JP2010213905A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高調波成分を検出するためのより適切な参照信号を生成し得る超音波診断装置を提供する。
【解決手段】本発明では、被検体内へ第１超音波信号を送信するための送信部１２と、超音波を受信するための受信部１３と、受信部１３で受信された、第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号の高調波成分に基づいて被検体内の画像を形成する画像処理部１４とを備える超音波診断装置Ｓにおいて、第１超音波信号に基づく超音波を受信することによって得られた生成用受信信号に基づいて、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における第２超音波信号の高調波成分を検出するべく相関処理に用いる参照信号を生成する参照信号生成部３０と、受信部１３の出力と参照信号生成部３０で予め生成された参照信号との相関処理を行うことによって受信部１３の出力から第２超音波信号の高調波成分を検出する相関部４０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検体内に第１超音波信号を送信しこの第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号を受信してこの第２超音波信号に基づいて被検体内の画像を形成する超音波診断装置に関し、特に、被検体内から来た超音波を受信することによって得られた受信信号と所定の参照信号との相関処理を行うことによって前記受信信号から前記第２超音波信号の高調波成分を検出する超音波診断装置に関する。

超音波は、通常、１６０００Ｈｚ以上の音波をいい、非破壊、無害および略リアルタイムでその内部を調べることが可能なことから、欠陥の検査や疾患の診断等の様々な分野に応用されている。その一つに、被検体内を超音波で走査し、被検体内から来た超音波の反射波（エコー）から生成した受信信号に基づいて当該被検体内の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。この超音波診断装置は、医療用では、他の医療用画像装置に較べて小型で安価であり、そしてＸ線等の放射線被爆が無く安全性が高いこと、また、ドップラ効果を応用した血流表示が可能であること等の様々な特長を有している。このため、超音波診断装置は、循環器系（例えば心臓の冠動脈等）、消化器系（例えば胃腸等）、内科系（例えば肝臓、膵臓および脾臓等）、泌尿器系（例えば腎臓および膀胱等）および産婦人科系等で広く利用されている。この超音波診断装置には、被検体に対して超音波（超音波信号）を送受信する超音波探触子が用いられる。この超音波探触子は、圧電現象を利用することによって、送信の電気信号に基づいて機械振動して超音波（超音波信号）を発生し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる超音波（超音波信号）の反射波を受けて受信の電気信号を生成する１または複数の圧電素子を備えて構成されている。

また、近年では、超音波探触子から被検体内へ送信された超音波の周波数（基本周波数）成分ではなく、その高調波周波数成分（高調波成分）によって被検体内の内部状態の画像を形成するハーモニックイメージング（Harmonic Imaging）技術が研究、開発されている。このハーモニックイメージング技術は、基本周波数成分（基本波成分）のレベルに比較してサイドローブレベルが小さく、Ｓ／Ｎ比（signal to noise ratio）が良くなってコントラスト分解能が向上すること、周波数が高くなることによってビーム幅が細くなって横方向分解能が向上すること、近距離では音圧が小さくて音圧の変動が少ないために多重反射が抑制されること、および、焦点以遠の減衰が基本波並みであり高周波を基本波とする場合に較べて深速度を大きく取れること等の様々な利点を有している。

このハーモニックイメージング技術には、従来、大別すると、フィルタ法と位相反転法（パルスインバージョン法）との２つの方法がある。このフィルタ法は、高調波検出フィルタにより基本波成分と高調波成分とを分離し、高調波成分だけを抽出し、この高調波成分から超音波画像を生成する方法である。また、この位相反転法は、同一方向に続けて互いに位相が反転している第１および第２送信信号を送信し、これら第１および第２送信信号に対応する第１および第２受信信号を加算することによって高調波成分を抽出し、この高調波成分から超音波画像を生成する方法である。第１および第２受信信号における基本波成分は、位相が反転しているが、高調波の例えば２次高調波成分は、同相となるため、第１および第２受信信号を加算することによってこの２次高調波成分が抽出される（例えば、特許文献１参照）。

このような超音波診断装置の一態様として、被検体内に送信した第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号をより精度よく受信すべく、および／または、表面からより深い部位を観察すべく、被検体内から来た超音波を受信することによって得られた受信信号と所定の参照信号（テンプレート）との相関処理を行うことによって前記第２超音波信号を検出する超音波診断装置が研究、開発されている。

例えば、特許文献２に開示の超音波診断装置では、超音波プローブによって超音波が所定の３次元領域に対して拡散されて送信され、前記所定の３次元領域に含まれる所定の反射点からの反射波との相関を表すマッチドフィルタに、反射点から各超音波振動子までの距離に応じた超音波の減衰補正を施すことで得られた重み付きマッチドフィルタと、超音波プローブによって受信された受信信号とをコンボリューションすることで、前記所定の反射点における画素値が求められ、各反射点の画素値を求めることで、前記所定の３次元領域におけるボリュームデータが求められる。そして、このマッチドフィルタに関し、特許文献２には、「このマッチドフィルタは、超音波プローブの各超音波振動子から所定の反射点までの距離と、伝播する超音波の速度によって決定され、各超音波振動子が受信する所定の反射点からの反射波との相関を表している。このマッチドフィルタは、３次元領域に含まれる反射点ごとに用意されている。」と説明されている（［００２０］段落）。

また、例えば、特許文献３に開示の、マッチドフィルタを用いた超音波信号検出方法では、底面エコー信号波形やきずエコー信号波形がマッチドフィルタの参照信号とされ、且つ白色雑音波形や林状エコー信号波形がマッチドフィルタの雑音信号とされ、これら参照信号と雑音信号とに基づいてマッチドフィルタの係数信号が設定される。そして、このマッチドフィルタに関し、特許文献３には、「実試験体の底面エコー信号波形あるいはきずエコー信号波形を参照信号として用いる」と説明され（［００４７］段落ないし［００５３］段落）、また、「システム応答からの予測信号を参照信号として用いる」と説明されている（［００５４］段落ないし［００６０］段落）。すなわち、特許文献３では、実試験体のエコーを実測することによって、あるいは、システム応答から予測することによって、参照信号が得られている。

特開２００１−２８６４７２号公報 特開２００８−２２０６５２号公報 特開２００５−２２１３２１号公報

ところで、このような相関処理によって目的の信号、すなわち、第２超音波信号を検出する超音波診断装置では、参照信号の波形が最適化されていない場合には、相関処理を行わない場合と比較したＳ／Ｎ比の向上が望めず、また、アーチフェクトが発生するため、この参照信号波形の最適化が重要である。特に、第２超音波信号の高調波成分を検出する場合に、高調波成分は、基本波の波形に比べて歪みを生じているため、この参照信号波形の最適化がより重要となる。

前記特許文献２では、参照信号波形に対応するマッチドフィルタに関し、前記記載があるものの、具体的なマッチドフィルタのテンプレートの形成方法が開示されておらず、最適なマッチドフィルタを得ることが難しい。

また、前記特許文献３では、前記記載から参照信号を生成することができるが、実測する場合では、参照信号を生成した実試験体と被検体とは必ずしも一致するものではなく、最適な参照信号を得ることが難しい。また、システム応答から予測する場合では予測である以上この生成した参照信号が最適であるとは限らない。

そして、これら特許文献２および特許文献３には、高調波成分に関する記載も示唆もなく、これら特許文献２および特許文献３におけるマッチドフィルタは、基本波に対するものである。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、第２超音波信号の高調波成分を検出するためのより適切な参照信号を生成することができる超音波診断装置を提供することである。

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明にかかる一態様では、被検体内へ第１超音波信号を送信するための送信部と、超音波による受信信号を受信するための受信部と、前記受信部で受信された、前記第１超音波信号に基づく前記被検体内から来た第２超音波信号に基づいて前記被検体内の画像を形成する画像処理部とを備える超音波診断装置において、前記第１超音波信号に基づく超音波を受信することによって得られた生成用受信信号に基づいて、前記第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における前記第２超音波信号の高調波成分を検出するべく相関処理に用いる参照信号を生成する参照信号生成部と、前記受信部の出力と前記参照信号生成部で予め生成された参照信号との相関処理を行うことによって前記受信部の出力から前記第２超音波信号の高調波成分を検出する相関部とを備えることを特徴とする。

このような構成の超音波診断装置では、第１超音波信号に基づく超音波を受信することによって得られた生成用受信信号に基づいて、第２超音波信号の高調波成分を検出するための相関処理に用いる参照信号（高調波用参照信号）が生成される。このため、より適切な参照信号が得られ、この結果、相関処理を行わない場合と比較したＳ／Ｎ比の向上が望め、また、アーチフェクトの発生がより低減される。

ここで、第１超音波信号に基づく超音波には、被検体内へ送信される前の第１超音波信号、および、第１超音波信号が所定の超音波反射体によって反射されることによって生じた反射波が含まれる。

また、上述の超音波診断装置において、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる第１および第２圧電部を備える超音波探触子をさらに備え、前記第１超音波信号は、前記第１圧電部によって送信され、前記生成用受信信号は、前記第２圧電部によって受信することで得られた信号であることを特徴とする。

この構成によれば、第１圧電部によって送信された第１超音波信号に基づく超音波が第２圧電部で受信され、第２圧電部によって参照信号を生成するための生成用受信信号を得ることが可能となる。

また、上述の超音波診断装置において、前記第１圧電部は、複数の第１圧電素子を備え、前記参照信号生成部は、前記複数の第１圧電素子によってそれぞれ送信された前記複数の第１超音波信号に基づく複数の超音波をそれぞれ受信することによって得られた複数の生成用受信信号を平均し、この平均によって得られた平均信号を前記高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮し、この圧縮された圧縮平均信号を前記参照信号とすることによって前記参照信号を生成することを特徴とする。

この構成によれば、第１圧電部が複数の第１圧電素子を備えて構成される場合に、各第１圧電素子によってそれぞれ送信された複数の第１超音波信号に基づく複数の超音波をそれぞれ受信することによって複数の生成用受信信号が得られ、その平均によって得られた平均信号が高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮され、この圧縮された圧縮平均信号が参照信号とされる。このため、複数の第１圧電素子において、例えば製造過程や経年劣化等によってその特性に素子ばらつきがあったとしても、前記素子ばらつきが緩和され、より適切な参照信号が得られる。

また、上述の超音波診断装置において、前記第１圧電部は、複数の第１圧電素子を備え、前記参照信号生成部は、前記複数の第１圧電素子によってそれぞれ送信された前記複数の第１超音波信号に基づく複数の超音波をそれぞれ受信することによって得られた複数の生成用受信信号における各波形を相互に比較し、互いに略一致する波形の個数が最も多い波形の最多信号を前記高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮し、この圧縮された圧縮最多信号を前記参照信号とすることによって前記参照信号を生成することを特徴とする。

この構成によれば、第１圧電部が複数の第１圧電素子を備えて構成される場合に、各第１圧電素子によってそれぞれ送信された複数の第１超音波信号に基づく複数の超音波をそれぞれ受信することによって複数の生成用受信信号が得られ、これら複数の生成用受信信号のうちの最も多い波形形状（中央値の波形形状）の生成用受信信号が高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮され、この圧縮された圧縮最多信号が参照信号とされる。このため、複数の第１圧電素子において、例えば製造過程や経年劣化等によってその特性に素子ばらつきがあったとしても、前記素子ばらつきが緩和され、より適切な参照信号が得られる。

また、これら上述の超音波診断装置において、前記第２圧電部は、前記第１圧電部に近接して配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、第２圧電部が第１圧電部に近接して配置されている。このため、被検体内へ送信される前の第１超音波信号を受信することによって得られた信号を生成用受信信号とする場合に、被検体内へ送信される前の第１超音波信号をより直接的に受信することができ、例えば外乱ノイズ等をより低減した生成用受信信号が得られる。したがって、より適切な参照信号が得られる。

また、上述の超音波診断装置において、前記第２圧電部は、前記第１および第２超音波信号の送受信面と前記第１圧電部との間に配置されていることを特徴とする。

この構成によれば、第２圧電部が第１および第２超音波信号の送受信面と第１圧電部との間に配置されている。このため、第２圧電部が第１圧電部に直接的にあるいは間接的に積層され、被検体内へ送信される前の第１超音波信号を受信することによって得られた信号を生成用受信信号とする場合に、被検体内へ送信される前の第１超音波信号をさらにより直接的に受信することができ、例えば外乱ノイズ等をさらにより低減した生成用受信信号が得られる。したがって、さらにより適切な参照信号が得られる。

また、上述の超音波診断装置において、前記第２圧電部は、有機圧電材料を備えて構成されることを特徴とする。

この構成によれば、第２圧電部が有機圧電材料を備えて構成される。このため、比較的広帯域に超音波信号を受信することができる。したがって、例えば第１超音波信号等の所定の基本波に対する第２超音波信号の高調波成分を比較的容易に受信することが可能となる。

本発明にかかる超音波診断装置は、第２超音波信号の高調波成分を検出するための相関処理に用いる、より適切な参照信号が得られる。

実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。 実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。 実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す断面図である。 実施形態の超音波診断装置における参照信号生成部の構成を示すブロック図である。 参照信号を生成する場合における波形の時間方向の圧縮を説明するための図である。 送信信号に周期２．５ＭＨｚのＢａｒｋｅｒ ｃｏｄｅ １３ｌｅｎｇｔｈ ＰＳＫを用いた場合の実験結果を示す図である。 周期２．５ＭＨｚのＢａｒｋｅｒ ｃｏｄｅ １３ｌｅｎｇｔｈ ＰＳＫを説明するための図である。 送信信号波形１チャンネルの乱れを示す図である。

以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。また、本明細書において、適宜、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

図１は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。図２は、実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。図３は、実施形態の超音波診断装置における超音波探触子の構成を示す図である。図４は、実施形態の超音波診断装置における参照信号生成部の構成を示すブロック図である。図５は、参照信号を生成する場合における波形の時間方向の圧縮を説明するための図である。図５（Ａ）は、圧縮前の元波形を示し、図５（Ｂ）は、２次高調波成分を検出するために用いられる２次高調波用参照信号の場合を示し、そして、図５（Ｃ）は、３次高調波成分を検出するために用いられる３次高調波用参照信号の場合を示す。

超音波診断装置Ｓは、図１に示すように、図略の生体等の被検体に対して超音波（第１超音波信号）を送信すると共に、この第１超音波信号に基づく被検体内から来た超音波（第２超音波信号）を受信する超音波探触子２と、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して第１超音波信号を送信させると共に、超音波探触子２で受信された被検体内から来た第２超音波信号に応じて超音波探触子２で生成された電気信号の受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する超音波診断装置本体１とを備えて構成される。

この第１超音波信号に基づく被検体内から来た超音波は、被検体内における音響インピーダンスの不整合によって被検体内で第１超音波信号が反射した反射波（エコー）だけでなく、例えば微小気泡（マイクロバブル）等の超音波造影剤（コントラスト剤）が用いられている場合には、第１超音波信号に基づいて超音波造影剤の微小気泡で生成される超音波もある。超音波造影剤では、超音波の照射を受けると、超音波造影剤の微小気泡は、共振もしくは共鳴し、さらに一定の閾値以上の音圧では崩壊、消失する。超音波造影剤では、微小気泡の共振によって、あるいは微小気泡の崩壊、消失によって、超音波が生じている。

超音波診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像処理部１４と、表示部１５と、制御部１６とを備えて構成されている。

操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータを入力するための装置であり、例えば、複数の入力スイッチを備えた操作パネルやキーボード等である。

送信部１２は、制御部１６の制御に従って、超音波探触子２へケーブル３を介して電気信号の送信信号を供給して超音波探触子２に第１超音波信号を発生させる回路である。送信部１２は、例えば、高電圧のパルスを生成する高圧パルス発生器等を備えて構成される。そして、超音波探触子２が複数の圧電素子を備えて構成されている場合には、送信部１２は、前記複数の圧電素子によって所定方向（所定方位）にメインビーム（主ビーム）を形成した送信ビームの第１超音波信号を被検体内へ送信すべく、例えば、高圧パルス発生器で生成されるパスルに遅延回路で遅延時間を付与することによって駆動信号を生成する送信ビームフォーマ等も備える。この送信部１２で生成された駆動信号は、複数の圧電素子のそれぞれに対し適宜に遅延時間を個別に設定した、パルス状の複数の信号であり、ケーブル３を介して超音波探触子２における前記複数の圧電素子のそれぞれに供給される。この複数の駆動信号によって超音波探触子２は、各圧電素子から放射された超音波の位相が特定方向（特定方位）（あるいは、特定の送信フォーカス点）において一致し、その特定方向にメインビームを形成した送信ビームの第１超音波信号を発生する。前記所定方向は、前記複数の圧電素子によって形成される超音波信号の送受信面における法線方向を基準（０度）とした角度によって表される。このような電子走査方式には、リニア走査方式、セクタ走査方式およびコンベックス方式等がある。

第１超音波信号は、ノイズ耐性を高め、第１超音波信号に基づく第２超音波信号を例えばノイズ等から容易に区別するためには、できるだけ冗長な、自然界に無い特徴的な波形であることが好ましい。このような第１超音波信号は、例えば、スペクトル拡散方式（パルス圧縮方式）が用いられたパルスである。スペクトル拡散方式としては、例えば、周波数を変化させる周波数チャープ方式や、位相を変調する位相変調方式や、これら周波数チャープ方式と位相変調方式とを組み合わせたハイブリッド方式等を挙げることができる。周波数チャープ方式としては、例えば、周波数を時間経過に伴って予め設定された所定割合で単調に、例えば直線的に変化させる方式等が挙げられる。そして、位相変調方式としては、例えば、ＰＮ系列を用いて位相を変調する方式等が挙げられる。ＰＮ系列は、疑似乱数（pseudo-random number）系列であり、ＰＮ系列としては、例えば、Ｂａｒｋｅｒ系列やＭ系列（maximal-length sequences）やＧｏｌｄ系列等が挙げられる。特に、Ｂａｒｋｅｒ系列は、自己相関関数で時間遅れゼロの場合にピークが現れ、これ以外の時間遅れでは０または±１となる特性を有している。

受信部１３は、制御部１６の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路であり、この受信信号を画像処理部１４へ出力する。受信部１３は、例えば、ケーブル３の伝送損失（伝送ロス）を補償すべく、受信信号を予め設定された所定の増幅率で増幅する増幅器等を備えて構成される。そして、超音波探触子２が複数の圧電素子を備えて構成されている場合には、送信時の送信ビームの形成と同様に、受信時もいわゆる整相加算することによって受信ビームが形成される。すなわち、超音波探触子２における前記複数の圧電素子のそれぞれから出力される複数の出力信号に対し適宜に遅延時間を個別に設定し、これら遅延された複数の出力信号を加算することによって、各出力信号の位相が特定方向（特定方位）（あるいは、特定の受信フォーカス点）において一致し、その特定方向にメインビームが形成される。このような場合において、受信部１３は、例えば、前記増幅器で増幅された各出力信号が入力される受信ビームフォーマ等も備える。

画像処理部１４は、制御部１６の制御に従って、受信部１３で受信された、第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号に基づいて被検体内の内部状態を表す画像（超音波画像）を形成する回路である。本実施形態では、画像処理部１４は、例えば２次高調波成分、３次高調波成分あるいは４次高調波成分等の、第２超音波信号の高調波成分に基づいて超音波画像を形成する。画像処理部１４は、例えば、受信部１３の出力に基づいて被検体の超音波画像を生成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）、および、表示部１５に超音波画像を表示すべく、前記ＤＳＰで処理された信号をディジタル信号からアナログ信号へ変換するディジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ回路）等を備えて構成される。前記ＤＳＰは、例えば、Ｂモード処理回路、ドプラ処理回路およびカラーモード処理回路等を備え、いわゆるＢモード画像、ドプラ画像およびカラーモード画像の生成が可能とされている。

表示部１５は、制御部１６の制御に従って、画像処理部１４で生成された被検体の超音波画像を表示する装置である。表示部１５は、例えば、ＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイおよびプラズマディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。

制御部１６は、例えば、マイクロプロセッサ、記憶素子およびその周辺回路等を備えて構成され、これら超音波探触子２、操作入力部１１、送信部１２、受信部１３、画像処理部１４および表示部１５を当該機能に応じてそれぞれ制御することによって超音波診断装置Ｓの全体制御を行う回路である。

また、超音波探触子（超音波プローブ）２は、被検体内に第１超音波信号を送信しこの第１超音波信号に基づく被検体内から来た第２超音波信号を受信する装置である。超音波探触子２は、例えば、図３に示すように、平板状の音響制動部材（音響吸収部材、バッキング層、ダンパ層）２１と、この音響制動部材２１の一方主面上に積層された圧電部２２と、この圧電部２２上に積層された音響整合層２３と、この音響整合層２３上に積層された音響レンズ２４とを備えて構成される。

音響制動部材２１は、圧電部２２を機械的に支持し、また、圧電部２２の音響特性を良好に保つべく音響的に制動をかけるものであり、超音波を吸収する材料（超音波吸収材）から構成され、主に、圧電部２２から音響制動部材２１方向へ放射される超音波を吸収するものである。

圧電部２２は、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる１または複数の圧電素子を備えて構成される。本実施形態では、圧電部２２は、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる複数の圧電素子を備えて構成され、これら複数の圧電素子は、例えば、直線的に配列され、１次元リニアアレイ型超音波振動子を構成している。なお、複数の圧電素子は、平面視にて互いに線形独立な２方向に、例えば、互いに直交する２方向にｐ行×ｑ列で配列され、２次元アレイ状に構成された２次元アレイ型超音波振動子を構成してもよい（ｐ、ｑは、正の整数である）。圧電素子は、互いに対向する一対の第１および第２電極を備え、これら第１および第２電極間に圧電材料を備えて構成されている。圧電部２２は、超音波診断装置本体１の送信部１２からケーブル３を介して入力された送信信号を超音波信号へ変換してこの超音波信号を被検体へ第１超音波信号として送信すると共に、受信した第２超音波信号を電気信号へ変換してこの電気信号（受信信号）をケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３へ出力する。超音波探触子２が被検体に当てられることによって、圧電部２２で生成された超音波信号が第１超音波信号として被検体内へ送信され、被検体内から来た第２超音波信号が圧電部２２で受信される。

そして、超音波探触子２は、圧電部２２から送信される第１超音波信号に基づく超音波を受信し、この超音波を受信することによって得られた生成用受信信号をケーブル３を介して受信部１３へ出力する生成用受信圧電部を圧電部２２とは別に備えてもよいが、本実施形態では、圧電部２２は、圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる第１および第２圧電部２２１、２２３を備えて構成されており、第１超音波信号は、第１圧電部２２１によって送信され、第２超音波信号は、第２圧電部２２３によって受信され、生成用受信信号は、第２圧電部２２３によって受信することで得られている。第１圧電部２２１は、複数の第１圧電素子を備えて構成され、第２圧電部２２３は、複数の第２圧電素子を備えて構成される。このように構成することによって、第１圧電部２２１によって送信された第１超音波信号に基づく超音波が第２圧電部２２３で受信され、参照信号を生成するための生成用受信信号を得ることが可能となる。また、第２超音波信号の受信と、第１超音波信号に基づく超音波の受信とを第２圧電部２２３が兼用することで、部品点数を減らすことができ、低コスト化を図ることが可能となる。

ここで、前記生成用受信圧電部（図略）や第２圧電部２２３によって受信される第１超音波信号に基づく超音波には、被検体内へ送信される前の第１超音波信号、および、第１超音波信号が所定の超音波反射体によって反射されることによって生じた反射波が含まれる。前記所定の超音波反射体は、超音波探触子２に内蔵されていてもよく、また、超音波探触子２の外部に設けられたものであってもよい。

また、第２圧電部２２３は、第１圧電部２２１に近接して配置されている。このように第１および第２圧電部２２１、２２３を互いに近接するように配置することによって、被検体内へ送信される前の第１超音波信号をより直接的に受信することができ、例えば外乱ノイズ等をより低減した生成用受信信号が得られる。

そして、第１および第２圧電部２２１、２２３を互いに近接して配置すべく、例えば、２次元アレイ状に配列された複数の圧電素子を領域ごとに分割して一方領域を第２圧電部２２３とするとともに他方領域を第１圧電部２２１とすることによって、第２圧電部２２３は、略同一平面で第１圧電部２２１と隣接して並設されるように構成されてもよいが、本実施形態では、第２圧電部２２３は、第１および第２超音波信号の送受信面（音響レンズ２４の外部露出面）と第１圧電部２２１との間に配置されている。このように構成することによって、第２圧電部２２３が第１圧電部２２１に音軸方向で直接的にあるいは間接的に積層され、被検体内へ送信される前の第１超音波信号をさらにより直接的に受信することができ、例えば外乱ノイズ等をさらにより低減した生成用受信信号が得られる。また、第１および第２圧電部２２１、２２３が積層されているので、小型化が可能となる。第２圧電部２２３は、本実施形態では、中間層２２２を介して第１圧電部２２１の上方に間接的に積層されている。この中間層２２２は、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３とを積層するための部材であり、第１圧電部２２１と第２圧電部２２３との音響インピーダンスを整合させるものである。

第１および第２圧電部２２１、２２３を形成する圧電材料は、共に無機圧電材料であってよく、また共に有機圧電材料であってよく、また一方が無機圧電材料であって他方が有機圧電材料であってもよい。無機圧電材料は、例えば、いわゆるＰＺＴ、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）等である。有機圧電材料は、例えば、フッ化ビニリデンの重合体を用いることができる。また例えば、有機圧電材料は、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）系コポリマを用いることができる。このフッ化ビニリデン系コポリマは、フッ化ビニリデンと他の単量体との共重合体（コポリマ）であり、他の単量体としては、３フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレン等を用いることができる。フッ化ビニリデン系コポリマは、その共重合比によって厚み方向の電気機械結合定数（圧電効果）が変化するので、例えば、超音波探触子の仕様等に応じて適宜な共重合比が採用される。例えば、フッ化ビニリデン／３フッ化エチレンのコポリマの場合では、フッ化ビニリデンの共重合比が６０ｍｏｌ％〜９９ｍｏｌ％が好ましく、有機圧電素子を無機圧電素子に積層する複合素子の場合では、フッ化ビニリデンの共重合比が８５ｍｏｌ％〜９９ｍｏｌ％がより好ましい。また、このような複合素子の場合では、他の単量体は、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）およびパーフルオロヘキサエチレンが好ましい。また例えば、有機圧電材料は、ポリ尿素を用いることができる。このポリ尿素の場合では、蒸着重合法で圧電体を作成することが好ましい。ポリ尿素用のモノマとして、一般式、Ｈ_２Ｎ−Ｒ−ＮＨ_２構造を挙げることができる。ここで、Ｒは、任意の置換基で置換されてもよいアルキレン基、フェニレン基、２価のヘテロ環基、ヘテロ環基を含んでもよい。ポリ尿素は、尿素誘導体と他の単量体との共重合体であってもよい。好ましいポリ尿素として、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＤＡ）と４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）を用いる芳香族ポリ尿素を挙げることができる。ここで、本実施形態では、第２圧電部２２３が有機圧電材料を備えて構成されている。このため、比較的広帯域に超音波信号を受信することができる。したがって、例えば第１超音波信号等の所定の基本波に対する第２超音波信号の高調波成分を、第２圧電部２２３が無機圧電材料を備えて構成される場合に比べて容易に受信することが可能となる。

音響整合層２３は、圧電部２２の音響インピーダンスと被検体の音響インピーダンスとの整合をとる部材である。そして、音響レンズ２４は、圧電部２２から被検体に向けて送信される第１超音波信号を収束する部材であり、例えば、図３に示すように、円弧状に膨出した形状とされている。なお、音響整合層２３と音響レンズ２４とは、一体で構成されてもよい。

そして、注目すべきは、本実施形態では、図２に示すように、受信部１３は、第１超音波信号に基づく超音波を受信することによって得られた生成用受信信号に基づいて、この第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における第２超音波信号の高調波成分を検出するべく相関処理に用いる参照信号（テンプレート、高調波用参照信号、高調波用テンプレート）を生成する参照信号生成部３０を備えており、画像処理部１４は、受信部１３の出力と参照信号生成部３０で予め生成された参照信号との相関処理を行うことによって受信部１３の出力から第２超音波信号の高調波成分を検出する相関部４０を備えており、画像処理部１４は、この相関部４０で相関処理されて検出された第２超音波信号の高調波成分に基づいて被検体の超音波画像を形成していることである。

一般に、相関処理は、２つの波形がどの程度似ているか（類似性の度合い、類似度）を判定する処理であり、例えば、２つの数列ｘ_ｎとｙ_ｎがあった場合、次の式１で示されるｚが判定基準となり、このｚが大きいほど、２つの数列が似通っていることになる。
ｚ＝Σｘ_ｋｙ_ｋ ・・・（１）
ただし、Σは、ｋ＝１からｋ＝ｎまでの和を求める。

超音波診断装置Ｓにおける相関処理では、高調波の第２超音波信号の波形と想定（推定）される波形が参照信号とされ、受信部１３の出力と参照信号とを相関処理すると、参照信号と受信信号としての高調波の第２超音波信号が重なる瞬間に急峻なピークが検出される。このピークが大きければ大きいほど、参照信号とよく類似した信号が受信されたことになる。本実施形態では、この参照信号は、第１超音波信号に基づく超音波を受信することによって得られた生成用受信信号に基づいて生成される。例えばノイズ等を除去すべくこのｚの値がある閾値より大きい場合に、第２超音波信号の高調波成分をｚに比例する強度で受信したとして、画像処理部１４は、このｚから遅延時間や信号強度を求めて超音波画像を生成する。

参照信号生成部３０についてより具体的に説明すると、参照信号生成部３０は、例えば、図４に示すように、スイッチ回路３１と、アナログ−ディジタル変換回路（ＡＤＣ）３２と、チャンネルｎ送波記憶回路３３と、参照信号生成回路３４と、参照信号記憶回路３５とを備えて構成されている。

スイッチ回路３１は、多入力１出力のスイッチであり、チャンネル切り替え用に用いられる。スイッチ回路３１は、複数ｎ（ｎは２以上の整数）の入力端子Ｔｂ（Ｔｂ−０〜Ｔｂ−ｎ）のいずれか１個と出力端子Ｔａとを接続することによって、複数ｎの入力端子Ｔｂ−０〜Ｔｂ−ｎのそれぞれに入力された複数ｎの入力信号のうちから１個の入力信号を選択的に出力端子Ｔａから出力する回路である。スイッチ回路３１は、少なくとも第２圧電部２２３における複数の第２圧電素子２２３１に対応する個数だけ複数ｎの入力端子Ｔｂ−０〜Ｔｂ−ｎを備えている。これら複数ｎの入力端子Ｔｂ−０〜Ｔｂ−ｎは、ケーブル３を介して超音波探触子２の第２圧電部２２３における複数の第２圧電素子２２３１（２２３１−０〜２２３１−ｎ）にそれぞれ接続され、第２圧電部２２３における複数の第２圧電素子２２３１−０〜２２３１−ｎからそれぞれ出力される各受信信号がそれぞれ入力される。

アナログ−ディジタル変換回路３２は、スイッチ回路３１の出力端子Ｔａに接続され、スイッチ回路３１の出力端子Ｔａから出力されたアナログの受信信号をディジタルの受信信号に変換する回路である。

チャンネルｎ送波記憶回路（ＣＨｎ送波記憶回路）３３は、アナログ−ディジタル変換回路３２に接続され、アナログ−ディジタル変換回路３２から出力されたディジタルの受信信号を記憶する回路である。チャンネルｎ送波記憶回路３３（３３−０〜３３−ｎ）は、少なくとも第２圧電部２２３における複数の第２圧電素子２２３１に対応する個数だけ設けられる。これら各チャンネルｎ送波記憶回路３３−０〜３３−ｎは、超音波探触子２の第１圧電部２２１における複数の第１圧電素子２２１１からそれぞれ送信された複数の第１超音波信号に基づく複数の超音波を、第２圧電部２２３における複数の第２圧電素子２２３１でそれぞれ受信することによって得られた複数の生成用受信信号をそれぞれ記憶する。すなわち、これら各チャンネルｎ送波記憶回路３３−０〜３３−ｎは、第２圧電部２２３における複数の第２圧電素子２２３１にそれぞれ対応付けられており、この対応する第２圧電素子２２３１によって受信された生成用受信信号の波形を記憶する。例えば、チャンネル０送波記憶回路３３−０は、チャンネル０（ＣＨ０）の第１圧電素子２２１１−０から送信されたチャンネル０の第１超音波信号に基づく超音波を、チャンネル０の第２圧電素子２２３１−０で受信することによって得られたチャンネル０の生成用受信信号の波形を記憶し、また例えば、チャンネル０送波記憶回路３３−１は、チャンネル１（ＣＨ１）の第１圧電素子２２１１−１から送信されたチャンネル１の第１超音波信号に基づく超音波を、チャンネル１の第２圧電素子２２３１−１で受信することによって得られたチャンネル１の生成用受信信号の波形を記憶する。

参照信号生成回路３４は、これら複数のチャンネルｎ送波記憶回路３３−０〜３３−ｎと接続され、これら複数のチャンネルｎ送波記憶回路３３−０〜３３−ｎにそれぞれ記憶されている複数の生成用受信信号に基づいて、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における第２超音波信号の高調波成分を検出するべく相関処理に用いる参照信号を生成する回路である。

より具体的には、参照信号生成回路３４は、例えば、複数ｎの第１圧電素子２２１１−０〜２２１１−ｎによってそれぞれ送信された複数ｎの第１超音波信号に基づく複数の超音波をそれぞれ受信することによって得られた複数ｎの生成用受信信号を平均し、この平均によって得られた平均信号を高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮し、この圧縮された圧縮平均信号を参照信号とすることによって参照信号を生成する。平均値は、各生成用受信信号を時間的に揃えて同期させて加算し、この加算値を生成用受信信号の個数で除算することによって算出される。

平均信号における時間方向の圧縮は、平均信号における任意の２点間に対し、各点の信号レベルＬをそのままとして２点間の経過時間ｔを高調波成分の次数ｍ分の１に変更することによって行われる。すなわち、平均信号の始点の時刻をｔ０とするとともに、圧縮前の平均信号における２点を（ｔ１、Ｌ１）および（ｔ２、Ｌ２）（＝（時刻、信号レベル））とすると、圧縮後の２点は、それぞれ、（（ｔ１−ｔ０）／ｍ、Ｌ１）および（（ｔ２−ｔ０）／ｍ、Ｌ２）である。そして、平均信号を時間方向に圧縮することによって得られた圧縮平均信号の時間長が所望の参照信号の時間長に比べて不足する場合には、必要に応じた分だけ圧縮平均信号が繰り返し足される。例えば、図５（Ａ）に示すように、圧縮前の波形が周期Ｔの正弦波である場合において、２次高調波成分を検出するために相関処理で用いられる参照信号（２次高調波用参照信号）は、図５（Ａ）に示す周期Ｔの正弦波が図５（Ｂ）に示す周期Ｔ／２の正弦波に変換される。また例えば、３次高調波成分を検出するために相関処理で用いられる参照信号（３次高調波用参照信号）は、図５（Ａ）に示す周期Ｔの正弦波が図５（Ｃ）に示す周期Ｔ／３の正弦波に変換される。

このように構成することによって、複数の第１圧電素子２２１１において、例えば製造過程や経年劣化等によってその特性に素子ばらつきがあったとしても、前記素子ばらつきが緩和され、より適切な参照信号が得られる。

なお、平均値は、複数ｎの生成用受信信号の全てに対して平均を求めることによって得られた値であってもよく、また、複数の生成用受信信号のうちの一部の生成用受信信号に対する平均を求めることによって得られた値であってもよい。あるいは、時間同期させて各生成用受信信号の偏差値が算出され、異常値を除外すべく、前記平均値の算出の際に、最も大きい偏差値の生成用受信信号および最も小さい偏差値の生成用受信信号を除外して残余の生成用受信信号の平均値が算出されてもよい。

また例えば、参照信号生成回路３４は、複数ｎの第１圧電素子２２１１−０〜２２１１−ｎによってそれぞれ送信された複数ｎの第１超音波信号に基づく複数の超音波をそれぞれ受信することによって得られた複数ｎの生成用受信信号における各波形を相互に比較し、互いに略一致する波形の個数が最も多い波形の最多信号を高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮し、この圧縮された圧縮最多信号を参照信号とすることによって参照信号を生成する。この各波形の相互比較は、例えば、時間同期させた上で各波形間の相関値を求める相関演算が用いられ、この求めた相関値に基づいて略一致するか否かを判断することができる。最多信号における時間方向の圧縮は、上述した平均信号における時間方向の圧縮と同様に行われる。このように構成することによっても、複数の第１圧電素子２２１１において、例えば製造過程や経年劣化等によってその特性に素子ばらつきがあったとしても、前記素子ばらつきが緩和され、より適切な参照信号が得られる。

このように参照信号生成回路３４は、複数の生成用受信信号から所定の処理によって求められた信号を時間方向に高調波成分の次数に応じて変形することによって参照信号を生成するものである。

参照信号記憶回路３５は、参照信号生成回路３４に接続され、参照信号生成回路３４によって生成された参照信号を記憶する回路である。この参照信号記憶回路３５に記憶された参照信号は、相関部４０によって読み込まれ、相関部４０の相関処理に用いられる。

このような構成の超音波診断装置Ｓでは、診断の際に、例えば、操作入力部１１から診断開始の指示が入力されると、制御部１６の制御によって送信部１２で電気信号の送信信号が生成される。この生成された電気信号の送信信号は、ケーブル３を介して超音波探触子２へ供給される。より具体的には、この電気信号の送信信号は、超音波探触子２における第１圧電部２２１へ供給され、第１圧電部２２１では、当該第１圧電部２２１における複数の第１圧電素子２２１１−０〜２２１１−ｎへ所定の遅延時間でそれぞれ供給される。第１圧電素子２２１１では、この電気信号の送信信号が供給されることによってその厚さ方向に伸縮し、この電気信号の送信信号に応じて超音波振動する。この超音波振動によって、第１圧電素子２２１１は、第１超音波信号を放射する。第１圧電素子２２１１から音響制動部材２１方向へ放射された第１超音波信号は、音響制動部材２１によって吸収される。また、第１圧電素子２２１１から音響整合層２３方向へ放射された第１超音波信号は、音響整合層２３および音響レンズ２４を介して放射される。超音波探触子２が被検体に例えば当接されていると、これによって超音波探触子２から被検体に対して第１超音波信号が送信される。

なお、超音波探触子２は、被検体の表面上に当接して用いられてもよいし、被検体の内部に挿入して、例えば、生体の体腔内に挿入して用いられてもよい。

この被検体に対して送信された第１超音波信号は、被検体内部における音響インピーダンスが異なる１または複数の境界面で反射され、超音波の反射波（第２超音波信号）となる。あるいは超音波造影剤が被検体内に注入されている場合には、第１超音波信号に起因して超音波造影剤によって超音波（第２超音波信号）が生成される。この第２超音波信号には、送信された第１超音波信号の周波数（基本波の基本周波数）成分だけでなく、基本周波数の整数倍の高調波の周波数成分も含まれる。例えば、基本周波数の２倍、３倍および４倍等の２次高調波成分、３次高調波成分および４次高調波成分等も含まれる。この第２超音波信号は、超音波探触子２で受信される。より具体的には、この第２超音波信号は、音響レンズ２４および音響整合層２３を介して第２圧電部２２３の第２圧電素子２２３１で受信される。すなわち、この第２超音波信号は、第２圧電素子２２３１で受信され、第２圧電素子２２３１で機械的な振動が電気信号に変換されて受信信号として取り出される。

そして、第２圧電部２２３で取り出されたこの電気信号の受信信号は、ケーブル３を介して制御部１６で制御される受信部１３で受信される。受信部１３は、この入力された受信信号を受信処理し、より具体的には、例えば増幅した後に画像処理部１４の相関部４０へ出力する。そして、相関部４０で受信部１３の出力と参照信号記憶回路３５に記憶されている参照信号（テンプレート）との相関処理を行うことによって第２超音波信号の高調波成分が検出される。例えば、第２超音波信号の２次高調波を検出する場合には、２次高調波用参照信号が用いられ、また例えば、第２超音波信号の３次高調波を検出する場合には、３次高調波用参照信号が用いられる。

ここで、上述において、方位およびフォーカス深度（観察点）を変えながら電子走査を行うべく、第１圧電部２２１から順次に第１超音波信号が被検体に向けて送信され、被検体から来た第２超音波信号が第２圧電部２２３で受信される。

そして、画像処理部１４は、制御部１６の制御によって、受信部１３で受信され相関部４０で相関処理された受信信号の高調波成分（第２超音波信号の高調波成分）に基づいて、送信から受信までの時間や受信強度等から公知の信号処理によって被検体の超音波画像を生成し、表示部１５は、制御部１６の制御によって、画像処理部１４で生成された被検体の超音波画像を表示する。

このような診断に先だって次の動作によって参照信号の生成が行われる。なお、この参照信号の生成は、診断ごとに、あるいは所定期間ごとにまたは所定診断回数ごとに、あるいは診断中に複数の超音波画像を生成する場合にはその間に、適宜に実行されてよい。

まず、送信部１２で順次に生成された送信信号がケーブル３を介して超音波探触子２の第１圧電部２２１における複数ｎの第１圧電素子２２１１−０〜２２１１−ｎに順次に供給され、複数ｎの第１圧電素子２２１１−０〜２２１１−ｎは、この送信信号によって順次に第１超音波信号を放射する。この順次に放射された第１超音波信号に基づく超音波は、複数ｎの第１圧電素子２２１１−０〜２２１１−ｎにそれぞれ対応する複数ｎの第２圧電素子２２３１−０〜２２３−１−ｎによって順次に受信され、生成用受信信号として順次に取り出される。複数ｎの第２圧電素子２２３１−０〜２２３−１−ｎは、この順次に取り出した生成用受信信号をケーブル３を介して超音波診断装置本体１の受信部１３における参照信号生成部３０へ順次に出力する。参照信号生成部３０では、スイッチ回路３１は、送信部１２で順次に生成される送信信号に同期して出力端子Ｔａと各入力端子Ｔｂ−０〜Ｔｂ−ｎとの接続を順次に切り替え、複数ｎの第２圧電素子２２３１−０〜２２３−１−ｎによって順次に生成された複数ｎの生成用受信信号を出力端子Ｔａから順次に出力する。このスイッチ回路３１から順次に出力される複数ｎの生成用受信信号は、アナログ−ディジタル変換回路３２を介して複数ｎのチャンネルｎ送波記憶回路３３−０〜３３−ｎに順次に記憶される。

すなわち、送信部１２によって、まず、チャンネル０の送信信号が生成され、このチャンネル０の送信信号がケーブル３を介してチャンネル０の第１圧電素子２２１１−０に供給される。これに同期してスイッチ回路３１では、出力端子Ｔａがチャンネル０の入力端子Ｔｂ−０に接続される。このチャンネル０の送信信号の供給を受けたチャンネル０の第１圧電素子２２１１−０によってチャンネル０の第１超音波信号が生じ、これに基づく超音波がチャンネル０の第２圧電素子２２３１−０によって受信され、チャンネル０の生成用受信信号が得られる。このチャンネル０の生成用受信信号がケーブル３、スイッチ回路３１およびアナログ−ディジタル変換回路３２を介してチャンネル０送波記憶回路３３−０へ出力され、チャンネル０送波記憶回路３３−０に記憶される。このようなチャンネル０の処理が終了すると、次のチャンネル１の処理を行うべく、チャンネル０と同様に、まず、送信部１２によって、チャンネル１の送信信号が生成され、このチャンネル１の送信信号がケーブル３を介してチャンネル１の第１圧電素子２２１１−０に供給される。これに同期してスイッチ回路３１では、出力端子Ｔａがチャンネル１の入力端子Ｔｂ−１に接続される。このチャンネル１の送信信号の供給を受けたチャンネル１の第１圧電素子２２１１−１によってチャンネル１の第１超音波信号が生じ、これに基づく超音波がチャンネル１の第２圧電素子２２３１−１によって受信され、チャンネル１の生成用受信信号が得られる。このチャンネル１の生成用受信信号がケーブル３、スイッチ回路３１およびアナログ−ディジタル変換回路３２を介してチャンネル１送波記憶回路３３−１へ出力され、チャンネル１送波記憶回路３３−０に記憶される。このようなチャンネル１の処理が終了すると、次のチャンネル２の処理が同様に行われ、そして、このような処理がチャンネルｎまで実行される。

このような動作によって、複数ｎの第１圧電素子２２１１−０〜２２１１−ｎによって順次に生成された複数ｎの第１超音波信号に基づく複数の超音波が複数ｎの第２圧電素子２２３１−０〜２２１３−ｎによって順次に受信され、この受信によって順次に得られた複数ｎの生成用受信信号が参照信号生成部３０へ順次に出力され、第１超音波信号を生じさせるための送信信号の生成に同期してスイッチ回路３１における出力端子Ｔａと各入力端子Ｔｂ−０〜Ｔｂ−ｎとの接続を順次に切り替えることで、前記複数ｎの生成用受信信号がチャンネル番号に応じて複数ｎのチャンネルｎ送波記憶回路３３−０〜３３−ｎに順次に記憶される。

各チャンネルの生成用受信信号が得られると、参照信号生成回路３４は、これら複数ｎのチャンネルｎ送波記憶回路３３−０〜３３−ｎにそれぞれ記憶されている複数ｎの生成用受信信号に基づいて、第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における第２超音波信号の高調波成分を検出するべく相関処理に用いる参照信号を生成する。上述したように、例えば、複数ｎの生成用受信信号が平均され、高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮され、参照信号が生成される。また例えば、複数ｎの生成用受信信号における各波形が相互に比較され、最も高い出現率の波形の生成用受信信号が高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮され、参照信号が生成される。この生成した参照信号は、参照信号生成回路３４から参照信号記憶回路３５へ出力され、参照信号記憶回路３５に記憶される。この参照信号記憶回路３５に記憶された参照信号は、相関部４０によって読み込まれ、受信部１３の出力を相関処理するマッチドフィルタにそのテンプレートとして用いられる。

このように動作するので、本実施形態における超音波診断装置Ｓでは、第１超音波信号に基づく超音波を受信することによって得られた生成用受信信号に基づいて参照信号（テンプレート）が生成される。このため、より適切な参照信号が得られる。この結果、相関処理を行わない場合と比較したＳ／Ｎ比の向上が望め、また、アーチフェクトの発生がより低減される。

図６は、送信信号に周期２．５ＭＨｚのＢａｒｋｅｒ ｃｏｄｅ １３ｌｅｎｇｔｈ ＰＳＫを用いた場合の実験結果を示す図である。図６（Ａ）は、マッチドフィルタに生成用受信信号に基づく参照信号を用いた場合における実験結果を示し、図６（Ｂ）は、マッチドフィルタに周期２．５ＭＨｚのＢａｒｋｅｒ ｃｏｄｅ １３ｌｅｎｇｔｈ ＰＳＫを用いた場合における実験結果を示す。図６の横軸は、時間であり、その縦軸は、信号レベルである。図７は、周期２．５ＭＨｚのＢａｒｋｅｒ ｃｏｄｅ １３ｌｅｎｇｔｈ ＰＳＫを説明するための図である。図７（Ａ）は、周期２．５ＭＨｚのＢａｒｋｅｒ ｃｏｄｅ １３ｌｅｎｇｔｈ ＰＳＫの波形を示し、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す波形の送信信号を生成するために用いられる矩形波の波形を示す。図７の横軸は、時間であり、その縦軸は、信号レベルである。図８は、送信信号波形１チャンネルの乱れを示す図である。図８（Ａ）は、２波目の場合を示し、図８（Ｂ）は、３波目の場合を示し、図８（Ｃ）は、８波目の場合を示し、そして、図８（Ｄ）は、９波目の場合を示す。図８の横軸は、時間であり、その縦軸は、信号レベルである。

第１超音波信号を生成するための送信信号は、任意でよいが、例えば、送信信号に周期２．５ＭＨｚのＢａｒｋｅｒ ｃｏｄｅ １３ｌｅｎｇｔｈ ＰＳＫを用いた場合について説明する。

周期２．５ＭＨｚのＢａｒｋｅｒ ｃｏｄｅ １３ｌｅｎｇｔｈ ＰＳＫを用いた送信信号は、図７（Ａ）に示す波形となり、このような波形は、ディジタル−アナログ変換回路とリニアアンプ回路とを備えた回路によって生成してもよいが、低コスト化を図るべく、図７（Ｂ）に示す波形の矩形波を波形整形回路で正弦波に変換する回路が用いられる。この回路は、例えば、回路ばらつき等によって波形の周期が１チャンネルでも乱れてしまう。例えば、図８（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、３波目および８波目では、周期が２．５ＭＨｚであるが、２波目では周期が２．４４ＭＨｚで２．５ＭＨｚからずれてしまっており、また、９波目では周期が２．２２ＭＨｚで２．５ＭＨｚからずれてしまう。

このため、送信信号に用いた周期２．５ＭＨｚのＢａｒｋｅｒ ｃｏｄｅ １３ｌｅｎｇｔｈ ＰＳＫを相関処理のマッチドフィルタに用いた場合では、図６（Ｂ）に示すように、信号レベルが最大であるピークＰｂの近傍にこれと略同じ信号レベルの複数のピークが比較的多く見られる。ピークの包絡線を考えるとピークＰｂの幅ＷＤｂが広がってしまっている。さらに、そのピークＰｂから若干離れたピークＰｂの両サイドにも比較的信号レベルが大きい複数のサブピークＰｓｂが生じている。

一方、被検体内へ送信される前の第１超音波信号を受信することによって得られた生成用受信信号に基づく参照信号をマッチドフィルタに用いた場合では、図６（Ａ）に示すように、信号レベルが最大であるピークＰａの近傍にはこれと略同じ信号レベルのピークの数が図６（Ｂ）に比べて減っている。ピークの包絡線を考えると、ピークＰａは、比較的急峻であって、ピークＰａの幅ＷＤａは、図６（Ｂ）に比べて狭くなっている。そして、そのピークＰａから若干離れたピークＰｂの両サイドに生じている複数のサブピークＰｓａの信号レベルも小さくなっている。なお、図６（Ａ）と図６（Ｂ）との縦軸のスケールは、相違している。

したがって、生成用受信信号に基づいて生成された参照信号（テンプレート）は、より適切な参照信号であり、この結果、Ｓ／Ｎ比の向上が望め、また、アーチフェクトの発生がより低減される。

上記、テンプレートの誤差による説明は、基本波を例に説明したが、高次高調波でもまったく同じ傾向にある。すなわち、基本波２．５ＭＨｚに対して、n次高調波２．５×ｎ（ＭＨｚ）の周波数となるが、実際の送波装置は、２．５×ｎ（ＭＨｚ）の周波数に誤差を持った送波波形となるため、本発明により実際に送波している波形を反映させた高次高調波を用いた方がＳ／Ｎが向上し、サイドローブを低減できることとなる。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

Ｓ 超音波診断装置
１ 超音波診断装置本体
２ 超音波探触子
１２ 送信部
１３ 受信部
１４ 画像処理部
３０ 参照信号生成部
３１ スイッチ回路
３３ チャンネルｎ送波記憶回路
３４ 参照信号生成回路
３５ 参照信号記憶回路
４０ 相関部
２２１ 第１圧電素子
２２３ 第２圧電素子

Claims (7)

1. 被検体内へ第１超音波信号を送信するための送信部と、超音波による受信信号を受信するための受信部と、前記受信部で受信された、前記第１超音波信号に基づく前記被検体内から来た第２超音波信号に基づいて前記被検体内の画像を形成する画像処理部とを備える超音波診断装置において、
   前記第１超音波信号に基づく超音波を受信することによって得られた生成用受信信号に基づいて、前記第１超音波信号の周波数を基本周波数とした場合における前記第２超音波信号の高調波成分を検出するべく相関処理に用いる参照信号を生成する参照信号生成部と、
   前記受信部の出力と前記参照信号生成部で予め生成された参照信号との相関処理を行うことによって前記受信部の出力から前記第２超音波信号の高調波成分を検出する相関部とを備えること
   を特徴とする超音波診断装置。
2. 圧電材料を備えて成り、圧電現象を利用することによって電気信号と超音波信号との間で相互に信号を変換することができる第１および第２圧電部を備える超音波探触子をさらに備え、
   前記第１超音波信号は、前記第１圧電部によって送信され、
   前記生成用受信信号は、前記第２圧電部によって受信することで得られた信号であること
   を特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記第１圧電部は、複数の第１圧電素子を備え、
   前記参照信号生成部は、前記複数の第１圧電素子によってそれぞれ送信された前記複数の第１超音波信号に基づく複数の超音波をそれぞれ受信することによって得られた複数の生成用受信信号を平均し、この平均によって得られた平均信号を前記高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮し、この圧縮された圧縮平均信号を前記参照信号とすることによって前記参照信号を生成すること
   を特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記第１圧電部は、複数の第１圧電素子を備え、
   前記参照信号生成部は、前記複数の第１圧電素子によってそれぞれ送信された前記複数の第１超音波信号に基づく複数の超音波をそれぞれ受信することによって得られた複数の生成用受信信号における各波形を相互に比較し、互いに略一致する波形の個数が最も多い波形の最多信号を前記高調波成分の次数分の１に時間方向に圧縮し、この圧縮された圧縮最多信号を前記参照信号とすることによって前記参照信号を生成すること
   を特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記第２圧電部は、前記第１圧電部に近接して配置されていること
   を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
6. 前記第２圧電部は、前記第１および第２超音波信号の送受信面と前記第１圧電部との間に配置されていること
   を特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記第２圧電部は、有機圧電材料を備えて構成されること
   を特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載の超音波診断装置。

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