JPH0339146A - 超音波計測装置 - 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、被検体内に超音波を送信し、被検体内からの
反射波を受信し、この反射波に包含する被検体内の音響
特性を計測する超音波計測装置に関するものである。

従来の技術 従来、被検体内の音響的情報を超音波を用いて得る方式
の例としては、超音波診断装置がある。

この超音波診断装置としては、被検体である生体内に超
音波を送信し、生体内からの反射波を受信し、この反射
波に包含する生体内の情報を得るようにしたパルス反射
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、通常、生体内の音響インピーダンス差のある界面か
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次元的に集めて表示すること
によう断層像を得るようになっている。しかし、近年、
主に生体内組織の形状判断を行う超音波診断装置に対し
、生体内組織の形状のみならず、質の情報をも得たいと
いう要望が高１っている。このような生体組織の質に関
する情報は、例えば、生体内の各種臓器で特有の値を有
する超音波の減衰の大きさ、音速等を計測することによ
り得ることができる。この超音波の減衰係数を計測する
超音波計測装置として、例えばウルトラノニノク・イメ
ージング：ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＩＭＡＧＩＮＧ。

ＶＯＬ、　５．　Ｎｏ、　２．１９８３．１１７〜１３
５頁に記載されている構成が知られている。以下、第７
図を参照しながら上記従来の超音波計測装置について説
明する。

第７図において、１０１は超音波探触子であり、被検体
Ａに対して超音波を送信し、被検体Ａからの反射波を受
信する超音波変換器１０２と、超音波変換器１０２から
出力される超音波を伝搬させる伝搬材１０３と、超音波
変換器１０２を２次元に走査する駆動モータ１０４等か
ら構成されている。１０５は超音波変換器１０２を駆動
するパルス駆動器、１０６は超音波変換器１０２の受信
信号を増幅する受信回路、１０７は受信回路１０６の出
力から周波数分析を行う周波数分析器、１０８は周波数
分析器１０７の出力から演算を行う演算部、１０９は演
算部１０８の出力を表示するＴＶモニタである。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

１ず、パルス駆動器１０５より送出された駆動パルスが
超音波変換器１０２に加えられる。超音波変換器１０２
は、この駆動パルスを超音波パルスに変換し、伝搬材１
０３を介して被検体Ａ内に送出する。

送出された超音波パルスは被検体Ａ内を伝搬しながら組
織の音響的性質に対応して次々に散乱され、その一部は
伝搬径路、すなわち音響走査線上を逆行して超音波変換
器１０２へ到達し、受信信号に変換される。この過程で
、超音波パルスは生体組織の超音波減衰特性や超音波散
乱特性の影響を受ける。受信信号は受信回路１０６で増
幅され、周波数分析器１０７で中心周波数が求められる
。中心周波数の求め方としては、ゼロクロスカウンタ、
あるいは高速フーリエ変換手法（ＦＦ’Ｔ）等を利用し
た方法がある。この中心周波数は、伝搬距離や超音波の
減衰係数に依存する値である。演算部１０８では、周波
数分析器１０７の出力である中心周波数から超音波の減
衰係数を求める。そして、超音波変換器１０２を駆動モ
ータ１０４で機械的に走査させることにより、被検体Ａ
内の２次元の中心周波数や減衰係数の分布を求めること
が可能となり、これをＴＶモニタ１０９に表示する。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のような従来例の構成では、被検体Ａ内の
２次元の中心周波数や減衰係数の分布を求める際、伝搬
材１０３部分に相当する位置や、伝搬材１０３と被検体
Ａの境界からの強い反射波を含む部分、または被検体Ａ
が生体であった場合、腹膜部分の複雑な組織からの多重
反射を含む部分も周波数分析器１０７で周波数分析して
し筐い、誤つた情報をＴＶモニタ１０９に表示してし！
うという課題があった。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、精度良く被検体内の音響特性を３−１測するこ
とができるようにした超音波計測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 上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、超音
波を送受信する超音波変換器、この超音波変換器から出
力される超音波を伝搬させる伝搬材を有する超音波探触
子と、上記超音波変換器を駆動する駆動部と、上記超音
波変換器の受信信号を増幅する受信回路と、増幅された
受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、デ
ジタル信号に変換された受信信号を記憶するバッファメ
モリ部と、上記Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換され
た受信信号から上記伝搬材と被検体との境界を算出する
比較部と、この比較部から出力された境界信号より上記
バッファメモリ部に記憶されている被検体内からの反射
信号を抜き出すゲート位置発生部と、上記バッファメモ
リ部から転送される時系列データに対して周波数分析を
行う周波数分析部を備えたものである。

または、上記比較部に替えて上記周波数分析部から転送
されたパワースペクトル値をあらかじめ設定された値と
比較し、パワースペクトル値が設定値より小さい場合、
出力させないように制御するためのパワースペクトル値
比較部を備え、普たは、上記比較部に替えてあらかじめ
時間を設定し、上記ゲート位置発生部がこの設定した時
間に対応する位置より深い区間の受信信号を上記バッフ
ァメモリ部から上記周波数分析部へ転送するようにさせ
るオペータ部を備えたものである。

捷たば、上記超音波変換器が超音波パルスであるポンプ
波パルスを送出する第１の超音波変換器と、上記ポンプ
波パルスより周波数の高いプローブ波パルスを送出する
第２の超音波変換器からなり、駆動部が上記第１と第２
の超音波変換器を位相制御駆動するように構成され、周
波数分析器の出力より被検体の音響特性を算出する演算
部を備え、捷たは、上記超音波変換器が超音波パルスで
あるポンプ波パルスを送出する第１の超音波変換器と、
上記ポンプ波パルスよシ周波数の高いプローブ波パルス
を送出する第２の超音波変換器からなり、駆動部が上記
第１と第２の超音波変換器を位相制御駆動するように構
成され、周波数分析器の出力により被検体の音響特性を
算出する演算部を備え、または、上記超音波変換器が超
音波パルスであるポンプ波パルスを送出する第１の超音
波変換器と、上記ポンプ波パルスよシ周波数の高いプロ
ーブ波パルスを送出する第２の超音波変換器からなり、
駆動部が上記第１と第２の超音波変換器を位相制御駆動
するように構成され、周波数分析器の出力により被検体
の音響特性を算出する演算部を備えたものである。

そして、上記いずれの超音波探触子も扇形走査型に構成
し、捷た、第１と第２の超音波変換器を有するタイプ以
外の超音波探触子はリニア走査型に構成することができ
る。

作用 したがって、本発明によれば、比較部の出力である境界
位置信号により被検体内からの反射信号成分だけをバッ
ファメモリ部から抜き出し、周波数分析部で周波数分析
し、さたは、周波数分析部による周波数分析結果のパワ
ースペクトル値をパワースペクトル値比較部にふ・いて
設定値と比較し、被検体内からの反射信号成分だけを抜
き出し、または、オペレータ部に設定した時間に対応す
る位置より深い区間の被検体内からの反射信号成分だけ
をバッファメモリ部から抜き出し、周波数分析部で周波
数分析する。このように、被検体内からの反射信号成分
だけを抜き出してその音響特性を算出する。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

１ず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における超音波計測装置
を示すプロソク図である。第１図において、１は超音波
探触子であり、被検体Ａに対して超音波を送信し、被検
体Ａからの反射波を受信する超音波変換器２と、超音波
変換器２から出力される超音波を伝搬させる伝搬粉３と
、超音波変換器２を２次元に走査する駆動モータ４等か
ら構成されている。５は超音波変換器２をパルス駆動す
るパルス駆動器、６は超音波変換器２の受信信号を増幅
する受信回路部、７は受信回路部６で増幅された受信信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、８はＡ／Ｄ
変換部７でデジタル信号に変換された受信信号から伝搬
材３と被検体Ａとの境界を算出する比較部、９ばＡ／Ｄ
変換部７でデジタル信号に変換された受信信号を記憶す
るバッファメモリ部、１０は比較部８の出力である境界
信号よりバッファメモリ部９に記憶されている被検体Ａ
内からの反射信号を抜き出すゲート位置発生部、１１は
バッファメモリ部９から転送された時系列データに対し
て周波数分析を行い、中心周波数等を算出し、被検体Ａ
内の減衰特性や減衰特性に依存するパラメータを求める
周波数分析部、１２はゲート位置発生部１０から出力さ
れるゲート位置信号より位置アドレスを算出して出力す
るアドレス算出部、１３はアドレス算出部１２から構成
される装置アドレス信号に基づき周波数分析部１１から
の出力を記憶するＸ−Ｙ表示メモリ部、１４はＸ−Ｙ表
示メモリ部１３の記憶内容を表示するＴＶモニタ、１５
Ｆｉ。

超音波の送信タイミング等を発生するタイミング発生部
である。

以上のような構成において、以下、その動作について説
明する。

パルス駆動器５より送出された超音波駆動パルスが超音
波変換器２に加えられる。超音波変換器２はこの超音波
駆動パルスを超音波パルスに変換し、伝搬材３を介して
被検体Ａに送出する。被検体Ａに送出された超音波パル
スは被検体Ａ内を伝搬しながら組織の音響的性質に対応
して次々に散乱され、その一部は伝搬径路、すなわち音
響走査線上を逆行して超音波変換器２へ到達し、受信信
号に変換される。受信信号は受信回路部６で増幅され、
Ａ／Ｄ変換部７でデジタル信号に変換される。デジタル
信号に変換された受信信号は順次バッファメモリ部９に
記憶される。捷た、Ａ／Ｄ変換部７でデジタル信号に変
換された受信信号は比較部８に入力され、比較部８にお
いて、上記受信信号から伝搬材３と被検体Ａとの境界を
算出する。

すなわち、伝搬材３からの反射はほどんどなく、被検体
Ａとの境界からは強い反射があり、Ａ／Ｄ変換部７の入
力は大きなものとなる。このＡ／Ｄ変換部７の出力が大
きく変化する部分を比較部８であらかじめ設定しておい
た値と比較し、その設定値より大きくなった位置で境界
を判断することができる。ゲート位置発生部１０は、比
較部８の出力である境界位置信号よりバッファメモリ部
９に記憶している被検体Ａ内からの反射信号成分だけを
抜き出し、周波数分析部１１に転送する。周波数分析部
１１は転送された時系列データに対し、高速フーリエ変
換手法（ＦＦＴ）等によう周波数分析を行い、中心周波
数等を算出し、被検体Ａ内の減衰特性や減衰特性に依存
するパラメータを求め、Ｘ−Ｙ表示メモリ部１３に書き
込む。Ｘ−Ｙ表示メモリ部１３の書き込む位置は、ゲー
ト位置発生部１０の出力であるゲート位置よシアドレス
算出部１２がＸ−Ｙ表示メモリ部１３の格子配列に整合
するように算出された位置アドレスに基づく。そして、
超音波変換器２を駆動モータ４で２次元に走査させるこ
とにより、２次元の周波数分析の結果をＸ−Ｙ表示メモ
リ部１３に記憶させ、ＴＶモニタ１４に表示させること
ができる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第２図は本発明の第２の実施例における超音波計測装置
を示すブロノク図である。本実施例においては、上記第
１の実施例と同一部分については同一符号を付してその
説明を省略し、異なる構成について説明する。本実施例
の特徴とするところは、第２図から明らかなように上記
第１の実施例における比較部８に替えて周波数分析部１
１とアドレス算出部１２との間にパワースペクトル値比
較部１６が接続され、このパワースペクトル値比較部１
６は周波数分析部１１から転送されたある周波数、例え
ば超音波駆動パルスの中心周波数でのパワースペクトル
値をあらかじめ設定された値と比較し、パワースペクト
ル値が設定値よシ小さい場合、アドレス算出部１２へ書
き込みアドレスの出力を禁示する制御信号を出力する。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

パルス駆動器５より送出された超音波駆動パルスが超音
波変換器２に加えられる。超音波変換器２はこの超音波
駆動パルスを超音波パルスに変換し、伝搬材３を介して
被検体Ａに送出する。被検体Ａに送出された超音波パル
スは被検体Ａ内を伝搬しながら組織の音響的性質に対応
して次々に散乱され、その一部は伝搬径路、すなわち音
響走査線上を逆行して超音波変換器２へ到達し、受信信
号に変換される。受信信号は受信回路部６で増幅され、
Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換される。デジタル
信号に変換された受信信号は順次バノファメモリ部９に
記憶される。ゲート位置発生部１０はバクファメモリ部
に記憶した受信信号を順次ある区間抜き出し、周波数分
析部１１に転送する。

周ｔ１．数分析部１１は転送された時系列データに対し
、高速フーリエ変換手法（Ｆ　Ｆ　Ｔ）等にょシ周波数
分析を行い、中心周波数等を算出し、被検体Ａ内の減衰
特性や減衰特性に依存するパラメータを求め、Ｘ−Ｙ表
示メモリ部１３に書き込む。このとき、周波数分析部１
１は周波数分析結果よりある周波数、例えば超音波駆動
パルスの中心周波数でのパワースペクトル値をパワース
ペクトル値比較部１６へ転送する。パワースペクトル比
較部１６は転送されてきた値があらかじめ設定された値
より小さい場合、アドレス算出部１２へＸ−Ｙ表示メモ
リ部１３に対する書き込みアドレスの出力を禁止する制
御信号を出力する。すなわち、伝搬材３からの反射信号
等のパワースペクトル値は小さいので、パワースペクト
ル値を比較することにより被検体Ａと伝搬材３の境界位
置を指し示すことができ、被検体Ａ内からの反射信号成
分だけを抜き出すことができる。

そして、超音波変換器２を駆動モータ４で２次元に走査
させることにより、２次元の周波数分析の結果をＸ−Ｙ
表示メモリ部１３に記憶させ、ＴＶモニタ１４に表示さ
せることができる。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

第３図は本発明の第３の実施例における超音波計測装置
を示すプロノク図である。本実施例においては、上記第
１の実施例と同一部分については同一符号を付してその
説明を省略し、異なる構成について説明する。本実施例
の特徴とするところは、第３図から明らかなように上記
第１の実施例における比較部８に替えてゲート位置発生
部１０とアドレス算出部１２にオペレータ部１７が接続
され、このオペレータ部Ｉ７はあらかじめ時間を設定し
、ゲート位置発生部１０がこの設定した時間に対応する
位置より深い区間の受信信号をバクファメモリ部９から
周波数分析部１１に転送するようになっている。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

パルス駆動器５より送出された超音波駆動パルスが超音
波変換器２に加えられる。超音波変換器２ばこの超音波
駆動パルスを超音波パルスに変換し、伝搬材３を介して
被検体Ａに送出する。被検体Ａに送出された超音波パル
スは被検体Ａ内を伝搬しながら組織の音響的性質に対応
して次々に散乱され、その一部は伝搬径路、すなわち音
響走査線上を逆行して超音波変換器２に到達し、受信信
号に変換される。受信信号は受信回路部６で増幅され、
Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換される。デジタル
信号に変換された受信信号は順次バッファメモリ部９に
記憶される。バッファメモリ部９に記憶された受信信号
は、ゲート位置発生部１０によってあろ区間抜き出し、
周波数分析部１１に転送する。このとき、ゲート位置発
生部１０はあらかじめオペレータ部１７に釦いて設定し
た時間に対応する位置より深い区間の受信信号をバソフ
ァメモリ部９から周波数分析部１１に順次転送する。例
えば、伝搬材３と被検体Ａの音速が約１５００ｍ／ｓｅ
ｃで、ゲート区間発生時間を超音波駆動パルスから１３
０μｓｅｃとすると、約１０αの深さに対応する位置デ
ータから順次周波数分析部１１に転送する。伝搬材３で
の超音波伝搬距離が１０（ｍ以内であれば、周波数分析
部１１に転送される受信信号は、被検体Ａ内からの受信
信号成分だけとなる。周波数分析部１１は転送された時
系列データに対し、高速フーリエ変換手法（ＦＦＴ）等
により周波数分析を行い、中心周波数等を算出し、被検
体Ａ内の減衰特性や減衰特性に依存するパラメータを求
め、ＸＹ表示メモリ部１３においてアドレス算出部１２
が出力した位置に書き込む。そして、超音波変換器２を
駆動モータ４で２次元に走査させることによシ、２次元
の周波数分析の結果をＸ−Ｙ表示メモリ部１３に記憶さ
せ、ＴＶモニタ１４に表示させることができる。

次に本発明の第４の実施例について説明する。

第４図（ａ）ないしくｃ）は本発明の第４の実施例にお
ける超音波計測装置を示し、第４図（ａ）は全体のブロ
ック図、第４図（ｂ）は制御駆動部のブロック図、第４
図（ｃ）は信号処理部のブロック図である。Ｍ４図（ａ
）に訃いて、１８は低周波帯の第１の超音波パルスであ
るポンプ波パルスを送出するポンプ波用超音波変換器、
１９は第１の超音波パルスより周波数の高い第２の超音
波パルスであるプローブ波パルスを送出するプローブ波
用超音波変換器、２０はポンプ波用超音波変換器１８お
よびプローブ波用超音波変換器１９を位相制御駆動する
制御駆動部であり、この制御駆動部２０は第４図（ｂ）
から明らかなようにポンプ波用超音波変換部１８を駆動
するパルス駆動器３１と、プローブ波用超音波変換器１
９を駆動するパルス駆動器３２と、パルス駆動器３１お
よび３２の相互のパルス発生タイミング差を制御する遅
延制御部３３とから構成されている。第４図（ａ）にお
いて、２１はプローブ波用超音波変換器１９の出力を増
幅する受信回路、２２は受信回路２１の出力に信号処理
を行う信号処理部であり、この信号処理部２２は第４図
（ｃ）に示すように構成されている。第４図（Ｃ）にお
いて、４１は受信回路２１から出力された受信信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、４２はＡ／Ｄ変換
器旧の出力を記憶するパスファメモリ部、４３はバッフ
ァメモリ部４２の書き込みアドレスを発生させる書き込
みアドレス発生部、４４はバッファメモリ部４２の読み
出しアドレスを発生させる読み出しアドレス発生部、４
５．４６はそれぞれバッファメモリ部４２の出力を任意
の区画抜き出すウィンドウ特性部、４７．４８はそれぞ
れウィンドウ特性部４５．４６で抜き出されたデータよ
り受信信号のスペクトルを算出する周波数分析部、４９
は周波数分析部４７．４８の出力により被検体Ａの音響
特性を演算する演算部である。第４図（ａ）において、
２３は制御駆動部２０の遅延制御部３３（第４図（ｂ）
参照）、信号処理部２２のＡ／Ｄ変換器４１（第４図（
ｃ）参照）、後述の主制御部２５ヘクロツクを供給する
クロック源、２４は信号処理部２２の出力を表示する表
示部、２５はシステム全体の制御を行う主制御部である
。

以上の構成にふ・いて、以下、その動作について説明す
る。

捷ず、プローブ波パルスとポンプ波パルスの関係につい
て説明する。プローブ波パルスの一例を第５図（ａ）に
示し、ポンプ波パルスの一例を第５図（ｂ）に示す。第
５図（Ｃ）はプローブ波パルスとポンプ波パルスが重畳
された例を示す。これらの波形は制御駆動部２０の遅延
制御部３３の制御によるものである。ポンプ波パルスの
中心周波数は、例えば０．３Ｍ　Ｈｚ　、プローブ波パ
ルスの中心周波数は、例えば３ＭＨｚであり、これらの
中心周波数は大幅に異なる値が選ばれている。第５図（
ｃ）においては、プロー　フ波パルスの波形の重心はポ
ンプ波パルスの粒子速度が零近傍で、かつその粒子加速
度が正のピークを示すタイミングで重畳されている。ポ
ンプ波パルスの波長をＴ、　プローブ波パルスのパルス
長をｔとしたとき、次の（１）式の関係に設定するのが
望捷しい。

２ｔくＴ　　　　　　　　　　・・（１）上記（１）式
の関係を満たすと、プローブ波パルスの変調特性の解析
を容易に行うことができる。

次に第５図に示した各パルスが被検体Ａ内を伝搬する様
子を詳しく説明する。通常の超音波診断装置で用いられ
る程度のピーク超音波出力レベルの場合でも、伝搬の非
線形現象により超音波の波形が歪むことが知られている
。その原因は次の（２）式により簡単に説明することが
できる。

ΔＣ＝　（１＋Ｂ／２・Ａ）・Ｕ　　　・・・（２）こ
こで、Ｕは音波の粒子速度、Ｂ／Ａは媒体の音響的非線
形パラメータ、△Ｃは非線形効果に基づく音速の変化分
である。上記（２）式は、音波の粒子速度Ｕの方向が音
波進行方向と一致するとき、音速変化ΔＣは増大し、逆
方向の場合には減少し、結果的に音波の波形が歪むこと
を示す。この伝搬の非線形現象が超音波パルスの波形に
与える影響を第６図に示す。第６図（ａ）は伝搬に伴う
ポンプ波パルスの歪を示したものであり、第６図（ｂ）
は第６図（ａ）に示すポンプ波パルスの歪により重畳さ
れたプローブ波パルスの中心周波数が伝搬に伴い圧縮さ
れ、高周波側ヘンフトしている状態を示したものである
。また、逆にポンプ波パルスの粒子加速度が負のピーク
位置にプローブ波パルスを重畳させた場合には、伝搬に
伴い伸張され、低周波側にシフトする。したがって、中
心周波数が高周波側にシフトする場合と低周波側にシフ
トする場合の差をとれば、非線形効果に基づく中心周波
数の変化量を大きく得ることが可能になる。ポンプ波パ
ルスの粒子加速度が正のピーク位置にプローブ波パルス
を重畳させたときのプローブ波パルスの受信信号のスペ
クトルをｐ＋（ω）、ポンプ波パルスの粒子加速度が負
のピーク位置にプローブ波パルスを重畳させたときのプ
ローブ波パルスの受信信号のスペクトルをＰ−（ω）と
すると、Ｐ±（ω）は次の（３）式で表わされる。

Ｐ±（ω）＝Ｈ±（ω）＝Ｓ±（ω）・Ｇ（ω）・Ｔ（
ω）　・・・（３）上記（３）式にふ−いて、Ｈ土（ω
）は変調されたプローブ波スペクトル、Ｓ±（ω）は被
検体Ａ内の散乱特性、Ｇ（ω）は散乱後の伝搬に伴う減
衰特性、Ｔ（ω）はプローブ波パルス用振動子の特性で
ある。変調された２つの受信信号のスペクトルＰ±（ω
）の比をとると、次の（４）式となる。

変調されたプローブ波パルスのスペクトルＨ±（ω）に
対し、被検体Ａ内の散乱特性Ｓ±（ω）があｔｂ変化し
ないとするならば、上記（４）式は次の（５）式のよう
に近似される。

Ｐ−（°）　　　Ｈ−（′）　　　　　・・・（５）ｐ
＋（ω）　　　Ｈ＋（ω） 上記（５）式において、Ｐ±（ω）の比は、被検体Ａ内
の複雑な散乱特性Ｓ±（ω）を含１ず、単純に変調され
たプローブ波パルスのスペクトルＨ±（ω）ノ比トなる
。このスペクトルＨ±（ω）の比が１となる周波数をｆ
ｘとすると、この周波数ｆｘは被検体の減衰特性や非線
形パラメータＢ／Ａ値等に依存する値であることが解析
的に求められる。以上より変調されたプローブ波パルス
の受信信号スペクトルＰ±（ω）の比が１となる周波数
を算出す・ることにより、被検体Ａ内の音響的性質を求
めることができる。以上のようにポンプ波パルスの粒子
加速度の正、負のピーク位置にプローブ波パルスを重畳
した時の受信信号のスペクトルを比較することで被検体
Ａ内の音響特性を得ることができ、この計測を被検体内
の複数の部位で行うことにより音響特性の分布を求める
ことができる。

次に、これらの受信信号が処理される過程を説明する。

第４図（ａ）に示すポンプ波用超音波変換器１Ｂおよび
プローブ波用超音波変換器１９ば、被検体ＡＫ対し機械
的に、または電子的に扇形走査される。そして、捷ず、
第４図（ｂ）に示す制御駆動部２０の遅延制御部３３は
、プローブ波パルスがポンプ波パルスの粒子加速度正の
ピーク位置に重畳されるようにパルス駆動器３１および
３２を制御する。ポンプ波用超音波変換器１８とプロー
ブ波用超音波変換器１９から送出されたポンプ波パルス
とプローブ波パルスは、被検体Ａの中を伝搬しながら、
プローブ波パルスは非線形現象に基づく伝搬歪を生じて
変調される。同時に被検体Ａ内の音響的質の変化に対応
して次々に散乱され、その一部はプローブ波用超音波変
換器１９に到達し、受信信号に変換される。この受信信
号は受信回路２１でＳ／Ｎ良く増幅された後、信号処理
部２２に入力される。受信回路２】の出力は、第４図（
ｃ）に示す信号処理部２２内のＡ／Ｄ変換器４Ｉでデジ
タル信号に変換され、パンツアメモリ部４２における書
き込みアドレス発生部４３の示す位置に記憶される。次
に、第４図（ｂ）に示す遅延制御部３３は、プローブ波
パルスがポンプ波パルスの粒子加速度負のピーク位置に
重畳されるようにパルス駆動器３１および３２を制御す
る。ポンプ波用超音波変換器】８とプローブ波用超音波
変換器１９から送出されたポンプ波パルスとプローブ波
パルスは、上記と同様に被検体Ａ内の音響的質の変化に
対応して次々に散乱され、その一部はプローブ波用超音
波変換器１９に到達し、受信信号に変換され、受信回路
２１を通り、信号処理部２２のＡ／Ｄ変換器４１でデジ
タル信号に変換され、バッファメモリ部４２における書
き込みアドレス発生部４３の示す位置に記憶され、この
動作が繰り返される。

そして、第４図（ｃ）に示すバッファメモリ部４２から
読み出しアドレス発生部４４のアドレスにより読み出し
、ウィンドウ特性部４５において、算出しようとする部
位の被検深さに対応するデータを、例えばハミングウィ
ンドウで抜き出し、周波数分析部４７で受信信号のスペ
クトルＰ＋し）を高速ンーリ工変換手法（ＦＦＴ）等に
より算出する。同様に、バッファメモリ部４２の出力は
ウィンドウ特性部４６で対象とする領域を抜き出し、周
波数分析部４８で受信信号のスペクトルＰ＋（ω）を算
出する。周波数分析部４７および４８で算出された２つ
のスペクトルＰ＋（ω）は、演算部４９にかいて、Ｐ±
（ω）の比が１となる周波数ｆｘを求め、この周波数ｆ
ｘよりそれに依存する音響特性を求め、表示部２４に転
送して表示する。なお、ポンプ波用超音波変換器１８と
プローブ波用超音波変換器１９は扇形走査することなく
、同一部位において、プローブ波パルスをポンプ波パル
スの粒子加速度正のピーク位置に重畳させた時の受信信
号と、プローブ波パルスをポンプ波パルスの粒子加速度
負のピーク位置に重畳させた時の受信信号をバッファメ
モリ部４２に記憶させ、次にポンプ波用超音波変換器１
８とプローブ波用超音波変換器１９を微少角度移動させ
、同様な測定を繰り返しても良い。また、扇形走査する
時にプローブ波パルスをポンプ波パルスの粒子加速度正
のピーク位置に重畳させた時の受信信号だけをバッファ
メモリ部４２に記憶し、次に同じ位置を扇形走査する時
にプローブ波パルスをポンプ波パルスの粒子加速度負の
ピーク位置に重畳させた時の受信信号をパンツアメモリ
部４２に記憶させても良い。

更に、超音波変換器１８．１９は扇形走査に替えてリニ
アに走査させても良い。

そして、本実施例にあっては、第４図中には図示してい
ないが、上記第」の実施例と同様に比較部８とゲート位
置発生部１０を備え、または上記第２の実施例と同様に
ゲート位置発生部１０とパワースペクトル値比較部１６
を備え、または上記第３の実施例と同様にゲート位置発
生部１０とオペレータ部１７を備えたものである。

なお、上記第１歴いし第３の実施例における超音波探触
子１は、機械走査型のものを示しているが電子走査型で
あってもよい。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、比較部の出力である
境界位置信号により被検体内からの反射信号成分だけを
バッファメモリ部から抜き出し、周波数分析部で周波数
分析し、または、周波数分析部による周波数分析結果の
パワースペクトル値をパワースペクトル値比較部におい
て、設定値と比較し、被検体内からの反射信号成分だけ
を抜き出し、または、オペレータ部に設定した時間に対
応する位置より深い区間の被検体内からの反射イ号成分
だけをパノファメモリ部から抜き出し、五波数分析部で
周波数分析するようにしている。２のように、被検体内
からの反射信号成分だけをもき出してその音響特性を算
出するので、精度良く被検体内の音響特性を計測するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例における超音波計測装置
を示すブロック図、第２図は本発明の訝２の実施例にお
・ける超音波計測装置を示すブロック図、第３図は本発
明の第３の実施例における赳音波計測装置を示すブロッ
ク図、第４図（ａ）ないしくｃ）は本発明の第４の実施
例における超音波計測装置を示し、同図（ａ）は全体の
ブロック図、同図（ｂ）は制御駆動部のブロック図、同
図（ｃ）は信号処理部Ｃブロック図、第５図（ａ）はプ
ローブ波の一例を示す図、第５図（ｂ）はポンプ波パル
スの一例を示す図、第５図（Ｃ）はプローブ波パルスと
ポンプ波パルスが重畳された例を示す図、第６図（ａ）
は伝搬に伴うポンプ波パルスの歪を示す図、第６図（ｂ
）はポンプ波パルスの歪によシ重畳されたプローブ波パ
ルスの中心周波数が伝搬に伴い圧縮され、高周波側ヘシ
フトしている状態を示す図、第７図は従来の超音波計測
装置を示すブロック図である。 １・超音波探触子、２・超音波変換器、３・・・伝搬材
、４・駆動モータ、５・・パルス駆動器、６・・・受信
回路部、７・・・Ａ／Ｄ変換部、８・・比較部、９バッ
ファメモリ部、］０・・・ゲート位置発生部、１１・・
周波数分析部、１２・・・アドレス発生部、Ｉ３・・・
Ｘ−Ｙ表示メモリ部、１４−・・ＴＶモニタ、１５・・
・タイミング発生部、１６・・・パワースペクトル値比
較部、１７・・・オペレータ部、１８・・ポンプ波用超
音波変換器、Ｉ９・・プローブ波用超音波変換器、２ｏ
・・・制御駆動部、２１・・受信回路、２２・・・信号
処理部、２３・・クロック源、２４・・・表示部、２５
・・・主制御部、３１．３２・・パルス駆動器、３３・
・遅延制御部、４１・・・Ａ／Ｄ変換器、４２・・パノ
ファメモリ部、４３・・・書き込みアドレス発生部、４
４・・・読み出しアドレス発生部、４５．４６・・・ウ
ィンドウ特性部、４７．４８・・周波数分析部、４９・
・・演算部、Ａ・・被検体。 第 第 図 第　３　図 第 図 （０） 第 図 ＋ｂ） 図− 箔　５ 図 （Ｏ） 第　６２ （０） ＋ （ｂ） ←４Ｃ →ａＣ イー（デすると）５ｎラコ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波を送受信する超音波変換器、この超音波変
   換器から出力される超音波を伝搬させる伝搬材を有する
   超音波探触子と、上記超音波変換器を駆動する駆動部と
   、上記超音波変換器の受信信号を増幅する受信回路と、
   増幅された受信信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
   換部と、デジタル信号に変換された受信信号を記憶する
   バッファメモリ部と、上記Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号
   に変換された受信信号から上記伝搬材と被検体との境界
   を算出する比較部と、この比較部から出力された境界信
   号より上記バッファメモリ部に記憶されている被検体内
   からの反射信号を抜き出すゲート位置発生部と、上記バ
   ッファメモリ部から転送される時系列データに対して周
   波数分析を行う周波数分析部を備えたことを特徴とする
   超音波計測装置。
2. （２）比較部に替えて周波数分析部から転送されたパワ
   ースペクトル値をあらかじめ設定された値と比較し、パ
   ワースペクトル値が設定値より小さい場合、出力させな
   いように制御するためのパワースペクトル値比較部を備
   えたことを特徴とする超音波計測装置。
3. （３）比較部に替えてあらかじめ時間を設定し、ゲート
   位置発生部がこの設定した時間に対応する位置より深い
   区間の受信信号をバッファメモリ部から周波数分析部へ
   転送するようにさせるオペータ部を備えたことを特徴と
   する超音波計測装置。
4. （４）超音波変換器が超音波パルスであるポンプ波パル
   スを送出する第１の超音波変換器と、上記ポンプ波パル
   スより周波数の高いプローブ波パルスを送出する第２の
   超音波変換器からなり、駆動部が上記第１と第２の超音
   波変換器を位相制御駆動するように構成され、周波数分
   析器の出力より被検体の音響特性を算出する演算部を備
   えたことを特徴とする請求項１記載の超音波計測装置。
5. （５）超音波変換器が超音波パルスであるポンプ波パル
   スを送出する第１の超音波変換器と、上記ポンプ波パル
   スより周波数の高いプローブ波パルスを送出する第２の
   超音波変換器からなり、駆動部が上記第１と第２の超音
   波変換器を位相制御駆動するように構成され、周波数分
   析器の出力により被検体の音響特性を算出する演算部を
   備えたことを特徴とする請求項２記載の超音波計測装置
   。
6. （６）超音波変換器が超音波パルスであるポンプ波パル
   スを送出する第１の超音波変換器と、上記ポンプ波パル
   スより周波数の高いプローブ波パルスを送出する第２の
   超音波変換器からなり、駆動部が上記第１と第２の超音
   波変換器を位相制御駆動するように構成され、周波数分
   析器の出力により被検体の音響特性を算出する演算部を
   備えたことを特徴とする請求項３記載の超音波計測装置
   。
7. （７）超音波探触子が扇形走査型に構成された請求項１
   ないし６のいずれかに記載の超音波計測装置。
8. （８）超音波探触子がリニア走査型に構成された請求項
   １ないし３のいずれかに記載の超音波計測装置。