JP2002034976A - 超音波診断装置及び超音波イメージング方法 - Google Patents
超音波診断装置及び超音波イメージング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】画像生成に供するハーモニック成分の広帯域化
により深さ方向の解像度及び信号強度を向上させ、か
つ、モーションアーチファクトの発生を抑制したハーモ
ニック画像を提供する。 【解決手段】超音波パルスを各走査線に対して２回、例
えば帯域の中心周波数を変えながら送信する手段（１
１、２１、２５，２６）と、送信毎に、超音波エコー信
号を受信すると共に当該超音波エコー信号を処理して電
気量の受信信号を得る手段（１１，２１，２２，２６，
３１）と、各走査線に対して受信する２つの受信信号そ
れぞれのハーモニック成分の帯域に合わせた特性のフィ
ルタ処理を施すフィルタ３２と、フィルタ３２により処
理された２つの受信信号を合成する手段（３３，３４）
と、合成された受信信号を用いて画像を生成・表示する
表示プロセッサ２４、モニタ１３とを備える。
により深さ方向の解像度及び信号強度を向上させ、か
つ、モーションアーチファクトの発生を抑制したハーモ
ニック画像を提供する。 【解決手段】超音波パルスを各走査線に対して２回、例
えば帯域の中心周波数を変えながら送信する手段（１
１、２１、２５，２６）と、送信毎に、超音波エコー信
号を受信すると共に当該超音波エコー信号を処理して電
気量の受信信号を得る手段（１１，２１，２２，２６，
３１）と、各走査線に対して受信する２つの受信信号そ
れぞれのハーモニック成分の帯域に合わせた特性のフィ
ルタ処理を施すフィルタ３２と、フィルタ３２により処
理された２つの受信信号を合成する手段（３３，３４）
と、合成された受信信号を用いて画像を生成・表示する
表示プロセッサ２４、モニタ１３とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、医用の超音波診
断装置及び超音波診断方法に係り、とくに、生体組織を
超音波信号が伝搬するときの非線形性や生体に造影剤を
投与して診断を行なうときに造影剤の非線形性を利用し
て、受信信号から送信超音波の非線形成分を抽出し、組
織情報や血流情報に関する診断上の有効な情報を提供す
る超音波診断装置及び超音波診断方法に関する。
断装置及び超音波診断方法に係り、とくに、生体組織を
超音波信号が伝搬するときの非線形性や生体に造影剤を
投与して診断を行なうときに造影剤の非線形性を利用し
て、受信信号から送信超音波の非線形成分を抽出し、組
織情報や血流情報に関する診断上の有効な情報を提供す
る超音波診断装置及び超音波診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波診断装置は、比較的小形でかつ安
価であり、Ｘ線被爆がない、超音波ドプラ法により血流
イメージングが可能であるなどの優位性を有しており、
今や医療現場において診療に必須のイメージングモダリ
ティになっている。
価であり、Ｘ線被爆がない、超音波ドプラ法により血流
イメージングが可能であるなどの優位性を有しており、
今や医療現場において診療に必須のイメージングモダリ
ティになっている。
【０００３】とくに、近年、超音波に対する組織の非線
形伝搬によって生じる送信超音波の非基本波成分である
ハーモニック成分（例えばセカンド・ハーモニック成分
など）を抽出して画像化するティッシュ・ハーモニック
・イメージング法が注目されている。ハーモニック成分
を抽出することから、送信ビームをより細くすることが
でき、サイドローブを低減することができ、更に高画質
な画像を生成することができるという利点がある。
形伝搬によって生じる送信超音波の非基本波成分である
ハーモニック成分（例えばセカンド・ハーモニック成分
など）を抽出して画像化するティッシュ・ハーモニック
・イメージング法が注目されている。ハーモニック成分
を抽出することから、送信ビームをより細くすることが
でき、サイドローブを低減することができ、更に高画質
な画像を生成することができるという利点がある。
【０００４】また、超音波反射に関する超音波造影剤の
非線形性を利用して血流の動態情報を得るハーモニック
・イメージング法も知られている。造影剤の非線形性は
生体組織のそれよりも強く、受信エコーから送信超音波
のハーモニック成分を抽出して画像化すれば、基本波を
画像化する場合に比べて、組織と造影剤のコントラスト
の良い画像が生成可能である。
非線形性を利用して血流の動態情報を得るハーモニック
・イメージング法も知られている。造影剤の非線形性は
生体組織のそれよりも強く、受信エコーから送信超音波
のハーモニック成分を抽出して画像化すれば、基本波を
画像化する場合に比べて、組織と造影剤のコントラスト
の良い画像が生成可能である。
【０００５】これらのハーモニック・イメージングにお
いて、ハーモニック成分を抽出するには、フィルタが使
用されている。しかし、実際には、受信エコーに含まれ
る送信超音波の基本波成分とハーモニック成分は、図１
２に示す如く、周波数軸上でかなりの周波数範囲の部分
が相互に重なっている。このため、フィルタを用いて
も、基本波成分とハーモニック成分を思うようには分離
できないという問題がある。つまり、ハーモニック成分
だけを抽出しようとするとフィルタのカットオフ周波数
をｆｈｉｇｈのように設定しなければならない。このよ
うに設定すると、ハーモニック成分は狭帯域となり、画
像深さ方向の解像度が劣化するとともに、信号強度も低
下する。これに対して、かかるカットオフ周波数を同図
中のｆｌｏ ｗのように設定すると、広帯域なハーモニッ
ク成分を抽出することはできるが、基本波成分の混在量
も多くなって、画像上に現われる基本波のサイドローブ
等のアーチファクトが多くなる。
いて、ハーモニック成分を抽出するには、フィルタが使
用されている。しかし、実際には、受信エコーに含まれ
る送信超音波の基本波成分とハーモニック成分は、図１
２に示す如く、周波数軸上でかなりの周波数範囲の部分
が相互に重なっている。このため、フィルタを用いて
も、基本波成分とハーモニック成分を思うようには分離
できないという問題がある。つまり、ハーモニック成分
だけを抽出しようとするとフィルタのカットオフ周波数
をｆｈｉｇｈのように設定しなければならない。このよ
うに設定すると、ハーモニック成分は狭帯域となり、画
像深さ方向の解像度が劣化するとともに、信号強度も低
下する。これに対して、かかるカットオフ周波数を同図
中のｆｌｏ ｗのように設定すると、広帯域なハーモニッ
ク成分を抽出することはできるが、基本波成分の混在量
も多くなって、画像上に現われる基本波のサイドローブ
等のアーチファクトが多くなる。
【０００６】このようなジレンマの中で、近年、パルス
インバージョン法と呼ばれるイメージング法が、例えば
「超音波パルスの非線形伝搬、鎌倉友雄 他（信学技法
ＵＳ８９−２３、ｐ５３）で知られている。このパル
スインバージョン法は、１画像を形成する走査線毎に、
極性を反転させた２つの超音波を個別に送信し、反転前
の極性の送信に拠るＲＦデータ又はＩＱデータと反転後
の極性の送信に拠るＲＦデータ又はＩＱデータとを相互
に加算し、１フレームの画像データを生成する手法であ
る。
インバージョン法と呼ばれるイメージング法が、例えば
「超音波パルスの非線形伝搬、鎌倉友雄 他（信学技法
ＵＳ８９−２３、ｐ５３）で知られている。このパル
スインバージョン法は、１画像を形成する走査線毎に、
極性を反転させた２つの超音波を個別に送信し、反転前
の極性の送信に拠るＲＦデータ又はＩＱデータと反転後
の極性の送信に拠るＲＦデータ又はＩＱデータとを相互
に加算し、１フレームの画像データを生成する手法であ
る。
【０００７】このパルスインバージョン法によれば、散
乱体や反射エコー源が静止している場合には、上述の加
算に拠って、基本波と重なった周波数範囲からもハーモ
ニック成分だけを抽出することができ、広帯域なハーモ
ニック成分を抽出することができる。
乱体や反射エコー源が静止している場合には、上述の加
算に拠って、基本波と重なった周波数範囲からもハーモ
ニック成分だけを抽出することができ、広帯域なハーモ
ニック成分を抽出することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生体を
診断対象とする場合、心臓の拍動や呼吸などに因る臓器
の動きを回避することができず、パルスインバージョン
法を用いた場合でも、上記加算による基本波成分の除去
機能を十分に発揮できない。つまり、基本波成分が消え
残り、この消え残り成分が画像上にモーションアーチフ
ァクトとなって現われる。
診断対象とする場合、心臓の拍動や呼吸などに因る臓器
の動きを回避することができず、パルスインバージョン
法を用いた場合でも、上記加算による基本波成分の除去
機能を十分に発揮できない。つまり、基本波成分が消え
残り、この消え残り成分が画像上にモーションアーチフ
ァクトとなって現われる。
【０００９】また、パルスインバージョン法によれば、
その原理からは、完全に正負の反転した超音波パルスを
生成する必要があるが、それは実際には技術的に困難で
ある。従って、上述した生体の動きを殆ど無視したとし
ても、加算に伴う基本波の消え残り成分が発生するの
で、基本波成分のハーモニック成分からの分離を完全に
又は十分に行うことはできない。
その原理からは、完全に正負の反転した超音波パルスを
生成する必要があるが、それは実際には技術的に困難で
ある。従って、上述した生体の動きを殆ど無視したとし
ても、加算に伴う基本波の消え残り成分が発生するの
で、基本波成分のハーモニック成分からの分離を完全に
又は十分に行うことはできない。
【００１０】本発明は、上述した従来技術が抱える状況
に鑑みてなされたもので、画像生成に供するハーモニッ
ク成分の広帯域化によりビーム深さ方向の解像度及び信
号強度を向上させ、且つ、画像上のモーションアーチフ
ァクトの発生を抑制したハーモニック画像を生成し、こ
れにより、診断に有用な情報を与える超音波診断装置及
び超音波イメージング方法を提供する、ことをその目的
とする。
に鑑みてなされたもので、画像生成に供するハーモニッ
ク成分の広帯域化によりビーム深さ方向の解像度及び信
号強度を向上させ、且つ、画像上のモーションアーチフ
ァクトの発生を抑制したハーモニック画像を生成し、こ
れにより、診断に有用な情報を与える超音波診断装置及
び超音波イメージング方法を提供する、ことをその目的
とする。
【００１１】
【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、その１つの態様と
して、被検体を超音波パルスでスキャンする装置で、前
記超音波パルスを前記スキャンの各走査線に対して複数
回、送信する送信手段と、この送信毎に、前記超音波パ
ルスが前記被検体内で反射又は散乱されて戻ってきたエ
コー信号を受信すると共に当該エコー信号を処理して電
気量の受信信号を得る受信手段と、前記各走査線に対し
て前記受信手段が受信する前記複数の受信信号それぞれ
に異なる特性のフィルタ処理を施すフィルタ手段と、こ
のフィルタ手段により処理された複数の受信信号を合成
する合成手段と、この合成手段により合成された受信信
号を用いて画像を生成する生成手段と、この生成手段に
より生成された画像を表示する表示手段とを備えたこと
を基本的な特徴とする。
め、本発明に係る超音波診断装置は、その１つの態様と
して、被検体を超音波パルスでスキャンする装置で、前
記超音波パルスを前記スキャンの各走査線に対して複数
回、送信する送信手段と、この送信毎に、前記超音波パ
ルスが前記被検体内で反射又は散乱されて戻ってきたエ
コー信号を受信すると共に当該エコー信号を処理して電
気量の受信信号を得る受信手段と、前記各走査線に対し
て前記受信手段が受信する前記複数の受信信号それぞれ
に異なる特性のフィルタ処理を施すフィルタ手段と、こ
のフィルタ手段により処理された複数の受信信号を合成
する合成手段と、この合成手段により合成された受信信
号を用いて画像を生成する生成手段と、この生成手段に
より生成された画像を表示する表示手段とを備えたこと
を基本的な特徴とする。
【００１２】好適な一例として、前記送信手段により送
信される前記超音波パルスは、各走査線に対する繰返し
送信の度に、その中心周波数が異なる。また、別の一例
によれば、前記送信手段により送信される前記超音波パ
ルスは、前記受信信号において前記超音波パルスのハー
モニック成分に対応した信号成分をその基本波成分に対
応した信号成分から容易に分離可能な程度に狭帯域な周
波数帯域を有する。この場合、合成された、前記ハーモ
ニック成分に対応した信号成分は、前記超音波パルスの
１回の送受信とフィルタ処理とにより得られるハーモニ
ック成分の帯域幅よりも広い帯域を有する。
信される前記超音波パルスは、各走査線に対する繰返し
送信の度に、その中心周波数が異なる。また、別の一例
によれば、前記送信手段により送信される前記超音波パ
ルスは、前記受信信号において前記超音波パルスのハー
モニック成分に対応した信号成分をその基本波成分に対
応した信号成分から容易に分離可能な程度に狭帯域な周
波数帯域を有する。この場合、合成された、前記ハーモ
ニック成分に対応した信号成分は、前記超音波パルスの
１回の送受信とフィルタ処理とにより得られるハーモニ
ック成分の帯域幅よりも広い帯域を有する。
【００１３】さらに別の一例によれば、前記フィルタ手
段は、前記送信毎に、前記超音波パルスのハーモニック
成分に対応した信号成分を前記受信信号から抽出する手
段である。
段は、前記送信毎に、前記超音波パルスのハーモニック
成分に対応した信号成分を前記受信信号から抽出する手
段である。
【００１４】例えば、前記ハーモニック成分は、前記被
検体の生体組織の非線形性に因り発生した前記超音波パ
ルスのセカンドハーモニック成分に対応した信号成分で
ある。また、例えば、前記ハーモニック成分は、前記被
検体に投与された超音波造影剤の非線形挙動に因り発生
した前記超音波パルスのセカンドハーモニック成分又は
サブ・ハーモニック成分に対応した信号成分である。
検体の生体組織の非線形性に因り発生した前記超音波パ
ルスのセカンドハーモニック成分に対応した信号成分で
ある。また、例えば、前記ハーモニック成分は、前記被
検体に投与された超音波造影剤の非線形挙動に因り発生
した前記超音波パルスのセカンドハーモニック成分又は
サブ・ハーモニック成分に対応した信号成分である。
【００１５】さらに、一例として、前記フィルタ手段
は、前記超音波パルスの基本波成分を所定量だけ積極的
に残す特性のフィルタ処理を実行する手段であってもよ
い。また、前記フィルタ手段は、複数個の前記ハーモニ
ック成分を抽出するフィルタ処理を行なう手段であって
もよい。
は、前記超音波パルスの基本波成分を所定量だけ積極的
に残す特性のフィルタ処理を実行する手段であってもよ
い。また、前記フィルタ手段は、複数個の前記ハーモニ
ック成分を抽出するフィルタ処理を行なう手段であって
もよい。
【００１６】さらに、前述した基本構成の超音波診断装
置において、前記フィルタ手段は、前記各走査線方向の
深さに応じて前記フィルタ処理のフィルタ特性を変更す
る手段であってもよい。また、前記フィルタ手段は、前
記フィルタ処理を行なう複素数係数で構成されるフィル
タを有していてもよい。さらに、例えば、前記合成手段
が行なう合成処理は、前記複数の受信信号を加算する処
理である。
置において、前記フィルタ手段は、前記各走査線方向の
深さに応じて前記フィルタ処理のフィルタ特性を変更す
る手段であってもよい。また、前記フィルタ手段は、前
記フィルタ処理を行なう複素数係数で構成されるフィル
タを有していてもよい。さらに、例えば、前記合成手段
が行なう合成処理は、前記複数の受信信号を加算する処
理である。
【００１７】さらに、前述した基本構成の超音波診断装
置において、前記送信手段は、前記各走査線に対して前
記超音波パルスを複数回繰り返して送信する度に、その
超音波パルスの周波数、その超音波パルスによる音圧、
その超音波パルスの送信時の開口、その超音波パルスが
ビーム状に集束されるときの焦点、及び、前記受信信号
に対する受信ゲインのうちの少なくとも１つのパラメー
タを変更する手段を備えることも望ましい。
置において、前記送信手段は、前記各走査線に対して前
記超音波パルスを複数回繰り返して送信する度に、その
超音波パルスの周波数、その超音波パルスによる音圧、
その超音波パルスの送信時の開口、その超音波パルスが
ビーム状に集束されるときの焦点、及び、前記受信信号
に対する受信ゲインのうちの少なくとも１つのパラメー
タを変更する手段を備えることも望ましい。
【００１８】さらに、前述の基本構成において、前記合
成手段により合成された受信信号に別のフィルタ処理を
施す別のフィルタ手段を更に備えることもできる。
成手段により合成された受信信号に別のフィルタ処理を
施す別のフィルタ手段を更に備えることもできる。
【００１９】さらに、前述の基本構成において、前記送
信手段により送信される前記超音波パルスは、前記受信
信号において前記超音波パルスのハーモニック成分に対
応した信号成分とその基本波成分に対応した信号成分と
がスペクトル上で一部、相互に重なる周波数帯域を有す
ることもできる。この場合、例えば、前記フィルタ手段
は、前記送信毎に、前記ハーモニック成分に対応した信
号成分のうち、スペクトル上で前記基本波成分と重なっ
ていない周波数範囲の信号成分を前記受信信号から抽出
する手段である、ことが望ましい。
信手段により送信される前記超音波パルスは、前記受信
信号において前記超音波パルスのハーモニック成分に対
応した信号成分とその基本波成分に対応した信号成分と
がスペクトル上で一部、相互に重なる周波数帯域を有す
ることもできる。この場合、例えば、前記フィルタ手段
は、前記送信毎に、前記ハーモニック成分に対応した信
号成分のうち、スペクトル上で前記基本波成分と重なっ
ていない周波数範囲の信号成分を前記受信信号から抽出
する手段である、ことが望ましい。
【００２０】さらに、前述の基本構成において、前記送
信手段は、前記合成手段により合成された受信信号にて
生体減衰が補正されるように前記超音波パルスの複数回
送信の回数及び当該超音波パルスの各回送信における中
心周波数の高低を変える手段であってもよい。
信手段は、前記合成手段により合成された受信信号にて
生体減衰が補正されるように前記超音波パルスの複数回
送信の回数及び当該超音波パルスの各回送信における中
心周波数の高低を変える手段であってもよい。
【００２１】さらに、本発明に係る別の態様の超音波診
断装置は、超音波パルスをスキャンの各走査線に対して
複数回、送信する送信手段と、この送信毎に、前記超音
波パルスが前記被検体内で反射又は散乱されて戻ってき
たエコー信号を受信すると共に当該エコー信号を処理し
て電気量のＲＦ信号を得る受信手段と、前記各走査線に
対して前記受信手段が受信する前記複数のＲＦ信号それ
ぞれに異なる特性のフィルタ処理を施してハーモニック
信号を抽出するフィルタ手段と、このフィルタ手段によ
り処理された複数のハーモニック信号を合成する合成手
段と、この合成手段により合成されたハーモニック信号
から画像信号を生成する生成手段と、この生成手段によ
り生成された画像信号を前記画像として表示する表示手
段とを備えたことを特徴とする。例えば、合成されたハ
ーモニック信号は、前記超音波パルスの１回の送受信と
フィルタ処理とにより得られるハーモニック成分の帯域
幅よりも広い帯域を有する。
断装置は、超音波パルスをスキャンの各走査線に対して
複数回、送信する送信手段と、この送信毎に、前記超音
波パルスが前記被検体内で反射又は散乱されて戻ってき
たエコー信号を受信すると共に当該エコー信号を処理し
て電気量のＲＦ信号を得る受信手段と、前記各走査線に
対して前記受信手段が受信する前記複数のＲＦ信号それ
ぞれに異なる特性のフィルタ処理を施してハーモニック
信号を抽出するフィルタ手段と、このフィルタ手段によ
り処理された複数のハーモニック信号を合成する合成手
段と、この合成手段により合成されたハーモニック信号
から画像信号を生成する生成手段と、この生成手段によ
り生成された画像信号を前記画像として表示する表示手
段とを備えたことを特徴とする。例えば、合成されたハ
ーモニック信号は、前記超音波パルスの１回の送受信と
フィルタ処理とにより得られるハーモニック成分の帯域
幅よりも広い帯域を有する。
【００２２】さらに、本発明に係る別の態様の超音波診
断装置は、被検体を超音波パルスでスキャンしてハーモ
ニック画像を得る装置であり、前記スキャンの各走査線
についてハーモニック成分に対応した信号成分をその基
本波成分に対応した信号成分から容易に分離可能な程度
に狭帯域なスペクトル特性を持たせた前記超音波パルス
を複数回、送信する送信手段と、前記超音波パルスのエ
コー信号を前記複数回の送信に渡って受信して広帯域な
スペクトル特性を有するハーモニック信号を形成する受
信処理手段と、このハーモニック信号から前記ハーモニ
ック画像を生成する画像生成手段とを備えたことを特徴
とする。
断装置は、被検体を超音波パルスでスキャンしてハーモ
ニック画像を得る装置であり、前記スキャンの各走査線
についてハーモニック成分に対応した信号成分をその基
本波成分に対応した信号成分から容易に分離可能な程度
に狭帯域なスペクトル特性を持たせた前記超音波パルス
を複数回、送信する送信手段と、前記超音波パルスのエ
コー信号を前記複数回の送信に渡って受信して広帯域な
スペクトル特性を有するハーモニック信号を形成する受
信処理手段と、このハーモニック信号から前記ハーモニ
ック画像を生成する画像生成手段とを備えたことを特徴
とする。
【００２３】この構成において、一例として、前記送信
手段により送信される前記超音波パルスは、各走査線に
対する繰返し送信の度に、その中心周波数が異なること
が望ましい。また、前記信号処理手段は、前記送信毎に
前記超音波パルスのハーモニック成分に対応した信号成
分を抽出するフィルタ手段と、この送信毎の複数個の信
号成分を相互に合成する合成手段とを備えていることが
望ましい。
手段により送信される前記超音波パルスは、各走査線に
対する繰返し送信の度に、その中心周波数が異なること
が望ましい。また、前記信号処理手段は、前記送信毎に
前記超音波パルスのハーモニック成分に対応した信号成
分を抽出するフィルタ手段と、この送信毎の複数個の信
号成分を相互に合成する合成手段とを備えていることが
望ましい。
【００２４】一方、本発明係る超音波イメージング方法
では、超音波パルスの送信、エコー信号の受信、及び受
信信号の取得をスキャンの各走査線について複数回、実
行するとともに、各走査線に対して受信する複数の受信
信号それぞれに異なる特性のフィルタ処理を施し、この
処理された複数の受信信号を合成し、この合成された受
信信号を用いて前記画像を生成し、しかる後、この画像
を表示することを特徴とする。
では、超音波パルスの送信、エコー信号の受信、及び受
信信号の取得をスキャンの各走査線について複数回、実
行するとともに、各走査線に対して受信する複数の受信
信号それぞれに異なる特性のフィルタ処理を施し、この
処理された複数の受信信号を合成し、この合成された受
信信号を用いて前記画像を生成し、しかる後、この画像
を表示することを特徴とする。
【００２５】例えば、送信される前記超音波パルスは、
各走査線に対する繰返し送信の度に、中心周波数が異な
る。また、送信される前記超音波パルスは、受信信号に
おいて前記超音波パルスのハーモニック成分に対応した
信号成分をその基本波成分に対応した信号成分から容易
に分離可能な程度に狭帯域な周波数帯域を有することが
望ましい。この場合、合成されたハーモニック成分に対
応した信号成分は、前記超音波パルスの１回の送受信と
フィルタ処理とにより得られるハーモニック成分の帯域
幅よりも広い帯域を持つことが特徴である。また、フィ
ルタ処理は、送信毎に、超音波パルスのハーモニック成
分に対応した信号成分を受信信号から抽出する処理であ
る。さらに、例えば、前記ハーモニック成分は、被検体
の生体組織の非線形性に因り発生した超音波パルスのセ
カンドハーモニック成分、又は、被検体に投与された超
音波造影剤の非線形挙動に因り発生した超音波パルスの
セカンドハーモニック成分に対応した信号成分である。
各走査線に対する繰返し送信の度に、中心周波数が異な
る。また、送信される前記超音波パルスは、受信信号に
おいて前記超音波パルスのハーモニック成分に対応した
信号成分をその基本波成分に対応した信号成分から容易
に分離可能な程度に狭帯域な周波数帯域を有することが
望ましい。この場合、合成されたハーモニック成分に対
応した信号成分は、前記超音波パルスの１回の送受信と
フィルタ処理とにより得られるハーモニック成分の帯域
幅よりも広い帯域を持つことが特徴である。また、フィ
ルタ処理は、送信毎に、超音波パルスのハーモニック成
分に対応した信号成分を受信信号から抽出する処理であ
る。さらに、例えば、前記ハーモニック成分は、被検体
の生体組織の非線形性に因り発生した超音波パルスのセ
カンドハーモニック成分、又は、被検体に投与された超
音波造影剤の非線形挙動に因り発生した超音波パルスの
セカンドハーモニック成分に対応した信号成分である。
【００２６】さらに、好ましい一例によれば、送信は、
前記各走査線に対して前記超音波パルスを複数回繰り返
して送信する度に、その超音波パルスの周波数、その超
音波パルスによる音圧、その超音波パルスの送信時の開
口、その超音波パルスがビーム状に集束されるときの焦
点、及び、前記受信信号に対する受信ゲインのうちの少
なくとも１つのパラメータを変更することである。
前記各走査線に対して前記超音波パルスを複数回繰り返
して送信する度に、その超音波パルスの周波数、その超
音波パルスによる音圧、その超音波パルスの送信時の開
口、その超音波パルスがビーム状に集束されるときの焦
点、及び、前記受信信号に対する受信ゲインのうちの少
なくとも１つのパラメータを変更することである。
【００２７】これにより、１回の送信では決して得るこ
とのできない広帯域なハーモニック成分を確実に得るこ
とができ、これによりペネトレーションが向上するとと
もに、体動や差分の不完全さに因る基本波成分の消え残
りの発生を確実に排除でき、これによりアーチファクト
の発生を防止したハーモニック画像を提供することがで
きる。
とのできない広帯域なハーモニック成分を確実に得るこ
とができ、これによりペネトレーションが向上するとと
もに、体動や差分の不完全さに因る基本波成分の消え残
りの発生を確実に排除でき、これによりアーチファクト
の発生を防止したハーモニック画像を提供することがで
きる。
【００２８】本発明のその他の態様に係る具体的な構成
及び特徴は、以下に記す発明の実施形態及び添付図面に
より明らかにされる。
及び特徴は、以下に記す発明の実施形態及び添付図面に
より明らかにされる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づき説明する。
図面に基づき説明する。
【００３０】（第１の実施形態）第１の実施形態に係る
ハーモニック・イメージング用の超音波診断装置を、図
１〜８，１１を参照して説明する。
ハーモニック・イメージング用の超音波診断装置を、図
１〜８，１１を参照して説明する。
【００３１】この超音波診断装置は、図１に示す如く、
超音波送受用のプローブ１１と、このプローブ１１に接
続され且つこのプローブを駆動してハーモニック画像の
データを生成する装置本体１２と、装置本体１２で生成
したハーモニック画像データを表示するモニタ１３とを
備える。
超音波送受用のプローブ１１と、このプローブ１１に接
続され且つこのプローブを駆動してハーモニック画像の
データを生成する装置本体１２と、装置本体１２で生成
したハーモニック画像データを表示するモニタ１３とを
備える。
【００３２】プローブ１１は、好適には、１次元又は２
次元に配列されたアレイ形の振動子群を備えている。
次元に配列されたアレイ形の振動子群を備えている。
【００３３】装置本体１２は、図示の如く、パルサ／プ
リアンプ・ユニット２１、受信遅延回路２２、合成プロ
セッサ２３、表示プロセッサ２４、送信波形制御器２
５、及びホストＣＰＵ２６を備える。ホストＣＰＵ２６
には、図示しないが、その処理手順を表すプログラムを
記録したメモリが接続されている。また、上記回路及び
プロセッサ２１〜２５にも、それらの処理手順を表すプ
ログラムを記録したメモリ（図示せず）が必要に応じて
それぞれ内蔵される。
リアンプ・ユニット２１、受信遅延回路２２、合成プロ
セッサ２３、表示プロセッサ２４、送信波形制御器２
５、及びホストＣＰＵ２６を備える。ホストＣＰＵ２６
には、図示しないが、その処理手順を表すプログラムを
記録したメモリが接続されている。また、上記回路及び
プロセッサ２１〜２５にも、それらの処理手順を表すプ
ログラムを記録したメモリ（図示せず）が必要に応じて
それぞれ内蔵される。
【００３４】パルサ２１はプローブ１１に駆動電圧を供
給して、プローブを駆動させるとともに、配列された複
数の振動子に印加される駆動電圧の遅延時間を制御す
る。この駆動電圧により励振されたプローブ１１の振動
子から超音波信号が発生するとともに、遅延制御によっ
てビームフォーミングされ、その超音波ビームは２次元
又は３次元的に方向・集束制御される。
給して、プローブを駆動させるとともに、配列された複
数の振動子に印加される駆動電圧の遅延時間を制御す
る。この駆動電圧により励振されたプローブ１１の振動
子から超音波信号が発生するとともに、遅延制御によっ
てビームフォーミングされ、その超音波ビームは２次元
又は３次元的に方向・集束制御される。
【００３５】送信波形制御器２５は、パルサ２１の動作
を制御するために設けられている。具体的には、１フレ
ームの画像を構成する複数本の走査線のうちの各走査線
に対し、独立に設定される複数の波形の超音波パルスを
発生させるようにパルサ２１を制御する。つまり、送信
波形制御器２５の制御によって、特性（帯域など）が異
なる超音波パルスが時系列方向の複数レート（例えば２
レート；図１１参照）に渡ってプローブ１１から夫々送
信される。
を制御するために設けられている。具体的には、１フレ
ームの画像を構成する複数本の走査線のうちの各走査線
に対し、独立に設定される複数の波形の超音波パルスを
発生させるようにパルサ２１を制御する。つまり、送信
波形制御器２５の制御によって、特性（帯域など）が異
なる超音波パルスが時系列方向の複数レート（例えば２
レート；図１１参照）に渡ってプローブ１１から夫々送
信される。
【００３６】生体内に送信された超音波パルス信号は、
生体組織の非線形性に因り、超音波パルスの伝搬に伴っ
てハーモニック信号を発生させる。つまり、この基本波
及び非基本波成分から成る超音波信号は、体内組織の音
響インピーダンスの境界で反射され、及び／又は、体内
の微小散乱体により後方散乱される。この超音波信号は
共に同一のプローブ１１で受信され、電圧量の受信信号
に変換される。この受信信号はプリアンプ２１で前置増
幅されて、受信遅延回路２２に送られる。
生体組織の非線形性に因り、超音波パルスの伝搬に伴っ
てハーモニック信号を発生させる。つまり、この基本波
及び非基本波成分から成る超音波信号は、体内組織の音
響インピーダンスの境界で反射され、及び／又は、体内
の微小散乱体により後方散乱される。この超音波信号は
共に同一のプローブ１１で受信され、電圧量の受信信号
に変換される。この受信信号はプリアンプ２１で前置増
幅されて、受信遅延回路２２に送られる。
【００３７】受信遅延回路２２では、受信信号が前置増
幅され、その直後の整相加算前にＡ／Ｄ変換される、い
わゆるデジタルタイプの受信処理が実行される。なお、
このデジタル化の処理は、整相加算後に行う、いわゆる
アナログタイプの受信処理であってもよい。
幅され、その直後の整相加算前にＡ／Ｄ変換される、い
わゆるデジタルタイプの受信処理が実行される。なお、
このデジタル化の処理は、整相加算後に行う、いわゆる
アナログタイプの受信処理であってもよい。
【００３８】さらに、受信遅延回路２２では、受信信号
の整相加算、この整相加算信号のパワー値演算、及びそ
のパワー値のデジタル化処理が行なわれる。これによ
り、超音波エコーの振幅の２乗に相当するパワー値のデ
ジタル信号が受信遅延回路２２から合成プロセッサ２３
に送られる。上記整相加算により受信時のビームフォー
ミングが演算により行われ、受信信号の方向・集束が制
御される。
の整相加算、この整相加算信号のパワー値演算、及びそ
のパワー値のデジタル化処理が行なわれる。これによ
り、超音波エコーの振幅の２乗に相当するパワー値のデ
ジタル信号が受信遅延回路２２から合成プロセッサ２３
に送られる。上記整相加算により受信時のビームフォー
ミングが演算により行われ、受信信号の方向・集束が制
御される。
【００３９】なお、受信遅延回路２２は、複数の受信遅
延回路の組を有し、これにより複数のビーム状の受信信
号を形成して並列同時受信を行なうようにしてもよい。
延回路の組を有し、これにより複数のビーム状の受信信
号を形成して並列同時受信を行なうようにしてもよい。
【００４０】合成プロセッサ２３は、受信信号のスペク
トル波形に応じてフィルタ処理を施して各走査線に対す
る複数レートの受信信号からハーモニック成分を抽出
し、それらの抽出信号を合成する手段である。かかる抽
出処理及び合成処理を経て本発明に特徴的なハーモニッ
ク画像が生成される。
トル波形に応じてフィルタ処理を施して各走査線に対す
る複数レートの受信信号からハーモニック成分を抽出
し、それらの抽出信号を合成する手段である。かかる抽
出処理及び合成処理を経て本発明に特徴的なハーモニッ
ク画像が生成される。
【００４１】詳細には、合成プロセッサ２３は図２に示
す如く構成されている。すなわち、合成プロセッサ２３
は、受信遅延回路２２から出力された受信ビーム信号を
入力する直交位相検波器３１を有し、その後段に、フィ
ルタ３２、複数のメモリ３３（３３１〜３３Ｎ）、及び
合成器３４を有する。
す如く構成されている。すなわち、合成プロセッサ２３
は、受信遅延回路２２から出力された受信ビーム信号を
入力する直交位相検波器３１を有し、その後段に、フィ
ルタ３２、複数のメモリ３３（３３１〜３３Ｎ）、及び
合成器３４を有する。
【００４２】なお、上述した並列同時受信を行う構成の
場合、合成プロセッサ２３は、並列同時受信数に対応し
た処理回路を有し、並列同時受信数に対応した数分の合
成受信信号を同時に生成するように形成すればよい。図
２の合成プロセッサ２３には、並列同時受信する複数チ
ャンネルの内の１チャンネルに対する合成処理部をブロ
ック的又は機能的に表したが、並列同時受信を行う構成
の場合には、かかる合成処理部は複数チャンネル分（図
示せず）、設けられる。
場合、合成プロセッサ２３は、並列同時受信数に対応し
た処理回路を有し、並列同時受信数に対応した数分の合
成受信信号を同時に生成するように形成すればよい。図
２の合成プロセッサ２３には、並列同時受信する複数チ
ャンネルの内の１チャンネルに対する合成処理部をブロ
ック的又は機能的に表したが、並列同時受信を行う構成
の場合には、かかる合成処理部は複数チャンネル分（図
示せず）、設けられる。
【００４３】直交位相検波器３１は、入力するビーム状
の受信信号をリファレンス周波数Ｆ ０の基準信号で直交
位相検波して、複素数の信号を形成する。なお、このリ
ファレンス周波数Ｆ０は、後述する合成ハーモニック成
分の重心周波数に設定することが好ましい。この検波信
号は次いでフィルタ３２に送られる。
の受信信号をリファレンス周波数Ｆ ０の基準信号で直交
位相検波して、複素数の信号を形成する。なお、このリ
ファレンス周波数Ｆ０は、後述する合成ハーモニック成
分の重心周波数に設定することが好ましい。この検波信
号は次いでフィルタ３２に送られる。
【００４４】フィルタ３２は、各レートで送信された超
音波パルスの特性（帯域など）の違いに応じて、レート
毎に異なる通過特性のフィルタ処理を施し、そのフィル
タリング結果をレート毎に別々のメモリ３３（３３１〜
３３Ｎ）に格納する。このフィルタ３２は、走査線方向
の深さに応じてフィルタ特性を変更可能なデジタルタイ
プの複素係数フィルタで構成される。このフィルタ特性
を制御する指令は、例えばホストＣＰＵ２６から与えら
れる。
音波パルスの特性（帯域など）の違いに応じて、レート
毎に異なる通過特性のフィルタ処理を施し、そのフィル
タリング結果をレート毎に別々のメモリ３３（３３１〜
３３Ｎ）に格納する。このフィルタ３２は、走査線方向
の深さに応じてフィルタ特性を変更可能なデジタルタイ
プの複素係数フィルタで構成される。このフィルタ特性
を制御する指令は、例えばホストＣＰＵ２６から与えら
れる。
【００４５】なお、メモリ３３は、必ずしも図３に示す
ようにレート毎のフィルタリング結果を格納しておく複
数個のメモリデバイスから構成する必要は無く、１個の
メモリデバイスで構成してもよい。その場合には、レー
ト毎のフィルタリング結果を順次合成すればよく、メモ
リの構成が簡素化される。
ようにレート毎のフィルタリング結果を格納しておく複
数個のメモリデバイスから構成する必要は無く、１個の
メモリデバイスで構成してもよい。その場合には、レー
ト毎のフィルタリング結果を順次合成すればよく、メモ
リの構成が簡素化される。
【００４６】合成器３４は、メモリ３３（３３１〜３３
Ｎ）に格納した各レートのフィルタリング結果を合成
し、さらに対数圧縮などの必要な処理を施して画像表示
の輝度値に変換する。この合成器３４で合成された信号
は、１本の送受信走査線の画像信号として表示プロセッ
サ２３に送られる。
Ｎ）に格納した各レートのフィルタリング結果を合成
し、さらに対数圧縮などの必要な処理を施して画像表示
の輝度値に変換する。この合成器３４で合成された信号
は、１本の送受信走査線の画像信号として表示プロセッ
サ２３に送られる。
【００４７】この合成プロセッサ２３で合成された合成
受信信号は、レート毎に順次、表示プロセッサ２４に送
られる。表示プロセッサ２４は、内蔵するデジタルスキ
ャンコンバータにより、合成受信信号をスキャン変換し
て画像信号を生成する機能を有する。これにより、スキ
ャン変換された信号は画像信号として表示用モニタ１３
に送られ、本発明に係るハーモニック画像として表示さ
れる。
受信信号は、レート毎に順次、表示プロセッサ２４に送
られる。表示プロセッサ２４は、内蔵するデジタルスキ
ャンコンバータにより、合成受信信号をスキャン変換し
て画像信号を生成する機能を有する。これにより、スキ
ャン変換された信号は画像信号として表示用モニタ１３
に送られ、本発明に係るハーモニック画像として表示さ
れる。
【００４８】装置本体１２に装備されているホストＣＰ
Ｕ２６は、上述したプロセッサや回路の動作タイミング
などを全体として制御するように構成されている。
Ｕ２６は、上述したプロセッサや回路の動作タイミング
などを全体として制御するように構成されている。
【００４９】（本実施形態の作用効果）次に、この実施
形態に係る超音波診断装置の動作を、送信波形制御、フ
ィルタ処理、及び合成処理を中心に説明する。
形態に係る超音波診断装置の動作を、送信波形制御、フ
ィルタ処理、及び合成処理を中心に説明する。
【００５０】いま、２次元スキャン面又は３次元スキャ
ン領域を形成する各１本の走査線に対して２回ずつ送信
を行なうものとする。送信波形制御器２５は、パルサ２
１を制御して、その各１本の走査線に対して、図３
（ａ），（ｂ）の波形で示す如く、互いに異なる周波数
特性（スペクトル）を有する基本波成分ＷＦ４１，ＷＦ
４ ２の超音波パルス（中心周波数ではＷＦ４１＜ＷＦ
４２）を、その一方ずつ、２つのレートに分けて送信さ
せる。
ン領域を形成する各１本の走査線に対して２回ずつ送信
を行なうものとする。送信波形制御器２５は、パルサ２
１を制御して、その各１本の走査線に対して、図３
（ａ），（ｂ）の波形で示す如く、互いに異なる周波数
特性（スペクトル）を有する基本波成分ＷＦ４１，ＷＦ
４ ２の超音波パルス（中心周波数ではＷＦ４１＜ＷＦ
４２）を、その一方ずつ、２つのレートに分けて送信さ
せる。
【００５１】この周波数特性は、後述する図５に示す如
く、受信信号に含まれるハーモニック成分を基本波成分
から容易に抽出分離が可能な程度に狭帯域に設定されて
いる。本発明に係る狭帯域化の程度は、具体的には、図
１３に示す如く、周波数スペクトラム上で基本波成分と
ハーモニック波成分の重なる領域がハーモニック波のピ
ークに比し、３０〜５０ｄＢ低い範囲を言う。
く、受信信号に含まれるハーモニック成分を基本波成分
から容易に抽出分離が可能な程度に狭帯域に設定されて
いる。本発明に係る狭帯域化の程度は、具体的には、図
１３に示す如く、周波数スペクトラム上で基本波成分と
ハーモニック波成分の重なる領域がハーモニック波のピ
ークに比し、３０〜５０ｄＢ低い範囲を言う。
【００５２】これにより、プローブ１１から、図１１に
示す最初のレート（１回目のレートパルスに呼応した送
信）では基本波成分ＷＦ４１を持つ超音波パルスが送信
され、次のレート（２回目のレートパルスに呼応した送
信）では基本波成分ＷＦ４２を持つ超音波パルスが送信
される。
示す最初のレート（１回目のレートパルスに呼応した送
信）では基本波成分ＷＦ４１を持つ超音波パルスが送信
され、次のレート（２回目のレートパルスに呼応した送
信）では基本波成分ＷＦ４２を持つ超音波パルスが送信
される。
【００５３】これらの超音波パルスがプローブ１１から
夫々、被検体内に送信されると、生体が超音波伝搬に対
する非線形特性に因って、超音波パルスのハーモニック
成分が発生する。このため、これらの超音波パルスの超
音波エコーには、各々、図４（ａ），（ｂ）に示す如
く、基本波とハーモニック成分（ここではセカンドハー
モニック成分で示す）が含まれる。つまり、１レート目
では基本波成分ＷＦ４１とそのハーモニック成分ＷＦ
５１が、２レート目では基本波成分ＷＦ４２とそのハー
モニック成分ＷＦ５２が各々含まれる。
夫々、被検体内に送信されると、生体が超音波伝搬に対
する非線形特性に因って、超音波パルスのハーモニック
成分が発生する。このため、これらの超音波パルスの超
音波エコーには、各々、図４（ａ），（ｂ）に示す如
く、基本波とハーモニック成分（ここではセカンドハー
モニック成分で示す）が含まれる。つまり、１レート目
では基本波成分ＷＦ４１とそのハーモニック成分ＷＦ
５１が、２レート目では基本波成分ＷＦ４２とそのハー
モニック成分ＷＦ５２が各々含まれる。
【００５４】この場合、各レートで送信した超音波パル
スの帯域は狭帯域に設定されているため、図４に示す如
く、１レート目の基本波成分ＷＦ４１とそのハーモニッ
ク成分ＷＦ５１との帯域が所定信号レベルまで確実に分
離されており、一方、２レート目の基本波成分ＷＦ４２
とそのハーモニック成分ＷＦ５２との帯域が所定信号レ
ベルまで確実に分離されている。
スの帯域は狭帯域に設定されているため、図４に示す如
く、１レート目の基本波成分ＷＦ４１とそのハーモニッ
ク成分ＷＦ５１との帯域が所定信号レベルまで確実に分
離されており、一方、２レート目の基本波成分ＷＦ４２
とそのハーモニック成分ＷＦ５２との帯域が所定信号レ
ベルまで確実に分離されている。
【００５５】なお、ここでは、一番パワーの大きいセカ
ンド・ハーモニック成分のみを非基本波成分の代表とし
て示しているが、実際には、サード・ハーモニック成分
やサブ・ハーモニック成分などのハーモニックも含まれ
る。また、被検体内に超音波を非線形散乱させる超音波
造影剤が投与されており、その造影剤が存在する部位を
スキャンした場合、生体の非線形伝搬性に因り生じたハ
ーモニック成分に比べて、より大きな強度のハーモニッ
クエコー成分が造影剤から得られる。
ンド・ハーモニック成分のみを非基本波成分の代表とし
て示しているが、実際には、サード・ハーモニック成分
やサブ・ハーモニック成分などのハーモニックも含まれ
る。また、被検体内に超音波を非線形散乱させる超音波
造影剤が投与されており、その造影剤が存在する部位を
スキャンした場合、生体の非線形伝搬性に因り生じたハ
ーモニック成分に比べて、より大きな強度のハーモニッ
クエコー成分が造影剤から得られる。
【００５６】上述した基本波成分及びハーモニック成分
が含まれた超音波エコー信号は、各レート毎に、プロー
ブ１１で受信されて受信信号として出力される。この
後、受信信号はプリアンプユニット２１で前置増幅さ
れ、受信遅延回路２２で受信ビームフォーミングされて
目的の走査線上のビームに集束される。このビームフォ
ーミングされた受信信号は、更に、合成プロセッサ３２
においてリファレンス信号で直交位相検波される。この
位相検波された実数部及び虚数部の信号はフィルタ３２
に送られる。
が含まれた超音波エコー信号は、各レート毎に、プロー
ブ１１で受信されて受信信号として出力される。この
後、受信信号はプリアンプユニット２１で前置増幅さ
れ、受信遅延回路２２で受信ビームフォーミングされて
目的の走査線上のビームに集束される。このビームフォ
ーミングされた受信信号は、更に、合成プロセッサ３２
においてリファレンス信号で直交位相検波される。この
位相検波された実数部及び虚数部の信号はフィルタ３２
に送られる。
【００５７】フィルタ３２は、図５（ａ）に示す如く、
１レート目では中心周波数が２レート目のそれよりも低
いハーモニック成分ＷＦ５１を通過させるように通過帯
域Ｂ ６１が自動的に設定される。次いで、２レート目で
は、図５（ｂ）に示す如く、中心周波数が１レート目の
それよりも高いハーモニック成分ＷＦ５２を通過させる
ように通過帯域Ｂ６２が自動的に設定される。
１レート目では中心周波数が２レート目のそれよりも低
いハーモニック成分ＷＦ５１を通過させるように通過帯
域Ｂ ６１が自動的に設定される。次いで、２レート目で
は、図５（ｂ）に示す如く、中心周波数が１レート目の
それよりも高いハーモニック成分ＷＦ５２を通過させる
ように通過帯域Ｂ６２が自動的に設定される。
【００５８】すなわち、レート毎に、直交検波に用いる
参照周波数と抽出するハーモニック成分が有する帯域と
に応じて通過帯域が最適に設定される。この設定におい
て、フィルタ３２の振幅特性は各レート毎に独立に設定
できるが、位相特性は各レートで同一であることが重要
である。
参照周波数と抽出するハーモニック成分が有する帯域と
に応じて通過帯域が最適に設定される。この設定におい
て、フィルタ３２の振幅特性は各レート毎に独立に設定
できるが、位相特性は各レートで同一であることが重要
である。
【００５９】図４，５に示す如く、基本波成分とハーモ
ニック成分が所定信号レベルまで確実に分離されるの
で、それらの通過帯域Ｂ６１、Ｂ６２（カットオフ周波
数を含む）を容易に設計することができる。
ニック成分が所定信号レベルまで確実に分離されるの
で、それらの通過帯域Ｂ６１、Ｂ６２（カットオフ周波
数を含む）を容易に設計することができる。
【００６０】そこで、フィルタ３２により、レート毎
に、基本波成分ＷＦ４１（ＷＦＦ４２）が除去され、図
６（ａ）、（ｂ）に示す如く、ハーモニック成分ＷＦ
５１（ＷＦ５２）が確実に抽出される。このハーモニッ
ク成分ＷＦ５１、ＷＦ５２はレート毎に異なるメモリ３
３１，３３２に夫々格納される。
に、基本波成分ＷＦ４１（ＷＦＦ４２）が除去され、図
６（ａ）、（ｂ）に示す如く、ハーモニック成分ＷＦ
５１（ＷＦ５２）が確実に抽出される。このハーモニッ
ク成分ＷＦ５１、ＷＦ５２はレート毎に異なるメモリ３
３１，３３２に夫々格納される。
【００６１】合成プロセッサ３２では、更に、メモリ３
３１，３３２に格納された各レートの信号値が合成器３
４により、例えば加算演算法により合成される。この合
成の概念を図６（ｃ）に示す。このように合成すること
で、それまで狭帯域であったハーモニック成分Ｗ
Ｆ５１、ＷＦ５２を周波数軸上で合わせた広帯域なハー
モニック成分ＷＦ７１が生成される。
３１，３３２に格納された各レートの信号値が合成器３
４により、例えば加算演算法により合成される。この合
成の概念を図６（ｃ）に示す。このように合成すること
で、それまで狭帯域であったハーモニック成分Ｗ
Ｆ５１、ＷＦ５２を周波数軸上で合わせた広帯域なハー
モニック成分ＷＦ７１が生成される。
【００６２】このように合成された広帯域な信号には、
合成器３４で更に、対数圧縮などの画像化処理が適切に
施され、１本の走査線の画像信号として表示プロセッサ
２４に送られる。
合成器３４で更に、対数圧縮などの画像化処理が適切に
施され、１本の走査線の画像信号として表示プロセッサ
２４に送られる。
【００６３】以上の動作は、２次元のスキャン面又は３
次元のスキャン領域を形成する走査線毎に順次、実行さ
れる。つまり、この実施形態のように合成するハーモニ
ック成分が２レート分である場合、第１、第２レートの
２レートで最初の１本目の走査線の画像信号が生成さ
れ、次の第３、第４レートの２レートで２本目の走査線
の画像信号が生成され、次の第５、第６レートの２レー
トで３本目の走査線の画像信号が生成される。以下、同
様にして所定数の走査線に対する画像信号が生成され、
表示プロセッサ２４に送られる。
次元のスキャン領域を形成する走査線毎に順次、実行さ
れる。つまり、この実施形態のように合成するハーモニ
ック成分が２レート分である場合、第１、第２レートの
２レートで最初の１本目の走査線の画像信号が生成さ
れ、次の第３、第４レートの２レートで２本目の走査線
の画像信号が生成され、次の第５、第６レートの２レー
トで３本目の走査線の画像信号が生成される。以下、同
様にして所定数の走査線に対する画像信号が生成され、
表示プロセッサ２４に送られる。
【００６４】表示プロセッサ２４には、上述と同様に処
理される並列同時受信処理チャンネルの残りのチャンネ
ルからも所定数の走査線に対する画像信号が送られてく
る。このため、表示プロセッサ２４は、全部の走査線の
画像信号が揃うと、これをスキャン変換してモニタ１３
に送り、スキャン領域の画像を表示させる。
理される並列同時受信処理チャンネルの残りのチャンネ
ルからも所定数の走査線に対する画像信号が送られてく
る。このため、表示プロセッサ２４は、全部の走査線の
画像信号が揃うと、これをスキャン変換してモニタ１３
に送り、スキャン領域の画像を表示させる。
【００６５】以上のように、この超音波診断装置によれ
ば、各回に送信する超音波パルスは基本波とハーモニッ
ク成分が容易な狭帯域であるため、フィルタ３２はハー
モニック成分のみを確実に抽出することができる。従っ
て、抽出されたハーモニック成分に含まれる基本波成分
は無視し得る程度まで、ハーモニック成分の高精度な抽
出が行なわれる。
ば、各回に送信する超音波パルスは基本波とハーモニッ
ク成分が容易な狭帯域であるため、フィルタ３２はハー
モニック成分のみを確実に抽出することができる。従っ
て、抽出されたハーモニック成分に含まれる基本波成分
は無視し得る程度まで、ハーモニック成分の高精度な抽
出が行なわれる。
【００６６】この結果得られた複数回の送信に拠るハー
モニック成分が相互に合成されて、図６（ｃ）に示す如
く、広帯域なハーモニック成分に形成される。この後処
理に拠る広帯域化により、走査線の深さ方向の分解能を
向上させ、また信号強度の上昇に拠るＳＮＲを改善する
ことができる。また、狭帯域送信のため、合成前の信号
自体のペネトレーションに優れているため、合成後のそ
れは更に良くなる。
モニック成分が相互に合成されて、図６（ｃ）に示す如
く、広帯域なハーモニック成分に形成される。この後処
理に拠る広帯域化により、走査線の深さ方向の分解能を
向上させ、また信号強度の上昇に拠るＳＮＲを改善する
ことができる。また、狭帯域送信のため、合成前の信号
自体のペネトレーションに優れているため、合成後のそ
れは更に良くなる。
【００６７】また、本実施形態のハーモニックイメージ
ングによれば、上述の広帯域化と高いペネトレーション
（ここでは「装置が検出可能な最小エネルギの超音波信
号が戻ってくる深さ）を言う）とを両立させることがで
きる。従来のパルスインバージョン法によれば、ハーモ
ニック成分を広帯域化するには、基本波自体を広帯域に
設定しなけばならないため、従ってペネトレーションの
低下は甘受する必要があった。これに対し、本実施形態
の装置の場合、超音波パルスの送信自体は狭帯域で送信
されるため、ペネトレーションの点でもパルスインバー
ジョン法に比べて有利である。
ングによれば、上述の広帯域化と高いペネトレーション
（ここでは「装置が検出可能な最小エネルギの超音波信
号が戻ってくる深さ）を言う）とを両立させることがで
きる。従来のパルスインバージョン法によれば、ハーモ
ニック成分を広帯域化するには、基本波自体を広帯域に
設定しなけばならないため、従ってペネトレーションの
低下は甘受する必要があった。これに対し、本実施形態
の装置の場合、超音波パルスの送信自体は狭帯域で送信
されるため、ペネトレーションの点でもパルスインバー
ジョン法に比べて有利である。
【００６８】つまり、パルスインバージョン法の場合、
ペネトレーションは装置の出力可能な超音波パルスの最
大電圧で決まるのに対し、本実施形態のハーモニックイ
メージングの場合、波連長を長くする（つまり狭帯域
化）により、同じ最大電圧であっても、ペネトレーショ
ンを向上させることができる。
ペネトレーションは装置の出力可能な超音波パルスの最
大電圧で決まるのに対し、本実施形態のハーモニックイ
メージングの場合、波連長を長くする（つまり狭帯域
化）により、同じ最大電圧であっても、ペネトレーショ
ンを向上させることができる。
【００６９】さらに、本実施形態によれば、レート毎に
フィルタで走査線上の基本波を除去するため、組織の動
きが在っても、基本波を確実に除去することができ、ハ
ーモニックイメージングの画像上に基本波成分の消え残
りに因るモーションアーチファクトを発生させることは
ない。従来のパルスインバージョン法の場合、組織の動
きの影響で基本波成分の消え残りが発生し、これがアー
チファクトになっていたが、本実施形態ではそのような
事態を確実に排除することができる。
フィルタで走査線上の基本波を除去するため、組織の動
きが在っても、基本波を確実に除去することができ、ハ
ーモニックイメージングの画像上に基本波成分の消え残
りに因るモーションアーチファクトを発生させることは
ない。従来のパルスインバージョン法の場合、組織の動
きの影響で基本波成分の消え残りが発生し、これがアー
チファクトになっていたが、本実施形態ではそのような
事態を確実に排除することができる。
【００７０】さらにまた、本実施形態の装置において並
列同時受信処理を採用する場合、リアルタイム性がそれ
だけ向上するので、１走査線の画像信号の生成に複数回
（例えば上述の如く２回）送信を要する場合であって
も、この複数送信に伴うリアルタイム性の低下を補うこ
とができる。
列同時受信処理を採用する場合、リアルタイム性がそれ
だけ向上するので、１走査線の画像信号の生成に複数回
（例えば上述の如く２回）送信を要する場合であって
も、この複数送信に伴うリアルタイム性の低下を補うこ
とができる。
【００７１】このように、本実施形態によれば種々の作
用効果が得られるが、ここで再度強調したい点は、後処
理としての、フィルタ処理及び合成処理により得られた
純粋に広帯域なハーモニック成分は、１回の送信によっ
ては決して得られるものではなく、本発明の原理に基い
て上述の如く実施されて初めて得られる信号である。既
に述べてあるように、基本波を広帯域に送信した場合、
１回送信にはなるが、基本波成分とハーモニック成分の
スペクトルが重なってフィルタでは分離できない。一
方、パルスインバージョン法（２回送信）の場合、モー
ションアーチファクトが生じる。これに対して、本発明
を実施することで、それらが同時に解消されるという、
従来法には無い顕著な作用効果が得られる。
用効果が得られるが、ここで再度強調したい点は、後処
理としての、フィルタ処理及び合成処理により得られた
純粋に広帯域なハーモニック成分は、１回の送信によっ
ては決して得られるものではなく、本発明の原理に基い
て上述の如く実施されて初めて得られる信号である。既
に述べてあるように、基本波を広帯域に送信した場合、
１回送信にはなるが、基本波成分とハーモニック成分の
スペクトルが重なってフィルタでは分離できない。一
方、パルスインバージョン法（２回送信）の場合、モー
ションアーチファクトが生じる。これに対して、本発明
を実施することで、それらが同時に解消されるという、
従来法には無い顕著な作用効果が得られる。
【００７２】本発明者は、上述した原理に基づく本発明
の効果を確認するため、非線形伝搬を記述する放物線近
似のＫＺＫ方程式（例えば、非線型音響学の基礎（鎌倉
友男著、愛智出版）など参照）を差分法で解いて、集束
音場のパルス波形伝搬の合成をシミュレーションしてみ
た。その結果を図７に示す。中心周波数が夫々、２ＭＨ
ｚ，２．５ＭＨｚ，３ＭＨｚのガウス波形（基本波成
分）を各別に水中に伝搬させたときに生じるスペクトル
（振幅）をシミュレーションした結果を同図（ａ）に示
す。この３種類の基本波成分の２次以上のハーモニック
成分を各別に抽出したスペクトルを同図（ｂ）に示す。
また、同図（ｃ）には、２ＭＨｚと２．５ＭＨｚの２種
類の基本波成分のハーモニック成分を加算したスペクト
ルを示す。同様に、同図（ｄ）には、２ＭＨｚ，２．５
ＭＨｚ，３ＭＨｚの３種類の基本波成分のハーモニック
成分を加算したスペクトルを示す。これらの加算スペク
トルから、合成（加算）により、信号強度が高くなり且
つ帯域幅が広がっていることが確認できた。
の効果を確認するため、非線形伝搬を記述する放物線近
似のＫＺＫ方程式（例えば、非線型音響学の基礎（鎌倉
友男著、愛智出版）など参照）を差分法で解いて、集束
音場のパルス波形伝搬の合成をシミュレーションしてみ
た。その結果を図７に示す。中心周波数が夫々、２ＭＨ
ｚ，２．５ＭＨｚ，３ＭＨｚのガウス波形（基本波成
分）を各別に水中に伝搬させたときに生じるスペクトル
（振幅）をシミュレーションした結果を同図（ａ）に示
す。この３種類の基本波成分の２次以上のハーモニック
成分を各別に抽出したスペクトルを同図（ｂ）に示す。
また、同図（ｃ）には、２ＭＨｚと２．５ＭＨｚの２種
類の基本波成分のハーモニック成分を加算したスペクト
ルを示す。同様に、同図（ｄ）には、２ＭＨｚ，２．５
ＭＨｚ，３ＭＨｚの３種類の基本波成分のハーモニック
成分を加算したスペクトルを示す。これらの加算スペク
トルから、合成（加算）により、信号強度が高くなり且
つ帯域幅が広がっていることが確認できた。
【００７３】さらに、図示しないが、このシミュレーシ
ョンにおいて、それぞれのハーモニック成分の位相は２
πの飛びを除いて直線的に繋がることを確認した。この
ように位相が揃っていることから、合成処理により、広
帯域化が可能になる。フィルタとしては、位相特性が等
しく、振幅特性が相互に異なるものを用いた。
ョンにおいて、それぞれのハーモニック成分の位相は２
πの飛びを除いて直線的に繋がることを確認した。この
ように位相が揃っていることから、合成処理により、広
帯域化が可能になる。フィルタとしては、位相特性が等
しく、振幅特性が相互に異なるものを用いた。
【００７４】さらに、本発明者によって実行された図８
のシミュレーションでは、２ＭＨｚと２．５ＭＨｚのハ
ーモニック成分を加算した波形と、２ＭＨｚのハーモニ
ック成分の振幅を２倍した波形とを求めた。これらの波
形は同図（ａ）に示す。また、３種類の２ＭＨｚ，２．
５ＭＨｚ，３ＭＨｚのハーモニック成分の加算シミュレ
ーションと、２ＭＨｚのハーモニック成分の振幅を３倍
するシミュレーションも行なっており、それらの波形を
同図（ｂ）に示す。これらのシミュレーション波形から
も、合成により、単なる振幅を増幅させた場合に比べ
て、信号強度が上がるとともに、波連長が短くなって広
帯域化していることが分かった。
のシミュレーションでは、２ＭＨｚと２．５ＭＨｚのハ
ーモニック成分を加算した波形と、２ＭＨｚのハーモニ
ック成分の振幅を２倍した波形とを求めた。これらの波
形は同図（ａ）に示す。また、３種類の２ＭＨｚ，２．
５ＭＨｚ，３ＭＨｚのハーモニック成分の加算シミュレ
ーションと、２ＭＨｚのハーモニック成分の振幅を３倍
するシミュレーションも行なっており、それらの波形を
同図（ｂ）に示す。これらのシミュレーション波形から
も、合成により、単なる振幅を増幅させた場合に比べ
て、信号強度が上がるとともに、波連長が短くなって広
帯域化していることが分かった。
【００７５】（変形例）さらに、上述した実施形態は種
々の形態に変形して実施することができる。
々の形態に変形して実施することができる。
【００７６】第１の変形例は、合成プロセッサ２３の構
成に関する。この合成プロセッサ２３において、直交位
相検波器３１はフィルタ３２の出力側に１台設けるよう
にしてもよい。また、直交位相検波器３１は合成器３４
の出力側に１台設けるようにしてもよい（即ち、フィル
タ及び合成器の構成は、直交位相検波の前後何れに在っ
てもよい）。さらに、直交位相検波器３１はフィルタ３
２の出力側及び合成器３４の出力側に合計２台設けるよ
うにしてもよい。さらにまた、１走査線当たりの複数回
送信に対するレート数が例えば２の場合、合成プロセッ
サ２３は、レート１、２それぞれに対する直交位相検波
及びフィルタの縦列構成を並列に備え、その並列構成の
出力側に、合成処理及び直交位相検波の縦列構成を更に
備えるように構成してもよい。これらの各種の構成によ
り、合成プロセッサを設計するときの自由度が上がる。
成に関する。この合成プロセッサ２３において、直交位
相検波器３１はフィルタ３２の出力側に１台設けるよう
にしてもよい。また、直交位相検波器３１は合成器３４
の出力側に１台設けるようにしてもよい（即ち、フィル
タ及び合成器の構成は、直交位相検波の前後何れに在っ
てもよい）。さらに、直交位相検波器３１はフィルタ３
２の出力側及び合成器３４の出力側に合計２台設けるよ
うにしてもよい。さらにまた、１走査線当たりの複数回
送信に対するレート数が例えば２の場合、合成プロセッ
サ２３は、レート１、２それぞれに対する直交位相検波
及びフィルタの縦列構成を並列に備え、その並列構成の
出力側に、合成処理及び直交位相検波の縦列構成を更に
備えるように構成してもよい。これらの各種の構成によ
り、合成プロセッサを設計するときの自由度が上がる。
【００７７】第２の変形例として、１走査線当たりの複
数回送信に対するレート数は上述した「２」に限定され
るものではなく、適宜に増やしてもよい。例えば、１走
査線当たり、１０レート分、すなわち１０回送信して、
それらの送信のハーモニック成分を抽出・加算するよう
にしてもよい。
数回送信に対するレート数は上述した「２」に限定され
るものではなく、適宜に増やしてもよい。例えば、１走
査線当たり、１０レート分、すなわち１０回送信して、
それらの送信のハーモニック成分を抽出・加算するよう
にしてもよい。
【００７８】この第２の変形例に関連する別の例とし
て、１走査線当たりの送信回数と生体減衰の関係を考慮
した構成を提供できる。生体の場合、高周波の送信にな
るほど、低周波の送信に比べて、超音波が生体内を伝搬
するときの減衰量が大きくなる。このため、複数送信の
内、例えば、低周波による送信１回、且つ、高周波によ
る送信２回など、高周波側の送信を低周波側のそれに比
べて多くして合成処理を行うことで、生体減衰を補正す
ることができる。
て、１走査線当たりの送信回数と生体減衰の関係を考慮
した構成を提供できる。生体の場合、高周波の送信にな
るほど、低周波の送信に比べて、超音波が生体内を伝搬
するときの減衰量が大きくなる。このため、複数送信の
内、例えば、低周波による送信１回、且つ、高周波によ
る送信２回など、高周波側の送信を低周波側のそれに比
べて多くして合成処理を行うことで、生体減衰を補正す
ることができる。
【００７９】第３の変形例として、１走査線毎に複数
回、送信する超音波パルスの振幅は、レート毎に、すな
わち送信毎に変化させてもよい。この場合、例えば、高
周波になるほど、減衰量を補完すべく、超音波パルスの
振幅を上げることが望ましい。なお、この送信振幅の制
御に代えて、高周波になるほど、受信ゲインを増大させ
るという構成を採用してもよい。
回、送信する超音波パルスの振幅は、レート毎に、すな
わち送信毎に変化させてもよい。この場合、例えば、高
周波になるほど、減衰量を補完すべく、超音波パルスの
振幅を上げることが望ましい。なお、この送信振幅の制
御に代えて、高周波になるほど、受信ゲインを増大させ
るという構成を採用してもよい。
【００８０】第４の変形例として、１走査線毎に複数
回、送信する超音波パルスの送信開口面積は、レート毎
に、すなわち送信毎に変化させてもよい。例えば、高周
波になるほど、ペネトレーションが下がるので、その
分、送信開口面積が増大される。
回、送信する超音波パルスの送信開口面積は、レート毎
に、すなわち送信毎に変化させてもよい。例えば、高周
波になるほど、ペネトレーションが下がるので、その
分、送信開口面積が増大される。
【００８１】第５の変形例として、１走査線毎に複数
回、送信する超音波パルスの送信焦点は、レート毎に、
すなわち送信毎に変化させてもよい。例えば、高周波に
なるほど、ペネトレーションが下がるので、その分、送
信焦点が遠距離に設定される。
回、送信する超音波パルスの送信焦点は、レート毎に、
すなわち送信毎に変化させてもよい。例えば、高周波に
なるほど、ペネトレーションが下がるので、その分、送
信焦点が遠距離に設定される。
【００８２】第６の変形例は、造影エコーの変形に関す
る。造影エコー法によりイメージングする場合、１レー
ト目では、２レート目に比較して、近距離焦点、小開
口、及び低音圧の超音波パルスを送信し、ハーモニック
エコーがプローブから近距離の位置を中心に発生するよ
うにする。これにより、その近距離位置よりも遠い位置
に在る造影剤に与える音場の影響を低減することができ
る。２レート目では、遠距離焦点、大開口、高音圧の送
信を行ない、そのハーモニックエコーが遠距離の位置を
中心に発生するようにする。１レート目の送信時に近距
離の造影剤が消失していれば、２レート目の送信に伴う
ペネトレーションはより大きくなることが考えられる。
このため、近距離の部位は主に１レート目の送信が画像
生成を担い、中距離の部位は両レートの送信がそれを担
い、且つ、遠距離の部位は主に２レート目のそれが担う
ようにすればよい。
る。造影エコー法によりイメージングする場合、１レー
ト目では、２レート目に比較して、近距離焦点、小開
口、及び低音圧の超音波パルスを送信し、ハーモニック
エコーがプローブから近距離の位置を中心に発生するよ
うにする。これにより、その近距離位置よりも遠い位置
に在る造影剤に与える音場の影響を低減することができ
る。２レート目では、遠距離焦点、大開口、高音圧の送
信を行ない、そのハーモニックエコーが遠距離の位置を
中心に発生するようにする。１レート目の送信時に近距
離の造影剤が消失していれば、２レート目の送信に伴う
ペネトレーションはより大きくなることが考えられる。
このため、近距離の部位は主に１レート目の送信が画像
生成を担い、中距離の部位は両レートの送信がそれを担
い、且つ、遠距離の部位は主に２レート目のそれが担う
ようにすればよい。
【００８３】第７の変形例は、造影エコーの別の例に関
する。つまり、図９に示す如く、ハーモニック成分とし
てのサブ・ハーモニック成分の画像化に関する。この変
形例によれば、同図（ａ），（ｂ）に示す如く、１番目
及び２番目のレートの受信信号に含まれる造影剤起因
の、基本波成分ＷＦ８１及びＷＦ８３のサブ・ハーモニ
ック成分ＷＦ８２及びＷＦ８４を夫々フィルタ３２によ
り抽出させる。同図（ａ），（ｂ）の特性Ｂ８５、Ｂ
８６は、このフィルタ３２に設定されるサブ・ハーモニ
ック成分抽出用の帯域である。抽出されたサブ・ハーモ
ニック成分ＷＦ８２及びＷＦ８４は前述と同様に相互に
加算され、広帯域なサブ・ハーモニック成分ＷＦ８５が
生成される。
する。つまり、図９に示す如く、ハーモニック成分とし
てのサブ・ハーモニック成分の画像化に関する。この変
形例によれば、同図（ａ），（ｂ）に示す如く、１番目
及び２番目のレートの受信信号に含まれる造影剤起因
の、基本波成分ＷＦ８１及びＷＦ８３のサブ・ハーモニ
ック成分ＷＦ８２及びＷＦ８４を夫々フィルタ３２によ
り抽出させる。同図（ａ），（ｂ）の特性Ｂ８５、Ｂ
８６は、このフィルタ３２に設定されるサブ・ハーモニ
ック成分抽出用の帯域である。抽出されたサブ・ハーモ
ニック成分ＷＦ８２及びＷＦ８４は前述と同様に相互に
加算され、広帯域なサブ・ハーモニック成分ＷＦ８５が
生成される。
【００８４】このサブ・ハーモニックを用いる利点は以
下のようである。従来、サブ・ハーモニック成分を得る
場合、サブ・ハーモニック画像での方位方向の分解能を
上げるため、高周波で送信することが一般に行われてい
る。高周波の超音波信号は生体減衰が大きいので、バー
スト長を長くする（即ち、狭帯域化する）必要があり、
走査線方向の深さ方向の空間分解能が低下していた。こ
れに対して、この第９の変形例では、サブ・ハーモニッ
ク成分の分離及びペネトレーションの確保が容易な狭帯
域な超音波パルスを送信しながら、最終的には広帯域な
サブ・ハーモニック成分が得られ、深さ方向の空間分解
能を向上させることができる。
下のようである。従来、サブ・ハーモニック成分を得る
場合、サブ・ハーモニック画像での方位方向の分解能を
上げるため、高周波で送信することが一般に行われてい
る。高周波の超音波信号は生体減衰が大きいので、バー
スト長を長くする（即ち、狭帯域化する）必要があり、
走査線方向の深さ方向の空間分解能が低下していた。こ
れに対して、この第９の変形例では、サブ・ハーモニッ
ク成分の分離及びペネトレーションの確保が容易な狭帯
域な超音波パルスを送信しながら、最終的には広帯域な
サブ・ハーモニック成分が得られ、深さ方向の空間分解
能を向上させることができる。
【００８５】第８の変形例は、基本波成分の消し残しの
例に関する。すなわち、上述したように基本波成分を極
力完全に除去するという構成に代えて、基本波成分を積
極的に完全には除去せず、ハーモニック画像上に基本波
成分の消し残しを作るようにする。この消し残しの部分
としては、画像の最深部でハーモニック強度が減衰に因
って十分に得られない領域や、反対に浅い領域でハーモ
ニックの発生が不充分な領域に設定される。これによ
り、そのような領域の部分は基本波成分で表示される。
これを行なうには、例えば、フィルタ３２のハーモニッ
ク成分に対する通過帯域特性を所定量だけ周波数軸上で
基本波成分側に深さに応じて移動させ、同時に、直交位
相検波器３１のリファレンス周波数を従来のエコーフィ
ルタと同様に深さに応じて変化させればよい（深くなる
ほど、レファレンス周波数を低くする）。
例に関する。すなわち、上述したように基本波成分を極
力完全に除去するという構成に代えて、基本波成分を積
極的に完全には除去せず、ハーモニック画像上に基本波
成分の消し残しを作るようにする。この消し残しの部分
としては、画像の最深部でハーモニック強度が減衰に因
って十分に得られない領域や、反対に浅い領域でハーモ
ニックの発生が不充分な領域に設定される。これによ
り、そのような領域の部分は基本波成分で表示される。
これを行なうには、例えば、フィルタ３２のハーモニッ
ク成分に対する通過帯域特性を所定量だけ周波数軸上で
基本波成分側に深さに応じて移動させ、同時に、直交位
相検波器３１のリファレンス周波数を従来のエコーフィ
ルタと同様に深さに応じて変化させればよい（深くなる
ほど、レファレンス周波数を低くする）。
【００８６】第９の変形例は、合成されたハーモニック
成分の後処理に関する。合成されたハーモニック成分の
周波数分布を整形させるため、合成器３４の後段に整形
用フィルタを付加してもよい。この整形用フィルタによ
って、画質をより向上させ、描出能を改善することがで
きる。また、この整形処理及び前述したハーモニック成
分抽出処理の構成を、前述したフィルタ３２に予め搭載
しておき、これを合成前に行なうようにしてもよい。
成分の後処理に関する。合成されたハーモニック成分の
周波数分布を整形させるため、合成器３４の後段に整形
用フィルタを付加してもよい。この整形用フィルタによ
って、画質をより向上させ、描出能を改善することがで
きる。また、この整形処理及び前述したハーモニック成
分抽出処理の構成を、前述したフィルタ３２に予め搭載
しておき、これを合成前に行なうようにしてもよい。
【００８７】第１０の変形例は、ハーモニック成分の合
成に関する。これまでの説明では、生体伝搬や造影剤の
非線形性に因って発生するハーモニック成分を、その理
解を容易にするため、模式的に１つの波形として図示し
てきた。しかし、実際には、図１０に示す如く、基本波
成分ＷＦ９１の分布は１つの波形に集中している場合で
あっても、波形ＷＦ９２に示す如く、かかる非線形性に
起因して、ハーモニック成分は広い周波数範囲に渡って
いくつかの波形に分布するように発生する。本発明は、
これら点在するハーモニック成分の全ての波形又は任意
の幾つかの波形を合成することが可能であり、さらに、
レート毎に抽出するハーモニック成分を変更することも
可能である。
成に関する。これまでの説明では、生体伝搬や造影剤の
非線形性に因って発生するハーモニック成分を、その理
解を容易にするため、模式的に１つの波形として図示し
てきた。しかし、実際には、図１０に示す如く、基本波
成分ＷＦ９１の分布は１つの波形に集中している場合で
あっても、波形ＷＦ９２に示す如く、かかる非線形性に
起因して、ハーモニック成分は広い周波数範囲に渡って
いくつかの波形に分布するように発生する。本発明は、
これら点在するハーモニック成分の全ての波形又は任意
の幾つかの波形を合成することが可能であり、さらに、
レート毎に抽出するハーモニック成分を変更することも
可能である。
【００８８】第１１の変形例として、合成処理後の波形
修正を行なう構成例を説明する。この波形修正処理をフ
ィルタで実行させる。このフィルタは複素フィルタで構
成し、このフーリエ空間上で正負の周波数領域を独立に
振幅と位相を制御することで、合成したハーモニック成
分の波形を適宜修正させる。フィルタ係数は予め実験や
シミュレーションなどで設定して、修正時にその係数を
テーブルから読み出して実行させる。この複素フィルタ
を使用することで位相も調整でき、波形をより精細に修
正することができる。
修正を行なう構成例を説明する。この波形修正処理をフ
ィルタで実行させる。このフィルタは複素フィルタで構
成し、このフーリエ空間上で正負の周波数領域を独立に
振幅と位相を制御することで、合成したハーモニック成
分の波形を適宜修正させる。フィルタ係数は予め実験や
シミュレーションなどで設定して、修正時にその係数を
テーブルから読み出して実行させる。この複素フィルタ
を使用することで位相も調整でき、波形をより精細に修
正することができる。
【００８９】さらに、図１４を参照して、第１２の変形
例を説明する。この変形例は、複数回送信する超音波パ
ルスの帯域に関する。
例を説明する。この変形例は、複数回送信する超音波パ
ルスの帯域に関する。
【００９０】前述した実施形態及びその変形例では、エ
コー信号のハーモニック成分をその基本波成分から容易
に分離可能な程度の狭帯域な超音波パルスを各走査線当
たり複数回、送信することを前提としていた。しかし、
この変形例で使用する超音波パルスは上述のような狭帯
域ではなく、基本波成分とハーモニック成分とが図１４
に示す如く、スペクトル上で一部、重なり合う、比較的
広帯域なパルスである。
コー信号のハーモニック成分をその基本波成分から容易
に分離可能な程度の狭帯域な超音波パルスを各走査線当
たり複数回、送信することを前提としていた。しかし、
この変形例で使用する超音波パルスは上述のような狭帯
域ではなく、基本波成分とハーモニック成分とが図１４
に示す如く、スペクトル上で一部、重なり合う、比較的
広帯域なパルスである。
【００９１】このような比較的広帯域な超音波パルスを
使用する場合には、図１４のフィルタ特性曲線で示す如
く、スペクトルが重なっていない周波数範囲のハーモニ
ック成分を抽出するように、合成プロセッサ２３のフィ
ルタ３２の特性を設定しておけばよい。各走査線につい
ては、前述と同様に、複数回の送信が行われ、それらの
送信に伴う受信信号がフィルタ処理されて合成される。
使用する場合には、図１４のフィルタ特性曲線で示す如
く、スペクトルが重なっていない周波数範囲のハーモニ
ック成分を抽出するように、合成プロセッサ２３のフィ
ルタ３２の特性を設定しておけばよい。各走査線につい
ては、前述と同様に、複数回の送信が行われ、それらの
送信に伴う受信信号がフィルタ処理されて合成される。
【００９２】これにより、送信自体で既に、ビーム深さ
方向の解像度及び信号強度が向上する。
方向の解像度及び信号強度が向上する。
【００９３】またなお、本発明は、代表的に例示した上
述の実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、
当業者であれば、特許請求の範囲の記載内容に基づき、
その要旨を逸脱しない範囲内で種々の態様に変形、変更
することができ、それらも本発明の権利範囲に属するも
のである。
述の実施形態及び変形形態に限定されるものではなく、
当業者であれば、特許請求の範囲の記載内容に基づき、
その要旨を逸脱しない範囲内で種々の態様に変形、変更
することができ、それらも本発明の権利範囲に属するも
のである。
【００９４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の超音波イ
メージングによれば、超音波パルスを各走査線に対して
複数回、例えば特性を変えて送信し、これにより受信し
た複数の受信信号それぞれに異なる特性のフィルタ処理
を施し、このフィルタ処理された複数の受信信号を合成
し、この合成された受信信号を用いて画像を生成・表示
するようにしたため、画像生成に供する広帯域なハーモ
ニック信号を生成して深さ方向の分解能及びＳＮＲを向
上させ、組織の動きに因るモーションアーチファクトの
発生を大幅に減少させ、これにより、高いペネトレーシ
ョンを保持した、高画質で優れた描出能の有用なハーモ
ニック画像を提供することができる。
メージングによれば、超音波パルスを各走査線に対して
複数回、例えば特性を変えて送信し、これにより受信し
た複数の受信信号それぞれに異なる特性のフィルタ処理
を施し、このフィルタ処理された複数の受信信号を合成
し、この合成された受信信号を用いて画像を生成・表示
するようにしたため、画像生成に供する広帯域なハーモ
ニック信号を生成して深さ方向の分解能及びＳＮＲを向
上させ、組織の動きに因るモーションアーチファクトの
発生を大幅に減少させ、これにより、高いペネトレーシ
ョンを保持した、高画質で優れた描出能の有用なハーモ
ニック画像を提供することができる。
【図１】本発明の実施形態に係る超音波診断装置の概略
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図２】合成プロセッサの概略構成を示すブロック図。
【図３】レート毎の基本波成分のスペクトルを説明する
図。
図。
【図４】レート毎に発生するハーモニック成分のスペク
トルを説明する図。
トルを説明する図。
【図５】レート毎のフィルタ特性を説明する図。
【図６】ハーモニック成分の合成処理を模式的に説明す
る図。
る図。
【図７】シミュレーション結果を示すスペクトル図。
【図８】シミュレーション結果を示す波形図。
【図９】１つの変形例に係るサブ・ハーモニック成分の
合成を模式的に説明する図。
合成を模式的に説明する図。
【図１０】別の変形例の合成処理を説明するためのハー
モニック成分のスペクトル図。
モニック成分のスペクトル図。
【図１１】レートと送信タイミングを説明する図。
【図１２】従来例を説明するための基本波成分とハーモ
ニック成分の分離性が低い状態を説明するスペクトル
図。
ニック成分の分離性が低い状態を説明するスペクトル
図。
【図１３】送信される超音波パルスの狭帯域の度合いを
例示するスペクトル図。
例示するスペクトル図。
【図１４】更に別の変形例を示す、比較的広帯域な超音
波パルスのスペクトル図。
波パルスのスペクトル図。
１１ プローブ １２ 装置本体 １３ モニタ ２１ パルサ／プリアンプユニット ２２ 受信遅延回路 ２３ 合成プロセッサ ２４ 表示プロセッサ ２５ 送信波形制御器 ２６ ホストＣＰＵ ３１ 直交位相検波器 ３２ フィルタ ３３ メモリ ３４ 合成器
Claims (31)
- 【請求項１】 被検体を超音波パルスでスキャンする超
音波診断装置において、 前記超音波パルスを前記スキャンの各走査線に対して複
数回、送信する送信手段と、この送信毎に、前記超音波
パルスが前記被検体内で反射又は散乱されて戻ってきた
エコー信号を受信すると共に当該エコー信号を処理して
電気量の受信信号を得る受信手段と、前記各走査線に対
して前記受信手段が受信する前記複数の受信信号それぞ
れに異なる特性のフィルタ処理を施すフィルタ手段と、
このフィルタ手段により処理された複数の受信信号を合
成する合成手段と、この合成手段により合成された受信
信号を用いて画像を生成する生成手段と、この生成手段
により生成された画像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。 - 【請求項２】 請求項１記載の超音波診断装置におい
て、 前記送信手段により送信される前記超音波パルスは、各
走査線に対する繰返し送信の度に、その中心周波数が異
なることを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項３】 請求項１記載の超音波診断装置におい
て、 前記送信手段により送信される前記超音波パルスは、前
記受信信号において前記超音波パルスのハーモニック成
分に対応した信号成分をその基本波成分に対応した信号
成分から容易に分離可能な程度に狭帯域な周波数帯域を
有することを特徴とした超音波診断装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の超音波診断装置におい
て、 前記フィルタ手段は、前記送信毎に、前記超音波パルス
のハーモニック成分に対応した信号成分を前記受信信号
から抽出する手段であることを特徴とした超音波診断装
置。 - 【請求項５】 請求項４記載の超音波診断装置におい
て、 前記合成手段により合成された、前記ハーモニック成分
に対応した信号成分は、前記超音波パルスの１回の送受
信とフィルタ処理とにより得られるハーモニック成分の
帯域幅よりも広い帯域を持つことを特徴とする超音波診
断装置。 - 【請求項６】 請求項４記載の超音波診断装置におい
て、 前記ハーモニック成分は、前記被検体の生体組織の非線
形性に因り発生した前記超音波パルスのセカンドハーモ
ニック成分に対応した信号成分であることを特徴とした
超音波診断装置。 - 【請求項７】 請求項４記載の超音波診断装置におい
て、 前記ハーモニック成分は、前記被検体に投与された超音
波造影剤の非線形挙動に因り発生した前記超音波パルス
のセカンドハーモニック成分に対応した信号成分である
ことを特徴とした超音波診断装置。 - 【請求項８】 請求項４記載の超音波診断装置におい
て、 前記ハーモニック成分は、前記被検体に投与された超音
波造影剤の非線形挙動に因り発生した前記超音波パルス
のサブ・ハーモニック成分に対応した信号成分であるこ
とを特徴とした超音波診断装置。 - 【請求項９】 請求項４記載の超音波診断装置におい
て、 前記フィルタ手段は、前記超音波パルスの基本波成分を
所定量だけ積極的に残す特性のフィルタ処理を実行する
手段であることを特徴とした超音波診断装置。 - 【請求項１０】 請求項４記載の超音波診断装置におい
て、 前記フィルタ手段は、複数個の前記ハーモニック成分を
抽出するフィルタ処理を行なう手段であることを特徴と
した超音波診断装置。 - 【請求項１１】 請求項１記載の超音波診断装置におい
て、 前記フィルタ手段は、前記各走査線方向の深さに応じて
前記フィルタ処理のフィルタ特性を変更するものである
ことを特徴とした超音波診断装置。 - 【請求項１２】 請求項１記載の超音波診断装置におい
て、 前記フィルタ手段は、前記フィルタ処理を行なう複素数
係数で構成されるフィルタを有することを特徴とした超
音波診断装置。 - 【請求項１３】 請求項１記載の超音波診断装置におい
て、 前記合成手段が行なう合成処理は、前記複数の受信信号
を加算する処理であることを特徴とした超音波診断装
置。 - 【請求項１４】 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、前記各走査線に対して前記超音波パル
スを複数回繰り返して送信する度に、その超音波パルス
の周波数、その超音波パルスによる音圧、その超音波パ
ルスの送信時の開口、その超音波パルスがビーム状に集
束されるときの焦点、及び、前記受信信号に対する受信
ゲインのうちの少なくとも１つのパラメータを変更する
手段を備えたことを特徴とした超音波診断装置。 - 【請求項１５】 請求項１記載の超音波診断装置におい
て、 前記合成手段により合成された受信信号に別のフィルタ
処理を施す別のフィルタ手段を更に備えたことを特徴と
する超音波診断装置。 - 【請求項１６】 請求項１記載の超音波診断装置におい
て、 前記送信手段により送信される前記超音波パルスは、前
記受信信号において前記超音波パルスのハーモニック成
分に対応した信号成分とその基本波成分に対応した信号
成分とがスペクトル上で一部、相互に重なる周波数帯域
を有することを特徴とした超音波診断装置。 - 【請求項１７】 請求項１６記載の超音波診断装置にお
いて、 前記フィルタ手段は、前記送信毎に、前記ハーモニック
成分に対応した信号成分のうち、スペクトル上で前記基
本波成分と重なっていない周波数範囲の信号成分を前記
受信信号から抽出する手段であることを特徴とした超音
波診断装置。 - 【請求項１８】 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、前記合成手段により合成された受信信
号にて生体減衰が補正されるように前記超音波パルスの
複数回送信の回数及び当該超音波パルスの各回送信にお
ける中心周波数の高低を変える手段であることを特徴と
した超音波診断装置。 - 【請求項１９】 被検体を超音波パルスでスキャンする
超音波診断装置において、 前記超音波パルスを前記スキャンの各走査線に対して複
数回、送信する送信手段と、この送信毎に、前記超音波
パルスが前記被検体内で反射又は散乱されて戻ってきた
エコー信号を受信すると共に当該エコー信号を処理して
電気量のＲＦ信号を得る受信手段と、前記各走査線に対
して前記受信手段が受信する前記複数のＲＦ信号それぞ
れに異なる特性のフィルタ処理を施してハーモニック信
号を抽出するフィルタ手段と、このフィルタ手段により
処理された複数のハーモニック信号を合成する合成手段
と、この合成手段により合成されたハーモニック信号か
ら画像信号を生成する生成手段と、この生成手段により
生成された画像信号を前記画像として表示する表示手段
とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２０】 請求項１９記載の超音波診断装置にお
いて、 前記合成手段により合成されたハーモニック信号は、前
記超音波パルスの１回の送受信とフィルタ処理とにより
得られるハーモニック成分の帯域幅よりも広い帯域を持
つことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２１】 被検体を超音波パルスでスキャンして
ハーモニック画像を得る超音波診断装置において、 前記スキャンの各走査線についてハーモニック成分に対
応した信号成分をその基本波成分に対応した信号成分か
ら容易に分離可能な程度に狭帯域なスペクトル特性を持
たせた前記超音波パルスを複数回、送信する送信手段
と、前記超音波パルスのエコー信号を前記複数回の送信
に渡って受信して広帯域なスペクトル特性を有するハー
モニック信号を形成する受信処理手段と、このハーモニ
ック信号から前記ハーモニック画像を生成する画像生成
手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２２】 請求項２１記載の超音波診断装置にお
いて、 前記受信処理手段により形成されたハーモニック信号
は、前記超音波パルスの１回の送受信とフィルタ処理と
により得られるハーモニック成分の帯域幅よりも広い帯
域のスペクトル特性を持つことを特徴とする超音波診断
装置。 - 【請求項２３】 請求項２１記載の超音波診断装置にお
いて、 前記送信手段により送信される前記超音波パルスは、各
走査線に対する繰返し送信の度に、その中心周波数が異
なることを特徴とする超音波診断装置。 - 【請求項２４】 請求項２３記載の超音波診断装置にお
いて、 前記信号処理手段は、前記送信毎に前記超音波パルスの
ハーモニック成分に対応した信号成分を抽出するフィル
タ手段と、この送信毎の複数個の信号成分を相互に合成
する合成手段とを備えたことを特徴とした超音波診断装
置。 - 【請求項２５】 被検体に超音波パルスを送信してスキ
ャンし、この超音波パルスが前記被検体内で反射又は散
乱されて戻ってきたエコー信号を受信し、当該エコー信
号を処理して電気量の受信信号を得て、この受信信号か
らスキャン領域の画像を得る超音波イメージング方法に
おいて、 前記超音波パルスの送信、前記超音波エコー信号の受
信、及び前記受信信号の取得を前記スキャンの各走査線
について複数回、実行するとともに、前記各走査線に対
して受信する複数の前記受信信号それぞれに異なる特性
のフィルタ処理を施し、この処理された複数の受信信号
を合成し、この合成された受信信号を用いて前記画像を
生成し、しかる後、この画像を表示することを特徴とす
る超音波イメージング方法。 - 【請求項２６】 請求項２５記載の超音波イメージング
方法において、 送信される前記超音波パルスは、各走査線に対する繰返
し送信の度に、中心周波数が異なることを特徴とする超
音波イメージング方法。 - 【請求項２７】 請求項２５記載の超音波イメージング
方法において、 送信される前記超音波パルスは、前記受信信号において
前記超音波パルスのハーモニック成分に対応した信号成
分をその基本波成分に対応した信号成分から容易に分離
可能な程度に狭帯域な周波数帯域を有することを特徴と
した超音波イメージング方法。 - 【請求項２８】 請求項２５記載の超音波イメージング
方法において、 前記フィルタ処理は、前記送信毎に、前記超音波パルス
のハーモニック成分に対応した信号成分を前記受信信号
から抽出する処理であることを特徴とした超音波イメー
ジング方法。 - 【請求項２９】 請求項２８記載の超音波イメージング
方法において、 合成される前記ハーモニック成分に対応した信号成分
は、前記超音波パルスの１回の送受信とフィルタリング
とにより得られるハーモニック成分の帯域幅よりも広い
帯域を持つ超音波イメージング方法。 - 【請求項３０】 請求項２５記載の超音波イメージング
方法において、 前記ハーモニック成分は、前記被検体の生体組織の非線
形性に因り発生した前記超音波パルスのセカンドハーモ
ニック成分に対応した信号成分、又は、前記被検体に投
与された超音波造影剤の非線形挙動に因り発生した前記
超音波パルスのセカンドハーモニック成分に対応した信
号成分であることを特徴とした超音波イメージング方
法。 - 【請求項３１】 請求項２５記載の超音波イメージング
方法において、 前記送信は、前記各走査線に対して前記超音波パルスを
複数回繰り返して送信する度に、その超音波パルスの周
波数、その超音波パルスによる音圧、その超音波パルス
の送信時の開口、その超音波パルスがビーム状に集束さ
れるときの焦点、及び、前記受信信号に対する受信ゲイ
ンのうちの少なくとも１つのパラメータを変更すること
を特徴とした超音波イメージング方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000225926A JP4642977B2 (ja) | 2000-07-26 | 2000-07-26 | 超音波診断装置及び超音波イメージング方法 |
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|---|---|
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|---|---|
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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