。最近、プロキシム（Proxim）の様な、ベンダーは１０８Ｍｂｐｓ通信を達成するために所有するデータダブリングチップセット技術（proprietary data-doubling, chipset, technology）を使用するピーシーカード及びアクセス点｛ベースステーション（basestations）｝を製造した。該データダブリングを提供するチップセット｛エイアール５０００（the AR5000）｝はアセロ通信（Atheros Communications）で製造される（何等かのラジオシステムに於ける様に、２つのコンピユータ間で保持される実際のデータレートは送／受信器間の物理的距離に関係する）。
【０２１７】
又無線リンク４６は赤外線データ協会（Infrared Data Association）｛アイアールデーエイ（IrDA）｝により規定される赤外線通信リンクの様な、他の形を取ることも出来る。
【０２１８】
望まれる通信の種類（すなわち、ブルーツース、赤外線、他）により、該ホストコンピユータ５そして遠隔のデイスプレー及び／又は記録デバイス９は各々望まれる通信ポートを有する。
【０２１９】
図１７Ｂは無線リンクとしての、該プローブ３と該ホストコンピユータ５の間の通信リンク４０を示す。該ホストコンピユータ５と該ピーデーエイ９の間の通信リンク４６は有線リンクとして示される。
【０２２０】
図１７Ｃの集積化プローブシステム２４は、該プローブ３と該ホストコンピユータ５の間の通信リンク４０と該ホストコンピユータ５と該ピーデーエイ９の間の通信リンク４６の両者用に無線リンクを有する。システム２４では有線及び無線リンクが両者共一緒に又は２者択一で使用され得ることは認識される。
【０２２１】
図１８の集積化プローブシステム２４の遠隔デイスプレー及び／又は記録デバイス９は遠隔計算システム２６である。遠隔デイスプレー及び／又は記録能力を持つことに加えて該遠隔計算システム２６は又該プローブ３を制御することが出来る。該通信リンク４６は無線リンクとして示される。該プローブ３と該ホストコンピユータ５の間の通信リンク４０は有線リンクとして示される。
【０２２２】
遠隔制御の１例はウェアラブルコンピユータ｛サイバーノート社（Xybernaut Corporation）により製造される１つの様な｝、１対の高速無線ピーシーカード（プロキシムからのそれの様な）そして該超音波プログラムと該プローブ３を使用しており，携帯型のネットワーク化された超音波システムは約１．１３５ｋｇ（２．５ポンド）より軽い重さで構成され得る。マイクロソフトネットミーテイング（NetMeeting）と同様なプログラムを使用して、遠隔ピーシーと該ウェアラブルコンピユータの間の実時間接続が達成出来る。該遠隔ホストは実時間超音波画像形成を含む、該ウェアラブルコンピユータとの全相互作用をモニター出来る（毎秒約４フレームまでの表示レートで）。又ネットミーテイングは該ウェアラブルコンピユータを”統制（take control）”し、実時間で遠隔パーソナルコンピユータから超音波セションを管理するため使用され得る。加えて、該ウェアラブルコンピユータ上のハードデイスクに記録保存される画像とループは該ホストコンピユータへ１０Ｍｂｐｓで転送され得る。この技術を用いて、実時間超音波診断が行われ有線の１００Ｍｂｐｓラン（hardwired 100Mbps LAN）に匹敵する速度で遠隔サイトへ中継される。
【０２２３】
図１９はホストコンピユータ５へ接続された複数の遠隔デバイス用のハブ４８を有する集積化プローブシステム２４を図解する。該ハブ４８から該遠隔デバイスへの通信リンク５０が無線及び有線の両リンクとして示されている。完全に有線のイーサーネットが使用され得ることが認識される。代わりに、無線トランシーバーと該コンピユータ（遠隔デバイス）９の各々内のポートを用いて、無線ネットワーク／通信システムが容易に確立され得る。アイイーイーイー８０２．１１ａの様な高速無線標準の最近の出現に伴い、該遠隔とローカルの機械間の通信は、有線の、１００Ｍｂｐｓ（ミリオンビット／秒）のローカルアリアネットワーク｛ラン（LAN）｝のそれに匹敵出来る。もう１つの代替えはピコネットを形成するためにブルーツースを使うことである。
【０２２４】
本発明が特にその好ましい実施例を参照して示され説明されたが、当業者には付属する請求項により規定された本発明の精神と範囲から離れることなく形式と詳細での種々の変更がその中で行えることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０２２５】
【図１】集積化プローブシステムの略図的ブロック線図である。
【図２Ａ−２Ｃ】集積化プローブ電子機器のパッケージングの特定の実施例を図解する。
【図３Ａ】集積化プローブシステムの特定の実施例の略図的ブロック線図である。
【図３Ｂ−３Ｃ】送信／受信回路の実施例を図解する。
【図３Ｄ】代わりの実施例を図解するが、そこではプローブハウジングはケーブルによりインターフエースハウジングから分離されている。
【図４Ａ】特定の１次元の時間ドメインビーム形成部のブロック線図である。
【図４Ｂ】本発明のビーム形成部のもう１つの好ましい実施例を図解する。
【図５Ａ】図３のシステム制御器の機能ブロック線図である。
【図５Ｂ】システム内のモジュールの制御用のタイミング線図を略図的に図解する。
【図６】本請求項により規定される外部アップリケーション集積化に適合した超音波画像形成システムのブロック線図を示す。
【図７Ａ】ローカル外部アップリケーションで使用するためにオペレーション可能な集積化インターフエースプログラムを示す。
【図７Ｂ】遠隔外部アップリケーションで使用するためにオペレーション可能な集積化インターフエースプログラムを示す。
【図８】ここで規定される外部アップリケーション集積化のフローチャートを示す。
【図９】ここで規定される超音波画像形成システムで使用するためのグラフイカルユーザーインターフエース｛ジーユーアイ（GUI）｝を示す。
【図１０】本発明の携帯型超音波システムの好ましい実施例である。
【図１１】本発明のウェアラブル又は身体設置超音波システムを図解する。
【図１２】パーソナルコンピユータへの標準的通信リンクを使用するインターフエースシステムを図解する。
【図１３】超音波画像形成システムを制御するためのグラフイカルユーザーインターフエース（ジーユーアイ）のトップレベルのスクリーンを示す。
【図１４】図１５Ａ−１５Ｂのジーユーアイに連携して使用するための統一型制御キーパッドを示す。
【図１５Ａ】超音波画像形成システムの走査オペレーションを制御するためのグラフイカルユーザーインターフエース（ジーユーアイ）を示す。
【図１５Ｂ】超音波画像形成システムの処理オペレーションを制御するためのグラフイカルユーザーインターフエース（ジーユーアイ）を示す。
【図１６】図１５Ａ−１５Ｂの該ジーユーアイに対応する状態線図を示す。
【図１７Ａ】有線及び無線通信を有する超音波画像形成システムを図解するブロック線図である。
【図１７Ｂ】無線及び有線通信を有する超音波画像形成システムを図解するブロック線図である。
【図１７Ｃ】無線通信を有する超音波画像形成システムを図解するブロック線図である。
【図１８】遠隔又は第２制御器／ビューワーと無線通信を有する超音波画像形成システムを図解するブロック線図である。
【図１９】有線及び無線ネットワーク通信能力を有する超音波画像形成システムを図解するブロック線図である。
【図１】
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【図２Ａ−２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ−３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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