JP2009018161A - マルチプル送信コントラスト強調撮像のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントラスト強調薬剤からの非線形エコーを検出するための方法及び装置を提供する。
【解決手段】撮像装置を用いて目標物からの非線形応答を計測するための方法（３００）は、関心領域に向けてトランスジューサ（１０６）から第１の振幅で信号を送信しこれに対する第１の応答を計測する工程（３０２）と、トランスジューサから関心領域に向けて、第１の振幅信号と同じ位相であるが１つまたは複数の異なるより低い振幅で少なくとも１つの追加的信号を送信しこれに対する少なくとも１つの追加的応答を計測する工程（３０４）と、を含む。計測された追加的応答（複数のこともある）の関数の第１の応答からの差が決定されこれにより関心対象の非線形応答が取得され（３０６）、さらに非線形応答の描出（１９０）が表示される（３０７）。
【選択図】図９

Description

本発明は、全般的には診断用超音波医用撮像に関し、さらに詳細にはコントラスト強調薬剤からの非線形エコーを検出するための方法及び装置に関する。

診断用医用撮像では病変組織の検出を支援するためにコントラスト強調薬剤が使用されることがある。幾つかの検出方法では、正常組織に対するコントラスト強調薬剤の非線形応答を用いてコントラスト強調薬剤の存在に由来する超音波エコーが正常組織のものから識別されている。

少なくとも２つのパルスが異なる振幅をもちかつ少なくとも２つのパルスが異なる位相をもつような複数のパルスを使用する超音波コントラスト撮像法が知られている。マルチプルパルス技法は線形エコーを抑制すると共にコントラスト強調薬剤からの非線形エコーを維持している。しかしこれらの技法が適正に働くのは、互いに対する位相シフトが１８０度であるような送信パルスが正確に対称性である（すなわち、互いに対して１８０度の位相シフトをもつパルスの和がゼロである）場合だけである。
米国特許第６，４９４，８４１号

従って、コントラスト強調薬剤からの非線形エコーを検出するための好適な方法及び装置が提供されることが望まれる。

本発明の一実施形態では、撮像装置を用いて目標物からの非線形応答を計測するための方法を提供する。本方法は、トランスジューサから関心領域に向けて第１の振幅で信号を送信しこれに対する第１の応答を計測する工程と、トランスジューサから関心領域に向けて第１の振幅信号と同じ位相であるが１つまたは複数の異なるより低い振幅で少なくとも１つの追加的信号を送信しこれに対する少なくとも１つの追加的応答を計測する工程と、を含む。該計測した追加的応答（複数のこともある）の関数の第１の応答からの差が決定され、これによって関心対象からの非線形応答が取得されると共に、該非線形応答の描出が表示される。

本発明の別の実施形態では、目標物からの非線形応答を計測するための診断撮像装置が提供される。本装置は、送信器と、該送信器により励起可能なＮ個の励起可能トランスジューサ素子を有するトランスジューサと、音響エネルギーを送信しトランスジューサ素子からエコー帰還信号を受信するような位置にトランスジューサからのビームを集束するように構成させたビーム形成器と、該ビーム形成器に応答して非線形応答を決定するように構成された加算／減算モジュールと、該決定された非線形応答の描出を表示するように構成されたディスプレイと、を含む。本装置は、関心領域に向けてトランスジューサから第１の振幅で信号を送信しこれに対する第１の応答を計測すること、並びにトランスジューサから関心領域に向けて、第１の振幅信号と同じ位相であるが１つまたは複数のより小さい振幅の少なくとも１つの追加的信号を送信しこれに対する少なくとも１つの追加的応答を計測すること、を行うように構成されている。本装置はさらに、該計測した少なくとも１つの追加的応答の関数の第１の応答からの差を決定しこれにより関心対象からの非線形応答を決定すること、並びにディスプレイ上に該非線形応答の描出を表示すること、を行うように構成されている。

本発明のさらに別の実施形態では、その診断撮像装置は超音波撮像装置である。

上述した要約、並びに本発明のある種の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。これらの図面が様々な実施形態の機能ブロックからなる図を表している場合も、必ずしもこれらの機能ブロックがハードウェア回路間で分割されることを意味するものではない。したがって例えば、１つまたは複数の機能ブロック（例えば、プロセッサやメモリ）を単一のハードウェア（例えば、汎用の信号プロセッサ、ランダムアクセスメモリのブロック、ハードディスク、その他）の形で実現させることがある。同様にそのプログラムは、スタンドアロンのプログラムとすること、オペレーティングシステム内のサブルーチンとして組み込まれること、インストールしたソフトウェアパッケージの形で機能させること、その他とすることができる。こうした様々な実施形態は図面に示した配置や手段に限定されるものではないことを理解すべきである。

本明細書で使用する場合、単数形で「ａ」や「ａｎ」の語を前に付けて記載した要素や工程は、これに関する複数の要素や工程も排除していない（こうした排除を明示的に記載している場合を除く）と理解すべきである。さらに、本発明の「一実施形態」に対する言及は、記載した特徴も組み込んでいる追加的な実施形態の存在を排除すると理解されるように意図したものではない。さらに特に明示的に否定する記述をしない限り、ある具体的な性状を有する１つまたは複数の構成要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、こうした構成要素で当該性状を有しない追加的な構成要素も含むことがある。

本発明の様々な実施形態により、画像の観察を自動的に最適化する図１に示すように診断撮像装置５０が提供される。診断撮像装置５０は例えば、送信された信号の位相が制御を受けると共に関心対象内の信号を基準として非線形性が重要であるような、例えば超音波撮像装置やマルチモダリティ撮像装置などの異なるタイプの医用撮像システムなど任意のタイプのシステムとすることができる。様々な実施形態は人の撮像を目的とした医用撮像システムに限定するものではなく、非人間の撮像を目的とした獣医学システムや非医用システム及び非破壊検査の撮像または試験、セキュリティ用の撮像（例えば、空港のセキュリティ・スクリーニング）、その他を実施するための非医用システムを含むことがある。

診断撮像装置５０は一般に、画像データ（例えば、超音波画像データ）を収集するように構成された収集構成要素５２を含む。収集構成要素５２は例えば、物体や関心対象ボリュームを走査するための探触子、スキャナまたは同様の別のデバイスとすることがある。収集構成要素５２は画像処理構成要素５４に接続されている。画像処理構成要素５４は収集した画像データを処理することが可能な任意のタイプの画像プロセッサであり、表示構成要素５６に接続されている。表示構成要素５６は、表示画面６２上に表示させるために処理済み画像データを構成またはフォーマット設定する。表示画面６２は、画像、グラフィックス、テキスト、その他を表示することが可能な任意のタイプの画面とすることがある。例えば表示画面６２は、陰極線管（ＣＲＴ）画面、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面またはプラズマ画面（ただし、これらに限らない）とすることがある。

プロセッサ６４（例えば、コンピュータ）やその他の処理ユニットは、診断撮像装置５０の内部の様々な動作を制御する。例えばプロセッサ６４は、ユーザインタフェース６６からユーザ入力を受け取り、要求された画像データを表示することや、その表示画像データに関する設定を調整することがある。

診断撮像装置５０は例えば、図２に示した超音波撮像装置１００とすることができる。超音波撮像装置１００は、トランスジューサ１０６内部にあるアレイ状の素子１０４（例えば、圧電式やその他の素子）を駆動し身体内にパルス状の超音波信号を送出する送信器１０２を含む。送信エネルギーはビーム形成器１１０の制御によって所与の位置に集束させている。所与の集束深さにおいて励起を受ける素子１０４は、そのアレイを形成する素子１０４の総数と比べてより少ないことがあることに留意すべきである。例えば素子１０４の総数がＮであれば、所与の集束深さにおいて、フルアパーチャｎ≦Ｎとなる。多種多様な幾何学構成を使用することができる。超音波信号は、血球や筋肉組織などの身体内の構造で後方散乱され素子１０４に戻されるエコーを生成する。このエコーは受信器１０８によって受け取られる。受け取ったエコーは、ビーム形成を実行しＲＦ信号を出力するビーム形成器１１０を通過させる。次いでＲＦ信号はＲＦプロセッサ１１２を通過する。別法としてＲＦプロセッサ１１２は、ＲＦ信号を復調してエコー信号を表すＩＱデータ対を形成する複素復調器（図示せず）を含むことがある。ＲＦまたはＩＱ信号データは次いで、保存のためにメモリに直接導かれることがある。

超音波撮像装置１００はさらに、収集した超音波情報（例えば、ＲＦ信号データまたはＩＱデータ対）を処理しディスプレイ１１８上に表示させる超音波情報フレームを作成するためのプロセッサモジュール１１６を含む。プロセッサモジュール１１６は、収集した超音波情報に対して複数の選択可能な超音波様式に従って１つまたは複数の処理操作を実施するように適応させている。収集した超音波情報は、エコー信号を受信しながら走査セッション中にリアルタイムで処理され表示されることがある。追加としてまたは別法として、超音波情報は走査セッションの間はメモリ１１４内に一時的に保存され、オフライン動作で処理され表示されることがある。

プロセッサモジュール１１６は、プロセッサモジュール１１６の動作を制御できるユーザインタフェース１２４に接続されている（これについては、以下でさらに詳細に説明することにする）。ディスプレイ１１８は、ユーザに対して診断及び解析のための診断用超音波画像を含む患者情報を提示している１つまたは複数のモニタを含む。メモリ１１４とメモリ１２２の一方または両方は、超音波データの３次元データ組を格納することがあり、こうした３Ｄデータ組は２次元（２Ｄ）及び３次元（３Ｄ）画像を提示するためにアクセスを受ける。これらの画像は修正されることがあり、またディスプレイ１１８の表示設定はさらにユーザインタフェース１２４を用いて手作業で調整されることがある。

超音波撮像装置１００は、様々な技法（例えば、３Ｄ走査、リアルタイム３Ｄ撮像、ボリューム走査、位置決めセンサを有するトランスジューサによる２Ｄ走査、ボクセル相関技法を用いたフリーハンド走査、２Ｄまたはマトリックスアレイ・トランスジューサ、その他）によってボリュメトリックデータ組を取得することができる。トランスジューサ１０６は、関心領域（ＲＯＩ）を走査しながら直線軌道や弧状軌道などに沿って移動させている。直線や弧状の各位置において、トランスジューサ１０６は走査面を取得し、これがメモリ１１４内に保存される。

図３は、本発明の一実施形態に従って製作したユーザインタフェース１２４を表している。ユーザインタフェース１２４は、キーボード１２６、マウス１３３（超音波撮像装置内よりもオフラインの撮像システムやワークステーションにおいてより一般的に見られるもの）、タッチスクリーン１２８、該タッチスクリーン１２８の近傍にある一連のソフトキー１３０、トラックボール１３２、視野位置ボタン１３４、モードボタン１３６、並びに制御または操作キー１３８を含むことが可能である。ソフトキー１３０には、選択した検査モード、検査段階、その他に応じてタッチスクリーン１２８上で異なる機能が割り当てられる。トラックボール１３２及びキー１３８は、ディスプレイ１１８上における画像表示の制御、並びに例えばズーム、回転、観察モード、検査モード、その他の様々なオプションの制御のために使用される。例えば視野位置ボタン１３４は、表示させる画像の様々なビューを変化させることができる。任意選択ではその視野位置ボタン１３４は、タッチスクリーン１２８上のタッチ領域１２９として実現されることがある。別のオプションとして、表示させる画像のサイズ、位置及び方向がタッチスクリーン１２８上に設けられたタッチ領域によって及び／またはソフトキー１３０によって、部分的あるいは全体的に制御されることがある。

ユーザインタフェース１２４はさらに、表示させる画像に対するある種の画像特性または変化をセーブまたはリストアするためのセーブコマンド／オプション１４０やリストアコマンド／オプション１４２などの別の制御子を含む。しかし、こうした様々な制御子を用いて様々な設定、表示オプション、その他を調整または制御できることに留意すべきである。例えばユーザインタフェース１２４は、ユーザに画面輝度の手作業調整を可能にさせるための輝度調整ボタン１４４と、ユーザに画面コントラストの手作業調整を可能にさせるためのコントラスト制御ボタン１４６と、を含むことがある。

本発明の実施形態は例えば、図４に示すように移動式台座１４７上に設けられた可搬式撮像装置１４５（例えば、可搬式超音波装置）の形で実現することができる。手作業画面調整制御子１５０（例えば、輝度及びコントラスト制御子）がディスプレイ１１８上に設けられている。ディスプレイ１１８はユーザインタフェース１２４と分離されていることや分離可能とさせることがあることを理解されたい。ユーザインタフェース１２４は任意選択ではタッチ式画面であり、これによってユーザは表示されたグラフィックス、アイコン、その他に触れることによってオプションを選択することが可能となる。

図４のユーザインタフェース１２４はさらに、可搬式撮像装置１４５を希望または必要に応じて、及び／または典型的には提供されたように制御するために使用できる別の任意選択の制御ボタン１５２を含む。ユーザインタフェース１２４は、超音波データや表示可能なその他のデータと対話するための物理的な取扱い、並びに情報の入力及び走査パラメータの設定や変更を可能にさせる複数のインタフェースオプションを提供する。インタフェースオプションは、指定の入力、プログラム可能入力、コンテキスト型入力、その他のために使用されることがある。指定のシステム作用を実施し、またこれにより指定のシステム応答を実現するようにユーザに対してより直覚的とさせた様々な物理的な作用として様々なタイプの物理的制御子が設けられている。

例えばディスプレイ１１８の近傍にマルチ機能制御子１６０を位置決めし、複数の異なる物理的状態が提供される。例えば単一のマルチ機能制御子によって、複数の異なる状態を許容するように時計方向／逆時計方向（ＣＷ／ＣＣＷ）回転、上／下トグル、左／右トグル、別の位置トグル、並びにオン／オフまたは押下式のボタンからなる移動機能を提供することがある。異なる組み合わせが可能であり本明細書で検討したものに限ることはない。マルチ機能制御子１６０は例えば、ジョイスティック回転式制御子として構成されることがある。

本発明の実施形態はさらに、ディスプレイ１１８とユーザインタフェース１２４により単一のユニットが形成されるようにして図５に示すような携行式撮像装置１７０と接続させて設けられることがある。携行式撮像装置１７０は例えば、小型化超音波装置などのハンドヘルド型や携行式の超音波撮像デバイスとすることがある。本明細書で使用する場合に「小型化」とは、超音波装置がハンドヘルド型または携行式のデバイスであるか、あるいはスタッフの手中、ポケット、書類カバンサイズのケース、あるいはリュックサックで持ち運べるように構成されていることを意味している。例えば携行式撮像装置１７０は、例えば深さが概ね２．５インチ、幅が概ね１４インチ、高さが概ね１２インチの寸法を有する典型的なラップトップコンピュータのサイズを有する携行式デバイスとすることがある。携行式撮像装置１７０は重さが約１０ポンドのことがある。

本発明の実施形態はさらに、ディスプレイ１１８とユーザインタフェース１２４により単一のハンドヘルドユニットが形成されるようにして図６に示すようなポケットサイズ撮像装置１７６と接続させて設けられることがある。一例としてポケットサイズ撮像装置１７６は、幅が概ね２インチ、長さが概ね４インチかつ深さが概ね０．５インチで、重さが３オンス未満のポケットサイズまたは掌サイズの超音波装置とすることがある。ポケットサイズ撮像装置１７６は一般に、ディスプレイ１１８と、キーボードと走査用デバイス（例えば、超音波探触子１７８）に接続するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートとを含むことがあるユーザインタフェース１２４と、を含む。ディスプレイ１１８は例えば、３２０×３２０画素のカラーＬＣＤディスプレイ（この上に医用画像１９０を表示することができる）とすることがある。ユーザインタフェース１２４内には、ボタン１８２からなるタイプライター様のキーボード１８０が含まれることがある。マルチ機能制御子１８４にはそれぞれ、上で討したようなシステムの動作モードに従った機能を割り当てることができる。ディスプレイ１１８上には、必要に応じてマルチ機能制御子１８４に関連付けされたラベル表示エリア１８６が含まれることがある。デバイスはさらに、「フリーズ」、「深度制御子」、「利得制御子」、「カラーモード」、「プリントアウト」及び「保存」（ただし、これらに限らない）を含み得る特殊目的の機能のために追加的なキー及び／または制御子１８８を有することがある。

寸法、重量及び電力消費が異なる小型化撮像システムと接続させて様々な実施形態を実現することができる。幾つかの実施形態では、ポケットサイズ超音波システムによって超音波撮像装置１００（図２参照）と同じ機能が提供されることがある。

パルスの送信に関しては、例えば米国特許第６，４９４，８４１号に記載されているように、送信パルスがｐ（ｔ）＝Ａ（ｔ）ｃｏｓ（ωｔ）であれば、このパルスに対するエコー信号は次式となる。

Ｓ（ｔ）＝ａｐ（ｔ）＋ｂｐ（ｔ）^２＋ｃｐ（ｔ）^３＋．．．
位相が同じで振幅が異なる（例えば、振幅［０．５，１，０．５］の３送信パルスシーケンスに関して受信重み付け［−１，１，−１］であれば、３つのパルスの合成信号は次式となる。

第３高調波信号はｃｏｓ^３（ωｔ）＝０．７５ｃｏｓ（ωｔ）＋０．２５ｃｏｓ（３ωｔ）まで分解することができ、また３次基本波信号（ｃｕｂｉｃ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ ｓｉｇｎａｌ）と呼ぶ基本成分を検出することができる。

本発明の実施形態では、パルス電圧の調整または送信アパーチャの調整のいずれかによって送信振幅の差が得られる。そのパルス電圧が変化するような実施形態は、そのパルス振幅が電圧に対して線形である場合に、合成受信信号内において線形エコーが相殺されるように最適に実施される。

さらに実施形態によっては、送信アパーチャの調整によって異なる振幅を実現することによってパルス同士の相対的振幅を制御することができる。例えば３パルス式の実施形態では、あるパルスがフルアパーチャで送信され、また２つのパルスが２つのサブアパーチャＡとＢで送信される。２つのサブアパーチャＡとＢの和はフルアパーチャに等しい。本発明の一構成では、励起を受けた各探触子素子についてそのパルス振幅は３つのパルスすべてにおいて同じである。２つのサブアパーチャがそれぞれフルアパーチャの非重複の半分となっている場合、送信振幅シーケンスは［０．５，１，０．５］でありかつ３次基本波信号が最強であり、一方合成受信信号内において線形エコーが相殺される。［０．５，１，０．５］の振幅シーケンスでは、交互式の素子の合成、あるいは素子の総数の半分に対する規則的なパターンとランダムなパターンのいずれかによる別の合成によってアパーチャの一方の側にある素子の半分を用いてハーフサブアパーチャＡを形成することができる。サブアパーチャＢは素子のうちサブアパーチャＡが使用していない半分を用いて形成される。シーケンスのうちの第１の振幅と第３の振幅を異ならせたパルス振幅シーケンス［Ａ，１，１−Ａ］（ここで、Ａ≠０．５かつＡ＜１）を有する実施形態においても同じ原理を使用することが可能である。所与の集束位置について、フルアパーチャの素子の総数がｎ（ｎ≦Ｎ）であれば、第１の送信信号はＡ＊ｎ個の素子を起動させており、第２の送信信号はｎ個の素子すべてを起動させており、かつ第３の送信信号は素子のうち第１の送信信号において使用されていない素子すべてを起動させている。この３つのパルスは任意の順序で送信することができる。図７は、［Ａ，１，１−Ａ］のパルス振幅シーケンスに関する３次基本強度をＡの関数として表したグラフである。図７によって、Ａ＝０．５であるときに、３次基本波信号が最大となることが分かる。

本発明の幾つかの実施形態は４つ以上の送信数を有する。４つ以上の送信シーケンスを利用する本発明の一実施形態は、ある１つの送信信号に対してフルアパーチャを使用しており、また残りの送信信号のサブアパーチャの和はフルアパーチャに等しい。フルアパーチャに対する受信重み付けを−１としかつ残りの送信信号に対する重み付けを１とするか、あるいはこの逆とする。各サブアパーチャがｎ／ｍ、ｍ＝ｋ−１（ここで、ｋは送信の数）の素子を使用する場合に、最強の３次基本波信号が得られる。第３高調波信号の強度は次式で定義される。

（−１＋（１／ｍ^２））＊ｃｐ^３（ｔ）
例えば、送信の数が５でありかつ各サブアパーチャがｎ／４個の素子を使用するならば、第３高調波強度は１５ｃｐ^３（ｔ）／１６となる。

より多くの数の送信信号を有する実施形態は、３次基本波信号がより強くかつフレームレートがより低くなる。残りのｎ／ｍがゼロでないような実施形態では、そのサブアパーチャはｉｎｔ（ｎ／ｍ）またはｉｎｔ（ｎ／ｍ＋１）に等しい素子数を含むことができる（ただし、サブアパーチャの和はフルアパーチャに等しい）。

本発明の少なくとも１つの実施形態の技術的効果は、位相シフトや正確な対称性を必要としない複数の送信パルスを用いて病変などの異常状態の指示を提供できるようにコントラスト強調薬剤や組織などの目標物からの非線形応答を計測及び／または表示することにある。図８は、目標物（コントラスト強調薬剤を含むことがある）からの非線形応答を計測することによってこの技術的効果を提供するように構成させた本発明の実施形態５０に関するブロック概要図である。図９は、図８に示したタイプの撮像装置５０を用いた方法の実施形態の流れ図３００である。図８及び９を見ると撮像装置５０は、送信器１０２と、送信器１０２により励起可能なＮ個の励起可能トランスジューサ素子１０４を有するトランスジューサ１０６と、トランスジューサ素子１０４からエコー帰還信号を受け取るように構成されたビーム形成器１１０と、非線形応答を決定するように構成された加算／減算モジュール６０２と、決定された非線形応答の描出を表示するように構成されたディスプレイ６２と、を含む。流れ図３００によって示した方法は、３０２において、関心領域に向けてトランスジューサ１０６から第１の振幅の信号を送信しこれに対する第１の応答を計測する（例えば、ビーム形成器１１０を利用する）工程を含む。３０４において、トランスジューサ１０６から関心領域に向けて第１の振幅信号と同じ位相であるが異なる振幅でトランスジューサから１つまたは複数の追加的信号を送信し、各追加的信号に対応してその１つまたは複数の追加的応答を計測する。第１の振幅信号及び追加的信号（複数のこともある）は、その順序が既知であれば、必ずしもある特定の順序で送信される必要はない。本方法はさらに３０６において、計測済みの追加的応答（複数のこともある）の関数の第１の応答からの差を（加算／減算モジュール６０２を用いて）決定し、これにより関心領域の非線形応答を決定する工程を含む。本方法はさらに３０７において、ディスプレイ６２上に非線形応答の描出を表示する工程を含む。本発明の幾つかの実施形態では、その非線形応答は３次基本応答である。

図１０は、本発明の幾つかの実施形態におけるブロック３０４の詳細を表した流れ図である。３０８において、第１の振幅信号の振幅と比べてより低い振幅で２つの追加的信号が送信され、また３１０において第２の振幅応答と第３の振幅応答の両者が計測される。少なくとも１つの実施形態では、この２つの追加的信号の振幅は決定された非線形応答内で３次基本応答が最大化されるように選択される。しかしこの２つの追加的信号の振幅は本発明のすべての構成において必ずしも同じにする必要はない。

図１１及び１２は、本発明の幾つかの実施形態に関するサブアパーチャの選択を表した図である。これらの実施形態では、ブロック３０２は、トランスジューサ１０６の素子の第１のアパーチャ４０６を用いて関心領域に向けて信号を送信することをさらに含み、かつブロック３０４は、第１のアパーチャ４０６の少なくとも１つのサブアパーチャ（例えば、４０２または５０２）を用いて関心領域に向けて少なくとも１つの追加的信号を送信することをさらに含む。これらの実施形態のうちの多くにおいて、「少なくとも１つの追加的信号」は、第１のアパーチャ４０６に関して補完的サブアパーチャ（例えば、４０２と４０４、または５０２と５０４）であるような２つの追加的信号を含む。「補完的サブアパーチャ」とは、補完的アパーチャの和がフルアパーチャに等しいことを意味する。例えばサブアパーチャは、送信器１０２によって当該サブアパーチャに属する素子１０４だけを励起すること、あるいは当該サブアパーチャの外にある素子１０４からの信号の送信を（その実施が実現可能であるような実施形態で）物理的に阻止することによって選択することができる。ブロック３０６はさらに、第１の応答と追加的応答の和の間の差を決定することを含む。幾つかの実施形態では、２つの追加的信号（すなわち、第２の信号及び第３の信号）の各々の振幅は第１の振幅の半分に等しいため、ブロック３０６における第１の応答と追加的応答の和の間の差の決定は単に第１の応答と追加的応答の和の間の差の決定の問題となる。

幾つかの実施形態では図１１に示すように、アパーチャ４０６の反対側４０８及び４１２においてトランスジューサ１０６の素子１０４の全体組４１０のうち正確に半分の素子１０４を含むように第２及び第３の送信信号向けのサブアパーチャ４０２及び４０４を利用すると好都合である。したがってサブアパーチャ４０２はアパーチャ４０６の一方の側４０８に位置し、またサブアパーチャ４０４はアパーチャ４０６のもう一方の側４１２に位置している。

幾つかの別の実施形態では図１２の素子５０２及び５０４で示したように、第２及び第３の送信信号のサブアパーチャがトランスジューサ１０６の素子１０４の全体組４１０のうちの交互配置の半分を含むと好都合である。

図１１及び１２に示したサブアパーチャの配置は好都合であるが、本発明の別の実施形態では疑似ランダムな配列や任意パターンの半分配列を含めた別の配列も用いることが可能である。

本発明の実施形態の物理的サイズはフルサイズの撮像装置からポケットサイズ撮像装置まで様々なサイズにすることが可能である。例えば本発明の幾つかの実施形態では、その撮像装置は超音波撮像装置１００である。超音波撮像装置は、例えば携行式撮像装置１７０やポケットサイズ撮像装置１７６などの小型化装置とすることができる。

本発明のさらに別の実施形態では、異なるアパーチャを用いるのではなく、トランスジューサ１０６の素子１０４の各々を複数回励起させるが、各パルスごとに送信器１０２が提供するパルスが異なる振幅となるようにしている。さらに詳細にはブロック３０２はある１組のトランスジューサ素子１０４を励起することを含み、またブロック３０４は同じ組のトランスジューサ素子１０４を（１つまたは複数の）異なるより低い振幅（複数のこともある）で励起することを含む。さらにブロック３０６は、第１の振幅の（対応する各）異なるより小さい振幅に対する比によって追加的応答（複数のこともある）を重み付けすることを含む。例えば２つの送信を有するシーケンスでは、第１の送信の振幅に対して第２の送信振幅が１／ｍであれば、第１及び第２の受信信号のそれぞれに対する受信重み付けは［１，−ｍ］となる。

本発明の幾つかの実施形態によれば、プロセッサまたはコンピュータが撮像装置を動作させて本明細書に記載した方法の実施形態を実行するような命令をその上に記録して有する機械読み取り可能媒体（複数のこともある）が提供される。この媒体（複数のこともある）は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、フラッシュＲＡＭドライブ、別のタイプのコンピュータ読み取り可能な媒体、あるいはこれらの組み合わせのうちの任意のタイプとすることができる。

したがって、本発明の実施形態によればパルス対称性に関する要件が課せられることがなくかつ超音波撮像システムにおいて安価な構成要素の利用を可能とするような方法及び装置を提供できることを理解されたい。

さらに、様々な実施形態及び／または構成要素（例えば、モニタやディスプレイ、あるいはこれらの内部にある構成要素や制御器）は、１つまたは複数のコンピュータまたはプロセッサの一部として実現させることができる。このコンピュータまたはプロセッサは、コンピュータ処理デバイス、入力デバイス、表示ユニット、及び例えばインターネットにアクセスするためのインタフェースを含むことがある。このコンピュータまたはプロセッサは、マイクロプロセッサを含むことがある。このマイクロプロセッサは、通信バスと接続させることがある。このコンピュータまたはプロセッサはさらにメモリを含むことがある。このメモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と読出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含むことがある。コンピュータまたはプロセッサはさらに、ハードディスクドライブ、あるいはフレキシブルディスクドライブ、光ディスクドライブ、その他などの取外し可能な記憶ドライブとし得る記憶デバイスを含むことがある。この記憶デバイスはさらに、コンピュータプログラムやその他の命令をコンピュータまたはプロセッサにロードするための別の同様の手段とすることがある。

本明細書で使用する場合、「コンピュータ」という用語は、マイクロコントローラを用いたシステム、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び本明細書に記載した機能を実行可能な任意の回路またはプロセッサを含めプロセッサベースまたはマイクロプロセッサベースの任意のシステムを含むことができる。上述の例は単に例示であり、またしたがっていかなる意味においても「コンピュータ」という用語の定義及び／または意味を限定することを意図していない。

このコンピュータまたはプロセッサは、入力データを処理するために１つまたは複数の記憶素子内に格納された１組の命令を実行する。この記憶素子はさらに、所望によりまたは必要に応じて、データやその他の情報も記憶することがある。この記憶素子は情報ソースの形態とすることや、処理装置内部にある物理的なメモリ素子とすることがある。

この命令の組は、本発明の様々な実施形態の方法や処理などの指定の動作を実行するように処理装置としてのコンピュータまたはプロセッサに指令するための様々なコマンドを含むことがある。この命令の組はソフトウェアプログラムの形態とすることがある。このソフトウェアは、システムソフトウェアやアプリケーションソフトウェアなど様々な形態とすることがある。さらにこのソフトウェアは、個別プログラム、より大きなプログラムの内部のプログラムモジュール、あるいはプログラムモジュールの一部分からなる集合体の形態とすることがある。このソフトウェアはさらに、オブジェクト指向プログラミングの形態をしたモジュール型プログラミングを含むことがある。処理装置による入力データの処理は、ユーザコマンドに応答すること、以前の処理結果に応答すること、あるいは別の処理装置が発した要求に応答することがある。

本明細書で使用する場合、「ソフトウェア」と「ファームウェア」という用語は置き換え可能であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含めコンピュータによって実行するためにメモリ内に記憶された任意のコンピュータプログラムを含む。上述のメモリタイプは単に例示であり、またしたがってコンピュータプログラムの記憶に使用可能なメモリのタイプを限定するものではない。

上の記述は例示であって限定でないことを理解されたい。例えば上述の実施形態（及び／または、その態様）は、互いに組み合わせて使用されることがある。さらに、具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させるように本趣旨を逸脱することなく多くの修正を実施することができる。例えば方法の形で記載した各工程の順序は、特に明示的に記述されたり黙示的に要求されること（例えば、ある工程が前の工程の結果や成果物を利用する必要がある場合など）がない限りにおいて、必ずしも特定の順序により実行する必要はない。本明細書に記載した材料の寸法及びタイプは本発明のパラメータを規定することを意図していても、これらは決して限定ではなく実施形態の例示である。上の記述を検討し理解することにより当業者には別の多くの実施形態が明らかとなろう。本発明の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲、並びに本請求範囲が規定する等価物の全範囲を参照しながら決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」や「ようになった（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という表現を「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」や「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という対応する表現に対する平易な英語表現として使用している。さらに添付の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」及び「第３の」その他の表現を単にラベル付けのために使用しており、その対象に対して数値的な要件を課すことを意図したものではない。さらに、添付の特許請求の範囲の限定は手段プラス機能形式で記載しておらず、また３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６パラグラフに基づいて解釈されるように意図したものでもない（ただし、本特許請求の範囲の限定によって「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」の表現に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に用いる場合を除く）。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明の一実施形態に従って製作した診断撮像装置のブロック図である。 本発明の一実施形態に従って製作した超音波撮像装置のブロック図である。 本発明の一実施形態に従って製作したユーザインタフェースの平面図である。 本発明の一実施形態に従って製作した可搬式医用撮像装置の斜視図である。 本発明の別の実施形態に従って製作した携行式医用撮像装置の斜視図である。 本発明の別の実施形態に従って製作したポケットサイズ医用撮像装置の斜視図である。 本発明の一実施形態において３次基本強度比をサブアパーチャサイズの関数として表したグラフである。 本発明の幾つかの装置の実施形態を表したブロック概要図である。 本発明の一実施形態による目標物からの非線形応答を計測するための方法の流れ図である。 本発明の幾つかの実施形態について、図９の流れ図に示したブロックのうちの１つを詳細に示した流れ図である。 本発明の幾つかの実施形態のサブアパーチャ選択を表した図である。 本発明の別の幾つかの実施形態のサブアパーチャ選択を表した図である。

符号の説明

５０ 診断撮像装置
５２ 収集構成要素
５４ 画像処理構成要素
５６ 表示構成要素
６２ 表示画面
６４ プロセッサ
６６ ユーザインタフェース
１００ 超音波撮像装置
１０２ 送信器
１０４ トランスジューサ素子
１０６ トランスジューサ
１０８ 受信器
１１０ ビーム形成器
１１２ ＲＦプロセッサ
１１４ メモリ
１１６ プロセッサモジュール
１１８ ディスプレイ
１２２ メモリ
１２４ ユーザインタフェース
１２６ キーボード
１２８ タッチスクリーン
１２９ タッチ領域
１３０ ソフトキー
１３２ トラックボール
１３３ マウス
１３４ 視野位置ボタン
１３６ モードボタン
１３８ 制御または操作キー
１４０ セーブコマンド／オプション
１４２ リストアコマンド／オプション
１４４ 輝度調整ボタン
１４５ 可搬式撮像装置
１４６ コントラスト調整ボタン
１４７ 移動式ベース
１５０ 手作業画面調整制御子
１５２ その他の制御ボタン（オプション）
１６０ マルチ機能制御子
１７０ 携行式撮像装置
１７６ ポケットサイズ撮像装置
１７８ 超音波探触子
１８０ タイプライター様キーボード
１８２ ボタン
１８４ マルチ機能制御子
１８６ ラベル表示エリア
１８８ 制御子
１９０ 医用画像
３００ 流れ図
３０２ 関心領域に向けてトランスジューサから第１の振幅で信号を送信しこの信号から得た第１の応答を計測する
３０４ トランスジューサから第１の振幅信号と同じ位相であるが異なる振幅で１つまたは複数の追加的信号を送信しこれらの信号から得た追加的応答を計測する
３０６ 計測された追加的応答の関数の第１の応答からの差を決定しこれにより関心領域の非線形応答を決定する
３０７ 決定された関心領域の非線形応答の描出を表示する
３０８ 第１の振幅信号の振幅と比べてその各々をより低い振幅とした２つの追加的信号を送信する
３１０ ２つの追加的信号から得た第２の振幅応答と第３の振幅応答の両者を計測する
４０２ サブアパーチャ
４０４ 別のサブアパーチャ
４０６ アパーチャ
４０８ 一方の側
４１０ 素子の全体組
４１２ もう一方の側
５０２ 素子
５０４ 別の素子
６０２ 加算／減算モジュール

Claims (10)

1. 送信器（１０２）と、該送信器によって励起可能なＮ個の励起可能トランスジューサ素子（１０４）を有するトランスジューサ（１０６）と、該トランスジューサ素子との信号の送信及び受信のために集束を制御するように構成されたビーム形成器（１１０）と、該ビーム形成器に応答して非線形応答を決定するように構成された加算／減算モジュール（６０２）と、該決定された非線形応答の描出（１９０）を表示するように構成されたディスプレイ（６４、１１８）と、を備える撮像装置（５０、１００、１４５、１７０、１７６）を用いて目標物からの非線形応答を計測するための方法（３００）であって、
   関心領域に向けてトランスジューサから第１の振幅で信号を送信しこれに対する第１の応答を計測する工程（３０２）と、
   トランスジューサから関心領域に向けて、第１の振幅信号と同じ位相であるが１つまたは複数の異なるより低い振幅で少なくとも１つの追加的信号を送信しこれに対する少なくとも１つの追加的応答を計測する工程（３０４）と、
   関心対象からの非線形応答を決定するために前記計測した少なくとも１つの追加的応答の関数の第１の応答からの差を決定する工程（３０６）と、
   ディスプレイ上に前記非線形応答の描出を表示する工程（３０７）と、
   を含む方法。
2. 前記非線形応答は３次基本応答である、請求項１に記載の方法。
3. 関心領域に向けて信号を送信する前記工程はさらに、前記トランスジューサ（１０６）の素子（４０６）の第１のアパーチャを用いて関心領域に向けて信号を送信することを含み、かつ少なくとも１つの追加的信号を送信する前記工程はさらに、第１のアパーチャ（４０６）の少なくとも１つのサブアパーチャ組（４０２または５０２）を用いて関心領域に向けて少なくとも１つの追加的信号を送信することを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記少なくとも１つの追加的信号は第１のアパーチャ（４０６）の補完的サブアパーチャ（４０２と４０４、または５０２と５０４）からの２つの追加的信号を含み、かつ前記差の決定工程は第１の応答と追加的応答の和の関数との間の差を決定することを含む、請求項３に記載の方法。
5. 関心領域に向けてトランスジューサから第１の振幅で信号を送信する前記工程はある１組のトランスジューサ素子（１０６）を励起することを含み、かつ第１の振幅信号と同じ位相であるが異なる振幅で少なくとも１つの追加的信号を送信する前記工程は同じ組のトランスジューサ素子（１０６）を異なるより小さい振幅で励起することを含み、かつ前記計測した少なくとも１つの追加的応答の関数の第１の応答からの差を決定する前記工程は前記少なくとも１つの追加的応答を第１の振幅の異なるより小さい振幅に対する比によって重み付けすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 目標物からの非線形応答を計測するための診断撮像装置（５０、１００、１４５、１７０、１７６）であって、該装置は、
   送信器（１０２）と、
   前記送信器により励起可能なＮ個の励起可能トランスジューサ素子（１０４）を有するトランスジューサ（１０６）と、
   音響エネルギーを送信しトランスジューサ素子からエコー帰還信号を受信するような位置にトランスジューサからのビームを集束するように構成させたビーム形成器（１１０）と、
   非線形応答を決定するように構成させた加算／減算モジュール（６０２）と、
   前記決定された非線形応答の描出（１９０）を表示するように構成させたディスプレイ（６４、１１８）と、を備えると共に、
   関心領域に向けてトランスジューサから第１の振幅で信号を送信しこれに対する第１の応答を計測すること（３０２）、
   トランスジューサから関心領域に向けて、第１の振幅信号と同じ位相であるが１つまたは複数のより小さい振幅で少なくとも１つの追加的信号を送信しこれに対する少なくとも１つの追加的応答を計測すること（３０４）、
   前記計測した少なくとも１つの追加的応答の関数の第１の応答からの差を決定し、これにより関心対象の非線形応答を決定すること（３０６）、並びに
   ディスプレイ上に前記非線形応答の描出を表示すること（３０７）、
   を行うように構成されている診断撮像装置。
7. 前記非線形応答は３次基本応答である、請求項６に記載の装置。
8. 前記少なくとも１つの追加的応答は第２の応答及び第３の応答を含んでおり、かつ前記より小さい振幅は前記決定された非線形応答内で３次基本応答を最大化するように選択されている、請求項７に記載の装置。
9. 関心領域に向けて信号を送信するためにさらにトランスジューサ素子（４０６）の第１のアパーチャを用いて関心領域に向けて信号を送信するように構成されており、かつ前記少なくとも１つの追加的信号を送信するためにさらに第１のアパーチャの少なくとも１つのサブアパーチャ（４０２または５０２）を用いて関心領域に向けて少なくとも１つの追加的信号を送信するように構成されている請求項６に記載の装置。
10. 関心領域に向けて信号を送信するためにある１組のトランスジューサ素子（１０６）を第１の振幅で励起するように構成されており、かつ少なくとも１つの追加的信号を送信するために同じ組のトランスジューサ素子（１０６）を異なるより小さい振幅で励起するように構成されており、かつ前記計測した少なくとも１つの追加的応答の関数の第１の応答からの差を決定するためにさらに第１の振幅の異なるより小さい振幅に対する比によって前記少なくとも１つの追加的応答を重み付けするように構成されている請求項６に記載の装置。

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