[发明专利]超声波诊断装置以及超声波图像取得方法

说明书

技术领域

本发明涉及进行非线性成像的超声波成像技术，尤其是涉及利用了生物体的声音非线性特性的组织谐波成像、利用了造影剂的非线性振动特性的对比谐波成像。

背景技术

超声波诊断装置是如下装置：从超声波探头向生物体内发送超声波脉冲，并通过超声波探头接收在生物体内进行了散射或者反射的超声波回波，对所接收到的超声波回波(接收回波)进行各种信号处理，由此得到生物体组织断层像、血流图像等，其被广泛用于医疗诊断。

对生物体照射的超声波伴随着传播而波形发生失真。这是由于声压高的部分行进快而声压低的部分行进慢这样的声波波形的声音非线性性，因而随着声波的传播，这种波形失真逐渐积累。波形失真的发生意味着，以所发送的声波为基波分量的高次谐波分量、低频耦合分量、即非线性分量的发生。该非线性分量与声压的振幅的大致二次方成比例地发生于宽频带，因而通过将非线性分量图像化，能够得到对比分辨率、空间分辨率优异的图像。一般将这样的成像方法称为THI(Tissue Harmonic Imaging：组织谐波成像)。

此外，超声波诊断装置的摄像法之一存在使用了超声波造影剂的超声波造影法。超声波造影法是如下方法：将使微米量级的尺寸的微小气泡(微泡)稳定化的制剂作为超声波造影剂而预先静脉注射到生物体内，进行超声波摄像，其被广泛用于恶性肿瘤、梗塞那样的反映于血管系统的疾患的诊断。对于在超声波诊断中主要使用的数MHz的超声波，这种微泡系的超声波造影剂示出非常强的非线性响应。因此，在超声波造影法的超声波回波的非线性分量中，包含很多来自超声波造影剂的超声波回波。一般将通过提取这种非线性分量的超声波回波来进行图像化，从而描绘出血管构造等的成像方法称为CHI(Contrast Harmonic Imaging：对比谐波成像)。

如上所述，在THI或CHI(无需对两者进行区分的情况下合称为谐波成像)中，使用基于生物体中的声波传播的声音非线性特性、造影剂振动的非线性特性而产生的非线性分量来进行图像化。在超声波回波中，由于原来便包含在发送声波中的基波分量和上述的非线性分量混合存在，因此需要从接收回波中对非线性分量进行提取。在从超声波回波中提取非线性分量的方法中，存在使用滤波器来分离非线性分量的方法(例如，参照专利文献1)、PI(Pulse inversion，脉冲反向)法(例如，参照专利文献2)、以及振幅调制法(例如，参照专利文献3)。

PI法是如下方法：针对生物体的同一部位，发送声压波形的正负彼此反相的2个超声波脉冲，将它们的反射回波相加。由于基波分量以线性的方式动作，因而若发送彼此反相的发送波脉冲，则反射回波的基波分量也彼此反相，通过进行相加而被抵消。另一方面，非线性分量根据声压的正负而有不同的失真方式，因而即使发送反相的发送脉冲也成为不了反相的波形，即使彼此相加也不会被抵消。因此，若将反相发送脉冲的反射回波相加，则仅非线性分量残留。

振幅调制法如专利文献3所记载的那样，与PI法同样地进行2次超声波的发送，但第二发送脉冲并非使声压波形反相，而是使声压级(振幅)低于第一发送脉冲。例如将第二发送脉冲的声压振幅设为第一发送脉冲的1/2来发送，通过从第一发送脉冲的反射回波中减去第二发送脉冲的反射回波的2倍，从而将反射回波中的基波分量去除。若将振幅调制法应用于THI，则基波分量被抵消，仅非线性分量残留。此外，若将振幅调制法应用于CHI，则不仅能够提取源自造影剂的高次谐波分量，还能够提取源自造影剂的声压振幅依赖的非线性分量，因此能够得到高CTR(Contrast-to-Tissue Ratio)的超声波造影图像。

而且，也设计有将振幅调制法与PI法进行了结合的谐波成像。

另一方面，在使用了PI法或振幅调制法的成像方法中，为了使声压波形反相而需要使发送电压波形的相位旋转180度，或者维持声压波形不变而使声压振幅变化。因此，在由发送放大器、超声波探头等构成的超声波诊断装置的发送系统中，若存在依赖于电压的振幅以及相位的失真、非线性特性，则不能充分地去除基波分量。