JPH0246214B2 - - Google Patents
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- JPH0246214B2 JPH0246214B2 JP58168600A JP16860083A JPH0246214B2 JP H0246214 B2 JPH0246214 B2 JP H0246214B2 JP 58168600 A JP58168600 A JP 58168600A JP 16860083 A JP16860083 A JP 16860083A JP H0246214 B2 JPH0246214 B2 JP H0246214B2
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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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
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- G01S7/52023—Details of receivers
- G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
- G01S7/52038—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation involving non-linear properties of the propagation medium or of the reflective target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
- G01H3/10—Amplitude; Power
- G01H3/12—Amplitude; Power by electric means
- G01H3/125—Amplitude; Power by electric means for representing acoustic field distribution
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は照射用超音波振動子より生体組織等の
超音波媒質中に照射された超音波の音場を映像化
し映像化された音場を確認しながら音場を任意の
空間分布にコントロールすることを目的とする超
音波応用装置に係り、特に音場の映像化について
超音波媒質の非線形性を利用した超音波応用装置
に関する。
超音波媒質中に照射された超音波の音場を映像化
し映像化された音場を確認しながら音場を任意の
空間分布にコントロールすることを目的とする超
音波応用装置に係り、特に音場の映像化について
超音波媒質の非線形性を利用した超音波応用装置
に関する。
従来、超音波媒質中の超音波音場を測定する方
法としては、光学シユリーレン法やハイドロフオ
ンによる直接測定法が用いられてきたが、これら
の方法では生体組織等の超音波媒質中では光が透
過しない、ハイドロフオンを媒質中で自由に動か
すことができない等の理由により、音場測定を行
なうことができなかつた。
法としては、光学シユリーレン法やハイドロフオ
ンによる直接測定法が用いられてきたが、これら
の方法では生体組織等の超音波媒質中では光が透
過しない、ハイドロフオンを媒質中で自由に動か
すことができない等の理由により、音場測定を行
なうことができなかつた。
本発明の目的は従来の方法によらず、高速かつ
容易に超音波媒質中の超音波音場を測定し、表示
し、制御する装置を提供するにある。
容易に超音波媒質中の超音波音場を測定し、表示
し、制御する装置を提供するにある。
本発明は、従来では測定できなかつた生体組織
等の超音波媒質中の超音波音場を超音波媒質の非
線形特性を利用して映像化するようにしたもので
ある。
等の超音波媒質中の超音波音場を超音波媒質の非
線形特性を利用して映像化するようにしたもので
ある。
まず媒体の等価非線形パラメータ（Ｂ／Ａ）ｅ
に関する量１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅを求める原理につい て述べる。尚、カツコ右下のｅは等価 （equivalent）の意味である。くわしくは、す
でに本発明者等により出願されている特願昭58−
39907号を参照されたい。
に関する量１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅを求める原理につい て述べる。尚、カツコ右下のｅは等価 （equivalent）の意味である。くわしくは、す
でに本発明者等により出願されている特願昭58−
39907号を参照されたい。
今、第１図に示す様に測定用送信トランスデユ
ーサ７（XT1〜XTN）と測定用受信トランスデ
ユーサ９（XR1〜XRN）を被測定媒質をはさんで
対向させ、それぞれｉ番目の素子XTiとXRi間で
測定用連続波の送受を行なう。尚、１はタイミン
グ制御部、２は連続波発振器、６はドライブアン
プである。
ーサ７（XT1〜XTN）と測定用受信トランスデ
ユーサ９（XR1〜XRN）を被測定媒質をはさんで
対向させ、それぞれｉ番目の素子XTiとXRi間で
測定用連続波の送受を行なう。尚、１はタイミン
グ制御部、２は連続波発振器、６はドライブアン
プである。
次に照射用トランスデユーサ５（XP1〜XPM）
から平面パルス波１６を測定用連続波ビームに対
して、例えば直角に送り込む。すなわち、送信回
路にもうけた遅延回路４の遅延量を一定にしてお
き、送信パルスをトリガする。
から平面パルス波１６を測定用連続波ビームに対
して、例えば直角に送り込む。すなわち、送信回
路にもうけた遅延回路４の遅延量を一定にしてお
き、送信パルスをトリガする。
ここで測定用ビームの音圧は十分に低く、照射
用トランスデユーサアレイ５からの平面パルス波
の音圧だけで媒質中の圧力変化が起こるとする。
超音波媒質の密度をρ、音速Ｃ、等価非線形パラ
メータを（Ｂ／Ａ）ｅとすると平面パルス波の音
圧ΔP0により測定用ビームの音場Ｃは ΔC＝１／2ρC（Ｂ／Ａ）ｅ・ΔP0 ……(1) だけ変化する。
用トランスデユーサアレイ５からの平面パルス波
の音圧だけで媒質中の圧力変化が起こるとする。
超音波媒質の密度をρ、音速Ｃ、等価非線形パラ
メータを（Ｂ／Ａ）ｅとすると平面パルス波の音
圧ΔP0により測定用ビームの音場Ｃは ΔC＝１／2ρC（Ｂ／Ａ）ｅ・ΔP0 ……(1) だけ変化する。
よつて平面パルス波が測定波と交差する間にＺ
＝Z0における測定波の位相は φ（z0）≒a∫∞ -∞１／ρ（ｚ）Ｃ（ｚ） （Ｂ／Ａ）ｅ（ｚ）ΔP（ｚ−z0／Ｃ）dz ……(2) だけ変化する。ここでは媒質の平均音速、ａは
比例定数である。ここで ｇ（z0−ｚ）＝ΔP（ｚ−z0／Ｃ） ……(3) なる関数ｇ（ｚ）を考えると φ（z0）≒ａ［１／ρ（ｚ）Ｃ（ｚ） （Ｂ／Ａ）ｅ（ｚ）］＊ｇ（ｚ） ……(4) ここで＊はたたみ込みを示す。Ｇ（ω）＝Ｆ｛ｇ
（ｚ）｝とすると、上の位相変化を１／ａ１／Ｇ（ω）
なる 周波数特性をもつフイルタに通すことにより１／ρC （Ｂ／Ａ）ｅのＺ軸上の分布が計算される。
＝Z0における測定波の位相は φ（z0）≒a∫∞ -∞１／ρ（ｚ）Ｃ（ｚ） （Ｂ／Ａ）ｅ（ｚ）ΔP（ｚ−z0／Ｃ）dz ……(2) だけ変化する。ここでは媒質の平均音速、ａは
比例定数である。ここで ｇ（z0−ｚ）＝ΔP（ｚ−z0／Ｃ） ……(3) なる関数ｇ（ｚ）を考えると φ（z0）≒ａ［１／ρ（ｚ）Ｃ（ｚ） （Ｂ／Ａ）ｅ（ｚ）］＊ｇ（ｚ） ……(4) ここで＊はたたみ込みを示す。Ｇ（ω）＝Ｆ｛ｇ
（ｚ）｝とすると、上の位相変化を１／ａ１／Ｇ（ω）
なる 周波数特性をもつフイルタに通すことにより１／ρC （Ｂ／Ａ）ｅのＺ軸上の分布が計算される。
すなわち、測定用受信トランスデユーサXTiの
出力を位相検出器１２に入力し、その位相を出し
た後上記フイルタ１４を通すことによつて測定用
連続波ビーム上の１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅの分布が測定 できる。尚、上記Ｆはフーリエ変換を意味する。
出力を位相検出器１２に入力し、その位相を出し
た後上記フイルタ１４を通すことによつて測定用
連続波ビーム上の１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅの分布が測定 できる。尚、上記Ｆはフーリエ変換を意味する。
よつて測定用トランスデユーサ対をXT1，XR1
からXTN，XRNまで順次切り換えながら以上の
操作を繰り返すことによつて１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅの ２次元分布が得られる。この２次元分布情報は、
例えばフレームメモリ１７に保存しておく。
からXTN，XRNまで順次切り換えながら以上の
操作を繰り返すことによつて１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅの ２次元分布が得られる。この２次元分布情報は、
例えばフレームメモリ１７に保存しておく。
２次元分布を異なるｙについて数多く得ること
によつて３次元分布を得ることができる。
によつて３次元分布を得ることができる。
次に第２図のように照射用トランスデユーサか
ら送信用遅延回路４の遅延量を適当に与えること
によつて、たとえばある場所に焦点を合わせたよ
うな音場をもつパルス波１６′を送り込んだとす
る。すると、平面波パルスの場合と異なり、超音
波パルスによる圧力ΔPは場所に応じて様々な値
をとる。測定ビーム上での一次元変化について考
えると、平面パルスによる圧力ΔP0に対して、 ΔP（ｚ，ｔ）＝ｋ（ｚ）ΔP0（ｔ） （但しｋ（ｚ）は音場によるｚの実関数）で与え
られるような圧力変化となる。よつて(4)式より測
定用連続波の各ｚにおける位相差は φ（ｚ）≒ak（ｚ）１／ρ（ｚ）Ｃ（ｚ） （Ｂ／Ａ）ｅ（z〓）＊ｇ（ｚ） ……(5) となる。前記フイルタを通すと［１／Ｐ（ｚ）Ｃ（ｚ） （Ｂ／Ａ）ｅ（ｚ）］ｋ（ｚ）が出力される。
ら送信用遅延回路４の遅延量を適当に与えること
によつて、たとえばある場所に焦点を合わせたよ
うな音場をもつパルス波１６′を送り込んだとす
る。すると、平面波パルスの場合と異なり、超音
波パルスによる圧力ΔPは場所に応じて様々な値
をとる。測定ビーム上での一次元変化について考
えると、平面パルスによる圧力ΔP0に対して、 ΔP（ｚ，ｔ）＝ｋ（ｚ）ΔP0（ｔ） （但しｋ（ｚ）は音場によるｚの実関数）で与え
られるような圧力変化となる。よつて(4)式より測
定用連続波の各ｚにおける位相差は φ（ｚ）≒ak（ｚ）１／ρ（ｚ）Ｃ（ｚ） （Ｂ／Ａ）ｅ（z〓）＊ｇ（ｚ） ……(5) となる。前記フイルタを通すと［１／Ｐ（ｚ）Ｃ（ｚ） （Ｂ／Ａ）ｅ（ｚ）］ｋ（ｚ）が出力される。
これより先に得た１／ρ（ｚ）Ｃ（ｚ）（Ｂ／Ａ）ｅ
（ｚ）で上記の値を割ることによつて測定用ビー
ム上のｋ（ｚ）が得られる。よつて測定用トラン
スデユーサ対を切り換えてｋ（ｚ）を順次求めて
ゆくことによつて、ｋ（ｘ，ｚ）すなわち音場の
２次元分布が得られる。２次元分布像を数多く得
ることによつて３次元分布ｋ（ｘ，ｙ，ｚ）を得
られることは言うまでもない。尚、ΔPの値その
ものを必要とする場合はｋの分布にΔP0の値を乗
ずることよつて計算できる。
ム上のｋ（ｚ）が得られる。よつて測定用トラン
スデユーサ対を切り換えてｋ（ｚ）を順次求めて
ゆくことによつて、ｋ（ｘ，ｚ）すなわち音場の
２次元分布が得られる。２次元分布像を数多く得
ることによつて３次元分布ｋ（ｘ，ｙ，ｚ）を得
られることは言うまでもない。尚、ΔPの値その
ものを必要とする場合はｋの分布にΔP0の値を乗
ずることよつて計算できる。
次に第３図のように、以上で得られた１／ρC
（Ｂ／Ａ）ｅとともにｋを合成表示する。ｋの分
布は照射用トランスデユーサの超音波媒体中の音
場を示しているわけであるが、このように合成表
示することによつて１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅの画像上で 見つけた目標に照射用トランスデユーサの音場を
正確に集中させることができる。
布は照射用トランスデユーサの超音波媒体中の音
場を示しているわけであるが、このように合成表
示することによつて１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅの画像上で 見つけた目標に照射用トランスデユーサの音場を
正確に集中させることができる。
この方法をとることによつて実際の媒質断面と
１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅ画像のひずみによる問題は無視 できる。すなわち、測定波および照射パルス波が
媒質の音速分布によつてその進路が曲がるため、
１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅ画像は実際の媒質の分布と比べ てゆがんだ像になつている。しかしながら１／ρC （Ｂ／Ａ）ｅ画像とｋの画像は同じ要因で同じ様
にひずんでいるため、合成画像上の１／ρC（Ｂ／ Ａ）ｅ画像で見つけた目標位置にｋの焦点をもつ
てくれば、実際の媒質の希望部位に焦点を合わせ
たのもと同等の結果を生む。
１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅ画像のひずみによる問題は無視 できる。すなわち、測定波および照射パルス波が
媒質の音速分布によつてその進路が曲がるため、
１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅ画像は実際の媒質の分布と比べ てゆがんだ像になつている。しかしながら１／ρC （Ｂ／Ａ）ｅ画像とｋの画像は同じ要因で同じ様
にひずんでいるため、合成画像上の１／ρC（Ｂ／ Ａ）ｅ画像で見つけた目標位置にｋの焦点をもつ
てくれば、実際の媒質の希望部位に焦点を合わせ
たのもと同等の結果を生む。
また、Ｋの代わりにΔPの分布を用いても同じ
である。またＫの代わりに １／ρC（Ｂ／Ａ）eΔP， １／ρC（Ｂ／Ａ）eKを用いても、ビームの形状は 十分表現できる。
である。またＫの代わりに １／ρC（Ｂ／Ａ）eΔP， １／ρC（Ｂ／Ａ）eKを用いても、ビームの形状は 十分表現できる。
つまり、１／ρC（Ｂ／Ａ）eΔPを定数ΔP0で割る
と１／ρC（Ｂ／Ａ）eKが得られるが、どちらをつか
つても良い。
任意の位置に照射用トランスデユーサの焦点を
合わせるには、第２図の送信回路の遅延回路４の
遅延量を適当に変えることによつてもできるし、
機械的に照射用トランスデユーサ５を動かしても
良い。
合わせるには、第２図の送信回路の遅延回路４の
遅延量を適当に変えることによつてもできるし、
機械的に照射用トランスデユーサ５を動かしても
良い。
この装置は、ハイパサーミア（温熱療法）にお
いて特に有効である。まず１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅ画像 で治療すべき腫瘍等を見つけだし、上記の方法
で、照射用トランスデユーサの焦点を腫瘍に合わ
せ、その上で照射用トランスデユーサの出力を上
げ、加熱を行ない、腫瘍のみ殺してしまう。
いて特に有効である。まず１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅ画像 で治療すべき腫瘍等を見つけだし、上記の方法
で、照射用トランスデユーサの焦点を腫瘍に合わ
せ、その上で照射用トランスデユーサの出力を上
げ、加熱を行ない、腫瘍のみ殺してしまう。
照射用トランスデユーサの出力を上げる方法と
しては、第２図のように振幅のみ大きくすること
もできるが、パルス波を連続波に切り換えること
によつてもよい。
しては、第２図のように振幅のみ大きくすること
もできるが、パルス波を連続波に切り換えること
によつてもよい。
また、音場像と同時に表示する媒体の分布像を
従来のＢモード像や、TC（組織特性）像にするこ
とも考えられ、多くの情報をふくんだ診断装置で
ありかつ、治療用装置となりうるものである。
従来のＢモード像や、TC（組織特性）像にするこ
とも考えられ、多くの情報をふくんだ診断装置で
ありかつ、治療用装置となりうるものである。
尚、上記第１図による分布と第２図による分布
の取得は、２次元平面の分布を単位として切換え
てもよいが、１次元の分布（即ちXTi，XRiの組
による一直線上での分布）を単位として切換えを
行なつて、それらの比を順次求めて２次元分布を
形成していくようにしてもよい。
の取得は、２次元平面の分布を単位として切換え
てもよいが、１次元の分布（即ちXTi，XRiの組
による一直線上での分布）を単位として切換えを
行なつて、それらの比を順次求めて２次元分布を
形成していくようにしてもよい。
以上に述べた如く、本発明によれば、超音波媒
質体の超音波音場を映像化し、映像化した音場を
観測しながら、音場を任意の空間分布に制御する
ことが、比較的簡単な手段で容易に実現できる。
質体の超音波音場を映像化し、映像化した音場を
観測しながら、音場を任意の空間分布に制御する
ことが、比較的簡単な手段で容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は１／ρC（Ｂ／Ａ）ｅの分布を得る原理を
説明する一実施例ブロツク図、第２図は照射用ト
ランスデユーサの音場分布を得る原理を説明す一
実施例ブロツク図、第３図は応用例を示す。 １はタイミング制御、２は発振器、３はドライ
バ、４は遅延回路、５は照射用トランスデユーサ
アレイ、６はドライバ、７は送信用トランスデユ
ーサアレイ、８，１０は切り換えSW、９は受信
用トランスデユーサアレイ、１１は受信増幅器、
１２は位相検出器、１３は同期加算回路、１４は
フイルタ、１５はコントロール信号、１６，１
６′は照射用トランスデユーサから送りだされた
超音波パルスの波面、１７はフレームメモリ、１
８はデイスプレイ、１９は加算回路、２０は媒質
の構造物（たとえば生体組織中の腫瘍）である。
ランスデユーサの音場分布を得る原理を説明す一
実施例ブロツク図、第３図は応用例を示す。 １はタイミング制御、２は発振器、３はドライ
バ、４は遅延回路、５は照射用トランスデユーサ
アレイ、６はドライバ、７は送信用トランスデユ
ーサアレイ、８，１０は切り換えSW、９は受信
用トランスデユーサアレイ、１１は受信増幅器、
１２は位相検出器、１３は同期加算回路、１４は
フイルタ、１５はコントロール信号、１６，１
６′は照射用トランスデユーサから送りだされた
超音波パルスの波面、１７はフレームメモリ、１
８はデイスプレイ、１９は加算回路、２０は媒質
の構造物（たとえば生体組織中の腫瘍）である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波媒体の所定の範囲にわたつて均一な音
場を有する第１の超音波により、該所定の範囲の
各点における媒体特性値を求める第１の手段と、
任意の形状の音場を有する第２の超音波により、
前記所定の範囲の各点における媒体特性値を求め
る第２の手段と、前記第１、第２手段から夫々得
られる各点の媒体特性値の比を求める第３の手段
と、該第３の手段の出力を前記所定の範囲内にお
ける２次元的又は３次元的な分布として表示する
第４の手段とを設け、前記第２の超音波の音場形
状を表示することを特徴とする超音波音場観測装
置。 ２ 前記第１の手段で求まる媒体特性値は、超音
波媒体の密度をρ、音速をＣ、非線形パラメータ
を（Ｂ／Ａ）とするとき、１／ρC（Ｂ／Ａ）eの値で あることを特徴とする特許請求の範囲第１項の超
音波音場観測装置。 ３ 超音波媒体の所定の範囲にわたつて均一な音
場を有する第１の超音波により、該所定の範囲の
各点における媒体特性値を求める測定手段と、該
測定手段の出力を２次元的又は３次元的な分布と
して表示する表示手段と、任意の音場形状を有す
る第２の超音波を発生する手段とを設け、上記第
１の超音波の代りに上記第２の超音波を用いて上
記測定手段によつて各点における媒体特性値を求
め、その出力を上記表示手段によつて表示するこ
とにより、上記第２の超音波の音場形状を可視表
示することを特徴とする超音波音場観測装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58168600A JPS6060838A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 超音波音場観測装置 |
| EP84306257A EP0136857B1 (en) | 1983-09-13 | 1984-09-13 | Apparatus for observing sound field of ultrasonic wave |
| DE8484306257T DE3475224D1 (en) | 1983-09-13 | 1984-09-13 | Apparatus for observing sound field of ultrasonic wave |
| US06/931,981 US4691569A (en) | 1983-09-13 | 1986-11-24 | Apparatus for observing sound field of ultrasonic wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58168600A JPS6060838A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 超音波音場観測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060838A JPS6060838A (ja) | 1985-04-08 |
| JPH0246214B2 true JPH0246214B2 (ja) | 1990-10-15 |
Family
ID=15871057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58168600A Granted JPS6060838A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 超音波音場観測装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4691569A (ja) |
| EP (1) | EP0136857B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6060838A (ja) |
| DE (1) | DE3475224D1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6060838A (ja) * | 1983-09-13 | 1985-04-08 | 富士通株式会社 | 超音波音場観測装置 |
| JPS6379640A (ja) * | 1986-09-22 | 1988-04-09 | 横河メディカルシステム株式会社 | 超音波診断装置 |
| US6397136B1 (en) | 1997-02-06 | 2002-05-28 | Automotive Technologies International Inc. | System for determining the occupancy state of a seat in a vehicle |
| US6529809B1 (en) | 1997-02-06 | 2003-03-04 | Automotive Technologies International, Inc. | Method of developing a system for identifying the presence and orientation of an object in a vehicle |
| US6445988B1 (en) | 1997-02-06 | 2002-09-03 | Automotive Technologies International Inc. | System for determining the occupancy state of a seat in a vehicle and controlling a component based thereon |
| SE503679C2 (sv) * | 1994-11-18 | 1996-07-29 | Lasse Karlsen | Akustisk vindmätare |
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