JP2744982B2 - 多重ライン超音波ビーム作成装置 - Google Patents
多重ライン超音波ビーム作成装置Info
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- G01S7/52095—Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences using multiline receive beamforming
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- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、医療用超音波映像において使用される多重
ライン超音波ビーム作成装置に関する。 従来の技術 「多重ラインビームフォーミング（多重ラインビーム
作成）」という語は、マルチ受信線がそれぞれの送信線
に対して使用される画像復元方法を意味する。多重ライ
ンビームフォーミングの明らかな利点は、与えられた線
密度のもので高いフレームレートを得る可能性である。
特にそれぞれの送信線に対してマルチ同時受信線を復元
することにより、発生される受信線の倍数と等価なフレ
ームレートを得ることが可能である。例えば、それぞれ
の送信線に対して３本の同時受信線を復元することによ
って、15cmの範囲で一走査あたり128線で毎秒およそ120
フレームのフレームレートが発生できた。この概算値は
およそ1.5mm/μsecの伝播速度に基づいている。この速
度で得られ、より低いフレームレートで映像化れる心臓
の走査は、心臓弁膜症や敗血症のような、ある臨床問題
の診断において手助けとなる動きの詳細部を表示でき
た。 解決すべき課題 現在使用されているのと同じフレームレートで、小は
ん点を減らすことができた。開口量や周波数そして帯域
調整などの異なった条件で得られたフレームを平均化す
ることが成し遂げられ、異なったフレームレートでいく
つかの異なる結果を得た。このような平均化は画像の質
をかなり改善できた。そしてまた高いフレームレートに
おいて、赤血球細胞の散乱によって生じた小はん点模様
を追跡することによって血液の動きを見ることも可能に
なった。この方法を用いると、得られたフレームレート
よりももっと遅いフレームレートで再生された複数のフ
レーム上で映像化できる。同様にこの方法は、ドップラ
ーフロウ（doppler flow）映像走査レートをスピードア
ップするために使用することができた。現に90゜扇型に
対するドップラーデータを得るために毎秒４から10フレ
ームのフレームレートに下げることが必要である。多重
ラインビームフォーミングはこのフレームレートをかな
り増す可能性を提供している。 一方多重ラインビームフォーミングが知られている
が、今までは画像の質を下げることなしに、多重ライン
ビームフォーミングを備えた装置を満たす実際的な方法
がなかった。 この方法による映像化の画質の効果を決定すためにか
ってなされた模擬実験において、画像の質が悪くなると
いうことが発見されていた。質の悪い画像の原因は送信
ビームの幅の狭さにあるということが前提になってい
た。ビームを広くするための送信用開口を狭くすること
や大きな距離で焦点を合わせるというような従来の方法
は、何ら画像構成における改善にならず分解能を低下さ
せる結果に終わった。 送信線の飛び越しは、画像の中にアーチファクト（人
工拍）を生じる。送信線間の角度間隔が大きければ大き
ほど、そのアーチファクトはより明確になる。増加した
アーチファクトは、角度関数としてサンプルの数を減少
させる。よって与えられたサンプルレートでアーチファ
クトなしに再生されうる周波数より大きな空間周波数を
もつ画像が試供される。角度関数のような空間領域信号
の試供は時間における時間領域信号を試供するのと同様
の方法でアーチファクトを生じる。 アーチファクトを制限する一つの方法は処理され得る
空間周波数容量を限定することである。不運にもこの処
理はアレービームの中で起こり、アレービームの唯一の
制御は音響ビームを変えることによっている。ビームを
広くすることは空間周波数容量を平均化し、それでアー
チファクトをへらすことが期待される。類推によって再
びビームを広くすることは時間領域信号を低減ろ過通過
させることに相当している。 相互作用が空間領域で保たれると仮定すれば、受信ビ
ームを変えることなしに送信ビームを広げる結果は送信
ビームを変えることなしに受信ビームを広げる効果と同
じである。しかし実際問題として、もし受信ビームが動
的に集中されるならば、その効果は幾分違った結果とな
る。送信ビームを広げる二通りの比較的簡単で大ざっぱ
な方法は、送信開口を小さくすることと、開口が望まし
い画面に焦点を結ぶよりももっと広くビームが広げられ
るように焦点を遠くへ移動させることである。実際問題
として焦点を外へ動かすことは限定された開口変換器の
自然な焦点集中特性によって全く制限されている。焦点
を外に動かすこととすき間のサイズを小さくすることは
アーチファクトの縮小に効果的であるということが経験
上知られている。しかし開口を縮小することはアーチフ
ァクトにもっと有力な効果があり分解能の低下はより少
なくてすむ。開口の縮小はまた浸透も減らすことにな
る。 該多重受信ビームに関連した空間的角度にわたって空
間で均一な応答特性を与えるために、最適化された送信
ビームを発生させることによって、画像の質が認識でき
るほどの分解能の低下を招くことなく、元の画像の質に
復元される。アーチファクトなしの画像は特別な面に沿
っていいることが望ましいという事実と、送信モードに
おいて単なるライン飛び越しは、このようなアーチファ
クトなしの画像を生じないという事実の観点において、
空間領域における試験は、ただ一本のライン飛び越しに
よる解決策が送信モードにおいて適切な到達範囲を提供
し得ないということを示している。ライン飛び越しモー
ドにおける望ましい送信適用範囲は、正規化された関数
sin（πＸ）／πＸに相当するアレー開口における圧力
励振（pressure excitation）を必要として来た。ここ
でＸはアレー上その中央から測定された正規化された水
平方向の距離を表わす。標準の動的な焦点集中された受
信モードと結合されたときは、送信モードにおいて関数
sin（πＸ）／πＸを使用することは、標準の送信ビー
ムを使用している多重ラインビームフォーマーと比較す
るとき、多重ラインビームフォーマーは十分にアーチフ
ァクトを縮小するという結果になることがわかってい
る。 本願発明者は、音波と光波との間の類似性に着目し、
さらに送信要求のアレイが、送信される音波について光
学レンズとして機能しうることを確認した。即ち、もし
も全ての送信要素が同時にパルス送信を行う場合には、
結像されない音波ビームが直進するにすぎないが、送信
要求が僅かな時間的位相差をもってパルス送信する場合
には、結像される或は方向性を有する音波ビームが生成
される。この作用効果はまさに、異なる複数のレンズが
光ビームを生成する作用効果と類似する。 ユージン・ヘッヒト（Eugene Hecht），アルフレッ
ド・ザヤク（Alfred Zajac）著“光学”と題する教科
書の1982年第７版｛アディソン−ウェスリイ出版（Addi
son−Wesley Publishing Company,Inc.）の11.3.3節
では、光のプラウンホーファ回折のフーリエ解析が論じ
られている。超音波では、送信される音波のフラウンホ
ーファ回折は変換器（トランスジューサ）に近いフィー
ルドを越えて起こる。そして、この11.3.3節では、“フ
ラウンホーファ回折パターンにおけるフィールド分布
（遠いフィールド）はアパーチャを横切るフィールド分
布のフーリエ変換である。”ことが導かれている｛11.
3.3節の式（11.67）参照｝。 本発明者は、円形の光学レンズについての原理および
式（11.67）が超音波トランスジューサアレイの場合に
も適用しうることを認識したものである。 zinc関数のフーリエ変換が平坦な分布を与えること
は、数学的に知られた事実であり、本願発明では、送信
開口において関数sin（πＸ）／πＸ（Ｘは開口中心か
らの正規化距離）で与えられるか、これと同等の励振圧
力で励振することにより、アレー開口からある程度離れ
たフラウンホーファ回折条件が成立する領域において実
質的に平坦な応答（音響強度分布）が得られるのであ
る。 即ち、本発明によれば、最適の均一ビームプロフィー
ルを発生させる方法は、フェイズドアレーにおける個々
の要素を、アレーに沿って変化する振幅をもつように選
択的に励振することである。特に圧力を発生するアレー
要素への印加電圧は、好ましくは、関数sin（πＸ）／
πＸを持つように選択されている。このことはアレーの
外側要素においては逆位相であり、振幅はすべてのアレ
ー要素についての重みを与えることが必要である。この
方法は従来の全ての要素に等しい励振を必要とする励振
方法と対照をなしきわだっている。 受信モードにおいて、それぞれのアレー要素は、信号
が空間の一点から他のアレー要素に伝わるのに要する時
間に対応する時間に関連した遅れをもっている。よって
それぞれのアレー要素は、画像ラインに沿った空間内の
それぞれの点に対応する遅れに関連している。 課題を解決するための手段 本発明は、多重素子アレー型超音波変換器を用いた多
重ライン超音波ビーム作成装置において、２つの異なる
空間受信超音波ラインをそれらの軸方向に沿って実質的
に等しく発生させる超音波ビームを送信するための手段
であって、該送信がアレー開口において上記２つの空間
受信超音波ラインの空間の角度にわたってアレーから所
定距離離れた領域で実質的にフラットな応答を与えるよ
うにアレーの配列方向において変化する励振圧力を有す
る超音波ビーム送信手段と、上記超音波ビームの一つの
送信に応答して２つの受信超音波ラインを発生するため
に上記素子に結合された複数の遅延素子であって、その
数が上記送信ビームにより発生される受信超音波ライン
の上記数に対応している上記遅延素子とを備えてなるも
のである。 実施例 第１図にはｎ素子超音波アレー10が示されている。ア
レー10は超音波送信ライン手段12によって励振を与えら
れる。手段12はアレー要素の振幅が式sin（πＸ）／π
Ｘとなるような超音波圧力を発生するように、アレー10
のそれぞれの要素においてアレー10に電圧を供給する。
ここでＸはアレー10の中心から測定された基準距離であ
る。さらに、その上に一連のｍ個の点を有する空間にお
けるライン14が示されている。ライン14上の点１からア
レー素子１までの距離d11が描かれている。同様にライ
ン14上の点ｍからアレー10の素子１ないしｎまでの距離
はdm1〜dmnに対応する。一般にライン14上の点ｉからア
レー要素ｊまでの距離はdijに対応している。 アレー10をライン14上の点ｋで焦点合せさせるため
に、時間遅れ要素がそれぞれのアレー素子で使われねば
ならない。時間遅れ要素の目的はアレーの各素子に関連
した電子装置によって処理されている信号が同時に空間
における点ｋによって反射された信号に相当することを
補償するためである。よってそれぞれのアレー素子ｋに
関係する時間遅れ要素Tik′は点ｉから最も近くのアレ
ー素子に到達するのに要する時間と、信号が点ｉからア
レー素子ｋに到達するのに要する時間の総計との差に相
当する。よってライン14上のそれぞれの点ｉに対してア
レー素子ｋに対する時間遅れTikが存在する。 第２図を参照すると、ライン14上のそれぞれの点に関
係する様々な時間遅れ要素、すなわち様々なアレー素子
ｋが様々な点ｉに関係する時間遅れ要素は、本発明を理
解するために時間遅れ要素Ti′に含まれると考えられ、
そこでは含まれた時間遅れ要素Ti′は、フェイズドアレ
ー技術においてよく知られている型の適切なアレー遅れ
要素Tik′を含んでいる。 第２図に関して、三つの時間遅れ素子群20,22,24が各
々の送信ラインに対して三つの受信ラインを発生させる
ために並列で使用される。しかし一般的には、本発明の
多重ラインビーム作成装置におけるそれぞれの送信ライ
ンに対する複数の受信ラインを発生するために二つ以上
のこのような時間遅れ素子群を使用してもよい。時間遅
れ素子群20,22,24の出力は超音波技術においてよく知ら
れている型の標準デジタル走査変換器の記憶器に供給さ
れる。 以上のようにこの発明においては、好ましくは、アレ
ーの中心から測定されるアレー素子の基準化距離をＸと
するとき、超音波送信アレー開口でsin（πＸ）／πＸ
に対応した圧力を有するように超音波エネルギー線が発
生する。 発明の効果 この発明によれば、送信エネルギーは空間にフラット
なフィールドを発生し、２つの時間遅れ要素を用いて各
送信ラインに応答して２つの受信超音波ラインを形成す
るようにしたので、アーチファクトがない良質の画像を
再生することができる。
ライン超音波ビーム作成装置に関する。 従来の技術 「多重ラインビームフォーミング（多重ラインビーム
作成）」という語は、マルチ受信線がそれぞれの送信線
に対して使用される画像復元方法を意味する。多重ライ
ンビームフォーミングの明らかな利点は、与えられた線
密度のもので高いフレームレートを得る可能性である。
特にそれぞれの送信線に対してマルチ同時受信線を復元
することにより、発生される受信線の倍数と等価なフレ
ームレートを得ることが可能である。例えば、それぞれ
の送信線に対して３本の同時受信線を復元することによ
って、15cmの範囲で一走査あたり128線で毎秒およそ120
フレームのフレームレートが発生できた。この概算値は
およそ1.5mm/μsecの伝播速度に基づいている。この速
度で得られ、より低いフレームレートで映像化れる心臓
の走査は、心臓弁膜症や敗血症のような、ある臨床問題
の診断において手助けとなる動きの詳細部を表示でき
た。 解決すべき課題 現在使用されているのと同じフレームレートで、小は
ん点を減らすことができた。開口量や周波数そして帯域
調整などの異なった条件で得られたフレームを平均化す
ることが成し遂げられ、異なったフレームレートでいく
つかの異なる結果を得た。このような平均化は画像の質
をかなり改善できた。そしてまた高いフレームレートに
おいて、赤血球細胞の散乱によって生じた小はん点模様
を追跡することによって血液の動きを見ることも可能に
なった。この方法を用いると、得られたフレームレート
よりももっと遅いフレームレートで再生された複数のフ
レーム上で映像化できる。同様にこの方法は、ドップラ
ーフロウ（doppler flow）映像走査レートをスピードア
ップするために使用することができた。現に90゜扇型に
対するドップラーデータを得るために毎秒４から10フレ
ームのフレームレートに下げることが必要である。多重
ラインビームフォーミングはこのフレームレートをかな
り増す可能性を提供している。 一方多重ラインビームフォーミングが知られている
が、今までは画像の質を下げることなしに、多重ライン
ビームフォーミングを備えた装置を満たす実際的な方法
がなかった。 この方法による映像化の画質の効果を決定すためにか
ってなされた模擬実験において、画像の質が悪くなると
いうことが発見されていた。質の悪い画像の原因は送信
ビームの幅の狭さにあるということが前提になってい
た。ビームを広くするための送信用開口を狭くすること
や大きな距離で焦点を合わせるというような従来の方法
は、何ら画像構成における改善にならず分解能を低下さ
せる結果に終わった。 送信線の飛び越しは、画像の中にアーチファクト（人
工拍）を生じる。送信線間の角度間隔が大きければ大き
ほど、そのアーチファクトはより明確になる。増加した
アーチファクトは、角度関数としてサンプルの数を減少
させる。よって与えられたサンプルレートでアーチファ
クトなしに再生されうる周波数より大きな空間周波数を
もつ画像が試供される。角度関数のような空間領域信号
の試供は時間における時間領域信号を試供するのと同様
の方法でアーチファクトを生じる。 アーチファクトを制限する一つの方法は処理され得る
空間周波数容量を限定することである。不運にもこの処
理はアレービームの中で起こり、アレービームの唯一の
制御は音響ビームを変えることによっている。ビームを
広くすることは空間周波数容量を平均化し、それでアー
チファクトをへらすことが期待される。類推によって再
びビームを広くすることは時間領域信号を低減ろ過通過
させることに相当している。 相互作用が空間領域で保たれると仮定すれば、受信ビ
ームを変えることなしに送信ビームを広げる結果は送信
ビームを変えることなしに受信ビームを広げる効果と同
じである。しかし実際問題として、もし受信ビームが動
的に集中されるならば、その効果は幾分違った結果とな
る。送信ビームを広げる二通りの比較的簡単で大ざっぱ
な方法は、送信開口を小さくすることと、開口が望まし
い画面に焦点を結ぶよりももっと広くビームが広げられ
るように焦点を遠くへ移動させることである。実際問題
として焦点を外へ動かすことは限定された開口変換器の
自然な焦点集中特性によって全く制限されている。焦点
を外に動かすこととすき間のサイズを小さくすることは
アーチファクトの縮小に効果的であるということが経験
上知られている。しかし開口を縮小することはアーチフ
ァクトにもっと有力な効果があり分解能の低下はより少
なくてすむ。開口の縮小はまた浸透も減らすことにな
る。 該多重受信ビームに関連した空間的角度にわたって空
間で均一な応答特性を与えるために、最適化された送信
ビームを発生させることによって、画像の質が認識でき
るほどの分解能の低下を招くことなく、元の画像の質に
復元される。アーチファクトなしの画像は特別な面に沿
っていいることが望ましいという事実と、送信モードに
おいて単なるライン飛び越しは、このようなアーチファ
クトなしの画像を生じないという事実の観点において、
空間領域における試験は、ただ一本のライン飛び越しに
よる解決策が送信モードにおいて適切な到達範囲を提供
し得ないということを示している。ライン飛び越しモー
ドにおける望ましい送信適用範囲は、正規化された関数
sin（πＸ）／πＸに相当するアレー開口における圧力
励振（pressure excitation）を必要として来た。ここ
でＸはアレー上その中央から測定された正規化された水
平方向の距離を表わす。標準の動的な焦点集中された受
信モードと結合されたときは、送信モードにおいて関数
sin（πＸ）／πＸを使用することは、標準の送信ビー
ムを使用している多重ラインビームフォーマーと比較す
るとき、多重ラインビームフォーマーは十分にアーチフ
ァクトを縮小するという結果になることがわかってい
る。 本願発明者は、音波と光波との間の類似性に着目し、
さらに送信要求のアレイが、送信される音波について光
学レンズとして機能しうることを確認した。即ち、もし
も全ての送信要素が同時にパルス送信を行う場合には、
結像されない音波ビームが直進するにすぎないが、送信
要求が僅かな時間的位相差をもってパルス送信する場合
には、結像される或は方向性を有する音波ビームが生成
される。この作用効果はまさに、異なる複数のレンズが
光ビームを生成する作用効果と類似する。 ユージン・ヘッヒト（Eugene Hecht），アルフレッ
ド・ザヤク（Alfred Zajac）著“光学”と題する教科
書の1982年第７版｛アディソン−ウェスリイ出版（Addi
son−Wesley Publishing Company,Inc.）の11.3.3節
では、光のプラウンホーファ回折のフーリエ解析が論じ
られている。超音波では、送信される音波のフラウンホ
ーファ回折は変換器（トランスジューサ）に近いフィー
ルドを越えて起こる。そして、この11.3.3節では、“フ
ラウンホーファ回折パターンにおけるフィールド分布
（遠いフィールド）はアパーチャを横切るフィールド分
布のフーリエ変換である。”ことが導かれている｛11.
3.3節の式（11.67）参照｝。 本発明者は、円形の光学レンズについての原理および
式（11.67）が超音波トランスジューサアレイの場合に
も適用しうることを認識したものである。 zinc関数のフーリエ変換が平坦な分布を与えること
は、数学的に知られた事実であり、本願発明では、送信
開口において関数sin（πＸ）／πＸ（Ｘは開口中心か
らの正規化距離）で与えられるか、これと同等の励振圧
力で励振することにより、アレー開口からある程度離れ
たフラウンホーファ回折条件が成立する領域において実
質的に平坦な応答（音響強度分布）が得られるのであ
る。 即ち、本発明によれば、最適の均一ビームプロフィー
ルを発生させる方法は、フェイズドアレーにおける個々
の要素を、アレーに沿って変化する振幅をもつように選
択的に励振することである。特に圧力を発生するアレー
要素への印加電圧は、好ましくは、関数sin（πＸ）／
πＸを持つように選択されている。このことはアレーの
外側要素においては逆位相であり、振幅はすべてのアレ
ー要素についての重みを与えることが必要である。この
方法は従来の全ての要素に等しい励振を必要とする励振
方法と対照をなしきわだっている。 受信モードにおいて、それぞれのアレー要素は、信号
が空間の一点から他のアレー要素に伝わるのに要する時
間に対応する時間に関連した遅れをもっている。よって
それぞれのアレー要素は、画像ラインに沿った空間内の
それぞれの点に対応する遅れに関連している。 課題を解決するための手段 本発明は、多重素子アレー型超音波変換器を用いた多
重ライン超音波ビーム作成装置において、２つの異なる
空間受信超音波ラインをそれらの軸方向に沿って実質的
に等しく発生させる超音波ビームを送信するための手段
であって、該送信がアレー開口において上記２つの空間
受信超音波ラインの空間の角度にわたってアレーから所
定距離離れた領域で実質的にフラットな応答を与えるよ
うにアレーの配列方向において変化する励振圧力を有す
る超音波ビーム送信手段と、上記超音波ビームの一つの
送信に応答して２つの受信超音波ラインを発生するため
に上記素子に結合された複数の遅延素子であって、その
数が上記送信ビームにより発生される受信超音波ライン
の上記数に対応している上記遅延素子とを備えてなるも
のである。 実施例 第１図にはｎ素子超音波アレー10が示されている。ア
レー10は超音波送信ライン手段12によって励振を与えら
れる。手段12はアレー要素の振幅が式sin（πＸ）／π
Ｘとなるような超音波圧力を発生するように、アレー10
のそれぞれの要素においてアレー10に電圧を供給する。
ここでＸはアレー10の中心から測定された基準距離であ
る。さらに、その上に一連のｍ個の点を有する空間にお
けるライン14が示されている。ライン14上の点１からア
レー素子１までの距離d11が描かれている。同様にライ
ン14上の点ｍからアレー10の素子１ないしｎまでの距離
はdm1〜dmnに対応する。一般にライン14上の点ｉからア
レー要素ｊまでの距離はdijに対応している。 アレー10をライン14上の点ｋで焦点合せさせるため
に、時間遅れ要素がそれぞれのアレー素子で使われねば
ならない。時間遅れ要素の目的はアレーの各素子に関連
した電子装置によって処理されている信号が同時に空間
における点ｋによって反射された信号に相当することを
補償するためである。よってそれぞれのアレー素子ｋに
関係する時間遅れ要素Tik′は点ｉから最も近くのアレ
ー素子に到達するのに要する時間と、信号が点ｉからア
レー素子ｋに到達するのに要する時間の総計との差に相
当する。よってライン14上のそれぞれの点ｉに対してア
レー素子ｋに対する時間遅れTikが存在する。 第２図を参照すると、ライン14上のそれぞれの点に関
係する様々な時間遅れ要素、すなわち様々なアレー素子
ｋが様々な点ｉに関係する時間遅れ要素は、本発明を理
解するために時間遅れ要素Ti′に含まれると考えられ、
そこでは含まれた時間遅れ要素Ti′は、フェイズドアレ
ー技術においてよく知られている型の適切なアレー遅れ
要素Tik′を含んでいる。 第２図に関して、三つの時間遅れ素子群20,22,24が各
々の送信ラインに対して三つの受信ラインを発生させる
ために並列で使用される。しかし一般的には、本発明の
多重ラインビーム作成装置におけるそれぞれの送信ライ
ンに対する複数の受信ラインを発生するために二つ以上
のこのような時間遅れ素子群を使用してもよい。時間遅
れ素子群20,22,24の出力は超音波技術においてよく知ら
れている型の標準デジタル走査変換器の記憶器に供給さ
れる。 以上のようにこの発明においては、好ましくは、アレ
ーの中心から測定されるアレー素子の基準化距離をＸと
するとき、超音波送信アレー開口でsin（πＸ）／πＸ
に対応した圧力を有するように超音波エネルギー線が発
生する。 発明の効果 この発明によれば、送信エネルギーは空間にフラット
なフィールドを発生し、２つの時間遅れ要素を用いて各
送信ラインに応答して２つの受信超音波ラインを形成す
るようにしたので、アーチファクトがない良質の画像を
再生することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は画像ラインに沿ったフエイズドアレー変換器の
焦点集中を示す図、 第２図は多重受信ラインがそれぞれの送信ラインに対し
て発生されるときに本発明において使用される遅れ要素
を示す回路図である。 10……アレー、12……超音波送信ライン手段、Ti……時
間遅れ要素。
焦点集中を示す図、 第２図は多重受信ラインがそれぞれの送信ラインに対し
て発生されるときに本発明において使用される遅れ要素
を示す回路図である。 10……アレー、12……超音波送信ライン手段、Ti……時
間遅れ要素。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭58−198335（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−108542（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−92482（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−38693（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−20154（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．多重素子アレー型超音波変換器を用いた多重ライン
超音波ビーム作成装置において、 （ａ）２つの異なる空間受信超音波ラインに沿って実質
的に等しい超音波の強度分布を発生させる超音波ビーム
を送信するための手段であって、該送信がアレー開口に
おいて上記２つの空間受信超音波ラインの空間の角度に
わたってアレーから所定距離離れた領域で実質的にフラ
ットな強度分布を与えるようにアレーの配列方向におい
て変化する、関数sin（πＸ）／πＸ（ここで、Ｘはア
レーの中心から測定される正規化距離）で与えられるか
これにほぼ等しい励振圧力を有する超音波ビーム送信手
段と、 （ｂ）上記超音波ビームの一つの送信に応答して２つの
受信超音波ラインを発生するために上記素子に結合され
た複数の遅延素子であって、その数が上記送信ビームに
より発生される受信超音波ラインの上記数に対応してい
る上記遅延素子と、 を備えた多重ライン超音波ビーム作成装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/759,761 US4644795A (en) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | High resolution multiline ultrasonic beamformer |
| US759761 | 1985-07-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6227927A JPS6227927A (ja) | 1987-02-05 |
| JP2744982B2 true JP2744982B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=25056852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61173540A Expired - Lifetime JP2744982B2 (ja) | 1985-07-29 | 1986-07-22 | 多重ライン超音波ビーム作成装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4644795A (ja) |
| EP (1) | EP0210624A3 (ja) |
| JP (1) | JP2744982B2 (ja) |
Families Citing this family (42)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2628265B1 (fr) * | 1987-03-06 | 1990-12-21 | Thomson Csf | Antenne directive a transducteurs multiples notamment pour sonar |
| US4801941A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-31 | Litton Systems, Inc. | Angle of arrival processor using bulk acoustic waves |
| US4827229A (en) * | 1987-06-30 | 1989-05-02 | Litton Systems, Inc. | Broad band bulk acoustic wave spectrum analyzer/channelizer |
| US4886069A (en) * | 1987-12-21 | 1989-12-12 | General Electric Company | Method of, and apparatus for, obtaining a plurality of different return energy imaging beams responsive to a single excitation event |
| FR2625562B1 (fr) * | 1987-12-30 | 1990-12-28 | Labo Electronique Physique | Echographe ultrasonore a cadence d'images amelioree |
| FR2638884B1 (fr) * | 1988-11-10 | 1990-12-28 | Labo Electronique Physique | Dispositif de focalisation tridimensionnelle d'un faisceau ultrasonore |
| JP2777197B2 (ja) * | 1989-06-13 | 1998-07-16 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
| US5123415A (en) * | 1990-07-19 | 1992-06-23 | Advanced Technology Laboratories, Inc. | Ultrasonic imaging by radial scan of trapezoidal sector |
| US5322068A (en) * | 1993-05-21 | 1994-06-21 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for dynamically steering ultrasonic phased arrays |
| US5409007A (en) * | 1993-11-26 | 1995-04-25 | General Electric Company | Filter to reduce speckle artifact in ultrasound imaging |
| US5390674A (en) * | 1993-12-30 | 1995-02-21 | Advanced Technology Laboratories, Inc. | Ultrasonic imaging system with interpolated scan lines |
| US5462057A (en) * | 1994-06-06 | 1995-10-31 | Hewlett-Packard Company | Ultrasound imaging system using line splicing and parallel receive beam formation |
| US5469851A (en) * | 1994-08-09 | 1995-11-28 | Hewlett-Packard Company | Time multiplexed digital ultrasound beamformer |
| US5544655A (en) | 1994-09-16 | 1996-08-13 | Atlantis Diagnostics International, Llc | Ultrasonic multiline beamforming with interleaved sampling |
| FR2741521A1 (fr) | 1995-11-23 | 1997-05-30 | Philips Electronique Lab | Procede d'acquisition automatique de l'angle doppler, en echographie, et agencement pour la mise en oeuvre du procede |
| JP3763924B2 (ja) * | 1997-03-17 | 2006-04-05 | フクダ電子株式会社 | 超音波診断装置 |
| US7399279B2 (en) * | 1999-05-28 | 2008-07-15 | Physiosonics, Inc | Transmitter patterns for multi beam reception |
| US6685645B1 (en) * | 2001-10-20 | 2004-02-03 | Zonare Medical Systems, Inc. | Broad-beam imaging |
| US6282963B1 (en) | 1999-10-12 | 2001-09-04 | General Electric Company | Numerical optimization of ultrasound beam path |
| JP2004506497A (ja) * | 2000-08-24 | 2004-03-04 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 補間された走査ラインを伴う三次元超音波画像化 |
| FR2815723B1 (fr) * | 2000-10-24 | 2004-04-30 | Thomson Csf | Procede systeme et sonde pour l'obtention d'images par l'intermediaire d'ondes emises par une antenne apres reflexion de ces ondes au niveau d'un ensemble servant de cible |
| US6695783B2 (en) | 2000-12-22 | 2004-02-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Multiline ultrasound beamformers |
| US6589177B1 (en) | 2002-11-15 | 2003-07-08 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method and apparatus for obtaining B-flow and B-mode data from multiline beams in an ultrasound imaging system |
| US6585648B1 (en) | 2002-11-15 | 2003-07-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | System, method and machine readable program for performing ultrasonic fat beam transmission and multiline receive imaging |
| US7578792B2 (en) * | 2003-07-21 | 2009-08-25 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Automatic optimization in spectral Doppler ultrasound imaging |
| WO2005024462A1 (en) * | 2003-09-10 | 2005-03-17 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Ultrasonic spatial compounding with multiple simultaneous beam transmission |
| US20070123110A1 (en) * | 2003-10-08 | 2007-05-31 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Ultrasonic volumetric imaging by coordination of acoustic sampling resolution, volumetric line density, and volume imaging rate |
| US20050131299A1 (en) * | 2003-12-10 | 2005-06-16 | Brent Robinson | Differential partial beamforming |
| CN101031816A (zh) | 2004-09-30 | 2007-09-05 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 微波束形成换能器结构 |
| WO2006103603A1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-10-05 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | Adaptive parallel artifact mitigation |
| US8317712B2 (en) * | 2006-05-12 | 2012-11-27 | Koninklijke Philips Electronics N.V. Eindhoven | Retrospective dynamic transmit focusing for spatial compounding |
| CN101453955B (zh) * | 2006-05-12 | 2012-07-04 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 非相干式回顾性动态发射聚焦 |
| DE102007015746A1 (de) * | 2007-03-30 | 2008-10-02 | Ge Inspection Technologies Gmbh | Verfahren zur Ansteuerung eines Array-Prüfkopfs einer Vorrichtung zur Ultraschallprüfung eines belebten oder unbelebten Prüflings sowie Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens |
| KR101055577B1 (ko) * | 2007-11-23 | 2011-08-23 | 삼성메디슨 주식회사 | 초음파 시스템 |
| WO2010067258A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Front-end circuit for an ultrasound transducer probe |
| EP2504716B1 (en) * | 2009-11-25 | 2014-07-30 | Koninklijke Philips N.V. | Ultrasonic shear wave imaging with focused scanline beamforming |
| EP2926160B1 (en) | 2012-12-03 | 2018-01-10 | Koninklijke Philips N.V. | Ultrasound transducer probe with microbeamformer for multiline imaging |
| WO2018060820A1 (en) | 2016-09-29 | 2018-04-05 | Koninklijke Philips N.V. | Ultrasonic shear wave imaging with background motion compensation |
| WO2018087400A1 (en) | 2016-11-14 | 2018-05-17 | Koninklijke Philips N.V. | Triple mode ultrasound imaging for anatomical, functional, and hemodynamical imaging |
| US11446007B2 (en) | 2017-10-12 | 2022-09-20 | Koninklijke Philips N.V. | Ultrasonic shearwave imaging with patient-adaptive shearwave generation |
| US20210007714A1 (en) | 2018-03-21 | 2021-01-14 | Koninklijke Philips N.V. | Ultrasound system for shear wave imaging in three dimensions |
| WO2019192970A1 (en) | 2018-04-02 | 2019-10-10 | Koninklijke Philips N.V. | Ultrasonic shear wave imaging with improved accuracy and reliability |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3400783A (en) * | 1966-12-27 | 1968-09-10 | Mobil Oil Corp | Centroid spaced seismic transducer array |
| US3803543A (en) * | 1967-03-17 | 1974-04-09 | Us Navy | Remotely formed multibeam hydrophone system |
| US3889227A (en) * | 1972-09-22 | 1975-06-10 | Tokyo Shibaura Electric Co | Ultrasonic wave receiving apparatus |
| US3863201A (en) * | 1973-05-29 | 1975-01-28 | Amoco Prod Co | Seismometer arrays using operational amplifiers |
| US3950723A (en) * | 1974-02-21 | 1976-04-13 | Westinghouse Electric Corporation | Sonar apparatus |
| US4024492A (en) * | 1976-02-09 | 1977-05-17 | Geosource Inc. | Seismic array |
| JPS575630Y2 (ja) * | 1977-01-31 | 1982-02-02 | ||
| JPS5438693A (en) * | 1977-09-02 | 1979-03-23 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonic wave diagnosing device |
| US4320660A (en) * | 1978-01-03 | 1982-03-23 | Raytheon Company | Fresnel focussed imaging system |
| NL7907595A (nl) * | 1979-10-15 | 1981-04-21 | Philips Nv | Werkwijze en inrichting van onderzoek met ultrasone bundels. |
| JPS5692482A (en) * | 1979-12-26 | 1981-07-27 | Toshiba Corp | Ultrasonic wave video apparatus |
| US4291396A (en) * | 1980-01-24 | 1981-09-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Discrete amplitude shading for lobe-suppression in discrete array |
| JPS58198335A (ja) * | 1982-05-13 | 1983-11-18 | 富士通株式会社 | 超音波診断装置 |
| JPS59108542A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-23 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波診断装置 |
| GB2153528B (en) * | 1984-02-02 | 1987-05-07 | Yokogawa Medical Syst | Ultrasonic phased-array receiver |
-
1985
- 1985-07-29 US US06/759,761 patent/US4644795A/en not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-07-22 JP JP61173540A patent/JP2744982B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-07-28 EP EP86110371A patent/EP0210624A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
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| US4644795A (en) | 1987-02-24 |
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