(57)【要約】【課題】従来装置における欠点に鑑みこれを解消すべく改善を行うこと。【解決手段】第１及び第２の送信素子から順次連続して広域に送信を行う送信ステップと、送信素子から分離された素子を有している受信アレイを用いて順次連続した送信に応じたエコーを受信する受信ステップと、順次連続した送信のエコーに応じた複数の信号を結合する結合ステップが含まれるようにする。【選択図】図１
2007152127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波イメージングトランスデューサを用いた合成開口のための方法において、
第１及び第２の送信素子（１２）から順次連続して広域に送信を行う送信ステップ（８２）と、
送信素子（１２）から分離された素子を有している受信アレイ（１６）を用いて順次連続した送信に応じたエコーを受信する受信ステップ（８４）と、
順次連続した送信のエコーに応じた複数の信号を結合する結合ステップ（８８）が含まれていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記送信ステップ（８２）は、単一の送信素子を用いて送信するステップ（８２）を含み、前記単一の送信素子（１２）は、第１の送信に対する第１の素子でありかつ第２の送信に対する第２の送信素子（１２）である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記送信ステップ（８２）はそれぞれ順次連続した送信において関心領域のボリュームを照射するステップを含み、前記関心領域のボリュームはイメージングに対する視野領域全体を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記送信ステップ（８２）は、第１及び第２の送信アレイから送信するステップ（８２）を含み、第１の送信アレイには第１の送信素子（１２）がそして第２の送信アレイには第２の送信素子（１２）が含まれている、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記送信ステップ（８２）は、少なくとも仰角方向か若しくは方位角方向の次元に沿った平面波または拡散波面を送信するステップ（８２）を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記送信ステップ（８２）は、関心領域のボリュームに対して異なる角度からの送信を行うステップ（８２）を含み、さらに前記受信ステップ（８４）が、複数の受信ビームに沿って関心領域のボリュームからのエコーを受信するステップ（８４）を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記受信ステップ（８４）は、第１及び第２の送信素子（１２）から独立して多次元アレイにてＰＶＤＦフィルムを用いて受信するステップ（８４）を含んでいる、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記受信ステップ（８４）は、微細加工された容量性の超音波トランスデューサアレイを用いてエコーを受信するステップ（８４）を含み、この場合受信アレイ（１６）の素子は、多次元的に分散され、さらに受信アレイ（１６）の素子は送信素子（１２）から独立している、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記受信ステップ（８４）は、デジタルセンサとしての受信アレイの素子を用いてエコーを受信するステップ（８４）を含んでいる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記受信ステップ（８４）は、複数の素子のフルサンプリングされた多次元受信アレイ（１６）を用いてエコーを受信するステップ（８４）を含み、
さらに前記送信ステップ（８２）が、同じケーシング（２２）内若しくはケーシング上で受信アレイ（１６）に隣接した第１及び第２の送信素子（１２）から送信を行うステップ（８２）を含み、前記第１及び第２の送信素子（１２）は受信アレイ（１６）の素子と方位角方向及び仰角方向で任意に重畳している、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記受信ステップ（８４）は、複数の素子の多次元受信アレイ（１６）を用いて受信するステップ（８４）を含み、前記受信アレイ（１６）の素子は、ＰＶＤＦ又は微細加工された容量性のトランスデューサ素子であり、前記第１及び第２の送信素子（１２）は、多層圧電材料を含み、受信アレイ（１６）の外側周辺に隣接して配置されている、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
超音波イメージングトランスデューサを用いた合成開口のための方法において、
第１及び第２の送信素子（１２）から関心領域のボリュームに対して異なる角度で広域に送信を行う送信ステップ（８２）と、
送信素子（１２）から分離された素子を有している多次元受信アレイ（１６）を用いて順次連続した送信に応じたエコーを受信する受信ステップ（８４）と、
順次連続した送信のエコーに応じた複数の信号を結合する結合ステップ（８８）が含まれていることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記送信ステップ（８２）は、単一の送信素子から順次連続して送信を行うステップ（８２）を含んでいる、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記送信ステップ（８２）は、第１及び第２の送信素子（１２）の両方から複数回送信を行うステップ（８２）を含み、前記送信は送信素子（１２）の機能として符号化される、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記送信ステップ（８２）は、少なくとも１つの次元に沿った平面波または拡散波面の音響エネルギーを送信するステップ（８２）を含んでいる、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記送信ステップ（８２）は、方位角方向の次元と仰角方向の次元に沿った平面波または拡散波面を用いて送信するステップ（８２）を含んでいる、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記送信ステップ（８２）は、１つの次元に沿った平面波または拡散波面と、他の次元に沿った比較的狭幅な収束の平面波または拡散波面を用いて送信するステップ（８２）を含んでいる、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記受信ステップ（８４）は、容量性のダイヤフラムトランスデューサーアレイ又はＰＶＤＦアレイを用いて受信するステップ（８４）を含んでいる、請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
複数のエコーに応じた信号または結合された信号の機能として部分的なビームを形成するビーム形成ステップ（８６）がさらに含まれている、請求項１２記載の方法。
【請求項２０】
超音波イメージングトランスデューサを用いた合成開口のための方法において、
順次連続した送信に応じた第１及び第２の共焦データセットを取得する取得ステップを含み、前記第１及び第２の共焦データセットはそれぞれ完全なボリュームを表しており、前記取得はフルサンプリングされた二次元受信アレイ（１６）を用いて行われており、
さらに前記第１及び第２の共焦データセットを合成するステップが含まれていることを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記取得ステップは、容量性のダイヤフラムトランスデューサーアレイ若しくはＰＶＤＦアレイからなるフルサンプリングされた二次元受信アレイ（１６）を用いて、空間的に別個の送信素子（１２）からの送信に応じて取得するステップを含んでいる、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
超音波イメージングにおける合成開口のためのトランスデューサシステムにおいて、
少なくとも２つの送信素子（１２）と、送信回路（１４）と、Ｎ個の受信素子からなる多次元受信アレイ（１６）と、受信回路（１８）を有しており、前記送信回路（１４）は、それぞれ順次連続した送信の中で、少なくとも２つの平面波若しくは拡散波面の音響エネルギーを少なくとも２つの送信素子（１２）に送信させるべく作動可能であり、前記多次元受信アレイ（１６）は、少なくとも２つの送信素子（１２）から分離された受信素子を有しており、前記受信回路（１８）は、同じボリュームを表すデータと順次連続した送信に応じたデータを結合させるべく作動可能であることを特徴とするトランスデューサシステム。
【請求項２３】
前記少なくとも２つの送信素子（１２）は、受信アレイ（１６）に隣接しており、さらに前記２つの送信素子（１２）はＮ個の半分よりも少ない数であり、前記受信アレイ（１６）は実質的に完全にサンプリングされる、請求項２２記載のトランスデューサアレイ。
【請求項２４】
前記送信素子（１２），受信アレイ（１６）及び受信回路（１８）の少なくとも一部はトランスデューサケーシング（２２）内に設けられる、請求項２２記載のトランスデューサアレイ。
【請求項２５】
前記送信素子(１２)及び送信回路（１４）は、２つの次元に沿って平面波若しくは拡散波面の音響エネルギーを送信すべく作動可能である、請求項２２記載のトランスデューサアレイ。
【請求項２６】
前記送信素子（１２）は圧電素子を含み、前記受信素子はＰＶＤＦ又は容量性のダイヤフラム素子を含む、請求項２２記載のトランスデューサアレイ。
【請求項２７】
送信素子（１２）から分離されている受信素子は、送信回路（１４）に対する電気的な接続が任意に可能な受信素子と、受信回路（１８）に対する電気的な接続が任意に可能な送信素子（１２）を含んでいる、請求項２２記載のトランスデューサアレイ。
【請求項２８】
前記送信素子（１２）は、受信アレイ（１６）の周辺に沿って配置されている、請求項２２記載のトランスデューサアレイ。
【請求項２９】
合成開口のための超音波トランスデューサにおいて、
複数の素子からなる第１のアレイ（１６）と、
前記第１のアレイからオフセット配置された複数の素子（１２）からなる第２のアレイを有し、前記複数の素子からなる第２のアレイは、第２のアレイよりも第１のアレイに近い焦点領域を伴う発散波面の形成のために動作可能であることを特徴とする超音波トランスデューサ。
【請求項３０】
前記第２のアレイは、機械的な収束の焦点領域を伴う湾曲されたアレイを含んでいる、請求項２９記載の超音波トランスデューサ。
【請求項３１】
前記第２のアレイは、複数の素子（１２）からなる少なくとも線形的なアレイを含んでおり、前記線形的なアレイは、線形的アレイに沿った相対的遅延機能としての焦点領域を伴う拡散波面を生成すべく作動可能である、請求項２９記載の超音波トランスデューサ。
【請求項３２】
前記第１のアレイ（１６）は、複数の受信素子からなる二次元アレイ（１６）を含み、前記第２のアレイは送信のみの素子（１２）を含んでいる、請求項２９記載の超音波トランスデューサ。
【請求項３３】
前記第２のアレイは、前記第１のアレイ（１６）後方で少なくとも部分的にオフセットを伴っており、さらに前記焦点領域は複数の素子からなる第１のアレイ（１６）の縁部に隣接している、請求項２９記載の超音波トランスデューサ。
【請求項３４】
前記第２のアレイは、仰角方向の焦点領域を伴い方位角方向で制御される拡散波面を形成すべく動作可能であり、前記方位角方向で制御される波面の焦点領域は曲線若しくは直線に沿って分散される、請求項２９記載の超音波トランスデューサ。
【請求項３５】
さらに第１のアレイ（１６）からオフセットを伴った複数の素子（１２）からなる第３のアレイが含まれており、前記複数の素子（１２）からなる第３のアレイは、第３のアレイよりも第１のアレイ（１６）に近い別の焦点領域を伴う別の拡散波面を形成すべく作動可能であり、前記第３のアレイは第２のアレイよりも第１のアレイ（１６）のより対向する側に位置している、請求項２９記載の超音波トランスデューサ。
【請求項３６】
前記第１のアレイ（１６）は、ＰＶＤＦ又はｃＭＵＴ素子からなる多次元受信専用アレイ（１６）を含み、前記第２のアレイは圧電素子（１２）からなる湾曲したアレイを含んでいる、請求項２９記載の超音波トランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波イメージングトランスデューサを用いた合成開口方法に関する。この合成開口処理を用いた広域送信ビームは三次元イメージングを支援する。
【背景技術】
【０００２】
三次元リアルタイムイメージングでは複合型の超音波トランスデューサアレイの他に送信回路及び／又は受信回路を使用している。但し簡素なアレイ構成や十分な送電、音響透過並びに電気的な結合密度はその達成が困難である。
【０００３】
三次元イメージングに対する１つの試みとして、一次元アレイを１つの次元に沿って電子的に操作し、他の次元に関しては機械的に操作することがなされている（例えばウォブラーアレイ）。しかしながら機械的な走査はボリューム全体の走査に対するスピードに制限を課す。さらにアレイを動かすための機構自体が大型化するか若しくは複雑となり、結果としてユーザーに不便を強いることになったりライフサイクル自体が短くなる。
【０００４】
別の試みによれば、一次元アレイがユーザーによって変換されるか回転される。しかしながらこのフリーハンドスキャンニングは分解能を低下させる。またレンダリングのためにアレイの位置が推定若しくは測定される。しかしながらこの推定は場合によっては不正確さにつながる。また前記測定にはそれに用いるための付加的なハードウエアが必要である。
【０００５】
さらに別の試みによれば、離散的な素子からなる二次元アレイの素子が、送信と受信の両機能に対して操作される。しかしながらそのような試みからは多くの制限や複雑性が生じる。各素子は、関心領域の音響ホログラムを作成するのに十分な電力レベルと高い駆動電圧を支援できる能力を備えた送信回路に接続される。３２×３２の素子からなる比較的小さなアレイに対しては１０２４のコネクションが必要となる。複数の素子とシステム系電子回路のケーブル束を介した直結状態は実用的ではないので、駆動系電子回路は場合によってはトランスデューサケーシング内に配置される。トランスデューサケーシング内への駆動系電子回路の位置付けはパッケージングを複雑化させ、熱放散特性は駆動系電子回路の複雑度に制限をかける。
【０００６】
受信動作に対しては各素子はコネクティングケーブル若しくは電子回路を駆動させる。素子近傍での前置増幅は、十分な駆動能力を提供し得る。典型的な一次元アレイよりも小さくなり得るＮ×Ｍの素子からなるアレイは、伝送線路に対する単層圧電セラミック素子のインピーダンス整合を著しく悪化させる。多層化された二次元アレイは伝送線路のインピーダンスを比較的良好に整合させるが、構成が難しくなる。さらに受信系の電子回路は高圧駆動回路からは絶縁されなければならず、アレイにおける送／受信切換えタイプのいくつかは、ダイオード絶縁回路や圧電セラミック素子の両サイドへのコネクションを必要とし、さらに所要コネクションの数も倍加させる。
【０００７】
数千のトランスデューサ素子毎の接続形成とケーブル数を減らすためのトランスデューサ内へのビーム形成電子回路の配置は実現できないわけではない。その場合トランスデューサ内の部分的なビーム形成によってケーブル数が抑えられているところでは、提供されるチャネル情報は少なくなる。またイメージングシステムに得られるデータは部分的なビームデータのみである。しかしながら生のチャネルデータが得られることは、様々な医療現場では重要性を帯びてくる。
【０００８】
捕捉速度は、空間ビームサンプリングの要求と組織内の音波速度によって制限されてしまう。矩形のトランスデューサに対して、Ｍ個のビームが１つの平面を充たすならば、体積は少なくともＭ2のビームによって充たされる。典型的なビームが２波長幅で、Ｍ＝１００ならば、典型的なトランスデューサは２００波長の長さとなる。典型的なビームは獲得のために０.２ｍｓを要する。コヒーレンスの改善にＺの集束ゾーンが必要とされるならば、立体イメージに対しては全部でＭ2Ｚ2のトリガが補填される。典型的な結像深度に対しては、このことは０.５/Ｚ2体積/秒の最大結像速度となるしかしながらこの速度はリアルタイムの三次元イメージングにとっては不十分である。
【０００９】
捕捉速度を増加させるための技術が二次元イメージングのために用いられる。合成送信開口イメージング若しくはコーアレイイメージングでは、関心領域全体の音響ホログラム作成のために広域の送信ビームが使用される。関心領域内の受信ビームは、個々の送信に応じて形成される。
【特許文献１】米国特許仮出願番号１０/８３４号明細書
【特許文献２】米国特許仮出願番号１０/９８２，６９３号明細書
【特許文献３】米国特許仮出願番号１０/８１９，０９４号明細書
【特許文献４】米国特許仮出願番号１０/９５９，６６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は前述したような従来技法における欠点に鑑みこれを解消すべく改善を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題は本発明により、第１及び第２の送信素子から順次連続して広域に送信を行う送信ステップと、
送信素子から分離された素子を有している受信アレイを用いて順次連続した送信に応じたエコーを受信する受信ステップと、
順次連続した送信のエコーに応じた複数の信号を結合する結合ステップが含まれるようにして解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
最初に説明する以下の有利な実施例は、超音波イメージングにおける合成送信開口（synthetic transmit aperture）のための方法及びトランスデューサを含んでいる。このトランスデューサは、別個の送受信素子を有し得る。ここでは広域ビームが送信され、比較的少ない送信素子及び／又はより高速な走査が許容される。多次元受信アレイは、順次連続する送信に応じて異なる角度から送信されたデータを生成する。これらのデータは分解能のアップのために結合される。送信ライン源の形成のためにオフセット送信素子を備えたトランスデューサアレイが使用されてもよい。
【００１３】
第１の実施例では、超音波イメージングトランスデューサを用いた合成開口手法が用いられる。第１及び第２の送信素子は、順次連続して広域波面を送信する。受信アレイは、順次連続した送信に応じて複数のエコーを受信する。受信アレイの素子は送信素子から分離されている。順次連続した送信のエコーに応じたそれぞれの信号は結合される。
【００１４】
第２の実施例では、超音波イメージングトランスデューサを用いた合成開口手法が用いられる。第１及び第２の送信素子は、関心領域のボリュームデータのために、広範囲に異なる角度で送信を実施する。多次元受信アレイは、順次連続した送信に応じて複数のエコーを受信する。この受信アレイの素子は送信素子から分離されている。順次連続した送信のエコーに応じた複数の信号が結合される。
【００１５】
第３の実施例では、超音波イメージングトランスデューサを用いた合成開口手法が用いられる。第１及び第２の共焦データセットが順次連続した送信に応じて獲得される。第１及び第２の共焦データセットはそれぞれ完全なボリュームを表している。この捕捉には完全にサンプリングされる二次元受信アレイが使用される。第１及び第２の共焦データセットは合成される。
【００１６】
第４の実施例では、超音波イメージングによる合成開口のためのトランスデューサシステムが用いられる。送信回路は、少なくとも２つの平面内に音響エネルギーを送信する若しくは波面を発散する少なくとも２つの送信素子からなる。Ｎ個の受信素子からなる多次元受信アレイは、送信素子から分離された受信素子を有している。受信回路はそれらの受信素子と電気的に接続されている。受信回路は、順次連続した送信に応じたデータと同じボリュームを表すデータを結合させる。
【００１７】
第５実施例では、合成開口のための超音波トランスデューサが用いられている。複数の素子から成る第２のアレイは、第１のアレイからずらされている。この複数の素子からなる第２のアレイは、第２のアレイよりも第１のアレイに近い焦点領域を伴う発散波面の形成のために動作し得る。
【００１８】
本発明は以下に続く請求の範囲によって規定されるが、以下の詳細な説明はこれらの請求項に基づく限定として受け入れなければならないものではない。さらに本発明のさらなる有利な実施例や利点は、以下の明細書で優先的な実施例に基づいて説明され、請求の範囲において独立的若しくは従属的に権利主張される。  各構成要素及び図面は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を示すのに強調されている。しかも、各図面では、相応の部分を指示する参照番号は、異なった図面でも全体を通じて同じである。
【実施例】
【００１９】
二次元トランスデューサアレイは、超音波を照射する１つまたはそれ以上（例えば４つ）の送信素子と別個の高速サンプリング型の二次元受信アレイを含んでいる。この受信アレイは、数百若しくは数千の受信素子を含んでいる。これらの音波は、各送信素子若しくはそのグループの順次連続したトリガによって関心領域内へ照射される。これらの送信素子は、基本的に未集束の音場若しくは僅かに集束された音場を生成し、関心領域を広範囲に照射している。異なる箇所への送信素子の配置によって、順次連続した広域な波面が異なる角度で関心領域を通って伝播する。反射エコーは受信アレイによって受信される。受信ビームはこれらのエコーから形成される。関心領域内の各音響サンプルは、多重送信モードからの多重ビームの加算によって合成される。２方向の応答は、集束された典型的な受信ビームと未集束の送信ビームを表している。送信ビームは、（１）完全に等方性か、（２）方位角方向に集束されるが仰角方向には集束されないか、仰角方向には集束されるが方位角方向には集束されないか、（３）方位角方向と仰角方向の両方において部分的に集束される。この加算は、非干渉的（compounding）か若しくは干渉的（synthesis）、あるいはその両方が合わさったものとなる。
【００２０】
合成開口イメージングでは三次元イメージングのためにこの送信開口が完全にサンプリングされた受信開口と結合される。捕捉速度は、集束型の送信走査に比べてアップする。その結果としての画像は関心領域全体に亘って非集束的となる。捕捉されたデータには領域全体に対する複数のサンプルが含まれる。
【００２１】
第１には、超音波イメージングによる合成開口のためのトランスデューサシステムが示されている。このトランスデューサシステムは、送信素子１２と、送信回路１４と、受信アレイ１６と、受信回路１８と、トランスデューサケーシング２２を含んでいる。付加的に、いくつかの異なった構成要素が設けられていてもよい。例えば、トランスデューサケーシング２２が設けられていなくてもよいし、送信回路１４及び／又は受信回路１８の一部若しくは全てがトランスデューサケーシング２２の外側に設けられていてもよい。
【００２２】
送信素子はＰＺＴスラブや複合材料等の圧電素子である。また代替的に微細加工された容量性材料やポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）が使用されてもよいし、その他の電気的エネルギーから音響エネルギーに変換し得る別の材料が使用されてもよい。図２の側面図に示されている実施例では、送信素子１２が多層圧電素子である。この多層圧電素子では各層に亘る電界が増加し、単層式の圧電セラミックに比べて所定の駆動電圧に対する音圧の出力も高まる。また代替的な実施例では送信素子１２がそれぞれ単層の圧電セラミックで構成される。送信素子１２の各々には異なる構造及び／又は材料が用いられてもよいし、同じ構造及び／又は材料が用いられてもよい。
【００２３】
各送信素子１２は、個々の受信素子に比べれば相対的に大きいが、同じか若しくはそれよりも小さなサイズの送信素子１２が使用されてもよい。図２には受信アレイ１６の周縁に配置された矩形の送信素子１２が示されている。また代替的に正方形や六角形あるいはその他の形状の送信素子が受信アレイ１６に対してコーナー若しくは中央に、及び／又はその他の場所に配置されてもよい。図５には、送信素子１２が受信アレイ１６と共にリング内でセグメント化された環状部分として示されている。各送信素子１２は、ピラミッド型のボリューム２０で表されているように集束されずに広がった拡散ビームを発してもよい（図２参照）。
【００２４】
図４及び図６に示されている代替的実施例によれば、送信素子１２が小規模なアレイで構成される。図４には複数の送信素子１２からなる矩形状のアレイが示されている。図６には送信素子１２のリング状のアレイ、例えばそれぞれ２０の素子からなるリング状のアレイが示されている。アレイとして形成された送信素子１２は、特定領域に対する集中的な微調整又は粗調整を可能にし、クラッターを低減させる。この送信アレイはポイントソースとしての送信のために用いられてもよい。
【００２５】
２以上の送信素子１２が用いられてもよい。また１つだけの送信素子１２が設けられてもよい。送信素子の総数は受信素子の総数よりも少なく、例えば受信素子の数の半分以下であってもよい。図２及び図５では４つの送信素子１２が示されている。図４には３６の送信素子１２が示されている。図３には単一の送信素子１２が表されているが、多数の送信素子１２を用いることも可能である。
【００２６】
送信回路１４との送信接続の数は、全ての素子が送信素子と受信素子の両方として使用される二次元トランスデューサアレイによって桁違いに低減される。順次連続してトリガされるいくつかの送信素子を使用すれば、送信回路１４内の熱の発生が低減され、より高い送信出力が可能となる。さらに送信素子１２の多層構造は、大規模な送信素子１２を簡単に実現させる。多層の送信素子１２は、層の数に比例して電界も増大するので、独立型デバイスにおけるバッテリ駆動での低電圧でも十分な音響出力を充たす。
【００２７】
複数の送信素子１２は、受信アレイ１６に隣接して配設されるか、及び／又は受信アレイ１６内に配設される。合成開口は送信開口と受信開口のコンボリューションであるので、複数の送信素子１２は、受信アレイ１６の縁部か若しくは受信アレイ１６に隣接して配置される。図２及び図５には受信アレイ１６の周縁を取り囲んでいる送信素子１２が示されている。図４及び図６には受信アレイ１６の対向する縁部に配置された送信素子１２が示されている。これらの送信素子１２は、音響的絶縁のために空気、ガス、液体若しくは溝で仕切られた固体などによって分離された受信素子にじかに隣接する。その他の音響的絶縁構造を形成するための例えば受信アレイ１６に隣接して送信素子１２を保持するための硬化ボンディング剤などが使用されてもよい。複数の送信素子１２は、受信アレイ１６と同じ基板から形成されてもよいし、受信アレイ１６とは異なる基板から形成されてもよい。また代替的に、より大きな分離、例えば１/２波長若しくは１波長分のギャプが設けられていてもよい。図７及び図８には、一様な大きさ例えば数十ｍｍの分離構造が示されている。
【００２８】
これらの送信素子１２は、方位角方向または仰角方向において受信アレイ１６と重なることはない。図３に示されている代替的実施例では、送信素子１２は受信アレイ１６と仰角方向及び方位角方向において重畳しているが、しかしながら受信アレイ１６と共に多層化されるか、次元範囲においては重なっていない。
【００２９】
送信回路１４は、スイッチネットワーク、パルサー、波形整形器、送信ビーム形成器、メモリ、デジタル／アナログコンバータ、ビーム形成器あるいはその他の既知の超音波送信波形形成回路若しくは今後開発される超音波送信波形形成回路であってもよい。例えば送信回路１４は、各送信素子１２のための増幅器を備えたスイッチングバイポーラ／ユニポーラパルサーであってもよい。さらに代替的に、送信素子１２よりも少ない数のパルサーや増幅器が設けられてもよく、例えば送信素子１２と逐次異ならせるために単一のパルサーや増幅器が多重化されてもよい。増幅器は例えば±２００Ｖの送信電圧を供給するために高い駆動電圧と電力レベルを提供し得る。
【００３０】
送信回路１４は、イメージングシステム内に配置され、送信素子１２とケーブル、例えば同軸ケーブルを介して接続されている。代替的に送信回路１４の一部若しくは全部がトランスデューサケーシング２２内に設けられていてもよい。充電バッテリから若しくはイメージングシステムから供給された低電圧が送信回路１４に電力を供給している。
【００３１】
送信回路１４は、例えば１から１０サイクルのパルス波形の超音波送信波形を生成する。各送信波形は、相対的なアポディゼーションと他の送信素子１２からの送信なしで順次送信される。代替的に各送信素子１２の送信波形は相対的に遅延され、順次連続した送信の中でアポディゼーションされてもよい。送信素子１２は電気的な波形を音響波面２０に変換するこの音響波面２０は、広域な波面、すなわち平面的若しくは発散的な波面である。送信素子１２は１実施例においては基本的にポイントソースとして作用する。別の実施例によれば、広域な波面形成のために弱集束、無集束、送信アレイ上若しくは送信アレイ後方の焦点などが用いられる。広域な波面は、送信素子１２及び／又はトランスデューサケーシング２２から方位角方向及び仰角方向に沿って外側へ延在する。代替的実施例によればこの広域は面は方位角方向若しくは仰角方向に延在し、例えば別の仰角方向若しくは方位角方向に少なくとも部分的に集束する波面のように、より狭幅に集束される。
【００３２】
受信アレイ１６はＰＶＤＦのアレイか若しくは容量性のダイヤフラム素子である。ＰＶＤＦまたは容量性ダイヤフラムは、比較的高い電力の送信モードに対して圧電セラミックほど効果的でなくてもよい。しかしながらＰＶＤＦ若しくは容量性ダイヤフラムは受信目的のためにのみより効率的に動作してもよい。例えばＰＶＤＦは、受信側においてＰＺＴよりも数倍効率的である（例えばＹｒ＝１.３５：Ｙｒ＝０.２）。それらのデバイスと実現可能な帯域幅は、圧電セラミックのものよりも著しく高くなり得る。代替的に受信アレイ１６は圧電素子を含んでいる。単層若しくは多層の素子が用いられてもよい。
【００３３】
１実施例においては、受信アレイ１６がＮ×Ｍのアレイを形成するために選択的に供給される電極を備えたＰＶＤＦのシートである。前記ＮとＭは１よりも大きい。受信アレイ１６に対するダイシング動作は、それらの素子がリソグラフィ及び／又は電極デポジッションによって定められているので、回避される。微細なピッチとより高い周波数の受信アレイ１６が設けられてもよい。
【００３４】
シートは全体的に送信素子１２間の領域を充填している。代替的に受信アレイ１６全体が図３のように送信素子１２と送信素子１２間の領域を覆っていてもよい。材料及び／又は厚みの選択を介して図３の受信アレイ１６は、効率的に若しくは実質的に送信圧力信号に対して透過的となり、受信アレイ素子は、送信素子１２と受信アレイ１６のＰＶＤＦ層の間の介在層によって効果的に後退する。
【００３５】
他の実施例によれば、受信アレイ１６がＮ×Ｍの素子を伴う容量性ダイヤフラム超音波トランスデューサ（ｃＭＵＴ）である。このｃＭＵＴは、集積回路製造プロセスによって形成される。またその他の微細加工デバイス、例えばフレキシブルビームが使用されてもよい。ｃＭＵＴアレイにおける各受信素子は、薄膜ダイヤフラムによって覆われる１以上の（例えば数百の）空隙を有し得る。１実施例によれば、各受信素子内の空隙は可変の次元を有し、そのため同じ供給バイアス電圧を伴った異なる入力圧力レベルに対して敏感に反応し得る。そのような配置構成は米国特許出願（Attorney Docket No. 2005P05011US）に記載されており、その開示内容は参照により本明細書に取り入れられる。８ビット以上の分解能を有する入力無線周波数音響信号のディジタル化されたタイプは、Ｎ×Ｍの受信素子の各々から出力される。別の実施例ではｃＭＵＴ受信素子がアナログデバイスとして動作する。
【００３６】
受信アレイ１６の素子は、矩形状、六角形状、三角形状、若しくはその他のグリッド状に分散される。受信アレイ１６は、矩形状、正方形、十字型、円形、楕円形、若しくはその他の形態であり得る。これらの素子は方位角と仰角の両次元方向に沿っている。受信アレイ１６はフラットであってもよいし湾曲していてもよい。多次元アレイは、1.25, 1.5, 1.75 の二次元か、二次元に沿っていくつかの素子が分散しているその他のアレイを含み得る。受信アレイ１６は完全にサンプリングされるが、まばらにサンプリングされるか若しくはほぼ完全にサンプリングされる受信アレイが使用されてもよい。完全にサンプリングされる受信アレイは、図７に示されているように送信素子１２に対して内部位置を含んでいてもよい。
【００３７】
受信アレイ１６と受信素子は送信素子１２から分離されている。受信素子は送信回路との電気的な接続が任意に可能であり、さらに送信素子は受信回路との電気的な接続が任意に可能である。例えば送信素子１２は、送信素子１２の受信回路１８への接続を許容する送／受信スイッチ若しくは絶縁回路なしでの送信動作に専ら供される。受信アレイ１６からの送信素子１２の分離は、信号絶縁回路の必要性若しくはその方法の必要性を消しさる。トランスデューサは、送信と受信の両動作に同じ素子を使用するための妥協なしで、高出力のトランスミッタと高感度のレシーバに分離される。
【００３８】
受信回路１８は、１つ以上の前置増幅器、マルチプレクサ、ミクサ、遅延素子、乗算器、位相回転器、加算器、バッファ、メモリ、若しくはそれらの組合わせを含んでいる。受信回路１８は複数のチャネル内で受信アレイ１６の受信素子と電気的に接続される。ＰＶＤＦ及びｃＭＵＴ受信アレイ１６は、受信前置増幅器を含んだシリコン集積回路上に直接成長される。代替的に電子回路の上部に直接アレイ１６が成長されるモノリシックな集積手法が用いられてもよい。送信要素の必要性が同じチップから消滅することによって、単一の電子受信チャネルの表面領域は音響受信素子と同じレベルになる。受信アレイ１６の素子と受信回路１８の間ではフレキシブルサーキット、ｚ軸方向のバッキングブロック、ワイヤジャンパー、ケーブル若しくはその他の電気的なコネクションが使用されてもよい。
【００３９】
受信回路１８は、加算器、乗算器、フィルタ及び／又はメモリ（例えばロックアップテーブル）を含み、順次連続した送信に応じたデータと同じボリュームを表しているデータを結合するために動作可能である。チャネルデータ又はビーム形成データは検出に先立って若しくは検出後に結合される。異なる送信結果からの同じ若しくはほぼ同じ空間位置を表すデータは合成開口処理のために結合される。
【００４０】
１実施例によれば、受信アレイ１６の素子が前置増幅及び／又はインピーダンスバッファのためにアレイ近傍（例えばフリップチップボンディング又はトランスデューサケーシング２２）に位置する受信回路１８の電子構成素子に接続される。受信回路１８は、イメージングシステムによる収容量に対応したチャネル数の低減のために粗い若しくは部分的なビーム形成を実施するものであってもよい。例えば先の米国特許出願（公表番号２００５０１４８８７８及び２００５０１４８８７３）に開示されている、参照として本明細書にも取り入れられるチャネル低減する受信回路の一例が使用されてもよい。その他の実施例としては、例えば別の米国特許出願（公表番号２００５０２０３３９２）に開示されている、参照としてその内容が当該明細書にも取り入られるサブアレイミキシング回路が受信回路１８の１つとして使用されてもよい。その他にも受信回路１８としては、さらなる別の米国特許出願（公表番号２００５０１９２４９９）及び２００４年４月２８日付け出願の米国特許仮出願番号１０/８３４号に開示されているような回路が使用されてもよい。これらの開示内容も参照として当該明細書に取り入れられる。
【００４１】
受信回路１８は、時間領域多重化、周波数領域多重化、部分的ビーム形成、サブアレイミキシング若しくはその他の既知の技法ないしは今後開発される技法を用いることによってトランスデューサからイメージングシステムへの通信情報のためのチャネル数を低減することができる。その数が低減された受信信号は、同軸ケーブルを介してシステムに送信される。代替的に完全なビーム形成処理とベース帯域へのミキシングがトランスデューサアレイにおいて行われてもよいし、同相の直交データがケーブルを介してシステムに送信されるか、若しくはデジタル化されて無線若しくは有線で送信されてもよい。デジタルｃＭＵＴ受信アレイのケースでは、完全若しくは部分的なデジタルビーム形成がアレイ下方若しくはトランスデューサケーシング２２内の受信回路１８によって実行され、あるいはデータが高帯域幅のデジタルインターフェース、例えばファイヤーワイヤ、光ファイバ、ＷＡＮ（８０２.１１ｂ）を介してシステムに送信される。
【００４２】
別の実施例では、受信回路１８として、さらに別の２００４年１１月５日付け出願の米国特許仮出願番号１０/９８２，６９３号に開示されているような受信回路の１つが使用される。この開示内容も参照として当該明細書に取り入れられる。各チャネルの受信回路１８は、信号を調整するための回路、例えばローノイズアンプ、可変利得段、アンチエイリアシングフィルタ、サンプルホールド回路、時間領域マルチプレクサなどを含み得る。データは各チャネル毎に、トランスデューサケーシング２２若しくはイメージングシステムの他の回路へ出力される。他の実施例では、受信回路１８もマルチプレクサ、遅延素子、位相回転器及び／又は加算器を含んでいる。例えば受信回路１８は、オンチップで実装されるか、アプリケーション専用の集積回路として部分ビーム形成や多重化データを提供する。部分ビーム形成ではエレベーションチャネルデータが、チャネル信号の多重化の場合よりも低い周波数で出力可能である。受信回路１８は、チップ電子素子における受信遅延を伴って方位角方向のビームを形成する。受信回路１８のデジタル制御は、深度の関数として各方位角方向の素子遅延毎に加算に優先して管理される。この遅延は所定の方位角方向のカラムにおける全ての素子に対して同じになり得る。残留ビーム形成はイメージングシステムにおいて行われる。
【００４３】
受信回路１８は検出処理と画像処理に組合わされて超音波によるボリュームのデジタル再構成をリアルタイムで実施する。例えばいくつかの受信素子からのデータは実質的な相互接続数を介したイメージングシステムへの伝送のために高速アナログ信号に多重化される。これらの信号は最初に整合増幅器によって条件付けられる。この整合増幅器はアナログ／デジタル変換器の入力特性と、相互接続及びオンチップライン出力アンプの特性によって定められる利得と帯域幅成形を提供する。このアナログ信号は、デジタル信号に変換される。外付けのサンプルホールド回路を備えたいくつかのアナログデジタル変換器が個別のアナログ線路のために用いられてもよい。デジタル信号は個々のチャネルへ多重分離される。個々の信号は、ベースバンドに対する復調、低域ろ波、デジメーション、送信中に加えられたなんらかのパルス圧縮の反転など（例えばスパイクフィルタ）のための信号処理ブロックを通過する。ベースバンド同相直交データは、方位角方向及び仰角方向のチャネルの軸とサンプル数を伴う三次元アレイとして動作するチャネルメモリに入力する。デジタル信号プロセッサのアレイはビームをチャネルデータから形成する。このプロセッサは、プログラミング可能な収差補正や動き補償のための相関関数、ひずみイメージング及びベクトル流、超解像のためのビームツービームフィルタリング、適応アーチファクトキャンセリングなどの実行を可能にする。また代替的にハードウエアベースの受信ビーム形成器が用いられてもよい。開口はトランスデューサケーシング若しくはイメージングシステム内の回路によって合成される。
【００４４】
メモリは、プロセッサ又はビーム形成器の合成出力を記憶している。ビームメモリは、概念的に方位角方向ビームと仰角方向ビームの軸及びサンプル数を伴う三次元アレイである。一度データのボリュームがビームメモリに記憶されると、ディスプレイプロセッサはデータをイメージスクリーン上の適切なフォーマットに変換する、このディスプレイ処理の例には、任意角度でのデータのスライス、最大強度投影、セグメント化、スペックルノイズ低減、表面レンダリング、アルファブレンディング、マルチプレーナ再構築、あるいはその他の既知の技法、あるいは今後開発される可能性のある例えばボリュームを表すデータや三次元に沿って分散したデータから導出される表現/再現手法などが含まれる。
【００４５】
トランスデューサケーシング２２はプラスチック、ファイバーガラス、金属ないし木製材料、あるいはその他の既知の材料若しくは今後発見され得る材料などである。このトランスデューサケーシング２２は、手持ち操作に適するサイズと形態である。代替的にトランスデューサケーシング２２は、カテーテルや内視鏡あるいは外科手術用プローブのような体内での使用に適するサイズと形態であってもよい。送信素子１２，受信アレイ１６，受信回路１８の少なくとも一部はトランスデューサケーシング２２内に設けられる。例えば前置増幅器と受信回路１８の他の信号減衰回路がトランスデューサケーシング２２内に配置され、合成回路はトランスデューサケーシング２２の外部に設けられてもよい。代替的な実施例によれば、受信回路１８がトランスデューサケーシング２２外に設けられる。また受信回路１８のその他の分散配置が用いられてもよい。送信回路１４は、トランスデューサケーシング２２内に設けてもよいし、トランスデューサケーシング２２外に設けてもよい。あるいは一部だけトランスデューサケーシング２２内に設けることも可能である。
【００４６】
第９には、超音波イメージングトランスデューサを用いた合成開口のための方法が表されている。複数の共焦データセットが順次連続した送信に応じて獲得される。各共焦データセットは、小規模なボリューム又は完全なボリュームあるいは三次元の関心領域を表している。異なる角度で当たるいくつかの送信ビームは関心領域を照射する。共焦データセットからの合成若しくは複合ビーム形成は理論的最大空間分解能に近づき、高い時間的分解能を提供する。いくつかの送信トリガのみがボリューム全体を走査し、１０００ボリューム毎秒を超える結像速度が可能となる。
【００４７】
図９に示されている各ステップは、図示の順序で実行してもよいし、又は、異なった順序で実行してもよい。ステップ８２の異なる１つと対応するステップ８４は順次連続して実行されているが、それらは同時に実施されてもよい。付加的に、異なったステップが設けられてもよいし、より少ないステップしか設けられなくてもよい。
【００４８】
ステップ８２では、音響エネルギーが送信素子から広範に送信される。空間的に分離された送信素子は音響送信波を生成する。空間的に分離された送信素子が逐次使用されることによって関心領域のボリューム走査が異なる角度から行われることになる。この音響エネルギーの波面は異なる角度でボリュームを通過する。
【００４９】
この送信は信号素子から逐次行われる。例えば受信アレイ１６の片側若しくは入力側に設けられた１つの送信素子１２は広範に送信する。続いて受信アレイ１６の異なる側若しくは異なる入力側に設けられた他の送信素子１２が広範に送信する。４つの送信素子１２若しくは４つの送信アレイを備えた１実施例では、合成のためのデータが２〜４の送信トリガ、例えば４つの送信素子１２の各トリガを取得する。
【００５０】
代替的に逐次送信が同じ若しくは異なる送信アレイから行われる。この送信アレイは隣接する送信素子若しくは間隔を空けた送信素子から形成されてもよい。例えば図４又は図６の受信アレイ１６のコーナーにある送信アレイが広域波面を順次連続して送信する。他の例では、送信アレイないし送信素子１２が２以上の縁部若しくはコーナーから同じ時間に、但し順次連続した送信毎に符号化されて送信される。
【００５１】
広域波面は平面波、八字波（球状又は円筒状）若しくは弱収束波である。全方向性トランスデューサが用いられてもよい。波長に比して小さい送信素子１２は、半球波を生成する。弱収束ないし無収束の位相アレイ又は大規模な送信素子１２は高い出力圧を送出する。広域波面は、合成のための仮想ポイントソースをエミュレートする。
【００５２】
ステップ８２の送信ではより少数の送信素子１２しか使用されないので、全てのアレイをフルに用いた送信に比べて少ない音響エネルギーしか送信されない。通常のイメージがエリアＡTの開口を有し、それぞれ未収束の送信素子１２のエリアがＡDであるならば、放射出力はＡT／ＡDの係数によって低減する。それに加えて送信開口の収束ゲインも失われるか低減される。これらの作用が結合された場合には、信号のロスか若しくはＳＮ比の低下につながる。ＳＮ比はイメージングに対しては付加的な技術なしでも足りるであろう。ＰＶＤＦ又はｃＭＵＴ受信アレイ１６の使用は、十分なＳＮ比を提供し得る。代替的に送信素子１２によって出力される音響エネルギーが増加されても、制御機能や性能による限界は避けられない。
【００５３】
１実施例によれば、ＳＮ比が送信素子の機能としての送信の符号化によって増大する。空間送信コーディングは合成開口のための送信出力を増加させる。空間コーディングなしでは、イメージは４つの送信素子１２ないしアレイの各々からの別個のトリガに基づくデータの加算によって形成される。この空間コーディングは、２以上の送信素子、例えば４つ全ての送信素子ないしアレイを用いた一度の送信を可能にする。また多重的若しくは順次連続した送信トリガ、例えば４つの送信トリガが用いられてもよい。各入力側に割当てられたデータに対する信号処理は別個に行われる。例えば異なる送信素子１２は、異なる送信トリガ毎の送信波面の反転に用いられる。また既知の空間コーディングスキーマの他に今後開発される空間コーディングスキーマが使用されてもよい。受信データはコーティングマトリックスの反転によって逓倍される。一例では、アダマールマトリックスが使用される。
【００５４】
別の実施例では、ｃＭＵＴベースの送信素子１２におけるバイアス変化によって空間コーディングが実行される。マルチプレクサによって選択された所定の素子からの受信の代わりに、素子の１つのグループがバイアスコントロールを用いて選択される。ｃＭＵＴ内の形質導入の極性は、バイアス極性によってコントロールされる。例証のために、ここで送信素子１２の２×２のマトリックスを例として挙げる。４つのトリガに亘って、バイアス極性がパターン内で切換えられ、それによって受信データの線形的な結合が各送信素子１２からの信号を再現する。比較的大きな処理利得は、比較的大きなサブ開口の選定から得られる。
【００５５】
他の実施例によれば、時間的コーディングがＳＮ比を増加させる。送信波面はチャープ、ゴレイ、バーカーコードのように符号化される。"スパイクフィルタ"又は反転コードモードは、ビーム形成に先立ってチャネルデータ上で実行される。信号処理チェーンのこの時点においては、収束は生じていない。その結果として長期に亘る帯域幅の結果はＳＮ比中に付加的向上を伴って達成される。
【００５６】
付加的若しくは代替的なＳＮ比の向上は、動き補償によって提供される。それぞれの送信トリガからのデータはコヒーレントに結合され、Ｆが加えられたトリガの数とするならば、その向上結果は１０ｌｏｇ10ＦｄＢとなる。トリガの数が増えるにつれＳＮ比の向上がアップし、組織の動きがコヒーレンス維持のために推定される。この動きは、複数のデータセット間の相関付け、例えば相互相関や差の絶対値の和などを用いて推定される。このような動き補償は、複数のデータセットを局所的に若しくは全体的にならすのに用いられる。コヒーレンスはボリューム全体に亘って保たれる。
【００５７】
ステップ８２では、順次連続した各送信が関心領域のボリュームに照射される。関心領域のボリュームとは、結像のための視野領域全体である。各送信は視野領域全体の音響ホログラムを生成する送信された平面波若しくは拡散波面は、方位角方向と仰角方向の次元に亘って延在する。また異なる次元に沿って異なる収束量が与えられてもよい。例えば波面は方位角方向の次元と仰角方向の次元の両方に向けて広がっていてもよい。また代替的に各送信が全視野領域よりも少ない領域、例えば１/４以下の領域の音響ホログラムを生成するものであってもよい。
【００５８】
１実施例によれば、順次連続した送信が同じ平面若しくはボリュームに照射され、但し連続した次送信の異なったセットは異なる平面若しくはボリュームを照射する。例えば前記波面は次のようにより収束される。通常のビーム形成は、１つの次元、例えば方位角方向の次元に沿って提供される。合成開口はその他の次元、例えば仰角方向の次元に沿って形成される。各トリガは単一の方位角において仰角側平面をカバーする。ＭＺビームは、収束ゾーンを伴うボリュームを作成するのに必要である。これは結像速度を約５０/Ｚボリューム毎秒にさせ得る。
【００５９】
１つの次元に沿った収束は、送信の電力密度を増加させ、ＳＮ比を増加させる。方位角方向の１つの次元の収束と仰角方向の広域送信を伴うトランスデューサは、図７及び図８に示されている。図７には送信素子１２の３つの線形的送信アレイが示されている。しかしながらそれよりも少ないアレイ若しくは多いアレイが用いられてもよい。例えば、素子１２の中央ラインの送信アレイは設けられていなくてもよい。この中央ラインの送信アレイは、受信アレイ１６面に近い組織のイメージングを支援し得る。前記中央の送信アレイは、外側の送信アレイと共に使用され、方位角方向の収束に用いられる。
【００６０】
これらの送信アレイは方位角方向の収束のために位相調整される。前記送信アレイは仰角方向の次元に沿って多重の素子を有していてもよいし有していなくてもよい。例えば図７の中央の送信アレイは、仰角方向の広域送信のための１次元アレイである。別の実施例によれば、図７の縁部の送信アレイは、湾曲形態（例えばハーフパイプ形状）を有していてもよいし、仰角方向の次元に沿った広域送信のために相対的仰角位相調整がなされてもよい。図８には受信アレイ１６の後方で湾曲されオフセットを伴った縁部送信アレイが示されている。この送信アレイの収束ラインは、受信アレイ１６の縁部に沿っており、受信アレイ１６の縁部から生じている仰角方向の広域波面を効果的に送信する。前記収束ラインやその他の領域は後方ないし前方、さらなる側方若しくはその他の位置で用いられてもよい。例えば受信アレイ１６は、音響ウインドウないしレンズから１０ｍｍほどずれていてもよいし、それ以外の間隔距離でずれていてもよい。送受信アレイといくつかのレンズ若しくは音響ウインドウの間のボリューム空間は液体あるいはその他の音響にマッチする材料で充填され得る。送信アレイは方位角方向の所定のポイントで狭幅な収束を形成し、それに対して仰角方向では広角な拡散が維持される。代替的な実施例によれば、送信アレイは大きな収束を有していてもよいし、より少ない収束しか持たなくてもよい。またこれらのアレイは相対的に異なるサイズで設けられていてもよい。
【００６１】
３つの送信アレイの１つの位相調整は、方位角方向の収束ビームを形成する。１つ以上の収束ゾーンは、十分なコヒーレンスと領域深度を伴った関心領域の深度範囲をカバーするために選定される。仰角方向では、送信アレイは拡散波、円筒波を形成する。仰角開口は２つ若しくはそれ以上のトリガから合成される（例えば１つは上方のラインソースからもう１つは下方のラインソースからなど）。
【００６２】
素子１２の送信アレイに対するチャネル数は、焦点ずれに対するバイアスライン極性の使用で最小化され得る。送信素子１２には二次元アレイが用いられてもよい。そのバイアスは、それらのアレイの一方若しくは両方に沿ったデフォーカスのために制御される。これについては例えば２００４年４月５日付け出願の米国特許仮出願番号１０/８１９，０９４号明細書や２００４年１０月４日付け出願の米国特許仮出願番号１０/９５９，６６５号明細書に開示があり、これらの開示内容も参照として当該明細書に取り入れられる。さらに仰角方向のラインソースの品質向上のために多重の送信トリガが用いられてもよい。
【００６３】
コントラスト要因の調和的結像や自由性のために送信出力を増加すれば、第２調波若しくはそれ以外の調波の応答性が強まる。応答性、例えば調波組織応答の増強ために、送信アレイが仰角方向の次元に沿って例えばバイアスベースの収束を介してさらに収束されてもよい。トランスデューサシステムは合成開口を伴ってあるいは伴わずに使用される。
【００６４】
別の実施例では、広域送信ビームがボリューム全体ではなくてボリュームの一部若しくは１平面をカバーするためにより強力に収束される。素子１２の送信サブアレイは、受信アレイ１６の周りとその内部に分散配置される。各送信サブアレイのサイズは受信合成を阻害しない程度に小さいが、送信放射の横方向の広がりがコントロールできるくらいの大きさである。その波面は受信ラインブロックの近辺に制限される。受信回路１８は、受信ライン全てのサブセット毎に複数の受信ラインを同時に形成し得うるものであってもよい。僅かな収束制御が両方の軸に沿って提供される。複数の受信ラインの同じグループは、対応する受信ラインの合成に異なる送信サブアレイを用いた多重の連続的送信イベントのために用いられる。
【００６５】
ステップ８４では、受信アレイ１６がステップ８２の順次連続した送信に応答するエコーを受信する。受信アレイ１６の素子は送信素子１２から独立して分離されている。これらのエコーは、フルサンプリングされた多次元受信アレイ１６によって受信されるが、データの取得は、実質的にフルサンプリングされた受信アレイ１６でもそうでない受信アレイでも実行され得る。アナログ波はトランスデューサ受信素子によって生成されるが、デジタル送信が使用されてもよい。
【００６６】
ステップ８６では、データチャネルの数が低減される。別の１実施例では、チャネルデータが時間、周波数の関数として多重化されるか符号化される。例えばサブアレイからのデータ、例えば素子のブロック若しくは行のデータがイメージングシステムと相互接続された１つと共に多重化される。もっと多くの数の素子が共に多重化されてもよいし、もっと少ない数の素子が共に多重化されてもよい。また代替的に部分ビーム形成若しくはサブアレイミキシングが使用されてもよい。別の実施例では、チャネルデータが受信アレイ１６からチャネル低減なしで送信される。
【００６７】
受信アレイ１６からのデータは、ボリュームを表すサンプル形成のために処理される。例えば受信ビーム形成は、複数の受信ラインに沿ったビーム同時形成のためにパラレルビーム形成によって提供されてもよい。また代替的にチャネルデータが、ボリュームを表すデータ生成のために、例えばフーリエ変換などで変換されてもよい。順次連続する送信のために、２つ若しくはそれ以上のデータセットが実質的に同じボリューム若しくは空間位置を表す。
【００６８】
ステップ８８では、順次連続した送信のエコーに応じた複数の信号が結合される。同じ若しくは実質的に同じ空間位置を表す信号も結合される。平均化、重み付け平均、補間あるいはその他の組合わせ関数によってデータが合成され得る。最も近い近傍系や隣接する空間位置からの値の組合わせが用いられてもよい。それらのデータは組合わせに先立ってコヒーレンスを調整すべく位相調整されてもよい。それらの組合わせはビーム形成に先立って若しくはビーム形成後に、あるいは検出に先立って若しくは検出後に行われるようにしてもよい。２つ若しくはそれ以上のデータセットの合成によって、ボリュームがより高い分解能で表されるようになる。収束された送信開口と受信開口としての正確な同一ポイントでの拡散機能のために、合成処理におけるアボダイジング（apodizing)機能が通常アレイでの送受信アボダイズ(apodize)機能の結果と等しくなるように設定される。
【００６９】
代替的な実施例では、結合された送受信アレイが用いられる。それらの素子は送信素子と受信素子の両方であり、時間関数としての場合以外で分離されることはない。送／受信スイッチは、各素子を送信回路と受信回路に逐次接続させる。そのようなアレイは、より狭小な解剖学的ウインドウの走査を可能にさせる。送信に対するその他の代替的な仮想ラインソースが受信アレイ内に設けられてもよいし、受信素子のサブセットのみが送信動作に対して切換えられるように構成されてもよい。バイアスライン極性のデフォーカシングは、遅延を伴って仰角開口に使用されてもよいし方位角方向での位相フォーカシングに用いられてもよい。
【００７０】
これまで本発明の複数の実施形態に基づいて説明してきたが、本発明の趣旨から逸脱することなく種々の変更を加えることが可能であるものと理解されたい。それゆえに図面に基づいて前述してきた詳細な説明は限定を意図したものではないし、以下に続く請求の範囲は、全ての等価物を含みこの発明の趣旨を定めるべく意図したものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】多次元受信アレイを用いた合成開口処理のためのトランスデューサシステムの１実施例のブロック図
【図２】別個の送信素子と受信素子を伴うトランスデューサの実施例の平面図と側面図
【図３】別個の送信素子と受信素子を伴うトランスデューサの別の実施例の平面図と側面図
【図４】別個の送信素子と受信素子を伴うトランスデューサの別の実施例の平面図と側面図
【図５】別個の送信素子と受信素子を伴うトランスデューサの別の実施例の平面図と側面図
【図６】別個の送信素子と受信素子を伴うトランスデューサの別の実施例の平面図と側面図
【図７】別個の送信素子と受信素子を伴うトランスデューサの別の実施例の平面図と側面図
【図８】図７のトランスデューサの側面図
【図９】超音波イメージングトランスデューサを用いた合成開口処理のための方法の１実施例のフローチャート
【符号の説明】
【００７２】
１２      送信素子
１４      送信回路
１６      受信アレイ
１８      受信回路
【図１】
2007152127.tif 000003
【図２】
2007152127.tif 000004
【図３】
2007152127.tif 000005
【図４】
2007152127.tif 000006
【図５】
2007152127.tif 000007
【図６】
2007152127.tif 000008
【図７】
2007152127.tif 000009
【図９】
2007152127.tif 000010
【図８】
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