JP5416499B2

JP5416499B2 - 超音波診断装置

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Publication number: JP5416499B2
Application number: JP2009172040A
Authority: JP
Inventors: 智夫佐藤
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-09-03
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2014-02-12
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Also published as: JP2010082425A; US20100280379A1

Description

本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置に関する。

医療用に用いられる超音波診断装置においては、通常、超音波の送受信機能を有する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子（プローブ）が用いられる。複数の超音波トランスデューサから送信される超音波ビームによって被検体を走査し、被検体内部において反射された超音波エコーを受信することにより、超音波エコーの強度に基づいて、被検体の組織に関する画像情報（Ｂモード画像）が得られる。また、超音波エコーに含まれているドプラ効果による周波数変移情報に基づいて、被検体内における血液の移動に関する情報（ドプラ画像）が得られる。

カラーモード（カラーフローマッピングモード）においては、通常のＢモード画像に、ドプラ効果によって得られる２次元カラードプラ画像が合成されて、合成された画像が表示される。そのために、Ｂモード画像を取得するための送信の途中で、ドプラ画像を取得するための送信が行われるので、１フレーム当りの送信回数が増加してフレームレートが低下してしまう。また、ドプラ効果の検出における感度を確保するために、同一方向に複数回（４〜１０回）の送信を行うので、空間分解能も悪くなる。そこで、カラーモードにおける画像生成時間の短縮が望まれている。

関連する技術として、特許文献１には、画像生成時間を短縮し、さらに、画像信号のＳ／Ｎを向上させることにより、微小な対象や動いている対象を鮮明に表示し、微小な部位の正確な観測を行うことを目的とする超音波診断装置が開示されている。この超音波診断装置は、周波数の異なる複数の送信信号を用いてダイナミックフォーカシングにより送信超音波ビームおよび受信超音波ビームの生成を行い、これらの超音波ビームを電子走査して画像生成を行う超音波診断装置であって、（イ）各送信信号の周波数スペクトルの中心周波数において、他の送信信号の周波数スペクトルのレベルが予め定めたレベル以下となるように周波数と振幅形状を設定し、これらの複数の送信信号を送受信繰り返し周期毎の送信許容時間内において周波数の高い順に予め定められた間隔で発生する送信信号発生手段と、（ロ）前記送信信号発生手段が発生する各送信信号を送信してダイナミックフォーカシングにより送信超音波ビームを形成する送信ビーム形成手段と、（ハ）前記送信信号発生手段が発生する各送信信号を送信して受信された受信信号について、ダイナミックフォーカシングにより受信超音波ビームを生成し、その受信超音波ビームの出力を周波数分析して各送信信号の中心周波数成分を抽出し、それを時系列に並べる周波数分析手段と、（ニ）前記周波数分析手段で抽出された各時系列の信号について、相互相関処理を行うことにより１超音波ライン上の画像信号を生成する相関処理部とを具備する。

しかしながら、特許文献１には、カラーモードについては特に記載されていない。また、非特許文献１には、一般的なパルスドプラ装置が開示されている。

特開２００４−３２１６４７号公報（第６−７頁、図２）

（社）日本電子機械工業会編、「医用超音波機器ハンドブック」、改訂版、コロナ社、１９９７年１月２０日、ｐ．１１８−１３１

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、ドプラ効果によって得られる２次元カラードプラ画像がＢモード画像に合成されるカラーモードにおいても、画像生成時間を短縮してフレームレートを向上させることが可能な超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の１つの観点に係る超音波診断装置は、複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、互いに中心周波数が異なり直交する直交周波数分割多重波の周波数成分をそれぞれ有する複数のパルスを含むパルス列を同一方向に送信するように、複数の駆動信号を超音波探触子に供給する送信系信号処理手段と、パルス列を同一方向から受信した超音波探触子から出力される各受信信号に含まれている異なる周波数成分を有する複数のパルスをパルス圧縮し、圧縮されたパルスに基づいてＢモード画像信号を生成する第１の受信系信号処理手段と、受信信号に含まれている異なる周波数成分を有する複数のパルスをバンドパスフィルタ処理によって分離し、各パルスに受信フォーカス処理を施した後に、各パルスの周波数成分に、対応する中心周波数を有する局部発振信号を乗算して直交検波することによりベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号が有する位相情報に基づいて各パルスにおける周波数偏移を検出してドプラ画像信号を生成する第２の受信系信号処理手段とを具備する。

本発明によれば、直交周波数分割多重波の周波数成分をそれぞれ有する複数のパルスを含むパルス列を同一方向に送受信することにより、複数のパルスをパルス圧縮してＢモード画像信号を生成すると共に、複数のパルスはドプラ画像信号の生成にも利用できるので、カラーモードにおいても画像生成時間を短縮してフレームレートを向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。この超音波診断装置は、複数の超音波トランスデューサ１０ａを含む超音波探触子１０と、走査制御部１１と、送信制御部１２と、複数の超音波トランスデューサ１０ａに対応する複数のチャンネルを有する送受信部２０と、Ｂモード画像用ビームフォーマ３２と、Ｂモード画像信号生成部３３と、Ｂモード画像用ＤＳＣ３４と、ドプラ画像用ビームフォーマ４２と、ドプラ検出部４３と、ドプラ画像用ＤＳＣ４４と、画像表示制御部５１と、表示部５２と、操作卓６１と、制御部６２と、格納部６３とを有している。

超音波探触子１０の複数の超音波トランスデューサ１０ａは、印加される複数の駆動信号に従って被検体に向けて超音波を送信すると共に、被検体から伝播した超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する。これらの超音波トランスデューサ１０ａは、１次元又は２次元状に配列されて、トランスデューサアレイを構成している。

各超音波トランスデューサは、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（圧電体）の両端に電極を形成した振動子によって構成されている。そのような振動子の電極に、パルス状又は連続波の電圧を印加すると、圧電体が伸縮する。この伸縮により、それぞれの振動子からパルス状又は連続波の超音波が発生し、それらの超音波の合成によって超音波ビームが形成される。また、それぞれの振動子は、伝播した超音波を受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。それらの電気信号は、超音波の受信信号として出力される。

走査制御部１１は、被検体内の所定の撮像エリアを超音波ビームによって走査する場合に、超音波探触子１０から送信される超音波ビームの送信方向、受信方向、焦点深度、及び、超音波トランスデューサアレイの開口径を設定することができる。走査制御部１１は、それらの設定に基づいて、送信制御部１２、Ｂモード画像用ビームフォーマ３２、及び、ドプラ画像用ビームフォーマ４２を制御する。

送信制御部１２は、走査制御部１１において設定された送信方向に応じた送信遅延パターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０ａの駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。あるいは、送信制御部１２は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように遅延時間を設定しても良い。

送受信部２０は、複数の超音波トランスデューサ１０ａに対応する複数のチャンネルを有している。送受信部２０の各チャンネルは、駆動信号発生部１３と、送受信切換部１４と、前置増幅器２１と、可変利得増幅器２２と、ローパスフィルタ２３と、Ａ／Ｄ変換器２４と、パルス圧縮部３１と、パルス分離部４１とを含んでいる。

駆動信号発生部１３は、送信制御部１２において設定された遅延時間に基づいて、対応する超音波トランスデューサ１０ａに供給すべき駆動信号を発生するパルサ等を含んでいる。複数の駆動信号発生部１３は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから送信される超音波が超音波ビームを形成するように複数の駆動信号の遅延量を調節して超音波探触子１０に供給しても良いし、複数の超音波トランスデューサ１０ａから一度に送信される超音波が被検体の撮像領域全体に届くように複数の駆動信号を超音波探触子１０に供給しても良い。

ここで、送信制御部１２及び複数の駆動信号発生部１３は、送信系信号処理手段を構成しており、互いに中心周波数が異なり直交する直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：ＯＦＤＭ）波の周波数成分をそれぞれ有する複数のパルスを含むパルス列を同一方向に送信するように、複数の駆動信号を超音波探触子１０に供給する。１つのパルス列は、所定のパルス間隔で生成されるＮ個のパルスによって構成される（Ｎは２以上の整数）。本実施形態によれば、中心周波数が異なり直交する周波数成分をそれぞれ有する複数のパルスを圧縮することによりＢモード画像信号が得られ、それらのパルスを直交検波することによりドプラ画像信号が得られるので、画像生成時間を短縮してフレームレートを向上させることができる。

送受信切換部１４は、超音波探触子１０への駆動信号の出力と超音波探触子１０からの受信信号の入力とを切り換える。被検体内で反射された超音波エコーを受信した超音波トランスデューサ１０ａから出力される受信信号は、前置増幅器２１及び可変利得増幅器２２によって増幅され、ローパスフィルタ２３によって帯域制限されて、Ａ／Ｄ変換器２４によってディジタルの受信信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２４は、ディジタルの受信信号をパルス圧縮部３１及びパルス分離部４１に供給する。

パルス圧縮部３１は、互いに中心周波数が異なり直交する直交周波数分割多重波の周波数成分をそれぞれ有する複数のパルスを含むパルス列を同一方向から受信した超音波探触子１０から出力される受信信号に含まれている異なる周波数成分を有する複数のパルスをパルス圧縮する。

図２は、図１におけるパルス圧縮部の構成例を示す図である。以下においては、１つのパルス列が４つのパルスを含む場合について説明する（Ｎ＝４）。第ｉ番目のパルスは、パルス変調された周波数ｆ_ｉの正弦波を含んでいる（ｉ＝１、２、３、４）。パルス圧縮部３１は、それぞれの中心通過周波数がｆ_１〜ｆ_４である４個のバンドパスフィルタ７１〜７４と、それぞれの遅延時間がτ_１〜τ_３である３個の遅延素子８１〜８３と、４つの周波数成分を加算する加算器９０とによって等価的に表される。ここで、遅延時間τ_１〜τ_３は、パルス列のパルス間隔に対応している。

図３は、図２の位置Ａにおけるパルス列の波形を示す図である。図３に示すように、１つのパルス列は、中心周波数ｆ_１〜ｆ_４を有する周波数成分をそれぞれ含む第１〜第４のパルスが所定のパルス間隔で時系列に並ぶことによって構成されている。ここで、第１のパルスと第４のパルスとの間のパルス間隔はτ_１であり、第２のパルスと第４のパルスとの間のパルス間隔はτ_２であり、第３のパルスと第４のパルスとの間のパルス間隔はτ_３である。

図４は、図２の位置Ｂにおける複数のパルスの波形を示す図である。図２に示すバンドパスフィルタ７１〜７４によって、中心周波数ｆ_１〜ｆ_４を有する周波数成分をそれぞれ含む第１〜第４のパルスが抽出され、図２に示す遅延素子８１〜８３によって、第１〜第４のパルスのタイミングが揃えられ、加算器９０によって、第１〜第４のパルスが加算される。このようにしてパルス圧縮が行われ、圧縮された短パルスが生成される。

図５は、パルス圧縮を周波数軸上で説明するための図である。図５に示すように、加算器９０によって、中心周波数ｆ_１〜ｆ_４を有する狭帯域の周波数成分が加算されて、広帯域の周波数成分を有する圧縮されたパルスが生成される。

図６は、圧縮されたパルスのスペクトルを詳細に示す図である。中心周波数ｆ_１〜ｆ_４を有する第１〜第４の周波数成分は互いに直交しているので、例えば、第２の周波数成分の中心周波数（ピーク周波数）ｆ_２においては、他の周波数成分がゼロとなっている。

ただし、合成される周波数成分の数が少ない場合には、広帯域の周波数成分を有する短パルスを構成するための情報が不足してしまう。そのような場合には、図１に示すパルス圧縮部３１が、受信信号に含まれている異なる周波数成分を有する複数のパルスをパルス圧縮する際に、受信信号に含まれていない周波数成分を補間するようにしても良い。

図７は、周波数成分の補間を説明するための図である。図７に示すように、中心周波数ｆ_１〜ｆ_４を有する４つの周波数成分の間に、中心周波数ｆ_１２、ｆ_２３、ｆ_３４を有する３つの周波数成分を補間することにより、不足している情報が追加されて、スペクトルが滑らかに連続するようになる。そのような補間は、例えば、受信信号をフーリエ変換し、周波数軸上において、中心周波数ｆ_１〜ｆ_４を有する４つの周波数成分に基づいて所望の周波数成分を追加し、その後に逆フーリエ変換を行うことによって実現することができる。

再び図１を参照すると、Ｂモード画像用ビームフォーマ３２は、超音波エコーの受信方向及び焦点深度に応じた複数の遅延パターン（位相整合パターン）を有しており、走査制御部１１によって設定された受信方向及び焦点深度に従って、複数チャンネルのパルス圧縮部３１によって圧縮された複数のパルスにそれぞれの遅延を与え、複数のパルスを加算することにより、受信フォーカス処理を施す。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた圧縮パルス（Ｂモード音線信号）が形成される。

Ｂモード画像信号生成部３３は、Ｂモード音線信号に包絡線検波処理を施し、さらに、Ｌｏｇ（対数）圧縮やゲイン調整等のプリプロセス処理を施して、Ｂモード画像信号を生成する。Ｂモード画像用ＤＳＣ３４は、生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。以上において、パルス圧縮部３１〜Ｂモード画像用ＤＳＣ３４は、第１の受信系信号処理手段を構成している。

パルス分離部４１は、それぞれの中心通過周波数がｆ_１〜ｆ_４である４個のバンドパスフィルタを含んでおり、中心周波数ｆ_１〜ｆ_４を有する周波数成分をそれぞれ含む４種類のパルスを分離する。各チャンネルのパルス分離部４１において分離された４種類のパルスは、４個のドプラ画像用ビームフォーマ４２にそれぞれ供給される。

各々のドプラ画像用ビームフォーマ４２は、超音波エコーの受信方向及び焦点深度に応じた複数の遅延パターン（位相整合パターン）を有しており、走査制御部１１によって設定された受信方向及び焦点深度に従って、複数チャンネルのパルス分離部４１から出力される複数のパルスにそれぞれの遅延を与え、複数のパルスを加算することにより、受信フォーカス処理を施す。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれたパルス（ドプラ音線信号）が形成される。

ドプラ検出部４３は、４個のドプラ画像用ビームフォーマ４２から供給される各パルスの周波数成分に、対応する中心周波数を有する局部発振信号を乗算して直交検波することによりベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号が有する位相情報に基づいて各パルスにおける周波数偏移を検出して、ドプラ画像信号を生成する。

図８は、図１におけるドプラ検出部の構成例を示す図である。ドプラ検出部４３は、それぞれの発振周波数がｆ_１〜ｆ_４である４個の局部発振器１１１〜１１４と、４個の直交検波器１２１〜１２４と、それぞれの遅延時間がτ_１〜τ_３である３種類の遅延素子１３１〜１３３と、４つのＱ信号を加算する加算器１４１と、４つのＩ信号を加算する加算器１４２と、加算後のＱ信号及びＩ信号に基づいてベースバンド信号の位相を算出する位相演算部１５０と、ベースバンド信号の位相を微分して周波数偏移を算出する微分演算部１６０とによって等価的に表される。

直交検波器１２１は、２個のミキサ（乗算器）１２１ａ及び１２１ｂと、９０°移相器１２１ｃと、２個のローパスフィルタ１２１ｄ及び１２１ｅと、位相演算部１２１ｆとによって等価的に表される。

第１のドプラ画像用ビームフォーマ４２から供給される中心周波数ｆ_１を有する周波数成分は、ミキサ１２１ｂによって、局部発振器１１１の発振信号と乗算されて、ローパスフィルタ１２１ｅに供給される。また、局部発振器１１１の発振信号は、９０°移相器１２１ｃによって位相が９０°回転される。第１のドプラ画像用ビームフォーマ４２から供給される中心周波数ｆ_１を有する周波数成分は、ミキサ１２１ａによって、位相が９０°回転された発振信号と乗算されて、ローパスフィルタ１２１ｄに供給される。

これにより、直交検波が行われて、ローパスフィルタ１２１ｄ及び１２１ｅから、複素ベースバンド信号を構成するＱ信号（虚数成分）及びＩ信号（実数成分）がそれぞれ出力される。位相演算部１２１ｆは、Ｑ信号及びＩ信号に基づいて、ｔａｎ^−１（Ｑ／Ｉ）の演算を行うことにより、複素ベースバンド信号の位相偏移を表す位相偏移信号を求める。

直交検波器１２２〜１２４の構成及び動作も、直交検波器１２１と同様である。直交検波器１２１〜１２３から出力される位相偏移信号は、遅延素子１３１〜１３３にそれぞれ入力されて、４種類の位相偏移信号θ_１〜θ_４のタイミングが揃えられる。従って、４種類の位相偏移信号θ_１〜θ_４を加算平均することによって、検出精度を高めることができる。さらに、加算平均された位相偏移信号を微分することによって、複数のパルスにおける周波数偏移を表す周波数偏移信号が求められ、周波数偏移信号に基づいて、被検体内における移動体の速度を表すドプラ画像信号が求められる。

一方、直交検波器１２１〜１２３から出力されるＱ信号及びＩ信号は、遅延素子１３１〜１３３にそれぞれ入力されて、４種類のＱ信号及びＩ信号のタイミングが揃えられる。加算器１４１が４種類のＱ信号を加算し、加算器１４２が４種類のＩ信号を加算することによって、周波数偏移を算出する際の検出精度を高めることができる。位相演算部１５０は、加算後のＱ信号及びＩ信号に基づいて、ｔａｎ^−１（Ｑ／Ｉ）の演算を行うことにより、４種類のパルスにおける位相偏移を平均的に表す平均位相偏移信号φを求める。さらに、微分演算部１６０は、平均位相偏移信号φを微分することによって、複数のパルスにおける周波数偏移を表す周波数偏移信号を求め、さらに、周波数偏移信号に基づいて、被検体内における移動体の速度を表すドプラ画像信号を求める。

図９は、図８に示すドプラ検出部の動作を詳しく説明するための図である。図９に示すように、各フレームにおいて複数のパルス列が受信される。それらのパルス列に含まれているパルスを、Ｐ（ｉ，ｊ，ｋ）で表す。ここで、ｉはフレームの番号を表しており、ｊは各フレームにおけるパルス列の番号を表しており、ｋは各パルス列におけるパルス番号を表している。また、各パルス列において、第１番目のパルスＰ（ｉ，ｊ，１）〜第４番目のパルスＰ（ｉ，ｊ，４）は、中心周波数ｆ_１〜ｆ_４を有する周波数成分をそれぞれ含んでいる。

図１０は、図９に示すパルス列を直交検波することによって得られるＱ信号及びＩ信号を示す図である。パルスＰ（ｉ，ｊ，ｋ）を直交検波することによって、Ｑ信号Ｑ（ｉ，ｊ，ｋ）及びＩ信号Ｉ（ｉ，ｊ，ｋ）が得られる。

図１１Ａ〜図１１Ｃは、図１０に示すＱ信号及びＩ信号に基づいて得られる位相偏移を示す図である。図１０に示すＱ信号Ｑ（ｉ，ｊ，ｋ）及びＩ信号Ｉ（ｉ，ｊ，ｋ）に基づいて、ｔａｎ^−１（Ｑ（ｉ，ｊ，ｋ）／Ｉ（ｉ，ｊ，ｋ））の演算を行うことにより、各パルスにおける位相偏移を表す位相偏移信号θ（ｉ，ｊ，ｋ）が得られる。

図１１Ａは、高速の移動速度（流速）を検出する場合を示しており、位相偏移信号θ（ｉ，ｊ，１）、θ（ｉ，ｊ，２）、θ（ｉ，ｊ，３）、θ（ｉ，ｊ，４）、・・・に基づいて、被検体内における移動体の速度が検出される。図１１Ｂは、一般的な移動速度（流速）を検出する場合を示しており、位相偏移信号θ（ｉ，ｊ，ｋ）を各パルス列において平均化した平均位相偏移信号φ（ｉ，ｊ）に基づいて、被検体内における移動体の速度が検出される。図１１Ｃは、低速の移動速度（流速）を検出する場合を示しており、フレーム間の平均位相偏移信号φ（１，ｊ）、φ（２，ｊ）、・・・に基づいて、被検体内における移動体の速度が検出される。

再び図１を参照すると、ドプラ画像用ＤＳＣ４４は、ドプラ検出部４３によって生成されたドプラ画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。以上において、パルス分離部４１〜ドプラ画像用ＤＳＣ４４は、第２の受信系信号処理手段を構成している。

画像表示制御部５１は、カラーモードにおいて、Ｂモード画像用ＤＳＣ３４から供給される画像信号とドプラ画像用ＤＳＣ４４から供給される画像信号とを合成することにより、表示用の画像信号を生成する。

操作卓６１は、キーボードや、調整ツマミや、マウス等を含んでおり、オペレータが命令や情報を超音波診断装置に入力する際に用いられる。制御部６２は、操作卓６１を用いて入力された命令や情報に基づいて、超音波診断装置の各部を制御する。本実施形態においては、走査制御部１１、送信制御部１２、パルス圧縮部３１〜画像表示制御部５１、及び、制御部６２が、中央演算装置（ＣＰＵ）と、ＣＰＵに各種の処理を行わせるためのソフトウェアとによって構成されるが、これらをディジタル回路又はアナログ回路によって構成しても良い。上記のソフトウェアは、格納部６３に格納される。格納部６３における記録媒体としては、内蔵のハードディスクの他に、フレキシブルディスク、ＭＯ、ＭＴ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、又は、ＤＶＤ−ＲＯＭ等を用いることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態においては、図１に示す第１の実施形態における送受信部２０及びドプラ検出部４３の替わりに、送受信部２０ａ及びドプラ検出部４３ａが用いられている。その他の点に関しては、第１の実施形態と同様である。

送受信部２０ａにおいて、パルス分離部４１ａは、それぞれの中心通過周波数がｆ_１〜ｆ_４である４個のバンドパスフィルタに加えて、それぞれの遅延時間がτ_１〜τ_３である３個の遅延素子を含んでいる。これらは、図２に示すパルス圧縮部のバンドパスフィルタ７１〜７４及び遅延素子８１〜８３の役割りを兼ねることができる。従って、第２の実施形態においては、パルス圧縮部３１ａが加算器のみによって構成されている。また、ドプラ検出部４３ａにおいて、図８に示す遅延素子１３１〜１３３が不要になる。

本発明の第２の実施形態において、パルス分離部４１ａ、パルス圧縮部３１ａ、Ｂモード画像用ビームフォーマ３２、Ｂモード画像信号生成部３３、及び、Ｂモード画像用ＤＳＣ３４は、第１の受信系信号処理手段を構成している。また、パルス分離部４１ａ、ドプラ画像用ビームフォーマ４２、ドプラ検出部４３ａ、及び、ドプラ画像用ＤＳＣ４４は、第２の受信系信号処理手段を構成している。

本発明は、超音波を送受信することにより生体内の臓器等の撮像を行って、診断のために用いられる超音波画像を生成する超音波診断装置において利用することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。図１におけるパルス圧縮部の構成例を示す図である。図２の位置Ａにおけるパルス列の波形を示す図である。図２の位置Ｂにおける複数のパルスの波形を示す図である。パルス圧縮を周波数軸上で説明するための図である。圧縮されたパルスのスペクトルを詳細に示す図である。周波数成分の補間を説明するための図である。図１におけるドプラ検出部の構成例を示す図である。図８に示すドプラ検出部の動作を詳しく説明するための図である。図９に示すパルス列を直交検波することによって得られるＱ信号及びＩ信号を示す図である。図１０に示すＱ信号及びＩ信号に基づいて得られる位相偏移を示す図である。図１０に示すＱ信号及びＩ信号に基づいて得られる位相偏移を示す図である。図１０に示すＱ信号及びＩ信号に基づいて得られる位相偏移を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

１０超音波探触子
１０ａ超音波トランスデューサ
１１走査制御部
１２送信制御部
１３駆動信号発生部
１４送受信切換部
２０、２０ａ送受信部
２１前置増幅器
２２可変利得増幅器
２３ローパスフィルタ
２４Ａ／Ｄ変換器
３１、３１ａパルス圧縮部
３２Ｂモード画像用ビームフォーマ
３３Ｂモード画像信号生成部
３４Ｂモード画像用ＤＳＣ
４１、４１ａパルス分離部
４２ドプラ画像用ビームフォーマ
４３、４３ａドプラ検出部
４４ドプラ画像用ＤＳＣ
５１画像表示制御部
５２表示部
６１操作卓
６２制御部
６３格納部
７１〜７４バンドパスフィルタ
８１〜８３遅延素子
１１１〜１１４局部発振器
１２１〜１２４直交検波器
１３１〜１３３遅延素子
１４１、１４２加算器
１５０位相演算部
１６０微分演算部

Claims

複数の駆動信号に従って超音波を送信すると共に、超音波エコーを受信することにより複数の受信信号を出力する複数の超音波トランスデューサを含む超音波探触子と、
互いに中心周波数が異なり直交する直交周波数分割多重波の周波数成分をそれぞれ有する複数のパルスを含むパルス列を同一方向に送信するように、複数の駆動信号を前記超音波探触子に供給する送信系信号処理手段と、
前記パルス列を同一方向から受信した前記超音波探触子から出力される各受信信号に含まれている異なる周波数成分を有する複数のパルスをパルス圧縮し、圧縮されたパルスに基づいてＢモード画像信号を生成する第１の受信系信号処理手段と、
前記受信信号に含まれている異なる周波数成分を有する複数のパルスをバンドパスフィルタ処理によって分離し、各パルスに受信フォーカス処理を施した後に、各パルスの周波数成分に、対応する中心周波数を有する局部発振信号を乗算して直交検波することによりベースバンド信号を生成し、該ベースバンド信号が有する位相情報に基づいて各パルスにおける周波数偏移を検出してドプラ画像信号を生成する第２の受信系信号処理手段と、
を具備する超音波診断装置。
前記第１の受信系信号処理手段が、前記受信信号に含まれている異なる周波数成分を有する複数のパルスをパルス圧縮する際に、該受信信号に含まれていない周波数成分を補間する、請求項１記載の超音波診断装置。
前記第２の受信系信号処理手段が、受信フォーカス処理が施された複数のパルスを直交検波することにより生成された複数のベースバンド信号をそれぞれのパルス間隔に応じて遅延させ、該複数のベースバンド信号を加算する、請求項１又は２記載の超音波診断装置。
前記第２の受信系信号処理手段が、複数のフレームにおいて受信フォーカス処理が施された複数のパルスを直交検波することにより生成された複数のベースバンド信号が有する位相情報に基づいて、異なるフレームに属する複数のパルス間における周波数偏移を検出する、請求項１又は２記載の超音波診断装置。