JP2004298620A - 超音波診断装置及び超音波画像生成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 周波数fの第1の基本波と周波数f2の第2の基本波との差音成分を、二次高調波と相互作用させることにより、二次高調波信号の増強等を図り、これにより映像化の対象とする反射波成分を高S/N比にて抽出する。例えば、差音成分を第1の基本波の二次高調波の低周波側に当該二次高調波と重畳するように出現させる場合には、f2=2.8f程度に設定する。また、差音成分を第1の基本波の二次高調波の高周波側に当該二次高調波と重畳するように出現させる場合には、f2=3.2f程度に設定する。
【選択図】 図4
Description
まず、本実施形態に係る超音波診断装置10の構成を、図1を参照しながら説明する。図1に示すように、本超音波診断装置10は、超音波プローブ11、パルサ/アンプユニット13、波形制御部14、A/Dコンバータ15、検波ユニット16、信号処理部17、フィルタ処理部18、フィルタ処理部18Bモード処理部19、ドプラ処理部21、DSC23、表示部25、入力ユニット27を具備している。
次に、本映像化手法において利用される差音成分の発生原理について説明する。一般に、基本波をa・sinftとした場合、二乗の非線形の効果は(a・sinft)2として表すことができる。また、第1の基本波sinf1t、第2の基本波a・sinf2tとする送信超音波を使用する場合、その非線形効果は(sinf1t+a・sinf2t)2と表すことができ、次のように変形することができる。
次に、上記差音成分を出現させるための送信超音波について説明する。送信超音波は、サイン型とコサイン型とに分類することができる。また、それぞれの型において、二次高調波と強めあう差音成分を発生させるもの(すなわち、二次高調波と同一の極性を持つ差音成分を発生させるもの)と、二次高調波と弱め合う差音成分を発生させるもの(すなわち、二次高調波と反対の極性を持つ差音成分を発生させるもの)とがある。以下、サイン型については図9(a)、(b)を参照し、コサイン型については図10(a)、(b)を参照しながら説明する。
(1)強め合う条件 θ=π
(2)弱め合う条件 θ=0 or 2π
一方、図10(a)は、二次高調波と強めあう差音成分を発生させるための、コサイン型の送信超音波の波形(中心部分)を示している。同図に示すように、二次高調波と弱め合う差音成分を発生させるためには、第2の基本波(周波数f2)を、その振幅の山(谷)が第1の基本波(周波数f1)の振幅の山(谷)とタイミングが(例えば)一致するように位相を制御する。一方、図10(b)は、二次高調波と弱め合う差音成分を発生させるための、コサイン型の送信超音波の波形(中心部分)を示している。同図に示すように、二次高調波と弱め合う差音成分を発生させるためには、第2の基本波(周波数f2)を、その振幅の山(谷)が第1の基本波(周波数f1)の振幅の谷(山)とタイミングが(例えば)一致するように位相を制御する。
(1)強め合う条件 θ=0 or 2π
(2)弱め合う条件 θ=π
なお、本実施形態では、後述するように、二次高調波と差音成分とが強め合う場合について説明する。従って、図9(a)又は図10(a)に示す波形を有する送信超音波(より厳密には、各図に示した基本波を重ね合わせて得られる超音波。図12参照。)が、波形制御部14の制御のもと、パルサ/アンプユニット13によって生成され、プローブ11から送信される。また、後述するように、二次高調波と差音成分とが強め合う場合について説明する第2の実施形態においては、図9(b)又は図10(b)に示す波形を有する送信超音波(図17参照。)が、波形制御部14の制御のもと、パルサ/アンプユニット13によって生成され、プローブ11から送信される。
次に、差音成分を利用した映像化手法を実行する場合における、本超音波診断装置10の動作について説明する。本実施形態は、直接的には第2の基本波の位相等を制御し、間接的には差音成分の位相を制御することで、第1の基本波の二次高調波成分を増大させるものである。この例は、例えば組織領域を画像化する場合等に実益がある。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、第1の基本波の二次高調波成分を除去・低減するように差音成分の位相を制御するものである。。この例は、例えば特願2001−343577号に開示されているように、コントラストエコーにおいて、第1の基本波周波数の略1.5倍帯域において組織像と造影剤エコーとを分離し、造影剤エコーを映像化する場合等に実益がある。
次に、第3の実施形態について説明する。本実施形態は、第1の基本波と第2の基本波との和音成分を、第1の基本波又は第2の基本波の二次高調波と相互作用させることにより、広い帯域での画像化、高S/N比の画像化等を実現するものである。
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。第4の実施形態は、第1の実施形態で述べた差音成分の位相制御、又は第3の実施形態で述べた和音成分の位相制御を、ドプラモードにおいて実行するものである。以下、第1の実施形態にて説明した差音成分の位相制御(すなわち、差音成分と二次高調波とが強め合う場合)を例に、図1を参照しながら説明する。
次に、本発明の第5の実施形態について説明する。本実施形態では、差音成分又は和音成分の位相、振幅、極性を制御することで、当該差音成分により基本波のもれを相殺するものである。この基本波のもれは、当該超音波診断装置10に内在する特性によって生ずるものである。以下、差音成分を利用する場合を例として説明する。
次に、第6の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明の技術的思想を、コントラストエコーにおいて複数回の超音波送受信を行い、モーションアーチファクトの削除を目的として、サブトラクション法により造影剤エコーを抽出する場合において利用するものである。以下、差音成分を利用する場合を例として説明する。
Claims (20)
- 少なくとも第1の基本波と当該第1の基本波よりも高周波である第2の基本波とを有する送信超音波を生成する手段であって、当該送信超音波を被検体に送信しその反射波を受信した場合、当該反射波に含まれる前記第1の基本波と前記第2の基本波との差音成分が前記第1の基本波の二次高調波と相互作用するように、前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうちの少なくとも一方の周波数を制御し、前記相互作用を制御するために前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうちの少なくとも一方の位相を制御して前記送信超音波を生成する送信超音波生成手段と、
前記送信超音波を前記被検体に送信する送信手段と、
前記被検体から前記送信超音波の反射波を受信する受信手段と、
前記反射波に基づいて、超音波画像を生成する画像生成手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記送信超音波生成手段は、前記二次高調波と前記差音成分との位相が合うように、前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうち少なくとも一方の位相を制御して、前記送信超音波を生成することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記送信超音波生成手段は、
前記第1の基本波及び前記第2の基本波がサイン型の場合には、前記第1の基本波に対する前記第2の基本波の位相差をπとし、
前記第1の基本波及び前記第2の基本波がコサイン型の場合には、前記第1の基本波に対する前記第2の基本波の位相差を0又は2πとすること、
を特徴とする請求項2記載の超音波診断装置。 - 前記送信超音波生成手段は、前記二次高調波と前記差音成分との位相が逆転するように、前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうち少なくとも一方の位相を制御して、前記送信超音波を生成することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記送信超音波生成手段は、
前記第1の基本波及び前記第2の基本波がサイン型の場合には、前記第1の基本波に対する前記第2の基本波の位相差を0又は2πとし、
前記第1の基本波及び前記第2の基本波がコサイン型の場合には、前記第1の基本波に対する前記第2の基本波の位相差をπとすること、
を特徴とする請求項4記載の超音波診断装置。 - 前記送信超音波生成手段は、前記差音成分が前記二次高調波の低周波側で当該二次高調波に重畳するように、前記第2の基本波の前記周波数を前記第1の基本波の前記周波数の三倍未満に制御することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記送信超音波生成手段は、前記差音成分が前記二次高調波の高周波側で当該二次高調波に重畳するように、前記第2の基本波の前記周波数を前記第1の基本波の前記周波数の三倍以上に制御することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 前記送信超音波生成手段は、前記差音成分が前記二次高調波の高周波側及び低周波側で当該二次高調波に重畳するように、前記第2の基本波の位相を制御して前記送信超音波を生成することを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。
- 少なくとも第1の基本波と当該第1の基本波よりも高周波である第2の基本波とを有する送信超音波を生成する手段であって、当該送信超音波を被検体に送信しその反射波を受信した場合、当該反射波に含まれる前記第1の基本波と前記第2の基本波との和音成分が、前記第1の基本波の二次高調波及び前記第2の基本波の二次高調波の少なくとも一方と相互作用するように、前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうちの少なくとも一方の周波数を制御し、前記相互作用を制御するために前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうちの少なくとも一方の位相を制御して前記送信超音波を生成する送信超音波生成手段と、
前記送信超音波を前記被検体に送信する送信手段と、
前記被検体から前記送信超音波の反射波を受信する受信手段と、
前記反射波に基づいて、超音波画像を生成する画像生成手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記送信超音波生成手段は、前記二次高調波と前記和音成分との位相が合うように、前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうち少なくとも一方の位相を制御して、前記送信超音波を生成することを特徴とする請求項9記載の超音波診断装置。
- 前記送信超音波生成手段は、
前記第1の基本波及び前記第2の基本波がサイン型の場合には、前記第1の基本波に対する前記第2の基本波の位相差をπとし、
前記第1の基本波及び前記第2の基本波がコサイン型の場合には、前記第1の基本波に対する前記第2の基本波の位相差を0又は2πとすること、
を特徴とする請求項10記載の超音波診断装置。 - 前記送信超音波生成手段は、前記二次高調波と前記和音成分との位相が逆転するように、前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうち少なくとも一方の位相を制御して、前記送信超音波を生成することを特徴とする請求項9記載の超音波診断装置。
- 前記送信超音波生成手段は、
前記第1の基本波及び前記第2の基本波がサイン型の場合には、前記第1の基本波に対する前記第2の基本波の位相差を0又は2πとし、
前記第1の基本波及び前記第2の基本波がコサイン型の場合には、前記第1の基本波に対する前記第2の基本波の位相差をπとすること、
を特徴とする請求項12記載の超音波診断装置。 - 少なくとも第1の基本波と当該第1の基本波よりも高周波である第2の基本波とを有する送信超音波を生成する手段であって、当該送信超音波を被検体に送信しその反射波を受信した場合、当該反射波に含まれる前記第1の基本波と前記第2の基本波との差音成分又は和音成分が、前記第1又は第2の基本波の少なくとも一方のもれを相殺するように、少なくとも前記第2の基本波の位相を制御して前記送信超音波を生成する送信超音波生成手段と、
前記送信超音波を前記被検体に送信する送信手段と、
前記被検体から前記送信超音波の反射波を受信する受信手段と、
前記反射波に基づいて、超音波画像を生成する画像生成手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 - 前記送信手段は、前記送信超音波を、少なくとも2レートで送信し、
前記受信手段は、前記被検体から前記少なくとも2レートで送信された前記各送信超音波の反射波を受信して、異なるレート間にて差分処理を施し、
前記画像生成手段は、前記差分処理された反射波に基づいて、前記超音波画像を生成すること、
を特徴とする請求項14記載の超音波診断装置。 - 前記送信手段は、前記送信超音波を一の走査線について複数回送信し、
前記受信手段は、前記各送信超音波に対応する複数の反射波を受信し、
前記画像生成手段は、前記複数の反射波のそれぞれから、前記二次高調波と前記差音成分とを抽出する抽出手段を有すること、
を特徴とする請求項14記載の超音波診断装置。 - 前記画像生成手段は、前記反射波毎に抽出された前記二次高調波と前記差音成分とに基づいて、血流画像を生成するドプラ処理手段を有することを特徴とする請求項16記載の超音波診断装置。
- 少なくとも第1の基本波と当該第1の基本波よりも高周波である第2の基本波とを有する送信超音波を被検体に送信しその反射波を受信した場合、当該反射波に含まれる前記第1の基本波と前記第2の基本波との差音成分が前記第1の基本波の二次高調波と相互作用するように、前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうちの少なくとも一方の周波数を制御し、前記相互作用を制御するために前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうちの少なくとも一方の位相を制御して前記送信超音波を生成し、
前記送信超音波を前記被検体に送信し、
前記被検体から前記送信超音波の反射波を受信し、
前記反射波に基づいて、超音波画像を生成すること、
を具備することを特徴とする超音波画像生成方法。 - 少なくとも第1の基本波と当該第1の基本波よりも高周波である第2の基本波とを有する送信超音波を被検体に送信しその反射波を受信した場合、当該反射波に含まれる前記第1の基本波と前記第2の基本波との和音成分が、前記第1の基本波の二次高調波及び前記第2の基本波の二次高調波の少なくとも一方と相互作用するように、前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうちの少なくとも一方の周波数を制御し、前記相互作用を制御するために前記第1の基本波及び前記第2の基本波のうちの少なくとも一方の位相を制御して前記送信超音波を生成し、
前記送信超音波を前記被検体に送信し、
前記被検体から前記送信超音波の反射波を受信し、
前記反射波に基づいて、超音波画像を生成すること、
を具備することを特徴とする超音波画像生成方法。 - 少なくとも第1の基本波と当該第1の基本波よりも高周波である第2の基本波とを有する送信超音波を被検体に送信しその反射波を受信した場合、当該反射波に含まれる前記第1の基本波と前記第2の基本波との差音成分又は和音成分が、前記第1又は第2の基本波の少なくとも一方のもれを相殺するように、少なくとも前記第2の基本波の位相を制御して前記送信超音波を生成し、
前記送信超音波を前記被検体に送信し、
前記被検体から前記送信超音波の反射波を受信し、
前記反射波に基づいて、超音波画像を生成すること、
を具備することを特徴とする超音波画像生成方法。
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