JPH06207981A - 生体の超音波反射特性解析方法及び超音波画像診断装置 - Google Patents

生体の超音波反射特性解析方法及び超音波画像診断装置

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JPH06207981A
JPH06207981A JP11227392A JP11227392A JPH06207981A JP H06207981 A JPH06207981 A JP H06207981A JP 11227392 A JP11227392 A JP 11227392A JP 11227392 A JP11227392 A JP 11227392A JP H06207981 A JPH06207981 A JP H06207981A
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JP
Japan
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frequency
ultrasonic
signal
living body
reflection
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Pending
Application number
JP11227392A
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English (en)
Inventor
Kenichi Shimizu
賢一 清水
Yoshimichi Yonezawa
義道 米沢
Kazunori Ito
一典 伊東
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Ueda Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
Ueda Japan Radio Co Ltd
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  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生体等の三次元的な組織の超音波反射周波数
特性を解析し、組織を定性的に識別して画像診断する。 【構成】 時間的にかつ関数的に周波数変化する連続的
な正弦波発振回路と、超音波信号を生体組織内に入力す
る振動子と、生体組織からの反射超音波信号を受信する
振動子と、受信信号と現在送信している超音波信号との
周波数差を検出する検波器と、検波信号内の任意の周波
数成分を検出する帯域通過フィルタ群と、このフィルタ
群から出力された信号をA/D変換するA/D変換器群
と、このデータを保存するメモリ群と、このメモリ群か
らデータを読み出す回路と、連続超音波の掃引時間中の
任意の時間内での振幅変化特性を表示する表示部とから
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、生体等の三次元的な組
織の各部の超音波反射周波数特性を解析し、組織を定性
的に識別する超音波反射特性解析方法及び超音波画像診
断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】対象生体中に超音波を入力してその各部
からの反射信号により、組織内の構造を画像として観察
する手段は既に超音波画像診断装置として実用されてい
る。この方式では一発のインパルスの固定周波数の超音
波を体内に入力し、各組織の反射強度をそれぞれに受信
してこれを画像化している。
【0003】この方式で計測できるのは一定の超音波の
周波数の反射強度であり、組織の識別や同一組織内での
病変等を定性的に判断することは難しい。さらに一つの
組織からの受信信号の継続時間が短いために周波数特性
の解析が難しい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の超音波
画像診断装置の定量的な診断を含めて生体組織の超音波
の反射周波数特性を解析することを特徴とし、その目的
は定性的な診断をすることである。
【0005】本発明の原理について述べれば、図1のよ
うに時間的に関数的に周波数変化する超音波S(t)を生体
中に放射すると、距離Lの位置にある物体からの反射信
号R(t)は時間T=2・L/Cだけ遅れて戻ってくる
(C:水中の音速)。ここでRMAX(t) は測定する最大深
度の物体からのエコーである。
【0006】もし反射目標が固定であれば、S(t)とR(t)
のビートをとるとfbなるビート周波数の信号が得られ
る。ここで、fbは目標までの距離のみで決まり、 fb=2・L・(fv-fL)/(C・(T3-T1)) で表される。したがってこの方式を利用すると、以下の
2種類の特性を調べることができる。
【0007】(1)ビート信号のfbなる周波数成分の時
間的振幅変化をT2−T3間で観測すると、Lの位置に
ある組織の反射の周波数特性が測定できる。さらに、着
目するビート周波数を変えることで任意の深度の組織の
反射周波数特性を測定できる。 (2)T2−T3間の任意の時間でのビート信号を周波
数解析するとターゲットの距離分布が周波数に置き換え
られて測定される(A−モード)。この測定する時間を
変えれば、変調範囲の任意の送信周波数でのA−モード
を測定できる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の生体の超音波画
像診断装置は、時間的にかつ関数的に周波数変化する連
続的な正弦波発振回路と、超音波信号を生体組織内に入
力する振動子と、生体組織からの反射超音波信号を受信
する振動子と、受信信号と現在送信している超音波信号
との周波数差を検出する検波器と、検波信号内の任意の
周波数成分を検出する帯域通過フィルタ群と、このフィ
ルタ群から出力された信号をA/D変換するA/D変換
器群と、このデータを保存するメモリ群と、このメモリ
群からデータを読み出す回路と、連続超音波の掃引時間
中の任意の時間内での振幅変化特性を表示する表示部と
から構成され、生体中の任意の深度の組織部分の超音波
反射周波数特性を解析し超音波画像診断する。
【0009】また、対象生体中に送信する連続超音波の
掃引時間を変化させる回路と、超音波信号の掃引開始周
波数を変化させる回路と、超音波信号の掃引終了周波数
を変化させる回路と、超音波信号の時間的な関数を変化
させる回路を付け加えることで、対象生体中に入力する
超音波の時間的関数を任意に変化でき成分検出の周波数
を変化させることなしに反射周波数特性を検出する組織
の見かけ上の深度を変化させ、帯域通過フィルタとA/
D変換器の使用数を減少させ装置の規模を大幅に縮小で
きることを特徴とする生体の超音波反射特性解析方法及
び超音波画像診断装置を提供する。
【0010】また、対象生体中に送信する連続超音波の
周波数検出器と、周波数掃引時間内での任意の時間につ
いての帯域通過フィルタ群の出力信号を同時に検索する
回路と、回路の出力信号を表示する表示部とから構成さ
れ、対象生体中に送信する周波数内の任意の周波数で距
離分布データが得られることを特徴とする方法と超音波
画像診断装置を提供する。
【0011】また、複数個の振動子群と、送受信の対象
となる振動子の切替え回路と、あるいは一対の振動子の
向いている方向を変える制御器と、表示器とから構成さ
れ、対象生体中に入力する周波数内の任意の周波数で距
離分布データを二次元的に断層像で表現し、その断層像
内の任意の箇所の反射の周波数特性を調べることを特徴
とする方法と超音波画像診断装置を提供する。
【0012】以上述べたような構成に係る本発明の生体
の超音波反射特性解析方法及び装置によれば、従来のよ
うな超音波画像診断装置の定量的な診断を含めて生体組
織の超音波の反射周波数特性を解析することができ、ま
た定性的な診断が可能となる。
【0013】
【実施例】次に、本発明の実施例を図2から図7を参照
して詳しく説明する。図2に本発明の第一の実施例を示
す。図2において、1は制御器、2は発振器、3、6、
7及び9は増幅器、4及び5は振動子、8は検波器、1
0は帯域通過フィルタ群、11はA/D変換器群、12
はメモリ群、13はメモリの読み出し回路、14はDS
C、15は表示器である。
【0014】これらを動作させるために、制御器1で発
生したトリガ信号を発振器2に入力することで発振器2
より時間的にかつ関数的に周波数変化する連続的な正弦
波を任意の時間内で発振し、増幅器3で発振器2の信号
を電力増幅し、振動子4で生体組織中に超音波を発振す
る。
【0015】また、振動子5で生体組織からの反射超音
波信号を受信し、増幅器6で振動子5の信号を増幅す
る。その信号を発振器2の信号を増幅した増幅器7の信
号によって検波器8で検波すると、受信信号と現在送信
している超音波信号との周波数差を検出することにな
る。この周波数差は生体中の組織の体表面からの深度に
置き換えて考えることができる。(周波数差が低いもの
は浅い組織からの反射であり、高いものは深い組織から
の反射である。)
【0016】そのため、検波器8で検波した信号を増幅
器9で増幅しフィルタ群10のQが高い帯域通過フィル
タ群に導き任意の周波数成分を検出する。このフィルタ
群10の各出力信号をA/D変換器群11で高速にA/
D変換しそれぞれのデータを制御器1のトリガ信号と同
期させてメモリ群12に書き込む。また制御器1よりト
リガ信号からの任意の遅延時間、観測時間幅及び生体内
の深さに相当する周波数のデータを読み出し回路13に
送り、このデータを基に読み出し回路13が対象時間内
でのメモリ群12に書き込まれたデータをメモリ群12
から読み出す。この読み出したデータをDSC(Digita
l Scan Converter)14に送り、表示器15に表示させ
ることで、連続超音波の掃引時間中の任意の時間内での
生体中の任意の深度の組織部分の超音波反射周波数特性
を解析及び測定することができる。
【0017】次に、図3及び図4に示した第二の実施例
について説明する。図3及び図4において、16は対象
生体中に送信する連続超音波の掃引時間を変化させる回
路、17は超音波信号の掃引開始周波数を変化させる回
路、18は超音波信号の掃引終了周波数を変化させる回
路、19は超音波信号の時間的な関数を変化させる回
路、20は少数の帯域通過フィルタ、21はフィルタ2
0の数に相当するA/D変換器、22はフィルタ20の
数に相当するメモリ群である。
【0018】これらを動作させるために、制御器1より
回路16,17,18,19にそれぞれ対象生体中に送
信する連続超音波の掃引時間、掃引開始周波数、掃引終
了周波数、時間的関数に相当するデータを順次送り、連
続超音波の関数を任意に変化させる。これにより反射周
波数特性を検出する組織からの反射信号(検波器8で検
波し増幅器9で増幅した後の信号)を、フィルタ20で
使用しているQの高い帯域通過フィルタの通過周波数に
合わせることができる。
【0019】すなわち、生体組織中の任意の深度の組織
の反射信号を同一の周波数で検出できることになり、帯
域通過フィルタ20とA/D変換器21とメモリ群22
の使用数を減少させ、装置の規模を大幅に縮小できる。
【0020】次に、第5図及び第6図に示す第三の実施
例について説明する。前述した回路と同一若しくは同等
のものには同一の参照符号を付し、その説明は省略す
る。図5において、23は対象生体中に送信する連続超
音波の周波数検出器、24は12の読み出し回路、25
は12の出力信号を表示する表示部である。
【0021】これらを動作させるために制御器1より連
続超音波の掃引開始時間から任意の遅れた時間に対応す
るデータを検出器23に送る。検出器23では前記時間
での発振器2の発振周波数を検出し、それに対応するデ
ータを基に読み出し回路24が制御器1を経由してメモ
リ群12に書き込まれたデータを読み出す。この読み出
されたデータは連続超音波の掃引時間内の任意の時間で
の増幅器9の出力信号のスペクトラム解析結果となり、
このデータをDSC14を経由して表示器25で表示す
ることで生体組織の距離分布が容易に検出できる。
【0022】これにより連続超音波の掃引開始時間から
の遅延時間を変えることで対象生体中に送信する周波数
内の任意の周波数で距離分布データを得ることができ
る。
【0023】次に図6に示した第四の実施例について説
明する。図6において、26は複数個の振動子群、27
は26の切替え回路、28は表示器である。
【0024】これらを動作させるため、まず制御器1で
切替え回路27を切り替え、振動子群26(振動子の
数:N)の中の隣接する一対の送受信用の振動子を選
び、それらを増幅器3及び6に接続する。この振動子対
を連続超音波の1掃引ごとに順次切替え回路27で切り
替える動作を(N−1)回行い、表示器28に2次的に
表示すると超音波診断装置の断層像が得られる。
【0025】さらにこの方式を用いると、例えば表示器
28中の領域A,Bにそれぞれ送信周波数が2MHz,
3MHz時の断層像を表示すれば、異なる周波数での断
層像を同時に複数画面見ることができる。また断層像
A,B内にマーカ等で超音波の反射の周波数特性の調べ
たい箇所を指定し、メモリ群12を読み出し、表示器2
8中の領域C,Dに表示すれば、断層像内の任意の箇所
の反射の周波数特性を同時に複数画面見ることができ
る。
【0026】次に、図7に示した第五の実施例について
説明する。前述した回路と同一若しくは同等のものには
同一の参照符号を付し、その説明は省略する。29は振
動子4,5の方向指定器である。
【0027】これらを動作させるために制御器1で振動
子4,5の向いている方向を連続超音波の1掃引ごとに
微小角度ずらしていき、所望の掃引数だけスキャンす
る。この結果、得られたデータを第四の実施例のように
表示器28に表示すれば、複数の二次元的な断層像と、
その断層像内の任意の箇所の超音波の反射の周波数特性
を同時に観察できることになる。
【0028】
【発明の効果】本発明の生体の超音波反射周波数特性の
解析方法と超音波画像診断装置は、上述のように構成さ
れ作用するため、例えば人体の体内の二次元的な断層像
を見ながらその中の任意の箇所の超音波の反射の周波数
特性が同時に見られ、使用する超音波の周波数内で組織
の病変等が顕著に変化するような周波数があれば組織診
断ができることになる。さらに断層像を形成する周波数
を変えることでより診断が容易となる顕著な効果を発揮
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を示すグラフである。
【図2】本発明の第一の実施例を示すブロック回路図で
ある。
【図3】本発明の第二の実施例を示すブロック回路図で
ある。
【図4】本発明の第二の実施例を示すブロック回路図で
ある。
【図5】本発明の第三の実施例を示すブロック回路図で
ある。
【図6】本発明の第四の実施例を示すブロック回路図で
ある。
【図7】本発明の第五の実施例を示すブロック回路図で
ある。
【符号の説明】
1 制御器 2 発振器 3,6,7,9 増幅器 4,5 振動子 8 検波器 10 帯域通過フィルタ群 11 A/D変換器群 12,22 メモリ群 13,24 読み出し回路 14 DSC 15,25,28 表示器 16 掃引時間決定回路 17 掃引開始周波数決定回路 18 掃引終了周波数決定回路 19 掃引関数決定回路 20 帯域通過フィルタ 21 A/D変換器 23 周波数検出器 26 振動子群 27 切替え回路 29 方向指示器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米沢 義道 長野県更埴市屋代2077 (72)発明者 伊東 一典 長野県長野市若里1699 若里合同宿舎1− 503

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象生体中に時間的にかつ関数的に周波
    数変化している連続的な超音波を入力し、該超音波信号
    の生体組織からの反射信号と現在発射している超音波信
    号との周波数差の成分を検出し、この信号の一定の周波
    数成分の振幅の時間的な変化特性から生体中の一定の深
    度の組織部分の超音波反射周波数特性を検出することを
    特徴とする生体の超音波反射特性解析方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、対象生体中に入力す
    る超音波の時間的関数を任意に変化させることで成分検
    出の周波数を変化させることなしに超音波の反射周波数
    特性を検出する組織の見かけ上の深度を変化させ、装置
    の規模を縮小することができることを特徴とする生体の
    超音波反射特性解析方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、対象生体中
    に入力する周波数内の任意の周波数で距離分布データを
    形成することを特徴とする生体の超音波反射特性解析方
    法。
  4. 【請求項4】 請求項1、2または3において、対象生
    体中に入力する周波数内の任意の周波数で距離分布デー
    タを二次元的に断層像で表現し、その断層像内の任意の
    箇所の反射の周波数特性を調べることを特徴とする生体
    の超音波反射特性解析方法。
  5. 【請求項5】 時間的にかつ関数的に周波数変化する連
    続的な正弦波発振回路と、該超音波信号を生体組織内に
    入力する振動子と、生体組織からの反射超音波信号を受
    信する振動子と、該受信信号と現在送信している超音波
    信号との周波数差を検出する検波器と、該検波信号内の
    任意の周波数成分を検出する帯域通過フィルタ群と、こ
    のフィルタ群から出力された信号をA/D変換するA/
    D変換器群と、このデータを保存するメモリ群と、この
    メモリ群からデータを読み出す回路と、連続超音波の掃
    引時間中の任意の時間内での振幅変化特性を表示する表
    示部とから構成され、生体中の任意の深度の組織部分の
    超音波画像を診断することを特徴とする超音波画像診断
    装置。
  6. 【請求項6】 請求項5において、対象生体中に送信す
    る連続超音波の掃引時間を変化させる回路と、該超音波
    信号の掃引開始周波数を変化させる回路と、該超音波信
    号の掃引終了周波数を変化させる回路と、該超音波信号
    の時間的な関数を変化させる回路を付け加えることで、
    対象生体中に入力する超音波の時間的関数を任意に変化
    でき成分検出の周波数を変化させることなしに反射周波
    数特性を検出する組織の見かけ上の深度を変化させ、帯
    域通過フィルタとA/D変換器の使用数を減少させ装置
    の規模を大幅に縮小できる生体の超音波画像を診断する
    ことを特徴とする超音波画像診断装置。
  7. 【請求項7】 請求項5または6において、対象生体中
    に送信する連続超音波の周波数検出器と、周波数掃引時
    間内での任意の時間についての帯域通過フィルタ群の出
    力信号を同時に検索する回路と、該回路の出力信号を表
    示する表示部とから構成され、対象生体中に送信する周
    波数内の任意の周波数で距離分布データが得られる生体
    の画像を診断することを特徴とする超音波画像診断装
    置。
  8. 【請求項8】 請求項5、6または7において、複数個
    の振動子群と、送受信の対象となる振動子の切替え回路
    と、あるいは一対の振動子の向いている方向を変える制
    御器と、表示器とから構成され、対象生体中に入力する
    周波数内の任意の周波数で距離分布データを二次元的に
    断層像で表現し、その断層像内の任意の箇所の反射の周
    波数特性を調べる生体の画像を診断することを特徴とす
    る超音波画像診断装置。
JP11227392A 1992-04-03 1992-04-03 生体の超音波反射特性解析方法及び超音波画像診断装置 Pending JPH06207981A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010042244A (ja) * 2008-07-14 2010-02-25 Toshiba Corp 超音波診断装置及び超音波診断装置制御プログラム
JP2010071957A (ja) * 2008-09-22 2010-04-02 Hitachi Ltd 音波撮像装置

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