超音波診断装置
【課題】簡単な構成で、画像表示のリアルタイム性を向上させるとともに、浅部から深部まで鮮明な断層像が得られるようにすることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】最も深い位置に焦点を設定したときの、超音波を送波してから、被検体の内部の最も深い位置で発生した高調波を受信するまでの時間よりも短い時間間隔で、フレーム周期の間に、少なくとも１回、異なる深さ位置に超音波を送波する送波手段を有することを特徴とする超音波診断装置。
【解決手段】最も深い位置に焦点を設定したときの、超音波を送波してから、被検体の内部の最も深い位置で発生した高調波を受信するまでの時間よりも短い時間間隔で、フレーム周期の間に、少なくとも１回、異なる深さ位置に超音波を送波する送波手段を有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低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、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等の特長を有している。そのため、循環器系（心臓の冠動脈）、消化器系（胃腸）、内科系（肝臓、膵臓、脾臓）、泌尿科系（腎臓、膀胱）、および産婦人科系などで広く利用されている。
【０００３】
従来、このような超音波診断装置では、超音波の非線形な伝播により生じる高調波成分を取りだし、この高調波成分に基づいて超音波画像を生成し、表示するハーモニックイメージング（ＨＩ）法と呼ばれている手法が用いられてきた。
【０００４】
上記ハーモニックイメージングは、超音波の受信信号に含まれる高調波成分を検出して、映像化する手法であり（例えば２ＭＨｚの超音波を送波し、４ＭＨｚの高調波でイメージング）、微小気泡よりなる超音波造影剤をより効率的に検出することを目的として開発された。
【０００５】
微小気泡は強い非線形散乱特性を有しており、その散乱信号は生体組織と比べて大きな高調波成分を含んでいる。そこで、この高調波成分のみを検出することにより、通常（基本波）では周囲組織からのエコーに埋もれてしまような微小な血流（パフュージョン）の映像化が可能となる。
【０００６】
近年、組織ハーモニック映像法（Ｔｉｓｓｕｅ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ；ＴＨＩ）が注目されている。これはハーモニックイメージング法が有する画質改善効果に着目したもので、どのような患者でもノイズの低減された高コントラストのＢモード画像が得られ、心内膜等の描出に優れることが特徴である。組織ハーモニック映像法では、送波された超音波が生体内を歪みながら“伝播”するいわゆる伝播の非線形性により発生する高調波を映像化している。
【０００７】
この高調波の振幅は、超音波の伝播距離および基本波の音圧の二乗に比例するため、超音波ビームの中心軸上（音圧の高い領域）に集中して発生する。すなわち基本波を用いた場合に比べ、メインローブが細くかつサイドローブレベルが低いシャープな超音波ビームが形成可能である。
【０００８】
このように組織ハーモニック映像法ではビーム幅が狭くかつサイドローブレベルの低いビーム形成が可能なため、ビーム幅の低減により方位方向分解能が向上し、またサイドローブレベルの低減によりコントラスト分解能が向上する。
【０００９】
また、従来、このような超音波診断装置では、同一ビーム方向の複数の異なる深さ位置にそれぞれ焦点を設定したビーム状の超音波を送波し、送波した超音波の反射波に基づいて生体内の情報を表示する多段フォーカス法が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
多段フォーカス法では、例えば、超音波ビームを収束させる各焦点Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を、Ｆ１は近距離、Ｆ２は中距離、Ｆ３は遠距離というように、深度に応じて互いに異ならせて超音波を送波し、送波した超音波の反射波を各焦点Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に応じてそれぞれ継ぎあわせて１本の走査線データを得ている。
【００１１】
このように生体内の深度に応じて超音波ビームが収束する焦点の距離を変更することで、超音波ビームの発散が抑制される結果、生体内の近距離から遠距離までの全領域にわたって分解能の良い画像を得ることが可能になる。
【００１２】
しかしながら、従来の多段フォーカス法を用いた場合、ｎ個の焦点を設定すると、１本の走査線データを得るためにｎ回の送受波を行う必要があるので、１画面形成に必要なフレームレートが約１／ｎになる。このため、分解能を高めるために焦点の数ｎを多くする程、画像表示のリアルタイム性が失われてしまい、動きの速い臓器に対して必要な断層像が得られない。
【００１３】
このような課題を解決するため、各焦点に応じて互いに異なる駆動電圧および駆動周波数を有する駆動信号を、各々の焦点に応じた時間分だけ遅延させて合成した駆動信号を、所定の圧電素子に印加する超音波診断装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示されている超音波診断装置は、受信時には、反射波の信号を周波数に応じて選別するとともに、選別された各反射波の信号を送波の場合と同じ遅延時間分だけ遅延、増幅して全領域にわたって分解能の良い画像を得るように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】実開平２−８８６１０号公報
【特許文献２】特開平６−１１４０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
組織ハーモニック映像法を用いた場合、音線方向についても送波した焦点位置付近の領域にのみ高調波が発生するため、浅部から深部まで良好な画像を得るには、超音波ビームが収束する焦点の数ｎを多数設定する必要がある。そのため、表示領域を広げるようとするとフレームレートが小さくなり、リアルタイム性が失われ、動きの速い臓器に対して必要な断層像が得られない、という課題がある。
【００１６】
一方、特許文献２に開示されている方法では、異なる周波数の超音波を、各々の焦点に応じた時間分だけ遅延させて合成した駆動信号で圧電素子を駆動しているが、このような駆動信号は、実装条件や負荷である圧電素子の帯域幅によって遅延時間等が変動しやすい。そのため、複雑な回路が必要であり、そのような回路を用いても意図したような送波ができず、良好な結果が得られない場合があった。
【００１７】
また、受信信号処理においても多数の周波数を選別（フィルタリング）する必要があるために信号処理が複雑化し、超音波診断装置が高価になるという問題があった。
【００１８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、画像表示のリアルタイム性を向上させるとともに、浅部から深部まで鮮明な断層像が得られるように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】
【００１９】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
【００２０】
１．複数の圧電素子を配列した超音波探触子に駆動信号を印加して、同一ビーム方向の複数の異なる深さ位置にそれぞれ焦点を設定したビーム状の超音波を所定のフレーム周期で被検体の内部に順次送波し、前記ビーム状の超音波によって焦点を設定した前記深さ位置の近傍から発生した高調波の成分をそれぞれ受信して前記被検体の内部を映像化するように構成された超音波診断装置であって、
最も深い位置に焦点を設定したときの、前記超音波を送波してから、前記被検体の内部の最も深い位置で発生した前記高調波を受信するまでの時間よりも短い時間間隔で、前記フレーム周期の間に、少なくとも１回、前回と異なる深さ位置に前記超音波を送波する送波手段を有することを特徴とする超音波診断装置。
【００２１】
２．前記高調波は、
前記駆動信号の基本周波数の３倍の３次高調波であることを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。
【００２２】
３．前記送波手段は、
所定の深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波し、前記所定の深さ位置で発生した前記高調波を受信する期間が経過した後、順次異なる深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波することを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。
【００２３】
４．前記送波手段は、
所定の深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波した後、前記所定の深さ位置で発生する前記高調波を受信する前に、
超音波を送波することにより発生する高調波を受信する期間が、前記所定の深さ位置で発生する前記高調波を受信する期間と重ならないように異なる深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波することを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、多段フォーカスを行うフレーム周期の間に、少なくとも１回、最も深い位置にフォーカスを設定して超音波を送波してから、生体内の最も深い位置から反射した高調波を受信するまでの時間よりも短い時間間隔で、異なる深さ位置に超音波を送波する。
【００２５】
したがって、簡単な構成で、画像表示のリアルタイム性を向上させるとともに、浅部から深部まで鮮明な断層像が得られるようにすることができる超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】多段フォーカス法により設定された各フォーカス領域を示す図である。
【図４】超音波を各フォーカス領域の焦点に送波し、受信するまでを模式的に説明する図である。
【図５】送波タイミングを説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２８】
図１は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【００２９】
超音波診断装置１００は、図略の生体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送波し、受信した被検体で反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）から被検体内の内部状態を超音波画像として画像化し、モニタ１０に表示する。
【００３０】
超音波探触子２は、被検体に対して超音波（超音波信号）を送波し、被検体で反射した超音波の反射波を受信する。超音波探触子２は、図１に示すように、ケーブル１５を介して超音波診断装置本体１４と接続されている。
【００３１】
入力部１３は、スイッチやキーボードなどから構成され、ユーザが診断開始を指示するコマンドの入力や、後に説明する基本波モードまたは非基本波モードの選択、被検体の個人情報等のデータの入力をするために設けられている。
【００３２】
モニタ１０は、液晶パネルなどから成り、画像化した超音波画像を表示する。
【００３３】
図２は、本実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【００３４】
最初に、図２を用いて全体の構成を説明する。
【００３５】
超音波探触子２の先端部分には、電気信号と音響信号とを相互変換するための複数の圧電素子８が配列されている（図２には図示せず）。なお、ここでは、１つの圧電素子が１チャンネルを構成するものとして説明する。超音波探触子２には、送信処理部１が接続されている。
【００３６】
送信処理部１は、制御部９９により設定されたモードに応じたタイミングで、超音波をビーム状に形成し、また任意の深さで収束させて焦点を形成するように遅延処理をかけた駆動信号を超音波探触子２の各チャンネルに印加する。これにより、各チャンネルの圧電素子は振動し、超音波を発生する。なお、この超音波の周波数スペクトラムは、駆動信号の周波数（基本周波数ｆ０）を中心として通常は若干分散している。送信処理部１は、本発明の送波手段である。
【００３７】
超音波探触子２で発生した超音波は、被検体に送波され、被検体内部を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、エコーとして超音波探触子２に返ってくる。このエコーには、基本周波数ｆ０の基本波成分の他に、超音波が被検体（生体）の内部を歪みながら“伝播”する、いわゆる伝播の非線形性により基本周波数ｆ０以外の非基本波成分が発生する。非基本波成分のなかでも、基本周波数ｆ０の２倍の２次高調波成分、３倍の３次高調波成分などを診断のための画像形成に利用することができる。
【００３８】
超音波探触子２に返ってきたエコーは、送波時とは逆に、超音波探触子２に配列された図２には図示せぬ圧電素子８を機械的に振動させ、微弱な電気信号を発生させる。この信号は、受信信号処理部３に取り込まれ、プリアンプで増幅され、送波時と同じ遅延処理を経て加算される。
【００３９】
この受信信号は、基本波モード（通常のイメージング法）時には、受信信号から基本波成分を主に抽出するために通過帯域が基本周波数ｆ０を中心とした所定の帯域に設定されている基本波用帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）４を通ってＢモード処理部６に送られる。
【００４０】
また非基本波モード（組織ハーモニック映像法）時には、受信信号から高調波成分を抽出するために通過帯域が基本周波数ｆ０の２倍または３倍の周波数を中心とした所定の帯域に設定されている高調波用帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）５を通って、Ｂモード処理部６に送られる。
【００４１】
Ｂモード処理部６は、基本波モード時には基本波用帯域通過型フィルタ４からの基本波成分に基づいて通常のＢモード像を生成し、また非基本波モード時には高調波用帯域通過型フィルタ５からの高調波成分に基づいて組織ハーモニック画像を生成する。これらの画像はデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）９によって再構成された後、ビデオ信号に変換され、モニタ１０に表示される。
【００４２】
制御部９９は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）と記憶部９６等から構成され、記憶部９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って超音波診断装置１００の各部を制御する。記憶部９６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。
【００４３】
制御部９９は、操作者によって入力部１３から入力されたモード（基本波モード又は非基本波モード）を送信処理部１と受信処理部３に設定する。
【００４４】
なお、本実施形態では、操作者が入力部１３でモード切り替え操作したときに基本波モードと非基本波モードとが、切り替わる例を説明するが、例えば、１断面分を１回走査する毎に、または１回送受信する毎に自動的に切り替えるようにしてもよい。
【００４５】
次に、図３、図４、図５を用いて本実施形態で行う多段フォーカス法について説明する。
【００４６】
図３は多段フォーカス法により設定された各フォーカス領域を示す図、図４は超音波を各フォーカス領域の焦点に送波し、受信するまでを模式的に説明する図である。図５は本実施形態の送波タイミングを説明するタイムチャートである。
【００４７】
本実施形態では、図３に示す生体（被検体）の深さ方向に等間隔の４つのフォーカス領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の画像を得る場合を説明する。
【００４８】
図４（ａ）に示すように、超音波探触子２には、電気信号と音響信号とを相互変換するための複数の圧電素子８がアレイ状に配列されている。送信処理部１は、超音波をビーム状に形成し、フォーカス領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４に焦点を形成するように遅延処理をかけた駆動信号を順次圧電素子８に印加する。フォーカス領域Ｅ１の焦点はＦ１、フォーカス領域Ｅ２の焦点はＦ２、フォーカス領域Ｅ３の焦点はＦ３、フォーカス領域Ｅ４の焦点はＦ４であり、図４（ａ）の例ではアレイ状の圧電素子８の中心軸上に焦点を形成する。圧電素子８から送波した超音波ビームは、図４（ａ）のように各焦点の位置で収束した後、また広がっている。
【００４９】
図４（ｂ）〜（ｅ）は、非基本波モード（組織ハーモニック映像法）時において、各焦点にそれぞれ超音波を送波してから、焦点位置の付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間を模式的に示している。高調波は、焦点位置付近のフォーカス領域のみで発生し、発生した高調波は基本波より減衰率が高いのでさらに深い領域まで進行して反射することも無い。したがって、最大時間は、送波した超音波の基本波が各フォーカス領域の深い方の境界まで進行し、境界で発生した高調波が、超音波探触子２まで戻るまでの時間である。
【００５０】
図４（ｅ）は、最深部の焦点Ｆ４に送波した場合であり、フォーカス領域Ｅ４の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間をｔとしている。図４（ｄ）は、焦点Ｆ３に送波した場合であり、各フォーカス領域は等間隔とすると、フォーカス領域Ｅ３の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は３／４ｔである。
【００５１】
同様に、図４（ｃ）は、焦点Ｆ２に送波した場合、図４（ｂ）は、焦点Ｆ１に送波した場合であり、それぞれフォーカス領域Ｅ２の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は２／４×ｔ、フォーカス領域Ｅ１の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は１／４×ｔである。
【００５２】
図５（ａ）は、第１の実施形態の送波タイミングを説明するタイムチャート、図５（ｂ）は、第２の実施形態の送波タイミングを説明するタイムチャート、図５（ｃ）は、基本波モード時の送波タイミングを説明するタイムチャートである。図５の横軸は時間軸であり、送信処理部１で生成されるタイミングパルスを示している。タイミングパルスの立ち上がりで超音波が駆動信号が圧電素子８に送信され、超音波が送波される。
【００５３】
送信処理部１は、非基本波モード時では、図５（ａ）の送波タイミング、または図５（ｂ）の送波タイミングで駆動信号を順次圧電素子８に印加し、基本波モード時では図５（ｃ）に示す送波タイミングで駆動信号を順次圧電素子８に印加する。
【００５４】
最初に、図５（ａ）の第１の実施形態の送波タイミングを説明する。
【００５５】
図中、Ｆ１で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ１に収束するように超音波ビームが送波される。次に、Ｆ２で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ２に収束するように超音波ビームが送波される。
【００５６】
Ｆ１で示すタイミングパルスの立ち上がり時と、Ｆ２で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差は１／４×ｔであり、最も深い位置にフォーカスを設定したときの、超音波を送波してから、被検体の内の最も深い位置で発生した高調波を受信するまでの時間ｔよりも短い時間間隔である。図４で説明したようにフォーカス領域Ｅ１の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は１／４×ｔなので、図中Ｅ１で示す期間内にフォーカス領域Ｅ１で発生した高調波を全て受信することができる。
【００５７】
次に、Ｆ２で示すタイミングパルスの立ち上がり時と、Ｆ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差は２／４×ｔである。図４で説明したようにフォーカス領域Ｅ２の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は２／４×ｔなので、図中Ｅ２で示す１／４×ｔ〜２／４×ｔの期間内にフォーカス領域Ｅ２で発生した高調波を全て受信することができる。
【００５８】
次に、Ｆ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時と、Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差は３／４×ｔである。同様にフォーカス領域Ｅ３の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は３／４×ｔなので、図中Ｅ３で示す２／４×ｔ〜３／４×ｔの期間内にフォーカス領域Ｅ３で発生した高調波を全て受信することができる。
【００５９】
次に、Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時と、Ｆ１で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差はｔである。同様にフォーカス領域Ｅ４の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間はｔなので、図中Ｅ４で示す３／４×ｔ〜ｔの期間内にフォーカス領域Ｅ４で発生した高調波を全て受信することができる。
【００６０】
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の期間に圧電素子８が受信した信号は、受信処理部３によって送波時と同じ遅延処理を経て加算され、高調波用帯域通過型フィルタ５を通って、高調波成分だけＢモード処理部６に送られ組織ハーモニック画像を生成する。
【００６１】
このように、第１の実施形態の送波タイミングでは、所定の深さ位置にフォーカスを設定して超音波を送波し、所定の深さ位置で発生した高調波を受信する期間が経過した後、順次異なる深さ位置にフォーカスを設定して超音波を送波している。Ｆ１の立ち上がりから次のＦ１の立ち上がりまでのフレーム周期Ｔ１が多段フォーカスを行う１周期であり、この間に各焦点に順次超音波ビームが送波される。フレーム周期Ｔ１は、１／４×ｔ＋２／４×ｔ＋３／４×ｔ＋ｔ＝１０／４×ｔである。
【００６２】
次に、図５（ｃ）の基本波モードの送波タイミングを説明する。
【００６３】
基本波は、焦点位置を過ぎても拡散しながら進行し、最も遠いフォーカス領域まで到達して反射する。そのため、最も近い焦点Ｆ１に収束するように超音波を送波した場合でも、基本波はフォーカス領域Ｅ１を過ぎても拡散しながら進行し、最も遠いフォーカス領域Ｅ４の深い方の境界で反射するため、図５（ｃ）にＥ１で示すフォーカス領域Ｅ１からの反射波を受信する期間を過ぎても反射波が戻ってくる。反射波が戻ってくる間は、次の送波ができないため、焦点Ｆ４に収束するように超音波を送波した場合と同じｔの間、次の送波を待つ必要がある。
【００６４】
同様に、焦点Ｆ２またはＦ３に収束するように超音波を送波した場合も次に送波するまでｔの間待つ必要がある。そのため基本波モードでは、図中、Ｆ１〜Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時の間隔は全てｔである。
【００６５】
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の期間に圧電素子８が受信した信号は、受信処理部３によって送波時と同じ遅延処理を経て加算され、基本波用帯域通過型フィルタ４を通って、基本波成分だけＢモード処理部６に送られＢモード像を生成する。
【００６６】
Ｆ１の立ち上がりから次のＦ１の立ち上がりまでのフレーム周期Ｔ３が多段フォーカスを行う１周期であり、この間に各焦点に順次超音波ビームが送波される。基本波モードのフレーム周期Ｔ３は４ｔである。
【００６７】
前述のように、非基本波モードで用いる第１の実施形態の送波タイミングのフレーム周期Ｔ１は１０／４×ｔであり、基本波モードの周期Ｔ３の４ｔに比べて３７．５％も短縮されている。したがって、フレームレートは１．６倍になるので画像表示のリアルタイム性が向上するとともに、高調波を利用した組織ハーモニック映像法により浅部から深部まで鮮明な断層像が得られる。
【００６８】
次に、図５（ｂ）の第２の実施形態の送波タイミングを説明する。
【００６９】
図中Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ４に収束するように超音波ビームが送波されたΔｔ後、Ｆ２で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ２に収束するように超音波ビームが送波される。
【００７０】
その次に送波するのはＦ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時であり、Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差はｔである。フォーカス領域Ｅ２の高調波を受信する期間は、Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時から１／４×ｔ＋Δｔと２／４×ｔ＋Δｔとの間であり、フォーカス領域Ｅ４の高調波を受信する期間は３／４×ｔとｔとの間である。Δｔ＜１／４×ｔにすれば、フォーカス領域Ｅ２の高調波を受信する期間とフォーカス領域Ｅ４の高調波を受信する期間が重なることはないので、図中Ｅ２で示す期間にフォーカス領域Ｅ２で発生した高調波を、また図中Ｅ４で示す期間にフォーカス領域Ｅ４で発生した高調波をそれぞれ受信することができる。
【００７１】
次に、Ｆ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ３に収束するように超音波ビームが送波されたΔｔ後、Ｆ１で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ１に収束するように超音波ビームが送波される。
【００７２】
その次に送波するのはＦ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時であり、Ｆ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差は３／４×ｔである。フォーカス領域Ｅ１の高調波を受信する期間はΔｔと１／４×ｔ＋Δｔとの間であり、フォーカス領域Ｅ３の高調波を受信する期間は２／４×ｔと３／４×ｔとの間である。Δｔ＜１／４×ｔであれば、フォーカス領域Ｅ１の高調波を受信する期間とフォーカス領域Ｅ３の高調波を受信する期間が重なることはないので、図中Ｅ１示す期間にフォーカス領域Ｅ１で発生した高調波を、また図中Ｅ３で示す期間にフォーカス領域Ｅ３で発生した高調波をそれぞれ受信することができる。
【００７３】
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の期間に圧電素子８が受信した信号は、受信処理部３によって送波時と同じ遅延処理を経て加算され、高調波用帯域通過型フィルタ５を通って、高調波成分だけＢモード処理部６に送られ組織ハーモニック画像を生成する。
【００７４】
このように第２の実施形態の送波タイミングでは、所定の深さ位置に焦点を設定して超音波を送波した後、所定の深さ位置で発生する高調波を受信する前に、超音波を送波することにより発生する高調波を受信する期間が、所定の深さ位置で発生する高調波を受信する期間と重ならない異なる深さ位置に焦点を設定して超音波を送波している。Ｆ４の立ち上がりから次のＦ４の立ち上がりまでのフレーム周期Ｔ３が多段フォーカスを行う１周期であり、この間に各焦点に順次超音波ビームが送波される。フレーム周期Ｔ３は、ｔ＋３／４×ｔ＝７／４×ｔであり、基本波モードの周期Ｔ３の４ｔに比べて５６．３％も短縮されている。また、第１の実施形態の送波タイミングと比べても３０％短縮されている。
【００７５】
フレームレートは基本波モードの約２．３倍になるので画像表示のリアルタイム性がさらに向上するとともに、高調波を利用した組織ハーモニック映像法により浅部から深部まで鮮明な断層像が得られる。
【００７６】
特に、本発明を、非基本波モードで３次高調波を用いる場合に適用すると、３次高調波は音圧の高い焦点位置の近傍に集中して発生するので、各フォーカス領域のより鮮明な画像が得られ、これを合成することにより浅部から深部までさらに鮮明な断層像が得られる。
【００７７】
以上このように、本発明によれば、簡単な構成で、画像表示のリアルタイム性を向上させるとともに、浅部から深部まで鮮明な断層像が得られるようにすることができる超音波診断装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 送信処理部
２ 超音波探触子
３ 受信処理部
４ 基本波用帯域通過型フィルタ
５ 高調波用帯域通過型フィルタ
６ Ｂモード処理部
８ 圧電素子
９ デジタルスキャンコンバータ
１０ 表示部
１３ 入力部
１４ 超音波診断装置本体
１５ ケーブル
９６ 記憶部
９８ ＣＰＵ
９９ 制御部
１００ 超音波診断装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波診断装置に関する。
【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低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、ドップラー効果を応用して血流イメージングが可能等の特長を有している。そのため、循環器系（心臓の冠動脈）、消化器系（胃腸）、内科系（肝臓、膵臓、脾臓）、泌尿科系（腎臓、膀胱）、および産婦人科系などで広く利用されている。
【０００３】
従来、このような超音波診断装置では、超音波の非線形な伝播により生じる高調波成分を取りだし、この高調波成分に基づいて超音波画像を生成し、表示するハーモニックイメージング（ＨＩ）法と呼ばれている手法が用いられてきた。
【０００４】
上記ハーモニックイメージングは、超音波の受信信号に含まれる高調波成分を検出して、映像化する手法であり（例えば２ＭＨｚの超音波を送波し、４ＭＨｚの高調波でイメージング）、微小気泡よりなる超音波造影剤をより効率的に検出することを目的として開発された。
【０００５】
微小気泡は強い非線形散乱特性を有しており、その散乱信号は生体組織と比べて大きな高調波成分を含んでいる。そこで、この高調波成分のみを検出することにより、通常（基本波）では周囲組織からのエコーに埋もれてしまような微小な血流（パフュージョン）の映像化が可能となる。
【０００６】
近年、組織ハーモニック映像法（Ｔｉｓｓｕｅ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ；ＴＨＩ）が注目されている。これはハーモニックイメージング法が有する画質改善効果に着目したもので、どのような患者でもノイズの低減された高コントラストのＢモード画像が得られ、心内膜等の描出に優れることが特徴である。組織ハーモニック映像法では、送波された超音波が生体内を歪みながら“伝播”するいわゆる伝播の非線形性により発生する高調波を映像化している。
【０００７】
この高調波の振幅は、超音波の伝播距離および基本波の音圧の二乗に比例するため、超音波ビームの中心軸上（音圧の高い領域）に集中して発生する。すなわち基本波を用いた場合に比べ、メインローブが細くかつサイドローブレベルが低いシャープな超音波ビームが形成可能である。
【０００８】
このように組織ハーモニック映像法ではビーム幅が狭くかつサイドローブレベルの低いビーム形成が可能なため、ビーム幅の低減により方位方向分解能が向上し、またサイドローブレベルの低減によりコントラスト分解能が向上する。
【０００９】
また、従来、このような超音波診断装置では、同一ビーム方向の複数の異なる深さ位置にそれぞれ焦点を設定したビーム状の超音波を送波し、送波した超音波の反射波に基づいて生体内の情報を表示する多段フォーカス法が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
多段フォーカス法では、例えば、超音波ビームを収束させる各焦点Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を、Ｆ１は近距離、Ｆ２は中距離、Ｆ３は遠距離というように、深度に応じて互いに異ならせて超音波を送波し、送波した超音波の反射波を各焦点Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に応じてそれぞれ継ぎあわせて１本の走査線データを得ている。
【００１１】
このように生体内の深度に応じて超音波ビームが収束する焦点の距離を変更することで、超音波ビームの発散が抑制される結果、生体内の近距離から遠距離までの全領域にわたって分解能の良い画像を得ることが可能になる。
【００１２】
しかしながら、従来の多段フォーカス法を用いた場合、ｎ個の焦点を設定すると、１本の走査線データを得るためにｎ回の送受波を行う必要があるので、１画面形成に必要なフレームレートが約１／ｎになる。このため、分解能を高めるために焦点の数ｎを多くする程、画像表示のリアルタイム性が失われてしまい、動きの速い臓器に対して必要な断層像が得られない。
【００１３】
このような課題を解決するため、各焦点に応じて互いに異なる駆動電圧および駆動周波数を有する駆動信号を、各々の焦点に応じた時間分だけ遅延させて合成した駆動信号を、所定の圧電素子に印加する超音波診断装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に開示されている超音波診断装置は、受信時には、反射波の信号を周波数に応じて選別するとともに、選別された各反射波の信号を送波の場合と同じ遅延時間分だけ遅延、増幅して全領域にわたって分解能の良い画像を得るように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】実開平２−８８６１０号公報
【特許文献２】特開平６−１１４０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
組織ハーモニック映像法を用いた場合、音線方向についても送波した焦点位置付近の領域にのみ高調波が発生するため、浅部から深部まで良好な画像を得るには、超音波ビームが収束する焦点の数ｎを多数設定する必要がある。そのため、表示領域を広げるようとするとフレームレートが小さくなり、リアルタイム性が失われ、動きの速い臓器に対して必要な断層像が得られない、という課題がある。
【００１６】
一方、特許文献２に開示されている方法では、異なる周波数の超音波を、各々の焦点に応じた時間分だけ遅延させて合成した駆動信号で圧電素子を駆動しているが、このような駆動信号は、実装条件や負荷である圧電素子の帯域幅によって遅延時間等が変動しやすい。そのため、複雑な回路が必要であり、そのような回路を用いても意図したような送波ができず、良好な結果が得られない場合があった。
【００１７】
また、受信信号処理においても多数の周波数を選別（フィルタリング）する必要があるために信号処理が複雑化し、超音波診断装置が高価になるという問題があった。
【００１８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で、画像表示のリアルタイム性を向上させるとともに、浅部から深部まで鮮明な断層像が得られるように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】
【００１９】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。
【００２０】
１．複数の圧電素子を配列した超音波探触子に駆動信号を印加して、同一ビーム方向の複数の異なる深さ位置にそれぞれ焦点を設定したビーム状の超音波を所定のフレーム周期で被検体の内部に順次送波し、前記ビーム状の超音波によって焦点を設定した前記深さ位置の近傍から発生した高調波の成分をそれぞれ受信して前記被検体の内部を映像化するように構成された超音波診断装置であって、
最も深い位置に焦点を設定したときの、前記超音波を送波してから、前記被検体の内部の最も深い位置で発生した前記高調波を受信するまでの時間よりも短い時間間隔で、前記フレーム周期の間に、少なくとも１回、前回と異なる深さ位置に前記超音波を送波する送波手段を有することを特徴とする超音波診断装置。
【００２１】
２．前記高調波は、
前記駆動信号の基本周波数の３倍の３次高調波であることを特徴とする前記１に記載の超音波診断装置。
【００２２】
３．前記送波手段は、
所定の深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波し、前記所定の深さ位置で発生した前記高調波を受信する期間が経過した後、順次異なる深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波することを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。
【００２３】
４．前記送波手段は、
所定の深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波した後、前記所定の深さ位置で発生する前記高調波を受信する前に、
超音波を送波することにより発生する高調波を受信する期間が、前記所定の深さ位置で発生する前記高調波を受信する期間と重ならないように異なる深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波することを特徴とする前記１または２に記載の超音波診断装置。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、多段フォーカスを行うフレーム周期の間に、少なくとも１回、最も深い位置にフォーカスを設定して超音波を送波してから、生体内の最も深い位置から反射した高調波を受信するまでの時間よりも短い時間間隔で、異なる深さ位置に超音波を送波する。
【００２５】
したがって、簡単な構成で、画像表示のリアルタイム性を向上させるとともに、浅部から深部まで鮮明な断層像が得られるようにすることができる超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【図２】実施形態における超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】多段フォーカス法により設定された各フォーカス領域を示す図である。
【図４】超音波を各フォーカス領域の焦点に送波し、受信するまでを模式的に説明する図である。
【図５】送波タイミングを説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２８】
図１は、実施形態における超音波診断装置の外観構成を示す図である。
【００２９】
超音波診断装置１００は、図略の生体等の被検体に対して超音波（超音波信号）を送波し、受信した被検体で反射した超音波の反射波（エコー、超音波信号）から被検体内の内部状態を超音波画像として画像化し、モニタ１０に表示する。
【００３０】
超音波探触子２は、被検体に対して超音波（超音波信号）を送波し、被検体で反射した超音波の反射波を受信する。超音波探触子２は、図１に示すように、ケーブル１５を介して超音波診断装置本体１４と接続されている。
【００３１】
入力部１３は、スイッチやキーボードなどから構成され、ユーザが診断開始を指示するコマンドの入力や、後に説明する基本波モードまたは非基本波モードの選択、被検体の個人情報等のデータの入力をするために設けられている。
【００３２】
モニタ１０は、液晶パネルなどから成り、画像化した超音波画像を表示する。
【００３３】
図２は、本実施形態に係る超音波診断装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【００３４】
最初に、図２を用いて全体の構成を説明する。
【００３５】
超音波探触子２の先端部分には、電気信号と音響信号とを相互変換するための複数の圧電素子８が配列されている（図２には図示せず）。なお、ここでは、１つの圧電素子が１チャンネルを構成するものとして説明する。超音波探触子２には、送信処理部１が接続されている。
【００３６】
送信処理部１は、制御部９９により設定されたモードに応じたタイミングで、超音波をビーム状に形成し、また任意の深さで収束させて焦点を形成するように遅延処理をかけた駆動信号を超音波探触子２の各チャンネルに印加する。これにより、各チャンネルの圧電素子は振動し、超音波を発生する。なお、この超音波の周波数スペクトラムは、駆動信号の周波数（基本周波数ｆ０）を中心として通常は若干分散している。送信処理部１は、本発明の送波手段である。
【００３７】
超音波探触子２で発生した超音波は、被検体に送波され、被検体内部を伝播し、その途中にある音響インピーダンスの不連続面で反射し、エコーとして超音波探触子２に返ってくる。このエコーには、基本周波数ｆ０の基本波成分の他に、超音波が被検体（生体）の内部を歪みながら“伝播”する、いわゆる伝播の非線形性により基本周波数ｆ０以外の非基本波成分が発生する。非基本波成分のなかでも、基本周波数ｆ０の２倍の２次高調波成分、３倍の３次高調波成分などを診断のための画像形成に利用することができる。
【００３８】
超音波探触子２に返ってきたエコーは、送波時とは逆に、超音波探触子２に配列された図２には図示せぬ圧電素子８を機械的に振動させ、微弱な電気信号を発生させる。この信号は、受信信号処理部３に取り込まれ、プリアンプで増幅され、送波時と同じ遅延処理を経て加算される。
【００３９】
この受信信号は、基本波モード（通常のイメージング法）時には、受信信号から基本波成分を主に抽出するために通過帯域が基本周波数ｆ０を中心とした所定の帯域に設定されている基本波用帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）４を通ってＢモード処理部６に送られる。
【００４０】
また非基本波モード（組織ハーモニック映像法）時には、受信信号から高調波成分を抽出するために通過帯域が基本周波数ｆ０の２倍または３倍の周波数を中心とした所定の帯域に設定されている高調波用帯域通過型フィルタ（ＢＰＦ）５を通って、Ｂモード処理部６に送られる。
【００４１】
Ｂモード処理部６は、基本波モード時には基本波用帯域通過型フィルタ４からの基本波成分に基づいて通常のＢモード像を生成し、また非基本波モード時には高調波用帯域通過型フィルタ５からの高調波成分に基づいて組織ハーモニック画像を生成する。これらの画像はデジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）９によって再構成された後、ビデオ信号に変換され、モニタ１０に表示される。
【００４２】
制御部９９は、ＣＰＵ９８（中央処理装置）と記憶部９６等から構成され、記憶部９６に記憶されているプログラムをＲＡＭ９７に読み出し、当該プログラムに従って超音波診断装置１００の各部を制御する。記憶部９６は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成される。
【００４３】
制御部９９は、操作者によって入力部１３から入力されたモード（基本波モード又は非基本波モード）を送信処理部１と受信処理部３に設定する。
【００４４】
なお、本実施形態では、操作者が入力部１３でモード切り替え操作したときに基本波モードと非基本波モードとが、切り替わる例を説明するが、例えば、１断面分を１回走査する毎に、または１回送受信する毎に自動的に切り替えるようにしてもよい。
【００４５】
次に、図３、図４、図５を用いて本実施形態で行う多段フォーカス法について説明する。
【００４６】
図３は多段フォーカス法により設定された各フォーカス領域を示す図、図４は超音波を各フォーカス領域の焦点に送波し、受信するまでを模式的に説明する図である。図５は本実施形態の送波タイミングを説明するタイムチャートである。
【００４７】
本実施形態では、図３に示す生体（被検体）の深さ方向に等間隔の４つのフォーカス領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の画像を得る場合を説明する。
【００４８】
図４（ａ）に示すように、超音波探触子２には、電気信号と音響信号とを相互変換するための複数の圧電素子８がアレイ状に配列されている。送信処理部１は、超音波をビーム状に形成し、フォーカス領域Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４に焦点を形成するように遅延処理をかけた駆動信号を順次圧電素子８に印加する。フォーカス領域Ｅ１の焦点はＦ１、フォーカス領域Ｅ２の焦点はＦ２、フォーカス領域Ｅ３の焦点はＦ３、フォーカス領域Ｅ４の焦点はＦ４であり、図４（ａ）の例ではアレイ状の圧電素子８の中心軸上に焦点を形成する。圧電素子８から送波した超音波ビームは、図４（ａ）のように各焦点の位置で収束した後、また広がっている。
【００４９】
図４（ｂ）〜（ｅ）は、非基本波モード（組織ハーモニック映像法）時において、各焦点にそれぞれ超音波を送波してから、焦点位置の付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間を模式的に示している。高調波は、焦点位置付近のフォーカス領域のみで発生し、発生した高調波は基本波より減衰率が高いのでさらに深い領域まで進行して反射することも無い。したがって、最大時間は、送波した超音波の基本波が各フォーカス領域の深い方の境界まで進行し、境界で発生した高調波が、超音波探触子２まで戻るまでの時間である。
【００５０】
図４（ｅ）は、最深部の焦点Ｆ４に送波した場合であり、フォーカス領域Ｅ４の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間をｔとしている。図４（ｄ）は、焦点Ｆ３に送波した場合であり、各フォーカス領域は等間隔とすると、フォーカス領域Ｅ３の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は３／４ｔである。
【００５１】
同様に、図４（ｃ）は、焦点Ｆ２に送波した場合、図４（ｂ）は、焦点Ｆ１に送波した場合であり、それぞれフォーカス領域Ｅ２の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は２／４×ｔ、フォーカス領域Ｅ１の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は１／４×ｔである。
【００５２】
図５（ａ）は、第１の実施形態の送波タイミングを説明するタイムチャート、図５（ｂ）は、第２の実施形態の送波タイミングを説明するタイムチャート、図５（ｃ）は、基本波モード時の送波タイミングを説明するタイムチャートである。図５の横軸は時間軸であり、送信処理部１で生成されるタイミングパルスを示している。タイミングパルスの立ち上がりで超音波が駆動信号が圧電素子８に送信され、超音波が送波される。
【００５３】
送信処理部１は、非基本波モード時では、図５（ａ）の送波タイミング、または図５（ｂ）の送波タイミングで駆動信号を順次圧電素子８に印加し、基本波モード時では図５（ｃ）に示す送波タイミングで駆動信号を順次圧電素子８に印加する。
【００５４】
最初に、図５（ａ）の第１の実施形態の送波タイミングを説明する。
【００５５】
図中、Ｆ１で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ１に収束するように超音波ビームが送波される。次に、Ｆ２で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ２に収束するように超音波ビームが送波される。
【００５６】
Ｆ１で示すタイミングパルスの立ち上がり時と、Ｆ２で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差は１／４×ｔであり、最も深い位置にフォーカスを設定したときの、超音波を送波してから、被検体の内の最も深い位置で発生した高調波を受信するまでの時間ｔよりも短い時間間隔である。図４で説明したようにフォーカス領域Ｅ１の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は１／４×ｔなので、図中Ｅ１で示す期間内にフォーカス領域Ｅ１で発生した高調波を全て受信することができる。
【００５７】
次に、Ｆ２で示すタイミングパルスの立ち上がり時と、Ｆ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差は２／４×ｔである。図４で説明したようにフォーカス領域Ｅ２の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は２／４×ｔなので、図中Ｅ２で示す１／４×ｔ〜２／４×ｔの期間内にフォーカス領域Ｅ２で発生した高調波を全て受信することができる。
【００５８】
次に、Ｆ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時と、Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差は３／４×ｔである。同様にフォーカス領域Ｅ３の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間は３／４×ｔなので、図中Ｅ３で示す２／４×ｔ〜３／４×ｔの期間内にフォーカス領域Ｅ３で発生した高調波を全て受信することができる。
【００５９】
次に、Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時と、Ｆ１で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差はｔである。同様にフォーカス領域Ｅ４の深い方の境界付近で発生した高調波を受信するまでの最大時間はｔなので、図中Ｅ４で示す３／４×ｔ〜ｔの期間内にフォーカス領域Ｅ４で発生した高調波を全て受信することができる。
【００６０】
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の期間に圧電素子８が受信した信号は、受信処理部３によって送波時と同じ遅延処理を経て加算され、高調波用帯域通過型フィルタ５を通って、高調波成分だけＢモード処理部６に送られ組織ハーモニック画像を生成する。
【００６１】
このように、第１の実施形態の送波タイミングでは、所定の深さ位置にフォーカスを設定して超音波を送波し、所定の深さ位置で発生した高調波を受信する期間が経過した後、順次異なる深さ位置にフォーカスを設定して超音波を送波している。Ｆ１の立ち上がりから次のＦ１の立ち上がりまでのフレーム周期Ｔ１が多段フォーカスを行う１周期であり、この間に各焦点に順次超音波ビームが送波される。フレーム周期Ｔ１は、１／４×ｔ＋２／４×ｔ＋３／４×ｔ＋ｔ＝１０／４×ｔである。
【００６２】
次に、図５（ｃ）の基本波モードの送波タイミングを説明する。
【００６３】
基本波は、焦点位置を過ぎても拡散しながら進行し、最も遠いフォーカス領域まで到達して反射する。そのため、最も近い焦点Ｆ１に収束するように超音波を送波した場合でも、基本波はフォーカス領域Ｅ１を過ぎても拡散しながら進行し、最も遠いフォーカス領域Ｅ４の深い方の境界で反射するため、図５（ｃ）にＥ１で示すフォーカス領域Ｅ１からの反射波を受信する期間を過ぎても反射波が戻ってくる。反射波が戻ってくる間は、次の送波ができないため、焦点Ｆ４に収束するように超音波を送波した場合と同じｔの間、次の送波を待つ必要がある。
【００６４】
同様に、焦点Ｆ２またはＦ３に収束するように超音波を送波した場合も次に送波するまでｔの間待つ必要がある。そのため基本波モードでは、図中、Ｆ１〜Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時の間隔は全てｔである。
【００６５】
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の期間に圧電素子８が受信した信号は、受信処理部３によって送波時と同じ遅延処理を経て加算され、基本波用帯域通過型フィルタ４を通って、基本波成分だけＢモード処理部６に送られＢモード像を生成する。
【００６６】
Ｆ１の立ち上がりから次のＦ１の立ち上がりまでのフレーム周期Ｔ３が多段フォーカスを行う１周期であり、この間に各焦点に順次超音波ビームが送波される。基本波モードのフレーム周期Ｔ３は４ｔである。
【００６７】
前述のように、非基本波モードで用いる第１の実施形態の送波タイミングのフレーム周期Ｔ１は１０／４×ｔであり、基本波モードの周期Ｔ３の４ｔに比べて３７．５％も短縮されている。したがって、フレームレートは１．６倍になるので画像表示のリアルタイム性が向上するとともに、高調波を利用した組織ハーモニック映像法により浅部から深部まで鮮明な断層像が得られる。
【００６８】
次に、図５（ｂ）の第２の実施形態の送波タイミングを説明する。
【００６９】
図中Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ４に収束するように超音波ビームが送波されたΔｔ後、Ｆ２で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ２に収束するように超音波ビームが送波される。
【００７０】
その次に送波するのはＦ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時であり、Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差はｔである。フォーカス領域Ｅ２の高調波を受信する期間は、Ｆ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時から１／４×ｔ＋Δｔと２／４×ｔ＋Δｔとの間であり、フォーカス領域Ｅ４の高調波を受信する期間は３／４×ｔとｔとの間である。Δｔ＜１／４×ｔにすれば、フォーカス領域Ｅ２の高調波を受信する期間とフォーカス領域Ｅ４の高調波を受信する期間が重なることはないので、図中Ｅ２で示す期間にフォーカス領域Ｅ２で発生した高調波を、また図中Ｅ４で示す期間にフォーカス領域Ｅ４で発生した高調波をそれぞれ受信することができる。
【００７１】
次に、Ｆ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ３に収束するように超音波ビームが送波されたΔｔ後、Ｆ１で示すタイミングパルスの立ち上がり時に焦点Ｆ１に収束するように超音波ビームが送波される。
【００７２】
その次に送波するのはＦ４で示すタイミングパルスの立ち上がり時であり、Ｆ３で示すタイミングパルスの立ち上がり時との時間差は３／４×ｔである。フォーカス領域Ｅ１の高調波を受信する期間はΔｔと１／４×ｔ＋Δｔとの間であり、フォーカス領域Ｅ３の高調波を受信する期間は２／４×ｔと３／４×ｔとの間である。Δｔ＜１／４×ｔであれば、フォーカス領域Ｅ１の高調波を受信する期間とフォーカス領域Ｅ３の高調波を受信する期間が重なることはないので、図中Ｅ１示す期間にフォーカス領域Ｅ１で発生した高調波を、また図中Ｅ３で示す期間にフォーカス領域Ｅ３で発生した高調波をそれぞれ受信することができる。
【００７３】
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の期間に圧電素子８が受信した信号は、受信処理部３によって送波時と同じ遅延処理を経て加算され、高調波用帯域通過型フィルタ５を通って、高調波成分だけＢモード処理部６に送られ組織ハーモニック画像を生成する。
【００７４】
このように第２の実施形態の送波タイミングでは、所定の深さ位置に焦点を設定して超音波を送波した後、所定の深さ位置で発生する高調波を受信する前に、超音波を送波することにより発生する高調波を受信する期間が、所定の深さ位置で発生する高調波を受信する期間と重ならない異なる深さ位置に焦点を設定して超音波を送波している。Ｆ４の立ち上がりから次のＦ４の立ち上がりまでのフレーム周期Ｔ３が多段フォーカスを行う１周期であり、この間に各焦点に順次超音波ビームが送波される。フレーム周期Ｔ３は、ｔ＋３／４×ｔ＝７／４×ｔであり、基本波モードの周期Ｔ３の４ｔに比べて５６．３％も短縮されている。また、第１の実施形態の送波タイミングと比べても３０％短縮されている。
【００７５】
フレームレートは基本波モードの約２．３倍になるので画像表示のリアルタイム性がさらに向上するとともに、高調波を利用した組織ハーモニック映像法により浅部から深部まで鮮明な断層像が得られる。
【００７６】
特に、本発明を、非基本波モードで３次高調波を用いる場合に適用すると、３次高調波は音圧の高い焦点位置の近傍に集中して発生するので、各フォーカス領域のより鮮明な画像が得られ、これを合成することにより浅部から深部までさらに鮮明な断層像が得られる。
【００７７】
以上このように、本発明によれば、簡単な構成で、画像表示のリアルタイム性を向上させるとともに、浅部から深部まで鮮明な断層像が得られるようにすることができる超音波診断装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 送信処理部
２ 超音波探触子
３ 受信処理部
４ 基本波用帯域通過型フィルタ
５ 高調波用帯域通過型フィルタ
６ Ｂモード処理部
８ 圧電素子
９ デジタルスキャンコンバータ
１０ 表示部
１３ 入力部
１４ 超音波診断装置本体
１５ ケーブル
９６ 記憶部
９８ ＣＰＵ
９９ 制御部
１００ 超音波診断装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子を配列した超音波探触子に駆動信号を印加して、同一ビーム方向の複数の異なる深さ位置にそれぞれ焦点を設定したビーム状の超音波を所定のフレーム周期で被検体の内部に順次送波し、前記ビーム状の超音波によって焦点を設定した前記深さ位置の近傍から発生した高調波の成分をそれぞれ受信して前記被検体の内部を映像化するように構成された超音波診断装置であって、
最も深い位置に焦点を設定したときの、前記超音波を送波してから、前記被検体の内部の最も深い位置で発生した前記高調波を受信するまでの時間よりも短い時間間隔で、前記フレーム周期の間に、少なくとも１回、前回と異なる深さ位置に前記超音波を送波する送波手段を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記高調波は、
前記駆動信号の基本周波数の３倍の３次高調波であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記送波手段は、
所定の深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波し、前記所定の深さ位置で発生した前記高調波を受信する期間が経過した後、順次異なる深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記送波手段は、
所定の深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波した後、前記所定の深さ位置で発生する前記高調波を受信する前に、
超音波を送波することにより発生する高調波を受信する期間が、前記所定の深さ位置で発生する前記高調波を受信する期間と重ならないように異なる深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項１】
複数の圧電素子を配列した超音波探触子に駆動信号を印加して、同一ビーム方向の複数の異なる深さ位置にそれぞれ焦点を設定したビーム状の超音波を所定のフレーム周期で被検体の内部に順次送波し、前記ビーム状の超音波によって焦点を設定した前記深さ位置の近傍から発生した高調波の成分をそれぞれ受信して前記被検体の内部を映像化するように構成された超音波診断装置であって、
最も深い位置に焦点を設定したときの、前記超音波を送波してから、前記被検体の内部の最も深い位置で発生した前記高調波を受信するまでの時間よりも短い時間間隔で、前記フレーム周期の間に、少なくとも１回、前回と異なる深さ位置に前記超音波を送波する送波手段を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記高調波は、
前記駆動信号の基本周波数の３倍の３次高調波であることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記送波手段は、
所定の深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波し、前記所定の深さ位置で発生した前記高調波を受信する期間が経過した後、順次異なる深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記送波手段は、
所定の深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波した後、前記所定の深さ位置で発生する前記高調波を受信する前に、
超音波を送波することにより発生する高調波を受信する期間が、前記所定の深さ位置で発生する前記高調波を受信する期間と重ならないように異なる深さ位置に焦点を設定して前記超音波を送波することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２６８９４５（Ｐ２０１０−２６８９４５Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２２９２２（Ｐ２００９−１２２９２２）
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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