JPS62170232A - 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、特に組織の超音波伝播速度を測定
することにより組織を特性化し、診断に供するための音
速測定並びにその表示機能を備えた超音波診断装置に関
するものである。

〔発明の技術的背景〕

被検体中の超音波伝播速度は、その被検体における超音
波伝播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、に発
生した腫よう等の病変、或いは肝硬変等を超音波伝播速
度で知ることができることを意味しており、従って、生
体中の超音波伝播速度を計測することは臨床的に大きな
価値がある。

そこで、このことを利用して生体中の超音波伝播速度の
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、かかる検査に供するための実用的な超音波測定法
としては、電子スキャン方式の超音波診断装置を用いた
第７図に示すような手法が提案されている。

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の一端Ａ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、単に振動子と称する）を直線的に
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振動子を一群と
して、これら一群の振動子に対して、送信追音波ビーム
の方向とそのご一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伝播しつつ互いに干渉し合うこと
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後、合成して受信信号と
する。そして、上記一群の振動子を−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、励振する振動子を電気的に選択し、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〜）のうち、
受渡経路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間の距離ｙは既知であるから、経路４．５を
伝播する超音波の伝播時間ｔを測定すれば肝組織中の音
速Ｃは ｃ＝ｙ／（ｔ−３ｉ　ｎθ）　　　　−（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８図に示すような構成をとっている。

図において、１は超音波プローブであり、超音波送受信
を行う例えば１２８素子の振動子Ｔ１．〜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ＴＩ
、〜Ｔ１２８並設面は第７図のプローブ１の超音波送受
波面２どなる。

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、１５は励振する一群の振動子各々に対
し、与えるべき遅延量を得るための送信用遅延回路、１
４は超音波励振駆動用のパルスを発生するパルサ、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ＴＩ、
〜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はバ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、メモリ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、２４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
めた時間情報から伝播時間ｔを計算するとともに、得ら
れた伝播時間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（財）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。

上記振動子ＴＩ、〜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０．６７＃
ｌとしてこれが、素子中心間でのピッチｄ＝ｏ、７２ｍ
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、１０ＭＨｚ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個のバルサ１４を駆動す
る。バルサ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個のバルサ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個の振動子
Ｔ１１．〜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、振動子ＴＩ、〜Ｔ１２８はプロニブ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播される。

標準的には生体組織の音速をＣ，＝１５３０［ｍ／Ｓ］
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τ０τｏ＝（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、ＰＤ１＝Ｏ、ＰＣ）２　＝ＴＯ、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播する方向θは
スネルの法則からｓｉｎθ／Ｃ＝Ｓ　ｒ　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＠
ｉ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１
６の遅延時間はＲＤ１＝３１τ０、ＲＤ２＝３０τｏ　
、　−、ＲＤ３１＝τｏ、ＲＤ３２＝０のように設定さ
れる。

このようにすると、音速Ｃｏでθ０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ちとなっても、振動子
素子群Ｔ９１．〜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。受信信号は受
信回路１９で増幅、検波、対数変換され、また、Ａ／Ｄ
変換器２０により所定のサンプリングタイミングでＡ／
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１０ＭＨ２のクロ
ックに同期して順次アド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値のアドレスは超
音波パルス発射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点からの反射波を示し、
波形解析回路２４でピーク値の時間（アドレス）を検出
すれば伝播時間ｔが求まる。前述の（３）式を（１）式
に代入すると生体中の音速Ｃとなる。更に（４）式に（
２）式を代入するとＣ＝　−ノ　ｙ−ｄ／ｌ　　・　τ
　０　　　　・・・　　（４−）となる。ｙ、ｄ、τ０
は既知であるから、測定によって得られた伝播時間ｔを
用いて計算回路１８により上記く４′）式の計算を行っ
て音速Ｃの値を求め、ディスプレイ１１に出力する。

第９図は伝播時間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９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えば肝臓であった場合、Ｐ点で
示される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組
織からの反射波となる。そして、超音波ビームは太さを
有することから、上記反射波のうち最も早く到達するの
は第９図の９１点を経由するものとなり、また、最も遅
く到達するものは１２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９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、互いに干
渉し合った結果のスペックルを含めて受信されるから、
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
ーブ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
を加算することで、雑音成分を打消すようにする。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致方回分加算す
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として伝播時
間ｔを求める。

今、超音波周波数として３．５ＭＨ２を用い、ｙ＝４８
ｍとし、そして、超音波ビームが上記交差点Ｐ近傍に集
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２Ｍである。

このとき、９１点を経由したものと１２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＝Ｇｏ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。ピーク値の時刻ｔ２の測定精度はΔｔの１／１０以
下と考えられるから、音速測定誤差は理論的には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７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Ｐ点近傍の組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１１図を用いてその手法を示す。

第１１図は腹部体表にブＯ−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モード像３０が表示され、また、音
速測定の設定した伝播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は肝臓の断面で肝実質、３３は
横隔膜、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
向方向の交点位置）がＰＩ　、ＰＯで示す異常組１１３
４部分の境界点に来るように超音波ご一ムの送受位置を
定める。この時、プローブ１での上記測定点Ｐ１　、Ｐ
Ｏの延長線位置を○とし、また、９１点を測定点とする
超音波ビームの伝播経路において、プローブ１での出射
点をＡ及びＢ。

入射点をＢ及び○、また、ＰＯ点を測定点とする超音波
ビームの伝播経路における出射点をＣ及びＤ、入射点を
Ｄ及び０、そして、プローブ１での上記測定点ｐｉ　、
ｐｏの延長線位置をＯとし、これらの各点を通る伝播経
路（Ａ−Ｂ、Ａ−＋Ｏ，Ｂ→Ｏ，Ｃ−Ｄ、Ｃ−０，Ｄ−
０）Ｆ（７）伝播時１ｆｆｌｔ（ＡＳ＞、ｔ　（八〇）
、ｔ　（ＢＯ）、ｔ　（ＣＤ）。

ｔ　（Ｃｏ）、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−４ＰＯ間の超音波伝播時間をＡＰＯ。

ＰＯ→Ｂ間の超音波伝播時間をＰＯＢ、　ＰＯ−＋。

間の超音波伝播時間をＰＯＯ，Ｃ−ＩＰ１間の超音波伝
播時間をＣＰＩ　、Ｐ１→ＤＰ１間の超音波伝播時間を
ＰＩ　Ｄ、Ｐ１→０間の超音波伝播時間をＰｌｏとし、
これらを用いてｔ（ＡＢ＞。

ｔ　（ＡＯ）、ｔ　（ＢＯ）、ｔ　（ＣＤ）。

ｔ　（Ｃｏ）、ｔ　（Ｄｏ）を計算する。すなわち、ｔ
　（ＡＢ）＝ＡＰＯ＋ＰＯＢ ｔ　（ＡＯ＞　−ＡＰＯ＋　（ｔ　ｌ、／２　）　＋Ｐ
１０ｔ　（ＢＯ）　＝ＢＰＯ＋　（ｔ　Ｒ／２　）　＋
Ｐ１０ｔ　（ＣＤ）＝ＣＰ１　＋ＰＩ　Ｄ ｔ　（Ｃｏ）＝ＣＰ１　＋Ｐ１０ ｔ（Ｄｏ）　−ＤＰＩ　＋Ｐ１０ ・・・（５） であり、これより次式でｔＲが求まる。

Ｊ＝　［（ｔ　（ＡＯ）＋ｔ　（ＢＯ）−ｔ　（ＡＳ）
）−（ｔ　（Ｇｏ） ＋ｔ　（Ｄｏ）−ｔ　（ＣＤ））］ ・・・（Ｃ６ 従って、ｐｉ　、ｐｏ間の距離を×２、平均音速を０℃
、ＡＢ間の距離をｙｏ、ｃＤ間の距離をｙｌとすると、 （１２＝　２）ｌ／１ｆｆｉ ＝　（ＶＯ−１）／（ｔＭ・ｔａｎθ）・・・（７） Ｘｆｆｉ＝　（ｙｏ　−ｙｌ　）／　２ｔａｎθ・・・
（８） として局所の音速Ｃ℃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＝Ｓ　！
　ｎ−’　　（（Ｃ／Ｃｏ　）　・ｓ　ｉ　ｎｅｒ３　
）・・・（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け
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１１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
音波伝播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。

このような音速計測はクロス・モード音速計測と云うが
、上述した手法の場合、プローブ１におけるＡ、Ｂ、Ｃ
，Ｄ、０点について伝播経路（Ａ→Ｂ、Ａ→Ｏ，Ｂ−＋
Ｏ，Ｃ−Ｄ、Ｃ−０，Ｄ→Ｏ）の計６通りの伝播経路に
おける伝播時間を測定し、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腹壁の影響（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。

ところが、８！！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
影響と言った要因により、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経路力式の場合、待に
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。

そこで、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（少なくとも往復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
な平均とするようにして誤差の低減を図るようにした対
称測定方式のクロス・モード音速測定法も提案されてい
る。

この方式は、具体的には第２図に示すように、上部境界
での反射点（測定点）Ｐｌｔ及びＰｔ２、下部境界での
反射点（測定点＞ＰＩＩＯ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（ｌ
ｌ　　Ａ−＋Ｐａ　ａ　→Ｂ、　（２）　　Ａ−＋Ｐ１
　ｓ−＋Ｃ，（３Ｂ−＋Ｐ＋＋　　Ｄ−）Ａ、（４）　
　　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渡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、Ｐａ　ａ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、Ｐｌｓで
反射したものをＣ位置で受信し、次に８位置より送波し
、Ｐａｏで反射したものをＡ位置で受信し、次にＢ位置
より送波し、Ｐｔ２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する
ものである。

これによれば、−経路当り、少なくとも往路と復路の往
復２回の検出測定を行うので、対称測定となり、この検
出測定により得た情報をもとに平均の超音波伝播速度を
求めるので、統計的に均一な平均となって、誤差の低減
を図ることが出来るようになった。

このようなりロス・モード音速測定機能は、超音波診断
装置に組込まれ、通常、超音波像（例えばＢモード像）
とともにディスプレイ上に表示される。

この様子を第１２図に示す。図において、４０はリアル
タイムで測定された被検体関心部位の８モード像、４１
はこの関心部位における上記クロス・モード音速測定の
設定ビーム・パスのルートを示すビーム・パス・マーカ
、４２は上記クロス・モード音速測定により得られたビ
ーム・パス・ルート別のリアルタイムＡモード像、４３
は上記クロス・モード音速測定により得られたビーム・
パス・ルート別の各音速値、４４はこれらビーム・パス
・ルート別の各音速値をもとに求めた対象部位の平均音
速値変化図である。ビーム・パス・マーカ４１は、上記
（１）、〜（４）のルートを示しており、また、音速＠
３３はこれらルートのうち、上記（１）のルートの音速
値を■１、上記（２のルートのルートの音速値をｖ２、
上記（３のルートの音速値をＶ３．上記（勾のルートの
ルートの音速値を■４として数値表示している。尚、■
はこれら４ルートの平均音速１直である。また、上記平
均音速値変化図４４はこの平均音速値の時間変化を示し
たものである。また、Ａモード像４２はルート（１）と
（３）のものを８１．８３として、ルート（２と（４）
のものを８２　、Ｂ４として表示しである。

このような画像表示を行うに当ってはシステム制御手段
の制御のもとに、Ｂモード像４０についてはリアルタイ
ムで書き替えており、また、その合間を縫って上記４ル
ートのクロス・モード音速測定を行い計算回路１８によ
り計算して、その測定結果を表示する。そして、Ａモー
ド像はクロス・モード音速測定により得たエコーを利用
して表示するようにする。

〔背景技術の問題点〕

ところで、このようなりロス・モード音速測定において
は、超音波ビームの送、受信経路中にある種々の散乱体
による散乱を受け、これらの散乱波による干渉（スペッ
クル）により、計測信号は大きく変動している。そして
、この変動している計測信号から第９図（ｄ）の如く、
ピーク値の位置を求め、上記の伝播時間ｔを計測するに
本方式は、求めたピーク値の位置により、精度が大きく
変動する。そして、推定音速の精度、安定性、再現性に
直接影響を与える。

上記、変動の大きい信号を安定化する方法としては、第
１３図に示すように、多くのサンプル信号８１．〜３ｎ
を得て、その平均Ｓａを取る方法がある。しかし、あま
り多くのサンプル信号を得ると、リアルタイム性が失わ
れる欠点がある。逆にリアルタイム性にこだわると、十
分に平均化されない変動の残った第１４図のａ、ｂのよ
うなデータのピーク値を検出してしまい、同一部位につ
いて何回測定しても異なる値を示すと云った測定の安定
性の問題を残すことになる。

〔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あり、その
目的とするところは、クロス・モード音速測定機能を有
する超音波診断装置において、少ないサンプル数で高精
度かつ安定性の高い測定が可能であり、しかも、リアル
タイム性を維持できて、クロス・モード音速測定精度を
向上させることの出来るクロス・モード音速測定機能付
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、複数の超音
波送波及び受波経路を以て超音波ビームの送受を行うべ
くそれぞれ異なる超音波ビーム送波用及び受波用の一群
の超音波振動素子を用い、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播
速度情報を得、診断に供する音速測定灘能を備えた超音
波診断装置において、上記音速測定に用いられ、上記超
音波ビームの受信信号の低周波数成分を抽出するフィル
タを設け、この抽出した受信信号を用いて音速測定を行
うことを特徴とする。

かかる構成において、クロス・モード音速測定のための
超音波ビーム受信信号はフィルタを通して低域成分が抽
出され、音速測定に供される。すなわら、このようなフ
ィルタリング処理を施すことで、ピーク位置検出の誤認
の原因になるスペックル等の高周波雑音成分を除去する
とともに、このフィルタリング処理された受信信号を複
数収集し、これを加算平均して得た波形をもとにピーク
位置の検出を行うことで、正確なピーク位置検出を行え
るようにし、高精度の音速測定を行うことが出来るよう
にする。また、フィルタリング処理を行って高周波雑音
成分を除去するようにしたことで、加算平均する回数を
少なくしてもピーク位置を高精度で検出できることから
、サンプル数を少なく出来る分、測定時間を短縮出来、
結果的にリアルタイム性を損うことなく、高精度の音速
測定を行うことが可能になる。

〔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はバルサ、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はクロック発振器、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８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。

１８はＡ／Ｄ変換器２０の出力をもとに音速計算や平均
値計算等を行う計算回路、２５Ａはシステム制御手段で
あり、システム全体の制御を司る。２６は切換えスイッ
チであり、受信用遅延回路１６の合成出力のクロス・モ
ード音速測定側Ｘと超音波Ｂモード像を得る超音波装置
側Ｂへの供給ルート選択切換えを行うものである。２１
は超音波装置側の受信回路であり、受信信号の増幅、検
波、対数変換等を行うものである。２８はＡ１０変換器
であり、受信回路２７の出力をディジタル信号に変換す
るものである。２９はマーカ発生器であり、上記クロス
・モード音速計測の計測ルート（ビーム・バスのルート
）表示用の画像データを発生するものである。３０はデ
ィジタル・スキャン・コンバータであり、フレーム・メ
モリを有していて上記Ａ／Ｄ変換器２８の出力するディ
ジタル・データをそのデータの収集されたビーム位置対
応のアドレスに順次更新格納してゆくと共に、読み出し
はディスプレイ１１の走査タイミングに合せて行い、以
て超音波像の収集タイミングとディスプレイ１７におけ
る表示タイミングの違いをこのフレーム・メモリを介在
させることで支障の無いようにコンバートするものであ
る。また、上記マーカ発生器２９の出力はこのディジタ
ル・スキャン・コンバータ３０のフレーム・メモリ上に
おけるＢモード像の上記クロス・モード音速計測の計測
ルート対応位置に言き込まれる。

また、３１ａ、３１ｂ、３１ｃは受信回路１９の出力信
号をフィルタリングするローパス・フィルタであり、各
々異なるカットオフ周波数に設定されたＯ−バス・フィ
ルタである。３２はこれらローパス・フィルタ３１ａ、
３１ｂ、３１ｃのいずれかを選択する選択スイッチであ
り、この選択スイッチ３２にて選択されたローパス・フ
ィルタの出力を上記Ａ／Ｄ変換器２０に与えるためのも
のである。

また、上記メモリ２２はＡモード像のデータをも更新記
憶する。さらにまた、上記ディスプレイ１７は図示しな
いが、表示画像メモリであるビデオＲＡＭを有しており
、上記計算回路１８にて計算された音速データ、Ａモー
ド像、音速平均値の変化パターン等のグラフを所定のレ
イアウト、所定のフォーマットで格納するように制御手
段２５Ａにて制御される。そして、このビデオＲＡＭ上
の画像データとディジタル・スキャン・コンバータ３０
の出力に基づいて画像を表示する。

本装置はクロス・モード音速測定に関しては、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８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である。本装置で用いるシス
テム制御手段２５Ａは、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点で
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１
３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、読み出し制御及び上記計算回路１８の動作側−並び
に切換えスイッチ２６の切換え制御、マーカ発生器２９
のマーカ出力制御等を司るものである。

そして、通常はＢモードのための超音波スキャンを行い
つつ、その合間（所定タイミング毎に）クロス・モード
音速測定のための超音波送受を行うように制御し、Ｂモ
ードのリアルタイム表示と、音速測定の計算及びその結
果の表示及び全ビーム・バスの平均音速の計算およびそ
のプロット表示を行う。

また、Ａモード表示を行いたい場合はＢモードのスキャ
ンが終わった時点でＢモード像をフリーズさせ、次いで
クロス・モード音速測定を行ってその音速計算、表示並
びにクロス・モード音速測定を行った各ビーム・バスで
の測定データによるフリーズＡモード像の表示、平均Ａ
モード像表示、選択された１つのビーム・バスの平均音
速変化図または局所音速変化図の表示を行う。

また、クロス・モード音速測定に関しては例えば、対称
測定法を用いるものとすると、マルチプレクサ１３の動
作制御を次のように行う。

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（測定点）Ｐｌを及びＰｔ　２　、下部境界での
反射点く測定点＞Ｐｏ　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−
＋Ｐｏ　ｏ−＋Ｂ、Ａ−＋Ｐｔ　１→Ｃ，Ｂ−＋Ｐｏ　
ａ　＋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渡位置としても用
いるようにする。そして、Ａ位置より送波し、Ｐａ　ａ
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Ｃ位置で受信し、次にＢ位
置より送波し、Ｐａｎで反射したものをＡ位置で受信し
、次にＢ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
るようする。

このような構成の装置の作用を説明する。

本実施例ではクロス・モード音速測定は第２図に示すよ
うな４つのルートＢ１　、　Ｂ２　、　Ｂ３　。

Ｂ４を用いて計測するものとし、各反射点はＢモードの
超音波像を参照して操作者が目的部位に近い最適な深さ
にそれぞれの反射点を予め設定しておくものとする。そ
して、Ｂモードの超音波電子スキャンの合間を縫って所
定のタイミングで切換えスイッチ２６が端子Ｂ側からＸ
側に一次的に切換えられ、音速測定が行われる。

具体的に説明すると、先ずはじめにシステム制御手段２
５Ａの１１１　ｍのもとに切換えスイッチ２６が端子Ｂ
側に切換えられ、また、マルチプレクサ１３はリニヤ電
子スキャンのための選択が行われるとともに、遅延回路
１５．１６はリニヤ電子スキャンのための遅延時間が設
定され、これら遅延時間を以て、上記マルチプレクサ１
３の選択した振動子群より超音波送受が行われる。この
受信信号の合成出力は受信回路２７により層幅、検波さ
れ、ＡＩＤ変換器２８にてディジタルデータに変換され
てディジタル・スキャン・コンバータ３０に入力される
。そして、超音波スキャン位置に対応するディジタル・
スキャン・コンバータ３０のフレーム◆メモリ位置にデ
ータを格納させる。スキャン位置を順にシフトさせなが
ら、このような超音波スキャンが順次酸されてディジタ
ル・スキャン・コンバータ３０には超音波Ｂ七〜ド像が
形成される。また、マーカ発生器２つにより設定された
クロス・モード音速測定のビーム・バスのマーカが出力
され、ディジタル・スキャン・コンバータ３０のフレー
ム・メモリにおける該クロス・モード音速測定位置に対
応する位置に該マーカが格納される。このようにして形
成されたディジタル・スキャン・コンバータ３０のフレ
ーム・メモリ上の画像データはディスプレイ１１のスキ
ャンに合せて読み出され、ディスプレイ１７に与えられ
て表示される。

所定のタイミングにおいてシステム制御手段２５Ａは切
換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換える。

そしてクロス・モード音速測定に入る。この音速測定は
始めに、Ｂ１のルートで行う。

すなわち、上記システム制御手段２５Ａの制御により、
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振動子間における遅延時間差
τ０がτｏ＝（ｄ／Ｇｏ）Ｓｉｎθ０（前記（２）式）
の関係になるように設定される。そして、上記システム
制御手段２５Ａの制御のもとに、プローブ１のＡ点に属
した所定数の送信用振動素子がマルチプレクサ１３の切
換え動作により、対応するパルサ１４の出力端と接続さ
れる。

例えば、この時のプローブ１のＡ点に属する上記所定数
の送信用振動素子が３２個であるとすれば、振動子群Ｔ
Ｉ、〜Ｔ３２とパルサ１４の出力端とが接続される。

また、クロック発振器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
振動子に入力され、感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に超音波ビーム
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、そして、上記システ
ム制御手段２５Ａの制御のもとに、ブロ−ブ１のＢ点に
属した所定数の受信用振動素子がマルチプレクサ１３の
切換え動作により、対応する遅延回路１６の入力端と接
続される。

ここでは、送信用振動素子が３２個であるため、プロー
ブ１のＢ点に属する３２個の振動子群Ｔ９７゜〜Ｔ１２
８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
反射分がプローブ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、操作者が選択
した選択スイッチ３２により接続されている１つのロー
パス・フィルタ３１ａ（〜３３Ｃ）（この時のビーム交
差点の深さ、開口幅（送、受信に供する一群の超音波振
動子の分布幅）、偏向角、波長によって経験的、臨床的
に定めた最適カットオフ周波数を持つローパス・フィル
タで、例えば、操作者が選択スイッチ３２により適宜選
択する）を通してフィルタリングされる。そして、この
フィルタリングされた受信エコー合成出力は、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。これはＡモード像のデータとなる。

プローブ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、このモードの選択期間内
に集中して（または、次回以降に巡ってくる該モードで
の何回分かの超音波送受を用いたかたちで）複数回の測
定を行うことになるが、この測定により得られた受信エ
コーは、処理回路２３の作用により同一ルーとのものに
対し、加算平均が成される。

この作業が終わると、システム制御手段２５Ａは切換え
スイッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収
集に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手
段２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、Ｂ
２のルートにおけるクロス・モード音速測定に移る。

すると、システム制卸手段２５Ａの制御によりマルチプ
レクサ１３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点に属した所定数の振動子群とそ
れぞれに対応する受信用遅延回路１６の入力端とが接続
され、また、プローブ１のＡ点に属する所定数の振動子
群が各々対応のバルサ１４と接続される。そして、プロ
ーブ１のＡ点に属する振動子群より送波された超音波の
点Ｐ１ｔでの反射成分が、プローブ１の０点に属する該
送信時と同数の振動子群により受波される。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、且つ、ローパス・フィルタ
によるフィルタリングの後、Ｂ２のルートにおける超音
波の送波より、受渡までの時間ｔ２の計測に供される。

この作業が終わるとシステム制御手段２５Ａは切換えス
イッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収集
に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手段
２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、８３
のルートにおけるクロス・モード音速測定に移る。

すると、システム制御手段２５Ａの制御によりマルチプ
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Ｂ点に属するしかも、反射点設定深
さに応じた所定数（先の例では３２素子）の送信用振動
子群Ｔ９１．〜Ｔ１２８とこれらに対応するパルサ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３２素子の振動子群が
受信用遅延回路１６に接続される。そして、プローブ１
の８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、Ｂ３のルー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。

この作業が終わるとシステム制御手段２５Ａは切換えス
イッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収集
に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手段
２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、Ｂ４
のルートにおけるクロス・モード音速測定に移る。

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Ｄ点に属する上記所定数の振動子群とそれぞ
れに対応する受信用遅延回路１６の入力端とが接続され
、また、ブＯ−ブ１のＢ点に属する該所定数の振動子群
が各々対応のパルサ１４と接続される。そして、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。

この作業が終わるとシステム制御手段２５Ａは切換えス
イッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収集
に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手段
２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、Ｂ１
のルートにおけるクロス・モード音速測定に移る。　こ
のような動作が繰返されてリアルタイムＢモード像の表
示とクロス・モード音速測定用データの加算平均が行わ
れる。

このようにして、所定回加算平均され（第５図参照）、
記憶されたローパス・フィルタによるフィルタリング処
理済みデータはメモリ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が時間情報として
計算回路１８に送られる。そして、計算回路１８により
これをもとに８１．８２．８３　、Ｂ４のルート別にお
ける超音波の送波から上記ピークまでの時間ｔ１．ｔ２
　。

ｔ３．ｔ４計算される。その後、更に各ルート別音速値
Ｖｌ　、Ｖ２　、Ｖ３　、Ｖ４及び全ビーム・バスにお
ける平均音速値Ｖが計算され、その表示はディスプレイ
１７にて行われる。

従って、通常状態ではＢモード像と音速測定値、平均値
音速時間変化図のみが順次更新されて表示される。Ａモ
ード像等、その他のものは既に表示されたちの以外はフ
リーズ時のみ表示される。

ディスプレイ１７の表示例を第４図に示す。図中５１は
Ｂモード像、５２はこの関心部位における上記クロス・
モード音速測定の設定ビーム・バスのルートを示すビー
ム・バス・マーカ、５３は上記クロス・モード音速測定
により得られたビーム・バス・ルート別のフリーズＡモ
ード像、５４は上記クロス・モード音速測定により得ら
れたビーム・バス・ルート別の各音速値、５５はこれら
ビーム・バス・ルート別の各音速値をもとに求めた対象
部位の平均音速値変化図である。ビーム・バス・マーカ
５２は、上記（１）、〜（４）のルートを示しており、
また、音速値５４はこれらルートのうち、上記（１）の
ルートの音速値をＶｌ、上記（２のルートのルートの音
速値をＶ２．上記（３）のルートの音速値をＶ３、上記
（４）のルートのルートの音速値を■４として数値表示
している。尚、■はこれら４ルートの平均音速値である
。また、５６は分散値、５７は各ルートの平均Ａモード
像を示したものである。また、上記平均音速値変化図５
５はこの平均音速値の時間変化を示したものである。ま
た、Ａモード像５３はルート（１）と（３のものをＢｌ
　、８３として、ルート（′２Ｊと（４）のものを８２
　、Ｂ４として表示しである。

以上の系において、ローパス・フィルタ３１ａ〜３１ｃ
のカットオフ周波数は、超音波ビームの散乱波形の広が
りをＴｓとして、十分な平滑効果と、波形の過大ななま
りを防ぐ効果から、 １／１０ＴｓくｆＣく１１０．３Ｔｓ内に設定する。

尚、散乱波形の広がりＴａは、実験的に求めても良いし
、また、系のビームの広がりと偏向角から近似的に求め
ても良い。例えば、第１０図（ａ＞に示すようにＡ点か
ら送信し、８点で受信する系を考える。送受信に供する
一群の超音波振動子の開口幅をｄ、偏向角をθ、ビーム
交差点の深さ２とすると、ビームの広がりＰ３・Ｐ４は
Ｐ３−Ｐ４＝２λｚ／ｄ　　　　・”（１０）である。

ここでλは超音波の波長である。この時、超音波ビーム
の交差領域からのエコーで最も早く受信されるのは第１
０図（ｂ）におけるＡ−Ｐｌ−８なる経路を伝播したエ
コーであり、最も遅く受信されるのは、同図Ａ−Ｐ５−
Ｐ３−Ｐ２−Ｐ４−Ｐ６−Ｂなる経路を辿ったエコーで
ある。

従って、その散乱波の広がりＴｓは音速をＣとすると Ｔｓ”　ｃ　ｌ　Ａ”Ｐ２”Ｂ−Ａ−Ｐ　１　”Ｂ　）
り吉ｉＰ５・Ｐ３・Ｐ２・Ｐ４・Ｐ６１＝　２λ　Ｚ／
Ｃ−ｄ　　−Ｓ　　ｉ　　ｎ　θ　　　、・　（Ｎ）と
なる。ここで、例えば、ｄ　＝　１６Ｍ、　Ｚ　＝４０
ｓ、θ＝２０°、λ＝　０．４　Ｍ１Ｃ＝　　ｌ、　５
　ｒｔａ／μＳとするとＴａ”；３，９μｓｅＣである
。そこでこの場合、カットオフ周波数は ２５ｋＨｚ　（ｆ　ｃ　（８５５ｋＨｚ　　となる。ま
た、これから交差点の深さ、開口幅、偏向角、波長に応
じて、このカットオフ周波数を変更、またはいくつかの
異なるカットオフ周波数を持つローパス・フィルタを選
択して使用することにより、ピーク位置誤認の原因とな
る高周波雑音成分の除去に十分な効果が得られるもので
ある。また、この時、この周波数は一般の８モード像再
生には低過ぎるものであり、Ｂモード像も同じ受信エコ
ーから得るような系ではＢモード重用に別のフィルタを
設けてこれを通したものを用いる。

また、この実施例ではアナログ・フィルタを用いている
が、勿論デジタル・フィルタを用いて実施しても何等差
支えない。

ディジタル・フィルタによる手法について説明する。−
例として波形のわかっている信号の時間差を検出する統
計処理の一手法を相互相関関数を用いる方式にて説明す
る。

これは、参照波形信号と得られたエコー信号の相互相関
関数を求めて、そのピーク発生時間から伝播時間を検出
するものである。この参照波形信号としては、実験的な
アンサプル平均処理を行った信号を用いても良いし、ま
た、近似的にガウス形、三角波形、正弦波、矩形波形を
用いても良い。

参照波形信号をｇ（ｔ）、得られたエコー波形をｆ　（
ｔ）とした時、相互相関ｈ（τ）は次のように求められ
る。

ｈ（τ）＝　　ｆＱ（ｔ）ｆ（ｔ−で）ｄｔ・・・（１
２） このｆ（τ）のピーク発生時間差τ口から伝播時間差を
得る。参照波形信号が実験により求めた信号であれば、
参照信号幅は決定されるが、近似波形を用いている場合
には、前述のＴａを用いて０、３　Ｔｓ　＜　Ｔ（１０
Ｔｓとすることにより、十分な変動抑圧効果が期待でき
る。

また、ディジタル・フィルタ処理は加算処理前でも後で
も良いが、加算処理後の信号に対して行うことにより、
データを数を少なくすることが出来る。

近似的な参照波形信号の一例として、矩形の参照波形信
号の場合について第６図に示す。第６図（ａ）に示すよ
うに時間幅Ｔのデータ・ウィンドウＷを設定し、このデ
ータ・ウィンドウＷ内のデータの積分値をそのウィンド
ウの中心時間ｔｃのデータとして、このデータ・ウィン
ドウＷの位置を変えながら繰返し処理をして、第６図（
ｂ）に示すように時間平均されたデータを得る。

この時間平均されたデータのピークを検出し、その時間
位置から伝播時間を求める。当然、この参照波形信号に
ガウス波形、三角波形を用いることが出来る。その場合
にはウィンドウ内の積分時に重み付けを行う。

尚、以上のクロス・モード音速測定での超音波送受波に
おいて、本装置はＡ点に属する振動子群と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８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Δｙとなる。

ここに点Ｐｏｏ、点Ｐ１１０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、８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１８には次の演算を実行させる
。

Δｔ＝　（（ｔｌ　−ｔ２　）＋　（ｔ３−ｔ４　））
／２＝（（ｔｌ＋ｔ３）／２）−（（ｔ２＋ｔ４）／２
）　　　　　　　　　　　　　　　・・・〈１３）この
（１３）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１８により点Ｐｚ→点Ｐｏ。

→点Ｐ１２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＝（Δｙ−ｃｏ）／（Δｔ−３ｉｎθ０）・・・（
１４） この（１４）式により算出された平均音速は被検体内組
織の局所（この場合、点ｐ１１．Ｐｏｏ。

ＰＩ３を含む部位）における音速を表わしている。

このように、Ｐｉｔ、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
の複数局所に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ので、マーカ発生器２９からは
このとり得る交点位置を通るビーム・バスをマーカとし
て出力できるようにしておき、計測ルートが設定された
時、この計測ルートでのビーム・バスをマーカとして選
択して出力するようにする。

図中３１は局所音速の測定可能領域であり、この領域３
１における符号Ｐｏｏ、〜Ｐ７　Ｉを付して示す「・」
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、Ｐｌｓ　。

ＰＩ３　）、（Ｐ＋　１．Ｐ２１　、Ｐ２２　）。

（Ｐ＋２．Ｐ２２．Ｐ２３＞、（Ｐ２１．Ｐ３１゜Ｐ３
２）、（Ｐ２２．Ｐ３２．Ｐ３３）。

（Ｐ２３　、　Ｐ３３　、　Ｐ３４　）　、・・・　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間係にある第
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つの交点での上述のようなルートを通る超音波ビ
ームを用いてのフィルタリング済み反射波について上記
測定を行い、（１４）式の演算による平均音速を求める
ことにより、測定可能領域３１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１８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ナイスプレイ１７に
音速分布として表示することも可能である。

本装置では平均化したものをプロットして図表表示する
が、以下のような平均化を実行しても良い。この平均化
（アンサンプル平均）は次式の演算により行う。

Ｃ＝（１／Ｎ）ΣＣ・・・（１５） 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、計測された伝播
時間をΔｔｉとして（１６）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、
（１７）式を演算し、音速値Ｃを求める。

Δ仝＝　＜　１ｙＮ＞Ｕ　（Δｔ〜ｉ）　　　、（１６
）ｌ　ｓ＝＋　１ ・・・（１７） 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
を、ディスプレイ１７に第Ｕ図の如く表示する。

また、Ａモード像を見たい場合にはシステム制御手段２
５Ａにフリーズ指令を与える。これは図示しないがフリ
ーズ指令スイッチ等を設けてこれをオペレータが操作す
ることで行う。この指令を受けるとシステム制罪手段２
５Ａは上記超音波伝播速度情報を得るための測定に供す
る超音波ビーム送受経路全部のデータ収集後、直ちに、
得られている超音波断層像のフリーズを順次実行するよ
うに制御する。そして、各ルートにおける音速測定値を
求め、これをディスプレイ１７に表示すると共に平均値
をプロットし、表示する。また、メモリ２２の格納デー
タよりＡモード像が生成され、また、同一ルートでの平
均値を用いたＡモード像が計算回路１８にて求められ、
それぞれディスプレイ１７に与えられて第４図の如く、
所定位置に所定フォーマットでフリーズ表示される。

この時の表示像はＢモード像を含め、時間的にほぼ一致
しているので、これを記録保存すれば、ある時点での総
合的な測定データとして極めて有用である。

フリーズ指令を解除すれば、先に説明した通常モードで
の測定表示に戻り、リアルタイムでのモード像表示と音
速測定データの逐次更新が実施される。

以上説明した実施例にあっては、通常モードでは８モー
ド像のスキャンの合間に１ル一ト分のクロス・モード音
速測定を挟むようにし、Ｂモード像と音速測定値の更新
のみを行うようにしたことから、Ｂモード像をリアルタ
イムで表示することが出来るとともに、被検体内組織の
複数局所における音速値を逐次測定して更新表示するこ
とが出来るようになる。また、音速測定は音速測定用の
超音波ビーム受信信号をローパス・フロＣシタを介して
フィルタリングし、高周波成分の雑音を除去したものを
複数サンプル分、加算平均してこれよりピーク圃を検出
し、時間位置を検出し、音速値の計算に用いるので、フ
ィルタリング処理による高周波雑音除去効果弁、サンプ
ル数を少なくでき、従って、これにより、リアルタイム
性を保持しつつ、高精度の音速測定をすることが可能に
なる。

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。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、クロス・モード音速測定機
能を有する超音波診断装置において、スペックル等の変
動を含む少ないサンプルデータから、高精度、高安定性
のある伝播時間検出ができ、しかも、少ないサンプルデ
ータを以て実現出来るのでリアルタイム性を損うことが
ない等、信頼性を性能の飛躍向上を図ることの出来るク
ロス・モード音速測定機能付超音波診断装置を提供でき
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図は本装置のディスプレイ表示例を示
す図、第５図はクロス・モード音速計測データのフィル
タリング処理波形を加算平均して変動分の影響を抑えた
本発明の詳細な説明するための図、第６図はディジタル
・フィルタリング処理の概要を説明するための図、第７
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８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９図、〜第１１図
はその作用を説明するための図、第１２図は従来装置の
ディスプレイ表示例を示す図、第１３図、第１４図は従
来装置によるスペックル低減と時間位置測定誤差発生の
関係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・
・・バルサ、１５・・・送信用遅延回路、１６・・・受
信用遅延回路、１７・・・ディスプレイ、１８・・・計
算回路、１９．２７・・・受信回路、２０．２８・・・
Ａ／Ｄ変換器、２１・・・クロック発振器、２２・・・
メモリ、２３・・・処理回路、２４・・・波形解析回路
、２５Ａ・・・システム制御手段、２６・・・切換えス
イッチ、マーカ発生器、３０・・・ディジタル・スキャ
ン・コンバータ、３１ａ、〜３１ｃ・・・ローパス・フ
ィルタ、３２・・・選択スイッチ、ＴＩ、〜Ｔ１２８・
・・超音波振動素子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 ’：ｌ！：１ 第４図 第６図 第１１図 第１２図 ＋　　　　　　　　　　　ｔ ”　　　　　　　　ｔ（ａ） ； ＋ を 第１３図 第１４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、
   複数の超音波送波及び受波経路を以て超音波ビームの送
   受を行うべくそれぞれ異なる超音波ビーム送波用及び受
   波用の一群の超音波振動素子を用い、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
   超音波伝播速度情報を得、診断に供する音速測定機能を
   備えた超音波診断装置において、上記音速測定に用いら
   れ、上記超音波ビームの受信信号の低周波数成分を抽出
   するフィルタを設け、この抽出した受信信号を利用して
   音速測定を行うことを特徴とする超音波診断装置。