JP2001299764A - 超音波診断装置 - Google Patents
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- G01S7/52023—Details of receivers
- G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
- G01S7/52038—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation involving non-linear properties of the propagation medium or of the reflective target
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- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
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- G01S7/5205—Means for monitoring or calibrating
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超音波と生体との非線形相互作用の評価値を
利用する超音波診断装置において、評価値を簡単にかつ
精度良く求める。 【解決手段】 周波数ｆ0と２ｆ0の２つの基本波の双方
を含んだ第１送信信号を送波し、次いで、第１送信信号
とは極性が反対の第２送信信号を送波する。受信ビーム
処理回路２２にて、両送信信号のエコーを加算した信号
と減算した信号とを生成する。加算により基本波成分が
相殺されることにより、加算信号には非線形相互作用に
より生じた２次高調波成分Ａ2が残る。反対に、減算に
より２次高調波成分が相殺されることにより、減算信号
には基本波成分が残る。減算信号から周波数２ｆ0の基
本波成分ＡIIを抽出し、除算回路４４によって比（Ａ2
／ＡII）を求める。ＨＰＦ４６によって微分処理を行う
ことにより、生体の各深さでの非線形パラメータを反映
する評価値が求められる。
利用する超音波診断装置において、評価値を簡単にかつ
精度良く求める。 【解決手段】 周波数ｆ0と２ｆ0の２つの基本波の双方
を含んだ第１送信信号を送波し、次いで、第１送信信号
とは極性が反対の第２送信信号を送波する。受信ビーム
処理回路２２にて、両送信信号のエコーを加算した信号
と減算した信号とを生成する。加算により基本波成分が
相殺されることにより、加算信号には非線形相互作用に
より生じた２次高調波成分Ａ2が残る。反対に、減算に
より２次高調波成分が相殺されることにより、減算信号
には基本波成分が残る。減算信号から周波数２ｆ0の基
本波成分ＡIIを抽出し、除算回路４４によって比（Ａ2
／ＡII）を求める。ＨＰＦ４６によって微分処理を行う
ことにより、生体の各深さでの非線形パラメータを反映
する評価値が求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波診断装置に
関し、特に生体にて生じる２次高調波成分に基づく診断
を行う装置に関する。
関し、特に生体にて生じる２次高調波成分に基づく診断
を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波を利用した生体内部の観察、診断
に関し、近年、非線形パラメータと呼ばれる物理量に関
心が集まっている。この非線形パラメータは、媒質であ
る生体組織や微小気泡からなる超音波造影剤と音波との
非線形な相互作用の程度を表すものであり、これに基づ
いて、生体組織における含水率等の情報や超音波造影剤
の造影効果が得られると考えられている。
に関し、近年、非線形パラメータと呼ばれる物理量に関
心が集まっている。この非線形パラメータは、媒質であ
る生体組織や微小気泡からなる超音波造影剤と音波との
非線形な相互作用の程度を表すものであり、これに基づ
いて、生体組織における含水率等の情報や超音波造影剤
の造影効果が得られると考えられている。
【０００３】生体組織の音響的非線形性に起因し生体を
伝搬する超音波は、音圧が高いほど音速が速くなること
によって歪みを起し、２次高調波成分が蓄積的に生成し
ていく。また、超音波造影剤の非線形な振動特性に基づ
いて２次高調波エコーが生じる。発生する２次高調波の
振幅は、超音波の歪みが大きくない場合では、基本波の
強度(振幅の２乗)に比例することが知られている。ま
た、媒質の非線形パラメータにも依存している。
伝搬する超音波は、音圧が高いほど音速が速くなること
によって歪みを起し、２次高調波成分が蓄積的に生成し
ていく。また、超音波造影剤の非線形な振動特性に基づ
いて２次高調波エコーが生じる。発生する２次高調波の
振幅は、超音波の歪みが大きくない場合では、基本波の
強度(振幅の２乗)に比例することが知られている。ま
た、媒質の非線形パラメータにも依存している。
【０００４】そこで、従来、生体へ中心周波数ｆ0の基
本波を送波し、受信エコーに含まれる周波数２ｆ0の２
次高調波成分に基づいて非線形パラメータを定義するこ
とが提案されている。
本波を送波し、受信エコーに含まれる周波数２ｆ0の２
次高調波成分に基づいて非線形パラメータを定義するこ
とが提案されている。
【０００５】送信超音波の強度をＰ0(f0)、探触子から
の距離をｚ、周波数依存減衰係数を周波数ｆと距離ｚの
関数α(f,z)とすれば、後方散乱特性γ(f,z)を持つ散乱
体から受信されたエコー信号の２次高調波の振幅Ａ2(z)
は次式で表される。
の距離をｚ、周波数依存減衰係数を周波数ｆと距離ｚの
関数α(f,z)とすれば、後方散乱特性γ(f,z)を持つ散乱
体から受信されたエコー信号の２次高調波の振幅Ａ2(z)
は次式で表される。
【０００６】
【数１】 Ａ2(z)＝Ｐ0(f0)・exp(−2∫α(f0,z)dz)・exp(−∫α(2f0,z)dz) ×γ(2f0,z)・∫ｈ(z)dz ……（１） （１）式右辺の因子“Ｐ0(f0)・exp(−2∫α(f0,z)dz)”
は、距離ｚにて減衰された送信基本波の強度を表す。ち
なみに、その指数中の因子“２”は、歪みが基本波の振
幅の２乗（強度）に比例することによる。次の因子“ex
p(−∫α(2f0,z)dz)”は、距離ｚで発生した２次高調散
乱波が探触子に達するまでに受けた減衰を表す。そし
て、最後の積分因子中の“ｈ(z)”は、距離ｚにおける
媒質の非線形パラメータ（Ｂ／Ａ）を反映する項であ
り、平衡時の媒質の密度ρ0、音速Ｃ0を含む次式で表さ
れる。Ｂ／Ａの値は生体組織では５〜１１程度である
が、気泡媒質では遙かに大きいと言われている。
は、距離ｚにて減衰された送信基本波の強度を表す。ち
なみに、その指数中の因子“２”は、歪みが基本波の振
幅の２乗（強度）に比例することによる。次の因子“ex
p(−∫α(2f0,z)dz)”は、距離ｚで発生した２次高調散
乱波が探触子に達するまでに受けた減衰を表す。そし
て、最後の積分因子中の“ｈ(z)”は、距離ｚにおける
媒質の非線形パラメータ（Ｂ／Ａ）を反映する項であ
り、平衡時の媒質の密度ρ0、音速Ｃ0を含む次式で表さ
れる。Ｂ／Ａの値は生体組織では５〜１１程度である
が、気泡媒質では遙かに大きいと言われている。
【０００７】
【数２】 ｈ＝ （Ｂ/Ａ＋２）・２πｆ0/(４ρ0C0 3) ……（２） なお、生体組織においては、最後の因子は、ｈ(z)を距
離ｚに対して積分したものであるが、これは送信超音波
の伝搬に伴って発生する２次高調波成分が蓄積すること
に対応したものである。ただし、超音波造影剤の非線形
な振動挙動によって発生する２次高調波成分は蓄積がな
く、ｈ(z)を距離に対して積分しないとする。
離ｚに対して積分したものであるが、これは送信超音波
の伝搬に伴って発生する２次高調波成分が蓄積すること
に対応したものである。ただし、超音波造影剤の非線形
な振動挙動によって発生する２次高調波成分は蓄積がな
く、ｈ(z)を距離に対して積分しないとする。
【０００８】（１）式から理解されるように、エコー信
号に含まれる２次高調波成分は、周波数依存減衰特性
α、後方散乱特性γに依存する因子を含んでおり、これ
をそのまま非線形パラメータの評価値として用いること
ができない。
号に含まれる２次高調波成分は、周波数依存減衰特性
α、後方散乱特性γに依存する因子を含んでおり、これ
をそのまま非線形パラメータの評価値として用いること
ができない。
【０００９】そこで、送信基本波の周波数を2ｆ0にし
て、生体の同一箇所に向けて再度送信動作を行い、その
エコー信号が２次高調波Ａ2(z)と同様の減衰特性、散乱
特性を受けることを利用して、それらの影響を除去する
ことが提案されている（電子通信学会論文誌'85/7 vol.
J68-C No.7，p.588-589）。
て、生体の同一箇所に向けて再度送信動作を行い、その
エコー信号が２次高調波Ａ2(z)と同様の減衰特性、散乱
特性を受けることを利用して、それらの影響を除去する
ことが提案されている（電子通信学会論文誌'85/7 vol.
J68-C No.7，p.588-589）。
【００１０】具体的には、以下の処理によって減衰特
性、散乱特性の影響の除去が行われる。周波数を２ｆ0
とした送信基本波の送信振幅をＡ0(2f0)とすると、受信
されたエコー信号の基本波振幅ＡII(z)は次式で表され
る。
性、散乱特性の影響の除去が行われる。周波数を２ｆ0
とした送信基本波の送信振幅をＡ0(2f0)とすると、受信
されたエコー信号の基本波振幅ＡII(z)は次式で表され
る。
【００１１】
【数３】 ＡII(z)＝ Ａ0(2f0)・exp(−2∫α(2f0,z)dz)・γ(2f0,z) ……（３） ちなみに（３）式の減衰因子の指数中の定数“２”は往
復伝搬に対応している。
復伝搬に対応している。
【００１２】さて、生体組織の周波数依存減衰特性α
は、一般的には線形であるため、次式が成り立つ。
は、一般的には線形であるため、次式が成り立つ。
【００１３】
【数４】 α(2f0,z) ＝ ２・α(f0,z) ……（４） よって、（３）式で（１）式を除算し、更に（４）式を
用いて、減衰特性α及び散乱特性γの影響が除去された
次式を得る。
用いて、減衰特性α及び散乱特性γの影響が除去された
次式を得る。
【００１４】
【数５】 Ａ2(z)／ＡII(z) ＝ (Ｐ0(f0)／Ａ0(2f0))・∫ｈ(z)dz ……（５） そして、距離ｚについて微分することにより、h(z)が次
式で与えられる。
式で与えられる。
【００１５】
【数６】 ｈ(z)＝ d｛Ａ2(z)/ＡII(z)｝/dz・｛Ａ0(2f0)/Ｐ0(f0)｝ ……（６） Ｐ0(f0)、Ａ0(2f0)は送信の強度や振幅であり、既知で
あるため、（６）式により、非線形パラメータ(B/A)を
反映するｈ(z) が、Ａ2(z)とＡII(z)を用いて推定され
る。
あるため、（６）式により、非線形パラメータ(B/A)を
反映するｈ(z) が、Ａ2(z)とＡII(z)を用いて推定され
る。
【００１６】さて、ここで、基本波を送信したときのエ
コー信号中の２次高調波の振幅Ａ2(z)を求める方法とし
て、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いて、エコー信
号から基本波の帯域を除去するという方法がある。しか
し、この方法では、基本波の帯域と２次高調波の帯域と
がオーバーラップしている場合、微弱である２次高調波
成分を正確に検出することができない。
コー信号中の２次高調波の振幅Ａ2(z)を求める方法とし
て、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を用いて、エコー信
号から基本波の帯域を除去するという方法がある。しか
し、この方法では、基本波の帯域と２次高調波の帯域と
がオーバーラップしている場合、微弱である２次高調波
成分を正確に検出することができない。
【００１７】これを解決する技術として、周波数ｆ0の
基本波とは別に、それとは１８０°位相をずらした周波
数ｆ0の基本波を送信し、両者のエコー信号を加算する
という方法が提案されている。この方法によれば、互い
に極性が反対の２つの基本波は相殺されて、２次高調波
成分のみが取り出される。
基本波とは別に、それとは１８０°位相をずらした周波
数ｆ0の基本波を送信し、両者のエコー信号を加算する
という方法が提案されている。この方法によれば、互い
に極性が反対の２つの基本波は相殺されて、２次高調波
成分のみが取り出される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来の技術
によって、２次高調波成分を精度良く取り出して、さら
に減衰特性、散乱特性の影響が除去された非線形パラメ
ータの評価値を得ようとした場合、周波数ｆ0の基本波
を互いに異なる極性にて２回送信し、さらに周波数２ｆ
0の基本波を送信しなければならない。すなわち、送受
信回数が多くなるという問題があった。一方向に対する
送受信回数が増えると、データレートが低下する。その
ため例えば非線形パラメータを映像化する場合、画像レ
ートが低下するといった問題を生じる。また、データ採
取中における生体の動きによって、誤差が大きくなりう
る。
によって、２次高調波成分を精度良く取り出して、さら
に減衰特性、散乱特性の影響が除去された非線形パラメ
ータの評価値を得ようとした場合、周波数ｆ0の基本波
を互いに異なる極性にて２回送信し、さらに周波数２ｆ
0の基本波を送信しなければならない。すなわち、送受
信回数が多くなるという問題があった。一方向に対する
送受信回数が増えると、データレートが低下する。その
ため例えば非線形パラメータを映像化する場合、画像レ
ートが低下するといった問題を生じる。また、データ採
取中における生体の動きによって、誤差が大きくなりう
る。
【００１９】また、従来は、非線形パラメータ評価値を
抽出し映像化する点に主眼をおいているため、上述のよ
うに生体組織内での減衰特性α及び散乱特性γの両方の
影響を除去している。ここで、散乱特性γは生体組織の
構造情報を含んでおり、この散乱特性γを除去すること
により、従来の画像では組織の構造的表現が弱められ
る。一方、診断等の装置の使用目的によっては、非線形
パラメータ評価値と共に、例えば筋、膜、弁などの強い
反射・散乱エコーを生じる生体組織の構造が明確に表示
された画像が有用である場合がある。上述の従来技術で
は、生体組織の構造のエッジがぼやけるため、このよう
な要求には十分に応えることができなかった。この問題
に対して、装置のＳＴＣ（Sensitivity Time Control）
機能を用いて、２次高調波の振幅Ａ2から減衰特性αの
みの除去を図ることが考えられる。しかし、このＳＴＣ
の調整は、方位方向に関しては一律であり、超音波ビー
ムごとに調整することができない。そのため、減衰特性
αの影響を十分に除去することができず、画質の改善に
は限界があった。
抽出し映像化する点に主眼をおいているため、上述のよ
うに生体組織内での減衰特性α及び散乱特性γの両方の
影響を除去している。ここで、散乱特性γは生体組織の
構造情報を含んでおり、この散乱特性γを除去すること
により、従来の画像では組織の構造的表現が弱められ
る。一方、診断等の装置の使用目的によっては、非線形
パラメータ評価値と共に、例えば筋、膜、弁などの強い
反射・散乱エコーを生じる生体組織の構造が明確に表示
された画像が有用である場合がある。上述の従来技術で
は、生体組織の構造のエッジがぼやけるため、このよう
な要求には十分に応えることができなかった。この問題
に対して、装置のＳＴＣ（Sensitivity Time Control）
機能を用いて、２次高調波の振幅Ａ2から減衰特性αの
みの除去を図ることが考えられる。しかし、このＳＴＣ
の調整は、方位方向に関しては一律であり、超音波ビー
ムごとに調整することができない。そのため、減衰特性
αの影響を十分に除去することができず、画質の改善に
は限界があった。
【００２０】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、より簡単な構成で精度良く非線形パラメー
タを評価することができ、また非線形パラメータ評価値
に基づく画像の画質が向上した超音波診断装置を提供す
ることを目的とする。
れたもので、より簡単な構成で精度良く非線形パラメー
タを評価することができ、また非線形パラメータ評価値
に基づく画像の画質が向上した超音波診断装置を提供す
ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、中心周波数ｆ0の第１基本波成分及び中心周波
数２ｆ0の第２基本波成分を含む第１送信信号と、前記
第１送信信号の極性を反転した第２送信信号とをそれぞ
れ生体に向けて送信する送信手段と、前記第１送信信号
に対するエコーに応じた第１受信信号と、前記第２送信
信号に対するエコーに応じた第２受信信号とを出力する
受信手段と、前記第１受信信号と前記第２受信信号との
加算に基づいて和信号を求める和信号生成手段と、前記
第１受信信号と前記第２受信信号との減算に基づいて差
信号を求める差信号生成手段と、前記和信号及び前記差
信号に基づく評価値を求める評価値算定手段とを有する
ものである。
装置は、中心周波数ｆ0の第１基本波成分及び中心周波
数２ｆ0の第２基本波成分を含む第１送信信号と、前記
第１送信信号の極性を反転した第２送信信号とをそれぞ
れ生体に向けて送信する送信手段と、前記第１送信信号
に対するエコーに応じた第１受信信号と、前記第２送信
信号に対するエコーに応じた第２受信信号とを出力する
受信手段と、前記第１受信信号と前記第２受信信号との
加算に基づいて和信号を求める和信号生成手段と、前記
第１受信信号と前記第２受信信号との減算に基づいて差
信号を求める差信号生成手段と、前記和信号及び前記差
信号に基づく評価値を求める評価値算定手段とを有する
ものである。
【００２２】本発明によれば、２回の超音波の送受信に
よって非線形パラメータ等の評価値が求められる。各回
の送信にて周波数がｆ0と２ｆ0との２つの基本波が合わ
せて送信される。また１回目と２回目とでは、各周波数
成分の位相が互いに１８０°ずれている。その結果、第
１送信信号と第２送信信号とは互いに極性が反対であ
り、両者を足し合わせると相殺される関係にある。送信
手段は、第１送信信号を送信する手段と第２送信信号を
送信する手段とを別個に備えてもよいし、共通の構成に
より両信号を生成するようにしてもよい。両信号は基本
的にタイミングをずらして生体の同一部位へ送波され、
それぞれのエコーが受信手段にて受信される。和信号生
成手段は、第１受信信号と第２受信信号とを加算し、そ
の加算結果又はそれに応じた信号を和信号として出力す
る。また差信号生成手段は、第１受信信号と第２受信信
号とを減算し、その減算結果又はそれに応じた信号を差
信号として出力する。第１受信信号と第２受信信号と
は、それぞれ基本的に送信信号に由来する互いに反対極
性の成分と、生体中での相互作用によって生じうる互い
に同一極性の成分とを含有している。このことから和信
号は、反対極性の成分が相殺され、媒質と超音波との非
線形相互作用等によって生じる成分に応じた信号を基本
的に含むこととなる。一方、差信号は、反対に同一極性
の成分が相殺され、送信信号に由来する成分を基本的に
含むこととなる。和信号及び差信号は、それぞれ生体中
で周波数依存減衰特性や後方散乱特性等に関して同様の
影響を受ける。よって、両信号を用いることによって例
えば、それらの影響を除去するといったデータ処理が可
能である。評価値算定手段は和信号及び差信号を用い
て、それらに基づく評価値を求める。
よって非線形パラメータ等の評価値が求められる。各回
の送信にて周波数がｆ0と２ｆ0との２つの基本波が合わ
せて送信される。また１回目と２回目とでは、各周波数
成分の位相が互いに１８０°ずれている。その結果、第
１送信信号と第２送信信号とは互いに極性が反対であ
り、両者を足し合わせると相殺される関係にある。送信
手段は、第１送信信号を送信する手段と第２送信信号を
送信する手段とを別個に備えてもよいし、共通の構成に
より両信号を生成するようにしてもよい。両信号は基本
的にタイミングをずらして生体の同一部位へ送波され、
それぞれのエコーが受信手段にて受信される。和信号生
成手段は、第１受信信号と第２受信信号とを加算し、そ
の加算結果又はそれに応じた信号を和信号として出力す
る。また差信号生成手段は、第１受信信号と第２受信信
号とを減算し、その減算結果又はそれに応じた信号を差
信号として出力する。第１受信信号と第２受信信号と
は、それぞれ基本的に送信信号に由来する互いに反対極
性の成分と、生体中での相互作用によって生じうる互い
に同一極性の成分とを含有している。このことから和信
号は、反対極性の成分が相殺され、媒質と超音波との非
線形相互作用等によって生じる成分に応じた信号を基本
的に含むこととなる。一方、差信号は、反対に同一極性
の成分が相殺され、送信信号に由来する成分を基本的に
含むこととなる。和信号及び差信号は、それぞれ生体中
で周波数依存減衰特性や後方散乱特性等に関して同様の
影響を受ける。よって、両信号を用いることによって例
えば、それらの影響を除去するといったデータ処理が可
能である。評価値算定手段は和信号及び差信号を用い
て、それらに基づく評価値を求める。
【００２３】本発明の好適な態様は、前記送信手段が、
前記第１基本波成分を生成する第１基本波生成手段と、
前記第２基本波成分を生成する第２基本波生成手段とを
有する超音波診断装置である。
前記第１基本波成分を生成する第１基本波生成手段と、
前記第２基本波成分を生成する第２基本波生成手段とを
有する超音波診断装置である。
【００２４】他の本発明に係る超音波診断装置において
は、前記差信号生成手段が、前記第１受信信号と前記第
２受信信号との減算結果に含まれた前記第２基本波成分
を前記差信号として抽出する。
は、前記差信号生成手段が、前記第１受信信号と前記第
２受信信号との減算結果に含まれた前記第２基本波成分
を前記差信号として抽出する。
【００２５】和信号は、主として、生体内での非線形相
互作用により生じる第１基本波成分の２次高調波成分を
含み得る。すなわち、和信号は、例えば減衰等の周波数
に依存した影響をその周波数２ｆ0に応じて受ける。一
方、減算結果は第１送信信号及び第２送信信号それぞれ
に含まれる第１基本波成分及び第２基本波成分の和に応
じた信号となる。本発明によれば、これらのうち第２基
本波成分が差信号として抽出される。抽出された第２基
本波成分からなる差信号は、和信号の主成分と同じ帯域
であるため、生体内での減衰等の影響を同じように受け
る。よって、本発明では、和信号に含まれる生体内での
減衰等の影響を容易に相殺・除去し得る。
互作用により生じる第１基本波成分の２次高調波成分を
含み得る。すなわち、和信号は、例えば減衰等の周波数
に依存した影響をその周波数２ｆ0に応じて受ける。一
方、減算結果は第１送信信号及び第２送信信号それぞれ
に含まれる第１基本波成分及び第２基本波成分の和に応
じた信号となる。本発明によれば、これらのうち第２基
本波成分が差信号として抽出される。抽出された第２基
本波成分からなる差信号は、和信号の主成分と同じ帯域
であるため、生体内での減衰等の影響を同じように受け
る。よって、本発明では、和信号に含まれる生体内での
減衰等の影響を容易に相殺・除去し得る。
【００２６】本発明の好適な態様は、前記差信号生成手
段が、前記減算結果に含まれた前記第２基本波成分を通
過・抽出するバンドパスフィルタを有する超音波診断装
置である。
段が、前記減算結果に含まれた前記第２基本波成分を通
過・抽出するバンドパスフィルタを有する超音波診断装
置である。
【００２７】別の本発明に係る超音波診断装置において
は、前記評価値算定手段は、前記和信号と前記差信号と
の振幅比を求め、当該振幅比に基づいて前記評価値を求
める。
は、前記評価値算定手段は、前記和信号と前記差信号と
の振幅比を求め、当該振幅比に基づいて前記評価値を求
める。
【００２８】生体内での減衰等の影響は、信号に対する
乗算因子として表される。本発明によれば、和信号と差
信号との振幅比を求めることにより、この乗算因子を相
殺することができ、その影響を受けない評価値を求める
ことができる。
乗算因子として表される。本発明によれば、和信号と差
信号との振幅比を求めることにより、この乗算因子を相
殺することができ、その影響を受けない評価値を求める
ことができる。
【００２９】さらに別の本発明に係る超音波診断装置
は、前記和信号及び前記差信号それぞれの振幅変調を検
波する検波手段を有し、前記評価値算定手段は、前記検
波手段から出力される前記和信号及び前記差信号それぞ
れに応じた検波信号に基づいて前記評価値を求めるもの
である。
は、前記和信号及び前記差信号それぞれの振幅変調を検
波する検波手段を有し、前記評価値算定手段は、前記検
波手段から出力される前記和信号及び前記差信号それぞ
れに応じた検波信号に基づいて前記評価値を求めるもの
である。
【００３０】評価値を求める処理は、もっぱら和信号、
差信号の振幅情報を用いて行われる。本発明によれば、
周波数２ｆ0等にて振動する和信号、差信号の振幅の変
化が検波信号として取り出される。この検波信号を用い
ることによって評価値を求める処理が容易化されうる。
差信号の振幅情報を用いて行われる。本発明によれば、
周波数２ｆ0等にて振動する和信号、差信号の振幅の変
化が検波信号として取り出される。この検波信号を用い
ることによって評価値を求める処理が容易化されうる。
【００３１】また他の本発明に係る超音波診断装置は、
前記振幅比の時間変化率を求める微分手段を有する。
前記振幅比の時間変化率を求める微分手段を有する。
【００３２】本発明によれば、振幅比の時間変化率を求
めることにより、超音波の経路上の各深さでの振幅比の
変化率が求められる。そして、この深さの関数としての
振幅比変化率を用いて、超音波経路上の各点での評価値
を定義することができる。
めることにより、超音波の経路上の各深さでの振幅比の
変化率が求められる。そして、この深さの関数としての
振幅比変化率を用いて、超音波経路上の各点での評価値
を定義することができる。
【００３３】本発明の好適な態様は、前記微分手段が高
周波通過フィルタである超音波診断装置である。
周波通過フィルタである超音波診断装置である。
【００３４】本発明に係る超音波診断装置は、前記生体
の断層面上での前記評価値に基づいて断層像を生成する
断層像生成手段を有するものである。
の断層面上での前記評価値に基づいて断層像を生成する
断層像生成手段を有するものである。
【００３５】本発明によれば、送信手段から送信される
超音波で生体を走査して、生体の断層面の各点での評価
値が求められる。この評価値を映像化することにより、
評価値に基づいた生体の診断が容易に行われる。
超音波で生体を走査して、生体の断層面の各点での評価
値が求められる。この評価値を映像化することにより、
評価値に基づいた生体の診断が容易に行われる。
【００３６】さらに別の本発明に係る超音波診断装置
は、中心周波数ｆ0の第１基本波成分及び中心周波数２
ｆ0の第２基本波成分を含む第１送信信号と、前記第１
送信信号の極性を反転した第２送信信号とをそれぞれ生
体に向けて送信する送信手段と、前記第１送信信号に対
するエコーに応じた第１受信信号と、前記第２送信信号
に対するエコーに応じた第２受信信号とを出力する受信
手段と、前記第１受信信号と前記第２受信信号との加算
に基づいて和信号を求める和信号生成手段と、前記第１
受信信号と前記第２受信信号との減算に基づいて差信号
を求める差信号生成手段と、前記差信号から、深さに応
じた超音波の減衰特性を表す減衰特性信号を生成する減
衰特性信号生成手段と、前記減衰特性信号を用いて前記
和信号を規格化し、規格化信号を出力する規格化手段と
を有するものである。
は、中心周波数ｆ0の第１基本波成分及び中心周波数２
ｆ0の第２基本波成分を含む第１送信信号と、前記第１
送信信号の極性を反転した第２送信信号とをそれぞれ生
体に向けて送信する送信手段と、前記第１送信信号に対
するエコーに応じた第１受信信号と、前記第２送信信号
に対するエコーに応じた第２受信信号とを出力する受信
手段と、前記第１受信信号と前記第２受信信号との加算
に基づいて和信号を求める和信号生成手段と、前記第１
受信信号と前記第２受信信号との減算に基づいて差信号
を求める差信号生成手段と、前記差信号から、深さに応
じた超音波の減衰特性を表す減衰特性信号を生成する減
衰特性信号生成手段と、前記減衰特性信号を用いて前記
和信号を規格化し、規格化信号を出力する規格化手段と
を有するものである。
【００３７】本発明によれば、上述の発明と同様に２回
の超音波の送受信によって、媒質と超音波との非線形相
互作用に関する情報が取得される。既に述べたように、
和信号及び差信号はそれぞれ生体内で周波数依存減衰特
性や後方散乱特性に関して同様の影響を受ける。減衰特
性信号生成手段は、差信号から減衰特性信号を生成す
る。減衰特性信号には、差信号が有していた生体の深さ
に応じた超音波の周波数依存減衰特性の影響が基本的に
残され、一方、後方散乱特性の影響が部分的に又は全部
取り除かれる。規格化手段はこの減衰特性信号を用いて
和信号を規格化して規格化信号を生成する。規格化信号
からは、和信号が有していた周波数依存減衰特性の影響
が除去され、一方、後方散乱特性の影響は規格化信号に
残される。すなわち、規格化信号には和信号が有してい
た非線形性相互作用の情報と後方散乱特性の情報とが残
存する。規格化信号は後方散乱特性の情報を含むので、
非線形性相互作用の情報のみの信号よりも、生体組織の
構造的表現に好適である。
の超音波の送受信によって、媒質と超音波との非線形相
互作用に関する情報が取得される。既に述べたように、
和信号及び差信号はそれぞれ生体内で周波数依存減衰特
性や後方散乱特性に関して同様の影響を受ける。減衰特
性信号生成手段は、差信号から減衰特性信号を生成す
る。減衰特性信号には、差信号が有していた生体の深さ
に応じた超音波の周波数依存減衰特性の影響が基本的に
残され、一方、後方散乱特性の影響が部分的に又は全部
取り除かれる。規格化手段はこの減衰特性信号を用いて
和信号を規格化して規格化信号を生成する。規格化信号
からは、和信号が有していた周波数依存減衰特性の影響
が除去され、一方、後方散乱特性の影響は規格化信号に
残される。すなわち、規格化信号には和信号が有してい
た非線形性相互作用の情報と後方散乱特性の情報とが残
存する。規格化信号は後方散乱特性の情報を含むので、
非線形性相互作用の情報のみの信号よりも、生体組織の
構造的表現に好適である。
【００３８】また他の本発明に係る超音波診断装置は、
前記規格化信号に対して微分演算を行って微分信号を出
力する微分手段を有する。
前記規格化信号に対して微分演算を行って微分信号を出
力する微分手段を有する。
【００３９】規格化信号に含まれる非線形性相互作用の
成分は、各深さまでの超音波の往復経路における当該非
線形性相互作用を積算したものに相当する。本発明によ
れば、規格化信号に対して深さ方向に関する微分演算が
行われ、その結果得られる微分信号は超音波の経路上の
各深さでの非線形性相互作用の強さを表す。
成分は、各深さまでの超音波の往復経路における当該非
線形性相互作用を積算したものに相当する。本発明によ
れば、規格化信号に対して深さ方向に関する微分演算が
行われ、その結果得られる微分信号は超音波の経路上の
各深さでの非線形性相互作用の強さを表す。
【００４０】別の本発明に係る超音波診断装置において
は、前記減衰特性信号生成手段が、前記差信号のレベル
変動を抑圧して前記減衰特性信号を生成する。
は、前記減衰特性信号生成手段が、前記差信号のレベル
変動を抑圧して前記減衰特性信号を生成する。
【００４１】差信号は、超音波の減衰特性に応じて、深
いところからの信号値ほど弱くなるという緩やかな巨視
的な傾向を有する一方で、生体組織の構造を反映した後
方散乱特性に応じて、より小さい距離スケールでのレベ
ル変動を伴う。この後方散乱特性に起因して起こりうる
微視的なレベル変動の振幅は比較的大きなものとなり得
る。本発明によれば、この微視的なレベル変動を抑圧す
ることにより、差信号に含まれる後方散乱特性の影響を
低減して、減衰特性信号が生成される。
いところからの信号値ほど弱くなるという緩やかな巨視
的な傾向を有する一方で、生体組織の構造を反映した後
方散乱特性に応じて、より小さい距離スケールでのレベ
ル変動を伴う。この後方散乱特性に起因して起こりうる
微視的なレベル変動の振幅は比較的大きなものとなり得
る。本発明によれば、この微視的なレベル変動を抑圧す
ることにより、差信号に含まれる後方散乱特性の影響を
低減して、減衰特性信号が生成される。
【００４２】本発明に係る超音波診断装置においては、
前記減衰特性信号生成手段は、前記差信号のレベル変動
を所定レベルでクリッピングし、当該クリッピング後の
差信号を平滑化して前記減衰特性信号を生成する。
前記減衰特性信号生成手段は、前記差信号のレベル変動
を所定レベルでクリッピングし、当該クリッピング後の
差信号を平滑化して前記減衰特性信号を生成する。
【００４３】本発明によれば、差信号のレベル変動に対
して、所定レベルの上限閾値もしくは下限閾値、又はそ
れら両方が設定される。そして、差信号がその閾値を超
えるレベル変動を生じた場合には、その閾値の値で信号
値を置き換えるクリッピング処理を行う。さらにクリッ
ピングされた信号に対して平滑化処理を行うことによ
り、微視的なレベル変動が平滑化される。これらクリッ
ピング処理と平滑化処理とによって、差信号のレベル変
動が抑圧され、後方散乱特性の影響が低減された減衰特
性信号が得られる。
して、所定レベルの上限閾値もしくは下限閾値、又はそ
れら両方が設定される。そして、差信号がその閾値を超
えるレベル変動を生じた場合には、その閾値の値で信号
値を置き換えるクリッピング処理を行う。さらにクリッ
ピングされた信号に対して平滑化処理を行うことによ
り、微視的なレベル変動が平滑化される。これらクリッ
ピング処理と平滑化処理とによって、差信号のレベル変
動が抑圧され、後方散乱特性の影響が低減された減衰特
性信号が得られる。
【００４４】本発明の好適な態様は、前記所定レベルが
深さの関数である超音波診断装置である。減衰特性の影
響により差信号は生体の浅いところから深いところに向
かってレベルが低下する傾向を有する。この傾向に応じ
て、差信号に対する閾値となる所定レベルを深さの関数
とすることにより、好適に後方散乱特性が除去され、一
方で減衰特性が残された減衰特性信号が得られる。
深さの関数である超音波診断装置である。減衰特性の影
響により差信号は生体の浅いところから深いところに向
かってレベルが低下する傾向を有する。この傾向に応じ
て、差信号に対する閾値となる所定レベルを深さの関数
とすることにより、好適に後方散乱特性が除去され、一
方で減衰特性が残された減衰特性信号が得られる。
【００４５】本発明に係る超音波診断装置は、中心周波
数ｆ0の第１基本波成分及び中心周波数２ｆ0の第２基本
波成分を含む第１送信信号と、前記第１送信信号の極性
を反転した第２送信信号とをそれぞれ生体に向けて送信
する送信手段と、前記第１送信信号に対するエコーに応
じた第１受信信号と、前記第２送信信号に対するエコー
に応じた第２受信信号とを出力する受信手段と、前記第
１受信信号と前記第２受信信号との加算に基づいて和信
号を求める和信号生成手段と、前記第１受信信号と前記
第２受信信号との減算に基づいて差信号を求める差信号
生成手段と、前記和信号に対して対数変換を行って対数
形式和信号を出力する第１対数変換手段と、前記差信号
に対して対数変換を行って対数形式差信号を出力する第
２対数変換手段と、前記対数形式差信号から、深さに応
じた超音波の減衰特性を表す対数形式減衰特性信号を生
成する減衰特性信号生成手段と、前記対数形式減衰特性
信号を用いて前記対数形式和信号を規格化し、対数形式
規格化信号を出力する規格化手段とを有するものであ
る。
数ｆ0の第１基本波成分及び中心周波数２ｆ0の第２基本
波成分を含む第１送信信号と、前記第１送信信号の極性
を反転した第２送信信号とをそれぞれ生体に向けて送信
する送信手段と、前記第１送信信号に対するエコーに応
じた第１受信信号と、前記第２送信信号に対するエコー
に応じた第２受信信号とを出力する受信手段と、前記第
１受信信号と前記第２受信信号との加算に基づいて和信
号を求める和信号生成手段と、前記第１受信信号と前記
第２受信信号との減算に基づいて差信号を求める差信号
生成手段と、前記和信号に対して対数変換を行って対数
形式和信号を出力する第１対数変換手段と、前記差信号
に対して対数変換を行って対数形式差信号を出力する第
２対数変換手段と、前記対数形式差信号から、深さに応
じた超音波の減衰特性を表す対数形式減衰特性信号を生
成する減衰特性信号生成手段と、前記対数形式減衰特性
信号を用いて前記対数形式和信号を規格化し、対数形式
規格化信号を出力する規格化手段とを有するものであ
る。
【００４６】本発明によれば、差信号を対数変換した
後、後方散乱特性の影響が低減された減衰特性信号が生
成される。そしてこの対数形式減衰特性信号を用いて対
数形式和信号の規格化が行われる。
後、後方散乱特性の影響が低減された減衰特性信号が生
成される。そしてこの対数形式減衰特性信号を用いて対
数形式和信号の規格化が行われる。
【００４７】他の本発明に係る超音波診断装置は、中心
周波数ｆ0の第１基本波成分及び中心周波数２ｆ0の第２
基本波成分を含む第１送信信号と、前記第１送信信号の
極性を反転した第２送信信号とをそれぞれ生体に向けて
送信する送信手段と、前記第１送信信号に対するエコー
に応じた第１受信信号と、前記第２送信信号に対するエ
コーに応じた第２受信信号とを出力する受信手段と、前
記第１受信信号と前記第２受信信号との加算に基づいて
和信号を求める和信号生成手段と、前記第１受信信号と
前記第２受信信号との減算に基づいて差信号を求める差
信号生成手段と、前記和信号に対して対数変換を行って
対数形式和信号を出力する第１対数変換手段と、前記差
信号から、深さに応じた超音波の減衰特性を表す減衰特
性信号を生成する減衰特性信号生成手段と、前記減衰特
性信号に対して対数変換を行って対数形式減衰特性信号
を出力する第２対数変換手段と、前記対数形式減衰特性
信号を用いて前記対数形式和信号を規格化し、対数形式
規格化信号を出力する規格化手段とを有するものであ
る。
周波数ｆ0の第１基本波成分及び中心周波数２ｆ0の第２
基本波成分を含む第１送信信号と、前記第１送信信号の
極性を反転した第２送信信号とをそれぞれ生体に向けて
送信する送信手段と、前記第１送信信号に対するエコー
に応じた第１受信信号と、前記第２送信信号に対するエ
コーに応じた第２受信信号とを出力する受信手段と、前
記第１受信信号と前記第２受信信号との加算に基づいて
和信号を求める和信号生成手段と、前記第１受信信号と
前記第２受信信号との減算に基づいて差信号を求める差
信号生成手段と、前記和信号に対して対数変換を行って
対数形式和信号を出力する第１対数変換手段と、前記差
信号から、深さに応じた超音波の減衰特性を表す減衰特
性信号を生成する減衰特性信号生成手段と、前記減衰特
性信号に対して対数変換を行って対数形式減衰特性信号
を出力する第２対数変換手段と、前記対数形式減衰特性
信号を用いて前記対数形式和信号を規格化し、対数形式
規格化信号を出力する規格化手段とを有するものであ
る。
【００４８】本発明によれば、後方散乱特性の影響が低
減された減衰特性信号を差信号から生成した後、対数変
換を行って対数形式減衰特性信号を生成する。そしてこ
の対数形式減衰特性信号を用いて対数形式和信号の規格
化が行われる。
減された減衰特性信号を差信号から生成した後、対数変
換を行って対数形式減衰特性信号を生成する。そしてこ
の対数形式減衰特性信号を用いて対数形式和信号の規格
化が行われる。
【００４９】
【発明の実施の形態】〈実施の形態１〉 ［原理］図１は、本発明の実施形態である超音波診断装
置が送波する各送信信号の周波数スペクトラムを示す模
式図である。本装置は、中心周波数ｆ0の基本波（第１
基本波５０）と中心周波数２ｆ0の基本波（第２基本波
５２）を合成した送信信号を、互いに極性を反転させて
１回ずつ生体に向けて送波する。そして、これら２回の
送信に対するエコーがそれぞれ受信される。
置が送波する各送信信号の周波数スペクトラムを示す模
式図である。本装置は、中心周波数ｆ0の基本波（第１
基本波５０）と中心周波数２ｆ0の基本波（第２基本波
５２）を合成した送信信号を、互いに極性を反転させて
１回ずつ生体に向けて送波する。そして、これら２回の
送信に対するエコーがそれぞれ受信される。
【００５０】生体中では音響との相互作用の非線形性に
起因して２次高調波が発生する。すなわち、第１基本波
に対して周波数２ｆ0の２次高調波（振幅Ａ2）が生体中
にて発生する。この２次高調波は、送信音圧の２乗(強
度)に比例し、送信波形の極性に依存しない。よって、
２回の受信信号を加算すると、エコー中に含まれる送信
信号に由来し互いに極性が反対の成分が相殺され、２次
高調波成分の２倍、すなわち２Ａ2が得られる。一方、
２回の受信信号を減算すると、生体中で発生した２次高
調波成分が相殺され、第１基本波及び第２基本波の反射
波成分の２倍が得られる。例えば、ＢＰＦを用いて、第
２基本波の帯域を抽出することにより、上述した２ＡII
が得られる。
起因して２次高調波が発生する。すなわち、第１基本波
に対して周波数２ｆ0の２次高調波（振幅Ａ2）が生体中
にて発生する。この２次高調波は、送信音圧の２乗(強
度)に比例し、送信波形の極性に依存しない。よって、
２回の受信信号を加算すると、エコー中に含まれる送信
信号に由来し互いに極性が反対の成分が相殺され、２次
高調波成分の２倍、すなわち２Ａ2が得られる。一方、
２回の受信信号を減算すると、生体中で発生した２次高
調波成分が相殺され、第１基本波及び第２基本波の反射
波成分の２倍が得られる。例えば、ＢＰＦを用いて、第
２基本波の帯域を抽出することにより、上述した２ＡII
が得られる。
【００５１】本装置では、このように第１基本波と第２
基本波とを合成して送信し、その受信信号の和、差を生
成することによって、信号Ａ2、ＡIIを得る。これらを
包絡検波した後、除算回路で比（Ａ2／ＡII）を求め
る。比を求めることにより、生体中での周波数依存減衰
特性、後方散乱特性の影響が除去され、生体内での２次
高調波成分に関する情報が得られる。さらに、距離ｚに
対する微分処理を行えば、生体組織の各深さでの非線形
パラメータ（Ｂ／Ａ）を反映する項ｈ(z)が得られる。
基本波とを合成して送信し、その受信信号の和、差を生
成することによって、信号Ａ2、ＡIIを得る。これらを
包絡検波した後、除算回路で比（Ａ2／ＡII）を求め
る。比を求めることにより、生体中での周波数依存減衰
特性、後方散乱特性の影響が除去され、生体内での２次
高調波成分に関する情報が得られる。さらに、距離ｚに
対する微分処理を行えば、生体組織の各深さでの非線形
パラメータ（Ｂ／Ａ）を反映する項ｈ(z)が得られる。
【００５２】［具体的構成及び動作］次に、本発明の第
１の実施形態である超音波診断装置の具体的構成及び動
作を図面を参照して説明する。図２は本装置の概略のブ
ロック構成図である。生体との間での超音波の送受信
は、探触子２を用いて行われる。例えば、探触子２はビ
ームフォーミング可能なように振動子アレイにて構成さ
れる。
１の実施形態である超音波診断装置の具体的構成及び動
作を図面を参照して説明する。図２は本装置の概略のブ
ロック構成図である。生体との間での超音波の送受信
は、探触子２を用いて行われる。例えば、探触子２はビ
ームフォーミング可能なように振動子アレイにて構成さ
れる。
【００５３】送信系は送信パルス発生回路４、送信遅延
回路６、送波ドライバ８を含んで構成される。制御回路
１０によるタイミング制御の下で、送信パルス発生回路
４にて発生され出力された送信パルスは、送信遅延回路
６にて振動子アレイの各チャネルごとに遅延される。こ
の遅延量は、送波される超音波がビームを形成するよう
に、制御回路１０によって定められる。また制御回路１
０は各チャネルの遅延量を調整することにより、送波ビ
ームの方向を変えて、生体を走査する制御を行う。
回路６、送波ドライバ８を含んで構成される。制御回路
１０によるタイミング制御の下で、送信パルス発生回路
４にて発生され出力された送信パルスは、送信遅延回路
６にて振動子アレイの各チャネルごとに遅延される。こ
の遅延量は、送波される超音波がビームを形成するよう
に、制御回路１０によって定められる。また制御回路１
０は各チャネルの遅延量を調整することにより、送波ビ
ームの方向を変えて、生体を走査する制御を行う。
【００５４】送波ドライバ８は、各チャネルごとに遅延
された送信パルスを送信遅延回路６から受けて、探触子
２の各チャネルの振動子を励振するパルスを出力する。
された送信パルスを送信遅延回路６から受けて、探触子
２の各チャネルの振動子を励振するパルスを出力する。
【００５５】本装置の送信系は、第１基本波と第２基本
波とを同時に生体へ送波するように構成される。例え
ば、探触子２を構成する振動子の形状等を調整して、あ
る周波数ｆ0とその倍の周波数２ｆ0との送受信が可能な
振動子アレイを得、これを用いて両基本波の同時送受信
を実現することができる。また、各々が周波数ｆ0、２
ｆ0の送受信を担当する２つの振動子アレイによって探
触子２を構成してもよい。
波とを同時に生体へ送波するように構成される。例え
ば、探触子２を構成する振動子の形状等を調整して、あ
る周波数ｆ0とその倍の周波数２ｆ0との送受信が可能な
振動子アレイを得、これを用いて両基本波の同時送受信
を実現することができる。また、各々が周波数ｆ0、２
ｆ0の送受信を担当する２つの振動子アレイによって探
触子２を構成してもよい。
【００５６】また、本装置の送信系は、同一のビーム軸
方向に対して、極性が互いに反対の２つの送信信号を相
次いで送信する。すなわち、送信遅延回路６における１
つのビームフォーミング条件に対して、反対極性を有す
る一対の送信信号が順次、探触子２から送波される。ち
なみに、２つの送信信号の極性が反対であるとは、２つ
の送信信号の振幅の時間変化が反転した関係であり、そ
の場合、２つの送信信号が含む各周波数成分の位相は、
それら送信信号の間で互いに１８０°ずれている。例え
ば、そのような２つの送信信号は、送波ドライバ８が探
触子２に供給する電圧パルスの極性を反対にすることに
より得られる。
方向に対して、極性が互いに反対の２つの送信信号を相
次いで送信する。すなわち、送信遅延回路６における１
つのビームフォーミング条件に対して、反対極性を有す
る一対の送信信号が順次、探触子２から送波される。ち
なみに、２つの送信信号の極性が反対であるとは、２つ
の送信信号の振幅の時間変化が反転した関係であり、そ
の場合、２つの送信信号が含む各周波数成分の位相は、
それら送信信号の間で互いに１８０°ずれている。例え
ば、そのような２つの送信信号は、送波ドライバ８が探
触子２に供給する電圧パルスの極性を反対にすることに
より得られる。
【００５７】一方、受信系は、受信増幅器１２、受信整
相加算回路１４、非線形性評価値抽出部１６、画像形成
回路１８、表示器２０を含んで構成される。探触子２か
ら出力された各振動子ごと（チャネルごと）の受信信号
は、受信増幅器１２にて増幅された後、制御回路１０の
制御の下で動作する受信整相加算回路１４にて加算され
１つのエコー信号が生成される。エコー信号は非線形性
評価値抽出部１６に入力される。
相加算回路１４、非線形性評価値抽出部１６、画像形成
回路１８、表示器２０を含んで構成される。探触子２か
ら出力された各振動子ごと（チャネルごと）の受信信号
は、受信増幅器１２にて増幅された後、制御回路１０の
制御の下で動作する受信整相加算回路１４にて加算され
１つのエコー信号が生成される。エコー信号は非線形性
評価値抽出部１６に入力される。
【００５８】非線形性評価値抽出部１６では、まず受信
ビーム処理回路２２によって、エコー信号に含まれる２
次高調波成分の振幅Ａ2、及び第２基本波成分のエコー
振幅ＡIIが求められる。図３は、受信ビーム処理回路２
２の概略の構成を示すブロック図である。受信ビーム処
理回路２２は、生体の同一方向に送波された一組の送信
信号に対するエコー信号からＡ2、ＡIIを求める。受信
整相加算回路１４から入力された先行する送信信号（第
１送信信号）に対するエコー信号はラインメモリ３０に
記憶される。続くもう１つの送信信号（第２送信信号）
に対するエコー信号が受信整相加算回路１４から入力す
ると、当該エコー信号とラインメモリ３０から読み出さ
れた先行するエコー信号とが、それぞれ加算回路３２及
び減算回路３４に入力される。なお、これら動作のタイ
ミング制御は制御回路１０が行う。上述した原理によ
り、加算回路３２から出力される信号は２つの基本波成
分が相殺され、もっぱら２次高調波成分からなる信号で
あり、減算回路３４から出力される信号は、２次高調波
成分が相殺され、もっぱら基本波成分からなる信号であ
る。
ビーム処理回路２２によって、エコー信号に含まれる２
次高調波成分の振幅Ａ2、及び第２基本波成分のエコー
振幅ＡIIが求められる。図３は、受信ビーム処理回路２
２の概略の構成を示すブロック図である。受信ビーム処
理回路２２は、生体の同一方向に送波された一組の送信
信号に対するエコー信号からＡ2、ＡIIを求める。受信
整相加算回路１４から入力された先行する送信信号（第
１送信信号）に対するエコー信号はラインメモリ３０に
記憶される。続くもう１つの送信信号（第２送信信号）
に対するエコー信号が受信整相加算回路１４から入力す
ると、当該エコー信号とラインメモリ３０から読み出さ
れた先行するエコー信号とが、それぞれ加算回路３２及
び減算回路３４に入力される。なお、これら動作のタイ
ミング制御は制御回路１０が行う。上述した原理によ
り、加算回路３２から出力される信号は２つの基本波成
分が相殺され、もっぱら２次高調波成分からなる信号で
あり、減算回路３４から出力される信号は、２次高調波
成分が相殺され、もっぱら基本波成分からなる信号であ
る。
【００５９】加算回路３２、減算回路３４の出力にそれ
ぞれ設けられるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３６，３
８は、各出力から２ｆ0帯域の成分を抽出するものであ
る。減算回路３４の出力には第１基本波のエコーと第２
基本波のエコーとが含まれている。ＢＰＦ３８によっ
て、その減算回路３４の出力から２ＡIIの振幅を有する
第２基本波のエコー成分が取り出される。一方、加算回
路３２側に関しては、加算によって２つのエコー信号に
含まれる各基本波成分は相殺され、加算回路３２の出力
から直ちに２Ａ2の振幅を有する２次高調波成分が得ら
れるはずであり、基本的にＢＰＦ３６は省略することが
できる。しかし、本装置では２つのエコー信号に関する
送受信タイミングは完全には一致していないことなどか
ら、基本波成分がわずかながらも残る可能性があること
を考慮して、ＢＰＦ３６を設け、２次高調波の検出精度
の向上を図っている。
ぞれ設けられるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３６，３
８は、各出力から２ｆ0帯域の成分を抽出するものであ
る。減算回路３４の出力には第１基本波のエコーと第２
基本波のエコーとが含まれている。ＢＰＦ３８によっ
て、その減算回路３４の出力から２ＡIIの振幅を有する
第２基本波のエコー成分が取り出される。一方、加算回
路３２側に関しては、加算によって２つのエコー信号に
含まれる各基本波成分は相殺され、加算回路３２の出力
から直ちに２Ａ2の振幅を有する２次高調波成分が得ら
れるはずであり、基本的にＢＰＦ３６は省略することが
できる。しかし、本装置では２つのエコー信号に関する
送受信タイミングは完全には一致していないことなどか
ら、基本波成分がわずかながらも残る可能性があること
を考慮して、ＢＰＦ３６を設け、２次高調波の検出精度
の向上を図っている。
【００６０】ＢＰＦ３６，３８からそれぞれ出力される
中心周波数２ｆ0の信号は、各々、検波回路４０，４２
に入力される。検波回路４０，４２は周波数２ｆ0の信
号を包絡検波し、その包絡振幅信号を抽出する。検波回
路４０の出力する振幅信号は２Ａ2の時間的変化を表し
ており、一方、検波回路４２の出力する振幅信号は２Ａ
IIの時間的変化を表している。
中心周波数２ｆ0の信号は、各々、検波回路４０，４２
に入力される。検波回路４０，４２は周波数２ｆ0の信
号を包絡検波し、その包絡振幅信号を抽出する。検波回
路４０の出力する振幅信号は２Ａ2の時間的変化を表し
ており、一方、検波回路４２の出力する振幅信号は２Ａ
IIの時間的変化を表している。
【００６１】除算回路４４は、検波回路４０から出力さ
れる信号の振幅を検波回路４２から出力される信号の振
幅で除算し、両者の比（Ａ2／ＡII）を求める。
れる信号の振幅を検波回路４２から出力される信号の振
幅で除算し、両者の比（Ａ2／ＡII）を求める。
【００６２】除算回路４４から出力される比の時間的変
化は、生体の各深さでの非線形パラメータ（Ｂ／Ａ）を
反映する項ｈ(z)のｚ方向の積分値の変化を表す。除算
回路４４の出力に設けられた高周波通過フィルタ（High
Pass Filter：ＨＰＦ）４６は、比（Ａ2／ＡII）の時
間的変化率を取得する微分手段である。ＨＰＦ４６によ
り、近接する深さ間での比（Ａ2／ＡII）の差分が求め
られ、この差分は生体各深さでのｈ(z)に相当する。
化は、生体の各深さでの非線形パラメータ（Ｂ／Ａ）を
反映する項ｈ(z)のｚ方向の積分値の変化を表す。除算
回路４４の出力に設けられた高周波通過フィルタ（High
Pass Filter：ＨＰＦ）４６は、比（Ａ2／ＡII）の時
間的変化率を取得する微分手段である。ＨＰＦ４６によ
り、近接する深さ間での比（Ａ2／ＡII）の差分が求め
られ、この差分は生体各深さでのｈ(z)に相当する。
【００６３】このようにして１つのビーム軸上の各深さ
でのｈ(z)が求められ、ビームを走査することにより、
生体の断層面上の各点でのｈ(z)が得られる。画像形成
回路１８は、非線形性評価値抽出部１６から出力された
生体断層面の各点でのｈ(z)に基づいて断層像の画像信
号を生成し、表示器２０がこれを表示する。
でのｈ(z)が求められ、ビームを走査することにより、
生体の断層面上の各点でのｈ(z)が得られる。画像形成
回路１８は、非線形性評価値抽出部１６から出力された
生体断層面の各点でのｈ(z)に基づいて断層像の画像信
号を生成し、表示器２０がこれを表示する。
【００６４】本装置の使用者は、表示器２０に表された
非線形パラメータの評価値ｈ(z)に基づく断層像によっ
て、生体内の診断を行うことができる。
非線形パラメータの評価値ｈ(z)に基づく断層像によっ
て、生体内の診断を行うことができる。
【００６５】なお、ここではＨＰＦ４６を用いて微分処
理を行ったが、この微分処理を行わずに、積分値∫ｈ
(z)dzを用いて断層像を形成してもよい。
理を行ったが、この微分処理を行わずに、積分値∫ｈ
(z)dzを用いて断層像を形成してもよい。
【００６６】〈実施の形態２〉 ［原理］上記第１の実施の形態の原理と同様にして、第
１基本波と第２基本波とを合成して送信し、その受信信
号の和、差を生成することによって、信号Ａ2、ＡIIを
得る。
１基本波と第２基本波とを合成して送信し、その受信信
号の和、差を生成することによって、信号Ａ2、ＡIIを
得る。
【００６７】包絡検波後の信号ＡIIは、（３）式に示さ
れるように周波数依存減衰特性αに依存する因子と後方
散乱特性γに関する因子とを含んでいる。信号ＡII中の
減衰特性αに依存する乗算項｛exp(−2∫α(2f0,z)d
z)｝は、深さｚの増加と共に緩やかに減少する。一方、
信号ＡIIは散乱特性γを乗算項｛γ(2f0,z)｝として含
んでいる。このγは正負いずれの符号をも採り得るもの
であり、一般に生体組織の構造に応じて局所的に増減し
得る。すなわち、減衰特性αに起因するＡIIの空間的変
化は、散乱特性γに起因するＡIIの空間的変化に比べて
大分穏やかであると考えられる。そこで、ＡIIの局所的
なレベル変動を除去・抑圧することによって、ＡIIが含
む減衰特性αの影響を抽出した信号を得ることができ
る。ここでは、この信号を減衰特性信号〈ＡII〉と称す
る。〈ＡII〉は、ＡIIが含む減衰特性αの影響を保持す
る一方で、ＡIIが含む散乱特性γの影響を除去又は低減
された信号である。元の信号ＡIIに対する〈ＡII〉にお
ける散乱特性γの影響の低減率をｋ（０≦ｋ≦１）で表
す。ちなみに散乱特性γの影響が完全に除去されたとき
ｋ＝１である。
れるように周波数依存減衰特性αに依存する因子と後方
散乱特性γに関する因子とを含んでいる。信号ＡII中の
減衰特性αに依存する乗算項｛exp(−2∫α(2f0,z)d
z)｝は、深さｚの増加と共に緩やかに減少する。一方、
信号ＡIIは散乱特性γを乗算項｛γ(2f0,z)｝として含
んでいる。このγは正負いずれの符号をも採り得るもの
であり、一般に生体組織の構造に応じて局所的に増減し
得る。すなわち、減衰特性αに起因するＡIIの空間的変
化は、散乱特性γに起因するＡIIの空間的変化に比べて
大分穏やかであると考えられる。そこで、ＡIIの局所的
なレベル変動を除去・抑圧することによって、ＡIIが含
む減衰特性αの影響を抽出した信号を得ることができ
る。ここでは、この信号を減衰特性信号〈ＡII〉と称す
る。〈ＡII〉は、ＡIIが含む減衰特性αの影響を保持す
る一方で、ＡIIが含む散乱特性γの影響を除去又は低減
された信号である。元の信号ＡIIに対する〈ＡII〉にお
ける散乱特性γの影響の低減率をｋ（０≦ｋ≦１）で表
す。ちなみに散乱特性γの影響が完全に除去されたとき
ｋ＝１である。
【００６８】包絡検波後の信号Ａ2と、減衰特性信号
〈ＡII〉との比（Ａ2／〈ＡII〉）は次式で与えられ
る。
〈ＡII〉との比（Ａ2／〈ＡII〉）は次式で与えられ
る。
【００６９】
【数７】 Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉 ＝ (Ｐ0(f0)／Ａ0(2f0))・ｋγ(2f0,z)・∫ｈ(z)dz ……（７） このように（Ａ2／〈ＡII〉）においては、Ａ2と
〈ＡII〉との減衰特性αは相殺され除去されるが、散乱
特性γに関しては〈ＡII〉が散乱特性γを除去された分
だけ、Ａ2の散乱特性γが相殺されずに残存する。ここ
で、散乱特性γは生体組織の構造的表現に寄与する。よ
って（Ａ2／〈ＡII〉）に基づいて、生体組織の構造情
報を保持しつつ減衰特性だけが除去された２次高調波成
分の評価値を求めることができる。この評価値を用いて
画像を形成することにより、２次高調波成分による画像
の中に、強い反射・散乱エコーを生じる例えば、筋、
膜、弁などの生体組織構造が明確に表現される。
〈ＡII〉との減衰特性αは相殺され除去されるが、散乱
特性γに関しては〈ＡII〉が散乱特性γを除去された分
だけ、Ａ2の散乱特性γが相殺されずに残存する。ここ
で、散乱特性γは生体組織の構造的表現に寄与する。よ
って（Ａ2／〈ＡII〉）に基づいて、生体組織の構造情
報を保持しつつ減衰特性だけが除去された２次高調波成
分の評価値を求めることができる。この評価値を用いて
画像を形成することにより、２次高調波成分による画像
の中に、強い反射・散乱エコーを生じる例えば、筋、
膜、弁などの生体組織構造が明確に表現される。
【００７０】［具体的構成及び動作］次に、本発明の第
２の実施形態である超音波診断装置の具体的構成及び動
作を図面を参照して説明する。図４は本装置の概略のブ
ロック構成図である。以下の説明において上記第１の実
施形態の装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、
説明の簡略化を図る。
２の実施形態である超音波診断装置の具体的構成及び動
作を図面を参照して説明する。図４は本装置の概略のブ
ロック構成図である。以下の説明において上記第１の実
施形態の装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、
説明の簡略化を図る。
【００７１】本装置は、上記第１の実施形態の装置と同
様に、第１基本波と第２基本波とを同時に生体へ送波
し、また受波するように構成される。
様に、第１基本波と第２基本波とを同時に生体へ送波
し、また受波するように構成される。
【００７２】送信系は送信パルス発生回路４、送信遅延
回路６、送波ドライバ８を含んで構成される。制御回路
６０は、送信パルス発生回路４及び送信遅延回路６を制
御し、送波ビームの生成及びその方向を制御する。
回路６、送波ドライバ８を含んで構成される。制御回路
６０は、送信パルス発生回路４及び送信遅延回路６を制
御し、送波ビームの生成及びその方向を制御する。
【００７３】本装置の送信系は、上記第１の実施形態と
同様に、同一のビーム軸方向に対して、極性が互いに反
対の２つの送信信号を相次いで送信する。
同様に、同一のビーム軸方向に対して、極性が互いに反
対の２つの送信信号を相次いで送信する。
【００７４】一方、受信系は、受信増幅器１２、受信整
相加算回路１４、非線形性評価値抽出部６２、画像形成
回路１８、表示器２０を含んで構成される。なお、受信
整相加算回路１４は制御回路６０の制御の下で動作す
る。
相加算回路１４、非線形性評価値抽出部６２、画像形成
回路１８、表示器２０を含んで構成される。なお、受信
整相加算回路１４は制御回路６０の制御の下で動作す
る。
【００７５】図５は、非線形性評価値抽出部６２の概略
の構成例を示すブロック図である。非線形性評価値抽出
部６２では、受信ビーム処理回路２２が互いに反対極性
の送信信号に対する各受信信号の和信号及び差信号を生
成する。受信ビーム処理回路２２から出力される和信
号、差信号はそれぞれ中心周波数２ｆ0を有し、これら
は検波回路４０，４２により包絡検波され、それら信号
の包絡振幅信号が抽出される。検波回路４０の出力する
振幅信号は生体内で生成される２次高調波成分の振幅Ａ
2の時間的変化を表しており、一方、検波回路４２の出
力する振幅信号は第２基本波成分のエコー振幅ＡIIの時
間的変化を表している。検波回路４０，４２の出力はそ
れぞれ対数変換器７０，７１にて対数変換され、対数変
換器７０からは信号logＡ2、対数変換器７１からは信号
logＡIIが出力される。
の構成例を示すブロック図である。非線形性評価値抽出
部６２では、受信ビーム処理回路２２が互いに反対極性
の送信信号に対する各受信信号の和信号及び差信号を生
成する。受信ビーム処理回路２２から出力される和信
号、差信号はそれぞれ中心周波数２ｆ0を有し、これら
は検波回路４０，４２により包絡検波され、それら信号
の包絡振幅信号が抽出される。検波回路４０の出力する
振幅信号は生体内で生成される２次高調波成分の振幅Ａ
2の時間的変化を表しており、一方、検波回路４２の出
力する振幅信号は第２基本波成分のエコー振幅ＡIIの時
間的変化を表している。検波回路４０，４２の出力はそ
れぞれ対数変換器７０，７１にて対数変換され、対数変
換器７０からは信号logＡ2、対数変換器７１からは信号
logＡIIが出力される。
【００７６】対数変換器７１の出力logＡIIは、減衰特
性抽出部７２に入力される。減衰特性抽出部７２は閾値
設定部７４から閾値レベルを設定され、以下に述べる処
理を行う。減衰特性抽出部７２の出力は減算回路７６に
入力される。一方、対数変換器７０の出力logＡ2は、遅
延器７８を介して減算回路７６に入力される。なお、こ
の遅延器７８は、信号logＡ2と減衰特性抽出部７２の出
力信号との同期をとるためのものである。
性抽出部７２に入力される。減衰特性抽出部７２は閾値
設定部７４から閾値レベルを設定され、以下に述べる処
理を行う。減衰特性抽出部７２の出力は減算回路７６に
入力される。一方、対数変換器７０の出力logＡ2は、遅
延器７８を介して減算回路７６に入力される。なお、こ
の遅延器７８は、信号logＡ2と減衰特性抽出部７２の出
力信号との同期をとるためのものである。
【００７７】図６及び図７は減衰特性抽出部７２が行う
処理を説明する説明図である。図６及び図７の縦軸はlo
gＡIIを表す。また横軸は時間ｔであり、これは探触子
２からの距離ｚに相当する。図６に示す特性８０は、対
数変換器７１の出力信号である。この出力信号は、生体
組織内の各点での後方散乱特性γに応じて、比較的小さ
い時間スケールで変動しながら、減衰特性αに起因して
緩やかに減少する。閾値設定部７４は制御回路６０の制
御に従って、この特性８０に対応した上限閾値レベル８
２及び下限閾値レベル８４を設定する。上限閾値レベル
８２は強い反射・散乱エコーをクリップするように設定
される。また、下限閾値レベル８４は雑音レベルのやや
上に設定され、雑音をクリップするためのものである。
処理を説明する説明図である。図６及び図７の縦軸はlo
gＡIIを表す。また横軸は時間ｔであり、これは探触子
２からの距離ｚに相当する。図６に示す特性８０は、対
数変換器７１の出力信号である。この出力信号は、生体
組織内の各点での後方散乱特性γに応じて、比較的小さ
い時間スケールで変動しながら、減衰特性αに起因して
緩やかに減少する。閾値設定部７４は制御回路６０の制
御に従って、この特性８０に対応した上限閾値レベル８
２及び下限閾値レベル８４を設定する。上限閾値レベル
８２は強い反射・散乱エコーをクリップするように設定
される。また、下限閾値レベル８４は雑音レベルのやや
上に設定され、雑音をクリップするためのものである。
【００７８】減衰特性抽出部７２は、上限閾値レベル８
２によるクリッピング処理により、特性８０が上限閾値
レベル８２を上回る値をとる場合、その値をこの上限閾
値レベル８２の値で置き換える。これにより例えば信号
のピーク８６，８８が除去される。このクリッピング処
理により、クリッピングされた場所での後方散乱特性γ
が低減される。また減衰特性抽出部７２は同様に、特性
８０が下限閾値レベル８４を下回る値をとる場合には、
その値をこの下限閾値レベル８４の値で置き換える。
２によるクリッピング処理により、特性８０が上限閾値
レベル８２を上回る値をとる場合、その値をこの上限閾
値レベル８２の値で置き換える。これにより例えば信号
のピーク８６，８８が除去される。このクリッピング処
理により、クリッピングされた場所での後方散乱特性γ
が低減される。また減衰特性抽出部７２は同様に、特性
８０が下限閾値レベル８４を下回る値をとる場合には、
その値をこの下限閾値レベル８４の値で置き換える。
【００７９】図７に示す特性９０は特性８０をクリッピ
ング処理して得られる信号を表している。減衰特性抽出
部７２は、さらにクリッピング後の特性９０を平滑化す
る。曲線９２はこの平滑化処理の結果得られる信号〈lo
gＡII〉を表している。ここで記号〈Ｓ〉は信号Ｓに対
する減衰特性抽出部７２の処理結果の信号を意味する。
この平滑化処理により、後方散乱特性γに起因する局所
的な変動は抑圧されるが、減衰特性αに起因する緩やか
な変動はほぼ保存される。
ング処理して得られる信号を表している。減衰特性抽出
部７２は、さらにクリッピング後の特性９０を平滑化す
る。曲線９２はこの平滑化処理の結果得られる信号〈lo
gＡII〉を表している。ここで記号〈Ｓ〉は信号Ｓに対
する減衰特性抽出部７２の処理結果の信号を意味する。
この平滑化処理により、後方散乱特性γに起因する局所
的な変動は抑圧されるが、減衰特性αに起因する緩やか
な変動はほぼ保存される。
【００８０】なお、上述の例では、各閾値レベル８２，
８４は距離ｚに依らずに一定レベルとした。しかし、信
号ＡIIのレベルが減衰特性αにより距離ｚの増加と共に
基本的に減少することに対応して、各閾値レベルを距離
ｚの増加と共に徐々に低下するように設定することも好
適である。図８は、この距離ｚの増加に連動して閾値レ
ベルが低下する場合を示す説明図である。この図におい
ては特性８０は上限閾値レベル１００と下限閾値レベル
１０２とに基づいてクリッピング処理され、さらに平滑
化処理され、曲線１０４で表される信号に変換される。
８４は距離ｚに依らずに一定レベルとした。しかし、信
号ＡIIのレベルが減衰特性αにより距離ｚの増加と共に
基本的に減少することに対応して、各閾値レベルを距離
ｚの増加と共に徐々に低下するように設定することも好
適である。図８は、この距離ｚの増加に連動して閾値レ
ベルが低下する場合を示す説明図である。この図におい
ては特性８０は上限閾値レベル１００と下限閾値レベル
１０２とに基づいてクリッピング処理され、さらに平滑
化処理され、曲線１０４で表される信号に変換される。
【００８１】以上の減衰特性抽出部７２の処理により、
入力された信号logＡIIの後方散乱特性γが抑圧され、
信号logＡIIに含まれる減衰特性αの影響を抽出した信
号である減衰特性信号〈logＡII〉が得られる。この信
号〈logＡII〉は減衰特性抽出部７２から出力され、減
算回路７６に入力される。
入力された信号logＡIIの後方散乱特性γが抑圧され、
信号logＡIIに含まれる減衰特性αの影響を抽出した信
号である減衰特性信号〈logＡII〉が得られる。この信
号〈logＡII〉は減衰特性抽出部７２から出力され、減
算回路７６に入力される。
【００８２】減算回路７６は、信号logＡ2(z)から信号
〈logＡII(z)〉を減算する。ここで、
〈logＡII(z)〉を減算する。ここで、
【数８】 log［Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉］＝ logＡ2(z) −〈logＡII(z) 〉 ……（８） であるので、減算回路７６の処理は、上記第１の実施形
態における除算回路４４の処理後の対数変換に相当する
ことが理解される。すなわち、この減算回路７６によ
り、原理で述べた（７）式の処理が行われる。その結
果、信号log［Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉］からは減衰特性α
が除去される。一方、〈logＡII(z) 〉が後方散乱特性
γを低減された分、信号log［Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉］は
後方散乱特性γを保持することができる。特に、例えば
ピーク８６，８８のような反射・散乱の強い部分は、ク
リッピングにより〈logＡII(z) 〉においてγが大きく
低減された結果、信号log［Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉］にお
いてはγが大きく残存し、信号値が大きくなる。
態における除算回路４４の処理後の対数変換に相当する
ことが理解される。すなわち、この減算回路７６によ
り、原理で述べた（７）式の処理が行われる。その結
果、信号log［Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉］からは減衰特性α
が除去される。一方、〈logＡII(z) 〉が後方散乱特性
γを低減された分、信号log［Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉］は
後方散乱特性γを保持することができる。特に、例えば
ピーク８６，８８のような反射・散乱の強い部分は、ク
リッピングにより〈logＡII(z) 〉においてγが大きく
低減された結果、信号log［Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉］にお
いてはγが大きく残存し、信号値が大きくなる。
【００８３】したがって、画像形成回路１８が信号log
［Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉］を用いて生成する断層画像
は、生体内で発生する２次高調波成分の情報を表示する
と共に、生体組織の構造も明確に表現する。特に、強い
反射・散乱エコーを生じてクリッピングされた部分は高
輝度に表示される。また、減衰特性αの除去は、上記第
１の実施形態と同様に各超音波ビームごとに、当該超音
波ビーム軸に沿った減衰特性を除去することにより行わ
れる。すなわち、深さ方向に生じる減衰の補正が超音波
ビームごとに精度良く行われるので、得られる断層画像
の画質が良好である。
［Ａ2(z)／〈ＡII(z)〉］を用いて生成する断層画像
は、生体内で発生する２次高調波成分の情報を表示する
と共に、生体組織の構造も明確に表現する。特に、強い
反射・散乱エコーを生じてクリッピングされた部分は高
輝度に表示される。また、減衰特性αの除去は、上記第
１の実施形態と同様に各超音波ビームごとに、当該超音
波ビーム軸に沿った減衰特性を除去することにより行わ
れる。すなわち、深さ方向に生じる減衰の補正が超音波
ビームごとに精度良く行われるので、得られる断層画像
の画質が良好である。
【００８４】図９は、非線形性評価値抽出部の他の構成
例を示す概略のブロック図である。この非線形性評価値
抽出部１１０と上記非線形性評価値抽出部６２との主た
る相違点は、対数変換器７１と減衰特性抽出部７２との
順序が互いに逆である点である。すなわち、図９に示す
非線形性評価値抽出部１１０では、クリッピング処理及
び平滑化処理を行った後に、対数変換が行われる。この
非線形性評価値抽出部１１０によっても、非線形性評価
値抽出部６２と同様の効果が得られる。
例を示す概略のブロック図である。この非線形性評価値
抽出部１１０と上記非線形性評価値抽出部６２との主た
る相違点は、対数変換器７１と減衰特性抽出部７２との
順序が互いに逆である点である。すなわち、図９に示す
非線形性評価値抽出部１１０では、クリッピング処理及
び平滑化処理を行った後に、対数変換が行われる。この
非線形性評価値抽出部１１０によっても、非線形性評価
値抽出部６２と同様の効果が得られる。
【００８５】また図１０は、非線形性評価値抽出部のさ
らに別の構成例を示す概略のブロック図である。この非
線形性評価値抽出部１２０では信号Ａ2、ＡIIに対する
対数変換は行われず、上記第１の実施形態と同様に除算
回路４４が用いられる。検波回路４２の出力信号ＡIIは
減衰特性抽出部７２に入力される。減衰特性抽出部７２
は減衰特性αを除去・軽減された信号〈ＡII〉を生成す
る。この信号〈ＡII〉と検波回路４０の出力信号Ａ2と
が除算回路４４に入力され、除算回路４４はこの両者の
比（Ａ2／〈ＡII〉）を計算して出力する。また、非線
形性評価値抽出部１２０はＨＰＦ４６を有する。このＨ
ＰＦ４６は上記第１の実施形態と同様に、除算回路４４
による除算結果の時間的変化率を取得する微分手段であ
る。ＨＰＦ４６により、近接する深さ間での比（Ａ2／
〈ＡII〉）の差分が求められる。なお、ＨＰＦ４６は、
図８，図９に示す対数変換を行う非線形性評価値抽出部
にも採用することができ、微分処理された信号に基づい
て画像を形成するように構成することもできる。
らに別の構成例を示す概略のブロック図である。この非
線形性評価値抽出部１２０では信号Ａ2、ＡIIに対する
対数変換は行われず、上記第１の実施形態と同様に除算
回路４４が用いられる。検波回路４２の出力信号ＡIIは
減衰特性抽出部７２に入力される。減衰特性抽出部７２
は減衰特性αを除去・軽減された信号〈ＡII〉を生成す
る。この信号〈ＡII〉と検波回路４０の出力信号Ａ2と
が除算回路４４に入力され、除算回路４４はこの両者の
比（Ａ2／〈ＡII〉）を計算して出力する。また、非線
形性評価値抽出部１２０はＨＰＦ４６を有する。このＨ
ＰＦ４６は上記第１の実施形態と同様に、除算回路４４
による除算結果の時間的変化率を取得する微分手段であ
る。ＨＰＦ４６により、近接する深さ間での比（Ａ2／
〈ＡII〉）の差分が求められる。なお、ＨＰＦ４６は、
図８，図９に示す対数変換を行う非線形性評価値抽出部
にも採用することができ、微分処理された信号に基づい
て画像を形成するように構成することもできる。
【００８６】また、非線形性評価値抽出部が、上述した
クリッピング処理と平滑化処理とのうちいずれか一方、
例えば閾値を用いたクリッピング処理のみを行うように
構成しても、後方散乱特性を保持しながら、超音波ビー
ムごとに減衰特性を除去・軽減することができる。
クリッピング処理と平滑化処理とのうちいずれか一方、
例えば閾値を用いたクリッピング処理のみを行うように
構成しても、後方散乱特性を保持しながら、超音波ビー
ムごとに減衰特性を除去・軽減することができる。
【００８７】
【発明の効果】本発明の超音波診断装置によれば、非線
形パラメータを反映する情報を精度良く得るために、超
音波の送受信が１ビーム方向当たり２回で済み、装置の
構成、処理が簡単になるという効果が得られる。また、
基本波の帯域がブロードであっても、微弱な２次高調波
成分を精度良く抽出できる。よって、ブロードな基本波
を用いて距離分解能が向上した非線形パラメータ情報、
及びそれに基づく断層像が得られる。
形パラメータを反映する情報を精度良く得るために、超
音波の送受信が１ビーム方向当たり２回で済み、装置の
構成、処理が簡単になるという効果が得られる。また、
基本波の帯域がブロードであっても、微弱な２次高調波
成分を精度良く抽出できる。よって、ブロードな基本波
を用いて距離分解能が向上した非線形パラメータ情報、
及びそれに基づく断層像が得られる。
【００８８】また本発明の超音波診断装置によれば、２
次高調波の振幅から減衰特性αの影響が超音波ビームご
とに除去・軽減され、生体組織の構造情報が残存した断
層像が得られる。これにより、生体組織の構造が明確に
表現された断層像が得られる。
次高調波の振幅から減衰特性αの影響が超音波ビームご
とに除去・軽減され、生体組織の構造情報が残存した断
層像が得られる。これにより、生体組織の構造が明確に
表現された断層像が得られる。
【図１】 本発明の実施形態である超音波診断装置が送
波する各送信信号の周波数スペクトラムを示す模式図で
ある。
波する各送信信号の周波数スペクトラムを示す模式図で
ある。
【図２】 本発明の第１の実施形態である超音波診断装
置の概略のブロック構成図である。
置の概略のブロック構成図である。
【図３】 受信ビーム処理回路の概略の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態である超音波診断装
置の概略のブロック構成図である。
置の概略のブロック構成図である。
【図５】 非線形性評価値抽出部の概略の構成例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図６】 減衰特性抽出部が行う処理を説明する説明図
である。
である。
【図７】 減衰特性抽出部が行う処理を説明する説明図
である。
である。
【図８】 減衰特性抽出部に設定される閾値レベルが距
離ｚの増加に連動して低下する場合を示す説明図であ
る。
離ｚの増加に連動して低下する場合を示す説明図であ
る。
【図９】 非線形性評価値抽出部の他の構成例を示す概
略のブロック図である。
略のブロック図である。
【図１０】 非線形性評価値抽出部のさらに別の構成例
を示す概略のブロック図である。
を示す概略のブロック図である。
２ 探触子、４ 送信パルス発生回路、６ 送信遅延回
路、８ 送波ドライバ、１０，６０ 制御回路、１２
受信増幅器、１４ 受信整相加算回路、１６，６２，１
１０，１２０ 非線形性評価値抽出部、１８ 画像形成
回路、２０ 表示器、２２ 受信ビーム処理回路、３０
ラインメモリ、３２ 加算回路、３４減算回路、３
６，３８ ＢＰＦ、４０，４２ 検波回路、４４ 除算
回路、４６ ＨＰＦ、７０，７１ 対数変換器、７２
減衰特性抽出部、７４ 閾値設定部、７６ 減算回路。
路、８ 送波ドライバ、１０，６０ 制御回路、１２
受信増幅器、１４ 受信整相加算回路、１６，６２，１
１０，１２０ 非線形性評価値抽出部、１８ 画像形成
回路、２０ 表示器、２２ 受信ビーム処理回路、３０
ラインメモリ、３２ 加算回路、３４減算回路、３
６，３８ ＢＰＦ、４０，４２ 検波回路、４４ 除算
回路、４６ ＨＰＦ、７０，７１ 対数変換器、７２
減衰特性抽出部、７４ 閾値設定部、７６ 減算回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 貴司 東京都三鷹市牟礼６丁目22番１号 アロカ 株式会社内 (72)発明者 若松 立也 東京都三鷹市牟礼６丁目22番１号 アロカ 株式会社内 Ｆターム(参考） 4C301 DD13 DD18 EE07 EE11 EE15 HH46 HH47 HH48 JB23 JB27 JB29 JB30 JB38 5B057 AA09 BA05
Claims (16)
- 【請求項１】 中心周波数ｆ0の第１基本波成分及び中
心周波数２ｆ0の第２基本波成分を含む第１送信信号
と、前記第１送信信号の極性を反転した第２送信信号と
をそれぞれ生体に向けて送信する送信手段と、 前記第１送信信号に対するエコーに応じた第１受信信号
と、前記第２送信信号に対するエコーに応じた第２受信
信号とを出力する受信手段と、 前記第１受信信号と前記第２受信信号との加算に基づい
て和信号を求める和信号生成手段と、 前記第１受信信号と前記第２受信信号との減算に基づい
て差信号を求める差信号生成手段と、 前記和信号及び前記差信号に基づく評価値を求める評価
値算定手段と、 を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の超音波診断装置におい
て、 前記送信手段は、 前記第１基本波成分を生成する第１基本波生成手段と、 前記第２基本波成分を生成する第２基本波生成手段と、
を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の超音波診
断装置において、 前記差信号生成手段は、前記第１受信信号と前記第２受
信信号との減算結果に含まれた前記第２基本波成分を前
記差信号として抽出することを特徴とする超音波診断装
置。 - 【請求項４】 請求項３記載の超音波診断装置におい
て、 前記差信号生成手段は、前記減算結果に含まれた前記第
２基本波成分を通過・抽出するバンドパスフィルタを有
することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
の超音波診断装置において、 前記評価値算定手段は、前記和信号と前記差信号との振
幅比を求め、当該振幅比に基づいて前記評価値を求める
ことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項６】 請求項１から請求項５のいずれかに記載
の超音波診断装置において、 前記和信号及び前記差信号それぞれの振幅変調を検波す
る検波手段を有し、 前記評価値算定手段は、前記検波手段から出力される前
記和信号及び前記差信号それぞれに応じた検波信号に基
づいて前記評価値を求めること、 を特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項７】 請求項５記載の超音波診断装置におい
て、 前記振幅比の時間変化率を求める微分手段を有すること
を特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の超音波診断装置におい
て、 前記微分手段は、高周波通過フィルタであることを特徴
とする超音波診断装置。 - 【請求項９】 請求項１から請求項８のいずれかに記載
の超音波診断装置において、 前記生体の断層面上での前記評価値に基づいて断層像を
生成する断層像生成手段を有することを特徴とする超音
波診断装置。 - 【請求項１０】 中心周波数ｆ0の第１基本波成分及び
中心周波数２ｆ0の第２基本波成分を含む第１送信信号
と、前記第１送信信号の極性を反転した第２送信信号と
をそれぞれ生体に向けて送信する送信手段と、 前記第１送信信号に対するエコーに応じた第１受信信号
と、前記第２送信信号に対するエコーに応じた第２受信
信号とを出力する受信手段と、 前記第１受信信号と前記第２受信信号との加算に基づい
て和信号を求める和信号生成手段と、 前記第１受信信号と前記第２受信信号との減算に基づい
て差信号を求める差信号生成手段と、 前記差信号から、深さに応じた超音波の減衰特性を表す
減衰特性信号を生成する減衰特性信号生成手段と、 前記減衰特性信号を用いて前記和信号を規格化し、規格
化信号を出力する規格化手段と、 を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項１１】 請求項１０記載の超音波診断装置にお
いて、 前記規格化信号に対して微分演算を行って微分信号を出
力する微分手段を有することを特徴とする超音波診断装
置。 - 【請求項１２】 請求項１０記載の超音波診断装置にお
いて、 前記減衰特性信号生成手段は、前記差信号のレベル変動
を抑圧して前記減衰特性信号を生成することを特徴とす
る超音波診断装置。 - 【請求項１３】 請求項１０記載の超音波診断装置にお
いて、 前記減衰特性信号生成手段は、前記差信号のレベル変動
を所定レベルでクリッピングし、当該クリッピング後の
差信号を平滑化して前記減衰特性信号を生成することを
特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項１４】 請求項１３記載の超音波診断装置にお
いて、 前記所定レベルは深さの関数であることを特徴とする超
音波診断装置。 - 【請求項１５】 中心周波数ｆ0の第１基本波成分及び
中心周波数２ｆ0の第２基本波成分を含む第１送信信号
と、前記第１送信信号の極性を反転した第２送信信号と
をそれぞれ生体に向けて送信する送信手段と、 前記第１送信信号に対するエコーに応じた第１受信信号
と、前記第２送信信号に対するエコーに応じた第２受信
信号とを出力する受信手段と、 前記第１受信信号と前記第２受信信号との加算に基づい
て和信号を求める和信号生成手段と、 前記第１受信信号と前記第２受信信号との減算に基づい
て差信号を求める差信号生成手段と、 前記和信号に対して対数変換を行って対数形式和信号を
出力する第１対数変換手段と、 前記差信号に対して対数変換を行って対数形式差信号を
出力する第２対数変換手段と、 前記対数形式差信号から、深さに応じた超音波の減衰特
性を表す対数形式減衰特性信号を生成する減衰特性信号
生成手段と、 前記対数形式減衰特性信号を用いて前記対数形式和信号
を規格化し、対数形式規格化信号を出力する規格化手段
と、 を有することを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項１６】 中心周波数ｆ0の第１基本波成分及び
中心周波数２ｆ0の第２基本波成分を含む第１送信信号
と、前記第１送信信号の極性を反転した第２送信信号と
をそれぞれ生体に向けて送信する送信手段と、 前記第１送信信号に対するエコーに応じた第１受信信号
と、前記第２送信信号に対するエコーに応じた第２受信
信号とを出力する受信手段と、 前記第１受信信号と前記第２受信信号との加算に基づい
て和信号を求める和信号生成手段と、 前記第１受信信号と前記第２受信信号との減算に基づい
て差信号を求める差信号生成手段と、 前記和信号に対して対数変換を行って対数形式和信号を
出力する第１対数変換手段と、 前記差信号から、深さに応じた超音波の減衰特性を表す
減衰特性信号を生成する減衰特性信号生成手段と、 前記減衰特性信号に対して対数変換を行って対数形式減
衰特性信号を出力する第２対数変換手段と、 前記対数形式減衰特性信号を用いて前記対数形式和信号
を規格化し、対数形式規格化信号を出力する規格化手段
と、 を有することを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000271224A JP3432204B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-09-07 | 超音波診断装置 |
| EP01103458A EP1126287B1 (en) | 2000-02-17 | 2001-02-14 | Ultrasonic diagnosis apparatus |
| DE60139170T DE60139170D1 (de) | 2000-02-17 | 2001-02-14 | Ultraschall Diagnostik-Anordnung |
| US09/785,110 US6458084B2 (en) | 2000-02-17 | 2001-02-16 | Ultrasonic diagnosis apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-39174 | 2000-02-17 | ||
| JP2000039174 | 2000-02-17 | ||
| JP2000271224A JP3432204B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-09-07 | 超音波診断装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001299764A true JP2001299764A (ja) | 2001-10-30 |
| JP3432204B2 JP3432204B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=26585533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000271224A Expired - Lifetime JP3432204B2 (ja) | 2000-02-17 | 2000-09-07 | 超音波診断装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6458084B2 (ja) |
| EP (1) | EP1126287B1 (ja) |
| JP (1) | JP3432204B2 (ja) |
| DE (1) | DE60139170D1 (ja) |
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