JP5416949B2 - 超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、被検体内に超音波パルスを照射し、被検体内で生じた超音波エコーを受信して各種処理を行なうことにより被検体内の生体情報を得る超音波診断装置に係り、特に造影剤を用いたコントラストエコー法による撮像を行なう超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御プログラムに関する。

超音波診断装置は生体内情報の超音波画像を取得し表示する診断装置であり、Ｘ線診断装置やＸ線コンピュータ断層撮影装置などの他の画像診断装置に比べ、安価で被爆が無く、非侵襲性に実時間で観測するための有用な装置として利用されている。係る特性から、超音波診断装置の適用範囲は広く、心臓などの循環器から肝臓、腎臓などの腹部、抹消血管、産婦人科、脳血管等の診断に利用されている。

超音波診断装置による撮影法の一つに、コントラストエコー法と称される撮影手法がある。コントラストエコー法は、被検体の血管内に造影剤としてマイクロバブルを投与することで、超音波散乱エコーの増強を図るものである。コントラストエコー法による撮像では、所定の周波数スペクトルを有する超音波パルスが照射され、造影剤であるマイクロバブルから得られる超音波エコーの非線形成分に基づくハーモニック成分が映像化に用いられる。

コントラストエコー法の従来技術として、受信信号にフィルタをかけることによって送信の２倍の周波数成分を影像化する第１の手法がある。また、位相が相互に反転された合成パルスを複数回送信して、受信エコーを加算することで２次高調波を影像化する第２の手法がある。また、振幅及び位相を変えながらパルスを複数回送信して、取得された受信エコーに重み係数をかけながら加減算する第３の手法がある。また、複数の周波数を合成した送信と合成しない送信を行ない、重み係数をかけて加減算を行なって影像化する第４の手法がある。

なお、本発明に関連する従来技術として、非特許文献１，２が挙げられる。
Folkert J. Ten Cate, Nico de jong, Thomas Albrecht, Abstract Book of "The Twelfth European Symposium on Ultrasound Contrast Imaging" January 25-26, 2007 関伸之他、高周波パラメトリック音源による超音波映像、電子通信学会技術研究報告、１９８４年１１月２６日発行、第８４巻、第２０６号、第３５−４０頁

しかしながら、前述した第１乃至第４のいずれの手法においても、組織信号が映像に現れることがあり、バブルからの信号のみを高感度に映像化できないことがある。

前述の第１の手法によると、送信パルスの中心周波数の２倍の周波数への組織の基本波成分の漏れや、組織の非線形成分も影像化してしまう。

前述の第２の手法によると、送信パルスの中心周波数の２倍の周波数への組織の基本波成分の漏れは抑制できるものの、依然として組織の非線形成分が影像化されてしまう。

前述の第３の手法によると、例えば第１送信で大きな振幅の送信パルスを送信し、第２送信で小さな振幅の送信パルスを送信し、受信信号で飽和が起きた場合、加減算では組織信号を除去することができない。

前述の第４の手法によると、第３の手法の場合と同様に受信信号の飽和が問題となる。例えば、第１送信で低周波のパルスと高周波のパルスを合成した合成パルスを送信し、第２送信で低周波のパルスを送信し、第３送信で高周波のパルスを送信する場合、超音波パルスを合計３回送信しているものの、各周波数で考えると２回しか送信していない。そのためモーションアーチファクトが発生しやすくなる。

本発明は、上述のような事情を考慮してなされたもので、ユーザが、バブルによる染影を容易に認識することができる超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る超音波診断装置は、上述の目的を達成するために、低周波側の第１波形の音圧のピークに高周波側の第２波形を合成した第１合成波形の超音波と、前記第１波形の音圧のピークに前記第２波形の逆位相の第３波形を合成した第２合成波形の超音波と、を順不同で被検体に送信させる送信手段と、前記第１合成波形に対応する第１受信エコーと、前記第２合成波形に対応する第２受信エコーとをそれぞれ受信する受信手段と、前記第１受信エコー及び前記第２受信エコーを差分して、演算エコーを生成する演算エコー生成手段と、前記演算エコーを基に、超音波画像を生成する画像生成手段と、前記超音波画像を表示させる表示手段と、を備える。

また、本発明に係る超音波診断装置の制御プログラムは、上述の目的を達成するために、コンピュータに、低周波側の第１波形の音圧のピークに高周波側の第２波形を合成した第１合成波形の超音波と、前記第１波形の音圧のピークに前記第２波形の逆位相の第３波形を合成した第２合成波形の超音波と、を順不同で被検体に送信させる送信機能と、前記第１合成波形に対応する第１受信エコーと、前記第２合成波形に対応する第２受信エコーとをそれぞれ受信する受信機能と、前記第１受信エコー及び前記第２受信エコーを差分して、演算エコーを生成する演算エコー生成機能と、前記演算エコーを基に、超音波画像を生成する画像生成機能と、前記超音波画像を表示させる表示機能と、を実現させる。

本発明に係る超音波診断装置及び超音波診断装置の制御プログラムによると、組織からの超音波エコーを抑圧しつつ、より多くの異なる半径のバブルからの超音波エコーを映像化することにより、バブルによる染影を容易に認識することができる。

本発明に係る超音波診断装置、及び超音波診断装置の制御プログラムの実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は、第１実施形態の超音波診断装置の構成を示す概略図である。

図１は、第１実施形態の超音波診断装置１０を示す。超音波診断装置１０は、超音波プローブ１１、装置本体１２、ディスプレイ１３及び操作パネル１４によって構成される。

超音波プローブ１１は、圧電セラミック等の音響／電気可逆的変換素子としての複数の超音波振動子を有する。複数の超音波振動子は並列され、超音波プローブ１１の先端に装備される。各超音波振動子は、供給される駆動信号（電圧パルス）に従ってそれぞれ所定のタイミングで超音波を発生する。各超音波振動子からの超音波はビームを形成し、被検体内の音響インピーダンスの不連続面で反射される。各超音波振動子は、この反射波を受信し受信エコーを発生し、チャンネル毎に装置本体１２に取り込まれる。

なお、超音波プローブ１１は、複数の超音波振動子が一方向に沿って配列された一次元アレイプローブ、複数の超音波振動子が二次元マトリックス状に配列された二次元アレイプローブのいずれであってもよい。

また、超音波プローブ１１は、送信超音波に起因して発生する二次ハーモニック成分とＤＣハーモニック成分との双方を含む広帯域なもの（例えば、比帯域１００％程度のもの）とする。ここで、ＤＣハーモニック成分とは、スペクトラム分布において周波数０の付近に出現するハーモニック成分を意味する。また、二次ハーモニック成分とは、例えば周波数ｆの基本波を送信した場合に、スペクトラム分布において周波数２ｆの付近に出現するハーモニック成分を意味する。

装置本体１１は、超音波送信部２１、超音波受信部２２、Ｂモード処理部２３、ドプラ処理部２４、画像生成部２５、表示制御部２６、画像メモリ２７、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）２８、内部記憶装置２９、ＩＦ（ｉｎｔｅｒ ｆａｃｅ）３０、及び外部記憶装置３１を設ける。

超音波送信部２１は、図示しないパルサ、送信遅延器及びトリガ発生器等を有する。パルサは、所定のレート周波数ｆｒ Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延器は、超音波をチャンネル毎にビーム状に集束し、かつ、送信指向性を決定するのに必要な遅延時間を各レートパルスに与える。トリガ発生器は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１１の圧電振動子に駆動パルスを印加する。

超音波受信部２２は、図示しないアンプ、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｉｇｉｔａｌ）変換器、及び加算器等を有している。アンプは、超音波プローブ１１を介して取り込まれた受信エコーをチャンネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された受信エコーに対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器において加算処理を行なう。加算器による加算により、所定の走査線（ラスタ）に対応した受信エコーが生成される。

Ｂモード処理部２３は、超音波受信部２２から出力される受信エコーや後述する演算エコーを包絡線検波し、検波データとして出力する。

ドプラ処理部２４は、周波数解析によりその解析結果や、フィルタを用いて血流成分を抽出し平均速度、分散、及びパワー等の血流情報を多点について求める。

画像生成部２５は、Ｂモード処理部２３から入力された走査線信号列で構成される検波データを用いてフレーム相関処理等を実行した後、空間情報に基づいた直交座標系のデータに変換することでＢモード画像を生成する。また、画像生成部２５は、ドプラ処理部２４から入力された血流情報を用いて、平均速度画像、分散画像、パワー画像、及びこれらの組み合わせ画像を生成する。

表示制御部２６は、画像生成部２５から出力された超音波画像と所定の情報（例えば文字情報、及び指定されたＲＯＩ（ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）等）とを合成し、合成信号をディスプレイ１４に送る。

画像メモリ２７は、ＣＰＵ２８による制御によって、Ｂモード処理部２３及びドプラ処理部２４から出力される信号データ（生データ）や、画像生成部２５から出力される画像データ（静止画像、動画像）を記憶する。

ＣＰＵ２８は、半導体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつ制御装置である。ＣＰＵ２８は、内部記憶装置２９に記憶しているプログラムを実行して装置本体１２を包括的に制御する機能を有する。又は、ＣＰＵ２８は、外部記憶装置３１に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されＩＦ３０で受信されて外部記憶装置３１にインストールされたプログラムを、内部記憶装置２９にロードして実行する機能を有する。

内部記憶装置２９は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備える構成をもつ記憶装置である。内部記憶装置２９は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ ｓｙｓｔｅｍ）を記憶する機能を有する。また、内部記憶装置２９は、超音波診断装置１０の制御プログラム等のプログラムを記憶したり、ＣＰＵ２８のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いたりする機能を有する。

ＩＦ３０は、パラレル接続仕様やシリアル接続仕様に合わせたコネクタによって構成される。ＩＦ３０は、操作パネル１４、病院基幹のＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮ、外部記憶装置３１及び操作パネル１４等に関するインターフェースである。装置本体１２によって取得された超音波画像等のデータや解析結果等は、ＩＦ３０によって、ネットワークＮを介して他の装置に転送可能である。

外部記憶装置３１は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクが読み取り装置（図示しない）に着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。外部記憶装置３１は、装置本体１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）を記憶する機能を有する。また、ＯＳに、ユーザに対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を操作パネル１４によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ ｕｓｅｒ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。

内部記憶装置２９又は外部記憶装置３１は、本発明に係る超音波診断プログラム等の制御プログラムや、診断情報（患者ＩＤ（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）及び医師の所見等）、診断プロトコル、送受信条件及びその他のデータ群を格納している。また、内部記憶装置２９又は外部記憶装置３１は、必要に応じて、画像メモリ２５に一時的に記憶される三次元画像の保管等にも使用される。さらに、内部記憶装置２９又は外部記憶装置３１に記憶されたデータは、ＩＦ３０を介してネットワークＮ網へ転送することも可能となっている。

ディスプレイ１３は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ）等によって構成される。ディスプレイ１３は、表示制御部２６から出力されるビデオ信号を基に、生体内の形態学的情報や、血流情報を静止画像又は動画像として表示する。

操作パネル１４は、トラックボール１４ａ、各種スイッチ１４ｂ、ボタン１４ｃ、マウス１４ｄ及びキーボード１４ｅ等によって構成される。操作パネル１４は、装置本体１２に接続され、ユーザ（操作者）からの各種指示、例えば、ＲＯＩの設定指示、画質条件設定指示等を装置本体１２に入力する機能を有する。ユーザは、操作パネル１４を介して、超音波プローブ１１から送信される超音波パルスの送信周波数、送信駆動電圧（音圧）、送信パルスレート及びスキャン領域や、受信条件等を装置本体１２に入力することができる。

図２は、第１実施形態の超音波診断装置１０の機能を示すブロック図である。

図１に示すＣＰＵ２８がプログラムを実行することによって、超音波診断装置１０は、合成パルス送信制御部３１及び信号処理部３２として機能する。なお、第１実施形態では、各部３１及び３２は、ソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムの実行によって機能されるものとして説明するが、それら全部又は一部は集積回路等のハードウェアで構成されるものであってもよい。

内部記憶装置２９等の記憶装置は、各走査線に対して、第１周波数スペクトル（例えば、中心周波数ｆａ＝１［ＭＨｚ］）を有するパルスＰｆａ＋、及び第１周波数スペクトルとは中心周波数が異なる第２周波数スペクトル（例えば、中心周波数ｆｂ＝３［ＭＨｚ］）を有するパルスＰｆｂ＋を合成（加算）した第１合成パルスＰＦ１と、パルスＰｆａ＋、及びパルスＰｆｂ＋の逆位相のパルスＰｆｂ−を合成した第２合成パルスＰＦ２と、を一定の間隔で順次送信するスキャンシーケンスＳＳ１を記憶している。スキャンシーケンスＳＳ１によると、基本波成分を含む広い周波数帯域に対応するマイクロバブルからの受信エコーを取得することができる。

図３は、スキャンシーケンスＳＳ１を構成する各超音波パルス（合成パルスＰＦ１，ＰＦ２）の生成例を示す図である。図４は、スキャンシーケンスＳＳ１を構成する各超音波パルス（合成パルスＰＦ１，ＰＦ２）の波形と、各超音波パルスの周波数特性を示す図である。

図３に示すように、スキャンシーケンスＳＳ１は、第１合成パルスＰＦ１及び第２合成パルスＰＦ２によって構成される。図３に示すように、第１合成パルスＰＦ１は、パルスＰｆａ＋と、パルスＰｆｂ＋とを合成して形成される。また、図３に示すように、第２合成パルスＰＦ２は、パルスＰｆａ＋と、パルスＰｆｂ−とを合成して形成される。

また、図２に示す合成パルス送信制御部３１は、記憶装置に記憶されているスキャンシーケンスＳＳ１に従って超音波送信部２１を制御して、超音波プローブ１１（図１に示す）から送信される超音波パルスの中心周波数、周波数分布、振幅、周波数帯域、位相、及び送信焦点等の周波数スペクトルを含む特性を設定し、設定された特性を有する超音波パルスを超音波プローブ１１から送信させる機能を有する。特に、合成パルス送信制御部３１は、スキャンシーケンスＳＳ１に従って超音波送信部２１を制御して、超音波プローブ１１から、超音波パルスとしての第１合成パルスＰＦ１及び第２合成パルスＰＦ２を順不同で順次送信させる機能を有する。このため、超音波プローブ１１からは、各走査線に対して、第１合成パルスＰＦ１及び第２合成パルスＰＦ２が順次送信される。

被検体Ｐ内には異なる半径を有するマイクロバブルが多数存在するので、マイクロバブルや組織に超音波パルスが反射することによって生じた超音波エコーが、超音波プローブ１１にて受信される。超音波プローブ１１によって受信された２つの合成パルスＰＦ１，ＰＦ２に対応する各超音波エコーは、電気信号である受信エコーＥ_ＰＦ１，Ｅ_ＰＦ２に変換されて超音波受信部２２に順次与えられる。

図５は、受信エコーＥ_ＰＦ１の周波数特性を示す図である。

中心周波数が１［ＭＨｚ］の超音波パルスのみを被検体Ｐに送信すれば、受信エコー中の主に２［ＭＨｚ］付近に非線形成分が発生する。また、中心周波数が３［ＭＨｚ］の超音波パルスのみを被検体Ｐに送信すれば、受信エコー中の主に６［ＭＨｚ］付近に非線形成分が発生する。しかしながら、中心周波数が１［ＭＨｚ］のパルスと中心周波数が３［ＭＨｚ］のパルスとの合成パルスを被検体Ｐに送信すると、図５に示すように、１［ＭＨｚ］付近、２［ＭＨｚ］付近、及び３［ＭＨｚ］（３［ＭＨｚ］付近には基本波も含む）付近に非線形成分が発生する。つまり、異なる周波数のパルスが合成された合成パルスよるバブルの振る舞いは、非合成パルスによるバブルの振る舞いとは異なる。

また、図２に示す信号処理部３２は、合成パルス送信制御部３１による制御によって超音波受信部２２から出力される、第１合成パルスＰＦ１に対応する受信エコーＥ_ＰＦ１と、第２合成パルスＰＦ２に対応する受信エコーＥ_ＰＦ２とを用いて次の式（１）に示す信号処理を行ない、映像化するための演算エコーＤ１を生成する機能を有する。
［数１］
Ｄ１＝Ｅ_ＰＦ１−Ｅ_ＰＦ２ …（１）
（Ｄ１＝Ｅ_ＰＦ２−Ｅ_ＰＦ１）
信号処理部３２によって算出される演算エコーＤ１は、Ｂモード処理部２３に出力される。Ｂモード処理部２３は、被検体Ｐ（臓器）に応じて、演算エコーＤ１における基本波成分又はハーモニック成分の周波数の包絡線を検波する。

スキャンシーケンスＳＳ１によると、パルスＰｆｂ＋、パルスＰｆｂ−の送信によるＦＭ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＰＭ（ｐｈａｓｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の効果によって、被検体Ｐ内のマイクロバブルを、基本波成分、又はハーモニック成分に基づいて高感度に映像化することができる。

なお、１走査線に対する合成パルスの送信回数を増やすことで、モーションアーチファクトを低減させてもよい。例えば、合成パルスを３回（第１合成パルスＰＦ１を２回、第２合成パルスＰＦ２を１回）送信する場合、信号処理部３２は、次の式（２）を用いて演算エコーＤ１を算出する。
［数２］
Ｄ１＝０．５×Ｅ_ＰＦ１−ｙ１×Ｅ_ＰＦ２＋ｘ２×Ｅ_ＰＦ１ …（２）
ここで、各係数（上記式（２）の「０．５」、「−１．０」、及び「０．５」）の総和がゼロになるように設定する。

第１実施形態の超音波診断装置１０によると、組織からの受信エコー及びモーションアーチファクトを抑圧しつつ、より多くの異なる半径のバブルからの超音波エコーを映像化することにより、ユーザは、バブルによる染影を容易に認識することができる。

図６は、第２実施形態の超音波診断装置の機能を示すブロック図である。

第２実施形態の超音波診断装置１０Ａの構成は、図１に示す第２実施形態の超音波診断装置１０と同様であるので説明を省略する。

図１に示すＣＰＵ２８がプログラムを実行することによって、超音波診断装置１０Ａは、合成パルス送信制御部３１Ａ及び信号処理部３２Ａとして機能する。なお、第１実施形態では、各部３１Ａ及び３２Ａは、ソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムの実行によって機能されるものとして説明するが、それら全部又は一部は集積回路等のハードウェアで構成されるものであってもよい。

内部記憶装置２９等の記憶装置は、各走査線に対して、第１合成パルスＰＦ１と、第２合成パルスＰＦ２と、パルスＰｆｂ＋と、パルスＰｆｂ−と、を一定の間隔で順次送信するスキャンシーケンスＳＳ２を記憶している。スキャンシーケンスＳＳ２によると、基本波成分を含む広い周波数帯域に対応するマイクロバブルからの受信エコーを取得することができる。

図７は、スキャンシーケンスＳＳ２を構成する各超音波パルス（合成パルスＰＦ１，ＰＦ２、パルスＰｆｂ＋，Ｐｆｂ−）の生成例を示す図である。

図７に示すように、スキャンシーケンスＳＳ２は、第１合成パルスＰＦ１、第２合成パルスＰＦ２、パルスＰｆｂ＋及びパルスＰｆｂ−によって構成される。

また、図６に示す合成パルス送信制御部３１Ａは、記憶装置に記憶されているスキャンシーケンスＳＳ２に従って超音波送信部２１を制御して、超音波プローブ１１（図１に示す）から送信される周波数スペクトルを含む特性を設定し、設定された特性を有する超音波パルスを超音波プローブ１１から送信させる。特に、合成パルス送信制御部３１Ａは、スキャンシーケンスＳＳ２に従って超音波送信部２１を制御して、超音波プローブ１１から、超音波パルスとしての第１合成パルスＰＦ１、第２合成パルスＰＦ２、パルスＰｆｂ＋及びパルスＰｆｂ−を順不同で順次送信させる。このため、超音波プローブ１１からは、各走査線に対して、第１合成パルスＰＦ１、第２合成パルスＰＦ２、パルスＰｆｂ＋及びパルスＰｆｂ−が順次送信される。

被検体Ｐ内のマイクロバブルや組織に超音波パルスが反射することによって生じた超音波エコーが、超音波プローブ１１にて受信される。超音波プローブ１１によって受信された、４つの合成パルスＰＦ１，ＰＦ２、パルスＰｆｂ＋，Ｐｆｂ−に対応する各超音波エコーは、電気信号である受信エコーＥ_ＰＦ１，Ｅ_ＰＦ２，Ｅ_Ｐｆｂ＋，Ｅ_Ｐｆｂ−に変換されて超音波受信部２２に順次与えられる。

信号処理部３２Ａは、合成パルス送信制御部３１Ａによる制御によって超音波受信部２２から出力される、第１合成パルスＰＦ１に対応する受信エコーＥ_ＰＦ１と、第２合成パルスＰＦ２に対応する受信エコーＥ_ＰＦ２とを用いて次の式（３）に示す信号処理を行ない、中間演算エコーＣ２を算出する機能を有する。
［数３］
Ｃ２＝Ｅ_ＰＦ１−Ｅ_ＰＦ２ …（３）
（Ｃ２＝Ｅ_ＰＦ２−Ｅ_ＰＦ１）

また、信号処理部３２Ａは、パルスＰｆｂ＋に対応する受信エコーＥ_Ｐｂ２＋、パルスＰｆｂ−に対応する受信エコーＥ_Ｐｆｂ−、及び中間演算エコーＣ２を基に、次の式（４）を用いて、演算エコーＤ２を算出する機能を有する。
［数４］
Ｄ２＝Ｃ２−（Ｅ_Ｐｆ２＋−Ｅ_Ｐｆ２−） …（４）
（Ｄ２＝Ｃ２−（Ｅ_Ｐｆ２−−Ｅ_Ｐｆ２＋））

信号処理部３２Ａによって算出される演算エコーＤ２は、Ｂモード処理部２３に出力される。Ｂモード処理部２３は、被検体Ｐ（臓器）に応じて、演算エコーＤ２における基本波成分又はハーモニック成分の周波数の包絡線を検波する。

スキャンシーケンスＳＳ２によると、パルスＰｆｂ＋、パルスＰｆｂ−の送信によるＦＭ、ＰＭの効果によって、被検体Ｐ内のマイクロバブルを、基本波成分、又はハーモニック成分に基づいて高感度に映像化することができる。

また、パルスＰｆｂ＋、パルスＰｆｂ−の送信による他周波数帯域への漏れ成分が、パルスＰｆａ＋の周波数帯域に入り込むことがある。よって、信号処理部３２Ａが、中間演算エコーＣ２から、受信エコーＥ_Ｐｆ２＋，Ｅ_Ｐｆ２−の差分を差分して演算エコーＤ２を算出することで、パルスＰｆａ＋の周波数帯域に入り込むパルスＰｆｂ＋、パルスＰｆｂ−の漏れ成分を削除することができる。

第２実施形態の超音波診断装置１０Ａによると、第１実施形態の超音波診断装置１０を用いるよりも組織からの受信エコー及びモーションアーチファクトを抑圧しつつ、より多くの異なる半径のバブルからの超音波エコーを映像化することにより、ユーザは、バブルによる染影を容易に認識することができる。

図８は、第３実施形態の超音波診断装置の機能を示すブロック図である。

第３実施形態の超音波診断装置１０Ｂの構成は、図１に示す第２実施形態の超音波診断装置１０と同様であるので説明を省略する。

図１に示すＣＰＵ２８がプログラムを実行することによって、超音波診断装置１０Ｂは、合成パルス送信制御部３１Ｂ及び信号処理部３２Ｂとして機能する。なお、第１実施形態では、各部３１Ｂ及び３２Ｂは、ソフトウェア的にモジュール化されたソフトウェアプログラムの実行によって機能されるものとして説明するが、それら全部又は一部は集積回路等のハードウェアで構成されるものであってもよい。

内部記憶装置２９等の記憶装置は、各走査線に対して、第１合成パルスＰＦ１と、パルスＰｆａ＋の逆位相のパルスＰｆａ−、及びパルスＰｆｂ＋を合成した第３の合成パルスＦＰ３と、第２合成パルスＰＦ２と、パルスＰｆａ−、及びパルスＰｆｂ−を合成した第４の合成パルスＦＰ４と、を一定の間隔で順次送信するスキャンシーケンスＳＳ３を記憶している。スキャンシーケンスＳＳ３によると、基本波成分を含む広い周波数帯域に対応するマイクロバブルからの受信エコーを取得することができる。

図９は、スキャンシーケンスＳＳ３を構成する各超音波パルス（合成パルスＰＦ１，ＦＰ３，ＰＦ２，ＦＰ４）の生成例を示す図である。

図９に示すように、スキャンシーケンスＳＳ３は、第１合成パルスＰＦ１、第３の合成パルスＦＰ３、第２合成パルスＰＦ２及び第４の合成パルスＦＰ４によって構成される。図９に示すように、第３の合成パルスＦＰ３は、パルスＰｆａ−と、パルスＰｆｂ＋とを合成して形成される。また、図９に示すように、第４の合成パルスＦＰ４は、パルスＰｆａ−と、パルスＰｆｂ−とを合成して形成される。

また、図８に示す合成パルス送信制御部３１Ｂは、記憶装置に記憶されているスキャンシーケンスＳＳ３に従って超音波送信部２１を制御して、超音波プローブ１１（図１に示す）から送信される周波数スペクトルを含む特性を設定し、設定された特性を有する超音波パルスを超音波プローブ１１から送信させる。特に、合成パルス送信制御部３１Ｂは、スキャンシーケンスＳＳ３に従って超音波送信部２１を制御して、超音波プローブ１１から、超音波パルスとしての第１合成パルスＰＦ１、第３の合成パルスＦＰ３、第２合成パルスＰＦ２及び第４の合成パルスＦＰ４を順不同で順次送信させる。このため、超音波プローブ１１からは、各走査線に対して、第１合成パルスＰＦ１、第３の合成パルスＦＰ３、第２合成パルスＰＦ２及び第４の合成パルスＦＰ４が順次送信される。

被検体Ｐ内のマイクロバブルや組織に超音波パルスが反射することによって生じた超音波エコーが、超音波プローブ１１にて受信される。超音波プローブ１１によって受信された４つの合成パルスＰＦ１，ＦＰ３，ＰＦ２，ＦＰ４に対応する各超音波エコーは、電気信号である受信エコーＥ_ＰＦ１，Ｅ_ＦＰ３，Ｅ_ＰＦ２，Ｅ_ＦＰ４に変換されて超音波受信部２２に順次与えられる。

信号処理部３２Ｂは、合成パルス送信制御部３１Ｂによる制御によって超音波受信部２２から出力される、第１合成パルスＰＦ１に対応する受信エコーＥ_ＰＦ１と、第３の合成パルスＦＰ３に対応する受信エコーＥ_ＦＰ３とを用いて次の式（５）に示す信号処理を行ない、中間演算エコーＣ３を算出する機能を有する。
［数５］
Ｃ３＝Ｅ_ＰＦ１−Ｅ_ＦＰ３ …（５）
（Ｃ３＝Ｅ_ＦＰ３−Ｅ_ＰＦ１）

さらに、信号処理部３２Ｂは、合成パルス送信制御部３１Ｂによる制御によって超音波受信部２２から出力される、第２合成パルスＰＦ２に対応する受信エコーＥ_ＰＦ２と、第４の合成パルスＦＰ４に対応する受信エコーＥ_ＦＰ４とを差分する次の式（６）に示す信号処理を行ない、中間演算エコーＣ３´を算出する機能を有する。
［数６］
Ｃ３´＝Ｅ_ＰＦ２−Ｅ_ＦＰ４ …（６）
（Ｃ３´＝Ｅ_ＦＰ４−Ｅ_ＰＦ２）

また、信号処理部３２Ｂは、中間演算エコーＣ３，Ｃ３´を基に、次の式（７）を用いて、演算エコーＤ３を算出する機能を有する。
［数７］
Ｄ３＝Ｃ３−Ｃ３´ …（７）
（Ｄ３＝Ｃ３´−Ｃ３）

信号処理部３２Ｂによって算出される演算エコーＤ３は、Ｂモード処理部２３に出力される。Ｂモード処理部２３は、被検体Ｐ（臓器）に応じて、演算エコーＤ３における基本波成分又はハーモニック成分の周波数の包絡線を検波する。

スキャンシーケンスＳＳ３によると、パルスＰｆａ＋、パルスＰｆａ−の送信によるＦＭ、ＰＭの効果によって、被検体Ｐ内のマイクロバブルを、基本波成分、又はハーモニック成分に基づいて高感度に映像化することができる。

また、パルスＰｆａ＋、パルスＰｆａ−の送信による他周波数帯域への漏れ成分が、パルスＰｆｂ＋の周波数帯域に入り込むことがある。よって、信号処理部３２Ｂが、中間演算エコーＣ３から、受信エコーＥ_ＰＦ２，Ｅ_ＦＰ４の差分を差分して演算エコーＤ３を算出することで、パルスＰｆｂ＋の周波数帯域に入り込むパルスＰｆａ＋、パルスＰｆａ−の漏れ成分を削除することができる。

第３実施形態の超音波診断装置１０Ｂによると、組織からの受信エコー及びモーションアーチファクトを抑圧しつつ、より多くの異なる半径のバブルからの超音波エコーを映像化することにより、ユーザは、バブルによる染影を容易に認識することができる。

本実施形態の超音波診断装置の構成を示す概略図。 第１実施形態の超音波診断装置の機能を示すブロック図。 スキャンシーケンスＳＳ１を構成する各超音波パルス（合成パルスＰＦ１，ＰＦ２）の生成例を示す図。 スキャンシーケンスＳＳ１を構成する各超音波パルス（合成パルスＰＦ１，ＰＦ２）の波形と、各超音波パルスの周波数特性を示す図。 受信エコーＥ _ＰＦ１ の周波数特性を示す図。 第２実施形態の超音波診断装置の機能を示すブロック図。 スキャンシーケンスＳＳ２を構成する各超音波パルス（合成パルスＰＦ１，ＰＦ２、パルスＰｆｂ＋，パルスＰｆｂ−）の生成例を示す図。 第３実施形態の超音波診断装置１０の機能を示すブロック図。 スキャンシーケンスＳＳ３を構成する各超音波パルス（合成パルスＰＦ１，ＦＰ３，ＰＦ２，ＦＰ４）の生成例を示す図。

符号の説明

１０、１０Ａ，１０Ｂ 超音波診断装置
１１ 超音波プローブ
１２ 装置本体
１３ ディスプレイ
１４ 操作パネル
２１ 送超音波送信部
２２ 送超音波受信部
３１，３１Ａ，３１Ｂ 合成パルス送信制御部
３２，３２Ａ，３２Ｂ 信号処理部

Claims (10)

1. 低周波側の第１波形の音圧のピークに高周波側の第２波形を合成した第１合成波形の超音波と、前記第１波形の音圧のピークに前記第２波形の逆位相の第３波形を合成した第２合成波形の超音波と、を順不同で被検体に送信させる送信手段と、
   前記第１合成波形に対応する第１受信エコーと、前記第２合成波形に対応する第２受信エコーとをそれぞれ受信する受信手段と、
   前記第１受信エコー及び前記第２受信エコーを差分して、演算エコーを生成する演算エコー生成手段と、
   前記演算エコーを基に、超音波画像を生成する画像生成手段と、
   前記超音波画像を表示させる表示手段と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記送信手段は、前記第１合成波形の超音波と、前記第２合成波形の超音波と、前記第２波形の超音波と、前記第３波形の超音波と、を順不同で前記被検体に送信させ、
   前記受信手段は、前記第１受信エコーと、前記第２受信エコーと、前記第２波形に対応する第３受信エコーと、前記第３波形に対応する第４受信エコーと、をそれぞれ受信し、
   前記演算エコー生成手段は、前記第１受信エコー及び前記第２受信エコーの差分エコーと、前記第３受信エコー及び前記第４受信エコーの差分エコーとを差分して前記演算エコーを生成す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. 低周波側の第１波形に高周波側の第２波形を合成した第１合成波形の超音波と、前記第１波形に前記第２波形の逆位相の第３波形を合成した第２合成波形の超音波と、前記第１波形の逆位相の第４波形に前記第２波形を合成した第３の合成波形の超音波と、前記第４波形に第３合成波形を合成した第４合成波形の超音波と、を順不同で被検体に送信させる送信手段と、
   前記第１合成波形に対応する第１受信エコーと、前記第２合成波形に対応する第２受信エコーと、前記第３合成波形に対応する第３受信エコーと、前記第４合成波形に対応する第４受信エコーと、をそれぞれ受信する受信手段と、
   前記第１受信エコー及び前記第２受信エコーの差分エコーと、前記第３受信エコー及び前記第４受信エコーの差分エコーとを差分して演算エコーを生成する演算エコー生成手段と、
   前記演算エコーを基に、超音波画像を生成する画像生成手段と、
   前記超音波画像を表示させる表示手段と、
   を備えることを特徴とする超音波診断装置。
4. 前記画像生成手段は、前記低周波側の第１波形の中心周波数を中心とする周波数帯域又は前記高周波側の第２波形の中心周波数を中心とする周波数帯域を映像化することによって、前記超音波画像を生成することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記送信手段は、前記低周波側の第１波形の中心周波数は、前記高周波側の第２波形の中心周波数より低い周波数として設定することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置。
6. コンピュータに、
   低周波側の第１波形の音圧のピークに高周波側の第２波形を合成した第１合成波形の超音波と、前記第１波形の音圧のピークに前記第２波形の逆位相の第３波形を合成した第２合成波形の超音波と、を順不同で被検体に送信させる送信機能と、
   前記第１合成波形に対応する第１受信エコーと、前記第２合成波形に対応する第２受信エコーとをそれぞれ受信する受信機能と、
   前記第１受信エコー及び前記第２受信エコーを差分して、演算エコーを生成する演算エコー生成機能と、
   前記演算エコーを基に、超音波画像を生成する画像生成機能と、
   前記超音波画像を表示させる表示機能と、
   を実現させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
7. 前記送信機能は、前記第１合成波形の超音波と、前記第２合成波形の超音波と、前記第２波形の超音波と、前記第３波形の超音波と、を順不同で前記被検体に送信させ、
   前記受信機能は、前記第１受信エコーと、前記第２受信エコーと、前記第２波形に対応する第３受信エコーと、前記第３波形に対応する第４受信エコーと、をそれぞれ受信し、
   前記演算エコー生成機能は、前記第１受信エコー及び前記第２受信エコーの差分エコーと、前記第３受信エコー及び前記第４受信エコーの差分エコーとを差分して前記演算エコーを生成することを特徴とする請求項６に記載の超音波診断装置の制御プログラム。
8. コンピュータに、
   低周波側の第１波形に高周波側の第２波形を合成した第１合成波形の超音波と、前記第１波形に前記第２波形の逆位相の第３波形を合成した第２合成波形の超音波と、前記第１波形の逆位相の第４波形に前記第２波形を合成した第３合成波形の超音波と、前記第４波形に第３合成波形を合成した第４合成波形の超音波と、を順不同で被検体に送信させる送信機能と、
   前記第１合成波形に対応する第１受信エコーと、前記第２合成波形に対応する第２受信エコーと、前記第３合成波形に対応する第３受信エコーと、前記第４合成波形に対応する第４受信エコーと、をそれぞれ受信する受信機能と、
   前記第１受信エコー及び前記第２受信エコーの差分エコーと、前記第３受信エコー及び前記第４受信エコーの差分エコーとを差分して演算エコーを生成する演算エコー生成機能と、
   前記演算エコーを基に、超音波画像を生成する画像生成機能と、
   前記超音波画像を表示させる表示機能と、
   を実現させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。
9. 前記画像生成機能は、前記低周波側の第１波形の中心周波数を中心とする周波数帯域又は前記高周波側の第２波形の中心周波数を中心とする周波数帯域を映像化することによって、前記超音波画像を生成することを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置の制御プログラム。
10. 前記送信手段は、前記低周波側の第１波形の中心周波数は、前記高周波側の第２波形の中心周波数より低い周波数として設定することを特徴とする請求項６乃至９のうちいずれか一項に記載の超音波診断装置の制御プログラム。

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