JPH0373135A - 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】 〔概要〕 フォーカス点における超音波平均減衰量、超音波減衰係
数を算出する超Ｚ）波診断装許に１関し、所定の深さに
強くツメ−カスしてこのフォーカス点のｎｌノノおよび
復力からの反射信′Ｊ３ｊ！Ａ度を求めてフォーカス点
における超音波平均減衰量、更に゛フォーカス点の近傍
の中心周波数から超音波減衰係数を定量的に算出するこ
とを目的とし、物体の所定位置に強くフォーカスする超
音波ビームを送（１）シてこのフォーカス点の前方およ
び後方からの反１）信号を受信し、？、の受信した信号
の両者の領域における反射信号強度（前方および後方）
をもどにフォーカス点における超音波平均減衰量を算出
咳゛るようにｆｌｔ威する。また、この算出した超音波
平均減衰量およびフォーカス点近傍の中心周波数をもと
に超音波減衰係数を豹゛出するように構成」る２ 〔産業上の利用分野〕 本発明：！、フォーカス点における超音波平均減衰量、
超音波減衰係数を算出する超ｎ波診断装；σに関するも
のである。近年、超音波を用いた診断法において、より
定型的、質的診肋によって積度を向上させようとする要
求が高まっている６組織の音響特性、特に減衰特性の違
いから組織の質を調べようとする試みがなされ、横、か
向の分解能を向上さセた減衰特性を算出・表示すること
が望まれている。

〔従来の技術と発明がＭ決しようとする課題〕従来、物
体の減衰特性をｉｔ定する方法として申出らの特願昭６
０〜２５０５４ｄ号などに記載されているように、受信
しまた反射信号の対数の深さに対する減衰の成金いを、
中心周波数で割るここによって減衰係数を推定するよう
にしている。これは、空間的に１−分に広い領域からの
反射信号を使わないε、十分な積度が得られないという
問題がある。

また１、横方向の分解能を改善した方法としてＰ７Ｓ、
　ＧＴ　ｅ　ｅ　ｎらのｔＪ　Ｓ　Ｐ　４６０８８６８
などに記載されているよ・）に、超？）゛波瞥〜゛−ム
を所′）？の深さに強くソオーカスし、°、７オーカス
点後力かｌ：）の反１４信シ；強度を検出Ｌ、フォーカ
ス点にむける減衰量艮映値を得るものが＆）る。ごのｈ
−法相゛、感音−波Ｘ；？Ｖ、ルギーの殆どがフォーカ
ス点を通過し、ソＡ−２リス点における超音波ビーフ１
．幅桟度の横方１ｉ’ｉｌの　　能　滅　　５−映（直
　　　づるざとがｒきる。

し、かし、超ｊ’ｌ’　１Ｎ＝−・“ｌ−１−ブから）
Ａ−カス点までの９ｎ域におｔ、−ｉる滅、点種も算出
値に見映するたｄ）（、こ、１丁出値（、こ定置１）が
ないという間鑓がある。（列λシＣ体表から肝臓なとの
所定の部位の減衰量を１＃、’ｊｌ　する場合、腹壁な
とによる減衰の個人Ｍ６ご、Ｊ、って算出値が大きく影
響されＣしまい、定量件に失けるという問題がある。

本発明は、所）ｒの深さに強くフォーカスし″どこのフ
ォーカス点の前方および後方からの反射イ３号強度苓求
ｙ）ｒフォーカス点に本川・ノる超音波平均減衰量、ｙ
にフォーカス点の近傍［株］中心周波数から超音゛濾　
係　ター　量的　算出橿るごと４・量的ととでいる４、 〔課題を解決ずゐ手段〕 第を図をか照して課題を解決する手段を説明する。

第１−において、送信手段２ば、パルス信）を超音波７
°ｊ−ブ１に供給し、て超音波ビー・ムを物体１、７に
送信さセるもの７ある。

受信ｒ段３は、物体１７から反午ｊ−散乱して返５、′
ζきたＭＵ音波を受信・検波するものである。

区間強度算出手段８は、フォーカス点の前方および後方
の所定領域における反射信号強度（ｎ：１方および後方
）を奇れぞれ算出するものである。

減衰Ｍ′１ｒ、出手段ｌＯは、反射信号強度（前方およ
び後方）をもとにフォー・カス点における平均減衰Ｍｉ
算出ｒるものである。

中心周波数算出手段１８は、受信手段３によ、−２て受
信した検波前の受信信号からフォーカス点祈傍の中心周
波数を算出するものである。。

第７図において、表示１段２７は、超音波平均減衰量、
Ｂモード像なとを表示すると共に、超音波ビー・ム１３
山フォーカス位訝、超音波ビーム形状、算出に用いた領
域、超音波ビームの走査線方向などをＢモード像に重畳
して表示するものである。

〔作用〕

本発明は、第１図に示すように、送信手段２がパルス信
号を超音波プローブｌに供給して超音波ビームを物体１
７に送信させ、受信手段３が物体１７から反射・散乱し
て返ってきた超音波を受信し、区間強度算出手段８がフ
ォーカス点の前方および後方の所定領域における反射信
号強度（前方および後方）をそれぞれ算出し、減衰量算
出手段１０が反射信号強度（前方および後方）をもとに
フォーカス点における超音波平均減衰量を算出するよう
にしている。また、中心周波数算出手段１８が受信手段
３によって受信した検波前の受信信号から中心周波数を
算出すると共に、区間強度算出手段８がフォーカス点の
前方および後方の所定領域における反射信号強度（前方
および後方）をそれぞれ算出し、減衰量算出手段１０が
これらをもとにフォーカス点における超音波減衰係数を
算出するようにしている。更に、第７図に示すように、
表示手段２７が超音波平均減衰量、超音波減衰係数、Ｂ
モード像などを表示すると共に、超音波ビームのフォー
カス位置、超音波ビーム形状、算出に用いた領域、超音
波ビームの走査線方向などをＢモード像に重畳して表示
するようにしている。

従って、所定の深さに強くフォーカスしてこのフォーカ
ス点の前方および後方からの反射信号強度を求めてフォ
ーカス点における超音波平均減衰量を算出、更にフォー
カス点近傍の中心周波数をもとに超音波減衰係数を算出
して表示などすることにより、フォーカス点における超
音波平均減衰量、超音波減衰係数を定量的に算出するこ
とが可能となる。また、超音波平均減衰量、超音波減衰
係数、Ｂモード像、および超音波ビームのフォーカス位
置、超音波ビーム形状、算出に用いた領域、超音波ビー
ムの走査線方向などをＢモード像に重畳して表示するこ
とにより、超音波平均減衰量、超音波減衰係数を求めた
情報を表示して診断に役立たせることが可能となる。

〔実施例〕

次に、第１図から第８図を用いて本発明の実施例の構成
および動作をｊ順次詳細に説明する。

第１図において、超音波プローブ１は、所定のフォーカ
ス点１４でフォーカスする超音波を送受するものである
。

送信手段２は、パルス信号を超音波プローブＩに供給し
て超音波ビーム１３を物体１７に送信させるものである
。本実施例は、フォーカス点１４で強くフォーカスする
ように超音波パルスを送信する（第６図参照）。

受信手段３は、物体１７から反射・散乱して返ってきた
超音波を受信′・検波するものであって、受信した超音
波信号を遅延させて受信フォーカスをフォーカス点１４
に収束させる遅延加算部３１、距離によってほぼ一定の
受信信号の強さを得るようにログ増幅するログアンプ３
−２、およびこのログ増幅した後の超音波信号を検波す
る検波回路３−４などから構成されている。

送信タイミング発生回路４は、送信手段２から送信パル
スを送出するタイミング信号を発生するものである。

モード識別信号発生部５ば、通常の超音波診断画像（例
えばＢモード像）を生成するための超音波の送受信方式
と、本実施例に係るいわゆるＥモード像などを生成する
ための超音波の送受信方式とを切り換えるためのモード
識別信号を発生ずるものである（第２図ｔａ＋参照）。

ゲート信号発生手段（Ａ）６ば、フォーカス点■４の前
方の領域（Ａ）１５に対応するゲート信号を発生するも
のである（第２図（［１参照）。

ゲート信号発生手段（Ｂ）７は、フォーカス点】４の後
方の領域（Ｂ）１６に対応するゲート信号を発生するも
のである（第２図（沿参照）。

区間強度算出手段８は、区間強度算出手段（Ａ）８−１
および区間強度算出手段（Ｂ）８−２から構成され、ゲ
ート信号発生手段（Ａ）６およびゲート４３Ａ’：’　
５’ｉ［：、　：：１．ｐｉ　（１））　　７　カラ（
ｊｔ給ｉ’！（１），、ｉ（−、ソレーｒ、’　ｉ　］
）］ｙ’−１イ、’ｊｒｌｉ’Ｊ　Ｉこ対応する領域（
八）１５および領域（Ｉ））１６ｏ）区間にお（・」る
反４１信号を積分したル、射イ１）号強度〈前’、／Ｙ
　）および反射侶Ｘ」強度（後方）を算出するものごあ
イ゛〕（第２１Ｊｆれ）１、（１）参照）。

ｔ）＝’２！１ｆｆｌｌ）出ｆ’［１，Ｏｆ、、ＬＬＫ
間強１ｙ算出１４段（＾）８−１および１ｇ間強度１）
１）０段（１））　　８−２から通知され！、−反！Ｉ
−Ｉ　’ｌ蟲璽強度（前方および後方）をもと２ご７メ
ー、リス点１４番ごおける超音波（ξ均減衰稙４算出す
るもの？’：、＋ｌる（第２間（ｊ）参照）。

表＞Ｔ＜処Ｆｌ’Ｔ段１）は、超音波平均減衰−鼠など
を表示φるための処１）１）を１Ｊ−）ものである。

表小部１２は、超音波−・）≧均減哀鼠、超１’ｒ、波
滅真係数、「３−Ｉ〜・〜ド像などＥ　Ｊ、　：１′Ｘ
するディスグレイである。

超音波ｉパ・ム１３は、超汗波ブ１“Ｊ−ブ１から送信
された＃ｆ！１行波ビームである。

フォーカス点＋４は、本実施例の超音波平均減衰拉、超
音波減衰係数を算出するために強くフォカスした位１　
（ｆｆｉ＼）である。

領域（Ａ）１５は、超音波反１・↑（六〜・４−苓一求
める領域＜　［’（、間）？：ある。

領域ＣＢ）１６は、超音波反射信号　；；を求める領域
（［ｇ間）である。

物体１７は、超音波ヒ゛〜ム１３を送（＾しＣツメ−カ
ス点１４における超音波平均減衰墳、超音波減衰係数を
算出する生体などの物体である。

中心周波数１−出手段１８は、ログ）′シブ３−２によ
、で増幅された後の超音波反射信号からフォーカス点１
４の近傍の中心周波数を算出するものである。

次に、第２図を用いて第１図構成の動作を詳細Ｚ説明す
る。

第２図において、（１））モード識別信号発′■部５の
１Ａ′；は、ｎモードおよび１２′、モー１：（本実施
例と、こ係る超音波平均減衰圏、超音波減衰係数を求め
るモード）を交互に発生ずる信号である。、：こで、Ｒ
そ−ドば、１３１、Ｂ２の２段フＡ−カスによって可及
酌に細いｖｉ音波ビーム１３を広い範囲に渡って物体１
７に送信−４るようにしでいる。〜力、Ｅ七−ド（Ｊｌ
、フォーカス点１４で強くソノ・−力スしでそれ以夕（
の位置でデクオー・カスするようにしている。従１．て
１、′こでは、１本の走ｉＩ線に対して、ｎモードのＢ
１．、Ｂ２、およびＥモードのＥの合計３回の超ＰＩ−
波バルスを同一走査線の方向に送信するようにと１でい
る。

ω）送信タイ延ング発４゛回路４の信８は、Ｃａｔのモ
１゛１ス号の通知に対比、ｊ７て送出し７た送信タイミ
ング信月である。これを送信手段２、ゲート信）発生手
段ｔａ）　６　、およびゲート信号発生手段（ｂ）７に
通知する。

ｔｃ＋送信ｆ段２の出力の送信パルスは、　Ｑｌｌ）送
信タイミング信号に同期して送信する数サイクルのパル
ス信月である。この数サイクルのパルス偲月を超音波プ
ローブ■に供袷し、超音波ビーム１３を送信する。

（ｄ）　Ｏグアング３−２の出力（受信信号、反射信号
）は、超音波プローブ１、遅延加算部３−１゜ログアン
プ３−２によって受信した超音波反射信号である。

（ｃｌ検波回５’３３４の出力（検波１３号、反側信ｌ
；）は、（ｄ＋を検波回路３〜４によ、って検波した信
胃である。

（「）ゲー［・信号発生手段（Ａ）６の出力ば、第１図
フォーカス点１４の前方の領域（Ａ）１５について、（
ｅ）検波信号を取り出すための（ｉｌＲ−％ｉである。

ここで、Ｄ、が領域（Ａ）１５に対応する反引信号（検
波１ε憂）を取り込む区間である。

ｔｇｉゲー■８号発仕ｆ段（Ｉｔ）　　１の出力は、第
１図フォーカス点Ｉ４の後方の領域（Ｂ）１６に゛つい
て、ｔｅｌ　８０波信号を取り出ｒための信℃である。

ここで、Ｄｌが領域（［り１．６に対応する反射信号（
検波信号）を取り込む区間である。

（ｈ）区間強度算出手段〈Ａ〉８−　ｌの出力は、ｆｆ
＋の区間りＡで、ｆｅ）検波信号を積分して算出した反
射信号強度である。

ここで、深さｄ、（ｃｍ）における反射信号強度ＩＡ（
ｄ、）は、下式（１）によって求められる。

Ｄａｄ−−１ｅａ　　ノ２ 但し、深さ２と時間ｔとの関係は、音速をＣとすると、
ｚ　＝　ｔ　ｃ　／　２となる。

ここで、ｅ　（ｚ）はログ増幅した後の検波信号を表し
、ＤＡは第２図（ｆ）のＤＡの区間を表す。

ｔｌ）区間強度算出手段（Ｂ）８−２の出力は、（幻の
区間Ｄ８で、（ｅｌ検波信号を積分して算出した反射１
８号強度である。

ここで、深さｄ、（Ｃｍ）における反射信号強度ＩＩ　
　（ｄ、）は、下式（２）によって求められる。

Ｄｍｄｂ−Ｄ思　／２ ここで、ｅ　　（ｚ）はログ増幅した後の検波信号を表
し、Ｉ）ｓは第２図（ｆｆｌのり、の区間を表す。

（」）減衰量算出手段１０は、ｆｈｌで求めた出力（フ
ォーカス点１４の前方の反射信号強度）、およびｆｌｌ
で求めた出力（フォーカス点１４の後方の反射信号強度
）をもとにフォーカス点における平均減衰量Ａ（ｄｒ）
を算出したものである。

ここで、フォーカス点の深さｄ（（ｃｍ）における超音
波平均減衰ＩＡ（ｄｆ）は、下式（３）によって求めら
れる。

Ａ　　（ｄｒ）”　　（ＩＡ　（ｄａ）−Ｉｔ　　（ｄ
　　、）／Ｄ（ｄＢｌｃｌｌ）・・・・・・・・・・（
３）伽）中心周波数算出範囲は、フォーカス点１４の近
傍で中心周波数を推定する範囲（区間）である。

ここで、フォーカス点の深さｄ、　　（ｃｍ）における
超音波減衰係数β（ｄ、）は、下式（４）によって求め
られる。

β（ｄ　ｔ　）□　（Ｉａ　（ｄｒ　）　　　ｒａ　Ｃ
ｄｒ　）　）　／Ｄ／　ｒ　ｃ　（ｄＢ／Ｍｌｌｚ／Ｃ
ｍ）　　・・・・・・ｆ４）第３図および第４図を用い
て第１図減衰１：ｆＥ出手段１０の構成および動作を具
体的に説明する。

第３図において、電圧差検出部１０−１は、第４図ｆｃ
ｌの■あるいは■に示すように、区間強度算出手段（Ａ
）８−１の出力（第２図ｆｈｌの■）から、区間強度算
出手段（Ｂ）８−２の出力（第２図（１）の■）を引算
した差を求めるものである。

ランプ関数発生部１０−２は、第４図ｆｄ）に示すよう
に、時間とともに徐々に電圧が単調増血する信号を発生
するものである。

コンパレータ１０−３は、電圧差検出部１０−１から出
力された信号と、ランプ関数発生部１０２から出力され
たランプ関数信号とを比較し、その大小信号を送出する
ものである。

ワンショソト回路１０−４は、第４図ｔｅｌに示すよう
に、コンパレータ１０−３から入力された比較信号の立
上り、あるいは立ち下がりでトリガされ、所定時間を持
つ図示パルス信号■あるいは■を出力するものである。

このパルス信号■あるいは■によって；反射信号強度（
Ａ）（前方）と反射信号強度（Ｂ）（後方）との差を時
間的な変化として検出することができる。この時間的な
差をもとに、既述した式（３）、式（４）によって超音
波平均減衰量および超音波減衰係数を求めることができ
る。

第５図は、減衰量の表示方法例を示す。

第５図ｆａ）は、超音波テローブ１、体表３８、走査線
ｌの領域（Ａ）１５−１、領域（Ａ）１５−２、フォー
カス点１４、走査線ｉの領域ＣＢ）１６−１゜領域（Ｂ
）１６−２、超音波ビーム１３、走査線ｌを模式的にデ
イスプレィ上に表示した例を示す。

このように、超音波平均減衰量、超音波減衰係数を求め
た領域（Ａ）　、（Ｂ）および走査線１の方向をデイス
プレィ上に模式的に表示し、更に必要に応じてＢモード
像上に重畳して表示することにより、例えば第５図（ｂ
）に示すように、同一デイスプレィ上に表示した超音波
平均減衰ｆｆ１（あるいは／および超音波減衰係数）が
いずれの領域の信号を使って求めたかを容易に知ること
ができ、解析する領域にスベキエラ戒分がないを簡単に
判断することが可能となる。

第５図中）は、超音波平均減衰量を示す、ここで、縦軸
は超音波平均減衰量を表し、横軸は走査線数を表す。

第６図は、ＢモードとＥモードの送受信ビーム形状の比
較例を示す、第６図ｆａｌはフォーカス点以外の領域の
送受信のビーム形状を表し、第６開山）はフォーカス点
での領域の送受信のビーム形状を表す、これら両者を結
んだ超音波ビームの形状から、Ｂモードはフォーカス点
を含めて可及的に均一に細い形状とし、一方、本実施例
に係るＥモードはフォーカス点１４で極めて細くフォー
カスさせてフォーカス点以外で大きくなるようにしてい
る。このため、Ｅモードは、フォーカス点で小さい領域
についての超音波平均減衰量、超音波減衰係数を分解能
良好に算出することが可能となる。

第７図は、本発明の他の実施例構成図を示す。

ここで、図中、■ないし３、ｉ３ないし１７は、第１図
構成と同一であるので説明を省略する。

第７図において、減衰量算出手段２４は、受信手段３に
よって受信した信号から既述した処理によってフォーカ
ス点１４におりる超音波平均減衰量、超音波減衰係数を
算出するものである。

Ｂモート像生成部２５は、受信手段３によって受信・検
波した信号からＢモード像を生成するものである。

フォーカス点指定手段２６は、フォーカス点１４を指定
するものである０例えば画面３２上でマウスを用いて■
のフォーカス位置をクリックすることにより、この位置
に対応するフォーカス点１４を求めて指定するものであ
る。

表示手段２７は、画面３２上に図示のように表示するも
のである。

ビーム形状表示手段２８は、■に示すようにビーム形状
を表示させるものである。

フォーカス位置表示手段２９ば、■に示すようにフォー
カス位置を表示させるものである。

領域表示手段３０は、■に示すように領域（フォーカス
点１４の前方の領域および後方の領域）を表示させるも
のである。

走査線表示手段３１は、■に示すように走査線を表示さ
せるものである。

画面３２は、図示のように■ないし■を表示するデイス
プレィである。

第８図は、表示例の説明図を示す。

第８図ｔａ＋は、位置指定を示す。これは、マウスなど
を用いて画面３２上の矢印の位置をクリックして位置指
定する状態を示す。

第８図ｆｂｌは、第８図（ａｌで指定した■のフォーカ
ス点を中心に、図示のように■ビーム形状、■走査線、
■領域（フォーカス点の前方および後方の＄ｎ域）、■
減衰量（超音波平均減衰量、超音波減衰係数）の表示例
を示す。

第８図ｔｃ＋は、フォーカス点指定手段２６によってフ
ォーカス点を変えた場合の表示例を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、所定の深さに強
くフォーカスしてこのフォーカス点の前方および後方か
らの反射信号強度を求め、両者をもとにフォーカス点に
おける超音波平均減衰量を算出、および更にフォーカス
点近傍の中心周波数をもとに超音波減衰係数を算出する
構成を採用しているため、フォーカス点における超音波
平均減衰量、超音波減衰係数を定量的に算出することが
できる。また、超音波平均減衰量、超音波減衰係数、Ｂ
モード像を表示すると共に、超音波ビームのフォーカス
位置、超音波ビーム形状、算出に用いた領域、超音波ビ
ームの走査線方向をＢモード像に重畳して表示する構成
を採用しているため、超音波平均減衰量、超音波減衰係
数を求めた情報を表示して診断に役立たせることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例構戒図、第２図は本発明の動
作説明図、第３図は減衰ｉ算出手段の構成例、第４図は
第３図の動作説明図、第５図は減衰量の表示方法例、第
６図ばＢモードとＥモードの送受信ビーム形状の比較例
、第７図は本発明の他の実施例構成図、第８図は表示例
の説明図を示す。 図中、１８．を超音波プローブ、２は送信手段、３は受
信手段、５はモード識別信号発生部、６．７ばゲート信
号発生手段、８は区間強度算出手段、１０．２４は減衰
量算出手段、１２は表示部、１３は超音波ビーム、１４
はフォーカス点、１５．１６は領域、１７は物体、１日
は中心周波数算出手段、２６はフォーカス点指定手段、
２Ｂはビーム形状表示手段、２９はフォーカス位置表示
手段、３０は領域表示手段、３１ば走査線表示手段、３
２は画面を表す。 本発明の１実施例構成図 第 図 減衰量の表示方法例 第 図 ３２：画面 （Ｑ）位置指定 ２ （ｂ）表示 例 （Ｃ）表示 例 表示例の説明図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォーカス点における超音波平均減衰量を算出す
   る超音波診断装置において、 物体（１７）の所定位置に強くフォーカスする超音波ビ
   ーム（１３）を送信してこのフォーカス点の前方および
   後方からの反射信号を受信し、この受信した信号の両者
   の領域における反射信号強度（前方および後方）をもと
   にフォーカス点における超音波平均減衰量を算出するよ
   うに構成したことを特徴とする超音波診断装置。
2. （２）フォーカス点における超音波減衰係数を算出する
   超音波診断装置において、 物体（１７）の所定位置に強くフォーカスする超音波ビ
   ーム（１３）を送信してこのフォーカス点の前方および
   後方からの反射信号を受信し、この受信した信号の両者
   の領域における反射信号強度（前方および後方）をそれ
   ぞれ算出すると共にフォーカス点近傍の中心周波数を算
   出し、これらをもとにフォーカス点における超音波減衰
   係数を算出するように構成したことを特徴とする超音波
   診断装置。
3. （３）請求項第（１）項あるいは第（２）項によって超
   音波平均減衰量あるいは超音波減衰係数を算出すると共
   に、平均的に細く絞った超音波ビームを送信することに
   よって超音波画像（Ｂモードなどの画像）も生成し、表
   示するように構成したことを特徴とする超音波診断装置
   。
4. （４）請求項第（１）項で算出した超音波平均減衰量、
   および／あるいは請求項第（２）項によって算出した超
   音波減衰係数を表示すると共に、超音波ビーム（１３）
   のフォーカス位置、超音波ビーム形状、算出に用いた領
   域、超音波ビーム（１３）の走査線方向をＢモード像に
   重畳して表示するように構成したことを特徴とする超音
   波診断装置。