JPH0564059B2 - - Google Patents

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JPH0564059B2
JPH0564059B2 JP63294687A JP29468788A JPH0564059B2 JP H0564059 B2 JPH0564059 B2 JP H0564059B2 JP 63294687 A JP63294687 A JP 63294687A JP 29468788 A JP29468788 A JP 29468788A JP H0564059 B2 JPH0564059 B2 JP H0564059B2
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JP
Japan
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wave pulse
frequency
pulse
subject
dss
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Application number
JP63294687A
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Japanese (ja)
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JPH02264647A (en
Inventor
Nobuaki Furuya
Hiroshi Fukukita
Shinichiro Ueno
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えば生体内に送信した超音波を受
信して生体内組織の音響特性を測定する音響特性
測定方法並びに測定された音響特性が温度依存す
ることを利用して生体内に温度変化を測定する測
定方法およびその装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an acoustic property measuring method for measuring the acoustic properties of in-vivo tissue by receiving ultrasonic waves transmitted into a living body, for example, and a method for measuring acoustic properties in which the measured acoustic properties are temperature-dependent. The present invention relates to a measurement method and apparatus for measuring temperature changes within a living body by utilizing the

従来の技術 生体内の情報を超音波を用いて得る方式として
は超音波診断装置がある。この超音波診断装置と
しては生体内に超音波を送波し、生体内からの反
射波より生体内の情報を得る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
生体内の音響インピーダンスの差のある界面から
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次元的に集める
ことにより断層像を表示するようになつている。
近年、主に生体組織の性状診断を行う超音波診断
装置に対し、生体内組織性状以外の情報も得たい
という要望も高まつている。このような情報の例
として生体内温度がある。生体内の温度情報が得
られれば、癌の温熱療法における温度モニタが可
能になる。生体内の温度は、例えば、生体内で温
度変化した場合における超音波減衰、音速、ある
いは非線形パラメータB/Aの音響特性を計測
し、予め調べておいたこれらの音響特性の温度依
存特性と比較することにより推定することが可能
である。このうち、非線形パラメータに関する情
報を得る方法として、例えば特開昭60−119926号
公報に記載された方法が知られている。以下、簡
単にその方法について説明する。
BACKGROUND OF THE INVENTION An ultrasonic diagnostic apparatus is a method for obtaining information inside a living body using ultrasonic waves. The mainstream of these ultrasonic diagnostic devices is one that uses a pulse reflection method that transmits ultrasonic waves into a living body and obtains information about the inside of the living body from waves reflected from the living body. This pulse reflection method displays tomographic images by collecting in-vivo information two-dimensionally from the reflected echo intensity from interfaces with different acoustic impedances, that is, amplitude values and ultrasound propagation times. It's becoming like that.
In recent years, there has been an increasing demand for ultrasonic diagnostic apparatuses that mainly diagnose the properties of living tissues to obtain information other than the properties of living tissues. An example of such information is in-vivo temperature. If temperature information inside the body can be obtained, temperature monitoring during thermotherapy for cancer will become possible. The temperature inside a living body can be determined by, for example, measuring the acoustic characteristics of ultrasonic attenuation, sound velocity, or nonlinear parameter B/A when the temperature changes inside the living body, and comparing the acoustic characteristics with the temperature-dependent characteristics of these acoustic characteristics that have been investigated in advance. It is possible to estimate by Among these methods, a method described in, for example, Japanese Patent Application Laid-open No. 119926/1983 is known as a method for obtaining information regarding nonlinear parameters. The method will be briefly explained below.

この方法は音波の伝搬速度が音波の粒子速度や
音圧に依存するという非線形性を利用するもので
ある。そのため、比較的高周波のプローブ波パル
スを送受信兼用のプローブ波用振動子から送信す
ると共に、このプローブ波パルスとほぼ同一場所
から同一方向にポンピング用の比較的低周波のポ
ンプ波パルスを生体内に送出する様にしておき、
且つ、第8図aに示すように、ポンプ波の粒子速
度が正の部分(又は同図bに示す粒子速度が負の
部分)に測定用のプローブ波が重畳する様にプロ
ーブ波用振動子とポンプ波用振動子の駆動タイミ
ングを調整しておき、ポンプ波パルスとプローブ
波パルスを送信した場合に大きく反射されて帰つ
て来たプローブ波パルスの受信信号の位相と、測
定用パルスだけを送信した場合に反射されて帰つ
て来たプローブ波パルスの受信信号、若しくは最
初に送信した時と比べて逆相になるようにポンプ
波パルスとプローブ波パルスと共に送出して得ら
れた受信信号の位相との差を求めることにより、
ポンプ波の影響だけによる測定用パルスの位相変
調をパルス反射法で検出し、生体内の音響的非線
形パラメータB/Aを求めようとするものであ
る。すなわち、進行するプローブ波パルスに注目
した場合、そのプローブ波パルスが反射体に到達
するまでの間に通過した領域の非線形パラメータ
(但し、場所の関数)とポンプ波の振幅との積の
通過距離間における積分値により定まる位相変調
を受けることを利用し、異なる深さから次々と反
射されて帰つて来た受信信号を復調して得た位相
信号についてその差を求め、更に深さ方向に関し
て微分する事により、非線形パラメータB/Aの
分布を得ようとするものである。
This method utilizes the nonlinearity that the propagation speed of a sound wave depends on the particle speed and sound pressure of the sound wave. Therefore, a relatively high-frequency probe wave pulse is transmitted from a probe wave transducer that is used for both transmission and reception, and a relatively low-frequency pump wave pulse for pumping is delivered into the living body from almost the same location as this probe wave pulse in the same direction. Set it to send,
In addition, as shown in Figure 8a, the probe wave vibrator is set so that the measurement probe wave is superimposed on the part of the pump wave where the particle velocity is positive (or the part where the particle velocity is negative as shown in Figure 8b). Adjust the drive timing of the pump wave transducer and the phase of the received signal of the probe wave pulse that is largely reflected when the pump wave pulse and probe wave pulse are transmitted, and the measurement pulse only. The received signal of the probe wave pulse that was reflected and returned when it was transmitted, or the received signal obtained by sending out the pump wave pulse and the probe wave pulse together so that they are in reverse phase compared to the first time they were transmitted. By finding the difference from the phase,
The purpose is to detect the phase modulation of the measurement pulse due only to the influence of the pump wave using a pulse reflection method, and to obtain the acoustic nonlinear parameter B/A in the living body. In other words, when focusing on a traveling probe wave pulse, the travel distance is the product of the pump wave amplitude and the nonlinear parameter of the region that the probe wave pulse passes through before reaching the reflector (however, it is a function of the location). Taking advantage of the phase modulation determined by the integral value between By doing so, the distribution of the nonlinear parameter B/A is obtained.

発明が解決しようとする課題 しかし、上記従来の非線形パラメータ測定法で
は、ポンプ波パルスの粒子速度の正、又は負のピ
ーク部分にプローブ波パルスを重畳させるため、
両パルスの粒子速度が増大する向きに加算された
瞬間にはその粒子速度は非常に大となり、その結
果、ブローブ波パルスに異常な歪を生じ、測定に
悪影響を与え、又、生体に対する安全性を害する
おそれがあつた。又、得られる音響特性として
は、非線形パラメータに関するものだけであり、
他の情報、例えば減衰特性等を同時に得るように
なつていないので、信頼性の高い測温を行うこと
が出来ないなどの課題もあつた。
Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional nonlinear parameter measurement method described above, since the probe wave pulse is superimposed on the positive or negative peak portion of the particle velocity of the pump wave pulse,
At the moment when the particle velocities of both pulses are added in the increasing direction, the particle velocity becomes extremely large, resulting in abnormal distortion of the probe wave pulse, which adversely affects measurement and also poses a threat to the safety of living organisms. There was a risk of harm. In addition, the acoustic characteristics obtained are only those related to nonlinear parameters,
Since other information, such as attenuation characteristics, etc., cannot be obtained at the same time, there are also problems such as the inability to perform highly reliable temperature measurements.

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、プローブ波パルスに異常な歪を与え
ることがなく、又、生体の安全を図ることができ
るようにした減衰特性や非線形パラメータを含む
音響特性測定方法およびその装置を提供し、又、
測温の信頼性を向上させることができるようにし
た測温方法およびその装置を提供することを目的
とするものである。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and improves attenuation characteristics and nonlinear parameters that do not cause abnormal distortion to probe wave pulses and ensure the safety of living organisms. Provides a method and device for measuring acoustic properties including:
It is an object of the present invention to provide a temperature measurement method and a device thereof that can improve the reliability of temperature measurement.

課題を解決するための手段 本発明の音響特性測定方法は、上記目的を達成
するために、超音波パルスであるプローブ波パル
スと、このプローブ波パルスの波形重心位置をこ
のプローブ波パルスより周波数の低いポンプ波パ
ルスの粒子加速度がピークである部分に重畳した
パルスを被検体内に発信し、この発信信号を被検
体内の2以上の深さの異なる反射点で反射させて
受信し、この受信信号の周波数分析を行つてスペ
クトル比を求め、このスペクトル比から交差周波
数とスペクトル分離度の被検体内における分布を
測定し、これらの交差周波数fx(x)、スペクトル分
離度DSS(x)と、プローブ波パルスの分散値σ0 2
よび伝搬距離xより次式、若しくは次式の近似式
によつて周波数のn(x)乗に比例する減衰係数αo(x)
の被検体内における分布を測定するものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the acoustic characteristic measuring method of the present invention uses a probe wave pulse, which is an ultrasonic pulse, and a position of the waveform center of gravity of the probe wave pulse, which has a frequency higher than that of the probe wave pulse. A pulse superimposed on the peak part of the particle acceleration of a low pump wave pulse is transmitted into the subject, and this transmitted signal is reflected and received at two or more reflection points at different depths within the subject. Frequency analysis of the signal is performed to obtain the spectral ratio, and from this spectral ratio, the distribution of the crossing frequency and spectral separation degree within the subject is measured, and these crossing frequency fx(x), spectral separation degree DSS(x), From the dispersion value σ 0 2 of the probe wave pulse and the propagation distance x, the attenuation coefficient α o (x) proportional to the n(x) power of the frequency is calculated by the following formula or the following approximate formula:
This is to measure the distribution of within the subject.

αn(x)=−fx(x)1-n(x)/σ0 2n(x) d/dx〔d/dx{
Kx(x)fx(x)}/d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) 又は、上記交差周波数fx(x)、スペクトル分離度
DSS(x)と、プローブ波パルスの分散値σ0 2および
伝搬距離xより次式、若しくは次式の近似式によ
つて、周波数に比例すると仮定した減衰係数α(x)
の被検体内における分布を測定するものである。
αn(x)=−fx(x) 1-n(x)0 2 n(x) d/dx [d/dx{
Kx(x)fx(x)}/d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) Or the above crossover frequency fx(x), spectral separation degree
From DSS(x), the dispersion value σ 0 2 of the probe wave pulse, and the propagation distance x, the attenuation coefficient α(x), which is assumed to be proportional to frequency, is calculated by the following formula or the following approximate formula:
This is to measure the distribution of within the subject.

又は、上記交差周波数fx(x)、スペクトル分離度
DSS(x)と、ポンプ波パルス周波数fp、ポンプ波粒
子速度振幅値u(x)、音速Co、プローブ波パルス
の分散値σ0 2および伝搬距離xより次式、若しく
は次式の近似式によつて非線形係数β(x).若しく
は陪非線形係数β′(x)の被検体内における分布を測
定するものである。
Or the above crossover frequency fx(x), spectral separation degree
From DSS(x), pump wave pulse frequency fp, pump wave particle velocity amplitude value u(x), sound speed Co, probe wave pulse dispersion value σ 0 2 and propagation distance x, the following formula or the following approximate formula is obtained. Therefore, the nonlinear coefficient β(x). Alternatively, it measures the distribution of the bio-nonlinear coefficient β'(x) within the subject.

β(x)=−C0 2σ0 2/4πfpu(x) d/dxKx(x) Kx(x)−DSS(x)/fx(x) 又は、上記減衰係数αo(x)および非線形係数β
(x)、若しくは陪非線形係数β′(x)の被検体内におけ
る分布、又は、上記減衰係数α(x)および非線形係
数β(x)、若しくは陪非線形係数β′(x)の被検体内に
おける分布を共に測定するものである。
β(x)=−C 0 2 σ 0 2 /4πfpu(x) d/dxKx(x) Kx(x)−DSS(x)/fx(x) Or the above damping coefficient α o (x) and nonlinear coefficient β
(x), or the distribution of the bi-nonlinear coefficient β′(x) within the subject, or the above-mentioned attenuation coefficient α(x) and nonlinear coefficient β(x), or the distribution of the bi-nonlinear coefficient β′(x) within the subject. It measures the distribution of both.

そして、上記ポンプ波粒子速度振幅値u(x)をポ
ンプ波強度分布の測定値に被検体の減衰係数αo(x)
又は、α(x)の実測値を用いて補正した値より求め
る。
Then, the pump wave particle velocity amplitude value u(x) is converted into the measured value of the pump wave intensity distribution by the attenuation coefficient α o (x) of the object.
Alternatively, it is determined from a value corrected using the actually measured value of α(x).

又、本発明の測温方法は、上記目的を達成する
ために、上記音響特性測定法により得られた音響
特性測定値と、音響特性値の温度依存特性とから
被検体内の加熱前後の温度変化を測定するように
したものである。
In addition, in order to achieve the above object, the temperature measurement method of the present invention calculates the temperature inside the subject before and after heating from the acoustic property measurement value obtained by the acoustic property measurement method and the temperature dependence of the acoustic property value. It is designed to measure changes.

又、減衰係数の温度依存特性をもとに被検体内
の加熱前後の温度変化を測定するようにしたもの
である。
Furthermore, the temperature change within the subject before and after heating is measured based on the temperature dependence characteristic of the attenuation coefficient.

又、本発明の音響特性測定装置は、上記目的を
達成するために、超音波のプローブ波パルスおよ
びこのプローブ波パルスより周波数の低いポンプ
波パルスを送出する超音波変換部と、上記プロー
ブ波パルスとポンプ波パルスの位相関係を制御す
る手段と、上記超音波変換部の受信信号の周波数
分析を行う手段と、この周波数分析手段の出力に
基づいてスペクトル比と交差周波数とスペクトル
分離度を演算すると共に、これら交差周波数とス
ペクトル分離溶から減衰係数を演算する信号処理
手段とを有するものである。
Further, in order to achieve the above object, the acoustic characteristic measuring device of the present invention includes an ultrasonic converter that sends out an ultrasonic probe wave pulse and a pump wave pulse having a lower frequency than the probe wave pulse; and means for controlling the phase relationship between the pump wave pulse and the pump wave pulse, means for frequency analyzing the received signal of the ultrasonic converter, and calculating a spectral ratio, a crossing frequency, and a degree of spectral separation based on the output of the frequency analysis means. It also has a signal processing means for calculating an attenuation coefficient from these crossover frequencies and spectrum separation.

又は、上記信号処理手段が周波数分析手段の出
力に基づいてスペクトル比と交差周波数とスペク
トル分離度を演算すると共に、これら交差周波数
とスペクトル分離度から非線形係数、若しくは陪
非線形係数を演算するようにしたものである。
Alternatively, the signal processing means calculates a spectral ratio, a crossing frequency, and a degree of spectral separation based on the output of the frequency analysis means, and also calculates a nonlinear coefficient or a binonlinear coefficient from these crossing frequencies and degree of spectral separation. It is something.

又は、上記信号処理手段が周波数分析手段の出
力に基づいてスペクトル比と交差周波数とスペク
トル分離度を演算すると共に、これら交差周波数
とスペクトル分離度から減衰係数を演算し、かつ
非線形係数若しくは陪非線形係数を演算するよう
にしたものである。
Alternatively, the signal processing means calculates a spectral ratio, a crossing frequency, and a degree of spectral separation based on the output of the frequency analysis means, and also calculates an attenuation coefficient from these crossing frequencies and a degree of spectral separation, and calculates a nonlinear coefficient or a binonlinear coefficient. It is designed to calculate.

又、本発明の測温装置は、上記目的を達成する
ために、上記音響特性測定装置に加えて、音響特
性の温度依存特性を参照するデータ参照部と、前
記音響特性測定装置より得られた被検体の加温前
後における音響特性測定値と前記データ参照部を
参照して得られた温度依存特性とに基づき温度変
化を測定する温度演算部とを有するものである。
Furthermore, in order to achieve the above object, the temperature measuring device of the present invention includes, in addition to the acoustic characteristic measuring device, a data reference section that refers to the temperature-dependent characteristics of the acoustic characteristic, and a data reference section that refers to the temperature-dependent characteristic of the acoustic characteristic; The apparatus includes a temperature calculation section that measures a temperature change based on the measured acoustic characteristics of the subject before and after heating and the temperature dependent characteristics obtained by referring to the data reference section.

作 用 本発明は、上記構成により次のような作用を有
する。
Effects The present invention has the following effects due to the above configuration.

ポンプ波パルス粒子速度の正負ピークの中間部
分、すなわち、粒子加速度のピーク部分にプロー
ブ波パルスの波形重心部分を重畳することによ
り、両パルスが加算されることによつて生じる粒
子速度のピークはポンプ波パルス自身の粒子速度
と同程度とすることができる。又、ポンプ波パル
スの粒子加速度が正のピーク部分にプローブ波パ
ルスが重畳されるように振動子の駆動タイミング
を調整しておき、ポンプ波パルスとプローブ波パ
ルスの両方を送信した時に反射されて帰つてきた
受信信号のスペクトルと、ポンプ波パルスが逆相
になるように、すなわち、ポンプ波の粒子加速度
が負のピーク部分にプローブ波パルスが重畳され
るようにポンプ波パルスとプローブ波パルスを送
信して得られた受信信号のスペクトルの比である
スペクトル比およびスペクトル比から得られる交
差周波数、及びスペクトル比の勾配を測定し、こ
れらの交差周波数およびスペクトル比勾配より所
定の関係式に基づく計算アルゴリズムにより減衰
係数、非線形係数、若しくは陪非線形係数を求め
る。
By superimposing the waveform center of gravity of the probe wave pulse on the intermediate part between the positive and negative peaks of the pump wave pulse particle velocity, that is, the peak part of particle acceleration, the peak of the particle velocity caused by the addition of both pulses is the pump wave pulse. It can be comparable to the particle velocity of the wave pulse itself. In addition, the driving timing of the transducer is adjusted so that the probe wave pulse is superimposed on the positive peak part of the particle acceleration of the pump wave pulse. The pump wave pulse and the probe wave pulse are arranged so that the spectrum of the received signal that has returned and the pump wave pulse are in opposite phase, that is, the probe wave pulse is superimposed on the negative peak part of the particle acceleration of the pump wave. Measure the spectral ratio, which is the ratio of the spectra of the received signal obtained by transmission, the crossover frequency obtained from the spectral ratio, and the slope of the spectral ratio, and calculate based on a predetermined relational expression from these crossover frequencies and spectral ratio slope. Determine the damping coefficient, nonlinear coefficient, or binonlinear coefficient using an algorithm.

更には上記音響特性が温度変化することを利用
して被検体中の温度を求める。
Furthermore, the temperature inside the subject is determined by utilizing the fact that the acoustic characteristics change with temperature.

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、第1図を参照しながら本発明に用いる測
定法の原理について説明する。
First, the principle of the measurement method used in the present invention will be explained with reference to FIG.

無限小振幅音波の伝搬体中における音速をCo、
密度ρo、音響的非線形パラメータをB/Aとす
る。その時、有限振幅音波の伝搬速度は波形の各
部分における粒子速度をu、音圧をPpとした場
合、これらの各部分における音速Cは、次の(1)、
(2)、(3)式より求められる。
The sound velocity in the propagating medium of an infinitesimal amplitude sound wave is Co,
Let density ρo be the acoustic nonlinear parameter, and B/A be the acoustic nonlinear parameter. At that time, the propagation velocity of a finite amplitude sound wave is as follows (1), where the particle velocity in each part of the waveform is u and the sound pressure is Pp, the sound velocity C in each part is as follows (1),
It is obtained from equations (2) and (3).

C=Co+u+B/2A・Pp/ρoCo ……(1) Co+(1+B/2A)u ……(2) Co+βu ……(3) 通常(1+B/2A)は非線形係数
(coefficient of nonlinearity)βと呼ばれてい
る。
C=Co+u+B/2A・Pp/ρoCo...(1) Co+(1+B/2A)u...(2) Co+βu...(3) Usually (1+B/2A) is called the coefficient of nonlinearity β. ing.

又、様々な音響特性β/Co2、β/Co、β/
ρoCo2等があるが、これら非線形係数βに関連し
た音響特性を総称して陪非線形係数(associated
coefficient of nonlinearity)β′呼び、これは非
線形係数βより計算可能である。
In addition, various acoustic properties β/Co 2 , β/Co, β/
ρoCo 2 , etc., but the acoustic characteristics related to these nonlinear coefficients β are collectively called binonlinear coefficients (associated
coefficient of nonlinearity) β′, which can be calculated from the nonlinearity coefficient β.

以上の関係式から明らかなようにポンプ波の粒
子速度が正の部分では音速が大きくなり、ポンプ
波の粒子速度が負の部分では音速が小さくなる。
このため、ポンプ波の波形において、粒子速度が
負から正へ変化する中間の部分、すなわち、粒子
加速度が正の部分ではその部分の波形が伝播に伴
つて圧縮され、その逆に粒子加速度が負の部分で
はその部分の波形が伸張する。従つて、第1図a
のようにポンプ波の粒子加速度が正の部分に重畳
されたプローブ波形の伝搬に伴い圧縮されて振幅
が増大し、すなわち、そのスペクトルは高周波側
へ拡張し、第1図bのようにポンプ波の粒子加速
度が負の部分に重畳されたプローブ波のパルスは
逆に伸張されて振幅が減少し、スペクトルは低周
波側へ収縮する。以上のようなプローブ波パルス
の伝搬に基づくスペクトル変調特性を減衰媒体中
で、以下のように解析的に求めることが可能であ
る。
As is clear from the above relational expression, the speed of sound increases in the portion where the particle velocity of the pump wave is positive, and the speed of sound decreases in the portion where the particle velocity of the pump wave is negative.
Therefore, in the waveform of the pump wave, in the intermediate part where the particle velocity changes from negative to positive, that is, in the part where the particle acceleration is positive, the waveform in that part is compressed as it propagates, and vice versa. At the part, the waveform of that part is expanded. Therefore, Figure 1a
As shown in Figure 1b, the particle acceleration of the pump wave is compressed and the amplitude increases as the probe waveform superimposed on the positive part propagates, that is, its spectrum expands toward the high frequency side, and the pump wave The pulse of the probe wave superimposed on the part where the particle acceleration is negative is conversely stretched, its amplitude decreases, and the spectrum contracts toward the lower frequency side. The spectrum modulation characteristics based on the propagation of the probe wave pulse as described above can be analytically determined in the attenuation medium as follows.

まず、理解しやすくするために、一般には周波
数のn(x)乗に比例する音響減衰を周波数に比例す
ると仮定する。すなわち、n(x)=1と仮定する
(一般のn(x)乗の場合については後述する。)。
First, for ease of understanding, it is assumed that acoustic attenuation, which is generally proportional to the n(x) power of frequency, is proportional to frequency. That is, it is assumed that n(x)=1 (the general case of the n(x) power will be described later).

プローブ波の伝搬方向をx軸とし、プローブ波
のパワースペクトラムをp(f、x)とする。プ
ローブ波パルスとしてガウス形状の包絡線を有す
るRFパルスを使用した場合で、音響減衰が周波
数の1乗に比例するものと想定したので、プロー
ブ波のパワースペクトラムp(f、x)は伝搬距
離xの関数h(x)、g(x)を用いて次の(4)式で表わさ
れる(減衰係数と非線形係数は伝搬距離xの関数
としてα(x)、β(x)と表示する。)。
Let the propagation direction of the probe wave be the x-axis, and let the power spectrum of the probe wave be p(f, x). When an RF pulse with a Gaussian envelope is used as the probe wave pulse, and it is assumed that acoustic attenuation is proportional to the first power of frequency, the power spectrum p(f, x) of the probe wave is equal to the propagation distance x (The attenuation coefficient and nonlinear coefficient are expressed as α(x) and β(x) as functions of propagation distance x.) .

p(f、x)=EXP〔A0−h(x)f−{g(x)f−f02
0 2 ……(4) ただし、f0はRFパルスの中心周波数、σ0 2はプ
ローブ波パルスの分散、A0は定数である。
p(f,x)=EXP[A 0 −h(x)f−{g(x)f−f 0 } 2 /
0 2 ...(4) where f 0 is the center frequency of the RF pulse, σ 0 2 is the dispersion of the probe wave pulse, and A 0 is a constant.

距離Zから短い距離のx+△xの位置における
パワースペクトラムp(f、x+△x)は周波数
に比例する減衰と、プローブ波に重畳したポンプ
波による変調により、高周波側または低周波側に
周波数が変化する事を考慮すると、次の(5)式で表
わされる。
The power spectrum p(f, x+△x) at the position x+△x, which is a short distance from the distance Z, has a frequency shift on the high frequency side or low frequency side due to attenuation proportional to the frequency and modulation by the pump wave superimposed on the probe wave. Considering the change, it can be expressed by the following equation (5).

p(f、x+△x)=EXP〔A0−h(x+△x)f −{g(x+△x)f−f02/2σ0 2〕 =e-(x)fxp(f/1+μ(x)△x、x) ……(5) ここで、α(x)は単位周波数、単位長当りの減衰
定数、μ(x)は非線形係数β(x)の関数であり、次の
(6)式で与えられる。
p(f, x+△x)=EXP[A 0 −h(x+△x)f −{g(x+△x)f−f 0 } 2 /2σ 0 2 ] =e -(x)fx p(f/1+μ(x)△x,x) ...(5) Here, α(x) is the attenuation constant per unit frequency and unit length, and μ(x) is a function of the nonlinear coefficient β(x). Yes, next
It is given by equation (6).

μ(x)=2πfp(1+B(x)/2A(x))u(x)/Co2=2πfp
β(x)u(x)/Co2 ……(6) ただし、fpはポンプ周波数であり、u(x)は粒子
速度の振幅値(ピーク値)の分布である。
μ(x)=2πfp(1+B(x)/2A(x))u(x)/Co 2 =2πfp
β(x)u(x)/Co 2 ...(6) where fp is the pump frequency and u(x) is the distribution of the amplitude value (peak value) of the particle velocity.

上記(4)、(5)式を比較すると、伝搬距離xの関数
h(x)、g(x)に関する微分方程式が次の(7)式のよう
に得られる。
By comparing the above equations (4) and (5), a differential equation regarding the functions h(x) and g(x) of the propagation distance x is obtained as shown in the following equation (7).

d/dxh(x)=α(x)−μ(x)h(x) d/dxg(x)=−μ(x)g(x) ……(7) この微分方程式を上記(4)式の初期条件(8)式の元
で解くと、次の(9)式で表わされる。
d/dxh(x)=α(x)−μ(x)h(x) d/dxg(x)=−μ(x)g(x) ……(7) This differential equation can be expressed as equation (4) above. When solved under the initial condition (8), it is expressed as the following equation (9).

h(o)=O、g(h)=1 ……(8) h(x)=EXP{−∫x pμ(x)dx}・∫x pEXP{∫x pμ
(x)dx}α(x)dx g(x)=EXP{−∫x pμ(x)dx} ……(9) 上記(9)式を上記(4)式に代入すると、任意の距離
xでのパワースペクトラムp(f、x)が得られ
る。
h(o)=O, g(h)=1 ……(8) h(x)=EXP{−∫ x p μ(x)dx}・∫ x p EXP{∫ x p μ
(x)dx}α(x)dx g(x)=EXP{−∫ x p μ(x)dx} ……(9) Substituting the above equation (9) into the above equation (4), any distance The power spectrum p(f, x) at x is obtained.

ここで、上記(6)式の粒子速度振幅値u(x)、正の
値も負の値もとり、正の値は高周波側にプローブ
波周波数が変調される事に対応し、第1図aに対
応する。又、負の値は低周波側にプローブ波周波
数画が変調される事に対応し、第1図bに対応す
る。すなわちポンプ波が第1図a,bの位置にあ
る事はu(x)=μo(x)とμ(x)=−μo(x)に対応するの
で、その時の関数h±(x)、g±(x)を次の式の(10)式
とすると、プローブ波のパワースペクトルp+
(f、x)、p−(f、x)は次の(11)式で表わされ
る。
Here, the particle velocity amplitude value u(x) in equation (6) above takes both positive and negative values, and a positive value corresponds to the probe wave frequency being modulated to the high frequency side, as shown in Figure 1a. corresponds to Further, a negative value corresponds to modulation of the probe wave frequency image to the low frequency side, and corresponds to FIG. 1b. In other words, the fact that the pump wave is at the positions a and b in Figure 1 corresponds to u(x) = μo(x) and μ(x) = -μo(x), so the function h±(x) at that time is If g±(x) is the following equation (10), the power spectrum of the probe wave p+
(f, x) and p-(f, x) are expressed by the following equation (11).

h±(x)=EXP{〓∫x pμ0(x)dx}・∫x pEXP{±
x pμ0(x)dx)α(x)dx g±(x)=EXP{〓∫x pμ0(x)dx ……(10) p+(f、x)=EXP〔A0−h+(x)f−
{g+(x)f−fo}2/2σ0 2〕 p−(f、x)=EXP〔A0−h−(x)f−
{g−(x)f−fo}2/2σ0 2〕 ……(11) スペクトル比R(f、x)はパワースペクトル
p+(f、x)とp−(f、x)の対数比で次の(12)
式で表わされる。
h±(x)=EXP{〓∫ x p μ 0 (x)dx}・∫ x p EXP{±
x p μ 0 (x)dx) α(x)dx g±(x)=EXP{〓∫ x p μ 0 (x)dx ……(10) p+(f,x)=EXP〔A 0 − h+(x)f-
{g+(x)f−fo} 2 /2σ 0 2 ] p−(f, x)=EXP[A 0 −h−(x)f−
{g-(x)f-fo} 2 /2σ 0 2 ] ...(11) The spectral ratio R(f, x) is the logarithmic ratio of the power spectra p+(f, x) and p-(f, x) Next(12)
It is expressed by the formula.

R(f、x) ≡log{P−(f、x)/P+(f、x)} ……(12) ここで、ポンプ波のエネルギー密度がキヤビテ
ーシヨンを発生させない程度に小さい時には、|
x pμo(x)dx|≪1として良いので、近次式である
次の(13)式が成立する。
R(f, x) ≡log {P-(f, x)/P+(f, x)} ...(12) Here, when the energy density of the pump wave is small enough not to cause cavitation, |
x p μo(x)dx|≪1, so the following equation (13), which is an approximate equation, holds true.

EXP{±∫x pμo(x)dx}≒1±∫x pμo(x)dx ……(13) この(13)式の近似のもとに、上記(10)、(12)、(13)式

りスペクトル比R(f、x)は次の(14)式で表わさ
れる。
EXP {±∫ x p μo(x)dx}≒1±∫ x p μo(x)dx ……(13) Based on the approximation of this equation (13), the above (10), (12), ( From equation 13), the spectral ratio R(f, x) is expressed by the following equation (14).

R(f、x)=2f・∫x pμo(x)dx・〔fp−f/σp 2
−∫xp{μo(x)∫xpα(x)dx}dx/∫xpμo(x)dx
〕……(14) 交差周波数fxはプローブ波のパワースペクトル
p+(f、x)とp−(f、x)が等しい周波数で
あるから、スペクトル比R(fx、x)=0が成立す
る周波数である。よつて、上記(14)式より次の(15)式
で表わされる。
R (f, x) = 2f・∫ x p μo(x)dx・[f p −f/σ p 2
−∫ xp {μo(x)∫ xp α(x)dx}dx/∫ xp μo(x)dx
]...(14) Since the crossover frequency fx is the frequency where the power spectra p+(f, x) and p-(f, x) of the probe wave are equal, the spectral ratio R(f x , x) = 0 holds. It is the frequency. Therefore, from the above equation (14), it is expressed by the following equation (15).

fx(x) =fp−σp 2/∫xpμo(x)dx∫x p{μo(x)∫x p
α(x)dx}dx ……(15) ここで、交差周波数fxはxの関数と見てfx(x)と
表示した。
f x (x) = f p −σ p 2 /∫ xp μo(x)dx∫ x p {μo(x)∫ x p
α(x)dx}dx ...(15) Here, the crossing frequency f x is regarded as a function of x and is expressed as f x (x).

次に、スペクトル比R(f、x)の周波数に対
する勾配の交差周波数での値を次の(16)式のように
スペクトル分離度DDS(x)とする。
Next, the value at the intersection frequency of the slope of the spectral ratio R(f,

DSS(x)≡〔∂/∂fR(f、x)〕 f=fx ……(16) この(16)式に上記(14)式を代入して計算すると、ス
ペクトル分離度DSS(x)は次の(17)式で表わされる。
DSS(x)≡ [∂/∂fR( f , is expressed by the following equation (17).

DSS(x)=−2fx(x)/σp 2x pμo(x)dx ……(17) この(17)式をμo(x)について表わして上記(16)式を
用いると、非線形係数β(x)が次の(18)式で求められ
る。
DSS(x)=−2f x (x)/σ p 2x p μo(x)dx ……(17) Expressing this equation (17) in terms of μo(x) and using the above equation (16), we get The nonlinear coefficient β(x) is obtained using the following equation (18).

β(x)=−Cp 2σp 2/4πfpu(x) d/dxKx(x)……(
18) Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) ……(19) すなわち、ポンプ波強度分布がxの関数として
知られていれば、ポンプ波粒子速度振幅値u(x)が
得られ、交差周波数fx(x)とスペクトル分離DSS(x)
の実測値より非線形係数β(x)が上記(18)、(19)式で与
えられる。ポンプ波の強度分布は、水中での強度
分布を事前に実測し、その値に、被検体の減衰係
数の実測値α(x)を後述する方法で求められた値を
使用して減衰の補正をすることにより得られる。
β(x)=−C p 2 σ p 2 /4πfpu(x) d/dxK x (x)……(
18) K x (x)≡DSS(x)/f x (x) ……(19) In other words, if the pump wave intensity distribution is known as a function of x, the pump wave particle velocity amplitude value u(x) is obtained, the crossover frequency f x (x) and the spectral separation DSS(x)
From the measured value of , the nonlinear coefficient β(x) is given by the above equations (18) and (19). The intensity distribution of the pump wave is determined by measuring the intensity distribution underwater in advance, and then correcting the attenuation by using the measured value α(x) of the attenuation coefficient of the object, which is determined by the method described later. It can be obtained by doing .

又は、減衰係数はほぼ生体では/neper/M
Hz・cmであるので、この値を使用して推定しても
良い。いずれにしても何らかの方法でポンプ波の
粒子速度振幅値u(x)が得られれば非線形係数β(x)
が求められる。またβ(x)より陪非線形係数β′(x)も
同様に求められる。
Or, the attenuation coefficient is approximately /neper/M in living organisms.
Since it is Hz/cm, this value may be used for estimation. In any case, if the particle velocity amplitude value u(x) of the pump wave can be obtained by some method, the nonlinear coefficient β(x)
is required. Also, the bi-nonlinear coefficient β'(x) can be found in the same way from β(x).

次に、減衰係数α(x)は上記(15)式をα(x)式につい
て表示して上記(18)、(19)式を代入することにより、
次の(20)式で求められる。
Next, the damping coefficient α(x) can be obtained by displaying the above equation (15) for the α(x) equation and substituting the above equations (18) and (19).
It is obtained using the following equation (20).

d(x)=−1/σp 2 d/dx〔d/dx{Kx(x)fx(x)}/
d/dxKx(x)〕……(20) Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) ……(19) すなわち、交差周波数fx(x)とスペクトル分離度
DSS(x)の実測値より減衰係数α(x)が求められる。
d(x)=-1/σ p 2 d/dx [d/dx {K x (x)f x (x)}/
d/dxK x (x)]...(20) K x (x)≡DSS(x)/f x (x)...(19) In other words, the cross frequency f x (x) and the degree of spectral separation
The damping coefficient α(x) is determined from the measured value of DSS(x).

以上の結果をまとめると、プローブ波のパワー
スペクトルp+(f、x)、p−(f、x)の実測
値よりスペクトル比R(f、x)が上記(12)式で得
られ、これより実測値の交差周波数fx(x)がR(fx
x)=0より得られる。又、実測値のスペクトル
分離度DSS(x)も上記(16)式で得られる。これらよ
り、上記(19)、(20)式を使用して減衰係数α(x)が得ら
れる。非線形係数β(x)は被検体中のポンプ波速度
振幅値u(x)が知られれば、スペクトル分離度DSS
(x)と交差周波数fx(x)より上記(18)、(19)式で与えられ
る。但し、Co2、σo2、fp等は当然既知量である。
また陪非線形係数β′(x)も非線形係数β(x)より求め
られる。
To summarize the above results, the spectral ratio R (f, x) can be obtained from the measured values of the probe wave power spectra p + (f, x) and p - (f, x) using the above equation (12), and from this The crossing frequency f x (x) of the actual measurement value is R(f x ,
It is obtained from x)=0. Furthermore, the measured value of spectral separation DSS(x) can also be obtained from the above equation (16). From these, the damping coefficient α(x) can be obtained using equations (19) and (20) above. If the pump wave velocity amplitude value u(x) in the test object is known, the nonlinear coefficient β(x) can be calculated using the spectral separation degree DSS.
(x) and the crossover frequency f x (x), it is given by the above equations (18) and (19). However, Co 2 , σo 2 , fp, etc. are naturally known quantities.
Furthermore, the bi-nonlinear coefficient β'(x) can also be obtained from the nonlinear coefficient β(x).

以上の様に、後述する装置により被検体の交差
周波数fx(x)とスペクトル分離度DSS(x)を実測すれ
ば、減衰係数α(x)と非線形係数β(x)が得られる事
になる。
As mentioned above, by actually measuring the crossover frequency f x (x) and spectral separation degree DSS(x) of the object using the device described later, the attenuation coefficient α(x) and nonlinear coefficient β(x) can be obtained. Become.

今迄の説明は周波数に比例する減衰、すなわち
n(x)=1と仮定した場合であるが、一般の周波数
のn(x)乗に比例する音響減衰の場合について、以
下に説明する。
The explanation up to now is based on the assumption that attenuation is proportional to frequency, that is, n(x)=1, but the following describes the case of acoustic attenuation that is proportional to the n(x) power of the general frequency.

音響減衰は周波数のn(x)乗ではαn(x)fn(x)となる
が、交差周波数fx(x)の近傍だけを考えて、fx(x)近
傍で周波数fで展開して次のように近似する。
Acoustic attenuation is αn(x)f n (x) at the n(x) power of the frequency, but considering only the vicinity of the cross frequency f x (x), it expands at the frequency f near f x (x). Approximate it as follows.

αo(x)fn(x)≒〔αo(x)fn(x)〕 f=fx+〔∂/∂fαo(x)fn(x)〕 f=fxf=α(xo)f+αc(xo) ……(21) αc(x)≡〔αo(x)fn(x)〕f=fx=αo(x)fx(x)n(x)
……(22) α(x)≡〔∂/∂fαo(x)fn(x)〕 f=fx=αo(x)n(x)fx(x)n(x)-1 ……(23) 係数α(x)、αc(x)を上記(21)、(22)式で定義
すると、減衰係数α(x)は減衰のfx(x)近傍で周波数
fに比例する部分で、αc(x)は定数成分を意味し
ている。この近似で上記(4)式に対応するパラース
ペクトラムp(f、x)は、次の(24)式で求め
られる。
α o (x)f n(x) ≒ [α o (x)f n(x) ] f=f x + [∂/∂fα o (x)f n(x) ] f=f xf = α (xo) f + α c (xo) ... (21) α c (x)≡ [α o (x)f n(x) ] f=f x = α o (x)f x (x) n(x )
...(22) α(x)≡ [∂/∂fα o (x)f n(x) ] f=f xo (x)n(x)f x (x) n(x)-1 ...(23) When the coefficients α(x) and αc(x) are defined by the above equations (21) and (22), the damping coefficient α(x) is proportional to the frequency f near the attenuation f x (x). In the part, αc(x) means a constant component. With this approximation, the paraspectrum p(f, x) corresponding to the above equation (4) can be obtained using the following equation (24).

p(f、x)=EXP〔Ao−hc(x)−h(x)f−{
g(x)f−fp2/2σp 2〕……(24) 上記(24)式は上記(4)式にhc(x)が付加されれ
いる。ここで、上記と同様に△xの伝播によるパ
ワースペクトラムの変化を考慮すると、次の
(25)式が成立する。
p (f, x) = EXP [Ao−h c (x)−h(x)f−{
g(x)f−f p } 2 /2σ p 2 ]...(24) In the above equation (24), hc(x) is added to the above equation (4). Here, if the change in the power spectrum due to the propagation of Δx is considered in the same way as above, the following equation (25) holds true.

p(f、x+△x)=EXP〔Ao−hc(x+△x) −h(x+△x)f−
{g(x+△x)f−fo}2/2σo2〕 =e-{d(x)f+c(x)}△xp(f/1+μ(x)△x、x) ……(25) これにより、上記(7)式に対応して、hc(x)、(x)、
g(x)に関する微分方程式を作成すると、次の
(26)式となる。
p(f, x+△x)=EXP[Ao−hc(x+△x) −h(x+△x)f−
{g(x+△x)f−fo} 2 /2σo 2 ] =e - { d(x)f+c(x) }△ x p(f/1+μ(x)△x, ) As a result, corresponding to equation (7) above, hc(x), (x),
When a differential equation regarding g(x) is created, the following equation (26) is obtained.

d/dxhc(x)=αc(x) d/dxh(x)=α(x)−β(x)h(x) d/dxg(x)=−β(x)g(x) ……(26) ここで、上記(26)式はhc(x)の微分方程式が
追加された。これを初期条件、(27)式の元で解
くと、(28)式となる。
d/dxhc(x)=α c (x) d/dxh(x)=α(x)−β(x)h(x) d/dxg(x)=−β(x)g(x) …… (26) Here, the differential equation of hc(x) has been added to equation (26) above. Solving this using the initial condition and equation (27) yields equation (28).

hc(o)、h(o)=0、g(o)=1 ……(27) hc(x)=∫x pαc(x)dx h(x) h(x) =EXP{−∫x pμ(x)dx}・∫x pEXP{∫x pμ(x)dx}α
(x)dx g(x)=EXP{−∫x pμ(x)dx} ……(28) 上記(28)式を上記(24)式に代入すればp
(f、x)が得られ、プローブ波とポンプ波の位
置によりμ(x)=±μo(x)に対応してp±(f、x)
を決め、その対数比を上記(12)式で求める。
hc(o), h(o)=0, g(o)=1 ...(27) hc(x)=∫ x p αc(x)dx h(x) h(x) =EXP{−∫ x p μ(x)dx}・∫ x p EXP{∫ x p μ(x)dx}α
(x)dx g(x)=EXP{−∫ x p μ(x)dx} ...(28) Substituting the above equation (28) into the above equation (24), p
(f, x) is obtained, and depending on the position of the probe wave and pump wave, p±(f, x) corresponds to μ(x) = ±μo(x).
is determined, and its logarithmic ratio is determined using equation (12) above.

p±(f、x)=EXP〔Ao−hc(x)−h±(x)f −{g±(x)f−fo}2/2σo2〕 ……(29) ここで、hc(x)はμ(x)に依存しないので、±の変
化は無い。
p ±( f , ) does not depend on μ(x), so there is no change in ±.

R(f、x)≡log{P−(x)/P+(x)} ={h+(x)−h−(x))f+1/2σo2〔{g+(x)f −fo}2−{g−(x)f−fo)2〕 ……(30) 上記(30)式では、hc(x)の項が割算で消去さ
れるため、無くなり、上記(14)式のR(f、x)と
全く同一の式が得られる。すなわち、hc(x)はμ
(x)がμ(x)=±μo(x)と変化する事によつて変化し
ないため、割算で消去され、R(f、x)では上
記(14)式と全く同一の式となる。この結果、R(f、
x)より演算する事で求められた上記(17)、(18)、
(19)、(20)式のDSS(x)、β(x)、Kx(x)、α(x)等は全く
同一の式によつて求められる。上記(13)式で示した
様に|∫x pμo(x)dx|≪1の成立する場合は交差周
波数fx(x)はfoに近いので、減衰をfx(x)近傍だけで
展開近似しても良い。この結果、周波数のn(x)乗
の懸垂係数αn(x)は上記(23)式をαn(x)について
解き、更に上記(21)式を代入する事により、次
の(31)式が得られる。
R( f , g−(x)f−fo) 2 ] …(30) In the above equation (30), the term hc(x) is eliminated by division, so it disappears, and R(f, The exact same formula as x) is obtained. That is, hc(x) is μ
Since (x) does not change by changing μ(x) = ±μo(x), it is eliminated by division, and R(f, x) becomes exactly the same formula as the above formula (14). . As a result, R(f,
The above (17), (18), obtained by calculating from x)
DSS(x), β(x), Kx(x), α(x), etc. in equations (19) and (20) are determined by exactly the same equation. As shown in equation (13) above, if |∫ x p μo(x)dx| You may do so. As a result, by solving the above equation (23) for αn(x) and substituting the above equation (21), the following equation (31) can be obtained: can get.

αn(x)=1/n(x)fx(x)1-n(x)α(x) =−fx(x)1-n(x)/σo2n(x) d/dx〔d/dx{Kx(x)f
x(x)}/d/dxKx(x)〕
……(31) ここで、n(x)は一般的には未知関数である。し
かし、生体の場合はn(x)は1〜1.5程度と考えら
れ、適当な平均値、例えばh(x)=1.2としても良
いし、更に正確には生体の各種の組織(脂肪、筋
肉、骨、等々)に応じて事前にデータベース化し
て保持し、それを促成場所xごとに参照してn(x)
を決定する事も可能である。また簡単な近似で
は、n(x)=1とすれば、上記(31)式は上記
(20)式と一致し、αn(x)=α(x)となり、上記の結
果で、当然これは周波数に比例した減衰の結果と
なる。すなわち、必要な精度に応じてn(x)を決め
れば、減衰係数αn(x)が上記(31)式によつて求
められる。
αn(x)=1/n(x)fx(x) 1-n(x) α(x) =-fx(x) 1-n(x) /σo 2 n(x) d/dx[d/ dx{Kx(x)f
x(x)}/d/dxKx(x)〕
...(31) Here, n(x) is generally an unknown function. However, in the case of a living body, n(x) is considered to be about 1 to 1.5, and it may be set to an appropriate average value, for example, h(x) = 1.2, or more precisely, various tissues of the living body (fat, muscle, (bones, etc.) and maintain it in advance as a database and refer to it for each promotion location x to generate n(x)
It is also possible to determine. Also, in a simple approximation, if n(x) = 1, the above equation (31) matches the above equation (20), and αn(x) = α(x), which of course is the above result. This results in attenuation proportional to frequency. That is, if n(x) is determined according to the required accuracy, the attenuation coefficient αn(x) can be obtained from the above equation (31).

上記の解析的な関係が明らかにされた各種音響
特性を具体的に測定する方法、並びにこれらの測
定された各種音響特性を用いて被検体内の温度変
化を求める方法をそれらの装置と共に、図面を参
照しながら説明する。
A method for specifically measuring the various acoustic characteristics for which the above analytical relationships have been clarified, and a method for determining temperature changes within the subject using these measured acoustic characteristics, along with the equipment and drawings. This will be explained with reference to.

第2図は本発明の一実施例における超音波測温
装置を示す機能ブロツク図である。本発明は、い
わゆるエコー信号を受信する超音波パルス反射法
を基本原理としている。第2図においては、1は
ポンプ波パルスの送信、プローブ波パルスの送、
受信を行う超音波変換部、2は超音波変換部1に
対してポンプ波用の駆動パルスを加えるパルス駆
動器、3は超音波変換部1に対してプローブ波用
の駆動パルスを加えるパルス駆動器、4は超音波
変換部1の受信出力を増幅する増幅器、5は増幅
器4の出力を記憶する波形記憶部、6はパルス駆
動器2,3と波形記憶部5の動作タイミングを制
御するタイミング制御部、7は波形記憶部5とタ
イミング制御部6へクロツクを供給するクロツク
発生部、8は波形記憶部5に記憶された波形に対
してフーリエ変換を行う周波数分析部、9は周波
数分析部8の出力に対して信号処理を行い、音響
特性を求める信号処理部、10は信号処理部9の
出力により温度を計算する温度演算部、11は温
度演算部10に対し音響特性の温度依存情報を出
力するデータ参照部、12は増幅器4の出力を検
波する検波部、13は信号処理部9の出力により
音響特性分布像、温度演算部10の出力により温
度分布像、検波部12の出力によりBモード断層
像を作る走査変換部、14は走査変換部13の出
力を表示する表示部、16は被検体(生体)であ
る。
FIG. 2 is a functional block diagram showing an ultrasonic temperature measuring device in one embodiment of the present invention. The basic principle of the present invention is an ultrasonic pulse reflection method for receiving so-called echo signals. In FIG. 2, 1 indicates the transmission of pump wave pulses, the transmission of probe wave pulses,
2 is a pulse driver that applies drive pulses for pump waves to ultrasonic converter 1; 3 is a pulse drive that applies drive pulses for probe waves to ultrasonic converter 1; 4 is an amplifier that amplifies the received output of the ultrasonic converter 1, 5 is a waveform storage unit that stores the output of the amplifier 4, and 6 is a timing that controls the operation timing of the pulse drivers 2, 3 and the waveform storage unit 5. 7 is a clock generation unit that supplies clocks to the waveform storage unit 5 and timing control unit 6; 8 is a frequency analysis unit that performs Fourier transform on the waveform stored in the waveform storage unit 5; 9 is a frequency analysis unit A signal processing unit performs signal processing on the output of 8 to obtain acoustic characteristics; 10 is a temperature calculation unit that calculates the temperature based on the output of the signal processing unit 9; and 11 provides temperature dependence information of acoustic characteristics to the temperature calculation unit 10. 12 is a detection unit that detects the output of the amplifier 4; 13 is the output of the signal processing unit 9 to generate an acoustic characteristic distribution image, the output of the temperature calculation unit 10 to generate a temperature distribution image, and the output of the detection unit 12 to generate an acoustic characteristic distribution image; A scan conversion unit creates a B-mode tomographic image; 14 is a display unit that displays the output of the scan conversion unit 13; and 16 is a subject (living body).

第3図は上記超音波変換部1の好ましい例を示
す構成図である。第3図に示すように超音波変換
部1はポンプ波用振動子101とプローブ波用振
動子102とから構成される。ポンプ波用振動子
101は、例えば中心波数300KHz、外径60mm、
内径20mmの環状圧電振動子により構成され、プロ
ーブ波用振動子102は、例えば中心周波数3M
Hz、外径20mmの収束タイプの圧電振動子により構
成されている。ポンプ波用振動子101の出力レ
ベルとしては、粒子速度振幅で250mm/s、水中
でピーク出力として4W/cm3程度、プローブ波用
振動子102の出力レベルとしては、通常、超音
波診断装置で用いられる程度か、それより少し低
い程度とする。プローブ波パルスのスペクトル特
性としては、ガウス形状をしていることが望まし
く、そのため、プローブ波用振動子102の周波
数特性およびパルス駆動器3の駆動パルスの周波
数特性が調整される。一方、ポンプ波パルスの周
波数特性の高周波側成分がプローブ波パルスの周
波数特性の帯域内に混入することを避けるため、
パルス駆動器2では出力中の高周波成分が抑圧さ
れる。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a preferred example of the ultrasonic converter 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, the ultrasonic converter 1 is composed of a pump wave transducer 101 and a probe wave transducer 102. The pump wave vibrator 101 has, for example, a center wave number of 300 KHz, an outer diameter of 60 mm,
The probe wave vibrator 102 is composed of an annular piezoelectric vibrator with an inner diameter of 20 mm, and has a center frequency of 3M, for example.
It consists of a convergence type piezoelectric vibrator with a frequency of 20 mm and an outer diameter of 20 mm. The output level of the pump wave transducer 101 is approximately 250 mm/s in terms of particle velocity amplitude, and approximately 4 W/cm 3 as a peak output in water, and the output level of the probe wave transducer 102 is approximately 250 mm/s in particle velocity amplitude, and the output level of the probe wave transducer 102 is approximately 250 mm/s in particle velocity amplitude. It should be at the level used or a little lower than that. It is desirable that the spectrum characteristics of the probe wave pulse have a Gaussian shape, and therefore the frequency characteristics of the probe wave transducer 102 and the frequency characteristics of the drive pulse of the pulse driver 3 are adjusted. On the other hand, in order to avoid mixing the high-frequency side components of the frequency characteristics of the pump wave pulse into the band of the frequency characteristics of the probe wave pulse,
In the pulse driver 2, high frequency components in the output are suppressed.

以上の様にしてポンプ波用振動子101から送
信されたポンプ波パルスとプローブ波用振動子1
02から送信されたプローブ波パルスは結合媒体
161中で交差、重畳して重畳パルスとなつた
後、被検体16へ入射する。結合媒体161とし
ては、例えば水の様な液体が適当であり、その深
さ、すなわち、プローブ波用振動子102の音波
放射面と被検体16の間の距離としては、例えば
100mm程度が選ばれる。この重畳パルスが被検体
16中を伝搬する過程でプローブ波パルスは変調
される。この変調特性はプローブ波パルスの波形
の重心部分をポンプ波パルスのどの部分に重畳す
るかに依存する。重畳される部分が第8図aに示
す様にポンプ波の粒子速度が正のピークである場
合には位相関係A、第8図bの様に粒子速度が負
のピークである場合には位相関係B、第1図aの
様に粒子加速度が正のピークである場合には位相
関係C、第1図bの様に粒子加速度が負のピーク
である場合には位相関係Dとして、それぞれの重
畳の状態を区別する。以上の様な位相関係の制御
はパルス駆動器2,3の駆動パルス発生の相互の
タイミングをタイミング制御部6により制御する
ことにより行われる。実際には、プローブ波用の
パルス駆動器3と波形記憶部5の動作の時間関係
を固定しておき、ポンプ波用のパルス駆動器2の
パルス発生タイミングを制御、あるいは駆動パル
スの極性を反転させることが行われる。タイミン
グ制御の時間分解能としては、例えばポンプ波の
1波長の1/64程度で行われ、この場合には約50ns
となる。このような時間の制御には50ns
(20MHs)のクロツク信号とプリセツトカウンタ
等によるデジタル遅延技術により実現出来る。こ
のクロツク信号はクロツク発生部7から供給され
る。
The pump wave pulse transmitted from the pump wave vibrator 101 and the probe wave vibrator 1 as described above.
The probe wave pulses transmitted from 02 cross and overlap in the coupling medium 161 to become a superimposed pulse, and then enter the subject 16. For example, a liquid such as water is suitable as the coupling medium 161, and its depth, that is, the distance between the sound wave emitting surface of the probe wave transducer 102 and the subject 16, is, for example,
Approximately 100mm is selected. While this superimposed pulse propagates through the subject 16, the probe wave pulse is modulated. This modulation characteristic depends on which part of the pump wave pulse the center of gravity of the waveform of the probe wave pulse is superimposed on. If the superimposed part has a positive peak particle velocity of the pump wave as shown in Figure 8a, the phase relationship is A, and if the particle velocity has a negative peak as shown in Figure 8b, the phase relationship is A. Relationship B, phase relationship C when the particle acceleration is at a positive peak as shown in Figure 1a, and phase relationship D when the particle acceleration is at a negative peak as shown in Figure 1b. Distinguish between states of superposition. The control of the phase relationship as described above is performed by controlling the mutual timing of drive pulse generation of the pulse drivers 2 and 3 by the timing control section 6. In reality, the time relationship between the operations of the pulse driver 3 for the probe wave and the waveform storage section 5 is fixed, and the pulse generation timing of the pulse driver 2 for the pump wave is controlled, or the polarity of the drive pulse is reversed. What is done is done. The time resolution of timing control is, for example, approximately 1/64 of one wavelength of the pump wave, which in this case is approximately 50 ns.
becomes. 50ns for such time control
This can be realized using digital delay technology using a (20MHs) clock signal and a preset counter. This clock signal is supplied from the clock generator 7.

この様にして、重畳の位相関係を制御されたプ
ローブ波パルスは各位相状態に対応した変調を受
けながら被検体16の中を伝搬し、更に被検体1
6が有する音波散乱特性の影響により次々に御方
散乱され、反射信号としてプローブ波用振動子1
02に到達し、受信信号に変換される。なお、図
示していないが、超音波変調部1の全体を機械走
査機構により揺動させ、例えばセクタ走査しても
良い。受信信号は増幅器4で増幅された後、波形
記憶部5に記憶される。波形記憶部5は、例えば
A/D変換器、高速のメモリ等で構成される。
A/D変換器のサンプリングクロツクの周波数と
しては、受信信号の周波数、ここでは3MHzの4
倍以上あることが望ましく、20MHzは適当な周波
数である。このサンプリングクロツクもクロツク
発生部7から供給される。波形記憶部5に記憶さ
れた受信信号はデータ窓により必要な位置、長さ
の部分が抜取られ、周波数分析部8でフーリエ変
換される。この抜取られる部分、すなわち、デー
タ窓の長さとしては受信信号の周波数の40波程
度、ここでは13μs程度とする。データ窓内のデー
タ点はデータ窓の長さとサンプリングクロツクの
周波数の積に等しいから、この例では260点とな
る。この抜取られたデータ列に対して、例えばハ
ミング窓のような窓関数が乗ぜられたり、あるい
は高速フーリエ変換のアルゴリズムに適合させる
ためにデータの点数を2のべき乗、例えば256点
に変更しても良い。このフーリエ変換は被検体1
6の深さ方向、すなわち、データ列の深さ方向に
データ窓を移動して繰返し行われるが、この例で
は移動ピツチとしては、例えば被検体16内で換
算して微小距離1.25mmとする。この微小距離を音
波が往復するのに要する微小時間△tpは被検体1
6中における音速を1500m/sとした場合、約
1.6μsとなる。以上の様にして、受信信号は微小
時間△tp間隔でデータ窓を移動しながら抜取ら
れ、次々にフーリエ変換が行われる。フーリエ変
換の結果は複素数となるが、その実部Re(f、
x)と虚部Im(f、x)から更にパワースペクト
ルP(f、x)、あるいは位相角φ(f、x)がそ
れぞれ次の(32)、(33)式で計算される。
In this way, the probe wave pulse whose superimposed phase relationship is controlled propagates through the object 16 while undergoing modulation corresponding to each phase state, and further
Due to the sound wave scattering properties of the probe wave transducer 6, the waves are scattered one after another, and the probe wave transducer 1 is reflected as a reflected signal.
02 and is converted into a received signal. Although not shown, the entire ultrasonic modulator 1 may be oscillated by a mechanical scanning mechanism to perform sector scanning, for example. After the received signal is amplified by the amplifier 4, it is stored in the waveform storage section 5. The waveform storage section 5 is composed of, for example, an A/D converter, a high-speed memory, and the like.
The frequency of the sampling clock of the A/D converter is the frequency of the received signal, in this case 4MHz of 3MHz.
It is desirable that the frequency be at least twice that, and 20MHz is an appropriate frequency. This sampling clock is also supplied from the clock generator 7. A portion of the received signal stored in the waveform storage unit 5 at a required position and length is extracted by a data window, and is subjected to Fourier transformation in a frequency analysis unit 8. The length of this extracted portion, that is, the data window, is about 40 waves of the frequency of the received signal, which is about 13 μs here. The number of data points within the data window is equal to the product of the length of the data window and the frequency of the sampling clock, so in this example there are 260 points. This extracted data string may be multiplied by a window function such as a Hamming window, or the number of data points may be changed to a power of 2, such as 256 points, in order to adapt it to the fast Fourier transform algorithm. good. This Fourier transform is
The data window is repeatedly moved in the depth direction of 6, that is, in the depth direction of the data string, and in this example, the movement pitch is, for example, a minute distance of 1.25 mm within the subject 16. The minute time △t p required for the sound wave to travel back and forth over this minute distance is the subject 1
If the sound speed in 6 is 1500m/s, approx.
It becomes 1.6μs. In the manner described above, the received signal is extracted while moving through the data window at minute intervals of time Δt p , and Fourier transform is performed one after another. The result of Fourier transform is a complex number, whose real part Re(f,
Further, the power spectrum P(f, x) or the phase angle φ(f, x) is calculated from the imaginary part Im(f, x) using the following equations (32) and (33), respectively.

P(f、x)=Re2(f、x)+Im2(f、x)
……(32) φ(f、x)=arctan{Im(f、x)/Re(f、
x)} ……(33) ポンプ波パルスとプローブ波パルスが第1図a
に示す位相関係C、または第1図bに示す位相関
係Dで重畳され、被検体16中を伝搬し、関心領
域(以後ROIと呼ぶ)において散乱されて得られ
た受信信号の部分、すなわち、ROIに相当する深
さに位置するデータ窓により抜取られたデータ列
に対するパワースペクトルは簡単な伝搬モデルを
用いて次の(34)式の様に表わすことができる。
P (f, x) = Re 2 (f, x) + Im 2 (f, x)
...(32) φ(f, x) = arctan {Im(f, x)/Re(f,
x)} ...(33) The pump wave pulse and probe wave pulse are shown in Figure 1a.
The portion of the received signal obtained by being superimposed with the phase relationship C shown in FIG. 1 or the phase relationship D shown in FIG. The power spectrum for a data sequence extracted by a data window located at a depth corresponding to the ROI can be expressed as in the following equation (34) using a simple propagation model.

P±(f、x)|{H±(f、x)・S±(f、x)・
G(f、x)・T(f)}W(f)|2……(34) 但し、 H±(f、x);変調後のプローブ波ペルススペ
クトル S±(f、x);ROIの音波散乱特性 G(f、x);復路における線形伝搬減衰 T(f);受信系周波数特性 W(f);窓関数によるコンボリユーシヨン ±;+……位相関数Cによる音波送信 −……位相関係Dによる音波送信 このような伝搬モデルにおいて、被検体16内
の特定のROIに対し、まず、第1図aに示す位相
関係Cで音波を送信し、パワースペクトルP+
(f、x)を求め、次に送信間隔T0をおいて第1
図bに示す位相関係Dで音波を送信し、パワース
ペクトルP−(f、x)を求め、両パワースペク
トルの比を対数で評価する。なお、送信間隔T0
の時間としては、通常、超音波診断装置で用いら
れる値、例えば数百μsから1ms程度である。次
式において、音波散乱特性S+(f、x)とS−
(f、x)の差および窓関数における影響が小さ
ければ、S±(f、x)、G(f、x)、T(f)、W(f)
の各項はすべて消去され、左辺は上記(12)式、(30)
式に示したスペクトル比R(f、x)の1/2に等し
くなる。
P±(f, x) | {H±(f, x)・S±(f, x)・
G(f, x)・T(f)}W(f)| 2 ...(34) However, H±(f, x); probe wave pulse spectrum after modulation S±(f, x); of ROI Sound wave scattering characteristics G(f, x); Linear propagation attenuation on return path T(f); Receiving system frequency characteristics W(f); Convolution by window function ±; +...Sound wave transmission by phase function C -...Phase Sound wave transmission according to relationship D In such a propagation model, first, a sound wave is transmitted to a specific ROI within the subject 16 according to the phase relationship C shown in FIG. 1a, and the power spectrum P +
(f, x), then set the transmission interval T 0 and set the first
A sound wave is transmitted with the phase relationship D shown in FIG. b, the power spectrum P-(f, x) is determined, and the ratio of both power spectra is evaluated logarithmically. In addition, the transmission interval T 0
The time is normally a value used in ultrasonic diagnostic equipment, for example, from several hundred μs to about 1 ms. In the following equation, the sound wave scattering characteristics S+ (f, x) and S-
If the difference in (f, x) and the influence on the window function are small, S±(f, x), G(f, x), T(f), W(f)
All terms in are eliminated, and the left side becomes the above equation (12), (30)
It is equal to 1/2 of the spectral ratio R(f, x) shown in the formula.

R(f、x)=log{P−(f、x)/P+(f、x)
}=2log{|H−(f、x)/H+(f、x)|}
……(35) スペクトル比R(f、x)と各種音響特性との
関係は既に上記(18)、(19)、(20)、(31)式に示した通
りであり、信号処理部9においてはこれら関係式
をもとに各種音響特性を計算する。
R(f,x)=log{P-(f,x)/P+(f,x)
}=2log{|H−(f,x)/H+(f,x)|}
...(35) The relationship between the spectral ratio R(f, x) and various acoustic characteristics is already shown in equations (18), (19), (20), and (31) above, and In this section, various acoustic characteristics are calculated based on these relational expressions.

第4図は肝臓に似せて作成した超音波テストフ
アントムを被検体16とし用いた場合のパワース
ペクトルP±(f、x)およびスペクトル比R
(f、x)の実測値の例であるが、スペクトル比
R(f、x)にはかなりのリツプル成分がノイズ
として付加されており、交差周波数fx(x)の決定に
対して悪影響を与える。この影響を軽減するた
め、信号処理部9では交差周波数fx(x)の近傍で、
この例では2〜3MHz程度の範囲で、得られたス
ペクトル比R(f、x)を周波数fの1次、又は
2次関数遠から成る近似関数で近似し、近似関数
が零になる周波数から交差周波数fx(x)を決定す
る。近似関数の選択の仕方としては最小2乗法等
の利用が可能である。次に、スペクトル比R(f、
x)の周波数微分、すなわち上記(16)式のスペクト
ル分離度DSS(x)を求める。スペクトル分離度DSS
(x)も実際には近似関数の微分から求める。上記
(18)、(19)式においてDSS(x)、fx(x)は可測量であり、
ポンプ波周波fp、プローブ波パルスのスペクトル
分散σ02、音速Co等は既知量である。ここで、ポ
ンプ波の粒子速度振幅値u(x)は、ポンプ波の音圧
振幅値Pp(x)が分かれば次の(36)式で与えられ
る。
Figure 4 shows the power spectrum P±(f, x) and spectral ratio R when an ultrasound test phantom made to resemble a liver is used as the subject 16.
This is an example of an actual measured value of (f, x), but a considerable ripple component is added as noise to the spectral ratio R(f, x), which has a negative impact on the determination of the crossing frequency fx(x). . In order to reduce this influence, the signal processing section 9 performs
In this example, in the range of about 2 to 3 MHz, the obtained spectral ratio R(f, Determine the frequency fx(x). The method of least squares or the like can be used to select the approximate function. Next, the spectral ratio R(f,
x), that is, the spectral separation degree DSS(x) of equation (16) above. Spectral separation DSS
(x) is also actually found from the differentiation of the approximation function. the above
In equations (18) and (19), DSS(x) and fx(x) are measurable quantities,
The pump wave frequency fp, the spectral dispersion σ 02 of the probe wave pulse, the sound speed Co, etc. are known quantities. Here, the particle velocity amplitude value u(x) of the pump wave is given by the following equation (36) if the sound pressure amplitude value Pp(x) of the pump wave is known.

u(x)=1/ρoCoPp(x) ……(36) 但し、ρ0は伝搬媒体の密度である。 u(x)=1/ρoCoPp(x) (36) where ρ 0 is the density of the propagation medium.

ポンプ波の音圧振幅値Pp(x)は水などの疑似媒
体を使用して事前に超音波トランデユーサ等で実
測した値を使用して良いが、実際の被検体の音響
減衰を考慮して適当な減衰率、例えば生体では
1neper/MHz・cm程度で音響減衰を見積つて補
正するか、更には後述する方法で音響減衰係数αo
(x)又はα(x)を実測値として測定し、その値を使用
しで減衰を補正した音圧を使用して粒子速度u(x)
を求める等の方法により粒子速度振幅値u(x)を決
める。
The sound pressure amplitude value Pp(x) of the pump wave may be a value measured in advance with an ultrasonic transducer using a pseudo medium such as water, but it is appropriate to take into account the acoustic attenuation of the actual object. decay rate, for example in living organisms
Either estimate and correct the acoustic attenuation at around 1neper/MHz cm, or use the method described later to adjust the acoustic attenuation coefficient α o
(x) or α(x) is measured as an actual value, and the particle velocity u(x) is calculated using the sound pressure with the attenuation corrected using that value.
Determine the particle velocity amplitude value u(x) by a method such as calculating.

これらより上記(18)、(19))式の全て量が求まるの
で、非線形係数β(x)や陪非線形係数β′(x)を算出で
きる。減衰係数αo(x)、又はα(x)は非線形係数β(x)
に比較すれば簡単な計算により求まる。すなわ
ち、交差周波数fx(x)とスペクトル分離度DSS(x)の
実測値と既知量の分散値ρ02より上記(19)、(31)式
で求められる。ただし、n(x)は適当に想定した値
を使用する。
Since all the quantities in equations (18) and (19) above can be determined from these, the nonlinear coefficient β(x) and the binonlinear coefficient β'(x) can be calculated. Attenuation coefficient α o (x), or α(x) is the nonlinear coefficient β(x)
It can be found by simple calculation by comparing. That is, it is determined by the above equations (19) and (31) from the actually measured values of the cross frequency f x (x), the spectral separation degree DSS(x), and the known amount of dispersion value ρ 02 . However, an appropriately assumed value is used for n(x).

以上、上記(21)式以後で、詳細に説明した内
容をプログラム化したソフトウエアーを有する第
2図の信号処理部9により、デジタルデータとし
て計算機処理を行なう事によつて信号処理部9は
周波数分析部8のデータより、音響特性値である
減衰係数αo(x)、α(x)、非線形係数β(x)、陪非線形
係数β(x)等を算出する。
As mentioned above, the signal processing section 9 in FIG. 2, which has the software programmed with the contents explained in detail from equation (21) onwards, performs computer processing as digital data, so that the signal processing section 9 can calculate the frequency From the data of the analysis unit 8, acoustic characteristic values such as attenuation coefficient α o (x), α(x), nonlinear coefficient β(x), binonlinear coefficient β(x), etc. are calculated.

又、上記演算の高速化を図るには、上記内容の
演算処理を専用のハードウエアーにより構成すれ
ば良い。
Further, in order to speed up the above calculation, the above calculation process may be configured by dedicated hardware.

以上の様に、音響走査線上、すなわち、プロー
ブ波パルスの伝搬経路上における減衰特性αo(x)、
α(x)非線形係数β(x)の分布を得ることが出来る。
これらの音響特性値は第3図の被検体16中にお
いて、データ窓に相当する部位における平均的な
音響特性値とみなすことができる。通常、断層像
上の特定部位における音響特性値を問題にする場
合には、断層像上に関心領域(ROI)という仮想
的な領域を設定し、そのROIの内部における平均
的な音響特性値を対象とする。第5図は扇形走査
断層像51上に表示された複数のROI52の境界
線の例を示している。これからも明らかな様に境
界線の形状は扇形の一部となつている。ROI52
の寸法は、例えば伝搬の深さ方向1cm程度、それ
と直交方向に1cm程度が選ばれる。従つて、実際
にはROI52の内部を多数の音響走査線が通過
し、それら音響走査線上のデータ窓についても
ROI52と重なるものが多数ある。これら多数の
データ窓に対応する多数の音響特性値からROI5
2内の平均的な音響特性値を求める場合には、例
えばROI52の中央部を通過する音響走査線上に
対応する音響特性値、あるいは、ROI52と重な
り合う部分の多いデータ窓に対応する音響特性値
に対して重み付けを行い、平均を求めても良い。
信号処理部9では以上の様にして受信信号のパワ
ースペクトル等から音響特性値が求められる。温
度演算部10では減衰係数や陪非線形係数の温度
依存特性をもとにROI毎に温度変化が計算され
る。第6図は生体軟組織における減衰係数と音速
の温度依存を示す代表的な例である。図から明ら
かな様に、減衰係数ではその温度依存は比較的大
きく、音速では小さい、更に、これらの温度依存
特性は脂肪組織と非脂肪組織ではその傾向がかな
り異なる。又、これらの温度依存は単純な温度T
の一次関数では表現されず、高次多項式による近
似がより望ましいことがわかる。なお、非線形パ
ラメータB/Aに関してはその温度依存はかなり
小さいと考えられており、従つて、陪非線形係数
β′の温度依存はその分母にある音速の温度依存に
支配されると考えられる。
As described above, the attenuation characteristic α o (x) on the acoustic scanning line, that is, on the propagation path of the probe wave pulse,
The distribution of α(x) nonlinear coefficient β(x) can be obtained.
These acoustic characteristic values can be regarded as average acoustic characteristic values at a portion of the subject 16 shown in FIG. 3 that corresponds to the data window. Normally, when investigating acoustic characteristic values at a specific location on a tomographic image, a virtual region called a region of interest (ROI) is set on the tomographic image, and the average acoustic characteristic value within that ROI is calculated. set to target. FIG. 5 shows an example of boundaries of a plurality of ROIs 52 displayed on a fan-shaped scanning tomographic image 51. As is clear from this, the shape of the boundary line is part of a sector. ROI52
The dimensions are selected to be, for example, about 1 cm in the direction of the propagation depth and about 1 cm in the direction orthogonal thereto. Therefore, in reality, a large number of acoustic scanning lines pass through the inside of the ROI 52, and the data windows on these acoustic scanning lines are also
There are many things that overlap with ROI52. ROI5 is obtained from a large number of acoustic characteristic values corresponding to these many data windows.
2, for example, the acoustic characteristic value corresponding to the acoustic scanning line passing through the center of the ROI 52, or the acoustic characteristic value corresponding to the data window that overlaps with the ROI 52 in many parts. It is also possible to weight them and find the average.
In the signal processing section 9, acoustic characteristic values are determined from the power spectrum of the received signal as described above. The temperature calculation unit 10 calculates a temperature change for each ROI based on the temperature dependence characteristics of the attenuation coefficient and the bi-nonlinear coefficient. FIG. 6 is a typical example showing the temperature dependence of the attenuation coefficient and the speed of sound in biological soft tissues. As is clear from the figure, the temperature dependence of the attenuation coefficient is relatively large, while that of the sound velocity is small.Furthermore, the trends of these temperature-dependent characteristics are quite different between adipose tissue and non-adipose tissue. Moreover, these temperature dependences can be expressed by the simple temperature T
It can be seen that it is not expressed by a linear function, and approximation by a high-order polynomial is more desirable. Note that the temperature dependence of the nonlinear parameter B/A is considered to be quite small, and therefore, the temperature dependence of the biononlinear coefficient β' is considered to be dominated by the temperature dependence of the sound speed in its denominator.

第7図は温度演算部10の一例を示す機能ブロ
ツク図である。図中、1001は各ROIに用意さ
れたメモリ(IDM)であり、初期状態における
音響特性値を記憶する。この場合、初期状態とは
ハイパーサーミア等の応用においては生体を加温
する前の平常体温の状態を意味する。次に、RIO
毎にメモリ1001に記憶された減衰係数と陪非
線形係数の値でデータ参照部11を参照する。こ
れら減衰係数や陪非線形係数は組織診断のパラメ
ータとして有効であり、例えば脂肪組織と非脂肪
組織ではこれらの値は大幅に異なる。従つて、デ
ータ参照部11はこれら減衰係数や陪非線形係数
の参照に対して組織の性状を判定することが可能
であり、メモリ1001からの参照に対して各
ROIにおける組織音響特性の温度依存特性を指定
することができる。温度特性はγ(T)とした場合、
γ(T)は次の(37)式を満たす1次、又は高次の多
項式である。
FIG. 7 is a functional block diagram showing an example of the temperature calculation section 10. In the figure, 1001 is a memory (IDM) prepared for each ROI, which stores acoustic characteristic values in an initial state. In this case, the initial state means, in applications such as hyperthermia, the state of normal body temperature before heating the living body. Next, RIO
Each time, the data reference unit 11 is referred to using the values of the attenuation coefficient and bi-nonlinear coefficient stored in the memory 1001. These attenuation coefficients and bi-nonlinear coefficients are effective as parameters for tissue diagnosis, and for example, these values differ significantly between adipose tissue and non-adipose tissue. Therefore, the data reference unit 11 can determine the tissue properties based on the references to these attenuation coefficients and bi-nonlinear coefficients, and the data reference unit 11 can determine the tissue properties based on the references from the memory 1001.
Temperature-dependent properties of tissue acoustic properties in the ROI can be specified. When the temperature characteristic is γ(T),
γ(T) is a first-order or higher-order polynomial that satisfies the following equation (37).

a(T)=ap・γ(T) ……(37) 但し、 ap;初期状態における音響特性。 a(T)=a p・γ(T)...(37) However, a p is the acoustic characteristic in the initial state.

a(T);初期状態よりT℃変化した場合における音
響特性。
a(T): Acoustic characteristics when changed by T°C from the initial state.

γ(T)の指定の仕方としては多項式の各次数の係
数値のみで十分であり、データ参照部11に係数
の形で記憶されている。各ROI毎に参照された温
度特性γ(T)の係数値はメモリ(TCM)1002
に記憶される。この場合、温度特性γ(T)は減衰係
数のみ指定されるものとする。演算部(TD)1
003ではメモリ1002に記憶された係数値と
メモリ1001に記憶された初期状態における減
衰係数をもとに適当な温度範囲、例えば35℃〜50
℃について適当な温度ピツチ、例えば1℃、各温
度における減衰係数をROI毎に計算し、メモリ
(RDM)1004に記憶する。次に、加温後の
減衰係数をメモリ(CDM)1005に記憶する。
メモリ1005に記憶されたデータは、メモリ1
004に記憶されたデータのいずれに相当する
か、すなわち、何度の変化に相当するかが演算部
(CDM)1006において比較される。この演算
1006により比較は各ROI毎に行われ、温度変
化の値はメモリ(TOR)1007に記憶される。
以上の様にして求められた温度変化Tの値は走査
変換部13へ送られ、2次元の温度分布像を得る
ことが可能となる。
As a method of specifying γ(T), it is sufficient to use only the coefficient values of each degree of the polynomial, and it is stored in the data reference unit 11 in the form of coefficients. The coefficient value of the temperature characteristic γ(T) referenced for each ROI is stored in the memory (TCM) 1002.
is memorized. In this case, it is assumed that only the damping coefficient is specified for the temperature characteristic γ(T). Arithmetic unit (TD) 1
In 003, an appropriate temperature range, for example, 35°C to 50°C, is set based on the coefficient value stored in the memory 1002 and the damping coefficient in the initial state stored in the memory 1001.
The attenuation coefficient at a suitable temperature pitch, for example 1° C., is calculated for each ROI and stored in the memory (RDM) 1004. Next, the attenuation coefficient after heating is stored in the memory (CDM) 1005.
The data stored in memory 1005 is stored in memory 1
A calculation unit (CDM) 1006 compares which of the data stored in 004 corresponds, that is, how many changes corresponds to the data. Comparison is performed for each ROI by this calculation 1006, and the value of temperature change is stored in a memory (TOR) 1007.
The value of the temperature change T determined as described above is sent to the scan converter 13, and it becomes possible to obtain a two-dimensional temperature distribution image.

なお、上記実施例では、全てのROIについて温
度変化を演算し、画像として表示する例について
説明したが、温度変化は特定のROIだけについて
演算するだけでも良く、又、演算結果を数値とし
て表示しても良い。又、信号処理の途中で得られ
る減衰係数の分布、陪非線形係数の分布等の音響
特性値を画像として表示するだけでも組織診断上
の意儀は高い。又、超音波減衰の周波数依存特性
nの値を含め、得られた音響特性値を数値として
表示しても良い。又、交差周波数とスペクトル分
離度の伝搬深さ方向依存そのものも伝搬媒質の音
響特性を示す巣であるので表示しても良い。な
お、均質で温度依存特性が既知である被検体の場
合温度演算に関しては予め既知の温度依存特性を
用意しておき全てのROIにその特性を適用しても
精度の高い測温は可能である。
In addition, in the above example, an example was explained in which the temperature change is calculated for all ROIs and displayed as an image, but the temperature change may be calculated only for a specific ROI, or the calculation result can be displayed as a numerical value. It's okay. Furthermore, simply displaying acoustic characteristic values such as the distribution of attenuation coefficients and the distribution of bi-nonlinear coefficients obtained during signal processing as images is highly useful in terms of tissue diagnosis. Further, the obtained acoustic characteristic values including the value of the frequency-dependent characteristic n of ultrasonic attenuation may be displayed as numerical values. Further, the dependence of the cross frequency and the degree of spectral separation in the direction of propagation depth itself is also an indicator of the acoustic characteristics of the propagation medium, and may therefore be displayed. In addition, in the case of a homogeneous specimen with known temperature-dependent characteristics, highly accurate temperature measurement is possible even if the known temperature-dependent characteristics are prepared in advance and applied to all ROIs for temperature calculation. .

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、ポンプ波パ
ルス粒子加速度のピーク部分にプローブ波パルス
の重心を重畳することにより、両パルスが加算さ
れることによつて生じる粒子速度のピークはポン
プ波パルス自身の粒子速度と同程度とすることが
出来、プローブ波パルスに異常な歪を与える心配
が無く、生体への安全性も高い。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, by superimposing the center of gravity of the probe wave pulse on the peak part of the particle acceleration of the pump wave pulse, the peak of the particle velocity caused by the addition of both pulses is The particle velocity can be made comparable to the particle velocity of the pump wave pulse itself, so there is no concern that abnormal distortion will be caused to the probe wave pulse, and it is highly safe for living organisms.

又、超音波減衰特性と陪非線形係数を同時に得
ることが可能であり、これら2つの音響特性値を
もとにより精度の高い組織診断、あるいは測温が
可能になる。
Further, it is possible to obtain the ultrasonic attenuation characteristic and the bio-nonlinear coefficient at the same time, and it is possible to perform tissue diagnosis or temperature measurement with higher accuracy based on these two acoustic characteristic values.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図a,bは本発明の一実施例における音響
特性測定方法の原理説明用で、ポンプ波パルスと
プローブ波パルスの重畳された状態を示す図、第
2図は本発明の一実施例における超音波測温装置
の機能ブロツク図、第3図は本発明の超音波測温
装置に用いる超音波変換部の一例を示す構成図、
第4図は本発明の一実施例において得られた受信
信号のスペクトル比を示す図、第5図は関心領域
(ROI)の境界線の例を示す図、第6図a,bは
生体軟組織における音響特性である減衰係数と音
速の温度依存の例を示す図、第7図は本発明の超
音波測温装置に用いる温度演算部の一例の詳細を
示す機能ブロツク図、第8図a,bは従来の音響
特性測定方法におけるポンプ波パルスとプローブ
波パルスの重畳された状態を示す図である。 1……超音波変換部、2,3……パルス駆動
器、8……周波数分析部、9……信号処理部、1
0……温度演算部、11……データ参照部、13
……走査変換部、14……表示部、101……ポ
ンプ波用振動子、102……プロープ波用振動
子。
Figures 1a and b are for explaining the principle of the acoustic characteristic measuring method according to an embodiment of the present invention, and are diagrams showing a state in which a pump wave pulse and a probe wave pulse are superimposed, and Figure 2 is an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a functional block diagram of an ultrasonic temperature measuring device according to the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the spectral ratio of the received signal obtained in one embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing an example of the boundary line of the region of interest (ROI), and FIGS. FIG. 7 is a functional block diagram showing details of an example of the temperature calculation unit used in the ultrasonic temperature measuring device of the present invention, and FIG. 8a, b is a diagram showing a state in which pump wave pulses and probe wave pulses are superimposed in a conventional acoustic characteristic measuring method. 1...Ultrasonic conversion section, 2, 3...Pulse driver, 8...Frequency analysis section, 9...Signal processing section, 1
0...Temperature calculation section, 11...Data reference section, 13
...Scan converter, 14...Display section, 101...Pump wave transducer, 102...Probe wave transducer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 超音波パルスであるプローブ波パルスと、こ
のプローブ波パルスの波形重心位置をこのプロー
ブ波パルスより周波数の低いポンプ波パルスの粒
子加速度がピークである部分に重畳したパルスを
被検体内に発信し、この発信信号を被検体内の2
以上の深さの異なる反射点で反射させて受信し、
この受信信号の周波数分析を行つてスペクトル比
を求め、このスペクトル比から交差周波数fx(x)と
スペクトル分離度DSS(x)の被検体内における分布
を測定し、これらの交差周波数fx(x)、スペクトル
分離度DSS(x)と、プローブ波パルスの分散値σ0 2
および伝搬距離xより次式、若しくは次式の近似
値によつて、周波数のn(x)乗に比例した減衰係数
αn(x)の被検体内における分布を測定することを
特徴とする音響特性測定方法。 αn(x)=−fx(x)1-n(x)/σ0 2n(x) d/dx〔d/dx{
Kx(x)fx(x)}/d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) 2 超音波パルスであるプローブ波パルスと、こ
のプローブ波パルスの波形重心位置をこのプロー
ブ波パルスより周波数の低いポンプ波パルスの粒
子加速度がピークである部分に重畳したパルスを
被検体内に発信し、この発信信号を被検体内の2
以上の深さの異なる反射点で反射させて受信し、
この受信信号の周波数分析を行つてスペクトル比
を求め、このスペクトル比から交差周波数fx(x)と
スペクトル分離度DSS(x)の被検体内における分布
を測定し、これらの交差周波数fx(x)、スペクトル
分離度DSS(x)と、プローブ波パルスの分散値σ0 2
および伝搬距離xより次式、若しくは次式の近似
式によつて、周波数に比例すると仮定した減衰係
数α(x)の被検体内における分布を測定することを
特徴とする音響特性測定方法。 α(x)=−1/σ0 2 d/dx〔d/dx{Kx(x)fx(x)}/
d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) 3 超音波パルスであるプローブ波パルスと、こ
のプローブ波パルスの波形重心位置をこのプロー
ブ波パルスより周波数の低いポンプ波パルスの粒
子加速度がピークである部分に重畳したパルスを
被検体内に発信し、この発信信号を被検体内の2
以上の深さの異なる反射点で反射させて受信し、
この受信信号の周波数分析を行つてスペクトル比
を求め、このスペクトル比から交差周波数fx(x)と
スペクトル分離度DSS(x)の被検体内における分布
を測定し、これらの交差周波数fx(x)、スペクトル
分離度DSS(x)と、ポンプ波パルス周波数fp、ポン
プ波粒子速度振幅値u(x)、音速C0、プローブ波
パルスの分散値σ0 2および伝搬距離xより次式、
若しくは次式の近似式によつて非線形係数β(x)、
若しくは陪非線計形係数β′(x)の被検体内における
分布を測定することを特徴とする音響特性測定方
法。 β(x)=−C0 2σ0 2/4πfpu(x) d/dxKx(x) Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) 4 超音波パルスであるプローブ波パルスと、こ
のプローブ波パルスの波形重心位置をこのプロー
ブ波パルスより周波数の低いポンプ波パルスの粒
子加速度がピークである部分に重畳したパルスを
被検体内に発信し、この発信信号を被検体内の2
以上の深さの異なる反射点で反射させて受信し、
この受信信号の周波数分析を行つてスペクトル比
を求め、このスペクトル比から交差周波数fx(x)と
スペクトル分離度DSS(x)の被検体内における分布
を測定し、これらの交差周波数fx(x)、スペクトル
分離度DSS(x)と、プローブ波パルスの分散値σ0 2
および伝搬距離xより次式()、若しくは次式
()の近似式によつて、周波数のn(x)乗に比例
した減衰係数αn(x)の被検体内における分布を測
定すると共に、上記交差周波数fx(x)、スペクトル
分離度DSS(x)と、ポンプ波パルス周波数fp、ポン
プ波粒子速度振幅値u(x)、音速C0、プローブ波
パルスの分散σ0 2および伝搬距離xより次式
()、若しくは次式()の近似式によつて非線
形係数β(x)、若しくは陪非線形係数β′(x)の被検体
内における分布を測定することを特徴とする音響
特性測定方法。 αn(x)=−fx(x)1-n(x)/σ0 2n(x) d/dx〔d/dx{Kx
(x)fx(x)}/d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) …() β(x)=−C0 2σ0 2/4πfpu(x) d/dxKx(x) Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) …() 5 超音波パルスであるプローブ波パルスと、こ
のプローブ波パルスの波形重心位置をこのプロー
ブ波パルスより周波数の低いポンプ波パルスの粒
子加速度がピークである部分に重畳したパルスを
被検体内に発信し、この発信信号を被検体内の2
以上の深さの異なる反射点で反射させて受信し、
この受信信号の周波数分析を行つてスペクトル比
を求め、このスペクトル比から交差周波数fx(x)と
スペクトル分離度DSS(x)の被検体内における分布
を測定し、これらの交差周波数fx(x)、スペクトル
分離度DSS(x)と、プローブ波パルスの分散値σ0 2
および伝搬距離xより次式()、若しくは次式
()の近似式によつて、周波数に比例すると仮
定した減衰係数α(x)の被検体内における分布を測
定すると共に、上記交差周波数fx(x)、スペクトル
分離度DSS(x)と、ポンプ波パルスfp、ポンプ波粒
子速度振幅値u(x)、音速C0、プローブ波パルス
の分散σ0 2および伝搬距離xより次式()、若し
くは次式()の近似式によつて非線形係数β
(x)、若しくは陪非線形係数β′(x)の被検体内におけ
る分布を測定することを特徴とする音響特性測定
方法。 d(x)=−1/σ0 2 d/dx〔d/dx{Kx(x)fx(x)}/
d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) …() β(x)=−C0 2σ0 2/4πfpu(x) d/dxKx(x) Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) …() 6 ポンプ波粒子速度振幅値u(x)をポンプ波強度
分布の測定値に被検体の減衰係数αn(x)の実測値
を用いて補正した値より求めることを特徴とする
請求項3または4記載の音響特性測定方法。 7 ポンプ波粒子速度振幅値u(x)をポンプ波強度
分布の測定値に被検体の減衰係数α(x)の実測値を
用いて補正した値より求めることを特徴とする請
求項3または4記載の音響特性測定方法。 8 請求項1ないし7のいずれかに記載の音響特
性測定方法により得られた音響特性測定値と、音
響特性値の温度依存特性とから加温前後の温度変
化を測定することを特徴とする測温方法。 9 減衰係数の温度依存特性をもとに被検体内の
加熱前後の温度変化を測定することを特徴とする
請求項8記載の測温方法。 10 超音波のプローブ波パルスおよびこのプロ
ーブ波パルスより周波数の低いポンプ波パルスを
送出する超音波変換部と、上記プローブ波パルス
とポンプ波パルスの位相関係を制御する手段と、
上記超音波変換部の受信信号の周波数分析を行う
手段と、この周波数分析手段の出力に基づいてス
ペクトル比と交差周波数とスペクトル分離度を演
算すると共に、これら交差周波数とスペクトル分
離度から減衰係数を演算する信号処理手段とを有
することを特徴とする音響特性測定装置。 11 超音波のプローブ波パルスおよびこのプロ
ーブ波パルスより周波数の低いポンプ波パルスを
送出する超音波変換部と、上記プローブ波パルス
とポンプ波パルスの位相関係を制御する手段と、
上記超音波変換部の受信信号の周波数分析を行う
手段と、この周波数分析手段の出力に基づいてス
ペクトル比と交差周波数とスペクトル分離度を演
算すると共に、これら交差周波数とスペクトル分
離度から非線形係数、若しくは陪非線形係数を演
算する信号処理手段とを有することを特徴とする
音響特性測定装置。 12 超音波のプローブ波パルスおよびこのプロ
ーブ波パルスより周波数の低いポンプ波パルスを
送出する超音波変換部と、上記プローブ波パルス
とポンプ波パルスを位相関係を制御する手段と、
上記超音波変換部の受信信号の周波数分析を行う
手段と、この周波数分析手段の出力に基づいてス
ペクトル比と交差周波数とスペクトル分離度を演
算すると共に、これら交差周波数とスペクトル分
離度から減衰係数を演算し、かつ非線形係数、若
しくは陪非線形係数を演算する信号処理手段とを
有することを特徴とする音響特性測定装置。 13 請求項10ないし12のいずれかに記載の
音響特性測定装置に、音響特性の温度依存特性を
参照するデータ参照部と、前記データ参照部より
得られた温度依存特性と前記音響特性測定装置よ
り得られた被検体の加温前後における音響特性測
定値とに基づき温度変化を測定する温度演算部と
を付加したことを特徴とする測温装置。
[Claims] 1. A probe wave pulse which is an ultrasonic pulse, and a pulse in which the waveform center of gravity of this probe wave pulse is superimposed on the part where the particle acceleration of a pump wave pulse having a lower frequency than this probe wave pulse is at its peak. This signal is sent to two inside the subject.
Receive by reflecting at reflection points at different depths,
Frequency analysis of this received signal is performed to obtain a spectral ratio, and from this spectral ratio, the distribution of the cross frequency fx(x) and spectral separation degree DSS(x) within the subject is measured, and these cross frequencies fx(x) , the spectral separation degree DSS(x) and the dispersion value of the probe wave pulse σ 0 2
and an acoustic characteristic characterized by measuring the distribution within the subject of an attenuation coefficient αn(x) proportional to the n(x) power of the frequency using the following equation or an approximation of the following equation from the propagation distance x. Measuring method. αn(x)=−fx(x) 1-n(x)0 2 n(x) d/dx [d/dx{
Kx(x)fx(x)}/d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) 2 Probe wave pulse, which is an ultrasonic pulse, and the waveform center of gravity position of this probe wave pulse A pulse superimposed on the peak part of the particle acceleration of a pump wave pulse having a lower frequency than this probe wave pulse is transmitted into the subject, and this transmitted signal is transmitted to two pulses within the subject.
Receive by reflecting at reflection points at different depths,
Frequency analysis of this received signal is performed to obtain a spectral ratio, and from this spectral ratio, the distribution of the cross frequency fx(x) and spectral separation degree DSS(x) within the subject is measured, and these cross frequencies fx(x) , the spectral separation degree DSS(x) and the dispersion value of the probe wave pulse σ 0 2
and propagation distance x, using the following equation or an approximation of the following equation to measure the distribution within the subject of the attenuation coefficient α(x), which is assumed to be proportional to frequency. α(x)=-1/σ 0 2 d/dx [d/dx {Kx(x)fx(x)}/
d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) 3 The probe wave pulse, which is an ultrasonic pulse, and the waveform center of gravity of this probe wave pulse are set by a pump with a lower frequency than this probe wave pulse. A pulse superimposed on the part of the wave pulse where the particle acceleration is at its peak is transmitted into the subject, and this transmitted signal is transmitted to two pulses within the subject.
Receive by reflecting at reflection points at different depths,
Frequency analysis of this received signal is performed to obtain a spectral ratio, and from this spectral ratio, the distribution of the cross frequency fx(x) and spectral separation degree DSS(x) within the subject is measured, and these cross frequencies fx(x) , spectral separation degree DSS(x), pump wave pulse frequency fp, pump wave particle velocity amplitude value u(x), sound speed C 0 , probe wave pulse dispersion value σ 0 2 and propagation distance x, the following equation is obtained.
Alternatively, the nonlinear coefficient β(x),
Alternatively, an acoustic characteristic measuring method characterized by measuring the distribution of the binonlinear shape coefficient β'(x) within the subject. β(x)=−C 0 2 σ 0 2 /4πfpu(x) d/dxKx(x) Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) 4 Probe wave pulse, which is an ultrasonic pulse, and this probe A pulse in which the center of gravity of the wave pulse is superimposed on the part where the particle acceleration of the pump wave pulse having a lower frequency than the probe wave pulse is at its peak is transmitted into the subject, and this transmitted signal is transmitted to two points within the subject.
Receive by reflecting at reflection points at different depths,
Frequency analysis of this received signal is performed to obtain a spectral ratio, and from this spectral ratio, the distribution of the cross frequency fx(x) and spectral separation degree DSS(x) within the subject is measured, and these cross frequencies fx(x) , the spectral separation degree DSS(x) and the dispersion value of the probe wave pulse σ 0 2
Then, from the propagation distance From the crossover frequency fx(x), spectral separation degree DSS(x), pump wave pulse frequency fp, pump wave particle velocity amplitude value u(x), sound speed C 0 , probe wave pulse dispersion σ 0 2 and propagation distance x An acoustic characteristic measurement method characterized by measuring the distribution of the nonlinear coefficient β(x) or the binonlinear coefficient β′(x) within the subject using the following equation () or an approximate equation of the following equation () . αn(x)=−fx(x) 1-n(x)0 2 n(x) d/dx [d/dx{Kx
(x)fx(x)}/d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) …() β(x)=−C 0 2 σ 0 2 /4πfpu(x) d/dxKx(x) Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) …() 5 The probe wave pulse, which is an ultrasonic pulse, and the waveform center of gravity position of this probe wave pulse are set at a frequency higher than this probe wave pulse. A pulse superimposed on the peak part of the particle acceleration of the low pump wave pulse is transmitted into the subject, and this transmitted signal is transmitted to two pulses within the subject.
Receive by reflecting at reflection points at different depths,
Frequency analysis of this received signal is performed to obtain a spectral ratio, and from this spectral ratio, the distribution of the cross frequency fx(x) and spectral separation degree DSS(x) within the subject is measured, and these cross frequencies fx(x) , the spectral separation degree DSS(x) and the dispersion value of the probe wave pulse σ 0 2
Then, from the propagation distance x), spectral separation degree DSS(x), pump wave pulse fp, pump wave particle velocity amplitude value u(x), sound speed C 0 , probe wave pulse dispersion σ 0 2 and propagation distance x, the following formula (), Alternatively, the nonlinear coefficient β can be calculated using the following approximate expression ()
1. An acoustic characteristic measuring method characterized by measuring the distribution of (x) or the bi-nonlinear coefficient β'(x) within a subject. d(x)=-1/σ 0 2 d/dx [d/dx{Kx(x)fx(x)}/
d/dxKx(x)〕 Kx(x)≡DSS(x)/fx(x) …() β(x)=−C 0 2 σ 0 2 /4πfpu(x) d/dxKx(x) Kx(x )≡DSS(x)/fx(x) …() 6 Correct the pump wave particle velocity amplitude value u(x) using the measured value of the pump wave intensity distribution using the measured value of the attenuation coefficient αn(x) of the test object 5. The method for measuring acoustic characteristics according to claim 3, wherein the acoustic characteristics are determined from the calculated values. 7. Claim 3 or 4, characterized in that the pump wave particle velocity amplitude value u(x) is determined from a value obtained by correcting the measured value of the pump wave intensity distribution using the measured value of the attenuation coefficient α(x) of the object. Acoustic property measurement method described. 8. A measurement characterized in that the temperature change before and after heating is measured from the acoustic property measurement value obtained by the acoustic property measurement method according to any one of claims 1 to 7 and the temperature dependence characteristic of the acoustic property value. Warm method. 9. The temperature measurement method according to claim 8, characterized in that temperature changes within the subject before and after heating are measured based on the temperature dependence characteristic of the attenuation coefficient. 10 an ultrasonic converter that sends out an ultrasonic probe wave pulse and a pump wave pulse having a lower frequency than the probe wave pulse; and means for controlling the phase relationship between the probe wave pulse and the pump wave pulse;
Means for frequency analysis of the received signal of the ultrasonic converter, calculating a spectral ratio, cross frequency and degree of spectral separation based on the output of the frequency analysis means, and calculating an attenuation coefficient from these cross frequencies and degree of spectral separation. 1. An acoustic characteristic measuring device comprising a signal processing means for calculating. 11. An ultrasonic conversion unit that sends out an ultrasonic probe wave pulse and a pump wave pulse having a lower frequency than the probe wave pulse, and means for controlling the phase relationship between the probe wave pulse and the pump wave pulse;
Means for performing frequency analysis of the received signal of the ultrasonic converter, calculating a spectral ratio, cross frequency, and degree of spectral separation based on the output of the frequency analysis means, and calculating a nonlinear coefficient from these cross frequencies and degree of spectral separation; or a signal processing means for calculating bi-nonlinear coefficients. 12. An ultrasonic conversion unit that sends out an ultrasonic probe wave pulse and a pump wave pulse having a lower frequency than the probe wave pulse, and means for controlling the phase relationship between the probe wave pulse and the pump wave pulse;
Means for frequency analysis of the received signal of the ultrasonic converter, calculating a spectral ratio, cross frequency and degree of spectral separation based on the output of the frequency analysis means, and calculating an attenuation coefficient from these cross frequencies and degree of spectral separation. 1. An acoustic characteristic measuring device comprising: signal processing means for calculating nonlinear coefficients or binonlinear coefficients. 13. The acoustic property measuring device according to any one of claims 10 to 12, further comprising: a data reference unit that refers to the temperature dependent property of the acoustic property; and a data reference unit that refers to the temperature dependent property of the acoustic property, and a temperature dependent property obtained from the data reference unit and the acoustic property measuring device. 1. A temperature measuring device, further comprising a temperature calculation unit that measures a temperature change based on the obtained measured values of acoustic properties of a subject before and after heating.
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