JPS62211046A

JPS62211046A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPS62211046A
Application number: JP5526286A
Authority: JP
Inventors: 住野　洋一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-13
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1987-09-17

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】（発明の目的〕（産業上の利用分野）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計測
することにより組織を特性化し、診断に供するための音
速計１Ｉ１１並びにその表示機能を備えた超音波診＊ｉ
ＡＨに関するものである。

（従来の技術）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。

寸なわら、このことは生体中の例えば、臓器内等に発生
した腫よう簀の病変、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（ａｌ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計測法
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。

すなわら、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。

周知のように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）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、送信超音波ビ
ームの方向とそのビームにおける撮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、超音波励賑させるもので、励振された各振動
子からの超音波は故剣状に伝播しつつ■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撮動
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ｔよ無く、この到来したエコーの入
ｔＪＡ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）で受信さゼる。

上記Ａ、８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を計３１１ずれば肝１１織
中の音速ＣはＣ−Ｖ／（ｔ−ｓｉｎθ）　　　　・　（１）により求
めることが出来る。

このｙＡＩＩを利用して音速を計測するものである。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ＶＡ璽とし
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素子の撮動子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並股面は第７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、１５は励振する一群の娠動子各々に対
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ｗｔＮ動用のパルスを発生するバルサ、１
Ｇは受信に供する一群の撮動子各々に対し、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を介して得た撮動子Ｔｌ
、〜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はバルサ駆動用のシー１〜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ＩＪｊｌ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
該ビーク圃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１Ｂ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３３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に表示さセる。２５はシステム制
御手段であり、ＣＰＬＩ　（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の動作制御や上記送信用遅延回
路１５及び受信用遅延回路１Ｇの遅延時間の設定及び上
記メモリ２２の書き込み、ｉｉ！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ｔｌｉ射し、超音波パル
スが入射すると２１任を発生する。１２８素子のｉ動子
ＴＩ、〜Ｔ１２８は例えば、各振動子の素子幅ａを０．
６７−としてこれが、素子中心間でのピッチｄ−０．７
２姻の間隔で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
、ＩＯＭＨ２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Ｔ１１．〜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播される。

標準的には生体組織の音速をＣｏ＝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ｉ！！延時間τ０τ０−（ｄ／Ｃｏ）−８
ｉｎθ０−（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、ＰＤｌ　−０％ＰＤ２−τｏ１ｐ［）３−２
τｏ、　　−ＰＤ３２−３２τ０なる遅延時間を与える
。

もし、生体組織内の音速がＧｏ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−５ｉｎθｏ／Ｃｏ　　
’・・（３）で示された値となる。

ｍｓ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１Ｇ
の遅延時間はＲＤＩ−３１τ０、ＲＤ２−３０τｏ　、
　・・・”・、　Ｒ０３１−τｏ％ＲＤ３２−０のよう
に設定される。

このようにすると、音速Ｇｏで８０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Ｔ９７．〜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ｍ
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はＣ＝ＪＹＣｏ／（ｔ−ｓｉｎθＯ）　　・　（４）とな
る。更に（４）式に（２）式を代入するとｃ＝（＞璽１
７「コア　・・・（４−）となる。ｙ、ｃ＋、τ０は既
知であるから、計測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（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）ＩＮ間ｔの計測法を示すタイムチ１ｒ　−
１・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（ｑ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２図の
１１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。

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３．５Ｍセを用い、ｙ−４８ｍ
５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１１％）は約２１１１１である。このとき、
１１点を経由したものと１２点を経由したものとの伝播
ｖＩ（Ｊｌ差Δ℃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、音速計測誤差は理論的には１０ｍ
／Ｓ以下と言うことが出来る。

このようにして計測された音速は、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
−（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３３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、局所の音速計
測も可能である。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１１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
速計測の設定した伝播経路もマーカにより、上記Ｂモー
ド像にＩｎ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の平均音速を計測する場合には上記方法で問
題ないが、局所、すなわら、ここでは肝内の異常組織３
４部分の音速を計測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計測点（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での上記計測点ＰＩ　、ＰＯ
の延長線位置をＯとし、また、２１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８及び０、また、１０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０１入射点を
Ｄ及び０、そして、プローブ１での上記測定点Ｐ１．Ｐ
Ｏの延長線位置をＯとし、これらの各点を通る伝播経路
（Ａ−４８，Ａ−０，Ｂ→０．Ｃ−Ｄ、Ｃ→０．０→Ｏ
）での伝播時間ｔ（ＡＢ＞、ｔ　（ＡＯ）、ｔ　（ＢＯ
）、ｔ　（ＣＤ）。

ｔ　（Ｃｏ）、ｔ　（Ｄｏ）を求める。

また、ＰＩ　、ＰＯ間の往復の超音波伝播時間をｔ２、
Ａ１１０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→Ｏ間の超
音波伝播時間をＰＯＯ，Ｃ→Ｐ１間の超音波伝播時間を
ＣＰＩ　、Ｐ１→ｒ）ｒ’１間の超音波伝播時間をＰｌ
Ｄ、Ｐｉ→０間の超音波伝播時間をＰｌｏとし、これら
を用いてｔ（ＡＢ）。

し　（ＡＯ＞、　　ｔ　　（８０）　　、　ｔ　　（Ｃ
Ｄ）。

ｔ　（Ｃｏ）、ｔ　（Ｄｏ）を計口する。すなわち、ｔ
　（ＡＢ）＝ＡＰＯ＋ＰＯＢｔ　（ＡＯ）−ＡＰＯ＋　（ｔｊ２／２　）＋Ｐ１０ｔ
　　（ＢＯ）−ＢＰＯ＋　　（ｔ　Ｑ／２　　＞＋Ｐ１
　０ｔ　　（ＣＤ）−ＣＰｌ　＋ＰＩ　　Ｄｔ　　（Ｇ
ｏ＞−ＣＰｌ　＋Ｐ１　０ｔ　　（Ｄｏ）−ＤＰｌ　＋Ｐ１　０・・・　（５）であり、これより次式でｔ２が求まる。

ｔＲ−［（ｔ　（ＡＯ）＋ｔ　（ＢＯ）−ｔ　（ＡＢ）
） −（ｔ　（Ｇｏ）＋ｔ　（Ｄｏ） −ｔ　（ＣＤ））］・・・（６）従って、ｐｉ　、ｐｏ間の距離をＸ℃、平均音速を０２
、ＡＢ間の距離をｙＯ、ＣＤ間の距離をｙｌとすると、１−２）ｌ／１ｊ２＝　（ｙＯ−ｙｌ　）／（ｔｆｆｉ−ｔａｎθ）・・・
（７）ＸＱ＝　（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＝ＳＩｎ
’　　（（Ｃ／Ｃｏ）　・ｓｉｎθ０）・・・（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モード像および計測した超
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１２診断に供するとともに写真躍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（或いは、ビーム
交差法）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，０゜０点について伝播経路
（Ａ→［３，Ａ→Ｏ，Ｂ→Ｏ１Ｃ−ＩＤ、Ｃ→Ｏ，Ｄ−
０）（７）ｆｆｔ６通’）’７）化１１ｕ路における伝
播時間を４１測し、局所の音速を求めるものであった。

そして、このように１つの計測点について、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にる影響）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１９の厚みは均一でなく、しかも、計測点まで
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
経路での計測タイミングのずれに痒う生体運動の影響と
言った要因により、各計測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計測値を用いて加
算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、特にＢから
Ａ、ＤからＣに向う経路での計測が欠如していると言う
不対称計測のために統計的に不均一な平均どなることか
ら、厳密には上記誤差を低減できない。

そこで、被検体の上記計測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′ａ２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
対称計測方式のクロス・モード音速計測法も提案されて
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（計測点）Ｐｔ＋及びＰＩ２、下部境界での
反射点（計測点）Ｐａ　ｏ内に含まれる異常部分の局所
音速を計測するに当って、超音波ビーム送受経路を（１
）　　Ａ−＋Ｐａ　０−）Ｂ、（２Ｊ　　Ａ−＋Ｐｔ　
　ｔ　　→Ｃ，（３１Ｂ−＋Ｐｏ　　ａ−）Ａ、（４）
Ｐ１２→Ｄの４ルートとるようにするものである。

すなわら、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、Ｐａ　ｏ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、Ｐ
ｉｌ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、Ｐｅａ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
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・モード音速轟１測機能は、超音波診
断装置に組込まれ、通常、超音波ＩＩＩ（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、４ｏはリアル
タイムで計測された被検体関心部位のＢモード像、４１
はこの関心部位における上記クロス・モード音速計測の
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・モード音速計測により得られたビ
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・モード音速計測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、音速値
３３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）のルートの音速値をｖ２、上記（
３のルートの音速Ｉｌｌをｖ３、上記（４）のルートの
ルートの音速値をｖ４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、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．Ｂ３として、ルー　ｌ−（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１ｌｌｔ
ｌｌ１手段のＩｌｌ　１ｕｌｌのもとに、Ｂモード象４
０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・モード音速計測
を行い計篩回路１８により計篩して、その計測結果を表
示する。そして、Ａモード揄はクロス・モード音速計測
により得たエコーを利用して表示する。

すなわち、何画面か分の８モード像のデータを収集し、
逐次更新表示するとともにその何画面か分の８モード像
のデータ収集完了毎にクロス・モード音速計測を折込む
などしてＢモード漁のリアルタイム表示を行い、このＢ
モード像を見ながらの所望位置での音速計測を行うもの
である。

ところで、このようなりロス・モード音速計測において
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千〇（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を計測するが
、その計測結果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。すなわち、スペックルの大き
いデータによりピーク位置検出すると、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
位について何回計測しても異なる値を示すと云った計測
の不安定性の問題を残すことになる。

従って、上記変動の大きい信号を安定化するために第１
３図に示すように、多くのサンプル信＠Ｓ１．〜３ｎを
得て、その平均３ａを取るなどしてスペックルの低減を
図るようにする。

ところで、音速計測の精度はスペックルの他にも受信し
た計測信号の飽和にも影響される。すなわち、第６図に
示すように、計測信号（エコー）波形のピークを用いて
音速を求める際に、第６図の実線ａに示すような状態で
あれば、その波形のピークの現われる時点ｔｐは正確に
計測することができるのであるが、図中の一点鎖線すで
示すように受信信号のレベルが大き過ぎて受信回路の飽
和レベルｖｓａｔに達したような場合には波形のピーク
が潰れてしまうことから、ピーク位置はｔｐ′となり、
正確なピーク位置が計測できない。

従って、このような問題を避けるため、術者は受信系の
感度を予め適正に調整しながらデータを取る必要がある
が、従来、波形の飽で１１を判定し、術者に知らせると
言う機能を有しないために、術者の経験に基づき試行錯
誤で設定するようにしてＪ３す、音速計測を行う上で能
率が悪い。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来方式では音速計測を行うに当り、受信信
号の飽和を抑制すべく、受信系のレベル調整を行うに当
り、その調整は術者の経験に頼っていたため、最適レベ
ルに旨く調整出来ないがために、音速測定に手間取ると
云う欠点があった。

また、この調整が不十分であると、音速測定の測定精度
に問題が生じ計ｌ精度が確保できない。

そこで本発明の目的とするところは、ビーム交差法（ク
ロス・モード）による音速計測ｔＩ能を有する超音波診
断装置において、受信した計測信号が飽和したときはこ
れを術者に知らせることができ、しかも、容易に適正値
に調整することができて音速計測に供することが出来る
ようにし、以て、能率の良い、しかも誰が測定しても高
い信頼度で音速計測ができるようにしたクロス・モード
音速計測機能付超音波診断装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（ト；題点を解決するための手段）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
ｋＱ波県初素子のうち、隣接する所定数を一群とケると
こ（に被検体の目的部位に対し、所定方向の送波経路を
以て超音波ビームを送波し、上記目的部位にＪ３いてこ
の送波経路と交差する所定方向の受波経路を以て超音波
ビームの受波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て超音波
送受を行い、上記目的部位からの反射波のピークを検出
しその送波からピーク受波までに要した時間を計測する
ことにより上記目的部位の超音波伝播速度情報を得て診
断に洪する音速計測機能を備えた超音波診１！ｉ装置に
おいて、上記音′ａ訂測を行う音速計測モード時の超音
波受波信号を検波増幅する増幅率可変調整可能な受信回
路と、この受信回路出力信号のレベルを監視して飽和時
これを検知する飽和検出器と、この飽和検知された時こ
れを報知するとともにその際のＡモード像を画像表示す
べく制御する制一手段と、音速計測時において飽和検知
された超音波受波信号を除く受波信号の加算平均による
データをもとに目的部位からの受波信号のピーク位置を
知り超音波伝播時間を得る解析手段とを設けて構成する
。

（作　　用）かかる構成において、クロス・モードＭ速計測を開始す
ると受信回路の検波増幅後の超音波受波信号は飽和検出
器により飽和レベルに達しないか否かがＣ視され、飽和
が検知されると制御手段と波形解析手段にこれが報知さ
れる。すると、制御手段は飽和したことを直ちに操作者
に報知すべく表示装置に文字表示したり、あるいはブザ
ー、ランプ表示するなどして知らｕｌかっ、表示装置に
はその際の超音波受波信号をＡモード表示する。

これにより操作者は超音波受波信号が飽和したことを直
らに知ることができ、また、表示されたＡモード像より
飽和の状態を知ることが出来る。従って、操作者はこの
Ａモード像を見て飽和しないようなレベルに受信回路の
増幅率を調整し直ず。

Ａモード像は超音波受波信号を受ける毎に表示されるた
め、その波形を見ながらレベル調整すれば容易に最適レ
ベルに調整することが出来る。また、飽和した超音波受
波信号は波形解析の際に自動的に除外されるので、高精
度の音速計測が行えるようになり、しかも、増幅度の最
適設定が容易に行える。このようにして、音速計測のた
めの送受波を繰返すことにより得た音速計測用受波信号
を加算平均し、該交差点での受波信号のピーク位置を知
り送波開始時点からこのピーク位置までの時間情報を得
てこれより超音波伝播時間が求められ、音速計測に供さ
れる。

このように、木製−では受信回路出力の飽和を監視し、
音速計測のための超音波受波信号に飽和が生じたときは
直ちにこれを操作者に知らせるとともに、受信回路が出
力した飽和超音波受波信号のＡモード像を表示し、飽和
の状態を知らせ、受信回路の増幅率を適正値に調整し易
くし、また、飽和超音波受波信号を除外して波形解析す
ることで音速測定を行うようにしたものである。従って
、飽和が生じても誰でも容易に受信系を最適増幅度に設
定し直して音速計測を行うことが出来るようになり、高
精度の音速計測を行うことができるようになる。

（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。但し上記受信回路１９はここでは
増幅率可変調整可能なものを用いている。１８はＡ／Ｄ
変換器２０の出力をもとに音速計綽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。２Ｇ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。

２７は超音波装置側の受信回路であり、受信信号の増幅
、検波、フィルタリング、対数変換等を行うものである
。２８はＡ／Ｄ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・バスの経路）を表示するため
の画象データ（マーカ）を発生するものである。３０は
ディジタル・スキ１１ン・コンバークであり、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１７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１１
にお番ノ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出き込まれる。

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・モード音速計測に関しては、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のさき込
み、読み出し制御及び上記波形解析回路２４及び上記計
算回路１８の動作ルリ御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・モード音速計測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計測を行い
、そして音速計測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、本システムでは受信口路１９の出力は信号レベル
の飽和を検知する飽和検出器３１を介してＡ／ＤＩ換器
２０に与えるようにしており、飽和検出器３１の飽和検
知出力は処理回路２３とシステム制御手段２５Ａに与え
られる構成となっている。そして、飽和検出器３１の飽
和検知出力を受けると処理回路２３はその飽和の生じた
超音波受信信号を加算平均処理から除外する構成としで
ある。また、飽和検出器３１の飽和検知出力を受けると
システムＩＩｌ卸手段２５Ａは飽和検知した超音波受信
信号のＡモード像をディスプレイ１７に表示でるととも
に、別途設けた発光ダイオード（Ｌ　Ｅ　Ｄ　）　３２
およびブザー３３を点灯及び鳴動させ、操作者に受信回
路１９の出力が飽和していることを報知することが出来
るようにしである。また、システム制御手段２５Ａは文
字情報発生用のキャラクタジェネレータ３４に対し、飽
和を知らせるメツセージコードを出力し、このメツセー
ジコードをキャラクタジェネレータ３４により文字映像
信号化してディスプレイ１７に与え、操作者に文字でも
飽和を知らせることが出来るようにしである。

このように飽和を検知し、その飽和の状況をＡモードの
がたらで具体的に表示するとと乙に、メツセージと光、
及び音で飽和が生じたことを直ちに知らせることが出来
るようにしたものである。

尚、通常におけるＡモード表示は上記クロス・モード音
速計測にて得た各ビーム・パスでの測定データをちとに
行う。これは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・パスの平均音速変化図または
局所音速変化図のかたちでそれぞれ表示を行う。

また、上述の音速計測に関しては例えば、クロス・モー
ドの対称計測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８ｉ置では上部境界で
の反射点（計測点）ＰＩ３及びＰＩ３、下部境界での反
射点（計測点）ＰＩｌＯ内に含まれる異常部分の局所音
速を計測するに当って、超音波ビーム送受経路をＡ−）
ｐＨｏ　−＋Ｂ、　Ａ−＋Ｐｔ　ｌ−＋Ｃ，Ｂ−＋Ｐｏ
　Ｏ→Ａ、Ｂ−＋Ｐｔ　２−ｅＤ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、Ｐａ＋＋
で反射したものを８位置で受信し、次にＡ位置より送波
し、Ｐｒｔ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、ＰＯＯ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、計測経路の対称性を持たせ、しから、ｉ
Ａ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。そして、これは先の音速計測モード突入
毎に毎回４つのルートの一つずつを順に測定するように
選択したり、あるいは、同一ルートを何回分か計測する
毎に次の他のルートに変えるようにするなど、適宜な順
序で実行させるものとする。

次に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・モード音速計測は第２図に示すよ
うな４つのルートＢｌ　、　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（ビーム交差点）を予め設定してお
くものとする。また、８モードの超音波像を参照して操
作者はクロス・モード音速計測ルートを設定する。

これにより、システム制御手段２５Ａはマーカ発生器２
９を制御し、上記設定されたクロス・モード音速計測の
計測ルートを表示するための画像データ（マーカ）を発
生させる。マーカ発生器２９の出力はディジタル・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
応位置に書き込まれるので、ディスプレイ１７上には現
在の８モード像とともに設定されたクロス・モード音速
計測の計測ルートがマーカ表示される。

従って、操作者は計測ルートがどのように設定されてい
るかを予め知ることができ、問題があれば設定を変更す
ることが可能になる。

このようにして計測ルートの設定が完了したならば、次
に操作者は測定指令を与えて音速計測を開始させる。

これは次のようにして行われる。すなわち、Ｂモードの
超音波電子スキャンが終わる毎に所定のタイミングで切
換えスイッチ２Ｇが端子Ｂ側からＸ側に一次的に切換え
られ、設定された始点位置での計測ルートにおける音速
計測が行われる。

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の制御のもとに切換えスイッチ２Ｇが端子Ｂ側に切
換えられ、また、マルチプレクサ１３は電子スキャンの
ための選択が行われるとともに、遅延回路１５．１６は
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１３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により増幅、検波された後、Ｂモード象
の画質を損わないように、且つ、不要な雑音成分のみを
カットするためのローパス・フィルタ（カットオフ周波
数１ＭＨ７程度）によりフィルタリングされる。そして
、飽和検出器３２で信号のレベルをチェックされた後、
Ａ／Ｄ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、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モード像が形成される。

また、マーカ発生器２９により設定されたクロス・モー
ド音速計測のビーム・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−ム・メモリに
おける該クロス・モード音速計測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１７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
。

Ｂモードの電子スキャンが終わると音速計測を実施すべ
く、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・モード音速計測に入
る。この音速計測は始めに、上記設定された位置での８
１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の遅延鍔面が設定される。

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／Ｃ□　）　ｓ　ｉ　ｎθ０　（
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１１１１０手段２５Ａ（７）＄１１１１
１＋７）モ、！：１．：、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、対応するバルサ１４の出力端と接続される。

例えば、この時のプローブ１の八点く第２図参照）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ＴＩ、〜Ｔ３２とバルサ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を介してバルサ１４に入力さ
れる。すると、バルサ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、撮動子Ｔｌ、〜Ｔ３２のうち、該バルサの対応する
振動子に入力され、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、プローブ１の８点（
第２図参照）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１
６の入力端と接続される。

ここでは、送信用振動素子が３２ｍであるため、プロー
ブ１のＢ点に属する３２個の振動子群Ｔ９１゜〜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点に属する呈動子群より被
検体に向って送波された足音波ビームは、点Ｐｏｏでの
反射弁がプローブ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、検波されフィルタリング（音
速計測時のフィルタリングはスペックルノイズによる波
形の歪みをを清らかにし、測定の再現性を良くするため
のもので、カットオフ周波数１００ｋＨｚ程度のローパ
ス・フィルタを用いる）され、飽和検知された後、Ａ／
Ｄ変換器２０によりディジタル値に変換され、メモリ２
２に―き込まれる。メモリ２２ではクロック発ｉ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、計測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モード鍮のデータとなる。

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、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
数回の計測を行うことになるが、この計測により得られ
た受信エコーは、処理回路２３の作用により同一ルート
のもの（８１ならＢ１のもの）に対し、加算平均が成さ
れる。

これにより、変動抑圧が成される。

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−の収
集に入る。そして、Ｂモード像のデータ収集が終わると
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、Ｂ２のルートにおけるクロス・モード音速
計測に移る。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、今度は上記始点位
置のルートにおける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
応のパルサ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Ｐｓｔ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、旦っ、ローパス・フィルタ
によるフィルタリングおよび飽和検知の後、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。

この作業が終わるとシステムｌ１ｌｉｌ１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゛−
ド像の収集を実行する。そして、それが終了するとシス
テム制御手段２５Ａは切換えスイッチ２６を端子ｘｌｌ
ｌＩＪに切換え、上記始点位置のルートにおける８３の
ルートでのクロス・モード音速計測に移る。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８点に屈するしかも、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Ｔ９７
．〜■１２８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、フィルタリングされ、飽和検出
器３２による飽和検知の後、Ｂ３のルートにおける超音
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
を実行する。そして、それが終了するとシステムＩｌｌ
　ＷＪ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、今度は上記始点位置のルートにおけるＡ
点に属する振動子群に代えてプローブ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、プローブ１の８
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１Ｇの入力端とが接
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。この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、フィルタリ
ングされ、飽和検出器３２による飽和検知の後、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Ｂ１１Ｉｌに切換え、Ｂモード像
の収集を実行する。そして、その終了の後、システムｉ
ｌｌ　１１１手段２５Ａは切換えスイッチ２Ｇを端子ｘ
Ｉｌに切換え、上記始点位置のルートに対して例えば超
音波撮動子１ピッチ分移動させた新たな位置での８１の
ルートにおけるクロス・モード音速計測に移る。

このような動作が繰返されて収集された複数のエコー信
号は第５図の如く、８１〜Ｂ４の４ルートにおけるそれ
ぞれのエコー信号の加篩平均値として得る。また、リニ
アス１−ヤンにより得たデータにより、リアルタイムＢ
モード像の表示が行われる。

このようにして、各計測ルートについての計測値が側御
平均され、記憶される。この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によりピーク位
置が求められる。

そしてこの求めたピーク位置対応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８１．８
２．８３．８４のルート別における超音波の送波から上
記ピーク位置までの時間ｔｌ、ｔ２．ｔ３．ｔ４が計算
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
■や局所音速値等が計算され、その表示はディスプレイ
１７にて行われる。

以上は受信回路１９の出力信号に飽和がなかった場合の
動作であるが、飽和が生じたときは次のような動作とな
る。

すなわち、受信回路１９の出力は信号レベルの飽和を検
知する飽和検出器３１を介してＡ／Ｄ変換器２０に与え
るので、受信回路１９の出力信号レベルが飽和すると飽
和検出器３１は直ちにこれを検知して、飽和検知出力を
処理回路２３とシステム制御手段２５Ａに与える。そし
て、飽和検出器３１の飽和検知出力を受けると処理回路
２３はその飽和の生じた超音波受信信号を加算平均処理
から除外する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器２０の出ツノを
メモリ２２に加算することを禁止する。また、飽和検出
器３１の飽和検知出力を受けるとシステム制（財）手段
２５Ａはｔ１ｉ相検知した超音波受信信号のＡモード像
をディスプレイ１１に表示するとともに、別途設けた発
光ダイオード（Ｌ　Ｅ　Ｄ　）　３２およびブザー３３
を点灯及び鳴動させ、操作者に受信回路１９の出力が飽
和していることを報知する。また、システム制御手段２
５Ａは文字情報発生用のキャラクタジェネレータ３４に
対し、飽和を知らせるメツセージコードを出力し、この
メツセージコードをキャラクタジェネレータ３４により
文字映像信号化してディスプレイ１７に与え、操作者に
文字でも飽和を知らせる。従って、操作者は受信回路１
９出力が飽和したことを直ちに知る。そして、操作者は
ディスプレイ１７に表示された飽和受信信号のＡモード
像を見て飽和がどの程度であるかを知る。つぎに操作者
は受信回路１９の増幅率を調整する。この調整時の受信
回路１９の出力は音速計測モード突入毎に得られた受信
信号の増幅出力がＡモード像の形でディスプレイ１７上
に表示されるようにシステム制御手段２５Ａにて制御さ
れるので、このＡモード波形の様子を見ながら容易に適
宜な増幅率に受信回路１９を調整することが出来る。そ
して、調整が終了した時点で音速計測の開始指令をシス
テム制御手段２５Ａに与えることにより、最適な増幅率
での受信信号を利用した音速計測が実施される。尚、飽
和が解消されれば、上記ＬＥＤ３２やブザー３３および
文字表示、飽和Ａモード波形の表示はなくなる。

このように本発明は受信回路の飽和を検知し、その飽和
の状況をＡモードのかたちで具体的に表示するとともに
、メツセージと光、及び音で飽和が生じたことを直ちに
知らせることが出来るようにしたものである。そして、
飽和状態を具体的に知らせるため、飽和受信信号のＡモ
ード波形を表示するようにし、受信回路の増幅率調整を
実際の波形の状態を見ながら調整出来るようにしている
。

従って、本装置では音速計測を行う際に、受信信号に飽
和が生じても、誰でもこれを直ちに知って受信系を最適
増幅率に調整し、音速計測を実施することができる。そ
のため、能率良く、しかも轟精度の音速計測が実施可能
になる。

ここで、本装置のディスプレイ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・モード音速計測の設定ビーム・バスの
ルートを示すビーム・バス・マーカ、５３は上記クロス
・モード音速計測により得られたビーム・バス・ルート
別のＡモード像、５４は上記クロス・モード音速計測に
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−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Ｂ１．〜Ｂ４のルートの移動！域
を示しており、また、音速１１３５４はこれらルートの
うち、上記Ｂ１のルー１〜の音速値をｖｌ、上記Ｂ２の
ルートの音速値をＶ２　、上記Ｂ３のルートの音速値を
Ｖ３、上記Ｂ４のルー（・の音速値をｖ４、局所（ビー
ム交差点）での平均音速値を■［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１２１！　Ｉｎ、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５５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ｔＩ＆５３はルートＢ１と８３のもの
を８１　、　Ｂ３として、ルートＢ２と８４のものを８
２．８４として表示しである。また、飽和時のＡモード
波形は飽和を知らせるメツセージと共に５３の部分に表
示するなどすれば良い。

尚、以上のクロス・モード音速計測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点に腐する
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、ブＯ−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Ｐｔ　ｔ　、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ＩＩ＠ｔ１
．〜ｔ４を用いて計算回路１８にには次の演算を実行さ
せる。

Δｔ−［（ｔｌ　−ｔ２　）＋　（ｔ３−ｔ４　）　）／２ −　（（ｔＩ　＋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
Ｐｓ！→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ｐＨ→点ＰＯＯ→点Ｐ１
２間の経路を伝播する超音波の平均の音速Ｃ＾を次式に
より求める。

ＣＡ−（Δｙ−ｃｏ）／（Δｔ−８ｉｎθ０）・・・（
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（この場合、点ＰＩＩＩＰＯＯＩＰ１２を含む
部位）における音速を表わしている。

このように、Ｐｔｔ、Ｐｏｏ、Ｐｌ２３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輝出
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（、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、局所音速を計測するこ
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・パスをマーカとして選
択して出力するようにする。

図中３１は局所音速の計測可能領域であり、この領域３
１における符号Ｐｏｏ、〜Ｐ７　＋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　＊　Ｐｌ　ｓ　
＊Ｐ１２）、（Ｐｔｔ、Ｐ２ｔ、Ｐ２２）。

（Ｐｌ２．Ｐ２２．Ｐ２：ｌ　）、（Ｐ２１　、Ｐ３ｔ
　。

Ｐｌ２）、（Ｐ２２．Ｐｌ２．Ｐｌり。

（Ｐ２Ｂ、Ｐｌ３．Ｐｌ４）、・・・　の如く、計測対
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計測を行い、
（１１）式の演睦による平均音速を求めることにより、
計測可能領１１！！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において篩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。

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（１３）式により、先ず超昌波伝播
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、音速値Ｃを求める。

Δｔ＝（１／Ｎ）Σ（Δｔｉ）　　　・・・（１３）＼
１＝１・・・（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
を、ディスプレイ１７に第１２図の如く表示する。

また、上記超音波伝播速度情報を得るための音速計測モ
ード時に収集した超音波ビーム送受経路全部の収集デー
タを利用して、各ルートにおける音速測定値が求められ
、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、表示される。また、メモリ２２の格納データ
よりＡモード撒が生成され、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表示される。

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・モード音速計測機
能を有する超音波診断装置において、音速計測のための
データ収集時に受信系の飽和により、受信信号波形が飽
和しても操作者にこれを直ちに知らせることができ、ま
た、客観的に受信系の増幅率を誰でも最適値に設定する
ことができる他、飽和波形は音速計測から自動的に除外
されるので高精度かつ、＾能率で音速計測が実施できる
など、操作性が良く、しかも、信頼性の高いクロス・モ
ード音速計ｌ１４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計測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図は加算平均を説明するための図、第６図は
受信系の飽和とピーク点の検出誤差発生の関係を説明す
るための図、第７図はクロス・モード音速計測の原理を
示す図、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計測Ｆ！
４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、　１’ｌｌ、　２７・・・受信回路、２０．２
８・・・Ａ／Ｄ変換器、２１・・・クロック発振器、２
２・・・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、２９・・・マーカ発生器、３ｏ・・・
ディジタル・スキャン・コンバータ、３１・・・飽和検
出器、３２・・・ＬＥＤ、３３・・・ブザー、３４・・
・キャラクタジェネレータ、Ｔ１・。〜Ｔ１２８・・・超音波撮動素子。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第３図第４図第５図振幅（Ｖ）第６図第１１図第゛１２図＋　　　　　　　　　　　　ｔ＋　　　　　　　　　　ｔ ■ ＋を第１３闇

Claims

【特許請求の範囲】

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、所
定方向の送波経路を以て超音波ビームを送波し、上記目
的部位においてこの送波経路と交差する所定方向の受波
経路を以て超音波ビームの受波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
子を用いて超音波送受を行い、上記目的部位からの反射
波のピークを検出しその送波からピーク受波までに要し
た時間を計測することにより上記目的部位の超音波伝播
速度情報を得て診断に供する音速計測機能を備えた超音
波診断装置において、上記音速計測を行う音速計測モー
ド時の超音波受波信号を検波増幅する増幅率可変調整可
能な受信回路と、この受信回路出力信号のレベルを監視
して飽和時これを検知する飽和検出器と、この飽和検知
された時これを報知するとともにその際のＡモード像を
画像表示すべく制御する制御手段と、音速計測時におい
て飽和検知された超音波受波信号を除く受波信号の加算
平均によるデータをもとに目的部位からの受波信号のピ
ーク位置を知り超音波伝播時間を得る解析手段を具備し
てなる超音波診断装置。