JP3625305B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、超音波造影剤を被検体内に注入し、この造影剤の超音波に対する強い散乱特性によりエコーが増強される性質を利用してコントラスト像を得るようにした超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超音波造影剤を用いたコントラストエコー法が心筋画像の解析分野で注目されている。
【０００３】
このコントラストエコー法の一つとして、超音波造影剤を動脈から注入する動脈注入による心筋コントラストエコー法が研究されており、心筋分布像（ｐｅｒｆｕ−ｓｉｏｎ）による心筋内血流の灌流域の評価に利用されている。この心筋コントラストエコー法は大動脈に留置されたカテーテルより超音波造影剤（例えば、用手的あるいはソニケータにより気泡の生成された５％ヒトアルブミン）を注入するものである。造影剤により心筋内血流の灌流域は、Ｂモード上の輝度増強領域として表示される。同様に、血流の灌流域の評価あるいは腫瘍の支配血管系を評価するために、腹部領域でも動脈注入によるコントラストエコー法が研究されている。これらのコントラストエコー法を実施する診断装置は、一般検査用の超音波診断装置あるいはさらにワークステーションが用いられる。これにより、目視によりＢモード像の輝度増強を評価したり、あるいはメモリに記憶された画像データをワークステーション上で適当な処理後、輝度レベルの変化を定量評価したりするようになっている。
【０００４】
また、近年、超音波造影剤を静脈から注入して左心系の評価が可能な超音波造影剤が開発され、これを用いた超音波コントラストエコー法が試みられている。
【０００５】
この超音波造影剤としては、塩野義製薬株式会社により輸入販売されている、『５％人血清アルブミンを超音波処理するときに生成するアルブミン膜の中に、空気を封じ込めた平均粒子径約４μｍの空気小球体』（販売名：アルブネックス注５ｍｌ）がある。
【０００６】
この静脈注入によるコントラストエコー法は、現在、試験，研究段階であり、今後、頭部・心腔・腹部などの診断で、その有用性に期待が高まっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のコントラストエコー法のうち、動脈注入によるコントラストエコー法は、カテーテルを大動脈に留置させる必要があるため、それを施行できる施設（手術室）が比較的大きい病院に限られること、また侵襲性が伴う診断のため患者の負担も大きいことなどの理由に因って、一般の臨床には今後も容易には普及し難いと想定されている。
【０００８】
一方、静脈注入よるコントラストエコー法では、侵襲性は著しく小さく、患者の負担は小さくて済むものの、造影剤を肺を通って心筋やその他の目的部位に到達することになるため、動脈注入によるコントラストエコー法に比べて、造影剤濃度が薄くなり、輝度増強の程度が下がる。このため、心筋、腹部の末梢部位など、その周囲からの組織エコーの影響が大きい部位では、造影剤による輝度増強を観測することは極めて困難であり、心筋分布像による心筋内血流の灌流域の評価には適用できないという現状にある。
【０００９】
本発明は、このような従来の超音波造影剤を用いたコントラストエコー法の現状に鑑みてなされたもので、周囲からの組織エコーの影響が大きい部位（心筋、臓器実質など）でも、静脈注入によるコントラストエコー法を実施して、造影剤による輝度増強の像を的確に得ることができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【００１０】
特に、心筋分布像による心筋内血流の灌流域の評価を静脈注入によるコントラストエコー法により可能にした超音波診断装置を提供することを、別の目的とする。
【００１１】
さらに、超音波診断装置では心壁の運動評価が可能であるので、心壁の運動情報と心筋血流の灌流情報を同時に収集・評価可能な超音波診断装置を提供することを、別の目的とする。
【００１２】
また、狭心症の診断に使われるストレスエコー法において、それぞれの負荷状態での心壁の運動情報と心筋血流の灌流情報を同時に収集・評価可能な超音波診断装置を提供することを、別の目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は次のように構成される。
【００１４】
本発明に係る超音波診断装置は、超音波パルス信号と電気量の信号との間で互いに双方向に変換可能なプローブと、所望の励振周波数を中心周波数とする基本波成分に対する非基本波成分の信号のレベルを積極的に抑圧して実質的にその基本波成分の励振周波数から成る電気量の駆動パルス信号を前記プローブに与える送信手段と、前記プローブが前記駆動パルス信号に応答して前記超音波パルス信号を放射するとともに該超音波パルス信号の反射信号を受信したことに応じて該プローブから出力される電気量のエコー信号を入力して該エコー信号から前記基本波成分と該エコー信号に含まれる該基本波成分に対する前記非基本波成分とに関する画像データを生成する受信処理手段と、その画像データを表示する表示手段と、を備えたことを要部とする。
【００１５】
特に、前記基本波成分は１つの基本波周波数から成り、前記非基本波成分はその基本波成分の高調波成分，分調波成分、および超調波成分の内の少なくとも１成分から成る。前記非基本波成分は、前記基本波成分の二次高調波成分が好適である。
【００１６】
特に、前記送信手段は、前記非基本波成分を積極的に抑圧する抑圧手段を備える。この抑圧手段は、例えば、送信時にのみ共振状態となり前記駆動パルス信号の基本波成分のみを通過させる送信共振回路であり、この送信共振回路を前記送信手段の一部を成すパルサ回路と前記プローブとの間に介挿した構成が好適である。
【００１７】
また、前記基本波成分は複数の異なる基本周波数から成り、前記非基本波成分は、それらの基本波周波数間または基本周波数の高調波成分の和もしくは差の周波数成分のうちの少なくとも一成分から成る構成が好適である。例えば前記複数の異なる基本周波数の数は２つであり、前記非基本波成分は前記高調波成分の差である。
【００１８】
さらに、前記超音波診断装置は被検体に静脈から超音波造影剤を注入して超音波エコー像を得る超音波コントラストエコー法を適用する装置であって、この超音波造影剤の注入タイミングを知らせる告知手段と、前記超音波造影剤の注入後に得られた少なくとも前記非基本波成分の画像データに当該超音波造影剤の注入後の経過時間データを重畳する重畳手段とをさらに備える。
【００１９】
さらに、前記超音波診断装置は、被検体に静脈から超音波造影剤を注入して超音波エコー像を得る超音波コントラストエコー法を適用する装置であって、心筋や血管壁などの組織のエコーレベル増強領域と心腔や血管などの組織外の領域とを区別する領域区別手段と、前記組織のエコーレベル増強領域のみを選択的に表示する領域表示手段とをさらに備える。
【００２０】
特に、前記受信処理手段は、前記エコー信号から前記非基本波成分を抽出する抽出手段と、その非基本波成分に基づいて当該非基本波成分を発生させる反射エコー源の運動速度の二次元分布データを演算する速度演算手段とを備えるとともに、前記表示手段は、前記運動速度の二次元分布データを表示する速度表示手段を備える。
【００２１】
特に、前記受信処理手段は、前記エコー信号から前記基本波成分および非基本波成分を抽出する第１，第２の抽出手段と、前記基本波成分に基づいて組織の形態情報の画像データを得る第１の演算手段と、前記基本波成分に基づいて組織の運動情報の画像データを得る第２の演算手段と、前記非基本波成分に基づいて当該非基本波成分を発生させる組織内の血流情報の画像データを得る第３の演算手段と、前記組織の形態情報，組織の運動情報、および組織内の血流情報の少なくとも１つの画像データを前記表示手段に出力する画像データ出力手段とを備える。
【００２２】
さらにまた、前記受信処理手段は、前記エコー信号から前記非基本波成分を抽出する抽出手段と、その非基本波成分を抽出する抽出手段と、その非基本波成分に基づいて画像データを生成する生成手段と、一定期間にわたる複数フレーム分の前記非基本波成分の画像データを記憶する記憶手段と、この複数フレーム分の画像データに基づいて組織（心筋など）の同一部位の輝度変化曲線のデータを演算する時系列データ演算手段と、その輝度変化曲線のデータから当該曲線の特徴量を演算する特徴量演算手段とを備えるとともに、前記表示手段は、前記輝度変化曲線を前記特徴量と共に表示する手段を備える。
【００２３】
【作用】
送信手段からプローブに与えられる駆動パルス信号は、その非基本波成分（２次高調波成分など）のレベルが実質的に且つ積極的に減少され、その殆どが基本波成分のみとなって、プローブに与えられる。この非基本波成分の積極的な抑圧は、例えば、送信時にのみ共振して基本波成分のみを通過させる送信共振回路によって、好適に実施される。
【００２４】
このため、超音波造影剤を静脈から注入する超音波コントラストエコー法を実施したとき、超音波造影剤の非線形の超音波ビーム散乱はそのままエコー信号の非基本波成分に反映する。すなわち、被検体に入射させる超音波ビームは実質的に基本波成分のみであるから、エコー信号に含まれる非基本波成分は造影剤の非線形散乱に依存したものとなる。したがって、非基本波成分を画像化することにより、造影剤の流れを把握することができる。このように、予め基本波成分のみに実質的に加工した超音波ビーム信号を入射させるようにしたので、組織エコーの影響が大きい部位に対しても、静脈注入のコントラストエコー法を適用して、例えば心筋分布像による心筋内血流の灌流域の評価を好適に行なうことができる。
【００２５】
特に、心筋内診断には有効で心壁の運動情報も同時に収集したり、ストレスエコー法と組合せて実施したりすることで心筋血流との関係において、心臓の機能評価を総合的に行なえる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２７】
（第１実施例）
第１実施例を図１〜図３に基づいて説明する。この第１実施例に係る超音波診断装置は超音波造影剤に含まれる気泡の非線形散乱により生成される２次高調波成分を効率良く検出し、その分布像を２次元表示するコントラストエコー法を実施するものである。
【００２８】
図１に示す如く、この超音波診断装置は、被検体との間で超音波信号の送受信を行なう超音波プローブ１０と、この超音波プローブ１０を駆動するとともに、超音波プローブ１０の受信信号を処理する装置本体１１からなる。
【００２９】
超音波プローブ（以下「プローブ」という）１０は、複数の振動子が走査方向に配列されたフェーズド・アレイ・タイプに構成されている。各振動子の受信特性は同一に形成され、振動子を駆動する基本波成分と生体で発生する２次高調波成分を検出可能な、十分に広い信号通過帯域を有している。
【００３０】
装置本体１１はプローブ１０を駆動する送信系、プローブ１０からの信号を受信処理する受信・処理系、および処理された画像を表示する表示系の各回路を有している。この他に、操作パネルなどの入力系やＥＣＧなどの生体信号の検出系などがあるが、図面では割愛している。
【００３１】
送信系は、クロック発生回路２０、送信遅延回路２１、パルサ回路２２および送信共振回路２３を備えている。クロック発生回路２０は超音波信号の送信タイミングや送信周波数を決めるクロック信号を発生する回路であり、送信遅延回路２１は送信時に遅延を掛けて送信フォーカスを実施する回路である。パルサ回路２２は各振動子に対応した個別経路（以下、「チャンネル」という）の数分のパルサを内蔵し、遅延が掛けられた送信タイミングで駆動パルスを発生し、プローブ１０の各振動子に供給するようになっている。
【００３２】
また、送信共振回路２３は本発明の特徴の１つに対応する回路であり、生体内の超音波造影剤により発生するエコー信号の２次高調波成分を効率良く検出するために装備されている。すなわち、送信時にパルサが完全なサイン波駆動でない限り、必ず発生する高調波成分を除去する機能を有する。この送信共振回路２３は具体的には図２に示すように、ダイオード逆並列回路より成るリミッタ２４と、プローブやケーブルなどの容量性インピーダンスと共振し、基本波付近にのみ通過帯域をもつコイル部２５とを有する。リミッタ２４は印加される信号値があるレベル以上でオン状態になるため、この送信共振回路２３は信号レベルが高い送信時にのみ共振状態になり、受信時には非共振状態のままである。リミッタ２４及びコイル部２５の直列回路は実際にはチャンネル毎に装備されている。
【００３３】
さらに、受信・処理系は、プローブ１０の出力側に、プリアンプ回路３０、受信遅延・加算回路３１、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２ａ，３２ｂおよびレシーバ回路３３を例えばこの順に備えている。プリアンプ回路３０は受信エコーの電力を受信チャンネル毎に増幅し、受信遅延・加算回路３１に送る。受信遅延・加算回路３１は、受信チャンネル毎の遅延部とこれらの遅延結果を加算する加算部とを有し、受信エコー信号に対する受信フォーカスを実施する。この受信遅延・加算回路３１の出力側には、上記基本波用および非線形波用のバンドパスフィルタ３２ａ，３２ｂが並列接続されている。基本波用バンドパスフィルタ３２ａの通過帯域はエコー信号の基本波成分に合致し、一方、非線形波用のバンドパスフィルタ３２ｂのそれはエコー信号の２次高調波成分に合致している。さらに、レシーバ回路３３は基本波成分および２次高調波成分毎に、包絡線検波、ログ圧縮などの処理を行なってＢモード像の画像信号を得る受信処理回路である。
【００３４】
さらにまた、この受信・処理系はＤＳＣ（デジタルスキャンコンバータ）３５と、モニタ３６とを有する。ＤＳＣ３５は、Ａ／Ｄ変換器、マルチプレクサ、フレームメモリ、書込み／読出し回路、Ｄ／Ａ変換器などを含み、指令された表示態様に対応した１フレームの画像信号を形成するとともに、その画像信号を標準ＴＶ方式で読出し可能になっている。このＤＳＣ３５から読み出された画像信号はモニタ３６に出力され、表示される。
【００３５】
続いて、第１実施例の作用効果を説明する。
【００３６】
送信時には、送信遅延回路２１によって送信フォーカスを掛けられた状態で、チャンネル毎にパルサ回路２２から送信共振回路２３を介して駆動電圧信号がプローブ１０の各振動子に供給される。このとき、送信共振回路２３のリミッタ２４は駆動電圧信号が所定レベルより高いためキックオンされ、共振部２４が共振する。この共振によって、駆動電圧信号の基本波成分のみがこの送信共振回路２３を通過してプローブ１０の各振動子に供給される。
【００３７】
パルサ回路２２の完全なサイン波駆動は実際上困難で、通常、その発生した駆動電圧信号に高調波成分を含んでいるが、上記の送信共振回路２３により、そのような高調波成分は意図的に遮断され、基本波成分のみの駆動電圧信号によって各振動子が励振される。
【００３８】
このようにしてプローブ１０の各振動子が励振されると、プローブ１０から被検体の心筋などの診断部位に向けて送信フォーカスが掛けられた超音波ビーム信号が送出される。この超音波ビーム信号は、診断部位の各組織および注入されている超音波造影剤（例えば、前述した「アルブネックス注５ｍｌ」：販売名）により反射および散乱された超音波エコー信号となる。特に、超音波造影剤は微小な気泡にて構成されており、気泡による強い散乱特性によりエコー信号が増強される。この散乱には非線形特性があり、その非線形特性の散乱によって高調波成分も発生する。この結果、超音波エコー信号には造影剤（気泡）以外の生体組織からエコー成分（基本波成分）と造影剤からのエコー成分（基本波成分およびその高調波成分）が含まれている。
【００３９】
この超音波エコー信号は、プローブ１０の振動子の各々で受信され、対応する電気信号に変換される。この電気量のエコー信号のパワーは微弱であるから、送信共振回路２３の各リミッタ２４をキックオンさせることはなく、送信共振回路２３は非共振状態のままである。この結果、基本波成分および高調波成分を含むエコー信号は送信共振回路２３には何ら関与されずプリアンプ回路３０に到達し電力増幅された後、受信遅延・加算回路３０で各チャンネル毎に受信遅延され、加算される。これにより、受信フォーカスが掛けられる。この受信エコー信号は基本波用ＢＰＦ３２ａおよび非線形波用ＢＰＦ３２ｂに並行して送られる。基本波用ＢＰＦ３２ａでは、エコー信号のうちの基本波成分Ｓｆが抽出され、後段のレシーバ回路３３に送られるとともに、非線形波用ＢＰＦ３２ａではエコー信号のうちの２次高調波成分Ｓ２ｆのみが抽出され、同様にレシーバ３３に送られる。
【００４０】
レシーバ回路３３に送られた基本波成分Ｓｆのエコー信号は包絡線検波や対数圧縮などの処理を受けて、基本波成分のＢモード像（振幅の輝度変調画像）の画像データが生成される。一方、レシーバ回路３３に送られた２次高調波成分Ｓ２ｆのエコー信号も同様の処理を受けて、２次高調波成分のＢモード像の画像データが生成される。
【００４１】
これらの基本波成分および２次高調波成分の各Ｂモード像の画像データは、その後、ＤＳＣ３５において、指令された表示態様の画像データに変換される。基本波成分によるＢモード像ＩＭｆ（以下、単に「基本波像」という）と２次高調波成分によるＢモード像ＩＭ２ｆ（以下、単に「２次高調波像」という）の表示態様としては様々なものがあり、コントラストエコー法施行時に例えば基本波像ＩＭｆ上に２次高調波像ＩＭ２ｆを重畳表示する表示態様の指令がなされる。これに応じてＤＳＣ３５も両画像データを合成して、モニタ３６に供給するから、モニタ３６には図３に示す如く、基本波像ＩＭｆに２次高調波像ＩＭ２ｆが重畳された画像「ＩＭｆ＋２ｆ」が表示され、生体組織の形態とその中での超音波造影剤の分布を観察することができる。
【００４２】
このように、本実施例では、送信共振回路２３により基本波成分以外の高調波成分を意図的に（積極的に）カットして実質的に基本波成分のみの状態で超音波ビームを送信しているため、エコー信号に含まれる２次高調波成分は、その殆どが超音波造影剤の非線形の散乱特性に起因したもののみとなる。つまり、送信された基本波成分の超音波信号に対して、造影剤の散乱に因る２次高調波成分のみを選択的に信号処理して画像化できるから、生体減衰や送受信系の帯域を考慮すると、優れた２次高調波成分の利用になる。
【００４３】
なお、前記実施例では、抽出する非線形波成分として２次高調波成分の場合を例示したが、本発明は必ずしもそれに限定されない。例えばその他の非線形波成分として、Ｎ次高調波成分（Ｎ×ｆ：ｆは基本周波数、Ｎは正の整数）、Ｎ次低調波成分（ｆ／Ｎ：ｆは基本周波数、Ｎは正の整数）、さらには超調波（Ｍ×ｆ／Ｎ：ｆは基本周波数、Ｍ，Ｎは１以外の正の整数）を採用し、それらの周波数成分を前述と同様に非線形波用ＢＰＦで選択的に抽出してもよい。また、複数の高調波成分を同時に対象とするために、それを信号抽出／処理系をその複数毎、個別に装備したり、１系統に複数の非線形波成分を分離せずに通したりするという構成としてもよい。
【００４４】
また、上記実施例では基本波成分と非線形波成分の信号処理をそれぞれ別々の系統で行なうように構成しているが、プリアンプ回路で受信後、デジタル化し、その後の信号処理系は１系統のみを設け、基本波成分と非線形波成分の信号処理を時分割で行なうようにしてもよい。また、メモリを設け、所望の成分について信号処理することもできる。
【００４５】
さらに、上記実施例では、基本波成分と非線形波成分を抽出する２つのＢＰＦを受信遅延・加算回路の後段に挿入させるとしたが、それらのＢＰＦをその他にも例えば、プリアンプの後段などの位置に設けてもよい。但し、上記実施例のように、ＢＰＦを受信遅延・加算回路の出力側に設けた方が、フィルタ数が少なくて済むので、装置大形化や製造コストの上昇を回避するためには有利である。
【００４６】
さらに、この超音波診断装置に係るプローブは、電子式アレイプローブのみに限定されず、機械走査式プローブであってもよい。
【００４７】
さらにまた、上記第１実施例に係る超音波診断装置に対して種々の変形例が可能である。
【００４８】
まず図４に、送信共振回路２３の変形例を示す。この送信共振回路２３はリミッタ２４と送受信ラインとの間にオン・オフの電子スイッチＳＷを挿入し、造影剤の非線形散乱成分を対象とする診断モードのときは電子スイッチＳＷ＝オンにし、前記第１実施例と同様の送信時の共振状態を得るとともに、線形散乱成分（基本波成分）を対象とする通常の診断モードのときは、電子スイッチＳＷ＝オフに切り換え、送信／受信時共に非共振状態を得るようにしたものである。この電子スイッチＳＷのオン、オフは、例えば図示しないコントローラからの制御信号に付勢して切り換えられる。このように構成し機能させることで、通常モードでは送信共振回路２３を回路から切り離すことができ、機能の充実を図ることができる。
【００４９】
さらにまた、上記第１実施例ではＲＦ（高周波）信号のままビームフォーミング（整相加算）を行なう構成になっているが、信号帯域を中間周波数にシフトした後、ビームフォーミングを行なう受信系も可能で、その変形例を図５および図６に示す。図５に示す受信系は、プリアンプ回路３０と受信遅延・加算回路３１の間に、参照信号発生器４０から参照周波数ｆｒの参照信号が供給されるミキサ回路４１と、中間周波数にシフトした信号より基本波成分および非線形成分を抽出するＢＰＦ３２ａ，３２ｂとで構成されている。また図６に示す変形例に係る受信系は図５のものと同等の機能のほか、参照信号発生器４０＊はその参照信号の参照周波数ｆｒを、基本波用ｆｒ＝ｆｒ（１）と非線形波用ｆｒ＝ｆｒ（２）とに変更可能になっている。これにより、ミキサ回路４１に与える参照信号の周波数を基本波成分検出時と非線形波成分検出時とで変えることができ、１系統の受信回路で両成分の検出を行なえるようにしたものである。この参照周波数ｆｒの変更は、同一チャンネルに対して時分割で行なってもよいし、受信チャンネル群を基本波成分検出用と非線形波成分検出用にグループ分けしたチャンネル毎に行なうようにしてもよい。
【００５０】
さらにまた、上記第１実施例では送信パルサ回路２２で発生する高調波成分を低減させる構成になっていたが、これに対応する変形例を図７および図８に示す。図７に係る変形例では第１実施例のパルサ回路２２に代えて、サイン波駆動可能なｓｉｎ波駆動パルサ回路４３を備えている。このパルサ回路４３は具体的には、例えば２次高調波成分を低減させる場合、デューティ比５０％の矩形波駆動できるパルサやＡ級動作可能なパルサをチャンネル分備えた回路構成で実現される。これにより、前述したような送信共振回路を用いずとも、高調波成分を低減させることができ、装置の簡素化、小形化に寄与する。
【００５１】
一方、図８に示す変形例に係る超音波診断装置は、パルサ回路２２およびプローブ１０間の送信回路に、送信時における基本波成分以外の高調波成分、分調波成分などを除去する送信系フィルタ回路４４を挿入し、送信共振回路を外したものである。これによっても、送信共振回路を装備した場合に比べて回路がある程度大きくなるものの、送信時の高調波成分を所望レベルまで低減できる。
【００５２】
（第２実施例）
次に、第２実施例を図９に基づいて説明する。なお、この第２実施例以降の実施例において、前述した第１実施例と同一または同等の構成要素には同一符号を用いてその説明を省略または簡素化する。
【００５３】
図９に示す超音波診断装置は複数の振動子１０１・・・１０ｎ（ｎは正の偶数）を配列させたフェーズド・アレイ・タイプのプローブ１０を備え、振動子１０１・・・１０ｎの各々には、扱う信号の基本波成分の周波数帯域とその２次高調波成分の周波数帯域の両方に十分な送・受信感度を持たせている。このプローブ１０の振動子群は、基本波成分の送受信用の振動子グループＡと２次高調波成分の受信用の振動子グループＢとに、その機能上、分けられている。この分け方の一例として、図示の如く、奇数番目の振動子を振動子グループＡに、偶数番目の振動子を振動子グループＢに各々割り当てている。
【００５４】
振動子グループＡの振動子１０１、１０３、・・・、１０ｎ−１には、第１実施例と同様に形成され機能する送信共振回路２３が接続されている。この送信共振回路２３は、クロック発生回路２０、送信遅延回路２１、及びパルサ回路２２と共に送信系を成す。
【００５５】
さらに、送信共振回路２３には、パルサ回路２２と並列に、基本波成分用の受信・処理系を成すプリアンプ回路３０ａ、受信遅延・加算回路３１ａ、基本波用ＢＰＦ３２ａ、及びレシーバ３３回路が接続されている。一方、振動子グループＢの振動子１０２、１０４、・・・１０ｎには、非線形波成分用の受信・処理系を成すプリアンプ３０ｂ、受信遅延・加算回路３１ｂ、非線形波成分用ＢＰＦ３２ｂ、及びレシーバ回路３３が接続されている。このレシーバ回路３３の出力側は、表示系を成すＤＳＣ３５及びモニタ３６に接続されている。
【００５６】
この第２実施例の作用効果を説明する。送信系の各回路により振動子グループＡの振動子１０１、１０３、・・・１０ｎ−１が励振され、超音波ビーム信号が被検体内に送波される。このとき、パルサ回路２２の各パルサが完全なサイン波駆動ではないことに因り高調波成分を含む振動信号を出力する場合でも、その高調波成分が送信共振回路２３によって的確に除去され、殆が基本波成分から成る駆動信号がチャンネル毎に振動子グループＡの各振動子に供給されるから、被検体内に送波される超音波ビーム信号はその殆が基本波成分から成る。この超音波ビーム信号は被検体内の組織や超音波造影剤により反射・散乱され、第１実施例の場合と同様にプローブ１０の全振動子により受信され、対応する電気量のエコー信号に変換される。
【００５７】
この内、振動子グループＡの振動子１０１、１０３、・・・１０ｎ−１から出力された、基本波成分及び２次高調波成分を含むエコー信号は、非共振状態の送信共振回路２３を通り、一方のプリアンプ回路３０ａの奇数チャンネル毎のプリアンプで増幅される。この増幅されたエコー信号は、受信遅延・加算回路３１ａでチャンネル毎に受信遅延された後、加算されることで、受信フォーカスが掛けられる。この遅延・加算されたエコー信号は基本波成分用のＢＰＦ３２ａにより基本波成分Ｓｆのみが抽出され、レシーバ回路３３に送られる。
【００５８】
これに対し、振動子グループＢの振動子１０２、１０４、・・・１０ｎから出力された、基本波成分及び２次高調波成分を含むエコー信号は、もう一方のプリアンプ回路３０ｂで増幅された後、もう一方の受信遅延・加算回路３１ｂで同様に受信フォーカスが掛けられる。このエコー信号はさらに非線形波成分用のバンドパスフィルタ３２ｂに送られ、２次高調波成分Ｓ２ｆが抽出され、この成分Ｓ２ｆもレシーバ回路３３に出力される。
【００５９】
レシーバ回路３３に送られた基本波成分Ｓｆのエコー信号及び２次高調波成分Ｓ２ｆのエコー信号は、各々、包絡線検波や対数圧縮の処理に付され、Ｂモード像の画像信号に変換され、ＤＳＣ３５に送られる。このため、モニタ３６により、第１実施例の場合と同様に、所望の表示態様に係る基本波像ＩＭｆ及び２次高調波像ＩＭ２ｆの画像（例えば、それらの重量像）が表示される。
【００６０】
したがって、この第２実施例によっても第１実施例の場合と同等の効果が得られるほか、とくにプローブ１０の振動子群を、送受信用の振動子グループＡと受信専用の振動子グループＢとに分けたことから送信共振回路等に送信時のみＯＮする回路構成を必要としない。したがって、直列共振等の機構を簡単に実現できるという利点がある。なお、この「送信時のみＯＮする回路構成」の例は後述する図３１で説明する。
【００６１】
なお、基本波成分抽出及び２次高調波成分抽出のためのバンドパスフィルタ３２ａ、３２ｂは、上述した挿入位置に限定されるものではなく、プリアンプ回路３０ａ、３０ｂの出力段など、他の位置であってもよい。また、前述した図８の場合と同様に、送信共振回路２３に代えて、送信共振フィルタ回路（図８の符号４４参照）を設け、このフィルタ回路２３を受信時にも動作状態とさせておくようにしてもよい。
【００６２】
さらに、この第２実施例に係る一変形例を図１０及び図１１に示す。図１０に示す超音波診断装置のフェーズド・アイレ・タイプのプローブ１０は、第２実施例（図９）と同一に振動子グループＡ及びＢに分けられている。そして、振動子グループＡの振動子１０１、１０３、・・・１０ｎ−１の各々は、基本波成分ｆのみに応答するように、その周波数帯域が設定されている（図１１（ａ）参照）。振動子グループＢの振動子１０２、１０４、・・・１０ｎの各々は、２次高調波成分「２・ｆ」のみに応答するように、その周波数帯域が設定されている（図１１（ｂ）参照）。これらの周波数帯域は、例えば、振動子の共振周波数をグループ毎に変えることで設定される。
【００６３】
このようにプローブ１０を形成することで、振動子グループＡを介して基本波成分のみの超音波信号の送受が行われ、この振動子グループＡに接続されたプリアンプ回路３０ａ及び受信遅延・加算回路３１ａから直接、基本波成分Ｓｆのみのエコー信号が得られる。同様に振動子グループＢを介して超音波造影剤の非線形の散乱によって生じた非線形波成分の内の２次高調波成分Ｓ２ｆのみのエコー信号が受信され、この振動子グループＢに接続されたプリアンプ回路３０ｂ及び受信遅延・加算回路３１ｂから直接、２次高調波成分Ｓ２ｆのエコー信号が得られる。従って、第２実施例で用いた送信共振回路２３及び受信時のバンドパスフィルタ３２ａ、３２ｂを設ける必要が無く、回路構成が簡単になり、これによっても第２実施例のものと同等の作用効果が得られる。また、バンドパスフィルタも設置した場合は、よりＳ／Ｎ比の高い２次高調波の検出ができる。
【００６４】
さらに、上記図１０記載の変形例には種々の回路構成が付加されている。
【００６５】
その第１は、非基本波成分の信号強度は基本波成分のそれよりも小さいことを考慮したものである。基本波成分系および非基本波成分系の各プリアンプ回路３０ａ，３０ｂはそのプリアンプゲインが可変になっており、そのゲイン設定のための信号がゲイン設定器３０Ｓから供給されるようになっている、ゲイン設定器３０Ｓは、基本波成分系のプリアンプ回路３０ａよりも非基本波成分系のプリアンプ回路３０ｂのゲインを高く設定する。これにより、基本波成分および非基本波成分の信号強度を同一またはほぼ同一に調整することができ、両者間のＳ／Ｎ比のアンバランスを解消できる。
【００６６】
第２は、超音波ビーム信号が被検体内に入射したとき、被検体内での深さに応じて超音波信号の減衰が変わることへの配慮である。具体的には駆動電圧制御回路２２Ｓがパルサ回路２２に接続されている。この駆動電圧制御回路２２Ｓは、図示しないコントローラから送信フォーカス位置情報を入力し、その送信フォーカス位置が被検体表面から深くなるに連れてパルサ回路２２の駆動電圧を例えば多段階でステップ状に上げる。
【００６７】
これにより、フォーカス位置が深くなっても送信音圧はほぼ一定に保たれるので、深さ位置に拘らず、同等の血流状態であればほぼ同一の輝度の組織画像が得られる。
【００６８】
第３は、画像（断層）内の位置に拠る各種条件の不均一性を受信処理側で対処するようにしたものである。これを行なうため、受信処理系のＤＳＣ３５にはデータテーブル３５Ｓが接続されている。このデータテーブル３５Ｓには、断層内の送信音圧，超音波ビーム幅，スキャンモード，対象組織の特異性など、画像内の位置によって変わる各種条件についての「位置−補正係数」の対応データが予め格納されている。そこで、ＤＳＣ３５は、非基本波成分に基づく画像を生成するとき、データテーブル３５Ｓを参照して対応する補正係数を断層内の位置毎に読み出し、非基本波成分のエコーレベルを読み出した補正係数で補正しながら画像データを生成する。この結果、断層面内の位置によって画質が変わってしまうという事態を的確に回避できる。
【００６９】
すなわち、この第２，第３の回路構成に係る制御または補正によって、超音波造影剤の静脈注入による超音波コントラストエコー法適用時に、断層像内で造影剤の分布が均一ならば、同一輝度または同一色彩の画像が得られる。
【００７０】
なお、上記データテーブル３５Ｓを使った補正は、必ずしもＤＳＣ３５で行なう回路構成に限定されない。例えば、読み出した補正係数でプリアンプ回路３０ｂのゲインをチャンネル毎に調整してもよいし、レシーバ回路３３のゲインを変えるようにしてもよい。
【００７１】
さらに、上記データテーブル３５Ｓによる受信処理側の補正と前述した駆動電圧制御回路２２Ｓによる送信音圧の補正とを併用してもよい。
【００７２】
一方、上記第２実施例及びその変形例に対して、第１実施例で述べたと同一の様々な変形が可能である（例えば図４〜図８参照）。また、非線形波成分として２次高調波成分を例示したが、その他の高調波成分、又は低調波成分、超調波成分を対象として画像化するようにしてもよい。
【００７３】
（第３実施例）
続いて第３実施例を図１２に基づき説明する。同図に示す超音波診断装置は前述した図９（第２実施例）と同一に形成したプローブ１０を備えている。つまり、プローブ１０の各振動子は基本波帯域と２次高調波帯域の両方に十分な感度を有し、振動子グループＡ及びＢに機能上、分けられるとともに、本実施例では振動子グループＡが送信用に、振動子グループＢが受信用に割り当てられている。
【００７４】
振動子グループＡの振動子１０１、１０３、・・・１０ｎ−１には図示のごとく、クロック発生回路２０、送信遅延回路２１、パルサ回路２２、及び送信共振回路２３がこの順に直列に接続されている。一方、振動子グループＢの振動子１０２、１０４、・・・１０ｎはプリアンプ回路３０を介して受信遅延・加算回路３１に接続されると共に、この回路３１の出力側は基本波用及び非線形波用のバンドパスフィルタ３２ａ、３２ｂを並列に介してレシーバ回路３３、ＤＳＣ３５、及びモニタ３６へと至る。
【００７５】
続いて、この第３実施例の作用効果を説明する。振動子グループＡの各振動子は、パルサ回路２２からの奇数チャンネル毎の駆動信号を送信共振回路２３を通過させることで、高調波成分が殆ど除去されて基本波成分を主体とした駆動信号により励振される。この結果、被検体内には殆が基本波のみから成る超音波ビーム信号が送波される。
【００７６】
これに対し、被検体内で反射・散乱された超音波信号に対応して、基本波成分及び２次高調波成分を含むエコー信号が振動子グループＢの各振動子から出力される。このエコー信号はプリアンプ回路３０で増幅され、受信遅延・加算回路３１で受信フォーカス処理された後、両方のＢＰＦ３２ａ、３２ｂに供給される。この結果、一方の基本波用のＢＰＦ３２ａにより基本波成分Ｓｆが抽出され、もう一方の非線形波用のＢＰＦ３２ｂにより２次高調波成分Ｓ２ｆが抽出される。この両方の成分はレシーバ回路３３にて前述と同様に信号処理されて、各々のＢモード像用の画像信号に変換される。この基本波用及び２次高調波用の画像信号に基づいてモニタ３６にＢモードの基本波像及び２次高調波像が表示される。
【００７７】
この結果、前述した各実施例と同等の効果が得られるとともに、図９の構成（第２実施例）に比べてプリアンプ回路及び受信遅延・加算回路の組を１組に減らすことができる。
【００７８】
この第３実施例の一変形例を図１３、１４に示す。図１３に示す超音波診断装置はフェーズド・アレイ・タイプのプローブ１０を備え、このプローブ１０の振動子群は第３実施例と同様に振動子グループＡ及びＢに、機能上、分けられている。この内、振動子厚を変えること等の手法を用いて、振動子グループＡの振動子１０１、１０３、・・・１０ｎ−１は基本波成分ｆのみに応答するように（図１４（ａ）参照）、周波数帯域が設定されているのに対し、振動子グループＢの振動子１０２、１０４、・・・１０ｎは基本波成分ｆ及び２次高調波成分「２・ｆ」に応答するように（図１４（ｂ）又は（ｃ）参照）、その周波数帯域が設定されている。そして、振動子グループＡの各振動子には図示の如く、クロック発生回路２０、送信遅延回路２１、パルサ回路２２が接続され、振動子グループＢの各振動子の出力側にはプリアンプ回路３０、受信遅延・加算回路３１、基本波用及び非線形波用のＢＰＦ３２ａ及び３２ｂ、レシーバ回路３３、ＤＳＣ３５、及びモニタ３６が設けられている。これによって、第３実施例（図１２）と同等の作用効果を得ることができるとともに、図１２のものに比べて、送信共振回路２３が不要になる。
【００７９】
なお、上記第３実施例及びその変形例に対しても、第１実施例におけるのと同様な変形がさらに可能である（例えば図４〜図８参照）。また、非線形波成分として２次高調波成分を例示したが、その他の高調波成分、又は低調波成分、超調波成分を画像化の対象としてもよい。
【００８０】
（第４実施例）
第４実施例を、図１５を参照して説明する。同図に示す超音波診断装置は前述した図９（第２実施例）と同一に形成したプローブ１０を備えている。つまり、プローブ１０の各振動子は基本波帯域と２次高調波帯域の両方に十分な感度を有し、振動子グループＡ及びＢに機能上、分けられるとともに、本実施例では振動子グループＡが送受信用に、振動子グループＡ及びＢが受信用に割り当てられている。
【００８１】
振動子グループＡの振動子１０１、１０３、・・・１０ｎ−１には図示の如く、クロック発生回路２０、送信遅延回路２１、パルサ回路２２、及び送信共振回路２３がこの順に直列に接続されている。一方、振動子グループＢの振動子と、送信共振回路２３及びパルサ回路２２間の振動子グループＡとに相当する各チャンネルはプリアンプ回路３０のプリアンプを個別に介して受信遅延・加算回路３１の遅延部に個別に接続されると共に、この回路３１の出力側は基本波用及び非線形波用のバンドパスフィルタ３２ａ、３２ｂを並列に介してレシーバ回路３３、ＤＳＣ３５、及びモニタ３６へと至る。
【００８２】
続いて、この第４実施例の作用効果を説明する。振動子グループＡの各振動子は、パルサ回路２２からのチャンネル毎の駆動信号を、送信共振回路２３を通過させることで、高調波成分が殆ど除去され基本波成分を主体とした駆動信号により励振される。この結果、被検体内には殆どが基本波のみから成る超音波ビーム信号が送波される。
【００８３】
これに対し、被検体内で反射・散乱された超音波信号に対応して、基本波成分及び２次高調波成分を含むエコー信号が振動子グループＡ及びＢの各振動子から出力される。このエコー信号は両グループＡ及びＢ共にプリアンプ回路３０で増幅され、受信遅延・加算回路３１で受信フォーカス処理された後、両方のＢＰＦ３２ａ、３２ｂに供給される。この結果、一方の基本波用のＢＰＦ３２ａにより基本波成分Ｓｆが抽出され、もう一方の非線形波用のＢＰＦ３２ｂにより２次高調波成分Ｓ２ｆが抽出される。この両方の成分はレシーバ回路３３にて前述と同様に信号処理されて、各々のＢモード像用の画像信号に変換される。この基本波用及び２次高調波用の画像信号に基づいてモニタ３６にＢモードの基本波像ＩＭｆ及び２次高調波像ＩＭ２ｆが表示される。
【００８４】
この結果、前述した各実施例と同等の効果が得られるとともに、図１２、１３の構成（第３実施例及びその変形例）に比べて受信対象の振動子数が多い（振動子グループＡ及びＢ共に受信に関与するから２倍）から、より高レベルのエコー信号が得られ、Ｓ／Ｎ比の点で有利となる。
【００８５】
（第５実施例）
第５実施例を、図１６、１７を参照して説明する。この第５実施例は、超音波造影剤を用いたコントラストエコー法を実施するに際しての、造影剤注入の作業性向上及び注入後の画像認識の利便性向上を図ったものである。
【００８６】
図１６に示す超音波診断装置は、第１実施例（図１参照）で説明したと同一のプローブ１０及び装置本体１１を有する一方で、オペレータが操作する入力器５０、予め格納してある手順（図１７参照）に従って処理を行うマネージャ５１、並びにこのマネージャ５１の指令を受けて動作するイメージメモリ回路５２及びスピーカ５３を有する。この内、入力器５０はキーボード、トラックボール、マウス、及び音声入力器の内の一つまたは複数から成り、この入力器５０を使ってコントラストエコー法施行のスケジュール（例えば、造影剤注入時刻など）のデータがマネージャ５１に入力される。この入力器５０としては、その他に、フロッピーディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤーＲＯＭ、ＤＡＴ（ダットテープ）、ＭＴ（マグネティックテープ）などの記憶媒体を使うようにすることもできる。また、イメージメモリ回路５２はＤＳＣ３５で変換された、例えば基本波像と２次高調波像との重畳像の画像データを逐次格納する。ＤＳＣ３５は、画像データを表示用に変換するとともに、マネージャ５１から指示された文字データを合成してモニタ３６に出力する。
【００８７】
さらに、マネージャ５１は専用のＣＰＵおよび内部メモリ入出力インターフェイスなどのコンピュータ構成を有し、図１７（Ａ）の処理を行う。
【００８８】
すなわち、最初に、コントラストエコー法試行の条件（画質条件，ＴＤＣ（Ｔｉｍｅ−Ｄｅｎｓｉｔｙ−Ｃｕｒｖｅ）の測定条件（ＲＯＩ，測定時間間隔），ＥＣＧ同期条件など）およびコントラストエコー法試行のスケジュール（造影剤注入（予定）時刻，他の薬剤を併用する場合はその量やタイミングのデータ）を各々、フロッピーディスクなどから入力する（ステップ６０）。
【００８９】
次いで、計時を開始するとともに、モニタ３６の画面に計時時間の表示を開始させる（ステップ６１）。これが済むと造影剤の注入前に、必要なデータの収集を開始する（ステップ６２）。このデータとしては、造影剤注入前の画像および輝度データ，所望のタイミングおよび時間間隔での画像データ，所望のタイミングおよび時間間隔でのＲＯＩの輝度データなどである。また、これらのデータをＭＯやワークステーションへ転送する。
【００９０】
そして、予定していた注入時刻に達すると、スピーカ５３を介して音声で造影剤注入タイミングを指示させる（ステップ６３）。
【００９１】
この後、注入後のデータを前述と同様に収集しながら（ステップ６４）、所定の時刻になると他の薬剤の注入を音声などにより指示し（ステップ６５）、薬剤注入後のデータを収集する（ステップ６６）。そして、予め定めたスケジュールの終了時刻に達すると、画像データの収集，ＲＯＩの輝度データの収集，ＭＯやワークステーションへのデータ転送，および計時を終了させる（ステップ６７）。
【００９２】
なお、マネージャ５１に実行させる処理は図１７（Ｂ）で示すように構成することもできる。これは造影剤注入のタイミングをオペレータが音声で指示できるようにしたものである。同図（Ａ）と同一の処理については同一のステップＮｏ．を付す。
【００９３】
最初に図１７（Ａ）のステップ６０と同様にデータを入力するが（ステップ６０ａ）、このデータの中に「造影剤注入（予定）時刻」は含まれていない。このステップでのデータ入力が済むと、注入前のデータ（注入前の画像，ＲＯＩの輝度データ）を収集開始させるとともに、ＭＯやワークステーションへのデータ転送を開始させる（ステップ６０ｂ）。
【００９４】
次いで、オペレータが任意の適宜な時刻で入力器５０のマイクから造影剤の注入（タイミング）を指令する（ステップ６０ｃ）。これに伴って、計時も開始される。
【００９５】
そして、この造影剤注入後に、所望のタイミングおよび時間間隔で画像を収集開始させるとともに、所望のタイミングおよび時間間隔でＲＯＩの輝度データを収集開始させる。
【００９６】
この後、図１７（Ａ）と同様に処理する（ステップ６５〜６７）。
【００９７】
以上のように構成し機能させることで、超音波造影剤を用いたコントラストエコー法を実施する場合、オペレータやドクタが造影剤の注入タイミングを的確に知覚することができるとともに、その注入タイミングに同期し、その後の経過時間を含んだ画像データを自動的に得ることができ、後々の画像処理や画像読影が容易になる。
【００９８】
なお、この第５実施例において、ＥＣＧデータを取り込んで、造影剤注入後の所望の時刻における所望の心時相の画像を自動で収集するように制御しても良い。また、マネージャは必ずしも専用ＣＰＵを搭載する構成に限定されることなく、この診断装置に固有のＣＰＵを兼用するようにしてもよい。
【００９９】
さらに、本実施例の変形例として、図１６に示す如く、制御回路５４および演算回路５５を付加した構成の装置がある。制御回路５４はＥＣＧ信号を入力して、このＥＣＧ信号に同期してデータ収集を行なうべく、収集タイミングを指令する同期信号を送信系および受信・処理例に出力する。その一方で制御回路５４は、オペレータなどから出される信号を入力し、画像処理開始の指令信号を演算回路５５に出力する。演算回路５５は指令信号を受けると、ＥＣＧ同期によってイメージメモリ回路５２に記憶された複数フレームの断層像データについて、各画像間でのサブトラクションや最大値ホールドの演算を画像間の画素同士で行ない、画像間の変化を示す画像がＤＳＣ３５を介してモニタ３６に表示される。これにより、例えば二次高調波像の画像間の変化の様子を視覚的に容易に把握することができる。
【０１００】
なお、サブトラクションを演算する場合は、造影剤を注入する前の参照画像ＩＭｒｅｆ（図２０参照）に対して引き算をすることが特に望ましい。
【０１０１】
さらに、図１６の構成に係る超音波診断装置を超音波ストレスエコー法と併用することができる。すなわち、超音波造影剤を静脈注入することによる超音波コントラストエコー法を、薬物負荷の前後に実施するのである。このためには、制御回路５４は薬物負荷の前後における同一時相および断面の非基本波成分Ｓ２ｆに係る断層像データをイメージメモリ回路５２に記憶させる。そして、演算回路５５に負荷前後における画像間の画素同士のサブトラクションなど所望の演算を行なわせ、その演算結果の画像をＤＳＣ３５を介してモニタ３６に表示させる。これにより、負荷の前後で血行が無くなる心筋部位を明瞭に観察できる。
【０１０２】
（第６実施例）
第６実施例を図１６（第５実施例と兼用）及び図１８〜２０に基づいて説明する。この第６実施例は心筋にコントラストエコー法を適用する場合であって、とくに心筋分布像を得る場合に好適な超音波診断装置に関する。詳しくは、心筋分布像を得る場合、心腔内の造影剤による輝度増強が心筋のそれよりも著しく大きいことから、心筋の造影剤による輝度増強の同定が妨げられる可能性があり、そのような事態に至ると、心筋の分布像の輝度が正確に識別できない恐れがある。
【０１０３】
このような事態に至るのを防ぐために、この実施例の超音波診断装置は図１６に示す構成を備える一方で、マネージャ５１に図１８に示す処理を、またＤＳＣ３５に図１９に示す処理を実行させるようにしている。
【０１０４】
図１８を説明すると、心筋の分布像をコントラストエコー法で表示させる場合、マネージャ５１はまず造影剤を注入する時刻ｔ０ 前の適宜なタイミングｔ０−１において（図２０参照）、図示しない装置のコントローラなどに心筋のＢモードの参照画像の撮影を指示する（ステップ７０、７１）。この撮影によって参照画像ＩＭｒｅｆが図２０に示す如く得られ、この画像ＩＭｒｅｆがモニタ３６に表示されるとともに、その画像データがイメージメモリ回路５２のイメージメモリに記憶される。
【０１０５】
次いで、参照画像ＩＭｒｅｆを使って心腔領域を手動又は自動で同定する（ステップ７２）。手動の場合は、オペレータがモニタ３６に表示された参照画像ＩＭｒｅｆ上の心腔領域の輪郭を入力器５０を操作してトレースすることで同定される。自動の場合は、例えばＢモード像（参照画像ＩＭｒｅｆ）の輝度レベルを所望のしきい値で弁別することで同定できる。この結果、心腔領域ＨＳＰが例えば図２０のように決まる（心腔領域像ＩＭＨＳＰ参照）。
【０１０６】
そこで、この心腔領域像ＩＭＨＳＰからマスク像を作成し、そのデータをイメージメモリ回路５２に記憶させる（ステップ７３）。
【０１０７】
さらに、図１９の処理はＤＳＣ３５によって造影剤注入時刻ｔ０以降、フレーム毎に実施される。まず、１フレームの画像データ（例えば、基本波像と２次高調波像との重畳画像のデータ）が生成されると、ピクセル毎に、マスク像（心腔領域像ＩＭＨＳＰ）の対応するピクセルの画素値を参照する（ステップ７５）。このマスク像の対応ピクセルの画素値＝零のときは表示ピクセルであると認識し、何もせずに次のピクセルのチェックに移行する（ステップ７６、７８）。しかし、マスク像の対応ピクセルの画素値≠零のときは、そのピクセルが非表示ピクセルであると認識し、その画素データを零にする（ステップ７７）。
【０１０８】
この結果、造影剤の注入後は、その後の時間経過に伴って造影剤の広がり及びその強度（輝度）が変化し、心腔ＨＳＰがマスクされた心筋ＨＭの画像（例えば、図２０のＩＭ１〜ＩＭ３参照）が刻々形成され表示されることになる。したがって、心筋分布像を得る場合、心腔領域は表示されず、心筋領域の輝度変化のみがリアルタイムに表示され、心筋の造影剤による輝度増強が的確に行える。
【０１０９】
なお、図２０の輝度曲線は、造影剤による輝度増強を分かり易く示すために、心筋の一部分の平均輝度値の変化の様子を全体像の代表値として示している。
【０１１０】
（第７実施例）
第７実施例を、図２１を参照して説明する。この第７実施例も第６実施例と同様に、心筋にコントラストエコー法を施行する場合、心腔内の造影剤による輝度増強が心筋のそれより著しく強いことに伴う表示への影響を改善しようとするもので、第６実施例のときと同様に、心腔領域を非表示領域にし、心筋領域の輝度変化のみを表示する。第６実施例と相違するのは、心腔領域を同定する手法にあり、基本波成分と非線形波成分とのレベル差あるいはレベル比に着目している。
【０１１１】
この実施例に係る超音波診断装置は図２１に示すように、第１実施例に係る図１と同一の構成を含むとともに、レシーバ回路３３とＤＳＣ３５の間に、心腔域同定回路８０及び心腔域表示制御回路８１を設けている。
【０１１２】
ここで、レシーバ回路３３から得られる基本波成分ＳｆのエコーレベルをＰ１、非線形波成分ＳＮＬのエコーレベルをＰ２とする。静脈注入によるコントラストエコー法の場合、心腔領域では基本波成分及び非線形波成分の発生は共に心腔内の造影剤に起因するのに対し、心筋領域では基本波成分は主に心筋組織に起因して発生し、非線形波成分は心筋内の造影剤に起因して発生する。この状態が起こるとき、
【外１】

となることが考えられるから、適当なしきい値Ｋを導入し、
【数１】
（Ｐ１／Ｐ２）＜Ｋ
となるピクセル領域を心腔領域（又は非心筋領域）と定義することができる。
【０１１３】
そこで、前記心腔域同定回路８０は、ピクセル毎に、レシーバ回路３３の出力信号のレベルＰ１、Ｐ２を比較して、「Ｐ１／Ｐ２」がしきい値Ｋよりも小さい領域を心腔領域のピクセルとして自動的に同定する。この同定結果（すなわち、“（Ｐ１／Ｐ２）＜Ｋ”か否か）に基づいて心腔域表示制御回路８１はＤＳＣ３５に画像データの各ピクセルの表示／非表示情報を送る。ＤＳＣ３５は、その表示／非表示情報に応じてフレーム画像データの各ピクセルをマスク（非表示）する。この結果、第６実施例の場合と同様に、心腔領域を表示しない心筋分布像が得られ、心筋の造影剤による輝度増強の変化を容易に且つ精度良く画像上で同定できる。
【０１１４】
なお、上記心腔域同定回路８０で用いられる論理式は上述したものに限定されることなく、診断対象の状態に応じて変更できる。当然にしきい値Ｋも適宜選択するようにしてよい。
【０１１５】
なおまた、上記第６及び第７実施例では診断対象を心筋とする場合について説明したが、これ以外にも、例えば大血管系であってもよく、その血管壁と血管内部との間の同様の表示／非表示制御に適用してもよい。
【０１１６】
（第８実施例）
第８実施例を図２２及び図２３を参照して説明する。この実施例は、異なる周波数の複数の超音波ビームを同時に生体内に送信し、これに基づくコントラストエコー法を実施する超音波診断装置に関する。すなわち、異なる周波数（基本波成分ｆ１、ｆ２、ｆ３・・・）の複数の超音波ビームを同時に生体内に送信する送信系と、生体内にて生成される、それらの基本周波数間並びにそれらの基本周波数の高調波成分間の和の周波数成分（ｆ１＋ｆ２、ｆ２＋ｆ３、……、Ｎｆ１＋Ｍｆ３、……；Ｍ、Ｎは整数）及び差の周波数成分（ｆ１−ｆ２、ｆ２−ｆ３、・・・、Ｎｆ１−Ｍｆ３、・・・；Ｍ、Ｎは整数）の内の少なくとも１成分以上を含む周波数帯域のエコー信号を受信し信号処理できる受信・処理系と、基本波成分及び非基本波成分のコントラスト像を表示できる表示系とを備えたものであり、生体内の造影剤の非線形散乱に拠る送信周波数成分の和又は差周波数を検出し、これに基づいて生体内に超音波造影剤の分布を映像化するものである。
【０１１７】
これの具体例を示す図２２の超音波診断装置は、２周波数成分（ｆ１、ｆ２）の同時駆動を行い、その差周波数成分（ｆ１−ｆ２）を映像化しようとするものである。
【０１１８】
この超音波診断装置に備えたプローブ１０は前述と同様に振動子グループＡ及びＢに機能上振り分けられ、この内、振動子グループＡの振動子群を第１基本波成分ｆ１の送信用に、また振動子グループＢの振動子群を第２基本波成分ｆ２の送信用に各々当てている。プローブ１０の全振動子は、基本波帯域（ｆ１、ｆ２）とその差周波数帯域（ｆ１−ｆ２）の両方に十分な送受信感度を持たせている。
【０１１９】
送信系としては図示の如く、クロック発生回路２０及び送信フォーカス用の送信遅延回路２１が設けられ、この送信遅延回路２１の出力側に、第１のパルサ回路２２ａ及び第１の送信共振回路２３ａの直列回路と第２のパルサ回路２２ｂ及び第２の送信共振回路２３ｂの直列回路とが併設されている。この内、第１のパルサ回路２２ａの各パルサは第１基本波成分ｆ１を中心周波数にもつ駆動パルスを発生し、第２のパルサ回路２２ｂの各パルサは第２基本波成分ｆ２を中心周波数にもつ駆動パルスを発生する。そして、第１の送信共振回路２３ａは第１基本波成分ｆ１を中心周波数とする設定帯域に共振可能で、振動子グループＡの各振動子に接続されている。第２の送信共振回路２３ｂは第２基本波成分ｆ２を中心周波数とする設定帯域に共振可能で、振動子グループＢの各振動子に接続されている。これらの送信共振回路２３ａ、２３ｂは、各々、前述したと同様に機能するので、パルサが完全なＳｉｎ波駆動ではなくて駆動パルスの高調波成分が含まれていたとしても、それらの高調波成分は除去され、第１、第２基本波成分ｆ１、ｆ２からなる駆動パルスが各々、振動子グループＡ、Ｂに供給される。
【０１２０】
上記第１，第２の送信共振回路２３ａ、２３ｂのパルサ側端は、全チャンネル分のプリアンプを搭載したプリアンプ回路３０を介して受信遅延・加算回路３１に接続されている。この回路３１の出力端は、第１基本波成分ｆ１を抽出する基本波用ＢＰＦ３２ａと差周波数成分「ｆ１−ｆ２」を抽出する差周波用のＢＰＦ３２ｂとを並列に介して、レシーバ回路３３に接続されている。このレシーバ回路３３の出力側にはＤＳＣ３５、モニタ３６が順次設けられている。
【０１２１】
このため、プローブ１０により受信された基本波成分（ｆ１、ｆ２）および差周波数成分「ｆ１−ｆ２」を含むエコー信号は、非共振状態の送信共振回路２３ａ、２３ｂを経てプリアンプ回路３０に送られる。このプリアンプ回路３０でチャンネル毎に増幅されたエコー信号は、受信遅延・加算回路３１で受信フォーカスが掛けられる。この受信処理がなされたエコー信号の中から、基本波用ＢＰＦ３２ａにより一方の基本波成分ｆ１のエコー信号Ｓｆ１が抽出され、差周波数用ＢＰＦ３２ｂにより差周波数成分「ｆ１−ｆ２」のエコー信号Ｓｆ１−ｆ２が抽出され、各々がレシーバ回路３３に送られ、包絡線検波や対数圧縮の処理に付される。この結果、一方の基本波成分ｆ１及び差周波数成分「ｆ１−ｆ２」のエコー信号Ｓｆ１、Ｓｆ１−ｆ２に基づくＢモード像の画像データが個別につくられ、これらがＤＳＣ３５を介してモニタ３６に送られて分割像或いは重畳像として表示される。
【０１２２】
したがって、本実施例によっても第１〜第４実施例と同等の効果が得られるほか、差周波数成分に基づくＢモード像を映像化するため、２次高調波は、送信時に発生し易いが、差周波数成分が発生することはない。したがって、２次高調波を利用するよりＳ／Ｎ比良く検出できる可能性があるという特別の利点もある。
【０１２３】
なお、この第８実施例では超音波ビームの同時駆動数を「２周波」としたが、「３周波」以上であってもよい。また、基本波像を形成する基本波成分としては上述していないもう一方の第２基本波成分ｆ２を用いるようにしてもよい。さらに、基本波像とペアを成す、造影剤の散乱に基づく画像は和周波数成分を使って生成するようにしてもよい。さらに、この実施例において、第１実施例同様に送受信系に対して種々の変形が可能である。
【０１２４】
さらに、複数の周波数の超音波ビームを同時に送信する構成に対しては、複数の周波数成分が線形加算された時間波形を送信できる送信器、シンセサイザー等を備えることもできる。
【０１２５】
（第９実施例）
第９実施例を図２４に基づいて説明する。この実施例に係る超音波診断装置も第８実施例と同様に、生体内で発生した、送信ビーム信号の周波数成分間の和または差の周波数成分を検出・表示することにより、生体内の造影剤の分布の映像化を目的にしている。
【０１２６】
この超音波診断装置に用いるプローブ１０は複合型プローブであって、フェーズド・アレイ・プローブ１０ａとシングルプローブ１０ｂとを備えている。フェーズド・アレイ・プローブ１０ａは、２つの基本波成分ｆ１、ｆ２の内の一方ｆ１の送受信及びそれらの差周波数成分「ｆ１−ｆ２」の受信を担っており、「ｆ１−ｆ２」〜ｆ１の周波数帯域に十分な超音波送受信感度を有している（図２３（ａ）または（ｂ）参照）。これに対し、シングルプローブ１０ｂはもう一方の基本波成分ｆ２の送信専用であり、その基本波成分ｆ２の帯域に十分な送信感度を持たせている。
【０１２７】
また、第８実施例と同様に、送信系には第１、第２のパルサ回路２２ａ、２２ｂが設けられ、第１基本波成分ｆ１の駆動パルスを出力する第１のパルサ回路２２ａがフェーズド・アレイ・プローブ１０ａにチャンネル毎に接続されるとともに、第２基本波成分ｆ２の駆動パルスを出力する第２のパルサ回路２２ｂがシングルプローブ１０ｂに接続されている。また、フェーズド・アレイ・プローブ１０ａには受信・処理系のプリアンプ回路３０が接続され、これ以降は、第８実施例と同一に信号処理される。フェーズド・アレイ・プローブ１０ａとシングルプローブ１０ｂから個々に放射される２つの超音波ビーム信号は、所望の診断部位の位置で交差するようにビーム方向、位置が設定されるとともに、その交差領域を示す画像がモニタ３６に表示されるようになっている。
【０１２８】
この結果、上記交差領域、すなわち診断部位に受信フォーカスされるように受信遅延・加算回路３１により遅延加算処理することで、第８実施例と同様に、第１基本波成分ｆ１及び差周波数成分「ｆ１−ｆ２」のエコー信号に基づくＢモード像が得られる。この実施例では、２つの基本波成分ｆ１、ｆ２の内、第２基本波成分ｆ２をシングルプローブ１０ｂで送信するので、フェーズド・アレイ・プローブは従来用いられているプローブを流用して構成できるという独特の効果がある。
【０１２９】
なお、上記シングルプローブはビーム方向を機械的に偏向可能な構成であってもよい。また、送信共振回路を第１のパルサ回路及びシングルプローブ間と第２のパルサ回路及びフェーズド・アレイ・プローブ間とに各々介挿させる構成も可能である。
【０１３０】
（第１０実施例）
本発明の第１０実施例を、図２５を参照して説明する。
【０１３１】
この第１０実施例は受信可能な非線形波成分（高周波，分調波，超音波または和／差周波数）を発する反射エコー源の移動速度の演算および表示に関する。
【０１３２】
同図に示す超音波診断装置は、第１実施例、すなわち図１と同一の構成に加えて、速度演算部９０を受信・処理系に備えている。具体的には、２次高調波成分を抽出する非線形波用ＢＰＦ３２ｂの出力側が速度演算部９０を介してＤＳＣ３５に至るとともに、基本波用ＢＰＦ３２ａの出力側がレシーバ回路３３を介してＤＳＣ３５に至る。速度演算部９０は、従来周知のドプラ法または相互相関法などの手法を用いて２次元の運動速度データを演算するようになっている。
【０１３３】
このため、受信遅延・加算回路３１により受信フォーカスが掛けられた基本波成分および非基本波成分を含むエコー信号は、基本波用ＢＰＦ３２ａから基本波成分のみのエコー信号Ｓｆとしてレシーバ回路３３に送られる。このため、レシーバ回路３３から、組織の形態情報としてのＢモード像（基本波像）データがＤＳＣ３５に供給される。これに対して、非基本波用ＢＰＦ３２ｂからは、全エコー信号の内の２次高調波成分から成るエコー信号Ｓ２ｆが抽出されて速度演算部９０に送られる。速度演算部９０は例えば特開平６−１１４０５９号に示す如く構成されており、特に、対象部位の先験的に知られている速度範囲に対応する周波数帯域のみのドプラ信号を抽出するフィルタを備えている。この速度演算部９０により、このエコー信号Ｓ２ｆに基づいて、２次高調波成分を発生させるエコー反射源、例えばコントラストエコー法施行時の超音波造影剤（すなわち静脈血流）を含む２次元分布の運動速度データが演算される。この運動速度データはＤＳＣ３５を介して、前述のＢモード像データと共にモニタ３６に送られ、例えばＢモード像を背景とした速度分布像が表示される。これにより、組織内（例えば心筋内）の血流速度が評価できるという利点がある。
【０１３４】
なお、スキャン面のＢモード像上に設定した関心領域のエコー源の運動速度を同時に演算させ、その時間変化を表示させるようにしてもよい。
【０１３５】
（第１１実施例）
本発明の第１１実施例を、図２６を参照して説明する。この実施例に係る超音波診断装置は、超音波造影剤によるコントラストエコー法適用時に、基本波成分のエコーレベルに基づく心筋のような組織の形態情報と、非基本波成分のエコーレベルに基づく組織内血流情報とに加え、基本波成分のエコーレベルに基づいて組織（例えば心筋）の運動速度を演算できるようにし、それら三者、すなわち「組織形態情報」，「組織内血流情報」，及び「組織運動速度」を同時に表示できるようにしたものである。
【０１３６】
これを具体的に説明すると、この超音波診断装置は図１（第１実施例）と同等の構成に加えて、クラッタ除去フィルタ９１，血流用速度演算部９２，及び組織用速度演算部９３を図示の如く備えている。すなわち、基本波用ＢＰＦ３２ａの出力端とＤＳＣ３５の間に、一方のレシーバ回路３２ａ、不要なクラッタ成分を除するクラッタ除去フィルタ９１及び血流の運動速度を演算する血流用速度演算部９２の直列構成、ならびに心筋などの組織の運動速度を演算する組織用速度演算部９３が並設されている。
【０１３７】
非基本波用ＢＰＦ３２ｂは、もう一方のレシーバ回路３２ｂを介してＤＳＣ３５に至る。
【０１３８】
この内、組織用速度演算部９３としては例えば特開平５−８４２４６号で開示された構成のものが知られている。すなわち、受信フォーカスが掛けられたエコー信号を位相検波部でドプラ周波数について位相検波し、この位相検波信号からフィルタ部のＬＰＦにより血流や心臓の弁などに因るドプラ信号を除去し、このフィルタリングされたエコー信号を使って、周波数解析部により、自己相関法やＦＦＴ法の手法に基づいて組織のドプラ偏移周波数の２次元分布のデータを算出するようにしたものである。したがって、この血流用組織演算部９２では、上記ドプラ偏向移周波数の２次元分布データを使って組織の運動速度の最大値や平均値が求められる。なお、上記周波数解析部の解析手法としては、相互相関法であってもよい。
【０１３９】
このために、受信遅延・加算回路３１により受信フォーカスを掛けられた、基本波成分及び非基本波成分を含むエコー信号の中から、基本波用ＢＰＦ３２ａで基本波成分Ｓｆが抽出され且つ非基本波用ＢＰＦ３２ｂで２次高周波成分Ｓ２ｆが抽出される。この内、基本波成分Ｓｆのエコー信号は、レシーバ回路３２ａによりＢモード像の画像データに生成される一方で、クラッタ除去フィルタ９１及び血流用速度演算部９２により血流の速度分布像（例えばカラードプラ（ＣＦＭ）像）の画像データに生成され、且つ、組織用速度演算部９３により組織（例えば心筋）の運動速度分布像の画像データに生成される。一方、２次高調波成分Ｓ２ｆのエコー信号は、もう一方のレシーバ回路３３ｂにより２次高調波成分のＢモード像の画像データに生成される。これら４通りの画像データはＤＳＣ３５に各々送られた後、その時点で指令されている表示態様のフレーム画像データに変換され（各画像データの取捨選択及び合成を含む）、モニタ３６で表示される。
【０１４０】
この表示例を、静脈注入による超音波造影剤に係るコントラストエコー法を心臓に適用した場合について図２７で説明する。同図に示すように、受信・処理系の基本波系のレシーバ回路３３ａを通過したエコー信号が心臓のＢモード像ＩＭｆの画像データを成し、これにより心筋の形態情報や心筋の動きの視覚情報を提供する。また、受信・処理系の２次高調波系を通過したエコー信号が心筋内血流の分布像（ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ）ＩＭ２ｆの画像データを提供する。表示の一態様として、ＤＳＣ３５にて、両者ＩＭｆ及びＩＭ２ｆの画像データを重畳することで、複合画像ＩＭｆ＋２ｆがモニタ３６に表示され、この心筋内の血流灌流領域ＲＢ （画像ＩＭｆ＋２ｆ中の黒塗りの部分）がリアルタイムに可視化される。
【０１４１】
また上記基本波系の組織用速度演算部９３を通過したエコー信号が心筋の運動速度の２次元分布像の画像データを成す。そこで、この運動速度の２次元分布像（図示せず）をそのまま表示させるようにしてもよいし、また例えばＤＳＣ３５にてピクセル毎に速度Ｖ＞Ｖｔ（Ｖｔ：与えられた閾値）か否かを判定し、この判定条件に合致した、閾値Ｖｔ以上の運動速度の２次元分布像ＩＭｖの画像データが形成される。この２次元分布像ＩＭｖを表示させることにより、心筋の壁運動異常領域Ｒｗ（画像ＩＭｖ中の白抜きの部分）が可視化される。さらに別の表示態様として、上述の如く閾値処理された心筋運動速度の２次元分布像ＩＭｖと心筋Ｂモード像ＩＭｆ及び心筋内血流分布像ＩＭ２ｆとの三者をＤＳＣ３５にて重畳演算する（壁運動異常領域Ｒｗと血流灌流領域ＲＢとの論理積を演算する）。これにより、モニタ３６には、複合画像ＩＭｆ＋２ｆ＋ｖが表示され、心筋Ｂモード像を背景にして、心筋壁の運動は止まっている（詳細には、壁運動速度がある閾値以下）が、血流は灌流しているという、診断上興味深い領域ＲＷ＋Ｂがリアルタイムに可視化される。
【０１４２】
このように、本実施例によれば、例えば心筋を形態・運動・血液灌流の各観点から個別にリアルタイムに診断できる一方で、それらを総合的にリアルタイムに診断でき、いわゆる心筋のバイアビリティ評価が可能になる。これにより、従来に無い有用な情報を提供することができる。
【０１４３】
（第１２実施例）
本発明の第１２実施例を図２８〜図３０に基づいて説明する。この実施例の超音波診断装置は超音波造影剤に係る非基本波成分による画像データを一定時間間隔で収集し、この収集データから輝度変化曲線（ＴＤＣ：Ｔｉｍｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃｕｒｖｅ）を演算するとともに、この変化曲線の特徴量（パラメータ）を演算するようにしたものである。
【０１４４】
図２８に示すこの実施例の超音波診断装置は、前述した図１（第１実施例）の構成に加えて、上述の一定時間間隔の画像データ収集を行うために、ＥＣＧ（心電計）９５，ＥＣＧ用アンプ９６，及びトリガ信号発生器９７を備えている。ＥＣＧ９５は被検者の各心時相の心電図情報（ＥＣＧ信号）を、ＥＣＧ用アンプ９６を介してトリガ信号発生器９７に送ってくる。このトリガ信号発生器９７は、ＥＣＧ信号の内の例えばＲ波の立ち上がりに応答したトリガパルスを生成してクロック発生回路２０の送受タイミング決定部及びＤＳＣ３５に送る。このため、クロック発生回路２０の送受タイミング決定部は、トリガパルス到来からの一定時間のカウントによって、ＥＣＧ信号の各周期における最適なデータ収集タイングＴｎを決め、このタイミングＴｎに合致した送受信タイミングを含む一連の送受信を送信系及び受信・処理系に行なわせる。このデータ収集タイミングＴｎは、例えば図２９（ａ）に示す如く左心室拡張末期（例えばＲ波から一定時間後）に設定される。したがって、このようにＥＣＧ同期されたデータ収集タイミングＴｎの到来毎に画像データが収集されることになる。
【０１４５】
さらに、この超音波診断装置はその受信・処理系の一部として、ＤＳＣ３５に接続されたイメージメモリ回路９８，輝度変化曲線演算部９９，及びパラメータ演算部１００を備えている。イメージメモリ回路９８はＤＳＣ３５に送られてきた非基本波成分としての２次高調波成分の画像データをデータ収集タイミングＴｎ毎に逐一記憶する。輝度変化曲線演算部９９はＣＰＵ機能を有し、イメージメモリ回路９８に記憶した画像データの内、心筋の一部に設定されたＲＯＩ（このＲＯＩは事前に、又は画像収集後に設置される）の位置に対応した画像データを読み出して輝度変化曲線ＴＤＣのデータを演算する。
【０１４６】
これにより、各心周期におけるＥＣＧ同期されたデータ収集タイミングＴｎ毎に（図２９（ａ）参照）、例えば左室短軸像（同図（ｂ）参照）の画像データが収集され、これらの画像データがイメージメモリ回路９８に格納される。そこで、輝度変化曲線演算部９９により全画像データ収集後に、各画像データのＲＯＩ位置相当のデータが読み込まれ、ＲＯＩ内データを平均するなどの演算を行なって、造影剤注入時刻ｔ０からの経過時間ｔに対する輝度の変化データ（図２９（ｃ）参照）が演算される。なお、この演算は画像データ収集中に一定タイミング毎に行なうことも可能で、これによりイメージメモリ回路９８のメモリ容量を減らすことができる。
【０１４７】
さらに輝度変化曲線演算部９９とＤＳＣ３５の間にはパラメータ演算部１００を設けている。このパラメータ演算部１００はＣＰＵ機能を有し、図３０の処理を順次行なうようになっている。すなわち、輝度変化曲線演算部９９における輝度変化曲線のデータ演算が完了したか否かを判断し（図３０ステップ１００ａ）、完了した場合、その曲線データのフィッティング処理を行なう（同図ステップ１００ｂ）。このフィッティング処理は、得られた輝度変化曲線のデータに対して適当な関数（ガンマ関数，ガウス関数，指数関数など）でフィッティングするもので、これによりノイズや測定誤差の影響を低減させ、本質的な輝度変化が抽出される。なお、このフィッティング処理は輝度変化曲線演算部９９で行なう構成にすることもできるし、必要ある場合のみ行なうようにすることもできる。
【０１４８】
パラメータ演算部１００ではさらに、フィッティング処理した輝度変化曲線データを使って、輝度変化曲線の特徴量を表わす各種のパラメータ、例えば最大輝度レベルＬＭＡＸ，最大輝度時刻ｔＭＡＸ，輝度半減レベルＬＨＦ，輝度半減時刻ｔＨＦ輝度半減時間（＝最大輝度時刻ｔＭＡＸ−輝度半減時刻ｔＨＦ），最大輝度到達時間（注入時刻ｔ０−最大輝度時刻ｔＭＡＸ），コントラスト持続時間（閾値以上の輝度レベルの持続時間）などが演算される（同図ステップ１００ｃ参照）。
【０１４９】
このように演算されたパラメータのデータは、輝度変化曲線のデータと共にＤＳＣ３５に送られ（同図ステップ１００ｄ参照）、例えば基本波像ＩＭｆ及び２次高調波像ＩＭ２ｆの重畳画像ＩＭｆ＋２ｆとの分割表示の態様にて、モニタ３６に表示される。
【０１５０】
これにより、前述した第１実施例と同等な利点のほか、超音波造影剤を用いたコントラストエコー法の実施時に、造影剤、すなわち組織内血流分布像のみの輝度変化及びその特徴量を心周期に影響されない状態で自動的に把握することができ、診断上有益な情報を得ることができる。
【０１５１】
なお、この実施例で設定するＲＯＩ数は複数であってもよい。また画像の収集タイミングはＥＣＧ同期タイミングに限らず、単に定時間間隔やフレーム毎のタイミングであってもよい。さらに収集した画像データの記憶手段も自己の装置内のイメージメモリ回路に限定されず、装置に接続されたＭＯ（光磁気ディスク）やワークステーションであってもよい。
【０１５２】
なお、上記第１２実施例において、周知の如く、輝度変化曲線は組織の同一部位を対象とした場合でないとその意味をなさない可能性が大きい。このため、輝度変化曲線のデータは通常、（１）動かない組織（腹部臓器など）、（２）ＥＣＧ同期された心筋像、などを対象としている。しかし、これでも組織がわずかに動く場合、フレーム毎にＲＯＩの位置を微調整する手段を付加するようにしてもよい。ＲＯＩの微調整は、簡便的には、マウス等でＲＯＩの位置を微調整するマニュアル微調機構で行うようにしてもよい。
【０１５３】
さらに、上述した第１２実施例の処理を拡大して、収集された各画像の全ピクセルまたは全ての複数ピクセルの組に対して同様の演算を、輝度変化曲線演算部及びパラメータ演算部に実行させるように構成し、これにより例えば最大輝度レベルなどのパラメータを２次元表示させることもできる。この結果、最大輝度レベルの２次元分布を一目で観察できるようになり、診断上有益な手立てとなる。
【０１５４】
なお、本発明によれば非基本波成分を意図的（又は積極的）に抑圧する抑圧手段としては、基本波成分のみを通す送信系フィルタを用いることもできる。
【０１５５】
また本発明における抑圧手段としてフィルタや直列共振による送信共振回路を用いる場合、図３１（ａ），（ｂ）のような配置構成を採ることもできる。すなわち同図（ａ）では、プローブ１０とパルサ回路２２及びプリアンプ回路３０との間にフィルタ１１０を挿入するとともに、送信時にこのフィルタ１１０のみを作動させ、且つ受信時にこのフィルタ１１０を回路から切り離して受信用のバイパス路を形成する切換スイッチ１１１を設けたものである。また同図（ｂ）では、同じくプローブ１０とパルサ回路２２及びプリアンプ回路３０との間に送信共振回路としての直列共振用インダクタンス１１２を挿入し、このインダクタンス１１２と並列に送信時オフ、受信時オンとする切換スイッチ１１３を設けたものである。これらの回路構成によっても前述のものと同等の作用効果が得られる。
【０１５６】
【発明の効果】
本発明の超音波診断装置は、超音波パルス信号と電気量の信号との間で互いに双方向に変換可能なプローブと、所望の励振周波数を中心周波数とする基本波成分に対する非基本波成分の信号のレベルを積極的に抑圧して実質的にその基本波成分の励振周波数から成る電気量の駆動パルス信号を前記プローブに与える送信手段と、前記プローブが前記駆動パルス信号に応じて前記超音波信号を放射するとともに該超音波信号の反射信号を受信したことに応じて該プローブから出力される電気量のエコー信号を入力して該エコー信号から前記基本波成分と該エコー信号に含まれる該基本波成分に対する非基本波成分とに関する画像データを生成する受信処理手段と、その画像データを表示する表示手段と、を備えたことを要部とするので、周囲からの組織エコーの影響が大きい部位（心筋、臓器実質など）でも、静脈注入によるコントラストエコー法を実施して、造影剤による輝度増強の像を的確に得ることができる。
【０１５７】
特に、心筋分布像による心筋内血流の灌流域の評価を静脈注入によるコントラストエコー法により可能にする。
【０１５８】
さらに、心壁の運動情報と心筋血流の灌流情報を同時に収集・評価できるとともに、狭心症の診断に使われるストレスエコー法において、それぞれの負荷状態での心壁の運動情報と心筋血流の灌流情報を同時に収集・評価できるなど、より総合的な診断が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２】送信共振回路の一例を示す回路図。
【図３】第１実施例で得られる画像の例を示す図。
【図４】送信共振回路の他の例を示す回路図。
【図５】第１実施例の変形例に係る超音波診断装置の部分ブロック図。
【図６】第１実施例の別の変形例に係る超音波診断装置の部分ブロック図。
【図７】第１実施例のさらに別の変形例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図８】第１実施例のさらに別の変形例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図９】本発明の第２実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図１０】本発明の第２実施例の変形例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図１１】（ａ），（ｂ）は各々、振動子の周波数特性を示す図。
【図１２】本発明の第３実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図１３】本発明の第３実施例の変形例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図１４】（ａ）〜（ｃ）は各々、振動子の周波数特性を示す図。
【図１５】本発明の第４実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図１６】本発明の第５および第６実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図１７】（ａ），（ｂ）は各々、マネージャの処理例を示す概略フローチャート。
【図１８】本発明の第６実施例に係る超音波診断装置のマネージャの処理例を示す概略フローチャート。
【図１９】本発明の第６実施例に係る超音波診断装置のＤＳＣの処理例を示す概略フローチャート。
【図２０】造影剤の注入に伴う輝度変化曲線と心筋の２次高調波像の変化を示す説明図。
【図２１】本発明の第７実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２２】本発明の第８実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２３】（ａ），（ｂ）は振動子の周波数特性を示す図。
【図２４】本発明の第９実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２５】本発明の第１０実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２６】本発明の第１１実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２７】第１１実施例における各種画像の組合せ例を示す図。
【図２８】本発明の第１２実施例に係る超音波診断装置のブロック図。
【図２９】ＥＣＧ信号，画像収集タイミング，および輝度変化曲線（ＴＤＣ）の関係を説明する図。
【図３０】輝度変化曲線の特徴量のパラメータを演算するためのフローチャートの概略図。
【図３１】（ａ），（ｂ）は抑圧手段及びその配置の変形例を示す図。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ プローブ
１１ 装置本体
２０ クロック発生回路（送信手段）
２１ 送信遅延回路（送信手段）
２２，２２ａ，２２ｂ パルサ回路（送信手段）
２３，２３ａ，２３ｂ 送信共振回路（送信手段／抑圧手段）
３０，３０ａ，３０ｂ プリアンプ回路（受信手段）
３１，３１ａ，３１ｂ 受信遅延・加算回路（受信手段）
３２ａ，３２ｂ ＢＰＦ（受信手段）
３３，３３ａ，３３ｂ レシーバ回路（受信手段）
３５ ＤＳＣ（表示手段）
３６ モニタ（表示手段）
５０ 入力器
５１ マネージャ
５２ イメージメモリ回路
５３ スピーカ
５４ 制御回路
５５ 演算回路
８０ 心腔同定回路
８１ 心腔表示制御回路
９０ 速度演算部
９３ 組織用速度演算部
９５ ＥＣＧ
９６ ＥＣＧ用アンプ
９７ トリガ信号発生器
９８ イメージメモリ回路
９９ 輝度変化曲線演算部
１００ パラメータ演算部

Claims (49)

1. 超音波パルス信号と電気量の信号との間で互いに双方向に変換可能なプローブと、
   所望の励振周波数を中心周波数とする基本波成分に対する非基本波成分の信号のレベルを積極的に抑圧して実質的にその基本波成分の励振周波数から成る電気量の駆動パルス信号を前記プローブに与える送信手段と、
   前記プローブが前記駆動パルス信号に応答して前記超音波パルス信号を放射するとともに該超音波パルス信号の反射信号を受信したことに応じて該プローブから出力される電気量のエコー信号を入力して該エコー信号から前記基本波成分と該エコー信号に含まれる該基本波成分に対する前記非基本波成分とに関する画像データを生成する受信処理手段と、その画像データを表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記基本波成分は１つの基本波周波数から成り、前記非基本波成分はその基本波成分の高調波成分，分調波成分、および超調波成分の内の少なくとも１成分から成る請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記非基本波成分は、前記基本波成分の二次高調波成分である請求項２記載の超音波診断装置。
4. 前記送信手段は、前記非基本波成分を積極的に抑圧する抑圧手段を備えた請求項１記載の超音波診断装置。
5. 前記抑圧手段は、前記駆動パルス信号の基本波成分のみを通過させる送信系フィルタ、前記非基本波成分をカットする送信系ノッチフィルタ、または送信時にのみ共振状態となり前記駆動パルス信号の基本波成分のみを通過させる送信共振回路を有する請求項４記載の超音波診断装置。
6. 前記プローブは複数の振動子を配列したフェーズド・アレイ・タイプのプローブである請求項５記載の超音波診断装置。
7. 前記プローブの全振動子は前記基本波成分および前記非基本波成分の両方に送受信感度を有し、前記抑圧手段は前記全振動子に接続されるとともに、前記受信処理手段は、前記エコー信号を受信するプリアンプ回路と、このプリアンプ回路に接続された受信遅延・加算回路と、この受信遅延・加算回路に接続されかつ前記基本波成分を抽出する第１のフィルタおよび前記非基本波成分を抽出する第２のフィルタとを備える請求項６記載の超音波診断装置。
8. 前記抑圧手段は前記送信手段の一部を成すパルサ回路と前記プローブとの間に介挿されるとともに、少なくとも受信時に前記送信系フィルタ、送信系ノッチフィルタ、または送信共振回路をバイパスする受信経路を形成する切換回路を備え、前記受信処理手段は前記抑圧手段とパルサ回路との間に接続されたプリアンプ回路を有する請求項６記載の超音波診断装置。
9. 前記プローブは複数の振動子を配列したフェーズド・アレイ・タイプのプローブであり、この複数の振動子はその送受信に関する役割として２つの振動子グループに分けられている請求項５記載の超音波診断装置。
10. 前記プローブの全振動子は前記基本波成分および前記非基本波成分の両方に送受信感度を有し、前記抑圧手段は前記一方の振動子グループの振動子に接続されるとともに、前記受信処理手段は、前記一方の振動子グループの振動子からのエコー信号を受信する第１のプリアンプ回路と、この第１のプリアンプ回路に接続された第１の受信遅延回路と、この第１の受信遅延回路に接続されかつ前記基本波成分を抽出する第１のフィルタと、前記他方の振動子グループの振動子からのエコー信号を受信する第２のプリアンプ回路と、この第２のプリアンプ回路に接続された第２の受信遅延回路と、この第２の受信遅延回路に接続されかつ前記非基本波成分を抽出する第２のフィルタとを備える請求項９記載の超音波診断装置。
11. 前記プローブの全振動子は前記基本波成分および前記非基本波成分の両方に送受信感度を有し、前記抑圧手段は前記一方の振動子グループの振動子に接続されるとともに、前記受信処理手段は、前記他方の振動子グループの振動子に接続されたプリアンプ回路、このプリアンプ回路に接続された受信遅延・加算回路と、この受信遅延・加算回路に接続されかつ前記基本波成分を抽出する第１のフィルタおよび前記非基本波成分を抽出する第２のフィルタとを備える請求項９記載の超音波診断装置。
12. 前記プローブの全振動子は前記基本波成分および前記非基本波成分の両方に送受信感度を有し、前記抑圧手段は前記一方の振動子グループの振動子に接続されるとともに、前記受信処理手段は、前記一方の振動子グループおよび前記他方の振動子グループの振動子からのエコー信号をチャンネル毎に受信するプリアンプ回路と、このプリアンプ回路に接続された受信遅延加算回路と、この受信遅延加算回路に接続されかつ前記基本波成分を抽出する第１のフィルタおよび前記非基本波成分を抽出する第２のフィルタとを備える請求項９記載の超音波診断装置。
13. 前記受信処理手段は、前記第１および第２のフィルタにより抽出された基本波成分および前記非基本波成分を個別にＢモード像の画像データに加工するレシーバ回路と、前記基本波成分の画像データと前記非基本波成分の画像データとを重畳してモニタ表示用の前記画像データを生成するコンバータとを備える請求項７，１０，１１または１２記載の超音波診断装置。
14. 前記送信手段は、前記抑圧手段を兼ねる送信用のパルサ回路を備え、このパルサ回路はデューティ比５０％の前記駆動パルス信号を発生する回路構成を含む請求項５記載の超音波診断装置。
15. 前記送信手段は、前記抑圧手段を兼ねる送信用のパルサ回路を備え、このパルサ回路はＡ級動作で前記駆動パルス信号を発生する回路構成を含む請求項５記載の超音波診断装置。
16. 前記一方の振動子グループの振動子は前記基本波成分のみに対して感度を有し、この振動子に前記送信手段が接続された請求項９記載の超音波診断装置。
17. 前記他方の振動子グループの振動子は前記基本波成分および前記非基本波成分の両方に感度を有するとともに、前記受信処理手段は、前記他方の振動子グループの振動子に接続されたプリアンプ回路と、このプリアンプ回路に接続された受信遅延加算回路と、この受信遅延加算回路に接続されかつ前記基本波成分を抽出する第１のフィルタおよび前記非基本波成分を抽出する第２のフィルタとを備える請求項１６記載の超音波診断装置。
18. 前記他方の振動グループの振動子は前記非基本波成分のみに感度を有するとともに、前記受信処理手段は、前記一方の振動子グループの振動子に接続された第１のプリアンプ回路と、この第１のプリアンプ回路に接続された第１の受信遅延加算回路と、前記他方の振動子グループの振動子に接続された第２のプリアンプ回路と、この第２のプリアンプ回路に接続された第２の受信遅延加算回路とを備える請求項９記載の超音波診断装置。
19. 前記基本波成分は複数の異なる基本周波数の成分を含み、前記非基本波成分は、それらの基本周波数間または基本周波数の高調波成分の和もしくは差の周波数成分のうちの少なくとも一成分から成る請求項１記載の超音波診断装置。
20. 前記複数の異なる基本周波数の数は２つであり、前記非基本波成分は前記高調波成分の差あるいは和である請求項１９記載の超音波診断装置。
21. 前記送信手段は、前記非基本波成分を積極的に抑圧する抑圧手段を備えた請求項２０記載の超音波診断装置。
22. 前記抑圧手段は、前記駆動パルス信号の２つの基本波成分のみを通過させる送信系フィルタ、前記非基本波成分をカットする送信系ノッチフィルタ、または送信時にのみ共振状態となり前記駆動パルス信号の２つの基本波成分のみを通過させる送信共振回路を有する請求項２１記載の超音波診断装置。
23. 前記プローブは、前記基本波成分および前記非基本波成分の両方に感度を有する複数の振動子を配列したフェーズド・アレイ・タイプのプローブであり、かつこの複数の振動子はその送受信に関する役割として２つの振動子グループに分けられている請求項２２記載の超音波診断装置。
24. 前記２つの振動子グループの各々に対応して前記抑圧手段が設けられている請求項２３記載の超音波診断装置。
25. 前記受信処理手段は、前記一方及び他方の振動子グループの各振動子からのエコー信号を受信するプリアンプ回路と、このプリアンプ回路に接続された受信遅延加算回路と、この受信遅延加算回路に接続されかつ前記基本波成分および前記非基本波成分を各々抽出する第１，第２のフィルタを備える請求項２４記載の超音波診断装置。
26. 前記送信手段は、前記２つの基本波成分の各々を含む駆動パルス信号を個別に出力する２つのパルサ回路を備えるとともに、前記プローブは、前記２つのパルサ回路に各別に接続される第１および第２のプローブから成る請求項２０記載の超音波診断装置。
27. 前記超音波診断装置は被検体に静脈から超音波造影剤を注入して超音波エコー像を得る超音波コントラストエコー法を適用する装置であって、この超音波造影剤の注入タイミングを知らせる告知手段と、前記超音波造影剤の注入後に得られた少なくとも前記非基本波成分の画像データに当該超音波造影剤の注入後の経過時間データを重畳する重畳手段とをさらに備える請求項１記載の超音波診断装置。
28. 前記超音波診断装置は、被検体に静脈から超音波造影剤を注入して超音波エコー像を得る超音波コントラストエコー法を適用する装置であって、心筋や血管壁などの組織のエコーレベル増強領域と心腔や血管などの組織外の領域とを区別する領域区別手段と、前記組織のエコーレベル増強領域のみを選択的に表示する領域表示手段とをさらに備える請求項１記載の超音波診断装置。
29. 前記領域区別手段は、前記超音波造影剤注入前の超音波コントラストエコー法により得られた前記画像データに基づいて前記組織の断層を表わす画像を作成する手段と、前記参照画像に基づいて前記組織外の領域を同定し当該領域のマスク像を作成する手段と、前記超音波造影剤注入後の超音波コントラストエコー法により得られた前記画像データを前記マスク像のデータでマスクする手段とを備える請求項２８記載の超音波診断装置。
30. 前記領域区別手段は、前記基本波成分と非基本波成分のレベルの比または差を用いて前記組織外の領域を同定する手段と、この同定された組織外の領域に応じて前記画像データをマスクする手段とを備える請求項２８記載の超音波診断装置。
31. 前記受信処理手段は、前記エコー信号から前記非基本波成分を抽出する抽出手段と、その非基本波成分に基づいて当該非基本波成分を発生させる反射エコー源の運動速度の二次元分布データを演算する速度演算手段とを備えるとともに、前記表示手段は、前記運動速度の二次元分布データを表示する速度表示手段を備える請求項２または２６記載の超音波診断装置。
32. 前記速度演算手段は、ドプラ法に基づいて運動速度を演算する手段である請求項３１記載の超音波診断装置。
33. 前記速度演算手段は、対象部位の先験的に知られている速度範囲に対応する周波数帯域のみのドプラ信号を抽出するフィルタを備える請求項３２記載の超音波診断装置。
34. 前記速度演算手段は、相互相関法に基づいて運動速度を演算する手段である請求項３１記載の超音波診断装置。
35. 前記受信処理手段は、前記エコー信号から前記基本波成分および非基本波成分を抽出する第１，第２の抽出手段と、前記基本波成分に基づいて組織の形態情報の画像データを得る第１の演算手段と、前記基本波成分に基づいて組織の運動情報の画像データを得る第２の演算手段と、前記非基本波成分に基づいて当該非基本波成分を発生させる組織内の血流情報の画像データを得る第３の演算手段と、前記組織の形態情報，組織の運動情報、および組織内の血流情報の少なくとも１つの画像データを前記表示手段に出力する画像データ出力手段とを備える請求項２６記載の超音波診断装置。
36. 前記画像データ出力手段は、前記組織の形態情報，組織の運動情報、および組織内の血流情報の各画像データを、所望の表示モードに応じて重畳する手段である請求項３５記載の超音波診断装置。
37. 前記画像データ出力手段は、前記組織の運動情報を所定のしきい値で弁別し、弁別した運動情報を前記重畳に使う手段を有する請求項３６記載の超音波診断装置。
38. 前記受信処理手段は、前記エコー信号から前記非基本波成分を抽出する抽出手段と、その非基本波成分を抽出する抽出手段と、その非基本波成分に基づいて画像データを生成する生成手段と、一定期間にわたる複数フレーム分の前記非基本波成分の画像データを記憶する記憶手段と、この複数フレーム分の画像データに基づいて組織の同一部位の輝度変化曲線のデータを演算する時系列データ演算手段と、その輝度変化曲線のデータから当該曲線の特徴量を演算する特徴量演算手段とを備えるとともに、前記表示手段は、前記輝度変化曲線を前記特徴量と共に表示する手段を備える請求項１記載の超音波診断装置。
39. 前記記憶手段による前記複数フレーム分の画像データの記憶タイミングを心電図情報に基づいて一定心時相毎に指令するタイミング指令手段をさらに備えた請求項３８記載の超音波診断装置。
40. 前記時系列データ演算手段は、演算された輝度変化曲線のデータを既知の関数でフィッティング処理する手段を含む請求項３９記載の超音波診断装置。
41. 前記特徴量演算手段は、前記フィッティング処理された輝度変化曲線の最大輝度レベルに関わる物理量を少なくとも含む特徴量を演算する手段である請求項４０記載の超音波診断装置。
42. 前記送信手段および受信処理手段にＥＣＧ同期により前記エコー信号の収集を行わせる同期手段を更に備えるとともに、前記受信処理手段は、そのＥＣＧ同期により収集したエコー信号の複数フレームの断層像データに対してフレーム間の輝度変化を抽出するための演算を施して前記画像データを生成する演算手段を有する請求項１記載の超音波診断装置。
43. 被検体の時間経過とともに変化する生体信号をモニタするモニタ手段と、その生体信号に基づいて超音波画像の最適な時相を検出する時相検出手段と、この時相検出手段が検出した時相にて前記送信手段および受信処理手段に超音波画像を収集させる収集制御手段とを更に備えるとともに、前記受信処理手段は、前記検出時相毎に収集した前記エコー信号の断層像データを記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された時系列の断層像データ群を用いて輝度変化曲線の画像データを生成する生成手段とを有する請求項１記載の超音波診断装置。
44. 前記生成手段は、前記断層像上に設定されたＲＯＩの位置に相当する前記基本波成分または非基本波成分のエコーレベル信号を用いる手段である請求項４３記載の超音波診断装置。
45. 前記受信処理手段は、被検体への薬物負荷の前後における超音波コントラストエコー法による前記非基本波成分の断層像データを各々記憶する記憶手段と、この断層像間での輝度変化を抽出するための演算を行なって前記画像データを生成する演算手段とを備えた請求項１記載の超音波診断装置。
46. 前記受信処理手段は、前記第１および第２のプリアンプ回路のゲインを個別に設定可能なゲイン制御手段を備える請求項１０または１８記載の超音波診断装置。
47. 前記送信手段および受信処理手段の少なくとも一方は、断層面内のスキャン位置に応じて前記エコー信号の送受信または前記画像データの生成に関わる条件を調整する調整手段を備える請求項１記載の超音波診断装置。
48. 前記調整手段は前記送信手段に設けられており、かつ前記スキャン位置の深さに応じて前記駆動パルス信号の駆動電圧を制御する手段である請求項４７記載の超音波診断装置。
49. 前記調整手段は、前記受信処理手段に設けられており、かつ前記スキャン位置に依存する収集条件の不均一性に関する補正データを予め記憶している記憶手段と、その補正データに基づいて前記非基本波成分の信号レベルを補正する補正手段とを備える請求項４７記載の超音波診断装置。

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