(57)【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プローブと、
前記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前記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超音波画像の画像データを形成する画像形成部と、
を有する、
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、前記バブルの膨張倍率と前記バブルから得られる高調波成分の信号量との対応関係に基づいて、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対応関係を示す膨張倍率が小さな範囲と、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対応関係を示す膨張倍率が大きな範囲と、からなる二つの範囲のうち、膨張倍率が大きな範囲に収ま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。
【請求項３】
請求項２に記載の超音波診断装置において、
前記送信制御部は、前記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、前記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。
【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、共に前記送信周波数かつ前記送信音圧に設定されて互いに位相が反転関係にある超音波の組を送波するようにプローブを制御し、
前記受信処理部は、前記超音波の組のうちの一方に対応した第１受信信号と他方に対応した第２受信信号の差分を算出することにより奇数次の高調波成分を抽出し、さらに、周波数フィルタを用いて奇数次の高調波成分から第３次の高調波成分を抽出し、
前記画像形成部は、抽出された第３次の高調波成分に基づいて超音波画像の画像データを形成する、
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、
前記受信処理部は、前記第３次の高調波成分に加えて、前記第１受信信号と第２受信信号を加算することにより第２次の高調波成分を抽出し、
前記画像形成部は、抽出された第２次の高調波成分と第３次の高調波成分に基づいて超音波画像の画像データを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の超音波診断装置において、
前記プローブは、前記送信周波数から前記送信周波数の３倍の周波数までを含む周波数帯域を備える、
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、バブルを利用した画像形成技術に関する。
【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、フェー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。もちろん、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などのように多数存在する。ちなみに、特許文献１，２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画像化するものではない。
【０００４】
比較的太い血管などに投与されたマイクロバブル（造影剤）を画像化する場合には、マイクロバブルの周囲が散乱などの少ない血液のため、従来から知られている技術により、比較的高いコントラストを得ることができる。これに対し、組織や腫瘍などの毛細血管やリンパ節などに取り込まれたマイクロバブルを観測する場合には、マイクロバブルの周囲が組織や腫瘍などの実組織であるため、周囲が血液である場合に比べて、高いコントラストを得ることが難しい。
【０００５】
また、近年になり、低中音圧の超音波による画像化に適した造影剤（例えば「ソナゾイド」（登録商標））が注目されており、低中音圧の超音波による高感度の画像化技術も望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５２１７７号公報
【特許文献２】特開２００１−２５８８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような状況のもと、本願の発明者は、バブル（マイクロバブルなど）を利用した超音波による画像化技術について研究を重ねてきた。特に、超音波を受けたバブルの挙動に注目して研究を重ねてきた。
【０００８】
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、バブルの挙動に基づいた適切な画像処理技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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プローブと、前記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前記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超音波画像の画像データを形成する画像形成部と、を有することを特徴とする。
【００１０】
上記態様によれば、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）を得ることができる。
【００１１】
望ましい態様において、前記送信制御部は、前記バブルの膨張倍率と前記バブルから得られる高調波成分の信号量との対応関係に基づいて、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対応関係を示す膨張倍率が小さな範囲と、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対応関係を示す膨張倍率が大きな範囲と、からなる二つの範囲のうち、膨張倍率が大きな範囲に収まるように前記送信音圧を設定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、前記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、前記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。
【００１３】
望ましい態様において、前記送信制御部は、共に前記送信周波数かつ前記送信音圧に設定されて互いに位相が反転関係にある超音波の組を送波するようにプローブを制御し、前記受信処理部は、前記超音波の組のうちの一方に対応した第１受信信号と他方に対応した第２受信信号の差分を算出することにより奇数次の高調波成分を抽出し、さらに、周波数フィルタを用いて奇数次の高調波成分から第３次の高調波成分を抽出し、前記画像形成部は、抽出された第３次の高調波成分に基づいて超音波画像の画像データを形成することを特徴とする。
【００１４】
望ましい態様において、前記受信処理部は、前記第３次の高調波成分に加えて、前記第１受信信号と第２受信信号を加算することにより第２次の高調波成分を抽出し、前記画像形成部は、抽出された第２次の高調波成分と第３次の高調波成分に基づいて超音波画像の画像データを形成することを特徴とする。
【００１５】
望ましい態様において、前記プローブは、前記送信周波数から前記送信周波数の３倍の周波数までを含む周波数帯域を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、バブルの挙動に基づいた適切な画像処理技術が提供される。例えば、本発明の好適な態様によれば、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、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を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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次高調波の成分を含んだ受信信号が得られる。
【００２４】
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。
【００２５】
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、フェー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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。フェー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。
【００２８】
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次高調波のみが抽出される。
【００２９】
画像形成部３０は、ハイパスフィルタ２８から得られる第３次高調波のみを用いて、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図６は、腹部用コンベックスプローブを用いて、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１．６ＭＨｚ、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。
【００４３】
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２．２μｍに約１．７５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。
【００４４】
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もに、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。
【００４５】
超音波診断装置では、周波数２．５ＭＨｚ〜１２ＭＨｚのプローブが標準的に利用されている。コントラストエコーで高い検出感度を得るためには、バブル共振周波数より低い周波数の送信が可能な、低い周波数のプローブを利用することが適している。例えば、中心周波数３ＭＨｚ、比帯域８０パーセントのプローブであれば、１．４ＭＨｚで送信し、その第３次高調波４．２ＭＨｚを受信することができる。送信周波１．４ＭＨｚは、プローブの帯域のかなり低下した領域での利用となるが、高い音圧を発生する必要がないため、十分に送信可能である。バブルの高調波信号は、第３次以降の高次でも強く発生するが、プローブの帯域から受信感度は得られないため第３次までの利用となる。もちろん、第３次以上の高調波に対応したプローブで第３次以上の高調波を利用してもよい。
【００４６】
図７は、図１の超音波診断装置による第３次の高調波信号を利用した画像形成処理を説明するためのフローチャートである。まず、生体に対して造影剤を注入後（Ｓ７０１）、生体内でのバブルの集積や取り込みが起こるまでの適当な時間が経過してから（Ｓ７０２）、観測が開始される。
【００４７】
観測が開始されると、第１番目の走査線上（送信ビーム方向）が選択され（Ｓ７０３）、位相が０°に設定された１回目の低音圧パルス信号が送信され（Ｓ７０４）、そのエコー信号である受信信号１が受信される（Ｓ７０５）。さらに、第１番目の走査線上において、１回目の送信信号の位相を１８０°変えた２回目のパルス信号が送信され（Ｓ７０６）、そのエコー信号である受信信号２が受信される（Ｓ７０７）。なお、Ｓ７０４とＳ７０６の送信においては、例えば、中心周波数が１．５ＭＨｚ程度、送信音圧が２００〜３００ｋＰａ程度の超音波パルスが送波される。
【００４８】
第３次の高調波信号のみを利用する場合には、２つの受信信号の差分を取ることで（Ｓ７０８）、奇数時の信号が同相で加算されて偶数時の信号がキャンセルされる。なお、第５次以上の奇数次の高調波は、プローブの帯域外のため受信信号に含まれず、受信信号に含まれる第１（基本周波数）と第３次の信号成分がＳ７０８の処理で取り出される。次に、基本周波数は、組織信号にも多く含まれるので、ハイパスフィルタを通過させることで（Ｓ７０９）、第３次高調波成分のみを取り出す。そして、走査線を一つ移動させて（Ｓ７１０）、Ｓ７０４からＳ７０９までの処理を繰り返すことにより、複数の走査線から得られる第３次高調波によりコントラスト画像を構築することができる。
【００４９】
第３次高調波信号のみを用いて画像化することで、組織からの第３次が非常に小さいため、ＣＴＲの高い画像が得られる。なお、第３次高調波信号のみを用いる装置を構成する場合には、図１における加算処理部２２とバンドパスフィルタ２６を省略してもよい。
【００５０】
なお、受信信号には、第２次の高調波も多く含まれている。そこで、第２次と第３次を合わせて利用することで、信号強度を増加することが出来る。そのため、エコーの弱い深部からの情報も画像化することが可能となる。また、信号量の帯域も広がるため、解像度の高い画像を得ることが可能となる。
【００５１】
図８は、図１の超音波診断装置による第２次と第３次の高調波信号を利用した画像形成処理を説明するためのフローチャートである。なお、図８におけるＳ８０１からＳ８０９までの処理は、図７におけるＳ７０１からＳ７０９までの処理と同じであるため、説明を省略する。
【００５２】
図８においては、第３次の高調波に加えて、２つの受信信号を加算することで（Ｓ８１０）、受信信号に含まれる偶数時の信号が同相で加算され、奇数時の信号がキャンセルされる。つまり、基本波と第３次高調波が取り除かれて２次の高調波成分が取り出される。そして、第２次と第３次の高調波信号を加算することで（Ｓ８１１）、広帯域で強い強度の信号を得ることが可能になる。なお、図８においても、走査線を一つ移動させて（Ｓ８１２）、Ｓ８０４からＳ８１１までの処理を繰り返すことで、複数の走査線から得られる第２次と第３次高調波によりコントラスト画像を構築することができる。
【００５３】
多数の反射体が波長に比べて密に、かつランダムに存在する場合、エコーと干渉パターンが現れる。このパターンはスペックルと呼ばれ、アーテイファクトとなる。バブルが多数存在する場合も、同様にスペックルが現れる。これらの干渉パターンは、周波数によって異なるパターンを呈することが知られており、それを低減する方法として、周波数コンパウンド法が知られている。同様に、秋山らはＢモード画像に現れるスペックルノイズを低減する目的で、高次のハーモニックイメージを加算する方法を提案している（山本、小沢、秋山「スペックル軽減のための高次ハーモニックイメージの加算方法について」電子情報通信学会技術研究報告Vol.102,No.411(20021018)pp.19-24参照）。
【００５４】
図９は、インコヒーレントな重ね合わせによりスペックルを低減させる処理を説明するためのフローチャートである。つまり、図９は、バブルからの第２次と第３次の高調波によるインコヒーレントな重ね合わせによる、コントラストエコーのスペックル低減を目的とした処理のフローを示している。なお、図９におけるＳ９０１からＳ９１０までの処理は、図８におけるＳ８０１からＳ８１０までの処理と同じであるため、説明を省略する。
【００５５】
図９においては、Ｓ９０９の処理によって抽出される第３次高調波成分に対して振幅演算処理が施され（Ｓ９１１）、その結果として、第３次高調波成分のエンベローブが得られる。同様に、Ｓ９１０の処理によって抽出される第２次高調波成分に対して振幅演算処理が施され（Ｓ９１２）、第２次高調波成分のエンベローブが得られる。そして、第３次高調波成分のエンベローブと第２次高調波成分のエンベローブが加算処理されることにより（Ｓ９１３）、周波数コンパウンドが実現される。
【００５６】
なお、図９においても、走査線を一つ移動させて（Ｓ９１４）、Ｓ９０４からＳ９１３までの処理が繰り返されて超音波画像が形成される。
【００５７】
図１０は、コヒーレントな重ね合わせによりスペックルを低減させる処理を説明するためのフローチャートである。つまり、図１０は、バブルからの第２次と第３次の高調波によるコヒーレントな重ね合わせによる、コントラストエコーのスペックル低減を目的とした処理のフローを示している。なお、図１０におけるＳ１００１からＳ１０１０までの処理は、図９におけるＳ９０１からＳ９１０までの処理と同じであるため説明を省略する。
【００５８】
図１０においては、Ｓ１００９の処理によって抽出される第３次高調波成分に対して複素解析信号処理が施され（Ｓ１０１１）、その結果として、第３次高調波成分の実数部と虚数部が得られる。同様に、Ｓ１０１０の処理によって抽出される第２次高調波成分に対して複素解析信号処理が施され（Ｓ１０１２）、第２次高調波成分の実数部と虚数部が得られる。
【００５９】
そして、第３次高調波成分の実数部と第２次高調波成分の実数部とが加算され（Ｓ１０１３）、また、第３次高調波成分の虚数部と第２次高調波成分の虚数部とが加算される（Ｓ１０１４）。さらに、加算後の実数部と加算後の虚数部とに基づいて、振幅演算処理が施される（Ｓ１０１５）ことにより、第２次と第３次の高調波によるコヒーレントな重ね合わせが実現される。なお、図１０においても、走査線を一つ移動させて（Ｓ１０１６）、Ｓ１００４からＳ１０１５までの処理が繰り返されて超音波画像が形成される。
【００６０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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】第３次の高調波信号を利用した画像形成処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】第２次と第３次の高調波信号を利用した画像形成処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】インコヒーレントな重ね合わせによりスペックルを低減させる処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】コヒーレントな重ね合わせによりスペックルを低減させる処理を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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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