JP4405182B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、残留エコーの影響を排除することによってアーチファクトの少ない高解像度の超音波画像を得ることが可能な超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動子から発生した超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射信号を前記超音波プローブによって受信してモニタ上に表示するものである。
【０００３】
この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの２次元画像が容易に観察できるため、心臓などの機能検査や各種臓器の形態診断に広く用いられている。
【０００４】
従来の超音波診断法においては、診断部位に最適な超音波周波数を選択し、この周波数を中心周波数とする超音波パルスを被検体内に放射し、この周波数とほぼ等しい超音波反射波を被検体内から受信して画像化を行なってきた。
【０００５】
これに対して、近年、組織ハーモニックイメージング（以下、ＴＨＩと呼ぶ）なる新しい画像化技術が開発され、臨床の場で広く普及し始めている。このイメージングは、被検体の組織において生ずる超音波非線形現象を有効に利用した方法であり、例えば、中心周波数がｆｏの超音波パルスを被検体内に放射した場合、被検体の組織の非線型現象によって新たに発生する２倍の高調波成分２ｆｏを受信して画像化を行なう。
【０００６】
この高調波成分の発生は、被検体の組織の性状や反射部位までの伝搬距離、あるいは反射部位における超音波強度に依存し、特に、超音波強度の依存性は、従来の超音波画像においてアーチファクトの要因であったサイドローブの発生を抑えることができる。このため、高調波成分を用いた画像化方法、即ち、ＴＨＩによって鮮明な画像を得ることが可能となった。
【０００７】
基本波成分と高調波成分が混在した超音波反射波から、高調波成分を抽出する最も一般的な方法はフィルタリング法であるが、前記の各々の成分が広帯域である場合には夫々の周波数成分の一部は重なり合うため、フィルタリングによって高調波成分のみを精度よく抽出することは困難である。
【０００８】
このような広帯域信号における高調波成分の抽出法としてパルスインバージョン法が開発された。この方法は、所定の方向に対して超音波の送受信を行なう場合に、極性の異なる２種類の超音波パルスを交互に複数回送信し、このとき得られる受信信号を加算することによって基本波成分を相殺して高調波成分のみを抽出する方法である。この方法は、高調波成分の波形が基本波成分の波形振幅の２乗に比例して形成されることに着目しており、超音波パルスの極性を反転させた場合、超音波反射波中の基本波成分も同様に反転するが、高調波成分は反転しない性質に基づいている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００９】
但し、この方法は、1回の超音波送受信（１レート）に要する時間だけ、時間差をもって同一部位からの極性の異なる受信信号を得るため、基本波成分を精度よく相殺するためには、1レート区間中において超音波反射源は静止していることが前提となっている。従って、実際の被検体にこの方法を適用した場合、体動、あるいは臓器の動きのために基本波成分が残存し、いわゆるモーションアーチファクトが発生する。
【００１０】
このような問題に対して、パルスインバージョン法とフィルタ法を組み合わせ、パルスインバージョン法において残存する高調波成分を更にフィルタリング法によって低減する方法（例えば、特許文献１参照。）や、この1レート区間中の体動の移動量を、1レート前後のそれぞれの受信信号から検出し、得られた移動量に基づいて受信信号を補正した後に加算する方法（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【００１１】
一方、心臓や腹部の超音波診断において、血管内に超音波造影剤（以下、造影剤と呼ぶ）を注入し、この造影剤からの超音波反射波を得ることによって血流状態の診断を行なう方法が普及しつつある。造影剤として、一般に微小気泡（マイクロバブル）が用いられ、このマイクロバブルは血液と比較して超音波反射係数が大きいため、比較的大きな反射波を得ることができる反面、診断に用いられる通常の超音波エネルギーが照射されることによって破砕される性質を有している。一方、破砕され難いマイクロバブルの使用、あるいはマイクロバブルの繰り返し使用は被検体に対して侵襲度が増すため好ましくない。
【００１２】
即ち、マイクロバブルを用いた造影剤は、超音波照射により短時間のうちに崩壊してしまうため、血流状態を安定して観測することは困難とされてきた。このような従来の造影法の問題点に対し、造影剤が注入された被検体の同一部位に例えば２回の超音波送受信を行ない、夫々の超音波送受信によって得られた２つの受信信号を減算することによって造影剤からの超音波反射波の成分のみを感度よく抽出する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１３】
即ち、特許文献３の方法によれば、同一走査方向に対して、先ず１回目の超音波送受信を行なう。このとき、被検体内に放射された超音波パルスの一部は、造影剤や被検体組織において反射して第１の超音波反射波が得られる。一方、超音波が照射された造影剤は、その全てあるいは一部が破砕されて消失する。このため、引き続いて行なわれる２回目の超音波送受信においては、造影剤からの超音波反射波は消失あるいは著しく減弱し、一方、被検体組織からの超音波反射波は１回目とほぼ同じ大きさを有した第２の超音波反射波が得られる。従って、前記第１の超音波反射波と第２の超音波反射波に基づいた２つの受信信号との間で減算を行なうことによって造影剤からの超音波反射波の成分のみを抽出することが可能となる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−１６５７９６号公報（第４頁、第２−５図）
【００１５】
【特許文献２】
特開２００１−２８６４７２号公報（第５頁、第６−９図）
【００１６】
【特許文献３】
特開平８−３３６５２７号公報（第３−５頁、第１−３図）
【００１７】
【非特許文献１】
阿比留巌、鎌倉友男共著「超音波パルスの非線形伝搬」信学技法、ＵＳ８９−２３、ｐ５３、１９８９．
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
画像のフレーム周波数（毎秒表示される画像枚数）を高め、画像のリアルタイム性を向上するとともに、モーションアーチファクトを低減するために超音波送受信周期（以下では、レート周期と呼ぶ。）を短くした場合、深部から反射される超音波反射波が超音波プローブによって受信される前に、次の超音波パルスが放射される。このような状態のままでパルスインバージョンや造影剤のイメージングを行なった場合、異なる超音波送受信によって得られる超音波反射波が一つのレート区間中に混在するため、受信信号は完全に打ち消されずアーチファクトとして残存する。
【００１９】
図１６は、レート周期Ｔｒを短縮した場合に発生するアーチファクトを説明したものである。図１６（ａ）に示した被検体のモデルでは、反射体１及び反射体３が被検体組織、又反射体２は造影剤であり、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。そして、セクタ走査用の超音波プローブ１から放射される超音波は、レート区間▲１▼及びレート区間▲２▼で最初の走査方向（第1の走査方向）に対して超音波送受信を行ない、レート区間▲３▼及びレート区間▲４▼で隣接した第２の方向に対して超音波送受信を行なう。
【００２０】
一方、図１６（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレートパルスを示しており、又、図１６（ｃ）は、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼における反射体１乃至反射体３からの受信信号の大きさを矢印の大きさで模式的に示している。更に、図１６（ｄ）は、レート区間▲１▼とレート区間▲２▼、及びレート区間▲３▼とレート区間▲４▼において得られる受信信号の減算結果を示している。
【００２１】
即ち、レート区間▲１▼において走査方向θ１に放射した超音波パルスは、反射体１の反射点Ａ１、反射体２の反射点Ａ２，反射体３の反射点Ａ３において反射し、夫々の超音波反射波は超音波プローブ１によって反射強度ａ１１乃至ａ３１の受信信号として検出される。
【００２２】
次に、レート区間▲２▼において同一の走査方向θ１に放射した超音波パルスは、反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度ａ１２乃至ａ３２の受信信号が得られる。但し、レート区間▲１▼の超音波パルスが反射点Ａ３で反射して超音波プローブ１によって受信される前に、レート区間▲２▼の超音波パルスが放射される。
【００２３】
このため、反射点Ａ３からの超音波反射波は、レート区間▲２▼において反射点Ａ１及び反射点Ａ２から得られる超音波反射波に混入して受信される。従って、図１６（ｄ）に示すように、レート区間▲１▼における受信信号からレート区間▲２▼における受信信号を減算した場合、反射体Ａ１からの受信信号は相殺されるが反射点Ａ３からの受信信号は残存する。尚、反射点Ａ３からの超音波反射波にように、次のレート区間において受信される超音波反射波を以下では残留エコーと呼ぶ。
【００２４】
一方、レート区間▲２▼において得られる造影剤からの受信信号の大きさａ２２は、レート区間▲１▼の超音波照射による造影剤の破砕により、レート区間▲１▼の受信信号の大きさａ２１に対して著しく減弱している。このため、レート区間▲１▼における造影剤からの受信信号と第２のレート区間▲２▼における造影剤からの受信信号の減算によって変化量ａ２１−ａ２２が検出される。
【００２５】
レート区間▲１▼及びレート区間▲２▼と同様に、レート区間▲３▼及びレート区間▲４▼において得られる受信信号に対して減算を行なった場合には、残留エコーの変化量に基づく成分ａ３２−ｂ３１と造影剤からの受信信号の変化量ｂ２１−ｂ２２が検出される。尚、レート区間▲３▼及びレート区間▲４▼において超音波パルスが照射される反射点Ｂ３はレート区間▲１▼及びレート区間▲２▼における反射点Ａ３と異なるため、一般にａ３２≠ｂ３１となり、従って図１６（ｄ）に示すように、この場合も残留エコーの影響が残存する。
【００２６】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、同一方向に対して複数回の超音波送受信を行なって得られる受信信号の間で加減算処理することによって、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーの影響の排除を可能とした超音波診断装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対して設定された複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波走査方向の各々に対し駆動パルスの極性を交互に反転させながら前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、前記超音波パルスを送信する複数のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、前記超音波受信手段により最初のレート区間を除く複数のレート区間にて得られた受信信号を加算処理して前記超音波反射波の高調波成分を抽出するハーモニック抽出手段と、前記超音波反射波の高調波成分を信号処理して画像データを生成する信号処理手段と、前記画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００２８】
又、請求項４に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対して設定された複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波走査方向の各々に対し駆動パルスの極性を交互に反転させながら前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、前記超音波パルスを送信する複数のレート区間及びこれらのレート区間に後続する１つあるいは複数からなる受信専用のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた受信信号を加算処理して前記超音波反射波の高調波成分を抽出するハーモニック抽出手段と、前記超音波反射波の高調波成分を信号処理して画像データを生成する信号処理手段と、前記画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００２９】
更に、請求項６に係る本発明の超音波診断装置は、超音波造影剤が注入された被検体に対して設定される複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波走査方向の各々に対し前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、前記超音波パルスを送信する複数のレート区間及びこれらのレート区間に後続する１つあるいは複数からなる受信専用のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた受信信号を加減算処理して前記超音波造影剤からの超音波反射波に基づいた受信信号を抽出する造影剤反射波抽出手段と、前記受信信号を信号処理して画像データを生成する信号処理手段と、前記画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００３０】
又、請求項７に係る本発明の超音波診断装置は、超音波造影剤が注入された被検体に対して設定される複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波走査方向の各々に対し前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、前記超音波パルスを送信する複数のレート区間及びこれらのレート区間に後続する１つあるいは複数からなる受信専用のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、
前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた受信信号を加減算処理して前記超音波造影剤からの超音波反射波に基づいた受信信号を抽出する造影剤反射波抽出手段と、前記造影剤反射波抽出手段によって抽出された前記受信信号を信号処理して第１の画像データを生成する第１の信号処理手段と、前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた前記受信信号を加減算処理して被検体組織からの超音波反射波に基づいた受信信号を収集する組織反射波増強手段と、前記組織反射波増強手段によって収集された前記受信信号を信号処理して第２の画像データを生成する第２の信号処理手段と、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００３１】
従って、本発明によれば、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーの影響の排除を行なうことが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態では、ＴＨＩにおいて、所定の方向に対し駆動波形の極性を交互に反転させながらＮｘ回の送受信を行なう場合、Ｎｘ−１回目の送受信によって得られる受信信号とＮｘ回目の送受信によって得られる受信信号を加算することによって受信信号の高調波成分を抽出することを特徴としている。
【００３４】
（装置の構成）
本実施の形態における装置全体の概略構成を図１のブロック図を用いて説明する。
【００３５】
超音波診断装置１００は、被検体に対して超音波パルス（送信超音波）を送信すると共に、超音波反射波（受信超音波）を受信信号に変換する超音波プローブ１と、超音波プローブ１に対して駆動パルスを供給すると共に、この超音波プローブ１から得られる受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置本体５０を備えている。
【００３６】
超音波診断装置本体５０は、被検体の所定の方向に超音波パルスを放射するための駆動パルスを生成する超音波送信部２と、被検体の所定方向からの超音波反射波を受信する超音波受信部３と、この受信信号から高調波成分を抽出するためのハーモニック抽出部４と、この高調波成分から画像データを生成するための信号処理を行なう信号処理部５を備えている。
【００３７】
更に、超音波診断装置本体５０は、前記画像データを一旦保存した後、テレビフォーマットに変換して超音波画像として表示する画像表示部８と、操作者によって種々のコマンド信号や超音波の送受信条件などが入力される入力部７と、これら各ユニットを統括的に制御するシステム制御部６を備えている。
【００３８】
超音波プローブ１は、図示しない１次元に配列された複数個（Ｍ個）の超音波振動子を、その先端部分に有し、被検体に対して先端部分を接触させ超音波の送受信を行なう。又、超音波プローブ１の超音波振動子の各々は、多芯ケーブル２６を介して超音波診断装置本体５０の超音波送信部２及び超音波受信部３に接続されている。超音波振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、又受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する機能を有している。
【００３９】
この超音波プローブ１には、セクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等があり、操作者は診断部位に応じて任意に選択することが可能であるが、本実施の形態の説明では、Ｍ本の超音波振動子を備えたセクタ走査用の超音波プローブ１を用いた場合について述べる。
【００４０】
次に、超音波診断装置本体５０の超音波送信部２は、レートパルス発生器１１と、送信遅延回路１２と、パルサ１３を備えている。
【００４１】
レートパルス発生器１１は、被検体内に放射する超音波パルスの繰り返し周期（レート周期）を決定するレートパルスを発生して送信遅延回路１２に供給する。次いで、送信遅延回路１２は、送信に使用される超音波振動子と同数のＭチャンネルの独立な遅延回路から構成され、超音波パルスを所定の深さに集束するための集束用遅延時間と、超音波パルスを所定の方向に送信するための偏向用遅延時間を受信したレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３に供給する。又、パルサ１３は、送信遅延回路１２と同数のＭチャンネルの独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ１に内蔵された超音波振動子を駆動し、被検体内に超音波パルスを放射する。
【００４２】
パルサ１３は、送信遅延回路１２と同数のＭチャンネルの独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ１に内蔵された超音波振動子を駆動し、被検体内に超音波を放射する。このＭチャンネルのパルサ１３の各々は、送信遅延回路１２からの出力信号によって正極性の駆動パルスを発生するパルサ１３ａと、負極性の駆動パルスを発生するパルサ１３ｂとが対になって構成されており、パルサ１３ｂの駆動波形は、パルサ１３ａの駆動波形を反転させたものとなっている。
【００４３】
一方、超音波受信部３は、プリアンプ１４と、Ａ／Ｄ変換器１５と、ビームフォーマ１６と、加算器２５を備えている。プリアンプ１４は、超音波振動子によって電気的な受信信号に変換された微小信号を増幅し、十分なＳ／Ｍを確保するように設計されており、このプリアンプ１４において所定の大きさに増幅された受信信号の基本波成分及び高調波成分は、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換され、ビームフォーマ１６に送られる。
【００４４】
ビームフォーマ１６は、所定の深さからの超音波反射波を集束するための集束用遅延時間と、超音波反射波の受信指向性を順次変更して被検体を走査するための偏向用遅延時間をデジタル信号に変換された受信信号に与え、加算器２５は、これらビームフォーマ１６からの出力を整相加算（所定の方向から得られた受信信号を位相を合わせて加算）する。
【００４５】
ハーモニック抽出部４は、波形メモリ１７と、加算器１８と、フィルタ回路１９を備えており、波形メモリ１７は、所定の方向におけるＮｘ−１回目の送受信によって得られる受信信号を一旦記憶する。又加算器１８は、前記所定の方向におけるＮｘ回目の送受信によって得られる受信信号と、前記波形メモリ１７に保存されている受信信号を加算し、基本波成分の相殺を行なう。
【００４６】
一方、フィルタ回路１９は、臓器の動きや体動などが原因で、パルスインバージョン法では消去させることができなかった基本波成分を低減するフィルタであり、一般には、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、あるいはハイパスフィルタ（ＨＰＦ）で構成される。
【００４７】
次に、信号処理部５は、包絡線検波器２０と対数変換器２１とを備えており、ハーモニック抽出部４の出力信号に対して信号処理を行ない画像データの生成を行なう。そして、包絡線検波器２０は、入力された受信信号に対して包絡線検波の演算を行ない、その包絡線を検出する。又、対数変換器２１は、入力値を対数変換して出力するルックアップテーブルを備え、この対数変換器２１において受信信号の振幅を対数変換して弱い信号を相対的に強調する。一般に、被検体内からの受信信号は、８０ｄＢ以上の広いダイナミックレンジをもった振幅を有しており、これを３０ｄＢ程度のダイナミックレンジをもつ通常のテレビモニタに表示するには、弱い信号を強調する振幅圧縮が必要となる。
【００４８】
一方、画像表示部８は、表示用画像メモリ２２と、変換回路２３と、ＣＲＴモニタ２４とを備えている。表示用画像メモリ２２には、信号処理部５から供給される画像データと、この画像データに関連する文字や数字などの付帯データが合成されて一旦保存され、保存された画像データと付帯データは、変換回路２３においてＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換が行なわれてＣＲＴモニタ２４に表示される。
【００４９】
入力部７は、操作パネル上に液晶表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスを備え、操作者は、この入力部７より患者情報やレート周期Ｔｒなどの送受信条件の入力、あるいは画像表示モードの選択などを行なう。又、パルスインバージョンを用いたＴＨＩにおける画像データの生成開始コマンドや、送受信回数Ｎｘの設定の際の重み付け係数Ｋについても入力する。
【００５０】
システム制御部６は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部７からの指示信号に基づいて超音波送信部２、超音波受信部３、ハーモニック抽出部４、画像表示部８などの各ユニットの制御やシステム全体を統括して制御する。特に本実施の形態では、パルサ１３における駆動パルスの極性の切り換え制御信号を超音波送信部２に、又、フィルタ回路１９における中心周波数や周波数帯域などのフィルタ特性を決定するための制御信号や、波形メモリ１７及び加算器１８における加算制御信号をハーモニック抽出部４に供給する。
【００５１】
（画像データの生成手順）
次に、図１乃至図７を用いて第１の実施の形態における画像データの生成手順を説明する。尚、図２は画像データの生成手順を示すフローチャートである。
【００５２】
装置の操作者は、入力部７において本実施の形態を実行する画像表示モード、即ちインバージョンパルスを用いたＴＨＩモードを選択し、更に、このＴＨＩモードによる画像化範囲（セクタ角度と視野深度）やレート周期などの送受信条件を設定する（図２のステップＳ１）。システム制御部６は、入力部７から撮影表示モードの開始コマンド信号や送受信条件の入力を受け、更に超音波プローブ１からプローブＩＤ情報を読み取る。
【００５３】
一方、システム制御部６の図示しない記憶回路には、受信信号の最大受信時間Ｔｈが各々のプローブＩＤに対応して予め保存されており、システム制御部６は、超音波プローブ１から送られるプローブＩＤに対応する最大受信時間Ｔｈと、レート周期Ｔｒを読み出す。そして、システム制御部６のＣＰＵは、同一方向に対して極性を交互に反転させながら行なう超音波送受信回数Ｎｘを式（１）に基づいて算出する（図２のステップＳ２）。
【００５４】
ＮＸ＝［Ｔｈ／Ｔｒ］＋１…（１）
但し、式（１）の［］は小数点以下を切り上げて整数とすることを意味し、例えば、１＜Ｔｈ／Ｔｒ≦２ならばＮＸ＝３となる。以下では、ＮＸ＝３の場合における本実施の形態について述べる。
【００５５】
図３は、超音波プローブ１の送信エネルギーなどによって決定される受信信号の最大受信時間Ｔｈとレート周期Ｔｒとの関係を示した図であり、図３（ａ）は、レートパルス発生器１１よりレート周期Ｔｒで繰り返し出力されるレートパルス、図３（ｂ）は、このレートパルスによってパルサ１３より出力される超音波振動子の駆動パルスを示す。又、図３（ｃ）は、駆動パルスによる超音波振動子の駆動によって行なわれる超音波の送受信において得られる画像データを示している。即ち、被検体の深部からの反射や多重反射等のために、受信信号の最大受信時間Ｔｈがレート周期Ｔｒより長い場合には、図３（ｃ）に示すように、第２の駆動パルスによって超音波の送受信が行なわれる第２のレート区間においても、第１の駆動パルスによる受信信号が残留エコーとして受信される。
【００５６】
超音波送受信回数ＮＸの設定が終了したならば、システム制御部６は、このプローブＩＤ情報に基づいて、システム制御部６の記憶回路に予め保存されている超音波プローブ１の超音波周波数や周波数帯域に関する情報を読み出し、この情報に基づいてハーモニック抽出部４のフィルタ回路１９における中心周波数や帯域幅、更には遮断帯域における減衰量などのフィルタ特性を設定する。
【００５７】
例えば、超音波プローブ１を構成する超音波振動子の共振周波数がｆｏの場合には、バンドパスフィルタで構成されるフィルタ回路１９の通過帯域の中心周波数を２ｆｏに設定する。尚、このＴＨＩモード以外の場合には、ハーモニック抽出部４を図示しない電子スイッチによってバイパスするように構成してもよい。
【００５８】
ＴＨＩモードの設定が終了したならば、操作者によりＴＨＩモードの開始コマンドが入力部７からシステム制御部６に送られ、画像データ（ハーモニック画像データ）の生成が開始される（図２のステップＳ３）。
【００５９】
超音波の送信に際して、レートパルス発生器１１は、システム制御部６からの制御信号に従って、被検体内に放射する超音波パルスのレート周期Ｔｒを決定するレートパルスを送信遅延回路１２に供給する。送信遅延回路１２は、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を集束するための遅延時間と、最初の走査方向θ１に超音波を放射するための遅延時間を第１のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ａに供給する。
【００６０】
次いで、パルサ１３ａは、供給されたレートパルスに基づいて生成した正極性の駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動し、被検体に中心周波数ｆｏの超音波パルスを放射する（図２のステップＳ４）。この送信遅延回路１２及びパルサ１３は、Ｍチャンネルから構成されており、多芯ケーブル２６を介して超音波プローブ１の超音波振動子の各々に独立に接続されている。
【００６１】
被検体内に放射された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体の臓器境界面、あるいは組織にて反射する。この場合、反射された超音波は被検体組織の非線型特性により、中心周波数が２ｆｏの超音波反射波が新たに発生する。即ち、被検体の組織にて反射して超音波プローブ１に戻る超音波反射波は、送信時と同じ中心周波数ｆｏの受信信号（基本波成分）と、中心周波数が２ｆｏの受信信号（高調波成分）が混在したものとなる。
【００６２】
この高調波の発生原因は、超音波パルスの被検体組織内の伝播速度が超音波の音圧に依存するためであり、この性質のために受信信号に波形歪が生じ、高調波成分が発生することが知られている。この高調波成分のみを用いて超音波画像データを得ることによって、従来、画像上に発生するアーチファクトの主要因であったサイドローブが抑制できるため良好な画像が得られる。
【００６３】
図４に、このとき受信される超音波信号の周波数スペクトラムを示す。図４（ａ）は、被検体内に送信される超音波パルスの周波数スペクトラムであり、ｆｏを中心に分布している。これに対して、図４（ｂ）に示した被検体内からの超音波反射波の周波数スペクトラムは、ｆｏを中心に分布する基本波成分と、２ｆｏを中心に分布する高調波成分を有し、一般に、高調波成分は、基本波成分に対して約２０ｄＢ小さい。
【００６４】
ところで、超音波診断装置１００では、高分解能の画像を得るために広帯域の周波数スペクトルを有する超音波パルスを用いるため、超音波反射波の基本波成分及び高調波成分も広帯域となり、図４に示すように基本波成分の高域部分と高調波成分の低域部分は周波数領域では分離されない場合が多い。
【００６５】
尚、前記第１の駆動パルスによる超音波の送信は、その残留エコーを、後述する第２のレート区間において受信することを目的に行なうものであり、第１のレート区間における受信信号を画像データとして収集保存する必要はない。
【００６６】
次に、システム制御部６は、超音波送信部２に制御信号を送り、使用するパルサ１３をパルサ１３ａからパルサ１３ｂに切り換え、第1の走査方向θ１に対して負極性の駆動パルスを用いて超音波の送受信を行なう。即ち、レートパルス発生器１１は、第２のレート区間のレートパルスを送信遅延回路１２に供給し、送信遅延回路１２は、第１のレート区間のレートパルスの場合と同様のビーム集束用遅延時間と、θ１方向に超音波を送信するための偏向用遅延時間を第２のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ｂに供給する。
【００６７】
パルサ１３ｂは、負極性の駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動して被検体に超音波パルスを放射し、放射された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体の臓器境界面、あるいは組織にて反射する。
【００６８】
被検体内にて反射された超音波反射波は、送信時と同じ超音波プローブ１によって受信されて超音波反射波から電気的な受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換される。更に、デジタル信号に変換された受信信号は、ビームフォーマ１６にて、システム制御部６からの制御信号に基づいて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。
【００６９】
このとき、ビームフォーマ１６では、所定の深さからの超音波反射波を集束するための遅延時間と、超音波反射波に対して第1の走査方向θ１の方向に強い受信指向性をもたせるための遅延時間が、システム制御部６からの制御信号によって設定される。
【００７０】
加算器２５において合成された受信信号のうち、第２のレート区間のレートパルスからレート周期Ｔｒの間に受信される受信信号はハーモニック抽出部４の波形メモリ１７に保存される（図２のステップＳ５）。但し、このとき保存される受信信号には図３に示したように、第１の駆動パルスによる残留エコーが混在している。
【００７１】
次いで、システム制御部６は、超音波送信部２のパルサ１３ｂを再びパルサ１３ａに切り換え、同一方向（θ１）に対して超音波の送受信を行なう。即ち、レートパルス発生器１１は、第３のレート区間のレートパルスを送信遅延回路１２に供給し、送信遅延回路１２は、第１のレート区間及び第２のレート区間のレートパルスの場合と同様の集束用遅延時間と、偏向用遅延時間を第３のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ａに供給する。
【００７２】
パルサ１３ａは、正極性の駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動して被検体に超音波パルスを放射する。そして、被検体内から反射した超音波反射波は、超音波プローブ１によって受信されて受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４、Ａ／Ｄ変換器１５、ビームフォーマ１６を介して加算器２５に供給されて加算合成される（図２のステップＳ６）。
【００７３】
加算器２５において合成された受信信号のうち、第３のレート区間のレートパルスからレート周期Ｔｒの間に受信される受信信号はハーモニック抽出部４の加算器１８に送られる。但し、この場合にも、第３のレート区間のレートパルスからレート周期Ｔｒの間に受信される受信信号には第２の駆動パルスによる残留エコーが混在している。システム制御部６は、第２の駆動パルスによる受信信号を波形メモリ１７から読み出し、この受信信号と前記第３の駆動パルスによる受信信号を加算器１８において加算合成する（図２のステップＳ７）。
【００７４】
このようにして、負極性の駆動パルスによって得られる受信信号と、正極性の駆動パルスによって得られる受信信号は加算器１８において加算され、その出力はフィルタ回路１９に送られる。更に、フィルタ回路１９の出力は信号処理部５に送られ、包絡線検波器２０、及び対数変換器２１において包絡線検波と対数変換とがなされて画像データが生成される（図２のステップＳ８）。そして、生成された画像データは、画像表示部８の表示用画像メモリ２２に一旦保存される。
【００７５】
上述の手順にて、第1の走査方向θ１におけるハーモニック画像データの生成と保存が終了したならば、超音波の送受信方向をΔθずつ順次更新させながらθｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）に偏向し、前記と同様な手順で超音波の送受信を行なう。このとき、システム制御部６は、その制御信号によって送信遅延回路１２及びビームフォーマ１６の遅延時間を超音波送受信方向に対応させて順次切り替えながら、画像データを生成する（図２のステップＳ４乃至Ｓ１０）。
【００７６】
このようにして、第1の走査方向θ１乃至第Ｐの走査方向θＰに対して超音波によるセクタ走査を行ない、１枚分の画像データの生成が終了したならば、システム制御部６は、表示用画像メモリ２２に保存されている画像データを読み出し、変換回路２３を介してＣＲＴモニタ２４に表示する（図２のステップＳ１１）。
【００７７】
次に、本実施の形態における基本波成分の残留エコーの除去につき図５を用いて説明する。
【００７８】
図５（ａ）に示すように、セクタ走査用の超音波プローブ１から放射される超音波は第１のレート区間▲１▼乃至第３のレート区間▲３▼で第1の走査方向θ１の超音波送受信を行ない、次に、第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼でその隣接部の第２の走査方向θ２（θ２＝θ１＋Δθ）における超音波送受信を行なう。この被検体のモデルにおいても図１６と同様に、反射体１乃至反射体３が超音波送受信方向に位置し、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【００７９】
一方、図５（ｂ）は、超音波振動子の超音波パルスの駆動タイミングを決定するレートパルスを示し、図５（ｃ）は第１のレート区間▲１▼乃至第６のレート区間▲６▼において、前記複数の反射体１，２，３からの受信される受信信号の基本波成分の大きさと極性を矢印によって模式的に示している。但し、この場合の極性は、便宜上、正極性の駆動パルスによって得られる反射信号は＋の極性で示し、負極性の駆動パルスによって得られる反射信号は−の極性で示している。
【００８０】
そして、図５（ｄ）は、第２のレート区間▲２▼と第３のレート区間▲３▼において得られる夫々の受信信号の基本波成分の加算結果と、第５のレート区間▲５▼と第６のレート区間▲６▼において得られる受信信号の基本波成分の加算結果を示している。この場合、例えば、第１の駆動パルス、第３の駆動パルス、第４の駆動パルス及び第６の駆動パルスはパルサ１３ａを用い、超音波振動子を正極性の駆動パルスによって駆動する。一方、第２の駆動パルス、及び第５の駆動パルスはパルサ１３ｂを用い、超音波振動子を負極性の駆動パルスによって駆動する。
【００８１】
即ち、正極性の駆動パルスによって第１の走査方向θ１に放射した超音波パルスは反射点Ａ１乃至Ａ３において反射され、反射強度が夫々ａ１＋、ａ２＋、ａ３＋の正極性を有する基本波成分が受信される。
【００８２】
次いで、同じ走査方向θ１に対して負極性の駆動パルスによって放射する超音波パルスは、反射点Ａ１乃至Ａ３において反射強度ａ１−、ａ２−、ａ３−の負極性を有する基本波成分が反射され、超音波振動子によって受信される。但し、第１の駆動パルスによる反射点Ａ３からの反射信号ａ３＋が受信される前に、第２の駆動パルスによる超音波パルスが放射されるため、反射点Ａ３からの受信信号ａ３＋は第２の駆動パルスによる反射点Ａ１からの受信信号ａ１−などに混入して受信される。即ち、第２のレート区間▲２▼においては、反射体Ａ１及び反射体Ａ２から反射する負極性の受信信号ａ１−とａ２−に混入して反射体Ａ３からの正極性の受信信号ａ３＋が受信される。
【００８３】
更に、同じ走査方向θ１に対して、正極性の第３の駆動パルスによって放射される超音波パルスは、第１の駆動パルスの場合と同様にして、反射点Ａ１乃至Ａ３にて反射し、反射強度ａ１＋、ａ２＋及びａ３＋の正極性を有する基本波成分が受信信号として得られる。この場合も、第３のレート区間▲３▼において反射体Ａ１及び反射体Ａ２から反射する正極性の受信信号ａ１＋とａ２＋に混入して反射体Ａ３からの負極性の受信信号ａ３−が受信される。
【００８４】
このようにして、受信される第２のレート区間▲２▼の基本波成分ａ１−、ａ２−及びａ３＋と第３のレート区間▲３▼の基本波成分ａ１＋、ａ２＋及びａ３−は、夫々のレート区間内の同じ位置に極性を反転して生ずるため、図５（ｄ）に示すように、これらの受信信号を加算した場合には、全ての基本波成分を相殺することが可能となる。
【００８５】
超音波の送受信方向が第２の走査方向θ２の場合においても、第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼において同様な効果を得ることができる。即ち、正極性の第４の駆動パルスによってθ２方向に放射した超音波パルスは、反射点Ｂ１，Ｂ２及びＢ３において反射することによってｂ１＋、ｂ２＋及びｂ３＋の基本波成分を有する受信信号が得られる。
【００８６】
次に、同じ走査方向θ２に対して負極性の第５の駆動パルスによって放射する超音波パルスは反射点Ｂ１，Ｂ２及びＢ３において反射し、ｂ１−、ｂ２−及びｂ３−の基本波成分を有する受信信号が受信される。但し、第４の駆動パルスによる反射点Ａ３からの反射信号が受信される前に、第５の駆動パルスによって次の超音波パルスが放射されるため、第４のレート区間▲４▼においては、反射体Ｂ１及び反射体Ｂ２から反射する負極性の受信信号ｂ１−及びｂ２−に混入して、反射体Ａ３からの正極性の受信信号ｂ３＋が受信される。
【００８７】
更に、走査方向θ２に対して、正極性の第６の駆動パルスによって放射する超音波パルスは、第４の駆動パルスの場合と同様に、反射点Ｂ１乃至Ｂ３からは反射強度ｂ１、ｂ２及びｂ３で正極性の基本波成分が受信信号として得られる。この場合も、第６のレート区間▲６▼においては反射体Ｂ１及び反射体Ｂ２から反射する正極性の受信信号ｂ１＋及びｂ２＋に混入して反射体Ｂ３からの負極性の受信信号ｂ３−が受信される。従って、図５（ｄ）に示すように第５のレート区間▲５▼と第６のレート区間▲６▼において得られる夫々の受信信号を加算することによって基本波成分を除去することができる。
【００８８】
以上の説明では基本波成分についてのみ説明したが、高調波成分については駆動波形の極性によらずに同じ極性の受信信号が得られることは周知のとおりである。
【００８９】
図６は、パルスインバージョン法における基本波成分及び高調波成分の極性と、各成分の加算結果について示した図であり、図６（ａ）に示す基本波の受信信号は、既に述べたように正極性の駆動パルスの場合（図６（ａ）−１）と負極性の駆動パルスの場合（図６（ａ）−２）では極性が反転するため、両者を加算することによって相殺することができる（図６（ａ）−３）。
【００９０】
一方、このとき得られる高調波の受信信号は、正極性の駆動パルスの場合（図６（ｂ）−１）、及び負極性の駆動パルスの場合（図６（ｂ）−２）において得られる受信信号の極性は変らないため、これらを加算することによって振幅は２倍に増大する（図６（ｂ）−３）。
【００９１】
ところで、残留エコーの影響を排除するために、従来は、レート区間を長く設定する方法が採られてきた。この従来方法にパルスインバージョン法を適用した場合の問題点は、体動などによるモーションアーチファクトが発生し易いことである。この問題点に対する本実施の形態の効果について図７を用いて説明する。
【００９２】
図７（ａ）は本実施の形態による残留エコーの対策方法を、又、図７（ｂ）は従来のレート間隔を長くした残留エコーの対策方法について示している。尚、ここでは受信波の最大受信時間（Ｔｄ）がレート周期Ｔｒの約２倍（２Ｔｒ）の場合について従来法と比較する。即ち、本実施の形態では、加算に用いられる受信信号、即ち、第２の駆動パルスと第３の駆動パルスによって得られる夫々の受信信号の時間差はＴｒとなる。これに対して従来法では、レート周期が２Ｔｒとなるため、加算に必要な第１の駆動パルスによる受信信号と第２の駆動パルスによる受信信号の時間差も２Ｔｒとなり、本実施の形態の場合より体動などの影響を受けやすい。
【００９３】
このような方法を用いた、本発明の第１の実施の形態によれば、パルスインバージョン法によって高調波成分を抽出する際に、加算に用いる受信信号間の時間差を短くすることができるため、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーを除去することが可能である。
【００９４】
又、本実施の形態においてはフィルタリング法を併用しているため、モーションアーチファクトとして残存した残留エコーの基本波成分を更に低減することができる。
【００９５】
（第1の実施の形態の変形例）
次に、本実施の形態の変形例について述べる。前述の第1の実施の形態においては、被検体の深部に大きな反射体がある場合、あるいは多重反射が著しい場合の残留エコーを完全に除去するには、受信信号の最大受信時間Ｔｈを大きな値に設定する必要がある。しかしながら、Ｔｈの増大は、同一方向の超音波送受信回数Ｎを増加させ、フレーム周波数の低下を招く。
【００９６】
このように、残留エコーとフレーム周波数はトレードオフの関係があるため、最適なＮｘの値は臨床の場において装置の操作者が設定することが望ましい。本変形例では、超音波送受信回数Ｎｘは下式（２）に基づいて設定される。
【００９７】
Ｎｘ＝[Ｔｈ×Ｋ／Ｔｒ]＋１ （０＜Ｋ≦１） …（２）
但し、式（１）と同様にして、式（２）のＴｈは超音波振動子が駆動されてから超音波反射波が完全に消失するまでの最大受信時間を示し、[]は小数点以下を切り上げて整数とすることを意味する。一方、Ｋは重み付け係数であり、操作者は、この値を入力部７より設定することが可能な構成になっている。例えば、循環器領域における超音波診断のように、残留エコーの低減より画像のリアルタイム性を重視する場合には、操作者は入力部７より比較的小さなＫの値を入力する。
【００９８】
以上述べた変形例によれば、パルスインバージョンを用いたハーモニックエコー法において、操作者は、フレーム周波数と残留エコーに対する最適化を画像観察下で容易に行なうことが可能となる。
【００９９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、所定の方向に対して駆動パルスの極性を交互に反転させて２回の送受信を行なった後、新たな超音波の送信を停止し、レート区間を超えて受信される深部からの反射波や多重反射波の受信のみを継続して行なう。そして、同一の方向において得られた受信信号の全てを加算することによって残留エコーの影響を除去する。
【０１００】
この第２の実施の形態における装置全体の構成は、第１の実施の形態において示した図１と同様であるため、その詳細な説明は省略し、画像データの生成手順について図８乃至図９を用いて説明する。但し、図８は画像データの生成手順を示すフローチャートである。
【０１０１】
操作者は、入力部７においてＴＨＩモードを選択し、更にこのＴＨＩモードにおける送受信条件を設定する（図８のステップＳ２１）。システム制御部６は、入力部７から画像表示モードの選択信号や送受信条件を受け、更に超音波プローブ１からプローブＩＤ情報を読み取る。
【０１０２】
一方、システム制御部６の記憶回路には、受信信号の最大受信時間Ｔｈが各々のプローブＩＤに対応して予め保存されており、システム制御部６は、超音波プローブ１から送られるプローブＩＤに対応する最大受信時間Ｔｈと、入力部７にて設定される送受信条件から決定されるレート周期Ｔｒを読み出す。そして、同一方向に対して極性を交互に反転させて行なう２回の超音波送受信の他に、受信のみを行なう超音波受信回数Ｎｙを式（３）によって設定する（図８のステップＳ２２）。
【０１０３】
Ｎｙ＝[Ｔｈ／Ｔｒ]−１ …（３）
但し、式（３）の[]は小数点以下を切り上げて整数とすることを意味し、例えば、１＜Ｔｈ／Ｔｒ≦２ならばＮｙ＝１となる。以下では、Ｎｙ＝１の場合における本実施の形態について述べる。
【０１０４】
Ｎｙの設定が終了したならば、システム制御部６は、このプローブＩＤ情報に基づいて、予めシステム制御部６の記憶回路に保存されている超音波プローブ１の超音波周波数や周波数帯域に関する情報を読み出し、この情報に基づいてハーモニック抽出部４のフィルタ回路１９における中心周波数や帯域幅、更には遮断帯域における減衰量などのフィルタ特性を設定する。
【０１０５】
ＴＨＩモードの設定が終了したならば、操作者によりＴＨＩモードの撮影開始コマンドが入力部７からシステム制御部６に送られ、超音波の送受信が開始される（図８のステップＳ２３）。
【０１０６】
超音波の送信に際して、レートパルス発生器１１は、システム制御部６からの制御信号に従ってレートパルスを送信遅延回路１２に供給する。この送信遅延回路１２は、送信時の集束用遅延時間と偏向用遅延時間を第１のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ａに供給する。
【０１０７】
パルサ１３ａは、正極性の駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動し、被検体に超音波パルスを放射する。そして、被検体にて反射された超音波反射波は、前記超音波振動子によって受信されて電気的な受信信号に変換される。この受信信号は、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換され、更に、ビームフォーマ１６にてシステム制御部６からの制御信号に基づいて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。
【０１０８】
そして、加算器２５において合成された受信信号のうち、第１のレート区間で受信される受信信号は、ハーモニック抽出部４の波形メモリ１７に保存される。（図８のステップＳ２４）。
【０１０９】
次に、システム制御部６は、超音波送信部２に制御信号を送り、使用するパルサ１３をパルサ１３ａからパルサ１３ｂに切り換えて同一の走査方向θ１に対して超音波の送受信を行なう。即ち、レートパルス発生器１１は、第２のレート区間のレートパルスを送信遅延回路１２に供給し、この送信遅延回路１２は、第１のレート区間のレートパルスの場合と同様の集束用遅延時間と、走査方向θ１に超音波を送信するための偏向用遅延時間を第２のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ｂに供給する。
【０１１０】
パルサ１３ｂは、負極性の駆動パルスによって超音波振動子を駆動して被検体に超音波パルスを放射し、放射された超音波の一部は音響インピーダンスの異なる被検体の臓器境界面や組織にて反射する。
【０１１１】
被検体にて反射された超音波反射波は、前記超音波振動子によって受信されて超音波反射波から電気的な受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換される。更に、この受信信号は、ビームフォーマ１６にて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。
【０１１２】
加算器２５において合成された受信信号のうち、第２のレート区間で受信される受信信号は波形メモリ１７に保存される。但し、このとき保存される受信信号には図３において示したように、第１の駆動パルスによる残留エコーが混在している（図８のステップＳ２５）。
【０１１３】
次いで、システム制御部６は、第３のレート区間においてパルサ１３の駆動を一旦停止し、同一の走査方向θ１に対しての超音波の受信のみを行なう。このとき、被検体内からの超音波反射波は、第２の駆動パルスによる残留エコーであり、この超音波反射波は超音波振動子によって受信されて受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４、Ａ／Ｄ変換器１５、ビームフォーマ１６を介して加算器２５に供給され、加算合成される（図８のステップＳ２６）。
【０１１４】
この加算器２５において合成された受信信号のうち、第３のレート区間で受信される受信信号は波形メモリ１７を通過し加算器１８に送られる。加算器１８は、既に波形メモリ１７に保存されている第１のレート区間の受信信号と第２のレート区間の受信信号を読み出し、第３のレート区間の受信信号と加算合成を行なう。（図８のステップＳ２７）。
【０１１５】
次に、加算器１８の出力は、ハーモニック抽出部４のフィルタ回路１９に送られ、体動など反射体の時間的変化のためにパルスインバージョンでは完全に除去することができなかったモーションアーチファクト成分の低減を行なう。このフィルタ回路１９の出力は信号処理部５に送られ、包絡線検波器２０と対数変換器２１において包絡線検波と対数変換とがなされ、得られた画像データは画像表示部８の表示用画像メモリ２２に一旦保存される（図８のステップＳ２８）。
【０１１６】
上述の手順にて、第1の走査方向θ１におけるハーモニック画像データの生成と保存が終了したならば、超音波の送受信方向をΔθずつ順次更新させながら走査方向θｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）に対して前記と同様な手順で超音波の送受信を行なう。このとき、システム制御部６は、その制御信号によって送信遅延回路１２及びビームフォーマ１６の遅延時間を前記超音波送受信方向に対応させて順次切り替えながら、画像データを生成する（図８のステップＳ２４乃至Ｓ３０）。
【０１１７】
このようにして、１枚分の画像データの生成が終了したならば、システム制御部６は、表示用画像メモリ２２に保存されている画像データを読み出し、変換回路２３を介してＣＲＴモニタ２４にて表示する（図８のステップＳ３１）。
【０１１８】
次に、上述の第２の実施の形態における残留エコーの基本波成分除去につき図９を用いて説明する。
【０１１９】
図９（ａ）に示すセクタ走査用超音波プローブ１は、第１のレート区間▲１▼乃至第３のレート区間▲３▼で第１の走査方向θ１の超音波送受信を行ない、第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼で隣接した第２の走査方向θ２における送受信を行なう。この被検体のモデルにおいても、既に示した図５や図１０と同様に、反射体１乃至反射体３が超音波送受信方向に位置し、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【０１２０】
一方、図９（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレートパルスを示し、図９（ｃ）は、第１のレート区間▲１▼乃至第６のレート区間▲６▼において前記複数の反射体から受信される基本波成分の大きさと極性を矢印によって模式化して示している。又、図９（ｄ）は、第１のレート区間▲１▼乃至第３のレート区間▲３▼において受信される基本波成分の加算結果と、第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼において受信される基本波成分の加算結果を示している。
【０１２１】
この場合、例えば、第１のレート区間▲１▼と第４のレート区間▲４▼においては、パルサ１３ａを用いて超音波振動子を正極性の駆動パルスによって駆動し、第２のレート区間▲２▼及び第５のレート区間▲５▼は負極性の駆動パルスによって駆動を行なう。又、第３のレート区間▲３▼及び第６のレート区間▲６▼は新たな超音波パルスの放射は行なわず、第２の駆動パルス及び第５の駆動パルスによる残留エコーのみを受信する。
【０１２２】
即ち、第１のレート区間▲１▼において、正極性の駆動パルスによってθ１方向に放射した超音波パルスは反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度がａ１＋、ａ２＋及びａ３＋の正極性を有する基本波成分が受信される。
【０１２３】
次に、第２のレート区間▲２▼においては、同じθ１方向に対し負極性の駆動信号によって超音波パルスを放射する。このとき、反射点Ａ１乃至Ａ３からは負極性を有する基本波成分ａ１−、ａ２−及びａ３−が得られる。但し、第１の駆動パルスによる反射点Ａ３からの反射信号が受信される前に、第２のレート区間▲２▼において新たな超音波パルスが放射されるため、この反射点Ａ３からの反射信号は残留エコーとして第２のレート区間▲２▼において受信される。即ち、第２のレート区間▲２▼においては、反射体Ａ３からの正極性の受信信号ａ３＋が反射体Ａ１及び反射体Ａ２から反射する負極性の受信信号ａ１−及びａ２−に混入して受信される。
【０１２４】
次の第３のレート区間▲３▼では超音波の送信は停止し、θ１方向に対しての受信のみを行なう。従って、このとき得られる受信信号は第２のレート区間▲２▼において受信できなかった反射体Ａ３からの残留エコーａ３−のみである。
【０１２５】
このようにして得られた第１のレート区間▲１▼、第２のレート区間▲２▼及び第３のレート区間▲３▼の受信信号は、加算器１８において加算合成されることによって図９（ｄ）に示すように、受信信号の基本波成分を除去することが可能となる。同様にして、第２の走査方向θ２についても第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼において超音波の送受信方法を行なうことによって、受信信号の基本波成分の除去が可能となる。
【０１２６】
以上述べた本発明の第２の実施の形態によれば、パルスインバージョン法によって高調波成分を抽出する際に、加算に用いる受信信号間の時間差を短くすることができるため、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーを除去することが可能である。更に、所定方向において受信信号を収集するレート区間中、超音波パルスの照射は２回のみであるため、被検体に照射する超音波エネルギーを低減することが可能である。例えば、第１の実施の形態と比較すれば超音波照射エネルギーを２／Ｎｘに減らすことができる。
【０１２７】
又、本実施の形態においてもフィルタリング法を併用しているため、モーションアーチファクトとして残存した残留エコーの基本波成分を更に低減することが可能である。尚、第１の実施の形態において述べた変形例を本実施の形態に適用することによって同様な効果が得られる。
【０１２８】
更に、上述の実施の形態では受信信号における高調波成分を抽出する方法について述べたが、連続する各レート区間の受信信号に対して減算を行なうことによって基本波成分を抽出することも可能である。
【０１２９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、同極性の駆動信号を用い、第１のレート区間及び第２のレート区間において同一方向に対し２回の送受信を行なう。そして、この超音波送受信に引き続いた第３のレート区間以降でＮｙ回の超音波受信を行なって前記方向からレート区間を超えて得られる残留エコーのみの受信を継続して行なう。
【０１３０】
次いで、前記Ｎｙ＋２のレート区間において得られた受信信号を加減算することによって残留エコーを含む被検体組織から得られる受信信号を相殺して造影剤からの受信信号に基づく画像データの生成を行なう。
【０１３１】
尚、以下では、説明を簡潔にするために造影剤からの超音波反射波に基づく受信信号は造影剤からの受信信号と、また被検体組織からの超音波反射波に基づく受信信号は被検体組織からの受信信号と記す。
【０１３２】
（装置の構成）
本実施の形態における装置全体の概略構成を図１０のブロック図を用いて説明する。図１０に示した第２の実施の形態における超音波診断装置１００において、既に図１に示した第1の実施の形態との差異は、ハーモニック抽出部４の代わりに造影剤からの超音波反射波に基づく受信信号を抽出する造影剤反射波抽出部４Ａと、抽出された受信信号に基づいて画像データを生成する信号処理部５Ａが備えられていることである。
【０１３３】
造影剤反射波抽出部４Ａは、波形メモリ１７Ａと、演算器１８Ａと、フィルタ回路１９Ａを備えている。そして、波形メモリ１７Ａは、所定の方向に対して２回の超音波送受信によって得られる受信信号と、この超音波送受信に引き続いて行われるＮｙ回の超音波受信によって得られる受信信号を保存する。又、演算器１８Ａは、前記所定の方向に対して得られた前記受信信号に対して加減算処理を行ない、被検体組織からの受信信号の相殺を行なう。
【０１３４】
一方、フィルタ回路１９Ａは、造影剤から得られた受信信号に含まれている基本波成分とその高調波成分の分離を行なうためのフィルタ回路である。特許文献３にも記載されているように、中心周波数がｆｏの超音波パルスを被検体組織あるいは造影剤に照射した場合、非線型現象によって例えば２倍の高調波成分（２ｆｏ）が新たに発生し、この高調波成分は、基本波成分（ｆｏ）とともに超音波プローブ１によって受信されることが知られている。
【０１３５】
尚、フィルタ回路１９Ａは、波形メモリ１７Ａの前段に配置してもよい。この場合、各レート区間において得られた被検体組織及び造影剤からの受信信号は、フィルタ回路１９において基本波成分あるいは高調波成分が選択されて波形メモリ１７Ａに保存される。そして、演算器１８Ａは、保存された受信信号に対して加減算を行なって造影剤からの受信信号を抽出する。
【０１３６】
次に、システム制御部６は、入力部７からの指示信号に基づいて超音波送信部２、超音波受信部３、造影剤反射波抽出部４Ａ、画像表示部８などの各ユニットの制御やシステム全体を統括して制御する。このシステム制御部６は、図示しない記憶回路とＣＰＵを備え、記憶回路には入力部７から送られる患者情報、送受信条件、画像表示モードなどが保存され、更に、接続される超音波プローブ１のＩＤに対応した最大受信時間Ｔｈが予め保存されている。
【０１３７】
一方、システム制御部６のＣＰＵは、入力部７から入力された画像表示モード情報と超音波プローブ１から供給されたプローブＩＤに基づいて、造影剤反射波抽出部４Ａのフィルタ回路１９Ａにおける中心周波数や周波数帯域などのフィルタ特性を設定する。更に、システム制御部６のＣＰＵは、前記プローブＩＤに対応した最大受信時間Ｔｈと入力部７にて設定されたレート周期Ｔｒを読み出し、同一方向に対して行なう超音波受信回数Ｎｙを算出する。そして、この算出結果に基づいて造影剤反射波抽出部４Ａの演算器１８Ａにおける加減算処理を制御する。
【０１３８】
（画像データ収集の手順）
次に、図１０乃至図１２を用いて第３の実施の形態における画像データの生成手順を説明する。尚、図１１は画像データの生成手順を示すフローチャートである。
【０１３９】
装置の操作者は、入力部７において患者情報の入力と本実施の形態を実行する画像表示モード、即ち高調波成分を用い造影剤の表示を行なう画像表示モードの選択を行ない、更に、レート周期Ｔｒなどの送受信条件の入力を行なう（図１１のステップＳ４１）。次いで、システム制御部６は、入力部７から患者情報、画像表示モード、送受信条件などの情報を受信し、更に、超音波プローブ１からプローブＩＤ情報を読み取る。
【０１４０】
一方、システム制御部６の図示しない記憶回路には、受信信号の最大受信時間Ｔｈが各々のプローブＩＤに対応して予め保存されており、システム制御部６は、超音波プローブ１から送られるプローブＩＤに対応する最大受信時間Ｔｈと、レート周期Ｔｒを読み出す。そして、システム制御部６のＣＰＵは、同一方向に対して２回の超音波送受信に後続して行なう超音波受信の回数Ｎｙを既に示した式（３）に基づいて算出する（図１１のステップＳ４２）。
【０１４１】
次に、操作者は、被検体の診断対象部位に造影剤を注入し、入力部７より画像データ生成の開始コマンド信号を入力する。そして、入力された開始コマンド信号は、入力部７からシステム制御部６に送られ、造影剤に関する画像データの生成が開始される（図１１のステップＳ４３）。
【０１４２】
超音波の送信に際して、レートパルス発生器１１は、被検体内に放射される超音波パルスのレート周期Ｔｒを決定するレートパルスを送信遅延回路１２に供給する。送信遅延回路１２は、所定の深さに超音波を集束するための遅延時間と、最初の走査方向θ１に超音波を放射するための遅延時間を第１のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３に供給する。
【０１４３】
パルサ１３は、供給されたレートパルスに基づいて生成した駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動し、造影剤が注入された被検体の第１の走査方向θ１に対して中心周波数ｆｏの超音波パルスを放射する。
【０１４４】
被検体内に放射された超音波パルスの一部は、臓器境界面や組織内部あるいは造影剤において反射する。この場合、被検体組織や造影剤の非線型特性により、例えば２倍の高調波成分を有した超音波が新たに発生する。即ち、被検体組織や造影剤にて反射して超音波プローブ１に戻る超音波反射波は、送信時と同じ中心周波数ｆｏの超音波反射波（基本波成分）と、中心周波数が２ｆｏの超音波反射波（高調波成分）が混在したものとなる。
【０１４５】
被検体組織あるいは造影剤にて反射した超音波反射波は、前記超音波振動子によって受信されて電気的な受信信号に変換される。この受信信号は、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換され、更に、ビームフォーマ１６にて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。そして、加算器２５で加算合成された受信信号のうち、第１のレート区間にて受信された受信信号は造影剤反射波抽出部４Ａの波形メモリ１７Ａに一旦保存される。（図１１のステップＳ４４）。
【０１４６】
次に、システム制御部６は、超音波送信部２に制御信号を送り、同じ第１の走査方向θ１に対して超音波の送受信を行なう。即ち、レートパルス発生器１１は、第２のレート区間のレートパルスを送信遅延回路１２に供給し、この送信遅延回路１２は、第１のレート区間のレートパルスの場合と同様の集束用遅延時間と偏向用遅延時間を第２のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３に供給する。
【０１４７】
そして、パルサ１３は、超音波振動子を駆動して被検体の第１の走査方向θ１に対して超音波パルスを放射し、放射された超音波の一部は被検体組織や造影剤にて反射する。但し、被検体に予め注入された造影剤は前記第１のレート区間における超音波照射によって、その多くが破砕されているため、第２のレート区間における造影剤からの超音波反射波の大きさは、第１のレート区間に比較して顕著に減弱している。一方、第２のレート区間における被検体組織からの超音波反射波の大きさは第１のレート区間とほぼ等しい。
【０１４８】
被検体組織や造影剤にて反射された超音波反射波は、超音波振動子によって受信されて電気的な受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換される。更に、この受信信号は、ビームフォーマ１６にて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。
【０１４９】
加算器２５において合成される受信信号のうち、第２のレート区間において受信された受信信号は造影剤反射波抽出部４Ａの波形メモリ１７Ａに保存される。但し、このとき保存される受信信号には、第１の駆動パルスによる残留エコーが混在している（図１１のステップＳ４５）。
【０１５０】
次に、システム制御部６は、第３のレート区間においてパルサ１３の駆動を一旦停止し、前記第１の走査方向θ１に対して超音波反射波の受信のみを行なう。このとき、受信される超音波反射波は、第２のレート区間の駆動パルスによる残留エコーであり、この残留エコーは、超音波振動子によって受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４、Ａ／Ｄ変換器１５、ビームフォーマ１６を介し加算器２５に供給されて加算合成される。
【０１５１】
そして、加算器２５において合成された受信信号のうち、第３のレート区間で受信された受信信号は造影剤反射波抽出部４Ａの波形メモリ１７Ａを通過し演算器１８Ａに直接送られる（図１１のステップＳ４６）。次いで、演算器１８Ａは、既に波形メモリ１７Ａに保存されている第１のレート区間の受信信号と第２のレート区間の受信信号を読み出し、第３のレート区間の受信信号との間での加減算を行なって造影剤からの受信信号を抽出する。（図３のステップＳ４７）。
【０１５２】
次いで、演算器１８Ａにおいて抽出された造影剤からの受信信号はフィルタ回路１９Ａに送られる。フィルタ回路１９Ａは、造影剤からの受信信号の高調波成分を抽出するためのフィルタ特性が既にシステム制御部６によって設定されており、このフィルタ回路１９Ａによって抽出された造影剤からの受信信号の高調波成分は信号処理部５Ａに送られる。そして、信号処理部５Ａの包絡線検波器２０Ａと対数変換器２１Ａにおいて包絡線検波と対数変換とがなされて生成された画像データは、画像表示部８の表示用画像メモリ２２に一旦保存される（図１１のステップＳ４８）。
【０１５３】
上述の手順にて、第１の走査方向θ１方向における画像データの生成と保存が終了したならば、超音波送受信方向をΔθずつ順次更新させながらθｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）の各々に対して前記と同様な手順で超音波の送受信を行なう。このとき、システム制御部６は、その制御信号によって送信遅延回路１２及びビームフォーマ１６の遅延時間を前記超音波送受信方向に対応させて順次切り替えながら、画像データの生成を行ない、生成された画像データを付帯データと共に画像表示部８の表示用画像メモリ２２に保存する。（図１１のステップＳ４４乃至Ｓ５０）。
【０１５４】
このようにして１枚分の画像データとその付帯データの生成と保存が終了したならば、システム制御部６は、表示用画像メモリ２２に保存されている画像データを読み出し、変換回路２３を介してＣＲＴモニタ２４に表示する（図１１のステップＳ５１）。
【０１５５】
次に、本実施の形態における残留エコーの除去につき図１２を用いて説明する。
【０１５６】
図１２（ａ）において、セクタ走査用の超音波プローブ１から放射される超音波パルスは、レート区間▲１▼乃至レート区間▲３▼で第１の走査方向θ１の超音波送受信を行ない、レート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼でその隣接部における第２の走査方向θ２における超音波送受信を行なう。尚、この被検体のモデルにおいても、既に示した図１６と同様に、反射体１及び反射体３は被検体組織、反射体２は造影剤であり、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【０１５７】
一方、図１２（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレート周期Ｔｒのレートパルスを示し、図１２（ｃ）はレート区間▲１▼乃至レート区間▲６▼において前記反射体１乃至反射体３から得られる受信信号の高調波成分の大きさを矢印によって模式的に示している。又、図１２（ｄ）は、レート区間▲１▼乃至レート区間▲３▼において得られる受信信号の加減算処理結果と、レート区間▲４▼乃至レート区間▲６▼において得られる受信信号の加減算処理結果を示している。
【０１５８】
この場合、例えば、レート区間▲１▼とレート区間▲２▼、及びレート区間▲４▼とレート区間▲５▼においては、夫々θ１方向及びθ２方向に対して超音波送受信を行ない、一方、レート区間▲３▼及びレート区間▲６▼においては、θ１方向及びθ２方向に対して残留エコーの受信のみを行なっている。即ち、図１２（ｃ）に示すように、レート区間▲１▼において、θ１方向に放射した超音波パルスは、反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度がａ１１、ａ２１及びａ３１の受信信号が得られる。
【０１５９】
次に、レート区間▲２▼においては、同じ第１の走査方向θ１に対し超音波パルスを放射し、反射点Ａ１乃至反射点Ａ３から反射強度ａ１２、ａ２２、ａ３２の受信信号を受信する。但し、ａ１１＝ａ１２、ａ３１＝ａ３２、ａ２１≫ａ２２である。又、レート区間▲１▼の駆動パルスによる反射点Ａ３からの受信信号が受信される前に、レート区間▲２▼において次の超音波パルスが放射されるため、この反射点Ａ３からの超音波反射波は残留エコーとしてレート区間▲２▼において受信される。即ち、レート区間▲２▼においては反射体Ａ１及び反射体Ａ２からの受信信号に混入して反射体Ａ３からの残留エコーに基づく受信信号が受信される。
【０１６０】
次のレート区間▲３▼では超音波の送信を停止し、第１の走査方向θ１からの受信のみを行なうため、第２のレート区間▲２▼において受信できなかった反射体Ａ３からの残留エコーに基づく受信信号のみが得られる。
【０１６１】
このようにしてレート区間▲１▼、レート区間▲２▼及びレート区間▲３▼において得られた受信信号は、演算器１８において加減算されることによって、図１２（ｄ）に示すように、残留エコーを含めた被検体組織からの受信信号を除去し、造影剤からの受信信号のみを抽出することが可能となる。尚、式（３）においてＮｙ＝１とした本実施の形態における演算器１８は、レート区間▲１▼の受信信号とレート区間▲３▼の受信信号の和からレート区間▲２▼の受信信号を減算する処理を行なっている。次いで、走査方向θ２乃至走査方向θＰに対する超音波送受信によって得られた受信信号に対し同様な演算を行なうことによって、造影剤からの受信信号を感度よく抽出することが可能となる。
【０１６２】
以上述べた本発明の第３の実施の形態によれば、被検体組織からの超音波反射波の成分を排除し、造影剤からの超音波反射波の成分のみを抽出することができるため、被検体における血流状態を良好に表示することが可能となる。更に、被検体組織からの残留エコーを除去することができるため、レート周期の短縮が可能となる。このため、モーションアーチファクトが低減できるとともに、表示される画像のフレーム周波数が増加するため、時間分解能に優れた超音波画像を表示することが可能となる。
【０１６３】
尚、前記第１の実施の形態の説明では、式（３）のＮｙ＝１の場合について述べたが、他の値の場合においても有効である。例えば、式（１）においてＮｙ＝２の場合には、同一方向においてレート区間▲１▼及びレート区間▲２▼の超音波送受信とレート区間▲３▼及びレート区間▲４▼の超音波受信が行なわれ、造影剤反射波抽出部４Ａの演算器１８Ａは、レート区間▲１▼の受信信号とレート区間▲３▼の受信信号の和からレート区間▲２▼の受信信号とレート区間▲４▼の受信信号の和を減算する処理を行なうことによって、残留エコーの影響を排除することができる。
【０１６４】
（変形例）
次に、本実施の形態の変形例につき図１３を用いて説明する。この変形例では、所定の走査方向に対し、少なくとも３つの連続したレート区間において超音波送受信を行ない、次いで、式（３）によって算出されるＮｙのレート区間において超音波受信を行なう。そして、超音波送受信の最初のレート区間と最後のレート区間、及び超音波受信のＮｙのレート区間において得られた受信信号に対して加減算処理を行なって造影剤からの受信信号の抽出を行なう。尚、図１３の実施の形態では、同一方向の超音波送受信回数を４、超音波受信回数Ｎｙを１とした場合について述べるがこれらの値に限定されるものではない。
【０１６５】
図１３（ａ）において、セクタ走査用の超音波プローブ１から放射される超音波パルスは、レート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼で第１の走査方向θ１の超音波送受信及び超音波受信を行ない、レート区間▲６▼以降の５つのレート区間でその隣接部の第２の走査方向θ２における超音波送受信を行なう。そして、この被検体のモデルにおいても、反射体１及び反射体３は被検体組織、反射体２は造影剤による反射体であり、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【０１６６】
又、図１３（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレート周期Ｔｒのレートパルスを示し、図１３（ｃ）は、レート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼において第１の走査方向θ１の反射体１乃至反射体３から得られる受信信号の大きさを矢印によって模式化して示している。又、図１３（ｄ）は、レート区間▲１▼とレート区間▲４▼、及びレート区間▲５▼において得られた受信信号の加減算処理結果を示している。
【０１６７】
即ち、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼において第１の走査方向θ１に対し超音波の送受信を行ない、レート区間▲５▼においては、同じ走査方向θ１に対し残留エコー成分の受信のみを行なう。そして、レート区間▲１▼において、走査方向θ１に放射した超音波パルスは反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度がａ１１、ａ２１及びａ３１の受信信号が得られる。
【０１６８】
同様にして、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼においても、同じ第１の走査方向θ１に対して超音波パルスを放射し、このとき、反射点Ａ１からは反射強度がａ１２乃至ａ１４、反射点Ａ２からはａ２２乃至ａ２４、反射点Ａ３からはａ３２乃至ａ３４の受信信号が夫々得られる。但し、ａ１１＝ａ１２＝ａ１３＝ａ１４、ａ３１＝ａ３２＝ａ３３＝ａ３４、ａ２１＞ａ２２＞ａ２３＞ａ２４である。又、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼の受信信号には、レート区間▲１▼乃至レート区間▲３▼の超音波送受信による反射体３からの受信信号が残留エコー成分として混入している。
【０１６９】
次のレート区間▲５▼では超音波の送信は停止し、第１の走査方向θ１に対しての受信のみを行なうため、レート区間▲４▼の超音波送受信による反射体Ａ３からの受信信号のみが残留エコー成分として受信される。
【０１７０】
このようにして得られた受信信号の中から、レート区間▲１▼とレート区間▲４▼、及びレート区間▲５▼の受信信号を選択し、演算器１８Ａにおいて加減算することによって図１３（ｄ）に示すように、残留エコーを含めた被検体組織からの受信信号を除去し、造影剤からの受信信号のみを抽出することが可能となる。尚、本変形例における演算器１８Ａは、レート区間▲１▼の受信信号とレート区間▲５▼の受信信号の和からレート区間▲４▼の受信信号を減算する処理を行なっている。
【０１７１】
同様にして、走査方向θ２乃至走査方向θＰの超音波の送受信によって得られた受信信号に対しても演算を行なうことによって、造影剤からの受信信号を感度よく抽出することが可能となる。
【０１７２】
本変形例は、１回の超音波照射による造影剤の破砕が顕著でない場合に有効である。即ち、本変形例では、造影剤からの受信信号に対する加減算処理はレート区間▲１▼の受信信号とレート区間▲４▼の受信信号を用いて行なわれる。そして、レート区間▲４▼の超音波送受信は、既に３回の超音波照射が行なわれて十分破砕された造影剤に対して行われるため、このとき得られる造影剤からの受信信号は、レート区間▲１▼において得られる造影剤からの受信信号と比較して著しく小さい。従って、前記加減算処理によって造影剤からの受信信号を感度よく得ることが可能となる。
【０１７３】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態につき図１４及び図１５を用いて説明する。この第４の実施の形態の特徴は、第３の実施の形態と同様な手順により、同一方向に対して複数回の超音波送受信と超音波受信を行ない、得られる複数の受信信号の加減算処理により造影剤からの受信信号を抽出して画像データ（第1の画像データ）を生成すると共に、被検体組織からの受信信号についても並行して収集して画像データ（第２の画像データ）を生成することにある。尚、本実施の形態では、図１３に示した第３の実施の形態の変形例と同様に同一方向の送受信回数を４、受信回数Ｎを１とした場合について述べるがこれらの回数に限定されない。
【０１７４】
（装置の構成）
図１４は、第４の実施の形態における超音波診断装置１００の構成を示すブロック図であり、既に図１０に示した第３の実施の形態との差異は、超音波診断装置本体５０において、被検体組織からの受信信号に基づいて画像データを生成するための組織反射波増強部４Ｂと信号処理部５Ｂが追加されていることである。
【０１７５】
この組織反射波増強部４Ｂは、波形メモリ１７Ｂと、演算器１８Ｂと、フィルタ回路１９Ｂを備えている。そして、波形メモリ１７Ｂは、所定の方向における第１のレート区間乃至第４のレート区間の超音波送受信によって得られた受信信号と、第５のレート区間の超音波受信によって得られた受信信号の保存を行なう。
【０１７６】
又、演算器１８Ｂは、所定の方向における第１のレート区間乃至第４のレート区間の超音波送受信によって得られた受信信号の加算を行ない、更に、この加算結果と第５のレート区間の超音波受信によって得られた受信信号との減算を行なうことによって、被検体組織から得られる受信信号の増強と残留エコーによる影響の低減を行なう。
【０１７７】
そして、フィルタ回路１９Ｂは、造影剤から得られた受信信号に含まれている基本波成分とその高調波成分の分離を行なう。尚、前記フィルタ回路１９Ｂは、波形メモリ１７Ｂの前段に配置してもよい。
【０１７８】
一方、信号処理部５Ｂは、包絡線検波器２０Ｂと対数変換器２１Ｂとを備えており、組織反射波増強部４Ｂの出力信号に対して信号処理を行ない画像データ（第２の画像データ）の生成を行なう。そして、包絡線検波器２０Ｂは、入力されたデジタル信号に対して包絡線検波を行ない、対数変換器２１Ｂは、受信信号の振幅を対数変換して弱い信号を相対的に強調する。
【０１７９】
（画像データの生成手順）
次に、図１４及び図１５を用いて本実施の形態における画像データの生成手順について説明する。第３の実施の形態と同様の手順によって、システム制御部６は第１のレート区間乃至第４のレート区間において超音波送信部２及び超音波受信部３に制御信号を送り、第１の走査方向θ１に対して超音波の送受信を行なう。そして、超音波振動子から得られた受信信号を超音波受信部３の加算器２５において加算合成する。次いで、加算器２５で合成された夫々のレート区間における受信信号を、造影剤反射波抽出部４Ａ及び組織反射波増強部４Ｂに供給し、夫々の波形メモリ１７Ａ及び波形メモリ１７Ｂに保存する。
【０１８０】
次いで、システム制御部６は、第５のレート区間において前記第１の走査方向θ１の超音波受信を行ない、このとき加算器２５から得られた受信信号、即ち、第４のレート区間の残留エコー成分を造影剤反射波抽出部４Ａ及び組織反射波増強部４Ｂの波形メモリ１７Ａ及び波形メモリ１７Ｂに夫々保存する。
【０１８１】
そして、造影剤反射波抽出部４Ａの演算器１８Ａは、波形メモリ１７Ａに保存されている第１の走査方向θ１における５つの受信信号の中から第１のレート区間と第４のレート区間、更に、第５のレート区間の受信信号を夫々読み出して加減算処理することによって、残留エコーを含めた被検体組織からの受信信号を除去し、造影剤からの受信信号のみを抽出する。
【０１８２】
次いで、演算器１８Ａにおいて抽出された造影剤からの受信信号は、フィルタ回路１９Ａに送られる。そして、フィルタ回路１９Ａによって選択された造影剤からの受信信号の高調波成分は、信号処理部５Ａの包絡線検波器２０Ａと対数変換器２１Ａにおいて包絡線検波と対数変換が行なわれて造影剤に対する第１の画像データが生成され、この第１の画像データは画像表示部８の表示用画像メモリ２２に一旦保存される。
【０１８３】
一方、組織反射波増強部４Ｂの演算器１８Ｂは、波形メモリ１７Ｂに保存されている第１の走査方向における第１のレート区間乃至第４のレート区間の信号を読み出して加算する。次いで、第５のレート区間の受信信号を読み出し、加算された受信信号から第５のレート区間の受信信号を減算する。このような加減算処理によって、Ｓ／Ｎが向上し、しかも残留エコーが除かれた被検体組織及び造影剤からの受信信号を得ることが可能となる。尚、前記加減算処理に際して、第５のレート区間の受信信号を予め３倍に増幅しておく必要がある。
【０１８４】
次いで、演算器１８Ｂにおいて抽出された造影剤及び被検体組織からの受信信号はフィルタ回路１９Ｂに送られる。そして、フィルタ回路１９Ｂによって選択された受信信号の高調波成分は、信号処理部５Ｂの包絡線検波器２０Ｂと対数変換器２１Ｂにおいて包絡線検波と対数変換が行なわれて造影剤を含んだ被検体組織に対する第２の画像データが生成され、この第２の画像データは、画像表示部８の表示用画像メモリ２２に保存される。
【０１８５】
上述の手順によって、第１の走査方向θ１における画像データの生成と保存が終了したならば、超音波の送受信方向をΔθずつ順次更新させながらθｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）の各々に対して前記と同様な手順で超音波の送受信を行なう。そして、生成された第２の画像データは付帯データと共に画像表示部８の表示用画像メモリ２２に保存される。このようにして保存された１枚分の造影剤の第１の画像データと被検体組織の第２の画像データは、システム制御部６からの制御信号に従って表示用画像メモリ２２から読み出され、変換回路２３を介してＣＲＴモニタ２４に表示される。
【０１８６】
尚、前記の造影剤に関する第１の画像データと被検体組織に関する第２の画像データは、並列表示あるいは重畳表示されることが好適であるが、特に重畳表示の場合には、例えば、造影剤に関する第１の画像データをカラー表示することによって、被検体組織の第２の画像データとの識別を容易にすることができる。
【０１８７】
次に、本実施の形態の効果につき図１５を用いて説明する。但し、造影剤反射波抽出部４Ａについては、図１３によって示した第３の実施の形態の変形例と同様であるため、その説明は省略し、ここでは組織反射波増強部４Ｂについてのみ説明する。
【０１８８】
図１５（ａ）において、セクタ走査用超音波プローブ１から放射される超音波パルスは、レート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼で第１の走査方向θ１の超音波送受信及び超音波受信を行ない、レート区間▲６▼以降の５つのレート区間でその隣接部の第２の走査方向θ２における超音波送受信及び超音波受信を行なう。そして、この被検体のモデルにおいても、反射体１及び反射体３は被検体組織、反射体２は造影剤であり、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【０１８９】
又、図１５（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレート周期Ｔｒのレートパルスを示し、図１５（ｃ）はレート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼において得られる第１の走査方向θ１の反射体１乃至反射体３からの受信信号の大きさを矢印によって模式的に示している。一方、図１５（ｄ）は、レート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼において得られる受信信号の加減算結果を示している。
【０１９０】
即ち、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼において、第１の走査方向θ１に対し超音波の送受信を行ない、レート区間▲５▼においては第１の走査方向θ１からの残留エコー成分の受信のみを行なう。そして、レート区間▲１▼において、第１の走査方向θ１に放射した超音波パルスは反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度がａ１１、ａ２１及びａ３１の受信信号が得られる。
【０１９１】
同様にして、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼においても同じ第１の走査方向θ１に対し超音波パルスを放射し、反射点Ａ１から反射強度がａ１２乃至ａ１４、反射点Ａ２からａ２２乃至ａ２４、反射点Ａ３からａ３２乃至ａ３４の受信信号を夫々受信する。但し、ａ１１＝ａ１２＝ａ１３＝ａ１４、ａ３１＝ａ３２＝ａ３３＝ａ３４、ａ２１＞ａ２２＞ａ２３＞ａ２４であり、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼の受信信号には、レート区間▲１▼乃至レート区間▲３▼の超音波送受信による反射体３からの受信信号が残留エコー成分として混入される。
【０１９２】
次のレート区間▲５▼では超音波の送信は停止し、第１の走査方向θ１からの受信のみを行なうため、レート区間▲４▼の超音波送受信による反射体Ａ３からの残留エコー成分のみが受信される。
【０１９３】
演算器１８Ｂは、上述の方法によって得られたレート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼、及びレート区間▲５▼の受信信号に対して加減算処理を行ない、造影剤を含む被検体組織からの受信信号のシステムノイズに対するＳ／Ｎ改善と残留エコー成分の排除を行なう。尚、この実施の形態では、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼の受信信号の和から３倍に増幅したレート区間▲５▼の受信信号を減算することによって残留エコー成分の打消しを行なっている。
【０１９４】
同様にして、第２の走査方向θ２乃至第Ｐの走査方向θＰに対しての超音波送受信によって得られた受信信号に対して加減算処理を行なうことにより、造影剤を含む被検体組織からの受信信号のＳ／Ｎ改善と残留エコーの排除を行なう。
【０１９５】
尚、前記第２の画像データには被検体組織からの受信信号と造影剤からの受信信号が混入されているが、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼の受信信号の加算の代わりに、例えば、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼、あるいはレート区間▲３▼及びレート区間▲４▼の受信信号を加算することによって造影剤の成分を大幅に低減することが可能となる。
【０１９６】
以上述べた本発明の第４の実施の形態によれば、被検体組織からの超音波反射波の成分から造影剤からの超音波反射波の成分を分離することができるため、被検体における血流状態を良好に表示することが可能となる。更に、被検体組織からの残留エコーを除去することができるため、レート周期の短縮が可能となる。このため、モーションアーチファクトが低減できるとともに、表示される画像のフレーム周波数が増加するため時間分解能に優れた超音波画像を表示することが可能となる。
【０１９７】
更に、本実施の形態によれば、造影剤からの受信信号に基づいた第２の画像データと、被検体組織からの受信信号に基づいた第２の画像データを並行して生成することができる。従って、これらの画像データを並列表示あるいは重畳表示することによって、造影剤の被検体組織あるいは被検体臓器に対する位置関係を正確に捉えることが可能となる。
【０１９８】
尚、上述の第４の実施の形態では、造影剤を含む被検体組織からの受信信号に基づいた画像データの生成について述べたが、この方法は、造影剤を用いない通常の超音波診断法における被検体組織からの受信信号のＳ／Ｎの改善と残留エコーの排除にも有効である。
【０１９９】
以上、本発明の実施の形態について述べてきたが、上述の実施の形態に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、所定方向の超音波送受信回数や超音波受信回数は前記実施の形態の値に限定されるものではない。
【０２００】
又、第１の実施の形態、及び第２の実施の形態における駆動パルスの極性は、いずれも正極性から開始する例について示したが、負極性から開始してもよく、又各送受信方向単位で最初の駆動パルスの極性を任意に設定してもかまわない。また、これらの実施の形態における高調波成分は２次高調波について示したが、高調波の次数についても限定されるものではなく、更に、パルスインバージョン法とフィルタリング法を併用した場合について述べたが、フィルタ回路１９は必ずしも必要ではなく、特に体動や臓器の動きが少ない場合には除外してもよい。
【０２０１】
一方、第３の実施の形態及び第４の実施の形態における駆動パルスの極性は、同一極性の場合について示したが、正極性の駆動パルスと負極の駆動パルスを使用して同一方向に対する超音波送受信を行なってもよい。又、これらの実施の形態では、造影剤からの受信信号及び被検体組織からの受信信号の高調波成分を選択して第１の画像データ及び第２の画像データの生成を行ったが、第１の画像データと第２の画像データの少なくとも何れかは基本波成分に基づいて生成されてもよい。
【０２０２】
更に、第３の実施の形態及び第４の実施の形態では、フィルタ回路１９Ａ及び１９Ｂを用いて高調波成分の選択を行なう場合について説明したが、基本波成分や基本波成分と高調波成分が合成されたものを用いてもよく、この場合にはフィルタ回路１９Ａあるいはフィルタ回路１９Ｂは必ずしも必要としない。又、フィルタ回路１９Ａ及びフィルタ回路１９Ｂは、波形メモリ１７Ａ及び波形メモリ１７Ｂの前段に設けてもよい。
【０２０３】
【発明の効果】
本発明によれば、同一方向に対して複数回の超音波送受信を行なって得られる受信信号に対して加減算処理することにより、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーを排除することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１及び第２の実施の形態における超音波診断装置全体の構成を示すブロック図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態における画像データ生成手順を示すフローチャート。
【図３】 同実施の形態における残留エコーを説明する図。
【図４】 超音波反射波の高調波成分を示す図。
【図５】 本発明の第１の実施の形態における残留エコー除去を示す図。
【図６】 パルスインバージョン法における基本波及び高調波の極性を示す図。
【図７】 本発明の第１の実施の形態におけるモーションアーチファクトの低減効果を説明する図。
【図８】 本発明の第２の実施の形態における画像データ生成手順を示すフローチャート。
【図９】 同実施の形態における残留エコー除去を示す図。
【図１０】 本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置全体の構成を示すブロック図。
【図１１】 同実施の形態における画像データの生成手順を示すフローチャート。
【図１２】 同実施の形態における残留エコー除去を示す図。
【図１３】 同実施の形態の変形例における残留エコー除去を示す図。
【図１４】 本発明の第４の実施の形態における超音波診断装置全体の構成を示すブロック図。
【図１５】 同実施の形態における残留エコー除去を示す図。
【図１６】 従来法における残留エコーの発生を示す図。
【符号の説明】
１…超音波プローブ
２…超音波送信部
３…超音波受信部
４…ハーモニック抽出部
５…信号処理部
６…システム制御部
７…入力部
８…画像表示部
１１…レートパルス発生器
１２…送信遅延回路
１３…パルサ
１４…プリアンプ
１５…Ａ／Ｄ変換器
１６…ビームフォーマ
１７…波形メモリ
１８…加算器
１９…フィルタ回路
２０…包絡線検波器
２１…対数変換器
２２…表示用画像メモリ
２３…変換回路
２４…ＣＲＴモニタ
２５…加算器
２６…多芯ケーブル
５０…超音波診断装置本体
１００…超音波診断装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、残留エコーの影響を排除することによってアーチファクトの少ない高解像度の超音波画像を得ることが可能な超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動子から発生した超音波を被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる反射信号を前記超音波プローブによって受信してモニタ上に表示するものである。
【０００３】
この診断方法は、超音波プローブを体表に接触させるだけの簡単な操作でリアルタイムの２次元画像が容易に観察できるため、心臓などの機能検査や各種臓器の形態診断に広く用いられている。
【０００４】
従来の超音波診断法においては、診断部位に最適な超音波周波数を選択し、この周波数を中心周波数とする超音波パルスを被検体内に放射し、この周波数とほぼ等しい超音波反射波を被検体内から受信して画像化を行なってきた。
【０００５】
これに対して、近年、組織ハーモニックイメージング（以下、ＴＨＩと呼ぶ）なる新しい画像化技術が開発され、臨床の場で広く普及し始めている。このイメージングは、被検体の組織において生ずる超音波非線形現象を有効に利用した方法であり、例えば、中心周波数がｆｏの超音波パルスを被検体内に放射した場合、被検体の組織の非線型現象によって新たに発生する２倍の高調波成分２ｆｏを受信して画像化を行なう。
【０００６】
この高調波成分の発生は、被検体の組織の性状や反射部位までの伝搬距離、あるいは反射部位における超音波強度に依存し、特に、超音波強度の依存性は、従来の超音波画像においてアーチファクトの要因であったサイドローブの発生を抑えることができる。このため、高調波成分を用いた画像化方法、即ち、ＴＨＩによって鮮明な画像を得ることが可能となった。
【０００７】
基本波成分と高調波成分が混在した超音波反射波から、高調波成分を抽出する最も一般的な方法はフィルタリング法であるが、前記の各々の成分が広帯域である場合には夫々の周波数成分の一部は重なり合うため、フィルタリングによって高調波成分のみを精度よく抽出することは困難である。
【０００８】
このような広帯域信号における高調波成分の抽出法としてパルスインバージョン法が開発された。この方法は、所定の方向に対して超音波の送受信を行なう場合に、極性の異なる２種類の超音波パルスを交互に複数回送信し、このとき得られる受信信号を加算することによって基本波成分を相殺して高調波成分のみを抽出する方法である。この方法は、高調波成分の波形が基本波成分の波形振幅の２乗に比例して形成されることに着目しており、超音波パルスの極性を反転させた場合、超音波反射波中の基本波成分も同様に反転するが、高調波成分は反転しない性質に基づいている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００９】
但し、この方法は、1回の超音波送受信（１レート）に要する時間だけ、時間差をもって同一部位からの極性の異なる受信信号を得るため、基本波成分を精度よく相殺するためには、1レート区間中において超音波反射源は静止していることが前提となっている。従って、実際の被検体にこの方法を適用した場合、体動、あるいは臓器の動きのために基本波成分が残存し、いわゆるモーションアーチファクトが発生する。
【００１０】
このような問題に対して、パルスインバージョン法とフィルタ法を組み合わせ、パルスインバージョン法において残存する高調波成分を更にフィルタリング法によって低減する方法（例えば、特許文献１参照。）や、この1レート区間中の体動の移動量を、1レート前後のそれぞれの受信信号から検出し、得られた移動量に基づいて受信信号を補正した後に加算する方法（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
【００１１】
一方、心臓や腹部の超音波診断において、血管内に超音波造影剤（以下、造影剤と呼ぶ）を注入し、この造影剤からの超音波反射波を得ることによって血流状態の診断を行なう方法が普及しつつある。造影剤として、一般に微小気泡（マイクロバブル）が用いられ、このマイクロバブルは血液と比較して超音波反射係数が大きいため、比較的大きな反射波を得ることができる反面、診断に用いられる通常の超音波エネルギーが照射されることによって破砕される性質を有している。一方、破砕され難いマイクロバブルの使用、あるいはマイクロバブルの繰り返し使用は被検体に対して侵襲度が増すため好ましくない。
【００１２】
即ち、マイクロバブルを用いた造影剤は、超音波照射により短時間のうちに崩壊してしまうため、血流状態を安定して観測することは困難とされてきた。このような従来の造影法の問題点に対し、造影剤が注入された被検体の同一部位に例えば２回の超音波送受信を行ない、夫々の超音波送受信によって得られた２つの受信信号を減算することによって造影剤からの超音波反射波の成分のみを感度よく抽出する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【００１３】
即ち、特許文献３の方法によれば、同一走査方向に対して、先ず１回目の超音波送受信を行なう。このとき、被検体内に放射された超音波パルスの一部は、造影剤や被検体組織において反射して第１の超音波反射波が得られる。一方、超音波が照射された造影剤は、その全てあるいは一部が破砕されて消失する。このため、引き続いて行なわれる２回目の超音波送受信においては、造影剤からの超音波反射波は消失あるいは著しく減弱し、一方、被検体組織からの超音波反射波は１回目とほぼ同じ大きさを有した第２の超音波反射波が得られる。従って、前記第１の超音波反射波と第２の超音波反射波に基づいた２つの受信信号との間で減算を行なうことによって造影剤からの超音波反射波の成分のみを抽出することが可能となる。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−１６５７９６号公報（第４頁、第２−５図）
【００１５】
【特許文献２】
特開２００１−２８６４７２号公報（第５頁、第６−９図）
【００１６】
【特許文献３】
特開平８−３３６５２７号公報（第３−５頁、第１−３図）
【００１７】
【非特許文献１】
阿比留巌、鎌倉友男共著「超音波パルスの非線形伝搬」信学技法、ＵＳ８９−２３、ｐ５３、１９８９．
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
画像のフレーム周波数（毎秒表示される画像枚数）を高め、画像のリアルタイム性を向上するとともに、モーションアーチファクトを低減するために超音波送受信周期（以下では、レート周期と呼ぶ。）を短くした場合、深部から反射される超音波反射波が超音波プローブによって受信される前に、次の超音波パルスが放射される。このような状態のままでパルスインバージョンや造影剤のイメージングを行なった場合、異なる超音波送受信によって得られる超音波反射波が一つのレート区間中に混在するため、受信信号は完全に打ち消されずアーチファクトとして残存する。
【００１９】
図１６は、レート周期Ｔｒを短縮した場合に発生するアーチファクトを説明したものである。図１６（ａ）に示した被検体のモデルでは、反射体１及び反射体３が被検体組織、又反射体２は造影剤であり、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。そして、セクタ走査用の超音波プローブ１から放射される超音波は、レート区間▲１▼及びレート区間▲２▼で最初の走査方向（第1の走査方向）に対して超音波送受信を行ない、レート区間▲３▼及びレート区間▲４▼で隣接した第２の方向に対して超音波送受信を行なう。
【００２０】
一方、図１６（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレートパルスを示しており、又、図１６（ｃ）は、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼における反射体１乃至反射体３からの受信信号の大きさを矢印の大きさで模式的に示している。更に、図１６（ｄ）は、レート区間▲１▼とレート区間▲２▼、及びレート区間▲３▼とレート区間▲４▼において得られる受信信号の減算結果を示している。
【００２１】
即ち、レート区間▲１▼において走査方向θ１に放射した超音波パルスは、反射体１の反射点Ａ１、反射体２の反射点Ａ２，反射体３の反射点Ａ３において反射し、夫々の超音波反射波は超音波プローブ１によって反射強度ａ１１乃至ａ３１の受信信号として検出される。
【００２２】
次に、レート区間▲２▼において同一の走査方向θ１に放射した超音波パルスは、反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度ａ１２乃至ａ３２の受信信号が得られる。但し、レート区間▲１▼の超音波パルスが反射点Ａ３で反射して超音波プローブ１によって受信される前に、レート区間▲２▼の超音波パルスが放射される。
【００２３】
このため、反射点Ａ３からの超音波反射波は、レート区間▲２▼において反射点Ａ１及び反射点Ａ２から得られる超音波反射波に混入して受信される。従って、図１６（ｄ）に示すように、レート区間▲１▼における受信信号からレート区間▲２▼における受信信号を減算した場合、反射体Ａ１からの受信信号は相殺されるが反射点Ａ３からの受信信号は残存する。尚、反射点Ａ３からの超音波反射波にように、次のレート区間において受信される超音波反射波を以下では残留エコーと呼ぶ。
【００２４】
一方、レート区間▲２▼において得られる造影剤からの受信信号の大きさａ２２は、レート区間▲１▼の超音波照射による造影剤の破砕により、レート区間▲１▼の受信信号の大きさａ２１に対して著しく減弱している。このため、レート区間▲１▼における造影剤からの受信信号と第２のレート区間▲２▼における造影剤からの受信信号の減算によって変化量ａ２１−ａ２２が検出される。
【００２５】
レート区間▲１▼及びレート区間▲２▼と同様に、レート区間▲３▼及びレート区間▲４▼において得られる受信信号に対して減算を行なった場合には、残留エコーの変化量に基づく成分ａ３２−ｂ３１と造影剤からの受信信号の変化量ｂ２１−ｂ２２が検出される。尚、レート区間▲３▼及びレート区間▲４▼において超音波パルスが照射される反射点Ｂ３はレート区間▲１▼及びレート区間▲２▼における反射点Ａ３と異なるため、一般にａ３２≠ｂ３１となり、従って図１６（ｄ）に示すように、この場合も残留エコーの影響が残存する。
【００２６】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、同一方向に対して複数回の超音波送受信を行なって得られる受信信号の間で加減算処理することによって、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーの影響の排除を可能とした超音波診断装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対して設定された複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波走査方向の各々に対し駆動パルスの極性を交互に反転させながら前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、前記超音波パルスを送信する複数のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、前記超音波受信手段により最初のレート区間を除く複数のレート区間にて得られた受信信号を加算処理して前記超音波反射波の高調波成分を抽出するハーモニック抽出手段と、前記超音波反射波の高調波成分を信号処理して画像データを生成する信号処理手段と、前記画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００２８】
又、請求項４に係る本発明の超音波診断装置は、被検体に対して設定された複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波走査方向の各々に対し駆動パルスの極性を交互に反転させながら前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、前記超音波パルスを送信する複数のレート区間及びこれらのレート区間に後続する１つあるいは複数からなる受信専用のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた受信信号を加算処理して前記超音波反射波の高調波成分を抽出するハーモニック抽出手段と、前記超音波反射波の高調波成分を信号処理して画像データを生成する信号処理手段と、前記画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００２９】
更に、請求項６に係る本発明の超音波診断装置は、超音波造影剤が注入された被検体に対して設定される複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波走査方向の各々に対し前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、前記超音波パルスを送信する複数のレート区間及びこれらのレート区間に後続する１つあるいは複数からなる受信専用のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた受信信号を加減算処理して前記超音波造影剤からの超音波反射波に基づいた受信信号を抽出する造影剤反射波抽出手段と、前記受信信号を信号処理して画像データを生成する信号処理手段と、前記画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００３０】
又、請求項７に係る本発明の超音波診断装置は、超音波造影剤が注入された被検体に対して設定される複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、前記超音波走査方向の各々に対し前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、前記超音波パルスを送信する複数のレート区間及びこれらのレート区間に後続する１つあるいは複数からなる受信専用のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、
前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた受信信号を加減算処理して前記超音波造影剤からの超音波反射波に基づいた受信信号を抽出する造影剤反射波抽出手段と、前記造影剤反射波抽出手段によって抽出された前記受信信号を信号処理して第１の画像データを生成する第１の信号処理手段と、前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた前記受信信号を加減算処理して被検体組織からの超音波反射波に基づいた受信信号を収集する組織反射波増強手段と、前記組織反射波増強手段によって収集された前記受信信号を信号処理して第２の画像データを生成する第２の信号処理手段と、前記第１の画像データ及び前記第２の画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【００３１】
従って、本発明によれば、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーの影響の排除を行なうことが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態では、ＴＨＩにおいて、所定の方向に対し駆動波形の極性を交互に反転させながらＮｘ回の送受信を行なう場合、Ｎｘ−１回目の送受信によって得られる受信信号とＮｘ回目の送受信によって得られる受信信号を加算することによって受信信号の高調波成分を抽出することを特徴としている。
【００３４】
（装置の構成）
本実施の形態における装置全体の概略構成を図１のブロック図を用いて説明する。
【００３５】
超音波診断装置１００は、被検体に対して超音波パルス（送信超音波）を送信すると共に、超音波反射波（受信超音波）を受信信号に変換する超音波プローブ１と、超音波プローブ１に対して駆動パルスを供給すると共に、この超音波プローブ１から得られる受信信号に基づいて画像データを生成する超音波診断装置本体５０を備えている。
【００３６】
超音波診断装置本体５０は、被検体の所定の方向に超音波パルスを放射するための駆動パルスを生成する超音波送信部２と、被検体の所定方向からの超音波反射波を受信する超音波受信部３と、この受信信号から高調波成分を抽出するためのハーモニック抽出部４と、この高調波成分から画像データを生成するための信号処理を行なう信号処理部５を備えている。
【００３７】
更に、超音波診断装置本体５０は、前記画像データを一旦保存した後、テレビフォーマットに変換して超音波画像として表示する画像表示部８と、操作者によって種々のコマンド信号や超音波の送受信条件などが入力される入力部７と、これら各ユニットを統括的に制御するシステム制御部６を備えている。
【００３８】
超音波プローブ１は、図示しない１次元に配列された複数個（Ｍ個）の超音波振動子を、その先端部分に有し、被検体に対して先端部分を接触させ超音波の送受信を行なう。又、超音波プローブ１の超音波振動子の各々は、多芯ケーブル２６を介して超音波診断装置本体５０の超音波送信部２及び超音波受信部３に接続されている。超音波振動子は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルス（駆動信号）を超音波パルス（送信超音波）に変換し、又受信時には超音波反射波（受信超音波）を電気的な受信信号に変換する機能を有している。
【００３９】
この超音波プローブ１には、セクタ走査対応、リニア走査対応、コンベックス走査対応等があり、操作者は診断部位に応じて任意に選択することが可能であるが、本実施の形態の説明では、Ｍ本の超音波振動子を備えたセクタ走査用の超音波プローブ１を用いた場合について述べる。
【００４０】
次に、超音波診断装置本体５０の超音波送信部２は、レートパルス発生器１１と、送信遅延回路１２と、パルサ１３を備えている。
【００４１】
レートパルス発生器１１は、被検体内に放射する超音波パルスの繰り返し周期（レート周期）を決定するレートパルスを発生して送信遅延回路１２に供給する。次いで、送信遅延回路１２は、送信に使用される超音波振動子と同数のＭチャンネルの独立な遅延回路から構成され、超音波パルスを所定の深さに集束するための集束用遅延時間と、超音波パルスを所定の方向に送信するための偏向用遅延時間を受信したレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３に供給する。又、パルサ１３は、送信遅延回路１２と同数のＭチャンネルの独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ１に内蔵された超音波振動子を駆動し、被検体内に超音波パルスを放射する。
【００４２】
パルサ１３は、送信遅延回路１２と同数のＭチャンネルの独立な駆動回路を有しており、超音波プローブ１に内蔵された超音波振動子を駆動し、被検体内に超音波を放射する。このＭチャンネルのパルサ１３の各々は、送信遅延回路１２からの出力信号によって正極性の駆動パルスを発生するパルサ１３ａと、負極性の駆動パルスを発生するパルサ１３ｂとが対になって構成されており、パルサ１３ｂの駆動波形は、パルサ１３ａの駆動波形を反転させたものとなっている。
【００４３】
一方、超音波受信部３は、プリアンプ１４と、Ａ／Ｄ変換器１５と、ビームフォーマ１６と、加算器２５を備えている。プリアンプ１４は、超音波振動子によって電気的な受信信号に変換された微小信号を増幅し、十分なＳ／Ｍを確保するように設計されており、このプリアンプ１４において所定の大きさに増幅された受信信号の基本波成分及び高調波成分は、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換され、ビームフォーマ１６に送られる。
【００４４】
ビームフォーマ１６は、所定の深さからの超音波反射波を集束するための集束用遅延時間と、超音波反射波の受信指向性を順次変更して被検体を走査するための偏向用遅延時間をデジタル信号に変換された受信信号に与え、加算器２５は、これらビームフォーマ１６からの出力を整相加算（所定の方向から得られた受信信号を位相を合わせて加算）する。
【００４５】
ハーモニック抽出部４は、波形メモリ１７と、加算器１８と、フィルタ回路１９を備えており、波形メモリ１７は、所定の方向におけるＮｘ−１回目の送受信によって得られる受信信号を一旦記憶する。又加算器１８は、前記所定の方向におけるＮｘ回目の送受信によって得られる受信信号と、前記波形メモリ１７に保存されている受信信号を加算し、基本波成分の相殺を行なう。
【００４６】
一方、フィルタ回路１９は、臓器の動きや体動などが原因で、パルスインバージョン法では消去させることができなかった基本波成分を低減するフィルタであり、一般には、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、あるいはハイパスフィルタ（ＨＰＦ）で構成される。
【００４７】
次に、信号処理部５は、包絡線検波器２０と対数変換器２１とを備えており、ハーモニック抽出部４の出力信号に対して信号処理を行ない画像データの生成を行なう。そして、包絡線検波器２０は、入力された受信信号に対して包絡線検波の演算を行ない、その包絡線を検出する。又、対数変換器２１は、入力値を対数変換して出力するルックアップテーブルを備え、この対数変換器２１において受信信号の振幅を対数変換して弱い信号を相対的に強調する。一般に、被検体内からの受信信号は、８０ｄＢ以上の広いダイナミックレンジをもった振幅を有しており、これを３０ｄＢ程度のダイナミックレンジをもつ通常のテレビモニタに表示するには、弱い信号を強調する振幅圧縮が必要となる。
【００４８】
一方、画像表示部８は、表示用画像メモリ２２と、変換回路２３と、ＣＲＴモニタ２４とを備えている。表示用画像メモリ２２には、信号処理部５から供給される画像データと、この画像データに関連する文字や数字などの付帯データが合成されて一旦保存され、保存された画像データと付帯データは、変換回路２３においてＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換が行なわれてＣＲＴモニタ２４に表示される。
【００４９】
入力部７は、操作パネル上に液晶表示パネルやキーボード、トラックボール、マウス等の入力デバイスを備え、操作者は、この入力部７より患者情報やレート周期Ｔｒなどの送受信条件の入力、あるいは画像表示モードの選択などを行なう。又、パルスインバージョンを用いたＴＨＩにおける画像データの生成開始コマンドや、送受信回数Ｎｘの設定の際の重み付け係数Ｋについても入力する。
【００５０】
システム制御部６は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部７からの指示信号に基づいて超音波送信部２、超音波受信部３、ハーモニック抽出部４、画像表示部８などの各ユニットの制御やシステム全体を統括して制御する。特に本実施の形態では、パルサ１３における駆動パルスの極性の切り換え制御信号を超音波送信部２に、又、フィルタ回路１９における中心周波数や周波数帯域などのフィルタ特性を決定するための制御信号や、波形メモリ１７及び加算器１８における加算制御信号をハーモニック抽出部４に供給する。
【００５１】
（画像データの生成手順）
次に、図１乃至図７を用いて第１の実施の形態における画像データの生成手順を説明する。尚、図２は画像データの生成手順を示すフローチャートである。
【００５２】
装置の操作者は、入力部７において本実施の形態を実行する画像表示モード、即ちインバージョンパルスを用いたＴＨＩモードを選択し、更に、このＴＨＩモードによる画像化範囲（セクタ角度と視野深度）やレート周期などの送受信条件を設定する（図２のステップＳ１）。システム制御部６は、入力部７から撮影表示モードの開始コマンド信号や送受信条件の入力を受け、更に超音波プローブ１からプローブＩＤ情報を読み取る。
【００５３】
一方、システム制御部６の図示しない記憶回路には、受信信号の最大受信時間Ｔｈが各々のプローブＩＤに対応して予め保存されており、システム制御部６は、超音波プローブ１から送られるプローブＩＤに対応する最大受信時間Ｔｈと、レート周期Ｔｒを読み出す。そして、システム制御部６のＣＰＵは、同一方向に対して極性を交互に反転させながら行なう超音波送受信回数Ｎｘを式（１）に基づいて算出する（図２のステップＳ２）。
【００５４】
ＮＸ＝［Ｔｈ／Ｔｒ］＋１…（１）
但し、式（１）の［］は小数点以下を切り上げて整数とすることを意味し、例えば、１＜Ｔｈ／Ｔｒ≦２ならばＮＸ＝３となる。以下では、ＮＸ＝３の場合における本実施の形態について述べる。
【００５５】
図３は、超音波プローブ１の送信エネルギーなどによって決定される受信信号の最大受信時間Ｔｈとレート周期Ｔｒとの関係を示した図であり、図３（ａ）は、レートパルス発生器１１よりレート周期Ｔｒで繰り返し出力されるレートパルス、図３（ｂ）は、このレートパルスによってパルサ１３より出力される超音波振動子の駆動パルスを示す。又、図３（ｃ）は、駆動パルスによる超音波振動子の駆動によって行なわれる超音波の送受信において得られる画像データを示している。即ち、被検体の深部からの反射や多重反射等のために、受信信号の最大受信時間Ｔｈがレート周期Ｔｒより長い場合には、図３（ｃ）に示すように、第２の駆動パルスによって超音波の送受信が行なわれる第２のレート区間においても、第１の駆動パルスによる受信信号が残留エコーとして受信される。
【００５６】
超音波送受信回数ＮＸの設定が終了したならば、システム制御部６は、このプローブＩＤ情報に基づいて、システム制御部６の記憶回路に予め保存されている超音波プローブ１の超音波周波数や周波数帯域に関する情報を読み出し、この情報に基づいてハーモニック抽出部４のフィルタ回路１９における中心周波数や帯域幅、更には遮断帯域における減衰量などのフィルタ特性を設定する。
【００５７】
例えば、超音波プローブ１を構成する超音波振動子の共振周波数がｆｏの場合には、バンドパスフィルタで構成されるフィルタ回路１９の通過帯域の中心周波数を２ｆｏに設定する。尚、このＴＨＩモード以外の場合には、ハーモニック抽出部４を図示しない電子スイッチによってバイパスするように構成してもよい。
【００５８】
ＴＨＩモードの設定が終了したならば、操作者によりＴＨＩモードの開始コマンドが入力部７からシステム制御部６に送られ、画像データ（ハーモニック画像データ）の生成が開始される（図２のステップＳ３）。
【００５９】
超音波の送信に際して、レートパルス発生器１１は、システム制御部６からの制御信号に従って、被検体内に放射する超音波パルスのレート周期Ｔｒを決定するレートパルスを送信遅延回路１２に供給する。送信遅延回路１２は、送信において細いビーム幅を得るために所定の深さに超音波を集束するための遅延時間と、最初の走査方向θ１に超音波を放射するための遅延時間を第１のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ａに供給する。
【００６０】
次いで、パルサ１３ａは、供給されたレートパルスに基づいて生成した正極性の駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動し、被検体に中心周波数ｆｏの超音波パルスを放射する（図２のステップＳ４）。この送信遅延回路１２及びパルサ１３は、Ｍチャンネルから構成されており、多芯ケーブル２６を介して超音波プローブ１の超音波振動子の各々に独立に接続されている。
【００６１】
被検体内に放射された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体の臓器境界面、あるいは組織にて反射する。この場合、反射された超音波は被検体組織の非線型特性により、中心周波数が２ｆｏの超音波反射波が新たに発生する。即ち、被検体の組織にて反射して超音波プローブ１に戻る超音波反射波は、送信時と同じ中心周波数ｆｏの受信信号（基本波成分）と、中心周波数が２ｆｏの受信信号（高調波成分）が混在したものとなる。
【００６２】
この高調波の発生原因は、超音波パルスの被検体組織内の伝播速度が超音波の音圧に依存するためであり、この性質のために受信信号に波形歪が生じ、高調波成分が発生することが知られている。この高調波成分のみを用いて超音波画像データを得ることによって、従来、画像上に発生するアーチファクトの主要因であったサイドローブが抑制できるため良好な画像が得られる。
【００６３】
図４に、このとき受信される超音波信号の周波数スペクトラムを示す。図４（ａ）は、被検体内に送信される超音波パルスの周波数スペクトラムであり、ｆｏを中心に分布している。これに対して、図４（ｂ）に示した被検体内からの超音波反射波の周波数スペクトラムは、ｆｏを中心に分布する基本波成分と、２ｆｏを中心に分布する高調波成分を有し、一般に、高調波成分は、基本波成分に対して約２０ｄＢ小さい。
【００６４】
ところで、超音波診断装置１００では、高分解能の画像を得るために広帯域の周波数スペクトルを有する超音波パルスを用いるため、超音波反射波の基本波成分及び高調波成分も広帯域となり、図４に示すように基本波成分の高域部分と高調波成分の低域部分は周波数領域では分離されない場合が多い。
【００６５】
尚、前記第１の駆動パルスによる超音波の送信は、その残留エコーを、後述する第２のレート区間において受信することを目的に行なうものであり、第１のレート区間における受信信号を画像データとして収集保存する必要はない。
【００６６】
次に、システム制御部６は、超音波送信部２に制御信号を送り、使用するパルサ１３をパルサ１３ａからパルサ１３ｂに切り換え、第1の走査方向θ１に対して負極性の駆動パルスを用いて超音波の送受信を行なう。即ち、レートパルス発生器１１は、第２のレート区間のレートパルスを送信遅延回路１２に供給し、送信遅延回路１２は、第１のレート区間のレートパルスの場合と同様のビーム集束用遅延時間と、θ１方向に超音波を送信するための偏向用遅延時間を第２のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ｂに供給する。
【００６７】
パルサ１３ｂは、負極性の駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動して被検体に超音波パルスを放射し、放射された超音波の一部は、音響インピーダンスの異なる被検体の臓器境界面、あるいは組織にて反射する。
【００６８】
被検体内にて反射された超音波反射波は、送信時と同じ超音波プローブ１によって受信されて超音波反射波から電気的な受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換される。更に、デジタル信号に変換された受信信号は、ビームフォーマ１６にて、システム制御部６からの制御信号に基づいて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。
【００６９】
このとき、ビームフォーマ１６では、所定の深さからの超音波反射波を集束するための遅延時間と、超音波反射波に対して第1の走査方向θ１の方向に強い受信指向性をもたせるための遅延時間が、システム制御部６からの制御信号によって設定される。
【００７０】
加算器２５において合成された受信信号のうち、第２のレート区間のレートパルスからレート周期Ｔｒの間に受信される受信信号はハーモニック抽出部４の波形メモリ１７に保存される（図２のステップＳ５）。但し、このとき保存される受信信号には図３に示したように、第１の駆動パルスによる残留エコーが混在している。
【００７１】
次いで、システム制御部６は、超音波送信部２のパルサ１３ｂを再びパルサ１３ａに切り換え、同一方向（θ１）に対して超音波の送受信を行なう。即ち、レートパルス発生器１１は、第３のレート区間のレートパルスを送信遅延回路１２に供給し、送信遅延回路１２は、第１のレート区間及び第２のレート区間のレートパルスの場合と同様の集束用遅延時間と、偏向用遅延時間を第３のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ａに供給する。
【００７２】
パルサ１３ａは、正極性の駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動して被検体に超音波パルスを放射する。そして、被検体内から反射した超音波反射波は、超音波プローブ１によって受信されて受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４、Ａ／Ｄ変換器１５、ビームフォーマ１６を介して加算器２５に供給されて加算合成される（図２のステップＳ６）。
【００７３】
加算器２５において合成された受信信号のうち、第３のレート区間のレートパルスからレート周期Ｔｒの間に受信される受信信号はハーモニック抽出部４の加算器１８に送られる。但し、この場合にも、第３のレート区間のレートパルスからレート周期Ｔｒの間に受信される受信信号には第２の駆動パルスによる残留エコーが混在している。システム制御部６は、第２の駆動パルスによる受信信号を波形メモリ１７から読み出し、この受信信号と前記第３の駆動パルスによる受信信号を加算器１８において加算合成する（図２のステップＳ７）。
【００７４】
このようにして、負極性の駆動パルスによって得られる受信信号と、正極性の駆動パルスによって得られる受信信号は加算器１８において加算され、その出力はフィルタ回路１９に送られる。更に、フィルタ回路１９の出力は信号処理部５に送られ、包絡線検波器２０、及び対数変換器２１において包絡線検波と対数変換とがなされて画像データが生成される（図２のステップＳ８）。そして、生成された画像データは、画像表示部８の表示用画像メモリ２２に一旦保存される。
【００７５】
上述の手順にて、第1の走査方向θ１におけるハーモニック画像データの生成と保存が終了したならば、超音波の送受信方向をΔθずつ順次更新させながらθｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）に偏向し、前記と同様な手順で超音波の送受信を行なう。このとき、システム制御部６は、その制御信号によって送信遅延回路１２及びビームフォーマ１６の遅延時間を超音波送受信方向に対応させて順次切り替えながら、画像データを生成する（図２のステップＳ４乃至Ｓ１０）。
【００７６】
このようにして、第1の走査方向θ１乃至第Ｐの走査方向θＰに対して超音波によるセクタ走査を行ない、１枚分の画像データの生成が終了したならば、システム制御部６は、表示用画像メモリ２２に保存されている画像データを読み出し、変換回路２３を介してＣＲＴモニタ２４に表示する（図２のステップＳ１１）。
【００７７】
次に、本実施の形態における基本波成分の残留エコーの除去につき図５を用いて説明する。
【００７８】
図５（ａ）に示すように、セクタ走査用の超音波プローブ１から放射される超音波は第１のレート区間▲１▼乃至第３のレート区間▲３▼で第1の走査方向θ１の超音波送受信を行ない、次に、第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼でその隣接部の第２の走査方向θ２（θ２＝θ１＋Δθ）における超音波送受信を行なう。この被検体のモデルにおいても図１６と同様に、反射体１乃至反射体３が超音波送受信方向に位置し、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【００７９】
一方、図５（ｂ）は、超音波振動子の超音波パルスの駆動タイミングを決定するレートパルスを示し、図５（ｃ）は第１のレート区間▲１▼乃至第６のレート区間▲６▼において、前記複数の反射体１，２，３からの受信される受信信号の基本波成分の大きさと極性を矢印によって模式的に示している。但し、この場合の極性は、便宜上、正極性の駆動パルスによって得られる反射信号は＋の極性で示し、負極性の駆動パルスによって得られる反射信号は−の極性で示している。
【００８０】
そして、図５（ｄ）は、第２のレート区間▲２▼と第３のレート区間▲３▼において得られる夫々の受信信号の基本波成分の加算結果と、第５のレート区間▲５▼と第６のレート区間▲６▼において得られる受信信号の基本波成分の加算結果を示している。この場合、例えば、第１の駆動パルス、第３の駆動パルス、第４の駆動パルス及び第６の駆動パルスはパルサ１３ａを用い、超音波振動子を正極性の駆動パルスによって駆動する。一方、第２の駆動パルス、及び第５の駆動パルスはパルサ１３ｂを用い、超音波振動子を負極性の駆動パルスによって駆動する。
【００８１】
即ち、正極性の駆動パルスによって第１の走査方向θ１に放射した超音波パルスは反射点Ａ１乃至Ａ３において反射され、反射強度が夫々ａ１＋、ａ２＋、ａ３＋の正極性を有する基本波成分が受信される。
【００８２】
次いで、同じ走査方向θ１に対して負極性の駆動パルスによって放射する超音波パルスは、反射点Ａ１乃至Ａ３において反射強度ａ１−、ａ２−、ａ３−の負極性を有する基本波成分が反射され、超音波振動子によって受信される。但し、第１の駆動パルスによる反射点Ａ３からの反射信号ａ３＋が受信される前に、第２の駆動パルスによる超音波パルスが放射されるため、反射点Ａ３からの受信信号ａ３＋は第２の駆動パルスによる反射点Ａ１からの受信信号ａ１−などに混入して受信される。即ち、第２のレート区間▲２▼においては、反射体Ａ１及び反射体Ａ２から反射する負極性の受信信号ａ１−とａ２−に混入して反射体Ａ３からの正極性の受信信号ａ３＋が受信される。
【００８３】
更に、同じ走査方向θ１に対して、正極性の第３の駆動パルスによって放射される超音波パルスは、第１の駆動パルスの場合と同様にして、反射点Ａ１乃至Ａ３にて反射し、反射強度ａ１＋、ａ２＋及びａ３＋の正極性を有する基本波成分が受信信号として得られる。この場合も、第３のレート区間▲３▼において反射体Ａ１及び反射体Ａ２から反射する正極性の受信信号ａ１＋とａ２＋に混入して反射体Ａ３からの負極性の受信信号ａ３−が受信される。
【００８４】
このようにして、受信される第２のレート区間▲２▼の基本波成分ａ１−、ａ２−及びａ３＋と第３のレート区間▲３▼の基本波成分ａ１＋、ａ２＋及びａ３−は、夫々のレート区間内の同じ位置に極性を反転して生ずるため、図５（ｄ）に示すように、これらの受信信号を加算した場合には、全ての基本波成分を相殺することが可能となる。
【００８５】
超音波の送受信方向が第２の走査方向θ２の場合においても、第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼において同様な効果を得ることができる。即ち、正極性の第４の駆動パルスによってθ２方向に放射した超音波パルスは、反射点Ｂ１，Ｂ２及びＢ３において反射することによってｂ１＋、ｂ２＋及びｂ３＋の基本波成分を有する受信信号が得られる。
【００８６】
次に、同じ走査方向θ２に対して負極性の第５の駆動パルスによって放射する超音波パルスは反射点Ｂ１，Ｂ２及びＢ３において反射し、ｂ１−、ｂ２−及びｂ３−の基本波成分を有する受信信号が受信される。但し、第４の駆動パルスによる反射点Ａ３からの反射信号が受信される前に、第５の駆動パルスによって次の超音波パルスが放射されるため、第４のレート区間▲４▼においては、反射体Ｂ１及び反射体Ｂ２から反射する負極性の受信信号ｂ１−及びｂ２−に混入して、反射体Ａ３からの正極性の受信信号ｂ３＋が受信される。
【００８７】
更に、走査方向θ２に対して、正極性の第６の駆動パルスによって放射する超音波パルスは、第４の駆動パルスの場合と同様に、反射点Ｂ１乃至Ｂ３からは反射強度ｂ１、ｂ２及びｂ３で正極性の基本波成分が受信信号として得られる。この場合も、第６のレート区間▲６▼においては反射体Ｂ１及び反射体Ｂ２から反射する正極性の受信信号ｂ１＋及びｂ２＋に混入して反射体Ｂ３からの負極性の受信信号ｂ３−が受信される。従って、図５（ｄ）に示すように第５のレート区間▲５▼と第６のレート区間▲６▼において得られる夫々の受信信号を加算することによって基本波成分を除去することができる。
【００８８】
以上の説明では基本波成分についてのみ説明したが、高調波成分については駆動波形の極性によらずに同じ極性の受信信号が得られることは周知のとおりである。
【００８９】
図６は、パルスインバージョン法における基本波成分及び高調波成分の極性と、各成分の加算結果について示した図であり、図６（ａ）に示す基本波の受信信号は、既に述べたように正極性の駆動パルスの場合（図６（ａ）−１）と負極性の駆動パルスの場合（図６（ａ）−２）では極性が反転するため、両者を加算することによって相殺することができる（図６（ａ）−３）。
【００９０】
一方、このとき得られる高調波の受信信号は、正極性の駆動パルスの場合（図６（ｂ）−１）、及び負極性の駆動パルスの場合（図６（ｂ）−２）において得られる受信信号の極性は変らないため、これらを加算することによって振幅は２倍に増大する（図６（ｂ）−３）。
【００９１】
ところで、残留エコーの影響を排除するために、従来は、レート区間を長く設定する方法が採られてきた。この従来方法にパルスインバージョン法を適用した場合の問題点は、体動などによるモーションアーチファクトが発生し易いことである。この問題点に対する本実施の形態の効果について図７を用いて説明する。
【００９２】
図７（ａ）は本実施の形態による残留エコーの対策方法を、又、図７（ｂ）は従来のレート間隔を長くした残留エコーの対策方法について示している。尚、ここでは受信波の最大受信時間（Ｔｄ）がレート周期Ｔｒの約２倍（２Ｔｒ）の場合について従来法と比較する。即ち、本実施の形態では、加算に用いられる受信信号、即ち、第２の駆動パルスと第３の駆動パルスによって得られる夫々の受信信号の時間差はＴｒとなる。これに対して従来法では、レート周期が２Ｔｒとなるため、加算に必要な第１の駆動パルスによる受信信号と第２の駆動パルスによる受信信号の時間差も２Ｔｒとなり、本実施の形態の場合より体動などの影響を受けやすい。
【００９３】
このような方法を用いた、本発明の第１の実施の形態によれば、パルスインバージョン法によって高調波成分を抽出する際に、加算に用いる受信信号間の時間差を短くすることができるため、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーを除去することが可能である。
【００９４】
又、本実施の形態においてはフィルタリング法を併用しているため、モーションアーチファクトとして残存した残留エコーの基本波成分を更に低減することができる。
【００９５】
（第1の実施の形態の変形例）
次に、本実施の形態の変形例について述べる。前述の第1の実施の形態においては、被検体の深部に大きな反射体がある場合、あるいは多重反射が著しい場合の残留エコーを完全に除去するには、受信信号の最大受信時間Ｔｈを大きな値に設定する必要がある。しかしながら、Ｔｈの増大は、同一方向の超音波送受信回数Ｎを増加させ、フレーム周波数の低下を招く。
【００９６】
このように、残留エコーとフレーム周波数はトレードオフの関係があるため、最適なＮｘの値は臨床の場において装置の操作者が設定することが望ましい。本変形例では、超音波送受信回数Ｎｘは下式（２）に基づいて設定される。
【００９７】
Ｎｘ＝[Ｔｈ×Ｋ／Ｔｒ]＋１ （０＜Ｋ≦１） …（２）
但し、式（１）と同様にして、式（２）のＴｈは超音波振動子が駆動されてから超音波反射波が完全に消失するまでの最大受信時間を示し、[]は小数点以下を切り上げて整数とすることを意味する。一方、Ｋは重み付け係数であり、操作者は、この値を入力部７より設定することが可能な構成になっている。例えば、循環器領域における超音波診断のように、残留エコーの低減より画像のリアルタイム性を重視する場合には、操作者は入力部７より比較的小さなＫの値を入力する。
【００９８】
以上述べた変形例によれば、パルスインバージョンを用いたハーモニックエコー法において、操作者は、フレーム周波数と残留エコーに対する最適化を画像観察下で容易に行なうことが可能となる。
【００９９】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、所定の方向に対して駆動パルスの極性を交互に反転させて２回の送受信を行なった後、新たな超音波の送信を停止し、レート区間を超えて受信される深部からの反射波や多重反射波の受信のみを継続して行なう。そして、同一の方向において得られた受信信号の全てを加算することによって残留エコーの影響を除去する。
【０１００】
この第２の実施の形態における装置全体の構成は、第１の実施の形態において示した図１と同様であるため、その詳細な説明は省略し、画像データの生成手順について図８乃至図９を用いて説明する。但し、図８は画像データの生成手順を示すフローチャートである。
【０１０１】
操作者は、入力部７においてＴＨＩモードを選択し、更にこのＴＨＩモードにおける送受信条件を設定する（図８のステップＳ２１）。システム制御部６は、入力部７から画像表示モードの選択信号や送受信条件を受け、更に超音波プローブ１からプローブＩＤ情報を読み取る。
【０１０２】
一方、システム制御部６の記憶回路には、受信信号の最大受信時間Ｔｈが各々のプローブＩＤに対応して予め保存されており、システム制御部６は、超音波プローブ１から送られるプローブＩＤに対応する最大受信時間Ｔｈと、入力部７にて設定される送受信条件から決定されるレート周期Ｔｒを読み出す。そして、同一方向に対して極性を交互に反転させて行なう２回の超音波送受信の他に、受信のみを行なう超音波受信回数Ｎｙを式（３）によって設定する（図８のステップＳ２２）。
【０１０３】
Ｎｙ＝[Ｔｈ／Ｔｒ]−１ …（３）
但し、式（３）の[]は小数点以下を切り上げて整数とすることを意味し、例えば、１＜Ｔｈ／Ｔｒ≦２ならばＮｙ＝１となる。以下では、Ｎｙ＝１の場合における本実施の形態について述べる。
【０１０４】
Ｎｙの設定が終了したならば、システム制御部６は、このプローブＩＤ情報に基づいて、予めシステム制御部６の記憶回路に保存されている超音波プローブ１の超音波周波数や周波数帯域に関する情報を読み出し、この情報に基づいてハーモニック抽出部４のフィルタ回路１９における中心周波数や帯域幅、更には遮断帯域における減衰量などのフィルタ特性を設定する。
【０１０５】
ＴＨＩモードの設定が終了したならば、操作者によりＴＨＩモードの撮影開始コマンドが入力部７からシステム制御部６に送られ、超音波の送受信が開始される（図８のステップＳ２３）。
【０１０６】
超音波の送信に際して、レートパルス発生器１１は、システム制御部６からの制御信号に従ってレートパルスを送信遅延回路１２に供給する。この送信遅延回路１２は、送信時の集束用遅延時間と偏向用遅延時間を第１のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ａに供給する。
【０１０７】
パルサ１３ａは、正極性の駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動し、被検体に超音波パルスを放射する。そして、被検体にて反射された超音波反射波は、前記超音波振動子によって受信されて電気的な受信信号に変換される。この受信信号は、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換され、更に、ビームフォーマ１６にてシステム制御部６からの制御信号に基づいて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。
【０１０８】
そして、加算器２５において合成された受信信号のうち、第１のレート区間で受信される受信信号は、ハーモニック抽出部４の波形メモリ１７に保存される。（図８のステップＳ２４）。
【０１０９】
次に、システム制御部６は、超音波送信部２に制御信号を送り、使用するパルサ１３をパルサ１３ａからパルサ１３ｂに切り換えて同一の走査方向θ１に対して超音波の送受信を行なう。即ち、レートパルス発生器１１は、第２のレート区間のレートパルスを送信遅延回路１２に供給し、この送信遅延回路１２は、第１のレート区間のレートパルスの場合と同様の集束用遅延時間と、走査方向θ１に超音波を送信するための偏向用遅延時間を第２のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３ｂに供給する。
【０１１０】
パルサ１３ｂは、負極性の駆動パルスによって超音波振動子を駆動して被検体に超音波パルスを放射し、放射された超音波の一部は音響インピーダンスの異なる被検体の臓器境界面や組織にて反射する。
【０１１１】
被検体にて反射された超音波反射波は、前記超音波振動子によって受信されて超音波反射波から電気的な受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換される。更に、この受信信号は、ビームフォーマ１６にて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。
【０１１２】
加算器２５において合成された受信信号のうち、第２のレート区間で受信される受信信号は波形メモリ１７に保存される。但し、このとき保存される受信信号には図３において示したように、第１の駆動パルスによる残留エコーが混在している（図８のステップＳ２５）。
【０１１３】
次いで、システム制御部６は、第３のレート区間においてパルサ１３の駆動を一旦停止し、同一の走査方向θ１に対しての超音波の受信のみを行なう。このとき、被検体内からの超音波反射波は、第２の駆動パルスによる残留エコーであり、この超音波反射波は超音波振動子によって受信されて受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４、Ａ／Ｄ変換器１５、ビームフォーマ１６を介して加算器２５に供給され、加算合成される（図８のステップＳ２６）。
【０１１４】
この加算器２５において合成された受信信号のうち、第３のレート区間で受信される受信信号は波形メモリ１７を通過し加算器１８に送られる。加算器１８は、既に波形メモリ１７に保存されている第１のレート区間の受信信号と第２のレート区間の受信信号を読み出し、第３のレート区間の受信信号と加算合成を行なう。（図８のステップＳ２７）。
【０１１５】
次に、加算器１８の出力は、ハーモニック抽出部４のフィルタ回路１９に送られ、体動など反射体の時間的変化のためにパルスインバージョンでは完全に除去することができなかったモーションアーチファクト成分の低減を行なう。このフィルタ回路１９の出力は信号処理部５に送られ、包絡線検波器２０と対数変換器２１において包絡線検波と対数変換とがなされ、得られた画像データは画像表示部８の表示用画像メモリ２２に一旦保存される（図８のステップＳ２８）。
【０１１６】
上述の手順にて、第1の走査方向θ１におけるハーモニック画像データの生成と保存が終了したならば、超音波の送受信方向をΔθずつ順次更新させながら走査方向θｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）に対して前記と同様な手順で超音波の送受信を行なう。このとき、システム制御部６は、その制御信号によって送信遅延回路１２及びビームフォーマ１６の遅延時間を前記超音波送受信方向に対応させて順次切り替えながら、画像データを生成する（図８のステップＳ２４乃至Ｓ３０）。
【０１１７】
このようにして、１枚分の画像データの生成が終了したならば、システム制御部６は、表示用画像メモリ２２に保存されている画像データを読み出し、変換回路２３を介してＣＲＴモニタ２４にて表示する（図８のステップＳ３１）。
【０１１８】
次に、上述の第２の実施の形態における残留エコーの基本波成分除去につき図９を用いて説明する。
【０１１９】
図９（ａ）に示すセクタ走査用超音波プローブ１は、第１のレート区間▲１▼乃至第３のレート区間▲３▼で第１の走査方向θ１の超音波送受信を行ない、第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼で隣接した第２の走査方向θ２における送受信を行なう。この被検体のモデルにおいても、既に示した図５や図１０と同様に、反射体１乃至反射体３が超音波送受信方向に位置し、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【０１２０】
一方、図９（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレートパルスを示し、図９（ｃ）は、第１のレート区間▲１▼乃至第６のレート区間▲６▼において前記複数の反射体から受信される基本波成分の大きさと極性を矢印によって模式化して示している。又、図９（ｄ）は、第１のレート区間▲１▼乃至第３のレート区間▲３▼において受信される基本波成分の加算結果と、第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼において受信される基本波成分の加算結果を示している。
【０１２１】
この場合、例えば、第１のレート区間▲１▼と第４のレート区間▲４▼においては、パルサ１３ａを用いて超音波振動子を正極性の駆動パルスによって駆動し、第２のレート区間▲２▼及び第５のレート区間▲５▼は負極性の駆動パルスによって駆動を行なう。又、第３のレート区間▲３▼及び第６のレート区間▲６▼は新たな超音波パルスの放射は行なわず、第２の駆動パルス及び第５の駆動パルスによる残留エコーのみを受信する。
【０１２２】
即ち、第１のレート区間▲１▼において、正極性の駆動パルスによってθ１方向に放射した超音波パルスは反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度がａ１＋、ａ２＋及びａ３＋の正極性を有する基本波成分が受信される。
【０１２３】
次に、第２のレート区間▲２▼においては、同じθ１方向に対し負極性の駆動信号によって超音波パルスを放射する。このとき、反射点Ａ１乃至Ａ３からは負極性を有する基本波成分ａ１−、ａ２−及びａ３−が得られる。但し、第１の駆動パルスによる反射点Ａ３からの反射信号が受信される前に、第２のレート区間▲２▼において新たな超音波パルスが放射されるため、この反射点Ａ３からの反射信号は残留エコーとして第２のレート区間▲２▼において受信される。即ち、第２のレート区間▲２▼においては、反射体Ａ３からの正極性の受信信号ａ３＋が反射体Ａ１及び反射体Ａ２から反射する負極性の受信信号ａ１−及びａ２−に混入して受信される。
【０１２４】
次の第３のレート区間▲３▼では超音波の送信は停止し、θ１方向に対しての受信のみを行なう。従って、このとき得られる受信信号は第２のレート区間▲２▼において受信できなかった反射体Ａ３からの残留エコーａ３−のみである。
【０１２５】
このようにして得られた第１のレート区間▲１▼、第２のレート区間▲２▼及び第３のレート区間▲３▼の受信信号は、加算器１８において加算合成されることによって図９（ｄ）に示すように、受信信号の基本波成分を除去することが可能となる。同様にして、第２の走査方向θ２についても第４のレート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼において超音波の送受信方法を行なうことによって、受信信号の基本波成分の除去が可能となる。
【０１２６】
以上述べた本発明の第２の実施の形態によれば、パルスインバージョン法によって高調波成分を抽出する際に、加算に用いる受信信号間の時間差を短くすることができるため、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーを除去することが可能である。更に、所定方向において受信信号を収集するレート区間中、超音波パルスの照射は２回のみであるため、被検体に照射する超音波エネルギーを低減することが可能である。例えば、第１の実施の形態と比較すれば超音波照射エネルギーを２／Ｎｘに減らすことができる。
【０１２７】
又、本実施の形態においてもフィルタリング法を併用しているため、モーションアーチファクトとして残存した残留エコーの基本波成分を更に低減することが可能である。尚、第１の実施の形態において述べた変形例を本実施の形態に適用することによって同様な効果が得られる。
【０１２８】
更に、上述の実施の形態では受信信号における高調波成分を抽出する方法について述べたが、連続する各レート区間の受信信号に対して減算を行なうことによって基本波成分を抽出することも可能である。
【０１２９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態では、同極性の駆動信号を用い、第１のレート区間及び第２のレート区間において同一方向に対し２回の送受信を行なう。そして、この超音波送受信に引き続いた第３のレート区間以降でＮｙ回の超音波受信を行なって前記方向からレート区間を超えて得られる残留エコーのみの受信を継続して行なう。
【０１３０】
次いで、前記Ｎｙ＋２のレート区間において得られた受信信号を加減算することによって残留エコーを含む被検体組織から得られる受信信号を相殺して造影剤からの受信信号に基づく画像データの生成を行なう。
【０１３１】
尚、以下では、説明を簡潔にするために造影剤からの超音波反射波に基づく受信信号は造影剤からの受信信号と、また被検体組織からの超音波反射波に基づく受信信号は被検体組織からの受信信号と記す。
【０１３２】
（装置の構成）
本実施の形態における装置全体の概略構成を図１０のブロック図を用いて説明する。図１０に示した第２の実施の形態における超音波診断装置１００において、既に図１に示した第1の実施の形態との差異は、ハーモニック抽出部４の代わりに造影剤からの超音波反射波に基づく受信信号を抽出する造影剤反射波抽出部４Ａと、抽出された受信信号に基づいて画像データを生成する信号処理部５Ａが備えられていることである。
【０１３３】
造影剤反射波抽出部４Ａは、波形メモリ１７Ａと、演算器１８Ａと、フィルタ回路１９Ａを備えている。そして、波形メモリ１７Ａは、所定の方向に対して２回の超音波送受信によって得られる受信信号と、この超音波送受信に引き続いて行われるＮｙ回の超音波受信によって得られる受信信号を保存する。又、演算器１８Ａは、前記所定の方向に対して得られた前記受信信号に対して加減算処理を行ない、被検体組織からの受信信号の相殺を行なう。
【０１３４】
一方、フィルタ回路１９Ａは、造影剤から得られた受信信号に含まれている基本波成分とその高調波成分の分離を行なうためのフィルタ回路である。特許文献３にも記載されているように、中心周波数がｆｏの超音波パルスを被検体組織あるいは造影剤に照射した場合、非線型現象によって例えば２倍の高調波成分（２ｆｏ）が新たに発生し、この高調波成分は、基本波成分（ｆｏ）とともに超音波プローブ１によって受信されることが知られている。
【０１３５】
尚、フィルタ回路１９Ａは、波形メモリ１７Ａの前段に配置してもよい。この場合、各レート区間において得られた被検体組織及び造影剤からの受信信号は、フィルタ回路１９において基本波成分あるいは高調波成分が選択されて波形メモリ１７Ａに保存される。そして、演算器１８Ａは、保存された受信信号に対して加減算を行なって造影剤からの受信信号を抽出する。
【０１３６】
次に、システム制御部６は、入力部７からの指示信号に基づいて超音波送信部２、超音波受信部３、造影剤反射波抽出部４Ａ、画像表示部８などの各ユニットの制御やシステム全体を統括して制御する。このシステム制御部６は、図示しない記憶回路とＣＰＵを備え、記憶回路には入力部７から送られる患者情報、送受信条件、画像表示モードなどが保存され、更に、接続される超音波プローブ１のＩＤに対応した最大受信時間Ｔｈが予め保存されている。
【０１３７】
一方、システム制御部６のＣＰＵは、入力部７から入力された画像表示モード情報と超音波プローブ１から供給されたプローブＩＤに基づいて、造影剤反射波抽出部４Ａのフィルタ回路１９Ａにおける中心周波数や周波数帯域などのフィルタ特性を設定する。更に、システム制御部６のＣＰＵは、前記プローブＩＤに対応した最大受信時間Ｔｈと入力部７にて設定されたレート周期Ｔｒを読み出し、同一方向に対して行なう超音波受信回数Ｎｙを算出する。そして、この算出結果に基づいて造影剤反射波抽出部４Ａの演算器１８Ａにおける加減算処理を制御する。
【０１３８】
（画像データ収集の手順）
次に、図１０乃至図１２を用いて第３の実施の形態における画像データの生成手順を説明する。尚、図１１は画像データの生成手順を示すフローチャートである。
【０１３９】
装置の操作者は、入力部７において患者情報の入力と本実施の形態を実行する画像表示モード、即ち高調波成分を用い造影剤の表示を行なう画像表示モードの選択を行ない、更に、レート周期Ｔｒなどの送受信条件の入力を行なう（図１１のステップＳ４１）。次いで、システム制御部６は、入力部７から患者情報、画像表示モード、送受信条件などの情報を受信し、更に、超音波プローブ１からプローブＩＤ情報を読み取る。
【０１４０】
一方、システム制御部６の図示しない記憶回路には、受信信号の最大受信時間Ｔｈが各々のプローブＩＤに対応して予め保存されており、システム制御部６は、超音波プローブ１から送られるプローブＩＤに対応する最大受信時間Ｔｈと、レート周期Ｔｒを読み出す。そして、システム制御部６のＣＰＵは、同一方向に対して２回の超音波送受信に後続して行なう超音波受信の回数Ｎｙを既に示した式（３）に基づいて算出する（図１１のステップＳ４２）。
【０１４１】
次に、操作者は、被検体の診断対象部位に造影剤を注入し、入力部７より画像データ生成の開始コマンド信号を入力する。そして、入力された開始コマンド信号は、入力部７からシステム制御部６に送られ、造影剤に関する画像データの生成が開始される（図１１のステップＳ４３）。
【０１４２】
超音波の送信に際して、レートパルス発生器１１は、被検体内に放射される超音波パルスのレート周期Ｔｒを決定するレートパルスを送信遅延回路１２に供給する。送信遅延回路１２は、所定の深さに超音波を集束するための遅延時間と、最初の走査方向θ１に超音波を放射するための遅延時間を第１のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３に供給する。
【０１４３】
パルサ１３は、供給されたレートパルスに基づいて生成した駆動パルスによって超音波プローブ１の超音波振動子を駆動し、造影剤が注入された被検体の第１の走査方向θ１に対して中心周波数ｆｏの超音波パルスを放射する。
【０１４４】
被検体内に放射された超音波パルスの一部は、臓器境界面や組織内部あるいは造影剤において反射する。この場合、被検体組織や造影剤の非線型特性により、例えば２倍の高調波成分を有した超音波が新たに発生する。即ち、被検体組織や造影剤にて反射して超音波プローブ１に戻る超音波反射波は、送信時と同じ中心周波数ｆｏの超音波反射波（基本波成分）と、中心周波数が２ｆｏの超音波反射波（高調波成分）が混在したものとなる。
【０１４５】
被検体組織あるいは造影剤にて反射した超音波反射波は、前記超音波振動子によって受信されて電気的な受信信号に変換される。この受信信号は、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換され、更に、ビームフォーマ１６にて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。そして、加算器２５で加算合成された受信信号のうち、第１のレート区間にて受信された受信信号は造影剤反射波抽出部４Ａの波形メモリ１７Ａに一旦保存される。（図１１のステップＳ４４）。
【０１４６】
次に、システム制御部６は、超音波送信部２に制御信号を送り、同じ第１の走査方向θ１に対して超音波の送受信を行なう。即ち、レートパルス発生器１１は、第２のレート区間のレートパルスを送信遅延回路１２に供給し、この送信遅延回路１２は、第１のレート区間のレートパルスの場合と同様の集束用遅延時間と偏向用遅延時間を第２のレート区間のレートパルスに与え、このレートパルスをパルサ１３に供給する。
【０１４７】
そして、パルサ１３は、超音波振動子を駆動して被検体の第１の走査方向θ１に対して超音波パルスを放射し、放射された超音波の一部は被検体組織や造影剤にて反射する。但し、被検体に予め注入された造影剤は前記第１のレート区間における超音波照射によって、その多くが破砕されているため、第２のレート区間における造影剤からの超音波反射波の大きさは、第１のレート区間に比較して顕著に減弱している。一方、第２のレート区間における被検体組織からの超音波反射波の大きさは第１のレート区間とほぼ等しい。
【０１４８】
被検体組織や造影剤にて反射された超音波反射波は、超音波振動子によって受信されて電気的な受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４にて所定の大きさに増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１５にてデジタル信号に変換される。更に、この受信信号は、ビームフォーマ１６にて所定の遅延時間が与えられた後、加算器２５において加算合成される。
【０１４９】
加算器２５において合成される受信信号のうち、第２のレート区間において受信された受信信号は造影剤反射波抽出部４Ａの波形メモリ１７Ａに保存される。但し、このとき保存される受信信号には、第１の駆動パルスによる残留エコーが混在している（図１１のステップＳ４５）。
【０１５０】
次に、システム制御部６は、第３のレート区間においてパルサ１３の駆動を一旦停止し、前記第１の走査方向θ１に対して超音波反射波の受信のみを行なう。このとき、受信される超音波反射波は、第２のレート区間の駆動パルスによる残留エコーであり、この残留エコーは、超音波振動子によって受信信号に変換され、超音波受信部３のプリアンプ１４、Ａ／Ｄ変換器１５、ビームフォーマ１６を介し加算器２５に供給されて加算合成される。
【０１５１】
そして、加算器２５において合成された受信信号のうち、第３のレート区間で受信された受信信号は造影剤反射波抽出部４Ａの波形メモリ１７Ａを通過し演算器１８Ａに直接送られる（図１１のステップＳ４６）。次いで、演算器１８Ａは、既に波形メモリ１７Ａに保存されている第１のレート区間の受信信号と第２のレート区間の受信信号を読み出し、第３のレート区間の受信信号との間での加減算を行なって造影剤からの受信信号を抽出する。（図３のステップＳ４７）。
【０１５２】
次いで、演算器１８Ａにおいて抽出された造影剤からの受信信号はフィルタ回路１９Ａに送られる。フィルタ回路１９Ａは、造影剤からの受信信号の高調波成分を抽出するためのフィルタ特性が既にシステム制御部６によって設定されており、このフィルタ回路１９Ａによって抽出された造影剤からの受信信号の高調波成分は信号処理部５Ａに送られる。そして、信号処理部５Ａの包絡線検波器２０Ａと対数変換器２１Ａにおいて包絡線検波と対数変換とがなされて生成された画像データは、画像表示部８の表示用画像メモリ２２に一旦保存される（図１１のステップＳ４８）。
【０１５３】
上述の手順にて、第１の走査方向θ１方向における画像データの生成と保存が終了したならば、超音波送受信方向をΔθずつ順次更新させながらθｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）の各々に対して前記と同様な手順で超音波の送受信を行なう。このとき、システム制御部６は、その制御信号によって送信遅延回路１２及びビームフォーマ１６の遅延時間を前記超音波送受信方向に対応させて順次切り替えながら、画像データの生成を行ない、生成された画像データを付帯データと共に画像表示部８の表示用画像メモリ２２に保存する。（図１１のステップＳ４４乃至Ｓ５０）。
【０１５４】
このようにして１枚分の画像データとその付帯データの生成と保存が終了したならば、システム制御部６は、表示用画像メモリ２２に保存されている画像データを読み出し、変換回路２３を介してＣＲＴモニタ２４に表示する（図１１のステップＳ５１）。
【０１５５】
次に、本実施の形態における残留エコーの除去につき図１２を用いて説明する。
【０１５６】
図１２（ａ）において、セクタ走査用の超音波プローブ１から放射される超音波パルスは、レート区間▲１▼乃至レート区間▲３▼で第１の走査方向θ１の超音波送受信を行ない、レート区間▲４▼乃至第６のレート区間▲６▼でその隣接部における第２の走査方向θ２における超音波送受信を行なう。尚、この被検体のモデルにおいても、既に示した図１６と同様に、反射体１及び反射体３は被検体組織、反射体２は造影剤であり、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【０１５７】
一方、図１２（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレート周期Ｔｒのレートパルスを示し、図１２（ｃ）はレート区間▲１▼乃至レート区間▲６▼において前記反射体１乃至反射体３から得られる受信信号の高調波成分の大きさを矢印によって模式的に示している。又、図１２（ｄ）は、レート区間▲１▼乃至レート区間▲３▼において得られる受信信号の加減算処理結果と、レート区間▲４▼乃至レート区間▲６▼において得られる受信信号の加減算処理結果を示している。
【０１５８】
この場合、例えば、レート区間▲１▼とレート区間▲２▼、及びレート区間▲４▼とレート区間▲５▼においては、夫々θ１方向及びθ２方向に対して超音波送受信を行ない、一方、レート区間▲３▼及びレート区間▲６▼においては、θ１方向及びθ２方向に対して残留エコーの受信のみを行なっている。即ち、図１２（ｃ）に示すように、レート区間▲１▼において、θ１方向に放射した超音波パルスは、反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度がａ１１、ａ２１及びａ３１の受信信号が得られる。
【０１５９】
次に、レート区間▲２▼においては、同じ第１の走査方向θ１に対し超音波パルスを放射し、反射点Ａ１乃至反射点Ａ３から反射強度ａ１２、ａ２２、ａ３２の受信信号を受信する。但し、ａ１１＝ａ１２、ａ３１＝ａ３２、ａ２１≫ａ２２である。又、レート区間▲１▼の駆動パルスによる反射点Ａ３からの受信信号が受信される前に、レート区間▲２▼において次の超音波パルスが放射されるため、この反射点Ａ３からの超音波反射波は残留エコーとしてレート区間▲２▼において受信される。即ち、レート区間▲２▼においては反射体Ａ１及び反射体Ａ２からの受信信号に混入して反射体Ａ３からの残留エコーに基づく受信信号が受信される。
【０１６０】
次のレート区間▲３▼では超音波の送信を停止し、第１の走査方向θ１からの受信のみを行なうため、第２のレート区間▲２▼において受信できなかった反射体Ａ３からの残留エコーに基づく受信信号のみが得られる。
【０１６１】
このようにしてレート区間▲１▼、レート区間▲２▼及びレート区間▲３▼において得られた受信信号は、演算器１８において加減算されることによって、図１２（ｄ）に示すように、残留エコーを含めた被検体組織からの受信信号を除去し、造影剤からの受信信号のみを抽出することが可能となる。尚、式（３）においてＮｙ＝１とした本実施の形態における演算器１８は、レート区間▲１▼の受信信号とレート区間▲３▼の受信信号の和からレート区間▲２▼の受信信号を減算する処理を行なっている。次いで、走査方向θ２乃至走査方向θＰに対する超音波送受信によって得られた受信信号に対し同様な演算を行なうことによって、造影剤からの受信信号を感度よく抽出することが可能となる。
【０１６２】
以上述べた本発明の第３の実施の形態によれば、被検体組織からの超音波反射波の成分を排除し、造影剤からの超音波反射波の成分のみを抽出することができるため、被検体における血流状態を良好に表示することが可能となる。更に、被検体組織からの残留エコーを除去することができるため、レート周期の短縮が可能となる。このため、モーションアーチファクトが低減できるとともに、表示される画像のフレーム周波数が増加するため、時間分解能に優れた超音波画像を表示することが可能となる。
【０１６３】
尚、前記第１の実施の形態の説明では、式（３）のＮｙ＝１の場合について述べたが、他の値の場合においても有効である。例えば、式（１）においてＮｙ＝２の場合には、同一方向においてレート区間▲１▼及びレート区間▲２▼の超音波送受信とレート区間▲３▼及びレート区間▲４▼の超音波受信が行なわれ、造影剤反射波抽出部４Ａの演算器１８Ａは、レート区間▲１▼の受信信号とレート区間▲３▼の受信信号の和からレート区間▲２▼の受信信号とレート区間▲４▼の受信信号の和を減算する処理を行なうことによって、残留エコーの影響を排除することができる。
【０１６４】
（変形例）
次に、本実施の形態の変形例につき図１３を用いて説明する。この変形例では、所定の走査方向に対し、少なくとも３つの連続したレート区間において超音波送受信を行ない、次いで、式（３）によって算出されるＮｙのレート区間において超音波受信を行なう。そして、超音波送受信の最初のレート区間と最後のレート区間、及び超音波受信のＮｙのレート区間において得られた受信信号に対して加減算処理を行なって造影剤からの受信信号の抽出を行なう。尚、図１３の実施の形態では、同一方向の超音波送受信回数を４、超音波受信回数Ｎｙを１とした場合について述べるがこれらの値に限定されるものではない。
【０１６５】
図１３（ａ）において、セクタ走査用の超音波プローブ１から放射される超音波パルスは、レート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼で第１の走査方向θ１の超音波送受信及び超音波受信を行ない、レート区間▲６▼以降の５つのレート区間でその隣接部の第２の走査方向θ２における超音波送受信を行なう。そして、この被検体のモデルにおいても、反射体１及び反射体３は被検体組織、反射体２は造影剤による反射体であり、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【０１６６】
又、図１３（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレート周期Ｔｒのレートパルスを示し、図１３（ｃ）は、レート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼において第１の走査方向θ１の反射体１乃至反射体３から得られる受信信号の大きさを矢印によって模式化して示している。又、図１３（ｄ）は、レート区間▲１▼とレート区間▲４▼、及びレート区間▲５▼において得られた受信信号の加減算処理結果を示している。
【０１６７】
即ち、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼において第１の走査方向θ１に対し超音波の送受信を行ない、レート区間▲５▼においては、同じ走査方向θ１に対し残留エコー成分の受信のみを行なう。そして、レート区間▲１▼において、走査方向θ１に放射した超音波パルスは反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度がａ１１、ａ２１及びａ３１の受信信号が得られる。
【０１６８】
同様にして、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼においても、同じ第１の走査方向θ１に対して超音波パルスを放射し、このとき、反射点Ａ１からは反射強度がａ１２乃至ａ１４、反射点Ａ２からはａ２２乃至ａ２４、反射点Ａ３からはａ３２乃至ａ３４の受信信号が夫々得られる。但し、ａ１１＝ａ１２＝ａ１３＝ａ１４、ａ３１＝ａ３２＝ａ３３＝ａ３４、ａ２１＞ａ２２＞ａ２３＞ａ２４である。又、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼の受信信号には、レート区間▲１▼乃至レート区間▲３▼の超音波送受信による反射体３からの受信信号が残留エコー成分として混入している。
【０１６９】
次のレート区間▲５▼では超音波の送信は停止し、第１の走査方向θ１に対しての受信のみを行なうため、レート区間▲４▼の超音波送受信による反射体Ａ３からの受信信号のみが残留エコー成分として受信される。
【０１７０】
このようにして得られた受信信号の中から、レート区間▲１▼とレート区間▲４▼、及びレート区間▲５▼の受信信号を選択し、演算器１８Ａにおいて加減算することによって図１３（ｄ）に示すように、残留エコーを含めた被検体組織からの受信信号を除去し、造影剤からの受信信号のみを抽出することが可能となる。尚、本変形例における演算器１８Ａは、レート区間▲１▼の受信信号とレート区間▲５▼の受信信号の和からレート区間▲４▼の受信信号を減算する処理を行なっている。
【０１７１】
同様にして、走査方向θ２乃至走査方向θＰの超音波の送受信によって得られた受信信号に対しても演算を行なうことによって、造影剤からの受信信号を感度よく抽出することが可能となる。
【０１７２】
本変形例は、１回の超音波照射による造影剤の破砕が顕著でない場合に有効である。即ち、本変形例では、造影剤からの受信信号に対する加減算処理はレート区間▲１▼の受信信号とレート区間▲４▼の受信信号を用いて行なわれる。そして、レート区間▲４▼の超音波送受信は、既に３回の超音波照射が行なわれて十分破砕された造影剤に対して行われるため、このとき得られる造影剤からの受信信号は、レート区間▲１▼において得られる造影剤からの受信信号と比較して著しく小さい。従って、前記加減算処理によって造影剤からの受信信号を感度よく得ることが可能となる。
【０１７３】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態につき図１４及び図１５を用いて説明する。この第４の実施の形態の特徴は、第３の実施の形態と同様な手順により、同一方向に対して複数回の超音波送受信と超音波受信を行ない、得られる複数の受信信号の加減算処理により造影剤からの受信信号を抽出して画像データ（第1の画像データ）を生成すると共に、被検体組織からの受信信号についても並行して収集して画像データ（第２の画像データ）を生成することにある。尚、本実施の形態では、図１３に示した第３の実施の形態の変形例と同様に同一方向の送受信回数を４、受信回数Ｎを１とした場合について述べるがこれらの回数に限定されない。
【０１７４】
（装置の構成）
図１４は、第４の実施の形態における超音波診断装置１００の構成を示すブロック図であり、既に図１０に示した第３の実施の形態との差異は、超音波診断装置本体５０において、被検体組織からの受信信号に基づいて画像データを生成するための組織反射波増強部４Ｂと信号処理部５Ｂが追加されていることである。
【０１７５】
この組織反射波増強部４Ｂは、波形メモリ１７Ｂと、演算器１８Ｂと、フィルタ回路１９Ｂを備えている。そして、波形メモリ１７Ｂは、所定の方向における第１のレート区間乃至第４のレート区間の超音波送受信によって得られた受信信号と、第５のレート区間の超音波受信によって得られた受信信号の保存を行なう。
【０１７６】
又、演算器１８Ｂは、所定の方向における第１のレート区間乃至第４のレート区間の超音波送受信によって得られた受信信号の加算を行ない、更に、この加算結果と第５のレート区間の超音波受信によって得られた受信信号との減算を行なうことによって、被検体組織から得られる受信信号の増強と残留エコーによる影響の低減を行なう。
【０１７７】
そして、フィルタ回路１９Ｂは、造影剤から得られた受信信号に含まれている基本波成分とその高調波成分の分離を行なう。尚、前記フィルタ回路１９Ｂは、波形メモリ１７Ｂの前段に配置してもよい。
【０１７８】
一方、信号処理部５Ｂは、包絡線検波器２０Ｂと対数変換器２１Ｂとを備えており、組織反射波増強部４Ｂの出力信号に対して信号処理を行ない画像データ（第２の画像データ）の生成を行なう。そして、包絡線検波器２０Ｂは、入力されたデジタル信号に対して包絡線検波を行ない、対数変換器２１Ｂは、受信信号の振幅を対数変換して弱い信号を相対的に強調する。
【０１７９】
（画像データの生成手順）
次に、図１４及び図１５を用いて本実施の形態における画像データの生成手順について説明する。第３の実施の形態と同様の手順によって、システム制御部６は第１のレート区間乃至第４のレート区間において超音波送信部２及び超音波受信部３に制御信号を送り、第１の走査方向θ１に対して超音波の送受信を行なう。そして、超音波振動子から得られた受信信号を超音波受信部３の加算器２５において加算合成する。次いで、加算器２５で合成された夫々のレート区間における受信信号を、造影剤反射波抽出部４Ａ及び組織反射波増強部４Ｂに供給し、夫々の波形メモリ１７Ａ及び波形メモリ１７Ｂに保存する。
【０１８０】
次いで、システム制御部６は、第５のレート区間において前記第１の走査方向θ１の超音波受信を行ない、このとき加算器２５から得られた受信信号、即ち、第４のレート区間の残留エコー成分を造影剤反射波抽出部４Ａ及び組織反射波増強部４Ｂの波形メモリ１７Ａ及び波形メモリ１７Ｂに夫々保存する。
【０１８１】
そして、造影剤反射波抽出部４Ａの演算器１８Ａは、波形メモリ１７Ａに保存されている第１の走査方向θ１における５つの受信信号の中から第１のレート区間と第４のレート区間、更に、第５のレート区間の受信信号を夫々読み出して加減算処理することによって、残留エコーを含めた被検体組織からの受信信号を除去し、造影剤からの受信信号のみを抽出する。
【０１８２】
次いで、演算器１８Ａにおいて抽出された造影剤からの受信信号は、フィルタ回路１９Ａに送られる。そして、フィルタ回路１９Ａによって選択された造影剤からの受信信号の高調波成分は、信号処理部５Ａの包絡線検波器２０Ａと対数変換器２１Ａにおいて包絡線検波と対数変換が行なわれて造影剤に対する第１の画像データが生成され、この第１の画像データは画像表示部８の表示用画像メモリ２２に一旦保存される。
【０１８３】
一方、組織反射波増強部４Ｂの演算器１８Ｂは、波形メモリ１７Ｂに保存されている第１の走査方向における第１のレート区間乃至第４のレート区間の信号を読み出して加算する。次いで、第５のレート区間の受信信号を読み出し、加算された受信信号から第５のレート区間の受信信号を減算する。このような加減算処理によって、Ｓ／Ｎが向上し、しかも残留エコーが除かれた被検体組織及び造影剤からの受信信号を得ることが可能となる。尚、前記加減算処理に際して、第５のレート区間の受信信号を予め３倍に増幅しておく必要がある。
【０１８４】
次いで、演算器１８Ｂにおいて抽出された造影剤及び被検体組織からの受信信号はフィルタ回路１９Ｂに送られる。そして、フィルタ回路１９Ｂによって選択された受信信号の高調波成分は、信号処理部５Ｂの包絡線検波器２０Ｂと対数変換器２１Ｂにおいて包絡線検波と対数変換が行なわれて造影剤を含んだ被検体組織に対する第２の画像データが生成され、この第２の画像データは、画像表示部８の表示用画像メモリ２２に保存される。
【０１８５】
上述の手順によって、第１の走査方向θ１における画像データの生成と保存が終了したならば、超音波の送受信方向をΔθずつ順次更新させながらθｐ＝θ１＋（ｐ−１）Δθ（ｐ＝２〜Ｐ）の各々に対して前記と同様な手順で超音波の送受信を行なう。そして、生成された第２の画像データは付帯データと共に画像表示部８の表示用画像メモリ２２に保存される。このようにして保存された１枚分の造影剤の第１の画像データと被検体組織の第２の画像データは、システム制御部６からの制御信号に従って表示用画像メモリ２２から読み出され、変換回路２３を介してＣＲＴモニタ２４に表示される。
【０１８６】
尚、前記の造影剤に関する第１の画像データと被検体組織に関する第２の画像データは、並列表示あるいは重畳表示されることが好適であるが、特に重畳表示の場合には、例えば、造影剤に関する第１の画像データをカラー表示することによって、被検体組織の第２の画像データとの識別を容易にすることができる。
【０１８７】
次に、本実施の形態の効果につき図１５を用いて説明する。但し、造影剤反射波抽出部４Ａについては、図１３によって示した第３の実施の形態の変形例と同様であるため、その説明は省略し、ここでは組織反射波増強部４Ｂについてのみ説明する。
【０１８８】
図１５（ａ）において、セクタ走査用超音波プローブ１から放射される超音波パルスは、レート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼で第１の走査方向θ１の超音波送受信及び超音波受信を行ない、レート区間▲６▼以降の５つのレート区間でその隣接部の第２の走査方向θ２における超音波送受信及び超音波受信を行なう。そして、この被検体のモデルにおいても、反射体１及び反射体３は被検体組織、反射体２は造影剤であり、特に、反射体３に対しての超音波送受信に要する時間はレート周期Ｔｒより長い場合を想定している。
【０１８９】
又、図１５（ｂ）は、超音波パルスの放射タイミングを決定するレート周期Ｔｒのレートパルスを示し、図１５（ｃ）はレート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼において得られる第１の走査方向θ１の反射体１乃至反射体３からの受信信号の大きさを矢印によって模式的に示している。一方、図１５（ｄ）は、レート区間▲１▼乃至レート区間▲５▼において得られる受信信号の加減算結果を示している。
【０１９０】
即ち、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼において、第１の走査方向θ１に対し超音波の送受信を行ない、レート区間▲５▼においては第１の走査方向θ１からの残留エコー成分の受信のみを行なう。そして、レート区間▲１▼において、第１の走査方向θ１に放射した超音波パルスは反射点Ａ１乃至Ａ３において反射し、反射強度がａ１１、ａ２１及びａ３１の受信信号が得られる。
【０１９１】
同様にして、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼においても同じ第１の走査方向θ１に対し超音波パルスを放射し、反射点Ａ１から反射強度がａ１２乃至ａ１４、反射点Ａ２からａ２２乃至ａ２４、反射点Ａ３からａ３２乃至ａ３４の受信信号を夫々受信する。但し、ａ１１＝ａ１２＝ａ１３＝ａ１４、ａ３１＝ａ３２＝ａ３３＝ａ３４、ａ２１＞ａ２２＞ａ２３＞ａ２４であり、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼の受信信号には、レート区間▲１▼乃至レート区間▲３▼の超音波送受信による反射体３からの受信信号が残留エコー成分として混入される。
【０１９２】
次のレート区間▲５▼では超音波の送信は停止し、第１の走査方向θ１からの受信のみを行なうため、レート区間▲４▼の超音波送受信による反射体Ａ３からの残留エコー成分のみが受信される。
【０１９３】
演算器１８Ｂは、上述の方法によって得られたレート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼、及びレート区間▲５▼の受信信号に対して加減算処理を行ない、造影剤を含む被検体組織からの受信信号のシステムノイズに対するＳ／Ｎ改善と残留エコー成分の排除を行なう。尚、この実施の形態では、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼の受信信号の和から３倍に増幅したレート区間▲５▼の受信信号を減算することによって残留エコー成分の打消しを行なっている。
【０１９４】
同様にして、第２の走査方向θ２乃至第Ｐの走査方向θＰに対しての超音波送受信によって得られた受信信号に対して加減算処理を行なうことにより、造影剤を含む被検体組織からの受信信号のＳ／Ｎ改善と残留エコーの排除を行なう。
【０１９５】
尚、前記第２の画像データには被検体組織からの受信信号と造影剤からの受信信号が混入されているが、レート区間▲１▼乃至レート区間▲４▼の受信信号の加算の代わりに、例えば、レート区間▲２▼乃至レート区間▲４▼、あるいはレート区間▲３▼及びレート区間▲４▼の受信信号を加算することによって造影剤の成分を大幅に低減することが可能となる。
【０１９６】
以上述べた本発明の第４の実施の形態によれば、被検体組織からの超音波反射波の成分から造影剤からの超音波反射波の成分を分離することができるため、被検体における血流状態を良好に表示することが可能となる。更に、被検体組織からの残留エコーを除去することができるため、レート周期の短縮が可能となる。このため、モーションアーチファクトが低減できるとともに、表示される画像のフレーム周波数が増加するため時間分解能に優れた超音波画像を表示することが可能となる。
【０１９７】
更に、本実施の形態によれば、造影剤からの受信信号に基づいた第２の画像データと、被検体組織からの受信信号に基づいた第２の画像データを並行して生成することができる。従って、これらの画像データを並列表示あるいは重畳表示することによって、造影剤の被検体組織あるいは被検体臓器に対する位置関係を正確に捉えることが可能となる。
【０１９８】
尚、上述の第４の実施の形態では、造影剤を含む被検体組織からの受信信号に基づいた画像データの生成について述べたが、この方法は、造影剤を用いない通常の超音波診断法における被検体組織からの受信信号のＳ／Ｎの改善と残留エコーの排除にも有効である。
【０１９９】
以上、本発明の実施の形態について述べてきたが、上述の実施の形態に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、所定方向の超音波送受信回数や超音波受信回数は前記実施の形態の値に限定されるものではない。
【０２００】
又、第１の実施の形態、及び第２の実施の形態における駆動パルスの極性は、いずれも正極性から開始する例について示したが、負極性から開始してもよく、又各送受信方向単位で最初の駆動パルスの極性を任意に設定してもかまわない。また、これらの実施の形態における高調波成分は２次高調波について示したが、高調波の次数についても限定されるものではなく、更に、パルスインバージョン法とフィルタリング法を併用した場合について述べたが、フィルタ回路１９は必ずしも必要ではなく、特に体動や臓器の動きが少ない場合には除外してもよい。
【０２０１】
一方、第３の実施の形態及び第４の実施の形態における駆動パルスの極性は、同一極性の場合について示したが、正極性の駆動パルスと負極の駆動パルスを使用して同一方向に対する超音波送受信を行なってもよい。又、これらの実施の形態では、造影剤からの受信信号及び被検体組織からの受信信号の高調波成分を選択して第１の画像データ及び第２の画像データの生成を行ったが、第１の画像データと第２の画像データの少なくとも何れかは基本波成分に基づいて生成されてもよい。
【０２０２】
更に、第３の実施の形態及び第４の実施の形態では、フィルタ回路１９Ａ及び１９Ｂを用いて高調波成分の選択を行なう場合について説明したが、基本波成分や基本波成分と高調波成分が合成されたものを用いてもよく、この場合にはフィルタ回路１９Ａあるいはフィルタ回路１９Ｂは必ずしも必要としない。又、フィルタ回路１９Ａ及びフィルタ回路１９Ｂは、波形メモリ１７Ａ及び波形メモリ１７Ｂの前段に設けてもよい。
【０２０３】
【発明の効果】
本発明によれば、同一方向に対して複数回の超音波送受信を行なって得られる受信信号に対して加減算処理することにより、モーションアーチファクトを増加させることなく残留エコーを排除することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１及び第２の実施の形態における超音波診断装置全体の構成を示すブロック図。
【図２】 本発明の第１の実施の形態における画像データ生成手順を示すフローチャート。
【図３】 同実施の形態における残留エコーを説明する図。
【図４】 超音波反射波の高調波成分を示す図。
【図５】 本発明の第１の実施の形態における残留エコー除去を示す図。
【図６】 パルスインバージョン法における基本波及び高調波の極性を示す図。
【図７】 本発明の第１の実施の形態におけるモーションアーチファクトの低減効果を説明する図。
【図８】 本発明の第２の実施の形態における画像データ生成手順を示すフローチャート。
【図９】 同実施の形態における残留エコー除去を示す図。
【図１０】 本発明の第３の実施の形態における超音波診断装置全体の構成を示すブロック図。
【図１１】 同実施の形態における画像データの生成手順を示すフローチャート。
【図１２】 同実施の形態における残留エコー除去を示す図。
【図１３】 同実施の形態の変形例における残留エコー除去を示す図。
【図１４】 本発明の第４の実施の形態における超音波診断装置全体の構成を示すブロック図。
【図１５】 同実施の形態における残留エコー除去を示す図。
【図１６】 従来法における残留エコーの発生を示す図。
【符号の説明】
１…超音波プローブ
２…超音波送信部
３…超音波受信部
４…ハーモニック抽出部
５…信号処理部
６…システム制御部
７…入力部
８…画像表示部
１１…レートパルス発生器
１２…送信遅延回路
１３…パルサ
１４…プリアンプ
１５…Ａ／Ｄ変換器
１６…ビームフォーマ
１７…波形メモリ
１８…加算器
１９…フィルタ回路
２０…包絡線検波器
２１…対数変換器
２２…表示用画像メモリ
２３…変換回路
２４…ＣＲＴモニタ
２５…加算器
２６…多芯ケーブル
５０…超音波診断装置本体
１００…超音波診断装置
Claims (12)
- 被検体に対して設定された複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、
前記超音波走査方向の各々に対し駆動パルスの極性を交互に反転させながら前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、
前記超音波パルスを送信する複数のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、
前記超音波受信手段により最初のレート区間を除く複数のレート区間にて得られた受信信号を加算処理して前記超音波反射波の高調波成分を抽出するハーモニック抽出手段と、
前記超音波反射波の高調波成分を信号処理して画像データを生成する信号処理手段と、
前記画像データを表示する表示手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 駆動回数設定手段を備え、前記駆動回数設定手段は、前記超音波プローブの識別情報に基づいて予め設定される最大受信時間と前記レート周期に基づいて前記超音波走査方向の各々に対する駆動回数を設定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
- 残留エコーの低減及び前記画像データのリアルタイム性等を考慮した重み付け係数を設定する重み付け係数設定手段と前記超音波走査方向の各々に対する駆動回数を設定する駆動回数設定手段を備え、前記駆動回数設定手段は、前記超音波プローブの識別情報に基づいて予め設定される最大受信時間と前記レート周期と前記重み付け係数に基づいて前記駆動回数を設定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
- 被検体に対して設定された複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、
前記超音波走査方向の各々に対し駆動パルスの極性を交互に反転させながら前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、
前記超音波パルスを送信する複数のレート区間及びこれらのレート区間に後続する１つあるいは複数からなる受信専用のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、
前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた受信信号を加算処理して前記超音波反射波の高調波成分を抽出するハーモニック抽出手段と、
前記超音波反射波の高調波成分を信号処理して画像データを生成する信号処理手段と、
前記画像データを表示する表示手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記ハーモニック抽出手段は、前記高調波成分に残存した基本波成分を排除するためのフィルタ回路を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した超音波診断装置。
- 超音波造影剤が注入された被検体に対して設定される複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、
前記超音波走査方向の各々に対し前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、
前記超音波パルスを送信する複数のレート区間及びこれらのレート区間に後続する１つあるいは複数からなる受信専用のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、
前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた受信信号を加減算処理して前記超音波造影剤からの超音波反射波に基づいた受信信号を抽出する造影剤反射波抽出手段と、
前記受信信号を信号処理して画像データを生成する信号処理手段と、
前記画像データを表示する表示手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 超音波造影剤が注入された被検体に対して設定される複数からなる超音波走査方向の各々に対して超音波パルスを送信し前記超音波走査方向からの超音波反射波を受信信号に変換する超音波振動子を備えた超音波プローブと、
前記超音波走査方向の各々に対し前記超音波振動子を所定のレート周期で複数回駆動して前記超音波パルスを送信する超音波送信手段と、
前記超音波パルスを送信する複数のレート区間及びこれらのレート区間に後続する１つあるいは複数からなる受信専用のレート区間にて前記被検体から得られる超音波反射波を受信する超音波受信手段と、
前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた受信信号を加減算処理して前記超音波造影剤からの超音波反射波に基づいた受信信号を抽出する造影剤反射波抽出手段と、
前記造影剤反射波抽出手段によって抽出された前記受信信号を信号処理して第１の画像データを生成する第１の信号処理手段と、
前記超音波受信手段により前記レート区間にて得られた前記受信信号を加減算処理して被検体組織からの超音波反射波に基づいた受信信号を収集する組織反射波増強手段と、
前記組織反射波増強手段によって収集された前記受信信号を信号処理して第２の画像データを生成する第２の信号処理手段と、
前記第１の画像データ及び前記第２の画像データを表示する表示手段とを
備えたことを特徴とする超音波診断装置。 - 前記表示手段は、前記第１の信号処理手段によって生成される第１の画像データと前記第２の信号処理手段によって生成される第２の画像データを重畳あるいは並列表示することを特徴とする請求項７記載の超音波診断装置。
- 前記表示手段は、前記第１の画像データと前記第２の画像データを色別表示することを特徴とする請求項８記載の超音波診断装置。
- 前記造影剤反射波抽出手段は、前記超音波造影剤からの超音波反射波に基づいた受信信号の中から高調波成分を抽出するためのフィルタ回路を備えていることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載した超音波診断装置。
- 受信専用のレート区間数を設定する受信区間数設定手段を備え、前記受信区間数設定手段は、前記超音波プローブの識別情報に基づいて予め設定される最大受信時間と前記レート周期に基づいて前記超音波走査方向の各々に対する受信専用のレート区間数を設定することを特徴とする請求項４又は請求項６又は請求項７に記載した超音波診断装置。
- 残留エコーの低減及び前記画像データのリアルタイム性等を考慮した重み付け係数を設定する重み付け係数設定手段と受信専用のレート区間数を設定する受信区間数設定手段を備え、前記受信区間数設定手段は、前記超音波プローブの識別情報に基づいて予め設定される最大受信時間と前記レート周期と前記重み付け係数に基づいて前記レート区間数を設定することを特徴とする請求項４又は請求項６又は請求項７に記載した超音波診断装置。
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