JP2014147632A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振幅変調法に基づいてコントラスト剤により生じた非線形成分を画像化する場合において、互いに振幅が異なる複数の送信信号間において送信回路の特性に起因する位相差が生じるという問題があった。
【解決手段】被検体にコントラスト剤を注入しないで行う試験測定工程において、２回の試験送受波を実行することにより、互いに振幅が異なる２つの受信信号（ビームデータ）が得られ、それらがメモリに格納される。仮位相差を異ならせながら、２つの受信信号間に対して仮位相差を適用しつつ成分抽出処理が実行される。これにより得られた複数の抽出成分からなる抽出成分特性において最小値を特定することにより位相差が特定される。その位相差が本測定工程において送信信号制御又は受信信号処理で利用される。
【選択図】図１

Description

本発明は超音波診断装置に関し、特に、複数回の送受波によってコントラス剤に由来する非線形成分を画像化する超音波診断装置に関する。

超音波診断の分野において、コントラストイメージング法が知られている。かかる手法は、被検体内に対して注入されたコントラスト剤（マイクロバブル等）を画像化するものである。すなわち、コントラスト剤は生体組織に比べてより大きな非線形性を有しているので、エコー信号中の非線形成分を抽出することにより、コントラスト剤が支配的に表現された画像を形成することが可能である。

そのための手法として振幅変調法（ＡＭ法）が知られている（特許文献１）。振幅変調法では、ビーム走査方向におけるビームアドレスごとに、互いに振幅が異なる複数の送信波が順次送波され、これにより互いに振幅が異なる複数の受信波が得られる。それらの受波により生じた複数の受信信号に対して送信時の振幅関係に対応した利得調整が実行されつつ複数の受信信号が合成される。これにより、線形成分（主に生体組織成分）が抑圧される一方において、非線形成分（主にコントラスト剤成分）が抽出される。ビームアドレスごとの深さ方向に沿った非線形成分をマッピングすることにより、二次元断層画像としてのコントラスト画像が生成される。

特開２０１２−１３５５１６号公報

振幅変調法の実施に当たって、複数の振動素子の中から選択された一部の振動素子（例えば１つおきの振動素子）を駆動することにより、送信音圧を変更することも可能であるが、その場合にはどうしてもサイドローブが出やすくなる。このため、各振動素子に供給する送信信号の振幅（電圧）を可変する方式を採用するのが望ましい。

しかしながら、本発明者らの調査研究によれば、送信信号の振幅の違いによって送信回路の応答に相違が認められ、まったく同じタイミングで互いに振幅が異なる複数の送信信号波形を入力しても、送信信号処理を経た結果、それぞれの送信信号波形の立ち上がりタイミング（及び立ち下がりタイミング）が振幅によって異なってしまうという問題が判明している。

図８にはそのような現象が図示されている。（Ａ）には高振幅をもった送信信号の波形２００が示され、（Ｂ）には低振幅をもった送信信号の波形２０２が示されている。なお、横軸は時間軸であり、縦軸は振幅を示している。例えば、アナログ回路としての増幅器等においては入力波形に応じて応答特性に若干の相違が生じる場合がある。そのような相違によって符号２０４で示されるように２つの波形２００，２０２の間において位相差（立ち上がり点の時間差）が生じている。立ち下がり点でも同様の位相差が生じ得る。そのような位相差は送信信号全体の時間差となって現れ、例えば２つの送信信号間でピークに時間差が生じることになる。これにより、複数の送信信号に対応して得られた複数の受信信号の合成処理の後に、無用な差分成分が生じてしまう。すなわち、複数の受信信号の合成処理においては、生体組織の線形成分をキャンセルしつつ、生体内のコントラスト剤により生じた非線形成分を抽出したいのであるが、上記のような位相差により無用な差分成分が生じる。そのような無用な差分成分は、キャンセルできなかった線形成分であり、非線形成分の画像化つまりコントラスト剤の画像化に当たって、画質劣化要因となる。

本発明の目的は、互いに振幅が異なる送信信号間において生じる位相差による問題が生じないようにすることにある。特に、位相差を精度良く特定してそれを補償することによりコントラスト画像の画質を向上させることにある。

本発明に係る超音波診断装置は、各ビーム位置で複数回の送受波を実行するために互いに振幅が異なる複数の送信信号を生成する送信回路と、前記各ビーム位置での複数回の送受波の実行結果として互いに振幅が異なる複数の受信信号を生成する受信回路と、前記複数の受信信号に対して非線形成分の抽出処理を実行する抽出処理部と、を含み、更に、前記複数の送信信号の生成過程又は前記複数の受信信号の処理過程において、前記送信回路の特性に起因して生じる複数の送信信号間での位相差を補償する補償手段を含む、ことを特徴とするものである。

上記構成によれば、補償手段によって、送信回路の特性に起因して生じる複数の送信信号間での位相差が特定され、その位相差を補償する処理が実行される。位相差の補償は、互いに異なる振幅を有する複数の送信信号間に対する位相差の適用により（例えば、送信回路で生じる位相差が相殺されるように逆の位相差を設定することにより）、互いに異なる振幅を有する複数の受信信号間に対する位相差の適用により、あるいは、送信回路の動作条件の補正等の他の手法により、実現することが可能である。いずれの場合においても、送信回路の特性に起因して生じた位相差を実際に特定すれば高精度の補償を行うことができ、ひいてはコントラスト画像の画質を高められる。

上記構成は、振幅変調法に基づいてコントラスト画像を形成するものであり、個々のビームアドレスごとに、例えば、振幅を異ならせて２回の送受波が実行されるが、３回以上の送受波が実行されてもよい。それらの送受波により得られた複数の受信信号に対して通常、重み付け合成処理（重み付け加算（減算）処理）が適用される。これにより、線形成分がキャンセルされつつ、非線形成分が抽出される。なお、生体組織も非線形性を有し、生体組織からも非線形成分が生じるが、それはコントラスト剤からの非線形成分に比べてかなり小さいものである。

望ましくは、被検体に対してコントラスト剤を注入しないで行う試験測定工程において、複数回の試験送受波によって互いに振幅が異なる複数の受信信号が生成され且つ記憶されるように制御する手段と、前記試験測定工程において、仮位相差を段階的に切り替えながら、前記記憶された複数の受信信号間に仮位相差を適用した上で前記抽出処理が実行されるように制御する手段と、前記試験測定工程において、前記仮位相差を段階的に切り替えながら前記抽出処理を実行することによって得られた複数の抽出成分からなる抽出成分特性に基づいて補償位相差を特定する手段と、を含み、前記試験測定工程後の工程であって前記被検体に対してコントラスト剤を注入して行う本測定工程において、前記補償位相差が前記複数の送信信号間又は前記複数の受信信号間に適用される。

上記構成によれば、実測定工程に先立って試験測定工程が実行され、それによって補償位相差が特定される。すなわち、試験測定工程では、コントラスト剤を注入していない状況下で、複数回の試験送受波（試行的送受波）によって互いに振幅が異なる複数の受信信号が取得され、それらが記憶される。複数の受信信号の記憶により、仮位相差の切り替えの都度、試験送受波を行う必要がなくなる。記憶された複数の受信信号間に対して段階的に仮位相差が適用され、個々の仮位相差ごとに抽出処理結果としての抽出成分が取得される。そして、仮位相差の変化に伴う抽出成分の変化を表す抽出成分特性に基づき、補償用位相差が特定される。望ましくは、抽出成分特性が最も小さくなる地点として補償用位相差が特定される。それを利用した位相差補償により、送信回路由来の差分成分（換言すればキャンセルできなかった生体組織からの線形成分）を効果的に消失又は軽減させることが可能である。そのような条件を見出せるように試験測定工程が本測定工程に先立って実施される。望ましくは、前記補償位相差は前記抽出成分特性における最小値に基づいて特定される。抽出成分特性として、輝度特性、パワー特性等を利用可能である。なお、上記試験測定工程は通常、コントラスト剤の注入前に実行されるが、それをコントラスト剤注入後に実行することも考えられる。その場合、血管がかなり少ない組織部内に関心領域を設定し、その関心領域からの信号に対して上記処理を適用するのが望ましい。

望ましくは、前記複数回の試験送受波が生体内部の二次元の関心領域に対して実行され、前記二次元の関心領域から得られた複数の非線形成分によって前記非線形成分特性が生成される。望ましくは、前記複数回の試験送受波が所定ビーム方位に対して実行され、前記所定ビーム方位から得られた複数の非線形成分によって前記非線形成分特性が生成される。望ましくは、前記抽出処理部は前記複数の受信信号としての複数のＲＦ受信信号の合成処理により非線形成分を抽出する。

本発明によれば、互いに振幅が異なる送信信号間において生じる位相差による問題を解消又は軽減できる。特に、位相差を精度良く特定してそれを補償することによりコントラスト画像の画質を向上できる。

本発明に係る超音波診断装置の基本構成を示すブロック図である。 第１実施形態（第１動作モード）を示すフローチャートである。 走査面上に設定される関心領域（ＲＯＩ）を示す図である。 輝度特性の一例を示す図である。 第２実施形態（第２動作モード）を示すフローチャートである。 走査面上に設定された特定のビーム方位を示す図である。 パワー特性を示す図である。 送信回路に起因する位相差の例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１は超音波診断装置の基本構成を示すブロック図である。図１に示す超音波診断装置は、医療の分野において用いられ、生体内に注入されたコントラスト剤に由来する非線形成分を画像化するものである。より具体的には、本実施形態においては振幅変調法（ＡＭ法）に従って非線形成分が抽出されている。以下においては、ビームアドレス毎に２回の送受波が実行されているが、もちろん３回以上の送受波が実行されてもよい。本実施形態においては、本測定工程に先立って試験測定工程が実施されている。すなわち、試験測定工程の実行によって位相差が補償された上で、本測定工程が実行されている。

図１において、プローブ１０は、生体表面上に当接して用いられるものである。プローブ１０は複数の振動素子からなるアレイ振動子を有している。アレイ振動子によって超音波ビーム１２が形成され、超音波ビーム１２の電子走査により、走査面１４が構成される。本実施形態においては、ビームアドレス毎に上記のように２回の送受波が実行されており、図１においては、１回目の送波が符号１６ａで示され、１回目の受波が符号１６ｂで示されて、２回目の送波が符号１８ａで示され、２回目の受波が符号１８ｂで示されている。このような２つの送受波によって得られた２つの受信信号に対する重み付け合成処理により、線形成分がキャンセルされる一方、非線形成分が抽出される。すなわち、生体組織に由来する信号成分がキャンセルされつつコントラスト剤に由来する信号成分が抽出される。図１において、ｒは深さ方向を示しており、θはビーム走査方向を示している。

超音波ビームの電子走査方式としては、電子リニア走査方式、電子セクタ走査方式、等が知られている。１Ｄアレイ振動子に換えて２Ｄアレイ振動子を設け、超音波ビームを２次元走査することも可能である。図１に示すプローブ１０は体表面上に当接して用いられるものであるが、それに換えて体腔内に挿入して用いられるプローブを設けるようにしてもよい。

送信ビームフォーマー２０は、送信部を構成するものであり、図１に示す例において、送信ビームフォーマー２０は、波形メモリ２２と、複数の送信器２４と、を有している。波形メモリ２２内には、第１送信信号を生成するための波形データと、第１送信信号とは振幅の異なる第２送信信号を生成するための波形データと、が格納されている。その波形データセットが、基本となる振幅毎に用意されてもよい。また、波形データをメモリ上に格納するのではなく、必要な波形データをその都度計算により求めるようにしてもよい。

各送信器２４は、遅延回路２６、Ｄ／Ａ変換器２８及びアンプ３０を有している。遅延回路２６は送信信号に対して送信ビーム形成のための遅延処理を適用するものであり、Ｄ／Ａ変換器２８はデジタル送信信号をアナログ送信信号に変換する回路である。アンプ３０はアナログ送信信号を増幅することにより、対応する振動素子に与える増幅後の送信信号を出力する回路である。そのようなアナログ回路においては、振幅等に依存して応答特性が若干相違する場合があり、それを原因として図８に示したような振幅に依存する位相差が生じる可能性がある。特に、第１送信信号と第２送信信号との間において位相差が生じると、それらに対応する２つの受信信号間において重み付け合成処理を行った場合に、位相差を原因とする無用な差分成分が生じてしまうという問題がある。そのような問題に対処するため、本実施形態に係る超音波診断装置においては、後に説明する主制御部４２内に位相差制御部４４が設けられており、その位相差制御部４４の制御の下で補償位相差が特定され、それを利用した位相差の補償を行うことにより、上記位相差が相殺されるように構成されている。

送信制御部２７は送信ビームフォーマー２０の動作を制御するモジュールであり、送信制御部２７は送信タイミング制御の他、必要に応じて、試験測定工程の実行により特定された補償位相差に基づき、２つの送信信号間に対する時間差の設定を行っている。すなわち、２つの送信信号間において、遅れる送信信号の方に対してその遅れ分を補償するために早く読み出しが行われるように制御を行っている。もちろん、位相差によって時間的に先行してしまう送信信号に対して位相差に相当する時間差分だけ遅れた読み出し制御を行うようにしてもよい。送信制御部２７は、振幅変調法を実現するため、上記のように、ビームアドレス毎に互いに振幅の異なる第１送信信号及び第２送信信号が生成されるように送信ビームフォーマー２０の制御を行っている。

受信ビームフォーマー２８は、複数の振動素子から出力される複数の受信信号に対して整相加算処理を実行するものである。これにより整相加算後の受信信号すなわちビームデータが生成される。そのビームデータは図１に示す構成例において必要に応じてメモリ３０又はメモリ３２に格納される。後述するように、位相差補償後の本測定工程では、ビームアドレス毎に２つの受信信号が得られることになり、先行する受信信号が例えばメモリ３０に一旦格納され、後から来る受信信号のタイミングに合せてメモリ３０に格納された受信信号が読み出される。それらの２つの受信信号間において成分抽出部３６において重み付け合成処理が実行される。これにより、生体組織に由来する線形成分がキャンセルされつつ、コントラスト剤に由来する非線形成分が抽出される。

本測定工程に先立って実行される試験測定工程では、被検体内にコントラスト剤を注入しない状況下で試行的に送受波が行われる。例えば、二次元の関心領域（ＲＯＩ）に対応する複数の受信信号がメモリ３０，３２に格納される。その場合、例えばＲＯＩを横切る複数の第１受信信号（第１ビームデータ）がメモリ３０に格納され、同じく、ＲＯＩを横切る複数の第２受信信号（第２ビームデータ）がメモリ３２に格納される。その上で、仮位相差（仮の時間差）を段階的に切り替えながら、ビームアドレス毎に２つのビームデータ間に仮位相差を適用しつつそれらを重み付け合成することにより、成分抽出部３６の出力として抽出成分が得られる。この試験測定工程において、仮に上記位相差が生じていなければ、抽出成分は、基本的に生体組織に由来する非線形成分となる。一方、上記位相差が生じている場合においては、抽出成分には、生体組織に由来する非線形成分の他に、キャンセルできなかった成分として生体組織に由来する線形成分も含まれることになる。メモリ３０，３２からのビームデータの読み出しは読み出し制御部３４によって制御されており、２つのビームデータ間における読み出しタイミングを調整することにより仮位相差が適用されている。ＲＯＩに対応する複数のビームアドレスに対して上記の処理を行った結果として仮位相差毎に複数のビームアドレスに対応する複数の非線形成分が得られることになる。

なお、試験測定工程において、ＲＯＩに対応する複数のビームアドレスだけに対して送受波が行われるのが望ましいが、走査面の全体に亘って送受波が行われてもよい。いずれにしても、仮位相差毎にＲＯＩ内から上記抽出成分が得られるように信号処理が実行される。ちなみに、メモリ３０，３２に格納される２つのビームデータはそれぞれＲＦ受信信号に相当するものである。成分抽出部３６とＤＳＣ３８との間にはビームデータ処理部が設けられており、それは検波器等を含むものである。なお、上記構成では成分抽出部３６の前段に２つのメモリ３０，３２が設けられていたが、それは例示に過ぎず、それらを単一のメモリで構成するようにしてもよいし、その他の構成を採用してもよい。

デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）３８は、複数のビームアドレスに対応する複数の抽出成分に基づいて二次元断層画像（非線形成分画像）を形成するモジュールである。ＤＳＣ３８は、従来同様に、補間機能、座標変換機能等を有している。本実施形態において、試験測定工程では、座標変換後のＲＯＩ内の画像成分が参照されているが、座標変換前すなわちＤＳＣ３８に入力される前の抽出成分を参照するようにしてもよい。例えば、後に説明する第２実施形態においては、ＤＳＣ３８に入力される前の抽出成分が参照された上で、そのパワーが演算されている。

表示処理部４１は、形成された二次元断層画像に対してグラフィック画像等を合成する処理を実行するモジュールである。表示器４３には形成された二次元断層画像が表示される。

演算部４０は、試験測定工程の第１実施形態において、ＤＳＣ３８により形成された二次元断層画像におけるＲＯＩ内の画像部分（つまり抽出成分）を参照し、それらの積算値又は平均値としての輝度値を演算するモジュールである。すなわち、コントラス剤が存在していない状況下において、成分抽出処理によって生成された成分を参照することにより、送信回路の段階で生じた位相差に基づく無用な差分成分（生体組織に由来する線形成分）を定量化することが可能である。ちなみに、ＲＯＩは図示されていない入力部を利用してユーザーにより設定することが可能である。もちろんＲＯＩを自動的に設定するようにしてもよい。例えばＲＯＩが組織中の実質部内に設定されてもよい。なお、試験測定工程の第２実施形態においては、演算部４０は、ＤＳＣ３８に入力される前の抽出成分を参照し、それに基づいてパワー値を演算している。

位相差制御部４４は、試験測定工程での装置動作を制御するものである。それは本実施形態において主制御部４２の一機能として構成されている。主制御部４２はプログラム及びＣＰＵによって構成されるものである。試験測定工程において、位相差制御部４４の制御の下、試験送受波が実行され、それによってビームアドレス毎に得られた２つの受信信号間において試行的に設定された仮位相差が適用された上で２つの受信信号間において重み付け合成処理が実行される。そのような処理がビームアドレス毎に繰り返される。仮位相差の適用は上述したように合成対象となった２つのビームデータ間における読み出しタイミングの調整により実現可能である。

試験測定工程の第１実施形態において、仮位相差を段階的に切り替えながらＲＯＩ内の輝度値を参照することにより、仮位相差の変化に対する輝度値の変化を表す輝度値特性を得ることができる。そのような輝度値特性における最小値が存在する仮位相差をもって補償位相差を特定することが可能である。すなわち、不要な差分成分が極小となる仮位相差が補償位相差として特定されることになる。被検体にコントラスト剤が注入されていない状況下において、ＲＯＩ内の輝度値は生体組織由来の線形成分及び非線形成分を反映したものであり、前者が実質的に消失して後者だけが残った地点が上記最小値に相当する。このように特定される位相差の符号を反転させることにより送信用補償位相差を特定でき、それが送信制御部２７に設定される。その上で、本測定工程が実施されることになる。すなわち送信回路で生じる位相差を相殺するように補償位相差が適用されつつ、第１送信信号及び第２送信信号が生成される。そのような送信制御に換えて、受信信号処理において位相差の補償を行うことも可能である。すなわち、通常通りの同じタイミングで２つの送信信号の送信を行った上で、それに対応する２つの受信信号間に対して補償位相差（受信用補償位相差）を適用して送信時に生じた位相差をキャンセルすることにより無用な差分成分の発生を防止することが可能である。試験測定工程の第２実施形態では、上記の輝度値特性に代替するパワー特性に基づいて、上記同様に補償位相差が特定される。以下においては、各実施形態について詳述する。

図２を用いて第１実施形態に係る動作を説明する。図２に示すフローチャートは、大別して試験測定工程Ｓ１００と実測定工程Ｓ１０２とにより構成される。図示の例では、試験測定工程Ｓ１００は生体内にコントラスト剤を注入しない状況下で実行されており、その後の本測定工程Ｓ１０２の実行直前に生体内にコントラスト剤が注入される。

Ｓ１０４においては、通常のＢモードに従う送受信が実行され、表示器の画面上に２次元断層画像が表示され、その２次元断層画像上において２次元の関心領域（ＲＯＩ）がユーザーにより設定される。この場合において、２次元断層画像として、成分抽出処理により得られた抽出成分を表す画像が表示されてもよい。あるいは他の画像が表示されてもよい。図３には走査面１４上に設定されるＲＯＩ４８の例が示されている。ＲＯＩ４８は臓器における実質部４６内に設定されており、ＲＯＩ４８は、θ方向においてθ１からθ２までの範囲に設定され、ｒ方向においてｒ１からｒ２までの範囲にわたって設定されている。もちろん図３に示した設定内容は一例に過ぎないものである。

図２に戻って、Ｓ１０６においては、試験測定工程において段階的に設定される仮位相差の範囲及び刻み（ピッチ）が設定される。Ｓ１０８においては、ＲＯＩを通過する複数のビーム方位に対して、それぞれ試行的送受波が実行され、すなわち各ビームアドレス毎に２回の送受波が実行され、これによってビームアドレス毎に２つの受信信号が取得される。２つの受信信号は互いに振幅が異なる関係を有するものである。図１に示した構成例においては、各ビームアドレスに対応する２つのビームデータが２つメモリ上に振り分けられつつ格納される。本実施形態においては、上述したθ１からθ２までの複数のビームアドレスに対して試行的送受波が実行される。

Ｓ１１０においては、仮位相差が設定される。例えば最初にＳ１１０が実行される場合、仮位相差として初期値が設定される。Ｓ１１２においては、上記のように設定された仮位相差を、ペア（セット）関係にある２つの受信信号（２つのビームデータ）間に適用しつつ、それらが重み付け合成処理される。これにより抽出成分が抽出される。抽出成分は上述したように生体組織に由来する線形成分及び非線形成分を含み得るものである。

Ｓ１１４においては、ＤＳＣによって形成される画像におけるＲＯＩ内の輝度値が計算される。具体的には、ＲＯＩ内に存在する抽出成分を表す画素値の積算値又は平均値が計算される。そして、その輝度値が仮位相差に対応付けられつつ図示されていないメモリに格納される。Ｓ１１６においては、仮位相差についての全範囲にわたって仮位相差の設定が完了したか否かが判断され、完了していなければ、Ｓ１１８において仮位相差が１ステップ変更され、その上で、Ｓ１１０以降の各工程が繰り返し実行される。

これにより、複数の仮位相差に対応する複数の輝度値が得られることになり、Ｓ１２０においては、複数の輝度値によって表される輝度値特性に基づいて、送信用補償位相差が特定される。具体的には、輝度値特性における最小値をとる仮位相差が特定され、その仮位相差を相殺する位相差として送信制御用補償位相差が特定される。そのような送信用補償位相差が送信制御部に設定される。あるいは、送信用補償位相差に換えて受信用補償位相差が特定され、その受信用補償位相差が受信信号処理条件として上記の読み出し制御部に対して設定される。

図４には輝度値特性１０８が示されている。なお、横軸は仮位相差を示しており、縦軸は輝度（積算値又は平均値）を示している。符号１００は仮位相差を設定する範囲を示しており、その下限が符号１０２で示され、その上限が符号１０４で示されている。符号１０６は中央位置を示しており、その位置は仮位相差０の地点である。範囲１００の全体にわたって所定の刻みをもって複数の仮位相差を順次設定することにより、複数の輝度値が得られ、それらをプロットすることにより輝度値特性１０８が生成される。輝度値特性１０８における最小値をとる位置１１０を特定することにより、補償用位相差１１２を算出することが可能である。すなわち、図４に示す補償用位相差１１２に相当する分だけマイナスの位相差として送信用補償位相差を特定することが可能であり、あるいは、符号１１２で示す補償用位相差として受信用補償位相差を特定することが可能である。コントラスト剤の影響を受けていない状況下において、輝度特性１０８は無用な差分成分（特にキャンセルできなかった線形成分）の大きさを表すものであり、それにおける最小値をもって補償すべき位相差を特定することが可能となる。

図２に戻って、以上のような試験測定工程Ｓ１００が完了した後、Ｓ１０２において本測定工程が実行され、すなわちコントラストイメージングが実行される。その場合においては、上述したように送信信号制御として位相差が補償され、あるいは、受信信号処理として位相差が補償されることになる。位相差補償がなされた状況下で本測定工程が実行されるので、成分抽出処理では生体組織に由来する線形成分が効果的にキャンセルされ、コントラスト剤に由来する非線形成分を適切に抽出することが可能である。

なお、上記実施形態においては、本測定工程の段階で又はその直前にコントラスト剤が注入されていたが、コントラスト剤の影響をあまり受けない部位にＲＯＩを設定してそこからの信号成分を参照することを前提として、試験測定工程の前にコントラスト剤を注入することも可能である。もっとも、本測定工程でコントラスト剤を適切に画像化するためには、また、試験測定工程においてコントラスト剤の影響をできるだけ受けないようにするためには、本測定工程の直前にコントラスト剤を注入するのが望ましい。

図５には、第２実施形態がフローチャートとして示されている。このフローチャートは大別して試験測定工程Ｓ２００と実測定工程Ｓ２０２とからなるものである。

Ｓ２０４においては、コントラスト剤を注入していない状況において、ユーザーによってキャリブレーションスイッチが入力操作される。これにより、Ｓ２０６において自動的に観測方位が設定される。例えば図６に示すように、走査面１４における特定の方位に自動的に観測方位θ３が設定されることになる。観測方位がマニュアルで設定されるように構成することも可能である。例えば観測方位θ３をプローブ直下方位として定義してもよい。

図５に戻って、Ｓ２０８においては、図２に示したＳ１０６と同様に、仮位相差の範囲及び刻みが設定される。Ｓ２１０においては、観測方位に対して試行的送受波が実行される。すなわち、観測方位に対して２回の送受波が実行され、その結果として２つの受信信号が得られ、それらに対応する２つのビームデータが図１に示した２つのメモリ上に振り分けられつつ格納される。

Ｓ２１２においては、仮位相差が設定される。最初にＳ２１２が実行される場合、仮位相差として初期値が設定される。すなわち、上述した仮位相差の範囲における下限に相当する仮位相差が設定される。Ｓ２１４においては、設定された仮位相差を２つのビームデータ間に適用しつつ、２つのビームデータに対して重み付け合成処理が適用される。これにより抽出成分が得られる。Ｓ２１６においては、得られた抽出成分からパワーが演算される。その場合においては、抽出成分の積算値又は平均値としてパワーが演算される。図１に示す構成例においては、成分抽出部３６から出力される信号（抽出成分）が演算部４０に対して直接的に与えられ、その演算部４０においてパワーが演算される。

図５において、Ｓ２１８では、仮位相差の全範囲にわたって仮位相差の設定が完了したか否かが判断され、完了していない場合には、Ｓ２２０において仮位相差が１ステップ分だけ変更され、その上でＳ２１２以降の各工程が繰り返し実行される。

仮位相差の全範囲にわたって、個々の仮位相差の設定が完了した場合、複数の仮位相差に対応する複数のパワーが得られることになる。そこで、Ｓ２２２においては、それらの複数のパワーによって描かれるパワー特性に基づいて、その最小値に相当する位相差として、補償位相差が特定される。そのような補償位相差に基づいて送信用補償位相差が演算され、それが送信制御部に設定される。あるいは補償位相差としての受信用補償位相差が受信信号処理条件として設定されることになる。

図７には、パワー特性１２２が示されている。横軸は仮位相差を表しており、縦軸はパワーを表している。符号１１４は仮位相差の設定範囲を示しており、符号１１６は下限を示し、符号１１８は上限を示している。符号１２０は仮位相差０の地点を示している。パワー特性１２２において最小値をとる地点１２４を特定することにより、つまり、生体組織からの線形成分が最も小さくなる地点を特定することにより、補償用の位相差１２６を特定することが可能である。

以上のような試験測定工程の実施により、補償位相差を特定することが可能であり、それに基づく送信制御条件あるいは受信信号処理条件の設定が完了した後に、図５に示すＳ２０２において、コントラスト剤が生体に注入された上で、本測定工程が実行される。すなわちコントラストイメージングが実行される。その場合においては、送信回路の特性に起因する無用な差分成分が大幅に軽減あるいは除去されるので、コントラスト画像の画質を高めることが可能である。

上記実施形態においては、試験的送受波を仮位相差毎に実行するのではなく、試験的送受波によって得られたビームデータセットを繰り返し利用するようにしているので、無用な送受波を無くすことができ、また試験測定工程に要する時間を短縮することが可能である。また、上記実施形態においては、送信回路に起因する位相差を補償する条件を自動的に見出すことが可能であり、本測定工程の実施にあたって適切な動作条件を事前に自動的に設定できるという利点が得られる。

既に説明したように、送信回路の特性に起因して生じる位相差はそれが軽微なものであっても、受信信号処理において顕著な差分成分を生じさせるものであり、そのような差分成分を抑圧することにより、コントラスト画像の画質を著しく高めることが可能である。上記実施形態の構成によれば、２つの送受波間で送信振幅が変更される場合、それと同じ条件の下で試験測定工程を実施することが可能であるので、補償用位相差を高精度に特定できるという利点が得られる。

１０ プローブ、２０ 送信ビームフォーマ、２２ 波形メモリ、２４ 送信器、２６ 送信制御部、２８ 受信ビームフォーマ、３０，３２ メモリ、３４ 読み出し制御部、３６ 成分抽出部、４０ 演算部、４４ 位相差制御部。

Claims (6)

1. 各ビーム位置で複数回の送受波を実行するために互いに振幅が異なる複数の送信信号を生成する送信回路と、
   前記各ビーム位置での複数回の送受波の実行結果として互いに振幅が異なる複数の受信信号を生成する受信回路と、
   前記複数の受信信号に対して非線形成分を抽出する抽出処理を実行する抽出処理部と、
   を含み、
   更に、前記複数の送信信号の生成過程又は前記複数の受信信号の処理過程において、前記送信回路の特性に起因して生じる複数の送信信号間での位相差を補償する補償手段を含む、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記補償手段は、
   被検体に対してコントラスト剤を注入しないで行う試験測定工程において，複数回の試験送受波によって互いに振幅が異なる複数の受信信号が生成され且つ記憶されるように制御する手段と、
   前記試験測定工程において、仮位相差を段階的に切り替えながら、前記記憶された複数の受信信号間に仮位相差を適用した上で前記抽出処理が実行されるように制御する手段と、
   前記試験測定工程において、前記仮位相差を段階的に切り替えながら前記抽出処理を実行することによって得られた複数の抽出成分からなる抽出成分特性に基づいて補償位相差を特定する手段と、
   を含み、
   前記試験測定工程後の工程であって前記被検体に対してコントラスト剤を注入して行う本測定工程において、前記補償位相差が前記複数の送信信号間又は前記複数の受信信号間に適用される、ことを特徴とする超音波診断装置。
3. 請求項２記載の装置において、
   前記補償位相差は前記抽出成分特性における最小値に基づいて特定される、ことを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項２記載の装置において、
   前記複数回の試験送受波が被検体内部に設定された二次元の関心領域に対して実行され、
   前記二次元の関心領域から得られた前記複数の抽出成分によって前記抽出成分特性が構成される、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項２記載の装置において、
   前記複数回の試験送受波が所定ビーム方位に対して実行され、
   前記所定ビーム方位から得られた前記複数の抽出成分によって前記抽出成分特性が構成される、
   ことを特徴とする超音波診断装置。
6. 請求項１記載の装置において、
   前記抽出処理部は前記複数の受信信号としての複数のＲＦ受信信号の合成処理により非線形成分を抽出する、
   ことを特徴とする超音波診断装置。

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