JPH04117954A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、被検体内の音速の不均一性に基く超音波パル
スの位相歪を補正する超音波診断装置に関する。

（従来の技術） 従来の超音波診断装置においては多数の振動子がアレイ
状に配列されたプローブを用いて、被検体内のある領域
に送信超音波パルスを集束させて検出された超音波エコ
ー信号を基に、超音波画像を再構成してデイスプレィに
表示することか行われている。

ここで体内には種々の組織が存在しておりこれら各組織
の超音波に対する音速は均一でない。このため超音波パ
ルスには体内音速の不均一性に基く位相歪が生じて画質
が低下するので、この位相歪を補正する必要がある。

このため従来ではプローブから送信した超音波パルスを
被検体内のある領域に集中させ、その付近の微小散乱体
群からの反射波である超音波エコー信号を受信口内の各
振動子毎に得て、受信振動子群の少なくとも２つの振動
子間の信号で相互相関関数を演算し、被検体内の音速の
不均一性に起因する超音波パルスの伝搬時間における位
相歪を検出してこれを補正するような方法が行われてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ところで従来の超音波診断装置では、次のような問題が
ある。

■　超音波パルスの位相歪を検出する場合被検体内から
のエコー信号を必要とするが、体内には胆のう、血管等
のエコー信号が返ってこない部位（構造物き称される）
が存在するので、位相歪が検出できない場合がある。

■　エコー信号が微小散乱体群（スペックルと称される
）からの反射成分のみから成る場合には位相歪が検出で
きるとの報告があるが、構造物からの反射成分が混入し
た場合にはこれを除去する手段を必要とし、又は十分な
検出ができなくなるおそれがある。

本発明は以上のような問題に対処してなされたもので、
構造物が存在している場合でも体内音速の不均一性に基
く超音波パルスの位相歪を補正することができる超音波
診断装置を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、送信超音波パルス
を被検体内のある領域に集束させ、その付近の微小散乱
体群から反射してくる超音波エコー信号を受信開口内の
振動子毎に観測して、各振動子への超音波エコー信号の
到達時刻を検出することによりこれを補正する超音波診
断装置において、前記超音波エコー信号を分析しこの分
析結果に基いて超音波エコー信号を発生させる超音波パ
ルスの位相歪の補正値が有効か否かを判定する手段を備
えたこムを特徴とするものである。

（作　用） 例えは超音波エコー信号の強度のヒストグラム分析を行
いこの分析結果に基いて超音波パルスの位相歪の補正値
が有効か否かを判定する。又は超音波送受信領域内に何
らかの反射物体が有るか否かに基いて有効か否かを判定
する。このようにして位相歪の補正を行うことにより、
超音波送信領域内に構造物が存在している場合でも、体
内音速の石均−性に基く超音波パルスの位相歪を補正す
ることができる。

（実施例） 以−ＩＪＦズ而を面）７１：、！　＋−で掃〈発明・］
１”）Ｗ樵例を説明する。

第１図は本発明の超音波診断装置の実施例を示すブロッ
ク図で、１はプローブで多数の振動子ｌａ、ｌｂ、ｌｃ
、　・・・がアレイ状に配列されて成り、被検体２の体
表に接して超音波パルスを送信し反射して戻ってきた超
音波エコー信号を受信する。被検体２の体内には例えば
腹壁３．肝臓４゜血管５．胆のう６が存在している。血
管５．胆のう６は超音波エコー信号を反射させない構造
物を構成している。７は超音波パルスが所定の領域で集
束するようにプローブ１から送信された超音波ビームで
ある。９はプローブ１−に高圧パルスを加えて駆動する
パルサー、１０はプローブ１から送信される超音波パル
スに所望の遅延特性を与える送信遅延回路、１１−はレ
ートパルス（基準信号）を発生するレートパルス発生器
である。

１−２はプローブ１で受信された超音波エコー信号を増
幅するプリアンプ、１−３は超音波エコー信号に所望の
遅延特性を与える受信遅延回路である。

１４は超音波エコー信号から位相歪を検出する位相歪検
出回路、１５は受信されたエコー信号を各振動子毎に整
相加算しかつエコー成分を検出する加算回路及び包絡線
検波回路である。１６はＣＰＵ（中央演算処理装置）で
全体の制御動作を司っている。１７は超音波エコー信号
をＴＶ走査方式に変換するＤＳＣ（デジタル・スキャン
・コンバータ）でＡ／Ｄ変換器１８とメモリー１９を有
しており、２０は超音波画像を表示するデイスプレィで
ある。

２１はＡ、　／　Ｄ変換器１８の出力の１ライン分のデ
ータを格納する１ライン分メモリーで、被検体内の深さ
に相当した長さ毎にセグメント（＃１゜＃２．・・・）
化して各セグメント内のデータを格納するためのもので
ある。２２は各セグメント（＃１．　　＃２．・・・）
に対応して設けられた演算器で、各セグメントのデータ
を解析してＣＰＵ１６に送る。ＣＰＵ１６はこの解析結
果を判定して各セグメント内のデータが超音波パルスの
位相歪の補正のために使えるか否かを判定し、使えると
判定したセグメントに対してはそのセグメントの位置（
深さ）に送信焦点が合うように送信遅延回路１０にその
ための遅延データを設定する。これによりパルサー９に
よってその焦点位置に送信超音波パルスが集束されて送
信される。

次に本実施例の作用を説明する。

先ずＣＰＵ１６の制御の基に送信遅延回路１０によって
所望の遅延特性を与えてプローブ１から送信超音波パル
スを被検体内のある領域に集束させ、この領域付近に存
在する組織からの超音波エコー信号をプローブ１で受信
する。この受信信号はプリアンプ１２で増幅され、受信
遅延回路１３で所望の遅延特性が与えられた後加算回路
及び包絡線検波回路１５で整相加算及び包絡線検波が行
われ、続いてＤＳＣＩ７に加えられる。次にＡ／Ｄ変換
器１８から出力された１ライン分のデータが１ライン分
メモリー２１に体内の深さに相当した長毎にセグメント
化されて格納され、各セグメント毎のデータは演算器２
２によって解析処理されてＣＰＵＩ　６に送られる。

ＣＰ　Ｕ　ｉ　６は各セグメント毎の解析結果を判定し
、各セグメント内のデータが超音波パルスの位相歪の補
正のために使えるか否かを判定する。そしてＣＰＵ１６
は使えると判定したセグメントに対してはそのセグメン
トの位置に送信焦点が合うように送信遅延回路１０にそ
のための遅延データを設定する。この結果パルサー９に
よってその焦点位置にプローブ１から送信超音波パルス
が集束され、この位置からの超音波エコー信号（反射波
）がプローブ１で受信される。このエコー信号はプリア
ンプ］２．受信遅延回路１３を介して位相歪検出回路１
４に加えられ、ここでプローブ１を構成している各振動
子における位相歪が検出される。

この検出結果はＣＰＵ１６の制御の基に送信遅延回路１
０又は受信遅延回路１３に送られ、位相歪は送信遅延回
路１０で所望の遅延特性が与えられることにより補正さ
れて再度プローブ１から超音波パルスの送信が行われる
。又は受信遅延回路１３においてのみ所望の遅延特性が
与えられることにより補正された後、加算回路及び包路
線検波回路１５を経てＤＳＣＩ　７に送られ、最終的に
位相歪を補正した画像がデイスプレィ２０に表示される
。以上の各セグメントデータの判定から補正までの動作
が各セグメントに対してシリアルに加われる。

この場合送信焦点は固定で受信のみでの遅延量の補正だ
けを行うと、補正の程度は比較的不完全であるがル−ト
（１度送信した超音波パルスがある深さを往復し１ライ
ン分のデータが検出されるのに要する時間）分の時間で
補正が可能なため、リアルタイム性を損うことなく補正
できるという利点を有する。一方これとは逆に、各有効
セグメント（判定の結果位相歪の補正に使えると判定し
たもの）にそれぞれ送信焦点を会わせる方法をとれば、
リアルタイム性は落ちるが補正はより完全に近い形で行
われる。

また判定の結果そのセグメントのデータが補正のために
使えないと判定された場合には、その位置より浅いか又
は深い位置のセグメントで判定結果が使えると判定され
た部分の補正値を用い、又はそれらの補正値に基いて推
定により求めた補正値を用いて、その位置（判定結果が
使えなくなったセグメントのもの）に焦点が合うように
補正が行われる５、 次にＭＥした１−ライン分メモリー２１の１−ライン分
データが位相歪の補正に使えるか否かの判定を行うため
のアルゴリズムについて説明する。このア、ルゴリズム
は各セグメント内のエコー信号の強度のヒストグラム分
析を行う方法で実現することができる。すなわち第２図
（ａ）、（ｂ）に示すように各セグメントデータを横軸
にその輝度。

縦軸にその頻度をプロットしたグラフを作成し、このグ
ラフに描かれたパターンを認識することにより判定する
ことができる。

これは、スペックル領域からの反射波は波長に対して十
分小さな散乱体からの多数の反射波がランダムな位相関
係で加わったものと考えられるので、そのヒストグラム
は統計的に決定されるある関数（この場合レーリー分布
）となることがわかっている。従ってヒストグラムに対
してレーリ分布のカーブを決定するパラメータ（この場
合スペラクル領域内に存在する反射体の各々の反射強度
の分散値）を変化させながら当てはめる操作により、そ
のヒストグラムは第２図（ａ）のようなスペックル領域
からの反射波か、第２図（ｂ）のように構造物からの反
射波かをそのパターンを認識することによって容易に区
別することができる５、第２図（ｂ）の場合はその反射
強度かランタムでないため、レーリー分布とは一般に大
きく異なる複雑なパターンとなる。

このように本実施例によればパターンをマツチングする
ことにより判定を容易に行うことができる。又は単純に
分布の平均値と分散値の比等でも判定できる場合もあり
得るので、その判定基準は被検体からの反射波の統計的
性質を調べ、判定を誤らない範囲内でより簡便な方式を
用いるのが、システムの小型化、低価化、高速化等の点
から望ましい。

第３図は本発明の池の実施例を示すもので第４図と同一
部分は同一番号で示している。この実施例は判定基準を
緩和して、反射波である超音波工コー信号が有るか否か
によって判定を行うようにした例を示すものである。２
３は構造成分除去回路で位相歪検出回路１４の後段に設
けたものである。

本実施例では前記実施例のようにエコー信号の強度のヒ
ストグラム分析を行うことなく、受信信号の平均値をあ
るスレッシュホールドレベル■１と比較して求めること
により判定を行うようにしたものである。すなわちその
平均値がそのスレッシュホールドレベルＶＴをオーバー
しているときはエコー信号が合一ったとみなして位相歪
検出を有効とし、平均値がスレッシュホールドレベル■
１をオーバしていないときは有効でないと判定するもの
である。

本実施例では構造物からのエコー信号を含んだ場合も有
効であるとみなされるが、構造成分除去回路２３を設け
ることにより、その構造物からのエコー信号を除去して
構造物が位相歪検出に与える影響を除去するようになっ
ている。

第４図（ａ）、　　（ｂ）、　　（ｃ）は本実施例の作
用を説明するもので、第４図（ａ）で走査線Ａのような
場合は第４図（ｂ）のように−様な波形の受信信号ＳＡ
が得られるので問題ないが、第４図（ａ）で走査線Ｂの
よな場合は、途中に胆のう６が含まれるので第４図（ｂ
）のように一部に波形が切れる受信信号Ｓ［ｌが得られ
るようになる。従ってこの場合には位相歪検出は有効で
ないと判定を行うことができる。第４図（Ｃ）は第４図
（ｂ）に示した各受信信号の経時的レベルをスレッシュ
ホールドレベル■１と比較して、有効か否かの判定を行
う説明図を示している。

なお本実施例で用いられる受信信号はＳＴＣ等の手段に
よって既に被検体内減衰等の影響は除去されているもの
とする。第５図は受信信号の平均値計算回路の簡単な構
成を示すもので、２５はシフトレジスタ、２６．２７は
累積加算器、２８は差分回路を示している。この構成に
よれば各クロック毎ににサンプル間の平均値を得ること
ができ、簡単に各受信信号の有効か否かの判定を行うこ
とができる１３ また本実施例である領域が位相歪検出に対して不適当で
あると判定された場合は、前記実施例と同様にその周囲
の有効な領域の補正値を用いるかそれらの補正値を基に
推定される補正値を用いて補正を行うことができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、超音波エコー信号を
分析しこの分析結果に基いて超音波パルスの位相歪の補
正値か有効か否かを判定するよ・）にしたので、構造物
が存在している場合でも体内構造の不均一性に基く超音
波パルスの位相歪を補正することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波診断装置の実施例を示すブロッ
ク図、第２図（ａ、）、　　（ｂ）は本実施例の原理を
説明するエコー信号のヒストグラム、第３図は本発明の
他の実施例を示すブロック図、第４図（ａ）、（ｂ）、
（Ｃ）は第３図の実施例の作用の説明図、第５図は第３
図の実施例の一部の構成を示すブロック図である。 ・・プローブ、　　　　２・・・被検体、０・・・送信
遅延回路、１−３・・受信遅延回路、４・・・位相歪検
出回路、 ６・・・ＣＰＵ　（中央演算処理装置）、７・・・ＤＳ
Ｃ，１８・・Ａ／Ｄ変換器、１・・・１ライン分メモリ
ー　　２２・・・演算器、３・・・構造成分除去回路、 ５・・・シフトレジスタ、 ６．２７・・・累積加算器、　２８・・差分回路。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）送信超音波パルスを被検体内のある領域に集束さ
   せ、その付近の微小散乱体群から反射してくる超音波エ
   コー信号を受信開口内の振動子毎に観測して、各振動子
   への超音波エコー信号の到達時刻を検出することにより
   これを補正する超音波診断装置において、前記超音波エ
   コー信号を分析しこの分析結果に基いて超音波エコー信
   号を発生させる超音波パルスの位相歪の補正値が有効か
   否かを判定する手段を備えたことを特徴とする超音波診
   断装置。
2. （２）超音波パルスの位相歪の補正値が有効か否かを判
   定する手段が、超音波エコー信号の強度のヒストグラム
   分析を行いこの分析結果に基いて有効か否かを判定する
   請求項１記載の超音波診断装置。
3. （３）判定の結果補正値が無効であった場合には、その
   領域の近傍の領域で得られ有効であると判定された補正
   値を用い、又はそれらの補正値に基いて推定した補正値
   を用いて補正を行う請求項１記載の超音波診断装置。
4. （４）超音波パルスの位相歪の補正値が有効か否かを判
   定する手段が、その領域に何らかの反射物体が有るか否
   かに基いて有効か否かを判定する請求項１記載の超音波
   診断装置。（５）反射物体の有るか否かの判断を受信信
   号のある範囲における平均値に基いて行う請求項４記載
   の超音波診断装置。