JPS62231633A - 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測定
することにより組纜を特性化し、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。

（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。

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１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
個の超音波パルスく以下、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一ピッチずつず
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Ｍｙ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＝Ｖ／　（ｔ−ｓ　ｔ　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Ｔｌ
、〜Ｔ１２８並設面は第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バルサ、１６
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１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、これより該ビーク
１直を持つデータの時聞くアドレス）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
ると助成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ＴＩ、
〜Ｔ１２８は例えば、各振動子の素子幅ａを０．６７、
とじてこれが、素子中心間でのピッチｄ　−０，７２，
ＩＩ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４ｋ）Ｉｚ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３
２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
パルサ１４の出力は切換え回路であるマルチプレクサ１
３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播される。

標準的には生体組織の音速をＧｏ＝１５３０［ｍ／′Ｓ
］とすれば、超音波ビームを００方向に放射するには隣
接する素子間の遅延時間τ０τｏ−（ｄ／Ｃｏ）・Ｓｉ
ｎθ０−（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、ＰＤＩ　−０、ＰＤ２−τ０、ｐＱ３−２τ
。、　−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Ｃ８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。

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ＲＤｌ−３１τ０、ＲＤ２−３０τＯ、−
・−・−・、　ＲＣ３１−τｏ、ＲＤ３２＝Ｏのように
設定される。

このようにすると、音速Ｇｏ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ＩＯＭ）Ｉ２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は となる。更に（４）式に（２）式を代入するとｃ−ＦＷ
璽「］てコア　・・・（４′）となる。ｙ、ｄ、Ｉ０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（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１、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、Ｉ２とｔｌの時間間
隔としてｔが求められる。

針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８２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、ビーム交差点の針内の
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（シフ
トによる変動低減法）。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。尚、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（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−Ｉ２−ｔｌとして伝播時
間ｔを求める。

今、超音波周波数として３．５ＭＨｚを用い、ｙ　−４
８６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点近滴でのビーム幅（送受での
ピークでの約１７％）は約２１Ｍである。このとき、９
１点を経由したものと８２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θ
ｏ−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１０
ｍ／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
！＆（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、ここでは針内の異常組織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Ｐｌ　、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ｐｉ　、ｐｏ
の延長線位置を０とし、また、１１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Ｂ１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Ｐ１　、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−１８，Ａ→０゜Ｂ→０、Ｃ−Ｄ、
Ｃ−０，Ｄ→０）での伝播時間ｔ　（ＡＳ）、ｔ　（Ａ
Ｏ＞、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−ＰＯ間の超音波伝播時間をＡＰＯ。

ＰＯ−８間の超音波伝播時１１１ヲＰＯＢ、　ＰＯ−０
間の超音波伝播時間をｐｏ　ｏ、ｃ→Ｐ１間の超音波伝
播時間をＣＰｌ　、Ｐｉ→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　（ＡＳ＞。

ｔ　（ＡＯ）、ｔ　（ＢＯ）、ｔ　（ＣＤ）。

ｔ（Ｃｏ）、ｔ（Ｄｏ）を計算する。すなわち、１：　
（ＡＳ）−ＡＰＯ＋ＰＯＢ ｔ　（ＡＯ）　＝ＡＰＯ＋　（ｔｆｆｉ／２　）　＋Ｐ
１０ｔ　（ＢＯ）＝８ＰＯ＋　（ｔ（１／２　）＋Ｐ＋
　Ｏｔ　（ＣＤ）＝ＣＰ１　＋ＰＩ　Ｄ ｔ　（Ｃｏ）＝ＣＰ１　＋Ｐ１０ ｉ　（Ｄｏ）＝ＤＰＩ　＋ｐｌ　Ｑ ・・・（５） であり、これより次式でｔｐが求まる。

ｔ　Ｎ−［（ｔ　（ＡＯ）＋ｔ　（ＢＯ）−ｔ　（ＡＢ
））−［ｔ　（Ｃｏ）＋ｔ　（Ｄｏ）−ｔ　（ＣＤ））
］　　　　　　　　・・・（Ｃ６従って、ＰＩ　、ＰＯ
間の距離をＸλ、平均音速を０２、ＡＢ間の距離をｙＯ
、ＣＤ間の距離をｙｌとすると、 （１−２Ｘ℃／１ｊ２ −　（ｙＯ−ｙｌ　）／　（ｔ℃・ｔａｎθ）・・・（
７） Ｘｎ−（ｙＯ−ｙｉ　）、／　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−５ｉｎ
′凰　（（Ｃ／Ｃｏ　）　・ｓ　ｉ　ｎθ０）・・・（
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どに計算
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Ｃ＋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−ド像およびｉｌ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−＋
Ｏ１Ｃ→Ｄ、Ｃ→Ｏ１Ｄ→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１）を少なくするよ
うにして蹟度を向上させている。

ところが、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、厳密に考えれば上記誤差の問題は残る。

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）Ｐｌｌ及びＰＩ３・下部境界での
反射点（測定点）Ｐａ　ｏ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（１
）　　Ａ−＋Ｐ＋＋　Ｏ−）Ｂ、（２Ａ−＋Ｐｒ　５−
１０．ｆ３）　　　Ｂ−＋ＰＤｎ　→Ａ、＋４１Ｐ１２
→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、ＰＯＯ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、Ｐｏ
ｏ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・モード音速計測關能は、超音波診断
装置に組込まれ、通常、超音波＆（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
タイムで測定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・モード音速測定の
設定ビーム・パスのルートを示すビーム・バス・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１−別のリアルタイムＡモード像、４
３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、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・バス・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
＋３１のルートの音速値をＶ３、上記（４）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、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１９１４２はルート（１）と（３）
ノものをＢｌ　、８３とシテ、ルート（２）ト（４）の
ものを３２　、［３４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Ｉｇｔ４０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。

〈発明が解決しようとする問題点） 上述のようにクロス・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。

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Ｓ１．〜Ｓｎ
を得て、その平均Ｓａを取る方法がある。この方法によ
りスペックルの問題は解消できる。

ところが、腹壁の影響を考えて見ると、上述の手法はい
ずれも伝播時間検出までの間に腹壁の厚みや形状は変化
しないと云う前提条件があり、特に、腹壁の影響を除去
するための上記シフトによる低減法はビームのスキャン
を行うため、厳密には腹壁の異なる厚みの部分を通過し
たデータを収集して用いることになるのでこの両手法を
単純に組合わせただけでは両者の利点は十分に引出すこ
とはできず、特に腹壁の影響を除去することはできない
。

そこでこの発明の目的とするところは、腹壁壱 の影響を抑制することができるとともに、ベラクルの影
響も抑制できるようにしたクロス・モード音速計測機能
を有する超音波診断装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は次のように構成する
。すなわち、超音波の送信位置と受信位置をそれぞれ異
ならせるとともに被検体の目的部位に交点が来るよう超
音波の送受信ビームを交差させて超音波の送受信を行い
、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、診断に供する音速計測機能を
國えた超音波診断装置において、上記送受信ビームの経
路パターンは同一とし、該送受信ビームの経路位置のみ
をシフトさせて複数の経路での超音波送受信を行う走査
制御手段と、各経路で１１られる反射波信号間の相互相
関関数を演算する演算手段と、各々で得られる上記相互
相関関数をアンサンブル平均するアンサンブル平均演算
手段と、該アンサンブル平均後の反射波受信信号におけ
るピーク位置または重心位置を求めて超音波送信開始時
点よりこの位置までの所要時間を求める解析手段とを設
け、この求めた所要時間を超音波伝播時間として用いて
音速測定を行うようにする。

（作　　用） かかる構成において、クロス・モード音速計測は走査制
御手段により送受信ビームの経路パターンを同一とした
状態のまま、該送受信ビームの経路位置のみをシフトさ
せて複数の経路での超音波送受信を行うように走査する
。そして、これにより各経路で１１られる反射波信号間
の相互相関関数を演算手段により演算し、この各々で得
られる相互相関関数をアンサンブル平均演算手段により
アンサンブル平均する。そして、解析手段により該アン
サンブル平均後の反射波受信信号から、そのピーク位置
または重心位置を求めて超音波送信開始時点よりこの位
置までの所要時間を求め、この求めた所要時間を超音波
伝播時間として用いて音速測定を行うようにする。

この結果、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の影響や腹壁の厚みによる影響を
排除することができ、正確な音速計測が可能となる。

（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。

本発明は腹壁の影響を抑制することができるとともに、
スペックルの影響も抑制できるようにしたもである。初
めに原理について説明する。

上述した３ど一ム法、対称測定法による腹壁の影響低減
法の場合、その情報は各ビームの伝播時間に絶対値にあ
るのでは無く、各ビーム間の伝播時間差にある。一方、
絶対的時間を時間差とする手法に相互相関関数を用いる
手法がある。

また、各ビームを走査した時、その腹壁が傾きを持って
いる場合には、第５図に示すように各ビーム間の伝播時
間差には変化は無いが、第５図に示すように腹壁の透過
厚が各ビーム・パスにより異なるので、その分、各ビー
ムの伝播時間の絶対値は変動する。

そこで、各走査点毎に相互相関関数を演算し、それらを
走査しながら繰返し求めて平均することにより、伝播時
間差を精度良く、且つ、変動を小さくして安定性のある
音速を推定できるようにする。

第５図を用いて具体的に説明する。

ここでは２本の経路（ビーム・パス）を用い場合を例に
説明するが３本、或いは４本以上の場合でも適用できる
。

先ず、腹壁の影響低減のためのデータ収集として、Ａ１
から超音波を送信し、Ｐｌ−で散乱された超音波のエコ
ー信号をＢ′１で受信し、更に、Ｐｌで散乱した超音波
のエコー信号を８１で受信する。これは２回送信を行っ
て個々に受信を行つても良いし、１回の送信で受信系を
２系統分持って同時に受信を行うようにすることで実現
可能である。

この送受信素子位置の相互の関係を変えずに、ビームを
平行に移動走査しながら上記超音波の送受信を繰返し、
各走査点毎に２本の時系列データを得てゆく。

その得られる信号例を第６図に示す。

経路　　　　　　　　　信号 Ａ　Ｉ　−Ｐ’１　−　Ｂ　１　　　　１　ａＡＩ−Ｐ
ｌ−８１１ｂ Ａ２−Ｐ−２−８−２２ａ Ａ２−Ｐ２−Ｂ２　　　　　２ｂ 経路と信号波形と関係は上の表のようになっている。こ
こで第６図において、ｌ！！壁は肝実質より音速が遅く
、且つ、経路Ａ　１−　Ｐ’１　　より経路Ａ２−Ｐ２
の方がｔｉｌｌ内の経路が長いため、信号１ａに比較し
て２ａはより遅延τａがかかる。そのため、ピーク位置
が移動してしまい、単純に加算平均しただけでは第６図
Σａのように波形が広がり、且つ変動も残ってしまうと
云う問題がある。Σｂについても同様である。

しかし、この遅延τａ、τｂは腹壁がほぼ傾いた直線と
見なすことができれば、 τａζτｂであり、１ａと１ｂの伝播時間差には変化が
無いことになる。そこで本発明の処理を適用すると、つ
まり、信号１ａと１ｂの相互相関関数１ｃ、信号２ａと
２ｂの相互相関関数２０等々を求めると相互相関関数の
横軸は時間差τであ嗜 るので、そのピーク値ずれない。そこで、これらをアン
サンブル平均することによって、スペックルの影響を除
去して２本のビームでの伝播時間差を正確に求めること
が可能となる。このピーク発生の時間差τｐを用いて音
速計測を行う。

今、信号１ａをｆｌ　　ｉ　（ｔ）、信号１ｂをｆ２　
ｉ　（ｔ）、相互相関関数１０を０２τ）とすると ｇｉ　（τ）＝　　ｆｔ　　ｉ　（ｔ）・ｆ２　　ｔ　
（ｔ−τ）ｄｔ 第６図のアンサンブル平均波形ΣＣは Ｑｏ　　（τ）−Σｇｉ（τ）となる。

次に本発明の実施例について説明する。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、１
７はディスプレイ、１９は受信回路、２０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。２４Ａはメモリ２２に記憶された受
信データより上述した手法によって相互相関関数を得、
更にアンサンブル平均処理してピーク位置を求める波形
解析回路、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×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ｉ１側の受信回
路であり、受信信号の増幅、検波、対数変換、ローパス
フィルタによるフィルタリング等を行うものである。２
８はＡ／Ｄ変換器であり、受信回路２１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・パスのルート）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２
８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書き込まれる。

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
イアラ１−１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３
０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
の灘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
め定められたブＯ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の麿き込
み、読み出し制御及び上記波形解析回路２４Ａ及び上記
計算回′ｍ１８の動作制ｔｉ１１並びに切換えスイッチ
２６の切換え制御、マーカ発生器２９のマーゐ出力制御
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・パスの平
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・パスで
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・パスの平均音
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２ビーム法、
３ビーム法、４ビーム法等いずれでも良いが、例えば、
４ビーム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）Ｐ１！及びＰｌ２、下部境界での反射
点（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−ｈＰ
Ｇα→Ｂ、Ａ−）Ｐｌ　１→Ｃ，Ｂ−＋Ｐｏ　ａ−＋Ａ
、Ｂ−ＩＰｌ　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、ＰＯＯで反射したも
のをＢ位置で受信し、次に八位置より送波し、Ｐｉｔ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で反射したものを八位置で受信し、次に８位置
より送波し、Ｐｌ２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８１　、８２　、　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モードの足音被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１１Ｊｔｉ
１手段２５Ａの制御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
１３の選択した掻動子経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、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・コンパ〜り３０に入力され
る。そして、足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。

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／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、娠動子群Ｔ
ｌ、〜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１Ｇ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
反射弁がプローブ１のＢ点に居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、フィルタリングされた
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。これはＡモード像のデータ
となる。

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Ｂ点に馬する振動子群に
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ｐｔｔ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１〜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２Ｇを端子Ｘ側に切換え、Ｂ３
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
Ｔ９７．〜Ｔ１２８とこれらに対応するバルサ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点に屈する３２素子の（辰動子群が受
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
点に屈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１Ｇ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
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１〜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、プローブ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１Ｇ
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収集がなされ
る。

上記のビーム・ルートでの音速測定が終わるとシステム
制御手段は次回においてビーム・ルートを僅かにずらし
た位置で再び上記のような音速測定のためのデータ収集
を行う。そして、この収集され、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２４Ａにより位
置が異なるが同一ビーム・ルートととなるもののデータ
の相互相関関数を演算する。このような操作を複数回行
ってそれぞれ位置が同一のビーム・ルートでの収集デー
タの複数の相互相関関数を求めた上でこの求めた相互相
関関数をアンサンブル平均する。そして、このアンサン
ブル平均されたデータを用いてピーク位置を（またはそ
の信号の重心位Ｍ）求める。

そしてこのようにして求めた位置が、ピークを示すもの
としてその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８１．８２．８３．８
４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Ｕ全
Ｆニーム・パスにおける平均音速値■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、その池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
８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・パスのルートを示すビー
ム・パス・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・パス・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・パス・ルート別の各音速値、５５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
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ら、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１−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ｌ！Ｅ！５３はル−ト（１）ト＋３１（
７）も（７）ヲ８１　、　Ｂ３　トシテ、／Ｌ、　−ト
（２）と（４）のものを８２　、Ｂ４として表示しであ
る。

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Ｐｒｔ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Ｐ　ｏ　ｏ　ｒ点Ｐ１１１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１８にには次の演算を実行させ
る。

Δｔ−（（ｔｌ　−ｔ２　）＋　（ｔ３−ｔ４　））／
２−　（（ｔｌ　＋　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Ｐ１ｔ→点Ｐｏ
ｏ→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Ｐ！１→点Ｐｏｏ→点Ｐ
ｔｚ［ｉｌ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−９ｉｒｔθＯ）・・・
（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Ｐ１ｔ　、Ｐｏ。。

ＰＩ３を含む部位）における音速を表わしている。

このように、Ｐｓｔ、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韓出
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。尚、本装置ではビーム・バ
スは設定位置を基準に僅かな範囲で尖 はあるがシフトするので、必要に応じマーカその範囲を
示すように表示させるようにしても良い。

第３図図中３１は局所音速の測定可能領域であり、この
領域３１における符号Ｐ。。、〜Ｐ７　＋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。

ｐＨ，ＰＩ３）、（Ｐｌｌ、Ｐ２１．Ｐ２２）。

（ＰＩ３．Ｐ２２．Ｐ２３）、（Ｐ２１．Ｐｌｌ。

Ｐ’３２　）、（Ｐ２２．ＰＩ３．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だ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
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
。

尚本システムにおける平均化はアンサンブル平均を用い
るがこれは次式の演算により行う。

Ｃ−（１／Ｎ）ΣＣ・・・（１２） ｉ、＝１ ここにＣはアンサンブ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ブ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Δｔ１として（１３）式により、先ず超音波伝播
時間をアンサンブル平均し、その平均結果を用いて、（
１４）式を演算し、音速ａｍｃを求める。

・・・（１４） このようにして１ｑられた音速値のアンサンブル平均結
果を、ディスプレイ１７に第搏図の如く表示する。

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御手段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ＩＩ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穫めて有用である。

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。

以上説明したように本発明はクロス・モード音速計測法
において、送受信ビームの経路パターンは同一とし、該
送受信ビームの経路位置のみをシフトさせて複数の経路
での超音波送受信を行うようにし、また、シフトの反復
繰返しを重ねる毎に各経路で得られる反射波信号間の相
互相関関数を演算するとともに、各々で得られる上記相
互相関関数をアンサンブル平均し、該アンサンブル平均
後の反射波受信信号におけるピーク位置または重心位置
を求めて超音波送信開始時点よりこの位置までの所要時
間を求め、これをＥＡ音波伝播時間として用いて音速測
定を行うようにしたものである。

この結果、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の影響はなくなり、また、腹壁の
厚みによる影響を相互相関関数のアンサンブル平均で排
除することができ、正確な音速計測が可能となる。

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） 以上、詳述したように本発明によれば、腹壁ル の影響を抑制することができるとともに、ペラクルの影
響も抑制できるようになり、従って、高精度の音３１測
定が可能なりロス・モード音速測定機能付の超音波診ｌ
Ｉｉ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
本装置のブＯ−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ｔま本装置のディスプレイ表示例を
示す図、第５図及び第６図は本発明の詳細な説明するた
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図は
従来装置によるスペックル低減法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、２４Ａ・・・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、Ｔ１．〜Ｔ１２８・・・超音波振ｖ
Ｊ素子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 Ｐ 第７図 第９図 第１１図 第１２図 ＋　　　　　　　　　　ｔ ＋　　　　　　　　　　　　ｔ ： ： ： ＋ を 第１３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波の送信位置と受信位置をそれぞれ異ならせ
   るとともに被検体の目的部位に交点が来るよう超音波の
   送受信ビームを交差させて超音波の送受信を行い、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、診断に供する音速計測機能を備えた
   超音波診断装置において、上記送受信ビームの経路パタ
   ーンは同一とし、該送受信ビームの経路位置のみをシフ
   トさせて複数の経路での超音波送受信を行う走査制御手
   段と、各経路で得られる反射波信号間の相互相関関数を
   演算する演算手段と、各々で得られる上記相互相関関数
   をアンサンブル平均するアンサンブル平均演算手段と、
   該アンサンブル平均後の反射波受信信号におけるピーク
   位置または重心位置を求めて超音波送信開始時点よりこ
   の位置までの所要時間を求める解析手段とを備え、この
   求めた所要時間を超音波伝播時間として用いて音速測定
   を行うことを特徴とする超音波診断装置。
2. （２）超音波送受信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
   出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
   音波診断装置。