超聲波診斷裝置和超聲波診斷方法與流程

2023-05-01 18:07:26

本申請是申請號為201480018632.9、申請日為2014年3月27日、發明名稱為「超聲波診斷裝置和超聲波診斷方法」的發明專利申請的分案申請。

本發明涉及超聲波診斷裝置和超聲波診斷方法，並且更特別地涉及使用聲輻射壓力的超聲波診斷裝置和超聲波診斷方法。

背景技術：

在諸如癌症的疾病中，已知疾病的狀況與患部的硬度相關。已知活體內的硬度分布在其診斷中是很重要的信息。一種定量獲得組織的硬度的方法是根據橫波傳播的速度來獲得彈性分布的方法。在這種方法中，在活體內產生橫波並且使用超聲波來測量該橫波，由此估計傳播速度。

最近已經提出使用通過發射超聲波來產生的聲輻射壓力來擠壓活體中的組織的方法作為生成橫波的方法(例如，參見npl1)。

在npl1中所述的方法中，用於生成橫波的大約數百微秒的超聲波突發波(推壓超聲波(pushultrasonicwave))被發射，並且使用聲輻射壓力來施加壓力(在下文中還可以稱為振動)。其後，為了觀察目標對象內生成的橫波的傳播，以大約幾khz的重複頻率來執行超聲波圖像測量(跟蹤超聲波(trackultrasonicwave))。使用跟蹤超聲波的觀察一般執行大約幾毫秒至數十毫秒的時長。根據獲得的圖像來測量位移分布並且估計橫波傳播的速度。

引文列表

非專利文獻

npl1：j.bercoff,m.tanter和m.fink，「supersonicshearimaging:anewtechniqueforsofttissueelasticitymapping」，ieeetrans.ultrason.,ferroelectr.,freq.control,pp.396-409,vol.51,no.14,2004/04。

技術實現要素：

技術問題

但是，與一般的診斷成像相比，該方法需要在短時間段內施加很強的能量。當這種超聲波被發射時，會出現諸如暴露於超聲波的部分的溫度升高的缺陷，並因此需要改進。

因此，本發明的目的是提供能夠在不導致暴露於超聲波的部分的溫度升高的情況下使用聲輻射壓力來進行超聲波診斷的超聲波診斷裝置和超聲波診斷方法。

問題的解決方案

為了解決上述問題，根據本發明的超聲波診斷裝置包含輸出編碼的加壓脈衝信號的第一脈衝輸出單元；

輸出用於測量的測量脈衝信號的第二脈衝輸出單元；

探測器，輸出基於加壓脈衝的用於在目標對象中產生橫波的超聲波和基於測量脈衝信號的用於測量的超聲波；

接收器，接收用於測量的超聲波的回波並輸出電信號；以及

彈性模量估計器，對由接收器輸出的電信號進行解碼並且基於解碼的信號來估計目標對象的彈性模量。

由於加壓脈衝信號是用於加壓的信號，即，由於加壓脈衝信號只可以「推壓」而無法「拉拽」，因而編碼的加壓脈衝信號使用單極性碼。優選地，編碼的加壓脈衝信號基於雙極性碼而生成。優選地，超聲波診斷裝置還包含位移估計器。該位移估計器通過使用雙極性碼對由接收器輸出的電信號進行解碼來估計位移，並且彈性模量估計器基於所估計的位移來估計彈性模量。

優選地，第一脈衝輸出單元在編碼的加壓脈衝信號的位為第一值的情況下輸出加壓脈衝信號，而在編碼的加壓脈衝信號的該位為第二值的情況下不輸出加壓脈衝信號。

編碼的加壓脈衝信號優選地為單極性碼對，並且該單極性碼對由雙極性碼生成。該單極性碼對包含第一單極性碼和第二單極性碼。第一單極性碼的位在雙極性碼的位為「+1」的情況下為「1」，而在雙極性碼的該位為「-1」的情況下為「0」。第二單極性碼的位在雙極性碼的該位為「+1」的情況下為「0」，而在雙極性碼的該位為「-1」的情況下為「1」。

優選地，雙極性碼為巴克碼(barkercode)。

優選地，在第一時段中，在雙極性碼的位數為n並且位移被估計的時間點的數量為m的情況下，第一脈衝輸出單元在每個特定周期基於第一單極性碼而輸出數量為0個以上到n個以下的加壓脈衝信號，並且第二脈衝輸出單元每個周期在不同於加壓脈衝信號的時刻輸出測量脈衝信號(n+m)次。在第二時段中，第一脈衝輸出單元每個周期基於第二單極性碼輸出數量為0個以上到n個以下的加壓脈衝信號，並且第二脈衝輸出單元每個周期在不同於加壓脈衝信號的時刻輸出測量脈衝信號(n+m)次。

優選地，第一脈衝輸出單元在相鄰的測量脈衝信號之間輸出加壓脈衝信號。

優選地，超聲波診斷裝置包含位移估計器，並且位移估計器包含：第一計算器，該第一計算器基於第一時段中的相鄰的時間點的超聲波回波來計算表示編碼的單極性位移的第一單極性碼位移信號，並且基於第二時段中的相鄰的時間點的超聲波回波來計算表示編碼的單極性位移的第二單極性碼位移信號；第二計算器，該第二計算器計算表示作為第一單極性碼位移信號與第二單極性碼位移信號之差的編碼的雙極性位移的雙極性碼位移信號；以及第三計算器，該第三計算器通過使用雙極性碼位移信號與雙極性碼的相關處理執行解碼來計算表示位移的信號。

根據本發明的超聲波診斷裝置控制方法包括：輸出編碼的加壓脈衝信號的步驟；輸出基於加壓脈衝信號的用於在目標對象中產生橫波的超聲波的步驟；輸出用於測量的測量脈衝信號的步驟；輸出基於該測量脈衝信號的用於測量的超聲波的步驟；接收用於測量的超聲波的回波信號並輸出電信號的步驟；以及對該電信號進行解碼並基於解碼的電信號來估計彈性模量的步驟。

優選地，超聲波診斷裝置控制方法還包括：估計目標對象的位移的步驟，其中估計位移的步驟通過對該電信號進行解碼來估計位移，以及估計彈性模量的步驟包括基於估計的位移來估計彈性模量。優選地，編碼的加壓脈衝信號包括以單極性碼對而被編碼。該單極性碼對基於雙極性碼而生成。估計位移的步驟包括通過使用該雙極性碼解碼基於接收的超聲波回波而輸出的電信號來估計位移的步驟。

優選地，該單極性碼對由雙極性碼生成。該單極性碼對包含第一單極性碼和第二單極性碼。在雙極性碼的位數為n並且位移被估計的時間點的數量為m的情況下，輸出加壓脈衝信號的步驟包括在第一時段中於每個特定周期基於第一單極性碼而輸出加壓脈衝信號的步驟，該加壓脈衝信號的數量為0個以上到n個以下，並且包括在第二時段中於每個周期基於第二單極性碼而輸出加壓脈衝信號的步驟，該加壓脈衝信號的數量為0個以上到n個以下。輸出測量脈衝信號的步驟包括：在第一時段中於每個周期在不同於加壓脈衝信號的時刻輸出測量脈衝信號(n+m)次的步驟，以及在第二時段中於每個周期在不同於加壓脈衝信號的時刻輸出測量脈衝信號(n+m)次的步驟。

優選地，輸出加壓脈衝信號的步驟包括在相鄰的測量脈衝信號之間輸出加壓脈衝信號的步驟。

發明的效果

按照根據本發明的超聲波診斷裝置和超聲波診斷方法，可以在不導致暴露於超聲波的部分的溫度升高的情況下執行使用聲輻射壓力進行的超聲波診斷。

附圖說明

[圖1]圖1是表示根據本發明的實施例的超聲波診斷裝置的配置的圖。

[圖2]圖2是表示根據本發明的實施例超聲波診斷裝置的操作過程的流程圖。

[圖3]圖3是表示圖2中的步驟s302中的處理過程的流程圖。

[圖4]圖4是表示圖2中的步驟s303中的處理過程的流程圖。

[圖5]圖5是用於描述基於現有技術的推壓脈衝和跟蹤脈衝的測量的圖。

[圖6]圖6是用於描述基於根據本發明的實施例的推壓脈衝和跟蹤脈衝的測量的圖。

具體實施方式

在下文中，將利用附圖來描述本發明的實施例。

圖1是表示根據本發明的實施例的超聲波診斷裝置的配置的示圖。

參照圖1，超聲波診斷裝置50包含超聲波探測器3和超聲波診斷裝置主體4。

超聲波探測器3包含一維排列的換能器1-1至1-n，以及一維排列的換能器2-1至2-n。

換能器1-1至1-n輸出作為用於測量的超聲波的超聲波平面波，並且接收回波(用於測量的超聲波的反射波)。

換能器2-1至2-n輸出用於在作為目標對象的診斷目標20中產生橫波的超聲波，由此向該診斷目標20施加聲輻射壓力。

超聲波診斷裝置主體4包含：將作為加壓脈衝信號的推壓脈衝信號發送到探測器的推壓脈衝發送器5、單極性碼存儲器6、將作為測量脈衝信號的跟蹤脈衝信號發送到探測器的跟蹤脈衝發送器7、回波接收器(接收器)8、位移估計器90、傳播速度估計器12、彈性模量估計器13、顯示器14以及雙極性碼存儲器15。位移估計器90包含單極性位移估計器9、雙極性位移估計器10和解碼器11。

雙極性碼存儲器15存儲n位巴克碼a[i](i＝0至n-1)。在此，a[i]表示巴克碼的第i位。

單極性碼存儲器6存儲表示正部的單極性碼ap[i](i＝0至n-1)以及表示負部的an[i](i＝0至n-1)，該單極性碼構成了基於巴克碼a[i]生成的一個組。使用n位巴克碼a[i]，以下列等式(1)和(2)表示ap[n]和an[n]。

當a[i]＝+1時，ap[i]＝1；並且

當a[i]＝-1時，ap[i]＝0…(1)

當a[i]＝+1時，an[i]＝0；並且

當a[i]＝-1時，an[i]＝1…(2)

在n＝5的情況下，{a[i]}＝{+1,+1,+1,-1,+1}，{ap[i]}＝{1,1,1,0,1}，並且{an[i]}＝{0,0,0,1,0}。

推壓脈衝發送器5使用單極性碼ap和an來生成推壓脈衝。因為使用聲輻射壓力來進行的壓力施加只可以「推壓」而無法「拉拽」，所以使用單極性碼。在第一時段中，推壓脈衝發送器5依據ap[0]至ap[n-1]按照特定的間隔向換能器2-i發送第一組編碼的推壓脈衝，由此驅動換能器2-i。在第二時段中，推壓脈衝發送器5依據an[0]至an[n-1]按照特定的間隔向換能器2-i發送第二組編碼的推壓脈衝，由此驅動換能器2-i。

在第一時段和第二時段中，跟蹤脈衝發送器7按照特定的間隔向換能器1-i發送跟蹤脈衝，由此驅動換能器1-i。

在第一時段和第二時段中，回波接收器8接收基於從換能器1-i輸出的超聲波回波(反射波)的信號，執行諸如放大之類的處理，並且輸出電信號(在下文中還可以被稱為回波電信號)。

位移估計器90包含單極性位移估計器9、雙極性位移估計器10和解碼器11。位移估計器90通過使用雙極性碼對電信號進行解碼來估計相對一個較早時間點的位移。

根據相鄰時間點(幀)中的電信號，單極性位移估計器9通過使用在超聲波測量中使用的位移測量方法來計算表示編碼的單極性位移的單極性碼位移信號。

根據第一時段中的單極性碼位移信號以及第二時段中的單極性碼位移信號，雙極性位移估計器10計算表示編碼的雙極性位移的雙極性碼位移信號。

解碼器11通過使用巴克碼a與雙極性碼位移信號的相關處理來執行解碼(脈衝壓縮)從而計算表示位移的雙極性位移的信號。在不執行諸如在npl1中描述的編碼之類的編碼的情況下，可以獲得與在大振幅推壓超聲波於很短的時間段內被施加的情況下獲得的信號等同的信號。

基於雙極性位移信號，傳播速度估計器12估計在目標對象中產生的橫波的傳播速度。

彈性模量估計器13基於橫波傳播的速度計算彈性模量(楊氏模量(young'smodulus))。

顯示器14顯示具有作為像素值的彈性模量的二維圖像。

(操作)

圖2是表示根據本發明的實施例的超聲波診斷裝置的操作過程的流程圖。

參照圖2，在步驟s301中，變量x被設置為「dx/2」。變量x表示診斷目標20的x坐標，如圖1所示。

在步驟s302中，推壓脈衝發送器5基於單極性碼ap[i](i＝0至n-1)輸出推壓脈衝信號。在接收到推壓脈衝信號時，位於線x上的換能器2-i發射用於在線x上產生橫波的超聲波(推壓超聲波)。跟蹤脈衝發送器7輸出(n+m)個跟蹤脈衝信號。在接收到跟蹤脈衝信號時，換能器1-1至1-n發射用於測量的超聲波平面波。在此，n是巴克碼a以及單極性碼ap和an的位數。m是待顯示於顯示器14上的圖像的幀數，即，估計位移的時間點的數量。

換能器1-1至1-n接收用於測量的超聲波的回波(反射波)。回波接收器8基於該超聲波回波而生成電信號rp[0,y,xα]至rp[n+m-1,y,xα]。在此，y是基於超聲波回波被接收到的時間t以及超聲波的速度而計算的診斷目標20的y坐標。此外，y＝0至ys-1。ys是在待顯示於顯示器14上的二維圖像的y方向(垂直方向)上的大小。在此，xα＝x-dx/2至x+dx/2-1。

在步驟s303中，推壓脈衝發送器5基於單極性碼an[i](i＝0至n-1)而輸出推壓脈衝信號。在接收到推壓脈衝信號時，位於線x上的換能器2-i發射用於在線x上產生橫波的超聲波。跟蹤脈衝發送器7輸出(n+m)個跟蹤脈衝信號。在接收到跟蹤脈衝信號時，換能器1-1至1-n發射用於測量的超聲波平面波。

換能器1-1至1-n接收用於測量的超聲波的回波。回波接收器8基於超聲波回波而生成電信號rn[0,y,xα]至rn[n+m-1,y,xα]。

在步驟s304中，在變量x不等於(xs-dx/2-1)的情況下，處理進行到步驟s305；並且，在變量x變為等於(xs-dx/2-1)的情況下，處理進行到步驟s306。注意，xs是在待顯示於顯示器14上的二維圖像的x方向(水平方向)上的大小。

在步驟s305中，變量x僅增加「dx」，並且處理返回步驟s302。

在步驟s306中，變量k被設置為「0」。

在步驟s307中，單極性位移估計器9根據基於超聲波回波的電信號rp[k,y,x]以及基於超聲波回波的電信號rp[k+1,y,x]、通過使用超聲波測量中使用的位移測量方法而計算單極性碼位移信號dp[k,y,x]。

具體地，單極性位移估計器9如等式(1)所指出地在獲得位移的點附近定義了尺寸為w的窗口，並且通過執行模板匹配來獲得在互相關係數變為最大時的點ν作為位移。在此，△y是表示y方向上的採樣間隔的距離。

[公式1]

在步驟s308中，單極性位移估計器9根據基於超聲波回波的電信號rn[k,y,x]以及基於超聲波回波的電信號rn[k+1,y,x]、通過使用超聲波測量中使用的位移測量方法而計算出單極性碼位移信號dn[k,y,x]。

具體地，單極性位移估計器9如等式(2)所指出地在獲得位移的點附近定義了尺寸為w的窗口，並且通過執行模板匹配來獲得在互相關係數變為最大時的點ν作為位移。在此，δy是表示y方向上的採樣間隔的距離。

[公式2]

在步驟s309中，雙極性位移估計器10通過從單極性碼位移信號dp[k,y,x]中減去單極性碼位移信號dn[k,y,x]來計算雙極性碼位移信號db[k,y,x]。

在步驟s310中，在變量k不等於(n+m-2)的情況下，處理進行到步驟s311；並且，在變量k變為等於(n+m-2)的情況下，處理進行到步驟s312。

在步驟s311中，變量k僅增加「1」，並且處理返回步驟s307。

在步驟s312中，變量k被設置為「0」。

在步驟s313中，解碼器11針對i＝0至n-1計算巴克碼a的第i位a[i]與雙極性碼位移信號db[k+i,y,x]的乘積，並且計算這些乘積的總和作為雙極性位移信號d[k,y,x]。

在步驟s314中，在變量k不等於(m-1)的情況下，處理進行到步驟s315；並且在變量k變為等於(m-1)的情況下，處理進行到步驟s316。

在步驟s315中，變量k僅增加「1」，並且處理返回步驟s313。

在步驟s316中，傳播速度估計器12基於雙極性位移信號d[k,y,x]通過使用互相關等來估計傳播時間，並然後估計橫波傳播的速度cs[y,x]。注意，y＝0至ys-1，且x＝0至xs-1。在此，ys是在待顯示於顯示器14上的二維圖像的y方向(垂直方向)上的大小。

具體地，傳播速度估計器12在獲得彈性的點[y,x]附近按照橫波傳播的方向來定義兩個點[y1,x1]和[y2,x2]，並且如下面的等式那樣通過使用互相關來估計在這兩個點之間的傳播時間τ[y,x]。在此，△t是在時間點k與時間點k+1之間的間隔。

[公式3]

傳播速度估計器12通過使用下面的等式根據橫波傳播時間τ[y,x]來獲得橫波傳播速度cs[y,x]。在此，l是在已經獲得了傳播時間的兩個點之間的距離。

[公式4]

在步驟s317中，彈性模量估計器13通過使用下面的等式來獲得剛性模量g[y,x]。在此，ρ是密度。由於密度分布一般是未知的，因而使用平均密度。

g[y,x]＝ρ×cs[y,x]2…(4)

彈性模量估計器13按照下面的等式來計算楊氏模量e[y,x]。在此，ν是泊松比，在軟生物組織中ν可以被認為基本上為0.5。

e[y,x]＝2×g[y,x]×(1+ν)…(5)

在步驟s318中，顯示器14顯示其中像素值用作e[y,x]的二維圖像。

圖3是表示圖2中的步驟s302中的處理過程的流程圖。

參照圖3，在步驟s101中，變量i和j被設置為0。

在步驟s102中，跟蹤脈衝發送器7發送跟蹤脈衝信號。在接收到跟蹤脈衝信號時，換能器1-1至1-n發射用於測量的平面超聲波。

在步驟s103中，換能器1-1至1-n接收用於測量的超聲波的回波。回波接收器8通過執行波束形成來生成基於超聲波回波的電信號rp[i,y,xα]。如上所述，y＝0至ys-1。在此，xα＝x-dx/2至x+dx/2-1。

在步驟s104中，在單極性碼ap[i]為「1」的情況下，處理進行到步驟s105；並且，在單極性碼ap[i]為「0」的情況下，處理進行到步驟s106。

在步驟s105中，推壓脈衝發送器5輸出推壓脈衝信號。在接收到推壓脈衝信號時，位於線x上的換能器2-i發射用於在目標對象的線x上方的部分中產生橫波的超聲波。

在步驟s106中，推壓脈衝發送器5不輸出推壓脈衝信號，並且位於線x上的換能器2-i不發射用於在目標對象的線x上方的部分中產生橫波的超聲波。

在步驟s107中，跟蹤脈衝發送器7發送跟蹤脈衝信號。在接收到跟蹤脈衝信號時，換能器1-1至1-n發射用於測量的超聲波平面波。

在步驟s108中，換能器1-1至1-n接收用於測量的超聲波的回波。回波接收器8通過執行波束形成來生成基於超聲波回波的電信號rp[i,y,xα]。如上所述，y＝0至ys-1。在此，xα＝x-dx/2至x+dx/2-1。

在步驟s109中，變量i僅增加「1」。

在步驟s110中，在變量i小於幀數n的情況下，處理返回步驟s104；並且在變量i變為等於幀數n的情況下，處理進行到步驟s111。

在步驟s111中，跟蹤脈衝發送器7發送跟蹤脈衝信號。在接收到跟蹤脈衝信號時，換能器1-1至1-n發射用於測量的平面超聲波。

在步驟s112中，換能器1-1至1-n接收用於測量的超聲波的回波。回波接收器8通過執行波束形成來生成基於超聲波回波的電信號rp[n+1+j,y,xα]。如上所述，y＝0至ys-1。在此，xα＝x-dx/2至x+dx/2-1。

在步驟s113中，變量j僅增加「1」。

在步驟s114中，在變量j小於(m-1)的情況下，處理返回步驟s111；並且在變量j變為等於(m-1)的情況下，處理結束。

作為上述操作的結果，獲得基於超聲波回波的電信號rp[0,y,xα]至rp[n+m-1,y,xα]。由於y＝0至ys-1且xα＝x-dx/2至x+dx/2-1，因而ys×dx×(n+m)個電信號rp被獲得。

圖4是表示圖2中的步驟s303中的處理過程的流程圖。

參照圖4，在步驟s201中，變量i和j被設置為0。

在步驟s202中，跟蹤脈衝發送器7發送跟蹤脈衝信號。在接收到跟蹤脈衝信號時，換能器1-1至1-n發射用於測量的超聲波平面波。

在步驟s203中，換能器1-1至1-n接收用於測量的超聲波的回波。回波接收器8通過執行波束形成來生成基於超聲波回波的電信號rn[i,y,xα]。如上所述，y＝0至ys-1。在此，xα＝x-dx/2至x+dx/2-1。

在步驟s204中，在單極性碼an[i]為「1」的情況下，處理進行到步驟s205；並且，在單極性碼an[i]為「0」的情況下，處理進行到步驟s206。

在步驟s205中，推壓脈衝發送器5輸出推壓脈衝信號。在接收到推壓脈衝信號時，位於線x上的換能器2-i發射用於在診斷目標20的線x上方的部分中產生橫波的超聲波。

在步驟s206中，推壓脈衝發送器5不輸出推壓脈衝信號，並且位於線x上的換能器2-i不發射用於在診斷目標20的線x上方的部分中產生橫波的超聲波。

在步驟s207中，跟蹤脈衝發送器7發送跟蹤脈衝信號。在接收到跟蹤脈衝信號時，換能器1-1至1-n發射用於測量的超聲波平面波。

在步驟s208中，換能器1-1至1-n接收用於測量的超聲波的回波。回波接收器8通過執行波束形成來生成基於超聲波回波的電信號rn[i,y,xα]。如上所述，y＝0至ys-1。在此，xα＝x-dx/2至x+dx/2-1。

在步驟s209中，變量i僅增加「1」。

在步驟s210中，在變量i小於幀數n的情況下，處理返回步驟s204；並且在變量i變為等於幀數n的情況下，處理進行到步驟s211。

在步驟s211中，跟蹤脈衝發送器7發送跟蹤脈衝信號。在接收到跟蹤脈衝信號時，換能器1-1至1-n發射用於測量的超聲波平面波。

在步驟s212中，換能器1-1至1-n接收用於測量的超聲波的回波。回波接收器8通過執行波束形成來生成基於超聲波回波的電信號rn[n+1+j,y,xα]。如上所述，y＝0至ys-1。在此，xα＝x-dx/2至x+dx/2-1。

在步驟s213中，變量j僅增加「1」。

在步驟s214中，在變量j小於(m-1)的情況下，處理返回到步驟s211；並且，在變量j變為等於(m-1)的情況下，處理結束。

作為上述操作的結果，獲得基於用於測量的超聲波回波的電信號rn[0,y,xα]至rn[n+m-1,y,xα]。由於y＝0至ys-1且xα＝x-dx/2至x+dx/2-1，因而ys×dx×(n+m)個電信號rn被獲得。

(參見現有技術的推壓脈衝信號和跟蹤脈衝信號(npl1))。

圖5是用於描述基於現有技術的推壓脈衝信號和跟蹤脈衝信號的測量的圖。

在現有技術中，測量被多次重複以便獲得特定的精度，並且使用作為測量結果的基於測量超聲波(跟蹤超聲波)的回波的電信號的總體平均來執行步驟s316至s318中的處理。

在現有技術中，在第一測量中每周期tc1輸出推壓脈衝信號p[1,0]、p[1,1]、…、p[1,n-1]，由此發射用於在目標對象中產生橫波的超聲波。與本實施例中的ap和an不同，推壓脈衝信號沒有被編碼並且每周期tc1都要輸出。

在基於推壓脈衝信號而發射用於在目標對象中產生橫波的超聲波之前，跟蹤脈衝信號t[1,0]被輸出，由此發射超聲波平面波。另外，在基於推壓脈衝信號而發射用於在目標對象中產生橫波的超聲波之後，每周期tc2輸出跟蹤脈衝信號t[1,1]、t[1,2]、…、t[1,m-1]，由此發射用於測量的超聲波平面波。因此，基於用於測量的超聲波的回波信號的電信號r[1,0]、r[1,1]、…、r[1,m-1]被獲得。

在現有技術中，一次測量耗費時間tc1×n+tc2×m。如果完成s次測量來獲得總體平均，則在現有技術中需要時間en1＝s×(tc1×n+tc2×m)。

(根據實施例的推壓脈衝信號和跟蹤脈衝信號)

圖6是用於描述基於根據本發明的實施例的推壓脈衝信號(加壓脈衝信號)和跟蹤脈衝信號(測量脈衝信號)的測量的圖。

在該實施例中，每周期tc0輸出跟蹤脈衝信號tp[0]至tn[n+m-1]，由此發射出用於測量的超聲波平面波。另外，在相鄰的跟蹤脈衝信號tp之間的時刻，基於單極性碼ap[i](i＝0至n)每周期tc輸出或者不輸出推壓脈衝信號(加壓脈衝信號)pp[i]。因此，待輸出的推壓脈衝信號pp的數量大於或等於0且小於或等於n。在推壓脈衝信號pp[i]被輸出的情況下，用於在目標對象中產生橫波的超聲波基於該推壓脈衝信號pp[i]被發射。

其後，每周期tc0輸出跟蹤脈衝信號tn[0]至tn[n+m-1]，由此發射出用於測量的超聲波平面波。另外，在相鄰的跟蹤脈衝信號tn之間的時刻，基於單極性碼an[i](i＝0至n)每周期tc輸出或者不輸出推壓脈衝信號(加壓脈衝信號)pn[i]。因此，待輸出的推壓脈衝信號pn的數量大於或等於0且小於或等於n。在推壓脈衝信號pn[i]被輸出的情況下，用於在目標對象中產生橫波的超聲波基於該推壓脈衝信號pn[i]被發射。

因為推壓脈衝信號已經被編碼，所以可以使由響應於根據本實施例的推壓脈衝信號而發送的超聲波(推壓超聲波)在目標對象中產生的橫波的振幅變得顯著小於由現有技術的推壓超聲波產生的橫波的振幅。另外，還可以使tc0變得比tc1長。因此，在該實施例中可以使每單位時間施加於診斷目標20的能量變得小於現有技術中每單位時間施加於診斷目標20的能量，由此防止溫度升高。

在該實施例中，測量耗費時間en2＝2×tc0×(n+m)。與現有技術的時間en1(＝s×(tc1×n+tc2×m))的這個時間相比，tc0>tc1且tc0>tc2。根據由本發明的申請人所進行的實驗，指示需要使現有技術中為獲得總體平均而執行的測量的次數s相當大以便獲得與本發明的實施例的測量精度等同的測量精度。因此，可以使該實施例中的測量時間en2整體上小於現有技術的測量時間en1。

在不使用編碼的加壓脈衝信號的情況下僅僅通過減小聲輻射壓力的振幅或者縮短超聲波暴露時間來降低入射能量的情況下，對所產生的橫波的觀測中的snr(信噪比)降低，由此降低了估計傳播波速的精度。相比之下，可以通過多次執行測量來獲得總體平均從而提高snr。但是會存在測量時間隨為獲得均值而執行的測量的次數成比例增加的問題。根據本發明，與這樣的技術(在不使用編碼的脈衝信號的情況下僅僅通過減小聲輻射壓力的振幅或者縮短超聲波暴露時間並且通過增加測量次數來提高snr的技術)相比，變得可以在不導致暴露於超聲波的部分的溫度升高的情況下在較短的時間段中使用聲輻射壓力進行超聲波診斷。

儘管在該實施例中巴克碼被用作雙極性碼的實例，但是雙極性碼並不限於此。還可以使用其他二進位碼，諸如格雷碼、m系列碼(m-seriescode)和勒讓德符號(legendresymbol)。

在格雷碼的情況下，具體地使用兩個格雷碼a[i]和b[i](i＝0至n-1)。

超聲波診斷裝置通過使用與該實施例所描述的方法相同的或類似的方法使用{a[i]}來計算雙極性位移信號d1[k,y,x](k＝0至m-1、x＝0至xs-1且y＝0至ys-1)。類似地，超聲波診斷裝置通過使用與該實施例所描述的方法相同的或類似的方法使用{b[i]}來計算雙極性位移信號d2[k,y,x](k＝0至m-1、x＝0至xs-1且y＝0至ys-1)。超聲波診斷裝置獲得極性位移信號d1[k,y,x]與雙極性位移信號d2[k,y,x]之和作為目標雙極性位移信號d[k,y,x]。

儘管在該實施例中利用使用等式(1)和(2)所示的互相關的模板匹配來計算位移，但是位移的計算並不限於此。例如，可以通過使用根據回波信號的正交檢測而獲得iq信號，可以根據相鄰時間點之間的iq信號來估計rf信號的相位差，並且可以根據該相位差來計算位移。

儘管在該實施例中計算了相對一個較早時間點的位移，但是位移的計算並不限於此。使用參照初始值的位移，可以以類似的算法來執行解碼。像相鄰的幀之間的位移一樣，相對初始值的累加位移通過橫波傳播。因此，可以使用參照初始值的位移來執行彈性估計。儘管在該實施例中推壓脈衝信號的發送周期和跟蹤脈衝信號的發送周期被描述為同一周期，但是這些發送周期並不限於此。跟蹤脈衝信號的發送周期可以短於推壓脈衝信號的發送周期。在這種情況下可以使用更多的跟蹤脈衝來執行位移估計，由此進一步提高測量精度。而且，更優選的是，為了以高精度執行解碼，跟蹤脈衝信號的發送周期為推壓脈衝信號的發送周期的整數分之一。

儘管在該實施例中跟蹤脈衝信號被描述為以平面波的形式來發送，但是跟蹤脈衝信號並不限於平面波。跟蹤脈衝信號的發送範圍可以被限定於包含用於執行彈性估計的區域的範圍之內。例如，可以通過執行所謂的波束形成而形成發送波束來提高反射信號的信噪比，並且通過使用作為其結果而獲得的具有高信噪比的信號來提高估計位移的精度。當估計位移的精度變高時，可以提供能夠以甚至更高的精度來估計彈性的裝置。

儘管在該實施例中通過執行位移估計並進一步計算傳播速度來估計彈性模量，但是如果執行數學上等價的處理，則可以在不計算位移或傳播速度本身的情況下根據所接收的信號直接估計出彈性模量。

儘管在該實施例中已經描述了對雙極性碼位移信號執行解碼，但是待解碼的信號並不限於此。例如，還可以通過對用於測量的超聲波的回波信號進行解碼或者對通過在不執行解碼的情況下估計位移而獲得的信號進行解碼來實現本發明的有利效果。

本文所公開的實施例在所有方面都是示例性的，並且應當被理解為是非限制性的。本發明的範圍並非由上述描述來指示，而是由權利要求書指示，並且意在包括具有與權利要求書的範圍等價的含義的且屬於權利要求書的範圍的所有更改。例如，儘管上述描述討論了目標對象的位移被估計的情況，但是基於估計的位移來估計橫波傳播的速度並然後估計彈性模量，其中僅位移估計或傳播速度估計被執行且彈性模量估計不被執行的配置同樣被包含於本發明的範圍中。儘管用於發送推壓超聲波的元件以及用於發送/接收跟蹤超聲波的元件被分離地設置於探測器3中，但是可以用一個元件來執行這些操作。在這種情況下，存在可以使探測器變小的優點。另外，用於發送推壓超聲波的探測器以及用於發送/接收跟蹤超聲波的探測器可以被分離地設置。在這種情況下，這些探測器可以具有適於推壓超聲波的配置(形狀)以及適於發送/接收跟蹤超聲波的配置(形狀)，從而導致設計優化。

本申請基於在2013年3月28日在日本專利局提交的日本專利申請no.2013-069852並要求其優先權，其全文通過引用併入本文。

附圖標記列表

1-1至1-n、2-1至2-n換能器

3超聲波探測器

4超聲波診斷裝置主體

5推壓脈衝發射器

7跟蹤脈衝發射器

8回波接收器

9單極性位移估計器

10雙極性位移估計器

11解碼器

12傳播速度估計器

13彈性模量估計器

14顯示器

50超聲波診斷裝置

90位移估計器