JP2002542844A - 多重焦点ゾーンを使用した調波イメージング方法及び装置 - Google Patents
多重焦点ゾーンを使用した調波イメージング方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 調波イメージング方法及び装置を提供する。
【解決手段】 近距離音場内の各送信焦点ゾーンは異なる位相をもつ２回以上の送信発射により検査され、遠距離音場内の各送信焦点ゾーンは単一の送信発射により検査される。受信の際に、それぞれの近距離音場ベクトルは加算され、これにより基本波信号成分は実質的に相殺され、高調波（又は低調波）信号成分が分離される。遠距離音場では、単一の送信発射は基本波周波数ｆ0 を有する。例えば２ｆ0 のような高調波（又は低調波）周波数を中心とする通過帯域を有する信号成分がフィルタにより分離される。各走査角度での近距離音場及び遠距離音場の受信ベクトルは、次いで互いに組み合わされて合成ベクトルを形成する。
Description
【０００１】
本出願は、米国特許出願第０９／０５２，６７５号（１９９８年３月３１日提
出）の一部継続出願である。
出）の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、全般的には人体の解剖学的構造に対する医学診断目的の超音波イメ
ージングに関するものである。さらに詳しくは、本発明は調波イメージング(har
monic imaging)のための方法及び装置に関するものである。
ージングに関するものである。さらに詳しくは、本発明は調波イメージング(har
monic imaging)のための方法及び装置に関するものである。
【０００３】
従来の超音波スキャナは、画素（ピクセル）の輝度がエコー反射の強度に基づ
くようにして組織の２次元Ｂモード画像を作成する。従来のＢモード画像は基本
波信号成分と調波(harmonic)信号成分との組合せから形成されており、基本波信
号成分は送信されたパルスの直接的なエコーであり、調波信号成分は組織などの
非線形媒体の中で有限振幅超音波伝搬から生じる。場合によっては、例えば肥満
した患者の場合には、基本波信号成分を抑制して調波信号成分を強調することに
よって超音波画像を改善することができる。
くようにして組織の２次元Ｂモード画像を作成する。従来のＢモード画像は基本
波信号成分と調波(harmonic)信号成分との組合せから形成されており、基本波信
号成分は送信されたパルスの直接的なエコーであり、調波信号成分は組織などの
非線形媒体の中で有限振幅超音波伝搬から生じる。場合によっては、例えば肥満
した患者の場合には、基本波信号成分を抑制して調波信号成分を強調することに
よって超音波画像を改善することができる。
【０００４】 組織調波イメージング法は、Ａｖｅｒｋｉｏｕらによる「組織の非線形特性に
基づく新規なイメージング技法(A new imaging technique based on the nonlin
ear properties of tissues)」（Ｐｒｏｃ． １９９７ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａ
ｓｏｎｉｃ Ｓｙｍｐ．）と題する論文において提案されている。生体組織内で
の音波ビームの伝搬は非線形であることが知られており、これにより調波が生じ
る。組織調波イメージングの一形式においては、エネルギが基本波周波数ｆ0 で
送信され、画像は第２高調波２ｆ0 のエネルギにより形成される。非線形により
発生する第２高調波ビームの特性としては、基本波の場合よりもビームが狭くか
つサイドローブが低くなること、累積処理におけるビーム形成すなわち第２高調
波が伝搬中に基本波からエネルギを連続的に引き出すこと、などがある。これら
の特性は、横方向(lateral) 分解能の改善、強靭な窓に起因する多重反射の低減
、並びに組織及び皮膚層内の不均質に起因するクラッタ低減に貢献している。
基づく新規なイメージング技法(A new imaging technique based on the nonlin
ear properties of tissues)」（Ｐｒｏｃ． １９９７ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａ
ｓｏｎｉｃ Ｓｙｍｐ．）と題する論文において提案されている。生体組織内で
の音波ビームの伝搬は非線形であることが知られており、これにより調波が生じ
る。組織調波イメージングの一形式においては、エネルギが基本波周波数ｆ0 で
送信され、画像は第２高調波２ｆ0 のエネルギにより形成される。非線形により
発生する第２高調波ビームの特性としては、基本波の場合よりもビームが狭くか
つサイドローブが低くなること、累積処理におけるビーム形成すなわち第２高調
波が伝搬中に基本波からエネルギを連続的に引き出すこと、などがある。これら
の特性は、横方向(lateral) 分解能の改善、強靭な窓に起因する多重反射の低減
、並びに組織及び皮膚層内の不均質に起因するクラッタ低減に貢献している。
【０００５】 従来は画像化が困難であった血管構造の診断に役立てるために超音波医学用の
造影剤が開発されている。造影剤の使用法に関しては、例えば、ｄｅ Ｊｏｎｇ
らによる「超音波造影剤の原理及び最新技術(Principles and Recent Developme
nts in Ultrasound Contrast Agents)」（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．２
９，３２４〜３８０頁（１９９１））において検討されている。造影剤は、典型
的には直径が１〜１０マイクロメートルの範囲にあるマイクロバブル(microbubb
le) であり、血流中に注入される。これらのマイクロバブルからの後方散乱信号
は血球からの後方散乱信号よりも遙かに大きいので、血流のイメージングを可能
にするマーカーとして使用される。これらの造影剤からのエコーをさらに分離す
るための１つの方法は、造影剤のエコーの高調波（又は低調波）成分を使用する
ことであり、これらの調波成分は造影剤を含んでいない周囲の組織からの調波成
分よりもずっと大きい。例として、Ｎｅｗｈｏｕｓｅらの論文「第２高調波ドッ
プラー超音波血液灌流測定(Second Harmonic Doppler Ultrasound Blood Perfus
ion Measurement)」（Ｐｒｏｃ． １９９２ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎ．
Ｓｙｍｐ．，１１７５〜１１７７頁）、及びＢｕｒｎｓらの論文「マイクロバブ
ル造影剤を用いる調波パワー・モード・ドップラー：小血管流れイメージング用
の改良方法(Harmonic Power Mode Doppler Using Microbubble Contrast Agents
: An Improved Method for Small Vessel Flow Imaging) 」（Ｐｒｏｃ． １９
９４ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎ． Ｓｙｍｐ．，１５４７〜１５５０頁）を
参照されたい。
造影剤が開発されている。造影剤の使用法に関しては、例えば、ｄｅ Ｊｏｎｇ
らによる「超音波造影剤の原理及び最新技術(Principles and Recent Developme
nts in Ultrasound Contrast Agents)」（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．２
９，３２４〜３８０頁（１９９１））において検討されている。造影剤は、典型
的には直径が１〜１０マイクロメートルの範囲にあるマイクロバブル(microbubb
le) であり、血流中に注入される。これらのマイクロバブルからの後方散乱信号
は血球からの後方散乱信号よりも遙かに大きいので、血流のイメージングを可能
にするマーカーとして使用される。これらの造影剤からのエコーをさらに分離す
るための１つの方法は、造影剤のエコーの高調波（又は低調波）成分を使用する
ことであり、これらの調波成分は造影剤を含んでいない周囲の組織からの調波成
分よりもずっと大きい。例として、Ｎｅｗｈｏｕｓｅらの論文「第２高調波ドッ
プラー超音波血液灌流測定(Second Harmonic Doppler Ultrasound Blood Perfus
ion Measurement)」（Ｐｒｏｃ． １９９２ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎ．
Ｓｙｍｐ．，１１７５〜１１７７頁）、及びＢｕｒｎｓらの論文「マイクロバブ
ル造影剤を用いる調波パワー・モード・ドップラー：小血管流れイメージング用
の改良方法(Harmonic Power Mode Doppler Using Microbubble Contrast Agents
: An Improved Method for Small Vessel Flow Imaging) 」（Ｐｒｏｃ． １９
９４ ＩＥＥＥ Ｕｌｔｒａｓｏｎ． Ｓｙｍｐ．，１５４７〜１５５０頁）を
参照されたい。
【０００６】 超音波スキャナでの調波イメージングのためには、少なくとも２つの方法が知
られている。第１の方法では、フェイズド・アレイのトランスジューサ素子が基
本波周波数を有する波形により付勢され、送信焦点ゾーンに焦点合わせされた超
音波ビームを発生させるように時間遅延を受ける。焦点合わせされた単一ビーム
の送信のことを「発射(firing)」と呼ぶ。検査中の身体から反射されたエコーは
、アレイ素子によって電気信号に変換され、さらに時間遅延させて基本波及び調
波信号成分の双方を有する音響データの受信ベクトルを形成させる。受信フィル
タにより基本波信号成分を除去し、調波信号成分を分離させる。次いで、この調
波信号成分を検出し、走査変換し、表示させる。
られている。第１の方法では、フェイズド・アレイのトランスジューサ素子が基
本波周波数を有する波形により付勢され、送信焦点ゾーンに焦点合わせされた超
音波ビームを発生させるように時間遅延を受ける。焦点合わせされた単一ビーム
の送信のことを「発射(firing)」と呼ぶ。検査中の身体から反射されたエコーは
、アレイ素子によって電気信号に変換され、さらに時間遅延させて基本波及び調
波信号成分の双方を有する音響データの受信ベクトルを形成させる。受信フィル
タにより基本波信号成分を除去し、調波信号成分を分離させる。次いで、この調
波信号成分を検出し、走査変換し、表示させる。
【０００７】 第２の方法では、各トランスジューサ素子は、第１の送信発射中は一方の極性
を有する第１の位相符号化波形により付勢され、また第２の送信発射中はこれと
反対の極性を有する第２の位相符号化波形により付勢される。この２つの波形は
１つの基本波周波数を有している。各発射の間でのトランスジューサ素子の付勢
は、時間遅延させて、同じ送信焦点ゾーンで焦点合わせされた超音波ビームを発
生させる。各発射により、各々が基本波及び調波信号成分の双方を有する音響デ
ータのそれぞれの受信ベクトルを生じさせる。しかしながら、これらの受信ベク
トルをベクトル加算するとその基本波信号成分は実質的に相殺され、これにより
調波信号成分が分離される。次いで、この調波信号成分を検出し、走査変換し、
表示させる。
を有する第１の位相符号化波形により付勢され、また第２の送信発射中はこれと
反対の極性を有する第２の位相符号化波形により付勢される。この２つの波形は
１つの基本波周波数を有している。各発射の間でのトランスジューサ素子の付勢
は、時間遅延させて、同じ送信焦点ゾーンで焦点合わせされた超音波ビームを発
生させる。各発射により、各々が基本波及び調波信号成分の双方を有する音響デ
ータのそれぞれの受信ベクトルを生じさせる。しかしながら、これらの受信ベク
トルをベクトル加算するとその基本波信号成分は実質的に相殺され、これにより
調波信号成分が分離される。次いで、この調波信号成分を検出し、走査変換し、
表示させる。
【０００８】 第１の方法での問題としては、（ａ）受信した信号の帯域が狭く、このために
分解能が悪いこと、（ｂ）大きな基本波信号成分を完全にフィルタリングするこ
とは極めて困難であり、基本波信号が幾らか残留しコントラスト改善を劣化させ
ること、（ｃ）送信信号が調波周波数を含む場合、この成分をフィルタリング除
去することは不可能であること、などがある。
分解能が悪いこと、（ｂ）大きな基本波信号成分を完全にフィルタリングするこ
とは極めて困難であり、基本波信号が幾らか残留しコントラスト改善を劣化させ
ること、（ｃ）送信信号が調波周波数を含む場合、この成分をフィルタリング除
去することは不可能であること、などがある。
【０００９】 第２の方法では、第１の方法に関する上述の不都合がない。しかし、第２の方
法の重大な欠点は、特定の送信焦点ゾーンに対応した調波データを収集するため
に２回の発射が必要となり、これにより常にフレーム速度が半分に減少すること
である。イメージングが２０〜２４ｃｍの深度まで実施される、より低周波数の
トランスジューサの場合、第２の方法では、認識できないことが多い。
法の重大な欠点は、特定の送信焦点ゾーンに対応した調波データを収集するため
に２回の発射が必要となり、これにより常にフレーム速度が半分に減少すること
である。イメージングが２０〜２４ｃｍの深度まで実施される、より低周波数の
トランスジューサの場合、第２の方法では、認識できないことが多い。
【００１０】
調波イメージングの単一送信方法に関連する問題の大部分は、受信した基本波
信号の振幅が調波信号成分の信号の振幅と比較して極めて大きい音場である近距
離音場でのみ重大である。さらに、２回送信式調波イメージングの方法により提
供される帯域幅の改善は、近距離音場において顕著であり、より高い周波数は極
めて急速に減衰するので深度が深くなるのに伴いこの改善は低下する。これらの
知見から、２回送信式調波イメージングの第２の方法による改善は殆どが近距離
音場の領域に限定されることが示唆される。したがって、上記の２つの動作モー
ドを組み合わせて、フレーム速度の減少を最小にしながらコントラストの改善を
最大とするような調波イメージングの方法が必要である。
信号の振幅が調波信号成分の信号の振幅と比較して極めて大きい音場である近距
離音場でのみ重大である。さらに、２回送信式調波イメージングの方法により提
供される帯域幅の改善は、近距離音場において顕著であり、より高い周波数は極
めて急速に減衰するので深度が深くなるのに伴いこの改善は低下する。これらの
知見から、２回送信式調波イメージングの第２の方法による改善は殆どが近距離
音場の領域に限定されることが示唆される。したがって、上記の２つの動作モー
ドを組み合わせて、フレーム速度の減少を最小にしながらコントラストの改善を
最大とするような調波イメージングの方法が必要である。
【００１１】 本発明は、コントラストを改善した調波イメージング方法及び装置である。本
方法では、多重焦点ゾーンを使用し、近距離音場（比較的より深度が浅い位置）
及び遠距離音場（比較的より深度が深い位置）から受信したエコーから導き出し
た合成画像を作成する。近距離音場では、１つの送信焦点ゾーン当たり、発射の
全てが同じ位相ではない２回以上の送信発射を使用する。一方、遠距離音場では
、１つの送信焦点ゾーン当たり単一の送信発射を使用する。本明細書で使用する
場合、近距離音場及び遠距離音場という用語により任意の特定の深度（すなわち
、レンジ）を規定することを意図していない。その意図は、単に遠距離音場が近
距離音場の最大深度と比べて深度レンジがより大きいという意味である。
方法では、多重焦点ゾーンを使用し、近距離音場（比較的より深度が浅い位置）
及び遠距離音場（比較的より深度が深い位置）から受信したエコーから導き出し
た合成画像を作成する。近距離音場では、１つの送信焦点ゾーン当たり、発射の
全てが同じ位相ではない２回以上の送信発射を使用する。一方、遠距離音場では
、１つの送信焦点ゾーン当たり単一の送信発射を使用する。本明細書で使用する
場合、近距離音場及び遠距離音場という用語により任意の特定の深度（すなわち
、レンジ）を規定することを意図していない。その意図は、単に遠距離音場が近
距離音場の最大深度と比べて深度レンジがより大きいという意味である。
【００１２】 本発明の好ましい実施形態では、近距離音場内の各送信焦点ゾーンは異なる位
相をもつ２回の送信発射により検査され、遠距離音場内の各送信焦点ゾーンは単
一の送信発射により検査される。近距離音場に焦点合わせされた２回の送信発射
は反対の極性を有する、すなわち互いに位相が反対であると共に、基本波周波数
で送信される。受信の際に、これらそれぞれのベクトルは加算され、これにより
それぞれの受信信号内の基本波信号成分は実質的に相殺され、一方高調波（又は
低調波）信号成分が分離される。遠距離音場では、その単一の送信発射は基本波
周波数ｆ0 を有する。受信の際に、受信ベクトルは、ある高調波（又は低調波）
周波数、例えば、２ｆ0 を中心とする通過帯域を有するフィルタより帯域通過フ
ィルタリングされる。各角度での近距離音場及び遠距離音場の受信ベクトルは、
次いで互いに組み合わせられ合成ベクトルが形成される。合成画像を構成する多
数の合成ベクトルを得るために、この処理は反復される。
相をもつ２回の送信発射により検査され、遠距離音場内の各送信焦点ゾーンは単
一の送信発射により検査される。近距離音場に焦点合わせされた２回の送信発射
は反対の極性を有する、すなわち互いに位相が反対であると共に、基本波周波数
で送信される。受信の際に、これらそれぞれのベクトルは加算され、これにより
それぞれの受信信号内の基本波信号成分は実質的に相殺され、一方高調波（又は
低調波）信号成分が分離される。遠距離音場では、その単一の送信発射は基本波
周波数ｆ0 を有する。受信の際に、受信ベクトルは、ある高調波（又は低調波）
周波数、例えば、２ｆ0 を中心とする通過帯域を有するフィルタより帯域通過フ
ィルタリングされる。各角度での近距離音場及び遠距離音場の受信ベクトルは、
次いで互いに組み合わせられ合成ベクトルが形成される。合成画像を構成する多
数の合成ベクトルを得るために、この処理は反復される。
【００１３】 この第１の調波イメージング方法の主たる利点は、近距離及び遠距離音場の双
方において１つの送信焦点ゾーン当たり２回の異なる送信を使用する方法と比較
して、後者の方法の利点を犠牲にすることなくフレーム速度を改善することであ
る。改良型の超音波スキャナの殆どでは多重焦点ゾーンを使用して完全な画像を
形成しており、その実現は極めて簡単である。１つの送信焦点ゾーン当たり２回
の異なる送信は近距離音場で使用されているため、２回の発射に要する時間は短
く、フレーム速度が急激に低下することはない。
方において１つの送信焦点ゾーン当たり２回の異なる送信を使用する方法と比較
して、後者の方法の利点を犠牲にすることなくフレーム速度を改善することであ
る。改良型の超音波スキャナの殆どでは多重焦点ゾーンを使用して完全な画像を
形成しており、その実現は極めて簡単である。１つの送信焦点ゾーン当たり２回
の異なる送信は近距離音場で使用されているため、２回の発射に要する時間は短
く、フレーム速度が急激に低下することはない。
【００１４】 本発明の別の好ましい実施形態では、近距離音場内の各送信焦点ゾーンは３回
以上の送信発射によって検査され、遠距離音場内の各送信焦点ゾーンは、この場
合も単一の送信発射により検査される。次いで、３回の送信からのこれらそれぞ
れの受信ベクトルは、スカラー重みを有する「スロー・タイム」フィルタ（すな
わち、ウォール・フィルタ）を使用して組み合わせられ、この結果組み合わせら
れた受信ベクトル内の基本波信号成分は実質的に相殺される。こうするとフレー
ム速度にかなりの影響を及ぼすことになるが、本実施形態は優れたフラッシュ抑
制を達成する特有の能力を備えている。
以上の送信発射によって検査され、遠距離音場内の各送信焦点ゾーンは、この場
合も単一の送信発射により検査される。次いで、３回の送信からのこれらそれぞ
れの受信ベクトルは、スカラー重みを有する「スロー・タイム」フィルタ（すな
わち、ウォール・フィルタ）を使用して組み合わせられ、この結果組み合わせら
れた受信ベクトル内の基本波信号成分は実質的に相殺される。こうするとフレー
ム速度にかなりの影響を及ぼすことになるが、本実施形態は優れたフラッシュ抑
制を達成する特有の能力を備えている。
【００１５】 具体的に述べると、多重送信方法では、３回以上の送信発射での位相符号化励
起、及び受信時の選択的発射間すなわち「スロー・タイム」フィルタリングが使
用される。送信発射の組の全体にわたって変化する送信位相と「スロー・タイム
」フィルタリングとを組み合わせることにより、反射信号内の異なるモードに対
応する異なる実効「スロー・タイム」フィルタが得られる。送信位相及び「スロ
ー・タイム」フィルタ重みは、所望のモードを選択的に強調しながら他のモード
を抑制するように設計される。具体的に述べると、異なる位相（また可能性とし
て異なる振幅）をもつ一連の広帯域パルスが、複数の発射にわたって１つの送信
焦点位置に送信され、そして１組の受信されビーム形成された信号は１組の（可
能性として複素）スカラー重みと乗算され、その１組の重み付けされビーム形成
された信号は１つの画像走査線を形成するための後続の処理のために合算される
。関心領域の全体に及ぶ多数の送信焦点位置についてこの手順を繰り返すことに
よって１つの完全な画像が形成される。
起、及び受信時の選択的発射間すなわち「スロー・タイム」フィルタリングが使
用される。送信発射の組の全体にわたって変化する送信位相と「スロー・タイム
」フィルタリングとを組み合わせることにより、反射信号内の異なるモードに対
応する異なる実効「スロー・タイム」フィルタが得られる。送信位相及び「スロ
ー・タイム」フィルタ重みは、所望のモードを選択的に強調しながら他のモード
を抑制するように設計される。具体的に述べると、異なる位相（また可能性とし
て異なる振幅）をもつ一連の広帯域パルスが、複数の発射にわたって１つの送信
焦点位置に送信され、そして１組の受信されビーム形成された信号は１組の（可
能性として複素）スカラー重みと乗算され、その１組の重み付けされビーム形成
された信号は１つの画像走査線を形成するための後続の処理のために合算される
。関心領域の全体に及ぶ多数の送信焦点位置についてこの手順を繰り返すことに
よって１つの完全な画像が形成される。
【００１６】 本発明の好ましい実施形態によれば、「スロー・タイム」フィルタは有限イン
パルス応答（ＦＩＲ）フィルタとして具現化される。このＦＩＲフィルタは、そ
れぞれの位相符号化送信発射の結果として生じた受信信号をフィルタリングする
ためのフィルタ係数からなるそれぞれの組を受け取る。フィルタ係数の各組は、
所定の１組のフィルタ係数の各々にそれぞれのスカラー重みを乗算することによ
って形成される。送信位相及び「スロー・タイム」スカラー重みは、造影剤調波
イメージングや組織調波イメージングなどの用途の関数としてプログラム可能で
ある。
パルス応答（ＦＩＲ）フィルタとして具現化される。このＦＩＲフィルタは、そ
れぞれの位相符号化送信発射の結果として生じた受信信号をフィルタリングする
ためのフィルタ係数からなるそれぞれの組を受け取る。フィルタ係数の各組は、
所定の１組のフィルタ係数の各々にそれぞれのスカラー重みを乗算することによ
って形成される。送信位相及び「スロー・タイム」スカラー重みは、造影剤調波
イメージングや組織調波イメージングなどの用途の関数としてプログラム可能で
ある。
【００１７】 組織調波イメージングでは、その目標は組織内での非線形伝搬により発生する
調波信号（特に、第２高調波）を観察することである。この目標は、基本波信号
のかなりの部分を抑制すると共に、第２高調波のかなりの部分を通過させること
により達成される。
調波信号（特に、第２高調波）を観察することである。この目標は、基本波信号
のかなりの部分を抑制すると共に、第２高調波のかなりの部分を通過させること
により達成される。
【００１８】 極性が反対の２回の送信を使用する調波イメージング法では、フラッシュ・ア
ーティファクトを表示させる傾向がある。組織又はトランスジューサの動きが速
い場合には、２回の反対極性の発射からの基本波信号成分が適正に相殺されず、
フラッシュとして出現する。しかし、３回以上の発射を適当な乗率係数により組
み合わせると、このフラッシュは効果的に抑制される。例えば、このシステムは
、ある動作モードでは、同じ周波数及び同じ振幅をもつが極性（及び位相）が異
なる３つの波形を相次いで発射する。第１の波形が正の極性であれば、第２の波
形は負の極性を有し、さらに第３の波形は正の極性を有しており、次いで、この
３つの受信ベクトルはスカラー重み［０．５，１．０，０．５］を使用して加算
される。基本波信号成分に対して得られるフィルタは、［０．５，−１．０，０
．５］となり、これにより、直流成分及び低周波数成分が極めて効果的に相殺さ
れる。同じアルゴリズムを、１つの送信焦点ゾーン当たりその発射の全てが同じ
ではない４回以上の発射を有する送信方式向けに設計することができる。フレー
ム速度が問題とならないような用途の場合には、この技法を使用してフラッシュ
を抑制することができる。さらに、この方法では、コヒーレント加算のために画
像のＳＮＲが改善される。
ーティファクトを表示させる傾向がある。組織又はトランスジューサの動きが速
い場合には、２回の反対極性の発射からの基本波信号成分が適正に相殺されず、
フラッシュとして出現する。しかし、３回以上の発射を適当な乗率係数により組
み合わせると、このフラッシュは効果的に抑制される。例えば、このシステムは
、ある動作モードでは、同じ周波数及び同じ振幅をもつが極性（及び位相）が異
なる３つの波形を相次いで発射する。第１の波形が正の極性であれば、第２の波
形は負の極性を有し、さらに第３の波形は正の極性を有しており、次いで、この
３つの受信ベクトルはスカラー重み［０．５，１．０，０．５］を使用して加算
される。基本波信号成分に対して得られるフィルタは、［０．５，−１．０，０
．５］となり、これにより、直流成分及び低周波数成分が極めて効果的に相殺さ
れる。同じアルゴリズムを、１つの送信焦点ゾーン当たりその発射の全てが同じ
ではない４回以上の発射を有する送信方式向けに設計することができる。フレー
ム速度が問題とならないような用途の場合には、この技法を使用してフラッシュ
を抑制することができる。さらに、この方法では、コヒーレント加算のために画
像のＳＮＲが改善される。
【００１９】
本発明は、図１に示す形式の超音波イメージング・システムに取り入れること
ができる。このシステムは、複数の別々に駆動されるトランスジューサ素子１２
で構成されたトランスジューサ・アレイ１０を有する。各トランスジューサ素子
１２は、送信装置１４が発生させたパルス波形により付勢されたときに超音波エ
ネルギのバーストを発生させる。検査中の物体からトランスジューサ・アレイ１
０へ反射された超音波エネルギは各受信用トランスジューサ素子１２によって電
気信号へ変換されて、１組の送受切換え（Ｔ／Ｒ）スイッチ１８を介して受信装
置１６へ別々に印加される。送信装置１４及び受信装置１６は、オペレータから
の命令に応答してホストコンピュータ又は主制御装置２０の制御の下で動作する
。送信装置１４を一時的にオンにゲート駆動して各トランスジューサ素子１２を
付勢し、その後に各トランスジューサ素子１２が発生させたエコー信号を受信装
置１６に印加するようにして一連のエコー信号を取得することにより、完全な１
回の走査（スキャン）が実行される。あるチャンネルは、別のチャンネルが未だ
送信を行っている間に受信を開始することがある。受信装置１６は各トランスジ
ューサ素子からの別々のエコー信号を組み合わせて単一のエコー信号を作成し、
この単一のエコー信号を使用して表示サブシステム２２上の画像内の一走査線を
作成する。この表示サブシステム２２は、典型的にはビデオ処理装置及び表示モ
ニタ（図示せず）を備えている。
ができる。このシステムは、複数の別々に駆動されるトランスジューサ素子１２
で構成されたトランスジューサ・アレイ１０を有する。各トランスジューサ素子
１２は、送信装置１４が発生させたパルス波形により付勢されたときに超音波エ
ネルギのバーストを発生させる。検査中の物体からトランスジューサ・アレイ１
０へ反射された超音波エネルギは各受信用トランスジューサ素子１２によって電
気信号へ変換されて、１組の送受切換え（Ｔ／Ｒ）スイッチ１８を介して受信装
置１６へ別々に印加される。送信装置１４及び受信装置１６は、オペレータから
の命令に応答してホストコンピュータ又は主制御装置２０の制御の下で動作する
。送信装置１４を一時的にオンにゲート駆動して各トランスジューサ素子１２を
付勢し、その後に各トランスジューサ素子１２が発生させたエコー信号を受信装
置１６に印加するようにして一連のエコー信号を取得することにより、完全な１
回の走査（スキャン）が実行される。あるチャンネルは、別のチャンネルが未だ
送信を行っている間に受信を開始することがある。受信装置１６は各トランスジ
ューサ素子からの別々のエコー信号を組み合わせて単一のエコー信号を作成し、
この単一のエコー信号を使用して表示サブシステム２２上の画像内の一走査線を
作成する。この表示サブシステム２２は、典型的にはビデオ処理装置及び表示モ
ニタ（図示せず）を備えている。
【００２０】 ホストコンピュータ２０の指令の下に、送信装置１４は、超音波エネルギが方
向付けされ焦点合わせされたビームとして送出されるようにトランスジューサ・
アレイ１０を駆動する。これを達成するためには、送信ビーム形成装置２６によ
り、それぞれの時間遅延が多数のパルス発生装置２４に与えられる。ホストコン
ピュータ２０により音波パルスを送信する条件が決定される。この情報により、
送信ビーム形成装置２６は、パルス発生装置２４が発生すべき各送信パルスに対
するタイミング及び振幅を決定する。各送信パルスの振幅はアポダイゼーション
(apodization) 発生回路３６により作成する。このアポダイゼーション発生回路
は、例えば、各パルス発生装置に対する電源電圧を設定する高電圧制御装置とす
ることができる。パルス発生装置２４は、次いで、Ｔ／Ｒスイッチ１８を介して
トランスジューサ・アレイ１０の各トランスジューサ素子１２へ送信パルスを送
る。Ｔ／Ｒスイッチ１８はトランスジューサ・アレイに生じる恐れのある高電圧
から時間利得補償（ＴＧＣ）増幅装置２８を保護する。このアポダイゼーション
重みは送信出力とサイドローブ・レベルの間で最適な折り合いが達成されるよう
に選択される。送信ビーム形成装置２６から重みデータを取り出してパルス発生
装置２４に印加するための１組のディジタル対アナログ変換器を備えることが可
能であるような、ブロック３６内で重みが作成される。送信焦点合わせ時間遅延
を従来の方式により適切に調節すること、またさらに送信アポダイゼーション重
みを調節することによって、個々のトランスジューサ素子が送信する多数の超音
波を組み合わせて、方向付けされ焦点合わせされた送信ビームを形成させること
ができる。アポダイゼーション重み及び送信焦点合わせ時間遅延は、システムの
プログラム及びオペレータ入力に基づいてホストコンピュータにより設定するこ
とができる。
向付けされ焦点合わせされたビームとして送出されるようにトランスジューサ・
アレイ１０を駆動する。これを達成するためには、送信ビーム形成装置２６によ
り、それぞれの時間遅延が多数のパルス発生装置２４に与えられる。ホストコン
ピュータ２０により音波パルスを送信する条件が決定される。この情報により、
送信ビーム形成装置２６は、パルス発生装置２４が発生すべき各送信パルスに対
するタイミング及び振幅を決定する。各送信パルスの振幅はアポダイゼーション
(apodization) 発生回路３６により作成する。このアポダイゼーション発生回路
は、例えば、各パルス発生装置に対する電源電圧を設定する高電圧制御装置とす
ることができる。パルス発生装置２４は、次いで、Ｔ／Ｒスイッチ１８を介して
トランスジューサ・アレイ１０の各トランスジューサ素子１２へ送信パルスを送
る。Ｔ／Ｒスイッチ１８はトランスジューサ・アレイに生じる恐れのある高電圧
から時間利得補償（ＴＧＣ）増幅装置２８を保護する。このアポダイゼーション
重みは送信出力とサイドローブ・レベルの間で最適な折り合いが達成されるよう
に選択される。送信ビーム形成装置２６から重みデータを取り出してパルス発生
装置２４に印加するための１組のディジタル対アナログ変換器を備えることが可
能であるような、ブロック３６内で重みが作成される。送信焦点合わせ時間遅延
を従来の方式により適切に調節すること、またさらに送信アポダイゼーション重
みを調節することによって、個々のトランスジューサ素子が送信する多数の超音
波を組み合わせて、方向付けされ焦点合わせされた送信ビームを形成させること
ができる。アポダイゼーション重み及び送信焦点合わせ時間遅延は、システムの
プログラム及びオペレータ入力に基づいてホストコンピュータにより設定するこ
とができる。
【００２１】 超音波エネルギの各バーストは、各送信ビームに沿った相次ぐ距離に位置する
物体から反射される。得られたエコー信号は各トランスジューサ素子１２によっ
て別々に検出され、特定の時点におけるエコー信号の大きさのサンプル値により
特定の距離において生じる反射の量が表される。反射点と各トランスジューサ素
子１２との間の伝搬経路の差により、エコー信号は同時に検出されず、またこれ
らの大きさは等しくない。受信装置１６は、各受信チャンネル内のそれぞれのＴ
ＧＣ増幅装置２８によってエコー信号を別々に増幅する。ＴＧＣは、深度の関数
としてゲインを増加又は減少させて実行される。ＴＧＣ増幅装置により提供され
る増幅量は、ＴＧＣ回路（図示せず）により駆動されている制御線（図示せず）
を介して制御されており、このＴＧＣ回路はホストコンピュータ及びポテンショ
メータの手動操作により設定される。増幅されたエコー信号は、次いで、受信ビ
ーム形成装置３０へ供給される。
物体から反射される。得られたエコー信号は各トランスジューサ素子１２によっ
て別々に検出され、特定の時点におけるエコー信号の大きさのサンプル値により
特定の距離において生じる反射の量が表される。反射点と各トランスジューサ素
子１２との間の伝搬経路の差により、エコー信号は同時に検出されず、またこれ
らの大きさは等しくない。受信装置１６は、各受信チャンネル内のそれぞれのＴ
ＧＣ増幅装置２８によってエコー信号を別々に増幅する。ＴＧＣは、深度の関数
としてゲインを増加又は減少させて実行される。ＴＧＣ増幅装置により提供され
る増幅量は、ＴＧＣ回路（図示せず）により駆動されている制御線（図示せず）
を介して制御されており、このＴＧＣ回路はホストコンピュータ及びポテンショ
メータの手動操作により設定される。増幅されたエコー信号は、次いで、受信ビ
ーム形成装置３０へ供給される。
【００２２】 ホストコンピュータ２０の指令の下に、受信ビーム形成装置３０は送信ビーム
の方向を追跡する。受信ビーム形成装置３０は、増幅された各エコー信号に適切
な時間遅延及び受信アポダイゼーション重みを与え、それらを加算して、１つの
超音波ビームに沿った特定のレンジ（距離）に位置する点から反射された全超音
波エネルギを正確に示す１つの加算されたエコー信号を作成する。受信焦点合わ
せ時間遅延は、専用ハードウエアを使用してリアルタイムで計算されるか、ある
いはルックアップ・テーブルから読み出される。受信チャンネルはまた、受信し
たパルスをフィルタリングするための回路を有している。受信アポダイゼーショ
ン重み及び受信焦点合わせ時間遅延は、システムのプログラム及びオペレータ入
力に基づいてホストコンピュータにより設定することができる。
の方向を追跡する。受信ビーム形成装置３０は、増幅された各エコー信号に適切
な時間遅延及び受信アポダイゼーション重みを与え、それらを加算して、１つの
超音波ビームに沿った特定のレンジ（距離）に位置する点から反射された全超音
波エネルギを正確に示す１つの加算されたエコー信号を作成する。受信焦点合わ
せ時間遅延は、専用ハードウエアを使用してリアルタイムで計算されるか、ある
いはルックアップ・テーブルから読み出される。受信チャンネルはまた、受信し
たパルスをフィルタリングするための回路を有している。受信アポダイゼーショ
ン重み及び受信焦点合わせ時間遅延は、システムのプログラム及びオペレータ入
力に基づいてホストコンピュータにより設定することができる。
【００２３】 次いで、時間遅延された受信信号は加算されて、信号処理装置又は検出器３２
に出力される。検出器３２は、加算された受信信号を表示データに変換する。典
型的なグレースケール表示画像では、その表示データは、エッジ強調や対数圧縮
など何らかの追加処理を受けた信号の包絡線となっている。ＲＦデータの場合で
は、この包絡線は低域通過フィルタを使用して検出できるが、ベースバンド・デ
ータの場合には、（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）1/2 （ここで、Ｉはベースバンド・データの同
相の信号成分、Ｑはベースバンド・データの直交する信号成分である）で表され
る信号を出力する包絡線検出器を用いてその包絡線を検出できる。
に出力される。検出器３２は、加算された受信信号を表示データに変換する。典
型的なグレースケール表示画像では、その表示データは、エッジ強調や対数圧縮
など何らかの追加処理を受けた信号の包絡線となっている。ＲＦデータの場合で
は、この包絡線は低域通過フィルタを使用して検出できるが、ベースバンド・デ
ータの場合には、（Ｉ2 ＋Ｑ2 ）1/2 （ここで、Ｉはベースバンド・データの同
相の信号成分、Ｑはベースバンド・データの直交する信号成分である）で表され
る信号を出力する包絡線検出器を用いてその包絡線を検出できる。
【００２４】 走査変換装置３４は、検出器３２から表示データを受け取り、このデータを表
示のための所望の画像に変換する。具体的に述べると、走査変換装置３４は、音
響画像データを、極座標（Ｒ−θ）セクター形式またはデカルト座標線形アレイ
から適切なスケールとしたデカルト座標表示画素データに、ビデオ速度で変換す
る。走査変換されたこの音響データは、次いで表示サブシステム２２上で表示す
るために出力され、表示サブシステム２２は信号の包絡線の時間変化する振幅を
グレースケールで映像化する。各送信ビームに対してそれぞれの１本の走査線が
表示される。
示のための所望の画像に変換する。具体的に述べると、走査変換装置３４は、音
響画像データを、極座標（Ｒ−θ）セクター形式またはデカルト座標線形アレイ
から適切なスケールとしたデカルト座標表示画素データに、ビデオ速度で変換す
る。走査変換されたこの音響データは、次いで表示サブシステム２２上で表示す
るために出力され、表示サブシステム２２は信号の包絡線の時間変化する振幅を
グレースケールで映像化する。各送信ビームに対してそれぞれの１本の走査線が
表示される。
【００２５】 図２は、本発明によりプログラムすることができる超音波イメージング・シス
テムの部分を示す。このシステムでは、送信開口内の各トランスジューサ素子は
、送信シーケンス・メモリ３８に格納されている送信符号に従ってそれぞれの多
相（例えば、バイポーラ）パルス発生装置２４’によってＮ回パルス駆動される
。例えば、トランスジューサ素子は、第１の送信発射の際は第１の送信符号に従
ってパルス駆動され、また第２の送信発射の際は第２の送信符号に従ってパルス
駆動される。この場合、第１及び第２の送信符号は、従来の送信パルスに対する
位相符号化（例えば、極性反転）として印加される。パルス発生装置２４’はト
ランスジューサ・アレイ１０のトランスジューサ素子１２を駆動して、発生する
超音波エネルギが各送信発射において同じ送信焦点位置に焦点合わせされるよう
にする。これを達成するために、送信符号に従ってパルス発生装置が出力させる
それぞれのパルス波形に対して同じ送信焦点合わせ時間遅延３６が与えられる。
送信焦点合わせ時間遅延を従来の方式により適切に調節することによって、超音
波ビームを多数の送信焦点位置に焦点合わせして、画像平面内の走査を行うこと
が可能となる。
テムの部分を示す。このシステムでは、送信開口内の各トランスジューサ素子は
、送信シーケンス・メモリ３８に格納されている送信符号に従ってそれぞれの多
相（例えば、バイポーラ）パルス発生装置２４’によってＮ回パルス駆動される
。例えば、トランスジューサ素子は、第１の送信発射の際は第１の送信符号に従
ってパルス駆動され、また第２の送信発射の際は第２の送信符号に従ってパルス
駆動される。この場合、第１及び第２の送信符号は、従来の送信パルスに対する
位相符号化（例えば、極性反転）として印加される。パルス発生装置２４’はト
ランスジューサ・アレイ１０のトランスジューサ素子１２を駆動して、発生する
超音波エネルギが各送信発射において同じ送信焦点位置に焦点合わせされるよう
にする。これを達成するために、送信符号に従ってパルス発生装置が出力させる
それぞれのパルス波形に対して同じ送信焦点合わせ時間遅延３６が与えられる。
送信焦点合わせ時間遅延を従来の方式により適切に調節することによって、超音
波ビームを多数の送信焦点位置に焦点合わせして、画像平面内の走査を行うこと
が可能となる。
【００２６】 各々の送信ごとに、トランスジューサ素子１２からのエコー信号がビーム形成
装置のそれぞれの受信チャンネル４０に供給される。ホストコンピュータ（図１
の参照番号２０）の指令の下に、受信ビーム形成装置は送信ビームの方向を追跡
する。受信ビーム形成装置は、受信されたエコー信号に適切な受信焦点合わせ時
間遅延４２を与え、これらの信号を加算して、１つの送信ビームに沿った特定の
送信焦点位置から反射された全超音波エネルギを正確に示す１つのエコー信号を
作成する。特定の送信焦点位置に焦点合わせされるＮ回の送信発射の各々につい
て、時間遅延された受信信号が受信加算装置４４で加算される。次いで、Ｎ回の
送信発射の各々についての加算された受信信号が「スロー・タイム」フィルタ４
６に順次出力される。この「スロー・タイム」フィルタ４６は、少なくとも２種
類のモードで動作するようにプログラムされている。
装置のそれぞれの受信チャンネル４０に供給される。ホストコンピュータ（図１
の参照番号２０）の指令の下に、受信ビーム形成装置は送信ビームの方向を追跡
する。受信ビーム形成装置は、受信されたエコー信号に適切な受信焦点合わせ時
間遅延４２を与え、これらの信号を加算して、１つの送信ビームに沿った特定の
送信焦点位置から反射された全超音波エネルギを正確に示す１つのエコー信号を
作成する。特定の送信焦点位置に焦点合わせされるＮ回の送信発射の各々につい
て、時間遅延された受信信号が受信加算装置４４で加算される。次いで、Ｎ回の
送信発射の各々についての加算された受信信号が「スロー・タイム」フィルタ４
６に順次出力される。この「スロー・タイム」フィルタ４６は、少なくとも２種
類のモードで動作するようにプログラムされている。
【００２７】 本発明の方法は、近距離音場ではある１つの調波イメージング・モードを、ま
た遠距離音場では別の１つの調波イメージング・モードを利用する。各モードの
動作（送信位相符号化及び受信フィルタリングを含む）は、ホストコンピュータ
により制御される。近距離音場用の調波イメージング・モードでは、（１つの受
信ベクトル当たりの）送信発射の数Ｎは、Ｎ≧２である。前に開示したように、
これらの送信発射は位相符号化される。同時に、それぞれＮ組のフィルタ係数が
、ホストコンピュータの指令の下にメモリ５２からＦＩＲフィルタ４８のタップ
に順に入力される。この各フィルタ係数の組の入力は、Ｎ回の送信発射のそれぞ
れの１つからの受信ベクトルの到着に連動させる。Ｎ回の送信発射により取得し
たフィルタリングされた受信ベクトルは、次いでベクトル加算装置５０において
加算される。送信位相符号化及び受信フィルタ係数の組は、基本波信号成分がベ
クトル加算の中で実質的に相殺されると共に、例えば、検出器３２での包絡線検
出、走査変換装置３４（図１参照）での走査変換、表示サブシステム２２でのビ
デオ処理などの後続の処理ために高調波（又は低調波）信号成分が残存するよう
に設計する。
た遠距離音場では別の１つの調波イメージング・モードを利用する。各モードの
動作（送信位相符号化及び受信フィルタリングを含む）は、ホストコンピュータ
により制御される。近距離音場用の調波イメージング・モードでは、（１つの受
信ベクトル当たりの）送信発射の数Ｎは、Ｎ≧２である。前に開示したように、
これらの送信発射は位相符号化される。同時に、それぞれＮ組のフィルタ係数が
、ホストコンピュータの指令の下にメモリ５２からＦＩＲフィルタ４８のタップ
に順に入力される。この各フィルタ係数の組の入力は、Ｎ回の送信発射のそれぞ
れの１つからの受信ベクトルの到着に連動させる。Ｎ回の送信発射により取得し
たフィルタリングされた受信ベクトルは、次いでベクトル加算装置５０において
加算される。送信位相符号化及び受信フィルタ係数の組は、基本波信号成分がベ
クトル加算の中で実質的に相殺されると共に、例えば、検出器３２での包絡線検
出、走査変換装置３４（図１参照）での走査変換、表示サブシステム２２でのビ
デオ処理などの後続の処理ために高調波（又は低調波）信号成分が残存するよう
に設計する。
【００２８】 遠距離音場用の調波イメージング・モードでは、（１つの受信ベクトル当たり
の）送信発射の数Ｎは、Ｎ＝１である。この発射により、基本波周波数ｆ0 を中
心とする帯域幅を有する波形が送信される。フィルタ係数の対応する組がメモリ
５２からＦＩＲフィルタ４８のタップに入力される。このフィルタ係数は、ＦＩ
Ｒフィルタにより基本波信号成分が実質的にフィルタリング除去され、高調波（
又は低調波）信号成分、例えば、周波数２ｆ0 を中心とする帯域幅を有する第２
高調波信号成分など、を分離させるように設計される。次いで、分離させたこの
高調波（又は低調波）信号成分は他のいかなる受信ベクトルとも加算させずにベ
クトル加算装置５０を通過させ、検出器３２に渡す。
の）送信発射の数Ｎは、Ｎ＝１である。この発射により、基本波周波数ｆ0 を中
心とする帯域幅を有する波形が送信される。フィルタ係数の対応する組がメモリ
５２からＦＩＲフィルタ４８のタップに入力される。このフィルタ係数は、ＦＩ
Ｒフィルタにより基本波信号成分が実質的にフィルタリング除去され、高調波（
又は低調波）信号成分、例えば、周波数２ｆ0 を中心とする帯域幅を有する第２
高調波信号成分など、を分離させるように設計される。次いで、分離させたこの
高調波（又は低調波）信号成分は他のいかなる受信ベクトルとも加算させずにベ
クトル加算装置５０を通過させ、検出器３２に渡す。
【００２９】 本発明のこの好ましい実施形態では、ベクトル加算装置から出力された近距離
及び遠距離音場ベクトルは組み合わせられ、表示のための合成ベクトルが形成さ
れる。この動作は、撮影域全体を走査する多数の送信ビーム角で取得された多数
の近距離及び遠距離音場ベクトルに対して反復され、表示のため調波イメージン
グ・データからなる画像フレームが作成される。図３には、ゾーン１（すなわち
、近距離音場）に対するメモリ５４と、ゾーン２（すなわち、遠距離音場）に対
するメモリ５６を示しており、この両者は検出器３２の出力に接続されている。
メモリ５４及び５６に対する読み出し動作及び書き込み動作は、ホストコンピュ
ータ２０からの読み出し及び書き込みコマンド入力により制御されている。近距
離音場用の調波イメージング・モードでは、ベクトル加算装置の出力はゾーン１
のメモリ５４内に格納される。また、遠距離音場用の調波イメージング・モード
では、ベクトル加算装置の出力はゾーン２のメモリ５６内に格納される。表示画
像フレーム内の各走査線に対して、対応する近距離及び遠距離音場の受信ベクト
ルがメモリ５４及び５６のそれぞれからゾーン組み合わせ処理装置５８に送られ
る。ホストコンピュータ２０から提供されるゾーン組み合わせパラメータに従っ
て、ゾーン組み合わせ処理装置５８は近距離及び遠距離音場の受信ベクトルを互
いに組み合わせて合成受信ベクトルを形成させる。この動作は各走査線に対して
反復させ合成画像フレームを形成させる。次いで、調波イメージング・データの
合成フレームは走査変換され、ビデオ処理され、表示される。
及び遠距離音場ベクトルは組み合わせられ、表示のための合成ベクトルが形成さ
れる。この動作は、撮影域全体を走査する多数の送信ビーム角で取得された多数
の近距離及び遠距離音場ベクトルに対して反復され、表示のため調波イメージン
グ・データからなる画像フレームが作成される。図３には、ゾーン１（すなわち
、近距離音場）に対するメモリ５４と、ゾーン２（すなわち、遠距離音場）に対
するメモリ５６を示しており、この両者は検出器３２の出力に接続されている。
メモリ５４及び５６に対する読み出し動作及び書き込み動作は、ホストコンピュ
ータ２０からの読み出し及び書き込みコマンド入力により制御されている。近距
離音場用の調波イメージング・モードでは、ベクトル加算装置の出力はゾーン１
のメモリ５４内に格納される。また、遠距離音場用の調波イメージング・モード
では、ベクトル加算装置の出力はゾーン２のメモリ５６内に格納される。表示画
像フレーム内の各走査線に対して、対応する近距離及び遠距離音場の受信ベクト
ルがメモリ５４及び５６のそれぞれからゾーン組み合わせ処理装置５８に送られ
る。ホストコンピュータ２０から提供されるゾーン組み合わせパラメータに従っ
て、ゾーン組み合わせ処理装置５８は近距離及び遠距離音場の受信ベクトルを互
いに組み合わせて合成受信ベクトルを形成させる。この動作は各走査線に対して
反復させ合成画像フレームを形成させる。次いで、調波イメージング・データの
合成フレームは走査変換され、ビデオ処理され、表示される。
【００３０】 本発明のこの好ましい実施形態によれば、「スロー・タイム」フィルタ４６は
、受信加算装置４４の出力に接続された入力をもつＦＩＲフィルタ４８と、ＦＩ
Ｒフィルタ４８に接続された入力及び検出器３２に接続された出力をもつベクト
ル加算装置５０とで構成される。ＦＩＲフィルタは、各送信発射に対して、Ｍ個
のフィルタ係数からなるそれぞれの組を受け取るためのＭ個のフィルタ・タップ
を有する。ｎ番目の送信発射についてのフィルタ係数は、ａn ｃ1 ，ａn ｃ2 ，
．．．，ａn ｃM である。ここで、ａn はｎ番目の送信発射に対するスカラー重
みであり、ｎ＝１，２，．．．，Ｎであり、またｃ1 ，ｃ2 ，．．．，ｃM は、
ＦＩＲフィルタ４８が受信信号中の所望の周波数帯域を通すように選択された１
組のフィルタ係数である。スカラー重みａ1 ，ａ2 ，．．．，ａN は、「スロー
・タイム」フィルタが調波モード及び散乱体速度の関数として帯域通過信号を選
択的に通過又は減衰させるようにする。フィルタ係数ａn ｃ1 ，ａn ｃ2 ，．．
．，ａn ｃM は、ホストコンピュータによって各送信発射についてフィルタ係数
メモリ５２からフィルタに入力される。例えば、１番目の送信発射について、フ
ィルタ係数ａ1 ｃ1 ，ａ1 ｃ2 ，．．．，ａ1 ｃM の組がＦＩＲフィルタに入力
され、そして２番目の送信発射について、フィルタ係数ａ2 ｃ1 ，ａ2 ｃ2 ，．
．．，ａ2 ｃM の組がＦＩＲフィルタに入力される、という様に続く。フィルタ
係数は診断用途に応じてプログラム可能である。フィルタ係数の多様な組をホス
トコンピュータのメモリ内のルックアップ・テーブルに格納させておくことがで
き、またシステムのオペレータはフィルタ係数の所望の組を選択することができ
る。送信発射の数がＮ＝２である用途では、１組又は複数組のフィルタ係数がメ
モリに格納されており、１組のフィルタ係数を１番目の送信発射の前にＦＩＲフ
ィルタに転送し、そして別の１組のフィルタ係数を１番目の送信発射の後でかつ
２番目の送信発射の前にＦＩＲフィルタに転送する（同じスカラー重みを２つの
送信発射に対して適用する場合には、同じフィルタ係数の組を両方の発射に使用
することができる）。同様に、送信発射の数がＮ＞２である用途では、２組また
はそれ以上の組のフィルタ係数がメモリに格納される。Ｎ回の送信発射での相次
ぐＦＩＲフィルタ出力がベクトル加算装置５０で累算される。次いで、ベクトル
加算装置の出力は通常のＢモード処理を受けてから、走査変換され表示される。
、受信加算装置４４の出力に接続された入力をもつＦＩＲフィルタ４８と、ＦＩ
Ｒフィルタ４８に接続された入力及び検出器３２に接続された出力をもつベクト
ル加算装置５０とで構成される。ＦＩＲフィルタは、各送信発射に対して、Ｍ個
のフィルタ係数からなるそれぞれの組を受け取るためのＭ個のフィルタ・タップ
を有する。ｎ番目の送信発射についてのフィルタ係数は、ａn ｃ1 ，ａn ｃ2 ，
．．．，ａn ｃM である。ここで、ａn はｎ番目の送信発射に対するスカラー重
みであり、ｎ＝１，２，．．．，Ｎであり、またｃ1 ，ｃ2 ，．．．，ｃM は、
ＦＩＲフィルタ４８が受信信号中の所望の周波数帯域を通すように選択された１
組のフィルタ係数である。スカラー重みａ1 ，ａ2 ，．．．，ａN は、「スロー
・タイム」フィルタが調波モード及び散乱体速度の関数として帯域通過信号を選
択的に通過又は減衰させるようにする。フィルタ係数ａn ｃ1 ，ａn ｃ2 ，．．
．，ａn ｃM は、ホストコンピュータによって各送信発射についてフィルタ係数
メモリ５２からフィルタに入力される。例えば、１番目の送信発射について、フ
ィルタ係数ａ1 ｃ1 ，ａ1 ｃ2 ，．．．，ａ1 ｃM の組がＦＩＲフィルタに入力
され、そして２番目の送信発射について、フィルタ係数ａ2 ｃ1 ，ａ2 ｃ2 ，．
．．，ａ2 ｃM の組がＦＩＲフィルタに入力される、という様に続く。フィルタ
係数は診断用途に応じてプログラム可能である。フィルタ係数の多様な組をホス
トコンピュータのメモリ内のルックアップ・テーブルに格納させておくことがで
き、またシステムのオペレータはフィルタ係数の所望の組を選択することができ
る。送信発射の数がＮ＝２である用途では、１組又は複数組のフィルタ係数がメ
モリに格納されており、１組のフィルタ係数を１番目の送信発射の前にＦＩＲフ
ィルタに転送し、そして別の１組のフィルタ係数を１番目の送信発射の後でかつ
２番目の送信発射の前にＦＩＲフィルタに転送する（同じスカラー重みを２つの
送信発射に対して適用する場合には、同じフィルタ係数の組を両方の発射に使用
することができる）。同様に、送信発射の数がＮ＞２である用途では、２組また
はそれ以上の組のフィルタ係数がメモリに格納される。Ｎ回の送信発射での相次
ぐＦＩＲフィルタ出力がベクトル加算装置５０で累算される。次いで、ベクトル
加算装置の出力は通常のＢモード処理を受けてから、走査変換され表示される。
【００３１】 本発明の好ましい実施形態によれば、発射間（すなわち、「スロー・タイム」
）フィルタリングを送信位相符号化と組み合わせて、近距離音場の強調された超
音波画像を作成する。送信位相は送信発射の組の全体にわたって変化するので、
この「スロー・タイム」フィルタは反射された信号の異なるモード（基本波、第
２低調波、第２高調波、第３高調波など）に対して異なる応答をする。これによ
り、所望のモードを選択的に強調する一方で他のモードを抑制するように送信位
相及び「スロー・タイム」フィルタを設計することが可能となる。具体的に述べ
ると、ｉ＝１，２，．．．，Ｎとして、送信した信号が位相項ｅｘｐ［ｊθi ］
を有する場合、ｋ番目の高調波（又は低調波）は、ｉ＝１，２，．．．，Ｎとし
て、位相項ｅｘｐ［ｊｋ(-1)θi ］を有する。したがって、「スロー・タイム」
フィルタ係数が、ｉ＝１，２，．．．，Ｎとして、ａi である場合、ｋ番目の高
調波（又は低調波）に対する実効「スロー・タイム」フィルタは、特定のモード
ｋに依存する伝達関数であり、ｉ＝１，２，．．．，Ｎとして、ａi ｅｘｐ［ｊ
ｋ(-1)θi ］となる。
）フィルタリングを送信位相符号化と組み合わせて、近距離音場の強調された超
音波画像を作成する。送信位相は送信発射の組の全体にわたって変化するので、
この「スロー・タイム」フィルタは反射された信号の異なるモード（基本波、第
２低調波、第２高調波、第３高調波など）に対して異なる応答をする。これによ
り、所望のモードを選択的に強調する一方で他のモードを抑制するように送信位
相及び「スロー・タイム」フィルタを設計することが可能となる。具体的に述べ
ると、ｉ＝１，２，．．．，Ｎとして、送信した信号が位相項ｅｘｐ［ｊθi ］
を有する場合、ｋ番目の高調波（又は低調波）は、ｉ＝１，２，．．．，Ｎとし
て、位相項ｅｘｐ［ｊｋ(-1)θi ］を有する。したがって、「スロー・タイム」
フィルタ係数が、ｉ＝１，２，．．．，Ｎとして、ａi である場合、ｋ番目の高
調波（又は低調波）に対する実効「スロー・タイム」フィルタは、特定のモード
ｋに依存する伝達関数であり、ｉ＝１，２，．．．，Ｎとして、ａi ｅｘｐ［ｊ
ｋ(-1)θi ］となる。
【００３２】 本発明の方法は、造影剤調波イメージング、組織調波イメージングに用途を有
する。各用途ごとに、送信位相及び「スロー・タイム」フィルタ重みを選択して
、基本波及び高調波（又は低調波）信号成分について所望のフィルタリングを達
成することができる。種々の好ましい実施形態についての「スロー・タイム」フ
ィルタ応答を図４乃至図９に示す。基本波モードに対する「スロー・タイム」フ
ィルタ応答を実線で表示し、第２高調波に対する「スロー・タイム」フィルタ応
答を破線で表示し、さらに第２低調波に対する「スロー・タイム」フィルタ応答
を点線で表示している。水平軸は「スロー・タイム」正規化周波数に対応し、垂
直軸は「スロー・タイム」フィルタ出力の大きさである。正規化動作周波数の予
測される範囲は±０．２の範囲内にある。
する。各用途ごとに、送信位相及び「スロー・タイム」フィルタ重みを選択して
、基本波及び高調波（又は低調波）信号成分について所望のフィルタリングを達
成することができる。種々の好ましい実施形態についての「スロー・タイム」フ
ィルタ応答を図４乃至図９に示す。基本波モードに対する「スロー・タイム」フ
ィルタ応答を実線で表示し、第２高調波に対する「スロー・タイム」フィルタ応
答を破線で表示し、さらに第２低調波に対する「スロー・タイム」フィルタ応答
を点線で表示している。水平軸は「スロー・タイム」正規化周波数に対応し、垂
直軸は「スロー・タイム」フィルタ出力の大きさである。正規化動作周波数の予
測される範囲は±０．２の範囲内にある。
【００３３】 造影剤調波イメージングでは、気体充填マイクロバブルよりなる造影剤を血液
中に注入して、血流のイメージングのためのマーカーとして作用させる。背景の
組織信号が抑制されると共にモーション・フラッシュ・アーティファクトが殆ど
無いようにしながら、造影剤の流れからの基本波又は第２高調波信号を観察する
ことが望ましい。特定の送信焦点位置に順々に送信される広帯域パルスは位相符
号化される。具体的に述べると、中心周波数がｆ0 のＮ個のパルスが各送信焦点
位置に送信される。受信時には、「スロー・タイム」フィルタによりＮ回の送信
に対して高調波（又は低調波）流れ信号を抽出する。具体的に述べると、Ｍ個の
タップの「スロー・タイム」ＦＩＲフィルタ４８により、ある特定の速度で動い
ている造影剤から反射された信号中の所望の高調波又は低調波周波数の全てを通
過させると共に、基本波周波数の信号が実質的に抑制されるように、「スロー・
タイム」フィルタ重みの組ａ1 ，ａ2 ，．．．，ａM を選択する。送信された中
心周波数がｆ0 である場合、組織／造影剤の非線形性によりｋｆ0 の高調波が発
生する。ここで、ｋは２を超える整数又は２に等しい整数である。また、造影剤
のバブルが破壊されることにより、周波数がｆ0 ／ｋの低調波が発生することが
ある。
中に注入して、血流のイメージングのためのマーカーとして作用させる。背景の
組織信号が抑制されると共にモーション・フラッシュ・アーティファクトが殆ど
無いようにしながら、造影剤の流れからの基本波又は第２高調波信号を観察する
ことが望ましい。特定の送信焦点位置に順々に送信される広帯域パルスは位相符
号化される。具体的に述べると、中心周波数がｆ0 のＮ個のパルスが各送信焦点
位置に送信される。受信時には、「スロー・タイム」フィルタによりＮ回の送信
に対して高調波（又は低調波）流れ信号を抽出する。具体的に述べると、Ｍ個の
タップの「スロー・タイム」ＦＩＲフィルタ４８により、ある特定の速度で動い
ている造影剤から反射された信号中の所望の高調波又は低調波周波数の全てを通
過させると共に、基本波周波数の信号が実質的に抑制されるように、「スロー・
タイム」フィルタ重みの組ａ1 ，ａ2 ，．．．，ａM を選択する。送信された中
心周波数がｆ0 である場合、組織／造影剤の非線形性によりｋｆ0 の高調波が発
生する。ここで、ｋは２を超える整数又は２に等しい整数である。また、造影剤
のバブルが破壊されることにより、周波数がｆ0 ／ｋの低調波が発生することが
ある。
【００３４】 本発明の好ましい実施形態によれば、造影剤調波イメージングは、基本波信号
を高域通過フィルタリングすなわち抑制し、第２高調波信号を全域通過フィルタ
リングすることにより実現される。この結果、（第２高調波により）組織の背景
が多くなるが、最もゆっくり動く造影剤からであっても調波信号を表示できる。
このモードの例を、図４乃至９に示す。図４に示す応答は、送信位相［０°，１
８０°，０°，１８０°］及びフィルタ重み［０．５，１，１，０．５］を使用
して得たものであり、図５に示す応答は、送信位相［０°，９０°，０°，１８
０°］、フィルタ重み［０．５，１，１，０．５］並びにフィルタ位相［０°，
９０°，０°，０°］を使用して得たものであり、図６に示す応答は、送信位相
［０°，１８０°］及びフィルタ重み［１，１］を使用して得たものであり、図
７に示す応答は、送信位相［１８０°，０°，１８０°］及びフィルタ重み［０
．５，１，０．５］を使用して得たものであり、図８に示す応答は、送信位相［
０°，０°，１８０°，１８０°］及びフィルタ重み［１，１，１，１］を使用
して得たものであり、図９に示す応答は、送信位相［０°，１８０°，１８０°
，０°］及びフィルタ重み［１，１，１，１］を使用して得たものである。図５
に示す応答は複素フィルタを使用して得たものである。
を高域通過フィルタリングすなわち抑制し、第２高調波信号を全域通過フィルタ
リングすることにより実現される。この結果、（第２高調波により）組織の背景
が多くなるが、最もゆっくり動く造影剤からであっても調波信号を表示できる。
このモードの例を、図４乃至９に示す。図４に示す応答は、送信位相［０°，１
８０°，０°，１８０°］及びフィルタ重み［０．５，１，１，０．５］を使用
して得たものであり、図５に示す応答は、送信位相［０°，９０°，０°，１８
０°］、フィルタ重み［０．５，１，１，０．５］並びにフィルタ位相［０°，
９０°，０°，０°］を使用して得たものであり、図６に示す応答は、送信位相
［０°，１８０°］及びフィルタ重み［１，１］を使用して得たものであり、図
７に示す応答は、送信位相［１８０°，０°，１８０°］及びフィルタ重み［０
．５，１，０．５］を使用して得たものであり、図８に示す応答は、送信位相［
０°，０°，１８０°，１８０°］及びフィルタ重み［１，１，１，１］を使用
して得たものであり、図９に示す応答は、送信位相［０°，１８０°，１８０°
，０°］及びフィルタ重み［１，１，１，１］を使用して得たものである。図５
に示す応答は複素フィルタを使用して得たものである。
【００３５】 組織調波イメージングでは、その目標は組織内での非線形伝搬により発生する
調波信号（特に、第２高調波）を観察することである。本発明のさらに別の好ま
しい実施形態によれば、基本波信号の全てを抑制すると共に、第２高調波信号の
全てを通過させることにより、近距離音場イメージング中にこの目標が達成され
る。この目的のために、図４、５、７又は９に表されている送信位相及び「スロ
ー・タイム」フィルタ重みを使用することができる。また図６に示す応答を生じ
させる送信位相及び「スロー・タイム」フィルタ重みを使用することもできるが
、フラッシュ・モーション・アーティファクトが大きくなる。
調波信号（特に、第２高調波）を観察することである。本発明のさらに別の好ま
しい実施形態によれば、基本波信号の全てを抑制すると共に、第２高調波信号の
全てを通過させることにより、近距離音場イメージング中にこの目標が達成され
る。この目的のために、図４、５、７又は９に表されている送信位相及び「スロ
ー・タイム」フィルタ重みを使用することができる。また図６に示す応答を生じ
させる送信位相及び「スロー・タイム」フィルタ重みを使用することもできるが
、フラッシュ・モーション・アーティファクトが大きくなる。
【００３６】 １焦点位置当たりＮ回の送信の各々の間の時間間隔は、「スロー・タイム」フ
ィルタの遮断周波数を決定するようにユーザによる制御が可能である。特定の焦
点位置へのＮ回の送信の各々の間の時間間隔が長くなると、遮断周波数が低くな
り、低速の流れに対する感度が高くなる。
ィルタの遮断周波数を決定するようにユーザによる制御が可能である。特定の焦
点位置へのＮ回の送信の各々の間の時間間隔が長くなると、遮断周波数が低くな
り、低速の流れに対する感度が高くなる。
【００３７】 本発明を好ましい実施形態を参照しながら記載してきたが、本発明の範囲を逸
脱することなく様々な変形が可能であり、また本発明の要素を等価物により置換
することが可能であることを、当業者であれば理解するであろう。さらに、本発
明の本質的範囲を逸脱することなしに、具体的な状況を本発明の教示に適合させ
るような多くの変形が可能である。例えば、本発明は２重位相符号を使用するこ
とに限定されるものではなく、多重の位相符号も使用することができる。また、
近距離及び遠距離音場に対する送信発射は自由に置換可能である。さらに、近距
離及び遠距離音場用の各調波イメージング・モードに対する送信周波数は、必ず
しも同じである必要はない。その上、近距離音場用の調波イメージング・モード
ではＮ≧２の位相符号化した送信発射を利用することが好ましく、また遠距離音
場用の調波イメージング・モードでは単一の送信発射を利用することが好ましい
ものではあるが、これらの送信発射を複数回繰り返し、次いで累算させた値の平
均を使用することにより、フレーム速度が減少するという犠牲は伴うものの同様
の効果を達成することができることを、当業者であれば容易に理解するであろう
。本発明は、したがって、本発明を実行するように企図されたベスト・モードと
して開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、特許請求の
範囲内にある全ての実施形態を包含するものである。
脱することなく様々な変形が可能であり、また本発明の要素を等価物により置換
することが可能であることを、当業者であれば理解するであろう。さらに、本発
明の本質的範囲を逸脱することなしに、具体的な状況を本発明の教示に適合させ
るような多くの変形が可能である。例えば、本発明は２重位相符号を使用するこ
とに限定されるものではなく、多重の位相符号も使用することができる。また、
近距離及び遠距離音場に対する送信発射は自由に置換可能である。さらに、近距
離及び遠距離音場用の各調波イメージング・モードに対する送信周波数は、必ず
しも同じである必要はない。その上、近距離音場用の調波イメージング・モード
ではＮ≧２の位相符号化した送信発射を利用することが好ましく、また遠距離音
場用の調波イメージング・モードでは単一の送信発射を利用することが好ましい
ものではあるが、これらの送信発射を複数回繰り返し、次いで累算させた値の平
均を使用することにより、フレーム速度が減少するという犠牲は伴うものの同様
の効果を達成することができることを、当業者であれば容易に理解するであろう
。本発明は、したがって、本発明を実行するように企図されたベスト・モードと
して開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は、特許請求の
範囲内にある全ての実施形態を包含するものである。
【図１】 従来の超音波イメージング・システムを示すブロック図である。
【図２】 一部継続出願として優先権を主張している米国特許出願第０９／０５２，６７
５号に開示された超音波イメージング・システムの部分を示すブロック図である
。
５号に開示された超音波イメージング・システムの部分を示すブロック図である
。
【図３】 本発明の好ましい一実施形態を示すブロック図である。
【図４】 基本波モード（実線）、第２高調波（破線）及び第２低調波（点線）に対する
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，１８０°，０°
，１８０°］及び［０．４，１，１，０．４］である。
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，１８０°，０°
，１８０°］及び［０．４，１，１，０．４］である。
【図５】 基本波モード（実線）、第２高調波（破線）及び第２低調波（点線）に対する
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，９０°，０°，
１８０°］及び［０．４，１，１，０．４］（「スロー・タイム」フィルタ位相
は［０°，９０°，０°，０°］）である。
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，９０°，０°，
１８０°］及び［０．４，１，１，０．４］（「スロー・タイム」フィルタ位相
は［０°，９０°，０°，０°］）である。
【図６】 基本波モード（実線）、第２高調波（破線）及び第２低調波（点線）に対する
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，１８０°］及び
［１，１］である。
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，１８０°］及び
［１，１］である。
【図７】 基本波モード（実線）、第２高調波（破線）及び第２低調波（点線）に対する
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［１８０°，０°，１８
０°］及び［０．５，１，０．５］である。
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［１８０°，０°，１８
０°］及び［０．５，１，０．５］である。
【図８】 基本波モード（実線）、第２高調波（破線）及び第２低調波（点線）に対する
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
ありこの場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，０°，１８０°，
１８０°］及び［１，１，１，１］である。
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
ありこの場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，０°，１８０°，
１８０°］及び［１，１，１，１］である。
【図９】 基本波モード（実線）、第２高調波（破線）及び第２低調波（点線）に対する
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，１８０°，１８
０°，０°］及び［１，１，１，１］である。
フィルタ応答を（スロー・タイムの正規化周波数の関数として）表したグラフで
あり、この場合の送信位相及びフィルタ重みはそれぞれ［０°，１８０°，１８
０°，０°］及び［１，１，１，１］である。
１０ トランスジューサ・アレイ １２ トランスジューサ素子 １４ 送信装置 １６ 受信装置 １８ 送受切換え（Ｔ／Ｒ）スイッチ ４６ 「スロー・タイム」フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャオ，リチャード・ワイ アメリカ合衆国、12065、ニューヨーク州、 スケネクタデイ、クリフトン・パーク、10 番 Ｆターム(参考） 2G047 AC13 BA03 BC13 CA01 DA02 EA05 EA07 EA09 GF04 GF06 GF31 GG17 GG34 4C301 AA01 CC01 EE06 EE07 EE10 HH01 HH11 HH46 HH48 JB29 JB38 JB46 5J083 AA02 AB17 AC29 AD13 AE10 BA01 BE38 BE49 BE50 BE53 BE58 CA12
Claims (25)
- 【請求項１】 走査面内の物体をイメージングするための方法であって、 走査線に沿った第１の送信焦点位置に焦点合わせされると共に、Ｎ回の送信発
射の各々の間に第１の基本波周波数を有する音波エネルギを送信するステップで
あって、Ｎ≧２であり、かつ前記Ｎ回の送信発射の前記音波エネルギが発射の全
体にわたり位相符号化されている、ステップと、 前記Ｎ回の送信発射の各々で送信され物体から反射された音波エネルギを変換
し、Ｎ組の受信信号を形成するステップと、 前記Ｎ組の受信信号の各々に対してビーム形成を行い、その各々が前記走査線
に沿って取得したデータを構成するＮ個の受信ベクトルを順次形成するステップ
と、 前記Ｎ個の受信ベクトルを発射の全体にわたってフィルタリングし、近距離音
場の受信ベクトルを形成するステップであって、前記Ｎ個の受信ベクトルの第１
の基本波信号成分を高域通過フィルタリングすなわち実質的に抑制すると共に、
前記Ｎ個の受信ベクトルの高調波（又は低調波）信号成分を実質的に全域通過さ
せるステップと、 前記第１の送信焦点位置と比べてより深い深度を有する走査線に沿った第２の
送信焦点位置に焦点合わせされると共に、（Ｎ＋１）番目の送信発射の間に第２
の基本波周波数を有する音波エネルギを送信するステップと、 前記（Ｎ＋１）番目の送信発射で送信されて物体から反射された音波エネルギ
を変換し、（Ｎ＋１）番目の組の受信信号を形成するステップと、 前記（Ｎ＋１）番目の組の受信信号に対してビーム形成を行い、前記走査線に
沿って取得したデータを構成する（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルを形成するステ
ップと、 前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルをフィタリングし、遠距離音場の受信ベク
トルを形成するステップであって、前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルの第２の
基本波信号成分を実質的に抑制すると共に、前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクトル
の高調波（又は低調波）信号成分を実質的に全域通過させるステップと、 前記近距離及び遠距離音場の受信ベクトルを組み合わせて合成受信ベクトルを
形成するステップと、 前記合成受信ベクトルの関数である画像を表示するステップと、 を含む方法。 - 【請求項２】 前記第１の基本波周波数が前記第２の基本波周波数に等しい
請求項１に記載のシステム。 - 【請求項３】 前記音波エネルギが超音波である請求項１に記載のシステム
。 - 【請求項４】 前記フィルタリングのステップが、それぞれの「スロー・タ
イム」フィルタ重みａ1 乃至ａN を所定の１組のフィルタ係数に当てはめること
により導き出されるＮ組のフィルタ係数をフィルタのタップに順々に入力するス
テップを含む請求項１に記載のシステム。 - 【請求項５】 Ｎ＝３であり、発射の全体にわたる前記位相符号化が［１８
０°，０°，１８０°］であり、かつ前記「スロー・タイム」フィルタ重みａ1 乃至ａ3 が［０．５，１，０．５］である請求項４に記載のシステム。 - 【請求項６】 Ｎ＝４であり、発射の全体にわたる前記位相符号化が［０°
，１８０°，０°，１８０°］であり、かつ前記「スロー・タイム」フィルタ重
みａ1 乃至ａ4 が［０．５，１，１，０．５］である請求項４に記載のシステム
。 - 【請求項７】 Ｎ＝４であり、発射の全体にわたる前記位相符号化が［０°
，９０°，０°，１８０°］であり、前記「スロー・タイム」フィルタ重みａ1 乃至ａ4 が［０．５，１，１，０．５］であり、かつ前記フィルタがフィルタ位
相［０°，９０°，０°，０°］を有する請求項４に記載のシステム。 - 【請求項８】 Ｎ＝４であり、発射の全体にわたる前記位相符号化が［０°
，０°，１８０°，１８０°］であり、かつ前記「スロー・タイム」フィルタ重
みａ1 乃至ａ4 が［１，１，１，１］である請求項４に記載のシステム。 - 【請求項９】 Ｎ＝４であり、発射の全体にわたる前記位相符号化が［０°
，１８０°，１８０°，０°］であり、かつ前記「スロー・タイム」フィルタ重
みａ1 乃至ａ4 が［１，１，１，１］である請求項４に記載のシステム。 - 【請求項１０】 さらに、前記送信焦点位置に造影剤を存在させるように造
影剤を物体中に注入するステップを含む請求項１に記載のシステム。 - 【請求項１１】 走査面内の物体をイメージングするための方法であって、 走査線に沿った１つの送信焦点位置に焦点合わせされると共に、Ｎ回の送信発
射の各々の間に基本波周波数を有する音波エネルギを送信するステップであって
、Ｎ≧２であり、かつ前記Ｎ回の送信発射の前記音波エネルギが発射の全体にわ
たり位相符号化されている、ステップと、 前記Ｎ回の送信発射の各々で送信され物体から反射された音波エネルギを変換
し、Ｎ組の受信信号を形成するステップと、 前記Ｎ組の受信信号の各々に対してビーム形成を行い、その各々が前記走査線
に沿って取得したデータを構成するＮ個の受信ベクトルを順次形成するステップ
と、 前記Ｎ個の受信ベクトルを発射の全体にわたってフィルタリングし、近距離音
場の受信ベクトルを形成するステップであって、前記Ｎ個の受信ベクトルの基本
波信号成分を高域通過フィルタリングすなわち実質的に抑制すると共に、前記Ｎ
個の受信ベクトルの高調波（又は低調波）信号成分を実質的に全域通過させるス
テップと、 前記「スロー・タイム」フィルタリングされた受信ベクトルの関数である画像
を表示するステップと、 を含む方法。 - 【請求項１２】 前記音波エネルギが超音波である請求項１１に記載のシス
テム。 - 【請求項１３】 前記フィルタリングのステップが、それぞれの「スロー・
タイム」フィルタ重みａ1 乃至ａN を所定の１組のフィルタ係数に当てはめるこ
とにより導き出されるＮ組のフィルタ係数をフィルタのタップに順々に入力する
ステップを含む請求項１１に記載のシステム。 - 【請求項１４】 さらに、前記送信焦点位置に造影剤を存在させるように造
影剤を物体中に注入するステップを含む請求項１１に記載のシステム。 - 【請求項１５】 電気的付勢に応答して音波エネルギを送信し反射した音波
エネルギを電気信号に変換するための多数のトランスジューサ素子を備えるトラ
ンスジューサ・アレイと、 前記トランスジューサ・アレイに結合されると共に、複数の前記トランスジュ
ーサ素子を付勢させて、走査線に沿った第１の送信焦点位置に焦点合わせされ、
かつＮ回の送信発射の各々の間に第１の基本波周波数を有する音波エネルギを送
信するようにプログラムされている送信装置であって、Ｎ≧２であり、かつ前記
Ｎ回の送信発射の前記音波エネルギは発射の全体にわたって位相符号化されてい
る、送信装置と、 前記Ｎ回の送信発射のそれぞれに続いて、前記トランスジューサ・アレイによ
り出力されたＮ組の受信信号の各々のビーム形成を行い、その各々が前記走査線
に沿って取得したデータを構成するＮ個の受信ベクトルを順次形成するようにプ
ログラムされている受信装置と、 前記Ｎ個の受信ベクトルを発射の全体にわたってフィルタリングし、近距離音
場の受信ベクトルを形成するようにプログラムされている「スロー・タイム」フ
ィルタであって、前記Ｎ個の受信ベクトルの第１の基本波信号成分を高域通過フ
ィルタリングすなわち実質的に抑制すると共に、前記Ｎ個の受信ベクトルの高調
波（又は低調波）信号成分を実質的に全域通過させる、フィルタと、 前記近距離音場の受信ベクトルを処理して近距離音場の画像信号を形成させる
ための処理サブシステムと、 前記近距離音場の画像信号の関数である画像を表示するための表示サブシステ
ムと、 を備えるイメージング・システム。 - 【請求項１６】 前記送信装置がさらに、前記アレイのトランスジューサ素
子を付勢させ、前記第１の送信焦点位置と比べてより深い深度を有する前記走査
線に沿った第２の送信焦点位置に焦点合わせされ、かつ（Ｎ＋１）番目の送信発
射の間に第２の基本波周波数を有する音波エネルギを送信するようにプログラム
されており、 前記受信装置がさらに、前記（Ｎ＋１）番目の送信発射に続いて、前記トラン
スジューサ・アレイにより出力された（Ｎ＋１）番目の組の受信信号のビーム形
成を行って、前記走査線に沿って取得されたデータを構成する（Ｎ＋１）番目の
受信ベクトルを形成するようにプログラムされており、 前記「スロー・タイム」フィルタがさらに、前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクト
ルをフィルタリングし、前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルの第２の基本波信号
成分を実質的に抑制すると共に、前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルの高調波（
又は低調波）信号成分を実質的に全域通過させた、遠距離音場の受信ベクトルを
形成するようにプログラムされており、 前記処理サブシステムが、前記近距離及び遠距離音場の受信ベクトルを組み合
わせて合成受信ベクトルを形成するようにプログラムされているゾーン組み合わ
せ処理装置を備えており、 前記表示サブシステムにより表示される前記画像が前記合成受信ベクトルの関
数であること、 を特徴とする請求項１５に記載のシステム。 - 【請求項１７】 前記トランスジューサ・アレイが多数の超音波変換素子を
含んでいる請求項１５に記載のシステム。 - 【請求項１８】 さらに、それぞれの「スロー・タイム」フィルタ重みａ1 乃至ａN を、所定の１組のフィルタ係数に当てはめることにより導き出されるＮ
組のフィルタ係数を前記フィルタのタップに順々に入力するためのフィルタ係数
メモリを備えている請求項１５に記載のシステム。 - 【請求項１９】 前記「スロー・タイム」フィルタが、ＦＩＲフィルタと、
前記ＦＩＲフィルタからの出力を加算するように接続されたベクトル加算装置と
を含んでいる請求項１５に記載のシステム。 - 【請求項２０】 前記第１の基本波周波数が前記第２の基本波周波数に等し
い請求項１５に記載のシステム。 - 【請求項２１】 電気的付勢に応答して音波エネルギを送信し反射した音波
エネルギを電気信号に変換するための多数のトランスジューサ素子を有するトラ
ンスジューサ・アレイと、 画像を表示するための表示モニタと、 コンピュータとを備え、 該コンピュータは、 走査線に沿った第１の送信焦点位置に焦点合わせされると共に、Ｎ回の送信
発射の各々の間に第１の基本波周波数を有する音波エネルギを送信するために前
記アレイのトランスジューサ素子を付勢させるステップであって、Ｎ≧２であり
、かつ前記Ｎ回の送信発射の前記音波エネルギが発射の全体にわたり位相符号化
されている、ステップと、 前記Ｎ回の送信発射のそれぞれに続いて、前記トランスジューサ・アレイに
より出力された前記Ｎ組の受信信号の各々に対してビーム形成を行い、その各々
が前記走査線に沿って取得したデータを構成するＮ個の受信ベクトルを順次形成
させるステップと、 前記Ｎ個の受信ベクトルを発射の全体にわたってフィルタリングし、近距離
音場の受信ベクトルを形成させるステップであって、前記Ｎ個の受信ベクトルの
第１の基本波信号成分を高域通過フィルタリングすなわち実質的に抑制すると共
に、前記Ｎ個の受信ベクトルの高調波（又は低調波）信号成分を実質的に全域通
過させるステップと、 前記近距離音場の受信ベクトルを処理して近距離音場の画像信号を形成する
ステップと、 前記表示モニタに対して前記近距離音場の画像信号の関数である画像信号を
送信するステップと、 を実行するようにプログラムされていること、 を特徴とするイメージング・システム。 - 【請求項２２】 前記コンピュータがさらに、 前記第１の送信焦点位置と比べてより深い深度を有する走査線に沿った第２の
送信焦点位置に焦点合わせされると共に、（Ｎ＋１）番目の送信発射の間に第２
の基本波周波数を有する音波エネルギを送信するために前記アレイのトランスジ
ューサ素子を付勢させるステップと、 前記（Ｎ＋１）番目の送信発射に続いて、前記トランスジューサ・アレイによ
り出力された（Ｎ＋１）番目の組の受信信号に対してビーム形成を行い、前記走
査線に沿って取得したデータを構成する（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルを形成す
るステップと、 前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルをフィタリングし、遠距離音場の受信ベク
トルを形成させるステップであって、前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルの第２
の基本波信号成分を実質的に抑制すると共に、前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクト
ルの高調波（又は低調波）信号成分を実質的に全域通過させるステップと、 前記近距離及び遠距離音場の受信ベクトルのゾーン組み合わせを行い、合成受
信ベクトルを形成するステップと、 を実行するようにプログラムされており、 前記表示モニタに送られる前記画像信号は前記合成受信ベクトルの関数である
、請求項２１に記載のシステム。 - 【請求項２３】 前記トランスジューサ・アレイが多数の超音波変換素子を
備えている請求項２１に記載のシステム。 - 【請求項２４】 前記第１の基本波周波数が前記第２の基本波周波数に等し
い請求項２１に記載のシステム。 - 【請求項２５】 電気的付勢に応答して音波エネルギを送信し反射した音波
エネルギを電気信号に変換するための多数のトランスジューサ素子を有するトラ
ンスジューサ・アレイと、 画像を表示させるための表示モニタと、 コンピュータとを備え、 該コンピュータは、 走査線に沿った第１の送信焦点位置に焦点合わせされると共に、Ｎ回の送信
発射の各々の間に第１の基本波周波数を有する音波エネルギを送信するために前
記アレイのトランスジューサ素子を付勢するステップであって、Ｎ≧２であり、
かつ前記Ｎ回の送信発射の前記音波エネルギが発射の全体にわたり位相符号化さ
れている、ステップと、 前記第１の送信焦点位置と比べてより深い深度を有する走査線に沿った第２
の送信焦点位置に焦点合わせされると共に、（Ｎ＋１）番目の送信発射の間に第
２の基本波周波数を有する音波エネルギを送信するために前記アレイのトランス
ジューサ素子を付勢させるステップと、 前記（Ｎ＋１）回の送信発射のそれぞれに続いて、前記トランスジューサ・
アレイにより出力された（Ｎ＋１）組の受信信号の各々に対してビーム形成を行
い、その各々が前記走査線に沿って取得したデータを構成する１番目乃至（Ｎ＋
１）番目の受信ベクトルを順次形成するステップと、 前記１番目乃至Ｎ番目の受信ベクトルを発射の全体にわたってフィタリング
し、近距離音場の受信ベクトルを形成するステップであって、前記１番目乃至Ｎ
番目の受信ベクトルの第１の基本波信号成分を高域通過フィルタリングする、す
なわち実質的に抑制させると共に、前記１番目乃至Ｎ番目の受信ベクトルの高調
波（又は低調波）信号成分を実質的に全域通過させるステップと、 前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルをフィタリングし、遠距離音場の受信ベ
クトルを形成させるステップであって、前記（Ｎ＋１）番目の受信ベクトルの第
２の基本波信号成分を実質的に抑制すると共に、前記（Ｎ＋１）番目の受信ベク
トルの高調波（又は低調波）信号成分を実質的に全域通過させるステップと、 前記近距離及び遠距離音場の受信ベクトルのゾーン組み合わせを行って、合
成受信ベクトルを形成するステップと、 前記表示モニタに対して前記合成受信ベクトルの関数である画像信号を送信
するステップと、を実行するようにプログラムされていること、 を特徴とするイメージング・システム。
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