JPH09131344A - 超音波撮像方法および装置並びに超音波探触子および超音波造影剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第２高調波による非線形超音波撮像を効率良
く行える超音波撮像方法および装置並びに超音波探触子
および超音波造影剤を実現する。 【解決手段】 送受信部２は、被検体に超音波を複数の
態様で送波し、各態様の送波に対応するエコー受信信号
同士で演算処理して第２高調波エコーを求めることを特
徴とする。超音波探触子１は周波数ｆ₀ の振動子と周波
数２ｆ₀ の振動子を有することを特徴とする。超音波造
影剤は粒径分布が１：２以内の可溶性マイクロバルーン
を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波撮像方法お
よび装置並びに超音波探接触子および超音波造影剤に関
する。さらに詳しくは、非線形な超音波反射特性を有す
るエコー源についての超音波撮像方法および装置並びに
超音波探接触子および超音波造影剤である。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波に対する微小気泡の共振性
非線形応答を利用した第２高調波イメージング法が検討
されつつある。また、そのための可溶性マイクロバルー
ン(micro balloon) を主成分とする造影剤の開発も行わ
れている。

【０００３】第２高調波イメージング法は、造影剤に含
まれる微小気泡が、その共振性非線形応答により、照射
された超音波の第２高調波を含むエコーを発生すること
を利用するものである。このエコーはドプラ信号の約１
００倍の感度を有する。受信した第２高調波のエコーに
基づいて造影剤注入部位についての画像が形成され、ま
た、造影剤の濃度の経時的変化に基づいて注目組織の機
能が測定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

（１）超音波撮像装置においては、超音波の集束波面を
送波するので焦点における非線形作用は避けられない現
象であり、焦点近傍および以遠では送波パルス自身がす
でに第２高調波成分を大量に持っている。したがって、
それによって造影剤以外からも第２高調波エコーが発生
し造影剤からのエコーと区別できない。

【０００５】このような送波パルスの非線形作用による
妨害を目立たなくするためには、送波レベルを通常の撮
像に用いられるレベルの数分の１以下に落とさなければ
ならないが、観測したい２次効果の大きさは送波レベル
の２乗に比例するので、送波レベルを落とすことはエコ
ー受信に関して２重に不利に作用する。

【０００６】（２）超音波送波用の送信信号それ自身に
も第２高調波ないし観測系の受信周波数帯域に抵触する
ような周波数成分が含まれている場合があり、そのエコ
ーもまた造影剤のエコーと区別がつかない。

【０００７】これを防ぐには、超音波探触子の各振動子
エレメント毎に送信用のリニアアンプ(linear amplifie
r)ないしは厳重なローパスフィルタを用い、送信信号に
そのような周波数成分が含まれないようにする必要があ
る。

【０００８】しかし、電子走査型の超音波探触子におい
ては高性能になるほど多数の振動子エレメントが用いら
れるので、そのような多数の振動子エレメント毎に送信
用のリニアアンプやローパスフィルタを用いることは装
置の簡素化、小形化、低消費電力化に対して大きな障害
となる。

【０００９】（３）第２高調波による撮像においては、
基本波を送波して２倍の周波数のエコーを受信するので
あるから、広帯域の超音波探触子が必要である。比帯域
幅の確保を入れると上下の周波数比で１３０％ないし１
５０％もの超広帯域の超音波探触子を必要とする。これ
に対して通常の超音波撮像に用いられる超音波探触子の
比帯域幅は７０％程度であるので、そのまま使用するこ
とはできない。比帯域幅が１００％を越える超音波探触
子を設計することは可能であるが、３〜４層以上の音響
整合層を必要とする等の理由により実現化には多大の困
難を伴う。

【００１０】（４）マイクロバルーンの共振周波数f₀は
半径r₀に対し

【００１１】

【数１】

【００１２】という関係がある。マイクロバルーンが第
２高調波を送り返して来るのは、この共振周波数の前後
のあまり広くない周波数帯域である。このため、マイク
ロバルーンの粒径に分布があるとその中の一部しか非線
形エコーの発生に貢献せず効率が悪い。

【００１３】（５）マイクロバルーン造影剤を被検体に
注入し、その濃度の経時変化から注目する組織の機能を
計測する場合、所定の時間にわたって継続的に同一部位
を捉え続けなければならない。しかし、体内組織の運動
や被検体の体動等のために注目部位は逃げやすくその追
跡は容易ではない。

【００１４】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、第２高調波による非線形超
音波撮像を効率良く行える超音波撮像方法および装置並
びに超音波探接触子および超音波造影剤を実現すること
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

（１）課題を解決するための第１の発明は、被検体に超
音波を送波しそのエコーの第２高調波成分を利用する超
音波撮像方法において、被検体に第１の強度の超音波と
前記第１の強度の実質的に１／ｋ倍の第２の強度の超音
波とを交互に送波し、前記第１の強度で送波した超音波
に基づくエコーと前記第２の強度で送波した超音波に基
づくエコーとを受信し、前記第２の強度で送波した超音
波に基づくエコー受信信号を実質的にｋ倍した信号と前
記第１の強度で送波した超音波に基づくエコー受信信号
との差の信号を利用することを特徴とする超音波撮像方
法である。

【００１６】課題を解決するための第１の発明におい
て、ｋを２とすることが信号処理が容易になる点で好ま
しい。この場合、前記第２の強度での送波を２回行い、
それに基づく２回の受信信号を加算することによって実
質的に２倍することがノイズを低減する点で好ましい。

【００１７】課題を解決するための第１の発明によれ
ば、超音波の送波を２種類の強度で行い、それらに対応
して得られる２種類のエコー受信信号の差を求めるよう
にしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等
を用いないで抽出することができる超音波撮像方法が実
現できる。

【００１８】（２）課題を解決するための第２の発明
は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第２高調波成
分を利用する超音波撮像方法において、被検体に第１の
位相の超音波と前記第１の位相とは実質的に１８０°異
なる第２の位相の超音波とを交互に送波し、前記第１の
位相で送波した超音波に基づくエコーと前記第２の位相
で送波した超音波に基づくエコーとを受信し、前記第１
の位相で送波した超音波に基づくエコー受信信号と前記
第２の位相で送波した超音波に基づくエコー受信信号と
の和の信号を利用することを特徴とする超音波撮像方法
である。

【００１９】課題を解決するための第２の発明におい
て、前記第１の位相とは実質的に９０°位相が異なる第
３の位相の超音波と実質的に２７０°位相が異なる第４
の位相の超音波とをそれぞれ送波し、前記第１〜４の位
相で送波した超音波に対するエコー受信信号の和の信号
を求めることが非線形エコー源からのドプラ信号を得る
点で好ましい。

【００２０】課題を解決するための第２の発明によれ
ば、超音波の送波を複数の位相で行い、それらに対応し
て得られる複数のエコー受信信号の和を求めるようにし
たので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用
いないで抽出することができる超音波撮像方法が実現で
きる。

【００２１】（３）課題を解決するための第３の発明
は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第２高調波成
分を利用する超音波撮像方法において、基本周波数より
所定周波数だけ高い周波数の信号と前記基本周波数より
前記所定周波数だけ低い周波数の信号とを合成した送信
信号に基づく超音波を被検体に送波することを特徴とす
る超音波撮像方法である。

【００２２】課題を解決するための第３の発明によれ
ば、送波超音波の２つの周波数が非線形エコー源におい
てミキシングされるので、基本周波数の２倍の周波数の
エコー信号を得ることができる超音波撮像方法が実現で
きる。

【００２３】（４）課題を解決するための第４の発明
は、被検体に超音波を送波し、前記送波した超音波に基
づくエコーを受信し、前記エコー受信信号をその基本波
の半波長分ずらした信号と前記エコー受信信号との和の
信号を求めることを特徴とする超音波撮像方法である。

【００２４】課題を解決するための第４の発明によれ
ば、基本波の半波長ずらしの加算によって、基本波成分
を消去し第２高調波成分を抽出することができる超音波
撮像方法が実現できる。

【００２５】（５）課題を解決するための第５の発明
は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第２高調波成
分を利用する超音波撮像方法において、超音波ビームの
形成に関わる１対の振動子について、前記１対の振動子
から送波された超音波が形成する送波ビームにおいて振
動周波数の第２高調波成分が互いに打ち消し合う位相と
なるように１対の送信信号で駆動するとともに、前記１
対の振動子の受信信号が形成する受波ビームにおいて振
動周波数の第２高調波成分が互いに強め合う位相となる
ように１対の受信信号を加算することを特徴とする超音
波撮像方法である。

【００２６】課題を解決するための第５の発明によれ
ば、超音波ビームの形成に関わる１対の振動子につい
て、１対の送信信号で駆動するとともにそれら振動子の
１対の受信信号を加算するようにしたので、送波ビーム
には第２高調波成分が含まれず、また、受波ビームには
第２高調波成分のみが含まれる超音波撮像方法を実現す
ることができる。

【００２７】（６）課題を解決するための第６の発明
は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第２高調波成
分を利用する超音波撮像方法において、被検体内を超音
波ビームで３次元的に走査して被検体内の注目点の変位
を求め、前記注目点の変位に基づいて関心領域を追跡す
ることを特徴とする超音波撮像方法である。

【００２８】課題を解決するための第６の発明におい
て、少なくとも１回は被検体内を精密に３次元走査して
この精密な走査に基づく３次元像を求め、以後は被検体
内の前記注目点のみを走査して前記注目点の変位に基づ
いて前記３次元像を変形させることが実時間の３次元像
を得る点で好ましい。

【００２９】課題を解決するための第６の発明によれ
ば、注目点の変位に基づいて関心領域を追跡するように
したので、特徴が明確でない関心領域についてその変位
を追跡でき、造影剤を用いた計測を正確に行うことがで
きる超音波撮像方法が実現できる。

【００３０】（７）課題を解決するための第７の発明
は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第２高調波成
分を利用する超音波撮像装置において、被検体に第１の
強度の超音波と前記第１の強度の実質的に１／ｋ倍の第
２の強度の超音波とを交互に送波する送波手段と、前記
第１の強度で送波した超音波に基づくエコーと前記第２
の強度で送波した超音波に基づくエコーとを受信する受
信手段と、前記第２の強度で送波した超音波に基づくエ
コー受信信号を実質的にｋ倍した信号と前記第１の強度
で送波した超音波に基づくエコー受信信号との差の信号
を求める演算手段とを具備することを特徴とする超音波
撮像装置である。

【００３１】課題を解決するための第７の発明におい
て、ｋを２とすることが信号処理が容易になる点で好ま
しい。この場合、前記第２の強度での送波を２回行い、
それに基づく２回の受信信号を加算することによって実
質的に２倍することがノイズを低減する点で好ましい。

【００３２】課題を解決するための第７の発明によれ
ば、超音波の送波を２種類の強度で行い、それらに対応
して得られる２種類のエコー受信信号の差を求めるよう
にしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等
を用いないで抽出することができる超音波撮像装置が実
現できる。

【００３３】（８）課題を解決するための第８の発明
は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第２高調波成
分を利用する超音波撮像装置において、被検体に第１の
位相の超音波と前記第１の位相とは実質的に１８０°異
なる第２の位相の超音波とを交互に送波する送波手段
と、前記第１の位相で送波した超音波に基づくエコーと
前記第２の位相で送波した超音波に基づくエコーとを受
信する受信手段と、前記第１の位相で送波した超音波に
基づくエコー受信信号と前記第２の位相で送波した超音
波に基づくエコー受信信号との和の信号を求める演算手
段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置であ
る。

【００３４】課題を解決するための第８の発明におい
て、前記第１の位相とは実質的に９０°位相が異なる第
３の位相の超音波と実質的に２７０°位相が異なる第４
の位相の超音波とをそれぞれ送波し、前記第１〜４の位
相で送波した超音波の対するエコー受信信号の和の信号
を求めることが非線形エコー源からのドプラ信号を得る
点で好ましい。

【００３５】課題を解決するための第８の発明によれ
ば、超音波の送波を複数の位相で行い、それらに対応し
て得られる複数のエコー受信信号の和を求めるようにし
たので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等を用
いないで抽出することができる超音波撮像装置が実現で
きる。

【００３６】（９）課題を解決するための第９の発明
は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第２高調波成
分を利用する超音波撮像装置において、基本周波数より
所定周波数だけ高い周波数の信号と前記基本周波数より
前記所定周波数だけ低い周波数の信号とを合成した送信
信号に基づく超音波を被検体に送波する送波手段を具備
することを特徴とする超音波撮像装置である。

【００３７】課題を解決するための第９の発明によれ
ば、送波超音波の２つの周波数が非線形エコー源におい
てミキシングされるので、基本周波数の２倍の周波数の
エコー信号を得ることができる超音波撮像装置が実現で
きる。

【００３８】（１０）課題を解決するための第１０の発
明は、被検体に超音波を送波する送波手段と、前記送波
した超音波に基づくエコーを受信する受信手段と、前記
エコー受信信号をその基本波の半波長分ずらした信号と
前記エコー受信信号との和の信号を求める演算手段とを
具備することを特徴とする超音波撮像装置である。

【００３９】課題を解決するための第１０の発明によれ
ば、基本波の半波長ずらしの加算によって、基本波成分
を消去し第２高調波成分を抽出することができる超音波
撮像装置が実現できる。

【００４０】（１１）課題を解決するための第１１の発
明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第２高調波
成分を利用する超音波撮像装置において、超音波ビーム
の形成に関わる１対の振動子について前記１対の振動子
から送波された超音波が形成する送波ビームにおいて振
動周波数の第２高調波成分が互いに打ち消し合う位相と
なるように１対の送信信号で駆動する駆動手段と、前記
１対の振動子の受信信号が形成する受波ビームにおいて
振動周波数の第２高調波成分が互いに強め合う位相とな
るように１対の受信信号を加算する加算手段とを具備す
ることを特徴とする超音波撮像装置である。

【００４１】課題を解決するための第１１の発明によれ
ば、超音波ビームの形成に関わる１対の振動子につい
て、１対の送信信号で駆動するとともにそれら振動子の
１対の受信信号を加算するようにしたので、送波ビーム
には第２高調波成分が含まれず、また、受波ビームには
第２高調波成分のみが含まれる超音波撮像装置を実現す
ることができる。

【００４２】（１２）課題を解決するための第１２の発
明は、被検体に超音波を送波しそのエコーの第２高調波
成分を利用する超音波撮像装置において、被検体内を超
音波ビームで３次元的に走査する走査手段と、エコー受
信信号から被検体内の注目点の変位を求める変位算出手
段と、前記注目点の変位に基づいて関心領域を追跡する
追跡手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装置
である。

【００４３】課題を解決するための第１２の発明におい
て、少なくとも１回は被検体内を精密に３次元走査して
この精密な走査に基づく３次元像を求め、以後は被検体
内の前記注目点のみを走査して前記注目点の変位に基づ
いて前記３次元像を変形させることが実時間の３次元像
を得る点で好ましい。

【００４４】課題を解決するための第１２の発明によれ
ば、注目点の変位に基づいて関心領域を追跡するように
したので、特徴が明確でない関心領域についてその変位
を追跡でき、造影剤を用いた計測を正確に行うことがで
きる超音波撮像装置が実現できる。

【００４５】（１３）課題を解決するための第１３の発
明は、第１の周波数を含む周波数帯域を有する第１の振
動子と、前記第１の周波数の２倍の周波数を含む周波数
帯域を有する第２の振動子とを具備することを特徴とす
る超音波探接触子である。

【００４６】課題を解決するための第１１の発明におい
て、前記第１の振動子と前記第２の振動子が互い違いに
配列されることが振動子アレイを均一化する点で好まし
い。また、課題を解決するための第１３の発明におい
て、振動子アレイが前記第１の振動子が連なったアレイ
と前記第２の振動子が連なったアレイによって構成され
ることが製作が容易になる点で好ましい。

【００４７】課題を解決するための第１３の発明によれ
ば、第１の振動子と第２の振動子を備えることにより、
ｆ₀ と２ｆ_o の２つの周波数を有する超音波探接触子を
実現することができる。

【００４８】（１４）課題を解決するための第１４の発
明は、可溶性のマイクロバルーンの粒径分布が実質的に
１：２以内であることを特徴とする超音波造影剤であ
る。課題を解決するための第１４の発明によれば、マイ
クロバルーンの粒径分布を１：２としたので励起超音波
に対して効率よく非線形エコーを発生する超音波造影剤
を実現することができる。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 （１）全体構成 図１に超音波診断装置のブロック図を示す。本装置は本
発明の実施の一形態である。なお、本装置の構成によっ
て本発明の装置に関する実施の一形態が示される。ま
た、本装置の動作によって本発明の方法に関する実施の
一形態が示される。

【００５０】図１において、超音波プローブ１は図示し
ない被検体に超音波ビームを送波するとともに被検体か
らのエコーを受波するものである。超音波プローブ１は
本発明における超音波探触子の実施の形態の一例であ
る。被検体には可溶性マイクロバルーンを主体とする造
影剤が注入され、この造影剤に基づいて超音波撮像が行
われる。なお、造影剤については後に改めて説明する。

【００５１】超音波プローブ１は周波数帯域が異なる２
種類の振動子エレメントを有している。一方の振動子エ
レメントの周波数帯域にはマイクロバルーンの共振周波
数が含まれ、他方の振動子エレメントの周波数帯域には
その２倍の周波数が含まれる。超音波プローブ１につい
ては後に改めて説明する。

【００５２】送受信部２は超音波プローブ１を駆動して
超音波ビームを送波させるとともに超音波プローブ１の
エコー受波信号を受信するものである。被検体内は超音
波ビームが形成する音線によって走査される。送受信部
２は所定の基本周波数の送信信号で超音波プローブ１を
駆動するとともに受信信号からその第２高調波成分を抽
出する構成になっている。送受信部２は本発明における
送波手段、受信手段および走査手段の実施の形態の一例
である。送受信部２については後に改めて説明する。

【００５３】送受信部２が受信したエコー信号は、Ｂモ
ード処理部３で処理されＢモード画像データが作成され
る。Ｂモード処理部３は動作切り換えによりＭモード画
像データを作成することもできる。

【００５４】また、送受信部２が受信したエコー信号
は、ドプラ処理部４で処理されドプラスペクトラムデー
タが作成される。ドプラ処理にはパルスドプラモードと
ＣＷ(continuous wave) ドプラモードとがある。

【００５５】また、送受信部２が受信したエコー信号
は、カラードプラ処理部５で処理されカラードプラ画像
データが作成される。カラードプラ画像はＣＦＭ(color
flowmapping)画像とも呼ばれる。

【００５６】ディジタル・スキャン・コンバータ部６は
Ｂモード画像データ、ドプラスペクトラムデータおよび
カラードプラ画像データについて走査変換した映像信号
を表示部７と録画部８に入力するものである。

【００５７】表示部７は映像入力信号に基づいて画像を
表示するものである。録画部８は映像入力信号を録画す
るものである。録画部８としては例えばビデオテープレ
コーダ(video taperecorder)が用いられる。

【００５８】データ処理部９は以上の各部と信号の授受
を行いかつデータ処理を行って各部の動作を制御する。
データ処理部９は、また、造影剤画像の濃度の経時変化
に基づいて組織機能の計測をも行う。その際、注目する
部位が体動等により変位する場合でもそれを自動的に追
跡するようになっている。データ処理部９は本発明にお
ける変位検出手段および追跡手段の実施の形態の一例で
ある。このような変位検出および追跡については後に改
めて説明する。

【００５９】データ処理部９はコンピュータとデータ処
理プログラムによって構成される。データ処理部９はま
た記憶部１０に対してデータの読出および書込を行う。
記憶部１０には後述の３次元画像データが記憶される。
操作部１１は操作者によって操作されデータ処理部９に
入力信号や指令信号を与えるものである。

【００６０】（２）造影剤 一般的な造影剤としての基本波での反射強度はマイクロ
バルーンの径が大きいほど大きい。そこで、末梢血行系
で塞栓が起きる限界寸法の数μｍ近辺を粒径の分布中心
とされる。この場合、超音波の最適照射周波数は２〜１
ＭＨｚないしそれ以下になり、そのエコーに含まれる第
２高調波の周波数は通常の超音波撮像における観測系の
周波数帯域に入る。したがって、観測系としては通常の
超音波撮像における観測系を利用し、送波を通常の超音
波撮像の半分の周波数で行うのが良いことになる。

【００６１】マイクロバルーンの粒径に分布があるとそ
の中の一部しか非線形エコーの発生に貢献せず効率が悪
いので、粒径分布が狭い（分布曲線が鋭い）マイクロバ
ルーンを用いることにする。粒径の分布は、径の最小値
と最大値の比が１：２以内であることが非線形エコーの
発生効率を高める点で好ましい。また、粒径分布を狭く
すると非線形エコーの周波数分布が狭くなり、フィルタ
で分離するのに極めて好都合になる。

【００６２】（３）超音波プローブ 図２に、超音波プローブ１の実施の形態の一例を断面図
によって示す。図２において、振動子アレイ１０１がバ
ッキング材１０２上に設けられている。なお、音響整合
層等については図示を省略する。振動子アレイ１０１は
２種類の振動子エレメントａとｂを互い違いに配置する
ことによって構成される。

【００６３】なお、振動子エレメントａ，ｂは互い違い
にせずに、図３に示すように、振動子エレメントａのみ
によるアレイと振動子エレメントｂのみによるアレイを
１列に並べるようにしても良い。

【００６４】図２の構成は２種類の振動子エレメントが
アレイの全長にわたって均一に分布する点で好ましい。
図３の構成はアレイの製作が容易な点で好ましい。振動
子エレメントａおよび振動子エレメントｂはそれぞれ例
えば６４チャンネル分ずつ設けられる。１チャンネルは
１つの振動子エレメントで構成しても良く、また、複数
の振動子エレメントで構成しても良い。

【００６５】振動子エレメントａおよびｂはそれぞれ異
なった周波数帯域を有する。それらの周波数帯域の例を
図４に示す。図４において、Ｂａが振動子エレメントａ
の周波数帯域、Ｂｂが振動子エレメントｂの周波数帯域
である。

【００６６】周波数帯域Ｂａの下限付近がマイクロバル
ーンの共振周波数ｆ₀（例えば２ＭＨｚ）に相当するよ
うになっている。周波数帯域Ｂｂの上限付近が第２高調
波の周波数２ｆ₀ （例えば４ＭＨｚ）に相当するように
なっている。

【００６７】帯域ＢａおよびＢｂはいずれも比帯域幅が
例えば７０％となっている。これによって、帯域Ｂａの
高域部分と帯域Ｂｂの低域部分が重複し共通帯域Ｂｃが
形成される。

【００６８】超音波の送波は振動子エレメントａが形成
する６４チャンネルのアレイにより帯域Ｂａで行われ、
受波は振動子エレメントｂが形成する６４チャンネルの
アレイにより帯域Ｂｂで行われる。これによって、周波
数ｆ₀ によってマイクロバルーンの励振が行われ、マイ
クロバルーンの共振による第２高調波２ｆ₀ のエコーが
受波される。

【００６９】すなわち、単一の超音波プローブによりマ
イクロバルーン励振周波数とその第２高調波をともに取
り扱うことができる。なお、送波および受波に際して送
受信部２により超音波のビームフォーミングが行われる
のはいうまでもない。エコー受信信号は動作モードに応
じて、Ｂモード画像、ドプラスペクトラム画像、ＣＦＭ
画像等の形成に利用される。

【００７０】なお、マイクロバルーンを用いない通常の
撮像を行う時は、振動子エレメントａのアレイのみによ
る送受波、振動子エレメントｂのアレイのみによる送受
波、および振動子エレメントａのアレイと振動子エレメ
ントｂのアレイとを同時に使用した送受波を行うことが
できる。

【００７１】振動子エレメントａのアレイのみによる送
受波を行う場合は、周波数帯域がＢａの６４チャンネル
のプローブとして使用することができる。振動子エレメ
ントｂのアレイのみによる送受波を行う場合は、周波数
帯域がＢｂの６４チャンネルのプローブとして使用する
ことができる。振動子エレメントａのアレイと振動子エ
レメントｂのアレイとを同時に使用した場合は、周波数
帯域がＢｃの１２８チャンネルのプローブとして使用す
ることができる。

【００７２】超音波プローブ１の実施の他の形態を図５
および図６に示す。図５は平面図、図６はＡ−Ａ断面図
である。図５および図６において、円板状の振動子アレ
イ１０３がバッキング材１０４の上に設けられる。振動
子アレイ１０３は２種類の振動子エレメントａおよびｂ
によって構成される。

【００７３】振動子エレメントａと振動子エレメントｂ
は扇形の振動板として形成され、バッキング材１０４の
上に互い違いに配置されて全体として円板状のアレイを
構成している。円板状のアレイを凹面形にするのが超音
波ビームを集束させる点で好ましい。

【００７４】振動子エレメントは例えば全体として偶数
個（２，４，６，８，…）用いられ、振動子エレメント
ａとｂに半数ずつに割り当てられる。その場合、各エレ
メントを同一の形状にすると、それぞれの円板材料から
切り取った振動子エレメントを全部無駄なく用いて２組
のプローブを作ることができ、材料の利用率が高くな
る。

【００７５】振動子エレメント配列の他の形態を図７〜
図９に示す。図７に示す配列は、ストライプ状の振動子
エレメントａ，ｂを交互に配列したものである。この配
列は振動子エレメントの密度を高める点で好ましい。図
８に示す配列は、賽の目状の振動子エレメントａ，ｂを
モザイク状（市松模様）に配列したものである。この配
列は振動子エレメントの密度をさらに高める点で好まし
い。

【００７６】図９に示す配列は、円環状の振動子エレメ
ントａの内側に円板状の振動子エレメントｂを同心的に
配置したものである。なお、両者の関係を入れ換えて振
動子エレメントｂを円環状とし振動子エレメントａを円
板状としても良い。この配列は構成が単純な点で好まし
い。

【００７７】振動子エレメントａは振動周波数ｆ₀ を有
するものであり、振動子エレメントｂは振動周波数２ｆ
₀ を有するものである。マイクロバルーン造影剤を用い
る場合、超音波の送波は振動子エレメントａによって行
われ、受波は振動子エレメントｂによって行われる。マ
イクロバルーン造影剤を用いない場合は、振動子エレメ
ントａまたはｂの何れか一方または両方を用いた送受波
を行うことができる。

【００７８】図５〜９に示す超音波プローブはＣＷドプ
ラ用のプローブとして用いるのに好適である。勿論それ
に限定されるものではなく、メカニカル・セクタスキャ
ン用のプローブまたはコンパウンドスキャン用のプロー
ブとして用いるようにしても良い。

【００７９】（４）送受信部 図１０に、送受信部２の実施の形態の一例のブロック図
を１チャンネル分について示す。同様な構成が各チャン
ネル毎に設けられる。図１０において、送信信号発生器
２０１から発生する送信信号は、送信器２０２で増幅さ
れ、フィルタ２０３でフィルタリングされ、送受切換ス
イッチ２０４を通じて振動子エレメント１００に与えら
れ、超音波として送波されるようになっている。なお、
送波に当たっては、図示しないビームフォーマによって
送波ビームのステアリングないしフォーカシング等が行
われる。

【００８０】振動子エレメント１００が受波したエコー
信号は、送受切換スイッチ２０４を通じて受信器２０５
に入力され、受信器２０５で増幅され、フィルタ２０６
でフィルタリングされ、Ａ／Ｄ変換器２０７でアナログ
／ディジタル変換されてメモリ２０８に記憶される。な
お、受信に当たっては、図示しないビームフォーマによ
って受波ビームのステアリングないしフォーカシング等
が行われる。

【００８１】送信信号発生器２０１から発生する送信信
号の周波数、振幅、位相、継続時間等はコントローラ２
０９によって制御されるようになっている。送受切換ス
イッチ２０４の切換やＡ／Ｄ変換器２０７の動作タイミ
ングもコントローラ２０９によって制御される。

【００８２】コントローラ２０９は例えばＭＰＵ(micro
processor unit)によって構成される。コントローラ２
０９は、また、メモリ２０８に記憶されたデータについ
て後述するような演算を行う。コントローラ２０９は本
発明における演算手段の実施の形態の一例である。

【００８３】送信信号発生器２０１の出力振幅の切換に
より、同一音線につき１００％振幅の送波と５０％振幅
の送波が交互に繰り返され、それらの送波に対応する２
種類の受信信号がメモリ２０８に記憶される。

【００８４】送波振幅の切換は、音線毎に逐一行っても
良く、また、超音波走査のフレーム毎に行うようにして
も良い。音線毎に逐一行うのは２種類の送波の時間差が
少ない点で好ましい。フレーム毎に行うのは振幅の切換
頻度を落とせる点で好ましい。

【００８５】コントローラ２０９は、同一音線の受信信
号毎に、５０％送波による受信信号を２倍して１００％
送波による受信信号との差を求め１回分の受信信号とす
る。被検体内のエコー源が全て線形の反射源であると
き、すなわち送波振幅に比例したエコーを返すものであ
るときは、１００％送波による受信信号と５０％送波に
よる受信信号を２倍したものとは全ての周波数成分が同
じ値になる。したがって、両者の差を求めることによ
り、送波の基本波成分はもとより送波にもともと含まれ
ている高調波成分も相殺されて消える。

【００８６】これに対して、被検体内にマイクロバルー
ン造影剤があるときはそのエコーの中の非線形成分は送
波振幅の２乗に比例するので、１００％送波による受信
信号と５０％送波による受信信号を２倍したものとの間
には相違が生じる。したがって両者の差を求めることに
よりこのような非線形エコー源からのエコーを得ること
ができる。

【００８７】すなわち、第２高調波を取り出すためのフ
ィルタ等を特に用いなくても非線形エコー源からのエコ
ーだけを得ることができる。さらに、第２高調波を取り
出すためのフィルタを用いたとしてもそれを通過してし
まう、送信系および受信系にもともと含まれる非線形成
分も取り除くことができる。

【００８８】したがって、送信器２０２および受信器２
０５として特別にリニアリティの良いものを用いる必要
はなく、通常の超音波撮影に用いられるものをそのまま
用いて良い。また、フィルタ２０３および２０６も通常
の超音波撮影に用いられるものをそのまま用いて良く、
それぞれ厳格なローパスフィルタおよび第２高調波フィ
ルタである必要はない。すなわち、第２高調波による超
音波撮影のために特別な送受信機構を必要としない。

【００８９】なお、送波の振幅は１００％と５０％に限
らず、所定のレベルとその１／２として良い。また、１
／２とは限らず任意の比率１／ｋ（ｋ＞１）とし、対応
する受信信号をｋ倍するようにしても良い。

【００９０】また、１／２レベル送波による受信信号を
２倍する代わりに、１／２レベルでの送受信を同一音線
に２回行って得られた受信信号を加算するようにしても
良い。この方法は、加算によるノイズの平均化作用によ
りノイズの少ない受信信号が得られる点で好ましい。

【００９１】図１１に、送受信部２の実施の形態の他の
例のブロック図を１チャンネル分について示す。図１１
において、図１０と同様の部分には同一の記号を付して
説明を省略する。図１１においてはフィルタ２０６とＡ
／Ｄ変換器２０７の間に復調器２１０が挿入されてお
り、これによって、受信信号を周波数２ｆ₀ で復調する
ようになっている。

【００９２】コントローラ２０９によって送信信号発生
器２０１の出力位相を切り換えることにより、同一音線
につき、周波数ｆ₀ の０°位相の送波と１８０°位相の
送波が交互に繰り返される。なお、送波位相の切換は超
音波走査のフレーム単位で行うようにしても良い。

【００９３】それらの送波に対応する２種類の受信信号
が復調器２１０により２ｆ₀ で復調されＡ／Ｄ変換器２
０７でディジタル信号に変換されてメモリ２０８に記憶
される。コントローラ２０９は、０°位相の送波に対す
る受信信号と１８０°位相の送波に対する受信信号との
和を求め１回分の受信信号とする。

【００９４】受信信号が２ｆ₀ で復調されることによ
り、復調後の信号において基本周波数成分については０
°位相の送波に対応する受信信号と１８０°位相の送波
に対応する受信信号は互いに逆極性となるので、和をと
ることにより相殺される。

【００９５】一方、第２高調波成分については基本周波
数ｆ₀ の１８０°の位相シフトは３６０°の位相シフト
に相当するから、復調後の信号において０°位相の送波
に対応する受信信号と１８０°位相の送波に対応する受
信信号は同極性となり和をとることにより倍加する。す
なわち、エコーの基本周波成分は相殺され第２高調波成
分が強め合うので、特別なフィルタを用いなくても第２
高調波のみのエコーを得ることができる。以上の状況を
図１２に示す。

【００９６】観点を変えて説明すれば、図１３に示すよ
うに一定の繰り返し周期ＰＲＴ(pulse repetition tim
e) で発生する周波数ｆ₀ のパルス信号のフーリエ変換
は図１４に示すようになり、周波数ｆ₀ の部分の周波数
スペクトラムと周波数２ｆ₀ の部分のそれとはぴったり
一致する順序で並ぶ。ここで、スペクトラムの間隔はＰ
ＲＦ(pulse repetition frequency)となる。ＰＲＦはＰ
ＲＴの逆数である。

【００９７】これに対して、本形態のようにＰＲＴ毎に
パルスの位相を反転すると（図１５）その周波数スペク
トラムは図１６に示すようになる。すなわち、第２高調
波２ｆ₀ はＰＲＦの奇数次になり、基本周波数ｆ₀ の位
置にはスペクトラムが存在しなくなる。

【００９８】ただし、基本周波数成分にドプラシフトが
ある場合、その分は相殺されずドプラ信号として残る。
したがって、本形態はＢモード用に第２高調波成分を抽
出する用途に加えて、ドプラモード用に基本周波数成分
のドプラシフト成分を抽出する用途にも適用できる。

【００９９】ＣＷドプラモードを実施するときは、図１
７に示すように送信信号発生器２０１に周波数ｆ₀ の連
続波を発生させ、その位相を一定の周期で０°と１８０
°とに切り換える。このとき、エイリアシングを防止す
るため位相切換の周期の逆数（ＰＲＦ相当）の１／２は
検出したいドプラシフトより十分大きくする必要があ
る。

【０１００】送波の実施形態の他の例としては、基本周
波数ｆ₀ の送信信号を９０°ずつ位相を変えて同一音線
に４回ずつ送波する方法もある。すなわち、０°，９０
°，１８０°および２７０°の位相で順次に送波するも
のである。そして、それぞれのエコー受信信号を２ｆ₀
で復調しディジタル化してメモリ２０８に記憶し、次い
で４つの受信信号を全加算する。

【０１０１】この場合、基本周波数ｆ₀ の９０°は第２
高調波の１８０°に相当するから４つの受信信号を全加
算することにより基本周波数成分に加えて第２高調波成
分も打ち消す。この状況を図１８に示す。

【０１０２】このとき、第２高調波成分にドプラシフト
がある場合はその成分は４つの信号の全加算によっても
打ち消されないで残る。すなわち、本形態は主として第
２高調波のドプラシフトを抽出するものとなる。ただ
し、基本周波数のドプラシフトもある成分は抽出され
る。

【０１０３】ＣＷドプラモードを実施するときは、図１
９に示すように送信信号発生器２０１に周波数ｆ₀ の連
続波を発生させ、その位相を一定の周期で０°，９０
°，１８０°，２７０°と切り換える。このとき、位相
切換の周期の逆数（ＰＲＦ相当）の１／２は検出したい
ドプラシフトより十分大きくしてエイリアシングを防止
する必要がある。

【０１０４】図２０に、第２高調波成分についてＣＷド
プラモードを実施するときの送信信号の他の形態を示
す。図２０に示す送信信号は周波数がｆ₀＋Δｆとｆ₀−
Δｆの２つの信号を合成したものである。

【０１０５】この信号が非線形エコー源に照射されると
その非線形性により周波数ｆ₀＋Δｆとｆ₀−Δｆのミキ
シングが行われ周波数２ｆ_o のエコーが得られる。この
状態を図２１にスペクトラムによって示す。

【０１０６】図２１に示すように、このような送受信に
よれば送信信号に基本周波数ｆ₀ が含まれなくなるの
で、それを除去するための手段を全く必要とせずに第２
高調波成分に関するＣＷドプラ計測を行うことができ
る。なお、この場合もΔｆ／２は検出したいドプラシフ
トより十分大きくしてエイリアシングを防止する必要が
ある。

【０１０７】図２２に、送受信部２の実施の形態の他の
例のブロック図を１チャンネル分について示す。図２２
において、図１０と同様の部分には同一の記号を付して
説明を省略する。図２２においてはＡ／Ｄ変換器２０７
とメモリ２０８の間に基本波除去器２１１が挿入されて
おり、これによって、受信信号から基本周波数ｆ₀ の成
分が除去されるようになっている。

【０１０８】基本波除去器２１１は、図２３に示すよう
に、基本波の半波長（λ／２）に相当する遅延時間を有
する遅延回路２１２を通した信号とそれを通さない信号
との和を加算器２１３で加算するように構成されてい
る。遅延回路２１２は例えばシフトレジスタ等によって
実現される。

【０１０９】遅延回路２１２を通ることにより基本波成
分は位相が１８０°変わるが、第２高調波成分は３６０
°変わる。したがって、これらが遅延を受けない入力信
号と加算されることにより、基本波成分は打ち消し合っ
て消滅し第２高調波成分が倍加する。すなわち、第２高
調波の抽出が行われる。

【０１１０】なお、遅延回路２１２にアナログ遅延回路
を用い加算器２１３にアナログ加算器を用いることによ
りアナログの基本波除去器を構成することができる。そ
の場合は基本波除去器はＡ／Ｄ変換器２０７の前に設け
られる。

【０１１１】基本波除去器２１１はコントローラ２０９
の機能によって実現するようにしても良い。すなわち、
メモリ２０８に記憶された受信信号について、コントロ
ーラ２０９により同一音線の信号同士を基本波の半波長
だけずらして加算すれば良い。これによって基本波成分
を消去して第２高調波成分を抽出することができる。こ
のようにするれば基本波除去器２１１のハードウェアを
省略することができるので好都合である。

【０１１２】図２４に、送受信部２の実施の形態の他の
例のブロック図を隣合う２チャンネル分について示す。
同様なチャンネル対が超音波プローブ１の全ての振動子
について設けられる。図２４において、図１０と同様の
部分には同一の記号を付して説明を省略する。

【０１１３】ここで、これら２つのチャンネルは送波お
よび受波の超音波ビームの形成に関わる１対のチャンネ
ルである。両チャンネルにおいて、送信信号発生器２０
１（２０１’）〜送受信切換スイッチ２０４（２０
４’）およびコントローラ２０９は本発明における駆動
手段の実施の形態の一例である。また、コントローラ２
０９は本発明における加算手段の実施の形態の一例であ
る。

【０１１４】コントローラ２０９は送信信号発生器２０
１および２０１’を制御してそれらが発生する送信信号
の間に基本波の９０°に相当する位相差を与えるように
なっている。これによって、振動子１００および１０
０’からはこのような位相差を持つ超音波がそれぞれ送
波される。

【０１１５】なお、図示しないビームフォーマにより、
振動子１００および１００’から送波される超音波は同
一の音線ないし焦点を持つようにビームフォーミング処
理される。ただし、ビームフォーミングによって上記９
０°の位相差を損なわないようになっている。

【０１１６】基本波の９０°に相当する位相差を与える
方法としては、送信信号発生器２０１と２０１’が発生
する送信信号の波形を互いに９０°の位相差を持つもの
にする方法と、同一の波形について９０°の位相差に相
当する時間差を与える方法がある。後者は実現が容易な
点で好ましい。

【０１１７】あるいは、振動子１００および１００’の
超音波放射面の位置を基本波の９０°すなわち基本波の
４分の１波長（λ／４）に相当する距離だけ超音波の進
行方向に異ならせるようにしても良い。この場合、送信
信号発生器２０１，２０１’が発生する送信信号の位相
を変えないで良いのが好ましい。

【０１１８】基本波の９０°に相当する位相差は第２高
調波に対しては１８０°の位相差となる。このため、振
動子１００および１００’から送波される超音波に第２
高調波成分が含まれていたとしても送波ビームにおいて
は打ち消し合って消滅する。したがって、被検体内のエ
コー源には基本波（および第３高調波）のみからなる超
音波が照射される。このようにして、フィルタを用いる
ことなく送波超音波から第２高調波成分を取り除くこと
ができる。

【０１１９】振動子１００および１００’がそれぞれ受
波したエコー信号はそれぞれの受信系で受信処理されて
メモリ２０８および２０８’に記憶される。なお、受信
に当たり図示しないビームフォーマによって受波のビー
ムフォーミングすなわちビームのステアリングやフォー
カシング等が行われる。

【０１２０】エコー受信信号については、メモリ２０８
および２０８’にそれぞれ記憶された受信信号をコント
ローラ２０９によって基本波の１８０°に相当する位相
差で足し合わせるようになっている。

【０１２１】これによって、受信信号の基本波成分が打
ち消し合って消滅し、一方、第２高調波成分については
基本波の１８０°に相当する位相差は３６０°となって
同位相となるから加算によって倍加する。すなわち、第
２高調波のみからなる受信信号を得ることができる。こ
のようにして、フィルタを用いることなく第２高調波の
エコーを抽出することができる。

【０１２２】なお、振動子１００と１００’として基本
波のλ／４だけ超音波放射面がずれたものを用いたとき
は、２つの受信信号の間にすでに基本波の９０°の位相
差があるのでさらに９０°の位相差を付加して加算する
ことにより第２高調波のエコーを抽出することができ
る。

【０１２３】（５）３次元撮影および組織変位の追跡 図２５に、超音波プローブ１による被検体内の走査の様
子を示す。超音波プローブ１としては振動子エレメント
の２次元アレイを有するものが用いられる。送受信部２
はそのような超音波プローブ１のビームフォーミングを
制御して被検体内を３次元走査する。

【０１２４】被検体内の３次元走査は少なくとも最初の
１回は所望の空間分解能が得られる程度に十分に密な音
線によって行われ、その受信信号に基づいてＢモード処
理部３によりＢモード画像が形成され、このＢモード画
像データがデータ処理部９により記憶部１０に記憶され
る。これによって記憶部１０には所望の空間分解能の３
次元画像（静止画像）が保持される。

【０１２５】この３次元画像について注目点の決定がな
される。注目点としては、例えば図２６に示すように、
角部、高輝度部、音線に直交する距離方向の界面、音線
に平行な方位方向の界面等が選ばれる。これらの注目点
は数点ないし十数点あれば十分である。

【０１２６】注目点の決定は手動または自動で行われ
る。手動の場合は操作者が表示部７に表示された画像上
で指定する。自動の場合は、データ処理部９により画像
データから２次微分等によってエッジ検出を行い、その
中からハフ（Hough）変換等により音線に直交する界面
と平行な界面を抽出し、それら界面の例えば微分値が最
大になる点に注目点を定める。

【０１２７】データ処理部９は送受信部２を制御するこ
とにより、次回以降の走査をこれらの注目点のみについ
て行わせる。このような走査は数十本の音線によって行
えるので実時間で走査することができる。

【０１２８】受信信号に基づいて３次元像が形成され、
記憶部１０に記憶される。この３次元像は注目点の現在
位置を示すものとなる。ところで、被検体内の組織は、
変位や変形はあっても短時間内に発生したり消滅したり
はせず、また、配列の順序も入れ替わることはない。し
たがって、注目点の変位から３次元像の変形量を推定し
最初に求めた精密な３次元像をそれに合わせて変形すれ
ば、比較的良い近似でその時点の被検体内の状態を表す
３次元像を得ることができる。

【０１２９】図２７に、画像の変形の説明図を示す。な
お、説明の便宜上、２次元に縮退して表現してある。画
像の変形は次のように行われる。 最初の走査によって正規の音線密度による元画像を得
る（図２７（ａ））。 次の回の粗い走査によって注目点の位置を求め、注目
点の新たな位置と元の位置とを比較する（図２７
（ｂ））。 注目点について元の位置からの変位を示すベクトルを
求める（図２７（ｃ））。 得られたベクトルを外延補間して画像の全ピクセルに
ついての変位ベクトルを求める（図２７（ｄ））。 全ピクセルの変位ベクトルに基づいて元の画像を変形
させ、現時点の画像とする（図２７（ｅ））。

【０１３０】注目点の走査、変位ベクトルの計算および
元画像の変形は、正規の音線密度で３次元走査するより
も遙かに短時間で行うことができる。したがって、上記
のような元画像の変形を行うことにより、所望の空間分
解能の３次元像を実時間で得ることができる。

【０１３１】以下、注目点のみについての走査と注目点
の変位に応じた元画像の変形を繰り返すことにより実時
間の３次元像を得ることができる。そして、この画像を
表示部７で表示することにより実時間の３次元画像表示
が行える。なお、元画像の変形は、画像データの読出ア
ドレスを変換するテーブルを用い、そのアドレス変換テ
ーブルを変位ベクトルに応じて書き換えることによって
行うのが高速化の点で好ましい。

【０１３２】また、元画像は一定の間隔で撮り直すよう
にすることがより実態に忠実な３次元像を得る点で好ま
しい。また、画像の変形は常に元画像について行う代わ
りに変形済みの直前の画像について行うようにしても良
い。

【０１３３】上記のようにして注目点の変位が常に追跡
されるので、造影剤の注入部位が体動等により変位して
も注目点の変位に基づいてその所在を追跡することがで
きる。したがって、常にその部位の現在位置における造
影剤の濃度値等を測定することができる。これによって
初めて正確な計測が行え、例えば図２８に示すような造
影剤の測定カーブを得ることができる。

【０１３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、課題を解決
するための第１の発明によれば、超音波の送波を２種類
の強度で行い、それらに対応して得られる２種類のエコ
ー受信信号の差を求めるようにしたので、非線形エコー
源からのエコーをフィルタ等を用いないで抽出すること
ができる超音波撮像方法が実現できる。

【０１３５】また、課題を解決するための第２の発明に
よれば、超音波の送波を複数の位相で行い、それらに対
応して得られる複数のエコー受信信号の和を求めるよう
にしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等
を用いないで抽出することができる超音波撮像方法が実
現できる。

【０１３６】また、課題を解決するための第３の発明に
よれば、送波超音波の２つの周波数が非線形エコー源に
おいてミキシングされるので、基本周波数の２倍の周波
数のエコー信号を得ることができる超音波撮像方法が実
現できる。

【０１３７】また、課題を解決するための第４の発明に
よれば、基本波の半波長ずらしの加算によって、基本波
成分を消去し第２高調波成分を抽出することができる超
音波撮像方法が実現できる。

【０１３８】また、課題を解決するための第５の発明に
よれば、超音波ビームの形成に関わる１対の振動子につ
いて、１対の送信信号で駆動するとともにそれら振動子
の１対の受信信号を加算するようにしたので、送波ビー
ムには第２高調波成分が含まれず、また、受波ビームに
は第２高調波成分のみが含まれる超音波撮像方法を実現
することができる。

【０１３９】また、課題を解決するための第６の発明に
よれば、注目点の変位に基づいて関心領域を追跡するよ
うにしたので、特徴が明確でない関心領域についてその
変位を追跡でき、造影剤を用いた計測を正確に行うこと
ができる超音波撮像方法が実現できる。

【０１４０】また、課題を解決するための第７の発明に
よれば、超音波の送波を２種類の強度で行い、それらに
対応して得られる２種類のエコー受信信号の差を求める
ようにしたので、非線形エコー源からのエコーをフィル
タ等を用いないで抽出することができる超音波撮像装置
が実現できる。

【０１４１】また、課題を解決するための第８の発明に
よれば、超音波の送波を複数の位相で行い、それらに対
応して得られる複数のエコー受信信号の和を求めるよう
にしたので、非線形エコー源からのエコーをフィルタ等
を用いないで抽出することができる超音波撮像装置が実
現できる。

【０１４２】また、課題を解決するための第９の発明に
よれば、送波超音波の２つの周波数が非線形エコー源に
おいてミキシングされるので、基本周波数の２倍の周波
数のエコー信号を得ることができる超音波撮像装置が実
現できる。

【０１４３】また、課題を解決するための第１０の発明
によれば、基本波の半波長ずらしの加算によって、基本
波成分を消去し第２高調波成分を抽出することができる
超音波撮像装置が実現できる。

【０１４４】また、課題を解決するための第１１の発明
によれば、超音波ビームの形成に関わる１対の振動子に
ついて、１対の送信信号で駆動するとともにそれら振動
子の１対の受信信号を加算するようにしたので、送波ビ
ームには第２高調波成分が含まれず、また、受波ビーム
には第２高調波成分のみが含まれる超音波撮像装置を実
現することができる。

【０１４５】また、課題を解決するための第１２の発明
によれば、注目点の変位に基づいて関心領域を追跡する
ようにしたので、特徴が明確でない関心領域についてそ
の変位を追跡でき、造影剤を用いた計測を正確に行うこ
とができる超音波撮像装置が実現できる。

【０１４６】また、課題を解決するための第１３の発明
によれば、第１の振動子と第２の振動子を備えることに
より、ｆ₀ と２ｆ_o の２つの周波数を有する超音波探接
触子を実現することができる。

【０１４７】また、課題を解決するための第１４の発明
によれば、マイクロバルーンの粒径分布を１：２とした
ので、励起超音波に対して効率よく非線形エコーを発生
する超音波造影剤を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図
である。

【図２】本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの
構成を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの
構成を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの
周波数特性を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの
構成を示す図である。

【図６】本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの
構成を示す図である。

【図７】本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの
構成を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの
構成を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態の一例の超音波プローブの
構成を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部のブロック図である。

【図１１】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部のブロック図である。

【図１２】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図１３】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図１４】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図１５】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図１６】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図１７】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図１８】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図１９】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図２０】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図２１】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部の動作説明図である。

【図２２】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部のブロック図である。

【図２３】本発明の実施の形態の一例の装置における基
本波除去部のブロック図である。

【図２４】本発明の実施の形態の一例の装置における送
受信部のブロック図である。

【図２５】本発明の実施の形態の一例の装置における３
次元走査の概念図である。

【図２６】本発明の実施の形態の一例の装置における注
目点の概念図である。

【図２７】本発明の実施の形態の一例の装置における画
像処理の概念図である。

【図２８】造影剤を用いた計測における計測値の時間変
化を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 超音波プローブ ２ 送受信部 ３ Ｂモード処理部 ４ ドプラ処理部 ５ カラードプラ処理部 ６ ディジタル・スキャン・コンバータ部 ７ 表示部 ８ 録画部 ９ データ処理部 １０ 記憶部 １１ 操作部 １０１，１０３ 振動子アレイ １０２，１０４ バッキング材 １００ 振動子 ２０１ 送信信号発生器 ２０２ 送信器 ２０３，２０６ フィルタ ２０４ 送受切換スイッチ ２０５ 受信器 ２０７ Ａ／Ｄ変換器 ２０８ メモリ ２０９ コントローラ ２１０ 復調器 ２１１ 基本波除去器 ２１２ 遅延回路 ２１３ 加算器

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 超音波撮像方法および装置並びに超音
波探触子および超音波造影剤

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、超音波撮像方法
および装置並びに超音波探触子および超音波造影剤に関
する。さらに詳しくは、非線形な超音波反射特性を有す
るエコー源についての超音波撮像方法および装置並びに
超音波探触子および超音波造影剤である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】 本発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、第２高調波による非線形
超音波撮像を効率良く行える超音波撮像方法および装置
並びに超音波探触子および超音波造影剤を実現すること
である。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】 （１３）課題を解決するための第１３の
発明は、第１の周波数を含む周波数帯域を有する第１の
振動子と、前記第１の周波数の２倍の周波数を含む周波
数帯域を有する第２の振動子とを具備することを特徴と
する超音波探触子である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】 課題を解決するための第１３の発明によ
れば、第１の振動子と第２の振動子を備えることによ
り、ｆ₀ と２ｆ_o の２つの周波数を有する超音波探触子
を実現することができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１４６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１４６】 また、課題を解決するための第１３の発
明によれば、第１の振動子と第２の振動子を備えること
により、ｆ₀ と２ｆ_o の２つの周波数を有する超音波探
触子を実現することができる。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検体に超音波を送波しそのエコーの第
   ２高調波成分を利用する超音波撮像方法において、被検
   体に第１の強度の超音波と前記第１の強度の実質的に１
   ／ｋ倍の第２の強度の超音波とを交互に送波し、前記第
   １の強度で送波した超音波に基づくエコーと前記第２の
   強度で送波した超音波に基づくエコーとを受信し、前記
   第２の強度で送波した超音波に基づくエコー受信信号を
   実質的にｋ倍した信号と前記第１の強度で送波した超音
   波に基づくエコー受信信号との差の信号を利用すること
   を特徴とする超音波撮像方法。
2. 【請求項２】 被検体に超音波を送波しそのエコーの第
   ２高調波成分を利用する超音波撮像方法において、被検
   体に第１の位相の超音波と前記第１の位相とは実質的に
   １８０°異なる第２の位相の超音波とを交互に送波し、
   前記第１の位相で送波した超音波に基づくエコーと前記
   第２の位相で送波した超音波に基づくエコーとを受信
   し、前記第１の位相で送波した超音波に基づくエコー受
   信信号と前記第２の位相で送波した超音波に基づくエコ
   ー受信信号との和の信号を利用することを特徴とする超
   音波撮像方法。
3. 【請求項３】 被検体に超音波を送波しそのエコーの第
   ２高調波成分を利用する超音波撮像方法において、基本
   周波数より所定周波数だけ高い周波数の信号と前記基本
   周波数より前記所定周波数だけ低い周波数の信号とを合
   成した送信信号に基づく超音波を被検体に送波すること
   を特徴とする超音波撮像方法。
4. 【請求項４】 被検体に超音波を送波し、前記送波した
   超音波に基づくエコーを受信し、前記エコー受信信号を
   その基本波の半波長分ずらした信号と前記エコー受信信
   号との和の信号を利用することを特徴とする超音波撮像
   方法。
5. 【請求項５】 被検体に超音波を送波しそのエコーの第
   ２高調波成分を利用する超音波撮像方法において、超音
   波ビームの形成に関わる１対の振動子について、前記１
   対の振動子から送波された超音波が形成する送波ビーム
   において振動周波数の第２高調波成分が互いに打ち消し
   合う位相となるように１対の送信信号で駆動するととも
   に、前記１対の振動子の受信信号が形成する受波ビーム
   において振動周波数の第２高調波成分が互いに強め合う
   位相となるように１対の受信信号を加算することを特徴
   とする超音波撮像方法。
6. 【請求項６】 被検体に超音波を送波しそのエコーの第
   ２高調波成分を利用する超音波撮像方法において、被検
   体内を超音波ビームで３次元的に走査して被検体内の注
   目点の変位を求め、前記注目点の変位に基づいて関心領
   域を追跡することを特徴とする超音波撮像方法。
7. 【請求項７】 被検体に超音波を送波しそのエコーの第
   ２高調波成分を利用する超音波撮像装置において、被検
   体に第１の強度の超音波と前記第１の強度の実質的に１
   ／ｋ倍の第２の強度の超音波とを交互に送波する送波手
   段と、前記第１の強度で送波した超音波に基づくエコー
   と前記第２の強度で送波した超音波に基づくエコーとを
   受信する受信手段と、前記第２の強度で送波した超音波
   に基づくエコー受信信号を実質的にｋ倍した信号と前記
   第１の強度で送波した超音波に基づくエコー受信信号と
   の差の信号を求める演算手段とを具備することを特徴と
   する超音波撮像装置。
8. 【請求項８】 被検体に超音波を送波しそのエコーの第
   ２高調波成分を利用する超音波撮像装置において、被検
   体に第１の位相の超音波と前記第１の位相とは実質的に
   １８０°異なる第２の位相の超音波とを交互に送波する
   送波手段と、前記第１の位相で送波した超音波に基づく
   エコーと前記第２の位相で送波した超音波に基づくエコ
   ーとを受信する受信手段と、前記第１の位相で送波した
   超音波に基づくエコー受信信号と前記第２の位相で送波
   した超音波に基づくエコー受信信号との和の信号を求め
   る演算手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装
   置。
9. 【請求項９】 被検体に超音波を送波しそのエコーの第
   ２高調波成分を利用する超音波撮像装置において、基本
   周波数より所定周波数だけ高い周波数の信号と前記基本
   周波数より前記所定周波数だけ低い周波数の信号とを合
   成した送信信号に基づく超音波を被検体に送波する送波
   手段を具備することを特徴とする超音波撮像装置。
10. 【請求項１０】 被検体に超音波を送波する送波手段
    と、前記送波した超音波に基づくエコーを受信する受信
    手段と、前記エコー受信信号をその基本波の半波長分ず
    らした信号と前記エコー受信信号との和の信号を求める
    演算手段とを具備することを特徴とする超音波撮像装
    置。
11. 【請求項１１】 被検体に超音波を送波しそのエコーの
    第２高調波成分を利用する超音波撮像装置において、超
    音波ビームの形成に関わる１対の振動子について前記１
    対の振動子から送波された超音波が形成する送波ビーム
    において振動周波数の第２高調波成分が互いに打ち消し
    合う位相となるように１対の送信信号で駆動する駆動手
    段と、前記１対の振動子の受信信号が形成する受波ビー
    ムにおいて振動周波数の第２高調波成分が互いに強め合
    う位相となるように１対の受信信号を加算する加算手段
    とを具備することを特徴とする超音波撮像装置。
12. 【請求項１２】 被検体に超音波を送波しそのエコーの
    第２高調波成分を利用する超音波撮像装置において、被
    検体内を超音波ビームで３次元的に走査する走査手段
    と、エコー受信信号から被検体内の注目点の変位を求め
    る変位算出手段と、前記注目点の変位に基づいて関心領
    域を追跡する追跡手段とを具備することを特徴とする超
    音波撮像装置。
13. 【請求項１３】 第１の周波数を含む周波数帯域を有す
    る第１の振動子と、前記第１の周波数の２倍の周波数を
    含む周波数帯域を有する第２の振動子とを具備すること
    を特徴とする超音波探接触子。
14. 【請求項１４】 可溶性のマイクロバルーンの粒径分布
    が実質的に１：２以内であることを特徴とする超音波造
    影剤。