JPH05176926A - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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Publication number
JPH05176926A
JPH05176926A JP3346649A JP34664991A JPH05176926A JP H05176926 A JPH05176926 A JP H05176926A JP 3346649 A JP3346649 A JP 3346649A JP 34664991 A JP34664991 A JP 34664991A JP H05176926 A JPH05176926 A JP H05176926A
Authority
JP
Japan
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cepstrum
average distance
ultrasonic
conversion
transmitting
Prior art date
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Pending
Application number
JP3346649A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Imai
豊 今井
Kunio Suzuki
都男 鈴木
Hideyuki Fusamoto
英之 房本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Priority to JP3346649A priority Critical patent/JPH05176926A/ja
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 全体的な機能変化や限局性病変を定量的に診
断可能にする。 【構成】 超音波診断装置は、送受波回路2と、送受波
回路2で得られた音線データを1本ずつ所定深さ方向に
順次ずらせてケプストラム変換するケプストラム変換部
5と、深さ領域ごとに超音波散乱体間の平均距離を算出
するピーク検出部6と、平均距離算出手段で算出された
平均距離を2次元表示するためのDSC7及びCRTモ
ニタ8とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波診断装置、特
に、複数の振動子を有する超音波プローブから生体内に
超音波を送信するとともに、生体内の複数の超音波散乱
体からの反射エコーを受波処理して複数本の音線データ
を得る超音波診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】医用分野において、生体内の組織等の観
察に超音波診断装置が用いられている。超音波診断装置
は、一般に、超音波ビームを送受波する超音波プローブ
(以下、単にプローブと記す)とプローブが接続される
診断装置本体とから主に構成されている。
【0003】超音波診断の際には、プローブから生体内
に超音波ビームを送波するとともに、生体内からの反射
された超音波エコーをこのプローブにより受波する。そ
して、この受信エコーを検波処理して音線データを得、
この音線データの振幅を輝度変調してCRTモニタ等に
表示することにより、生体内の組織等の観察を行ってい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この種の超音波診断装
置において、Bモード像にて肝臓内部のエコー像から慢
性肝疾患等の組織診断を行うことが試みられている。B
モード像による診断は肝生検等の侵襲的なものに比べ反
復的な施行が可能であり、被検者への負担が少ないが、
客観性及び再現性に乏しいものになっている。この原因
の1つとして、Bモード像は前述したように超音波の振
幅情報を輝度変換して表示しているため、送波パワーや
表示輝度に影響されるためと考えられる。このため、B
モード像により、肝臓癌等の形態を観察することは可能
であっても、肝炎や肝硬変、脂肪肝等の肝疾患の全体的
な機能変化を定量的かつ非侵襲的に調べることは困難で
ある。また、肝臓癌等の限局性病変においても、その性
質を定量的に診察することは不可能である。
【0005】本発明の目的は、全体的な機能変化や限局
性病変の性質を定量的に診断可能にすることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波診断
装置は、送受手段と、ケプストラム変換手段と、平均距
離算出手段と、表示手段とを備えている。送受手段は、
複数の振動子を有する超音波プローブから生体内に超音
波を送信するとともに、生体内の複数の超音波散乱体か
らの反射エコーを受波処理して複数本の音線データを得
る手段である。ケプストラム変換手段は、送受手段で得
られた音線データを1本ずつ所定深さ方向に順次ずらせ
てケプストラム変換する手段である。平均距離算出手段
は、ケプストラム変換手段の変換結果により、深さ領域
ごとに超音波散乱体間の平均距離を算出する手段であ
る。表示手段は、平均距離算出手段で算出された平均距
離を走査方向と深さ方向とで2次元表示する手段であ
る。
【0007】
【作用】本発明に係る超音波診断装置では、超音波プロ
ーブから超音波が生体内に送信されると、生体内の複数
の超音波散乱体からの反射エコーが受波処理されて複数
本の音線データが得られる。得られた音線データは、ケ
プストラム変換手段により、1本ずつ所定方向深さに順
次ずらせてケプストラム変換される。このケプストラム
変換結果により、平均距離算出手段により深さ領域ごと
に超音波散乱体間の平均距離が算出される。この算出さ
れた平均距離が、表示手段により走査方向と深さ方向と
で2次元表示される。
【0008】ケプストラム変換結果は、受波エコー(音
線データ)の周波数変動の周期性を示している。したが
って、送波パワーや表示輝度に影響されることなく、微
小な超音波散乱体の集合である肝臓等の臓器からの反射
エコーにより、その超音波散乱体の性質を抽出でき、そ
れらの全体的な機能変化や限局的病変の性質を定量的に
診断することが可能になる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の一実施例による超音波診断
装置の概略ブロック図である。図において、超音波診断
装置は、プローブ1と、診断装置本体とから主に構成さ
れている。プローブ1は、リニア電子走査法により生体
を走査するものであり、n個(たとえば64個)の微小
振動子を並設した構造となっている。ここでは、超音波
の送信は、8個の微小振動子のグループで行い、その組
合せ位置(LOC1〜LOCn)を1つずつずらせて超
音波を密に走査する。プローブ1は、診断装置本体の送
受波回路2に接続されている。送受波回路2は、送信系
と受信系とを含んでいる。送信系は、パルサー等を含ん
でいる。送信系においては、多段ダイナミックフォーカ
ス方式が採用されている。また、受信系は、波形成形回
路、フィルタ回路等のエコー処理回路を含んでいる。
【0010】送受波回路2には、ここで得られたアナロ
グの音線データをディジタル信号に変換するA/D変換
回路3が接続されている。A/D変換回路3には、バッ
ファメモリ4が接続されている。バッファメモリ4は音
線データを一時的に格納するためのものである。バッフ
ァメモリ4にはケプストラム変換部5が接続されてい
る。ケプストラム変換部5は、音線データを深さ方向で
所定幅に設定された関心領域(Roi:Region
of interest)のウィンドウを順次ずらせて
ケプストラム変換するためのものである。
【0011】ケプストラム変換部5にはピーク検出部6
が接続されている。ピーク検出部6は、ケプストラム変
換部5でケプストラム変換により得られたデータの最初
の極大値(以下、ピークと呼ぶ)を検出する。この検出
されたピークを与える時間がそのRoiにおける超音波
散乱体の平均距離に比例している。つまり、ピークを与
える時間t秒が、散乱体間距離aを超音波が往復する時
間に相当するため、a=t×c/2で表される。すなわ
ち、ケプストラム変換をすると、音速cが既値であれば
散乱体間の平均距離を算出することが可能になるのであ
る。ピーク検出部6はディジタル・スキャン・コンバー
タ(DSC)に接続されている。DSC7は、ピーク検
出部6で検出された各ウィンドウごとのピーク時の時間
値を深さ方向の各画素に対応させ、記録する。このと
き、DSC7では、前記時間値を輝度または濃度データ
に変換する。DSC7にはCRTモニタ8が接続されて
いる。CRTモニタ8は、DSC7からテレビ信号のタ
イミングで輝度または濃度データを読み出し、表示す
る。これにより、時間値(=散乱体間の平均距離)が音
線データの深さ方向と走査方向との2次元で表示され
る。
【0012】図2は、ケプストラム変換部5のブロック
構成を示している。ケプストラム変換部5は、虚数RA
M11、実数RAM12、フーリエ変換部13、LOG
変換部14及び平滑部15から構成されている。虚数R
AM11及び実数RAM12は、バッファメモリ4の内
容,フーリエ変換部13での内容及びLOG変換部14
の変換内容を順次貯蔵するためのものである。なお虚数
RAM11には、最初はすべて0の値が格納されてい
る。
【0013】図3はフーリエ変換部13及びLOG変換
部14を示している。フーリエ変換部13は、係数メモ
リ21,22と積和演算部23,24と加減算器25,
26とを備えている。積和演算部23,24と加減算器
25,26とは、係数発生メモリ21,22に格納され
た係数と虚数RAM11及び実数RAM12に格納され
た音線データとによりバタフライ演算を行いフーリエ変
換を行うためのものである。このバタフライ演算結果は
複素データとなり、虚数RAM11及び実数RAM12
に貯蔵されていく。LOG変換部14はLOGパワー変
換テーブル14aからなり、虚数RAM11,実数RA
M12に溜まったフーリエ変換結果を逐次読み出し、L
OGパワー変換テーブル14aにより、LOGパワース
ペクトラムに変換する。この変換結果も逐次虚数RAM
11,実数RAM12に貯蔵されていく。このLOGパ
ワースペクトラムがさらにフーリエ変換部13でフーリ
エ変換され、音線データのケプストラムが得られる。な
おこのケプストラムは、Roiの範囲内のものである。
ここでRoi内のデータ数は64〜256程度である。
【0014】図4は平滑部15の構成を示している。平
滑部15はローパスフィルタであり、係数Cn-i とケプ
ストラムデータy(k-i) (またはx(k-i) )との積和演
算によりケプストラムデータの高周波成分を取り除く。
すなわち、シフトレジスタ31,32と、乗算器33,
34と、累和器35a,35bとを備えており、シフト
レジスタ31,32に格納されたn個の実数のケプスト
ラムデータ及び虚数のケプストラムデータとn個の係数
との積和演算によりケプストラムデータの高周波成分を
取り除く。
【0015】ピーク検出部6は、ケプストラムデータの
ピークを検出するものであり、図5に示すように高周波
成分を取り除かれたケプストラムデータzk の連続する
3つの値を格納するためのシフトレジスタ36,36,
36と、隣り合うシフトレジスタに格納された値を減算
し、1階微分の値を算出するための差分器37,37
と、差分結果の差分を取り、2階微分の値を算出するた
めの差分器38と、1階微分の値と0とを比較するため
の比較器39と、2階微分の値と0とを比較するための
比較器40と、アンドゲート41とを備えている。すな
わちピーク検出部6では、1階微分の値が0であり、さ
らに2階微分の値が負のときにケプストラムの極大値を
検出する。このケプストラムのデータ列zk の極大値を
与えるkに相当する時間が平均間隔に比例している。
【0016】また、図1において、送受波回路2、A/
D変換回路3、バッファメモリ4及びケプストラム変換
部5には、制御回路9が接続されている。制御回路9
は、ROM,RAM及びCPUを備えたマイクロコンピ
ュータからなり、送受波回路2にパルス発生タイミング
を指示するとともに、電子リニア走査のためのビームシ
フト信号を送出する。またA/D変換回路3には、A/
D変換のためのサンプルクロックを送出する。さらにバ
ッファメモリ4には、アドレス信号やライト信号WE,
リード信号REを送出する。そしてケプストラム変換部
5には、Roiを切り換えるためのタイミング信号を送
出する。
【0017】このように構成された超音波診断装置で
は、図6に示すように、時刻t1において1つの組合せ
位置LOC1において1本の音線データが得られると、
それがA/D変換され、バッファメモリ4に蓄えられ
る。バッファメモリ4に蓄えられた音線データは、Ro
i1〜Roinの順にハミングウィンドウがかけられ、
ウィンドウ内のデータがケプストラム変換部5によりケ
プストラム変換される。このとき、平滑部15によりス
ムージングがかけられる。得られたケプストラム変換の
データは、ピーク検出部6に与えられ、1階微分及び2
階微分がなされ、1階微分値が0であり、2階微分値が
マイナスとなるときのピーク(極大値)の時刻P1 〜P
n が検出される。これにより時刻t1における組合せ位
置LOC1の音線データ上に分布する散乱体の平均距離
が得られる。DSC7ではこれを受け取ると、たとえば
平均距離を輝度変調してCRTモニタ8に表示する。続
いてビームをシフトさせて次の組合せ位置LOC2の音
線データの処理を行い、その平均距離の輝度変調した値
を同様にCRTモニタ8に表示する。これにより、平均
距離を輝度変調した2次元画像が表示される。
【0018】ケプストラム変換により得られた2次元画
像は、送波パワーや表示輝度に影響されることがなく肝
組織の病理学的変化を評価することができる。たとえ
ば、正常な人のケプストラム変換のデータと、肝硬変の
人のデータとを比較すると肝硬変の場合は散乱体間の平
均距離が正常な場合に比べ高い値となる。これは、肝硬
変等により偽小葉が形成され小葉構造が拡大化するため
と考えられる。平均距離が定量的に輝度または濃度によ
り表示されるので肝硬変の診断を定量的に診断できる。
また、肝癌等の病状においては、局所的に周囲とは異な
る輝度または濃度の画像が得られ、肝癌等の限局的病変
の定量的な診断も可能になる。
【0019】〔他の実施例〕前記実施例では、ケプスト
ラム変換をハードウェアで求めたが、ソフトウェアによ
り求めてもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明に係る超音波診断装置では、ケプ
ストラム変換結果(散乱体間の平均距離)を2次元表示
しているので、組織の全体的な機能変化や限局的病変の
性質を定量的に診断することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による超音波診断装置の概略
ブロック図。
【図2】ケプストラム変換部の構成を示すブロック図。
【図3】フーリエ変換部の構成を示すブロック図。
【図4】平滑部の構成を示すブロック図。
【図5】ピーク検出部の構成を示すブロック図。
【図6】ケプストラム変換動作を示す図。
【符号の説明】
1 超音波プローブ 2 送受波回路 5 ケプストラム変換部 6 ピーク検出部 7 DSC 8 CRTモニタ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の振動子を有する超音波プローブから
    生体内に超音波を送信するとともに、前記生体内の複数
    の超音波散乱体からの反射エコーを受波処理して複数本
    の音線データを得る送受手段と、 前記送受手段で得られた音線データを1本ずつ所定深さ
    方向に順次ずらせてケプストラム変換するケプストラム
    変換手段と、 前記ケプストラム変換手段の変換結果により、深さ領域
    ごとに前記超音波散乱体間の平均距離を算出する平均距
    離算出手段と、 前記平均距離算出手段で算出された平均距離を走査方向
    と深さ方向とで2次元表示する表示手段と、を備えた超
    音波診断装置。
JP3346649A 1991-12-27 1991-12-27 超音波診断装置 Pending JPH05176926A (ja)

Priority Applications (1)

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JP3346649A JPH05176926A (ja) 1991-12-27 1991-12-27 超音波診断装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006170995A (ja) * 2004-12-16 2006-06-29 General Electric Co <Ge> 超音波検査のための方法及びシステム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60116345A (ja) * 1983-11-30 1985-06-22 富士通株式会社 超音波診断装置

Patent Citations (1)

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