JPH0255048A - 超音波診断装置 - 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】 〔４既　　要〕 脂肪層を含む被検体から鮮明な画像を抽出するようにし
た超音波診断装置に関し、 脂肪層に起因する焦点の劣化がないことを目的とし、 送信駆動手段と、送信駆動手段の駆動により超音波を被
検体に放射し、反射される超音波を電気信号に変換する
電気音響変換素子と、電気信号を時間遅延させる遅延手
段と、遅延手段の遅延量を制御する遅延制御手段と、遅
延された電気信号を演算処理して出力する信号処理手段
と、被検体の脂肪層の厚みを測定する超音波を送受信す
る電気音響変換素子を含み、測定される脂肪層の厚みに
応じて、遅延制御手段による遅延量を補正する測定補正
手段とを備えるように構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、超音波診断装置に関し、特に、脂肪層を含む
被検体から鮮明な画像を抽出するようにした超音波診断
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

超音波診断装置は、超音波を体表より体内へ放射し、反
射や透過する超音波を再び体表で受波して体内の情報を
取り出し、疾患の検査・診断を行なうための装置である
。

この超音波診断装置では、配列された電気音響変換素子
を備え、各電気音響変換素子は送受信を行ない、断層画
像を得るために超音波の走査を行なう。

超音波の走査は駆動される電気音響変換素子群を順次ず
らせて走査線を平行に移動して行なう。

これら走査においては、分解能を高め画質を良くするた
めに超音波ビームの焦点を合わせるようにしている。超
音波は焦点位置と各電気音響変換素子の距離に応じて、
焦点あるいは各電気音響変換素子に到達する時間にずれ
（遅延）を生じる。

第５図は、従来の超音波診断装置の構成を示す。

ここで、ＥＬは電気音響変換素子を示す。

上述したような遅延に対する補正は、装置内のリード・
オンリー・メモリ（ＲＯＭ）５０１に予め設定されてい
る遅延量に基づいて遅延制御部２１５が動作し、送信回
路２１９と、Ｎ個の電気音響変換素子２１１１〜２１１
Ｎの個々と対応づけられているＮ個の遅延線２１Ｌ、〜
２１３．ｌを制御して行なわれる。

電気音響変換素子２１１が受波する信号は、ＲＯＭ５０
１．遅延制御部２１５によって制御されて遅延線２１３
を介して信号処理部２１７に供給され、包絡線検波や対
数圧縮などの信号処理をされ表示出力される。

遅延線２１３．〜２１３Ｎのそれぞれに設定される遅延
量は各電気音響変換素子２１１に決められている。配列
されている電気音響変換素子２１１の中心点０と焦点位
置までの距離をＬ　（ｍ）　。

中心点０とｉ番目の電気音響変換素子２１１．との距離
をＸｉ（ｍ）、中心点Ｏから被検体に対し垂直に伸ばし
た直線と焦点位置と中心点０を結ぶ直線のなす角度をθ
（ｒａｄ〕、音速をｃ　（ｍ／Ｓ〕とすれば、ｉ番目の
電気音響変換素子２１１゜に施す遅延量τ８〔ｓ〕は、 ・　（１） で表される。ここで、τ。はτ五が負とならないように
する定数である。

また、電気音響変換素子２１１個々の間隔をｐとすれば
Ｘｉは、 となる。

上記（１）式に基づいて、各電気音響変換素子に遅延量
が設定されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来方式にあっては、遅延量の設定
は被検体中では音速ｃ（ｍ／ｓ）が一定であるとして行
なわれている。しかし、人体は脂肪、筋肉、肝臓等で構
成されており、診断する患部に超音波が到達するために
は体表近（にある脂肪層を通過しなければならない。第
６図に組繊毎の音速を示す。特に脂肪層において音速が
遅くなっていることがわかる。

つまり、音速一定として遅延量を設定すれば電気音響変
換素子から焦点に達する間に超音波が通過する脂肪層の
厚みに応じて時間がずれ、波面が揃わなくなり焦点が劣
化するという問題点があった。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、脂肪層に起因する焦点の劣化がない超音波診断装
置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は、本発明の超音波診断装置の原理ブロック図で
ある。

図において、電気音響変換素子１１１は、送信駆動手段
１０１の駆動により超音波を被検体に放射し、反射され
る超音波を電気信号に変換する。

遅延手段１１３は、電気信号を時間遅延させる。

遅延制御手段１１５は、遅延手段１１３の遅延量を制御
する。

信号処理手段１１７は、遅延された電気信号を演算処理
して出力する。

測定補正手段１２３は、被検体の脂肪層の厚みを測定す
る超音波を送受信する電気音響変換素子１２１を含み、
測定される脂肪層の厚みに応じて、遅延制御手段１１５
による遅延量を補正する。

従って、全体として、超音波は測定補正手段１２３が補
正する遅延量により時間遅延されて出力される。

〔作　用］ 測定補正手段１２３は電気音響変換素子１２１が送受信
する超音波によって被検体の脂肪層の厚みを測定し、遅
延制御手段１１５が制御する遅延量の補正を行なう。

電気音響変換素子１１１が放射し被検体から反射される
超音波は、電気音響変換素子１１１により電気信号に変
換される。電気信号は補正された遅延量で時間遅延され
、信号処理手段１１７において演算処理されて出力され
る。

本発明にあっては、測定補正手段１２３によって脂肪層
の厚みを測定し、遅延制御手段１１５が制御する遅延量
を補正するので、脂肪層に起因する焦点の劣化はない。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第２図は、本発明の第１実施例における超音波診断装置
の構成を示す。

第３図は、本発明の第２実施例における超音波診断装置
の構成を示す。

第４図は、本発明の第３実施例における超音波診断装置
の構成を示す。

１、　　　　と　１　との ここで、本発明の実施例と第１図との対応関係を示して
おく。

送信駆動手段１０１は、送信回路２１９に相当する。

電気音響変換素子１１１は、電気音響変換素子２１１に
相当する。

遅延手段１１３は、遅延線２１３に相当する。

遅延制御手段１１５は、遅延制御部２１５に相当する。

信号処理手段１１７は、信号処理部２１７に相当する。

電気音響変換素子１２１は、電気音響変換素子２１１、
電気音響変換素子４１１に相当する。

測定補正手段１２３は、電気音響変換素子２１１、遅延
線２１３．信号処理部２１７．測定部２２３、測定部３
２３．電気音響変換素子４１１゜信号処理部４１７．送
信回路４１９に相当する。

以上のような対応関係があるものとして、以下本発明の
実施例について説明する。

■　　　１の　　および 第２図において、本発明実施例の超音波診断装置は、超
音波の送受信を行なうＮ個の電気音響変換素子２１１．
〜２１１Ｈと、電気音響変換素子２１１を駆動する送信
回路２１９と、受信された信号に遅延を与えるＮ個の遅
延線２１３．〜２１３Ｎと、遅延線２１３と送信回路２
１９を制御する遅延制御部２１５と、遅延された信号を
演算処理する信号処理部２１７と、脂肪層の厚みを測定
し遅延の補正量を与える測定部２２３で構成される。

第７図に示すように、脂肪層と筋肉層の間では音響イン
ピーダンスが異なるため、受信される信号強度において
ピークを観測することができる。

このピークを検出して脂肪層の厚みを測定する。

送信回路２１９は各電気音響変換素子２１１を駆動し超
音波を送受信する。受信される超音波は電気信号に変換
されて各電気音響変換素子２１１に接続される遅延線２
１３を介して信号処理部２１７に出力される。

測定部２２３は信号処理部２１７から出力される信号か
ら脂肪層と筋肉層の境界で観測される信号強度のピーク
を検出し脂肪層の厚みを測定し、脂肪層通過による遅延
量を求め遅延制御部２１５が設定する遅延量を補正する
。

この測定が終了してから断層画像を得るために送信回路
２１９によって各電気音響変換素子２１１を駆動し、受
信される超音波を電気信号に変換して遅延線２１３によ
って遅延を与え信号処理部２１７で演算処理する。

このとき、遅延線２１３に設定されている遅延量には、
断層画像を得る前に測定された脂肪層による効果の補正
が施されているので、所望の信号処理を行なうことがで
きる。

本実施例は、断層画像を得るための電気音響変換素子２
１１を使用し断層画像を得る前に脂肪層の厚みを測定し
補正を行なう。

断層画像を得る際は、電気音響変換素子２１１を含むプ
ローブを移動するため、厚みの測定は定期的に行なう必
要がある。

Ｌｌｊ　　　正　　　　　　ｑと１ｔコＩ。

脂肪層の厚みが測定されると、以下の方法により遅延の
補正量を計算する。

例えば、脂肪層がＺ　（ｍ）厚くなっている部分を通過
する超音波の波面の遅延時間τ（ｓ）は、脂肪層での音
速をｖ、（ｍ／ｓ）、筋肉層での音速をｖ、（ｍ／ｓ）
とすると、 Ｖ、　　　　　　　　　　Ｖ。

である。

この（３）弐に、第６図で示す音速を代入して計算すれ
ば、脂肪層の厚みが１．ＯＣｍｍ）増すごとに０．０４
　（μｓ〕波面が遅れる。ことが判る。また、均一媒質
中であれば３．５　［ＭＨｚ　〕の超音波で遅延時間を
０．０２　Ｃμｓ］以内に制御しないと焦点が劣化する
ことがシミュレーションで確認されている。

従って、脂肪層による遅延を考慮しない場合、脂肪層の
厚みが０．５（ｍｍ３以上異なれば焦点が劣化するので
、脂肪層の厚みを測定して脂肪層が１．０（ｍｍ）増す
毎に０．０４　Ｃａ　ｓ　）の割合で遅延量を少なくす
る。

ｉｉユＪｍ桝 第３図において、第２実施例の超音波診断装置は、第１
実施例の構成に準じるが、第１実施例の測定部２２３が
Ｎ個の測定部３２３．〜３２３Ｎに相当し７、電気音響
変換素子２１１と遅延線２１３を接続する線に接続され
て各電気音響変換素子２１１から供給される情報ごとに
脂肪層の厚みが測定されるように構成されている。

電気音響変換素子２１１に受信される超音波は、電気信
号に変換され、遅延線２１３と測定部３２３に供給され
る。測定部３２３では脂肪層の厚みを測定し、遅延制御
部２１５が制御する遅延量に補正を与える。

遅延線２１３に供給された電気信号は、補正された遅延
を与えられて信号処理部２１７に供給され、演算処理さ
れて出力される。

脂肪層は体表から１．０〜２．０［ｃｍ）の近距離にあ
るため、実際に測定する場合、第１実施例のように複数
の電気音響変換素子によって測定するより少ない開口数
で測定することが望ましい。

本実施例では、第１実施例が脂肪層の厚みの測定を断層
画像を得る前に行なったのと異なり、各電気音響変換素
子２１１から供給される情報を測定部３２３が取り込む
ため、少ない開口数で脂肪層の厚みを測定できると共に
脂肪層の測定を断層画像を得ると同時に行なうことがで
きる。

Ａ人工１■Ｊ○徂 第４図に示す第３実施例の超音波診断装置は、第１実施
例の構成に加えて、Ｎ個の電気音響変換素子４１１１〜
４１１．、と、電気音響変換素子４１１を駆動する送信
回路４１つと、電気音響変換素子４１１から供給される
信号を演算処理する信号処理部４１７とで構成される。

なお、煩雑さを避けるために複数の電気ｆ９変換素子２
１１から遅延線２工３．電気音響変換素子４１１から信
号処理部４１７へ供給される信号線は省略している。

第１実施例と異なり、測定部２２３は信号処理部２１７
ではなく信号処理部４１７に接続されており、脂肪層測
定用の超音波は送信回路４１９によって駆動される電気
音響変換素子４１１で送受信され、電気信号に変換され
て信号処理部４１７に供給される。測定部２２３は送信
回路４１７の出力信号から脂肪層と筋肉層の境界を検出
し、脂肪層の厚みを測定する。測定用の回路では、近距
離を対象としているので、受信用の遅延回路は特に必要
としない。

本実施例は、脂肪層の厚みの測定用に断層画像用とは別
の電気音響変換素子４１１．信号処理部４１７、送信回
路４１９を備えている。このため近距離にある脂肪層の
測定に、より高い周波数で電気音響変換素子４１１を駆
動できるので高精度の測定を行なうことができる。

■、　　　　Ｈの　　・　ノ　誼 なお、上述した本発明の実施例にあっては、受信信号の
遅延手段の補正であったが、送信信号の遅延手段に対し
ても同様の補正を行なうことが望ましい。補正は第２図
ないし第４図において、遅延制御部２１５から送信回路
２１９への制御線を用いて行なう。

また、受信信号の遅延手段として、遅延線を使用したア
ナログ処理を示したが、受信信号をディジタル変換した
後メモリに取り込みディジタル処理を行なうものであっ
ても良い。

また、第３実施例では、脂肪層測定用に断層画像用電気
音響変換素子と並列に別な電気音響変換素子を設定した
ものであったが、それ以外の場所、例えば断層画像用電
気音響変換素子の中央部あるいは断層画像用電気音響変
換素子を含むプローブとは別なプローブ内に設定したも
のであっても良い。

更に、ｒｌ、実施例と第１図との対応関係」において、
本発明と実施例との対応関係を説明しておいたが、本発
明はこれに限られることはなく、各種の変形態様がある
ことは当業者であれば容易に推考できるであろう。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、測定補正手段により
脂肪層の厚みを測定し、遅延制御手段が制御する遅延量
を補正するので、脂肪層に起因する焦点の劣化がなく、
実用的には極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波診断装置の原理ブロック図、 第２図は本発明の第１実施例による超音波診断装置の構
成図、 第３図は本発明の第２実施例による超音波診断装置の構
成図、 第４図は本発明の第３実施例による超音波診断装置の構
成図、 第５図は従来例の超音波診断装置の構成図、第６図は組
織ごとの音速を示す説明図、第７図は受信される信号強
度の時間方向のスペクトル図である。 図において、 １０１は送信駆動手段、 １１１．１２１は電気音響変換素子、 １１３は遅延手段、 １１５は遅延制御手段、 １１７は信号処理手段、 １２３は測定補正手段、 ２１１．４１１は電気音響変換素子、 ２１３は遅延線、 ２１５は遅延制御部、 ２１７．４１７は信号処理部、 ２１９．４１９は送信回路、 ２２３．３２３は測定部である。 本へ二　６月 の 麿、理フ和、７７図 箪 ］ 図 第 ｔジ　刀セし　イ５１コ の 構成国 第３実施例のＳ咬口 第４図 添粟例 の 講吹区 第 図 組縮ごことの盾遼を斤１Δか８図 第６図 イＬ舌強度の２ぴクドし図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信駆動手段（１０１）と、 前記送信駆動手段（１０１）の駆動により超音波を被検
   体に放射し、反射される超音波を電気信号に変換する電
   気音響変換素子（１１１）と、前記電気信号を時間遅延
   させる遅延手段（１１３）と、 前記遅延手段（１１３）の遅延量を制御する遅延制御手
   段（１１５）と、 前記遅延された電気信号を演算処理して出力する信号処
   理手段（１１７）と、 前記被検体の脂肪層の厚みを測定する超音波を送受信す
   る電気音響変換素子（１２１）を含み、測定される脂肪
   層の厚みに応じて、前記遅延制御手段（１１５）による
   遅延量を補正する測定補正手段（１２３）と、 を備えたことを特徴とする超音波診断装置。