JP3109749B2 - 超音波映像化装置 - Google Patents
超音波映像化装置Info
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- JP3109749B2 JP3109749B2 JP03085510A JP8551091A JP3109749B2 JP 3109749 B2 JP3109749 B2 JP 3109749B2 JP 03085510 A JP03085510 A JP 03085510A JP 8551091 A JP8551091 A JP 8551091A JP 3109749 B2 JP3109749 B2 JP 3109749B2
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- Japan
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- ultrasonic
- ultrasonic imaging
- liver
- imaging apparatus
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52046—Techniques for image enhancement involving transmitter or receiver
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波パルスを生体内
に発射しその反射波を受信することにより、超音波ビー
ムによる前記生体内の走査を行う超音波診断装置の如き
超音波映像化装置に関する。
に発射しその反射波を受信することにより、超音波ビー
ムによる前記生体内の走査を行う超音波診断装置の如き
超音波映像化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の超音波診断装置は、生体に対す
る安全性、診断の容易性が他の画像診断機器として例え
ばＸ線診断装置等よりも高いという利点を有し、近年の
生体診断には不可欠なものとなっている。
る安全性、診断の容易性が他の画像診断機器として例え
ばＸ線診断装置等よりも高いという利点を有し、近年の
生体診断には不可欠なものとなっている。
【０００３】しかし、前述した超音波の反射を利用する
装置は、超音波が媒質中の音響インピーダンスが異なる
境界で反射することを利用し、該境界が映像として表現
されているものであるため、上述した利点を有するもの
でありながら、物体を透過する際のＸ線の吸収の差が映
像として表現されるＸ線診断装置と比較すると、診断内
容によっては十分な診断情報を提示し得ないことがあ
る。
装置は、超音波が媒質中の音響インピーダンスが異なる
境界で反射することを利用し、該境界が映像として表現
されているものであるため、上述した利点を有するもの
でありながら、物体を透過する際のＸ線の吸収の差が映
像として表現されるＸ線診断装置と比較すると、診断内
容によっては十分な診断情報を提示し得ないことがあ
る。
【０００４】以下、肝臓を診断対象とした場合を例にし
て上述した不具合を説明する。すなわち、肝臓診断にあ
っては、従来から、体表に孔を空けて肝表面と複膜との
間に硬性鏡を挿入し光学的に肝表面を観察する腹腔鏡検
査が行われているが、これは侵襲検査であるので、なる
べく避けたい手法である。
て上述した不具合を説明する。すなわち、肝臓診断にあ
っては、従来から、体表に孔を空けて肝表面と複膜との
間に硬性鏡を挿入し光学的に肝表面を観察する腹腔鏡検
査が行われているが、これは侵襲検査であるので、なる
べく避けたい手法である。
【０００５】そこで、上述した利点を有する超音波断層
像検査により肝表面を観察する試みが行われている。し
かし、超音波断層像は前述したように音響インピーダン
スの境界を現したものであり、加えて超音波ビームの特
性や低分解能等のため、肝臓と他の臓器との境界を明瞭
に示さない。すなわち、断層像には、腹壁、肝実質、肝
内血管等の断面も一緒に描出されるので肝臓と他の臓器
とを容易に峻別することはできなく、しかも、両者の境
界は細い線のようには示されないので、結局、肝表面の
観察は困難である。
像検査により肝表面を観察する試みが行われている。し
かし、超音波断層像は前述したように音響インピーダン
スの境界を現したものであり、加えて超音波ビームの特
性や低分解能等のため、肝臓と他の臓器との境界を明瞭
に示さない。すなわち、断層像には、腹壁、肝実質、肝
内血管等の断面も一緒に描出されるので肝臓と他の臓器
とを容易に峻別することはできなく、しかも、両者の境
界は細い線のようには示されないので、結局、肝表面の
観察は困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
超音波の反射を利用する超音波映像化装置で得られる断
層像中には、被検体内の物体の輪郭（組織境界）は明瞭
に描出されないので、該物体についての表面構造を知る
ことができないという問題点があった。そこで本発明の
目的は、被検体内の物体についての表面構造を知ること
が可能な超音波診断装置を提供することにある。
超音波の反射を利用する超音波映像化装置で得られる断
層像中には、被検体内の物体の輪郭（組織境界）は明瞭
に描出されないので、該物体についての表面構造を知る
ことができないという問題点があった。そこで本発明の
目的は、被検体内の物体についての表面構造を知ること
が可能な超音波診断装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し且つ目的を達成するために次のような手段を講じた構
成としている。すなわち、請求項１に係る発明は、被検
体に対して超音波を送受信する超音波プローブと、前記
超音波プローブの出力に遅延・加算処理をして高周波受
信信号を求める手段と、前記高周波受信信号を検波する
検波手段と、前記検波手段の出力に基づいて超音波断層
画像を形成する手段と、近接する複数の走査方向の前記
高周波受信信号の位相情報に基づき前記被検体内の輪郭
情報を求める手段と、を具備したことを特徴とする。請
求項２に係る発明は、請求項１に記載の超音波映像化装
置において、前記高周波受信信号の位相情報に基づき生
成される情報は、被検体内の物体の連続する境界が識別
し得る情報であることを特徴とする。請求項３に係る発
明は、請求項２に記載の超音波映像化装置において、連
続する境界が識別され得る情報を、断層像に重ねて表示
することを特徴とする。
し且つ目的を達成するために次のような手段を講じた構
成としている。すなわち、請求項１に係る発明は、被検
体に対して超音波を送受信する超音波プローブと、前記
超音波プローブの出力に遅延・加算処理をして高周波受
信信号を求める手段と、前記高周波受信信号を検波する
検波手段と、前記検波手段の出力に基づいて超音波断層
画像を形成する手段と、近接する複数の走査方向の前記
高周波受信信号の位相情報に基づき前記被検体内の輪郭
情報を求める手段と、を具備したことを特徴とする。請
求項２に係る発明は、請求項１に記載の超音波映像化装
置において、前記高周波受信信号の位相情報に基づき生
成される情報は、被検体内の物体の連続する境界が識別
し得る情報であることを特徴とする。請求項３に係る発
明は、請求項２に記載の超音波映像化装置において、連
続する境界が識別され得る情報を、断層像に重ねて表示
することを特徴とする。
【０００８】請求項４に係る発明は、請求項２に記載の
超音波映像化装置において、連続する境界が識別される
情報を、前記物体の観測に不要な情報を取り除くための
情報として利用することを特徴とする。
超音波映像化装置において、連続する境界が識別される
情報を、前記物体の観測に不要な情報を取り除くための
情報として利用することを特徴とする。
【０００９】請求項５に係る発明は、請求項２に記載の
超音波映像化装置において、連続する境界が識別され得
る情報を、音場補正のためのデータとして用いることを
特徴とする。請求項６に係る発明は、請求項２に記載の
超音波映像化装置において、走査方向が２次元であり、
連続する境界が面として表示されることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項２に記載の超音波映像化
装置において、連続する境界が識別され得る情報を、カ
ラーで表示することを特徴とする。請求項８に係る発明
は、請求項１に記載の超音波映像化装置において、輪郭
情報は、近接又は隣接する前記高周波受信信号について
相互相関処理を行うことにより得られるものであること
を特徴とする。 請求項９に係る発明は、請求項１に記載
の超音波映像化装置において、前記輪郭情報は、前記高
周波受信信号に直交検波処理を行い、この直交検波処理
により得られた位相情報に基づいて得られるものである
ことを特徴とする。
超音波映像化装置において、連続する境界が識別され得
る情報を、音場補正のためのデータとして用いることを
特徴とする。請求項６に係る発明は、請求項２に記載の
超音波映像化装置において、走査方向が２次元であり、
連続する境界が面として表示されることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項２に記載の超音波映像化
装置において、連続する境界が識別され得る情報を、カ
ラーで表示することを特徴とする。請求項８に係る発明
は、請求項１に記載の超音波映像化装置において、輪郭
情報は、近接又は隣接する前記高周波受信信号について
相互相関処理を行うことにより得られるものであること
を特徴とする。 請求項９に係る発明は、請求項１に記載
の超音波映像化装置において、前記輪郭情報は、前記高
周波受信信号に直交検波処理を行い、この直交検波処理
により得られた位相情報に基づいて得られるものである
ことを特徴とする。
【００１０】
【作用】請求項１に係る発明によれば、被検体の断層像
の他に、近接する複数の走査方向の高周波受信信号の位
相情報に基づき前記被検体内の輪郭情報を精度良く得る
ことができる。請求項２に係る発明によれば、請求項１
に記載の発明のものに加え、前記高周波受信信号の位相
情報に基づき生成される情報は、被検体内の物体の連続
する境界が識別し得る。
の他に、近接する複数の走査方向の高周波受信信号の位
相情報に基づき前記被検体内の輪郭情報を精度良く得る
ことができる。請求項２に係る発明によれば、請求項１
に記載の発明のものに加え、前記高周波受信信号の位相
情報に基づき生成される情報は、被検体内の物体の連続
する境界が識別し得る。
【００１１】請求項３に係る発明によれば、請求項２に
記載の発明のものに加え、連続する境界が識別され得る
情報を、断層像に重ねて表示することができるので、両
者を個別又は同時に観察することにより、一層、被検体
内の物体についての表面構造を知ることが可能となる。
記載の発明のものに加え、連続する境界が識別され得る
情報を、断層像に重ねて表示することができるので、両
者を個別又は同時に観察することにより、一層、被検体
内の物体についての表面構造を知ることが可能となる。
【００１２】請求項４に係る発明によれば、請求項２に
記載の発明のものに加え、連続する境界が識別される情
報を、被検体内の物体の観測に不要な情報を取り除くた
めの情報として利用することができるので、前記物体の
観測が適確に行われるものとなる。
記載の発明のものに加え、連続する境界が識別される情
報を、被検体内の物体の観測に不要な情報を取り除くた
めの情報として利用することができるので、前記物体の
観測が適確に行われるものとなる。
【００１３】請求項５に係る発明によれば、請求項２に
記載の発明のものに加え、連続する境界が識別され得る
情報を、音場補正のためのデータとして用いることがで
きるので、情報の高精度化が図られ、被検体の内部の様
子を一層適確に把握し得るものとなる。
記載の発明のものに加え、連続する境界が識別され得る
情報を、音場補正のためのデータとして用いることがで
きるので、情報の高精度化が図られ、被検体の内部の様
子を一層適確に把握し得るものとなる。
【００１４】請求項６に係る発明によれば、請求項２に
記載の発明のものに加え、走査方向が２次元であり、連
続する境界が面として表示されるので、被検体の内部の
様子を面情報にて把握し得る。これは、一層適確な把握
に寄与する。
記載の発明のものに加え、走査方向が２次元であり、連
続する境界が面として表示されるので、被検体の内部の
様子を面情報にて把握し得る。これは、一層適確な把握
に寄与する。
【００１５】請求項７に係る発明によれば、請求項２に
記載の発明のものに加え、連続する境界が識別され得る
情報がカラーで表示されるので、被検体の内部の様子を
一層適確に把握し得るものとなる。
記載の発明のものに加え、連続する境界が識別され得る
情報がカラーで表示されるので、被検体の内部の様子を
一層適確に把握し得るものとなる。
【００１６】
【実施例】以下に本発明の一実施例につき図を用いて説
明する。
明する。
【００１７】図１は本発明の一実施例として、リニア電
子走査型超音波診断装置の原理を示すため、被検体にプ
ローブを当ている状況を示す図である。すなわち、図１
に示すように、底面に細い振動子素子（超音波トランス
デューサ）を配列した構造を持つプローブ１は、ケーブ
ル２を介して電気的パルスの送受信が行われ、これによ
り前記振動子素子からは超音波パルスの送受信が行われ
る。プローブ１の底面を生体の体表３に接触させ、超音
波の送受信を繰り返し行なうが、その都度送受信に使用
される振動子素子をずらして行く（リニア電子走査）。
すなわち、図１に示すように、超音波ビームを図示右端
から少しづつずらして、それに対応した位置の走査線 ４（ｙ0 ，ｙ1 ，……，ｙn ……）上に輝度変調信号
（図中の黒丸）を得る。走査線４は、例えば０．５mm間
隔であり十分細かいので、図１の例では生体５の腹部表
面３にプローブ１を接触させ、肝臓６の輪郭である表面
（以下、「肝表面」と称する。）７が線として描写され
る。これが通常図示しないモニタに表示され得る超音波
断層像であり、実際には肝表面７だけでなく、腹壁や肝
実質、肝内血管等の断面も描写される。
子走査型超音波診断装置の原理を示すため、被検体にプ
ローブを当ている状況を示す図である。すなわち、図１
に示すように、底面に細い振動子素子（超音波トランス
デューサ）を配列した構造を持つプローブ１は、ケーブ
ル２を介して電気的パルスの送受信が行われ、これによ
り前記振動子素子からは超音波パルスの送受信が行われ
る。プローブ１の底面を生体の体表３に接触させ、超音
波の送受信を繰り返し行なうが、その都度送受信に使用
される振動子素子をずらして行く（リニア電子走査）。
すなわち、図１に示すように、超音波ビームを図示右端
から少しづつずらして、それに対応した位置の走査線 ４（ｙ0 ，ｙ1 ，……，ｙn ……）上に輝度変調信号
（図中の黒丸）を得る。走査線４は、例えば０．５mm間
隔であり十分細かいので、図１の例では生体５の腹部表
面３にプローブ１を接触させ、肝臓６の輪郭である表面
（以下、「肝表面」と称する。）７が線として描写され
る。これが通常図示しないモニタに表示され得る超音波
断層像であり、実際には肝表面７だけでなく、腹壁や肝
実質、肝内血管等の断面も描写される。
【００１８】ここで肝表面７に注目してみると、比較的
なめらかな線として描写される。各走査線４に対応する
反射信号を図２に示す。図２において、横軸はパルスを
発射した時点を始点とした時間ｔであり、丁度図１で肝
臓６をよぎり始める走査線ｙ6 から順次各走査線に対応
して表示してある。走査線ｙ6 に対し、超音波パルスを
反射してから肝表面７から反射波が返ってくるまでの時
間はｔ6 であり、生体内の音速をｃとすれば、体表３か
ら肝表面７までの距離ｘ6 は下記式１のようになる。 ｘ6 ＝（１／２）・ｃ・ｔ6 ……式１
なめらかな線として描写される。各走査線４に対応する
反射信号を図２に示す。図２において、横軸はパルスを
発射した時点を始点とした時間ｔであり、丁度図１で肝
臓６をよぎり始める走査線ｙ6 から順次各走査線に対応
して表示してある。走査線ｙ6 に対し、超音波パルスを
反射してから肝表面７から反射波が返ってくるまでの時
間はｔ6 であり、生体内の音速をｃとすれば、体表３か
ら肝表面７までの距離ｘ6 は下記式１のようになる。 ｘ6 ＝（１／２）・ｃ・ｔ6 ……式１
【００１９】上記式１によると、反射波の到達する時間
と到達距離は比例し、時間ｔは距離ｘと見なすことがで
きる。生体内の平均音速ｃは約１５４０m/sであり、体
表３から肝表面７までの距離を２０mmとすれば、式１よ
り約２６μs となる。これらの信号から断層像を作成す
る場合には、反射信号 （……Ｐ6 ，Ｐ7 ，……，Ｐn ，……）を検波して包絡
線すなわち振幅を輝度変調信号として用いる。この振幅
のピーク位置を検出してたどって行けば、肝表面７を示
す画像を検出できるのであるが、実際には肝表面７以外
の部分８からも多数の反射があるためピーク検出が容易
ではなく、距離の精度も十分にはとれない。そこで、反
射波の位相情報を利用することにより、確実であり且つ
精度よく肝表面７の位置を求める本発明に係る方法を以
下に示す。
と到達距離は比例し、時間ｔは距離ｘと見なすことがで
きる。生体内の平均音速ｃは約１５４０m/sであり、体
表３から肝表面７までの距離を２０mmとすれば、式１よ
り約２６μs となる。これらの信号から断層像を作成す
る場合には、反射信号 （……Ｐ6 ，Ｐ7 ，……，Ｐn ，……）を検波して包絡
線すなわち振幅を輝度変調信号として用いる。この振幅
のピーク位置を検出してたどって行けば、肝表面７を示
す画像を検出できるのであるが、実際には肝表面７以外
の部分８からも多数の反射があるためピーク検出が容易
ではなく、距離の精度も十分にはとれない。そこで、反
射波の位相情報を利用することにより、確実であり且つ
精度よく肝表面７の位置を求める本発明に係る方法を以
下に示す。
【００２０】まず、走査線ｙ6 における肝表面７からの
パルスＰ6 を含む狭い時間幅（例えば３μs ）を指定
し、同じ時間幅に対して次のパルスＰ7 との相互相間関
数が最大となるΔｔ6,7 、すなわち、Ｐ6 とＰ7 の位相
ずれに対応する時間を求める。次に、時間幅をΔｔ6,7
だけ移動させて、Ｐ7 とＰ8 ｓの相互相間の数の計算か
ら、ずれΔｔ7 ,8を求め、同様の操作を続ける。
パルスＰ6 を含む狭い時間幅（例えば３μs ）を指定
し、同じ時間幅に対して次のパルスＰ7 との相互相間関
数が最大となるΔｔ6,7 、すなわち、Ｐ6 とＰ7 の位相
ずれに対応する時間を求める。次に、時間幅をΔｔ6,7
だけ移動させて、Ｐ7 とＰ8 ｓの相互相間の数の計算か
ら、ずれΔｔ7 ,8を求め、同様の操作を続ける。
【００２１】このようにして求められたΔｔ6,7 ，Δｔ
7,8……，Δｔn-1,n ……から、各走査線上の肝表面７
までの距離ｘ7 ，ｘ8 ，……ｘn ，……が、ｘ6 を基準
として求められる。すなわち、下記式２のようになる。 ｘ7 ＝ｘ6 ＋（ｃ／２）Δｔ6,7 ｘ8 ＝ｘ6 ＋（ｃ／２）（Δｔ6,7 ＋Δｔ7,8 ） … … ｘn ＝ｘ6 ＋（ｃ／２）（Δｔ6,7 ＋Δｔ7,8 ＋……＋Δｔn-1,n ） ……式２
7,8……，Δｔn-1,n ……から、各走査線上の肝表面７
までの距離ｘ7 ，ｘ8 ，……ｘn ，……が、ｘ6 を基準
として求められる。すなわち、下記式２のようになる。 ｘ7 ＝ｘ6 ＋（ｃ／２）Δｔ6,7 ｘ8 ＝ｘ6 ＋（ｃ／２）（Δｔ6,7 ＋Δｔ7,8 ） … … ｘn ＝ｘ6 ＋（ｃ／２）（Δｔ6,7 ＋Δｔ7,8 ＋……＋Δｔn-1,n ） ……式２
【００２２】上記式２の演算は必ずしも隣接するものに
限らず、Ｐ6 とＰ8 やＰ6 とＰ9 のように近接する複数
のパルスについて行ない、その平均値を用いて誤差を少
なくすることができる、これらは近接する反射波の位置
が、比較的近い位置にある場合、すなわち肝表面（輪
郭）７が体表に略平行な場合に非常に有効である。
限らず、Ｐ6 とＰ8 やＰ6 とＰ9 のように近接する複数
のパルスについて行ない、その平均値を用いて誤差を少
なくすることができる、これらは近接する反射波の位置
が、比較的近い位置にある場合、すなわち肝表面（輪
郭）７が体表に略平行な場合に非常に有効である。
【００２３】上述した方法は、近接する反射波の位相情
報を含んだ高周波信号（すなわち波形）の時間軸上のわ
ずかなずれを利用しているので、近接する波形の類似性
から測定の確度が高く且つ精度も格段に高くなる。断層
像のもとになる振幅情報のみでは波形の包絡線を利用す
ることになり、例えば５MHz で波数が３サイクルのパル
スを仮定すると、その分解能ΔｘA は波長の３倍に対応
する距離（反射波は往復するため分解能は１／２となる
効果がある）ΔｘA は、次のようになる。 ΔｘA ＝０．３mm×３×１／２＝０．４５mm 一方、位相情報を用いると波長の１／１０の精度を得る
ことは十分可能であるから、この場合の分解能Δｘ
P は、ΔｘP ＝０．３mm×１／１０×１／２＝０．０１
５mmとなり、ΔｘA ＞＞ΔｘP となって、位相情報を用
いるほうがはるかに精度が高いことがわかる。
報を含んだ高周波信号（すなわち波形）の時間軸上のわ
ずかなずれを利用しているので、近接する波形の類似性
から測定の確度が高く且つ精度も格段に高くなる。断層
像のもとになる振幅情報のみでは波形の包絡線を利用す
ることになり、例えば５MHz で波数が３サイクルのパル
スを仮定すると、その分解能ΔｘA は波長の３倍に対応
する距離（反射波は往復するため分解能は１／２となる
効果がある）ΔｘA は、次のようになる。 ΔｘA ＝０．３mm×３×１／２＝０．４５mm 一方、位相情報を用いると波長の１／１０の精度を得る
ことは十分可能であるから、この場合の分解能Δｘ
P は、ΔｘP ＝０．３mm×１／１０×１／２＝０．０１
５mmとなり、ΔｘA ＞＞ΔｘP となって、位相情報を用
いるほうがはるかに精度が高いことがわかる。
【００２４】このような精度は、従来の実用的な超音波
映像化装置では全く得られなかったものである。従っ
て、例えば肝表面の凹凸の状態を従来の１０倍以上精度
で検出することができ、言い換えれば１０倍の倍率で表
示して微細構造を知ることができるのである。
映像化装置では全く得られなかったものである。従っ
て、例えば肝表面の凹凸の状態を従来の１０倍以上精度
で検出することができ、言い換えれば１０倍の倍率で表
示して微細構造を知ることができるのである。
【００２５】同一位相の位置からΔｔ6,7 ，Δｔ7,8 ，
Δｔ7,8 ……，Δｔn-1,n ，……を求める方法は、もち
ろん、相互相間関数の演算に限らず、基準となる信号を
用いて直交検波を行ないその位相ずれを利用してもよい
し、場合によってはフェーズロックループ回路を利用し
て位相のずれを追跡する方法を用いてもよい。
Δｔ7,8 ……，Δｔn-1,n ，……を求める方法は、もち
ろん、相互相間関数の演算に限らず、基準となる信号を
用いて直交検波を行ないその位相ずれを利用してもよい
し、場合によってはフェーズロックループ回路を利用し
て位相のずれを追跡する方法を用いてもよい。
【００２６】図３は上記の演算を行うことができる超音
波診断装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、方向・位置設定器１２にて方向・位
置が設定され得る超音波プローブ１に対して送受信走査
制御部１３からパルスを送る。これにより、該プローブ
１から超音波パルスを生体内に送られ、反射した超音波
を再び同じプローブ１で受波する。この受波出力は、送
受信走査制御部１３で合成され、指向性のある超音波受
信信号を出力される。なお、送受信走査制御部１３は、
パルサ、プリアンプ、送受信用遅延回路、加算回路など
からなり、ＣＰＵ１１により制御される。
波診断装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、方向・位置設定器１２にて方向・位
置が設定され得る超音波プローブ１に対して送受信走査
制御部１３からパルスを送る。これにより、該プローブ
１から超音波パルスを生体内に送られ、反射した超音波
を再び同じプローブ１で受波する。この受波出力は、送
受信走査制御部１３で合成され、指向性のある超音波受
信信号を出力される。なお、送受信走査制御部１３は、
パルサ、プリアンプ、送受信用遅延回路、加算回路など
からなり、ＣＰＵ１１により制御される。
【００２７】送受信走査制御部１３から出力される高周
波受信信号は、検波回路１４によって振幅検波され、ビ
デオ信号となってＡ／Ｄ変換器１５でＡ／Ｄ変換され
る。Ａ／Ｄ変換されたビデオ出力は、ＤＳＣ（ディジタ
ル・スキャン・コンバータ）で画像として合成され、モ
ニタ１７に表示される。これが通常の断層像が得られる
手順である。
波受信信号は、検波回路１４によって振幅検波され、ビ
デオ信号となってＡ／Ｄ変換器１５でＡ／Ｄ変換され
る。Ａ／Ｄ変換されたビデオ出力は、ＤＳＣ（ディジタ
ル・スキャン・コンバータ）で画像として合成され、モ
ニタ１７に表示される。これが通常の断層像が得られる
手順である。
【００２８】一方、送受信走査制御部１３の受信信号
は、もう一つのＡ／Ｄ変換器１８により高周波信号のま
までＡ／Ｄ変換され、メモリ１９に蓄えられる。次の走
査線の信号を受信すると、メモリ１９に蓄えられていた
前の走査線の信号と相互相間関数の演算が行なわれ、そ
の最大値を有するΔｔの値が求められる。この値がＤＳ
Ｃに送られ、モニタ１７にて断層像上に重ねて表示され
る。これは輝度の強いラインあるいは破線、又はカラー
などで重ねて表示し、断層像上の画像と区別できるよう
にし、且つ断層像とは独立に扱えるように、ＤＳＣ１６
内のメモリに入力する。ここで、断層像と重ねて表示す
ることにより、Δｔの計測が正しく行なわれたかどうか
がわかり、補正することも可能である。また、拡大表示
もできるようにする。
は、もう一つのＡ／Ｄ変換器１８により高周波信号のま
までＡ／Ｄ変換され、メモリ１９に蓄えられる。次の走
査線の信号を受信すると、メモリ１９に蓄えられていた
前の走査線の信号と相互相間関数の演算が行なわれ、そ
の最大値を有するΔｔの値が求められる。この値がＤＳ
Ｃに送られ、モニタ１７にて断層像上に重ねて表示され
る。これは輝度の強いラインあるいは破線、又はカラー
などで重ねて表示し、断層像上の画像と区別できるよう
にし、且つ断層像とは独立に扱えるように、ＤＳＣ１６
内のメモリに入力する。ここで、断層像と重ねて表示す
ることにより、Δｔの計測が正しく行なわれたかどうか
がわかり、補正することも可能である。また、拡大表示
もできるようにする。
【００２９】最初の位置（図１の例でｘ6 ）の設定は、
図３には図示していないマウスなどのインターフェース
らＣＰＵ１１を介して演算部２０に入出力される。もち
ろん、検波回路１４以降の処理は送受信走査制御部１３
の出力を、すぐＡ／Ｄ変換してディジタル処理してもよ
く、送受信走査制御部１３自体が既にディジタルで高周
波信号を扱う場合は、Ａ／Ｄ変換器１５，１８を設けな
くともよい。以上は線状の境界を自動検出する場合につ
いて述べたが、同様にして面状の境界を自動的に検出す
ることができる。
図３には図示していないマウスなどのインターフェース
らＣＰＵ１１を介して演算部２０に入出力される。もち
ろん、検波回路１４以降の処理は送受信走査制御部１３
の出力を、すぐＡ／Ｄ変換してディジタル処理してもよ
く、送受信走査制御部１３自体が既にディジタルで高周
波信号を扱う場合は、Ａ／Ｄ変換器１５，１８を設けな
くともよい。以上は線状の境界を自動検出する場合につ
いて述べたが、同様にして面状の境界を自動的に検出す
ることができる。
【００３０】図４は、図１の体表３から肝表面７を検出
する場合を２次元の面に拡張した場合を示し、プローブ
１を断層面と垂直方向に機械的に移動し各断面での信号
をそれぞれプローブの１位置に対応させて、図３のメモ
リ１９に記憶させ、２次元的に同様の演算を行なう。
する場合を２次元の面に拡張した場合を示し、プローブ
１を断層面と垂直方向に機械的に移動し各断面での信号
をそれぞれプローブの１位置に対応させて、図３のメモ
リ１９に記憶させ、２次元的に同様の演算を行なう。
【００３１】図５は、電子走査により図４に示す機械走
査と同様の情報を得る手法を示している。ここでで用い
るプローブ１´は、振動子素子をマトリックスに配列し
たものであり、縦方向と横方向とに送受信すべき振動子
素子群を選択しつつ超音波ビームを走査するものとす
る。
査と同様の情報を得る手法を示している。ここでで用い
るプローブ１´は、振動子素子をマトリックスに配列し
たものであり、縦方向と横方向とに送受信すべき振動子
素子群を選択しつつ超音波ビームを走査するものとす
る。
【００３２】図５は２次元的に得られ図１の肝表面７か
らの信号を示している。このようにして肝表面７の２次
元面に対する体表からの深さの情報が得られると、これ
は３次元情報（ｘ，ｙ，ｚ）あるから、通常の３次元画
像処理によって例えば表面表示（SHADED SURFACE DISPL
AY）などが可能である。図３の３次元処理部２１はこの
ような処理が可能であり、肝表面７の凹凸の状態が表示
され診断に有益な情報を与えることができる。特に、肝
表面７は体表３にほぼ平行で体表３から１cm〜２cmのと
ころに位置するため、５MHz 以上の高い周波数の超音波
を肝表面７に鋭く収束して反射波を得ることができる。
このため高分解能の画像が得られる。
らの信号を示している。このようにして肝表面７の２次
元面に対する体表からの深さの情報が得られると、これ
は３次元情報（ｘ，ｙ，ｚ）あるから、通常の３次元画
像処理によって例えば表面表示（SHADED SURFACE DISPL
AY）などが可能である。図３の３次元処理部２１はこの
ような処理が可能であり、肝表面７の凹凸の状態が表示
され診断に有益な情報を与えることができる。特に、肝
表面７は体表３にほぼ平行で体表３から１cm〜２cmのと
ころに位置するため、５MHz 以上の高い周波数の超音波
を肝表面７に鋭く収束して反射波を得ることができる。
このため高分解能の画像が得られる。
【００３３】通常、肝表面は腹膜と接しているが、肝表
面と腹膜との間に体液と類似の液体を外部から注入すれ
ば、肝表面と腹膜とが離れそれぞれが明確に分離され肝
表面がきれいに描写される。この場合には、３次元処理
部２１において３次元情報のうち腹膜から上の腹壁の部
分だけを画像処理によって取り除き、肝表面からの反射
波信号を表面表示で表示することができ、肝表面の凹凸
を表わす鮮明な画像が得られる。
面と腹膜との間に体液と類似の液体を外部から注入すれ
ば、肝表面と腹膜とが離れそれぞれが明確に分離され肝
表面がきれいに描写される。この場合には、３次元処理
部２１において３次元情報のうち腹膜から上の腹壁の部
分だけを画像処理によって取り除き、肝表面からの反射
波信号を表面表示で表示することができ、肝表面の凹凸
を表わす鮮明な画像が得られる。
【００３４】通常、例えばＸ線ＣＴなどから得られた３
次元情報（ボクセルデータ）から、その内部にある物体
の表面を３次元画像処理により表面表示することは研究
的には行なわれているが、その表面を覆っている外側の
データを取り除くために、医師や技師の人出を介してコ
ンピュータに入力する必要があり時間もかかる為、実用
にはならない（ＣＴにおける収集データには超音波にお
ける位相情報に相当するものはなく振幅に相当する情報
のみである。）
次元情報（ボクセルデータ）から、その内部にある物体
の表面を３次元画像処理により表面表示することは研究
的には行なわれているが、その表面を覆っている外側の
データを取り除くために、医師や技師の人出を介してコ
ンピュータに入力する必要があり時間もかかる為、実用
にはならない（ＣＴにおける収集データには超音波にお
ける位相情報に相当するものはなく振幅に相当する情報
のみである。）
【００３５】本発明では肝表面を自動的に検出できてい
るのでその上部の腹壁の部分を３次元画像処理で取り除
くことは容易である。特に、腹膜と肝表面の間に液体を
注入すると腹膜と肝表面が液体の介在によって明確に分
離され滑らかな腹膜の面を自動検出し、その上の腹壁の
部分（液体の部分を含んでもよい）を取り除けば、肝表
面の微細な凹凸情報も損うことなく、明瞭に表示するこ
とができる。
るのでその上部の腹壁の部分を３次元画像処理で取り除
くことは容易である。特に、腹膜と肝表面の間に液体を
注入すると腹膜と肝表面が液体の介在によって明確に分
離され滑らかな腹膜の面を自動検出し、その上の腹壁の
部分（液体の部分を含んでもよい）を取り除けば、肝表
面の微細な凹凸情報も損うことなく、明瞭に表示するこ
とができる。
【００３６】もちろん、肝表面を検出してその少し上の
部分から体表側を取り除いてもよい。肝表面からの反射
信号は通常の断層像で得られる振幅検波輝度信号を用い
てもよいし、凹凸形状を詳細に見るためには本発明によ
る位相情報を用いた肝表面位置の検出結果を用いれば格
段に高分解の表面形状が得られる。その双方を用いても
よい。このようにすると肝表面を覆っている腹壁の部分
を自動的に取り除くことができ、肝表面の微細構造を描
出できるため、人出を介した操作のない簡単に精密情報
の得られる実用的装置となる。
部分から体表側を取り除いてもよい。肝表面からの反射
信号は通常の断層像で得られる振幅検波輝度信号を用い
てもよいし、凹凸形状を詳細に見るためには本発明によ
る位相情報を用いた肝表面位置の検出結果を用いれば格
段に高分解の表面形状が得られる。その双方を用いても
よい。このようにすると肝表面を覆っている腹壁の部分
を自動的に取り除くことができ、肝表面の微細構造を描
出できるため、人出を介した操作のない簡単に精密情報
の得られる実用的装置となる。
【００３７】また、従来から用いられている、体表に孔
を空けて肝表面と腹膜の間に硬性鏡を挿入して光学的に
肝表面を検査する腹腔鏡検査などに比較し、本実施例装
置でははるかに侵襲性が少なく安全でもある。
を空けて肝表面と腹膜の間に硬性鏡を挿入して光学的に
肝表面を検査する腹腔鏡検査などに比較し、本実施例装
置でははるかに侵襲性が少なく安全でもある。
【００３８】図３の例では、超音波映像化装置の構成と
してメモリ１９，演算部２０，表示部であるモニタ１７
を備えているが、２次元情報すなわち、位相情報をもっ
た反射波信号からなる断層像情報（図２に相当）あるい
は３次元情報（図５に相当）をディジタル情報として持
てば、全く別に用意されたワークステーション等の画像
処理端末にそれを入力し、該端末でライン又は面を識別
したりその情報を用いて指定した面を表面表示したりす
ることもできる。
してメモリ１９，演算部２０，表示部であるモニタ１７
を備えているが、２次元情報すなわち、位相情報をもっ
た反射波信号からなる断層像情報（図２に相当）あるい
は３次元情報（図５に相当）をディジタル情報として持
てば、全く別に用意されたワークステーション等の画像
処理端末にそれを入力し、該端末でライン又は面を識別
したりその情報を用いて指定した面を表面表示したりす
ることもできる。
【００３９】上述した肝表面の例では、肝臓はかなりの
部分が肋骨に覆れているため、実際には図４のようなＺ
方向への平行移動だけでは不十分であり、ｙ軸を中心と
した回転操作を用いることも必要である。実施例では肝
表面の表示の場合について詳しく記述したが、対象臓器
についてもちろん肝臓に限定する必要はない。
部分が肋骨に覆れているため、実際には図４のようなＺ
方向への平行移動だけでは不十分であり、ｙ軸を中心と
した回転操作を用いることも必要である。実施例では肝
表面の表示の場合について詳しく記述したが、対象臓器
についてもちろん肝臓に限定する必要はない。
【００４０】また、上述の情報は、表面表示のために、
またその外側の情報を取り除くためだけでなく、種々の
利用法がある。例えば、腹壁の厚さを知ることができる
ことから、腹壁を構成する皮下脂肪や筋肉によって乱さ
れる音場を補正し、より高分解能な画像を得ることがで
きる。典型的な例として人体の正中に垂直な横断面で膵
臓などを観測する場合、正中の左右の腹壁内に夫々レン
ズ状の組織構造が存在するため、その下に描写される臓
器が左右に少しずれて２重に描写される現象がよく知ら
れている。レンズ状構造の境界を本方式により自動検出
し、その形状の寸法を計測することは、本発明によって
容易にできるので、このレンズ効果を補正してぶれのな
い画像を提示することができるものである。本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施できるものである。
またその外側の情報を取り除くためだけでなく、種々の
利用法がある。例えば、腹壁の厚さを知ることができる
ことから、腹壁を構成する皮下脂肪や筋肉によって乱さ
れる音場を補正し、より高分解能な画像を得ることがで
きる。典型的な例として人体の正中に垂直な横断面で膵
臓などを観測する場合、正中の左右の腹壁内に夫々レン
ズ状の組織構造が存在するため、その下に描写される臓
器が左右に少しずれて２重に描写される現象がよく知ら
れている。レンズ状構造の境界を本方式により自動検出
し、その形状の寸法を計測することは、本発明によって
容易にできるので、このレンズ効果を補正してぶれのな
い画像を提示することができるものである。本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形して実施できるものである。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、反射波の位相情報を用
いることにより断層像における線状境界あるいは３次元
情報における境界面を確実に且つ精密に検出することが
でき、しかも自動的に行なうことができる。
いることにより断層像における線状境界あるいは３次元
情報における境界面を確実に且つ精密に検出することが
でき、しかも自動的に行なうことができる。
【００４２】したがって、その情報を利用することによ
り人出を介さず自動的に生体内臓器の特定表面の表面表
示を行なうなど実用的な３次元処理によって新しい有益
な診断情報を提供することができる。また、腹膜、肝表
面の間に液体を注入して肝表面の精密な情報を得る新し
い検査法なども提供できることになる。
り人出を介さず自動的に生体内臓器の特定表面の表面表
示を行なうなど実用的な３次元処理によって新しい有益
な診断情報を提供することができる。また、腹膜、肝表
面の間に液体を注入して肝表面の精密な情報を得る新し
い検査法なども提供できることになる。
【００４３】また、プローブ表面から対象とする組織境
界までの距離を正確且つ、きわめて高精度で測定できる
ため、微細な凹凸の情報を拡大表示したり、定量化して
診断情報とすることができる。また、皮下脂肪の厚さの
計測や分布状態、平均値の演算などにも利用できる。ま
た、計測値を利用して音場の乱れ補正にも応用すること
ができる。
界までの距離を正確且つ、きわめて高精度で測定できる
ため、微細な凹凸の情報を拡大表示したり、定量化して
診断情報とすることができる。また、皮下脂肪の厚さの
計測や分布状態、平均値の演算などにも利用できる。ま
た、計測値を利用して音場の乱れ補正にも応用すること
ができる。
【図１】本発明の前提となる超音波診断装置の原理を示
す図。
す図。
【図２】本発明における反射波の位相情報を含んだ信号
の説明図。
の説明図。
【図３】本発明の一実施例に係る組織境界を自動認識し
得る超音波診断装置の構成を示すブロック図。
得る超音波診断装置の構成を示すブロック図。
【図４】多段面を機械走査して３次元情報を収集し組織
境界表面を自動検出することを示した図。
境界表面を自動検出することを示した図。
【図５】多段面を電子走査して３次元情報を収集し組織
境界表面を自動検出することを示した図。
境界表面を自動検出することを示した図。
【図６】図４又は図５に対応する反射波の高周波受信信
号と３次元的対応関係を示す図。
号と３次元的対応関係を示す図。
１，１´…プローブ、２…ケーブル、３…腹部表面、４
…走査線、５…生体、６…肝臓、７…肝臓表面（輪
郭）、８…肝臓以外の部分、１１…ＣＰＵ、１２…方向
・位置設定器、１３…送受信走査制御部、１４…検波回
路、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６…ＤＳＣ、１７…モニ
タ、１８…Ａ／Ｄ変換器、１９…メモリ、２０…演算
部、２１…３次元処理部。
…走査線、５…生体、６…肝臓、７…肝臓表面（輪
郭）、８…肝臓以外の部分、１１…ＣＰＵ、１２…方向
・位置設定器、１３…送受信走査制御部、１４…検波回
路、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６…ＤＳＣ、１７…モニ
タ、１８…Ａ／Ｄ変換器、１９…メモリ、２０…演算
部、２１…３次元処理部。
Claims (9)
- 【請求項１】 被検体に対して超音波を送受信する超音
波プローブと、 前記超音波プローブの出力に遅延・加算処理をして高周
波受信信号を求める手段と、 前記高周波受信信号を検波する検波手段と、 前記検波手段の出力に基づいて超音波断層画像を形成す
る手段と、 近接する複数の走査方向の前記高周波受信信号の位相情
報に基づき前記被検体内の輪郭情報を求める手段と、 を
具備したことを特徴とする超音波映像化装置。 - 【請求項２】 前記高周波受信信号の位相情報に基づき
生成される情報は、被検体内の物体の連続する境界が識
別し得る情報であることを特徴とする請求項１に記載の
超音波映像化装置。 - 【請求項３】 前記連続する境界が識別され得る情報
を、断層像に重ねて表示することを特徴とする請求項２
に記載の超音波映像化装置。 - 【請求項４】 前記連続する境界が識別される情報を、
前記物体の観測に不要な情報を取り除くための情報とし
て利用することを特徴とする請求項２に記載の超音波映
像化装置。 - 【請求項５】 前記連続する境界が識別され得る情報
を、音場補正のためのデータとして用いることを特徴と
する請求項２に記載の超音波映像化装置。 - 【請求項６】 走査方向が２次元であり、連続する境界
が面として表示されることを特徴とする請求項２に記載
の超音波映像化装置。 - 【請求項７】 前記連続する境界が識別され得る情報
を、カラーで表示することを特徴とする請求項２に記載
の超音波映像化装置。 - 【請求項８】 前記輪郭情報は、近接又は隣接する前記
高周波受信信号について相互相関処理を行うことにより
得られるものであることを特徴とする請求項１に記載の
超音波映像化装置。 - 【請求項９】 前記輪郭情報は、前記高周波受信信号に
直交検波処理を行い、この直交検波処理により得られた
位相情報に基づいて得られるものであることを特徴とす
る請求項１に記載の超音波映像化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03085510A JP3109749B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 超音波映像化装置 |
| US08/026,191 US5309914A (en) | 1991-04-17 | 1993-02-26 | Ultrasonic imaging apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03085510A JP3109749B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 超音波映像化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04317641A JPH04317641A (ja) | 1992-11-09 |
| JP3109749B2 true JP3109749B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=13860928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03085510A Expired - Lifetime JP3109749B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 超音波映像化装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5309914A (ja) |
| JP (1) | JP3109749B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170042677A (ko) * | 2014-10-21 | 2017-04-19 | 우시 히스키 메디칼 테크놀로지스 컴퍼니., 리미티드. | 간 경계 식별방법 및 시스템 |
Families Citing this family (59)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3355007B2 (ja) * | 1993-12-24 | 2002-12-09 | ジーイー横河メディカルシステム株式会社 | 超音波血流診断装置 |
| JP3707882B2 (ja) * | 1995-11-21 | 2005-10-19 | 株式会社東芝 | 超音波診断装置 |
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