JP2001137240A - Apparatus and method for measuring ultrasonic wave - Google Patents

Apparatus and method for measuring ultrasonic wave

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JP2001137240A JP32673599A JP32673599A JP2001137240A JP 2001137240 A JP2001137240 A JP 2001137240A JP 32673599 A JP32673599 A JP 32673599A JP 32673599 A JP32673599 A JP 32673599A JP 2001137240 A JP2001137240 A JP 2001137240A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide new measuring and diagnostic techniques using ultrasonic waves. SOLUTION: An ultrasonic pulse beam is transmitted from a probe 10 and its echo is detected. An RF received signal obtained through simple conversion of the echo into an electric signal, or a brightness signal obtained through envelope detection of the RF signal, or a Doppler signal obtained through orthogonal detection of the RF signal, is embedded into an m-dimensional phase space by an attractor constructing portion 42 to construct an attractor. A feature value such as a correlation degree is extracted by a feature extracting portion 44 from the attractor and displayed on a display device 36, together with a conventional diagnostic image such as a B-mode image. The use of a gate such as a brightness signal gate 20 or an RF signal gate 30 enables a signal of a desired depth to be taken out of one beam signal and put to chaos analysis. Hence, a specific part can be selected from within a wide range and put to the chaos analysis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波を用いて生
体その他の被計測物体内部の状態を計測するための装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for measuring a state inside a living body or another object to be measured by using ultrasonic waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】医療分野で利用される超音波診断装置
は、超音波ビームを生体内に送波し、これに対する生体
内からのエコーを検知してこれを画像化する。電子走査
方式などにより断層画像をリアルタイム表示する装置が
広く普及しており、体内の非侵襲的な診断に大きな威力
を発揮している。
2. Description of the Related Art An ultrasonic diagnostic apparatus used in the medical field transmits an ultrasonic beam into a living body, detects an echo from the living body, and forms an image of the echo. 2. Description of the Related Art Devices for displaying a tomographic image in real time by an electronic scanning method or the like are widely used, and are exerting great power for noninvasive diagnosis of a body.

【0003】広く普及している超音波診断装置には、B
モードやMモードなどのようにエコーの強さを輝度変調
などで画像化するものと、カラードプラなどのように反
射体の運動によるエコーのドプラシフト成分を画像化す
るものとがあり、これら両者の機能を併せ持つ装置もよ
く用いられている。
[0003] Widely used ultrasonic diagnostic apparatuses include B
There are two types, one is to image the intensity of the echo by brightness modulation and the like like mode and M mode, and the other is to image the Doppler shift component of the echo due to the movement of the reflector like color Doppler. A device having both functions is also often used.

【0004】超音波診断装置は、リアルタイム画像の画
質向上や、画像からの血流量の算出その他の応用ソフト
ウエアの開発など、様々な面で進歩しつつある。
[0004] Ultrasound diagnostic apparatuses are making progress in various aspects, such as improving the quality of real-time images, calculating blood flow from the images, and developing other application software.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、超音波診
断装置の進歩は続いているが、開発の方向性がある程度
定まって来ており技術的に成熟に近づいている面もあ
る。これからの超音波診断装置の発展のためのブレーク
スルーが求められている。
As described above, although the progress of the ultrasonic diagnostic apparatus is continuing, the direction of development has been determined to some extent, and there is also the aspect that it is nearing technical maturity. There is a need for a breakthrough for the development of future ultrasonic diagnostic apparatuses.

【0006】また、生体の構造や動きなどの性状は、非
常に複雑且つ微妙であり、従来の超音波診断装置でその
ような複雑性が評価・診断の対象として十分に解析され
ていたかどうかには疑問がある。例えば、心臓に軽い異
常が起こった場合の動きの変化などは、リアルタイム画
像で見ていては判断が難しい場合が多く、血流量などの
マクロな計測量で評価しようとしても検出できない場合
もある。そのような複雑微妙な性状を的確に分析できる
計測技術が求められている。
Moreover, the structure and movement of the living body are very complicated and delicate, and it is difficult to determine whether such complexity has been sufficiently analyzed as an object of evaluation and diagnosis by a conventional ultrasonic diagnostic apparatus. Has doubts. For example, it is often difficult to judge a change in motion when a slight abnormality occurs in the heart by looking at a real-time image, and it may not be detected even if an attempt is made to evaluate it with a macro measured amount such as blood flow. There is a need for a measurement technique that can accurately analyze such complicated and delicate properties.

【0007】以上、医療分野で用いられる超音波診断装
置を例にとってその問題を説明したが、機械の動きの挙
動などを超音波で計測する場合も、そのような問題を解
決することには大きな意義がある。
The problem has been described above by taking an ultrasonic diagnostic apparatus used in the medical field as an example. However, even when measuring the behavior of a machine using ultrasonic waves, it is very important to solve such a problem. it makes sense.

【0008】本発明は、このような見地に立ってなされ
たものであり、超音波を用いた従来にない新たな計測・
解析のための装置を提供することを目的とする。
[0008] The present invention has been made in view of such a viewpoint, and a new measurement / measurement using an ultrasonic wave which has not existed in the past.
An object is to provide a device for analysis.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】発明者らは、心臓等の診
断対象を超音波診断装置で診断したときの受信信号に対
しカオス解析手法を適用して解析を行った結果、受信信
号の時系列がカオスであることを発見した。そして、そ
の受信信号のカオス的な特徴、例えばアトラクタや相関
次元(フラクタル次元)、リアプノフ指数などが、診断
対象の状態変化に応じて変化することを確認した。本発
明は、このような知見に基づきなされたものであり、超
音波計測装置で得られた受信信号にカオス解析処理を施
すことにより、診断対象のカオス的な特徴を求め、これ
を診断のための情報として提示する。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have performed analysis by applying a chaos analysis method to a received signal when an object to be diagnosed, such as a heart, is diagnosed by an ultrasonic diagnostic apparatus. We discovered that the sequence was chaotic. Then, it was confirmed that the chaotic features of the received signal, for example, attractor, correlation dimension (fractal dimension), Lyapunov exponent, etc., change according to the state change of the diagnosis target. The present invention has been made based on such knowledge, and by performing chaos analysis processing on a received signal obtained by an ultrasonic measurement device, a chaotic characteristic of a diagnosis target is obtained, and this is used for diagnosis. As information.

【0010】本発明に係る超音波計測装置は、被計測物
体内に超音波を送波し、被計測物体を透過した超音波又
は被計測物体内で反射された超音波を受波する送受波手
段と、前記送受波手段の受信信号に対してカオス解析処
理を施すカオス解析手段と、前記カオス解析手段の解析
結果を出力する出力手段とを有することを特徴とする。
An ultrasonic measuring apparatus according to the present invention transmits and receives an ultrasonic wave into an object to be measured and receives an ultrasonic wave transmitted through the object to be measured or an ultrasonic wave reflected in the object to be measured. Means, a chaos analysis means for performing a chaos analysis process on a reception signal of the transmission / reception means, and an output means for outputting an analysis result of the chaos analysis means.

【0011】カオス解析手段が行うカオス解析処理に
は、例えば信号を相空間に埋め込んでアトラクタを構築
する処理や、そのアトラクタから相関次元(フラクタ
ル)やリアプノフ指数などの特徴量を求める処理などが
ある。解析対象となる送受波手段の受信信号には、例え
ば超音波診断装置の場合の高周波(RF)の受信信号が
ある。この他にもRF受信信号に包絡線検波や直交検波
等の信号処理を施して得た信号や、それら検波結果から
生成した画像の画素値なども、解析対象の受信信号の概
念に含まれる。カオス解析処理の結果は、画面表示その
他の方式で出力され、ユーザに提供される。
The chaos analysis process performed by the chaos analysis means includes, for example, a process of constructing an attractor by embedding a signal in a phase space and a process of obtaining a feature quantity such as a correlation dimension (fractal) and a Lyapunov exponent from the attractor. . The reception signal of the transmission / reception means to be analyzed includes, for example, a high-frequency (RF) reception signal in the case of an ultrasonic diagnostic apparatus. In addition, the concept of the received signal to be analyzed includes a signal obtained by performing signal processing such as envelope detection and quadrature detection on the RF reception signal, and a pixel value of an image generated from the detection result. The result of the chaos analysis processing is output by screen display or another method and provided to the user.

【0012】好適な態様では、アトラクタやその特徴量
などの正常値などの参照情報を予め本装置に登録してお
き、実際の計測で得たアトラクタ等をその参照情報と比
較することにより、計測対象の異常判定を行うことがで
きる。
In a preferred embodiment, reference information such as a normal value such as an attractor and its characteristic amount is registered in the present apparatus in advance, and the attractor obtained by actual measurement is compared with the reference information to perform measurement. The target can be determined to be abnormal.

【0013】また、別の好適な態様では、カオス解析処
理を、一定時間間隔ごと等、時間を追って順次行い、そ
の解析結果の経時変化を一覧表示したり、あるいはその
経時変化の特徴を表す評価値(例えば相関次元の変化の
傾きなど)を求めたり、などの経時変化解析を行う。こ
の態様によれば、負荷その他の影響を加えた後の被計測
物体の変化などをカオスの観点から解析することができ
る。なお、解析結果の一覧表示には、例えば各時点での
アトラクタの一覧表示や、各時点での相関次元の値の変
化を表すグラフなどが含まれる。
In another preferred embodiment, the chaos analysis processing is sequentially performed with time, for example, at regular time intervals, and a change over time of the analysis result is displayed in a list, or an evaluation showing characteristics of the change over time is performed. A value (for example, a gradient of a change in the correlation dimension) is obtained, and a time-dependent change analysis is performed. According to this aspect, it is possible to analyze, for example, a change in the measured object after applying a load or other influence from the viewpoint of chaos. Note that the analysis result list display includes, for example, a list display of attractors at each time point, a graph representing a change in the value of the correlation dimension at each time point, and the like.

【0014】また、本発明に係る超音波計測装置は、超
音波パルスを被計測物体内に送波して被計測物体内から
のエコーを受波する送受波手段と、前記送受波手段の受
信信号の時系列の中から、予め設定された範囲に対応す
る信号を取り出す信号抽出手段と、前記信号抽出手段で
抽出された範囲の信号に対してカオス解析処理を施すカ
オス解析手段と、前記カオス解析手段の解析結果を出力
する出力手段とを有することを特徴とする。
Further, the ultrasonic measuring apparatus according to the present invention comprises: a transmitting / receiving means for transmitting an ultrasonic pulse into an object to be measured and receiving an echo from within the object to be measured; Signal extraction means for extracting a signal corresponding to a preset range from a time series of signals; chaos analysis means for performing chaos analysis processing on signals in the range extracted by the signal extraction means; Output means for outputting the analysis result of the analysis means.

【0015】この構成では、超音波パルスを被計測物体
内に送波し、そのエコーを検出する。送信波をパルス波
としたことにより、距離分解能が得られる。すなわち、
被計測物体内の音速(これは被計測物体の材質から分か
る)から、目標とする深さ(送受波手段からの距離)に
超音波が到達し、そこで反射して戻ってくるまでの時間
が分かるので、ゲート回路などの信号抽出手段によりそ
の時間の前後の間だけ受信信号を取り出すことができ
る。抽出した所望の深さ範囲の信号に対してカオス解析
処理を施すことにより、その範囲の診断部位のカオス特
徴を求めることができる。このように、この構成によれ
ば、所望の範囲の部位のカオス特徴を求めることができ
る。なお、この信号抽出の範囲は、最も小さい場合とし
ては1つの点の場合も考えられる。1パルス当たりの信
号抽出の範囲が小さい場合には、各パルス送信毎に得ら
れたその範囲の信号を連結して1つの時系列信号と捉
え、カオス解析処理を適用することもできる。これによ
り、十分な長さの信号に対してカオス解析を行うことが
できる。
In this configuration, an ultrasonic pulse is transmitted into the object to be measured, and its echo is detected. By using a pulse wave as the transmission wave, a distance resolution can be obtained. That is,
From the speed of sound in the object to be measured (this is known from the material of the object to be measured), the time it takes for the ultrasonic wave to reach the target depth (distance from the transmitting and receiving means) and to reflect and return there Therefore, the received signal can be extracted only before and after the time by the signal extracting means such as the gate circuit. By performing the chaos analysis processing on the extracted signal in the desired depth range, the chaos feature of the diagnostic site in the range can be obtained. As described above, according to this configuration, it is possible to obtain a chaotic feature of a portion in a desired range. It should be noted that the range of the signal extraction may be one point as the smallest case. When the range of signal extraction per pulse is small, signals in that range obtained for each pulse transmission are concatenated and regarded as one time-series signal, and chaos analysis processing can be applied. Thereby, chaos analysis can be performed on a signal having a sufficient length.

【0016】この構成の好適な態様は、前記受信信号を
用いて前記被計測物体内各部の超音波反射特性を表す計
測画像を生成して表示する計測画像表示手段と、前記計
測画像に関連付けて前記信号抽出手段の抽出対象の範囲
の指定を受け付けて前記信号抽出手段に設定する範囲設
定手段とを備える。
According to a preferred aspect of the present invention, there is provided a measurement image display means for generating and displaying a measurement image representing an ultrasonic reflection characteristic of each portion in the object to be measured using the reception signal, Range setting means for receiving the designation of the range to be extracted by the signal extracting means and setting the range in the signal extracting means.

【0017】超音波反射特性には、反射の強さ(エコー
強度)だけでなく、血流その他の運動体速度によるドプ
ラシフトなども含まれる。この態様では、超音波診断装
置におけるBモード断層像などの計測画像上で解析対象
としたい部位を指定できるので、解析したい範囲を的確
に指定することができる。
The ultrasonic reflection characteristics include not only the intensity of the reflection (echo intensity) but also the Doppler shift due to the blood flow and the speed of the moving body. In this aspect, since a part to be analyzed can be specified on a measurement image such as a B-mode tomographic image in the ultrasonic diagnostic apparatus, a range to be analyzed can be specified accurately.

【0018】このようにして指定した範囲についてのカ
オス解析結果を、計測画像の対応位置に重畳表示するこ
とにより、どの部位の解析結果かが一目で理解できる。
By superimposing and displaying the chaos analysis result for the specified range in the corresponding position of the measurement image in this way, it is possible to understand at a glance which site is the analysis result.

【0019】また、信号抽出手段で、複数の範囲につい
ての信号を抽出し、それぞれについてカオス解析を行っ
てその結果を計測画像上に重畳して表示すれば、被計測
物体各部のカオス特徴の分布が表示できる。
The signal extraction means extracts signals for a plurality of ranges, performs chaos analysis on each of them, and superimposes and displays the results on a measurement image. Can be displayed.

【0020】また、本発明に係る超音波計測方法は、プ
ローブにより被計測物体内に対して超音波パルスを送受
波し、このときの受信信号から前記被計測物体内各部の
超音波反射特性を表す計測画像を生成して表示するステ
ップと、前記計測画像上でカオス解析の対象範囲の指定
を受け付けるステップと、指定された前記対象範囲を含
む範囲についての前記プローブの受信信号から前記対象
範囲に対応する信号を抽出するステップと、抽出された
前記対象範囲の信号に対してカオス解析処理を行うステ
ップとを含む。
In the ultrasonic measuring method according to the present invention, an ultrasonic pulse is transmitted / received to / from an object to be measured by a probe, and an ultrasonic reflection characteristic of each part in the object to be measured is determined from a received signal at this time. Generating and displaying a measurement image to be represented, and receiving a designation of a target range for chaos analysis on the measurement image; and receiving the probe from a received signal for the range including the specified target range to the target range. Extracting a corresponding signal; and performing a chaos analysis process on the extracted signal in the target range.

【0021】この方法によれば、計測画像上で指定した
範囲についてカオス解析を行い、その結果を得ることが
できる。
According to this method, chaos analysis can be performed for a specified range on the measurement image, and the result can be obtained.

【0022】なお、本発明は、医療分野だけでなく、内
部が超音波で検出可能な被計測物体一般の測定、診断な
どにも適用できる。
The present invention can be applied not only to the medical field, but also to the measurement and diagnosis of general objects to be measured whose inside can be detected by ultrasonic waves.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態(以下
実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described below with reference to the drawings.

【0024】以下、本発明を、医療分野で利用される超
音波診断装置に適用した場合の実施形態を説明する。図
1は、本実施形態の超音波診断装置の構成例を示す機能
ブロック図である。この構成において、プローブ10
は、被検体に対して超音波の送受波を行うための装置で
あり、超音波振動子のアレイを含む。送信ビームフォー
マ12は、プローブ10の各振動子に対してそれぞれ適
切な遅延量を与えた駆動パルスを供給することにより、
プローブ10の振動子アレイから発せられる送信超音波
パルスを指向性のあるビームとする。プローブ10の各
振動子は、この超音波パルスビームに対する被検体内部
からのエコーを受信し、電気的な受信信号に変換する。
各振動子の各受信信号は受信ビームフォーマ14により
整相加算されて、受信ビームに対応する1つの受信信号
となる。制御器50は、超音波診断装置各部を総合的に
制御するためのものであり、送信ビームフォーマ12及
び受信ビームフォーマ14はこの制御器50からの制御
に従って上記の処理を実行する。送信ビームフォーマ1
2及び受信ビームフォーマ14を制御することにより、
送信ビーム及び受信ビームを形成するとともに、これら
ビームを例えば所定の面に沿って2次元的に走査する。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an ultrasonic diagnostic apparatus used in the medical field will be described. FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration example of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present embodiment. In this configuration, the probe 10
Is an apparatus for transmitting and receiving ultrasonic waves to and from a subject, and includes an array of ultrasonic transducers. The transmission beamformer 12 supplies a drive pulse with an appropriate delay amount to each transducer of the probe 10,
The transmitted ultrasonic pulse emitted from the transducer array of the probe 10 is converted into a directional beam. Each transducer of the probe 10 receives an echo from the inside of the subject with respect to the ultrasonic pulse beam and converts the echo into an electrical reception signal.
Each reception signal of each transducer is subjected to phasing and addition by the reception beam former 14, and becomes one reception signal corresponding to the reception beam. The controller 50 is for comprehensively controlling each section of the ultrasonic diagnostic apparatus, and the transmission beamformer 12 and the reception beamformer 14 execute the above processing according to the control from the controller 50. Transmit beamformer 1
2 and the receive beamformer 14 by controlling
A transmission beam and a reception beam are formed, and these beams are two-dimensionally scanned, for example, along a predetermined plane.

【0025】受信ビームフォーマ14から出力される受
信信号は、包絡線検波器16、直交検波器18及びRF
信号ゲート30に供給される。包絡線検波器16は、受
信信号に対数圧縮を施した上で包絡線検波を行う。包絡
線検波器16の出力は、受信エコーの強度を表し、Bモ
ードやMモード等の表示のための輝度信号として用いら
れる。B・Mモード信号処理回路26は、この輝度信号
に基づき、Bモード断層画像やMモード画像を生成し、
その画像データをDSC(ディジタルスキャンコンバー
タ)34に書き込む。
The reception signal output from the reception beamformer 14 includes an envelope detector 16, a quadrature detector 18, and an RF
The signal is supplied to the signal gate 30. The envelope detector 16 performs logarithmic compression on the received signal and then performs envelope detection. The output of the envelope detector 16 indicates the intensity of the received echo, and is used as a luminance signal for displaying a B mode, an M mode, or the like. The B / M mode signal processing circuit 26 generates a B mode tomographic image or an M mode image based on the luminance signal,
The image data is written into a DSC (digital scan converter) 34.

【0026】直交検波器18は、受信ビームフォーマ1
4から入力された受信信号を2つのミキサに加え、プロ
ーブ10の送信周波数と同じ周波数で位相が互いに90
°異なる2つの参照周波数と混合する。直交検波出力
は、エコーのドプラシフトの情報を含んでいる。カラー
ドプラ信号演算処理部28は、この直交検波出力に対し
てフィルタリングや自己相関演算などの周知のカラード
プラ演算処理を行い、その結果をDSC34に入力す
る。
The quadrature detector 18 receives the beamformer 1
4 is applied to two mixers, and the phases are mutually equal at the same frequency as the transmission frequency of the probe 10.
° Mix with two different reference frequencies. The quadrature detection output includes information on the Doppler shift of the echo. The color Doppler signal operation processing unit 28 performs a known color Doppler operation such as filtering and autocorrelation operation on the quadrature detection output, and inputs the result to the DSC 34.

【0027】直交検波器18の出力は、上記カラードプ
ラ演算処理の他、特定サンプル点の血流スペクトルを得
るためにスペクトルドプラ処理に供される。このスペク
トルドプラ処理では、まず直交検波器18のI,Q出力
はそれぞれサンプルゲート22a、22bを通される。
サンプルゲート22a、22bには、断層像1フレーム
のうちの何番目のビームのどの深さ範囲の信号を抽出す
るかが予め設定されている。サンプルゲート22a、2
2bは、入力される直交検波出力のうち、この設定され
た範囲の信号のみを取り出す。各サンプルゲート22
a、22bのゲート範囲の設定は、ユーザが操作パネル
52から行うことができ、このゲート範囲は制御器50
に設定され、制御器50はその設定に応じてゲート信号
をサンプルゲート22a、22bに供給し、各サンプル
ゲートはそのゲート信号に応じて入力信号をゲートす
る。各サンプルゲート22a、22bで取り出された信
号は、それぞれ帯域通過フィルタ24a、24bに通さ
れ、これにより血管壁などの低速部分の反射信号の成分
が除去される。スペクトルドプラ信号演算処理部32
は、このフィルタ出力に対して高速フーリエ変換を施
し、その周波数分析結果である血流パワースペクトルの
画像をDSC34に書き込む。
The output of the quadrature detector 18 is subjected to spectral Doppler processing to obtain a blood flow spectrum at a specific sample point in addition to the above-described color Doppler operation processing. In this spectral Doppler processing, first, the I and Q outputs of the quadrature detector 18 are passed through sample gates 22a and 22b, respectively.
In the sample gates 22a and 22b, it is set in advance which signal of which beam in one frame of the tomographic image is to be extracted in which depth range. Sample gate 22a, 2
2b extracts only the signal in the set range from the input quadrature detection output. Each sample gate 22
The user can set the gate ranges of the a and 22b from the operation panel 52.
The controller 50 supplies a gate signal to the sample gates 22a and 22b according to the setting, and each sample gate gates the input signal according to the gate signal. The signals extracted by the sample gates 22a and 22b are passed through band-pass filters 24a and 24b, respectively, whereby the components of the reflected signal at a low speed portion such as a blood vessel wall are removed. Spectral Doppler signal processing unit 32
Performs a fast Fourier transform on this filter output, and writes an image of a blood flow power spectrum as a frequency analysis result in the DSC 34.

【0028】DSC34は、書き込まれたBモード画
像、Mモード画像、カラードプラ画像及びパワースペク
トル画像を、表示装置36の表示走査に同期して読み出
し、D/A変換して表示装置36に供給する。これによ
り、表示装置36に、Bモード断層画像やカラードプラ
画像などの診断画像が表示される。
The DSC 34 reads out the written B-mode image, M-mode image, color Doppler image and power spectrum image in synchronization with the display scanning of the display device 36, performs D / A conversion, and supplies it to the display device 36. . Thereby, a diagnostic image such as a B-mode tomographic image or a color Doppler image is displayed on the display device 36.

【0029】以上説明したBモード画像、カラードプラ
画像等の診断画像形成のための構成は、従来周知の一般
的な構成と同様のものを用いることができる。
The configuration for forming a diagnostic image such as a B-mode image and a color Doppler image described above can be the same as a conventionally known general configuration.

【0030】次に、本実施形態の特徴であるカオス解析
のための構成について説明する。本実施形態の装置は、
受信ビームフォーマ14から出力される高周波(RF)
の受信信号、B・Mモード画像形成に用いられる輝度信
号、及びスペクトルドプラ処理に用いるドプラ信号に対
してカオス解析処理を行う機能を有している。いずれの
信号に対してカオス解析処理を行うかは、切換器40で
切り換えることができる。どの信号を解析対象とするか
は、例えば解析したい対象部位/組織の特性に応じて選
べばよい。例えば血流についてのカオス解析が行いたい
場合は、ドプラ信号を選択すればよい。同じ部位でも、
用いる信号を切り換えれば、当該部位についての異なっ
た観点からの性状情報が得られる可能性がある。
Next, a configuration for chaos analysis which is a feature of the present embodiment will be described. The device of the present embodiment is:
High frequency (RF) output from the reception beam former 14
Has a function of performing a chaos analysis process on the received signal, the luminance signal used for the BM mode image formation, and the Doppler signal used for the spectrum Doppler process. Which signal is subjected to the chaos analysis processing can be switched by the switch 40. Which signal is to be analyzed may be selected, for example, according to the characteristics of the target site / tissue to be analyzed. For example, when it is desired to perform a chaos analysis on a blood flow, a Doppler signal may be selected. Even in the same part,
If the signal to be used is switched, there is a possibility that property information from a different point of view for the site is obtained.

【0031】また、本実施形態では、これら解析対象の
信号のうち、所望の部位の信号のみを取り出してカオス
解析を行う機構を備えている。RF信号ゲート30や輝
度信号ゲート20などがそのための機構である。これら
ゲート30及び20には、スペクトルドプラ処理のため
のサンプルゲート22a、22bと同様、断層像1フレ
ームの信号のうち、どのビームのどの深さ範囲の信号を
抽出すべきかが予め設定されている。したがって、RF
信号ゲート30は受信ビームフォーマ14から出力され
たRFの受信信号を、輝度信号ゲート20は包絡線検波
器16から出力された輝度信号を、それぞれゲートし、
予め設定された範囲の信号のみを取り出して後段に出力
する。RF信号ゲート30、輝度信号ゲート20のゲー
ト範囲は、サンプルゲート22a、22bと同様、操作
パネル52からのユーザ入力に応じて制御器50に設定
され、制御器50はこの設定に応じてゲート20又は3
0を制御する。
Further, in the present embodiment, a mechanism for extracting only a signal of a desired part from among the signals to be analyzed and performing a chaos analysis is provided. The RF signal gate 30 and the luminance signal gate 20 are mechanisms for that purpose. In the gates 30 and 20, as with the sample gates 22a and 22b for spectral Doppler processing, it is set in advance which signal of which beam and which depth range should be extracted from the signal of one frame of the tomographic image. . Therefore, RF
The signal gate 30 gates the RF reception signal output from the reception beam former 14, and the luminance signal gate 20 gates the luminance signal output from the envelope detector 16, respectively.
Only signals within a preset range are extracted and output to the subsequent stage. The gate ranges of the RF signal gate 30 and the luminance signal gate 20, like the sample gates 22a and 22b, are set in the controller 50 in response to a user input from the operation panel 52, and the controller 50 sets the gate 20 in accordance with this setting. Or 3
Control 0.

【0032】このように、予め設定した範囲の信号のみ
を抽出して後段のカオス解析処理に渡す機構を設けたこ
とにより、所望部位のカオス的特徴を求めることができ
る。なお、このようなゲートを設けず、例えば1ビーム
分の信号全体、又は1フレーム(画面)分の信号全体に
対してカオス解析を施すことでも、その範囲全体につい
ての何らかのカオス的特徴を求めることももちろん可能
である。これに加え、本実施形態のようにゲートを設け
てカオス解析対象部位の限定を可能としたことで、その
部位のカオス特徴を弁別してより精密に解析できる。
As described above, by providing a mechanism for extracting only a signal in a predetermined range and transferring the signal to a subsequent chaos analysis process, a chaotic feature of a desired portion can be obtained. It is to be noted that, even if a chaos analysis is performed on the entire signal for one beam or the entire signal for one frame (screen) without providing such a gate, it is also possible to obtain some chaotic features for the entire range. Of course, it is possible. In addition, by providing a gate to limit the chaos analysis target site as in the present embodiment, the chaos characteristics of the site can be discriminated and analyzed more precisely.

【0033】以上、RF受信信号及び輝度信号につい
て、所望範囲の信号を取り出すゲートを備えた旨を説明
したが、もう一つのカオス解析対象であるドプラ信号に
ついては、スペクトルドプラ処理のためのサンプルゲー
ト22a、22bで既に所定の範囲の信号が抽出されて
いるので、新たにゲート手段を設ける必要はない。すな
わち、超音波診断装置はスペクトルドプラ処理機能を備
えていることが多く、そのような超音波診断装置であれ
ば、スペクトルドプラ処理のためのゲートをカオス解析
のためのゲートとして兼用することができる。なお、切
換器40には、サンプルゲート22a、22bの出力そ
のものではなく、帯域通過フィルタ24a、24bを通
過した成分のみが入力される。これは、注目する血流に
係る信号成分についてカオス解析を行うためである。な
お、帯域通過フィルタ24a、24bの通過帯域を低い
帯域に切り換えれば、低速な体組織の動きに関するカオ
ス解析も可能である。
As described above, a gate for extracting a signal in a desired range is provided for an RF reception signal and a luminance signal. However, for a Doppler signal which is another object of chaos analysis, a sample gate for spectral Doppler processing is provided. Since signals in a predetermined range have already been extracted at 22a and 22b, it is not necessary to newly provide a gate means. That is, an ultrasonic diagnostic apparatus often has a spectral Doppler processing function, and with such an ultrasonic diagnostic apparatus, a gate for spectral Doppler processing can also be used as a gate for chaos analysis. . The switch 40 receives only the components that have passed through the band-pass filters 24a and 24b, not the outputs of the sample gates 22a and 22b. This is for performing chaos analysis on the signal component relating to the blood flow of interest. If the passbands of the bandpass filters 24a and 24b are switched to a lower band, chaos analysis can be performed on the movement of the body tissue at a low speed.

【0034】このようにゲート処理により注目範囲のみ
取り出されたRF受信信号、輝度信号、ドプラ信号が入
力された切換器40は、それら3種の信号のうちユーザ
が解析対象に指定した1つを選び、後段のカオス解析機
構に渡す。解析対象信号の指定は操作パネル52から行
われ、その指定内容に応じて制御器50が切換器40の
接続を切り換える。
As described above, the switch 40 to which the RF reception signal, the luminance signal, and the Doppler signal extracted only from the range of interest by the gate processing are input, and one of the three signals designated by the user as the analysis target is selected. And pass it to the chaos analysis mechanism at the later stage. The specification of the signal to be analyzed is performed from the operation panel 52, and the controller 50 switches the connection of the switch 40 according to the specified content.

【0035】切換器40の後段のカオス解析処理機構
は、大きく分けてアトラクタ構築部42と特徴抽出部4
4から構成される。アトラクタ構築部42は、入力され
る信号からアトラクタを構築する。アトラクタは、例え
ば、ターケンス(Takens)の手法を用いて入力信
号を相空間へ埋め込むことにより再構成することができ
る。周知のようにターケンスの手法では、時系列信号x
(t)(tは時間)から、時間遅れτを用いてm個の変
数の組{x(t)、x(t+τ)、x(t+2τ)、
…、x(t+(m−1)τ)}を作り、これをm次元空
間(相空間)にプロットすることによりアトラクタを再
構成する。アトラクタ構築部42は、例えばこのターケ
ンスの手法を用いて、入力される信号時系列をm次元相
空間に埋め込んでいくことによりアトラクタを構築す
る。このようにして構築されたアトラクタは、対象信号
の相空間での軌道(トラジェクトリ)とも言える。
The chaos analysis processing mechanism at the subsequent stage of the switch 40 is roughly divided into an attractor construction section 42 and a feature extraction section 4.
4 The attractor construction unit 42 constructs an attractor from the input signal. The attractor can be reconfigured, for example, by embedding the input signal in the phase space using the Takens method. As is well known, the Turkens method uses a time-series signal x
From (t) (where t is time), a set of m variables {x (t), x (t + τ), x (t + 2τ),
.., X (t + (m−1) τ)}, and the attractor is reconstructed by plotting this in an m-dimensional space (phase space). The attractor constructing unit 42 constructs an attractor by embedding an input signal time series in an m-dimensional phase space using, for example, the Turkens method. The attractor constructed in this manner can be said to be a trajectory (trajectory) of the target signal in the phase space.

【0036】具体的な信号処理としては、例えば入力さ
れる信号の値を順次メモリに蓄えていき、そのメモリか
ら順次時刻tを変えてτ間隔のm個のデータを並列的に
読み出していく処理方法がある。この方法によれば、メ
モリに蓄えた各時点での信号データからアトラクタを動
的に構築できる。この方式は容易にハードウエアとして
実装可能である。
As a specific signal processing, for example, a process of sequentially storing the values of input signals in a memory and sequentially reading out m pieces of data at intervals of τ from the memory at different times t. There is a way. According to this method, the attractor can be dynamically constructed from the signal data at each time point stored in the memory. This method can be easily implemented as hardware.

【0037】なお、ドプラ信号は複素信号(I,Q)な
ので、これからアトラクタを構成する場合は、例えば
I,Qをそれぞれ独立と考えて2m次元の相空間{I
(t),I(t+τ),…I(t+(m−1)τ),Q
(t),Q(t+(m−1)τ)}に埋め込めばよい。
また、I,Qの一方を選んでアトラクタを描かせてもよ
い。
Since the Doppler signal is a complex signal (I, Q), when constructing an attractor from this, for example, considering that I and Q are each independent, a 2m-dimensional phase space {I
(T), I (t + τ),... I (t + (m−1) τ), Q
(T), Q (t + (m-1) τ)}.
Alternatively, one of I and Q may be selected to draw the attractor.

【0038】ターケンスの手法を用いる場合の時間遅れ
τは、有意なトラジェクトリを得るためには適切に定め
なければならない。時間遅れτは、与えられる解析対象
信号の周波数帯域などの信号特性に応じて定めることが
好適である。例えばRF受信信号をカオス解析する場合
には、送信超音波の周波数が信号波形に大きく影響する
ので、適切な時間遅れτは送信超音波の周波数帯域に依
存して決めることも考えられる。ある周波数帯域に対し
て適切な時間遅れτは、予め実験等で求めておき、アト
ラクタ構築部42に設定しておけばよい。また、操作パ
ネル52から時間遅れτの微調整ができるようにしてお
くことも好適である。複数の送信周波数が使用可能な超
音波診断装置の場合、各周波数帯域ごとに適切な時間遅
れτを登録しておき、送信周波数帯域の選択に連動して
時間遅れτが自動的に選択されるようにしておくことも
好適である。輝度信号やドプラ信号をカオス解析する場
合は、それら信号の周波数帯域を求め、その周波数帯域
に応じて時間遅れτを選択するなどの手法が考えられ
る。この場合も、ある周波数帯域に対してどの程度の時
間遅れが適切かは、実験等で定めてその関係を予めアト
ラクタ構築部42に登録しておけばよい。
The time delay τ when using the Turkens method must be appropriately determined in order to obtain a significant trajectory. The time delay τ is preferably determined according to signal characteristics such as a frequency band of a given analysis target signal. For example, when chaos analysis is performed on an RF reception signal, the frequency of the transmission ultrasonic wave greatly affects the signal waveform. Therefore, an appropriate time delay τ may be determined depending on the frequency band of the transmission ultrasonic wave. An appropriate time delay τ for a certain frequency band may be obtained in advance by an experiment or the like and set in the attractor construction unit 42. It is also preferable that the time delay τ can be finely adjusted from the operation panel 52. In the case of an ultrasonic diagnostic apparatus capable of using a plurality of transmission frequencies, an appropriate time delay τ is registered for each frequency band, and the time delay τ is automatically selected in conjunction with the selection of the transmission frequency band. It is also suitable to keep it in this way. When chaos analysis is performed on a luminance signal or a Doppler signal, a method of obtaining a frequency band of the signal and selecting a time delay τ according to the frequency band can be considered. Also in this case, how much time delay is appropriate for a certain frequency band may be determined by an experiment or the like, and the relationship may be registered in the attractor construction unit 42 in advance.

【0039】本実施形態では、ゲート20、22a、2
2b又は30により、断層画像形成のための多数の走査
線のうちの1本の、しかも特定の深さ範囲の信号のみを
解析対象として抽出しているので、画像1フレームの間
に得られた解析対象の信号(その深さ範囲分の長さしか
ない)だけでは、解析処理に足る長さのアトラクタが得
られない場合も起こりうる。そのような場合は、各フレ
ームごとに抽出された信号を、十分な長さのアトラクタ
が得られる程度まで複数フレームにわたって連結し、そ
の連結した信号からアトラクタを求めればよい。すなわ
ち、この方法では、図2に示すように、順次同じ方向に
送波した各超音波パルスビーム110に対する受信信号
(あるいはその検波結果等)から、ゲート100(上記
輝度信号ゲート20等)により、予め指定された同じ深
さ範囲の信号のみを取りだす。そして、アトラクタ構築
部42でそれらを時間順に繋ぎ合わせて1つの時系列信
号120とみなし、この時系列信号120からアトラク
タを構築する。
In this embodiment, the gates 20, 22a, 2a
According to 2b or 30, only one signal among a large number of scanning lines for forming a tomographic image, and more specifically, a signal in a specific depth range is extracted as an analysis target, so that the signal is obtained during one frame of the image. There may be a case where an attractor having a length sufficient for the analysis process cannot be obtained only with the signal to be analyzed (having only a length corresponding to the depth range). In such a case, the signal extracted for each frame may be connected over a plurality of frames until an attractor of a sufficient length is obtained, and the attractor may be obtained from the connected signal. In other words, in this method, as shown in FIG. 2, a gate 100 (such as the luminance signal gate 20) obtains a reception signal (or a detection result thereof) for each ultrasonic pulse beam 110 sequentially transmitted in the same direction. Only signals in the same depth range specified in advance are extracted. Then, the attractor constructing unit 42 connects them in chronological order and regards them as one time-series signal 120, and constructs an attractor from this time-series signal 120.

【0040】なお、アトラクタの構築手法はターケンス
の方法に限られるものではない。入力信号の性質がよけ
れば、入力信号から1次、2次、…、(m−1)次の微
分を求め、それら各微分値を座標成分として相空間にプ
ロットする方法も可能である。
The method of constructing the attractor is not limited to the method of Turns. If the properties of the input signal are good, it is also possible to obtain a first-order, second-order,..., (M-1) -order derivative from the input signal, and to plot the respective differential values as coordinate components in a phase space.

【0041】アトラクタを構築する際の適切な相空間の
次元mは、診断対象や診断装置の特性に応じて変わる可
能性があるので、予め実験等を行って決めておくことが
望ましい。例えば、後述する人間の心臓を対象とした実
験では、m=10程度で相関次元(フラクタル次元)が
ほぼ収束したとみなしてよいことが確認されたので、そ
の実験に用いた装置では心臓をカオス解析する場合、1
0次元の相空間でアトラクタを構築すればよいことがわ
かる。
Since the appropriate dimension m of the phase space when constructing the attractor may vary depending on the characteristics of the diagnostic object and the diagnostic apparatus, it is desirable to determine the dimension m in advance through experiments and the like. For example, in an experiment on a human heart, which will be described later, it was confirmed that the correlation dimension (fractal dimension) may be regarded as substantially converging at about m = 10. When analyzing, 1
It can be seen that the attractor should be constructed in the zero-dimensional phase space.

【0042】特徴抽出部44は、そのアトラクタの情報
から、アトラクタの相関次元(フラクタル次元)やリア
プノフ指数、ポアンカレ断面、あるいはこのポアンカレ
断面上でのリターンマップなどを求める。これらアトラ
クタの諸特徴は、必ずしもすべてを求める必要はなく、
どれか一つでも有益な情報が得られる場合がある。特に
相関次元やリアプノフ指数は1つの数値となるので扱い
やすい。発明者らは、実験で、心臓の状態の変化に応じ
て相関次元やリアプノフ指数が変化することを確認して
いる。上記諸特徴の求め方自体は、カオスに関する様々
な成書に説明されているので、ここでは説明を省略す
る。特徴抽出部44は、そのような公知のアルゴリズム
を例えばソフトウエア的に実装することにより実現でき
る。
The feature extracting unit 44 obtains the correlation dimension (fractal dimension), Lyapunov exponent, Poincare section, or a return map on the Poincare section of the attractor from the information of the attractor. The features of these attractors need not be all sought,
In some cases, useful information can be obtained. In particular, the correlation dimension and Lyapunov exponent are easy to handle because they are one numerical value. The inventors have confirmed through experiments that the correlation dimension and the Lyapunov exponent change according to changes in the state of the heart. The method of obtaining the above characteristics is described in various documents relating to chaos, and thus description thereof is omitted here. The feature extraction unit 44 can be realized by implementing such a known algorithm, for example, as software.

【0043】また、特徴抽出部44は、上記諸特徴の時
間的変化を解析する機能を備える。例えば心臓に運動負
荷をかけた後、平常な状態にもどるまでの間に心臓の状
態は刻々変化するが、発明者らの実験によれば、その変
化が上記相関次元やリアプノフ指数等のカオス諸特徴に
現れることが分かった。例えば、健常者を対象にした運
動負荷実験では、相関次元が運動前の値に向かってほぼ
線形的に回復していくことが確認されている。特徴抽出
部44は、適度な時間間隔ごとに相関次元やリアプノフ
指数を求め、その時間変化をグラフ化したり、あるいは
その変化の傾き(線形変化の場合)等の評価値を求めた
りする。時間変化を表す評価値の一例として変化の「傾
き」を挙げたが、どのような評価値が適切かは診断対象
等の特性によって変わってくる可能性がある。したがっ
て、診断対象ごとに実験を行い、カオス特徴の変化を近
似する関数を求め、その関数を特定するパラメータを評
価値とするなどの処置をとることが望ましい。特徴抽出
部44には、このようにして予め求めた診断対象ごとの
評価値算出アルゴリズムを登録しておき、ユーザが適宜
切り換えて利用できるようにしておけばよい。
The feature extracting section 44 has a function of analyzing a temporal change of the above-mentioned various features. For example, after applying an exercise load to the heart, the state of the heart changes momentarily before returning to a normal state.According to experiments performed by the inventors, the change indicates that the change in the chaos, such as the correlation dimension and the Lyapunov exponent, occurs. It turned out to appear in the features. For example, in an exercise load experiment for healthy persons, it has been confirmed that the correlation dimension recovers almost linearly toward the value before exercise. The feature extracting unit 44 calculates a correlation dimension and a Lyapunov exponent at appropriate time intervals, and graphs the time change, or calculates an evaluation value such as a gradient of the change (in the case of a linear change). Although the “slope” of the change has been described as an example of the evaluation value representing the time change, the appropriate evaluation value may vary depending on the characteristics of the diagnosis target or the like. Therefore, it is desirable to perform an experiment for each diagnosis object, obtain a function approximating the change in the chaotic feature, and take measures such as using a parameter specifying the function as an evaluation value. In the feature extraction unit 44, the evaluation value calculation algorithm for each diagnosis target obtained in advance as described above may be registered so that the user can switch and use it as appropriate.

【0044】以上の各種特徴のうちどれを求めるかを、
ユーザが操作パネル52等から選択できるようにしてお
くことも好適である。
Which one of the above various characteristics is required is
It is also preferable that the user can select from the operation panel 52 or the like.

【0045】なお、特徴抽出部44の処理のためには、
アトラクタは必ずしも陽に求められている必要はない。
すなわち、アトラクタ構築手法の一例として前に挙げた
ターケンスの手法は、信号値の時系列から時間遅れτず
つ異なるm個(m次元の場合)の値を1組としてプロッ
トするというものなので、信号値時系列の情報があれば
動的に作り出すことができる。したがって、特徴抽出部
44で信号値時系列からm個の値の組を逐次読み出しな
がら、上記特徴量を計算するという処理も可能である。
For the processing of the feature extraction unit 44,
Attractors need not be explicitly required.
That is, the Turkens method described above as an example of an attractor construction method plots m (in the case of m-dimensional) values that differ by a time delay τ from a time series of signal values as a set. If there is time-series information, it can be created dynamically. Therefore, it is also possible to perform a process of calculating the above-mentioned feature value while sequentially reading out a set of m values from the signal value time series in the feature extraction unit 44.

【0046】特徴抽出部44で求められた上記カオス諸
特徴は、表示装置36に表示される。
The various chaotic features obtained by the feature extracting section 44 are displayed on the display device 36.

【0047】表示の形態としては、例えば通常の断層画
像等とは別の表示枠を設けてその中に表示する方式があ
る。ポアンカレ断面やリターンマップ、相関次元の時間
変化のグラフなどについては、この方式が好適であろ
う。相関次元やリアプノフ指数は1つの数値として求め
られるので、そのような数値自体を専用の表示領域に表
示することも可能だが、断層画像上に重畳表示すること
も好適である。すなわち、図1の装置では、ゲート2
0、22a、22b又は30でカオス解析処理の範囲を
限定しているので、断層画像上のその範囲の位置に、そ
の特徴を数値を表示したり、あるいはその特徴の値をカ
ラーや輝度で表示することも好適である。また、アトラ
クタ構築部42で求められたアトラクタそのものを表示
装置36に表示し、診断に供することも好適である。
As a display form, for example, there is a method in which a display frame different from a normal tomographic image or the like is provided and displayed therein. This method may be suitable for a Poincare section, a return map, a graph of the time change of the correlation dimension, and the like. Since the correlation dimension and the Lyapunov exponent are obtained as one numerical value, such a numerical value itself can be displayed in a dedicated display area, but it is also preferable to superimpose the numerical value on a tomographic image. That is, in the apparatus of FIG.
Since the range of chaos analysis processing is limited by 0, 22a, 22b or 30, the numerical value of the characteristic is displayed at the position of the range on the tomographic image, or the value of the characteristic is displayed in color or brightness. It is also preferred to do so. It is also preferable that the attractor itself obtained by the attractor constructing unit 42 is displayed on the display device 36 and used for diagnosis.

【0048】次に、図3を参照して、本実施形態の装置
による処理手順の一例を示す。まず、プローブ10を診
断部位に当接し、超音波の送受を行わせ、BモードやM
モード、カラードプラなどの従来からある超音波画像を
表示装置36に表示させる(S10)。カオス解析とい
う目的から見た場合、この超音波画像表示は、カオス解
析対象部位の位置決めを行うために用いる。また、ユー
ザは、操作パネル52にて、解析対象の信号の種類(図
1の例では、RF、輝度又はドプラ)を選択する(S1
2)。この選択に応じて、制御器50は切換器40の接
続を切り換え、選択された種類の信号をアトラクタ構築
部42に入力できる状態とする。
Next, referring to FIG. 3, an example of a processing procedure by the apparatus of the present embodiment will be described. First, the probe 10 is brought into contact with a diagnostic site to transmit and receive ultrasonic waves,
A conventional ultrasonic image such as a mode and color Doppler is displayed on the display device 36 (S10). When viewed from the purpose of chaos analysis, this ultrasonic image display is used for positioning a chaos analysis target site. Further, the user selects the type of the signal to be analyzed (in the example of FIG. 1, RF, luminance, or Doppler) on the operation panel 52 (S1).
2). In response to this selection, the controller 50 switches the connection of the switch 40 so that a signal of the selected type can be input to the attractor construction unit 42.

【0049】このS10とS12の処理は、どちらを前
に行ってもよい。
Either of steps S10 and S12 may be performed.

【0050】次に、ユーザは、超音波画像上で、カオス
解析対象の範囲(すなわちゲートによる信号の抽出範
囲)を指定する(S14)。この範囲指定のための操作
手順の一例を図4を用いて説明する。この例では、Bモ
ード(あるいはBモード+カラードプラ)の超音波画像
200が表示装置36の画面に表示されている。ユーザ
は、時々刻々変化するこの画像200を見ながら、カオ
ス解析の対象範囲250を決定し、本装置付属のマウス
やトラックボール等のポインティングデバイス等を用い
て画面上でその範囲を指定する。対象範囲250は、典
型的には、超音波ビームの1本の走査線210に沿った
ある深さからある深さまでの範囲である。したがって、
例えばユーザが超音波画像200上でその範囲の始点と
終点を指定すると、制御器50がその始点、終点に近い
走査線210を選び、その走査線210上で、指定され
た始点、終点に近い点をその対象範囲の始点、終点に選
ぶ。制御器50は、その始点から終点までの範囲が、1
フレームの超音波ビーム走査におけるどの走査線のどの
期間かを求め、これをゲート範囲として記憶する。
Next, the user designates the range of the chaos analysis target (ie, the signal extraction range by the gate) on the ultrasonic image (S14). An example of an operation procedure for specifying the range will be described with reference to FIG. In this example, an ultrasonic image 200 of B mode (or B mode + color Doppler) is displayed on the screen of the display device 36. The user determines the target range 250 of the chaos analysis while looking at the image 200 which changes every moment, and specifies the range on the screen using a pointing device such as a mouse or a trackball attached to the apparatus. The area of interest 250 is typically a range from one depth to a certain depth along one scan line 210 of the ultrasound beam. Therefore,
For example, when the user designates a start point and an end point of the range on the ultrasonic image 200, the controller 50 selects a scan line 210 near the start point and the end point, and on the scan line 210, the designated start point and an end point near the end point. Select a point as the start and end point of the target area. The controller 50 determines that the range from the start point to the end point is 1
Which period of which scanning line in the ultrasonic beam scanning of the frame is obtained, and this is stored as a gate range.

【0051】以上、Bモード等の断層画像上でカオス解
析対象範囲を指定する手順の例を説明したが、対象範囲
はMモード画像上で指定することももちろん可能であ
る。B・Mモードが同時表示可能な超音波診断装置の場
合、Mモード画像は既にある1つの走査線を選んでそれ
について形成されているので、Mモード画像上では深さ
範囲を指定すれば、それで走査線及び深さ範囲の両方が
決まる。したがって、例えばBモード断層画像を見なが
らMモード表示の走査線を選び、この走査線に関するM
モード表示を見てカオス解析対象の深さ範囲を絞り込む
という手順も可能である。
Although the example of the procedure for designating the chaos analysis target range on the tomographic image in the B mode or the like has been described above, the target range can of course be specified on the M mode image. In the case of an ultrasonic diagnostic apparatus capable of simultaneously displaying the B and M modes, since the M mode image is already formed by selecting one existing scanning line, by specifying a depth range on the M mode image, That defines both the scan line and the depth range. Therefore, for example, a scanning line for M-mode display is selected while viewing the B-mode tomographic image,
It is also possible to narrow down the depth range of the chaos analysis target by looking at the mode display.

【0052】以上の例では、解析対象範囲として1本の
走査線の中のある深さ範囲を選択したが、Mモードと同
様、1本の走査線全体を解析対象範囲と指定することも
可能であり、これによっても有益な診断情報が得られる
ものと期待される。
In the above example, a certain depth range in one scanning line is selected as the analysis target range. However, as in the M mode, the entire one scanning line can be designated as the analysis target range. This is also expected to provide useful diagnostic information.

【0053】S12で解析対象信号の種類が選択され、
S14で解析対象範囲の指定がなされると、制御器50
は、それら選択された信号種類のゲート20、(22
a,22b)、又は30に対して、指定された範囲の信
号を取り出すためのゲート信号を供給し始める。これに
より、選択された信号種類の信号のうち、ゲートで抽出
された部分が順次アトラクタ構築部42に供給され、ア
トラクタが構築される(S16)。そして、特徴抽出部
44がそのアトラクタから相関次元やポアンカレ断面な
どのカオス特徴情報を求め、表示装置36に表示する
(S18)。
In step S12, the type of the signal to be analyzed is selected.
When the analysis target range is specified in S14, the controller 50
Are the gates 20 and (22) of the selected signal types.
a, 22b), or 30 starts supplying a gate signal for extracting a signal in a specified range. As a result, of the signals of the selected signal type, portions extracted by the gate are sequentially supplied to the attractor constructing unit 42, and an attractor is constructed (S16). Then, the feature extraction unit 44 obtains chaos feature information such as a correlation dimension and a Poincare section from the attractor, and displays it on the display device 36 (S18).

【0054】相関次元等の時間変化を解析する場合は、
適当な時間間隔ごとにアトラクタを求め、そのアトラク
タから相関次元等を求めて記憶しておく。そして、所定
時間分の相関次元等の算出結果が蓄積されたところで、
グラフ表示や傾き等の評価値算出を行うようにすればよ
い。
When analyzing a time change such as a correlation dimension,
Attractors are obtained at appropriate time intervals, and correlation dimensions and the like are obtained from the attractors and stored. Then, when the calculation results such as the correlation dimension for a predetermined time are accumulated,
What is necessary is just to perform evaluation value calculation, such as a graph display and inclination.

【0055】以上、本実施形態に係る装置及びその装置
を用いた処理手順の一例を説明した。次に本実施形態に
係る装置に関して行った実験の結果を例示する。この実
験では、健常人に所定の運動負荷を与えた後の心臓左心
室の様子をカオス的な観点から解析した。カオス解析の
対象信号としては、超音波診断装置のRF受信信号を用
い、超音波パルスの数回送波分についての受信信号から
1つのアトラクタを構築し、相関次元を求めた。解析に
使用する信号の範囲は、1走査線分全体とした。このア
トラクタ構築及び相関次元算出の処理を、運動負荷前、
運動負荷直後、及びその後3分ごとの各時点でその処理
を行った。
The apparatus according to the present embodiment and an example of the processing procedure using the apparatus have been described above. Next, results of experiments performed on the device according to the present embodiment will be exemplified. In this experiment, the state of the left ventricle of the heart after applying a predetermined exercise load to a healthy person was analyzed from a chaotic viewpoint. As an object signal for the chaos analysis, an RF attracting signal of the ultrasonic diagnostic apparatus was used, one attractor was constructed from the received signals for several times transmitted ultrasonic pulses, and a correlation dimension was obtained. The range of signals used for the analysis was the entirety of one scanning line. This process of attractor construction and correlation dimension calculation is performed before exercise load,
The treatment was performed immediately after the exercise load and at each time point every three minutes thereafter.

【0056】図5は、各時点での受信信号のトラジェク
トリ(アトラクタ)の様子を示す図である。表示の都合
上、受信信号を3次元相空間に埋め込んだ場合のトラジ
ェクトリを例にとる。この図によれば、運動前のトラジ
ェクトリは、比較的きれいなカオスアトラクタとなって
いるが、運動直後は乱雑さが増しており、以降時間が経
過するにつれて徐々に運動前のトラジェクトリに近いも
の戻っていくのが分かる。
FIG. 5 is a diagram showing the trajectory (attractor) of the received signal at each time point. For convenience of display, a trajectory in a case where a received signal is embedded in a three-dimensional phase space will be described as an example. According to this figure, the trajectory before exercise is a relatively clean chaos attractor, but the messengers are increasing immediately after exercise, and as time goes on, the trajectory close to the trajectory before exercise gradually returns. You can see it going.

【0057】アトラクタの相関次元Dは、次式に従っ
て求めた。
The attractor correlation dimension D 2 was obtained according to the following equation.

【0058】[0058]

【数1】 ここでRはスケーリングの半径を表し、C(R)は次式
に示す相関積分である。
(Equation 1) Here, R represents the radius of scaling, and C (R) is the correlation integral shown in the following equation.

【0059】[0059]

【数2】 ここでσはヘビサイト関数であり、Ndatはm次元相
空間に含まれるアトラクタのデータ点の総数、Nref
は十分大きな参照信号のデータ点の数である。x、x
はアトラクタ上の点である。この計算式自体は公知の
ものであり、詳細についてはカオスに関する成書を参照
されたい。なお、この相関次元の計算方式はあくまで一
例である。
(Equation 2) Here, σ is a Heavisite function, N dat is the total number of attractor data points included in the m-dimensional phase space, N ref
Is the number of data points of a sufficiently large reference signal. x i, x
j is a point on the attractor. This calculation formula itself is publicly known, and for details, refer to a book regarding chaos. Note that the calculation method of the correlation dimension is only an example.

【0060】実験では、1時点の受信信号をm=3〜1
0の各次元の相空間にそれぞれ埋め込んで8個のアトラ
クタを構成し、それら各アトラクタごとに、上記計算式
を用いて相関次元を求めた。図6は、横軸にスケーリン
グ半径R、縦軸に相関積分C(R)をとった両対数グラ
フであり、m=3〜10の各埋め込み次元ごとに、(l
ogR,logC(R))をプロットしたものである。
各次元mごとのグラフ300、310の傾きの極限が、
当該埋め込み次元mでのアトラクタの相関次元Dであ
る。グラフ320は、埋め込み次元mを増やしていった
時のグラフ300等の傾き(すなわち相関次元)の変化
を示す図である。この図から分かるように、左心室に関
する受信信号では、埋め込み次元mが高くなるにつれて
相関次元が急速に収束しており、m=8〜10程度でほ
ぼ一定に近くなっていることが分かる。受信信号の最終
的な相関次元(フラクタル次元)Dは、この収束値で
ある。この結果に基づき、心臓のカオス解析には、埋め
込み次元としてm=10を採用した。
In the experiment, the received signal at one time was m = 3 to 1
Eight attractors were constructed by embedding them in the phase space of each dimension of 0, and the correlation dimension was calculated for each of the attractors using the above formula. FIG. 6 is a log-logarithmic graph in which the horizontal axis represents the scaling radius R and the vertical axis represents the correlation integral C (R). For each embedding dimension of m = 3 to 10, (l
ogR, logC (R)).
The limit of the inclination of the graphs 300 and 310 for each dimension m is
A correlation dimension D 2 of the attractor in the embedding dimension m. A graph 320 is a diagram illustrating a change in the inclination (that is, the correlation dimension) of the graph 300 and the like when the embedding dimension m is increased. As can be seen from this figure, in the received signal relating to the left ventricle, the correlation dimension rapidly converges as the embedding dimension m increases, and it is seen that the correlation dimension is almost constant at about m = 8-10. The final correlation dimension of the received signal (fractal dimension) D 2 is the convergence value. Based on this result, m = 10 was adopted as the embedding dimension in the chaos analysis of the heart.

【0061】図7は、各時点での埋め込み次元m=10
におけるアトラクタの相関次元Dの時間変化を表すグ
ラフである。このグラフによれば、運動負荷の終了直後
(時間0)の時点での値を除けば、相関次元Dは、運
動前の値までほぼ直線的に回復していることが分かる。
このグラフの傾きは心臓の負荷後の回復力を示すものと
考えられ、心機能を評価する1つの評価値として利用で
きる。
FIG. 7 shows an embedding dimension m = 10 at each time point.
Is a graph showing the time variation of the correlation dimension D 2 of attractors in. According to this graph, except the value at the time immediately after the end of exercise (time 0), correlation dimension D 2, it is seen that substantially linearly restored to the value before the movement.
The slope of this graph is considered to indicate the resilience of the heart after loading, and can be used as one evaluation value for evaluating cardiac function.

【0062】図8は、この実験で得られたポアンカレ断
面の一例である。図示の例は、運動負荷終了後12分の
時点のアトラクタをある面で切ったときの、その面上の
アトラクタの点(図上では黒点で示す)を示したポアン
カレ断面である。このようなポアンカレ断面も、診断へ
の利用が期待される。1時点のアトラクタについて異な
る複数の面でのポアンカレ断面を求めて並列表示するこ
とも好適である。また、各時点のアトラクタから同一面
についてのポアンカレ断面を求め、それらを並列表示す
れば、経時変化の分析が可能になると期待される。
FIG. 8 shows an example of the Poincare section obtained in this experiment. The illustrated example is a Poincare section showing a point of the attractor (shown by a black dot in the drawing) on the surface when the attractor is cut at a certain point 12 minutes after the end of the exercise load. Such Poincare sections are also expected to be used for diagnosis. It is also preferable that the Poincare sections on a plurality of different planes are obtained for the attractor at one time and displayed in parallel. In addition, if Poincare sections on the same plane are obtained from the attractors at each point in time and are displayed in parallel, it is expected that the analysis of changes over time can be performed.

【0063】図9は、運動負荷終了後12分のあるポア
ンカレ断面から求めたリターンマップの例である。この
ようなリターンマップから、アトラクタ軌道の遷移のパ
ターンが分かれば、有益な診断情報となると期待され
る。
FIG. 9 is an example of a return map obtained from a certain Poincare section 12 minutes after the end of the exercise load. If the transition pattern of the attractor trajectory is known from such a return map, it is expected to be useful diagnostic information.

【0064】以上、実験例を説明した。本実施形態の装
置には、図5に示すようなアトラクタの経時変化や図7
に示すような相関次元の経時変化、あるいはポアンカレ
断面の経時変化などを求めて表示する機能を有する。ま
た、本実施形態の装置は、相関次元の経時変化からその
傾きなどの評価値を求め、表示する機能を有する。この
ような経時変化の解析表示機能は、上述した運動負荷試
験以外にも応用可能である。応用の一例としては、例え
ば投薬効果の診断などが挙げられる。すなわち、薬剤を
投与し始めてから定期的に本実施形態の装置で対象臓器
・組織のカオス特徴(例えば相関次元など)を求め、そ
の特徴の経時的変化を提示するなどである。診断者は、
この変化から投薬効果の度合いを判断したり、いつ頃治
癒するかの予測をしたりすることができる。
The experimental example has been described above. The apparatus according to the present embodiment includes a change over time of the attractor as shown in FIG.
And a function of obtaining and displaying a temporal change in the correlation dimension or a temporal change in the Poincare section. Further, the apparatus of the present embodiment has a function of obtaining and displaying an evaluation value such as its inclination from the temporal change of the correlation dimension. Such a function of analyzing and displaying changes over time can be applied to other than the exercise load test described above. An example of the application is, for example, diagnosis of a drug effect. That is, the apparatus of the present embodiment periodically obtains a chaotic feature (for example, a correlation dimension) of the target organ / tissue after the drug administration is started, and presents a temporal change of the feature. The diagnostician
From this change, it is possible to judge the degree of the medication effect, and to predict when healing will occur.

【0065】なお、1時点で求めたカオス特徴も、この
ような経時変化と同様診断に有用であることは言うまで
もない。診断者は、アトラクタの形状や相関次元の値な
どから診断対象部位の状態、病変の有無などを判断でき
るであろう。また、多数の健常人についてアトラクタや
相関次元等を調べてその代表値を求めておき、その代表
値を参照情報として本装置に登録しておけば、実際の被
検者のカオス解析結果に異常があるか否かや、異常の程
度を自動判定することも可能である。
It is needless to say that the chaos feature obtained at one point in time is useful for diagnosis as well as such a change over time. The diagnostician will be able to determine the state of the diagnosis target site, the presence or absence of a lesion, and the like from the shape of the attractor and the value of the correlation dimension. In addition, by examining attractors, correlation dimensions, and the like for a large number of healthy individuals and determining their representative values, and registering the representative values in this device as reference information, abnormalities in the actual chaos analysis results of the subject can be obtained. It is also possible to automatically determine whether or not there is, and the degree of abnormality.

【0066】以上、本発明の好適な実施形態を説明し
た。以上説明したように、本実施形態によれば、超音波
を用いて従来にない新たな診断情報を得ることができ
る。例えば心臓を対象に解析を行えば、心臓の性状の違
いをアトラクタの違いや相関次元の値として評価するこ
とが可能になる。
The preferred embodiment of the present invention has been described above. As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain new diagnostic information that has not been available in the past using ultrasonic waves. For example, if the analysis is performed on the heart, it is possible to evaluate differences in the properties of the heart as differences in attractors and values of the correlation dimension.

【0067】以上では、カオス解析対象として抽出する
信号部分が1カ所である場合を例にとって説明したが、
1走査線上、あるいは1画像フレーム中の複数の範囲を
ゲートで抽出し、各範囲ごとに並列的に上述のカオス解
析を行うことも可能である。この場合、それら各範囲の
相関次元等を断層画像等に重畳して表示(例えばカラー
表示など)すれば、各部のカオス的な特徴の分布を一目
で把握することが可能となる。
In the above description, the case where the signal portion to be extracted as the object of chaos analysis is one is described as an example.
It is also possible to extract a plurality of ranges on one scanning line or one image frame by a gate, and perform the above-described chaos analysis in parallel for each range. In this case, if the correlation dimensions and the like of each range are superimposed and displayed on a tomographic image or the like (for example, color display), the distribution of chaotic features of each unit can be grasped at a glance.

【0068】また以上では、断層画像表示のための超音
波ビーム走査のうちの1つの走査線についての受信信号
を用いてカオス解析を行ったが、断層画像等で解析対象
の範囲を決定したら、その方向にのみ超音波パルスビー
ムを繰り返し送受波するよう、ビーム走査を制御するこ
とも好適である。これによれば、受信信号の時間的連続
性が改善され、より精度の良い解析結果が得られる。
In the above description, chaos analysis was performed using a received signal for one scanning line of ultrasonic beam scanning for displaying a tomographic image. It is also preferable to control the beam scanning so that the ultrasonic pulse beam is repeatedly transmitted and received only in that direction. According to this, the temporal continuity of the received signal is improved, and a more accurate analysis result can be obtained.

【0069】また以上では、ビームを走査して2次元断
層面を形成するタイプの超音波診断装置の場合の例を説
明したが、本発明の適用はこれに限らない。例えばビー
ムを2方向について走査して3次元情報を得るタイプの
超音波診断装置にも、本発明は適用可能である。また、
ビームを走査せずに1方向にのみ送受波する場合にも本
発明は当然適用可能である。
In the above, an example of the case of an ultrasonic diagnostic apparatus of a type in which a two-dimensional tomographic plane is formed by scanning a beam has been described, but the application of the present invention is not limited to this. For example, the present invention is also applicable to an ultrasonic diagnostic apparatus of a type that obtains three-dimensional information by scanning a beam in two directions. Also,
The present invention is naturally applicable to the case where the beam is transmitted and received only in one direction without scanning the beam.

【0070】また、以上の例では、超音波診断装置のR
F受信信号、またはその検波結果など、受信側に近い段
階の信号に対してカオス解析を行ったが、もっと診断画
像に近い側の信号に対して同様のカオス解析を行うこと
も可能である。例えば、図10に示すように、Bモード
などの断層画像400における同一画素(注目点41
0)の画素値の複数フレームにわたる変化を時系列信号
と捉え、この時系列信号に対して上述のカオス解析を行
うことも考えられる。この場合、原理上は断層画像の各
画素毎にこのような解析が行えるので、各画素毎に相関
次元等のカオス特徴の値を求めることができ、その値の
分布を断層画像に例えばカラーで重畳表示するなどの表
示が行える。
In the above example, the R of the ultrasonic diagnostic apparatus
Although chaos analysis is performed on a signal at a stage closer to the reception side, such as the F reception signal or its detection result, a similar chaos analysis can be performed on a signal closer to the diagnostic image. For example, as shown in FIG. 10, the same pixel (point of interest 41
It is also conceivable to consider the change of the pixel value of 0) over a plurality of frames as a time-series signal and perform the above-described chaos analysis on this time-series signal. In this case, in principle, such an analysis can be performed for each pixel of the tomographic image, so that the value of the chaotic feature such as the correlation dimension can be obtained for each pixel, and the distribution of the value can be expressed in the tomographic image in color, for example. Display such as superimposed display can be performed.

【0071】また、以上の例では、解析用の超音波とし
てパルス波を用いた場合を説明したが、連続波を用いる
ことも考えられる。連続波の場合、パルス波のような距
離分解能は得られないが、超音波伝搬経路全体について
のカオス特徴の解析は可能である。また、以上ではパル
ス波のエコーの受信信号を解析する場合を例にとって説
明したが、このようなエコー(反射波)の受信信号だけ
でなく、被検体内を透過した透過波の受信信号に対して
同様のカオス解析を行うことも可能である。
In the above example, a case where a pulse wave is used as an ultrasonic wave for analysis has been described. However, a continuous wave may be used. In the case of a continuous wave, a distance resolution similar to that of a pulse wave cannot be obtained, but it is possible to analyze a chaotic feature of the entire ultrasonic wave propagation path. In the above, the case where the received signal of the echo of the pulse wave is analyzed has been described as an example. However, not only the received signal of the echo (reflected wave) but also the received signal of the transmitted wave transmitted through the subject is analyzed. It is also possible to perform a similar chaos analysis.

【0072】また、以上の例では、カオス解析結果を表
示装置に画像表示したが、これを記憶装置に蓄積したり
して後の更なる解析に供することも当然可能である。
In the above example, the result of the chaos analysis is displayed on the display device as an image. However, it is naturally possible to store the result in a storage device for further analysis.

【0073】また、以上の例では、医療分野の超音波診
断装置への本発明の適用例を説明したが、本発明の適用
はこれに限られるものではない。十分なSN比の受信信
号が得られるならば、機械などの内部状態の計測・診断
などにも適用可能である。
In the above example, the application of the present invention to the ultrasonic diagnostic apparatus in the medical field has been described, but the application of the present invention is not limited to this. If a received signal with a sufficient SN ratio can be obtained, it can be applied to measurement and diagnosis of the internal state of a machine or the like.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被計測物体内に超音波を送波し、これに起因する被計測
物体内からの超音波信号を受波してカオス解析すること
により、従来にない新たな超音波計測/診断のための手
法が得られた。特に、超音波パルスのエコーを用いるこ
とにより、距離分解能が得られ、被計測物体内の特定部
位のカオス的な特徴を求めることが可能になった。
As described above, according to the present invention,
An unprecedented new method for ultrasonic measurement / diagnosis by transmitting ultrasonic waves into the object to be measured, receiving ultrasonic signals from the object to be measured, and performing chaos analysis was gotten. In particular, by using the echo of the ultrasonic pulse, a distance resolution can be obtained, and it becomes possible to obtain a chaotic feature of a specific portion in the measured object.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明を適用した超音波診断装置の構成例を
示す機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration example of an ultrasonic diagnostic apparatus to which the present invention has been applied.

【図2】 ゲートを用いたカオス解析対象の時系列信号
の生成を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining generation of a time-series signal of a chaos analysis target using a gate.

【図3】 図1の装置における処理手順の一例を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a processing procedure in the apparatus of FIG.

【図4】 解析対象範囲の指定操作の一例を説明するた
めの図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an operation of designating an analysis target range.

【図5】 運動負荷試験にて左心室のエコー受信信号か
ら得られた各時点のアトラクタの様子を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the state of the attractor at each time point obtained from the echo reception signal of the left ventricle in the exercise load test.

【図6】 相関次元の求め方を説明するための図であ
る。
FIG. 6 is a diagram for explaining how to obtain a correlation dimension.

【図7】 運動負荷後の時間経過による相関次元の変化
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a change in a correlation dimension over time after an exercise load.

【図8】 ポアンカレ断面の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a Poincare section.

【図9】 リターンマップの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a return map.

【図10】 断層画像の注目画素の画素値の変化をカオ
ス解析対象とする例を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for describing an example in which a change in the pixel value of a target pixel of a tomographic image is set as a chaos analysis target.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 プローブ、12 送信ビームフォーマ、14 受
信ビームフォーマ、16 包絡線検波器、18 直交検
波器、20 輝度信号ゲート、22a,22bサンプル
ゲート、24a,24b 帯域通過フィルタ、26 B
・Mモード信号処理回路、28 カラードプラ信号演算
処理部、30 RF信号ゲート、32スペクトルドプラ
信号演算処理部、34 DSC、36 表示装置、40
切換器、42 アトラクタ構築部、44 特徴抽出
部。
Reference Signs List 10 probe, 12 transmission beamformer, 14 reception beamformer, 16 envelope detector, 18 quadrature detector, 20 luminance signal gate, 22a, 22b sample gate, 24a, 24b bandpass filter, 26B
-M mode signal processing circuit, 28 color Doppler signal operation processing unit, 30 RF signal gate, 32 spectrum Doppler signal operation processing unit, 34 DSC, 36 display device, 40
Switcher, 42 attractor construction unit, 44 feature extraction unit.

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年11月26日(1999.11.
26)
[Submission Date] November 26, 1999 (1999.11.
26)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 烈光 東京都三鷹市牟礼6丁目22番1号 アロカ 株式会社内 (72)発明者 伊藤 貴司 東京都三鷹市牟礼6丁目22番1号 アロカ 株式会社内 Fターム(参考) 4C301 DD02 EE20 JB07 JB28 JB50 KK12 KK27 5J083 AA02 AD13 BA01 BC01 BE18 BE60 EA12 EA14 EA16 EA35 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Harumitsu Harada 6-22-1, Mure, Mitaka City, Tokyo Aloka Inc. (72) Inventor Takashi Ito 6-22-1, Mure, Mitaka City, Tokyo Aloka Stock In-house F term (reference) 4C301 DD02 EE20 JB07 JB28 JB50 KK12 KK27 5J083 AA02 AD13 BA01 BC01 BE18 BE60 EA12 EA14 EA16 EA35

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被計測物体内に超音波を送波し、被計測
物体を透過した超音波又は被計測物体内で反射された超
音波を受波する送受波手段と、 前記送受波手段の受信信号に対してカオス解析処理を施
すカオス解析手段と、 前記カオス解析手段の解析結果を出力する出力手段と、
を有する超音波計測装置。
A transmitting / receiving means for transmitting an ultrasonic wave into an object to be measured and receiving an ultrasonic wave transmitted through the object to be measured or an ultrasonic wave reflected in the object to be measured; Chaos analysis means for performing chaos analysis processing on a received signal; output means for outputting an analysis result of the chaos analysis means;
Ultrasonic measurement device having
【請求項2】 前記カオス解析手段は、前記受信信号か
らアトラクタを構築するアトラクタ構築手段を含むこと
を特徴とする請求項1記載の超音波計測装置。
2. The ultrasonic measuring apparatus according to claim 1, wherein said chaos analyzing means includes an attractor constructing means for constructing an attractor from the received signal.
【請求項3】 前記カオス解析手段は、前記アトラクタ
構築手段で構築されたアトラクタから、前記受信信号の
カオス的特徴を表す特徴量を算出する特徴算出手段を有
することを特徴とする請求項2記載の超音波計測装置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein said chaos analyzing means has a feature calculating means for calculating a feature amount representing a chaotic feature of the received signal from the attractor constructed by the attractor constructing means. Ultrasonic measuring device.
【請求項4】 前記カオス解析手段の解析結果を前記被
計測物体が正常なときの参照解析結果と比較し、その比
較に基づき前記被計測物体の異常判定を行う手段を更に
備えることを特徴とする請求項1から請求項3までのい
ずれかに記載の超音波計測装置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for comparing an analysis result of the chaos analysis means with a reference analysis result when the measured object is normal, and performing abnormality determination of the measured object based on the comparison. The ultrasonic measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 前記被計測物体の経時的変化に応じて変
化する前記カオス解析手段の各時点での解析結果を一覧
表示する手段を更に有することを特徴とする請求項1か
ら請求項3までのいずれかに記載の超音波計測装置。
5. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for displaying a list of analysis results of the chaos analysis means at each time point, which change in accordance with the temporal change of the object to be measured. The ultrasonic measurement device according to any one of the above.
【請求項6】 前記特徴算出手段の特徴量の経時的変化
を求め、この経時的変化から前記被計測物体の評価値を
算出する手段を更に有することを特徴とする請求項3記
載の超音波計測装置。
6. An ultrasonic wave according to claim 3, further comprising: means for obtaining a temporal change of a feature amount of said characteristic calculating means, and calculating an evaluation value of said measured object from said temporal change. Measuring device.
【請求項7】 超音波パルスを被計測物体内に送波して
被計測物体内からのエコーを受波する送受波手段と、 前記送受波手段の受信信号の時系列の中から、予め設定
された範囲に対応する信号を取り出す信号抽出手段と、 前記信号抽出手段で抽出された範囲の信号に対してカオ
ス解析処理を施すカオス解析手段と、 前記カオス解析手段の解析結果を出力する出力手段と、 を有する超音波計測装置。
7. A transmitting and receiving means for transmitting an ultrasonic pulse into an object to be measured and receiving an echo from within the object to be measured, and a preset time-series from a time series of a signal received by the transmitting and receiving means. Signal extraction means for extracting a signal corresponding to the extracted range, chaos analysis means for performing chaos analysis processing on the signal in the range extracted by the signal extraction means, and output means for outputting an analysis result of the chaos analysis means An ultrasonic measurement device comprising:
【請求項8】 前記受信信号を用いて、前記被計測物体
内各部の超音波反射特性を表す計測画像を生成して表示
する計測画像表示手段と、 前記計測画像に関連付けて前記信号抽出手段の抽出対象
の範囲の指定を受け付けて前記信号抽出手段に設定する
範囲設定手段と、 を有する請求項7に記載の超音波計測装置。
8. A measurement image display unit that generates and displays a measurement image representing an ultrasonic reflection characteristic of each part in the object to be measured using the reception signal, and a measurement image display unit that associates the measurement image with the measurement image. The ultrasonic measurement apparatus according to claim 7, further comprising: a range setting unit that receives designation of a range to be extracted and sets the range in the signal extraction unit.
【請求項9】 前記送受波手段は、超音波パルスのビー
ムで前記被計測物体内を走査し、 前記範囲設定手段は、前記計測画像上で指定された前記
範囲がビーム走査におけるどの走査線のどの深さ範囲に
対応するかを判定して前記信号抽出手段に設定すること
を特徴とする請求項8記載の超音波計測装置。
9. The transmission / reception unit scans the inside of the object to be measured with a beam of an ultrasonic pulse, and the range setting unit determines which scan line in the beam scan has the range specified on the measurement image. 9. The ultrasonic measuring apparatus according to claim 8, wherein a depth range corresponding to the depth range is determined and set in the signal extracting unit.
【請求項10】 前記出力手段は、前記カオス解析手段
の解析結果を、前記計測画像上の前記抽出対象の範囲の
対応位置に重畳表示することを特徴とする請求項8記載
の超音波計測装置。
10. The ultrasonic measurement apparatus according to claim 8, wherein said output means superimposes and displays the analysis result of said chaos analysis means at a position corresponding to the range of said extraction target on said measurement image. .
【請求項11】 前記信号抽出手段で複数の範囲の信号
を抽出し、それらに対してそれぞれカオス解析処理を施
し、各範囲の解析結果を前記計測画像上の対応位置に重
畳表示することを特徴とする請求項8記載の超音波計測
装置。
11. A signal extracting means for extracting signals in a plurality of ranges, performing a chaos analysis process on each of the extracted signals, and superimposing and displaying an analysis result of each range on a corresponding position on the measurement image. The ultrasonic measuring device according to claim 8, wherein
【請求項12】 前記カオス解析手段は、前記信号抽出
手段が順次抽出した信号を連結して一連の時系列信号と
捉え、この時系列信号に対してカオス解析処理を行うこ
とを特徴とする請求項7から請求項11までのいずれか
に記載の超音波計測装置。
12. The apparatus according to claim 1, wherein the chaos analyzing means concatenates the signals sequentially extracted by the signal extracting means to obtain a series of time-series signals, and performs chaos analysis processing on the time-series signals. The ultrasonic measuring device according to any one of claims 7 to 11.
【請求項13】 前記カオス解析手段は、前記信号抽出
手段で抽出された信号を連結した時系列信号からアトラ
クタを構築するアトラクタ構築手段を含むことを特徴と
する請求項7から請求項12までのいずれかに記載の超
音波計測装置。
13. The apparatus according to claim 7, wherein said chaos analyzing means includes an attractor constructing means for constructing an attractor from a time-series signal obtained by connecting the signals extracted by said signal extracting means. The ultrasonic measuring device according to any one of the above.
【請求項14】 前記カオス解析手段は、前記アトラク
タ構築手段で構築されたアトラクタから、前記受信信号
のカオス的特徴を表す特徴量を算出する特徴算出手段を
有することを特徴とする請求項13記載の超音波計測装
置。
14. The apparatus according to claim 13, wherein said chaos analyzing means has a characteristic calculating means for calculating a characteristic amount representing a chaotic characteristic of the received signal from the attractor constructed by the attractor constructing means. Ultrasonic measuring device.
【請求項15】 プローブにより被計測物体内に対して
超音波パルスを送受波し、このときの受信信号から前記
被計測物体内各部の超音波反射特性を表す計測画像を生
成して表示するステップと、 前記計測画像上でカオス解析の対象範囲の指定を受け付
けるステップと、 指定された前記対象範囲を含む範囲についての前記プロ
ーブの受信信号から前記対象範囲に対応する信号を抽出
するステップと、 抽出された前記対象範囲の信号に対してカオス解析処理
を行うステップと、 を含む超音波計測方法。
15. A step of transmitting and receiving an ultrasonic pulse to and from an object to be measured by a probe, and generating and displaying a measurement image representing an ultrasonic reflection characteristic of each part in the object to be measured from a received signal at this time. Receiving a designation of a target range for chaos analysis on the measurement image; and extracting a signal corresponding to the target range from a received signal of the probe for a range including the specified target range; Performing a chaos analysis process on the signal of the target range thus obtained.
【請求項16】 前記カオス解析処理を行うステップ
は、前記対象範囲の信号からアトラクタ、相関次元及び
リアプノフ指数のうちの少なくとも1つを求めるステッ
プを含むことを特徴とする請求項15記載の超音波計測
方法。
16. The ultrasonic wave according to claim 15, wherein the step of performing the chaos analysis processing includes a step of obtaining at least one of an attractor, a correlation dimension, and a Lyapunov exponent from the signal of the target range. Measurement method.
【請求項17】 前記被計測物体の経時的変化に応じて
順次求められる前記カオス解析処理の解析結果から、前
記被計測物体の前記対象範囲のカオス的特徴の経時的変
化の特性を示す評価値を算出するステップを更に含むこ
とを特徴とする請求項15記載の超音波計測方法。
17. An evaluation value indicating a characteristic of a temporal change of a chaotic feature of the target range of the measured object from an analysis result of the chaotic analysis processing sequentially obtained according to a temporal change of the measured object. The ultrasonic measurement method according to claim 15, further comprising the step of:
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