JP2786334B2 - エコー信号を用いた画像形成装置 - Google Patents

エコー信号を用いた画像形成装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ヒトの身体部分を超音波画像に基づいて画
像形成する装置であって、前記身体部分からの超音波エ
コー信号を空間方向に沿って受信するための超音波エコ
ー信号受信器と、プレート状要素と、前記空間方向に対
して垂直に配置された基準面とを有し、 前記基準面は、身体部分を空間的に固定するためのも
のであり、かつ超音波を身体部分内の領域として強く反
射し、 前記超音波エコー信号受信器は、患者の基準面に対向
する側に配置されている形式の画像形成装置に関する。
この種の画像形成装置は、例えばヒトの身体の検査に
使用される。
乳癌の早期発見のための女性乳腺の精密検査は非常に
価値のあるものである。なぜならこの疾患は、先進工業
国では女性におけるもっとも頻繁な癌種であり、疫学的
に非常に重要であり、病気の早期発見が通常は治癒を意
味するからである。
超音波検査は、Ｘ線マモグラフィー検査と比較して完
全に無害であり、非常に密な腺組織（乳腺症）の場合で
も問題がない。なぜなら、密な腺組織での腫瘍がソノグ
ラフィックに良好に表示されるからである。乳腺症また
は***領域にエンドプロテーゼを有する患者の場合、Ｘ
線マモグラフィーは時折予測力がない。なぜなら、腫瘍
が表示されなかったり、うまく表示されないからであ
る。
しかしこれに対して、多くの従来のソノグラフィック
な方法は、***検査の場合に感度および特性の点で悪性
腫瘍の早期発見でＸ線マモグラフィーを越えることがで
きなかった。しかしこのことは非常に望まれることであ
る。なぜなら完全に無害であることから、超音波法は理
想的な検査法だからである。
超音波検査は通常、断層画像（いわゆる断層表示のＢ
画像に相応する）を得るために医師によって被検器官に
載置される音波ヘッドによって動作するが、種々異なる
方向から記録された複数の画像をコンピュータトモグラ
フィーの形式で相互に重畳する方法も公知である。
冒頭に述べた形式の方法および装置は、K.Soetantoの
刊行物“An in−vivo technique for estimation of si
ze and relative sound velocity of breast tumor usi
ng distorted image in ultra−sonic tomogram",Japan
ese Journal of applied Physics,Vol.24,No.24−1,198
5,Tokyo（JP）,pp.84−86から公知である。そこには、
乳腫瘍の大きさおよび相対音波速度を推定するための方
法が記載されている。この方法では、歪んだ超音波画像
が評価される。歪みは、腫瘍を含む組織が健康な組織と
は別の音波速度を有することによるものである。この刊
行物には、水タンク内に存在する円筒体が周囲の水およ
びその後方に配置された反射プレートとは別の音波速度
を有することが記載されている。超音波画像では一方で
は、音波速度が異なるため反射プレートの線形歪みが、
他方では超音波の屈折のため横方向の湾曲が見られる。
湾曲相互の間隔は円筒の直径を表す。この知識は女性の
***の超音波エコートモグラフィーに転用することがで
きる。平坦な反射器として腫瘍後方の胸壁が使用され
る。超音波検査自体は通常の超音波装置によって実行さ
れ、検査者は超音波変換器を補助手段なしで自由に動か
すことができる。
米国特許第4509368号明細書から公知の超音波トモグ
ラフィーでは、反射および透過により得られた信号が相
互に重畳される。この装置により、従来公知の解決手段
に対して情報獲得が可能であるが、しかしこのことはこ
の方法で動作する機器が実際に多数使用されることには
つながらない。ここでの問題点は、この構成の機器は比
較的複雑であり、複数の音波送信器と音波受信器が必要
なことである。そのため、機器の購入費用が高く、保守
も簡単でない。
さらにドイツ連邦共和国特許第4037387号明細書か
ら、一致する空間点毎に相互に反対方向の入射方向から
得られたエコー値を相互に重畳し、これにより結局次の
ような空間点に対する信号成分のみが残るようにする方
向が公知である。すなわち、ビーム方向に応じて相互に
異なる空間点に対する信号成分のみが残るようにするの
である。これによって、識別された不均一性の形状およ
び表面構造に関する情報が良好に導出される。なぜなら
音波の影等が除去されるからである。しかしこの方法の
欠点は、被検身体部分を２つの反対の空間方向から検査
しなければならないことであり、そのため音波ヘッドを
相応に頻繁に置き換えなければならないか、または２つ
の音波ヘッドが最初から必要である。
WO83/02053にも、女性***の超音波トモグラムを作成
するための超音波走査装置が記載されている。ここで乳
房は検査位置にあり、検査位置はＸ線マモグラフィーの
検査位置に相応する。これにより超音波トモグラムを容
易にＸ線画像に関連づけることができる。超音波走査装
置は、***が載置される超音波透過性のプレートを有す
る。プレートの下には、可動の超音波変換器または超音
波アレイが配置されており、これにより***の完全な走
査を実行することができる。ここではＸ線トモグラフィ
ーと同じように空気または水の充填された風船または砂
袋または真空装置により外部圧縮が行われる。しかし圧
縮に必要な手段は上側胸部領域への接近を阻止する。し
かしこれとは反対に、この領域は詳細を見ることができ
るような最適の形状にするべきである。
本発明の課題は、超音波検査、特に癌検診（スクリー
ニング）の枠内での集団検診の際に超音波画像から得ら
れる情報をとくに健診に使用することができるような、
エコー信号を用いた画像形成装置を提供することであ
る。
この課題は、請求の範囲第１項ないし第８項記載の構
成によって解決される。
本発明は次の知識に基づくものである。すなわち、悪
性腫瘍によって反射された超音波信号の伝搬時間および
／または振幅影響は、健康な組織によって送信された反
射超音波信号の伝搬時間ないし振幅影響とは異なるとい
う知識に基づく。ここでは、送信器／受信器から所定の
間隔にあり、空間的に固定され、超音波反射性の強い対
象物によって被検身体部分の向こう側に基準信号が形成
され、この基準信号により伝搬時間ないし振幅変化の影
響を評価することができる。受信されたエコー信号と既
知のないし検出可能な伝搬時間との伝搬時間差ないし振
幅差、および記録された振幅経過を考慮して、振幅とし
て記録された、超音波送信器／受信器により受信された
基準エコー信号の強度は、それぞれのエコー信号の伝搬
の空間方向領域における腫瘍確率として見ることができ
る。ここで伝搬時間変化は種々異なる組織領域における
音波のそれぞれ種々異なる生じる伝搬速度によって惹起
される。一方、音波消失（または音波増幅）は回折およ
び反射の発生によって惹起される。
被検身体部分の向こう側に配置され、照射された超音
波信号に対して空間方向で垂直に配列された基準面の仮
想位置および表示強度は、これにより腫瘍の向こう側領
域で歪まされ、シフトされ、その反射特性が変化されて
超音波画像に表示される。配置構成、周辺輪郭の特性、
シフトの量（ないし方向）に基づいて、身体部分におけ
る腫瘍の確率がシフトの情報で得られる。
本発明の方法に対して重要なのは、空間的に動作する
画像形勢方法の画素（超音波）がそのような情報によっ
てまとめられることである。この画素は、同じように超
音波信号から発生し、単に２次元の特性だけを有する
（これにより透過法の際の陰影形成によって得られる信
号に相応する）。元々の超音波法は所見の深さ位置決め
を可能にする。この所見は本発明の２次元画像形成法ス
テップにより得られるか、または初めて位置特定するこ
とができる。
エコー信号の伝搬時間を検出するために、本発明の方
法の有利な実施例では、エコー信号が超音波送信器／受
信器により記録され、この信号は所定の時間窓ないに所
定のレベルを越える振幅を有する。このレベルは、使用
される基準面の特性に応じて設定されており、時間窓は
エコー信号の次の領域に存在する。すなわち、この領域
では振幅レベルが基準面から発して相対的に高まり、伝
搬時間がシフトされることが予想される。したがって、
絶対伝搬時間差または相対伝搬時間差のみを時間窓の領
域で検出することができる。時間窓の領域で伝搬時間差
を検出すれば、被検身体部分の同じような振幅を形成す
る音波反射性領域、例えば腺体、脂肪組織等を基準面と
間違えることがない。
一般的形態では、画像表示の領域は相互に隣接するポ
イント毎の共通の評価の下で、記録されたエコーを形成
し、これにより、基準面の完全な表示が記録された信号
情報を最大に利用すれば可能である。
ここで有利には、ポイントまたは領域を２次元または
３次元グラフィック表示、とくにエラーカラー表示に重
畳する。
本発明の方法は、コンピュータトモグラフィーの形式
の空間的画像形成に使用される。これは、被検身体部分
に連続シーケンス、または実質的に等間隔シーケンスで
順次連続した空間方向から、身体部分を扁平に覆う軌跡
からの１次ビームが被検身体部分に送出される場合であ
る。
本発明の方法を実施するための装置の技術的実施例は
それぞれ相応の信号変換器を形成するビーム源ないしビ
ーム受信器を有し、さらに、所属のプログラムメモリを
備えたシグナルプロセッサ、および信号変換器への信号
処理部を有する。
音波ビームは関連身体部分、すなわち被検対象物を時
間的に順次走査し、とくに可動対象物の安定状態が有利
であるから、本発明の装置の有利な実施例では、対象物
が、音波ビームに対して実質的に透過性のプレート状要
素と、エコー信号を反射する反射面との間に配置され、
この要素と反射面は相互に平行に配列される。
被検対象物は種々異なる形状を有することがあるか
ら、音波ビームに対して透過性の要素と反射性の基準面
とは軸調整装置によって相互に結合される。したがって
結合媒体によって取り囲まれた被検対象物は、基準面と
要素との間に収容した後（これらも同じように結合媒体
が設けられている）、調整装置の操作により固定的に締
め付けられる。これにより、対象物の相対的に大きな領
域が要素ないし基準面と直接接触し、これによって簡単
に良好な結合を対象物と要素ないし基準面との間で保証
することができる。超音波信号により透過すべき領域の
厚さはこれにより定められるから、適切な焦点を有する
送信器／受信器を最初から選択することができ、したが
って誤測定による時間の無駄が回避される。
本発明の装置の有利な実施例では、キャリッジの超音
波送信器／受信器を音波ビームに対して透過性のプレー
ト状要素の表面に当接して固定することができ、次のよ
うに並進的に可動配置される。すなわち、被検対象物が
反対側の反射性基準面と共に簡単に手動または電動駆動
されて点毎に時間的に順次ラスタ状に操作されるように
可動配置される。腺形または面状のアレイ配置構成の場
合は、所要の運動経過が簡単になり、省略することもで
きる。面状アレイの実施例ではこれ自体が押圧面を形成
する。ここで制御は相応の電子回路によってスキャンさ
れて行われる。
とりわけ、音波ビームに対して透過性の要素および反
射性の基準面は、ヒトの身体部分、有利には女性の乳腺
の検査の際に、隣接する身体部分に当接するそれらの接
続領域においてこれらの形状適合し、例えば凹面状の切
欠部を有する接続縁部が設けられる。
得られた情報の評価の有利な形式は、超音波反射性の
基準面をモニタにコンピュータで計算して３次元表示す
ることである。これにより腫瘍の存在する確率の高い被
検対象物の領域の大きさを同時に概観することができ
る。したがって、特徴的な情報を１つの画面に同時に表
示することができ、この画像はコンピュータの相応のグ
ラフィック制御手段により種々異なる視野に整列するこ
とができる。
基準面の目立つ領域に所属する（割り当てられた）組
織領域の表示を選択することによってそれぞれ詳細な診
断を行うことができる。部分拡大（ズーム）の下では、
興味の対象となる組織部分を別個に再生することがで
き、これにより正確な判定が可能である。
本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載されて
おり、以下図面に基づいて有利な実施例と関連して詳細
に説明する。
図１は、本発明の方法を実施するための本発明の装置
の有利な実施例の断面図、 図２は、図１の装置の斜視図、 図3aから図3dは、断層表示の透過ビームにおける組織
不均質性の概略図、 図4aから図4dは、図3aから図3dの視野に対する種々の
エコー信号経過を示す線図、 図5aから図5dは、空間方向面の種々異なる記録点にお
けるエコー信号経過を示す線図、 図６は、被検対象物に腫瘍が存在する場合の超音波画
像における超音波反射性物の３次元表示図、 図７は、本発明の方法の枠内での信号処理プロセッサ
装置のブロック回路図である。
図１と図２に示された本発明の装置の有利な実施例で
は、２つの面平行な要素、プレートP6と要素７が設けら
れている。これらは、被検対象物１と２つの方向で、実
質的に相互に平行に配列された２つの面で境界をなす。
ここで要素７は超音波に対して透過性に構成されてお
り、一方プレート６は超音波を反射する。プレート６と
要素７は軸方向調整装置８により相互に結合されてい
る。調整装置９と10によって、要素７とプレート６との
間の間隔は個別に調整することができる。以下の説明で
は次の空間方向が適用される。ｘは超音波信号の突入方
向を形成し、したがってｔ軸は時間的に順次受信された
超音波エコーに対するものである。ｙ軸は信号記録の際
に第１の“運動”軸を形成し、したがって断層画像表示
に対する第２の座標である。ｚ軸は信号記録の２次運動
軸を形成し、これにより３次元画像を形成することがで
きる。しかしここで“運動”は機械的に行う必要はな
く、線形または面状に延在する送信器／受信器アレイを
用いる場合には電子スキャンによって行うことができ
る。
１次音波送信器／エコー信号受信器２はキャリッジ12
に、キャリッジ12の長手軸に沿って運動するが、しかし
固定できるように配置されている。キャリッジはこの装
置の有利な実施例では同じように、調整装置８の横ロッ
ド11と結合されている。キャリッジ12もまた横ロッド11
の長手軸に沿って摺動することができる。１次音波送信
器／エコー信号受信器２は要素７の外側に当接してお
り、キャリッジ12を用いて要素７の平面全体を被検対象
物１のスキャンのために走行することができる。ここで
それぞれの位置、すなわち１次音波送信器／エコー受信
器２の空間方向は手動または電子スキャン手段を用いた
ステップモータ駆動で調整することができる。手動調整
の際には、座標または空間方向を定める１次音波送信器
／エコー信号受信器の位置が検出される。
ヒトの身体に当接する、プレート６ないし要素７のエ
ッジ13ないし14は解剖額的に丸められている。すなわ
ち、例えば凹面に構成されている。
したがってこの有利な実施例は機械的に特に簡単であ
る。なぜなら、任意の形状を有する被検対象物１が結合
媒体17を含むフレキシブルな容器15によりいつでも取り
囲まれているからである。この容器は適用される（音
波）ビームに対して透過性であり、密閉されている。容
器15は充填パイプ16を介して充填および空にされる。こ
こで結合媒体は音波ビームが良好に伝送されることを保
証するために付加的にプレート６と要素７にも塗布しな
ければならない。
本発明の図示しない別の実施例では、反射性プレート
６が同時に、平行の空間方向で作用する別の再生信号に
対する受信装置を形成する。
このような別の検査方法は、同じ位置におけるＸ線露
光ないし対象物のデジタルラジオグラフィーである。こ
れにより、発見された不均質性に関する別の情報を得る
ことができ、同時に現在普通の純粋なＸ線撮影（２つの
異なる空間方向から行われる）と比較してＸ線負荷を有
利に低減することができる。ここでは場合により、Ｘ線
管を時折、超音波送信／受信装置の箇所に置くことがで
きる。
その後、被検対象物１は調整装置８〜10によって固定
され、１次音波送信器／エコー受信器２から照射された
１次ビーム３がプレート６によって、対象物１を透過し
た後エコー信号４として反射され、１次音波送信器／エ
コー信号受信器２により記録される。エコー信号４の伝
搬時間および振幅はここでは、１次音波送信器／エコー
信号受信器２と接続された評価装置によって、送出され
た１次ビーム３の種々異なる空間方向５毎に記録され
る。
次に図3aから図3dおよび図4aから図4dに基づき、不均
質性の種々異なる境界で発生し、ここから得られる信号
経過について詳細に説明する。
図3aから図3dの断層表示には、超音波による透過の際
（ｘ方向）の種々異なる不均質性が示されている。これ
らにおいて本発明の方法を明瞭にする。矢印方向にはそ
れぞれ１次ビームの空間方向が示されている。ここで表
示の黒濃度は得られたエコーに対する数ないし強度に対
する尺度を形成する。
図3aには、腫瘍のない脂肪組織Ｆと腺体DKを有する対
象物が示されている。脂肪組織Ｆは腺体DKよりもエコー
密度が低く、超音波反射性のプレートＰがもっとも高い
エコー密度を有する。
図3bには悪性腫瘍Ｔを有する対象物が示されている。
悪性腫瘍にはほとんどエコーなく、腫瘍の後方両側に縁
陰影部を有する。
図3cには悪性腫瘍Ｔを有する対象物が示されている。
この悪性腫瘍にほもとんどエコーがないが、しかし図3b
とは異なり、腫瘍後方に中程度の中央陰影部を有する。
図3dには良性の嚢包Ｚを有する対象物が示されてい
る。嚢包Ｚには通常の嚢包と同じようにエコーがなく、
嚢包の後方に中央音波増強部を有する。
図4aから図4b（ｚ方向）には、図3aから図3dから得ら
れた種々異なるエコー信号経過が示されている。
図4aには、基準１次ビーム３′のエコー信号経過が示
されている。この基準１次ビームは腫瘍のない脂肪組織
Ｆと腺体DKを含む対象物を通過する。ここで、エコー振
幅Ａの変化は時間ｔ、すなわち１次ビーム送信器／エコ
ー受信器までの距離によりプロットされている。脂肪組
織Ｆはここで、腺体DKよりも小さな振幅を有する。振幅
値Paのもっとも高い領域は超音波反射性プレートの位置
を示す。
図4bには、悪性腫瘍Ｔを通過した１次ビーム３のエコ
ー信号経過が示されている。ここで、腫瘍Ｔの領域にお
ける振幅と両方向の縁陰影部の振幅は周囲の脂肪組織Ｆ
の振幅よりも格段に小さい。ここではさらに、プレート
の比較的に振幅値Pbの高い領域までの伝搬時間Lbは、図
4aの伝搬時間Laと比較して短いこと、さらに比較的に高
い振幅値Pbは図4aのエコー信号経過の比較的に高い振幅
値Paよりも低いことが明らかである。ここで伝搬時間の
短縮は仮想のプレート変形として表示される。
図4cには、悪性腫瘍Ｔを通過した１次ビーム３のエコ
ー信号経過が示されている。ここでは腫瘍Ｔの領域の振
幅は周囲の脂肪組織Ｆの振幅よりも格段に小さく、中程
度の中央陰影部は腫瘍Ｔ前の振幅よりも小さな振幅を有
する。ここで明らかなことは図4bの場合と同じように、
プレートの比較的に高い振幅値Pcの領域までの伝搬時間
Lcは、図4aのエコー信号の伝搬時間Laと比較して短く、
さらに比較的に高い振幅値Pcは図4aのエコー信号の比較
的に高い振幅値Paより低いことである。
図4dには、良性嚢包Ｚを通過した１次ビーム３のエコ
ー信号経過が示されている。嚢包Ｚの領域の振幅は実質
的にゼロであり、中央音波増幅部を嚢包Ｚの後方に見る
ことができる。この音波増幅部は嚢包Ｚの前の振幅に対
して比較的に高い振幅を有する。しかしここで明らかな
ことは同じように、プレート６の比較的に高い振幅値Pd
の領域までの伝搬時間Ldは図4aのエコー信号経過と比較
して短いが、しかし比較的に高い振幅Pdは図4aのエコー
信号経過の比較的に高い振幅Paをさらに大きく上回って
いる。
対象物をさらに第１の平面に対して垂直の平面で繰り
返しスキャンすることによって、ここに図示しない別の
実施例では、求められたエコー信号経過を重畳により結
合することで３次元画像を作成する。
図5aから図5eには、１つの空間方向面における種々異
なる点で求められた５つのエコー信号経過が示されてい
る。
図5aでは、エコー信号は脂肪組織Ｆを通ってプレート
６まで通過する。プレート領域ではエコー信号の振幅は
振幅値の基本レベルと比較して格段に高められる。この
振幅の相対的に高められた領域とｘ軸（時間軸）の原点
までの距離に基づいてエコー信号の伝搬時間Laを求める
ことができる。さらにこのエコー信号に基づいて、時間
窓Zfを設定することができる。この時間窓内ではプレー
ト６に起因する振幅レベルの相対的高まりの伝搬時間シ
フトを勘案することができる。
エコー信号は、図5bの表示では、被検対象物を図5aに
示されたエコー信号に対してラスタ間隔で通過して、２
つの腺体DKを通る。２つの腺体は同じような振幅の高ま
り領域に基づいて識別することができる。ここでこのエ
コー信号の伝搬時間Lbは図5aのエコー信号の伝搬時間La
に相応する。したがって、時間窓Zfにおける振幅値Pbの
相対的高まりの位置は、時間窓Zfにおける振幅値Paの相
対的高まりの位置に相応する。ここでPaとPbに対する振
幅値は実質的に同じである。
図5cの表示では、エコー信号は悪性腫瘍Ｔを通過す
る。悪性腫瘍の領域には非常に低い振幅が示されてい
る。ここで腫瘍Ｔの後方の振幅は、中程度の音波陰影部
に基づき腫瘍Ｔ前よりも小さい。エコー信号の伝搬時間
Lcは図5aとｂのエコー信号と比較して僅かに短くなって
いる。なぜなら、腫瘍内の音波速度は他の身体組織内の
音波速度よりも大きいからである。時間窓Zf内の相対的
な伝搬時間短縮はLc′により示されている。振幅値Pcの
相対的高まりはまだ時間窓Zfにあるが、しかしこの振幅
値の高まりは伝搬時間Lcが短縮されたため時間窓Zfの下
側限界の近傍にあり、図5aと図5bの振幅値の相対的高ま
りPaおよびPbよりも格段に小さな値を有する。
図5eに示されたエコー信号はここでも図5aに相応して
脂肪組織Ｆを通過する。したがって、これら５つのエコ
ー信号に基づいて、照射された１次ビームの（図5cと図
5dに相応する点の間の）領域の平面内に腫瘍が存在する
か否かを検出することができる。なぜなら、伝搬時間短
縮Lc′とLd′と振幅値の相対的高まりPcとPdが設定され
た時間窓Zfの領域に発見されたからである。
エコー信号の伝搬時間を短縮する良性のものを悪性の
不均質性からさらに良好に区別できるようにするため、
反射性プレート６の得られた超音波画像を図６に３次元
で表示する。これにより不均質性が高い確率で予期され
る領域の空間的輪郭が画像再生することができる。これ
により、反射性プレート６の歪んだ領域の縁部輪郭の特
性が分かる。これは不均質性の縁部輪郭の特性に関する
予測を可能にする。研究によって、悪性の所見は通常不
規則な縁部輪郭を有することが明らかである。さらに、
音波伝播方向に対して平行に向けられた１次画像を呼び
出すことによって、観察の障害の原因となる不均質性に
近づくことができ、さらに詳細に特徴づけることができ
る。
図６の３次元表示では、超音波反射性プレート６が被
検対象物に悪性腫瘍が存在する場合で示されている。こ
こでは、プレート６の歪んだ図示領域に輪郭特性が不規
則であることが明瞭に識別できる。したがって、縁部輪
郭の特性に基づき、高い確率で悪性腫瘍であることがわ
かる。さらに、歪んだ図示領域を上方の音波透過性要素
の方向に投影することによって、高い確率で悪性の所見
が予期される被検身体部分の空間的境界領域を検出する
ことができる。
図７にはブロック回路図の形態で、本発明の方法に対
する評価装置の基本構成が示されている。この構成で
は、超音波受信ユニット40により記録された超音波エコ
ーS1がデジタル振幅信号としてメモリ42に書き込まれ
る。このメモリは例えばデジタル信号を記録するための
シフトレジスタを形成する。（別の受信ユニット41は被
検器官から導出された、空間的に相関する別の画像形成
信号を受信するのに用いる。この信号については後で詳
細に説明する。）シフトレジスタに信号が存在する場
合、これは受信されたエコーのデジタル振幅値である。
受信は、超音波信号の送出時点を定める出力信号が遅延
装置44により作動された後に開始される。これにより、
各送出された超音波信号パルスに基づいて、戻ってきた
信号がメモリ42に保持される。ここで、ｘ方向のデジタ
ル表示は、図４と図５のそれに相応する。
音波受信ユニット40は、ｙ方向に線状にシフトするた
めの装置により被検器官を基準にして種々異なる位置に
位置決めされる（図３参照）。この装置は有利には自動
化されるように構成することができる。これにより、被
検器官または被検身体部分を断層表示するための線状の
走査が可能である。ここに図示しない本発明の別の実施
例では、超音波送信器／受信器の相応のアレイを用い、
それぞれライン全体を同時に記録することによって線状
の走査を行うことができる。
図７に示した実施例は、空間平面内で順次記録された
信号、すなわち２次元領域に対する評価回路である。２
次元検出を同時に行うためには、信号を全層に対して送
出する超音波送信器／受信器が必要である。一方、３次
元検出のためにはこの種の構成が各別の検出すべき層に
対して相応に多重化される。これは、超音波送信器／受
信器に対する面状のアレイ構成につながる。
しかしここでは、機械的な運動なしで記録された信号
を走査し、その信号の後続処理も順次行われるので、個
々の幾何的平面の検出の際の動作も同じである。これに
より、ここでは処理を次の説明に相応して行うことがで
きる。
閾値検知器46を用いて、受信され、デジタル変換さ
れ、シフトレジスタ42に保持されたエコー信号における
所定閾値の超過が保持される。この所定閾値の超過は身
体組織からのエコーの振幅を上回り、反射性の強いプレ
ートのエコーを形成する。この値は、平均値または基準
値メモリ47に書き込まれる。このメモリには振幅の時間
的平均値および／またはエコー遅延ないし閾値を上回っ
たパルスの記録されたエコー遅延時間の多数の遅延時間
が書き込まれる。図示の実施例の別の構成では、基準値
を所定の固定値とすることができる。この所定の固定値
は経験値に基づいて得られるか、または構成の既知の幾
何構成から求められたものである。
別の処理段48では、記録されたパルスのエコー時間と
その送信との差、ないしメモリ47に保持された基準値と
比較した振幅が検出され、エコーをシフトするためのメ
モリ49にさらに供給される。エコーのシフトは、“ハー
ド”なプレートの反射特性を基準にして、または間に挟
まれた身体組織にある対象物に基づくエコー振幅の緩和
を基準にして行われる。この仮想のプレート変形ないし
“エコー緩和”は、すでに説明したように、別の局所特
徴付け信号を形成する。この信号は、（特にｘ方向の上
方がない場合）x,y平面の点に対して悪性組織の存在を
指示する。得られた値はメモリ49に保持される。シフト
レジスタ42の出力信号には第１の処理ユニット50で、メ
モリ49に保持された信号が別の上方として付加される。
これは簡単には、エコーシフトないしエコー緩和の値を
そのために設けられた付加的メモリセルに固定保持する
ことにより行うことができる。
x,y平面内の該当点に対して特徴的な別の画像形成信
号も場合により、第２の処理ユニット52で全体信号に第
１の処理暖０の出力信号として付加される。この別の画
像形成信号は信号記録部41から出力され、メモリ51に保
持される。
この信号はメモリ54にファイルされる。ここで、この
メモリはマトリクス状に構成されており、全体エコー信
号（ｘ軸情報）を、ｙ走査線に対する前記の付加信号と
共に記録する。
第３の処理ユニット55では、ｙ軸の点に対して得られ
た全体信号が別の信号と関連づけられる。この別の信号
は比較的に早期の時点で記録された信号である。ここで
は、有利にはｚ方向で隣接する信号であり、観察組織の
層に対する腫瘍確率に関する予測が得られる。この予測
は、局所深さエコー（ｘ方向）、局所エコーシフト、別
の画像形成方法の局所信号およびｚ方向で相応に隣接す
る信号から得られる。ｚ方向で相応に隣接する信号は瞬
時の信号と比較されるか、または通常の方法で関連づけ
られる。これにより、局所的に記録された信号に、隣接
する信号と比較した信号変化も取り込むことができる。
ｚ方向でのシフトの下でさらに信号記録をすることによ
り、別の相応に処理された断層画像が得られる。この断
層画像は別の（単に例として示された）メモリ56〜58に
ファイルされる。したがって、これらメモリの統合され
た内容によって空間画像が得られ、この空間画像を全体
で評価することができる。ここでｚ方向で隣接するメモ
リスペースの内容の相関により、得られた情報をさらに
改善することができる。これは第３の処理ユニット55の
実施例で示したのと同じである。相応にして、種々異な
る空間的方向から記録された画像を関連づけることがで
きる。その際特に、女性***の検診の場合には、種々異
なる空間方向からの信号検出に対して、その方向の空間
的固定が前提である。
本発明は、その構成において前記の有利な実施例に制
限されるものではない。図示の解決手段から多数の変形
実施例が想到され、基本的には他の形式の実施にも適用
することができる。
参照符号リスト １ 部分 ２ １次ビーム送信器／受信器 ３ １次ビーム ３′ 基準１次ビーム ４ エコー信号 ５ 空間方向 ６ プレート ７ 要素 ８ 軸方向調整装置 ９、10 調整要素 11 横ロッド 12 キャリッジ 13、14 縁部 15 容器 16 充填パイプ 17 結合媒体 40 超音波受信ユニット 41 別の受信ユニットまたは信号記録器 42 メモリまたはシフトレジスタ 44 遅延装置 46 閾値検知器 47 平均値または基準値メモリ 48 処理段 49 メモリ 50 第１の処理ユニット 51 メモリ 52 第２の処理ユニット 54 メモリ 55 第３の処理ユニット 56〜58 メモリ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/14

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ヒトの身体部分（１）を超音波画像に基づ
    いて画像形成する装置であって、前記身体部分（１）か
    らの超音波エコー信号を空間方向（５）に沿って受信す
    るための超音波エコー信号受信器（２）と、プレート状
    要素（７）と、前記空間方向（５）に対して垂直に配置
    された基準面とを有し、 前記基準面は、身体部分（１）を空間的に固定するため
    のものであり、かつ超音波を身体部分（１）内の領域と
    して強く反射し、 前記超音波エコー信号受信器（２）は、患者の基準面に
    対向する側に配置されている形式の画像形成装置におい
    て、 超音波画像に含まれる基準面（６）のエコー信号から伝
    搬時間および／または振幅を抽出し、基準エコー信号の
    伝搬時間および／または振幅と比較して評価するための
    手段が設けられている、 ことを特徴とする超音波画像形成装置。
  2. 【請求項２】前記空間方向（５）を相互に平行に配向す
    るための手段が設けられている、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】伝搬時間および／または振幅の減少として
    発生する、基準面（６）から反射されたエコー信号の偏
    差を検出して評価するための手段が設けられている、請
    求項１または２記載の装置。
  4. 【請求項４】基準面（６）から反射されたエコー信号
    （４）の伝搬時間および／または振幅を検出するため
    に、超音波エコー信号受信器（２）により受信されたそ
    れぞれのエコー信号（４）を評価する手段が設けられて
    おり、 前記評価するエコー信号は、所定の時間窓内で所定のレ
    ベルを越える振幅を有する、請求項１から３までのいず
    れか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】メモリ（42）が設けられており、該メモリ
    に伝搬時間および／または振幅の偏差の尺度が、情報を
    割り当てるための付加的情報として記憶されている、請
    求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】前記付加的情報をエコー情報から導出され
    た別の信号と論理結合するための手段が設けられてお
    り、 当該論理結合は、伝搬時間および／または振幅の偏差が
    付加的情報として割り当てられたエコー信号（４）の振
    幅を、当該エコー信号（４）から導出され、高い腫瘍の
    確率を表す別の情報と論理和結合または論理積結合する
    ように行われる、請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】多数の超音波画像から求められた画素を共
    通の空間表示に重畳するための手段が設けられている、
    請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
  8. 【請求項８】実質的に平行に相互に配向された２つのプ
    レート状要素（6,7）と、当該第１の要素（７）の外側
    に配置された超音波エコー信号受信器（２）と、超音波
    エコー信号受信器と接続されており、かつ超音波画像を
    形成するための評価装置とを有し、 前記２つのプレート状要素はヒトの身体部分（１）を空
    間的に固定するように構成されており、 前記エコー信号受信器（２）は身体部分（１）からの超
    音波エコー信号を、相互に平行な多数の空間方向（５）
    に沿って受信するためのものであり、 前記第１の要素（７）は超音波に対して実質的に透過性
    の材料からなり、 第２の要素は、超音波を身体部分（１）内に存在する別
    の領域として強く反射する基準面を有する形式の装置に
    おいて、 前記評価装置は処理段（48）を有し、 該処理段は超音波画像に含まされる基準面のエコー信号
    から、伝搬時間および／振幅を抽出し、基準エコー信号
    の伝搬時間および／または振幅と比較して評価する、こ
    とを特徴とする超音波画像形成装置。
  9. 【請求項９】超音波エコー信号受信器（２）は、プレー
    ト状要素のアレイ部分である、請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】音波透過性の要素（７）と反射性基準面
    （６）とは、軸方向に機械的に作用する調整装置（８）
    によって相互に接合されており、 基準面と要素（6,7）との間隔は調整要素（9,10）によ
    って調整可能であり、これにより幾何的基準量を形成す
    る、請求項８または９記載の装置。
  11. 【請求項１１】フレキシブルで音波透過性材料からなる
    容器（15）が、調整装置（８）によって空間的に固定さ
    れる身体部分（１）を取り囲み、 前記容器（15）は結合媒体（16）によって満たされてい
    る、請求項８から10までのいずれか１項記載の装置。
  12. 【請求項１２】結合媒体（16）は、当該結合媒体（16）
    における音波の伝搬時間および／または吸収率が実質的
    に、被検身体部分（１）の身体組織における音波の伝搬
    時間および／または吸収率に相当するように構成されて
    いる、請求項11記載の装置。
  13. 【請求項１３】超音波エコー信号受信器（２）は、身体
    部分（１）の扁平面を走査するために所定の線路上を並
    進移動または回転移動し、音波透過性要素（７）の外側
    にて所定の位置に固定可能である、請求項８から12まで
    のいずれか１項記載の装置。
  14. 【請求項１４】１次音波送信器／エコー信号受信器
    （２）の位置を検出するための手段が設けられている、
    請求項８から13までのいずれか１項記載の装置。
  15. 【請求項１５】超音波エコー信号受信器（２）はキャリ
    ッジ（12）に、当該キャリッジ（12）の長手軸に沿って
    可動かつ固定可能に配置されており、 前記キャリッジも調整装置（８）と接合している、請求
    項８から14までのいずれか１項記載の装置。
  16. 【請求項１６】超音波エコー信号受信器（２）の位置ま
    たは超音波エコー信号受信器（２）を有するキャリッジ
    （12）の位置はステップモータにより調整可能である、
    請求項８から15までのいずれか１項記載の装置。
  17. 【請求項１７】音波透過性要素（７）と反射性基準面
    （６）は、ヒトの身体部分を検査するために被検身体部
    分の周囲で、当該身体部分に当接する境界領域に直接的
    に形状適合しているか、または音波透過性の結合媒体
    （17）を介在する、請求項８から16までのいずれか１項
    記載の装置。
  18. 【請求項１８】音波透過性要素（７）と反射性基準面
    （７）には、凹面形状の切欠部を有する接続縁部（13,1
    4）が設けられている、請求項17記載の装置。
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