JPH07503552A

JPH07503552A - 周波数領域障壁フィルタを用いたカラー・フロー作像システム

Info

Publication number: JPH07503552A
Application number: JP6516228A
Authority: JP
Inventors: ダンキ−ジャコブス，ロバート・ジョン; ホール，アン・リンゼイ; ベルナルディ，リチャード・ブルース; オドネル，マチュー; トーマス，ルイス・ジョーンズ，ザ・サード; ウェルス，ケニース・ブレイクリイ，ザ・セカンド; エンジェラー，ウィリアム・アーネスト
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1993-01-08
Filing date: 1994-01-06
Publication date: 1995-04-13
Also published as: WO1994016342A1; EP0630484A1; US5349525A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】周波数領域障壁フィルタを用いたカラー・フロー作像システム関連出願の記載本出願は、１９９２年に出願され、本出願人に譲渡されたダフト等による出願（社内控え番号ＲＤ−２１５８０）に関連する。

発明の背景本発明は、音響作像に関し、特に、超音波ドツプラ信号からのカラー・フロー画像の発生に関する。

超音波のような振動エネルギを用いて物体の像を作成することのできる多数のモードがある。超音波送信器を物体の一方の側に配置し、物体を透過した音波を反対側に配置されている超音波受信器で受け取る（「送信モード」）。

この送信モードの方法では、画素の各々の輝度が受信器に達する超音波の振幅の関数である（「減衰」モード）か、又は画素の各々の輝度が音波が受信器に到達するのに要した時間の関数である（「飛行時間」又は「音速」モード）ような像を発生することができる。この代わりに、送信器と同じ物体の側に受信器を配置し、画素の各々の輝度が物体から受信器に反射された超音波の振幅又は飛行時間の関数である（「屈折」、「後方散乱」又は「エコー」モード）ような像を発生することができる。本発明は、超音波像を作成する後方散乱方法に関連する。

超音波データを収集する多数の後方散乱方法がよく知られている。所謂「八−走査」方法では、送信器によって超音波パルスを物体に送り込み、ある期間にわたって反射された音波の振幅を記録する。エコー信号の振幅は、物体内にある散乱体の散乱強度に比例し、遅延時間は、送信器からの散乱体の距離に比例する。所謂「Ｂ−走査」方法では、送信器が１つの運動軸線に沿って物体を走査するときに一連の超音波パルスを送信する。この結果得られるエコー信号が八−走査方法の場合のように記録され、エコー信号の振幅を用いて、遅延時間における表示装置の画素の輝度を変調する。Ｂ−走査方法では、走査された視野の画像を再生することができるようにするのに十分なデータが収集される。

所謂Ｃ−走査方法では、変換器を物体の上方の平面にわたって走査し、変換器の焦点深度から反射されるエコーのみを記録する。ＣＲＴ表示装置の電子ビームの掃引を変換器の走査と同期させて、変換器のＸ及びｙ座標が像のＸ及びｙ座標と対応するようにする。

医療用の超音波変換器は、一対の電極の間に挟まれている１つ又は更に多くの圧電素子から構成されている。このような圧電素子は典型的にはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、二弗化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）又はＰＺＴセラミック／ポリマ複合体で構成されている。電極は電圧源に接続されており、電圧波形が印加されたときに、圧電素子は印加電圧の周波数に対応する周波数で、寸法が変化する。

電圧波形が印加されたとき、圧電素子は、圧電素子が結合されている媒質内に超音波を放出する。逆に、超音波が圧電素子に入射すると、素子はその電極の間に対応する電圧を発生する。典型的には、素子の前側は音響整合層で覆われており、音響整合層は、超音波がその中を伝搬する媒質との結合を改善する。更に、圧電素子の背側には支持材料が接続されており、支持材料は素子の裏側から出て来る超音波を吸収し、超音波が干渉しないようにする。このような超音波変換器の多数の構造が、いずれも本出願人に譲渡された米国特許番号第４２１７６８４号、同第４４２５５２５号、同第４４４１５０３号、同第４４７０３０５号及び同第４５６９２３１号に記載されている。

超音波作像に用いるとき、典型的には、変換器は列に配置されている多数の圧電素子を有しており、これら多数の圧電素子は別々の電圧で駆動される（アポダイゼーション）。印加電圧の遅延時間（又は位相）及び振幅を制御することにより、圧電素子によって発生される超音波が組み合わさって、選択されたビーム方向に沿って進むと共にそのビームに沿った選択された点に焦点を合わされた正味の超音波を発生する。印加電圧の遅延時間及び振幅を制御することにより、ビームをその焦点と共に平面内で移動させて、被検体を走査することができる。

変換器を用いて、反射された音波を受信するときにも（受信モード）、同じ原理が働く。即ち、配列内の変換器素子に発生される電圧は、正味の信号が被検体の１つの焦点から反射された音波を表すように合計される。送信モードの場合と同じく、超音波エネルギをこのように焦点を合わせて受信することは、配列の各々の変換器素子からの信号に別々の遅延時間（及び／又は位相シフト）並びに利得を与えることにより達成される。

このような形式の超音波作像は、［位相調整アレイ扇形走査］又はＰＡＳＳ”　と呼ばれる。この走査は一連の測定で構成されており、この測定で、進路を決められた超音波を送信し、短い期間の後にシステムが受信モードに切り換わり、反射された超音波を受信して記憶する。典型的には、音響ビーム又は走査線に沿った一連の点からのデータを収集するために、毎回の測定の間、送信及び受信は同じ方向（θ）に方向法めされる。反射された超音波を受信するとき、受信器は走査線に沿った一連の距離（Ｒ）の所に動的に焦点合わせされる。走査全体を行うのに必要な時間は、毎回の測定を行うのに要する時間と、所望の分解能及び信号対雑音比で関心のある領域全体をカバーするのに必要な測定の回数との関数である。例えば、各々の走査線を０．７０°の増分で進め、合計１２８本の走査線を９０゜の扇形にわたって取得することができる。このような多数の超音波作像システムが、本出願人に譲渡された米国特許番号第４１５５２５８号、同第４１５５２６０号、同第４１５４１１３号、同第４１５５２５９号、同第４１８０７９０号、同第４４７０３０３号、同第４６６２２２３号、同第４６６９３１４号及び同第４８０９１８４号に記載されている。

ドツプラ・シフトを利用して心臓及び血管の血液流を測定することは、周知である。反射波の振幅は組織のグレー画像を発生するために用いられているが、反射組織の速度を測定するために、反射波の周波数シフトを用いてもよい。

カラー・フロー画像は、流れる組織のカラー画像を黒白の大きさ画像に重ねることにより発生される。各画素で測定された流れの速度によって、そのカラー（色）が決定される。

反射された超音波のドツプラ測定をする際の困難さの主な点は、エコー信号には典型的には、静止した又はゆっくりと移動する組織によって発生された多くの成分が含まれていることにある。静止した組織は反射波におけるいかなる周波数シフトも発生せず、これらの成分は、流れの測定に影響を及ぼすことなく、容易にフィルタで取り除くことができる。しかしながら、心臓及び血管の運動する壁によって発生された反射波は、周波数シフトされ、ゆっくりと流れる血液と区別しにくい。従来のシステムには、「障壁（つオール・）フィルタ」が設けられており、このフィルタは、搬送周波数の中心に位置しているエコー信号の狭帯周波数を取り除くように、オペレータによって手動で調節されている。オペレータのするべきことは、反射された障壁信号を、血液流の測定をゆがめることなく除去するような方法で、このフィルタの幅を調節することである。このような静的なフィルタは、画像の視野内の一部の位置では十分に作用し得るが、他の位置に対しては適切な設定ではないことがある。

発明の要約本発明は、超音波作像システム用のカラー・フロー・プロセッサに関し、特に、その中心周波数及び帯域幅を、受は取ったエコー信号の関数として自動的に調節する適応障壁フィルタに関する。更に具体的に言うと、カラー・フロー・プロセッサは、第１の自動相関評価装置を含んでいる。

第１の自動相関評価装置は、復調されたベースバンド・エコー信号を受け取ると共に、このベースバンド・エコー信号の平均周波数及びこの平均周波数からの変動を示す出力信号を発生する。フーリエ変換回路がベースバンド・エコー信号を受け取ると共に、そのベースバンド・エコー信号を周波数領域エコー信号に変換する。削除制御手段が、平均周波数信号及び変動信号を受け取ると共にフィルタにかけられるべき周波数のバンドを示す削除信号を発生するために用いられている。フィルタ手段が、周波数領域エコー信号及び削除信号を受け取ると共に周波数領域エコー信号から削除信号によって示される周波数を除去するために設けられている。重心手段か、フィルタにかけられたエコー信号を受け取ると共にその平均周波数を示す出力信号を発生するように接続されている。重心手段の出力信号に応答する手段が、流れの速度を示すカラー信号を発生するために用いられている。

本発明の全般的な目的は、超音波ドツプラ信号に基づくカラー・フロー測定の精度を改良することにある。フィルタにかけられていないベースバンド・エコー信号の測定された平均周波数及び変動によって、血管の壁のような静止した又はゆっくりと運動する組織により発生されるドツプラ・シフトしたエコー信号成分の中心周波数及びバンド幅の正確な指示が得られる。これらの測定された信号は、戻って来た周波数シフトされたベースバンド・エコー信号の周波数領域表示から削除された周波数を動的に制御するために用いられる。このフィルタにかけられたエコー信号における残りの周波数成分は主として、流れる血液によるものであるので、その平均され、ドツプラ・シフトされた周波数のより正確な測定が可能になる。

本発明の他の目的は、動作条件の広範な変化に合致するように動的に変化する障壁フィルタを提供することである。

エコー信号の障壁成分が典型的には、平均周波数及び変動量の測定を左右するので、これらの測定は、実時間で行われ得ると共に、障壁信号成分の周波数又はバンド幅に拘らず、障壁フィルタの特性を動的に制御するために用いられ得る。

本発明の更に他の目的は、焦点合わせされ復調されたエコー信号に対する動的障壁フィルタを提供することにある。

エコー信号が復調されて、単一の受信ビームに動的に焦点合わせされた後に受信器の中間プロセッサ部において本発明を実施することにより、マルチチャンネルＰＡＳＳシステムの各チャンネルにおいて障壁フィルタを繰り返す必要がない。

本発明の上述及びその他の目的及び利点は、以下説明するところから明らかになろう。以下の説明では、本発明の実施例を示す図面を参照する。しかしながら、この実施例は必ずしも本発明の範囲全体を表すものではなく、本発明の要旨を解釈するに当たっては、請求の範囲によるべきである。

図面の簡単な説明第１図は本発明を用いた超音波作像システムのブロック図である。

第２図は第１図のシステムの一部を形成している送信器のブロック図である。

第２Ａ図及び第２Ｂ図は第２図の送信器５ｏの任意のチャンネルの信号を表示するグラフである。

第３図は第１図のシステムの一部を形成している受信器のブロック図である。

第４図は第１図のシステムの一部を形成している表示システムのブロック図である。

第５図は第３図の受信器の一部を形成している受信チャンネルのブロック図である。

第５Ａ図〜第５Ｅ図は第５図の受信チャンネルの種々の点に現れる信号を示すグラフである。

第６図は第３図の受信器の一部を形成している本発明によるカラー・フロー・プロセッサの概略ブロック図である。

第７図は第６図のカラー・フロー・プロセッサの動作説明を補助するためのグラフである。

好ましい実施例の説明第１図について具体的に説明すると、振動エネルギ作像システムは変換器配列１１を含んでおり、変換器配列１１は別々に駆動される複数の素子１２で構成されている。各々の素子は、送信器１３によって発生されたパルス波形によりエネルギを与えられたときに、超音波エネルギのバーストを発生する。被検体から変換器配列１１に反射された超音波エネルギは、変換器素子１２の各々によって電気信号に変換され、−組の送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１５を介して受信器１４に別々に印加される。送信器１３、受信器１４及びスイッチ１５は、オペレータの指令に応答して、ディジタル制御装置１６の制御の下に作動される。一連のエコーを収集することにより完全な走査が行われる。

このとき、スイッチ１５を送信位置に設定し、送信器１３を一時的にオンにゲート駆動して、変換器素子１２の各々にエネルギを与え、その後スイッチ１５を受信位置に設定して、変換器素子１２の各々によって発生された後続のエコー信号を受信器１４に印加する。変換器素子１２の各々からのこれらの別々のエコー信号を受信器１４で組み合わせて、１つのエコー信号を発生し、そのエコー信号を用いて、表示システム１７の機内の線を発生する。

送信器１３は、発生される振動エネルギ、例えば超音波エネルギがビームとして差し向けられ又は方向決めされるように、変換器配列１１を駆動する。従って、変換器配列１１を物理的に動かす代わりに、このビームを一組の角度にわたって点から点へ移動させることによりＢ−走査を行うことかできる。このためには、送信器１３が相次ぐ変換器素子１２に印加されるそれぞれのパルス波形２０に遅延時間（Ｔ、）を加える。遅延時間がＯ（Ｔ、＝０）であれば、すべての変換器素子１２は同時にエネルギを与えられ、その結果生ずる超音波ビームは、変換器の面に対して法線方向で、変換器配列１１の中心から発する軸２１に沿った向きになる。遅延時間（Ｔ、）が増加するにつれて、第１図に示すように、超音波ビームは中心軸２１から角度θ分だけ下向きに向けられる。変換器配列１１の一端（ｉ＝１）から他端（ｉ−ｎ）までのｉ番目の信号の各々に加えられる遅延時間Ｔ　は、次の式で表される。

ここで、Ｘは変換器配列の中心から変換器素子１２の中心までの距離、θは送信ビーム角度、Ｃは被検体内での音速、及びＲ１は送信ビームが焦点合わせされる距離である。

式（１）における遅延時間Ｔ　は、ビームを所望の角度θに方向決めすると共にビームを固定された距離Ｒ１の所で焦点合わせさせる効果を有している。相次ぐ励振で遅延時間Ｔ　を漸進的に変化させることにより、扇形走査が行われる。このため、角度θが増分に分けて変えられて、送信ビームを一連の方向に方向決めする。ビームの方向が中心軸２１より上方であるときに、パルス２０のタイミングは反対になるが、それでも式（１）は依然として成立する。

更に第１図の説明を続けると、超音波エネルギのパーストの各々によって発生されるエコー信号は、超音波ビームに沿って相次ぐ位置（Ｒ）の所にある反射物体から来る。

これらのエコー信号は変換器配列１１のセグメント１２の各々によって別々に感知され、特定の時点におけるエコー信号の大きさのサンプルが、特定の距離（Ｒ）で起こった反射の大きさを表す。しかしながら、反射点Ｐと変換器素子１２の各々との間の伝搬経路の違いのため、これらのエコー信号は同時には発生せず、又、それらの振幅は等しくない。受信器１４の動作は、これらの別々のエコー信号を増幅して復調し、各々に正しい遅延時間及び位相変化（シフト）を加え、これらを加算して、角度θに向いている超音波ビームに沿って距離Ｒの所にある点Ｐから反射された全超音波エネルギを正確に表す１つのエコー信号を発生することである。

各々の変換器素子からのエコーによって発生される電気信号を同時に加算するため、受信器１４の各々別個の変換器素子のチャンネルに遅延時間及び位相シフトが導入される。受信時のビーム遅延時間は、前に述べた送信時の遅延と同じ遅延（Ｔ、）である。しかしながら、動的に焦点合わせするために、各受信チャンネルの遅延時間及び位相シフトは、エコーを受信する間、連続的に変化して、エコー信号が出てきた距離Ｒに受信ビームを動的に焦点合わせする。各変換器素子によって受け取られた信号に課される遅延時間の正確な式は、次の通りである。

ここで、ｔは変換器配列の中心からの音の伝播後の経過時間、Ｃは被検体内の音速、θはビーム角度、及びＸは変換器配列の中心から素子の中心までの距離である。

適当な測定による同様な計算によって、正確な位相シフトがめられる。

ディジタル制御装置１６の指示の下に、受信器１４は、受信器１４の方向決めが送信器１３によって方向決めされたビームの方向を追跡するように、走査の間遅延を発生すると共に、一連の距離（Ｒ）の所でエコー信号をサンプリング（標本化）して、ビームに沿った点Ｐに動的に焦点合わせするのに適当な遅延及び位相シフトを発生する。このため、超音波パルス波形が発せられる度に、その超音波ビームに沿った所にある対応する一連の点Ｐからの反射された音波の大きさを表す一連のデータ点が収集される。

表示システム１７は、受信器１４によって発生された一連のデータ点を受け取り、このデータを所望の像を発生する形式に変換する。例えば、Ａ−走査を所望する場合には、一連のデータ点の大きさは単に時間の関数として図示される。Ｂ− 走査を所望する場合には、この一連の中の各々のデータ点は像の画素の輝度を制御するために用いられ、相次ぐ方向決め角（θ）における一連の走査で構成された走査が実施されて、表示に必要なデータを発生する。

第１図と共に第２図を参照して説明すると、送信器１３は、包括的にメモリ５０として示す一組のチャンネル・パルス・コード・メモリを含んでいる。好ましい実施例では、１２８個の別個の変換器素子１２があり、従って、１２８個の別個のチャンネル−パルス・コード−メモリ５０がある。パルス・コード・メモリ５０の各々は典型的には、１ビツト×５１２ビツト・メモリであり、発生すべき超音波パルス５２の周波数を決定するビット・パターン５１を記憶している。好ましい実施例では、このビット・パターンを４０ＭＨｚのマスククロックによって、各々のパルス・コード・メモリ５０から読み出し、駆動器５３に印加する。

この駆動器はこの信号を、変換器１１を駆動するのに適した電力レベルまで増幅する。第２Ａ図に示す例では、ビット・パターンは４つの「１」ビットと４つの「０」ビットとが交互に並んだ順序であって、５ＭＨｚの超音波パルス５２を発生している。しかしながら、他の搬送波周波数（Ｆｏ）として、２．５ＭＨｚ、３．７５ＭＨｚ、６．２５ＭＨｚ、７．５ＭＨｚ、８．７５ＭＨｚ及び１０ＭＨｚのような周波数を好ましい実施例において用いてもよい。

これらの超音波パルス５２が印加される変換器素子１２は、それに応答して超音波エネルギを発生する。５１２個のビットすべてを用いた場合、（５Ｍ　Ｈｚの搬送波周波数では）その搬送波周波数を中心とする４０ｋＨｚという幅の狭い帯域幅のパルスが放出される。

前に述べたように、超音波エネルギの送信ビームを所望の方向（θ）に方向決めするためには、第２Ｂ図に示すようなｎチャンネルの各々に対するパルス５２を適正量だけ遅延させなければならない。これらの遅延は送信制御装置５４によって行われる。この制御装置は、ディジタル制御装置１６（第１図）から４つの制御信号（開始、マスタクロック、Ｒ１及びθ）を受け取る。入力制御信号θ、一定の送信焦点Ｒ１及び前掲の式（１）を用いて、送信制御装置５４は、相次ぐ送信チャンネルの間に必要な遅延増分子を計算する。開始制御信号を受け取ったとき、送信制御装置５４は４０ＭＨｚのマスタクロック信号が取り得る４つの位相のうちの１つを第１の送信チャンネル５０にゲートする。その後、相次ぐ遅延期間（Ｔ、）をおいて、４０ＭＨｚのマスタクロック信号が、次のチャンネルのパルス・コード・メモリ５０を介してゲートされ、これがｎ＝１２８個のチャンネル全部がその超音波パルス５２を発生するまで続けられる。各々の送信チャンネル５０は、そのビットパターン５１全体が送信された後にリセットされ、その後、送信器１３はディジタル制御装置１６からの次の入力制御信号θ及び次の開始制御信号を待つ。前に述べたように、本発明の好ましい実施例では、完全なり一走査は変換器１１の中心軸２１　（第１図）を中心とする９０°の扇形にわたって、０．７０°のΔθ増分に分けて方向決めされる１２８個の超音波パルスで構成されている。

送信器１３についての詳しいことは、１９９１年５月１４日に付与された発明の名称「振動エネルギビームの送信の動的な焦点合わせを行うための符号化された励振（Ｃｏｄｅｄ　Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ　Ｆｏ＋　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｆｏｃｕｓｉｎｇ　ｏｆ　Ｖｉｂ＋ａｔａ＋ｙ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｂｅａｍ　）　Ｊという本出願人に譲渡された米国特許番号第５０１４７１２号を参照されたい。

特に第３図を参照すると、受信器１４は３つの部分、即ち、時間−利得制御部１００と、受信ビーム形成部１０１と、中心プロセッサ１０２とで構成されている。時間−利得制御（ＴＧＣ）部１００は、ｎ＝１２８の受信チャンネルの各々に対する増幅器１０５と、時間−利得制御回路１０６とを含んでいる。各々の増幅器１０５の入力はそれぞれ１つの変換器素子１２に接続されており、増幅器１０５は変換器素子１２が受信したエコー信号を受け取って増幅する。増幅器１０５による増幅の程度は、時間−利得制御回路１０６によって駆動される制御ライン１０７を介して制御される。周知のように、エコー信号の距離が増加するにつれて、エコー信号の振幅は減少する。その結果、より遠い反射体から出るエコー信号が近くの反射体からのエコー信号よりも一層大きく増幅されなければ、像の輝度は距離（Ｒ）の関数として急速に低下する。この増幅はオペレータによって制御される。オペレータは手作業で（典型的には）８つのＴＧＣ線形ポテンショメータ１０８を、扇形走査の範囲全体にわたって比較的一様な輝度が得られるような値に設定する。エコー信号が収集される期間が、エコー信号が出てきた距離を決定し、この期間をＴＧＣ回路１０６によって８つのセグメントに分割する。８つのポテンショメータの設定により、８つのそれぞれの期間の各々の間、増幅器１０５の利得を設定して、エコー信号がエコー信号収集期間にわたって次第に増加する分だけ増幅されるようにする。

受信器１４の受信ビーム形成部１０１は、ｎ＝１２８個の別個の受信チャンネル１１０を含んでいる。後で更に詳しく説明するが、各々の受信チャンネル１１０は、その人力１１１に１つのＴＧＣ増幅器１０５からのアナログ・エコー信号を受け取り、■母線１１２及びＱ母線１１３にディジタル化された出力値のストリームを発生する。これらの■及びＱの値の各々が、特定の距離（Ｒ）におけるエコー信号の包絡線の復調されたサンプルを表す。これらのサンプルは遅延及び位相シフトさせられて、サンプルを加算点１１４及び１１５で他の各々の受信チャンネル１１０からのＩ及びＱサンプルと加算したとき、加算されたサンプルが方向決めされたビーム（θ）上の距離Ｒの所にある点Ｐから反射されたエコー信号の大きさ及び位相を示すようにする。好ましい実施例では、各々のエコー信号は、走査線の範囲全体（典型的には４０ミリから２００ミリ）にわたって約１５０ミクロンの増分の所でサンプリングされる。

受信器１４についての更に詳しいことは、１９９１年１月８日に付与された発明の名称「ディジタル位相配列作像の方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ　Ａｎｄ　Ａｐｐｕａｊｕｓ　ｌｏｔ　Ｄｉｇｉｔａｌ　ｔ’ｈａｓｅ　Ａ＋＋ａｙ　Ｉｍａｇｉｎｇ）　Ｊという米国特許番号第４９８３９７０号を参照されたい。

第３図の説明を続けると、中心プロセッサ部１０２が加算点１１４及び１１５からの受信ビーム・サンプルを受け取る。ビーム・サンプルの各々の１及びＱの値は、点（Ｒ。

θ）から反射された音波の大きさの同相及び直角位相成分を表す３２ビツトのディジタル数である。中心プロセッサ１０２は、これらのビーム・サンプルに対して種々の計算を行うことができ、どれを選択するかは、再生する像の種類によって決定される。例えば、普通の大きさの像を発生する場合には、検出プロセッサ１２０で検波過程が行われ、各々の受信ビーム信号サンプルからディジタルの大きさＣＭ）を次の式に従って計算し、反射点の座標Ｒ１θと共に出力１２１に供給する。

検出プロセッサ１２０は又、１９８９年５月３０日に付与された発明の名称「位相結合を用いた適応可能なコヒーレント・エネルギ・ビームの形成（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　Ｅｎｅｔｇｙ　Ｂｅａｍ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　Ｐｈａｓｅ　Ｃｏｎｊｕｇｕｉｏｎ　）　Ｊという本出願人に譲渡された米国特許番号第４８３５６８９号に開示されているような補正方法をも実施し得る。このような補正方法は、受は取ったビーム・サンプルを検査し、ヒームノ焦点合わせ及び方向決めを向上させるように、送信器１３及び受信器１４によるその後の測定において使用され得る補正値を算出する。このような補正は、例えば各変換器素子からの音波が走査の間に進む媒体の非均質性を説明するために必要である。

本発明は、中心プロセッサ１０２に配置されているカラー・フロー・プロセッサ１２３に特に関する。カラー・フロー・プロセッサ１２３は、第６図に関して後で詳しく説明するように、加算点１１４及び１１５からのそれぞれ復調及び焦点合わせされた信号サンプルの値Ｉ及びＱを受け取っており、中心プロセッサの出力１２１に１２ビツトの流れ値を発生する。この流れ信号は、同じ点に対してディジタルの大きさＭで表示システム１７に印加され、表示システム１７において赤、緑及び青の表示カラーを制御する。

後で詳しく説明するように、この流れ値によって示されるカラー（色）は、カラー・フロー・プロセッサ１２３によって測定される流れの速度及び方向の関数である。

特に第１図及び第４図について説明すると、受信器１４はその出力１２１にディジタル数のストリームを発生し、このストリームは表示システム１７の入力に印加される。

これらの「走査データ」が配列としてメモリ１５０に記憶され、走査データ配列１５０の行が、収集されたそれぞれのビーム角度（θ）に対応し、走査データ配列１５０の列が、各々のビームに沿ってサンプルが収集されたそれぞれの距離（Ｒ）に対応する。受信器１４からのＲ及びθ制御信号１５１及び１５２は、配列１５０内のどこに各々の入力の値を記憶すべきかを示し、メモリ制御回路１５３がその値を配列１５０内の正しいメモリ位置に書き込む。この走査を連続的に繰り返すことができ、受信器１４からの値の流れが走査データ配列１５０を連続的に更新する。

更に第４図について説明すると、配列１５０内にある走査データは、ディジタル走査変換器１５４によって読み取られ、所望の像を発生する形式に変換される。

例えば、通常のＢ−走査像を発生するとき、走査データ配列１５０に記憶されている大きさの値Ｍ　（Ｒ，θ）は、機内の画素位置（ｘ、ｙ）における大きさを示す大きさの値Ｍ　（ｘ、ｙ）に変換される。このような超音波像データの極座標からデカルト座標への変換は、例えばヒユーレットパラカード・ジャーナル誌、１９８３年１０月号、第３０頁〜第３３頁所載のステイーブンＣ，リービット等の論文「超音波像を表示するための走査変換アルゴリズム（Ａ　５ｃａｎ　Ｃｏｎｖｅ＋ｓｉ。

ｎ　Ａ１ｇｏ＋ｉ＋ｂｍ　ｌｏｔ　Ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ　Ｕｌｔ＋ａ＋ｏｕｎｄ　Ｉｍａｇｅｓ）　Ｊ　ｌこ記載されている。

ディジタル走査変換器１５４によって行われる特定の変換が何であっても、こうして得られた像データはメモリ１５５に書き込まれる。このメモリは、変換された走査データの２次元配列を記憶する。メモリ制御回路１５６がメモリ１５５にアクセスする二重ポートを有しており、ディジタル走査変換器１５４がメモリ１５５内の値を新しいデータで連続的に更新することができるようにすると共に、表示プロセッサ１５７が更新されたデータを読み取るようにする。表示プロセッサ１５７は制御パネル１５８から受け取ったオペレータの指令に応答して、メモリ１５５内の変換された走査データに対する通常の像処理作用を行う。例えば、メモリ１５５内の変換された走査データが示す輝度レベルの範囲は、表示装置１６０の輝度範囲をずっと超えることがある。実際、メモリ１５５内の変換された走査データの輝度の分解能は、人間の目の輝度の分解能を遥かに超えることがあり、典型的には、オペレータが、最大の像コントラストを達成しようとする輝度の値のウィンドウを選択することができるようにする手動で操作し得る制御装置が設けられている。表示プロセッサはメモリ１５５から、変換された走査データを読み込んで、所望の像の強化を行い、強化された値を表示メモリ１６１に書き込む。

表示メモリ１６１はメモリ制御回路１６３を介して、表示制御回路１６２と共有されており、表示メモリ１６１内の値が表示装置１６０の対応する画素の輝度及びカラーを制御するために写像される。表示制御回路１６２は、用いられる特定の型の表示装置１６０を作動するように設計された市場で入手し得る集積回路である。例えば、表示装置１６０はＣＲＴ　（陰画線管）であってもよく、この場合、表示制御回路１６２は、水平及び垂直掃引回路に対して必要な同期パルスを供給すると共に掃引中の適当な時刻に表示データをＣＲＴに写像するＣＲＴ制御チップである。

流れ信号は、適当な座標変換の後にメモリ１５５に記憶される。これらのデータは、表示装置１６０に適当なカラー出力信号を発生するために、表示プロセッサ１５７によって用いられる。種々の表示装置のうちのいずれの装置を用いてもよい。例えば、それぞれが８ビツトである赤、緑及び青のカラーに対する信号から成る出力信号が通常、このような装置によって用いられる。従って、表示プロセッサ１５７は、第６図に関して後で詳しく説明するように、メモリ１５５に記憶されているカラー・フロー信号と、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のカラー信号との間のマツピング（写像）を作成する。表示プロセッサ１５７は又、エコー信号から導出される表示カラー・フロー情報又は表示グレー・スケール情報の選択を判定する。

特定の超音波システムの能力及び融通性に応じて、表示システム１７がいろいろな形式のどの形式にしてもよいことは当業者に明らかであろう。上に述べた好ましい実施例では、プログラムされたマイクロプロセッサを用いて、ディジタル走査変換器及び表示プロセッサの機能を実行するが、このため、この結果として得られる表示システムは非常に融通性があって強力である。

前に第３図について述べたように、受信器１４のビーム形成部Ｌｏｔは、変換器１１（第１図）の各々の素子１２に１つずつ、−組の受信チャンネル１１０で構成されている。特に第５図について説明すると、各々の受信チャンネルはディジタル制御装置１６（第１図）からの開始指令、４０ＭＨｚのマスタクロック、及びビーム角度信号（θ）に応答して、ディジタルビーム形成機能を実施する。その機能の中には、アナログ／ディジタル変換器２００でアナログ入力信号１１１をサンプリングし、サンプリングされた信号を復調器２０１で復調し、復調器２０１によって発生された高周波数の和信号を低域フィルタ２０２のフィルタ作用にかけ、減数器２０３でデータ速度を下げ、その結果得られたディジタル・データ・ストリームを遅延ＦＩＦＯ（即ち、先入れ／先出しメモＩＪ）２０４及び位相回転装置２０５で時間的に遅延させると共に位相調節をすることが含まれている。これらのすべての素子は、ディジタル制御装置１６からの指令に応答して、必要なりロック及び制御信号を発生する受信チャンネル制御装置２０６によって制御される。好ましい実施例では、これらのすべての素子は１つの集積回路に収容されている。

更に第５図について説明すると、アナログ／ディジタル変換器２００は、第５Ａ図の波形２１０のグラフで示すアナログ入力信号を、受信チャンネル制御装置２０６からの線２１１上の遅延サンプル・クロック信号の前縁によって決定された規則的な間隔でサンプリングする。好ましい実施例では、サンプル・クロック信号は４ＱＭＨｚのクロック信号であり、２０ＭＨｚまでの超音波周波数を用いても、ナイキストのサンプリング判断基準に違反しない。例えば、５　Ｍ　Ｈｚの超音波搬送波周波数を用いるとき、搬送波の１サイクルごとに８回サンプリングされ、アナログ／ディジタル変換器の出力には４０ＭＨｚの速度で１０ビツトのディジタル・サンプルが発生される。これらのサンプルは復調器２０１に供給され、この復調器は、各々のサンプルを送信された超音波搬送波と同相の基準、及び送信された超音波搬送波と直角位相の基準の両方と混合する。復調器の基準信号は、記憶されている正弦及び余弦テーブルから発生される。これらのテーブルは受信チャンネル制御信号２０６からの４０ＭＨｚの基準クロック信号によって、それぞれのＲＯＭ　（リード・オンリ・メモリ）メモリから読み出される。正弦値にサンプリングされた入力信号をディジタル乗算して、低域フィルタ２０２に供給される復調同相値■信号を発生し、余弦値に同じサンプリングされた入力信号をディジタル乗算して、別個の低域フィルタ２０２に対して復調直角位相値Ｑ出力信号を発生する。低域フィルタ２０２は、復調器２０１から供給される差周波数を通過させるが、それよりも高い和周波数を阻止するように同調された有限インパルス応答フィルタである。第５Ｂ図の波形２１５で示すように、このため、各々の低域フィルタの出力信号は４０ＭＨｚのディジタル値のストリームであり、これがベースバンド・エコー信号の包絡線の■又はＱ成分の大きさを示す。

アナログ／ディジタル変換器、復調器及び低域フィルタ回路についての詳しいことは、１９８９年６月１３日に付与された発明の名称「高速ディジタル位相調整アレイコヒーレント作像システム用の方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｌｕｓ　Ｆｏ「Ｈｉｇｈ　５ｐｅｅｄ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｐｈａｓｅｄ　Ａ＋ｒａ７　Ｃｏｈｅ＋ｅｎｌＩｍａｇｉｎｇ　ＳＨｔｅｍ）　Ｊという本出願人に譲渡された米国特許番号第４８３９６５２号を参照されたい。

更に第５図の説明を続けると、エコー信号の復調されたＩ及びＱ成分をサンプリングする速度を減数器２０３によって下げる。１２ビツトのディジタル・サンプルが４０ＭＨｚの速度で減数器２０３に供給されるが、この速度はバンド幅の観点からすると不必要に高く、これはシステム全体にわたって維持するのに困難なデータ速度である。このため、減数器２０３は８番目ごとのディジタル・サンプルを選択して、データ速度を５ＭＨｚの速度に下げる。このことは、受信チャンネル制御装置２０６によって発生され、受信チャンネルの他の素子を動作するのに用いられるベースバンド・クロックの周波数に対応する。こうして、減数器２０３の！及びＱ出力が、第５Ｃ図のグラフの破線２２０で示すエコー信号の包絡線のディジタル化されたサンプル２１９である。減数比及びベースバンド・クロック周波数は、８：１及び５ＭＨｚ以外の値に変えてもよく、例えば、４：１及び１０ＭＨｚのベースバンドを用いてもよい。

この後、復調されて減数されたディジタル・サンプルにより表されるエコー信号の包絡線は、遅延ＦＩＦＯ２０４によって遅延され、位相回転装置２０５によって位相がシフトされて、所望のビームの方向決め及びビームの焦点合わせを行う。遅延ＦＩＦＯ２０４は、相次ぐディジタル・サンプルの値が５ＭＨｚの速度で減数器２０３によって発生されたときに書き込まれるメモリ装置である。このように記憶された値は、メモリの相次ぐアドレスに書き込まれ、その後メモリ装置から読み出されて、位相回転装置２０５に供給される。初期の遅延の大きさは、そこからディジタル・サンプルを現在供給しているメモリ位置と、現在受は取ったディジタル・サンプルが記憶されているメモリ位置との間の差によって決定される。５ＭＨｚのベースバンド・クロック信号が、記憶されているディジタル・サンプルの間の２００ナノ秒の間隔を定め、従って、ＦＩＦＯ２０４は、２００ナノ秒の増分で測って、最大２５．６マイクロ秒までの遅延時間を発生することができる。

遅延ＦＩＦＯ２０４によって発生される遅延時間は、第５Ｄ図にグラフで示されるように、減数器２０３によってサンプリングされたデータ点を前進させることにより、エコー信号を受け取っている開動的に変化し得る。サンプリングされた各データの前進により、遅延ＦＩＦＯ２０４に供給されているデータ・ストリームは、更に２５ナノ秒（１／　４０　Ｍ　Ｈｚ　）だけ遅延させられる。受信チャンネル制御装置２０６からの信号による制御は、サンプリングされたデータの前進が起こるべきときに行われる。

位相回転装置２０５はエコー信号のディジタル表示を、位相回転させることができるようにする。位相回転装置２０５に供給されたＩ及びＱディジタル・サンプルは、第５Ｅ図に示すようにフェーサ２２１によって表すことができ、位相回転装置２０５によって発生された回転Ｉ及びＱディジタル−サンプルは、フェーサ２２２によって表すことができる。フェーサの大きさく即ち、それぞれのＩ及びＱ成分のベクトル和）は変化していないが、■及びＱの値は互いに変化しており、出カフェーザ２２２は入カフェーザ２２１から量Δφだけ回転している。受信チャンネル制御装置２０６から母線２２３を介して受け取る位相制御信号に応答して、位相は（＋Δφ）進めることも（−Δφ）遅らせることもできる。位相回転装置２０５についての詳しいことは、１９９０年１月２３日に付与された発明の名称「コルディック複素数乗算器（Ｃｏ＋ｄｉｃ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｍｕｌｌｉｐｌｉｅ＋）Ｊという本出願人に譲渡された米国特許番号第４８９６２８７号を参照されたい。

受信チャンネル１１０の一般的な説明、並びに各受信チャンネル１１０の■及びＱ出力信号がビーム信号を形成するためにどのように加算されているかについての詳しい説明については、１９９１年１月８日に付与され本出願人に譲渡された前述の米国特許番号第４９８３９７０号を参照されたい。受信チャンネル制御装置２０６の詳しい説明については、１９９２年４月１３日に出願された発明の名称「改良された動的焦点合わせを用いた超音波作像システム（Ｌ：ｌｌ＋ａｓｏｕｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｗｉｔｈ　Ｉｍｐｒｏｖｅｄ　Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｆ。

（ｕｔｉｎｇ）　Ｊという本出願人に譲渡された米国特許出願番号第８６７５９７号を参照されたい。

第６図について説明すると、第３図のカラー・フロー・プロセッサ１２３は、市販され入手可能な集積回路から構成されていてもよい。プロセッサ１２３はバッファ・メモリ３００を含んでいる。バッファ・メモリ３００は、変換器配列１１が繰り返し点弧される間に受信器のビーム形成部によって発生された復調エコー信号の■及びＱサンプルを記憶していると共に分類しており、これら■及びＱサンプルを自動相関評価装置３０１の１及びＱ入力に供給している。メモリ３００は、「コーナ・ターニング・メモリ」として当業者に知られているものである。

自動相関評価装置３０１は、アイ・イー・イー・イー・トランザクション・オン・ソエックス・アンド・ウルトラソニックス（ＩＥＥＥＴ「ａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　５ｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｕｌｌ＋ａ＋ｏｎｉｃ＋　）　、ボリューム５Ｕ−３２、第３巻１９８５年５月に掲載されたカサイ等による論文「自動相関法を用いた血液流の実時間２次元作像（Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ　Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　Ｂｌｏｏｄ　Ｆｌｏｗ　Ｉｍａｇｉｎｇ　Ｕｓｉｎｇ　Ａｌｏｃｏ＋＋ｅｌａｌｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）　Ｊに記載されているような、例えば複合結合倍率器（マルチプライア）、一対の遅延器及び一対の積分器から構成されていてもよい。この回路は、その入力に供給されるべきｎ個のサンプルの周波数の平均値を表す出力信号φ（Ｔ）を発生する。反射体の移動がなければ、エコー・サンプルの周波数におけるドツプラ変化は存在せず、この出力信号はゼロである。ある方向への移動があれば、出力信号φ（Ｔ）は正の値を有し、移動が反対方向へのものであれば、出力信号φ（Ｔ）は負の値を有する。

自動相関評価装置回路３０１は、更に２つの出力Ｒ（０）及びＲ（Ｔ）を有しており、これらの出力から、フィルタのかけられていないベースバンド−エコー信号の変動が計算され得る。この計算は、乱流計算器回路３０２によって次の式に従って実行される。

σ２＝（１−ＩＲ（Ｔ）ｌ／Ｒ（０））／Ｔ２　（４）ここで、Ｔは超音波パルスの放出間隔である。この変動σ２は、障壁信号成分の周波数幅を示すものであり、自動相関評価装置回路３０１から平均速度測定値φ（Ｔ）と共に、削除制御ＬＵＴ　（ルック・アップ・テーブル）３０３のアドレス端子に供給される。

特に第７Ａ図を参照すると、典型的なベースバンド・エコー信号の周波数スペクトルが示されており、同図において、相対的に大きな障壁信号成分３０５が、（ベースバンドに復調された後にゼロである）搬送周波数ｆ。から一方の方向に周波数シフトされている。又、非常に小さな流れ成分３０６が、他方の方向に周波数シフトされている。全信号の平均周波数測定値φ（Ｔ）は本質的には、望ましくない障壁成分３０５の中心周波数を示すものであり、変動測定値σ２は本質的には、その幅を示すものである。

再び第６図を参照すると、本発明の適応可能な障壁フィルタは、復調されたベースバンド・エコー信号（即ち、搬送周波数ｆ。＝０における信号）が時間領域から周波数領域に変換されることを要する。このことは、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路３１０によって達成される。この回路は、バッファ・メモリ３００から復調されたエコー信号サンプルの■成分及びＱ成分を受け取る。ＦＦＴ回路３１０は１６個から６４個のサンプルを受け取ったときに、これらのサンプルの複素フーリエ変換を実行して、ベースバンド・エコー信号の周波数成分を表す１６個から６４個の１組のＩ値及びＱ値を発生する。このことが、第７Ａ図に例示したベースバンド・エコー信号に対して、第７Ｂ図にグラフで示されている。同図において、曲線３１１の下方の垂直な各線は、ＦＦＴ回路３１０によって発生された特定の周波数成分の大きさくマグニチュード）を表している。

破線で表された曲線３１１は、これらの大きさの包絡線を表しており、第７Ａ図に示すベースバンド・エコー信号３０５に対応している。

再び第６図を参照すると、ＦＦＴ回路３１０の各周波数成分出力信号、即ちｒｂｉｎＪは、マグニチュード（大きさ）計算器３１３に印加される。この計算器は、Ｉ値及びＱ値の実成分及び虚成分の二乗の和の平方根を決定する。

（繰り返し点弧の数に関係する）これら１６個から６４個の周波数成分の大きさは、１組のフィルタ・ゲート３１４を介して順次クロックされて、重心計算器３１５及び出力計算器３１６に供給される。フィルタ・ゲート３１４は削除制御ＬＵＴ３０３の出力信号によって、測定された平均周波数φ（Ｔ）におけるその周波数成分、及び測定された変動値σ２によって決定された成分の周囲のバンドが阻止されるか又はフィルタにかけられるように制御される。このことが第７Ｃ図にグラフで示されている。同図において、障壁信号３０５の大きさを含んでいる周波数成分は、フィルタ・ゲート３１４０作用によって除去されている。残っているこれらの成分は、流れによりドツプラ・シフトされたエコー信号成分の正確な指示を与える。

フィルタ・ゲート３１４によって除去された周波数成分は、障壁信号成分の平均周波数及び変動値の関数として変化するであろう。その結果、本発明による障壁フィルタは、異なる動作条件に自動的に適合する。例えば、障壁信号成分が比較的狭い周波数のバンドを占める場合には、変動測定値σ２は比較的小さくなるであろうが、比較的小さな周波数のバンドがベースバンド・エコー信号から削除されることになる。

重心計算器３１５は、フィルタにかけられ変換されたベースバンド・エコー信号の平均周波数を決定する。この計算は、次の式に従って出カスベクトルの第１の瞬間（モーメント）を計算することにより実行され得る。

ｆ　ｍｅａｎ＝Σｆ：Ｐｏｗｅｒ＋／ΣＰｏｗｅ　ｒｉ　（５）ここで、ｉはＦＦＴ信号の各ｂｉｎに対応する値、ｆ＋はｉ番目の各ｂｉｎの周波数、及びＰｏｗｅ　ｒｉはｉ番目の各ｂｉｎにおける信号の二乗である。

重心計算器３１５によって発生された平均周波数は、流れる反射体の平均速度Ｖに比例しており、カラー・フロー・プロセッサ１２３の出力信号の一部を形成している。重心計算器３１５、乱流計算器３１８及びマグニチュード計算器３１３の出力信号は、カラー・７０−申プロセツサ１２３の出力１２１に発生されたカラー・フロー信号を含んでいる。これらの信号は、表示システム１７に供給された入力信号を含んでいる。表示システム１７のディジタル走査変換器１５４（第４図）の内部で、これらの信号は座標変換されて、上に述べたように極座標からデカルト座標へデータが変換される。

座標変換の後、重心計算器３１５からの出力信号Ｖは、表示システム１７の一部を形成している色度差（クロミナンス）制御ルック・アップ・テーブル・メモリ３１７の最少有効数のアドレス入力に印加される。このメモリに設けられているアドレス可能な線の各々は、上に述べたように、各画素に対して表示制御器１６２（第４図）に読み出される２４ビツトの赤、緑及び青のデータを記憶している。これらのビットのうちの８ビツトが赤の強度を制御し、他の８ビツトが緑の強度を制御し、残りの８ビツトが青の強度を制御する。これらのビット・パターンは、信号Ｖによって表されているような流れ速度が方向又は大きさにおいて変化するにつれて、位置Ｒ１θにおける画素のカラーが変化するように予め選択されている。例えば、変換器に向かう流れは赤として示されていてもよ（、変換器から離れる流れは青として示されていてもよい。流れが速ければ速いほど、カラーは明るくなる。

流れる反射体の性質を示すために、乱流計算器３１８が出力計算器３１６、フィルタ３１４及び重心計算器３１５の出力に接続されており、ベースバンド・エコー信号の流れ信号成分の周波数の拡がりを示す出力信号を発生する。

乱流が多くの速度を合成したものであるのに対して層流は非常に狭い範囲の速度を有しているので、この値は流れの乱れを示すものである。乱流値は、カラー・フロー・プロセッサの出力１２１に供給されて、色度差制御ＬＵＴ３１７の最大有効数のアドレス端子に印加され、このＬＵＴ内の選択された線に対するアドレスを完了する。例えば、速度入力信号Ｖによって色度差制御ＬＵＴ３１７にアドレス可能な赤及び青の各々の値に対して、異なる量の緑を有している１組の１６個の入力（エントリ）がＬＵＴ３１７に設けられている。緑の量は乱流測定値によって選択されている。その結果、画像内の一点における平均流れ速度は赤又は青の量によって示され、乱流の程度は緑の量によって示される。

ベースバンド・エコー信号における流れ信号成分が所定のレベル以下に低下すると、流れをバックグラウンド・ノイズから正確に識別することが不可能になる。

こうなると、色度差制御ＬＵＴ３１７からのカラー信号がディセーブルされて、カラーは発生されなくなり、画素はエコー信号の大きさのみによって決定されるグレーのレベル又は程度になる。このことは、出力計算器３１６の出力に接続されていると共に色度差制御ＬＵＴ３１７に論理信号を供給する出力しきい値検出器３２０によって達成される。流れ信号出力が予め調節された（プリセット）レベルを超えると、色度差制御ＬＵＴ３１７は出力しきい値検出器３２０によってイネーブルされ、流れ信号出力がプリセット・レベル以下に低下すると、ＬＵＴ３１７はディセーブルされて、表示制御器１６２（第４図）はエコー信号の大きさのみによって制御される。

出力計算器３１６及び乱流計算器３１８は、フィルタ・ゲート３１４及び重心計算器３１５によって発生されたデータのストリームに次の計算を施す個別のディジタル信号処理部から成っている。出力計算器３１６に関して、出力される全出力は次のように表され得る。

ΣＰｏｗｅｒ。

乱流計算器３１８に関して、乱れσ２＝Σ（ｆｌ　−ｆ、、、＋＋）　２Ｐｏｗｅ　ｒｌ／ΣＰｏｗｅｒ＋＝Σｆ１２ＰＯｗｅｒ１／ΣＰ　ｏ　ｗ　ｅ　ｒ　ｌｆ　ｍｅｎ。２　（６）ここで、ｆｌはフィルタ・ゲート３１４の出力ｂｉｎの周波数、及びｆ４１．。

は重心計算器３１５の出力信号である。

各チャンネル内にベースバンド信号を発生する、ベースバンド・ビーム形成受信器を用いた超音波作像装置に関連して本発明を説明したが、他の形式の振動エネルギ受信器を用いてもよい。例えば、各信号が適当な量だけ遅延しているチャンネル信号の総和によって、所与の方向にビームが形成される無線周波数（ｒ、ｆ、）システムを用いてもよい。このようにして形成されたｒ、ｆ、ビームは、中心プロセッサ部１０２内でベースバンドに変換される。この代わりに第２の例として、受は取ったチャンネルデータを、受信器部１０１でビーム形成するために中間周波数に復調してもよい。この例では、ビームも中心プロセッサ部１０２（第３図）内でベースバンドに変換される。どちらの場合にも、ビーム・データは、それらがメモリ３００（第６図）に記憶される前にベースバンドに変換される。

本発明に関連して用いることのできるカラー・フロー作像システムの更に他の形式は、当業者には明らかであろう。

電気的に走査される配列に関して本発明を説明したが、焦点合わせされた超音波変換器プローブを機械的に位置決めすることにより、ビーム方向を設定してもよい。この場合には、ビームを形成するために、更にビーム形成部を必要としない。復調は中心プロセッサ１０２（第３図）で行われ、ベースバンド信号は中心プロセッサ１０２で、それらがメモリ３００（第６図）に記憶される前に形成される。

ビーム方向信号１５１及び１５２が、プローブの機械的位置を示すインジケータから導出される。

更に、信号のディジタル処理に関して本発明を説明したが、アナログ処理、又はアナログ処理及びディジタル処理の組み合わせも又、可能である。

本発明のある好ましい特徴のみを図面に示して説明したが、当業者には多くの改変及び変更が考えられよう。従って、請求の範囲は、本発明の要旨の範囲内に属するこのようなすへての改変及び変更を包括するものであることを承知されたい。

フロントページの続き（５１）　Ｉｎｔ、　Ｃ１，６識別記号　庁内整理番号ＧＯＩＳ　１５１５８　８１１３−５Ｊ（７２）発明者　ベルナルディ、リチャード・ブルースアメリカ合衆国、１９０８７、ペンシルバニア州、ストラフオード、ウッドフレスト・ロード、４４０番（７２）発明者　オドネル、マチューアメリカ合衆国、４８１０４、ミシガン州、アン・アーバー、プルツクリン・アベニュー、１６０７番Ｉ（７２）発明者　トーマス、ルイス・ジョーンズ、ザ・サードアメリカ合衆国、１２３０８、ニューヨーク州、スケネクタデイ、ラグビー・ロード、１１４２番（７２）発明者　ウェルス、ケニース・ブレイクリイ、ザ・セカンドアメリカ合衆国、１２３０２、ニューヨーク州、スコティア、ヘラトチエルタウン・ロード、２０３＃（７２）発明者　エンシェラ−、ウィリアム・アーネストアメリカ合衆国、１２３０２、ニューヨーク州、スコティア、エステイ−・ステイーブンズ・レーン、８８＃

Claims

【特許請求の範囲】

１．振動エネルギ変換器から受け取ったエコー信号を復調してベースバンド・エコー信号を発生する受信器と、カラー表示を発生するカラー・フロー・プロセッサとを含んでいる振動エネルギ作像システムであって、前記カラー・フロー・プロセッサは、前記ベースバンド・エコー信号を受け取るように接続されており、該ベースバンド・エコー信号の平均周波数を示す出力信号を発生するように動作可能な自動相関評価器と、前記ベースバンド・エコー信号を受け取ると共に該ベースバンド・エコー信号を実成分と虚成分とを有している周波数領域エコー信号に変換するフーリエ変換手段と、前記自動相関評価器に応答して、前記周波数領域エコー信号からフィルタにかけるべき平均周波数を示す削除信号を発生する削除制御手段と、フィルタ・ゲート手段と、前記フーリエ変換手段を前記フィルタ・ゲート手段に接続する手段であって、前記フィルタ・ゲート手段は、前記削除信号により示される周波数を前記周波数領域エコー信号から除去するように前記削除制御手段に応答している、接続する手段と、前記フィルタ・ゲート手段に接続されており、フィルタにかけられた前記周波数領域エコー信号を受け取ると共に該フィルタにかけられた周波数領域エコー信号の平均周波数に対応する出力信号を発生する重心計算器手段と、色度差制御手段と、前記重心計算器手段を前記色度差制御手段に接続する手段であって、前記色度差制御手段は、前記表示のカラーを制御する前記重心計算器手段の平均周波数出力信号に応答して動作可能である、接続する手段とを備えた振動エネルギ作像システム。
２．前記ベースバンド・エコー信号の障壁信号成分の周波数幅を示す変動出力信号を発生する乱流計算器を含んでおり、前記削除制御手段は、前記乱流計算器から前記変動出力信号を受け取ると共に該信号に応答して前記周波数領域エコー信号からフィルタにかけるべき前記平均周波数の周りの周波数のバンドを前記削除信号に示す手段を含んでいる請求項１に記載のシステム。
３．前記フィルタ手段の出力及び前記重心計算器手段の出力を前記色度差制御手段に結合すると共に、フィルタにかけられた前記周波数傾城エコー信号の周波数の拡がりに対応する出力信号を前記色度差制御手段に供給するように動作可能な乱流計算器を含んでいる請求項１に記載のシステム。
４．前記フィルタ・ゲートの出力に接続されており、前記フィルタ・ゲートにより供給された全出力に対応する出力信号を発生する出力計算器手段と、該出力計算器手段を前記色度差制御手段に接続しており、前記フィルタにかけられた周波数領域エコー信号の出力レベルがプリセット・レベルを超えたときに前記色度差制御手段をイネーブルすると共に、前記出力レベルが前記プリセット・レベル以下に低下したときに前記色度差制御手段をディセーブルする出力しきい値検出手段とを含んでいる請求項３に記載のシステム。
５．前記ベースバンド・エコー信号の障壁信号成分の周波数幅を示す変動出力信号を発生する第２の乱流計算器を含んでおり、前記削除制御手段は、前記乱流計算器から前記変動出力信号を受け取ると共に該信号に応答して前記周波数領域エコー信号からフィルタにかけるべき前記平均周波数の周りの周波数のバンドを前記削除信号に示す手段を含んでいる請求項３に記載のシステム。
６．前記ベースバンド・エコー信号の障壁信号成分の周波数幅を示す変動出力信号を発生する第２の乱流計算器を含んでおり、前記削除制御手段は、前記乱流計算器から前記変動出力信号を受け取ると共に該信号に応答して前記周波数領域エコー信号からフィルタにかけるべき前記平均周波数の周りの周波数のバンドを前記削除信号に示す手段を含んでいる請求項４に記載のシステム。
７．前記フーリエ変換手段を前記フィルタ・ゲート手段に接続する前記手段は、前記フーリエ変換手段により発生された前記周波数領域エコー信号の実成分及び虚成分の二乗の和の平方根を計算するマグニチュード計算器手段を含んでいる請求項２に記載のシステム。
８．前記振動エネルギは、超音波エネルギを含んでおり、前記振動エネルギ変換器は、超音波変換器を含んでいる請求項１に記載のシステム。
９．振動エネルギ変換器から受け取ったエコー信号を復調してベースバンド・エコー信号を発生する受信器を含んでいる振動エネルギ作像システムにおいて、表示システムを制御するカラー・フロー・プロセッサを動作させる方法であって、前記ベースバンド・エコー信号の平均周波数を示す出力信号を発生する工程と、前記ベースバンド・エコー信号を周波数領域エコー信号にフーリエ変換する工程と、前記周波数領域信号から、フィルタにかけるべき平均周波数を示す削除信号を発生する工程と、前記削除信号により示される周波数を前記周波数領域エコー信号からフィルタ除去する工程と、フィルタにかけられた前記周波数領域エコー信号の平均周波数に対応する出力信号を発生する工程と、前記フィルタにかけられた周波数領域エコー信号の平均周波数に従って表示のカラーを制御する工程とを備えたカラー・フロー・プロセッサを動作させる方法。
１０．前記ベースバンド・エコー信号の障壁信号成分の周波数幅を示す変動出力信号を発生する工程と、前記周波数領域エコー信号からフィルタにかけるべき前記平均周波数の周りの周波数のバンドを前記削除信号に示す工程とを含んでいる請求項９に記載の方法。
１１．前記フィルタにかけられた周波数領域エコー信号の周波数の拡がりに従って前記表示のカラーを制御する工程を含んでいる請求項９に記載の方法。
１２．前記フィルタにかけられた周波数領域エコー信号の全出力に対応する信号を発生する工程を含んでおり、前記フィルタにかけられた周波数領域エコー信号の平均周波数に従って表示のカラーを制御する工程は、前記フィルタにかけられた周波数領域エコー信号の出力レベルがプリセット・レベルを超えたときに前記表示におけるカラーの発生をイネーブルすると共に前記出力レベルが前記プリセット・レベル以下に低下したときに前記表示におけるカラーの発生をディセーブルする工程を含んでいる請求項１１に記載の方法。
１３．前記振動エネルギは、超音波エネルギを含んでおり、前記振動エネルギ変換器は、超音波変換器を含んでいる請求項９に記載の方法。