專利名稱：超聲波攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)對(duì)生物體發(fā)送接收超聲波，對(duì)生物體內(nèi)部進(jìn)行攝像的超聲波技術(shù)，特別是涉及使用微泡系造影劑進(jìn)行攝像的超聲波攝像技術(shù)。
背景技術(shù)：
對(duì)生物體發(fā)送接收脈沖狀的超聲波，進(jìn)行生物體內(nèi)部攝像的超聲波攝像裝置廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷。
在圖像診斷方式(modality)中，在X射線或MRI領(lǐng)域，也自以前就開(kāi)始在血管系統(tǒng)的攝像等中使用造影劑。其目的在于，在血液中投入造影劑，得到血管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)或分布的對(duì)比度提高后的圖像，以高準(zhǔn)確度診斷反映如惡性腫瘤或血栓這樣的血管系統(tǒng)的疾病。
與此相對(duì)，在超聲波診斷中，至今為止尚未廣泛地使用造影劑，但是，這幾年，由于出現(xiàn)以某種方法穩(wěn)定后的制劑所制成的造影劑，具有微米級(jí)尺寸的微小氣泡(micro bubble微泡)開(kāi)始廣泛地使用。其原理是利用直徑1微米左右的微小氣泡與超聲波診斷所使用的數(shù)MHz的超聲波諧振而大振幅地振動(dòng)，其結(jié)果，使該頻帶的超聲波充分的散射，產(chǎn)生造影能。
微泡系超聲波造影劑的特點(diǎn)在于其強(qiáng)烈的非線形性。這是由于微泡中存在受到負(fù)壓時(shí)的體積增加遠(yuǎn)大于受到同振幅的正壓時(shí)的體積減少的性質(zhì)而決定的。因此，被微泡散射的回波信號(hào)中包含很多具有發(fā)送信號(hào)的2倍的頻率的第2高次諧波成分。V.L.Newhouse等在1992年首次對(duì)以該第2高次諧波成分為基礎(chǔ)得到對(duì)軟組織強(qiáng)化的血流多普勒信號(hào)的方式進(jìn)行了報(bào)告(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。
另外，P.N.Burns等提出了使用正負(fù)反轉(zhuǎn)后的發(fā)送音壓脈沖波形進(jìn)行兩次發(fā)送接收，將得到的兩次回波信號(hào)相加的脈沖反轉(zhuǎn)(Pulse Inversion)法(例如，專利文獻(xiàn)1)。通過(guò)該相加運(yùn)算，因?yàn)閷⑾辔环崔D(zhuǎn)180°后的信號(hào)相加，所以將來(lái)自可以忽視運(yùn)動(dòng)的軟組織的回波信號(hào)的基波成分抵消了，但是第2高次諧波成分，因?yàn)橄嗉恿讼辔恍D(zhuǎn)360°后的信號(hào)，所以通過(guò)相加放大到2倍。雖然需要的發(fā)送次數(shù)增大到2倍，但是原理上沒(méi)有帶通濾波器，可以除去來(lái)自軟組織的基波成分，所以可以得到距離分辨率高的第2高次諧波回波信號(hào)。另外，如血流中的微泡系造影劑之類(lèi)，對(duì)于不能忽視2次發(fā)送接收之間中所產(chǎn)生的變化的散射體，來(lái)自它們的基波回波信號(hào)不能完全抵消，這與對(duì)軟組織得到造影劑強(qiáng)化后的回波圖像的當(dāng)前目的非常一致。
另外，W.Wilkening提出了將發(fā)送音壓脈沖波形的相位分別旋轉(zhuǎn)360°/N進(jìn)行N次發(fā)送接收的方法(例如，參照非專利文獻(xiàn)2)。例如是，在N＝3時(shí)，對(duì)進(jìn)行0°、120°、240°三次的發(fā)送接收而得到的回波信號(hào)進(jìn)行相加的方法。使用該方法，甚至可以除去(N-1)次高次諧波成分。另外，不是簡(jiǎn)單地相加，而是在相加時(shí)使信號(hào)通過(guò)濾波器，可以嚴(yán)格區(qū)別頻譜特性不同信號(hào)。為了嚴(yán)格區(qū)別來(lái)自生物體組織的反射回波和來(lái)自造影劑的信號(hào)，經(jīng)由以下處理。首先，預(yù)先對(duì)分為造影劑回波支配的空間區(qū)域和組織反射回波支配的空間區(qū)域的人體模型(phantom)進(jìn)行超聲波攝像，獲取信號(hào)。接著，以組織反射回波和造影劑信號(hào)之差為最大的方式，通過(guò)最小二乘法確定上述相加時(shí)的濾波器系數(shù)。以下，通過(guò)將該濾波器應(yīng)用于來(lái)自生物體的信號(hào)，可以嚴(yán)格區(qū)分造影劑成分和生物體反射回波成分。
梅村報(bào)告了將進(jìn)行0°、120°、240°三次發(fā)送接收而得到的回波信號(hào)相加，辨別造影劑信號(hào)和生物體非線性信號(hào)的方法(參照非專利文獻(xiàn)3)。但是，關(guān)于接收了非專利文獻(xiàn)2記載的3個(gè)脈沖后是否使用濾波器沒(méi)有記載。
眾所周知有通過(guò)對(duì)超聲波發(fā)送波形示意地重疊第2高次諧波成分，可以對(duì)生物體或液體中的微泡的振動(dòng)、成長(zhǎng)、壓壞進(jìn)行強(qiáng)化，或與此相反地進(jìn)行抑制(參照非專利文獻(xiàn)4)。
非專利文獻(xiàn)11992 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings，pp.1175-1177；非專利文獻(xiàn)22001 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings，pp.1733-1737；非專利文獻(xiàn)32003 IEEE Ultrasonics Symposium Proceedings，pp.429-432；非專利文獻(xiàn)41996 IEEE Transactions on Ultrasonics，F(xiàn)erroelectrics andFrequency control，vol.43 no.6 pp.1054-1062；專利文獻(xiàn)1美國(guó)專利第6,095,980號(hào)。
如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)(非專利文獻(xiàn)1)中，提出以第2高次諧波成分為基礎(chǔ)得到對(duì)軟組織強(qiáng)化后的血流多普勒信號(hào)的方式，但是存在以下問(wèn)題為了從回波信號(hào)中提取該第2高次諧波成分，只使用帶通濾波器的話，作為輸出信號(hào)而得到的第2高次諧波回波信號(hào)的脈沖變長(zhǎng)。
這是由于回波信號(hào)中所包含的基波成分的振幅比第2高次諧波成分至少大一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，必須使用具有陡峭的頻帶遮斷特性或窄頻帶通過(guò)特性的濾波器的緣故。該問(wèn)題，在要將血流進(jìn)行二維圖像顯示時(shí)，由于使其距離方向的分辨率惡化，所以特別關(guān)鍵。
在現(xiàn)有技術(shù)(特許文獻(xiàn)1)中提出，以解決該問(wèn)題為目的，使用正負(fù)反轉(zhuǎn)后的發(fā)送音壓脈沖進(jìn)行2次發(fā)送接收，將所得到的2次回波信號(hào)相加的脈沖反轉(zhuǎn)法。
眾所周知，生物體軟組織等多種物質(zhì)中的音速，在高壓力下比在低壓力下大。由于這種非線形性，超聲波脈沖在軟組織中傳播時(shí)，音壓高的部分比音壓低的部分傳播快，其結(jié)果，原來(lái)是正弦波狀的音壓波形在傳播中會(huì)變?yōu)榧眲∩仙徛陆档腘波狀，即，成為具有第2高次諧波等的高次諧波成分。
這樣成為，在軟組織中散射時(shí)，即使不存在微泡系造影劑，自軟組織返回具有高次諧波成分的回波信號(hào)。以該高次諧波成分為基礎(chǔ)形成回波圖像的方法，稱為組織諧波成像(Tissue Harmonic Imaging)法，與基波成分所生成的回波圖像相比聲音S/N比高令人滿意。最近，普遍開(kāi)始使用。但是，這樣意味著即使使用脈沖反轉(zhuǎn)法，得到了由微泡系造影劑散射而生成的高頻波成分和由發(fā)送脈沖傳播而生成的高頻波成分混合后的回波信號(hào)，將作為本來(lái)目的的造影劑與軟組織嚴(yán)格區(qū)別的圖像是困難的。
微泡系造影劑所引起的非線性散射，與軟組織中的非線性傳播比較，一般在低音壓下也可以觀測(cè)。因此，廣泛進(jìn)行通過(guò)將發(fā)送音壓抑制得很低的脈沖反轉(zhuǎn)法，抑制組織諧波(Tissue Harmonic)成分的生成，主要通過(guò)來(lái)自微泡系造影劑的非線性成分形成回波圖像，但是因?yàn)樾盘?hào)振幅不充分，所以處于難以得到足以進(jìn)行造影診斷所期待的確定診斷的S/N比高的回波圖像的現(xiàn)狀。
作為在某種程度解決該問(wèn)題的方法，在現(xiàn)有技術(shù)(非專利文獻(xiàn)2)中，如上所述，提出用相位旋轉(zhuǎn)了360°/N后的脈沖波形進(jìn)行N次的發(fā)送接收的方法。但是，該方法，因?yàn)槭怯扇梭w模型最佳化后的濾波器，因此對(duì)每個(gè)被檢測(cè)體不同的信號(hào)未必適用。另外，由于反射或散射源的深度改變信號(hào)的頻譜、以及非線性現(xiàn)象也依賴音壓而改變頻譜，上述的最小二乘濾波器難以對(duì)應(yīng)于所有深度、聚焦條件而達(dá)到最優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)狀，其目的在于，提供一種通過(guò)明確嚴(yán)格區(qū)分由微泡系造影劑散射所產(chǎn)生的回波成分和由于發(fā)送脈沖非線性傳播產(chǎn)生的組織諧波(Tissue Harmonic)成分而成像，實(shí)現(xiàn)足以以造影回波圖像為基礎(chǔ)進(jìn)行確定診斷的、S/N比高的造影回波圖像的超聲波攝像技術(shù)。
作為根本地解決該問(wèn)題的手段，在本發(fā)明中提出一種使發(fā)送音壓脈沖波形的包絡(luò)線信號(hào)相同，將該載波的相位分別旋轉(zhuǎn)120°，進(jìn)行3次的發(fā)送接收，將得到的3個(gè)回波信號(hào)相加的方法。通過(guò)該加法運(yùn)算，同時(shí)消除可忽視變化的線形散射體所散射的回波信號(hào)的基波成分和第2高次諧波成分。這是由于著眼于由這樣的散射體散射的三個(gè)回波信號(hào)的相位時(shí)，基波成分的相位分別旋轉(zhuǎn)120°，第2高次諧波成分的相位在基波成分的逆方向分別旋轉(zhuǎn)120°。
其原理容易理解為考慮了往復(fù)4沖程直列發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)問(wèn)題。曲軸(crankshaft)以一定的角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)成往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)活塞振動(dòng)的線速度不僅包括該角速度的基波成分，還包括不可忽視的振幅的高次諧波成分。4沖程直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)，通常構(gòu)成為，由對(duì)稱配置的兩個(gè)同相位活塞構(gòu)成的2個(gè)組呈180°的曲柄(crank)角。
圖1是說(shuō)明脈沖反轉(zhuǎn)法的原理和直列4缸4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)原理的圖。
圖1(a)表示基波的相位關(guān)系，根據(jù)該構(gòu)成，可以消除各組的活塞所產(chǎn)生的基波成分，圖1(b)表示第2高次諧波的相位關(guān)系，第2高次諧波成分增大到2倍，其結(jié)果，產(chǎn)生具有曲軸轉(zhuǎn)速的2倍頻率的振動(dòng)的問(wèn)題。圖1中，實(shí)線表示第1活塞組所引起的振動(dòng)的相位，點(diǎn)線表示第2活塞組所引起的振動(dòng)相位。4缸發(fā)動(dòng)機(jī)之所以安裝以曲軸的2倍的角速度旋轉(zhuǎn)的平衡器是因?yàn)榈窒撜駝?dòng)的緣故。
一方面，4沖程直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)，通常構(gòu)成為，由對(duì)稱配置的2個(gè)同相位的活塞組成的3個(gè)組呈120°的曲柄角。
圖2是用于說(shuō)明本發(fā)明的3脈沖法的原理和直列6缸4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)的原理的圖。
圖2(a)表示基波的相位關(guān)系，根據(jù)該構(gòu)成，各組活塞所產(chǎn)生的基波成分按照以曲柄角計(jì)算呈120°的方式產(chǎn)生而互相抵消。圖2(b)表示第2高次諧波的相位關(guān)系，第2高次諧波成分也如圖2所示，以曲柄角計(jì)算為120°×2＝240°，即以反向計(jì)算呈120°的相位產(chǎn)生，所以互相抵消。這是直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)小的原因。圖2中，單點(diǎn)劃線表示第3活塞組所引起的振動(dòng)的相位。該第2高次諧波振動(dòng)原理上被強(qiáng)化的直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成相當(dāng)于脈沖反轉(zhuǎn)法，不僅是基波，第2高次諧波的振動(dòng)也在原理上被抵消的直列6缸發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成相當(dāng)于本發(fā)明的方法。
另一方面，由微泡系造影劑散射產(chǎn)生的回波信號(hào)的相位，因?yàn)槠鋸?qiáng)烈的非線性諧振特性受包絡(luò)線振幅影像，對(duì)于發(fā)送信號(hào)的載波的相位不存在一定關(guān)系。因此，即使對(duì)將發(fā)送脈沖載波的相位分別旋轉(zhuǎn)120°進(jìn)行3次發(fā)送接收而得到的3個(gè)回波信號(hào)進(jìn)行相加，在由造影用微泡所散射而生成的回波信號(hào)時(shí)，未抵消的成分也殘留。因此，該殘留的回波信號(hào)成分，因?yàn)橹环从澄⑴菹翟煊皠┑拇嬖?，使用其可以?shí)現(xiàn)將造影劑與軟組織明確嚴(yán)格地區(qū)分的超聲波成像。
非專利文獻(xiàn)2的公知例中，在加法運(yùn)算時(shí)需要濾波處理，但是在本發(fā)明不需要此處理的理由在于，除了使用上述發(fā)送波信號(hào)載波和造影劑回波的相位關(guān)系不是一定關(guān)系的音壓高的區(qū)域外，而且具備可以發(fā)送按照設(shè)計(jì)的發(fā)送波形的硬件構(gòu)成。具體地說(shuō)，設(shè)賦予D/A變換器的發(fā)送波波形的采樣間隔為中心頻率的3倍。由此，可以使包絡(luò)線相同且分別以120°相位變化的3個(gè)超聲波探頭輸出的發(fā)送波信號(hào)的相加值為0。
本發(fā)明的超聲波攝像裝置，對(duì)被導(dǎo)入了造影用微泡的生物體發(fā)送接收超聲波脈沖，形成生物體內(nèi)部的圖像，設(shè)N為3以上的整數(shù)時(shí)，通過(guò)在相同的發(fā)送接收聚焦條件下使用波形不同的發(fā)送脈沖波進(jìn)行N次發(fā)送接收，按照抑制針對(duì)從來(lái)自生物體的軟組織的超聲波回波信號(hào)的基波到第(N-1)高次諧波成分的發(fā)送接收靈敏度，得到針對(duì)來(lái)自造影用微泡的超聲波回波信號(hào)的發(fā)送接收靈敏度的方式構(gòu)成。超聲波攝像裝置，備有用于將發(fā)送脈沖波發(fā)送到生物體內(nèi)的發(fā)送用放大器，賦予發(fā)送用放大器的信號(hào)輸入周期相對(duì)于發(fā)送脈沖的頻率成分中的最大頻率為N的整數(shù)倍。另外，作為對(duì)發(fā)送用放大器賦予信號(hào)的機(jī)構(gòu)備有D/A變換器，D/A變換器的信號(hào)輸出周期相對(duì)于發(fā)送脈沖的頻率成分中的最大頻率為N的整數(shù)倍。進(jìn)而，發(fā)送脈沖波，為將基波和相對(duì)于該基波的第2諧波相加的波形。
本發(fā)明的超聲波攝像裝置，對(duì)被導(dǎo)入了造影用微泡的生物體發(fā)送接收超聲波脈沖，形成生物體內(nèi)部的圖像，備有以下兩個(gè)步序通過(guò)在同一發(fā)送接收聚焦條件下使用波形不同的發(fā)送脈沖進(jìn)行3次發(fā)送接收，抑制針對(duì)從來(lái)自生物體軟組織的超聲波回波信號(hào)的基波到第2高次諧波的成分的發(fā)送接收靈敏度，對(duì)于來(lái)自造影用的微泡的超聲波回波信號(hào)選擇地得到發(fā)送接收靈敏度的攝像步序；通過(guò)在與所述相同的發(fā)送接收聚焦條件下使用波形不同的發(fā)送脈沖波進(jìn)行2次發(fā)送接收，抑制針對(duì)從來(lái)自生物體的軟組織的超聲波回波信號(hào)的基波成分的發(fā)送接收靈敏度，對(duì)于2次以上的非線性信號(hào)得到發(fā)送接收靈敏度的攝像步序，可以適當(dāng)?shù)厍袚Q兩個(gè)步序進(jìn)行攝像。在進(jìn)行3次的發(fā)送接收和進(jìn)行2次的發(fā)送接收的步序中，構(gòu)成不同的發(fā)送振幅。另外，使進(jìn)行3次發(fā)送接收的步序中的發(fā)送振幅比進(jìn)行2次發(fā)送接收的步序中的發(fā)送振幅大。
本發(fā)明的超聲波攝像裝置中，對(duì)生物體進(jìn)行超聲波脈沖的發(fā)送接收，形成生物體內(nèi)部的造影用微泡所產(chǎn)生的造影圖像，在同一發(fā)送接收聚焦條件下，使用包絡(luò)線信號(hào)相同的發(fā)送脈沖波，進(jìn)行該載波的相位為(a)＝0°、(b)＝120°、(c)＝-120°、(d)＝180°的4次發(fā)送接收，將(a)、(b)、(c)3個(gè)時(shí)序列接收回波信號(hào)相加生成造影圖像，將(a)、(b)2個(gè)時(shí)序列接收回波信號(hào)相加生成生物體傳播非線性圖像，重疊所得到的2種圖像進(jìn)行顯示。其結(jié)果，可以將微泡系造影劑所散射生成的回波成分與發(fā)送脈沖的非線性傳播所生成的組織諧波(Tissue Harmonic)成分明確嚴(yán)格地區(qū)分并進(jìn)行顯像化，得到S/N比高的造影回波圖像。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，從回波信號(hào)中，不包含源于軟組織中的非線性傳播等的信號(hào)成分，提取只源于造影用微泡的信號(hào)，將其作為表示造影用微泡的空間分布的信號(hào)，在表示軟組織的位置和形態(tài)的背景之上，以可識(shí)別的色調(diào)重疊，通過(guò)2維或3維的圖像能夠清楚地顯示。由此，可以提供足以以造影回波圖像為基礎(chǔ)進(jìn)行確診的高S/N比的診斷用圖像。這樣，實(shí)施了本發(fā)明的裝置在醫(yī)療診斷方面上的有用性極大，因此，在支持醫(yī)療診斷的工業(yè)中本發(fā)明的意義重大。


圖1是說(shuō)明脈沖反轉(zhuǎn)法的原理和直列4缸4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)原理的圖。
圖2是說(shuō)明本發(fā)明的3脈沖法的原理和直列6缸4沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)的原理的圖。
圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例的超聲波診斷裝置的構(gòu)成的框圖。
圖4是表示由本發(fā)明的3脈沖法得到的、基于具有非線性傳播特性的生物體軟組織中的點(diǎn)反射體的回波信號(hào)的例子的圖。
圖5是表示由本發(fā)明的脈沖反轉(zhuǎn)法得到的、基于具有非線性傳播特性的生物體軟組織中的點(diǎn)反射體的回波信號(hào)的例子的圖。
圖6是表示由本發(fā)明3脈沖法得到的、基于造影用微泡的散射回波信號(hào)的例子的圖。
圖7是表示由本發(fā)明的3脈沖法得到的、基于造影用微泡的散射回波信號(hào)通過(guò)帶通濾波器后的波形的圖。
圖8是由脈沖反轉(zhuǎn)法得到的、基于造影用微泡的散射回波信號(hào)的例子的圖。
圖9是表示由脈沖反轉(zhuǎn)法得到的、基于造影用微泡的散射回波信號(hào)通過(guò)帶通濾波器之后的波形的圖。
圖10是表示在本發(fā)明的3脈沖法中的、示意地在發(fā)送脈沖波中疊加第2高次諧波時(shí)得到的、基于生物體軟組織中的點(diǎn)反射體的回波信號(hào)的例子的圖。
圖11是表示在本發(fā)明的3脈沖法中的、示意地在發(fā)送脈沖波中疊加第2高次諧波時(shí)得到的、基于造影用微泡的回波信號(hào)的例子的圖。
圖12是表示在本發(fā)明的3脈沖法中的、示意地在發(fā)送脈沖波中疊加第2高次諧波時(shí)得到的、基于造影用微泡的回波信號(hào)通過(guò)帶通濾波器后的波形的圖。
圖13是表示在本發(fā)明的3脈沖法中的、在發(fā)送脈沖的相位中存在誤差時(shí)得到的、基于生物體軟組織中的點(diǎn)反射體的回波信號(hào)的、加法器輸出信號(hào)波形的例子的圖。
圖14是表示在本發(fā)明的3脈沖法中的、在發(fā)送脈沖相位中存在誤差時(shí)得到的、基于生物體軟組織中的點(diǎn)反射體的回波信號(hào)的、加法器的輸出信號(hào)的振幅的相位誤差依賴性的圖。
圖15是說(shuō)明在本發(fā)明的3脈沖法中的、發(fā)送脈沖的包絡(luò)線和各脈沖的載波的關(guān)系的圖。
圖16是說(shuō)明在本發(fā)明的3脈沖法中的、發(fā)送脈沖的包絡(luò)線和各脈沖的載波的關(guān)系的圖。
圖17是表示發(fā)送放大器的輸入輸出特性的一例的圖。
圖18是說(shuō)明D/A變換器的輸出波形和抽樣點(diǎn)的關(guān)系的圖。
圖19是說(shuō)明造影劑信號(hào)和生物體非線性信號(hào)的增益比和造影劑信號(hào)的靈敏度的發(fā)送振幅依賴性的圖。
圖20是脈沖反轉(zhuǎn)法和3脈沖法的切換攝像順序的控制流程圖。
圖21是脈沖反轉(zhuǎn)法和3脈沖法的切換攝像順序的控制流程圖。
圖中1-超聲波探頭，2-切換開(kāi)關(guān)組，3-發(fā)送波束成形器，4-發(fā)送波形選擇部，5-接收波形存儲(chǔ)器，6-發(fā)送接收順序控制部，10-接收波束成形器，11-接收存儲(chǔ)選擇部，12-接收波形存儲(chǔ)器，13-加法器，14-帶通濾波器A，15-帶通濾波器B，16-包絡(luò)線信號(hào)檢測(cè)器A，17-包絡(luò)線信號(hào)檢測(cè)器B，18-掃描變換器，19-顯示器，20-脈沖反轉(zhuǎn)攝像處理，21-判斷處理，22-3脈沖攝像處理，23-判斷處理，101-180°脈沖發(fā)送接收處理，102-0°脈沖發(fā)送接收處理，103-120°脈沖發(fā)送接收處理，104-120°脈沖發(fā)送接收處理，105-判斷處理。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。另外，在圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖15、圖16中，縱軸表示與音壓成比例的信號(hào)振幅(用相對(duì)值表示)，橫軸表示時(shí)間(μs)。
圖3是為實(shí)施本發(fā)明而構(gòu)成的超聲波診斷裝置的框圖的典型例。
構(gòu)成超聲波探頭1的各個(gè)元件，經(jīng)由切換開(kāi)關(guān)組2，與發(fā)送波束成形器3和接收波束成形器10連接。在發(fā)送波束成形器3中，按照發(fā)送接收順序控制部6的控制，使用由發(fā)送波形選擇部4自發(fā)送波形存儲(chǔ)器5中所選擇讀出的波形，生成由各個(gè)元件發(fā)送時(shí)具有指向性的超聲波脈沖的信號(hào)。該信號(hào)，由超聲波探頭1的各個(gè)元件變換為超聲波脈沖并發(fā)送到生物體。由生物體反射或散射而返回到超聲波探頭1的超聲波回波信號(hào)，被各個(gè)元件接收，變換為電信號(hào)。
在接收波束成形器10中，按照發(fā)送接收順序控制部6的控制，為了生成具有指向性的接收靈敏度，對(duì)各個(gè)接收信號(hào)賦予延遲時(shí)間并互相相加。由延遲相加得到的時(shí)間序列信號(hào)，還按照發(fā)送接收順序控制部6的控制，暫時(shí)寫(xiě)入到由接收存儲(chǔ)選擇部11所選擇的接收波形存儲(chǔ)器12中的一個(gè)存儲(chǔ)體(bank)，在應(yīng)該互相相加的時(shí)間序列信號(hào)備齊之后讀出，由加法器13互相相加。加法器13的輸出信號(hào)，通過(guò)除去噪聲成分的帶通濾波器A14后，在包絡(luò)線信號(hào)檢測(cè)器A16中變換為包絡(luò)線信號(hào)，輸入到掃描變換器18。
另一方面，寫(xiě)入到接收波形存儲(chǔ)器12的時(shí)間序列信號(hào)的一部分，被讀出后并不互相相加，而是通過(guò)除去噪聲成分的帶通濾波器B15，由包絡(luò)線信號(hào)檢測(cè)器B17變換為包絡(luò)線信號(hào)，輸入到掃描變換器18。在掃描變換器18中，將輸入的多個(gè)信號(hào)適當(dāng)疊加，為了由顯示部19進(jìn)行2維乃至3維的顯示，而進(jìn)行信號(hào)的生成與控制。
圖15、圖16是在本發(fā)明的3脈沖法中說(shuō)明發(fā)送脈沖包絡(luò)線和各個(gè)脈沖的載波的關(guān)系的圖。圖16(a)、圖16(b)、圖16(c)分別是在圖15(b)、圖15(c)、圖15(d)中疊加包絡(luò)線信號(hào)(用虛線表示)的圖。
圖4是表示由本發(fā)明的3脈沖法得到的、具有非線性傳播特性的生物體軟組織中的點(diǎn)反射體的回波信號(hào)的例子的圖。
可向發(fā)送波形存儲(chǔ)器5寫(xiě)入如圖15(a)所示的、具有共同的包絡(luò)線信號(hào)(Envelope)且分別在圖15(b)、圖15(c)、圖15(d)中表示的載波相位各差大致120°的3個(gè)超聲波脈沖波形，通過(guò)發(fā)送波形選擇部4，選擇其中的1個(gè)進(jìn)行發(fā)送接收的這樣的順序替換波形執(zhí)行3次時(shí)，在接收波形存儲(chǔ)器12中的各個(gè)存儲(chǔ)體中寫(xiě)入的信號(hào)表示在圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)中。這里，為了簡(jiǎn)單，將發(fā)送超聲波脈沖在生物體軟組織中傳播之后由一個(gè)點(diǎn)反射體反射生成的接收回波信號(hào)由數(shù)值計(jì)算仿真求得并顯示。載波頻率設(shè)為2MHz。
圖4(d)是在圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)中所示的信號(hào)輸入到加法器13時(shí)得到的輸出信號(hào)。因?yàn)榘l(fā)送超聲波脈沖在生物體軟組織中非線性傳播，在圖4(a)、圖4(b)、圖4(c)中所示的信號(hào)中不僅包括基波成分還包含第2高次諧波成分，但是，在加法器輸出結(jié)果圖4(d)中，如根據(jù)本發(fā)明的原理所預(yù)測(cè)，不僅基波成分之間互相抵消，而且第2高次諧波成分之間也互相抵消，信號(hào)振幅幾乎為零。為了與其進(jìn)行對(duì)比，圖5表示使用了脈沖反轉(zhuǎn)法時(shí)的結(jié)果。
圖5表示由脈沖反轉(zhuǎn)法得到的、具有非線性傳播特性的生物體軟組織中的點(diǎn)反射體的回波信號(hào)的例子的圖。
此時(shí)，可向發(fā)送波形存儲(chǔ)器5寫(xiě)入具有共同包絡(luò)線信號(hào)、載波相位相差180°的2種超聲波脈沖波形，通過(guò)波形選擇部4選擇其中1個(gè)并進(jìn)行發(fā)送接收。在圖5(a)、圖5(b)中表示將該順序替換波形執(zhí)行2次后時(shí)，寫(xiě)入到接收波形存儲(chǔ)器12中的各個(gè)存儲(chǔ)體的信號(hào)。圖5(c)是此時(shí)得到的加法器13的輸出信號(hào)，得到基波成分之間互相抵消，且第2高次諧波之間互相加強(qiáng)后的結(jié)果信號(hào)。該信號(hào)，稱為組織諧波(Tissue Harmonic)信號(hào)，因此在描述生物體軟組織時(shí)，存在得到高聲音S/N比的優(yōu)點(diǎn)，但是僅將造影劑的分布或動(dòng)態(tài)與軟組織嚴(yán)格區(qū)別描繪時(shí)，成為妨礙其的最大原因。
接著，在與圖4、圖5相同的發(fā)送接收順序中，表示造影微泡所產(chǎn)生的接收回波信號(hào)。
圖6是表示由本發(fā)明的3脈沖法得到的、造影用微泡所產(chǎn)生的散射回波信號(hào)的例子的圖。
圖8是表示由脈沖反轉(zhuǎn)法得到的、造影用微泡所產(chǎn)生的散射回波信號(hào)的例子的圖。
圖7是表示由本發(fā)明的3脈沖法得到的、由造影用微泡所產(chǎn)生的散射回波信號(hào)通過(guò)帶通濾波器后的波形的圖。
圖9是表示由脈沖反轉(zhuǎn)法得到的、造影用微泡所產(chǎn)生的散射回波信號(hào)通過(guò)帶通濾波器之后的波形的圖。
圖6、圖8是作為一例，通過(guò)數(shù)值計(jì)算仿真而求得通過(guò)半徑1.5μm的微泡所散射生成的接收回波信號(hào)的結(jié)果，圖7、圖9是此時(shí)的帶通濾波器A14的輸入輸出信號(hào)。通過(guò)圖6、圖7、圖8、圖9，與音壓成比例的縱軸尺度是相同的。
若對(duì)于各個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明，則在實(shí)施了與圖4情況相同的本發(fā)明時(shí)的發(fā)送接收順序中，在接收波形存儲(chǔ)器12中的各個(gè)存儲(chǔ)體中寫(xiě)入的信號(hào)是圖6(a)、圖6(b)、圖6(c)，此時(shí)得到的加法器13的輸出信號(hào)即帶通濾波器A14的輸入信號(hào)是圖6(d)和圖7中的(a)。圖7(b)、圖7(c)、圖7(d)、圖7(e)、圖7(f)是分別將通過(guò)頻帶中心頻率設(shè)定為基波頻率(2MHz)、1.5倍高次諧波頻率(3MHz)、第2高次諧波頻率(4MHz)、2.5倍高次諧波頻率(5MHz)、第3高次諧波頻率(6MHz)時(shí)的帶通濾波器A14的輸出信號(hào)。
另一方面，實(shí)施了與圖5情況相同的脈沖反轉(zhuǎn)法時(shí)的發(fā)送接收順序中，寫(xiě)入到接收波形存儲(chǔ)器12中的各個(gè)存儲(chǔ)體中的信號(hào)，是圖8(a)、圖8(b)，此時(shí)得到的加法器13的輸出信號(hào)，即帶通濾波器A14的輸入信號(hào)是圖8(c)或圖9(a)。圖9(b)、圖9(c)、圖9(d)、圖9(e)、圖9(f)是將通過(guò)頻帶中心頻率設(shè)定為與圖8的情況相同時(shí)的帶通濾波器A14的輸出信號(hào)。
本來(lái)，通過(guò)為了強(qiáng)化回波信號(hào)中的第2次高次諧波成分而考慮的脈沖反轉(zhuǎn)法，如圖9(c)、圖9(d)所示，當(dāng)然得到包括很多從1.5倍的高次諧波到第2高次諧波成分的源于微泡的信號(hào)，更應(yīng)該關(guān)注的是，通過(guò)為了抵消回波信號(hào)中的第2高次諧波成分中由非線性傳播等所產(chǎn)生的成分而考慮的本發(fā)明的發(fā)送接收順序，如圖7(d)、圖7(e)、圖7(f)所示，得到包含很多從第2到第3高次諧波成分的源于微泡的足夠振幅的信號(hào)。
該特異且有益的現(xiàn)象的起源是，微泡是具有很大非線性的諧振體，更一般地說(shuō)，具有延遲時(shí)間依賴于振幅的響應(yīng)特性。即，輸入輸出音壓之間，即使存在非線性如果在延遲響應(yīng)時(shí)間中不存在振幅依賴性，如圖4(d)所示，則輸出信號(hào)中的第2高次諧波成分被抵消。另一方面，在單一的線性諧振體中，當(dāng)然不會(huì)產(chǎn)生第2高次諧波成分。
本發(fā)明的發(fā)送接收順序中存在這樣的優(yōu)點(diǎn)，以上述的原理為背景，即使示意地對(duì)發(fā)送脈沖波形疊加第2高次諧波成分，也可以邊抵消該成分邊得到源于造影用微泡的足夠的振幅的信號(hào)?，F(xiàn)有技術(shù)(非專利文獻(xiàn)4)中記載的疊加第2高次諧波發(fā)送波，即使在使用造影用微泡的超聲波成像時(shí)也認(rèn)為是很有用的。
圖10是表示在本發(fā)明的3脈沖法中，示意地對(duì)發(fā)送脈沖波疊加第2高次諧波時(shí)得到的、由生物體軟組織中的點(diǎn)反射體所產(chǎn)生的回波信號(hào)的例子的圖。
圖11是表示在本發(fā)明的3脈沖法中，示意地對(duì)發(fā)送脈沖波疊加第2高次諧波時(shí)得到的、由造影用微泡所產(chǎn)生的散射回波信號(hào)的例子的圖。
圖12是表示在本發(fā)明的3脈沖法中，示意地對(duì)發(fā)送脈沖波疊加第2高次諧波時(shí)得到的、由造影用微泡所產(chǎn)生的散射回波信號(hào)通過(guò)帶通濾波器后的波形的圖。
圖10、圖11、圖12表示對(duì)發(fā)送脈沖波形示意地疊加第2高次諧波成分后得到的回波信號(hào)的例子。在發(fā)送波形存儲(chǔ)器5中，可以寫(xiě)入具有共同包絡(luò)線信號(hào)，且作為載波的基波和第2高次諧波的相位分別相差120°的3個(gè)超聲波脈沖波形，通過(guò)發(fā)送波形選擇部4，將選擇其中的1個(gè)并發(fā)送接收這樣的順序取代波形執(zhí)行3次時(shí)，將在接收波形存儲(chǔ)器5中的各個(gè)存儲(chǔ)體中寫(xiě)入的信號(hào)，與圖4的情況同樣地求得，并表示在圖10(a)、圖10(b)、圖10(c)中，此時(shí)得到的加法器13的輸出信號(hào)表示在圖10(d)中。
另外，與圖6的情況同樣地求得由造影用微泡散射而產(chǎn)生的接收回波信號(hào)，在接收波形存儲(chǔ)器12中的各個(gè)存儲(chǔ)體中所寫(xiě)入的信號(hào)如圖11(a)、圖11(b)、圖11(c)所示，此時(shí)得到的加法器13的輸出信號(hào)，即帶通濾波器A14的輸入信號(hào)如圖11(d)或圖12(a)所示。圖12(b)、圖12(c)、圖12(d)、圖12(e)、圖12(f)是將通過(guò)頻帶中心頻率設(shè)定為與圖8情況相同時(shí)的帶通濾波器A14的輸出信號(hào)。
根據(jù)圖10(d)可以明了，即使對(duì)發(fā)送脈沖波形示意地疊加第2高次諧波成分時(shí)，對(duì)于由點(diǎn)反射體散射所產(chǎn)生的接收回波信號(hào)，加法器13的輸入信號(hào)的第2高次諧波成分之間與由圖4的非線性傳播所產(chǎn)生的第2高次諧波成分同樣地被抵消，加法器的輸出信號(hào)的振幅幾乎為零。另一方面，對(duì)于由造影用微泡散射而生成的接收回波信號(hào)，與圖6的情況相同，不會(huì)通過(guò)加法器13的加法運(yùn)算而抵消，而是得到包含很多從第2到第3高次諧波成分的足夠的振幅的輸出信號(hào)。
進(jìn)一步，對(duì)于發(fā)送脈沖波的相位，對(duì)為了得到本發(fā)明的效果所需要的誤差范圍進(jìn)行討論。
圖13是表示在本發(fā)明的3脈沖法中，發(fā)送脈沖相位中存在誤差時(shí)得到的、由生物體軟組織中的點(diǎn)反射體所產(chǎn)生的回波信號(hào)的、加法器輸出信號(hào)波形的例子的圖。
作為例子，對(duì)于第2發(fā)送脈沖波的相位偏差為20°的情況，與圖4的情況相同地求得加法器13的輸出信號(hào)、即帶通濾波器A14的輸入信號(hào)，和將通過(guò)頻帶中心頻率一致于基波和第2高次諧波時(shí)的濾波器輸出信號(hào)，并示出在圖13(b)、圖13(c)中。圖13(a)為了比較而示出了，如圖5的情況下，即可無(wú)相位誤差地實(shí)施脈沖反轉(zhuǎn)法后的情況下的信號(hào)。圖13(c)是按照與第2發(fā)送脈沖波的相位偏差20°相對(duì)應(yīng)，使第3發(fā)送脈沖波的相位偏差為10°，3個(gè)發(fā)送脈沖波之和信號(hào)為零的方式進(jìn)行調(diào)整的情況。
若發(fā)送脈沖波的包絡(luò)線信號(hào)作為時(shí)間t的函數(shù)記為A(t)時(shí)，則本發(fā)明的實(shí)施例中的第1、第2、第3各個(gè)發(fā)送脈沖信號(hào)P1(t)、P2(t)、P3(t)在沒(méi)有相位誤差時(shí)，可以記為(式1)、(式2)、(式3)。此時(shí)(式4)的關(guān)系成立。
P1(t)＝A(t)sinωt (式1)P2(t)＝A(t)sin(ωt+2π/3) (式2)P3(t)＝A(t)sin(ωt-2π/3) (式3)P1(t)+P2(t)+P3(t)＝0 (式4)在第2脈沖中產(chǎn)生相位誤差φ時(shí)，第2脈沖可以記為(式5)。
此時(shí)，將第3脈沖按照(式6)(式7)進(jìn)行調(diào)整，則與相位誤差φ無(wú)關(guān)，(式4)可以成立。圖13(c)是進(jìn)行這樣的第3脈沖的修正后的結(jié)果，與第2脈沖相位誤差無(wú)關(guān)，可以抵消加法器13的輸出信號(hào)中的基波成分。(式4)成立，一般是通過(guò)用于發(fā)送的N個(gè)脈沖波形的和信號(hào)實(shí)質(zhì)上為零，相加N個(gè)接收回波信號(hào)而得到的信號(hào)中的基波成分被抵消。
P2(t)＝A(t)sin(ωt+2π/3+φ) (式5)P3(t)＝A3(t)sin(ωt-2π/3+φ/2) (式6)A3(t)＝2A(t)cos(π/3+φ/2) (式7)圖14是說(shuō)明在本發(fā)明的3脈沖法中，在發(fā)送脈沖相位存在誤差時(shí)得到的、由生物體軟組織中的點(diǎn)反射體所反射的回波信號(hào)的、加法器的輸出信號(hào)的振幅的相位誤差依賴性的圖。
圖14表示加法器13的輸出信號(hào)的振幅的peak-to-peak值(輸出信號(hào)相對(duì)振幅值PP值)(縱軸)作為賦予第2脈沖的相位誤差(度)(橫軸)的函數(shù)。在進(jìn)行第3脈沖修正的情況(圖14中的(a))和進(jìn)行了修正后的情況(圖14中的(b))下示出了用可無(wú)相位誤差地實(shí)施脈沖反轉(zhuǎn)法時(shí)的值進(jìn)行歸一化后的信號(hào)振幅。相位誤差達(dá)到20°時(shí)，即使進(jìn)行第3脈沖的修正，來(lái)源于軟組織中的非線性傳播，不來(lái)源于造影用微泡的信號(hào)振幅達(dá)到現(xiàn)有脈沖反轉(zhuǎn)法的一半以上，不能充分發(fā)揮本發(fā)明的效果。根據(jù)該結(jié)果，為了充分得到本發(fā)明的效果，優(yōu)選發(fā)送脈沖的相位誤差設(shè)為10°左右以下。
如以上的說(shuō)明，通過(guò)實(shí)施本發(fā)明，從回波信號(hào)中可提取不含有來(lái)源于軟組織中的非線性傳播等的信號(hào)成分的、僅來(lái)源于造影用微泡的信號(hào)。
可以得到這樣的信號(hào)作為加法器13的輸出信號(hào)，進(jìn)而，將提高了S/N比的信號(hào)作為帶通濾波器A14的輸出信號(hào)求得，作為其包絡(luò)線信號(hào)得到包絡(luò)線信號(hào)檢測(cè)器A16的輸出信號(hào)，其作為表示造影用微泡的空間分布的信號(hào)輸入到掃描變換器18。
另一方面，由包絡(luò)線信號(hào)檢測(cè)器B17根據(jù)S/N比提高的信號(hào)得到包絡(luò)線信號(hào)，其作為表示軟組織的位置與形態(tài)的信號(hào)輸入到掃描變換器18，該S/N比提高的信號(hào)是將寫(xiě)入到接收波形存儲(chǔ)器12中的一個(gè)存儲(chǔ)體的信號(hào)通入帶通濾波器B15使S/N比提高而得到的。
在掃描變換器18中，將包絡(luò)線信號(hào)檢測(cè)器B17的輸出信號(hào)作為背景，為了識(shí)別方便由不同的色調(diào)重疊包絡(luò)線信號(hào)檢測(cè)器A16的輸出信號(hào)并顯示在顯示部19。這樣，可以通過(guò)2維或3維圖像清除易懂地顯示作為檢查對(duì)象的患者的體內(nèi)的造影用微泡的分布。
在實(shí)施例中，對(duì)直接使用寫(xiě)入到接收存儲(chǔ)器12中的1個(gè)存儲(chǔ)體的信號(hào)，作為表示軟組織的位置和形態(tài)的信號(hào)進(jìn)行了說(shuō)明，但是一般，可以使用對(duì)寫(xiě)入到接收波形存儲(chǔ)器12中的3個(gè)存儲(chǔ)體的信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖?quán)后的相加信號(hào)。
另外，以上的一系列的說(shuō)明中，對(duì)使用3個(gè)發(fā)送脈沖的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是如原理說(shuō)明中所示，通過(guò)使用具有共同的包絡(luò)線信號(hào)的3以上的整數(shù)N個(gè)的發(fā)送脈沖波，將該載波的相位分別旋轉(zhuǎn)360°/N，進(jìn)行N次的發(fā)送接收，將得到的N個(gè)回波信號(hào)暫時(shí)寫(xiě)入到接收波形存儲(chǔ)器12中的N個(gè)存儲(chǔ)體中，將讀出的信號(hào)輸入到加法器13中，也可以實(shí)施本發(fā)明。
接著，對(duì)于發(fā)送波形的賦予方法使用圖17、18進(jìn)行說(shuō)明。
圖17表示發(fā)送放大器的輸入輸出特性的一例的圖。
圖18是說(shuō)明D/A變換器的輸出波形和抽樣點(diǎn)之間的關(guān)系的圖。
作為發(fā)送波形的輸出方法，公知的方法有通過(guò)開(kāi)關(guān)賦予正負(fù)信號(hào)的方式、和組合D/A變換器和發(fā)送放大器的方法。前者僅對(duì)應(yīng)于0°和180°的信號(hào)，因此不適用于發(fā)送3個(gè)以上的不同相位的多個(gè)波形。另一方面，即使是使用了D/A轉(zhuǎn)換器時(shí)，也并非能直接進(jìn)行多個(gè)波形發(fā)送。圖17是表示一般的發(fā)送放大器的輸入輸出特性的圖。橫軸是輸入電壓，縱軸是輸出電壓。優(yōu)選輸出相對(duì)于本來(lái)的輸入成比例，但是實(shí)際上存在圖17所示的非線性。該放大器的非線性特性給3脈沖發(fā)送帶來(lái)很大的影響。
圖18分別用實(shí)線、虛線、點(diǎn)線表示0°、120°、-120°的3個(gè)脈沖的D/A變換器的輸出波形。圓點(diǎn)處表示D/A變換器的抽樣點(diǎn)。在圖18中，縱軸表示D/A變換器的輸出值(相對(duì)值)，橫軸表示對(duì)D/A變換器賦予控制用的輸出的定時(shí)的無(wú)量綱數(shù)。圖18(a)表示以中心頻率的4倍頻率進(jìn)行抽樣的情況，圖18(b)表示以中心頻率的6倍頻率進(jìn)行抽樣的情況，圖18(c)表示以中心頻率的8倍頻率進(jìn)行抽樣的情況。4倍、8倍時(shí)，按每個(gè)脈沖而D/A變換器的輸出值取不同的值。這時(shí)，因?yàn)槭菆D17所示的發(fā)送放大器的非線性，所以不能成為按照設(shè)定的輸出值。
因此，甚至完全沒(méi)有非線性的來(lái)自介質(zhì)的接收信號(hào)，在相加后抵消并產(chǎn)生余量，因此不能實(shí)現(xiàn)目的。這是在非專利文獻(xiàn)2的第5頁(yè)第2段記載的3脈沖的非對(duì)稱性的問(wèn)題。在本發(fā)明中，如圖18(b)所示，以中心頻率的6倍(N脈沖時(shí)為N的整數(shù)倍)的抽樣頻率從D/A變換器輸出。其結(jié)果，D/A變換器輸出值在每個(gè)脈沖中沒(méi)有很大的差異，因此即使在發(fā)送放大器中存在非線性也沒(méi)問(wèn)題。
接著，關(guān)于考慮了造影劑的破壞的攝像法進(jìn)行說(shuō)明。
圖19是說(shuō)明造影劑信號(hào)和生物體非線性信號(hào)的增益比以及造影劑信號(hào)的靈敏度的發(fā)送振幅依賴性的圖。圖19(a)是相對(duì)于發(fā)送信號(hào)的振幅繪制脈沖反轉(zhuǎn)法和3脈沖法的造影劑信號(hào)和生物體非線性信號(hào)的增益比的圖，圖19(b)是相對(duì)于發(fā)送信號(hào)的振幅繪制造影劑信號(hào)的靈敏度的圖。在圖19中，橫軸以音壓振幅×0.1Mpa表示發(fā)送振幅，縱軸的(a)表示增益比(Sensitivity，dB)，縱軸的(b)表示靈敏度(Sensitivity，dB)，實(shí)線表示3脈沖法，點(diǎn)線表示脈沖反轉(zhuǎn)(倒轉(zhuǎn))法。關(guān)于增益比，3脈沖法比以往的脈沖反轉(zhuǎn)法通常優(yōu)越20dB到40dB左右。
另一方面，關(guān)于靈敏度，在發(fā)送振幅小時(shí)，3脈沖法的靈敏度降低。這是由于大的發(fā)送振幅，即僅在非線性大時(shí)，來(lái)自上述造影劑的信號(hào)和發(fā)送信號(hào)的相位關(guān)系未失衡的緣故。但是，為了得到靈敏度而以大的發(fā)送振幅攝像時(shí)，在攝像進(jìn)行過(guò)程中造影劑被破壞，結(jié)果難以維持靈敏度良好的狀態(tài)。
因而，在本發(fā)明中，通過(guò)以下的方法回避該問(wèn)題。其一，如圖10所示，使用疊加第2高次諧波后的波形。例如，因?yàn)樵煊皠┍焕斓臅r(shí)候比被擠壓的時(shí)候容易破裂，所以按照負(fù)壓比正壓小的方式，使用重疊了第2高次諧波后的波形，由此即使音壓大也相比較而言難以破壞造影劑。
另外，作為其他的方法，基于順序控制的方法也很有效。這是用脈沖反轉(zhuǎn)法和3脈沖法交替進(jìn)行發(fā)送接收的方法。這是平常以弱音壓，用脈沖反轉(zhuǎn)法進(jìn)行監(jiān)視，時(shí)常使用高音壓的3脈沖法的方法。
圖20、圖21是脈沖反轉(zhuǎn)法和3脈沖法的切換攝像順序的控制流程圖。
如圖20所示的控制處理流程，除了以預(yù)先設(shè)定的M次和N次進(jìn)行切換以外，也可以按照來(lái)自操作者的輸入進(jìn)行切換。根據(jù)脈沖倒轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn))攝像處理20的N次攝像結(jié)束或外部輸入，進(jìn)行切換判斷處理21，進(jìn)行3脈沖攝像處理22。根據(jù)3脈沖攝像處理22的M次攝像結(jié)束或外部輸入進(jìn)行切換判斷處理23。
圖20是按每一幀切換脈沖反轉(zhuǎn)(倒轉(zhuǎn))和3脈沖法的方法，但在圖21所示的方法中，按每一光柵(raster)進(jìn)行切換。如圖21所示，(a)進(jìn)行180°脈沖發(fā)送接收處理101，(b)進(jìn)行0°脈沖發(fā)送接收處理102，(c)進(jìn)行120°脈沖發(fā)送接收處理103，(d)進(jìn)行-120°脈沖發(fā)送接收處理104，進(jìn)行一幀是否結(jié)束的判斷處理105，在一幀結(jié)束后進(jìn)行光柵移動(dòng)。根據(jù)該方法，即使被檢測(cè)體移動(dòng)時(shí)，由于切換時(shí)間充分地短，因此以脈沖反轉(zhuǎn)法和3脈沖法攝像后的信號(hào)的對(duì)象可以視為相同。因此，在由脈沖反轉(zhuǎn)法攝像的黑白圖像上可以用其他的色碼(color code)重疊由3脈沖法得到的造影劑信號(hào)。
產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用可能性根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種足以以造影回波圖像為基礎(chǔ)進(jìn)行確定診斷的、S/N比高的超聲波攝像裝置。
權(quán)利要求
1.一種超聲波攝像裝置，對(duì)被導(dǎo)入了造影用微泡的生物體發(fā)送接收超聲波脈沖，生成所述生物體內(nèi)部的圖像，其特征在于，該超聲波攝像裝置構(gòu)成為設(shè)N為3以上的整數(shù)時(shí)，通過(guò)在同一發(fā)送接收聚焦條件下使用波形不同的發(fā)送脈沖波進(jìn)行N次的發(fā)送接收，抑制針對(duì)從來(lái)自所述生物體軟組織的超聲波回波信號(hào)的基波到第(N-1)高次諧波的成分的發(fā)送接收靈敏度，得到針對(duì)來(lái)自所述造影用微泡的超聲波回波信號(hào)的發(fā)送接收靈敏度，備有用于對(duì)生物體發(fā)送所述發(fā)送脈沖波的發(fā)送用放大器，賦予所述發(fā)送用放大器的信號(hào)的輸入周期相對(duì)于發(fā)送脈沖的頻率成分中的最大頻率為N的整數(shù)倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，備有D/A變換器作為對(duì)所述發(fā)送用放大器賦予信號(hào)的機(jī)構(gòu)，所述D/A變換器的信號(hào)輸出周期相對(duì)于所述發(fā)送脈沖的頻率成分中的最大頻率為N的整數(shù)倍。
3.一種超聲波攝像裝置，對(duì)被導(dǎo)入了造影用微泡的生物體發(fā)送接收超聲波脈沖，生成所述生物體內(nèi)部的圖像，其特征在于，該超聲波攝像裝置構(gòu)成為設(shè)N為3以上的整數(shù)時(shí)，通過(guò)在同一發(fā)送接收聚焦條件下使用波形不同的發(fā)送脈沖波進(jìn)行N次的發(fā)送接收，抑制針對(duì)從來(lái)自所述生物體軟組織的超聲波回波信號(hào)的基波到第(N-1)高次諧波的成分的發(fā)送接收靈敏度，得到針對(duì)來(lái)自所述造影用微泡的超聲波回波信號(hào)的發(fā)送接收靈敏度，所述發(fā)送脈沖波為將基波和相對(duì)該基波的第2高次諧波相加后的波形。
4.一種超聲波攝像裝置，對(duì)被導(dǎo)入了造影用微泡的生物體發(fā)送接收超聲波脈沖，生成所述生物體內(nèi)部的圖像，其特征在于，該超聲波攝像裝置包括以下兩個(gè)步序通過(guò)在同一發(fā)送接收聚焦條件下使用波形不同的發(fā)送脈沖波進(jìn)行3次的發(fā)送接收，抑制針對(duì)從來(lái)自所述生物體軟組織的超聲波回波信號(hào)的基波到第2高次諧波的成分的發(fā)送接收靈敏度，對(duì)于來(lái)自所述造影用微泡的超聲波回波信號(hào)選擇地得到發(fā)送接收靈敏度的攝像步序；通過(guò)在同一發(fā)送接收聚焦條件下使用波形不同的發(fā)送脈沖波進(jìn)行2次的發(fā)送接收，抑制針對(duì)來(lái)自所述生物體軟組織的超聲波回波信號(hào)的基波成分的發(fā)送接收靈敏度，對(duì)2次以上的非線性信號(hào)得到發(fā)送接收靈敏度的攝像步序，適當(dāng)?shù)厍袚Q所述兩個(gè)步序進(jìn)行攝像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，在所述進(jìn)行3次的發(fā)送接收的步序和所述進(jìn)行2次的發(fā)送接收步序中，構(gòu)成不同的發(fā)送振幅。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波攝像裝置，其特征在于，在所述進(jìn)行3次的發(fā)送接收的步序中的發(fā)送振幅比所述進(jìn)行2次的發(fā)送接收步序中的發(fā)送振幅大。
全文摘要
提供一種可明確嚴(yán)格區(qū)分由微泡系造影劑散射而生成的回波成分和由發(fā)送脈沖的非線性傳播生成的組織諧波成分，進(jìn)行顯像化的超聲波攝像裝置，其對(duì)生物體進(jìn)行超聲波脈沖的發(fā)送接收，并形成基于生物體內(nèi)部的造影用微泡的造影圖像，在同一的發(fā)送接收聚焦條件下，使用包絡(luò)線信號(hào)相同的發(fā)送脈沖波，進(jìn)行其載波的相位為(a)＝0°、(b)＝120°、(c)＝－120°、(d)＝180°的4次發(fā)送接收，相加(a)、(b)、(c)3個(gè)時(shí)間序列接收回波信號(hào)形成造影圖像，并相加(a)、(b)、(c)3個(gè)時(shí)間序列接收回波信號(hào)來(lái)形成造影圖像，而且相加(a)、(b)2個(gè)時(shí)間序列接收回波信號(hào)來(lái)形成生物體傳播非線性圖像，并將2種圖像重疊顯示。
文檔編號(hào)A61B8/00GK1909837SQ20058000279
公開(kāi)日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月12日
發(fā)明者東隆, 梅村晉一郎, 栗原浩, 林達(dá)也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)藥