JPH058373B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH058373B2
JPH058373B2 JP59027997A JP2799784A JPH058373B2 JP H058373 B2 JPH058373 B2 JP H058373B2 JP 59027997 A JP59027997 A JP 59027997A JP 2799784 A JP2799784 A JP 2799784A JP H058373 B2 JPH058373 B2 JP H058373B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
difference value
zero
echo
density
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59027997A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60173463A (en
Inventor
Tadashi Fujii
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Terumo Corp filed Critical Terumo Corp
Priority to JP59027997A priority Critical patent/JPS60173463A/en
Publication of JPS60173463A publication Critical patent/JPS60173463A/en
Publication of JPH058373B2 publication Critical patent/JPH058373B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52023Details of receivers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 A 技術分野 本発明は超音波を物体に送信し、物体の内部か
らの反射超音波を受信して物体内部の音響特性を
測定する超音波測定装置の改良に係り、特に、物
体内部での超音波伝播に伴う周波数の変化を測定
し、物体の超音波減衰等の音響特性に関する情報
を提供する超音波測定装置に関する。
Detailed Description of the Invention Background of the Invention A Technical Field The present invention improves an ultrasonic measuring device that transmits ultrasonic waves to an object and receives reflected ultrasonic waves from inside the object to measure acoustic characteristics inside the object. In particular, the present invention relates to an ultrasonic measurement device that measures changes in frequency due to ultrasonic propagation inside an object and provides information regarding acoustic characteristics such as ultrasonic attenuation of the object.

B 先行技術とその問題点 超音波測定技術は現在、金属探傷、魚群探知、
医療診断分野等、広範囲にわたつて利用されてい
る。中でも医療用の超音波断層装置の最近の発展
は目をみはるものがある。超音波断層装置は原理
的にはパルスエコー法を用いており、生体内へ送
信された超音波パルスが生体内部の音響インピー
ダンスの異なる境界で反射する現象を利用して、
この反射波(エコー)を受信して、いわゆるBモ
ード法による断層像を表示するものである。
B. Prior art and its problems Ultrasonic measurement technology is currently used in metal flaw detection, fish detection,
It is used in a wide range of fields such as medical diagnosis. Among these, recent developments in medical ultrasonic tomography devices are remarkable. Ultrasonic tomography equipment basically uses the pulse-echo method, which takes advantage of the phenomenon in which ultrasound pulses transmitted into a living body are reflected at boundaries of different acoustic impedances inside the living body.
This reflected wave (echo) is received and a tomographic image is displayed using the so-called B-mode method.

従つてこのエコーには生体内部での超音波の減
衰情報、音響インピーダンス、音速等の情報が含
まれているにもかかわらず、現在、利用している
情報はエコーの振幅のみである。
Therefore, although this echo contains information such as the attenuation of the ultrasound inside the living body, acoustic impedance, and speed of sound, the only information currently being used is the amplitude of the echo.

具体的には、生体内の音速を一定と仮定し、生
体内の超音波伝播による減衰はいわゆるSTC回
路(Sensitivity Time Control)あるいはTGC
回路(Time Gain Control)と呼ばれる回路に
よつて任意的に補正をしたエコー振幅値で輝度変
調を行ない、ブラウン管に断層像として表示して
いるのみである。従つて得られた断層像は生体内
部の音響インピーダンスの不連続面の2次元的分
布を定性的に画像化しているにすぎず、必然的に
生体組織の位置や形に関する形態情報が、その利
用の中心となつている。しかし生体組織の特性で
ある超音波の減衰情報等の測定はなされていない
のが現状である。
Specifically, assuming that the speed of sound in the living body is constant, the attenuation due to ultrasound propagation in the living body is measured using the so-called STC circuit (Sensitivity Time Control) or TGC circuit.
Luminance modulation is performed using an echo amplitude value arbitrarily corrected by a circuit called a time gain control circuit, and the result is simply displayed as a tomographic image on a cathode ray tube. Therefore, the obtained tomographic image is only a qualitative image of the two-dimensional distribution of acoustic impedance discontinuities inside the living body, and morphological information regarding the position and shape of the living tissue is inevitably used. It is the center of However, at present, information such as ultrasound attenuation information, which is a characteristic of living tissues, has not been measured.

生体組織の減衰情報を得ようとする試みがいく
つか報告されている。しかし後で詳しく述べるよ
うに、エコー波形には生体組織中の伝播による減
衰と、音響インピーダスの異なる境界での反射強
度の2つの情報が含まれており、いずれも未知で
ある。したがつて厳密にこの2つの影響を区別し
て識別することは、今のところ極めて困難である
と言わざるを得ない。
Several attempts to obtain attenuation information of biological tissues have been reported. However, as will be described in detail later, the echo waveform contains two pieces of information: attenuation due to propagation in living tissue and reflection intensity at different boundaries of acoustic impedance, both of which are unknown. Therefore, it must be said that it is currently extremely difficult to strictly distinguish and identify these two effects.

反射強度が超音波の周波数に依存しないと仮定
した場合には、2つ以上の複数の周波数によつて
超音波エコーを同一部分について送受信し、エコ
ーの各周波数成分の音圧比を測定すれば、反射強
度の影響をなくして、減衰係数を求めることが可
能となる。このような仮定は超音波の波長に比べ
て十分大きな広がりをもつ界面、例えば平面反射
板の場合には成立する。しかし、実際の生体組織
では波長程度あるいはそれ以下の散乱体が存在す
ることがしばしばあるので、この仮定は生体組織
全体を考えたとき、必ずしも成立するとは限らな
い。
Assuming that the reflected intensity does not depend on the ultrasound frequency, if ultrasound echoes are transmitted and received in the same area using two or more multiple frequencies and the sound pressure ratio of each frequency component of the echoes is measured, It becomes possible to obtain the attenuation coefficient without the influence of the reflection intensity. Such an assumption holds true in the case of an interface that has a sufficiently large spread compared to the wavelength of the ultrasonic wave, such as a flat reflector. However, in actual living tissues, there are often scatterers of wavelengths or less, so this assumption does not necessarily hold true when considering the entire living tissue.

また生体組織のある部分で、反射強度がほぼ一
定であるという仮定をすれば、組織のその部分の
前後におけるエコー音圧の比はそのまま減衰係数
に比例すると考えられる。また、反射強度の周波
数依存性の関係を仮定し、3種類以上の周波数に
よつて超音波エコーを同一部分について送受信
し、エコーの各周波数成分の音圧から減衰係数を
求めるという試みも報告されている。
Furthermore, assuming that the reflection intensity is approximately constant in a certain part of the living tissue, the ratio of the echo sound pressures before and after that part of the tissue is considered to be directly proportional to the attenuation coefficient. Additionally, an attempt has been reported to assume a frequency-dependent relationship of reflection intensity, transmit and receive ultrasonic echoes in the same area using three or more types of frequencies, and calculate the attenuation coefficient from the sound pressure of each frequency component of the echoes. ing.

以上のように、いずれの場合も反射強度につい
てある仮定をし、単数あるいは複数の周波数成分
をもつ超音波を送受信することで、減衰係数を分
離して測定するという方法をとつている。
As described above, in each case, a method is used in which certain assumptions are made regarding the reflected intensity, and the attenuation coefficient is separated and measured by transmitting and receiving ultrasonic waves having one or more frequency components.

また、吸収と反射(散乱)情報を合わせた減衰
度を測定する試みもいくつか報告されている(特
開昭58−24824、特開昭57−179745)。さらに、減
衰度の周波数依存性を測定する試みもいくつか報
告されている(特開昭57−89858、特開昭57−
139326、特開昭57−209040)。
In addition, several attempts have been reported to measure the degree of attenuation that combines absorption and reflection (scattering) information (Japanese Patent Laid-Open Nos. 58-24824 and 1982-179745). Furthermore, some attempts to measure the frequency dependence of the attenuation degree have been reported (Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-89858,
139326, Japanese Unexamined Patent Publication No. 57-209040).

これらの報告は基本的には、生体組織の関心あ
る領域におけるエコー信号を良く知られたフーリ
エ解析等によつて周波数分析し、得られた周波数
スペクトラムを従来の断層像と併示しているもの
である。また、関心ある領域内での2つの点にお
けるスペクトラムの差を表示してこの関心領域内
の音響特性(減衰)の周波数依存性の情報を与え
られるものである。いずれにしても得られる情報
はスペクトラムであり、従来の断層像という画像
情報に比べてこれらのスペクトラムの形そのもの
の変化を捉えて、組織の性状診断を行うことは、
実際上困難と言わざるを得ないし、また組織の拡
がりに対するスペクトラムの分布を実時間で捉え
ることも困難であることが推測されよう。
These reports basically analyze the frequency of echo signals in areas of interest in biological tissue using well-known Fourier analysis, and show the resulting frequency spectrum together with conventional tomographic images. be. Furthermore, the difference between the spectra at two points within the region of interest can be displayed to provide information on the frequency dependence of acoustic characteristics (attenuation) within the region of interest. In any case, the information obtained is a spectrum, and compared to conventional image information such as tomograms, it is possible to diagnose tissue properties by capturing changes in the shape of these spectra.
It must be said that this is difficult in practice, and it can also be assumed that it is difficult to capture the spectrum distribution with respect to the spread of the tissue in real time.

また、多周波断層法によつて得られた異なつた
周波数の断層像の表示方式の一つとしてスペクト
ルカラー法と呼ばれている方法が良く知られてい
る。たとえばテレビジヨン学会編「不可視情報の
画像化(株)昭晃堂の第195〜196頁、日本超音波医学
会第28回研究発表会(1975.11.)の講演論文集の
28−27(第47〜48頁)および米国特許第4228804号
にその内容が報告されている。この方法は異なつ
た周波数によつて生体組織の減衰情報の周波数依
存性を捉えようとするものである。しかし、後で
詳しく述べるように、複数の周波数によつて得ら
れた各周波数毎の断層像を単に重畳表示している
にすぎず、この方法では減衰媒質(組織)の厚
さ、超音波探触子から測定しようとする対象の媒
質(組織)までの距離、および対象組織と探触子
の間にある他の組織の影響によつて元々同じ減衰
度の組織でも違つた減衰量として測定されるとい
う根本的な問題点をかかえている。
Furthermore, a method called a spectral color method is well known as one of the display methods for tomographic images of different frequencies obtained by multifrequency tomography. For example, pages 195-196 of ``Invisible Information Imaging Co., Ltd.'' edited by the Television Society, and Proceedings of the 28th Research Presentation of the Japanese Society of Ultrasonics in Medicine (November 1975).
28-27 (pages 47-48) and US Pat. No. 4,228,804. This method attempts to capture the frequency dependence of attenuation information of biological tissues using different frequencies. However, as will be explained in detail later, this method simply displays tomographic images for each frequency obtained using multiple frequencies, and this method does not allow for the thickness of the attenuating medium (tissue), Depending on the distance from the probe to the target medium (tissue) to be measured and the influence of other tissues between the target tissue and the probe, even tissues with originally the same attenuation may be measured as different amounts of attenuation. It faces the fundamental problem of

一方、減衰に関する情報を測定する方法とし
て、被測定物体からのエコー信号の振幅あるいは
強度を直接利用しないでそのスペクトル分布を分
析し、これより中心周波数を距離の関数として求
め、その微分係数又は差分係数から減衰情報を測
定しようとする方法が報告されている(特開昭57
−179745)。この報告では送信超音波のスペクト
ルはガウス分布と仮定し、さらにエコー信号もガ
ウス分布を保つているという仮定に基づいて減衰
傾斜を求めている。
On the other hand, as a method of measuring information regarding attenuation, the spectral distribution of the echo signal from the object to be measured is analyzed without directly using its amplitude or intensity, the center frequency is determined from this as a function of distance, and its differential coefficient or difference is A method for measuring attenuation information from coefficients has been reported (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1989-1999)
−179745). In this report, the attenuation slope is calculated based on the assumption that the spectrum of the transmitted ultrasonic wave has a Gaussian distribution and that the echo signal also maintains a Gaussian distribution.

また上記と同様な仮定に基づいて、エコー信号
のスペクトル分布を分析しないで直接エコー信号
列から、いわゆるゼロクロス法を用いて周波数に
対応した量(ゼロクロス密度:Zero Crossing
density)を測定し、この値を距離の関数として
表示する方法が報告されている。(1983年米国
ACADEMIC PRESS社から発行された
“ULTRASONIC IMAGING”第5巻第2号の
第95〜116頁に示されている。)この方法は、既に
述べたスペクトルカラー法と同様の問題点をかか
えている。
In addition, based on the same assumption as above, without analyzing the spectral distribution of the echo signal, a quantity corresponding to the frequency (zero crossing density: Zero Crossing
A method has been reported in which the density is measured and this value is displayed as a function of distance. (1983 USA
It is shown on pages 95-116 of "ULTRASONIC IMAGING" Vol. 5, No. 2, published by ACADEMIC PRESS. ) This method suffers from the same problems as the spectral color method mentioned above.

発明の目的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、
被測定物体からの超音波エコー信号の周波数成分
を近似的に測定することで、超音波伝播に伴う減
衰および反射散乱に関する情報を総合的に表示す
ることのできる超音波測定装置を提供することを
目的とする。
Purpose of the invention The present invention overcomes the drawbacks of the prior art,
An object of the present invention is to provide an ultrasonic measurement device that can comprehensively display information regarding attenuation and reflection scattering accompanying ultrasonic propagation by approximately measuring the frequency components of an ultrasonic echo signal from an object to be measured. purpose.

本発明によれば、超音波パルスを被測定物体に
送信し、被測定物体から反射された超音波エコー
信号を検出することによつて物体の音響特性を測
定する超音波測定装置は、被測定物体から反射さ
れた超音波エコー信号を受信する受信手段と、受
信した超音波エコー信号のゼロクロス密度を検出
するゼロクロス密度検出手段と、検出したゼロク
ロス密度の単位エコー受信時間毎の差分値を検出
する差分値検出手段と、差分値を可視画像として
表示する表示手段とを含む。
According to the present invention, an ultrasonic measurement device that measures the acoustic characteristics of an object by transmitting an ultrasonic pulse to the object to be measured and detecting an ultrasonic echo signal reflected from the object to be measured is provided. A receiving means for receiving an ultrasonic echo signal reflected from an object, a zero-crossing density detecting means for detecting a zero-cross density of the received ultrasonic echo signal, and a difference value of the detected zero-crossing density for each unit echo reception time. It includes a difference value detection means and a display means for displaying the difference value as a visible image.

差分値検出手段は、差分値をとる単位エコー受
信時間を外部から設定する手段と、複数のエコー
信号について単位エコー受信時間毎の差分値の加
算平均をとる差分値平均化手段とを有する。
The difference value detection means includes means for externally setting a unit echo reception time for taking a difference value, and difference value averaging means for taking an average of the difference values for each unit echo reception time for a plurality of echo signals.

表示手段は、差分値の正負符号に対応して異な
る色で表示するカラー表示手段を有する。
The display means includes a color display means that displays different colors corresponding to the positive and negative signs of the difference value.

発明の具体的説明および作用 以下、本発明を実施例によつて詳細に説明す
る。
Specific Description and Effects of the Invention The present invention will be described in detail below with reference to Examples.

第1図は本発明の原理を示す。被測定物体1に
探触子3から送信され、その中で反射されて探触
子3で受信された超音波によるエコー信号100
は従来のパルスエコー法による装置で得られるA
モード信号であり、既に対数増幅およびSTC補
正が行われたものを示す。このAモード信号10
0のある部分、たとえば101および102の周
波数についてのスペクトルは、曲線111およ
び112のように与えられる。このスペクトルは
一般には対数増幅処理前のAモード信号に例えば
ハミング・ウインドウ(Hamming Window)を
かけ、フーリエ変換を行えば得られるものであ
る。
FIG. 1 illustrates the principle of the invention. Echo signal 100 due to ultrasonic waves transmitted from the probe 3 to the object to be measured 1, reflected therein and received by the probe 3
is the A obtained with a conventional pulse-echo device.
This is a mode signal that has already undergone logarithmic amplification and STC correction. This A mode signal 10
The spectrum for a certain portion of 0, for example 101 and 102 frequencies, is given as curves 111 and 112. This spectrum is generally obtained by multiplying the A-mode signal before logarithmic amplification by, for example, a Hamming window and then performing Fourier transformation.

さて、生体等の被測定物体1からのエコー信号
100は、伝播による減衰とエコー発生部等での
発射・散乱という影響を受けて探触子3に受信さ
れる。すなわち、受信されたAモード信号には上
記の減衰情報と反射・散乱情報とが混つて含まれ
ているわけであるが、既に述べたようにこの2つ
の情報を厳密に分離することは現状では大変難し
い。
Now, the echo signal 100 from the object to be measured 1, such as a living body, is received by the probe 3 under the influence of attenuation due to propagation and emission and scattering at the echo generating section. In other words, the received A-mode signal contains a mixture of the above-mentioned attenuation information and reflection/scattering information, but as already mentioned, it is currently impossible to strictly separate these two pieces of information. It's very difficult.

しかしながら、現在までに動物実験および非臨
床的な生体組織片による実験等によつて、生体の
軟組織での減衰は周波数にほぼ比例していること
がある程度確認されている。すなわち減衰係数α
()は次式で表わされる。
However, to date, it has been confirmed to some extent through animal experiments and non-clinical experiments using biological tissue pieces that the attenuation in the soft tissue of a living body is approximately proportional to the frequency. That is, the damping coefficient α
() is expressed by the following formula.

α()=α0n n=1〜2 また反射・散乱係数については、あまり明確で
はないがやはり周波数の1〜2乗に比例すると言
われている。
α()=α 0 · n n=1 to 2 Although the reflection/scattering coefficient is not very clear, it is said that it is proportional to the 1st to 2nd power of the frequency.

このようにパルスエコーの生体等における伝播
は、周波数の1〜2乗に比例した減衰および反
射・散乱を受ける。従つてエコー信号100のう
ち、生体等の深部より戻つてきたエコー102
は、浅部のエコー101に比べて一般に、スペク
トルが変形することが多い。すなわち、概略の中
心周波数が同図に示すように0から0′に低い方
へシフトをし、又各周波数の振幅も減衰している
場合が多い。したがつて両者の差をとれば、差の
スペクトル113がこの間の被測定物体1の減衰
および反射・散乱を統合した周波数依存性を与え
るものである。
In this way, the propagation of pulse echoes in living organisms, etc. undergoes attenuation, reflection, and scattering proportional to the first to the second power of the frequency. Therefore, among the echo signals 100, the echoes 102 that have returned from deep within the living body, etc.
In general, the spectrum is often deformed compared to the shallow echo 101. That is, as shown in the figure, the approximate center frequency shifts downward from 0 to 0 ', and the amplitude of each frequency is often attenuated. Therefore, by taking the difference between the two, the difference spectrum 113 gives the frequency dependence that integrates the attenuation, reflection, and scattering of the object to be measured 1 during this period.

本発明では、従来のようにこのようなスペクト
ル分析を行い、これを表示するものではなく、も
つと直観的にこのようなスペクトルの変化に対応
した量を画像として展開しようとするものであ
る。すなわちエコー信号100の単位区間におけ
るゼロクロス密度を計測し、このゼロクロス密度
の変化分(微分あるいは差分)を輝度変調して画
像化しようとするものである。
The present invention does not perform such spectral analysis and display it as in conventional methods, but rather attempts to intuitively develop quantities corresponding to such spectral changes as an image. That is, the zero-crossing density in a unit section of the echo signal 100 is measured, and the variation (differential or difference) of this zero-crossing density is modulated in brightness to create an image.

このゼロクロス密度は第2図のように単位区間
200すなわち単位時間あたりのゼロクロスの回
数を与えるもので、例えば60回/10マイクロ秒と
すれば6回/1マイクロ秒すなわち約0.17マイク
ロ秒の平均間隔でゼロ交差している。従つて周期
はこの2倍の0.33マイクロ秒で周波数に換算すれ
ば、約3MHzとなる。
This zero crossing density gives the number of zero crossings per unit interval 200, that is, per unit time, as shown in Figure 2. For example, if it is 60 times/10 microseconds, the average interval is 6 times/1 microsecond, or about 0.17 microseconds. It crosses zero at Therefore, the period is 0.33 microseconds, which is twice this, and when converted into a frequency, it is approximately 3MHz.

仮にこの周波数が2.9MHzにシフトしたとする
と、ゼロクロス密度は58回/10マイクロ秒と変化
する。つまり、ゼロクロス密度はエコー信号の周
波数に比例する量であり、スペクトラム上では大
略の中心周波数に対応していると言えよう。
If this frequency were to shift to 2.9MHz, the zero crossing density would change to 58 times/10 microseconds. In other words, the zero-crossing density is a quantity proportional to the frequency of the echo signal, and can be said to roughly correspond to the center frequency on the spectrum.

第3図は本発明の実施例の1つであり、点線枠
30を除いた回路は従来のパルスエコーのBモー
ド装置の構成部分を示し、これは周知であるの
で、ここでは詳細な説明は省略する。
FIG. 3 shows one embodiment of the present invention, and the circuit excluding the dotted line frame 30 shows the components of a conventional pulse echo B-mode device, which is well known, so a detailed explanation will not be provided here. Omitted.

送信回路2によつて駆動された探触子3から発
した超音波は、被測定物体1の内部で一部反射さ
れ、超音波エコー信号として探触子3で受信され
る。その際、探触子3はコントロール回路11の
制御により走査部12によつて方位方向に走査さ
れる。受信された超音波エコー信号は、受信回路
4を通り、対数増幅回路5によつて対数増幅され
る。されはさらに、STC回路6によつてSTC補
正を受け、前述のエコー信号100として出力さ
れる。なお、本図面において信号とそれを運ぶリ
ードは同じ参照符号で示す。
The ultrasonic waves emitted from the probe 3 driven by the transmitting circuit 2 are partially reflected inside the object to be measured 1, and are received by the probe 3 as an ultrasonic echo signal. At this time, the probe 3 is scanned in the azimuth direction by the scanning section 12 under the control of the control circuit 11. The received ultrasonic echo signal passes through the receiving circuit 4 and is logarithmically amplified by the logarithmic amplifier circuit 5. The signal is further subjected to STC correction by the STC circuit 6 and outputted as the echo signal 100 described above. Note that in this drawing, signals and leads carrying them are indicated by the same reference numerals.

エコー信号100は、検波回路7で検波され、
デイジタル信号の形でメモリ8に蓄積される。こ
れはのちに、コントロール回路11に制御の下に
メモリ8から読み出され、ビデオ増幅器9を経て
CRTなどの表示部10に被測定物体1の可視断
層画像として表示される。
The echo signal 100 is detected by the detection circuit 7,
It is stored in the memory 8 in the form of a digital signal. This is later read out from the memory 8 under the control of the control circuit 11 and passed through the video amplifier 9.
It is displayed as a visible tomographic image of the object to be measured 1 on a display unit 10 such as a CRT.

ところで、STC回路6の出力は、ゼロクロス
密度の差分測定部30へ入力される。その入力
は、一方では遅延回路13によつて画素設定器2
0の指定による所定の時間だけ遅れた信号に、ま
た他方では直接、時間遅れのない信号に分けら
れ、各々の信号に対して遅延時間内でのエコー信
号のゼロクロス密度がゼロクロス検出部14およ
び15で測定される。すなわち第2図に示すよう
区間200が遅延時間に相当すると考えればよい
わけである。
Incidentally, the output of the STC circuit 6 is input to the zero-cross density difference measuring section 30. Its input is on the one hand transmitted to the pixel setter 2 by means of a delay circuit 13.
The signal is divided into a signal delayed by a predetermined time according to the designation of 0, and a signal without a direct time delay on the other hand. It is measured in In other words, it is sufficient to consider that the section 200 shown in FIG. 2 corresponds to the delay time.

詳しくは第4図な示すようにエコー信号100
について下段のエコー100aは、上段のエコー
100に対して区間200に相当する時間τだけ
遅延している。エコー信号100のある点110
は200だけ遅れた110の位置に来ている。そ
こで110から遅延時間τの間隔でエコー信号を
分けると120,130,140,…となる。上
段のエコー100と下段の遅延エコー100aの
対応をみると、130と120,140と130
…が各々対応していることになる。従つてここで
100aのエコー信号の120の区間のゼロクロ
ス密度ρ100a/120と100のエコー信号の130の
区間のゼロクロス密度ρ100/130の差をとれば、これ
は結局元のエコー信号100について120の区
間のゼロクロス密度ρ100/120と130の区間のゼロ
クロス密度ρ100/130との差分を測定したことにな
る。結局、エコー信号100の概略の中心周波数
のシフトを計算したことに相当するわけである。
For details, see the echo signal 100 as shown in Figure 4.
The echo 100a in the lower row is delayed by the time τ corresponding to the interval 200 with respect to the echo 100 in the upper row. A point 110 of the echo signal 100
is now at position 110, 200 behind. Therefore, if the echo signals are divided from 110 at intervals of delay time τ, they become 120, 130, 140, . . . . Looking at the correspondence between the echo 100 in the upper row and the delayed echo 100a in the lower row, 130 and 120, 140 and 130
...correspond to each other. Therefore, if we take the difference between the zero-crossing density ρ 100a/120 of the 120th interval of the 100a echo signal and the zero-crossing density ρ 100/130 of the 130th interval of the 100th echo signal, this will eventually become about the original echo signal 100. This means that the difference between the zero cross density ρ 100/120 in the section 120 and the zero cross density ρ 100/130 in the section 130 is measured. After all, this corresponds to calculating a shift in the approximate center frequency of the echo signal 100.

エコー信号100についで順次ゼロクロス密度
が測定され、この出力は次の加算メモリ16およ
び17へ入力され、遅延時間毎にゼロクロス密度
値が記憶される。すなわち第5図のように各々1
61,162,163…および171,172,
173…というゼロクロス密度値がメモリ16お
よび17内へ記憶される。原理的にはこれらの値
を使用して各々の差分値を減算部18で測定し、
すなわち171−161,172−162,17
3−163…、この値をメモリ19に蓄積する。
この差分値であるメモリ19の出力をビデオ増幅
器9に入力し、輝度変調することで表示部10へ
画像として展開すればよい。
The zero-crossing density of the echo signal 100 is sequentially measured, and this output is input to the next addition memories 16 and 17, where the zero-crossing density value is stored for each delay time. In other words, as shown in Figure 5, each
61, 162, 163... and 171, 172,
Zero crossing density values of 173... are stored in memories 16 and 17. In principle, each difference value is measured by the subtractor 18 using these values,
i.e. 171-161, 172-162, 17
3-163..., this value is stored in the memory 19.
The output of the memory 19, which is this difference value, may be input to the video amplifier 9, and the output may be developed as an image on the display unit 10 by performing brightness modulation.

このゼロクロス密度値の測定精度を高くするた
めに、すなわち統計的反動を小さくするために、
第6図に示したように走査方向(方位方向)50
0について平均をとる。つまり走査線複数本につ
いて平均をしたゼロクロス密度を算出するわけで
ある。深度方向502については、遅延時間20
0で区分された領域毎にゼロクロス密度が測定さ
れるので、走査方向500についてもほぼ同じ距
離200aになるように、平均する走査線の数を
選ぶ。このようにすれば画素300についてのゼ
ロクロス密度が平均的に測定できるわけである。
そのために加算メモリ16および17では、この
平均される走査線についてゼロクロス検出部14
および15で測定されたゼロクロス密度を順次加
算平均しながらメモリ内に記憶している。平均さ
れる走査線の最後の走査線からのゼロクロス密度
が測定され加算メモリ16および17に加算平均
された時点で、加算メモリ16および17の出力
は減算部18へ入力され、前記のように差分値が
測定されてメモリ19へ入力される。以降の走査
線についても同様な測定が行われ、結局最終的に
はメモリ19に第7図のように各画素毎にゼロク
ロス密度の差分値Δρijが記憶されるわけである。
In order to increase the measurement accuracy of this zero cross density value, that is, to reduce the statistical recoil,
As shown in FIG. 6, the scanning direction (azimuth direction) 50
Average about 0. In other words, the average zero-crossing density for multiple scanning lines is calculated. For the depth direction 502, the delay time is 20
Since the zero crossing density is measured for each area divided by 0, the number of scanning lines to be averaged is selected so that the distance 200a is approximately the same in the scanning direction 500. In this way, the zero cross density for the pixels 300 can be measured on average.
For this purpose, in the addition memories 16 and 17, the zero cross detection unit 14
The zero cross densities measured in steps 1 and 15 are sequentially averaged and stored in the memory. When the zero crossing densities from the last scan line of the scan lines to be averaged are measured and averaged in the addition memories 16 and 17, the outputs of the addition memories 16 and 17 are input to the subtraction unit 18, and the difference is calculated as described above. The value is measured and entered into memory 19. Similar measurements are performed for the subsequent scanning lines, and the zero cross density difference value Δρ ij is finally stored in the memory 19 for each pixel as shown in FIG.

メモリ19の内容は表示部10へ画像として展
開される。表示の方法は、従来のBモード像と並
べて1つの画面へ展開してもよいし、交互に表示
してもよい。またBモード像と本発明による像と
を各々異つた色で輝度変調をして重複表示するな
ど、種々の方法が考えられる。また画素の大きさ
は、目的に応じて外部より画素設定器20で可変
できるようにすると便利である。
The contents of the memory 19 are developed as an image on the display section 10. As for the display method, the images may be displayed on one screen side by side with the conventional B-mode image, or they may be displayed alternately. Furthermore, various methods can be considered, such as displaying the B-mode image and the image according to the present invention in an overlapping manner by modulating the brightness of each image in a different color. Furthermore, it is convenient if the pixel size can be changed externally using the pixel setter 20 depending on the purpose.

以上の説明はゼロクロス密度の差分値Δρijは正
の値をとる、すなわちエコー信号の中心周波数は
伝播に従つて低い方へシフトするという一般的現
象にもとづいた。しかし、伝播の途中に大きな散
乱体があり、この散乱強度が周波数の1〜2乗に
比例していると、高い周波数程大きな散乱をうけ
ることになる。この場合伝播減衰による中心周波
数の低周波数化よりもこの散乱によつて高い周波
数成分が増加する割合が、大きければ、結果的に
中心周波数が高い方へシフトする場合もあり得
る。例えばAcademic Press社のUltrasonic
Imaging第5巻、第95〜116頁(1983)のS.W.
Flax等の報告にもこの現像が記載されている。
The above explanation is based on the general phenomenon that the zero-crossing density difference value Δρ ij takes a positive value, that is, the center frequency of the echo signal shifts toward the lower side as it propagates. However, if there is a large scatterer in the middle of the propagation, and the scattering intensity is proportional to the 1st to 2nd power of the frequency, the higher the frequency, the greater the scattering will be. In this case, if the rate at which high frequency components increase due to this scattering is greater than the frequency reduction of the center frequency due to propagation attenuation, the center frequency may shift toward the higher side as a result. For example, Ultrasonic from Academic Press.
SW of Imaging Vol. 5, pp. 95-116 (1983)
This development is also described in the report by Flax et al.

従つて差分値Δρijの符号によつて表示を変化さ
せれば、このような現像の起つていることが表示
画像から定性的に把握できる、例えば差分値が正
の場合には青系統で表示し、負の場合には赤系統
で表示すれば、中心周波数が低い方へシフトして
いるのか、あるいは高い方へシフトしているのか
が直ちに判断でき、またその明るさの度合によつ
てシフトの大小も判別できるようにすればなお有
利である。
Therefore, by changing the display depending on the sign of the difference value Δρ ij , it is possible to qualitatively understand from the displayed image that such development has occurred. For example, if the difference value is positive, it is displayed in a blue color. However, if the value is negative, by displaying it in red, you can immediately determine whether the center frequency is shifting to a lower or higher direction, and you can also determine whether the center frequency is shifting to a lower or higher direction. It would be even more advantageous if the size of the image could also be determined.

ところで現実には超音波探触子3から例えば減
衰の極めて小さい水中に向けて送信された超音波
ビームは、その探触子3の開口および中心周波数
によつてその音場が変化することがよく知られて
いる。音場は近似的に第8図Aのようになり、ま
た中心軸上の強度は超音波探触子3からの距離X
によつて第8図Bに示すように変化する。なお同
Bの縦軸は最大強度I0に対する距離Xにおける相
対強度IX/I0を示している。本図より明らかなよ
うに、探触子3の近くはかなり複雑な音場(近距
離音場)を形成している。一方遠くの音場は遠距
離音場と呼ばれ、ほぼ球面波の音場を形成してい
る。
In reality, however, the sound field of an ultrasonic beam transmitted from the ultrasonic probe 3 toward, for example, water with extremely low attenuation often changes depending on the aperture and center frequency of the probe 3. Are known. The sound field is approximately as shown in Figure 8A, and the intensity on the central axis is determined by the distance from the ultrasound probe 3
It changes as shown in FIG. 8B. Note that the vertical axis of B indicates the relative intensity I x /I 0 at distance X with respect to the maximum intensity I 0 . As is clear from this figure, a fairly complex sound field (near field) is formed near the probe 3. On the other hand, the distant sound field is called the far sound field and forms a nearly spherical wave sound field.

実際のパルスエコーBモード装置では近距離音
場を使用することが多い。従つてエコー信号強度
を利用して何らかの定量的計測、例えば減衰係数
の測定等を行うときには、この音場特性を較正
し、測定値が使用した装置の音場特性に依存しな
いような普遍的な値にすることが極めて重要であ
る。
Practical pulse-echo B-mode devices often use a near-field sound field. Therefore, when performing some quantitative measurement using the echo signal strength, such as measuring the attenuation coefficient, it is necessary to calibrate this sound field characteristic so that the measured value does not depend on the sound field characteristics of the equipment used. It is extremely important to set a value.

本発明の場合にはエコー信号強度を利用した測
定ではないので、上記のような音場特性の較正は
不要である。しかし音場が変化する以上探触子3
からの距離によつてスペクトルが変化し、中心周
波数が変化することが予測され、またこのような
報告もある。従つて本発明では次の方法で音場変
化による中心周波数の変化を予め測定し、この値
で測定値を較正している。
In the case of the present invention, since measurement is not performed using echo signal strength, the above-described calibration of sound field characteristics is not necessary. However, as the sound field changes, probe 3
It is predicted that the spectrum will change depending on the distance from the center, and that the center frequency will change, and there are also reports of this. Therefore, in the present invention, the change in the center frequency due to the change in the sound field is measured in advance by the following method, and the measured value is calibrated using this value.

すなわち第9図のようにタンク1000中に脱
気水1100を満たし、この脱気水中に標準反射
体として例えば探触子3の面積に比べて充分大き
な面積の平面板(ステンレス等)1002を設け
る。この標準反射体1002からのエコー信号1
200のゼロクロス密度を探触子3と反射体10
02の距離の関数として測定する。これは例えば
第10図波形1300のようになる。この波形1
300のデータを予め装置の較正用メモリ22
(第3図)の中に記憶させておき、この標準ゼロ
クロス密度値で測定値を割り算をすることで較正
したものを最終値として表示部10へ展開する。
これらの演算はすべて第3図のメモリ19を使用
して実行する。
That is, as shown in FIG. 9, a tank 1000 is filled with degassed water 1100, and a flat plate (stainless steel or the like) 1002 having a sufficiently large area compared to the area of the probe 3 is provided as a standard reflector in the degassed water. . Echo signal 1 from this standard reflector 1002
Zero cross density of 200 between probe 3 and reflector 10
02 as a function of distance. This becomes, for example, a waveform 1300 in FIG. This waveform 1
300 data are stored in advance in the calibration memory 22 of the device.
(FIG. 3), and the measured value is calibrated by dividing it by this standard zero-crossing density value, and the final value is displayed on the display unit 10.
All of these operations are performed using memory 19 in FIG.

以上のように本発明では従来のようなエコー信
号のスペクトル分析という複雑で時間のかかる処
理を行わないで、比較的簡単な構成でエコー信号
のゼロクロス密度の差分を測定することで、従来
の装置では得られなかつた中心周波数の変化を近
似的に測定することができる。
As described above, the present invention measures the difference in zero-crossing density of echo signals with a relatively simple configuration without performing the complicated and time-consuming process of spectrum analysis of echo signals, which is required by conventional devices. It is possible to approximately measure changes in the center frequency that could not be obtained with the conventional method.

また本発明による測定は、従来のようにエコー
信号の振幅あるいは強度を基礎としていないの
で、エコー信号を対数増幅しSTC補正をした後
の信号に対して測定を行うことができる。したが
つて測定系のダイナミツク・レンジが小さくてよ
いこと、また得られた測定値は単なる計数値であ
るので、メモリの容量あるいは分解能(ビツト
数)も比較的小さいもので実用化できる。また測
定はリアルタイムで充分処理できるという利点も
有している。
Furthermore, since the measurement according to the present invention is not based on the amplitude or intensity of the echo signal as in the past, the measurement can be performed on a signal after logarithmically amplifying the echo signal and performing STC correction. Therefore, the dynamic range of the measurement system may be small, and since the measured values obtained are simply counted values, the memory capacity or resolution (number of bits) can be relatively small for practical use. It also has the advantage that measurements can be fully processed in real time.

本実施例ではリニア走査について説明を行つた
が、本発明は他のコンタクト・コンパウンド走
査、セクタ走査にも効果的に適用されることは言
うまでもない。
Although this embodiment has been described with respect to linear scanning, it goes without saying that the present invention can be effectively applied to other types of contact compound scanning and sector scanning.

発明の具体的効果 以上のように本発明によれば、被測定物体とく
に生体組織における超音波の伝播による減衰と反
射・散乱による減衰とによるエコー信号のスペク
トルの変化を代表する値としてゼロクロス密度の
微分または差分値を画像として展開することで、
従来の断層像では得られなかつたエコー信号の生
体組織による中心周波数の変化を表示画像におい
て直観的にリアルタイムで把えることができる。
Specific Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the zero cross density is used as a value representing the change in the spectrum of an echo signal due to the attenuation due to the propagation of ultrasound waves in the object to be measured, especially the living tissue, and the attenuation due to reflection and scattering. By developing the differential or difference value as an image,
Changes in the center frequency of echo signals due to biological tissue, which could not be obtained with conventional tomographic images, can be intuitively grasped in real time on the displayed image.

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

第1図および第2図は本発明の基本的原理を説
明する説明図、第3図は本発明による超音波測定
装置の実施例を示すブロツク図、第4図ないし第
7図は、第3図に示す実施例の動作説明に使用す
る説明図、第8図ないし第10図は、第3図の実
施例における超音波探触子の較正方法を示す説明
図である。 主要部分の符号の説明、3……超音波探触子、
5……対数増幅回路、8,19……メモリ、9…
…ビデオ増幅器、10……表示部、11……コン
トロール回路、13……遅延回路、14,15…
…ゼロクロス検出部、16,17……加算メモ
リ、18……減算部、20……画素設定器、22
……較正用メモリ、30……差分測定部。
1 and 2 are explanatory diagrams explaining the basic principle of the present invention, FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the ultrasonic measuring device according to the present invention, and FIGS. The explanatory diagrams used to explain the operation of the embodiment shown in the figure, FIGS. 8 to 10, are explanatory diagrams showing a method of calibrating the ultrasound probe in the embodiment of FIG. 3. Explanation of symbols of main parts, 3...Ultrasonic probe,
5... Logarithmic amplifier circuit, 8, 19... Memory, 9...
...Video amplifier, 10...Display unit, 11...Control circuit, 13...Delay circuit, 14, 15...
... Zero cross detection section, 16, 17 ... Addition memory, 18 ... Subtraction section, 20 ... Pixel setter, 22
...Calibration memory, 30...Difference measuring section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 超音波パルスを被測定物体に送信し、該被測
定物体から反射された超音波エコー信号を検出す
ることによつて該物体の音響特性を測定する超音
波測定装置において、該装置は、 前記被測定物体から反射された超音波エコー信
号を受信する受信手段と、 該受信手段からの超音波エコー信号を受けて該
エコー信号のゼロクロス密度を検出する第1のゼ
ロクロス密度検出手段と、 該第1のゼロクロス密度検出手段にて検出した
ゼロクロス密度を複数のエコー信号について加算
平均する第1の平均化手段と、 前記受信手段からの超音波エコー信号に単位エ
コー受信時間だけ遅延を与える遅延手段と、 該遅延手段からの超音波エコー信号を受けて該
エコー信号のゼロクロス密度を検出する第2のゼ
ロクロス密度検出手段と、 該第2のゼロクロス密度検出手段にて検出した
ゼロクロス密度を複数のエコー信号について加算
平均する第2の平均化手段と、 前記第1の平均化手段と前記第2の平均化手段
とにて平均化されたそれぞれのゼロクロス密度の
差分値を単位エコー受信時間毎に検出する差分値
検出手段と、 該差分値を可視画像として表示する表示手段で
あつて、該差分値の表示の際に該差分値の正負符
号に対応して異なる色で表示する表示手段とを有
することを特徴とする超音波測定装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載の超音波測定装
置において、該装置は、少なくとも前記遅延回路
および差分値検出手段に単位エコー受信時間を外
部から設定するための設定手段を有することを特
徴とする超音波測定装置。 3 特許請求の範囲第1項に記載の超音波測定装
置において、該装置は、差分値の画素の大きさを
目的に応じて外部より設定する画素設定手段を有
することを特徴とする超音波測定装置。 4 特許請求の範囲第1項に記載の超音波測定装
置において、該装置は、あらかじめ標準の媒質に
て測定された較正用のデータを記憶する記憶手段
を有し、前記差分値検出手段にて検出された差分
値を前記較正用のデータにて較正して前記表示手
段に表示することを特徴とする超音波測定装置。
[Claims] 1. An ultrasonic measurement device that measures acoustic characteristics of an object by transmitting ultrasonic pulses to the object and detecting ultrasonic echo signals reflected from the object. , the apparatus includes: a receiving means for receiving an ultrasonic echo signal reflected from the object to be measured; a first zero-crossing density for receiving the ultrasonic echo signal from the receiving means and detecting a zero-crossing density of the echo signal. a detection means; a first averaging means for adding and averaging the zero-crossing densities detected by the first zero-crossing density detecting means for a plurality of echo signals; a delay means for providing a delay; a second zero cross density detection means for receiving an ultrasonic echo signal from the delay means and detecting a zero cross density of the echo signal; and a zero cross detected by the second zero cross density detection means. a second averaging means that adds and averages the densities of a plurality of echo signals; and a unit echo, the difference value of each zero cross density averaged by the first averaging means and the second averaging means. A difference value detecting means for detecting each reception time; and a display means for displaying the difference value as a visible image, the difference value being displayed in different colors corresponding to the positive or negative sign of the difference value. 1. An ultrasonic measurement device comprising: display means. 2. The ultrasonic measurement device according to claim 1, characterized in that the device includes setting means for externally setting a unit echo reception time in at least the delay circuit and the difference value detection means. Ultrasonic measuring device. 3. The ultrasonic measuring device according to claim 1, characterized in that the device has a pixel setting means for externally setting the size of the pixel of the difference value according to the purpose. Device. 4. In the ultrasonic measuring device according to claim 1, the device has a storage means for storing calibration data measured in advance in a standard medium, and the difference value detecting means An ultrasonic measurement device characterized in that the detected difference value is calibrated using the calibration data and displayed on the display means.
JP59027997A 1984-02-18 1984-02-18 Ultrasonic measuring device Granted JPS60173463A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59027997A JPS60173463A (en) 1984-02-18 1984-02-18 Ultrasonic measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59027997A JPS60173463A (en) 1984-02-18 1984-02-18 Ultrasonic measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60173463A JPS60173463A (en) 1985-09-06
JPH058373B2 true JPH058373B2 (en) 1993-02-02

Family

ID=12236460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP59027997A Granted JPS60173463A (en) 1984-02-18 1984-02-18 Ultrasonic measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60173463A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2581075B2 (en) * 1987-05-21 1997-02-12 株式会社 日立メディコ Ultrasound diagnostic equipment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59122919A (en) * 1982-04-19 1984-07-16 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Method and device for determining characteristic of frequency region of wave

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59122919A (en) * 1982-04-19 1984-07-16 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Method and device for determining characteristic of frequency region of wave

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60173463A (en) 1985-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0154869B1 (en) Ultrasonic measurement apparatus
US6827686B2 (en) System and method for improved harmonic imaging
US6969353B2 (en) Contrast-agent enhanced color-flow imaging
EP0066343B1 (en) Method and apparatus for measuring ultrasonic attenuation characteristics
US11523774B2 (en) Tissue property estimation with ultrasound medical imaging
CN103648400B (en) Diagnostic ultrasound equipment and method
US4771786A (en) Ultrasonic method and apparatus for tissue characterization and imaging of nonlinear parameter
US20200146656A1 (en) Methods for ultrasound system independent attenuation coefficient estimation
US11529123B2 (en) Relative backscatter coefficient in medical diagnostic ultrasound
EP0139235A2 (en) Ultrasonic measurement method and apparatus therefor
US4511984A (en) Ultrasound diagnostic apparatus
JPH0467149B2 (en)
JPH0261254B2 (en)
US20230233187A1 (en) Additional diagnostic data in parametric ultrasound medical imaging
US4679565A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus using non-linear parameters of an organ
JP3431156B2 (en) Method and apparatus for ultrasonic scanning
JPH058373B2 (en)
JPH10314170A (en) Ultrasonic diagnostic device
US20240156441A1 (en) Tissue property estimation with ultrasound medical imaging
US20240046467A1 (en) Method and system for evaluating ultrasound data for the purpose of ultrasound attenuation estimation in a medium
JPS6083645A (en) Ultrasonic tomographic measuring method and apparatus
JP2574824B2 (en) Ultrasound diagnostic equipment
JPH0478298B2 (en)
JPS6029137A (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
JPH0425017B2 (en)