JP2629734B2 - 超音波物体検査装置 - Google Patents
超音波物体検査装置Info
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- JP2629734B2 JP2629734B2 JP62239792A JP23979287A JP2629734B2 JP 2629734 B2 JP2629734 B2 JP 2629734B2 JP 62239792 A JP62239792 A JP 62239792A JP 23979287 A JP23979287 A JP 23979287A JP 2629734 B2 JP2629734 B2 JP 2629734B2
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、超音波を用いて物体を検査する装置に関
する。
する。
従来の超音波非破壊検査装置や超音波診断装置などの
超音波物体検査装置では、超音波と物体の相互作用は線
形なもの、言い換えると音波によって物体の性質は変化
しないとの仮定の上に行われている。
超音波物体検査装置では、超音波と物体の相互作用は線
形なもの、言い換えると音波によって物体の性質は変化
しないとの仮定の上に行われている。
しかしながら、このような従来の超音波物体検査装置
では、たとえば超音波診断装置の場合、胆石のように音
響反射係数が明確に異なるとともにその境界がはっきり
しているものについては非常に有効であるが、びまん性
の病変に対してはこれを検出できず、無力である。すな
わち、びまん性の病変では超音波の分解能よりも微小な
変化や、分解能のサイズで明確な境界を持たない弾性的
な性質の変化を持つ場合が多いからである。 この発明は、従来検出できなかった散乱体内部の弾性
的な性質の差異を検出することができる、超音波物体検
査装置を提供することを目的とする。
では、たとえば超音波診断装置の場合、胆石のように音
響反射係数が明確に異なるとともにその境界がはっきり
しているものについては非常に有効であるが、びまん性
の病変に対してはこれを検出できず、無力である。すな
わち、びまん性の病変では超音波の分解能よりも微小な
変化や、分解能のサイズで明確な境界を持たない弾性的
な性質の変化を持つ場合が多いからである。 この発明は、従来検出できなかった散乱体内部の弾性
的な性質の差異を検出することができる、超音波物体検
査装置を提供することを目的とする。
この発明による超音波物体検査装置は、被検体に対し
て圧力変化を与える圧力印加手段と、該被検体にバース
ト状の超音波を入射する手段と、上記被検体内での反射
波を受波する手段と、上記圧力による受波信号の振幅変
化を検出する信号検出手段とを備えることが特徴となっ
ている。
て圧力変化を与える圧力印加手段と、該被検体にバース
ト状の超音波を入射する手段と、上記被検体内での反射
波を受波する手段と、上記圧力による受波信号の振幅変
化を検出する信号検出手段とを備えることが特徴となっ
ている。
被検体に対して圧力変化が与えられると、その内部の
多数の微小な反射体（超音波に対する）のそれぞれの位
置や方向が変化する。その結果、この被検体に超音波を
入射して内部での反射波を受波すれば、受波信号の振幅
の変化が観測できる。そして、上記の微小反射体の位置
・方向の変化というのは、その被検体が柔らかい物質で
あるか、硬い物質であるかというような弾性的な性質に
よって異なる。 そこで、この被検体に超音波を入射して内部での反射
波を受波し、その受波信号の振幅の、印加した圧力の有
無や大小による変化を検出すれば、その被検体の内部の
弾性的な性質を知ることができる。
多数の微小な反射体（超音波に対する）のそれぞれの位
置や方向が変化する。その結果、この被検体に超音波を
入射して内部での反射波を受波すれば、受波信号の振幅
の変化が観測できる。そして、上記の微小反射体の位置
・方向の変化というのは、その被検体が柔らかい物質で
あるか、硬い物質であるかというような弾性的な性質に
よって異なる。 そこで、この被検体に超音波を入射して内部での反射
波を受波し、その受波信号の振幅の、印加した圧力の有
無や大小による変化を検出すれば、その被検体の内部の
弾性的な性質を知ることができる。
第１図において、試料１の表面に低周波の圧力変化を
与えるバイブレータ３の先端に取り付けられた振動板２
が密着配置されている。このバイブレータ３はスプリン
グバランサ４によって保持されている。他方、同じ表面
上にゲル状物質５を介して超音波トランスデューサアレ
イ６が配置される。このゲル状物質５はトランスデュー
サアレイ６と試料１との間の音響インピーダンスを整合
するためのものである。 バイブレータ３には低周波発振器32からの10〜500Hz
程度の低周波信号が電力増幅器31を介して送られて、こ
れが駆動される。振動板２は例えば120mm×35mm程度の
大きさの平板で、上記の周波数で振動する。その振幅は
200μｍ程度以下とされる。 超音波トランスデューサアレイ６には、バースト信号
発生器71と、電力増幅器72と、増幅器73と、対数増幅器
74と、エンベロープ検波器75でなるＢモードスキャナ７
が接続される。すなわち、バースト信号発生器71は例え
ば3.5MHzの正弦波を10波長程度バースト状に発生し、こ
れが電力像幅器72を経て超音波トランスデューサアレイ
６に送られて、これから試料１中に3.5MHzのバースト状
超音波がプローブ波として入射させられる。試料１中で
反射した超音波は超音波トランスデューサアレイ６に受
波され、像幅器73、対数像幅器74を経てエンベロープ検
波器75に送られ、受波信号のエンベロープが検出され
る。試料１内の１つの断面上に超音波ビームをスキャン
させてそれらの反射波のエンベロープを得、これを各ビ
ーム位置毎に表示すればその断面上での超音波２次元エ
コー像、いわゆるＢモード画像が得られる。 このエンベロープ出力は、ローパスフィルタ82、A/D
変換器83を経てマイクロコンピュータ84に取り込まれ、
後述の処理を受けて、その結果として得られる画像が表
示装置85により表示される。 タイミング発生器81は、第２図のようにプローブ波の
発生タイミングが低周波振動の所定の位相θ１、θ２と
なるようにこれらの間のタイミングを調整する。位相θ
１は低周波振動の変位が小さい領域に設定され、位相θ
２は低周波振動の変位が最大になる付近に設定される。
位相θ１で発生した１つのプローブ波の反射波のエンベ
ロープ出力E1（ｔ）が第３図のように得られ、位相θ２
で発生した１つのプローブ波の反射波のエンベロープ出
力E2（ｔ）が第４図のようになったとする。 マイクロコンピュータ84は、 ΔＥ（ｔ）＝｛|E2（ｔ）−E1（ｔ）|/E1（ｔ）｝・ｆ
（E1（ｔ）） なる演算処理を行い、反射波振幅の変化率ΔＥを求め
る。ここに関数ｆ（E1（ｔ））は、E1（ｔ）が小さい部
分でのΔＥの発散を抑えるための振幅フィルタである。
こうして第５図のようにΔＥが求められる。またこの変
化率ΔＥの例えば2mmの区間毎の平均値＜ΔＥ＞は第５
図の点線のようになる。 このような低周波振動の２つの位相でのプローブ波の
発生・反射波の受波を、試料１の特定の断面上でスキャ
ンすべき超音波ビームの１つずつについて繰り返せば、
変化率ΔＥまたはその平均値＜ΔＥ＞の上記の断面での
分布像が得られ、これが表示装置85によって表示され
る。 ここで、振動板２によって低周波振動が試料１の方面
に加えられると、これが内部に伝播し、この伝播する振
動圧力により試料内部の多数の微小な反射体が摂動を受
ける。その結果、摂動を受けた場合と受けない場合とで
は超音波に対する応答が相違することになる。２つのエ
ンベロープ波のタイミングは、上記のように低数波振動
の変位が異なる位相となるように定められているので、
上記の変化率ΔＥ（または＜ΔＥ＞）は、試料１の内部
の摂動の受け易さという弾性的な性質を表すことにな
る。したがって、表示装置85により試料１の内部の弾性
的な性質の分布像が断層像として表示されることにな
る。 実際、柔らかいグラファイトを混入した寒天中に硬い
寒天を埋め込んだファントムで実験を行ったところ、通
常のＢモード像では硬い寒天の識別ができなかったが、
ΔＥ像では明瞭に区別できた。また、人間の右前腕部を
用いて行った映像化実験でも、筋肉の緊張・弛緩に応じ
た弾性特性の相違がΔＥ像では明確に区別できたが、通
常のＢモード画像では殆ど区別し得なかった。 また、摂動を与える低周波振動の有無に応じてそれぞ
れＢモード画像を得ておいて、これらの画像の適当な大
きさに分割された各部分について、画像間の相関係数を
計算し、画像化することも考えられる。低周波振動の異
なる位相に対応する複数毎のＢモード画像について同様
の相関係数を求めて画像化してもよい。 さらに上記では、試料の内部の微小反射体に摂動を与
えるため低周波振動を用いたが、このような低周波振動
の代わりに何種類かの静圧を加えて、超音波に対する応
答の相違を検出することもできる。
与えるバイブレータ３の先端に取り付けられた振動板２
が密着配置されている。このバイブレータ３はスプリン
グバランサ４によって保持されている。他方、同じ表面
上にゲル状物質５を介して超音波トランスデューサアレ
イ６が配置される。このゲル状物質５はトランスデュー
サアレイ６と試料１との間の音響インピーダンスを整合
するためのものである。 バイブレータ３には低周波発振器32からの10〜500Hz
程度の低周波信号が電力増幅器31を介して送られて、こ
れが駆動される。振動板２は例えば120mm×35mm程度の
大きさの平板で、上記の周波数で振動する。その振幅は
200μｍ程度以下とされる。 超音波トランスデューサアレイ６には、バースト信号
発生器71と、電力増幅器72と、増幅器73と、対数増幅器
74と、エンベロープ検波器75でなるＢモードスキャナ７
が接続される。すなわち、バースト信号発生器71は例え
ば3.5MHzの正弦波を10波長程度バースト状に発生し、こ
れが電力像幅器72を経て超音波トランスデューサアレイ
６に送られて、これから試料１中に3.5MHzのバースト状
超音波がプローブ波として入射させられる。試料１中で
反射した超音波は超音波トランスデューサアレイ６に受
波され、像幅器73、対数像幅器74を経てエンベロープ検
波器75に送られ、受波信号のエンベロープが検出され
る。試料１内の１つの断面上に超音波ビームをスキャン
させてそれらの反射波のエンベロープを得、これを各ビ
ーム位置毎に表示すればその断面上での超音波２次元エ
コー像、いわゆるＢモード画像が得られる。 このエンベロープ出力は、ローパスフィルタ82、A/D
変換器83を経てマイクロコンピュータ84に取り込まれ、
後述の処理を受けて、その結果として得られる画像が表
示装置85により表示される。 タイミング発生器81は、第２図のようにプローブ波の
発生タイミングが低周波振動の所定の位相θ１、θ２と
なるようにこれらの間のタイミングを調整する。位相θ
１は低周波振動の変位が小さい領域に設定され、位相θ
２は低周波振動の変位が最大になる付近に設定される。
位相θ１で発生した１つのプローブ波の反射波のエンベ
ロープ出力E1（ｔ）が第３図のように得られ、位相θ２
で発生した１つのプローブ波の反射波のエンベロープ出
力E2（ｔ）が第４図のようになったとする。 マイクロコンピュータ84は、 ΔＥ（ｔ）＝｛|E2（ｔ）−E1（ｔ）|/E1（ｔ）｝・ｆ
（E1（ｔ）） なる演算処理を行い、反射波振幅の変化率ΔＥを求め
る。ここに関数ｆ（E1（ｔ））は、E1（ｔ）が小さい部
分でのΔＥの発散を抑えるための振幅フィルタである。
こうして第５図のようにΔＥが求められる。またこの変
化率ΔＥの例えば2mmの区間毎の平均値＜ΔＥ＞は第５
図の点線のようになる。 このような低周波振動の２つの位相でのプローブ波の
発生・反射波の受波を、試料１の特定の断面上でスキャ
ンすべき超音波ビームの１つずつについて繰り返せば、
変化率ΔＥまたはその平均値＜ΔＥ＞の上記の断面での
分布像が得られ、これが表示装置85によって表示され
る。 ここで、振動板２によって低周波振動が試料１の方面
に加えられると、これが内部に伝播し、この伝播する振
動圧力により試料内部の多数の微小な反射体が摂動を受
ける。その結果、摂動を受けた場合と受けない場合とで
は超音波に対する応答が相違することになる。２つのエ
ンベロープ波のタイミングは、上記のように低数波振動
の変位が異なる位相となるように定められているので、
上記の変化率ΔＥ（または＜ΔＥ＞）は、試料１の内部
の摂動の受け易さという弾性的な性質を表すことにな
る。したがって、表示装置85により試料１の内部の弾性
的な性質の分布像が断層像として表示されることにな
る。 実際、柔らかいグラファイトを混入した寒天中に硬い
寒天を埋め込んだファントムで実験を行ったところ、通
常のＢモード像では硬い寒天の識別ができなかったが、
ΔＥ像では明瞭に区別できた。また、人間の右前腕部を
用いて行った映像化実験でも、筋肉の緊張・弛緩に応じ
た弾性特性の相違がΔＥ像では明確に区別できたが、通
常のＢモード画像では殆ど区別し得なかった。 また、摂動を与える低周波振動の有無に応じてそれぞ
れＢモード画像を得ておいて、これらの画像の適当な大
きさに分割された各部分について、画像間の相関係数を
計算し、画像化することも考えられる。低周波振動の異
なる位相に対応する複数毎のＢモード画像について同様
の相関係数を求めて画像化してもよい。 さらに上記では、試料の内部の微小反射体に摂動を与
えるため低周波振動を用いたが、このような低周波振動
の代わりに何種類かの静圧を加えて、超音波に対する応
答の相違を検出することもできる。
この発明の超音波物体検査装置によれば、圧力変化に
よる反射波振幅の変化を捉えることにより、従来では検
出不能な、比較的柔らかい散乱体内部の境界の不明確な
弾性的な性質の差異を高い感度で検出し、内部の弾性的
な性質の分布を映像化して表示することができる。
よる反射波振幅の変化を捉えることにより、従来では検
出不能な、比較的柔らかい散乱体内部の境界の不明確な
弾性的な性質の差異を高い感度で検出し、内部の弾性的
な性質の分布を映像化して表示することができる。
第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は低
周波振動に対するプローブ波の位相を示す波形図、第３
図及び第４図はプローブ波の反射波のエンベロープを示
す波形図、第５図は反射波振幅の変化率の波形図であ
る。 １……試料、２……振動版、３……バイブレータ、４…
…スプリングバランサ、５……ゲル状物質、６……超音
波トランスデューサアレイ、31、72……電力増幅器、32
……低周波発振器、７……Ｂモードスキャナ、71……バ
ースト信号発生器、73……増幅器、74……対数増幅器、
75……エンベロープ検波器、81……タイミング発生器、
82……ローパスフィルタ、83……A/D変換器、84……マ
イクロコンピュータ、85……表示装置。
周波振動に対するプローブ波の位相を示す波形図、第３
図及び第４図はプローブ波の反射波のエンベロープを示
す波形図、第５図は反射波振幅の変化率の波形図であ
る。 １……試料、２……振動版、３……バイブレータ、４…
…スプリングバランサ、５……ゲル状物質、６……超音
波トランスデューサアレイ、31、72……電力増幅器、32
……低周波発振器、７……Ｂモードスキャナ、71……バ
ースト信号発生器、73……増幅器、74……対数増幅器、
75……エンベロープ検波器、81……タイミング発生器、
82……ローパスフィルタ、83……A/D変換器、84……マ
イクロコンピュータ、85……表示装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 特許法第30条第１項適用申請有り Ｕｌｔｒａｓｏｎｉ ｃ Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．１（1987. ５．19）Ｐ．59における刊行物による発表 特許法第30条第１項適用申請有り 日本超音波医学会第 50回研究発表会（Ｓ62−６−25）において文書による発 表
Claims (3)
- 【請求項１】被検体に対して圧力変化を与える圧力印加
手段と、該被検体にバースト状の超音波を入射する手段
と、上記被検体内の反射波を受波する手段と、 上記圧力による受波信号の振幅変化を検出する信号検出
手段とを備える超音波物体検査装置。 - 【請求項２】上記圧力印加手段は、低周波振動印加手段
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
音波物体検査装置。 - 【請求項３】上記信号検出手段は、圧力の程度に対応し
て受波信号から複数の２次元エコー像を作り、これら画
像間の、適当な大きさに分割された各部分での相関を求
める手段であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の超音波物体検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62239792A JP2629734B2 (ja) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | 超音波物体検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62239792A JP2629734B2 (ja) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | 超音波物体検査装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6483248A JPS6483248A (en) | 1989-03-29 |
| JP2629734B2 true JP2629734B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=17049944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62239792A Expired - Lifetime JP2629734B2 (ja) | 1987-09-24 | 1987-09-24 | 超音波物体検査装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2629734B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101301395B1 (ko) * | 2011-08-12 | 2013-08-28 | 주식회사 청우메디칼 | 조직판정 스마트 초음파 수술장치 및 그 수술장치 구동방법 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7901355B2 (en) | 2003-01-23 | 2011-03-08 | L'oreal | Skin analysis apparatus including an ultrasound probe |
| JP2006255015A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Toshiba Corp | 超音波プローブ、超音波プローブ用アダプタ及び超音波診断装置 |
| CN101784234B (zh) * | 2007-05-16 | 2014-07-09 | 超声成像公司 | 用于测量感兴趣区域的平均粘弹值的方法和设备 |
| JP4498451B2 (ja) * | 2008-09-05 | 2010-07-07 | 株式会社日立メディコ | 超音波診断装置 |
| US9364194B2 (en) * | 2008-09-18 | 2016-06-14 | General Electric Company | Systems and methods for detecting regions of altered stiffness |
| JP2010131426A (ja) * | 2010-02-10 | 2010-06-17 | Hitachi Medical Corp | 超音波診断装置 |
| JP5491671B2 (ja) * | 2013-11-22 | 2014-05-14 | スーパー ソニック イマジン | 関心領域の粘弾性の平均値を測定するための方法 |
| US10345267B2 (en) * | 2015-12-21 | 2019-07-09 | The Boeing Company | Composite inspection |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60253434A (ja) * | 1984-05-30 | 1985-12-14 | 富士通株式会社 | 超音波媒体の非線形パラメ−タ分布測定装置 |
| JPS62179437A (ja) * | 1986-01-31 | 1987-08-06 | 富士通株式会社 | 超音波非線形パラメ−タ分布測定装置 |
-
1987
- 1987-09-24 JP JP62239792A patent/JP2629734B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101301395B1 (ko) * | 2011-08-12 | 2013-08-28 | 주식회사 청우메디칼 | 조직판정 스마트 초음파 수술장치 및 그 수술장치 구동방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6483248A (en) | 1989-03-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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