JP3182479B2

JP3182479B2 - 弾性計測装置

Info

Publication number: JP3182479B2
Application number: JP20080193A
Authority: JP
Inventors: 親良炭; 淑中山
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-08-12
Filing date: 1993-08-12
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: US5495771A; JPH0755775A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波、Ｘ線、磁気な
どのエネルギーを用いて内部歪みを計測することによ
り、やわらかく非圧縮性に近い、例えば弾性ゴムや生体
等の弾性体の弾性のレベルを表わす値（以下、「弾性
値」あるいは「弾性定数」と称する場合がある）、例え
ば典型的には剪断弾性定数やヤング率等を計測する弾性
計測方法を実施した、例えば非破壊検査装置や、体の弾
性定数を計測し、それをもって組織性状とし、組織性状
診断を行う画像診断装置等に組み込まれる弾性計測装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一様な品質の弾性ゴムなどの弾性
定数は、板状に加工した試験用素材を引っ張り試験機に
かけ、応力と歪みの双方を計測し、それらから算出して
いた。生体の場合は例えば乳癌などにおいては医師が触
診してしこりの硬さを調べることで診断を下していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】弾性ゴムなどの工業製
品は一旦タイヤ等の製品形態に加工されたあと、内部が
一様な弾性をもっているかどうかの診断は、理屈の上で
は工業製品に対して外部から力をくわえて歪みを起こし
たときの、工業製品の応力分布と、内部の歪み分布をす
べて計測することで弾性定数の分布を割り出し、その弾
性定数の分布を画像化して見ることなどにより可能では
あるが、工業製品の内部の応力分布のみならず、表面の
応力分布さえ計測することが極めて困難であるため、現
実的にはほとんど実現不可能である。

【０００４】また、生体の場合に行われている触診は、
極めて医師の感覚にたよるものであり、定量性がなかっ
たことが大きな問題であり、また肝臓ガンのように臓器
奥深くに潜む病変組織を診断することはできなかった。
さらに弾性定数の分布を、生体表面の応力分布と、内部
の歪み分布から割り出したくとも、工業製品の場合以上
に生体表面の応力分布を計測することが困難である。例
えば心臓の拍動による肝臓の歪みから肝臓組織の弾性定
数を求めようとしても、応力分布を計測することは不可
能である。また、外からバイブレータ状のもので前もっ
て定めた力および速度で振動を与え低周波の動きを生じ
させる、または、広い面状のもので押すことにより静的
な変形を加えることも考えられるが、内部の応力分布を
計測することは不可能に近く、接触した皮膚表面の応力
分布を計測することさえ困難といえる。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、被検体内の歪
み分布を計測するだけで、応力分布を計測することな
く、被検体内の弾性定数分布を求めることのできる弾性
計測装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】上記目的を達成する本発明の第１の弾性計
測装置は、（１）被検体内に延びる所定の直線に沿う方向に超音波
を複数回送受信して超音波受信信号を得る超音波送受信
手段（２）上記超音波信号に基づいて上記直線上の観測点Ｘ
と参照点Ａにおけるその直線の延びる方向の被検体の歪
みε_xx（Ｘ），ε_xx（Ａ）を求める歪み演算手段（３）これらの歪みε_xx（Ｘ），ε_xx（Ａ）どうしの比
を求めることにより、観測点Ｘと参照点Ａの弾性のレベ
ルを表わす各弾性値どうしの比を求める比演算手段（４）上記比を表示する表示手段を備えたことを特徴と
するものである。ここで、上記「弾性値」は、弾性のレ
ベルを指標する値であればよく、特定のものに限定され
ず、例えば剪断弾性定数Ｇ、ヤング率Ｅ、それらを含む
演算結果、例えば、Ｇ ² ，Ｅ ² ，ｌｎＧ，ｌｎＥ，ａＧ
＋ｂ（ａ，ｂは各定数）等を全て含む概念である。ま
た、例えば後述する（２３）式に示すように、歪みの比
が、即ち弾性値の比となる場合があり、このような場
合、本発明においては、上記「弾性値どうしの比」は歪
みの比をも包含する概念として捉えられる。以下に記述
される「弾性値」、「弾性値どうしの比」等の用語も同
様である。また、「弾性値」は、被検体内部の各点でそ
れぞれ異なる値をとり得る、むしろ変数であるが、ここ
では、より一般的な用語である「弾性定数」と称するこ
ともある。

【００１８】また、本発明の第２の弾性計測装置は、（１）被検体内に広がる所定の２次元平面の、互いに所
定の時間間隔隔てた複数の各時刻における各断層画像を
表わす各断層画像信号に基づいて、上記２次元平面上の
観測点Ｘと参照点Ａにおける、これら観測点Ｘと参照点
Ａとを結ぶ直線の延びる方向の被検体の歪みε
_xx（Ｘ），ε_xx（Ａ）を求める歪み演算手段（２）これらの歪みε_xx（Ｘ），ε_xx（Ａ）どうしの比
を求めることにより、観測点Ｘと参照点Ａの弾性のレベ
ルを表わす各弾性値どうしの比を求める比演算手段（３）上記比を表示する表示手段を備えたことを特徴とするものである。

【００１９】ここで、上記第１および第２の弾性計測装
置において、上記観測点Ｘにおける歪みε_xx（Ｘ）の絶
対値が所定のしきい値を越えるか否かを判定する判定手
段を備え、上記比演算手段を、上記絶対値が上記しきい
値以下の場合に、観測点Ｘと参照点Ａにおける各歪みど
うしの比に代え、その比に代わる所定値を出力するよう
に構成することが好ましい。

【００２０】また、本発明の第３の弾性計測装置は、（１）被検体内に延びる所定の直線に沿う方向に超音波
を複数回送受信して超音波受信信号を得る超音波送受信
手段（２）上記超音波信号に基づいて上記直線上の参照点Ａ
からその直線上の所定の観測点Ｘに至るその直線上の各
点ｘの、その直線の延びる方向の被検体の歪みε
_xx（ｘ）を検出する歪み検出手段（３）歪みε_xx（ｘ）を上記直線の延びる方向に微分す
ることにより上記各点ｘの歪みε_xx（ｘ）の、上記直線
の延びる方向の微係数ε_xx（ｘ）_,xを求める微係数演算
手段（４）歪みε_xx（ｘ）と微係数ε_xx（ｘ）_,Xとの比の、
参照点Ａから観測点Ｘに至る上記直線に沿う積分値を求
めることにより、観測点Ｘと参照点Ａの弾性のレベルを
表わす各弾性値どうしの比を求める比演算手段（５）上記比を表示する表示手段を備えたことを特徴とするものである。

【００２１】また、本発明の第４の弾性計測装置は、（１）被検体内に広がる所定の２次元平面の、互いに所
定の時間間隔隔てた複数の各時刻における各断層画像を
表わす各断層画像信号に基づいて、上記２次元平面上の
参照点Ａからその２次元平面上の所定の観測点Ｘに至
る、これら参照点Ａと観測点Ｘとを結ぶ直線上の各点ｘ
の、その直線の延びる方向の被検体の歪みε _XX（ｘ）を
検出する歪み検出手段（２）上記歪みε_XX（ｘ）を上記直線の延びる方向に微
分することにより上記各点ｘの歪みε_xx（ｘ）の、上記
直線の延びる方向の微係数ε_xx（ｘ）_,xを求める微係数
演算手段（３）歪みε_xx（ｘ）と微係数ε_xx（ｘ）_,Xとの比の、
参照点Ａから観測点Ｘに至る上記直線に沿う積分値を求
めることにより、観測点Ｘと参照点Ａの弾性のレベルを
表わす各弾性値どうしの比を求める比演算手段（４）上記比を表示する表示手段を備えたことを特徴とするものである。

【００２２】ここで、上記第３および第４の弾性計測装
置において、上記直線上の各点ｘの歪みε_xx（ｘ）の絶
対値が所定のしきい値を越えるか否かを判定する判定手
段を備え、上記比演算手段を、上記各点ｘのうちのいず
れかの所定点ｘ₀ の歪みε_xx（ｘ ₀ ）の絶対値がそのし
きい値以下の場合に、所定点ｘ₀ の歪みε_xx（ｘ₀ ）と
微係数ε_xx（ｘ₀ ）_,xとの比を所定値に置換して上記積
分値を求めるように構成することが好ましい。

【００２３】また、上記第１〜第４の弾性計測装置のそ
れぞれを、（５）参照点Ａの弾性値をプリセットするプリセット手
段（６）上記比と参照点Ａの弾性値とに基づいて、観測点
Ｘの弾性値を求める弾性演算手段を備えるとともに、（７）上記表示手段に代えて、観測点Ｘの弾性値を表示
する表示手段を備えた構成としてもよい。尚、これまで
に述べた「所定値」は、特定の値に限定されるものでは
なく、例えば零等の定数であってもよく、あるいは、そ
の所定点ｘ ₀ の近傍の点の、歪みと微係数との比等の変
数であってもよい。以下に記述される「所定値」も同様
である。

【００２４】さらに、本発明の第５の弾性計測装置は、（１）被検体内に広がる所定の２次元平面上の複数の各
直線に沿う各方向それぞれに超音波を複数回ずつ送受信
して超音波受信信号を得る超音波送受信手段（２）上記超音波受信信号に基づいて、上記２次元平面
上の参照点（Ａ，Ｂ）からその２次元平面上の所定の観
測点（Ｘ，Ｙ）に至る、その２次元平面内の任意の経路
ｃ上の各点（ｘ，ｙ）の、その２次元平面内の被検体の
歪みε_xx（ｘ，ｙ）, ε_xy（ｘ，ｙ）, ε_yx（ｘ，
ｙ）, ε_yy（ｘ，ｙ）を検出する歪み検出手段（３）歪みε_xx（ｘ，ｙ）, ε_xy（ｘ，ｙ）, ε
_yx（ｘ，ｙ）, ε_yy（ｘ，ｙ）を微分することにより、
上記経路ｃ上の各点（ｘ，ｙ）の、その２次元平面内の
歪みの微係数ε_xx（ｘ，ｙ）_,x，ε_xx（ｘ，ｙ）_,y，ε
_xy（ｘ，ｙ）_,y，ε_yx（ｘ，ｙ）_,x，ε_yy（ｘ，
ｙ）_,x，ε_xx（ｘ，ｙ）_,yを求める微係数演算手段（４）参照点（Ａ，Ｂ）から観測点（Ｘ，Ｙ）までの上
記経路ｃについての線積分値

【００２５】

【数３】

【００２６】を求めることにより、観測点（Ｘ，Ｙ）と
参照点（Ａ，Ｂ）の弾性のレベルを表わす各弾性値どう
しの比を求める比演算手段（５）上記比を表示する表示手段を備えたことを特徴とするものである。さらに、本発明
の第６の弾性計測装置は、（１）被検体内に広がる所定の２次元平面の、互いに所
定の時間間隔隔てた複数の各時刻における各断層画像を
表わす各断層画像信号に基づいて、上記２次元平面上の
参照点（Ａ，Ｂ）からその２次元平面上の所定の観測点
（Ｘ，Ｙ）に至る、その２次元平面内の任意の経路ｃ上
の各点（ｘ，ｙ）の、その２次元平面内の被検体の歪み
ε_xx（ｘ，ｙ）, ε_xy（ｘ，ｙ）, ε_yx（ｘ，ｙ）, ε
_yy（ｘ，ｙ）を検出する歪み検出手段（２）歪みε_xx（ｘ，ｙ）, ε_xy（ｘ，ｙ）, ε
_yx（ｘ，ｙ）, ε_yy（ｘ，ｙ）を微分することにより、
上記経路ｃ上の各点（ｘ，ｙ）の、その２次元平面内の
歪みの微係数ε_xx（ｘ，ｙ）_,x，ε_xx（ｘ，ｙ）_,y，ε
_xy（ｘ，ｙ）_,y，ε_yx（ｘ，ｙ）_,x，ε_yy（ｘ，
ｙ）_,x，ε_xx（ｘ，ｙ）_,yを求める微係数演算手段（３）参照点（Ａ，Ｂ）から観測点（Ｘ，Ｙ）までの上
記経路ｃについての線積分値

【００２７】

【数４】

【００２８】を求めることにより、観測点（Ｘ，Ｙ）と
参照点（Ａ，Ｂ）の弾性のレベルを表わす各弾性値どう
しの比を求める比演算手段（４）上記比を表示する表示手段を備えたことを特徴とするものである。ここで、上記第
５および第６の弾性計測装置において、上記経路ｃ上の
各点（ｘ，ｙ）における、上記線積分の積分核の分母ｄ
ｅｔ＝｛２ε_xx（ｘ，ｙ）＋ε_yy（ｘ，ｙ）｝・｛ε_xx
（ｘ，ｙ）＋２ε_yy（ｘ，ｙ）｝−ε_xy（ｘ，ｙ）・ε
_yx（ｘ，ｙ）の絶対値が所定のしきい値を越えるか否か
を判定する手段を備え、上記比演算手段を、上記各点
（ｘ，ｙ）のうちの何れかの所定点（ｘ_o ，ｙ₀）の上
記分母ｄｅｔ＝｛２ε_xx（ｘ_o ，ｙ₀ ）＋ε_yy（ｘ_o ，
ｙ₀ ）｝・｛ε_xx（ｘ_o ，ｙ₀ ）＋２ε_yy（ｘ_o ，ｙ
₀ ）｝−ε_xy（ｘ_o ，ｙ₀ ）・ε_yx（ｘ_o ，ｙ₀ ）の絶
対値が上記しきい値以下の場合に、上記所定値（ｘ_o ，
ｙ₀ ）における積分核を所定値に置換して上記積分値を
求めるように構成することが好ましい。

【００２９】ここで、上記第５および第６の弾性計測装
置のそれぞれを、（６）参照点（Ａ，Ｂ）の弾性値をプリセットするプリ
セット手段（７）上記比と参照点（Ａ，Ｂ）の弾性値とに基づい
て、観測点（Ｘ，Ｙ）の弾性値を求める弾性演算手段を備えるとともに、（８）上記表示手段に代えて、観測点（Ｘ，Ｙ）の弾性
値を表示する表示手段を備えた構成としてもよい。

【００３０】

【作用】上記本発明によれば、従来応力分布を計測せず
しては不可能と考えられていた弾性定数の定量計測を、
歪みの計測値のみから行うことができる。以下、上述し
た本発明における弾性定数の測定原理について、生体組
織の弾性定数分布を測定する場合を例に挙げて説明す
る。

【００３１】直交座標軸を１，２，３と取り、歪みテン
ソルを

【００３２】

【数５】

【００３３】とし、応力テンソルを

【００３４】

【数６】

【００３５】とする。ここで，歪みテンソルε_ij（ｉ，
ｊ＝１〜３）は計測した変位ベクトルの各要素ｕ
_i（ｉ，ｊ＝１〜３）により次のように求めることがで
きるものである。 ε_ij ＝ ( ｕ_i,j+ ｕ_j,i) ／２ ……（１）ただし「_,j」、「_,i」はそれぞれｊ方向の微分およびｉ
方向の微分を示している。

【００３６】ここで、歪みテンソルε_ij（ｉ，ｊ＝１〜
３）を体積歪ε_aa＝ε₁₁＋ε₂₂＋ε ₃₃と偏差歪ｅ_ijとで ε_ij ＝ ε_aa／３ + ｅ_ij ……（２）と記述し、また，応力テンソルσ_ij（ｉ，ｊ＝１〜３）
を平均垂直応力ｐ＝σ_aa／３＝（σ₁₁＋σ₂₂＋σ₃₃）／
３と偏差応力ｂ_ijとで σ_ij = ｐδ_ij＋ｂ_ij ……（３）

【００３７】

【数７】

【００３８】と記述することにより、歪みと応力を体積
弾性定数Ｋと剪断弾性定数Ｇとで関係付けることができ
る。すなわち体積弾性定数Ｋは平均垂直応力ｐと体積歪
ε_aaの比として、剪断弾性定数Ｇは偏差応力ｂ_ijと偏差
歪ｅ_ijの比の１／２として定義される。ｐ＝Ｋε_aa ……（５）ｂ_ij＝２Ｇｅ_ij ……（６）ここで生体組織は非圧縮性と見なせるのでポアソン比ν
を０．５とおくと、 ε_aa＝０ ……（７）であるからこれを（２）式に代入して ε_ij ＝ｅ_ij ……（８）が成り立ち、Ｋ＝２Ｇ（１＋ν）／３（１─２ν）＝∞ ……（９）となり、結局平均垂直応力ｐは（５）式より不定とな
る。（３）、（６）、（８）式より σ_ij ＝ｐδ_ij＋２Ｇε_ij ……（１０）となる。

【００３９】また、生体組織内の、弾性定数分布を求め
ようとする領域では力学的なソースが存在せず、低周波
の動きであるので慣性の影響がないとものと考えること
ができ、平衡方程式 σ_11,1＋σ_12,2＋σ_13,3＝０ σ_21,1＋σ_22,2＋σ_23,3＝０ σ_31,1＋σ_32,2＋σ_33,3＝０が成り立つ。上記平衡方程式の総和規約による表現は次
式のとおりである。

【００４０】 σ_ij,j＝０ ……（１１）以下、場合に分けて説明する。（Ａ）１軸上の１軸方向の変位のみが計測可能な場合、
例えば、超音波ドプラ装置等により、超音波ビーム上の
各点の超音波ビーム方向の変位のみ計測できる場合ここ
では軸方向のみを考えているので２軸、３軸方向には媒
質変化がないものと考えることができ、したがってＧ_,2＝Ｇ_,3＝０とおくことができ、１軸方向の伸縮の結果２軸、３軸方
向に力が逃げると考えることにより、 σ₁₂＝σ₁₃＝σ₂₃＝σ₂₂＝σ₃₃＝０ ……（１２） σ_21,1＝σ_31,1＝σ_ij,2＝σ_ij,3＝０ ……（１３）となる。（１０）式から応力σ₁₁は σ₁₁＝ｐ＋２Ｇε₁₁ ……（１４）である。

【００４１】一方、平均垂直応力ｐは、（１２）式の条
件より、ｐ＝σ_aa／３＝（σ₁₁＋σ₂₂＋σ₃₃）／３＝σ₁₁／３ ……（１５）であるから、（１４）式は σ₁₁＝σ₁₁／３＋２Ｇε₁₁ ……（１６）となり、 σ₁₁＝３Ｇε₁₁ ……（１７）を得る。

【００４２】上式を１軸方向に微分すると、 σ_11,1＝３( Ｇ_,1ε₁₁＋Ｇε_11,1） ……（１８）（１１）式（平衡方程式）は、（１３）式より上式左辺
σ_11,1＝０を意味し、よって、Ｇ_,1ε₁₁＋Ｇε_11,1＝０よってＧ_,1／Ｇ＝−ε_11,1／ε₁₁ ……（１９）座標軸の表記を１軸、２軸、３軸からｘ軸、ｙ軸、ｚ軸
に改めたうえで両辺を積分すると

【００４３】

【数８】

【００４４】左辺の積分を実行するとｌn Ｇ（ｘ）／Ｇ
（Ａ）となりかつ右辺において歪みε_xx（ｘ）は変位ベ
クトルのx 成分ｕ_x（ｘ）をｘで微分したものであるか
ら、

【００４５】

【数９】

【００４６】ｕ_x（ｘ）_,xが零の点が存在する場合は[
ｕ_x（ｘ）_,x］_,x／ｕ_x（ｘ）_,xを零とおく、あるい
は、[ ｕ_x（ｘ）_,x］_,x／ｕ_x（ｘ）_,xを近傍の点ｘ＋
ｄｘにおける値[ ｕ_x（ｘ＋ｄｘ）_,x］_,x／ｕ_x（ｘ＋
ｄｘ）_,xで置き換えるなどの方法をとれば実際上問題は
ない。また、上式はｌn ｛Ｇ（ｘ）／Ｇ（Ａ）｝＝−ｌn ｛ε_xx（ｘ）／ε_xx（Ａ）｝＝ｌn ｛ε_xx（Ａ）／ε_xx（ｘ）｝＝ｌn ｛ｕ_x（Ａ）_,x／ｕ_x（ｘ）_,x｝ ……（２２）であるから、Ｇ（ｘ）／Ｇ（Ａ）＝ε_xx（Ａ）／ε_xx（ｘ）＝ｕ_x（Ａ）_,x／ｕ_x（ｘ）_,x ……（２３）としても求まることがわかる。

【００４７】さらに点Ａに剪断弾性定数が既知の物質を
あてがうことにより、絶対的な剪断弾性定数を求めるこ
とができる。すなわち該物質の剪断弾性定数をＧ₀とす
ると、

【００４８】

【数１０】

【００４９】あるいはＧ（ｘ）＝Ｇ（ｘ）／Ｇ（Ａ）・Ｇ₀ ＝ε_xx（Ａ）／ε_xx（ｘ）・Ｇ₀ ……（２５）として、剪断弾性定数の対数、あるいは剪断弾性定数を
求めることができる。以上が、本発明の第１〜４の弾性
計測装置の測定原理の説明である。

【００５０】（Ｂ）２次元平面上の各点で変位ベクトル
の２方向成分が計測できる場合、例えば２次元小領域の
２次元相互相関などを用いて超音波ビーム方向の変位及
び超音波ビームと直交する方向の変位を求めることがで
きる場合剪断弾性定数Ｇは直交座標軸を１、２、３とと
った場合の（１、２）面内で分布しており３軸方向には
変化がない、すなわちＧ_,3＝０とし、かつ外部からは（１、２）面内で伸縮を生じるの
みで力が３軸方向に逃げる、すなわち、 σ₁₃＝σ₂₃＝σ₃₃＝０ ……（２６） σ_31,1＝σ_32,2＝σ_ij,3＝０ ……（２７）とする。（１０）式より応力σ₁₁、σ₂₂、σ₁₂、σ₂₁は σ₁₁＝ｐ＋２Ｇε₁₁ ……（２８） σ₂₂＝ｐ＋２Ｇε₂₂ ……（２９） σ₁₂＝２Ｇε₁₂ ……（３０） σ₂₁＝２Ｇε₂₁ ……（３１）一方、平均垂直応力ｐは（２６）式の条件より、ｐ＝σ_aa／３＝（σ₁₁＋σ₂₂＋σ₃₃）／３＝（σ₁₁＋σ₂₂）／３ ……（３２）であるから、（３２）式に（２８）、（２９）式を代入
してｐ＝（ｐ＋２Ｇε₁₁＋ｐ＋２Ｇε₂₂）／３３ｐ＝２ｐ＋２Ｇ（ε₁₁＋ε₂₂） ∴ｐ＝２Ｇ（ε₁₁＋ε₂₂） ……（３３）上式を（２８）、（２９）式に代入して σ₁₁＝２Ｇ（２ε₁₁＋ε₂₂） ……（３４） σ₂₂＝２Ｇ（ε₁₁＋２ε₂₂） ……（３５）（３４），（２９），（３０），（３５）式を１軸方向
或いは２軸方向に微分すると、 σ_11,1＝２（Ｇ_,1（２ε₁₁＋ε₂₂）＋Ｇ（２ε₁₁＋ε₂₂) _,1）……（３６） σ_12,2＝２（Ｇ_,2ε₁₂ ＋Ｇε_12,2 ）……（３７） σ_21,1＝２（Ｇ_,1ε₂₁ ＋Ｇε_21,1 ）……（３８） σ_22,2＝２（Ｇ_,2（ε₁₁＋２ε₂₂）＋Ｇ（ε₁₁＋２ε₂₂) _,2）……（３９）平衡方程式（１１）式と（２７）式より σ_11,1＋σ_12,2＝０ σ_21,1＋σ_22,2＝０の関係が成り立つので、

【００５１】

【数１１】

【００５２】上式は、行列式（ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎ
ｔ）、すなわちｄｅｔ＝ (２ε₁₁＋ε₂₂)(ε₁₁＋２ε₂₂) −ε₁₂ε₂₁ ＝ (２ε₁₁＋ε₂₂)(ε₁₁＋２ε₂₂) −ε₁₂ ² が零でない領域で解くことができ、次のように剪断弾性
定数のグラジエント▽（ｌｎＧ）が求まる。

【００５３】

【数１２】

【００５４】座標軸の表記を１軸、２軸、３軸からｘ
軸、ｙ軸、ｚ軸に改め、任意の経路ｃ上の線積分を行う
ことにより、参照点（Ａ，Ｂ）に対する相対的な剪断弾
性定数が次のように得られる。

【００５５】

【数１３】

【００５６】積分の経路ｃはｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔが
零とならないように選ぶことが望ましい。また、装置構
成上ｄｅｔｅｒｍｉｎａｎｔが零である点を避けること
が困難である場合は、その点の▽（ｌｎＧ（ｘ，ｙ））
を零とおく、または近傍の値で置き換えて計算を進めて
も実用上ほぼ問題ない。また、点（Ａ，Ｂ）に剪断弾性
定数が既知である物質をあてがうことにより、絶対的な
剪断弾性定数を求め得ることも前記同様に容易である。
すなわち、（４２）式の線積分値をＳとおくと、（４
２）式はｌｎＧ（ｘ，ｙ）＝Ｓ＋ｌｎＧ（Ａ，Ｂ）と表わされ、Ｇ（Ａ，Ｂ）を既知の剪断弾性定数Ｇ₀ と
おくと、ｌｎＧ（ｘ，ｙ）＝Ｓ＋ｌｎＧ₀ ……（４３）以上が、本発明の第５，第６の弾性計測装置の測定原理
の説明である。

【００５７】なお、上記（Ａ），（Ｂ）においては剪断
弾性定数Ｇを求めたが、ヤング率Ｅは剪断弾性定数Ｇと
ポアソン比νによってＥ＝２（１＋ν）Ｇ ……（４４）と表され、ポアソン比νは０．５とみなせることから、Ｅ＝３Ｇ ……（４５）となる。したがってヤング率Ｅとして情報提供すること
も容易である。また本発明は剪断弾性定数Ｇやヤング率
Ｅなどのように厳密に定義された弾性定数を計測するこ
とは必ずしも必要ではなく、例えば上述した、剪断弾性
定数の対数値ｌｎＧ等を求めてもよい。

【００５８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の弾性計測装置の実施例において実現され
る弾性計測方法を示したフローチャート、図２は、図１
に示すフローチャート中の各関数の一例を示した図であ
る。ここでは、図１に示すフローチャートを実行するに
先立って、例えば図２（Ａ）に示すような、被検体内に
延びる所定の直線（ｘ方向とする）上の各点の変位ｕ_x
（ｘ）が求められる。この変位ｕ_x（ｘ）の求め方は、
ここでは特に問わないが、例えば超音波を被検体内に送
信し反射してきた超音波を受信して被検体内の画像を得
る、いわゆる超音波診断装置を用いて、あるいは被検体
にＸ線を照射して被検体内部の断層像を得るＸ線ＣＴを
用いて、あるいは核磁気共鳴を利用して被検体内の断層
像を得るＭＲＩを用いて、変位ｕ_x（ｘ）を計測するこ
とができる。

【００５９】図１に示すステップ（１＿１）では、変位
ｕ_x（ｘ）をｘ方向に微分することによりその方向の歪
みε_xx（ｘ）を求める。その歪みε_xx（ｘ）は、例えば
図２（Ｂ）に示すようなものとなる。次にステップ（１
＿２）において、求めた歪みε_xx（ｘ）の絶対値｜ε_xx
（ｘ）｜がしきい値Δと比較される。｜ε_xx（ｘ）｜＞
Δの場合はステップ（１＿３）に進み、前述した（２
３）式に従って、参照点、Ａの剪断弾性定数Ｇ（Ａ）に
対する観測点ｘの剪断弾性定数Ｇ（ｘ）の比が求められ
る（図２（Ｃ）参照）。

【００６０】また｜ε_xx（ｘ）｜＜Δの場合、そのまま
ステップ（１＿３）の演算を行なったのではＧ（ｘ）／
Ｇ（Ａ）が大きな値となり過ぎ、不正確となるため、ス
テップ（１＿４）に進みＧ（ｘ）／Ｇ（Ａ）が零とされ
る。ステップ（１＿５）では、Ａ点の剪断弾性定数Ｇ
（Ａ）が既知の値Ｇ₀とされ、ｘ点の剪断弾性定数Ｇ
（ｘ）が求められる（図２（Ｄ）参照）。

【００６１】尚、例えば生体組織の弾性定数分布を求め
て診断に役立たせようとする場合、病変と思わしき箇所
がその周囲と比べどの程度硬化しているかといった相対
的な弾性定数がわかればよく、弾性定数そのものを求め
る必要がない場合も多い。このような場合、図１に示す
ステップ（１＿５）は不要である。また、本実施例は、
一旦変位ｕ_x（ｘ）を求めた後、この変位ｕ_x（ｘ）を
ｘ方向に微分して歪みε_xx（ｘ）を求める例であるが、
本発明は、変位ｕ_x（ｘ）を経由して歪みε_xx（ｘ）を
求めることに限定されるものではない。例えばガラス、
セルロイド、フェノライト等の透明体を歪ませるとそこ
を通過する光の偏光状態が変化する現像を利用して、そ
の透明体の歪み分布を求める光弾性法が知られている
が、本発明は、例えばこのような手法により、変位ｕ_x
（ｘ）を求めることなしに歪みε_xx（ｘ）を直接求める
ものであってもよい。また、後述する実施例に示すよう
に、超音波受信信号等、被検体の内部情報を担持する信
号に基づいて歪みを直接求める手法もある。

【００６２】図３は、図１に示すフローチャートの、ス
テップ（１＿４）に代えて適用することのできるステッ
プを示した図である。ステップ（１＿２）で｜ε
_xx（ｘ）｜＜Δと判定されたとき、Ｇ（ｘ）／Ｇ（Ａ）
を零と置くのではなく、その点ｘの値Ｇ（ｘ）／Ｇ
（Ａ）をその点ｘの近傍の点ｘ−ｄｘの値Ｇ（ｘ−ｄ
ｘ）／Ｇ（Ａ）で置き換えてもよい。

【００６３】尚、本発明においては、図１に示すステッ
プ（１＿２）は必ずしも必要ではなく、ステップ（１＿
２）を置かずに常にステップ（１＿３）の演算を実行す
るように構成してもよい。例えば歪みε_xx（ｘ）が常に
しきい値Δ以上であることが予想される場合はもちろん
ステップ（１＿２）は不要であるが、｜ε_xx（ｘ）｜＜
Δの可能性が予想されても求められた極端に大きな値の
Ｇ（ｘ）を無視すればよい。ただしε_xx（ｘ）＝０その
ものについては、ステップ（１＿３）の割り算の実行が
不能となるため避けることが好ましい。

【００６４】図４は、本発明の弾性計測装置の実施例に
おいて実現される弾性計測方法のもう１つのフローチャ
ートを示した図である。ステップ（４＿１）において、
被検体内に延びる所定の直線上の、その直線の延びるｘ
方向の被検体の変位ｕ_x（ｘ）がｘ方向に微分されて歪
みε_xx（ｘ）が求められ、ステップ（４＿２）において
歪みε_xx（ｘ）ががｘ方向にもう一度微分されその歪み
ε_xx（ｘ）の微係数ε_xx（ｘ）_,xが求められる。

【００６５】次にステップ（４＿３）において、｜ε_xx
（ｘ）｜＞Δか否かが判定される。この判定については
図１の実施例の説明の際に説明されているため、ここで
の重複説明は省略する。｜ε_xx（ｘ）｜＞Δの場合は、
ステップ（４＿４）に進んで、Ｒ（ｘ）＝ε_xx（ｘ）_,x／ε_xx（ｘ）が求められ、｜ε_xx（ｘ）｜＜Δの場合は、ステップ
（４＿５）に進んでＲ（ｘ）＝０とされる。

【００６６】ステップ（４＿６）では、ｘ＝Ａ，Ｓ＝０
と初期化され、ステップ（４＿７）では、ｘ方向の微小
増分をｄｘとしたとき、Ｓ＝Ｓ−Ｒ（ｘ）・ｄｘが演算され、ステップ（４＿８）ではｘが微小増分ｄｘ
だけ増分され、ステップ（４＿９）ではｘが最大値ＭＡ
Ｘまで達したか否かが判定され、ｘ＞ＭＡＸとなるまで
ステップ（４＿７），（４＿８），（４＿９）が繰り返
される。

【００６７】これは、前述した（２１）式に従って、点
Ａの剪断弾性定数Ｇ（Ａ）に対する点ｘの剪断弾性定数
Ｇ（ｘ）の比の対数、すなわち、Ｓ＝ｌｎ｛Ｇ（ｘ）／Ｇ（Ａ）｝を求めるものである。図５は、図４に示すフローチャー
トのステップ（４＿５）に代えて用い得るステップであ
り、｜ε_xx（ｘ）｜＜ΔのときにＲ（ｘ）がその近傍の
値Ｒ（ｘ−ｄｘ）で置き換えられる。

【００６８】図６は、点Ａに既知の剪断弾性定数Ｇ₀を
もつ物質をあてがった場合の、図４に示すフローチャー
トのステップ（４＿６）に代えて用い得るステップであ
り、Ｓの初期値をＳ＝ｌｎＧ₀と置くことにより、各点
ｘの剪断弾性定数Ｇ（ｘ）の対数値Ｓ＝ｌｎＧ（ｘ）が
順次求められる。図７は、本発明の弾性計測装置の実施
例において実現される弾性計測方法のさらに異なるフロ
ーチャートを示した図である。この実施例は、被検体内
に広がる所定の２次元平面内の変位分布ｕ_x（ｘ，
ｙ），ｕ_y（ｘ，ｙ）が求められた場合の例であり、前
述した（４１）式に従って、点（Ａ，Ｂ）の剪断弾性定
数Ｇ（Ａ，Ｂ）に対する点（ｘ，ｙ）の剪断弾性定数Ｇ
（ｘ，ｙ）の比の対数ｌｎ｛Ｇ（ｘ，ｙ）／Ｇ（Ａ，
Ｂ）｝が求められる。

【００６９】先ずステップ（７＿１）において、以下の
演算式により上に２次元平面内の歪み分布が求められ
る。 ε_xx（ｘ，ｙ）＝（∂／∂ｘ）ｕ_x（ｘ，ｙ） ε_yy（ｘ，ｙ）＝（∂／∂ｙ）ｕ_y（ｘ，ｙ） ε_xy（ｘ，ｙ）＝ε_yx（ｘ，ｙ）＝１／２｛（∂／∂
ｘ）ｕ_y（ｘ，ｙ）＋（∂／∂ｙ）ｕ_x（ｘ，ｙ）｝次にステップ（７＿２）において、ステップ（７＿１）
で求められた歪みがさらに微分され、歪みの微係数が求
められる。

【００７０】 ε_xx（ｘ，ｙ）_,x＝（∂／∂ｘ）ε_xx（ｘ，ｙ） ε_xx（ｘ，ｙ）_,y＝（∂／∂ｙ）ε_xx（ｘ，ｙ） ε_yy（ｘ，ｙ）_,x＝（∂／∂ｘ）ε_yy（ｘ，ｙ） ε_yy（ｘ，ｙ）_,y＝（∂／∂ｙ）ε_yy（ｘ，ｙ） ε_xy（ｘ，ｙ）_,y＝（∂／∂ｙ）ε_xy（ｘ，ｙ） ε_yx（ｘ，ｙ）_,x＝（∂／∂ｘ）ε_yx（ｘ，ｙ）次に、ステップ（７＿３）において、ｘ＝Ａ，ｙ＝Ｂに
初期化されて参照点（Ａ，Ｂ）が指定され、またＳがＳ
＝０に初期化される。

【００７１】ステップ（７＿４）では、ｄｅｔ＝｛２ε_xx（ｘ，ｙ）＋ε_yy（ｘ，ｙ）｝・｛ε
_xx（ｘ，ｙ）＋２ε_yy（ｘ，ｙ）｝−ε_xy（ｘ，ｙ）・
ε_yx（ｘ，ｙ）が演算される。このｄｅｔは、（４２）式の積分核の分
母に相当する。ステップ（７＿５）では｜ｄｅｔ｜≧Δ
か否かが判定される。これは、（４２）式の積分核が極
端に大きな値となるのを避けるためのある。

【００７２】ステップ（７＿６），（７＿７）では、そ
れぞれ、

【００７３】

【数１４】

【００７４】および

【００７５】

【数１５】

【００７６】が求められ、ステップ（７＿８）では、Ｓ＝Ｓ−（１／ｄｅｔ）（ｄｘｄｙ）・Ａ・Ｂが演算される。ステップ（７＿９）では、微小増分ベク
トル（ｄｘｄｙ）があらかじめ定めた経路ｃの接線方
向を向くように、微小増分ｄｘ，ｄｙが定められる。

【００７７】図８は、微小増分ｄｘ，ｄｙの定め方を示
した模式図である。２次元平面Ｐ上を経路ｃに沿って進
む場合、区間（ａ）ではｄｘ＝０，ｄｙ＝−１と定めら
れ、区間（ｂ）ではｄｘ＝１，ｄｙ＝０と定められ、区
間（ｃ）ではｄｘ＝０，ｄｙ＝１と定められる。尚、経
路ｃを前もって定めておけば、その経路ｃに沿う（ｄｘ
ｄｙ）も前もって計算できるで、この（ｄｘｄｙ）
をあらかじめ計算してＲＯＭ等のメモリに格納しておい
てもよい。

【００７８】図７に戻って説明を続行する。ステップ
（７＿９）で微小増分（ｄｘ，ｄｙ）が定められると、
ステップ（７＿１０）でそれらの微小増分（ｄｘ，ｄ
ｙ）だけｘ，ｙが増分され、ステップ（７＿１０）では
経路ｃの最終まで進んだか否かが判定され、未だ経路ｃ
の途中にあるときはステップ（７＿４）に戻る。この演
算により、（４２）式が実行され、経路ｃに沿う各点
（ｘ，ｙ）についてのＳ＝ｌｎ｛Ｇ（ｘ，ｙ）／Ｇ（Ａ，Ｂ）｝が順次求められる。

【００７９】ここで、ステップ（７＿５）において｜ｄ
ｅｔ｜＜Δと判定されたときは、ステップ（７＿８）に
おける新たなＳが計算されずにステップ（７＿９）に進
む。これは、｜ｄｅｔ｜＜Δの場合に点（ｘ，ｙ）のＳ
の値Ｓ（ｘ，ｙ）として直前の点（ｘ−ｄｘ，ｙ−ｄ
ｙ）のＳの値Ｓ（ｘ−ｄｘ，ｙ−ｄｙ）をそのまま用い
ること、即ち、その点（ｘ，ｙ）について（４２）式の
積分核を零に置き換えることを意味する。

【００８０】図９は、図７に示すフローチャートにおけ
る、一点鎖線で囲ったステップ（７＿５）〜（７＿８）
に代えて採用することのできるステップを示した図であ
る。図７との相違点は、図７におけるステップ（７＿
８）の代わりに２つのステップ（７＿８＿１），（７＿
８＿２）が配置され、ステップ（７＿５）で｜ｄｅｔ｜
＜Δと判定されたときに、次にステップ（７＿８＿２）
が実行される点である。

【００８１】図９では、｜ｄｅｔ｜＜Δのときに、現在
演算している点（ｘ，ｙ）の積分核として直前の点（ｘ
−ｄｘ，ｙ−ｄｙ）の積分核ｄｓをそのまま用いてＳを
求めている点である。このように、図９に示す実施例で
は｜ｄｅｔ｜＜Δのとき、近傍の点（ｘ−ｄｘ，ｙ−ｄ
ｙ）の積分核がそのまま用いられる。図１０は参照点
（Ａ，Ｂ）に、既知の剪断弾性定数Ｇ₀をもつ物質をあ
てがった場合の、図７に示すフローチャートのステップ
（７＿３）に代えて用い得るステップである。Ｓの初期
値をＳ＝ｌｎＧ₀と置くことにより、各点（ｘ，ｙ）の
剪断弾性定数Ｇ（ｘ，ｙ）の対数値（Ｓ＝ｌｎＧ（ｘ，
ｙ））が順次求められる（（４３）式参照）。

【００８２】図１１〜図１４は点（Ａ，Ｂ）から出発す
る経路ｃの各種の例を示した図である。これらの図に示
すように、経路ｃは任意に定めることができる。図１５
は、経路ｃのもう１つの例を示した図である。この図に
示す×印は、その点における（４１）式の積分核の分母
ｄｅｔが零の点であり、この例では、ｄｅｔ＝０の点を
避けて適応的に経路ｃが定められる。このようにｄｅｔ
＝０の点を避けて経路ｃを定めた場合は、図７，図９に
示す実施例におけるステップ（７＿５）は不要となる。

【００８３】図１６は、ｄｅｔ＝０の点を避けて経路ｃ
を定める手法の一例を示した図である。ここでは、図１
６（Ａ）に示すようにｘ方向に進んできてｄｅｔ＝０の
点に遭遇した場合を例にとって説明する。図１６（Ｂ）
に示すように、ｘ方向に増分ベクトル（ｄｘ，ｄｙ）＝
（１，０）が定められ（ステップ（１６＿１））、その
増分した点（ｘ＋ｄｘ，ｙ＋ｄｙ）について｜ｄｅｔ｜
＜Δか否かが判定される（ステップ（１６＿２））。｜
ｄｅｔ｜≧Δの場合は、そのままｘ方向に進むことにな
るが、点Ｐ₀から点Ｐ₁に進んだ場合のように｜ｄｅｔ
｜＜Δの点に進んだ場合はステップ（１６＿３）に進
み、Ｐ₀を基準として増分ベクトル（ｄｘ，ｄｙ）＝
（０，１）としてｙ方向に向けて点Ｐ₂に進む。この点
Ｐ₂について｜ｄｅｔ｜＜Δか否かが判定され、点Ｐ₂
についても｜ｄｅｔ｜＜Δであった場合は、今度はＰ₀
を基準として増分ベクトルを（ｄｘ，ｄｙ）＝（０，−
１）として−ｙ方向に向けて点Ｐ₃に進む。

【００８４】このように進もうとする方向に障害物（｜
ｄｅｔ｜＜Δ）があるときに方向を修正しながら進むこ
とにより、｜ｄｅｔ｜＜Δの点を避けた経路ｃが形成さ
れる。図１７は、本発明の弾性計測装置の第１実施例が
組み込まれた超音波診断装置の概略構成を示したブロッ
ク図である。

【００８５】パルサー１１に超音波送信信号Ｓ１が入力
されると、パルサー１１から、プローブ１２に備えられ
た圧電超音波振動子（図示せず）に高電圧パルスが印加
され、その振動子から被検体内に向けて超音波パルスＵ
が発せられる。この超音波パルスＵは、被検体内を所定
の方向（ここではこの方向をｘ方向とする）に進みなが
ら被検体内の各組織で反射し、その反射超音波が振動子
で受信されて電気信号に変換され、受信アンプ１３を経
由して変位検出手段１４と検波回路１５に入力される。

【００８６】変位検出手段１４では、被検体内の同一方
向に複数回超音波パルスを送受信する間の被検体内のそ
の超音波パルスの進むｘ方向の各点の変位ｕ_x（ｘ）が
求められる。この変位ｕ_x（ｘ）の求め方としては、例
えばドプラ法、相互相関法、位相追跡法等種々の手法が
知られており、また変位検出の手法自体は本発明の本質
ではなく、したがってここでは変位検出の詳細説明は省
略する。

【００８７】また、受信アンプ１３を経由した受信信号
は検波回路１５にも入力される。この検波回路１５で
は、入力された受信信号が検波され、プローブ１２から
被検体内の例えば図１７の紙面上の種々の方向に超音波
が送受信され、被検体の断層像が生成される。この検波
回路１５、超音波の送受信の機構、および超音波診断装
置全般の構成については広く知られた技術であり、しか
も本発明とは直接関係しないため、ここではこれらにつ
いてこれ以上の詳細説明は省略する。

【００８８】検波回路１５で生成された、被検体の断層
像を表わす信号はディジタルスキャンコンバータ１６に
入力されて表示用の信号に変換され、ＣＲＴディスプレ
イ装置１７の表示画面上に被検体の断層像が表示され
る。一方、変位検出手段１４で検出された被検体内のｘ
方向に延びる直線に沿う方向の変位ｕ_x（ｘ）は、微分
器２１に入力されて微分演算が行なわれ、ｘ方向の歪み
ε_xx（ｘ）が求められる。

【００８９】ε_xx（ｘ）＝（∂／∂ｘ）ｕ_x（ｘ）この微分器２１としては、アナログ信号を取り扱う場合
は、例えば、アナログ微分フィルタ、ディジタル信号を
取り扱う場合は、例えば、ディジタルフィルタが採用さ
れる。微分器２１で求められた歪みε_xx（ｘ）のうち参
照点Ａの歪みε_xx（Ａ）はサンプルホールド回路２２に
入力されてそこに格納される。このサンプルホールド回
路２２としては、例えば、アナログ信号を取り扱う場合
はアナログ信号をサンプルホールドするサンプルホール
ド回路、ディジタル信号を取り扱う場合は、ディジタル
信号を格納するレジスタが採用される。

【００９０】サンプルホールド回路２２に格納された点
Ａの歪みε_xx（Ａ）とその後に引き続く各点ｘの歪みε
_xx（ｘ）は割算器２３に入力され、ε_xx（Ａ）／ε
_xx（ｘ）が演算される。これは、（２３）式に基づいて
演算された、参照点Ａの剪断弾性定数Ｇ（Ａ）に対す
る、点ｘの剪断弾性定数の比Ｇ（ｘ）／Ｇ（Ａ）であ
る。Ｇ（ｘ）／Ｇ（Ａ）＝ε_xx（Ａ）／ε_xx（ｘ）ここで、微分器２１から出力された各点ｘの歪みε
_xx（ｘ）は、絶対値回路２４に入力され、歪みε
_xx（ｘ）の絶対値｜ε_xx（ｘ）｜が演算される。この絶
対値｜ε_xx（ｘ）｜は、コンパレータ２５に入力され、
しきい値Δと比較される。このコンパレータ２５の出力
によりスイッチ回路２６が制御され、｜ε_xx（ｘ）｜≧
Δのときは割算器２３の出力がディジタルスキャンコン
パレータ１６に入力され、｜ε_xx（ｘ）｜＜Δのときは
スイッチ回路２６が切り換えられて割算器２３の出力に
代えて値‘０’がディジタルスキャンコンバータ１６に
入力される。この絶対値回路２４、コンパレータ２５、
スイッチ回路２６は、歪みε_xx（ｘ）の値が小さすぎて
割算器２３で求められる値ε_xx（Ａ）／ε_xx（ｘ）がオ
ーバーフローしてしまうのを避けるためのものである。

【００９１】割算器２３で求められた上記比Ｇ（ｘ）／
Ｇ（Ａ）は、ディジタルスキャンコンバータ１６により
表示用の信号に変換され、例えば、被検体の断層像に重
畳されて、被検体内の硬い部分がその硬さに応じた輝度
でカラー表示される。図１８は、図１７に示す実施例に
おける変位検出手段１４および微分器２１に代えて用い
ることのできる歪み検出回路の一例を示したブロック図
である。

【００９２】この図１８に示す歪み検出回路５０は、以
下の原理に基づくものである。被検体内の所定の方向
（ｘ方向）についての受信信号Ｓ（ｘ）の複素自己相関
演算を行ってインフェーズ（Ｉｎｐｈａｓｅ）成分Ｉ
（ｘ）およびクワドラチャー（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）
成分Ｑ（ｘ）を求め、それらの比の逆正接（ａｒｃｔａ
ｎ）を求めると、その点ｘのｘ方向の変位ｕ_x （ｘ）
が、ｕ_x （ｘ）＝ａｒｃｔａｎ｛Ｉ（ｘ）／Ｑ（ｘ）｝として求められる。その点ｘのｘ方向の歪みε_xx（ｘ）
は、 ε_xx（ｘ）＝ｄｕ_x （ｘ）／ｄｘである。

【００９３】上記式を変形すると、 ε_xx（ｘ）＝（ｄ／ｄｘ）ａｒｃｔａｎ｛Ｉ（ｘ）／Ｑ（ｘ）｝＝（ｄ／ｄｘ）｛Ｉ（ｘ）／Ｑ（ｘ）｝／［１＋｛Ｉ（ｘ）／Ｑ（ｘ）｝² ］＝［｛ｄＩ（ｘ）／ｄｘ｝・Ｑ（ｘ）−Ｉ（ｘ）・｛ｄＱ（ｘ）／ｄｘ｝］／［｛Ｉ（ｘ）｝² ＋｛Ｑ（ｘ）｝² ］ ……（４６）と表わされる。

【００９４】図１８は、この最終の変形式に基づく演算
を行うものであり、変位ｕ_x （ｘ）を求めることなく歪
みε_xx（ｘ）が求められる。受信アンプ１３（図１７参
照）を経由した受信信号Ｓ（ｘ）が図１８に示す歪み検
出回路５０の相関器５１に入力される。この相関器５１
は、入力された受信信号Ｓ（ｘ）の複素自己相関演算を
行うものである。この相関器５１自体については、広く
知られているため、ここではその内部構成についての図
示および説明は省略する。この相関器５１からは、受信
信号Ｓ（ｘ）のインフェーズ（Ｉｎｐｈａｓｅ）成分Ｉ
（ｘ）とクワドラチャー（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）成分
Ｑ（ｘ）が生成され、それぞれ、微分器５２，５３を経
由して各乗算器５４，５５に入力され、かつ、それぞれ
直接に各乗算器５５，５４に入力される。さらにこれら
の各成分Ｉ（ｘ），Ｑ（ｘ）は、それぞれ乗算器５６，
５７に入力され、｛Ｉ（ｘ）｝² ，｛Ｑ（ｘ）｝ ² が求
められる。

【００９５】各乗算器５４，５５から出力された信号
｛ｄＩ（ｘ）／ｄｘ｝・Ｑ（ｘ）、Ｉ（ｘ）・｛ｄＱ
（ｘ）／ｄｘ｝は、引算器５８により引き算されて割算
器５９に入力される。また各乗算器５６，５７から出力
された信号｛Ｉ（ｘ）｝² ，｛Ｑ（ｘ）｝² は、加算器
６０で互いに加算されて割算器５９に入力される。これ
により割算器５９からは、上記（４６）式に基づいて求
められた歪みε_xx（ｘ）が出力される。

【００９６】このように変位ｕ_x （ｘ）を経由すること
なく歪みを求めることもできる。図１９は、本発明の弾
性計測装置の第２実施例が組み込まれた超音波診断装置
の概略構成を示したブロック図である。図１７に示す超
音波診断装置を構成する各ブロックと同一のブロックに
は、図１７に付した番号と同一の番号を付して示し、相
違点について説明する。図２０以降の各図についても同
様とする。

【００９７】被検体内に超音波パルスＵを送信するにあ
たり、プローブ１２と被検体との間に、既知の剪断弾性
定数Ｇ₀を有する物質３０を挟み込んで超音波パルスＵ
を送信する。そしてこの物質３０内部の点を上述の参照
点Ａとして選択する。また、ディジタルスキャンコンバ
ータ１６の前段側に、物質３０の剪断弾性定数Ｇ₀を乗
算する乗算器３１を配置する。こうすることにより、
（２５）式に従い、各点ｘの剪断弾性定数Ｇ（ｘ）が求
められ、ＣＲＴディスプレイ装置１７の表示画面上に剪
断弾性定数Ｇ（ｘ）を表示することが可能となる。具体
的には、例えば断層像内全域の硬さの分布をみるとき
は、上述のように断層像を重ねたカラー表示を行ない、
その断層像内の特定の点Ｘの剪断弾性定数Ｇ（Ｘ）を知
りたいときにその点にカーソルを移動させることによ
り、その点の剪断弾性定数Ｇ（Ｘ）が例えば数字で表示
されるように構成してもよい。

【００９８】図１９に示す実施例では、スイッチ回路２
６の前段側に遅延回路２７が備えられている。これはコ
ンパレータ２５で｜ε_xx（ｘ）｜＜Δと判定されたとき
にその点ｘの近傍の点ｘ−ｄｘの剪断弾性定数Ｇ（ｘ−
ｄｘ）をその点ｘの剪断弾性定数Ｇ（ｘ）として用いる
ためのものである。図２０は、本発明の弾性計測装置の
第３実施例が組み込まれた画像表示装置の概略構成を示
したブロック図である。

【００９９】この画像表示装置には断層画像メモリ４０
が備えられており、この断層画像メモリ４０には、この
画像表示装置に送信されてきた、被検体の断層画像を表
わす画像信号が一時的に格納される。送信されてくる画
像信号の生成手段は特に限定されるものではなく、例え
ば図１７、図１９に示すような超音波診断装置の、検波
回路１５から出力された信号であってもよく、その他Ｘ
線ＣＴ、ＭＲＩ等の装置を用いて得られた信号であって
もよい。

【０１００】断層画像メモリ４０には所定の時間Δｔず
つずれた複数の各時刻における断層画像を表わす画像信
号が格納される。変位検出手段３４では、時間Δｔずつ
隔てた複数の画像信号に基づいて、その時間Δｔの間
に、断層画像の各点がどのように変位したかが求められ
る。この変位の求め方は、特に限定はされないが、例え
ば時間Δｔだけ隔てた２つの断層画像間の相互相関演算
を行なうことにより求めることができる。

【０１０１】図１７、図１９に示す超音波診断装置で
は、画像信号を生成する検波回路１５とは別に変位検出
手段１４を備え、画像信号を生成する前の信号から直接
に変位が検出されたが、この図２０に示す実施例では、
その変位検出手段３４において、断層画像メモリ４０に
格納された、断層画像を表わす画像信号から所定の直線
（ｘ方向とする）上の変位ｕ_x（ｘ）が検出される。

【０１０２】図２１は、本発明の弾性計測装置の第４実
施例が組み込まれた超音波診断装置の概略構成を示すブ
ロック図である。微分器２１で求められた、被検体内の
超音波パルスが進む方向に延びる直線上の各点ｘの歪み
ε_xx（ｘ）は、もう１つの微分器２８に入力され、その
歪みε_xx（ｘ）の微係数ε_xx（ｘ）_,xが求められる。こ
れら歪みε_xx（ｘ）と微係数ε_xx（ｘ）_,xは割算器２３
に入力され、ε_xx（ｘ）_,x／ε_xx（ｘ）が演算される。
この演算結果は、積分器２９に入力され、上記直線に沿
って参照点Ａから各点ｘまで積分される。これにより、
前述した（２１）式に示すように、点Ａの剪断弾性定数
の対数ｌｎＧ（Ａ）に対する、各点ｘの剪断弾性定数の
対数ｌｎＧ（ｘ）の比ｌｎ｛Ｇ（ｘ）／Ｇ（Ａ）｝が求
められる。

【０１０３】図２２はアナログ信号を取り扱う場合の積
分器の一例を示した図である。アナログ信号を取り扱う
場合は、例えば図２１（Ａ）に示すような演算増幅器を
用いた積分回路２９１と、この積分回路２９１では符号
が反転するためそれを元に戻すための、符号反転器２９
２により積分器を構成することができる。この積分の始
点を点Ａとするため、積分回路２９１にスイッチ２９１
ａを備えておき、図２２（Ｂ）に示すように点Ａに対応
する信号が入力される時刻迄はスイッチ２９１ａを閉じ
ておき、点Ａの信号が入力された時点でスイッチ２９１
ａが開放される。被検体内に超音波パルスＵを送信する
と被検体内の深いところで反射した超音波ほど受信の時
刻が後ろにずれ、したがって被検体内のｘ方向の距離は
信号の受信の時刻ｔと比例する。したがって点Ａに対応
した時点でスイッチ２９１ａを開放することにより、点
Ａを始点とした積分が演算される。

【０１０４】図２３は、ディジタル信号を取り扱う場合
の積分器の一例を示した図である。ディジタル信号が時
系列的に図２３（Ａ）に示す加算器２９３に入力され、
加算器２９３の出力がレジスタ２９４に格納される。加
算器２９３ではレジスタ２９４に格納された値に新たに
入力された値を加算してその加算結果をレジスタ２９４
に書き込む。これによりレジスタ２９４には、順次入力
されるディジタル信号の累積値、即ち積分値が格納され
ることになる。

【０１０５】レジスタ２９４にはクリア端子ＣＬＲが備
えられており、そのクリア端子には、図２３（Ｂ）に示
すように参照点Ａに至るまではクリア信号が入力されて
おり、Ａ点の信号が入力された時点でクリアが解除さ
れ、その時点以降の入力が積算される。これにより積分
の始点が定められる。図２４は、ディジタル信号を取り
扱う積分器の積分の始点を任意に定める方式の一例を示
したブロック図である。

【０１０６】一般に関数ｆ（ｘ）を積分する場合は、

【０１０７】

【数１６】

【０１０８】であるから、必ずしも点Ａから積分を開始
しなくても点Ａを積分の開始点とした場合の積分値を求
めることができる。積分器２９５では原点ｘ＝０を始点
とした積分を実行して順次遅延回路２９６に格納する。
この遅延回路２９６は、積分の最大点ｘ＝ＭＡＸまで積
分が終了した後、この遅延回路２９６から原点ｘ＝０以
降の各点ｘまでの積分値が順次出力されるようにその遅
延時間が設定されている。また、積分器２９５で点Ａま
で積分を実行した時点でその積分値がレジスタ２９７に
格納される。減算器２９８では遅延回路２９６から順次
出力された各点ｘの積分値から点Ａの積分値が減算され
る。

【０１０９】図２１に示す積分器２９として図２４に示
す構成を備え、レジスタ２９７に積分値を格納するタイ
ミングを選択することにより、参照点Ａを任意の点に選
ぶことができる。図２５は、本発明の弾性計測装置の第
５実施例が組み込まれた超音波診断装置の概略構成を示
すブロック図である。

【０１１０】プローブ１２と被検体との間に既知の剪断
弾性定数Ｇ₀ をもつ物質３０があてがわれており、スイ
ッチ回路２６とディジタルスキャンコンバータ１６との
間に加算器３２が配置されている。この構成により、前
述した（２４）式に従い、各点ｘの剪断弾性定数Ｇ
（ｘ）の対数値ｌｎＧ（ｘ）が求められる。図２６は、
本発明の弾性計測装置の第６実施例が組み込まれた画像
表示装置の概略構成を示すブロック図である。

【０１１１】この実施例は、図２０に示す例と図２５に
示す例との組合せであり、詳細説明は省略する。図２７
は、本発明の弾性計測装置の第７実施例が組み込まれ
た、超音波診断装置の信号処理の前半部分の概略構成を
示す図である。プローブ１２からは、被検体内に広がる
所定の２次元平面内の種々の方向に超音波パルスＵが放
射され、これらの超音波パルスビームにより被検体内が
走査される。

【０１１２】受信アンプ１３を経由した受信信号は２方
向変位検出手段１４１に入力される。この２方向変位検
出手段１４１は、被検体の、上記２次元平面内の各点の
ｘ方向、ｙ方向の変位ｕ_x （ｘ，ｙ），ｕ_y （ｘ，ｙ）
が検出される。この変位ｕ_x（ｘ，ｙ），ｕ_y （ｘ，
ｙ）は、例えば２次元相互相関法等を適用することによ
り求められる。この変位ｕ_x （ｘ，ｙ），ｕ_y （ｘ，
ｙ）の検出方法は従来知られており、また変位の検出方
法自体は本発明の主題ではないため、ここでの詳細説明
は省略する。

【０１１３】２方向変位検出手段１４１で検出された被
検体内の２次元平面内の各点（ｘ，ｙ）の変位ｕ_x
（ｘ，ｙ），ｕ_y （ｘ，ｙ）は、各２つの微分器２１
１，２１２；２１３，２１４に入力されそれぞれ各歪み ε_xx（ｘ，ｙ）＝（∂／∂ｘ）ｕ_x （ｘ，ｙ） ε_xy（ｘ，ｙ）＝（∂／∂ｙ）ｕ_x （ｘ，ｙ） ε_yx（ｘ，ｙ）＝（∂／∂ｘ）ｕ_y （ｘ，ｙ） ε_yy（ｘ，ｙ）＝（∂／∂ｙ）ｕ_y （ｘ，ｙ）が演算される。

【０１１４】微分器２１１から出力された歪みε
_xx（ｘ，ｙ）は、微分器２８１，２８２、および演算器
３１１，３１２に入力される。微分器２８１，２８２で
はそれぞれ、歪みε_xx（ｘ，ｙ）の各微係数 ε_xx（ｘ，ｙ）_,x＝（∂／∂ｘ）ε_xx（ｘ，ｙ） ε_xx（ｘ，ｙ）_,y＝（∂／∂ｙ）ε_xx（ｘ，ｙ）が演算される。

【０１１５】また、微分器２１２，２１３から出力され
た歪みε_xy（ｘ，ｙ），ε_yx（ｘ，ｙ）は加算器３０１
により互いに加算され乗算器３０２で１／２が乗算さ
れ、これにより、｛ε_xy（ｘ，ｙ）＋ε_yx（ｘ，ｙ）｝
／２が求められて２つの微分器２８３，２８４および演
算器３１１，３１２に入力される。微分器２８３，２８
４では、歪み｛ε_xy（ｘ，ｙ）＋ε_yx（ｘ，ｙ）｝／２
がｘ方向、ｙ方向に微分されて各微係数 ε_xy（ｘ，ｙ）_,x＝ε_yx（ｘ，ｙ）_,x ＝（∂／∂ｘ）｛ε_xy（ｘ，ｙ）＋ε_yx（ｘ，ｙ）｝／２ ε_xy（ｘ，ｙ）_,y＝ε_yx（ｘ，ｙ）_,y ＝（∂／∂ｙ）｛ε_xy（ｘ，ｙ）＋ε_yx（ｘ，ｙ）｝／２が演算される。

【０１１６】また、微分器２１４から出力された歪みε
_yy（ｘ，ｙ）は，微分器２８５，２８６と演算器３１
１，３１２に入力される。微分器２８５，２８６では、
それぞれ、各微係数 ε_yy（ｘ，ｙ）_,x＝（∂／∂ｘ）ε_yy（ｘ，ｙ） ε_yy（ｘ，ｙ）_,y＝（∂／∂ｙ）ε_yy（ｘ，ｙ）が演算される。

【０１１７】各微分器２８１，２８２；２８３，２８
４；２８５，２８６で得られた各微係数ε_xx（ｘ，ｙ）
_,x，ε_xx（ｘ，ｙ）_,y，ε_xy（ｘ，ｙ）_,x，ε_xy（ｘ，
ｙ）_,y，ε_yy（ｘ，ｙ）_,x，ε_yy（ｘ，ｙ）_,yは、演算
器３１３に入力される。演算器３１１では、入力された
歪みε_xx（ｘ，ｙ），ε_xy（ｘ，ｙ）＝ε_yx（ｘ，ｙ）
＝｛ε_xy（ｘ，ｙ）＋ε_yx（ｘ，ｙ）｝／２，ε
_yy（ｘ，ｙ）に基づいて、ｄｅｔ＝｛２ε_xx（ｘ，ｙ）＋ε_yy（ｘ，ｙ）｝・｛ε
_xx（ｘ，ｙ）＋２ε_yy（ｘ，ｙ）｝−ε_xy（ｘ，ｙ）・
ε_yx（ｘ，ｙ）が演算される。このｄｅｔは（４１）式の積分核の分母
に相当する。

【０１１８】また演算器３１２では、入力された歪みε
_xx（ｘ，ｙ），ε_xy（ｘ，ｙ）＝ε _yx（ｘ，ｙ）＝｛ε
_xy（ｘ，ｙ）＋ε_yx（ｘ，ｙ）｝／２，ε_yy（ｘ，ｙ）
に基づいて、行列

【０１１９】

【数１７】

【０１２０】を構成する４つの要素が演算される。さら
に演算器３１３では、入力された歪みの微係数ε
_xx（ｘ，ｙ）_,x，ε_xx（ｘ，ｙ）_,y，ε_xy（ｘ，
ｙ）_,x，ε_xy（ｘ，ｙ）_,y，ε_yy（ｘ，ｙ）_,x，ε
_yy（ｘ，ｙ）_,yに基づいて、行列（ベクトル）

【０１２１】

【数１８】

【０１２２】を構成する２つの要素が演算される。図２
８は、本発明の弾性計測装置の第７実施例が組み込まれ
た超音波診断装置の信号処理の後半部分の概略構成を示
す図である。図２７に示す演算器３１１で求められた分
母ｄｅｔは、逆数演算器３２１に入力され１／ｄｅｔに
変換されて乗算器３２３に入力される。乗算器３２３に
は、ＲＯＭ３２２に格納された微小増分ベクトル（ｄ
ｘ，ｄｙ）も入力され、それらが互いに乗算され次の乗
算器３２４に送られる。乗算器３２４では、演算器３１
２で求められた行列Ａが乗算されてさらに次の乗算器３
２５に送られる。乗算器３２５では、演算器３１３で求
められた行列（ベクトル）Ｂが乗算され、これに、点
（ｘ，ｙ）についての、前述した（４１）式の積分核の
値が求められる。この積分核の値は、積分器２９で積分
され、これにより、（４２）式に示すように、参照点
（Ａ，Ｂ）の剪断弾性定数Ｇ（Ａ，Ｂ）に対する各点
（ｘ，ｙ）の剪断弾性定数Ｇ（ｘ，ｙ）の比の対数ｌｎ
｛Ｇ（ｘ，ｙ）／Ｇ（Ａ，Ｂ）｝が求められる。

【０１２３】上述のようにして求められた被検体内の２
次元平面内の各点（ｘ，ｙ）の各剪断弾性定数の比の対
数ｌｎ｛Ｇ（ｘ，ｙ）／Ｇ（Ａ，Ｂ）｝は、ディジタル
スキャンコンバータ１６を経由してＣＲＴディスプレイ
装置１７に入力され、その表示画面上に被検体内の２次
元平面内の硬さの分布が表示される。尚、この場合に、
例えば図１７と同様に検波回路１５を備え、被検体の断
層像に重畳させて、その被検体内の硬さの分布を、例え
ばカラー表示してもよい。

【０１２４】図２９は、本発明の弾性計測装置の第８実
施例が組み込まれた超音波診断装置の信号処理の後半部
分の概略構成図である。前半部分については、図２７に
示す構成がそのまま用いられる。ただし、超音波の送受
信にあたっては、例えば図１９に示すように、プローブ
１２と被検体との間に既知の剪断弾性定数Ｇ₀ をもつ物
質があてがわれる。

【０１２５】図２９の構成における、図２８の構成との
相違点は、積分器２９にある。レジスタ２９９に、プロ
ーブ１２と被検体との間にあてがわれた物質の剪断弾性
定数の対数値ｌｎＧ₀ を格納しておき、積分演算にあた
っては、その積ｌｎＧ₀ をセレクタ３００を経由してレ
ジスタ２９４に転送し、その後、セレクタ３００が加算
器２９３側に切り換えられ、加算器２９３ではレジスタ
２９４に格納された値ｌｎＧ₀ を初期値としてその初期
値にスイッチ回路２６を経由して入力された値が順次加
算される。これにより前述した（４３）式に示すよう
に、各点（ｘ，ｙ）の剪断弾性定数の対数値ｌｎＧ
（ｘ，ｙ）が求められる。

【０１２６】尚、図２７〜図２９に示す実施例は、本発
明の弾性計測装置を超音波診断装置に組み込んだ例であ
るが、例えば図２０を参照して説明したような画像表示
装置に図２７〜図２９に示す２次元的な信号処理を組み
合わせてもよいことはもちろんである。また上述した各
実施例は、いずれも剪断弾性定数Ｇないしその対数ｌｎ
Ｇ、ないし参照点のそれとの比を求めるものであるが、
剪断弾性定数ではなくヤング率Ｅを求めるように構成し
てもよいことももちろんである。さらに本発明において
は、剪断弾性定数、ヤング率、それらの対数等に限定さ
れず、被検体内の各点の弾性のレベルを指標するデータ
を求めることができればよい。

【０１２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、被検体内の各点の応力分布を計測することなく、
被検体内の各点の歪みを計測するだけでそれらの各点の
弾性レベルを知ることができ、工業的な検査、生体の診
断等に大いに寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の弾性計測装置の実施例において実現さ
れる弾性計測方法を示したフローチャートである。

【図２】図１に示すフローチャート中の各関数の例を示
した図である。

【図３】図１に示すフローチャートの、ステップ（１＿
４）に代えて適用することのできるステップを示した図
である。

【図４】本発明の弾性計測装置の実施例において実現さ
れる弾性計測方法のもう１つのフローチャートを示した
図である。

【図５】図４に示すフローチャートのステップ（４＿
５）に代えて用い得るステップを示した図である。

【図６】点Ａに既知の剪断弾性定数Ｇ_O をもつ物質をあ
てがった場合の、図４に示すフローチャートのステップ
（４＿６）に代えて用い得るステップを示した図であ
る。

【図７】本発明の弾性計測装置の実施例において実現さ
れる弾性計測方法のさらに異なるフローチャートを示し
た図である。

【図８】微小増分ｄｘ、ｄｙの定め方を示した模式図で
ある。

【図９】図７に示すフローチャートにおける、一点鎖線
で囲ったステップ（７＿５）〜（７＿８）に代えて採用
することのできるステップを示した図である。

【図１０】点（Ａ，Ｂ）に、既知の剪断弾性定数Ｇ_o を
もつ物質をあてがった場合の、図７に示すフローチャー
トのステップ（７＿３）に代えて用い得るステップを示
した図である。

【図１１】点（Ａ，Ｂ）から出発する経路ｃの例を示し
た図である。

【図１２】点（Ａ，Ｂ）から出発する経路ｃの例を示し
た図である。

【図１３】点（Ａ，Ｂ）から出発する経路ｃの例を示し
た図である。

【図１４】点（Ａ，Ｂ）から出発する経路ｃの例を示し
た図である。

【図１５】経路ｃのもう１つの例を示した図である。

【図１６】ｄｅｔ＝０の点を避けて経路ｃを定める手法
の一例を示した図である。

【図１７】本発明の弾性計測装置の第１実施例が組み込
まれた超音波診断装置の概略構成を示したブロック図で
ある。

【図１８】歪み検出回路の一例を示したブロック図であ
る。

【図１９】本発明の弾性計測装置の第２実施例が組み込
まれた超音波診断装置の概略構成を示したブロック図で
ある。

【図２０】本発明の弾性計測装置の第３実施例が組み込
まれた画像表示装置の概略構成を示したブロック図であ
る。

【図２１】本発明の弾性計測装置の第４実施例が組み込
まれた超音波診断装置の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図２２】アナログ信号を取り扱う場合の積分器の一例
を示した図である。

【図２３】ディジタル信号を取り扱う場合の積分器の一
例を示した図である。

【図２４】ディジタル信号を取り扱う積分器の、積分の
始点を任意に定める方式の一例を示したブロック図であ
る。

【図２５】本発明の弾性計測装置の第５実施例が組み込
まれた超音波診断装置の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図２６】本発明の弾性計測装置の第６実施例が組み込
まれた超音波診断装置の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図２７】本発明の弾性計測装置の第７実施例が組み込
まれた超音波診断装置の信号処理の前半部分の概略構成
を示す図である。

【図２８】本発明の弾性計測装置の第７実施例が組み込
まれた、超音波診断装置の信号処理の後半部分の概略構
成を示す図である。

【図２９】本発明の弾性計測装置の第８実施例が組み込
まれた、超音波診断装置の信号処理の後半部分の概略構
成図である。

【符号の説明】

１１パルサー１２プローブ１３受信アンプ１４，３４変位検
出手段１５検波回路１６ディジタルス
キャンコンバータ１７ＣＲＴディスプレイ装置２１，２８，５２，５３，２１１〜２１４，２８１〜２
８６微分器２２サンプルホールド回路２３，５９割算器２４絶対値回路２５コンパレータ２６スイッチ回路２７遅延回路２９積分器３０既知の剪断弾性定数Ｇ₀ をもつ物質３１，５４〜５７，３２３，３２４，３２５乗算器３２，６０加算器４０断層画像メモ
リ５０歪み検出回路５１相関器５８引算器１４１２方向変位検出手段３１１，３１２，３１３演算器３２１逆数演算器３２２ＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 29/00 - 29/28 A61B 8/00 - 8/15

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体内に延びる所定の直線に沿う方向
に超音波を複数回送受信して超音波受信信号を得る超音
波送受信手段と、前記超音波信号に基づいて前記直線上の観測点Ｘと該直
線上の参照点Ａにおける該直線の延びる方向の被検体の
歪みε_xx（Ｘ），ε_xx（Ａ）を求める歪み演算手段と、前記歪みε_xx（Ｘ），ε_xx（Ａ）どうしの比を求めるこ
とにより、前記観測点Ｘと前記参照点Ａの弾性レベルを
表わす各弾性値どうしの比を求める比演算手段と、前記比を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする
弾性計測装置。
【請求項２】被検体内に広がる所定の２次元平面の、
互いに所定の時間間隔隔てた複数の各時刻における各断
層画像を表わす各断層画像信号に基づいて、前記２次元
平面上の観測点Ｘと参照点Ａにおける、これら観測点Ｘ
と参照点Ａとを結ぶ直線の延びる方向の被検体の歪みε
_xx（Ｘ），ε_xx（Ａ）を求める歪み演算手段と、前記各歪みε_xx（Ｘ），ε_xx（Ａ）どうしの比を求める
ことにより、前記観測点Ｘと前記参照点Ａの弾性のレベ
ルを表わす各弾性値どうしの比を求める比演算手段と、前記比を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする
弾性計測装置。
【請求項３】前記観測点Ｘにおける歪みε_xx（Ｘ）の
絶対値が所定のしきい値を越えるか否かを判定する判定
手段を備え、前記比演算手段が、前記絶対値が前記しきい値以下の場
合に、前記観測点Ｘと前記参照点Ａにおける各歪みどう
しの比に代え、該比に代わる所定値を出力するものであ
ることを特徴とする請求項１又は２記載の弾性計測装
置。
【請求項４】被検体内に延びる所定の直線に沿う方向
に超音波を複数回送受信して超音波受信信号を得る超音
波送受信手段と、前記超音波信号に基づいて前記直線上の参照点Ａから該
直線上の所定の観測点Ｘに至る該直線上の各点ｘの、該
直線の延びる方向の被検体の歪みε_xx（ｘ）を検出する
歪み検出手段と、前記歪みε_xx（ｘ）を前記直線の延びる方向に微分する
ことにより前記各点ｘの歪みε_xx（ｘ）の、該直線の延
びる方向の微係数ε_xx（ｘ）_,Xを求める微係数演算手段
と、前記歪みε_xx（ｘ）と前記微係数ε_xx（ｘ）_,Xとの比
の、前記参照点Ａから前記観測点Ｘに至る前記直線に沿
う積分値を求めることにより、前記観測点Ｘと前記参照
点Ａの弾性のレベルを表わす各弾性値どうしの比を求め
る比演算手段と、前記比を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする
弾性計測装置。
【請求項５】被検体内に広がる所定の２次元平面の、
互いに所定の時間間隔隔てた複数の各時刻における各断
層画像を表わす各断層画像信号に基づいて、前記２次元
平面上の参照点Ａから該２次元平面上の所定の観測点Ｘ
に至る、これら参照点Ａと観測点Ｘとを結ぶ直線上の各
点ｘの、該直線の延びる方向の被検体の歪みε_xx（ｘ）
を検出する歪み検出手段と、前記歪みε_xx（ｘ）を前記直線の延びる方向に微分する
ことにより前記各点ｘの歪みε_xx（ｘ）の、該直線の延
びる方向の微係数ε_xx（ｘ）_,xを求める微係数演算手段
と、前記歪みε_xx（ｘ）と前記微係数ε_xx（ｘ）_,Xとの比
の、前記参照点Ａから前記観測点Ｘに至る前記直線に沿
う積分値を求めることにより、前記観測点Ｘと前記参照
点Ａの弾性のレベルを表わす各弾性値どうしの比を求め
る比演算手段と、前記比を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする
弾性計測装置。
【請求項６】前記直線上の各点ｘの歪みε_xx（ｘ）の
絶対値が所定のしきい値を越えるか否かを判定する判定
手段を備え、前記比演算手段が、前記各点ｘのうちのいずれかの所定
点ｘ₀ の歪みε_xx（ｘ₀ ）の絶対値が該しきい値以下の
場合に、該所定点ｘ₀ の歪みε_xx（ｘ₀ ）と微係数ε_xx
（ｘ₀ ）_,xとの比を所定値に置換して前記積分値を求め
るものであることを特徴とする請求項４又は５記載の弾
性計測装置。
【請求項７】前記参照点Ａの弾性値をプリセットする
プリセット手段と、前記比と前記参照点Ａの弾性値とに基づいて、前記観測
点Ｘの弾性値を求める弾性演算手段とを備えるととも
に、前記表示手段に代えて、前記観測点Ｘの弾性値を表示す
る表示手段を備えたことを特徴とする請求項１，２，４
又は５記載の弾性計測装置。
【請求項８】被検体内に広がる所定の２次元平面上の
複数の各直線に沿う各方向それぞれに超音波を複数回ず
つ送受信して超音波受信信号を得る超音波送受信手段
と、前記超音波受信信号に基づいて、前記２次元平面上の参
照点（Ａ，Ｂ）から該２次元平面上の所定の観測点
（Ｘ，Ｙ）に至る、該２次元平面内の任意の経路ｃの上
の各点（ｘ，ｙ）の、該２次元平面内の被検体の歪みε
_xx（ｘ，ｙ）, ε_xy（ｘ，ｙ）, ε_yx（ｘ，ｙ）, ε_yy
（ｘ，ｙ）を検出する歪み検出手段と、前記歪みε_xx（ｘ，ｙ）, ε_xy（ｘ，ｙ）, ε_yx（ｘ，
ｙ）, ε_yy（ｘ，ｙ）を微分することにより、前記経路
ｃ上の各点（ｘ，ｙ）の、該２次元平面内の歪みの微係
数ε_xx（ｘ，ｙ）_,x，ε_xx（ｘ，ｙ）_,y，ε_xy（ｘ，
ｙ）_,y，ε_yx（ｘ，ｙ）_,x，ε_yy（ｘ，ｙ）_,x，ε
_yy（ｘ，ｙ）_,yを求める微係数演算手段と、前記参照点（Ａ，Ｂ）から前記観測点（Ｘ，Ｙ）までの
前記経路ｃについての線積分値【数１】を求めることにより、前記観測点（Ｘ，Ｙ）と前記参照
点（Ａ，Ｂ）の弾性のレベルを表わす各弾性値どうしの
比を求める比演算手段と、前記比を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする
弾性計測装置。
【請求項９】被検体内に広がる所定の２次元平面の、
互いに所定の時間間隔隔てた複数の各時刻における各断
層画像を表わす各断層画像信号に基づいて、前記２次元
平面上の参照点（Ａ，Ｂ）から該２次元平面上の所定の
観測点（Ｘ，Ｙ）に至る、該２次元平面内の任意の経路
ｃ上の各点（ｘ，ｙ）の、該２次元平面内の被検体の歪
みε_xx（ｘ，ｙ）, ε_xy（ｘ，ｙ）, ε_yx（ｘ，ｙ）,
ε_yy（ｘ，ｙ）を検出する歪み検出手段と、前記ε_xx（ｘ，ｙ）, ε_xy（ｘ，ｙ）, ε_yx（ｘ，
ｙ）, ε_yy（ｘ，ｙ）を微分することにより、前記経路
ｃ上の各点（ｘ，ｙ）の、該２次元平面内の歪みの微係
数ε_xx（ｘ，ｙ）_,x，ε_xx（ｘ，ｙ）_,y，ε_xy（ｘ，
ｙ）_,y，ε_yx（ｘ，ｙ）_,x，ε_yy（ｘ，ｙ）_,x，ε
_yy（ｘ，ｙ）_,yを求める微係数演算手段と、前記参照点（Ａ，Ｂ）から前記観測点（Ｘ，Ｙ）までの
前記経路ｃについての線積分値【数２】を求めることにより、前記観測点（Ｘ，Ｙ）と前記参照
点（Ａ，Ｂ）の弾性のレベルを表わす各弾性値どうしの
比を求める比演算手段と、前記比を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする
弾性計測装置。
【請求項１０】前記経路ｃ上の各点（ｘ，ｙ）におけ
る、前記線積分の積分核の分母ｄｅｔ＝｛２ε_xx（ｘ，
ｙ）＋ε_yy（ｘ，ｙ）｝・｛ε_xx（ｘ，ｙ）＋２ε
_yy（ｘ，ｙ）｝−ε_xy（ｘ，ｙ）・ε_yx（ｘ，ｙ）の絶
対値が所定のしきい値を越えるか否かを判定する判定手
段を備え、前記比演算手段が、前記各点（ｘ，ｙ）のうちの何れか
の所定点（ｘ_o ，ｙ₀）の前記分母ｄｅｔ＝｛２ε
_xx（ｘ_o ，ｙ₀ ）＋ε_yy（ｘ_o ，ｙ₀ ）｝・｛ε_xx（ｘ
_o ，ｙ₀ ）＋２ε_yy（ｘ_o ，ｙ₀ ）｝−ε_xy（ｘ_o ，ｙ
₀ ）・ε_yx（ｘ_o ，ｙ₀ ）の絶対値が前記しきい値以下
の場合に、前記所定点（ｘ_o ，ｙ₀ ）における前記積分
核を所定値に置換して前記積分値を求めるものであるこ
とを特徴とする請求項８又は９記載の弾性計測装置。
【請求項１１】前記参照点（Ａ，Ｂ）の弾性値をプリ
セットするプリセット手段と、前記比と前記参照点（Ａ，Ｂ）の弾性値とに基づいて、
前記観測点（Ｘ，Ｙ）の弾性値を求める弾性演算手段と
を備えるとともに、前記表示手段に代えて、前記観測点（Ｘ，Ｙ）の弾性値
を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項８
又は９記載の弾性計測装置。