JP2002522133A

JP2002522133A - 超音波画像分析用スルーイング・バンドパスフィルタ

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Publication number: JP2002522133A
Application number: JP2000564062A
Authority: JP
Inventors: マスターズ，ドナルド
Original assignee: ボストン・サイアンティフィック・リミテッド
Priority date: 1998-08-03
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2002-07-23
Also published as: WO2000008481A1; EP1104549B1; US6315725B1; DE69904200T2; CA2336891A1; US6001062A; DE69904200D1; ES2184479T3; EP1104549A1

Abstract

(57)【要約】経時変化性音響信号を選択的に通過させるためのスルーイング・バンドパスフィルタ（２００）を有する超音波撮像システムが開示される。音響信号は組織及び体液の反射アーティファクトを表す。バンドパスフィルタ（２００）は、２つのミキサー（２１８、２２６）、及び２つの固定バンドパスフィルタ（２２０、２２８）を備えている。信号源が各々２つの局部発振器に基準信号を供給する。第１のミキサー（２１８）は、所望の第１の周波数範囲に合わせて入力信号と第１の基準（ＬＯ１）信号とを混合する。この第１の固定バンドパスフィルタ（２２０）は、第１の周波数範囲より高い最高通過帯域周波数を持ち、第１のフィルタ出力信号（ＩＦ１）を供給する。第２のミキサー（２２６）は、所望の第２の周波数範囲に合わせて第１のフィルタ信号（ＩＦ１）と第２の基準信号（ＬＯ２）とを混合する。第２の固定バンドパスフィルタ（２２８）は、第１のバンドパスフィルタ（２１８）とオーバーラップしない中心周波数及び帯域幅を有する。第２の固定バンドパスフィルタ（２２８）は、入力信号の経時変化特性を調べるのに役立つ分割可能な可変帯域幅の通過帯域特性を持つ第２のフィルタ出力信号（ＩＦ２）を供給する。また、このスルーイング・バンドパスフィルタは、関心対象の経時変化特性に従って第１及び第２の信号源を制御するための制御手段を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（技術分野）本発明は、画像情報の電子処理に関し、より詳しくは組織及び他の複雑な密集
構造中の画像を識別するために用いられる音響信号のスペクトル分析に関する。

【０００２】（背景技術）アテローム性動脈硬化症としても知られる動脈硬化症はアテロームまたはプラ
ークと呼ばれる脂肪様物質の血管壁沈着から生じる一般的なヒトの疾患である。
このような沈着は、身体の四肢に血液を供給する末梢血管でも、心臓に血液を供
給する環状血管でも起こる。沈着が血管の局在的部位に蓄積されると、狭窄症、
すなわち血管路を狭くなる症状が生じる。その結果、血流が制限されて、その人
の健康及び生命は大きな危険にさらされることになる。

【０００３】このような血管壁沈着を少なくし、除去するためには、バルーン付きカテーテ
ルを用いてアテロームの部位を拡げるバルーン血管形成術、ブレードまたはカッ
ティング・ビットを使用してアテロームを切断し除去するアテローム切除術、電
気火花でプラークを溶かし落とすスパークギャップ縮小法、レーザーエネルギー
を用いてアテロームの少なくとも一部を除去するレーザー血管形成術を含め、多
くの取り組みが知られている。狭窄症の処置を行いやすくするために、関心部位
内にある血管内部の視角映像を得ることが望ましい場合がしばしばある。これら
の画像を得るためには、超音波トランスデューサのような超音波撮像素子を具備
したカテーテルがしばしば用いられる。

【０００４】管腔内超音波撮像法では、超音波トランスデューサが、ターゲットエリアに向
けて超音波圧力波を放射状に放出する。次に、これらのトランスデューサは、タ
ーゲットエリアからのエコーを収集して画像を形成する。画像の解像度は、より
高い周波数の超音波を使用することによって上げることができる。しかしながら
、周波数が高くなるのに伴って重要な問題が生じる。

【０００５】超音波は血液を通り抜けて血管壁組織に達する。その結果、トランスデューサは、血球からの不要なエコーや散乱波形をも収集す
る。実際、血球からの超音波散乱の量は超音波周波数の４乗に比例する。音波の
波長が血球の寸法に近づくにつれて、血球はエネルギーを吸収し、そのエネルギ
ーを逆に放射し始める。この問題は、周波数がより高くなるにつれて非常に顕著
になり、組織が血液と判別不能になるために、生成された画は実際上使用不可能
になる。

【０００６】図１Ａは、先行技術による典型的な超音波画像の一例を示したものである。こ
のような画像を生成するには、例えば２０ＭＨｚの周波数を持つトランスデュー
サを用いることができる。部位１０２は、医者のような検査を行うユーザにとっ
て関心の対象となり得る要素を表している。これらの要素には、アテローム、プ
ラーク及びカルシウム沈着が含まれることがある。しかしながら、血球は相当な
エネルギーを散乱させる性質があるので、未処理画像には不必要に輝度の高い血
液エコー部位が含まれる場合もある。従って、現在の超音波画像には不必要な部
位も含まれ得る。これらの不要な部位は、より高い周波数のトランスデューサが
使われるようになるに従って、数及び面積ともに増加する。

【０００７】図１Ｂは、より高い周波数のトランスデューサから得られた典型的な未処理の
超音波画像の一例を示したものである。このような画像を得るには、３０ＭＨｚ
以上のトランスデューサ周波数を用いることができる。部位１０４は、ユーザに
とって関心の対象となり得る要素を表している。図示のように、このようなより
高い周波数のトランスデューサではユーザが検査するべきより多くの部位が作り
出される。新たな部位のうちのいくつかは血液エコーによるものである。従って
、ユーザはアテローム、プラークあるいはカルシウム沈着のような真に関心のあ
る要素を識別しようとする際より激しく骨を折ることになる。

【０００８】従来、超音波画像中で関心のあるスペクトルは、それを一群の固定バンドパス
フィルタから選び出すことによって選択された。その場合、そこから画像情報が
得られるトランスデューサの機械的パラメータと合わせるためにいくつかの帯域
幅と中心周波数が選ばれた。その結果、画像情報を分析するためのプロセスが複
雑かつ厄介なものとなった。従来技術の超音波画像プロセッサとしては、米国ミ
ネソタ州メープル・グローブのシムド・ライフ・システムズ（ＳｃｉｍｅｄＬ
ｉｆｅＳｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．）社によって市場に出されているウルトラ・
インスツルメント・システム（Ｕｌｔｒａｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｙｓｔｅ
ｍ）がある。

【０００９】以上述べたことから、広い周波数範囲、特により高い超音波周波数での超音波
撮像を可能にする一方、血球からの望ましくない後方散乱をなくすことが望まし
いということは容易に理解されよう。

【００１０】（発明の開示）本発明は、血管内超音波撮像法におけるように、組織からの音響情報報告を表
すアナログ信号を受け取るよう作用する超音波画素処理装置であって、バンドパ
スフィルタ・システムが境界が明確な通過帯域を形成し、その通過帯域を用いて
組織から受け取った生の超音波信号から連続位相信号を作り出すことによって、
正常な血液との励振相互作用により生じる不要信号の影響を最小限に止めるもの
である。本発明の一実施態様においては、フィルタシステムは、非常に狭い帯域
幅を持つ固定電気音響フィルタを使用し、フィルタする信号をその固定電気音響
フィルタにかけ、超音波励振に対する応答周波数に選択的かつ任意態様として動
的に同調させるようになっている。このフィルタシステムは、超音波励振の基本
周波数かまたは第２高調波周波数を中心として可変同調可能である。一実施態様
においては、フィルタシステムは、一組のミキサーと共に固定周波数表面弾性波
バンドパスフィルタを用いることによって実現される。

【００１１】本発明は多くの長所を有する。本フィルタシステムは、トランスデューサの帯
域幅によって特徴づけられる選択されたトランスデューサの正確な特性周波数及
び機械的パラメータに合わせることができるので、個々のトランスデューサの全
感度を利用することができる。また、フィルタの帯域幅及び中心周波数も、脈管
系内のカテーテルを介して利用されるトランスデューサを適切に選択することに
よって、組織信号対血液雑音比を最大限にするよう選択的に調整することができ
る。これによって、組織物質及び閉塞部の位置を探し出す能力が改善される。

【００１２】特に、第２高調波に対して同調させる能力によって、選択検査のために画像の
部分をセグメント化が可能になる。例えば、健康な組織からの反射と密な組織及
び閉塞部からの反射は、互いに認識可能なスペクトル差を持つ超音波エネルギー
を反射するので、セグメントに分けることができる。また、このセグメント化に
よれば、異なる画像を比較する場合により容易な検査が可能になる。例えば、一
実施態様においては、基本周波画像と第２高調波画像が並べて表示される。もう
一つの実施態様においては、これらのセグメントを表す選択的アーティファクト
がカラー化され、比較のしやすいように、カラー化された画像が表示画像に重ね
て表示される。

【００１３】本発明においては、リターンエコーの異なる周波数成分を選択して見ることが
でき、例えば血液反射率は非常に周波数依存性である。さらに、周波数は、ベク
トルに沿ったエコーの異なる部分を異なる周波数で調べることができるように、
時間軸に沿って変化させることができる。適応型スルーイング・バンドパスフィ
ルタシステムによってスペクトルを走査することによって、超音波画像中の血液
対組織の輝度比変化を生じさせることができる。オペレータは所望のスペクトル
を選択することが可能である。帯域幅対時間比を小さくすることにより、反射リ
ターン信号のベクトルに沿って最適の信号対雑音比を維持することができる。通
過帯域スルーイングの概念は、２つの同調可能なミキサー段及び２つの固定バン
ドパスフィルタを使用することにより一部実現することができる。

【００１４】本発明は、以下の詳細な説明を添付図面を参照しつつ読むことによって最もよ
く理解されると思われる。

【００１５】（発明の実施の形態）図２は、本発明の一実施形態を示したものである。電子フィルタシステム２０
０は、一対のスルーイング・ミキサー２１８、２２６（これらはスルーイング・
バンドパスフィルタ通過帯域を作り出す）及び中間周波帯域で動作するブラケテ
ィング・フィルタ２２０、２２８を備えている。フィルタシステム２００は、入
力ノード２０２（ＩＮ）で入力信号を受け取る。入力信号は、例えば組織からの
音響情報報告を表示するアナログ信号である。入力信号は、音響トランスデュー
サのような様々なトランスデューサの中の任意のものによって発生することがで
きる。トランスデューサ装置は、好ましくは、約５０パーセントの帯域幅（３０
ＭＨｚで±７．５ＭＨｚ、４０ＭＨｚで±１０ＭＨｚ）で約３０ＭＨｚ以上の電
気信号を発生するシムド・モデル・ウルトラ−３０（ＳｃｉｍｅｄＭｏｄｅｌ
Ｕｌｔｒａ−３０）及びディスカバリ−４０（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ−４０）の
どちらかを使用する。

【００１６】バッファ２０４は、受け取った入力信号を増幅して入力ミキサー２１８に供給
し、入力ミキサー２１８は比較的広帯域のバンドパスフィルタ２１６から供給さ
れる可変周波数の局部発振器信号ＬＯ１も受け取る。フィルタ２１６に供給され
る信号は、信号源２０８によって発生する基準信号によって作り出される。基準
信号は、好ましくは約１７０ＭＨｚの基本周波数を有する正弦波形であり、第１
のミキサー２０６に直接供給される。

【００１７】また、第１のミキサー２０６は第１のディジタルコントローラ２１０からも信
号を受け取る。ディジタルコントローラは一次同調要素である。ディジタルコン
トローラは、好ましくは、約０ＭＨｚ〜４０ＭＨｚの間で同調可能なアナログ・
デバイシーズ・モデル（ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅｓＭｏｄｅｌ）８００７
のような位相連続性の正確なアナログ正弦信号を発生するディジタル信号シンセ
サイザそのものである。もう一つの方法として、同調範囲に帯域幅が入っている
限り、ディジタルコントローラに代えて電圧制御発振器を使用することができる
。ディジタルコントローラ２１０は、内部でプリプログラムすることが可能であ
り、あるいは、リアルタイムのソフトウェア制御調整によって周波数スルーの速
度及び範囲を設定することができる外部ディジタルコンピュータ（図示省略）に
よって入力制御を講じることもできる。

【００１８】第１のミキサー２０６は、基準信号発生器２０８からの基準信号とディジタル
コントローラ２１０からの信号を混合して約１８０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの範囲
の出力信号を発生する。第１のミキサー２０６の出力周波数は、ディジタルコン
トローラ２１０によって正確に制御することができる。

【００１９】第１のミキサー２０６の出力は第１のバンドパスフィルタ２１２にかけられる
。第１のバンドパスフィルタ２１２は、任意の構成を持つことができるが、好ま
しくは、７０ＭＨｚの中心周波数及び４０ＭＨｚの帯域幅を持つ固定型電子フィ
ルタである。第１のバンドパスフィルタ２１２は、任意の態様として、セレクタ
スイッチ２１５を介して信号周波数逓倍器２１４に接続される。信号周波数逓倍
器２１４は、好ましくは、第１のバンドパスフィルタ２１２からの信号の周波数
を２倍にし、これで第２高調波画像分析が行われる。あるいは、信号は逓倍なし
でも直接供給される。第１のバンドパスフィルタ２１２の出力は、任意態様とし
ては信号周波数逓倍器２１４を介して、第２のバンドパスフィルタ２１６に接続
される。第２のバンドパスフィルタ２１６も、好ましくは１４０ＭＨｚの中心周
波数及び４０ＭＨｚの帯域幅を持つ電子フィルタである。バンドパスフィルタ２
１２及び２１６は、不必要なスプリアス結果信号を確実に阻止するために各ミキ
サー出力毎に必要である。（所望の周波数のスルーイング基準信号を作り出す方
法があれば、２組のフィルタを設ける必要はない。この信号は、この発明の一部
ではない他のサブシステムにおいては他の信号に位相同期させることが必要な場
合もある。）

【００２０】第２のバンドパスフィルタ２１６の出力は第１の局部発振器信号（ＬＯ１）と
なり、増幅された入力信号と共に入力ミキサー２１８に供給される。入力ミキサ
ー２１８は、好ましくは、増幅された入力信号と第１の局部発振器との差を出力
として供給する高域側ミキサーである。あるいは、入力ミキサー２１８は増幅さ
れた入力信号と第１の局部発振器との和を出力として供給する低域側ミキサーで
あってもよい。例えば、第１の局部発振器が約１７０ＭＨｚの周波数を持ち、増
幅された入力信号が約３０ＭＨｚの周波数を持っている場合、高域側ミキサーは
約１４０ＭＨｚの出力を発生する。あるいは、第１の局部発振器が約１１０ＭＨ
ｚの周波数を持ち、増幅された入力信号が約３０ＭＨｚの周波数を持っている場
合、低域側ミキサーは約１４０ＭＨｚの所望の出力を発生する。

【００２１】入力ミキサー２１８の出力は第３のバンドパスフィルタ２２０に接続される。
第３のバンドパスフィルタ２２０は任意の構成を持つことができるが、好ましく
は、中心周波数１４０ＭＨｚの２８ＭＨｚの帯域幅上で鋭いロールオフを呈する
表面弾性波デバイスである。一実施形態においては、入力ミキサー２１８は、第
１の局部発振器（ＬＯ１）の周波数に基づいて、入力ミキサー２１８の出力の周
波数帯域を第３のバンドパスフィルタ２２０の通過帯域に対して適応調整する。

【００２２】また、第２の基準信号源２０９の出力及び第２のディジタルコントローラ２１
１の出力は第３のミキサー２２２に接続される。

【００２３】第３のミキサー２２２の出力は第４のバンドパスフィルタ２２４に接続される
。第４のバンドパスフィルタは任意の構成を持つことができるが、好ましくは２
１０ＭＨｚの中心周波数と４０ＭＨｚの帯域幅を有する。第４のバンドパスフィ
ルタ２２４は、主としてミキサー２２２からの不必要なスプリアス信号アーティ
ファクトを除去するために必要なフィルタである。第４のバンドパスフィルタ２
２４の出力は、第２の局部発振器信号（ＬＯ２）として第４のミキサー２２６に
供給される。また、第４のミキサー２２６は、第３のバンドパスフィルタ２２０
から信号を受け取るように接続されている。第４のミキサー２２６は、低域側ミ
キサーであっても高域側ミキサーであってもよい。好ましくは、第４のミキサー
２２６及び入力ミキサー２１８は、最適の画像雑音阻止及び局部発振器漏れとい
う点では、共に高域側ミキサーとすることができるが、このような選択はトラン
スデューサの性質によって変更することもできる。

【００２４】第４のミキサー２２６は第５のバンドパスフィルタ２２８に接続される。第５
のバンドパスフィルタは、任意の構成を持つことができるが、好ましくは、中心
周波数７０ＭＨｚの２８ＭＨｚの帯域幅の近辺で鋭いロールオフを呈する表面弾
性波フィルタである。一実施形態においては、第４のミキサー２２６は、第２の
局部発振器（ＬＯ２）の周波数に基づいて、第４のミキサー２２６の出力の周波
数帯域を第５のバンドパスフィルタ２２８の固定通過帯域に対して適応調整する
。回路２００はノード２３０（ＯＵＴ）に出力信号を発生する。この出力信号は
選択された周波数感応性成分に基づいて表示を生成し、入力信号から抽出された
所望の処理画像中で観察されるようにするために使用される。

【００２５】図３Ａは、入力信号３００の信号包絡線の典型的な一例を示したものである。
この入力信号は約ｆｃＭＨｚの中心周波数を有する。入力信号の中心周波数は任
意の値とすることができるが、好ましくは３０ＭＨｚ以上である。この入力信号
はＡ及びＢで示す２つの部分を有する。

【００２６】図３Ｂは、本発明の一実施形態に従って入力信号が図２に示す回路の第１段に
通された後得られる信号包絡線の典型的な一例を示したものである。図２には、
この信号はＩＦ１という符号で示されている。さらに図３Ａでは、入力信号の両
側が反転されて、Ｂ側があったところにＡ側が表示され、Ａ側があったところに
Ｂ側が表示されている。この第１段には、例えば、入力ミキサー２１８、第１の
局部発振器（ＬＯ１）及び第３のバンドパスフィルタ２２０を含めることができ
る。図３Ｂに示すように、信号の上側波帯は、フィルタの第１段に使用されるさ
れた値に基づいて遮断される。例えば、ｆｃを入力信号の中心周波数、ｆｂを所
望の通過帯域の電力半値幅とすると、上側波帯は周波数ｆｃ＋ｆｂで遮断される
。

【００２７】図３Ｃは、ＩＦ１信号が図２に示す回路の第２段に通された後生じる信号包絡
線の典型的な一例を示したものである。この場合も、入力信号の両側が反転され
て、Ｂ側があったところにＡ側が表示され、Ａ側があったところにＢ側が表示さ
れている。第２段には、第４のミキサー２２６、第２の局部発振器（ＬＯ２）及
び第５のバンドパスフィルタ２２８を含めることができる。図２では、第２段の
出力はＩＦ２という符号で示されている。図３Ｃに示すように、信号の低側波帯
はフィルタの第２段に用いられた値に基づいて遮断される。例えば、ｆｃを入力
信号の中心周波数、ｆａを所望の通過帯域の半電力帯域幅とすると、低側波帯は
周波数｜ｆｃ−ｆａ｜で遮断される。その結果の信号包絡線は非常に狭幅の連続
位相通過帯域になる。

【００２８】第２高調波撮像の場合は、第１及び第２段のパラメータはトランスデューサ、
組織あるいは密な組織の第２高調波値を通過させるよう設定される。このために
は、周波数２倍器２１４が起動される。

【００２９】その他の中心周波数値の例が表１に示されている。表１においては、値は全て
ＭＨｚで与えられている。各中心周波数の帯域幅は５０％である。ＬＯ１、ＬＯ
２、ＩＦ１及びＩＦ２は全て、図２中に示されている。パラメータｆｂｐｆ１及
びｆｂｐｆ２は、それぞれ図２の第３のバンドパスフィルタ２２０及び第５のバ
ンドパスフィルタ２２８の中心周波数を表す。ここで、信号はまずミックスダウ
ンされ、次いでミックスアップされるものと仮定されている。

【００３０】

【表１】

【００３１】図４Ａは、本発明の一実施形態に従って生成された典型的な超音波画像の一例
を示したものである。本発明によれば、約３０ＭＨｚ以上の周波数のトランスデ
ューサを用いて入力信号が作り出される。次に、入力信号は本発明の一実施形態
に従って処理される。図４Ａにおいては、部位４０２がユーザにとって関心の対
象となり得る要素を表し、これと対比して、やはり画像に現れ得る部位４０３は
関心の程度が低い対象である。図１Ｂに示すような未処理画像と比較して見ると
、図４Ａには、画像要素のセグメント化によって達成される本発明の効果が示さ
れている。

【００３２】図４Ｂは、本発明の一実施形態に従って生成された改善された第２高調波超音
波画像の典型的な一例を示したものである。上に述べたように、第１及び第２フ
ィルタ段は第２高調波に対して同調を取ることが可能である。部位４０２は、ユ
ーザにとって関心の対象となり得る要素４０２と４０３との間で要素のセグメン
ト化が行われた状態を表している。より高い画像のセグメント化と共に、表示さ
れる要素が比較的少数であることにより、観察者はより迅速かつ正確に関心部位
を識別することができる。

【００３３】これらの超音波画像は任意の高解像度ビデオディスプレイ・モニターに表示す
ることが可能である。また、複数の画像を並べて表示することも可能である。例
えば、処理された基本周波数の画像を第２高調波の画像の隣りに表示することが
可能である。画像の並列表示によってユーザはより迅速に関心部位の比較を行う
ことができる。また、画像は比較目的のために互いにオーバーラップさせること
も可能である。例えば、第２高調波画像を異なる色で着色して、基本周波数の画
像上に重ねて表示することが可能である。

【００３４】さらには、コンピュータを用いて超音波画像を表示することもできる。コンピ
ュータは画像をディジタル形式として取り込むことができる。その後、これらの
ディジタル画像はより容易に処理することが可能である。例えば、各部位の面積
を測定することが可能である。各部位の信号の強度をカラーコード表示すること
によって、関心対象の要素をより明確に示すこともできる。また、カラーコード
表示された第２高調波画像を基本周波数の画像の隣りに表示するか、あるいは基
本周波数画像上に重ねて表示することも可能である。

【００３５】以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらの実施形態の様々
な代替態様、修正態様並びに等価態様を用いることも可能である。例えば、異な
る形態のミキサー及び音響フィルタのような異なる種類のフィルタを使用するこ
とができる。また、バンドパスフィルタ・バンクを用いて種々の阻止スロープを
選択することができる。高域側及び低域側ミキサーを用いて最良の信号対雑音比
を達成することが可能である。また、中心周波数及び帯域幅については、上記以
外の他の値を使用することができる。例えば、各フィルタの入力及び出力にバッ
ファ及び整合ネットワークを新たに設けることができる。従って、上記の説明は
、特許請求の範囲の記載によって規定される本発明の範囲を限定する意味で解釈
されてはならないものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】先行技術による超音波画像の典型的な一例（Ａ）と、図１Ａの画
像を得るのに使用される周波数より周波数の高いトランスデューサから得られる
未処理超音波画像の典型的な一例（Ｂ）を示す。

【図２】本発明の一実施形態による回路のブロック図である。

【図３】入力信号の信号包絡線の典型的な一例（Ａ）、入力信号が本発明
の一実施形態に従って処理された後に生じる信号包絡線の典型的な一例（Ｂ）、
信号が本発明のもう一つの実施形態に従って処理された後に生じる信号包絡線の
典型的な一例（Ｃ）を示す。

【図４】本発明の一実施形態に従って得られる超音波画像の典型的な一例
（Ａ）、本発明のもう一つの実施形態に従って得られる改善された第２高調波超
音波画像の典型的な一例（Ｂ）を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C301 AA01 DD01 EE04 EE07 EE20 FF09 HH03 HH45 HH48 JB03 JB32 JB38 JB39 JB42 KK02 KK12 KK13 KK22 KK24 LL07 5J083 AA02 AB17 AC18 AC28 AC29 AD13 AE10 BE54 DC05 EA33 EA46 5K020 AA07 DD01 FF04 HH13 NN01 【要約の続き】割可能な可変帯域幅の通過帯域特性を持つ第２のフィルタ出力信号（ＩＦ２）を供給する。また、このスルーイング・バンドパスフィルタは、関心対象の経時変化特性に従って第１及び第２の信号源を制御するための制御手段を備えている。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】組織及び体液の反射アーティファクトを表す経時変化性音響
信号を選択的に通過させる超音波撮像システムにおける適応型スルーイング・バ
ンドパスフィルタであって、反射アーティファクト信号周波数の未処理信号を入力信号として受け取るよう
構成された入力ノードと、第１の基準信号を供給するよう構成された第１の信号源と、その入力信号及び前記第１の基準信号を受け取るよう構成され、かつ入力信号
と第１の基準信号とを所望の第１の周波数範囲に適合させるように混合するよう
構成された第１のミキサーと、前記第１の周波数範囲より高い上側通過帯域周波数を持ち、かつ第１のフィル
タ出力信号を供給するよう構成された第１の固定バンドパスフィルタと、第２の基準信号を供給するよう構成された第２の信号源と、前記第１のフィルタ信号及び第２の基準信号を受け取るよう構成され、かつ前
記第１のフィルタ信号と前記第２の基準信号とを所望の第２の周波数範囲に適合
させるように混合するよう構成された第２のミキサーと、第１のバンドパスフィルタとオーバーラップしない中心周波数及び帯域幅を持
つことによって入力信号の経時変化特性を調べるために役立つ分割可能な可変帯
域幅の通過帯域特性を有する第２のフィルタ出力信号を供給するよう構成された
第２の固定バンドパスフィルタと、前記第１及び第２の信号源を関心対象の経時変化特性に従って制御する制御手
段と、を備えていることを特徴とするスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項２】上記第１及び第２の固定バンドパスフィルタが音響フィルタ
であることを特徴とする請求項１記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項３】上記第１及び第２のミキサーと上記第１及び第２の固定バン
ドパスフィルタが、上記入力ノードに接続されたトランスデューサの中心周波数
及び帯域幅に設定されることを特徴とする請求項１記載のスルーイング・バンド
パスフィルタ。
【請求項４】上記第１及び第２のミキサーと上記第１及び第２の固定バン
ドパスフィルタが、上記入力信号に含まれているより高い周波数をフィルタする
ことによって血液雑音対組織比を制御するよう設定されることを特徴とする請求
項１記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項５】オペレータが血液雑音対組織比を制御することを特徴とする
請求項４記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項６】上記第１及び第２のミキサーと上記第１及び第２の固定バン
ドパスフィルタが、上記未処理信号の選択された部分の第２高調波の中心周波数
及び帯域幅に設定されることを特徴とする請求項１記載のスルーイング・バンド
パスフィルタ。
【請求項７】上記第１及び第２のミキサーと上記第１及び第２の固定バン
ドパスフィルタが、信号対雑音比を最適化するよう縮小された帯域幅に設定され
ることを特徴とする請求項６記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項８】上記第１及び第２のミキサーと上記第１及び第２の固定バン
ドパスフィルタが、閉塞部の位置を示すための中心周波数及び帯域幅に設定され
ることを特徴とする請求項６記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項９】上記第１及び第２のミキサーと上記第１及び第２の固定バン
ドパスフィルタが、密な組織物質の位置を示すための中心周波数及び帯域幅に設
定されることを特徴とする請求項６記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項１０】上記第１及び第２のミキサーと上記第１と第２の固定バン
ドパスフィルタが、画像情報を基本周波部分と第２高調波部分に分けるための中
心周波数及び帯域幅に設定されることを特徴とする請求項６記載のスルーイング
・バンドパスフィルタ。
【請求項１１】上記基本周波部分と第２高調波部分が並べて表示されるこ
とを特徴とする請求項１０記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項１２】上記上記第２高調波部分が基本周波部分に重ねてカラー表
示されることを特徴とする請求項１０記載のスルーイング・バンドパスフィルタ
。
【請求項１３】上記第１及び第２のミキサーが低域側ミキサーであること
を特徴とする請求項１記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項１４】上記第１のミキサーが高域側ミキサーであり、上記第２の
ミキサーが低域側ミキサーであることを特徴とする請求項１記載のスルーイング
・バンドパスフィルタ。
【請求項１５】上記入力信号が音響トランスデューサによって発生するこ
とを特徴とする請求項１記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項１６】上記トランスデューサが約３０ＭＨｚ以上の周波数で動作
することを特徴とする請求項１５記載のスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項１７】上記第２のフィルタ出力がコンピュータシステムに接続さ
れ、そのコンピュータシステムが、前記第２のフィルタ出力をディジタル形式に変換する手段と、ディジタル化された前記第２のフィルタ出力の保存するメモリと、前記メモリの内容を処理して画像を形成するプロセッサと、画像を表示する表示装置と、を備えていることを特徴とする請求項１記載のスルーイング・バンドパスフィル
タ。
【請求項１８】組織及び体液の反射アーティファクトを表す経時変化性音
響信号を選択的に通過させる超音波撮像システムにおける適応型スルーイング・
バンドパスフィルタであって、反射アーティファクト信号周波数の未処理信号を入力信号として受け取るよう
構成された入力ノードと、第１の基準信号を供給するよう構成された第１の電圧制御発振器と、前記入力信号及び前記第１の基準信号を受け取るよう構成され、かつ前記入力
信号と前記第１の基準信号とを所望の第１の周波数範囲に適合させるように混合
するよう構成された第１のミキサーと、前記第１の周波数範囲より高い上側通過帯域周波数を持ち、かつ第１のフィル
タ出力信号を供給するよう構成された第１の固定バンドパスフィルタと、第２の基準信号を供給するよう構成された第２の電圧制御発振器と、前記第１のフィルタ信号及び第２の基準信号を受け取るよう構成され、かつ前
記第１のフィルタ信号と前記第２の基準信号とを所望の第２の周波数範囲に適合
させるように混合するよう構成された第２のミキサーと、第１のバンドパスフィルタ・バンクとオーバーラップしない中心周波数及び帯
域幅を持つことによって入力信号の経時変化特性を調べるために役立つ分割可能
な可変帯域幅の通過帯域特性を有する第２のフィルタ出力信号を供給するよう構
成された第２の固定バンドパスフィルタと、前記第１及び第２の電圧制御発振器を関心対象の経時変化特性に従って制御す
る制御手段と、を具有し、前記第１及び第２のミキサーと前記第１及び第２の固定バンドパスフィルタが
、前記入力ノードに接続されたトランスデューサの第２高調波の中心周波数及び
帯域幅に設定されることを特徴とするスルーイング・バンドパスフィルタ。
【請求項１９】超音波撮像システムにおける、組織及び体液の反射アー
ティファクトを表す経時変化性音響信号をフィルタする方法において、入力信号を構成する、反射アーティファクト信号周波数の未処理信号を受け取
るステップと、第１の基準発振信号を発生させるステップと、前記入力信号と前記第１の基準信号とを所望の第１の周波数範囲に適合させる
よう混合して第１の混合信号を発生させるステップと、前記第１の周波数範囲より高い上側通過帯域周波数に合わせて前記第１の混合
信号をバンドパスフィルタすることによって第１のフィルタ出力信号を得るステ
ップと、第２の基準発振信号を発生させるステップと、前記第１のフィルタ出力と前記第２の基準信号とを所望の第２の周波数範囲に
適合させるよう混合して第２の混合信号を発生させるステップと、第１のバンドパスフィルタするステップとオーバーラップしない中心周波数及
び帯域幅に合わせて前記第２の混合信号をバンドパスフィルタすることによって
、入力信号の経時変化特性を調べるのに役立つ分割可能な可変帯域幅の通過帯域
特性を持つ第２のフィルタ出力信号を得るステップと、前記第１及び第２の基準発振信号を関心対象の経時変化特性に従って制御する
ステップと、を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２０】上記第１及び第２の混合するステップと上記第１及び第２
のフィルタするステップが、入力信号の中心周波数及び帯域幅に合わせて調整さ
れることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】上記第１及び第２の混合するステップと上記第１及び第２
のフィルタするステップが未処理信号を発生するトランスデューサの中心周波数
及び帯域幅に合わせて調整されることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】上記第１及び第２の混合するステップと上記第１及び第２
のフィルタするステップが、入力信号に含まれるより高い周波数をフィルタする
ことによって血液雑音対組織比を制御する中心周波数及び帯域幅に合わせ調整さ
れることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２３】オペレータが血液雑音対組織比を制御することを特徴とす
る請求項２２記載の方法。
【請求項２４】上記第１及び第２の混合するステップと上記第１及び第２
のフィルタするステップが、上記未処理信号の選択された部分の第２高調波の中
心周波数及び帯域幅に合わせて調整されることを特徴とする請求項１９記載の方
法。
【請求項２５】上記第１及び第２の混合するステップと上記第１及び第２
のフィルタするステップが、画像を基本周波部分と第２高調波部分に分けるため
の中心周波数及び帯域幅に合わせて調整されることを特徴とする請求項１９記載
の方法。
【請求項２６】さらに、上記基本周波部分と第２高調波部分を並べて表示
するステップを備えていることを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】さらに：上記第２高調波部分のカラー化するステップと、基本周波部分上に前記カラー化された第２高調波部分を重ねて表示するステッ
プと、を備えていることを特徴とする請求項２５記載の方法
【請求項２８】さらに、上記基本周波部分をカラー化するステップを備え
ていることを特徴とする請求項２７記載の方法。
【請求項２９】上記第１及び第２の混合するステップがそれぞれの入力信
号をミックスダウンすることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項３０】上記第１及び第２の混合するステップがそれぞれの入力信
号をミックスアップすることを特徴とする請求項１９記載の方法。