(57)【要約】【課題】リアルタイム高解像度診断映像を提供する被写体を診断する診断システム、被写体の診断映像を提供する医療映像システム、及び被写体についての診断映像を表示する方法の提供。【解決手段】被写体を診断する診断システムにおいて、被写体と信号を送受信する少なくとも１行以上のアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する複数のサブアレイを有するプローブと、複数のサブアレイが配列された方向にアナログ・ビームフォーミングを遂行し、前記複数のサブアレイが配列された方向に対して垂直方向に、デジタル・ビームフォーミングを遂行するハイブリッド・ビームフォーマと、を有する。【選択図】図１
2012143559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を診断する診断システムにおいて、
前記被写体と信号を送受信する少なくとも１行以上のアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する複数のサブアレイを有するプローブと、
前記複数のサブアレイが配列された方向にアナログ・ビームフォーミングを遂行し、前記複数のサブアレイが配列された方向に対して垂直方向に、デジタル・ビームフォーミングを遂行するハイブリッド・ビームフォーマと、を有する診断システム。
【請求項２】
前記ハイブリッド・ビームフォーマは、前記複数のサブアレイそれぞれについて、サブアレイ毎にデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、前記サブアレイ毎に算出された時間遅延値によって、前記変換子が、前記被写体と信号を送受信するように制御する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の診断システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれについて、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、前記複数のサブアレイに含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に対して垂直方向に同じ位置にある変換子が同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって、前記被写体と信号を送受信するように制御することを特徴とする請求項２に記載の診断システム。
【請求項４】
前記ハイブリッド・ビームフォーマは、前記サブアレイに含まれた変換子が受信した信号を、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成し、前記複数のサブアレイそれぞれに関わる複数のアナログ信号を生成するアナログ・ビームフォーマを含むことを特徴とする請求項１に記載の診断システム。
【請求項５】
前記アナログ・ビームフォーマは、前記プローブから前記被写体に送信された信号を、前記サブアレイの配列方向にのみ操向させることを特徴とすることを特徴とする請求項４に記載の診断システム。
【請求項６】
前記ハイブリッド・ビームフォーマは、
前記サブアレイに含まれた変換子が受信した信号をアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成し、前記複数のサブアレイに関する複数のアナログ信号を生成するアナログ・ビームフォーマと、
前記アナログ・ビームフォーマで生成された複数のアナログ信号それぞれを、デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器と、
前記変換された複数のデジタル信号を、前記サブアレイ毎に算出したデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成するデジタル・ビームフォーマと、を有することを特徴とする請求項２に記載の診断システム。
【請求項７】
前記ハイブリッド・ビームフォーマは、前記サブアレイが高さ（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向に配列された１行の変換子をいずれも含む場合、前記変換子から前記被写体に送信される信号を、高さ（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向にのみ操向させるアナログ・ビームフォーマを含むことを特徴とする請求項１に記載の診断システム。
【請求項８】
前記ハイブリッド・ビームフォーマは、前記サブアレイが側面（ｌａｔｅｒａｌ）方向に配列された１行の変換子をいずれも含む場合、前記変換子から前記被写体に送信される信号を側面（ｌａｔｅｒａｌ）方向に操向させるアナログ・ビームフォーマを含むことを特徴とする請求項１に記載の診断システム。
【請求項９】
被写体に関する診断映像を提供する医療映像システムにおいて、
前記被写体と信号を送受信する少なくとも１行以上のアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する複数のサブアレイを有するプローブと、
前記サブアレイが配列された方向にアナログ・ビームフォーミングを遂行し、前記サブアレイが配列された方向に対し垂直方向に、デジタル・ビームフォーミングを遂行し、受信ビームを形成するハイブリッド・ビームフォーマと、
前記形成された受信ビームを利用して、診断映像を生成する診断映像生成部と、を有する医療映像システム。
【請求項１０】
前記ハイブリッド・ビームフォーマは、アナログ・ビームフォーミングを遂行するアナログ・ビームフォーマを有し、前記アナログ・ビームフォーマは、前記プローブから前記被写体に送信される信号を、前記サブアレイの配列方向に操向させることを特徴とする請求項９に記載の医療映像システム。
【請求項１１】
前記ハイブリッド・ビームフォーマは、前記複数のサブアレイそれぞれについて、サブアレイ毎にデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、前記サブアレイ毎に算出された時間遅延値によって、前記変換子が、前記被写体と信号を送受信するように制御する制御部を有することを特徴とする請求項９に記載の医療映像システム。
【請求項１２】
前記制御部は、前記複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれに関わるアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、前記複数のサブアレイに含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に垂直方向に同じ位置にある変換子が同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって、被写体と信号を送受信するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の医療映像システム。
【請求項１３】
前記生成された診断映像を表示する診断映像表示部をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の医療映像システム。
【請求項１４】
被写体に係る診断映像を表示する方法において、
プローブが有する複数のサブアレイそれぞれに関わるデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値と、前記複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれに関わるアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値と、を算出する段階と、
前記算出された時間遅延値によって、前記サブアレイに含まれた変換子が、前記被写体に信号を送信する段階と、
前記サブアレイに含まれた変換子が受信した信号を、前記アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成し、前記複数のサブアレイに関わる複数のアナログ信号を生成する段階と、
前記複数のアナログ信号それぞれをデジタル信号に変換する段階と、
前記変換された複数のデジタル信号を、前記デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成する段階と、
前記合成結果を利用して生成された診断映像を表示する段階と、を含み、
前記サブアレイは、少なくとも１行以上のアレイ変換子から構成されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記被写体に信号を送信する段階は、前記送信される信号を、前記サブアレイの配列方向に操向することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記サブアレイは、高さ（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向または側面（ｌａｔｅｒａｌ）方向のうちいずれか１つの方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記被写体に信号を送信する段階は、前記サブアレイが高さ（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向に配列された１行の変換子をいずれも含む場合、前記送信される信号を高さ（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）方向に操向させることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記被写体に信号を送信する段階は、前記サブアレイが側面（ｌａｔｅｒａｌ）方向に配列された１行の変換子をいずれも含む場合、前記送信される信号を側面（ｌａｔｅｒａｌ）方向に操向させることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値は、前記複数のサブアレイに含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に垂直方向に同じ位置にある変換子が、同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１４ないし請求項１９のうち、いずれか１項に記載の方法をコンピュータで実行させるためのコンピュータ・プログラムを保存したことを特徴とするコンピュータで読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を診断する診断システム、被写体に係る診断映像を提供する医療映像システム、及び被写体に係る診断映像を表示する方法、並びにコンピュータで読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療用超音波映像装置は、人体に無害であり、リアルタイムで人体内部の解剖学的情報及び機能的情報を提供する。これにより、超音波映像装置の世界市場は、毎年約６％ほど続けて成長し、２０１０年基準で５７億ドルに至った。超音波医療映像装置は、一次元アレイ変換子を使用し、人体内部の断面に関する二次元映像を提供する。また、超音波医療映像装置は、一次元アレイ変換子を機械的に移動させつつ、人体内部のボリューム（ｖｏｌｕｍｅ）情報を獲得し、人体内部の三次元映像を提供することもできる。このような技術は、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国登録特許公報ＵＳ７，３３８，４５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、リアルタイム高解像度診断映像を提供する被写体を診断する診断システム、被写体に係る診断映像を提供する医療映像システム、及び被写体に係る診断映像を表示する方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、前記方法をコンピュータで実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
また、本発明の目的は、前述の技術的課題に限定されるものではなく、他の技術的課題も存在しうる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による被写体を診断（ｄｉａｇｎｏｓｉｓ）する診断システムは、前記被写体と信号を送受信する少なくとも１行以上のアレイ（ａｒｒａｙ）変換子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を１つのサブアレイ（ｓｕｂ−ａｒｒａｙ）に構成する複数のサブアレイを含むプローブ（ｐｒｏｂｅ）と、前記サブアレイが配列された方向にアナログ・ビームフォーミングを遂行し、前記サブアレイが配列された方向に対し垂直方向に、デジタル・ビームフォーミングを遂行するハイブリッド・ビームフォーマ（ｈｙｂｒｉｄ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）と、を有することを特徴とする。
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による被写体に関する診断映像を提供する医療映像システムは、前記被写体と信号を送受信する少なくとも１行以上のアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する複数のサブアレイを有するプローブと、前記サブアレイが配列された方向にアナログ・ビームフォーミングを遂行し、前記サブアレイが配列された方向に対し垂直方向に、デジタル・ビームフォーミングを遂行して受信ビームを形成するハイブリッド・ビームフォーマと、前記形成された受信ビームを利用して診断映像を生成する診断映像生成部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による被写体に関する診断映像を表示する方法は、プローブが有する複数のサブアレイそれぞれに関わるデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値と、前記複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれに関わるアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値と、を算出する段階と、前記算出された時間遅延値によって、前記サブアレイに含まれた変換子が、前記被写体に信号を送信する段階と、前記サブアレイに含まれた変換子が受信した信号を、前記アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成し、前記複数のサブアレイに関わる複数のアナログ信号を生成する段階と、前記複数のアナログ信号それぞれをデジタル信号に変換する段階と、前記変換された複数のデジタル信号を、前記デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成する段階と、前記合成結果を利用して生成された診断映像を表示する段階と、を有し、前記サブアレイは、少なくとも１行以上のアレイ変換子から構成されることを特徴とする。
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様によるコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、前記診断映像を表示する方法を、コンピュータで実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る被写体を診断する診断システム、被写体の診断映像を提供する医療映像システム、及び被写体の診断映像を表示する方法によれば、ハードウェアの複雑度及び演算量を減少させるハイブリッド・ビームフォーマを使用し、被写体に関する三次元診断映像の生成及び表示が可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による診断システム使用環境の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による診断システムを示す構成図である。
【図３】本発明の一実施形態によるサブアレイの例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による制御部において、サブアレイ別にデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出する方法を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態による高さ方向（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）及び側面方向（ｌａｔｅｒａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による診断システムの送信ビームフォーミング動作の一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による診断システムの受信ビームフォーミング動作の一例を示した図である。
【図８】本発明の一実施形態による医療映像システムを示した構成図である。
【図９】本発明の一実施形態による診断映像を表示する方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の診断システム、医療映像システム、診断映像の表示方法、及び記録媒体を実施するための形態の具体例を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態による診断システム１０の使用環境の一例を示す構成図である。
図１を参照すれば、本実施形態による診断システム１０は、プローブ（ｐｒｏｂｅ）１００及びハイブリッド・ビームフォーマ（ｈｙｂｒｉｄ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）２００から構成されるが、これに限定されるものではない。
【００１２】
また、図１は、プローブ１００及びハイブリッド・ビームフォーマ２００を別個の装置として図示しているが、これに限定されるものではなく、ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、プローブ１００と結合可能である。
【００１３】
本実施形態によるプローブ１００は、被写体と信号を送受信し、ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、送信ビームを形成し、プローブ１００で変換されて被写体に送信される信号を生成し、プローブ１００によって受信された信号を合成して受信ビームを形成する。
【００１４】
例えば、本実施形態によるプローブ１００は、被写体と信号を送受信する少なくとも１行以上のアレイ（ａｒｒａｙ）変換子（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）を１つのサブアレイ（ｓｕｂ−ａｒｒａｙ）に構成する複数のサブアレイを有し、ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、サブアレイが配列された方向にアナログ・ビームフォーミングを遂行し、サブアレイが配列された方向に対し垂直方向に、デジタル・ビームフォーミングを遂行する。このとき、サブアレイが配列された方向は、高さ方向（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）または側面方向（ｌａｔｅｒａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）になり、サブアレイが配列された方向に対する垂直方向とは、側面方向または高さ方向になる。
【００１５】
本実施形態による診断システム１０は、被写体についての情報を示す信号を出力し、出力された信号は、診断映像に生成されてユーザに表示される。このとき、本実施形態による診断映像は、三次元映像になるが、これに限定されるものではない。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態による診断システム１０を示す構成図である。
図２を参照すれば、本実施形態による診断システム１０は、プローブ１００及びハイブリッド・ビームフォーマ２００から構成され、ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、制御部２１０、信号生成部２１２、送受信スイッチ部２１４、受信信号処理部２１６、アナログ・ビームフォーマ（ａｎａｌｏｇ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）２２０、アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ：ａｎａｌｏｇ−ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２３０及びデジタル・ビームフォーマ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）２４０から構成され、デジタル・ビームフォーマ２４０は、送信デジタル・ビームフォーマ２４１及び受信デジタル・ビームフォーマ２４２から構成される。
【００１７】
図２に示した診断システム１０には、本実施形態と関連した構成要素だけが図示されている。従って、診断システム１０には、図２に示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれることは、本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、理解することができるであろう。
【００１８】
また、図２に示した診断システム１０の制御部２１０、受信信号処理部２１６、アナログ・ビームフォーマ２２０、アナログ・デジタル変換器２３０及びデジタル・ビームフォーマ２４０は、一つまたは複数個のプロセッサに該当しうる。プロセッサは、多数の論理ゲートのアレイによって具現され、汎用的なマイクロプロセッサと、このマイクロプロセッサで実行されるプログラムが保存されたメモリとの組み合わせによって具現することができる。また、他の形態のハードウェアによって具現することもできることは、本実施形態が属する技術分野の当業者であれば、理解することができるであろう。
【００１９】
本実施形態による診断システム１０は、被写体に係る診断映像を示す信号を出力し、このとき、診断映像は、三次元診断映像になるが、これに限定されるものではない。
【００２０】
プローブ１００は、被写体と信号を送受信する。このとき、送受信される信号は、超音波信号になりうるが、これに限定されるものではない。これにより、本実施形態によるプローブ１００は、被写体と超音波信号を送受信する少なくとも１行以上のアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する複数のサブアレイを有する。
【００２１】
このとき、変換子は、ハイブリッド・ビームフォーマ２００で生成された電気信号を超音波信号に変換し、被写体から反射された超音波信号を電気信号に変換し、ハイブリッド・ビームフォーマ２００に伝送する。
【００２２】
本実施形態によるプローブ１００は、このような変換子を二次元アレイの形態で有しているので、診断システム１０は、三次元診断映像を示すための信号を出力することができる。このとき、診断映像は、超音波映像になるが、これに限定されるものではない。前述の二次元アレイの形態は、変換子がＭ×Ｎ個配列された場合を意味し、Ｍ及びＮは、１以上の整数であり、ＭとＮは、同数になることもある。
【００２３】
また、本実施形態によるプローブ１００は、少なくとも１行以上のアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する複数のサブアレイを有する。
【００２４】
プローブ１００が、高さ方向及び側面方向に、Ｍ×Ｎ個配列された変換子を含む場合を例に挙げて説明すれば、サブアレイは、高さ方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子、または側面方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子のいずれかであるが、これに限定されるものではなく、サブアレイは、２行以上のアレイ変換子になりうる。
【００２５】
これにより、ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、プローブ１００に含まれた複数の変換子をサブアレイ毎に区別して制御するので、変換子を制御するケーブルの数及び演算量を減少させることができる。
サブアレイについては、後述する図３（Ａ）〜（Ｄ）で詳細に説明する。
【００２６】
ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、送信ビームを形成し、プローブ１００で変換して、被写体に送信する信号を生成し、プローブ１００によって受信した信号を合成して受信ビームを形成する。さらに詳細に説明すれば、ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、送信ビームを形成して電気信号を生成し、プローブ１００は、ハイブリッド・ビームフォーマ２００で生成した電気信号を超音波信号に変換して被写体に送信し、プローブ１００は、被写体から反射された超音波信号を電気信号に変換し、ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、プローブ１００で変換された電気信号を合成し、被写体についての情報を示す受信ビームを形成する。これにより、ハイブリッド・ビームフォーマ２００で形成された受信ビームは、ＤＳＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）などの所定の処理手順によって、被写体の診断映像になる。
【００２７】
制御部２１０は、ハイブリッド・ビームフォーマ２００の全般的な動作を制御するために、信号生成部２１２、送受信スイッチ部２１４、受信信号処理部２１６、アナログ・ビームフォーマ２２０、アナログ・デジタル変換器２３０及びデジタル・ビームフォーマ２４０を制御する。さらに詳細に説明すれば、制御部２１０は、プローブ１００に含まれた変換子と、被写体の集束点との距離差による時間遅延値を算出し、算出された時間遅延値によって送受信ビームが形成され、これによる送受信信号が生成されるように制御する。
【００２８】
本実施形態による制御部２１０は、複数のサブアレイそれぞれについて、サブアレイ毎にデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、サブアレイ毎に算出された時間遅延値によって、変換子が被写体と信号を送受信するように制御する。また、本実施形態による制御部２１０は、複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれについて、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、算出された時間遅延値によって、被写体と信号を送受信するように制御する。このとき、複数のサブアレイに含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に対して垂直方向の同じ位置にある変換子は、同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を有するので、制御部２１０は、複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれについてのみ、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出する。また、本実施形態によるアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値は、変換子と集束点との間の距離によって算出されるが、これに限定されるものではない。
【００２９】
本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出する方法、及びアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出する方法について理解可能であるので、詳細な説明は省略する。
【００３０】
制御部２１０は、アナログ・ビームフォーマ２２０によって、サブアレイが配列された方向にアナログ・ビームフォーミングが遂行され、デジタル・ビームフォーマ２４０によって、サブアレイが配列された方向に対し垂直方向に、デジタル・ビームフォーミングが遂行されるように制御する。
【００３１】
プローブ１００が第１〜第３サブアレイの３個のサブアレイを含み、各サブアレイは、５個の変換子（例えば、サブアレイが配列された方向順に、変換子ａ、変換子ｂ、変換子ｃ、変換子ｄ、変換子ｅとする）を含む場合を例に挙げて説明すれば、制御部２１０は、３個のサブアレイそれぞれについて、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出する。算出された時間遅延値をそれぞれｄ１、ｄ２及びｄ３とすれば、制御部２１０は、第１サブアレイに含まれた変換子が、時間遅延値ｄ１によって、被写体と信号を送受信し、第２サブアレイに含まれた変換子が、時間遅延値ｄ２によって、被写体と信号を送受信し、第３サブアレイに含まれた変換子が、時間遅延値ｄ３によって、被写体と信号を送受信するように、プローブ１００の変換子を制御する。
【００３２】
また、制御部２１０は、３個のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子について、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出する。このとき、制御部２１０は、３個のサブアレイに含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に対し垂直方向で同じ位置にある変換子が、同じ時間遅延値によって、被写体と信号を送受信するように制御する。
【００３３】
例えば、制御部２１０は、第１サブアレイに含まれた変換子ａ〜ｅのそれぞれのアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値（例えば、ｔ１〜ｔ５）を算出し、算出された時間遅延値に基づいて、第１サブアレイに含まれた変換子ａ、第２サブアレイに含まれた変換子ａ、及び第３サブアレイに含まれた変換子ａが同じ時間遅延値ｔ１によって、被写体と信号を送受信するように制御する。ここで、本実施形態における同じ位置とは、サブアレイが配列された方向に対し垂直方向の同じラインに配列された場合を指す。
【００３４】
これまで、複数のサブアレイのうち、第１サブアレイを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、他のサブアレイを基準にアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出することもできる。
【００３５】
本実施形態による制御部２１０は、プローブ１００に含まれた変換子が、サブアレイ毎に所定のデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値（例えば、ｄ１〜ｄ３）を有し、また、サブアレイそれぞれに含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に対し垂直方向で同じ位置の変換子は、所定の同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値（例えば、ｔ１〜ｔ５）を有するように制御する。これについては、後述の図６及び図７で詳細に説明する。
【００３６】
ただし、これらに限定されるものではなく、制御部２１０は、第１サブアレイに含まれた５個の変換子のうち、一つまたはそれ以上の変換子で、時間遅延値ｄ１によって、被写体と信号を送受信し、第２サブアレイに含まれた５個の変換子のうち、一つまたはそれ以上の変換子で、時間遅延値ｄ２によって、被写体と信号を送受信し、第３サブアレイに含まれた５個の変換子のうち、一つまたはそれ以上の変換子で、時間遅延値ｄ３によって、被写体と信号を送受信するようにプローブ１００の変換子を制御することができることは、本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、理解できるであろう。
【００３７】
また、サブアレイ毎に、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値ｄ１〜ｄ３を算出する方法について、例えば、制御部２１０は、サブアレイに含まれた複数の変換子のうち、集束点と最も近くに位置した変換子を基準に、時間遅延値を算出したり、集束点と最も遠くに位置した変換子を基準に、時間遅延値を算出したり、真ん中に位置した変換子を基準に、時間遅延値を算出したり、または集束点と複数の変換子との間の距離の平均を利用して時間遅延値を算出することができるが、これらに限定されるものではない。これについて、後述の図４で詳細に説明する。
【００３８】
本実施形態による制御部２１０は、複数のサブアレイそれぞれについて、同じ基準を使用し、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出する。それにより、複数のサブアレイそれぞれは、互いに異なる時間遅延値を有する。
【００３９】
これにより、制御部２１０は、複数のサブアレイに含まれた変換子が、適切な時間遅延値をもって、被写体と信号を送受信するように制御することによって、ハイブリッド・ビームフォーマ２００で形成される受信ビームによって生成される診断映像の鮮明度を向上させることができる。
【００４０】
また、プローブ１００が有する変換子に、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値による信号を被写体と送受信させるために、変換子に制御ラインを連結する場合、本実施形態によるハイブリッド・ビームフォーマ２００は、複数のサブアレイに含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に対し垂直方向で同じ位置にある変換子に対して同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を使用することができるので、各サブアレイにだけ制御ラインを連結することができる。従って、あらゆる変換子に制御ラインを連結する場合に比べて、演算量を顕著に減少させつつも、生成される診断映像の解像度を向上させることができる。
【００４１】
また、従来のアナログビーム集束時に必要な制御ラインは、三次元映像を構成する二次元断面映像の個数によって決定されていた。例えば、二次元断面映像が２５６個必要な場合、このための時間遅延素子の選択のための制御信号は、２５６個が必要であった。しかし、本実施形態によるハイブリッド・ビームフォーマ２００では、複数のサブアレイに含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に対し垂直方向で同じ位置にある変換子に対して、同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を使用することができるので、各サブアレイにだけ制御ラインを連結することによって、制御ラインの数を減少させることができる。８個のサブアレイから構成された場合、例えば、前述の２５６個の二次元断面映像を生成する場合、８個の制御信号を使用するだけでよい。
【００４２】
信号生成部２１２は、アナログ・ビームフォーマ２２０で形成された送信ビームを利用して送信信号を生成する。さらに詳細に説明すれば、信号生成部２１２は、プローブ１００を介して被写体に送信される送信パルスを生成する。例えば、本実施形態による信号生成部２１２は、超音波送信パルスを生成する超音波送信パルサ（ｐｕｌｓｅｒ）になるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
送受信スイッチ部２１４は、信号生成部（超音波送信パルサ）２１２で生成された信号と、プローブ１００で受信した信号とのうち少なくともいずれか一つに対して、サブアレイ毎に各変換子で信号を送受信するようにスイッチング作業を行う。例えば、サブアレイ別に信号を送受信するのは、各チャンネルによる信号の送受信作業になる。
【００４４】
受信信号処理部２１６は、プローブ１００で受信した信号に対して、所定の処理作業を行う。例えば、受信信号処理部２１６は、プローブ１００で受信したアナログ信号に対して、ノイズを減少させる低ノイズ増幅器（ＬＮＡ：ｌｏｗ  ｎｏｉｓｅ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）（図示せず）、及び入力信号によって利得（ｇａｉｎ）値を制御する可変利得増幅器（ＶＧＡ：ｖａｒｉａｂｌｅ  ｇａｉｎ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）（図示せず）を含むことができる。このとき、可変利得増幅器は、集束点との距離による利得を補償するＴＧＣ（ｔｉｍｅ  ｇａｉｎ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）になるが、これに限定されるものではない。
【００４５】
本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、信号生成部２１２、送受信スイッチ部２１４及び受信信号処理部２１６について理解可能であるので、詳細な説明は省略する。
【００４６】
アナログ・ビームフォーマ２２０は、制御部２１０の制御によって送信ビームを形成して信号生成部２１２に出力し、サブアレイに含まれた変換子が受信した信号を、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成し、複数のサブアレイそれぞれに関わる複数のアナログ信号を生成する。すなわち、本実施形態によるアナログ・ビームフォーマ２２０は、固定集束を遂行し、アナログ・ビームフォーミングを遂行する。
【００４７】
例えば、アナログ・ビームフォーマ２２０は、複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれに関わる集束点との距離によるアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって、アナログ・ビームフォーミングを遂行する。このとき、複数のサブアレイそれぞれに含まれた変換子において、サブアレイが配列された方向に対して垂直方向で同じ位置にある変換子は、同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を有する。
【００４８】
このとき、いずれか１つのサブアレイは、集束点と最も近いサブアレイになるが、これに限定されるものではなく、集束点と最も遠いサブアレイ、またはサブアレイのうち中間に位置したサブアレイなど多様な場合が存在しうる。
【００４９】
また、本実施形態によるアナログ・ビームフォーマ２２０は、プローブ１００から被写体に送信される信号を、サブアレイの配列方向にのみ操向（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）させることができる。
【００５０】
例えば、サブアレイが高さ方向に配列された１行の変換子をいずれも含む場合、アナログ・ビームフォーマ２２０は、プローブ１００の変換子から被写体に送信される信号を高さ方向にのみ操向させる。
【００５１】
他の例として、サブアレイが側面方向に配列された１行の変換子をいずれも含む場合、アナログ・ビームフォーマ２２０は、プローブ１００の変換子から被写体に送信される信号を側面方向にのみ操向させる。
【００５２】
このように、アナログ・ビームフォーマ２２０は、サブアレイの配列方向にのみプローブ１００から被写体に送信される信号を操向させるので、ハイブリッド・ビームフォーマ２００で形成される受信ビームによって生成される診断映像の解像度が向上しうる。
【００５３】
さらに詳細に説明すれば、サブアレイが高さ方向に配列された１行の変換子をいずれも含む場合、制御部２１０でサブアレイ別に算出されたデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値は、サブアレイに含まれた変換子それぞれに関わる集束点との距離が考慮されていないので、アナログ・ビームフォーマ２２０は、変換子から被写体に送信される信号をサブアレイの配列方向に操向させる。
【００５４】
これにより、アナログ・ビームフォーマ２２０は、演算量を向上させずに生成される診断映像の解像度を向上させることができる。
【００５５】
ただし、アナログ・ビームフォーマ２２０は、診断映像の解像度を向上させるために、変換子をサブアレイの配列方向に限定するものではなく、他の方向にも操向させることが可能であるということを、本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、理解できるであろう。
【００５６】
本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、アナログ・ビームフォーマ２２０で、アナログ・ビームフォーミングを遂行する方法について理解可能であるので、詳細な説明は省略する。
【００５７】
前述のように、本実施形態によるアナログ・ビームフォーマ２２０は、複数のサブアレイに関わる複数のアナログ信号を生成することができ、また、プローブ１００から送信される信号が操向される場合、操向された信号が被写体に反射され、変換子が受信した信号を合成し、複数のサブアレイそれぞれに関わる複数のアナログ信号を生成する。
【００５８】
アナログ・デジタル変換器２３０は、アナログ・ビームフォーマ２２０で生成された複数のアナログ信号それぞれをデジタル信号に変換する。これにより、アナログ・デジタル変換器２３０は、複数のデジタル信号を生成し、生成された複数のデジタル信号は、デジタル・ビームフォーマ２４０に出力される。
【００５９】
デジタル・ビームフォーマ２４０は、制御部２１０の制御によって送信ビームを形成し、アナログ・ビームフォーマ２２０に出力し、アナログ・デジタル変換器２３０で変換された複数のデジタル信号を、サブアレイ毎に算出されたデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成する。すなわち、デジタル・ビームフォーマ２４０は、デジタル・ビームフォーミングを遂行する。
【００６０】
例えば、送信デジタル・ビームフォーマ２４１は、制御部２１０の制御によって、送信ビームを形成してアナログ・ビームフォーマ２２０に出力し、受信デジタル・ビームフォーマ２４２は、アナログ・デジタル変換器２３０で変換された複数のデジタル信号を、サブアレイ別に算出されたデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成して受信ビームを形成する。
【００６１】
例えば、アナログ・ビームフォーマ２２０は、サブアレイに含まれた変換子が受信した信号を、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成し、複数のサブアレイに関わる複数のアナログ信号を生成し、アナログ・デジタル変換器２３０は、アナログ・ビームフォーマ２２０で生成された複数のアナログ信号をデジタル信号に変換し、受信デジタル・ビームフォーマ２４２は、アナログ・デジタル変換器２３０で変換された複数のデジタル信号を、制御部２１０で算出されたデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成する。
【００６２】
このように、デジタル・ビームフォーマ２４０は、サブアレイ毎に算出されたデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を考慮し、送受信ビームを形成する動的集束を遂行する。例えば、本実施形態による受信デジタル・ビームフォーマ２４２は、アナログ・ビームフォーマ２２０で生成された複数のアナログ信号に対して動的集束を遂行するので、デジタル・ビームフォーマ２４０に連結されたケーブルの数を顕著に減少させることができる。
【００６３】
本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、デジタル・ビームフォーマ２４０で、デジタル・ビームフォーミングを遂行する方法について理解可能であるので、詳細な説明は省略する。
【００６４】
従って、本実施形態によるハイブリッド・ビームフォーマ２００は、ケーブル数、制御ライン及び演算量を減少させつつも、高鮮明の診断映像を生成することができる受信ビームを形成する。
【００６５】
図３の（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態によるサブアレイの例を示す図である。以下、説明の便宜のために、図３（Ａ）及び（Ｂ）では、高さ方向及び側面方向に５×６個配列された変換子を例に挙げて説明し、図３（Ｃ）及び（Ｄ）では、高さ方向及び側面方向にＭ×Ｎ個配列された変換子を例に挙げて説明するが、これらに限定されるものではない。
【００６６】
図２及び図３（Ａ）を参照すれば、プローブ１００は、高さ方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイ３１として構成することができ、これにより、プローブ１００は、６個のサブアレイを含む。
【００６７】
図２及び図３（Ｂ）を参照すれば、プローブ１００は、側面方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイ３２として構成することができ、これにより、プローブ１００は、５個のサブアレイを含む。
【００６８】
図２及び図３（Ｃ）を参照すれば、プローブ１００は、高さ方向に配列された３行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイ３３として構成することができる。このとき、３行の変換子は、１つの実施形態であり、サブアレイ３３は、これに限定されるものではなく、２行の変換子、４行の変換子などをいずれも含む。
【００６９】
図２及び図３（Ｄ）を参照すれば、プローブ１００は、側面方向に配列された３行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイ３４として構成する。このとき、３行の変換子は、１つの実施形態であり、サブアレイ３４は、これに限定されるものではなく、２行の変換子、４行の変換子などをいずれも含む。
【００７０】
これにより、ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、プローブ１００に含まれた複数の変換子をサブアレイ毎に区別して制御するので、変換子を制御するケーブルの数及び演算量を減少させることができる。
【００７１】
また、本実施形態によるプローブ１００は、サブアレイに含まれるアレイ変換子の数を適応的に調整し、高解像度の三次元診断映像を得ようとする場合には、１行のアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成し、低解像度の三次元診断映像を得ようとする場合には、２行以上のアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する。これにより、使用環境によって、適切にサブアレイを構成できるので、ユーザの便宜によって、演算量と診断映像解像度とのトレードオフ（ｔｒａｄｅ−ｏｆｆ）を調整することができる。
【００７２】
図４は、本実施形態による、制御部２１０で、サブアレイ毎にデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出する方法を示す図である。図２及び図４を参照すれば、１行のアレイ変換子から構成された１つのサブアレイ４１、及び被写体の集束点４２が図示されている。
【００７３】
例えば、制御部２１０は、サブアレイ４１に含まれた複数の変換子のうち、集束点４２と最も近くに位置した変換子４１３を基準に、サブアレイ４１に係る時間遅延値を算出する。
【００７４】
他の例として、制御部２１０は、サブアレイ４１に含まれた複数の変換子のうち、集束点４２と最も遠くに位置した変換子４１７を基準に、サブアレイ４１に係る時間遅延値を算出する。
【００７５】
さらに他の例として、制御部２１０は、サブアレイ４１に含まれた複数の変換子のうち、真ん中に位置した変換子４１４を基準に、サブアレイ４１に係る時間遅延値を算出する。
【００７６】
さらに他の例として、制御部２１０は、集束点４２とサブアレイ４１に含まれた複数の変換子間の距離の平均を利用し、サブアレイ４１に係る時間遅延値を算出する。さらに詳細に説明すれば、制御部２１０は、集束点４２と、サブアレイ４１に含まれた複数の変換子との間の距離であるｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、ｒ５、ｒ６及びｒ７の平均距離を利用し、サブアレイ４１に係る時間遅延値を算出することもできる。
【００７７】
このとき、制御部２１０は、複数のサブアレイそれぞれについて、同じ基準を使用して時間遅延値を算出する。これにより、制御部２１０は、複数のサブアレイそれぞれに関わる時間遅延値を算出する。
【００７８】
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施形態による高さ方向（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）及び側面方向（ｌａｔｅｒａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）の一例を示す図である。以下、説明の便宜のために、高さ方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００７９】
図５（Ａ）は、高さ方向に送受信ビーム集束を遂行する場合の一例を示し、図５（Ｂ）は、側面方向に送受信ビーム集束を遂行する場合の一例を示している。
【００８０】
図２及び図５（Ａ）を参照し、送受信ビーム集束についてさらに詳細に説明すれば、プローブ１００及びアナログ・ビームフォーマ２２０で、アナログ素子を利用し、高さ方向に送受信ビーム集束を遂行する動作の一例が図示されている。このとき、６個のサブアレイ５１１〜５１６それぞれが制御ラインで連結され、制御部２１０は、このような制御ラインを介して、アナログ・ビームフォーマ２２０の高さ方向に対するビーム集束位置を決定する。このとき、制御部２１０は、複数のサブアレイ５１１〜５１６に含まれた変換子それぞれについて、複数のサブアレイ５１１〜５１６に含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に垂直方向に同じ位置にある変換子が、同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって、被写体と信号を送受信するように制御する。
【００８１】
すなわち、制御部２１０は、高さ方向への信号送受信方向と、ビーム集束位置とを決定し、アナログ・ビームフォーマ２２０は、制御された送受信方向及びビーム集束位置によって信号を調整する。
【００８２】
本実施形態において、アナログ素子を利用して送受信ビーム集束を遂行することは、一次元アレイ変換子で、高さ方向に音響レンズを使用する場合と類似した動作を行う。しかし、一次元アレイ変換子の場合、高さ方向に信号の送受信方向を決定するときには、一次元アレイ変換子が機械的に動いて遂行する。すなわち、従来のように、一次元アレイ変換子を機械的に移動させつつ、三次元診断映像を獲得できるが、このような方法は、映像形成速度、すなわち、時間解像度（ｔｅｍｐｏｒａｌ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）または空間解像度（ｓｐａｔｉａｌ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）の面で、性能が非常に制限的になる。
【００８３】
すなわち、従来の一次元アレイ変換子は、高さ方向に音響レンズを使用して固定集束するので、映像の空間解像度が高さ方向の集束点近くで最も良好であり、その他の地点では、空間解像度が低下する。また、従来の一次元アレイ変換子は、一次元アレイ変換子を機械的に移動させて、三次元診断映像を獲得することができるが、機械的動きの速度が制限的なため、時間解像度が２秒当たり１フレームに低下する。
【００８４】
一方、本実施形態によるアナログ・ビームフォーマ２２０は、二次元アレイ変換子を使用し、信号の送受信方向の決定を電気的に遂行することができるので、時間解像度及び空間解像度の性能が保証される。
【００８５】
さらに詳細に説明すれば、本実施形態によるハイブリッド・ビームフォーマ２００は、二次元アレイ変換子を使用して空間解像度及び時間解像度を向上させることによって、リアルタイム高解像度三次元映像（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｉｍａｇｉｎｇ）及び断面映像（ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｎｅ）を獲得することができる。また、本実施形態によるハイブリッド・ビームフォーマ２００は、二次元アレイ変換子を使用しつつも、サブアレイを使用してケーブル数を減少させることができる。
【００８６】
これにより、アナログ・ビームフォーマ２２０は、高さ方向に信号の送受信方向及びビーム集束位置を決定し、本実施形態によるデジタル・ビームフォーマ２４０は、側面方向に送受信ビーム集束動作を行う。
【００８７】
このとき、デジタル・ビームフォーマ２４０には、信号伝送ケーブルが連結されており、このようなケーブルは、アナログ・デジタル変換器２３０に連結されうる。制御部２１０は、このような信号伝送ケーブルを介して、サブアレイ毎に算出されたデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値によって信号が送受信されるように、デジタル・ビームフォーマ２４０を制御する。
【００８８】
本実施形態によるデジタル素子を利用して送受信ビーム集束を遂行するのは、一次元アレイ変換子を使用して、二次元断面映像を獲得する方法と類似した動作を行う。
【００８９】
これにより、本実施形態による診断システム１０は、サブアレイが配列された方向である高さ方向に、アナログ・ビームフォーミングを遂行し、側面方向に、デジタル・ビームフォーミングを遂行する。従って、本実施形態による診断システム１０は、アナログ・ビームフォーマ２２０に連結された制御ラインの数、デジタル・ビームフォーマ２４０に連結されたケーブルの数及び演算量を減少させつつも、高鮮明の三次元診断映像を生成するための信号を生成することができる。
【００９０】
前述のように、図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、高さ方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、側面方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する場合に適用されることは、本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、理解できるであろう。
【００９１】
このような場合、本実施形態による診断システム１０は、サブアレイが配列された方向の側面方向にアナログ・ビームフォーミングを遂行し、高さ方向にデジタル・ビームフォーミングを遂行する。
【００９２】
図６は、本実施形態による診断システム１０の送信ビームフォーミング動作の一例を示す図である。以下、説明の便宜のために、高さ方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【００９３】
図２及び図６を参照すれば、プローブ１００は、３個のサブアレイ６１，６２，６３を含み、各サブアレイに含まれた変換子６１１〜６１４，６２１〜６２４，６３１〜６３４が図示されている。
【００９４】
制御部２１０は、複数のサブアレイそれぞれについて、サブアレイ毎にデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、また、複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれに関わるアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、算出された時間遅延値によって、変換子６１１〜６１４，６２１〜６２４，６３１〜６３４が被写体に信号を送信するように制御する。
【００９５】
これにより、送信デジタル・ビームフォーマ２４１は、サブアレイ６１〜６３それぞれに含まれた変換子に、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値ｄ１、ｄ２及びｄ３を適用させ、アナログ・ビームフォーマ２２０は、サブアレイ６１〜６３に含まれた変換子６１１〜６１４，６２１〜６２４，６３１〜６３４それぞれに、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値ｔ１，ｔ２，ｔ３及びｔ４を適用させる。
【００９６】
最初のサブアレイ６１に含まれた変換子６１１〜６１４について、さらに詳細に説明すれば、変換子６１１は、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値ｄ１、及びアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値ｔ１がいずれも適用された時間遅延値によって、被写体に信号を送信し、変換子６１２は、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値ｄ１、及びアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値ｔ２がいずれも適用された時間遅延値によって、被写体に信号を送信し、変換子６１３は、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値ｄ１、及びアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値ｔ３がいずれも適用された時間遅延値によって、被写体に信号を送信し、変換子６１４は、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値ｄ１、及びアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値ｔ４がいずれも適用された時間遅延値によって、被写体に信号を送信する。
【００９７】
また、２番目のサブアレイ６２に含まれた変換子６２１〜６２４について、さらに詳細に説明すれば、変換子６２１は、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値ｄ２、及びアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値ｔ１がいずれも適用された時間遅延値によって、被写体に信号を送信する。このような方式で、２番目のサブアレイ６２及び３番目のサブアレイ６３に含まれた他の変換子に関わる時間遅延値を知ることができる。
【００９８】
このように、サブアレイの配列方向に対して垂直方向である側面方向で同じ位置にある変換子６１１，６２１，６３１は同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値ｔ１を有する。
【００９９】
信号生成部２１２は、アナログ・ビームフォーマ２２０で形成された送信ビームによる電気信号を生成し、送受信スイッチ部２１４は、各サブアレイ６１〜６３に信号が送信されるようにスイッチングする。
【０１００】
これにより、本実施形態による診断システム１０は、制御ライン及びケーブルの数を減少させつつも、高鮮明の診断映像を獲得するための送信ビーム集束を遂行する。
【０１０１】
図７は、本実施形態による診断システム１０の受信ビームフォーミング動作の一例を示す図である。以下、説明の便宜のために、高さ方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。
【０１０２】
図２及び図７を参照すれば、プローブ１００は、３個のサブアレイ７１，７２，７３を含み、各サブアレイに含まれた変換子７１１〜７１４，７２１〜７２４，７３１〜７３４が図示されている。
送受信スイッチ部２１４は、各サブアレイ７１〜７３別に信号が受信されるようにスイッチングし、受信信号処理部２１６は、受信された信号に対して、ノイズ減少及び利得増幅などの所定の処理を行う。
【０１０３】
アナログ・ビームフォーマ２２０は、サブアレイ７１に含まれた変換子７１１〜７１４が受信し、受信信号処理部２１６で所定の処理を行った信号において、送信ビームを形成するのに使われたアナログ・ビームフォーミングを遅延信号値ｔ１，ｔ２，ｔ３及びｔ４によって合成し、アナログ信号ａ１を生成する。これにより、アナログ・ビームフォーマ２２０は、３個のサブアレイ７１〜７３それぞれに含まれた変換子が受信した信号を合成し、３個のアナログ信号ａ１，ａ２及びａ３を生成する。
【０１０４】
アナログ・デジタル変換器２３０は、３個のアナログ信号ａ１，ａ２及びａ３を、３個のデジタル信号ｂ１，ｂ２及びｂ３に変換する。
【０１０５】
受信デジタル・ビームフォーマ２４２は、３個のデジタル信号ｂ１，ｂ２及びｂ３を、サブアレイ別に算出されたデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値ｄ１ないしｄ３によって合成し、１つまたは多数のデジタル信号ｃ１を生成する。受信デジタル・ビームフォーマ２４２で生成された信号ｃ１は、被写体の集束点、または映像を構成しようとする被写体についての情報を示し、これを利用して診断映像が生成される。
【０１０６】
プローブ１００が、高さ方向及び側面方向に、４×３個配列された変換子である場合、従来は、アナログ・ビームフォーミングを遂行したり、あるいはデジタル・ビームフォーミングを遂行するために、１２本の制御ラインまたはケーブル線が必要であった。
【０１０７】
本実施形態による診断システム１０によれば、サブアレイが高さ方向に配列された場合、４本の制御ライン及び３個のケーブルだけを利用して、ビームフォーミングを遂行する。これにより、本実施形態による診断システム１０は、制御ライン及びケーブルの数を減少させることによって、演算量も顕著に減少させつつも、高鮮明の三次元診断映像を生成するための信号を生成することができる。
【０１０８】
前述のように、図６及び図７は、高さ方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、側面方向に配列された１行の変換子をいずれも含むアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する場合に適用することができるということは、本実施形態に関連した技術分野の当業者であるならば、理解できるであろう。このような場合、本実施形態による診断システム１０は、３本の制御ライン及び４個のケーブルだけを利用して、ビームフォーミングを遂行する。
【０１０９】
図８は、本発明の他の実施形態による医療映像システム８００を示した構成図である。本実施形態による医療映像システム８００は、診断システム１０、診断映像生成部８１０、保存部８２０、診断映像表示部８３０及び出力部８４０から構成され、診断システム１０は、プローブ１００及びハイブリッド・ビームフォーマ２００から構成される。
【０１１０】
図８に示した医療映像システム８００は、本実施形態と関連した構成要素だけを図示している。従って、図８に図示した構成要素以外に、他の汎用的な構成要素がさらに含まれることは、本実施形態に関連した技術分野の当業者であるならば、理解することができるであろう。
【０１１１】
また、図８に図示した診断システム１０は、図１及び図２に図示した診断システム１０の一実施形態に該当する。これにより、図１及び図２と関連して記載された内容は、図８に図示した医療映像システム８００にも適用が可能であるので、重複する説明は省略する。
【０１１２】
本実施形態による医療映像システム８００は、被写体の診断映像を提供する。例えば、被写体を示す診断映像を表示したり、あるいは被写体を示す診断映像を表示する外部装置に被写体の診断映像を示す信号を出力する。
【０１１３】
これにより、診断システム１０は、プローブ１００及びハイブリッド・ビームフォーマ２００を利用し、被写体の診断映像を生成するための信号を出力する。
【０１１４】
プローブ１００は、被写体と信号を送受信する少なくとも１行以上のアレイ変換子を、１つのサブアレイとして構成する複数のサブアレイを含み、ハイブリッド・ビームフォーマ２００は、サブアレイが配列された方向にアナログ・ビームフォーミングを遂行し、サブアレイが配列された方向に対し垂直方向に、デジタル・ビームフォーミングを遂行して受信ビームを形成する。
【０１１５】
このとき、プローブ１００のサブアレイが配列された方向は、高さ方向または側面方向のうちいずれか一つになり、これにより、サブアレイが配列された方向に対して垂直の方向は、前記サブアレイの配列方向に対して垂直な側面方向または高さ方向になる。
【０１１６】
また、本実施形態によるハイブリッド・ビームフォーマ２００は、アナログ・ビームフォーミングを遂行するアナログ・ビームフォーマを含み、アナログ・ビームフォーマは、プローブから被写体に送信される信号を、サブアレイの配列方向にのみ操向させる。
【０１１７】
また、本実施形態によるハイブリッド・ビームフォーマ２００は、複数のサブアレイそれぞれについて、サブアレイ毎にデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、サブアレイ毎に算出されたデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値によって、変換子が被写体に信号を送信するように制御し、また、複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれについて、アナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出し、複数のサブアレイに含まれた変換子のうち、サブアレイが配列された方向に対し垂直方向で同じ位置にある変換子が、同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって、被写体と信号を送受信するように制御する制御部を含む。
【０１１８】
これにより、本実施形態によるハイブリッド・ビームフォーマ２００は、演算量を減少させつつも、高鮮明の三次元診断映像を生成するための受信ビームを形成することができる。
【０１１９】
診断映像生成部８１０は、ハイブリッド・ビームフォーマ２００で形成された受信ビームを利用して、診断映像を生成する。さらに詳細に説明すれば、診断映像生成部８１０は、ＤＳＰ（図示せず）及びＤＳＣ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｃａｎ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）（図示せず）を含む。本実施形態によるＤＳＰは、ハイブリッド・ビームフォーマ２００から出力される信号、及び保存部８２０に保存された信号のうち少なくともいずれか一つを処理し、ｂモード，ｃモードまたはｄモードなどを表現する映像データを形成し、ＤＳＣは、ＤＳＰで形成された映像データをディスプレイするために、スキャン変換された診断映像を生成する。
【０１２０】
本実施形態に関連した技術分野の当業者であるならば、ＤＳＰ及びＤＳＣについて理解可能であるので、詳細な説明は省略する。
【０１２１】
保存部８２０は、医療映像システム８００の動作を行っている最中に発生するデータを保存する。例えば、保存部８２０は、ハイブリッド・ビームフォーマ２００で形成される受信ビームを保存したり、ｂモード，ｃモードまたはｄモードなどを表現する映像データ、またはスキャン変換された診断映像などを保存することができる。
【０１２２】
本実施形態による保存部８２０は、一般的な保存媒体であり、本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、保存部８２０は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：ｈａｒｄ  ｄｉｓｋ  ｄｒｉｖｅ）、ＲＯＭ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ−ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（ｆｌａｓｈ  ｍｅｍｏｒｙ）及びメモリカード（ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）をいずれも含むということが分かる。
【０１２３】
診断映像表示部８３０は、診断映像生成部８１０で生成された診断映像を表示する。例えば、診断映像表示部８３０は、医療映像システム８００に設けられたディスプレイパネル、マウス、ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）画面、モニターなどの出力装置をいずれも含む。
【０１２４】
ただし、本実施形態による医療映像システム８００は、診断映像表示部８３０を具備せずに、診断映像生成部８１０で生成された診断映像を、外部の表示装置（図示せず）に出力するための出力部８４０を具備することができるということは、本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、理解できるであろう。
【０１２５】
このとき、出力部８４０は有線／無線ネットワークまたは有線直列通信などを介して、外部装置とデータを送受信可能である。このとき、ネットワークは、インターネット、ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ、ＷＡＮ（ｗｉｄｅ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＰＡＮ（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）などを含むが、それらに限定されるものではなく、情報を送受信することができる他種のネットワークであってもよい。
【０１２６】
これによって、本実施形態による保存部８２０及び出力部８４０は、映像判読及び検索機能をさらに含め、ＰＡＣＳ（ｐｉｃｔｕｒｅ  ａｒｃｈｉｖｉｎｇ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）のような形態に一体化が可能であるということは、本実施形態に関連した技術分野の当業者であれば、理解できるであろう。
従って、本実施形態による医療映像システム８００は、演算量を減少させつつも、高鮮明の三次元診断映像をユーザに提供することができる。
【０１２７】
図９は、本実施形態による診断映像を表示する方法を説明するためのフローチャートである。図９に示す診断映像を表示する方法は、図１、図２及び図８に図示した診断システム１０または医療映像システム８００においての処理段階を、時系列的に構成している。従って、以下の説明で省略された内容があったとしても、図１、図２及び図８に図示した診断システム１０または医療映像システム８００について、これまで説明した内容は、図９の診断映像を表示する方法にも適用される。
【０１２８】
９０１段階で、制御部２１０は、プローブ１００に含まれた複数のサブアレイそれぞれに関わるデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値及び複数のサブアレイのうちいずれか１つのサブアレイに含まれた変換子それぞれに関わるアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を算出する。このとき、サブアレイは、少なくとも１行以上のアレイ変換子から構成され、サブアレイが配列された方向に垂直方向に同じ位置にある変換子は、同じアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値を有する。
【０１２９】
９０２段階でプローブ１００は、９０１段階で算出された時間遅延値によって、被写体に信号を送信する。さらに詳細に説明すれば、プローブ１００のサブアレイに含まれた変換子は、デジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値、及びアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって、被写体に信号を送信する。また、ハイブリッド・ビームフォーマ２００の制御によって、プローブ１００から被写体に送信される信号は、サブアレイの配列方向にのみ操向される。
【０１３０】
９０３段階でアナログ・ビームフォーマ２２０は、サブアレイに含まれた変換子が受信した信号を、９０１段階で算出したアナログ・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成し、複数のサブアレイに関わる複数のアナログ信号を生成する。
【０１３１】
９０４段階でアナログ・デジタル変換器２３０は、複数のアナログ信号それぞれをデジタル信号に変換する。
【０１３２】
９０５段階でデジタル・ビームフォーマ２４０は、変換された複数のデジタル信号を、９０１段階で算出したデジタル・ビームフォーミングのための時間遅延値によって合成する。
【０１３３】
９０６段階で診断映像表示部８３０は、合成結果を利用して生成した診断映像を表示する。このとき、診断映像は、診断映像生成部８１０によって生成される。
【０１３４】
これにより、本実施形態による診断映像を表示する方法は、演算量を減少させつつも、高鮮明の三次元診断映像を表示できるのである。
【０１３５】
本実施形態による診断システム１０及び医療映像システム８００によれば、二次元アレイ変換子を利用して、あらゆる三次元映像点で最適の空間解像度を得ることができ、機械的移動方式でない電気的スイッチング方式を使用することによって、リアルタイム高解像度三次元診断映像を獲得することができる。このようなリアルタイム高解像度三次元診断映像は、人体内臓器の解剖学的情報を、ユーザが容易に認知することができる形態で提供するので、疾病の正確な診断及び診断便宜性を向上させることができる。さらに、心臓の三次元カラーフロー（ｃｏｌｏｒ  ｆｌｏｗ）映像のような新たな臨床情報を医療専門家に提供することもできる。
【０１３６】
また、医療用映像装置においてビーム集束は、ほとんどハードウェア的に具現されているが、具現が容易ではなく、映像の質に直接的な影響を与える。しかしながら、本実施形態による診断システム１０及び医療映像システム８００は、二次元アレイ変換子を使用しつつも、ケーブル数を減少させることができるので、ハードウェア複雑度を低下させることによって、システムの効用性を極大化させることができる。
【０１３７】
一方、前述の方法は、コンピュータで実行できるプログラムとして作成可能であり、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を利用し、プログラムを動作させる汎用デジタル・コンピュータで具現される。また、前述の方法で使われたデータの構造は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に複数の手段を介して記録される。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、マグネチック記録（例えば、ＲＯＭ（ｒｅａｄ−ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ−ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）、ＵＳＢ（ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  ｓｅｒｉａｌ  ｂｕｓ）、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）など）、ＰＣ（ｐｅｒｓｏｎａｌ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ）インターフェース（例えば、ＰＣＩ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）、ＰＣＩ−ｅｘｐｒｅｓｓ、Ｗｉｆｉ）などの記録媒体を含む。
【０１３８】
本実施形態に関連した技術分野の当業者であるならば、前述の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態で具現されることを理解することができるであろう。従って、開示された方法は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されるものである。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内のあるあらゆる相違点は、本発明に含まれたものであると解釈されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明は、医療診断映像関連の技術分野で効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
１０        診断システム
３１，３２，３３，３４，４１，６１，６２，６３，７１，７２，７３        サブアレイ
４２        集束点
１００        プローブ
２００        ハイブリッド・ビームフォーマ
２１０        制御部
２１２        信号生成部
２１４        送受信スイッチ部
２１６        受信信号処理部
２２０        アナログ・ビームフォーマ
２３０        アナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）
２４０        デジタル・ビームフォーマ
２４１        送信デジタル・ビームフォーマ
２４２        受信デジタル・ビームフォーマ
８００        医療映像システム
８１０        診断映像生成部
８２０        保存部
８３０        診断映像表示部
８４０        出力部
【図１】
2012143559.tif 000003
【図２】
2012143559.tif 000004
【図３】
2012143559.tif 000005
【図４】
2012143559.tif 000006
【図５】
2012143559.tif 000007
【図６】
2012143559.tif 000008
【図７】
2012143559.tif 000009
【図８】
2012143559.tif 000010
【図９】
2012143559.tif 000011