(57)【要約】【課題】フレームレートを遅くすることなく、血流等の動き成分を目立たせることが可能な超音波診断装置を提供する。【解決手段】システム制御部２１において、１走査線上に位相０°の超音波パルスを送出後、位相１８０°の超音波パルスの送出を待つことなく、異なる走査線上に位相０°の超音波パルスを送出するようにスキャンシーケンス制御部１４を制御している。【選択図】      図１
2007020805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波パルスを送出して被検体を走査し、前記超音波パルスの反射波を受信することで、前記被検体についてのフレーム構造の画像信号を得る超音波診断装置であって、
１フレームを構成する複数の走査線の中の１つの走査線に対し互いに異なる第１及び第２の超音波パルスを所定時間間隔で送信するパルス送信手段と、
前記第１の超音波パルスの送出後、前記第２の超音波パルスを送出するまでの間に、異なる走査線上に前記第１の超音波パルスを送出させるように前記パルス送信手段を制御する送信制御手段と、
受信時に、前記走査線ごとに得られる前記第１及び第２の超音波パルスそれぞれの反射波を合成する合成手段と、
この合成手段の合成結果から、前記画像信号を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記パルス送信手段は、フェイズインバージョン、振幅変調及びフェイズインバージョンドプラーの少なくとも１つにより前記第１及び第２の超音波パルスを送信することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記合成手段及び前記画像生成手段は、既知のＢモード処理系またはカラードプラー系のウォールフィルタを用いることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記送信制御手段は、前記第１の超音波パルスの送出後、前記第２の超音波パルスを送出するまでの間に、１フレーム内の数走査線分離れた走査線上に前記第１の超音波パルスを送出させるように前記パルス送信手段を制御することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項５】
超音波パルスを送出して被検体を走査し、前記超音波パルスの反射波を受信することで、前記被検体についてのフレーム構造の画像信号を得る超音波診断装置であって、
１フレームを構成する複数の走査線の中の１つの走査線に対し互いにパルス幅が異なる第１の超音波パルス群を送信し、所定時間経過後に前記第１の超音波パルス群とは異なる第２の超音波パルス群を同一走査線上に送信するパルス送信手段と、
前記第１の超音波パルス群の送出後、前記第２の超音波パルス群を送出するまでの間に、異なる走査線上に前記第１の超音波パルス群を送出させるように前記パルス送信手段を制御する送信制御手段と、
受信時に、前記走査線ごとに得られる前記第１及び第２の超音波パルス群それぞれの反射波を合成する合成手段と、
この合成手段の合成結果から、前記画像信号を生成する画像生成手段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
前記パルス送信手段は、フェイズインバージョン、振幅変調及びフェイズインバージョンドプラーの少なくとも１つにより前記第１及び第２の超音波パルス群を送信することを特徴とする請求項５記載の超音波診断装置。
【請求項７】
前記送信制御手段は、前記第１の超音波パルス群の送出後、前記第２の超音波パルス群を送出するまでの間に、１フレーム内の数走査線分離れた走査線上に前記第１の超音波パルス群を送出させるように前記パルス送信手段を制御することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項８】
超音波パルスを送出して被検体を走査し、前記超音波パルスの反射波を受信することで、前記被検体についてのフレーム構造の画像信号を得る超音波診断装置の制御方法であって、
１フレームを構成する複数の走査線の１つの走査線に対し互いに異なる第１及び第２の超音波パルスを所定時間間隔で送信するとともに、前記第１の超音波パルスの送出後、前記第２の超音波パルスを送出するまでの間に、異なる走査線上に前記第１の超音波パルスを送出し、
受信時に、前記走査線ごとに得られる前記第１及び第２の超音波パルスそれぞれの反射波を合成し、
この合成結果から、１フレームの画像信号を生成することを特徴とする超音波診断装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波パルスを送信して被検体をスキャンし、この被検体から反射される超音波パルスを受信して信号処理を行って、非線形信号成分を画像信号として表示する超音波診断装置及びこの超音波診断装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は超音波パルス反射法により、体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。この超音波診断装置は、他の医療用画像機器に比べ、小型で安価、Ｘ線などの被爆がなく安全性が高い、血流イメージングが可能等の特長を有し、心臓、腹部、泌尿器、及び産婦人科などで広く利用されている。
【０００３】
この種の超音波診断装置では、バブルの非線形エコーを映像化するため、フェイズインバージョンを用いている（例えば、特許文献１）。そして、フェイズインバージョン後の加算信号を基本波帯域まで映像化すると、関心領域の組織・血流が動いているとモーションアーティファクトを生じる。腹部領域などの組織の動きの少ない領域では、組織のモーションアーティファクトは少なく、造影剤を投与することによって散乱強度が増強された血流がモーションファクトにより認識しやすくなり、診断に有用な場合がある。
【特許文献１】特開２００４−１８０７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記超音波診断装置においては、血流をモーションアーティファクトによってさらに目立たせ、血管を認識し易くすることが強く望まれている。この場合、１走査線ごとのパルス間隔を長くすればよいが、フレームレートが遅くなってしまうという問題が生じる。
【０００５】
この発明の目的は、フレームレートを遅くすることなく、血流等の動きの成分を目立たせることが可能な超音波診断装置及びこの超音波診断装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。  
超音波パルスを送出して被検体を走査し、超音波パルスの反射波を受信することで、被検体についてのフレーム構造の画像信号を得る超音波診断装置であって、１フレームを構成する複数の走査線の中の１つの走査線に対し互いに異なる第１及び第２の超音波パルスを所定時間間隔で送信するパルス送信手段と、第１の超音波パルスの送出後、第２の超音波パルスを送出するまでの間に、異なる走査線上に第１の超音波パルスを送出させるようにパルス送信手段を制御する送信制御手段と、受信時に、走査線ごとに得られる第１及び第２の超音波パルスそれぞれの反射波を合成する合成手段と、この合成手段の合成結果から、画像信号を生成する画像生成手段とを備えるようにしたものである。
【０００７】
この構成によれば、１走査線上に第１の超音波パルスを送出後、第２の超音波パルスの送出を待つことなく、異なる走査線上に第１の超音波パルスを送出するようにしているので、１走査線当たりのパルス間隔を長くでき、しかもフレームレートを従来通りに維持でき、この状態で、第１の超音波パルスと第２の超音波パルスとを合成することで、周波数ずれ等により基本波成分中の消え残った信号成分を血流として目立たせ、これにより血管情報を認識し易くできる。また、１走査線当たりのパルス間隔を従来通りに維持する場合には、１フレーム内のデータ収集に要する時間を短縮できる。
【０００８】
送信制御手段は、第１の超音波パルスの送出後、第２の超音波パルスを送出するまでの間に、１フレーム内の数走査線分離れた走査線上に第１の超音波パルスを送出させるようにパルス送信手段を制御することを特徴とする。  
この構成によれば、走査線間における干渉を避けることができる。
【０００９】
超音波パルスを送出して被検体を走査し、超音波パルスの反射波を受信することで、被検体についてのフレーム構造の画像信号を得る超音波診断装置であって、１フレームを構成する複数の走査線の中の１つの走査線に対し互いに異なるパルス幅が異なる第１の超音波パルス群を送信し、所定時間経過後に第１の超音波パルス群とは異なる第２の超音波パルス群を同一走査線上に送信するパルス送信手段と、第１の超音波パルス群の送出後、第２の超音波パルス群を送出するまでの間に、異なる走査線上に第１の超音波パルス群を送出させるようにパルス送信手段を制御する送信制御手段と、受信時に、走査線ごとに得られる第１及び第２の超音波パルス群それぞれの反射波を合成する合成手段と、この合成手段の合成結果から、画像信号を生成する画像生成手段とを備えるようにしたものである。
【００１０】
この構成によれば、１つの走査線上にパルス幅の異なる第１の超音波パルスを送出するようにすれば、１フレームに要する時間内で、被検体に対し浅い部分と深い部分の血流の動きを見ることができる。これにより、処理能力を向上できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳述したようにこの発明によれば、フレームレートを遅くすることなく、血流等の動きの成分を目立たせることが可能な超音波診断装置及びこの超音波診断装置の制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。  
（第１の実施形態）  
図１は、この発明に係わる超音波診断装置の第１の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１に示す装置は、送信系と、受信系とに大別される。送信系のうち送信波形発生回路１１は、送信パルスを発生する。この送信パルスは、任意波形送信回路１２にて超音波プローブ１３に与えるべく駆動信号に変換された後に、超音波プローブ１３に供給される。
【００１４】
超音波プローブ１３は、任意波形送信回路１２からの駆動信号に基づき超音波パルスを発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有している。
【００１５】
超音波プローブ１３から被検体に送信された超音波パルスは、体内組織や血流等の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ１３に受信される。なお、任意波形送信回路１２は、スキャンシーケンス制御部１４により一定範囲で移相制御が可能となっており、この移相制御により送信超音波パルスを走査することが可能となっている。また、スキャンシーケンス制御部１４は、システム制御部２１による制御の下、例えば１走査線上に超音波パルスを送信し、所定時間後に当該超音波パルスを１８０°移相した超音波パルスを同一走査線上に送信するように任意波形送信回路１２を制御するとともに、位相１８０°の超音波パルスを送信する前に、位相０°の超音波パルスを異なる走査線上に送信するように任意波形送信回路１２を制御する。
【００１６】
超音波プローブ１３で受信されたエコー信号は、受信回路１５に供給される。受信回路１５は、エコー信号に対して所定の受信処理を施すもので、その出力はＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１６に供給される。
【００１７】
Ａ／Ｄ変換器１６は、受信回路１５の出力をアナログ信号からデジタル信号に変換し、このデジタル信号を信号処理部１７に出力する。信号処理部１７は、１フレームを構成する走査線数分の複数の記憶部を備え、システム制御部２１からのタイミング信号に基づいて、位相０°の超音波パルス成分を記憶部に格納し、位相１８０°の超音波パルス成分と記憶部に格納された位相０°の超音波パルス成分とを合成し、その合成結果は検波部１８に供給される。
【００１８】
検波部１８は、システム制御部２１からのタイミング信号に基づいて、走査線毎に送られてくる合成結果から被検体の血流の動き成分を検出し、この検出結果はＤＳＣ１９に供給される。ＤＳＣ１９は、検波部１８からの出力に対し画像処理を行って画像信号を生成するもので、この画像信号はモニタ２０に送られ、映像表示される。
【００１９】
次に、上記構成における処理動作について説明する。  
まず、信号処理部１７では、図２に示すように、フェイズインバージョンを用いて位相０°の超音波パルス成分と位相１８０°の超音波パルス成分とを加算することにより、基本波エコーを相殺する。このとき、反射対象が動いていると、図３に示すように、周波数がずれたりするので、基本波エコーを完全に相殺することができず、信号が残ってしまうことになる。
【００２０】
そこで、本実施形態では、フェイズインバージョンを用いて基本波エコーを相殺した結果、基本波成分中の消え残った信号成分をモーションアーティファクトとして着目し、このモーションアーティファクトを利用して被検体の血流のみを強調するようにした。
【００２１】
ところで、血流をモーションアーティファクトによってさらに目立たせるためには、１走査線ごとのパルス間隔を長くすればよいが、フレームレートが遅くなってしまう。
【００２２】
そこで、本実施形態では、システム制御部２１において、図４に示すように、走査線Ａ上に位相０°の超音波パルスを送出後、位相１８０°の超音波パルスの送出を待つことなく、異なる走査線Ｂ上に位相０°の超音波パルスを送出するようにスキャンシーケンス制御部１４を制御している。また、走査線Ａへの位相１８０°の超音波パルスの送出後、走査線Ｂに対し位相１８０°の超音波パルスを送信するようにしている。
【００２３】
このとき、走査線Ａ，Ｂが隣り合うと互いに超音波パルスが干渉を起こしてしまうため、残留多重となってモニタ２０に表示される画像信号が劣化してしまうことになる。そこで、システム制御部２１では、図５に示すように、走査線Ａ，Ｂ間を数走査線分離すようにスキャンシーケンス制御部１４を制御するようにしている。
【００２４】
なお、上記信号処理部１７では、フェイズインバージョンにより１走査線上の２つの超音波パルスの処理を行う例について説明したが、図６（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、振幅変調、フェイズインバージョンドプラー、フェイズインバージョン＋振幅変調により１走査線上の２つの超音波パルスの処理を行うようにしてもよい。
【００２５】
以上のように上記第１の実施形態では、システム制御部２１において、１走査線上に位相０°の超音波パルスを送出後、位相１８０°の超音波パルスの送出を待つことなく、異なる走査線上に位相０°の超音波パルスを送出するようにスキャンシーケンス制御部１４を制御している。
【００２６】
従って、１走査線当たりのパルス間隔を長くでき、しかもフレームレートを従来通りに維持でき、この状態で、フェイズインバージョンを用いて位相０°の超音波パルスと位相１８０°の超音波パルスとの基本波エコーを相殺することで、基本波成分中の消え残った信号成分を血流として目立たせることができ、これにより血管情報を認識し易くできる。また、１走査線当たりのパルス間隔を従来通りに維持する場合には、１フレーム内のデータ収集に要する時間を短縮できる。
【００２７】
（第２の実施形態）  
図６は、この発明に係わる超音波診断装置の第２の実施形態の概略構成を示すブロック図である。図６において、上記図１と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
送信系には、送信波形発生回路１１で発生される送信パルスに比して長いパルス幅（長距離探知用）を有する送信パルスを発生する長パルス送信波形発生回路２２を設けている。
【００２９】
受信系には、長パルス受信処理用のＡ／Ｄ変換器２３、信号処理部２４及び検波部２５を設けている。
【００３０】
送信波形発生回路１１の出力及び長パルス送信波形発生回路２２の出力は、任意波形送信回路１２にて超音波プローブ１３に与えるべく駆動信号に変換された後に、超音波プローブ１３に供給される。
【００３１】
超音波プローブ１３で受信されたエコー信号は、受信回路１５に供給される。受信回路１５は、エコー信号に対して所定の受信処理を施すもので、その出力のうちパルス幅が短い信号はＡ／Ｄ変換器１６に供給され、パルス幅が長い信号はＡ／Ｄ変換器２３に供給される。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器２３は、受信回路１５の出力をアナログ信号からデジタル信号に変換し、このデジタル信号を信号処理部２４に出力する。信号処理部２４は、１フレームを構成する走査線数分の複数の記憶部を備え、システム制御部２１からのタイミング信号に基づいて、位相０°の超音波パルス成分を記憶部に格納し、位相１８０°の超音波パルス成分と記憶部に格納された位相０°の超音波パルス成分とを合成し、その合成結果は検波部２５に供給される。
【００３３】
検波部２５は、システム制御部２１からのタイミング信号に基づいて、走査線毎に送られてくる合成結果から被検体の血流の動き成分を検出し、この検出結果はＤＳＣ１９に供給される。ＤＳＣ１９は、検波部１８，２５からの出力に対し画像処理を行って画像信号を生成するもので、この画像信号はモニタ２０に送られ、映像表示される。
【００３４】
以上のように上記第２の実施形態であれば、１つの走査線上にパルス幅の異なる２つの超音波パルスを送出するようにしているので、１フレームに要する時間内で、被検体に対し浅い部分と深い部分の血流の動きを見ることができる。これにより、処理能力を向上できる。
【００３５】
（その他の実施形態）  
この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。また、上記各実施形態では、信号処理部、検波部等をハードウェア構成として説明したが、ソフトウェア構成によっても実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明に係る超音波診断装置の第１の実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】同第１の実施形態において、フェイズインバージョンにより２つの超音波パルスの基本波が消える例を説明するために示す図。
【図３】同第１の実施形態において、フェイズインバージョンにより２つの超音波パルスの基本波成分に消え残りがある例を説明するために示す図。
【図４】同第１の実施形態において、２つの走査線に対し交互に超音波パルスを送信する例を説明するために示す図。
【図５】同第１の実施形態における残留多重対策を説明するために示す図。
【図６】同第１の実施形態において、２つの超音波パルスを処理する複数種類の手法を示す図。
【図７】この発明に係る超音波診断装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３７】
１１…送信波形発生回路、１２…任意波形送信回路、１３…超音波プローブ、１４…スキャンシーケンス制御部、１５…受信回路、１６，２３…Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器、１７，２４…信号処理部、１８，２５…検波部、１９…ＤＳＣ、２０…モニタ、２１…システム制御部、２２…長パルス送信波形発生回路。
【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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