JPH0880300A - パラメトリック音源法を用いた超音波画像処理方法及び超音波画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、パラメトリック音源法を用いた超
音波画像処理方法及び超音波画像処理装置に関し、エコ
ーの減衰を少なくすることができるパラメトリック音源
法を用いた超音波画像処理方法及び超音波画像処理装置
を提供することを目的としている。 【構成】 中心周波数に一定幅の周波数の振幅変調をか
けた振幅変調波若しくは２つの周波数成分をもつ超音波
を送波する送波部と、被検体からのエコーを受波する受
波部を具備する超音波プローブと、被検体内で発生する
少なくとも差周波数成分を含むエコーを受波して超音波
画像を得る信号処理手段と、該信号処理手段の出力を表
示する表示手段とを具備して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パラメトリック音源法
を用いた超音波画像処理方法及び超音波画像処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療診断の分野で超音波診断装置
が用いられている。この超音波診断装置は、超音波プロ
ーブから被検体に向けて超音波を送波し、被検体内の音
響インピーダンスの異なる境界から発生するエコーを受
波して信号処理し、表示部に表示する装置である。近
年、医療診断の性能を向上させるために、血管中に直径
数μｍのバブル（泡）をコントラスト・エージェント
（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ａｇｅｎｔ）として注入し、この
泡の部分で発生するエコーを受波して診断解析する技術
が進んでいる。マイクロバブルの成分としては、空気の
他、プラスチック，ある種のタンパク質等が用いられ
る。

【０００３】この種のバブルは、毛細血管の径より小さ
く、末梢血行系を妨害することなく通りぬけるので、分
解してしまうまでの間しばらく血液中に留まり、特徴的
なエコーを発生する。これにより、血液の通っている部
位を特徴づけたイメージを得ることができる。これをコ
ントラストエコー（Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｅｃｈｏ）法乃
至はアンギオグラフィー（Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）と
呼ぶ。また、ある種のバブルは、血管壁を通過して周辺
の組織中に留まるので、血液の通っている部分の組織を
特徴づけたイメージを得ることもできる。

【０００４】図９は従来のこの種の装置の構成例を示す
ブロック図である。１は周波数ｆ0の発振器で、アンプ
２で増幅された後、トランスミッタ／レシーバ（Ｔ／
Ｒ）３から超音波プローブ４に与えられ、被検体５に向
けて送波される。被検体５では、予め血管中にマイクロ
バブルが注入されている。マイクロバブルに超音波が当
たると、この部分からエコーが発生する。この時バブル
からは高調波（ｈａｒｍｏｎｉｃ）も発生するが、基本
波周波数ｆ0 の２倍の周波数２ｆ0 の高調波が特によく
発生する。

【０００５】これらマイクロバブルから発生した高調波
のエコーは、超音波プローブ４で受波された後、アンプ
６で増幅された後、中心周波数２ｆ0 の帯域通過フィル
タ７に入り、２ｆ0 の成分のみが通過する。帯域通過フ
ィルタ７の出力は、続く画像処理回路８に入って画像処
理が行われた後、表示部９に表示される。ここで、画像
処理回路８の処理方法としては、例えばＢモード処理，
Ｍモード処理等の各種の処理が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の装置で
は、マイクロバブルの存在する組織のエコー像が得られ
る。マイクロバブルが存在すれば、パルスドプラ法やＭ
ＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｉｎｄｉｃａｔｉ
ｏｎ）法を用いなくても、遅い流れの血液の画像を得る
ことができる。

【０００７】しかしながら、従来の装置では、前記マイ
クロバブルによるエコーの周波数が基本波の周波数より
も２倍高いので、反射されて超音波プローブ４で受波さ
れるまでに信号強度が減衰してしまうという問題があっ
た。また、使用する超音波プローブもｆ0 （送波周波
数）と２ｆ0 （受波周波数）の周波数に対して使用でき
るものを使用する必要があり、このような広い帯域を持
つ超音波プローブを作ることは困難であった。ここで、
帯域とは、超音波振動子を超音波プローブに組み込んだ
時の全体の通過帯域のことである。

【０００８】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであって、エコーの減衰を少なくすることができる
パラメトリック音源法を用いた超音波画像処理方法及び
超音波画像処理装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記した課題を解決する
第１の発明は、中心周波数に一定幅の周波数の振幅変調
をかけた振幅変調波若しくは２つの周波数成分をもつ超
音波を超音波プローブから被検体に向けて送波し、被検
体内で発生する少なくとも差周波数成分を含むエコーを
超音波プローブで受波し、受波したエコーを信号処理し
て超音波画像を得ることを特徴としている。

【００１０】前記した課題を解決する第２の発明は、中
心周波数に一定幅の周波数の振幅変調をかけた振幅変調
波若しくは２つの周波数成分をもつ超音波を送波する送
波部と、被検体からのエコーを受波する受波部を具備す
る超音波プローブと、被検体内で発生する少なくとも差
周波数成分を含むエコーを受波して超音波画像を得る信
号処理手段と、該信号処理手段の出力を表示する表示手
段とを具備したことを特徴としている。

【００１１】この場合において、前記超音波プローブ
は、同心円状に２分割され、内側の部分を送波部として
超音波を送波し、外側の部分を受波部としてエコーを受
波するものであることが好ましい。

【００１２】前記した課題を解決する第３の発明は、超
音波を超音波プローブから被検体に向けて送波し、被検
体内の非線形組織部分で組織の非線形性に基づいて発生
するエコーを超音波プローブで受波し、受波したエコー
を信号処理して超音波画像を得ることを特徴としてい
る。

【００１３】前記した課題を解決する第４の発明は、超
音波を送波する送波部と被検体からのエコーを受波する
受波部を具備する超音波プローブと、被検体内の非線形
組織部分で組織の非線形性に基づいて発生するエコーを
受波して超音波画像を得る信号処理手段と、該信号処理
手段の出力を表示する表示手段とを具備することを特徴
としている。

【００１４】この場合において、前記超音波プローブ
は、同心円状に分割され、内側の分割された部分を送波
部、外側の分割された部分を受波用の広帯域のマイクロ
ホンとすることが、被検体内の非線形組織部分からのエ
コーについて、広い範囲の周波数信号を得て、超音波画
像の情報量を増やす上で好ましい。

【００１５】

【作用】

（第１の発明）中心周波数に一定幅の周波数の振幅変調
をかけた振幅変調波若しくは２つの周波数成分をもつ超
音波を超音波プローブから被検体に向けて送波すると、
被検体内では組織の非線形性に基づく差の周波数の成分
を持つエコーが発生する。差の周波数成分のエコーは、
基本周波数よりも低くなるので、被検体を通過する際に
生じる信号強度の減衰ははるかに小さくなる。

【００１６】（第２の発明）超音波プローブの送波部か
ら中心周波数に一定幅の周波数の振幅変調をかけた振幅
変調波若しくは２つの周波数成分をもつ超音波を送波す
ると、被検体内では組織の非線形性に基づく差の周波数
の成分を持つエコーが発生する。この差の周波数成分の
エコーを超音波プローブの受波部で受波し、信号処理手
段で信号処理して表示手段に表示させる。この場合にお
いて、エコーの周波数成分は差の周波数となり、基本周
波数よりも低くなるので、被検体を通過する際に生じる
信号強度の減衰ははるかに小さくなる。

【００１７】この場合において、前記超音波プローブ
は、同心円状に２分割され、内側の部分を送波部として
超音波を送波し、外側の部分を受波部としてエコーを受
波する構成とすると、受波効率が向上する。

【００１８】（第３の発明）被検体に向けて超音波を送
波すると、被検体内の非線形組織部分では、組織の非線
形性に起因してエネルギーを吸収して発熱膨張し、圧力
変化が生じる。この圧力変化の周波数帯域はベースバン
ド（周波数帯域の下限が直流に近い成分を持つもの）と
なり、送波パルスの周波数よりも低くなる。周波数の低
いパルス信号は、途中の減衰が少ないエコーとして超音
波プローブに達する。このように、この発明によれば、
エコーの減衰を少なくすることができ、Ｓ／Ｎ比のよい
エコー像を得ることができる。

【００１９】（第４の発明）超音波プローブの送波部か
ら被検体に向けて超音波を送波すると、被検体内の非線
形組織部分では、組織の非線形性に起因して発熱膨張
し、圧力変化が生じる。この圧力変化の周波数帯域はベ
ースバンドとなり、送波パルスの周波数よりも低くな
る。このエコーを超音波プローブの受波部で受波し、信
号処理手段で信号処理して表示手段に表示させる。この
エコーはベースバンドであるので、信号の減衰が少なく
なり、Ｓ／Ｎ比のよいエコー像を得ることができる。

【００２０】この場合において、前記超音波プローブ
は、同心円状に分割され、内側の分割された部分を送波
部、外側の分割された部分を受波用の広帯域のマイクロ
ホンとすることにより、被検体内の非線形組織部分から
のエコーについて、広い範囲の周波数信号を得て、超音
波画像の情報量を増やすことができる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は本発明方法の原理を示すフローチャ
ート、図２は本発明の一実施例を示す構成ブロック図で
ある。本発明方法は、中心周波数に一定幅の周波数の振
幅変調をかけた振幅変調波若しくは２つの周波数成分を
もつ超音波を超音波プローブから被検体に向けて送波し
（Ｓ１）、被検体内で発生する少なくとも差周波数成分
を含むエコーを超音波プローブで受波し（Ｓ２）、受波
したエコーを信号処理して超音波画像を得る（Ｓ３）こ
とを特徴としている。

【００２２】図２において、図９と同一のものは、同一
の符号を付して示す。図において、２０は周波数ｆ1 の
発振器、２１は周波数ｆ2 の発振器、２２はこれら発振
器２０，２１の出力を合波する合波部である。１０は該
合波部２２から与えられる超音波を送波すると共に、被
検体からのエコーを受波する超音波プローブである。

【００２３】該超音波プローブ１０は、同心円状に２分
割され、内側の部分が中心周波数に一定幅の周波数の振
幅変調をかけた振幅変調波若しくは２つの周波数成分を
もつ超音波を送波する送波部１１、外側の部分が被検体
からのエコーを受波する受波部１２をなしている。これ
ら送波部１１及び受波部１２は共にそれぞれ単体の超音
波振動子をなしている。

【００２４】ここで、内側を送波部，外側を受波部とし
ている理由は以下のとおりである。 外側を受波部とした方がエコーを受波しやすい。 波長が長いエコーは、大きい開口面で受波した方が
受波効率がよい。

【００２５】図では、送波部１１と受波部１２との間に
隙間を設けているが、密着構成のものであってもよい。
また、超音波プローブ１０の外形構成は、球面状のもの
であっても、平面状のものであってもよい（図では球面
状のものを示している）。５は被検体である。超音波プ
ローブ１０と被検体５間は、例えばゼリー状物質で充填
され、超音波が透過しやすいようになっている。

【００２６】２３は受波部１２で受波したエコー信号を
増幅するアンプ、３０はアンプ２３の出力を信号処理す
るＢモード画像処理部である。この画像処理部は、必ず
しもＢモード画像処理に限るものではなく、Ｍモード処
理，ドプラ処理等の各種の画像処理を行なうものであっ
てもよい。９はＢモード画像処理部３０の出力を表示す
る表示部である。該表示部９としては、例えばＣＲＴが
用いられる。４０は装置の各種動作制御を行なうコント
ローラで、発振器２０，２１の出力周波数制御の他、Ｂ
モード画像処理部３０の動作を制御する。このように構
成された装置の動作を説明すれば、以下のとおりであ
る。

【００２７】本発明では、超音波の送波，受波にパラメ
トリック音源法を用いている。このパラメトリック音源
法には、２種類ある。１つは１種類の素子で中心周波数
に一定幅の周波数の振幅変調（ＡＭ；Ａｍｐｌｉｔｕｄ
ｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）をかける方法と、もう１つ
は２種類の素子で別々の周波数を送波し、その差音を利
用する方法である。ここの実施例では、後者の方法を用
いている。超音波プローブから２つの周波数成分をもつ
超音波を被検体に向けて送波すると、被検体内の組織の
非線形性に基づいて２つの周波数の差である差周波成分
のエコーを発生する。この差周波成分のエコーを受波し
て信号処理し、超音波画像を得るものである（パラメト
リック音源法）。

【００２８】先ず、コントローラ４０で設定された周波
数で、それぞれの発振器２０，２１は周波数ｆ1 ，ｆ2
の高周波を発生する。発生周波数としては、例えばｆ1
が２．２５ＭＨｚ、ｆ2 が２．７５ＭＨｚである。これ
ら発振器２０，２１の出力は合波部２２に入り、合波さ
れる。合波部２２は、超音波プローブの送波部１１に入
る。この結果、送波部１１から２つの周波数ｆ1 ，ｆ2
の超音波が被検体５に向けて送波される。

【００２９】ここで、被検体５の内部状態は、前述した
マイクロバブルを血管中に注入された状態のものであっ
てもよいし、マイクロバブルを血管中に注入しない状態
のものであってもよい。つまり、コントラストエコー法
を用いるものであっても、なくてもかまわない。マイク
ロバブルを注入されない場合にも、前記したように組織
の非線形性に由来するエコー像が得られる。

【００３０】２つの周波数ｆ1 ，ｆ2 の超音波を受けた
被検体５の内部では、生体組織の非線形性に基づいて、
発生するエコーは２つの周波数の差の成分｜ｆ1 −ｆ2
｜を持ったものとなる。前述したように、ｆ1 が２．２
５ＭＨｚ、ｆ2 が２．７５ＭＨｚの場合、エコーの周波
数は（ｆ2 −ｆ1 ）の５００ｋＨｚとなる。周波数が低
くなったエコーの強度は被検体５内で減衰を受けにくく
なる。つまり、エコーの信号強度の減衰ははるかに小さ
くなるので、Ｓ／Ｎ比のよいエコーが得られることにな
る。

【００３１】このエコーは、超音波プローブ１０の受波
部１２で受波される。受波されるエコーの周波数は前述
したように５００ｋＨｚ程度である。受波されたエコー
は、続くアンプ２３で増幅された後、Ｂモード画像処理
部３０に入る。該Ｂモード画像処理部３０は、受信した
エコー信号の対数圧縮，検波等の処理を行ない、最終的
に表示部９のｚ軸に輝度変調信号として入れる。表示部
９には、輝度変調されたＢモード画像が得られることに
なる。この場合において、コントラストエコー法を用い
た場合には、主としてマイクロバブルの分布状態を示す
エコー像が得られることになる。コントラストエコー法
を用いない場合は、通常の組織の非線形性に由来するエ
コー像が得られる。

【００３２】なお、図２に示す実施例では、送波部１１
は周波数が数ＭＨｚオーダであるので鋭い指向性を持つ
のに比較して、受波部１２は５００ｋＨｚオーダで鈍い
指向性を持つ。そこで、被検体５での場所の選択は、送
波側だけで行なうことになる。図３は超音波プローブの
指向性の説明図である。送波部１１は使用周波数が高い
ため指向性が強く、受波部１２は扱う周波数が低いため
指向性が鈍い。例えば、送波側の焦点位置のビーム幅ｄ
1 は例えば２ｍｍ程度である。これに対して、受波側の
焦点位置のビーム幅ｄ2 は約１ｃｍ程度となる。このた
め、送波側でＡ〜Ｃと焦点を合わせる場所を絞ることが
できるのに対して、受波側ではどの位置からくるエコー
であるか認識できない。そこで、表示部９にエコー像
（超音波画像）を表示するに際し、送波側からの指定に
よりＡ〜Ｃのどの部分であるかの表示を行なってやる必
要がある。

【００３３】また、図２に示す実施例では、送波部１１
及び受波部１２はそれぞれ単体の超音波振動子であり、
ビームを偏向することはできない。ビームを偏向するた
めには、図に示す超音波プローブ１０を機械的に動かし
て、所望の向きに設定してやる必要がある。しかしなが
ら、これら送波側及び受波側の超音波振動子を分割して
複数の超音波振動子とし、それぞれの超音波振動子に対
して遅延・合成する手法をとることにより、フェーズド
アレイによるセクタスキャン等を行なうことも可能であ
る。

【００３４】前述したように、本発明によれば場所の選
択を送波側のみで行なうことになる。この場合の問題点
は方位分解能の悪化というよりも、所望，不所望選択比
の悪化である。所望，不所望選択比が悪化すると、図４
に示すようにエコー信号のサイドローブのペデスタルレ
ベル（ｐｅｄｅｓｔａｌ ｌｅｖｅｌ “台”の意味）
の悪化となる。図において、横軸は方位角、縦軸はエコ
ーの信号振幅である。Ｋ１は通常のエコー信号波形、Ｋ
２は場所の選択を送波側のみで行った時のエコー信号波
形である。場所の選択を送波側のみで行なうとサイドロ
ーブが図に示すように持ち上がる。

【００３５】このような現象は、１つの周波数で送受す
るＢモード装置では、管腔部の抜け（管腔部と周囲の組
織とのコントラスト比）が極端に悪化して問題となる。
しかしながら、ドプライメージ又はパラメトリックイメ
ージではそれほど問題とならない。その理由は、ドプラ
イメージ又はパラメトリックイメージの場合、目的物
（ドプラシフトや非線形性を有するエコー源）は目的領
域全域を覆っているのではなく、ところどころに存在す
るにすぎないからである。

【００３６】上述の実施例では、パラメトリック音源法
として２つの周波数成分をもつ超音波を送波する場合に
ついて説明した。しかしながら、本発明はこれに限るも
のではなく、１種類の素子で中心周波数に一定幅の周波
数の振幅変調をかける方法を用いることもできる。この
場合も、被検体の音響インピーダンスの異なる境界か
ら、前記一定幅の周波数に対応したエコーが発生するの
で、このエコーを受波し、信号処理することにより超音
波画像を得ることができる。

【００３７】また、上述の実施例では、異なる２つの周
波数の送波と差周波エコーの受波とを別々の超音波振動
子で行なう場合を示した。しかしながら、必ずしもこれ
に限るものではなく、同一の超音波振動子で送波／受波
を行なうようにしてもよい。この場合、超音波振動子の
周波数特性に幅を持たせる必要があり（つまり、数ＭＨ
ｚの送波と数１００ｋＨｚの受波）、実現は困難であ
る。

【００３８】また、上述の実施例では、同心円状超音波
プローブの内側を送波部として、指向性の鋭い高周波で
送波し、その外側に設けた受波部で指向性の鈍い低周波
受波を行なう場合について述べた。この送波と受波を逆
にすることもできる。つまり、外側の超音波振動子から
５００ｋＨｚ程度の周波数で送波し、焦点部分で非線形
現象を起こさせ、内側の超音波振動子で空間分解して高
周波受波を行なうというものである。この方法の場合、
受波の指向性が悪くなり、画像品質が若干劣化する。

【００３９】また、外側の超音波振動子から数ＭＨｚの
２周波を焦点をわざとぼかして送波し、内側の超音波振
動子から数１００ｋＨｚの指向性のある受波を行なうこ
ともできる。この方法を採用すると、製作が容易である
という効果がある。

【００４０】図５は本発明方法の他の原理を示すフロー
チャート、図６は本発明の他の実施例を示す構成ブロッ
ク図である。本発明方法は、超音波を超音波プローブか
ら被検体に向けて送波し（Ｓ１）、被検体内の非線形組
織部分で組織の非線形性に基づいて発生するエコーを超
音波プローブで受波し（Ｓ２）、受波したエコーを信号
処理して超音波画像を得る（Ｓ３）ことを特徴としてい
る。

【００４１】図６において、図２と同一のものは、同一
の符号を付して示す。図において、５０は超音波プロー
ブで、送波部５１と受波部としての広帯域マイクロホン
５２より構成されている。この広帯域マイクロホン５２
は、受波されるエコーが集束系のエコーであっても、非
集束系のエコー、つまり平面波であってもよい。この超
音波プローブ５０は、同心円状に２分割され、内側の分
割された部分を送波部、外側の分割された部分を広帯域
のマイクロホンとしている。この超音波プローブ５０
も、図２の実施例の場合と同様に、送波部５１及び受波
部５２はそれぞれ単体の超音波振動子である。

【００４２】被検体内の非線形部からのエコーを受波す
るため、広帯域マイクロホン５２は、周波数帯域が直流
に近い領域から数１００ｋＨｚ程度までの周波数領域を
カバーすることができる性能のものであることが必要
で、固めのバッキング（図示せず）のついた圧電振動子
を振動の共振点よりも十分に低い周波数で用いる。これ
により、広い範囲の周波数信号を得て、超音波画像の情
報量を増やすことができる。 なお、広帯域マイクロホ
ン５２の口径は、大口径にして、可能な限りの広い立体
角により空間からのエコーを受波できるようにすること
が好ましい。該広帯域マイクロホン５２としては、例え
ば動電型，電磁型，静電型等を用いることができ、更に
は古典的なカーボンマイクロホンを用いることもでき
る。

【００４３】図では、送波部５１と受波部としての広帯
域マイクロホン５２との間に隙間を設けているが、密着
構成のものであってもよい。また、超音波プローブ５０
の外形構成は、球面状のものであっても、平面状のもの
であってもよい。超音波プローブ５０と、被検体５間
は、例えばゼリー状物質で充填され、音波が透過しやす
いようになっている。

【００４４】６０はバースト波を発生するバースト波発
生器で、その出力は超音波プローブ５０の送波部５１に
接続されている。このバースト波の繰り返し周波数（Ｐ
ＲＦ）としては、例えば１ｋＨｚ程度のものが用いられ
る。バースト波の周波数は、例えば２ＭＨｚ程度で、そ
の振幅は１００Ｖｐ- ｐ程度である。６１は広帯域マイ
クロホン５２で受波したエコー信号を増幅するアンプ、
６２は該アンプ６１の出力を受けて、高周波領域成分を
遮断するフィルタ回路である。該フィルタ回路６２は、
エコーの周波数帯域である１００Ｈｚ〜数１００ｋＨｚ
程度の範囲の成分のみを通過させる機能を有する。この
ためのフィルタの種類としては、例えばローパスフィル
タ（ＬＰＦ）や、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）が用い
られる。受信したエコー信号に直流成分が重畳するよう
な場合には、この直流成分を遮断するためにバンドパス
フィルタを用いることが適当である。バンドパスフィル
タを使用する場合、低域周波数成分カット特性は、パル
ス繰り返し周波数の数十分の１から百分の１程度のカッ
トオフ周波数特性を持てばよい。

【００４５】５３は被検体５内の非線形組織部分をエコ
ー源とする非線形エコー源である。その他の構成は、図
２と同じである。このように構成された装置の動作を説
明すれば、以下のとおりである。

【００４６】コントローラ４０は、バースト波発生器６
０を駆動し、該バースト波発生器６０から繰り返し周波
数が例えば１ｋＨｚ、バースト波の周波数が例えば２Ｍ
Ｈｚのバースト波を発生させる。このバースト波は、送
波部５１から被検体５に向けて送波される。被検体５で
は、組織の音響インピーダンスの異なる境界からは通常
のエコーが発生し、組織の非線形組織部分からは組織の
非線形性に基づくエコーが発生する。本発明では、これ
らエコーの内の、非線形組織部分から発生する組織の非
線形性に基づくエコーに着目する。

【００４７】送波部５１からバースト波を被検体に向け
て送波すると、非線形組織部分では組織の非線形性に基
づくエネルギーの吸収が生じ、これにより非線形組織部
分は発熱し、わずかに膨張する。この組織の変形が音圧
の変化（音響パルス）となりエコーを生じる。つまり、
組織の非線形組織部分が非線形エコー源５３となる。具
体的には、送波超音波のエンベロープ（包絡線）が検波
されてエコーとなる。このエコー波形の周波数領域は、
直流に近い成分から数１００ｋＨｚ程度の帯域を持って
いる。これをベースバンドという。そして、このエコー
は組織の非線形性の違いにより様々な波形をとりうる。
この波形の違いにより病巣の種類を識別することが可能
となる。

【００４８】図７はベースバンド検波の説明図である。
（ａ）は送波パルス波形を、（ｂ）はエコー波形を示
す。走査パルスの繰り返し周波数が１ｋＨｚ、バースト
波の周波数が１ＭＨｚであるものとする。バースト波の
包絡線７０に含まれる周波数成分は、２ＭＨｚよりもは
るかに低い周波数であり、この包絡線が非線形エコー源
５３により検波されて、（ｂ）に示すようなエコー波形
を発生する。このエコー波形の基本波形は、包絡線であ
るが、その上下変動の波形は非線形エコー源５３の種類
により、微妙に異なる。

【００４９】図８はエコー発生の様子を示す図である。
送波部５１から送波されたバースト波は（ａ）→（ｂ）
→（ｃ）と経時的に被検体の内部に向かって進んでい
く。この間に、音響インピーダンスの異なる境界があれ
ば、その部分から通常のエコーを発生する。途中に非線
形エコー源５３があれば、（ｂ）に示すようにその部分
から非線形性エコー７１が発生する。そして、（ｃ）に
示すようにバースト波が非線形エコー源５３を通過した
後、非線形性エコー７１は、受波部としての広帯域マイ
クロホン５２に到達し、受波される。ここで、非線形性
エコー７１の周波数の上限は数１００ｋＨｚ程度である
ので、その減衰は非常に少ない。従って、Ｓ／Ｎ比のよ
いエコーを得ることができる。

【００５０】更に、この非線形エコーを受波する広帯域
マイクロホン５２の周波数帯域は広いので、全ての信号
成分を受波することができる。従って、超音波画像の情
報量を増やすことができる。該広帯域マイクロホン５２
で受波された、非線形エコーは続くアンプ６１で増幅さ
れた後、フィルタ回路６２に入り、必要な周波数領域
（例えば１００Ｈｚ〜数１００ｋＨｚ）以外の成分が全
て除去される。従って、広帯域マイクロホン５２で受波
されたエコーに通常のエコー成分や、キャリア周波数成
分が含まれていても、フィルタ回路６２で除去される。

【００５１】フィルタ回路６２の出力はＢモード画像処
理部３０に入る。該Ｂモード画像処理部３０は、受信し
たエコー信号の対数圧縮，検波等の処理を行ない、最終
的に表示部９のｚ軸に輝度変調信号として入れる。表示
部９には、輝度変調されたＢモード画像（通常の組織の
非線形性に由来するエコー像）が得られることになる。

【００５２】上述の図６の実施例では、超音波発生源と
してバースト波発生器を用いた場合を例にとったが、必
ずしもバースト波である必要はなく、通常の超音波でも
よい。また、上述の図６の実施例では、組織の非線形組
織部分からのエコーを受波する場合を例にとったが、マ
イクロバブルをコントラスト・エージェントとして血管
内に注入してもよいし、或いは造影剤を血管内に注入し
てもよい。特に、マイクロバブルを注入すると、超音波
によりマイクロバブルが変形し、それにより組織の膨張
を起こすので、非線形組織部からのベースバンドエコー
を得ることかできる。なお、造影剤を注入する場合に
は、造影剤の分布を直にエコーとして得ることができ
る。

【００５３】また、上述の図６の実施例では、受波した
エコーをＢモード画像処理部３０で処理してＢモード画
像を観る場合を示したが、本発明はこれに限るものでは
なく、受波した信号振幅を時間軸上で観察するＡモード
画像として観ることもできる。この場合、Ａモード表示
する時の周波数成分は、下限が前記バースト波の繰り返
し周波の１／１００程度、上限が送波超音波周波数のｆ
0 の１／２程度のものが好ましい。例えば、繰り返し周
波数が４ｋＨｚ、ｆ0 が２ＭＨｚであれば、周波数帯域
は４０Ｈｚ〜１ＭＨｚとなる。実用的には、１００Ｈｚ
〜５００ｋＨｚ程度でもＡモード像を観測するには十分
である。

【００５４】また、上述の図６の実施例では、超音波プ
ローブ５０として、送波部と受波部を別々に設けた場合
を示したが、送波部と受波部を共通化することもでき
る。この場合には、超音波プローブを送波時と受波時で
切り替えて使用する必要がある。

【００５５】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、中心周波数に一定幅の周波数の振幅変調をかけ
た振幅変調波若しくは２つの周波数成分をもつ超音波を
超音波プローブから被検体に向けて送波し、被検体内で
発生する少なくとも差周波数成分を含むエコーを超音波
プローブで受波し、受波したエコーを信号処理して超音
波画像を得ることにより、エコーの減衰を少なくするこ
とができるまた、本発明によれば、中心周波数に一定幅
の周波数の振幅変調をかけた振幅変調波若しくは２つの
周波数成分をもつ超音波を送波する送波部と、被検体か
らのエコーを受波する受波部を具備する超音波プローブ
と、被検体内で発生する少なくとも差周波数成分を含む
エコーを受波して超音波画像を得る信号処理手段と、該
信号処理手段の出力を表示する表示手段とを具備するこ
とにより、エコーの減衰を少なくすることができるパラ
メトリック音源法を用いた超音波画像処理装置を提供す
ることができる。

【００５６】この場合において、前記超音波プローブと
して、同心円状に２分割され、内側の部分を送波部とし
て超音波を送波し、外側の部分を受波部としてエコーを
受波するものを用いると、受波効率を高めることができ
る。

【００５７】また、本発明によれば、被検体に向けて超
音波を送波することにより、被検体内の非線形組織部分
では、組織の非線形性に起因してエネルギーを吸収して
発熱膨張し、圧力変化が生ぜしめ、この圧力変化に基づ
くベースバンドの周波数帯域のエコーを受波することに
より、途中の減衰が少ないエコーを得ることができ、エ
コーの減衰を少なくすることができ、Ｓ／Ｎ比のよいエ
コー像を得ることができる。

【００５８】また、本発明によれば、超音波プローブの
送波部から被検体に向けて超音波を送波することによ
り、被検体内の非線形組織部分で組織の非線形性に起因
する発熱膨張による圧力変化を生ぜしめ、この圧力変化
に基づくベースバンドの周波数帯域のエコーを超音波プ
ローブの受波部で受波し、信号処理手段で信号処理して
表示手段に表示させることにより、信号の減衰が少な
い、Ｓ／Ｎ比のよいエコー像を得ることができる。

【００５９】この場合において、前記超音波プローブ
は、同心円状に分割され、内側の分割された部分を送波
部、外側の分割された部分を受波用の広帯域のマイクロ
ホンとすることにより、被検体内の非線形組織部分から
のエコーについて、広い範囲の周波数信号を得て、超音
波画像の情報量を増やすことができる。

【００６０】このように、本発明によれば、エコーの減
衰を少なくすることができるパラメトリック音源法を用
いた超音波画像処理方法及び超音波画像処理装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の原理を示すフローチャートであ
る。

【図２】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図３】超音波プローブの指向性の説明図である。

【図４】エコー信号波形例を示す図である。

【図５】本発明方法の他の原理を示すフローチャートで
ある。

【図６】本発明の他の実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図７】ベースバンド検波の説明図である。

【図８】エコー発生の様子を示す図である。

【図９】従来装置の構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

５ 被検体 ９ 表示部 １０ 超音波プローブ １１ 送波部 １２ 受波部 ２０ 発振器 ２１ 発振器 ２２ 合波部 ２３ アンプ ３０ Ｂモード画像処理部 ４０ コントローラ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心周波数に一定幅の周波数の振幅変調
   をかけた振幅変調波若しくは２つの周波数成分をもつ超
   音波を超音波プローブから被検体に向けて送波し、 被検体内で発生する少なくとも差周波数成分を含むエコ
   ーを超音波プローブで受波し、 受波したエコーを信号処理して超音波画像を得ることを
   特徴とするパラメトリック音源法を用いた超音波画像処
   理方法。
2. 【請求項２】 中心周波数に一定幅の周波数の振幅変調
   をかけた振幅変調波若しくは２つの周波数成分をもつ超
   音波を送波する送波部と、被検体からのエコーを受波す
   る受波部を具備する超音波プローブと、 被検体内で発生する少なくとも差周波数成分を含むエコ
   ーを受波して超音波画像を得る信号処理手段と、 該信号処理手段の出力を表示する表示手段とを具備する
   ことを特徴とするパラメトリック音源法を用いた超音波
   画像処理装置。
3. 【請求項３】 前記超音波プローブは、同心円状に２分
   割され、内側の部分を送波部として超音波を送波し、外
   側の部分を受波部としてエコーを受波するものであるこ
   とを特徴とする請求項２記載のパラメトリック音源法を
   用いた超音波画像処理装置。
4. 【請求項４】 超音波を超音波プローブから被検体に向
   けて送波し、 被検体内の非線形組織部分で組織の非線形性に基づいて
   発生するエコーを超音波プローブで受波し、 受波したエコーを信号処理して超音波画像を得ることを
   特徴とするパラメトリック音源法を用いた超音波画像処
   理方法。
5. 【請求項５】 超音波を送波する送波部と被検体からの
   エコーを受波する受波部を具備する超音波プローブと、 被検体内の非線形組織部分で組織の非線形性に基づいて
   発生するエコーを受波して超音波画像を得る信号処理手
   段と、 該信号処理手段の出力を表示する表示手段とを具備する
   ことを特徴とするパラメトリック音源法を用いた超音波
   画像処理装置。
6. 【請求項６】 前記超音波プローブは、同心円状に分割
   され、内側の分割された部分を送波部、外側の分割され
   た部分を受波用の広帯域のマイクロホンとすることを特
   徴とする請求項５記載のパラメトリック音源法を用いた
   超音波画像処理装置。