(57)【要約】  【課題】  超音波造影剤モード時、生体組織からの超音波信号を弱め、超音波造影剤からの超音波信号のみを抽出することが可能な超音波診断装置を提供する。  【解決手段】  被検体に超音波を送受信する超音波探触子１と、超音波探触子１に超音波信号を送受信する送受信手段２と、超音波探触子１により受信された超音波信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段で処理された応答信号に基づいて前記被検体の断層像を表示する表示手段７とを備える超音波診断装置において、  信号処理手段は、２つの超音波信号を加算する加算手段１０と、２つの該加算信号の差分を演算する減算手段１１とを有し、その差分から応答信号を生成した。また、その超音波信号は被検体の生体組織信号と、超音波造影剤による造影信号とを含む。【選択図】       図１
2005152177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に超音波を送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子に超音波信号を送受信する送受信手段と、前記超音波探触子により受信された超音波信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段で処理された応答信号に基づいて前記被検体の断層像を表示する表示手段とを備えた超音波診断装置において、
前記信号処理手段は、超音波ビームの１走査線上において取得した前記超音波造影剤による造影信号及び生体組織信号を含む超音波信号と生体組織信号を含む複数の超音波信号とをそれぞれ組み合わせて加算し、２組の該加算信号の差分に基づいて前記超音波造影剤のみの前記応答信号を算出することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
被検体に超音波を送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子に超音波信号を送受信する送受信手段と、前記超音波探触子により受信された超音波信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段で処理された応答信号に基づいて前記被検体の断層像を表示する表示手段とを備えた超音波診断装置において、
前記信号処理手段は、超音波ビームの１走査線上において取得した前記被検体内の超音波造影剤による造影信号及び生体組織信号を含む第１の超音波信号と生体組織信号を含む第２の超音波信号とを加算した第１の加算信号と、前記第２の超音波信号と生体組織信号を含む第３の超音波信号とを加算した第２の加算信号とを算出し、前記第１の加算信号と前記第２の加算信号との差分を算出し、前記差分から前記超音波造影剤のみの前記応答信号を算出することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項３】
前記第２の超音波信号は、前記第１の超音波信号及び前記第３の超音波信号の位相が反転した超音波信号であることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記応答信号を所定の時間をおいて順次算出し、前記超音波造影剤による画像を表示させることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に超音波を送信し受信した超音波信号を用いて超音波画像を作成し表示する超音波診断装置に関し、特に超音波造影剤使用時、生体組織からの超音波信号を低減し、超音波造影剤からの超音波信号のみを抽出することを特徴とする超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織中の血流分布情報を計測する方法として、超音波造影剤を用いた超音波造影描画方法および装置が検討されている。超音波用の超音波造影剤は、一般に、生理食塩水等の媒液に多数の気泡を混入して形成される。このような超音波造影剤は、静脈から生体内に注入される。生体内に注入された超音波造影剤に超音波ビームを照射すると、その音圧が低い場合は気泡が変形し、その変形に伴う音響情報が反射信号に混ざって、超音波の応答信号として放射される。また、音圧が高い場合は気泡が破壊され、強い音響情報が放射される。すなわち、超音波造影剤は超音波の照射に対して非線形応答を示し、基本周波数f0の超音波を照射した場合、応答信号には基本周波数成分f0に対応する信号の他に、2倍周波数の高調波成分2f0の信号が含まれる。
【０００３】
この高調波成分には、超音波造影剤の画像に関する信号が有り、特に高調波成分を検出するパルス・インヴァージョン法と呼ばれる手法では、同一ビームアドレスに1回目の送信波形を正転、2回目の送信波形を反転（1回目の送信波形を180度位相回転）して送信し、1回目と2回目の受信信号を加算することで超音波造影剤の画像を得ている。（例えば、特許文献1，2参照。）
【特許文献１】特開2002−224110号公報
【特許文献２】USP 6,095,980
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術では、高音圧下で造影超音波検査を行った場合、超音波造影剤からの超音波信号のみならず、高音圧なるが故、生体組繊からの超音波信号も強く、超音波造影剤からの応答信号のみを検出し、表示することができないという問題があった。
そこで本発明は、超音波造影剤モード時、生体組織からの超音波信号を弱め、超音波造影剤からの超音波信号のみを抽出することができる超音波診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明による超音波診断装置は、被検体に超音波を送受信する超音波探触子と、前記超音波探触子に超音波信号を送受信する送受信手段と、前記超音波探触子により受信された超音波信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段で処理された応答信号に基づいて前記被検体の断層像を表示する表示手段とを備える超音波診断装置において、前記信号処理手段は、2つの前記超音波信号を加算する加算手段と、2つの該加算信号の差分を演算する減算手段とを有し、前記差分から前記応答信号を生成する。また、前記超音波信号は、前記被検体の生体組織信号と、超音波造影剤による造影信号とを含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による超音波診断装置によれば、超音波造影剤モード時、生体組織からの超音波信号を弱め、超音波造影剤からの超音波信号のみを抽出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明による超音波診断装置の実施例を示す構成図である。この超音波診断装置は、被検体内の診断部位に向けて超音波を送信および受信する探触子1と、探触子1の送信信号及び受信信号を伝達する超音波送受信部2と、送信信号の送波波形を作成する送信波形生成部9と、加算演算部10及び減算演算部11からなる信号処理部と、超音波信号から断層像（Bモード像）の画像を形成するDSC3（ディジタルスキャンコンバータ）と、その画像情報を表示するグラフィック表示部5と、画像を合成する合成回路6と、該画像を表示する画像表示装置7と、これらを制御する制御部8と、操作者が制御部8に対して所望の操作を指令する入力部4とを有して成る。
【０００８】
さらに詳細に説明すると、探触子1は、超音波の発生源であると共に超音波信号を受信する振動子が内蔵され、例えばセクタ走査型探触子等に形成されている。送信波形生成部9は制御部8からの制御信号に応じて正転、或いは反転した送信波形を生成する。超音波送受信部2は送信波形生成部9にて生成された波形にて深触子1を駆動して超音波を送信させると共に受信した超音波信号を増幅させるもので、図示は省略したがその中には探触子1に送波パルスを送って内蔵の振動子から超音波を発生させる送波回路と、探触子1で受信した超音波信号を増幅する受信増幅器と、それらの制御回路を有して成る。
【０００９】
加算演算部10は、超音波送受信部2からの超音波信号を加算するもので、その中には時刻（t−2）における超音波信号を記憶するためのメモリ30を有しており、時刻（t−1）における超音波信号との加算を順次行う。主にメモリ30は、加算する対象の超音波信号の1回前の送波タイミングで得られる超音波信号を順次記憶する。なお、tは3以上の任意の定数であり、時刻は送波タイムシーケンスとして扱うこととする。例えば、tが3である場合、1回目の送波における超音波信号がメモリ30に記憶され、その記憶された超音波信号と、2回目の送波における超音波信号との加算を行う。
【００１０】
また減算演算部11は、加算演算部10で演算された時刻の異なる2つの加算信号の差分を出すために減算するもので、減算演算部11には時刻（t−1）における加算信号（時刻（t−2）と時刻（t−1）との加算信号）を記憶するためのメモリ31を有しており、時刻tにおける加算信号（時刻（t−1）と時刻tとの加算信号）との減算を順次行う。メモリ31は、主に減算する対象の加算信号の1回前のタイミングで得られる加算信号を順次記憶する。
【００１１】
DSC3は、減算演算部11から得られる応答信号を書き込むと共に読み出し表示座標系に変換して出力するもので、応答信号を超音波ビ−ムの1走査線または複数の走査線ごとに内蔵のラインメモリに書き込んで1フレームの画像データを作成し、断層像（Bモード像）の画像データを形成するようになっている。
【００１２】
制御部8は超音波送受信部2，DSC3，グラフィック表示部5，合成回路6，送信波形生成部9，加算演算部10および減算演算部11を制御する。入力部4は制御部8を介して、後述の画像表示装置7に表示された画像やキャラクタに対し、操作者からのコマンド入力等を行うもので、例えばトラックボールまたはマウス等から成る。グラフィック表示部5は入力部4で入力された心拍数や、周波数などの画像情報を表示するものである。合成回路6はDSC3とグラフィック表示部5からの画像情報を合成するようになっている。そして、画像表示装置7は合成回路6からの画像信号を入力して画像として表示するもので、例えばCRT等から成る。
【００１３】
この超音波診断装置で用いる超音波造影剤としては、高音圧の超音波を当てると気泡が破壊する超音波造影剤を用いる。この種の超音波造影剤は、高音圧の超音波で計測するスペクトルに広がりを持っており、さらに生体組織信号の2次高調波より大きい特性を持っている。
【００１４】
次にこのように構成された本発明の動作について説明する。まず、図1に示されるように超音波診断装置の構成と動作により、制御部8は超音波ビームの1走査線上に正転［時刻（t−2）］・反転［時刻（t−1）］・正転［時刻（t）］の順で送信波形を生成するよう制御を行う。送信波形生成部9にて正転・反転・正転の順で送信波形を生成し、超音波送受信部2は送信波形生成部9からの送信波形にて探触子1を駆動する。生体組織からのエコーは探触子1で受信され、超音波送受信部2にて増幅される。増幅された超音波信号は加算演算部10にて、まず時刻（t−2）の超音波信号と時刻（t−1）との超音波信号で加算され、減算演算部11に送られる。次に時刻（t−1）の超音波信号と時刻（t）の超音波信号で加算され、同様に減算演算部11に送られる。減算演算部11では「時刻（t−2）と時刻（t−1）との加算信号」と「時刻（t−1）と時刻（t）との加算信号」との差分が算出され、得られた応答信号をDSC3に送る。そして、DSC3では、1走査線または複数の走査線ごとに内蔵のラインメモリに書き込んで1フレームの画像データを作成し、断層像（Bモード像）の画像データを形成し、画像表示装置7では、その画像データに基づいて超音波造影剤のみの画像を表示させる。
【００１５】
さらに詳細に説明すると、図2は本発明による正転・反転・正転の順で送受信された場合の送信波形［図2（A）］および受信された超音波信号［図2（B）］を示している。ここで送信波形の周波数はfOとする。1回目の送信波形に対し、2回目の送信波形は反転しており、さらに3回目の送信波形は2回目の送信波形に対し反転している。受信信号である超音波信号には送信周波数と同じ基本波成分和の他に、生体組織や超音波造影剤の非線形性により発生する2次高調波成分2fO、3次高調波成分3fO、さらには4fO、5fO…nfOが含まれていることが知られている。3fO成分以上はfO、2fO成分に比べて構成される成分が小さいため無視できる。また送信波形の正転・反転で和成分はそれぞれ正転・反転するが、2mfO成分は正転・反転しない。なお、mは任意の定数であり、このパルスインバージョン法の基本原理は、特開2002-360569号公報に開示されている。
【００１６】
1回目の送信で得られる超音波信号は基本波成分、超音波造影剤からの2次高調波成分、生体組織からの2次高調波成分の3成分で構成されている。2回目の送信で得られる超音波信号は1回目の高音圧の超音波で超音波造影剤が破壊されているため、超音波造影剤からの信号は得られない。よって、2回目の送信で得られる超音波信号は基本波成分、生体組織からの2次高調波成分の2成分で構成される。2回目の超音波信号基本波成分は1回目の超音波信号基本波成分と反転した関係が成り立っている。3回目の送信で得られる超音波信号は2回目の受信と同様、1回目の送信で超音波造影剤が破壊されているため、得られる信号は基本波成分、生体組織からの2次高調波成分の2成分で構成される。この3回目の送信で得られる超音波信号基本波成分は2回目の超音波信号基本波成分と反転した関係が成り立っている。
【００１７】
図3は超音波信号を加算演算部10で加算した信号を示している。ここで加算演算部10では1回目の加算処理が1回目の超音波信号と2回目の超音波信号間で行われる。1回目の送信が正転、2回目の送信が反転で行われているため、基本波成分の位相が180°異なるので加算により基本波成分が相殺される。これに対して、第2高調波成分等の偶数次の高調波成分は位相が同じになるので加算によって倍加する。したがって、超音波信号の偶数次の高調波成分が出力されることとなる。
【００１８】
この加算信号は主に超音波造影剤からの2次高調波成分、生体組織からの比較的弱い2次高調波成分からなる。なお、この加算信号を用いて画像を表示したのが、従来技術である。図5（a）に示されるように超音波造影剤の画像21、生体組織の画像22が混在し、生体組織の画像22がノイズとなって表示されてしまう。
【００１９】
本発明では、次に加算演算部10で2回目の加算処理が2回目の超音波信号と3回目の超音波信号間で行う。2回目の送信が反転、3回目の送信が正転で行われているため、1回目の加算処理同様、基本波成分は加算処理により相殺される。よって、加算信号は生体組織からの2次高調波成分のみとなる。
【００２０】
図4は図3の加算演算部10で得られる加算信号を減算演算部11で演算した差分による応答信号、つまりDSC3に対する最終出力結果を示している。加算演算部10は、1回目の加算処理にて抽出された超音波造影剤と生体組織からの2次高調波成分から、2回目の加算処理にて抽出された生体組織からの2次高調波成分を減算することにより、生体組織からの2次高調波成分を除去させ、超音波造影剤からの2次高調波成分のみが抽出される。この超音波造影剤のみの2次高調波成分の差分による応答信号をDSC３で処理を行うことにより、1走査線または複数の走査線ごとに内蔵のラインメモリに書き込んで1フレームの画像データを作成し、断層像（Bモード像）の画像データを形成する。そして画像表示装置7では、その画像データに基づいて図5（b）に示されるように超音波造影剤のみの画像を表示することができる。
【００２１】
さらに、この超音波造影剤の画像は血流と共に表示されなくなるのを防ぐために、超音波造影剤を流し続けておき、制御部8に正転［時刻（t−2）］・反転［時刻（t−1）］・正転［時刻（t）］からなるグループの送波タイミングの送波時間を入力部4、或いは一定周期に送波するよう制御させる。そして、その送波タイミング下で加算演算部10及び減算演算部11から応答信号を得て、その応答信号をDSC3で処理を行うことにより、超音波造影剤のみの画像を表示させる。このように一定時間をおき、順次、正転・反転・正転グループの送波タイミングで得られる応答信号を処理させることにより、常時、超音波造影剤のみの画像を表示させることができる。
【００２２】
本発明では、正転（超音波造影剤信号含む）・反転・正転の送受信シーケンスで説明したが、反転（超音波造影剤信号含む）・正転・反転の送受信シーケンスとし、送波1回目を超音波造影剤を含む反転信号に置き換えてもよい。また、本発明では、3回の送受信シーケンスで説明したが、位置決めを行うために低い音圧で1回余分に通常の送受信を行う送受信シーケンスであってもよい。さらに、本発明では、2次高調波成分について特化したが、他の遇数次高調波成分にも適用できることは言うまでもない。
【００２３】
以上、本発明では、生体組織の2次高調波を削除したので、超音波造影剤の画像のみを表示させ、クリアな画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による超音波診断装置の実施の形態を示すブロック構成図。
【図２】本発明による送受信信号を示す図。
【図３】本発明による超音波信号の加算を示す図。
【図４】本発明による加算波形の減算を示す図。
【図５】本発明による表示形式を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
1  探触子、2  超音波送受信部、3  DSC（デジタルスキャンコンバータ）、4  入力部、5  グラフィック表示部、6  合成回路、7  画像表示装置、8  制御部、9  送信波形生成部、10  加算演算部、11  減算演算部、12  信号処理部
【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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