(57)【要約】  本開示による方法は、トランスデューサアレイから媒体に向かって複数の超音波パルスを送信するステップを含むことができ、複数の超音波パルスは、複数の集束されていない第１のパルス１２から成るドプラバースト１０−１、１０−２及び１つ又は複数の第２のパルス１３から成るＢモードバーストから成るシーケンスを含む。方法は、送信されているシーケンスに応答するエコーを検出するステップであって、検出は、トランスデューサアレイの視野ＦＯＶ内で、複数の集束されていない第１のパルス１２に応答する第１のエコーのセット１４−１、１４−２を同時に検出することを含む、エコーを検出するステップと、第１のエコーのセット１４−１、１４−２を表す信号からドプラデータを生成するステップと、１つ又は複数の第２のパルス１３に応答するエコーを表す信号からＢモード画像データを生成するステップと、ドプラデータ及びＢモード画像データを同時に表示するステップとをさらに含むことができる。
2020503970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超高速撮像の方法であって、前記方法は、
トランスデューサアレイから媒体に向かって複数の超音波パルスを送信するステップであって、前記複数の超音波パルスは、Ｍ個の集束されていない第１のパルスから成るドプラバースト及びＮ個の第２のパルスから成るＢモードバーストを含む、一定の間隔で反復されるシーケンスを含み、Ｍは２以上であり、Ｎは１以上である、複数の超音波パルスを送信するステップと、
送信されている前記シーケンスに応答するエコーを検出するステップであって、前記検出は、前記トランスデューサアレイの視野内で、各々が、Ｍ個の前記集束されていない第１のパルスから成るコヒーレントなセットに同時に応答する第１のエコーを連続的に検出すること、及び、前記シーケンス内の複数のＢモードバーストの前記エコーを含むＢモード画像フレームを検出することを含む、エコーを検出するステップと、
前記第１のエコーを表す信号からドプラデータを生成するステップと、
前記Ｂモード画像フレームを表す信号からＢモード画像データを生成するステップと、
前記ドプラデータ及び前記Ｂモード画像フレームを同時に表示するステップと
を含む、超高速撮像の方法。
【請求項２】
各ドプラバースト内の前記Ｍ個の第１のパルスのすべては、前記媒体中で測定される流れの軸方向速度によって前記非集束パルスの波長を除算した値の８分の１よりも小さいサンプル内時間間隔内に送信される、請求項１に記載の超高速撮像の方法。
【請求項３】
連続するドプラバーストは、前記媒体中で測定される流れの前記軸方向速度によって前記連続するドプラバーストの波長を除算した値の４分の１よりも小さいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間される、請求項１又は２に記載の超高速撮像の方法。
【請求項４】
連続するドプラバーストは、前記媒体中で測定される流れの前記軸方向速度によって前記連続するドプラバーストの波長を除算した値の４分の１よりも大きいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間され、前記方法は、前記ドプラサンプルを生成するために非エイリアシング推定手段を使用するステップをさらに含む、請求項１又は２に記載の超高速撮像の方法。
【請求項５】
前記Ｂモードバーストは、前記連続するドプラバースト間の前記サンプル間時間間隔の残りの間隔内で送信可能な最大数の前記第２のパルスを含む、請求項３又は４に記載の超高速撮像の方法。
【請求項６】
各ドプラサンプルを生成するために、同じ前記ドプラバーストのＭ個の前記第１のパルスからのエコーが同時に使用され、各ドプラサンプルは、異なるドプラバーストから生成される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超高速撮像の方法。
【請求項７】
各ドプラサンプルを生成するために、Ｍ個を超える連続する前記第１のパルスからのエコーが同時に使用され、結果、各ドプラサンプルを生成するために、２つ以上の連続するドプラバーストからのエコーが使用される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超高速撮像の方法。
【請求項８】
前記ドプラサンプルは時間的に不規則に離間され、前記方法は、前記ドプラサンプルの間を補間するステップを含む、請求項７に記載の超高速撮像の方法。
【請求項９】
前記第１のパルス及び／又は前記第２のパルスの各バースト内で送信される最初のパルスは、調節パルスである、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の超高速撮像の方法。
【請求項１０】
前記Ｂモードの前記第２のパルスは、集束パルスを含み、個々の前記集束パルスは前記視野内の単一の画像ラインと関連付けられるＢモード画像データを生成するために、前記視野内の軸線に沿って送信され、反復される前記シーケンスは、前記視野内のすべての前記画像ラインを含む前記Ｂモード画像フレームを生成する、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の超高速撮像の方法。
【請求項１１】
前記第２のパルスは１つ又は複数の非集束パルスを含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の超高速撮像の方法。
【請求項１２】
ＭはＮよりも大きい、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の超高速撮像の方法。
【請求項１３】
ドプラ送信パルスは、前記Ｂモード送信パルスよりも低い周波数で、より狭い周波数波帯内の波形を有する、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の超高速撮像の方法。
【請求項１４】
医療撮像システムのプロセッサ上で実行されると、前記プロセッサに、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の超高速撮像の方法を実施させる実行可能命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
超高速撮像のための超音波撮像システムであって、前記超音波撮像システムは、
媒体に向かって超音波パルスを送信し、前記超音波パルスに応答した超音波エコーを受信するトランスデューサアレイと、
前記トランスデューサアレイに、媒体に向かって複数の超音波パルスを送信させる送信コントローラであって、前記複数の超音波パルスは、Ｍ個の集束されていない第１のパルスから成るドプラバースト及びＮ個の第２のパルスから成るＢモードバーストを含む、一定の間隔で反復されるシーケンスを含み、Ｍは２以上であり、Ｎは１以上である、複数の超音波パルスを送信させることを行わせ、前記トランスデューサアレイに、送信されている前記シーケンスに応答するエコーを検出させることであって、前記検出は、前記トランスデューサアレイの視野内で、各々が、Ｍ個の前記集束されていない第１のパルスから成るコヒーレントなセットに同時に応答する第１のエコーを連続的に検出すること、及び、前記シーケンス内の複数のＢモードバーストの前記エコーを含むＢモード画像フレームを検出することを含む、エコーを検出させることを行わせる、送信コントローラと、
ドプラプロセッサ及びＢモードプロセッサを含む処理回路であって、前記処理回路は、前記第１のエコーを表す信号からドプラデータを生成し、前記Ｂモード画像フレームを表す信号からＢモード画像データを生成する、処理回路と、
前記ドプラデータ及び前記Ｂモード画像データを同時に表示するディスプレイと
を備える、超音波撮像システム。
【請求項１６】
各ドプラバースト中の前記Ｍ個の第１のパルスのすべては、前記媒体中で測定される流れの軸方向速度によって前記非集束パルスを除算した値の８分の１よりも小さいサンプル内時間間隔内に送信される、請求項１５に記載の超音波撮像システム。
【請求項１７】
連続するドプラバーストは、前記媒体中で測定される流れの軸方向速度によって前記連続するドプラバーストの波長を除算した値の４分の１よりも小さいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間される、請求項１５又は１６に記載の超音波撮像システム。
【請求項１８】
連続するドプラバーストは、前記媒体中で測定される流れの軸方向速度によって前記連続するドプラバーストの波長を除算した値の４分の１をよりも小さいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間され、前記ドプラサンプルを生成するための非エイリアシング推定手段をさらに含む、請求項１５又は１６に記載の超音波撮像システム。
【請求項１９】
前記Ｂモードバーストは、前記連続するドプラバースト間の前記サンプル間時間間隔の残りの間隔内で送信可能な最大数の前記第２のパルスを含む、請求項１７又は１８に記載の超音波撮像システム。
【請求項２０】
各ドプラサンプルを生成するために、同じ前記ドプラバーストのＭ個の前記第１のパルスからのエコーが同時に使用され、各ドプラサンプルは、異なるドプラバーストから生成される、請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【請求項２１】
各ドプラサンプルを生成するために、Ｍ個を超える連続する前記第１のパルスからのエコーが同時に使用され、結果、各ドプラサンプルを生成するために、２つ以上の連続するドプラバーストからのエコーが使用される、請求項１５乃至２０のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【請求項２２】
前記ドプラサンプルは時間的に不規則に離間され、前記ドプラサンプルの間が補間される、請求項２１に記載の超音波撮像システム。
【請求項２３】
前記第１のパルス及び／又は前記第２のパルスの各バースト内で送信される最初のパルスは、調節パルスである、請求項１５乃至２２のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【請求項２４】
前記Ｂモードの前記第２のパルスは、集束パルスを含み、個々の前記集束パルスは前記視野内の単一の画像ラインと関連付けられるＢモード画像データを生成するために、前記視野内の軸線に沿って送信され、反復される前記シーケンスは、前記視野内のすべての前記画像ラインを含む前記Ｂモード画像フレームを生成する、請求項１５乃至２３のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【請求項２５】
前記第２のパルスは１つ又は複数の非集束パルスを含む、請求項１５乃至２４のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【請求項２６】
ＭはＮよりも大きい、請求項１５乃至２５のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【請求項２７】
前記超音波撮像システムは、前記送信コントローラに通信可能に結合されているパルスシーケンス生成器をさらに備え、前記パルスシーケンス生成器は、パルスのシーケンスを生成し、前記送信コントローラに、前記トランスデューサアレイを制御するためのコマンドを送信する、請求項１５乃至２６のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【請求項２８】
ドプラ送信パルスは、前記Ｂモード送信パルスよりも低い周波数で、より狭い周波数波帯内の波形を有する、請求項１５乃至２７のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、超音波撮像、特に、超高速撮像技法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波撮像は、一般的に、集束ビームを使用した媒体の連続照射によって実施される。各集束ビームが、単一の画像ラインの再構築を可能にする。一般的な２Ｄ画像は、一般的に、数十又は数百の線から成り、画像内の各線の連続的な再構築によって作成され、各線を再構築するための時間は、画像深度に依存する。それゆえ、画像を構築するための時間（例えば、フレームレート）は、画像深度及び空間解像度（例えば、画像ラインの数）に依存する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
超高速ドプラ撮像は、エイリアシングなしにドプラ推定を可能にする時間的速度において視野内の各ロケーションについてサンプルが取得される、新たな撮像技法である。いくつかの送信から一度に単一の線を連続的に再構築する従来の撮像アーキテクチャとは異なり、超高速撮像は、関心領域全体を照射するために１つ又は複数のパルス又は波を送信し、次いで、すべての画像線の並列処理に依拠して、照射された視野から画像データを生成する。結果として、著しく少ない信号送信によって画像を得ることが可能であり、結果として、フレームレートが増大する。超高速撮像は、せん断波エラストグラフィ及びドプラフロー分析に有利に使用することができる。しかしながら、超高速撮像において使用されるような、同じ照射から生成されるＢモード画像には、ＳＮＲが低いこと、解像度が低いこと、及び、グレーティングローブアーティファクトという問題があり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、良質なドプラ及びＢモード画像を可能にするために、超高速撮像取得を改善することを提案する。これは、特に、Ｂモード品質を最大化しながら超高速パラダイムを維持するように、連続するドプラパルスをＢモードパルスによってインターリーブするパルスシーケンスを提供することによって達成される。
【０００５】
本発明は特許請求の範囲によって定義される。
【０００６】
本発明の方法は、
トランスデューサアレイから媒体に向かって複数の超音波パルスを送信するステップであって、複数の超音波パルスは、Ｍ個の集束されていない第１のパルスから成るドプラバースト及びＮ個の第２のパルスから成るＢモードバーストを含む、一定の間隔で反復されるシーケンスを含み、Ｍは２以上であり、Ｎは１以上である、複数の超音波パルスを送信するステップと、
送信されているシーケンスに応答するエコーを検出するステップであって、検出は、トランスデューサアレイの視野ＦＯＶ内で、各々が、Ｍ個の集束されていない第１のパルスから成るセットに同時に応答する第１のエコーを連続的に検出すること、及び、シーケンス内の複数のＢモードバーストのエコーを含むＢモード画像フレームを検出することを含む、エコーを検出するステップと、
第１のエコーを表す信号からドプラデータを生成するステップと、
Ｂモード画像フレームを表す信号からＢモード画像データを生成するステップと、
ドプラデータ及びＢモード画像フレームを同時に表示するステップと
を含む。
【０００７】
Ｍ＝１である事例は技術的に実現可能であるが、現在、実際的ではないと考えられているため、あまり好ましくない。
【０００８】
各ドプラバースト中のＭ個の第１のパルスのすべては、媒体中で測定される流れの軸方向速度によって非集束パルスを除算した値の８分の１よりも小さいサンプル内時間間隔内に送信され得る。
【０００９】
連続するドプラバーストは、媒体中で測定される流れの軸方向速度によってそれらの波長を除算した値の４分の１よりも小さいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間され得る。
【００１０】
連続するドプラバーストは、媒体中で測定される流れの軸方向速度によってそれらの波長を除算した値の４分の１よりも大きいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間され得、方法は、ドプラサンプルを生成するために、相互相関追跡、位相接続法及び／又は圧縮センシングのような、アンチエイリアシング推定手段を使用するステップをさらに含むことができる。
【００１１】
Ｂモードバーストは、連続するドプラバースト間のサンプル間時間間隔の残りの間隔内で送信可能な最大数の第２のパルスを含み得る。
【００１２】
各ドプラサンプルを生成するために、同じドプラバーストのＭ個の第１のパルスからのエコーを同時に使用することができ、各ドプラサンプルは、異なるドプラバーストから生成することができる。これは図３に例示されている。
【００１３】
各ドプラサンプルを生成するために、Ｍ個を超える連続する第１のパルスからのエコーを同時に使用することができ、結果、各ドプラサンプルを生成するために、２つ以上の連続するドプラバーストからのエコーが使用される。これは図５に例示されている。この事例において、各ドプラサンプルを生成するために組み合わされる第１のパルスのすべては、媒体中で測定される流れの軸方向速度によって非集束パルスの波長を除算した値の８分の１よりも小さいサンプル内時間間隔内に送信され得ることが依然として好ましい。
【００１４】
ドプラサンプルは時間的に不規則に離間され得、方法は、サンプルの間を補間するステップを含むことができる。
【００１５】
第１のパルス及び／又は第２のパルスの各バースト内で送信される最初のパルスは、調節パルスであり得る。
【００１６】
Ｂモードの第２のパルスは、集束パルスを含むことができ、個々の集束パルスはＦＯＶ内の単一の画像ラインと関連付けられるＢモード画像データを生成するために、ＦＯＶ内の軸線に沿って送信され、反復シーケンスは、ＦＯＶ内のすべての画像ラインを含むＢモード画像フレームを生成する。
【００１７】
第２のパルスは１つ又は複数の非集束パルスを含んでもよい。
【００１８】
ＭはＮよりも大きい値であり得る。
【００１９】
いくつかの実施形態によれば、複数の超音波パルスを送信するステップは、複数のドプラバースト及び複数のＢモードバーストを送信するためにシーケンスを反復するステップを含むことができる。いくつかの実施形態において、所与のドプラバースト中の第１のパルスのすべては、媒体の速度によって非集束パルスの波長を除算した値の８分の１よりも小さいサンプル内時間間隔内に送信され得る。いくつかの実施形態において、所与のドプラバーストと関連付けられる第１のエコー信号のセットを、１つのドプラサンプルを生成するために使用することができ、連続するドプラバーストを、速度によって波長を除算した値の４分の１よりも小さいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間することができる。Ｂモードパルスを含むＢモードバーストは、連続するドプラバーストをインターリーブする（例えば、連続するドプラバーストの間に送信する）ことができる。いくつかの実施形態において、Ｂモードバーストは、連続するドプラバースト間のサンプル間時間間隔の残りの間隔内で送信可能な最大数の第２のパルスを含むように構成することができる。このように、以前に可能であったよりも高い解像度及びＳＮＲ並びにより少ないアーティファクトにおいてＢモード画像データが得られると同時に、連続又は超高速モードにおいてドプラ撮像を実施することができる。
【００２０】
いくつかの実施形態において、所与のドプラバーストと関連付けられる第１のエコー信号のセットのみを、所与のドプラサンプルを生成するために使用することができる。いくつかの実施形態において、複数のドプラバーストと関連付けられる第１のエコー信号のセットを、１つのドプラサンプルを生成するために使用することができる。いくつかの実施形態において、第１のエコー信号の１つ又は複数のセットを、複数のドプラサンプルを生成するために複数回（例えば、コヒーレントに組み合わせて）使用することができる。言い換えれば、いくつかの実施形態において、２つ以上のドプラサンプルが、少なくとも部分的に、同じドプラバーストに応答して受信されているエコー信号に基づき得る。いくつかの実施形態において、超音波パルスを送信するステップは、媒体の速度によって非集束パルスの波長を除算した値の４分の１よりも大きい時間間隔だけ時間的に離間されている複数のドプラバーストを送信するステップを含むことができる。そのような実施形態において、方法は、ドプラサンプルを生成するために圧縮センシング技法を使用するステップをさらに含むことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態において、Ｂモードバーストは、１つ又は複数の集束パルスを含み、個々の集束パルスは、ＦＯＶ内の単一の画像ラインと関連付けられるＢモード画像データを生成するためにＦＯＶ内で軸線に沿って送信される。そのような実施形態において、超音波パルスを送信するステップは、ＦＯＶ内のすべての画像ラインについてＢモード画像データを生成するのに十分な数のパルスが送信されるまで、シーケンスを反復するステップを含むことができる。他の実施形態において、第２のパルスは、ドプラバーストの非集束パルスと同じ又は異なる特性（例えば、波長、周波数、強度）を有してもよい、非集束パルスを含むことができる。いくつかの実施形態において、各ドプラバーストは、Ｂモードバーストよりも多数の送信パルスを含むことができる。
【００２２】
本明細書において記載されている方法はいずれも、超音波システムに通信可能に結合されている非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されている実行可能命令において具現化することができ、命令は、超音波システムによって実行されると、システムに、命令に具現化されている方法を実施させる。
【００２３】
本発明の超音波撮像システムは超高速撮像のために構成されており、システムは、
媒体に向かって超音波パルスを送信し、パルスに応答した超音波エコーを受信するように構成されているトランスデューサアレイと、
トランスデューサアレイに、媒体に向かって複数の超音波パルスを送信させることであって、複数の超音波パルスは、Ｍ個の集束されていない第１のパルスから成るドプラバースト及びＮ個の第２のパルスから成るＢモードバーストを含む、一定の間隔で反復されるシーケンスを含み、Ｍは２以上であり、Ｎは１以上である、複数の超音波パルスを送信させることを行わせ、トランスデューサアレイに、送信シーケンスに応答するエコーを検出させることであって、検出は、アレイの視野ＦＯＶ内で、各々が、Ｍ個の集束されていない第１のパルスから成るセットに同時に応答する第１のエコーを連続的に検出すること、及び、シーケンス内の複数のＢモードバーストのエコーを含むＢモード画像フレームを検出することを含む、エコーを検出させることを行わせるように構成されている、送信コントローラと、
ドプラプロセッサ及びＢモードプロセッサを含む処理回路であって、処理回路は、第１のエコーを表す信号からドプラデータを生成し、Ｂモード画像フレームを表す信号からＢモード画像データを生成するように構成されている、処理回路と、
ドプラデータ及びＢモード画像データを同時に表示するように構成されているディスプレイと
を備える。
【００２４】
いくつかの実施形態によれば、超音波システムは、媒体に向かって超音波パルスを送信し、パルスに応答するエコーを受信するように構成されているトランスデューサアレイと、トランスデューサアレイに、複数の集束されていない第１のパルスを含むドプラバースト、及び、後続する、１つ又は複数の第２のパルスを含むＢモードバーストを含むパルスのシーケンスを送信させ、プローブに、トランスデューサアレイの視野（ＦＯＶ）内で、集束されていない第１のパルスに対応するエコーを同時に検出させるように構成されている送信コントローラとを含むことができる。システムは、ドプラプロセッサ及びＢモードプロセッサを含む処理回路をさらに含むことができる。処理回路は、トランスデューサアレイからのエコーに応答する信号を受信するように構成することができ、信号は、集束されていない第１のパルスに対応する第１のエコー信号、及び、１つ又は複数の第２のパルスに対応する第２のエコー信号を含む。ドプラプロセッサは、第１のエコー信号に基づいてドプラ信号を生成するように構成することができ、Ｂモードプロセッサは、１つ又は複数の第２のパルスに応答して受信されるエコーを表す第２のエコー信号に基づいてＢモード画像データを生成するように構成することができ、システムは、ドプラデータ及びＢモード画像フレームを同時に表示するように構成されているディスプレイをさらに含むことができる。
【００２５】
いくつかの実施形態において、システムは、パルスシーケンス生成器を含むことができる。パルスシーケンス生成器は、送信コントローラに通信可能に結合することができ、パルスのシーケンスを生成し、シーケンスに従ってアレイを制御するためのコマンドを送信コントローラに送信するように構成することができる。いくつかの実施形態において、パルスのシーケンスは、複数のドプラバースト及び複数のＢモードバーストを含むことができ、結果、所与のドプラバースト中の第１のパルスのすべては、媒体の速度によって非集束パルスの波長を除算した値の８分の１よりも小さいサンプル内時間間隔内に送信される。いくつかの実施形態において、パルスのシーケンスは連続するドプラバースが、速度によって波長を除算した値の４分の１よりも小さいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間されるように、さらに構成することができる。いくつかの実施形態において、シーケンス内のＢモードバーストの各々は、連続するドプラバースト間のサンプル間時間間隔の残りの間隔内で送信可能な最大数の第２のパルスを含むことができる。いくつかの実施形態において、パルスのシーケンスは、複数のドプラバースト及び複数のＢモードバーストを含むことができ、各Ｂモードバーストは、ＦＯＶ内の単一の画像ラインに沿ってＢモード画像データを取得するように構成されている１つ又は複数の集束パルスを含み、複数のＢモードバーストは、ＦＯＶ内のすべての画像ラインについてＢモード画像データを生成するのに十分な数のＢモードバーストを含むことができる。
【００２６】
いくつかの実施形態において、ドプラプロセッサは、単一のドプラバーストと関連付けられる第１のエコー信号に基づいてドプラサンプルを生成するように構成することができる。いくつかの実施形態において、ドプラプロセッサは、複数のドプラサンプルを生成するために所与のドプラパルスと関連付けられる第１のエコー信号の同じセットを使用するように構成することができる。いくつかの実施形態において、ドプラプロセッサは、単一のドプラサンプルを生成するために複数のドプラバーストと関連付けられる第１のエコー信号を使用するように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本開示による超高速ドプラ撮像のためのドプラパルスのシーケンスを示す図である。
【図２】本開示による二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像のための超音波撮像システムのブロック図である。
【図３】本開示によるインターリーブされたドプラ及びＢモードパルスのシーケンスの一例を示す図である。
【図４】本開示による二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像のためのインターリーブされたドプラ及びＢモードパルスのシーケンスを実施するように構成されている超音波撮像システムを示すブロック図である。
【図５】本開示によるインターリーブされたドプラ及びＢモードパルスのシーケンスの別の例を示す図である。
【図６】本開示による、ドプラ信号をアンダーサンプリングすることができ、ドプラ速度を復元するために圧縮センシングを使用することができる、インターリーブされたドプラ及びＢモードパルスのシーケンスのまた別の例を示す図である。
【図７Ａ】圧縮ビーム成形による再構築の前の心臓４室Ｂモード画像を示す図である。
【図７Ｂ】圧縮ビーム成形による再構築の後の心臓４室Ｂモード画像を示す図である。
【図８】既知の技法に従って積層２Ｄ超高速ドプラ画像を使用して得られる、著しく解剖学的コンテキストを除いた、ラットの脳血管系の３Ｄ画像を示す図である。
【図９】本開示による二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像のためのプロセスの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
特定の例示的な実施形態の以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明又はその応用若しくは使用を限定するようには決して意図されていない。本発明のシステム及び方法の実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成し、例示として、説明されているシステム及び方法を実践することができる特定の実施形態が示されている、添付の図面が参照される。これらの実施形態は、当業者が、本発明において開示されているシステム及び方法を実践するのに十分に詳細に記載されており、他の実施形態を利用することができること、並びに、本発明のシステムの精神及び範囲から逸脱することなく、構造的及び論理的変更を行うことができることは理解されたい。その上、明瞭にするために、特定の特徴の詳細な説明は、それらが当業者にあきらかであるときは、本発明のシステムの記述を曖昧にしないように、論じられない。それゆえ、以下の詳細な説明は限定的な意味に解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって画定される。
【００２９】
説明されるように、超高速撮像は、例えば、視野内のすべての画像ラインの並列化処理を使用することを通じて、単一の送信パルスから画像全体を再構築することができる撮像技法である。例えば、超高速撮像中に、単一の平面波を使用して、関心領域を照射することができ、この単回の照射から領域全体の画像を生成することができる。しかしながら、超高速撮像の視野照射から生成されるＢモード画像では、典型的には、ＳＮＲが低減されており、解像度が低く、グレーティングローブアーティファクトがある。いくつかの状況において、複数の平面（例えば、パルス平面波）を使用して、画像の品質を改善することができる。
【００３０】
超高速ドプラ撮像の既存の実施態様（連続ドプラとしても参照される）において、これらの技法は、特定のＢモードパルスを利用しない。解剖学的コンテキストは一般的に提供されない（図８に示す通り）。むしろ、ユーザが解剖学的構造及びドプラデータを視覚化することを所望する場合、ドプラ画像に使用される同じパルスが、Ｂモード画像データを生成するために使用される。この手法では、信号対雑音比（ＳＮＲ）、解像度、及びフレームレートの要件がＢモードとドプラとで異なるため、もたらされるＢモードは準最適なものになる。典型的には、要求される時間サンプリングを維持するのに十分に高速にするために、ドプラのためにコヒーレントに合成されるパルスはごく少数である。これによって、ＳＮＲが低くなり、解像度が低くなり、グレーティングローブアーティファクトがもたらされる可能性があり、これはＢモードにとっては有害であり得る。ドプラに対する時間サンプリング要件は、一般的に、Ｂモードに対する要件よりも高い。ドプラパルスがＢモード画像を生成するために使用されるとき、いかほどかのＳＮＲを取り戻すために、典型的には時間平均が使用される。しかしながら、超高速ドプラに典型的に使用される角スペクトルアンダーサンプリング及び／又は角スペクトルスパン縮小は、それぞれグレーティングローブ及び解像度損失の形態で、画質を損なうことになる。加えて、ドプラパルスとＢモードパルスとで異なる波形を使用することが所望される場合がある。従来のドプラモードでは、パルスは典型的には、より狭帯域であり、感度及び侵入について最適化するためにＢモードパルスよりも周波数がわずかに低い。
【００３１】
これらの問題のうちの１つ又は複数に対処するために、本発明者らは、ドプラ及びＢモードパルスをインターリーブし、結果、二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像において改善を得るパルスシーケンスを構成するためのシステム及び方法を開発した。インターリーブされたパルスシーケンスの特定の例を論じる前に、ドプラ及びＢモードパルスに対するいくつかの要件を検討する。
【００３２】
超高速ドプラパルス
連続ドプラ撮像のために、いくつかの平面波を組み合わせて、信号のＳＮＲ及び空間解像度を増強することができる。典型的には、組み合わせることができるパルスの数は、運動によって制限される。言い換えれば、一定の時間量の後、ビームは建設的な干渉を停止し、したがって、組み合わせることができない。パルスを建設的に組み合わせることを可能にするためにパルスがその中で送信されなければならない時間間隔ΔＴｘｂｒは、以下の式によって制限される。
【数１】
2020503970.tif 000003
ここで、λｄはドプラパルスの波長であり、ｖｄは測定される流れの最大予測軸方向速度である。本明細書においては交換可能にサンプル内時間間隔として参照される場合がある、式１によって規定される時間間隔ΔＴｘｂｒは、典型的には以下の式に準拠する、エイリアシングなしにドプラデータを取得するための時間サンプリング要件よりも２倍短い。
【数２】
2020503970.tif 000004
【００３３】
時間間隔ΔＴｄは、本明細書においては交換可能にサンプル間時間間隔として参照される場合がある。システムが非エイリアシング変位推定手段（例えば、相互相関）を利用する場合、唯一の要件は、以下をもたらす、クラッタフィルタが有効であることであることに留意されたい。
【数３】
2020503970.tif 000005
【００３４】
要約すると、連続取得（例えば、超高速ドプラ撮像）のために、コヒーレントに組み合わされることになる送信（すなわち、送信パルス）は、時間間隔ΔＴｘｂｒ（式１によって与えられる）内で送信され得、これによって１つのドプラサンプルがもたらされる。連続的なドプラサンプルは、次いで、互いから式２又は３によって与えられるΔＴｄ内で取得され得る。単純にするために、式２を使用した取得が本明細書において説明されるが、式３が適用されてもよいことは理解されたい。これらのパルスシーケンス構成パラメータは図１に視覚的に要約されている。図１は、第１のドプラサンプル１４−１を取得するために使用される第１の複数１０−１のドプラ送信パルス１２−１〜１２−６、及び、第２のドプラサンプル１４−２を取得するために使用される第２の複数１０−２のドプラ送信パルス１２−１〜１２−６、並びに、時間基準フレーム（例えば、時間軸Ｔ）に関連して例示されているサンプル内時間間隔１６及びサンプル間時間間隔１８を示す。図１は、複数のドプラパルス１２−１〜１２−６（白色星印として示されている）を含む第１のドプラバースト１０−１、及び、同じく複数のドプラパルス（例えば、ここでも白色星印として示されているドプラパルス１２−１〜１２−６）を含む第２のドプラバースト１０−２を示す。図１はまた、対応するドプラバースト（例えば、それぞれ１０−１及び１０−２）と関連付けられている中括弧内のドプラパルスを各々が含む、ドプラサンプル１４−１及び１４−２（対角線を充填された星印として示されている）をも示す。
【００３５】
Ｂモードパルス
Ｂモードパルスは、集束又は非集束パルス、例えば、平面波の形の非収束パルス（コヒーレントに組み合わされることになる）又は集束パルス若しくは波（コヒーレントに組み合わされることになる又はコヒーレントには組み合わされない）を含むことができる。上述した概念と同様に、パルス間の建設的干渉を維持しながらコヒーレントに組み合わされることになる最初のＢモードパルスと最後のＢモードパルスとの間の最大時間間隔は、以下の式によって規定することができる。
【数４】
2020503970.tif 000006
ここで、λｂはＢモードパルスの波長であり、ｖｂは撮像される組織の最大予測軸方向速度である。速度ｖｂは典型的には流速ｖｄよりもはるかに低いため、この数は、コヒーレントに組み合わされることになるドプラパルスの数よりも大幅に高くなり得ることに留意されたい。それゆえ、組み合わされることになるＢモードパルスの送信は、コヒーレントなドプラパケットの送信とインターリーブすることができる。事実、速度を推定することを可能なままにしながら、Ｂモードパルスの数又はＢモードパルスの２倍の数をインターリーブすることができる。Ｂモード送信を組み合わせることは必須ではないことも留意されるべきである。十分にサンプリングされた送信フィールド（最適な分解能をもたらし、グレーティングローブを排除する）を有するために、Ｂモードフレームあたりの送信の数は、送信組み合わせが使用される場合はＤ／（λＦ＃）に制限され、送信がコヒーレントに組み合わされない場合はその２倍に制限され得、ここで、Ｄは視野の横方向範囲であり、λは撮像波長であり、Ｆ＃はＦ値（送信焦点深度をプローブ開口で除算した値）である。
【００３６】
本開示による二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像のためのシステム及び方法は、連続ドプラ撮像のためのドプラパルスがＢモードパルスによってインターリーブされるパルスのシーケンスを送信するように機能することができる。連続ドプラ撮像のためのドプラパルスは、それらのパルスが上述した式１及び２を満たすように構成することができる。これは、例えば、図３及び図４を参照しながらさらに後述するパルスシーケンスによって達成することができる。パルスシーケンスの特定の例を論じる前に、本開示による例示的な超音波システムを、図２を参照しながら説明する。
【００３７】
図２は、本開示の原理に従って構築される超音波撮像システム１００のブロック図を示す。超音波撮像システム１００は、従来のＢモード及びドプラ撮像、並びに、本明細書における例による二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像を含む、超高速モードにおける撮像を実施するように構成することができる。いくつかの実施形態において、超音波撮像システム１００は、本明細書における例に従ってドプラパルスとＢモードパルスとをインターリーブするように構成することができる。
【００３８】
図２の実施形態における超音波撮像システム１００は、超音波（例えば、集束パルス及び非集束パルスを含んでもよい超音波パルス）を送信し、超音波パルスに応答するエコーを受信するためのトランスデューサアレイ１１４を含む、超音波プローブ１１２を含む。いくつかの実施形態において、アレイは、トランスデューサプローブに組み込まれてもよく、又は、例えば、可撓性アレイ、大面積アレイ、若しくはマルチパスアレイの超音波パッチであってもよい。プローブ１１２のアレイは、傾斜され又は角度をつけられているものであり得る非集束波（例えば、平面波又は発散波）、及び、ステアリングすることができる集束波を含む、パルス波の任意の組み合わせを送信するように構成することができる。例えば、線形アレイ、湾曲アレイ、又はフェーズドアレイなど、様々なトランスデューサアレイが使用されてもよい。トランスデューサアレイ１１４は、例えば、２Ｄ及び／又は３Ｄ撮像のための高度次元及び方位次元における走査が可能なトランスデューサ素子の二次元アレイ（図示のような）を含むことができる。一般的に知られているように、軸方向は、アレイの面に垂直な方向であり（湾曲アレイの場合、軸方向は散開する）、方位方向は、一般的にアレイの長手方向によって規定される方向であり、高度方向は、方位方向を横断する方向である。トランスデューサアレイ１１４は、超音波プローブ１１２又は他の構造（例えば、プローブに組み込まれないアレイの場合）内に位置してもよいマイクロビームフォーマ１１６に結合される。マイクロビームフォーマ１１６は、アレイ１１４内のトランスデューサ素子による信号の送信及び受信を制御する。いくつかの例において、アレイ１１４は、プローブ内に組み込まれる必要はなく、少なくとも部分的に被検体に一致し、及び／又は、個々のパッチの位置調整可能性の１、２若しくは３自由度を提供するように構成することができる、例えば、単一又はマルチパッチアレイなどの、パッチのアレイであってもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態において、マイクロビームフォーマ１１６は、プローブケーブルによって送受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１１８に結合することができ、送受信スイッチ１１８は、送信と受信との間で切り替え、メインビームフォーマ１２２を、高エネルギー送信信号から保護する。いくつかの実施形態において、例えば、可搬式超音波システムにおいて、Ｔ／Ｒスイッチ１１８及びシステム内の他の要素は、別個の超音波システム基部ではなく、超音波プローブ１１２内に含まれてもよい。超音波システム基部は典型的には、信号処理及び画像データ生成のための回路並びにユーザインターフェースを提供するための実行可能命令を含むソフトウェア及びハードウェア構成要素を含む。
【００４０】
トランスデューサアレイ１１４からの超音波パルスの送信は、マイクロビームフォーマ１１６によって制御することができ、マイクロビームフォーマ１１６は、送信コントローラ１２０によって制御することができる。送信コントローラ１２０は、Ｔ／Ｒスイッチ１１８及びビームフォーマ１２２に結合することができる。いくつかの実施形態において、送信コントローラ１２０は、超高速走査中など、視野内の複数の若しくはすべての画像ラインについて、又は、アレイの視野内の複数の若しくはすべての点から、同時にデータを送信するように構成されている並列データ転送リンクを使用してビームフォーマ１２２に結合することができる。そのような実施形態において、アレイ１１４は、アレイの視野ＦＯＶ内の複数の軸線又は点、場合によってはすべての軸線又はすべての点に沿って同時にエコーを検出するように動作することができる。いくつかの実施形態において、エコーは単一又は少数の軸線又は点のみに沿って検出されてもよく、プローブとシステム基部との間のデータ転送は、従来の技法に従ってシリアル化されるように実施されてもよい。送信コントローラ１２０はまた、ユーザインターフェース１２４に結合され、ユーザコントロールのユーザの操作からの入力を受信することもできる。ユーザインターフェース１２４は、制御パネル１５２のような１つ又は複数の入力装置を含むことができ、入力装置は、１つ又は複数の機械式制御装置（例えば、ボタン、エンコーダなど）、タッチセンサ式制御装置（例えば、トラックパッド、タッチスクリーンなど）、及び他の既知の入力装置を含んでもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態において、送信コントローラ１２２はまた、パルスシーケンス生成器１６４にも結合することができる。パルスシーケンス生成器１６４は、システムパラメータ及び／又はユーザ入力に部分的に基づいて、本明細書において記載されているような、二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像のためのパルスシーケンスを生成するように構成することができる。二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像の間、Ｂモードに専用の送信パルス及びドプラ撮像に専用の送信パルスが、例えば、図３〜図６を参照しながらさらに説明される例を含む、本明細書における例に従って、パルスシーケンス生成器１６４によって生成されるパルスシーケンスに従って、インターリーブされるように送信される。パルスシーケンス生成器１６４は、パルスのシーケンスを生成し、送信コントローラ１２２に、少なくとも１つのドプラバースト及び後続する少なくとも１つのＢモードバーストを含むシーケンスにおいてアレイの素子を発射させるようにアレイ１１４を制御するように構成することができる。論じられているように、パルスをインターリーブするための時間間隔は、波長及び撮像されることになる組織の速度のようなパラメータに依存し得、この速度は、Ｂモード撮像の場合、移動している組織（例えば、エラストグラフィの場合の血液又は機械的に刺激される組織）の速度よりも著しく大きく、それゆえ、ドプラサンプルがより頻繁に生成され得る一方で、Ｂモードパルスは長い時間間隔にわたって（例えば、複数のＢモードバーストのスパンにわたって）送信され得る。
【００４２】
いくつかの実施形態において、Ｂモード送信パルスは、ドプラ送信パルスとは異なる波形を有し得る。例えば、Ｂモードパルスと比較して、相対的により狭帯域でより低い周波数のパルスが、ドプラ送信パルスに使用され得る。したがって、パルスシーケンス生成器１６４は、送信コントローラ１２２にコマンドを送信し、送信コントローラ１２２はその後、必要に応じて所望のパルスシーケンスを生成するためにアレイ１１４の素子の電圧及び発射シーケンスを制御する。いくつかの例において、ドプラパルスは、上述した時間間隔内で送信される非集束パルス（例えば、いくつかの平面波）を含むことができ、そのパルスに応答するエコーを、ドプラサンプル中で建設的に組み合わせることができる。Ｂモードパルスは、コヒーレントに組み合わせることができる１つ若しくは複数の非集束パルス（例えば、平面波）、又は、Ｂモード画像の走査線を形成するためにコヒーレント若しくは非コヒーレントのいずれかで組み合わせることができる１つ若しくは複数の集束パルス（例えば、集束波）を含むことができる。いくつかの事例において、（例えば、Ｂモードバーストと比較して）相対的により多数の非集束パルスをドプラバーストに含めることができ、複数のパルスからのエコーを使用して、単一のドプラサンプルを生成することができる。いくつかの事例において、相対的により少数の非集束パルスをＢモードバーストに含めることができ、１つ又は複数のバーストからのエコーを使用して、Ｂモード画像の解像度を向上させることができる。
【００４３】
ユーザインターフェース１２４は、例えば、二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像モードを選択するためのインターフェースを表示し、並びに、従来から既知であるようにＢモード及びドプラ画像データのオーバーレイ画像を表示するように構成することができる。二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像モードの選択を受けて、システムは、パルスシーケンスを適切に自動的に選択及び／又は構成することができる。いくつかの実施形態において、ユーザインターフェースは、ユーザが、二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像モードに向けてパルスシーケンスをさらに調節することを可能にするための１つ又は複数の制御装置を提供することができる。
【００４４】
送信コントローラ１２０によって制御することができる別の機能は、ビームがステアリングされる方向である。ビームは、トランスデューサアレイ１１４からまっすぐに（トランスデューサアレイ１１４に直交して）、又は、より広い視野に対しては異なる角度においてステアリングすることができる。いくつかの実施形態において、マイクロビームフォーマ１１６によって生成される、部分的にビーム成形された信号をメインビームフォーマ１２２に結合することができ、メインビームフォーマ１２２において、トランスデューサ素子の個々のパッチからの部分的にビーム成形された信号を組み合わせて、完全にビーム成形された信号にすることができる。ビーム成形された信号は、処理回路１５０に結合され、処理回路は、信号プロセッサ１２６、Ｂモードプロセッサ１２８、ドプラプロセッサ１６０、又はそれらの組み合わせであってもよい。超高速撮像中など、いくつかの実施形態において、ビームフォーマ１２２からの信号は、複数の又はすべての画像ラインを同時に処理するために、並列通信データリンク（例えば、並列バス）を介して処理回路１５０に結合される。
【００４５】
信号プロセッサ１２６は、バンドパスフィルタリング、デシメーション、Ｉ及びＱ成分分離、及び高調波信号分離のような様々なやり方で、受信エコー信号を処理することができる。信号プロセッサ１２６はまた、スペックル低減、信号合成、及びノイズ排除のような追加の信号増強を実施することもできる。処理済み信号は、Ｂモード画像データを生成するためにＢモードプロセッサ１２８に結合することができる。Ｂモードプロセッサは、身体内の構造の撮像のために振幅検出を利用することができる。Ｂモードプロセッサ１２８によって生成される信号は、スキャンコンバータ１３０及び多面リフォーマッタ１３２に結合することができる。スキャンコンバータ１３０は、エコー信号がそこから所望の画像フォーマットにおいて受信された空間的関係に、エコー信号を構成するように構成されている。例えば、スキャンコンバータ１３０は、二次元（２Ｄ）扇形フォーマット又はピラミッド形若しくは他の形状の三次元（３Ｄ）フォーマットにエコー信号を構成することができる。多面リフォーマッタ１３２は、例えば、米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）に記載されているように、身体の容積領域内の共通の平面内の点から受信されるエコーを、その平面の超音波画像（例えば、Ｂモード画像）に変換することができる。ボリュームレンダラ１３４が、例えば、米国特許第６，５３０，８８５号（Ｅｎｔｒｅｋｉｎ他）に記載されているように、所与の基準点から見たときの３Ｄデータセットの画像を生成することができる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、信号プロセッサ１２６からの信号はまた、ドプラプロセッサ１６０に結合することもでき、ドプラプロセッサ１６０は、ドプラシフトを推定し、ドプラ画像データを生成するように構成することができる。ドプラ画像データは、その後、表示のためにＢモード（すなわち、グレースケール）画像データと重ね合わされるカラーデータを含むことができる。ドプラプロセッサ１６０は、例えば、ウォールフィルタを使用して、望ましくない信号（すなわち、動かない組織と関連付けられるノイズ又はクラッタ）をフィルタリング除外するように構成することができる。ドプラプロセッサ１６０は、既知の技法に従って速度及びパワーを推定するようにさらに構成することができる。例えば、ドプラプロセッサは、自己相関器のようなドプラ推定手段を含むことができ、速度（ドプラ周波数）推定は、ラグが１の自己相関関数の引数に基づき、ドプラパワー推定は、ラグが０の自己相関関数の大きさに基づく。動きはまた、既知の位相ドメイン（例えば、ＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＲＩＴなどのようなパラメトリック周波数推定手段）又は時間ドメイン（例えば、相互相関）信号処理技法によって推定することもできる。加速度又は時間及び／若しくは空間速度微分の推定手段のような、速度の時間又は空間分布に関連する他の推定手段を、速度推定手段の代わりに、又はそれに加えて使用することができる。
【００４７】
いくつかの例において、速度及びパワー推定値は、ノイズをさらに低減するためのさらなる閾値検出、並びに、セグメント化、及び、充填及び平滑化のような後処理を受け得る。その後、速度及びパワー推定値は、カラーマップに従って、所望の範囲の表示色にマッピングされる。ドプラ画像データとしても参照されるカラーデータは、その後、スキャンコンバータ１３０に結合され、スキャンコンバータ１３０において、ドプラ画像データは、所望の画像フォーマットに変換され、血流を含む組織構造のＢモード画像上に重ね合わされて、カラードプラオーバーレイ画像が形成される。
【００４８】
スキャンコンバータ１３０、多平面リフォーマッタ１３２、及び／又はボリュームレンダラ１３４からの出力（例えば、Ｂモード画像、ドプラ画像）は、画像ディスプレイ１３８に表示される前に、さらなる増強、バッファリング及び一時的保存のために画像プロセッサ１３６に結合することができる。グラフィックスプロセッサ１４０は、画像とともに表示するためのグラフィックオーバーレイを生成することができる。これらのグラフィックオーバーレイは、例えば、患者名、画像の日時、撮像パラメータなどのような標準的な識別情報を含むことができる。これらの目的のために、グラフィックスプロセッサは、タイプされた患者名又は他の注記のような、ユーザインターフェース１２４からの入力を受信するように構成することができる。いくつかの実施形態において、グラフィックスプロセッサ、画像プロセッサ、ボリュームレンダラ、及び多平面リフォーマッタのうちの少なくとも１つの１つ又は複数の機能は、これらの構成要素の各々を参照しながら説明されている特定の機能が個別の処理ユニットによって実施されるのではなく、統合画像処理回路（その動作は並列して動作する複数のプロセッサの間で分割することができる）に組み合わされてもよい。さらに、例えば、Ｂモード画像及びドプラ画像を生成することを目的とした、エコー信号の処理が、Ｂモードプロセッサ及びドプラプロセッサを参照しながら論じられているが、これらのプロセッサの機能は単一のプロセッサに統合することができることは理解されよう。
【００４９】
本発明の原理によるインターリーブされたパルスシーケンスの実施例を、図３〜図５を参照しながらさらに説明する。
【実施例１】
【００５０】
図３は、本発明の原理による、連続ドプラ取得を可能にするインターリーブされたＢモード及びドプラパルスの例示的なパルスシーケンスを示す。図３は、複数のドプラパルス１２−１〜１２−２など（白色星印として示されている）を含む第１のドプラバースト１０−１（破線によって指示されている）、及び、同じく複数のドプラパルス１２−１、１２−２など（白色星印として示されている）を含む第２のドプラバースト１０−２（これも破線によって示されている）を示す。図３はまた、ドプラバースト１０−１及び１０−２によってインターリーブされている複数のＢモードパルス１３−１、１３−２、１３−３など（点を充填された星印として示されている）をも示す。具体的には、図３の例において、５つのＢモードパルスが各ドプラバーストの間にインターリーブされているが、他の例においては、５とは異なる数のＢモードパルスがドプラバーストの間にインターリーブされてもよいことは理解されよう。ドプラパルスのサンプリングは、ドプラサンプル１４−１及び１４−２として指示されており（対角線を充填された星印として示されている）、対応する中括弧内にドプラパルスを含む。図３に示すプロセスを、以下により詳細に説明する。
【００５１】
図３の例において、ドプラパルスの各バーストが、画像全体を形成するために使用される。例えば、各ドプラバーストは、各々がプローブの視野（ＦＯＶ）全体を照射する、複数の非集束パルス（例えば、平面又は発散波）を含むことができる。各パルスは、プローブによって検出されている（例えば、ＦＯＶ内のすべての軸線に沿った）エコーのセットをもたらし、バースト内のドプラパルスのすべてと関連付けられるセットからのエコーが組み合わされて、単一のドプラサンプルが形成され、したがって、単一のドプラフレームが得られる。対照的には、例えば、集束波がＢモードパルスに使用されるとき、Ｂモードパルスのバーストは、Ｂモード画像の一部のみを形成し得る。すなわち、第１のＢモードパルス１３−１は、ＦＯＶ内の第１の画像ラインを走査するように構成することができ、各連続パルス１３−２〜１３−１０などは、Ｂモードフレーム全体を生成するためのすべての画像ラインが取得されるまで、ＦＯＶ内の別の画像ラインを走査するように構成することができる。図解されているように、複数のドプラバースト１０−１、１０−２などは、上述したＢモードパルスによってすべての画像ラインを走査するのに必要な時間間隔の間に送信される。単一のＢモードフレームを取得するために使用されるＢモードパルスの間の時間的分離は、例えば、式１及び４に関連して上述したように、Ｂモード画像データはドプラ画像データよりも低速に取得することができるため、許容可能である。いくつかの実施形態において、個々の送信パルスは、異なる傾斜角（平面波撮像の場合）又は方位方向（集束波撮像の場合）を有し得る。
【００５２】
いくつかの実施形態において、非集束パルス（例えば、平面又は発散波）もまた、各Ｂモードバースト内の個々のＢモードパルス１３に使用され得る。理解されるように、非集束パルスがＢモード撮像に使用されるとき、単一のパルスに応答してＢモード画像全体が形成され得る。いくつかの実施形態において、Ｂモード画像の解像度（例えば、ＳＮＲ）を増強するために、複数の非集束Ｂモードパルスからのエコーを組み合わせることができる。
【００５３】
図３に図解されているように、第１の例示的なシーケンスは、第１の複数のドプラパルスの送信、及び、後続する、第１の複数のＢモードパルスを含むことができ、次いで、第２の複数のドプラパルス、及び、後続する、第２の複数のＢモードパルスを含むことができ、以下同様である。１つ又は複数のＢモードパルスのグルーピングによってドプラパルスの別のグルーピングから時間的に離間されているドプラパルスの各グルーピングはドプラバーストとして参照され、同様に、ドプラパルスのグルーピングによって１つ又は複数のＢモードパルスの別のグルーピングから時間的に分離されている１つ又は複数のＢモードパルスの各グルーピングはＢモードバーストとして参照される。各ドプラバーストは、各々がプローブのＦＯＶ全体を照射するように構成され得る、複数のパルスを含むことができる。この実施例において、各ドプラパルスがＦＯＶ全体をカバーすることは必須ではないが、ドプラサンプルは１つのバーストのパルスのみから得られるため、各ドプラバーストはＦＯＶ全体をカバーしなければならない。バースト内の個々のＢモードパルスは、ＦＯＶ全体を照射することができるが、これは必須ではない。集束波がＢモードパルスに使用される場合など、Ｂモード撮像に使用される波形のタイプに応じて、ドプラバースト及び後続するＢモードバーストのシーケンスは、すべてのＢモード画像ライン（すなわち、Ｂモード画像全体）が取得されるまで反復され得、これは、アレイ及びシステムの所望の解像度及び／又は能力に応じて、例えば、６４〜５１２本の線が走査され、したがって、６４〜１２８個のＢモードパルス１３が送信されることを必要とし得る。例えばスキャナは、並列して４本の線に対する受信ビーム形成能力を有する場合、送信イベントあたり４本の線がビーム形成されるため、１２８回の送信イベントから５１２本のＡラインを形成することができる。Ｂモード画像全体が取得されるのにかかる時間の間、システムがドプラ画像を取得し続けることになることは理解されよう。ドプラデータ（例えば、スペクトルドプラ又はカラードプラデータ）が、ドプラパルスに応答するエコーから生成され、Ｂモード画像データが、Ｂモードパルスに応答するエコーから生成される。したがって、（例えば、集束Ｂモードパルスによって撮像するとき）より多数のドプラサンプルが、単一のＢモードフレームを取得するのに必要な時間の間に取得されるため、連続（超高速としても知られる）ドプラにおいてはフレームレート（すなわち、ドプラフレームが更新される頻度）に等しいドプラサンプリングレートは、Ｂモードフレームレートよりも高くなり得る。他の例において、Ｂモード撮像は、非集束波がＢモードパルスに使用されるときなど、連続又は超高速モードにおいて行われ得る。そのような例において、ドプラフレームレート及びＢモードフレームレートは同様であり得るが、必ずしもそうである必要はない。
【００５４】
例えば、目標が、微小血管系を視覚化するために小さい血管内で低速に移動する血液に対して感受性であることである、「低速流」状況を考える。例えば、測定することが所望される最大速度は１ｃｍ／秒であり、撮像深度は４ｃｍであり、撮像周波数は８ＭＨｚ（０．２ｍｍの波長）である。したがって、パルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）は５０μｓであり（波が視野の深度全体に行き渡って戻るのにかかる時間は２ｄ／ｃであり、ここで、ｃは音速であり、ｄは深度である。ここで、２＊４ｅ−２／１．５ｅ３＝５０μｓ）、ナイキスト間隔（エイリアシングを回避するために許容可能な最長のＰＲＩ）は４８００μｓ（式２による）である。したがって、各ドプラサンプルに対して９６個のパルスが利用可能である（４８００／５０）。４８個以下の平面波が、各ドプラサンプルに対してコヒーレントに組み合わされ得（式１）、そのため、これによって、Ｂモードに最適化されたパルス特性を有するＢモードフレームの構築部のための４８個のパルスが残される。高品質Ｂモードフレームは、５２ＨｚのＢモードリフレッシュレートについて、４つのドプラサンプルを取得するのにかかる時間内で１９２個のＢモードパルスによって構築することができる。１０．４ＨｚのＢモードフレームレートについて、５角度空間合成さえも追加され得る。インターリーブが使用されない場合（現行の技術水準）、４８個のみのパルスが各Ｂモードフレームに対して利用可能であり（ドプラサンプルを構築するのに使用されるものと同じ４８個のパルス）、それらの特性は、Ｂモード撮像にとって最適でない場合があり（例えば、集束されない）、Ｂモードフレームレートは２０８Ｈｚにおいてより高いが、これは臨床的な関心事ではない。
【００５５】
高速流状況は、エイリアシングなしでごくわずかなインターリーブしか許容され得ないものであり、これらの状況においては、各ドプラサンプルに対して１つ又は２つの平面波のみが利用可能であり、Ｂモードパルスのドプラアンサンブルへの反響アーティファクトによって、インターリーブは複雑になる。
【００５６】
ここで、本開示に従ってドプラ及びＢモードパルスをインターリーブするように構成されているシステムの構成要素を示す図４も参照して、図３の例示的なシーケンスの説明を続ける。図４に示すように、各ドプラバーストは、媒体（例えば、撮像されることになる被検体の組織）に向かって送信される複数の平面波４１０（同じ又は変化する角度）を含むことができる。最初に、スキャナ４００からのコマンドに応答する送信コントローラからの制御に応答して、第１のドプラバーストが送信される。スキャナ４００は、一部又は全部の構成要素（例えば、撮像システム１００のパルスシーケンス生成器１６４、処理回路１５０、など）を含むことができる。各パルスについて、プローブ１１２は、アレイ１１４の視野４０１全体を照射するために、平面波４１０を生成するために、アレイ１１４のトランスデューサ素子の特定の組み合わせ、実施例によっては実質的にアレイ全体を発射させるように制御される。
【００５７】
例えば、図３に示すように、各ドプラバースト（例えば、送信バースト１０−１、１０−２）について複数のパルス１２（それらの各々が平面波４１０である）が送信され、それらのすべて又はサブセットが、ドプラフレーム（例えば、ドプラフレーム４２０−１）を生成するためのドプラサンプルを得るために使用される。連続するドプラバーストが、追加のドプラフレーム（例えば、ドプラフレーム４２０−２、４２０−３）を生成するための追加のドプラサンプルを得るために送信される。リアルタイム撮像において、ドプラフレームは、使用されている特定のシーケンスによって決定されるフレームレートにおいて、リアルタイムにディスプレイ上で更新され得る。シーケンス内の任意の所与のドプラバースト内のパルスのすべては、式１を参照しながら上述したように、媒体の速度によって非集束パルスを除算した値の８分の１よりも小さいサンプル内時間間隔内に送信され得る。いくつかの実施形態において、バースト内のパルスのうちの１つ又は複数、典型的には、バースト内の最初の１つ又は２つのパルスは調節パルスであり得、これらのパルスから戻るエコーは無視され得る（例えば、ドプラ分析に含まれない）。
【００５８】
第１のドプラサンプル１４−１を取得するのに使用されるドプラパルス１２の第１のバースト１０−１に後続して、その後、プローブ１１２は、（例えば、スキャナ４００からのコマンドに応答する送信コントローラに応答して）Ｂモードパルス１３のバーストを送信するように制御される。Ｂモードパルスについて、Ｂモードパルス１３の各々について所望のＢモード波形を生成するために、アレイに異なる設定（例えば、個々のアレイ素子の異なる電圧及び／又は発射シーケンス）を適用することができる。例えば、個々の線４１４を走査するために集束波４１２が使用される場合、アレイ素子のサブセットは、Ｂモードパルスの所与のバーストと関連付けられる線を走査するために、順次的な順序において（例えば、アレイの方位方向に移動する）各パルス中に発射することができる。すなわち、図３の例示的なシーケンスの場合、パルス１３−１〜１３−５の各々について、アレイの視野内の５本の線を走査するために、アレイの素子の異なるサブセットが発射され得る。所与のバーストと関連付けられる走査される線のエコーは、グレースケール画像データを得るために従来既知であるように処理され、この画像データは、画像全体が表示のために生成されるまで、従来既知であるようにメモリ内にバッファリングされる。ドプラパルスのバースト同様に、Ｂモードパルスのうちの１つ又は複数（例えば、最初の１つ又は２つのパルス）は、調節パルスであってもよく、信号処理回路によって無視され、したがって、画像生成に使用されなくてもよい。調節パルスが使用される場合、最初の非調節パルスが、シーケンス内の次の線に移動する前に、調節パルス（複数可）と同じ線（複数可）を再走査する（例えば、調節パルスと同じ素子を発射させる）ことができる。この例においては画像の一部分のみを生成するＢモードパルスの第１のセットに後続して、プローブは自動的に再構成され、スキャナ４００からのコマンドに応答して、ドプラパルスを生成するのに適切であるようにアレイを発射させるように制御される。例えば、プローブ１１２は、次のドプラサンプル１４−２を取得するために、プローブが平面波パルス（例えば、図３の例では６つの波）を送信するように動作可能である第１の構成に再び戻る。連続するドプラバーストは、式２を参照しながら上述したように、速度によって波長を除算した値の４分の１よりも小さいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間され得る。図示されているように、サンプル内時間間隔の約２倍であるサンプル間時間間隔は、その間にＢモードパルスを送信することができる、連続するドプラバースト間の時間間隔を提供する。いくつかの例において、単一のバースト内で送信されるＢモードパルスの数は、連続するドプラバースト間の任意の残りの時間間隔中に送信することができるＢモードパルスの最大数になるように選択される。パルスの最大数は、様々なパルスパラメータ（例えば、波長、送信周波数、撮像の深度など）に依存し得、したがって、使用される特定のＢモードパルスに応じて、異なる最大数が適用可能であり得る。
【００５９】
第２のドプラサンプル１４−２の取得後に、プローブ１１２は再び、ここでＢモード画像フレーム４２２−１の次のいくつかの画像ラインを走査するために、Ｂモードパルス（例えば、集束波）が送信される第２の構成に遷移する。したがって、単一のＢモードフレームのすべての画像ラインが、場合によっては１０個、２０個又はそれ以上のドプラサンプルである、複数のドプラサンプル、及び、したがって、複数のフレームがその間に取得されている時間間隔にわたって取得され、連続するドプラデータが、高解像度Ｂモード画像上で重ね合わされることが可能になる。単一のフレーム（例えば、単一のＢモード及びドプラフレーム）、又は、ドプラデータ及びＢモードデータがそれらのそれぞれのレートにおいて更新されるシネループを含むことができるオーバーレイ画像４２４が、従来既知であるようにスキャナ４００のディスプレイ上に表示され得る。
【００６０】
図３の例のようないくつかの例において、単一のドプラバーストに応答するエコーのみが、任意の所与のドプラサンプルのドプラデータの生成に使用される。他の例において、複数のドプラバーストからのエコーを組み合わせて、単一のドプラサンプルを形成することができる。理解されるように、図３に示すパルスの特定の数（例えば、各ドプラバーストの６つのパルス及び各Ｂモードバーストの５つのパルス）は例示に過ぎない。他の例において、任意の所与のサンプルを取得するために使用されるドプラパルスがサンプル間隔（ΔＴｄ）に従って時間的に離間される限り、異なる数のパルスがドプラ及びＢモードバーストのいずれにおいて使用されてもよい。いくつかの実施形態において、６つよりも少ないドプラパルス（例えば、４つのパルス又は５つのパルス）又はより多数のドプラパルス（７つ以上）が各ドプラバーストに使用されてもよい。後者の事例において、個々のドプラバースト間の必要な時間間隔を維持するために、各Ｂモードバースト内でより少数のＢモードパルスが使用されてもよい。またさらなる例において、各バースト内で異なる数のＢモードパルスが使用されてもよく、且つ／又は、例えば、図５を参照しながら下記にさらに説明するように、Ｂモードパルスの異なるインターリーブが利用されてもよい。
【実施例２】
【００６１】
図５は、連続ドプラ取得を可能にし、従来の連続ドプラ撮像技法と比較してより高解像度のＢモード画像を提供することができる、インターリーブされたＢモード及びドプラパルスの別の例示的なパルスシーケンス５００を示す。図３と同様に、ドプラバースト１０−１’、１０−２’、１０−３’などは各々、この例ではドプラパルスの各グルーピングの周囲の破線によって指示されているように、バーストあたり２つのパルスである、複数のドプラパルス（白色星印によって示す）を含む。Ｂモードパルス（点を充填した星印によって示す）はドプラバーストによってインターリーブされる。図解されている例において、各個々のＢモードバースト１１は、単一のＢモードパルスを含むが、他の例によれば、異なる数のＢモードパルスがＢモードバーストに含まれてもよい。図５はまた、この例では複数のドプラバースト（斜線が充填された星印の各々の上方の中括弧によって指示される）と関連付けられるドプラパルスから生成される、ドプラサンプル１４−１、１４−２、１４−３をも示す。
【００６２】
図５に示されるように、Ｂモードパルスは、好ましくは、より頻繁にインターリーブされてもよく、これによって、より多数のドプラサンプルが取得されることが可能になる。合計２２個のパルスが送信され、２つのドプラサンプルが生成されている図３の実施例と比較して、この実施例では合計２０個のパルスに対して、１０個のドプラサンプルを取得することができる。この実施例の目的のために、各パルスが、視野全体を照射し、したがって画像全体を生成するために使用することができるエコーを生成することができる平面波の形態であると仮定すると、単一のドプラサンプル又はフレームを取得するために、最大６つのドプラパルスを組み合わせることができる。これは、本明細書において論じる要件を満たす時間間隔ΔＴｘｂｒ内で任意の５つの隣接するドプラパルスが送信されるためである。具体的には、第１のドプラバースト１０−１’からのパルス１及び２、第２のドプラバースト１０−２’からのパルス３及び４、並びに、第３のドプラバースト１０−３’からのパルス５及び６に応答するエコーを組み合わせて、第１のドプラサンプル１４−１を形成することができる。第１のドプラバースト１０−１’からのパルス２、第２のドプラバースト１０−２’からのパルス３及び４、第３のドプラバースト１０−３’からのパルス５及び６、並びに第４のドプラバースト１０−４’からのパルス１からのエコーを、第２のドプラサンプル１４−２のために組み合わせることができる。同様に続けて、第２のドプラバースト及び第３のドプラバーストからのパルス（３〜６）並びに第４のドプラバースト（１０−４’）のパルス１及び２を組み合わせて、第３のドプラサンプル１４−３を形成することができる、などとなる。Ｂモードバースト１１は、各ドプラバーストの間（例えば、ドプラパルスの各対の間）にインターリーブされる。
【００６３】
ここで、ドプラサンプルは、異なるドプラバーストと関連付けられるパルスに応答して形成されるが、バーストは時間的により近く離間されるため、複数のバーストからのパルスが組み合わされて、単一のドプラサンプルが形成される。また、Ｂモードバーストはより頻繁にインターリーブされるため、より多数のドプラサンプルを取得し、より近く離間することができる。このようにＢモードパルスをインターリーブすることによって、ドプラサンプルは不規則に離間されるようになるが、失われたサンプルは補間を通じて復元することができる。前出の例と同様に、Ｂモード画像の時間的サンプリング要件はそれほど厳密ではないため、Ｂモード画像はドプラサンプルよりもはるかに低速に取得される。
【００６４】
図３と同様に、図５のシーケンスは、Ｂモード画像全体を得るように必要であり得るようなシーケンス全体の一部（例えば、Ｂモード画像の６本の線のみをカバーする）のみを示す。また、図３に関連して上述したように、ドプラバースト及び／又はＢモードバーストは、画像データ生成には使用されない調節パルスを含むことができる。そのような例において、インターリーブは修正され得る。いくつかの例において、各ドプラバーストは図示のように２つのパルスを含むことができ、各Ｂモードバーストは２つのパルスを含むことができ、各バーストの第１のパルスはＢモード調節パルスである。別の例において、各ドプラバーストは３つのパルスを含むことができ、そのうち最初のパルスはドプラ調節パルスであり、各Ｂモードバーストは２つのパルスを含むことができ、そのうち最初のパルスはＢモード調節パルスである。この例において、４つの連続するドプラパルスを使用してドプラサンプルを形成することができ、最初のパルスは無視され、残り３つのパルスがドプラデータ分析に使用される。Ｂモード画像データ生成に関して、各バースト内の各最初のパルスは無視され、各バースト内の２番目の各パルスが、単一の線を走査するために使用され、したがって、シーケンスは、少なくともすべての画像ラインを走査するのに必要な回数だけ繰り返される。
【００６５】
例えば、ここでも、目標が、微小血管系を視覚化するために小さい血管内で低速に移動する血液に対して感受性であることである、「低速流」状況を考える。最大予測速度は１ｃｍ／秒であり、撮像深度は４ｃｍであり、撮像周波数は８ＭＨｚ（０．２ｍｍの波長）である。したがって、パルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）は５０μｓとより早く（最大撮像深度まで行って戻る音波の移動時間によって決定される）、ナイキスト間隔（エイリアシングを回避するのに許容可能な最長のＰＲＩ）は４８００μｓ（式２より）である。したがって、各ドプラサンプルについて９６個のパルスが利用可能であり（４８００／５０）、１つのサンプルに組み合わされることになるドプラパルスは、４８個のパルスを超えて分離されるべきではない（式１）。例えば、ドプラサンプルの角度１〜１２、後続するＢモード画像の線１〜４、ドプラの角度１３〜２４、Ｂモードの線５〜８、ドプラの角度２５〜３６、Ｂモードの線９〜１２、ドプラの角度１〜８、Ｂモードの線１３〜１８．．．と、１９２本のＢモード線が取得されるまで続くシーケンスが考慮され得る。その利点は、ドプラＳＮＲにとって有益であるより高速のドプラサンプリングレートである（単位時間あたりより多くのサンプルが利用可能であり、したがって平均することができる）。欠点は、ドプラパルスとＢモードパルスとの間のより多く前後することになり、Ｂモードリフレッシュレートがより低くなることである（この特定の例では１７Ｈｚであり、臨床的には依然として大いに許容可能である）。
【００６６】
ここでも、高速流状況は、エイリアシングなしでごくわずかなインターリーブしか許容され得ないものであり、これらの状況においては、各ドプラサンプルに対して１つ又は２つの平面波のみが利用可能であり、Ｂモードパルスのドプラサンプルへの反響アーティファクトによって、インターリーブは複雑になる。
【００６７】
Ｂモードパルスのインターリーブがドプラ信号の時間的アンダーサンプリングをもたらす場合、圧縮された又は圧縮センシング（圧縮サンプリング又はスパースサンプリングとしても知られる）がドプラ推定に使用され得る。疎なシーケンス内のドプラサンプルを復元するための圧縮センシングは、あらゆる目的で参照によりその全内容が本明細書に組み込まれる、Ｊ．  Ｒｉｃｈｙ他「Ｂｌｏｏｄ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ  Ｓｅｎｓｉｎｇ」ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ３２巻１１号、２０１３年１１月、１９７９〜１９８８ページに記述されている技法に従って実施することができる。
【００６８】
さらなる実施形態によれば、超音波パルスは、媒体の最大速度によって送信パルスの波長を除算した値の４分の１よりも大きい時間間隔だけ時間的に離間されている複数のドプラバーストを含むシーケンス内で送信することができる。そのような実施形態において、方法は、ドプラサンプルを生成するために圧縮センシング技法を使用するステップをさらに含むことができる。例えば、図６に示すように、式２を満たすための要件は、ドプラ推定のために圧縮された又は圧縮センシングを使用することによって緩和することができる。この例において、ドプラサンプル１４−１、１４−２は、ナイキストよりも遅い速度で取得され、これによって、ユーザが、Ｂモード画像の品質を改善するために、より長いＢモードパケット又はバースト１５を使用することが可能になる。例示した特定の例では、ドプラパルスの各反復又はバースト１０−１、１０−２は、６つのパルスを含み、より多数のＢモードパルス１５（例えば、６つ以上であり、この特定の事例では１５個のパルス）が連続するドプラバーストの間に送信される。圧縮センシングを使用して、ドプラ速度を取り出すことができる。圧縮センシング技法は既知であり、それ自体は本発明の範囲外であるが、簡潔に説明することとする。一般的に、ドプラ信号（流れ＋クラッタ）がいくつかの正弦曲線（又はウェーブレット）の合計によってモデル化されると仮定することによって、圧縮センシングドプラ推定は機能する。数学的には、以下を解くことによって、疎に測定される信号ｓ（ｔ）と疎信号モデル（登録商標）の間の差を最小にするａｋ及びωｋ（すなわち、スペクトル分解）を見つけることが所望される。
【数５】
2020503970.tif 000007
ここでμは、再構築信号のスパーシティと忠実度との間のトレードオフを調整するペナルティ項である。このエネルギーは典型的には、計算上最小化され、ドプラスペクトルをもたらす。ドプラスペクトルから、２Ｄドプラ表示、及び、画像の各点における遡及的スペクトルドプラを導出することができる。規則的で、疎なサンプリングがアーティファクトをもたらすため、連続する（疎な）ドプラサンプルの間の時間間隔が擬似ランダムである場合に、再構築が最良に機能することに留意されたい。
【００６９】
逆に、Ｂモードパルスが空間的にアンダーサンプリングされる場合、Ｂモード画像の品質を回復するために、圧縮ビーム形成が使用される。いくつかの事例において、ドプラ取得速度とＢモード取得速度の両方において制約を受けることになり、Ｂモード画像を再構築するために少数の送信しか使用することができない可能性がある。その事例において、良好な画像品質を回復するために圧縮ビーム形成を使用することができる（例えば、単一の発散送信ビームを用いて取得される心臓４室画像を示す図７Ａ、及び、圧縮ビーム形成再構築後の同じデータを示す図７Ｂを参照されたい）。それ自体は本発明の範囲外である圧縮ビーム形成技法は、一般的に知られており、そのような技法の例は、あらゆる目的で参照によりその全内容が本明細書に組み込まれる、Ｂ．  Ｚｈａｎｇ、Ｊ．Ｌ．  Ｒｏｂｅｒｔ及びＧ．  Ｄａｖｉｄ「Ｄｕａｌ−Ｄｏｍａｉｎ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ  Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ」ＩＥＥＥ  ＩＵＳ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、２０１５年に記載されている。
【００７０】
圧縮センシングの代わりに、ドプラサンプリングが低速であり、ナイキストサンプリング基準を満たさない場合（式２）、当該技術分野において既知の他の非エイリアシング推定手段を使用して、血流速度を推定することができる。これらは、限定ではないが、相互相関ベースの動作追跡、及び、ドプラ入射角の空間−時間位相アンラッピングを含む。
【００７１】
例えば、シーケンス３００及び５００など、本発明に従ってドプラパルス及びＢモードパルスをインターリーブする任意のパルスシーケンスは、送信コントローラ１２０に、プローブ１１２のアレイ素子の発射を制御させることができるコマンドを生成するためのパルスシーケンス生成器１６４においてプログラムすることができる。いくつかの例において、パルスシーケンス生成器１６４は、付加的に又は代替的に、図１及び式１〜３を参照しながら説明されているように、連続ドプラ撮像のために追加のパルス（例えば、Ｂモードパルス）をドプラパルスとインターリーブするための要件を実施するパルス生成論理によってプログラムされてもよい。このように、システムパラメータ（例えば、パルス波長、血流のあらかじめプログラムされている速度値又は範囲）及び／又はユーザ指定パラメータ（例えば、撮像されることになる運動組織のユーザが指定する速度）に応じて、ユーザが、二重Ｂモード及び超高速ドプラ撮像モードにおいてシステムを操作しているとき、パルスシーケンス生成器１６４は、本明細書において論じられている要件を満たす、インターリーブされたシーケンスを自動的に生成し、送信コントローラにコマンドを適用することができる。
【００７２】
図９は、本開示によるプロセス９００の流れ図を示す。プロセス９００は、超音波プローブを使用して、複数の超音波パルスを媒体（例えば、撮像されることになる被検体の組織）に向かって送信することを含むことができる。ブロック９１０に示すように、複数の超音波パルスは、複数の集束されていない第１のパルスを含むドプラバースト、及び、後続する、１つ又は複数の第２のパルスを含むＢモードバーストから成るシーケンスにおいて送信することができる。いくつかの例において、所与のドプラバースト中の第１のパルスのすべては、媒体の速度によって非集束パルスを除算した値の波長の８分の１よりも小さいサンプル内時間間隔内に送信され得る。いくつかの例において、連続するドプラバーストは、速度によって波長を除算した値の４分の１よりも小さいサンプル間時間間隔だけ時間的に離間され得る。
【００７３】
ブロック９１２に示すように、方法は、送信パルスに応答するエコーを検出することをさらに含むことができる。エコーは、ドプラ及びＢモードバースト内のパルスの各々に応答して検出することができる。エコーは典型的には、各パルスが送信された後に検出され、したがって、典型的には、各送信パルスに受信（又はリスン）期間が後続し、この期間の間、所与のパルスに応答するエコーのセットが検出され、所与のパルスと関連付けられるエコー信号の対応するセットが生成される。エコー信号は、信号処理のために（例えば、ドプラ及びＢモードデータを生成するために）送信される。エコー信号の直列処理の場合、各線の画像データは、画像が表示される前にバッファリングされ得る。超高速撮像の場合、エコーの検出は、照射領域全体からのエコーのセット（例えば、視野（ＦＯＶ）内の複数の軸線に沿った複数のエコー）を、各パルスに応答して同時に検出することと、ドプラ推定及びＢモード画像生成のために、対応するエコー信号を処理回路（例えば、信号プロセッサ１２６、Ｂモードプロセッサ１２８、ドプラプロセッサ１６０）に同時に送信することとを含むことができる。
【００７４】
ブロック９１６及び９１８に示すように、方法は、ドプラバーストと関連付けられるエコー信号からドプラデータを生成すること、及び、Ｂモードバーストと関連付けられるエコー信号からＢモード画像データを生成することによって継続することができる。いくつかの実施形態において、所与のドプラバーストと関連付けられるエコー信号のセットを、１つのドプラサンプルを生成するために使用することができる。いくつかの実施形態において、所与のドプラバーストと関連付けられるエコー信号のセットのみを、所与のドプラサンプルを生成するために使用することができる。いくつかの実施形態において、複数のドプラバーストと関連付けられるエコー信号のセットを、１つのドプラサンプルを生成するために使用することができる。いくつかの実施形態において、ドプラバーストに応答して受信されるエコー信号のセットを、複数のドプラサンプルを生成するために複数回（例えば、コヒーレントに組み合わせて）使用することができる。言い換えれば、いくつかの実施形態において、２つ以上のドプラサンプルが、少なくとも部分的に、同じドプラバーストに応答して受信されているエコー信号に基づき得る。
【００７５】
いくつかの実施形態において、ブロック９１０に示すように、ドプラバースト及び後続するＢモードバーストのシーケンスは、連続モードにおいてドプラデータを表示するための複数のドプラサンプルを取得するために、反復することができる。Ｂモードバーストが１つ又は複数の集束パルスを含むいくつかの実施形態において、個々の集束パルスは、ＦＯＶ内の単一の画像ラインと関連付けられるＢモード画像データを生成するために使用することができる。そのような実施形態において、超音波パルスを送信するステップは、ＦＯＶ内のすべての画像ラインについてＢモード画像データを生成するのに十分な数のパルスが送信されるまで、シーケンスを反復するステップを含むことができる。他の実施形態において、第２のパルスは、ドプラバーストの非集束パルスと同じ又は異なる特性（例えば、波長、周波数、強度）を有してもよい、非集束パルスを含むことができる。いくつかの実施形態において、各ドプラバーストは、例えば、Ｂモードバースト内の送信パルスの２倍以上など、Ｂモードバーストよりも多数の送信パルスを含むことができる。
【００７６】
構成要素、システム及び／又は方法が、コンピュータベースのシステム又はプログラム可能論理のようなプログラム可能装置を使用して実施される様々な実施形態において、上述したシステム及び方法は、「Ｃ」、「Ｃ＋＋」、「ＦＯＲＴＲＡＮ」、「Ｐａｓｃａｌ」、「ＶＨＤＬ」などのような、様々な既知の又は後に開発されるプログラミング言語のいずれかを使用して実施することができることが留意されるべきである。したがって、コンピュータのような装置に、上述したシステム及び／又は方法を実施するように指示することができる情報を含むことができる、磁気コンピュータディスク、光ディスク、電子メモリなどのような様々な記憶媒体を準備することができる。適切な装置が記憶媒体に含まれる情報及びプログラムにアクセスできるようになると、記憶媒体は、情報及びプログラムを装置に提供することができ、したがって、装置は、本明細書において記載されているシステム及び／又は方法の機能を実施することが可能になる。例えば、ソースファイル、オブジェクトファイル、実行可能ファイルなどのような適切な資料を含むコンピュータディスクが、コンピュータに提供されるとすると、コンピュータは、情報を受信し、コンピュータ自体を適切に構成し、様々な機能を実施するために上記の図及び流れ図に概説されている様々なシステム及び方法の機能を実施することができる。すなわち、コンピュータは、ディスクから、上述したシステム及び／又は方法の種々の要素に関係する情報の様々な部分を受信し、個々のシステム及び／又は方法を実施し、上述した個々のシステム及び／又は方法の機能を協調させることができる。
【００７７】
本開示に照らして、本明細書において記載されている様々な方法及び装置は、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアにおいて実施することができることに留意されたい。さらに、様々な方法及びパラメータは、例としてのみ含まれており、いかなる限定的な意味においても含まれていない。本開示に照らして、当業者は、本発明の範囲内に留まりながら、自身の技法及びこれらの技法を行うための必要な設備の決定において本教示を実施することができる。本明細書において記載されているプロセッサのうちの１つ又は複数の機能は、より少数の又は単一の処理ユニット（例えば、ＣＰＵ）に組み込むことができ、本明細書において記載されている機能を実施するために実行可能命令に応答してプログラムされる特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は汎用処理回路を使用して実施することができる。
【００７８】
本発明のシステムは、超音波撮像システムを特に参照して説明されているが、本発明のシステムを、１つ又は複数の画像が系統立てて得られる他の医療撮像システムに拡張することができることも想定される。したがって、本発明のシステムを使用して、限定ではないが、腎臓、精巣、胸部、卵巣、子宮、甲状腺、肝臓、肺、筋骨格、脾臓、心臓、動脈及び静脈の系に関係する画像情報を得る及び／又は記録するために、並びに、超音波誘導介入に関係する他の撮像用途に使用することができる。さらに、本発明のシステムはまた、本発明のシステムの特徴及び利点を提供することができるように、従来の撮像システムとともに使用することができる１つ又は複数のプログラムをも含んでもよい。本開示の特定の追加の利点及び特徴は、本開示を研究することを受けて当業者に理解され得、又は、本開示の新規のシステム及び方法を利用する人間によって経験され得る。本発明のシステム及び方法の別の利点は、本発明のシステム、装置、及び方法の特徴及び利点を組み込むために、従来の医療画像システムを容易にアップグレードすることができることであり得る。
【００７９】
無論、本明細書において記載されている例、実施形態又はプロセスのうちのいずれか１つは、１つ又は複数の他の例、実施形態及び／又はプロセスのうちの１つ又は複数と組み合わせることができ、又は、本発明のシステム、装置及び方法に従って別個の装置又は装置部分の間で分離及び／又は実施することができることを理解されたい。
【００８０】
最後に、上記の論述は本発明のシステムを例示するようにのみ意図されており、添付の特許請求の範囲をいかなる特定の実施形態又は実施形態群に限定するものとしても解釈されるべきではない。したがって、本システムが例示的な実施形態を参照しながら特に詳細に記述されているが、添付の特許請求項に記載されているような本発明のシステムのより広い対象とする精神及び範囲から逸脱することなく多数の修正及び代替の実施形態が当業者によって考案されることも理解されたい。したがって、本明細書及び図面は、例示的な様式において考えられるべきであり、添付の特許請求項の範囲を限定するようには意図されていない。
【図１】
2020503970.tif 000008
【図２】
2020503970.tif 000009
【図３】
2020503970.tif 000010
【図４】
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【図５】
2020503970.tif 000012
【図６】
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【図７Ａ】
2020503970.tif 000014
【図７Ｂ】
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【図８】
2020503970.tif 000016
【図９】
2020503970.tif 000017
【国際調査報告】
2020503970.tif 000018
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