JP7764475B2 - 送信速度システム、デバイス、及び方法を用いた遡及的な送信フォーカシング - Google Patents

Description

[0001] 本開示は一般に、超音波撮像に関し、詳細には、組織収差補正のために用いられる遡及的な送信フォーカシングに関する。より具体的には、本開示は、超音波送信のために用いられる送信速度と同じであってもよいか又は同じでなくてもよい送信速度に基づいた、超音波送信のための遡及的な送信フォーカシングに関する。

[0002] 超音波プローブが、特定の送信速度（例えば、特定の音速）で超音波エネルギーを送信するように構成される。しかしながら、撮像される媒体の密度及び／又は他の特性の違いにより、構成される送信速度（例えば、予想される送信速度）とは異なる速度（例えば、実際の送信速度）で超音波エネルギーが媒体中を伝搬する。例示的な例として、超音波エネルギーは、低い脂肪含量及び／又は高い密度を有する組織中を比較的高い送信速度（例えば、１５４０ｍ／ｓ）で進むのに対し、超音波エネルギーは、胸部組織などのより脂肪の多い組織中を比較的低い送信速度（例えば、１４８０ｍ／ｓ）で進む。超音波エネルギーを送信するために用いられる予想される送信速度と、超音波エネルギーが媒体内で進む実際の送信速度との差により、組織収差が生じる。すなわち、超音波エネルギーに基づいて生成される画像は、送信速度の差に起因して歪み（例えば、ぼやけ）を含む。

[0003] いくつかの場合では、超音波プローブは、送信パルスパターンに基づいた特定の送信速度での超音波送信のために構成される。送信パルスパターンは、超音波エネルギーが例えば所望の送信速度で送信されるように超音波プローブのトランスデューサ素子を作動させるために用いられる。超音波エネルギーの送信のために所望の送信速度に作用するように新たな送信パルスパターンで超音波プローブを構成することは、リソース（例えば、時間、コスト、材料など）の観点から高くつく。例えば、新たな送信パルスパターンの安全性及び有効性を示すために必要とされる開発及び試験に数か月かかる。

[0004] 本開示の実施形態は、超音波送信のために用いられる送信速度と同じであってもよいか又は同じでなくてもよい音速に基づいた遡及的な送信フォーカシングに関する。例えば、本明細書において説明される技術は、第１の送信速度で送信された超音波送信と関連付けられた超音波撮像データを異なる第２の送信速度に基づいて送信フォーカスするために用いられる。詳細には、超音波撮像システムは、第２の送信速度に基づいて、送信フォーカス重み及び／又は遅延を決定し、それらを超音波撮像データに適用する。したがって、超音波撮像システムは、第２の送信速度に基づいて第１の送信速度に対応する送信ビームパターンを効果的にリフォーカスする。このように、特定の送信速度での送信に対応する超音波データは、送信が異なる送信速度で行われたかのように画像を生成するように調整される。したがって、超音波プローブにおける送信速度と媒体を通る送信速度との差に起因する組織収差が低減され、特定の送信速度で超音波エネルギーを送信するように構成された超音波撮像システムの使用は、より広い範囲の特性を有する（例えば、種々の超音波伝搬速度に対応する）組織の撮像に拡張される。そのため、単一の送信パルスパターンが、胸部撮像、血管撮像などのような様々な超音波撮像用途にわたって用いられる。したがって、超音波撮像システムの有用性が高められ、超音波撮像システムの開発及び／又は実施に伴うコストが低減される。

[0005] いくつかの態様では、超音波撮像システムは、第１の送信速度で超音波エネルギーを送信するとともに、第１の送信速度で送信した超音波エネルギーと関連付けられたエコーを受信するように構成された音響素子のアレイを備える。システムは、音響素子のアレイと通信するプロセッサ回路をさらに備える。プロセッサは、受信したエコーに基づいて複数のマルチラインを生成するように、第２の送信速度を決定するように、第２の送信速度に基づいて送信フォーカス遅延のセットを決定するように、送信フォーカス遅延のセットを用いて複数のマルチラインを調整するように、調整した複数のマルチラインに基づいて画像を生成するように、及び、生成した画像をプロセッサ回路と通信するディスプレイに出力するように構成することができる。

[0006] いくつかの態様では、超音波撮像システムは、音響素子のアレイ及びプロセッサ回路と通信する複数の遅延ラインを備える。プロセッサ回路はさらに、複数のマルチラインを調整するために、送信フォーカス遅延のセットに従って複数のマルチラインを遅延させるように複数の遅延ラインを制御するように構成される。

[0007] いくつかの態様では、プロセッサ回路はさらに、第２の送信速度に基づいて送信フォーカス重みのセットを決定するように、及び、送信フォーカス重みのセットを用いて複数のマルチラインを調整するように構成することができる。いくつかの態様では、超音波撮像システムは、音響素子のアレイ及びプロセッサ回路と通信する乗算器をさらに備える。さらに、プロセッサ回路は、複数のマルチラインを調整するために、送信フォーカス重みのセットを複数のマルチラインに適用するように乗算器を制御するように構成することができる。

[0008] いくつかの態様では、超音波撮像システムは、プロセッサ回路及び音響素子のアレイと通信する加算器を備える。加算器は、送信フォーカスされた画像データを生成するために、調整した複数のマルチラインを加算するように構成することができる。プロセッサ回路は、送信フォーカスされた画像データにさらに基づいて画像を生成するように構成することができる。

[0009] いくつかの態様では、プロセッサ回路は、第２の送信速度で送信される超音波エネルギーのモデルにさらに基づいて送信フォーカス遅延のセットを決定するように構成することができる。

[0010] いくつかの態様では、音響素子のアレイは、第１の焦点深度で超音波エネルギーを送信するように構成することができる。そのような態様では、プロセッサ回路は、第２の焦点深度で送信される超音波エネルギーのモデルにさらに基づいて送信フォーカス遅延のセットを決定するように構成することができる。プロセッサ回路はさらに、第２の送信速度に基づいて第２の焦点深度を決定するように構成することができる。

[0011] いくつかの態様では、超音波エネルギーは、複数の超音波ビームを含む。さらに、音響素子のアレイは、それぞれの送信ビーム位置から複数の超音波ビームのそれぞれを送信するように構成することができる。いくつかの態様では、複数のマルチラインは、複数の超音波ビームのそれぞれについてエコーが沿って受信される受信ライン位置と関連付けられた撮像データに対応する。

[0012] いくつかの態様では、プロセッサ回路は、ユーザ入力に基づいて第２の送信速度を決定するように構成することができる。ユーザ入力は、所定の送信速度のセットの中からの第２の送信速度の選択を含む。

[0013] いくつかの態様では、プロセッサ回路は、追加的に調整した複数のマルチラインにさらに基づいて画像を生成するように構成することができる。調整した複数のマルチラインは、画像の第１のラインに対応し、追加的に調整した複数のマルチラインは、画像の第２のラインに対応する。

[0014] いくつかの態様では、超音波撮像システムは、ディスプレイを備える。

[0015] いくつかの態様では、超音波撮像のために超音波データを遡及的に送信フォーカスする方法は、第１の送信速度で超音波エネルギーを送信するとともに、送信した超音波エネルギーと関連付けられたエコーを受信するように、プロセッサ回路と通信する音響素子のアレイをプロセッサ回路によって制御するステップを有する。方法は、受信したエコーに基づいて複数のマルチラインをプロセッサ回路によって生成するステップをさらに有する。方法はまた、第２の送信速度をプロセッサ回路によって決定するステップと、第２の送信速度に基づいて送信フォーカス遅延のセットをプロセッサ回路によって決定するステップを有する。さらに、方法は、送信フォーカス遅延のセットを用いて複数のマルチラインをプロセッサ回路によって調整するステップと、調整した複数のマルチラインに基づいて画像をプロセッサ回路によって生成するステップとを有する。方法は、生成した画像をプロセッサ回路と通信するディスプレイにプロセッサ回路によって出力するステップをさらに有する。

[0016] 本開示のさらなる態様、特徴、及び利点は、以下の詳細な説明から明らかとなる。

[0017] 本開示の例示的な実施形態を添付の図面を参照しながら説明する。

[0018] 本開示の態様による、超音波ビーム送信の線図である。 [0019] 本開示の態様による、超音波撮像システムの概略図である。 [0020] 本開示の態様による、プロセッサ回路の概略図である。 [0021] 本開示の態様による、シミュレートされた送信ビームパターンのプロットである。 [0022] 本開示の態様による、送信速度に基づいた遡及的な送信フォーカシングの方法のフロー図である。 [0023] 本開示の態様による、送信速度に基づいてマルチラインを送信フォーカスする方法のフロー図である。 [0024] 本開示の態様による、遡及的に送信フォーカスされた超音波画像データによる送信ビームパターンのプロットである。 [0025] 本開示の態様による、点広がり関数のプロットである。 [0026] 本開示の態様による、胸部組織の超音波画像である。

[0027] 本開示の原理の理解を促すために、次に、図面に示される実施形態が参照され、特定の術語を使用して実施形態を説明する。それでもなお、本開示の範囲に対する制限は意図されないことが理解される。本開示が関係する当業者に通常想起されるように、記載されるデバイス、システム、及び方法への任意の改変及びさらなる修正、並びに本開示の原理のさらなる応用が十分に意図され、本開示に含まれる。詳細には、１つの実施形態に関して記載される特徴、構成要素、及び／又はステップは、本開示の他の実施形態に関して記載される特徴、構成要素、及び／又はステップと組み合わされてもよいことが十分に意図される。しかしながら、簡潔のために、それらの組み合わせの多くの繰り返しは個別には説明されない。

[0028] 図１Ａ～図１Ｃは、マルチラインを生成するために用いられる、超音波ビームの送信及び対応するエコーの受信を示す。マルチラインの生成のための超音波ビームの送信及び対応するエコーの受信の一例は、２００７年４月１７日に出願された「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｔ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｗｉｔｈ ａ Ｍｕｌｔｉｌｉｎｅ Ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ」という名称の米国特許第８，１３７、２７２号に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。より具体的には、図１Ａは、超音波プローブに含まれるトランスデューサアレイ８によって送信された第１の送信ビーム（例えば、超音波ビーム）のプロファイル１０を示す。図１Ａはまた、第１の送信ビームにおけるセンターローブ２０Ａとセンターローブ２０Ａの両側にサイドローブとを示す、第１の送信ビームの直交ビュー２０を含む。そのため、第１の送信ビームは、ビームの中心における強度ピーク（例えば、センタローブ２０Ａ）を下回る比較的一定の出力レベルを示す。いくつかの実施形態では、ビームの出力レベルは、任意の適切なレベル（例えば、３ｄＢ、６ｄＢ、２０ｄＢなど）で（例えば、設計者によって）選択される。

[0029] さらに示されているように、第１の送信ビームは、第１の送信ビームのプロファイル１０の最狭幅に焦点１２を有する。すなわち、例えば、第１の送信ビームは、焦点領域１２においてその最も狭い焦点に達し、その後、発散する。いくつかの例では、焦点１２は、第１の送信ビームが第１の送信ビームの送信中に送信フォーカシング及び／又はビームフォーミング（例えば、トランスデューサアレイ８での出力に影響するフォーカシング）によってフォーカスされる点に対応する。以下でより詳細に説明するように、焦点１２は、本明細書において説明される技術を用いて拡張される。

[0030] 第１の送信ビームは、複数の受信ライン１４、１６、及び１８を含む幅を伴って送信される。第１の送信ビームの送信に続き、エコーが受信され、受信ライン位置１４、１６及び１８に沿ってフォーカスされる。より具体的には、以下でより詳細に説明するように、単一の送信ビームに応答して、受信アパーチャ（例えば、トランスデューサアレイ８内における）のトランスデューサ素子が受信するエコーが、種々のライン位置１４、１６、及び１８において複数のラインを形成するように３つの種々のやり方で遅延及び加算される。例示の実施形態では、受信ライン１６は、第１の送信ビームの中心の下方で受信され、受信ライン１４及び１８は、中央のライン（例えば、受信ライン１６）の両側で受信されるように、側方に操作及びフォーカスされる。さらに示すように、外側のライン１４及び１８のニアフィールド及びファーフィールド部分が、第１の送信ビームのプロファイル１０内にあり、受信ライン１４及び受信ライン１８の中間フィールド（例えば、中央のフィールド）部分は、第１の送信ビームのプロファイル１０内に含まれない。したがって、いくつかの実施形態では、ニアフィールド及びファーフィールド部分内におけるエコー及び／又はエコー部分は、中央のライン位置（例えば、受信ライン１６に対応する）の両側で送信エネルギーからライン１４及び１８に沿って受信される。そのため、画像フィールドにおける対象物は、中央のライン位置の両側（例えば、受信ライン１４及び１８にそれぞれ対応する）でサンプリングされる。したがって、効率的な画像受信及び分解能について、ニアフィールド及びファーフィールドにおける第１の送信ビームの側方に広がったエネルギーが用いられる。

[0031] 図１Ｂは、第２の送信ビームのプロファイル１０’を示す。第２の送信ビームは、第１の送信ビームの送信アパーチャに対して１本の受信ラインの間隔だけ右に送信アパーチャ（例えば、トランスデューサアレイ８内における）を移動させることによって送信される。第２の送信ビームのプロファイル１０’は、第１の送信ビームのプロファイル１０と同様であり、図示していないが、第２の送信ビームの直交ビューは、第１の送信ビームの直交ビュー２０と同様である。したがって、第１の送信ビームの場合のように、第２の送信ビームのプロファイル１０’は、３本の受信ライン１６’、１８’、及び２２をとる。詳細には、３本の受信ライン１６’、１８’、及び２２に沿ったエコーが、第２の送信ビームの送信に応答して、同時に受信及びビームフォーミングされる。すなわち、例えば、受信アパーチャ（例えば、トランスデューサアレイ８内における）のトランスデューサ素子が受信するエコーが、種々のライン位置１６’、１８’、及び２２において複数のラインを形成するように３つの種々のやり方で遅延及び加算される。第２の送信ビームが第１の送信ビームに対して移動したアパーチャから送信されるため、受信ライン１６’は、第１の送信からの受信ライン１６と整合され、受信ライン１８’は、第１の送信からの受信ライン１８と整合され、受信ライン２２は、第２の送信の中央のライン１８’の右に位置付けられる。

[0032] 図１Ｃは、第３の送信ビームのプロファイル１０’’を示す。第３の送信ビームは、第２の送信ビームの送信アパーチャに対して１本の受信ラインの間隔だけ右に送信アパーチャ（例えば、トランスデューサアレイ８内における）を移動させることによって送信される。第３の送信ビームのプロファイル１０’’は、第１の送信ビームのプロファイル１０及び／又は第２の送信ビームのプロファイル１０’と同様であり、図示していないが、第３の送信ビームの直交ビューは、第１の送信ビームの直交ビュー２０と同様である。第３の送信ビームの送信ビームプロファイル１０’’は、３本の受信ライン１８’’、２２’及び２４の少なくとも一部を含む。そのため、３本の受信ライン１８’’、２２’及び２４に沿ったエコーが、第２の送信ビームの送信に応答して、同時に受信及びビーム生成される。すなわち、例えば、受信アパーチャ（例えば、トランスデューサアレイ８内における）のトランスデューサ素子が受信するエコーが、種々のライン位置１８’’、２２’及び２４において複数のラインを形成するように３つの種々のやり方で遅延及び加算される。示された受信ライン１８’’、２２’及び２４は、受信ライン１４、１６、及び１８並びに受信ライン１６’、１８’、及び２２と同じ間隔を有して互いから離間している。したがって、受信ライン２２’は、第２の送信ビームの受信ライン２２と軸方向に整合される。さらに、受信ライン１８’’は、第２の送信ビームの受信ライン１８’及び第１の送信ビームの受信ライン１８と軸方向に整合される。したがって、受信ライン１８、１８’及び１８’’の経路における対象物は、異なる送信ビーム（例えば、それぞれ、第１の送信ビーム、第２の送信ビーム、及び第３の送信ビーム）に各それぞれ対応する３本の受信ラインによってサンプリングされる。このようにして、第１の送信ビーム、第２の送信ビーム、及び第３の送信ビームに対応するエコーが、受信ライン１８、１８’及び１８’’において共に整合される。共整合されたエコーは、整合ライン（例えば、受信ライン１８、１８’及び１８’’に対応する）に沿って画像データのラインを生成するように組み合わされる。画像データのラインは、いずれかの個別の受信ラインを用いて形成される画像データよりも深い視野深度に対してフォーカスされ、拡張された送信焦点効果をもたらす。このようにして、以下でより詳細に説明するように、３つのビーム送信からのエコーエネルギーは、結果として得られる画像データを生成するように組み合わされるため、フォーカシングは、より深い視野深度に対して効果的である。

[0033] いくつかの実施形態では、超音波エネルギー（例えば、超音波ビーム）の送信及び対応するエコーの受信は、全画像フィールドがスキャンし終わるまで、図１Ａ～図１Ｃに示されたやり方で画像フィールドにわたって繰り返される（例えば継続される）。さらに、所与のライン位置について、位置に対応する、受信ライン（例えば、最大数の受信ライン）のそれぞれについてのエコーが受信された後、ライン位置についての受信ラインは一緒に（例えば並列）処理される。例示的な例として、図１Ａ～図１Ｃに示されたライン位置に対応する最大数の受信ラインは３つである。したがって、１８、１８’、及び１８’’などの、同じライン位置に対応する３本の受信ラインが受信されてから、ライン位置についての受信ラインが処理される。３本の受信ラインが受信された後、受信ラインは、対応する位置における画像データのラインを生成するように一緒に処理される。そのため、第１の送信ビームに対応する第１のセットの受信ライン（例えば、１４、１６、及び１８）と、第２のセットの受信ライン１６’、１８’、及び２２は、少なくとも第３のセットの受信ライン（例えば、１８’’、２２及び２４）が受信されるまで記憶される。その後、それぞれ第１のセットの受信ライン、第２のセットの受信ライン、及び第３のセットの受信ラインからの受信ライン１８、１８’、及び１８’’が一緒に処理される。このように、受信したエコーの処理は、送信からの予め加算された無線周波数（ＲＦ）データを記憶することに依拠しない。代わりに、記憶の使用が、ライン位置に対応する受信ラインのセットの記憶に低減され（例えば最小限にされ）てから、ライン位置についての受信ラインが処理され、その時点で記憶は後続の受信ラインの記憶のために解かれる。

[0034] 図１Ａ～図１Ｃに示された送信ビームのプロファイルは、３本の受信ラインを含むものとして本明細書において説明されるが、４本のライン、６本のライン、８本のライン、１２本のライン、１６本のラインなどのような、他の適切な数の離間した同時に受信されるラインを用いてもよい。いくつかの場合では、トランスデューサアレイ８において受信される受信ラインの数を増やすことは、トランスデューサアレイ８が送信する超音波エネルギーがより大きな広がりの受信ライン位置に超音波を照射するよう、より低いＦ数（例えば、より少ない受信ラインに対応するＦ数に関してより低いＦ数）に従って送信するようにトランスデューサアレイを構成することを伴う。そのため、より小さい送信アパーチャを用いて送信するとによって、より広いビームが生成される。したがって、トランスデューサアレイ８において受信される受信ラインの数を増やすことは、超音波エネルギーを送信するために使用されるトランスデューサアレイ８の素子の数を減らすことを伴う。さらに、収束送信ビームが図１Ａ～図１Ｃに示されているが、実施形態はそれに限定されない。いくつかの実施形態では、例えば、発散送信ビームがトランスデューサアレイ８によって送信され、本明細書において説明される技術に従ってフォーカスされる。

[0035] ここで図２を参照すると、本開示の態様による、超音波撮像システム１５０のブロック図が示されている。システム１５０は、患者の身体の領域又はボリュームをスキャンするために使用される。システム１５０は、ホスト１３０と（例えば、通信インタフェース又はリンクを介して）通信する超音波撮像プローブ１０２を含む。プローブ１０２は、トランスデューサアレイ１０４、送信ビームフォーマ１０６、及び／又は送信／受信スイッチ１０８（例えば、クロスポイントスイッチ）を含む。ホスト１３０（例えば、コンソール）は、マルチラインプロセッサ１１０ａ～１１０ｎと、ラインストア１１２と、送信フォーカサ（ｔｒａｎｓｍｉｔ ｆｏｃｕｓｅｒ）１３２と、送信フォーカスプロセッサ１３４と、画像プロセッサ１２２と、ディスプレイ１２４とを含む。

[0036] いくつかの実施形態では、プローブ１０２は、ユーザによるハンドヘルド操作のために構成されたハウジングを含む外部超音波撮像デバイスである。トランスデューサアレイ１０４は、図１のトランスデューサアレイ８と同様である。トランスデューサアレイ１０４はさらに、トランスデューサアレイ１０４が患者の皮膚に隣接して又は接触して位置決めされるようにプローブ１０２のハウジングをユーザが把持しながら超音波データを得るように構成することができる。プローブ１０２は、プローブ１０２が患者の身体の外側に位置決めされつつ患者の身体内の解剖学的構造の超音波データを得るように構成される。いくつかの実施形態では、プローブ１０２は、外部超音波プローブ及び／又は経胸壁心エコー検査（ＴＴＥ）プローブとすることができる。

[0037] 他の実施形態では、プローブ１０２は、内部超音波撮像デバイスとすることができ、患者の冠血管系、末梢血管系、食道、心腔、又は他の身体の内腔すなわち体腔を含む、患者の身体の内腔内に位置決めされるように構成されたハウジングを含む。いくつかの実施形態では、プローブ１０２は、血管内超音波（ＩＶＵＳ）撮像カテーテル又は心腔内エコー検査（ＩＣＥ）カテーテルであってもよい。他の実施形態では、プローブ１０２は、経食道心エコー検査（ＴＥＥ）プローブであってもよい。プローブ１０２は、外部超音波撮像及び内部超音波撮像の両方を含む任意の適切な超音波撮像用途のための任意の適切な形態であってもよい。

[0038] 超音波撮像デバイスについて、トランスデューサアレイ１０４は、患者の解剖学的オブジェクトへ向けて超音波信号を発し、オブジェクトから反射されてトランスデューサアレイ１０４に戻るエコー信号を受信する。超音波トランスデューサアレイ１０４は、１つ又は複数の音響素子、及び／又は複数の音響素子を含む、任意の適切な数の音響素子を含むことができる。いくつかの例では、トランスデューサアレイ１０４は、単一の音響素子を含む。いくつかの場合では、トランスデューサアレイ１０４は、任意の適切な構成で任意の数の音響素子を有する、音響素子のアレイを含む。例えば、トランスデューサアレイ１０４は、２個の音響素子、４個の音響素子、３６個の音響素子、６４個の音響素子、１２８個の音響素子、５００個の音響素子、８１２個の音響素子、１０００個の音響素子、３０００個の音響素子、８０００個の音響素子、及び／又はより多い及びより少ない他の値などの値を含む、１個の音響素子から１００００個の音響素子を含むことができる。いくつかの例では、トランスデューサアレイ１０４は、線形アレイ、平面アレイ、湾曲アレイ、曲線アレイ、円周アレイ、環状アレイ、フェーズドアレイ、マトリックスアレイ、１次元（１Ｄ）アレイ、１．ｘ次元アレイ（例えば、１．５Ｄアレイ）、又は２次元（２Ｄ）アレイなどの、任意の適切な構成での任意の数の音響素子を有する、音響素子のアレイを含む。音響素子のアレイ（例えば、１つ又は複数の行、１つ又は複数の列、及び／又は１つ又は複数の向き）は、均一に又は独立して制御及び作動することができる。トランスデューサアレイ１０４は、患者の解剖学的構造の１次元画像、２次元画像、及び／又は３次元画像を得るように構成することができる。いくつかの実施形態では、トランスデューサアレイ１０４は、圧電微細加工超音波トランスデューサ（ＰＭＵＴ）、容量性微細加工超音波トランスデューサ（ＣＭＵＴ）、単結晶、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）、ＰＺＴ複合体、他の適切なトランスデューサタイプ、及び／又はそれらの組み合わせを含む。

[0039] オブジェクトは、患者の血管、神経線維、気道、僧帽弁尖、心臓構造物、腹部組織構造物、虫垂、大腸（又は結腸）、小腸、腎臓、肝臓、及び／又は他の解剖学的構造などの、任意の解剖学的構造又は解剖学的特徴を含む。いくつかの態様では、オブジェクトは、患者の大腸、小腸、盲腸嚢、虫垂、末端回腸、肝臓、上胃部、及び／又は腰筋肉の少なくとも一部を含む。本開示は、限定しないが、肝臓、心臓、腎臓、胆嚢、膵臓、肺を含む臓器；導管；腸；脳、硬膜嚢、脊髄及び末梢神経を含む神経系構造物；尿路；並びに血管内の弁、血液、心臓の心室若しくは他の部分、腹部器官、及び／又は身体の他の系を含む、任意の数の解剖学的場所及び組織タイプの文脈で実施することができる。いくつかの実施形態では、オブジェクトは、人体解剖学の任意の部分内における、腫瘍などの悪性腫瘍、嚢胞、病変、大出血、又は血液貯留を含む。解剖学的構造は、心血管系、末梢血管系、神経血管系、腎臓血管系、及び／又は身体内の任意の他の適切な管腔を含む、患者の血管系の動脈又は静脈のような血管であってもよい。自然の構造物に加え、本開示は、限定しないが、心臓弁、ステント、シャント、フィルタ、インプラント及び他のデバイスなどの人工的な構造物の文脈で実施することができる。

[0040] ビームフォーマ１０６は、トランスデューサアレイ１０４に接続される。ビームフォーマ１０６は、例えば、超音波信号の送信のために、トランスデューサアレイ１０４を制御する。そのような例では、ビームフォーマ１０６は、送信ビームフォーマである。いくつかの実施形態では、送信ビームフォーマ１０６は、プローブ１０２から離れて伝搬する任意の適切な方向に音響信号がステアリングされるように、トランスデューサ１０４におけるアレイ内の個別の音響トランスデューサに送信された信号に時間遅延を適用する。そのため、超音波プローブ１０２のトランスデューサアレイ１０４の選択された群のトランスデューサ素子（例えば、音響素子）を、送信ビームフォーマ１０６によって、それぞれ遅延した時間で作動させる。このように、超音波プローブ１０２は、トランスデューサアレイ１０４に沿ってそれぞれの原点からのそれぞれの送信方向に関連付けられた選択された焦点領域でフォーカスされる超音波ビーム（例えば、超音波エネルギー）を送信するために使用される。例えば、送信ビームフォーマ１０６は、図１Ａ～図１Ｃに示されているとともにそれぞれプロファイル１０、１０’及び１０’’に対応する第１、第２、及び第３のビームを超音波プローブ１０２が送信するようにトランスデューサアレイ１０４の種々の群のトランスデューサ素子（例えば、種々の送信アパーチャ）を作動させる。いくつかの例では、ビームフォーマ１０６は、受信ビームフォーマとすることができ、トランスデューサアレイ１０４における超音波エコーの受信を制御することができる。受信ビームフォーマ１０６は、ビームフォーミングの複数の段階を含む。

[0041] 示すように、ビームフォーマ１０６は、送信／受信スイッチ１０８によってトランスデューサアレイ１０４に接続される。送信／受信スイッチ１０８は、クロスポイントスイッチを含む。さらに、送信／受信スイッチ１０８は、送信ビームフォーマ１０６からの高電圧送信パルス及び／又はホスト１３０からの信号を超音波プローブ１０２に方向付けるように、また、超音波プローブ１０２からの超音波エコー及び／又は信号をホスト１３０に方向つけるように実施される。したがって、送信／受信スイッチ１０８は、より低い電圧での動作のために構成された回路を含む、受信のために使用される超音波プローブ１０２及び／又はホスト１３０内の回路を、送信パルスのより高い電圧から保護する。

[0042] 各送信ビームに応答して、超音波プローブ１０２はエコーを（例えば、トランスデューサアレイ１０４において）受信し、ホスト１３０は、超音波プローブ１０２からのエコー及び／又はそのエコーに関連付けられた信号を受信する。ホスト１３０において、超音波プローブ１０２から受信したエコーは、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎの入力に適用される。マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、プロセッサ回路として表される場合もあり、メモリなどの、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎと通信する他の構成要素を含むことができる。マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、コントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）デバイス、別のハードウェアデバイス、ファームウェアデバイス、又は、本明細書において説明される動作を行うように構成されたそれらの任意の組み合わせを含む。マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１つ又は複数のマイクロプロセッサ、或いは任意の他のそのような構成として実施される。

[0043] さらに、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、超音波エコーを処理するように構成される。例えば、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎはそれぞれ、受信したエコーにそれぞれの遅延のセットを適用するように構成された受信ビームフォーマを含む。いくつかの実施形態では、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、送信ビームフォーミングの第１の又は唯一の段階を提供する。他の実施形態では、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、（例えば、受信ビームフォーミングの第１の段階がビームフォーマ１０６によって行われる場合）受信ビームフォーミングの第２の又は後続の段階を提供する。受信ビームフォーマはまた、トランスデューサアレイ１０４の素子から受信したエコーにアポダイゼーション重みを適用する。適用された遅延のセット及び／又はアポダイゼーション重みの結果として、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、同じ送信ビームに対応する、異なるかたちでステアリングされた受信ビームを形成する。より具体的には、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、所与の送信ビームについて種々の受信ラインに沿って受信したエコーに対応するマルチライン（例えば、マルチラインエコー）を生成する。例えば、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、第１の送信ビームについてそれぞれ受信ライン１４、１６、及び１８（図１Ａ）に対応するマルチライン、第２の送信ビームについてそれぞれ受信ライン１６’、１８’、及び２２（図１Ｂ）に対応するマルチライン、第３の送信ビームについてそれぞれ受信ライン１８’’、２２’、及び２４（図１Ｃ）に対応するマルチラインを生成する。

[0044] マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎにおいて生成されたマルチラインは、ラインストア１１２に出力される。ラインストア１１２は、１つ又は複数のレジスタなどの、メモリ及び／又はストレージを含み、少なくとも（例えば、画像内のラインを形成するために必要とされる）特定の受信ラインに対応するマルチラインのそれぞれが取得し終わるまで、マルチラインを記憶する。例えば、受信ライン位置１８、１８’、１８’’に対応する画像ラインについて、ラインストア１１２は、上述したように、少なくとも第３の送信ビーム及び受信ライン１８’’、２２’、及び２４に対応する第３のセットのマルチラインが受信されるまで、第１の送信ビーム及び受信ライン位置１４、１６、及び１８に対応する第１のセットのマルチライン、並びに、第２の送信ビーム及び受信ライン位置１６’、１８’、及び２２に対応する第２のセットのマルチラインを記憶する。

[0045] 特定の画像ラインに対応するマルチラインのそれぞれがラインストア１１２において受信された後、ラインストア１１２は、受信ラインに対応するマルチラインを送信フォーカサ１３２に出力する。示すように、送信フォーカサ１３２は、重み１１４ａ～ｎと、乗算器１１６ａ～ｎと、遅延ライン１１８ａ～ｎと、加算器１２０とを含む。いくつかの実施形態では、重み１１４ａ～ｎ、乗算器１１６ａ～ｎ、及び遅延ライン１１８ａ～ｎのそれぞれの数量は、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎの数に対応し、この数は同様に、画像の特定のラインについて生成される受信ライン位置の数量（例えば、マルチラインの数量）に対応する。さらに、送信フォーカサ１３２は、ソフトウェア構成要素及び／又はハードウェア構成要素の組み合わせとして実施される。さらに、送信フォーカサ１３２は、アナログ構成要素及び／又はデジタル構成要素の組み合わせとして実施される。例えば、遅延ライン１１８ａ～ｎは、メモリにデータ（例えば、マルチラインデータ）を記憶することによって、また、所望の遅延に対応する後の時間にデータを読み出すことによって、デジタル遅延ラインとして実施される。付加的又は代替的に、遅延ライン１１８ａ～ｎは、異なる長さ及び／またはクロック信号のシフトレジスタにより実施されてもよい。いくつかの実施形態では、遅延ライン１１８ａ～ｎは、補間ビームフォーマにより実施される。同様に、加算器１２０は、加算器回路により、及び／又はデジタル加算器として実施される。

[0046] いくつかの実施形態では、送信フォーカサ１３２は、画像の特定のラインに対応する一群のマルチラインにおける（例えば、ラインストア１１２から受信された一群のマルチラインにおける）マルチラインのそれぞれにそれぞれのアポダイゼーション重みを適用する。特に、乗算器１１６ａ～ｎはそれぞれ、入力として一群のマルチラインのうちの一マルチライン及び重み１１４ａ～ｎの対応する送信フォーカス重みを受信し、調整されたマルチライン（例えば、重み付けされたマルチライン）を出力する。いくつかの実施形態では、重み１１４ａ～ｎは、マルチラインと関連付けられたラウンドトリップインパルス応答の関数として各マルチラインを重み付けするように構成される。さらに、重み１１４ａ～ｎは、以下でより詳細に説明するように、送信フォーカスプロセッサ１３４によって構成される。

[0047] 送信フォーカサ１３２は、ラインストア１１２から受信されたマルチラインを付加的又は代替的に遅延させる。例えば、遅延ライン１１８ａ～ｎを用いて、送信フォーカサ１３２は、画像の特定のラインに対応する一群のマルチラインにおけるマルチラインのそれぞれにそれぞれの遅延を適用する。遅延は、異なる送信－受信ビーム位置の組み合わせにより、マルチラインについてラインごとに存在する位相シフト変動を等しくする。したがって、組み合わせられたマルチラインの位相差によって引き起こされる信号キャンセルは、最小限にされる及び／又は回避される。そのため、遅延ライン１１８によって適用される遅延は、対応する送信ビームの中心に対するマルチライン／受信ラインの位置に応じて決まる。例示的な例として、図１Ａに示された第１の送信ビームに関して、受信ライン位置１８に関連付けられたマルチラインに適用された遅延は、受信ライン位置１６（例えば、第１の送信ビームの中心）からの受信ライン位置の距離に応じて決まる。さらに、遅延ライン１１８ａ～ｎによって行われる遅延は、下記でより詳細に説明するように、送信フォーカスプロセッサ１３４によって構成される。

[0048] 送信フォーカサ１３２はさらに、調整された（例えば、重み付けされた及び／又は遅延された）マルチラインを加算器１２０において加算するように構成される。特に、加算器１２０は、画像の特定のラインに対応する一群のマルチラインにおける各調整されたマルチラインを加算する（例えば組み合わせる）。加算器１２０及び／又は送信フォーカサ１３２の出力が画像プロセッサ１２２に結合される。したがって、画像プロセッサは、組み合わされた調整されたマルチラインを受信する。画像プロセッサ１２２は次いで、組み合わされた調整されたマルチラインに基づいて画像を生成する。さらに、画像プロセッサ１２２は、生成される画像を改善するようにスキャン変換又は他の処理を行う。結果として得られる画像は、ディスプレイ１２４での表示のために出力される。

[0049] 上述したように、送信フォーカサ１３２は、送信フォーカスプロセッサ１３４と通信し、重み１１４ａ～ｎ及び／又は遅延ライン１１８ａ～ｎを構成する。送信フォーカスプロセッサ１３４は、プロセッサ回路として表される場合もある。送信フォーカスプロセッサ１３４は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、コントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）デバイス、別のハードウェアデバイス、ファームウェアデバイス、又は、本明細書において説明される動作を行うように構成されたそれらの任意の組み合わせを含む。送信フォーカスプロセッサ１３４はまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１つ又は複数のマイクロプロセッサ、或いは任意の他のそのような構成として実施される。

[0050] いくつかの実施形態では、送信フォーカスプロセッサ１３４は、重み付けアルゴリズムに基づいて重み１１４ａ～ｎを適用するように重み１１４ａ～ｎを構成及び／又は乗算器１１６ａ～ｎを構成する。例えば、マルチラインに適用される重みは、下記、すなわち、
Ｗｅｉｇｈｔ（Ｘ，Ｚ）＝ａｍｐｌｉｔｕｄｅ（Ｘ，Ｚ） （１）
に示すように求められ、ここで、Ｘは、対応する送信ビームのビーム軸に対する受信されたマルチラインの方位角を表し、Ｘ＝０は、送信ビームの中心軸に対応し、Ｚは、マルチラインが画像の点を生成する深度を表す。さらに、ａｍｐｌｉｔｕｄｅ（Ｘ，Ｚ）は、画像フィールド内の点における、送信波面（例えば、送信ビームの波面）による超音波照射（ｉｎｓｏｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）振幅を表す。（例えば、式１に従って）深度の関数として重みを変えることによって、送信プロセッサ１３４は、深度に伴って送信アパーチャのサイズ及び形状（アポダイゼーション）を遡及的及び劇的に変える。すなわち、例えば、送信プロセッサ１３４は、送信ビームが超音波プローブ１０２において送信された後、送信アパーチャのサイズ及び形状を変える。

[0051] 送信フォーカスプロセッサ１３４は、遅延アルゴリズムに基づいて遅延ライン１１８ａ～ｎ（例えば、遅延ラインが影響を及ぼす遅延）を構成する。例えば、遅延ライン１１８によってマルチラインに適用される遅延は、下記、すなわち、
Ｄｅｌａｙ（Ｘ，Ｚ）＝ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＿ｔｉｍｅ（Ｘ，Ｚ）－ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＿ｔｉｍｅ（０，Ｚ） （２）
に示すように求められ、ここで、Ｘは、対応する送信ビームのビーム軸に対する受信されたマルチラインの方位角を表し、Ｘ＝０は、送信ビームの中心軸に対応し、Ｚは、マルチラインが画像の点を生成する深度を表す。さらに、ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＿ｔｉｍｅ（Ｘ，Ｚ）は、送信波面がＸ及びＺによって表される点に達する伝搬時間を表し、ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＿ｔｉｍｅ（０，Ｚ）は、同じ深度であるが軸上（例えば、送信ビームの中心軸上）にある点に達する時間を表す。

[0052] いくつかの実施形態では、送信フォーカスプロセッサ１３４は、送信フィールドのシミュレーション（例えば、モデル）に基づいて、重み付けアルゴリズム（例えば、式１）及び／又は遅延アルゴリズム（例えば、式２）の結果を求める。詳細には、送信フォーカスプロセッサ１３４は、シミュレーションに基づいて、関数ａｍｐｌｉｔｕｄｅ（Ｘ，Ｚ）及び／又は関数ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＿ｔｉｍｅ（Ｘ，Ｚ）の値を求める。例えば、複数の周波数における単色シミュレーションを用いて、送信フォーカスプロセッサ１３４は、送信フィールドの位相遅延に基づいて伝搬時間を求める。さらに、送信フォーカスプロセッサ１３４は、いくつかのシミュレートされた周波数において送信フィールドの振幅を平均化することに基づいて振幅を求める。いくつかの実施形態では、送信フォーカスプロセッサ１３４は次いで、深度依存性正規化を重み１１４ａ～ｎに適用する。この正規化は、共通因子によって所与の深度において各重みを乗算する。いくつかの場合では、正規化は、スペックル領域が深度に伴って一様な輝度を有するように選択される。

[0053] 遅延アルゴリズム（式２）に基づいて遅延ライン１１８ａ～ｎを、及び／又は、重み付けアルゴリズム（式１）に基づいて乗算器１１６ａ～ｎ及び／又は重み１１４ａ～ｎを構成することによって、送信フォーカスプロセッサは、超音波プローブ１０２によって送信された送信ビームを遡及的に送信フォーカスするように送信フォーカサ１３２を構成する。すなわち、例えば、送信フォーカスプロセッサは、遅延ライン１１８ａ～ｎが加算器１２０とともに、所与の方向に共に整合されるマルチラインをリフォーカスするように、遅延ライン１１８ａ～ｎを構成する。かかるリフォーカシングは、各マルチラインについての種々の送信ビーム位置の使用に起因する位相差を考慮する。その結果、リフォーカシングは、結合されたマルチラインにおける所望でない位相キャンセルを最小限にするか又は防止する。さらに、重み１１４ａ～ｎは、対応する送信ビームのそのそれぞれの近接に関連するマルチラインの寄与を重み付けする。例えば、送信フォーカスプロセッサ１３４は、重み付けアルゴリズム（例えば、式１）と送信フィールドの１つ又は複数のシミュレーションとに基づいて、より高い重みがより高い信号対ノイズ比を有するマルチラインに適用されるように重み１１４ａ～ｎを構成する。その結果、生成され、ディスプレイ１２４に出力される画像は、各受信ライン方向における複数のサンプリングの組み合わせにより、各受信ラインに沿った拡大された視野深度（例えば、従来のフォーカシングによる焦点１２に対して拡張された焦点）及び改善された侵入（例えば、改善された信号対雑音比）を含む。

[0054] いくつかの実施形態では、送信フォーカスプロセッサ１３４は、超音波プローブ１０２によって送信されたビームの送信特性をモデル化する、送信フィールドのシミュレーションに基づいて、遅延ライン１１８ａ～ｎの構成についての遅延、及び／又は、重み１１４ａ～ｎの構成についての重みを得る。これらの特性は例えば、送信ビームを送信するために用いられる音速、送信アパーチャのサイズ及び／又は形状（例えば、送信ビームを送信するために使用されるトランスデューサアレイ１０４におけるトランスデューサ素子の数及び／又は位置）、送信ビームの焦点深度などを含む。いくつかの実施形態では、送信プロセッサ１３４は、送信フィールドのシミュレーション中、送信時に用いられる値と比較してこれらの特性のうちの１つ又は複数を変更する。例えば、送信プロセッサ１３４は、遅延ライン１１８ａ～ｎの構成についての遅延、及び／又は、重み１１４ａ～ｎの構成についての重みを決定するために、送信ビームの送信のために超音波プローブ１０２によって用いられる音速と異なる音速を用いる。このように、送信フォーカサ１３２は、超音波送信のために用いられる音速と異なる音速に基づいてマルチラインを送信フォーカスし、これは、超音波プローブ１０２において設定する音速に対応する予想される音速と、特定の媒体を通る超音波エネルギーの伝搬による実際の音速との差を補正する。すなわち、例えば、以下でより詳細に説明するように、実際の音速に基づいた送信フォーカシングを用いて組織収差補正（ＴＡＣ）を行う。

[0055] 超音波撮像システム１５０は、超音波プローブ１０２内に含まれる特定の構成要素及びホスト１３０内に含まれる特定の構成要素を有するものとして示され説明されるが、実施形態はそれらに限定されない。そのため、いくつかの実施形態では、ディスプレイ１２４は、ホスト１３０と通信するスタンドアロンデバイスであってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、ビームフォーマ１０６及び／又はスイッチは付加的又は代替的に、ホスト１３０内に含まれてもよい。いくつかの実施形態では、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、超音波プローブ１０２内に含まれてもよい。さらに、特定の構成要素は、別個として示されているが、１つ又は複数の構成要素が、組み合わされたシステム内に含まれてもよいこと、及び／又は、特定の構成要素が、本明細書において説明される技術のうちの１つ又は複数を行ってもよいことが理解される。

[0056] いくつかの実施形態では、プロセッサ１１０ａ～ｎ、１３４、及び／又は１２２はそれぞれ、組み合わされたシステム（例えば、ホスト１３０）の一部であってもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プロセッサ１１０ａ～ｎ、１３４、及び／又は１２２は、同じエンクロージャ又はハウジング内に位置決めされてもよい。さらに、プロセッサ１１０ａ～ｎ、１３４、及び／又は１２２は、１つ又は複数のソフトウェア又はハードウェア構成要素を共有してもよい。そのため、プロセッサ１１０ａ～ｎ、１３４、及び／又は１２２のうちの１つ又は複数は、単一の処理システムとして実施されてもよい。他の実施形態では、プロセッサ１１０ａ～ｎ、１３４、及び／又は１２２は、別個のシステムであってもよいが、互いと通信してもよい。プロセッサは、互いと連続的に通信してもよく、又は、互いと断続的に通信してもよい。プロセッサは、単一の導体、ツイストペア、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブル、又は任意の他の適した接続ケーブルなどの、任意の適切な導体を含む１つ又は複数の有線接続ケーブルを介して、互いと、又は、超音波プローブ、ディスプレイ１２４、送信フォーカサ１３２などと通信してもよい。プロセッサ１１０ａ～ｎ、１３４、及び／又は１２２は付加的又は代替的に、無線接続、光接続を介して、互いと、及び／又は、超音波撮像システム１５０の別の構成要素と通信してもよく、或いは、任意の適切なタイプの移動可能なメモリ若しくは記憶媒体又は任意の他の適切な通信手段を介して接続してもよい。プロセッサ１１０ａ～ｎ、１３４、及び／又は１２２のいずれか及び／又はすべては、限定しないが、モバイルコンソール、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、スマートフォン、又は任意の他の適切なコンピューティングデバイスなどの、任意の適切なシステム又はデバイスを含んでもよく、又はその一部であってもよい。

[0057] 図３は、本開示の態様による、プロセッサ回路３００の概略図である。プロセッサ回路３００又は同様のプロセッサ回路は、前に開示した任意の適切なデバイス又はシステムにおいて実施される。１つ又は複数のプロセッサ回路３００は、本明細書において説明される動作を行うように構成することができる。プロセッサ回路３００は、本明細書において説明されるもののような、さらなる回路又は電子構成要素を含むことができる。一例では、１つ又は複数のプロセッサ回路３００は、超音波プローブ１０２内における、トランスデューサアレイ１０４、ビームフォーマ１０６、回路、又は他の構成要素と通信する。さらに、１つ又は複数のプロセッサ回路３００は、ホスト１３０内における、ラインストア１１２、送信フォーカサ１３２、回路、又は他の構成要素と通信する。１つ又は複数のプロセッサ回路２００はまた、超音波撮像システム１５０内における、ディスプレイ１２４、及び任意の他の適切な構成要素又は回路と通信する。さらに、ホスト１３０、及び／又はプロセッサ１１０ａ～ｎ、１３４、及び／又は１２２のいずれかは、プロセッサ回路３００と同様である。示すように、プロセッサ回路３００は、プロセッサ３１０と、命令３１４を含むメモリ３１２と、通信モジュール３１６とを含む。これらの要素は、例えば１つ又は複数のバスを介して、互いと直接又は間接的に通信する。

[0058] プロセッサ３１０は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、コントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、別のハードウェアデバイス、ファームウェアデバイス、又は本明細書において説明される動作を行うように構成されたそれらの任意の組み合わせを含む。プロセッサ３１０はまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１つ又は複数のマイクロプロセッサ、或いは任意の他のそのような構成として実施される。

[0059] メモリ３１２は、キャッシュメモリ（例えば、プロセッサ３１０のキャッシュメモリ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気抵抗ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、プログラマブル読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ソリッドステートメモリデバイス、ハードディスクドライブ、他の形態の揮発性及び不揮発性メモリ、又は種々のタイプのメモリの組み合わせを含む。一実施形態では、メモリ３１２は、非一時的コンピュータ可読媒体を含む。メモリ３１２は、命令３１４を記憶する。命令３１４は、プロセッサ３１０によって実行されると、プロセッサ３１０に、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎ、送信焦点プロセッ１３４、画像プロセッサ１２２などに関して本明細書において説明された動作を行わせる命令を含む。命令３１４は、コードと呼ばれる場合もある。「命令」及び「コード」という用語は、任意のタイプのコンピュータ可読ステートメントを含むように広範に解釈されるべきである。例えば、「命令」及び「コード」という用語は、１つ又は複数のプログラム、ルーチン、サブルーチン、機能、手続きなどを指す。「命令」及び「コード」は、単一のコンピュータ可読ステートメント又は多くのコンピュータ可読ステートメントを含む。

[0060] 通信モジュール３１６は、プロセッサ回路３００、ホスト１３０の構成要素、超音波プローブ１０２の構成要素、及び／又はディスプレイ１２４の間でのデータの直接又は間接的な通信を促進する任意の電子回路及び／又は論理回路を含むことができる。その点に関して、通信モジュール３１６は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）デバイスとすることができる。例えば、通信モジュール３１６は、タッチ感応式パッド又はタッチスクリーンディスプレイ、キーボード／マウス、ジョイスティック、ボタン、スクロールホイールなどを含む。いくつかの例では、通信モジュール３１６は、プロセッサ回路３００及び／又は超音波撮像システム１５０のデバイス及びシステムの様々な要素間での直接又は間接的な通信を促進する。さらに、通信モジュール３１６は、ＵＳＢ、マイクロＵＳＢ、Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ、又はＦｉｒｅＷｉｒｅインタフェースなどのケーブルインタフェース、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｌｉ－Ｆｉ、又は２Ｇ／ＧＳＭ、３Ｇ／ＵＭＴＳ、４Ｇ／ＬＴＥ／ＷｉＭａｘ、又は５Ｇのようなセルラーデータ接続など、任意の適切な通信技術を使用して、プロセッサ回路３００及び／又は超音波撮像システム１５０のデバイス及びシステムの様々な要素間での無線及び／又は有線通信を促進する。

[0061] ここで、シミュレートされた送信ビームパターンである、図４Ａ～図４Ｂを参照する。図４Ａ～図４Ｂにおいて、横軸は、何らかの任意の単位での方位角を表し、縦軸は、何らかの任意の単位での深度を表す。図４Ａのプロット４００、及びプロット４５０のそれぞれは、媒体中を進む超音波エネルギーについてのそれぞれのシミュレートされた送信ビームパターンを示す。プロット４００の場合、送信ビームパターンは、１５４０メートル／秒（ｍ／ｓ）の送信速度での超音波プローブ（例えば、超音波プローブ１０２）からの超音波エネルギーの送信に対応する。プロット４５０は、１４８０ｍ／ｓの送信速度での超音波プローブからの超音波エネルギーの送信に対応する送信ビームパターンを示す。

[0062] いくつかの実施形態では、例えば、超音波プローブ１０２などの超音波プローブは、（例えば、ビームフォーマ１０６を介して）図４Ａに示す送信速度１５４０ｍ／ｓ又は図４Ｂに示す送信速度１４８０ｍ／ｓなどの特定の送信速度で超音波エネルギーを送信するように構成される。例えば、ビームフォーマ１０６は、所望の送信速度に対応する送信パルスパターンでトランスデューサアレイ１０４の要素を作動させる。そのため、ビームフォーマは、１５４０ｍ／ｓでの超音波送信について第１の送信パルスパターンでトランスデューサアレイ１０４の要素を作動させ、１４８０ｍ／ｓでの超音波送信について異なる第２の送信パルスパターンでトランスデューサアレイ１０４の要素を作動させる。超音波は、媒体の密度及び／又は他の特性の違いに起因して、特定の送信速度（例えば、予想される送信速度）で超音波エネルギーを送信するように構成されるのに対し、超音波エネルギーは、異なる速度（例えば、実際の送信速度）で媒体中を伝搬する。例示的な例として、超音波エネルギーは、比較的高い送信速度（例えば、１５４０ｍ／ｓ）で低い脂肪含量及び／又は高い密度を有する組織中を進み、その一方、超音波エネルギーは、比較的低い送信速度（例えば、１４８０ｍ／ｓ）で胸部組織などのより脂肪の多い組織中を進む。

[0063] 図４Ａ～図４Ｂに示す実施形態では、媒体は、１４８０ｍ／ｓの超音波伝搬速度を有する。したがって、プロット４００は、送信速度１５４０ｍ／ｓで（例えば、１５４０ｍ／ｓの予想される送信速度で）送信された超音波エネルギーに対応するのに対し、超音波エネルギーは、１４８０ｍ／ｓの送信速度で（例えば、１４８０ｍ／ｓの実際の送信速度で）媒体中を伝搬する。このように、プロット４００は、媒体内における超音波エネルギーの実際の送信速度と超音波プローブでの送信時に用いられる予想される送信速度との間の不一致を有する送信ビームパターンの一例を示す。他方、プロット４５０は、媒体内における超音波エネルギーの実際の送信速度が、超音波プローブにおける送信時に用いられる予想される送信速度に略一致する、送信ビームパターンの一例を示す。

[0064] 焦点深度４０２は、１５４０ｍ／ｓの予想される送信速度に対応する送信ビームの焦点深度（例えば、プロット４００の焦点深度）に対応し、焦点深度４５２は、１４８０ｍ／ｓの予想される送信速度に対応する送信ビームの焦点深度（例えば、プロット４５０の焦点深度）に対応する。示すように、焦点深度４０２は、焦点深度４５２よりも低い。そのため、図４Ａ～図４Ｂは、媒体内における超音波エネルギーの実際の送信速度と、超音波プローブ１０２における超音波エネルギーの送信時に用いられる予想される送信速度との不一致は、結果として得られる送信ビームパターンの焦点深度の変化（例えば、ずれ）と関連付けられることを示す。いくつかの場合では、この変化は、超音波エネルギーに起因する画像における画像歪み（例えば、ぼやけ及び／又は低下した画像解像度）を引き起こしかねない。焦点深度のこの変化及び／又は結果として生じる画像歪みは、組織収差と呼ばれる場合がある。

[0065] 例示的な例として、組織収差は、ホスト及び／又は超音波プローブが、超音波エネルギーが媒体中を伝搬する速度に対応する送信パルスパターンで構成されない場合に生じる。超音波エネルギーの送信のための所望の送信速度に影響を及ぼす新たな送信パルスパターンで超音波ホスト及び／又は超音波プローブを構成することは、リソース（例えば、時間、コスト、材料など）の観点から高くつく。例えば、新たな送信パルスパターンの安全性及び有効性を示すために必要とされる開発及び試験に数か月かかる。したがって、組織収差補正（ＴＡＣ）の代替的な方法は、超音波撮像システムの有用性を高め、超音波撮像システムの開発及び／又は実施に伴うコストを低減させる。

[0066] 以下でより詳細に説明されるように、超音波撮像システム１５０は、組織収差補正のために、及び／又は、超音波送信時に用いられる送信速度と異なる送信速度に基づいて超音波撮像データを遡及的に送信フォーカスするために用いられる。詳細には、超音波撮像システム１５０は、第１の送信速度での超音波送信と関連付けられた超音波撮像データを異なる第２の送信速度に基づいて送信フォーカスするために用いられる。例えば、超音波撮像システム１５０は、第２の送信速度に基づいて、フォーカス重み及び／又は遅延を決定し、超音波送信と関連付けられたマルチラインに適用する。したがって、超音波撮像システム１５０は、第２の送信速度に基づいて、第１の送信速度に対応する送信ビームパターンを効果的にリフォーカスする。このように、特定の送信速度での送信に対応する超音波データは、異なる送信速度で送信が行われたかのように画像を生成するように調整される。したがって、超音波プローブにおける送信速度と媒体中の送信速度との差に起因する組織収差が低減され、特定の送信速度で超音波エネルギーを送信するように構成された超音波撮像システムの使用は、（例えば、種々の超音波伝搬速度に対応する）より広い範囲の特性を有する組織の撮像に拡張される。

[0067] 図５は、本開示の態様による、超音波エネルギーを送信するために超音波プローブ（例えば、超音波プローブ１０２）において用いられる送信速度と異なる送信速度に基づいた遡及的な送信フォーカシングの方法５００のフロー図である。方法５００の１つ又は複数のステップを、図６を参照しながら説明する。示すように、方法５００は、複数の列挙されたステップを有するが、方法５００の実施形態は、それらの列挙されたステップの前、後又は間に、さらなるステップを有してもよい。いくつかの実施形態では、列挙されたステップのうちの１つ又は複数は、省かれてもよく、異なる順序で行われてもよく、又は同時に行われてもよい。方法５００のステップは、超音波撮像システム１５０内における任意の適切な構成要素によって実行することができ、すべてのステップが、同じ構成要素によって実行される必要はない。いくつかの実施形態では、方法５００の１つ又は複数のステップは、ホスト１３０、送信フォーカスプロセッサ１３４、画像プロセッサ１２２、又は任意の他の構成要素を含む、超音波撮像システム１５０のプロセッサ回路（例えば、プロセッサ回路３００（図３））によって又はその指示で行うことができる。

[0068] ステップ５０２において、方法５００は、第１の送信速度で超音波エネルギーを送信するようにアレイを制御することを有する。例えば、ホスト１３０は、送信パルスパターンに従って、第１の送信速度で超音波エネルギーを出力するようにトランスデューサアレイ１０４を制御する。より具体的には、ホスト１３０は、ビームフォーマ１０６と通信し、ビームフォーマがこの通信に応答して、送信パルスパターンに従ってトランスデューサアレイ１０４の１つ又は複数のトランスデューサ素子を作動させる。その結果、１つ又は複数のトランスデューサ素子は、第１の送信速度で超音波エネルギーを送信する。

[0069] いくつかの実施形態では、第１の送信速度は、超音波プローブ１０２及び／又はホスト１３０のデフォルトの送信速度である。例えば、超音波プローブ１０２は、第１の送信速度での超音波エネルギーの送信のために予め構成され、及び／又は、ホスト１３０は、第１の送信速度で超音波エネルギーを送信するために超音波プローブ１０２を制御するように予め構成される。例えば、ホスト１３０は、第１の送信パターンに対応する送信パルスパターンで予め構成される。さらに、いくつかの場合では、第１の送信速度は、超音波プローブ１０２及び／又はホスト１３０が用いるように構成される、唯一の送信速度である。付加的又は代替的に、ホスト１３０は、通信モジュール３１６を介してホスト１３０において受信されたユーザ入力に基づいて第１の送信速度を決定する。いくつかの実施形態では、例えば、ホスト１３０は、所定の送信速度のそれぞれのセットに対応する複数の送信パルスパターンで予め構成される。かかる場合では、ユーザ入力は、所定の送信速度のセットから送信速度を選択し、その選択に基づいて、ホスト１３０は、超音波プローブ１０２を制御するための送信パルスパターンを選択する。例示的な例として、第１の送信速度は、１５４０ｍ／ｓである。

[0070] ステップ５０４において、方法５００は、エコーを受信することを有する。詳細には、超音波プローブ１０２が、第１の速度で送信された超音波エネルギーと関連付けられたエコーを受信する。例えば、第１の送信速度で超音波エネルギーを送信した後、超音波プローブ１０２は、エコーを受信するようにトランスデューサアレイ１０４の動作を制御し、送信／受信スイッチ１０８が、受信したエコーと関連付けられた信号（例えば、受信したエコーに対応する電気信号）をホスト１３０にルーティングする。

[0071] ステップ５０６において、方法５００は、第２の送信速度を決定することを有する。いくつかの実施形態では、ホスト１３０は、ユーザ入力に基づいて第２の送信速度を決定する。例えば、ホスト１３０は、通信モジュール３１６を介してユーザ入力を受信し、上述したように、この通信モジュールは、Ｉ／Ｏデバイスを含む。そのため、ユーザ入力は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）、タッチスクリーンインタフェース、ボタン、マウス、キーボード、ジョイスティック、トラックパッドなどとの相互作用を介して受信される。さらに、ユーザ入力は、第２の送信速度の選択に対応する。例えば、ユーザ入力は、ホスト１３０において予め決定及び／又は予め構成された送信速度のセットの中から第２の送信速度を選択する。例えば、ホスト１３０は、２つ以上の送信速度を含み、各送信速度は、異なるタイプの組織に対応する。そのため、ユーザ入力は、脂肪の多い又は密度の高い胸部組織などのあるタイプの組織の選択に対応し、これがホスト１３０における送信速度のうちの１つにマッピングされる。付加的又は代替的に、ユーザ入力は、ホスト１３０においてサポートされる送信速度範囲内から第２の送信速度を選択してもよい。例示的な例として、送信速度範囲は、１４６０ｍ／ｓ～１６２０ｍ／ｓの間の送信速度などの、種々の生体物質（例えば種々の組織）内における超音波エネルギーの速度と関連付けられた送信速度を含む。

[0072] 付加的又は代替的に、第２の送信速度は、超音波撮像システム１５０において受信されたデータに基づいて決定されてもよい。例えば、超音波撮像システム１５０（例えば、ホスト１３０）は、超音波撮像システム１５０において受信及び／又は検出される、撮像される解剖学的特徴の指標、システム１５０に接続されるプローブ（例えば、プローブ１０２）のタイプ及び／又は性能、患者データなどに基づいて、第２の送信速度を決定する。解剖学的特徴の指標は、解剖学的特徴を選択するユーザ入力に対応する。付加的又は代替的に、超音波撮像システム１５０は、特徴を撮像するために用いられる、深度設定、プローブ１０２の位置及び／又は向きなどの、１つ又は複数の設定に基づいて、解剖学的特徴を識別してもよい。いくつかの実施形態では、例えば、超音波撮像システム１５０は、解剖学的特徴を決定するために、解剖学的特徴の指標と撮像された解剖学的特徴とのマッピング（例えば、テーブル）を含む。いくつかの実施形態では、超音波撮像システム１５０は、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）などの深層学習ネットワーク、又は、例えば、ランダムフォレスト深層学習手法若しくは回帰分析手法を含む人工知能システム若しくは構造の別の適切な実施に基づいて、解剖学的特徴及び／又は第２の送信速度を識別するように訓練される。例えば、超音波撮像システム１５０は、超音波撮像システム１５０において受信されたデータを、深層学習ネットワーク及び／又は人工知能システムに基づいて、特定の解剖学的特徴及び／又は送信速度に対応するものとして分類する。さらに、患者データは、患者と関連付けられた、診断、体重、ボディマス指数（ＢＭＩ）、病歴などを含み、超音波撮像システム１５０に入力され、及び／又は、ローカル若しくはリモートデータストア（例えば、データベース）から検索される。超音波撮像システム１５０はまた、第２の送信速度を決定するために、解剖学的特徴及び／又は解剖学的特徴の指標と送信速度との、及び／又は、患者測定基準（例えば、ＢＭＩ）と送信速度とのマッピング（例えば、テーブル）を含む。

[0073] 例示的な例として、筋肉組織についての場合のように、撮像される解剖学的特徴が他の解剖学的特徴と比較して比較的密度が高いとの判定、及び／又は、患者が比較的低いＢＭＩ（例えば、低い割合の総脂質）を有するとの判定に応じて、第２の送信速度は、比較的高くなるように決定される。

[0074] さらに、いくつかの実施形態では、第２の送信速度は、第１の速度で送信された超音波エネルギーと関連付けられた受信したエコー（例えば、ステップ５０４において受信したエコー）と関連付けられたデータなどの超音波撮像データの解析に基づいて決定される。例えば、いくつかの実施形態では、超音波撮像システム１５０は、受信したエコーによる画像において、及び／又は、受信したエコーと関連付けられたデータに基づいて、組織収差（例えば、音速収差）を識別する。識別した収差に基づいて、超音波撮像システム１５０はさらに、第２の送信速度を第１の送信速度及び／又は第１の送信速度からの速度調整よりも比較的高い速度で設定するか又は比較的低い速度で設定するかを決定する。例えば、超音波撮像システム１５０は、受信したエコーによる画像における（例えば、画像内の種々の点に対する）組織収差のマッピングを決定し、組織収差のマッピングに基づいて第２の音速を決定する。画像内における組織収差の識別の一例は、２０１９年４月２５日に出願された「ＳＹＮＴＨＥＴＩＣ ＴＲＡＮＳＭＩＴ ＦＯＣＵＳＩＮＧ ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＷＩＴＨ ＳＰＥＥＤ ＯＦ ＳＯＵＮＤ ＭＡＰＰＩＮＧ」という名称の仮出願第６２／８３８，３６５号に記載されており、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。

[0075] さらに、第２の送信速度を決定するための超音波撮像データの解析は付加的又は代替的に、種々の送信速度に対応する超音波撮像データの比較を含む。例えば、超音波撮像システム１５０は、（例えば、ステップ５０２において）第１の送信速度を含むセットの種々の送信速度で超音波エネルギーを送信するようにトランスデューサアレイ１０４を制御し、セットの種々の送信速度に対応するエコーを受信する。いくつかの場合では、超音波撮像システム１５０は、エコーに基づいて、セットの種々の送信速度のそれぞれについてそれぞれの画像を生成する。超音波撮像システム１５０は次いで、最も高い輝度、コントラストなどのような、最も高い画像品質及び／又は特定の品質を有する画像を複数の画像の中から識別する。詳細には、超音波撮像システム１５０は、画像を比較するために、ピクセルレベル画像処理（ピクセルの色の変化があるかどうかを評価する）などの画像処理を行う。いくつかの実施形態では、超音波撮像システム１５０は、識別した画像に対応する送信速度を第２の送信速度として決定する。

[0076] ステップ５０８において、方法５００は、受信したエコー（例えば、ステップ５０４において受信したエコー）に基づいてマルチラインを生成することを有する。例えば、ホスト１３０は、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎにおいて、超音波プローブ１０２において受信したエコーに基づいてマルチラインを生成する。そのため、マルチラインプロセッサ１１０ａ～ｎは、受信したエコーに（例えば、受信したエコーに対応する電気信号に）遅延及び／又はアポダイゼーション重みを適用して、同じ送信された超音波エネルギーに対応する異なるかたちでステアリングされた受信ビーム（例えば、マルチライン）を形成する。

[0077] ステップ５１０において、方法５００は、第２の送信速度に基づいてマルチラインを送信フォーカスすることを有する。詳細には、ホスト１３０は、図６を参照しながら下記で説明するように、送信フォーカサ１３２を使用して、特定の受信ライン位置に対応するマルチラインを調整してから、調整したマルチラインを組み合わせる。さらに、ステップ５０８において生成したマルチラインは、送信フォーカスされる前に、図２を参照しながら上記で説明したように、少なくとも受信ライン位置に対応する各マルチラインが受信されるまで記憶される。いくつかの実施形態では、例えば、マルチラインは、ホスト１３０が第２の送信速度に基づいてマルチラインを調整する前にラインストア１１２に記憶される。

[0078] ここで図６を参照すると、本開示の態様による、第２の送信速度に基づいてマルチラインを送信フォーカスする方法６００のフロー図が示されている。詳細には、方法５００のステップ５１０が、方法６００の１つ又は複数のステップに従って実施される。示すように、方法６００は、複数の列挙されたステップを有するが、方法６００の実施形態は、それらの列挙されたステップの前、後又は間に、さらなるステップを有してもよい。いくつかの実施形態では、列挙されたステップのうちの１つ又は複数は、省かれてもよく、異なる順序で行われてもよく、又は同時に行われてもよい。方法６００のステップは、超音波撮像システム１５０内における任意の適切な構成要素によって実行することができ、すべてのステップが、同じ構成要素によって実行される必要はない。いくつかの実施形態では、方法６００の１つ又は複数のステップは、送信フォーカスプロセッサ１３４、画像プロセッサ１２２、又は任意の他の構成要素を含む、超音波撮像システム１５０のプロセッサ回路（例えば、プロセッサ回路３００（図３））によって又はその指示で行うことができる。

[0079] ステップ６０２において、方法６００は、送信フォーカス重みを決定することを有する。いくつかの実施形態では、送信フォーカスプロセッサ１３４は、式１に基づいた送信フォーカス重み、及び、送信フィールドのシミュレーションを決定する。例えば、送信フォーカスプロセッサ１３４は、送信フィールドをシミュレートし、シミュレーションに基づいて、送信フォーカスプロセッサ１３４は、シミュレートした画像フィールド内の種々の点における振幅値（例えば、関数ａｍｐｌｉｔｕｄｅ（Ｘ，Ｚ）の値）を求める。上述したように、式１及び図２を参照すると、送信フォーカスプロセッサ１３４は、求めた振幅値を用いて、画像フィールド内の点に対応するマルチラインについて送信フォーカス重みを決定する。詳細には、送信フォーカスプロセッサ１３４は、対応する送信ビームのそのそれぞれの近接に関連するマルチラインの寄与を重み付けする送信フォーカス重みを決定する。例えば、送信フォーカスプロセッサ１３４は、決定した振幅値に基づいて、対応するマルチライン（例えば、シミュレーションにおける受信ライン位置）における増加する信号対ノイズ比に伴って増加する送信フォーカス重みのセットを決定する。

[0080] さらに、いくつかの実施形態では、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第２の送信速度に基づいて送信フォーカス重みを決定する。例えば、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第２の送信速度に部分的に基づいて送信フィールドをシミュレートする。送信フィイールドのシミュレーションは、超音波エネルギーを送信するために用いられる特性に対応する１つ又は複数のパラメータを含む。これらの特性は例えば、送信ビームを送信するために用いられる音速、送信アパーチャのサイズ及び／又は形状（例えば、送信ビームを送信するために使用されるトランスデューサアレイ１０４におけるトランスデューサ素子の数及び／又は配置）、送信ビームの焦点深度などを含む。したがって、第２の音速に基づいて送信フィールドをシミュレートするために、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第２の音速に基づいてシミュレーションの１つ又は複数のパラメータを設定するように構成される。さらに、第２の送信速度に基づいて、送信フォーカスプロセッサ１３４は、超音波エネルギーを送信するために用いられる値（例えば、第１の送信速度）に対応するか又はその値と異なる特性により送信フィールドをシミュレートするように構成される。

[0081] 例えば、第２の送信速度が第１の送信速度と同じである場合、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第２の送信速度で送信される超音波エネルギーにより送信フィールドをシミュレートする。そのような場合、シミュレートされる送信フィールドの特性は、超音波プローブ１０２を使用して超音波エネルギーを送信するために用いられる特性（例えば、第１の送信速度）に対応する。例示的な例として、第１の送信速度及び第２の送信速度が１５４０ｍ／ｓである場合、送信フォーカスプロセッサ１３４は、送信速度１５４０ｍ／ｓに対応する送信フィールドのシミュレーションに基づいて送信フォーカス重みを決定する。

[0082] 他方で、第２の送信速度が第１の送信速度と異なる場合、送信フォーカスプロセッサ１３４は、超音波エネルギーの送信時に用いられる対応する音速及び／又は焦点深度と比較して、シミュレートされる送信フィールドの音速及び／又は焦点深度を調整するように構成される。例示的な例として、第１の送信速度が１５４０ｍ／ｓであり、第２の送信速度が１４８０ｍ／ｓである場合、送信フォーカスプロセッサ１３４は、１４８０ｍ／ｓの送信速度により送信フィールドをシミュレートするように構成される。そのような場合、送信フィールドのシミュレーションは、図４Ｂに示されたプロット４５０に似る。付加的又は代替的に、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第１の送信速度での超音波エネルギーの送信について予想される焦点深度に対して調整される焦点深度により送信フィールドをシミュレートするように構成される。例えば、送信速度１５４０ｍ／ｓに対応する焦点深度４０２と送信速度１４８０ｍ／ｓに対応する焦点深度４５２（図４Ａ～図４Ｂ）との差が示すように、送信速度の差により送信フィールドについての焦点深度の変化がもたらされる。したがって、シミュレートされる送信フィールドの焦点深度を調整することは、第２の送信速度により送信フィールドをシミュレートすることと同様の作用をもたらす。いくつかの実施形態では、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第２の音速に基づいて、シミュレートされる送信フィールドについての調整される焦点深度を識別する。いくつかの実施形態では、例えば、送信フォーカスプロセッサ１３４は、送信フィールドシミュレーションについての送信速度と焦点深度とのマッピング（例えば、ルックアップテーブル）を用いて構成される。したがって、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第２の音速及びマッピングに基づいて送信フィールドシミュレーションの焦点深度を決定し、送信フォーカスプロセッサ１３４は次いで、シミュレーションについての決定した焦点深度に基づいて送信フィールドをシミュレートする。

[0083] いずれの場合も、シミュレーションに基づいて、送信フォーカスプロセッサ１３４は、送信フォーカス重みを決定する。いくつかの実施形態では、送信フォーカス重みは、送信フォーカサ１３２においてマルチラインに適用される重みである。したがって、送信フォーカスプロセッサ１３４は、決定した送信フォーカス重みに基づいて重み１１４ａ～ｎを構成する。

[0084] ステップ６０４において、方法６００は、送信フォーカス遅延を決定することを有する。いくつかの実施形態では、送信フォーカスプロセッサ１３４は、式２に基づいた送信フォーカス遅延、及び送信フィールドのシミュレーションを決定する。例えば、送信フォーカスプロセッサ１３４は、送信フィールドをシミュレートし、シミュレーションに基づいて、送信フォーカスプロセッサ１３４は、シミュレートした画像フィールド内の種々の点における伝搬時間（例えば、伝搬遅延）値（例えば、関数ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ＿ｔｉｍｅ（Ｘ、Ｚ）の値）を決定する。上述したように、式２及び図２を参照すると、送信フォーカスプロセッサ１３４は、決定した伝搬時間値を用いて、画像フィールド内の点に対応するマルチラインについて送信フォーカス重みを決定する。詳細には、送信フォーカスプロセッサ１３４は、異なる送信－受信ビーム位置の組み合わせによりマルチラインについてラインごとに存在する位相シフト変動を等しくする送信フォーカス遅延を決定する。したがって、組み合わせられたマルチラインの位相差によって引き起こされる信号キャンセルは、最小限にされる及び／又は回避される。例えば、送信フォーカスプロセッサ１３４は、シミュレートした送信フィールド内における対応する送信ビームの中心に対するマルチラインの位置に基づいて送信フォーカス遅延を決定する。

[0085] 送信フォーカスプロセッサ１３４は、第２の送信速度に基づいて送信フォーカス遅延をさらに決定する。例えば、上述したように、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第２の送信速度に部分的に基づいて送信フィールドをシミュレートする。したがって、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第１の送信速度と同じであるか又は異なる第２の送信速度により送信フィールドをシミュレートし、及び／又は、送信フォーカスプロセッサ１３４は、第１の送信速度での超音波エネルギーの送信について予想される焦点深度に対して調整される焦点深度により送信フィールドをシミュレートする。いずれの場合も、送信フォーカスプロセッサ１３４は、送信フィールドのシミュレーションに基づいて送信フォーカス遅延を決定する。さらに、送信フォーカス遅延は、送信フォーカサ１３２において（例えば、遅延ライン１１８ａ～ｎを介して）マルチラインに適用される遅延である。したがって、送信フォーカスプロセッサ１３４は、決定した送信フォーカス遅延を適用するように送信フォーカサ１３２及び／又は遅延ライン１１８ａ～ｎを構成する。

[0086] ステップ６０６において、方法６００は、決定した送信フォーカス重み及び遅延に基づいてマルチラインを調整することを有する。上述したように、送信フォーカスプロセッサ１３４は、決定した送信フォーカス重み及び／又は遅延をマルチラインに適用するように送信フォーカサ１３２を構成する。そのため、決定した送信フォーカス重みに基づいてマルチラインを調整することは、重み１１４ａ～ｎを適用することを有し、これら重みは、送信フォーカス重みに基づいて、乗算器１１６ａ～ｎにおいてマルチラインに構成される。さらに、決定した送信フォーカス遅延に基づいてマルチラインを調整することは、送信フォーカス遅延によってマルチラインを遅延ライン１１８ａ～ｎにおいて遅延させることを有する。

[0087] ステップ６０８において、方法６００は、調整したマルチラインを加算することを有する。すなわち、例えば、ステップ６０６において調整したマルチラインを組み合わせる。いくつかの実施形態では、送信フォーカサ１３２は、加算器１２０においてマルチラインを加算し、入力として遅延ライン１１８ａ～ｎの出力を受信する。マルチラインを加算することによって、加算器１２０は、拡大された視野深度を有する送信フォーカスされた画像データを生成する。加算器１２０は、加算器回路により、デジタル加算器として、又はそれらの組み合わせとして実施される。

[0088] ここで図５を参照すると、ステップ５１２において、方法５００は、送信フォーカスされたマルチラインに基づいて画像を生成することを有する。詳細には、画像プロセッサ１２２は、送信フォーカスされたマルチラインを入力として受信し、受信した送信フォーカスされたマルチラインに基づいて画像を生成する。いくつかの実施形態では、送信フォーカスされたマルチラインは、画像におけるラインと関連付けられた画像データに対応する。したがって、画像プロセッサ１２２は、画像内における種々のラインと関連付けられた画像データ（例えば、種々の受信ラインに沿って受信された画像データ）にそれぞれ対応する送信フォーカスされたマルチラインのセットを受信し、送信フォーカスされたマルチラインのセットを合わせて画像を生成する。画像プロセッサ１２２はさらに、生成される画像を改善するようにスキャン変換又は他の処理を行う。上述したように、ステップ５１０及び図６を参照すると、マルチラインを送信フォーカスすることは、送信フォーカス遅延に基づいてマルチラインを調整することを有する。したがって、画像プロセッサ１２２は、送信フォーカス遅延によって調整されたマルチラインに基づいて画像を生成する。

[0089] ステップ５１４において、方法５００は、ディスプレイのために画像を出力することを有する。さらに具体的には、画像プロセッサ１２２によって生成された画像は、ホスト１３０に含まれるか又はホスト１３０に（例えば、有線又は無線インタフェースを介して）通信接続される、ディスプレイ１２４などのディスプレイに出力される。

[0090] 図７Ａ～図７Ｃは、遡及的に送信フォーカスされた超音波画像データ（例えば、送信フォーカスされたマルチライン）による送信ビームパターンを示す。図７Ａ～図７Ｃにおいて、横軸は、何らかの任意の単位での方位角を表し、縦軸は、何らかの任意の単位での深度を表す。図７Ａ～図７Ｃに示される実施形態では、送信ビームパターンのそれぞれは、超音波エネルギーが１４８０ｍ／ｓの速度で伝搬する媒体を介する超音波送信に関して決定される。そのため、示された送信ビームパターンは、本明細書において説明される技術に従って（例えば、図５の方法５００及び／又は図６の方法６００の１つ又は複数のステップに従って）図４Ａ～図４Ｂに示された送信ビームパターンを遡及的に送信フォーカスすることによるビームパターンに対応する。

[0091] 詳細には、図７Ａは、１４８０ｍ／ｓの送信速度でトランスデューサアレイ１０４によって送信された第１の超音波送信に対応する送信ビームのプロット７００を示す。プロット７００はさらに、１４８０ｍ／ｓの送信速度に基づいて遡及的に送信フォーカスされる、第１の超音波送信と関連付けられた超音波撮像データ（例えば、第１の超音波送信に基づいて生成されたマルチライン）に対応する。そのため、プロット７００は、遡及的な送信フォーカシング後の、図４Ｂのプロット４５０における送信ビームパターンに対応する送信ビームパターンを示す。すなわち、例えば、プロット７００は、プロット４５０の送信ビームパターンで送信された超音波送信と関連付けられたマルチライン及び／又は受信したエコーの、送信フォーカス重み及び／又は遅延を用いての調整によるものである。

[0092] 図７Ｂは、１５４０ｍ／ｓの送信速度でトランスデューサアレイによって送信された第２の超音波送信に対応する送信ビームのプロット７２０を示す。プロット７２０はさらに、１５４０ｍ／ｓの送信速度に基づいて送信フォーカスされる、第２の超音波送信と関連付けられた超音波撮像データ（例えば、第２の超音波送信に基づいて生成されたマルチライン）に対応する。そのため、プロット７２０は、遡及的な送信フォーカシング後の、図４Ａのプロット４００における送信ビームパターンに対応する送信ビームパターンを示す。したがって、プロット７２０は、プロット４００の送信ビームパターンで送信された超音波送信と関連付けられたマルチライン及び／又は受信したエコーの、送信フォーカス重み及び／又は遅延を用いての調整によるものである。

[0093] プロット４５０に示された送信されたビームパターンと比較して、プロット７００に示された遡及的に送信フォーカスされたビームパターンは、拡大された視野深度（例えば、拡大されたフォーカス）を示す。例えば、プロット７００に示された遡及的に送信フォーカスされたビームパターンは、プロット４５０に示された送信されたビームパターンよりも狭いプロファイルを有する。同様に、プロット４００に示された送信されたビームパターンと比較して、プロット７２０に示された遡及的に送信フォーカスされたビームパターンは、拡大された視野深度を示す。しかしながら、プロット７００のビームパターンと比較して、プロット７２０のビームパターンは、より広いプロファイルを有し、その結果、プロット７２０のビームパターンに基づいて生成された画像において、プロット７００のビームパターンに基づいて生成された画像よりも低下した画像解像度及び／又は増加したぼやけが生じる可能性がある。プロット７００とプロット７２０との相違は、トランスデューサアレイ１０４において用いられる送信速度（例えば、この例では１５４０ｍ／ｓ）とプロット７２０のビームパターンの生成時に超音波エネルギーが媒体内で伝搬する送信速度（例えば、この例では１４８０ｍ／ｓ）との速度の差の影響に起因する。換言すると、プロット７２０のビームパターンは、プロット７００のビームパターンと比較して組織収差によって歪ませられる。

[0094] 図７Ｃは、１５４０ｍ／ｓの送信速度でトランスデューサアレイによって送信された第３の超音波送信に対応する送信ビームのプロット７４０を示す。プロット７４０はさらに、１４８０ｍ／ｓの送信速度に基づいて送信フォーカスされる、第３の超音波送信と関連付けられた超音波撮像データ（例えば、第３の超音波送信に基づいて生成されたマルチライン）に対応する。そのため、プロット７２０と同様に、プロット７４０は、遡及的な送信フォーカシング後の、図４Ａのプロット４００における送信ビームパターンに対応する送信ビームパターンを示す。しかしながら、プロット７２０が１５４０ｍ／ｓの送信速度に基づいてプロット４００のビームパターンに対応する画像データを送信フォーカスすることによるものであるのに対し、プロット７４０は１４８０ｍ／ｓの送信速度に基づいたプロット４００のビームパターンに対応する画像データを送信フォーカスすることによるものである。プロット７２０とさらに比較して、プロット７４０に示されたビームパターンは、比較的狭いビームプロファイルを維持する。したがって、プロット７４０のビームパターンに基づいて生成された画像は、ぼやけが少なく（例えば、より鮮明に）見え、プロット７２０のビームパターンに基づいて生成された画像よりも比較的高い解像度を有する。実際、プロット７４０に示されたビームパターンは、プロット７００に示されたビームパターンと略同様に見える。したがって、プロット７４０のビームパターンに基づいて生成された画像は、プロット７００のビームパターンに基づいて生成された画像と似る。このように、プロット７４０は、トランスデューサアレイ１０４において用いられる速度（例えば、この例では１５４０ｍ／ｓ）と超音波エネルギーが媒体内で伝搬する送信速度（例えば、この例では１４８０ｍ／ｓ）との速度の差が、本明細書において説明される技術に従って、遡及的な送信フォーカシングにより考慮される（例えば、差の影響が最小限にされる）ことを示す。

[0095] 図８は、図７Ａ～図７Ｃを参照しながら同様に上述したように、異なる超音波撮像及び送信フォーカシング技術についての焦点深度における点広がり関数（８０２、８０４、及び８０６）の比較のプロット８００を示す。詳細には、プロット８００は、技術間の焦点品質の比較を含み、横軸にわたる値のより広い広がりは比較的低い焦点品質を表し、横軸にわたる値のより狭い広がりは比較的高い焦点品質を表す。示された実施形態では、点広がり関数（８０２、８０４、及び８０６）のそれぞれは、超音波エネルギーが１４８０ｍ／ｓの速度で伝搬する媒体を介する超音波送信に関して決定される。図８において、横軸は、何らかの任意の単位での距離を表し、縦軸は、何らかの任意の単位での強度を表す。

[0096] 第１の点広がり関数８０２は、１４８０ｍ／ｓの送信速度を有する第１の超音波送信に基づいて生成された第１の画像内の点広がり関数に対応する。より具体的には、第１の点広がり関数８０２は、１４８０ｍ／ｓの送信速度に基づいて第１の超音波送信と関連付けられた超音波データを送信フォーカスすることに基づいて生成された画像による点広がり関数に対応する。したがって、第１の点広がり関数８０２は、図７Ａのプロット７００に示された送信ビームパターンに基づいて生成された画像と関連付けられる。

[0097] 第２の点広がり関数８０４は、１５４０ｍ／ｓの送信速度を有する第２の超音波送信に基づいて生成された第２の画像内における点広がり関数に対応する。詳細には、第２の点広がり関数８０４は、１５４０ｍ／ｓの送信速度に基づいて第２の超音波送信と関連付けられた超音波データを送信フォーカスすることに基づいて生成された画像による点広がり関数に対応する。したがって、第２の点広がり関数８０４は、図７Ｂのプロット７２０に示されたビームパターンに基づいて生成された画像と関連付けられる。

[0098] 第３の点広がり関数８０６は、１５４０ｍ／ｓの送信速度を有する第３の超音波送信に基づいて生成された第３の画像内における点広がり関数に対応する。しかしながら、第２の点広がり関数８０４と比べ、第３の点広がり関数８０６は、１４８０ｍ／ｓの送信速度に基づいて第３の超音波送信と関連付けられた超音波データを送信フォーカスすることに基づいて生成された第３の画像に対応する。すなわち、例えば、第３の点広がり関数８０６は、図７Ｃのプロット７４０に示されたビームパターンに基づいて生成された画像に対応する。

[0099] 示すように、第１の点広がり関数８０２及び第３の点広がり関数８０６のそれぞれは比較的同様であるのに対し、第２の点広がり関数８０４は、第１の点広がり関数８０２及び第３の点広がり関数８０６の両方よりも比較的広いプロファイルを有する。そのため、プロット８００はさらに、対応する画像における所与の点について、第１の画像及び第３の画像（例えば、それぞれ第１の点広がり関数８０２及び第３の点広がり関数８０６に対応する）が、第２の画像（例えば、第２の点広がり関数８０４に対応する）よりもぼやけが少なく、より解像されることを示す。換言すると、プロット８００はさらに、トランスデューサアレイ１０４において用いられる送信速度（例えば、この例では１５４０ｍ／ｓ）と超音波エネルギーが媒体内で伝搬する送信速度（例えば、この例では１４８０ｍ／ｓ）との速度の差が、本明細書において説明される技術に従って、遡及的な送信フォーカシングにより考慮される（例えば、差の影響が最小限にされる）ことを示す。

[00100] 図９Ａ～図９Ｂは、約１４８０ｍ／ｓの速度で超音波エネルギーが伝搬する胸部組織の超音波画像を示す。図９Ａ～図９Ｂにおいて、横軸は、何らかの任意の単位での方位角を表し、縦軸は、何らかの任意の単位での深度を表す。図９Ａは、（例えば、トランスデューサアレイ１０４からの）１５４０ｍ／ｓの送信速度での超音波エネルギーの送信と、１５４０ｍ／ｓの送信速度に基づいた、超音波エネルギーと関連付けられた超音波データ（例えば、マルチライン）の送信フォーカシングと、に基づいて生成された超音波画像９００を示す。図９Ｂは、（例えば、トランスデューサアレイ１０４からの）１５４０ｍ／ｓの送信速度での超音波エネルギーの送信と、１４８０ｍ／ｓの送信速度に基づいた、超音波エネルギーと関連付けられた超音波データ（例えば、マルチライン）の送信フォーカシングと、に基づいて生成された超音波画像９５０を示す。示すように、超音波画像９５０の画像品質は、解像度及び／又は鮮明さの観点から超音波画像９００よりも優れている。したがって、図９Ａ～図９Ｂはさらに、本明細書において説明される技術の利点を示す。

[00101] 当業者は、上述した装置、システム及び方法を様々なやり方で変更することができることを理解するであろう。したがって、当業者は、本開示によって包含される実施形態が上述の特定の例示的な実施形態に限定されないことを理解するであろう。その点に関して、例示的な実施形態が示され、説明されてきたが、広範囲の修正、変更、及び置換が、前述の開示において意図される。そのような変形形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、前述のものになされることが理解される。したがって、添付の特許請求の範囲は、広く、本開示と矛盾しないように解釈されることが適切である。

Claims (15)

1. 第１の送信速度で超音波エネルギーを送信するとともに、前記第１の送信速度で送信した前記超音波エネルギーと関連付けられたエコーを受信する音響素子のアレイと、
   プロセッサ回路とを備える、超音波撮像システムであって、
   前記プロセッサ回路は、
   前記音響素子のアレイと通信し、
   受信した前記エコーに基づいて複数のマルチラインを生成し、
   第２の送信速度を決定し、
   前記第２の送信速度に基づいて送信フォーカス遅延のセットを決定し、
   前記送信フォーカス遅延のセットを用いて前記複数のマルチラインを調整し、
   調整した前記複数のマルチラインに基づいて画像を生成し、
   生成した前記画像を前記プロセッサ回路と通信するディスプレイに出力する、
   超音波撮像システム。
2. 前記超音波撮像システムは、前記音響素子のアレイ及び前記プロセッサ回路と通信する複数の遅延ラインをさらに備え、前記プロセッサ回路はさらに、前記複数のマルチラインを調整するために、前記送信フォーカス遅延のセットに従って前記複数のマルチラインを遅延させるように前記複数の遅延ラインを制御する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
3. 前記プロセッサ回路はさらに、
   前記第２の送信速度に基づいて送信フォーカス重みのセットを決定し、
   前記送信フォーカス重みのセットを用いて前記複数のマルチラインを調整する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
4. 前記超音波撮像システムは、前記音響素子のアレイ及び前記プロセッサ回路と通信する乗算器をさらに備え、前記プロセッサ回路はさらに、前記複数のマルチラインを調整するために、前記送信フォーカス重みのセットを前記複数のマルチラインに適用するように前記乗算器を制御する、請求項３に記載の超音波撮像システム。
5. 前記超音波撮像システムは、前記プロセッサ回路及び前記音響素子のアレイと通信する加算器をさらに備え、前記加算器は、送信フォーカスされた画像データを生成するために、調整した前記複数のマルチラインを加算し、前記プロセッサ回路は、前記送信フォーカスされた画像データにさらに基づいて前記画像を生成する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
6. 前記プロセッサ回路は、前記第２の送信速度で送信される超音波エネルギーのモデルにさらに基づいて前記送信フォーカス遅延のセットを決定する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
7. 前記音響素子のアレイは、第１の焦点深度で前記超音波エネルギーを送信し、前記プロセッサ回路は、第２の焦点深度で送信される超音波エネルギーのモデルにさらに基づいて前記送信フォーカス遅延のセットを決定する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
8. 前記プロセッサ回路はさらに、前記第２の送信速度に基づいて前記第２の焦点深度を決定する、請求項７に記載の超音波撮像システム。
9. 前記超音波エネルギーは、複数の超音波ビームを含み、前記音響素子のアレイは、それぞれの送信ビーム位置から前記複数の超音波ビームのそれぞれを送信する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
10. 前記複数のマルチラインは受信ライン位置と関連付けられた撮像データに対応し、前記複数の超音波ビームのそれぞれについて前記受信ライン位置に沿って前記エコーが受信される、請求項９に記載の超音波撮像システム。
11. 前記プロセッサ回路は、ユーザ入力に基づいて前記第２の送信速度を決定する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
12. 前記ユーザ入力は、所定の送信速度のセットの中からの前記第２の送信速度の選択を含む、請求項１１に記載の超音波撮像システム。
13. 前記プロセッサ回路は、追加的に調整した複数のマルチラインにさらに基づいて前記画像を生成し、調整した前記複数のマルチラインは、前記画像の第１のラインに対応し、追加的に調整した前記複数のマルチラインは、前記画像の第２のラインに対応する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
14. 前記ディスプレイをさらに備える、請求項１に記載の超音波撮像システム。
15. 超音波撮像のために超音波データを遡及的に送信フォーカスする方法であって、
    第１の送信速度で超音波エネルギーを送信するとともに、送信した前記超音波エネルギーと関連付けられたエコーを受信するように、プロセッサ回路と通信する音響素子のアレイを前記プロセッサ回路によって制御するステップと、
    受信した前記エコーに基づいて複数のマルチラインを前記プロセッサ回路によって生成するステップと、
    第２の送信速度を前記プロセッサ回路によって決定するステップと、
    前記第２の送信速度に基づいて送信フォーカス遅延のセットを前記プロセッサ回路によって決定するステップと、
    前記送信フォーカス遅延のセットを用いて前記複数のマルチラインを前記プロセッサ回路によって調整するステップと、
    調整した前記複数のマルチラインに基づいて画像を前記プロセッサ回路によって生成するステップと、
    生成した前記画像を前記プロセッサ回路と通信するディスプレイに前記プロセッサ回路によって出力するステップと、
    を有する、方法。