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JP2002113007A - Ultrasonic wave transmitting/receiving method, and ultrasonic wave transmitter/receiver - Google Patents

Ultrasonic wave transmitting/receiving method, and ultrasonic wave transmitter/receiver

Info

Publication number
JP2002113007A
JP2002113007A JP2000312053A JP2000312053A JP2002113007A JP 2002113007 A JP2002113007 A JP 2002113007A JP 2000312053 A JP2000312053 A JP 2000312053A JP 2000312053 A JP2000312053 A JP 2000312053A JP 2002113007 A JP2002113007 A JP 2002113007A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
subject
electrodes
tissue
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000312053A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirohiko Tsuzuki
博彦 都築
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP2000312053A priority Critical patent/JP2002113007A/en
Publication of JP2002113007A publication Critical patent/JP2002113007A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic wave transmitting/receiving method capable of obtaining images with excellent space resolution. SOLUTION: This method is provided with a step of transmitting ultrasonic waves which are continuous for more than two cycles to a subject 10, a step of detecting echo generated by reflection of transmitted ultrasonic waves in a tissue of the subject using an ultrasonic probe 20 including an ultrasonic transducer 21 formed of plural electrodes 22a, 22b, etc., and plural piezoelectric elements 23a, 23b, etc., alternately laminated with each other in the receiving direction, as a step for obtaining basic wave components in thickness resonance in the ultrasonic transducer based on output voltages of at least two electrodes in the plural electrodes, and a step of obtaining image information related to the tissue of the subject based on the basic wave components.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に超音波送
受信方法及び超音波送受信装置に関し、特に、複数の連
続した周期(波長)を有する超音波を用いた超音波診断
画像形成方法等に関する。さらに、本発明は、マイクロ
バブル造影剤を用いてサブハーモニック(分調波)エコ
ー強度を検出する超音波送受信方法等に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to an ultrasonic transmitting / receiving method and an ultrasonic transmitting / receiving apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic image forming method using ultrasonic waves having a plurality of continuous periods (wavelengths). . Further, the present invention relates to an ultrasonic transmission / reception method for detecting a subharmonic (subharmonic) echo intensity using a microbubble contrast agent.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超音波診断は、血流情報を得るこ
とができるという特徴を有することから、胸部並びに腹
部領域の診断において著しく発展した。特に、造影剤を
用いる超音波撮像技術が開発されたため、より正確な血
流情報が得られるようになって来ている。このような超
音波造影においては、直径が1〜数μmの多数のマイク
ロバブルを液体に混入したマイクロバブル造影剤を、主
に静脈に注射することにより用いる。このマイクロバブ
ルは、生体に無害な気体(空気、フッ化炭素等)を、生
体に無害な物質(レシチン等)からなる殻に封入したも
のである。
2. Description of the Related Art In recent years, ultrasonic diagnosis has remarkably developed in the diagnosis of the chest and abdomen because of its characteristic that blood flow information can be obtained. In particular, since an ultrasonic imaging technique using a contrast agent has been developed, more accurate blood flow information has been obtained. In such ultrasonic imaging, a microbubble contrast agent in which a large number of microbubbles having a diameter of 1 to several μm are mixed in a liquid is used mainly by injecting it into a vein. The microbubbles are formed by encapsulating a gas harmless to the living body (such as air and fluorocarbon) in a shell made of a substance harmless to the living body (such as lecithin).

【0003】日本国特許出願公開(特開)平9−164
138号公報には、血流中に微小気泡の超音波コントラ
スト剤を注入し、組織中の微小気泡を破壊する超音波パ
ルスを発信し、微小気泡の破壊からある時間間隔の間に
どの程度組織中に微小気泡が再灌流したかを超音波によ
り測定する超音波診断画像処理方法が掲載されている。
[0003] Japanese Patent Application Publication (JP-A-9-164)
No. 138 discloses that an ultrasonic contrast agent for microbubbles is injected into a blood flow, an ultrasonic pulse for breaking microbubbles in a tissue is transmitted, and how much tissue is disturbed during a certain time interval from the destruction of the microbubbles. An ultrasonic diagnostic image processing method for measuring whether or not microbubbles are reperfused therein by ultrasonic waves is disclosed.

【0004】また、超音波送受信技術においても、ドッ
プラー信号や高調波信号の利用が進み、より多くの組織
における血流情報の取得が可能となった。特に、超音波
造影との組み合わせにより、血流動態の評価がより正確
に行われるようになった。
[0004] Also in the ultrasonic transmission / reception technology, the use of Doppler signals and harmonic signals has advanced, and blood flow information in more tissues can be obtained. In particular, blood flow dynamics have been more accurately evaluated in combination with ultrasound imaging.

【0005】特開平11−178824号公報には、変
調された超音波のシーケンスを体内に発信し、その応答
として得られる超音波エコーに位相差を生じさせる発信
段階と、該発信シーケンスに応答する超音波エコー信号
の集合を受信する段階と、線形と非線形信号成分の位相
シフト情報を分離するために該集合を分析する段階とか
らなるパルス反転ドップラー超音波診断画像処理方法が
掲載されている。しかしながら、このようなドップラー
信号の検出においては、心筋等の動きの大きい組織から
の強い信号や、組織そのものから発生する高調波信号が
混入するため、血管内のマイクロバブルのみを検出する
ことはできない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-178824 discloses a transmitting step in which a modulated ultrasonic sequence is transmitted into the body, and a phase difference is generated in an ultrasonic echo obtained as a response, and a response is made to the transmitting sequence. A pulse inverted Doppler ultrasound diagnostic image processing method is described, comprising the steps of receiving a set of ultrasound echo signals and analyzing the set to separate phase shift information of linear and non-linear signal components. However, in the detection of such a Doppler signal, it is not possible to detect only microbubbles in a blood vessel because a strong signal from a tissue with a large motion such as a myocardium or a harmonic signal generated from the tissue itself is mixed. .

【0006】また、米国特許第5,706,819号に
は、高調波コントラスト剤の影響を極性(位相)を交互
に反転させながら受信することにより、送信信号の高調
波成分を抑圧すると共に散乱を除去して高調波コントラ
スト剤の影響を検出する超音波診断画像処理方法が掲載
されている。しかしながら、このような高調波画像処理
を行うためには、極性(位相)の異なる複数の超音波を
送信する必要があり、測定に時間がかかるため、その間
に被測定物が動くと画像の空間分解能が低下してしまう
という問題があった。
In US Pat. No. 5,706,819, the influence of the harmonic contrast agent is received while alternately inverting the polarity (phase), thereby suppressing the harmonic components of the transmission signal and scattering. An ultrasonic diagnostic image processing method for detecting the effect of a harmonic contrast agent by removing the image is disclosed. However, in order to perform such harmonic image processing, it is necessary to transmit a plurality of ultrasonic waves having different polarities (phases), and the measurement takes a long time. There is a problem that the resolution is reduced.

【0007】一方、連続する複数の波を有する超音波を
照射することにより、血管内にあるマイクロバブルのみ
から発生するサブハーモニック(分調波)エコーに基づ
いて画像を生成する、いわゆるサブハーモニックイメー
ジングが検討され始めている。分調波成分はマイクロバ
ブルのカオス的振動と分岐現象によってのみ生成される
ため、サブハーモニックイメージングによれば、ハーモ
ニックイメージングよりも高いコントラストの造影が得
られると考えられている。
On the other hand, by irradiating an ultrasonic wave having a plurality of continuous waves, an image is generated based on a subharmonic (subharmonic) echo generated only from microbubbles in a blood vessel, so-called subharmonic imaging. Has begun to be considered. Since the subharmonic component is generated only by the chaotic oscillation and bifurcation of the microbubbles, it is considered that the subharmonic imaging can provide a higher contrast contrast than the harmonic imaging.

【0008】マイクロバブルのサブハーモニックエコー
については、P.M.Shankar等がJ.Acou
st.Soc.Am.,106(4),2104(19
99)に発表した論文に示されるように、連続する超音
波により発生することが知られており、サブハーモニッ
クイメージングを行うためには、バースト波という連続
する複数の波を含む超音波が用いられる。しかしなが
ら、バースト波のように長時間連続する複数の波を用い
ると、1組の波が長くなって、やはり画像の空間分解能
が低下してしまう。
Regarding sub-harmonic echo of microbubbles, see P.S. M. Shankar et al. Akou
st. Soc. Am. , 106 (4), 2104 (19
As shown in a paper published in 99), it is known that a continuous ultrasonic wave is generated. In order to perform subharmonic imaging, an ultrasonic wave including a plurality of continuous waves called a burst wave is used. . However, when a plurality of waves that are continuous for a long time, such as a burst wave, are used, one set of waves becomes long, and the spatial resolution of an image also decreases.

【0009】また、特開2000−5167号公報に
は、連続する複数の波を持つ超音波を送波するに当り、
マイクロバルーン(マイクロバブル)を破壊しない瞬時
音圧を持つ少なくとも1つの波の前後にマイクロバルー
ンを破壊する瞬時音圧を持つ波がそれぞれ存在する超音
波を送信し、サブハーモニックエコーを確実に発生させ
る超音波送波方法が掲載されている。しかしながら、送
信波に対して長波長の成分を多く含むサブハーモニック
を検出するためには、受信信号の処理を含めて、さらな
る改良が望まれている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-5167 discloses that an ultrasonic wave having a plurality of continuous waves is transmitted.
Ultrasonic waves are transmitted before and after at least one wave having an instantaneous sound pressure that does not destroy microballoons (microbubbles), and a subharmonic echo is reliably generated. An ultrasonic transmission method is described. However, in order to detect sub-harmonics containing a large number of long wavelength components with respect to a transmission wave, further improvements are desired, including processing of a received signal.

【0010】サブハーモニック強度の検出方法として
は、受信した波形を高速フーリエ変換(FFT)する方
法が用いられているが、FFTによれば演算時間が長い
ので、リアルタイムの画像表示に適さないという問題が
ある。また、回路的にフィルタリングしてサブハーモニ
ックの周波数成分を取り出す方法によれば、サブハーモ
ニックの周波数成分は基本波や高調波に挟まれて複数の
周波数に存在するので、サブハーモニックのみを抽出す
ることは困難である。
As a method of detecting the subharmonic intensity, a method of performing a fast Fourier transform (FFT) on a received waveform is used. However, since the FFT requires a long calculation time, it is not suitable for real-time image display. There is. In addition, according to the method of extracting the sub-harmonic frequency component by filtering in a circuit, the sub-harmonic frequency component exists at a plurality of frequencies sandwiched between the fundamental wave and the harmonic, so that only the sub-harmonic is extracted. It is difficult.

【0011】ところで、特開平11−342129号公
報又は米国特許第5,980,459号(1999年1
1月9日に特許公報発行)には、超音波散乱体をイメー
ジングするためのシステムにおいて、複数のトランスデ
ューサ素子を有する超音波トランスデュ−サアレイと、
選択されたトランスデューサ素子をパルス駆動するパル
ス発生手段と、このパルス発生手段に結合され、第1の
送信発射の際の第1のビームと第2の送信発射の際の第
2のビームとが同じ送信焦点位置に焦点合わせされるよ
うにこれらのビームを形成する送信ビーム形成手段と、
第1の送信発射の後に受信開口を形成する選択されたト
ランスデューサ素子からの第1組の受信信号から第1の
ビーム加算された受信信号を形成すると共に、第2の送
信発射の後に第2組の受信信号から第2のビーム加算さ
れた受信信号を形成する受信ビーム形成手段と、これら
のビーム加算された受信信号を「スロータイム」フィル
タリングするフィルタリング手段と、フィルタリングさ
れた信号を加算するベクトル加算装置等を含むシステム
が掲載されている。
Incidentally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-342129 or US Pat. No. 5,980,459 (Jan. 1999)
(Published on Jan. 9), a system for imaging an ultrasonic scatterer, comprising: an ultrasonic transducer array having a plurality of transducer elements;
Pulse generating means for pulsing the selected transducer element, coupled to the pulse generating means, wherein the first beam for the first transmit launch and the second beam for the second transmit launch are the same Transmitting beam forming means for forming these beams so as to be focused on the transmitting focal position;
Forming a first beam summed received signal from a first set of received signals from a selected transducer element forming a receive aperture after a first transmit launch and a second set after a second transmit launch. Receiving beam forming means for forming a second beam-added received signal from the received signals, filtering means for "slow-time" filtering these beam-added received signals, and vector addition for adding the filtered signals The system including the device etc. is published.

【0012】このシステムにおいて、受信ビーム形成手
段は、各々の増幅されたエコー信号に適切な時間遅延を
与え、受信時にダイナミック・アポダイゼーションを与
え、それらの遅延され、アポダイゼーションを与えられ
た信号を加算して、1つの超音波ビームに沿った特定の
レンジ(距離)に位置する点から反射された全超音波エ
ネルギを正確に示す1つの加算されたエコ−信号を構成
する。
In this system, the receive beamforming means applies an appropriate time delay to each amplified echo signal, provides dynamic apodization upon reception, and adds the delayed, apodized signals. To form one summed echo signal that accurately indicates the total ultrasound energy reflected from points located at a particular range (distance) along one ultrasound beam.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記の点に鑑
み、本発明の目的は、超音波プローブに含まれる各々の
超音波トランスデューサ素子においてエコーの基本波成
分を検出することにより、空間分解能に優れた画像を得
ることができる超音波送受信方法及び超音波送受信装置
を提供することである。また、本発明の別の目的は、超
音波プローブに含まれる各々の超音波トランスデューサ
素子においてエコーのサブハーモニック成分を検出する
ことにより、サブハーモニック情報をリアルタイムに近
い速度で表示することができる超音波送受信方法及び超
音波送受信装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the foregoing, an object of the present invention is to provide a method for detecting a fundamental component of an echo in each ultrasonic transducer element included in an ultrasonic probe, thereby improving spatial resolution. An object of the present invention is to provide an ultrasonic transmission / reception method and an ultrasonic transmission / reception device capable of obtaining an excellent image. Another object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer capable of displaying subharmonic information at a speed close to real time by detecting a subharmonic component of an echo in each ultrasonic transducer element included in the ultrasonic probe. An object of the present invention is to provide a transmission / reception method and an ultrasonic transmission / reception device.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明の第1の観点に係る超音波送受信方法は、2
周期以上連続する超音波を被検体に送信するステップ
と、複数の電極と複数の圧電素子とが受信方向に交互に
積層されて形成された超音波トランスデューサを含む超
音波プローブを用いて被検体の組織に送信超音波が反射
されて生じるエコーを検出するステップであって、複数
の電極の内の少なくとも2つの電極の出力電圧に基づい
て、超音波トランスデューサ内の厚み共振における基本
波成分を得るステップと、基本波成分に基づいて被検体
の組織に関する画像情報を得るステップとを具備する。
In order to solve the above-mentioned problems, an ultrasonic transmitting / receiving method according to a first aspect of the present invention comprises:
Transmitting an ultrasonic wave having a period equal to or longer than a period to the subject; and using an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer formed by alternately stacking a plurality of electrodes and a plurality of piezoelectric elements in a receiving direction. Detecting an echo resulting from reflection of the transmitted ultrasonic wave on the tissue, wherein obtaining a fundamental wave component in thickness resonance in the ultrasonic transducer based on output voltages of at least two of the plurality of electrodes. And obtaining image information on the tissue of the subject based on the fundamental wave component.

【0015】また、本発明の第2の観点に係る超音波送
受信方法は、4周期以上連続する超音波を被検体に送信
するステップと、複数の電極と複数の圧電素子とが受信
方向に交互に積層されて形成された超音波トランスデュ
ーサを含む超音波プローブを用いて被検体の組織に送信
超音波が反射されて生じるエコーを検出するステップで
あって、複数の電極の内の少なくとも2つの電極の出力
電圧に基づいて、超音波トランスデューサ内の厚み共振
におけるサブハーモニック成分を得るステップとを具備
する。
The ultrasonic transmitting / receiving method according to a second aspect of the present invention includes a step of transmitting an ultrasonic wave that is continuous for at least four cycles to the subject, wherein the plurality of electrodes and the plurality of piezoelectric elements alternate in the receiving direction. Detecting an echo generated by reflection of transmitted ultrasonic waves on the tissue of the subject using an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer formed by being laminated on at least two electrodes of the plurality of electrodes. Obtaining a sub-harmonic component in the thickness resonance in the ultrasonic transducer based on the output voltage of the ultrasonic transducer.

【0016】本発明の第1の観点に係る超音波送受信装
置は、複数の電極と複数の圧電素子とが受信方向に交互
に積層されて形成された超音波トランスデューサを含む
超音波プローブであって、所定の期間において2周期以
上連続する超音波を被検体に送信し、送信された超音波
が被検体の組織に反射されて生じるエコーを検出する超
音波プローブと、複数の電極の内の少なくとも2つの電
極の出力電圧に基づいて、超音波トランスデューサ内の
厚み共振における基本波成分を得る手段と、基本波成分
に基づいて被検体の組織に関する画像情報を得る手段と
を具備する。
An ultrasonic transmitting / receiving apparatus according to a first aspect of the present invention is an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer formed by alternately stacking a plurality of electrodes and a plurality of piezoelectric elements in a receiving direction. An ultrasonic probe that transmits an ultrasonic wave that is continuous for at least two cycles to a subject in a predetermined period, and detects an echo generated when the transmitted ultrasonic wave is reflected by a tissue of the subject; and at least one of a plurality of electrodes. There are provided means for obtaining a fundamental wave component in thickness resonance in the ultrasonic transducer based on output voltages of the two electrodes, and means for obtaining image information on tissue of the subject based on the fundamental wave component.

【0017】また、本発明の第2の観点に係る超音波送
受信装置は、複数の電極と複数の圧電素子とが受信方向
に交互に積層されて形成された超音波トランスデューサ
を含む超音波プローブであって、4周期以上連続する超
音波を被検体に送信し、送信された超音波が被検体の組
織に反射されて生じるエコーを検出して受信信号を得る
超音波プローブと、複数の電極の内の少なくとも2つの
電極の出力電圧に基づいて、超音波トランスデューサ内
の厚み共振におけるサブハーモニック成分を得る手段と
を具備する。
An ultrasonic transmitting and receiving apparatus according to a second aspect of the present invention is an ultrasonic probe including an ultrasonic transducer formed by alternately stacking a plurality of electrodes and a plurality of piezoelectric elements in a receiving direction. An ultrasonic probe that transmits an ultrasonic wave that is continuous for four or more cycles to a subject, detects an echo generated when the transmitted ultrasonic wave is reflected by the tissue of the subject, and obtains a reception signal, and a plurality of electrodes. Means for obtaining a subharmonic component in thickness resonance in the ultrasonic transducer based on output voltages of at least two electrodes in the ultrasonic transducer.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態に係る超音波送受信装置の構成を示すブロック
図である。図1に示すように、この超音波送受信装置
は、複数の超音波トランスデューサ21を含む超音波プ
ローブ20を有する。超音波プローブ20は、操作者に
より被検体10に当接されて使用される。被検体10に
は、予めマイクロバブル造影剤が注入されて、マイクロ
バブル100が含まれている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic transmitting and receiving apparatus according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ultrasonic transmission / reception device has an ultrasonic probe 20 including a plurality of ultrasonic transducers 21. The ultrasonic probe 20 is used in contact with the subject 10 by an operator. A microbubble contrast medium is injected into the subject 10 in advance, and contains the microbubbles 100.

【0019】図1においては、超音波トランスデューサ
21の構造を見やすくするために、2つの超音波トラン
スデューサのみを示している。超音波トランスデューサ
21においては、複数の電極22a、22b、・・・
と、複数の圧電素子23a、23b、・・・とが受信方
向に交互に積層されている。圧電素子の材料としては、
PZTと呼ばれるジルコン酸鉛系の圧電セラミックや、
PVDF(ポリフッ化ビニリデン)系と呼ばれる高分子
材料(ポリマー)を使用することができるが、本発明に
おいては、体積弾性率の小さいPVDF系高分子材料の
方が好ましい。
FIG. 1 shows only two ultrasonic transducers in order to make the structure of the ultrasonic transducer 21 easy to see. In the ultrasonic transducer 21, a plurality of electrodes 22a, 22b,.
And a plurality of piezoelectric elements 23a, 23b,... Are alternately stacked in the receiving direction. As the material of the piezoelectric element,
Lead zirconate piezoelectric ceramic called PZT,
A polymer material (polymer) called PVDF (polyvinylidene fluoride) can be used, but in the present invention, a PVDF polymer having a small bulk modulus is preferable.

【0020】超音波プローブ20は、送受信部30に接
続されている。送受信部30において、送波タイミング
発生回路322は、送波タイミング信号を周期的に発生
して、送波ビームフォーマ321に供給する。送波ビー
ムフォーマ321は、この送波タイミング信号に基づい
て、超音波プローブ20の複数の超音波トランスデュー
サを時間差をもって駆動する複数の駆動信号(送波ビー
ムフォーミング信号)を発生し、送受信切り替え回路3
11を介して超音波プローブ20に供給する。これらの
駆動信号の波形は、送波超音波の音圧波形が後述の波形
となるように選ばれている。超音波プローブ20の送波
アパーチャを構成する複数の超音波トランスデューサ
は、これらの駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ
複数の超音波を被検体10に向けてそれぞれ送信する。
このような複数の超音波の波面合成により、超音波ビー
ムが形成される。
The ultrasonic probe 20 is connected to a transmitting / receiving unit 30. In the transmission / reception unit 30, the transmission timing generation circuit 322 periodically generates a transmission timing signal and supplies it to the transmission beamformer 321. The transmission beamformer 321 generates a plurality of drive signals (transmission beamforming signals) for driving the plurality of ultrasonic transducers of the ultrasonic probe 20 with a time difference based on the transmission timing signal, and the transmission / reception switching circuit 3
The signal is supplied to the ultrasonic probe 20 via the line 11. The waveforms of these drive signals are selected so that the sound pressure waveform of the transmitted ultrasonic wave becomes a waveform described later. The plurality of ultrasound transducers constituting the transmission aperture of the ultrasound probe 20 transmit a plurality of ultrasound waves having a phase difference corresponding to a time difference between these drive signals toward the subject 10.
An ultrasonic beam is formed by the wavefront synthesis of the plurality of ultrasonic waves.

【0021】超音波は、図2に示すような被検体の組織
に入射され、被検体10から反射された超音波(エコ
ー)が、超音波プローブに入射する。図2に示すよう
に、被検体10には、組織a、b、cが含まれている。
例えば、組織aとcは細胞であり、組織bは血管であ
る。組織bの内部には、マイクロバブル100が注入さ
れている。送信波の音線202は、組織a、b、cを突
き抜けて進むと共に、送信波の一部は、組織a、組織b
の2つの壁、組織cにおいて反射される。また、送信波
の他の一部は、組織bの内部に存在するマイクロバブル
100によって反射されて、サブハーモニック成分を生
ずる。
The ultrasonic wave is incident on the tissue of the subject as shown in FIG. 2, and the ultrasonic wave (echo) reflected from the subject 10 is incident on the ultrasonic probe. As shown in FIG. 2, the subject 10 includes tissues a, b, and c.
For example, tissues a and c are cells, and tissue b is a blood vessel. Microbubbles 100 are injected into the tissue b. The sound ray 202 of the transmission wave advances through the tissues a, b, and c, and a part of the transmission wave
Are reflected at the two walls, tissue c. Another part of the transmission wave is reflected by the microbubbles 100 existing inside the tissue b to generate a subharmonic component.

【0022】一方、図1において、複数の超音波トラン
スデューサ21を有する超音波プローブ20は、被検体
10から反射された超音波(エコー)を受信し、これを
電気信号に変換して、送受信切り替え回路311を介し
て受波ビームフォーマ331に出力する。この受信動作
について、以下に詳しく説明する。
On the other hand, in FIG. 1, an ultrasonic probe 20 having a plurality of ultrasonic transducers 21 receives an ultrasonic wave (echo) reflected from the subject 10 and converts the ultrasonic wave into an electric signal to switch between transmission and reception. The signal is output to the receiving beamformer 331 via the circuit 311. This receiving operation will be described in detail below.

【0023】被検体10によって反射されて超音波トラ
ンスデューサ21に入射した超音波は、各々の超音波ト
ランスデューサ21に含まれる複数の電極22a、22
b、・・・及び圧電素子23a、23b、・・・を通過
して進行する。ただし、電極の厚みは圧電素子の厚みに
比べて十分小さいものとする。超音波の速度は、通過す
る物体の体積弾性率や密度の影響を受けて変化する。各
々の超音波トランスデューサ21において、受信した超
音波によって圧電素子に歪みが発生すると、電界、即
ち、単位長さ当りの電圧が発生する。
The ultrasonic wave reflected by the subject 10 and incident on the ultrasonic transducer 21 is applied to a plurality of electrodes 22 a and 22 included in each ultrasonic transducer 21.
.. and the piezoelectric elements 23a, 23b,. However, it is assumed that the thickness of the electrode is sufficiently smaller than the thickness of the piezoelectric element. The speed of the ultrasonic wave changes under the influence of the bulk modulus and density of the passing object. In each of the ultrasonic transducers 21, when distortion is generated in the piezoelectric element by the received ultrasonic waves, an electric field, that is, a voltage per unit length is generated.

【0024】図3において、超音波トランスデューサ内
における超音波(基本波)の波長をλとし、超音波トラ
ンスデューサの端面から超音波の進行方向に向けた距離
をδとすると、圧電素子の厚み共振により、δ=nλ/
2(ただし、n=0、1、2、・・・)となる面におい
て基本波の振幅が最大になる。そこで、図3の実線で示
すように、基本波をA1cos(2πδ/λ)で表し、
基本波の1/2倍音のサブハーモニック波をA2cos
(πδ/λ)で表している。これらの式においては、超
音波トランスデューサ内の音圧減衰はないものとしてい
る。
In FIG. 3, if the wavelength of the ultrasonic wave (fundamental wave) in the ultrasonic transducer is λ, and the distance from the end face of the ultrasonic transducer in the direction of travel of the ultrasonic wave is δ, the thickness resonance of the piezoelectric element causes , Δ = nλ /
2 (where n = 0, 1, 2,...) Has the maximum amplitude of the fundamental wave. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 3, the fundamental wave is represented by A 1 cos (2πδ / λ),
Subharmonic wave of 1/2 harmonic of fundamental wave is A 2 cos
(Πδ / λ). These equations assume that there is no sound pressure attenuation in the ultrasonic transducer.

【0025】圧電素子の特性が理想的なものであれば、
圧電素子において歪み量に比例する電界が生じる。電極
に発生する電圧は、圧電素子における電界を積分したも
のであるから、図3の破線で示すように、基本波はB1
sin(2πδ/λ)で表され、δ=λ/4+nλ/2
となる面において最大になる。また、基本波の1/2倍
音のサブハーモニック波はB2sin(πδ/λ)で表
され、δ=λ/2+nλとなる面において最大になる。
本実施形態においては、所定の周波数を有する送信超音
波を被検体に入射して得られるエコーの超音波トランス
デューサ内の厚み共振における基本波成分及びサブハー
モニック成分(以下、単に、基本波成分、サブハーモニ
ック成分という)を検出するために、電極間の距離が超
音波トランスデューサ内における基本波の1/4波長と
等しくなるように設定している。
If the characteristics of the piezoelectric element are ideal,
An electric field proportional to the amount of distortion is generated in the piezoelectric element. Since the voltage generated at the electrode is obtained by integrating the electric field in the piezoelectric element, the fundamental wave is represented by B 1 as shown by the broken line in FIG.
sin (2πδ / λ), δ = λ / 4 + nλ / 2
It becomes the maximum in the surface which becomes. Further, the subharmonic wave of a half harmonic of the fundamental wave is represented by B 2 sin (πδ / λ), and is maximized in a plane where δ = λ / 2 + nλ.
In the present embodiment, a fundamental wave component and a sub-harmonic component (hereinafter simply referred to as a fundamental wave component and a sub-harmonic component) in a thickness resonance in an ultrasonic transducer of an echo obtained by transmitting a transmission ultrasonic wave having a predetermined frequency to a subject. In order to detect a harmonic component, the distance between the electrodes is set to be equal to a quarter wavelength of the fundamental wave in the ultrasonic transducer.

【0026】図3に示すように、電極22aの出力電位
をVa、電極22bの出力電位をVb、電極22cの出
力電位をVc、電極22dの出力電位をVdとすると、
電極22aと電極22bとの間の電圧により得られる受
信信号S1、電極22bと電極22cとの間の電圧によ
り得られる受信信号S2、電極22cと電極22dとの
間の電圧により得られる受信信号S3、電極22aと電
極22bとの間の電圧により得られる受信信号S12、電
極22bと電極22dとの間の電圧により得られる受信
信号S23は、以下のように表される。 S1=Vb−Va S2=Vc−Vb S3=Vd−Vc S12=Vc−Va S23=Vd−Vb
As shown in FIG. 3, when the output potential of the electrode 22a is Va, the output potential of the electrode 22b is Vb, the output potential of the electrode 22c is Vc, and the output potential of the electrode 22d is Vd.
Received signal S 1 obtained by the voltage between electrodes 22a and 22b, received signal S 2 obtained by the voltage between electrodes 22b and 22c, and reception obtained by the voltage between electrodes 22c and 22d The signal S 3 , the received signal S 12 obtained by the voltage between the electrode 22a and the electrode 22b, and the received signal S 23 obtained by the voltage between the electrode 22b and the electrode 22d are expressed as follows. S 1 = Vb−Va S 2 = Vc−Vb S 3 = Vd−Vc S 12 = Vc−Va S 23 = Vd−Vb

【0027】各受信信号の基本波成分は、以下のように
表される。 S1=B12=−B13=−B112=0 S23=−2B1 なお、実際には、超音波トランスデューサ内の音圧減衰
があるため、S2の絶対値はS1の絶対値よりも小さくな
る。
The fundamental wave component of each received signal is expressed as follows. S 1 = B 1 S 2 = −B 1 S 3 = −B 1 S 12 = 0 S 23 = −2B 1 Since there is actually sound pressure attenuation in the ultrasonic transducer, the absolute value of S 2 Becomes smaller than the absolute value of S 1 .

【0028】また、各受信信号のサブハーモニック成分
は、以下のように表される。 S1=(1/√2)B22=(1−1/√2)B23=−(1−1/√2)B212=B223=0 ここで、基本波成分に対するサブハーモニック成分の割
合は、S12/S1である。なお、実際には、超音波トラ
ンスデューサ内の音圧減衰があるため、基本波成分に対
するサブハーモニック成分の割合は、2S12/(S1
2)となる。
The sub-harmonic component of each received signal is expressed as follows. S 1 = (1 / √2) B 2 S 2 = (1-1 / √2) B 2 S 3 = − (1-1 / √2) B 2 S 12 = B 2 S 23 = 0 The ratio of the sub-harmonic component to the fundamental wave component is S 12 / S 1 . Note that, in practice, since there is sound pressure attenuation in the ultrasonic transducer, the ratio of the subharmonic component to the fundamental component is 2S 12 / (S 1
S 2 ).

【0029】このように、電極22a、22b、・・・
の内の少なくとも2つを用いることにより、エコーの基
本波成分及びサブハーモニック成分を様々な感度で検出
することができる。基本波成分を検出する場合には、基
本波成分の電圧が高く、サブハーモニック成分を抑圧で
きるという観点から、電極22bと22dから得られる
受信信号S23が適している。あるいは、電極22bと2
2cから得られる受信信号S2と電極22cと22dか
ら得られる受信信号S3との和(S2+S3)を求めても
良い。
Thus, the electrodes 22a, 22b,.
By using at least two of the above, the fundamental wave component and the subharmonic component of the echo can be detected with various sensitivities. When detecting the fundamental wave component, the voltage of the fundamental wave component is increased, in view of being able to suppress the subharmonic component, the received signal S 23 obtained from the electrodes 22b and 22d are suitable. Alternatively, the electrodes 22b and 2
The sum (S 2 + S 3 ) of the reception signal S 2 obtained from 2c and the reception signal S 3 obtained from the electrodes 22c and 22d may be obtained.

【0030】一方、サブハーモニック波を検出する場合
には、サブハーモニック成分の電圧が高く、基本波成分
を抑圧できるという観点から、電極22aと22cから
得られる受信信号S12が適している。あるいは、電極2
2aと22bから得られる受信信号S1と電極22bと
22cから得られる受信信号S2との和(S1+S2)を
求めても良い。さらに、超音波トランスデューサが長い
場合には、電極22cと22gから得られる受信信号を
用いることもできる。
On the other hand, when detecting the subharmonic waves, high voltage sub-harmonic components, in terms of being able to suppress the fundamental wave component, the received signal S 12 obtained from the electrodes 22a and 22c are suitable. Alternatively, electrode 2
The sum (S 1 + S 2 ) of the reception signal S 1 obtained from 2a and 22b and the reception signal S 2 obtained from the electrodes 22b and 22c may be obtained. Further, when the ultrasonic transducer is long, a reception signal obtained from the electrodes 22c and 22g can be used.

【0031】これらの受信信号は、超音波プローブ20
から受波ビームフォーマ331に入力される。さらに、
受波ビームフォーマ331は、複数の受信エコーに時間
差を付与して位相を調整し、次にそれらを加算して、音
線に沿ったエコー受信信号の形成、即ち、受波のビーム
フォーミングを行うようにしても良い。
These received signals are transmitted to the ultrasonic probe 20
Is input to the receiving beamformer 331. further,
The reception beam former 331 adjusts the phase by adding a time difference to the plurality of reception echoes, and then adds them to form an echo reception signal along the sound ray, that is, performs beam forming of the reception wave. You may do it.

【0032】超音波ビームの送信は、送波タイミング発
生回路322が発生する送波タイミング信号により、所
定の時間間隔で繰り返し行われる。超音波ビームの方位
は、送波ビームフォーマ321によって順次変更され
る。これにより、被検体10の内部が、超音波ビームが
形成する音線によって走査される。即ち、被検体10の
内部において、音線の方向が順次変化する。このような
構成の送受信部30は、例えば図4に示すような走査を
行う。図4においては、放射点200からz方向に延び
る超音波ビーム(音線202)が、扇状の2次元領域2
06をθ方向に走査し、いわゆるセクタスキャンを行
う。
The transmission of the ultrasonic beam is repeatedly performed at predetermined time intervals by the transmission timing signal generated by the transmission timing generation circuit 322. The direction of the ultrasonic beam is sequentially changed by the transmission beam former 321. Thus, the inside of the subject 10 is scanned by the sound ray formed by the ultrasonic beam. That is, the direction of the sound ray changes sequentially inside the subject 10. The transmission / reception unit 30 having such a configuration performs, for example, scanning as shown in FIG. In FIG. 4, an ultrasonic beam (sound ray 202) extending in the z direction from a radiation point 200 is divided into a fan-shaped two-dimensional region 2
06 in the θ direction, so-called sector scan is performed.

【0033】一方、送波及び受波のアパーチャを超音波
トランスデューサアレイの一部を用いて形成する場合に
は、このアパーチャを超音波トランスデューサアレイに
沿って順次移動させることにより、例えば図5に示すよ
うな走査を行うことができる。図5においては、放射点
200からz方向に延びる音線202を直線上の軌跡2
04に沿って平行移動させることにより、矩形状の2次
元領域206をx方向に走査し、いわゆるリニアスキャ
ンを行う。
On the other hand, when the transmitting and receiving apertures are formed by using a part of the ultrasonic transducer array, the apertures are sequentially moved along the ultrasonic transducer array, for example, as shown in FIG. Such scanning can be performed. In FIG. 5, a sound ray 202 extending in the z direction from a radiation point 200 is represented by a locus 2 on a straight line.
By translating along the line 04, the rectangular two-dimensional area 206 is scanned in the x direction, so-called linear scan is performed.

【0034】また、超音波トランスデューサアレイが、
超音波送波方向に張り出した円弧に沿って形成されたい
わゆるコンベックスアレイである場合は、リニアスキャ
ンと同様な音線走査により、例えば図6に示すような走
査を行うことができる。図6においては、音線202の
放射点200を、発散点208を中心とした円弧状の軌
跡204に沿って移動させ、扇面状の2次元領域206
をθ方向に走査して、いわゆるコンベックススキャンを
行う。
Also, the ultrasonic transducer array is
In the case of a so-called convex array formed along an arc extending in the ultrasonic wave transmission direction, for example, scanning as shown in FIG. 6 can be performed by sound ray scanning similar to linear scanning. In FIG. 6, the radiation point 200 of the sound ray 202 is moved along an arc-shaped trajectory 204 centered on a divergence point 208 to form a fan-shaped two-dimensional area 206.
Are scanned in the θ direction to perform a so-called convex scan.

【0035】受信する超音波エコーに含まれる基本波成
分のみを利用する場合には、超音波プローブにより送信
される超音波ビームは、その収束領域において、例えば
図7に示す音圧波形を形成するような連続する波を生じ
るように設定される。この音圧波形は、k/2個の周期
(波長)の間連続する波となっている(kは4以上の整
数)。望ましくは、4≦k≦105であり、この連続す
る波には、2周期以上で50,000周期以下の波が含
まれる。
When only the fundamental wave component contained in the received ultrasonic echo is used, the ultrasonic beam transmitted by the ultrasonic probe forms, for example, a sound pressure waveform shown in FIG. 7 in the convergence region. It is set to produce such a continuous wave. This sound pressure waveform is a continuous wave for k / 2 periods (wavelengths) (k is an integer of 4 or more). Desirably, 4 ≦ k ≦ 10 5 , and the continuous wave includes a wave having two cycles or more and 50,000 cycles or less.

【0036】ここで、2周期以上としたのは、送信用の
発振器が安定するための期間が必要となるからである。
また、50,000周期以下としたのは、被検体から反
射して戻って来る波が妨害とならないようにするためで
ある。なお、1MHzの超音波を用いる場合には、5
0,000周期は1/20秒に相当する。また、連続す
る波の周期数の上限は、より好ましくは10,000波
長以下、さらに好ましくは1,000波長以下とする。
The reason why the period is set to two cycles or more is that a period for stabilizing the transmission oscillator is required.
The reason why the period is set to 50,000 cycles or less is to prevent a wave reflected from the subject and returned from becoming an obstruction. When using 1 MHz ultrasonic waves, 5
A 0000 cycle corresponds to 1/20 second. In addition, the upper limit of the number of periods of the continuous wave is more preferably 10,000 wavelengths or less, and further preferably 1,000 wavelengths or less.

【0037】一方、受信する超音波エコーに含まれるサ
ブハーモニック成分も利用する場合には、超音波プロー
ブにより送信される超音波ビームは、その収束領域にお
いて、例えば図8に示す音圧波形を形成するような連続
する波を生じるように設定されている。図8に示すよう
に、この音圧波形は、n個の周期(波長)の間連続する
波となっている(nは4以上の整数)。サブハーモニッ
クは、送信波長λに対してn/m倍の波長を有する音波
であり(mは自然数、かつ、nとmは独立)、特に、m
=2の波長を有する音波が強く現われる傾向にある。
On the other hand, when the sub-harmonic component included in the received ultrasonic echo is also used, the ultrasonic beam transmitted by the ultrasonic probe forms a sound pressure waveform shown in FIG. It is set to generate a continuous wave like this. As shown in FIG. 8, this sound pressure waveform is a continuous wave for n periods (wavelengths) (n is an integer of 4 or more). The subharmonic is a sound wave having a wavelength n / m times the transmission wavelength λ (m is a natural number and n and m are independent), and particularly, m
= 2 sound waves tend to appear strongly.

【0038】以上において、望ましくは、4≦n≦5×
104であり、この連続する波には、4周期以上で5
0,000周期以下の波が含まれる。ここで、4周期以
上としたのは、サブハーモニックを発生させ易くするた
めである。図9の(a)に、このような送信波の波形の
例を示す。また、図9の(b)に、この送信波によって
生じるマイクロバブルのエコー波形の例を示す。
In the above, preferably, 4 ≦ n ≦ 5 ×
10 4 , and this continuous wave has 5
Waves of less than 0000 cycles are included. Here, the reason why the number of cycles is four or more is to make it easier to generate subharmonics. FIG. 9A shows an example of the waveform of such a transmission wave. FIG. 9B shows an example of an echo waveform of a microbubble generated by the transmission wave.

【0039】次に、受信した超音波の処理について説明
する。図1に示すように、受波ビームフォーマ331の
出力は、信号処理部40の波形処理部400に接続され
ている。受波ビームフォーマ331及び波形処理部40
0における受信波の処理について、図3及び図10を参
照しながら説明する。図3に示すように、超音波トラン
スデューサ内における基本波の1/4波長の間隔で、複
数の電極22a、22b、・・・が設けられている。こ
れらの電極の出力電位Va、Vb、・・・は、図10に
示す差動アンプ1、2、・・・に供給される。これらの
差動アンプによって、2つの電極間の電圧(受信信号)
1=Vb−Va、S2=Vc−Vb、S3=Vd−V
c、S12=Vc−Va、S23=Vd−Vb等の内の必要
なものを求める。例えば、受信信号S23を受信波の基本
波成分として用い、受信信号S12を受信波のサブハーモ
ニック成分として用いることができる。あるいは、演算
部6を設け、差動アンプの出力信号に基づいて、受信波
の基本波成分又はサブハーモニック成分を演算により求
めても良い。例えば、基本波成分としてS2+S3を演算
により求め、サブハーモニック成分としてS 1+S2を演
算により求めて出力する。
Next, processing of the received ultrasonic waves will be described.
I do. As shown in FIG.
The output is connected to the waveform processing unit 400 of the signal processing unit 40.
ing. Receiving beamformer 331 and waveform processing unit 40
0, see FIG. 3 and FIG.
It will be explained while referring to the figures. As shown in FIG.
At intervals of 1/4 wavelength of the fundamental wave in the transducer,
The number of electrodes 22a, 22b,... Is provided. This
The output potentials Va, Vb,... Of these electrodes are shown in FIG.
Are supplied to the differential amplifiers 1, 2,... these
Voltage between two electrodes (received signal) by differential amplifier
S1= Vb-Va, STwo= Vc-Vb, SThree= Vd-V
c, S12= Vc-Va, Stwenty three= Vd-Vb etc.
For something For example, the reception signal Stwenty threeThe received wave basics
Using the received signal S12The received wave of sub-harmon
It can be used as a nick component. Or arithmetic
Unit 6 for receiving a received wave based on the output signal of the differential amplifier.
Calculation of the fundamental or subharmonic components of
May be. For example, as a fundamental wave component, STwo+ SThreeCalculate
And S as a subharmonic component 1+ STwoAct
It is calculated and output.

【0040】再び図1を参照すると、受波ビームフォー
マ331及び波形処理部400は、入力された音線毎の
エコー受信信号から基本波成分とサブハーモニック成分
を分離し、基本波成分を基本波処理部401に出力する
と共に、サブハーモニック成分をサブハーモニック処理
部402に出力する。基本波処理部401及びサブハー
モニック処理部402は、入力された基本波成分及びサ
ブハーモニック成分をそれぞれ処理して画像処理部40
3に出力する。画像処理部403は、基本波成分に基づ
いて、基本波の強度により輝度変調して得られる基本波
Bモード画像を生成すると共に、サブハーモニック成分
に基づいて、サブハーモニック成分の強度により輝度変
調して得られるサブハーモニックBモード画像を生成す
る。
Referring again to FIG. 1, the reception beamformer 331 and the waveform processing unit 400 separate the fundamental wave component and the subharmonic component from the input echo reception signal for each sound ray, and convert the fundamental wave component into the fundamental wave. Output to the processing unit 401 and the sub-harmonic component to the sub-harmonic processing unit 402. The fundamental wave processing unit 401 and the sub-harmonic processing unit 402 process the input fundamental wave component and the sub-harmonic component, respectively, and
Output to 3. The image processing unit 403 generates a fundamental B-mode image obtained by performing luminance modulation based on the intensity of the fundamental wave based on the fundamental wave component, and performs luminance modulation based on the intensity of the subharmonic component based on the subharmonic component. A subharmonic B-mode image is generated.

【0041】なお、図1に示す波形処理部400〜画像
処理部403の各部は、アナログ回路で構成しても良い
し、ディジタル回路で構成しても良い。あるいは、ソフ
トウェアとCPUで構成しても良い。その場合には、C
PUを含む制御部60が、記録媒体70に記録された超
音波診断画像処理プログラムに基づいて、受信信号を処
理する。記録媒体70としては、フロッピー(登録商
標)ディスク、ハードディスク、MO、MT、RAM、
CD−ROM、又は、DVD−ROM等が該当する。
Each unit of the waveform processing unit 400 to the image processing unit 403 shown in FIG. 1 may be constituted by an analog circuit or a digital circuit. Or you may comprise with software and CPU. In that case, C
The control unit 60 including the PU processes the received signal based on the ultrasonic diagnostic image processing program recorded on the recording medium 70. As the recording medium 70, a floppy (registered trademark) disk, hard disk, MO, MT, RAM,
A CD-ROM, a DVD-ROM, or the like corresponds.

【0042】ここで、基本波成分に基づいて生成した1
次元の画像データを、図11の(a)に輝度信号X0
10として示す。輝度信号X0910には、図2に示す
組織aの散乱911、組織bの2つの壁の散乱912及
び913、組織cの散乱914、及び、組織bに注入さ
れたマイクロバブルの散乱915が抽出されている。
Here, 1 is generated based on the fundamental wave component.
The image data of the dimensions, the luminance signal X 0 9 in FIG. 11 (a)
Shown as 10. The luminance signal X 0 910 includes the scattering 911 of the tissue a, the scattering 912 and 913 of the two walls of the tissue b, the scattering 914 of the tissue c, and the scattering 915 of the microbubbles injected into the tissue b shown in FIG. Has been extracted.

【0043】また、サブハーモニック成分に基づいて生
成した1次元の画像データを、図11の(b)に輝度信
号XSUB920として示す。輝度信号XSUBには、図2に
示す組織bに注入されたマイクロバブルのサブハーモニ
ック信号925が抽出されている。
One-dimensional image data generated based on the sub-harmonic component is shown as a luminance signal X SUB 920 in FIG. The sub-harmonic signal 925 of the microbubble injected into the tissue b shown in FIG. 2 is extracted from the luminance signal X SUB .

【0044】本実施形態においては、連続する超音波を
利用してBモード撮像を行う例について説明したが、超
音波撮像はBモード撮像に限るものではなく、サブハー
モニックエコーのドップラーシフトを利用して動態画像
を撮像するようにしても良い。
In the present embodiment, an example has been described in which B-mode imaging is performed using continuous ultrasonic waves. However, ultrasonic imaging is not limited to B-mode imaging, and uses Doppler shift of subharmonic echo. Alternatively, a dynamic image may be taken.

【0045】再び図1を参照して、本実施形態に係る超
音波送受信装置における画像処理について詳しく説明す
る。基本波処理部401及びサブハーモニック処理部4
02は、画像処理部403に接続されている。画像処理
部403は、基本波処理部401及びサブハーモニック
処理部402からそれぞれ入力されるBモード画像デー
タに基づいて、複数のBモード画像をそれぞれ生成す
る。
Referring to FIG. 1 again, image processing in the ultrasonic transmitting / receiving apparatus according to the present embodiment will be described in detail. Fundamental wave processing unit 401 and subharmonic processing unit 4
02 is connected to the image processing unit 403. The image processing unit 403 generates a plurality of B-mode images based on the B-mode image data input from the fundamental wave processing unit 401 and the sub-harmonic processing unit 402, respectively.

【0046】基本波処理部401は、基本波エコー、即
ち送信波の基本周波数と同じ周波数を有するエコー受信
信号を通過させるフィルタを有し、受信波から得られた
基本波エコーを対数増幅及び包絡線検波することによ
り、音線上の個々の反射点におけるエコーの強度を表す
信号、即ちAスコープ信号を得て、このAスコープ信号
の各々の時点における瞬時の振幅をそれぞれの輝度値と
して、Bモード画像データを生成する。このようにし
て、基本波処理部401は、基本波エコーに基づくBモ
ード画像データを生成する。
The fundamental wave processing unit 401 has a filter for passing a fundamental wave echo, that is, an echo reception signal having the same frequency as the fundamental frequency of the transmission wave, and performs logarithmic amplification and envelope amplification of the fundamental wave echo obtained from the reception wave. By performing line detection, a signal representing the intensity of the echo at each reflection point on the sound ray, that is, an A-scope signal, is obtained. Generate image data. In this way, the fundamental wave processing unit 401 generates B-mode image data based on the fundamental wave echo.

【0047】サブハーモニック処理部402は、受信波
から得られたサブハーモニックエコーを対数増幅及び包
絡線検波することにより、音線上の個々の反射点におけ
るエコーの強度を表す信号、即ちAスコープ信号を得
て、このAスコープ信号の各々の時点における瞬時の振
幅をそれぞれの輝度値とした信号を生成する。さらに、
この信号を、距離軸上の単位距離当りの変化信号に変換
することにより微分の絶対値を求め、Bモード画像デー
タを生成する。このようにして、サブハーモニック処理
部402は、サブハーモニックエコーに基づくBモード
画像データを生成する。
The sub-harmonic processing unit 402 performs logarithmic amplification and envelope detection on the sub-harmonic echo obtained from the received wave, thereby converting a signal representing the intensity of the echo at each reflection point on the sound ray, that is, an A-scope signal. Then, a signal is generated in which the instantaneous amplitude of each of the A-scope signals at each time point is set as a respective brightness value. further,
This signal is converted into a change signal per unit distance on the distance axis to obtain the absolute value of the differentiation, thereby generating B-mode image data. In this way, the sub-harmonic processing unit 402 generates B-mode image data based on the sub-harmonic echo.

【0048】基本波処理部401及びサブハーモニック
処理部402から音線毎に入力された基本波エコー及び
サブハーモニックエコーによるBモード画像データは、
画像処理部403内の音線データメモリにそれぞれ記憶
される。音線データメモリ内には、それぞれの音線デー
タ空間が形成されている。音線データメモリ内の音線デ
ータ空間は、ディジタル・スキャンコンバータ(DS
C)404の走査変換によって、音線データ空間のデー
タから物理空間のデータに変換される。DSC404に
よって変換された画像データは、画像メモリ405に記
憶される。画像メモリ405は、物理空間の画像データ
を記憶する。音線データメモリ及び画像メモリ405の
データは、画像処理プロセッサによって、それぞれ所定
のデータ処理を施される。
The B-mode image data based on the fundamental wave echo and the sub-harmonic echo input for each sound ray from the fundamental wave processing unit 401 and the sub-harmonic processing unit 402 are:
These are stored in the sound ray data memory in the image processing unit 403, respectively. Each sound ray data space is formed in the sound ray data memory. The sound ray data space in the sound ray data memory is a digital scan converter (DS).
C) The scan conversion in 404 converts the data in the sound ray data space into data in the physical space. The image data converted by the DSC 404 is stored in the image memory 405. The image memory 405 stores image data of a physical space. The data in the sound ray data memory and the image memory 405 are respectively subjected to predetermined data processing by an image processor.

【0049】画像メモリ405には、表示部50が接続
されている。表示部50は、画像メモリ405に記憶さ
れている物理空間の画像データに基づいて画像を表示す
る。表示部50は、カラー画像の表示が可能なものであ
ることが望ましい。
The display section 50 is connected to the image memory 405. The display unit 50 displays an image based on the image data of the physical space stored in the image memory 405. The display unit 50 is preferably capable of displaying a color image.

【0050】送受信部30と信号処理部40は、制御部
60に接続されている。制御部60は、これら各部に制
御信号を与えて、その動作を制御するようになってい
る。また、制御部60には、これら各部から各種の報知
信号が入力されるようになっている。制御部60による
制御の下で超音波撮像が遂行される。更に、制御部60
には操作部が含まれている。操作部は操作者によって操
作され、制御部に所望の指令や情報を入力するようにな
っている。操作部は、例えばキーボードやその他の操作
具を備えた操作パネルで構成される。
The transmitting / receiving section 30 and the signal processing section 40 are connected to a control section 60. The control section 60 supplies a control signal to each of these sections to control the operation thereof. Further, the control unit 60 is configured to receive various notification signals from these units. Ultrasonic imaging is performed under the control of the control unit 60. Further, the control unit 60
Includes an operation unit. The operation unit is operated by an operator, and inputs desired commands and information to the control unit. The operation unit includes, for example, an operation panel including a keyboard and other operation tools.

【0051】次に、本発明の一実施形態に係る超音波送
受信装置の操作について説明する。操作者は、超音波プ
ローブ20を被検体10の所望の個所に当接し、操作部
を操作して撮像を行う。制御部60の制御の下で、音線
を順次スキャンしながら超音波の送受信を行い、撮像が
遂行される。例えば、図4に示したようなセクタスキャ
ンで音線を順次スキャンしながら、各音線毎に超音波ビ
ームを送波し、そのエコーを受信して、エコー受信波に
基づいてBモード画像を生成する。もちろん、図5又は
図6に示したようなリニアスキャン又はコンベックスス
キャンを行うようにしても良い。
Next, the operation of the ultrasonic transmitting / receiving apparatus according to one embodiment of the present invention will be described. The operator touches the ultrasonic probe 20 to a desired portion of the subject 10 and operates the operation unit to perform imaging. Under the control of the control unit 60, transmission and reception of ultrasonic waves are performed while sequentially scanning sound rays, and imaging is performed. For example, while sequentially scanning sound rays by a sector scan as shown in FIG. 4, an ultrasonic beam is transmitted for each sound ray, its echo is received, and a B-mode image is formed based on the echo received wave. Generate. Of course, a linear scan or a convex scan as shown in FIG. 5 or FIG. 6 may be performed.

【0052】このとき送波する超音波ビームは、例えば
図8に示した音圧波形を有し、マイクロバブル100を
連続振動させ、サブハーモニックエコーを確実に生じさ
せる。各音線におけるエコー受信波に基づいてBモード
画像データが形成される。Bモード画像データは、基本
波エコーに基づくものとサブハーモニックエコーに基づ
くものとがそれぞれ形成され、画像処理部403内の音
線データメモリに記憶される。音線データメモリ内の音
線データをDSC404で走査変換して、画像メモリ4
05にそれぞれ書き込む。操作者は、操作部を走査し
て、これらのBモード画像を表示部50に表示させる。
また、マイクロバブルのサブハーモニックエコーが得ら
れた場合には、図12に示すように、表示部のディスプ
レイ110において、基本波エコーに基づいて求めた組
織の断層像111と、マイクロバブルのサブハーモニッ
クエコーに基づいて求めた像112との合成画像を表示
させる。
The ultrasonic beam transmitted at this time has, for example, the sound pressure waveform shown in FIG. 8 and continuously oscillates the microbubbles 100 to reliably generate a subharmonic echo. B-mode image data is formed based on the echo reception waves of each sound ray. As the B-mode image data, one based on the fundamental wave echo and one based on the subharmonic echo are formed, and are stored in the sound ray data memory in the image processing unit 403. The sound ray data in the sound ray data memory is scan-converted by the DSC 404, and
05 are respectively written. The operator scans the operation unit and causes the display unit 50 to display these B-mode images.
When the sub-harmonic echo of the microbubble is obtained, as shown in FIG. 12, the tomographic image 111 of the tissue obtained based on the fundamental wave echo and the sub-harmonic of the microbubble are displayed on the display 110 of the display unit. A composite image with the image 112 obtained based on the echo is displayed.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、空間分解能に優れた画像を得ることが可能な超音
波送受信、又は、サブハーモニック情報をリアルタイム
に近い速度で表示することが可能な超音波送受信を実現
できる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to transmit / receive ultrasonic waves capable of obtaining an image with excellent spatial resolution, or to display subharmonic information at a speed close to real time. Possible ultrasonic transmission and reception can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an ultrasonic transmitting and receiving apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置か
ら送信された超音波が被検体に入射される様子を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which an ultrasonic wave transmitted from an ultrasonic transmission / reception device according to an embodiment of the present invention is incident on a subject.

【図3】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置に
おける超音波トランスデューサの動作を説明するための
図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation of an ultrasonic transducer in the ultrasonic transmitting and receiving apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置に
おける音線走査の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of sound ray scanning in the ultrasonic transmission / reception device according to one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置に
おける音線走査の他の例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing another example of sound ray scanning in the ultrasonic transmission / reception device according to one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置に
おける音線走査のさらに他の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing still another example of sound ray scanning in the ultrasonic transmission / reception device according to one embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置に
より送信された超音波の音圧波形の例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a sound pressure waveform of an ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic transmission / reception device according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置に
より送信された超音波の音圧波形の他の例を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating another example of a sound pressure waveform of an ultrasonic wave transmitted by the ultrasonic transmission / reception device according to an embodiment of the present invention.

【図9】(a)は、本発明の一実施形態に係る超音波送
受信装置における送信波の音圧波形の例を示す図であ
り、(b)は、この送信波によって生じるマイクロバブ
ルのエコー波形の例を示す図である。
9A is a diagram illustrating an example of a sound pressure waveform of a transmission wave in the ultrasonic transmission / reception device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 9B is a diagram illustrating an echo of a microbubble generated by the transmission wave; It is a figure showing an example of a waveform.

【図10】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置
において受信した超音波の処理を行うための回路構成を
示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a circuit configuration for performing processing of received ultrasonic waves in the ultrasonic transmission / reception apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図11】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置
において生成した1次元の画像データを輝度信号として
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing one-dimensional image data generated by the ultrasonic transmitting and receiving apparatus according to one embodiment of the present invention as a luminance signal.

【図12】本発明の一実施形態に係る超音波送受信装置
における表示画像の一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a display image in the ultrasonic transmission / reception device according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1〜5 差動アンプ 6 演算部 10 被検体 20 超音波プローブ 22a、22b、・・・ 電極 23a、23b、・・・ 圧電素子 30 送受信部 40 信号処理部 50 表示部 60 制御部 70 記録媒体 100 マイクロバブル 200 放射点 202 音線 204 軌跡 206 2次元領域 208 発散点 311 送受信切り替え回路 321 送波ビームフォーマ 322 送波タイミング発生回路 331 受波ビームフォーマ 400 波形処理部 401 基本波処理部 402 サブハーモニック処理部 403 画像処理部 404 ディジタル・スキャンコンバータ(DSC) 405 画像メモリ 910 輝度信号X0 911 組織aの散乱 912、913 組織bの2つの壁の散乱 914 組織cの散乱 915 組織bに注入されたマイクロバブルの散乱 920 輝度信号XSUB 925 組織bに注入されたマイクロバブルのサブハー
モニック信号
1-5 Differential amplifier 6 Arithmetic unit 10 Subject 20 Ultrasonic probe 22a, 22b, ... Electrodes 23a, 23b, ... Piezoelectric element 30 Transmitter / receiver unit 40 Signal processing unit 50 Display unit 60 Control unit 70 Recording medium 100 Microbubble 200 Emission point 202 Sound ray 204 Trajectory 206 Two-dimensional area 208 Divergence point 311 Transmission / reception switching circuit 321 Transmission beamformer 322 Transmission transmission timing generation circuit 331 Receiving beamformer 400 Waveform processing unit 401 Fundamental wave processing unit 402 Subharmonic processing Unit 403 Image processing unit 404 Digital scan converter (DSC) 405 Image memory 910 Luminance signal X 0 911 Scattering of tissue a 912, 913 Scattering of two walls of tissue b 914 Scattering of tissue c 915 Micro injected into tissue b Bubble scattering 92 Microbubbles subharmonic signals are injected into a luminance signal X SUB 925 tissue b

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C301 CC02 DD01 EE01 EE10 GB03 GB14 GB18 GB37 HH02 HH46 HH47 HH48 KK12 5D019 BB14 FF03 5J083 AA02 AB17 AC28 BB07 BC01 BC20 BD02 BD03 CB03 CB05 CB13 CB18 CB30 EA10 EA14 EA46 EB02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4C301 CC02 DD01 EE01 EE10 GB03 GB14 GB18 GB37 HH02 HH46 HH47 HH48 KK12 5D019 BB14 FF03 5J083 AA02 AB17 AC28 BB07 BC01 BC20 BD02 BD03 CB03 CB05 CB13 CB18 EB30 EA30

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2周期以上連続する超音波を被検体に送
信するステップと、 複数の電極と複数の圧電素子とが受信方向に交互に積層
されて形成された超音波トランスデューサを含む超音波
プローブを用いて前記被検体の組織に送信超音波が反射
されて生じるエコーを検出するステップであって、前記
複数の電極の内の少なくとも2つの電極の出力電圧に基
づいて、前記超音波トランスデューサ内の厚み共振にお
ける基本波成分を得るステップと、 前記基本波成分に基づいて前記被検体の組織に関する画
像情報を得るステップと、を具備する超音波送受信方
法。
An ultrasonic probe including an ultrasonic transducer formed by alternately stacking a plurality of electrodes and a plurality of piezoelectric elements in a receiving direction; Detecting echoes generated by reflection of transmitted ultrasonic waves on the tissue of the subject using, based on output voltages of at least two of the plurality of electrodes, the ultrasonic transducer in the ultrasonic transducer An ultrasonic transmitting and receiving method, comprising: a step of obtaining a fundamental wave component in thickness resonance; and a step of obtaining image information on the tissue of the subject based on the fundamental wave component.
【請求項2】 4周期以上連続する超音波を被検体に送
信するステップと、 複数の電極と複数の圧電素子とが受信方向に交互に積層
されて形成された超音波トランスデューサを含む超音波
プローブを用いて前記被検体の組織に送信超音波が反射
されて生じるエコーを検出するステップであって、前記
複数の電極の内の少なくとも2つの電極の出力電圧に基
づいて、前記超音波トランスデューサ内の厚み共振にお
けるサブハーモニック成分を得るステップと、を具備す
る超音波送受信方法。
2. An ultrasonic probe including: transmitting an ultrasonic wave continuous for at least four periods to a subject; and an ultrasonic transducer formed by alternately stacking a plurality of electrodes and a plurality of piezoelectric elements in a receiving direction. Detecting echoes generated by reflection of transmitted ultrasonic waves on the tissue of the subject using, based on output voltages of at least two of the plurality of electrodes, the ultrasonic transducer in the ultrasonic transducer Obtaining a subharmonic component in thickness resonance.
【請求項3】 前記被検体にマイクロバブル造影剤を注
入するステップをさらに具備する請求項2記載の超音波
送受信方法。
3. The ultrasonic transmitting and receiving method according to claim 2, further comprising a step of injecting a microbubble contrast agent into the subject.
【請求項4】 複数の電極と複数の圧電素子とが受信方
向に交互に積層されて形成された超音波トランスデュー
サを含む超音波プローブであって、所定の期間において
2周期以上連続する超音波を被検体に送信し、送信され
た超音波が前記被検体の組織に反射されて生じるエコー
を検出する前記超音波プローブと、 前記複数の電極の内の少なくとも2つの電極の出力電圧
に基づいて、前記超音波トランスデューサ内の厚み共振
における基本波成分を得る手段と、 前記基本波成分に基づいて前記被検体の組織に関する画
像情報を得る手段と、を具備する超音波送受信装置。
4. An ultrasonic probe including an ultrasonic transducer formed by laminating a plurality of electrodes and a plurality of piezoelectric elements alternately in a receiving direction, wherein an ultrasonic wave continuous for two or more cycles in a predetermined period is transmitted. Transmitted to the subject, the transmitted ultrasonic waves are reflected by the tissue of the subject to detect the echo generated by the ultrasonic probe, Based on the output voltage of at least two of the plurality of electrodes, An ultrasonic transmission / reception apparatus comprising: means for obtaining a fundamental wave component in thickness resonance in the ultrasonic transducer; and means for obtaining image information on the tissue of the subject based on the fundamental wave component.
【請求項5】 複数の電極と複数の圧電素子とが受信方
向に交互に積層されて形成された超音波トランスデュー
サを含む超音波プローブであって、4周期以上連続する
超音波を被検体に送信し、送信された超音波が前記被検
体の組織に反射されて生じるエコーを検出して受信信号
を得る前記超音波プローブと、 前記複数の電極の内の少なくとも2つの電極の出力電圧
に基づいて、前記超音波トランスデューサ内の厚み共振
におけるサブハーモニック成分を得る手段と、を具備す
る超音波送受信装置。
5. An ultrasonic probe including an ultrasonic transducer formed by laminating a plurality of electrodes and a plurality of piezoelectric elements alternately in a receiving direction, and transmitting an ultrasonic wave continuous for at least four cycles to a subject. Then, the transmitted ultrasonic wave is reflected on the tissue of the subject, detects the echo generated and obtains a received signal, and based on an output voltage of at least two electrodes of the plurality of electrodes. Means for obtaining a subharmonic component in thickness resonance in the ultrasonic transducer.
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