JPS6024829A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の屈する分野の説明〕 本発明は超音波パルスエコー法により組織の減衰特性を
測定し、診断情報として供する超音波診断装置に関づ−
る。

〔従来技術の説明〕

ｌＩ３音波音波パルスエコ合法いた生体組織の減衰特性
を測定し、正常組織と異常組織との鑑別診断に用いる試
みがなされ、特に臨床面でのその石川１りが認められつ
つある（例λぽ、文献Ｒｏｍａｎ　Ｋｕｃ、”　Ｃｌ　
１ｎｉｃａｌ　Ａ　１１１口１ｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ
ｎ　（Ｊ　Ｉｔｒａｓｏｕｎｄ　Ａ　ｔｔｅｎｕａｔｉ
ｏｎ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｅ　ｓｌｉｍａｔｉｏ
ｎ　−Ｔ−ｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　ｌ−１ｖｃｒ　
Ｐ　ａｔｈｏｌｏｇｙＣｈａｒｃｔｅｒｉｙａｔｉｏｎ
”　Ｔ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　Ｔ　ｒａｎｓ、　ｖｏｌ［３ＭＥ
−２７Ｎｏ　、６Ｊｕｎｅ　１９８０等）。基本的な考
え方を以下に示づ′。超音波トランスデ］−り１から生
体組織２に発射された超音波パルス（よ、生体組織が均
一である場合、無数の点反剣体で散乱あるいは反射され
て再び１〜ランスデユーサに戻つでくるが、１〜ランス
デユーザの音場の広がりが無視し得る場合には、トラン
スデコーリ−で受信された工］−の振幅は、均一な組織
の減衰情報を有していると考えられる。すなわち、第１
図に示すように、今、１〜ランスデユーザからの距ｌｌ
ｌｌＸ１と×２の生体内の２点Ａ、Ｂを考え、点Ａから
戻ってぎたエコーの振幅スペクトラムＶＡ（ｆ）（ｆ：
周波数）と点Ｂから戻ってきたエコーの振幅スペクトラ
ムＶＢ（１゛）を比較づると、発射パルスの振幅スペク
トラムをＶｏ（ｆ）として、となる。α（ｆ）は組織の
減衰定数で、単位長当りの減衰量を表わしている。

０式を変形すると、 であり、この式の意味Ｊるところは、点Ａと点Ｂの位置
とその振幅スペクトラムから、組織の減衰定数が得られ
るということである。

以上のことを実験的に行うには、第２図に示づ様に超音
波パルスが発射された時刻をＯとして、超音波受信エコ
ーの時刻ｔ１＝２Ｘ１　／　Ｃ（Ｃ：超音波パルスの音
速）　ｄ３よびｔ２＝２ｘｚ　／Ｃにお（）る波形（ａ
）を、ある有限の幅τのグーｊ〜（ｂ）て゛切り出し、
その振幅スペクトラム（ｃ）、（ｄ）を得れば良い。第
３図Ａはこの様にして１ｑｌ＝スペクトラムであり、同
図Ｂはその比をとったものである。■式によりα（［）
が算出できる。

■式の導出過程かられかる様に△点と］３点の間に均一
ではない物質がある場合には、α（ｆ）の値は間に介在
する物質の減衰効果が入ってしまうため、所望の均質部
分の減衰定数が得られないことになる。従って、正確に
、所望の均Ｔｉ部分のみの情報を得るため、グー１〜間
に不均質部分が入らない様に工夫をする必要がある。

また均一な無数の点反射体からの受信エコーには、各点
反則体からの無数エコーかＺｙ−いに止あるいは負に干
渉した結果、強弱のパターンが現われ、Ｂモード上にい
わゆるスペックルパターンを生じるが、このスペックル
は点反剣体の実際の分布を表わしたものではなく、超音
波パルスの距離および方位分解能に起因するものである
。第３図（ａ）、（ｂ）にはこのスペックルの影響より
、スペクトラムにリップルを生じており、このリップル
は生体組織の減衰測定の誤差要因となる。

〔発明の目的〕

本提案は前記した、不均質な部位を避【ブで、正確にゲ
ート位置設定が可能でありかつ、受信エコーのスペクト
ラムに生るずリップルによる誤差を軽減し、Ｓ／Ｎ良く
、精度の高い診断情報を得る超音波診断装置を提供づ゛
る口とを目的とする。

〔発明のＩＭ成および作用の説明〕

木ｊ１？案は、リニアアレイ１ヘランスデユーりを用い
て、Ｂモード像を観察し、表示Ｂモード像にヌ・Ｊして
所定の軸合わせがなされたシングル１〜ランスデユーザ
の受信エコーにグー１−をかけて前記■式から減衰定数
を算出し１ｕる構成において、グー１〜間に不均質部分
が入らない様Ｂモード像上でゲート設定が可能であり、
かつ前記したスペクトラムのリップルを平滑化するため
、時間的に相違なるシングル１〜ランスデユーザの受信
工」−を演算処理することにより、第４図に示ず様リッ
プルをなくし精度を向上させたものである。

第５図は本提案の実施例であり、リニアアレイ、シング
ル１ランスデコーザ及び生体との位置関係を示している
。リニアアレイ３とシングル１ランスデコーサ４とは、
アレイのスライス面の中心の平面上でリニアアレイの超
音波発射方向とシングル１〜ランスデユーサの超音波発
射方向どがθの角度をなず様軸合わせをされ、プローブ
ケース８の中で樹脂でモールドされている。９は氷袋で
あり、［・ランスデコー丈と生体間との音響的結合を良
くづるためのものである。

第６図は表示例を示したものである。第１５図の様にり
ニアアレイとシングル１〜ランスデコーザの位置関係が
あらかじめねかつ−Ｃいるので、Ｂモード像７に対して
、シングル１〜ランスデコー１）−の超音波ビームの方
向が５の１点鎖線の様に表示できる。

従って、術者はこのＢモード像を観察しながら、１点鎖
線上のゲート位置を６’−１，６−２に示す様に没定り
ることにＪ、す、２つのグー１〜間に不均質な物質が入
らない様にできることになる。

また、スペクトラムのリップルの問題は次の様にして軽
減可能である。シングルトランスデユーサのビームの位
置およびゲート位置が同じで生体の位置も動かなければ
、その位置で何度超音波送受信を行っても得られる情報
は同じであるが、実際には生体内では呼吸性移動その他
により、各臓器の位置はわずかながらも時間的に変動し
ている。

すなわら、シングルトランスデユーサのビーム位置とゲ
ート位置が固定であっても臓器の移動によりスペックト
ルの影響は時間的に変動する。従って、同一グー１〜か
らの工］−を何回も取り組みその平均あるいは最大値を
検出することによりスペクトラムを平滑化することがで
きる。

また、減衰定数測定のためにシングルトランスデユーサ
を用いることの利点につい−てふれておくと、一つには
大口径のシングル１〜ランスデユーリを用いることによ
り超音波パルス送受信にＪ５りるＳ／Ｎが向−Ｅする。

もう一つは超音波パルスの帯域が広りれば広いほど減衰
定数α（ｆ）の情報用がｊｔ’ｌ　Ｊので、（１）１或
の広い１−ランスフ゛−１−リｌ＋＜≦１！ましいが、
シングルトランスデユーサはアレイ１〜ランスデユーサ
などに比べて比較的簡単に製造できる。また、通常のＢ
モード像構築に使用されるトランスデユーサは方位分解
能を向上させるため超音波ビームの集束を行っているた
め、深ざ方向に対する超音波ビームのビーム幅が一様で
ない。このため、集束を行っている超音波ビームを減衰
定数測定に使用する際にはビーム幅の違いの効果が減衰
効果として入ってしまうため、ビーム幅が非常に異なる
部分の受信エコーを用いて０式の演算を行う際、その補
正を要する。従って本提案の目的には、集束を行なわな
い１〜ランスデユーサが適している。以上の理由から、
大口径、広帯域の平板シングルトランスデユーサを用い
ることにより、Ｓ／Ｎが良く精度の良い、かつ安価な装
置が実現できる。

第７図は、実施例のブロック図である。第７図はシステ
ム全体のものであるが、本実施例で従来のものと異なる
のは、図中実線でかこんだ部分たりであるので、この部
分の説明を行い、その他の部分の詳述は省略する。

まず、リンプリング信号発生器１７の出力Ｓｎを基本ク
ロックとして、これを分周した信号５ＶＬがレート信号
発生器１６−１から出力される。これと同様にシングル
トランスデユーサ用のシー１〜信号Ｓｖｓがレート信号
発生器１６−２から出力される。５ｙｂ、Ｓｖｓは共に
パルザ駆動のタイミングを与える信号であるが、リニア
アレイを駆動してから受信エコーを所定の深さまで受信
し終わるまではシングルトランスデユー１ノは駆動しな
い様、リニアアレイとシングル１−ランスデューサを交
互に駆動する方式となっている。

術者の設定したゲート位置及びゲート幅てのデータは各
ラッチ３１に蓄えられる。ＧＡ　、　ＧＢ　はグー１−
　Ａ、１３にに１応Ｊる位置データを表ねり。グー１〜
信号発生器３２−１はＧＡとτのデータからグー１へ位
置ＧＡからτまでの期間“Ｉ　１１Ｉ、その他は（Ｌ　
Ｏ１１となるグー１〜信号を出力し、この出力信号にて
スイッチ２７−１がＡン、Ａ）される。この動作により
メモリＡにはゲート八に対応づる期間の受信エコーのみ
が取り込まれる。Ｂについても全く同様である。

本実施例では、メモリΔ、Ｂはあらかじめ決められた所
定のＭ個のレー（−分のメモリ要領をイイしているもの
として以下の説明を行う。づなわち、レート信号Ｓｖｓ
のＭ周期の間に、メモリ△には、−１，・・・、Ｍ；Ｔ
はＳＯの周＋１１］　）が入ってｔｌ′３す、Ｂにも同
様の波形データ　ＶｎｊｋＴ （）が入 っている。ＳｖＳをＭ周期カラン１−シた後、ＶＡｊ（
ｋＴ）　ＶＢｊ（ｋＴ）　が演算器２碌に取り込まれ、
こゝ　戸＼ こて、 υＢ（ＫＴ）＝−ＬｌｊＢ）ｊＫＴン ｉｖｔ　ｊ＝＋１ なる加、尊平均か又は、 結果は周波数分析器３０に入力され、ここでスペクトラ
ム演算及び０式の演算が行なわれる。その結果はＤ／△
変換され表示器３４に送られる。

第６図は本実施例にＪ：る表示例で、６−１．６−２は
ゲート位置を示ずマーカであり、ゲートマーカ発生器３
３で生成Ｊ−る。また３５がα（ｆ）の表示例である。

また、α（「）が周波数ｆに対しほぼ直線的に増加づる
ことから、この部分を直線でＩＩ小二東近似し、その直
線の傾ぎβ（ｎｅｐｅｒ／　ｃｍ、　Ｍ　１−Ｉ　Ｚま
たはｄ　Ｂ／ｃｍ−ｆｖｌｌ−１ｚ　＞を表示づること
も有効である。

〔変形例の説明〕

本実施例では、Ｂモード像様の１〜ランスデユー４ノと
し−Ｃリニノ１アレイを用いたが、フェイズドアレイ（
セクタ）を用いても同様である。

【図面の簡単な説明】

第１図−第３図は本発明の詳細な説明づ−る図、第４図
は、第３図にＪ５けるリップルを演樟処理によってなく
し、誤差を軽減したスペクトラムと、減衰定数を示す図
、第５図はリニアアレイ（〜ランスデューサとシングル
１〜ランスデ］−−→ノー及び生体の位置関係を示す図
、第６図は本発明の実施例による表示の例を示づ一図、
第７図は実施例のブロック図である。 １４　・・・　パルυ、１５　・・・　送信遅延回路、
１６　・・・　レート信号発生器、 １７　・・・　リンブリング信号ブを生型、１８　・・
・　プリアンプ、１９　・・　受信遅延回路、２０　・
・・　加算器、２１　・・・　対数ｊ（を幅器、２２　
・・・　検波回路、２３　・・・　Ａ／Ｄ変換器、２４
　・・・　フレームメ−しり、 ２５　・・・　Ｄ　／　Ａ変換器、 ２６　・・・　メインアンプ、２７　・・・　スイッチ
、２８　・・・　メモリ、２９　・・・　演算器、３０
　・・・　周波数分析器、３１　・・・　ラッチ、３２
　・・・　グー１〜信号発生器、 ３３　・・・　ゲートマーカ発生器、 ３．４　・・・　表示器 代理人弁理士　則近　憲佑くほか１名）第１図 時間ｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数個のアレイ振動子を用いてパルス超音波を送受信し
   、Ｂモード像を形成する手段と、シングル１−ランスデ
   ユーりを用い−Ｃパルス超音波を送受信する手段と、前
   記アレで振動子の形成する超音波ビーｌいの／ｊ向とシ
   ングルトシンスノ゛」−りの形成づる超音波ビームの方
   向とを所定の位置関係に設定Ｊ゛る手段と、シングル１
   〜ランスデコーＩすにてｉｆ？られた受信エコーのうち
   、所定の部分のみを選択Ｊる手段と、）バ択的に１０ら
   れた波形データの間で汀線平均あるいは最大値検出を行
   う演算手段と、シングル１〜ランスデコーリ−の間口面
   に垂直な軸上て開口面の中心ｈｔ　ｒろの距離が具なる
   少くとも２点の波形データを用いて生体内の減衰特性を
   演算づる手段とを具備した超音波診断装置。