JPH02264647A - 音響特性測定並びに測温方法およびその装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、例えば生体内に送信した超音波を受信して生
体内組織の音響特性を測定する音響特性測定方法並びに
測定された音響特性が温度依存することを利用して生体
内に温度変化を測定する測定方法およびその装置に関す
るものである。

従来の技術 生体内の情報を超音波を用いて得る方式としては超音波
診断装置がある。この超音波診断装置としては生体内に
超音波を送波し、生体内からの又耐波より生体内の情報
を得るパルス反射法を用いるものが主流を占めている。

このパルス反射法は生体内の音響インピーダンスの差の
ある界面からの反射エコー強度、すなわち、振幅値と超
音波の伝搬時間とから生体内の情報を２次元的に集める
ことにより断層像を表示するようになっている。

近年、主に生体組織の性状診断を行う超音波診断装置に
対し、生体内組織性状以外の情報も得たいという要望も
高まっている。このような情報の例として生体内温度が
ある。生体内の温度情報が得られれば、癌の温熱療法に
おける温度モニタが可能になる。生体内の温度は、例え
ば、生体内で温度変化した場合における超音波減衰、音
速、あるいは非線形パラメータＢ／Ａ等の音響特性を計
測し、予め調べておいたこれらの音響特性の温度依存特
性と比較することにより推定することが可能である。こ
のうち、非線形パラメータに関する情報を得る方法とし
て、例えば特開昭６０−１１９９２６号公報に記載され
た方法が知られている。以下、簡単にその方法について
説明する。

この方法は音波の伝搬速度が音波の粒子速度や音圧に依
存するという非線形性を利用するものである。そのため
、比較的高周波のプローブ波パルスを送受信兼用のプロ
ーブ波用振動子から送信すると共に、このプローブ波パ
ルスとほぼ同一場所から同一方向にポンピング用の比較
的低周波のポンプ波パルスを生体内に送出する様にして
おき、且つ、第８図（ａｔに示すように、ポンプ波の粒
子速度が正の部分（又は同図（ｂｌに下す粒子速度が負
の部分）に測定用のグローブ波が重畳する様にプローブ
波用振動子とポンプ波用振動子の駆動タイミングを調整
しておき、ポンプ波パルスとプローブ波パルスを送信し
た場合に反射されて帰って来たプローブ波パルスの受信
信号の位相と、測定用パルスだけを送信した場合に反射
されて帰って来たプローブ波パルスの受信信号、若しく
は最初に送信した時と比べて逆相になるようにポンプ波
パルスとプローブ波パルスと共に送出して得られた受信
信号の位相との差を求めることにより、ポンプ波の影響
だけによる測定用パルスの位相変調をパルス反射法で検
出し、生体内の音響的非線形パラメータＢ／Ａを求めよ
うとするものである。すなわち、進行するプローブ波パ
ルスに注目した場合、そのプローブ波パルスが反射体に
到達するまでの間に通過した領域の非線形パラメータ（
但し、場所の関数）とポンプ波の振幅との積の通過距離
間における積分値により定まる位相変調を受けることを
利用し７．異なる深さから次々と反射されて帰って来た
受信信号を復調して得た位相信号についてその差を求め
、更に深さ方向に関して微分する事により、非線形パラ
メータＢ／Ａの分布を得ようとするものである。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来の非線形パラメータ測定法では、ポン
プ波パルスの粒子速度の正、又は負のピーク部分にプロ
ーブ波パルスを重畳させるため、両パルスの粒子速度が
増大する向きに加算された瞬間にはその粒子速度は非常
に大となり、その結果、プローブ波パルスに異常な歪を
生じ、測定に悪影響を与え、父、生体に対する安全性を
害するおそれがあった。父、得られる音響特性としては
、非線形パラメータに関するものだけであり、他の情報
、例えば減衰特性等を同時に得るようになっていないの
で、信頼性の高い測温を行うことが出来ないなどの課題
もあった。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
で、プローブ波パルスに異常な歪を与えることがなく、
又、生体の安全を図ることができるようにした減衰特性
や非線形パラメータを含む音響特性測定方法およびその
装置を提供し、又、測温の信頼性を向上させることがで
きるようにした測温方法およびその装置を提供すること
を目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明の音響特性測定方法は、上記目的を達成する゛た
めに、超音波パルスであるプローブ波パルスと、このプ
ローブ波パルスの波形重心位置をこのプローブ波パルス
より周波数の低いポンプ波パルスの粒子加速度がピーク
である部分に重畳したパルスを波検体内に発信し、この
発信信号を波検体内の２以上の深さの異なる反射点で反
射させて受信し、この受信信号の周波数分析を行ってス
ペクトル比を求め、このスペクトル比から交差周波数と
スペクトル分離度の波検体内における分布を測定し、こ
れらの交差周波数ｆｘ（ｘ）、スペクトル分離度ＤＳＳ
（ｘ）と、プローブ波パルスの分散値σｏ２および伝搬
距離Ｘより次式、若しくは次式の近似式によって周波数
のｎ　（ｘ’ｊ乗に比例する減衰係数σｎ（ｘ）の波検
体内における分布゛を測定するものである。

Ｋｘ（ｘ）−ＤＳＳ　（ｘ）　／　ｆｘ（ｘ）又は、上
記交差周波数ｆｘ（ｘ）　、スペクトル分離度ＤＳＳ（
ｘ）と、プローブ波パルスの分散値σｏ２および伝搬距
離ｘより次式、若しくは次式の近似式によって、周波数
に比例すると仮定した減衰係数α（ｘ）の波検体内にお
ける分布を測定するものである。

又は、上記交差周波数ｆｘ（ｘ）、スペクトル分離度Ｄ
ＳＳ（ｘ）と、ポンプ波パルス周波数ｆｐ、ポンプ波粒
子速度振幅値ｕ　（ｘ）、音速Ｃｏ、プローブ波パルス
の分散値σｏ２および伝搬距離ｘより次式、若しくは次
式の近似式によって非線形係数β（ｘ）、若しくは陪非
線形係数β′（Ｘ）の波検体内における分布を測定する
ものである。

Ｋｘ（ｘ）”　ＤＳ　Ｓ　（ｘ）　／　ｆｘ（ｘ）又は
、上記減衰係数αｎ（ｘ）および非線形係数β（Ｘ）、
若しくは陪非線形係数β′（Ｘ）の波検体内における分
布、又は、上記減衰係数α（ｘ）および非線形係数β（
Ｘ）、若しくは陪非線形係数β′（Ｘ）の波検体内にお
ける分布を共に測定するものである。

そして、上記ポンプ波粒子速度振幅値ｕ（ｘ）をポンプ
波強度分布の測定値に被検体の減衰係数σｎ（ｘ）又は
、α（ｘ）の実測値を用いて補正した値より求める。

又、本発明の測温方法は、上記目的を達成するために、
上記音響特性の温度依存特性をもとに波検体内の加熱前
後の温度変化を測定するようにしたものである。

又、減衰係数の温度依存特性をもとに波検体内の加熱前
後の温度変化を測定するようにしたものである。

父、本発明の音響特性測定装置は、上記目的を達成する
ために、超音波のプローブ波パルスおよびこのプローブ
波パルスより周波数の低いポンプ波パルスを送出する超
音波変換部と、上記プローブ波パルスとポンプ波パルス
の位相関係を制御する手段と、上記超音波変換部の受信
信号の周波数分析を行う手段と、この周波数分析手段の
出力に基づいてスペクトル比と交差周波数とスペクトル
分離度を演算すると共に、これら交差周波数とスペクト
ル分離度から減衰係数を演算する信号処理手段とを有す
るものである。

又は、上記信号処理手段が周波数分析手段の出゛力に基
づいてスペクトル比と交差周波数とスペクトル分離度を
演算すると共に、これら交差周波数とスペクトル分離度
から非線形係数、若しくは陪非線形係数を演算するよう
にしたものである。

又は、上記信号処理手段が周波数分析手段の出力に基づ
いてスペクトル比と交差周波数とスペクトル分離度を演
算すると共に、これら交差周波数とスペクトル分離度か
ら減衰係数を演算し、かつ非線形係数若しくは陪非線形
係数を演算するようにしたものである。

父、本発明の測温装置は、上記目的を達成するために、
上記音響特性測定装置に加えて被検体の加温前後におけ
る音響特性測定に基づき温度変化を測定する温度演算部
を有するものである。

そして、上記温度演算部がデータ参照部に対し音響特性
値を参照し、得られた温度依存特性に基づき温度変化を
測定するのが好ましい。

作　　　　用 本発明は、上記描成により次のような作用を有する。

ポンプ波パルス粒子速度の正負ピークの中間部分、すな
わち、粒子加速度のピーク部分にプローブ波パルスの波
形重心部分を重畳することにより、両パルスが加算され
ることによって生じる粒子速度のピークはポンプ波パル
ス自身の粒子速度と同程度とすることができる。父、ポ
ンプ波パルスの粒子加速度が正のピーク部分にプローブ
波パルスが重畳されるように振動子の駆動タイミングを
調整しておき、ポンプ波パルスとプローブ波パルスの両
方を送信した時に反射されて帰って来た受信信号のスペ
クトルと、ポンプ波パルスが逆相になるように、すなわ
ち、ポンプ波の粒子加速度が負のピーク部分にプローブ
波パルスが重畳されるようにポンプ波パルスとプローブ
波パルスを送信して得られた受信信号のスペクトルの比
であるスペクトル比およびスペクトル比から得られる交
差周波数、及びスペクトル比の勾配を測定し、これらの
交差周波数およびスペクトル比勾配より所定の関係式に
基づく計算アルゴリズムにより減衰係数、非線形係数、
若しくは陪非線形係数を求める。

更には上記音響特性が温度変化することを利用して被検
体中の温度を求める。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

まず、第１図を参照しながら本発明に用いる測定法の原
理について説明する。

無限小振幅音波の伝搬体中における音速をＣｏ。

密度ρ０、　音響的非線形パラメータをＢ／Ａとする。

その時、有限振幅音波の伝搬速度は波形の各部分におけ
る粒子速度をＵ、音圧をｐｐとした場合、これらの各部
分における音速Ｃは、次の（１）。

（２１１（５１式より求められる。

Ｃ−Ｃｏ　＋　ｕ　＋　”　・−”−・−・（１１２Ａ
　　ρ０ＣＯ Ｃｏ＋（１＋Ｂ／２Ａ）ｕ　　　　　　　　　−＝−１
２）Ｃｏ＋βｕ　　　　　　　　　　　　　、−０−（
３１通常（１＋Ｂ／２Ａ）は非線形係数（ｃｏｅｆｆ　
１ｃｉｅｎｔｏｆ　ｎｏｎｌ　１ｎｅａｒｉ　ｔｙ　）
βと呼ばれている。

又、様々な音響特性７／ｃｏ２ｓβ／Ｃｏ、β／ρｏＣ
ｏ２等があるが、これら非線形係数βに関連した音響特
性を総称して陪非線形係数（ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｃ
ｏｅｆｆｉｃｉｅｎむｏｆ　ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ
　’）β′と呼び、これは非線形係数βより計算可能で
ある。

以上の関係式から明らかなようにポンプ波の粒子速度が
正の部分では音速が大きくなり、ポンプ波の粒子速度が
負の部分では音速が小さくなる。

このため、ポンプ波の波形において、粒子速度が負から
正へ変化する中間の部分、すなわち、粒子加速度が正の
部分ではその部分の波形が伝播に伴って圧縮され、その
逆に粒子加速度が負の部分ではその部分の波形が伸張す
る。従って、第１図（ａｌのようにポンプ波の粒子加速
度が正の部分に重畳されたプローブ波形の伝搬に伴い圧
縮されて振幅が増大し、すなわち、そのスペクトルは高
周波側へ拡張し、第１図（ｂｌのようにポンプ波の粒子
加速度が負の部分に重畳されたプローブ波のパルスは逆
に伸張されて振幅が減少し、スペクトルは低周波側へ収
縮する。以上のようなプローブ波パルスの伝搬に基づく
スペクトル変調特性を減衰媒体中で、以下のように解析
的に求めることが可能である。

まず、理解しやすくするために、一般には周波数のｎ（
ｘ）乗に比例する音響減衰を周波数に比例すると仮定す
る。すなわち、ｎ（ｘ）＝１と仮定する（一般のｎ（ｘ
）乗の場合については後述する。）。

プローブ波の伝搬方向をＸ軸とし、プローブ波のパワー
スペクトラムをｐ（ｆ、ｘ）とする。プローブ波パルス
としてガワス形状の包絡線を有するＲＦパルスを使用し
た場合で、音響減衰が周波数の１乗に比例するものと想
定したので、プローブ波のパワースペクトラムｐ（ｆ、
ｘ）は伝搬距離Ｘの関数ｈ（ｘ）、　ｇ（ｘ）を用いて
次の（４）式で表わされる（減衰係数と非線形係数は伝
搬距離Ｘの関数としてα（Ｘ）、β（ｘ）と表示する。

）。

ただし、ｆｏはＲＦパルスの中心周波数、Ｃｏ２はプロ
ーブ波パルスの分散、Ａｏは定数である。

距離Ｚから短い距離のＸ＋△Ｘの位置におけるパワース
ペクトラムｐ（ｆ、ｘ＋△Ｘ）は周波数に比例する減衰
と、プローブ波に重畳したポンプ波による変調により、
高周波側または低周波側に周波数が変化する事を考慮す
ると、次の（５）式で表わされる。

ｐ（ｆ、ｘ＋ハ、ｘ）＝ＥＸＰ（Ａｏ−ｈ（ｘ十△ｘ）
ｆ−＝８−α（ｘ）ｆ△Ｘｐ（，１□ｘ）　　・・・・
・・（５）ここで、α（ｘ）は単位周波数、単位長当り
の減衰定数、μ（ｘ）は非線形係数β（ｘ）の関数であ
り、次の（６）式で与えられる。

Ｂ　（ｘ’）　　ｕ　（ｘ） μ（ｘ）＝２πｆｐ（１＋丁）Ｙ＝２πｆｐβ（Ｘ豐・
・・（６）ただし、ｆｐはポンプ波周波数であり、ｕ　
（ｘ）は粒子速度の振幅値（ピーク値）の分布である。

上記（４１，（ｓ１式を比較すると、伝搬距離Ｘの関数
ｈ（ｘ）、　ｇ（ｘ）に関する微分方程式が次の（７）
式のように得られる。

る。すなわちポンプ波が第１図（ａｔ、　（ｂｌの位置
にある事はｕ（ｙＪ＝μ０（Ｘ）とμ（Ｘ）−一μ０（
Ｘ）に対応するので、その時の関数ｈ±（ｘ）、ｇ±（
幻を次の（１］）式とすると、プローブ波のパワースペ
クトルｐ＋（ｆ、ｘ）。

ｐ−（ｆ、ｘ）は次の（１１）式で表わされる。

この微分方程式を上記（４）式の初期条件（８）式の元
で解くと、次の（９）式で表わされる。

ｈ（ｏ）＝Ｏ，ｇ（ｈ）　＝１　　　　　　　　　　　
　　・・・・・−（ｓｌ上記（９）式を上記（４）式に
代入すると、任意の距離Ｘでのパワースペクトラムｐ（
ｆ、ｘ）が得られる。

ここで、上記（６）式の粒子速度振幅値ｕ（ｘ）は、正
の値も負の値もとり、正の値は高周波側にプローブ波周
波数が変調される事に対応し、第１図（ａｌに対応する
。又、負の値は低周波側にプローブ波周波数が変調され
る事に対応し、第１図（ｂｌに対応すスペクトル比Ｒ（
ｆ、ｘ）はパワースペクトルｐ−１−（ｆ、ｘ）とｐ−
（ｆ、ｘ）の対数比で次の（１２）式で表わされる。

Ｒ（ｆ、ｘ）−１ｏｇ（Ｐ−（ｆ、ｘ）／Ｐ＋（ｆ、、
ｘ））　　　　−（１２）ここで、ポンプ波のエネルギ
ー密度がキャビテーションを発生させない程度に小さい
時には、ｔＸμ０ωｄｘ　ｌ　＜＜　１　として良いの
で、近火式である次の（１５）式が成立する。

ＥＸＰ（±ｆｘμｏ（ｘｉ欣）＋１±ｆｘμ０ω牡　　
　　　・・・（句この（僧式の近似のもとに、上記（ｉ
ｏＩ、　（＋＋Ｉ、（２））式よりスペクトル比Ｒ（ｆ
、ｘ）は次の（例式で表わされこの（例式に上記（Ｍ）
式を代入して計算すると、スペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ
）は次の（切代で表わされる。

・・・（１４１ 交差周波数ｆｘはプローブ波のパワースペクトルｐ＋（
ｆ、ｘ）とｐ−（ｆ、ｘ）が等しい周波数であるから、
スペクトル比Ｒ（ｆｚ、　ｘ）＝　Ｏが成立する周波数
である゛。よって、上記（１４）式よ９次の（１５）式
で表わされる。

ここで、交差周波数ｆｘはＸの関数と見てｆｘ（ｘ）と
表示した。

次Ｋ、スペクトル比Ｒ（ｆ、ｘ）の周波数に対する勾配
の交差周波数での値を次の（Ｓ６）式のようにスペクト
ル分離度ＤＤＳ（ｘ）とする。

ＤＳＳ（ｘ）−（７ｙＲ（ｆ、　ｘ））　、＝、エ　　
　　・・・俤）このｆｚ１式をμ０ωについて表わして
上記（例式を用いると、非線形係数βωが次の（１１式
で求められ′る。

Ｋｘω−ＤＳＳ　（ｘ）　／　ｆｘ（ｘ）　　　　　　
　　−（ｖｌすなわち、ポンプ波強度分布がＸの関数と
して知られていれば、ポンプ波粒子速度振幅値ｕ　ｆｘ
ｌが得られ、交差周波数ｆＸ（ｘｉとスペクトル分離Ｄ
ＳＳ（ｘｉの実測値より非線形係数β（ｘ）が上記−，
（η）式で与えられる。ポンプ波の強度分布は、水中で
の強度分布を事前に実測し、その値に、被検体の減衰係
数の実測値α（ｘｉを後述する方法で求めた値を使用し
て減衰の補正をすることにより得られる。

又は、減衰係数はほぼ生体では／ｎｅｐｅｒ／　ＭＨｚ
・口であるので、この値を使用して推定しても良い。

いずれにしても何らかの方法でポンプ波の粒子速度振幅
値ｕ　（ｘｌが得られれば非線形係数β（ｘｌが求めら
れる。またβ（ｘｉより陪非線形係数β’（ｘｉも同様
に求められる。

次に、減衰係数α（ｘｉは上記（ｆ５１式をα（ｘ）式
について表示して上記（ｓＩ、　（１９１式を代入する
ことにより、すなわち、交差周波数ｆｚ（ｘｌとスペク
トル分離度Ｄ　Ｓ　Ｓ　（ｘｉの実測値よ奴減衰係数α
（ｘｌが求められる。

以上の結果をまとめると、プローブ波のパワースペクト
ルＰ＋（ｆ、ｘ）、ｐ−（ｆ、ｘ）の実測値よりスベク
トル比Ｒ（ｆ、ｘ）が上記（１２）式で得られ、これよ
り実測値の交差周波数ｆｘ（Ｘ）がＲ（ｆｘ、ｘ）＝ｏ
　より得られる。又、実測値のスペクトル分離度ＤＳＳ
［Ｘｌも上記ｆ％１式で得られる。これらより、上記（
８１゜（拗式を使用して減衰係数α（ｘｉが得られる。

非線形係数β（ｘｌは被検体中のポンプ波速度振幅値ｕ
　（ｘｌが知られれば、スペクトル分離度Ｄ　Ｓ　Ｓ　
［ｘｌと交差周波数ｆＸ（ｘｌより上記（知、（η）式
で与られる。但し、Ｃｏ２゜σｏ２．ｆｐ等は当然既知
量である。また陪非憩形係数β′（Ｘ）も非線形係数β
（ｘ）より求められる。

以上の様に、後述する装置により被検体の交差周波数ｆ
ｘ（ｘｌとスペクトル分離度ＤＳＳ（ｘｌを実測すれば
、減衰係数α（ｘ）と非線形係数β（ｘ）が得られる事
になる。

令名の説明は周波数に比例する減衰、すなわちｎ（ｘｌ
＝１と仮定した場合であるが、一般の周波数のｎ　（ｘ
ｌ乗に比例する音響減衰の場合について、以下に説明す
る。

音響減衰は周波数のｎ　（ｘｌ乗ではαｎ（Ｘｌｆｎ（
ＸＪとなるが、交差周波数ｆｘ（Ｘｌの近傍だけを考え
て、ｆ原ｘｌ近傍で周波数ｆで展開して次のように近似
する。

αｎ（ｘｌ　ｆ　”　＋　（αｎ（ｘｌ　ｆ　ｎ（Ｘ’
　）　ｆ　＝ｆ）（δ ＋Ｃｇ−７αｎ（ｘＪｆ　ｎ（ｘｉ　）ｆ＝ｆ）（、ｆ
＝α（ｘｏ）ｆ＋α（２（ｘｏ　’）　　　　　　　　
−・−（２１１αｃ　（ｘｉ　”＝　（“ｎ（”　ｆｎ
（ｘｌ）ｆ　＝　ｆｘ　＝　αｎ（ｘ）ｆｘ（ｘｌ　ｎ
（ｘｌ　−乍）δ α（ｘｌ＝　（ｇ７α瞳Ｈｎ（ｘｉ　〕ｆ＝ｆｘ＝αＨ
（ｘｉ　ｎ（ｘｌ　ｆＸ（ｘｌｎ（Ｘ）−１・・・（２
３） 係数α（ｘＩ、αｃ　（ｘｉを上記（２１）、（２２１
式で定義すると、減衰係数α（ｘｉは減衰のｆＸ（ＸＩ
近傍で周波数ｆＫ比例する部分で、αｃ（ｘｌは定数成
分を意味している。この近似で上記（４）式に対応する
パワースペクトラムｐ（ｆ、ｘ）は、次の（２４）式で
求められる。

・・・（２４１ 上記（２４式は上記（４）式にｈｅ（ｘｉが付加されて
いる。

ここで、上記と同様に△Ｘの伝播によるパワースペクト
ラムの変化を考慮すると、次の（２５１式が成立する。

ｐ（ｆ、ｘ十△ｘ）＝ＥＸＰ（Ａｏ−ｈｃ（ｘ七へｘ）
−ｈ（ｘ＋△ｘ）ｆ＝　、−（ｄ（ｘｌｆ　＋ａｃ（ｘ
））△Ｘｐ（ｈ　’　ｘ）・・・（２５１ これより、上記（７）式に対応して、ｈｅ（ｘｉ、ｈ（
ｘｉ、ｇ（ｘｉに関する微分方程式を作成すると、次の
（８式となる。

ここで、上記（２１Ａ式はｈｃ（ｘｌの微分方程式が追
加された。これを初期条件、（２７１式の元で解くと、
（イ）式となる。

ｈｅ（ｏｌ＝０．　ｈ（ｏｌ＝ｏ、　ｇ（０１＝１　　
　　　　　　−−−（Ｔｌ・・・し８） 上記（２Ｂ１式を上記（２４１式に代入すれば、ｐ（ｆ
、ｘ）が得られ、プローブ波とポンプ波の位置によりμ
（Ｘ）＝±μｏ（ｘｌに対応してｐ±（ｆ、ｘ）を決め
、その対数比を上記（１２）式で求める。

・・・（２９１ ここで、ｈｅ（ｘ）はμ（ｘｉに依存しないので、士の
変化は無い。

Ｒ（ｆ、　ｘ　）　−ｌｏｇ（Ｐ−（ｘｌ／Ｐ＋（ｘｌ
）・・・（３０１ 上記ｆｆｉ式では、ｈ　ｃ（ｘｌＯ項が割算で消去され
るため、無くなり、上記（１４）式のＲ（ｆ、ｘ）と全
く同一の式が得られる。すなわち、ｈ（（ｘｌはμ（ｘ
ｉがμ（Ｘ）＝±μｏ（ｘｌと変化する事によって変化
しないため、割算で消去され、Ｒ（ｆ、ｘ）では上記（
１４）式と全く同一の式となる。この結果、Ｒ（ｆ、ｘ
）より演算する事で求められた上記（ｖＩ、　（匍、（
６）Ｉ、　Ｈ式のＤＳＳ（ＸＩ、β（ｘｉ、　　ＫＸ（
ＸＩ、　　α（ｘｌ等は全く同一の式によって求められ
る。上記（１３１式で示した様に１１ｘμｏ　（ｘｉ　
ｄｘ　ｌ　＜＜　１の成立する場合は交差周波数ｆｘ　
（ｘｉはｆＯに近いので、減衰をｆｘ（ｘｉ近傍だけで
展開近似しても良い。この結果、周波数のｎ（ｘｌ乗の
減衰係数αｎ［ｘｌは上記（２！１式をαｎ（ｘｌにつ
いて解き、更に上記（２１）式を代入する事により、次
の（３１）式が得られる。

１　　　　　＋−ｎ（ｘｉ αｎ（ｘｌ＝　　　ｆｘ（ｘｌ　　　　α（ｘｌｎ（ｘ
ｉ ここで、ｎ（ｘｉは一般的には未知関数である。しかし
、生体の場合はｎ（ｘｌは１〜、５程度と考えられ、適
当な平均値、例えばｎ　（ｘｌ＝　、２としても良いし
、更に正確には生体の各種の組織（脂肪、筋肉、骨、等
々）に応じて事前にデータベース化して保持し、それを
測定場所Ｘごとに参照してｎ　（ｘｉを決定する事も可
能である。また、簡単な近似では、ｎ　（ｘｌ　＝　１
とすれば、上記（３１）式は上肥い）式と−致し、α１
（ｘ）＝α（ｘｌとなシ、　上記の結果で、当然これは
周波数に比例した減衰の結果となる。すなわち、必要な
精度に応じてｎ　（ｘｉを決めれば、減衰係数αｎ（ｘ
ｌが上記（５１）式によって求められる。

上記の解析的な関係が明らかにされた各種音響特性を具
体的に測定する方法、並びにこれらの測定された各種音
響特性を用いて波検体内の温度変化を求める方法をそれ
らの装置と共に、図面を参照しながら説明する。

第２図は本発明の一実施例における超音波測温装置を示
す機能ブロック図である。本発明は、いわゆるエコー信
号を受信する１随音波パルス反射法を基本原理としてい
る。第２図において、１はポンプ波パルスの送信、プロ
ーブ波パルスの送、受信を行う超音波変換部、２は超音
波変換部１に対してポンプ波用の駆動パルスを加えるパ
ルス駆動器、３は超音波変換部１に対してグローブ波相
の駆動パルスを加えるパルス駆動器、４は超音波変換部
１の受信出力を増幅する増幅器、５は増幅器４の出力を
記憶する波形記憶部、６はパルス駆動器２，３と波形記
憶部５の動作タイミングを制御するタイミング制御部、
７は波形記憶部５とタイミング制御部６ヘクロツクを供
給するクロック発生部、８は波形記憶部５に記憶された
波形に対してフーリエ変換を行う周波数分析部、９は周
波数分析部８の出力に対して信号処理を行い、音響特性
を求める信号処理部、１０は信号処理部９の出力により
温度を計算する温度演算部、１１は温度演算部１０に対
し音響特性の孟夏依存情報を出力するデータ参照部、１
２は増幅器４の出力を検波する検波部、１３は（Ｍｌ号
処理部９の出力により音響特性分布像、温度減算部ｌＯ
の出力により温度分布像、検波部１２の出力によりＢモ
ード断層像を作る走査変換部、１４は走査変換部１３の
出力を表示する表示部、ｌ６は被検体（生体）である。

第３図は上記超音波変換部ｌの好筐しい例を示す構成図
である。第３図に示すように超音波変換部１はポンプ波
用振動子１０１とグローブ波相振動子１０２とから構成
される。ポンプ波用振動子１０１は、例えば中心波数３
００ＫＨｚ、外径６０龍、　内径２０ｎの環状圧電振動
子により構成され、プローブ波相振動子１０２は、例え
ば中心周波数３ＭＨｚ、外径２０器の収東タイプの圧電
振動子により構成されている。ポンプ波用振動子１０１
の出力レベルとしては、粒子速度振幅で２　５　０　龍
／ｓ、水中でピーク出力として４　Ｗ　／　ｔＡ程度、
プローブ波用振動子１０２の出力レベルとしては、通常
、超音波診断装置で用いられる程度か、それより少し低
い程度とする。プローブ波パルスのスペクトル特性トし
ては、ガクス形状をしていることが望ましく、そのだめ
、プローブ波用振動子１０２０周波数特性およびパルス
駆動器３の駆動パルスの周波数特性が調整される。一方
、ポンプ波パルスの周波数特性の高周波側成分がプロー
ブ波パルスの周波数特性の帯域内に混入することを避け
るため、パルス駆動器２では出力中の高周波成分が抑圧
される。

以上の様にしてポンプ波用振動子１０１から送信された
ポンプ波パルスとプローブ波用振動子１０２から送信さ
れたプローブ波パルスは結合媒体１６１中で交差、重畳
して重畳パルスとなった後、被検体１６へ入射する。結
合媒体１６１としては、例えば水の様な液体が適当であ
り、その深さ、すなわち、プローブ波用振動子１０２の
音波放射面と被検体１６の間の距離としては、例えば１
００１１ＩＥ程度が選ばれる。この重畳パルスが被検体
１６中を伝搬する過程でプローブ波パルスは変調される
。この変調特性はプローブ波パルスの波形の重心部分を
ポンプ波パルスのどの部分に重畳するかに依存する。重
畳される部分が第８図（ａｔに示す様にポンプ波の粒子
速度が正のピークである場合には位相関係Ａ、第８図（
ｂｌの様に粒子速度が負のピークである場合には位相関
係Ｂ、第１図（ａｔの様に粒子加速度が正のピークであ
る場合には位相関係Ｃ１第１図（ｂｌの様に粒子加速度
が負のピークである場合しては位相関係りとして、それ
ぞれの重畳の状態を区別する。以上の様な位相関係の制
御はパルス駆動器２，３の駆動パルス発生の相互のタイ
ミングをタイミング制御部６により制御することにより
行われる。実際には、プローブ波用のパルス駆動器３と
波形記憶部５の動作の時間関係を固定しておき、ポンプ
波用のパルス駆動器２のパルス発生タイミングを制御、
あるいは駆動パルスの極性を反転させることが行われる
。タイミング告制御の時間分解能としては、例えばポン
プ波の１波長の１／６４程度で行われ、この場合には約
５０ｎｓとなる。

このような時間の制御には５０　ｎｓ　（２０ＭＩ（ｓ
　）　　のクロック信号とプリセットカウンタ等による
デジタル遅延技術により実現出来る。このクロック信号
はクロック発生部７から供給される。

この様にして、重畳の位相関係を制御されたプローブ波
パルスは各位相状態に対応した変調を受けながら被検体
１６の中を伝撮し、更に被検体１６が有する音波散乱特
性の影響により次々に御方散乱され、反射信号としてプ
ローブ波用振動子１０２に到達し、受信信号に変換され
る。なお、図示していないが、超音波変換部１の全体を
機械走査機構により揺動させ、例えばセクタ走査しても
良い。

受信信号は増幅器４で増幅された後、波形記憶部５に記
憶される。波形記憶部５は、例えばＡ／Ｄ変換器、高速
のメモリ等で構成される。Ａ／Ｄ変換器のサンプリング
クロックの周波数としては、受信信号の周波数、ここで
は３　ＭＨｚの４倍以上あることが望ましく、２０ＭＨ
ｚは適当な周波数である。このサンプリングクロックも
クロック発生部７から供給される。波形記憶部５に記憶
された受信信号はデータ窓により必要な位置、長さの部
分が抜取られ、周波数分析部８でフーリエ変換される。

この抜取られる部分、すなわち、データ窓の長さとして
は受信信号の周波数の４０波程度、ここでは１３μｓ程
度とする。データ窓内のデータ点はデータ窓の長さとサ
ンプリングクロックの周波数の積に等しいから、この例
では２６０点となる。

この抜取られたデータ列に対して、例えばハミング窓の
ような窓関数が乗ぜられたり、あるいは高速フーリエ変
換のアルゴリズムに適合させるためにデータの点数を２
のべき乗、例えば２５６点に変更しても良い。このフー
リエ変換は被検体１６の深さ方向、すなわち、データ列
の深さ方向にデータ窓を移動して繰返し行われるが、と
の例では移動ピッチとしては、例えば被検体１６内で換
算して微小距離、２５ｍとする。この微小距離を音波が
往復するのに要する微小時間へｔｏは被検体１６中にお
ける音速を１５００ｍ／ｓとした場合、約１６μｓとな
る。以上の様にして、受信信号は微小時間へｔｏ間隔で
データ窓を移動しながら抜取られ、次々にフーリエ変換
が行われる。フーリエ変換の結果は複素数となるが、そ
の実部Ｒｅ（ｆ、ｘ）と虚部Ｉｍ（ｆ、ｘ）から更にパ
ワースペクトルｐ（ｆ、ｘ）、あるいは位相角φ（ｆ、
ｘ）がそれぞれ次の（Ｖ＋、（！Ｗ１式で計算される。

Ｐ（ｆ、　ｘ）＝Ｒｅ　（ｆ、　ｘ）＋Ｉｍ　　（ｆ、
　ｘ）　　　−−−（３Ｊφ（ｆ、　ｘ　）＝ａｒｃｔ
ａｎ（Ｉｍ（ｆ、　ｘ）／Ｒｅ　（ｆ、　ｘ））　−（
！ポンプ波パルスとグローブ波パルスが第１図（ａｔに
示す位相関係Ｃ，または第１図（ｂｌに示す位相関係り
で重畳され、被検体１６中を伝搬し、関心領域（以後Ｒ
ＯＩと呼ぶ）において散乱されて得られた受信信号の部
分、すなわち、ＲＯＩに相当する深さに位置するデータ
窓により抜取られたデータ列に対するパワースペクトル
は簡単な伝搬モデルを用いて次の（３４１式の様に表わ
すことができる。

Ｐ＋（ｆ、　ｘ）＝ｌ　ｆＨ±（ｆ、ｘ）・Ｓ±（ｆ、
ｘ）・Ｇ（ｆ、ｘ）・Ｔげ））■Ｗ（ｆ　ｌ　１２・・
・（５Ｉ１１但し、 Ｈ＋（ｆ、　ｘ）　；変調後のプローブ波ペルススペク
トルＳ召ｆ、ｘ）　：　ＲＯＩの音波散乱特性Ｇ（ｆ、
　ｘ）　：復ム゛？Ｊシておける線形伝搬減衰Ｔ（ｆ）
　　；受信係周波敢特性 ■Ｗ（ｆ）；窓関数によるコンボリユーシヨン±　；十
・・・位相関係Ｃによる音波送信−・・・位相関係りに
よる音波送信 このような伝搬モデルにおいて、被検体１６内の特定の
ＲＯＩに対し、まず、第１図（ａｔに示す位相関係Ｃで
音波を送信し、パワースペクトルＰ＋（ｆ、ｘ）を求め
、次に送信間隔Ｔｏをおいて第１図ｔｂ）に示す位相関
係りで音波を送信し、パワースペクトルＰ−（ｆ、ｘ）
を求め、両パワースペクトルの比を対数で評価する。な
お、送信間隔Ｔｏ　の時間としては、通常、超音波診断
装置で用いられる値、例えば数百μＳから１ｍｓ程度で
ある。次式において、音波散乱特性Ｓ＋（ｆ、ｘ）とＳ
　−（ｆ、　ｘ）の差および窓関数における影響が小さ
ければ、Ｓ±（ｔ、ｘ＞。

Ｇ（ｆ、　ｘ）、　Ｔ　（ｆ　）、　Ｗ（ｆ　）の各項
はすべて消去され、左辺は上記（切代、（９））式に示
したスペクトル比Ｒ（ｆ、効の上に等しくなる。

Ｒ（ｆ、　ｘ）＝　ｌｏｇ（Ｐ−（ｆ、　ｘ）／　Ｐ＋
（ｆ、　ｘ）　）＝２１ｏｇ（ＩＨ−（ｆ、ｘ）　／　
Ｈ＋（ｆ、ｘ）ｌ）　　　　・・・（却スペクトル比Ｒ
（ｆ、　ｘ）と各種音響特性との関係は既に上記（＋ｓ
Ｉ、　（＋９、　＋２：１、　（５ｏ１式に示した通り
であり、信号処理部９においてはこれら関係式をもとに
各種音響特性を計算する。

第４図は肝蔵に似せて作成した超音波テストファントム
を被検体１６として用いた場合のパワースペクトルＰ±
（ｆ、ｘ）およびスペクトル比Ｒ（ｆ、ｘ）の実測値の
例であるが、スペクトル比Ｒ（ｆ、ｘ）にはかなシのリ
ップル成分がノイズとして付加されており、交差周波数
ｆｘ（ｘｌの決定に対して悪影響を与える。この影響を
軽減するため、信号処理部９では交差周波数ｆｚ（ｘｌ
の近傍で、この例では２〜３ＭＨｚ程度の範囲で、得ら
れたスペクトル比Ｒ（ｆ、ｘ）を周波数ｆの１次、又は
２次関数等から成る近似関数で近似し、近似関数が零に
なる周波数から交差周波数ｆｘ（ｘ）を決定する。　近
似関数の選択の仕方としては最小２乗法等の利用が可能
である。次に、スペクトル比Ｒ（ｆ、　ｘ）の周波数微
分、すなわち上記（１４式のスペクトル分離度Ｄ　Ｓ　
Ｓ　（ｘ）を求める。

スペクトル分離度ＤＳＳｆｘｌも実際には近似関数の微
分から求める。上記（＋ａＩ、　（１９１式においてＤ
ＳＳ（ｘＩ、ｆｘ（ｘ）は可測量であり、ポンプ波周波
数ｆｐ、グローブ波パルスのスペクトル分散σｏ２、音
速Ｃｏ等は既知量である。ここで、ポンプ波の粒子速度
振幅値ｕ　（ｘｉは、ポンプ波の音圧振幅ゴ直Ｐ　Ｉ）
（ｘｉが分かれば次の（３／Ｊ式で与えられる。

凸）−ρ。ｃ　ｏＰ　ｐ（ｘｌ ・・賢５６） 但し、ρ０は伝搬媒体の密度である。

ポンプ波の音圧振幅値Ｐｐｆｉは水などの擬似媒体を使
用して事前に超音波トランスデユーサ等で実測した値を
使用して良いが、実際の被検体の音響減衰を考慮して適
当な減衰率、例えば生体では１ｎｅｐｅｒ、／　ＭＨｚ
−ｃｘ程度で音響減衰を見積って補正するか、更には後
述する方法で音響減衰係数αｎ（ｘｉ又はα（ｘｉを実
測値として測定し、その値を１吏用して減衰を補正した
音圧を使用して粒子速度１１　（Ｘｉを求める等の方法
により粒子速度振幅値ｕ（ｘｌを決める。

これらより上記（１８１、θ９）式の全ての量が求まる
ので、非線形係数β（ｘｌや陪非線形係数β′（Ｘ）を
算出できる。減衰係数αＨ（ｘＩ、又はα（ｘｌは非線
形係数β（ｘｌに比較すれば簡単な計算により求まる。

すなわち、交差周波数ｆｘ（ｘｌとスペクトル分離度Ｄ
　Ｓ　Ｓ　（ｘｌの実測値と既知量の分散値σｏ２より
上記（１９１、（３１１式で求められる。ただし、ｎ　
（ｘｉは適当に想定した値を使用する。

以上、上記（２１１式以後で、詳細に説明した内容をプ
ログラム化したソフトウェア−を有する第２図の信号処
理部９により、デジタルデータとして計算機処理を行な
う事によって信号処理部９は周波数分析部８のデータよ
り、音響特性値である減衰係数αｙ、（ｘｉ、α侵）、
非線形係数β（ｘ）、陪非線形係数β（ｘｉ等を算出す
る。

又、上記演算の高速化を図るには、上記内容の演算処理
を専用の７・−ドウエアーにより構成すれば良い。

以上の様に、音響走査線上、すなわち、プローブ波パル
スの伝撥径路上における減衰特性αｎ（ｘｌ。

αｆｘ）非線形係数β（ｘｉの分布を得ることが出来る
。

これらの音響特性値は第３図の被検体１６中において、
データ窓に相当する部位における平均的な音響特性値と
みなすことができる。通常、断層像上の特定部位におけ
る音響特性値を問題にする場合には、断層像上に関心領
域（ＲＯＩ　）という仮想的な領域を設定し、そのＲＯ
Ｉの内部における平均的な音響特性値を対泉とする。第
５図は扇形走査断層像５１上に表示された複数のＲＯＩ
５２の境界線の例を示している。これからも明らかな様
に境界線の形状は扇形の一部となっている。ＲＯＩ５２
の寸法は、例えば伝搬の深さ方向１（ニア７１程度、そ
れと直交方向に１Ｃ７ｒＬ程度が選ばれる。従って、実
際にはＲＯＩ５２の内部を多数の音響走査線が通過し、
それら音響走査線上のデータ窓についてもＲＯＩ５２と
重なるものが多数ある。これら多数のデータ窓に対応す
る多数の音響特性値からＲＯＩ５２内の平均的な音響特
性値を求める場合には、例えばＲＯＩ５２の中央部を通
過する音響走査線上に対応する音響特性値、あるいは、
ＲＯＩ５２と重なり合う部分の多いデータ窓に対１応す
る音響特性値に対して重み付けを行い、平均を求めても
良い。

信号処理部９では以上の様にして受信信号の・２ワース
ベクトル等から音響特性値が求められる。温度演算部１
０では減衰係数や陪非線形係数の温度依存特性をもとＫ
ＲＯ・■毎に温度変化が計算される。第６図は生体軟組
織における減衰係数と音速の温度依存を示す代表的な例
である。図から明らかな様に、減衰係数ではその温度依
存は比較的大きく、音速では小さい、更に、これらの温
度依存特性は脂肪組織と非脂肪組織ではその傾向がかな
り異なる。又、これらの温度依存は単純な温度Ｔの一次
関数では表現されず、高次多項式による近似がより望ま
しいことがわかる。なお、非線形）くラメータＢ／Ａに
関してはその温度依存はかなり小さいと考えられており
、従って、陪非線形係数β′の温度依存はその分母にあ
る音速の温度依存に支配されると考えられる。

第７図は温度演算部１０の一例を示す機能ブロック図で
ある。図中、１００１は各ＲＯＩに用意されたメモＩＪ
（ＩＤＭ）であり、初期状態における音響特性値を記憶
する。この場合、初期状態とはノ・イパーサーミア等の
応用においては生体を加ｉ’！する前の平常体温の状態
を意味する。次に、ＲＯＩ　毎にメモＩＪ１００Ｉに記
憶された減衰係数と陪非線形係数の値でデータ参照部１
１を参照する。これら減衰係数や陪非線形係数は組織診
断のパラメータとして有効であシ、例えば脂肪組織と非
脂肪組織ではこれらの値は大幅に異なる。従って、デー
タ参照部１１はこれら減衰係数や陪非線形係数の参照に
対して組織の性状を判定することが可能であり、メモリ
１００１からの参照に対して各８０丁におけるＭｉ織音
響特性の温度依存特性を指定することができる。温度特
性をγ（Ｔ）とした場合、γ（Ｔ）は次の（功式を満た
す１次、又は高次の多項式である。

ａ　（Ｔ）　＝　ａ□−ｒ　（Ｔ）　　　　　　　　　
−（３η但し、 ａｏ；初期状態における音響特性。

ａ（Ｔ）　：初期状態よりＴ℃変化した場合における音
響特性。

γ（Ｔ）の指定の仕方としては多項式の各次数の係数値
のみで十分であり、データ参照部１１に係数の形で記憶
されている。各ＲＯＩ毎に参照された温度特性γ（Ｔ）
の係数値はメモ！Ｊ　（ＴＣＭ）１００２に記憶される
。この場合、温度特性γ（Ｔ）は減衰係数にのみ指定さ
れるものとする。演算部（ＴＤ）　１００３ではメモ１
Ｊｌｏ０２に記憶された係数値とメモＩＪ１００Ｉに記
憶された初期状態における減資係数をもとに適当な温度
範囲、例えば３５°Ｃ〜５０°Ｃについて適当な温変ピ
ツチ、例えば１°Ｃ１で各温度における減衰係数をＲＯ
Ｉ毎に計算し、メモリ（ＲＤＭ）１００４に記憶する。

次に、加温後の減衰係数をメモリ（ＣＤＭ）１００５に
記憶する。、％モｌ／１００！ＭＣ記憶されたデータは
、メモ１７１００４に記憶されたデータのいずれに相当
するか、すなわち、何度の変化に相当するかが演算部（
ＣＤＭ）１００６において比較される。

この演算１００６による比較は各ＲＯＩ毎に行われ、温
度変化の値はメモＩＪ（ＴＯＲ）１００７に記憶される
。

以上の様にして求められた温度変化Ｔの値は走査変換部
】３へ送られ、２次元の温度分布像を得ることが可能と
なる。

なお、上記実施例では、全てのＲＯＩについて温度変化
を演算し、画像として表示する例について説明したが、
温度変化は特定のＲＯＩだけについて演算するだけでも
良く、又、演算結果を数値として表示しても良い。又、
′信号処理の途中で得られる減衰係数の分布、陪非線形
係数の分布等の音響特性値を画像として表示するだけで
も組織診断上の意儀は高い。又、超音波減衰の周波数依
存特性ｎの値を含め、得られた音響特性値を数値として
表示しても良い。又、交差周波数とスペクトル分離度の
伝搬深さ方向依存そのものも伝搬媒質の音響特性を示す
値であるので表示しても良い。

なお、均質で温度依存特性が既知である被検体の場合温
度演算に関しては予め既知の温度依存特性を用意してお
き全てのＲＯＩにその特性を適用しても精度の高い測温
は可能である。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、ポンプ波パルス粒子
加速度のピーク部分にプローブ波パルスの重心を重畳す
ることにより、両パルスが加算されることによって生じ
る粒子速度のピークはポンプ波パルス自身の粒子速度と
同程度とすることが出来、プローブ波パルスに異常な歪
を与える心配が無く、生体への安全性も高い。

又、超音波減衰特性と陪非線形係数を同時Ｖζ得ること
が可能であり、これら２つの音響特性値をもとにより精
度の高い組織診断、あるいは測温か可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＩ、　（ｂｌは本発明の一実施例における音
響特性測定方法の原理説明用で、ポンプ波パルスとプロ
ーブ波パルスの重畳された状態を示す図、第２因は本発
明の一実施例における超音波測温装置の機能ブロック図
、第３図は本発明の超音波測温装置に用いる超音波変換
部の一例を示す構成図、第４図は本発明の一実施例にお
いて得られた受信信号のスペクトル比を示す図、第５図
は関心領域（ＲＯＩ）の境界線の例を示す図、第６図（
ａｔ、　（ｂｌは生体軟組織における音響特性である減
衰係数と音速の温度依存の例を示す図、第７図は本発明
の超音波１ｆｌｌＪ温装置に用いる温度演算部の一例の
詳細を示す機能ブロック図、第８図（ａＩ、　（ｂｌは
従来の音響特性測定方法におけるポンプ波パルスとプロ
ーブ波パルスの重畳された状態を示す図である。 ｌ・・・超音波変換部、２，３・・・パルス駆動器、８
・・・周波数分析部、９・・・信号処理部、１０・・・
温度演算部、１１・・・データ参照部、１３・・・走査
変換部、１４・・・表示部、１０１・・・ポンプ波用振
動子、１０２・・・プローブ波用振動子。 特許出願人　工業技術院長　飯　塚　幸　三第 図 第 図 第 図 ｌＦ３ 囚波数ｆ ／′７Ｈｚ 第 図 第 図 （ａ） ｄ　Ｂ　／Ｃｒｒ（ （ω 廓７５ ｊつ で 第 ＞１ コ （Ｏ） 手続補正書く方式）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）超音波パルスであるプローブ波パルスと、このプ
   ローブ波パルスの波形重心位置をこのプローブ波パルス
   より周波数の低いポンプ波パルスの粒子加速度がピーク
   である部分に重畳したパルスを被検体内に発信し、この
   発信信号を被検体内の２以上の深さの異なる反射点で反
   射させて受信し、この受信信号り周波数分析を行ってス
   ペクトル比を求め、このスペクトル比から交差周波数ｆ
   ｘ（ｘ）とスペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）の被検体内に
   おける分布を測定し、これらの交差周波数ｆｘ（ｘ）、
   スペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）と、プローブ波パルスの
   分散値σ＿ｏ２および伝搬距離ｘより次式、若しくは次
   式の近似値によって、周波数のｎ（ｘ）乗に比例した減
   衰係数α＿ｎ（ｘ）の被検体内における分布を測定する
   ことを特徴とする音響特性測定方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ Ｋｘ（ｘ）＝ＤＳＳ（ｘ）／ｆｘ（ｘ） （２）超音波パルスであるプローブ波パルスと、このプ
   ローブ波パルスの波形重心位置をこのプローブ波パルス
   より周波数の低いポンプ波パルスの粒子加速度がピーク
   である部分に重畳したパルスを波検体内に発信し、この
   発信信号を被検体内の２以上の深さの異なる反射点で反
   射させて受信し、この受信信号の周波数分析を行ってス
   ペクトル比を求め、このスペクトル比から交差周波数ｆ
   ｘ（ｘ）とスペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）の被検体内に
   おける分布を測定し、これらの交差周波数ｆｘ（ｘ）、
   スペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）と、プローブ波パルスの
   分散値σ＿ｏ＾２および伝搬距離ｘより次式、若しくは
   次式の近似式によって、周波数に比例すると仮定した減
   衰係数α（ｘ）の被検体内における分布を測定すること
   を特徴とする音響特性測定方法。 ▲数式、化学式、表等があります▼ Ｋｘ（ｘ）＝ＤＳＳ（ｘ）／ｆｘ（ｘ） （５）超音波パルスであるプローブ波パルスと、このプ
   ローブ波パルスの波形重心位置をこのプローブ波パルス
   より周波数の低いポンプ波パルスの粒子加速度がピーク
   である部分に重畳したパルスを被検体内に発信し、この
   発信信号を被検体内の２以上の深さの異なる反射点で反
   射させて受信し、この受信信号の周波数分析を行ってス
   ペクトル比を求め、このスペクトル比から交差周波数ｆ
   ｘ（ｘ）とスペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）の被検体内に
   おける分布を測定し、これらの交差周波数ｆｘ（ｘ）、
   スペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）と、ポンプ波パルス周波
   数ｆｐ、ポンプ波粒子速度振幅値ｕ（ｘ）、音速Ｃｏ、
   プローブ波パルスの分散値σ＿ｏ＾２および伝搬距離ｘ
   より次式、若しくは次式の近似式によって非線形係数β
   （ｘ）、若しくは陪非線形係数β′（ｘ）の被検体内に
   おける分布を測定することを特徴とする音響特性測定方
   法。 β（ｘ）＝［−Ｃ＿ｏ＾２σ＿ｏ＾２／４πｆｐｕ（ｘ
   ）］［ｄ／ｄｘ］Ｋｘ（ｘ）Ｋｘ（ｘ）＝ＤＳＳ（ｘ）
   ／ｆｘ（ｘ） （４）超音波パルスであるプローブ波パルスと、このプ
   ローブ波パルスの波形重心位置をこのプローブ波パルス
   より周波数の低いポンプ波パルスの粒子加速度がピーク
   である部分に重畳したパルスを被検体内に発信し、この
   発信信号を被検体内の２以上の深さの異なる反射点で反
   射させて受信し、この受信信号の周波数分析を行ってス
   ペクトル比を求め、このスペクトル比から交差周波数ｆ
   ｘ（ｘ）とスペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）の被検体内に
   おける分布を測定し、これらの交差周波数ｆｘ（ｘ）、
   スペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）と、プローブ波パルスの
   分散値σ＿ｏ＾２および伝搬距離ｘより次式 I 、若し
   くは次式（ I ）の近似式によって、周波数のｎ（ｘ）
   乗に比例した減衰係数α＿ｎ（ｘ）の被検体内における
   分布を測定すると共に、上記交差周波数ｆｘ（ｘ）、ス
   ペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）と、ポンプ波パルス周波数
   ｆｐ、ポンプ波粒子速度振幅値ｕ（ｘ）、音速Ｃｏ、プ
   ローブ波パルスの分散σ＿ｏ＾２および伝搬距離ｘより
   次式（II）、若しくは次式（II）の近似式によって非線
   形係数β（ｘ）、若しくは陪非線形係数β′（ｘ）の被
   検体内における分布を測定することを特徴とする音響特
   性測定方法。 ｛▲数式、化学式、表等があります▼ Ｋｘ（ｘ）＝ＤＳＳ（ｘ）／ｆｘ（ｘ）｝…（ I ）｛
   β（ｘ）＝［Ｃ＿ｏ＾２σ＿ｏ＾２／４πｆｐｕ（Ｘ）
   ］［ｄ／ｄｘ］Ｋｘ（ｘ）Ｋｘ（ｘ）＝ＤＳＳ（ｘ）／
   ｆｘ（ｘ）｝…（II）（５）超音波パルスであるプロー
   ブ波パルスと、このプローブ波パルスの波形重心位置を
   このプローブ波パルスより周波数の低いポンプ波パルス
   の粒子加速度がピークである部分に重畳したパルスを被
   検体内に発信し、この発信信号を被検体内の２以上の深
   さの異なる反射点で反射させて受信し、この受信信号の
   周波数分析を行ってスペクトル比を求め、このスペクト
   ル比から交差周波数ｆｘ（ｘ）とスペクトル分離度ＤＳ
   Ｓ（ｘ）の被検体内における分布を測定し、これらの交
   差周波数ｆｘ（ｘ）、スペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）と
   、プローブ波パルスの分散値σ＿ｏ＾２および伝搬距離
   ｘより次式 I 、若しくは次式（ I ）の近似式によって
   、周波数に比例すると仮定した減衰係数α（ｘ）の被検
   体内における分布を測定すると共に、上記交差周波数ｆ
   ｘ（ｘ）、スペクトル分離度ＤＳＳ（ｘ）と、ポンプ波
   パルス周波数ｆｐ、ポンプ粒子加速度振幅値ｕ（ｘ）、
   音速Ｃｏ、プローブ波パルスの分散σ＿ｏ＾２および伝
   搬距離ｘより次式（II）、若しくは次式（II）の近似式
   によって非線形係数β（ｘ）、若しくは陪非線形係数β
   ′（ｘ）の被検体内における分布を測定することを特徴
   とする音響特性測定方法。 ｛▲数式、化学式、表等があります▼ Ｋｘ（ｘ）＝ＤＳＳ（ｘ）／ｆｘ（ｘ）｝…（ I ）｛
   β（ｘ）＝［Ｃ＿ｏ＾２σ＿ｏ＾２／４πｆｐｕ（ｘ）
   ］［ｄ／ｄｘ］Ｋｘ（ｘ）Ｋｘ（ｘ）＝ＤＳＳ（ｘ）／
   ｆｘ（ｘ）｝…（II）（６）ポンプ波粒子速度振幅値ｕ
   （ｘ）をポンプ波強度分布の測定値に被検体の減衰係数
   α＿ｎ（ｘ）の実測値を用いて補正した値より求めるこ
   とを特徴とする請求項３または４記載の音響特性測定方
   法。 （７）ポンプ波粒子速度振幅値ｕ（ｘ）をポンプ波強度
   分布の測定値に被検体の減衰係数α（ｘ）の実測値を用
   いて補正した値より求めることを特徴とする請求項３ま
   たは５記載の音響特性測定方法。 （８）音響特性の温度依存特性をもとに被検体内の加熱
   前後の温度変化を測定することを特徴とする請求項１な
   いし７のいずれかに記載の測温方法。 （９）減衰係数の温度依存特性をもとに被検体内の加熱
   前後の温度変化を測定することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の測温方法。 （１０）超音波のプローブ波パルスおよびこのプローブ
   波パルスより周波数の低いポンプ波パルスを送出する超
   音波変換部と、上記プローブ波パルスとポンプ波パルス
   の位相関係を制御する手段と、上記超音波変換部の受信
   信号の周波数分析を行う手段と、この周波数分析手段の
   出力に基づいてスペクトル比と交差周波数とスペクトル
   分離度を演算すると共に、これら交差周波数とスペクト
   ル分離度から減衰係数を演算する信号処理手段とを有す
   ることを特徴とする音響特性測定位置。 （１１）超音波のプローブ波パルスおよびこのプローブ
   波パルスより周波数の低いポンプ波パルスを送出する超
   音波変換部と、上記プローブ波パルスとポンプ波パルス
   の位相関係を制御する手段と、上記超音波変換部の受信
   信号の周波数分析を行う手段と、この周波数分析手段の
   出力に基づいてスペクトル比と交差周波数とスペクトル
   分離度を演算すると共に、これら交差周波数とスペクト
   ル分離度から非線形係数、若しくは陪非線形係数を演算
   する信号処理手段とを有することを特徴とする音響特性
   測定装置。 （１２）超音波のプローブ波パルスおよびこのプローブ
   波パルスより周波数の低いポンプ波パルスを送出する超
   音波変換部と、上記プローブ波パルスとポンプ波パルス
   の位相関係を制御する手段と、上記超音波変換部の受信
   信号の周波数分析を行う手段と、この周波数分析手段の
   出力に基づいてスペクトル比と交差周波数とスペクトル
   分離度を演算すると共に、これら交差周波数とスペクト
   ル分離度から減衰係数を演算し、かつ非線形係数、若し
   くは陪非線形係数を演算する信号処理手段とを有するこ
   とを特徴とする音響特性測定装置。 （１３）被検体の加温前後における音響特性測定に基づ
   き温度変化を測定する温度演算部を有することを特徴と
   する請求項１０ないし１２のいずれかに記載の測温装置
   。 （１４）温度演算部がデータ参照部に対し音響特性値を
   参照し、得られた温度依存特性に基づき温度変化を測定
   することを特徴とする請求項１３記載の測温装置。