JP4521585B2 - 超音波顕微鏡を使用した音速測定方法、その音速測定装置、音速像取得方法および画像診断装置 - Google Patents
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Description
(1)摘出生体組織切片の迅速な可視像生成が可能であること
(2)できれば、超音波顕微鏡を使用した診断装置の手術室内への搬入が可能であること
(3)診断のための装置操作が簡易であること
(4)目視できること
などの諸種の課題をクリアしなければならない。
Z=ax+by+c ・・・・・(1)
(ここに、a,b,cは係数である)
である。したがって3点Po,P1,P2の平面方程式Zo,Z1,Z2は
Zo=axo+byo+c ・・・・・(2)
Z1=ax1+by1+c ・・・・・(3)
Z2=ax2+by2+c ・・・・・(4)
参照点Poの傾きは、基準点であるためゼロ(Zo=0)とする。
(2)〜(4)式から、係数a,b,cは、
Zp=axp+byp+c ・・・・・(6)
となる。このz軸方向の値Zp、すなわち参照点Poと測定点Pxとのz軸方向における距離差分Zpを傾き補正値として、その測定点Pxにおける厚みdpが算出される。
Z1=Co・Δto1 ・・・・(7)
として求めることができる。Coは既知の値(=1600m/s)である。同様に、測定点P2における平面方程式Z2は、
Z2=Co・Δto2 ・・・・(8)
となり、これらの値Z1,Z2および上述した参照値Zo(=0)から上述した係数a,b,cを算出できる(式(5))。算出されたこれら係数a,b,cは生体組織切片13の厚み測定時に参照されるために、メモリ手段(RAMなど)に保存される。
d={φm+(2n−1)π}Co/4πfm ・・・(12)
のようにして生体組織切片13の厚さdを求めることができる。また、(10)式と(11)式を連立させて解くと、
図3は一次反射波信号Su1のS/Nの説明図である。上述したように生体組織切片13を高速で二次元走査して最終的には計測を開始してから、5分、就中2分以下で音速像を描画できるようにするには、x方向への走査を高速連続走査して1ラインの走査時間を高速化する必要がある。
S/Nを改善するには、複数回超音波振動子11を励起して同じ信号を得、これを平均化すればよい。しかし、そうするためには同じ走査位置で複数回の励起処理を行わなければならないので、次のピクセルに対する計測開始までに複数倍の時間がかかってしまう。これでは、高速画像処理を実現できない。
φ/2πfでの時間差Δti(i=1,2)を算出する(ステップ75)。
音速像生成処理プログラムが起動されると、CPU55からの指示に基づいてX−Yステージ16が駆動されてx方向への走査が開始されると共に、エンコーダ34からのエンコーダ出力に同期して駆動制御信号がコントローラ30Xに供給される。
11・・・超音波振動子
12・・・プレパラート
13・・・被測定物(生体組織切片)
16・・・X−Yステージ
16X・・・Xステージ
16Y・・・Yステージ
17・・・媒質(水)
21・・・音速像
1A・・・顕微鏡本体部
1B・・・第1の信号処理部
1C・・・第2の信号処理部
36・・・パルサー部
40・・・ゲート回路
42・・・ゲートパルス生成回路
45・・・平均化回路
51・・・FFT処理部
55・・・CPU
57・・・音速像生成処理部
Claims (17)
- 超音波振動子をパルス励起することで被測定物の音速を測定するパルス励起型超音波顕微鏡を使用した音速測定方法であって、
所定の間隔を有するパルス励起用のトリガー信号を生成するトリガー信号生成ステップと、
上記トリガー信号が供給されて、上記トリガー信号よりも間隔の狭い励起パルスで上記超音波振動子を集中的に励起する集中パルス励起ステップと、
この集中パルス励起期間中に得られる上記励起パルスからの反射波信号を平均化するステップと、
平均化した反射波信号に基づいて、上記被測定物の音速を算出するステップ
とを有することを特徴とする超音波顕微鏡を使用した音速測定方法。 - 上記集中パルス励起は、上記被測定物に対する水平走査に同期して行われる
ことを特徴とする請求項1記載の超音波顕微鏡を使用した音速測定方法。 - 上記反射波信号中に含まれる上記励起パルスに関連した信号を除去するためのステップを有し、
上記励起パルスに関連した信号を除去した反射波信号を用いて平均化処理が行われる
ことを特徴とする請求項1記載の超音波顕微鏡を使用した音速測定方法。 - 上記除去ステップは、上記反射波信号中より一次反射波信号を抽出するステップである
ことを特徴とする請求項3記載の超音波顕微鏡を使用した音速測定方法。 - 上記反射波信号のうち、一次反射波信号を抽出するための抽出用のゲートパルスが、上記集中パルス励起期間中に上記超音波振動子に加えられる励起パルスに同期して生成される
ことを特徴とする請求項4記載の超音波顕微鏡を使用した音速測定方法。 - 上記ゲートパルスは、上記超音波振動子を駆動するパルサー部より出力される上記励起パルスに同期して生成される
ことを特徴とする請求項5記載の超音波顕微鏡を使用した音速測定方法。 - 上記励起パルスは、広帯域のパルス信号である
ことを特徴とする請求項1記載の超音波顕微鏡を使用した音速測定方法。 - 超音波振動子をパルス励起することで被測定物の音速を測定するパルス励起型超音波顕微鏡を使用した音速測定装置であって、
所定の間隔を有するパルス励起用のトリガー信号を生成するトリガー信号生成部と、
上記トリガー信号生成部で生成された上記トリガー信号が供給されて、上記トリガー信号よりも間隔の狭い励起パルスで上記超音波振動子を集中的に励起する集中パルス励起機能を有したパルサー部と、
上記被測定物を二次元走査する二次元走査手段と、
上記二次元走査手段を駆動する駆動手段と、
上記超音波振動子より得られる反射波信号を上記集中パルス励起期間ごとに平均化する信号演算手段とで構成され、
上記トリガー信号生成部から上記パルサー部に上記トリガー信号が供給されると共に、上記信号演算手段での平均化された信号が反射波信号として利用される
ことを特徴とする超音波顕微鏡を使用した音速測定装置。 - 上記トリガー信号生成部からのトリガー信号を用いることで、上記二次元走査に同期して上記パルサー部が駆動される
ことを特徴とする請求項8記載の超音波顕微鏡を使用した音速測定装置。 - 上記信号演算手段にはゲート回路が設けられ、上記パルサー部より出力される上記励起パルスに基づいて生成されたゲートパルスで、上記反射波信号がゲートされる
ことを特徴とする請求項8記載の超音波顕微鏡を使用した音速測定装置。 - 上記反射波信号のうち、一次反射波信号がゲートされる
ことを特徴とする請求項10記載の超音波顕微鏡を使用した音速測定装置。 - 超音波振動子をパルス励起することで被測定物の性状を音速像として取得するパルス励起型超音波顕微鏡を使用した音速像取得方法であって、
所定の間隔を有するパルス励起用のトリガー信号を生成するトリガー信号生成ステップと、
上記トリガー信号が供給されて、上記トリガー信号よりも間隔の狭い励起パルスで上記超音波振動子を集中的に励起する集中パルス励起ステップと、
この集中パルス励起期間中に得られる上記励起パルスからの反射波信号を平均化するステップと、
平均化した反射波信号に基づいて、上記被測定物の厚みを算出するステップと、
算出された上記厚みを用いて、上記被測定物の音速像を生成するための音速を算出するステップとを
有することを特徴とする超音波顕微鏡を使用した音速像取得方法。 - 上記反射波信号中に含まれる上記励起パルスに関連した信号を除去するためのステップを有し、
上記励起パルスに関連した信号を除去した一次反射波信号を用いて平均化処理が行われる
ことを特徴とする請求項12記載の超音波顕微鏡を使用した音速像取得方法。 - 上記反射波信号のうち、一次反射波信号を抽出するための抽出用のゲートパルスが、上記集中パルス励起期間中に上記超音波振動子に加えられる励起パルスに同期して生成される
ことを特徴とする請求項13記載の超音波顕微鏡を使用した音速像取得方法。 - 上記ゲートパルスは、上記超音波振動子を駆動するパルサー部より出力される上記励起パルスに同期して生成される
ことを特徴とする請求項14記載の超音波顕微鏡を使用した音速像取得方法。 - 超音波振動子をパルス励起することで被測定物の性状を音速像として取得するパルス励起型超音波顕微鏡を使用した画像診断装置であって、
所定の間隔を有するパルス励起用のトリガー信号を生成するトリガー信号生成部と、
上記トリガー信号生成部で生成された上記トリガー信号が供給されて、上記トリガー信号よりも間隔の狭い励起パルスで上記超音波振動子を集中的に励起する集中パルス励起機能を有したパルサー部と、
上記被測定物を二次元走査する二次元走査手段と、
上記二次元走査手段を駆動する駆動手段と、
上記超音波振動子より得られる反射波信号を上記集中パルス励起期間ごとに平均化する信号演算手段と、
上記信号演算手段での平均化された反射波信号に基づいて上記被測定物の音速の算出と、算出した音速に基づいて音速像を生成する手段とで構成された
ことを特徴とする超音波顕微鏡を使用した画像診断装置。 - 上記信号演算手段にはゲート回路が設けられ、上記パルサー部より出力される上記励起パルスに基づいて生成されたゲートパルスで、上記反射波信号のうち一次反射波信号がゲートされる
ことを特徴とする請求項16記載の超音波顕微鏡を使用した画像診断装置。
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