(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
造影剤が注入された被検体に関する超音波画像の取得に用いられる超音波診断装置であって、
周波数が時間的に変化する第１の超音波と、前記第１の超音波の極性を逆転させた第２の超音波と、前記第１の超音波の波形を時間方向に逆転させた波形を有する第３の超音波と、前記第３の超音波の極性を反転させた第４の超音波とを、各ビーム方向に所定の時間間隔で送信する送信手段と、
前記第１の超音波に対応する第１のエコー信号と、前記第２の超音波に対応する第２のエコー信号と、前記第３の超音波に対応する第３のエコー信号と、前記第４の超音波に対応する第４のエコー信号とを受信し、それぞれをパルス圧縮する受信手段と、
圧縮後の前記第１のエコー信号と圧縮後の前記第４のエコー信号との和と、圧縮後の前記第２のエコー信号と圧縮後の前記第３のエコー信号の和と、を用いた減算処理を実行することにより、超音波造影剤に起因する信号を抽出する抽出手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記第１の超音波は、周波数が時間的に増加するアップチャープ波形であり、
前記第３の超音波は、周波数が時間的に減少するダウンチャープ波形であること、
を特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波造影剤が注入された被検体に関する超音波画像の取得に用いられる超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は被検体内情報の画像を表示する診断装置であり、Ｘ線診断装置やＸ線コンピュータ断層撮影装置などの他の画像診断装置に比べ、安価で被爆が無く、非侵襲性に実時間で観測するための有用な装置として利用されている。係る特性から、超音波診断装置の適用範囲は広く、心臓などの循環器から肝臓、腎臓などの腹部、抹消血管、産婦人科、脳血管などの診断に利用されている。
【０００３】
近年、被検体に超音波造影剤（バブル）を注入した場合において、正常組織と癌等の異常組織との染影の違いによって診断を行うコントラストエコー法が、経静脈性超音波造影剤の発売と共に広まっている。この手法に用いられる超音波造影剤は、マイクロ超音波造影剤と呼ばれる微小な超音波造影剤から成り、これにより超音波の反射強度を強めるものである。
【０００４】
また、コントラストエコー法による映像法には、パルス間の超音波造影剤の消失や位相の変化を利用した所謂擬似ドプラ効果を利用する方法と、超音波造影剤からの信号の非線形性を利用する方法とに分類することができる。
【０００５】
擬似ドプラ効果を利用した方法は、静止している組織からのエコーは表示されないために、造影剤からの信号だけを映像化できる。しかし、この手法は高い音圧で超音波造影剤を崩壊させる必要があり、連続的にリアルタイムで観察することが困難である。
【０００６】
一方、超音波造影剤からの信号の非線形性を利用した映像法は、同一方向に振幅及び位相（或いは、振幅又は位相）が異なるパルスを複数回送信して、エコー信号に対して線形信号がキャンセルするような係数を掛けて足し合わせることで実現される。この方法には、使用する音圧によって２通りの方式がある。ひとつは、高い音圧で超音波造影剤を崩壊させてその際に発生するハーモニック信号（基本波の整数倍の周波数を持つ信号）やサブハーモニック信号（基本波の半分の周波数を持つ信号）、ウルトラハーモニック信号（基本波の小数倍の周波数を持つ信号）を利用するものである。この方法は、超音波造影剤を崩壊させるので、リアルタイムの観察に適さない。もうひとつは、低い音圧で超音波造影剤を崩壊させない方法である。この方式は連続的にリアルタイムで観察することができる。信号としては、ハーモニック信号や基本波帯域の発生する非線形信号を利用する。
【０００７】
なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。
【特許文献１】特開２００２−２２４１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した、崩壊させない低い音圧を用いる映像法では、超音波造影剤と組織とのコントラスト比を上げることが課題である。というのも、組織からも非線形信号が発生するために、超音波造影剤からの信号と組織からの信号を区別するのが困難な場合があるからである。特に２次高調波を利用したハーモニック映像法では、組織からの非線形エコー信号の発生が大きいので問題は深刻である。音圧を下げると組織からの非線形信号の割合は小さくなって来るが、それでもゼロになることはないので問題を回避できない。基本波帯域の非線形信号を利用することで、２次高調波帯域を利用した場合よりは組織からの非線形信号を低減することはできるが、それでも完全に除去することはできない。
【０００９】
そのために、低い音圧で超音波造影剤を壊さない造影法で、組織からのエコー信号を極力低減して、超音波造影剤からだけのエコー信号を表示する映像法が求められている。
【００１０】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、受信したエコー信号から組織に起因する線形信号成分及び非線形信号成分を除去して、実質的に超音波造影剤に起因する信号成分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している。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【００１２】
一実施形態に係る超音波診断装置は、造影剤が注入された被検体に関する超音波画像の取得に用いられる超音波診断装置であって、周波数が時間的に変化する第１の超音波と、前記第１の超音波の極性を逆転させた第２の超音波と、前記第１の超音波の波形を時間方向に逆転させた波形を有する第３の超音波と、前記第３の超音波の極性を反転させた第４の超音波とを、各ビーム方向に所定の時間間隔で送信する送信手段と、前記第１の超音波に対応する第１のエコー信号と、前記第２の超音波に対応する第２のエコー信号と、前記第３の超音波に対応する第３のエコー信号と、前記第４の超音波に対応する第４のエコー信号とを受信し、それぞれをパルス圧縮する受信手段と、圧縮後の前記第１のエコー信号と圧縮後の前記第４のエコー信号との和と、圧縮後の前記第２のエコー信号と圧縮後の前記第３のエコー信号の和と、を用いた減算処理を実行することにより、超音波造影剤に起因する信号を抽出する抽出手段と、を具備するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上本発明によれば、受信したエコー信号から組織に起因する線形信号成分及び非線形信号成分を除去して、実質的に超音波造影剤に起因する信号成分のみを抽出することができる超音波診断装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の第１実施形態及び第２実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置１は、装置本体２、超音波プローブ３を具備し、装置本体２は、超音波送信ユニット１１、超音波受信ユニット１３、信号処理ユニット１５、画像メモリ１７、記憶ユニット１９、画像生成ユニット２３、画像合成ユニット２５、モニタ２７、制御プロセッサ（ＣＰＵ）２９、インタフェイスユニット３１、入力ユニット３３を具備している。
【００１７】
超音波プローブ３は、装置本体２からの駆動信号に基づき超音波を発生し、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。当該超音波プローブ３から被検体Ｐに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織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３に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。
【００１８】
なお、本超音波プローブ３は、複数の圧電振動子が一方向に配列された一次元アレイプローブに拘泥されず、例えば被検体の３次元領域を超音波走査可能なものであってもよい。係る場合、超音波プローブ３は、振動子をその配列方向の直交方向に沿って機械的に揺動させ、３次元領域を超音波走査する構成、又は２次元的に配列された２次元振動素子を用いて電気的制御により３次元領域を超音波走査する構成等を有する。前者の構成を採用する場合、被検体の３次元的走査は前記揺動回路によって行われるため、検査者はプローブ本体を被検体に接触させるだけで、自動的に複数の２次元断層像を取得することができる。制御された揺動速度から断面間の正確な距離も検知できる。また、後者の構成を採用する場合には、原理的には、従来の２次元断層像を取得するのと同じ時間で、３次元領域を超音波走査することができる。
【００１９】
超音波送信ユニット１１は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数ｆｒ  Ｈｚ（周期；１／ｆｒ秒）で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ３に駆動パルスを印加する。
【００２０】
また、超音波送信ユニット１１は、制御プロセッサ２９の制御のもと、組織非線形成分を相殺するための信号（すなわち、後述するアップチャープ波形およびダウンチャープ波形）を発生させるための駆動パルスを発生し、プローブ３に印加する。
【００２１】
超音波受信ユニット１３は、超音波プローブ３から得られたエコー信号を用いて増幅、整相加算を行い、直交検波を行ってＩＱ信号を得る。ＩＱ信号はディジタル信号で得られるものとする。また、超音波受信ユニット１３は、ＩＱ信号を取得する際に、その中心周波数を基本波帯域や２次高調波帯域等に設定する。
【００２２】
信号処理ユニット１５は、図２に示すように、パルス圧縮部１５０、ラインバッファ１５１、ライン間演算部１５２、包絡線検波部１５３、対数増幅部１５４を有している。
【００２３】
パルス圧縮部１５０は、超音波受信ユニット１３から受け取ったＩＱ信号に対してパルス圧縮を行う。このパルス圧縮回路１５０は、例えば通常のＦＩＲ型のディジタルフィルタで構成される。
【００２４】
ラインバッファ１５１は、アップチャープ送信によって得られたエコー信号をパルス圧縮した信号Ｕ（或いは、Ｕ１、Ｕ２）と、ダウンチャープ送信によって得られたエコー信号をパルス圧縮した信号Ｄ（或いは、Ｄ１、Ｄ２）を一時保管する。
【００２５】
ライン間演算部１５２は、同じ走査線上の前記信号に対して、Ｕ−Ｄという減算演算を行う。また、また、ライン間演算部１５２は、同じ走査線上の前記信号に対して、（Ｕ１＋Ｕ２）−（Ｄ１＋Ｄ２）という減算演算を行う。
【００２６】
包絡線検波部１５３は、ライン間演算部１５２において演算処理された信号を用いて包絡線検波を行う。
【００２７】
対数増幅部１５４は、包絡線検波後の信号を対数増幅する。
【００２８】
画像メモリ１７は、信号処理ユニット１５から受け取った各種データを、一時的に保管する。
【００２９】
記憶ユニット１９は、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体、及びこれらの媒体に記録された情報を読み出す装置である。この記憶ユニット１９には、送受信条件、所定のスキャンシーケンス、後述する造影剤起因信号抽出機能を実現するためのプログラム、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラム、診断情報（患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、ボディマーク生成プログラム、各種信号データや画像データ、その他のデータ群が保管されている。記憶ユニット１９内のデータは、インタフェイスユニット３１を経由して外部周辺装置へ転送することも可能となっている。
【００３０】
画像生成ユニット２３は、信号処理ユニット１５、記憶ユニット１９から受け取った各種データに基づいて、表示画像としての超音波診断画像を生成する。なお、当該画像生成ユニット２３に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
【００３１】
画像合成ユニット２５は、画像生成ユニット２３から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニタ２７に出力する。
【００３２】
モニタ２７は、画像合成ユニット２５からのビデオ信号に基づいて、被検体内の形態学的情報（Ｂモード画像）、血流情報（平均速度画像、分散画像、パワー画像等）、後述する分解能最適化処理において得られる各種マップ画像等を所定の形態で表示する。
【００３３】
制御プロセッサ（ＣＰＵ）２９は、情報処理装置（計算機）としての機能を持ち、本超音波診断装置全体の動作を制御する。また、制御プロセッサ２９は、記憶ユニット３５から造影剤起因信号抽出機能を実現するための専用プログラム、所定のスキャンシーケンス、画像生成・表示等を実行するための制御プログラムを読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。
【００３４】
インタフェイスユニット３１は、入力ユニット３３、ネットワーク、新たな外部記憶装置（図示せず）に関するインタフェイスである。当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インタフェイスユニット３１よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００３５】
入力ユニット３３は、オペレータからの各種指示、条件、関心領域（ＲＯＩ）の設定指示、種々の画質条件設定指示等を当該超音波診断装置１に取り込むための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力ユニット３３の終了ボタンやＦＲＥＥＺＥボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。
【００３６】
また、入力ユニット３３は、造影剤起因信号抽出機能において利用される種々のパラメータを設定・変更するためのスイッチ等を有する。
【００３７】
（造影剤起因信号抽出機能）
次に、本超音波診断装置１が具備する造影剤起因信号抽出機能について説明する。この機能は、低い音圧で超音波造影剤を壊さない造影法で、組織からのエコー信号を極力低減させて、超音波造影剤からだけのエコー信号を用いて映像化するものである。
【００３８】
以下、当該造影剤起因信号抽出機能の概要について、図３乃至図６を参照しながら説明する。なお、図３乃至図６に示した波形やスペクトラム分布は、K. Morgan, J. Allen, P. Dayton, J. Chomas, A. Klibanov, K. Ferrara, “Experimental and Theoretical Evaluation of Microbubble Behavior: Effect of Transmitted Phase and Bubble Size”, IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectronics, and Frequency Control, Vol.47, No.6, pp.1494-1509, November 2000の論文に記載された手法を用いた、超音波造影剤シミュレーションに基づくものである。
【００３９】
造影剤起因信号抽出機能を用いて、組織からの基本波成分を低減させ、超音波造影剤からの基本波成分だけを抽出する場合には、各ビーム方向毎（各走査線毎）に例えば２回の超音波送信を行う。１回目の送信においては、図３（ａ）に示すように時間と共に周波数が増加するような波形を有する超音波（アップチャープ波形又はアップチャープ信号と呼ぶ。）を用いる。２回目の送信においては、図３（ｂ）に示すように時間と共に周波数が低減するような波形を有する超音波（ダウンチャープ波形又はダウンチャープ信号と呼ぶ。）を用いる。なお、アップチャープ波形とダウンチャープ波形とは、時間軸を反転させた違いのみで、振幅、周波数は等しいものとする。また、アップチャープ信号とダウンチャープ信号との送信順序については、限定はない。例えば、一つの走査線につき、１回目の送信においてダウンチャープ波形を送信し、２回目の送信においてアップチャープ波形を送信するようにしてもよい。
【００４０】
上記送信されたアップチャープ波形及びダウンチャープ波形のそれぞれに対応する受信信号（エコー信号）は、パルス圧縮部１１０において圧縮される。パルス圧縮された各エコー信号のうち、組織からのエコー信号では、線形成分（基本波成分）、２次高調波成分を含む非線形成分共に同じ波形となる。線形な基本波成分が同じになるのは当然である。また、組織からの非線形成分は、送信パルス（送信波形）を２乗した信号の時間微分で近似される。そうすると、時間軸が反転した２つのチャープ信号に対応する各エコー信号を圧縮したものは、同じ波形になる。すなわち、組織からの非線形成分については、アップチャープ波形に対応する圧縮後のエコー信号とダウンチャープ波形に対応する圧縮後のエコー信号とで、図４（ｂ）に示すような同一の波形が得られる。よって、両者を減算すれば、組織からの非線形成分はキャンセルされることになる。
【００４１】
一方、超音波造影剤からのエコー信号は、アップチャープ波形に対応する圧縮後のエコー信号とダウンチャープ波形に対応する圧縮後のエコー信号とを比べると、異なった波形となる。
【００４２】
図５（ａ）は、アップチャープ波形を送信した場合の超音波造影剤からのエコー信号を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したエコー信号を、基本波帯域を中心に直交検波した信号に対してパルス圧縮をした結果を示している。図５（ｃ）は、ダウンチャープ波形を送信した場合の超音波造影剤からのエコー信号を示している。また、図５（ｄ）は、図５（ｃ）に示したエコー信号を、基本波帯域を中心に直交検波した信号に対してパルス圧縮をした結果を示している。なお、図５（ａ）、（ｃ）に示した各波形は広帯域信号であり、基本波帯域、２次高調波帯域、およびそれ以外の広い帯域を含んでいる。
【００４３】
また、図５（ｅ）は、図５（ｂ）の信号から図５（ｄ）の信号を減算した結果を示している。アップチャープ信号とダウンチャープ信号では超音波造影剤に対する応答が異なるために、図５（ｅ）に示すようなエコー信号が残る。このようなバブルからのエコー信号は、パルス圧縮されないのではないかという危惧がある。しかしながら、実際に行ってみると、パルス圧縮されているのが分かる。一方、組織からのエコーは、既述の様に、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号のそれぞれ圧縮後の信号は完全に一致するので、キャンセルされることになる（図４参照）。
【００４４】
また、本造影剤起因信号抽出機能を用いて、組織からの２次高調波成分を低減させ、超音波造影剤からの２次高調波成分だけを抽出する場合には、例えば極性を反転させた二つのアップチャープ波形及び極性を反転させた二つのダウンチャープ波形を、各ビーム方向毎（各走査線毎）に所定の時間間隔で送信する。
【００４５】
図６（ａ）は極性の反転した２つのアップチャープ信号（それぞれアップチャープ信号（＋）、アップチャープ信号（−）と表記。）を送信した場合のそれぞれの超音波造影剤からのエコー信号である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のそれぞれの信号（今の場合、極性が反転しているアップチャープ信号（＋）及びアップチャープ信号（−）に対応する各エコー信号）を２次高調波帯域を中心に直交検波した各信号に対してパルス圧縮を行い、その結果を加算したものである。同図からわかるように、加算前の各エコー信号に比べて、加算後の信号の方が、端部で不要なエコー信号の発生が少ないのが分かる。
【００４６】
また、図６（ｃ）は、同様に極性が反転しているダウンチャープ信号（＋）及びダウンチャープ信号（−）に対応する各エコー信を示している。また、図６（ｄ）は、そのパルス圧縮結果とその加算信号である。
【００４７】
さらに、図６（ｅ）は、図６（ｂ）の信号から図６（ｄ）の信号を減算した結果である。このように２次高調波帯域においても、アップチャープとダウンチャープの圧縮後の信号の差から超音波造影剤信号が残ることが分かる。図６（ｄ）においても、加算前の各エコー信号に比べて、加算後の信号の方が、端部で不要なエコー信号の発生が少ないのが分かる。
【００４８】
なお、図６（ａ）、（ｃ）に示した信号は広帯域信号であり、基本波帯域、２次高調波帯域、およびそれ以外の広い帯域を含んでいる。
【００４９】
一方、組織からの２次高調波信号は、既述の様に、アップチャープ信号とダウンチャープ信号の圧縮後の信号の差は完全に一致するのでキャンセルされる。よって、超音波造影剤からの信号だけが残る。
【００５０】
以上のように、アップチャープ信号とダウンチャープ信号をそれぞれ送信して得られたエコー信号をパルス圧縮して両者を減算することで、組織からのエコーは線形信号、非線形信号共にキャンセルすることができ、超音波造影剤からの信号は残ることにより、超音波造影剤と組織のコントラスト比を上げることができる。
【００５１】
（第１の実施例）
次に、本超音波診断装置１の超音波画像取得時における動作について説明する。本実施例では、基本波成分を用いて映像化する場合を例とする。
【００５２】
図７は、超音波画像取得時において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、超音波送信ユニット１１は、アップチャープ波形及びダウンチャープ波形を発生させるための駆動信号を生成し、これを超音波プローブ３に供給する（ステップＳ１）。
【００５３】
アップチャープ波形は、例えば以下の式（１）に示すようなガウス包絡線を与えて発生させる。
【００５４】
【数１】
0005075503.tif 000002
【００５５】
これに対応するダウンチャープ信号は、以下のような式（２）により発生する。
【００５６】
【数２】
0005075503.tif 000003
【００５７】
次に、超音波プローブ３は、超音波送信ユニット１１から供給される駆動信号に応答して、被検体に対してアップチャープ波形を持つ超音波、及びダウンチャープ波形を持つ超音波を、各ビーム方向毎に所定時間間隔で送信し、当該送信超音波に起因する各エコー信号（すなわち、アップチャープ波形及びダウンチャープ波形のそれぞれに起因する各エコー信号）を受信する（ステップＳ２）。
【００５８】
次に、超音波受信ユニット１３は、点反射体からのアップチャープの反射エコーを、f0を中心に直交検波することにより、以下の式によって表現されるＩＱ信号を生成する（ステップＳ３）。このＩＱ信号は、ディジタル信号で得られるものとする。
【００５９】
【数３】
0005075503.tif 000004
【００６０】
この信号は、超音波受信ユニット１３においてで適切なフィルタ係数を与えることにより、以下の式（４）によって表されるガウス波形に圧縮できる。
【００６１】
【数４】
0005075503.tif 000005
【００６２】
なお、フィルタ係数は、説明の便宜上割愛している。
【００６３】
同様に、ダウンチャープの点反射体からの受信ＩＱ信号は、次の式（５）によって表現することができる。
【００６４】
【数５】
0005075503.tif 000006
【００６５】
次に、信号処理ユニット１５は、アップチャープ信号及びダウンチャープ信号のそれぞれに対応する各ＩＱ信号に対して、パルス圧縮処理を実行する（ステップＳ４）。このパルス圧縮後の信号は、次の式（６）によって表すことができる。
【００６６】
【数６】
0005075503.tif 000007
【００６７】
次に、信号処理ユニット１５は、パルス圧縮後のアップチャープ波形から、パルス圧縮後のダウンチャープ波形を減算することで、組織成分の線形成分を相殺すると共に、超音波造影剤からの信号を抽出する（ステップＳ５）。すなわち、組織からの基本波信号（線形成分）は、式（４）、（６）から、次の式（７）に示すように相殺（キャンセル）される
【００６８】
【数７】
0005075503.tif 000008
【００６９】
一方、超音波造影剤からの信号は、パルス圧縮後のアップチャープ波形からパルス圧縮後のダウンチャープ波形を減算処理において、図６（ｅ）に示したように信号が残り、抽出される。
【００７０】
次に、画像生成ユニット２３は、抽出された超音波造影剤からの信号を用いて超音波画像を生成する（ステップＳ６）。生成された超音波画像は、画像合成ユニット２５において所定の情報と合成され、モニタ２７において所定の形態で表示される（ステップＳ７）。
【００７１】
（第２の実施例）
次に、第２の実施例に係る超音波診断装置１の超音波画像取得時における動作について説明する。本実施例では、２次高調波帯域において、組織からの信号成分を低減させ、超音波造影剤からの信号成分を抽出して映像化する場合について説明する。
【００７２】
図８は、超音波画像取得時において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、まず、超音波送信ユニット１１は、互いに反転した極性を有するアップチャープ波形（＋）、アップチャープ波形（−）、及び互いに反転した極性を有するダウンチャープ波形（＋）、ダウンチャープ波形（−）を発生させるための駆動信号を生成し、これを超音波プローブ３に供給する（ステップＳ１１）。
【００７３】
なお、アップチャープ波形（＋）は、例えば式（１）により、また、アップチャープ波形（−）は、式（１）の振幅を逆符号にしたもの（あるいは、位相を１８０°ずらしたもの）によって表すことができる。同様に、ダウンチャープ波形（＋）は、例えば式（２）により、また、ダウンチャープ波形（−）は、式（２）の振幅を逆符号にしたもの（あるいは、位相を１８０°ずらしたもの）によって表すことができる。
【００７４】
次に、超音波プローブ３は、超音波送信ユニット１１から供給される駆動信号に応答して、被検体に対してアップチャープ波形（＋）、アップチャープ波形（−）、ダウンチャープ波形（＋）、ダウンチャープ波形（−）のそれぞれの波形を持つ超音波を、各ビーム方向毎に所定時間間隔で送信し、当該送信超音波に起因する各エコー信号（すなわちアップチャープ波形（＋）、アップチャープ波形（−）、ダウンチャープ波形（＋）、ダウンチャープ波形（−）のそれぞれに起因する各エコー信号）を受信する（ステップＳ１２）。
【００７５】
次に、超音波受信ユニット１３は、点反射体からのアップチャープ波形（＋）、アップチャープ波形（−）、ダウンチャープ波形（＋）、ダウンチャープ波形（−）のそれぞれに起因する各エコー信号を、中心周波数を２次高調波帯域として直交検波することにより、それぞれのエコー信号に対応するＩＱ信号を生成する（ステップＳ１３）。なお、この各ＩＱ信号は、ディジタル信号で得られるものとする。
【００７６】
次に、信号処理ユニット１５のパルス圧縮部１５０は、アップチャープ波形（＋）、アップチャープ波形（−）、ダウンチャープ波形（＋）、ダウンチャープ波形（−）のそれぞれに対応する各ＩＱ信号に対して、パルス圧縮処理を実行する（ステップＳ１４）。ラインバッフア１５１は、アップチャープ波形（＋）に対応するＩＱ信号をパルス圧縮した信号Ｕ１、アップチャープ波形（−）に対応するＩＱ信号をパルス圧縮した信号Ｕ２、ダウンチャープ波形（＋）に対応するＩＱ信号をパルス圧縮した信号Ｄ１、ダウンチャープ波形（−）に対応するＩＱ信号をパルス圧縮した信号Ｄ２のそれぞれを、一時保管する。ライン間演算部１５２は、同じ走査線上前記信号に対して、（Ｕ１＋Ｕ２）−（Ｄ１＋Ｄ２）という演算を実行し、組織からの非線形成分を相殺させると共に、超音波造影剤からの非線形成分を抽出する（ステップＳ１５）。
【００７７】
次に、画像生成ユニット２３は、抽出された超音波造影剤からの信号を用いて超音波画像を生成する（ステップＳ６）。生成された超音波画像は、画像合成ユニット２５において所定の情報と合成され、モニタ２７において所定の形態で表示される（ステップＳ７）。
【００７８】
なお、以上述べたステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５における処理を、数式を用いて説明すると、次のようである。すなわち、組織からの２次高調波は、送信パルス波形の２乗の時間微分で近似できる。式で記述すると、以下のようになる。
【００７９】
【数８】
0005075503.tif 000009
【００８０】
エコー信号を２次高調波帯域で直交検波した信号に適切なパルス圧縮フィルタをかけることにより、以下のような波形となる。（２次高調波帯域のエコー信号およびフィルタ係数は、かなり長い式になるので割愛した。）
【００８１】
【数９】
0005075503.tif 000010
【００８２】
これは、アップチャープ波形（＋）、アップチャープ波形（−）、ダウンチャープ波形（＋）、ダウンチャープ波形（−）ですべて同じ形となる。極性（＋）および極性（−）が同じになるのは、２乗しているからである。また、アップチャープ波形とダウンチャープ波形で同じになるのは、両者は単に時間が反転しているだけの波形だからである。
【００８３】
従って、伝播の非線形により組織から発生する２次高調波信号は、アップチャープとダウンチャープで圧縮後には同じになる。本実施例では、基本波信号を効率良く除去するために、極性（＋と極性（−）の２回の送信を行っている。このため、極性が反転した信号を加算することで基本波信号を除去することができ、（Ｕ１＋Ｕ２）−（Ｄ１＋Ｄ２）という演算によって、組織からの２次高調波信号を除去することができる。その一方で、超音波造影剤からのエコー信号は、（Ｕ１＋Ｕ２）−（Ｄ１＋Ｄ２）という演算を行っても２次高調波成分が残る（図６（ｅ）参照）。よって、２次高調波帯域において超音波造影剤からの信号だけを検出することができる。
【００８４】
なお、本実施例では、アップチャープ波形、ダウンチャープ波形でそれぞれで２つの極性を持つ計４回の送信を行ったが、１つの極性だけの２回の送信で処理を行っても構わない。
【００８５】
（効果）
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００８６】
まず、アップチャープ波形を有する超音波とダウンチャープ波形を有する超音波とを送信し、これらに起因するエコー信号用いた減算処理を実行することにより、超音波造影剤のみに起因する線形成分、非線形成分を抽出することができる。従って、造影剤を注入して低音圧で超音波造影剤を壊さないで超音波造影剤の超音波造影剤による染影を検出するコントラストエコー法において、組織からのエコーを従来に比べて大幅に低減することができる。その結果、映像化されているエコー信号が超音波造影剤からの信号である確度が高くなり、診断を容易にすることができる。
【００８７】
なお、本発明は上記実施形態そのまま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。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００８８】
本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。
【００８９】
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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上本発明によれば、受信したエコー信号から組織に起因する線形信号成分及び非線形新合成分を除去して、実質的に超音波造影剤に起因する信号成分のみを抽出することができる超音波診断装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波診断装置１のブロック構成図を示している。
【図２】図２は、信号処理ユニット１５のブロック構成図を示している。
【図３】図３（ａ）は、時間と共に周波数が増加するようなアップチャープ信号（アップチャープ波形）を、図３（ｂ）は、時間と共に周波数が低減するようなダウンチャープ信号（ダウンチャープ波形）をそれぞれ示している。
【図４】図４（ａ）にパルス圧縮された基本波の信号波形の一例を、図４（ｂ）にパルス圧縮された２次高調波の信号波形の一例を示している。
【図５】図５は、第１の実施形態における、超音波造影剤に起因する非線形成分の抽出処理を説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態における、超音波造影剤に起因する非線形成分の抽出処理を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施例に係る超音波画像取得時において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。
【図８】図８は、第１の実施例に係る超音波画像取得時において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００９２】
１…超音波診断装置、２…装置本体、３…超音波プローブ、１１…超音波送信ユニット、１３…超音波受信ユニット、１５…信号処理ユニット、１７…分解能最適化ユニット、２３…画像生成ユニット２３…画像合成ユニット、２７…モニタ、２９…制御プロセッサ（ＣＰＵ）、３１…インタフェイスユニット、３３…入力ユニット、３５…記憶ユニット、１７０…コントラスト評価ユニット、１７２…演算メモリ、１７４…最適音速判定ユニット
【図１】
0005075503.tif 000011
【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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