JPH0249102B2 - - Google Patents
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- JPH0249102B2 JPH0249102B2 JP58225666A JP22566683A JPH0249102B2 JP H0249102 B2 JPH0249102 B2 JP H0249102B2 JP 58225666 A JP58225666 A JP 58225666A JP 22566683 A JP22566683 A JP 22566683A JP H0249102 B2 JPH0249102 B2 JP H0249102B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8977—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using special techniques for image reconstruction, e.g. FFT, geometrical transformations, spatial deconvolution, time deconvolution
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01S7/52023—Details of receivers
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Description
【発明の詳細な説明】
(A) 発明の対象
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、被観
察超音波体内からの反射超音波を用いて、該被観
察超音波媒体、より具体的には生体組織の、性状
を判定しようとする、いわゆる反射超音波による
組織弁別方式（Tissue Characterization以下′反
射型超音波TC′と略す）に関する。
察超音波体内からの反射超音波を用いて、該被観
察超音波媒体、より具体的には生体組織の、性状
を判定しようとする、いわゆる反射超音波による
組織弁別方式（Tissue Characterization以下′反
射型超音波TC′と略す）に関する。
(B) 従来技術
体内組織の形態を観察して診断の補助とする、
いわゆるＢモード超音波診断装置に対し、組織の
良性・悪性等の性状を識別しようとするTCが近
年注目されている。
いわゆるＢモード超音波診断装置に対し、組織の
良性・悪性等の性状を識別しようとするTCが近
年注目されている。
従来の反射型超音波TCにおいては、例えば正
常な肝臓か肝硬変を起こした肝臓か等、生体組織
の性状を判別を判定する際の指標（パラメータ）
として減衰特性が最も多用されていた。これは、
ΔZの距離を超音波が進む間には、α（ｚ，ｆ）を
場所および周波数により変化する定数としてその
音圧がｅ−α（ｚ，ｆ）Δzだけ減衰するという性
質を利用するものである。例えば第１図に示す様
に、反射面１，２を持つ被観察超音波媒体３にお
いて、反射面の間の領域４の減衰特性を知るに
は、Ｚ＝０に置かれた超音波振動子で超音波の送
受信を行ない、反射面１及び２からの反射波を受
信する。反射面１からの受信信号のパワースペク
トラムをＡ（Z1，ｆ）、反射面２からの受信信号の
パワースペクトラムをＡ（Z2，ｆ）とすると、反
射面の特性（反射係数等）が同じならば Ａ（Z2，ｆ）＝Ａ（Z1，ｆ）｛ｅ−2α（Z1＋Z2／
２，ｆ）（Z2−Z1）｝2 ＝Ａ（Z1，ｆ）ｅ−4α（Z1＋Z2／２，ｆ）（Z2−Z
1） ∴α（Z1＋Z2／２，ｆ）＝１／４（Z2−Z1）｛logA（Z1
，ｆ）−logA（Z2，ｆ）｝……(1) として、減衰特性α（Ｚ，ｆ）を求めることがで
きる。減衰特性の求め方としては、この他にも、
スペクトラムを求めずに済ませる方法も提案され
ている。しかし、この減衰特性をパラメータとし
て用いる従来の方法に以下の様な問題点がある。
常な肝臓か肝硬変を起こした肝臓か等、生体組織
の性状を判別を判定する際の指標（パラメータ）
として減衰特性が最も多用されていた。これは、
ΔZの距離を超音波が進む間には、α（ｚ，ｆ）を
場所および周波数により変化する定数としてその
音圧がｅ−α（ｚ，ｆ）Δzだけ減衰するという性
質を利用するものである。例えば第１図に示す様
に、反射面１，２を持つ被観察超音波媒体３にお
いて、反射面の間の領域４の減衰特性を知るに
は、Ｚ＝０に置かれた超音波振動子で超音波の送
受信を行ない、反射面１及び２からの反射波を受
信する。反射面１からの受信信号のパワースペク
トラムをＡ（Z1，ｆ）、反射面２からの受信信号の
パワースペクトラムをＡ（Z2，ｆ）とすると、反
射面の特性（反射係数等）が同じならば Ａ（Z2，ｆ）＝Ａ（Z1，ｆ）｛ｅ−2α（Z1＋Z2／
２，ｆ）（Z2−Z1）｝2 ＝Ａ（Z1，ｆ）ｅ−4α（Z1＋Z2／２，ｆ）（Z2−Z
1） ∴α（Z1＋Z2／２，ｆ）＝１／４（Z2−Z1）｛logA（Z1
，ｆ）−logA（Z2，ｆ）｝……(1) として、減衰特性α（Ｚ，ｆ）を求めることがで
きる。減衰特性の求め方としては、この他にも、
スペクトラムを求めずに済ませる方法も提案され
ている。しかし、この減衰特性をパラメータとし
て用いる従来の方法に以下の様な問題点がある。
第１に、第１図に示される反射面１，２の反射
係数が異る周波数特性を持つ場合には、第(1)式で
求められるα（Ｚ，ｆ）は本来の被観察領域４の
ものとは異つた周波数特性として計算されてしま
う。
係数が異る周波数特性を持つ場合には、第(1)式で
求められるα（Ｚ，ｆ）は本来の被観察領域４の
ものとは異つた周波数特性として計算されてしま
う。
第２に、減衰定数は通常の生体組織において
は、1dB／ＭHz／cm程度の周波数依存性を持つと
言われているが、通常の超音波診断装置で用いら
れている帯域幅1MHz程度の超音波で厚さ１cm程
度の生体組織を往復しても帯域の上限と下限とで
2dB程度の減衰差しか発生せず、超音波ビームパ
ターンの乱れなどによるスペクトルの乱れに穏さ
れてしまつて、意味のある減衰特性を得る事が困
難であり、実用に供するには、厚みを大きくする
と共に非常に多数回のデータの平均をとる必要が
あり、空間・時間分解能力が極めて悪かつた。
は、1dB／ＭHz／cm程度の周波数依存性を持つと
言われているが、通常の超音波診断装置で用いら
れている帯域幅1MHz程度の超音波で厚さ１cm程
度の生体組織を往復しても帯域の上限と下限とで
2dB程度の減衰差しか発生せず、超音波ビームパ
ターンの乱れなどによるスペクトルの乱れに穏さ
れてしまつて、意味のある減衰特性を得る事が困
難であり、実用に供するには、厚みを大きくする
と共に非常に多数回のデータの平均をとる必要が
あり、空間・時間分解能力が極めて悪かつた。
(C) 発明の目的
本発明の目的は、病変により組織の微細構造が
変化する様な組織―例えば心筋の場合、心筋梗塞
になると繊維質が増加する―に対して、減衰特性
の代りに、組織内の微細構造の平均間隔等の、構
造に係る特性値をパラメータとして、組織の正
常・異常を判定する手段を提供するにある。
変化する様な組織―例えば心筋の場合、心筋梗塞
になると繊維質が増加する―に対して、減衰特性
の代りに、組織内の微細構造の平均間隔等の、構
造に係る特性値をパラメータとして、組織の正
常・異常を判定する手段を提供するにある。
(D) 発明の要点
本発明は、生体組織内部で近接した反射体から
反射される超音波が重畳した波形として受信され
ると、そのパワースペクトラムに、スカロピング
と呼ばれる特徴的な凹凸が現われる事を利用し
て、この凹凸の間隔から重畳の程度（反射体の間
隔）を推定したり、或は、超音波パルスが重畳し
た受信信号の自己相関を計算して、重畳の程度を
推定しようとするものである。
反射される超音波が重畳した波形として受信され
ると、そのパワースペクトラムに、スカロピング
と呼ばれる特徴的な凹凸が現われる事を利用し
て、この凹凸の間隔から重畳の程度（反射体の間
隔）を推定したり、或は、超音波パルスが重畳し
た受信信号の自己相関を計算して、重畳の程度を
推定しようとするものである。
(E) 発明の実施例とその効果
以下に先ず原理的説明を行なつた後、図によつ
て実施例の説明を行う。
て実施例の説明を行う。
一般に第２図ａに示す如く、ｆ（ｔ）なる入射
波が近接した反射面１，２から反射されると、受
信信号ｒ（ｔ）は、反射面１での反射波ｇ（ｔ）
と、反射面２での反射波ｇ（ｔ−τ）との重なつ
たものとなり、（途中の減衰は無視して考える） ｒ（ｔ）＝ｇ（ｔ）＋ｇ（ｔ−τ） ……(2) 但しτ＝2d／ｃでｃは音速、ｄは反射面間隔。
波が近接した反射面１，２から反射されると、受
信信号ｒ（ｔ）は、反射面１での反射波ｇ（ｔ）
と、反射面２での反射波ｇ（ｔ−τ）との重なつ
たものとなり、（途中の減衰は無視して考える） ｒ（ｔ）＝ｇ（ｔ）＋ｇ（ｔ−τ） ……(2) 但しτ＝2d／ｃでｃは音速、ｄは反射面間隔。
第(2)式をフーリエ変換すると、
Ｒ（ｆ）＝∫∞ -∞｛ｇ（ｔ）＋ｇ（ｔ−τ）｝ｅ−
j2πftdt ＝Ｇ（ｆ）＋ｅ−j2πft Ｇ（ｆ） ＝Ｇ（ｆ）（１＋ｅ−j2πfτ） ……(3) 但し Ｒ（ｆ）はｒ（ｔ）のフーリエ変換 Ｇ（ｆ）はｇ（ｔ）のフーリエ変換 従つて、そのパワースペクトラムは ｜Ｒ（ｆ）｜2＝｜Ｇ（ｆ）｜2（２＋2cos2πfπ）
……(4) となり、第２図ｂの如きもとの｜Ｇ（ｆ）｜2なる
パワースペクトラムが第２図ｃの如き２＋
2cos2πfτなる歪みを受けて、第２図ｄの如き凹凸
のあるパワースペクトラムとなる。この凹凸の事
をスカロピングと呼ぶ。この時凹凸の周期Δfは Δf＝１／τ＝ｃ／2d ……(5) となり、Δfが判ればｃは既知であるからｄが求
まる事になる。組織の特性を表わすパラメータと
してはｄの代りにΔfを用いても良い事は言うま
でもない。
j2πftdt ＝Ｇ（ｆ）＋ｅ−j2πft Ｇ（ｆ） ＝Ｇ（ｆ）（１＋ｅ−j2πfτ） ……(3) 但し Ｒ（ｆ）はｒ（ｔ）のフーリエ変換 Ｇ（ｆ）はｇ（ｔ）のフーリエ変換 従つて、そのパワースペクトラムは ｜Ｒ（ｆ）｜2＝｜Ｇ（ｆ）｜2（２＋2cos2πfπ）
……(4) となり、第２図ｂの如きもとの｜Ｇ（ｆ）｜2なる
パワースペクトラムが第２図ｃの如き２＋
2cos2πfτなる歪みを受けて、第２図ｄの如き凹凸
のあるパワースペクトラムとなる。この凹凸の事
をスカロピングと呼ぶ。この時凹凸の周期Δfは Δf＝１／τ＝ｃ／2d ……(5) となり、Δfが判ればｃは既知であるからｄが求
まる事になる。組織の特性を表わすパラメータと
してはｄの代りにΔfを用いても良い事は言うま
でもない。
尚、パワースペクトラムの同期性（Δf）を求
める手法として、パワースペクトラムの対数のフ
ーリエ変換であるケプストラムがよく用いられる
が、ケプストラムについて周知の事として説明を
省略する。例えば、A.V.Cppenheim，R.W.
Schafer，′Digital Signal Processing′，pp500
〜507，Prentice−Hall，1975参照。
める手法として、パワースペクトラムの対数のフ
ーリエ変換であるケプストラムがよく用いられる
が、ケプストラムについて周知の事として説明を
省略する。例えば、A.V.Cppenheim，R.W.
Schafer，′Digital Signal Processing′，pp500
〜507，Prentice−Hall，1975参照。
実際の生体組織においては、上記の如き単純な
二層構造ではなく、反射係数の異る多数の反射体
が異る間隔で配置されたものとなつているが、平
均的な反射体間隔にほぼ対応した凹凸の周期を平
均として持つ様な、第３図に示す如きパワースペ
クトラムが得られる。従つて、この平均的な凹凸
の周期を得る事により、被観察領域内の平均
的な反射体間隔を求める事ができ、平均的な反射
体間隔の差から病変を推定できる様な部位に対し
ては有効な診断方法を実現できる事になる。この
様な診断方法の特に有効な部位・病変の例として
は、心筋梗塞がある。心筋は通常、ほぼ均質な筋
肉層であるため、正常な場合は平均反射体間隔
が非常に小さく見え、スカロピング周期の平均値
Δfが非常に大きいため、受信信号のパワースペ
クトラムの凹凸にはそれ程大きな影響は与えな
い。しかし心筋梗塞になると組織が繊維化し、し
かも各繊維間の間隔はある程度の大きさであるた
め、スペクトラムの凹凸がはつきりと目立つ様に
なる。従つて、この凹凸の間隔Δfを知る事によ
つて、心筋梗塞の程度を推定することができる。
二層構造ではなく、反射係数の異る多数の反射体
が異る間隔で配置されたものとなつているが、平
均的な反射体間隔にほぼ対応した凹凸の周期を平
均として持つ様な、第３図に示す如きパワースペ
クトラムが得られる。従つて、この平均的な凹凸
の周期を得る事により、被観察領域内の平均
的な反射体間隔を求める事ができ、平均的な反射
体間隔の差から病変を推定できる様な部位に対し
ては有効な診断方法を実現できる事になる。この
様な診断方法の特に有効な部位・病変の例として
は、心筋梗塞がある。心筋は通常、ほぼ均質な筋
肉層であるため、正常な場合は平均反射体間隔
が非常に小さく見え、スカロピング周期の平均値
Δfが非常に大きいため、受信信号のパワースペ
クトラムの凹凸にはそれ程大きな影響は与えな
い。しかし心筋梗塞になると組織が繊維化し、し
かも各繊維間の間隔はある程度の大きさであるた
め、スペクトラムの凹凸がはつきりと目立つ様に
なる。従つて、この凹凸の間隔Δfを知る事によ
つて、心筋梗塞の程度を推定することができる。
以下実施例について説明する。第４図はケプス
トラムを用いる方法に関する原理的構成例であ
る。送信器１からの駆動信号によつて振動子２が
超音波を被観察媒体（生体組織）に送り込む。そ
の反射波は再び振動子２で受信され、受信器３に
より増幅された後アナログ−デジタル変換器（以
下AD変換器と略す）４に送られる。尚、この増
幅としては、いわゆるTGC増幅、対数増幅ある
いはAGC増幅などを行なつてよい事は言うまで
もない。AD変換器４の出力は、例えば心壁から
の反射波が受信されている時間だけオンとなるよ
うなゲートタイミング発生回路５の出力で指定さ
れる期間だけメモリ６に取り込まれる。尚、この
AD変換器は使用する超音波周波数（例えば3.5M
Hz）よりも充分に高い周波数（例えば3.5MHz×
４＝14MHz以上）で動作させなければならないこ
とは言うまでもない。メモリ６の内容はフーリエ
変換部７に送られ、パワースペクトラムが計算さ
れる。フーリエ変換部７および９は、例えば乗算
器、累算器、データメモリ、制御メモリなどを内
蔵した信号処理用LSIで実現できる。フーリエ変
換部７の出力は対数変換部８を経へ再度フーリエ
変換部９に送られ、フーリエ変換部９の出力とし
て、第３図の如きパワースペクトラムに対して第
５図の如くケプストラム｜ｃ（ｔ）｜2が得られる。
ピーク検出部１０では、第５図のケプストラムの
toの如き、原点以外のほぼピーク値を与えるケフ
レンシーtoを求める。｜ｃ（ｔ）｜2は、第３図の｜
Ｇ（ｆ）｜2の対数をとつたものをフーリエ変換し
て得られるから、このtoは第３図のスペクトラム
のスカロピングの平均周期のほぼ逆数に等し
く、計算部１１において ＝１／t0 ……(6) として、組織の特性パラメータであるスカロピン
グの間隔の平均値を求めることができる。尚、第
５式から ｄ＝ｃ／2Δf＝ct0／２ ……(7) を求めても良いことは言うまでもない。又、第５
図のΔtで示されるようなt0の回りのケプストラム
の広がりの程度は、第３図のパワースペクトラム
のスカロピングの周波数間隔Δfiのバラツキに対
応している。従つて、t0の回りの予め定めた時間
隔の範囲（t0−Ｔ，t0＋Ｔ，但しＴは予め定めた
定数）においてt0の回りのケプストラムの分散、
つまり２次モーメント m2＝∫t0+T t0-T（ｔ−t0）2｜ｃ（ｔ）｜2 dt……(8
) を求めれば、Δfiのバラツキの程度が推定できる。
一般にｎ次モーメント（ｎ＝１，２，３…）を特
徴パラメータとしてもよいことは言うまでもな
い。第４図の計算部１１は、フーリエ変換部９の
出力であるケプストラムを入力として上記の如き
モーメントの計算も行う。計算部１１で得られた
結果は表示部１２に送られ、最終的に表示器１３
に表示される。尚、第４図の対数変換部８は
ROM（Read Only Memory）を用いた符号変換
回路として実現でき、ピーク検出部１１はいづれ
もフーリエ変換部７および９と同じく信号処理用
LSIでそれぞれ実現できる。又、処理時間が遅く
ても良い場合は７〜１１を１つのプログラマブル
な信号処理用LSIで実現しても良いことは言うま
でもない。
トラムを用いる方法に関する原理的構成例であ
る。送信器１からの駆動信号によつて振動子２が
超音波を被観察媒体（生体組織）に送り込む。そ
の反射波は再び振動子２で受信され、受信器３に
より増幅された後アナログ−デジタル変換器（以
下AD変換器と略す）４に送られる。尚、この増
幅としては、いわゆるTGC増幅、対数増幅ある
いはAGC増幅などを行なつてよい事は言うまで
もない。AD変換器４の出力は、例えば心壁から
の反射波が受信されている時間だけオンとなるよ
うなゲートタイミング発生回路５の出力で指定さ
れる期間だけメモリ６に取り込まれる。尚、この
AD変換器は使用する超音波周波数（例えば3.5M
Hz）よりも充分に高い周波数（例えば3.5MHz×
４＝14MHz以上）で動作させなければならないこ
とは言うまでもない。メモリ６の内容はフーリエ
変換部７に送られ、パワースペクトラムが計算さ
れる。フーリエ変換部７および９は、例えば乗算
器、累算器、データメモリ、制御メモリなどを内
蔵した信号処理用LSIで実現できる。フーリエ変
換部７の出力は対数変換部８を経へ再度フーリエ
変換部９に送られ、フーリエ変換部９の出力とし
て、第３図の如きパワースペクトラムに対して第
５図の如くケプストラム｜ｃ（ｔ）｜2が得られる。
ピーク検出部１０では、第５図のケプストラムの
toの如き、原点以外のほぼピーク値を与えるケフ
レンシーtoを求める。｜ｃ（ｔ）｜2は、第３図の｜
Ｇ（ｆ）｜2の対数をとつたものをフーリエ変換し
て得られるから、このtoは第３図のスペクトラム
のスカロピングの平均周期のほぼ逆数に等し
く、計算部１１において ＝１／t0 ……(6) として、組織の特性パラメータであるスカロピン
グの間隔の平均値を求めることができる。尚、第
５式から ｄ＝ｃ／2Δf＝ct0／２ ……(7) を求めても良いことは言うまでもない。又、第５
図のΔtで示されるようなt0の回りのケプストラム
の広がりの程度は、第３図のパワースペクトラム
のスカロピングの周波数間隔Δfiのバラツキに対
応している。従つて、t0の回りの予め定めた時間
隔の範囲（t0−Ｔ，t0＋Ｔ，但しＴは予め定めた
定数）においてt0の回りのケプストラムの分散、
つまり２次モーメント m2＝∫t0+T t0-T（ｔ−t0）2｜ｃ（ｔ）｜2 dt……(8
) を求めれば、Δfiのバラツキの程度が推定できる。
一般にｎ次モーメント（ｎ＝１，２，３…）を特
徴パラメータとしてもよいことは言うまでもな
い。第４図の計算部１１は、フーリエ変換部９の
出力であるケプストラムを入力として上記の如き
モーメントの計算も行う。計算部１１で得られた
結果は表示部１２に送られ、最終的に表示器１３
に表示される。尚、第４図の対数変換部８は
ROM（Read Only Memory）を用いた符号変換
回路として実現でき、ピーク検出部１１はいづれ
もフーリエ変換部７および９と同じく信号処理用
LSIでそれぞれ実現できる。又、処理時間が遅く
ても良い場合は７〜１１を１つのプログラマブル
な信号処理用LSIで実現しても良いことは言うま
でもない。
以下の説明では、上記７〜１１の部分を第６図
の如く信号処理部１４としてまとめて表現する。
の如く信号処理部１４としてまとめて表現する。
第５図のt0は、反射体の間隔のほぼ平均値を示
しているから、受信信号の自己相関関数を求めて
も、時間ずれτがほぼt0に等しい自己相関のピー
クが現われるはずである。すなわち注目する部分
の受信信号ｆ（ｔ）を第６図のメモリ６に記憶し、
その内容に対して信号処理部１４で自己相関 φ
（ｔ）＝∫t2 t1ｆ（ｔ）ｆ（ｔ＋τ）dt ……(9) 但し、t1，t2は注目する部分の信号が受信され
る期間を求め、φ（τ）の原点を除いたほぼ最初
のピーク値を与える時間ずれτ0を求めれば、それ
が第５図のt0にほぼ一致する。実施例としては、
第６図の構成のままで信号処理部の処理プログラ
ムを、自己相関を求めその原点を除いたほぼ最初
のピーク値を与える時間ずれを求める様に変える
だけで良い。
しているから、受信信号の自己相関関数を求めて
も、時間ずれτがほぼt0に等しい自己相関のピー
クが現われるはずである。すなわち注目する部分
の受信信号ｆ（ｔ）を第６図のメモリ６に記憶し、
その内容に対して信号処理部１４で自己相関 φ
（ｔ）＝∫t2 t1ｆ（ｔ）ｆ（ｔ＋τ）dt ……(9) 但し、t1，t2は注目する部分の信号が受信され
る期間を求め、φ（τ）の原点を除いたほぼ最初
のピーク値を与える時間ずれτ0を求めれば、それ
が第５図のt0にほぼ一致する。実施例としては、
第６図の構成のままで信号処理部の処理プログラ
ムを、自己相関を求めその原点を除いたほぼ最初
のピーク値を与える時間ずれを求める様に変える
だけで良い。
また、得られた結果の表示方法については、上
述の如く得られたt0，，m2，τ0などを数値
（単位はμsec ＭHzなど）で表示してもよく、第６
図の表示制御部１２によく知られている文字パタ
ーン発生機能を持たせておくことにより、容易に
実現できる。
述の如く得られたt0，，m2，τ0などを数値
（単位はμsec ＭHzなど）で表示してもよく、第６
図の表示制御部１２によく知られている文字パタ
ーン発生機能を持たせておくことにより、容易に
実現できる。
更に、上述の如きt0，，m2，τ0などの超音
波走査線上の分布を得ることができる。第７図に
示す如く、受信信号ｒ（ｔ）をI1，I2，I3……の如
く微少時間ΔIだけ逐次ずらしながら重畳する時
間区間に分割し、各区間内の信号を用いて前述の
如き手段で得たt0，，m2，τ0などのパラメー
タを、その区間の中央の点での値とみなして表示
するという、いわゆるスライデイング・ウインド
ウ（移動時間窓）という手法を用いることによ
り、超音波走査線上のパラメータ分布を得ること
ができる。この手法を用いる際には、メモリに取
り込む反射波データは、１つの処理区間のデータ
だけでなく、走査線上の全データを一旦メモリに
取り込み、その後、必要な時間区間Ii（ｉ＝１，
２，３…）の信号だけに対して上述の如くt0i，
Δfi，m2i，t0i（ｉ＝１，２，３…）を求め、求め
た結果を表示用メモリに送れば良い。実施例の構
成を第８図に示す。第６図と異るのは、ゲートタ
イミング発生部５がなくなつただけで、他は全く
同じであり、同一の構成要素には同一の番号を付
し、説明は省略する。尚、信号処理部１４のプロ
グラム内容が変更されねばならないのはいうまで
もない。
波走査線上の分布を得ることができる。第７図に
示す如く、受信信号ｒ（ｔ）をI1，I2，I3……の如
く微少時間ΔIだけ逐次ずらしながら重畳する時
間区間に分割し、各区間内の信号を用いて前述の
如き手段で得たt0，，m2，τ0などのパラメー
タを、その区間の中央の点での値とみなして表示
するという、いわゆるスライデイング・ウインド
ウ（移動時間窓）という手法を用いることによ
り、超音波走査線上のパラメータ分布を得ること
ができる。この手法を用いる際には、メモリに取
り込む反射波データは、１つの処理区間のデータ
だけでなく、走査線上の全データを一旦メモリに
取り込み、その後、必要な時間区間Ii（ｉ＝１，
２，３…）の信号だけに対して上述の如くt0i，
Δfi，m2i，t0i（ｉ＝１，２，３…）を求め、求め
た結果を表示用メモリに送れば良い。実施例の構
成を第８図に示す。第６図と異るのは、ゲートタ
イミング発生部５がなくなつただけで、他は全く
同じであり、同一の構成要素には同一の番号を付
し、説明は省略する。尚、信号処理部１４のプロ
グラム内容が変更されねばならないのはいうまで
もない。
t0，，m2，τ0などの分布の表示方法に関し
ては、第９図ａに示す如く直角座標の一方の軸を
診断距離（体表からの深さ）、もう一方の軸を信
号処理の結果求めたパラメータの値として表示す
る事もできる。この様な表示をすることにより、
診断距離によるパラメータの変化の様子を容易に
把握することができる。実施例の構成は第８図と
同じでよいが、第８図の表示部１２の中に、第９
図の如きグラフイツクパターンを記憶するための
いわゆるビツトマツプ用フレームメモリを持たせ
る必要がある点が異る。
ては、第９図ａに示す如く直角座標の一方の軸を
診断距離（体表からの深さ）、もう一方の軸を信
号処理の結果求めたパラメータの値として表示す
る事もできる。この様な表示をすることにより、
診断距離によるパラメータの変化の様子を容易に
把握することができる。実施例の構成は第８図と
同じでよいが、第８図の表示部１２の中に、第９
図の如きグラフイツクパターンを記憶するための
いわゆるビツトマツプ用フレームメモリを持たせ
る必要がある点が異る。
また、第９図ｂに示す如く、信号処理の結果求
めたパラメータの値に対応した輝度あるいは色を
割り当てることにより、超音波走査線上のパラメ
ータ分布を表現することもできる。この表示方法
を用いる場合の実施例構成も第８図のままでよい
が、表示制御部１２の内部に、輝度変調用あるい
は色変調用の回路が必要となる。先ず、輝度変調
の場合は、第１０図ａに示す如く、信号処理回路
で求めたパラメータ値を記憶しておく表示用デー
タメモリ１５の後に、パラメータ値に対応した振
幅の電圧を発生するためのデジタルアナログ変換
器（以下DA変換器と略す）１６を設けて、表示
器１に映像信号として送り出せば良い。次に色に
よりパラメータ値を表示する場合は、第１０図ｂ
に示す如く、表示用データメモリ１５の後に、パ
ラメータの値に対して割りあてられた色を表現す
るのに必要なカラー表示器（通常はカラーTV）
の３原色のデータへの符号変換回路１７を設け、
その後に符号変換回路１７の出力を３原色の各色
に対応した電圧に変換するためのDA変換器１８
〜２０を設け、更に、表示器が必要とするならば
各DA変換器の出力電圧に対応した複合カラー信
号を発生するためのカラーエンコーダ２１を設け
て、第６図のカラー表示器１３に信号を送れば良
い。尚、以上の説明において、TV表示に必要な
同期信号などについては当然必要なものとして説
明を省略してある。
めたパラメータの値に対応した輝度あるいは色を
割り当てることにより、超音波走査線上のパラメ
ータ分布を表現することもできる。この表示方法
を用いる場合の実施例構成も第８図のままでよい
が、表示制御部１２の内部に、輝度変調用あるい
は色変調用の回路が必要となる。先ず、輝度変調
の場合は、第１０図ａに示す如く、信号処理回路
で求めたパラメータ値を記憶しておく表示用デー
タメモリ１５の後に、パラメータ値に対応した振
幅の電圧を発生するためのデジタルアナログ変換
器（以下DA変換器と略す）１６を設けて、表示
器１に映像信号として送り出せば良い。次に色に
よりパラメータ値を表示する場合は、第１０図ｂ
に示す如く、表示用データメモリ１５の後に、パ
ラメータの値に対して割りあてられた色を表現す
るのに必要なカラー表示器（通常はカラーTV）
の３原色のデータへの符号変換回路１７を設け、
その後に符号変換回路１７の出力を３原色の各色
に対応した電圧に変換するためのDA変換器１８
〜２０を設け、更に、表示器が必要とするならば
各DA変換器の出力電圧に対応した複合カラー信
号を発生するためのカラーエンコーダ２１を設け
て、第６図のカラー表示器１３に信号を送れば良
い。尚、以上の説明において、TV表示に必要な
同期信号などについては当然必要なものとして説
明を省略してある。
以上述べた様にして得られるt0，，m2，τ0
などのパラメータ分布は、一次元の超音波走査線
上のものであるが、２次元又は３次元に拡張する
こともできる。実施例の構成を第１１図に示す。
第１１図において第６図と同じ構成要素には同一
の番号を付し、説明は省略する。第１１図は、い
わゆる電子スキヤン超音波診断装置を用いた場合
の実施例で、２５は配列振動子２４１，２４２，
…，２４Ｋ及び振動子切換スイツチ２３１，２３
２，…，２３Ｋから成る電子スキヤン用プローブ
である。２２はスイツチ２３１，２３２，…，２
３Ｋのうち然るべきスイツチ（複数でも良い）を
然るべき順にオン／オフさせることにより、超音
波ビームを配列方向に走査させると共に、超音波
ビームの配列方向の位置に対応した表示用メモリ
アドレスに信号処理結果を書き込むようにする走
査制御部である。走査制御部の制御によつて、超
音波ビームの位置が変る毎に前述の如き方法で
t0，，m2，τ0などのパラメータを表示部１２
の中にあるフレームメモリに書き込むことによ
り、これらのパラメータの２次元分布を得ること
ができる。尚、該フレームメモリは、これらパラ
メータの２次元分布データを記憶するため、第１
０図１５の単なる表示用データメモリの代りに、
備えられたものである。以上の説明では省略した
が、超音波ビームの制御に当つて、ダイナミツク
フオーカスなどのビーム集束手段を行つても良い
ことは言うまでもない。又、以上の説明は電子ス
キヤンの場合を例にとつたが、メカニカルスキヤ
ン方式を用いても良いことは言うまでもない。
などのパラメータ分布は、一次元の超音波走査線
上のものであるが、２次元又は３次元に拡張する
こともできる。実施例の構成を第１１図に示す。
第１１図において第６図と同じ構成要素には同一
の番号を付し、説明は省略する。第１１図は、い
わゆる電子スキヤン超音波診断装置を用いた場合
の実施例で、２５は配列振動子２４１，２４２，
…，２４Ｋ及び振動子切換スイツチ２３１，２３
２，…，２３Ｋから成る電子スキヤン用プローブ
である。２２はスイツチ２３１，２３２，…，２
３Ｋのうち然るべきスイツチ（複数でも良い）を
然るべき順にオン／オフさせることにより、超音
波ビームを配列方向に走査させると共に、超音波
ビームの配列方向の位置に対応した表示用メモリ
アドレスに信号処理結果を書き込むようにする走
査制御部である。走査制御部の制御によつて、超
音波ビームの位置が変る毎に前述の如き方法で
t0，，m2，τ0などのパラメータを表示部１２
の中にあるフレームメモリに書き込むことによ
り、これらのパラメータの２次元分布を得ること
ができる。尚、該フレームメモリは、これらパラ
メータの２次元分布データを記憶するため、第１
０図１５の単なる表示用データメモリの代りに、
備えられたものである。以上の説明では省略した
が、超音波ビームの制御に当つて、ダイナミツク
フオーカスなどのビーム集束手段を行つても良い
ことは言うまでもない。又、以上の説明は電子ス
キヤンの場合を例にとつたが、メカニカルスキヤ
ン方式を用いても良いことは言うまでもない。
以上で各種パラメータの２次元分布が得られる
が、更にプローブ２５を振動子配列と直角方向に
移動させ、その移動ピツチを制御又は測定し、各
移動毎に異るフレームメモリに（又は同一フレー
ムメモリを複数ブロツクに分割して異るブロツク
に）各種パラメータの２次元分布を記憶させ、そ
の結果を同一画面に並べて表示すれば、各種パラ
メータの３次元分布を得ることができる。
が、更にプローブ２５を振動子配列と直角方向に
移動させ、その移動ピツチを制御又は測定し、各
移動毎に異るフレームメモリに（又は同一フレー
ムメモリを複数ブロツクに分割して異るブロツク
に）各種パラメータの２次元分布を記憶させ、そ
の結果を同一画面に並べて表示すれば、各種パラ
メータの３次元分布を得ることができる。
通常、超音波反射波は、反射組織の構造のわづ
かな違いによりその波形、スペクトラム等が大き
く変化する。従つて、安定なデータ（各種パラメ
ータ値）を得るためには、空間的分解能をやや劣
化させても、数mm角の範囲のデータの平均値を求
める必要のあることが多い。この様な場合でも、
実施例としては第１１図をそのまま用いることが
でき、信号処理部１４及び走査制御部２２のプロ
グラムの変更だけで済むので説明は省略する。
かな違いによりその波形、スペクトラム等が大き
く変化する。従つて、安定なデータ（各種パラメ
ータ値）を得るためには、空間的分解能をやや劣
化させても、数mm角の範囲のデータの平均値を求
める必要のあることが多い。この様な場合でも、
実施例としては第１１図をそのまま用いることが
でき、信号処理部１４及び走査制御部２２のプロ
グラムの変更だけで済むので説明は省略する。
以上述べた如く、本発明によれば、従来の超音
波TCで多用されていた減衰特性の代りに、組織
の構造の粗さを表わすスカロピングの周波数間隔
或はその逆数を用いることにより、従来よりも薄
い組織に対しても組織弁別が可能になる。言いか
えれば、診断の深さ方向に対して高い分解能の測
定が可能になる。
波TCで多用されていた減衰特性の代りに、組織
の構造の粗さを表わすスカロピングの周波数間隔
或はその逆数を用いることにより、従来よりも薄
い組織に対しても組織弁別が可能になる。言いか
えれば、診断の深さ方向に対して高い分解能の測
定が可能になる。
第１図は従来技術を説明する説明図、第２図、
第３図および第５図は本発明の概念を示す説明
図、第４図本発明の一実施例構成、第６図は第４
図の簡易表現、第７図はスライデイング・ウイン
ドウの説明図、第８図は本発明によるパラメータ
の一次元分布を求めるための一実施例構成、第９
図は第８図の構成による表示方法の例、第１０図
は第９図ｂの表示例を実現するための一実施例構
成、第１１図は本発明によるパラメータの２次元
又は３次元分布を求めるための一実施例構成を示
す。 図中、１は超音波振動子の駆動回路、２は超音
波振動子、３は受信増幅回路、４はAD変換器、
５はゲートタイミング発生部、６はメモリ、７は
フーリエ変換部、８は対数変換部、９はフーリエ
変換部、１０はピーク検出部、１１は計算部、１
２は表示部、１３は表示器、１４は信号処理部、
１５は表示用データメモリ、１６はDA変換器、
１７は符号変換回路、１８ないし、２０はDA変
換器、２１はカラーエンコーダ、２２は走査制御
部、２３１〜２３Ｋは振動子切換スイツチ、２４
１〜２４Ｋは配列振動子、２５は電子スキヤン用
プローブを表わす。
第３図および第５図は本発明の概念を示す説明
図、第４図本発明の一実施例構成、第６図は第４
図の簡易表現、第７図はスライデイング・ウイン
ドウの説明図、第８図は本発明によるパラメータ
の一次元分布を求めるための一実施例構成、第９
図は第８図の構成による表示方法の例、第１０図
は第９図ｂの表示例を実現するための一実施例構
成、第１１図は本発明によるパラメータの２次元
又は３次元分布を求めるための一実施例構成を示
す。 図中、１は超音波振動子の駆動回路、２は超音
波振動子、３は受信増幅回路、４はAD変換器、
５はゲートタイミング発生部、６はメモリ、７は
フーリエ変換部、８は対数変換部、９はフーリエ
変換部、１０はピーク検出部、１１は計算部、１
２は表示部、１３は表示器、１４は信号処理部、
１５は表示用データメモリ、１６はDA変換器、
１７は符号変換回路、１８ないし、２０はDA変
換器、２１はカラーエンコーダ、２２は走査制御
部、２３１〜２３Ｋは振動子切換スイツチ、２４
１〜２４Ｋは配列振動子、２５は電子スキヤン用
プローブを表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被観察部位に超音波を照射し、その反射波を
受信・信号処理して診断を行う超音波診断装置に
おいて (イ) 受信信号の特定の時間区間の信号を抽出する
手段と、 (ロ) 該抽出した信号のパワースペクトラムを求め
る手段と、 (ハ) 該パワースペクトラムのケプストラムを求め
る手段と、 (ニ) 該ケプストラムの原点以外のピーク値を与え
るケフレンシー（to）又はそれに基づく値を求
めて表示する手段と、 を備えたことを特徴とする超音波診断装置。 ２ 被観察部位に超音波を照射し、その反射波を
受信・信号処理して診断を行う超音波診断装置に
おいて、 (イ) 受信信号の特定の時間区間の信号を抽出する
手段と、 (ロ) 該抽出した信号の自己相関を求める手段と、 (ハ) 該自己相関の、原点を除いたほぼピーク値を
与える時間ずれτi（ｉ＝１，２，……）を検出
する手段と、 (ニ) 該検出した時間ずれτi又はそれに基づく値を
表示する手段とを備えた事を特徴とする超音波
診断装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58225666A JPS60116345A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 超音波診断装置 |
| US06/675,869 US4655228A (en) | 1983-11-30 | 1984-11-28 | Ultrasonic diagnosis apparatus for tissue characterization |
| DE8484308285T DE3482497D1 (de) | 1983-11-30 | 1984-11-29 | Ultraschall-charakterisierung eines mediums. |
| EP84308285A EP0143664B1 (en) | 1983-11-30 | 1984-11-29 | Ultrasonic characterisation of a medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58225666A JPS60116345A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60116345A JPS60116345A (ja) | 1985-06-22 |
| JPH0249102B2 true JPH0249102B2 (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=16832873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58225666A Granted JPS60116345A (ja) | 1983-11-30 | 1983-11-30 | 超音波診断装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4655228A (ja) |
| EP (1) | EP0143664B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60116345A (ja) |
| DE (1) | DE3482497D1 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6382623A (ja) * | 1986-09-27 | 1988-04-13 | 日立建機株式会社 | 頭蓋内圧の測定装置 |
| EP0413816B1 (en) * | 1986-09-27 | 1994-12-07 | Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. | Method for recording intracranial pressure |
| US4884247A (en) * | 1987-03-09 | 1989-11-28 | Mobil Oil Company | Method of processing geophysical data to compensate for earth filter attenuation |
| FR2614450A1 (fr) * | 1987-04-21 | 1988-10-28 | Labo Electronique Physique | Procede et appareil d'examen de milieux par echographie ultrasonore |
| EP0299906A3 (en) * | 1987-07-16 | 1990-06-13 | The University Of Melbourne | In-vivo bone quality measurement |
| US4855911A (en) * | 1987-11-16 | 1989-08-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Ultrasonic tissue characterization |
| JPH0640096B2 (ja) * | 1989-05-22 | 1994-05-25 | 工業技術院長 | 微小散乱体間隔空間分布測定方法および装置 |
| IL91929A (en) * | 1989-10-08 | 1995-03-30 | Irt Inspection Res & Tech | Apparatus and method for the acquisition and processing of data for analyzing flaws in material |
| JPH04188058A (ja) * | 1990-11-21 | 1992-07-06 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波探傷装置 |
| JPH05176926A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | Shimadzu Corp | 超音波診断装置 |
| FR2752461B1 (fr) * | 1996-08-14 | 1998-11-06 | Dory Jacques | Procede et dispositif pour le traitement de signaux representatifs d'ondes reflechies ou transmises par une structure volumique en vue d'effectuer une exploration et une analyse de cette structure |
| AU1454699A (en) | 1997-11-14 | 1999-06-07 | Colorado Seminary | Ultrasonic system for grading meat |
| US6333986B1 (en) | 1998-05-08 | 2001-12-25 | Lockheed Martin Corporation | Cepstral method and system for detecting/classifying objects from air-based or space-based images |
| IT1306874B1 (it) * | 1999-06-25 | 2001-10-11 | Consiglio Nazionale Ricerche | Metodo acustico non invasivo per la rivelazione e la mappatura deidistacchi nei dipinti ad affresco e nei dipinti murali in genere, e |
| US6427536B1 (en) | 1999-12-13 | 2002-08-06 | International Business Machines Corporation | Method and system for measuring anisotropic material properties |
| US6785570B2 (en) * | 2000-12-22 | 2004-08-31 | Md Medical Diagnostics Inc. | System and method for analysis of a tissue |
| US6650918B2 (en) | 2002-02-22 | 2003-11-18 | Datex-Ohmeda, Inc. | Cepstral domain pulse oximetry |
| US20040039273A1 (en) * | 2002-02-22 | 2004-02-26 | Terry Alvin Mark | Cepstral domain pulse oximetry |
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- 1983-11-30 JP JP58225666A patent/JPS60116345A/ja active Granted
-
1984
- 1984-11-28 US US06/675,869 patent/US4655228A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-11-29 DE DE8484308285T patent/DE3482497D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1984-11-29 EP EP84308285A patent/EP0143664B1/en not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59122919A (ja) * | 1982-04-19 | 1984-07-16 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 波の周波数領域特性を決定する方法と装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4655228A (en) | 1987-04-07 |
| DE3482497D1 (de) | 1990-07-19 |
| EP0143664B1 (en) | 1990-06-13 |
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| EP0143664A2 (en) | 1985-06-05 |
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