TW201913138A - 雙頻平面波超音成像系統 - Google Patents

雙頻平面波超音成像系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201913138A
TW201913138A TW107130298A TW107130298A TW201913138A TW 201913138 A TW201913138 A TW 201913138A TW 107130298 A TW107130298 A TW 107130298A TW 107130298 A TW107130298 A TW 107130298A TW 201913138 A TW201913138 A TW 201913138A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
frequency
low
developer
tissue
frequency transducer
Prior art date
Application number
TW107130298A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI716724B (zh
Inventor
Ｆ. 斯圖爾特 福斯特
德斯蒙德 希爾森
尼古拉斯 克里斯多佛 加卡斯
伊曼紐爾 Ｗ. 雀倫
建華 殷
景 楊
克里斯汀 廸莫
Original Assignee
富士膠片索諾聲公司
新寧研究院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士膠片索諾聲公司, 新寧研究院 filed Critical 富士膠片索諾聲公司
Publication of TW201913138A publication Critical patent/TW201913138A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI716724B publication Critical patent/TWI716724B/zh

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4477—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device using several separate ultrasound transducers or probes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/481—Diagnostic techniques involving the use of contrast agent, e.g. microbubbles introduced into the bloodstream
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A61B8/5238—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for combining image data of patient, e.g. merging several images from different acquisition modes into one image
    • A61B8/5246—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for combining image data of patient, e.g. merging several images from different acquisition modes into one image combining images from the same or different imaging techniques, e.g. color Doppler and B-mode
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/895—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques characterised by the transmitted frequency spectrum
    • G01S15/8952—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques characterised by the transmitted frequency spectrum using discrete, multiple frequencies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8995—Combining images from different aspect angles, e.g. spatial compounding
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52023—Details of receivers
    • G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
    • G01S7/52038—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation involving non-linear properties of the propagation medium or of the reflective target
    • G01S7/52039—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation involving non-linear properties of the propagation medium or of the reflective target exploiting the non-linear response of a contrast enhancer, e.g. a contrast agent
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52053—Display arrangements
    • G01S7/52057—Cathode ray tube displays
    • G01S7/52074—Composite displays, e.g. split-screen displays; Combination of multiple images or of images and alphanumeric tabular information
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

雙頻換能器陣列包括一或多個低頻換能器陣列和高頻換能器陣列。未聚焦超音波例如平面波由一或多個低頻換能器陣列在許多不同方向上傳輸到高頻換能器陣列的成像區域中。由成像區域中激發顯影劑所產生的高頻回波信號由高頻換能器陣列接收，以產生一顯影劑圖像。在另一個實施例中，高頻換能器產生未聚焦的超音波以激發成像區域中的顯影劑，並且低頻換能器接收來自激發顯影劑的低頻回波信號。從由高頻或低頻換能器接收的回波信號產生一組織圖像。來自組織圖像和顯影劑圖像的回波數據被組合以產生一組合的組織/顯影劑圖像。

Description

雙頻平面波超音成像系統
本申請主張2017年9月1日提交的美國臨時專利申請No. 62 / 553,497的優先權，該臨時專利申請案的整體併入本文。
本申請是在美國國立衛生研究院（NIH）―聯邦報告和授權號RO1CA189479授予的授權號5100220的政府支持下完成的。政府擁有本發明的某些權利。
本案的技術內容是關於一種超音成像系統，尤其是關於使用顯影劑進行成像的系統。
如本領域技術人員所理解，大多數現代超音成像系統透過從形成在壓電材料片中的多個單獨的換能器元件產生聲學超音波信號（即壓力波）來工作。透過在元件上施加電壓脈衝，造成元件在物理上的變形，從而產生相應的超音波信號。信號傳遞到感興趣區域(region of interest)，其中一部分信號被反射回換能器作為一聲學回波信號(acoustic echo signal)。當回波信號撞擊換能器元件時，該元件振動，從而產生相應的電壓，該電壓被檢測為電子信號。來自多個換能器元件的電子信號被組合和分析以確定組合信號的特性，例如其振幅，頻率，相移(phase shift)，功率等。這些特性被量化並被轉換為用於產生圖像的像素數據。
在一些環境中，希望能夠增加被成像組織的對比度。尤其是當要獲得血管和血流圖像時。為了增加對比度，通常在血管中施用血管內顯影劑(intravascular contrast agents)。這種顯影劑通常包含脂質或蛋白質包封的微泡，其穿過循環系統並具有比周圍組織小約四個數量級(order of magnitude)的聲阻抗(acoustic impedance)。這種大的聲阻抗不匹配(mismatch)使得在超音波圖像中可清楚地看到微泡。
在一些系統中，顯影劑被聲穿透(insonified)並在相同的頻帶中成像。例如，將低頻超音波（例如1-5MHz）引導到受試者中，並檢測相同頻帶中的相應迴聲信號並用於產生組織圖像。此方法的一個問題是，由於發送和接收的超音波信號處於相同的頻帶，因此通常難以區分軟組織的反向散射(backscatter)和血管中顯影劑的反向散射，除非提供足夠量的顯影劑使得來自血管的信號強於來自組織的信號。為了克服這個問題，顯影劑的聲透射和來自顯影劑的超音波回波的檢測可以在不同的頻帶中進行，此亦已被知悉。因為顯影劑對所施加的超音波具有非線性響應，所以可以在一個頻帶中對顯影劑進行聲穿透並且分析激發頻率的諧波或次諧波以對顯影劑成像。在相對低的頻率範圍（例如1-5MHz）中施加超音波激勵信號並且用相同的換能器分析所產生的回波信號以提取信號的諧波分量的諧波成像是增強相對於組織信號的微泡對比度信號的一個已知技術。
在許多應用上，通過傳統的基於線(line-based)的成像可以產生諧波圖像的幀速率(frame rate)不足以允許超音成像系統充分地擷取快速移動的組織結構。平面波成像(plane wave imaging)是一種技術，其中未聚焦的超音波被立即傳遞到身體中大部分的感興趣區域上，並且在多個換能器元件處同時接收相應的回波信號。對接收的回波信號進行波束成形，以高幀率產生感興趣區域的圖像。透過在幾個方向上操縱平面波並且使用時空波束形成器(spatio-temporal beamformer)組合回波數據以產生組織的合成圖像，可以在保持相當高幀速率的同時提高圖像質量。
本案所揭露的技術是用於以高幀速率對組織和超音波顯影劑成像的系統和方法。如之後將解釋，雙頻超音換能器具有一個或多個低頻換能器，用於產生超音波以激發顯影劑，以及一高頻換能器，用於接收由激發的顯影劑產生的更高頻率的超音波回波信號。在一個實施例中，超音波系統在多個不同方向上從低頻換能器發射諸如平面波的未聚焦超音波，並且高頻換能器在每個方向上接收來自顯影劑的回波信號。從顯影劑產生的回波數據被波束成形，然後與來自組織的回波數據組合以產生顯示組織和顯影劑的圖像。組織圖像可以通過從低頻換能器發送和接收及/或從高頻換能器發送和接收來產生。
在另一實施例中，高頻換能器用於在多個不同方向上發射未聚焦超音波，例如平面波，並且低頻換能器在每個方向上以發射頻率的次諧波(subharmonics)接收來自顯影劑的回波信號。由低頻換能器接收的回波數據被波束成形以產生顯影劑圖像，並且可以與用於高頻或低頻B模式圖像(B-mode image)的回波數據組合以形成組織和脈管系統的完整圖像。
在一個實施例中，雙頻換能器包括高頻換能器陣列，其側面或兩側是一個或多個低頻換能器陣列，低頻換能器陣列被定向以將未聚焦的傳遞值引導到由高頻換能器陣列覆蓋的成像區域中。來自一個或多個側面低頻換能器陣列的傳遞質，使產生高頻回波信號的回波數據，其與象徵組織的回波數據組合，以產生同時顯示組織和顯影劑的圖像。
如圖1所示，雙頻超音換能器10包括高頻換能器陣列30和位於高頻陣列後面或附近的低頻換能器陣列40。固定透鏡20位於高頻換能器陣列30的前面，以將高頻換能器陣列的換能器元件聚焦在成像區域中。透鏡20通過一個或多個匹配層（未示出）連接到高頻換能器陣列30。一中間背襯/匹配層34位於高頻換能器陣列30和低頻換能器陣列40之間，用於使低頻換能器陣列40的阻抗與低頻換能器陣列遠端的元件匹配並吸收高頻超音波能量。中間背襯/匹配層34的厚度較佳地為在傳輸頻率和要被聲穿透(insonified)的組織中的聲速的大約四分之一波長（或其奇數倍）並且應該吸收來自顯影劑和來自高頻(HF)換能器（如果用於傳輸）的高頻信號。用於中間背襯/匹配層34的合適材料可包括裝有顆粒環氧樹脂或矽氧烷基(silicone-based)材料。在一個實施例中，合適的中間背襯/匹配層由EPO-TEK 301環氧樹脂製成，該環氧樹脂摻雜有吸收高頻超音波並通過低頻超音波的粒子，例如但不限於：二氧化矽(silica)，氧化鋁(alimina)，鎢(tungsten)，PZT或矽樹脂(silicone)。
如本領域技術人員將理解的，高頻換能器陣列30和低頻換能器陣列40可以形成在壓電材料片中，該壓電材料片用切割鋸或雷射切割以產生多個換能器元件。在一個實施例中，高頻換能器陣列30的元件尺寸寬度約為90微米，而低頻換能器陣列40中的換能器元件的尺寸寬度約為720微米。在一個實施例中，低頻換能器陣列40中的元件的尺寸被選擇以相對於換能器的工作頻率，使得它可以用作相位陣列(phased array)。透過仔細選擇施加到低頻換能器陣列40的元件的驅動信號的相位和權重，可以在高頻換能器的成像區域中的一定角度範圍內操縱未聚焦的超音波，例如平面波。
可以被理解，低頻換能器陣列中的換能器元件的元件尺寸較佳地約等於發射頻率的波長或更小，以最小化發射平面波中的旁波瓣(side lobe)產生。例如，0.8λ的720微米換能器元件尺寸意味著1.7MHz的發射頻率— 假設聲速約為1520m / s。對於高頻換能器，1.25λ間距的90微米元件意味著21MHz的發射頻率。在一些實施例中，高頻換能器被設計為以低頻換能器的頻率的至少三倍的頻率操作。
在一個實施例中，超音波換能器10連接到一超音成像機（未示出），該超音成像機向元件提供驅動信號以產生超音波信號，並處理回應檢測到的回波信號而產生的電子信號。在一個實施例中，換能器被控制以幾乎同時從所有換能器元件發射超音波信號，使得諸如平面波的未聚焦超音波信號進入感興趣區域。所施加的驅動信號的相位被控制，使得一個或多個平面波被定向在高頻換能器陣列的成像平面中換能器的前表面的左，右或直線前方。在圖1所示的實施例中，諸如平面波的未聚焦超音波在方向52和54上傳輸，方向52和54位於方向56的一側，方向56垂直於高頻換能器陣列的正面。未聚焦超音波並且可以在方向56的另一側的方向58,60上傳輸。當然，透過低頻換能器陣列的適當相位和元件尺寸的控制，其他發射和接收角度也是可能的。在一個實施例中，未聚焦的超音波傳遞質是平面波。然而，應當理解，可以使用其他未聚焦的傳遞質，例如球形波或同時覆蓋成像區域大部分的其他傳遞質。
以透鏡20將高頻換能器陣列30中的換能器元件聚焦在成像區域中。在一個實施例中，透鏡20是由聚合物，例如TPX TM聚甲基戊烯，或交聯聚苯乙烯，例如Rexolite™所製成的固定聚焦透鏡。高頻換能器陣列30的元件尺寸使得換能器本身作為低通濾波器工作，能夠在響應傳遞平面波的諧波頻率的超音波回波信號時，防止高頻超音波信號到達低頻換能器陣列。
低頻超音波平面波在許多不同方向上傳輸，並且在一個實施例中，由高頻換能器陣列響應於低頻平面波產生的電子回波信號被波束成形以產生一個顯影劑圖像。
圖2A顯示圖1所示雙頻換能器的更多細節。在一個實施例中，高頻換能器30是一個包括256個元件的陣列，而低頻換能器40是一個包括32個元件的陣列。低頻換能器陣列40的個別元件尺寸是高頻換能器陣列30的個別元件尺寸的八倍。但是，可以使用其他元件尺寸和數量。低頻換能器陣列40的後表面耦合到背襯層50，以防止傳遞平面波和相應低頻回波的反射。在一個實施例中，低頻和高頻陣列是一維陣列。然而，應當理解，可以使用諸如1.5D或2D陣列的其他維度。
在圖2B所示的實施例中，換能器疊層包括圍繞高頻和低頻換能器元件的多個電極層。在所示的實施例中，高頻換能器陣列包括陣列遠端面上的接地電極和高頻陣列近端側的一組個別信號電極。在一個實施例中，電極由金或其他導電金屬濺射塗覆在陣列上而製成。在一些實施例中，高頻換能器陣列中的電極用雷射-蝕刻-雷射製程(laser-etch-laser)所製造，該製程揭露於美國專利公開No.US2017 / 0144192A1或美國專利No.8,316,518和9,173,047中，這些專利的全部內容均併入本文。
在圖2B所示的橫截面圖中，雙頻換能器的一個實施例具有彼此面對的信號電極和在堆疊換能器外側上的接地電極。在此實施例中，低頻換能器陣列40包括近側表面上的接地電極42和遠側表面上的多個信號電極44。高頻換能器陣列30包括與低頻換能器陣列的信號電極44相鄰的多個信號電極32和在雙頻換能器陣列的遠端表面上的接地電極34。接地和信號電極的其他配置也是可能的，例如使兩個換能器的接地電極彼此相鄰或者在各個換能器的遠側具有兩個換能器的接地電極或者在各個換能器的近側兩個換能器上具有接地電極。
在一些實施例中，信號電極44,32與形成換能器陣列的壓電材料在換能器的主動區域(active area)接觸，並且透過黏附於壓電表面的一中間層與壓電材料分離，該中間層為摻雜有二氧化矽(silica)的環氧樹脂中間層。形成中間層以提供信號電極一平滑表面以轉變到壓電材料的表面。另外，因為壓電材料的電容比中間層的電容大得多，所以施加在信號電極和接地電極之間的任何電壓差（例如驅動信號）主要在中間層被分開，因此在換能器陣列的非主動區域中的壓電材料具有很小的電壓差或者沒有電壓差。
圖3顯示根據本發明另一個實施例的雙頻換能器陣列的替代佈置。在本實施例中，高頻換能器陣列70的兩側面是一個或多個低頻換能器陣列80/90，其被定位使得未聚焦的超音波傳遞質(transmissions)，例如來自低頻換能器陣列的平面波，與高頻換能器陣列70的成像區域100以一個角度相交。在使用期間，顯影劑被提供給在成像區域100，並且一個或多個低頻換能器陣列發射指向顯影劑的平面波。來自低頻換能器陣列的平面波對顯影劑進行聲穿透，使其產生由高頻換能器陣列接收的回波信號。在一個實施例中，因應於在不同發射方向上發射的平面波而產生的回波數據被時空波束成形(spatio-temporal beamformed)以產生顯影劑圖像，該顯影劑圖像與組織圖像的回波數據組合以產生組合的組織/顯影劑圖像。
在一個實施例中，高頻換能器陣列產生未聚焦的超音波傳遞質(transmissions)，例如平面波信號，其被傳輸到待側對像中並接收相應的回波信號以產生感興趣區域中的一組織圖像。超音波平面波可以在不同方向上傳輸，並且回波數據被波束成形或複合以產生組織圖像。
在一個實施例中，用於組織成像的傳遞質與用於使顯影劑聲穿透的傳遞質交錯(interleaved)，使得來自組織的回波信號不會干擾來自顯影劑的回波信號。在另一實施例中，系統發送低頻平面波以在多個方向上激發顯影劑，在接收到回波信號時將相應的HF回波信號存儲在記憶體中，並執行時空波束成形以產生顯影圖像幀(contrast image frame)。然後，HF換能器產生在多個方向上傳輸的HF平面波，在接收到相應的回波信號時將相應的回波信號存儲在記憶體中，並執行時空波束形成以產生組織圖像幀(tissue image frame)。然後組合來自顯影圖像幀和組織圖像幀的數據以產生組織/顯影圖像。
在一些實施例中，低頻換能器產生激發微氣泡的傳遞質(transmission)，並且高頻換能器以高於激發頻率的頻率捕獲相應的回波信號。在另一個實施例中，高頻換能器產生激發微氣泡的傳遞質，而低頻換能器以低於傳遞頻率的頻率捕獲相應的回波信號。
儘管用於顯影劑的傳遞質較佳地以不同的角度傳輸及射頻（RF）回波數據並以時空波束形成相結合，但是應當理解，可以從單個方向的傳遞質產生顯影圖像幀，並且將來自多個顯影圖像幀的數據以合成(compounding)相結合。
組織圖像（例如，一B模式圖像(B-mode image)）可以由以低頻發送和接收的低頻換能器或以高頻發送和接收的高頻換能器產生。可以利用平面波成像技術（例如，時空波束成形）或透過具有延遲相加(delay and sum)波束成形的線基(line-based)傳遞質來擷取組織圖像。
來自顯影劑圖像的回波數據與來自組織圖像的回波數據組合以產生組合的組織/顯影劑圖像。因為平面波成像技術可以用於快速生成圖像幀，所以組合的組織/顯影劑圖像產生的總幀速率(overall frame rate)足夠高以允許系統擷取快速移動的組織或血流。
圖4顯示一雙頻換能器陣列原型，其具有中心高頻換能器陣列和一對側翼低頻換能器陣列，其被設置以將未聚焦的聲信號引導到高頻陣列的聚焦區域中。所有換能器陣列被容置在一封裝塑膠材料中。封裝材料使換能器陣列保持它們各自的方向並支持與換能器電極的電性連接。
接著將注意力引向圖5，其顯示根據本發明實施例一適於提供圖像處理的超音成像系統200。為了幫助理解本發明的概念，本文將以一種超音成像系統，例如一種可以包括關於醫學檢查及/或執行醫學程序或研究的診斷超音波系統，來描述系統200。
操作時，可編程控制器221控制用於成像操作的採樣信號的發送和接收。在所示實施例中，可編程控制器221與低頻發射/接收波束形成器214，低頻發射/接收電路212和一個或多個低頻換能器陣列211一起操作以產生一個或多個未聚焦傳遞質201。低頻發射/接收電路212可以包括A/D轉換器、可編程放大器、記憶體、濾波器、用於產生換能器元件的驅動信號的FPGA、功率放大器，以及本領域技術人員已知的其他構件。在一些實施例中，低頻換能器陣列211，低頻發射/接收電路212和低頻平面波接收波束形成器213被操作以利用時空平面波束形成技術產生低頻圖像幀。一個或多個低頻換能器陣列211較佳地包括如上所述的相位陣列。
可編程控制器221可以包括一個或多個處理器，例如中央處理單元（CPU），微控制器，數位信號處理器（DSP），圖形處理器（GPU），可編程門陣列（PGA），專用集成電路（ASIC））等，在一指令集的控制下進行操作或被配置以進行所述的操作。可編程控制器221還可以包括數位信號處理器和電腦可讀介質，例如隨機存取記憶體（RAM），唯讀記憶體（ROM），磁記憶體，光記憶體等，用於儲存指令集，操作參數及/或其他有用的數據。可編程控制器221結合低頻發射/接收波束形成器214和低頻發射/接收電路212以控制用於一音量的聲穿透的平面波參數。
在所示實施例中，低頻發射/接收電路212的輸出將傳遞信號提供給低頻換能器陣列211。根據可編程控制器221提供的控制，低頻換能器陣列211的輸出是一系列平面波，用於在感興趣區域中對顯影劑進行聲穿透。激發平面波的返回高頻回波信號由高頻換能器陣列接收以產生一顯影劑圖像。
在一些實施例中，組織因應低頻平面波所產生的回波數據由低頻平面波波束形成器213接收並提供給濾波和檢測電路231，例如數位信號處理器或ASIC，以進行進一步的信號處理，例如濾波，物體檢測等。因應低頻平面波所產生的回波信號由濾波和檢測電路231處理，並提供給複合引擎232（例如一DSP中的軟體），透過組合來自沿不同方向傳輸的平面波的回波數據，復合以產生一組織圖像。
此外，超音成像機包括高頻換能器陣列240，高頻發射/接收電路242和高頻平面波發射/接收波束形成器244。高頻發射/接收電路242可包括A/D轉換器、可編程放大器、記憶體、濾波器，用於產生換能器元件的驅動信號的FPGA、功率放大器，以及本領域技術人員已知的其他構件。如果要使用高頻換能器陣列來激發顯影劑，那麼由聲穿透顯影劑所產生的低頻回波信號由低頻換能器陣列211接收，該低頻換能器陣列211產生相應的電子信號由低頻發射/接收電路212處理。在由濾波和檢測電路231處理之前，由低頻平面波接收波束形成器213接收，放大，數位化和處理信號。
在一些實施例中，HF發射/接收電路242的輸出提供傳輸信號給高頻換能器陣列240。根據控制器221提供的控制，來自高頻換能器陣列240的輸出是一連串未聚焦平面波，用於對感興趣區域進行聲穿透。組織因應高頻平面波所產生的回波數據由高頻波束形成器244接收並提供給濾波和檢測電路231以進行進一步的信號處理，例如濾波，物體檢測等。響應高頻平面波所產生的回波信號由濾波和檢測電路231進行處理，並將其提供給複合引擎232，以進行復合(compounding)或時空波束成形，由不同方向上傳遞的高頻平面波產生一組織圖像。
掃描轉換和後端處理單元233（例如，DSP或GPU的軟體）接收組織圖像和顯影劑圖像數據，並執行掃描轉換和其他圖像處理技術，使得圖像可以在顯示器251上被查看。另外，如上所述，透過將來自組織圖像的數據與顯影劑圖像組合，可以在後端處理單元233中合成組合的組織/顯影劑圖像。
在一些實施例中，低頻和高頻時空波束形成器，濾波和檢測單元以及掃描轉換和後端處理單元都是由可編程控制器221執行適當的軟體指令所執行的軟體實現的。在其他實施例中，這些功能可以用數位信號處理器，圖形處理器，ASIC或諸如FPGA的編程數位邏輯來實現。
用戶介面261可以包括用於接受數據輸入、控制參數、操作指令等及/或輸出數據、報告、狀態指示器、錯誤消息、警報，及圖像等的多個輸入和輸出設備中的任何一個。例如，用戶介面261可以包括鍵盤，指向裝置（例如，滑鼠、數位板、觸控平板、操縱桿、軌跡球，觸控螢幕介面等），麥克風，揚聲器、顯示器及/或類似裝置。應當理解，根據本發明實施例，用戶介面261可以包括顯示器251。
圖6是根據本發明實施例使用一超音成像機以高幀速率(frame rate)產生組合的組織/顯影劑圖像的步驟流程圖。儘管為了便於解釋以特定順序描述了這些步驟，但是應當理解，可以以不同的順序執行這些步驟，或者可以執行替代步驟以便實現所描述的功能。如本領域技術人員將理解的，這些步驟較佳地儲存在諸如RAM，ROM，EEPROM的電腦可讀取介質上以供可編程處理器執行，或者由數位邏輯例如FPGA執行。
從步驟300開始，處理器指示超音成像機中的發射電子器件產生未聚焦的超音波，例如從低頻換能器陣列的方向“n”的平面波。在步驟302，超音成像機中的接收電子器件捕獲由高頻換能器陣列因應來自顯影劑的高頻回波所產生的高頻超音波回波信號。在步驟304，處理器指示發射電子器件在高頻換能器陣列的方向n上產生平面波。在步驟306，超音成像機中的接收電子器件捕獲由高頻換能器陣列因應來自組織的高頻回波信號所產生的高頻回波信號。
在步驟308，確定是否所有N個平面波發射方向已被覆蓋。如果沒有，則返回到步驟300並且在下一個方向上發送低頻平面波。一旦使用了所有平面波方向，系統對來自射頻域中的顯影劑的高頻回波數據進行時空波束成形，以在步驟312產生一顯影劑圖像幀。在步驟314，系統上對來自射頻域中的組織的高頻回波數據進行時空波束成形，以產生組織圖像幀。在步驟316，來自顯影劑圖像幀的像素與來自組織圖像幀的像素組合或混合，以產生組合的組織/顯影劑圖像幀。在一些實施例中，在回波數據進行時空波束成形之前，將射頻回波數據混合到較低頻率。在一個實施例中，平面波波束形成可以利用下列文獻描述的技術進行：Ultrafast Imaging in Biomedical Ultrasound ，Mickael Tranter and Mathias Fink，IEEE Transactions on Ultrasonics，Ferroelectrics and Frequency Control，Vol， 2014年1月61日，第1期，該文獻通過引用併入本文。
在上述實施例中，用於激發顯影劑的低頻平面波與用於組織成像的高頻平面波交錯。然而，如圖7所示，可以首先發送用於顯影劑成像的所有低頻平面波（例如2-1000+），然後接著發送用於組織成像的高頻平面波，或著，反之亦然。此外，雖然不同傳輸方向的方向數量較佳大於1，可以理解，也可以透過在單個方向上對顯影劑/組織進行聲穿透來製作圖像。
在一些實施例中，進一步處理來自顯影劑的高頻回波數據以確定感興趣區域中的血液的都普勒彩色血流(Doppler color flow)或功率都普勒(Power Doppler)特徵。可以產生組合圖像，其顯示組織和都普勒信息或都普勒和顯影劑信息。在一些實施例中，為用戶產生並顯示的組合組織/顯影劑圖像也包括都普勒信息（例如，三模式(tri-mode)圖像）。
在一些實施例中，α混合(alpha blending)或像素替換(pixel substitution)可用於產生組合的組織/顯影劑圖像。如本領域技術人員將理解的，組織圖像和顯影劑圖像中的每個像素位置與特定的回波強度相關聯。因此，顯影劑圖像中表示顯影劑的像素可以透過其強度來識別，並用於替換組織圖像中相同位置的像素，以產生組合的組織/顯影劑圖像。在一些實施例中，表示來自顯影劑的回波的像素可以與表示組織的灰度像素相比的一對比色顯示，以突出血管或移動血流。
從前述內容可以理解，基於說明的目的，本文已經描述本發明的數個特定實施例，但是在不脫離本發明的範圍的情況下可以進行各種修改。例如，低頻換能器陣列和高頻換能器陣列的工作頻率可以根據一些因素，例如根據成像組織的深度或類型進行修改。另外，組織因應低頻平面波的聲穿透所產生的回波數據，可以由低頻換能器陣列接收並產生低頻組織圖像。或者，低頻換能器陣列可以捕獲由高頻換能器陣列產生的高頻聲穿透平面波在次諧波(sub-harmonics)的回波信號。由高頻換能器陣列產生的超音波平面波可以在與由低頻換能器陣列發射的平面波的方向不同的方向上發射。或者，高頻換能器陣列可以僅在單個方向上發射平面波以產生組織圖像而沒有空間複合(spatial compounding)。在另一個實施例中，只有低頻換能器產生平面波，並且高頻換能器陣列可以使用傳統的束線發射(beamline transmit)和接收成像技術來產生組織圖像。因此，本發明不受限制於所述實施例，除了所附專利範圍之外。
1‧‧‧中間層
2‧‧‧中間層
3‧‧‧中間層
10‧‧‧雙頻超音換能器
20‧‧‧透鏡
30‧‧‧低頻換能器陣列
32‧‧‧信號電極
34‧‧‧備襯/匹配層；接地電極
40‧‧‧低頻換能器陣列
42‧‧‧接地電極
44‧‧‧信號電極
34‧‧‧接地電極
50‧‧‧LF背襯層
52‧‧‧方向
54‧‧‧方向
56‧‧‧方向
58‧‧‧方向
60‧‧‧方向
70‧‧‧高頻換能器陣列
80‧‧‧低頻換能器陣列
90‧‧‧低頻換能器陣列
201‧‧‧未聚焦傳遞質
211‧‧‧低頻(LF)換能器陣列
212‧‧‧LF發射/接收電路
213‧‧‧LF平面波接收波束形成器
214‧‧‧LF發射/接收波束形成器
221‧‧‧可編程控制器
231‧‧‧濾波和檢測電路
232‧‧‧複合引擎
233‧‧‧掃描轉換和後端處理單元
240‧‧‧高頻(HF)換能器陣列
242‧‧‧HF發射/接收電路
244‧‧‧HF平面波發射/接收波束形成器
251‧‧‧顯示器
261‧‧‧用戶介面
圖1是根據本案一實施例的雙頻超音換能器的局部示意圖。
圖2A和2B顯示根據本案一實施例的雙頻超音換能器的進一步細節。
圖3顯示根據本案另一個實施例的具有中心高頻換能器陣列和一個或多個側翼低頻換能器陣列的雙頻超音換能器。
圖4是根據本案一實施例具有中心高頻換能器陣列和一對側翼低頻換能器陣列的雙頻超音換能器原型的圖像。
圖5是根據本案一實施例的超音成像機的方塊圖，該超音成像機用以產生組合的組織/顯影劑圖像。
圖6是根據本案一實施例的流程圖，顯示從多個被操控的低頻平面波產生組合組織/顯影劑圖像的步驟。
圖7是根據本案一實施例的流程圖，顯示從多個被操控的低頻平面波產生組合組織/顯影劑圖像的步驟。

Claims (13)

  1. 一種雙頻超音成像系統，包含： 一高頻換能器陣列，被配置為將超音波傳遞到一成像區域中並從該成像區域接收高頻超音波信號； 一或多個低頻換能器陣列，被配置為將未聚焦的超音波傳遞到該高頻換能器陣列的該成像區域中，以在該成像區域中對顯影劑進行聲穿透；以及 一信號處理電路，用於： 處理組織因應由高頻換能器陣列發送的高頻超音波信號而產生的高頻回波信號; 根據從組織接收的高頻回波信號產生一組織圖像; 處理顯影劑因應被該一或多個低頻換能器陣列的未聚焦超音波進行聲穿透所產生的高頻回波信號; 根據從顯影劑接收的高頻回波信號產生一顯影劑圖像；以及 以來自該組織圖像和該顯影劑圖像的數據產生一組合的組織/顯影劑圖像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雙頻超音成像系統，其中該一或多個低頻換能器陣列被配置為以多個角度發送平面波，並且該顯影劑圖像由在射頻域中多角度的平面波對回波信號進行時空波束成形而產生。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的雙頻超音成像系統，其中該一或多個低頻換能器陣列被配置為所發送的平面波與由該高頻換能器陣列發送和接收的超音波交錯。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的雙頻超音成像系統，其中該高頻超音波換能器陣列被配置為將多個角度的平面波發射到該聚焦區域中。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的雙頻超音成像系統，其中該組織圖像是根據來自該高頻超音波發射器以多個角度發射的平面波在射頻域中的回波信號的時空波束成形產生的。
  6. 一種雙頻換能器，包括：一高頻中心陣列，被配置為用作接收器；以及一或多個側翼（支架）低頻換能器陣列，被配置為傳輸低頻平面波以在一感興趣區域中對一顯影劑進行聲穿透，其中該高頻中心陣列被定位成接收來自該一或多個側翼低頻換能器陣列的平面波激發該顯影劑的回波信號。
  7. 一種雙頻超音成像系統，包括： 一高頻換能器陣列； 一或多個低頻換能器陣列； 一信號處理電路，用於： 控制該高頻換能器陣列或該一或多個低頻換能器陣列，以將未聚焦的超音波信號發送到聚焦區域，以在成像區域中對顯影劑進行聲穿透； 控制該一或多個低頻換能器陣列或該高頻換能器陣列中的另一個以接收來自聲穿透顯影劑的回波信號; 以來自聲穿透顯影劑的回波信號產生一顯影劑圖像； 以成像區域中組織接收的回波信號產生一組織圖像；以及 從該顯影劑圖像和該組織圖像產生一組合的組織/顯影劑圖像。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的雙頻超音成像系統，其中該組織圖像是由該高頻換能器陣列發送和接收的超音波所產生的。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的雙頻超音成像系統，其中該組織圖像是由該一或多個低頻換能器陣列發送和接收的超音波所產生的。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的雙頻超音成像系統，其中該未聚焦超音波信號由該一或多個低頻換能器陣列發射，並且該顯影劑圖像由該高頻換能器陣列接收的高頻超音波回波所產生。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的雙頻超音成像系統，其中該未聚焦超音波信號由該高頻換能器陣列發射，並且該顯影劑圖像由該一或多個低頻換能器陣列接收的低頻超音波回波所產生。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的雙頻超音成像系統，其中該未聚焦超音波是平面波。
  13. 如申請專利範圍第7項所述的雙頻超音成像系統，其中該未聚焦超音波是球面波。
TW107130298A 2017-09-01 2018-08-30 雙頻平面波超音成像系統 TWI716724B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762553497P 2017-09-01 2017-09-01
US62/553,497 2017-09-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201913138A true TW201913138A (zh) 2019-04-01
TWI716724B TWI716724B (zh) 2021-01-21

Family

ID=65517571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107130298A TWI716724B (zh) 2017-09-01 2018-08-30 雙頻平面波超音成像系統

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11583253B2 (zh)
EP (1) EP3675742A4 (zh)
CN (1) CN111107791B (zh)
TW (1) TWI716724B (zh)
WO (1) WO2019046337A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220211350A1 (en) * 2019-05-10 2022-07-07 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods, systems, and computer readable media for generating images of microvasculature using ultrasound
CN110279430B (zh) * 2019-06-26 2021-01-22 北京交通大学 基于接收端虚拟多角度复合的平面波成像处理方法及装置
CN111308474B (zh) * 2020-03-11 2021-12-21 自然资源部第二海洋研究所 拖曳式深海海底浅层结构声学探测系统及方法
GB2608148B (en) * 2021-06-23 2024-07-03 Darkvision Tech Inc High speed compound imaging of tubulars
CN114010222A (zh) * 2021-10-11 2022-02-08 之江实验室 一种双频阵列式超声内窥探头及其成像方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9800813D0 (en) * 1998-01-16 1998-03-11 Andaris Ltd Improved ultrasound contrast imaging method and apparatus
US6186951B1 (en) * 1998-05-26 2001-02-13 Riverside Research Institute Ultrasonic systems and methods for fluid perfusion and flow rate measurement
US6309356B1 (en) * 2000-03-06 2001-10-30 Acuson Corporation Method and apparatus for forming medical ultrasound images
US6540683B1 (en) * 2001-09-14 2003-04-01 Gregory Sharat Lin Dual-frequency ultrasonic array transducer and method of harmonic imaging
US20040158154A1 (en) * 2003-02-06 2004-08-12 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Portable three dimensional diagnostic ultrasound imaging methods and systems
US20040267129A1 (en) 2003-05-30 2004-12-30 Angelsen Bjorn A.J. Ultrasonic contrast agent detection and imaging by low frequency manipulation of high frequency scattering properties
AU2004311458B2 (en) * 2003-12-30 2011-05-12 Medicis Technologies Corporation Component ultrasound transducer
US7713199B2 (en) * 2005-07-28 2010-05-11 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Medical diagnostic ultrasound transducer system for harmonics
US20090299189A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 National Tsing Hua University Dual-frequency ultrasound imaging of contrast agents
CN103811366B (zh) 2008-09-18 2017-04-12 富士胶卷视声公司 形成超声匹配层的方法及超声换能器
US9173047B2 (en) 2008-09-18 2015-10-27 Fujifilm Sonosite, Inc. Methods for manufacturing ultrasound transducers and other components
JP2012523920A (ja) * 2009-04-14 2012-10-11 マウイ イマギング，インコーポレーテッド ユニバーサルな複数開口の医療用超音波探触子
CA2773181C (en) 2009-09-04 2018-02-27 The University Of North Carolina At Chapel Hill Systems, methods, and computer readable media for high-frequency contrast imaging and image-guided therapeutics
GB2484753B (en) * 2010-08-20 2013-01-02 Surf Technology As Method for imaging of nonlinear interaction scattering
US9603582B2 (en) * 2011-08-26 2017-03-28 University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education Contrast assisted intravascular ultrasound imaging
EP4169451A1 (en) 2012-03-26 2023-04-26 Maui Imaging, Inc. Systems and methods for improving ultrasound image quality by applying weighting factors
CN203059751U (zh) * 2012-11-30 2013-07-17 深圳先进技术研究院 三排混频线阵超声探头及超声波基因转染系统
GB201421936D0 (en) * 2014-12-10 2015-01-21 Surf Technology As Method for imaging of nonlinear interaction scattering
WO2017091632A1 (en) 2015-11-25 2017-06-01 Fujifilm Sonosite, Inc. High frequency ultrasound transducer and method for manufacture
CN106901777A (zh) * 2017-02-24 2017-06-30 华中科技大学 一种多功能超声探头与微血管成像及血流速度检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111107791B (zh) 2023-08-11
EP3675742A4 (en) 2021-05-12
CN111107791A (zh) 2020-05-05
EP3675742A1 (en) 2020-07-08
US20190069879A1 (en) 2019-03-07
WO2019046337A1 (en) 2019-03-07
US11583253B2 (en) 2023-02-21
TWI716724B (zh) 2021-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI716724B (zh) 雙頻平面波超音成像系統
JP5575554B2 (ja) 超音波診断装置
US6464638B1 (en) Ultrasound imaging system and method for spatial compounding
US6425869B1 (en) Wideband phased-array transducer for uniform harmonic imaging, contrast agent detection, and destruction
EP3086885B1 (en) Ultrasound transducer with a variable thickness dematching layer
JP2012015680A (ja) 超音波プローブ及び超音波診断装置
US7056290B2 (en) Continuous depth harmonic imaging using transmitted and nonlinearly generated second harmonics
US8672850B1 (en) Focusing of a two-dimensional array to perform four-dimensional imaging
US20140330126A1 (en) Ultrasonic imaging apparatus and control method thereof
JP6114663B2 (ja) 超音波診断装置および超音波画像生成方法
KR102457217B1 (ko) 프로브 및 프로브의 제조방법
US10016179B2 (en) Probe and manufacturing method thereof
JP6944048B2 (ja) 超音波システムおよび超音波システムの制御方法
JP7211150B2 (ja) 超音波診断装置、超音波画像生成方法及びプログラム
JP2011109448A (ja) 超音波探触子およびそれを用いる超音波診断装置
JP2009136522A (ja) 超音波診断装置、ラジオ波焼灼治療装置、超音波診断治療システム及び超音波診断治療装置
JPH03261466A (ja) 超音波診断装置
JP7187165B2 (ja) 超音波プローブ及び超音波診断装置
JP5487810B2 (ja) 超音波診断装置
JP2002301072A (ja) 超音波撮像方法及び装置
JP2022174560A (ja) 超音波診断装置
JP2004113694A (ja) 超音波撮像装置及び超音波撮像方法
JP2024033403A (ja) 超音波診断装置及び超音波診断支援方法
KR20180097285A (ko) 초음파 프로브
JP2009022413A (ja) 超音波診断装置