JP2025500064A

JP2025500064A - 低コストで高性能な超音波撮像プローブ

Info

Publication number: JP2025500064A
Application number: JP2024538742A
Authority: JP
Inventors: ハク，ユスフ; ブライゼック，ヤヌス
Original assignee: エコーイメージング，インク．
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2022-12-29
Publication date: 2025-01-07
Also published as: WO2023129685A1; EP4457536A1; KR20240130113A; US20230204742A1

Abstract

超音波撮像システムが、超音波撮像プローブと、コンピューティングデバイスと、コンピューティングデバイスと超音波撮像プローブを通信可能に結合するためのリンクとを含み得る。プローブは、超音波トランスデューサおよび前処理回路を含み得る。超音波トランスデューサは、超音波圧力波から電気信号を生成し、トランスデューサ素子を有し得る。前処理回路は、超音波トランスデューサに電気的に結合され、信号変換器および信号積分器を有し得る。信号変換器は、トランスデューサ素子からの信号を調整し、信号をデジタル信号に変換し得る。信号積分器は、デジタル信号を少なくとも１０ギガビット／秒のデータレートを有する伝送信号に組み合わせ得る。次いで信号は、コンピューティングデバイスによる処理のために送信され得る。

Description

関連出願の相互参照
[0001]本願は、２０２１年１２月２９日に出願された米国仮特許第６３／２９４，７１７号の優先権および特典を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0002]超音波技術は組織の非侵襲的撮像を可能にし、産業製造などの多くの非医学的状況でも有用であり得る。超音波技術のポータビリティを高めるためにハンドヘルド超音波撮像デバイスが開発されている。そのようなハンドヘルド超音波撮像デバイスは、超音波信号を生成し、処理し、デジタル化するための様々な回路構成要素を小型のハンドヘルドパッケージ内に含み得る。

[0003]本明細書で開示されるいくつかの実施形態は、３次元イメージの再構築などの先進の機能を提供し得るハンドヘルド超音波撮像デバイスを提供する。本明細書で開示される少なくともいくつかの実施形態によれば、認識は、３次元超音波撮像、高解像度撮像、および他の先進の超音波機能が、超音波イメージに変換するための大量の生データを生成し得ることである。さらに、いくつかの実施形態はまた、超音波信号を高解像度イメージに変換するために使用される電子回路が超音波撮像デバイス内に含まれる場合、電子回路がかなりの電力を消費し、かなりの熱を生成し得、費用がかかり得るという認識に関する。したがって、本明細書で開示されるいくつかの実施形態は、欠点を最小限に抑えながら、先進のイメージ処理機能を保持する改良型の超音波デバイスおよびシステムの必要に対処する。

[0004]たとえば、本明細書で開示される少なくともいくつかの実施形態によれば、認識は、ユニバーサル・シリアル・バス４（ＵＳＢ４）などの新興の高速通信技術が、デバイスが別のデバイスに送信し得るデータ量を著しく増大させ、４０ギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）以上のデータ伝送を実現することである。超音波撮像デバイスが、増大した超音波データ量をサードパーティコンピューティングおよび／またはディスプレイデバイスに送信することを可能にするために、そのような高速技術が、本明細書で開示される超音波撮像デバイスおよび／またはシステムのいくつかの実施形態に組み込まれ得る。

[0005]したがって、本開示のいくつかの実施形態は、高速データ転送技術の使用だけではなく、処理要求をサードパーティデバイスにオフロードすることによって、既存の技術に勝る利点を実現し、したがって、普通ならデータを処理するために必要であったはずの超音波撮像デバイスの利用可能な空間、コンピューティング、およびパワーを使用して他の特徴および機能を達成することを可能にする。有利なことに、これは、本明細書で論じられるように、超音波撮像デバイス自体に対する様々な革新および改良を可能にする。

[0006]たとえば、本明細書で開示される超音波撮像デバイスのいくつかの実施形態は、平均的消費者に対してであっても、そのようなデバイスを診療室内にユビキタスに組み込み、日常的な往診で使用することを可能にするためであっても、そのような技術に対する、より広範なアクセスを可能にするために、消費する電力がより少なく、よりコンパクトで、より軽量であり、かつ／またはより安価に作成され得る。したがって、こうした改良および利点は、公共の専門家および医療専門家が、より良好なデータを利用して、ヘルスケアおよび患者の結果を改善し得る新しい医療行為を開発する能力を可能にし得る。

[0007]さらに、いくつかの実施形態はまた、サードパーティ・コンピューティング・デバイスの使用を組み込み得る撮像システムを提供し、サードパーティ・コンピューティング・デバイスは、リモートであり、または現在開示されている撮像デバイスよりもサイズが制約されないものであり得る。したがって、そのようなシステムは、既存の技術よりも能力があり、柔軟であり、適合性があり得、いくつかの実施形態に従って、計算集約的なタスクを実施して、適切に、より高解像度の超音波イメージを生成し、フィードバックおよび分析を提供するために、臨床家／ユーザが、ただ１つのデバイスであっても、複数のデバイスであっても、様々なサードパーティの従来型処理および／またはディスプレイデバイスのうちの少なくとも１つと撮像デバイスをペアリングすることを可能にし得る。実際に、そのようなサードパーティ・コンピューティング・デバイスは、たとえば機械学習またはディープラーニングで、増大した超音波データ量からユーザが恩恵を受けることを可能にするために、本明細書で開示されるシステムのいくつかの実施形態と共に使用され得る。

[0008]したがって、本明細書で開示されるいくつかの実施形態の様々な驚くべき予期しない恩恵を利用するために、ユーザは、デバイスの使用中に高度にカスタマイズ可能なフィードバックまたは命令を取得し得る。さらに、いくつかの実施形態は、デバイスおよびシステムが、選択された手順タイプに基づいてデータ伝送および関連する機能をカスタマイズすることを可能にする。本明細書で言及されるように、本明細書で開示されるいくつかの実施形態のそのような有利な特徴および機能は、通信技術と、現代のスマートフォンおよびスマートタブレットの能力とを創造的に活用することによって実現可能である。したがって、本開示のいくつかの実施形態は、超音波撮像プローブ技術に対する大幅な革新および改良を提供する。

[0009]本発明の新規な特徴が、特に添付の特許請求の範囲で述べられる。本発明の原理が利用される例示的実施形態を述べる以下の詳細な説明と、添付の図面（本明細書では「図」とも呼ばれる）を参照することによって、本発明の特徴および利点のより良い理解が得られるであろう。

[0010]いくつかの実施形態による超音波撮像システムを示す図である。 [0011]いくつかの実施形態による撮像装置の概略図である。 [0012]いくつかの実施形態による、超音波信号からデータ伝送を生成するためのプロセスを示す図である。 [0013]いくつかの実施形態による、シリアルビットストリームから高解像度イメージを生成するためのプロセスを示す図である。

[0014]本発明の様々な実施形態が本明細書で図示され、説明されるが、そのような実施形態は単に例として与えられものであることは当業者にとって明らかであろう。本発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、および置換が当業者には思い浮かび得る。本明細書で説明される本発明の実施形態に対する様々な代替が利用され得ることを理解されたい。
概要
[0015]高スループット接続（たとえば、ＵＳＢ４、ＰＣＩ－Ｅ、ＰＸＩＥ）を活用して、低コストの高解像度超音波イメージを提供する超音波撮像システムが開示される。開示される撮像システムは、超音波撮像プローブ、コンピューティングデバイス、およびその２つの間の通信リンクを含む。後処理操作がコンピューティングデバイスにオフロードされ得るので、撮像装置の重量、サイズ、電力、およびコストが削減され得る。

[0016]超音波撮像プローブは、（送信モードで）超音波圧力波を媒体内に送信し、（受信モードで）媒体から超音波圧力波を受信し、受信した超音波信号の前処理を実施し、受信した信号をコンピューティングデバイスに供給する。超音波撮像プローブは１つまたは複数のトランスデューサ素子を含み得る。トランスデューサ素子は、圧電マイクロマシントランスデューサ（ｐＭＵＴ）（たとえば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）またはジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含む圧電素子を使用するトランスデューサ）、または容量性マイクロマシントランスデューサ（ｃＭＵＴ）であり得る。トランスデューサ素子はアレイに編成され得る。

[0017]さらに、超音波撮像プローブは前処理電子回路を含み、前処理電子回路は集積電子回路であり得る。前処理電子回路は１つまたは複数のデジタル信号プロセッサを含み得る。前処理電子回路は、トランスデューサ素子によって受信された信号をデジタル化するための１つまたは複数のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を含み得る。前処理電子回路は、超音波トランスデューサからの信号を調整し、信号をデジタル信号に変換するための信号変換器を含み得る。信号調整は、より正確な変換のために信号をデジタル信号に変換する前に実施される、フィルタリング、増幅、減衰、電気的分離などのプロセスを含み得る。

[0018]前処理電子回路は、トランスデューサ素子から受信した多数の超音波信号を、より少数のトランスデューサチャネルに供給するためのマイクロビームフォーミング電子回路を含み得る。マイクロビームフォーミングを使用して、トランスデューサ素子信号がサブセットに分割され得、サブセット内の信号に加えられる個々の遅延を有し得、次いで、トランスデューサ素子チャネルに供給される前に合計され得る。このようにして、たとえば、１００，０００個のトランスデューサ素子からの１００，０００個の信号が、各トランスデューサ信号からの情報を保持しながら１０２４チャネルに供給され得、したがって特定の信号がサードパーティ・コンピューティング・デバイスによって再構築され得る。前処理電子回路はまた、ビットストリームを（たとえば、外部に）送信し、１つまたは複数のビームフォーミング命令を受信するために、デジタル信号を高速伝送信号（たとえば、１０Ｇｂｐｓ信号、２０Ｇｂｐｓ信号、４０Ｇｂｐｓ信号）に組み合わせるための信号積分器などの追加の回路を含み得る。いくつかの実施形態では、伝送信号は、単一のシリアル信号や複数のシリアル信号などのシリアル信号であり得る。

[0019]たとえば、高速伝送インターフェースは、ユニバーサル・シリアル・バス４（ＵＳＢ４）インターフェース、ＵＳＢ３、ＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＥｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩ－Ｅ）、またはＰＣＩｅＸｔｅｎｓｉｏｎｓｆｏｒＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎＥｘｐｒｅｓｓ（ＰＸＩＥ）であり得る。高速伝送インターフェースは、最大４０Ｇｂｐｓでのデータのシリアル伝送を可能にし得る。高速伝送インターフェースは、シリアライザであり得る変換器を備え得、シリアライザは、複数のトランスデューサから収集されたパラレル信号をシリアルビットストリームに変換し得る。シリアルビットストリームは、受信した超音波信号から振幅または位相情報を搬送し得る。

[0020]コンピューティングデバイスは、超音波信号の送信および／または受信のためのビームフォーミング命令を与え、超音波撮像プローブからシリアルビットストリームを受信する。ビームフォーミング命令は、個々のトランスデューサ素子への時間遅延をプログラムし得る。コンピューティングデバイスがシリアルビットストリームを受信したとき、コンピューティングデバイスはイメージ再構築を生成する。高解像度超音波イメージを生成するために、コンピューティングデバイスは、シリアルビットストリームに対して１つまたは複数の後処理アルゴリズムを実装し得る。

[0021]通信リンクは、コンピューティングデバイスと超音波撮像プローブを結合する。通信リンクは物理ケーブル（たとえば、ＵＳＢ４ケーブル、ＵＳＢ３ケーブル、ＰＣＩ－Ｅケーブル、またはＰＸＩＥケーブル）であり得、または通信リンクは、セルラ（たとえば、５Ｇ）接続やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ接続などのワイヤレス接続であり得る。通信リンクは、単方向または両方向にデータを送信し得る。

[0022]通信リンクは、コンピューティングデバイスから超音波撮像プローブにビームフォーミング命令を供給し得る。通信リンクは、超音波撮像プローブからコンピューティングデバイスに、シリアル化されたデジタル化信号を供給し得る。
撮像システム
[0023]一態様では、超音波撮像システムが開示される。超音波撮像システムは超音波撮像プローブを備え得る。超音波撮像プローブは、少なくとも１つの超音波トランスデューサ素子（本明細書では超音波トランスデューサ素子とも呼ばれる）と、超音波トランスデューサ素子またはトランスデューサ素子に電気的に結合された回路とを備え得る。超音波撮像システムはまた、コンピューティングデバイス（互換的に「サードパーティ・コンピューティング・デバイス」と呼ばれる）と、コンピューティングデバイスと超音波撮像プローブを通信可能に結合するためのリンクとを備え得る。

[0024]超音波トランスデューサ素子は、（受信モードで）超音波圧力波を電気信号に変換する、または、（送信モードで）電気信号を超音波圧力波に変換するデバイスであり得る。圧力波はパルスの形態であり得る。超音波トランスデューサ素子は、ｐＭＵＴトランスデューサ素子またはｃＭＵＴトランスデューサ素子であり得る。いくつかの実施形態では、約１個超、約１０個超、約５０個超、約１００個超、約５００個超、約１０００個超、約２０００個超、約５０００個超、約１０，０００個超、約２０，０００個超、または約５０，０００個超のトランスデューサ素子があり得る。いくつかの実施形態では、約１０個未満、約５０個未満、約１００個未満、約５００個未満、約１，０００個未満、約５，０００個未満、約１０，０００個未満、約２０，０００個未満、約５０，０００個未満、または約１００，０００個未満のトランスデューサ素子があり得る。いくつかの実施形態では、１個から１０個の間、１０個から５０個の間、５０個から１００個の間、１００個から１，０００個の間、１，０００個から５，０００個の間、５，０００個から１０，０００個の間、１０，０００個から５０，０００個の間、または５０，０００個から１００，０００個の間のトランスデューサ素子があり得る。トランスデューサ素子は、アレイ（たとえば、長方形アレイ、正方形アレイ、円形アレイ、六角形アレイ、または別の形状のアレイ）に配設され得る。正方形または長方形の形状のアレイについて、ｐＭＵＴ素子が、個々の遅延要素の制御を可能にするように、行および列で索引付けされ得る。

[0025]回路は、受信した超音波信号を前処理し得る。回路は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、１つまたは複数のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）、信号プロセッサ、およびデータ圧縮器を含み得る。別の実施形態では、前処理回路は、追加の信号またはデータ処理構成要素を含み得る。

[0026]１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を使用して回路が設けられ得る。たとえば、前処理は、ＬＮＡ、アナログ・フロント・エンド回路、およびデータ圧縮器を含む単一のＡＳＩＣによって実現され得る。別の実施形態では、ＡＳＩＣは別の信号処理機能を提供し得る。いくつかの実施形態では、ＡＳＩＣは、１個超、４個超、８個超、１６個超、３２個超、６４個超、１２８個超、２５６個超、または５１２個超のチャネルを有し得る。いくつかの実施形態では、ＡＳＩＣは、１６個未満、３２個未満、６４個未満、１２８個未満、２５６個未満、５１２個未満、１０２４個未満、または２０４８個未満のチャネルを有し得る。回路は２つのデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を有し得る。たとえば、複数のトランスデューサからの出力が、第１のＤＳＰによってマイクロビームフォーミングされ、次いで第２のＤＳＰによってさらに処理され得る。

[0027]ＬＮＡは、トランスデューサ素子によって生成された電気信号を、その信号対雑音比を著しく低下させることなく増幅し得る。したがって、トランスデューサ信号は、任意の別の前処理の前にＬＮＡによって増幅され得る。

[0028]ＡＤＣは、１ビット超、４ビット超、８ビット超、または１２ビット超、１４ビット超、１６ビット超、または２０ビット超の分解能を提供し得る。ＡＤＣは、４ビット未満、８ビット未満、１２ビット未満、１４ビット未満、１６ビット未満、または２０ビット未満の分解能を提供し得る。

[0029]回路は、受信した電気信号から高解像度デジタルデータを生成し得る。データはパラレル・データ・ストリームであり得る。データは、１０Ｇｂｐｓ超、２０Ｇｂｐｓ超、３０Ｇｂｐｓ超、４０Ｇｂｐｓ超、５０Ｇｂｐｓ超、６０Ｇｂｐｓ超、または７０Ｇｂｐｓ超のデータレートを有し得る。データは、３０Ｇｂｐｓ未満、４０Ｇｂｐｓ未満、５０Ｇｂｐｓ未満、６０Ｇｂｐｓ未満、７０Ｇｂｐｓ未満、または８０Ｇｂｐｓ未満のデータレートを有し得る。

[0030]回路は、デジタル化信号を圧縮するためのデータ圧縮回路を備え得る。データ圧縮回路は、無損失または損失データ圧縮を実装し得る。データ圧縮回路は、エントロピーコーディング、ハフマンコーディング、Ｌｅｍｐｅｌ－Ｚｉｖ－Ｗｅｌｃｈ（ＬＺＷ）アルゴリズム、ブロック浮動小数点符号化、または別の圧縮技法などの圧縮アルゴリズムを実装し得る。

[0031]超音波撮像プローブは高速伝送変換器を備え得る。いくつかの実施形態では、高速伝送変換器はシリアル変換器であり得、少なくとも２０Ｇｂｐｓ、少なくとも３０Ｇｂｐｓ、少なくとも４０Ｇｂｐｓ、少なくとも５０Ｇｂｐｓ、少なくとも６０Ｇｂｐｓ、または少なくとも７０Ｇｂｐｓの速度でシリアルビットストリームを生成するように構成され得る。高速シリアルビットストリームを生成することにより、シリアル変換器は、後処理のためにデジタル化超音波信号をコンピューティングデバイスに移送することを可能にする。

[0032]超音波撮像プローブはまた、ビットストリームを（たとえば、外部に）送信し、コンピューティングデバイスからビームフォーミング命令を受信するための高速伝送インターフェースをも含み得る。高速伝送インターフェースは、ＵＳＢ４インターフェース、ＵＳＢ３インターフェース、ＰＣＩ－Ｅインターフェース、またはＰＸＩＥインターフェースを備え得る。

[0033]超音波撮像システムはまた、コンピューティングデバイスをも含み得る。コンピューティングデバイスは、ビットストリームを受信し得、ビットストリームに対する１つまたは複数の信号処理操作を実施して、１つまたは複数の超音波イメージを生成し得る。

[0034]コンピューティングデバイスはまた、超音波撮像プローブにビームフォーミング命令を与え得る。ビームフォーミング命令は、超音波撮像プローブのトランスデューサ素子のうちの１つまたは複数に対する時間遅延を実施し得る。ビームフォーミング命令は、通信リンクを介して、コンピューティングデバイスから超音波撮像プローブに送信され得る。超音波撮像プローブの回路は、命令をアナログ電気信号に変換し得、アナログ電気信号はトランスデューサ素子に供給される。トランスデューサ素子は、こうした信号を圧力波に変換し得、圧力波は、信号で搬送される遅延情報に従って、トランスデューサ素子からパルスとして放射され得る。

[0035]コンピューティングデバイスは、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、スマートフォン（たとえば、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）またはＡｎｄｒｏｉｄフォン）、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレットコンピュータ（たとえば、ＡＰＰＬＥ（登録商標）ｉＰａｄＰｒｏ、ＡＰＰＬＥ（登録商標）ｉＰａｄＡｉｒ、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ（登録商標）Ｓｕｒｆａｃｅ、またはＳＡＭＳＵＮＧ（登録商標）ＧａｌａｘｙＴａｂ）、メインフレームコンピュータ、スーパーコンピュータ、または他のタイプのコンピュータ、あるいはクラウド・コンピューティング・デバイスであり得る。コンピューティングデバイスは、ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ（登録商標）Ｗｉｎｄｏｗｓ（商標）、ＡＰＰＬＥ（登録商標）Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ（商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、ＧＯＯＧＬＥ（登録商標）ＣＨＲＯＭＥＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ、Ａｎｄｒｏｉｄオペレーティングシステム、ｉＯＳオペレーティングシステム、または別のオペレーティングシステムを実装し得る。いくつかの実施形態では、後処理タスクが複数のコンピュータ上で実装され得る。コンピューティングデバイスは、ワイヤードまたはワイヤレスネットワークを介して超音波イメージデータを互いに送信し得る。コンピューティングデバイスは、クラウドコンピューティングを使用して、超音波イメージデータをアップロードおよびダウンロードし得る。

[0036]コンピューティングデバイスは、２次元（２Ｄ）、３次元（３Ｄ）、または４次元（４Ｄ）イメージを生成し得る。コンピューティングデバイスは、Ａモード、Ｂモード、Ｂフロー、Ｃモード、Ｍモード、ドップラーモード、パルス反転モード、および／または調和モードイメージを生成し得る。コンピューティングデバイスは、１０フレーム／秒（ＦＰＳ）超、２０ＦＰＳ超、３０ＦＰＳ超、５０ＦＰＳ超、１００ＦＰＳ超、２００ＦＰＳ超、３００ＦＰＳ超、４００ＦＰＳ超、５００ＦＰＳ超、６００ＦＰＳ超、７００ＦＰＳ超、８００ＦＰＳ超、または９００ＦＰＳ超のフレームレートで３Ｄまたは４Ｄイメージを生成し得る。コンピューティングデバイスは、２０フレーム／秒未満、３０ＦＰＳ未満、５０ＦＰＳ未満、１００ＦＰＳ未満、２００ＦＰＳ未満、３００ＦＰＳ未満、４００ＦＰＳ未満、５００ＦＰＳ未満、６００ＦＰＳ未満、７００ＦＰＳ未満、８００ＦＰＳ未満、９００ＦＰＳ未満、または１０００ＦＰＳ未満のフレームレートで３Ｄまたは４Ｄイメージを生成し得る。

[0037]超音波撮像システムはまた、コンピューティングデバイスを超音波撮像プローブと通信可能に結合するためのリンクをも含み得る。リンクは高速シリアル・ワイヤード・リンクであり得る。リンクは、ＵＳＢ４リンク、ＵＳＢ３リンク、ＰＣＩ－Ｅリンク、またはＰＸＩＥリンクであり得る。コンピューティングデバイスおよび／または超音波撮像プローブにデータを供給することに加えて、リンクはまた、コンピューティングデバイスおよび／または超音波撮像プローブに電力を供給し得る。
図の説明
[0038]図１は、いくつかの実施形態による超音波撮像システム１００を示す。超音波撮像システムは、超音波撮像プローブ１１０、リンク１２０、およびコンピューティングデバイス１３０を含む。

[0039]超音波撮像プローブ１１０は、送信モードまたはプロセスで対象の組織（たとえば、被験者の器官組織）内に圧力波を送信し、組織から反射した圧力波を受信する。超音波撮像プローブはまた、リンク１２０を介してコンピューティングデバイス１３０に信号を送り、コンピューティングデバイス１３０から信号を受信し得る回路をも含み得る。実施形態では、対象の組織は、送信された圧力波の一部を撮像装置１１０に反射し得、撮像装置１１０は、受信モードプロセスで、反射した圧力波を取り込み、電気信号を生成し得る。撮像装置１１０は、コンピューティングデバイス１３０に電気信号を通信し得、コンピューティングデバイス１３０は、ディスプレイまたは画面上に組織のイメージを表示し得る。

[0040]いくつかの実施形態では、撮像装置１１０は、非人間の対象（たとえば、哺乳動物、または非哺乳動物）からイメージを取り込むために使用され得る。撮像装置データから生成されたイメージは、ドップラーモード撮像のように動脈および静脈内の血流の速度を決定し、組織剛性も測定し得る。いくつかの実施形態では、圧力波は、対象の身体を通じて移動し、対象の体組織、動脈、または静脈によって反射し得る音波であり得る。

[0041]いくつかの実施形態では、撮像装置１１０はポータブルデバイスであり、リンク１２０を通じて信号を通信し得る。上記のように、リンク１２０は、高速シリアルインターフェース（たとえば、ＵＳＢ４、ＵＳＢ３、ＰＣＩ－Ｅ、またはＰＸＩＥ）などのワイヤード接続を含み得る。リンク１２０はまた、セルラ（たとえば５Ｇ）またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈインターフェースなどのワイヤレス接続をも含み得る。リンク１２０を介する帯域幅の潜在的な増大のために、いくつかの実施形態では、撮像装置１１０は、リンク１２０を介してコンピューティングデバイス１３０に著しい量の撮像データを高速に（たとえば、少なくとも２０Ｇｂｐｓ、少なくとも３０Ｇｂｐｓ、少なくとも４０Ｇｂｐｓ、少なくとも５０Ｇｂｐｓ、少なくとも６０Ｇｂｐｓ、または少なくとも７０Ｇｂｐｓ）送信し得る。

[0042]したがって、コンピューティングデバイス１３０にとって利用可能な撮像データ量の増大と共に、コンピューティングデバイス１３０は、ディープラーニング（たとえば、ディープラーニングを用いるビームフォーミング）などの著しい量の撮像データを必要とする機能を実施し得る。したがって、いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１３０は、ディープラーニングまたは機械学習モジュールを含み得る。たとえば、コンピューティングデバイス１３０は、撮像データが与えられるときにビームフォーミング命令を生成するように、撮像データでトレーニングされたディープ・ラーニング・モジュールを含み得る。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス１３０は、スマートフォンやタブレットなどのモバイルデバイス、または静止コンピューティングデバイスであり得る。

[0043]いくつかの実施形態では、リンク１２０は、コンピューティングデバイス１３０から撮像装置１１０に電力を送るために使用され得る。たとえば、撮像装置１１０は、撮像装置１１０が必要とする電力の一部またはすべてをコンピューティングデバイス１３０から受け得る。これは、コンピューティングデバイス１３０から電力を受けなかった場合に普通なら必要となるものよりも小型の電池上で撮像装置１１０が動作することを可能にし得る。あるいは、コンピューティングデバイス１３０が撮像装置１１０に十分な電力を供給する場合、撮像装置１１０は電池を全く必要としないことがある。本明細書で論じられるように、リンク１２０の高速な性質により、撮像装置１１０がコンピューティングデバイス１３０にデータ処理をオフロードすることが可能となり、したがって撮像装置１１０の電力要件を削減し、撮像装置１１０によって必要とされる電力のすべてをコンピューティングデバイス１３０が供給し得る可能性が増大し得る。いずれにしても、リンク１２０を介してコンピューティングデバイス１３０から撮像装置１１０に電力を送ることにより、（たとえば、撮像装置１１０が内部電池を必要としないので）撮像装置１１０の全体のコスト、重量、またはサイズが削減され得る。

[0044]実施形態では、目標の器官のイメージを現像するために複数の撮像装置が使用され得る。たとえば、第１の撮像装置が、目標の器官に圧力波を送り得、第２の撮像装置が、目標の器官から反射した圧力波を受信し、受信した波に応答して電荷を発生させ得る。超音波トモグラフィでは、送信機が撮像装置の本体の一方の側に配置され、受信機が撮像装置の本体の他方の側に配置され得る。

[0045]図２は、撮像装置１１０の概略図を示す。撮像装置１１０は、１つまたは複数の超音波トランスデューサ２１０、前処理電子回路２２０、デジタイザ２３０、および高速接続変換器２４０を含む。

[0046]超音波トランスデューサは、反射した超音波によって衝撃を受けたときに電気信号を生成し、電気信号に応答して超音波圧力波を生成する。超音波トランスデューサはマイクロマシン超音波トランスデューサ（ＭＵＴ）であり得、圧電性（ｐＭＵＴ）または容量性（ｃＭＵＴ）であり得る。一般に、ｐＭＵＴは、基板から懸架されたメンブレン層と、メンブレンのすべてまたは一部の上に堆積した圧電層と、圧電層の作動を可能にする２つの電極とを含み得る。いくつかの実施形態では、ｐＭＵＴは、追加の電極の間に挟まれた追加の圧電層を含み得る。一般に、ｃＭＵＴはシリコン基板を備え得、基板からメンブレンが懸架され、メンブレンの下に浅い空洞が形成される。交流電圧がメンブレンおよび基板にわたって印加されるとき、交流電圧は振動を生成し、送信モードで圧力波を生み出す。受信モードで圧力波がメンブレンに入射するとき、メンブレンの振動が、キャパシタンスの変化を引き起こし、それが電気信号として測定され得る。

[0047]前処理電子回路２２０は、受信した超音波信号に対する１つまたは複数の前処理アルゴリズムを実装する。前処理は、受信した超音波信号の物理的性質（たとえば、帯域幅、非線形伝播、減衰、または吸収）に関する劣化を軽減し得る。前処理アルゴリズムは、トランスデューサから受信したアナログ信号、あるいは１つまたは複数のＡＤＣによってデジタル化された信号に対して実装され得る。前処理アルゴリズムは、時間利得補償、選択的エンハンスメント、対数圧縮、充填補間、エッジエンハンスメント、イメージ更新、データ圧縮、周波数フィルタリング、またはマルチチャネル信号集約を実現し得る。

[0048]デジタイザ２３０は、１つまたは複数のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用して、超音波信号をデジタル信号に変換し得る。ＡＤＣは通常、８ビットから１６ビットの間の分解能を有し得る。デジタイザは、トランスデューサ素子当たり１つのＡＤＣを実装し得、または個々のＡＤＣに複数のトランスデューサ素子からの信号を変換させ得る。

[0049]高速接続変換器２４０は、前処理済み超音波データを、高速伝送インターフェースを介して送信されるように変換する。高速接続変換器はシリアライザを備え得、シリアライザは、複数のチャネルからの前処理済み超音波信号をシリアルビットストリームに変換し得る。たとえば、各超音波トランスデューサからのデータが、ＡＤＣを使用して変換され、振幅および位相成分を有するデジタル超音波波形が生成され得る。この段階で、超音波トランスデューサから受信した波形は、パラレルデータであり得る。パラレル・データ・チャネルよりも高い周波数で動作するシリアライザが、チャネルのそれぞれからのデータの個々のビットの、シリアルビットストリームへの配置を制御し得る。

[0050]高速接続は、ＵＳＢ４接続の場合と同じく、単一または１つのシリアルリンクを含み得る。ＵＳＢ４接続は、最大４０Ｇｂｐｓの速度を実現することができ得る。高速接続はまた、ＰＣＩ－Ｅ接続またはＰＸＩＥ接続の場合と同じく、複数のシリアルリンクをも含み得る。

[0051]図３は、１つまたは複数の超音波信号から高速データ伝送を生成するためのプロセス３００を示す。高速データ伝送は超音波撮像プローブを使用して生成され得る。
[0052]第１の動作３１０では、超音波撮像プローブが、コンピューティングデバイスからビームフォーミング命令を受信し得る。ビームフォーミング構成要素および機能を組み込むいくつかの実施形態では、有利には、デバイスは、（従来技術と比べたとき）コンピューティングデバイスに送られる比較的少ないデータ量を有し得る。有利には、そのような実施形態はまた、超音波撮像プローブで従来技術よりも多数のトランスデューサを使用し得、その結果、データ収集および分解能の能力が改善される。

[0053]いくつかの実施形態では、データ量を削減するために、隣接する、かつ／または近くのトランスデューサからの信号が組み合わされ得る。しかしながら、いくつかの実施形態によれば、認識は、空間情報を含むデータの損失または抽象化が、隣接するトランスデューサのデータを１つの信号に組み合わせることから生じ得ることである。したがって、有利には、ビームフォーミング命令は、信号を組み合わせる前に隣接する、または近くのトランスデューサからの信号に遅延または重みを適用し、したがって、空間識別を保持すると共にデータレートも削減するビーム（または「マイクロビーム」）を生み出し得る。

[0054]いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイスは、生トランスデューサデータに対するビームフォーミングを実施し得る。コンピューティングデバイスは、単一または複数のシリアルリンクなどの高速リンクを介してビームフォーミング命令を送り得る。ビームフォーミング命令は、送信および受信動作のために必要とされる。送信では、ビームフォーミング命令は、特定のトランスデューサについてのパルスについての振幅、パルス数、遅延、周期、周波数、または位相を含み得る。ビームフォーミング命令は、超音波撮像プローブ内の１つまたは複数の回路によって電気信号に変換され得る。次いで、超音波撮像プローブは、１つまたは複数のトランスデューサ素子に電気信号を供給し得、１つまたは複数のトランスデューサ素子は、電気信号から圧力波を生成し、圧力波を対象の組織内に向ける。組織は、圧力波を反射して超音波撮像プローブに戻す。

[0055]第２の動作３２０では、超音波撮像プローブは、反射した圧力波を受信する。いくつかの実施形態では、撮像装置内の複数のトランスデューサ素子が、反射した圧力波の部分を受信し得る。次いで、トランスデューサ素子は、反射した圧力波の部分を電気信号に変換する。

[0056]第３の動作３３０では、超音波撮像プローブは、トランスデューサ素子によって生成された電気信号を前処理する。いくつかの実施形態では、超音波撮像プローブは、受信したビームフォーミング命令を実施し得る。高レベルでは、これは、様々な超音波トランスデューサからの信号を（たとえば、信号を遅延することなく）合計することと、信号を重み付けすることと、またはサンプルイベント間の補間と共に信号をウィンドウ処理することとを含み得る。

[0057]別の例として、超音波撮像プローブは、低雑音増幅器（ＬＮＡ）を使用して、著しい量の雑音を加えることなく電気信号を増幅し得る。いくつかの実施形態では、超音波撮像プローブは各トランスデューサ素子についてそれぞれのＬＮＡを含む。いくつかの実施形態では、１，０００個の超音波トランスデューサ素子を備える撮像デバイスは、１，０００個のＬＮＡを含み得、各ＬＮＡは、それぞれの超音波トランスデューサ素子からのそれぞれの超音波信号を増幅することに専念する。

[0058]さらに別の例として、超音波撮像プローブは、１つまたは複数のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）を使用して（たとえば、信号を増幅した後の）電気信号をデジタル化し得る。いくつかの実施形態では、超音波撮像プローブは、各トランスデューサ素子についてそれぞれのＡＤＣを含む。いくつかの実施形態では、１，０００個の超音波トランスデューサ素子を有する撮像デバイスは、１，０００個のＡＤＣを含み得、各ＡＤＣは、それぞれの超音波トランスデューサ素子からのそれぞれの超音波信号をデジタル信号に変換することに専念する。しかしながら、いくつかの実施形態では、ＡＤＣチャネルよりも多くのトランスデューサ素子があり得る。そのような実施形態では、トランスデューサ素子のグループは、マイクロビームフォーミングを使用して単一のチャネルに信号を供給するように構成され得る。いくつかの実施形態では、最大で１００，０００個のトランスデューサ素子および／または最大で１０２４個のＡＤＣチャネルがあり得る。ＡＤＣは、電気信号を量子化するために８から１６ビットの分解能を有し得る。

[0059]時には、超音波撮像プローブによって生成されるデータ量が、コンピューティングデバイスに送られ得るデータ量を超過し得る。いくつかの実施形態では、３Ｄまたは４Ｄ撮像データを収集する超音波撮像プローブは、コンピューティングデバイスに撮像データを送り得るレートよりも高いレートで撮像データを収集し得る。さらに、数千（たとえば、１０，０００＋、１００，０００＋）の超音波トランスデューサ素子を備える超音波撮像プローブは、コンピューティングデバイスに撮像データを送り得るレートよりも高いレートで撮像データを収集し得る。したがって、超音波プローブは、帯域幅または他の制限（たとえば、電力制限、熱制限）を補償するために、データを圧縮し、データを操作し、かつ／またはデータを記憶する必要があり得る。

[0060]したがって、超音波信号がデジタル化された後、圧縮技法を使用してデジタル化信号が圧縮され得る。いくつかの実施形態では、無損失圧縮方法を使用して信号がデジタル化される。いくつかの実施形態では、使用される無損失圧縮方法は、Ｈ．２６１コーデック、ランレングス符号化（ＲＬＥ）、Ｌｅｍｐｅｌ－Ｚｉｖ－Ｗｅｌｃｈ（ＬＺＷ）、バイナリクラスタ（ＢＬ）ユニバーサルコード、周波数領域ベースの無損失圧縮、ハフマンコーディング、ｌｏｗｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｌｏｓｓｌｅｓｓｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｆｏｒｉｍａｇｅｓ（ＬＯＣＯ－Ｉ）、またはｃｏｎｔｅｘｔ－ｂａｓｅｄａｄａｐｔｉｖｅｌｏｓｓｌｅｓｓｉｍａｇｅｃｏｄｅｃ（ＣＡＬＩＣ）を使用することを含み得る。いくつかの実施形態では、信号は、損失圧縮方法を使用してデジタル化される。いくつかの実施形態では、使用される損失圧縮または符号化方法は、ｊｏｉｎｔｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃｅｘｐｅｒｔｓｇｒｏｕｐ（ＪＰＥＧ）、ｍｏｔｉｏｎｐｉｃｔｕｒｅｅｘｐｅｒｔｓｇｒｏｕｐ（ＭＰＥＧ）、Ｈ．２６１などの符号化、あるいは逆運動学（ＩＫ）アルゴリズム、離散コサイン変換（ＤＣＴ）、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）、連続ウェーブレット変換（ＣＷＴ）、マルチフラクタル圧縮、ＷａｖｅＰＤＴ圧縮、ブロックベースの動き補償、対数圧縮、またはガンマ圧縮を使用する符号化を含み得る。

[0061]デジタル化信号に適用される圧縮のタイプ（たとえば、無損失または損失）または度合は、利用可能な帯域幅および撮像データサイズに基づいて変動し得る。これは、超音波撮像プローブが圧縮を最小限に抑え、したがってイメージ品質を向上させ、かつ／または（たとえば、コンピューティングデバイス１３０を介する）撮像データの収集と提示との間の遅延を低減することを可能にし得る。

[0062]いくつかの実施形態では、デジタル化信号に適用される圧縮のタイプまたは度合は、超音波撮像プローブが２Ｄ撮像データを収集しているか、３Ｄ撮像データを収集しているか、それとも４Ｄ撮像データを収集しているかに基づく。いくつかの実施形態では、２Ｄ撮像データは、コンピューティングデバイスに送る前に圧縮を必要としないほど十分に小さいものであり得る。一方、４Ｄ撮像データは、（たとえば、帯域幅制限のために）まず圧縮することなしにコンピューティングデバイスに送るには大き過ぎることがある。

[0063]いくつかの実施形態では、デジタル化信号に適用される圧縮のタイプまたは度合は、超音波撮像プローブが撮像データを収集している器官に基づく。たとえば、超音波撮像プローブが撮像データを収集している器官が比較的単純である場合（たとえば、肝臓）、撮像データに関連するデジタル化信号は、圧縮を必要としないことがある。それに比べて、複雑な器官（たとえば、心臓）についての撮像データに関連するデジタル化信号は、コンピューティングデバイスにデータを送る前に圧縮を必要とし得る。

[0064]いくつかの実施形態では、デジタル化信号に適用される圧縮のタイプまたは度合は、超音波撮像プローブとコンピューティングデバイスとの間の接続（たとえば、リンク１２０）の帯域幅に基づく。たとえば、超音波撮像プローブがＵＳＢ４を介してコンピューティングデバイスに接続される場合、撮像データに関連するデジタル化信号は、ＵＳＢ４の比較的高い帯域幅のために、高い圧縮、またはどんな圧縮も必要としないことがある。しかしながら、超音波撮像プローブがＢｌｕｅｔｏｏｔｈを介してコンピューティングデバイスに接続される場合、撮像データに関連するデジタル化信号は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのより低い帯域幅のために、より高い圧縮を必要とし得る。

[0065]いくつかの実施形態では、デジタル化信号に適用される圧縮のタイプまたは度合は、イメージ品質の考慮（たとえば、コンピューティングデバイス１３０）に基づき得る。たとえば、コンピューティングデバイスの画面サイズまたは解像度が比較的小さい場合（たとえば、スマートフォン上）、デバイスは、撮像データに基づいて完全品質イメージを表示することができないことがある。したがって、超音波撮像プローブは、コンピューティングデバイスに表示される、またはコンピューティングデバイスによって表示されるイメージの品質に実質的に影響を及ぼすことなく、より高い圧縮度を適用し得る。しかしながら、コンピューティングデバイスの画面サイズが大型であり、または画面の解像度が高い場合（たとえば、コンピュータモニタまたはテレビジョン上）、超音波撮像プローブは、イメージ品質の低下を回避するために、撮像データに関連するデジタル化信号に圧縮を適用せず、または無損失圧縮を適用し得る。

[0066]圧縮に加えて、または圧縮の代替として、超音波撮像プローブは、ビームフォーミングを適用して帯域幅制限をさらに補償し得る。いくつかの実施形態では、超音波撮像プローブは、アナログ領域でトランスデューサ信号を足し合わせる。たとえば、Ｎ個のトランスデューサを備える超音波撮像プローブは、Ｍ列およびＭ／Ｎ行に超音波データを配置し得る。これは、データレートをＮ／Ｍに削減し得る。しかしながら、そのような手順は、３Ｄまたは４Ｄ撮像については機能しないことがある。ある方向で情報が失われることになるからである。そのような手順は、たとえば、（高周波数内容を除去することによって）データを制限する帯域などの追加の信号処理技法と共に、またはＦＰＧＡを利用する他のビームフォーミング技法を利用して、２Ｄ撮像では受け入れられ得る。

[0067]任意のレートで、ビームフォーミングは、制限（たとえば、帯域幅制限）を満たすように超音波データを依然として圧縮しながら、可能な限り多くの情報を保持するために適用され得る。いくつかの実施形態では、Ｎ個のトランスデューサ素子を有する超音波撮像プローブが、適切なビームフォーミングと共に（足し合わせる前にサンプル間に遅延を加えて）Ａ個の素子を互いにグループ化する。これは、Ｎ／Ａ個のマイクロビームを生み出すことによって、データレートをＡ分の１に削減すると共に、依然として空間情報を保持し得る。さらに、削減の後に、たとえば別の因子Ｂを使用して別の削減が続き得、Ｎ／Ａ個のビームがさらに遅延され、重み付けされ、合計されて、Ａ／（Ａ＊Ｂ）個のビームが生み出される。いくつかの実施形態では、信号処理（たとえば、アナログまたはデジタル信号処理）計算が、（たとえば、コストまたは電力消費を削減するために）集積回路内で行われる。

[0068]いくつかの実施形態では、Ｎ個のトランスデューサからのデジタル化信号が重み付けされ、遅延され、Ｂ個の素子と合計されて、マイクロビームが生み出される。複雑さを低減するために、ＡＤＣ分解能および重みの量子化が最適化され、コストが最小限に抑えられ得る。たとえば、高品質ビーム形成で典型的に使用されるＡＤＣは、１２から１４ビットの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、ＡＤＣは、サイズまたはコストを削減するために、より低い分解能（たとえば、６～９ビット）であり得る。いくつかの実施形態では、すべてのビームを生み出すのに必要とされる回路が、（たとえば、電力、コスト、またはサイズを削減するために）集積回路で実装され得る。そのような集積回路は、所期の操作時に回路に指令するために、外部インターフェース（たとえば、コンピューティングデバイスの外部インターフェース）からの入力を有し得る。次いで回路は、適切なビームフォーミングおよび所期の日付レートを実装し、データをコンピューティングデバイスに戻し得る。集積回路は多数の出力を生み出し得る。いくつかの実施形態では、出力が、単一または複数のシリアルリンクなどのＵＳＢインターフェースに適した高速データリンク内に組み合わされる。別の実装では、集積回路は、Ｐ個の出力レーンを別のチップに供給し、そこでパラレル－シリアル変換が実装される。

[0069]第４の動作３４０では、超音波撮像プローブは、デジタル信号をシリアル伝送に変換し得る。超音波撮像プローブは、シリアライザを使用して信号を変換し得る。シリアライザは、デジタル信号をシリアル化するために、フリップフロップやマルチプレクサなどの複数の電子構成要素を備え得る。いくつかの実施形態では、超音波撮像プローブは、専用集積回路（たとえば、プローブ内部の別の集積回路）を使用してデジタル信号をシリアル化する。

[0070]いくつかの実施形態では、撮像データ（たとえば、デジタル化信号、シリアル化信号）が、メモリバッファ（たとえば、弾性メモリバッファ）内に記憶される。たとえば、メモリバッファは、本明細書で論じられるように、ポータブル超音波プローブが、コンピューティングデバイスに送るべきデータ量が利用可能な帯域幅を超過したときの間に（たとえば、圧縮後に）撮像データを一時的に記憶することを可能にし得る。次いでバッファは、より多くの帯域幅が利用可能なときの間に、その中に記憶された撮像データを送り得る。

[0071]第５の動作３５０では、超音波撮像プローブは、外部コンピューティングデバイスにシリアルビットストリームを供給する。シリアルビットストリームは、ＵＳＢ４などの高速シリアル接続を介して移動する。

[0072]図４は、受信したビットストリームから超音波イメージを生成するためのプロセス４００を示す。ビットストリームはコンピューティングデバイスで受信され得る。いくつかの実施形態では、超音波イメージの生成は、複数のコンピュータ上で実施され得る。たとえば、ある後処理操作が第１のコンピュータ上で実装され得、別の後処理操作が第２のコンピュータ上で実装され得る。コンピューティングデバイスは、ネットワークを介して、追加の高速接続を介して、またはクラウドコンピューティングを使用することによって、さらに処理するために他のコンピューティングデバイスにデジタル化超音波信号を送信し得る。

[0073]第１の動作４１０では、コンピューティングデバイスは、高速伝送通信リンクを介して超音波撮像プローブの高速伝送インターフェースにビームフォーミング命令を与える。別の実施形態では、コンピューティングデバイスは、受信した生超音波データに対してビームフォーミングを実施し得る。たとえば、ビームフォーミング命令は、超音波周波数で振動する正弦波のデジタル化パルスについての遅延を含み得る。超音波撮像プローブは、超音波トランスデューサ素子のアレイ（たとえば、ｐＭＵＴまたはｃＭＵＴ）にデジタル命令を適用する前に、（たとえば、ＤＡＣを介して）デジタル命令をアナログ信号に変換し得る。命令は、特定のトランスデューサ素子に時間遅延を割り当てることを含み得、そのことは、トランスデューサ素子に通信可能に結合されたプログラム可能遅延ユニットによって実装され得る。トランスデューサ素子によって放射される圧力波が、こうした遅延に基づいて、強め合うように、または弱め合うように干渉し、出力トランスデューサ波の形状および方向を修正し得る。この送信波が、対象の身体内の組織（たとえば、器官組織）によって反射する。遅延の値を変更することにより、追加のビームフォーミング命令を介して、コンピューティングデバイスは、超音波撮像プローブに、組織にわたるパターンで超音波ビームを走査させ得る。反射波の物理的性質（振幅、位相、周波数など）が、反射波が反射する組織の特性（たとえば、密度）によって影響を受ける。反射波信号がトランスデューサ素子によって電気信号に変換され、トランスデューサ素子は、前処理を適用して、反射波の物理的劣化に関連する誤差を補正する。前処理の前または後に、信号がデジタル化され、次いでシリアライザ構成要素によってシリアルビットストリームに変換され得る。

[0074]第２の動作４２０では、コンピューティングデバイスは、高速シリアル接続を介して超音波撮像デバイスからシリアル伝送を受信する。コンピューティングデバイスは、ＵＳＢ４用のインターフェースなどの高スループットシリアルインターフェースを介して伝送を受信する。たとえば、データは、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ３インターフェースまたはＴｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ４インターフェースを介して送られ得る。

[0075]第３の動作４３０では、コンピューティングデバイスは、シリアル伝送から高解像度超音波イメージを生成する。コンピューティングデバイスは、１つまたは複数の後処理アルゴリズムを実装して、高解像度イメージを生成し得る。後処理は、コンピューティングシステムのオペレータが表示前にイメージを操作することを可能にし得る。後処理アルゴリズムは、白黒反転、静止画、フレーム平均化、またはｒｅａｄｚｏｏｍを含み得る。後処理アルゴリズムはまた、高速インターフェースを介して送られたデジタルイメージ情報を修正し得る。そのような後処理アルゴリズムは、しきい値処理、平滑化、コントラスト管理、フィルタリング、測定、および注目領域定義を含み得る。
主題の技術の条項としての例示
[0076]本開示の態様の様々な例が、便宜上、番号付けされた条項（１、２、３など）として記述される。これらは、例として与えられるものであり、主題の技術を限定しない。図および参照番号の識別は、例として、例示のために以下で与えられるに過ぎず、条項はそうした識別に限定されない。

[0077]条項１．超音波トランスデューサおよび前処理回路を備える超音波撮像プローブであって、超音波トランスデューサが、超音波圧力波から電気信号を生成するように構成され、トランスデューサ素子を備え、前処理回路が、超音波トランスデューサに電気的に結合され、信号変換器および信号積分器を備え、信号変換器が、トランスデューサ素子からの信号を調整し、信号をデジタル信号に変換するように構成され、信号積分器が、デジタル信号を組み合わせて、少なくとも１０ギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）のデータレートを有する伝送信号にし、伝送信号を送信するように構成される、超音波撮像プローブと、伝送信号を受信し、伝送信号に対して信号処理操作を実装して、超音波イメージを生成するように構成されたコンピューティングデバイスと、コンピューティングデバイスと超音波撮像プローブの信号積分器とを通信可能に結合するためのリンクとを備える超音波撮像システム。

[0078]条項２．コンピューティングデバイスが、ビームフォーミング命令を生成するようにさらに構成される、条項１の超音波撮像システム。
[0079]条項３．コンピューティングデバイスが、リンクを介して超音波撮像プローブに向けてビームフォーミング命令を送るようにさらに構成される、条項２の超音波撮像システム。

[0080]条項４．超音波トランスデューサが圧電マイクロマシン超音波トランスデューサ（ｐＭＵＴ）である、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。
[0081]条項５．超音波トランスデューサが容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ（ｃＭＵＴ）である、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0082]条項６．超音波トランスデューサが非シリコンベースの圧電材料を含む、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。
[0083]条項７．非シリコンベースの圧電材料が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）またはジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含む、条項６の超音波撮像システム。

[0084]条項８．伝送信号が最大で４０Ｇｂｐｓの伝送速度を有する、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。
[0085]条項９．伝送信号が最大で８０Ｇｂｐｓの伝送速度を有する、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0086]条項１０．前処理回路が、利得補償、選択的エンハンスメント、対数圧縮、充填補間、エッジエンハンスメント、イメージ更新、またはｗｒｉｔｅｚｏｏｍのうちの１つまたは複数を実施する、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0087]条項１１．超音波トランスデューサが複数のトランスデューサ素子を備える、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。
[0088]条項１２．複数のトランスデューサ素子がアレイで構成される、条項１１の超音波撮像システム。

[0089]条項１３．アレイが２から１００，０００個のトランスデューサ素子を有する、条項１２の超音波撮像システム。
[0090]条項１４．前処理回路が１から１０２４個の超音波トランスデューサチャネルを備える、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0091]条項１５．前処理回路が低雑音増幅器またはアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）をさらに備える、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。
[0092]条項１６．ＡＤＣが８から１６ビットの間の分解能を実現する、条項１５の超音波撮像システム。

[0093]条項１７．ＡＤＣが１から８ビットの間の分解能を実現する、条項１５の超音波撮像システム。
[0094]条項１８．ＡＤＣが１０ＭＨｚより上の周波数で動作する、条項１５の超音波撮像システム。

[0095]条項１９．コンピューティングデバイスが、デスクトップ、ラップトップ、携帯情報端末、タブレットコンピュータ、またはスマートフォンを含む、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0096]条項２０．コンピューティングデバイスが、ＡｎｄｒｏｉｄまたはｉＯＳオペレーティングシステムを使用するスマートフォンを含む、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0097]条項２１．超音波イメージが３Ｄイメージまたは４Ｄイメージを含む、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。
[0098]条項２２．コンピューティングデバイスが、伝送信号に対する信号処理操作を実装して、他の超音波イメージを生成するようにさらに構成される、条項２１の超音波撮像システム。

[0099]条項２３．他の超音波イメージが最大で１０００フレーム／秒（ＦＰＳ）のフレームレートを有する、条項２２の超音波撮像システム。
[0100]条項２４．リンクがコンピューティングデバイスから超音波撮像プローブに電力を供給する、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0101]条項２５．信号変換器が、トランスデューサ素子からの信号に対するマイクロビームフォーミングを実装する、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。
[0102]条項２６．コンピューティングデバイスが、超音波撮像データを使用してトレーニングされ、超音波撮像データが与えられるとき、ビームフォーミング命令を生成するように構成されたディープ・ラーニング・モジュールに、伝送信号または超音波イメージを供給するようにさらに構成される、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0103]条項２７．超音波トランスデューサが、トランスデューサ素子を含むトランスデューサ素子のアレイをさらに備え、前処理回路がＬＮＡをさらに備え、トランスデューサ素子のアレイ内のそれぞれのトランスデューサ素子が、それぞれのトランスデューサ素子からのそれぞれの信号を増幅するように構成されたそれぞれのＬＮＡに接続される、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0104]条項２８．超音波トランスデューサが、トランスデューサ素子を含むトランスデューサ素子のアレイをさらに備え、前処理回路の信号変換器がＡＤＣを備え、トランスデューサ素子のアレイ内のそれぞれのトランスデューサ素子が、それぞれのトランスデューサ素子からのそれぞれの信号を調整するように構成されたそれぞれのＡＤＣに接続される、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0105]条項２９．リンクが帯域幅制限を定義し、前処理回路が、伝送信号のサイズが帯域幅制限を超過することになるという判定に基づいて、伝送信号を送信する前に伝送信号に圧縮を適用するように構成される、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0106]条項３０．伝送信号に適用される圧縮のタイプが、伝送信号のサイズが帯域幅制限を超過することになる量に基づく、条項２９の超音波撮像システム。
[0107]条項３１．リンクが帯域幅制限を定義し、前処理回路が、伝送信号のサイズが帯域幅制限を超過しないという判定に基づいて、伝送信号を送信する前に伝送信号に圧縮を適用することを控えるように構成される、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0108]条項３２．リンクが帯域幅制限を定義し、超音波撮像プローブが、伝送信号のサイズが帯域幅制限を超過する間に伝送信号の一部を記憶するように構成されたバッファをさらに備える、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0109]条項３３．リンクが単一のシリアルリンクを含む、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。
[0110]条項３４．リンクが複数のシリアルリンクを含む、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0111]条項３５．リンクが、ＵＳＢ４リンク、ＵＳＢ３リンク、ＰＣＩ－Ｅリンク、またはＰＸＩＥリンクを含む、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。
[0112]条項３６．リンクがワイヤレス接続を含む、先行する条項のいずれかの超音波撮像システム。

[0113]条項３７．超音波イメージを生成するための方法であって、超音波信号を受信することと、高速シリアルリンクを介してビームフォーミング命令を受信することと、ビームフォーミング命令に応答して、超音波信号から少なくとも１０ギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）のデータレートを有するビットストリームを生成することによって、超音波信号を前処理することと、高速シリアルリンクを通じてビットストリームを送信することとを含む方法。

[0114]条項３８．ビットストリームが最大で４０Ｇｂｐｓの伝送速度で送信される、条項３７の方法。
[0115]条項３９．ビットストリームが最大で８０Ｇｂｐｓの伝送速度で送信される、条項３７から３８のいずれかの方法。

[0116]条項４０．超音波信号を前処理することが、利得補償、選択的エンハンスメント、対数圧縮、充填補間、エッジエンハンスメント、イメージ更新、またはｗｒｉｔｅｚｏｏｍのうちの１つまたは複数を適用することを含む、条項３７から３９のいずれかの方法。

[0117]条項４１．超音波信号を前処理することが、低雑音増幅またはアナログ－デジタル変換を適用することを含む、条項３７から４０のいずれかの方法。
[0118]条項４２．超音波信号を前処理することが、８から１６ビットの間の分解能を実現する、条項３９の方法。

[0119]条項４３．超音波信号を前処理することが、１から８ビットの間の分解能を実現する、条項３９の方法。
[0120]条項４４．超音波イメージが３Ｄイメージまたは４Ｄイメージを含む、条項３７から４３のいずれかの方法。

[0121]条項４５．ビットストリームに基づいて超音波イメージを生成することをさらに含む、条項３７から４４のいずれかの方法。
[0122]条項４６．超音波イメージが最大で１０００フレーム／秒（ＦＰＳ）のフレームレートを有する、条項３７から４５のいずれかの方法。

[0123]条項４７．超音波信号を前処理することが、超音波信号のサブセットに対してマイクロビームフォーミングすることを含む、条項３７から４６のいずれかの方法。
[0124]条項４８．１つまたは複数の超音波イメージを生成する方法であって、高速通信リンクを介して、超音波撮像プローブに複数のビームフォーミング命令を与えることであって、高速通信リンクが、少なくとも１０Ｇｂｐｓのデータレートを実現するように構成されることと、超音波撮像プローブから、高速通信リンクを介して、デジタル化超音波信号を含むシリアルビットストリームを受信することと、デジタル化超音波信号から超音波イメージを生成することとを含む方法。

[0125]条項４９．シリアルビットストリームが最大で４０Ｇｂｐｓの伝送速度で送信される、条項４８の方法。
[0126]条項５０．シリアルビットストリームが最大で８０Ｇｂｐｓの伝送速度で送信される、条項４８から４９のいずれかの方法。

[0127]条項５１．超音波イメージが３Ｄイメージまたは４Ｄイメージである、条項４８から５０のいずれかの方法。
[0128]条項５２．１つまたは複数の超音波イメージが複数の超音波イメージである、条項４８から５１のいずれかの方法。

[0129]条項５３．１つまたは複数の超音波イメージが最大で１０００フレーム／秒（ＦＰＳ）のフレームレートを有する、条項４８から５２のいずれかの方法。
[0130]条項５４．複数のビームフォーミング命令が、超音波周波数で振動する正弦波のデジタル化パルスについての遅延を含む、条項４８から５３のいずれかの方法。

[0131]条項５５．遅延が特定のトランスデューサ素子に割り当てられる、条項５４の方法。
[0132]条項５６．デジタル化超音波信号から超音波イメージを生成することが、デジタル化超音波信号に対して後処理アルゴリズムを実施することを含む、条項４８から５５のいずれかの方法。

[0133]条項５７．後処理アルゴリズムが、しきい値処理、平滑化、コントラスト管理、フィルタリング、測定、および注目領域定義を含む、条項５６の方法。
[0134]条項５８．先行する条項のいずれかの特徴または構成要素のいずれかを備える超音波プローブ。

[0135]条項５９．先行する条項のいずれかの特徴または構成要素のいずれかを備える超音波撮像システム。
[0136]条項６０．先行する条項のいずれかのステップ、特徴、または構成要素のいずれかを利用する、先行する条項のいずれかの方法。
さらなる考慮
[0137]いくつかの実施形態では、本明細書の条項のいずれかは、独立条項のいずれか１つ、または従属条項のいずれか１つに従属し得る。一態様では、条項のいずれか（たとえば、従属条項または独立条項）が、任意の他の１つまたは複数の条項（たとえば、従属条項または独立条項）と組み合わされ得る。一態様では、請求項が、条項、文、語句、または段落に記載の語（たとえば、ステップ、動作、手段、または構成要素）の一部またはすべてを含み得る。一態様では、請求項が、１つまたは複数の条項、文、語句、または段落に記載の語の一部またはすべてを含み得る。一態様では、条項、文、語句、または段落のそれぞれの中の語のいくつかが除去され得る。一態様では、追加の語または要素が、条項、文、語句、または段落に追加され得る。一態様では、主題の技術は、本明細書で説明される構成要素、要素、機能、または動作のうちのいくつかを利用することなく実装され得る。一態様では、主題の技術は、追加の構成要素、要素、機能、または動作を利用して実装され得る。

[0138]本明細書では、「モジュール」という語は、ハードウェアまたはファームウェアで実施された論理、またはたとえばＣ＋＋などのプログラミング言語で書かれた入口点および出口点を恐らくは有するソフトウェア命令の集合を指す。ソフトウェアモジュールは、コンパイルされ、実行可能プログラムとしてリンクされ、ダイナミックリンクライブラリ内にインストールされ得、またはＢＡＳＩＣなどの解釈的言語で書かれ得る。ソフトウェアモジュールが他のモジュールもしくはソフトウェアモジュール自体から呼出し可能であり得、かつ／または検出されたイベントもしくは割込みに応答して起動され得ることを理解されよう。ソフトウェア命令は、ＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭなどのファームウェア内に組み込まれ得る。ハードウェアモジュールが、ゲートやフリップフロップなどの接続された論理ユニットから構成され得、かつ／またはプログラム可能ゲートアレイやプロセッサなどのプログラム可能ユニットから構成され得ることをさらに理解されよう。好ましくは、本明細書で説明されるモジュールは、ソフトウェアモジュールとして実装されるが、ハードウェアまたはファームウェアで表され得る。

[0139]モジュールがより少数のモジュールに一体化され得ることが企図される。１つのモジュールはまた、複数のモジュールに分離され得る。記載のモジュールは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せとして実装され得る。さらに、記載のモジュールは、ワイヤードもしくはワイヤレスネットワーク、またはインターネットを通じて接続された様々な場所に存在し得る。

[0140]一般には、プロセッサが、例として、本明細書で説明されるように動作する、コンピュータ、プログラム論理、またはデータおよび命令を表現する他の基板構成を含み得ることを理解されよう。別の実施形態では、プロセッサは、コントローラ回路、プロセッサ回路、プロセッサ、汎用シングルチップまたはマルチチップマイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、組込みマイクロプロセッサ、マイクロコントローラなどを含み得る。

[0141]さらに、一実施形態では、有利には、プログラム論理は、１つまたは複数の構成要素として実装され得ることを理解されよう。有利には、構成要素は、１つまたは複数のプロセッサ上で実行されるように構成され得る。構成要素は、限定はしないが、ソフトウェアまたはハードウェア構成要素、ソフトウェアモジュールなどのモジュール、オブジェクト指向ソフトウェアコンポーネント、クラスコンポーネント、およびタスクコンポーネント、プロセスメソッド、関数、属性、プロシージャ、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ、および変数を含む。

[0142]上記の説明は、本明細書で説明される様々な構成を当業者が実施することを可能にするように与えられる。主題の技術が様々な図および構成を参照しながら具体的に説明されたが、これらは例示のためのものに過ぎず、主題の技術の範囲を限定すると理解すべきではないことを理解されたい。

[0143]主題の技術を実装するための多くの他の方式があり得る。本明細書で説明される様々な機能および要素は、主題の技術の範囲から逸脱することなく、図示されるものとは異なるように区分化され得る。こうした構成に対する様々な修正が当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義される一般原理は他の構成に適用され得る。したがって、主題の技術の範囲から逸脱することなく、主題の技術に対して多くの変更および修正が当業者によって行われ得る。

[0144]開示されるプロセス中のステップの特定の順序または階層は例示的手法の例示であることを理解されたい。設計選好に基づいて、プロセス中のステップの特定の順序または階層が再構成され得ることを理解されたい。ステップのうちのいくつかが同時に実施され得る。添付の方法クレームは、様々なステップの要素をサンプル順序で提示し、提示される特定の順序または階層に限定されることを意味するわけではない。

[0145]本明細書では、項目のいずれかを分離するための「および」または「または」という用語を伴う、一連の項目に続く「のうちの少なくとも１つ」という語句は、リストの各メンバ（すなわち、各項目）ではなく、全体としてのリストを修飾する。「のうちの少なくとも１つ」という語句は、列挙される各項目の少なくとも１つの選択を必要とするわけではなく、むしろ、語句は、項目のうちのいずれか１つの少なくとも１つ、および／または項目の任意の組合せの少なくとも１つ、および／または項目のそれぞれの少なくとも１つを含む意味を可能にする。例として、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」または「Ａ、Ｂ、またはＣのうちの少なくとも１つ」という語句はそれぞれ、Ａのみ、Ｂのみ、またはＣのみ、Ａ、Ｂ、およびＣの任意の組合せ、および／またはＡ、Ｂ、およびＣのそれぞれの少なくとも１つを指す。

[0146]本開示で使用される「頂部」、「底部」、「前部」、「後部」などの用語は、通常の重力基準系ではなく、任意の基準系を指すと理解されたい。したがって、頂面、底面、前面、および後面は、重力基準系で上方、下方、斜め方向、または水平方向に延び得る。

[0147]さらに、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｈａｖｅ）」などの用語が説明または特許請求の範囲で使用される範囲で、そのような用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」という用語と同様に包含的であるものとする。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」は、利用されるときに請求項で移行語として解釈されるからである。

[0148]本明細書では、当業者は理解するであろうが、「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、規定された実際の値に対するものであり、関連する環境下で測定の近似、不正確、および限界を考慮する。１つまたは複数の態様では、「約（ａｂｏｕｔ）」、「実質的に」、および「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」という用語は、規定される実際の値の１パーセント未満から１０パーセントの公差や、他の適切な公差などの、対応する用語および／または項目間の関連性についての業界で許容される公差を与え得る。

[0149]本明細書では、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、指定の完全体の存在を示すが、指定されていない他の完全体の可能性を可能にする。この用語は、指定の完全体のいずれかの特定の割合を示唆するものではない。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」や「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」などの「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語の変形は、それに対応して同様の意味を有する。

[0150]「例示的な」という語は、本明細書では、「一例、実例、または例示としての役割を果たす」を意味するために使用される。「例示的」と本明細書で説明されるどんな実施形態も、必ずしも他の実施形態よりも好ましい、または有利であると解釈されるべきではない。

[0151]単数の要素への参照は、具体的に記載されていない限り、「ただ１つの」を意味するのではなく、「１つまたは複数」を意味するものとする。男性形の代名詞（たとえば、彼の（ｈｉｓ））は、女性形および中性形（たとえば、彼女の（ｈｅｒ）およびその（ｉｔｓ））を含み、逆も同様である。「いくつか」という用語は１つまたは複数を指す。下線および／または斜体の見出しおよび副見出しは、便宜上使用されるに過ぎず、主題の技術を限定せず、主題の技術の説明の解釈に関連して参照されない。当業者に周知の、または後に知られることになる、本開示全体にわたって説明された様々な構成の要素に対するすべての構造的および機能的均等物が、参照により本明細書に明白に組み込まれ、主題の技術によって包含されるものとする。さらに、本明細書で開示されるものは、そのような開示が上記の説明に明示的に記載されているかどうかの如何に関わらず、公共に献じられないものとする。

[0152]詳細な説明は多くの詳細を含むが、これらは、主題の技術の範囲を限定すると解釈すべきではなく、主題の技術の様々な例および態様を示すに過ぎないと解釈すべきである。主題の技術の範囲は、上記で詳細には論じられていない他の実施形態を含むことを理解されたい。本開示の範囲から逸脱することなく、様々な他の修正、変更、および変形が、本明細書で開示される主題の技術の方法および装置の構成、動作、および細部で行われ得る。さらに、本開示の範囲内に包含されるために、デバイスまたは方法が、本開示の様々な実施形態によって解決可能である（または達成可能なあらゆる利点を保持する）あらゆる問題に対処する必要はない。本明細書での「し得る（ｃａｎ）」およびその派生語の使用は、肯定的能力ではなく、「恐らくは（ｐｏｓｓｉｂｌｙ）」または「任意選択として（ｏｐｔｉｏｎａｌｌｙ）」という意味に理解されたい。

[0153]「少なくとも（ａｔｌｅａｓｔ）」、「超（ｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎ）」、または「以上（ｇｒｅａｔｅｒｔｈａｎｏｒｅｑｕａｌｔｏ）」という用語が一連の２つ以上の数値の最初の数値に先行し、または最後の数値の後に続くときはいつでも、「少なくとも」、「超」、または「以上」という用語は、その一連の数値内の数値のそれぞれに当てはまる。たとえば、１、２、または３以上は、１以上、２以上、または３以上と同等である。

[0154]「以下（ｎｏｍｏｒｅｔｈａｎ）」、「未満（ｌｅｓｓｔｈａｎ）」、または「以下（ｌｅｓｓｔｈａｎｏｒｅｑｕａｌｔｏ）」という用語が一連の２つ以上の数値の最初の数値に先行し、または最後の数値の後に続くときはいつでも、「以下」、「未満」、または「以下」という用語は、その一連の数値内の数値のそれぞれに当てはまる。たとえば、３、２、または１以下は、３以下、２以下、または１以下と同等である。

[0155]本明細書で言及したすべての文献、特許、および特許出願は、それぞれの個々の文献、特許、または特許出願が参照により組み込まれると具体的かつ個々に示された場合と同じ範囲で、参照により本明細書に組み込まれる。参照により組み込まれる文献および特許または特許出願が本明細書に含まれる開示と矛盾する範囲で、本明細書は、任意のそのような矛盾する情報に取って代わり、かつ／または優先されるものとする。

Claims

超音波トランスデューサおよび前処理回路を備える超音波撮像プローブであって、前記超音波トランスデューサが、超音波圧力波から電気信号を生成するように構成され、トランスデューサ素子を備え、前記前処理回路が、前記超音波トランスデューサに電気的に結合され、信号変換器および信号積分器を備え、前記信号変換器が、前記トランスデューサ素子からの信号を調整し、前記信号をデジタル信号に変換するように構成され、前記信号積分器が、前記デジタル信号を組み合わせて、少なくとも１０ギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）のデータレートを有する伝送信号にし、前記伝送信号を送信するように構成される、超音波撮像プローブと、
前記伝送信号を受信し、前記伝送信号に対して信号処理操作を実装して、超音波イメージを生成するように構成されたコンピューティングデバイスと、
前記コンピューティングデバイスと前記超音波撮像プローブの前記信号積分器とを通信可能に結合するためのリンクと、
を備える超音波撮像システム。
前記コンピューティングデバイスが、ビームフォーミング命令を生成するようにさらに構成される、請求項１に記載の超音波撮像システム。
前記コンピューティングデバイスが、前記リンクを介して前記超音波撮像プローブに向けて前記ビームフォーミング命令を送るようにさらに構成される、請求項２に記載の超音波撮像システム。
前記超音波トランスデューサが圧電マイクロマシン超音波トランスデューサ（ｐＭＵＴ）である、請求項１～３のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記超音波トランスデューサが容量性マイクロマシン超音波トランスデューサ（ｃＭＵＴ）である、請求項１～４のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記超音波トランスデューサが非シリコンベースの圧電材料を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記非シリコンベースの圧電材料が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）またはジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）を含む、請求項６に記載の超音波撮像システム。
前記伝送信号が最大で４０Ｇｂｐｓの伝送速度を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記伝送信号が最大で８０Ｇｂｐｓの伝送速度を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記前処理回路が、利得補償、選択的エンハンスメント、対数圧縮、充填補間、エッジエンハンスメント、イメージ更新、またはｗｒｉｔｅｚｏｏｍのうちの１つまたは複数を実施する、請求項１～９のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記超音波トランスデューサが複数のトランスデューサ素子を備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記複数のトランスデューサ素子がアレイで構成される、請求項１１に記載の超音波撮像システム。
前記アレイが２から１００，０００個のトランスデューサ素子を有する、請求項１２に記載の超音波撮像システム。
前記前処理回路が１から１０２４個の超音波トランスデューサチャネルを備える、請求項１～１３のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記前処理回路が低雑音増幅器またはアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）をさらに備える、請求項１～１４のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記ＡＤＣが８から１６ビットの間の分解能を実現する、請求項１５に記載の超音波撮像システム。
前記ＡＤＣが１から８ビットの間の分解能を実現する、請求項１５に記載の超音波撮像システム。
前記ＡＤＣが１０ＭＨｚより上の周波数で動作する、請求項１５に記載の超音波撮像システム。
前記コンピューティングデバイスが、デスクトップ、ラップトップ、携帯情報端末、タブレットコンピュータ、またはスマートフォンを含む、請求項１～１８のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記コンピューティングデバイスが、ＡｎｄｒｏｉｄまたはｉＯＳオペレーティングシステムを使用するスマートフォンを含む、請求項１～１９のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記超音波イメージが３Ｄイメージまたは４Ｄイメージを含む、請求項１～２０のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記コンピューティングデバイスが、前記伝送信号に対する信号処理操作を実装して、他の超音波イメージを生成するようにさらに構成される、請求項２１に記載の超音波撮像システム。
前記他の超音波イメージが最大で１０００フレーム／秒（ＦＰＳ）のフレームレートを有する、請求項２２に記載の超音波撮像システム。
前記リンクが前記コンピューティングデバイスから前記超音波撮像プローブに電力を供給する、請求項１～２３のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記信号変換器が、前記トランスデューサ素子からの前記信号に対するマイクロビームフォーミングを実装する、請求項１～２４のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記コンピューティングデバイスが、超音波撮像データを使用してトレーニングされ、超音波撮像データが与えられるとき、ビームフォーミング命令を生成するように構成されたディープ・ラーニング・モジュールに、前記伝送信号または前記超音波イメージを供給するようにさらに構成される、請求項１～２５のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記超音波トランスデューサが、トランスデューサ素子を含むトランスデューサ素子のアレイをさらに備え、前記前処理回路がＬＮＡをさらに備え、トランスデューサ素子の前記アレイ内のそれぞれのトランスデューサ素子が、前記それぞれのトランスデューサ素子からのそれぞれの信号を増幅するように構成されたそれぞれのＬＮＡに接続される、請求項１～２６のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記超音波トランスデューサが、前記トランスデューサ素子を含むトランスデューサ素子のアレイをさらに備え、前記前処理回路の前記信号変換器がＡＤＣを備え、トランスデューサ素子の前記アレイ内のそれぞれのトランスデューサ素子が、前記それぞれのトランスデューサ素子からのそれぞれの信号を調整するように構成されたそれぞれのＡＤＣに接続される、請求項１～２７のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記リンクが帯域幅制限を定義し、前記前処理回路が、前記伝送信号のサイズが前記帯域幅制限を超過することになるという判定に基づいて、前記伝送信号を送信する前に前記伝送信号に圧縮を適用するように構成される、請求項１～２８のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記伝送信号に適用される前記圧縮のタイプが、前記伝送信号の前記サイズが前記帯域幅制限を超過することになる量に基づく、請求項２９に記載の超音波撮像システム。
前記リンクが帯域幅制限を定義し、前記前処理回路が、前記伝送信号のサイズが前記帯域幅制限を超過しないという判定に基づいて、前記伝送信号を送信する前に前記伝送信号に圧縮を適用することを控えるように構成される、請求項１～３０のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記リンクが帯域幅制限を定義し、前記超音波撮像プローブが、前記伝送信号のサイズが前記帯域幅制限を超過する間に前記伝送信号の一部を記憶するように構成されたバッファをさらに備える、請求項１～３１のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記リンクが単一のシリアルリンクを含む、請求項１～３２のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記リンクが複数のシリアルリンクを含む、請求項１～３３のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記リンクが、ＵＳＢ４リンク、ＵＳＢ３リンク、ＰＣＩ－Ｅリンク、またはＰＸＩＥリンクを含む、請求項１～３４のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
前記リンクがワイヤレス接続を含む、請求項１～３５のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
超音波イメージを生成するための方法であって、
超音波信号を受信するステップと、
高速シリアルリンクを介してビームフォーミング命令を受信するステップと、
前記ビームフォーミング命令に応答して、前記超音波信号から少なくとも１０ギガビット／秒（Ｇｂｐｓ）のデータレートを有するビットストリームを生成することによって、前記超音波信号を前処理するステップと、
前記高速シリアルリンクを通じて前記ビットストリームを送信するステップと、
を含む方法。
前記ビットストリームが最大で４０Ｇｂｐｓの伝送速度で送信される、請求項３７に記載の方法。
前記ビットストリームが最大で８０Ｇｂｐｓの伝送速度で送信される、請求項３７～３８のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波信号を前処理する前記ステップが、利得補償、選択的エンハンスメント、対数圧縮、充填補間、エッジエンハンスメント、イメージ更新、またはｗｒｉｔｅｚｏｏｍのうちの１つまたは複数を適用するステップを含む、請求項３７～３９のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波信号を前処理する前記ステップが、低雑音増幅またはアナログ－デジタル変換を適用するステップを含む、請求項３７～４０のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波信号を前処理する前記ステップが、８から１６ビットの間の分解能を実現する、請求項３９に記載の方法。
前記超音波信号を前処理する前記ステップが、１から８ビットの間の分解能を実現する、請求項３９に記載の方法。
前記超音波イメージが３Ｄイメージまたは４Ｄイメージを含む、請求項３７～４３のいずれか一項に記載の方法。
前記ビットストリームに基づいて超音波イメージを生成するステップをさらに含む、請求項３７～４４のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波イメージが最大で１０００フレーム／秒（ＦＰＳ）のフレームレートを有する、請求項３７～４５のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波信号を前処理する前記ステップが、前記超音波信号のサブセットに対してマイクロビームフォーミングするステップを含む、請求項３７～４６のいずれか一項に記載の方法。
１つまたは複数の超音波イメージを生成する方法であって、
高速通信リンクを介して、超音波撮像プローブに複数のビームフォーミング命令を与えるステップであって、前記高速通信リンクが、少なくとも１０Ｇｂｐｓのデータレートを実現するように構成されるステップと、
前記超音波撮像プローブから、前記高速通信リンクを介して、デジタル化超音波信号を含むシリアルビットストリームを受信するステップと、
前記デジタル化超音波信号から超音波イメージを生成するステップと、
を含む方法。
前記シリアルビットストリームが最大で４０Ｇｂｐｓの伝送速度で送信される、請求項４８に記載の方法。
前記シリアルビットストリームが最大で８０Ｇｂｐｓの伝送速度で送信される、請求項４８～４９のいずれか一項に記載の方法。
前記超音波イメージが３Ｄイメージまたは４Ｄイメージである、請求項４８～５０のいずれか一項に記載の方法。
前記１つまたは複数の超音波イメージが複数の超音波イメージである、請求項４８～５１のいずれか一項に記載の方法。
前記１つまたは複数の超音波イメージが最大で１０００フレーム／秒（ＦＰＳ）のフレームレートを有する、請求項４８～５２のいずれか一項に記載の方法。
前記複数のビームフォーミング命令が、超音波周波数で振動する正弦波のデジタル化パルスについての遅延を含む、請求項４８～５３のいずれか一項に記載の方法。
遅延が特定のトランスデューサ素子に割り当てられる、請求項５４に記載の方法。
前記デジタル化超音波信号から前記超音波イメージを生成する前記ステップが、前記デジタル化超音波信号に対して後処理アルゴリズムを実施するステップを含む、請求項４８～５５のいずれか一項に記載の方法。
前記後処理アルゴリズムが、しきい値処理、平滑化、コントラスト管理、フィルタリング、測定、および注目領域定義を含む、請求項５６に記載の方法。