JP3693631B2

JP3693631B2 - Ultrasonic tissue diagnostic equipment

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Publication number: JP3693631B2
Application number: JP2002177312A
Authority: JP
Inventors: 博福喜多
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2005-09-07
Anticipated expiration: 2022-06-18
Also published as: JP2004016568A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波組織診断装置に関し、特に、生体組織等における超音波に対する非線形応答特性を画像表示する超音波組織診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波組織診断装置は、生体組織等に超音波を送出して、そのエコーに基づく画像を表示することにより、生体組織等の内部状態を診断する装置である。超音波組織診断装置には、エコーの基本波と高調波を区別せずに単純に画像表示するものと、非線形現象を積極的に利用して、送出超音波の高調波エコーに基づいて画像を生成するハーモニックイメージング(harmonic imaging)法を用いるものとがある。ハーモニックイメージング法には、大振幅の超音波の伝搬に伴い発生する高調波を利用する組織ハーモニックイメージング法と、造影剤により媒質の非線形性を強調するバブルハーモニックイメージング法とがある。
【０００３】
第２高調波の発生領域は、ビーム中央部であるので、基本波のエコー発生領域より格段に狭い。そのため、第２高調波を画像化対象とするハーモニックイメージング法は、方位分解能向上に有効である。また、高調波エコー像は、生体組織等における超音波に対する非線形応答特性を示すものであるので、基本波エコー像に表示される生体組織の特徴とは別の特徴を表示することができる。
【０００４】
ハーモニックイメージング法で高調波を抽出する方法には３つある。１つは、受信したエコー信号をハイパスフィルタに通して基本波成分を減衰させ、高調波を抽出するものである。フィルタによる抽出では、基本波の帯域が高調波と重なってしまうと、フィルタにより高調波成分のみを抽出することができなくなる。このため、送信パルスの帯域をある程度狭くする必要があり、画像の縦分解能を劣化させる原因となる。第２高調波情報のみを画像化する組織ハーモニックイメージング法では、フィルタを利用して第２高調波成分を抽出しても、鮮明な画像を描画することは難しい。
【０００５】
２つ目は、米国特許5,706,819号明細書に開示されているように、互いに逆相の２つの基本波パルス信号を利用するパルスインバージョン法である。３つ目は、特開昭61-279235号公報に開示されているように、強度の異なる２つの超音波を送出して、エコー信号の差から高調波成分を抽出する方法である。以下、高調波エコーを画像化する従来の超音波組織診断装置の例をいくつかあげる。
【０００６】
特開平9-224939号公報に開示された「非線形超音波影像システムの感度を上げる方法」は、第２高調波のような非線形応答に対する感度の高い影像を、多数の励起レベルの音線による超音波応答測定により達成するものである。多数の励起レベルの音線によって得られた応答を、それぞれ、その励起レベルの差に対応する量でゲイン補正して減算し、線形応答の大部分を除去する。残ったものを、非線形応答に対応するものとする。減算された信号を、音線の一つに加算して、この信号の影像をビデオ表示装置に表示する。
【０００７】
特開2000-300564号公報に開示された「超音波診断装置」は、体内で発生する非線形歪み成分を表示する超音波診断装置において、送信パルスの幅を変化させることで生じる周波数特性の変化を打ち消す畳み込み演算のためのハードウェア量を低減するものである。ディジタルビームフォーマの２組のメモリと多相加算器によるそれぞれの遅延量に、メモリと減算器により送信パルスの幅に相当する差をつけることで、畳み込み演算を実現する。
【０００８】
特開2001-112754号公報に開示された「超音波診断装置」は、体内で発生する非線形歪み成分を表示する超音波診断装置において、フレームレートの低下および被検体の動きによる画質の低下を緩和するものである。パルス発生回路で電気パルスを発生し、探触子で超音波パルスに変換し、被検体内に送信する。互いに極性の異なるパルスを用いた２回の送受信により得られたエコー信号を、加算器で加算して、高調波成分を抽出する。パルス間隔調節器により、送信パルスの間隔を変化させる。
【０００９】
特開2001-353155号公報に開示された「超音波撮影装置」は、ユニポーラ駆動でも、広帯域の高調波エコーを得ることができる超音波撮影装置である。まず、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧（高レベルの音圧）を持つ超音波を送出する。次に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧（低レベルの音圧）を持つ超音波を、同一の方位に送出する。これら２種類の超音波のエコーをそれぞれ受信し、２つのエコーの差信号を求める。差信号に基づいて画像を生成して、表示する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の超音波組織診断装置においては、高レベルの送出超音波によるエコーと、低レベルの送出超音波によるエコーとの差信号に基づいて画像を生成していたので、伝搬にともなう波形歪みの発生に関わる媒体の音響的な非線型性の特徴を、十分に表示できないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題を解決して、媒体の音響的な非線型性をより忠実に表示することのできる超音波組織診断装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、超音波を送受信する探触子と、探触子を駆動する送信回路と、探触子からの信号を受信して受信信号を出力する受信回路と、受信信号を処理してＢモード信号を発生するＢモード処理手段と、Ｂモード信号に基づいて断層像を表示する表示部とを具備する超音波組織診断装置に、受信信号を絶対値検波して検波信号を出力する検波手段と、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ高レベル振幅の送出超音波によるエコーの検波信号を記憶するメモリと、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ低レベル振幅の送出超音波によるエコーの検波出力信号でメモリの出力信号を除算する除算手段と、Ｂモード信号と除算手段の出力信号とを合成する合成手段とを備えた構成とした。このように構成したことにより、送波ビームの強度レベルの深さ依存や、受信信号に含まれる超音波の散乱特性を除去して、波形歪みに比例したパラメータ、すなわち媒体の音響的な非線型性に関わるパラメータに基づく画像を表示することができる。
【００１３】
また、除算手段に、除数が閾値未満の場合には、時間的に前後に除数が閾値以上で除算が行われた除算結果で補間する手段を設けた。このように構成したことにより、除算結果が不安定になることを避けることができる。
【００１４】
また、除算手段の出力を深さ方向で微分する手段を設けた。このように構成したことにより、伝搬にともなって深さ方向に蓄積される波形歪みを微分して、局所的な波形歪みの発生量、すなわち媒体の局所的な音響的非線型性に関わるパラメータに基づく画像を表示することができる。
【００１５】
また、検波手段に、受信信号の絶対値検波信号を求める手段を設けた。このように構成したことにより、受信信号がＲＦ信号からベースバンド信号に変換され、除算手段における除数（分母）の受信信号が零となる確率を下げ、除算を安定して行うことができる。
【００１６】
また、検波手段に、受信信号の複素検波信号を求める手段を設け、除算手段に、複素除算を行う手段を設けた。このように構成したことにより、受信信号がＲＦ信号からベースバンド信号に変換され、除算手段における除数（分母）の受信信号が零となる確率を下げ、除算を安定して行うことができる。また、複素除算であるため、除算手段に入力される受信信号の間の位相情報に基づく画像を表示することができる。
【００１７】
また、除算手段の出力信号にカラーコードを対応させる手段と、カラーコードでＢモード信号をカラー信号にする手段とを備えた。このように構成したことにより、除算手段の出力である媒体の非線型性に関わるパラメータをカラー表示して、パラメータの微妙な差異を明確に表示することができる。
【００１８】
また、カラーコードとＢモード信号を加算する手段を備えた。このように構成したことにより、除算手段の出力である媒体の非線型性に関わるパラメータをカラー表示し、パラメータの微妙な差異をＢモード画像上に明確に表示することが可能となる。
【００１９】
また、カラーコードによりＢモード信号を色変調する手段を備えた。このように構成したことにより、除算手段の出力である媒体の非線型性に関わるパラメータをカラー表示し、パラメータの微妙な差異をＢモード画像上に明確に表示することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、高レベルの超音波によるエコー信号を記憶しておき、同一音線上に送出した低レベルの超音波によるエコー信号で除算し、除算結果とＢモード信号を合成して表示する超音波組織診断装置である。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図である。図１において、送信回路１は、探触子２を駆動する回路である。探触子２は、超音波を送受信する素子である。受信回路３は、探触子２からの信号を受信する回路である。Ｂモード処理部４は、受信回路３が出力する信号を処理し、Ｂモード信号を発生する手段である。検波器５は、受信回路３からの信号を絶対値検波する手段である。メモリ６は、検波器５からの信号を記憶するメモリである。除算部７は、検波器５の出力とメモリ６の出力を除算する手段である。合成部８は、Ｂモード処理部４からの信号と、除算部７からの信号を合成する手段である。表示部９は、合成部８の出力を断層像として表示する手段である。
【００２３】
図２は、本発明の第１の実施の形態における超音波組織診断装置の除算部７の機能ブロック図である。図２において、比較器71は、設定された閾値と検波器５からの信号を比較する手段である。除算器72は、メモリ６からの信号と検波器５からの信号の間の除算を行う手段である。メモリ73は、除算器72の出力を記憶するメモリである。補間部74は、メモリ73の出力を補間する手段である。
【００２４】
上記のように構成された本発明の第１の実施の形態における超音波組織診断装置の動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、超音波組織診断装置の機能の概略を説明する。送信回路１は、超音波を送信する探触子２を駆動する。受信回路３は、超音波を受信した探触子２の信号を増幅する。Ｂモード処理部４は、受信回路３が出力する信号をディジタル処理して、Ｂモード信号を生成する。検波器５は、受信回路３からの信号を絶対値検波する。メモリ６は、検波器５からの信号を記憶する。除算部７は、検波器５の出力でメモリ６の出力を除算する。合成部８は、Ｂモード信号と、除算部７からの信号を合成する。表示部９は、合成部８の出力を断層像として表示する。
【００２５】
図２を参照しながら、除算部７の動作の概略を説明する。比較器71は、設定された閾値と検波器５からの信号を比較する。除算器72は、メモリ６の出力信号を検波器５の出力信号で除算する。除算器72は、比較器71の出力により制御される。除算器72の出力は、メモリ73に記憶される。補間部74は、メモリ73の出力を補間する。補間方法については後述する。
【００２６】
図１と図２を参照しながら、超音波組織診断装置の動作を詳しく説明する。第１回目の送信において、送信回路１は、高レベルの駆動パルスを発生する。すなわち、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ超音波を、探触子２が送波するように、駆動パルスを発生する。第２回目の送信において、送信回路１は、低レベルの駆動パルスを発生する。すなわち、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ超音波を、高レベルの超音波と同一の方向に探触子２が送波するように、駆動パルスを発生する。
【００２７】
探触子２が受信する受信信号Ｒ(ｉ)（ｉ＝１,２）は、
Ｒ(ｉ)＝Ｐ(ｉ)・Ｎ(ｉ)・Ｓ・・・・・・（１）
で表される。ここで、Ｐ(ｉ)は、超音波の送波音圧レベルである。Ｎ(ｉ)は、伝搬にともなう波形歪みを示す量である。Ｓは、媒体における超音波の散乱特性である。
【００２８】
次に、受信信号Ｒ(ｉ)は、受信回路３において受信される。受信信号Ｒ(１)は、Ｂモード処理部４において信号処理される。また、受信信号Ｒ(ｉ)は、検波器５において絶対値検波される。受信信号Ｒ(１)は、メモリ６に記憶される。除算部７においては、受信信号Ｒ(１)の絶対値と、受信信号Ｒ(２)の絶対値の除算が、
｜Ｒ(１)／Ｒ(２)｜＝|Ｐ(１)・Ｎ(１)／(Ｐ(２)・Ｎ(２))｜・・・・・・（２）
のように行われる。（２）式において、超音波の送波音圧レベルの比｜Ｐ(１)／(Ｐ(２)|は、定数Ｃとおくことができる。また、第２回目の送信における伝搬にともなう波形歪みを示す量Ｎ(２)は、歪みが無いので、Ｎ(２)＝１とすることができる。したがって、（２）式に示す除算部７の出力は、
|Ｒ(１)／Ｒ(２)|＝Ｃ・Ｎ(１) ・・・・・・（３）
と表せる。したがって、除算部７の出力は、伝搬にともなう波形歪みを示す量Ｎ(１)に比例する。すなわち、媒体の音響的な非線型性を示す。
【００２９】
（３）式の受信信号Ｒ(２)の絶対値が、閾値より小さい場合には、除算器72は除算を停止し、補間すべきデータであることを示す特別な値を出力する。補間部74は、補間すべき特別な値が存在する場合には、除算器72において除算が行われた前後のデータを用い、データを補間する。このように補間することにより、除算結果が不安定になることを避けることができる。除算部７の出力は、合成部８において、Ｂモード処理部４からの出力と合成される。合成部８の出力は、表示部９において断層像として表示される。
【００３０】
上記のように、本発明の第１の実施の形態では、超音波組織診断装置を、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ超音波を送波し、前の送波と同一の方向に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ超音波を送波し、２種類の超音波エコーの比を求め、Ｂモード信号に合成して表示する構成としたので、伝搬にともなう波形歪みに比例するパラメータを示す画像、すなわち媒体の音響的な非線型性を示す画像を表示することができる。
【００３１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、高レベルの超音波によるエコー信号を記憶しておき、同一音線上に送出した低レベルの超音波によるエコー信号で除算し、除算結果を深さ方向で微分して、Ｂモード信号と合成して表示する超音波組織診断装置である。
【００３２】
図３は、本発明の第２の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図である。図３において、微分器18は、除算部７の出力を微分する手段である。合成部８は、Ｂモード処理部４からの信号と、微分器18からの信号を合成する手段である。その他の基本的な構成は、第１の実施の形態と同じである。図１と同様な動作をする部分の説明は省略する。
【００３３】
上記のように構成された本発明の第２の実施の形態における超音波組織診断装置の動作を説明する。除算結果を得るまでは、第１の実施の形態と同じである。除算部７の出力Ｃ・Ｎ（１）は、微分器18において、深さ方向ｚに関して微分され、微分出力
β＝Ｃ・ｄ（Ｎ(１)）／ｄｚ・・・・・・（４）
が得られる。Ｎ(１)は、深さ方向に蓄積された歪み量であるので、その深さ方向の微分であるβは、局所的な歪み量、あるいは媒体の音響的な非線型性の局所的な分布を示す量とみなすことができる。合成部８は、Ｂモード処理部４からの信号と、微分器18からの信号を合成する。伝搬にともなって深さ方向に蓄積される波形歪みを微分することで、媒体の局所的な音響的非線型性に関わるパラメータに基づく画像を表示することができる。
【００３４】
上記のように、本発明の第２の実施の形態では、超音波組織診断装置を、高レベルの超音波によるエコー信号を、同一音線上に送出した低レベルの超音波によるエコー信号で除算した結果を、深さ方向で微分し、微分結果をＢモード信号に合成して表示する構成としたので、媒体の非線型性の局所的な分布を示す量を表示することができる。
【００３５】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、高レベルの超音波によるエコー信号を位相検波して記憶しておき、同一音線上に送出した低レベルの超音波によるエコー信号を位相検波した結果で複素除算し、除算結果とＢモード信号を合成して表示する超音波組織診断装置である。
【００３６】
図４は、本発明の第３の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図である。図４において、位相検波器15は、受信回路３からの信号を位相検波する手段である。メモリ16は、位相検波器15からのIs、Qs信号を記憶するメモリである。除算部17は、位相検波器15のIs、Qs信号とメモリ16のIm、Qm信号を除算する手段である。合成部８は、Ｂモード処理部４からの信号と、除算部17からの信号を合成する手段である。その他の基本的な構成は、第１の実施の形態と同じである。図１と同様な動作をする部分の説明は省略する。
【００３７】
上記のように構成された本発明の第３の実施の形態における超音波組織診断装置の動作を説明する。受信結果を得るまでは、第１の実施の形態と同じである。位相検波器15は、受信回路３からの信号を位相検波する。メモリ16は、位相検波器15からのIs信号（同相成分）とQs信号（直交成分）を記憶する。除算部17は、位相検波器15からのIs信号とQs信号で、メモリ16のIm信号とQm信号を複素除算する。
【００３８】
複素除算の方法を説明する。受信信号Ｒ(ｉ)は、検波器５において位相検波され、複素検波信号Is＋jQs（但しｊは虚数単位）が出力される。第１回目の送信のエコーから得られた複素検波信号は、メモリ16に記憶される。メモリ16の出力は、Im＋jQmとなる。除算部17において、複素除算信号
Ｉ＋ｊＱ＝（Im＋jQm）／（Is＋jQs）・・・・・・（５）
が求められる。
【００３９】
複素除算信号Ｉ＋ｊＱの絶対値が、除算部17より出力される。除算部17の出力は、（３）式に示すＣ・Ｎ（１）に相当する量とみなすことができる。したがって、除算部17の出力は、伝搬にともなう波形歪みを示す量Ｎ（１）に比例する。すなわち、媒体の音響的な非線型性を示す。除算部17の出力は、合成部８において、Ｂモード処理部４からの出力と合成される。合成部８の出力は、表示部９において断層像として表示される。複素除算を行うことにより、受信信号が零となる確率が下がり、除算を安定して行うことができる。また、受信信号の間の位相情報に基づく画像を表示することができる。
【００４０】
上記のように、本発明の第３の実施の形態では、超音波組織診断装置を、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ超音波を送波し、前の送波と同一の方向に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ超音波を送波し、２種類の超音波エコーを位相検波して複素除算し、複素除算結果をＢモード信号に合成して表示する構成としたので、伝搬にともなう波形歪みを示す画像、すなわち媒体の音響的な非線型性を示す画像を表示することができる。
【００４１】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態は、高レベルの超音波によるエコー信号を位相検波して記憶しておき、同一音線上に送出した低レベルの超音波によるエコー信号を位相検波した結果との偏角の差を求め、偏角差とＢモード信号を合成して表示する超音波組織診断装置である。
【００４２】
図５は、本発明の第４の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図である。図５において、偏角検出部27は、位相検波器15の（Is，Qs）信号と、メモリ16の（Im，Qm）信号の偏角の差を検出する手段である。合成部８は、Ｂモード処理部４からの信号と、偏角検出部27からの信号を合成する手段である。その他の基本的な構成は、第３の実施の形態と同じである。図４と同様な動作をする部分の説明は省略する。
【００４３】
上記のように構成された本発明の第４の実施の形態における超音波組織診断装置の動作を説明する。位相検波結果を得るまでは、第３の実施の形態と同じである。偏角検出部27において、（５）式で示した複素除算信号Ｉ＋ｊＱを求める。さらに、その偏角
φ＝ATAN（Ｑ／Ｉ）・・・・・・（６）
を求める。複素除算信号Ｉ＋ｊＱの偏角φは、（Is，Qs）信号と（Im，Qm）信号の偏角の差に等しい。複素検波信号Is＋jQsの偏角φは、伝搬にともなう波形歪みの発生により変化するので、偏角φは、（３）式で示したＣ・Ｎ（１）に相当する量とみなすことができる。したがって、偏角検出部27の出力は、伝搬にともなう波形歪みを示す量Ｎ（１）に応じた値になる。すなわち、媒体の音響的な非線型性を示す。偏角検出部27の出力は、合成部８において、Ｂモード処理部４からの出力と合成される。合成部８の出力は、表示部９において断層像として表示される。
【００４４】
上記のように、本発明の第４の実施の形態では、超音波組織診断装置を、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ超音波を送波し、前の送波と同一の方向に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ超音波を送波し、２種類の超音波エコーを位相検波して偏角の差φを求め、Ｂモード信号に合成して表示する構成としたので、伝搬にともなう波形歪みを示す画像、すなわち、媒体の音響的な非線型性を示す画像を表示することができる。
【００４５】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態は、高レベルの超音波によるエコー信号を記憶しておき、同一音線上に送出した低レベルの超音波によるエコー信号で除算し、除算結果にカラーコードを対応させ、Ｂモード出力に加算して表示する超音波組織診断装置である。
【００４６】
図６は、本発明の第５の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図である。図６において、色発生部81は、除算部７の出力を色信号に変換する手段である。加算部82は、色発生部81からの信号とＢモード処理部４からの信号を加算する手段である。色発生部81と加算部82で合成部８を構成している。その他の基本的な構成は、第１の実施の形態と同じである。図１と同様な動作をする部分の説明は省略する。
【００４７】
上記のように構成された本発明の第５の実施の形態における超音波組織診断装置の動作を説明する。除算結果を得るまでは、第１の実施の形態と同じである。除算部７の出力Ｃ・Ｎ(１)は、予め用意されたカラーコードに基づき、色発生部81において、ＲＧＢの色信号成分ＲＮ、ＧＮ、ＢＮに変換される。さらに、加算部82において、Ｂモード処理部４からの白黒信号は、色信号成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に変換される。加算部82からは、
Ｒ＝ＲＮ＋Ｒ１・・・・・・（７）
Ｇ＝ＧＮ＋Ｇ１・・・・・・（８）
Ｂ＝ＢＮ＋Ｂ１・・・・・・（９）
で示される色信号成分Ｒ、Ｇ、Ｂが出力される。
【００４８】
除算手段の出力信号にカラーコードを対応させる手段と、カラーコードでＢモード信号をカラー信号にする手段とを備えたので、媒体の非線型性に関わるパラメータの微妙な差異をカラーで明確に表示することができる。
【００４９】
上記のように、本発明の第５の実施の形態では、超音波組織診断装置を、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ超音波を送波し、前の送波と同一の方向に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ超音波を送波し、２種類の超音波エコーの比を求めて色信号に変換し、Ｂモード信号に加算して表示する構成としたので、媒体の非線型性の局所的な分布を示す量を、Ｂモード信号に重畳してカラー表示することができる。
【００５０】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態は、高レベルの超音波によるエコー信号を記憶しておき、同一音線上に送出した低レベルの超音波によるエコー信号で除算し、除算結果にカラーコードを対応させ、カラー出力によりＢモード出力を色変調して表示する超音波組織診断装置である。
【００５１】
図７は、本発明の第６の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図である。図７において、色変調部83は、Ｂモード処理部４からの信号を、色発生部81の出力で変調する手段である。色発生部81と色変調部83で、合成部８を構成している。その他の基本的な構成は、第５の実施の形態と同じである。図６と同様な動作をする部分の説明は省略する。
【００５２】
上記のように構成された本発明の第６の実施の形態における超音波組織診断装置の動作を説明する。色信号を得るまでは、第５の実施の形態と同じである。色変調部83において、Ｂモード処理部４からの白黒信号の輝度情報Ｌは、色信号成分ＲＮ、ＧＮ、ＢＮにより変調され、
Ｒ＝ＲＮ・Ｌ・・・・・・（10）
Ｇ＝ＧＮ・Ｌ・・・・・・（11）
Ｂ＝ＢＮ・Ｌ・・・・・・（12）
で示される色信号成分Ｒ、Ｇ、Ｂが出力される。
【００５３】
除算手段の出力信号にカラーコードを対応させる手段と、カラーコードでＢモード信号をカラー信号にする手段とを備えたので、媒体の非線型性に関わるパラメータの微妙な差異をカラーで明確に表示することができる。
【００５４】
上記のように、本発明の第６の実施の形態では、超音波組織診断装置に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ超音波を送波し、前の送波と同一の方向に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ超音波を送波し、２種類の超音波エコーの比を求めて色信号に変換し、色信号でＢモード信号を変調して表示する構成としたので、媒体の非線型性の局所的な分布を示す量により、Ｂモード信号を変調してカラー表示することができる。
【００５５】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態は、高レベルの超音波によるエコー信号を位相検波して記憶しておき、同一音線上に送出した低レベルの超音波によるエコー信号を位相検波した結果との偏角の差を求め、偏角差にカラーコードを対応させ、カラー出力とＢモード出力を加算して表示する超音波組織診断装置である。
【００５６】
図８は、本発明の第７の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図である。図８において、色発生部81は、偏角検出部27の出力を色信号に変換する手段である。加算部82は、色発生部81からの信号とＢモード処理部４からの信号を加算する手段である。色発生部81と加算部82で、合成部８を構成している。その他の基本的な構成は、第４の実施の形態と同じである。図５と同様な動作をする部分の説明は省略する。
【００５７】
上記のように構成された本発明の第７の実施の形態における超音波組織診断装置の動作を説明する。複素除算結果の偏角を得るまでは、第４の実施の形態と同じである。複素検波信号Is＋jQsの位相角は、伝搬にともなう波形歪みの発生により変化するので、偏角φは、（３）式に示すＣ・Ｎ（１）に相当する量とみなすことができる。したがって、偏角検出部27の出力は、伝搬にともなう波形歪みを示す量Ｎ（１）に応じた値になる。すなわち、媒体の音響的な非線型性を示す。
【００５８】
偏角検出部27の出力φは、色発生部81において、予め用意されたカラーコードに基づき、ＲＧＢの色信号成分Ｒφ、Ｇφ、Ｂφに変換される。さらに、加算部82において、Ｂモード処理部４からの白黒信号は、色信号成分Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に変換され、加算部からは、
Ｒ＝Ｒφ＋Ｒ１・・・・・・（13）
Ｇ＝Ｇφ＋Ｇ１・・・・・・（14）
Ｂ＝Ｂφ＋Ｂ１・・・・・・（15）
で示される色信号成分Ｒ、Ｇ、Ｂが出力される。
【００５９】
上記のように、本発明の第７の実施の形態では、超音波組織診断装置に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ超音波を送波し、前の送波と同一の方向に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ超音波を送波し、２種類の超音波エコーを位相検波して偏角の差φを求め、偏角差φを色信号に変換し、Ｂモード信号に加算して表示する構成としたので、媒体の非線型性の局所的な分布を示す量を、Ｂモード信号に重畳してカラー表示することができる。
【００６０】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態は、高レベルの超音波によるエコー信号を位相検波して記憶しておき、同一音線上に送出した低レベルの超音波によるエコー信号を位相検波した結果との偏角の差を求め、偏角差にカラーコードを対応させ、カラー出力でＢモード出力を色変調して表示する超音波組織診断装置である。
【００６１】
図９は、本発明の第８の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図である。図９において、色変調部83は、Ｂモード処理部４からの信号で、色発生部81からの出力を変調する手段である。色発生部81と色変調部83で、合成部８を構成している。その他の基本的な構成は、第７の実施の形態と同じである。図８と同様な動作をする部分の説明は省略する。
【００６２】
上記のように構成された本発明の第８の実施の形態における超音波組織診断装置の動作を説明する。複素除算結果の偏角に対応する色信号を得るまでは、第７の実施の形態と同じである。偏角検出部27の出力は、伝搬にともなう波形歪みを示す量Ｎ（１）に応じた値になる。すなわち、媒体の音響的な非線型性を示す。偏角検出部27の出力φは、色発生部81において、予め用意されたカラーコードに基づきＲＧＢの色信号成分Ｒφ、Ｇφ、Ｂφに変換される。さらに、色変調部83において、Ｂモード処理部４からの白黒信号の輝度情報Ｌは、色信号成分Ｒφ、Ｇφ、Ｂφにより変調され、
Ｒ＝Ｒφ・Ｌ・・・・・・（16）
Ｇ＝Ｇφ・Ｌ・・・・・・（17）
Ｂ＝Ｂφ・Ｌ・・・・・・（18）
で示される色信号成分Ｒ、Ｇ、Ｂが出力される。
【００６３】
上記のように、本発明の第８の実施の形態では、超音波組織診断装置を、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ超音波を送波し、前の送波と同一の方向に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ超音波を送波し、２種類の超音波エコーを位相検波して偏角の差φを求め、偏角差φを色信号に変換し、色信号でＢモード信号を変調して表示する構成としたので、伝搬にともなう波形歪みを示す量、すなわち媒体の音響的な非線型性によりＢモード信号を変調してカラー表示することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、超音波組織診断装置に、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足る音圧を持つ高レベル振幅の送出超音波によるエコーの検波信号を記憶するメモリと、伝搬にともなう波形歪みを起こすに足りない音圧を持つ低レベル振幅の送出超音波によるエコーの検波出力信号でメモリの出力信号を除算する除算手段と、Ｂモード信号と除算手段の出力信号とを合成する合成手段とを備えた構成としたので、送波ビームの強度レベルの深さ依存や、受信信号に含まれる超音波の散乱特性を除去し、波形歪みの程度を示すパラメータ、すなわち媒体の音響的な非線型性に関わるパラメータに基づく画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図、
【図２】本発明の第１の実施の形態における超音波組織診断装置の除算部の詳細な機能ブロック図、
【図３】本発明の第２の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図、
【図４】本発明の第３の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図、
【図５】本発明の第４の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図、
【図６】本発明の第５の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図、
【図７】本発明の第６の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図、
【図８】本発明の第７の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図、
【図９】本発明の第８の実施の形態における超音波組織診断装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１送信回路
２探触子
３受信回路
４Ｂモード処理部
５検波器
６メモリ
７除算部
８合成部
９表示部
15 位相検波器
16 メモリ
17 除算部
18 微分器
27 偏角検出部
71 比較器
72 除算器
73 メモリ
74 補間部
81 色発生部
82 加算部
83 色変調部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic tissue diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic tissue diagnostic apparatus that displays an image of nonlinear response characteristics with respect to ultrasonic waves in a living tissue or the like.
[0002]
[Prior art]
The ultrasonic tissue diagnostic apparatus is an apparatus that diagnoses an internal state of a biological tissue or the like by sending ultrasonic waves to the biological tissue or the like and displaying an image based on the echo. Ultrasound tissue diagnosis devices include a simple image display that does not distinguish between the fundamental wave and harmonics of the echo, and an image based on the harmonic echo of the transmitted ultrasonic wave by actively utilizing nonlinear phenomena. Some use a harmonic imaging method to generate. The harmonic imaging methods include a tissue harmonic imaging method using harmonics generated by propagation of a large-amplitude ultrasonic wave and a bubble harmonic imaging method in which nonlinearity of a medium is emphasized by a contrast agent.
[0003]
Since the second harmonic generation region is in the center of the beam, it is much narrower than the echo generation region of the fundamental wave. Therefore, the harmonic imaging method using the second harmonic as an imaging target is effective in improving the azimuth resolution. In addition, since the harmonic echo image shows a nonlinear response characteristic with respect to ultrasonic waves in a living tissue or the like, it is possible to display a feature different from the feature of the living tissue displayed in the fundamental wave echo image.
[0004]
There are three methods for extracting harmonics by the harmonic imaging method. One is to pass the received echo signal through a high-pass filter to attenuate the fundamental component and extract the harmonic. In the extraction by the filter, when the band of the fundamental wave overlaps with the harmonic, only the harmonic component cannot be extracted by the filter. For this reason, it is necessary to narrow the band of the transmission pulse to some extent, which causes deterioration in the vertical resolution of the image. In the tissue harmonic imaging method that images only the second harmonic information, it is difficult to draw a clear image even if the second harmonic component is extracted using a filter.
[0005]
The second is a pulse inversion method that uses two fundamental pulse signals that are out of phase with each other, as disclosed in US Pat. No. 5,706,819. The third method is a method of transmitting two ultrasonic waves having different intensities and extracting a harmonic component from a difference between echo signals as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-279235. Hereinafter, some examples of a conventional ultrasonic tissue diagnostic apparatus that images harmonic echoes will be described.
[0006]
The “method for increasing the sensitivity of a nonlinear ultrasonic imaging system” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-224939 is based on the fact that an image having a high sensitivity to a nonlinear response such as a second harmonic wave is obtained by superimposing an acoustic wave with many excitation levels. This is achieved by sonic response measurement. The responses obtained by the sound lines at a number of excitation levels are each subtracted by gain correction by an amount corresponding to the difference between the excitation levels to remove most of the linear response. What remains is assumed to correspond to the non-linear response. The subtracted signal is added to one of the sound rays, and an image of this signal is displayed on the video display device.
[0007]
The “ultrasound diagnostic apparatus” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-300564 is an ultrasonic diagnostic apparatus that displays a nonlinear distortion component generated in the body, and changes frequency characteristics caused by changing the width of a transmission pulse. The amount of hardware for the convolution operation to cancel is reduced. The convolution calculation is realized by adding a difference corresponding to the width of the transmission pulse by the memory and the subtracter to the respective delay amounts by the two sets of memory and the polyphase adder of the digital beamformer.
[0008]
The "ultrasound diagnostic apparatus" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-112754 is an ultrasonic diagnostic apparatus that displays non-linear distortion components generated in the body, and alleviates degradation of image quality due to frame rate reduction and subject movement. To do. An electric pulse is generated by a pulse generation circuit, converted into an ultrasonic pulse by a probe, and transmitted into a subject. Echo signals obtained by two transmissions / receptions using pulses having different polarities are added by an adder to extract a harmonic component. The interval between transmission pulses is changed by the pulse interval adjuster.
[0009]
The “ultrasonic imaging apparatus” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-353155 is an ultrasonic imaging apparatus that can obtain a broadband harmonic echo even with unipolar driving. First, an ultrasonic wave having a sound pressure (high level sound pressure) sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation is transmitted. Next, ultrasonic waves having a sound pressure (low level sound pressure) that is insufficient to cause waveform distortion accompanying propagation are transmitted in the same direction. Each of these two types of ultrasonic echoes is received, and a difference signal between the two echoes is obtained. An image is generated based on the difference signal and displayed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional ultrasonic tissue diagnostic apparatus, an image is generated based on a difference signal between an echo generated by a high-level transmitted ultrasonic wave and an echo generated by a low-level transmitted ultrasonic wave. There is a problem that the acoustic non-linear characteristics of the medium related to the occurrence of the occurrence cannot be sufficiently displayed.
[0011]
An object of the present invention is to provide an ultrasonic tissue diagnostic apparatus that can solve the above-described conventional problems and can more accurately display the acoustic nonlinearity of a medium.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a probe that transmits and receives ultrasonic waves, a transmission circuit that drives the probe, and a reception circuit that receives a signal from the probe and outputs a reception signal An absolute value detection of the received signal in an ultrasonic tissue diagnostic apparatus comprising: a B-mode processing unit that processes the received signal to generate a B-mode signal; and a display unit that displays a tomogram based on the B-mode signal. A detection means for outputting a detection signal, a memory for storing an echo detection signal by an ultrasonic wave having a high-level amplitude having a sound pressure sufficient to cause a waveform distortion accompanying propagation, and a waveform distortion accompanying propagation. Dividing means for dividing an output signal of the memory by an echo detection output signal by low-level amplitude transmission ultrasonic waves having insufficient sound pressure, and a combining means for synthesizing the B-mode signal and the output signal of the dividing means As composition . This configuration eliminates the depth dependence of the intensity level of the transmitted beam and the scattering characteristics of the ultrasonic waves contained in the received signal, and is a parameter proportional to the waveform distortion, that is, the acoustic nonlinearity of the medium An image based on parameters related to sex can be displayed.
[0013]
In addition, when the divisor is less than the threshold, the division means is provided with means for interpolating with the division result obtained by performing division with the divisor equal to or greater than the threshold before and after in time. With this configuration, it is possible to avoid the division result from becoming unstable.
[0014]
Further, means for differentiating the output of the dividing means in the depth direction is provided. With this configuration, the waveform distortion accumulated in the depth direction with propagation is differentiated, and the amount of local waveform distortion generated, that is, a parameter related to the local acoustic nonlinearity of the medium is obtained. Based images can be displayed.
[0015]
The detection means is provided with means for obtaining an absolute value detection signal of the received signal. With this configuration, the reception signal is converted from the RF signal to the baseband signal, and the probability that the divisor (denominator) reception signal in the division means becomes zero is reduced, so that division can be performed stably.
[0016]
Further, means for obtaining a complex detection signal of the received signal is provided in the detection means, and means for performing complex division is provided in the division means. With this configuration, the reception signal is converted from the RF signal to the baseband signal, and the probability that the divisor (denominator) reception signal in the division means becomes zero is reduced, so that division can be performed stably. Moreover, since it is complex division, it is possible to display an image based on phase information between received signals input to the dividing means.
[0017]
Further, there are provided means for associating a color code with the output signal of the dividing means, and means for converting the B-mode signal into a color signal with the color code. With this configuration, it is possible to display in color the parameters related to the non-linearity of the medium, which is the output of the dividing means, and to clearly display subtle differences in parameters.
[0018]
A means for adding the color code and the B-mode signal is also provided. With this configuration, it is possible to display in color the parameters related to the non-linearity of the medium, which is the output of the dividing means, and to clearly display subtle differences in parameters on the B-mode image.
[0019]
There is also provided means for color-modulating the B-mode signal with a color code. With this configuration, it is possible to display in color the parameters related to the non-linearity of the medium, which is the output of the dividing means, and to clearly display subtle differences in parameters on the B-mode image.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0021]
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, an echo signal by high-level ultrasonic waves is stored, divided by an echo signal by low-level ultrasonic waves transmitted on the same sound ray, and the division result and the B-mode signal are obtained. This is an ultrasonic tissue diagnostic apparatus that synthesizes and displays.
[0022]
FIG. 1 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a transmission circuit 1 is a circuit that drives a probe 2. The probe 2 is an element that transmits and receives ultrasonic waves. The receiving circuit 3 is a circuit that receives a signal from the probe 2. The B mode processing unit 4 is a means for processing a signal output from the receiving circuit 3 and generating a B mode signal. The detector 5 is means for detecting an absolute value of the signal from the receiving circuit 3. The memory 6 is a memory that stores a signal from the detector 5. The division unit 7 is means for dividing the output of the detector 5 and the output of the memory 6. The combining unit 8 is a unit that combines the signal from the B-mode processing unit 4 and the signal from the division unit 7. The display unit 9 is means for displaying the output of the synthesis unit 8 as a tomographic image.
[0023]
FIG. 2 is a functional block diagram of the division unit 7 of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, a comparator 71 is means for comparing a set threshold value with a signal from the detector 5. The divider 72 is a means for performing division between the signal from the memory 6 and the signal from the detector 5. The memory 73 is a memory that stores the output of the divider 72. The interpolation unit 74 is a means for interpolating the output of the memory 73.
[0024]
The operation of the ultrasonic tissue diagnosis apparatus according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described. First, an outline of the function of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus will be described with reference to FIG. The transmission circuit 1 drives a probe 2 that transmits ultrasonic waves. The receiving circuit 3 amplifies the signal of the probe 2 that has received the ultrasonic wave. The B mode processing unit 4 digitally processes the signal output from the receiving circuit 3 to generate a B mode signal. The detector 5 detects an absolute value of the signal from the receiving circuit 3. The memory 6 stores a signal from the detector 5. The division unit 7 divides the output of the memory 6 by the output of the detector 5. The synthesizer 8 synthesizes the B-mode signal and the signal from the divider 7. The display unit 9 displays the output of the synthesis unit 8 as a tomographic image.
[0025]
The outline of the operation of the division unit 7 will be described with reference to FIG. The comparator 71 compares the set threshold value with the signal from the detector 5. The divider 72 divides the output signal of the memory 6 by the output signal of the detector 5. The divider 72 is controlled by the output of the comparator 71. The output of the divider 72 is stored in the memory 73. The interpolation unit 74 interpolates the output of the memory 73. The interpolation method will be described later.
[0026]
The operation of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. In the first transmission, the transmission circuit 1 generates a high-level drive pulse. That is, a drive pulse is generated so that the probe 2 transmits an ultrasonic wave having a sound pressure sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation. In the second transmission, the transmission circuit 1 generates a low-level drive pulse. That is, a drive pulse is generated so that the probe 2 transmits an ultrasonic wave having a sound pressure that is insufficient to cause waveform distortion accompanying propagation in the same direction as a high-level ultrasonic wave.
[0027]
The received signal R (i) (i = 1, 2) received by the probe 2 is
R (i) = P (i) · N (i) · S (1)
It is represented by Here, P (i) is an ultrasonic wave transmission sound pressure level. N (i) is an amount indicating waveform distortion accompanying propagation. S is the scattering characteristic of the ultrasonic wave in the medium.
[0028]
Next, the reception signal R (i) is received by the reception circuit 3. The received signal R (1) is subjected to signal processing in the B mode processing unit 4. The received signal R (i) is detected by the detector 5 in absolute value. The received signal R (1) is stored in the memory 6. The division unit 7 divides the absolute value of the received signal R (1) by the absolute value of the received signal R (2).
| R (1) / R (2) | = | P (1) · N (1) / (P (2) · N (2)) |
It is done as follows. In the equation (2), the ratio of ultrasonic wave transmission sound pressure level | P (1) / (P (2) | can be set to a constant C. Further, the waveform distortion accompanying the propagation in the second transmission. Since the amount N (2) indicating N (2) is not distorted, N (2) can be set to 1. Therefore, the output of the dividing unit 7 shown in the equation (2) is
| R (1) / R (2) | = C · N (1) (3)
It can be expressed. Therefore, the output of the division unit 7 is proportional to the amount N (1) indicating the waveform distortion accompanying propagation. That is, it shows the acoustic nonlinearity of the medium.
[0029]
When the absolute value of the received signal R (2) in the equation (3) is smaller than the threshold value, the divider 72 stops the division and outputs a special value indicating that the data is to be interpolated. When there is a special value to be interpolated, the interpolation unit 74 uses the data before and after the division by the divider 72 to interpolate the data. By interpolating in this way, it is possible to avoid the division result becoming unstable. The output of the division unit 7 is combined with the output from the B-mode processing unit 4 in the combining unit 8. The output of the combining unit 8 is displayed on the display unit 9 as a tomographic image.
[0030]
As described above, in the first embodiment of the present invention, the ultrasonic tissue diagnosis apparatus transmits an ultrasonic wave having a sound pressure sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation, and is the same as the previous transmission. Since it is configured to transmit an ultrasonic wave having a sound pressure that is insufficient to cause waveform distortion accompanying propagation in a direction, obtain a ratio of two kinds of ultrasonic echoes, and synthesize and display it in a B-mode signal. It is possible to display an image showing a parameter proportional to the waveform distortion accompanying the distortion, that is, an image showing the acoustic nonlinearity of the medium.
[0031]
(Second Embodiment)
In the second embodiment of the present invention, echo signals generated by high-level ultrasonic waves are stored, divided by echo signals generated by low-level ultrasonic waves transmitted on the same sound ray, and the division result is obtained in the depth direction. This is an ultrasonic tissue diagnostic apparatus that differentiates and combines with a B-mode signal for display.
[0032]
FIG. 3 is a functional block diagram of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, a differentiator 18 is means for differentiating the output of the division unit 7. The combining unit 8 is a unit that combines the signal from the B-mode processing unit 4 and the signal from the differentiator 18. Other basic configurations are the same as those of the first embodiment. A description of the same operation as in FIG. 1 is omitted.
[0033]
The operation of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention configured as described above will be described. The process until the division result is obtained is the same as that in the first embodiment. The output C · N (1) of the division unit 7 is differentiated with respect to the depth direction z in the differentiator 18 to obtain a differential output.
β = C · d (N (1)) / dz (4)
Is obtained. Since N (1) is a strain amount accumulated in the depth direction, β, which is a derivative in the depth direction, is a local strain amount or a local distribution of acoustic nonlinearity of the medium. Can be regarded as an amount. The synthesizer 8 synthesizes the signal from the B-mode processor 4 and the signal from the differentiator 18. By differentiating the waveform distortion accumulated in the depth direction with propagation, it is possible to display an image based on parameters related to the local acoustic nonlinearity of the medium.
[0034]
As described above, in the second embodiment of the present invention, the ultrasonic tissue diagnostic apparatus divides the echo signal by the high-level ultrasound by the echo signal by the low-level ultrasound transmitted on the same sound ray. Since the result is differentiated in the depth direction and the differentiation result is combined with the B-mode signal and displayed, an amount indicating the local distribution of the nonlinearity of the medium can be displayed.
[0035]
(Third embodiment)
In the third embodiment of the present invention, the phase of the echo signal generated by high-level ultrasonic waves is detected and stored, and the phase of the echo signal generated by low-level ultrasonic waves transmitted on the same sound ray is complex. It is an ultrasonic tissue diagnostic apparatus that divides and synthesizes and displays a division result and a B-mode signal.
[0036]
FIG. 4 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 4, a phase detector 15 is means for phase detection of a signal from the receiving circuit 3. The memory 16 is a memory that stores the Is and Qs signals from the phase detector 15. The division unit 17 is a unit that divides the Is and Qs signals of the phase detector 15 and the Im and Qm signals of the memory 16. The combining unit 8 is a unit that combines the signal from the B-mode processing unit 4 and the signal from the dividing unit 17. Other basic configurations are the same as those of the first embodiment. A description of the same operation as in FIG. 1 is omitted.
[0037]
The operation of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention configured as described above will be described. The process until the reception result is obtained is the same as that in the first embodiment. The phase detector 15 detects the phase of the signal from the receiving circuit 3. The memory 16 stores the Is signal (in-phase component) and the Qs signal (quadrature component) from the phase detector 15. The division unit 17 performs complex division on the Im signal and the Qm signal in the memory 16 with the Is signal and the Qs signal from the phase detector 15.
[0038]
A method of complex division will be described. The received signal R (i) is phase-detected by the detector 5 and a complex detection signal Is + jQs (where j is an imaginary unit) is output. The complex detection signal obtained from the echo of the first transmission is stored in the memory 16. The output of the memory 16 is Im + jQm. In division unit 17, complex division signal
I + jQ = (Im + jQm) / (Is + jQs) (5)
Is required.
[0039]
The absolute value of the complex division signal I + jQ is output from the division unit 17. The output of the division unit 17 can be regarded as an amount corresponding to C · N (1) shown in the equation (3). Therefore, the output of the division unit 17 is proportional to the amount N (1) indicating the waveform distortion accompanying propagation. That is, it shows the acoustic nonlinearity of the medium. The output of the dividing unit 17 is combined with the output from the B-mode processing unit 4 in the combining unit 8. The output of the combining unit 8 is displayed on the display unit 9 as a tomographic image. By performing complex division, the probability that the received signal becomes zero decreases, and division can be performed stably. In addition, an image based on phase information between received signals can be displayed.
[0040]
As described above, in the third embodiment of the present invention, the ultrasonic tissue diagnosis apparatus transmits ultrasonic waves having a sound pressure sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation, and is the same as the previous transmission. In the direction, an ultrasonic wave having a sound pressure that is not enough to cause waveform distortion due to propagation is transmitted, two types of ultrasonic echoes are phase-detected and complex-divided, and the result of complex division is combined with a B-mode signal. Since it is configured to display, it is possible to display an image showing waveform distortion accompanying propagation, that is, an image showing acoustic nonlinearity of the medium.
[0041]
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment of the present invention, the phase of an echo signal generated by high-level ultrasonic waves is detected and stored, and the result of phase detection of an echo signal generated by low-level ultrasonic waves transmitted on the same sound ray is obtained. This is an ultrasonic tissue diagnostic apparatus that obtains a difference in declination and synthesizes and displays the declination difference and a B-mode signal.
[0042]
FIG. 5 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the declination detection unit 27 is a means for detecting a difference in declination between the (Is, Qs) signal of the phase detector 15 and the (Im, Qm) signal of the memory 16. The synthesizing unit 8 is a unit that synthesizes the signal from the B-mode processing unit 4 and the signal from the declination detecting unit 27. Other basic configurations are the same as those of the third embodiment. A description of the same operation as in FIG. 4 is omitted.
[0043]
The operation of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the fourth embodiment of the present invention configured as described above will be described. The process until the phase detection result is obtained is the same as that of the third embodiment. In the declination detection unit 27, the complex division signal I + jQ expressed by the equation (5) is obtained. Furthermore, its declination
φ = ATAN (Q / I) (6)
Ask for. The deviation angle φ of the complex division signal I + jQ is equal to the difference between the deviation angles of the (Is, Qs) signal and the (Im, Qm) signal. Since the deflection angle φ of the complex detection signal Is + jQs changes due to the occurrence of waveform distortion accompanying propagation, the deflection angle φ can be regarded as an amount corresponding to C · N (1) expressed by the equation (3). Therefore, the output of the declination detection unit 27 has a value corresponding to the amount N (1) indicating the waveform distortion accompanying propagation. That is, it shows the acoustic nonlinearity of the medium. The output of the declination detection unit 27 is combined with the output from the B-mode processing unit 4 in the combining unit 8. The output of the combining unit 8 is displayed on the display unit 9 as a tomographic image.
[0044]
As described above, in the fourth embodiment of the present invention, the ultrasonic tissue diagnosis apparatus transmits ultrasonic waves having a sound pressure sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation, and is the same as the previous transmission. In the direction, an ultrasonic wave having a sound pressure that is not sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation is transmitted, and two types of ultrasonic echoes are phase-detected to obtain a difference angle φ and synthesized into a B-mode signal. Since it is configured to display, it is possible to display an image showing waveform distortion accompanying propagation, that is, an image showing the acoustic nonlinearity of the medium.
[0045]
(Fifth embodiment)
The fifth embodiment of the present invention stores echo signals by high-level ultrasonic waves, divides by echo signals by low-level ultrasonic waves sent on the same sound ray, and supports color codes for the division results. The ultrasonic tissue diagnosis apparatus displays the image by adding to the B mode output.
[0046]
FIG. 6 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 6, a color generator 81 is means for converting the output of the divider 7 into a color signal. The adder 82 is a means for adding the signal from the color generator 81 and the signal from the B-mode processor 4. The color generation unit 81 and the addition unit 82 constitute the synthesis unit 8. Other basic configurations are the same as those of the first embodiment. A description of the same operation as in FIG. 1 is omitted.
[0047]
An operation of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the fifth embodiment of the present invention configured as described above will be described. The process until the division result is obtained is the same as that in the first embodiment. The output C · N (1) of the division unit 7 is converted into RGB color signal components RN, GN, and BN by the color generation unit 81 based on a color code prepared in advance. Further, in the adding unit 82, the monochrome signal from the B-mode processing unit 4 is converted into color signal components R1, G1, and B1. From the adder 82,
R = RN + R1 (7)
G = GN + G1 (8)
B = BN + B1 (9)
The color signal components R, G, and B indicated by are output.
[0048]
Since there is a means for making the color code correspond to the output signal of the division means and a means for making the B-mode signal a color signal with the color code, the subtle differences in the parameters related to the nonlinearity of the medium are clearly displayed in color. can do.
[0049]
As described above, in the fifth embodiment of the present invention, an ultrasonic tissue diagnostic apparatus transmits ultrasonic waves having a sound pressure sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation, and is the same as the previous transmission. In the direction, an ultrasonic wave having a sound pressure that is insufficient to cause waveform distortion accompanying propagation is transmitted, a ratio of two types of ultrasonic echoes is obtained, converted into a color signal, added to a B-mode signal, and displayed. Since the configuration is adopted, an amount indicating the local distribution of the non-linearity of the medium can be displayed in color by being superimposed on the B-mode signal.
[0050]
(Sixth embodiment)
In the sixth embodiment of the present invention, echo signals generated by high-level ultrasonic waves are stored, divided by echo signals generated by low-level ultrasonic waves transmitted on the same sound ray, and color codes corresponding to the division results. And an ultrasonic tissue diagnostic apparatus that displays a B-mode output color-modulated by color output.
[0051]
FIG. 7 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. In FIG. 7, a color modulation unit 83 is means for modulating the signal from the B mode processing unit 4 with the output of the color generation unit 81. The color generating unit 81 and the color modulating unit 83 constitute the combining unit 8. Other basic configurations are the same as those of the fifth embodiment. A description of the same operation as in FIG. 6 is omitted.
[0052]
The operation of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the sixth embodiment of the present invention configured as described above will be described. The process until the color signal is obtained is the same as in the fifth embodiment. In the color modulation unit 83, the luminance information L of the monochrome signal from the B mode processing unit 4 is modulated by the color signal components RN, GN, and BN,
R = RN · L (10)
G = GN · L (11)
B = BN · L (12)
The color signal components R, G, and B indicated by are output.
[0053]
Since there is a means for making the color code correspond to the output signal of the division means and a means for making the B-mode signal a color signal with the color code, the subtle differences in the parameters related to the nonlinearity of the medium are clearly displayed in color. can do.
[0054]
As described above, in the sixth embodiment of the present invention, an ultrasonic tissue diagnosis apparatus that transmits ultrasonic waves having a sound pressure sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation is the same as the previous transmission. In the direction, an ultrasonic wave having a sound pressure that is not sufficient to cause waveform distortion due to propagation is transmitted, a ratio of two types of ultrasonic echoes is obtained and converted into a color signal, and a B-mode signal is modulated with the color signal. Therefore, the B-mode signal can be modulated and displayed in color by an amount indicating the local non-linear distribution of the medium.
[0055]
(Seventh embodiment)
In the seventh embodiment of the present invention, the phase of the echo signal generated by the high-level ultrasonic wave is detected and stored, and the phase of the echo signal generated by the low-level ultrasonic wave transmitted on the same sound ray is obtained. This is an ultrasonic tissue diagnosis apparatus that obtains a difference in declination, associates a color code with the declination difference, and adds and displays a color output and a B-mode output.
[0056]
FIG. 8 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 8, a color generator 81 is means for converting the output of the declination detector 27 into a color signal. The adder 82 is a means for adding the signal from the color generator 81 and the signal from the B-mode processor 4. The color generating unit 81 and the adding unit 82 constitute a combining unit 8. Other basic configurations are the same as those of the fourth embodiment. A description of the same operation as in FIG. 5 is omitted.
[0057]
The operation of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the seventh embodiment of the present invention configured as described above will be described. The process is the same as that of the fourth embodiment until the argument of the complex division result is obtained. Since the phase angle of the complex detection signal Is + jQs changes due to the occurrence of waveform distortion accompanying propagation, the deviation angle φ can be regarded as an amount corresponding to C · N (1) shown in the equation (3). Therefore, the output of the declination detection unit 27 has a value corresponding to the amount N (1) indicating the waveform distortion accompanying propagation. That is, it shows the acoustic nonlinearity of the medium.
[0058]
The output φ of the declination detector 27 is converted into RGB color signal components Rφ, Gφ, and Bφ by the color generator 81 based on a color code prepared in advance. Further, in the adding unit 82, the monochrome signal from the B-mode processing unit 4 is converted into color signal components R1, G1, and B1, and from the adding unit,
R = Rφ + R1 (13)
G = Gφ + G1 (14)
B = Bφ + B1 (15)
The color signal components R, G, and B indicated by are output.
[0059]
As described above, in the seventh embodiment of the present invention, an ultrasonic tissue diagnosis apparatus transmits ultrasonic waves having a sound pressure sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation, and is the same as the previous transmission. In the direction, an ultrasonic wave having a sound pressure that is not enough to cause waveform distortion due to propagation is transmitted, and two types of ultrasonic echoes are phase-detected to obtain a difference angle φ, and the deviation angle φ is a color signal. Therefore, the amount indicating the local distribution of the non-linearity of the medium can be superimposed on the B-mode signal and displayed in color.
[0060]
(Eighth embodiment)
In the eighth embodiment of the present invention, the echo signal by the high level ultrasonic wave is phase-detected and stored, and the result of the phase detection of the echo signal by the low-level ultrasonic wave transmitted on the same sound ray is obtained. This is an ultrasonic tissue diagnostic apparatus that obtains a difference in declination, associates a color code with the declination difference, and color-modulates and displays a B-mode output with a color output.
[0061]
FIG. 9 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 9, a color modulation unit 83 is means for modulating the output from the color generation unit 81 with the signal from the B mode processing unit 4. The color generating unit 81 and the color modulating unit 83 constitute the combining unit 8. Other basic configurations are the same as those of the seventh embodiment. A description of the same operation as in FIG. 8 is omitted.
[0062]
The operation of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the eighth embodiment of the present invention configured as described above will be described. The process is the same as that of the seventh embodiment until the color signal corresponding to the argument of the complex division result is obtained. The output of the declination detection unit 27 becomes a value corresponding to the amount N (1) indicating the waveform distortion accompanying propagation. That is, it shows the acoustic nonlinearity of the medium. The output φ of the declination detector 27 is converted by the color generator 81 into RGB color signal components Rφ, Gφ, Bφ based on a color code prepared in advance. Further, in the color modulation unit 83, the luminance information L of the monochrome signal from the B-mode processing unit 4 is modulated by the color signal components Rφ, Gφ, Bφ,
R = Rφ · L (16)
G = Gφ · L (17)
B = Bφ · L (18)
The color signal components R, G, and B indicated by are output.
[0063]
As described above, in the eighth embodiment of the present invention, the ultrasonic tissue diagnosis apparatus transmits ultrasonic waves having a sound pressure sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation, and is the same as the previous transmission. In the direction, an ultrasonic wave having a sound pressure that is not enough to cause waveform distortion due to propagation is transmitted, and two types of ultrasonic echoes are phase-detected to obtain a difference angle φ, and the deviation angle φ is a color signal. Since the B-mode signal is modulated and displayed by modulating the color signal, the B-mode signal is modulated and displayed in color by the amount of waveform distortion accompanying propagation, that is, the acoustic nonlinearity of the medium. be able to.
[0064]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, in the present invention, the ultrasonic tissue diagnosis apparatus has a memory for storing a detection signal of an echo by a high-level amplitude transmitted ultrasonic wave having a sound pressure sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation. A dividing means for dividing the output signal of the memory by a detection output signal of an echo by a low-level amplitude transmission ultrasonic wave having a sound pressure that is not sufficient to cause waveform distortion accompanying propagation; a B-mode signal and an output signal of the dividing means; Therefore, a parameter indicating the degree of waveform distortion, that is, the medium, is removed from the depth dependency of the intensity level of the transmitted beam and the scattering characteristic of the ultrasonic wave included in the received signal. It is possible to display an image based on parameters related to the acoustic nonlinearity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a detailed functional block diagram of a division unit of the ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to a fourth embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to a fifth embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to a sixth embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to a seventh embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a functional block diagram of an ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Transmitter circuit
2 Probe
3 Receiver circuit
4 B mode processing section
5 Detector
6 memory
7 Division
8 synthesis unit
9 Display section
15 Phase detector
16 memory
17 Division
18 Differentiator
27 Deflection detector
71 Comparator
72 Divider
73 memory
74 Interpolator
81 Color generator
82 Adder
83 Color modulation part

Claims

A probe for transmitting and receiving ultrasound; a transmission circuit for driving the probe; a reception circuit for receiving a signal from the probe and outputting a reception signal; and processing the reception signal to perform a B mode. In an ultrasonic tissue diagnostic apparatus comprising a B-mode processing unit that generates a signal and a display unit that displays a tomogram based on the B-mode signal, a detection unit that detects the received signal and outputs a detection signal; , With memory to store echo detection signal by sending ultrasound with sound pressure level sufficient to cause waveform distortion due to propagation, and sending ultrasound with sound pressure level not enough to cause waveform distortion due to propagation An ultrasonic histological diagnosis comprising: a dividing unit that divides the output signal of the memory by an echo detection output signal; and a combining unit that combines the B-mode signal and the output signal of the dividing unit. Apparatus.

The division means is provided with means for interpolating a division result when the divisor is less than a threshold value with a division result before and after in time and a division result obtained by dividing by a divisor greater than or equal to the threshold value. The ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to claim 1.

2. The ultrasonic tissue diagnosis apparatus according to claim 1, further comprising means for differentiating the output of the dividing means in the depth direction.

2. The ultrasonic tissue diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the detection means includes means for obtaining an absolute value detection signal of the received signal.

2. The ultrasonic tissue diagnosis apparatus according to claim 1, wherein means for obtaining a complex detection signal of the received signal is provided in the detection means, and means for performing complex division is provided in the division means.

6. The method according to claim 1, further comprising means for associating a color code with an output signal of the dividing means, and means for converting the B-mode signal into a color signal with the color code. Sonic tissue diagnosis device.

7. The ultrasonic tissue diagnosis apparatus according to claim 6, further comprising means for adding the color code and the B-mode signal.

7. The ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to claim 6, further comprising means for color-modulating the B-mode signal with the color code.