JP5924296B2 - 超音波画像診断装置 - Google Patents

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Description

本発明は、超音波画像診断装置に関する。
超音波診断は、超音波探触子を体表に当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため、繰り返して検査を行うことができる。
このような超音波画像を表示する技術において、送信信号の基本波成分（周波数ｆ０）に対する高調波成分（例えば、周波数２ｆ０，３ｆ０等）を画像化することによって、コントラストのよい画像が得られることが知られている。このような撮像法は、ティッシュ・ハーモニック・イメージング（Tissue Harmonic Imaging）と呼ばれている。
上述した高調波成分は、主に超音波が被検体内を伝播する際に生ずる非線形歪みに起因して発生する。すなわち、生体内に照射された超音波は、組織の非線形応答により組織伝播中に信号が歪み、高調波成分が増大する。その結果、その受信信号には、例えば、基本波ｆ０の２倍の周波数２ｆ０や、３倍の周波数３ｆ０の成分が含まれることとなる。
ティッシュ・ハーモニック・イメージングにおける高調波成分を抽出する方法としては、パルスインバージョン法と呼ばれるものが知られている。これは、極性あるいは時間反転させた第１及び第２の送信パルス信号を時間間隔をおいて送信し、それぞれの受信信号を合成して基本波成分を打ち消すことにより２次高調波成分を強調するものである（例えば、特許文献１〜３）。
特開２０００−３００５５４号公報 特開２００２−３０１０６８号公報 特開２００３−３１０６０９号公報
パルスインバージョン法においては、高画質の超音波画像を得るためには、基本波成分の減殺を十分に行うことが必要であり、そのためには、高度の正負駆動対称性が要求される。しかしながら、上記特許文献１〜３に記載された技術では、高度の正負駆動対称性を満たすパルス信号を出力するためには、高精度且つ高価な送信駆動装置を備える必要があり、コストを抑えた小型で低価格の超音波画像診断装置ではこのような高価な送信駆動装置を採用することができず、分解能やペネトレーション等の画質面での妥協を余儀なくされていた。
本発明の課題は、高度の正負駆動対称性を有する送信駆動装置を備えていなくても、分解能を維持しつつペネトレーションを向上させることができる超音波画像診断装置を提供することである。
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、超音波画像診断装置において、
パルス信号の入力によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する超音波探触子と、
矩形波である駆動波形のパルス信号を出力することにより前記超音波探触子に前記送信超音波を生成させる送信部と、
を備えた超音波画像診断装置において、
前記送信部は、それぞれ駆動波形が互いに合成したときに打ち消し合わない成分が残るような非対称のパルス信号を同一走査線上に時間間隔をおいて複数回出力し、
前記複数回のパルス信号によって生成された前記送信超音波の前記反射超音波から得られた各受信信号を合成し、合成したパルス信号に基づいて合成したときに打ち消し合わない基本波成分を用いて超音波画像データを生成する画像生成部を備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波画像診断装置において、
前記送信部は、第１のパルス信号と該第１のパルス信号の複数のデューティーのうちの少なくとも１つを異ならせて時間反転又は極性反転させた第２のパルス信号とを出力することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波画像診断装置において、
前記送信部は、前記複数のパルス信号の出力時間を異ならせることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の超音波画像診断装置において、
前記送信部は、第１のパルス信号と、該第１のパルス信号の複数のデューティーのうちの最初のデューティーを所定時間長くして時間反転又は極性反転させることにより前記第１のパルス信号とは出力時間を異ならせた第２のパルス信号とを出力することを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記送信部は、前記超音波探触子の−２０ｄＢでの送受信帯域内において、前記複数のパルス信号の周波数成分の相関係数が０．８５以上で１未満となるような前記複数のパルス信号を出力することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記超音波探触子は、−２０ｄＢの比帯域が１１０％以上であることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記パルス信号は、５値以下の矩形波であることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記画像生成部は、２回のパルス信号によって生成された前記送信超音波の前記反射超音波から得られた各受信信号を合成し、合成したパルス信号に基づいて超音波画像データを生成することを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記複数回のパルス信号は、波形が互いに線対称又は／及び点対称でないことを特徴とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記複数回のパルス信号は、波形が互いに時間反転又は／及び極性反転しても形状が一致しないことを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０の何れか一項に記載の超音波画像診断装置において、
前記画像生成部は、前記各受信信号の合成により高調波成分を抽出し、前記超音波画像データは前記高調波成分及び前記打ち消し合わない基本波成分に基づいて生成されることを特徴とする。
本発明によれば、高度の正負駆動対称性を有する送信駆動装置を備えていなくても、分解能を維持しつつペネトレーションを向上させることができる。
超音波画像診断装置の外観構成を示す図である。 超音波画像診断装置の概略構成を示すブロック図である。 送信部の概略構成を示すブロック図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 超音波探触子の送信帯域について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。 パルス信号の駆動波形と周波数解析結果について説明する図である。
以下、本発明の実施の形態に係る超音波画像診断装置について、図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有するものについては、同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施の形態に係る超音波画像診断装置Ｓは、図１及び図２に示すように、超音波画像診断装置本体１と超音波探触子２とを備えている。超音波探触子２は、図示しない生体等の被検体に対して超音波（送信超音波）を送信するとともに、この被検体で反射した超音波の反射波（反射超音波：エコー）を受信する。超音波画像診断装置本体１は、超音波探触子２とケーブル３を介して接続され、超音波探触子２に電気信号の駆動信号を送信することによって超音波探触子２に被検体に対して送信超音波を送信させるとともに、超音波探触子２にて受信した被検体内からの反射超音波に応じて超音波探触子２で生成された電気信号である受信信号に基づいて被検体内の内部状態を超音波画像として画像化する。
超音波探触子２は、圧電素子からなる振動子２ａを備えており、この振動子２ａは、例えば、方位方向に一次元アレイ状に複数配列されている。本実施の形態では、例えば、１９２個の振動子２ａを備えた超音波探触子２を用いている。なお、振動子２ａは、二次元アレイ状に配列されたものであってもよい。また、振動子２ａの個数は、任意に設定することができる。また、本実施の形態では、超音波探触子２について、リニア走査方式の電子スキャンプローブを採用したが、電子走査方式あるいは機械走査方式の何れを採用してもよく、また、リニア走査方式、セクタ走査方式あるいはコンベックス走査方式の何れの方式を採用することもできる。また、本実施の形態では、高分解能の送信超音波を得るべく、広帯域での超音波の送信を良好な感度にて行うことのできる超音波探触子を適用するのが効果が高く、より良質な超音波画像を取得することができる。超音波探触子における帯域幅は任意に設定してもよいが、−２０ｄＢの比帯域が１１０％以上であるのが好ましい。
超音波画像診断装置本体１は、例えば、図２に示すように、操作入力部１１と、送信部１２と、受信部１３と、画像生成部１４と、画像処理部１５と、ＤＳＣ（Digital Scan Converter）１６と、表示部１７と、制御部１８とを備えて構成されている。
操作入力部１１は、例えば、診断開始を指示するコマンドや被検体の個人情報等のデータの入力等を行うための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を備えており、操作信号を制御部１８に出力する。
送信部１２は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２にケーブル３を介して電気信号である駆動信号を供給して超音波探触子２に送信超音波を発生させる回路である。より具体的には、送信部１２は、図３に示すように、例えば、クロック発生回路１２１、パルス発生回路１２２、デューティー設定部１２３及び遅延回路１２４を備えている。
クロック発生回路１２１は、駆動信号の送信タイミングや送信周波数を決定するクロック信号を発生させる回路である。
パルス発生回路１２２は、所定の周期で駆動信号としてのパルス信号を発生させるための回路である。パルス発生回路１２２は、例えば、図４に示すように、５値（＋ＨＶ／＋ＭＶ／０／−ＭＶ／−ＨＶ）の電圧を切り替えて出力することにより、矩形波によるパルス信号を発生させることができる。このとき、パルス信号の振幅については、正極性及び負極性で同一となるようにしたが、これに限定されない。本実施の形態では、５値の電圧を切り替えてパルス信号を出力するようにしたが、５値に限定されず、適宜の値に設定することができるが、５値以下が好ましい。これにより、低コストで周波数成分の制御の自由度を向上させることができ、より高分解能である送信超音波を得ることができる。
デューティー設定部１２３は、パルス発生回路１２２から出力されるパルス信号のデューティー比を設定する。すなわち、パルス発生回路１２２は、デューティー設定部１２３によって設定されたデューティー比に従ったパルス波形によるパルス信号を出力する。デューティー比は、例えば、操作入力部１１による入力操作により可変することができる。
遅延回路１２４は、駆動信号の送信タイミングを振動子毎に対応した個別経路毎に遅延時間を設定し、設定された遅延時間だけ駆動信号の送信を遅延させて送信超音波によって構成される送信ビームの集束を行うための回路である。
以上のように構成された送信部１２は、制御部１８の制御に従って、駆動信号を供給する複数の振動子２ａを、超音波の送受信毎に所定数ずらしながら順次切り替え、出力の選択された複数の振動子２ａに対して駆動信号を供給することによりスキャンを行う。
本実施の形態では、後述する高調波成分を抽出するために、パルスインバージョン法を実施することができる。すなわち、送信部１２は、パルスインバージョン法を実施する場合には、第１のパルス信号と、この第１のパルス信号とは時間反転した第２のパルス信号とを同一走査線上に時間間隔をおいて送信することができる。このとき、本実施の形態では、第１のパルス信号の複数のデューティーのうちの少なくとも１つを異ならせて時間反転させた、第１のパルス信号とは波形が非対称の第２のパルス信号を送信する。ここで、波形が非対称とは、線対称でも点対称でもないことをいう。すなわち、時間反転しても極性反転しても形状が一致しない（対称でない）ことをいう。また、第２のパルス信号は、第１のパルス信号とは極性反転させたものであってもよい。また、パルスインバージョン法を実施する際に出力するパルス信号の出力回数は２回に限定されず、３回以上であってもよい。
受信部１３は、制御部１８の制御に従って、超音波探触子２からケーブル３を介して電気信号の受信信号を受信する回路である。受信部１３は、例えば、増幅器、Ａ／Ｄ変換回路、整相加算回路を備えている。増幅器は、受信信号を、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に、予め設定された所定の増幅率で増幅させるための回路である。Ａ／Ｄ変換回路は、増幅された受信信号をアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）するための回路である。整相加算回路は、Ａ／Ｄ変換された受信信号に対して、振動子２ａ毎に対応した個別経路毎に遅延時間を与えて時相を整え、これらを加算（整相加算）して音線データを生成するための回路である。
画像生成部１４は、受信部１３からの音線データに対して包絡線検波処理や対数増幅などを実施し、ゲインの調整等を行って輝度変換することにより、Ｂモード画像データを生成する。すなわち、Ｂモード画像データは、受信信号の強さを輝度によって表したものである。画像生成部１４にて生成されたＢモード画像データは、画像処理部１５に送信される。また、画像生成部１４は、高調波成分抽出部１４ａを備えている。
高調波成分抽出部１４ａは、受信部１３から出力された受信信号からパルスインバージョン法を実施して高調波成分を抽出する。本実施の形態では、高調波成分抽出部１４ａにより、２次高調波を主体とした信号成分を抽出することができる。２次高調波成分は、上述した第１のパルス信号及び第２のパルス信号からそれぞれ発生した２つの送信超音波にそれぞれ対応する反射超音波から得られる受信信号を加算（合成）して受信信号に含まれる基本波成分を除去した上でフィルター処理を行うことにより抽出することができる。但し、コストを抑えた小型で低価格の、いわゆるローエンドの超音波画像診断装置では、第１のパルス信号及び第２のパルス信号を合成した場合でも基本波成分を完全に除去することはできず、いわゆる足し残りが生ずる。本実施の形態では、上述したようにして、第１のパルス信号と、この第１のパルス信号とは非対称の第２のパルス信号とを合成することにより、足し残り成分を積極的に制御してこれを利用し、ローエンドの超音波画像診断装置においても分解能を維持しながら深達度（ペネトレーション）の向上を達成できるようにしている。
画像処理部１５は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体メモリーによって構成された画像メモリー部１５ａを備えている。画像処理部１５は、画像生成部１４から出力されたＢモード画像データをフレーム単位で画像メモリー部１５ａに記憶する。フレーム単位での画像データを超音波画像データ、あるいはフレーム画像データということがある。画像処理部１５は、画像メモリー部１５ａに記憶した超音波画像データを適宜読み出してＤＳＣ１６に出力する。
ＤＳＣ１６は、画像処理部１５より受信した超音波画像データをテレビジョン信号の走査方式による画像信号に変換し、表示部１７に出力する。
表示部１７は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）ディスプレイ、有機ＥＬ（Electronic Luminescence）ディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ及びプラズマディスプレイ等の表示装置が適用可能である。表示部１７は、ＤＳＣ１６から出力された画像信号に従って表示画面上に超音波画像の表示を行う。
制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を備えて構成され、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラム等の各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムに従って超音波画像診断装置Ｓの各部の動作を集中制御する。
ＲＯＭは、半導体等の不揮発メモリー等により構成され、超音波画像診断装置Ｓに対応するシステムプログラム及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラムや、各種データ等を記憶する。これらのプログラムは、コンピューターが読み取り可能なプログラムコードの形態で格納され、ＣＰＵは、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
ＲＡＭは、ＣＰＵにより実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、勿論本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、以下の実施例において、上述した送信部１２として、第１のパルス信号として図６に示される波形Ｎｏ．１の駆動信号を送信し、第２のパルス信号として第１のパルス信号とは極性反転で対称である図２０に示される波形Ｎｏ．１５の駆動信号を送信し、超音波探触子を接続した際に実際に超音波探触子の先端部で観察される実駆動電圧をオシロスコープで測定してこれらを加算した結果、最大電圧振幅は６．２Ｖｐｐとなったものを使用した。また、送信部１２は、＋４４Ｖ（＋ＨＶ）、＋２２Ｖ（＋ＭＶ）、０Ｖ、−２２Ｖ（−ＭＶ）、−４４Ｖ（−ＨＶ）の５値の電圧を切り替えて駆動信号を出力可能なものとした。
本実施例で示す駆動波形は何れも制御信号としての駆動信号であるため、比較例１や２においては波形形状が対称となっているが、本実施例では上述のように対称性の十分でない安価な送信部を用いているため、超音波探触子の先端部で観察される実駆動電圧波形を各々加算すると比較例１や２の場合でも実際は足し残りが発生することになる。
（実施例１）
まず、上述した超音波探触子２として、送信−２０ｄＢにおける下限周波数（ＦＬ２０）が３．８ＭＨｚ、上限周波数（ＦＨ２０）が１８．６ＭＨｚ、中心周波数（ＦＣ２０）が１１．２ＭＨｚ、送受信−２０ｄＢの比帯域が１３２％である超音波探触子を用い、これを超音波探触子Ａとした。この超音波探触子Ａの送信帯域形状を図５においてＡで示す。なお、図５中、横軸は周波数を示し、縦軸は感度を示している。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を、図８に示すような波形Ｎｏ．３の駆動信号とした。波形Ｎｏ．３の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が上昇して７ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１９ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、１９ｎｓｅｃで電圧が下降して２５ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、５７ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、５７ｎｓｅｃで電圧が上昇して６３ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、８２ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、８２ｎｓｅｃで電圧が上昇して８８ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、１２５ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１２５ｎｓｅｃで電圧が下降して１３２ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１５７ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１５７ｎｓｅｃで電圧が上昇して１６３ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように波形Ｎｏ．３の駆動信号は、駆動持続時間（出力時間）が１６３ｎｓｅｃとなっている。
また、第２のパルス信号を、図１４に示すような波形Ｎｏ．９の駆動信号とした。波形Ｎｏ．９の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、３２ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、３２ｎｓｅｃで電圧が上昇して３８ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、７５ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、７５ｎｓｅｃで電圧が下降して８２ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、１００ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、１００ｎｓｅｃで電圧が下降して１０７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１３８ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１３８ｎｓｅｃで電圧が上昇して１４４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１６３ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１６３ｎｓｅｃで電圧が下降して１６９ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．９の駆動信号は、駆動持続時間が１６９ｎｓｅｃとなっており、波形Ｎｏ．３の駆動信号よりも６ｎｓｅｃだけ駆動持続時間が長くなっている。また、図２３（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．９の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．３の駆動信号の波形とは時間対称となっているが（なお、以下の実施例の説明において、第１のパルス信号の各デューティーとこれらにそれぞれ対応する第２のパルス信号のデューティーとにおいて１ｎｓｅｃ程度の相違が認められるものがあるが、本実施の形態では、誤差の範囲であって略同一の長さとして許容するようにしている。すなわち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でこのような誤差を許容するようにしてもよい。）、波形Ｎｏ．３の第１のデューティーの長さよりも、この波形Ｎｏ．３の第１のデューティーに対応する波形Ｎｏ．９の第５のデューティーの長さが７ｎｓｅｃだけ長くなっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図２３（ｂ）に示す。なお、図２３（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図２３（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．９９２であった。
（実施例２）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を実施例１と同じ波形Ｎｏ．３の駆動信号とした。
また、第２のパルス信号を、図９に示すような波形Ｎｏ．４の駆動信号とした。波形Ｎｏ．４の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、３２ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、３２ｎｓｅｃで電圧が上昇して３８ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、７５ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、７５ｎｓｅｃで電圧が下降して８２ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、１００ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、１００ｎｓｅｃで電圧が下降して１０７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１３８ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１３８ｎｓｅｃで電圧が上昇して１４４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１６９ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１６９ｎｓｅｃで電圧が下降して１７４ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．４の駆動信号は、駆動持続時間が１７４ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．３の駆動信号よりも１１ｎｓｅｃだけ駆動持続時間が長くなっている。また、図２４（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．４の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．３の駆動信号の波形とは時間対称となっているが、波形Ｎｏ．３の第１のデューティーの長さよりも、この波形Ｎｏ．３の第１のデューティーに対応する波形Ｎｏ．４の第５のデューティーの長さが１３ｎｓｅｃだけ長くなっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図２４（ｂ）に示す。なお、図２４（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図２４（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．９７３であった。
（実施例３）
まず、上述した超音波探触子２として、送信−２０ｄＢにおける下限周波数（ＦＬ２０）が５．０ＭＨｚ、上限周波数（ＦＨ２０）が１７．８ＭＨｚ、中心周波数（ＦＣ２０）が１１．２ＭＨｚ、送受信−２０ｄＢの比帯域が１１４％である超音波探触子を用い、これを超音波探触子Ｂとした。この超音波探触子Ｂの送信帯域形状を図５においてＢで示す。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号及び第２のパルス信号を実施例２と同じ波形Ｎｏ．３及び波形Ｎｏ．４の駆動信号とした。そして、これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ｂの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（５．０ＭＨｚ−１７．８ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．９７７であった。
（実施例４）
まず、上述した超音波探触子２として、送信−２０ｄＢにおける下限周波数（ＦＬ２０）が５．６ＭＨｚ、上限周波数（ＦＨ２０）が１７．３ＭＨｚ、中心周波数（ＦＣ２０）が１１．２ＭＨｚ、送受信−２０ｄＢの比帯域が１０４％である超音波探触子を用い、これを超音波探触子Ｃとした。この超音波探触子Ｃの送信帯域形状を図５においてＣで示す。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号及び第２のパルス信号を実施例２と同じ波形Ｎｏ．３及び波形Ｎｏ．４の駆動信号とした。そして、これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ｂの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（５．０ＭＨｚ−１７．８ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．９７７であった。
（実施例５）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を実施例１と同じ波形Ｎｏ．３の駆動信号とした。
また、第２のパルス信号を、図１０に示すような波形Ｎｏ．５の駆動信号とした。波形Ｎｏ．５の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、３２ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、３２ｎｓｅｃで電圧が上昇して３８ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、７５ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、７５ｎｓｅｃで電圧が下降して８２ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、１００ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、１００ｎｓｅｃで電圧が下降して１０７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１３８ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１３８ｎｓｅｃで電圧が上昇して１４４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１７５ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１７５ｎｓｅｃで電圧が下降して１８２ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．５の駆動信号は、駆動持続時間が１８２ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．３の駆動信号よりも１９ｎｓｅｃだけ駆動持続時間が長くなっている。また、図２５（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．５の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．３の駆動信号の波形とは時間対称となっているが、波形Ｎｏ．３の第１のデューティーの長さよりも、この波形Ｎｏ．３の第１のデューティーに対応する波形Ｎｏ．５の第５のデューティーの長さが１９ｎｓｅｃだけ長くなっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図２５（ｂ）に示す。なお、図２５（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図２５（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．９４２であった。
（実施例６）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を実施例１と同じ波形Ｎｏ．３の駆動信号とした。
また、第２のパルス信号を、図１１に示すような波形Ｎｏ．６の駆動信号とした。波形Ｎｏ．６の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、３２ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、３２ｎｓｅｃで電圧が上昇して３８ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、７５ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、７５ｎｓｅｃで電圧が下降して８２ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、１００ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、１００ｎｓｅｃで電圧が下降して１０７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１３８ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１３８ｎｓｅｃで電圧が上昇して１４４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１８２ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１８２ｎｓｅｃで電圧が下降して１８８ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．６の駆動信号は、駆動持続時間が１８８ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．３の駆動信号よりも２５ｎｓｅｃだけ駆動持続時間が長くなっている。また、図２６（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．６の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．３の駆動信号の波形とは時間対称となっているが、波形Ｎｏ．３の第１のデューティーの長さよりも、この波形Ｎｏ．３の第１のデューティーに対応する波形Ｎｏ．６の第５のデューティーの長さが２６ｎｓｅｃだけ長くなっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図２６（ｂ）に示す。なお、図２６（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図２６（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．９０５であった。
（実施例７）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を実施例１と同じ波形Ｎｏ．３の駆動信号とした。
また、第２のパルス信号を、図１２に示すような波形Ｎｏ．７の駆動信号とした。波形Ｎｏ．７の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、３２ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、３２ｎｓｅｃで電圧が上昇して３８ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、７５ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、７５ｎｓｅｃで電圧が下降して８２ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、１００ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、１００ｎｓｅｃで電圧が下降して１０７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１３８ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１３８ｎｓｅｃで電圧が上昇して１４４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１８８ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１８８ｎｓｅｃで電圧が下降して１９４ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．７の駆動信号は、駆動持続時間が１９４ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．３の駆動信号よりも３１ｎｓｅｃだけ駆動持続時間が長くなっている。また、図２７（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．７の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．３の駆動信号の波形とは時間対称となっているが、波形Ｎｏ．３の第１のデューティーの長さよりも、この波形Ｎｏ．３の第１のデューティーに対応する波形Ｎｏ．７の第５のデューティーの長さが３２ｎｓｅｃだけ長くなっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図２７（ｂ）に示す。なお、図２７（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図２７（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．８５９であった。
（実施例８）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を実施例１と同じ波形Ｎｏ．３の駆動信号とした。
また、第２のパルス信号を、図１３に示すような波形Ｎｏ．８の駆動信号とした。波形Ｎｏ．８の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、３２ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、３２ｎｓｅｃで電圧が上昇して３８ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、７５ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、７５ｎｓｅｃで電圧が下降して８２ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、１００ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、１００ｎｓｅｃで電圧が下降して１０７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１３８ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１３８ｎｓｅｃで電圧が上昇して１４４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１９４ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１９４ｎｓｅｃで電圧が下降して２００ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．８の駆動信号は、駆動持続時間が２００ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．３の駆動信号よりも３７ｎｓｅｃだけ駆動持続時間が長くなっている。また、図２８（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．８の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．３の駆動信号の波形とは時間対称となっているが、波形Ｎｏ．３の第１のデューティーの長さよりも、この波形Ｎｏ．３の第１のデューティーに対応する波形Ｎｏ．８の第５のデューティーの長さが３８ｎｓｅｃだけ長くなっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図２８（ｂ）に示す。なお、図２８（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図２８（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．８３５であった。
（実施例９）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を、図１５に示すような波形Ｎｏ．１０の駆動信号とした。波形Ｎｏ．１０の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が上昇して７ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、１９ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、１９ｎｓｅｃで電圧が下降して２５ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、５７ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、５７ｎｓｅｃで電圧が上昇して６３ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、８２ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、８２ｎｓｅｃで電圧が上昇して８８ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、１２５ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１２５ｎｓｅｃで電圧が下降して１３２ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１５７ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１５７ｎｓｅｃで電圧が上昇して１６３ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように波形Ｎｏ．１０の駆動信号は、駆動持続時間が１６３ｎｓｅｃとなっている。
また、第２のパルス信号を、図２２に示すような波形Ｎｏ．１７の駆動信号とした。波形Ｎｏ．１７の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、３２ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、３２ｎｓｅｃで電圧が上昇して３８ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、７５ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、７５ｎｓｅｃで電圧が下降して８２ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、１００ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、１００ｎｓｅｃで電圧が下降して１０７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１３８ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１３８ｎｓｅｃで電圧が上昇して１４４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１５７ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１５７ｎｓｅｃで電圧が下降して１６３ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．１７の駆動信号は、駆動持続時間が１６３ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．１０の駆動信号と駆動持続時間が同じとなっている。また、図２９（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．１７の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．１０の駆動信号の波形とは時間対称となっているが、波形Ｎｏ．１０の第１のデューティーの電圧が、この波形Ｎｏ．１０の第１のデューティーに対応する波形Ｎｏ．１７の第５のデューティーの電圧よりも高くなっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図２９（ｂ）に示す。なお、図２９（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図２９（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．９６１であった。
（実施例１０）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を、図１８に示すような波形Ｎｏ．１３の駆動信号とした。波形Ｎｏ．１３の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が上昇して７ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、２５ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、２５ｎｓｅｃで電圧が下降して３２ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、５７ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、５７ｎｓｅｃで電圧が上昇して７５ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、９４ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、９４ｎｓｅｃで電圧が下降して１００ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１１９ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１１９ｎｓｅｃで電圧が上昇して１２５ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように波形Ｎｏ．１３の駆動信号は、駆動持続時間が１２５ｎｓｅｃとなっている。
また、第２のパルス信号を、図１９に示すような波形Ｎｏ．１４の駆動信号とした。波形Ｎｏ．１４の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１３ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、１３ｎｓｅｃで電圧が上昇して１９ｓｅｃで＋ＨＶに到達し、３８ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、３８ｎｓｅｃで電圧が下降して５７ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、８２ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、８２ｎｓｅｃで電圧が上昇して８８ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１１９ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１１９ｎｓｅｃで電圧が下降して１２５ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．１４の駆動信号は、駆動持続時間が１２５ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．１３の駆動信号と駆動持続時間が同じとなっている。また、図３０（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．１４の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．１３の駆動信号の波形とは時間対称となっているが、波形Ｎｏ．１３の第１のデューティーの長さよりも、この波形Ｎｏ．１３の第１のデューティーに対応する波形Ｎｏ．１４の第４のデューティーの長さが１３ｎｓｅｃだけ長く、また、波形Ｎｏ．１３の第４のデューティーの長さよりも、この波形Ｎｏ．１３の第４のデューティーに対応する波形Ｎｏ．１４の第１のデューティーの長さが１３ｎｓｅｃだけ短くなっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図３０（ｂ）に示す。なお、図３０（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図３０（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．９６５であった。
（実施例１１）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を、図１６に示すような波形Ｎｏ．１１の駆動信号とした。波形Ｎｏ．１１の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が上昇して７ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、４４ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、４４ｎｓｅｃで電圧が下降して５７ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、６３ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、６３ｎｓｅｃで電圧が下降して６９ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、９４ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、９４ｎｓｅｃで電圧が上昇して１１９ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、１４４ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１４４ｎｓｅｃで電圧が下降して１５０ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１５７ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１５７ｎｓｅｃで電圧が下降して１６３ｎｓｅｃで０Ｖに到達し、１７５ｎｓｅｃまで維持される（第６のデューティー）。その後、１７５ｎｓｅｃで電圧が下降して１８２ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、２１９ｎｓｅｃまで維持される（第７のデューティー）。その後、２１９ｎｓｅｃで電圧が上昇して２２５ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように波形Ｎｏ．１１の駆動信号は、駆動持続時間が２２５ｎｓｅｃとなっている。
また、第２のパルス信号を、図１７に示すような波形Ｎｏ．１２の駆動信号とした。波形Ｎｏ．１２の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、３８ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、３８ｎｓｅｃで電圧が上昇して４４ｓｅｃで０Ｖに到達し、５０ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、５０ｎｓｅｃで電圧が上昇して５７ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１１９ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、１１９ｎｓｅｃで電圧が下降して１３２ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１３８ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１３８ｎｓｅｃで電圧が下降して１４４ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１５７ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１５７ｎｓｅｃで電圧が上昇して１６３ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１６９ｎｓｅｃまで維持される（第６のデューティー）。その後、１６９ｎｓｅｃで電圧が上昇して１８２ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、２１９ｎｓｅｃまで維持される（第７のデューティー）。その後、２１９ｎｓｅｃで電圧が下降して２２５ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．１２の駆動信号は、駆動持続時間が２２５ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．１１の駆動信号と駆動持続時間が同じとなっている。また、図３１（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．１２の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．１１の駆動信号の波形とは非対称となっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図３１（ｂ）に示す。なお、図３１（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図３１（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、０．８２７であった。
（比較例１）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を、図６に示すような波形Ｎｏ．１の駆動信号とした。波形Ｎｏ．１の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が上昇して７ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１９ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、１９ｎｓｅｃで電圧が上昇して２５ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、６３ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、６３ｎｓｅｃで電圧が下降して６９ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、８２ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、８２ｎｓｅｃで電圧が下降して９４ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１０７ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１０７ｎｓｅｃで電圧が下降して１１３ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１５０ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１５０ｎｓｅｃで電圧が上昇して１５７ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１６９ｎｓｅｃまで維持される（第６のデューティー）。その後、１６９ｎｓｅｃで電圧が上昇して１７５ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように波形Ｎｏ．１の駆動信号は、駆動持続時間が１７５ｎｓｅｃとなっている。
また、第２のパルス信号を、図２０に示すような波形Ｎｏ．１５の駆動信号とした。波形Ｎｏ．１５の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１９ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、１９ｎｓｅｃで電圧が下降して２５ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、６３ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、６３ｎｓｅｃで電圧が上昇して６９ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、８２ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、８２ｎｓｅｃで電圧が上昇して９４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１０７ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１０７ｎｓｅｃで電圧が上昇して１１３ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、１５０ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１５０ｎｓｅｃで電圧が下降して１５７ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１６９ｎｓｅｃまで維持される（第６のデューティー）。その後、１６９ｎｓｅｃで電圧が下降して１７５ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．１５の駆動信号は、駆動持続時間が１７５ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．１の駆動信号と駆動持続時間が同じとなっている。また、図３２（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．１５の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．１の駆動信号の波形とは正負の極性を反転した形となり、対称となっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図３２（ｂ）に示す。なお、図３２（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図３２（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、１．０００であった。
（比較例２）
まず、上述した超音波探触子２としては、実施例１と同じ超音波探触子Ａを使用した。
上述した送信部１２から出力される第１のパルス信号を、図７に示すような波形Ｎｏ．２の駆動信号とした。波形Ｎｏ．２の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が上昇して７ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１９ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、１９ｎｓｅｃで電圧が上昇して２５ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、６３ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、６３ｎｓｅｃで電圧が下降して６９ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、８２ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、８２ｎｓｅｃで電圧が下降して９４ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１０７ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１０７ｎｓｅｃで電圧が下降して１１３ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、１５０ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１５０ｎｓｅｃで電圧が上昇して１５７ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１６９ｎｓｅｃまで維持される（第６のデューティー）。その後、１６９ｎｓｅｃで電圧が上昇して１８２ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１９４ｎｓｅｃまで維持される（第７のデューティー）。その後、１９４ｎｓｅｃで電圧が上昇して２００ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、２３８ｎｓｅｃまで維持される（第８のデューティー）。その後、２３８ｎｓｅｃで電圧が下降して２４４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、２５７ｎｓｅｃまで維持される（第９のデューティー）。その後、２５７ｎｓｅｃで電圧が下降して２６３ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように波形Ｎｏ．２の駆動信号は、駆動持続時間が２６３ｎｓｅｃとなっている。
また、第２のパルス信号を、図２１に示すような波形Ｎｏ．１６の駆動信号とした。波形Ｎｏ．１６の駆動信号は、０ｎｓｅｃで電圧が下降して７ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１９ｎｓｅｃまで維持される（第１のデューティー）。その後、１９ｎｓｅｃで電圧が下降して２５ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、６３ｎｓｅｃまで維持される（第２のデューティー）。その後、６３ｎｓｅｃで電圧が上昇して６９ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、８２ｎｓｅｃまで維持される（第３のデューティー）。その後、８２ｎｓｅｃで電圧が上昇して９４ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１０７ｎｓｅｃまで維持される（第４のデューティー）。その後、１０７ｎｓｅｃで電圧が上昇して１１３ｎｓｅｃで＋ＨＶに到達し、１５０ｎｓｅｃまで維持される（第５のデューティー）。その後、１５０ｎｓｅｃで電圧が下降して１５７ｎｓｅｃで＋ＭＶに到達し、１６９ｎｓｅｃまで維持される（第６のデューティー）。その後、１６９ｎｓｅｃで電圧が下降して１８２ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、１９４ｎｓｅｃまで維持される（第７のデューティー）。その後、１９４ｎｓｅｃで電圧が下降して２００ｎｓｅｃで−ＨＶに到達し、２３８ｎｓｅｃまで維持される（第８のデューティー）。その後、２３８ｎｓｅｃで電圧が上昇して２４４ｎｓｅｃで−ＭＶに到達し、２５７ｎｓｅｃまで維持される（第９のデューティー）。その後、２５７ｎｓｅｃで電圧が上昇して２６３ｎｓｅｃで０Ｖに到達する。このように、波形Ｎｏ．１６の駆動信号は、駆動持続時間が２６３ｎｓｅｃであり、波形Ｎｏ．２の駆動信号と駆動持続時間が同じとなっている。また、図３３（ａ）に示すように、第２のパルス信号である波形Ｎｏ．１６の駆動信号の波形は、波形Ｎｏ．２の駆動信号の波形とは極性で対称となっている。これらの駆動波形を周波数解析して得られる周波数パワースペクトルを図３３（ｂ）に示す。なお、図３３（ａ）中、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。また、図３３（ｂ）中、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度を示している。これらの周波数パワースペクトルの、超音波探触子Ａの−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内（３．８ＭＨｚ−１８．６ＭＨｚ）における相関係数を求めたところ、１．０００であった。
＜評価方法＞
Ｇａｍｍｅｘ社製のＲＭＩ ４０４ＧＳ−ＬＥ０．５と同一の音響等価材の深度２５ｍｍの位置に５０μｍのＳＵＳワイヤーを埋設した。そして、下記表１に示された条件の駆動波形である第１のパルス信号と第２のパルス信号とを同一走査線上に時間間隔をおいて超音波探触子に与えて第１の超音波及び第２の超音波の送受信を行い、受信した第１の超音波及び第２の超音波からそれぞれ得られた受信信号を上述したパルスインバージョン法により合成し、ＴＨＩ（Tissue Harmonic Imaging）による超音波画像を得た。このとき、送信焦点を２５ｍｍとした。そして、画像化を行った際のワイヤー描出輝度を音響強度（ｄＢ）に変換し、その２０ｄＢ分解能（距離分解能、方位分解能）を得た。また、Ｇａｍｍｅｘ社製のＲＭＩ ４０３ＧＳ−ＬＥ０．５の音響等価材部に対し、送信焦点を２５ｍｍにして第１の超音波及び第２の超音波の送受信を行い、上述のようにして連続する２フレーム分の超音波画像を取得し、この２フレームの超音波画像の相関を求め、この相関が０．５を下回る深度を特定し、これを深達度（Penetration）とした。また、実施例１〜１１及び比較例１及び２のそれぞれの条件にて内側半月板先端部、肩関節唇、上腕二頭筋長頭腱の描出を行い、整形外科関連に従事する医師及び臨床検査技師の合計１０名により下記の評価基準により評点を得、その値を平均してこれを描出性スコアとした。
［評価基準］
１０：組織状態の把握に対して申し分ない程度の描出性
８：組織状態の把握に対して実用上問題ない程度の描出性
６：良好ではないが組織状態の把握は可能な程度の描出性
４：組織状態の把握に支障がある程度の描出性
２：組織状態の把握が困難な程度の描出性
以上の評価結果を下記表１に示す。
Figure 0005924296
＜評価結果＞
上記表１の結果より、実施例１〜１１によれば、比較例１及び２と比較すると、距離分解能がよく、また、深達度が大きいことがわかった。また、実施例１〜１１によれば、比較例１及び２に比べ、内側半月板先端部、肩関節唇及び上腕二頭筋長頭腱の描出評価が高いことがわかった。特に、比較例１によれば、実施例１〜１１に比べ、深達度が小さく、内側半月板先端部及び肩関節唇の描出評価が劣っており、比較例２によれば、実施例１〜１１に比べ、距離分解能及び上腕二頭筋長頭腱の描出評価が劣っていることがわかった。
以上説明したように、本実施の形態では、超音波探触子２は、パルス信号の入力によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、非検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する。送信部１２は、矩形派である駆動波形のパルス信号を出力することにより超音波探触子２に送信超音波を生成させる。送信部１２は、それぞれ駆動波形が非対称のパルス信号を同一走査線上に時間間隔をおいて複数回出力する。画像生成部１４及び画像処理部１５は、複数回のパルス信号によって生成された送信超音波の反射超音波から得られた各受信信号を合成し、合成したパルス信号に基づいて超音波画像データを生成する。その結果、高度の正負駆動対称性を有する送信駆動装置を備えていなくても、分解能を維持しつつペネトレーションを向上させることができるようになる。
また、本実施の形態によれば、送信部１２は、第１のパルス信号とこの第１のパルス信号の複数のデューティーのうちの少なくとも１つを異ならせて時間反転又は極性反転させた第２のパルス信号とを出力する。その結果、従来は送信部の正負対称性の崩れにより意図しない成分として制御できずに残存していた足し残り成分を、この方法によって好ましい成分として制御して残存させることができるようになり、簡素な方法で画質を向上させることができるようになる。
また、本実施の形態によれば、送信部１２は、複数のパルス信号の出力時間を異ならせるようにしたので、簡素な方法で分解能とペネトレーションを向上させることができるようになる。
また、本実施の形態によれば、送信部１２は、第１のパルス信号と、この第１のパルス信号の複数のデューティーのうちの最初のピークにおけるデューティーを所定時間長くして時間反転又は極性反転させることにより第１のパルス信号とは出力時間を異ならせた第２のパルス信号とを出力する。その結果、簡素な方法で分解能とペネトレーションを向上させることができるようになる。
また、本実施の形態によれば、送信部１２は、超音波探触子２の−２０ｄＢでの送受信大域内において、複数のパルス信号の周波数成分の相関係数が０．８５以上で１未満となるような複数のパルス信号を出力する。その結果、分解能とペネトレーションがより向上した高画質の超音波画像を得ることができるようになる。
また、本実施の形態によれば、超音波探触子２は、−２０ｄＢの比帯域が１１０％以上であるので、より高分解能である超音波を送信することができるようになる。
また、本実施の形態によれば、パルス信号は、５値以下の矩形波であるので、安価で分解能を向上させることができるようになる。
なお、本発明の実施の形態における記述は、本発明に係る超音波画像診断装置の一例であり、これに限定されるものではない。超音波画像診断装置を構成する各機能部の細部構成及び細部動作に関しても適宜変更可能である。
また、本実施の形態では、第１のパルス信号と第２のパルス信号の周波数パワースペクトルの、超音波探触子２の−２０ｄＢにおける送信周波数帯域内における相関係数が０．８５以上であることが好ましいが、０．８５未満であってもよい。
Ｓ 超音波画像診断装置
１ 超音波画像診断装置本体
２ 超音波探触子
１２ 送信部
１４ 画像生成部
１５ 画像処理部

Claims (11)

  1. パルス信号の入力によって被検体に向けて送信超音波を出力するとともに、被検体からの反射超音波を受信することにより受信信号を出力する超音波探触子と、
    矩形波である駆動波形のパルス信号を出力することにより前記超音波探触子に前記送信超音波を生成させる送信部と、
    を備えた超音波画像診断装置において、
    前記送信部は、それぞれ駆動波形が互いに合成したときに打ち消し合わない成分が残るような非対称のパルス信号を同一走査線上に時間間隔をおいて複数回出力し、
    前記複数回のパルス信号によって生成された前記送信超音波の前記反射超音波から得られた各受信信号を合成し、合成したパルス信号に基づいて合成したときに打ち消し合わない基本波成分を用いて超音波画像データを生成する画像生成部を備えたことを特徴とする超音波画像診断装置。
  2. 前記送信部は、第１のパルス信号と該第１のパルス信号の複数のデューティーのうちの少なくとも１つを異ならせて時間反転又は極性反転させた第２のパルス信号とを出力することを特徴とする請求項１に記載の超音波画像診断装置。
  3. 前記送信部は、前記複数のパルス信号の出力時間を異ならせることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波画像診断装置。
  4. 前記送信部は、第１のパルス信号と、該第１のパルス信号の複数のデューティーのうちの最初のデューティーを所定時間長くして時間反転又は極性反転させることにより前記第１のパルス信号とは出力時間を異ならせた第２のパルス信号とを出力することを特徴とする請求項１に記載の超音波画像診断装置。
  5. 前記送信部は、前記超音波探触子の−２０ｄＢでの送受信帯域内において、前記複数のパルス信号の周波数成分の相関係数が０．８５以上で１未満となるような前記複数のパルス信号を出力することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
  6. 前記超音波探触子は、−２０ｄＢの比帯域が１１０％以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
  7. 前記パルス信号は、５値以下の矩形波であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
  8. 前記画像生成部は、２回のパルス信号によって生成された前記送信超音波の前記反射超音波から得られた各受信信号を合成し、合成したパルス信号に基づいて超音波画像データを生成することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
  9. 前記複数回のパルス信号は、波形が互いに線対称又は／及び点対称でないことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
  10. 前記複数回のパルス信号は、波形が互いに時間反転又は／及び極性反転しても形状が一致しないことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
  11. 前記画像生成部は、前記各受信信号の合成により高調波成分を抽出し、前記超音波画像データは前記高調波成分及び前記打ち消し合わない基本波成分に基づいて生成されることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の超音波画像診断装置。
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