(57)【要約】  本発明は、トランスデューサーのアレイ（５）から複数の送信ビーム（Ｔｘ１−Ｔｘ４）を送信すること及び関連させられたレンズの形状を備えた可変の屈折性のレンズ（６）を通じてトランスデューサーのアレイ（５）でエコー信号を受信することによって可変の屈折性のレンズ（６）で超音波イメージを生じさせるための方法に関係する。空間的に関係付けられたものであるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせることによって、発明は、イメージデータを使用することでイメージを生じさせることを可能とする。発明は、高い周波数の用途について今までに必要とされたものと比べて相対的により大きいサイズにされたものであるトランスデューサーでの高い周波数の超音波のイメージングにとって有益なものである。トランスデューサーのアレイは、“良好にサンプリングされたもの”、即ち、受信されたものであるための超音波の信号の中心の波長に匹敵するものである幅又はサイズを有するもの、であることが必要とするものではない。これは、良好にサンプリングされたアレイが、製造することが非常に難しいものであると思われるところの非常に小さい素子を要求すると思われるところの非常に高い周波数で特に重要なことである。
2012518455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変な屈折性のレンズで超音波イメージを生じさせるための方法であって、
トランスデューサーのアレイから複数の送信ビームを送信すること、各々の送信ビームが前記アレイに沿って異なる位置にセンタリングされたものであること及び各々の送信ビームが別のビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置に空間的に関係付けられたものであるところの複数の横方向に間隔を空けられたラインの位置を包含すること、各々のトランジットビームが関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて送信されたものであること、
トランスデューサーのアレイでエコー信号を受信すること、各々のエコー信号が関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて受信されたものであること、
一つの送信ビームに応答して受信されたエコー信号を同時に処理すること、又は、
異なる方向からの各々の受信するエコー信号について同じ送信ビームに対応する送信の事象を繰り返して送信すること、
によって前記受信ビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせること、
追加的な送信ビームについてのエコー信号の複数の受信ラインを生じさせることを繰り返すこと、
イメージデータを生じさせるために空間的に関係付けられたものであるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせること、及び、
前記イメージデータを使用することでイメージを生じさせること
を具備する、方法。
【請求項２】
請求項１に従った方法において、
上記のトランスデューサーのアレイにおける少なくともトランスデューサーのサブグループは、前記送信のパルスの中心の波長の半分と比べて顕著により大きい、幅、Ｗを有する、方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に従った方法において、
上記のアレイにおけるトランスデューサー最小の数、Ｎ＿素子、は、不等式
Ｎ＿素子＝Ｄ／Ｗ＞（Ｎ＿送信−１）／２×１（Ｍ＿ｓａ，ｇｌａ）
によって与えられたものであると共に、
Ｄは、送信の開口であると共に、
Ｗは、少なくとも前記トランスデューサーのサブグループにおける各々のトランスデューサーの幅であると共に、
Ｎ＿送信は、空間的に関係付けられたエコー信号が組み合わせられたものであるところの送信の数であると共に、
Ｍ＿ｓａ，ｇｌａは、前記屈折性のレンズ及び前記トランスデューサーのアレイのステアリングの角度及びグレーティングローブの角度の間における最小の受容された関係式である、方法。
【請求項４】
請求項３に従った方法において、
前記アレイにおけるトランスデューサーの数、Ｎ＿素子、は、５、１０、１５、又は２０より上のものである、方法。
【請求項５】
請求項３に従った方法において、
前記送信ビームは、好ましくは少なくとも２０ＭＨｚ、２５ＭＨｚ、３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、又は５０ＭＨｚの中心の周波数を備えた、超音波の高い周波数のパルスである、方法。
【請求項６】
請求項３に従った方法において、
上記のトランスデューサーのアレイにおける少なくともトランスデューサーのサブグループは、０．１、０．２、又は０．３ｍｍより上の、幅Ｗを有する、方法。
【請求項７】
請求項３に従った方法において、
前記屈折性のレンズ及び前記トランスデューサーのアレイのステアリング角度及びグレーティングローブの角度の間における最大の受容された関係式Ｍは、おおよそ５−４０％、好ましくは１０−３５％、より好ましくは１５−２５％の区間におけるものである、方法。
【請求項８】
請求項３に従った方法において、
空間的に関係付けられたエコー信号が組み合わせられたものであるところの送信の数、Ｎ＿送信、は、２、４、８、１６、３２、６４、及び１２８の群から選ばれたものである、方法。
【請求項９】
請求項１に従った方法において、
前記可変な屈折性のレンズのレンズ形状は、異なる送信ビームについて変動させられたものである、方法。
【請求項１０】
請求項１に従った方法において、
前記可変な屈折性のレンズは、流体レンズ、好ましくはエレクトロウェッティング液体レンズ、である、方法。
【請求項１１】
超音波イメージを生じさせるために配置されたイメージングシステムであって、
可変な屈折性のレンズ、及び、
複数の送信ビームを送信するためのトランスデューサーのアレイ、各々の送信ビームが前記アレイに沿った異なる位置にセンタリングされたものであること、及び、各々の送信ビームが別のビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置へ空間的に関係付けられたものであるところの複数の横方向に間隔を空けられたラインの位置を包含すること、各々のトランジットビームが関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて送信されたものであること、
を具備すると共に、
前記システムは、
前記トランスデューサーのアレイでエコー信号を受信すること、各々のエコー信号が関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて受信されたものであること、
一つの送信ビームに応答して受信されたエコー信号を同時に処理すること、又は、
異なる方向からの各々の受信するエコー信号について同じ送信ビームに対応する送信の事象を繰り返して送信すること、
によって前記受信ビームの前記横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせること、
追加的な送信ビームについてエコー信号の複数の受信ラインを生じさせることを繰り返すこと、
イメージを生じさせるために空間的に関係付けられたものであるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせること、及び
前記イメージデータを使用することでイメージを生じさせること
のために配置されたものである、システム。
【請求項１２】
それと関連させられたデータ記憶手段を有する少なくとも一つのコンピューターを具備するコンピューターシステムが請求項１１に従ったイメージングシステムを制御することを可能とするために適合させられたものであるコンピュータープログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明は、可変な屈折性のレンズで超音波イメージを生じさせるための方法に関係する。
【０００２】
発明は、さらに、超音波イメージを生じさせるために配置された可変な屈折性のレンズを具備するイメージングシステムに、及び、それと関連させられたデータ記憶手段を有する少なくとも一つのコンピューターを具備するコンピューターシステムがそのようなイメージングシステムを制御することを可能とするために適合させられたものであるコンピュータープログラムプロダクトに、関係する。
【背景技術】
【０００３】
従来の超音波は、パルス−エコーの様式において超音波ビームをフォーカシングすると共にステアリングするために素子のアレイを使用することによって行われる。アレイによって受信された信号は、それらを遅延させると共に加算することによってビーム形成される。同じ受信されたデータへ異なる遅延を適合することによって、多重の受信ビームは、単一の送信の事象について形成されることができる。今日、システムは、典型的には、フレーム率を増加させるために２個又は４個の受信ビーム（又はマルチライン）を使用する。
【０００４】
流体フォーカスの技術は、超音波イメージングにおける使用のために提示されてきたものである。流体フォーカスレンズは、異なる音速を備えた二つの不混和性の液体から構築されることができる。屈折は、液体の間における界面で起こると共に、これは、超音波ビームをフォーカシング又はステアリングするために使用されることができる。電圧が、液体及び囲いの間に印加されるとき、エレクトロウェッティングは、メニスカスが移動することを引き起こす。これは、フォーカスの深度及び界面の傾斜が電圧を変動することによって制御されることを許容する。それに応じて、流体フォーカスの技術は、非常に柔軟な可変な屈折性のレンズに様々な種類のイメージング、例．光学的な及び超音波のイメージング、における数多くの用途を提供する。
【０００５】
流体フォーカスの技術は、小さい開口を要求する高い周波数の用途に特に適したものである（重力の効果は、より大きいレンズで問題のあるものである）。これの例は、カテーテルに基づいたプローブを備えた心臓内のイメージングを含む。
【０００６】
心臓内のイメージング（及び、特に病変のモニタリング）のためには、極度に高い軸方向の解像度、及び、よって、超音波の周波数は、要求される。典型的な中心の周波数は、２５ＭＨｚであると思われる。これは、６２μｍの波長・に対応する。従来のフェーズドアレイを構築することは、・／２＝３１μｍの素子のピッチを要求するが、それは、技術的な視点からの極度の難題である。流体フォーカスの技術は、良好な解決手段を差し出す−それは、ビームが、イメージを形成するために粗いステアリングがなされることを許容するが、しかし、高い周波数の単一の素子のトランスデューサーは、まだ使用されることができる。残念ながら、流体フォーカスレンズは、固定されたフォーカスのせいで時間に単一の方向においてステアリングをすることが可能なもののみであるので、そのため、受信のマルチラインは、可能性のあるものではないものである。追加として、動的な受信のフォーカシングを実行すること（それによって、ラインが、受信される際に、受信のフォーカスは、より深く移動させられる）は、可能性のあるものではないことである。従って、結果として生じるイメージは、送信及び受信の両方において固定されたフォーカスを有すると共に、これは、フォーカスから離れたそれらの解像度を限定する。よって、可変な屈折性のレンズで超音波イメージを生じさせるための改善された方法は、好都合なものであると思われると共に、特に、そのような使用のためのより効率的な及び／又は信頼性のある方法は、好都合なものであると思われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それに応じて、発明は、好ましくは、単独で又はいずれの組み合わせでも、上に述べられた不都合の一つのもの又はより多いものを軽減する、緩和する、又は除去することを捜す。特に、高い周波数の超音波の用途のための相対的に小さいトランスデューサーについての要望と共に先行技術の上に述べられた問題を解決するところの可変な屈折性のレンズで超音波イメージを生じさせるための方法を提供することは、本発明の目的として見られることがあることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的及び数個の他の目的は、
トランスデューサーのアレイから複数の送信ビームを送信すること、各々の送信ビームがアレイに沿った異なる位置にセンタリングされたものであること、及び、各々の送信ビームが別のビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置に空間的に関係付けられたものであるところの複数の横方向に間隔を空けられたラインの位置を包含すること、各々のトランジットビームが関連させられたレンズ形状を備えた可変な屈折性のレンズを通じて送信されたものであること、
トランスデューサーのアレイでエコー信号を受信すること、各々のエコー信号が関連させられたレンズ形状を備えた可変な屈折性のレンズを通じて受信されたものであること、
１）一つの送信ビームに応答して受信されたエコー信号を同時に処理すること、又は、
２）異なる方向からの各々の受信するエコー信号について同じ送信ビームに対応する送信の事象を繰り返して送信すること、
によって受信ビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせること、
追加的な送信ビームについてのエコー信号の複数の受信ラインを生じさせることを繰り返すこと、
イメージデータを生じさせるために空間的に関係付けられたものであるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせること、及び、
イメージデータを使用することでイメージを生じさせること
を具備する、可変な屈折性のレンズで超音波イメージを生じさせるための方法を提供することによって、発明の第一の態様において得られる。
【０００９】
発明は、特に、しかし排他的にではなく、高い周波数の用途について今まで必要とされたものと比べてより大きいサイズにされたものであるトランスデューサーでの高い周波数の超音波イメージングのための方法を提供することに好都合なものである。トランスデューサーのアレイは、“良好にサンプリングされた”ものであることを必要とするものではない、即ち、幅又はサイズを有することは受信されるための超音波の信号の中心の波長に匹敵するものである。これは、良好にサンプリングされたアレイが、製造することが非常に難しいものであると思われるところの非常に小さい素子を要求すると思われるところの非常に高い周波数で、特に重要なことである。
【００１０】
送信ビームを繰り返して送信すると共にビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせるために異なる方向からのエコー信号を受信するとき、即ち、順次の様式でエコー信号を得るとき、比較的単純な様式で処理をすることを実施することは、可能性のあることであることがある。
【００１１】
一つのい実施形態において、上記のトランスデューサーのアレイにおける、少なくともトランスデューサーのサブグループは、送信のパルスの中心の波長の半分と比べて顕著により大きい、幅Ｗを有することがある。特に、幅、Ｗは、送信のパルスの中心の波長の半分と比べて少なくとも５、１０、１５、又は２０倍より大きいものであることがある。本発明は、それによって、好ましくは高い周波数での、超音波イメージング用のトランスデューサーの単純化されたハードウェアの実施を可能とする。格別な実施形態において、アレイにおけるトランスデューサーの全ては、即ち、ちょうどサブグループではないものは、送信のパルスの中心の波長の半分と比べて顕著により大きい、幅、Ｗ、を有することがある。
【００１２】
特定の実施形態において、上記のアレイにおけるトランスデューサー最小の数、Ｎ＿素子、は、不等式
Ｎ＿素子＝Ｄ／Ｗ＞（Ｎ＿送信−１）／２×１（Ｍ＿ｓａ，ｇｌａ）
によって与えられたものであることがあると共に、そこでは、
Ｄは、送信の開口であると共に、
Ｗは、少なくともトランスデューサーのサブグループにおける各々のトランスデューサーの幅であると共に、
Ｎ＿送信は、空間的に関係付けられたエコー信号が組み合わせられたものであるところの送信の数であると共に、
Ｍ＿ｓａ，ｇｌａは、屈折性のレンズ及びトランスデューサーのアレイのステアリングの角度及びグレーティングローブの角度の間における最小の受容された関係式である。
【００１３】
これらのパラメーターから、それに応じて、本発明の好都合な実施のためのアレイにおけるトランスデューサーの最小の数に到達することは、可能性のあるもことである。各々のトランスデューサーの幅、Ｗ、が、特に送信の高い周波数について、今までに見られたものと比べてより高いものであることがあることは、留意されるべきことである。
【００１４】
典型的には、アレイにおけるトランスデューサーの数、Ｎ＿素子、は、５、１０、１５、又は２０より上のものであることがある。好ましくは、送信ビームは、好ましくは少なくとも１０ＭＨｚ、２０ＭＨｚ、２５ＭＨｚ、３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、又は５０ＭＨｚの中心の周波数を備えた、超音波の高い周波数のパルスであることがある。
【００１５】
自由選択で、上記のトランスデューサーのアレイにおける、少なくともトランスデューサーのサブグループは、０．１、０．２、又は０．３ｍｍより上の、幅Ｗを有することがある。典型的には、トランスデューサーは、ほとんど同じ形状及びサイズを有するが、しかし、それは、また実情のものではないものである。
【００１６】
典型的には、屈折性のレンズ及びトランスデューサーのアレイのステアリング角度及びグレーティングローブの角度の間における最大の受容された関係式Ｍは、超音波イメージング用の設計の具体的な選びに依存することで、おおよそ５−４０％、好ましくは１０−３５％、より好ましくは１５−２５％の区間におけるものであることがある。
【００１７】
通常では、空間的に関係付けられたエコー信号が組み合わせられたものであるところの送信の数、Ｎ＿送信、は、２、４、８、１６、３２、６４、及び１２８の群から選ばれたものであることがある。低い信号対雑音比（ＳＮＲ）を備えた好都合な結果は、例えば、Ｎ＿送信＝４について本発明者によって得られてきたものである。
【００１８】
いくつかの実施形態において、可変な屈折性のレンズのレンズ形状は、異なる送信ビームについて変動させられたものであることがある、即ち、イメージングビームの粗いステアリングは、レンズによって実行可能にされたものであることができる。好ましくは、可変な屈折性のレンズは、流体レンズ、好ましくはエレクトロウェッティング液体レンズ、であることがある。
【００１９】
第二の態様において、本発明は、
可変な屈折性のレンズ、及び、
複数の送信ビームを送信するためのトランスデューサーのアレイ、各々の送信ビームがアレイに沿った異なる位置にセンタリングされたものであること、及び、各々の送信ビームが別のビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置へ空間的に関係付けられたものであるところの複数の横方向に間隔を空けられたラインの位置を包含すること、各々のトランジットビームが関連させられたレンズ形状を備えた可変な屈折性のレンズを通じて送信されたものであること、
を具備する、超音波イメージを生じさせるために配置されたイメージングシステムに関係すると共に、
システムは、
トランスデューサーのアレイでエコー信号を受信すること、各々のエコー信号が関連させられたレンズ形状を備えた可変な屈折性のレンズを通じて受信されたものであること、
一つの送信ビームに応答して受信されたエコー信号を同時に処理すること、又は、
異なる方向からの各々の受信するエコー信号について同じ送信ビームに対応する送信の事象を繰り返して送信すること、
によって受信ビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせること、
追加的な送信ビームについてエコー信号の複数の受信ラインを生じさせることを繰り返すこと、
イメージを生じさせるために空間的に関係付けられたものであるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせること、及び
イメージデータを使用することでイメージを生じさせること
のために配置されたものである。
【００２０】
第三の態様において、発明は、それと関連させられたデータ記憶手段を有する少なくとも一つのコンピューターを具備するコンピューターシステムが発明の第三の態様に従ったイメージングシステムを制御することを可能とするために適合させられたものであるコンピュータープログラムプロダクトに関係する。
【００２１】
発明のこの態様は、特に、しかし排他的にではなく、本発明が、コンピューターシステムが、発明の第二の態様の動作を行うことを可能とするコンピュータープログラムプロダクトによって実施されることがあるということにおいて、好都合なものである。このように、いくつかの知られたイメージングシステムが、上記の装置を制御するコンピューターシステムにコンピュータープログラムプロダクトをインストールすることによって本発明に従って動作するために変化させられたものであることがあることは、企図されたことである。そのようなコンピュータープログラムプロダクトは、いずれの種類のコンピューター読み取り可能な媒体、例．磁気的に又は光学的に基づいた媒体、に、又は、コンピューターに基づいたネットワーク、例．インターネット、を通じて、提供されたものであることがある。
【００２２】
本発明の第一の、第二の、及び第三の態様は、各々、他の態様のいずれのものとも組み合わせられたものであることがある。発明のこれらの及び他の態様は、以後に記載された実施形態から明白なものであると共にそれらを参照して解明されたものであることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明に従ったトランスデューサーのアレイを具備する可変な屈折性のレンズを備えたイメージングシステムの概略的な図面である。
【図２】図２は、本発明に従った超音波イメージを生じさせるための方法を図解するための概略的な図面である。
【図３】図３は、本発明に従った超音波イメージを生じさせるための方法を図解するための概略的な図面である。
【図４】図４は、本発明に従った超音波イメージを生じさせるための方法を図解するための概略的な図面である。
【図５】図５は、トランスデューサーのアレイについてのアレイのステアリングの角度及びグレーティングローブの角度の間における関係式の関数としての相対的な振幅を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明に従ったエコー信号の動的な受信を図解する概略的な図面である。
【図７】図７は、発明に従った方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、今、付随する図を参照して、例の方式によってのみ、説明されることになるが、そこでは、
図１は、本発明に従ったトランスデューサーのアレイを具備する可変な屈折性のレンズを備えたイメージングシステムの概略的な図面である、
図２−４は、本発明に従った超音波イメージを生じさせるための方法を図解するための概略的な図面である、
図５は、トランスデューサーのアレイについてのアレイのステアリングの角度及びグレーティングローブの角度の間における関係式の関数としての相対的な振幅を示すグラフである、
図６は、本発明に従ったエコー信号の動的な受信を図解する概略的な図面である、及び、
図７は、発明に従った方法のフローチャートである。
【００２５】
図１は、流体１及び流体２を備えた可変な屈折性のレンズ６を備えたイメージングシステム１０の概略的な図面である。レンズは、この実施形態においては、エレクトロウェッティングレンズであると共に、このレンズについてのさらなる詳細及び参照は、両方ともに同じ出願人に対する“Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｆｌｕｉｄ  Ｍｅｎｉｓｃｕｓ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ”のＷＯ２００４７０５１３２３及びＷＯ２００８／０／４４５５に見出されることができる。両方の参照は、これによりそれの全体において参照によって組み込まれたものである。レンズ６は、レンズ６の側面に指し示されたような適当な電圧制御を有する。
【００２６】
レンズ６のすぐ下に、トランスデューサー４のアレイ５は、位置決めされる。レンズ６は、粗いステアリングを果たすために使用される。それは、送信ビームをステアリングすると共に受信の間に同じ方向に向くものであるままである。軸上から（及び受信のフォーカスの深度から）到達するエコーは、マルチ素子のアレイにわたって良好に整列されることになる。アレイの素子における信号は、マルチチャネルの受信ビーム形成器７によって受信される。これは、典型的には、ディジタルサンプリングのビーム形成器であることになる。異なる素子において受信された信号の間における相対的な遅延を変えることによって、受信のビーム形成器が（流体フォーカスレンズによって定義されたもののような）軸上の方向から離れて受信ビームをステアリングすることは、可能性のあることである。追加として、受信のビーム形成器７は、受信の事象の間に素子間の遅延を変動させることによって動的な受信のフォーカシングを果たすことができる。ビーム形成器７は、レンズ６のすぐ下に示されるが、しかし、実用的なイメージングシステム、例．カテーテル、においては、ビーム形成器は、レンズ６から遠方に位置決めされることがある。本発明を実施するための適当なビーム形成器７は、同じ出願に対するＷＯ２００７／１３３８７８に見出されることができる。ＷＯ２００７／１３３８７８は、これにより、それの全体において参照によって組み込まれる。
【００２７】
従来の走査をする工程は、図２に示されたもののような送信−受信の線図で表されることができる。送信ビーム及び受信ビームは、同じ方向にあるものである。両方は、継続的なイメージラインの間で同じ量だけ並進させられる。このシーケンスは、送信−受信の線図（右）における星印によって表されるが、それらは、スロープ１の線に沿ってある。イメージは、異なる角度的な方向を備えた、又は（示されたもののように）異なる横方向のオフセットを備えた、ビームを送信すること及び受信することによって形成されることができる。
【００２８】
図３は、例示の目的のために４倍のビーム形成器を使用する本発明に従った獲得のための送信−受信の線図である。
【００２９】
マルチラインビーム形成器は、単一の送信の事象のための数個の受信ラインを形成することが可能なものである。異なる受信ラインは、同じチャネル毎の受信データに対する遅延の異なるセットを適用することによって形成される。これらの受信ラインは、異なる方向又は異なる横方向のオフセットを有するところの受信ビームに対応する。従来のイメージングでは、これらのマルチラインは、通常では、往復のラインの密度を増加させるために使用される。例えば、二つの受信ビームは、送信ビームのいずれかの側面において一つのものが、使用されることができる。
【００３０】
受信ビームの間におけるスペーシングは、送信ビームの間におけるスペーシングに等しいものである。継続的な送信の事象のための受信ビームは、３個だけ重なり合う。与えられた送信の事象から受信されたラインは、エコー信号を表す星印を取り囲むボックスに囲まれたものである。
【００３１】
本発明では、マルチラインは、格別な構成において使用される。４倍マルチラインビーム形成器での備えた例は、図３に示される。受信ビームは、平行なものであると共に、送信のスペーシングに等しい量だけ間隔が空けられたものである。継続的な送信のための受信ビームは、３個だけ重なり合う。
【００３２】
第一の送信のための４番目の（最も右の）受信ラインを考慮すること。この受信ラインは、また、他の三個の送信について形成される。これは、図４の送信−受信の線図における水平の取り囲むボックスによって強調される。本発明は、これらの四個の送信−受信の事象からの信号において動作する。組み合わせられたものである信号が、同じ受信ビームに対応するので、組み合わせは、送信の空間において生ずるものであると言われることがある。このように、空間的に関係付けられるところの異なる送信ビームからの受信ラインのこれらのエコー信号を組み合わせることは、本発明に従ってイメージデータを生じさせるために有益に適用されることがある。
【００３３】
一つの実施形態において、与えられた送信ビームに対応するエコー信号のデータの獲得は、一つの送信の事象から作られることができる、即ち、四個のエコー信号は、受信される。別の実施形態において、送信の事象は、数個のエコー信号を生じさせることができるが、しかし、一つのもののみが、最初に受信されると共に、その後、実質的に同一の送信の事象が、起こると共に、図３又は４の“カラム”（受信の方向）における別のエコー信号は、受信される。これは、与えられた送信ビームに対応するエコー信号を順次に得るために、繰り返される。この順次の獲得は、単純化された処理をすることについて有益なものであることがある。
【００３４】
図５は、トランスデューサーのアレイについてのアレイのステアリングの角度及びグレーティングローブの角度の間における関係式、即ち、異なるステアリングの角度についての主要なローブ及びグレーティングローブの強さ、の関数としての相対的な振幅を示すグラフである。ｘ軸は、グレーティングローブの角度のある割合としてのステアリングの角度である（＝・／Ｗ（ラジアン））。Ｗは、トランスデューサーの幅である。ゼロの角度は、送信と同じ方向における受信のステアリングに対応する。１の値は、グレーティングローブの方向における受信のステアリングに対応する。鉛直なラインは、経験則を示す−グレーティングローブの角度の２０％と比べてより少ないステアリングの角度は、許容可能なものである。
【００３５】
６２μｍの波長・を与えるところの、２５ＭＨｚとして動作する周波数を取ること。ある者が、ナイキスト（Nyquist）スペーシングで間隔を空けられた４個の送信を組み合わせることによって発明を行うことを望むことを仮定すること。これはマルチラインが送信の方向から（Ｎ＿送信−１）／２＊・Ｔｘの（最大のものの）間隔を空けられたものであることを要求するが、そこではＮ＿送信は、組み合わせられた送信の数であると共に・Ｔｘは、角度的な送信のスペーシングである。Ｎ＿送信＝４について、最大のマルチラインのスペーシング＝（４−１）／２×・Ｔｘ＝３／２×・Ｔｘである。
【００３６】
組み合わせられたものである送信が、ナイキストで間隔を空けられるとすれば、・Ｔｘ＝・Ｄであるが、そこでは、Ｄは、送信の開口である。従って、最大のマルチラインのスペーシング＝３／２×・／Ｄである。グレーティングローブの要件を満たす為には、
０．２×・／Ｗ＞３／２×・／Ｄ
Ｄ／Ｗ＞３／（２×０．２）＝７．５
は、要求されることである。
【００３７】
Ｄ／Ｗは、単純に、送信アレイにおけるアレイ素子の数である。従って、素子の数は、８個と比べてより大きい又はそれに等しいものであるべきである、Ｎ＿素子・８。
【００３８】
例えば、開口が、１．５ｍｍであるとすれば、そのときには、要求された素子のサイズ又は幅は、１．５／８＝０．１８７５ｍｍである。標準的なダイシングの方法を使用することでこのピッチを備えた圧電性の素子を製作することは、実用化可能なことである。
【００３９】
図６は、エコー信号の動的な受信を図解する概略的な図面である。慣性の効果は、流体フォーカスレンズが調節されることができるところのスピードを限定する。これは、受信のフォーカスが通常では固定されることを意味する。現行の発明は、信号が受信されるものであるところの時間にわたる素子間の遅延を変動させることによって動的なフォーカシングを果たすために使用されることができる。これは、図６に示されるが、そこでは、対象を含有する媒体内の異なる深度から受信された波面が、異なる曲率を有する。素子間の遅延を変動させることによって、本発明は、どんな深度からそれらが到達するものであろうとも、エコーが良好に整列されることを可能とすることがある。要求されるところの遅延の量は、このフェーズドアレイの構成についてはかなり小さいものである。例えば、ターゲット１が２ｍｍの深度におけるものであると言うと、そのとき、ターゲット及びアレイのエッジの間における距離は、アレイの中心及びエッジの間における遅延における差異が、２．１３６−２＝０．１３６ｍｍ・２・であるように、・（２２＋０．７５２）＝２．１３６ｍｍである。１０ｍｍの深度（典型的には、関心のある最大の深度）におけるターゲット３については、差異は、いっそうより小さいもの、・（１０２＋０．７５２）＝１０．０２８ｍｍであるが、そのように、中心及びエッジの間における遅延における差異は、０．０２８ｍｍ・１／２・である。
【００４０】
現行の発明は、また、動的なアポディゼーションが使用されることを許容することがある。受信の開口は、受信の事象の間に広がる、徐々により多い素子は、総和へ追加される。
【００４１】
本発明は、送信ビームをフォーカシングするためにさらに適用されることがある。アレイの素子が、送信器へ個々に接続されるとすれば、そのとき、各々の素子によって送信された波形は、送信のフォーカシングを果たすために位相調整された又は時間シフトさせられたものであることができる。
【００４２】
送信は、フォーカシングされたもの又は発散するものであることができる。送信のアポディゼーションは、また可能性のあることである。
【００４３】
発明は、また、トランスデューサーの輪状のアレイを使用することで実施されることができる。これは、受信における動的なフォーカシング及びアポディゼーションの使用を許容する。それは、また、送信における異なる固定されたフォーカスの深度及びアポディゼーションの使用を許容する。
【００４４】
本発明は、超音波イメージング、特に心臓内のカテーテルに基づいたイメージング、の分野において使用されることができる。そのようなデバイスは、心房性細動の処置のための電気生理学の手順のための治療のモニタリングにおける使用のために提示されてきたものである。
【００４５】
図７は、
Ｓ１  トランスデューサーのアレイ５から、複数の送信ビーム、Ｔｘ１−Ｔｘ４、図２−４参照、を送信すること、各々の送信ビームがアレイに沿った異なる位置にセンタリングされたものであること、及び、各々の送信ビームが別のビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置に空間的に関係付けられるところの複数の横方向に間隔を空けられたラインの位置を包含すること、各々のトランジットビームが関連させられたレンズ形状を備えた可変な屈折性のレンズ６を通じて送信されたものであること、
Ｓ２  トランスデューサーのアレイ５でエコー信号を受信すること、各々のエコー信号が関連させられたレンズ形状を備えた可変な屈折性のレンズ６を通じて受信されたものであること、
Ｓ３  
一つの送信ビームに応答して受信されたエコー信号を同時に処理すること、又は、
異なる方向からの各々の受信するエコー信号について同じ送信ビームに対応する送信の事象を繰り返して送信すること
によって、受信ビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせること、
Ｓ４  追加的な送信ビームについてエコー信号の複数の受信ラインを生じさせることを繰り返すこと、
Ｓ５  イメージデータを生じさせるために空間的に関係付けられるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせること、及び
Ｓ６  イメージデータを使用することでイメージを生じさせること
を具備する、可変な屈折性のレンズ６、図１参照、で超音波イメージを生じさせるための発明に従った方法のフローチャートである。
【００４６】
発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらのいずれの組み合わせをも含むいずれの適切な形態においても実施されることができる。発明又は発明のいくつかの特徴は、一つの又はより多いデータプロセッサー及び／又はディジタル信号プロセッサーにおいて走るコンピューターソフトウェアとして実施されることができる。発明の実施形態の要素及びコンポーネントは、いずれの適切な方式でも物質的に、機能的に、又は論理的に実施されることがある。事実上、機能性は、単一のユニットにおいて、複数のユニットにおいて、又は、他の機能的なユニットの部分として、実施されることがある。そのようなものとして、発明は、単一のユニットにおいて実施されることがある、又は、異なるユニット及びプロセッサーの間で物質的に及び機能的に分配されることがある。
【００４７】
本発明が、指定された実施形態との結び付きにおいて記載されてきたものであるとはいえ、ここに述べられた具体的な形態に限定されることは、意図されることではない。むしろ、本発明の範囲は、付随する請求項によってのみ限定される。請求項において、用語“具備する”は、他の要素又はステップの存在を排除するものではない。追加的に、個々の特徴が、異なる請求項に含まれることがあるとはいえ、これらは、もしかすると、都合良く組み合わせられることがあると共に、異なる請求項における包含は、特徴の組み合わせが実行可能なもの及び／又は好都合なものではないことを暗示するものではない。追加として、単数の参照は、複数を排除するものではない。このように、“ある”、“第一の”、“第二の”等の参照は、複数を予め除外するものではない。さらには、請求項における参照符号は、範囲を限定するものとして解されるものではないものとする。
【図１】
2012518455.tif 000003
【図２】
2012518455.tif 000004
【図３】
2012518455.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月23日(2011.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変な屈折性のレンズで超音波イメージを生じさせるための方法であって、
トランスデューサーのアレイから複数の送信ビームを送信すること、各々の送信ビームが前記アレイに沿って異なる位置にセンタリングされたものであること及び各々の送信ビームが別のビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置に空間的に関係付けられたものであるところの複数の横方向に間隔を空けられたラインの位置を包含すること、各々のトランジットビームが関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて送信されたものであること、
トランスデューサーのアレイでエコー信号を受信すること、各々のエコー信号が関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて受信されたものであること、
一つの送信ビームに応答して受信されたエコー信号を同時に処理すること、又は、
異なる方向からの各々の受信するエコー信号について同じ送信ビームに対応する送信の事象を繰り返して送信すること、
によって前記受信ビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせること、
追加的な送信ビームについてのエコー信号の複数の受信ラインを生じさせることを繰り返すこと、
イメージデータを生じさせるために空間的に関係付けられたものであるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせること、及び、
前記イメージデータを使用することでイメージを生じさせること
を具備する、方法において、
上記のトランスデューサーのアレイにおける少なくともトランスデューサーのサブグループは、前記送信のパルスの中心の波長の半分と比べて顕著により大きい、幅、Ｗを有すると共に、
前記幅、Ｗは、前記送信のパルスの中心の波長の半分と比べて少なくとも５倍より大きいものである、
方法。
【請求項２】
請求項１に従った方法において、
上記のアレイにおけるトランスデューサー最小の数、Ｎ＿素子、は、不等式
Ｎ＿素子＝Ｄ／Ｗ＞（Ｎ＿送信−１）／２×１（Ｍ＿ｓａ，ｇｌａ）
によって与えられたものであると共に、
Ｄは、送信の開口であると共に、
Ｗは、少なくとも前記トランスデューサーのサブグループにおける各々のトランスデューサーの幅であると共に、
Ｎ＿送信は、空間的に関係付けられたエコー信号が組み合わせられたものであるところの送信の数であると共に、
Ｍ＿ｓａ，ｇｌａは、前記屈折性のレンズ及び前記トランスデューサーのアレイのステアリングの角度及びグレーティングローブの角度の間における最小の受容された関係式である、方法。
【請求項３】
請求項２に従った方法において、
前記アレイにおけるトランスデューサーの数、Ｎ＿素子、は、５、１０、１５、又は２０より上のものである、方法。
【請求項４】
請求項２に従った方法において、
前記送信ビームは、好ましくは少なくとも２０ＭＨｚ、２５ＭＨｚ、３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、又は５０ＭＨｚの中心の周波数を備えた、超音波の高い周波数のパルスである、方法。
【請求項５】
請求項２に従った方法において、
上記のトランスデューサーのアレイにおける少なくともトランスデューサーのサブグループは、０．１、０．２、又は０．３ｍｍより上の、幅Ｗを有する、方法。
【請求項６】
請求項２に従った方法において、
前記屈折性のレンズ及び前記トランスデューサーのアレイのステアリング角度及びグレーティングローブの角度の間における最大の受容された関係式Ｍは、おおよそ５−４０％、好ましくは１０−３５％、より好ましくは１５−２５％の区間におけるものである、方法。
【請求項７】
請求項２に従った方法において、
空間的に関係付けられたエコー信号が組み合わせられたものであるところの送信の数、Ｎ＿送信、は、２、４、８、１６、３２、６４、及び１２８の群から選ばれたものである、方法。
【請求項８】
請求項１に従った方法において、
前記可変な屈折性のレンズのレンズ形状は、異なる送信ビームについて変動させられたものである、方法。
【請求項９】
請求項１に従った方法において、
前記可変な屈折性のレンズは、流体レンズ、好ましくはエレクトロウェッティング液体レンズ、である、方法。
【請求項１０】
超音波イメージを生じさせるために配置されたイメージングシステムであって、
可変な屈折性のレンズ、及び、
複数の送信ビームを送信するためのトランスデューサーのアレイ、各々の送信ビームが前記アレイに沿った異なる位置にセンタリングされたものであること、及び、各々の送信ビームが別のビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置へ空間的に関係付けられたものであるところの複数の横方向に間隔を空けられたラインの位置を包含すること、各々のトランジットビームが関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて送信されたものであること、
を具備すると共に、
前記システムは、
前記トランスデューサーのアレイでエコー信号を受信すること、各々のエコー信号が関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて受信されたものであること、
一つの送信ビームに応答して受信されたエコー信号を同時に処理すること、又は、
異なる方向からの各々の受信するエコー信号について同じ送信ビームに対応する送信の事象を繰り返して送信すること、
によって前記受信ビームの前記横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせること、
追加的な送信ビームについてエコー信号の複数の受信ラインを生じさせることを繰り返すこと、
イメージを生じさせるために空間的に関係付けられたものであるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせること、及び
前記イメージデータを使用することでイメージを生じさせること
のために配置されたものである、システムにおいて、
上記のトランスデューサーのアレイにおける少なくともトランスデューサーのサブグループは、前記送信のパルスの中心の波長の半分と比べて顕著により大きい、幅、Ｗを有すると共に、
前記幅、Ｗは、前記送信のパルスの中心の波長の半分と比べて少なくとも５倍より大きいものである、
システム。
【請求項１１】
それと関連させられたデータ記憶手段を有する少なくとも一つのコンピューターを具備するコンピューターシステムが請求項１０に従ったイメージングシステムを制御することを可能とするために適合させられたものであるコンピュータープログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図１は、流体１及び流体２を備えた可変な屈折性のレンズ６を備えたイメージングシステム１０の概略的な図面である。レンズは、この実施形態においては、エレクトロウェッティングレンズであると共に、このレンズについてのさらなる詳細及び参照は、両方ともに同じ出願人に対する“Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｆｌｕｉｄ  Ｍｅｎｉｓｃｕｓ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ”のＷＯ２００４／００５１３２３及びＷＯ２００８／０８４４５５に見出されることができる。両方の参照は、これによりそれの全体において参照によって組み込まれたものである。レンズ６は、レンズ６の側面に指し示されたような適当な電圧制御を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本発明が、指定された実施形態との結び付きにおいて記載されてきたものであるとはいえ、ここに述べられた具体的な形態に限定されることは、意図されることではない。むしろ、本発明の範囲は、付随する請求項によってのみ限定される。請求項において、用語“具備する”は、他の要素又はステップの存在を排除するものではない。追加的に、個々の特徴が、異なる請求項に含まれることがあるとはいえ、これらは、もしかすると、都合良く組み合わせられることがあると共に、異なる請求項における包含は、特徴の組み合わせが実行可能なもの及び／又は好都合なものではないことを暗示するものではない。追加として、単数の参照は、複数を排除するものではない。このように、“ある”、“第一の”、“第二の”等の参照は、複数を予め除外するものではない。さらには、請求項における参照符号は、範囲を限定するものとして解されるものではないものとする。
［付記］
付記（１）：
可変な屈折性のレンズで超音波イメージを生じさせるための方法であって、
トランスデューサーのアレイから複数の送信ビームを送信すること、各々の送信ビームが前記アレイに沿って異なる位置にセンタリングされたものであること及び各々の送信ビームが別のビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置に空間的に関係付けられたものであるところの複数の横方向に間隔を空けられたラインの位置を包含すること、各々のトランジットビームが関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて送信されたものであること、
トランスデューサーのアレイでエコー信号を受信すること、各々のエコー信号が関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて受信されたものであること、
一つの送信ビームに応答して受信されたエコー信号を同時に処理すること、又は、
異なる方向からの各々の受信するエコー信号について同じ送信ビームに対応する送信の事象を繰り返して送信すること、
によって前記受信ビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせること、
追加的な送信ビームについてのエコー信号の複数の受信ラインを生じさせることを繰り返すこと、
イメージデータを生じさせるために空間的に関係付けられたものであるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせること、及び、
前記イメージデータを使用することでイメージを生じさせること
を具備する、方法。
付記（２）：
付記（１）に従った方法において、
上記のトランスデューサーのアレイにおける少なくともトランスデューサーのサブグループは、前記送信のパルスの中心の波長の半分と比べて顕著により大きい、幅、Ｗを有する、方法。
付記（３）：
付記（１）又は付記（２）に従った方法において、
上記のアレイにおけるトランスデューサー最小の数、Ｎ＿素子、は、不等式
Ｎ＿素子＝Ｄ／Ｗ＞（Ｎ＿送信−１）／２×１（Ｍ＿ｓａ，ｇｌａ）
によって与えられたものであると共に、
Ｄは、送信の開口であると共に、
Ｗは、少なくとも前記トランスデューサーのサブグループにおける各々のトランスデューサーの幅であると共に、
Ｎ＿送信は、空間的に関係付けられたエコー信号が組み合わせられたものであるところの送信の数であると共に、
Ｍ＿ｓａ，ｇｌａは、前記屈折性のレンズ及び前記トランスデューサーのアレイのステアリングの角度及びグレーティングローブの角度の間における最小の受容された関係式である、方法。
付記（４）：
付記（３）に従った方法において、
前記アレイにおけるトランスデューサーの数、Ｎ＿素子、は、５、１０、１５、又は２０より上のものである、方法。
付記（５）：
付記（３）に従った方法において、
前記送信ビームは、好ましくは少なくとも２０ＭＨｚ、２５ＭＨｚ、３０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、又は５０ＭＨｚの中心の周波数を備えた、超音波の高い周波数のパルスである、方法。
付記（６）：
付記（３）に従った方法において、
上記のトランスデューサーのアレイにおける少なくともトランスデューサーのサブグループは、０．１、０．２、又は０．３ｍｍより上の、幅Ｗを有する、方法。
付記（７）：
付記（３）に従った方法において、
前記屈折性のレンズ及び前記トランスデューサーのアレイのステアリング角度及びグレーティングローブの角度の間における最大の受容された関係式Ｍは、おおよそ５−４０％、好ましくは１０−３５％、より好ましくは１５−２５％の区間におけるものである、方法。
付記（８）：
付記（３）に従った方法において、
空間的に関係付けられたエコー信号が組み合わせられたものであるところの送信の数、Ｎ＿送信、は、２、４、８、１６、３２、６４、及び１２８の群から選ばれたものである、方法。
付記（９）：
付記（１）に従った方法において、
前記可変な屈折性のレンズのレンズ形状は、異なる送信ビームについて変動させられたものである、方法。
付記（１０）：
付記（１）に従った方法において、
前記可変な屈折性のレンズは、流体レンズ、好ましくはエレクトロウェッティング液体レンズ、である、方法。
付記（１１）：
超音波イメージを生じさせるために配置されたイメージングシステムであって、
可変な屈折性のレンズ、及び、
複数の送信ビームを送信するためのトランスデューサーのアレイ、各々の送信ビームが前記アレイに沿った異なる位置にセンタリングされたものであること、及び、各々の送信ビームが別のビームの横方向に間隔を空けられたラインの位置へ空間的に関係付けられたものであるところの複数の横方向に間隔を空けられたラインの位置を包含すること、各々のトランジットビームが関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて送信されたものであること、
を具備すると共に、
前記システムは、
前記トランスデューサーのアレイでエコー信号を受信すること、各々のエコー信号が関連させられたレンズ形状を備えた前記可変な屈折性のレンズを通じて受信されたものであること、
一つの送信ビームに応答して受信されたエコー信号を同時に処理すること、又は、
異なる方向からの各々の受信するエコー信号について同じ送信ビームに対応する送信の事象を繰り返して送信すること、
によって前記受信ビームの前記横方向に間隔を空けられたラインの位置にエコー信号の複数の受信ラインを生じさせること、
追加的な送信ビームについてエコー信号の複数の受信ラインを生じさせることを繰り返すこと、
イメージを生じさせるために空間的に関係付けられたものであるところの異なる送信ビームからの受信ラインのエコー信号を組み合わせること、及び
前記イメージデータを使用することでイメージを生じさせること
のために配置されたものである、システム。
付記（１２）：
それと関連させられたデータ記憶手段を有する少なくとも一つのコンピューターを具備するコンピューターシステムが付記（１１）に従ったイメージングシステムを制御することを可能とするために適合させられたものであるコンピュータープログラムプロダクト。
【国際調査報告】
2012518455.tif 000010
2012518455.tif 000011
2012518455.tif 000012