JP2004113818A - Ultrasonic imaging device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic imaging device which takes a non-linear ultrasonic image efficiently by a second harmonic. <P>SOLUTION: In the ultrasonic imaging device which emits ultrasonic sounds to a subject and utilizes the second harmonic component of an echo, the first phase ultrasonic sounds and the second phase ultrasonic sounds which are substantially different from the first phase by 180° are emitted to the subject alternatively. An echo based on the ultrasonic sounds emitted at the first phase and an echo based on the ultrasonic sounds emitted at the second phase are received. A sum signal of an echo receiver signal based on the ultrasonic sounds emitted at the first phase and an echo receiver signal based on the ultrasonic sounds emitted at the second phase is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明は、超音波撮像方法および装置並びに超音波探触子および超音波造影剤に関する。さらに詳しくは、非線形な超音波反射特性を有するエコー源についての超音波撮像方法および装置並びに超音波探触子および超音波造影剤である。The present invention relates to an ultrasonic imaging method and apparatus, an ultrasonic probe, and an ultrasonic contrast agent. More specifically, the present invention relates to an ultrasonic imaging method and apparatus for an echo source having a non-linear ultrasonic reflection characteristic, an ultrasonic probe, and an ultrasonic contrast agent.

 近年、超音波に対する微小気泡の共振性非線形応答を利用した第2高調波イメージング法が検討されつつある。また、そのための可溶性マイクロバルーン(micro balloon)を主成分とする造影剤の開発も行われている。In recent years, the second harmonic imaging method using the resonant nonlinear response of microbubbles to ultrasonic waves is being studied. In addition, a contrast agent containing soluble microballoons as a main component has been developed.

 第2高調波イメージング法は、造影剤に含まれる微小気泡が、その共振性非線形応答により、照射された超音波の第2高調波を含むエコーを発生することを利用するものである。このエコーはドプラ信号の約100倍の感度を有する。受信した第2高調波のエコーに基づいて造影剤注入部位についての画像が形成され、また、造影剤の濃度の経時的変化に基づいて注目組織の機能が測定される。The second harmonic imaging method utilizes the fact that a microbubble contained in a contrast agent generates an echo including the second harmonic of the irradiated ultrasonic wave due to its resonant nonlinear response. This echo is about 100 times more sensitive than the Doppler signal. An image of the contrast medium injection site is formed based on the received second harmonic echo, and the function of the tissue of interest is measured based on a temporal change in the concentration of the contrast medium.

(1)超音波撮像装置においては、超音波の集束波面を送波するので焦点における非線形作用は避けられない現象であり、焦点近傍および以遠では送波パルス自身がすでに第2高調波成分を大量に持っている。したがって、それによって造影剤以外からも第2高調波エコーが発生し造影剤からのエコーと区別できない。(1) In an ultrasonic imaging apparatus, since a focused wavefront of an ultrasonic wave is transmitted, a non-linear action at a focal point is an unavoidable phenomenon. In the vicinity of the focal point and beyond, the transmitted pulse itself already has a large amount of the second harmonic component. Have to. Accordingly, second harmonic echoes are generated from sources other than the contrast agent, and cannot be distinguished from echoes from the contrast agent.

 このような送波パルスの非線形作用による妨害を目立たなくするためには、送波レベルを通常の撮像に用いられるレベルの数分の1以下に落とさなければならないが、観測したい2次効果の大きさは送波レベルの2乗に比例するので、送波レベルを落とすことはエコー受信に関して2重に不利に作用する。In order to make the disturbance due to the nonlinear effect of the transmission pulse less noticeable, the transmission level must be reduced to a fraction of the level used for ordinary imaging, but the magnitude of the secondary effect to be observed is large. Since the power is proportional to the square of the transmission level, lowering the transmission level has a double disadvantage for echo reception.

(2)超音波送波用の送信信号それ自身にも第2高調波ないし観測系の受信周波数帯域に抵触するような周波数成分が含まれている場合があり、そのエコーもまた造影剤のエコーと区別がつかない。(2) In some cases, the transmission signal for ultrasonic wave transmission itself contains a frequency component that conflicts with the second harmonic or the reception frequency band of the observation system, and the echo is also the echo of the contrast agent. Indistinguishable.

 これを防ぐには、超音波探触子の各振動子エレメント毎に送信用のリニアアンプ(linear amplifier)ないしは厳重なローパスフィルタを用い、送信信号にそのような周波数成分が含まれないようにする必要がある。In order to prevent this, a transmission linear amplifier (linear @ amplifier) or a strict low-pass filter is used for each transducer element of the ultrasonic probe so that such a frequency component is not included in the transmission signal. There is a need.

 しかし、電子走査型の超音波探触子においては高性能になるほど多数の振動子エレメントが用いられるので、そのような多数の振動子エレメント毎に送信用のリニアアンプやローパスフィルタを用いることは装置の簡素化、小形化、低消費電力化に対して大きな障害となる。However, in an electronic scanning ultrasonic probe, as the number of transducer elements increases as the performance becomes higher, it is not possible to use a transmission linear amplifier or a low-pass filter for each of such transducer elements. Simplification, downsizing, and low power consumption are major obstacles.

(3)第2高調波による撮像においては、基本波を送波して2倍の周波数のエコーを受信するのであるから、広帯域の超音波探触子が必要である。比帯域幅の確保を入れると上下の周波数比で130%ないし150%もの超広帯域の超音波探触子を必要とする。これに対して通常の超音波撮像に用いられる超音波探触子の比帯域幅は70%程度であるので、そのまま使用することはできない。比帯域福が100%を越える超音波探触子を設計することは可能であるが、3〜4層以上の音響整合層を必要とする等の理由により実現化には多大の困難を伴う。(3) In imaging using the second harmonic, since a fundamental wave is transmitted and an echo of twice the frequency is received, a broadband ultrasonic probe is required. In order to secure a specific bandwidth, an ultrasonic probe having an ultra-wide band of 130% to 150% in an upper and lower frequency ratio is required. On the other hand, since the specific bandwidth of the ultrasonic probe used for ordinary ultrasonic imaging is about 70%, it cannot be used as it is. Although it is possible to design an ultrasonic probe having a fractional bandwidth exceeding 100%, it is extremely difficult to realize the probe because three to four or more acoustic matching layers are required.

(4)マイクロバルーンの共振周波数f0は半径r0に対し(4) The resonance frequency f0 of the microballoon is relative to the radius r0.

Figure 2004113818
Figure 2004113818

 という関係がある。マイクロバルーンが第2高調波を送り返して来るのは、この共振周波数の前後のあまり広くない周波数帯域である。このため、マイクロバルーンの粒径に分布があるとその中の一部しか非線形エコーの発生に貢献せず効率が悪い。There is a relationship. It is in the not very wide frequency band around this resonance frequency that the microballoon sends back the second harmonic. For this reason, if there is a distribution in the particle diameter of the microballoons, only a part of the distribution contributes to the generation of the nonlinear echo and the efficiency is poor.

(5)マイクロバルーン造影剤を被検体に注入し、その濃度の経時変化から注目する組織の機能を計測する場合、所定の時間にわたって継続的に同一部位を捉え続けなければならない。しかし、体内組織の運動や被検体の体動等のために注目部位は逃げやすくその追跡は容易ではない。(5) When injecting a microballoon contrast agent into a subject and measuring the function of the tissue of interest from the change over time in the concentration, it is necessary to continuously capture the same site over a predetermined time. However, the site of interest easily escapes due to movement of the body tissue, body movement of the subject, and the like, and tracking thereof is not easy.

 本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、第2高調波による非線形超音波撮像を効率良く行える超音波撮像方法および装置並びに超音波探触子および超音波造影剤を実現することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic imaging method and apparatus capable of efficiently performing non-linear ultrasonic imaging using a second harmonic, an ultrasonic probe, and an ultrasonic imaging. The realization of the agent.

(1)課題を解決するための第1の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像方法において、被検体に第1の強度の超音波と前記第1の強度の実質的に1/k倍の第2の強度の超音波とを交互に送波し、前記第1の強度で送波した超音波に基づくエコーと前記第2の強度で送波した超音波に基づくエコーとを受信し、前記第2の強度で送波した超音波に基づくエコー受信信号を実質的にk倍した信号と前記第1の強度で送波した超音波に基づくエコー受信信号との差の信号を利用することを特徴とする超音波撮像方法である。(1) A first invention for solving the problem is an ultrasonic imaging method that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave. A sound wave and an ultrasonic wave having a second intensity substantially 1 / k times the first intensity are alternately transmitted, and an echo based on the ultrasonic wave transmitted at the first intensity and the second ultrasonic wave are transmitted. An echo based on the ultrasonic wave transmitted at the second intensity is received, and a signal obtained by substantially multiplying the echo reception signal based on the ultrasonic wave transmitted at the second intensity by k and the ultrasonic wave transmitted at the first intensity An ultrasonic imaging method using a difference signal from an echo reception signal based on a sound wave.

 課題を解決するための第1の発明において、kを2とすることが信号処理が容易になる点で好ましい。この場合、前記第2の強度での送波を2回行い、それに基づく2回の受信信号を加算することによって実質的に2倍することがノイズを低減する点で好ましい。に お い て In the first invention for solving the problem, it is preferable to set k to 2 in that signal processing becomes easy. In this case, it is preferable that the transmission at the second intensity be performed twice and the reception signal based on the transmission is added twice to substantially double the reception signal in order to reduce noise.

 課題を解決するための第1の発明によれば、超音波の送波を2種類の強度で行い、それらに対応して得られる2種類のエコー受信信号の差を求めるようにしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用いないで抽出することができる超音波撮像方法が実現できる。According to the first aspect of the invention for solving the problem, ultrasonic waves are transmitted at two different intensities and the difference between the two types of echo reception signals obtained corresponding to them is obtained. An ultrasonic imaging method capable of extracting an echo from an echo source without using a filter or the like can be realized.

(2)課題を解決するための第2の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像方法において、被検体に第1の位相の超音波と前記第1の位相とは実質的に180°異なる第2の位相の超音波とを交互に送波し、前記第1の位相で送波した超音波に基づくエコーと前記第2の位相で送波した超音波に基づくエコーとを受信し、前記第1の位相で送波した超音波に基づくエコー受信信号と前記第2の位相で送波した超音波に基づくエコー受信信号との和の信号を利用することを特徴とする超音波撮像方法である。(2) A second invention for solving the problem is an ultrasonic imaging method that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave. A sound wave and an ultrasonic wave having a second phase substantially 180 ° different from the first phase are alternately transmitted, and an echo based on the ultrasonic wave transmitted at the first phase and the second phase are transmitted. And an echo based on the ultrasonic wave transmitted at the first phase and the echo received signal based on the ultrasonic wave transmitted at the second phase. The ultrasonic imaging method is characterized by utilizing the above signal.

 課題を解決するための第2の発明において、前記第1の位相とは実質的に90°位相が異なる第3の位相の超音波と実質的に270°位相が異なる第4の位相の超音波とをそれぞれ送波し、前記第1〜4の位相で送波した超音波に対するエコー受信信号の和の信号を求めることが非線形エコー源からのドプラ信号を得る点で好ましい。According to a second aspect of the present invention, there is provided a fourth phase ultrasonic wave having a phase difference of substantially 270 ° from a third phase ultrasonic wave having a phase difference of substantially 90 ° from the first phase. It is preferable to obtain the Doppler signal from the non-linear echo source by transmitting the signals respectively and obtaining the sum signal of the echo reception signals with respect to the ultrasonic waves transmitted at the first to fourth phases.

 課題を解決するための第2の発明によれば、超音波の送波を複数の位相で行い、それらに対応して得られる複数のエコー受信信号の和を求めるようにしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用いないで抽出することができる超音波撮像方法が実現できる。According to the second aspect of the present invention, the ultrasonic wave is transmitted in a plurality of phases, and the sum of a plurality of echo reception signals obtained corresponding to the plurality of phases is obtained. An ultrasonic imaging method capable of extracting an echo from the object without using a filter or the like can be realized.

(3)課題を解決するための第3の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像方法において、基本周波数より所定周波数だけ高い周波数の信号と前記基本周波数より前記所定周波数だけ低い周波数の信号とを合成した送信信号に基づく超音波を被検体に送波することを特徴とする超音波撮像方法である。(3) A third invention for solving the problem is an ultrasonic imaging method that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave. An ultrasonic imaging method characterized by transmitting an ultrasonic wave to a subject based on a transmission signal obtained by synthesizing a signal and a signal having a frequency lower than the fundamental frequency by the predetermined frequency.

 課題を解決するための第3の発明によれば、送波超音波の2つの周波数が非線形エコー源においてミキシングされるので、基本周波数の2倍の周波数のエコー信号を得ることができる超音波撮像方法が実現できる。According to the third aspect of the present invention, since two frequencies of transmitted ultrasonic waves are mixed in the non-linear echo source, an ultrasonic imaging capable of obtaining an echo signal having a frequency twice the fundamental frequency The method can be realized.

(4)課題を解決するための第4の発明は、被検体に超音波を送波し、前記送波した超音波に基づくエコーを受信し、前記エコー受信信号をその基本波の半波長分ずらした信号と前記エコー受信信号との和の信号を求めることを特徴とする超音波撮像方法である。(4) A fourth invention for solving the problem is that an ultrasonic wave is transmitted to a subject, an echo based on the transmitted ultrasonic wave is received, and the echo reception signal is divided by a half wavelength of the fundamental wave. An ultrasonic imaging method characterized in that a signal of a sum of a shifted signal and the echo reception signal is obtained.

 課題を解決するための第4の発明によれば、基本波の半波長ずらしの加算によって、基本波成分を消去し第2高調波成分を抽出することができる超音波撮像方法が実現できる。According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to realize an ultrasonic imaging method capable of eliminating a fundamental wave component and extracting a second harmonic component by adding a half wavelength shift of a fundamental wave.

(5)課題を解決するための第5の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像方法において、超音波ビームの形成に関わる1対の振動子について、前記1対の振動子から送波された超音波が形成する送波ビームにおいて振動周波数の第2高調波成分が互いに打ち消し合う位相となるように1対の送信信号で駆動するとともに、前記1対の振動子の受信信号が形成する受波ビームにおいて振動周波数の第2高調波成分が互いに強め合う位相となるように1対の受信信号を加算することを特徴とする超音波撮像方法である。(5) According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic imaging method that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave. Are driven by a pair of transmission signals such that the second harmonic components of the vibration frequency have phases that cancel each other out in the transmission beam formed by the ultrasonic waves transmitted from the pair of transducers. And a pair of reception signals are added so that the second harmonic components of the vibration frequency have phases that reinforce each other in a reception beam formed by the reception signals of the pair of transducers. This is an imaging method.

 課題を解決するための第5の発明によれば、超音波ビームの形成に関わる1対の振動子について、1対の送信信号で駆動するとともにそれら振動子の1対の受信信号を加算するようにしたので、送波ビームには第2高調波成分が含まれず、また、受波ビームには第2高調波成分のみが含まれる超音波撮像方法を実現することができる。According to the fifth aspect of the present invention, a pair of transducers involved in the formation of an ultrasonic beam are driven by a pair of transmission signals, and a pair of reception signals of the transducers are added. Accordingly, it is possible to realize an ultrasonic imaging method in which the transmitted beam does not include the second harmonic component and the received beam includes only the second harmonic component.

(6)課題を解決するための第6の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像方法において、被検体内を超音波ビームで3次元的に走査して被検体内の注目点の変位を求め、前記注目点の変位に基づいて関心領域を追跡することを特徴とする超音波撮像方法である。(6) A sixth invention for solving the problem is an ultrasonic imaging method that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave. An ultrasonic imaging method characterized in that a displacement of a point of interest in a subject is obtained by dimensional scanning, and a region of interest is tracked based on the displacement of the point of interest.

 課題を解決するための第6の発明において、少なくとも1回は被検体内を精密に3次元走査してこの精密な走査に基づく3次元像を求め、以後は被検体内の前記注目点のみを走査して前記注目点の変位に基づいて前記3次元像を変形させることが実時間の3次元像を得る点で好ましい。In a sixth aspect of the present invention for solving the problems, at least once, the inside of the subject is precisely three-dimensionally scanned to obtain a three-dimensional image based on this precise scanning. Scanning and deforming the three-dimensional image based on the displacement of the point of interest is preferable in that a real-time three-dimensional image is obtained.

 課題を解決するための第6の発明によれば、注目点の変位に基づいて関心領域を追跡するようにしたので、特徴が明確でない関心領域についてその変位を追跡でき、造影剤を用いた計測を正確に行うことができる超音波撮像方法が実現できる。According to the sixth aspect of the invention for solving the problem, since the region of interest is tracked based on the displacement of the point of interest, the displacement can be tracked for the region of interest whose feature is not clear, and the measurement using the contrast agent can be performed. And an ultrasonic imaging method that can accurately perform the ultrasonic imaging.

(7)課題を解決するための第7の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像装置において、被検体に第1の強度の超音波と前記第1の強度の実質的に1/k倍の第2の強度の超音波とを交互に送波する送波手段と、前記第1の強度で送波した超音波に基づくエコーと前記第2の強度で送波した超音波に基づくエコーとを受信する受信手段と、前記第2の強度で送波した超音波に基づくエコー受信信号を実質的にk倍した信号と前記第1の強度で送波した超音波に基づくエコー受信信号との差の信号を求める演算手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置である。(7) According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic imaging apparatus that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave. A transmitting means for alternately transmitting a sound wave and an ultrasonic wave having a second intensity substantially 1 / k times the first intensity; and an echo based on the ultrasonic wave transmitted at the first intensity. Receiving means for receiving an echo based on the ultrasonic wave transmitted at the second intensity; a signal substantially k times an echo reception signal based on the ultrasonic wave transmitted at the second intensity; And an arithmetic unit for obtaining a signal of a difference from an echo reception signal based on the ultrasonic wave transmitted at the intensity.

 課題を解決するための第7の発明において、kを2とすることが信号処理が容易になる点で好ましい。この場合、前記第2の強度での送波を2回行い、それに基づく2回の受信信号を加算することによって実質的に2倍することがノイズを低減する点で好ましい。(7) In the seventh aspect of the invention for solving the problem, it is preferable to set k to 2 since signal processing becomes easy. In this case, it is preferable that the transmission at the second intensity be performed twice and the reception signal based on the transmission is added twice to substantially double the reception signal in order to reduce noise.

 課題を解決するための第7の発明によれば、超音波の送波を2種類の強度で行い、それらに対応して得られる2種類のエコー受信信号の差を求めるようにしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用いないで抽出することができる超音波撮像装置が実現できる。According to the seventh aspect of the present invention, ultrasonic waves are transmitted at two different intensities and the difference between the two types of echo reception signals obtained corresponding to the two intensities is obtained. An ultrasonic imaging apparatus capable of extracting an echo from an echo source without using a filter or the like can be realized.

(8)課題を解決するための第8の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像装置において、被検体に第1の位相の超音波と前記第1の位相とは実質的に180°異なる第2の位相の超音波とを交互に送波する送波手段と、前記第1の位相で送波した超音波に基づくエコーと前記第2の位相で送波した超音波に基づくエコーとを受信する受信手段と、前記第1の位相で送波した超音波に基づくエコー受信信号と前記第2の位相で送波した超音波に基づくエコー受信信号との和の信号を求める演算手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置である。(8) According to an eighth aspect of the present invention, in an ultrasonic imaging apparatus that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave, the subject has an ultrasonic wave having a first phase. Transmitting means for transmitting alternately a sound wave and an ultrasonic wave having a second phase substantially different from the first phase by 180 °; an echo based on the ultrasonic wave transmitted at the first phase; Receiving means for receiving an echo based on the ultrasonic wave transmitted in the second phase; and receiving an echo received signal based on the ultrasonic wave transmitted in the first phase and the ultrasonic wave transmitted in the second phase. And an arithmetic unit for calculating a sum signal based on the received echo signal.

 課題を解決するための第8の発明において、前記第1の位相とは実質的に90°位相が異なる第3の位相の超音波と実質的に270°位相が異なる第4の位相の超音波とをそれぞれ送波し、前記第1〜4の位相で送波した超音波の対するエコー受信信号の和の信号を求めることが非線形エコー源からのドプラ信号を得る点で好ましい。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic wave having a fourth phase substantially different from the first phase by 90 ° from a third phase ultrasonic wave having a phase different from the first phase by 270 °. It is preferable to obtain the Doppler signal from the non-linear echo source, by transmitting the signals respectively and obtaining the sum signal of the echo reception signals corresponding to the ultrasonic waves transmitted at the first to fourth phases.

 課題を解決するための第8の発明によれば、超音波の送波を複数の位相で行い、それらに対応して得られる複数のエコー受信信号の和を求めるようにしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用いないで抽出することができる超音波撮像装置が実現できる。According to the eighth aspect of the present invention, the ultrasonic wave is transmitted at a plurality of phases and the sum of a plurality of echo reception signals obtained corresponding to the plurality of phases is obtained. An ultrasonic imaging apparatus capable of extracting an echo from the object without using a filter or the like can be realized.

(9)課題を解決するための第9の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像装置において、基本周波数より所定周波数だけ高い周波数の信号と前記基本周波数より前記所定周波数だけ低い周波数の信号とを合成した送信信号に基づく超音波を被検体に送波する送波手段を具備することを特徴とする超音波撮像装置である。(9) A ninth invention for solving the problem is an ultrasonic imaging apparatus that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave. An ultrasonic imaging apparatus comprising: a transmitting unit that transmits an ultrasonic wave based on a transmission signal obtained by combining a signal and a signal having a frequency lower than the fundamental frequency by the predetermined frequency to a subject.

 課題を解決するための第9の発明によれば、送波超音波の2つの周波数が非線形エコー源においてミキシングされるので、基本周波数の2倍の周波数のエコー信号を得ることができる超音波撮像装置が実現できる。According to the ninth invention for solving the problem, since two frequencies of the transmitted ultrasonic waves are mixed in the nonlinear echo source, an ultrasonic imaging capable of obtaining an echo signal having a frequency twice as much as the fundamental frequency The device can be realized.

(10)課題を解決するための第10の発明は、被検体に超音波を送波する送波手段と、前記送波した超音波に基づくエコーを受信する受信手段と、前記エコー受信信号をその基本波の半波長分ずらした信号と前記エコー受信信号との和の信号を求める演算手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置である。(10) A tenth invention for solving the problem is a transmitting means for transmitting an ultrasonic wave to a subject, a receiving means for receiving an echo based on the transmitted ultrasonic wave, and An ultrasonic imaging apparatus comprising: an arithmetic unit for obtaining a signal of a sum of a signal shifted by a half wavelength of the fundamental wave and the echo reception signal.

 課題を解決するための第10の発明によれば、基本波の半波長ずらしの加算によって、基本波成分を消去し第2高調波成分を抽出することができる超音波撮像装置が実現できる。According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to realize an ultrasonic imaging apparatus capable of eliminating a fundamental wave component and extracting a second harmonic component by adding a half wavelength shift of a fundamental wave.

(11)課題を解決するための第11の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像装置において、超音波ビームの形成に関わる1対の振動子について前記1対の振動子から送波された超音波が形成する送波ビームにおいて振動周波数の第2高調波成分が互いに打ち消し合う位相となるように1対の送信信号で駆動する駆動手段と、前記1対の振動子の受信信号が形成する受波ビームにおいて振動周波数の第2高調波成分が互いに強め合う位相となるように1対の受信信号を加算する加算手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置である。(11) An eleventh invention for solving the problem is directed to an ultrasonic imaging apparatus which transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave to form a pair of ultrasonic waves related to formation of an ultrasonic beam. Driving with a pair of transmission signals such that the second harmonic components of the vibration frequency have phases that cancel each other out in a transmission beam formed by the ultrasonic waves transmitted from the pair of transducers. Means for adding a pair of reception signals so that the second harmonic components of the oscillation frequency have phases that reinforce each other in a reception beam formed by the reception signals of the pair of transducers. An ultrasonic imaging apparatus characterized in that:

 課題を解決するための第11の発明によれば、超音波ビームの形成に関わる1対の振動子について、1対の送信信号で駆動するとともにそれら振動子の1対の受信信号を加算するようにしたので、送波ビームには第2高調波成分が含まれず、また、受波ビームには第2高調波成分のみが含まれる超音波撮像装置を実現することができる。According to the eleventh invention for solving the problem, a pair of transducers involved in the formation of an ultrasonic beam are driven by a pair of transmission signals and a pair of reception signals of the transducers are added. Therefore, it is possible to realize an ultrasonic imaging apparatus in which the transmitted beam does not include the second harmonic component and the received beam includes only the second harmonic component.

(12)課題を解決するための第12の発明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像装置において、被検体内を超音波ビームで3次元的に走査する走査手段と、エコー受信信号から被検体内の注目点の変位を求める変位算出手段と、前記注目点の変位に基づいて関心領域を追跡する追跡手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置である。(12) A twelfth invention for solving the problem is an ultrasonic imaging apparatus that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of an echo of the ultrasonic wave. Scanning means for dimensionally scanning, displacement calculating means for calculating a displacement of a point of interest in the subject from an echo received signal, and tracking means for tracking a region of interest based on the displacement of the point of interest. Is an ultrasonic imaging apparatus.

 課題を解決するための第12の発明において、少なくとも1回は被検体内を精密に3次元走査してこの精密な走査に基づく3次元像を求め、以後は被検体内の前記注目点のみを走査して前記注目点の変位に基づいて前記3次元像を変形させることが実時間の3次元像を得る点で好ましい。In a twelfth aspect of the present invention for solving the problem, at least one time, the inside of the subject is precisely three-dimensionally scanned to obtain a three-dimensional image based on the precise scanning. Scanning and deforming the three-dimensional image based on the displacement of the point of interest is preferable in that a real-time three-dimensional image is obtained.

 課題を解決するための第12の発明によれば、注目点の変位に基づいて関心領域を追跡するようにしたので、特徴が明確でない関心領域についてその変位を追跡でき、造影剤を用いた計測を正確に行うことができる超音波撮像装置が実現できる。According to the twelfth invention for solving the problem, the region of interest is tracked based on the displacement of the point of interest, so that the displacement can be tracked for the region of interest whose feature is not clear, and measurement using a contrast agent can be performed. An ultrasonic imaging apparatus capable of accurately performing the above operation can be realized.

(13)課題を解決するための第13の発明は、第1の周波数を含む周波数帯域を有する第1の振動子と、前記第1の周波数の2倍の周波数を含む周波数帯域を有する第2の振動子とを具備することを特徴とする超音波探触子である。(13) According to a thirteenth invention for solving the problem, a first vibrator having a frequency band including a first frequency and a second vibrator having a frequency band including twice the first frequency are included. An ultrasonic probe characterized by comprising:

 課題を解決するための第11の発明において、前記第1の振動子と前記第2の振動子が互い違いに配列されることが振動子アレイを均一化する点で好ましい。また、課題を解決するための第13の発明において、振動子アレイが前記第1の振動子が連なったアレイと前記第2の振動子が連なったアレイによって構成されることが製作が容易になる点で好ましい。In the eleventh invention for solving the problem, it is preferable that the first vibrator and the second vibrator are alternately arranged in order to make the vibrator array uniform. Further, in the thirteenth invention for solving the problem, it is easy to manufacture the vibrator array including an array in which the first vibrators are connected and an array in which the second vibrators are connected. It is preferred in that respect.

 課題を解決するための第13の発明によれば、第1の振動子と第2の振動子を備えることにより、f0と2foの2つの周波数を有する超音波探触子を実現することができる。According to the thirteenth invention for solving the problem, by providing the first vibrator and the second vibrator, an ultrasonic probe having two frequencies of f0 and 2fo can be realized. .

(14)課題を解決するための第14の発明は、可溶性のマイクロバルーンの粒径分布が実質的に1:2以内であることを特徴とする超音波造影剤である。課題を解決するための第14の発明によれば、マイクロバルーンの粒径分布を1:2としたので励起超音波に対して効率よく非線形エコーを発生する超音波造影剤を実現することができる。(14) A fourteenth invention for solving the problem is an ultrasonic contrast agent characterized in that the particle size distribution of the soluble microballoon is substantially within 1: 2. According to the fourteenth invention for solving the problem, since the particle size distribution of the microballoons is 1: 2, it is possible to realize an ultrasonic contrast agent that efficiently generates a nonlinear echo with respect to excitation ultrasonic waves. .

 以上詳細に説明したように、課題を解決するための第1の発明によれば、超音波の送波を2種類の強度で行い、それらに対応して得られる2種類のエコー受信信号の差を求めるようにしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用いないで抽出することができる超音波撮像方法が実現できる。As described above in detail, according to the first aspect of the invention for solving the problem, ultrasonic waves are transmitted at two different intensities, and the difference between the two types of echo reception signals obtained corresponding thereto is transmitted. Is obtained, so that an ultrasonic imaging method capable of extracting an echo from a non-linear echo source without using a filter or the like can be realized.

 また、課題を解決するための第2の発明によれば、超音波の送波を複数の位相で行い、それらに対応して得られる複数のエコー受信信号の和を求めるようにしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用いないで抽出することができる超音波撮像方法が実現できる。Further, according to the second aspect of the present invention for solving the problem, ultrasonic waves are transmitted in a plurality of phases, and a sum of a plurality of echo reception signals obtained corresponding to them is obtained. An ultrasonic imaging method capable of extracting an echo from an echo source without using a filter or the like can be realized.

 また、課題を解決するための第3の発明によれば、送波超音波の2つの周波数が非線形エコー源においてミキシングされるので、基本周波数の2倍の周波数のエコー信号を得ることができる超音波撮像方法が実現できる。According to the third aspect of the present invention, since two frequencies of the transmitted ultrasonic waves are mixed in the nonlinear echo source, an echo signal having a frequency twice as high as the fundamental frequency can be obtained. A sound wave imaging method can be realized.

 また、課題を解決するための第4の発明によれば、基本波の半波長ずらしの加算によって、基本波成分を消去し第2高調波成分を抽出することができる超音波撮像方法が実現できる。According to the fourth aspect of the present invention, an ultrasonic imaging method capable of eliminating a fundamental component and extracting a second harmonic component by adding a half-wave shift of the fundamental component can be realized. .

 また、課題を解決するための第5の発明によれば、超音波ビームの形成に関わる1対の振動子について、1対の送信信号で駆動するとともにそれら振動子の1対の受信信号を加算するようにしたので、送波ビームには第2高調波成分が含まれず、また、受波ビームには第2高調波成分のみが含まれる超音波撮像方法を実現することができる。According to the fifth aspect of the present invention, a pair of transducers involved in the formation of an ultrasonic beam are driven by a pair of transmission signals, and a pair of reception signals of the transducers are added. Accordingly, it is possible to realize an ultrasonic imaging method in which the transmitted beam does not include the second harmonic component and the received beam includes only the second harmonic component.

 また、課題を解決するための第6の発明によれば、注目点の変位に基づいて関心領域を追跡するようにしたので、特徴が明確でない関心領域についてその変位を追跡でき、造影剤を用いた計測を正確に行うことができる超音波撮像方法が実現できる。According to the sixth aspect of the present invention for solving the problem, the region of interest is tracked based on the displacement of the point of interest. Therefore, the displacement can be tracked for a region of interest whose feature is not clear, and the contrast agent can be used. An ultrasonic imaging method capable of accurately performing the measurement can be realized.

 また、課題を解決するための第7の発明によれば、超音波の送波を2種類の強度で行い、それらに対応して得られる2種類のエコー受信信号の差を求めるようにしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用いないで抽出することができる超音波撮像装置が実現できる。According to the seventh aspect of the present invention, ultrasonic waves are transmitted at two different intensities and the difference between the two types of received echo signals obtained corresponding to the two intensities is determined. Thus, an ultrasonic imaging apparatus capable of extracting an echo from a non-linear echo source without using a filter or the like can be realized.

 また、課題を解決するための第8の発明によれば、超音波の送波を複数の位相で行い、それらに対応して得られる複数のエコー受信信号の和を求めるようにしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用いないで抽出することができる超音波撮像装置が実現できる。According to the eighth aspect of the present invention for solving the problem, ultrasonic waves are transmitted in a plurality of phases, and the sum of a plurality of echo reception signals obtained corresponding to them is obtained. An ultrasonic imaging apparatus capable of extracting an echo from an echo source without using a filter or the like can be realized.

 また、課題を解決するための第9の発明によれば、送波超音波の2つの周波数が非線形エコー源においてミキシングされるので、基本周波数の2倍の周波数のエコー信号を得ることができる超音波撮像装置が実現できる。According to the ninth aspect of the present invention for solving the problem, since two frequencies of the transmitted ultrasonic waves are mixed in the nonlinear echo source, it is possible to obtain an echo signal having a frequency twice the fundamental frequency. A sound wave imaging device can be realized.

 また、課題を解決するための第10の発明によれば、基本波の半波長ずらしの加算によって、基本波成分を消去し第2高調波成分を抽出することができる超音波撮像装置が実現できる。According to the tenth aspect of the present invention, it is possible to realize an ultrasonic imaging apparatus capable of erasing a fundamental wave component and extracting a second harmonic component by adding a half wavelength shift of the fundamental wave. .

 また、課題を解決するための第11の発明によれば、超音波ビームの形成に関わる1対の振動子について、1対の送信信号で駆動するとともにそれら振動子の1対の受信信号を加算するようにしたので、送波ビームには第2高調波成分が含まれず、また、受波ビームには第2高調波成分のみが含まれる超音波撮像装置を実現することができる。According to the eleventh invention for solving the problem, a pair of transducers involved in the formation of an ultrasonic beam are driven by a pair of transmission signals and a pair of reception signals of the transducers are added. Accordingly, it is possible to realize an ultrasonic imaging apparatus in which the transmitted beam does not include the second harmonic component and the received beam includes only the second harmonic component.

 また、課題を解決するための第12の発明によれば、注目点の変位に基づいて関心領域を追跡するようにしたので、特徴が明確でない関心領域についてその変位を追跡でき、造影剤を用いた計測を正確に行うことができる超音波撮像装置が実現できる。Further, according to the twelfth invention for solving the problem, since the region of interest is tracked based on the displacement of the point of interest, the displacement can be tracked for the region of interest whose feature is not clear, and the contrast agent can be used. An ultrasonic imaging apparatus capable of accurately performing the measurement can be realized.

 また、課題を解決するための第13の発明によれば、第1の振動子と第2の振動子を備えることにより、f0と2foの2つの周波数を有する超音波探触子を実現することができる。According to a thirteenth aspect of the present invention, an ultrasonic probe having two frequencies of f0 and 2fo is provided by providing a first vibrator and a second vibrator. Can be.

 また、課題を解決するための第14の発明によれば、マイクロバルーンの粒径分布を1:2としたので、励起超音波に対して効率よく非線形エコーを発生する超音波造影剤を実現することができる。According to the fourteenth invention for solving the problems, since the particle size distribution of the microballoons is 1: 2, an ultrasonic contrast agent that efficiently generates a nonlinear echo with respect to the excitation ultrasonic wave is realized. be able to.

 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
 (1)全体構成
 図1に超音波診断装置のブロック図を示す。本装置は本発明の実施の一形態である。なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する実施の一形態が示される。また、本装置の動作によって本発明の方法に関する実施の一形態が示される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1) Overall Configuration FIG. 1 shows a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus. This device is one embodiment of the present invention. Note that an embodiment of the device of the present invention is shown by the configuration of the device. Further, an embodiment of the method of the present invention is shown by the operation of the present apparatus.

 図1において、超音波プローブ1は図示しない被検体に超音波ビームを送波するとともに被検体からのエコーを受波するものである。超音波プローブ1は本発明における超音波探触子の実施の形態の一例である。被検体には可溶性マイクロバルーンを主体とする造影剤が注入され、この造影剤に基づいて超音波撮像が行われる。なお、造影剤については後に改めて説明する。In FIG. 1, the ultrasonic probe 1 transmits an ultrasonic beam to an object (not shown) and receives an echo from the object. The ultrasonic probe 1 is an example of an embodiment of the ultrasonic probe according to the present invention. A contrast agent mainly composed of a soluble microballoon is injected into the subject, and ultrasonic imaging is performed based on the contrast agent. The contrast agent will be described later.

 超音波プローブ1は周波数帯域が異なる2種類の振動子エレメントを有している。一方の振動子エレメントの周波数帯域にはマイクロバルーンの共振周波数が含まれ、他方の振動子エレメントの周波数帯域にはその2倍の周波数が含まれる。超音波プローブ1については後に改めて説明する。The ultrasonic probe 1 has two types of transducer elements having different frequency bands. The frequency band of one vibrator element contains the resonance frequency of the microballoon, and the frequency band of the other vibrator element contains twice the frequency. The ultrasonic probe 1 will be described later.

 送受信部2は超音波プローブ1を駆動して超音波ビームを送波させるとともに超音波プローブ1のエコー受波信号を受信するものである。被検体内は超音波ビームが形成する音線によって走査される。送受信部2は所定の基本周波数の送信信号で超音波プローブ1を駆動するとともに受信信号からその第2高調波成分を抽出する構成になっている。送受信部2は本発明における送波手段、受信手段および走査手段の実施の形態の一例である。送受信部2については後に改めて説明する。The transmission / reception unit 2 drives the ultrasonic probe 1 to transmit an ultrasonic beam and receives an echo reception signal of the ultrasonic probe 1. The inside of the subject is scanned by a sound ray formed by the ultrasonic beam. The transmission / reception unit 2 is configured to drive the ultrasonic probe 1 with a transmission signal of a predetermined fundamental frequency and to extract a second harmonic component thereof from a reception signal. The transmitting / receiving unit 2 is an example of an embodiment of the wave transmitting unit, the receiving unit, and the scanning unit in the present invention. The transmitting / receiving unit 2 will be described later.

 送受信部2が受信したエコー信号は、Bモード処理部3で処理されBモード画像データが作成される。Bモード処理部3は動作切り換えによりMモード画像データを作成することもできる。(4) The echo signal received by the transmitting / receiving unit 2 is processed by the B-mode processing unit 3 to create B-mode image data. The B-mode processing unit 3 can also create M-mode image data by switching operations.

 また、送受信部2が受信したエコー信号は、ドプラ処理部4で処理されドプラスペクトラムデータが作成される。ドプラ処理にはパルスドプラモードとCW(continuous wave)ドプラモードとがある。{Circle around (2)} The echo signal received by the transmitting / receiving unit 2 is processed by the Doppler processing unit 4 to create Doppler spectrum data. The Doppler processing includes a pulse Doppler mode and a CW (continuous @ wave) Doppler mode.

 また、送受信部2が受信したエコー信号は、カラードプラ処理部5で処理されカラードプラ画像データが作成される。カラードプラ画像はCFM(color flow mapping)画像とも呼ばれる。{Circle around (2)} The echo signal received by the transmission / reception unit 2 is processed by the color Doppler processing unit 5 to create color Doppler image data. The color Doppler image is also called a CFM (color @ flow @ mapping) image.

 ディジタル・スキャン・コンバータ部6はBモード画像データ、ドプラスペクトラムデータおよびカラードプラ画像データについて走査変換した映像信号を表示部7と録画部8に入力するものである。The digital scan converter unit 6 inputs a video signal obtained by scan-converting B-mode image data, Doppler spectrum data and color Doppler image data to the display unit 7 and the recording unit 8.

 表示部7は映像入力信号に基づいて画像を表示するものである。録画部8は映像入力信号を録画するものである。録画部8としては例えばビデオテープレコーダ(video taperecorder)が用いられる。The display unit 7 displays an image based on a video input signal. The recording unit 8 records the video input signal. For example, a video tape recorder (video @ tapercoder) is used as the recording unit 8.

 データ処理部9は以上の各部と信号の授受を行いかつデータ処理を行って各部の動作を制御する。データ処理部9は、また、造影剤画像の濃度の経時変化に基づいて組織機能の計測をも行う。その際、注目する部位が体動等により変位する場合でもそれを自動的に追跡するようになっている。データ処理部9は本発明における変位検出手段および追跡手段の実施の形態の一例である。このような変位検出および追跡については後に改めて説明する。(4) The data processing unit 9 exchanges signals with the above-described units and performs data processing to control the operation of each unit. The data processing unit 9 also measures the tissue function based on the change over time in the density of the contrast agent image. At this time, even when the part of interest is displaced due to body movement or the like, it is automatically tracked. The data processing unit 9 is an example of an embodiment of the displacement detecting means and the tracking means in the present invention. Such displacement detection and tracking will be described later.

 データ処理部9はコンピュータとデータ処理プログラムによって構成される。データ処理部9はまた記憶部10に対してデータの読出および書込を行う。記憶部10には後述の3次元画像データが記憶される。操作部11は操作者によって操作されデータ処理部9に入力信号や指令信号を与えるものである。(4) The data processing unit 9 includes a computer and a data processing program. Data processing unit 9 also reads and writes data from and to storage unit 10. The storage unit 10 stores three-dimensional image data described later. The operation unit 11 is operated by an operator to provide an input signal and a command signal to the data processing unit 9.

 (2)造影剤
 一般的な造影剤としての基本波での反射強度はマイクロバルーンの径が大きいほど大きい。そこで、末梢血行系で塞栓が起きる限界寸法の数μm近辺を粒径の分布中心とされる。この場合、超音波の最適照射周波数は2〜1MHzないしそれ以下になり、そのエコーに含まれる第2高調波の周波数は通常の超音波撮像における観測系の周波数帯域に入る。したがって、観測系としては通常の超音波撮像における観測系を利用し、送波を通常の超音波撮像の半分の周波数で行うのが良いことになる。
(2) Contrast Agent The reflection intensity at the fundamental wave as a general contrast agent increases as the diameter of the microballoon increases. Therefore, the distribution center of the particle size is around several μm, which is the critical dimension at which embolism occurs in the peripheral blood system. In this case, the optimum irradiation frequency of the ultrasonic wave is 2 to 1 MHz or less, and the frequency of the second harmonic included in the echo falls within the frequency band of the observation system in normal ultrasonic imaging. Therefore, it is better to use an observation system in normal ultrasonic imaging as an observation system, and perform transmission at half the frequency of normal ultrasonic imaging.

 マイクロバルーンの粒径に分布があるとその中の一部しか非線形エコーの発生に貢献せず効率が悪いので、粒径分布が狭い(分布曲線が鋭い)マイクロバルーンを用いることにする。粒径の分布は、径の最小値と最大値の比が1:2以内であることが非線形エコーの発生効率を高める点で好ましい。また、粒径分布を狭くすると非線形エコーの周波数分布が狭くなり、フィルタで分離するのに極めて好都合になる。と If there is a distribution in the particle diameter of the microballoons, only a part of the distribution contributes to the generation of the non-linear echo and the efficiency is poor. Therefore, a microballoon having a narrow particle diameter distribution (sharp distribution curve) will be used. The particle size distribution is preferably such that the ratio of the minimum value to the maximum value of the diameter is within 1: 2 in order to increase the generation efficiency of the nonlinear echo. Further, when the particle size distribution is narrowed, the frequency distribution of the nonlinear echo is narrowed, which is very convenient for separation by a filter.

 (3)超音波プローブ
 図2に、超音波プローブ1の実施の形態の一例を断面図によって示す。図2において、振動子アレイ101がバッキング材102上に設けられている。なお、音響整合層等については図示を省略する。振動子アレイ101は2種類の振動子エレメントaとbを互い違いに配置することによって構成される。
(3) Ultrasonic Probe FIG. 2 is a sectional view showing an example of an embodiment of the ultrasonic probe 1. In FIG. 2, a transducer array 101 is provided on a backing material 102. Illustration of the acoustic matching layer and the like is omitted. The vibrator array 101 is configured by arranging two types of vibrator elements a and b alternately.

 なお、振動子エレメントa,bは互い違いにせずに、図3に示すように、振動子エレメントaのみによるアレイと振動子エレメントbのみによるアレイを1列に並べるようにしても良い。Note that, as shown in FIG. 3, the vibrator elements a and b may not be alternately arranged, and an array including only the vibrator element a and an array including only the vibrator element b may be arranged in one line.

 図2の構成は2種類の振動子エレメントがアレイの全長にわたって均一に分布する点で好ましい。図3の構成はアレイの製作が容易な点で好ましい。
 振動子エレメントaおよび振動子エレメントbはそれぞれ例えば64チャンネル分ずつ設けられる。1チャンネルは1つの振動子エレメントで構成しても良く、また、複数の振動子エレメントで構成しても良い。
The configuration of FIG. 2 is preferred in that the two types of transducer elements are uniformly distributed over the entire length of the array. The configuration of FIG. 3 is preferable in that the array can be easily manufactured.
The vibrator element a and the vibrator element b are respectively provided for, for example, 64 channels. One channel may be constituted by one transducer element, or may be constituted by a plurality of transducer elements.

 振動子エレメントaおよびbはそれぞれ異なった周波数帯域を有する。それらの周波数帯域の例を図4に示す。図4において、Baが振動子エレメントaの周波数帯域、Bbが振動子エレメントbの周波数帯域である。The vibrator elements a and b have different frequency bands. FIG. 4 shows examples of those frequency bands. In FIG. 4, Ba is the frequency band of the vibrator element a, and Bb is the frequency band of the vibrator element b.

 周波数帯域Baの下限付近がマイクロバルーンの共振周波数f0(例えば2MHz)に相当するようになっている。周波数帯域Bbの上限付近が第2高調波の周波数2f0(例えば4MHz)に相当するようになっている。付 近 Around the lower limit of the frequency band Ba corresponds to the resonance frequency f0 (for example, 2 MHz) of the micro balloon. The vicinity of the upper limit of the frequency band Bb corresponds to the second harmonic frequency 2f0 (for example, 4 MHz).

 帯域BaおよびBbはいずれも比帯域幅が例えば70%となっている。これによって、帯域Baの高域部分と帯域Bbの低域部分が重複し共通帯域Bcが形成される。Both the bands Ba and Bb have a fractional bandwidth of, for example, 70%. As a result, the high-frequency portion of the band Ba and the low-frequency portion of the band Bb overlap to form a common band Bc.

 超音波の送波は振動子エレメントaが形成する64チャンネルのアレイにより帯域Baで行われ、受波は振動子エレメントbが形成する64チャンネルのアレイにより帯域Bbで行われる。これによって、周波数f0によってマイクロバルーンの励振が行われ、マイクロバルーンの共振による第2高調波2f0のエコーが受波される。The transmission of the ultrasonic wave is performed in the band Ba by the array of 64 channels formed by the transducer element a, and the reception of the ultrasonic wave is performed in the band Bb by the array of 64 channels formed by the transducer element b. As a result, the micro balloon is excited by the frequency f 0, and the echo of the second harmonic 2f 0 due to the resonance of the micro balloon is received.

 すなわち、単一の超音波プローブによりマイクロバルーン励振周波数とその第2高調波をともに取り扱うことができる。なお、送波および受波に際して送受信部2により超音波のビームフォーミングが行われるのはいうまでもない。エコー受信信号は動作モードに応じて、Bモード画像、ドプラスペクトラム画像、CFM画像等の形成に利用される。That is, a single ultrasonic probe can handle both the micro balloon excitation frequency and its second harmonic. Needless to say, the transmitting and receiving unit 2 performs beam forming of the ultrasonic wave at the time of transmitting and receiving waves. The echo reception signal is used for forming a B-mode image, a Doppler spectrum image, a CFM image, and the like according to the operation mode.

 なお、マイクロバルーンを用いない通常の撮像を行う時は、振動子エレメントaのアレイのみによる送受波、振動子エレメントbのアレイのみによる送受波、および振動子エレメントaのアレイと振動子エレメントbのアレイとを同時に使用した送受波を行うことができる。When performing normal imaging without using microballoons, transmission and reception by only the array of the transducer elements a, transmission and reception by only the array of the transducer elements b, and transmission and reception of the array of the transducer elements a and the transducer elements b The transmission and reception using the array and the array can be performed at the same time.

 振動子エレメントaのアレイのみによる送受波を行う場合は、周波数帯域がBaの64チャンネルのプローブとして使用することができる。振動子エレメントbのアレイのみによる送受波を行う場合は、周波数帯域がBbの64チャンネルのプローブとして使用することができる。振動子エレメントaのアレイと振動子エレメントbのアレイとを同時に使用した場合は、周波数帯域がBcの128チャンネルのプローブとして使用することができる。場合 When transmitting and receiving only by the array of the transducer elements a, the probe can be used as a probe of 64 channels with a frequency band of Ba. When transmitting and receiving only by the array of the transducer elements b, the probe can be used as a probe of 64 channels with a frequency band of Bb. When the array of the vibrator elements a and the array of the vibrator elements b are used at the same time, the probe can be used as a 128-channel probe with a frequency band of Bc.

 超音波プローブ1の実施の他の形態を図5および図6に示す。図5は平面図、図6はA−A断面図である。図5および図6において、円板状の振動子アレイ103がバッキング材104の上に設けられる。振動子アレイ103は2種類の振動子エレメントaおよびbによって構成される。FIGS. 5 and 6 show another embodiment of the ultrasonic probe 1. FIG. 5 is a plan view, and FIG. 6 is a cross-sectional view along AA. 5 and 6, a disk-shaped vibrator array 103 is provided on a backing material 104. The vibrator array 103 includes two types of vibrator elements a and b.

 振動子エレメントaと振動子エレメントbは扇形の振動板として形成され、バッキング材104の上に互い違いに配置されて全体として円板状のアレイを構成している。円板状のアレイを凹面形にするのが超音波ビームを集束させる点で好ましい。The vibrator element a and the vibrator element b are formed as fan-shaped vibrating plates, and are alternately arranged on the backing material 104 to form a disk-shaped array as a whole. It is preferable to make the disk-shaped array concave in view of focusing the ultrasonic beam.

 振動子エレメントは例えば全体として偶数個(2,4,6,8,…)用いられ、振動子エレメントaとbに半数ずつに割り当てられる。その場合、各エレメントを同一の形状にすると、それぞれの円板材料から切り取った振動子エレメントを全部無駄なく用いて2組のプローブを作ることができ、材料の利用率が高くなる。For example, an even number (2, 4, 6, 8,...) Of the transducer elements is used as a whole, and is assigned to each of the transducer elements a and b in half. In this case, if each element has the same shape, two sets of probes can be made using all the vibrator elements cut from each disk material without waste, and the utilization rate of the material is increased.

 振動子エレメント配列の他の形態を図7〜図9に示す。図7に示す配列は、ストライプ状の振動子エレメントa,bを交互に配列したものである。この配列は振動子エレメントの密度を高める点で好ましい。図8に示す配列は、賽の目状の振動子エレメントa,bをモザイク状(市松模様)に配列したものである。この配列は振動子エレメントの密度をさらに高める点で好ましい。FIGS. 7 to 9 show other forms of the vibrator element arrangement. The arrangement shown in FIG. 7 is such that stripe-shaped transducer elements a and b are alternately arranged. This arrangement is preferable in that the density of the transducer elements is increased. The arrangement shown in FIG. 8 is an arrangement in which dice-shaped transducer elements a and b are arranged in a mosaic pattern (checkered pattern). This arrangement is preferred in that it further increases the density of the transducer elements.

 図9に示す配列は、円環状の振動子エレメントaの内側に円板状の振動子エレメントbを同心的に配置したものである。なお、両者の関係を入れ換えて振動子エレメントbを円環状とし振動子エレメントaを円板状としても良い。この配列は構成が単純な点で好ましい。The arrangement shown in FIG. 9 is such that a disk-shaped vibrator element b is concentrically arranged inside an annular vibrator element a. Note that the relationship between the two may be interchanged so that the vibrator element b is formed in an annular shape and the vibrator element a is formed in a disk shape. This arrangement is preferred because of its simple construction.

 振動子エレメントaは振動周波数f0を有するものであり、振動子エレメントbは振動周波数2f0を有するものである。マイクロバルーン造影剤を用いる場合、超音波の送波は振動子エレメントaによって行われ、受波は振動子エレメントbによって行われる。マイクロバルーン造影剤を用いない場合は、振動子エレメントaまたはbの何れか一方または両方を用いた送受波を行うことができる。The vibrator element a has a vibration frequency f0, and the vibrator element b has a vibration frequency 2f0. When a microballoon contrast agent is used, ultrasonic waves are transmitted by the vibrator element a and received waves are transmitted by the vibrator element b. When a micro-balloon contrast agent is not used, transmission and reception using either or both of the transducer elements a and b can be performed.

 図5〜9に示す超音波プローブはCWドプラ用のプローブとして用いるのに最適である。勿論それに限定されるものではなく、メカニカル・セクタスキャン用のプローブまたはコンパウンドスキャン用のプローブとして用いるようにしても良い。The ultrasonic probe shown in FIGS. 5 to 9 is most suitable for use as a probe for CW Doppler. Of course, the present invention is not limited to this, and it may be used as a probe for mechanical sector scan or a probe for compound scan.

 (4)送受信部
 図10に、送受信部2の実施の形態の一例のブロック図を1チャンネル分について示す。同様な構成が各チャンネル毎に設けられる。図10において、送信信号発生器201から発生する送信信号は、送信器202で増幅され、フィルタ203でフィルタリングされ、送受切換スイッチ204を通じて振動子エレメント100に与えられ、超音波として送波されるようになっている。なお、送波に当たっては、図示しないビームフォーマによって送波ビームのステアリングないしフォーカシング等が行われる。
(4) Transmission / Reception Unit FIG. 10 shows a block diagram of an example of the embodiment of the transmission / reception unit 2 for one channel. A similar configuration is provided for each channel. In FIG. 10, a transmission signal generated from a transmission signal generator 201 is amplified by a transmitter 202, filtered by a filter 203, provided to a transducer element 100 through a transmission / reception switch 204, and transmitted as an ultrasonic wave. It has become. In transmitting a wave, steering or focusing of the transmitted beam is performed by a beamformer (not shown).

 振動子エレメント100が受波したエコー信号は、送受切換スイッチ204を通じて受信器205に入力され、受信器205で増幅され、フィルタ206でフィルタリングされ、A/D変換器207でアナログ/ディジタル変換されてメモリ208に記憶される。なお、受信に当たっては、図示しないビームフォーマによって受波ビームのステアリングないしフォーカシング等が行われる。The echo signal received by the transducer element 100 is input to the receiver 205 through the transmission / reception switch 204, amplified by the receiver 205, filtered by the filter 206, and subjected to analog / digital conversion by the A / D converter 207. Stored in the memory 208. Upon reception, steering or focusing of the received beam is performed by a beamformer (not shown).

 送信信号発生器201から発生する送信信号の周波数、振幅、位相、継続時間等はコントローラ209によって制御されるようになっている。送受切換スイッチ204の切換やA/D変換器207の動作タイミングもコントローラ209によって制御される。周波 数 The frequency, amplitude, phase, duration, and the like of the transmission signal generated from the transmission signal generator 201 are controlled by the controller 209. The switching of the transmission / reception switch 204 and the operation timing of the A / D converter 207 are also controlled by the controller 209.

 コントローラ209は例えばMPU(micro processor unit)によって構成される。コントローラ209は、また、メモリ208に記憶されたデータについて後述するような演算を行う。コントローラ209は本発明における演算手段の実施の形態の一例である。The controller 209 is configured by, for example, an MPU (micro processor unit). The controller 209 also performs an operation to be described later on the data stored in the memory 208. The controller 209 is an example of an embodiment of a calculation unit in the present invention.

 送信信号発生器201の出力振幅の切換により、同一音線につき100%振幅の送波と50%振幅の送波が交互に繰り返され、それらの送波に対応する2種類の受信信号がメモリ208に記憶される。By switching the output amplitude of the transmission signal generator 201, transmission of 100% amplitude and transmission of 50% amplitude are alternately repeated for the same sound ray, and two types of received signals corresponding to those transmissions are stored in the memory 208. Is stored.

 送波振幅の切換は、音線毎に逐一行っても良く、また、超音波走査のフレーム毎に行うようにしても良い。音線毎に逐一行うのは2種類の送波の時間差が少ない点で好ましい。フレーム毎に行うのは振幅の切換頻度を落とせる点で好ましい。The switching of the transmission wave amplitude may be performed for each sound ray, or may be performed for each ultrasonic scanning frame. It is preferable to perform the operation one by one for each sound ray because the time difference between the two types of transmission is small. Performing it for each frame is preferable in that the frequency switching frequency can be reduced.

 コントローラ209は、同一音線の受信信号毎に、50%送波による受信信号を2倍して100%送波による受信信号との差を求め1回分の受信信号とする。 被検体内のエコー源が全て線形の反射源であるとき、すなわち送波振幅に比例したエコーを返すものであるときは、100%送波による受信信号と50%送波による受信信号を2倍したものとは全ての周波数成分が同じ値になる。したがって、両者の差を求めることにより、送波の基本波成分はもとより送波にもともと含まれている高調波成分も相殺されて消える。{Circle around (2)} For each reception signal of the same sound ray, the controller 209 doubles the reception signal by 50% transmission and obtains the difference from the reception signal by 100% transmission to obtain one reception signal. When the echo sources in the subject are all linear reflection sources, that is, when they return echoes proportional to the transmission amplitude, the received signal by 100% transmission and the reception signal by 50% transmission are doubled. All the frequency components have the same value. Therefore, by calculating the difference between them, not only the fundamental wave component of the transmitted wave but also the harmonic component originally contained in the transmitted wave are canceled and disappear.

 これに対して、被検体内にマイクロバルーン造影剤があるときはそのエコーの中の非線形成分は送波振幅の2乗に比例するので、100%送波による受信信号と50%送波による受信信号を2倍したものとの間には相違が生じる。したがって両者の差を求めることによりこのような非線形エコー源からのエコーを得ることができる。On the other hand, when the microballoon contrast agent is present in the subject, the nonlinear component in the echo is proportional to the square of the transmission amplitude, so that the reception signal by 100% transmission and the reception by 50% transmission There is a difference between doubling the signal. Therefore, the echo from such a nonlinear echo source can be obtained by calculating the difference between the two.

 すなわち、第2高調波を取り出すためのフィルタ等を特に用いなくても非線形エコー源からのエコーだけを得ることができる。さらに、第2高調波を取り出すためのフィルタを用いたとしてもそれを通過してしまう、送信系および受信系にもともと含まれる非線形成分も取り除くことができる。That is, it is possible to obtain only the echo from the non-linear echo source without using a filter or the like for extracting the second harmonic. Furthermore, even if a filter for extracting the second harmonic is used, a non-linear component originally included in the transmission system and the reception system that passes through the filter can be removed.

 したがって、送信器202および受信器205として特別にリニアリティの良いものを用いる必要はなく、通常の超音波撮影に用いられるものをそのまま用いて良い。また、フィルタ203および206も通常の超音波撮影に用いられるものをそのまま用いて良く、それぞれ厳格なローパスフィルタおよび第2高調波フィルタである必要はない。すなわち、第2高調波による超音波撮影のために特別な送受信機構を必要としない。Therefore, it is not necessary to use a transmitter having a particularly high linearity as the transmitter 202 and the receiver 205, and a transmitter used for ordinary ultrasonic imaging may be used as it is. The filters 203 and 206 may be the same as those used for normal ultrasonic imaging, and need not be strict low-pass filters and second harmonic filters. That is, no special transmission / reception mechanism is required for ultrasonic imaging using the second harmonic.

 なお、送波の振幅は100%と50%に限らず、所定のレベルとその1/2として良い。また、1/2とは限らず任意の比率1/k(k>1)とし、対応する受信信号をk倍するようにしても良い。The amplitude of the transmission is not limited to 100% and 50%, but may be a predetermined level and a half thereof. Further, the ratio is not limited to 1/2, but may be an arbitrary ratio 1 / k (k> 1), and the corresponding received signal may be multiplied by k.

 また、1/2レベル送波による受信信号を2倍する代わりに、1/2レベルでの送受信を同一音線に2回行って得られた受信信号を加算するようにしても良い。この方法は、加算によるノイズの平均化作用によりノイズの少ない受信信号が得られる点で好ましい。{Circle around (2)} Instead of doubling the received signal by the レ ベ ル level transmission, the received signal obtained by transmitting and receiving at the 送 受 信 level twice to the same sound ray may be added. This method is preferable in that a received signal with less noise can be obtained by an averaging effect of noise by addition.

 図11に、送受信部2の実施の形態の他の例のブロック図を1チャンネル分について示す。図11において、図10と同様の部分には同一の記号を付して説明を省略する。図11においてはフィルタ206とA/D変換器207の間に復調器210が挿入されており、これによって、受信信号を周波数2f0で復調するようになっている。FIG. 11 shows a block diagram of another example of the embodiment of the transmission / reception unit 2 for one channel. In FIG. 11, the same parts as those in FIG. In FIG. 11, a demodulator 210 is inserted between the filter 206 and the A / D converter 207, so that the received signal is demodulated at the frequency 2f0.

 コントローラ209によって送信信号発生器201の出力位相を切り換えることにより、同一音線につき、周波数f0の0°位相の送波と180°位相の送波が交互に繰り返される。なお、送波位相の切換は超音波走査のフレーム単位で行うようにしても良い。(4) By switching the output phase of the transmission signal generator 201 by the controller 209, the transmission of 0 ° phase and the transmission of 180 ° phase of the frequency f0 are alternately repeated for the same sound ray. The switching of the transmission phase may be performed for each frame of the ultrasonic scanning.

 それらの送波に対応する2種類の受信信号が復調器210により2f0で復調されA/D変換器207でディジタル信号に変換されてメモリ208に記憶される。コントローラ209は、0°位相の送波に対する受信信号と180°位相の送波に対する受信信号との和を求め1回分の受信信号とする。(2) The two types of received signals corresponding to these transmissions are demodulated at 2f0 by the demodulator 210, converted to digital signals by the A / D converter 207, and stored in the memory 208. The controller 209 obtains the sum of the received signal for the 0 ° phase transmission and the received signal for the 180 ° phase transmission to obtain one reception signal.

 受信信号が2f0で復調されることにより、復調後の信号において基本周波数成分については0°位相の送波に対応する受信信号と180°位相の送波に対応する受信信号は互いに逆極性となるので、和をとることにより相殺される。As the received signal is demodulated at 2f0, the received signal corresponding to the 0 ° phase transmission and the reception signal corresponding to the 180 ° phase transmission have opposite polarities with respect to the fundamental frequency component in the demodulated signal. So they are offset by taking the sum.

 一方、第2高調波成分については基本周波数f0の180°の位相シフトは360°の位相シフトに相当するから、復調後の信号において0°位相の送波に対応する受信信号と180°位相の送波に対応する受信信号は同極性となり和をとることにより倍加する。すなわち、エコーの基本周波成分は相殺され第2高調波成分が強め合うので、特別なフィルタを用いなくても第2高調波のみのエコーを得ることができる。以上の状況を図12に示す。On the other hand, for the second harmonic component, the 180 ° phase shift of the fundamental frequency f0 corresponds to the 360 ° phase shift, so that the demodulated signal and the received signal corresponding to the 0 ° transmission have a 180 ° phase shift. The received signals corresponding to the transmitted waves have the same polarity and are doubled by taking the sum. That is, the fundamental frequency component of the echo is canceled out and the second harmonic component reinforces, so that an echo of only the second harmonic can be obtained without using a special filter. The above situation is shown in FIG.

 観点を変えて説明すれば、図13に示すように一定の繰り返し周期PRT(pulse repetition time)で発生する周波数f0のパルス信号のフーリエ変換は図14に示すようになり、周波数f0の部分の周波数スペクトラムと周波数2f0の部分のそれとはぴったり一致する順序で並ぶ。ここで、スペクトラムの間隔はPRF(pulse repetition frequency)となる。PRFはPRTの逆数である。In other words, the Fourier transform of the pulse signal of frequency f0 generated at a constant repetition period PRT (pulse @ repetition @ time) as shown in FIG. 13 is as shown in FIG. The spectrum and the frequency 2f0 part are arranged in an order that exactly matches. Here, the spectrum interval is PRF (pulse @ repetition @ frequency). PRF is the reciprocal of PRT.

 これに対して、本形態のようにPRT毎にパルスの位相を反転すると(図15)その周波数スペクトラムは図16に示すようになる。すなわち、第2高調波2f0はPRFの奇数次になり、基本周波数f0の位置にはスペクトラムが存在しなくなる。On the other hand, when the phase of the pulse is inverted for each PRT as in this embodiment (FIG. 15), the frequency spectrum becomes as shown in FIG. That is, the second harmonic 2f0 has an odd order of the PRF, and no spectrum exists at the position of the fundamental frequency f0.

 ただし、基本周波数成分にドプラシフトがある場合、その分は相殺されずドプラ信号として残る。したがって、本形態はBモード用に第2高調波成分を抽出する用途に加えて、ドプラモード用に基本周波数成分のドプラシフト成分を抽出する用途にも適用できる。However, if there is a Doppler shift in the fundamental frequency component, that portion is not canceled and remains as a Doppler signal. Therefore, the present embodiment can be applied not only to the use of extracting the second harmonic component for the B mode but also to the use of extracting the Doppler shift component of the fundamental frequency component for the Doppler mode.

 CWドプラモードを実施するときは、図17に示すように送信信号発生器201に周波数f0の連続波を発生させ、その位相を一定の周期で0°と180°とに切り換える。このとき、エイリアシングを防止するため位相切換の周期の逆数(PRF相当)の1/2は検出したいドプラシフトより十分大きくする必要がある。When the CW Doppler mode is performed, a continuous wave having a frequency f0 is generated in the transmission signal generator 201 as shown in FIG. 17, and its phase is switched between 0 ° and 180 ° at a constant cycle. At this time, in order to prevent aliasing, it is necessary to make 逆 of the reciprocal (corresponding to PRF) of the cycle of the phase switching sufficiently larger than the Doppler shift to be detected.

 送波の実施形態の他の例としては、基本周波数f0の送信信号を90°ずつ位相を変えて同一音線に4回ずつ送波する方法もある。すなわち、0°,90°,180°および270°の位相で順次に送波するものである。そして、それぞれのエコー受信信号を2f0で復調しディジタル化してメモリ208に記憶し、次いで4つの受信信号を全加算する。As another example of the embodiment of the transmission, there is a method of transmitting the transmission signal of the fundamental frequency f0 four times to the same sound ray while changing the phase by 90 °. That is, the signals are sequentially transmitted at phases of 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °. Then, each echo reception signal is demodulated at 2f0, digitized and stored in the memory 208, and then the four reception signals are fully added.

 この場合、基本周波数f0の90°は第2高調波の180°に相当するから4つの受信信号を全加算することにより基本周波数成分に加えて第2高調波成分も打ち消す。この状況を図18に示す。In this case, 90 ° of the fundamental frequency f0 is equivalent to 180 ° of the second harmonic, so that the four harmonics are canceled out by adding all four received signals in addition to the fundamental frequency component. This situation is shown in FIG.

 このとき、第2高調波成分にドプラシフトがある場合はその成分は4つの信号の全加算によっても打ち消されないで残る。すなわち、本形態は主として第2高調波のドプラシフトを抽出するものとなる。ただし、基本周波数のドプラシフトもある成分は抽出される。(4) At this time, if there is a Doppler shift in the second harmonic component, the component remains without being canceled even by full addition of the four signals. That is, the present embodiment mainly extracts the Doppler shift of the second harmonic. However, a component having a Doppler shift of the fundamental frequency is extracted.

 CWドプラモードを実施するときは、図19に示すように送信信号発生器201に周波数f0の連続波を発生させ、その位相を一定の周期で0°,90°,180°,270°と切り換える。このとき、位相切換の周期の逆数(PRF相当)の1/2は検出したいドプラシフトより十分大きくしてエイリアシングを防止する必要がある。When the CW Doppler mode is performed, a continuous wave having a frequency f0 is generated in the transmission signal generator 201 as shown in FIG. 19, and its phase is switched between 0 °, 90 °, 180 °, and 270 ° at a constant cycle. . At this time, it is necessary to prevent the aliasing by making the half of the reciprocal (corresponding to the PRF) of the phase switching period sufficiently larger than the Doppler shift to be detected.

 図20に、第2高調波成分についてCWドプラモードを実施するときの送信信号の他の形態を示す。図20に示す送信信号は周波数がf0+Δfとf0−Δfの2つの信号を合成したものである。FIG. 20 shows another form of the transmission signal when the CW Doppler mode is performed for the second harmonic component. The transmission signal shown in FIG. 20 is obtained by combining two signals having frequencies f0 + Δf and f0−Δf.

 この信号が非線形エコー源に照射されるとその非線形性により周波数f0+Δfとf0−Δfのミキシングが行われ周波数2foのエコーが得られる。この状態を図21にスペクトラムによって示す。(4) When this signal is applied to the nonlinear echo source, mixing of the frequencies f0 + Δf and f0−Δf is performed due to the nonlinearity, and an echo of the frequency 2fo is obtained. This state is shown in FIG. 21 by a spectrum.

 図21に示すように、このような送受信によれば送信信号に基本周波数f0が含まれなくなるので、それを除去するための手段を全く必要とせずに第2高調波成分に関するCWドプラ計測を行うことができる。なお、この場合もΔf/2は検出したいドプラシフトより十分大きくしてエイリアシングを防止する必要がある。As shown in FIG. 21, since the transmission signal does not include the fundamental frequency f0 according to such transmission / reception, CW Doppler measurement on the second harmonic component is performed without any means for removing the fundamental frequency f0. be able to. Also in this case, it is necessary to prevent the aliasing by making Δf / 2 sufficiently larger than the Doppler shift to be detected.

 図22に、送受信部2の実施の形態の他の例のブロック図を1チャンネル分について示す。図22において、図10と同様の部分には同一の記号を付して説明を省略する。図22においてはA/D変換器207とメモリ208の間に基本波除去器211が挿入されており、これによって、受信信号から基本周波数f0の成分が除去されるようになっている。FIG. 22 shows a block diagram of another example of the embodiment of the transmission / reception unit 2 for one channel. In FIG. 22, the same parts as those in FIG. In FIG. 22, a fundamental wave remover 211 is inserted between the A / D converter 207 and the memory 208, whereby the component of the fundamental frequency f0 is removed from the received signal.

 基本波除去器211は、図23に示すように、基本波の半波長(λ/2)に相当する遅延時間を有する遅延回路212を通した信号とそれを通さない信号との和を加算器213で加算するように構成されている。遅延回路212は例えばシフトレジスタ等によって実現される。As shown in FIG. 23, the fundamental wave remover 211 adds the sum of the signal passed through the delay circuit 212 having a delay time corresponding to a half wavelength (λ / 2) of the fundamental wave and the signal not passed through the delay circuit 212 to an adder. 213. The delay circuit 212 is realized by, for example, a shift register or the like.

 遅延回路212を通ることにより基本波成分は位相が180°変わるが、第2高調波成分は360°変わる。したがって、これらが遅延を受けない入力信号と加算されることにより、基本波成分は打ち消し合って消滅し第2高調波成分が倍加する。すなわち、第2高調波の抽出が行われる。The phase of the fundamental wave component changes by 180 ° through the delay circuit 212, but the second harmonic component changes by 360 °. Therefore, when these are added to the input signal which is not delayed, the fundamental wave components cancel each other out, and the second harmonic component is doubled. That is, extraction of the second harmonic is performed.

 なお、遅延回路212にアナログ遅延回路を用い加算器213にアナログ加算器を用いることによりアナログの基本波除去器を構成することができる。その場合は基本波除去器はA/D変換器207の前に設けられる。Note that an analog fundamental wave remover can be configured by using an analog delay circuit for the delay circuit 212 and an analog adder for the adder 213. In that case, the fundamental wave remover is provided before the A / D converter 207.

 基本波除去器211はコントローラ209の機能によって実現するようにしても良い。すなわち、メモリ208に記憶された受信信号について、コントローラ209により同一音線の信号同士を基本波の半波長だけずらして加算すれば良い。これによって基本波成分を消去して第2高調波成分を抽出することができる。このようにするれば基本波除去器211のハードウェアを省略することができるので好都合である。The fundamental wave remover 211 may be realized by the function of the controller 209. That is, regarding the received signals stored in the memory 208, signals of the same sound ray may be shifted by a half wavelength of the fundamental wave and added by the controller 209. As a result, the fundamental component can be eliminated and the second harmonic component can be extracted. This is convenient because the hardware of the fundamental wave remover 211 can be omitted.

 図24に、送受信部2の実施の形態の他の例のブロック図を隣合う2チャンネル分について示す。同様なチャンネル対が超音波プローブ1の全ての振動子について設けられる。図24において、図10と同様の部分には同一の記号を付して説明を省略する。FIG. 24 shows a block diagram of another example of the embodiment of the transmission / reception unit 2 for two adjacent channels. Similar channel pairs are provided for all transducers of the ultrasonic probe 1. 24, the same parts as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

 ここで、これら2つのチャンネルは送波および受波の超音波ビームの形成に関わる1対のチャンネルである。両チャンネルにおいて、送信信号発生器201(201’)〜送受信切換スイッチ204(204’)およびコントローラ209は本発明における駆動手段の実施の形態の一例である。また、コントローラ209は本発明における加算手段の実施の形態の一例である。Here, these two channels are a pair of channels related to the formation of the transmitted and received ultrasonic beams. In both channels, the transmission signal generator 201 (201 ') to the transmission / reception changeover switch 204 (204') and the controller 209 are an example of an embodiment of the driving means in the present invention. Further, the controller 209 is an example of an embodiment of the adding means in the present invention.

 コントローラ209は送信信号発生器201および201’を制御してそれらが発生する送信信号の間に基本波の90°に相当する位相差を与えるようになっている。これによって、振動子100および100’からはこのような位相差を持つ超音波がそれぞれ送波される。The controller 209 controls the transmission signal generators 201 and 201 'to provide a phase difference corresponding to 90 [deg.] Of the fundamental wave between the transmission signals generated by them. As a result, ultrasonic waves having such a phase difference are transmitted from the vibrators 100 and 100 ′, respectively.

 なお、図示しないビームフォーマにより、振動子100および100’から送波される超音波は同一の音線ないし焦点を持つようにビームフォーミング処理される。ただし、ビームフォーミングによって上記90°の位相差を損なわないようになっている。The ultrasonic waves transmitted from the vibrators 100 and 100 'are subjected to beam forming by a beamformer (not shown) so as to have the same sound ray or focus. However, the 90 ° phase difference is not impaired by beam forming.

 基本波の90°に相当する位相差を与える方法としては、送信信号発生器201と201’が発生する送信信号の波形を互いに90°の位相差を持つものにする方法と、同一の波形について90°の位相差に相当する時間差を与える方法がある。後者は実現が容易な点で好ましい。As a method of giving a phase difference equivalent to 90 ° of the fundamental wave, a method of making the waveforms of the transmission signals generated by the transmission signal generators 201 and 201 ′ have a phase difference of 90 ° with respect to the same waveform There is a method of giving a time difference corresponding to a phase difference of 90 °. The latter is preferable in that it can be easily realized.

 あるいは、振動子100および100’の超音波放射面の位置を基本波の90°すなわち基本波の4分の1波長(λ/4)に相当する距離だけ超音波の進行方向に異ならせるようにしても良い。この場合、送信信号発生器201,201’が発生する送信信号の位相を変えないで良いのが好ましい。Alternatively, the positions of the ultrasonic wave radiating surfaces of the vibrators 100 and 100 'are made different from each other in the traveling direction of the ultrasonic wave by a distance corresponding to 90 [deg.] Of the fundamental wave, namely, a quarter wavelength ([lambda] / 4) of the fundamental wave. May be. In this case, it is preferable that the phases of the transmission signals generated by the transmission signal generators 201 and 201 'do not need to be changed.

 基本波の90°に相当する位相差は第2高調波に対しては180°の位相差となる。このため、振動子100および100’から送波される超音波に第2高調波成分が含まれていたとしても送波ビームにおいては打ち消し合って消滅する。したがって、被検体内のエコー源には基本波(および第3高調波)のみからなる超音波が照射される。このようにして、フィルタを用いることなく送波超音波から第2高調波成分を取り除くことができる。位相 A phase difference corresponding to 90 ° of the fundamental wave is a 180 ° phase difference with respect to the second harmonic. For this reason, even if the second harmonic component is contained in the ultrasonic waves transmitted from the transducers 100 and 100 ', they cancel each other out in the transmitted beam and disappear. Therefore, an ultrasonic source consisting of only the fundamental wave (and the third harmonic) is irradiated to the echo source in the subject. In this way, the second harmonic component can be removed from the transmitted ultrasonic wave without using a filter.

 振動子100および100’がそれぞれ受波したエコー信号はそれぞれの受信系で受信処理されてメモリ208および208’に記憶される。なお、受信に当たり図示しないビームフォーマによって受波のビームフォーミングすなわちビームのステアリングやフォーカシング等が行われる。The echo signals received by the 'oscillators 100 and 100' are received by respective receiving systems and stored in the memories 208 and 208 '. Upon reception, beamforming of received waves, that is, beam steering, focusing, and the like are performed by a beamformer (not shown).

 エコー受信信号については、メモリ208および208’にそれぞれ記憶された受信信号をコントローラ209によって基本波の180°に相当する位相差で足し合わせるようになっている。With respect to the echo reception signal, the reception signal stored in each of the memories 208 and 208 ′ is added by the controller 209 with a phase difference corresponding to 180 ° of the fundamental wave.

 これによって、受信信号の基本波成分が打ち消し合って消滅し、一方、第2高調波成分については基本波の180°に相当する位相差は360°となって同位相となるから加算によって倍加する。すなわち、第2高調波のみからなる受信信号を得ることができる。このようにして、フィルタを用いることなく第2高調波のエコーを抽出することができる。As a result, the fundamental wave components of the received signal cancel each other out, and on the other hand, the second harmonic component has a phase difference equivalent to 180 ° of the fundamental wave of 360 ° and has the same phase. . That is, a received signal consisting of only the second harmonic can be obtained. Thus, the echo of the second harmonic can be extracted without using a filter.

 なお、振動子100と100’として基本波のλ/4だけ超音波放射面がずれたものを用いたときは、2つの受信信号の間にすでに基本波の90°の位相差があるのでさらに90°の位相差を付加して加算することにより第2高調波のエコーを抽出することができる。In addition, when the transducers 100 and 100 ′ whose ultrasonic radiation planes are shifted by λ / 4 of the fundamental wave are used, there is already a phase difference of 90 ° of the fundamental wave between the two received signals, so that there is a further difference. The echo of the second harmonic can be extracted by adding and adding a phase difference of 90 °.

 (5)3次元撮影および組織変位の追跡
 図25に、超音波プローブ1による被検体内の走査の様子を示す。超音波プローブ1としては振動子エレメントの2次元アレイを有するものが用いられる。送受信部2はそのような超音波プローブ1のビームフォーミングを制御して被検体内を3次元走査する。
(5) Three-Dimensional Imaging and Tracking of Tissue Displacement FIG. 25 shows how the ultrasonic probe 1 scans the inside of the subject. As the ultrasonic probe 1, a probe having a two-dimensional array of transducer elements is used. The transmission / reception unit 2 controls the beam forming of the ultrasonic probe 1 to scan the inside of the subject three-dimensionally.

 被検体内の3次元走査は少なくとも最初の1回は所望の空間分解能が得られる程度に十分に密な音線によって行われ、その受信信号に基づいてBモード処理部3によりBモード画像が形成され、このBモード画像データがデータ処理部9により記憶部10に記憶される。これによって記憶部10には所望の空間分解能の3次元画像(静止画像)が保持される。At least the first three-dimensional scan of the subject is performed by sound rays sufficiently dense to obtain a desired spatial resolution, and a B-mode image is formed by the B-mode processing unit 3 based on the received signal. Then, the B mode image data is stored in the storage unit 10 by the data processing unit 9. Thereby, the storage unit 10 holds a three-dimensional image (still image) having a desired spatial resolution.

 この3次元画像について注目点の決定がなされる。注目点としては、例えば図26に示すように、角部、高輝度部、音線に直交する距離方向の界面、音線に平行な方位方向の界面等が選ばれる。これらの注目点は数点ないし十数点あれば十分である。注目 The attention point is determined for this three-dimensional image. As a point of interest, for example, as shown in FIG. 26, a corner, a high-luminance part, an interface in a distance direction orthogonal to the sound ray, an interface in an azimuth direction parallel to the sound ray, and the like are selected. A few or more than ten points of interest are sufficient.

 注目点の決定は手動または自動で行われる。手動の場合は操作者が表示部7に表示された画像上で指定する。自動の場合は、データ処理部9により画像データから2次微分等によってエッジ検出を行い、その中からハフ(Hough)変換等により音線に直交する界面と平行な界面を抽出し、それら界面の例えば微分値が最大になる点に注目点を定める。The point of interest is determined manually or automatically. In the case of manual operation, the operator specifies on the image displayed on the display unit 7. In the automatic case, the data processing unit 9 performs edge detection from the image data by secondary differentiation or the like, and extracts an interface parallel to an interface orthogonal to the sound ray by Hough transformation or the like from the edge detection. For example, a point of interest is determined at a point where the differential value becomes maximum.

 データ処理部9は送受信部2を制御することにより、次回以降の走査をこれらの注目点のみについて行わせる。このような走査は数十本の音線によって行えるので実時間で走査することができる。(4) The data processing unit 9 controls the transmission / reception unit 2 to cause the next and subsequent scans to be performed only on these points of interest. Since such scanning can be performed by using several tens of sound rays, scanning can be performed in real time.

 受信信号に基づいて3次元像が形成され、記憶部10に記憶される。この3次元像は注目点の現在位置を示すものとなる。
 ところで、被検体内の組織は、変位や変形はあっても短時間内に発生したり消滅したりはせず、また、配列の順序も入れ替わることはない。したがって、注目点の変位から3次元像の変形量を推定し最初に求めた精密な3次元像をそれに合わせて変形すれば、比較的良い近似でその時点の被検体内の状態を表す3次元像を得ることができる。
A three-dimensional image is formed based on the received signal and stored in the storage unit 10. This three-dimensional image indicates the current position of the point of interest.
By the way, the tissue in the subject does not occur or disappear within a short time even if the tissue is displaced or deformed, and the order of the arrangement does not change. Therefore, by estimating the deformation amount of the three-dimensional image from the displacement of the point of interest and deforming the precise three-dimensional image obtained first according to it, the three-dimensional image representing the state in the subject at that time can be obtained with a relatively good approximation. An image can be obtained.

 図27に、画像の変形の説明図を示す。なお、説明の便宜上、2次元に縮退して表現してある。画像の変形は次のように行われる。
 (1)最初の走査によって正規の音線密度による元画像を得る(図27(a))。
 (2)次の回の粗い走査によって注目点の位置を求め、注目点の新たな位置と元の位置とを比較する(図27(b))。
 (3)注目点について元の位置からの変位を示すベクトルを求める(図27(c))。
 (4)得られたベクトルを外延補間して画像の全ピクセルについての変位ベクトルを求める(図27(d))。
 (5)全ピクセルの変位ベクトルに基づいて元の画像を変形させ、現時点の画像とする(図27(e))。
FIG. 27 is a diagram illustrating an image deformation. Note that, for convenience of description, the expression is reduced to two dimensions. The transformation of the image is performed as follows.
(1) An original image with a normal sound ray density is obtained by the first scan (FIG. 27A).
(2) The position of the point of interest is obtained by the next coarse scanning, and the new position of the point of interest is compared with the original position (FIG. 27B).
(3) A vector indicating the displacement of the target point from the original position is obtained (FIG. 27C).
(4) The obtained vectors are extrapolated to obtain displacement vectors for all pixels of the image (FIG. 27D).
(5) The original image is deformed based on the displacement vectors of all the pixels to be the current image (FIG. 27E).

 注目点の走査、変位ベクトルの計算および元画像の変形は、正規の音線密度で3次元走査するよりも遙かに短時間で行うことができる。したがって、上記のような元画像の変形を行うことにより、所望の空間分解能の3次元像を実時間で得ることができる。The scanning of the point of interest, the calculation of the displacement vector, and the deformation of the original image can be performed in a much shorter time than the three-dimensional scanning at the normal sound ray density. Therefore, a three-dimensional image with a desired spatial resolution can be obtained in real time by deforming the original image as described above.

 以下、注目点のみについての走査と注目点の変位に応じた元画像の変形を繰り返すことにより実時間の3次元像を得ることができる。そして、この画像を表示部7で表示することにより実時間の3次元画像表示が行える。なお、元画像の変形は、画像データの読出アドレスを変換するテーブルを用い、そのアドレス変換テーブルを変位ベクトルに応じて書き換えることによって行うのが高速化の点で好ましい。Hereinafter, a real-time three-dimensional image can be obtained by repeating scanning of only the target point and deformation of the original image according to the displacement of the target point. Then, by displaying this image on the display unit 7, real-time three-dimensional image display can be performed. In addition, it is preferable that the original image is deformed by using a table for converting the read address of the image data and rewriting the address conversion table according to the displacement vector in terms of speeding up.

 また、元画像は一定の間隔で撮り直すようにすることがより実態に忠実な3次元像を得る点で好ましい。また、画像の変形は常に元画像について行う代わりに変形済みの直前の画像について行うようにしても良い。(4) It is preferable to retake the original image at regular intervals in order to obtain a three-dimensional image more faithful to the actual situation. In addition, instead of always performing the transformation of the original image, the transformation of the image immediately before the transformation may be performed.

 上記のようにして注目点の変位が常に追跡されるので、造影剤の注入部位が体動等により変位しても注目点の変位に基づいてその所在を追跡することができる。したがって、常にその部位の現在位置における造影剤の濃度値等を測定することができる。これによって初めて正確な計測が行え、例えば図28に示すような造影剤の測定カーブを得ることができる。(4) Since the displacement of the point of interest is always tracked as described above, even if the injection site of the contrast agent is displaced due to body motion or the like, the location of the point of interest can be tracked based on the displacement of the point of interest. Therefore, it is possible to always measure the density value of the contrast agent at the current position of the site. As a result, accurate measurement can be performed for the first time, and a measurement curve of a contrast agent as shown in FIG. 28 can be obtained.

本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。It is a block diagram of an example of an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an ultrasonic probe according to an example of an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an ultrasonic probe according to an example of an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの周波数特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a frequency characteristic of an ultrasonic probe according to an example of an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an ultrasonic probe according to an example of an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an ultrasonic probe according to an example of an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an ultrasonic probe according to an example of an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an ultrasonic probe according to an example of an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an ultrasonic probe according to an example of an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部の動作説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の装置における基本波除去部のブロック図である。It is a block diagram of a fundamental wave removal part in an example of an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of a transmission / reception unit in the device according to the example of the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の装置における3次元走査の概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram of three-dimensional scanning in the apparatus according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の一例の装置における注目点の概念図である。It is a conceptual diagram of the attention point in the apparatus of an example of Embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の一例の装置における画像処理の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of image processing in the device according to the embodiment of the present invention; 造影剤を用いた計測における計測値の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the measured value in the measurement using a contrast agent.

符号の説明Explanation of reference numerals

 100,200,300 超音波診断装置
 1     超音波探触子
 2     送受信部
 3     直交検波部
 4     パワー演算部
 5,25  血流イメージ生成部
 6     表示器
 11    タイマー
 12,34 操作部
 21    パワーピークホールド部
 22    直前パワー・経過時間保持部
 31    同期部
 32    パワー・経過時間記憶部
 33    表示モード別血流イメージ生成部
 331   スルーモード処理部
 332   ピークホールドモード処理部
 333   流入閾値ホールドモード処理部
 334   流出閾値ホールドモード処理部
 335   重畳モード処理部
 336   モノクロモード処理部
 337   色相グラデーションモード処理部
 35    スイッチ
100, 200, 300 Ultrasound diagnostic apparatus 1 Ultrasonic probe 2 Transmitter / receiver 3 Quadrature detector 4 Power calculator 5, 25 Blood flow image generator 6 Display 11 Timer 12, 34 Operation unit 21 Power peak hold unit 22 Last power / elapsed time storage unit 31 Synchronization unit 32 Power / elapsed time storage unit 33 Blood flow image generation unit by display mode 331 Through mode processing unit 332 Peak hold mode processing unit 333 Inflow threshold hold mode processing unit 334 Outflow threshold hold mode processing Unit 335 superimposition mode processing unit 336 monochrome mode processing unit 337 hue gradation mode processing unit 35 switch

Claims (3)

 被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像装置において、被検体に第1の位相の超音波と前記第1の位相とは実質的に180°異なる第2の位相の超音波とを交互に送波する送波手段と、前記第1の位相で送波した超音波に基づくエコーと前記第2の位相で送波した超音波に基づくエコーとを受信する受信手段と、前記第1の位相で送波した超音波に基づくエコー受信信号と前記第2の位相で送波した超音波に基づくエコー受信信号との和の信号を求める演算手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。In an ultrasonic imaging apparatus that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses a second harmonic component of the echo, the ultrasonic wave having a first phase differs from the first phase by substantially 180 ° to the subject. A transmitting means for transmitting the ultrasonic wave of the second phase alternately; and an echo based on the ultrasonic wave transmitted at the first phase and an echo based on the ultrasonic wave transmitted at the second phase. Receiving means for receiving, and calculating means for obtaining a signal of a sum of an echo received signal based on the ultrasonic wave transmitted at the first phase and an echo received signal based on the ultrasonic wave transmitted at the second phase. An ultrasonic imaging apparatus, comprising:  被検体に超音波を送波しそのエコーの第2高調波成分を利用する超音波撮像装置において、超音波ビームの形成に関わる1対の振動子について前記1対の振動子から送波された超音波が形成する送波ビームにおいて振動周波数の第2高調波成分が互いに打ち消し合う位相となるように1対の送信信号で駆動する駆動手段と、前記1対の振動子の受信信号が形成する受波ビームにおいて振動周波数の第2高調波成分が互いに強め合う位相となるように1対の受信信号を加算する加算手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。In an ultrasonic imaging apparatus that transmits an ultrasonic wave to a subject and uses the second harmonic component of the echo, a pair of transducers involved in forming an ultrasonic beam are transmitted from the pair of transducers. Driving means driven by a pair of transmission signals so that the second harmonic components of the vibration frequency in the transmission beam formed by the ultrasonic waves have mutually canceling phases, and reception signals of the pair of transducers are formed. An ultrasonic imaging apparatus comprising: an adder that adds a pair of received signals so that second harmonic components of an oscillation frequency in a received beam have mutually reinforcing phases.  被検体に超音波を送波する送波手段と、前記送波した超音波に基づくエコーを受信する受信手段と、前記エコー受信信号をその基本波の半波長分ずらした信号と前記エコー受信信号との和の信号を求める演算手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。Transmitting means for transmitting an ultrasonic wave to a subject; receiving means for receiving an echo based on the transmitted ultrasonic wave; a signal obtained by shifting the echo received signal by a half wavelength of the fundamental wave; and the echo received signal And an operation means for obtaining a signal of the sum of
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