JP4330229B2 - Phantom for ultrasonic diagnostic apparatus, error correction system using phantom, and error correction method - Google Patents

Phantom for ultrasonic diagnostic apparatus, error correction system using phantom, and error correction method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置用ファントム、ファントムを用いた誤差修正システム及び誤差修正方法、特に、周囲環境に影響されることなく正確な誤差修正量を得ることのできるファントム、そのファントムを用いた誤差修正システム及び誤差修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置としては、例えば、超音波骨評価装置が知られている。この超音波骨評価装置は、例えば人の踵部分に超音波を放射し、その時に骨を通過する超音波の音速や減衰度合を計測し、骨の診断を行うものである。従って、超音波の音速や減衰度合の変化を正確に計測する必要があり、超音波診断装置間の計測値のばらつきや装置構成要素の経年変化による計測値の偏差を何らかの方法で修正（装置の校正やその装置で得られた計測値の補正を含む）する必要がある。
【０００３】
従来、このような誤差修正を行う場合、超音波骨評価装置の計測部に生体の代わりに基準となる測定物をセットして測定を行い、その測定結果が予め決められた値になるように、装置の校正、補正をし、装置の測定結果の正確性を確保及び維持したりしている。この時用いる基準となる測定物は、ファントムと呼ばれる生体を模擬した物体であり、製造の容易性や個々のファントムの音響的特性をばらつかせないようにするため、アクリル等の単一の樹脂で形成されたブロック形状を呈している場合が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ファントムがアクリル製の場合、例えば、周囲温度が１０℃〜４０℃の範囲で変化した場合、ファントムを通過する超音波の音速がおよそ８０ｍ／ｓ程度変化してしまう。また、減衰に関するファントムの音響的特性も周囲の温度や湿度の変化の影響を受けてしまう。つまり、装置の品質管理や誤差修正に用いるファントムにおいて、厳密に音響的特性が不変であるものは存在しない。その結果、従来のファントムを用いて装置の品質管理や誤差修正を行う場合に、温湿度の変化によるファントム自体の特性変化に起因する誤差が存在し、正確な誤差修正作業を行うことができないという問題がある。
【０００５】
また、温湿度の変化に基づく不都合を解消するためにファントムの使用を温湿度が一定に管理された部屋（恒温室）等の中で行うことも考えられるが、誤差修正（校正）のためだけに恒温室を準備するのは非合理的であり、またそのような場所に校正対象の装置を移動する等の作業は煩雑であり現実的ではないという問題がある。
【０００６】
さらに、装置の校正を行う場合に、ファントムを用いることなく、校正対象の装置の電子回路上で校正を行う方法もある。この場合、超音波の送信回路と受信回路との間に切換手段を設け、校正時に通常の送受信回路をバイパスさせ校正用の回路に切り換え、校正作業を行う。しかし、この方法では実際の超音波の発振を行わないため、振動子や探触子の特性のばらつきや経年変化を校正することはできない。また、実際に生体の測定を行うときのように、何らかの物体を振動子間に位置せしめないため、装置の機構的変動要因（例えば、距離計測機構や振動子ユニットを生体組織に接触させる機構や振動子や接触子等の劣化や摩耗等）に基づく誤差を校正（修正）することはできないという問題がある。
【０００７】
さらに、樹脂製ファントムの場合、その中を通過する超音波の音速や減衰の値は、例えば、人の踵部分等を通過する超音波の音速や減衰の値に比べて大きく異なっている。例えば、人の踵部分を通過する超音波の音速は、１５００ｍ／ｓ程度であるのに対して、アクリル製ファントムを通過する超音波の音速は２７００ｍ／ｓ程度である。すなわち、アクリル製ファントムを使用した場合、実際の使用領域外で装置の校正（誤差修正）を行うことになり、校正（誤差修正）の信頼性が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、周囲環境に左右されることなく、電子回路及び機構部分等を含む装置全体の誤差修正（校正）を容易に行いつつ、実際の使用領域範囲内で誤差修正を行うことのできる超音波診断装置用ファントム、ファントムを用いた誤差修正システム及び誤差修正方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のファントムは、超音波診断装置の超音波送信部から放射される超音波を検出する原超音波検出手段と、前記原超音波検出手段の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生手段と、前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
ここで、本明細書において、誤差修正とは、真の状態からのずれ量を修正することを意味し、前記ずれ量に基づいて超音波診断装置の修正を行い信頼性の高い正確な測定を行える状態にする『校正』という意味や、前記ずれ量に基づいて超音波診断装置が測定した計測値の修正を行い信頼性の高い計測値を得る『補正』という意味を含むものとする。
【００１１】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値を如何なる状態においても不変とすることが可能になる。
【００１２】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、生体を通過した超音波と略同一の疑似超音波を発生可能な誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ファントムを介して得られる超音波は実際の生体を通過した状態を模擬するので、ファントムを用いても実使用領域の計測値を得ることができる。
【００１４】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、原超音波検出手段の検出信号に対して誤差修正用基準信号の発生時間を遅延させる遅延手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、超音波がファントム内部を超音波が通過した状態と同じタイミングで超音波診断装置の超音波受信部に供給することができるので、ファントムを用いて実使用タイミングの計測値を得ることができる。
【００１６】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、基準超音波供給手段で発生する基準超音波の音速または減衰量の少なくとも一方を変化させる誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする。
【００１７】
また、上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、誤差修正用基準電気信号の周波数または振幅の少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、単一のファントムで様々な音響的特性を有するファントムを得ることができる。
【００１９】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に狭持可能なファントム本体部と、当該ファントム本体部を電気的に制御するファントム電子回路部と、を含む超音波診断装置用ファントムであって、ファントム本体部は、前記超音波送信部から原超音波を受信する超音波検出部と、前記超音波検出部に対向配置され前記超音波受信部に超音波を提供する超音波提供部と、を含み、ファントム電子回路部は、前記超音波検出部の受信信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生して前記超音波提供部に供給する信号発生手段と、前記超音波検出部の検出面と超音波提供部と供給面との距離に応じて誤差修正用基準信号の発生を遅延させる遅延手段と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
ここで、ファントム本体部を構成する材料は任意であり、例えばアクリル樹脂等である。また、超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との対向距離が固定の場合、ファントム本体部の超音波検出部の検出面と超音波提供部の供給面との距離を可変自在として、超音波診断装置の超音波送信部および超音波受信部に対する超音波の送受を良好に行うようにすることができる。また、超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との対向距離が可変可能であり、狭持する物体の距離（厚み）を測定可能な場合、ファントム本体部の超音波検出部の検出面と超音波提供部の供給面との距離は固定としてもよい。そして、前記遅延手段は、ファントム本体の超音波検出部の検出面と超音波提供部の供給面との距離に応じて、または、狭持する物体の距離（厚み）の測定結果に応じて、誤差修正用基準信号の発生タイミングを変化させる。
【００２１】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム本体部内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値を不変とすることが可能になる。また、実際に超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に、ファントム本体部を狭持するので、超音波送信部や超音波受信部の機械的特性及び狭持機構の特性等を含めて、誤差修正用基準信号の発生を行うことが可能になり、温湿度の影響を回避しつつファントムの本来の機能を利用することができる。
【００２２】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、生体を通過した超音波と略同一の疑似超音波を発生可能な誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、ファントムを介して得られる超音波が実際の生体を通過した状態を模擬するので、ファントムを用いて実使用領域の計測値を得ることができる。
【００２４】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、基準超音波供給手段で発生する基準超音波の音速または減衰量の少なくとも一方を変化させる誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする。
【００２５】
また、上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、誤差修正用基準電気信号の周波数または振幅の少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、単一のファントムで様々な音響的特性を有するファントムを得ることができる。
【００２７】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正システムであって、超音波診断装置の超音波送信部から放射される超音波を検出する原超音波検出手段と、前記原超音波検出手段の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生手段と、前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給手段と、信号発生手段が発生する誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正手段と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
ここで、誤差修正手段は、比較結果の差異を無くすように設定値や調整値をシフトさせてもよいし、誤差修正係数や誤差修正式を算出して、実際の計測時に誤差修正作業を行うようにしてもよい。
【００２９】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値は不変となり、常に同じ計測値に基づいて装置の誤差修正を行うことができる。
【００３０】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に狭持可能なファントム本体部と、当該ファントム本体部を電気的に制御するファントム電子回路部と、を含む超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システムであって、ファントム本体部は、前記超音波送信部から原超音波を受信する超音波検出部と、前記超音波検出部に対向配置され前記超音波受信部に超音波を提供する超音波提供部と、を含み、ファントム電子回路部は、前記超音波検出部の受信信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生して前記超音波提供部に供給する信号発生手段と、前記超音波検出部の検出面と超音波提供部と供給面との距離に応じて誤差修正用基準信号の発生を遅延させる遅延手段と、を含み、さらに、信号発生手段が発生する誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正手段と、を含むことを特徴とする。
【００３１】
ここで、誤差修正手段は、独立して存在してもよいし、超音波診断装置側またはファントム電子回路部側に存在してもよい。
【００３２】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム本体部内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値は不変となり、常に同じ計測値に基づいて装置の誤差修正を行うことができる。また、実際に超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に、ファントム本体部を狭持するので、超音波送信部や超音波受信部の機械的特性及び狭持機構の特性等を含めて、誤差修正用基準信号の発生を行うことが可能になり、温湿度の影響を回避しつつファントムの本来の機能を利用し、良好な誤差修正を行うことができる。
【００３３】
上記のような目的を達成するために、上記誤差修正システムの構成において、前記誤差修正手段は、超音波診断装置の超音波送信部が正常時放射する正規超音波信号を記憶する信号記憶部と、前記正規超音波信号と、超音波検出部が受信する原超音波信号を比較する超音波比較部と、を含み、前記比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行うことを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、超音波送信部側の誤差修正も行うことが可能になり、超音波診断装置全体として、より正確な誤差修正を行うことができる。
【００３５】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正方法であって、超音波診断装置の超音波送信部から放射される原超音波を検出する原超音波検出ステップと、原超音波の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生ステップと、前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給ステップと、前記誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００３６】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値は不変となり、常に同じ計測値に基づいて装置の誤差修正を行うことができる。
【００３７】
上記のような目的を達成するために、上記誤差修正方法において、誤差修正ステップは、超音波診断装置の超音波送信部が正常時放射する正規超音波信号を記憶する記憶ステップと、超音波検出部が受信する原超音波信号を比較する超音波比較ステップと、を含み、前記比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行うことを特徴とする。
【００３８】
この構成によれば、超音波送信部側の誤差修正も行うことが可能になり、超音波診断装置全体として、より正確な誤差修正を行うことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００４０】
実施形態１．
図１には、本実施形態１の超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システム１０の構成概念図が示されている。本実施形態１においては、超音波診断装置の一例として超音波骨評価装置を用いて、超音波診断装置用ファントム（以下、単にファントムという）について説明する。図１において、超音波骨評価装置は、被検体である例えば人の踵を支持する測定台のみを示し、超音波骨評価装置の本体の図示は省略しているが、以下の説明では、測定台を超音波骨評価装置１２と称する。超音波骨評価装置１２は、例えば人の踵部分に超音波を放射し、その時に骨を通過する超音波の音速や減衰度合を計測し、骨の診断を行うものである。そのため、超音波骨評価装置１２の測定台には、原超音波の送信用振動子１４と受信用振動子１６が所定距離隔てて対向配置されている。また、送信用振動子１４と受信用振動子１６の前面には、実際に被検体（人の踵等）に接触する接触子１８が配置されている。この接触子は、被検体との密着を維持すると共に送受信される超音波の伝播を良好に行うために設けられたもので、液体（例えば水等）を収納した袋状のものである。なお、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６は、相対距離を任意に変更できる可動式として、両者間に挟み込む被検体のサイズ（厚み）に対応できる構成のものでもよいし、固定式のものでもよい。
【００４１】
前述したように、超音波骨評価装置１２等は、装置間の計測値のばらつきや装置構成部材の経年変化等による誤差を修正（装置の測定系の校正や計測値の補正）を行う必要がある。そのため、本実施形態１においては、超音波骨評価装置１２に含まれる誤差を検出するために、生体を模擬した基準となる測定物（ファントム）を使用する。
【００４２】
本実施形態１において、ファントムは、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間に挟み込み可能なファントム本体部２０とファントム本体部２０を電気的に制御するファントム電子回路部２２とから構成されている。ファントム本体部２０は、任意の材質、例えば加工が容易なアクリル等の樹脂で形成され、その形状も任意であるが、前記接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間に安定かつ容易に挟み込めるように、例えば方形形状を呈している。そして、ファントム本体部２０には、表面の一端側には、前記送信用振動子１４が発生する原超音波を受信可能な超音波検出部であるファントム受信振動子２４が検出部を向けて配置され、対向する他端側の表面には前記受信用振動子１６に基準超音波を供給可能な超音波供給部としてのファントム送信振動子２６が供給部を向けて配置されている。
【００４３】
一方、前記ファントム電子回路部２２は、前記ファントム受信振動子２４が接続された検波部２８を有し、ファントム受信振動子２４が送信用振動子１４からの原超音波を受信することを検出している。また、前記検波部２８には、ディレイ部３０が接続され、検波部２８が原超音波の放射を検出してから後段の処理を所定時間遅延させている。そして、ファントム電子回路部２２に設けられた信号発生部３２に発生開始信号を供給し、信号発生部３２は、前記ファントム送信振動子２６に、所定の超音波信号（基準超音波）を発生するように所定の超音波発生信号を供給する。この所定の超音波発生信号は、送信用振動子１４が放射した超音波が実際の生体（人の踵部等）を通過した際に減衰等した超音波を模した疑似超音波を形成するもので、予め定められた誤差修正用基準信号である。この時、前記検波部２８がファントム受信振動子２４の受信した超音波信号を完全に認識可能な構成である場合、検波部２８が受信した原超音波信号を元に信号発生部３２が所望の周波数特性の振幅の励振信号を誤差修正用基準信号として発生してもよい。また、検波部２８がファントム受信振動子２４が原超音波信号を受信したという事実のみを認識可能な構成である場合（原超音波をトリガー信号として認識する場合）、信号発生部３２は予めＲＯＭ等で準備された所望の周波数特性の振幅の励振信号を誤差修正用基準信号として発生してもよい。なお、ファントム電子回路部２２には、この他、ファントム全体を駆動するための電源部３４等が配置されている。
【００４４】
図２には、前記誤差修正システム１０の動作を説明するフローチャートが示されている。まず、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間にファントム本体部２０をセットする（Ｓ１００）。この時、超音波骨評価装置１２の送信用振動子１４および受信用振動子１６が固定式の場合、ファントム本体部２０の長さ（図１中左右方向）を伸縮自在（ボールネジやアクチュエータ等を用いた構造）として、ファントム受信振動子２４及びファントム送信振動子２６が接触子１８に密着するようにする。また、超音波骨評価装置１２側が機械的な狭持機能（ボールネジやアクチュエータ等による送信用振動子１４、受信用振動子１６の移動機構）を有し、送信用振動子１４と受信用振動子１６との距離を測定する機能を有する場合、ファントム本体部２０の大きさ（厚み）を測定するようにすればよい。なお、この場合、ファントム本体部２０の大きさ（厚み）は既知としておき、後述する超音波骨評価装置１２の機械系機構部分の校正を行う場合に狭持機能による計測値と既知の値を比較して、その偏差を校正量として採用することができる。また、狭持時の送信用振動子１４と受信用振動子１６との距離（ファントム本体部２０の厚み）は、前記ディレイ部３０の遅延量を決める時に使用する。なお、ファントム本体部２０と接触子１８との音響的密着度を向上させるために、ゼリー状の音響整合材をファントム本体部２０と接触子１８との間に介在させることが好ましい。
【００４５】
続いて、ファントム電子回路部２２の電源を投入し、誤差修正システム１０を動作状態として（Ｓ１０１）、超音波骨評価装置１２による計測をスタートさせる（Ｓ１０２）。計測がスタートすると、送信用振動子１４が励振され接触子１８を介して、原超音波が放射される。原超音波が放射されるとすぐにファントム受信振動子２４で受信が行われ（Ｓ１０３）、ファントム受信振動子２４で電気信号に変換され、ファントム電子回路部２２の検波部２８に供給され、さらに、その電気信号がディレイ部３０に供給され、所定時間の遅延処理が行われる（Ｓ１０４）。この遅延時間は通常人の足を超音波が通過する時間であり、例えば１０数μｓである。信号発生部３２では、所定時間経過後にディレイ部３０から送られてくる信号に基づき、所望の周波数特性の振幅の誤差修正用基準信号を形成し（Ｓ１０５）、ファントム送信振動子２６に誤差修正用基準信号を供給し、基準超音波を接触子１８を介して受信用振動子１６に送信させる（Ｓ１０６）。
【００４６】
超音波骨評価装置１２は、送信用振動子１４及び受信用振動子１６が固定式の場合、送信用振動子１４及び受信用振動子１６間の距離を既知の値として受波時間から音速を求め、受信用振動子１６で受信された波形から超音波の減衰に関する値を算出する（Ｓ１０７）。そして、その測定結果が、決められた値になるように、超音波骨評価装置１２の測定系の校正を行ったり、計測値に適当な補正を施す補正係数の設定を行う等の誤差修正を行う（Ｓ１０８）。また、送信用振動子１４及び受信用振動子１６が移動式の場合、送信用振動子１４及び受信用振動子１６間の距離の計測値から音速を求め、前述と同様な誤差修正を行う。この場合、送信用振動子１４及び受信用振動子１６間の距離測定結果も誤差修正に反映させることが可能になる。その測定結果が、決められた値になるように、超音波骨評価装置１２の測定系の校正を行ったり、計測値に適当な補正を施す補正係数の設定を行う等の誤差修正を行う。すなわち、電子回路系等の電気的誤差修正と機械的誤差修正を同時に行うことができる。
【００４７】
このように、従来、ファントム中を実際に超音波が通過していたものを超音波の通過を電子回路に置き換えて擬似的に行うことにより、送信用振動子１４と受信用振動子１６との間で行われる電気的信号の送受が周囲の温湿度の変化の影響を受けることが無くなるので、音響的特性が不変であるファントムを提供することが可能になり、特に温湿度等の管理が行われていない場所においても正確な誤差修正作業を行うことができる。また、実際に送信用振動子１４及び受信用振動子１６の間にファントム本体部２０を狭持するので、機械的変動要因（例えば、距離計測機構や振動子ユニットを生体組織に接触させる機構や、振動子や接触子の劣化や摩耗等）に基づく誤差も含めて誤差修正（校正等）行うことができる。さらに、信号発生部３２で発生する誤差修正用基準信号を送信用振動子１４が放射した原超音波が実際の生体（人の踵部等）を通過した際に減衰等した超音波に模した波形になるように形成するようにしているので、実際の超音波骨評価装置１２の使用領域と同じような値によって超音波骨評価装置１２の誤差修正が可能になり、誤差修正の信頼性が向上する。
【００４８】
実施形態２．
図３には、超音波診断装置用ファントムを用いた実施形態２の誤差修正システム３６の構成概念図が示されている。なお、図１に示す実施形態１の誤差修正システム１０と同等の部材には、同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００４９】
誤差修正システム３６は、パーソナルコンピュータ３８を用いて自動的に超音波骨評価装置１２の誤差修正（校正や計測値の補正）を行う構成になっている。
【００５０】
図３において、ファントム電子回路部２２は、図１のディレイ部３０の代わりにマイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）部４０を有している。ＭＰＵ部４０は、インターフェースとメモリとＣＰＵで構成されている。そして、ＭＰＵ部４０はインターフェースを介してパーソナルコンピュータ３８に接続されている。一方、超音波骨評価装置１２にもＭＰＵ部４２が備えられ、さらに、記憶部４４を備えている。そして、超音波骨評価装置１２のＭＰＵ部４２もインターフェースを介してパーソナルコンピュータ３８に接続されている。
【００５１】
図４には、前記誤差修正システム３６の動作を説明するフローチャートが示されている。まず、実施形態１と同様に、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間にファントム本体部２０をセットする（Ｓ２００）。この時、超音波骨評価装置１２の送信用振動子１４および受信用振動子１６が固定式の場合、ファントム本体部２０の長さ（図３中左右方向）を伸縮自在として、ファントム受信振動子２４及びファントム送信振動子２６が接触子１８に密着するようにする。また、超音波骨評価装置１２側が機械的な狭持機能を有する場合、すなわち、送信用振動子１４と受信用振動子１６との距離を測定する機能を有する場合、ファントム本体部２０の大きさ（厚み）を測定するようにすればよい。なお、この場合、ファントム本体部２０の大きさ（厚み）は実施形態１と同様に超音波骨評価装置１２の機械系機構部分の校正を行う場合に狭持機能による計測値と既知の値を比較して校正量として採用することができる。また、ファントム本体部２０と接触子１８との音響的密着度を向上させるために、ゼリー状の音響整合材をファントム本体部２０と接触子１８との間に介在させることが好ましい。
【００５２】
続いて、パーソナルコンピュータ３８のキーボードを介してファントム電子回路部２２の電源を投入し、誤差修正システム３６を動作状態とする（Ｓ２０１）。さらに、パーソナルコンピュータ３８は、ファントム電子回路部２２のＭＰＵ部４０に超音波波形形成パラメータとして、所定の音速Ｓと減衰Ａを超音波骨評価装置１２の受信用振動子１６に供給するように指示して待機させる（Ｓ２０２）。
【００５３】
続いて、パーソナルコンピュータ３８のキーボードを介して超音波骨評価装置１２による計測をスタートさせる（Ｓ２０３）。計測がスタートすると、送信用振動子１４が励振され接触子１８を介して、原超音波が放射される。原超音波が放射されるとすぐにファントム受信振動子２４で受信が行われ（Ｓ２０４）、ファントム受信振動子２４で電気信号に変換され、ファントム電子回路部２２の検波部２８に供給され、さらに、ＭＰＵ部４０に供給される。この時、検波部２８から供給される信号は、ファントム受信振動子２４が原超音波信号を受信したことを示すトリガー信号のみでもよい。ＭＰＵ部４０は、検波部２８からの信号を受信すると、（Ｓ２０２）で入力設定した内容に従って、所定の振幅の基準超音波を発生する誤差修正用基準信号を形成し（Ｓ２０５）、信号発生部３２から所定の遅延タイミング（入力した音速に基づく遅延タイミング）で、ファントム送信振動子２６に誤差修正用基準信号を供給し、基準超音波を接触子１８を介して受信用振動子１６に送信させる（Ｓ２０６）。
【００５４】
パーソナルコンピュータ３８は、超音波骨評価装置１２に対して、受信用振動子１６で受信された波形から得られる音速の測定結果Ｘと減衰の測定結果Ｙを送信するように指示を出し、超音波骨評価装置１２の計測値を取得する（Ｓ２０７）。そして、パーソナルコンピュータ３８は、取得した計測値Ｘ，Ｙと、（Ｓ２０２）で入力した音速Ｓ、減衰Ａとの偏差を求め、誤差修正係数Ｃs，ＣAを算出する（Ｓ２０８）。
【００５５】
パーソナルコンピュータ３８は、算出した誤差修正係数Ｃs，ＣAを超音波骨評価装置１２のＭＰＵ部４２を介して記憶部４４に書き込み（Ｓ２０９）、その誤差修正係数Ｃs，ＣAに基づいて、超音波骨評価装置１２の測定系の校正を行ったり、計測値に適当な補正を施す誤差修正を行う（Ｓ２１０）。
【００５６】
このように、実施形態１の効果に加え、パーソナルコンピュータ３８を利用して、超音波骨評価装置１２の校正や計測したデータの誤差補正を自動で行うことが可能になり、信頼性の高い誤差修正を容易に行うことができる。
【００５７】
ところで、図４に示すフローチャートにおける誤差修正では、超音波骨評価装置１２の送信用振動子１４の超音波発信系に誤差が生じている場合の誤差修正を行うことができない。そこで、図５のフローチャートに示すように、検波部２８はファントム受信振動子２４が受信した超音波信号をＭＰＵ部４０を介してパーソナルコンピュータ３８に供給し保存させる（Ｓ２１１）。そして、パーソナルコンピュータ３８は、予め定められた超音波骨評価装置１２の送信用振動子１４の正規超音波信号（送信用振動子１４が正常な状態で発信できる超音波信号）と、検波部２８及びＭＰＵ部４０を介し供給された測定超音波信号とを比較し（Ｓ２１２）、もし偏差が存在する場合、誤差修正係数を算出し（Ｓ２１３）、超音波骨評価装置１２のＭＰＵ部４２を介して記憶部４４に記憶する（Ｓ２１４）。そして、送信用振動子１４の出力回路の誤差修正を行う（Ｓ２１５）。もちろん、送信用振動子１４等の劣化等を警告として使用者に通知するようにしてもよい。
【００５８】
実施形態３．
図６には、パーソナルコンピュータ３８を利用した実施形態３の誤差修正手順を説明するフローチャートが示されている。実施形態３においては、誤差修正の検出を多点で複数回行うことにより、より信頼性の高い誤差修正を実現している。
【００５９】
まず、実施形態２と同様に、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間にファントム本体部２０をセットする（Ｓ３００）。
【００６０】
続いて、パーソナルコンピュータ３８のキーボードを介してファントム電子回路部２２の電源を投入し、誤差修正システム３６を動作状態とする（Ｓ３０１）。この時、パーソナルコンピュータ３８では、内部カウンタ（不図示）をＮ＝１とする（Ｓ３０２）。続いて、パーソナルコンピュータ３８は、ファントム電子回路部２２のＭＰＵ部４０に超音波波形形成パラメータとして、所定の音速ＳN(N=1)と減衰ＡN(N=1)を超音波骨評価装置１２の受信用振動子１６に供給するように指示して待機させる（Ｓ３０３）。
【００６１】
そして、パーソナルコンピュータ３８のキーボードを介して超音波骨評価装置１２による計測をスタートさせる（Ｓ３０４）。計測がスタートすると、送信用振動子１４が励振され接触子１８を介して、原超音波が放射される。超音波が放射されるとすぐさまファントム受信振動子２４で受信が行われ（Ｓ３０５）、ファントム受信振動子２４で電気信号に変換され、ファントム電子回路部２２の検波部２８に供給され、さらに、ＭＰＵ部４０に供給される。この時、検波部２８から供給される信号は、ファントム受信振動子２４が原超音波信号を受信したことを示すトリガー信号のみでもよい。ＭＰＵ部４０は、検波部２８からの信号を受信すると、（Ｓ３０３）で入力設定した内容に従って、所定の振幅の基準超音波を発生する誤差修正用基準信号を形成し（Ｓ３０６）、信号発生部３２から所定の遅延タイミング（入力した音速に基づく遅延タイミング）で、ファントム送信振動子２６に誤差修正用基準信号を供給し、基準超音波を接触子１８を介して受信用振動子１６に送信させる（Ｓ３０７）。
【００６２】
パーソナルコンピュータ３８は、超音波骨評価装置１２に対して、受信用振動子１６で受信された波形から得られる音速の測定結果ＸN(N-1)と減衰の測定結果ＹN(N=1)を送信するように指示を出し、超音波骨評価装置１２の計測値を取得する（Ｓ３０８）。そして、パーソナルコンピュータ３８は、取得した計測値ＸN(N=1)，ＹN(N=1)と、（Ｓ３０３）で入力した音速ＳN(N-1)、減衰ＡN(N-1)との偏差を求め、パーソナルコンピュータ３８内のメモリーに保存する（Ｓ３０９）。
【００６３】
次に、パーソナルコンピュータ３８は、内部カウンタが現在、例えば、Ｎ＝１０であるか否かの判断を行い（Ｓ３１０）、もし、Ｎが１０未満の場合、（Ｓ３０３）に戻り、新たな超音波波形形成パラメータとして、音速ＳN(N=2)と減衰ＡN(N=2)を入力し、（Ｓ３０４）〜（Ｓ３１０）の処理を繰り返す。この時、音速ＳN(N=1〜10)と減衰ＡN(N=1〜10)の範囲は、実際の人の踵部分を測定したときに得られる最小値領域から最大値領域に合わせて設定することが好ましい。そして、パーソナルコンピュータ３８は、音速ＳN(N=1〜10)と減衰ＡN(N=1〜10)に対する計測値ＸN(N=1〜10)，ＹN(N=1〜10)に基づいて、偏差が最小になるように誤差修正式を求める（Ｓ３１１）。この誤差修正式は図７に示すような概念に従って取得することができる。パーソナルコンピュータ３８は、算出した誤差修正式に関する情報を超音波骨評価装置１２のＭＰＵ部４２を介して記憶部４４に書き込み（Ｓ３１２）、その誤差修正式に基づいて、超音波骨評価装置１２の測定系の校正を行ったり、計測値に適当な補正を施す誤差修正を行う（Ｓ３１３）。
【００６４】
このように、人の踵部分の測定を行った場合と同様な領域で誤差修正式の算出を行うことにより、より信頼性の高い誤差修正を実現することができる。また、単一のファントム本体部２０を用いて、様々な計測対象（人や動物等）の計測状態を再現しつつ誤差修正を行うことができる。
【００６５】
なお、上述の説明ではＮ＝１〜１０で行ったが、よりＮの数を増やすことによってさらに信頼性の高い誤差修正式を算出することができる。また、さらに多くのＮを用いることにより、誤差修正テーブルを作成して誤差修正を行うようにしてもよい。また、実施形態２，３では、超音波波形形成パラメータとして、所定の音速ＳNと減衰ＡNを入力する例を示したが、周波数や振幅をパラメータとして入力してもよい。また、これらのパラメータは、任意に組み合わせて使用することもできる。
【００６６】
また、図１や図３では、超音波診断装置として、超音波骨評価装置を例に取り説明したが、他の超音波診断装置においても同様な方法によって誤差修正を行うことができる。また、各実施形態では透過型の超音波診断装置について説明したが、ファントム本体部との間で発生する超音波の多重反射を排除する構成を備えれば、反射型の超音波診断装置の誤差修正も同様に行うことができる。
【００６７】
また、各実施形態では、ファントム本体部２０とファントム電子回路部２２を分離した構成で示しているが、ファントム本体部２０内部にファントム電子回路部２２を含める構成としてもよい。また、図３においては、パーソナルコンピュータ３８を独立した形で示しているが、超音波骨評価装置１２（超音波診断装置）側に含めてもよいし、ファントム電子回路部２２をパーソナルコンピュータ３８や超音波骨評価装置１２に含めるようにしてもよい。このような場合、誤差修正作業を行う際には、ファントム本体部２０のみを超音波骨評価装置１２（超音波診断装置）に接続することになり、作業を容易に行うことができる。
【００６８】
上述した各実施形態に示す構成は、一例であり、ファントム本体部２０の内部を超音波を通過させず、電気信号を用いて擬似的に超音波がファントム本体部２０内部を通過する構成とするものであれば、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部で実際に超音波の送受を行うが、ファントム内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムに対して温湿度の変化が影響しないので、ファントムを介して得られる計測値を不変とすることが可能になる。そして、正確な誤差修正を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１に係る超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システムの構成概念図である。
【図２】 本発明の実施形態１に係る誤差修正システムの動作手順を説明するフローチャートである。
【図３】 本発明の実施形態２に係る超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システムの構成概念図である。
【図４】 本発明の実施形態２に係る誤差修正システムの動作手順を説明するフローチャートである。
【図５】 本発明の実施形態２に係る誤差修正システムの送信用振動子の誤差修正を行う動作手順を説明するフローチャートである。
【図６】 本発明の実施形態３に係る誤差修正システムの動作手順を説明するフローチャートである。
【図７】 本発明の実施形態３に係る誤差修正システムの誤差修正式の算出イメージを説明する説明図である。
【符号の説明】
１０ 誤差修正システム、１２ 超音波骨評価装置、１４ 送信用振動子、１６ 受信用振動子、１８ 接触子、２０ ファントム本体部、２２ ファントム電子回路部、２４ ファントム受信振動子、２６ ファントム送信振動子、２８検波部、３０ ディレイ部、３２ 信号発生部、３４ 電源部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention uses a phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus, an error correction system using the phantom, and an error correction method, in particular, a phantom capable of obtaining an accurate error correction amount without being affected by the surrounding environment, and the phantom. The present invention relates to an error correction system and an error correction method.
[0002]
[Prior art]
As an ultrasonic diagnostic apparatus, for example, an ultrasonic bone evaluation apparatus is known. This ultrasonic bone evaluation apparatus radiates ultrasonic waves to, for example, a human heel, and measures the speed of sound and the degree of attenuation of ultrasonic waves passing through the bone at that time, thereby diagnosing the bone. Therefore, it is necessary to accurately measure changes in the speed of sound and attenuation of ultrasonic waves, and to correct deviations in measured values due to variations in measured values between ultrasonic diagnostic apparatuses and secular changes in apparatus components. Calibration and correction of measured values obtained by the device).
[0003]
Conventionally, when such error correction is performed, measurement is performed by setting a measurement object serving as a reference instead of a living body in the measurement unit of the ultrasonic bone evaluation apparatus so that the measurement result becomes a predetermined value. The equipment is calibrated and corrected to ensure and maintain the accuracy of the measurement results of the equipment. The measurement object used as a reference at this time is an object simulating a living body called a phantom. A single resin such as acrylic is used in order to prevent the manufacturing characteristics and the acoustic characteristics of individual phantoms from varying. In many cases, it has a block shape formed by.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the phantom is made of acrylic, for example, when the ambient temperature changes in a range of 10 ° C. to 40 ° C., the speed of sound of the ultrasonic wave passing through the phantom changes by about 80 m / s. In addition, the acoustic characteristics of the phantom with respect to attenuation are also affected by changes in ambient temperature and humidity. In other words, there is no phantom used for device quality control or error correction whose acoustic characteristics are strictly unchanged. As a result, when performing quality control and error correction of a device using a conventional phantom, there is an error due to changes in the characteristics of the phantom itself due to changes in temperature and humidity, and accurate error correction work cannot be performed. There's a problem.
[0005]
It is also possible to use the phantom in a room (temperature-controlled room) where temperature and humidity are controlled to eliminate inconvenience due to changes in temperature and humidity, but only for error correction (calibration). In addition, it is unreasonable to prepare a temperature-controlled room, and there is a problem that work such as moving the apparatus to be calibrated to such a place is complicated and not practical.
[0006]
Furthermore, there is a method of performing calibration on an electronic circuit of a device to be calibrated without using a phantom when the device is calibrated. In this case, a switching means is provided between the ultrasonic transmission circuit and the reception circuit, and during calibration, a normal transmission / reception circuit is bypassed to switch to a calibration circuit to perform calibration work. However, since this method does not actually oscillate ultrasonic waves, it is not possible to calibrate variations in characteristics or aging of transducers and probes. In addition, since an object cannot be positioned between the transducers as in actual measurement of a living body, a mechanical variation factor of the apparatus (for example, a mechanism for bringing a distance measuring mechanism or a vibrator unit into contact with a living tissue, There is a problem that it is impossible to calibrate (correct) errors based on deterioration or wear of vibrators and contacts.
[0007]
Further, in the case of a resin phantom, the sound velocity and attenuation value of the ultrasonic wave passing through the resin phantom are greatly different from the sound velocity and attenuation value of the ultrasonic wave passing through the human heel, for example. For example, the speed of sound of an ultrasonic wave passing through a human heel is about 1500 m / s, whereas the speed of sound of an ultrasonic wave passing through an acrylic phantom is about 2700 m / s. That is, when an acrylic phantom is used, the apparatus is calibrated (error correction) outside the actual use area, and there is a problem that the reliability of calibration (error correction) is lowered.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and its object is to easily perform error correction (calibration) of the entire apparatus including the electronic circuit and the mechanism portion without depending on the surrounding environment. An object of the present invention is to provide a phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus, an error correction system using the phantom, and an error correction method capable of performing error correction within an actual use region range.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the phantom of the present invention includes an original ultrasonic detection unit that detects an ultrasonic wave radiated from an ultrasonic transmission unit of an ultrasonic diagnostic apparatus, and a detection by the original ultrasonic detection unit. A signal generating means for electrically generating a reference signal for error correction based on the signal; and a reference ultrasonic wave for generating a reference ultrasonic wave based on the reference signal for error correction and supplying the reference ultrasonic wave to the ultrasonic receiver of the ultrasonic diagnostic apparatus Supply means.
[0010]
Here, in this specification, error correction means correcting a deviation amount from the true state, and correcting the ultrasonic diagnostic apparatus based on the deviation amount to perform accurate measurement with high reliability. It includes the meaning of “calibration” to make it ready, and the meaning of “correction” to correct the measurement value measured by the ultrasonic diagnostic apparatus based on the deviation amount and obtain a highly reliable measurement value.
[0011]
According to this configuration, the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus actually transmit and receive ultrasonic waves, but since the ultrasonic waves do not pass through the phantom, the acoustic characteristics of the phantom itself change. However, it is possible to always provide reference ultrasonic waves based on a constant reference signal for error correction to the ultrasonic receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus. As a result, the measurement value obtained via the phantom can be made unchanged in any state.
[0012]
In order to achieve the above object, in the configuration of the phantom, the signal generating means generates an error correction reference signal capable of generating a pseudo ultrasonic wave that is substantially the same as an ultrasonic wave that has passed through a living body. Features.
[0013]
According to this configuration, since the ultrasonic wave obtained through the phantom simulates the state of passing through the actual living body, the measurement value of the actual use region can be obtained even using the phantom.
[0014]
In order to achieve the above object, in the phantom configuration, the signal generation means includes delay means for delaying the generation time of the error correction reference signal with respect to the detection signal of the original ultrasonic detection means. It is characterized by.
[0015]
According to this configuration, since the ultrasonic wave can be supplied to the ultrasonic wave receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus at the same timing as the state where the ultrasonic wave has passed through the inside of the phantom, the measurement value of the actual use timing can be obtained using the phantom. Obtainable.
[0016]
In order to achieve the above object, in the configuration of the phantom, the signal generation means changes an error correction reference signal for changing at least one of the sound velocity or the attenuation amount of the reference ultrasonic wave generated by the reference ultrasonic wave supply means. It is characterized by generating.
[0017]
In order to achieve the above object, in the phantom configuration, the signal generating means changes at least one of a frequency and an amplitude of a reference electric signal for error correction.
[0018]
According to this configuration, a phantom having various acoustic characteristics can be obtained with a single phantom.
[0019]
In order to achieve the above object, the present invention provides a phantom main body that can be sandwiched between an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver of an ultrasonic diagnostic apparatus, and the phantom main body is electrically connected. A phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus that includes a phantom electronic circuit unit for controlling the phantom, wherein the phantom main body unit receives an ultrasonic wave from the ultrasonic wave transmission unit, and the ultrasonic wave detection unit An ultrasonic wave providing unit disposed opposite to the ultrasonic wave receiving unit and providing an ultrasonic wave to the ultrasonic wave receiving unit, wherein the phantom electronic circuit unit electrically generates an error correction reference signal based on the received signal of the ultrasonic wave detecting unit. A signal generating means for generating and supplying to the ultrasonic wave providing unit, and a delay for delaying the generation of the error correction reference signal according to the distance between the detection surface of the ultrasonic wave detection unit and the ultrasonic wave providing unit and the supply surface Means comprising: .
[0020]
Here, the material which comprises a phantom main-body part is arbitrary, for example, an acrylic resin etc. In addition, when the facing distance between the ultrasound transmitter and the ultrasound receiver of the ultrasound diagnostic apparatus is fixed, the distance between the detection surface of the ultrasound detector of the phantom body and the supply surface of the ultrasound provider can be varied. As described above, it is possible to satisfactorily transmit and receive ultrasonic waves to and from the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus. In addition, when the facing distance between the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus is variable and the distance (thickness) of the object to be held can be measured, the ultrasonic detection unit of the phantom main body unit The distance between the detection surface and the supply surface of the ultrasonic wave providing unit may be fixed. And, the delay means, according to the distance between the detection surface of the ultrasonic detection unit of the phantom body and the supply surface of the ultrasonic wave providing unit, or according to the measurement result of the distance (thickness) of the object to be held, The generation timing of the error correction reference signal is changed.
[0021]
According to this configuration, the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus actually transmit and receive ultrasonic waves, but since the ultrasonic waves do not pass through the phantom main body, the acoustic characteristics of the phantom itself are Even if it changes, the reference ultrasonic wave based on the constant reference signal for error correction can always be provided to the ultrasonic wave receiver of the ultrasonic diagnostic apparatus. As a result, the measurement value obtained via the phantom can be made unchanged. In addition, since the phantom body is actually sandwiched between the ultrasound transmitter and the ultrasound receiver of the ultrasound diagnostic apparatus, the mechanical characteristics of the ultrasound transmitter and the ultrasound receiver and the sandwiching mechanism It is possible to generate a reference signal for error correction including characteristics and the like, and the original function of the phantom can be used while avoiding the influence of temperature and humidity.
[0022]
In order to achieve the above object, in the configuration of the phantom, the signal generating means generates an error correction reference signal capable of generating a pseudo ultrasonic wave that is substantially the same as an ultrasonic wave that has passed through a living body. Features.
[0023]
According to this configuration, since the ultrasonic wave obtained via the phantom simulates the state where the actual living body has passed, the measurement value of the actual use region can be obtained using the phantom.
[0024]
In order to achieve the above object, in the configuration of the phantom, the signal generation means changes an error correction reference signal for changing at least one of the sound velocity or the attenuation amount of the reference ultrasonic wave generated by the reference ultrasonic wave supply means. It is characterized by generating.
[0025]
In order to achieve the above object, in the phantom configuration, the signal generating means changes at least one of a frequency and an amplitude of a reference electric signal for error correction.
[0026]
According to this configuration, a phantom having various acoustic characteristics can be obtained with a single phantom.
[0027]
In order to achieve the above object, the present invention is an error correction system for correcting an error of an ultrasonic diagnostic apparatus, and detects an ultrasonic wave radiated from an ultrasonic transmission unit of the ultrasonic diagnostic apparatus. Original ultrasonic detection means, signal generating means for electrically generating a reference signal for error correction based on a detection signal of the original ultrasonic detection means, and generating a reference ultrasonic wave based on the reference signal for error correction Based on the reference ultrasonic wave supply means to be supplied to the ultrasonic wave receiver of the ultrasonic diagnostic apparatus, the error correction reference signal generated by the signal generator, and the reference ultrasonic wave received by the ultrasonic wave receiver of the ultrasonic diagnostic apparatus Error correction means for correcting an error of the ultrasonic diagnostic apparatus based on the comparison result with the electrical signal.
[0028]
Here, the error correction means may shift the set value or the adjustment value so as to eliminate the difference in the comparison results, or calculates an error correction coefficient or an error correction formula and performs error correction work during actual measurement. You may do it.
[0029]
According to this configuration, the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus actually transmit and receive ultrasonic waves, but since the ultrasonic waves do not pass through the phantom, the acoustic characteristics of the phantom itself change. However, it is possible to always provide reference ultrasonic waves based on a constant reference signal for error correction to the ultrasonic receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus. As a result, the measurement value obtained via the phantom remains unchanged, and the error correction of the apparatus can always be performed based on the same measurement value.
[0030]
In order to achieve the above object, the present invention provides a phantom main body that can be sandwiched between an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver of an ultrasonic diagnostic apparatus, and the phantom main body is electrically connected. An error correction system using a phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus including a phantom electronic circuit unit for controlling the phantom, wherein the phantom main body unit receives an ultrasonic wave from the ultrasonic transmission unit, An ultrasonic wave providing unit disposed opposite to the ultrasonic wave detection unit and providing an ultrasonic wave to the ultrasonic wave reception unit, wherein the phantom electronic circuit unit corrects an error based on a reception signal of the ultrasonic wave detection unit An error correction reference signal in accordance with a distance between the detection surface of the ultrasonic detection unit, the ultrasonic wave providing unit, and the supply surface; Means to delay the occurrence of And an ultrasonic diagnosis based on a comparison result between an error correction reference signal generated by the signal generating means and an electrical signal based on the reference ultrasound received by the ultrasound receiving unit of the ultrasound diagnostic apparatus. Error correction means for correcting the error of the apparatus.
[0031]
Here, the error correction means may exist independently, or may exist on the ultrasonic diagnostic apparatus side or the phantom electronic circuit unit side.
[0032]
According to this configuration, the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus actually transmit and receive ultrasonic waves, but since the ultrasonic waves do not pass through the phantom main body, the acoustic characteristics of the phantom itself are Even if it changes, the reference ultrasonic wave based on the constant reference signal for error correction can always be provided to the ultrasonic wave receiver of the ultrasonic diagnostic apparatus. As a result, the measurement value obtained via the phantom remains unchanged, and the error correction of the apparatus can always be performed based on the same measurement value. In addition, since the phantom body is actually sandwiched between the ultrasound transmitter and the ultrasound receiver of the ultrasound diagnostic apparatus, the mechanical characteristics of the ultrasound transmitter and the ultrasound receiver and the sandwiching mechanism It is possible to generate a reference signal for error correction including characteristics and the like, and it is possible to perform good error correction by using the original function of the phantom while avoiding the influence of temperature and humidity.
[0033]
In order to achieve the above object, in the configuration of the error correction system, the error correction means includes a signal storage unit that stores a normal ultrasonic signal that is normally emitted by the ultrasonic transmission unit of the ultrasonic diagnostic apparatus; An ultrasonic comparison unit that compares the normal ultrasonic signal and an original ultrasonic signal received by the ultrasonic detection unit, and performs error correction of the ultrasonic diagnostic apparatus based on the comparison result. And
[0034]
According to this configuration, it is possible to perform error correction on the ultrasonic transmission unit side, and it is possible to perform more accurate error correction as the entire ultrasonic diagnostic apparatus.
[0035]
In order to achieve the above object, the present invention provides an error correction method for correcting an error of an ultrasonic diagnostic apparatus, wherein an original ultrasonic wave radiated from an ultrasonic transmission unit of the ultrasonic diagnostic apparatus is detected. An original ultrasonic detection step to detect, a signal generation step to electrically generate an error correction reference signal based on the detection signal of the original ultrasonic wave, and a reference ultrasonic wave to be generated based on the error correction reference signal Comparison result of a reference ultrasonic wave supplying step to be supplied to the ultrasonic wave receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus, the reference signal for error correction, and an electrical signal based on the reference ultrasonic wave received by the ultrasonic wave receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus And an error correction step of correcting an error of the ultrasonic diagnostic apparatus based on the above.
[0036]
According to this configuration, the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus actually transmit and receive ultrasonic waves, but since the ultrasonic waves do not pass through the phantom, the acoustic characteristics of the phantom itself change. However, it is possible to always provide reference ultrasonic waves based on a constant reference signal for error correction to the ultrasonic receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus. As a result, the measurement value obtained via the phantom remains unchanged, and the error correction of the apparatus can always be performed based on the same measurement value.
[0037]
In order to achieve the above object, in the error correction method, the error correction step includes: a storage step for storing a normal ultrasonic signal that is normally emitted by the ultrasonic transmission unit of the ultrasonic diagnostic apparatus; and an ultrasonic detection. An ultrasonic comparison step of comparing the original ultrasonic signals received by the unit, and performing error correction of the ultrasonic diagnostic apparatus based on the comparison result.
[0038]
According to this configuration, it is possible to perform error correction on the ultrasonic transmission unit side, and it is possible to perform more accurate error correction as the entire ultrasonic diagnostic apparatus.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0040]
Embodiment 1. FIG.
FIG. 1 shows a conceptual diagram of a configuration of an error correction system 10 using the phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment. In the first embodiment, a phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus (hereinafter simply referred to as a phantom) will be described using an ultrasonic bone evaluation apparatus as an example of an ultrasonic diagnostic apparatus. In FIG. 1, the ultrasonic bone evaluation apparatus shows only a measurement table that supports a subject, for example, a human heel, and the main body of the ultrasonic bone evaluation apparatus is not shown. The table is referred to as an ultrasonic bone evaluation device 12. The ultrasonic bone evaluation apparatus 12 radiates ultrasonic waves to, for example, a human heel, and measures the speed of sound and the degree of attenuation of ultrasonic waves that pass through the bone at that time, thereby diagnosing the bone. For this reason, the ultrasonic transducer for transmitting ultrasonic waves 14 and the transducer for receiving 16 are opposed to each other on the measurement table of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 with a predetermined distance therebetween. In addition, a contactor 18 that actually contacts a subject (such as a human eyelid) is disposed on the front surface of the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16. This contactor is provided in order to maintain close contact with the subject and to favorably propagate the transmitted and received ultrasonic waves, and is a bag-like container containing a liquid (for example, water). Note that the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16 including the contactor 18 may be movable so that the relative distance can be arbitrarily changed, and may be configured to be compatible with the size (thickness) of the object sandwiched between them. However, a fixed type may be used.
[0041]
As described above, the ultrasonic bone evaluation device 12 or the like needs to correct errors due to variations in measurement values between devices, aging of device components, etc. (calibration of the measurement system of the device or correction of measurement values). is there. Therefore, in this Embodiment 1, in order to detect the error contained in the ultrasonic bone evaluation apparatus 12, the measurement object (phantom) used as the reference | standard which simulated the biological body is used.
[0042]
In the first embodiment, the phantom is a phantom main body 20 that can be sandwiched between the transmitting vibrator 14 including the contact 18 and the receiving vibrator 16 and the phantom electronic circuit that electrically controls the phantom main body 20. Part 22. The phantom main body 20 is made of an arbitrary material, for example, a resin such as acrylic that can be easily processed. The shape of the phantom main body 20 is also arbitrary. For example, it has a square shape so that it can be sandwiched stably and easily. In the phantom main body 20, a phantom reception transducer 24, which is an ultrasonic detection unit capable of receiving the original ultrasonic wave generated by the transmission transducer 14, is arranged on one end side of the surface with the detection unit facing the detection unit. A phantom transmission transducer 26 as an ultrasonic wave supply unit capable of supplying a reference ultrasonic wave to the receiving transducer 16 is disposed on the surface on the other end side facing the supply unit.
[0043]
On the other hand, the phantom electronic circuit unit 22 has a detection unit 28 to which the phantom receiving transducer 24 is connected, and detects that the phantom receiving transducer 24 receives the original ultrasonic wave from the transmitting transducer 14. ing. In addition, a delay unit 30 is connected to the detection unit 28, and the subsequent processing is delayed by a predetermined time after the detection unit 28 detects the radiation of the original ultrasonic wave. Then, a generation start signal is supplied to a signal generation unit 32 provided in the phantom electronic circuit unit 22, and the signal generation unit 32 generates a predetermined ultrasonic signal (reference ultrasonic wave) to the phantom transmission transducer 26. A predetermined ultrasonic wave generation signal is supplied. The predetermined ultrasonic wave generation signal forms a pseudo ultrasonic wave that imitates an ultrasonic wave attenuated when the ultrasonic wave radiated from the transmitting transducer 14 passes through an actual living body (such as a human buttocks). The error correction reference signal is determined in advance. At this time, if the detection unit 28 is configured to be able to completely recognize the ultrasonic signal received by the phantom receiving transducer 24, the signal generation unit 32 can generate a desired signal based on the original ultrasonic signal received by the detection unit 28. An excitation signal having an amplitude having a frequency characteristic may be generated as an error correction reference signal. Further, when the detection unit 28 is configured to recognize only the fact that the phantom receiving transducer 24 has received the original ultrasonic signal (when the original ultrasonic wave is recognized as a trigger signal), the signal generation unit 32 is previously stored in the ROM. An excitation signal having a desired frequency characteristic amplitude prepared by the above method may be generated as an error correction reference signal. In addition, the phantom electronic circuit unit 22 is also provided with a power supply unit 34 for driving the entire phantom.
[0044]
FIG. 2 shows a flowchart for explaining the operation of the error correction system 10. First, the phantom main body 20 is set between the transmitting vibrator 14 including the contact 18 and the receiving vibrator 16 (S100). At this time, when the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 are fixed, the length of the phantom main body 20 (left and right in FIG. 1) can be freely expanded and contracted (such as a ball screw or an actuator). As the structure used, the phantom receiving vibrator 24 and the phantom transmitting vibrator 26 are brought into close contact with the contact 18. Further, the ultrasonic bone evaluation device 12 side has a mechanical pinching function (a moving mechanism of the transmitting vibrator 14 and the receiving vibrator 16 by a ball screw, an actuator, or the like), and the transmitting vibrator 14 and the receiving vibrator. In the case where it has a function of measuring the distance to 16, the size (thickness) of the phantom main body 20 may be measured. In this case, the size (thickness) of the phantom main body 20 is kept known, and when a mechanical system portion of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 described later is calibrated, a measured value and a known value by the holding function are used. In comparison, the deviation can be adopted as a calibration amount. The distance (the thickness of the phantom main body 20) between the transmitting vibrator 14 and the receiving vibrator 16 when sandwiched is used when determining the delay amount of the delay section 30. In order to improve the acoustic adhesion between the phantom main body 20 and the contact 18, it is preferable to interpose a jelly-like acoustic matching material between the phantom main body 20 and the contact 18.
[0045]
Subsequently, the power of the phantom electronic circuit unit 22 is turned on, the error correction system 10 is set in an operating state (S101), and measurement by the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 is started (S102). When the measurement is started, the transmission vibrator 14 is excited and the original ultrasonic wave is radiated through the contact 18. As soon as the original ultrasonic wave is emitted, reception is performed by the phantom reception transducer 24 (S103), converted into an electric signal by the phantom reception transducer 24, supplied to the detection unit 28 of the phantom electronic circuit unit 22, and further The electric signal is supplied to the delay unit 30 and a delay process for a predetermined time is performed (S104). This delay time is usually the time for the ultrasonic wave to pass through a person's foot, and is, for example, a few ten μs. The signal generation unit 32 forms an error correction reference signal for an amplitude having a desired frequency characteristic based on a signal sent from the delay unit 30 after a predetermined time has elapsed (S105), and causes the phantom transmission transducer 26 to correct the error. The reference signal is supplied, and the reference ultrasonic wave is transmitted to the receiving transducer 16 via the contact 18 (S106).
[0046]
When the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16 are fixed, the ultrasonic bone evaluation device 12 calculates the sound speed from the reception time with the distance between the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16 as a known value. Then, a value related to the attenuation of the ultrasonic wave is calculated from the waveform received by the receiving transducer 16 (S107). Then, error correction such as calibration of the measurement system of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 or setting of a correction coefficient for appropriately correcting the measurement value is performed so that the measurement result becomes a predetermined value. Perform (S108). When the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16 are movable, the sound velocity is obtained from the measured value of the distance between the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16, and the same error correction as described above is performed. In this case, the distance measurement result between the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16 can also be reflected in error correction. The error correction such as calibration of the measurement system of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 or setting of a correction coefficient for appropriately correcting the measurement value is performed so that the measurement result becomes a predetermined value. That is, electrical error correction and mechanical error correction of an electronic circuit system or the like can be performed simultaneously.
[0047]
As described above, the transmission of the ultrasonic transducer 14 and the reception transducer 16 is performed by replacing the ultrasonic wave that has been actually passed through the phantom with an electronic circuit. The transmission and reception of electrical signals between the two are no longer affected by changes in ambient temperature and humidity, so that it is possible to provide a phantom whose acoustic characteristics are unchanged, and management of temperature and humidity in particular is performed. Accurate error correction work can be performed even in a place that is not known. In addition, since the phantom main body 20 is actually sandwiched between the transmitting vibrator 14 and the receiving vibrator 16, mechanical variation factors (for example, a mechanism for bringing a distance measuring mechanism or a vibrator unit into contact with a living tissue, Error correction (calibration, etc.) can be performed, including errors based on the deterioration and wear of the vibrator and contacts. Further, the reference signal for error correction generated by the signal generator 32 is imitated by the ultrasonic wave attenuated when the original ultrasonic wave radiated by the transmitting transducer 14 passes through an actual living body (such as a human buttocks). Since the waveform is formed so as to have a waveform, the error correction of the ultrasonic bone evaluation device 12 can be performed with the same value as the actual use region of the ultrasonic bone evaluation device 12, and the reliability of the error correction is improved. improves.
[0048]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram of the configuration of the error correction system 36 according to the second embodiment that uses the phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member equivalent to the error correction system 10 of Embodiment 1 shown in FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.
[0049]
The error correction system 36 is configured to automatically correct errors (calibration and correction of measurement values) of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 using a personal computer 38.
[0050]
In FIG. 3, the phantom electronic circuit unit 22 includes a microprocessing unit (MPU) unit 40 instead of the delay unit 30 of FIG. The MPU unit 40 includes an interface, a memory, and a CPU. The MPU unit 40 is connected to the personal computer 38 via an interface. On the other hand, the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 also includes an MPU unit 42 and a storage unit 44. The MPU unit 42 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 is also connected to the personal computer 38 via an interface.
[0051]
FIG. 4 shows a flowchart for explaining the operation of the error correction system 36. First, as in the first embodiment, the phantom main body 20 is set between the transmitting transducer 14 including the contact 18 and the receiving transducer 16 (S200). At this time, when the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 are fixed, the length of the phantom main body 20 (in the left-right direction in FIG. 3) can be expanded and contracted, and the phantom receiving transducer. 24 and the phantom transmission vibrator 26 are brought into close contact with the contact 18. Further, when the ultrasonic bone evaluation device 12 side has a mechanical holding function, that is, when it has a function of measuring the distance between the transmitting transducer 14 and the receiving transducer 16, the size of the phantom main body 20 is large. What is necessary is just to measure (thickness). In this case, the size (thickness) of the phantom main body 20 is the same as that in the first embodiment when the mechanical system portion of the ultrasonic bone evaluation device 12 is calibrated, and the measured value and the known value obtained by the holding function. In comparison, it can be adopted as a calibration amount. In order to improve the acoustic close contact between the phantom main body 20 and the contact 18, it is preferable to interpose a jelly-like acoustic matching material between the phantom main body 20 and the contact 18.
[0052]
Subsequently, the power of the phantom electronic circuit unit 22 is turned on via the keyboard of the personal computer 38, and the error correction system 36 is set in an operating state (S201). Further, the personal computer 38 instructs the MPU unit 40 of the phantom electronic circuit unit 22 to supply a predetermined sound speed S and attenuation A to the receiving transducer 16 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 as ultrasonic waveform forming parameters. To wait (S202).
[0053]
Subsequently, measurement by the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 is started via the keyboard of the personal computer 38 (S203). When the measurement is started, the transmission vibrator 14 is excited and the original ultrasonic wave is radiated through the contact 18. As soon as the original ultrasonic wave is radiated, the signal is received by the phantom receiving vibrator 24 (S204), converted into an electric signal by the phantom receiving vibrator 24, supplied to the detecting unit 28 of the phantom electronic circuit unit 22, and further , And supplied to the MPU unit 40. At this time, the signal supplied from the detector 28 may be only a trigger signal indicating that the phantom receiving transducer 24 has received the original ultrasonic signal. When receiving the signal from the detection unit 28, the MPU unit 40 forms an error correction reference signal for generating a reference ultrasonic wave having a predetermined amplitude in accordance with the contents input and set in (S202) (S205). 32, an error correction reference signal is supplied to the phantom transmission transducer 26 at a predetermined delay timing (delay timing based on the input sound speed), and a reference ultrasonic wave is transmitted to the reception transducer 16 via the contactor 18. (S206).
[0054]
The personal computer 38 instructs the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 to transmit the sound speed measurement result X and the attenuation measurement result Y obtained from the waveform received by the receiving transducer 16, and the ultrasonic wave The measurement value of the bone evaluation device 12 is acquired (S207). Then, the personal computer 38 obtains a deviation between the acquired measurement values X and Y and the sound speed S and attenuation A input in (S202), and calculates error correction coefficients Cs and CA (S208).
[0055]
The personal computer 38 writes the calculated error correction coefficients Cs and CA into the storage unit 44 via the MPU unit 42 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 (S209), and based on the error correction coefficients Cs and CA, the ultrasonic bone Calibration of the measurement system of the evaluation device 12 is performed, or error correction is performed to appropriately correct the measurement value (S210).
[0056]
As described above, in addition to the effects of the first embodiment, the personal computer 38 can be used to automatically calibrate the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 and to correct the error of the measured data. Corrections can be made easily.
[0057]
Incidentally, the error correction in the flowchart shown in FIG. 4 cannot correct the error when an error occurs in the ultrasonic transmission system of the transmitting transducer 14 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12. Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 5, the detection unit 28 supplies the ultrasonic signal received by the phantom receiving transducer 24 to the personal computer 38 via the MPU unit 40 and stores it (S211). Then, the personal computer 38 uses a predetermined normal ultrasonic signal of the transmission transducer 14 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 (an ultrasonic signal that can be transmitted in a normal state) and the detection unit 28. And the measurement ultrasonic signal supplied via the MPU unit 40 (S212), and if there is a deviation, an error correction coefficient is calculated (S213), and the MPU unit 42 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 is used. Is stored in the storage unit 44 (S214). Then, error correction of the output circuit of the transmitting vibrator 14 is performed (S215). Of course, the user may be notified of the deterioration of the transmission vibrator 14 and the like as a warning.
[0058]
Embodiment 3. FIG.
FIG. 6 shows a flowchart for explaining an error correction procedure of the third embodiment using the personal computer 38. In the third embodiment, error correction is detected more than once at multiple points, thereby realizing error correction with higher reliability.
[0059]
First, as in the second embodiment, the phantom main body 20 is set between the transmitting transducer 14 including the contact 18 and the receiving transducer 16 (S300).
[0060]
Subsequently, the power of the phantom electronic circuit unit 22 is turned on via the keyboard of the personal computer 38, and the error correction system 36 is set in an operating state (S301). At this time, in the personal computer 38, an internal counter (not shown) is set to N = 1 (S302). Subsequently, the personal computer 38 sends a predetermined sound velocity S as an ultrasonic waveform forming parameter to the MPU unit 40 of the phantom electronic circuit unit 22. N (N = 1) and attenuation A N (N = 1) is instructed to be supplied to the receiving transducer 16 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 and waits (S303).
[0061]
Then, measurement by the ultrasonic bone evaluation device 12 is started via the keyboard of the personal computer 38 (S304). When the measurement is started, the transmission vibrator 14 is excited and the original ultrasonic wave is radiated through the contact 18. As soon as the ultrasonic wave is radiated, reception is performed by the phantom reception transducer 24 (S305), converted into an electrical signal by the phantom reception transducer 24, supplied to the detection unit 28 of the phantom electronic circuit unit 22, and further MPU Supplied to the unit 40. At this time, the signal supplied from the detector 28 may be only a trigger signal indicating that the phantom receiving transducer 24 has received the original ultrasonic signal. When the MPU unit 40 receives the signal from the detection unit 28, the MPU unit 40 generates an error correction reference signal for generating a reference ultrasonic wave having a predetermined amplitude in accordance with the contents input and set in (S303) (S306). 32, an error correction reference signal is supplied to the phantom transmission transducer 26 at a predetermined delay timing (delay timing based on the input sound speed), and a reference ultrasonic wave is transmitted to the reception transducer 16 via the contactor 18. (S307).
[0062]
The personal computer 38 sends the measurement result X of the sound velocity obtained from the waveform received by the receiving transducer 16 to the ultrasonic bone evaluation device 12. N (N-1) and attenuation measurement result Y N An instruction is transmitted to transmit (N = 1), and the measurement value of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 is acquired (S308). The personal computer 38 then obtains the acquired measurement value X N (N = 1), Y N (N = 1) and the sound speed S input in (S303) N (N-1), attenuation A N The deviation from (N-1) is obtained and stored in the memory in the personal computer 38 (S309).
[0063]
Next, the personal computer 38 determines whether or not the internal counter is currently, for example, N = 10 (S310). If N is less than 10, the process returns to (S303) and a new ultrasonic wave is obtained. Sound velocity S as waveform forming parameter N (N = 2) and attenuation A N (N = 2) is input, and the processing of (S304) to (S310) is repeated. At this time, the speed of sound S N (N = 1 ~ 10) and attenuation A N The range of (N = 1 to 10) is preferably set according to the minimum value region to the maximum value region obtained when the actual human heel portion is measured. Then, the personal computer 38 uses the sound speed S N (N = 1 ~ 10) and attenuation A N Measured value X for (N = 1-10) N (N = 1 ~ 10), Y N Based on (N = 1 to 10), an error correction formula is obtained so that the deviation is minimized (S311). This error correction formula can be obtained according to the concept shown in FIG. The personal computer 38 writes information on the calculated error correction formula into the storage unit 44 via the MPU unit 42 of the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 (S312), and based on the error correction formula, the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 Calibration of the measurement system is performed, or error correction is performed to appropriately correct the measurement value (S313).
[0064]
As described above, by calculating the error correction formula in the same region as when measuring the human heel portion, it is possible to realize error correction with higher reliability. Further, by using the single phantom main body 20, error correction can be performed while reproducing measurement states of various measurement objects (people, animals, etc.).
[0065]
In the above description, N = 1 to 10. However, a more reliable error correction formula can be calculated by increasing the number of N. Further, an error correction table may be created and error correction may be performed by using more N. In the second and third embodiments, a predetermined sound speed S is used as the ultrasonic waveform forming parameter. N And attenuation A N Although an example of inputting the frequency is shown, the frequency and the amplitude may be input as parameters. These parameters can be used in any combination.
[0066]
In FIGS. 1 and 3, the ultrasonic bone evaluation apparatus is described as an example of the ultrasonic diagnostic apparatus. However, errors can be corrected by other ultrasonic diagnostic apparatuses using a similar method. In each embodiment, the transmission type ultrasonic diagnostic apparatus has been described. However, if a configuration that eliminates multiple reflections of ultrasonic waves generated with the phantom main body is provided, an error of the reflection type ultrasonic diagnostic apparatus may be provided. Modifications can be made as well.
[0067]
In each embodiment, the phantom body 20 and the phantom electronic circuit unit 22 are separated from each other. However, the phantom electronic circuit unit 22 may be included in the phantom body 20. In FIG. 3, the personal computer 38 is shown in an independent form. However, the personal computer 38 may be included on the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 (ultrasonic diagnostic apparatus) side, and the phantom electronic circuit unit 22 may be included in the personal computer 38 or You may make it include in the ultrasonic bone evaluation apparatus 12. FIG. In such a case, when performing error correction work, only the phantom main body 20 is connected to the ultrasonic bone evaluation apparatus 12 (ultrasonic diagnostic apparatus), and the work can be easily performed.
[0068]
The configuration shown in each of the above-described embodiments is an example, and the ultrasonic wave does not pass through the inside of the phantom main body 20 and the ultrasonic wave passes through the inside of the phantom main body 20 using an electric signal. If it is a thing, the effect similar to this embodiment can be acquired.
[0069]
【The invention's effect】
According to the present invention, ultrasonic transmission / reception is actually performed by the ultrasonic transmission unit and the ultrasonic reception unit of the ultrasonic diagnostic apparatus, but since the ultrasonic wave does not pass through the phantom, the acoustic characteristics of the phantom itself change. However, it is possible to always provide reference ultrasonic waves based on a constant reference signal for error correction to the ultrasonic receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus. As a result, since the change in temperature and humidity does not affect the phantom, the measurement value obtained via the phantom can be made unchanged. Then, accurate error correction can be easily performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration conceptual diagram of an error correction system using a phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation procedure of the error correction system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration conceptual diagram of an error correction system using a phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart for explaining an operation procedure of the error correction system according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation procedure for performing error correction of a transmitting vibrator of the error correction system according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation procedure of the error correction system according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a calculation image of an error correction expression of the error correction system according to the third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Error correction system, 12 Ultrasonic bone evaluation apparatus, 14 Transmitting vibrator, 16 Receiving vibrator, 18 Contact, 20 Phantom main body part, 22 Phantom electronic circuit part, 24 Phantom receiving vibrator, 26 Phantom transmitting vibrator 28 detection units, 30 delay units, 32 signal generation units, 34 power supply units.

Claims (14)

超音波診断装置の超音波送信部から放射される超音波を検出する原超音波検出手段と、
前記原超音波検出手段の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生手段と、
前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置用ファントム。Original ultrasonic detection means for detecting ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transmission unit of the ultrasonic diagnostic apparatus;
A signal generating means for electrically generating a reference signal for error correction based on a detection signal of the original ultrasonic detecting means;
A reference ultrasonic wave supply means for generating a reference ultrasonic wave based on the reference signal for error correction and supplying the ultrasonic wave to an ultrasonic receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus;
A phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus comprising: 請求項１記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、生体を通過した超音波と略同一の疑似超音波を発生可能な誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする超音波生体組織診断装置用ファントム。The phantom according to claim 1,
The phantom for an ultrasonic biological tissue diagnostic apparatus, wherein the signal generation means generates an error correction reference signal capable of generating substantially the same pseudo ultrasonic wave as an ultrasonic wave that has passed through a living body. 請求項１または請求項２記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、原超音波検出手段の検出信号に対して誤差修正用基準信号の発生時間を遅延させる遅延手段を含むことを特徴とする超音波診断装置用ファントム。The phantom according to claim 1 or 2,
The phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the signal generation means includes delay means for delaying the generation time of the error correction reference signal with respect to the detection signal of the original ultrasonic detection means. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、基準超音波供給手段で発生する基準超音波の音速または減衰量の少なくとも一方を変化させる誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする超音波診断装置用ファントム。In the phantom in any one of Claims 1-3,
The ultrasonic diagnostic apparatus phantom characterized in that the signal generating means generates an error correction reference signal for changing at least one of a sound velocity or an attenuation amount of a reference ultrasonic wave generated by a reference ultrasonic wave supplying means. 請求項４記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、誤差修正用基準電気信号の周波数または振幅の少なくとも一方を変化させることを特徴とする超音波診断装置用ファントム。The phantom according to claim 4,
The ultrasonic diagnostic apparatus phantom characterized in that the signal generating means changes at least one of a frequency and an amplitude of a reference electric signal for error correction. 超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に狭持可能なファントム本体部と、当該ファントム本体部を電気的に制御するファントム電子回路部と、を含む超音波診断装置用ファントムであって、
ファントム本体部は、
前記超音波送信部から原超音波を受信する超音波検出部と、
前記超音波検出部に対向配置され前記超音波受信部に超音波を提供する超音波提供部と、
を含み、
ファントム電子回路部は、
前記超音波検出部の受信信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生して前記超音波提供部に供給する信号発生手段と、
前記超音波検出部の検出面と超音波提供部と供給面との距離に応じて誤差修正用基準信号の発生を遅延させる遅延手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置用ファントム。For an ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a phantom main body that can be sandwiched between an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver of the ultrasonic diagnostic apparatus; and a phantom electronic circuit that electrically controls the phantom main body A phantom,
The phantom body
An ultrasonic detector that receives the original ultrasonic wave from the ultrasonic transmitter; and
An ultrasonic wave providing unit disposed opposite to the ultrasonic wave detection unit and providing ultrasonic waves to the ultrasonic wave reception unit;
Including
The phantom electronic circuit
Based on the reception signal of the ultrasonic detection unit, a signal generation means that electrically generates a reference signal for error correction and supplies it to the ultrasonic wave providing unit;
Delay means for delaying the generation of an error correction reference signal according to the distance between the detection surface of the ultrasonic detection unit, the ultrasonic wave providing unit, and the supply surface;
A phantom for an ultrasonic diagnostic apparatus comprising: 請求項６記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、生体を通過した超音波と略同一の疑似超音波を発生可能な誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする超音波生体組織診断装置用ファントム。The phantom according to claim 6,
The phantom for an ultrasonic biological tissue diagnostic apparatus, wherein the signal generation means generates an error correction reference signal capable of generating substantially the same pseudo ultrasonic wave as an ultrasonic wave that has passed through a living body. 請求項６または請求項７記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、基準超音波供給手段で発生する基準超音波の音速または減衰量の少なくとも一方を変化させる誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする超音波診断装置用ファントム。The phantom according to claim 6 or claim 7,
The ultrasonic diagnostic apparatus phantom characterized in that the signal generating means generates an error correction reference signal for changing at least one of a sound velocity or an attenuation amount of a reference ultrasonic wave generated by a reference ultrasonic wave supplying means. 請求項８記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、誤差修正用基準電気信号の周波数または振幅の少なくとも一方を変化させることを特徴とする超音波診断装置用ファントム。The phantom according to claim 8,
The ultrasonic diagnostic apparatus phantom characterized in that the signal generating means changes at least one of a frequency and an amplitude of a reference electric signal for error correction. 超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正システムであって、
超音波診断装置の超音波送信部から放射される超音波を検出する原超音波検出手段と、
前記原超音波検出手段の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生手段と、
前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給手段と、
信号発生手段が発生する誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正システム。An error correction system for correcting an error of an ultrasonic diagnostic apparatus,
Original ultrasonic detection means for detecting ultrasonic waves emitted from the ultrasonic transmission unit of the ultrasonic diagnostic apparatus;
A signal generating means for electrically generating a reference signal for error correction based on a detection signal of the original ultrasonic detecting means;
A reference ultrasonic wave supply means for generating a reference ultrasonic wave based on the reference signal for error correction and supplying the ultrasonic wave to an ultrasonic receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus;
Based on the comparison result between the reference signal for error correction generated by the signal generation means and the electrical signal based on the reference ultrasound received by the ultrasound receiver of the ultrasound diagnostic device, the error correction of the ultrasound diagnostic device is performed. Error correction means;
An error correction system for an ultrasonic diagnostic apparatus comprising: 超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に狭持可能なファントム本体部と、当該ファントム本体部を電気的に制御するファントム電子回路部と、を含む超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システムであって、
ファントム本体部は、
前記超音波送信部から原超音波を受信する超音波検出部と、
前記超音波検出部に対向配置され前記超音波受信部に超音波を提供する超音波提供部と、
を含み、
ファントム電子回路部は、
前記超音波検出部の受信信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生して前記超音波提供部に供給する信号発生手段と、
前記超音波検出部の検出面と超音波提供部と供給面との距離に応じて誤差修正用基準信号の発生を遅延させる遅延手段と、
を含み、
さらに、信号発生手段が発生する誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正システム。For an ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a phantom main body that can be sandwiched between an ultrasonic transmitter and an ultrasonic receiver of the ultrasonic diagnostic apparatus; and a phantom electronic circuit that electrically controls the phantom main body An error correction system using a phantom,
The phantom body
An ultrasonic detector that receives the original ultrasonic wave from the ultrasonic transmitter; and
An ultrasonic wave providing unit disposed opposite to the ultrasonic wave detection unit and providing ultrasonic waves to the ultrasonic wave reception unit;
Including
The phantom electronic circuit
Based on the reception signal of the ultrasonic detection unit, a signal generation means that electrically generates a reference signal for error correction and supplies it to the ultrasonic wave providing unit;
Delay means for delaying the generation of an error correction reference signal according to the distance between the detection surface of the ultrasonic detection unit, the ultrasonic wave providing unit, and the supply surface;
Including
Further, based on the comparison result between the error correction reference signal generated by the signal generating means and the electrical signal based on the reference ultrasonic wave received by the ultrasonic receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus, the error correction of the ultrasonic diagnostic apparatus is performed. Error correction means for performing
An error correction system for an ultrasonic diagnostic apparatus comprising: 請求項１０または請求項１１記載の誤差修正システムにおいて、
前記誤差修正手段は、
超音波診断装置の超音波送信部が正常時放射する正規超音波信号を記憶する信号記憶部と、
前記正規超音波信号と、超音波検出部が受信する原超音波信号を比較する超音波比較部と、
を含み、前記比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行うことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正システム。The error correction system according to claim 10 or 11,
The error correction means includes
A signal storage unit that stores a normal ultrasonic signal that is normally emitted by the ultrasonic transmission unit of the ultrasonic diagnostic apparatus;
An ultrasonic comparison unit that compares the normal ultrasonic signal and the original ultrasonic signal received by the ultrasonic detection unit;
An error correction system for an ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the error correction of the ultrasonic diagnostic apparatus is performed based on the comparison result. 超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正方法であって、超音波診断装置の超音波送信部から放射される原超音波を検出する原超音波検出ステップと、
原超音波の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生ステップと、
前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給ステップと、
前記誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正ステップと、
を含むことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正方法。An error correction method for correcting an error of an ultrasonic diagnostic apparatus, an original ultrasonic detection step of detecting an original ultrasonic wave radiated from an ultrasonic transmission unit of the ultrasonic diagnostic apparatus;
A signal generation step for electrically generating a reference signal for error correction based on the detection signal of the original ultrasonic wave;
A reference ultrasonic wave supplying step for generating a reference ultrasonic wave based on the error correction reference signal and supplying the reference ultrasonic wave to an ultrasonic receiving unit of the ultrasonic diagnostic apparatus;
Based on the comparison result between the error correction reference signal and the electrical signal based on the reference ultrasound received by the ultrasound receiver of the ultrasound diagnostic device, an error correction step for correcting the error of the ultrasound diagnostic device;
An error correction method for an ultrasonic diagnostic apparatus comprising: 請求項１３記載の誤差修正方法において、
誤差修正ステップは、
超音波診断装置の超音波送信部が正常時放射する正規超音波信号を記憶する記憶ステップと、
超音波検出部が受信する原超音波信号を比較する超音波比較ステップと、
を含み、
前記比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行うことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正方法。The error correction method according to claim 13,
The error correction step is
A storage step of storing a normal ultrasonic signal that is normally emitted by the ultrasonic transmitter of the ultrasonic diagnostic apparatus;
An ultrasonic comparison step for comparing the original ultrasonic signal received by the ultrasonic detector;
Including
An error correction method for an ultrasonic diagnostic apparatus, wherein an error correction of the ultrasonic diagnostic apparatus is performed based on the comparison result.
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