JPH05111484A - 医用超音波画像評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 超音波断層像の形成過程を再現し、超音波断
層像の画質を決定する多くの電気的、あるいは音響的要
因と超音波断層像の関係を解明し、超音波診断装置の最
適な設計指針や的確な診断情報を提示する医用超音波画
像評価装置を提供する。 【構成】 圧電振動子の応答特性を計算する圧電振動子
応答特性計算部１１と、１個の圧電振動子の空間的な応
答特性を計算する空間応答計算部１２と、被検体となる
ファントムを計算する超音波ファントム生成部１３と、
空間応答特性と超音波ファントムデータから１個の素子
に関するＲＦ信号を計算する１素子ＲＦ信号計算部１４
と、１素子ＲＦ信号データから探触子のＲＦ信号を計算
する探触子ＲＦ信号計算部１５と、信号処理部１６と、
画像形成部１７と、形成された画像を解析評価する画像
評価部１８と、各ユニットの計算結果を記録しデータベ
ース化する記録装置２０を設ける。各関連パラメータを
変化させながら超音波断層像を観察あるいは評価でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は医療分野で用いれる超音
波診断装置の超音波断層像を評価する医用超音波画像評
価装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、医用超音波診断装置が広い医療分
野で利用されており、装置自体の高分解能化、高画質化
が図られているが、超音波診断装置の供給する超音波断
層像は超音波探触子に用いられる圧電振動子の応答特性
や、伝搬媒質である生体組織の音響特性、そしてメイン
フレーム内での信号処理方式など音響的電気的な多くの
要因によってその特性が決定される。したがって、この
ような多くの異なる要因と、装置の出力である超音波断
層像との関係を明らかにして、超音波断層像を総合的に
評価し、装置の設計指針や医学的な判断材料を提供する
医用画像評価装置が望まれている。

【０００３】以下、従来の医用画像評価装置について説
明する。従来の医用画像評価装置としては、例えば「”
コンピュータ シミュレーションズ オブ スペックル
イン Ｂスキャン イメイジズ”、Ｄ．Ｒ．フォスタ
ーら、ウルトラソニック イメージング、ＶＯＬ５，１
９８３」（”Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｓ ｏｆ ｓｐｅｋｌｅ ｉｎ Ｂ−ｓｃａｎ ｉｍａ
ｇｅｓ”，Ｄ．Ｒ．Ｆｏｓｔｅｒ ｅｔ．，Ｕｌｔｒａ
ｓｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｖｏｌ５，１９８３）に
記載されているものが知られている。図１５は従来の医
用画像評価装置のを示すものである。図１５において、
１５１は超音波円形凹面振動子、１５２はランダム散乱
体ファントム、１５３は送信器、１５４は受信器、１５
５はＡ／Ｄ，１５６はメモリ、１５７は画像解析部であ
る。

【０００４】以上のように構成された医用画像装置につ
いて、以下その動作について説明する。まず、送信器か
ら超音波円形凹面振動子１５２の駆動波形を発生させ超
音波をランダム散乱体ファントム１５２に放射してその
反射超音波を受信する。受信されたＲＦ信号は受信器１
５４で増幅されＡ／Ｄ１５５により量子化され、メモリ
１５６に記録され、計算機などの画像解析部により解析
評価される。解析データは上記の系を実際に実現して実
際のデータを用いることも、あるいは超音波円形凹面振
動子の送信波形を計算するか、近似的な波形を使用して
計算により求められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、実際の超音波診断装置に使用される超音
波振動子の形状、超音波断層像構成時に問題となるノイ
ズレベルや、生体組織の周波数依存減衰などを考慮して
おらず、多くの異なる要因とそれらの干渉しあった出力
としての超音波断層像の関係を解明することができない
という課題を有していた。

【０００６】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、超音波断層像の画質を決定する各種のパラメータ
と画像の関係を明らかにして、総合的な画像評価が可能
な医用画像評価装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、超音波圧電振動子の振動形態を計算する圧
電振動子応答特性計算部と、超音波の送受信を行なう超
音波アレイを構成する１個の圧電素子の形状から音場空
間に対する１個の圧電素子の空間的応答を計算する空間
応答計算部と、被検体としてのランダム散乱体を発生す
る超音波ファントム生成部と、上記圧電振動子応答特性
計算部と上記空間応答計算部と上記ファントム生成部の
計算結果から超音波探触子の１素子のＲＦ信号を計算す
る１素子ＲＦ信号計算部と、上記１素子ＲＦ信号計算部
の計算結果から画像化のための超音波探触子の反射超音
波信号を計算する探触子ＲＦ信号計算部と、上記探触子
ＲＦ信号計算部の計算結果を処理してＲＦ信号を超音波
断層像用データに変換する信号処理部と、上記信号処理
部の出力から超音波断層像を形成しビデオ信号に変換す
る画像形成部と、上記画像形成部からの出力を受けて超
音波断層像を表示する画像表示装置と、上記画像形成部
の計算結果を受け各種の画像解析および評価を行なう画
像評価部と、上記各部の計算結果を記録しデータベース
化する記録装置と、上記各部に計算パラメータを出力す
るパラメータ生成部と、上記パラメータ生成部に計算パ
ラメータを入力するための入力装置と、上記各部を制御
する中央制御部の構成を有している。

【０００８】

【作用】本発明は上記構成によって、医用超音波断層像
を装置内で合成し、合成された超音波断層像を評価でき
る。また本発明は超音波断層像の画質に影響を与える各
種のパラメータを変化させて画像を合成でき、画像を観
察あるいは評価しながら各種パラメータの最適値を決定
することができ、超音波診断装置の適切な設計指針を得
ることができる。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１実施例について、図面
を参照しながら説明する。

【００１０】図１は本発明の第１実施例における全体の
ブロック図である。図１において、１１は圧電振動子応
答特性計算部、１２は空間応答計算部、１３は超音波フ
ァントム生成部、１４は１素子ＲＦ信号計算部、１５は
探触子ＲＦ信号計算部、１６は信号処理部、１７は画像
形成部、１８は画像評価部、１９は画像表示装置、２０
は記録装置、２１はパラメータ生成部、２２は入力装
置、２３は出力装置、２４は中央制御部である。

【００１１】図２は圧電振動子の応答特性計算に関する
もので、図２（ａ）は圧電振動子を含む超音波探触子の
断面図、図２（ｂ）は計算された圧電振動子応答特性を
示している。図２（ａ）において、２５はバッキング
層、２６は圧電振動子、２７は第１整合層、２８は第２
整合層、２９は音響レンズ、３０は電極層、３１は接着
層、３２は音波放射面でり、また（ｂ）において３３は
駆動波形、３４は応答波形である。

【００１２】図３は空間応答計算に関するもので、図３
（ａ）は空間応答計算の概念図、図３（ｂ）は計算され
た空間応答を示している。図３において、３２は音波放
射面、３５は伝搬媒質、３６は観察点、３７は超音波伝
搬経路、３８は空間的応答特性を示している。

【００１３】図４はＲＦ信号計算の概念図であり、図４
（ａ）は１素子ＲＦ信号の計算の概念を（ｂ）は探触子
ＲＦ信号計算の概念を示している。図４において４０は
超音波変換器、４１は超音波変換器アレイ、４２は送信
用超音波変換器、４３は受信用超音波変換器、４４は音
場空間内に分布させたランダム散乱体、４５は模擬的に
表示した送信用超音波変換器から散乱体を経て受診用超
音波変換器に到る伝搬経路、４６は計算された１素子Ｒ
Ｆ信号波形、４７は記録装置内に記録された１素子ＲＦ
信号、４８は遅延時間、４９は加算器、５０は最終的に
計算された探触子ＲＦ信号を示している。

【００１４】以上のように構成された医用超音波画像評
価装置についてその動作を説明する。 まず、入力装置
２２から振動子の形状、寸法、整合層特性、駆動波形等
を入力する。入力されたパラメータはパラメータ生成部
２１を介して圧電振動子応答特性計算部１１に入力され
圧電振動子の振動形態が計算される。送信時に任意の駆
動波形３３が圧電振動子２６両端の電極層３０に印加さ
れた場合の音波放射面３２の振動波形と、受信時に音波
放射面３２にインパルス波形が入射した場合の電極層３
０での電気的な応答特性を計算する。これらの圧電振動
子の応答特性は、メイソンの等価回路や有限要素法を用
いて精度よく計算することができる。また、計算された
圧電振動子の応答特性は図２（ｂ）のようなもので、記
録装置２０内の圧電振動子応答特性データベースに記録
される。

【００１５】次に 入力装置２２から減衰パラメータ等
の計算しようとする伝搬媒質の特性を入力する。パラメ
ータはパラメータ生成部２１を介して空間応答計算部１
２に入力され超音波探触子アレイ４１を構成する１個の
超音波変換器４０（１素子）の音波放射面３２の形状、
寸法、音響インピーダンス等を考慮して１素子の空間的
な応答特性が計算される。この計算の過程では伝搬媒質
３５の音響特性が取り入れられ、観察点３６と音波放射
面３２の間の超音波伝搬経路３７の分布と、伝搬媒質３
５の音響特性を考慮して音波放射面３２上での面積分を
実行して１素子の空間応答特性データが計算される。こ
れらの空間応答データは音響的均質媒質における一種の
インパルス応答であり、その波形は図３（ｂ）のような
ものとなる。計算された空間応答特性は記録装置２０内
の空間応答データベースに記録される。

【００１６】次に、入力装置２２からファントムの寸
法、ランダム散乱体の密度、構造物の情報等を入力し、
入力されたパラメータはパラメータ生成部２１を介して
超音波ファントム生成部１３に入力される。超音波ファ
ントム生成部１３では入力されたファントムの寸法の中
に入力された散乱体密度でランダム散乱体を分布させ
る。また構造物情報から構造物内部のランダム散乱体を
データから排除し、あるい構造物内部に新たに構造物散
乱体を分布させる。計算の過程で媒質の不均質性を考慮
するデータが計算される場合もある。計算された超音波
ファントムデータは記録装置２０内の超音波ファントム
データベースに記録される。

【００１７】次に、入力装置２２からＲＦ信号の計算に
必要な画像化範囲等のパラメータを入力し、入力された
パラメータはパラメータ生成部２１を介して１素子ＲＦ
信号計算部１４に入力する。前段階で計算されデータベ
ース化されている圧電振動子応答特性データと超音波フ
ァントムデータと空間応答データを記録装置２０内のそ
れぞれのデータベースから読みとり、１素子ＲＦ信号を
計算する。ランダム散乱体の位置情報、構造物散乱体の
位置情報などから伝搬時間を計算し、超音波探触子アレ
イ４１の超音波変換器４０の内に１対の送信用超音波変
換器４２と受信用超音波変換器４３を想定し、超音波フ
ァントムデータベースから読みとったランダム散乱体情
報から得た散乱体４４の位置情報より、送信用超音波変
換器４２から散乱体４４を経て受信用超音波変換器４３
に到る超音波の伝搬経路４５を計算し、空間応答データ
ベースから適応する空間応答データを読みだし、各散乱
体４４からの往復の応答を計算する。計算された往復の
応答を各伝搬経路４５の伝搬時間を考慮して重ね合わせ
ることにより全ての散乱体に関する想定した送信用超音
波変換器４２、受信用超音波変換器４３に対する往復の
応答が計算される。最後に圧電振動子応答特性データを
畳み込むことにより、１素子ＲＦ信号データ４６を計算
する。この過程を超音波変換器アレイ４１を構成する全
素子の全ての送受信の組み合わせにつて実行することに
より入力された画像化領域を画像化するのに必要なだけ
の１素子ＲＦ信号データを計算する。計算された１素子
ＲＦ信号データは、記録装置２０内のＲＦ信号データベ
ース４７に記録される。

【００１８】次に入力装置２２からダイナミックフォー
カスのための素子数、ビームステアリングのための遅延
特性、画像化に必要な探触子ＲＦ信号の個数などを入力
し、入力されたパラメータはパラメータ生成部２１を介
して探触子ＲＦ信号計算部１５に入力され、前段階で計
算した１素子ＲＦ信号データから探触子ＲＦ信号データ
が計算される。入力されたパラメータから１素子ＲＦ信
号データベース４７内の対応する１素子ＲＦ信号データ
を選択し、各素子に対応する遅延時間４８を与えて、加
算器４９により加算することによって探触子ＲＦ信号５
０を計算する。この過程を入力された探触子ＲＦ信号の
数だけ繰り返すことにより画像化に必要な探触子ＲＦ信
号を得ることができる。計算された探触子ＲＦ信号は記
録装置２０内の探触子ＲＦ信号データベースに記録され
る。

【００１９】次に、入力装置２２から、前段階で計算し
た探触子ＲＦ信号の処理に必要なパラメータを入力す
る。入力されたパラメータはパラメータ生成部２１を介
して信号処理部１６に入力され、ダイナミックレンジ、
ノイズレベル、各種フィルタ定数等の信号処理における
パラメータが決定される。画像化に必要な探触子ＲＦ信
号は順次記録装置２０内の探触子ＲＦ信号データベース
から読み出され、処理されて画像信号となる。計算され
た画像信号は記録装置２０内の画像信号データベースに
記録される。記録装置２０内に記録された画像信号は、
画像形成部１７により読み出され、ビデオ信号に変換さ
れ、画像表示装置１９に表示される。画像表示装置１９
では、入力装置２２を介して入力された各種の計算パラ
メータの中で、必要なものあるいはその全てを超音波断
層像とともに表示することができる。また記録装置２０
内の画像信号データは画像評価部１８によって読み出さ
れ、入力装置２２を介して入力された指示により、周波
数分析、統計解析などの各種の画像評価が行われる。画
像評価の結果は画像形成部１７を介して画像表示装置１
９上に表示され、あるいは記録装置２０内の画像評価デ
ータベースに記録され、必要なときには出力装置２３に
よって出力される。

【００２０】これらの過程は中央制御装置２４によって
総合的に制御される。計算の過程は上記のごとくシーケ
ンシャルなものでもよく、またあるいは各部に分散した
制御装置を設けて、記録装置２０内のデータベースを介
してそれぞれの部分で干渉しない限り独立した過程を行
うことも可能である。また各種パラメータの入力は計算
過程の開始時点、計算途中などにその都度入力すること
も、あるいは記録装置２０内のデータベースに一端入力
しておいて、データベースを読み出すことでパラメータ
を入力することもできる。なお、この計算過程は、開口
自体が移動する電子走査リニア探触子、電子走査コンベ
ックス探触子の場合にも、あるいは固定した開口を使用
して電気的な遅延走査により超音波ビームをステアリン
グする電子走査セクタ探触子の場合についても適応する
ことが可能である。

【００２１】以上のように本実施例によれば、超音波圧
電振動子の応答特性を計算する圧電振動子応答特性計算
部と、超音波の送受信を行なう超音波アレイを構成する
１個の圧電素子の形状から音場空間に対する１個の圧電
素子の空間的な応答を計算する空間応答計算部と、被検
体としてのランダム散乱体を発生する超音波ファントム
生成部と、上記圧電振動子応答特性計算部と上記空間応
答計算部と上記超音波ファントム生成部の計算結果から
１素子のＲＦ信号を計算する１素子ＲＦ信号計算部と、
上記１素子ＲＦ信号計算部の計算結果を受けて超音波探
触子の反射超音波信号を計算する探触子ＲＦ信号計算部
と、上記探触子ＲＦ信号計算部の計算結果を処理してＲ
Ｆ信号を超音波断層像用データに変換する信号処理部
と、上記信号処理部の計算結果から超音波断層像を形成
しビデオ信号に変換する画像形成部と、上記画像形成部
からの出力を受けて超音波断層像を表示する画像表示装
置と、上記画像形成部の計算結果を受け各種の画像解析
および評価を行なう画像評価部と、上記各部の出力をデ
ータベース化子、記録する記録装置と、上記各部に計算
パラメータを出力するパラメータ生成部と、上記パラメ
ータ生成部に計算パラメータを入力するための入力装置
と、上記各部の計算パラメータや画像評価結果を出力す
る出力装置と、上記各部を制御する中央制御部を設ける
ことにより、医用超音波断層像を装置内で合成し、合成
された超音波断層像を評価できる。

【００２２】また本発明は超音波断層像の画質に影響を
与える各種のパラメータを変化させて画像を合成でき、
画像を観察あるいは評価しながら各種パラメータの最適
値を決定することができ、超音波診断装置の適切な設計
指針を得ることができる。

【００２３】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００２４】図５は図１の医用超音波画像評価装置の要
部である空間応答計算部のブロック図を示している。

【００２５】図５おいて５１は位置情報発生器、５２は
１素子表面メッシュ分割器、５３は振幅位相補正器、５
４は周波数依存減衰補正器、５５は積分器を示してい
る。

【００２６】図６は同第２の実施例における１素子の空
間的応答特性計算対象空間の３次元メッシュ分割の概念
図である。図６において、３２は音波放射面、３５は伝
搬媒質、３６は超音波の伝搬経路、６１は計算対象空間
を分割した３次元メッシュ、６２はメッシュ点を示して
いる。

【００２７】以上のような構成において、位置情報発生
器５１はパラメータ生成部２１からメッシュ間隔、計算
対象空間寸法等のパラメータを入力され、計算対象空間
を３次元のメッシュ６１に分割し、各メッシュ点６２を
計算点としてメッシュ点６２の３次元の離散位置情報を
１素子表面メッシュ分割器５２に順次出力する。１素子
表面メッシュ分割器５２では、空間応答を計算するため
に必要な音波放射面３２上の面積分を実行するための１
素子の音波放射面３２を２次元メッシュに分割する。こ
の際空間応答計算点である３次元メッシュ６１のメッシ
ュ点６２の位置と、互いに隣あう音波放射面３２上の２
次元メッシュのメッシュ点を結ぶ伝搬経路の経路差が使
用する超音波の波長にの１／１０以下になるよう音波放
射面３２上の２次元メッシュのメッシュ幅、分割数が決
定され振幅位相補正器５３に各２次元メッシュの位置情
報が出力される。振幅位相補正器５３では音波放射面３
２上の２次元メッシュ点から空間応答計算点である３次
元メッシュ点６２までの伝搬経路長に起因する距離減衰
と位相シフトを補正する。周波数依存減衰補正器５４で
は伝搬媒質３５の音響特性としての周波数依存伝搬減衰
に起因する空間応答の位相シフトと振幅変化を補正し、
音波放射面３２上での面積分のための被積分関数が計算
され、積分器５５に出力される。積分器５５では１素子
表面メッシュ分割器５２から２次元メッシュの分割数等
のパラメータと、周波数依存減衰補正器５４からの被積
分関数出力を受け分割数に起因する重みを被積分関数に
加えながら空間的応答特性の計算を実行する。

【００２８】この場合の空間応答計算のための３次元メ
ッシュ６１のメッシュ間隔は深さ方向、スキャン方向、
スライス方向いずれも独立に設定することが可能である
が、スキャン方向に関しては、計算しようとする超音波
探触子の圧電振動子素子のスキャン方向ピッチと同じ間
隔、あるいはその整数分の１か整数倍に設定すると後の
１素子ＲＦ信号計算等に都合がよい。また深さ方向、ス
ライス方向に関しては計算される空間応答の波形変化が
隣合うメッシュで大きく変化しない程度の間隔で設定す
ればよい。なお、ここに示した実施例は電子走査リニア
探触子、あるいは電子走査セクタ探触子の場合の実施例
であり、３次元メッシュ６１はｘｙｚ座標方式で分割し
てあるが、超音波コンベックス探触子などの場合にはｒ
θｚ座標方式で分割すれば同様な計算が可能となる。

【００２９】以上のように本実施例によれば、空間応答
計算部が、音場空間を３次元メッシュに分割して離散位
置情報を発生する位置情報発生器と、１素子の音波放射
面を２次元メッシュに分割して面積分の情報を発生する
１素子表面メッシュ分割器と、上記位置情報発生器と上
記１素子表面メッシュ分割器の出力を受けて伝搬経路長
から空間応答の位相と振幅を補正する振幅位相補正器
と、上記振幅位相補正器の出力を受け周波数依存減衰パ
ラメータから伝搬減衰値を計算する周波数依存減衰補正
器と、上記位置情報発生器と上記１素子表面メッシュ分
割器と上記周波数依存減衰補正器の出力から空間応答を
計算し出力する積分器で構成されることにより、１素子
の音波放射面の形状等のパラメータから伝搬媒質の周波
数依存減衰を考慮した空間応答を得ることができる。

【００３０】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００３１】図７は図１の医用超音波画像評価装置の要
部である超音波ファントム生成部のブロック図を示して
いる。図７において、７１は散乱***置発生器、７２は
構造物内散乱体除去器、７３は並び代え器、７４はデー
タ圧縮器、７５は構造物内散乱体発生器、７６は並び代
え器、７７はデータ圧縮器である。

【００３２】図８は本発明の第３の実施例における超音
波ファントム生成部によって生成された超音波ファント
ムの説明図である。図８において、８１は超音波ファン
トム、８２はファントムを分割するファントム３次元メ
ッシュ、８３は構造物としての円筒構造、８４は構造物
としてのストリングを示している。

【００３３】以上のような構成において、散乱***置発
生器７１は入力装置２２から入力されたファントムの寸
法、散乱体密度等のパラメータをパラメータ生成部２１
を介して入力され、設定されたファントム寸法の内部の
ランダム散乱体の位置情報を発生する。発生したランダ
ム散乱***置データは構造物内散乱体除去器７２に出力
される。構造物内散乱体除去器７２は入力装置２２から
入力され、パラメータ生成部２１を介して入力されたフ
ァントム内の構造物情報に基づき、構造物内に存在する
ランダム散乱体を除去する。除去されなかったランダム
散乱体データは並び代え器７３に入力される。並び代え
器７３には入力装置２２から入力されたファントムの３
次元メッシュのメッシュ間隔等のパラメータがパラメー
タ生成部２１を介して入力され、入力されたランダム散
乱***置データを後の計算過程が簡略化できるように各
３次元メッシュに割当て、メッシュの順番に並び代え
る。

【００３４】この場合に超音波の反射体であるランダム
散乱体の密度は、後のＲＦ信号計算過程で通常の生体組
織の超音波断層像に見られるようなスペックルパターン
を十分に生成できるように、超音波の送信パルス内に１
０個以上存在するように設定することが望ましい。全て
のランダム散乱体に関して位置情報を記録するのにはか
なり大きな記録容量が必要となるため、データ圧縮器７
４を介してランダム散乱***置情報をコード化して圧縮
し記録容量の節約を図っている。圧縮されたデータは記
録装置２０内のファントムデータベースに記録される。

【００３５】また一方で構造物内散乱体発生器７５に
は、入力装置２２から入力されたファントム内部の構造
物に関する情報がパラメータ生成部２１を介して入力さ
れ、散乱体内部に周囲のランダム散乱体とは特性の異な
る散乱体を分布させるために散乱***置情報を発生させ
る。ここで生成される構造物内部の散乱***置情報は例
えば図８の円筒構造８３の内部の周囲のランダム散乱体
とは異なる反射率を持つ散乱体群であり、またあるいは
ストリング８４のような場合は散乱体が密に直線上に配
置されたようなものである。構造物内散乱体発生器７５
で発生した散乱***置情報は、先のランダム散乱体の場
合と同様に並び代え器７６により各３次元メッシュに割
当てられ、メッシュの順番に並び代えられ、データ圧縮
器７７によりコード化されて記録装置２０内のファント
ムデータベースに記録される。

【００３６】ファントムの３次元メッシュのメッシュ間
隔は深さ方向、スキャン方向、スライス方向とも計算の
基本データである空間応答データ計算時のピッチと同じ
間隔、あるいはその整数倍に設定すると都合がよい。

【００３７】以上のように本実施例によれば、超音波フ
ァントム生成部が、ランダム散乱体をファントムの寸法
内に分布させる散乱***置発生器と、上記散乱***置発
生器の出力を受け内容構造物内のランダム散乱体データ
を消去する構造物内散乱体除去器と、上記構造物内散乱
体除去器の出力を受け、ファントムを３次元メッシュに
分割しランダム散乱体データをメッシュ構造に対応して
順番に並び代えるデータ並び代え器と、上記並び代え器
の出力を受け、ランダム散乱***置データをコード化し
て圧縮し記録装置内のランダム散乱体ファントムデータ
ベースに出力するデータ圧縮器と、構造物内に新たに他
種の散乱体を配置する構造物内散乱体発生器と、上記構
造物内散乱体発生器の出力を受けファントムを３次元メ
ッシュに分割し構造物散乱体データをメッシュ構造に対
応して順番に並び代えるデータ並び代え器と、上記並び
代え器の出力を受け、構造物内散乱***置データをコー
ド化して圧縮し記録装置内の構造物内散乱体データベー
スに出力するデータ圧縮器とを設けることによりランダ
ム散乱体群の内部にある程度の構造物を有するような、
実際の超音波ファントムを模擬したファントムデータを
生成することができる。

【００３８】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００３９】図９は図１の医用超音波画像評価装置の要
部である１素子ＲＦ信号計算部のブロック図を示してい
る。図９において、９１は位置情報発生器、９２は空間
応答選択器、９３は記録装置２０内の空間応答データベ
ース、９４はファントムデータ選択器、９５は記録装置
２０内のファントムデータベース、９６は振幅補正器、
９７は散乱***置発生器、９８は伝搬時間発生器、９９
は畳み込み積分器、１００は１素子ＲＦ信号選択器、１
０１は加算器、１０２は記録装置２０内の１素子ＲＦ信
号データベースである。

【００４０】以上のような構成において、位置情報発生
器９１は、入力装置２２からメッシュ間隔、計算対象空
間寸法、探触子のチャンネルピッチ等のパラメータをパ
ラメータ生成器２１を介して入力されファントム空間を
３次元メッシュに分割し、各メッシュ点の離散的位置情
報、探触子の送受信チャンネル位置情報を順次出力す
る。空間応答選択器９２は、計算点であるメッシュ点と
送受信のチャンネルに適合する位置の送受信空間応答デ
ータを空間応答データベース９３から選択し、それぞれ
を送信用、受信用の振幅補正器９６に出力する。またフ
ァントムデータ選択器９４は位置情報発生器９１の出力
を受け、ファントムデータベース９５から計算対象メッ
シュ点付近のランダム散乱体データ、あるいは構造物散
乱体データを選択し散乱***置発生器９７に出力する。
散乱***置発生器９７は個々の散乱体の位置情報を解読
して振幅補正器９６と伝搬時間発生器９８に出力する。
振幅補正器９６は計算対象メッシュ点と散乱体の位置の
ずれを換算し、位置のずれに対応した振幅の補正と散乱
体の反射率に起因した振幅の補正を空間応答データに施
す。振幅補正された空間応答データは伝搬時間発生器９
８に出力され、散乱***置発生器９７の出力からＲＦ信
号の取り出し位置から散乱体までの往路復路の伝搬時間
がそれぞれ計算され、空間応答データの伝搬時間が補正
される。伝搬時間発生器９８により送信時、受信時の伝
搬時間を補正された空間応答データは畳み込み積分器９
９に入力され記録装置２０内の圧電振動子応答特性デー
タベースより読み込まれた圧電振動子応答特性データと
送受信時における空間応答データが畳み込まれ計算対象
の散乱体からの反射超音波信号に変換され加算器１０１
に出力される。１素子ＲＦ信号選択器１００では位置情
報発生器９１からの出力より記録すべきＲＦ信号の取り
出し位置が計算され、対応するＲＦ信号が１素子ＲＦ信
号データベース１０２から選択され加算器１０１に読み
出され、加算器１０１において計算された散乱体からの
超音波反射信号と加算され再び１素子ＲＦ信号データベ
ース１０２に出力される。

【００４１】この場合の１素子ＲＦ信号データ計算のた
めのファントムの３次元メッシュのメッシュ間隔は深さ
方向、スキャン方向、スライス方向とも計算の基本デー
タである空間応答データ計算時のピッチと同じ間隔、あ
るいはその整数倍に設定すると都合がよい。また振幅補
正器９６における振幅補正は隣接するファントムの３次
元メッシュに対応した空間応答データから補正用の係数
をあらかじめ計算しておけばよく、係数はスプライン関
数などを利用して求めれば、精度よく補正をすることが
できる。

【００４２】以上のように本実施例によれば、１素子Ｒ
Ｆ信号計算部が、ファントム空間を３次元メッシュに分
割しメッシュの離散位置情報を発生し、また送受信のチ
ャンネル位置を発生する位置情報発生器と、上記位置情
報発生器の出力を受け記録装置内の空間応答データベー
スから送受信の空間応答データを選択する空間応答選択
器と、上記位置情報発生器からの出力を受け記録装置内
のファントムデータベースから計算対象３次元メッシュ
に対応したファントムの部分データを選択するファント
ムデータ選択器と、上記ファントムデータ選択器により
選択されたファントムデータを各ランダム散乱体の３次
元の位置情報に変換する散乱***置発生器と、上記散乱
***置発生器の出力を受け、上記空間応答選択器により
選択された空間応答データの振幅を補正する振幅補正器
と、上記散乱***置発生器の出力と上記振幅補正器の出
力を受け、送受信の伝搬時間を求め空間応答データに遅
延時間を与える伝搬時間発生器と、上記伝搬時間発生器
からの空間応答データと、記録装置から読み込んだ圧電
振動子応答特性データを畳み込んで、散乱体による超音
波反射信号を計算する畳み込み積分器と、上記位置情報
発生器の出力を受け記録装置内の１素子ＲＦ信号データ
ベースの１素子ＲＦ信号データを選択する１素子ＲＦ信
号選択器と、上記１素子ＲＦ信号選択器の選択した１素
子ＲＦデータに上記畳み込み積分器の出力を加算する加
算器とで構成されることにより、全ての散乱体データに
関して空間応答を計算することなく、離散的に計算した
空間応答データから精度よく、かつ高速に１素子ＲＦ信
号データを計算し、画像表示のための基礎データを得る
ことができる。

【００４３】（実施例５）以下、本発明の第５の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００４４】図１０は図１の医用超音波画像評価装置の
要部である超音波ファントム生成部のブロック図を示し
ている。図１０において、７１は散乱***置発生器、７
２は構造物内散乱体除去器、７３は並び代え器、７４は
データ圧縮器、７５は構造物内散乱体発生器、７６は並
び代え器、７７はデータ圧縮器、１０３は構造物減衰デ
ータ発生器、１０４はデータ圧縮器を示している。

【００４５】図１１は 構造物内の減衰補正用データ生
成の概念図である。図１１において１１１はＲＦ信号の
取り出し位置、１１２は計算対象ファントムメッシュ
点、１１３は構造物としての円筒構造、１１４はメッシ
ュ点とＲＦ信号の取り出し位置を結ぶ伝搬経路、１１５
は減衰補正データを与える伝搬経路長、１１６はファン
トムを示している。以上のような構成において、散乱体
位置発生器７１、構造物内散乱体除去器７２、並び代え
器７３、データ圧縮器７４、構造物内散乱体発生器７
５、並び代え器７６、データ圧縮器７７は上記の第３の
実施例と同様に作用し、それぞれの散乱体情報を記録装
置２０内のファントムデータベースに出力する。

【００４６】一方、構造物物減衰データ発生器１０３
は、入力装置２２から構造物内部の伝搬減衰情報、ＲＦ
信号の取り出し位置、ファントム３次元メッシュ間隔等
のパラメータを、パラメータ生成部２１を介して入力さ
れ、計算の対象となるＲＦの取り出し位置とメッシュ点
の全ての組み合わせについて構造物内部の減衰特性が周
囲の媒質と異なることに起因する伝搬減衰量のズレに対
する補正データを計算する。

【００４７】減衰補正量の計算過程は、まず計算対象と
なるファントム３次元メッシュ点１１２とＲＦ信号の取
り出し位置１１１を結ぶ伝搬経路１１４を想定し、伝搬
経路１１４が例えばファントム１１６の周囲媒質とは異
なる伝搬減衰特性を与えられた円筒構造１１３のと交わ
れば、円筒構造１１３を伝搬経路１１４が通過する距離
１１５に対応した減衰補正量を与えるものとして、円筒
構造１１３内部の伝搬減衰係数と伝搬経路長１１５の積
の形で減衰補正データが計算される。

【００４８】計算された減衰補正データは、後のＲＦ信
号計算に影響する全てのＲＦ信号の取り出し位置１１１
と計算対象メッシュ点１１２の組み合わせについて計算
されるため、データ圧縮器１０４を介してコード化して
圧縮し、記録容量の低減化を行う。ここで計算される減
衰補正量は生体組織の減衰特性を考慮して周波数に依存
するものである。

【００４９】以上のように本実施例によれば、超音波フ
ァントム生成部が、ランダム散乱体をファントムの寸法
内に分布させる散乱***置発生器と、上記散乱***置発
生器の出力を受け内容構造物内のランダム散乱体データ
を消去する構造物内散乱体除去器と、上記構造物内散乱
体除去器の出力を受け、ファントムを３次元メッシュに
分割しランダム散乱体データをメッシュ構造に対応して
順番に並び代えるデータ並び代え器と、ランダム散乱体
位置データをコード化して圧縮し記録装置内のランダム
散乱体ファントムデータベースに出力するデータ圧縮器
と、構造物内に新たに他種の散乱体を配置する構造物内
散乱体発生器と、上記構造物内散乱体発生器の出力を受
けファントムを３次元メッシュに分割し構造物散乱体デ
ータをメッシュ構造に対応して順番に並び代えるデータ
並び代え器と、構造物内散乱***置データをコード化し
て圧縮し記録装置内の構造物内散乱体データベースに出
力するデータ圧縮器と、構造物内部の減衰特性と伝搬経
路長から構造物内部での伝搬減衰を全てのメッシュと全
てのＲＦ信号取り出し位置の組み合わせについて計算し
構造物内部での減衰補正用データを生成する構造物減衰
データ発生器と、上記構造物減衰データ発生器のデータ
をコード化し圧縮して記録装置内の減衰補正データベー
スに出力するデータ圧縮器とで構成され、伝搬媒質の音
響特性としての伝搬減衰のファントム内での不均質を考
慮したより実際に使用される超音波ファントムに近いフ
ァントムデータを生成することができる。

【００５０】（実施例６）以下、本発明の第６の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００５１】図１２は図１の医用超音波画像評価装置の
要部である１素子ＲＦ信号計算部のブロック図を示して
いる。図１２において、９１は位置情報発生器、９２は
空間応答選択器、９３は記録装置２０内の空間応答デー
タベース、９４はファントムデータ選択器、９５は記録
装置２０内のファントムデータベース、９６は振幅補正
器、９７は散乱***置発生器、９８は伝搬時間発生器、
９９は畳み込み積分器、１００は１素子ＲＦ信号選択
器、１０１は加算器、１０２は記録装置２０内のＲＦ信
号データベース、１２１減衰補正データ選択器、１２２
は伝搬減衰補正器である。

【００５２】以上のような構成において、位置情報発生
器９１、空間応答選択器９２、空間応答データベース９
３、ファントムデータ選択器９４、ファントムデータベ
ース９５、振幅補正器９６、散乱***置発生器９７、伝
搬時間発生器９８、畳み込み積分器９９、１素子ＲＦ信
号選択器１００、加算器１０１、１素子ＲＦ信号データ
ベース１０２は上記の第４の実施例と同様に動作する。

【００５３】減衰補正データ選択器１２１は、位置情報
発生器９１からの出力を受け、記録装置２０内のファン
トムデータベース９５からファントム内の構造物に起因
する伝搬減衰補正データを選択する。選択された伝搬減
衰補正データはファントムデータベース９５から伝搬減
衰補正器１２１に出力され伝搬減衰補正器１２１内で解
読され、振幅補正器９６から出力された空間応答データ
の振幅と位相を補正して伝搬時間発生器９８に出力す
る。

【００５４】以上のように本実施例によれば、１素子Ｒ
Ｆ信号計算部が、ファントム空間を３次元メッシュに分
割して離散位置情報を発生し、また送受信のチャンネル
位置を発生する位置情報発生器と、上記位置情報発生器
の出力を受け記録装置内の空間応答データベースから送
受信の空間応答データを選択する空間応答選択器と、上
記位置情報発生器からの出力を受け記録装置内のファン
トムデータベースから計算対象３次元メッシュに対応し
たファントムの部分データを選択するファントムデータ
選択器と、上記ファントムデータ選択器により選択され
たファントムデータを各ランダム散乱体の３次元の位置
情報に変換する散乱***置発生器と、上記位置情報発生
器からの出力を受け記録装置内のファントムデータベー
スから計算対象３次元メッシュに対応した構造物内の伝
搬減衰補正用データを選択する減衰補正データ選択器
と、上記散乱***置発生器の出力を受け、上記空間応答
選択器により選択された空間応答データの振幅を補正す
る振幅補正器と、上記減衰補正データ選択器により選択
された構造物伝搬減衰補正用データを解読し上記振幅補
正器の出力の振幅と位相を補正する伝搬減衰補正器と、
上記散乱***置発生器の出力と上記伝搬減衰補正器の出
力を受け、送信時受信時の伝搬時間を求めそれぞれの空
間応答データに遅延時間を与える伝搬時間発生器と、上
記伝搬時間発生器からの空間応答データと、記録装置か
ら読み込んだ圧電振動子応答特性データを畳み込んで、
散乱体による超音波反射信号を計算する畳み込み積分器
と、上記位置情報発生器の出力を受け記録装置内の１素
子ＲＦ信号データベースの１素子ＲＦ信号データを選択
する１素子ＲＦ信号選択器と、上記１素子ＲＦ信号選択
器の選択した１素子ＲＦデータに上記畳み込み積分器の
出力を加算する加算器を有し、ファントム全体に均質に
かかる減衰特性とともに、生体組織に見られるような不
均質な伝搬減衰特性を考慮したより実際に近い形のＲＦ
信号の計算ができる。

【００５５】（実施例７）以下、本発明の第７の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００５６】図１３は図１の医用超音波画像評価装置の
要部である探触子ＲＦ信号計算部のブロック図を示して
いる。図１３おいて１３１は記録装置２０内の１素子Ｒ
Ｆ信号データベース、１３２はチャンネル情報発生器、
１３３は１素子ＲＦ信号選択器、１３４は重み発生器、
１３５は乗算器、１３６は遅延時間制御器、１３７は可
変遅延器、１３８は加算器、１３９はデータラインを示
している。

【００５７】以上のような構成において、チャンネル情
報発生器１３２はパラメータ生成部２１から画像化の範
囲、探触子のチャンネルピッチ、ＲＦ信号の計算間隔等
のパラメータを入力され画像化のために必要な素子の情
報を順次出力する。１素子ＲＦ信号選択器１３３は、チ
ャンネル情報発生器１３２からの出力を受けて、探触子
ＲＦ信号計算に必要な１素子ＲＦ信号データを必要な数
だけ選択する。選択された１素子ＲＦ信号データは記録
装置２０内の１素子ＲＦ信号特性データベース１３１か
らデータライン１３９を介して読み出される。重み発生
器１３４ではチャンネル情報発生器１３２から出力と、
パラメータ生成部２１からの重みに関する情報から各素
子に対して付加される重み値が計算され、データライン
１３９上の乗算器１３５に出力され、乗算器１３５によ
ってデータライン１３９上の１素子ＲＦ信号データに重
みが付加される。遅延時間制御器１３６はチャンネル情
報発生器１３２から出力と、パラメータ生成部２１から
の遅延特性情報から各素子に対する送受合計の遅延時間
が計算され、データライン１３９上の可変遅延器１３７
に出力され、各データライン１３９上の１素子ＲＦ信号
データに遅延時間が与えられる。この場合遅延時間制御
器１３６内に、遅延時間の量子化時間や遅延時間誤差を
設定できるようにすることが可能であり、遅延時間精度
と最終的に計算された超音波断層像の関係を推定するこ
とができる。最後に各データライン１３９上の１素子Ｒ
Ｆ信号データは加算器１３８によって加算され１アパー
チャー分の探触子ＲＦ信号データが計算され、記録装置
２０内の探触子ＲＦ信号データベースに記録される。

【００５８】以上のように本実施例によれば、探触子Ｒ
Ｆ信号計算部が、探触子ＲＦ信号の計算に必要な素子情
報を発生するチャンネル情報発生器と、上記チャンネル
情報発生器の出力を受け記録装置内の１素子ＲＦ信号デ
ータベースから１素子ＲＦ信号データを設定された素子
数だけ選択する１素子ＲＦ信号選択器と、上記チャンネ
ル情報発生器の出力と、上記チャンネル情報発生器の出
力を受け選択された各１素子ＲＦ信号に加える重みを計
算する重み発生器と、上記１素子ＲＦ信号選択器の出力
と上記重み発生器の出力を受け選択された各１素子ＲＦ
信号に重みをかける乗算器と、上記チャンネル情報発生
器の出力を受け各素子データに対する遅延時間を与える
遅延時間制御器と、上記遅延時間制御器の出力を受け各
素子データを加算して探触子ＲＦ信号データを出力する
加算器で構成されることにより、実際の超音波診断装置
の場合に対応した画像形成のためのＲＦ信号の計算が可
能となる。

【００５９】（実施例８）以下、本発明の第８の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００６０】図１４は図１の医用超音波画像評価装置の
要部である信号処理部のブロック図である。図１４にお
いて、１４１はプリアンプ部、１４２はデプス・ゲイン
・コントローラ（ＤＧＣ）部、１４３はダイナミックフ
ィルタ部、１４４は対数増幅器、１４５は検波器、１４
６はナイキストフィルタ、１４７は任意レベルノイズ発
生器である。

【００６１】以上のような構成において、記録装置２０
内の探触子ＲＦ信号データベースからＲＦ信号は順次読
み出され、プリアンプ部１４１に入力される。プリアン
プ部１４１である程度増幅されたＲＦ信号データは、任
意レベルノイズ発生器１４７で発生したノイズ成分を加
算した後、伝搬減衰を補償するためのＤＧＣ部１４２入
力される。ＤＧＣ部でＲＦ信号の距離に応じた減衰補償
が行われ、帯域制限のためのダイナミックフィルタ部１
４３において、距離に応じたフィルタリングが行われ、
レベル圧縮のための対数増幅器１４４によって対数的に
増幅される。対数圧縮されたＲＦ信号データは検波器１
４５により検波されエンベロープデータなり、ナイキス
トフィルタ部１４６において帯域制限され、画像信号と
なる。計算された画像信号は記録装置内の画像信号デー
タベースに出力され、画像信号データベースを介して画
像形成部１７、あるいは画像評価部１８に出力される。

【００６２】この過程において、各処理ユニットの処理
に関するパラメータは処理前に入力しておくことも、あ
るいは各ユニットの処理結果を画像表示装置１９に表示
させながら対話的に随時パラメータを入力して、処理の
変化を観察していくことも可能である。

【００６３】以上のように本実施例によれば、信号処理
部が、プリアンプ部と、ＤＧＣ部と、ダイナミックフィ
ルター部、対数増幅器と、検波器と、ナイキストフィル
タ部と、任意レベルノイズ発生器で構成されることによ
り、ＲＦ信号データを画像信号データに変換することが
できるとともに、各処理ユニットがＲＦ信号を処理する
過程を観察でき、出力としての画像化信号に与える各ユ
ニットの影響を明確にして超音波診断装置の最適設計仕
様を導出することも可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上のように本発明は、超音波圧電振動
子の振動形態を計算する圧電振動子応答特性計算部と、
超音波の送受信を行なう超音波アレイを構成する１個の
圧電素子の形状から音場空間に対する１個の圧電素子の
空間的な応答を計算する空間応答計算部と、被検体とし
てのランダム散乱体を発生する超音波ファントム生成部
と、上記圧電振動子応答特性計算部と上記空間応答計算
部と上記超音波ファントム生成部の計算結果から１素子
のＲＦ信号を計算する１素子ＲＦ信号計算部と、上記１
素子ＲＦ信号計算部の計算結果を受けて画像化のための
探触子の反射超音波信号を計算する探触子ＲＦ信号計算
部と、上記探触子ＲＦ信号計算部の計算結果を処理して
ＲＦ信号を超音波断層像用データに変換する信号処理部
と、上記信号処理部の計算結果から超音波断層像を形成
しビデオ信号に変換する画像形成部と、上記画像形成部
からの出力を受けて超音波断層像を表示する画像表示装
置と、上記画像形成部の計算結果を受け各種の画像解析
および評価を行なう画像評価部と、上記各部の計算結果
を記録しデータベース化する記録装置と、上記各部に計
算パラメータを出力するパラメータ生成部と、上記パラ
メータ生成部に計算パラメータを入力するための入力装
置と、上記各部の計算パラメータや画像評価結果を出力
する出力装置と、上記各部を制御する中央制御部を備を
設けることにより、医用超音波断層像を装置内で合成
し、合成された超音波断層像を評価できる。また本発明
は、電子走査リニア探触子、電子走査コンベックス探触
子、電子走査セクタ探触子などのアレイ型の探触子に対
して適用可能であり、超音波断層像の画質に影響を与え
る各種のパラメータを変化させて画像を合成でき、画像
を観察あるいは評価しながら各種パラメータの最適値を
決定することができ、超音波診断装置の適切な設計指針
を得ることができる優れた医用画像評価装置を実現でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における医用超音波画像
評価装置の全体ブロック結線図

【図２】（ａ）本発明の第１の実施例における医用超音
波画像評価装置の圧電振動子を含む超音波探触子の断面
図 （ｂ）同圧電振動子の応答特性図

【図３】（ａ）同実施例における医用超音波画像評価装
置の空間応答計算の概念図 （ｂ）同実施例における医用超音波画像評価装置の空間
応答の特性図

【図４】（ａ）同実施例における医用超音波画像評価装
置の１素子ＲＦ信号計算の概念図 （ｂ）同実施例における医用超音波画像評価装置の探触
子ＲＦ信号計算の概念図

【図５】本発明の第２の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である空間応答計算部のブロック結線図

【図６】本発明の第２の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である計算対象空間の３次元メッシュ分
割の概念図

【図７】本発明の第３の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である超音波ファントム生成部のブロッ
ク結線図

【図８】本発明の第３の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である超音波ファントムの概念図

【図９】本発明の第４の実施例における医用超音波画像
評価装置の要部である１素子ＲＦ信号計算部のブロック
図

【図１０】本発明の第５の実施例における医用超音波画
像評価装置の要部である超音波ファントム生成部のブロ
ック図

【図１１】本発明の第５の実施例における医用超音波画
像評価装置の減衰補正データ生成の概念図

【図１２】本発明の第６の実施例における医用超音波画
像評価装置の要部である１素子ＲＦ信号計算部のブロッ
ク結線図

【図１３】本発明の第７の実施例における医用超音波画
像評価装置の要部である探触子ＲＦ信号計算部のブロッ
ク結線図

【図１４】本発明の第８の実施例における医用超音波画
像評価装置の要部である信号処理部のブロック結線図

【図１５】従来の医用超音波画像評価装置の全体ブロッ
ク結線図

【符号の説明】

１１ 圧電振動子応答特性計算部 １２ 空間応答計算部 １３ 超音波ファントム生成部 １４ １素子ＲＦ信号計算部 １５ 探触子ＲＦ信号計算部 １６ 信号処理部 １７ 画像形成部 １８ 画像評価部 １９ 画像表示装置 ２０ 記録装置 ２１ パラメータ生成部 ２２ 入力装置 ２３ 出力装置 ２４ 中央制御部 ２５ バッキング層 ２６ 圧電振動子 ２７ 第１整合層 ２８ 第２整合層 ２９ 音響レンズ ３０ 電極層 ３１ 接着層 ３２ 音波放射面 ３３ 駆動波形 ３４ 応答波形 ３５ 伝搬媒質 ３６ 観察点 ３７ 超音波伝搬経路 ３８ 空間的応答特性 ４０ 超音波変換器 ４１ 超音波変換器アレイ ４２ 送信用超音波変換器 ４３ 受信用超音波変換器 ４４ 散乱体 ４５ 伝搬経路 ４６ １素子ＲＦ信号 ４７ １素子ＲＦ信号データベース ４８ 遅延時間 ４９ 加算器 ５０ 探触子ＲＦ信号 ５１ 位置情報発生器 ５２ １素子表面メッシュ分割器 ５３ 振幅位相補正器 ５４ 周波数依存減衰補正器 ５５ 積分器 ６１ ３次元メッシュ ６２ メッシュ点 ７１ 散乱***置発生器 ７２ 構造物内散乱体除去器 ７３ 並び代え器 ７４ データ圧縮器 ７５ 構造物内散乱体発生器 ７６ 並び代え器 ７７ データ圧縮器 ８１ 超音波ファントム ８２ ファントム３次元メッシュ ８３ 円筒構造 ８４ ストリング ９１ 位置情報発生器 ９２ 空間応答選択器 ９３ 空間応答データベース ９４ ファントムデータ選択器 ９５ ファントムデータベース ９６ 振幅補正器 ９７ 散乱***置発生器 ９８ 伝搬時間発生器 ９９ 畳み込み積分器 １００ １素子ＲＦ信号選択器 １０１ 加算器 １０２ １素子ＲＦ信号データベース １０３ 醸造物減衰データ発生器 １０４ データ圧縮器 １１１ ＲＦ信号の取り出し位置 １１２ メッシュ点 １１３ 円筒構造 １１４ 伝搬経路 １１５ 伝搬経路長 １１６ ファントム １２１ 減衰補正データ選択器 １２２ 伝搬減衰補正器 １３１ １素子ＲＦ信号データベース １３２ チャンネル情報発生器 １３３ １素子ＲＦ信号選択器 １３４ 重み発生器 １３５ 乗算器 １３６ 遅延時間制御器 １３７ 可変遅延器 １３８ 加算器 １３９ データライン １４１ プリアンプ部 １４２ ＤＧＣ部 １４３ ダイナミックフィルタ部 １４４ 対数増幅器 １４５ 検波器 １４６ ナイキストフィルタ部 １４７ 任意レベルノイズ発生器 １５１ 超音波円形凹面振動子 １５２ ランダム散乱体ファントム １５３ 送信器 １５４ 受信器 １５５ Ａ／Ｄ １５６ メモリ １５７ 画像解析部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波圧電振動子の振動形態を計算する
   圧電振動子応答特性計算部と、超音波の送受信を行なう
   超音波振動子アレイを構成する１個の圧電素子の形状か
   ら音場空間に対する１個の圧電素子の空間的な応答を計
   算する空間応答計算部と、被検体としてのランダム散乱
   体を発生する超音波ファントム生成部と、上記圧電振動
   子応答特性計算部と上記空間応答計算部と上記超音波フ
   ァントム生成部の計算結果から超音波振動子アレイを構
   成する１素子のランダム散乱体群からの反射超音波信号
   を計算する１素子ＲＦ信号計算部と、上記１素子ＲＦ信
   号計算部の計算結果から各素子に遅延や重みをかけて探
   触子としての受信超音波信号を計算する探触子ＲＦ信号
   計算部と、上記探触子ＲＦ信号計算部の計算結果を処理
   してＲＦ信号を超音波断層像用データに変換する信号処
   理部と、上記信号処理部の計算結果から超音波断層像を
   形成しビデオ信号に変換する画像形成部と、上記画像形
   成部からのビデオ出力を受けて超音波断層像を表示する
   画像表示装置と、上記画像形成部の計算結果あるいは上
   記信号処理部の計算結果に各種の画像解析および評価を
   行なう画像評価部と、上記各部の計算結果を記録しデー
   タベース化する記録装置と、上記各部に計算パラメータ
   を出力するパラメータ生成部と、上記パラメータ生成部
   に計算パラメータを入力するための入力装置と、上記各
   部を制御する中央制御部を備えた医用超音波画像評価装
   置。
2. 【請求項２】 空間応答計算部が、音場空間を３次元メ
   ッシュに分割して離散位置情報を発生する位置情報発生
   器と、１素子の音波放射面を２次元メッシュに分割して
   面積分の情報を発生する１素子表面メッシュ分割器と、
   上記位置情報発生器と上記１素子表面メッシュ分割器の
   出力を受けて伝搬経路長から空間応答の位相と振幅を補
   正する振幅位相補正器と、上記振幅位相補正器の出力を
   受け周波数依存減衰パラメータから伝搬減衰値を計算す
   る周波数依存減衰補正器と、上記位置情報発生器と上記
   １素子表面メッシュ分割器と上記周波数依存減衰補正器
   の出力から空間応答を計算し出力する積分器とを具備す
   る請求項１記載の医用超音波画像評価装置。
3. 【請求項３】 超音波ファントム生成部が、ランダム散
   乱体をファントムの寸法内に分布させる散乱***置発生
   器と、上記散乱***置発生器の出力を受け内容構造物内
   のランダム散乱体データを消去する構造物内散乱体除去
   器と、上記構造物内散乱体除去器の出力を受け、ファン
   トムを３次元メッシュに分割しランダム散乱体データを
   メッシュ構造に対応して順番に並び代えるデータ並び代
   え器と、上記並び代え器の出力を受けランダム散乱***
   置データをコード化して圧縮し記録装置内のランダム散
   乱体ファントムデータベースに出力するデータ圧縮器
   と、構造物内に新たに他種の散乱体を配置する構造物内
   散乱体発生器と、上記構造物内散乱体発生器の出力を受
   けファントムを３次元メッシュに分割し構造物散乱体デ
   ータをメッシュ構造に対応して順番に並び代えるデータ
   並び代え器と、上記並び代え器の出力を受け構造物内散
   乱***置データをコード化して圧縮し記録装置内の構造
   物内散乱体データベースに出力するデータ圧縮器とを具
   備する請求項１記載の医用超音波画像評価装置。
4. 【請求項４】 超音波ファントム生成部が、ランダム散
   乱体をファントムの寸法内に分布させる散乱***置発生
   器と、上記散乱***置発生器の出力を受け内容構造物内
   のランダム散乱体データを消去する構造物内散乱体除去
   器と、上記構造物内散乱体除去器の出力を受け、ファン
   トムを３次元メッシュに分割しランダム散乱体データを
   メッシュ構造に対応して順番に並び代えるデータ並び代
   え器と、ランダム散乱***置データをコード化して圧縮
   し記録装置内のランダム散乱体ファントムデータベース
   に出力するデータ圧縮器と、構造物内に新たに他種の散
   乱体を配置する構造物内散乱体発生器と、上記構造物内
   散乱体発生部の出力を受けファントムを３次元メッシュ
   に分割し構造物散乱体データをメッシュ構造に対応して
   順番に並び代えるデータ並び代え器と、構造物内散乱体
   位置データをコード化して圧縮し記録装置内の構造物内
   散乱体データベースに出力するデータ圧縮器と、構造物
   内部の減衰特性と伝搬経路長から構造物内部での伝搬減
   衰を全てのメッシュと全てのＲＦ信号取り出し位置の組
   み合わせに付いて計算し構造物内部での減衰補正用デー
   タを生成する構造物減衰データ発生器と、上記構造物減
   衰データ発生器のデータをコード化し記録装置内の減衰
   補正データベースに出力するデータ圧縮器とを具備する
   請求項１記載の医用超音波画像評価装置。
5. 【請求項５】 １素子ＲＦ信号計算部が、ファントム空
   間を３次元メッシュに分割して離散位置情報を発生する
   位置情報発生器と、上記位置情報発生器の出力を受け記
   録装置内の空間応答データベースから送信時、受信時の
   空間応答データを選択する空間応答選択器と、上記位置
   情報発生器からの出力を受け記録装置内のファントムデ
   ータベースから計算対象３次元メッシュに対応したファ
   ントムの部分データを選択するファントムデータ選択器
   と、上記ファントムデータ選択器により選択されたファ
   ントムデータを各ランダム散乱体の３次元の位置情報に
   変換する散乱***置発生器と、上記散乱***置発生器の
   出力を受け、上記空間応答選択器により選択された送信
   時、受信時の空間応答データの振幅を補正する２個の振
   幅補正器と、上記散乱***置発生器の出力と上記振幅補
   正器の出力を受け、送受信の伝搬時間を求め空間応答デ
   ータに遅延時間を与える２個の伝搬時間発生器と、上記
   伝搬時間発生器の各出力を受け、圧電振動子応答特性デ
   ータとの畳み込み積分を実行する畳み込み積分器と、記
   録装置内の１素子ＲＦ信号データベースの１素子ＲＦ信
   号データを選択する１素子ＲＦ信号選択器と、上記１素
   子ＲＦ信号選択器の選択した１素子ＲＦデータに上記畳
   み込み積分器の出力を加算する加算器とを具備する請求
   項１記載の医用超音波画像評価装置。
6. 【請求項６】 １素子ＲＦ信号計算部が、ファントム空
   間を３次元メッシュに分割して離散位置情報を発生する
   位置情報発生器と、上記位置情報発生器の出力を受け記
   録装置内の空間応答データベースから送信時、受信時の
   空間応答データを選択する空間応答選択器と、上記位置
   情報発生器からの出力を受け記録装置内のファントムデ
   ータベースから計算対象３次元メッシュに対応したファ
   ントムの部分データを選択するファントムデータ選択器
   と、上記ファントムデータ選択器により選択されたファ
   ントムデータを各ランダム散乱体の３次元の位置情報に
   変換する散乱***置発生器と、上記位置情報発生器から
   の出力を受け記録装置内のファントムデータベースから
   計算対象３次元メッシュに対応した構造物内の伝搬減衰
   補正用データを選択する減衰補正データ選択器と、上記
   散乱***置発生器の出力を受け、上記空間応答選択器に
   より選択された送信時、受信時の空間応答データの振幅
   を補正する２個の振幅補正器と、上記減衰補正データ選
   択器により選択された構造物伝搬減衰補正用データをデ
   コードし上記振幅補正器の出力の振幅と位相を補正する
   ２個の伝搬減衰補正器と、上記散乱***置発生器の出力
   と上記伝搬減衰補正器の出力を受け、送受信の伝搬時間
   を求め空間応答データに遅延時間を与える２個の伝搬時
   間発生器と、上記伝搬時間発生器の各出力を受け、圧電
   振動子応答特性データとの畳み込み積分を実行する畳み
   込み積分器と、記録装置内の１素子ＲＦ信号データベー
   スの１素子ＲＦ信号データを選択する１素子ＲＦ信号選
   択器と、上記ＲＦ信号選択器の選択したＲＦデータに上
   記畳み込み積分器の出力を加算する加算器とを具備する
   請求項１記載の医用超音波画像評価装置。
7. 【請求項７】 探触子ＲＦ信号計算部が、探触子ＲＦ信
   号計算のための素子情報を発生するチャンネル情報発生
   器と、上記チャンネル情報発生器の出力を受け記録装置
   内の１素子ＲＦ信号のデータベースから１素子ＲＦ信号
   データを設定された素子数だけ選択する１素子ＲＦ信号
   選択器と、上記チャンネル情報発生器の出力を受け選択
   された各１素子ＲＦ信号に加える重みを計算する重み発
   生器と、上記１素子ＲＦ信号選択器の出力と上記重み発
   生器の出力を受け選択された各１素子ＲＦ信号に重みを
   かける乗算器と、上記チャンネル情報発生器の出力を受
   け各素子データに対する遅延時間を与える遅延時間制御
   器と、上記遅延時間制御器の出力を受け各素子データを
   加算して探触子ＲＦ信号データを出力する加算器を具備
   する請求項１記載の医用超音波画像評価装置。
8. 【請求項８】 信号処理部が、ＲＦ信号を増幅するプリ
   アンプ部と、上記プリアンプ部の出力にノイズ成分の信
   号を加算する任意レベルノイズ発生器と、上記任意レベ
   ルノイズ発生器の出力に対して距離に応じた伝搬減衰を
   補償するデプス・ゲイン・コントローラ部と、上記デプ
   ス・ゲイン・コントローラ部の出力に対して距離に応じ
   た帯域制限を与えるダイナミックフィルタ部と、上記ダ
   イナミックフィルタ部の出力のレベル圧縮を行なう対数
   増幅器と、上記対数増幅器の出力の検波を行なう検波部
   と、上記検波部の出力に帯域制限を加えて画像信号とす
   るナイキストフィルタ部とを具備する請求項１記載の医
   用超音波画像評価装置。