JP2010508881A - 最適なスペックル追跡のための二重経路処理 - Google Patents

Abstract

本発明は一般に、組織といった標的の時間に対する運動の一連の画像を得るための、スペックル追跡に関する技術を強調すること及び軽減することを結合する改良されたシステム及び方法に関する。上記方法は、人体に音波を送信するステップと、これらの音波のエコーを出力するステップと、スキャンラインデータを生み出すため上記エコーを受信及びビーム形成するステップと、生体構造情報を表示するためスペックルを減らす方法を用いて上記スキャンラインデータを処理するステップと、スペックルを減らさない方法又は手順を用いてスキャンラインデータを処理するステップと、１つのスキャンシーケンスの間、スペックルを減らす処理がされたデータとスペックルを減らすことなく処理されたデータとの２つのスキャンラインデータを同時に取得するステップとを有する。

Description

本発明は、一般に超音波画像診断に関し、より詳細には超音波スペックルパターンの強調及び軽減を両方用いる超音波画像診断に関する。

過去１０年にわたり、超音波画像品質に対する有意な改良は、周波数合成及び空間的合成（ＳｏｎｏＣＴ）技術を含む高度な合成技術によりもたらされた。これらの技術は超音波スペックルを軽減することにより機能する。超音波スペックルは、ローリー散乱状態のエコーから得られる建設的／破壊的な干渉パターンに関連付けられる人工的ノイズパターンである。

スペックルは、超音波ビームの分解セルに含まれる多数の小さな生体構造的目標物に関連付けられるランダムな建設的及び破壊的な干渉によりもたらされる。これらの目標物又はローリー散乱は、定義上、検査に使用する音波の波長より非常に短い。送信された音ビームは、広帯域となる傾向がある。これは、このビームがさまざまな波長を備える音波を含む概念に関連する。当業者に知られているように、異なる波長は、異なる建設的及び破壊的な干渉パターンを持ち、従って、異なるスペックルパターンを持つ。プリズムがその成分の波長（カラー）へと白色光を分離する方法に非常に似た態様で、直角位相帯域フィルタは、戻り音エコーを２つのグループに分離する。１つは、より短い波長を持ち、もう１つはより長い波長を持つグループである。従って、２つのグループは、異なる干渉パターンを持ち、従って、異なるスペックルパターンを持つことになる。

近年では、（１Ｄ、２Ｄ及び３Ｄ空間において）血液及び組織の速度及び変位両方を追跡したいという願望があった。超音波画像診断から得られるスペックルパターンは、短い距離の組織間変位を追跡する傾向があるので、組織速度及び変位の正確な測定は、空間にわたり得られるスペックルパターンを時間にわたり得られる類似するスペックルパターンと相互相関させることにより算出されることができる。これらの技術は産業界では、２Ｄスペックル追跡及び３Ｄスペックル追跡と呼ばれる。戻りエコーの超音波スペックルを軽減することにより最適な白黒の（ＢＷ）画像品質が得られ、超音波スペックルが強調されるとき、最適なスペックル追跡（変位及び速度）が得られる。

本発明は一般に、例えば組織といった目標物のある時間にわたる運動の一連の画像を得るための、スペックル追跡に関する強調及び軽減技術を組み合わせる改良されたシステム及び方法に関連する。

上記方法は、人体に音波を送信し、これらの音波のエコーを出力するステップと、スキャンラインデータを生み出すため上記エコーを受信及びビーム形成するステップと、生体構造情報を表示するためスペックルを減らす方法を用いて上記スキャンラインデータを処理するステップと、スペックルを減らさない方法又は手順を用いてスキャンラインデータを処理するステップと、１つのスキャンシーケンスの間、スペックルを減らす処理がされたデータとスペックルを減らすことなく処理されたデータとの２つのスキャンラインデータを同時に取得するステップとを有する。

低周波直角位相帯域フィルタから生み出される患者の一部（組織）の説明的なスペックル画像を示す図である。 患者の一部（組織）の説明的な合成ファントム又は現実画像を示す図である。 低周波直角位相帯域フィルタから生み出される患者の一部（組織）の別の説明的なスペックル画像を示す図である。 後の時間での図３の組織を示す図である。 患者の一部（組織）の別の説明的な合成ファントム又は現実画像を示す図である。 図５に示される組織の後の時間での現実画像を示す図である。 スペックルパターンを減らすよう構成される従来技術の超音波イメージングシステムの説明的な概略図を示す図である。 最適なスペックル追跡のために構成される従来技術の超音波イメージングシステムの説明的な概略図を示す図である。 本発明のある実施形態による、最適なスペックル追跡のために構成される超音波イメージングシステムの説明的な概略図を示す図である。 本発明の別の実施形態による、最適なスペックル追跡のために構成される超音波イメージングシステムの説明的な概略図を示す図である。

本発明についての前述した及び他の目的、側面、特徴及び利点は、以下の説明及び請求項から一層明らかになるだろう。

図面において、同様な参照文字は一般に、異なる図にわたり同じ部分を参照する。また、図面は必ずしも大きさ通りに描かれておらず、代わりに、一般的に本発明の原理を示す部分が強調される。

本発明は、超音波スペックルパターンの強調及び軽減両方を用いる超音波イメージングに関する。単一のスキャンラインに対応するデジタル化された戻りエコーが複製され、２本の別々の処理経路に送られる。１本の経路は、白黒（ＢＷ）画像品質のために最適化される。即ち、スペックルが減じられる。他の経路は、スペックル追跡のために最適化される。即ち、スペックルが強調される。

目標物（例えば、人体組織）が超音波で照射されるとき、その目標物は、建設的又は破壊的な態様で超音波信号と干渉する可能性がある。標的組織の画像は、粒状に見えるか、又はテクスチャを持つように見える。この粒状の外観はスペックルと呼ばれる。スペックルは、画像において基礎をなすデータと何ら関係がない。スペックルは、組織が動くにつれ変化する、データ内の単なる任意のバンプ又はノイズである。従って、スペックルを追跡すること、即ち、時間におけるスペックルデータをキャプチャすることは、時間における組織運動及び／若しくは変位、又は血流の追跡を可能にする。

例えば、スペックルは、以下のようにして、心臓周期を通しての心拍動又は運動を追跡するのに用いられることができる。血液が組織の中を適切に流れるとき、その組織は柔らかい。血液が組織の中を適切に流れないとき、組織は硬くなる。心臓は、スポンジ状であり、収縮性の特性を持つ。心臓が鼓動するとき、それは圧縮及び拡張する。しかしながら、死亡組織又は傷害性組織は、圧縮又は運動をしない。従って、ある時間での心臓の超音波画像からスペックルパターンを追跡すると、心臓の拍動若しくは運動、又はその欠如が追跡されることができる。

図１は、低周波直角位相帯域フィルタから生み出される、患者の一部、即ち組織のスペックル画像を示す。図２は、患者の一部、すなわち組織の合成ファントム又は現実画像を示す。図２において、人工的スペックルは全て取り除かれている。このことは、左側にある点目標、左上にある小さな黒い血管、及び背景のグレーレベル（右下）におけるわずかな変動が容易に確認できる状態にする。従って図２は、２Ｄ表示及び／又は生体構造表示にとって最適であると考えられることができる。しかしながら、組織が運動する場合、及び、ある位置におけるこの変位の相対的な変化を検出したい場合、図２は有益でない。なぜなら、それは任意の有意な「テクスチャ」（特に右下において）を欠いているからである。従って、図２を用いて運動を検出することは、非常に困難である。

図３において、中央におけるグレーボックスにより示される組織の任意の領域が、追跡のために特定される。グレーボックスは、関心領域（ＲＯＩ）として知られている領域を示す。図４は、ＲＯＩと共に同じ組織を、しかし、後の時間での組織を示す。ＲＯＩが示すように、組織は、図３に示されるその最初の位置から移動した。しかしより重要なことは、スペックル又はグレインとしても知られるテクスチャが、図３及び図４の両方において同じであることである。任意の所与の組織がどれくらい移動したかを決定するためのさまざまな「スペックル追跡」方法を可能にするのが、このテクスチャである。

図５は、図３と同じ時間での同じ組織を示す。しかしながら、この場合、すべてのスペックルが除去されている。この場合も、組織の特定の領域（ＲＯＩ、グレーボックス）が、追跡のために特定された。図５で使用されたのと同じスペックル低減技術を用いて、図６は、後の時間での同じ組織を示す。しかしながら、図６において、すべてのスペックルが取り除かれたので、図５のＲＯＩにおいて所望の組織がどれくらい移動したかを決定するためのいかなるスペックル追跡方法も存在しない。こうして、すべてのスペックルを除去することは、組織の運動の追跡を妨げる。

図７を参照すると、スペックルパターンを減らすよう構成される従来技術の超音波イメージングシステム１００の概略図が示される。イメージングシステム１００は、超音波トランスデューサ（ＸＤ）１０５、スキャナ１１０、第１の直角位相帯域フィルタ（ＱＢＰ１）１１５、第２の直角位相帯域フィルタ（ＱＢＰ２）１２０、ログ検出部１２５、ログ検出部１３０、平均化手段１３５、マルチレート低域フィルタ（ＬＰＦ）１４０、ＳｏｎｏＣＴ１４５及びディスプレイ１５０を含む。好ましい実施形態において、スキャナ１１０が戻りエコーをデジタル化することが想定される。その結果、後続の処理ステップが、デジタルハードウエアを用いて又はＣＰＵの一部としてのソフトウェアを用いて処理される。平均化手段１３５は、ログ検出部１２５及び１３０の２つの出力を合計し、及び結果を半分にするものとして単純にすることができる。

動作において、超音波トランスデューサ（ＸＤ）１０５は、電気信号を音波に及びその逆に変換する超音波圧電トランスデューサである。ＸＤ１０５は、被検者（患者）をスキャンし、超音波を生み出し、及びスキャナ１１０にそれらを出力する。これは、超音波ビームを方向付けし及び焦点合わせするのに用いられる波ビームフォーマに対する位相である。スキャナ１１０の出力は、ＱＢＰ１ １１５及びＱＢＰ２ １２０に入力される。ＱＢＰ１ １１５及びＱＢＰ２ １２０は、各々がヒルベルト変換器（１〜３ＭＨｚ）を含む帯域フィルタである。ＱＢＰ１ １１５は２ＭＨｚで中心化され、及びＱＢＰ２ １２０は３ＭＨｚで中心化される。ＱＢＰ１ １１５及びＱＢＰ２ １２０は各々、ＩＱ信号と呼ばれる複素解析信号を出力する。ＩＱ信号は、実部のＩｎｐｈａｓｅ信号及び虚部のＱｕａｄｒａｔｕｒｅ信号を持つ。二乗の合計の平方根をとることにより、

としてエコーのエンベロープが計算されることができる。ログ検出部１２５及びログ検出部１３０は、それぞれ、ＱＢＰ１ １１５及びＱＢＰ２ １２０から複素信号を受信し、受信した複素信号のエンベロープを検出し、及びその後検出された結果の対数をとる。異なる周波数帯域フィルタからの検出信号を結合する方法は、「周波数合成」と呼ばれ、超音波業界において確立した技術であることに留意されたい。

平均化手段１３５は、ログ検出部１２５及びログ検出部１３０から記録されたエンベロープを受信する。ログ検出部１２５及びログ検出部１３０からの記録されたエンベロープは、２つの異なる周波数（例えば、それぞれ２及び３ＭＨｚ）から得られる。スペックルは周波数の関数として変化する。一方、基礎をなす信号は同じままである。記録されたエンベロープが一緒に平均化されるとき、スペックルは平均される。その後、平均化された信号は、マルチレート低域フィルタ１４０へ入力され、ＳｏｎｏＣＴ １４５に出力される。スペックルは基礎をなす平均信号より急速に変化することができるので、このデータを低域フィルタリングすることは、スペックル変動を更に減らすだろう。マルチレート低域フィルタ１４０は高い空間周波数情報も減らす。それにより、この信号が大幅に縮小されることが可能にされる。これは、スキャンライン当たりのサンプル数を数千からわずか数百にまで減らす。サンプルが少なくなると、下流の処理動作におけるコンピュータの負担が減少する。

ＳｏｎｏＣｔ１４５は、異なる表示角度から画像を得て、その後それらを単一画像に結合する合成イメージングデバイスである。スペックルパターンは、表示角度とともに変化する。マルチレート低域フィルタ１４０及びＳｏｎｏＣｔ １４５に平均化手段１３５の出力を入力する目的は、超音波画像からスペックルを更に取り除くためである。その後、ＳｏｎｏＣｔ １４５の出力が、モニタといったディスプレイ１５０に入力される。

図８を参照すると、最適なスペックル追跡のために構成される従来技術の超音波イメージングシステム２００の概略図が示される。イメージングシステム２００は、超音波トランスデューサ（ＸＤ）１０５、スキャナ１１０、直角位相帯域フィルタ（ＱＢＰ１）１１５、ログ検出部１２５、マルチレート低域フィルタ２０２、スペックル追跡装置２０５及びディスプレイ１５０を含む。

動作中、ＸＤ １０５は、超音波を生み出し、スキャナ１１０にそれらを出力する。スキャナ１１０の出力は、ＱＢＰ１ １１５に入力される。ＱＢＰ１ １１５は、上記の通りＩＱ信号を出力する。ログ検出部１２５は、ＱＢＰ１ １１５から複素信号を受信し、受信した複素信号のエンベロープを検出する。その後エンベロープは、マルチレート低域フィルタ２０２へ入力され、及びスペックル追跡装置２０５に出力される。最適なスペックル低減のため図７において使用されるマルチレート低域フィルタ１４０とは異なり、このマルチレート低域フィルタ２０２は、より少ないスムージング及び可能性としてより少ない減少を提供する。最適なスペックル追跡に対して、スペックルが強調されることが要求される。その結果、スペックルをマスキングするのに用いられる従来の技術は、ここでは不利益である。スペックル追跡装置２０５は、スペックルにおける変動を得るため異なる時点でスペックルを追跡する相互相関デバイスである。即ち、このデバイスは、標的（例えば組織）が運動するとき画像データを記録する。異なる時点でスペックルを相互相関させることにより、スペックル追跡装置は、組織変位、組織運動及び組織圧縮を計算することができる。その後スペックル追跡装置２０５の出力は、ディスプレイ１５０に入力される。

「スペックル追跡」に関しては公表された多数の方法が存在する（例えばChenらによる米国特許第5,876,342号）。追跡性能及び速度の両方のために通常使用される方法は、「正規化された相互相関」法である。それは、

として規定される。

ここで、ＮＣＣは、正規化された相互相関関数である。

ｄｘ、ｄｙは、スペックルがどれくらい移動したかを決定する検索空間である。

は、関心領域（ＲＯＩ）におけるｘ及びｙに対して、合計が計算されることを示す。

ｕ１は、時間１での画像である。

ｕ２は、時間２での画像である。

この式は、以下のように適用される。

１．まず、第１の画像において追跡のために選択される関心領域（ＲＯＩ）が特定される。複数のＲＯＩが選択されることができる点、及びそのすべてのピクセル（又は、３Ｄボリュームにおけるすべてのボクセル）が追跡のために選択されることができる点に留意されたい。これは、第１の画像ｕ１においてＲＯＩ並びにｘ及びｙの範囲を規定する。

２．次に、後の時間において観察される画像ｕ２において同じ大きさのＲＯＩを変位させるためにｄｘ及びｄｙが変化させられる。

３．各ｄｘ及びｄｙに対して、正規化された相互相関（ＮＣＣ）関数が評価される。

４．ＮＣＣのピーク最大値が観察されるまで、ステップ２及び３が繰り返される。ＮＣＣ値が１．０であるとき、最大の相関を示す。このピーク値でのｄｘ及びｄｙの値は、所望の組織がＲＯＩにおいてどれくらい移動したかを示す。

当業者にとって明らかであるように、（ｕ１における）源ＲＯＩ内又は（ｕ２における）変位させられたＲＯＩにおいて、何のテクスチャ又はスペックル変動もない場合、ＮＣＣサーチアルゴリズムは失敗する。ｄｘ及びｄｙのすべての変位させられた値に対して１．０である相関値が観察され、それ故、ピークが特定されることができない。

本発明は、ある時間における組織の運動の一連の画像を得るために、画像強調超音波信号経路から得られるデータ及びスペックル強調超音波信号経路から得られるデータを結合する改良されたシステム及び方法を提供する。

図９を参照すると、最適なスペックル追跡のために構成される超音波イメージングシステム３００の好ましい実施形態の概略図が示される。イメージングシステム３００は、超音波トランスデューサ（ＸＤ）１０５、スキャナ／ビームフォーマ１１０、第１の直角位相帯域フィルタ（ＱＢＰ１）１１５、第２の直角位相帯域フィルタ（ＱＢＰ２）１２０、ログ検出部１２５、ログ検出部１３０、平均化手段１３５、第１のマルチレート低域フィルタ３０５、第２のマルチレート低域フィルタ３１０、スペックル追跡装置２０５、ＳｏｎｏＣＴ１４５及びディスプレイ１５０を含む。

動作中、スキャナ１１０は、超音波トランスデューサＸＤ１０５に電気信号を送信する。超音波トランスデューサは、この電気信号を音波に変換する。これらの音波は、体に伝播され、さまざまな生体構造において反射する。戻り音波エコーは、同じ超音波トランスデューサＸＤ １０５により電気信号に逆変換され、その後スキャナ１１０に送り返される。スキャナ１１０は、特定のスキャン方向及び深さからエコーを分離するためにその後これらの信号を処理する。これにより、それらの位置で生体構造が確認される。

スキャナ１１０の出力は、ＱＢＰ１ １１５及びＱＢＰ２ １２０に入力される。ある実施形態において、ＱＢＰ１ １１５は２ＭＨｚで中心化され、ＱＢＰ２ １２０は３ＭＨｚで中心化される。ＱＢＰ１ １１５及びＱＢＰ２ １２０はそれぞれ、ＩＱ信号を出力する。ＩＱ信号は、信号ノイズが除去される対象となる複素信号である。ログ検出部１２５及びログ検出部１３０はそれぞれ、ＱＢＰ１ １１５及びＱＢＰ２ １２０から複素信号を受信し、受信した複素信号のエンベロープを検出する。上述したように、平均化手段１３５は、信号経路３２０を介してログ検出部１２５及びログ検出部１３０から信号エンベロープを受信し、画像のノイズ（スペックル）を平均化する。

その後、平均化された信号は、マルチレート低域フィルタ３１０に入力される。マルチレート低域フィルタ３１０の出力はＳｏｎｏＣＴ １４５に入力される。ＳｏｎｏＣＴは、異なる表示角度からの画像を得て、その後それらを単一画像に結合する。その後ＳｏｎｏＣｔ １４５の出力は、ディスプレイ１５０に入力される。

ログ検出部１２５からの信号エンベロープも、信号経路３１５を介してマルチレート低域フィルタ３０５に入力される。マルチレート低域フィルタ３０５の出力は、異なる時点でのスペックルを追跡するスペックル追跡装置２０５に入力される。上記のように、異なる時点でのスペックルを相互相関させることにより、スペックル追跡装置は、組織変位、組織運動及び組織圧縮を計算することができる。その後スペックル追跡装置２０５の出力は、ディスプレイ１５０に入力される。

スペックル追跡装置２０５からのスペックルデータ及びＳｏｎｏＣＴ １４５からの画像データが、ディスプレイ１５０によって同時に得られる。グラフとして又は第２の画像としてのいずれかとして、このスペックルデータ又は「機能情報」は、生体構造画像データと共に並べて表示されることができる。好ましい実施形態において、この機能情報は、例えば生体構造画像と異なるカラーを用いて、生体構造画像データ上にオーバレイ又は重畳されることができる。斯かる画像は、超音波業界ではしばしば「パラメトリック画像」と呼ばれる。

従って、パラメトリック画像を生み出すためスペックルデータは画像データに重畳されることができる。この重畳は、画像化される組織の運動が観察されることを可能にする。スペックルデータは、その値に基づきさまざまな色で表示されることができる。例えば、ある実施形態において、動く組織を示す「変化する」スペックルデータは緑で表示され、動かない組織を示す「変化しない」スペックルデータは灰色で表示される。有利には、「カラーの」スペックルデータが同時に得られた画像データ（組織）に重畳されるとき、移動する組織及び移動しない組織が観察されることができる。組織運動に加えて、血流量を観察するのに、得られたスペックルデータ及び画像データが使用されることができる。血流が起こるにつれ、時間にわたり組織は膨張及び収縮する。こうして、変化するスペックルデータがもたらされる。血流がない場合、得られるスペックルデータは変化しないだろう。

スペックル追跡装置２０５の直接出力は、検査される生体構造に関する運動及び変位情報を提供する。この情報は、多数の機能的属性を決定するのに使用されることができる。１つの例において、異なる構造の速度を決定するため、変位フィールドは時間に対して区別されることができる。別の例では、局所ひずみを計算するため、変位における空間差が使用することができる。斯かるひずみの測定は、健康であり及び収縮する心筋の部分と、虚血性で、死んでおり、及び収縮しない部分とを区別するために利用されることができる。更に別の例において、心臓の異なる部分が収縮するときを決定するタイミング解析のため、運動フィールドが使用されることができる。通常の健康な心臓では、左心室のすべての部分が、同時に収縮する傾向がある。しかしながら、逆同期収縮を持つ病気にかかった心臓では、心筋の異なる部分が異なる時間に収縮する。結果としてより効率的でないポンピングがもたらされる。

上記した全ての測定は、専用のハードウェアを用いて又はコンピュータで動作しているソフトウェアを用いて計算されることができる。また、リアルタイム（音波が得られている間）又は非リアルタイム（取得後）のいずれかの態様で斯かる測定を得ることも可能である。

上記した本発明のシステム及び方法は、胸部組織における腫瘍を検出するのに有益である。例えばマンモグラフィといった現在の方法は、例えば４０〜５０歳の女性といった腫瘍があまり高密度でない組織に囲まれる場合にだけ効果的である。周囲の組織の密度に関係なく、本発明は効果的に腫瘍を検出し、即ち血流又は組織運動のない領域を検出し、こうして２０〜４０歳の女性における腫瘍を発見することができる。

上記される本発明の方法は、心臓の破られた領域を探すのにも効果的である。斯かる領域は、損傷を受けており、血流が減らされる。従って、運動も減らされる。このことが、追跡及び観察されることができる。

更に、本発明は、電離性放射線又は放射性染料の導入を含む現在の診断方法より速く、より安全であり、及びより非侵襲的である。

図９において示される実施形態の重要な限定は、ＱＢＰフィルタのログ検出部処理バンク（例えば、ＱＢＰフィルタ１１５及びログ検出部１２５）の１つが、減じられたスペックル画像品質経路及び最適なスペックル追跡経路の両方により共有されることである。２つのＱＢＰフィルタログ検出部バンクだけを必要とすることにより、この共有が結果として低コストの実現を生じさせることができる一方で、これは減少したスペックル画像品質経路及び最適なスペックル追跡経路両方の性能を損なう可能性がある。例えば、経路のうちの１つは基本周波数動作のために（ＱＢＰフィルタが、送信周波数の近くに中心周波数を持つ）、及び他の経路は組織調和イメージングのために（ＱＢＰフィルタが、送信周波数の２倍の中心周波数を持つ）構成されることが望ましい場合がある。

図１０を参照すると、図９の性能制限に対処するため別の実施形態において、最適なスペックル追跡のために構成される超音波イメージングシステム４００の概略図が示される。イメージングシステム４００は、超音波トランスデューサ（ＸＤ）１０５、スキャナ／ビームフォーマ１１０、第１の直角位相帯域フィルタ（ＱＢＰ１）１１５、第２の直角位相帯域フィルタ（ＱＢＰ２）１２０、第３の直角位相帯域フィルタ（ＱＢＰ３）４０５、ログ検出部１２５、ログ検出部１３０、ログ検出部４１０、平均化手段１３５、第１のマルチレート低域フィルタ３０５、第２のマルチレート低域フィルタ３１０、スペックル追跡装置２０５、ＳｏｎｏＣＴ１４５及びディスプレイ１５０を含む。

動作中、ＸＤ １０５は、超音波を電気信号に変換し、スキャナ１１０にそれらを出力する。スキャナ１１０の出力は、ＱＢＰ１ １１５、ＱＢＰ２ １２０及びＱＢＰ３ ４０５に入力される。ある実施形態において、ＱＢＰ１ １１５は２ＭＨｚで中心化され、ＱＢＰ２ １２０は３ＭＨｚで中心化される。これは送信周波数が２．５ＭＨｚで中心化されるシナリオに関連する。ＱＢＰ１ １１５及びＱＢＰ２ １２０は、送信周波数に近い基本周波数で周波数合成を実行することを試みる。これらの周波数は、最適な画像品質及び最適なスペックル低減のために選択されることができる。この同じシナリオにおいて、最適なスペックル追跡が組織調和イメージングを用いて実行されるべきであると結論されることができる（米国特許第5,879,303号を参照）。この場合、送信された音波の周波数の２倍の５ＭＨｚで中心化されるＱＢＰ３ ４０５を持つことが適切である。ＱＢＰ１ １１５、ＱＢＰ２ １２０及びＱＢＰ３ ４０５はそれぞれ、ＩＱ信号を出力する。ＩＱ信号は、信号ノイズが除去される対象となる複素信号である。ログ検出部１２５及びログ検出部１３０はそれぞれ、ＱＢＰ１ １１５及びＱＢＰ２ １２０から複素信号を受信し、受信した複素信号のエンベロープを検出する。ログ検出部４１０は、ＱＢＰ３ ４０５から複素信号を受信し、受信した複素信号のエンベロープを検出する。

平均化手段１３５は、ログ検出部１２５及びログ検出部１３０から信号エンベロープを受信し、画像のスペックルを平均化する。その後、平均化された信号は、マルチレート低域フィルタ３１０に入力される。マルチレート低域フィルタ３１０の出力は、ＳｏｎｏＣＴ １４５に入力される。その後、ＳｏｎｏＣｔ １４５の出力は、モニタといったディスプレイ１５０に入力される。

同時に、ログ検出部４１０からの信号エンベロープが、マルチレート低域フィルタ３０５に入力される。マルチレート低域フィルタ３０５の出力が、スペックル追跡装置２０５に入力される。その後、スペックル追跡装置２０５の出力が、ディスプレイ１５０に入力される。

すべての実施形態及びブロック図は、同じスキャンラインを処理する異なる方法を説明する。その結果、第１の経路は最適な画像品質及びスペックル低減のために最適化され、第２の経路はスペックル追跡及びスペックル強調のために最適化される。スキャンラインは、体における特定の見通し線をなぞる（interrogating）音の単一のビームとして規定される。これは、軸方向の深さ（例えばｍｍ単位）の大きさを持つ。このスキャンラインがどのようにシーケンス化されるかに基づき、異なるイメージングモード及び表示が得られることができる。ある実施形態において、スキャンラインは、同じ見通し線をなぞることができる（Ｍモードと呼ばれる）。第２の実施形態において、スキャンラインは、体における断層撮影スライスを通りシーケンス化することができる。これは、２Ｄ又はＢモード動作と呼ばれる。更に別の実施形態において、スキャンラインは方位角方向（横方向）及び上昇方向の大きさの両方において変化することができる。これにより、ボリュームがスキャンされる（３Ｄ又は４Ｄイメージングと呼ばれる）。

また、当業者には明らかであるように、本発明は任意のタイプの超音波トランスデューサに適用できる。例えば、単一要素の機械的なトランスデューサ、フェーズドアレイ、リニア、湾曲リニアアレイ（ＣＬＡ）、２Ｄマトリクスアレイ及びフェーズドアレイウォブラを含むが、これらに限定されるものではない。

本発明の更に別の実施形態において、単一の処理経路がライン毎に基づかれ変化するよう、並行処理経路がマルチプレクス化されることが想定される。その結果、１つの受信スキャンイベントの間、経路はスペックル追跡のために最適化され、及び同じ見通し線とすることができる別の受信スキャンイベントに対して、その経路は軽減されたスペックルを持つ最適な画像品質のために最適化される。

本発明の更に別の実施形態において、スペックル追跡のために使用される処理は、帯域フィルタのためにＲＦフィルタを使用すること、及びログ検出部を持たないことを含む。本発明の別の実施形態は、スペックル追跡経路において使用される遮断周波数以下の遮断周波数で、ポスト検出された低域フィルタを制限することにより、スペックルを減じることを含む。

本願明細書に説明されるもの変形、修正及び他の実現は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく当業者であれば思いつくことができる。従って、本発明は、上記の説明的な記載によってのみ規定されるものではない。

Claims (22)

1. 超音波システムであって、
   人体に音波を送信し、前記音波のエコーを出力する手段と、
   少なくとも１つのスキャンラインデータを生み出すため、前記エコーを受信し、ビーム形成する手段と、
   生体構造情報を表示するため前記スキャンラインデータの１つを処理する第１の手段であって、スペックルを減らすことを含む処理をする第１の手段と、
   前記スキャンラインデータの１つを処理する第２の手段であって、スペックルを減らすことを含まない処理をする第２の手段と、
   １つのスキャンシーケンスの間、前記第１の手段を用いて処理される前記スキャンラインデータの１つ及び前記第２の手段を用いて処理される前記スキャンラインデータの１つを同時に得る手段とを有する、超音波システム。
2. 前記第１の処理手段及び前記第２の処理手段が、前記同じスキャンラインを処理する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の処理手段及び前記第２の処理手段が、前記１つのスキャンシーケンスとは異なるスキャンラインデータを処理する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第１の処理手段が、ＲＦ帯域フィルタを含む、請求項１に記載のシステム。
5. 前記第２の処理手段が、ＲＦ帯域フィルタを含む、請求項１に記載のシステム。
6. 前記第１の処理手段が、前記エコーのエンベロープを検出する手段を含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記第１の処理手段が、前記検出されたエンベロープの対数をとる手段を含む、請求項６に記載のシステム。
8. スペックルを減らすことが、周波数合成を用いて実行される、請求項１に記載のシステム。
9. ２つ又はこれ以上のフィルタバンクを更に有し、各フィルタバンクが、検出器と、各フィルタバンクに対する一意なレスポンスを持つ帯域フィルタとを有する、請求項８に記載のシステム。
10. スペックルを減らすことが、空間合成により実行される、請求項１に記載のシステム。
11. 前記スキャンシーケンスが、単一の見通し線、平面及びボリュームの少なくとも１つをなぞる、請求項１に記載のシステム。
12. 前記音波を送信する手段が、フェーズドアレイ、リニア、湾曲リニアアレイ、機械的なウォブラ及び３Ｄウォブラからなるグループから選択される、請求項１に記載のシステム。
13. 前記第１の処理手段及び前記第２の処理手段が、ＲＦ帯域フィルタを有する、請求項１に記載のシステム。
14. 前記第１の処理手段が、専用のハードウェアを用いて、又はＣＰＵにおいて動作するソフトウェアを用いて実現されることができる、請求項１に記載のシステム。
15. 前記第２の処理手段が、専用のハードウェアを用いて、又はＣＰＵにおいて動作するソフトウェアを用いて実現されることができる、請求項１に記載のシステム。
16. 前記第２の処理手段を用いて処理される前記スキャンラインデータの１つが、パラメトリックイメージング表示技術を用いて生体構造情報に重畳されることができる、請求項１に記載のシステム。
17. 前記第２の処理手段を用いて処理される前記スキャンラインデータの１つが、以前のスキャンシーケンスから得られるデータと相互相関される、請求項１に記載のシステム。
18. 前記相互相関させられたデータが、ひずみ、ひずみ率、エラストグラフィ、壁濃厚化及び収縮タイミングに関して使用されることができる、請求項１７に記載のシステム。
19. ポスト検出された低域フィルタをスペックル追跡経路において使用される遮断周波数以下の遮断周波数に制限することにより、スペックを減らすことが実行される、請求項１に記載のシステム。
20. 時間に対する組織の空間変位を決定するため、前記１つのスキャンシーケンスが繰り返されることができる、請求項１に記載のシステム。
21. スペックル追跡を実行する方法において、
    人体に音波を送信し、前記音波のエコーを出力するステップと、
    少なくとも１つのスキャンラインデータを生み出すため前記エコーを受信し、ビーム形成するステップと、
    生体構造情報を表示するため前記スキャンラインデータの１つを処理するステップであって、前記処理がスペックルを減らすことを含む、ステップと、
    前記スキャンラインデータの１つを追加的に処理するステップであって、前記追加的な処理が、スペックルを減らすことを含まない、ステップと、
    １つのスキャンシーケンスの間、生体構造情報を表示するために処理された前記スキャンラインデータの１つと追加的な処理を用いて処理された前記スキャンラインデータの１つとを同時に得るステップとを有する、方法。
22. スペックル追跡を実行するコンピュータで動作するコンピュータ可読プログラムコードを持つコンピュータ可読媒体であって、
    人体に音波を送信し、前記音波のエコーを出力するステップと、
    少なくとも１つのスキャンラインデータを生み出すため前記エコーを受信し、ビーム形成するステップと、
    生体構造情報を表示するため前記スキャンラインデータの１つを処理するステップであって、前記処理がスペックルを減らすことを含む、ステップと、
    前記スキャンラインデータの１つを追加的に処理するステップであって、前記追加的な処理が、スペックルを減らすことを含まない、ステップと、
    １つのスキャンシーケンスの間、生体構造情報を表示するために処理された前記スキャンラインデータの１つと追加的な処理を用いて処理された前記スキャンラインデータの１つとを同時に得るステップとを有する、コンピュータ可読媒体。

Images