JP2600253B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
- Publication number
- JP2600253B2 JP2600253B2 JP63046851A JP4685188A JP2600253B2 JP 2600253 B2 JP2600253 B2 JP 2600253B2 JP 63046851 A JP63046851 A JP 63046851A JP 4685188 A JP4685188 A JP 4685188A JP 2600253 B2 JP2600253 B2 JP 2600253B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- echo signal
- fourier transform
- autocorrelation function
- angle
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、超音波の送受波により得られるエコー信号
の周波数成分に着目して被検体の音響特性を二次元的に
色表示するようにした超音波診断装置に関する。
の周波数成分に着目して被検体の音響特性を二次元的に
色表示するようにした超音波診断装置に関する。
（ロ）従来の技術 従来の超音波診断装置は、超音波の送受波に基づいて
得られるエコー信号の振幅情報（信号強度）を輝度変換
してこれを断層像として二次元表示するようにしてお
り、エコー信号の周波数成分の変化情報は利用されてい
ない。
得られるエコー信号の振幅情報（信号強度）を輝度変換
してこれを断層像として二次元表示するようにしてお
り、エコー信号の周波数成分の変化情報は利用されてい
ない。
（ハ）発明が解決しようとする課題 エコー信号の周波数成分の変化は、被検体の音響特性
を反映しており、組織性状に応じて超音波の減衰率や自
己相関関数が変化する。たとえば、肝臓において、脂肪
肝になると超音波の減衰率が大きくなる傾向が見られ、
また、肝硬変になると組織の繊維化が進むために自己相
関関数が正常のものと異なってくる。したがって、周波
数成分を解析して得られる減衰率や自己相関関数の結果
を有効に利用することは、診断の一助となりうる。
を反映しており、組織性状に応じて超音波の減衰率や自
己相関関数が変化する。たとえば、肝臓において、脂肪
肝になると超音波の減衰率が大きくなる傾向が見られ、
また、肝硬変になると組織の繊維化が進むために自己相
関関数が正常のものと異なってくる。したがって、周波
数成分を解析して得られる減衰率や自己相関関数の結果
を有効に利用することは、診断の一助となりうる。
しかしながら、従来は、周波数成分の解析結果を二次
元画像として表示する装置は提供されておらず、組織性
状を診断する上での情報が不足していた。
元画像として表示する装置は提供されておらず、組織性
状を診断する上での情報が不足していた。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、超音波の減衰率と自己相関の２つの情報を一つの
画面上に二次元表示できるようにして、従来よりも被検
体の組織性状について一層的確な診断が行えるようにす
ることを目的とする。
って、超音波の減衰率と自己相関の２つの情報を一つの
画面上に二次元表示できるようにして、従来よりも被検
体の組織性状について一層的確な診断が行えるようにす
ることを目的とする。
（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、上記の目的を達成するために、次の構成を
採る。
採る。
すなわち、本発明の超音波診断装置では、超音波の送
受波に基づいて得られるエコー信号を所定のサンプリン
グ期間に渡ってフーリエ変換するフーリエ変換回路と、
このフーリエ変換回路のフーリエ変換結果に基づいて前
記エコー信号の減衰率を算出する減衰率算出回路と、前
記エコー信号に基づいて自己相関関数を求める自己相関
関数算出回路と、この自己相関関数算出回路で算出され
た自己相関関数の極大値を与える相関の距離を検出する
自己相関値検出回路と、前記減衰率と前記自己相関値と
で決まる二次元座標上の点の基準位置からの為す角度を
算出する角度算出回路と、この角度算出回路で算出され
た角度に応じた色相を対応付ける色付け回路と、この色
付け回路で設定された色相を画像表示するカラーモニタ
とを備えている。
受波に基づいて得られるエコー信号を所定のサンプリン
グ期間に渡ってフーリエ変換するフーリエ変換回路と、
このフーリエ変換回路のフーリエ変換結果に基づいて前
記エコー信号の減衰率を算出する減衰率算出回路と、前
記エコー信号に基づいて自己相関関数を求める自己相関
関数算出回路と、この自己相関関数算出回路で算出され
た自己相関関数の極大値を与える相関の距離を検出する
自己相関値検出回路と、前記減衰率と前記自己相関値と
で決まる二次元座標上の点の基準位置からの為す角度を
算出する角度算出回路と、この角度算出回路で算出され
た角度に応じた色相を対応付ける色付け回路と、この色
付け回路で設定された色相を画像表示するカラーモニタ
とを備えている。
（ホ）作用 上記構成において、超音波の送受波に基づいて得られ
るエコー信号はフーリエ変換回路で所定のサンプリング
期間に渡ってフーリエ変換される。フーリエ変換回路の
フーリエ変換結果は減衰率算出回路に送出され、ここで
エコー信号の減衰率が算出される。一方、自己相関関数
算出回路はエコー信号に基づいて自己相関関数を求め
る。そして、この自己相関関数算出回路で算出された自
己相関関数の極大値を与える相関の距離が次段の自己相
関値検出回路で検出される。さらに、角度算出回路は、
減衰率と自己相関値とで決まる二次元座標上の基準位置
からの為す角度を算出する。色付け回路はこの角度に応
じた色相を対応付け、その色相がカラーモニタに表示さ
れる。そして、上記の動作が繰り返されることにより、
減衰率と自己相関値に応じて色付けされた二次元画像が
表示されることになる。
るエコー信号はフーリエ変換回路で所定のサンプリング
期間に渡ってフーリエ変換される。フーリエ変換回路の
フーリエ変換結果は減衰率算出回路に送出され、ここで
エコー信号の減衰率が算出される。一方、自己相関関数
算出回路はエコー信号に基づいて自己相関関数を求め
る。そして、この自己相関関数算出回路で算出された自
己相関関数の極大値を与える相関の距離が次段の自己相
関値検出回路で検出される。さらに、角度算出回路は、
減衰率と自己相関値とで決まる二次元座標上の基準位置
からの為す角度を算出する。色付け回路はこの角度に応
じた色相を対応付け、その色相がカラーモニタに表示さ
れる。そして、上記の動作が繰り返されることにより、
減衰率と自己相関値に応じて色付けされた二次元画像が
表示されることになる。
（ヘ）実施例 第１図は本発明の実施例に係る超音波診断装置の全体
を示すブロック図である。同図において、符号１は超音
波診断装置の全体を示し、２は超音波を送受波するリニ
ア走査型の超音波探触子、４は超音波探触子の各振動子
を切り換えるマルチプレクサ、６は超音波探触子で受波
されたエコー信号を検波、増幅するエコー処理回路、８
はエコー信号を所定のサンプリング周波数FSでデジタル
化するA/D変換器、10はデジタル化されエコー信号デー
タを一時記憶するバッファメモリである。
を示すブロック図である。同図において、符号１は超音
波診断装置の全体を示し、２は超音波を送受波するリニ
ア走査型の超音波探触子、４は超音波探触子の各振動子
を切り換えるマルチプレクサ、６は超音波探触子で受波
されたエコー信号を検波、増幅するエコー処理回路、８
はエコー信号を所定のサンプリング周波数FSでデジタル
化するA/D変換器、10はデジタル化されエコー信号デー
タを一時記憶するバッファメモリである。
12はエコー信号データを所定のサンプリング期間τ
（第２図参照）に渡ってフーリエ変換するフーリエ変換
回路、14はフーリエ変換回路12のフーリエ変換結果に基
づいてエコー信号の減衰率β（第３図参照）を算出する
減衰率算出回路、16はバッファメモリ10に格納されてい
るエコー信号データに基づいて自己相関関数を求める自
己相関関数算出回路、18は自己相関関数算出回路16で算
出された自己相関関数の極大値を与える相関の距離nmax
（第４図参照）を検出する自己相関検出回路である。
（第２図参照）に渡ってフーリエ変換するフーリエ変換
回路、14はフーリエ変換回路12のフーリエ変換結果に基
づいてエコー信号の減衰率β（第３図参照）を算出する
減衰率算出回路、16はバッファメモリ10に格納されてい
るエコー信号データに基づいて自己相関関数を求める自
己相関関数算出回路、18は自己相関関数算出回路16で算
出された自己相関関数の極大値を与える相関の距離nmax
（第４図参照）を検出する自己相関検出回路である。
20は減衰率βと相関の距離nmaxとで決まる二次元座標
上の点ｐ（第５図参照）の基準位置からの為す角度θを
算出する角度算出回路、22は角度算出回路20で算出され
た角度θに応じた色相を対応付ける色付け回路、24は色
付け回路22で設定された色相を示すカラーコードを記憶
するとともに、バッファメモリ10のエコー信号データを
断層情報として記憶するカラーデジタルスキャンコンバ
ータ、26はカラーデジタルスキャンコンバータ24の記憶
内容を画像表示するカラーモニタである。
上の点ｐ（第５図参照）の基準位置からの為す角度θを
算出する角度算出回路、22は角度算出回路20で算出され
た角度θに応じた色相を対応付ける色付け回路、24は色
付け回路22で設定された色相を示すカラーコードを記憶
するとともに、バッファメモリ10のエコー信号データを
断層情報として記憶するカラーデジタルスキャンコンバ
ータ、26はカラーデジタルスキャンコンバータ24の記憶
内容を画像表示するカラーモニタである。
次に、上記構成の超音波診断装置１において、超音波
の減衰率と相関の距離の２つの情報を一つの画面上に二
次元表示する場合の動作について説明する。
の減衰率と相関の距離の２つの情報を一つの画面上に二
次元表示する場合の動作について説明する。
被検体内の深さ方向に向けて送波された超音波は、被
検体の各部で反射され、その超音波エコーは超音波探触
子２で再び受波されるとすると、超音波探触子２から
は、第２図（ｂ）に示すように、受波した超音波エコー
に応じたエコー信号が出力される。このエコー信号は、
エコー処理回路６で検波、増幅された後、A/D変換器８
で所定のサンプリング周波数FSでデジタル化される。そ
して、このエコー信号データがバッファメモリ10に一時
的に記憶される。バッファメモリ10に記憶されたエコー
信号データは、続いてフーリエ変換回路12に送出され
る。
検体の各部で反射され、その超音波エコーは超音波探触
子２で再び受波されるとすると、超音波探触子２から
は、第２図（ｂ）に示すように、受波した超音波エコー
に応じたエコー信号が出力される。このエコー信号は、
エコー処理回路６で検波、増幅された後、A/D変換器８
で所定のサンプリング周波数FSでデジタル化される。そ
して、このエコー信号データがバッファメモリ10に一時
的に記憶される。バッファメモリ10に記憶されたエコー
信号データは、続いてフーリエ変換回路12に送出され
る。
フーリエ変換回路12は、バッファメモリ10に格納され
ているエコー信号データを所定のサンプリング期間τに
ついてフーリエ変換する。すなわち、いま、第２図
（ａ）に示すように、被検体内に一つの演算対象領域Ａ
を設定する。そして、この演算対象領域Ａの境界である
超音波を発射してT0後のサンプリング期間τに含まれる
エコー信号データを、ｘ（T0＋ｎ・Δｔ）（ここに、Δ
ｔ＝1/Fs、ｎ＝０、１、２、…、Ｎ−１、τ＝Ｎ・Δ
ｔ）とし、そのフーリエ変換をＸ（T0、ｆ）とすると、
周知のように、 となる。
ているエコー信号データを所定のサンプリング期間τに
ついてフーリエ変換する。すなわち、いま、第２図
（ａ）に示すように、被検体内に一つの演算対象領域Ａ
を設定する。そして、この演算対象領域Ａの境界である
超音波を発射してT0後のサンプリング期間τに含まれる
エコー信号データを、ｘ（T0＋ｎ・Δｔ）（ここに、Δ
ｔ＝1/Fs、ｎ＝０、１、２、…、Ｎ−１、τ＝Ｎ・Δ
ｔ）とし、そのフーリエ変換をＸ（T0、ｆ）とすると、
周知のように、 となる。
さらに、この実施例では、S/N比を改善するため、同
一位置で別途超音波を発射し、その際にサンプリング開
始点T0の値を少し変えて（T0′、T0″、…）得られるエ
コー信号データについてフーリエ変換を行い、これらの
平均値Ｘ（T0、ｆ）を求める。すなわち、 Ｘ（T0、ｆ）＝Ｅ｛Ｘ（T0、ｆ）｝T0＝T0、T0′、
T0″、…（ここにＥは平均を意味する）。これは、サン
プリング開始点T0近傍における平均的な周波数分布を求
めることに相当する（第３図（ａ）参照）。
一位置で別途超音波を発射し、その際にサンプリング開
始点T0の値を少し変えて（T0′、T0″、…）得られるエ
コー信号データについてフーリエ変換を行い、これらの
平均値Ｘ（T0、ｆ）を求める。すなわち、 Ｘ（T0、ｆ）＝Ｅ｛Ｘ（T0、ｆ）｝T0＝T0、T0′、
T0″、…（ここにＥは平均を意味する）。これは、サン
プリング開始点T0近傍における平均的な周波数分布を求
めることに相当する（第３図（ａ）参照）。
さらに、演算対象領域Ａの他の境界である超音波を発
射してT0＋T1後のサンプリング期間τに含まれるエコー
信号データについて、上記と同様にフーリエ変換の平均
値（T0＋T1、ｆ）を求める。これは、サンプリング開
始点T0＋T1近傍における平均的な周波数分布を求めるこ
とに相当する（第３図（ｂ）参照）。これらの各フーリ
エ変換の平均値（T0、ｆ）、（T0＋T1、ｆ）は次段
の減衰率算出回路14に送出される。
射してT0＋T1後のサンプリング期間τに含まれるエコー
信号データについて、上記と同様にフーリエ変換の平均
値（T0＋T1、ｆ）を求める。これは、サンプリング開
始点T0＋T1近傍における平均的な周波数分布を求めるこ
とに相当する（第３図（ｂ）参照）。これらの各フーリ
エ変換の平均値（T0、ｆ）、（T0＋T1、ｆ）は次段
の減衰率算出回路14に送出される。
減衰率算出回路14は、上記の各フーリエ変換の平均値
の差Δ（T1、ｆ）、すなわち、 Δ（T1、ｆ）＝（T0、ｆ）−（T0＋T1、ｆ） を求め、引き続いてΔ（T1、ｆ）の回帰曲線を算出し
て、その回帰曲線の勾配を求める。この勾配の値が演算
対象領域Ａの期間T1における減衰率βを与える（第３図
（ｃ）参照）。
の差Δ（T1、ｆ）、すなわち、 Δ（T1、ｆ）＝（T0、ｆ）−（T0＋T1、ｆ） を求め、引き続いてΔ（T1、ｆ）の回帰曲線を算出し
て、その回帰曲線の勾配を求める。この勾配の値が演算
対象領域Ａの期間T1における減衰率βを与える（第３図
（ｃ）参照）。
一方、自己相関関数算出回路16はバッファメモリ10に
記憶されているエコー信号データに基づいて自己相関関
数を求める。すなわち、演算対象領域Ａの期間T1に含ま
れるエコー信号データを上述のごとく、ｘ（T0＋ｎ・Δ
ｔ）（ここに、Δｔ＝1/Fs、ｎは位相差で、ｎ＝０、
１、２、…、Ｍ−１、T1＝Ｍ・Δｔ）とし、また、ｎ＜
０、ｎ＞Ｍについては、ｘ（Ｍ・Δｔ）＝０とおいて、
次式で示す自己相関関数Rx（ｎ）を求める。
記憶されているエコー信号データに基づいて自己相関関
数を求める。すなわち、演算対象領域Ａの期間T1に含ま
れるエコー信号データを上述のごとく、ｘ（T0＋ｎ・Δ
ｔ）（ここに、Δｔ＝1/Fs、ｎは位相差で、ｎ＝０、
１、２、…、Ｍ−１、T1＝Ｍ・Δｔ）とし、また、ｎ＜
０、ｎ＞Ｍについては、ｘ（Ｍ・Δｔ）＝０とおいて、
次式で示す自己相関関数Rx（ｎ）を求める。
これはエコー信号を周期関数としてみた場合の周期性を
調べることに相当する。そして、これらの自己相関関数
Rx（ｎ）のデータが次段の自己相関値検出回路18に送出
され、ここで自己相関関数の極大値が検索され、その極
大値に対応する相関の距離nmaxを求める。
調べることに相当する。そして、これらの自己相関関数
Rx（ｎ）のデータが次段の自己相関値検出回路18に送出
され、ここで自己相関関数の極大値が検索され、その極
大値に対応する相関の距離nmaxを求める。
このようにして求めた減衰率βと相関の距離nmaxは角
度算出回路20に与えられる。角度算出回路20は、第５図
に示すように、減衰率βと相関の距離nmaxとで決まる二
次元座標上の点ｐ（nmax、β）の基準位置からの為す角
度θと原点から点ｐまでの距離ｌをそれぞれ算出する。
すなわち、角度θは、 θ＝tan-1（β/nmax） により、また距離ｌは、 によりそれぞれ算出される。
度算出回路20に与えられる。角度算出回路20は、第５図
に示すように、減衰率βと相関の距離nmaxとで決まる二
次元座標上の点ｐ（nmax、β）の基準位置からの為す角
度θと原点から点ｐまでの距離ｌをそれぞれ算出する。
すなわち、角度θは、 θ＝tan-1（β/nmax） により、また距離ｌは、 によりそれぞれ算出される。
これらのデータθ、ｌは色付け回路22に送出される。
色付け回路22はこの角度θに応じて色相を対応付ける。
すなわち、０≦θ≦π/2であるから、たとえば、θ＝０
のときには赤、θ＝π/2のときには青の色相を与えるな
らば、０＜θ＜π/2のときの色相Ｖは、 Ｖ＝Vr・（π/2−θ）＋Vb・θ （ここに、Vrは赤の度合、Vbは青の度合）となる。した
がって、色付け回路22は、この色相Ｖをカラーデータ
に、また距離ｌを対応する輝度データにそれぞれ変換し
てカラーデジタルスキャンコンバータ24に転送する。
色付け回路22はこの角度θに応じて色相を対応付ける。
すなわち、０≦θ≦π/2であるから、たとえば、θ＝０
のときには赤、θ＝π/2のときには青の色相を与えるな
らば、０＜θ＜π/2のときの色相Ｖは、 Ｖ＝Vr・（π/2−θ）＋Vb・θ （ここに、Vrは赤の度合、Vbは青の度合）となる。した
がって、色付け回路22は、この色相Ｖをカラーデータ
に、また距離ｌを対応する輝度データにそれぞれ変換し
てカラーデジタルスキャンコンバータ24に転送する。
このようにして、一つの演算対象領域Ａに対する演算
動作が終わると、次に、被検体の異なる位置に別途演算
対象領域Ａを設定して上記と同様に演算動作を行う。そ
して、診断部位の一定領域に渡って演算対象領域Ａを変
更しつつ上記の演算動作を繰り返し行うことにより、減
衰率と自己相関値の二次元情報が収集される。
動作が終わると、次に、被検体の異なる位置に別途演算
対象領域Ａを設定して上記と同様に演算動作を行う。そ
して、診断部位の一定領域に渡って演算対象領域Ａを変
更しつつ上記の演算動作を繰り返し行うことにより、減
衰率と自己相関値の二次元情報が収集される。
また、超音波をリニア走査して得られたエコー信号デ
ータは、バッファメモリ10から直接カラーデジタルスキ
ャンコンバータ24に断層データとして転送される。した
がって、カラーデジタルスキャンコンバータ24に記憶さ
れたカラーデータ、輝度データ、断層データが同時に読
み出されることにより、カラーモニタ26には、断層画像
に重ねて減衰率と自己相関値に応じて設定された色相と
輝度をもつ二次元画像が表示されることになる。
ータは、バッファメモリ10から直接カラーデジタルスキ
ャンコンバータ24に断層データとして転送される。した
がって、カラーデジタルスキャンコンバータ24に記憶さ
れたカラーデータ、輝度データ、断層データが同時に読
み出されることにより、カラーモニタ26には、断層画像
に重ねて減衰率と自己相関値に応じて設定された色相と
輝度をもつ二次元画像が表示されることになる。
（ト）効果 本発明によれば、超音波の減衰率と自己相関値の２つ
の情報が一つの画面上に色付けされて二次元表示される
ので、被検体の組織性状について一層的確な診断を行え
るようになる等の優れた効果が発揮される。
の情報が一つの画面上に色付けされて二次元表示される
ので、被検体の組織性状について一層的確な診断を行え
るようになる等の優れた効果が発揮される。
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は超音波診
断装置のブロック図、第２図（ａ）は被検体に対して設
定される演算対象領域の説明図、第２図（ｂ）は超音波
の送受波により得られるエコー信号とそのサンプリング
期間の関係を示す説明図、第３図は減衰率算出回路の動
作の説明図、第４図は自己相関値検出回路の動作の説明
図、第５図は角度算出回路の動作の説明図である。 １……超音波診断装置、12……フーリエ変換回路、14…
…減衰率算出回路、16……自己相関関数算出回路、18…
…自己相関値検出回路、20……角度算出回路、22……色
分け回路、26……カラーモニタ。
断装置のブロック図、第２図（ａ）は被検体に対して設
定される演算対象領域の説明図、第２図（ｂ）は超音波
の送受波により得られるエコー信号とそのサンプリング
期間の関係を示す説明図、第３図は減衰率算出回路の動
作の説明図、第４図は自己相関値検出回路の動作の説明
図、第５図は角度算出回路の動作の説明図である。 １……超音波診断装置、12……フーリエ変換回路、14…
…減衰率算出回路、16……自己相関関数算出回路、18…
…自己相関値検出回路、20……角度算出回路、22……色
分け回路、26……カラーモニタ。
Claims (1)
- 【請求項１】超音波の送受波に基づいて得られるエコー
信号を所定のサンプリング期間に渡ってフーリエ変換す
るフーリエ変換回路と、 このフーリエ変換回路のフーリエ変換結果に基づいて前
記エコー信号の減衰率を算出する減衰率算出回路と、 前記エコー信号に基づいて自己相関関数を求める自己相
関関数算出回路と、 この自己相関関数算出回路で算出された自己相関関数の
極大値を与える相関の距離を検出する自己相関値検出回
路と、 前記減衰率と前記相関の距離とで決まる二次元座標上の
点の基準位置からの為す角度を算出する角度算出回路
と、 この角度算出回路で算出された角度に応じた色相を対応
付ける色付け回路と、この色付け回路で設定された色相
を画像表示するカラーモニタと、 を備えることを特徴とする超音波診断装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046851A JP2600253B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 超音波診断装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63046851A JP2600253B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01221146A JPH01221146A (ja) | 1989-09-04 |
| JP2600253B2 true JP2600253B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=12758844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63046851A Expired - Fee Related JP2600253B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | 超音波診断装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2600253B2 (ja) |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP63046851A patent/JP2600253B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01221146A (ja) | 1989-09-04 |
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