(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けて超音波パルスを送信するステップと、前記トランスデューサアレイの１以上の素子を使用して前記超音波パルスに応答する複数のエコー信号を検出するステップと、前記存在するエコー信号を時間的にアラインした後に少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより補間された信号を生成するステップと、１以上の存在するエコー信号及び前記補間された信号に基づいて超音波画像データを生成するステップとを含みうる。
2020517336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波撮像の方法において、
トランスデューサアレイから媒体に向けて１以上の超音波パルスを送信するステップと、
前記トランスデューサアレイの１以上の素子を使用して前記１以上の超音波パルスに応答する複数の受信されたエコー信号を検出するステップと、
少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより補間された信号を生成するステップであって、前記少なくとも２つの存在するエコー信号が、前記複数の受信されたエコー信号及び以前に補間されたエコー信号からなるグループから選択され、前記補間が、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の時間的アライメントと同時に又は後に続いて実行される、ステップと、
１以上の受信されたエコー信号及び前記補間された信号に基づいて超音波画像データを生成するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することが、
前記少なくとも２つの存在するエコー信号の各々に対するそれぞれのエンベロープを計算すること、及び
前記少なくとも２つの存在するエコー信号の前記エンベロープの間で補間することにより前記補間された信号のエンベロープを推定すること、
を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記時間的アライメントが、前記補間された信号の時間的特性を推定すること、及び前記時間的特性に基づいて前記少なくとも２つのエコー信号に対して前記補間された信号をアラインすることを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記補間された信号を時間的にアラインすることが、
前記少なくとも２つのエコー信号の各々のそれぞれのエンベロープに対して変位ベクトルを計算すること、
補間係数によって前記変位ベクトルを重み付けすること、及び
前記補間された信号の前記時間的特性を生成するように前記重み付けされた変位ベクトルを平均すること、
を有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも２つのエコー信号に対してそれぞれのエンベロープを計算することが、前記少なくとも２つのエコー信号の各々の前記エンベロープを計算するのにヒルベルト変換を使用することを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記時間的アライメントが、補間される前記信号特性とは異なる１以上のフィーチャに応答する、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記時間的アライメントが、前記存在するエコー信号の推定されたエンベロープに応答する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより補間された信号を生成するステップが、１より多い送信パルスからの存在する信号の間で補間することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複数のエコー信号のうち少なくとも２つのエコー信号の前記信号特性が、前記少なくとも２つのエコー信号の振幅、位相、又は振幅及び位相の両方の少なくとも１つに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記トランスデューサアレイに関する補助情報を識別するステップと、前記補助情報に部分的に基づいて前記信号特性の補間を設定するステップとを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記補助情報が、前記トランスデューサアレイの素子の間の離間に対応し、前記補間を設定するステップが、前記素子の間の離間に基づいて受信されたエコー信号の間で補間されるべき信号の数を選択することを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
ビーム形成された信号を生成するように前記少なくとも２つのエコー信号及び前記補間された信号をコヒーレントに結合するステップ、
を更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記超音波画像データを生成するステップが、ドップラ画像データ、Ｂモード画像データ、又は両方を生成するように前記ビーム形成された信号をドップラプロセッサ、Ｂモードプロセッサ、又は両方に結合することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
実行される場合に、超音波撮像システムのプロセッサに、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法を実行させる実行可能命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
媒体に向けて超音波パルスを送信し、前記超音波パルスに応答する超音波エコーを受信するように構成されたトランスデューサアレイと、
前記超音波エコーに対応する複数のエコー信号を受信し、少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより補間された信号を生成するように構成されたビームフォーマであって、前記少なくとも２つの存在するエコー信号が、前記複数の受信されたエコー信号及び以前に補間されたエコー信号から選択され、前記ビームフォーマが、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の時間的アライメントと同時に又は後に続いて前記補間を実行するように構成される、前記ビームフォーマと、
１以上の受信されたエコー信号及び前記補間された信号に基づいて超音波画像データを生成するように構成されたプロセッサと、
を有する超音波撮像システム。
【請求項１６】
前記ビームフォーマが、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の各々のエンベロープを計算し、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の前記エンベロープに基づいて前記少なくとも２つの存在するエコー信号を時間的にアラインするように構成される、請求項１５に記載の超音波撮像システム。
【請求項１７】
前記ビームフォーマが、１より多い送信パルスからの存在する信号の間で補間することを含む、少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより前記補間された信号を生成するように構成される、請求項１６に記載の超音波撮像システム。
【請求項１８】
前記ビームフォーマが、補間される前記信号特性とは異なる１以上の信号特性に応答して前記少なくとも２つの存在するエコー信号を時間的にアラインするように構成される、請求項１５に記載の超音波撮像システム。
【請求項１９】
前記ビームフォーマが、
前記少なくとも２つのエコー信号の各々のそれぞれのエンベロープに対して変位ベクトルを計算し、
補間係数によって前記変位ベクトルを重み付けし、
前記補間された信号の時間的特性を生成するように前記重み付けされた変位ベクトルを平均する、
ように構成される、請求項１８に記載の超音波撮像システム。
【請求項２０】
前記ビームフォーマを制御するように構成されたコントローラであって、前記ビームフォーマが、前記コントローラから前記トランスデューサアレイに関する補助情報を受信するように構成される、前記コントローラ、
を更に有する、請求項１５に記載の超音波撮像システム。
【請求項２１】
前記補助情報が、前記トランスデューサアレイの素子の離間に関する情報を含み、前記ビームフォーマが、前記補助情報に部分的に基づいて選択された補間シーケンスによって信号を補間するように構成される、請求項２０に記載の超音波撮像システム。
【請求項２２】
前記ビームフォーマが、受信されたエコー信号の間で複数の信号線を補間するように構成され、前記数は、前記トランスデューサアレイの素子の離間に基づいて選択される、請求項２１に記載の超音波撮像システム。
【請求項２３】
前記トランスデューサアレイ及びマイクロビームフォーマを含む超音波プローブ、
を更に有し、
前記ビームフォーマが、前記マイクロビームフォーマに対応する、
請求項１５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、超音波撮像に関し、より具体的には、例えば弾性補間（elastic interpolation）を使用する、超音波送信及び受信信号のビーム形成に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波撮像は、しばしば、集束ビームを使用する媒体の順次的な音波照射（insonification）により実行される。各集束ビームは、単一の画像線の再構成を可能にする。２Ｄ画像は、典型的には、数十又は数百の線からなり、前記画像内の各線の順次的な再構成により作成され、各線を再構成する時間は、画像深度に依存する。したがって、画像を構築する時間（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、画像線の数）に依存する。トランスデューサアレイの素子から受信された信号から画像線を再構成することは、典型的には、前記アレイの素子の発火（firing）及び前記受信された信号のこの後の受信及び処理の時間を測定するアルゴリズム又は特定的に設計された電子装置を含む計算集約的プロセスである。他の例において、非集束ビーム（例えば、平面波）は、単一のビームを用いてより大きな領域を音波照射し、より高いフレームレートで画像を再構成するのに使用されてもよい。発散する球面波を送信する単一の素子を含みうる様々な合成開口技術が、使用されうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
どちらにしても、音波照射及び画像データの再構成に対する任意の既存の技術を用いて、トランスデューサアレイ内の素子の数を減少させる又は画像を生成するためのトランスデューサ素子が発火される回数を減少させる改善された方法及びシステムが、望ましいかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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けて１以上の超音波パルスを送信するステップと、前記トランスデューサアレイの１以上の素子を使用して前記１以上の超音波パルスに応答する複数の受信されたエコー信号を検出するステップと、少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより補間された信号を生成するステップとを含みうる。前記存在するエコー信号は、前記複数の受信されたエコー信号及び以前に補間されたエコー信号から選択された少なくとも２つのエコー信号を含んでもよく、前記補間は、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の時間的アライメント（temporal alignment）と同時に又はこれに続いて実行されてもよい。前記時間的アライメントは、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の１以上のフィーチャに応答してもよく、これは、補間される前記信号特性とは異なっていてもよい。前記方法は、１以上の受信されたエコー信号及び前記補間された信号に基づいて超音波画像データを生成するステップを更に含んでもよい。
【０００５】
前記方法の一部の例において、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することは、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の各々に対するそれぞれのエンベロープを計算すること、及び前記少なくとも２つの存在するエコー信号のエンベロープの間を補間することにより前記補間された信号のエンベロープを推定することを含んでもよい。一部の例において、前記時間的アライメントは、前記補間された信号の時間特性を推定すること、及び前記時間特性に基づいて前記少なくとも２つの存在するエコー信号に対して前記補間された信号をアラインすることを含んでもよい。一部の例において、前記補間された信号を時間的にアラインすることは、前記少なくとも２つのエコー信号の各々のそれぞれのエンベロープに対する変位ベクトルを計算すること、補間係数によって前記変位ベクトルを重み付けすること、及び前記補間された信号の時間特性を生成するように前記重みづけされた変位ベクトルを平均することを含んでもよい。前記方法の一部の例において、前記少なくとも２つのエコー信号に対するそれぞれのエンベロープを計算することは、ヒルベルト変換を使用して実行されてもよい。一部の実施例において、前記時間的アライメントは、補間される前記信号特性とは異なる１以上のフィーチャに応答してもよい。例えば、前記時間的アライメントは、前記存在するエコー信号の推定されたエンベロープに応答してもよい。一部の実施例において、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより補間された信号を生成することは、１より多い送信パルスからの存在する信号の間で補間することを含む。
【０００６】
一部の実施例において、前記複数のエコー信号のうち少なくとも２つの前記信号特性は、前記少なくとも２つのエコー信号の振幅、位相、又は振幅及び位相の両方の少なくとも１つに対応してもよい。一部の実施例において、前記方法は、前記トランスデューサアレイに関する補助情報を識別するステップと、部分的に前記補助情報に基づいて前記信号特性の補間を設定するステップとを更に含んでもよい。一部の実施例において、前記補助情報は、前記トランスデューサアレイの素子の間の離間に関する情報を含んでもよく、前記補間を設定することは、前記素子の間の離間に基づいて前記受信されたエコー信号の間で補間される信号の数を選択することを含んでもよい。一部の実施例において、前記方法は、ビーム形成された信号を生成するように前記少なくとも２つのエコー信号及び前記補間された信号をコヒーレントに結合することを更に含んでもよい。一部の実施例において、前記超音波画像データを生成することは、ドップラ画像データ、Ｂモード画像データ又は両方を生成するように、前記ビーム形成された信号をドップラプロセッサ、Ｂモードプロセッサ又は両方に結合することを含んでもよい。
【０００７】
ここに記載される方法は、超音波撮像システムに、ここに記載される方法のいずれかのステップを実行させるように構成された回路又は実行可能命令として実施されてもよい。例えば、本開示の実施例は、実行される場合に超音波撮像システムのプロセッサに前記方法のいずれかを実行させる実行可能命令を有する非一時的コンピュータ可読媒体を含んでもよい。
【０００８】
本開示の一部の例による超音波撮像システムは、媒体に向けて超音波パルスを送信し、前記超音波パルスに応答する超音波エコーを受信するように構成されたトランスデューサアレイと、前記超音波エコーに対応する複数のエコー信号を受信するように構成されたビームフォーマとを含んでもよい。前記ビームフォーマは、少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより補間された信号を生成するように更に構成されてもよく、前記少なくとも２つの存在するエコー信号は、前記複数の受信されたエコー信号及び以前に補間されたエコー信号から選択された少なくとも２つの隣接したエコー信号を含み、前記ビームフォーマは、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の時間的アライメントと同時に又はその後に前記補間を実行するように構成され、前記時間的アライメントは、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の１以上のフィーチャに応答する。前記システムは、１以上の受信されたエコー信号及び前記補間された信号に基づいて超音波画像データを生成するように構成されたプロセッサを更に含んでもよい。
【０００９】
一部の実施例において、前記ビームフォーマは、前記少なくとも２つの存在するエコー信号の各々のエンベロープを計算し、前記少なくとも２つの存在するエコー信号のエンベロープに基づいて前記少なくとも２つの存在するエコー信号を時間的にアラインするように構成されうる。一部の実施例において、前記ビームフォーマは、少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより前記補間された信号を生成するように構成されてもよく、１より多い送信パルスからの存在する信号の間を補間することを含む。更なる実施例において、前記ビームフォーマは、補間される前記信号特性とは異なる１以上の信号特性に応答して前記少なくとも２つの存在するエコー信号を時間的にアラインするように構成されてもよい。一部の実施例において、前記ビームフォーマは、前記少なくとも２つのエコー信号の各々のそれぞれのエンベロープに対して変位ベクトルを計算し、補間係数に従って前記変位ベクトルを重み付けし、前記補間された信号の時間的特性を生成するように前記重み付けされた変位ベクトルを平均するように構成されてもよい。
【００１０】
一部の実施例において、前記システムは、前記ビームフォーマを制御するように構成されたコントローラを更に含んでもよく、前記ビームフォーマは、前記コントローラから前記トランスデューサアレイに関する補助情報を受信するように構成される。一部の実施例において、前記補助情報は、前記トランスデューサアレイの素子の離間に関する情報を含んでもよく、前記ビームフォーマは、前記補助情報に部分的に基づいて選択された補間シーケンスによって信号を補間するように構成されてもよい。一部の実施例において、前記ビームフォーマは、受信されたエコー信号の間で複数の信号線を補間するように構成されてもよく、前記数は、前記トランスデューサアレイの素子の離間に基づいて選択されてもよい。一部の実施例において、前記システムは、前記トランスデューサアレイを含む超音波プローブを更に含んでもよく、これらの例による前記ビームフォーマは、前記超音波プローブ内に配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】超音波トランスデューサ素子のアレイから送信された超音波パルスを示す。
【図２】超音波エコーのビーム形成の図である。
【図３】本開示の原理による弾性補間を使用するビーム形成の図である。
【図４】本開示によるエコー信号を補間するように構成された超音波撮像システムを示すブロック図である。
【図５Ａ】点目標に対する不十分なサンプリングの影響と、本開示による超音波パルスの信号処理を含む試験システムを使用して達成されうる結果の改善を示す例のグラフィックである。
【図５Ｂ】点目標に対する不十分なサンプリングの影響と、本開示による超音波パルスの信号処理を含む試験システムを使用して達成されうる結果の改善を示す例のグラフィックである。
【図５Ｃ】点目標に対する不十分なサンプリングの影響と、本開示による超音波パルスの信号処理を含む試験システムを使用して達成されうる結果の改善を示す例のグラフィックである。
【図５Ｄ】点目標に対する不十分なサンプリングの影響と、本開示による超音波パルスの信号処理を含む試験システムを使用して達成されうる結果の改善を示す例のグラフィックである。
【図６】本開示による超音波信号をビーム形成するプロセスのフロー図である。
【図７】本開示による超音波パルスの信号処理を含む試験システムを用いて達成された結果と比較した、従来の完全にサンプリングされた及びまばらにサンプリングされた信号を用いて達成された結果の間の比較を示す、他の例のグラフィックである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
特定の詳細は、本開示の実施例の十分な理解を提供するように以下に記載される。しかしながら、本開示の実施例が、これら特定の詳細なしで実施されうることは、当業者に明らかである。更に、ここに記載される本開示の特定の実施例は、例として提供され、本開示の範囲をこれら特定の実施例に限定するのに使用されるべきではない。
【００１３】
一般的に記載されるように、遅延及び合計（delay and sum）超音波ビーム形成システムにおいて、超音波パルスは、超音波アレイの１以上の素子を使用して送信され、前記アレイの１以上の組織から結果として生じるエコーが、受信電子装置により取得及びデジタル化される。前記画像内の単一の見通し線（line-of-sight）を表すスキャンラインを形成するために、１以上の送信発火からの受信されたエコーは、前記見通し線上の各場所まで及び再び戻る飛行時間差を補償するように適切に遅延され、次いで、適切な重みとともに一緒に合計される。送信及び／又は受信開口が、不十分にサンプリングされる場合、遅延及び合計プロセスは、予測された場所（メインローブ）だけでなく、他のステアリング角度でも強め合う干渉を引き起こすかもしれず、いわゆる「グレーティングローブ」を形成し、結果として生じる画像にアーチファクトを導入する。このような強め合う干渉は、エイリアシングの一形式である。グレーティングローブを最小化するために、フェーズドアレイトランスデューサが、１／２波長のオーダのピッチで密に離間された素子で製造されてもよく、送信及び受信は、前記開口内のほとんど又は全ての組織を伴う。多くの応用、例えば血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像に対するフェーズドアレイカテーテルにおいて、十分にサンプリングされたアレイの設計は、技術的に困難又は高コストでありえ、素子ごとにパルス発射及び受信する必要性は、システム設計及びフレームレートと同様の問題を引き起こしうる。したがって、よりまばらな分離された素子及び／又はより少ない送信／受信を使用する十分な画像が、超音波撮像の分野において望ましいかもしれない。
【００１４】
ここに記載されるように、補間、より具体的には弾性補間が、所定の送信において発火する又はより密にパックされたアレイで得られることができる信号を推定するように構成される素子のような、前記アレイ内の欠落した素子（missing elements）に対する信号を推定するように受信された信号に対して（例えば、チャネル信号データごとに）実行されてもよい。このアプローチは、フレームレートを増大させ、依然として前記アレイの全ての素子を使用するのと同様の画質を生成しながら、より少数の素子を使用するように使用されることができる。加えて又は代わりに、前記エコー信号の軸方向相関、及びオプションとして横方向相関に関する情報を使用することにより、公称ナイキスト制限が、克服されることができ、アンダーサンプリングされた素子に一般的に関連付けられたグレーティングローブは、抑制されることができる。このような方法は、１、１．ｘ及び２次元アレイトランスデューサ及び／又はアンダーサンプリングされた又はまばらな開口を持つビームフォーマ及びマイクロビームフォーマに適用されてもよい。一部の実施例において、例えば合成開口システムにおいて、弾性補間は、有利には、超音波画像を形成するのに必要な送信／受信シーケンスの数を減少させるように採用されてもよい。
【００１５】
一般的に言うと、前記弾性補間のプロセスは、１）前記存在する信号を時間アラインし、次いで、２）前記時間アラインされた信号を結合して前記補間された信号を形成することにより２以上の存在する（測定された又は計算された）信号から新しい信号（例えば、「補間されたエコー信号」）を計算することを含む。この時間アライメントステップは、前記存在する信号のフィーチャ（例えば、前記存在する信号の振幅、位相、及び／又はそれぞれのエンベロープのような存在するエコー信号のフィーチャ）に応答してもよく、前記信号に沿ってサンプルごとに異なってもよい。加えて、本出願の文脈において、用語「存在する」信号は、単一の送信パルスから生じる信号を指すのに使用されてもよく、又は異なる送信されたパルスから生じる信号であってもよい。これらは、補間された信号（例えば、補間されたエコー信号）であってもよい。例えば、時々、以前に補間されたエコー信号を補間することが、望ましいかもしれず、ここに記載された技術は、このようなシナリオに対して等しく適用されることができる。
【００１６】
図１は、目標に向けて送信された超音波パルスのシーケンスから生じる波面を示す。図１において、目標１１０は、個別の素子１０５ａ乃至１０５ｅを含むトランスデューサアレイの素子を発火することにより撮像されうる。図１は、目標１１０に向けて前記アレイの素子１０５ｃから送信された超音波パルスのゼロ位相波面１０７ｃ−１、１０７ｃ−２及び１０７ｃ−３を示す。目標１１０を撮像する場合に、素子１０５ａ及び１０５ｅは、例えば、前記ビームを目標１１０に集束させるように選択された時間遅延シーケンスに従って、発火されてもよく、図内のクラッタを減少させるように一部が省略される、関連付けられたゼロ位相波面１０７ａ及び１０７ｅも、図示される。受信側において、複数の素子から受信された信号は、受信ビームを前記目標に集束させ、前記画像内のアーチファクト（例えば、軸外れ反射体、例えば、反射体１２０から生じるサイドローブ又はグレーディングローブ）を減少させるのに使用される。しかしながら、アーチファクトをフィルタ除去する信号処理電子装置の能力は、任意の所定の送信／受信シーケンスにおいて前記アレイのより少ない素子が使用される場合に減少される。
【００１７】
図２は、アレイ２０５により受信された信号の従来のビーム形成の態様を示す。反射体２１０から生じるエコー２１１は、アレイ２０５の素子により受信され、受信されたエコー信号２１３は、コヒーレントに合計され、すなわち、各受信された信号は、それぞれの遅延２１４により時間遅延され、それぞれの重み２１５により重み付けされ、結果として生じる信号２１６は、２１８において合計され、ビーム形成された信号２１９を形成する。
【００１８】
本発明の原理によると、（例えば、送信又は受信に対する）ビーム形成は、この補間プロセスの一部として前記検出された信号の信号特性に応答して信号の適応局所時間的アライメントを含む弾性補間を含んでもよい。一部の実施例において、これらの信号処理ステップは、各受信されたエコー信号に対するエンベロープを計算するステップと、例えばオプティカルフローベースの技術を使用して前記エコー信号のエンベロープをアラインするステップと、欠落した線信号に対して前記信号を弾性的にアラインするステップとを含んでもよい。一部の例において、前記各エコーのエンベロープを計算するステップは、ヒルベルト変換を使用して実行されてもよい。前記エンベロープのアライメントは、例えば前方及び後方変位ベクトルｕ（ｋ）及びｖ（ｋ）をそれぞれ使用して、実行されてもよい。ベクトルｕ（ｋ）及びｖ（ｋ）は、各サンプルｋを第１の信号線から第２の信号線へ、及びその逆にマッピングするように計算されてもよい。第１及び第２の線からの信号は、この場合、例えば第１の線と関連付けられた前方ベクトルｕ（ｋ）の１／２及び第２の線と関連付けられた後方ベクトルｖ（ｋ）の１／２にマッピングし、次いで前記信号を一緒に平均して前記欠落した線信号の推定を形成することにより、欠落した線位置に対して弾性的にアラインされうる。
【００１９】
図３は、本発明の原理による弾性補間を使用するビーム形成の態様を示す。図３は、アレイ３０５の一部と、アレイ３０５の素子のサブセット（例えば、一つおきの素子）により受信された対応するエコー信号３１３とを示す。エコー信号３１３−ａ、３１３−ｃ及び３１３−ｅは、アレイ３０５の素子３０５ａ、ｃ及びｅによりそれぞれ受信された事前時間遅延信号（例えば、図３における前記ビームフォーマの信号２１３に類似している）である。本発明によると、連続したエコーからの信号は、時間的にアラインされてもよく、補間は、欠落した素子からの信号を再構成するように実行されてもよい。前記時間アライメントは、フィーチャ又は信号特性、例えば、連続したエコー信号３１３−１及び３１３−ｃの位相又は振幅のエンベロープに応答してもよい。例えば、信号エンベロープ（例えば、エンベロープ３１５ａ、３１５ｃ及び３１５ｅ）のようなフィーチャ又は信号特性は、既知の技術、例えばヒルベルト変換を使用して、各受信されたエコー信号に対して計算されてもよい。次いで、前方及び後方ベクトルｕ（ｋ）及びｖ（ｋ）は、それぞれ、各サンプルｋを第１の信号線（例えば、信号３１３ａ）から第２の信号線（例えば、信号３１３ｃ）に、及びその逆にマッピングするように計算されてもよい。一例として、前方及び後方ベクトルｕ（ｋ）及びｖ（ｋ）は、近隣の受信されたエコー信号（例えば、図示された例における信号３１３ａ及び３１３ｃ）のエンベロープの最大値の間で計算されてもよい。
【００２０】
一度、２つの近隣の受信された信号の間の前記前方及び後方ベクトルが規定されると、欠落した信号は、前方及び後方ベクトルｕ（ｋ）及びｖ（ｋ）を使用して、補間され、弾性的にアラインされることができる。前記欠落した信号に対する信号特性（例えば、信号エンベロープ）は、前記近隣の受信された信号のエンベロープから推定されてもよく、前記欠落した信号の時間特性（例えば、時間遅延）は、少なくとも部分的に前方及び後方ベクトルｕ（ｋ）及びｖ（ｋ）から推定されてもよい。前記欠落した信号は、したがって、これらが受信された信号ではないが、代わりに計算的に得られることを反映する補間された信号と同じ意味で称される。例えば、欠落した信号（例えば、補間された信号３１３ｂ）は、少なくとも部分的に、近隣の受信された信号３１３ａ及び３１３ｃの計算されたエンベロープ及び前方及び後方ベクトルｕ（ｋ）及びｖ（ｋ）に基づいて、例えば前記欠落した信号に対するエンベロープの最大値を、図３において３１７としてラベル付けされる、前方ベクトルｖ（ｕ）の１／２及び図３において３１９としてラベル付けされる、後方ベクトルｖ（ｋ）の１／２の平均に等しい位置にマッピングすることにより、推定されてもよい。また、ここの例は、隣接した又は連続した存在する信号（例えば、３１３ａ及び３１３ｃ）の間の補間を記載しているが、一部の例において、前記欠落した信号は、存在する信号のいずれか又は両方から外挿されてもよい。
【００２１】
したがって、記載されたように、前記時間アライメントのプロセスは、例えば図３を参照すると、第一に、前記エコー信号（それぞれ３１３ａ及び３１３ｃ）のエンベロープ（それぞれ３１５ａ及び３１５ｃ）を計算すること、次いで、ｕ（ｋ）による遅延３１５ａが、図示されるように３１５ａのピークとアラインする３１５ｃのピークを生じるような時間シフト（それぞれｕ（ｋ）及びｖ（ｋ））を推定することを含んでもよい。これらの時間シフトｕ（ｋ）及びｖ（ｋ）は、各エコーに沿ったサンプルｋの関数として変化しうる。一般に、意図は、全てのサンプルにおいてエコー３１３ｃと最良適合するように局所的にエコー３１３ａを拡張すること、及びその逆である。一部の実施例において、ｕ（ｋ）及びｖ（ｋ）の範囲は、各エコーに沿ったフィーチャの時間的順序を維持するように制限されてもよい。時間アライメントに対する他の技術は、例えば、時間シフトと組み合わせて又はその代わりにそれぞれのエコーの位相及び振幅の調整を含んでもよい。
【００２２】
理解されるように、弾性補間は、このように、まばらなアレイ（例えば、前記トランスデューサ素子が、計算的に望ましいものより更に離間されうる場合）の使用による、又は所定の発火シーケンスに対する、より少数の素子の使用によるような、任意の数の理由に対して欠落している信号を推定するように実行されてもよい。受信電子装置（例えば、前記ビームフォーマ）内の利用可能な信号線より多数のトランスデューサ素子を持つことが典型的であるので、所定の発火シーケンスにおいてアレイ内の全てより少ない素子を使用することは、一般的である。したがって、ここに記載される技術は、前記欠落した信号の根本原因にかかわらず損失欠落信号を補償しうる。ここに記載される信号処理ステップは、典型的には１以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又はハイエンドデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）若しくは複数のＤＳＰを使用して実装される前記ビームフォーマ内に組み込まれてもよい。ビームフォーマ処理は、所定の応用に適しているかもしれないハードウェア及びソフトウェアコンポーネントのいかなる組み合わせを使用して実施されてもよい。更に理解されるように、信号は、受信ビーム形成又は送信ビーム形成に対する信号を含むようにここの例によって弾性的に補間されてもよい。加えて、補間は、１より多い送信パルスの間で実行されてもよい。このようにして、様々なシナリオに対する補間された信号が、得られてもよく、前記トランスデューサ内に存在しない追加の（仮想的な）素子からの信号を補間すること、欠落した、機能していない又は省略された受信素子からの信号を補間すること、欠陥素子からのエコーを置き換えるように信号を補間すること、欠落した又は省略された送信パルスからのエコーを置き換えるように信号を補間することを含むが、これらに限定されない。
【００２３】
一部の実施例において、補助情報は、前記弾性補間を強化するのに使用されうる。例えば、前記アレイの素子間の離間の距離のような前記トランスデューサアレイに関する補助情報は、十分な品質の画像を得るのにいくつの補間ステップが実行されるべきかを決定するのに、及び／又は前記ベクトルに適用される係数、例えば、図示された例における前記前方及び後方ベクトルの両方に対する１／２を決定するのに使用されてもよいが、異なる係数が他の実施例において使用されてもよい。一部の実施例において、複数の欠落した線が、２つの近隣の受信された線の間で補間されてもよく、１／２とは異なる係数が、各補間される線における前方及び後方ベクトルに対して使用されてもよい。例えば、２つの欠落した線が補間されるシナリオにおいて、それぞれ、前記前方及び後方ベクトルに対する１／３及び２／３（又は他の値）の係数が、第１の受信された線に最も近い欠落した線を弾性的にアラインするのに使用されてもよく、それぞれ、前記前方及び後方ベクトルの２／３及び１／３（又は他の値）の係数が、前記第２の受信された線に最も近い欠落した線を弾性的にアラインするのに使用されてもよい。他の例において、前記補助情報は、前記送信パルスのタイミング及び／又はシーケンスに関する情報を含んでもよい。前記弾性補間プロセスは、元の受信された信号及び前記補間された信号を含む信号データセットを得るように近隣の受信された線の各対に対して繰り返されてもよい。前記信号データセット内の信号は、更に処理されてもよく、例えば、時間遅延２１４により時間的に調整され、重み２１５により重み付けされ、強化されたビーム検出信号を得るように合計されてもよい。
【００２４】
図４は、本開示の原理によって構築された超音波撮像システム４００のブロック図を示す。超音波撮像システム４００は、超音波画像データを生成するようにここの例による弾性補間を実行するように構成されたビームフォーマを含みうる。一部の実施例において、超音波撮像システム４００の前記ビームフォーマは、補間された信号を生成するように複数のエコー信号のうち少なくとも２つのエコー信号の信号特性を補間するように構成されてもよい。例えば、前記複数のエコー信号のうち少なくとも２つの信号特性は、前記少なくとも２つのエコー信号の振幅、位相、又は振幅及び位相の両方の少なくとも１つに対応してもよい。信号特性は、前記少なくとも２つのエコー信号の振幅、位相、又は振幅及び位相の両方から得られる特性、例えば、エコー信号の振幅及び／又は位相のエンベロープであってもよい。
【００２５】
図４の実施例における超音波撮像システム４００は、超音波（例えば、集束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、前記超音波に応答するエコーを受信するトランスデューサアレイ４１４を含む超音波プローブ４１２を含む。一部の実施例において、前記アレイは、トランスデューサプローブ内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、又はマルチパッチアレイの超音波パッチであってもよい。プローブ４１２のアレイは、超音波パッチ、例えばいかなる所望の方向にもステアリングされうる集束パルス、又は超高速撮像に対して望ましいかもしれないように傾けられ又は角度を付けられてもよい非集束波（例えば、平面又は発散波）のいかなる組み合わせをも送信するように構成されうる。様々なトランスデューサアレイ、例えば、線形アレイ、曲面アレイ、又はフェーズドアレイが、使用されてもよい。トランスデューサアレイ４１４は、例えば、２Ｄ及び／又は３Ｄ撮像に対する方位（elevation）及び仰角（azimuth）次元の両方においてスキャンすることができるトランスデューサ素子の（図示される）二次元アレイを含むことができる。一般に既知であるように、軸方向は、前記アレイの面に垂直な方向であり（曲面アレイの場合、前記軸方向は、扇形に広がる）、仰角方向は、前記アレイの長手方向次元により一般的に規定され、方位方向は、前記仰角方向に垂直である。トランスデューサアレイ４１４は、超音波プローブ４１２又は他の構造（例えば、プローブ内に組み込まれていないアレイの場合）内に配置されうるマイクロビームフォーマ４１６に結合される。マイクロビームフォーマ４１６は、アレイ４１４内の前記素子による信号の送信及び受信を制御する。一部の例において、アレイ４１４は、プローブ内に組み込まれる必要はないが、少なくとも部分的に対象に適合する及び／又は個別のパッチの位置調整可能性の１、２又は３の自由度を提供するように構成されうるパッチのアレイ、例えば、シングル又はマルチパッチアレイであってもよい。
【００２６】
一部の実施例において、マイクロビームフォーマ４１６は、送信と受信との間で切り替わり、高エネルギ送信信号からメインビームフォーマ４２２を保護する送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ４１８にプローブケーブルにより結合されてもよい。一部の実施例において、例えばポータブル超音波システムにおいて、前記システム内のＴ／Ｒスイッチ４１８及び他の要素は、別の超音波システムベースではなく超音波プローブ４１２内に含まれることができる。前記超音波システムベースは、典型的には信号処理及び画像データ生成に対する回路並びにユーザインタフェースを提供する実行可能命令を含むソフトウェア及びハードウェアコンポーネントを含む。
【００２７】
トランスデューサアレイ４１４からの超音波パルスの送信は、送信コントローラ４２０により制御されうるマイクロビームフォーマ４１６により制御されてもよい。送信コントローラ４２０は、Ｔ／Ｒスイッチ４１８及びビームフォーマ４２２に結合されうる。一部の実施例において、送信コントローラ４２０は、視野内の複数の又は全ての画像線に対する又は前記アレイの前記視野内の複数の又は全ての点からのデータを同時に送信するように構成されるパラレルデータ転送リンクを使用してビームフォーマ４２２に結合されうる。送信コントローラ４２０は、ユーザインタフェース４２４に結合され、ユーザ制御部のユーザの動作から入力を受けてもよい。ユーザインタフェース４２４は、１以上の機械的制御部（例えば、ボタン、エンコーダ等）を含みうる制御パネル、タッチ感知制御部（例えば、トラックパッド、タッチスクリーン等）、及び他の既知の入力装置のような１以上の入力装置を含んでもよい。
【００２８】
送信コントローラ４２０により制御されうる他の機能は、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４１４から真っ直ぐに（垂直に）、又はより幅広い視野に対して異なる角度にステアリングされうる。一部の実施例において、マイクロビームフォーマ４１６により生成された部分的にビーム形成された信号は、ビームフォーマ４２２に結合されてもよく、ここで、トランスデューサ素子の個別のパッチからの部分的にビーム形成された信号が、結合され、完全にビーム形成された信号にされてもよい。ここに記載されるような中間信号の弾性補間を用いるビーム形成は、前記マイクロビームフォーマ、前記ビームフォーマ、又は両方により実行されてもよい。前記ビーム形成された信号は、信号プロセッサ４２６、Ｂモードプロセッサ４２８、ドップラプロセッサ４６０、又はこれらの組み合わせを含みうる処理回路４５０に結合される。
【００２９】
本発明の実施例において、ビームフォーマ４２２（又は場合により前記マイクロビームフォーマ）は、本例による、例えば図３を参照して記載されたプロセスによる弾性補間を実行する補間器４２３を含んでもよい。補間器４２３は、信号特性（例えば、前記信号の振幅、位相又はエンベロープのような振幅及び／又は位相から得られる特性）を補間し、（例えば、少なくとも２つのエコー信号の間で前記補間された信号を弾性的にアラインすることにより）少なくとも２つのエコー信号から補間された信号を推定してもよい。例えば、補間器４２３は、機能している素子の間の機能していない素子又は密なアレイにおいて前記機能している素子の間に配置されうる存在しない素子のいずれかにより受信されうる信号を補間するように２つの近隣のエコー信号（すなわち、アレイ４１４の２つの隣接した機能している素子から受信された信号）を使用しうる。ここに記載されるように、補間器４２３は、前記受信されたエコー信号の各それぞれのエンベロープに対するそれぞれの変位ベクトルを計算し、補間器係数に従って各変位ベクトルを重み付けし、前記補間された信号をアラインするように前記重み付けされた変位ベクトルを平均しうる。一部の実施例において、前記少なくとも２つのエコー信号に対するそれぞれのエンベロープを計算するために、補間器４２３は、ヒルベルト変換を用いて前記少なくとも２つのエコー信号の各々を変換しえ、次いで、第１の信号から第２の信号へ及びその逆のエンベロープの最大値の間のシフトを決定することにより前記それぞれの変位ベクトルを計算しうる。補間器４２３は、前記変位ベクトルから前記補間された信号の時間特性を決定しうる。ビームフォーマ４２２は、前記少なくとも２つのエコー信号及び前記補間された信号をコヒーレントに結合して、超音波画像データを生成するプロセッサ４５０、例えば信号プロセッサ４２６、Ｂモードプロセッサ４２８及び／又はドップラプロセッサ４６０に結合されうるビーム形成された信号を生成しうる。図４には描かれていないが、補間器４２３は、マイクロビームフォーマ４１６又は超音波撮像システム４００の他のコンポーネント内で動作するように構成されてもよい。
【００３０】
一部の実施例において、ユーザインタフェース４２４は、例えば、補間器４２３又はビームフォーマ４２２又はマイクロビームフォーマ４１６に対する命令を受信するインタフェースを表示するように構成されてもよい。ユーザインタフェース４２４は、ビームフォーマ４２２に結合され、したがって、補間器４２３に結合されてもよい。ユーザインタフェース４２４は、例えば前記トランスデューサアレイに関する補助情報を受信するように前記ビームフォーマを構成するように、前記ビームフォーマを制御する命令を提供するように構成されてもよい。例えば、前記補助情報は、前記トランスデューサアレイの素子間の距離（又は離間）を含んでもよい。ユーザインタフェース４２４は、前記トランスデューサアレイの素子間の距離に基づいて飛行時間調整を計算するように補間器４２３に命令を提供するように構成されてもよい。例えば、ユーザは、補間器４２３にこのような命令を提供するユーザインタフェース４２４におけるプログラムを実行してもよい。
【００３１】
信号プロセッサ４２６は、バンドパスフィルタ、デシメーション、Ｉ／Ｑ成分分離、及び高調波信号分離のような、様々な形で前記受信されたエコー信号を処理することができる。信号プロセッサ４２６は、スペックル低減、信号合成、及びノイズ除去のような追加の信号強化を実行してもよい。前記処理された信号は、Ｂモード画像データを生成するＢモードプロセッサ４２８に結合されてもよい。前記Ｂモードプロセッサは、体内の構造の撮像に対する振幅検出を採用することができる。Ｂモードプロセッサ４２８により生成された信号は、スキャンコンバータ４３０及びマルチプラナリフォーマッタ４３２に結合されてもよい。スキャンコンバータ４３０は、所望の画像フォーマットにおいて前記エコー信号が受信された空間的関係において前記エコー信号を配置するように構成される。例えば、スキャンコンバータ４３０は、前記エコー信号を二次元（２Ｄ）扇形状フォーマット、又はピラミッド型又は他の形状の三次元（３Ｄ）フォーマットに配置してもよい。マルチプラナリフォーマッタ４３２は、例えば米国特許第６４４３８９６（Detmer）に記載されるように、体の体積領域内の共通平面内の点から受信されたエコーを当該平面の超音波画像（例えば、Ｂモード画像）に変換することができる。体積レンダラ４３４は、例えば、米国特許第６５３０８８５（Entrekin他）に記載されるように、所定の基準点から見られるように３Ｄデータセットの画像を生成してもよい。
【００３２】
一部の実施例において、信号プロセッサ４２６からの信号は、ドップラシフトを推定し、ドップラ画像データを生成するように構成されてもよいドップラプロセッサ４６０に結合されてもよい。前記ドップラ画像データは、表示のためにＢモード（すなわち、グレイスケール）画像データと重複されるカラーデータを含んでもよい。ドップラプロセッサ４６０は、例えばウォールフィルタを使用して、不所望な信号（すなわち、非移動組織と関連付けられるノイズ又はクラッタ）をフィルタ除去するように構成されてもよい。ドップラプロセッサ４６０は、既知の技術によって速度及びパワーを推定するように更に構成されてもよい。例えば、前記ドップラプロセッサは、自己相関器のようなドップラ推定器を含んでもよく、速度（ドップラ周波数）推定が、ラグ１自己相関関数のアーギュメントに基づき、ドップラパワー推定が、ラグ０自己相関関数の大きさに基づく。動きは、既知の位相領域（例えば、ＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＲＩＴ等のようなパラメータ周波数推定器）又は時間領域（例えば、相互相関）信号処理技術により推定されることもできる。加速度又は時間的及び／若しくは空間的速度導関数の推定器のような速度の時間又は空間分布に関連した他の推定器は、速度推定器の代わりに又は加えて使用されることができる。
【００３３】
一部の例において、速度及びパワー推定は、更に、ノイズを更に減少させる閾値検出、並びにセグメンテーション、及び充填及び平滑化のような後処理を受ける。前記速度及びパワー推定は、次いで、カラーマップに従って所望の表示色の範囲にマッピングされる。ドップラ画像データとも称されるカラーデータは、次いで、スキャンコンバータ４３０に結合され、ここで、前記ドップラ画像データは、所望の画像フォーマットに変換され、カラードップラオーバレイ画像を形成するように血流を含む組織構造のＢモード画像上に重ねられる。
【００３４】
スキャンコンバータ４３０、マルチプラナリフォーマッタ４３２及び／又は体積レンダラ４３４からの出力（例えば、Ｂモード画像、ドップラ画像）は、画像ディスプレイ４３８上に表示される前に更なる強化、バッファリング及び一時記憶のために画像プロセッサ４３６に結合されてもよい。グラフィックプロセッサ４４０は、前記画像とともに表示するグラフィックオーバレイを生成してもよい。これらのグラフィックオーバレイは、例えば、患者名、前記画像の日付及び時間、撮像パラメータ等のような標準的な識別情報を含むことができる。これらの目的で、前記グラフィックプロセッサは、タイプされた患者名又は他の注釈のような、ユーザインタフェース４２４からの入力を受信するように構成されてもよい。一部の実施例において、前記グラフィックプロセッサ、画像プロセッサ、体積レンダラ及びマルチプラナリフォーマッタの少なくとも１つの１以上の機能が、別々の処理ユニットにより実行されるこれらのコンポーネントの各々を参照して記載された特定の機能ではなく、統合された画像処理回路（その動作は、並列に動作する複数のプロセッサに分割されてもよい）に組み合わせられてもよい。更に、例えば、Ｂモード画像又はドップラ画像を生成する目的での、前記エコー信号の処理は、Ｂモードプロセッサ及びドップラプロセッサを参照して論じられているが、これらのプロセッサの機能が、単一のプロセッサに統合されてもよいと理解される。
【００３５】
図５Ａ乃至５Ｄは、本開示による超音波パルスの信号処理に対するシステム及び方法を使用して達成されうる改善及び点目標に対する不十分なサンプリングの影響を示す例のグラフィックを示す。
【００３６】
本開示の実施例の実験的検査中に、完全にサンプリングされた及びまばらにサンプリングされた従来の構成を示す画像は、本開示によって送信及び／又は受信に対して補間が実行された実施例に対して比較された。図５Ａは、完全にサンプリングされた例を示し、画像５００−ａは、送信及び受信に対して前記アレイの全ての素子、この場合、６４の素子を使用して生成された。対照的に、図５Ｂに示される画像は、エイリアシングされた例を示し、この場合、画像５００−ｂは、送信及び受信に前記素子の半分（例えば、１つおきの素子）のみを使用して生成された。示されるように、図５Ｂの画像において、大きなグレーティングローブアーチファクトが、前記エコー信号の不十分なサンプリングにより前記画像のＲＨＳに沿った増大された輝度の領域として見える。
【００３７】
図５Ｃ及び５Ｄは、アンダーサンプリングされたアレイを使用する場合に本開示による補間を加えることにより達成されうる例の改善を示す、画像５００−ｃ及び５００−ｄをそれぞれ示す。例えば、図５Ｃにおいて、アンダーサンプリングされたアレイは、送信及び受信に使用され（この場合、前記アレイの半分又は３２の素子を使用）、補間が、前記受信されたエコーに対して実行された。すなわち、各別個の送信パルスからの３２の受信されたエコーは、６４の素子受信開口をエミュレートするように補間された。観察されることができるように、グレーティングローブは、低減される。一部の弱いグレーティングローブアーチファクトは、（図５Ｃにおいて見られるように）依然として残るかもしれず、更なる改善は、受信に対して更なる補間を使用することにより及び／又は送信に対しても補間を実行することにより達成されうる。例えば、図５Ｄに示されるように、前記アレイの３２の素子は、送信及び受信の両方に使用されたが、受信されたエコーは、欠落した受信素子及び欠落した送信素子の両方からの信号をエミュレートするように補間されている。この画像において、前記グレーティングローブアーチファクトは、実質的に完全に抑制され、図５Ｂにおけるアンダーサンプリングされた例に対して大幅に改善された結果を提供する。特定の図示された例は、前記アレイの素子の半分が使用される場合の６４の素子を持つアレイからの結果を示すが、この種の改善は、異なる数の素子を持つアレイ及び／又はアンダーサンプリングの仮想的に任意の他の組み合わせに対して達成されることができる。また、６４素子アレイの素子のサブセットを使用する合成開口が、ここで原理を示すのに使用されたが、実際に、本発明は、初めにまばらなアレイを持つアレイに適用されることができ、ここに記載される補間技術は、前記まばらなアレイの全ての素子を使用する場合でさえ他の形で達成可能である画質を強化するのに使用されてもよい。
【００３８】
図６は、本開示による信号の補間を含む超音波信号をビーム形成する方法６００のフロー図である。方法６００は、例えば超音波プローブを使用して、媒体（例えば、撮像される対象の組織）に向けて１以上の超音波パルスを送信するステップを含みうる。前記超音波パルスは、ブロック６０４に示されるように、例えばＢモード及び／又はドップラ画像データを取得するのに、適切でありうる任意の所望のシーケンスで送信されうる。
【００３９】
前記方法は、ブロック６０８に示されるように、前記送信されたパルスに応答するエコーを検出するステップを更に含みうる。エコーは、前記アレイの１以上の素子を使用して検出されうる。一部の実施例において、前記アレイ内に物理的に存在しうるより少数の素子が、送信及び受信中に使用されてもよい（機能している素子とも称される）。すなわち、一部の素子は、任意の所定の発火シーケンス（例えば、送信／受信サイクル）中に機能していないかもしれない。検出されたエコーに応答して前記プローブにより生成された信号は、ここで、受信又は測定されたエコー信号と称されてもよく、（例えば、ここに記載される補間を使用して）前記プローブ又は超音波システムの電子装置により生成された信号は、計算されたエコー信号と称されてもよい。前記受信又は測定されたエコー信号及び前記計算されたエコー信号は、まとめて、存在するエコー信号（すなわち、所定の補間ステップの前に存在する）と称されてもよい。本例による補間が、測定されたものか又は計算されたものかにかかわらず、任意の２以上の存在するエコー信号に対して実行されうると理解される。
【００４０】
図６に戻って参照すると、方法６００は、ブロック６１６に示されるように、少なくとも２つの存在するエコー信号の信号特性を補間することにより補間された信号を生成するステップと、ブロック６２０に示されるように、１以上の受信された信号及び１以上の補間された信号に基づいて（例えば、超音波画像を生成するための）超音波画像データを生成するステップとを更に含みうる。ブロック６１６に更に示されるように、補間は、連続した存在するエコー信号の時間的アライメントの後に続いて実行される。ここに記載されるように、信号特性の補間は、（例えば、ヒルベルト変換を使用する）前記少なくとも２つのエコー信号の各々に対するそれぞれのエンベロープの計算、及び前記少なくとも２つのエコー信号のエンベロープの間の補間による前記補間された信号のエンベロープの推定を含みうる。前記補間された信号（例えば、前記欠落した信号に対する前記推定されたエンベロープ）は、この場合、前記存在するエコー信号に対する時間的関係においてアラインされうる。本開示によって補間される信号特性は、前記信号の振幅、前記信号の位相、若しくは前記信号の振幅及び位相の両方、又はこれらから得られる任意の特性（例えば、前記信号のエンベロープ）でありうる。前記補間された信号をアラインする場合、変位ベクトルが、前記受信された信号の間の時間的関係に基づいて計算され、前記変位ベクトルが、前記補間された信号の時間的特性を得るように重み付け及び平均されえ、これは、前記補間された信号を弾性的にアラインするのに使用されうる。
【００４１】
一部の例において、前記方法は、オプションとして、（ブロック６１２に示されるように）前記アレイ内の素子の距離又は離間に関する情報のような、補助情報を使用してもよい。他の実施例において、前記補助情報は、前記送信されたパルスのタイミング及びシーケンスに関する情報を含んでもよい。前記補間は、前記補助情報に基づいて設定可能でありうる。例えば、前記離間が、より密にパックされたアレイを使用する場合及び／又は所定の送信／受信シーケンスにおいてより多くの素子を使用／作動する場合より大きい場合（例えば、よりまばらなアレイの場合）、異なる数の信号線が、近隣の受信された線の間で補間されてもよい。オプションとして、（例えば、前記変位ベクトルの重み付けに対する）前記補間係数は、前記補助情報に依存してもよい。記載されるように、画像データを生成するために、前記ビーム形成プロセスは、ビーム形成された信号を生成するように少なくとも２つの存在するエコー信号を含む信号データセット及び前記補間された信号をコヒーレントに結合するステップを含んでもよい。前記ビーム形成された信号は、この場合、前記画像データ、したがって表示する画像を生成するようにプロセッサ（例えば、信号プロセッサ及びこの後にＢモードプロセッサ及び／又はドップラプロセッサ）に結合されうる。
【００４２】
図７は、本開示による超音波パルスの信号処理を使用して達成されることができる改善の更なる例を示す。図７のチャネルデータ比較において、左側の３列、及び左側の列の拡大された部分を示す対応する右側の３列は、例えば孤立した目標からの主要なエコーの存在下で、ここに記載される補間技術の有効性を示す。本技術は、主要なフィーチャが前記受信されたエコー内に存在する応用に適切であってもよく、このような例において、アライメントは、効果的に実行されうる。例えば、ここに記載される技術は、かなりのグレーティングローブアーチファクトが、ステントストラット及び限局性石灰化のような孤立した目標から生じる、血管内超音波における応用に適していてもよい。このような例において、これらのアーチファクトは、ここに記載される信号処理技術により大幅に減少されうる。
【００４３】
図７の例を参照すると、３つのシナリオに対する画質の間の比較が、示される。列７０１、７０３及び７０５の各々は、異なる設定を使用して得られた画像の同じ部分を示す。特に、列７０１の画像は、基準開口（例えば、完全にサンプリングされた開口）を使用して得られ、列７０３の画像は、まばらにサンプリングされた開口（例えば、同じ全体的なサイズの開口であるが、前記開口内の全てより少ない素子を使用する）を使用して得られ、列７０５は、第２の列における前記まばらにサンプリングされた開口を使用するが、本開示による信号処理（例えば、補間）を加えて得られた。右側の列７０１−ａ、７０３−ａ及び７０５−ａは、各サンプルにおいて得られた前記画像データの解像度をより良好に示すように拡大された列７０１、７０３及び７０５における各対応する画像の部分ａを示す。一般に、ここに記載されるように、一例の補間技術は、以下のステップ、すなわち、１）個別のチャネル信号の間の相対的な時間シフトを見つけるように実行される相互相関、２）前記信号を時間アラインする、３）送信、受信並びに／又は送信及び受信の両方において事前アラインされた合成開口データに対して実行される補間（例えば、２ｘ補間）、及びオプションとして４）前記信号が元の位置に戻るように時間シフトされる、を含むように要約されうる。前記信号処理技術は、他の実施例において追加の又は異なるステップを含んでもよい。また、一般的に、受信ビームに対する補間を主に記載しているが、ここに記載されるのと同様の技術が、送信側の合成開口の密度を増大するように送信ビーム補間のために送信ビームに適用されうる。
【００４４】
コンポーネント、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マブル論理のようなプログラマブル装置を使用して実施される様々な実施例において、上記のシステム及び方法が、Ｃ、Ｃ＋＋、ＦＯＲＴＲＡＮ、Ｐａｓｃａｌ、ＶＨＤＬ等のような、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されることができる。したがって、コンピュータのような装置に上記のシステム及び／又は方法を実施するように命令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、電子メモリ等のような様々な記憶媒体が、用意されることができる。一度、適切な装置が、前記記憶媒体に含まれる前記情報及びプログラムに対するアクセスを持つと、前記記憶媒体は、前記情報及びプログラムを前記装置に提供することができ、したがって、前記装置が、ここに記載されるシステム及び／又は方法の機能を実行することを可能にする。例えば、ソースファイル、オブジェクトファイル、実行可能ファイル等のような適切な材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た場合、前記コンピュータは、前記情報を受信し、前記コンピュータ自体を適切に設定し、様々な機能を実施するように上で図面及びフローチャートにおいて概説された様々なシステム及び方法の機能を実行することができる。すなわち、前記コンピュータは、前記ディスクから上記のシステム及び／又は方法の異なる要素に関する情報の様々な部分を受信し、個別のシステム及び／又は方法を実施し、上記の個別のシステム及び／又は方法の機能を調整することができる。
【００４５】
本開示の観点から、ここに記載される様々な方法及び装置が、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されることができることに注意されたい。更に、様々な方法及びパラメータは、いかなる限定的な意味もなく、例としてのみ含まれる。本開示の観点から、当業者は、本開示の範囲内にとどまりながら、独自の技術及びこれらの技術に影響を与える必要とされる機器を決定するのに本教示を実施することができる。ここに記載される前記プロセッサの１以上の機能は、より少数の又は単一の処理ユニット（例えば、ＣＰＵ）に組み込まれてもよく、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又はここに記載される機能を実行するように実行可能命令に応じてプログラムされる汎用処理回路を使用して実施されてもよい。
【００４６】
更に、本システムは、従来の撮像システムと使用されうる１以上のプログラムを含んでもよく、前記プログラムは、本システムのフィーチャ及び利点を提供しうる。本開示の特定の追加の利点及びフィーチャは、本開示を検討すると当業者に明らかであり得、又は本開示の新規のシステム及び方法を採用する人により経験されうる。本システム及び方法の他の利点は、従来の医療画像システムが、本システム、装置及び方法のフィーチャ及び利点を組み込むように容易にアップグレードされることができることでありうる。
【００４７】
もちろん、ここに記載される例、実施例又はプロセスのいずれか１つが、１以上の他の例、実施例及び／又はプロセスと組み合わせられてもよく、又は本システム、装置及び方法によって別個の装置又は装置部分の間で分離及び／又は実行されてもよいと理解されるべきである。
【００４８】
最終的に、上の議論は、単に本システムの理解を助けるものであることを意図され、添付の請求項をいかなる特定の実施例又は実施例のグループに限定すると解釈されるべきではない。したがって、本システムが、典型的な実施例を参照して特に詳細に記載されているが、多くの修正及び代替実施例が、請求項に記載される本システムの幅広いかつ意図された精神及び範囲から逸脱することなしに当業者により考案されうることも理解されるべきである。したがって、本明細書及び図面は、理解を助ける態様と見なされるべきであり、添付の請求項の範囲を限定することを意図されない。
【図１】
2020517336.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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