JPH0453545A - 超音波信号処理装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は超音波による物体の検出あるいは検査に好適な
超音波信号処理方法およびそのための装置に関し、特に
生体を対象とした医用応用に有効な超音波信号処理方法
およびそのための装置に関する。

［従来の技術］ 従来の医療診断用の超音波撮像装置においては、例えば
、日本電子機械工業会編「医用超音波機器ハンドブック
」（コロナ社、　１９６０年刊）に記載されている如く
１通常はパルス状音波の送波１回ごとの受信信号を処理
して映像化し、これを表示する如く構成されていた。

しかし超音波診断装置の高精度、高分解能化等の要求に
対処するためには、より微弱な計測信号を取り比すこと
が必要になり、上述の如く送波１回ごとの受信信号を処
理して映像化する方式ではＳ／Ｈの低下が避けられない
という問題が生じてきた。これに対しては、超音波血流
計において行われている如く、複数回の送受信の結果を
累加して計測を行うことが考えられるが、計測対象とす
る物体が運動するものである場合には単純な累加処理で
は微弱な計測信号が雑音と同様に消去さ九てしまうとい
う問題がある。

［課題が解決しよとする課題］ そこで本発明の目的は音の抑圧を有効に行うことができ
る超音波信号処理装置を提供するにある。

口課題を解決するための手段］ 本発明の超音波信号処理装置は、二次元アレイ状の送受
波器からの受信信号を二次元収束する二次元変換手段と
、収束された受信信号と送信信号との相関処理を行う相
互相関手段とを有し、相関出力の積分により前記物体の
情報を得ることを特徴とする。さらに具体的には、は送
信信号をも二次元収束すること、また長時間相関処理を
行うよう所定時間継続する送波信号を用いることを特徴
とする。

［作用］ 受信信号の相関処理を行う超音波送受信において、最高
の信号対雑音比を実現する最適フィルターにより実現さ
れる信号対雑音比は （Ｒｓ／ＲＮ）＝　（Ｐｓ／ＰＮ）（Ｗｒ／Ｗｏ）＝　
Ｅ／　（ｋＴ） （ｋ：ボルツマン定数、Ｔ二絶対温度）であり、通常の
装置でも相関出力の積分時間を伸ばすことにより信号が
増強する。

しかし、生体が呼吸あるいは心拍動により運動すると、
ドプラ効果により送信波形と受信波形が異なることにな
り、積分時間に限界が生じる。

一方、送波の音圧を高めると信号対雑音比の向上が計れ
るが、とくに医用応用においは体表直下の音波強度にも
限界がある。

本発明の構成では、受信信号もしくは送信、受信信号の
双方の二次元収束処理と相関処理との組合せにより、上
記種々の限界にかかわらず大幅な信号対雑音比の向上が
計れる。つまり、送信、受信信号の双方の二次元収束処
理により送受波面積は増大する。体表直下の音波強度を
一定にし、各辺の長さをそれぞれり、Ｍ倍すると。反射
体からの反射信号音圧ＰはＬＭ倍となるため、受信信号
電圧ＲもＬＭ倍となる。一方、検出器のインピーダンス
が１／ＬＭに低下しているため、熱雑音となり、１０倍
で３０ｄＢの改善となる（１ｃｍ角を１０ｃｍ角にする
と６０ｄＢの改善）。受信信号のみ二次元収束処理した
場合の改善効果は面積の１０倍につき１０ｄＢの改善で
ある。

［実施例］ 以下、実施例を詳細に説明する。第１図において超音波
の送受波器ＴＲは二次元アレイ状に配列され超音波変換
素子を有し、各素子は二次元収束用整相部Ｆ２に接続さ
れている。このＦ２に送信信号Ｔを印加し、もって送受
波器ＴＲから０点に向けて二次元収束された超音波を照
射する。０点からの反射信号を同様にＦ２により二次元
収束受信する。この受信信号と、送信信号波形との相関
係数を相互相関器ＣＯＲにより計算し、結果を映像信号
あるいは計測用信号として使用する。例えば、１００ｍ
５ｅｃの信号を使用すると、現在のパルス長は１μｓｅ
ｃ程度であることから１０万倍の積分エネルギーで、信
号対雑音比は５０ｄＢ改善される。また、生体を対象に
する場合、生体の体表直下の音圧強度に限界があるが、
この構成では送受波器ＴＲの全面積を用いた送波、およ
び受波が行われるので信号が最も有効に利用される。

したがって、信号対雑音比の最も高い信号の入手が可能
となる。ただし、第１図の構成にかえ、受信信号のみを
二次元収束用整相部に通す構成としても、信号対雑音比
の向上の高かは得られる。

さらに、生体を対象にする場合には、心臓の拍動による
運動が問題となる。そこで、ＥＣＧ信号あるいはＵＣＧ
信号を使用し、本方式の運動計測を心拍動に同期させる
ことにより拡張期の安定した信号を使用することができ
る。

広帯域信号を送信するような場合においては、このよう
な処理によりｓ　／　ｎが向上した結果を高域強調し、
距離分解能の向上を図ることもできる。

また、低周波から高周波までの広い帯域の信号が得られ
ることから、対象物質の減衰係数の周波数特性が高精度
で計測可能となる。この減衰情報を、映像情報あるいは
運動情報と組み合わせる任意の表示が可能である。

本装置において使用する波形の中で、高周波成分がより
強く減衰することから、送信信号波形を高周波成分が優
勢な信号対雑音比波形とする構成が有効である。　生体
応用においては、心臓の拍動周期から、相関処理を行う
時間を１００ｍ５ｅＣ９以下とする構成が有効である。

送受波器内部の不要反射など、移動しない固定信号が発
生する。この信号は加算処理により大きく成長するため
問題となる場合がある。この場合には、実際の対象につ
いての計測の前に、これら不要反射による信号を計測し
記憶しておく構成とし、実際の信号からこれら不要信号
を減算することが可能である。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば対象表面の音圧を高めるこ
となく高い信号対雑音比の受信信号が得られる。このた
め、従来超音波信号を利用している大多数の分野に応用
できることは明白である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の基本構成説明図である。　Ｔ
：信号源、　Ｓ：送信信号、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波により、物体の状況を映像化する装置おいて
   、二次元収束受信を行い、受信信号の相閑処理を行うこ
   とを特徴とする超音波信号処理装置。 ２、請求項１に記載の装置において、送信信号も二次元
   収束照射することを特徴とする構成超音波信号処理装置
   。