(57)【要約】【課題】バブルから得られる高調波成分の抽出精度を高める。【解決手段】プローブ１４は、バブルを含む診断領域に対して超音波を送受する複数の振動素子を備えており、互いに隣り合う２つの振動素子について、超音波の位相を互いにずらして各振動素子から超音波を送波するように制御される。その制御において、各振動素子から送波される超音波に含まれる基本波成分の位相を基準としたπ／３の位相量だけ、超音波の位相を互いにずらすことにより、互いに隣り合う２つの振動素子から送波される超音波に含まれる３次高調波成分を低減させる。これにより、各振動素子から送波された３次高調波成分に起因する不要な成分が低減され、バブルからの３次高調波成分を抽出するうえで有利になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バブルを含む診断領域に対して超音波を送受する複数の振動素子を備えたプローブと、
複数の振動素子に含まれる振動素子の組ごとに、当該組内において超音波の位相を互いにずらして各振動素子から超音波を送波するようにプローブを制御する送信制御部と、
プローブにおける超音波の受波により前記診断領域から得られる受信信号を処理することにより、受信信号に含まれる高調波成分を抽出する受信処理部と、
抽出された高調波成分に基づいてバブルを含む超音波画像の画像データを形成する画像形成部と、
を有し、
各振動素子から送波される超音波に含まれる基本波成分の位相を基準としたπ／３の位相量だけ、振動素子の組内において超音波の位相を互いにずらすことにより、当該組内の各振動素子から送波される超音波に含まれる３次高調波成分を低減させる、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記送信制御部は、振動素子の組である互いに隣り合う２つの振動素子から送波される超音波の位相を前記π／３の位相量だけ互いにずらす、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の超音波診断装置において、
前記受信処理部は、バブルからの３次高調波成分を含んだ前記高調波成分を抽出する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の超音波診断装置において、
前記送信制御部は、バブルの共振周波数を基準として設定される送信周波数かつバブルの膨張倍率を基準として設定される送信音圧で超音波を送波するようにプローブを制御する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の超音波診断装置において、
前記送信制御部は、バブルの共振周波数以下となるように前記送信周波数を設定し、バブルの膨張倍率が１．５以上となるように前記送信音圧を設定する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、受信信号に含まれる高調波成分を利用した技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロバブル（またはナノバブル）は、液体などに注入された微細な気泡を意味している。このマイクロバブルは、様々な優れた特性を備えているため、多くの分野で利用されている。例えば、医療分野への応用として、マイクロバブルが超音波の好適な反射体となることから、超音波画像を形成する際の造影剤として利用されている。
【０００３】
造影剤を利用した超音波画像の形成においては、バブルから得られる高調波成分に注目した技術が知られており、特に、フェイズインバージョン法やパワーモジュレーション法などが有名である。
【０００４】
また、高調波成分に注目した画像形成技術に関する文献も、例えば、特許文献１，２および非特許文献１などのように多数存在する。ちなみに、これらの文献に記載された技術は、バブルから得られる第３次高調波を積極的に利用するものではない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１５２１７７号公報
【特許文献２】特開２００１−２５８８８２号公報
【非特許文献１】Sriram Krishnan, James D. Hamilton, Matthew O'Donnell, ''Suppression of Propagating Second Harmonic in Ultrasound Contrast Imaging,'' IEEE Trans., vol. 45, no. 3, p. 704-711, May 1998.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような状況のもと、本願の発明者は、バブルから得られる受信信号を利用した画像化技術について研究を重ねてきた。特に、バブルから得られる高調波成分を抽出する技術に注目した。
【０００７】
本発明は、その研究の過程において成されたものであり、その目的は、バブルから得られる高調波成分の抽出精度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様である超音波診断装置は、バブルを含む診断領域に対して超音波を送受する複数の振動素子を備えたプローブと、複数の振動素子に含まれる振動素子の組ごとに、当該組内において超音波の位相を互いにずらして各振動素子から超音波を送波するようにプローブを制御する送信制御部と、プローブにおける超音波の受波により前記診断領域から得られる受信信号を処理することにより、受信信号に含まれる高調波成分を抽出する受信処理部と、抽出された高調波成分に基づいてバブルを含む超音波画像の画像データを形成する画像形成部と、を有し、各振動素子から送波される超音波に含まれる基本波成分の位相を基準としたπ／３の位相量だけ、振動素子の組内において超音波の位相を互いにずらすことにより、当該組内の各振動素子から送波される超音波に含まれる３次高調波成分を低減させる、ことを特徴とする。
【０００９】
上記態様によれば、各振動素子から送波される超音波に含まれる３次高調波成分を低減させるため、例えば、各振動素子において受波される３次高調波成分のうち、各振動素子から送波された３次高調波成分に起因する不要な成分が低減され、バブルからの３次高調波成分を抽出するうえで有利になる。
【００１０】
望ましい態様において、前記送信制御部は、振動素子の組である互いに隣り合う２つの振動素子から送波される超音波の位相を前記π／３の位相量だけ互いにずらす、ことを特徴とする。
【００１１】
望ましい態様において、前記受信処理部は、バブルからの３次高調波成分を含んだ前記高調波成分を抽出する、ことを特徴とする。
【００１２】
望ましい態様において、前記送信制御部は、バブルの共振周波数を基準として設定される送信周波数かつバブルの膨張倍率を基準として設定される送信音圧で超音波を送波するようにプローブを制御する、ことを特徴とする。
【００１３】
望ましい態様において、前記送信制御部は、バブルの共振周波数以下となるように前記送信周波数を設定し、バブルの膨張倍率が１．５以上となるように前記送信音圧を設定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、バブルから得られる高調波成分の抽出精度を高めることができる。例えば、本発明の好適な態様によれば、各振動素子から送波される超音波に含まれる３次高調波成分を低減させるため、各振動素子において受波される３次高調波成分のうち、各振動素子から送波された３次高調波成分に起因する不要な成分が低減され、バブルからの３次高調波成分を抽出するうえで有利になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１６】
図１には、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態が示されており、図１は、その全体構成を示す機能ブロック図である。図１に示す超音波診断装置は、造影用のバブル（マイクロバブルやナノバブルなどの微小気泡）を含んだ造影剤を利用して画像を形成するのに適している。
【００１７】
本実施形態においては、例えば、低中音圧の超音波による画像化に適した造影剤（「ソナゾイド」（登録商標）など）を利用することが望ましいものの、本発明における造影剤は特定のものに限定されない。造影剤は、例えば生体内の血管や腫瘍などの診断部位に投与される。そして、造影剤が投与されてから、例えば生体内におけるバブルの集積や取り込みが起こるまでの一定時間が経過した後に、図１に示す超音波診断装置によって診断が行われる。
【００１８】
信号発生部１０は、図示しない制御部などによって制御され、送信パルスを形成するための駆動信号を生成して送信回路１２へ出力する。本実施形態では、生体内に投与されるバブルの共振周波数を基準として設定される送信周波数で、さらに、当該バブルの膨張倍率を基準として設定される送信音圧で超音波を送波するように送信制御される。信号発生部１０は、例えば、中心周波数が１．５ＭＨｚ程度、送信音圧が２００〜３００ｋＰａ程度に対応した波形の送信パルスを出力する。
【００１９】
送信回路１２は、信号発生部１０から出力された送信パルスに基づいて、プローブ１４が備える図示しない複数の振動素子を制御して送信ビームを形成し、形成した送信ビームを電子的に走査することにより、走査領域の全域に亘って複数の送信ビームを形成する。
【００２０】
本実施形態においては、複数の送信ビームの各ビーム方向ごとに２回の送信が行われる。つまり、一つのビーム方向に対して送信パルスに基づいて１回目の送信が行われて受信信号を取得した後に、続けてその同じビーム方向に対して、１回目の送信と同じ波形で位相だけを反転させた送信パルスに基づいて２回目の送信が行われて受信信号が取得される。そして、一つのビーム方向に対して２回の送信が行われた後に、ビーム方向を変えて次のビーム方向に対して２回の送信が行われる。こうして、走査領域の全域に亘って各ビーム方向ごとに２回の送信が実行される。
【００２１】
プローブ１４は、造影剤が投与された生体内の診断領域に対して超音波を送受する。プローブ１４は、超音波を送受する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送信回路１２によって送信制御されて送信ビームが走査される。また、複数の振動素子が生体から反射された超音波を受波し、これにより得られた信号が受信回路１６へ出力される。なお、送信と受信を異なる振動子で行うようにしてもよい。
【００２２】
プローブ１４は、送信周波数（例えば中心周波数が１．５ＭＨｚ程度）から、この送信周波数の３倍以上の周波数までを含む周波数帯域を備えている。そのため、送信における送信周波数を基本波の周波数とすると、受信において基本波と第２次高調波と第３次高調波の成分等を含んだ受信信号が得られる。
【００２３】
受信回路１６は、プローブ１４の複数の振動素子から得られる信号を整相加算処理することにより、走査領域内の複数の送信ビームの各々に対応した受信信号を形成する。本実施形態においては、複数の送信ビームの各ビーム方向ごとに２回の送信が行われるため、受信回路１６は、各ビーム方向ごとに、１回目の送信に対応した１回目の受信信号と２回目の送信に対応した２回目の受信信号を形成する。そして、各ビーム方向ごとに、１回目の受信信号（受信信号１）が受信信号１メモリ１８に記憶され、２回目の受信信号（受信信号２）が受信信号２メモリ２０に記憶される。
【００２４】
加算処理部２２は、各ビーム方向ごとに、受信信号１メモリ１８と受信信号２メモリ２０から受信信号１と受信信号２を読み出し、そして、受信信号1と受信信号２を加算処理する。受信信号1と受信信号２は、互いに位相が反転関係にある送信パルスから得られる信号であるため、フェイズインバージョン法（またはパルスインバージョン法）の原理により、受信信号1と受信信号２の加算処理の結果として、奇数次の信号がキャンセルされて偶数次の信号のみが残る。つまり、受信信号に含まれる基本波と第２次高調波と第３次高調波のうち、奇数次の基本波と第３次高調波がキャンセルされて偶数次の第２次高調波が抽出される。
【００２５】
バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２６は、第２次高調波に対応した通過帯域を備えたフィルタであり、バンドパスフィルタ２６によって、ノイズ等が除去されて第２次高調波のみがより確実に抽出される。なお、原理的には加算処理部２２において第２次高調波のみが確実に抽出されるため、バンドパスフィルタ２６を省略することも可能である。
【００２６】
差分処理部２４は、各ビーム方向ごとに、受信信号１メモリ１８と受信信号２メモリ２０から受信信号１と受信信号２を読み出し、そして、受信信号1と受信信号２の差分を算出する。フェイズインバージョン法（またはパルスインバージョン法）の原理により、受信信号1と受信信号２の差分処理の結果として、偶数次の信号がキャンセルされて奇数次の信号のみが残る。つまり、受信信号に含まれる基本波と第２次高調波と第３次高調波のうち、偶数次の第２次高調波がキャンセルされて奇数次の基本波と第３次高調波が抽出される。
【００２７】
ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２８は、第３次高調波以上の帯域を備えたフィルタでありハイパスフィルタ２８によって、基本波やノイズ等が除去されて第３次高調波が抽出される。
【００２８】
画像形成部３０は、ハイパスフィルタ２８から得られる第３次高調波を用いて、または、第３次高調波に加えてバンドパスフィルタ２６から得られる第２次高調波を用いて、超音波画像の画像データを形成する。画像形成部３０は、複数のビーム方向の各々から得られる高調波成分（第３次高調波のみ、または、第２次高調波と第３次高調波）に基づいて、例えば、２次元超音波画像の画像データを形成する。もちろん、超音波ビームを３次的に走査させて３次元超音波画像の画像データを形成してもよい。画像形成部３０において形成された画像データに対応する超音波画像は表示部３２に表示される。
【００２９】
本実施形態では、生体内に投与されるバブルの共振周波数を基準として送信周波数が設定され、バブルの膨張倍率を基準として送信音圧が設定されるため、例えば、バブルから得られる高調波成分を高めると共に実組織から得られる高調波成分を抑制することができ、その結果として、例えば、非常に高いＣＴＲ（Contrast to Tissue Ratio）の超音波画像を得ることができる。
【００３０】
そこで、以下において、送信条件等とバブルの挙動との関係について説明する。図２から図６は、超音波造影剤（バブル）の挙動について、バブル膜の振動を数値解析で得るシミュレータを作成して解析した結果を示している。
【００３１】
図２は、バブルの膜振動のシミュレーション結果を示す図である。図２（Ａ）は、送信周波数（中心周波数）１．５ＭＨｚ、波数６波、音圧３００ｋＰａの超音波振動を半径１．２５μｍのバブルに与えた場合の膜振動であり、図２（Ｂ）は、送信周波数（中心周波数）４．５ＭＨｚ、波数１８波、音圧３００ｋＰａの超音波振動を同バブルに与えた場合の膜振動を示している。図２（Ａ）（Ｂ）は共に、横軸を時間軸として縦軸にバブル半径を示している。なお、バブルに与える超音波エネルギー（音圧×パルス長）を図２（Ａ）と（Ｂ）で等しい条件として解析した。
【００３２】
図２（Ａ）に示すように低周波１．５ＭＨｚでは３倍以上にバブルは膨張するが、図２（Ｂ）に示すように高周波数の４．５ＭＨｚでは１．４倍以下の膨張に抑えられている。バブルの条件として、市販造影剤ソナゾイド（登録商標）を想定し、バブルの直径２．５μｍ、バブルの膜厚３ｎｍ、それ以外のバブルのパラメータは、文献“Experimental  and Theoretical Evaluation of Microbubble Behavior:IEEE Transaction on Ultrasonics,Ferroelectrics,and Frequency Control,Vol 47,No6,Nov 2000”で示された条件を用いた。この条件でのバブルの共振周波数は、ほぼ２．５ＭＨｚである。
【００３３】
図３は、図２のバブルの膜振動によって発生する超音波信号を周波数解析した結果を示す図である。図３（Ａ）の解析結果は図２（Ａ）の膜振動に対応しており、図３（Ｂ）の解析結果は図２（Ｂ）の膜振動に対応している。
【００３４】
基本波の信号量は、図３（Ａ）の１．５ＭＨｚと図３（Ｂ）の４．５ＭＨｚでほぼ同じである。これに対し、第３高調波量は、１．５ＭＨｚでは基本波の−２ｄＢ程度で殆ど変わらないが、４．５ＭＨｚでは基本波の−２０ｄＢ以上と大きく減少する。
【００３５】
図４は、送信周波数と信号量との対応関係を示す図であり、図４には、音圧３００ｋＰａで異なる周波数で一定信号量（＝音圧×時間）の振動を与えた場合の、バブル振動最大半径と、その時発生する１次（基本波＝送信周波数）、２次、３次の高調波の解析結果のグラフが示されている。
【００３６】
バブルは、低い周波数で大きく振動し、その結果発生する超音波信号量は、その基本周波数（送信周波数）ではそれほど差は無いが、第２、第３高調波では、低い周波数で送信したほうが、強い信号が得られることとなる。
【００３７】
図５は、バブルの膨張倍率とバブルから得られる高調波成分の信号量との対応関係を示す図であり、半径１．２５μｍのバブルに周波数１．５、２．５、３．５、４．５ＭＨｚ、音圧１００、２００、３００、４００ｋＰａの条件で加える超音波エネルギーを一定にしてバブルに振動を与えた場合の、バブルの膨張倍率を横軸に、３次高調波信号量を縦軸にしてプロットしたものである。
【００３８】
図５に示すように、バブルの膨張倍率が０．５から１．５の小さな範囲では、３次高調波の信号量が比較的小さく且つ膨張倍率の変化に対する信号量の変化が比較的大きい。また、バブルの膨張倍率が１．５以上の大きな範囲では、３次高調波の信号量が比較的大きく且つ膨張倍率の変化に対する信号量の変化が比較的小さい。このように、バブルを１．５倍以上に膨張させることで、強い３次高調波信号が得られることが推察される。また、バブルを２．５倍以上に膨張させても、高調波信号量の増加はほぼ横ばいとなる。
【００３９】
以上のことから、バブル（マイクロバブル）を１．５倍から２．０倍程度に膨張させることで、バブルから非常に強い高調波信号を発生させることができる。また、バブルの共振周波数よりも低い周波数の超音波を与えることで、より低音圧の超音波信号でバブルを大きく膨張させることが可能であることが分かる。
【００４０】
そこで、バブルを高感度に検出する条件を考える。超音波は、ティシュハーモニックで知られるように伝搬中に高調波成分を発生する。その高調波信号量は、ほぼ音圧の二乗に比例する。従って、共振周波数以下の低い周波数の超音波で送信することで、小さい音圧でバブルを１．５倍以上大きく膨張させることが可能となり、バブルからの高調波信号を増加し、組織からの高調波信号を低減することが可能となり、非常に高いＣＴＲ（Contrast to Tissue Ratio）を得ることができる。更に、バブルを１．５倍以上に膨張させることで、バブルからは第３次以上の高調波成分も強くなる。組織伝搬中の高調波信号は、高次になるほど大きく減少するため、バブルを１．５倍以上に膨張させ３次以上の高調波成分を利用して画像化することで、より高いＣＴＲを得ることが可能となる。
【００４１】
図６は、リニアプローブを用いて、組織から発生する高調波とバブルからの高調波をシミュレーションした結果を示す図である。組織中の非線形伝搬は、ＫＺＫ方程式を用いて数値解析した。シミュレーションでは、送信周波数１．５ＭＨｚ、深さ９ｃｍで組織中の音圧が２００ｋＰａの条件で、組織伝搬中とバブルからの高次高調波信号を求めた。
【００４２】
図６（Ａ）は、この時のバブル膜の振動結果である。バブルの半径は、１．２５μｍから２．５μｍに約２倍に膨張している。図６（Ｂ）は、組織およびバブルの高調波信号を比較したものである。組織からの信号は、伝搬中に発生した信号が、バブルと同じ位置で組織中の反射体から反射し信号として解析した。図６（Ｂ）では、組織及びバブルからの基本波信号を０ｄＢとして、それぞれの高調波信号量を相対的に比較した。バブルからの高調波信号の信号量は、第２次、第３次とも基本波信号とほぼ同じである。一方、組織からの高調波信号の信号量は、基本波信号に比べ、第２次高調波では、−３０ｄＢ、第３次高調波では、−５０ｄＢ以下に減少する。
【００４３】
以上のことから、バブル共振周波数以下の低周波で励振することで、低音圧送信でもバブルを１．５倍以上に膨張することが可能となり、強い高調波信号が発生すると共に、組織中の高調波信号を抑制することができることが分かる。その結果、非常に高い検出感度とＣＴＲが達成される。
【００４４】
さらに、本実施形態においては、バブルから得られる３次高調波成分の検出感度を高めるために、互いに隣り合う２つの振動素子から送波される超音波の位相をずらして各振動素子から超音波を送波させている。そこで、３次高調波成分の検出感度を高める手法について説明する。
【００４５】
図７は、プローブの周波数帯域と送受される超音波の周波数を説明するための図である。図７は、中心周波数３．７ＭＨｚの一般的な腹部用超音波プローブを用いて、図７（Ａ）に示す１．５ＭＨｚのバースト信号を送信した場合の、バブルと組織からの反射エコーをシミュレーションしたものである。バブルは、直径２．５μｍのシェルを備えた造影剤を想定した。バブルは、２００ｋＰａ程度の音圧を受けると２倍程度に膨張し、それにともない高次の高調波信号を発生する。一方、２００ｋＰａの送信音圧では、組織伝搬中の非線形信号の発生は抑制され、特に３次以上の高次高調波は著しく低下する。その結果、対組織信号比の優れた高感度の検出が可能となる。
【００４６】
バブルを映像化する場合は、比較的低い音圧での送信で十分なため、図７（Ｂ）で示されるようなプローブ帯域Ｐｒのぎりぎりの低い送信信号Ｔｅでの送信が可能となる。図７（Ｂ）の送信信号Ｔｅに伴って発生するエコーのスペクトラムが図７（Ｃ）に示す組織からのエコーＯｅとバブルからのエコーＢｅである。さらに、バブルからのエコーＢｅを受信した際の信号スペクトラムが図７（Ｄ）に示されており、バブルからのエコーＢｅの基本波Ｂｅ１と２次高調波Ｂｅ２と３次高調波Ｂｅ３をプローブ帯域Ｐｒ内で受信することが可能となる。
【００４７】
図８は、振動素子に印加される送信信号とそのスペクトラムを示す図である。送信信号（電気信号）Ｅｓは、中心周波数１．５ＭＨｚの正弦波バースト信号である。理想的な正弦波バースト信号には、高次の高調波は存在しないが、図８に示す送信信号Ｅｓには、そのスペクトラムＳｐからわかるように、３次高調波成分が検出されている。送信信号Ｅｓ内に３次高調波成分が発生する原因としては、例えば、デジタルアナログ変換時の量子化誤差、送信回路内のダイオードや送信アンプの歪みなどが考えられる。また、振動素子が送信信号Ｅｓに対応した超音波を送波する際に、振動素子の非線形性に伴う高調波成分が超音波の重畳される可能性もある。
【００４８】
図９は、振動素子から送波された超音波の音圧波形とそのスペクトラムを示す図である。図９は、図８の送信信号Ｅｓに対応した超音波を水中に送波し、目的部位における水中波形を測定して周波数解析したものであり、測定された音圧波形ＡｓとそのスペクトラムＳｐを示している。水中での送信波形（音圧波形Ａｓ）には、組織伝搬中に発生した２次の高調波成分と３次の高調波成分が強く混在することが観察された。これは、組織伝搬中に起因する以外に、送信回路内のダイオードや、送信アンプの歪み、振動素子の非線形性等が重畳されたものと推定される。この送信波形では、２次高調波より３次高調波が大きいため、バブルからの３次高調波を利用して画像化する場合において好ましくない。
【００４９】
そこで、本実施形態においては、互いに隣り合う２つの振動素子から送波される超音波の位相をずらして各振動素子から超音波を送波させ、送信波形に含まれる３次高調波成分を低減させる。
【００５０】
図１０は、本実施形態における３次高調波成分の低減を説明するための図である。図１０には、互いに隣り合う振動素子Ａと振動素子Ｂから出力される超音波の波形が模式的に示されており、振動素子Ａから出力される送信波形４０Ａと、振動素子Ｂから出力される送信波形４０Ｂが図示されている。また、図８、図９を利用して説明したように、送信回路内における歪みや振動素子の非線形性等により、各振動素子から出力される超音波には３次高調波成分が含まれる。図１０には、送信波形４０Ａに含まれる３次高調波成分４３Ａと、送信波形４０Ｂに含まれる３次高調波成分４３Ｂも図示されている。
【００５１】
本実施形態においては、各振動素子から送波される超音波に含まれる基本波成分の位相を基準としたπ／３の位相量だけ、互いに隣り合う２つの振動素子間において超音波の位相をずらすことにより、３次高調波成分４３Ａと３次高調波成分４３Ｂを低減させる。
【００５２】
つまり、図１０に示すように、送信波形４０Ａと送信波形４０Ｂとの間においてπ／３の位相量だけ位相をずらす。このπ／３の位相量は、送信波形４０Ａと送信波形４０Ｂの基本波成分の位相を基準とした位相量であり、このπ／３の位相量だけ、送信波形４０Ａと送信波形４０Ｂが互いに全体的にずれる。その結果として、３次高調波成分４３Ａと３次高調波成分４３Ｂも、このπ／３の位相量だけずれる。
【００５３】
ところが、３次高調波成分４３Ａと３次高調波成分４３Ｂは、基本波成分の３倍の周波数であり、上記のπ／３の位相量を３次高調波成分の位相を基準としてみると、図１０に示すように、３次高調波成分４３Ａの位相と３次高調波成分４３Ｂの位相が互いにπだけずれることになる。
【００５４】
そのため、互いに隣り合う振動素子Ａと振動素子Ｂから出力される３次高調波成分４３Ａと３次高調波成分４３Ｂが互いに打ち消し合い、３次高調波成分４３Ａと３次高調波成分４３Ｂが低減されて望ましくは相殺される。
【００５５】
送信波形４０Ａと送信波形４０Ｂとの間の位相をずらすための具体的な処理についてはいくつかの態様が考えられる。例えば、互いに同じ波形の送信波形４０Ａと送信波形４０Ｂを用いて、上記のπ／３の位相量に対応した遅延時間だけ、送信波形４０Ａと送信波形４０Ｂの出力タイミングをずらすことにより、位相のずれを実現することができる。また、上記のπ／３の位相量だけ互いに位相をずらした送信波形４０Ａと送信波形４０Ｂを予め用意しておき、これらの送信波形４０Ａと送信波形４０Ｂを同じタイミングで出力することにより、位相のずれを実現することができる。さらに、超音波ビームの形成処理と、上述した位相のずれによる３次高調波の低減処理とを併用することもできる。
【００５６】
図１１は、超音波ビームの形成処理と３次高調波の低減処理の併用を説明するための図である。図１１（１）は、３次高調波の低減処理を併用しない超音波ビームの形成処理を示す図である。図１１（１）においては、複数の振動素子５０の各々に対して送信波形４０が供給されており、各送信波形４０に対して超音波ビームの形成に必要な遅延処理が施されている。これにより、目的の方向へ超音波ビームＢＭが形成される。
【００５７】
これに対し、図１１（２）は、３次高調波の低減処理を併用した超音波ビームの形成処理を示す図である。図１１（２）においては、複数の振動素子５０の各々に対して送信波形４０が供給されており、図１１（１）の場合と同様に、各送信波形４０に対して超音波ビームの形成に必要な遅延処理が施されている。図１１（２）においては、さらに、各送信波形４０に対して、３次高調波を低減するための位相調整が施されて、超音波ビームＢＭが形成される。
【００５８】
つまり、図１１（２）においては、複数の振動素子５０に含まれる互いに隣り合う振動素子Ａと振動素子Ｂのうちのいずれか一方に対して、例えば振動素子Ａに対して、π／３の位相量（図１０参照）だけ位相をずらす処理が施される。
【００５９】
図１２は、本実施形態における３次高調波の低減処理による効果の一例を示す図である。図１２は、現物の腹部用コンベックスプローブを用いて、送信周波数＝１．５ＭＨｚ、ＭＩ＝０．２５とした場合の送信について、水中での音場を測定したものである。図１２において、３次高調波の低減処理を利用しない通常の送信により得られた結果が波形６２であり、π／３位相ずらしによる３次高調波の低減処理を利用した送信により得られた結果が波形６０である。π／３位相ずらしによって、３次高調波が約２０ｄＢ程度抑制されている。
【００６０】
図１３は、本実施形態における３次高調波の低減処理による画像の改善例を示す図である。図１３は、血流ファントム内に市販の超音波造影剤を環流して、３次高調波によって画像化した超音波画像である。図１３（１）は、３次高調波の低減処理を利用しない従来の送信方法で映像化したものである。一方、図１３（２）は、π／３位相ずらしによる３次高調波の低減を行った場合の画像である。図１３（１）と比較して、図１３（２）においては、組織部分での反射エコーが抑制されて、高感度に造影剤が画像化されている。
【００６１】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。例えば、位相ずらしによる３次高調波成分の低減に加えて、次のような３次高調波成分の低減処理を行ってもよい。例えば、メカニカルに振動子を走査するプローブなどにおいては、送信アンプの後段等に、基本波以外の高次高調波を遮断するローパスフィルターを配置し、送信波形内の高次高調波を低減することも、大きな回路変更なしに行うことが可能である。また、任意波形の送信が可能な装置では、送信信号自体に、回路やその他で混入する高調波成分を打ち消すような信号を、予め追加することでも、高次高調波を抑制することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】バブルの膜振動のシミュレーション結果を示す図である。
【図３】バブルの膜振動によって発生する超音波信号を示す図である。
【図４】送信周波数と信号量との対応関係を示す図である。
【図５】バブルの膨張倍率とバブルから得られる高調波成分の信号量との対応関係を示す図である。
【図６】組織から発生する高調波とバブルからの高調波をシミュレーションした結果を示す図である。
【図７】プローブの周波数帯域と送受される超音波の周波数を説明するための図である。
【図８】振動素子に印加される送信信号とそのスペクトラムを示す図である。
【図９】振動素子から送波された超音波の音圧波形とそのスペクトラムを示す図である。
【図１０】本実施形態における３次高調波成分の低減を説明するための図である。
【図１１】超音波ビームの形成処理と３次高調波の低減処理の併用を説明するための図である。
【図１２】本実施形態における３次高調波の低減処理による効果の一例を示す図である。
【図１３】本実施形態における３次高調波の低減処理による画像の改善例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  信号発生部、１４  プローブ、１８  受信信号１メモリ、２０  受信信号２メモリ、２２  加算処理部、２４  差分処理部、３０  画像形成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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