JP4830100B2 - Inspected object measuring method and inspected object measuring apparatus - Google Patents

Inspected object measuring method and inspected object measuring apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4830100B2
JP4830100B2 JP2005246895A JP2005246895A JP4830100B2 JP 4830100 B2 JP4830100 B2 JP 4830100B2 JP 2005246895 A JP2005246895 A JP 2005246895A JP 2005246895 A JP2005246895 A JP 2005246895A JP 4830100 B2 JP4830100 B2 JP 4830100B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reflected wave
acoustic impedance
inspected
wave
ultrasonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005246895A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007057512A (en
Inventor
直裕 穂積
和人 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Electronics Co Ltd
Toyohashi University of Technology NUC
Original Assignee
Honda Electronics Co Ltd
Toyohashi University of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Electronics Co Ltd, Toyohashi University of Technology NUC filed Critical Honda Electronics Co Ltd
Priority to JP2005246895A priority Critical patent/JP4830100B2/en
Publication of JP2007057512A publication Critical patent/JP2007057512A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4830100B2 publication Critical patent/JP4830100B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0609Display arrangements, e.g. colour displays
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/0289Internal structure, e.g. defects, grain size, texture

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Description

本発明は、超音波を利用して被検査物を測定する被検査物の測定方法、及び被検査物の測定装置に関するものである。   The present invention relates to an inspection object measuring method for measuring an inspection object using ultrasonic waves, and an inspection object measuring apparatus.

外科手術中において切除する部位の大きさは、術後の患者の負担を考えるとできるかぎり小さく抑えるべきであるが、患部の一部が切除されずに残ってしまうと病気が再発するといった問題がある。このため、切除後の残留部分から標本(生体組織)をサンプリングし、患部の拡がりがないことを確認する必要がある。現在、この作業は、摘出した生体組織の切片を染色し、光学顕微鏡で観察することによって行われている。組織確定診断は、病理学的所見に基づいて標本部分に患部が拡がっていないことを確認する診断であるが、切片の染色には数日を要することから、術後の確認に用いられている。   The size of the site to be excised during surgery should be kept as small as possible considering the burden on the patient after surgery. However, if part of the affected area remains without being excised, there is a problem that the disease will recur. is there. For this reason, it is necessary to sample a specimen (living tissue) from the remaining portion after excision to confirm that the affected area does not spread. Currently, this operation is performed by staining a section of the extracted biological tissue and observing it with an optical microscope. Histologically confirmed diagnosis is a diagnosis that confirms that the affected area has not spread in the specimen based on pathological findings, but it is used for postoperative confirmation because it takes several days to stain the section. .

術中においては、縫合前に患部が残されていないことを短時間で判断することが要求される。そのため、特殊な染料を用いて短時間で染色し、標本部分に患部が拡がっていないことを概ね確認する「組織迅速診断」といった方法も実用化されている。ところが、この組織迅速診断においても1時間程度の時間を必要とし、この間手術が中断されるので、これに代わる方法として、超音波による音速像の観察が提案されている。つまり、超音波によって音速像を得る場合には、染色法を用いなくても生体組織の観察を行うことができる。このことから、組織確定診断を行う診断装置として超音波顕微鏡を応用した製品の開発が進められている。   During the operation, it is required to determine in a short time that no affected area remains before suturing. For this reason, a method such as “tissue rapid diagnosis” in which a special dye is used for staining in a short time to confirm that the affected area has not spread in the specimen portion has been put into practical use. However, this rapid tissue diagnosis also takes about one hour, and the operation is interrupted during this time. Therefore, as an alternative method, observation of a sound velocity image using ultrasonic waves has been proposed. That is, when a sound velocity image is obtained by ultrasonic waves, it is possible to observe a living tissue without using a staining method. For this reason, the development of products using an ultrasonic microscope as a diagnostic apparatus for performing a tissue definitive diagnosis is in progress.

具体的には、従来の超音波顕微鏡では、単一周波数のバースト波を利用し、反射した超音波信号の強度や位相を解析することで、生体組織の性状を観察する。しかし、このような超音波顕微鏡には、超音波信号の測定に長時間を要するという問題があった。また、十分な精度と安定度を持った発振器や測定系などのアナログシステムが必要となるため、装置が大型化、複雑化するといった問題もあった。   Specifically, in a conventional ultrasonic microscope, the properties of a living tissue are observed by using a single-frequency burst wave and analyzing the intensity and phase of the reflected ultrasonic signal. However, such an ultrasonic microscope has a problem that it takes a long time to measure an ultrasonic signal. In addition, since an analog system such as an oscillator and a measurement system having sufficient accuracy and stability is required, there is a problem that the apparatus becomes large and complicated.

これら問題を解消して術中診断を可能とするための手段として、本発明者らはパルス励起型の超音波顕微鏡をすでに提案している(例えば、非特許文献1、特許文献1参照)。このパルス励起型超音波顕微鏡を用いた観察では、生体組織から切り出し、その組織を用いて厚さ数μmの凍結切片51を作製し、これをまずガラス基板52上に固定する(図15参照)。そして、パルス波でトランスデューサ53を励起して超音波Sを出力させ、その超音波Sを水などの媒質54を介して凍結切片51に照射する。そして、組織表面の反射波Sfrontと組織裏面の反射波Srearとの合成波を、トランスデューサ53で受信する。さらに、この受信波をフーリエ変換して基板52からの直接反射と比較することにより、強度及び位相スペクトルを得る。 As means for solving these problems and enabling intraoperative diagnosis, the present inventors have already proposed a pulse excitation type ultrasonic microscope (see, for example, Non-Patent Document 1 and Patent Document 1). In observation using this pulse excitation type ultrasonic microscope, the tissue is cut out from a living tissue, a frozen section 51 having a thickness of several μm is prepared using the tissue, and is first fixed on a glass substrate 52 (see FIG. 15). . Then, to excite the transducer 53 by a pulse wave to output a ultrasonic wave S 0, irradiates the ultrasonic waves S 0 to frozen sections 51 via the medium 54, such as water. The combined wave of the reflected wave S front on the tissue surface and the reflected wave S rear on the tissue back surface is received by the transducer 53. Further, the received wave is Fourier-transformed and compared with direct reflection from the substrate 52 to obtain an intensity and phase spectrum.

ところで、バースト波を用いた従来方式では、同じ測定点で周波数を切り替え何回も測定し、組織表面の反射と背面の反射との干渉を観測する必要があった。これに対して、パルス励起型超音波顕微鏡によれば、1回の測定で算出することができるという利点がある。この測定で得られた信号強度の極小点または極大点の周波数をf、そのときの位相をφとすると、組織表面と背面からの反射は極小点では逆位相、極大点では同位相となる。すなわち、極小点においては組織表面からの反射は背面からの反射より位相が(2n−1)π進んでおり、φ+(2n−1)πとなる(nは自然数)。従って、組織の厚さd、水の音速Cとすると、 By the way, in the conventional method using a burst wave, it is necessary to measure the frequency by switching the frequency at the same measurement point and observe the interference between the reflection on the tissue surface and the reflection on the back surface. On the other hand, the pulse excitation type ultrasonic microscope has an advantage that it can be calculated by one measurement. If the frequency of the signal intensity minimum or maximum point obtained by this measurement is f m and the phase at that time is φ m , the reflection from the tissue surface and the back surface is the opposite phase at the minimum point and the same phase at the maximum point. Become. That is, at the minimum point, the reflection from the tissue surface is advanced in phase by (2n−1) π from the reflection from the back surface, and becomes φ m + (2n−1) π (n is a natural number). Therefore, when the thickness of the tissue is d and the sound velocity of water is C 0 ,

が成立している。 Is established.

従って、次式のように組織厚さdが求まる。   Therefore, the tissue thickness d is obtained as in the following equation.

また、距離2dを組織音速Cで通過した波と水の音速Cで通過した波との位相差がφであることから、 Further, since the phase difference between the wave that has passed the distance 2d at the tissue sound speed C and the wave that has passed at the sound speed C 0 of water is φ m ,

となり、次式のように組織音速Cが求まる。 Thus, the tissue sound velocity C is obtained as in the following equation.

また、極大点においては組織表面からの反射と背面からの反射との位相差が2nπとなっていることから、次式の関係が成立している。   Further, at the local maximum point, the phase difference between the reflection from the tissue surface and the reflection from the back surface is 2nπ, and therefore the relationship of the following equation is established.

この式を用いれば、極小点の場合と同様に、組織厚さdを求めることができ、さらに、その組織厚さdを用いて音速Cを求めることができる。   If this equation is used, the tissue thickness d can be obtained as in the case of the minimum point, and the sound velocity C can be obtained using the tissue thickness d.

このように、組織音速Cを測定しながら、超音波の照射点を二次元走査することにより、二次元の音速像が得られる。音速Cは、組織の硬さに関連するパラメータであり、音速像によって凍結切片51の性状を観察することができる。   Thus, a two-dimensional sound velocity image is obtained by two-dimensionally scanning the ultrasonic irradiation point while measuring the tissue sound velocity C. The speed of sound C is a parameter related to the hardness of the tissue, and the properties of the frozen section 51 can be observed from the sound speed image.

さらに、本発明者らはパルス励起型の超音波顕微鏡を利用して生体組織の音響インピーダンス像を表示する超音波画像検査装置も提案している。この超音波画像検査装置では、超音波Sが走査される範囲内において生体組織61の周縁となる位置にリファレンス部材62を設け、ガラス基板63を介して生体組織61及びリファレンス部材62に超音波Sを照射する(図16参照)。 Furthermore, the present inventors have also proposed an ultrasonic image inspection apparatus that displays an acoustic impedance image of a living tissue using a pulse excitation type ultrasonic microscope. In this ultrasonic image inspection apparatus, a reference member 62 is provided at a position that is the peripheral edge of the living tissue 61 within a range in which the ultrasonic wave S 0 is scanned, and ultrasonic waves are applied to the living tissue 61 and the reference member 62 through the glass substrate 63. S 0 is irradiated (see FIG. 16).

リファレンス部材62においてその表面と直交する角度で照射される超音波(入射波)Sと反射波Sとの間には次式(6)の関係が成り立つ。 The relationship of the following equation (6) is established between the ultrasonic wave (incident wave) S 0 and the reflected wave S r irradiated at an angle orthogonal to the surface of the reference member 62.

ただし、Zはガラス基板63の音響インピーダンスであり、Zはリファレンス部材62の音響インピーダンスである。 However, Z s is the acoustic impedance of the glass substrate 63, and Z r is the acoustic impedance of the reference member 62.

生体組織61においてその表面と直交する角度で照射される超音波Sと反射波Sとの間には次式(7)の関係が成り立つ。 The following relationship (7) between the ultrasonic S 0 and a reflected wave S t to be irradiated at an angle perpendicular to the surface in the body tissue 61 is established.

ただし、Zは生体組織61の音響インピーダンスである。 Here, Z t is the acoustic impedance of the living tissue 61.

従って、上記式(6),(7)から生体組織61の音響インピーダンスZは、次式(8)により求められる。 Therefore, the acoustic impedance Z t of the living tissue 61 is obtained by the following equation (8) from the above equations (6) and (7).

この超音波画像検査装置において、音響インピーダンスZを測定しながら超音波Sの照射点を二次元走査することにより、二次元の音響インピーダンス像が得られる。音響インピーダンスZも、組織の硬さに関連するパラメータであり、音響インピーダンス像によって生体組織61の性状を観察することができる。
特開2004−294189号公報 「医用超音波:パルス励起型超音波音速顕微鏡」(「超音波TECHNO」VOL.15 No.6(2003.11〜12)(101〜105頁)日本工業出版社発行)
In this ultrasonic image inspecting apparatus, by two-dimensionally scanning the irradiation point of the ultrasonic S 0 while measuring the acoustic impedance Z t, the acoustic impedance image of the two-dimensional can be obtained. The acoustic impedance Zt is also a parameter related to the hardness of the tissue, and the properties of the living tissue 61 can be observed from the acoustic impedance image.
JP 2004-294189 A “Medical Ultrasound: Pulse Excitation Ultrasonic Sonic Microscope” (“Ultrasonic TECHNO” VOL.15 No.6 (November 11-12, 2003) (101-105 pages), published by Nihon Kogyo Shuppansha)

ところで、音速Cや音響インピーダンスZは、生体組織の硬さに関連する音響パラメータであるが、体積弾性率などのような物理パラメータではないため、生体組織のより正確な物理特性を得ることはできない。同一の生体組織における同じ場所の音速Cと音響インピーダンスZとを取得することができれば、それらを用いてその場所の体積弾性率を求めることができ、その体積弾性率により生体組織の硬さ情報を正確に把握することが可能となる。しかし、従来技術では、組織音速Cを求める装置と音響インピーダンスZを求める装置とが別々に必要となるため、装置の設置スペースが増大したり、設備コストが嵩んだりするといった問題が生じる。また、生体組織をそれぞれの装置に設置して各画像を取得する必要があるため、生体組織を各装置間で移動させなければならない。さらに、観察場所の位置合わせも困難となるため、組織診断を迅速に行うこと困難となるといった問題も生じてしまう。 By the way, although the sound velocity C and the acoustic impedance Zt are acoustic parameters related to the hardness of the living tissue, they are not physical parameters such as the bulk modulus, so that it is possible to obtain more accurate physical characteristics of the living tissue. Can not. If it is possible to acquire the same sound velocity C and the acoustic impedance of the same location in a biological tissue Z t, them the bulk modulus of the place that can be determined using the hardness information of the living tissue by the bulk modulus Can be accurately grasped. However, in the prior art, since the apparatus for obtaining an apparatus and acoustic impedance Z t to determine the tissue sound velocity C is required separately, installation space or increase of the apparatus, a problem equipment cost is Dari piling up occurs. In addition, since it is necessary to install a living tissue in each device and acquire each image, the living tissue must be moved between the devices. Furthermore, since it is difficult to align the observation location, there is a problem that it is difficult to quickly perform tissue diagnosis.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検査物の音速及び音響インピーダンスを求め、それらを用いて被検査物の物理特性をより正確に把握することができる被検査物の測定方法、及び被検査物の測定装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to obtain the sound speed and acoustic impedance of an object to be inspected and to use them to more accurately grasp the physical characteristics of the object to be inspected. An object of the present invention is to provide an inspection object measuring method and an inspection object measuring apparatus.

請求項に記載の発明は、パルス励起型超音波顕微鏡を利用して、試料載置板上に載置された被検査物を超音波の反射波に基づいて測定する方法であって、前記試料載置板における被検査物の非載置面からの反射波を取得するステップと、前記被検査物からの反射波を取得するステップと、前記非載置面からの反射波を参照波形として前記被検査物からの反射波を補正するデコンボリューション処理を行うステップと、前記補正された反射波 用いて前記被検査物の表面の反射波と前記被検査物の裏面の反射波とを時間領域で分離するステップと、前記分離された前記被検査物の表面の反射波と前記被検査物の裏面の反射 波とをそれぞれ周波数領域で解析し、その解析結果から、前記被検査物の表面の反射波の 周波数とこれに対応する位相と、前記被検査物の裏面の反射波の周波数とこれに対応する 位相とを計算し、これらに基づいて音速を求めるステップと、前記非載置面からの反射波 と、前記試料載置板の音響インピーダンスと、媒質の音響インピーダンスとから、特定の 周波数での超音波の信号強度を求めるとともに、前記特定の周波数での超音波の信号強度 と、前記被検査物の表面の反射波と、水の音響インピーダンスとから、特定の周波数に対 応した音響インピーダンスを求めるステップとを含むことを特徴とする被検査物の測定方法をその要旨とする。The invention according to claim 1 is a method for measuring an object to be inspected placed on a sample placing plate based on a reflected wave of an ultrasonic wave using a pulse excitation type ultrasonic microscope, A step of acquiring a reflected wave from the non-mounting surface of the inspection object on the sample mounting plate, a step of acquiring a reflected wave from the inspection object, and a reflection wave from the non-mounting surface as a reference waveform Performing a deconvolution process for correcting a reflected wave from the object to be inspected, and using the corrected reflected wave , the reflected wave on the surface of the object to be inspected and the reflected wave on the back surface of the object to be inspected are timed. Separating in the region, and analyzing the separated reflected wave on the surface of the inspection object and the reflected wave on the back surface of the inspection object in the frequency domain, respectively. of the frequency of the reflected wave and the phase corresponding thereto The calculated and phase corresponding to the frequency of the reflected wave of the back surface of the object to be inspected, and determining the speed of sound on the basis of these, the reflected wave from the non-mounting surface, the acoustic of the sample mounting plate The ultrasonic signal intensity at a specific frequency is obtained from the impedance and the acoustic impedance of the medium , the ultrasonic signal intensity at the specific frequency, the reflected wave on the surface of the inspection object, and water from an acoustic impedance, the measurement method of the object, characterized in that it comprises the steps of obtaining an acoustic impedance that corresponds to a particular frequency and its gist.

前記被検査物で反射される反射波は、被検査物の表面での反射波及び裏面での反射波が干渉した波形となる。従って、請求項に記載の発明のように、試料載置板における被検査物の非載置面からの反射波を用いてデコンボリューション処理を行うことにより、被検査物からの反射波が補正され、その反射波から被検査物の表面での反射波及び裏面での反射波が時間領域で分離される。そして、分離された各反射波の位相に基づいて音速が求められ、反射波の信号強度に基づいて音響インピーダンスが求められる。これら音速及び音響インピーダンスを用いれば、各種の物理パラメータを求めることができるため、被検査物の物理特性を正確に把握することができる。The reflected wave reflected by the inspection object has a waveform in which the reflected wave on the surface of the inspection object and the reflected wave on the back surface interfere with each other. Therefore, as in the first aspect of the invention, the reflected wave from the inspection object is corrected by performing the deconvolution process using the reflected wave from the non-mounting surface of the inspection object on the sample mounting plate. Then, the reflected wave on the surface of the inspection object and the reflected wave on the back surface are separated from the reflected wave in the time domain. Then, the sound velocity is obtained based on the phase of each separated reflected wave, and the acoustic impedance is obtained based on the signal intensity of the reflected wave. If these sound velocities and acoustic impedances are used, various physical parameters can be obtained, so that the physical characteristics of the inspection object can be accurately grasped.

前記時間領域で分離した各反射波も異なる周波数成分を含むため、各反射波をそれぞれフーリエ変換することにより、信号強度及び位相スペクトルの周波数特性データを求めることができる。そして、位相スペクトルの周波数特性データにより得られる位相差に基づいて、被検査物の音速を求めることができる。また、強度スペクトルの周波数特性データにより得られる反射波の信号強度に基づいて音響インピーダンスを求めることができる。このようにすると、音速や音響インピーダンスなどの各種のパラメータの周波数依存性を得ることができるため、被検査物の物理特性をより正確に把握することができる。   Since each reflected wave separated in the time domain also includes different frequency components, the frequency characteristics data of the signal intensity and the phase spectrum can be obtained by subjecting each reflected wave to Fourier transform. Then, based on the phase difference obtained from the frequency characteristic data of the phase spectrum, the sound speed of the inspection object can be obtained. Further, the acoustic impedance can be obtained based on the signal intensity of the reflected wave obtained from the frequency characteristic data of the intensity spectrum. In this way, since the frequency dependence of various parameters such as sound speed and acoustic impedance can be obtained, the physical characteristics of the object to be inspected can be grasped more accurately.

請求項に記載の発明は、請求項において、前記音響インピーダンスを前記音速で除算することにより被検査物の密度を求めることをその要旨とする。The gist of the invention described in claim 2 is that, in claim 1 , the density of the inspection object is obtained by dividing the acoustic impedance by the speed of sound.

請求項に記載の発明は、請求項1または2において、前記音響インピーダンスと前記音速とを乗算することにより被検査物の体積弾性率を求めることをその要旨とする。The gist of the invention described in claim 3 is that, in claim 1 or 2 , the volume elastic modulus of the object to be inspected is obtained by multiplying the acoustic impedance by the sound velocity.

請求項や請求項に記載の発明のように、音響インピーダンスと音速を用いて、被検査物の密度や体積弾性率といった物理パラメータを求めることができるので、被検査物の物理特性をより正確に把握することができる。Since the physical parameters such as the density and the bulk modulus of the object to be inspected can be obtained using the acoustic impedance and the sound velocity as in the inventions of claims 2 and 3 , the physical characteristics of the object to be inspected can be further improved. Accurately grasp.

請求項に記載の発明は、パルス励起型超音波顕微鏡を利用して、試料載置板上に載置された被検査物を超音波の反射波に基づいて測定する測定装置であって、パルス励起されることによって超音波を被検査物に照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信する超音波振動子と、前記試料載置板における被検査物の非載置面からの反射波を参照波 形として、前記被検査物からの反射波を補正するデコンボリューション処理を行う処理手段と、前記処理手段により補正された反射波を用いて前記被検査物の表面の反射波と前記 被検査物の裏面の反射波とを時間領域で分離する波形分離手段と、前記波形分離手段により分離された前記被検査物の表面の反射波と前記被検査物の裏面の反射波とをそれぞれ周 波数領域で解析し、その解析結果から、前記被検査物の表面の反射波の周波数とこれに対 応する位相と、前記被検査物の裏面の反射波の周波数とこれに対応する位相とを計算し、 これらに基づいて音速を算出する音速算出手段と、前記非載置面からの反射波と、前記試 料載置板の音響インピーダンスと、媒質の音響インピーダンスとから、特定の周波数での 超音波の信号強度を求めるとともに、前記特定の周波数での超音波の信号強度と、前記被 検査物の表面の反射波と、水の音響インピーダンスとから、特定の周波数に対応した音響インピーダンスを算出する音響インピーダンス演算手段とを備えることを特徴とする被検査物の測定装置をその要旨とする。Invention of Claim 4 is a measuring device which measures the to-be-inspected object mounted on the sample mounting board based on the reflected wave of an ultrasonic wave using a pulse excitation type ultrasonic microscope, An ultrasonic wave is applied to the object to be inspected by pulse excitation, and an ultrasonic transducer that receives a reflected wave from the object to be inspected, and a non-mounting surface of the object to be inspected on the sample mounting plate reference waveform reflected waves, and processing means for deconvolution process of correcting the reflected waves from the object to be inspected, and the reflected wave on the surface of the inspection object by using the corrected reflected wave by said processing means a waveform separating means for separating the reflected wave of the back surface of the inspection object in the time domain, and a back surface of the reflection wave of the object to be inspected and the reflected wave of the separated surface of the inspection object by the waveform separation means each analyzed in the frequency domain, the analysis forming From the phase that corresponds to the frequency and this reflected wave on the surface of the object to be inspected, the calculated and the phase corresponding thereto and the frequency of the reflected wave of the back surface of the object to be inspected, the sound velocity on the basis of these and sound velocity calculation means for calculating, and the reflected waves from the non-mounting surface, the acoustic impedance of the specimen mounting plate, from an acoustic impedance of the medium, along with obtaining the ultrasound signal intensity at a particular frequency, Acoustic impedance calculation means for calculating an acoustic impedance corresponding to a specific frequency from the signal strength of the ultrasonic wave at the specific frequency, the reflected wave on the surface of the inspection object, and the acoustic impedance of water The gist of the measuring device for an inspection object characterized by

請求項に記載の発明によれば、超音波振動子がパルス励起されることによって超音波が被検査物に向けて照射され、超音波振動子により被検査物からの反射波が受信される。そして、処理手段により、試料載置板における被検査物の非載置面からの反射波を用いてデコンボリューション処理が行われて被検査物からの反射波が補正される。また、波形分離手段により、補正された反射波から被検査物の表面での反射波及び裏面での反射波が時間領域で分離される。さらに、音速算出手段により、各反射波の位相に基づいて被検査物の音速が算出され、音響インピーダンス演算手段により、各反射波の信号強度に基づいて被検査物の音響インピーダンスが算出される。そして、これら音速及び音響インピーダンスを用いれば、各種の物理パラメータを求めることができ、被検査物の物理特性をより正確に把握することができる。またこの場合、従来技術のように音速の測定装置と音響インピーダンスの測定装置とを別々に設ける必要がないので、測定装置の設置スペースを削減できるとともに、設備コストを抑えることができる。さらに、被検査物を移動させることなく、同一場所の音速や音響インピーダンスなどのパラメータを容易に取得できるため、被検査物の解析を迅速に行うことが可能となる。According to the fourth aspect of the present invention, the ultrasonic transducer is pulse-excited to irradiate the inspection object with the ultrasonic wave, and the ultrasonic transducer receives the reflected wave from the inspection object. . Then, the deconvolution processing is performed by the processing means using the reflected wave from the non-mounting surface of the inspection object on the sample mounting plate, and the reflected wave from the inspection object is corrected. In addition, the waveform separation means separates the reflected wave on the surface of the inspection object and the reflected wave on the back surface in the time domain from the corrected reflected wave. Further, the sound speed calculating means calculates the sound speed of the object to be inspected based on the phase of each reflected wave, and the acoustic impedance calculating means calculates the acoustic impedance of the object to be inspected based on the signal intensity of each reflected wave. By using these sound speeds and acoustic impedances, various physical parameters can be obtained, and the physical characteristics of the object to be inspected can be grasped more accurately. In this case, since it is not necessary to separately provide a sound velocity measuring device and an acoustic impedance measuring device as in the prior art, the installation space for the measuring device can be reduced and the equipment cost can be reduced. Furthermore, parameters such as sound speed and acoustic impedance at the same place can be easily obtained without moving the inspection object, so that the inspection object can be quickly analyzed.

以上詳述したように、請求項1〜に記載の発明によると、被検査物の音速及び音響インピーダンスを求め、それらを用いて被検査物の物理特性をより正確に把握することができる。As described above in detail, according to the inventions described in claims 1 to 4 , the sound speed and the acoustic impedance of the inspection object can be obtained, and the physical characteristics of the inspection object can be grasped more accurately using them.

以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図1は測定装置としての超音波画像検査装置を示す概略構成図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an ultrasonic image inspection apparatus as a measuring apparatus.

図1に示されるように、本実施の形態の超音波画像検査装置1は、パルス励起型超音波顕微鏡2と、A/Dボード3と、パーソナルコンピュータ(パソコン)4とを備える。   As shown in FIG. 1, the ultrasonic image inspection apparatus 1 according to the present embodiment includes a pulse excitation type ultrasonic microscope 2, an A / D board 3, and a personal computer (personal computer) 4.

超音波顕微鏡2には、パルス発生回路11と、送受波分離回路12と、受信回路13と、トランスデューサ14と、X−Yステージ15と、エンコーダ(ENC)16と、コントローラ17と、駆動モータ18X,18Yとが設けられている。   The ultrasonic microscope 2 includes a pulse generation circuit 11, a transmission / reception separation circuit 12, a reception circuit 13, a transducer 14, an XY stage 15, an encoder (ENC) 16, a controller 17, and a drive motor 18X. , 18Y.

トランスデューサ14は、酸化亜鉛の薄膜圧電素子14aとサファイアロッドの音響レンズ14bとからなり、パルス発生回路11で発生される励起パルスにより薄膜圧電素子14aが振動して所定周波数帯域の超音波が音響レンズ14bを通して出力される。この音響レンズ14bにおける超音波は円錐状に収束され、水などの媒質19を介して試料載置板としてのガラス基板20の表面で焦点を結ぶようになっている。なお、トランスデューサ14としては、口径1.2mm、焦点距離1.5mm、中心周波数80MHz、帯域幅50〜105MHz(−6dB)の仕様のものを用いている。   The transducer 14 includes a thin film piezoelectric element 14a made of zinc oxide and an acoustic lens 14b made of sapphire rod. The thin film piezoelectric element 14a vibrates by an excitation pulse generated by the pulse generation circuit 11, and ultrasonic waves in a predetermined frequency band are generated by the acoustic lens. 14b. The ultrasonic waves in the acoustic lens 14b are converged in a conical shape, and are focused on the surface of the glass substrate 20 as a sample mounting plate via a medium 19 such as water. As the transducer 14, a transducer having a diameter of 1.2 mm, a focal length of 1.5 mm, a center frequency of 80 MHz, and a bandwidth of 50 to 105 MHz (-6 dB) is used.

また、トランスデューサ14の下方に、二次元走査手段としてのX−Yステージ15が設けられ、そのステージ15上にはガラス基板20が固定されている。そして、そのガラス基板20の上面に、被検査物としての生体組織21が載置され、この生体組織21に対してその上方から超音波が照射される。なお、この生体組織21は、数μm程度(通常4μm〜10μm)の厚さにスライスされた凍結切片(生体組織切片)である。   Further, an XY stage 15 as a two-dimensional scanning unit is provided below the transducer 14, and a glass substrate 20 is fixed on the stage 15. A biological tissue 21 as an object to be inspected is placed on the upper surface of the glass substrate 20, and ultrasonic waves are applied to the biological tissue 21 from above. The living tissue 21 is a frozen section (living tissue section) sliced to a thickness of about several μm (usually 4 μm to 10 μm).

X−Yステージ15は、生体組織21を二次元的に動かすためのステージ15X,15Yと、それぞれのステージ15X,15Yを駆動するモータ18X,18Yとを備えている。このモータ18X,18Yとしては、ステッピングモータやリニアモータが使用される。   The XY stage 15 includes stages 15X and 15Y for moving the living tissue 21 two-dimensionally, and motors 18X and 18Y for driving the stages 15X and 15Y. Stepping motors and linear motors are used as the motors 18X and 18Y.

各モータ18X,18Yにはコントローラ17が接続されており、該コントローラ17の駆動信号に応答してモータ18X,18Yが駆動される。これらモータ18X,18Yの駆動により、Xステージ15Xを連続走査(連続送り)するとともに、Yステージ15Yを間欠送りとなるよう制御することで、X−Yステージ15の高速走査が可能となっている。   A controller 17 is connected to each of the motors 18X and 18Y, and the motors 18X and 18Y are driven in response to a drive signal of the controller 17. By driving these motors 18X and 18Y, the X stage 15X is continuously scanned (continuous feed) and the Y stage 15Y is controlled to be intermittently fed, so that the XY stage 15 can be scanned at high speed. .

また、本実施の形態においては、Xステージ15Xに対応してエンコーダ16が設けられ、エンコーダ16によりXステージ15Xの走査位置が検出される。具体的に、走査範囲を300×300個の測定点(ピクセル)に分割した場合、1回のX方向(水平方向)の走査が300分割される。そして、各測定点の位置がエンコーダ16によって検出され、パソコン4に取り込まれる。パソコン4はそのエンコーダ16の出力に同期して駆動制御信号を生成して、その駆動制御信号をコントローラ17に供給する。コントローラ17は、この駆動制御信号に基づいてモータ18Xを駆動する。また、コントローラ17は、エンコーダ16の出力信号に基づきX方向の1ラインの走査が終了した時点でモータ18Yを駆動して、Yステージ15YをY方向に1ピクセル分移動させる。   In the present embodiment, an encoder 16 is provided corresponding to the X stage 15X, and the encoder 16 detects the scanning position of the X stage 15X. Specifically, when the scan range is divided into 300 × 300 measurement points (pixels), one scan in the X direction (horizontal direction) is divided into 300. Then, the position of each measurement point is detected by the encoder 16 and taken into the personal computer 4. The personal computer 4 generates a drive control signal in synchronization with the output of the encoder 16 and supplies the drive control signal to the controller 17. The controller 17 drives the motor 18X based on this drive control signal. Further, the controller 17 drives the motor 18Y when the scanning of one line in the X direction is completed based on the output signal of the encoder 16, and moves the Y stage 15Y by one pixel in the Y direction.

さらに、コントローラ17は、駆動制御信号に同期してトリガ信号を生成してパルス発生回路11に供給する。これにより、パルス発生回路11において、そのトリガ信号に同期したタイミングで励起パルスが生成される。その励起パルスが送受波分離回路12を介してトランスデューサ14に供給されて該トランスデューサ14から超音波が照射される。   Further, the controller 17 generates a trigger signal in synchronization with the drive control signal and supplies it to the pulse generation circuit 11. As a result, the pulse generation circuit 11 generates an excitation pulse at a timing synchronized with the trigger signal. The excitation pulse is supplied to the transducer 14 via the transmission / reception wave separation circuit 12, and ultrasonic waves are emitted from the transducer 14.

図2は、トランスデューサ14側から見たX−Yステージ15の平面図である。図2に示されるように、Xステージ15Xによるx方向への往復走査とYステージによるy方向への走査とを行うことにより、ガラス基板20上の生体組織21に対して超音波が二次元的に走査される。   FIG. 2 is a plan view of the XY stage 15 as seen from the transducer 14 side. As shown in FIG. 2, by performing reciprocal scanning in the x direction by the X stage 15X and scanning in the y direction by the Y stage, ultrasonic waves are two-dimensionally applied to the living tissue 21 on the glass substrate 20. Scanned.

図3には、本実施の形態における超音波の走査範囲Rの一例を示している。すなわち、超音波の走査範囲Rは、生体組織21に加えてガラス基板20の表面が露出している部分(ガラス面20a)を含むように設定される。そして、走査範囲Rの左上の隅の位置から走査が開始され、矢印で示すように、X方向及びY方向に二次元的に走査が順次行われる。   FIG. 3 shows an example of the ultrasonic scanning range R in the present embodiment. That is, the ultrasonic scanning range R is set so as to include a portion (glass surface 20 a) where the surface of the glass substrate 20 is exposed in addition to the biological tissue 21. Then, scanning is started from the position of the upper left corner of the scanning range R, and scanning is sequentially performed two-dimensionally in the X direction and the Y direction as indicated by arrows.

図1に示すトランスデューサ14の薄膜圧電素子14aは、送受波兼用の超音波振動子であり、生体組織21で反射した超音波(反射波)を電気信号に変換する。そして、その反射波の信号は送受波分離回路12を介して受信回路13に供給される。受信回路13は、図示しない信号増幅回路を含み、反射波の信号を増幅してA/Dボード3の検波回路23に出力する。   The thin film piezoelectric element 14a of the transducer 14 shown in FIG. 1 is an ultrasonic transducer that is also used for transmitting and receiving waves, and converts ultrasonic waves (reflected waves) reflected by the living tissue 21 into electrical signals. The reflected wave signal is supplied to the receiving circuit 13 via the transmission / reception wave separation circuit 12. The reception circuit 13 includes a signal amplification circuit (not shown), amplifies the reflected wave signal, and outputs the amplified signal to the detection circuit 23 of the A / D board 3.

検波回路23は、超音波の反射波を検出するための回路であり、図示しないゲート回路を含む。本実施の形態の検波回路23は、トランスデューサ14で受信した反射波信号のなかからガラス面20aもしくは生体組織21の反射波信号を抽出する。超音波はトランスデューサ14とガラス面20aもしくは生体組織21との間で繰り返し反射されるものであるため、検波回路23は、最初に得られる反射波信号を抽出するよう構成されている。そして、検波回路23で抽出された反射波信号はA/D変換回路24に入力されて、A/D変換された後、パソコン4に転送される。   The detection circuit 23 is a circuit for detecting a reflected wave of an ultrasonic wave and includes a gate circuit (not shown). The detection circuit 23 of the present embodiment extracts the reflected wave signal of the glass surface 20 a or the living tissue 21 from the reflected wave signal received by the transducer 14. Since the ultrasonic wave is repeatedly reflected between the transducer 14 and the glass surface 20a or the living tissue 21, the detection circuit 23 is configured to extract a reflected wave signal obtained first. Then, the reflected wave signal extracted by the detection circuit 23 is input to the A / D conversion circuit 24, subjected to A / D conversion, and then transferred to the personal computer 4.

パソコン4は、CPU31、インターフェース(I/F)32,33、メモリ34、記憶装置35、入力装置36、及び表示装置37を備え、それらはバス38を介して相互に接続されている。   The personal computer 4 includes a CPU 31, interfaces (I / F) 32 and 33, a memory 34, a storage device 35, an input device 36, and a display device 37, which are connected to each other via a bus 38.

CPU31は、メモリ34を利用して制御プログラムを実行し、装置全体を統括的に制御する。制御プログラムとしては、X−Yステージ15による二次元走査を制御するためのプログラム、音速や音響インピーダンスといった各種のパラメータを算出するためのプログラムなどを含む。   The CPU 31 executes a control program using the memory 34 and controls the entire apparatus in an integrated manner. The control program includes a program for controlling two-dimensional scanning by the XY stage 15, a program for calculating various parameters such as sound speed and acoustic impedance, and the like.

インターフェース32は、A/Dボード3からの転送データ(A/D変換後の反射波信号など)を取り込むための通信ポート(例えば、USBポート)であり、インターフェース33は、コントローラ17への駆動制御信号を出力したりエンコーダ16の出力信号を取り込むための入出力ポートである。   The interface 32 is a communication port (for example, a USB port) for taking in transfer data (such as a reflected wave signal after A / D conversion) from the A / D board 3, and the interface 33 is a drive control to the controller 17. This is an input / output port for outputting a signal and capturing an output signal of the encoder 16.

表示装置37は、例えば、LCDやCRTなどのカラーディスプレイであり、生体組織21の画像や、各種設定の入力画面を表示するために用いられる。入力装置36は、キーボードやマウス装置などであり、ユーザからの要求や指示、パラメータの入力に用いられる。   The display device 37 is, for example, a color display such as an LCD or CRT, and is used to display an image of the living tissue 21 and an input screen for various settings. The input device 36 is a keyboard, a mouse device, or the like, and is used for inputting requests, instructions, and parameters from the user.

記憶装置35は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などであり、その記憶装置35には制御プログラム及び各種のデータが記憶されている。CPU31は、入力装置36による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置35からメモリ34へ転送し、それを逐次実行する。なお、CPU31が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置35にインストールして利用する。   The storage device 35 is a magnetic disk device or an optical disk device, and the storage device 35 stores a control program and various data. The CPU 31 transfers programs and data from the storage device 35 to the memory 34 in accordance with instructions from the input device 36, and executes them sequentially. Note that the program executed by the CPU 31 may be a program stored in a storage medium such as a memory card, a flexible disk, or an optical disk, or a program downloaded via a communication medium. To do.

次に、本実施の形態の超音波画像検査装置1において、生体組織21の厚さ、音速、音響インピーダンスなどの各種のパラメータを算出するための方法について説明する。   Next, a method for calculating various parameters such as the thickness, sound speed, acoustic impedance, etc. of the living tissue 21 in the ultrasonic image inspection apparatus 1 of the present embodiment will be described.

先ず、図4に示すように、ガラス基板20の表面(ガラス面)20aに超音波Sを照射し、そのガラス面20aでの反射波Srefを取得する。その後、生体組織21の表面に超音波Sを照射し、生体組織21からの反射波Sを取得する。この生体組織21からの反射波Sは、組織表面の反射波Sfrontと組織裏面の反射波Srearとを含んだ合成波として取得される。そして、ガラス面20aでの反射波Srefを参照波形としてデコンボリューション処理を行うことにより、生体組織21での反射波Sを補正して組織表面の反射波Sfrontと組織裏面の反射波Srearとを分離する。 First, as shown in FIG. 4, on the surface (glass surface) 20a of the glass substrate 20 is irradiated with ultrasonic waves S o, to obtain a reflected wave S ref at the glass surface 20a. Thereafter, the surface of the body tissue 21 is irradiated with ultrasonic waves S o, to obtain a reflected wave S t from the living tissue 21. The reflected wave S t from the living tissue 21 is obtained as a composite wave including reflected wave S rear of the tissue back surface reflected wave S front of the tissue surface. By performing the deconvolution processing as a reference waveform reflected wave S ref in the glass surface 20a, the reflected wave of the correction to the tissue surface reflected wave S t of the living tissue 21 S front the tissue back surface reflected wave S Separate from rear .

なお、このデコンボリューション処理では、各反射波Sref,Sをそれぞれフーリエ変換し、フーリエ変換後の反射波Sの周波数成分を反射波Srefの周波数成分で除算し、さらに、その算出結果を逆フーリエ変換する。これにより、補正した反射波Sのデータが得られる。 In this deconvolution process, the reflected wave S ref, the S t Fourier transform respectively, by dividing the frequency components of reflected wave S t after the Fourier transform at the frequency components of reflected wave S ref, further result of the calculation Is inverse Fourier transformed. Thus, the data of corrected reflected wave S t is obtained.

図5は、デコンボリューション処理前のガラス面20aの反射波Srefと生体組織21の反射波Sとを示している。図6は、デコンボリューション処理後におけるガラス面の反射波Srefと生体組織21の反射波Sとを示している。 Figure 5 illustrates a reflective wave S t of the reflected wave S ref and the biological tissue 21 of deconvolution Pretreatment of the glass surface 20a. Figure 6 shows the reflected wave S t of the reflected wave S ref and the biological tissue 21 of the glass surface after deconvolution processing.

図5及び図6に示されるように、デコンボリューション処理により補正された生体組織21の反射波Sは、補正前の波形に比べて生体組織21の表面及び裏面での反射が分離可能な波形となる。本実施の形態では、このデコンボリューション処理によって補正された反射波Sに対して窓関数をかけることにより、組織表面での反射波Sfrontと組織裏面での反射波Srearとを時間領域で分離する。 As shown in FIGS. 5 and 6, the de reflected wave S t of the convolution processing biological tissue 21, which is corrected by the correction before reflections separable waveform at the surface and the back surface of the body tissue 21 as compared to the waveform It becomes. In this embodiment, by applying a window function to this deconvolution process by the corrected reflected wave S t, and a reflected wave S rear at the tissue back surface and the reflected wave S front at the tissue surface in the time domain To separate.

このように分離した各反射波Sfront,Srearも、超音波Sと同様に異なる周波数成分を含む。従って、各反射波Sfront,Srearのデータをそれぞれフーリエ変換することで各反射波Sfront,Srearの強度及び位相スペクトルの周波数特性データ(図7及び図8参照)を求めることができる。なお、これら周波数特性データは、ガラス面20aでの反射波Srefを基準としたデータである。 This separation was reflected waves S front was, S rear also contain different frequency components in the same manner as ultrasonic S o. Therefore, it is possible to obtain the reflected waves S front, the reflected wave by each Fourier transform data of S rear S front, the frequency characteristic data of the intensity and phase spectra of the S rear (see FIGS. 7 and 8). These frequency characteristic data are data based on the reflected wave S ref on the glass surface 20a.

ここで、組織表面での反射波Sfrontの位相φfrontは次式で表される。 Here, the phase φ front of the reflected wave S front on the tissue surface is expressed by the following equation.

また、組織裏面での反射波Srearの位相φrearは次式で表される。 Further, the phase φ rear of the reflected wave S rear on the tissue back surface is expressed by the following equation.

ただし、fは周波数、dは組織の厚さ、Cは水の音速、Cは組織の音速である。 Where f is the frequency, d is the thickness of the tissue, C 0 is the speed of sound of water, and C is the speed of sound of the tissue.

従って、上記式(9)から組織の厚さdは次式により求められる。   Therefore, the thickness d of the structure is obtained from the following equation from the above equation (9).

また、上記式(10)から組織の音速Cは次式により求められる。   Further, from the above equation (10), the sound velocity C of the tissue is obtained by the following equation.

このように、周波数fとそれに応じた位相φfront,φrearを上記式(11)及び式(12)に代入することにより、各周波数fに対応した組織音速Cを求めることができる。 As described above, the tissue sound speed C corresponding to each frequency f can be obtained by substituting the frequency f and the phases φ front and φ rear according to the frequency f into the above equations (11) and (12).

また、ガラス面20aでの反射波Sref、組織表面での反射波Sfront、組織裏面での反射波Srearはそれぞれ以下の式で表される。 Further, the reflected wave S ref on the glass surface 20a, the reflected wave S front on the tissue surface, and the reflected wave S rear on the tissue back surface are each expressed by the following equations.

ただし、Zsはガラス基板20の音響インピーダンス、Zwは水の音響インピーダンス、Zは生体組織21の音響インピーダンス、αwは水の減衰定数、αは生体組織21の減衰定数である。 However, Z s is the acoustic impedance of the glass substrate 20, Z w is the acoustic impedance of water, Z t is the acoustic impedance of the biological tissue 21, α w is the attenuation constant of water, and α t is the attenuation constant of the biological tissue 21.

測定条件における水の減衰定数αwの影響は極めて少ないため、入射される超音波Sは、上記式(13)を用いて次式のように簡素化できる。 Since the influence of the water attenuation constant α w on the measurement conditions is extremely small, the incident ultrasonic wave S 0 can be simplified as the following equation using the above equation (13).

従って、所定の周波数fでの超音波Sの信号強度は、ガラス面20aでの反射波Srefとガラス基板20の音響インピーダンスZsと水の音響インピーダンスZwとを用いて求めることができる。 Accordingly, the signal intensity of the ultrasonic wave S 0 at the predetermined frequency f can be obtained using the reflected wave S ref on the glass surface 20a, the acoustic impedance Z s of the glass substrate 20, and the acoustic impedance Z w of water. .

また、生体組織21の音響インピーダンスZtは、上記式(14)を用いて次式のように表される。   Further, the acoustic impedance Zt of the living tissue 21 is expressed by the following equation using the above equation (14).

従って、所定の周波数fでの音響インピーダンスZは、その周波数fにおける超音波Sの信号強度と組織表面での反射波Sfrontの信号強度とを用いて求めることができる。なおここで、組織表面での反射波Sfrontは、図7に示す強度スペクトルの周波数特性データを用いる。 Therefore, the acoustic impedance Z t at the predetermined frequency f can be obtained using the signal intensity of the ultrasonic wave S 0 and the signal intensity of the reflected wave S front on the tissue surface at the frequency f. Here, the frequency characteristic data of the intensity spectrum shown in FIG. 7 is used for the reflected wave Sfront on the tissue surface.

また、上記のように算出した生体組織21の音響インピーダンスZと音速Cとを用いて、次式のように密度ρや体積弾性率Kを求める。 Further, using the acoustic impedance Zt and the sound velocity C of the living tissue 21 calculated as described above, the density ρ and the bulk modulus K are obtained as follows.

すなわち、音響インピーダンスZを音速Cで除算することにより生体組織21の密度ρを求め、音響インピーダンスZと音速Cとを乗算することにより生体組織21の体積弾性率Kを求める。 That is, determine the density ρ of the living tissue 21 by dividing the acoustic impedance Z t at the speed of sound C, obtaining the bulk modulus K of the living tissue 21 by multiplying the acoustic impedance Z t and sonic C.

さらに、生体組織21の減衰定数αは、次式のように表される。 Furthermore, the attenuation constant α t of the living tissue 21 is expressed as the following equation.

従って、生体組織21の減衰定数αは、組織の厚さdとガラス面20aでの反射波Sref及び組織裏面での反射波Srearの信号強度とを用いて求められる。なお、減衰定数αは、式(16)で求めた超音波S0の信号強度や式(17)で求めた音響インピーダンスZなどに基づいて算出してもよい。 Thus, the attenuation constant alpha t of the living tissue 21 is determined using the signal strength of the reflected wave S rear of a reflective wave S ref and tissue rear surface at the tissue thickness d and the glass surface 20a. Note that the attenuation constant α t may be calculated based on the signal intensity of the ultrasonic wave S0 obtained by Expression (16), the acoustic impedance Z t obtained by Expression (17), and the like.

次に、本実施の形態において、生体組織21の画像を生成するためにCPU31が実行する処理例について、図9のフローチャートを用いて説明する。   Next, a processing example executed by the CPU 31 to generate an image of the living tissue 21 in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず、CPU31は、制御信号を出力することでコントローラ17によってモータ18X,18Yを駆動し、超音波の照射点がガラス面20a上に位置するようにX−Yステージ15を移動する。またこのとき、励起パルスがトランスデューサ14に供給されると、トランスデューサ14から超音波が照射され、反射波の電気信号が検波回路23で抽出される。そして、CPU31は、A/D変換回路24で変換されたデジタルデータをインターフェース32を介して取り込み、そのデータをガラス面20aでの反射波のデータとしてメモリ34に記憶する(ステップ100)。   First, the CPU 31 drives the motors 18X and 18Y by the controller 17 by outputting a control signal, and moves the XY stage 15 so that the ultrasonic wave irradiation point is located on the glass surface 20a. At this time, when an excitation pulse is supplied to the transducer 14, an ultrasonic wave is emitted from the transducer 14, and an electric signal of a reflected wave is extracted by the detection circuit 23. Then, the CPU 31 takes in the digital data converted by the A / D conversion circuit 24 via the interface 32, and stores the data in the memory 34 as data of a reflected wave on the glass surface 20a (step 100).

次に、CPU31は、制御信号を出力することでコントローラ17によってモータ18X,18Yを駆動し、X−Yステージ15による二次元走査を開始させる。このとき、CPU31は、エンコーダ16の出力に基づいて測定点の座標データを取得する(ステップ110)。ここで、励起パルスがトランスデューサ14に供給されると、トランスデューサ14から超音波が照射され、反射波の電気信号が検波回路23で抽出される。そして、CPU31は、A/D変換回路24で変換されたデジタルデータをインターフェース32を介して取り込み、そのデータを各測定点での反射波のデータとして座標データに関連付けてメモリ34に記憶する(ステップ120)。   Next, the CPU 31 drives the motors 18X and 18Y by the controller 17 by outputting a control signal, and starts two-dimensional scanning by the XY stage 15. At this time, the CPU 31 acquires coordinate data of the measurement point based on the output of the encoder 16 (step 110). Here, when an excitation pulse is supplied to the transducer 14, ultrasonic waves are emitted from the transducer 14, and an electric signal of a reflected wave is extracted by the detection circuit 23. Then, the CPU 31 takes in the digital data converted by the A / D conversion circuit 24 through the interface 32, and stores the data in the memory 34 in association with the coordinate data as reflected wave data at each measurement point (step). 120).

その後、処理手段としてのCPU31は、ガラス面20aからの反射波のデータを用いてデコンボリューション処理を行う(ステップ130)。図10には、そのデコンボリューション処理の具体例を示している。   Thereafter, the CPU 31 as the processing means performs a deconvolution process using the data of the reflected wave from the glass surface 20a (step 130). FIG. 10 shows a specific example of the deconvolution process.

すなわち、第1のフーリエ変換手段としてのCPU31は、ガラス面20aからの反射波Srefのデータをフーリエ変換する(ステップ131)。次に、第2のフーリエ変換手段としてのCPU31は、生体組織21における測定点での反射波Sのデータをフーリエ変換する(ステップ132)。そして、除算手段としてのCPU31は、フーリエ変換後の反射波Sの周波数成分を反射波Srefの周波数成分で除算する(ステップ133)。その後、逆フーリエ変換手段としてのCPU31は、その除算結果を逆フーリエ変換することで補正された反射波S(図6参照)のデータを得る(ステップ134)。この処理の終了後、CPU31は、図9に示すステップ140に移行する。 That is, the CPU 31 as the first Fourier transform means performs Fourier transform on the data of the reflected wave S ref from the glass surface 20a (step 131). Then, CPU 31 as a second Fourier transform means, the data of the reflected wave S t at the measuring points in the biological tissue 21 to Fourier transform (step 132). Then, CPU 31 of the dividing means divides the frequency components of reflected wave S t after the Fourier transform in the frequency component of the reflected wave S ref (step 133). Thereafter, the CPU 31 as the inverse Fourier transform means obtains the data of the reflected wave St (see FIG. 6) corrected by performing the inverse Fourier transform on the division result (step 134). After the end of this process, the CPU 31 proceeds to step 140 shown in FIG.

ステップ140において、波形分離手段としてのCPU31は、所定の窓関数を用いて、補正された反射波Sから組織表面での反射波Sfrontと組織裏面での反射波Srearとを時間領域で分離する。次いで、CPU31は、分離した各反射波Sfront,Srearのデータをそれぞれフーリエ変換して各反射波Sfront,Srearの位相スペクトルの周波数特性データを求める。そして、音速算出手段としてのCPU31は、そのデータを用いて、上記式(11)及び式(12)に対応した演算を行うことで、測定点での生体組織21の厚さd及び音速Cを周波数毎に算出し、それら算出値を各測定点の座標データに関連付けてメモリ34に記憶する(ステップ150)。 In step 140, CPU 31 of the waveform separation means, using a predetermined window function, and a reflected wave S rear from the corrected reflected wave S t in the reflected wave S front and tissue rear surface at the tissue surface in the time domain To separate. Next, the CPU 31 performs Fourier transform on the separated data of the reflected waves Sfront and Srear , respectively, and obtains frequency characteristic data of the phase spectrum of the reflected waves Sfront and Srear . And CPU31 as a sound speed calculation means performs the calculation corresponding to the said Formula (11) and Formula (12) using the data, The thickness d and the sound speed C of the biological tissue 21 in a measurement point are obtained. Calculation is performed for each frequency, and the calculated values are stored in the memory 34 in association with the coordinate data of each measurement point (step 150).

その後、音響インピーダンス算出手段としてのCPU31は、上記式(16)及び式(17)に対応した演算を行うことで、測定点での生体組織21の音響インピーダンスZを周波数毎に算出し、それら算出値を各測定点の座標データに関連付けてメモリ34に記憶する。さらに、算出した音速Cや音響インピーダンスZなどを用い、上記式(18)、式(19)、式(20)に対応した演算を行うことで、密度ρ、体積弾性率K、減衰定数αなどのパラメータを周波数毎に算出し、それら算出値を各測定点の座標データに関連付けてメモリ34に記憶する(ステップ160)。 Thereafter, the CPU 31 as the acoustic impedance calculation means calculates the acoustic impedance Z t of the living tissue 21 at the measurement point for each frequency by performing an operation corresponding to the above equations (16) and (17). The calculated value is stored in the memory 34 in association with the coordinate data of each measurement point. Further, by using the calculated sound velocity C, acoustic impedance Zt, and the like, and performing calculations corresponding to the above formulas (18), (19), and (20), the density ρ, the bulk modulus K, the damping constant α Parameters such as t are calculated for each frequency, and the calculated values are stored in the memory 34 in association with the coordinate data of each measurement point (step 160).

CPU31は、全ての測定点での処理が終了し、1画面分の測定データが取得されたか否かを判断する(ステップ170)。ここで、全データが取得されていない場合、CPU31は、ステップ100に戻って、ステップ100〜170の処理を繰り返し実行し、全データが取得された場合には、画像表示処理を実行する(ステップ180)。   The CPU 31 determines whether or not the processing at all measurement points has been completed and measurement data for one screen has been acquired (step 170). Here, when all the data has not been acquired, the CPU 31 returns to step 100 and repeatedly executes the processing of steps 100 to 170, and when all the data has been acquired, executes the image display processing (step S1). 180).

図11には、その画像表示処理の具体例を示している。
先ず、CPU31は、所定のデータを表示装置37に送信し、設定画面を表示させる(ステップ181)。この設定画面には、例えば、表示すべき画像の種類(音速像、インピーダンス像、密度像などのいずれかの画像)を選択するためのチェックボックスや周波数を指定するためのテキストボックスが表示されている。そして、ユーザにより入力装置36が操作されて、チェックボックスにて画像の種類が選択され、テキストボックスに所定の周波数が入力される。ここで、例えば、音速像が選択された場合、画像生成手段としてのCPU31は、入力された周波数に対応する1画面分の音速Cのデータをメモリ34から順次読み出して、その音速Cのデータに基づいて音速像を生成するための画像処理を行う(ステップ182)。すなわち、CPU31は、音速Cを用いてカラー変調処理を行い、音速Cの大きさに応じた画像データを生成する。そして、CPU31は、それら画像データを表示装置37に転送することにより、図12に示すような音速像39を表示させる(ステップ183)。このように、CPU31は、ユーザが指定した周波数の音速像39を表示装置37に表示した後に本処理を終了する。
FIG. 11 shows a specific example of the image display process.
First, the CPU 31 transmits predetermined data to the display device 37 to display a setting screen (step 181). On this setting screen, for example, a check box for selecting the type of image to be displayed (one image such as a sound velocity image, an impedance image, a density image) and a text box for specifying a frequency are displayed. Yes. Then, the input device 36 is operated by the user, the type of image is selected by the check box, and a predetermined frequency is input to the text box. Here, for example, when a sound speed image is selected, the CPU 31 as the image generation means sequentially reads out the sound speed C data for one screen corresponding to the input frequency from the memory 34 and converts it into the sound speed C data. Based on this, image processing for generating a sound velocity image is performed (step 182). That is, the CPU 31 performs color modulation processing using the sound speed C and generates image data corresponding to the magnitude of the sound speed C. Then, the CPU 31 displays the sound velocity image 39 as shown in FIG. 12 by transferring the image data to the display device 37 (step 183). In this way, the CPU 31 ends the present process after displaying the sound velocity image 39 of the frequency designated by the user on the display device 37.

また、本実施の形態では、ステップ181で表示される設定画面において、音響インピーダンスZや密度ρの画像が選択される場合、図13に示すような音響インピーダンス像40や図14に示すような密度像41などが表示装置37に表示される。さらに、設定画面において複数種類の画像が選択された場合には、複数の画像が表示装置37に並べて表示される。なお、図12〜図14に示す画像(音速像39、音響インピーダンス像40、密度像41)では、生体組織21におけるパラメータ値の違いを色の濃淡で示しているが、実際には、パラメータ値に応じて色分けされたカラー画像として表示される。 Further, in this embodiment, when an image of acoustic impedance Zt or density ρ is selected on the setting screen displayed in step 181, an acoustic impedance image 40 as shown in FIG. 13 or as shown in FIG. A density image 41 or the like is displayed on the display device 37. Further, when a plurality of types of images are selected on the setting screen, the plurality of images are displayed side by side on the display device 37. In the images shown in FIGS. 12 to 14 (the sound velocity image 39, the acoustic impedance image 40, and the density image 41), the difference in the parameter values in the biological tissue 21 is indicated by the shading of the color. Are displayed as color images that are color-coded according to the color.

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)本実施の形態超音波画像検査装置1では、生体組織21の音速Cや音響インピーダンスZを測定することができ、さらに、音速Cや音響インピーダンスZtを用いることで、密度ρ、体積弾性率K、減衰定数αなどの各種パラメータを求めることができる。また、本実施の形態では、音速Cや音響インピーダンスZなどの各種のパラメータの周波数依存性に関する情報を得ることができる。従って、これらパラメータによって生体組織21の物理特性をより正確に判定することが可能となる。具体的には、例えば、体積弾性率Kは、生体組織21の硬さを示す物理パラメータであるので、体積弾性率Kによって生体組織21の硬さ情報を正確に得ることができる。また、低周波数での減衰定数αは、生体組織21の粘性に関連する音響パラメータであるので、その減衰定数αによって、生体組織21の粘り度合いを判定することができる。 (1) In the ultrasonic image inspecting apparatus 1 of the present embodiment, it is possible to measure the sound velocity C and the acoustic impedance Z t of the living tissue 21, further, by using the sound velocity C and the acoustic impedance Zt, density [rho, volume Various parameters such as the elastic modulus K and the damping constant α t can be obtained. Further, in the present embodiment, it is possible to obtain information on the frequency dependence of the various parameters, such as sound velocity C and the acoustic impedance Z t. Therefore, the physical characteristics of the living tissue 21 can be determined more accurately by these parameters. Specifically, for example, since the bulk modulus K is a physical parameter indicating the hardness of the living tissue 21, the hardness information of the living tissue 21 can be accurately obtained by the bulk modulus K. Moreover, since the attenuation constant α t at a low frequency is an acoustic parameter related to the viscosity of the living tissue 21, the degree of stickiness of the living tissue 21 can be determined by the attenuation constant α t .

(2)本実施の形態の超音波画像検査装置1では、従来技術のように音速Cの測定装置と音響インピーダンスZの測定装置とを別々に設ける必要がないので、設置スペースを削減できるとともに、設備コストを抑えることができる。さらに、生体組織21を移動させることなく、同一場所の音速Cや音響インピーダンスZなどを容易に取得できるため、生体組織21の解析を迅速に行うことが可能となる。 (2) In the ultrasonic image inspecting apparatus 1 of this embodiment, it is not necessary to separately provide a measuring device of the sound velocity C of the measuring device and the acoustic impedance Z t as in the prior art, it is possible to reduce the installation space , Equipment costs can be reduced. Furthermore, since the sound speed C, acoustic impedance Zt, etc. of the same place can be easily acquired without moving the biological tissue 21, it is possible to quickly analyze the biological tissue 21.

(3)本実施の形態の超音波画像検査装置1では、X−Yステージ15により超音波の照射点を二次元的に走査することで、生体組織21における複数点での音速Cや音響インピーダンスZなどのパラメータを求めることができる。そして、それらパラメータを用いて画像処理を行うことにより、生体組織21の画像を生成することができる。特に、本実施の形態では、音速像39や音響インピーダンス像40といった音響像以外に、物理パラメータである密度ρや体積弾性率Kに応じた画像を表示させることができるため、音響像で見ることができない構造を確認することが可能となる。 (3) In the ultrasonic image inspection apparatus 1 of the present embodiment, the ultrasonic irradiation point is scanned two-dimensionally by the XY stage 15, so that the sound velocity C and acoustic impedance at a plurality of points in the biological tissue 21 are obtained. it can be calculated parameters such as Z t. An image of the living tissue 21 can be generated by performing image processing using these parameters. In particular, in the present embodiment, in addition to the acoustic image such as the sound velocity image 39 and the acoustic impedance image 40, an image according to the density ρ and the bulk modulus K, which are physical parameters, can be displayed. It becomes possible to confirm the structure that cannot be.

(4)本実施の形態の超音波画像検査装置1では、音速像39や音響インピーダンス像40などの複数種類の画像を表示装置37に表示させることができるため、各画像に基づいてそれらの相関性を検討することができる。   (4) Since the ultrasonic image inspection apparatus 1 according to the present embodiment can display a plurality of types of images such as the sound velocity image 39 and the acoustic impedance image 40 on the display device 37, the correlation between them is based on each image. Sex can be examined.

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。   In addition, you may change embodiment of this invention as follows.

・上記実施の形態では、デコンボリューション処理により反射波を補正し、その反射波から分離した各反射波Sfront,Srearの位相φfront,φrearに基づいて、生体組織21の厚さd及び音速Cを求めるようにしたが、これに限定されるものではない。従来技術のように、生体組織からの反射波をフーリエ変換してガラス面からの反射波と比較することにより、強度及び位相スペクトルの周波数特性データを求め、強度スペクトルの極小点または極大点における周波数とその周波数における位相とに基づいて生体組織の厚さd及び音速Cを求めてもよい。勿論、厚さdや音速Cと音響インピーダンスZと別々の測定装置で測定し、それらに基づいて密度ρ、体積弾性率Kなどの物理パラメータを求めるようにしてもよい。ただし、上記実施の形態の超音波画像検査装置1のように、音速Cや音響インピーダンスZを同じ装置で測定し、それらに基づいて各種のパラメータを求めるように構成すると、生体組織21の物理特性をより迅速に把握することができる。 In the above embodiment, the thickness d and the thickness d of the living tissue 21 are corrected based on the phases φ front and φ rear of the reflected waves S front and S rear separated from the reflected wave by correcting the reflected wave by the deconvolution process. Although the sound velocity C is obtained, the present invention is not limited to this. As in the prior art, the frequency characteristics data of intensity and phase spectrum is obtained by Fourier transforming the reflected wave from the living tissue and comparing it with the reflected wave from the glass surface, and the frequency at the minimum or maximum point of the intensity spectrum. And the thickness d and sound velocity C of the living tissue may be obtained based on the phase at that frequency. Of course, determined in a separate measuring device and the thickness d and the sound velocity C and the acoustic impedance Z t, the density ρ based on them may be obtained physical parameters, such as bulk modulus K. However, when the sound velocity C and the acoustic impedance Zt are measured by the same device and various parameters are obtained based on the measured sound velocity C and the acoustic impedance Zt as in the ultrasonic image inspection device 1 of the above-described embodiment, The characteristics can be grasped more quickly.

・上記実施の形態では、生体組織21に超音波Sを照射して音速Cや音響インピーダンスZなどのパラメータを測定した後に、設定画面を表示させて画像の種類や周波数を指定するものであったが、これに限定するものではない。例えば、超音波を照射して音速Cを測定する前(図9のステップ100の処理前)に、設定画面を表示させて画像の種類や周波数を指定するように構成してもよい。このようにすると、指定された周波数でのパラメータを求めそれに対応した画像データを生成すればよいので、使用するメモリ34の容量やCPU31の処理負荷を抑えることができる。 In the above embodiment, after measuring the parameters such as the sound velocity C and the acoustic impedance Z t to the living tissue 21 by irradiating ultrasonic wave S o, to display the setting screen used to specify the type and frequency of the image However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration screen may be displayed to designate the type and frequency of an image before measuring the sound velocity C by irradiating ultrasonic waves (before the processing of Step 100 in FIG. 9). In this way, it is only necessary to obtain parameters corresponding to the designated frequency and generate image data corresponding thereto, so that the capacity of the memory 34 to be used and the processing load on the CPU 31 can be suppressed.

・上記実施の形態では、X−Yステージ15を駆動することにより、超音波の照射点を二次元的に走査する構成を採用したが、超音波トランスデューサ14側に二次元走査手段を設けてもよい。   In the above embodiment, the XY stage 15 is driven to scan the ultrasonic irradiation point two-dimensionally. However, a two-dimensional scanning unit may be provided on the ultrasonic transducer 14 side. Good.

・上記実施の形態では、被検査物としての生体組織21の各種パラメータを測定するものであったが、それ以外に、例えば樹脂表面などのパラメータを測定してもよい。   In the above embodiment, various parameters of the living tissue 21 as the object to be inspected are measured, but other parameters such as a resin surface may be measured.

・上記実施の形態では、音速像39、音響インピーダンス像40、密度像41などの複数の画像を表示装置37に並べて表示するようにしたが、複数の画像を重ね合わせて表示してもよい。なおこの場合、各パラメータに応じた画像データ同士を重ね合わせて重合像データを生成し、その重合像データに基づいて表示装置37に画像(重合像)を表示する。ここで、例えば、音速像39と音響インピーダンス像40とを重ね合わせることで、体積弾性率Kに応じた画像を生成することが可能であり、その画像を用いて生体組織21の物理特性をより正確に把握することが可能となる。   In the above embodiment, a plurality of images such as the sound velocity image 39, the acoustic impedance image 40, and the density image 41 are displayed side by side on the display device 37. However, a plurality of images may be displayed in a superimposed manner. In this case, superimposed image data is generated by superimposing the image data corresponding to each parameter, and an image (superimposed image) is displayed on the display device 37 based on the superimposed image data. Here, for example, by superimposing the sound velocity image 39 and the acoustic impedance image 40, it is possible to generate an image according to the bulk modulus K, and the physical characteristics of the living tissue 21 can be further improved using the image. It becomes possible to grasp accurately.

・上記実施の形態において、パソコン4を用いて超音波画像検査装置1を構成したが、それ以外にワークステーションなどのコンピュータを用いてもよい。また、音速像39、音響インピーダンス像40、密度像41などの画像を表示するための表示装置37は、パソコン4に一体的に設けられるものであったが、パソコン4と別体で設けてもよい。   In the above embodiment, the ultrasonic image inspection apparatus 1 is configured using the personal computer 4, but a computer such as a workstation may be used instead. Further, the display device 37 for displaying images such as the sound velocity image 39, the acoustic impedance image 40, and the density image 41 is provided integrally with the personal computer 4, but may be provided separately from the personal computer 4. Good.

・上記実施の形態の超音波画像検査装置1では、カラー変調による画像を得るものであったが、それ以外に輝度変調した画像として可視化してもよい。   In the ultrasonic image inspection apparatus 1 according to the above-described embodiment, an image obtained by color modulation is obtained. However, it may be visualized as a luminance-modulated image.

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。   Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.

(1)請求項2において、前記分離された各反射波をそれぞれフーリエ変換することで、位相スペクトルの周波数特性データを求め、そのデータにより得られる位相差に基づいて、前記被検査物の厚さ及び音速を求めることを特徴とする被検査物の測定方法。   (1) In claim 2, frequency characteristics data of a phase spectrum is obtained by performing Fourier transform on each of the separated reflected waves, and the thickness of the object to be inspected is based on a phase difference obtained from the data. And a method for measuring an object to be inspected, characterized by obtaining a sound velocity.

(2)請求項2において、前記分離した各反射波をそれぞれフーリエ変換することで、強度スペクトルの周波数特性データを求め、そのデータにより得られる反射波の信号強度に基づいて前記音響インピーダンスを求めることを特徴とする被検査物の測定方法。   (2) In claim 2, the frequency characteristic data of the intensity spectrum is obtained by performing Fourier transform on each separated reflected wave, and the acoustic impedance is obtained based on the signal intensity of the reflected wave obtained from the data. A method for measuring an object to be inspected.

(3)請求項1において、前記被検査物からの反射波をフーリエ変換して前記非載置面からの反射波と比較することにより、強度及び位相スペクトルの周波数特性データを求め、強度スペクトルの極小点または極大点における周波数とその周波数における位相とに基づいて前記被検査物の厚さ及び音速を求めることを特徴とする被検査物の測定方法。   (3) In Claim 1, frequency characteristics data of intensity and phase spectrum are obtained by performing Fourier transform on the reflected wave from the inspection object and comparing it with the reflected wave from the non-mounting surface. A method for measuring an object to be inspected, wherein the thickness and sound velocity of the object to be inspected are determined based on a frequency at a minimum point or a maximum point and a phase at the frequency.

(4)請求項1乃至4のいずれか1項において、前記音響インピーダンスに基づいて減衰定数を求めることを特徴とする被検査物の測定方法。   (4) The method for measuring an inspection object according to any one of claims 1 to 4, wherein an attenuation constant is obtained based on the acoustic impedance.

(5)請求項5において、前記処理手段は、前記被検査物の非載置面からの反射波をフーリエ変換する第1のフーリエ変換手段と、前記被検査物からの反射波をフーリエ変換する第2のフーリエ変換手段と、前記第2のフーリエ変換手段により得られた変換結果を前記第1のフーリエ変換手段により得られた変換結果で除算する除算手段と、その除算結果を逆フーリエ変換することで補正された反射波のデータを得る逆フーリエ変換手段とを含むことを特徴とする被検査物の測定装置。   (5) In Claim 5, the processing means Fourier-transforms the first Fourier transform means for Fourier transforming the reflected wave from the non-mounting surface of the object to be inspected, and the reflected wave from the object to be inspected. Second Fourier transform means, division means for dividing the transform result obtained by the second Fourier transform means by the transform result obtained by the first Fourier transform means, and inverse Fourier transform of the division result And an inverse Fourier transform means for obtaining reflected wave data corrected thereby.

(6)請求項5において、前記超音波の照射点を二次元的に走査させる二次元走査手段をさらに備えることを特徴とする被検査物の測定装置。   (6) The apparatus for measuring an inspection object according to claim 5, further comprising two-dimensional scanning means for two-dimensionally scanning the ultrasonic irradiation point.

(7)技術的思想(6)に記載の音響パラメータ測定装置と、前記被検査物の音速及び音響インピーダンスに基づいて画像を生成する処理を行う画像生成手段と、前記画像を表示するための表示装置とを備えることを特徴とする超音波画像検査装置。   (7) The acoustic parameter measurement device according to the technical idea (6), image generation means for performing processing for generating an image based on sound speed and acoustic impedance of the inspection object, and display for displaying the image And an ultrasonic image inspection apparatus.

(8)技術的思想(7)において、前記画像生成手段は、輝度変調またはカラー変調して画像表示するための画像データを生成することを特徴とする超音波画像検査装置。   (8) The ultrasonic image inspection apparatus according to the technical idea (7), wherein the image generation unit generates image data for image display by luminance modulation or color modulation.

(9)技術的思想(7)または(8)において、前記表示装置に、音速像と音響インピーダンス像とを含む複数の画像を別々に表示することを特徴とする超音波画像検査装置。   (9) The ultrasonic image inspection apparatus according to the technical idea (7) or (8), wherein a plurality of images including a sound velocity image and an acoustic impedance image are separately displayed on the display device.

(10)技術的思想(9)において、前記表示装置に、前記複数の画像を並べて表示することを特徴とする超音波画像検査装置。   (10) The ultrasonic image inspection apparatus according to (9), wherein the plurality of images are displayed side by side on the display device.

(11)技術的思想(9)において、前記表示装置に、前記複数の画像を重ね合わせて表示することを特徴とする超音波画像検査装置。   (11) The ultrasonic image inspection apparatus according to the technical idea (9), wherein the plurality of images are superimposed and displayed on the display device.

本発明を具体化した一実施の形態の超音波画像検査装置を示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram illustrating an ultrasonic image inspection apparatus according to an embodiment embodying the present invention. トランスデューサ側から見たX−Yステージの平面図。The top view of the XY stage seen from the transducer side. 超音波の走査範囲を示す説明図。Explanatory drawing which shows the scanning range of an ultrasonic wave. 各反射波を示す説明図。Explanatory drawing which shows each reflected wave. デコンボリューション処理前の反射波を示す説明図。Explanatory drawing which shows the reflected wave before a deconvolution process. デコンボリューション処理後の反射波を示す説明図。Explanatory drawing which shows the reflected wave after a deconvolution process. 生体組織の表面及び裏面での反射波の強度スペクトルを示すグラフ。The graph which shows the intensity spectrum of the reflected wave in the surface and back surface of a biological tissue. 生体組織の表面及び裏面での反射波の位相スペクトルを示すグラフ。The graph which shows the phase spectrum of the reflected wave in the surface and back surface of a biological tissue. 生体組織の画像を生成するための処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process for producing | generating the image of a biological tissue. デコンボリューション処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a deconvolution process. 画像表示処理を示すフローチャート。The flowchart which shows an image display process. 音速像を示す説明図。Explanatory drawing which shows a sound speed image. 音響インピーダンス像を示す説明図。Explanatory drawing which shows an acoustic impedance image. 密度像を示す説明図。Explanatory drawing which shows a density image. 従来のパルス励起型超音波顕微鏡での音速測定方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the sound speed measuring method in the conventional pulse excitation type ultrasonic microscope. 従来のパルス励起型超音波顕微鏡での音響インピーダンス測定方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the acoustic impedance measuring method in the conventional pulse excitation type ultrasonic microscope.

符号の説明Explanation of symbols

1…測定装置としての超音波画像検査装置
2…パルス励起型超音波顕微鏡
14a…超音波振動子としての薄膜圧電素子
20…試料載置板としてのガラス基板
20a…非載置面としてのガラス面
21…被検査物としての生体組織
31…処理手段、波形分離手段、及び算出手段としてのCPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ultrasonic image inspection apparatus as a measuring device 2 ... Pulse excitation type ultrasonic microscope 14a ... Thin film piezoelectric element as an ultrasonic transducer 20 ... Glass substrate as a sample mounting plate 20a ... Glass surface as a non-mounting surface DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Living tissue as a to-be-inspected object 31 ... Processing means, waveform separation means, and CPU as calculation means

Claims (4)

パルス励起型超音波顕微鏡を利用して、試料載置板上に載置された被検査物を超音波の反射波に基づいて測定する方法であって、
前記試料載置板における被検査物の非載置面からの反射波を取得するステップと、
前記被検査物からの反射波を取得するステップと、
前記非載置面からの反射波を参照波形として前記被検査物からの反射波を補正するデコンボリューション処理を行うステップと、
前記補正された反射波を用いて前記被検査物の表面の反射波と前記被検査物の裏面の反 射波とを時間領域で分離するステップと、
前記分離された前記被検査物の表面の反射波と前記被検査物の裏面の反射波とをそれぞ れ周波数領域で解析し、その解析結果から、前記被検査物の表面の反射波の周波数とこれ に対応する位相と、前記被検査物の裏面の反射波の周波数とこれに対応する位相とを計算 し、これらに基づいて音速を求めるステップと、
前記非載置面からの反射波と、前記試料載置板の音響インピーダンスと、媒質の音響イ ンピーダンスとから、特定の周波数での超音波の信号強度を求めるとともに、前記特定の 周波数での超音波の信号強度と、前記被検査物の表面の反射波と、水の音響インピーダン スとから、特定の周波数に対応した音響インピーダンスを求めるステップと
を含むことを特徴とする被検査物の測定方法。
A method for measuring an object to be inspected placed on a sample placing plate based on a reflected wave of ultrasonic waves using a pulse excitation type ultrasonic microscope,
Obtaining a reflected wave from the non-mounting surface of the object to be inspected on the sample mounting plate;
Obtaining a reflected wave from the inspection object;
Performing a deconvolution process for correcting a reflected wave from the inspection object using a reflected wave from the non-mounting surface as a reference waveform ;
And separating the reflected wave of the back surface of the inspection object and the reflected wave on the surface of the inspection object in the time domain by using the corrected reflected waves,
Wherein the separated the back of the reflected wave of the inspection object and the reflected wave on the surface of the object to be inspected and analyzed by their respective frequency domain, from the analysis result, the frequency of the reflected wave on the surface of the object to be inspected And a phase corresponding thereto, a frequency of a reflected wave on the back surface of the object to be inspected, and a phase corresponding thereto are calculated , and a sound speed is obtained based on these ,
Wherein the reflected wave from the non-mounting surface, the acoustic impedance of the sample mounting plate, and the acoustic impedance of the medium, along with obtaining the ultrasound signal intensity at a particular frequency, at the particular frequency ultrasonic and the signal intensity of the sound wave, the reflected wave on the surface of the object to be inspected, and a water acoustic impedance, the measurement method of the object, characterized in that it comprises the steps of obtaining an acoustic impedance that corresponds to a particular frequency .
前記音響インピーダンスを前記音速で除算することにより被検査物の密度を求めることを特徴とする請求項に記載の被検査物の測定方法。The method for measuring an inspection object according to claim 1 , wherein the density of the inspection object is obtained by dividing the acoustic impedance by the speed of sound. 前記音響インピーダンスと前記音速とを乗算することにより被検査物の体積弾性率を求めることを特徴とする請求項1または2に記載の被検査物の測定方法。Measurement methods of the object according to claim 1 or 2, wherein the determination of the bulk modulus of the specimen by multiplying the speed of sound and the acoustic impedance. パルス励起型超音波顕微鏡を利用して、試料載置板上に載置された被検査物を超音波の反射波に基づいて測定する測定装置であって、
パルス励起されることによって超音波を被検査物に照射するとともに、前記被検査物からの反射波を受信する超音波振動子と、
前記試料載置板における被検査物の非載置面からの反射波を参照波形として、前記被検査物からの反射波を補正するデコンボリューション処理を行う処理手段と、
前記処理手段により補正された反射波を用いて前記被検査物の表面の反射波と前記被検 査物の裏面の反射波とを時間領域で分離する波形分離手段と、
前記波形分離手段により分離された前記被検査物の表面の反射波と前記被検査物の裏面 の反射波とをそれぞれ周波数領域で解析し、その解析結果から、前記被検査物の表面の反 射波の周波数とこれに対応する位相と、前記被検査物の裏面の反射波の周波数とこれに対 応する位相とを計算し、これらに基づいて音速を算出する音速算出手段と、
前記非載置面からの反射波と、前記試料載置板の音響インピーダンスと、媒質の音響イ ンピーダンスとから、特定の周波数での超音波の信号強度を求めるとともに、前記特定の 周波数での超音波の信号強度と、前記被検査物の表面の反射波と、水の音響インピーダン スとから、特定の周波数に対応した音響インピーダンスを算出する音響インピーダンス演算手段と
を備えることを特徴とする被検査物の測定装置。
A measurement device that measures an object to be inspected placed on a sample placing plate based on a reflected wave of an ultrasonic wave using a pulse excitation type ultrasonic microscope,
An ultrasonic transducer for irradiating the object to be inspected by pulse excitation and receiving a reflected wave from the object to be inspected;
A processing means for performing a deconvolution process for correcting a reflected wave from the inspection object , using a reflected wave from the non-mounting surface of the inspection object on the sample mounting plate as a reference waveform ;
A waveform separating means for separating the reflected wave of the back surface of the test 査物 and the reflected wave on the surface of the inspection object in the time domain by using the corrected reflected wave by said processing means,
A rear surface of the reflection wave of the reflected wave and the inspection object on the surface of the waveform separation the inspection object separated by means analyzes each frequency domain, from the analysis result morphism anti surface of the object to be inspected a phase corresponding to the frequency of the wave, the calculated and the phase that corresponds to the frequency and this reflected wave of the back surface of the object to be inspected, and sonic calculating means for calculating the speed of sound on the basis of these,
Wherein the reflected wave from the non-mounting surface, the acoustic impedance of the sample mounting plate, and the acoustic impedance of the medium, along with obtaining the ultrasound signal intensity at a particular frequency, at the particular frequency ultrasonic and the signal intensity of the sound wave, the reflected wave on the surface of the object to be inspected, and a water acoustic impedance, inspected, characterized in that it comprises an acoustic impedance calculating means for calculating an acoustic impedance that corresponds to a particular frequency Measuring device for things.
JP2005246895A 2005-08-26 2005-08-26 Inspected object measuring method and inspected object measuring apparatus Expired - Fee Related JP4830100B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005246895A JP4830100B2 (en) 2005-08-26 2005-08-26 Inspected object measuring method and inspected object measuring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005246895A JP4830100B2 (en) 2005-08-26 2005-08-26 Inspected object measuring method and inspected object measuring apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007057512A JP2007057512A (en) 2007-03-08
JP4830100B2 true JP4830100B2 (en) 2011-12-07

Family

ID=37921129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005246895A Expired - Fee Related JP4830100B2 (en) 2005-08-26 2005-08-26 Inspected object measuring method and inspected object measuring apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4830100B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110824017A (en) * 2019-11-19 2020-02-21 南京大学 Soft material acoustic parameter measuring method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5460000B2 (en) * 2008-08-20 2014-04-02 キヤノン株式会社 Imaging apparatus and imaging method
FR2946753B1 (en) * 2009-06-11 2011-07-22 Centre Nat Rech Scient ULTRASONIC METHOD AND DEVICE FOR CHARACTERIZING A MEDIUM
JP2019030344A (en) * 2015-12-30 2019-02-28 国立大学法人千葉大学 Fatty acid kind estimation method, and fatty acid kind estimation program
JP7420632B2 (en) * 2020-04-16 2024-01-23 株式会社日立パワーソリューションズ Ultrasonic inspection equipment and ultrasonic inspection method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004294189A (en) * 2003-03-26 2004-10-21 Honda Electronic Co Ltd Ultrasonic microscope

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110824017A (en) * 2019-11-19 2020-02-21 南京大学 Soft material acoustic parameter measuring method
CN110824017B (en) * 2019-11-19 2020-09-08 南京大学 Soft material acoustic parameter measuring method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007057512A (en) 2007-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7601120B2 (en) Method and device for the non-invasive assessment of bones
US20110231160A1 (en) Subject information processing apparatus, subject information processing method, and subject information processing program
JP5824858B2 (en) Method and apparatus for imaging structure of welded portion
CN103648400A (en) Ultrasonic diagnostic device and method
JP2017104526A (en) Analysis device
JP4830100B2 (en) Inspected object measuring method and inspected object measuring apparatus
JP2009178185A (en) Medical imaging apparatus and medical imaging method
JP2014136102A (en) Doppler measurement apparatus and doppler measurement method
US9907532B2 (en) Ultrasound inspection apparatus, signal processing method for ultrasound inspection apparatus, and recording medium
JP4654335B2 (en) Ultrasonic image inspection method, ultrasonic image inspection apparatus
US20190328363A1 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and ultrasound signal processing method
JP2018084416A (en) Ultrasonic inspection device and ultrasonic inspection method
Wolf et al. Inspection of multilayered electronic devices via scanning acoustic microscopy using synthetic aperture focusing technique
JP4830099B2 (en) Sonic velocity measuring method and sonic velocity measuring device
US8398548B2 (en) Ultrasound diagnostic apparatus and ultrasound diagnostic method
JP2006308338A (en) Ultrasonic image inspection method, ultrasonic imaging inspection device, and ultrasonic pseudo-staining method
JP2006308337A (en) Ultrasonic probe for optical microscope, ultrasonic microscope system, and optical/ultrasonic microscope system
JP2008046097A (en) Acoustic velocity measuring method and acoustic velocity measuring instrument
JP4613269B2 (en) Sonic velocity measuring method and sonic velocity measuring device
JP5109070B2 (en) Ultrasound image display device, ultrasound image display method, endoscopic surgery support system, ultrasound image display program
JP5124741B2 (en) Acoustic impedance measuring method and acoustic impedance measuring device
JP4787914B2 (en) Sonic velocity measuring method, sonic velocity measuring apparatus, and ultrasonic image inspection apparatus
JP4521584B2 (en) Sonic velocity measuring method using ultrasonic microscope, sonic velocity measuring device, sonic velocity image acquiring method using ultrasonic microscope, and diagnostic imaging device thereof
JP2007171051A (en) Sonic velocity measuring method and device, and ultrasonic image inspecting device
JP5017572B2 (en) Ultrasonic image inspection method and ultrasonic image inspection apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110419

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110530

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110816

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110825

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4830100

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140930

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees