JP2759808B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JP2759808B2 JP2759808B2 JP63249886A JP24988688A JP2759808B2 JP 2759808 B2 JP2759808 B2 JP 2759808B2 JP 63249886 A JP63249886 A JP 63249886A JP 24988688 A JP24988688 A JP 24988688A JP 2759808 B2 JP2759808 B2 JP 2759808B2
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- subcutaneous fat
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
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- A61B5/4869—Determining body composition
- A61B5/4872—Body fat
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/13—Tomography
- A61B8/14—Echo-tomography
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
- G01S15/892—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being curvilinear
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- G—PHYSICS
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- G01S7/52046—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
- G01S7/52049—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver using correction of medium-induced phase aberration
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
- G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
- G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、医療用の画像診断ならびに定量診断に好適
な超音波診断装置に関する。
な超音波診断装置に関する。
多数個の微小振動子を円弧状に配列したコンベクス型
超音波探触子を有する電子フォーカス型超音波診断装置
は、近距離から遠距離にわたるまで適度な広さの撮影視
野を実現できるため、腹部をはじめとする体内各部位の
医療画像診断に広く用いられている。
超音波探触子を有する電子フォーカス型超音波診断装置
は、近距離から遠距離にわたるまで適度な広さの撮影視
野を実現できるため、腹部をはじめとする体内各部位の
医療画像診断に広く用いられている。
ところが、コンベクス型超音波探触子を用いる超音波
診断装置を設計・製作するには、その探触子の有する曲
率のために生ずる音波の屈折の効果のために、フォーカ
スに関して特別の配慮が必要となる。これに関する従来
の技術については、日本超音波医学会第50回研究発表会
講演論文集（1987年６月）第317頁から第318頁におい
て、整合層および音響レンズ層における音波の屈折の影
響とそれを考慮した装置設計を論じた研究論文が掲載さ
れている。
診断装置を設計・製作するには、その探触子の有する曲
率のために生ずる音波の屈折の効果のために、フォーカ
スに関して特別の配慮が必要となる。これに関する従来
の技術については、日本超音波医学会第50回研究発表会
講演論文集（1987年６月）第317頁から第318頁におい
て、整合層および音響レンズ層における音波の屈折の影
響とそれを考慮した装置設計を論じた研究論文が掲載さ
れている。
しかしながら、実際の生体に関する超音波による撮像
あるいはデータ収集においては、上記論文に扱われてい
る整合層および音響レンズ層と同等またはそれ以上に、
皮下脂肪層における音波の屈折な探触子と生体の間の音
響的結合のために用いる水袋における音波の屈折のフォ
ーカスに対する影響が問題となる。問題の物理的性質を
明らかにするため、以下に簡単な解析を行なう。
あるいはデータ収集においては、上記論文に扱われてい
る整合層および音響レンズ層と同等またはそれ以上に、
皮下脂肪層における音波の屈折な探触子と生体の間の音
響的結合のために用いる水袋における音波の屈折のフォ
ーカスに対する影響が問題となる。問題の物理的性質を
明らかにするため、以下に簡単な解析を行なう。
まず、皮下脂肪層の影響を、配列振動子の曲率半径を
Ｒ、皮下脂肪層を除く体腔内の平均音速に対する皮下脂
肪層の音速の比をαとおいて解析する皮下脂肪層の厚さ
を無視し、皮下脂肪層を除く体腔内の平均音速をもとに
決定した焦点距離をf0とおくと、配列振動子から皮下脂
肪層に入射した収束超音波の焦点距離f1は、球面または
円筒面による屈折を記述する基本的関係式をもとに 1/f1＝α/f0−（１−α）/R （１） のように表される。皮下脂肪層の厚さを一定と仮定して
ｄとおくと、皮下脂肪層からさらに体腔内に入射した収
束超音波の体表からの焦点距離f2は、同じ基本的関係式
をもとに上記f1を用いて α／（f2−ｄ）＝1/（f1−ｄ）＋（１−α）／（Ｒ＋ｄ） （２） と表される。
Ｒ、皮下脂肪層を除く体腔内の平均音速に対する皮下脂
肪層の音速の比をαとおいて解析する皮下脂肪層の厚さ
を無視し、皮下脂肪層を除く体腔内の平均音速をもとに
決定した焦点距離をf0とおくと、配列振動子から皮下脂
肪層に入射した収束超音波の焦点距離f1は、球面または
円筒面による屈折を記述する基本的関係式をもとに 1/f1＝α/f0−（１−α）/R （１） のように表される。皮下脂肪層の厚さを一定と仮定して
ｄとおくと、皮下脂肪層からさらに体腔内に入射した収
束超音波の体表からの焦点距離f2は、同じ基本的関係式
をもとに上記f1を用いて α／（f2−ｄ）＝1/（f1−ｄ）＋（１−α）／（Ｒ＋ｄ） （２） と表される。
（２）式・（１）式のままでは、問題が見通しにくい
ので、焦点距離に比較して皮下脂肪層の厚さｄを無視す
る近似を用いて簡単化すると、 1/f2＝1/f0−（１−α）／［αＲ（１＋R/d）］
（３） と表すことができる。（３）式は、皮下脂肪層を焦点距
離 f3＝Ｒ（１＋R/d）・α／（１−α） （４） の凹レンズとみたとき、元来の焦点距離f0の凸レンズに
それを組み合わせたときの凸レンズの焦点距離f2を与え
る式であると見ることができる。（４）式より、皮下脂
肪層の厚さｄが大きくなると、焦点距離f3はＲ・α／
（１−α）まで小さくなりうること、また、その変化
は、皮下脂肪層の厚さｄが配列振動子の曲率半径Ｒの大
きさの程度のまわりで変化するときに最も敏感に変化す
ることがわかる。さらに、（３）式とあわせると、元来
の焦点距離f0が大きいとき、皮下脂肪層の厚さｄの変動
による実効的焦点距離f2の変化が大きくなることがわか
る。
ので、焦点距離に比較して皮下脂肪層の厚さｄを無視す
る近似を用いて簡単化すると、 1/f2＝1/f0−（１−α）／［αＲ（１＋R/d）］
（３） と表すことができる。（３）式は、皮下脂肪層を焦点距
離 f3＝Ｒ（１＋R/d）・α／（１−α） （４） の凹レンズとみたとき、元来の焦点距離f0の凸レンズに
それを組み合わせたときの凸レンズの焦点距離f2を与え
る式であると見ることができる。（４）式より、皮下脂
肪層の厚さｄが大きくなると、焦点距離f3はＲ・α／
（１−α）まで小さくなりうること、また、その変化
は、皮下脂肪層の厚さｄが配列振動子の曲率半径Ｒの大
きさの程度のまわりで変化するときに最も敏感に変化す
ることがわかる。さらに、（３）式とあわせると、元来
の焦点距離f0が大きいとき、皮下脂肪層の厚さｄの変動
による実効的焦点距離f2の変化が大きくなることがわか
る。
診断対象である人間の皮下脂肪層の厚さは、腹部にお
いて通常５〜30mm程度であるので、曲率半径Ｒが５〜30
mmの配列振動子を用いて腹部の深部にフォーカスすると
きに、皮下脂肪層の厚さの変動による実効的焦点距離の
変化が大となる。皮下脂肪層を除く体腔内の平均音速は
1530m/s程度であるのに対し、皮下脂肪層の音速は1430m
/s程度であるので、皮下脂肪層の凹レンズとしての焦点
距離f3は、最小15Rまでの小さくなり得る。曲率半径Ｒ
が10mmのとき焦点距離f3は150mmまで小さくなりうるこ
とになるが、これは、腹部深部の撮影深部と同程度であ
り、皮下脂肪層の薄い人間の腹部深部にフォーカスする
ように設計した装置を用いて皮下脂肪酸の厚い被検体の
撮像を行なおうとする場合、音波が全くフォーカスされ
ていないという状況も起こり得ることを示している。
いて通常５〜30mm程度であるので、曲率半径Ｒが５〜30
mmの配列振動子を用いて腹部の深部にフォーカスすると
きに、皮下脂肪層の厚さの変動による実効的焦点距離の
変化が大となる。皮下脂肪層を除く体腔内の平均音速は
1530m/s程度であるのに対し、皮下脂肪層の音速は1430m
/s程度であるので、皮下脂肪層の凹レンズとしての焦点
距離f3は、最小15Rまでの小さくなり得る。曲率半径Ｒ
が10mmのとき焦点距離f3は150mmまで小さくなりうるこ
とになるが、これは、腹部深部の撮影深部と同程度であ
り、皮下脂肪層の薄い人間の腹部深部にフォーカスする
ように設計した装置を用いて皮下脂肪酸の厚い被検体の
撮像を行なおうとする場合、音波が全くフォーカスされ
ていないという状況も起こり得ることを示している。
また、頚部などの超音波診断において配列振動子と生
体の間の音響結合のために流体の入った袋（いわゆる水
袋）を用いることがあるが、この音響結合用流体の音速
を生体に一致させながら、かつ、音速の温度係数を無視
できるほど小さくすることは、技術的にきわめて困難で
ある。従って、実際の使用条件下では、音響結合用流体
の音速が生体に対して１〜数％程度ずれた状態で撮像や
計測を行なわざるをえない場合が多い。このような条件
下でコンベクス型探触子のような円弧配列型振動子を用
いると、上述した皮下脂肪酸がフォーカスに及ぼす影響
と類似の問題が生ずる。
体の間の音響結合のために流体の入った袋（いわゆる水
袋）を用いることがあるが、この音響結合用流体の音速
を生体に一致させながら、かつ、音速の温度係数を無視
できるほど小さくすることは、技術的にきわめて困難で
ある。従って、実際の使用条件下では、音響結合用流体
の音速が生体に対して１〜数％程度ずれた状態で撮像や
計測を行なわざるをえない場合が多い。このような条件
下でコンベクス型探触子のような円弧配列型振動子を用
いると、上述した皮下脂肪酸がフォーカスに及ぼす影響
と類似の問題が生ずる。
本発明の目的は、これらの問題を解決して皮下脂肪層
における音波の屈折や超音波探触子と生体の間の音響的
結合のために用いる水袋における音波の屈折のフォーカ
スに対する影響を除いて装置の性能を改良し、臨床にお
いてさらに有用な超音波診断装置を提供することにあ
る。
における音波の屈折や超音波探触子と生体の間の音響的
結合のために用いる水袋における音波の屈折のフォーカ
スに対する影響を除いて装置の性能を改良し、臨床にお
いてさらに有用な超音波診断装置を提供することにあ
る。
上記目的を達成するために、本発明では、被検体の皮
下脂肪層の厚さや音響的結合用の水袋の厚さに応じて、
電子フォーカスのために各微小振動子の送受信信号に与
えらる遅延時間を変更する機構を装置に与えるものであ
る。
下脂肪層の厚さや音響的結合用の水袋の厚さに応じて、
電子フォーカスのために各微小振動子の送受信信号に与
えらる遅延時間を変更する機構を装置に与えるものであ
る。
皮下脂肪層の影響による問題点を解決するためには、
実現すべき焦点距離すなわち配列振動子から着目領域ま
での距離f2に対して、（２）式・（１）式を逆に解いて
求められる焦点距離f0に対応する遅延時間を用いて電子
フォーカスを行なえば良い。すなわち、 1/（f1−ｄ）＝α／（f2−ｄ）−（１−α）／（Ｒ＋ｄ） （５） により与えられるf1を α/f0＝1/f1＋（１−α）/R （６） に代入することにより得られる焦点距離f0に従って電子
フォーカスを行なえばよい。（１）式・（２）式におい
ては、整合層および音響レンズ層における音波の屈折の
影響について言及していないが、これらの影響も全く同
様の数学的取り扱いにより電子フォーカスの遅延時間の
設計に取り入れることができる。
実現すべき焦点距離すなわち配列振動子から着目領域ま
での距離f2に対して、（２）式・（１）式を逆に解いて
求められる焦点距離f0に対応する遅延時間を用いて電子
フォーカスを行なえば良い。すなわち、 1/（f1−ｄ）＝α／（f2−ｄ）−（１−α）／（Ｒ＋ｄ） （５） により与えられるf1を α/f0＝1/f1＋（１−α）/R （６） に代入することにより得られる焦点距離f0に従って電子
フォーカスを行なえばよい。（１）式・（２）式におい
ては、整合層および音響レンズ層における音波の屈折の
影響について言及していないが、これらの影響も全く同
様の数学的取り扱いにより電子フォーカスの遅延時間の
設計に取り入れることができる。
ただし、（１）式・（２）式を求める際に用いた屈折
の関係式は、本来は近軸領域において成立するものなの
で、中心軸から比較的離れた振動子素子に関する遅延時
間を高精度で扱わなければならない場合には、数値計算
による方がよい。必要な数値計算は、引用公知文献に述
べられているように、音線追跡において各境界通過時に
スネルの法則を適用して屈折角を決定していくことによ
り行なうことができる。
の関係式は、本来は近軸領域において成立するものなの
で、中心軸から比較的離れた振動子素子に関する遅延時
間を高精度で扱わなければならない場合には、数値計算
による方がよい。必要な数値計算は、引用公知文献に述
べられているように、音線追跡において各境界通過時に
スネルの法則を適用して屈折角を決定していくことによ
り行なうことができる。
また、（１）式・（２）式では、皮下脂肪層の厚さを
一定と仮定し、各境界が同心円状に並んでいる場合を扱
っているが、超音波撮像そのものによる結果から、より
正確な境界面の曲率を求めることにより、さらに正確な
フォーカスが可能となる。このような扱いにより、超音
波探索触子と生体の間の音響的結合のために用いる水袋
における音波の屈折のフォーカスに対する影響も除くこ
とができる。
一定と仮定し、各境界が同心円状に並んでいる場合を扱
っているが、超音波撮像そのものによる結果から、より
正確な境界面の曲率を求めることにより、さらに正確な
フォーカスが可能となる。このような扱いにより、超音
波探索触子と生体の間の音響的結合のために用いる水袋
における音波の屈折のフォーカスに対する影響も除くこ
とができる。
人間の皮下脂肪層の音速や音響的結合用水袋に用いる
流体の音速については、近似値が予めわかっているの
で、各境界からの反射エコーが受信される時刻の時間差
からその厚さを計測することができる。この厚さは、超
音波画像そのものから装置の使用者が厚さの程度を判断
して装置に入力するよう構成するか、反射エコー信号か
ら自動計測するよう構成する。このときには、通常の撮
像時と比較して、送信または受信の口径を小さく設定し
たり、より高い超音波周波数を送受信に用いることによ
り、比較的近距離における反射エコーを時間精度良く得
ることができる。
流体の音速については、近似値が予めわかっているの
で、各境界からの反射エコーが受信される時刻の時間差
からその厚さを計測することができる。この厚さは、超
音波画像そのものから装置の使用者が厚さの程度を判断
して装置に入力するよう構成するか、反射エコー信号か
ら自動計測するよう構成する。このときには、通常の撮
像時と比較して、送信または受信の口径を小さく設定し
たり、より高い超音波周波数を送受信に用いることによ
り、比較的近距離における反射エコーを時間精度良く得
ることができる。
さらに、音速に関しても、アイー・イー・イー・イー
・1987 ウルトラソニックス シンポジウム プロシー
ディングス 第２分冊（1987Ultrasonics Symposium Pr
oceedings,Vol.2,（1987）pp 917−926）において論じ
られている各方法および手段を用いれば、反射エコー信
号をもとに計測することができる。あるいは、音響的結
合用水袋を予め計測しておくことのできるものに関して
は、使用時に温度をモニターして対応する音速を得るこ
とができる。
・1987 ウルトラソニックス シンポジウム プロシー
ディングス 第２分冊（1987Ultrasonics Symposium Pr
oceedings,Vol.2,（1987）pp 917−926）において論じ
られている各方法および手段を用いれば、反射エコー信
号をもとに計測することができる。あるいは、音響的結
合用水袋を予め計測しておくことのできるものに関して
は、使用時に温度をモニターして対応する音速を得るこ
とができる。
電子フォーカスのために各微小振動子の送受信信号に
与えられる遅延時幅は、各層の音速・厚さ・境界面の曲
率をもとに、配列振動子から着目領域までの距離あるい
は送信からの経過時間の関数として高速計算手段により
撮像中に定期的に計算するよう構成するか、各組合せに
ついて予め計算しておき、大容量メモリ中に各パラメタ
に関して多次元マップ化して記憶しておいて随時読みだ
すよう構成する。
与えられる遅延時幅は、各層の音速・厚さ・境界面の曲
率をもとに、配列振動子から着目領域までの距離あるい
は送信からの経過時間の関数として高速計算手段により
撮像中に定期的に計算するよう構成するか、各組合せに
ついて予め計算しておき、大容量メモリ中に各パラメタ
に関して多次元マップ化して記憶しておいて随時読みだ
すよう構成する。
１回の送信により生じたエコー信号に関し、送信から
の経過時間に応じて段階的に焦点距離を変更して受信す
る実時間ダイナミック・フォーカス装置においては、受
信焦点距離変更のタイミングを固定しておいて遅延時間
データの組合せを各層の音速・厚さ・境界面の曲率に対
応させて変更する代わりに、１組または少ない組合せの
数の遅延時間データを、受信焦点距離変更のタイミング
を各層の音速・厚さ・境界面の曲率に対応させて変更し
て用いるよう構成することもできる。
の経過時間に応じて段階的に焦点距離を変更して受信す
る実時間ダイナミック・フォーカス装置においては、受
信焦点距離変更のタイミングを固定しておいて遅延時間
データの組合せを各層の音速・厚さ・境界面の曲率に対
応させて変更する代わりに、１組または少ない組合せの
数の遅延時間データを、受信焦点距離変更のタイミング
を各層の音速・厚さ・境界面の曲率に対応させて変更し
て用いるよう構成することもできる。
被検者の皮下脂肪層や音響結合用水袋の厚さの値また
は厚さの程度は、入力手段により使用者の操作に従って
入力されるか、または、各境界からの反射エコーを受信
する手段の出力信号から、送信から各エコーが受信され
るまでの経過時間が計測され、それらの時間差と予めセ
ットされた各層の音速から計算手段により自動算出され
る。この厚さに従って、高速計算手段により、電子フォ
ーカスのために各微小振動子の送受信信号に与えられる
遅延時間が算出される。あるいは、この厚さに従って、
予め大容量メモリ中に各パラメタについて多次元マップ
化して記憶された遅延時間の組み合わせが読みだされ
る。このような遅延時間が各微小振動子の送受信信号に
与えられることにより、配列振動子と着目領域との間に
介在する皮下脂肪層や音響結合用水袋にもかかわらず、
着目領域において正しいフォーカスが結ばれることにな
り、結果として良好な像が撮像される。
は厚さの程度は、入力手段により使用者の操作に従って
入力されるか、または、各境界からの反射エコーを受信
する手段の出力信号から、送信から各エコーが受信され
るまでの経過時間が計測され、それらの時間差と予めセ
ットされた各層の音速から計算手段により自動算出され
る。この厚さに従って、高速計算手段により、電子フォ
ーカスのために各微小振動子の送受信信号に与えられる
遅延時間が算出される。あるいは、この厚さに従って、
予め大容量メモリ中に各パラメタについて多次元マップ
化して記憶された遅延時間の組み合わせが読みだされ
る。このような遅延時間が各微小振動子の送受信信号に
与えられることにより、配列振動子と着目領域との間に
介在する皮下脂肪層や音響結合用水袋にもかかわらず、
着目領域において正しいフォーカスが結ばれることにな
り、結果として良好な像が撮像される。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
円弧配列振動子型超音波探触子１が被検体に軽く押し
当てられ、皮下脂肪層11が探触子に沿ってたわんでい
る。配列振動子１を構成する各微小振動から引き出され
た信号線のうち、相隣り合う微小振動子の一群からの信
号線が、ビーム走査制御回路２による制御のもとに信号
線選択回路３により選択されることによって、送受信口
径が設定される。フォーカス制御回路７による制御のも
と送受信回路４において、フォーカスのために遅延時間
の与えられた各送信信号が生成され、また、各受信信号
が、フォーカスのために遅延時間を与えられた後、互い
に加算されて包絡線信号処理回路５へ出力される。圧縮
処理・高域強調処理などの処理を受けた包絡線信号は、
ビーム走査制御回路２による制御のもとに画像表示回路
８によって断層像として表示される。包絡線信号処理回
路の出力信号は、また、厚さ決定回路６にも出力され
る。その包絡線信号は、第３図に例として示したような
ものであり、皮下脂肪層裏面による超音波エコーＥは、
一般に他の体内浅部からのエコーよりも強度が大きく、
厚さ決定回路６に組み込まれた時間軸ウィンドウと振幅
比較器により容易に他と区別しい検出され、その受信ま
での送信からの経過時間tEが自動計測される。予め設定
された人間の皮下脂肪層の平均的音速をcFとおき、皮膚
の厚さを無視すると、皮下脂肪層の厚さはcF・tE/2によ
り与えられる。決定された厚さの信号に従って、フォー
カス制御回路７において送受信のフォーカスに対応し、
各遅延時間が算出または選択される。
当てられ、皮下脂肪層11が探触子に沿ってたわんでい
る。配列振動子１を構成する各微小振動から引き出され
た信号線のうち、相隣り合う微小振動子の一群からの信
号線が、ビーム走査制御回路２による制御のもとに信号
線選択回路３により選択されることによって、送受信口
径が設定される。フォーカス制御回路７による制御のも
と送受信回路４において、フォーカスのために遅延時間
の与えられた各送信信号が生成され、また、各受信信号
が、フォーカスのために遅延時間を与えられた後、互い
に加算されて包絡線信号処理回路５へ出力される。圧縮
処理・高域強調処理などの処理を受けた包絡線信号は、
ビーム走査制御回路２による制御のもとに画像表示回路
８によって断層像として表示される。包絡線信号処理回
路の出力信号は、また、厚さ決定回路６にも出力され
る。その包絡線信号は、第３図に例として示したような
ものであり、皮下脂肪層裏面による超音波エコーＥは、
一般に他の体内浅部からのエコーよりも強度が大きく、
厚さ決定回路６に組み込まれた時間軸ウィンドウと振幅
比較器により容易に他と区別しい検出され、その受信ま
での送信からの経過時間tEが自動計測される。予め設定
された人間の皮下脂肪層の平均的音速をcFとおき、皮膚
の厚さを無視すると、皮下脂肪層の厚さはcF・tE/2によ
り与えられる。決定された厚さの信号に従って、フォー
カス制御回路７において送受信のフォーカスに対応し、
各遅延時間が算出または選択される。
１回の送信により生じたエコー信号に関し、送信から
の経的時間に応じて段階的に焦点距離を変更して受信す
る実時間ダイナミック・フォーカス装置においては、通
常、送信からの経過時間をもとに制御を行なうが、この
場合には、一定の経過時間ｔ後にフォーカスすべき距離
f2そのものが、皮下脂肪層の厚さｄによって変化するの
で、この点も考慮に入れたフォーカス制御を行なうべき
である。すなわち、皮下脂肪層を除く体腔内の平均音速
をｃとおくとき、（５）式におけるf2を f2＝ct/2−ｄ・（１−α）／α （７） を満たすよう制御すべきである。
の経的時間に応じて段階的に焦点距離を変更して受信す
る実時間ダイナミック・フォーカス装置においては、通
常、送信からの経過時間をもとに制御を行なうが、この
場合には、一定の経過時間ｔ後にフォーカスすべき距離
f2そのものが、皮下脂肪層の厚さｄによって変化するの
で、この点も考慮に入れたフォーカス制御を行なうべき
である。すなわち、皮下脂肪層を除く体腔内の平均音速
をｃとおくとき、（５）式におけるf2を f2＝ct/2−ｄ・（１−α）／α （７） を満たすよう制御すべきである。
一例として、第２図には、曲率半径10mmの円弧配列振
動型超音波探触子を用いて探触子からの距離120mmにフ
ォーカスするために必要な遅延時間の皮下脂肪層厚さ０
のときに対する増加分を、皮下脂肪厚さ5mm、10mm、15m
m、20mmに関して数値珪酸により求め、配列振動子上の
送信または受信口径に沿った座標上にプロットした。計
算には、上述の皮下脂肪層の厚さによるフォーカスすべ
き距離f2そのものの変化も取り入れられている。フォー
カス制御回路７には、このような遅延時間のデータを、
皮下脂肪層の厚さフォーカスすべき距離とをパラメタと
し、口径中の振動動素子のアドレスを変数とする多次元
マップとして予め記録しておき、計測された厚さ情報に
従って選択して送信または受信のフォーカスを制御す
る。あるいは、フォーカス制御回路７に高速計算手段を
具備させ、（７）式・（５）式・（６）式をもとに、数
フレームに１回程度の頻度で遅延時間データを算出する
よう構成する。
動型超音波探触子を用いて探触子からの距離120mmにフ
ォーカスするために必要な遅延時間の皮下脂肪層厚さ０
のときに対する増加分を、皮下脂肪厚さ5mm、10mm、15m
m、20mmに関して数値珪酸により求め、配列振動子上の
送信または受信口径に沿った座標上にプロットした。計
算には、上述の皮下脂肪層の厚さによるフォーカスすべ
き距離f2そのものの変化も取り入れられている。フォー
カス制御回路７には、このような遅延時間のデータを、
皮下脂肪層の厚さフォーカスすべき距離とをパラメタと
し、口径中の振動動素子のアドレスを変数とする多次元
マップとして予め記録しておき、計測された厚さ情報に
従って選択して送信または受信のフォーカスを制御す
る。あるいは、フォーカス制御回路７に高速計算手段を
具備させ、（７）式・（５）式・（６）式をもとに、数
フレームに１回程度の頻度で遅延時間データを算出する
よう構成する。
皮下脂肪酸11の厚さが、各方位において一定とみなす
ことができない場合には、厚さ決定回路６により各方位
ごとに厚さを決定し、それをもとに各方位ごとに異なる
遅延時間を用いてフォーカス制御を行なうよう構成す
る。
ことができない場合には、厚さ決定回路６により各方位
ごとに厚さを決定し、それをもとに各方位ごとに異なる
遅延時間を用いてフォーカス制御を行なうよう構成す
る。
以上説明したように、本発明によれば、円弧配列型の
超音波探触子を用いながら、皮下脂肪層における音波の
屈折や脂触子と生体の間の音響結合に用いる水袋におけ
る音波の屈折のフォーカスに対する影響を除いて、着目
領域において正しいフォーカスを結び、良好な超音波像
が得られるよう構成することができ、臨床においてきわ
めて有用な超音波診断装置を提供することができる。
超音波探触子を用いながら、皮下脂肪層における音波の
屈折や脂触子と生体の間の音響結合に用いる水袋におけ
る音波の屈折のフォーカスに対する影響を除いて、着目
領域において正しいフォーカスを結び、良好な超音波像
が得られるよう構成することができ、臨床においてきわ
めて有用な超音波診断装置を提供することができる。
また、本発明によれば、皮下脂肪層や音響結合に用い
る水袋の厚さを、各境界による反射エコーの受信時刻か
ら自動計測するよう構成できるので、それらの厚さの影
響を自動補正して正しいフォーカスを結ぶよう構成する
ことができる。さらに、皮下脂肪層や音響結合に用いる
水袋の裏面の曲率を計測するよう構成できるので、それ
らの厚さが方位方向に一定であると仮定できない場合に
おいても正しいフォーカスを結ぶよう構成することがで
きる。これらの厚さ計測において、本発明によれば、送
信または受信の口径を通常の撮像時よりも小さく設定し
たり、より高い超音波周波数を送受信に用いることによ
り、比較的近距離からのエコーを時間精度良く得ること
ができるよう構成することができる。
る水袋の厚さを、各境界による反射エコーの受信時刻か
ら自動計測するよう構成できるので、それらの厚さの影
響を自動補正して正しいフォーカスを結ぶよう構成する
ことができる。さらに、皮下脂肪層や音響結合に用いる
水袋の裏面の曲率を計測するよう構成できるので、それ
らの厚さが方位方向に一定であると仮定できない場合に
おいても正しいフォーカスを結ぶよう構成することがで
きる。これらの厚さ計測において、本発明によれば、送
信または受信の口径を通常の撮像時よりも小さく設定し
たり、より高い超音波周波数を送受信に用いることによ
り、比較的近距離からのエコーを時間精度良く得ること
ができるよう構成することができる。
なお、以上では、簡単のため、主として、配列振動子
全周にわたって単一の曲率半径を有する場合に関して、
説明を行なったが、本発明の適用範囲はこれに限らず、
本発明は、周に沿って曲率半径の変化する配列振動子を
用いた装置にも適用されるものである。
全周にわたって単一の曲率半径を有する場合に関して、
説明を行なったが、本発明の適用範囲はこれに限らず、
本発明は、周に沿って曲率半径の変化する配列振動子を
用いた装置にも適用されるものである。
第１図は、円弧配列振動子型超音波探触子を用いた本発
明の超音波診断装置のブロック図および被検体の断面
図、第２図は、フォーカスに必要な遅延時間の脂肪層に
よる増加分をプロットした図、第３図は、被検体からの
超音波エコー包絡線信号の図である。 １……円弧配列振動子型超音波探触子、２……ビーム走
査制御回路、３……信号線選択回路、４……送受信回
路、５……包絡線信号処理回路、６……厚さ決定回路、
７……フォーカス制御回路、８……画像表示回路、10…
…皮膚、11……皮下脂肪層、12……皮下脂肪裏面、13…
…筋肉層または体腔、T5……厚さ5mmの脂肪層による必
要遅延時間の増加、T10……8gjx100mmの脂肪層による必
要遅延時間の増加、T15……厚さ15mmの脂肪層による必
要遅延時間の増加、T20……厚さ20mmの脂肪層による必
要遅延時間の増加、Ｅ……皮下脂肪層裏面による超音波
エコーの包絡線信号。
明の超音波診断装置のブロック図および被検体の断面
図、第２図は、フォーカスに必要な遅延時間の脂肪層に
よる増加分をプロットした図、第３図は、被検体からの
超音波エコー包絡線信号の図である。 １……円弧配列振動子型超音波探触子、２……ビーム走
査制御回路、３……信号線選択回路、４……送受信回
路、５……包絡線信号処理回路、６……厚さ決定回路、
７……フォーカス制御回路、８……画像表示回路、10…
…皮膚、11……皮下脂肪層、12……皮下脂肪裏面、13…
…筋肉層または体腔、T5……厚さ5mmの脂肪層による必
要遅延時間の増加、T10……8gjx100mmの脂肪層による必
要遅延時間の増加、T15……厚さ15mmの脂肪層による必
要遅延時間の増加、T20……厚さ20mmの脂肪層による必
要遅延時間の増加、Ｅ……皮下脂肪層裏面による超音波
エコーの包絡線信号。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−55048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−51846（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−156508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−44225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−37441（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−188436（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】複数の超音波振動子が円弧状に配列された
超音波探触子と、超音波パルスの送受信を行なう口径を
設定する手段と、前記超音波パルスの送受信を行なう送
受信回路とを有し、電子フォーカスを行ない検査対象の
超音波画像を撮影する超音波診断装置において、前記超
音波診断装置の使用者が前記検査対象の超音波画像に基
づいて入力した前記検査対象の脂肪層の厚さに応じて、
前記口径内の前記超音波振動子による超音波パルスの送
受信信号に付与する遅延時間を変更する手段とを有する
ことを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63249886A JP2759808B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 超音波診断装置 |
| US07/415,668 US5060652A (en) | 1988-10-05 | 1989-10-02 | Ultrasonic diagnosis apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63249886A JP2759808B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298340A JPH0298340A (ja) | 1990-04-10 |
| JP2759808B2 true JP2759808B2 (ja) | 1998-05-28 |
Family
ID=17199670
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63249886A Expired - Lifetime JP2759808B2 (ja) | 1988-10-05 | 1988-10-05 | 超音波診断装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5060652A (ja) |
| JP (1) | JP2759808B2 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5235986A (en) * | 1990-02-12 | 1993-08-17 | Acuson Corporation | Variable origin-variable angle acoustic scanning method and apparatus for a curved linear array |
| JPH05261097A (ja) * | 1992-03-19 | 1993-10-12 | Fujitsu Ltd | 超音波診断装置 |
| US5301674A (en) * | 1992-03-27 | 1994-04-12 | Diasonics, Inc. | Method and apparatus for focusing transmission and reception of ultrasonic beams |
| FR2694653B1 (fr) * | 1992-08-04 | 1994-09-09 | Thomson Csf | Dispositif de formation de voies pour système d'imagerie acoustique. |
| US5379642A (en) * | 1993-07-19 | 1995-01-10 | Diasonics Ultrasound, Inc. | Method and apparatus for performing imaging |
| JP2900836B2 (ja) * | 1995-05-26 | 1999-06-02 | 松下電器産業株式会社 | 電子走査式超音波診断装置 |
| US6524250B1 (en) * | 2000-09-19 | 2003-02-25 | Pearl Technology Holdings, Llc | Fat layer thickness mapping system to guide liposuction surgery |
| JP4761673B2 (ja) * | 2001-09-07 | 2011-08-31 | 株式会社日立メディコ | 超音波診断装置 |
| DE102006010010A1 (de) * | 2006-03-04 | 2007-09-06 | Intelligendt Systems & Services Gmbh & Co Kg | Verfahren zur Ultraschallprüfung eines Werkstückes in einem gekrümmten Bereich seiner Oberfläche und zur Durchführung des Verfahrens geeignete Prüfanordnung |
| JP5925215B2 (ja) * | 2011-01-05 | 2016-05-25 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 体の実際の組織層境界を決定するためのデバイス及び方法 |
| CN102846336B (zh) * | 2011-06-27 | 2014-10-22 | 深圳市蓝韵实业有限公司 | 超声成像延时控制方法及装置 |
| JP6861624B2 (ja) * | 2017-12-22 | 2021-04-21 | 株式会社日立製作所 | 超音波送受信装置および超音波送受信方法 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5737441A (en) * | 1980-08-14 | 1982-03-01 | Yokogawa Electric Works Ltd | Ultrasonic diagnostic apparatus |
| JPS58188436A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-02 | 松下電器産業株式会社 | 超音波診断装置 |
| DE3505764A1 (de) * | 1985-02-20 | 1986-08-21 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Verfahren zur bestimmung einer schallbrechungsindexverteilung in einem untersuchungsbereich und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
| JPS62156508A (ja) * | 1985-08-01 | 1987-07-11 | Hiroyuki Toyokawa | 皮下脂肪厚測定装置 |
| US4670683A (en) * | 1985-08-20 | 1987-06-02 | North American Philips Corporation | Electronically adjustable mechanical lens for ultrasonic linear array and phased array imaging |
| JPH074040B2 (ja) * | 1985-10-09 | 1995-01-18 | 株式会社日立製作所 | 超音波探触子 |
| US4777958A (en) * | 1985-10-28 | 1988-10-18 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method for enhancing the accuracy of in vivo sound velocity estimation |
| US4878500A (en) * | 1986-07-21 | 1989-11-07 | The University Of Texas System | Multi-beam tracking for angle error correction in speed of sound estimations |
| DE3788757D1 (de) * | 1986-08-20 | 1994-02-24 | Siemens Ag | Verfahren und Einrichtung zur adaptiven Fokussierung bei einem medizinischen Ultraschall-Bildgabegerät. |
| JPH0255048A (ja) * | 1988-08-18 | 1990-02-23 | Fujitsu Ltd | 超音波診断装置 |
-
1988
- 1988-10-05 JP JP63249886A patent/JP2759808B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-10-02 US US07/415,668 patent/US5060652A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5060652A (en) | 1991-10-29 |
| JPH0298340A (ja) | 1990-04-10 |
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| JPH0798042B2 (ja) | 超音波診断装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080320 Year of fee payment: 10 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090320 Year of fee payment: 11 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090320 Year of fee payment: 11 |