JPH09322895A - 超音波撮像方法および装置 - Google Patents

超音波撮像方法および装置

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JPH09322895A
JPH09322895A JP8141971A JP14197196A JPH09322895A JP H09322895 A JPH09322895 A JP H09322895A JP 8141971 A JP8141971 A JP 8141971A JP 14197196 A JP14197196 A JP 14197196A JP H09322895 A JPH09322895 A JP H09322895A
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JP
Japan
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image
ultrasonic
echo
signal
contrast agent
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Application number
JP8141971A
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English (en)
Inventor
Yasuto Takeuchi
康人 竹内
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GE Healthcare Japan Corp
Original Assignee
GE Yokogawa Medical System Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低レベルの超音波照射によってＳ／Ｎの良い
撮像を行う超音波撮像方法および装置を実現する。 【解決手段】 多数の個別ＣＷ高周波信号の総和によっ
て合成されたＣＷ様信号に基づいて超音波を送波する送
波手段１１〜１４と、エコー受信手段１４，１５と、エ
コー受信信号を個別ＣＷ高周波信号の各々に基づいてそ
れぞれ直交検波する直交検波手段１６と、直交検波の結
果の集成についての逆フーリエ変換によりＡスコープ画
像信号を生成する画像信号生成手段１９とを具備する。

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
よび装置に関し、特に、低レベルの超音波照射によって
Ｓ／Ｎの良い撮像を行う超音波撮像方法および装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】超音波撮像装置は、被検体に超音波パル
スを送波してその反射波（エコー(echo)）を受信し、エ
コーデータに基づいて被検体の内部を画像化するように
なっている。超音波の送受信は指向性のあるビーム（音
線）によって行われる。被検体の内部の所望の領域（撮
像範囲）が超音波探触子（超音波プローブ）により音線
順次の超音波送受信によって走査され、画像を生成する
に足るエコーデータが収集される。
【０００３】エコー受信信号をＳ／Ｎ(signal-to-noise
rato)良く得るためには、被検体内において、特に焦点
近傍の超音波パルスの照射レベル（瞬時音圧）は少なく
とも±１Ｍｐａ（メガパスカル）程度以上とする必要が
あることが経験的に知られている。
【０００４】超音波撮像の一形態として、造影剤を用い
た撮像が行われる。造影剤としては例えばマイクロバル
ーン(micro baloon)造影剤が用いられる。マイクロバル
ーン造影剤は微小（例えば直径約２μｍ〜１０μｍ）な
気泡（マイクロバルーン）を混入させた液体として提供
される。
【０００５】マイクロバルーンは、特定の超音波周波数
に共振してその径が振動する場合、瞬時音圧に依存した
非線形の超音波反射特性を示す。このような非線形を持
った反射特性により、照射された超音波の第２高調波を
含むエコーが発生するので、それを利用して造影剤注入
部位の映像化が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】マイクロバルーン造影
剤を用いて撮像を行う場合、マイクロバルーンを破壊し
ない程度の低レベルの超音波照射を照射しなければなら
ない。このため照射レベルは例えば±２５〜±５０Ｋｐ
ａであることが要求される。±５０Ｋｐａを越えるとマ
イクロバルーンを破壊する恐れがある。
【０００７】この照射レベルは通常のＢモード撮像に用
いられる±１Ｍｐａの１／２０であり、照射のパワー(p
ower) としては１／４００と極めて小さなものとなる。
このようなパワーでの超音波撮像はＳ／Ｎが極めて悪い
ものとなり、品質の良い画像を得ることができない。
【０００８】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、低レベルの超音波照射によ
ってＳ／Ｎの良い撮像を行う超音波撮像方法および装置
を実現することである。
【０００９】
【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、等差的に周
波数が異なる多数の個別連続高周波信号の総和によって
形成されたパルス性を有しない合成連続高周波信号に基
づく超音波を送波し、そのエコー受信信号を前記個別連
続高周波信号の各々に基づいてそれぞれ直交検波した結
果の集成についての逆フーリエ変換によりＡスコープ画
像信号を生成することを特徴とする超音波撮像方法であ
る。
【００１０】課題を解決するための第１の発明によれ
ば、超音波の送波を等差的に周波数が異なる多数の個別
連続高周波信号の総和によって形成されたほとんどパル
ス性を有しない合成連続高周波信号に基づいて行うよう
にしたので、照射レベルを低減することができ、エコー
受信信号を個別連続高周波信号の各々に基づいてそれぞ
れ直交検波した結果の集成についての逆フーリエ変換に
よりＡスコープ画像信号を生成するようにしたので、照
射レベルが低いにも関わらずＳ／Ｎの良いＡスコープ画
像信号を得ることができる。
【００１１】すなわち、低レベルの超音波照射によって
Ｓ／Ｎの良い撮像を行う超音波撮像方法を実現すること
ができる。 〔２〕課題を解決するための第２の発明は、マイクロバ
ルーン造影剤が注入された被検体に超音波を送波し、そ
のエコー受信信号に基づいて被検体の造影剤注入部位の
画像を生成する超音波撮像方法であって、前記超音波の
送波を連続波によって行うとともに送波方向と直交する
２次元面内の各エコーの受信信号に基づいて画像を生成
することを特徴とする超音波撮像方法である。
【００１２】課題を解決するための第２の発明によれ
ば、超音波の送波を連続波によって行うとともに送波方
向と直交する２次元面内の各エコーの受信信号に基づい
て画像を生成するようにしたので、低レベルの超音波照
射によってＳ／Ｎの良い造影剤撮像を行う超音波撮像方
法を実現することができる。
【００１３】〔３〕課題を解決するための第３の発明
は、マイクロバルーン造影剤が注入された被検体に超音
波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて被検体の造
影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像方法であっ
て、前記超音波の送波を無指向性で行うとともにそのエ
コーを受波開口を形成する複数の無指向性の超音波受波
器でそれぞれ受波して複数のエコー受信信号を形成し、
それらエコー受信信号に基づき開口合成法により画像を
生成することを特徴とする超音波撮像方法である。
【００１４】課題を解決するための第３の発明によれ
ば、超音波の送波を無指向性で行うとともにそのエコー
を受波開口を形成する複数の無指向性の超音波受波器で
それぞれ受波して複数のエコー受信信号を形成し、それ
らエコー受信信号に基づき開口合成法により画像を生成
するようにしたので、低レベルの超音波照射によってＳ
／Ｎの良い造影剤撮像を行う超音波撮像方法を実現する
ことができる。
【００１５】〔４〕課題を解決するための第４の発明
は、マイクロバルーン造影剤が注入された被検体に超音
波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて被検体の造
影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像方法であっ
て、前記超音波の送波をＣＴＦＭ方式によって行うとと
もにそのエコーの受信信号に基づいて画像を生成するこ
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４の発明によれ
ば、超音波の送波をＣＴＦＭ方式によって行うとともに
そのエコーの受信信号に基づいて画像を生成するように
したので、低レベルの超音波照射によってＳ／Ｎの良い
造影剤撮像を行う超音波撮像方法を実現することができ
る。
【００１７】〔５〕課題を解決するための第５の発明
は、等差的に周波数が異なる多数の個別連続高周波信号
の総和によって形成されたパルス性を有しない合成連続
高周波信号に基づいて超音波を送波する送波手段と、前
記超音波に対応するエコーを受波してエコー受信信号を
形成する受信手段と、前記エコー受信信号を前記個別連
続高周波信号の各々に基づいてそれぞれ直交検波する直
交検波手段と、前記直交検波の結果の集成についての逆
フーリエ変換によりＡスコープ画像信号を生成する画像
信号生成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。
【００１８】課題を解決するための第５の発明によれ
ば、超音波の送波を等差的に周波数が異なる多数の個別
連続高周波信号の総和によって形成されたほとんどパル
ス性を有しない合成連続高周波信号に基づいて行うよう
にしたので、照射レベルを低減することができ、エコー
受信信号を個別連続高周波信号の各々に基づいてそれぞ
れ直交検波した結果の集成についての逆フーリエ変換に
よりＡスコープ画像信号を生成するようにしたので、照
射レベルが低いにも関わらずＳ／Ｎの良いＡスコープ画
像信号を得ることができる。
【００１９】すなわち、低レベルの超音波照射によって
Ｓ／Ｎの良い撮像を行う超音波撮像装置を実現すること
ができる。 〔６〕課題を解決するための第６の発明は、マイクロバ
ルーン造影剤が注入された被検体に超音波を送波し、そ
のエコー受信信号に基づいて被検体の造影剤注入部位の
画像を生成する超音波撮像装置であって、超音波の送波
を連続波によって行う送波手段と、送波方向と直交する
２次元面内の各エコーを受波してエコー受信信号を形成
する受信手段と、前記エコー受信信号に基づいて画像を
生成する画像生成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。
【００２０】課題を解決するための第６の発明によれ
ば、超音波の送波を連続波によって行うとともに送波方
向と直交する２次元面内の各エコーの受信信号に基づい
て画像を生成するようにしたので、低レベルの超音波照
射によってＳ／Ｎの良い造影剤撮像を行う超音波撮像装
置を実現することができる。
【００２１】〔７〕課題を解決するための第７の発明
は、マイクロバルーン造影剤が注入された被検体に超音
波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて被検体の造
影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像装置であっ
て、超音波の送波を無指向性で行う送波手段と、前記超
音波のエコーを受波開口を形成する複数の無指向性の超
音波受波器でそれぞれ受波してそれぞれエコー受信を形
成する受信手段と、前記エコー受信信号の各々に基づき
開口合成法により画像を生成する画像生成手段とを具備
することを特徴とする超音波撮像装置である。
【００２２】課題を解決するための第７の発明によれ
ば、超音波の送波を無指向性で行うとともにそのエコー
を受波開口を形成する複数の無指向性の超音波受波器で
それぞれ受波して複数のエコー受信信号を形成し、それ
らエコー受信信号に基づき開口合成法により画像を生成
するようにしたので、低レベルの超音波照射によってＳ
／Ｎの良い造影剤撮像を行う超音波撮像装置を実現する
ことができる。
【００２３】〔８〕課題を解決するための第８の発明
は、マイクロバルーン造影剤が注入された被検体に超音
波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて被検体の造
影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像装置であっ
て、超音波の送波をＣＴＦＭ方式によって行う送波手段
と、前記超音波のエコーを受波してエコー受信信号を形
成する受信手段と、前記エコー受信信号に基づいて画像
を生成する画像生成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。
【００２４】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ＣＴＦＭ方式によって行うとともに
そのエコーの受信信号に基づいて画像を生成するように
したので、低レベルの超音波照射によってＳ／Ｎの良い
造影剤撮像を行う超音波撮像装置を実現することができ
る。
【００２５】
【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。なお、本発明は実施の形態
に限定されるものではない。
【００２６】図１に超音波撮像装置のブロック図を示
す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。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形態
の一例が示される。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形態の一例が示される。本発明の
実施の形態の他の例に置いても同様である。
【００２７】図１において、マルチキャリアソース(mul
ti-carrier source)部１１は多数の高周波発生器１１１
〜１１Ｎを有するものである。高周波発生器１１１〜１
１Ｎは例えば２．９９９ＭＨｚから２．０００ＭＨｚま
で１ＫＨｚ刻みの周波数階差を有する１０００個の高周
波発生器である。
【００２８】高周波発生器１１１〜１１Ｎは連続波（Ｃ
Ｗ(continuous wave) ）を発生するものである。各高周
波発生器１１ｉ（ｉ：１〜Ｎ）が発生する高周波信号は
個々に位相および振幅が調節できるようになっている。
【００２９】高周波発生器１１１〜１１Ｎの出力信号は
加算器１２で全加算されるようになっている。加算器１
２による全加算により、高周波発生器１１１〜１１Ｎの
各出力信号をスペクトラム成分とする信号が合成され
る。
【００３０】一般に、各スペクトラム成分の位相と振幅
を選ぶことにより、任意の波形の信号例えばパルス信号
を合成できることが知られている。したがって、ここで
仮に、パルス信号を合成するように高周波発生器１１１
〜１１Ｎの各出力信号の位相と振幅を設定すれば、加算
器１２の出力信号としてパルス信号を得ることができ
る。
【００３１】本発明では、それに対して、例えばそのよ
うなパルス信号を合成する位相および振幅を基本とし、
その状態から位相を意識的にずらすことにより合成信号
がほとんどパルス性を有しない信号となるようにしてい
る。位相ずらしの程度はスペクトラム毎に独自である。
位相ずらし量は時間的に変化させるようにしても良い。
【００３２】そのような位相の調節は制御部３０によっ
て行われるようになっている。なお、位相ずらしに当た
っては、位相量およびその変化分がエコーのドプラシフ
ト(Doppler shift) の観測範囲の最低限度よりも十分小
さくなるようにすることが、ドプラシフトの観測に影響
を与えない点で好ましい。そのような位相量は周波数差
で言って例えば数Ｈｚ程度のものに相当する。
【００３３】この高周波信号が送信アンプ(amplifier)
１３で増幅されて、駆動信号として超音波プローブ１４
の振動子１４１に与えられるようになっている。振動子
１４１は超音波送波用の振動子である。送信アンプ１３
はリニア(linear)アンプであり、入力信号を歪無く増幅
した出力信号で振動子１４１を駆動する。
【００３４】振動子１４１はこれを複数個用いてアレイ
(array) タイプとしても良い。その場合、送信アンプ１
３は各振動子毎に設けられる。また、ビームフォーミン
グ(beam forming)手段を設けて超音波の送波に指向性が
与えられる。
【００３５】以下、単純化のために振動子が単一の場合
について説明する。振動子１４１は送信アンプ１３に駆
動されて超音波を被検音場に向けて送波するようになっ
ている。送波される超音波は、駆動信号に対応して、例
えば図２に示すようなほとんどパルス性を有しないＣＷ
様の超音波となる。
【００３６】このようなＣＷ様超音波は、時間軸方向に
エネルギーが分散されていることにより、各瞬時の音圧
は小さなものとなる。したがって、被検音場には低レベ
ルの超音波照射が連続的に照射される。
【００３７】このような擬似的なＣＷ化により、例えば
パルス送波の場合の４００倍程度の長さの時間拡張は容
易に得られるので、１Ｍｐａのパルス超音波に相当する
送波エネルギーを、照射レベルが５０Ｋｐａを越えない
ＣＷ様の超音波として送波することができる。これによ
って、例えばマイクロバルーン造影剤を破壊することの
ない超音波照射が行える。あるいは、マイクロバルーン
造影剤を用いない場合でも生体の撮像には安全上の理由
で照射レベルは低ければ低いほど好ましい。
【００３８】マルチキャリアソース部１１から超音波プ
ローブ１４までの構成が本発明における送波手段の実施
の形態の一例である。この送波に対するエコーが超音波
プローブ１４の振動子１４２で受波されるようになって
いる。受波信号は受信アンプ１５で増幅されるようにな
っている。受信アンプ１５はリニア増幅を行うＲＦ(rad
io frequecy)アンプである。
【００３９】超音波プローブ１４と受信アンプ１５が本
発明における受信手段の実施の形態の一例である。振動
子１４２はこれを複数個用いてアレイタイプとしても良
い。その場合、送信アンプ１５は各振動子毎に設けられ
る。また、ビームフォーミング手段を設けて超音波の受
波に指向性が与えられる。
【００４０】以下、単純化のために振動子が単一の場合
について説明する。受信アンプ１５の出力信号は直交検
波部１６に入力されるようになっている。直交検波部１
６は多数の直交検波器１６１〜１６Ｎを有するものであ
る。各直交検波器１６ｉは、マルチキャリアソース部１
１の各高周波発生器１１ｉに対応するようになってい
る。直交検波部１６は本発明における直交検波手段の実
施の形態の一例である。
【００４１】各直交検波器１６ｉには対応する各高周波
発生器１１ｉの高周波信号がそれぞれレファレンス(ref
erence) 信号ｒｅｆとして与えられるようになってい
る。直交検波器１６１〜１６Ｎはそれぞれのレファレン
ス信号ｒｅｆに基づいて入力信号を直交検波し、それぞ
れ同相成分ｉおよび直角相成分ｑを出力する。
【００４２】レファレンス信号ｒｅｆに各高周波発生器
１１ｉの高周波信号を用いることにより、前記のような
位相ずらしが行われてもそれに追随して常に正確な直交
検波が行える。
【００４３】これによって、直交検波器１６１〜１６Ｎ
の出力側には、エコー受信信号を高周波発生器１１１〜
１１Ｎの周波数成分毎に分離した信号が得られる。この
信号の時間変化はエコーのドプラシフトを表す。
【００４４】直交検波部１６の出力信号はＡ／Ｄ(analo
g-to-digital) 変換部１７に入力されるようになってい
る。Ａ／Ｄ変換部１７は多数のＡ／Ｄ変換器１７１〜１
７Ｎを有するものである。
【００４５】各Ａ／Ｄ変換器１７ｉは各直交検波器１６
ｉに対応している。各Ａ／Ｄ変換器１７ｉは対応する各
直交検波器１６ｉのｉ，ｑ出力信号をそれぞれディジタ
ル信号に変換する。
【００４６】Ａ／Ｄ変換器１７１〜１７Ｎの出力信号は
メモリ部１８に記憶されるようになっている。これによ
って、メモリ部１８には、エコー受信信号を高周波発生
器１１１〜１１Ｎの周波数成分毎に分離したデータが得
られる。すなわち、メモリ部１８にはエコー受信信号を
いわばフーリエ変換したデータが得られることになる。
この場合、周波数軸上のデータのビン(bin) の位置は高
周波発生器１１１〜１１Ｎの各周波数に相当する。
【００４７】データ処理部１９はメモリ１８から全周波
数成分のデータを読み出して逆フーリエ変換を行うよう
になっている。逆フーリエ変換に際し、データ処理部１
９は先ず各ビンのデータについてそれぞれ位相補正を行
う。データ処理部１９は本発明における画像信号生成手
段の実施の形態の一例である。
【００４８】位相補正は、高周波発生器１１１〜１１Ｎ
の出力信号の前述の意識的な位相ずらし分を基に戻すよ
うに行われる。これによって、例えばパルス超音波に対
応するエコー受信信号のフーリエ変換に相当するデータ
が構成される。
【００４９】このような位相補正後のスペクトラムデー
タを逆フーリエ変換することにより、パルス超音波に対
応するエコー受信信号の波形データを得ることができ
る。すなわち、例えば図３に示すような時間軸上のエコ
ー受信信号がディジタルデータとして得られる。このエ
コー受信信号はいわゆるＡスコープ(scope) 信号であ
る。これはまたＡモード(mode)信号とも呼ばれる。
【００５０】このエコー受信信号は例えば１Ｍｐａのパ
ルス超音波に対するエコーに相当するものであるから、
Ｓ／Ｎもそれ相当に良いものになる。すなわち、５０Ｋ
ｐａに満たないレベルの超音波照射にもかかわらず１Ｍ
ｐａの照射レベルに相当するＳ／Ｎの良いエコー受信信
号が得られることになる。
【００５１】このエコー受信信号はメモリ２０に記憶さ
れるようになっている。メモリ２０には同様にして得ら
れた複数の音線のエコー受信信号が記憶される。画像生
成部２１はメモリ２０からエコー受信信号を読み出して
画像生成を行うようになっている。画像はＡモード像は
もとより、Ｂモード像（トモグラフィ(tomography)）、
Ｃモード像（オルソグラフィ(orthography) ）または３
次元像等が必要に応じて生成される。エコー受信信号の
Ｓ／Ｎが良いので生成される画像は品質の良いものとな
る。
【００５２】制御部３０は以上の各部の動作を制御す
る。制御部３０により高周波発生器１１１〜１１Ｎの位
相ずらしを所定のシーケンス(sequece) で変更すること
が、送波におけるエネルギー分散をより完璧なものにす
る点で好ましい。
【００５３】次に、低レベル超音波照射による撮像の他
の実施の形態について説明する。図４に、超音波プロー
ブ１００の模式的構成を示し、図５に超音波撮像装置の
ブロック図を示す。
【００５４】図４に示すように、超音波振動子の２次元
アレイＡＲＹ１およびＡＲＹ２が互いにアレイの面の向
きを直交させて配置されている。各アレイはそれぞれ支
持部材ＢＫＧ１およびＢＫＧ２で支持されている。支持
部材ＢＫＧ１およびＢＫＧ２はバッキング材としても機
能する。
【００５５】２次元アレイＡＲＹ１の振動子の周波数は
ｆ0 である。２次元アレイＡＲＹ２の振動子の周波数は
２ｆ0 である。すなわち、２次元アレイＡＲＹ１とＡＲ
Ｙ２の周波数は基本波と第２高調波の関係にある。
【００５６】２次元アレイＡＲＹ１とＡＲＹ２の間には
ダイクロイックミラー(dichroic mirror) ＤＭＲが配置
されている。ダイクロイックミラーＤＭＲは２次元アレ
イＡＲＹ１およびＡＲＹ２の面と４５°の角度をなして
配置される。
【００５７】ダイクロイックミラーＤＭＲの詳細につい
ては後に改めて説明する。ダイクロイックミラーＤＭＲ
に関して２次元アレイＡＲＹ１の反対側に音響レンズＬ
ＮＳが配置されている。
【００５８】以上のものが容器ＢＯＸの中に収容されて
いる。容器ＢＯＸの内部は伝音媒体ＷＴＲで満たされて
いる。伝音媒体ＷＴＲとしては例えば水が用いられる。
容器ＢＯＸの底面は柔軟な膜ＭＢＮとなっており、この
部分において被検体ＯＢの体表に接するようになってい
る。
【００５９】図５に示すように、超音波プローブ１００
は送受信部２００に接続されるようになっている。送受
信部２００は、超音波プローブ１００を駆動して被検体
に超音波を送波させるとともに、超音波プローブ１００
が受波したエコーに基づいてエコー受信信号を形成する
ようになっている。
【００６０】超音波プローブ１００と送受信部２００は
本発明における送波手段の実施の形態の一例であり、ま
た、受信手段の実施の形態の一例である。画像生成部３
００は送受信部２００が形成したエコー受信信号に基づ
いて被検体内についての画像を生成するようになってい
る。画像生成部３００は本発明における画像生成手段の
実施の形態の一例である。表示部４００は画像生成部３
００が生成した画像を表示するようになっている。
【００６１】ダイクロイックミラーＤＭＲは、図６に示
すように、例えば蒸着等による多層膜で構成される。こ
のような構成において、ミラー表面に４５°の入射角で
超音波を当てた場合、多層膜の表と裏または多層構造の
各界面からの反射波が全て強め合う位相（同相）になっ
たとき反射のピークとなり、また、逆に全ての反射波が
弱め合う位相（逆相）になったとき透過のピークとな
る。
【００６２】したがって、膜の厚さｄと反射率の関係を
示す図７を参照すれば、特定の厚さｄ１において、短い
波長の波の反射率が１００％となり、長い波長の波の反
射率が０％（透過率１００％）となる。ここで、波長の
長い波と短い波は基本波と第２高調波の関係にある。
【００６３】以上のような構成の超音波撮像装置におけ
る１つの動作状態では、２次元アレイＡＲＹ１が送信ア
レイとして用いられ、周波数ｆ0 のＣＷ超音波を送波す
るようになっている。
【００６４】送波される超音波は送波方向と直交する方
向に２次元的な広がりを有する超音波となる。この超音
波はダイクロイックミラーＤＭＲを透過し、音響レンズ
ＬＮＳを通して被検体ＯＢに照射される。
【００６５】送波がＣＷで行われることによりエネルギ
ーを時間軸上に分散させた低レベルの超音波照射照射が
行われる。これにより例えば５０Ｋｐａを越えないレベ
ルで照射することができる。
【００６６】被検体ＯＢには例えばマイクロバルーン造
影剤が注入されている。超音波の照射レベルが低いこと
によりマイクロバルーンは破壊されることなくエコーを
発生する。エコーには反射の非線形性により送波超音波
の第２高調波２ｆ0 が含まれる。
【００６７】そのようなエコーがダイクロイックミラー
ＤＭＲに達すると、２ｆ0 の成分は反射されて２次元ア
レイＡＲＹ２に向かい、ｆ0 の成分は２次元アレイＡＲ
Ｙ１に向かう。
【００６８】すなわち、造影剤の第２高調波エコーがダ
イクロイックミラーＤＭＲで分離されて２次元アレイＡ
ＲＹ２で受波される。２次元アレイＡＲＹ２は音響レン
ズＬＮＳとの組合せによりフォーカルプレーンアレイ(f
ocal plane array) として動作する。
【００６９】フォーカルプレーンアレイを通じて得られ
たエコー受信信号に基づいて、画像生成部３００により
造影剤像が生成される。この像は被検体をエコーの入来
方向に見た像となる。像の各画素はＣＷエコーを時間軸
方向に集積したものとなるので、送波超音波の照射レベ
ルが低くても十分にＳ／Ｎの良い画像が得られる。
【００７０】なお、音響レンズＬＮＳを省略し、２次元
アレイＡＲＹ２の受波信号からエコー信号のホログラム
(hologram)を求め、このホログラムに基づいて画像を生
成するようにしても良い。これは音響レンズＬＮＳが不
要になる点で好ましい ２次元アレイＡＲＹ１を専ら送波に用いるときは、アレ
イの代わりに単板の振動板を用いることができる。これ
によって送波部の構成を簡素化することができる。
【００７１】本装置はＣＷドプラ・オルソグラフィによ
る造影剤撮像を行うことができる。その場合も送波のＣ
Ｗ化により低レベルの超音波照射照射が行われる。２次
元アレイＡＲＹ２の受波信号が送受信部２００によって
処理されてドプラ成分が抽出され、それに基づき画像生
成部３００によりドプラ・オルソグラフィ像が生成され
る。
【００７２】この場合、送波のＣＷ超音波の周波数を時
間とともにゆっくり変化させると、個々のマイクロバル
ーンの粒径による周波数特性の違いすなわち粒径分布を
画像化することができる。
【００７３】２次元アレイＡＲＹ１を２分割あるいはも
う１つ増設して一方を送波用、他方を受波用とすると、
基本波ｆ0 によるイメージングをも行うことができる。
その場合、第２高調波によるイメージングの像と重ね合
わせて表示することにより、造影部位と周囲の組織との
相互関係が把握でき、画像読影上の利便性が向上する。
【００７４】基本波ｆ0 によるイメージングを行った場
合、超音波の伝播歪や送受信部の非直線性等により組織
からのエコーにも第２高調波が含まれる。これは造影剤
によらない第２高調波であるが、あたかも造影剤のエコ
ーであるかのように表示（偽像）され読影を混乱させ
る。
【００７５】それを防ぐには、第２高調波の送受波によ
って組織部の第２高調波像を撮像し、この第２高調波像
を用いて基本波像を補正するのが効果的である。その場
合には、２次元アレイＡＲＹ２を２分割あるいはもう１
つ増設し一方を送波用、他方を受波用として、周波数が
２ｆ0 の超音波の送受によって組織部のイメージングを
行う。
【００７６】そして、得られた画像データについて、例
えば
【００７７】
【数１】
【００７８】によって表示用の画像データＢdsp を求め
る。ただし、Ｂdsp が負になった場合は０とする。ここ
で、 Ｂ21：ｆ0 送波時の２ｆ0 像データ Ｂ22：２ｆ0 送波時の２ｆ0 像データ ｋ：係数 すなわち、基本波送波時の第２高調波像データＢ21から
倍周波送波時の倍周波像データＢ22を重み付け引算する
ことによって偽像を抑制するものである。ここで、重み
係数ｋを可調整とするのが偽像抑制の程度を任意に調節
する点で好ましい。
【００７９】超音波プローブ１００の実施の形態の他の
例を図８に示す。図８において図４と同様の部分には同
一の符号を付し説明を省略する。この例においては、基
本波送波用の振動子ＴＲと倍周波送波用の振動子ＴＲ’
を音響レンズＬＮＳの両脇に配置するようになってい
る。振動子ＴＲは単板の振動子であり、支持部材ＢＫＧ
で支持されている。振動子ＴＲ’も同様に単板の振動子
であり、支持部材ＢＫＧ’で支持されている。振動子Ｔ
Ｒ，ＴＲ’はいずれも送信方向に直交する面内で２次元
的な広がりを有する緒音波を被検体ＯＢに送信するもの
である。
【００８０】被検体ＯＢからのエコーは音響レンズＬＮ
Ｓを経て２次元アレイＡＲＹ２で受波されるようになっ
ている。２次元アレイＡＲＹ２は第２高調波受波用のも
のである。
【００８１】この超音波プローブはダイクロイックミラ
ーを用いず、また、送波用振動子を単板としたので、構
成が簡素化される点で好ましい。撮像は基本波送波によ
る撮像と倍周波送波による撮像が時期を異にして行われ
る。基本波送波時は第２高調波エコーによって造影剤像
の撮像が行われる。倍周波送波時はそのエコーによって
組織像の撮影が行われる。そして、両画像のデータにつ
いて上記（１）式による演算により偽像除去が行われ
る。
【００８２】超音波プローブの実施の形態の他の例を図
９に示す。図９において図４と同様の部分には同一の符
号を付し説明を省略する。この例においては、基本波用
の振動子アレイＡＲＹ３と倍周波用の振動子アレイＡＲ
Ｙ４をいずれも１次元のアレイとした点が図４の場合と
異なる。また、音響レンズが省略されている。
【００８３】この例の超音波プローブを用いた場合、造
影剤像の撮像は振動子アレイＡＲＹ３から基本周波のパ
ルス超音波を無指向性で送波する。これによって平面波
または拡散球面波が被検体ＯＢに送波され、エネルギー
が空間的に分散した低レベルの超音波照射照射が行われ
る。
【００８４】このような超音波照射に対する第２高調波
エコーがダイクロイックミラーＤＭＲで分離されて振動
子アレイＡＲＹ４で受波される。受波信号は送受信部２
００により振動子アレイＡＲＹ４の各振動子エレメント
(element) 毎の無指向性のＲＦ受信信号として形成され
る。振動子アレイＡＲＹ４の１次元方向の長さは受波開
口を決定する。
【００８５】画像生成部３００はこのようなＲＦ受信信
号を図示しないメモリに記憶し、この記憶したデータを
用いて開口合成法によりＢモード画像を生成する。これ
によって造影剤のＢモード像が得られる。
【００８６】組織像を撮像するときは、振動子アレイＡ
ＲＹ３を送受に用いて超音波ビームの走査による従来の
Ｂモード撮像を行う。この場合、超音波の照射レベルも
従来並とする。これによってＳ／Ｎの良い組織像を得る
ことができる。そして、このようにして得られた組織像
に上記の造影剤像を重ね合わせて表示される。
【００８７】組織像の撮像は上記の無指向性超音波を用
いた造影剤撮像の繰返しの合間に適宜のタイミングで間
欠的に実施するのが、時間当たりの造影剤撮像の密度を
上げＳ／Ｎの良い造影剤像を得る点で好ましい。
【００８８】この場合、基本波の信号処理系と第２高調
波の信号処理系の遅延時間をそれぞれ独立に調整可能に
することが、両者を一致させて両画像間の位置ずれを無
くす点で好ましい。
【００８９】また、エコー受信信号を増幅する際のＴＧ
Ｃ(time-gain control) 特性を基本波系と第２高調波系
とで独立に設定できるようにするのが、基本波像と第２
高調波像を個々に所望の状態に調整する点で好ましい。
【００９０】また、第２高調波エコー受波の比帯域幅を
基本波エコー受信のそれよりも狭くすることが、第２高
調波エコー受信のＳ／Ｎを良くする点で好ましい。基本
波像と第２高調波像を重ねて表示する場合、第２高調波
像に色付けを行うと、基本波像との区別が容易になり読
影の利便性がさらに向上する。第２高調波像の色付けに
当たっては、画素位置毎に基本波像の画素値と同じ位置
にある第２高調波像の画素値を着色表示するようにす
る。造影剤からは第２高調波エコーに加えて基本波エコ
ーも返ってくるのでこのような方法を用いることかでき
る。これは造影剤像に対し的確な色付けを行う点で好ま
しい。
【００９１】また、第２高調波像の色付けに当たって
は、画素位置毎に基本波像の画素値がに対する第２高調
波像の画素値の比を調べ、それが所定値以上になるもの
について着色するようにするようにすると良い。
【００９２】すなわち、具体的には、対数圧縮されたデ
ータで考えると、
【００９３】
【数２】
【００９４】ならば着色表示を行うこととする。ここ
で、 Ｂ1 ：基本波像データ Ｂ2 ：第２高調波像データ Ｋ：係数 α：定数 （２）式において、データＢ1 ，Ｂ2 は対数圧縮された
ものなので差を求めることは比を求めることになる。
【００９５】画素の輝度はＢ1 とＢ2 の単純平均または
適宜の重み係数による加重平均によって決めるのが、造
影剤からの総合的なエコーを反映する点で好ましい。こ
のように色付けに条件を設けることにより、やたらに色
が付く（例えば偽像に色が付く）ことが防止され表示画
像が見易くなる。このとき、色の彩度を比の値に応じて
変化させるのが読影のための情報を増やす点で好まし
い。
【００９６】基本波歪を回避する撮像方法として、ＣＴ
ＦＭ(continuous transmission frequecy modulation)
方式を利用するのも効果的である。図１０にＣＴＦＭ方
式の概念図を示す。これは一種の分散エネルギー送波に
よる撮像法で、図１０に示すように例えば定率に下降す
る繰返し波形でＦＭされた連続波を送波するものであ
る。
【００９７】距離的に離れた地点からの時間遅れを有す
るエコーは、送波信号と乗積検波すると距離に比例した
ビート周波数となって現れる。これを周波数分析すれば
エコー源の距離分布データ、すなわちＡスコープデータ
になる。
【００９８】ＣＴＦＭ方式を利用する場合は、図９の超
音波プローブにおいて、振動子アレイＡＲＹ３によって
ＣＴＦＭ送波が行われる。このＣＴＦＭ送波は送受信部
２００によって制御される。このとき低レベルの超音波
照射照射が行われることにより基本波の歪を殆ど無くす
ることができる。
【００９９】第２高調波エコーはダイクロイックミラー
ＤＭＲで分離されて振動子アレイＡＲＹ４で受波され
る。受波信号は送受信部２００により送波信号と乗積検
波され、検波後の信号が周波数分析されてＡスコープデ
ータが形成される。画像生成部３００はこのＡスコープ
データの基づいて造影剤像を生成する。このとき、基本
波の歪が無いことにより偽像が生じない。
【０１００】
【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、超音波の送波を等差的
に周波数が異なる多数の個別連続高周波信号の総和によ
って形成されたほとんどパルス性を有しない合成連続高
周波信号に基づいて行うようにしたので、照射レベルを
低減することができ、エコー受信信号を個別連続高周波
信号の各々に基づいてそれぞれ直交検波した結果の集成
についての逆フーリエ変換によりＡスコープ画像信号を
生成するようにしたので、照射レベルが低いにも関わら
ずＳ／Ｎの良いＡスコープ画像信号を得ることができ
る。
【０１０１】すなわち、低レベルの超音波照射によって
Ｓ／Ｎの良い撮像を行う超音波撮像方法を実現すること
ができる。また、課題を解決するための第２の発明によ
れば、超音波の送波を連続波によって行うとともに送波
方向と直交する２次元面内の各エコーの受信信号に基づ
いて画像を生成するようにしたので、低レベルの超音波
照射によってＳ／Ｎの良い造影剤撮像を行う超音波撮像
方法を実現することができる。
【０１０２】また、課題を解決するための第３の発明に
よれば、超音波の送波を無指向性で行うとともにそのエ
コーを受波開口を形成する複数の無指向性の超音波受波
器でそれぞれ受波して複数のエコー受信信号を形成し、
それらエコー受信信号に基づき開口合成法により画像を
生成するようにしたので、低レベルの超音波照射によっ
てＳ／Ｎの良い造影剤撮像を行う超音波撮像方法を実現
することができる。
【０１０３】また、課題を解決するための第４の発明に
よれば、超音波の送波をＣＴＦＭ方式によって行うとと
もにそのエコーの受信信号に基づいて画像を生成するよ
うにしたので、低レベルの超音波照射によってＳ／Ｎの
良い造影剤撮像を行う超音波撮像方法を実現することが
できる。
【０１０４】また、課題を解決するための第５の発明に
よれば、超音波の送波を等差的に周波数が異なる多数の
個別連続高周波信号の総和によって形成されたほとんど
パルス性を有しない合成連続高周波信号に基づいて行う
ようにしたので、照射レベルを低減することができ、エ
コー受信信号を個別連続高周波信号の各々に基づいてそ
れぞれ直交検波した結果の集成についての逆フーリエ変
換によりＡスコープ画像信号を生成するようにしたの
で、照射レベルが低いにも関わらずＳ／Ｎの良いＡスコ
ープ画像信号を得ることができる。
【０１０５】すなわち、低レベルの超音波照射によって
Ｓ／Ｎの良い撮像を行う超音波撮像装置を実現すること
ができる。また、課題を解決するための第６の発明によ
れば、超音波の送波を連続波によって行うとともに送波
方向と直交する２次元面内の各エコーの受信信号に基づ
いて画像を生成するようにしたので、低レベルの超音波
照射によってＳ／Ｎの良い造影剤撮像を行う超音波撮像
装置を実現することができる。
【０１０６】また、課題を解決するための第７の発明に
よれば、超音波の送波を無指向性で行うとともにそのエ
コーを受波開口を形成する複数の無指向性の超音波受波
器でそれぞれ受波して複数のエコー受信信号を形成し、
それらエコー受信信号に基づき開口合成法により画像を
生成するようにしたので、低レベルの超音波照射によっ
てＳ／Ｎの良い造影剤撮像を行う超音波撮像装置を実現
することができる。
【０１０７】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ＣＴＦＭ方式によって行うとと
もにそのエコーの受信信号に基づいて画像を生成するよ
うにしたので、低レベルの超音波照射によってＳ／Ｎの
良い造影剤撮像を行う超音波撮像装置を実現することが
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装置における送波
信号の波形図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例の装置におけるＡス
コープ信号の波形図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例の装置における超音
波プローブの模式的構成図である。
【図５】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６】本発明の実施の形態の一例の装置におけるダイ
クロイックミラーの模式的構成図である。
【図７】本発明の実施の形態の一例の装置におけるダイ
クロイックミラーの反射特性を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態の一例の装置における超音
波プローブの模式的構成図である。
【図９】本発明の実施の形態の一例の装置における超音
波プローブの模式的構成図である。
【図１０】ＣＴＦＭ方式の説明図である。
【符号の説明】
１１ マルチキャリアソース部 １１１〜１１Ｎ 高周波発生器 １２ 加算器 １３ 送信アンプ １４，１００ 超音波プローブ １４１，１４２，ＴＲ，ＴＲ’ 振動子 １５ 受信アンプ １６ 直交検波部 １６１〜１６Ｎ 直交検波器 １７ Ａ／Ｄ変換部 １７１〜１７Ｎ Ａ／Ｄ変換器 １８，２０ メモリ部 １９ データ処理部 ３０ 制御部 ２００ 送受信部 ２１，３００ 画像生成部 ４００ 表示部 ＡＲＹ１〜２ ２次元アレイ ＡＲＹ３，４ 振動子アレイ ＢＫＧ，ＢＫＧ’，ＢＫＧ１〜４ 支持部材 ＤＭＲ ダイクロイックミラー ＬＮＳ 音響レンズ ＢＯＸ 容器 ＷＴＲ 伝音媒体 ＭＢＮ 膜 ＯＢ 被検体

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 等差的に周波数が異なる多数の個別連続
    高周波信号の総和によって形成されたパルス性を有しな
    い合成連続高周波信号に基づく超音波を送波し、そのエ
    コー受信信号を前記個別連続高周波信号の各々に基づい
    てそれぞれ直交検波した結果の集成についての逆フーリ
    エ変換によりＡスコープ画像信号を生成することを特徴
    とする超音波撮像方法。
  2. 【請求項２】 マイクロバルーン造影剤が注入された被
    検体に超音波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて
    被検体の造影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像方
    法であって、前記超音波の送波を連続波によって行うと
    ともに送波方向と直交する２次元面内の各エコーの受信
    信号に基づいて画像を生成することを特徴とする超音波
    撮像方法。
  3. 【請求項３】 マイクロバルーン造影剤が注入された被
    検体に超音波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて
    被検体の造影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像方
    法であって、前記超音波の送波を無指向性で行うととも
    にそのエコーを受波開口を形成する複数の無指向性の超
    音波受波器でそれぞれ受波して複数のエコー受信信号を
    形成し、それらエコー受信信号に基づき開口合成法によ
    り画像を生成することを特徴とする超音波撮像方法。
  4. 【請求項４】 マイクロバルーン造影剤が注入された被
    検体に超音波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて
    被検体の造影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像方
    法であって、前記超音波の送波をＣＴＦＭ方式によって
    行うとともにそのエコーの受信信号に基づいて画像を生
    成することを特徴とする超音波撮像方法。
  5. 【請求項５】 等差的に周波数が異なる多数の個別連続
    高周波信号の総和によって形成されたパルス性を有しな
    い合成連続高周波信号に基づいて超音波を送波する送波
    手段と、前記超音波に対応するエコーを受波してエコー
    受信信号を形成する受信手段と、前記エコー受信信号を
    前記個別連続高周波信号の各々に基づいてそれぞれ直交
    検波する直交検波手段と、前記直交検波の結果の集成に
    ついての逆フーリエ変換によりＡスコープ画像信号を生
    成する画像信号生成手段とを具備することを特徴とする
    超音波撮像装置。
  6. 【請求項６】 マイクロバルーン造影剤が注入された被
    検体に超音波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて
    被検体の造影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像装
    置であって、超音波の送波を連続波によって行う送波手
    段と、送波方向と直交する２次元面内の各エコーを受波
    してエコー受信信号を形成する受信手段と、前記エコー
    受信信号に基づいて画像を生成する画像生成手段とを具
    備することを特徴とする超音波撮像装置。
  7. 【請求項７】 マイクロバルーン造影剤が注入された被
    検体に超音波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて
    被検体の造影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像装
    置であって、超音波の送波を無指向性で行う送波手段
    と、前記超音波のエコーを受波開口を形成する複数の無
    指向性の超音波受波器でそれぞれ受波してそれぞれエコ
    ー受信を形成する受信手段と、前記エコー受信信号の各
    々に基づき開口合成法により画像を生成する画像生成手
    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】 マイクロバルーン造影剤が注入された被
    検体に超音波を送波し、そのエコー受信信号に基づいて
    被検体の造影剤注入部位の画像を生成する超音波撮像装
    置であって、超音波の送波をＣＴＦＭ方式によって行う
    送波手段と、前記超音波のエコーを受波してエコー受信
    信号を形成する受信手段と、前記エコー受信信号に基づ
    いて画像を生成する画像生成手段とを具備することを特
    徴とする超音波撮像装置。
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