JPS62106748A - 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】 〔発明の技術分野） 本発明は超音波を用いて被検体内の組織を診断する超音
波診断装置に係わり、特に組織の超昌波伝幅速度を測定
１ろことにより組織を特性化し、診断する超音波浴＠装
置に関するものである。

（発明の技術的背樅） 被検体中の超音波広幅速度は、その被検体における超音
波伝＠経路に存在する組成の影響を少なからず受ける。

すなわち、このことは生体中の例えば、臓器内等（Ｊ発
生した睦よう等の病変、或いは肝硬変等を超音波伝幡速
度で知ることができることを意味してあり、従って、生
体中の超音波伝幡速度を計測すること（よ臨床的に大き
な１ｉＩＩｉ値がある。

そこで、このことを利用１．て生体中の超音波広幅速度
の情報を得、これより目標とする位置での組成を検査す
る試みが成されている。

従来、かかる検査に洪で−るだめの超音波測定法として
は、 （））送受２個のプローブを用い、この２つのプローブ
間に被検体を挟んでプローブ間距離と伝帳時間から音速
を求める方法。

（２）超音波ドツプラ効果を用い、血流検出位置とｌ！
Ｉｉ層像のずれから音速を求める方法。

（３）　　断層像を合成する場合に音速設定値を種々変
え、画像のピントが最も良く合う音速設定値を求めて、
これを客速値とする方法。

等がある。

しかし、（１）の方法では測定可能な対象部位が制限さ
れ、特に肝臓等のような厚みのある体内に位置する部位
に対しては測定出来ない。

また、（２）は適当な血管を探す必要があり、操作が難
しく、また、時間もかかるので、臨床的に使用するには
不向きである。

更に、（３）は画像のピント合わせを行わねばならない
ので、人手によるパターン０１が必要であり、そのため
、時間もかかるので、被検者の疲労が大きい。

と云う欠点がある。そこで、電子スキャン方式の超音波
診断装置を用いた第４図に示すような手法が開発された
。

すなわち、図において　１は超音波リニヤ電子スキャン
用プローブであり、このプローブ１を用い、図示しない
体表面に接している超音波受診面２の一１ＭｆＡから体
内へθ方向に向けて超音波パルスを発射する。

ここで、電子スキャン方式の超音波装置とは、複数個の
超音波振動子（以下、単に撮動子と称する）？直線的に
並設した超音波振動子アレイによるプローブを用い、こ
のプローブにおける隣接するいくつかの撮動子を一群と
して、これら一群の撮動子に対して、送信超音波ビーム
の方向とそのビームにおける振動子位置に応じてそれぞ
れ定まる所定の遅延時間を以て、駆動パルスをそれぞれ
与え、超音波励振させるもので、励振された各振動子か
らの超音波は放射状に広幅しつつ互いに干渉し合う口と
で、ある領域では打ち消し合い、ある領域では強め合う
かたちとなり、結果的に超音波ビームを得る方式である
。受波は一般的には、送波に用いた上記一群の振動子に
て行い該振動子群の検出信号を送波時の遅延時間を以て
遅延することで時間軸を揃えた侵、合成して受信信号と
する。そして、上記一群の撮動子を−ピッチずつずらし
て行くことにより、発生する超音波ビームの位置がずれ
ることから、励振する振動子を１気的に選択し、また励
振タイミングを制御することで、リニヤ・スキャンを行
うことが出来、また、所望位置でのセクタ・スキャンを
行うことが出来る。

このようにして、発生されたθ方向に向かうビーム状の
超音波パルスは、例えば、位置が肝組織に設定してあっ
たとすると、この肝組織中の送波経路４を直進し、点Ｐ
で反射する。ここでは、この反射波（エコー）のうち、
受波経路５を辿ってプローブ１に到来するエコーを送信
に供した振動子群では無く、この到来したエコーの入射
位置にある振動子群（該プローブ１における右端Ｂの振
動子群）で受信させる。

上記Ａ、Ｂ間の距１１ｙり既知であるから、経路４．５
を広幅する超音波の広幅時間ｔを測定すれば肝組織中の
音速Ｃは Ｃ＝ｙ／（ｔ−ｓｉｎθ）　　　　・　（１）により求
めることが出来る。

この原理を利用して音速を測定するものである。

音速が未知であるからθは厳密には未知であり、また、
生体の中に点Ｐなる反射点が存在するわけでは無いから
、上記（１）式から音速を求めるために実施には種々の
工夫も必要になる。そこで、この方式を用いた装置とし
ては第５図に示すような構成をとっている。

図において、１は超音波ブロー７であり、超音波送受信
を行う例えば１２８素子の振動子ＴＩ、〜Ｔ１２８を直
線的に並設してプローブ１を構成している。振動子Ｔ１
、〜Ｔ１２８並設面は第４図のプローブ１の超音波送受
波面２となる。

１２はリード線、１３は回路選択切換えスイッチである
マルチプレクサ、１４は励振する一群の振動子各々に対
し、与えるべき遅延凹を得るための送信用遅延素子、１
５は超音波励振駆動用のパルスを発生するバルサ、１Ｇ
は受信に供する一群の振動子各々に対し、受信方向や素
子位置に応じて時間軸等を揃えるために必要な、エコー
の遅延量を得るための受信用遅延回路、１７は画像や文
字情報等の表示に用いるディスプレイ、１８は計算回路
、１９は受信用遅延回路１６を介して得た振動子Ｔ９６
．〜Ｔ１２８からの受信エコーの信号を合成して増幅及
び検波するとともに、また、対数変換して深さによる信
号レベルの補正を行って受信信号として出力する受信回
路、２０は受信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換器、２１はパルサ駆動用のレートパルス信号及び目
的とする被検体部位からのエコーをサンプリング記憶す
るため、メそりに対するアドレスを順次更新するための
クロック信号を発生する発振器、２２は受信信号記憶用
のメモリ、２３は超音波パルス発生毎に上記メモリ２２
の同一アドレスにおける記憶データ値と新たな入力デー
タとを加算し、平均してその該当アドレスに該加算平均
値を格納するための処理回路、２イは°上記メモリ２２
に記憶された加算平均処理済みの受信波形のサンプル値
を用いてピーク値を示すデータを調べ、これより該ピー
ク値を持つデータの時間（アドレス）を求める波形解析
回路である。上記計算回路１８はこの波形解析回路２４
の求めた時間情報がら伝帳時間ｔを計算するとともに、
得られた伝帳時間ｔをもとに被検体内組織の複数の局所
における音速を計算し、且つ、これらを空間的に平均し
て出力する機能を有する。そして、この計算結果はディ
スプレイ１７に表示させる。２５はシステム制御手段で
あり、ｃｐｕ　＜中央処理装置：例えば、マイクロプロ
セッサ）を中心に構成されている。このシステム制御手
段２５は予め定められたプログラムに従い、上記マルチ
プレクサ１３のａ作制御や上記送信用遅延回路１５及び
受信用遅延回路１６の遅延時間の設定及び上記メモリ２
２の書き込み、読み出し制御及び上記計算回路１８の動
作制御を司るものである。

上記撮動子Ｔｌ、〜Ｔ１２８は、電圧パルスを印加され
ると励振されて超音波パルスを放射し、超音波パルスが
入射すると電圧を発生する。１２８素子の振動子Ｔ１．
〜Ｔ１２８は例えば、各振動子の素子幅ａを０．　ａｙ
ｓとしてこれが、素子中心間でのピッチｄ＝　ｏ、　７
２ｔｔｍの間隔で１２８素子直線的に並べである。これ
らの各振動子に対する電気信号の送受はケーブル３内の
リード線１２を通して行う。

また、上記発振器２１は例えば、１０Ｍ）Ｉｚの基準ク
ロックを発生し、また、これを分周して４ｋＨｚのレー
トパルスに変換して出力する。このレートパルスは３２
個の送信遅延回路１５を経て３２個のパルサ１４を駆動
する。パルサ１４は超音波励振駆動用のパルスを発生す
る回路であり、これら３２個のパルサ１４の出力は切換
え回路であるマルチプレクサ１３により１２８個の撮動
子Ｔｌ、〜Ｔ１２８のうち、Ａ端にあるＴＩ、〜Ｔ３２
に１対１の対応を以てそれぞれ入力される。

また、撮動子Ｔ１．〜Ｔ１２８はプローブ１のコーテイ
ング材を通して体表に接し、振動子素子から出力された
超音波は生体中に伝帳される。

標準的には生体組織の音速をＣｏ　＝　１５３０　ｆ　
ｍ／Ｓ１とすれば、超音波ビームをθ０方向に放射する
には隣接する素子間の遅延時間ｒ（。

τｏ−（ｄ／Ｃｏ）−ｓｉｎ　θｏ−（２）となり、こ
のような遅延時間差を以て各素子が駆動されるように送
信遅延回路１５を設定する。

すなわち、ｐｉ）１　＝Ｏ、ＰＯ２−τｏ、ＰＤ３−２
τ０、　・・・Ｐ　Ｄ　３２＝　３２τ０なる遅延時間
を与える。

もし、生体組織内の音速がＣｏであれば、超音波ビーム
はθ０方向へ進むが、一般にはＣｏとは限らず、これと
異なる値Ｃである。この時の超音波の伝帳する方向θは
スネルの法則からｓｉｎθ／Ｃ＝ｓ　ｉ　ｎθｏ／Ｃｏ
　　−（３）で示された値となる。

超音波パルスを放射した後、マルチプレクサ１３はＢ端
にある振動素子Ｔ９７．〜Ｔ１２８で受信した超音波反
射波信号は送信の場合と同様の遅延を受けて合成され、
受信回路１９に入力される。ここで、受信遅延回路１６
の遅延時間はＲＤｉ−３１τ０、ＲＤ２＝３０τｏ　、
　−−、ＲＤ３＋−τｏ、ＲＤ３２＝０のように設定さ
れる。

このようにすると、音速Ｃｏで００方向に送波された超
音波ビームが生体中では音速がＣとなって、これにより
θ方向に指向性を持つようなかたらとなっても、振動子
素子ｉ　Ｔ　９７．〜Ｔ１２８はθ方向に指向性を持ち
、θ方向からの反射波を受信するようになる。受信信号
は莞（３回路１９で増幅、検波、対数変換され、また１
、λ・し）変換器２０により所定のサンプリングタイミ
ング′ｃＡ／Ｄ変換されてメモリ２２に記憶される。メ
モリ２２はレートパルスのタイミングを基準としてｌＯ
ＭＨｚのクロックに同期して順次アｌ〜レスが更新され
ており、メモリ２２に記憶された受信波形のサンプル１
直の７ドレスは出音波パルス発用時点からの時間に例え
ば、１００ｎｓ間隔の精度で正確に一致している。従っ
て、アドレスによりそのアドレスでのデータの得られた
時刻（超音波パルス発射時点からの経過時刻）がわかる
。

記憶された波形のピーク値はＰ点からの反則波を示し、
波形解析回路２４でピーク値の時間（アドレス）を検出
すれば広幅時間Ｖが求まる。前述の（３）式を（１）式
に代入すると生体中の音速ＣＣ＝ｖ′ＶＣｏ／（ｔ−ｓ
　　１　ｎ　θｏ　　）　　　−（４）となる。更に（
４）式に（２）式を代入するとＣ−ゲ７］側フ］：で］
　・・・（４′）となる。Ｖ、ｄ、τ０は既知であるか
ら、測定によって脅られた広幅時間ｔを用いて計算回路
１８により上記＜４”）式の計算を行って音速Ｃの値を
求め、ディスプレイ１７に出力する。

第６図は広幅時間ｔの測定法を示すタイムチャートであ
り、（ａ＞のレートパルスの立下がりｔｏより僅か遅れ
た時刻に超音波パルスが発射される。パルスのピークの
時刻はｔｌである。

このように、送波ビームの中心と受波指向方向の交点に
点反射体Ｐがある場合は第６図（ａ）のように、時刻ｔ
２にピークを持つ反射波が得られ、ｔ２とｔｌの時間間
隔としてｔが求められる。肝内の血管などがうまくＰ点
の位置に来るようにプローブを調整することも可能であ
るが、対象が生体であるだけに実際上、ビームの交点に
点反射体に相当するものが存在することは希である。

一般的には観察部位が例λば肝臓であった場合、Ｐ点で
示され今近傍は比較的均一な肝組織である。

従って、このＰ点近傍からの反射波は比較的均一な肝１
１１ａからの反射波となる。そして、この反射波のうち
最も早く到達するのは第７図の２１点を経由するものと
なり、また、最も遅く到達するものは９２点を経由する
ものとなる。従って、受信波形はＰｌからＰ２までの幅
分の時間にまたがる。

従って、この場合の受信波形は第６図（ｂ）のように拡
がり、しかも、組織は完全に均一ではなく、また、生体
組織であるために、種々の散乱超音波を形成し、Ｎいに
干渉し合った結果のスペックルを含んで受信されるから
、波形には種々ランダムな凹凸が生じることとなる。

それ故に、これではピーク値を検出できないので、プロ
ーグを多少動かすことによって、ビーム交差点の肝内の
位置を僅かづつ、ずらしたエコーデータを得て、これら
をｌｌＤ　’１３することで、唯音成分を０消ずように
テる。すなわち、（ｂ）の波形の凹凸はランダムである
と考えられるから、ビーム交差点を変えて数百乃至数万
回分加算するか、あるいはピークホールドの処理をする
と波形はかなり滑らかになり、この結果、（Ｃ）のよう
になる。

また、上記手法に変え、１つのピークを有する単峰性の
関数を用いて最小２乗法によりカーブフィッティングを
行っても良く、これによっても（ｄ）のように完全に滑
らかな曲線で置換えることが出来る。

次に計算回路１８により、ｔ−ｔ２−ｔｌとして広幅時
間ｔを求める。

今、超音波周波数として３．５Ｍ出を用い、Ｖ　＝　４
８．とじ、そして、超音波ビームが上記交差点Ｐｎ傍に
集束したとすると、該Ｐ点近傍でのビーム幅（送受での
ピークでの約１７％〉は約２＃である。

このとき、２１点を経由したものと９２点を経由したも
のとの伝播時間差Δｔは約４．５μｓである。

そして、Ｃ＝Ｃｏとした場合、超音波ビーム方向がθｏ
＝３０’として、伝播時間ｔはおよそ６２．７μｓであ
る。ビ〜り値の時刻ｔ２の測定精度はΔｔの１／１０以
下と考えられるから、音速測定誤差は１０ｍ、／’ｓ以
下と言うことが出来る。

このようにして測定された音速は、第４図の経路４，５
の平均音速であり、この音速情報をディスプレイ１７上
にこの場合の検査部位である肝臓近傍の超音波Ｂモード
像（断層像）とともに表示して診断に利用する。

以上は２点近傍のｖＡ織における平均音速を求めるもの
であるが、上述の手法を更に工夫すると、局所の音速測
定も可能である。第８図を用いてその手法を示す。

第８図は腹部体表にプローブ１の超音波送受面２を当て
、肝臓の断面３２を通常の電子スキャンを行っている場
合の説明図である。ディスプレイ１７には電子スキャン
により得られたＢモード＠３０が表示され、また、音速
測定の設定した伝帳経路もマーカにより、上記Ｂモード
像に重畳して表示されるようにしである。３１は被検者
の脂肪、筋肉層、３２は肝臓の断面で旺実質、３３は横
隔慢、３４は肝臓内の異常組織（例えば、腫よう）であ
る。

肝実質３２の平均音速を測定する場合には上記方法で問
題ないが、局所、すなわち、ここでは肝内の異常組織３
４部分の音速を測定しようとする場合は異常組織３４部
分を含む肝組織の平均音速では不都合である。

この場合は超音波の測定点（送受双方におけるビーム指
向方向の交点立置）がＰｉ　、ＰＯで示す異常組織３４
部分の境界点に来るように超音波ビームの送受位置を定
める。この時、プローブ１での上記測定点Ｐ１．ＰＯの
延長線位置を○とし、また、２１点を測定点とする超音
波ビームの広幅経路において、プローブ１での出射点を
Ａ及びＢ、入射点をＢ及びＯｌまた、ＰＯ点を測定点と
する超音波ビームの伝帳経路における出射点をＣ及びＤ
、入射点をＤ及び○、そして、プローブ１での上記測定
点ＰＩ　、ＰＯの延長線位置を○とし、これらの各点を
通る伝帳経路＜Ａ−＋Ｂ、Ａ→Ｏ，Ｂ−＋Ｑ、ＣＯＤ、
Ｃ−＋Ｏ，Ｄ−＋Ｏ＞での伝播時間ｔ（ＡＢ＞、ｔ（Ａ
Ｏ）、　　ｔ　　（Ｂｏｂ　　、ｔ　　（ＣＤ）。

ｔ（ＣＤ＞、ｔ（Ｄｏ）を求める。

また、Ｐｌ　、ＰＯ間の往復の超音波伝播時間をｔ２、
Ａ−＋ＰＯ間の超音波伝播時間をＡＰＯ。

ＰＯ−８間の超音波伝播時間をＰＯＢ、ＰＯ→○間の超
音波伝播時間をｐｏ　ｏ、ｃ−ｐｉ間の超音波伝播時間
をＣＰｌ　、Ｐ１→ＤＰ１間の超音波伝播時間をＰｌＤ
、Ｐｉ→Ｏ間の超音波伝播時間をＰｌｏとし、これらを
用いてｔ（ＡＳ）。

ｔ（ＡＯ）、ｔ　（ＢＯ）、ｔ　（ＣＤ）、ｔ　（ＣＤ
）ｔ　（Ｄｏ）を計算する。すなわち、 ｔ　（ＡＢ＞＝ＡＰＯ＋ＰＯＢ ｔ　（ＡＯ）　−ＡＰＯ＋　（ｔ　Ｑ／２　）　＋Ｐ１
０ｔ　（ＢＯ）　−ＢＰＯ＋　（ｔ　ｆｆｉ、’２　）
　＋Ｐｉ　Ｏｔ　（ＣＤ）＝ＣＰ１　＋ＰＩ　Ｄ ｔ　（Ｃｏ）＝ＣＰ１　＋Ｐ１０ ｔ　（Ｄｏ）　−ＤＰ１＋ｐ１０ ・・・（５） であり、これより次式でｔλが求まる。

ｔ／ｌ＝　［（ｔ　（ＡＯ）＋ｔ　（ＢＯ）−ｔ（ＡＳ
））−（ｔ　（ＣＯ）　＋ｔ　（Ｄｏ）−ｔ　（ＣＤ）
）ｉ・・・　〈　６） 従って、Ｐｉ　、ＰＯ間の距離を×２、平均音速をＣ２
、ＡＢ間の距離をＶＯ，ＣＤ間の距離をｙｌとすると、 （１＝２Ｘり／１ｇ ＝　（１−１ｉ／（ｔ！２−ｔａｎθ）・・・（７） Ｘｎ＝　（ｙｏ　−ｙｌ　）／　２ｔａｎθ　・（８）
として局所の音速Ｃ２が求まる。θの値としては、正常
肝臓部分の平均音速Ｃを用いて〈３）式よりθ＝ｓｌｎ
’　　（（Ｃ／Ｃｏ）　・ｓｉｎθ。）・・・（９） を近似式として用いて求めれば良い。実際には正常肝組
織との境界で超音波ビームは屈折を起すため、（７）式
は厳密ではないが、境界へのビームの入射が垂直に近（
プれば誤差は少ない。尚、この誤差は入射角をもとに計
算により補正することも可能である。

このようにして関心部位の音速情報を求め、文字情報（
第８図ではＣ１が肝実質部の音速、Ｃ２が異常部分の音
速を示している）としてＢモード像および測定した超音
波広幅経路の表示マーカとともにディスプレイに表示し
、診断に供するとともに写真撮影あるいはビデオ録画す
るなどして保存する。

〔背景技術の問題点］ ところで、このような音速計測はクロス・モード音速計
測と云うが、上述した従来手法の場合、プローブ１にお
けるＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、０点について広幅経路（Ａ→Ｂ、
Ａ→Ｏ，Ｂ→Ｏ１Ｃ→Ｄ。

Ｃ→Ｏ，Ｄ−＋Ｏ）の計６通りの伝＠経路における広幅
時間を測定し、局所の音速を求めるものであった。そし
て、このように１つの測定点について、３つの経路を計
測することで、超音波ビームを斜めより入射させ、斜め
より出射させることに伴う［の彰Ｗ（体表及び皮下組織
の厚みの違いによる影響）を少なくするようにして精度
を向上させている。

しかしながら、電子スキャン方式を用いたクロス・モー
ド音速計測は、測定点を変える場合に、送受用遅延回路
１５．１６の遅延時間の変更と送受用振動子群の位置を
システム制御手段２５の制御のもとに変更しなければな
らないから、このような各測定点毎に例えば、プローブ
１の上記Ａ点から超音波ビームを送波させてＢ点で受波
させ、次にＢ点から超音波ビームを送波させて０点で受
波させ、次にＡ点から超音波ビームを送波させて０点で
受波させると云う３経路方式の場合、とり得る各測定点
（これはハードウェアにより制約される）の関係を考慮
して１測定点当り、それぞれの遅延時間設定値の他に、
選択する送受用振動子群の選択データを３組分ずつ用意
しなければならずシステム制御手段２５のプログラムや
データが膨大化する。

これはハードウェア及びプログラムの複雑化と無駄を招
き、コストアップを生ずる。

また、腹壁の厚みは均一でなく、しかも、測定点までの
往路及び復路の各々の行程中での物理的な状況も異なる
こと、並びに、これによる音波の減衰状況の違いや各経
路での測定タイミングのずれに伴う生体運動の影響と言
った要因より、各測定値には誤差分が入る。この誤差分
を、上記方式では多種の経路での測定値を用いて加重平
均することで低減するようにしているが、かかる本来の
目的に反して、上記３経路方式の場合、特にＢからＡ、
ＤからＣに向う経路での測定が欠如していると言う不対
称測定のために統計的に不均一な平均となることから、
厳密には上記誤差を低減できないと言う問題が残った。

（発明の目的］ 本発明は上記の事情に鑑みて成されたもので、その目的
とするところはシステム制御手段のプログラムやデータ
の縮減を図るとともに回路制御の無駄を省き、しかも、
測定精度を向上させることができ、制御シーケンスの簡
素化、ハードウェアの簡素化並びにコストダウンを図る
ことが出来るようにしたクロス・モード音速測定襲能を
有する超音波診断装置を提供することにある。

〔発明の概要） すなわち上記目的を達成するため本発明は、複数の超音
波振動素子を並設して構成したプローブを用い、このプ
ローブの超音波振動素子のうち、隣接する所定数を一群
とするとともに、被検体の目的部位に対し、同一角度を
以て超音波ビームの送受を行い得るそれぞれ異なる超音
波ビーム送波用及び受波用の一群を用い、超音波送受を
行って上記目的部位からの反射波を検出してその送波か
ら受波までに要した時間を測定することにより上記目的
部位の超音波伝幡速度情報を得、診断に供する超音波診
断装置において、被検体の上記測定に供する超音波ビー
ム送受経路一つ毎に、往路方向及び復路方向を一組とし
て上記検出測定を少なくとも一回以上行うべく制御を行
う制御手段と、上記検出測定により得た情報をもとに平
均の超音波広幅速度を求める演算手段とを用いて構成す
ることを特徴とする。

このように複数の超音波振動素子を並設して構成したプ
ローブを用い、このプローブの超音波撮動素子のうち、
隣接する所定数を一群とするとともに、被検体の目的部
位に対し、同一角度を以て超音波ビームの送受を行い得
るそれぞれ異なる超音波ビーム送波用及び受波用の一群
を用い、超音波送受を行って上記目的部位からの反射波
を検出してその送波から受波までに要した時間を測定す
ることにより上記目的部位の超音波広幅速度情報を得、
診断に供する超音波診断装置において、制（社）手段に
より被検体の上記測定に供する超音波ビーム送受経路一
つ毎に、往路方向及び復路方向を一組として上記検出測
定を少なくともそれぞれ一回以上行うべく制御を行い、
これによって、−経路当り、送受方向を逆にして偶数回
（少なくとも１１復２回）の検出測定を行い、対称測定
となるようにし、この検出測定により得た情報をもとに
演算手段により平均の超音波伝幡速度を求めることで、
統計的に均一な平均とするようにして誤差の低減を図れ
るようにする。また、各経路とも対称測定とする口とで
制御手段のプログラムやデータの縮減を図るとともに回
路制御の無駄を省き、しかも、測定精度を向上させるこ
とができ、制御シーケンスの簡素化、ハードウェアの簡
素化並びにコストダウンを図ることが出来るようにする
。

〔発明の実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本装置の要部構成を示すブロック図である。図
中１はプローブ、１２はリード線、１３はマルチプレク
サ、１４はパルサ、１５は送信用遅延回路、１６は受信
用遅延回路、１７はディスプレイ、１９は受信回路、２
０はＡ／Ｄ変換器、２１はクロック発据器、２２はメモ
リ、２３は処理回路、２４は波形解析回路である。これ
らは基本的には先に説明した第５図における同一符号、
同一名称を付したものと同じであり、従って、ここでは
改めて説明はしない。

本装置は基本的には先の従来技術で説明したものと同じ
であるが、本装置では第５図の構成に対し、従来のシス
テム制御手段２５の機能を次のように設定し、また、計
算回路の計算内容を次のように変更したことが異なる。

２５Ａが本装置で用いているシステム制御手段であり、
ｃｐｕ　＜中央処理装茸；例えば、マイクロプロセッサ
）を中心に構成されている点は従来と変りは無い。この
システム制御手段２５Ａは予め定められたプログラムに
従い、上記マルチプレクサ１３の動作制御や上記送信用
遅延回路１５及び受信用遅延回路１６の遅延時間の設定
及び上記メモリ２２の書き込み、読み出しＭｌａ及び上
記計算回路１８の動作制御を司るものであるが、ここで
はマルチプレクサ１３の動作制卸を次のように行うもの
である。

すなわち、第２図に示すように本装置では上部境界での
反射点く測定点）Ｐｌｌ及びＰＩ３、下部境界での反射
点（測定点＞ＰＧ　ａ内に含まれる異常部分の局所音速
を測定するに当って、超音波ビーム送受経路をＡ−＊Ｐ
ｏ　Ｑ−＋Ｂ、Ａ−ＪＰ＋　１→Ｃ，Ｂ−＋Ｐｏ　Ｏ−
＋Ａ、Ｂ−＋Ｐｔ　２−＋Ｄの４ルートとるようにする
。すなわち、プローブ１のＡおよびＢ位置各々を超音波
ビーム送波位置とするとともに受波位置としても用いる
ようにする。そして、Ａ位置より送波し、ＰＩＩＯで反
射したものをＢ位置で受信し、次にＡ位置より送波し、
Ｐｌｌで反射したものをｃｍｉで受信し、次にＢ位置よ
り送波し、Ｐ＋＋ａで反射したものをＡ位置で受信し、
次に８位置より送波し、ＰＩ３で反射したものをＤ位置
で受信すると言った具合に送受を切換えるようにするこ
とによって、測定経路の対称性を持たせ、しかも、超音
波ビームの送受方向の指向方向をθなる同一角度とする
ようにしている。このようにすると、プログラム及びデ
ータは簡素化され制御の無駄も無くなる。また、計測ル
ートを対称形としたことで、上記統計的に不均一な平均
とならないようにし、以て誤差の縮減を可能にする。

更にまた、測定する広幅経路が４経路となったことで、
従来の計算回路１８に変え、本装置ての計算回路１８Ａ
では各経路での伝播ＦＲｒＦ５の演算と下記（１０）式
に基づく広幅時間推定値演算、並びに（１１）式を用い
ての平均音速を求める演算を行う機能を持たせた計算回
路＋８Ａを用いる。

次に上記構成の本装置の作用を説明する。

本装置では第２図に示すような４つのルートＢ１．８２
　、Ｂ３．８４を用いて計測するものとする。

始めに、Ｂ１のルートでの測定を行う。

すなわち、上記システム制御手段２５Ａの制菌により、
送受遅延回路１５の遅延時間が設定される。

この遅延時間は隣接する各撮動子間における遅延時間差
τ０がτｏ−（ｄ／Ｃｏ）ｓｉｎθ０　（前記（２）式
）の関係になるように設定される。そして、マルチプレ
クサ１３の切換え動作により、プローブ１のＡ点に属す
る振動子群Ｔｌ、〜Ｔ３２とパルサ１４の出力端とが接
続される。

また、クロック発成器２１よりレートパルスが発生され
、これが送信遅延回路１５を介してパルサ１４に入力さ
れる。すると、パルサ１４より対応する送信遅延回路１
５の遅延時間分ずれたタイミングで励振パルスが出力さ
れ、振動子ＴＩ、〜Ｔ３２のうち、該パルサの対応する
ＳｖＪ子に入力され、振動子は超音波を発生する。そし
て、上記遅延時間により定まる所定方向θに８１音波ビ
ームとして送波される。

一方、システム制御手段２５Ａの制御により、送信用遅
延回路１６の遅延時間が設定され、マルチプレクサ１３
の切換え動作により、プローブ１のＢ点に属する振動子
群Ｔ９７．〜Ｔ１２８と前記受信用遅延回路１６の入力
端とが接続される。これにより、プローブ１のＡ点に属
する振動子群より被検体に向って送波された超音波ビー
ムは、点Ｐｏｏでの反射力がプローブ１のＢ点に属する
振動子群により受波され、そのエコーは受信用遅延回路
１６により、送信の場合と同様の時間差を与えられた後
に合成され、出力される。

この受信用遅延回路１６よりの受信エコー合成出力は、
受信回路１９により増幅、検波された後、Ａ／Ｄ変換器
２０によりディジタル値に変換され、メモリ２２に書き
込まれる。メモリ２２ではクロック発振器２０の出力す
るクロック信号により、超音波ビームの送信毎に所定の
タイミングをもって、アドレスが更新され、且つ、シス
テム制御手段２５Ａにより、書き込み制御が成されて、
測定点からのエコーが時間との対応を以ったかたちで記
憶される。

プロニブ１のＡ点、Ｂ点のそれぞれに属する振動子群に
より、上述した超音波送受が複数回行われる場合には、
処理回路２３の作用により受信エコーの加算平均が行わ
れる。

このようにして記憶されたデータはメモリ２２より読み
出され、波形解析回路２４によりそのピークを示すデー
タが調べられて、そのデータが格納されたアドレスの情
報か時間情報として計算回路１８Ａに送られる。そして
、計算回路１８Ａによりこれをもとに、Ｂ１のルートお
ける超音波の送波から上記ピークの受波までの時間ｔ１
が計算される。

次に８２のルートにおける計測に移る。

システム制御手段２５Ａの制御によりマルチプレクサ１
３が動作して、今度はＢ点に属する振動子群に変えてプ
ローブ１の０点に属する振動子群と受信用遅延回路１６
の入力端とが接続され、プローブ１のＡ点に屈する振動
子群より送波された超音波の点Ｐ１にでの反射成分が、
プローブ１の０点に属する振動子群により受波される。

そして、その受信エコーは受信用遅延回路１Ｇにより、
送波の場合と同様の的間差を与えられた後に合成されて
出力される。

受信エコーの合成出力は、上述の場合と同様に受信回路
１９により増幅、検波された後、Ｂ２のルートにおける
超音波の送波より、受波までの時間ｔ２の計測に供され
る。

次に８３のルートにおける計測に移る。

システム制御手段２５Ａの制御によりマルチプレクサ１
３が動作して、今度はＡ点に属する振動子群に変えてプ
ローブ１のＢ点に属する振動子群Ｔ９６゜〜Ｔ１２８と
パルサ１４の出力端とが接続され、また、０点に属する
振動子群に代えてプローブ１のＡ点に属する振動子群が
受信用遅延回路１６に接続される。そして、プローブ１
のＢ点に属する振動子群より超音波が送波され、この送
波された超音波の点Ｐｏｏでの反射成分がプローブ１の
Ａ点に属する振動子群により受波される。そして、その
受信エコーは受信用遅延回路１６により、送波の場合と
同様の時間差を与えられた後に合成されて出力される。

受信エコーの合成出力は、上ｊボの場合と同様に受信回
路１９により増幅、検波された後、Ｂ３のル−１〜にお
ける超音波の送波より、受波までの時間ｔ３の計測に供
される。

次に８４のルートにおける計測に移る。

システム制御手段２５Ａの制（財）によりマルチプレク
サ１３が動作して、今度はＡ点に属する振動子群に変え
てプローブ１のＤ点に属する振動子群と受信用遅延回路
１６の入力端とが接続される。そして、プローブ１のＢ
点に属する振動子群より超音波を送波させると、この送
波された超音波の点Ｐ１２での反射成分が、プローブ１
のＤ点に属する振動子群により受波される。そして、そ
の受信エコーは受信用遅延回路１６により、送波の場合
と同様の時間差を与えられた後に合成されて出力される
。

受信エコーの合成出力は、上述の場合と同様に受信回路
１９により増幅、検波された後、Ｂ４のルートにおける
超音波の送波より、受波までの時間ｔ４の計測に供され
る。

以上の超音波送受波において、本装置はＡ点に視する振
動子群とＤ点に属する振動子群それぞれの振動子配列方
向における中心位置の移動距離及びＢ点に属する振動子
群と０点に属する振動子群それぞれの振動子配列方向に
おける中心位置の移動距離は第２図に示されるように同
一の距離Δｙとする。また、超音波ビームの偏向角θは
いずれの場合もθ０とし、等しくする。

従って、これにより点ｐＨと点Ｐ１２は、点Ｐｏｏを通
り、且つ、プローブ１の超音波送受波面に対して垂直な
線を軸として線対称となる位置関係にあり、また、その
間の距離は△ｙとなる。

ここに点Ｐｏｏ、点Ｐｉ　１　、点Ｐ１２は、被検体内
組織における超音波反射点であるが、同時にプローブ１
のＡ点、Ｂ点、０点、Ｄ点のそれぞれに属する振動子群
による超音波送受指向方向の交点を意味するものである
。

そこで上述した超音波送受波により得られた時間ｔ１．
〜ｔ４を用いて計算回路１８Ａには次の演算を実行させ
る。

△ｔ−（（ｔｌ　−ｔ２　）＋　（ｔ３−ｔ４　’））
／２−（（ｔ１＋ｔ３）／２）−（（ｔ２＋ｔ４）／２
）　　　　　　　　　　　　　　・・・（１０）この（
１０）式の演算実行によって得られるΔｔは、点ｐＨ→
点Ｐｏｏ→点Ｐ１２間の経路を伝播する超音波の伝播時
間推定値となる。

そこで、計算回路１８Ａにより点ｐＨ→点Ｐｏｏ→点Ｐ
１２間の経路を伝播する超音波の平均の音速ＣＡを次式
により求める。

ＣＡ−Ｖ（ΔＶ−Ｃｏ）／　　Δｔ−５ｌｎ　　。

・・・（１１） この（１１）式により算出された平均音速は被検体内組
織の局所くこの場合、点Ｐ１１．ＰＯＯ。

ＰＩ２を含む部位）における音速を表わしている。

このように、ｐＨ，ＰＯＯ，ＰＩ２３点での超音波の反
射成分より、被検体内組織の局所における音速を算出す
ることが出来るものであるから、超音波の送受波に使用
する振動子をマルチプレクサ１３により、適宜に切換え
、超音波の送受における指向方向の交点位置を変えるこ
とにより、偏向角θを変えることなく、被検体内組織の
複数局所；こおける音速を求めることが出来る。

第３図は振動子の切換えにより、局所音速を測定するこ
との出来る領域を示す図である。一般に、指向方向を定
める遅延時間は遅延素子により得るが、この遅延素子は
設定できる遅延時間が限られた範囲である。そのため、
上記交点は特定化される。

図中２８は局所音速の測定可能領域であり、このｉ域２
８における符号Ｐｏｏ、〜Ｐ２＋を付して示す［・Ｊは
超音波送受指向方向の交点である。

この場合、上述したと同様に（Ｐｏｏ　、Ｐｌｌ。

ＰＩ３）、（Ｐｌｌ、Ｐ２１．Ｐ２２）。

（ＰＩ２．Ｐ２２．Ｐ２３）、（Ｐ２１．Ｐｌｌ。

Ｐヨ　２）、　　（Ｐ２２．Ｐ３２．Ｐ３３）。

（Ｐ２３　、Ｐ３３　、Ｐヨ４）、・・・　の如く、測
定対象とする異常部に合せ、第１の交点とこの第１の交
点を通り、且つ、プローブ１の超音波送受波面に対して
垂直な線を軸とした線対称な位置関係にある第２．第３
の交点の３つの反射点の組合せについて選択し、該３つ
の交点用の上述のようなルートを通る反射波について上
記測定を行い、（１１）式の演算による平均音速を求め
ることによリ、測定可能領ｖＪ、２８内における所望局
所の平均音速の分布を求めることが出来る。

計算回路１８Ａにおいて算出された所望局所の音速値は
輝度変調あるいはカラー変調した後にディスプレイ１７
に音速分布として表示する。また、以下のように計算回
路１８Ａにおいて空間的に平均化してから、ディスプレ
イ１７に出力される。

この平均化（アンサンプル平均）は次式の演算により行
う。

ここにＣはアンサンプル平均された音速情報、Ｎは局所
音速の算出に供された交点の組合せ数で、本実施例の場
合では例えば３である。

また、次のようにしてもアンサンプル平均することが出
来る。

すなわち、各３つの交点の組合せより、計測された広幅
時間をΔｔｉとして（１３）式ににより、先ず超音波伝
播時間をアンサンプル平均し、その平均結果を用いて、
（１４）式を演算し、音速圃Ｃを求める。

・・・　（１４） このようにして得られた音速値のアンサンプル平均結果
は、ディスプレイ１７に表示（例えば、文字表示）する
。

以上説明した第１の実施例にあっては、被検体内組織の
複数局所における音速値のアンサンプル平均結果を表示
するものであるから、被検体所定部位、例えば、肝全体
のマクロ的な変化を反映する音速情報を得ることが出来
、特に肝臓のように、内組繊が正常状態時では均質な臓
器類の診断には有効である。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上
記し、且つ、図面に示す実施例に限定されるものではな
く、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し
得るものである。例えば、上記実施例ではプローブのＡ
点またはＤ点に属する振動子群より超音波を送波し、プ
ローブのＢ点または０点に属する撮動子により超音波を
受波するものについて説明したが、超音波の送受にそれ
ぞれ使用する振動子群は上記の場合と逆にしても同様の
効果が得られる。更に、上記実施例においては、隣接す
る各振動子間における遅延時間差τ０が上記（２）の関
係となるように送信用遅延回路及び受信用遅延回路の遅
延時間を設定するようにしたが、超音波ビームの焦点距
ｌ！！ｌｉｆを加味して次式で示される遅延時間τ（Ｘ
）を用いるようにしても良い。

τ（Ｘ　）　＝　（ｆ／　Ｃｏ　） ここに、Ｘはプローブの振動子群における各振動子の配
列方向の位＠（座標）である。このように遅延時間を設
定した場合、超音波ビームの指向方向の交点領域と超音
波ビームの焦点とが合致し、指向方向の交点領域の面積
が小さくなるため、受信波形にピークが急峻になる。従
って、受信波形のピーク値検出を適確に行うことが出来
、局所音速を高精度で測定することが出来る。

このように本発明は複数の超音波振動素子を並設して構
成したプローブを用い、このプローブの超音波振動素子
のうち、隣接する所定数を一群とするとともに、被検体
の目的部位に対し、同一角度を以て超音波ビームの送受
を行い得るそれぞれ異なる超音波ビーム送波用および受
波用の一群を用い、超音波送受を行って上記目的部位か
らの反射波を検出しその送波から受波までに要した時間
を測定することにより、上記目的部位の超音波伝幡速度
情報を得、診断に供する超音波診断装置において、制御
手段により被検体の上記測定に供する超音波ビーム送受
経路一つ毎に、往路方向及び復路方向を一組として上記
検出測定を少なくとも一回以上行うべく制御し、これに
より、−経路当りそれぞれ送受方向を逆にした往復両経
路でのよ１１定を行うことで従来の非対称に代えて対称
測定となるようにしたので、この測定結果をもとに演算
手段により平均の超音波伝播速度を求めることで、統計
的に均一な平均とすることが出来るようになり、従って
、誤着の低減を図ることが出来る。また、各経路とも対
称測定としたことで制御Ｉシーケンスが単純化でき、制
御手段のプログラムやデータの縮減が図れると共に回路
の無駄がなくなり、ハードウェアの簡素化、並びにコス
トダウンを図ることが出来る。

（発明の効果） 以上、詳述したように本発明によれば、誤差が縮減され
、従って、高精度の音速測定を行うことが出来る他、回
路の無駄がなく、ハードウェアの簡素化、並びにコスト
ダウンを図ることが出来るなどの特徴を有する超音波診
断装置を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部構成ブロック図、
第２図は本発明の詳細な説明をするための図、第３図は
本装置のプローブにおける測定点設定可能領域を説明す
るための図、第４図はクロス・モード音速計測の原理を
説明するための図、第５図はクロス・モード音速計測を
行う従来の超音波診断装置の構成を示すブロック図、第
６図。 〜第８図はその作用を説明するための図である。 １・・・プローブ、１３・・・マルチプレクサ、１４・
・・パルサ、１５・・・送信用遅延回路、１６・・・受
信用遅延回路、１７・・・ディスプレイ、１８Ａ・・・
計算回路、１９・・・受信回路、２０・・・Ａ／Ｄ変換
器、２１・・・クロック発振器、２２・・・メモリ、２
３・・・処理回路、２４・・・波形解析回路、２５Ａ・
・・システム制御手段、Ｔ１．〜Ｔ１２８・・・超音波
撮動素子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４　図 ヒーーーー→←−−ｔｇ ！７！６　　図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の超音波振動素子を並設して構成したプローブを用
   い、このプローブの超音波振動素子のうち、隣接する所
   定数を一群とするとともに、被検体の目的部位に対し、
   同一角度を以て超音波ビームの送受を行い得るそれぞれ
   異なる超音波ビーム送波用及び受波用の一群を用い、超
   音波送受を行つて上記目的部位からの反射波を検出しそ
   の送波から受波までに要した時間を測定することにより
   上記目的部位の超音波伝幡速度情報を得、診断に供する
   超音波診断装置において、被検体の上記測定に供する超
   音波ビーム送受経路一つ毎に、往路方向及び復路方向を
   一組としてそれぞれ上記検出測定を少なくとも一回以上
   行うべく制御を行う制御手段と、上記検出測定ににより
   得た情報をもとに平均の超音波伝幡速度を求める演算手
   段とを具備したことを特徴とする超音波診断装置。