JPH01212542A - 超音波組織性状診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （概要） 本発明は超音波を生体に入射し、探触子から得られた反
射波を検出して生体の組織性状を診断する超音波組織性
状診断装置に関し、 心拍に同期して反射波の変化が観測されることを用いて
当該反射波の変化の度合を検出して、生体組織の弾性特
性を指標とした診断を行う装置を提供することを目的と
し、 心電用電極と、当該電極から得られた電気信号に基づい
た心電波形を得る心電計と、当該波形に基づいてタイミ
ングを２点設定するタイミング設定回路と、設定された
当該２点のタイミングに基づいて超声波診卯装！により
得られた反射波データな格鯖す一２′つのメモリの切り
換えを行うメモリ切換え回路と、過度期において得られ
た反射波データを格納する過度期メモリと、安定期にお
いて得られた反射波データを格納する安定期メモリと、
前記過度期メモリ及び安定期メモリに格納されている反
射波データに基づいて関数値を導出する関数値演算回路
とを有する構成である。

（産業上の利用分野） 本発明は超音波組織性状診断装置に係り、特に超音波を
生体に入射し、探触子から得られた反射波を検出して生
体組織の弾性特性をもとに診断する超音波組織性状診断
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、組織の音響特性を画像化することにより組織
の性状診断をする研究が行われている。

音響特性のパラメータとしては超音波減衰特性、散乱特
性、音速、非線形パラメータ、弾性特性等がある。

これらの生体の組織に関する特性のうち組織の弾性特性
を求める場合には当該組織に対して何らかの外力を加え
、変化量を検出する必要があった。弾性特性を求める従
来の超音波ｉ織性状診断装置では例えば第６図に示すよ
うに、生体ｌＯに対して超音波を入射し、当該超音波の
反射波を受信する探触子６１と、バネ６２により振動可
能に保持され、低振動数で振動を加える振動装置６３と
、前記探触子６１に対して超音波を送出し、当該探触子
６１が受信した反射波を検出して解析する超音波診断装
置１３と、解析結果を表示する表示部２３とを有してい
た。

第６図の装置により組織の弾性的な性状を調べるには前
記振動装置６３により前記生体１０に対して所定の低振
動数で振動を加え、それによる変化量を超音波信号を使
って画像化することにより行う。

（発明が解決しようとする課題）　　　　　、ところで
、生体ｌＯの組織の弾性特性を求めるためには、その組
織に対して何らかの外力を加えて変化量を検出する必要
がある。従来ではそのために振動装置６３を使う必要が
あり、装置及び操作が複雑になるという問題点を有して
いた。

そこで、本発明は以上の課題を解決するためになされた
ものであり、第５図に示すように生体の心臓から生じる
心拍（心臓の鼓動）に同期して反射波の変化が観測され
ることを用いることにより簡単な装置及び操作で生体の
弾性的指標に関連する組織性状の診断を行う超音波性状
診断装置を提供することを目的としてなされたものであ
る。

（課題を解決するための手段） 以上の技術的課題を解決するため本発明は第１図に示す
ように超音波を生・体１０に入射し、探触子１から得ら
れた反射波を超音波診断装置３で検出して生体１０の組
織性状を診断する超音波組織性状診断装置において、心
電用電極２と、当該心電用電極２から得られた電気信号
に基づく心電波形を得る心電計４と、当該波形に革づい
てタイミングを２点設定するタイミング譚定回路５と、
設定された当該２点のタイミングに、基づいて１ゝ１１ 前、記診断装置３から得られた反射波デニタを格納する
メモリの切り換えを哲うメそり切等え１回路６と、゛前
記心臓の鼓動に伴って反射波、が過度的に変化する時に
得られた反射波データを格納する過度期メモリ７と、前
記反射波の安定期において得られた反射波、データを、
格納する安定期・メモリ８と、前記過度期メモリ７及び
安定期メモリ８に格納されている反射波データに基づい
て所定の関数値を導出する関数値演算回路９とを宥する
ものである。　　　　　　　　　　　　　　　　・ここ
で、・本発明では心拍に同期したタイミングで検出波の
関数値を導出するようにしたのは、心臓が生体内に血液
を送り出す時の圧力等の影響で反射波データが周期的に
変化するため・、この変化の度合と所定の適当な関数を
使うことにより当該生体の弾性特性を表示する１つの指
標となりうるからである。

（作用） 本発明により、生体の組織の弾性特性を調べるには発生
させた超音波を生体１０に入射させる。

すると、入射された超音波は前記生体１０内での特性に
応じた反射波を当該探触子１に射出し、探触子１により
受信される。一方、その際前記生体１０に取り付けた心
電用電極２からの電気信号に基づいて前記心電計４によ
り得られた心拍に同期して前記タイミング設定回路５に
より所定の過度期、安定期の２時点に対応したタイミン
グ信号が送出される。

すると、前記診断装置３により検出された反射波データ
は前記メモリ切換え回路６により前記心拍に同期したタ
イミングで所定のメモリに切り換えられ、前記過度期に
ある場合の反射波データは過度期メモリ７に格納され、
安定期にある反射波データは安定期メモリ８に格納され
ることになる。

こうして、過度期及び安定期毎に得られた反射波データ
に基づいて例えば生体の同一位置で所定の関数値を導出
することにより生体の各位置における弾性特性を調べる
ことができる。

ここで、関数値とは前記過度期メモリ７及び安定期メモ
リ８に格納されているデータにより定まる関数値であっ
て、例えば変化率、相互相関値やデータの変化量等を含
む。

（実施例） 次に本発明の詳細な説明する。

第２図に本実施例に係る超音波性状診断装置のブロック
図を示す。

探触子１１は組織の性状の検査対象である生体１０に対
して超音波を入射させるとともに、当該生体１０からの
超音波の反射波を受信するものである。

心電用電極１２は前記生体１０に取り付けて当音波診断
装置１３は超音波を発生させて探触子１１に送出すると
ともに当該探触子１１が受信した反射波を検出して、対
数増副器等による加工を行わない生の反射波データ（ｒ
ｆ波データ）または当該反射波データを対数増幅器等に
より加工した検波データを出力するものである。

スイッチング部２４は当該超音波診断装置１３が出力す
る生の反射波データ（ｒｆ波）と検波データのどちらか
一方を選択するものである。

表示装置２３は超音波診断装置１３が反射波データを解
析してその結果を表示させるものである。

心電計１４は前記電極１２により得られた電気信号に基
づいた心電波形を検出し、第５図の最大振幅からＲ波ト
リガな得るためのものである。

タイミング設定回路１５は当該Ｒ波トリガに同期して過
度期及び安定期の２点のタイミングを設定して、過度期
及び安定期の反射波データを分離させるものである。

メモリ切換え回路１６は前記タイミング設定回路工５に
より設定されたタイミングに基づいて表示の１画面分の
反射波データの格納の切換えを行うフレームメモリの切
り換えを行うものであり、フレームメモリ切換え回路１
６ａ及びスイッチング手段１６ｂを有している。

フレームメモリＡ１７は前記過度期の反射波データを格
納するものであり、フレームメモリＢ１８は安定期にあ
る反射波データの格納を行うものである。

関数値演算回路１９は当該フレームメモリＡ１７及びフ
レームメモリ８１Ｂに格納されている反射波データに基
づいて所定の関数値の導出を行うものである。

表示用フレームメモリ２１は前記関数値演算回路１９に
より導出した関数値データのうち表示装置２２の１画面
分（フレーム）を−旦格納するものである。

マーカ設定回路２０は表示装置２２及び２３に所定の印
を付けるため所定のマーカの設定をタイミング設定回路
１５及び表示用メモリ２１に対して行うものである。

表示装置２２は前記表示用メモリ２１に保持されている
１画面分のデニタを表示するものである。

当該超音波組織性状診断装置は次のように動作する。

第２図において；超音波診断装置１３は、従来からある
もので、生体１０に対して探触子１１を通して超音波を
送受信し、得られたｒｆ波を対数増幅、検波等の処理を
した信号（検波信号）を画像として表示装置２３で表示
する。

一方、前記生体１０に取り付けられた心電用電極１２か
ら得られた電気信号に基づいて、心電計１４は第３図（
ａ）に示すような心電波形と心電波形の最大振幅である
Ｒ′点に対応する同図（ｂ）に示すＲ波トリガな出力す
る。

人間の平常状態の場合には心拍の周期、すなわちＲ波ト
リガ間の周期も約百ｍ５ｅｃである。

タイミング設定回路１５は当該Ｒ波トリガ及び前記マー
カ設定回路２０によって設定された２時点性号（第３図
（ａ））に基づいて切換えタイミング用のパルス信号（
第３図（Ｃ））を出力する。

ここで、過度期のタイミングを表わすパルス信号なＡ、
安定期のタイミングを表わすパルス信号をＢ、として仮
に表現する。

その際、前記スイッチング手段２４は前記反射波データ
としてｒｆ波データ及び加工された検波データのどちら
か一方を選択してメモリ切換え回路１６に送出する。

当該切換え回路１６のフレームメモリ切換え回路１６ａ
は前記心電計１４により得られたＲ波トリガ（Ａパルス
とＢパルスとを区別するため）及びタイミング設定回路
２６により得られた第３図（Ｃ）に示すタイミング用パ
ルス信号に基づいて同図（ｄ）に示すように前記スイッ
チング手段１６ｂに前記心拍に同期した過度期と安定期
に検出された前記反射波データを前記フレームメモリＡ
１７とフレームメモリＢ１Ｂに送出するように切り換え
る。

すると、当該フレームメモリＡ１７及びフレームメモリ
Ｂ１′８は第３図の（ｅ）に示すタイミングで瘍度期と
安定期にある検出波を各々１画面分取り込むことになる
。

ここで、１画面分とは例えば走査線の数として１２４本
分であり、この時間軸の最長時間（すなわち、最深の深
さ）を約２７０　ｐ、ｓｅｃとすると１２４本の１画面
分のデータめフレームメモリＡ１７またはフレームメモ
リ８１８への格納は各々第３゛図（ｅ）に示すように鼓
十ｍ５ｅｃの時間幅を有するパルスのタイミングで行わ
れることになる。

また、フレームメモリＡ１７またはフレームメモリＢ１
８に格納されるべき過度期（第５図（ａ）のｒ’ｒ）及
び安定期（第５図（ａ）のｒ２ｓｒ３　）に対応する検
出波の波形であって、垂体１０の同一位置で探触子１１
により得られた場合について第５図に示す。

第５図（ｂ）に示す反射波データは心臓拍の収縮時（時
刻ｒｔ’）に検出されたものであり、時刻ｒ、　、　ｒ
３において検出、された反射波データ（ｂ）。

（Ｃ）とは相違して、過度的に変化している。これに対
して安定期における反射波同士（（ｂ）。

（Ｃ））ではほとんど変化していない。

こうして、各フレームメモリへ１７．Ｂ１８に格納され
ている過度期及び安定期の反射波データについて生体ｌ
Ｏ上の同一位置（同走査線）についての所定の関数値を
走査線毎に深さ（ｚ）の関数として関数値演算回路１９
で求めることになる。

今、第４図に例□示するようにフレームメモリＡ１７に
格納された走査線ｉにおける深さ２の前記反射波の値を
Ｘ、ム（２）、フレームメモリ８１Ｂに格納された走査
線ｉにおける深さ２の前記反射波データの値をｘｂｔ（
ｚ）とすると、走査線ｉで深さ２を中心とする幅Δ２の
関数値はＸとｙについての所定の相関を示す関数をｆ　
（ｘ、ｙ）とした場合には以下の定積分で示される。

′ｚ◆Δｚ／２ 関数値＝　Ｊ’　ｆ（ｘａｔ（ｚ’）＊ｘｂｔ（ｚ’）
）ｄｚ”２−Δｚ／２ に示すように２の関数として表わされることになる。

第４図（ａ）、（ｂ）に各々過度期及び安定期で検出さ
れたｘａｔ（ｚ）及びＸｂ　ｉ　（ｚ）の例を示し、同
図（ｃ）に当該反射波データから得られた関数値の例を
示す。

以下具体的に種々の関数値の例を示す。

尚、以下の積分範囲は下限と上限とが２−Δｚ／２と２
＋Δｚ／２である定積分である。

関数値”、ｆ”　ＩＸａｔ（Ｚ）”Ｘｂｔ（Ｚ）ｌ／（
Ｘ、１（Ｚ）２＋　Ｘｂ、　（Ｚ）２）　ａ＊＊＊ｅ＊
＊＊■関数値＝　Ｊ”　（ｘａｘ（ｚ）・ｘｂｉ（ｚ）
）”／（ｘａｔ（ｚ）”＋ｘｂｔ（ｚ）”）ｄｚ　　・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・■関数値＝　
ｆＩｘ、ｔ（ｚ）・ｘｂｔ（ｚ）　ｌｄｚ・・・・・・
・・・・・・■関数値＝　Ｊ”　ｌＸａ五（ｚ）ｌ−１
ｘｂｔ（ｚ）Ｉ／Ｉｘ、ｔ（ｚ）ｌｄｚ”■関数値＝　
ｆ　Ｉｘ、ｔ（ｚ）−ｘｂｔ（ｚ）Ｉ／Ｉｘａｔ（ｚ）
ｌｄｚ　ｓｅｅ■関数値＝ｆｌｘ、ｔ（ｚ）−ｘｂｌ（
ｚ）ｌｄｚ　１１１１８１１１１１１１１１１１１６６
１１■関数値＝　ｆ　ｌｘ、ｔ（ｚ）Ｉ−１ｘｂｔ（ｚ
）ｌｄｚ　ｍｍｍ＊■関数値＝Ｘａｉ（Ｚ）とＸｂ　ｔ
　（ｚ）との相互相関関数が最大となるデイレイ時間　
・・・・・・・・・・・・・・■関数値＝　（Ｘａｉ（
Ｚ）とＸｂｚ（Ｚ）との相互相関関数が最大になるデイ
レイ時間）／（ｘ、１（ｚ）　、ｘｂｚ（Ｚ）を取り込
んだ時の時間差）・・・・・・・・・・■である。

ここで、■から０式までの関数値は２信号の相互相関値
、■から■までは２信号の変化量又は変化率、■は２信
号の相互相関関数が最大となるデイレイ量、■は変化の
速度を表している。

こうして、関数値演算回路１９で得られた関数値は表示
用フレームメモリ２１に１画面分送られ表示されること
になる。

同時に当該表示用フレームメモリ２１には前記心電計１
４により得られた第３図（ａ）に示す心電波形が送出さ
れ格納されるとともに前記マーカ設定回路２０により設
定されたマーカが前記心電波形上に取り込みタイミング
を示す位置であって、前記関数値の導出を行う位置に前
記表示部２２に表示されるイメージで当該メモリ２１に
格納されることになる。

こうして、表示用フレームメモリ２１に格納された１画
面分のイメージデータは表示部２２に表示されることに
なる。

（発明の効果〕 以上説明したように本発明では、生体組織の弾性的指標
の抽出を生体の心臓の鼓動を利用して行っている。

したがって、新たに振動を加えるための振動装置を設け
て操作を行うことなく、簡単な操作で超音波により組織
の性状を診断することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理ブロック図、第２図はト、第４図
は実施例に係る走査線ｉの２つの信号ｘａｔ（ｚ）、ｘ
ｂｉ（ｚ）から関数値を求める概念図、第５図は心電波
形とｒ　１　＋　ｒ　２　ｓ　ｒ　３時点における反射
波を示す図、第６図は従来例に係る装置を示す図である
。 １．１１・・・探触子 ２．１２・・・心電用電極 ３．１３・・・超音波診断装置 ４．１４・・・心電計 ５．１５・・・タイミング設定回路 ６．１６・・・メモリ切換え回路 ７．１７・・・過度期メモリ ８．１８・・・安定期メモリ ９．１９・・・関数値演算回路 不ノ疹開の肩ｌ！ブロッ２図 第１図 突」を伊■−ｆ氷りブロックｒ：ｉＪ 賀ｍ　４ｉζｓ　ｔ＝　ｔｒｔ、　３ＦＬ身邦綻デニタ
０各ネ１謬Ｔタイミンフ゛ケヤ一ト第３図 Ｘ＠−（２） 雲娩伊ＩＩｚ４Ｊ＋１を査ｆｉｊｅ２ｔ−信号χｏ＋（
ｚ）、Ｘｂ＋（ｚ）か５矢）ζ牢ｔ＠褐５７ａＧ［ＥＩ
Ｉ４図 過湾期 ィ；（二来１りυ；イＡ６’ｉ＜ｆｆ１ｌ≧うｉモ１「
図第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波を生体（１０）に入射し、当該生体 （１０）内からの反射波を検出、解析して生体（１０）
   の組織性状を診断する超音波診断装置において、 心電用電極（２）と、 当該心電用電極（２）から得られた電気信号に基づいた
   心電波形を得る心電計（４）と、 当該心電波形に基づいてタイミングを２点設定するタイ
   ミング設定回路（５）と、 設定された当該２点のタイミングに基づいて前記診断装
   置（３）から得られた反射波データを格納する２つのメ
   モリの切り換えを行うメモリ切換え回路（６）と、 前記心臓の鼓動に伴い、反射波が過度的に変化した時に
   得られた反射波データを格納する過度期メモリ（７）と
   、 前記反射波の安定期において得られた反射波データを格
   納する安定期メモリ（８）と、 前記過度期メモリ（７）及び安定期メモリ （８）に格納されている反射波データに基づいて所定の
   関数値を導出する関数値演算回路（９）とを有すること
   を特徴とする超音波組織性状診断装置。