JPS6251624B2

JPS6251624B2 -

Info

Publication number: JPS6251624B2
Application number: JP54025667A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Iinuma
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-03-07
Filing date: 1979-03-07
Publication date: 1987-10-30
Also published as: JPS55118740A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、超音波パルスを生体中に発射しその
反射波により生体内組織に関する情報を得る超音
波診断装置に係り、特に腫瘍の良性、悪性の判別
を行なうことのできる装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an ultrasonic diagnostic device that emits ultrasonic pulses into a living body and obtains information about tissues in the living body from the reflected waves, and is particularly useful for determining whether a tumor is benign or malignant. Regarding devices that can.

従来、例えば超音波診断装置により乳腺腫瘍が
良性が悪性（乳がん）かを判断する場合には、超
音波探触子から超音波パルスを発射させ、腫瘍か
らの反射波を同一の探触子で検出しかつ超音波の
送受波方向を走査してブラウン管上に２次元断面
像（Ｂモード像）を得て、その画像を医師が経験
をたよりに読影し診断を行なつていた。しかし、
２次元断面像だけでは腫瘍の存在を確認すること
はできても良性悪性の判別が非常に困難である。
それは、良性、悪性を区別する特徴が、断面像上
に明確には現われていないからである。 Conventionally, when determining whether a breast tumor is benign or malignant (breast cancer) using an ultrasound diagnostic device, for example, an ultrasound probe emits ultrasound pulses, and the reflected waves from the tumor are detected using the same probe. A two-dimensional cross-sectional image (B-mode image) is obtained on a cathode ray tube by detecting and scanning the ultrasonic waves in the transmission and reception directions, and a doctor interprets the image based on his experience and makes a diagnosis. but,
Although it is possible to confirm the presence of a tumor using two-dimensional cross-sectional images alone, it is extremely difficult to distinguish between benign and malignant tumors.
This is because the features that distinguish benign and malignant tumors do not clearly appear on cross-sectional images.

本発明は、このような問題点に鑑みなされたも
ので、腫瘍の良性、悪性の区別に有益な情報を得
ることにより、容易に良性、悪性の判別が行なえ
る超音波診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these problems, and it is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic device that can easily distinguish between benign and malignant tumors by obtaining information useful for distinguishing between benign and malignant tumors. With the goal.

本発明では、腫瘍に入射した超音波パルスの各
方向への反射、又は散乱の様子を調べることによ
つて、腫瘍の良性、悪性を判別しようとするもの
である。 The present invention attempts to determine whether a tumor is benign or malignant by examining how an ultrasound pulse incident on the tumor is reflected or scattered in each direction.

以下、本発明の実施例について述べる。第１図
は本発明の一実施例の構造を示す図である。円弧
状の超音波吸収体１の内側に、細い、圧電振動子
T₁〜Ｔ_Nが配設されており、この個々の振動子は
図示していないリード線を介して診断装置本体に
電気的に接続されており、超音波パルスの送受波
を行なう。これは、１つには通常のリニア電子走
査形超音波診断装置（例えば、飯沼；計測と制御
Vol.16、No.12、p11）と同様の機能をもつて動作
する。すなわち、例えばT₁〜T₈）の８本の振動子
で超音波の送受波を行ない、それらの振動子の中
心と円弧の中心Ｏを結ぶ線上の情報を得、次に
T₂〜T₉，……と順次振動子を１個づゝずらして
それに対応した線上の情報を得ていき、ブラウン
管上にそれぞれ反射波強度に対応した輝度変調に
よる表示も行なえば、半円内の断面像が得られ
る。第１図では、振動子から発射された超音波パ
ルスは、水などの媒体２を通り乳腺３に入射し反
射波は再び媒体２を通つて振動子で受信される。 Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram showing the structure of an embodiment of the present invention. A thin piezoelectric vibrator is placed inside the arc-shaped ultrasonic absorber 1.
T ₁ to T _N are provided, and each of the transducers is electrically connected to the main body of the diagnostic apparatus via a lead wire (not shown), and transmits and receives ultrasonic pulses. This is due in part to ordinary linear electronic scanning ultrasound diagnostic equipment (e.g. Iinuma; measurement and control).
Vol.16, No.12, p11). That is, for example, eight transducers T ₁ to _{T 8} ) transmit and receive ultrasonic waves, obtain information on the line connecting the centers of those transducers and the center O of the arc, and then
By sequentially shifting the oscillators one by one from T ₂ to _{T 9} , etc., and obtaining information on the corresponding line, and displaying it on the cathode ray tube by brightness modulation corresponding to the intensity of each reflected wave, a semicircle can be obtained. A cross-sectional image of the inside can be obtained. In FIG. 1, an ultrasonic pulse emitted from a transducer passes through a medium 2 such as water and enters the mammary gland 3, and the reflected wave passes through the medium 2 again and is received by the transducer.

本発明では、更に次のような機能を有してい
る。上述した通常の電子走査の方法（Ｂモード）
によつて得られた断層像上でＰ点に腫瘍が検出さ
れたとする。このとき、中心Ｏと腫瘍Ｐとを結ぶ
線の延長上にある振動子Tiを中心とする、例え
ば８個の振動子から超音波パルスを発射すると、
腫瘍Ｐの方向へ鋭い指向性をもつて超音波が進み
その線上にある種々の組織境界で反射する。腫瘍
Ｐ点で反射された超音波パルスについて考える
と、超音波パルスが発射されてからＰ点で反射さ
れ振動子Ｔ_i+jに到達するまでの時間tjは、 tj＝１／Ｃ｛ｒ＋√₀ ²＋（₀−）^２−2₀（₀− ｒ）cosθ_j｝ ……(1) となる。ここで、ｒは腫瘍Ｐから振動子Tiまで
の距離、R₀は中心から各振動子までの距離、θ_j
は中心Ｏと振動子Ｔ_iおよびＴ_i+jを結ぶ線のなす
角である。また、Ｃは水中又は生体組織内の音速
（約1500ｍ／ｓ）である。 The present invention further has the following functions. The above-mentioned normal electronic scanning method (B mode)
Suppose that a tumor is detected at point P on the tomographic image obtained by . At this time, if ultrasonic pulses are emitted from, for example, eight transducers centered on the transducer Ti located on the extension of the line connecting the center O and the tumor P,
The ultrasonic waves advance in the direction of the tumor P with sharp directivity and are reflected at various tissue boundaries along that line. Considering the ultrasound pulse reflected at tumor point P, the time tj from when the ultrasound pulse is emitted until it is reflected at point P and reaches the transducer T _i+j is: tj = 1/C{r+√ ₀ ² + ( ₀ −) ² −2 ₀ ( ₀ − r) cosθ _j } ...(1). Here, r is the distance from the tumor P to the transducer Ti, R ₀ is the distance from the center to each transducer, θ _j
is the angle formed by the line connecting the center O and the oscillators T _i and T _i+j . Further, C is the speed of sound in water or in living tissue (approximately 1500 m/s).

隣接する振動子の間隔をｄとすれば θ_j＝ｊｄ／Ｒ_０ ……(2) であるから、(1)式はとなる。 If the interval between adjacent oscillators is d, then θ _j =jd/R ₀ ...(2), so equation (1) is becomes.

したがつて、Ｔ_iを中心とする８本の振動子か
ら同時にパルスを発射し、T₁，T₂，……、Ｔ_i-
_１，TiT_i+1，……，Ｔ_i+j，Ｔ_NのＮ個の各振動子
でそれぞれ、ｔ_i-1，ｔ_i-2，……，t₁，t₀，t₁，…
…，ｔ_j，……，Ｔ_N-iの時間に到達した反射パル
スを検出すれば、腫瘍Ｐに振動子Ｔ_iの方向から
入射し、振動子T₁，T₂，……，Ｔ_Nの各方向に反
射した超音波の反射強度が得られる。 Therefore, pulses are emitted simultaneously from eight oscillators centered on T _i , and T ₁ , T ₂ , ..., T _i-
₁ , TiT _i+1 , ..., T _i+j , T _N , respectively, t _i-1 , t _i-2 , ..., t ₁ , t ₀ , t ₁ , ...
..., t _j , ... _, _T _Ni , if _the _reflected pulse arrives at the time of The reflected intensity of the ultrasonic wave reflected in the direction can be obtained.

第２図は本発明を実施するための一回路構成図
である。まず、モード切換器３０のダイアルをＢ
にしてＢモード像を観測する。 FIG. 2 is a circuit diagram for implementing the present invention. First, turn the dial of the mode switch 30 to
Observe the B-mode image.

レートパルス発振器１０から、例えば4kHzの
クロツクパルスが発生しており、その出力は遅延
回路２４D₁〜D₈を通つて超音波ビーム出力を集
束するに必要な遅延時間を与えられ、アンドゲー
ト２５G₁〜Ｇ_Nに供給される。レートパルス発振
器１０の出力は、一方ではその出力をタイミング
パルスとして作動する走査制御回路１１に入力
し、走査制御回路１１の出力は一方ではスイツチ
切換回路１２に入力してアンドゲート２５および
アナログスイツチ２８を切換える。アンドゲート
２５の切換はまずG₁，G₂，……，G₈がオン、他
はオフ、次にG₂，G₃，……，G₉がオン、他はオ
フ、Ｇ，……，Ｇ_N-7，Ｇ_N-6，……，Ｇ_Nがオ
ン、他はオフと順次レートパルス毎に切換えられ
てそれが繰り返される。アナログスイツチ２８も
全く同様であり、アンドゲートG₁，G₂，……，
Ｇ_NとアナログスイツチS₁，S₂，……，Ｓ_Nは同期
してオン、オフする。 A clock pulse of, for example, 4 kHz is generated from a rate pulse oscillator 10, the output of which is given the delay time necessary to focus the ultrasound beam output through delay circuits 24D ₁ -D ₈ and then passed through AND gates 25G ₁ -D 8 . _GN is supplied. The output of the rate pulse oscillator 10 is on the one hand inputted to a scan control circuit 11 which operates with its output as a timing pulse, and the output of the scan control circuit 11 is inputted on the other hand to a switch changeover circuit 12 which is connected to an AND gate 25 and an analog switch 28. Switch. To switch the AND gate 25, first G ₁ , G ₂ , ..., G ₈ are on, the others are off, then G ₂ , G ₃ , ..., G ₉ are on, the others are off, G, ..., G _N-7 , G _N-6 , . . . , G _N are turned on, and the others are turned off, which is sequentially switched for each rate pulse and repeated. The analog switch 28 is exactly the same, and the AND gates G ₁ , G ₂ , ...,
_GN and the analog switches S ₁ , S ₂ , . . . , _SN are turned on and off in synchronization.

レートパルス発振器１０からのレートパルス
は、上述のように遅延回路２４、８個のアンドゲ
ート例えばG₁，G₂，……，G₈を通り、８個のパ
ルサ、P₁，P₂，……，P₈を駆動しパルサ出力はそ
れに接続された８個の振動子T₁，T₂，……，T₈
に印加されて超音波パルスを発射する。生体内に
発射された超音波は生体内組織で反射され、反射
超音波は、振動子２９で受信されアナログスイツ
チS₁，S₂，……，S₈、プリアンプA₁，A₂，…
…，A₈、遅延回路D₁，D₂，……，D₈を通つて抵
抗とオペアンプから成る加算回路１５により加算
される。Ｂモード表示では、モード切換器３０の
制御出力によりスイツチ１９は常にオンしてお
り、加算回路１５の出力は復調器１６により復調
（検波）されビデオ信号となり、ビデオ信号増幅
器１７で増幅され、デイスプレイであるブラウン
管オシロスコーブ２３のＺ軸（輝度変調入力）に
入力する。このとき、スイツチ２２はオンになつ
ている。オシロスコープ２３のＸ、Ｙ軸入力には
切換スイツチ２０，２１がありＢモードではいず
れも下にたおされていて表示用走査回路１３の出
力によりオシロスコープ上に第１図の断面像が得
られる。（詳しくは例えば特願昭51−49299号（特
開昭52−131679号公報）参照）Ｂモード断層像上
で第１図のように腫瘍が検出されたとすると、第
２図の位置指定ダイアル３１により腫瘍の位置を
指定する。まず、ダイアルＳにより腫瘍の中心を
通る走査線を指定する。 The rate pulse from the rate pulse oscillator 10 passes through the delay circuit 24, _eight AND gates such as _G ₁ _, G ₂ , . …, P ₈ is driven, and the pulsar output is the eight oscillators T ₁ , T ₂ , …, T ₈ connected to it.
is applied to emit an ultrasonic pulse. The ultrasound emitted into the living body is reflected by the tissue in the living body, and the reflected ultrasound is received by the transducer 29 and sent to analog switches S ₁ , S ₂ , ..., S ₈ , preamplifiers A ₁ , A ₂ , ...
..., A ₈ and delay circuits D ₁ , D ₂ _, . In B mode display, the switch 19 is always on by the control output of the mode selector 30, and the output of the adder circuit 15 is demodulated (detected) by the demodulator 16 to become a video signal, which is amplified by the video signal amplifier 17 and displayed on the display. The signal is input to the Z axis (luminance modulation input) of the cathode ray tube oscilloscope 23. At this time, the switch 22 is turned on. Switches 20 and 21 are provided at the X and Y axis inputs of the oscilloscope 23, and in the B mode, both switches are pushed down, and the cross-sectional image shown in FIG. 1 is obtained on the oscilloscope by the output of the display scanning circuit 13. (For details, see Japanese Patent Application No. 51-49299 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-131679).) If a tumor is detected on the B-mode tomographic image as shown in Figure 1, the position designation dial 31 in Figure 2 Specify the location of the tumor. First, use dial S to specify a scanning line passing through the center of the tumor.

次にダイアルＲを廻し走査線上の位置を指定す
る。指定された走査線と走査路上の位置は特に輝
度を強くするなどの方法でマーカを入れる。ダイ
アルＳによる走査線の指定は、選定され腫瘍の中
心を通る方向に超音波ビームをスイツチ切換回路
１２によつて発生しているアンドゲート２５、パ
ルサ２６、アナログスイツチ２８、振動子２９、
プリアンプ２７の８個の組あるいは第１図の中心
の振動子Ｔ_iを指定することであり、ダイアルＲ
による位置指定は第１図の距離ｒの往復時間ｒ／
Ｃを指定することである、このとき、同時に遅延
回路２４の遅延時間の組を、超音波ビームが腫瘍
の位置で集束するように設定する。 Next, turn dial R to specify a position on the scanning line. A marker is inserted at the specified scanning line and position on the scanning path by increasing the brightness in particular. The scanning line is designated by the dial S, and the selected ultrasound beam is generated by the switch switching circuit 12 in the direction passing through the center of the tumor.
This is to specify the eight sets of preamplifiers 27 or the center transducer T _i in FIG.
The position specification is given by the round trip time r/ for the distance r in Figure 1.
At this time, the set of delay times of the delay circuit 24 is set so that the ultrasound beam is focused at the location of the tumor.

位置指定を行なつた後、モード切換器３０のダ
イアルをＤに切換えるとスイツチ１９，２２はオ
フ、スイツチ２０，２１は上側に倒されタイミン
グゲート１８、表示用走査回路１３、走査制御回
路１１にＢモードの場合と異なつた制御信号が送
られらる。走査制御回路１１は、モード切換器３
０のダイアルＤの指令によりスイツチ切換回路１
２を制御し、腫瘍の中心を通る超音波ビームが選
択され常に発射するようにアンドゲートを、例え
ばＧ_i-3，Ｇ_i-2，……，Ｇ_i+4だけがオンとなるよ
うに固定する。 After specifying the position, when the dial of the mode switch 30 is turned to D, switches 19 and 22 are turned off, switches 20 and 21 are pushed upward, and the timing gate 18, display scanning circuit 13, and scanning control circuit 11 are turned off. A different control signal is sent than in the B mode. The scan control circuit 11 includes a mode switch 3
Switch switching circuit 1 is activated by the command of dial D of 0.
2, and set the AND gate so that the ultrasound beam passing through the center of the tumor is selected and always emitted, for example, so that only G _i-3 , G _i-2 , ..., G _{i +4} are turned on. Fix it.

一方、受信する場合にはまずアナログスイツチ
S₁を次にS₂，S₃，……、と順次レートパルス毎に
切換えて行く。アンドゲート２５およびアナログ
スイツチ２８をこのように作動させることによ
り、超音波ビームは各レートパルス毎に腫瘍の中
心を通る方向に放射され、反射超音波は各レート
パルス毎に振動子T₁，T₂，……，Ｔ_Nで順次受信
されプリアンプ２７、加算回路１５を通り、復調
器１６、ビデオアンプ１７によりそれぞれ検波、
増幅される。遅延回路２４は送信パルスに対して
は、超音波ビームが腫瘍に集束するようにその遅
延時間の組が設定され、超音波パルスを発射した
直後からすなわち受信時には全てが零に切換えら
れる。振動子から腫瘍までの距離ｒとその点に集
束するための遅延時間の組は求まつており、その
関係をROMに書き込んでおくことにより、遅延
時間の組の設定は容易に行なうことができる。ビ
デオアンプ１７の出力はタイミングゲート１８に
入力し、ここで前述の(3)式で示されるタイミング
にのみ信号をそのまま出力し、オシロスコープ２
３のＹ軸に入力する。すなわち、振動子T₁で受
信した信号はｔ_i-1，T₂で受信した信号はｔ_i-2，
……，Tiで受信した信号はt₀，……，Ｔ_i+jで受信
した信号はｔ_j，……の時間のみの出力をＹ軸に
入力するとオシロスコープ２３のＹ軸には腫瘍か
ら各振動子T₁，T₂，……，Ｔ_N方向に反射された
反射波強度に比例した信号が加えられる。Ｘ軸に
は走査線、すなわち第１図のθに対応した値を入
力することにより、オシロスコープ２３上にはθ
（Ｘ軸）に対する反射強度分布（Ｙ軸）が得られ
る。このような表示を仮にＤモードと呼ぶことに
する。(3)式のｔ_jの算出はマイクロコンピユータ
などにより容易に行なうことができる。腫瘍の大
きさは有限であるから、超音波ビームの方向を腫
瘍の中心にあてるだけでなく多少づらしながらそ
のときのＤモード表示の変化すなわち角度に対す
る反射強度の分布の変化を見ることによつても診
断に対する有益な情報が得られる。 On the other hand, when receiving data, first turn on the analog switch.
S ₁ is then sequentially switched to S ₂ , S ₃ , . . . for each rate pulse. By operating the AND gate 25 and the analog switch 28 in this manner, the ultrasound beam is emitted in a direction passing through the center of the tumor for each rate pulse, and the reflected ultrasound is transmitted through the transducers T ₁ and T for each rate pulse. ₂ , ..., _TN , passes through a preamplifier 27 and an adder circuit 15, and is detected by a demodulator 16 and a video amplifier 17, respectively.
amplified. In the delay circuit 24, a set of delay times are set for the transmitted pulse so that the ultrasound beam is focused on the tumor, and all are switched to zero immediately after the ultrasound pulse is emitted, that is, at the time of reception. The set of distance r from the transducer to the tumor and the delay time for focusing on that point has been found, and by writing this relationship into ROM, the set of delay times can be easily set. . The output of the video amplifier 17 is input to the timing gate 18, where the signal is output as is only at the timing shown by the above equation (3), and the oscilloscope 2
Input on the Y axis of 3. That is, the signal received by transducer T ₁ is t _i-1 , the signal received by T ₂ is t _i-2 ,
..., the signal received at Ti is t ₀ , ..., the signal received at T _i+j is t _j , and when the output of only the time of ... is inputted to the Y axis, the Y axis of the oscilloscope 23 shows each signal from the tumor to A signal proportional to the intensity of the reflected wave reflected in the direction of the transducers T ₁ , T ₂ , . . . , _TN is applied. By inputting the scanning line, that is, the value corresponding to θ in FIG.
A reflection intensity distribution (Y-axis) with respect to (X-axis) is obtained. This kind of display will be temporarily referred to as D mode. Calculation of t _j in equation (3) can be easily performed using a microcomputer or the like. Since the size of a tumor is finite, it is possible to not only direct the ultrasound beam to the center of the tumor, but also to slightly shift the direction of the ultrasound beam and observe changes in the D-mode display, that is, changes in the distribution of reflected intensity with respect to angle. Also, useful information for diagnosis can be obtained.

第１図では半円形の振動子列について述べてい
るが、円周上に振動子列を配列した第３図のよう
なものを作成し、乳腺の横断面（第１図と垂直な
面）を検査するようにしてもよい。 Although Fig. 1 describes a semicircular transducer array, we created something like Fig. 3 in which the transducer arrays were arranged on the circumference, and the cross section of the mammary gland (a plane perpendicular to Fig. 1) was created. may be inspected.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明による超音波診断装置の振動子
列の構造と被検体との関係および原理を示すため
の図、第２図は本発明の一実施例の回路構成図、
第３図は第１図の変形例を示す図である。１……超音波吸収体、２……媒体、３……乳
腺、１１……走査制御回路、１２……スイツチ切
換回路、１３……表示用走査回路、２０，２１…
…切換スイツチ、３０……モード切換器。 FIG. 1 is a diagram showing the relationship and principle between the structure of a transducer row and a subject in an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a modification of FIG. 1. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Ultrasonic absorber, 2...Medium, 3...Mammary gland, 11...Scanning control circuit, 12...Switch switching circuit, 13...Scanning circuit for display, 20, 21...
...Changing switch, 30...Mode switching device.

Claims

【特許請求の範囲】[Claims]

１超音波振動子を多数配列された振動子列を備
え、この振動子列のいずれかより超音波パルスを
生体中に発射しその反射波により生体内組織に関
する情報を得る超音波診断装置において、前記生
体内の所定部位へ超音波ビームを放射する振動子
を選択しこの振動子から前記所定部位へ超音波パ
ルスを放射する選択放射手段と、この放射された
超音波パルスにもとづく反射波の受信に供する振
動子を順次選択するスイツチ手段と、このスイツ
チ手段にて選択された振動子からの反射波を入力
し前記所定部位と各振動子との各々の距離に応じ
たタイミングにて前記反射波を出力するタイミン
グゲート手段と、このタイミングゲート手段から
出力される反射波及び前記スイツチ手段による選
択される振動子位置の情報にもとづいて反射波の
強度分布を表示する表示手段とを具備したことを
特徴とする超音波診断装置。1. In an ultrasonic diagnostic apparatus equipped with a transducer row in which a large number of ultrasonic transducers are arranged, ultrasonic pulses are emitted into a living body from one of the transducer rows and information about the tissues in the living body is obtained from the reflected waves, selective radiation means for selecting a transducer for emitting an ultrasonic beam to a predetermined region within the living body and emitting an ultrasonic pulse from the transducer to the predetermined region; and receiving a reflected wave based on the emitted ultrasonic pulse. a switch means for sequentially selecting the vibrators to be used; and a switch means for inputting the reflected waves from the vibrators selected by the switch means, and transmitting the reflected waves at timings corresponding to the respective distances between the predetermined portion and each vibrator. and display means for displaying the intensity distribution of the reflected wave based on the reflected wave output from the timing gate means and information on the transducer position selected by the switch means. Features of ultrasonic diagnostic equipment.