JPH0622956A - 超音波ct装置および超音波の伝搬時間の計測方法 - Google Patents

超音波ct装置および超音波の伝搬時間の計測方法

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JPH0622956A
JPH0622956A JP4005242A JP524292A JPH0622956A JP H0622956 A JPH0622956 A JP H0622956A JP 4005242 A JP4005242 A JP 4005242A JP 524292 A JP524292 A JP 524292A JP H0622956 A JPH0622956 A JP H0622956A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
ultrasonic wave
propagation time
propagation
frequencies
Prior art date
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Application number
JP4005242A
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English (en)
Inventor
Tahou Ri
太宝 李
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GE Healthcare Japan Corp
Original Assignee
Yokogawa Medical Systems Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波の伝搬時間を高い精度で計測できるよ
うにする。 【構成】 生体組織などの被検体Dを介して送受する超
音波の伝搬時間taを測定して被検体Dについての伝搬
速度の分布を画像化する超音波CT装置1であって、異
なる2つの周波数成分を含む超音波F(t)を送信する
送信部2と、受信部3と、受信部3で受信した超音波G
(t)の異なる周波数成分ごとの位相S1,S2を検出
する第1直交検波部4,第2直交検波部5と、位相S
1,S2に基づいて超音波F(t)の伝搬時間taを演
算する演算部6とを備える。 【効果】 位相検出系の精度程度の高い精度で超音波の
伝搬時間を計測きるため、高い精度で伝搬速度の分布を
画像化でき、定量的な診断が出来るようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、超音波CT装置およ
び超音波の伝搬時間の計測方法に関し、さらに詳しく
は、超音波の伝搬速度の分布を画像化する超音波CT装
置および超音波の伝搬時間を高い精度で計測できる超音
波の伝搬時間の計測方法に関する。
【0002】
【従来の技術】生体組織などの被検体を介して送受する
超音波の伝搬時間を計測することにより、前記被検体に
ついての伝搬速度の分布を画像化する超音波CT装置が
知られている。このような超音波CT装置では、図5に
示すように、トリガ信号trの立上がりに同期させて駆
動パルスを送信用トランスデューサに与えて超音波パル
スP1を送信し、被検体を通過した超音波パルスP2を
受信用トランスデューサで受信し、トリガ信号trの立上
がりから受波波形P2の最大値maxまでの時間Tmaxを超
音波パルスの伝搬時間としている。または、トリガ信号
trの立上がりから受波波形P2の所定の閾値thまでの時
間Tthを超音波パルスの伝搬時間としている。
【0003】この外には、波形の相関をとって超音波パ
ルスの伝搬時間を計測するものが知られている。
【0004】さらに、例えば特公平3−52816号公
報に開示の「超音波パルスの伝播時間を決める方法」が
知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図6の(a)に示すよ
うに、送波波形W1の振幅が大きくても、被検体により
減衰するため、受波波形W2の振幅は小さくなる。ま
た、図6の(b)に示すように、送波波形W1の形状が
くずれて、受波波形W2の形状が送波波形W1の形状と
異なってしまう。このため、前記時間Tmaxや,時間Tt
h では、実際の超音波パルスの伝搬時間との誤差が大き
くなってしまう。しかし、超音波パルスの伝搬時間との
誤差が大きくなると、良好な画像が得られない問題点が
ある。
【0006】一方、特公平3−52816号公報に開示
された「超音波パルスの伝播時間を決める方法」では、
高頻度のサンプリングが要求されるため、高コストで手
間がかかる問題点がある。
【0007】そこで、この発明の目的は、超音波の伝搬
時間を高い精度で計測でき良好な画像を得ることが出来
る超音波CT装置およびその超音波CT装置に好適に用
い得る超音波の伝搬時間の計測方法を提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の観点では、この発
明は、被検体を介して送受する超音波の伝搬速度の分布
を画像化する超音波CT装置において、異なる2以上の
周波数の超音波を送信する送信手段と、それら超音波を
受信する受信手段と、受信した異なる周波数の超音波ご
との位相を検出する位相検出手段と、それら位相に基づ
いて超音波の伝搬時間を演算する演算手段と、前記伝搬
時間に基づき画像を生成する画像生成手段を具備したこ
とを特徴とする超音波CT装置を提供する。
【0009】第2の観点では、この発明は、超音波の送
信部と受信部との間で異なる2以上の周波数の超音波を
送受し、受信した異なる周波数の超音波ごとの位相を検
出し、前記送信部から受信部までの距離を[前記2以上
の周波数の最小公倍数の周波数の超音波の波長より短い
伝搬距離]+[前記2以上の周波数の最小公倍数の周波
数の超音波の波長の整数倍の伝搬距離]とするとき、前
記異なる2以上の周波数の位相に基づいて[前記2以上
の周波数の最小公倍数の周波数の超音波の波長より短い
伝搬距離]の部分の伝搬時間を演算し、前記送信部から
受信部までの距離を前記2以上の周波数の最小公倍数の
周波数の周期で除算しその整数部を取り出して[前記2
以上の周波数の最小公倍数の周波数の超音波の波長の整
数倍の伝搬距離]の部分の伝搬時間を演算し、両伝播時
間を加えて全体の伝搬時間を算出することを特徴とする
超音波の伝搬時間の計測方法を提供する。
【0010】
【作用】この発明の超音波CT装置では、送信手段が送
信する異なる2以上の周波数の超音波を、受信手段で受
信する。位相検出手段は、異なる2以上の周波数ごとの
位相を検出する。演算手段は、異なる2以上の周波数ご
との位相に基づいて前記超音波の伝搬時間を演算する。
位相検出は、振幅検出に比較して検出精度が高いため、
振幅に基づいて超音波の伝搬時間を計測する従来の超音
波CT装置より、計測精度が高くなる。従って、良好な
画像が得られる。
【0011】この発明の超音波の伝搬時間の計測方法で
は、送信部から受信部までの超音波の伝搬距離を、[2
以上の周波数の最小公倍数の周波数の超音波の波長より
短い伝搬距離]の部分と,[前記2以上の周波数の最小
公倍数の周波数の超音波の波長の整数倍の伝搬距離]の
部分とに分けて取り扱う。そして、送信部と受信部との
間で異なる2以上の周波数の超音波を送受し、異なる2
以上の周波数ごとの位相に基づいて[2以上の周波数の
最小公倍数の周波数の超音波の波長より短い伝搬距離]
の部分の伝搬時間を演算する。また、送信部から受信部
までの距離を前記2以上の周波数の最小公倍数の周波数
の周期で除算しその整数部を取り出して[前記2以上の
周波数の最小公倍数の周波数の超音波の波長の整数倍の
伝搬距離]の部分の伝搬時間を演算する。そして、両伝
播時間を加えて全体の伝搬時間を算出する。この計測の
精度は、位相検出系の精度程度となり、計測精度が高く
なる。
【0012】
【実施例】以下、図に示す実施例に基づいてこの発明を
さらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限
定されるものではない。図1は、この発明の超音波CT
装置の一実施例の要部ブロック図である。この超音波C
T装置1では、送信部2の送信トランスデューサ2a
と,受信部3の受信トランスデューサ3aとの間に、生
体組織などの被検体Dを配置し、その送信トランスデュ
ーサ2a,受信トランスデューサ3a間で超音波を送受
する。
【0013】図1中のF(t)は、送信トランスデュー
サ2aから送信される超音波を表している。超音波F
(t)は、実質的に連続波として送信される。すなわ
ち、複数回の測定を連続して行うことが可能な時間は少
なくとも送信が持続される。前記送信トランスデューサ
2aと受信トランスデューサ3aとは、対向した状態で
回転し、所定角度毎に被検体Dを走査する。
【0014】図3に示すように、超音波F(t)は、異
なる2つの周波数F1,F2の成分Asin{2π(F1)
t},Bsin{2π(F2)t}からなり、 F(t)=Asin{2π(F1)t}+Bsin{2π(F2)t} である。ただし、Aは周波数F1の成分の振幅であり、
Bは周波数F2の成分の振幅であり、tは時間である。
なお、説明の簡略化のために、前記周波数F1,F2の
成分の初期位相は0としている。図4に示すように、超
音波F(t)の周期Tは、周波数F1,F2の最大公約
数の周波数の逆数になる。具体例として、F1=3800k
Hz,F2=3200kHzとすると、超音波F(t)の周期T
は、5μsecになる。
【0015】図1に戻り、受信トランスデューサ3aで
受信された超音波は、受信部3を経て、受信信号G
(t)として、第1直交検波部4,第2直交検波部5に
入力される。
【0016】第1直交検波部4では、前記受信信号G
(t)を2チャンネルに分けて前記超音波F(t)の周
波数F1と等しい第1基準信号4aにより直交検波す
る。そして、第1LPF4b,4b、位相算出器4c、
符号判別器4dを経て、第1位相判定部4eから周波数
F1についての位相S1を出力する。
【0017】第2直交検波部5では、前記受信信号G
(t)を2チャンネルに分けて前記超音波F(t)の周
波数F2と等しい第2基準信号5aにより直交検波す
る。そして、第1LPF5b,5b、位相算出器5c、
符号判別器5dを経て、第2位相判定部5eから周波数
F2についての位相S2を出力する。
【0018】送信トランスデューサ2a,受信トランス
デューサ3a間の超音波F(t)の伝搬距離を、[超音
波F(t)の波長の整数倍の伝搬距離]の部分と,[超
音波F(t)の波長に満たない伝搬距離]の部分とに分
け、それらの伝搬時間を、それぞれta,tb,tcと
する。このとき、図4に示すように、 ta=tb+tc …(1) の関係になる。
【0019】さて、[超音波F(t)の波長に満たない
伝搬距離]の部分について考えると、まず、周波数F1
では、図3に示すように、 2π(F1)tc=n(2π)+S1 となる。ただし、nは自然数である。そこで、 tc={n(2π)+S1}/2π(F1) …(2) となる。
【0020】次に、周波数F2では、図3に示すよう
に、 2π(F2)tc=m(2π)+S2 となる。ただし、mは自然数である。そこで、 tc={m(2π)+S2}/2π(F2) …(3) となる。
【0021】演算部6では、算出部6aが、前記位相S
1,S2に基づいて伝搬時間tcを算出する。すなわ
ち、前記式(2),(3)から伝搬時間tcを消去する
と、 n={(m・2π+S2)(F1/F2)−S1}/2π …(4) n=自然数,m=自然数 なる関係があるから、この関係を満たすn,mを求め
て、そのn,mを前記式(2),(3)に代入し平均し
て、伝搬時間tcを算出する。なお、前記式(2),
(3)に代入し平均するのは、S1,S2による誤差を
小さくするためである。
【0022】一方、伝搬時間tbは、送信トランスデュ
ーサ2a,受信トランスデューサ3a間の距離を予め入
力しておくことにより次式から算出される。 td=Ua/1540(m/sec) tb=T・INT[td/T] ただし、1540(m/sec)は、生体における平均的な超音
波の伝搬速度であり、被検体Dや計測状況に応じて変更
してもよい。
【0023】加算部6bでは、伝搬時間tcに、伝搬時
間tbを加えて、伝搬時間taを得る。演算部6におけ
る処理フローを図2に示す。この超音波CT装置1で
は、第1直交検波部4,第2直交検波部5の位相検出系
の検出精度程度の高い精度で、精密な超音波の伝搬時間
taを計測することが出来る。このため、高い精度で伝
搬速度の分布を画像化でき、定量的な取り扱いが出来る
ようになる。また、送信する連続波の送信時間を長くし
て、伝搬時間taの計測の精度をさらに高くすることが
出来る。なお、伝搬時間taの最大値と最小値との差が
周期Tより小さくなるように周波数F1,F2を設定す
ることが望ましい。
【0024】送信する連続波の送信時間は、例えば送信
トランスデューサ2aと受信トランスデューサ3aとが
共に500エレメントからなるもので伝搬距離Ua=2
0cm,回転走査180゜のスキャンを1分以内に完了
する場合、約11μsである。
【0025】この発明の超音波CT装置の他の実施例と
しては、送信トランスデューサ2a,受信トランスデュ
ーサ3a間に被検体Dが存在しないときの伝搬時間ta
aと被検体Dが存在するときの伝搬時間tabとを計測
し、それら伝搬時間taa,tabおよび送信トランス
デューサ2a,受信トランスデューサ3a間の距離に基
づいて超音波の伝搬時間を算出し、その伝播時間により
伝播速度の分布を画像化するものが挙げられる。
【0026】この発明の超音波CT装置のさらに他の実
施例としては、送信トランスデューサ2a,受信トラン
スデューサ3a間に被検体Dが存在しないときの伝搬時
間taaと被検体Dが存在するときの伝搬時間tabと
を計測し、それら伝搬時間taa,tabの差に基づい
て超音波の伝搬速度の分布を画像化するものが挙げられ
る。この場合には、送受する際の送受信部での電気−音
響変換による時間ラグが前記差によって消去する。
【0027】
【発明の効果】この発明の超音波CT装置によれば、超
音波の伝搬時間が高い精度で計測できるため、高い精度
で伝搬速度の分布を画像化でき、定量的な診断が出来る
ようになる。この発明の超音波の伝搬時間の計測方法に
よれば、位相検出系の精度と同程度の高い精度で超音波
の伝搬時間を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の超音波CT装置の一実施例の要部ブ
ロック図である。
【図2】図1の超音波CT装置に係る演算部の処理につ
いてのフロー図である。
【図3】図1の超音波CT装置に係る周波数の異なる超
音波の説明図である。
【図4】図1の超音波CT装置に係る超音波の伝搬時間
の説明図である。
【図5】従来の超音波CT装置に係る超音波の伝搬時間
についての説明図である。
【図6】伝搬する超音波についての説明図である。
【符号の説明】
1 超音波CT装置 2a 送信トランスデューサ 3a 受信トランスデューサ 4 第1直交検波部 5 第2直交検波部 6 演算部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被検体を介して送受する超音波の伝搬速
    度の分布を画像化する超音波CT装置において、 異なる2以上の周波数の超音波を送信する送信手段と、
    それら超音波を受信する受信手段と、受信した異なる周
    波数の超音波ごとの位相を検出する位相検出手段と、そ
    れら位相に基づいて超音波の伝搬時間を演算する演算手
    段と、前記伝搬時間に基づき画像を生成する画像生成手
    段を具備したことを特徴とする超音波CT装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の超音波CT装置におい
    て、送信手段で送信する超音波が実質的に連続波である
    ことを特徴とする超音波CT装置。
  3. 【請求項3】 超音波の送信部と受信部との間で異なる
    2以上の周波数の超音波を送受し、受信した異なる周波
    数の超音波ごとの位相を検出し、前記送信部から受信部
    までの距離を[前記2以上の周波数の最小公倍数の周波
    数の超音波の波長より短い伝搬距離]+[前記2以上の
    周波数の最小公倍数の周波数の超音波の波長の整数倍の
    伝搬距離]とするとき、前記異なる2以上の周波数の位
    相に基づいて[前記2以上の周波数の最小公倍数の周波
    数の超音波の波長より短い伝搬距離]の部分の伝搬時間
    を演算し、前記送信部から受信部までの距離を前記2以
    上の周波数の最小公倍数の周波数の周期で除算しその整
    数部を取り出して[前記2以上の周波数の最小公倍数の
    周波数の超音波の波長の整数倍の伝搬距離]の部分の伝
    搬時間を演算し、両伝播時間を加えて全体の伝搬時間を
    算出することを特徴とする超音波の伝搬時間の計測方
    法。
JP4005242A 1992-01-14 1992-01-14 超音波ct装置および超音波の伝搬時間の計測方法 Pending JPH0622956A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010519509A (ja) * 2007-02-19 2010-06-03 ネーデルランデ オルガニサチエ ヴォール トエゲパスト−ナツールウェテンスハペリエク オンデルゾエク ティーエヌオー 超音波による表面モニタリング法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010519509A (ja) * 2007-02-19 2010-06-03 ネーデルランデ オルガニサチエ ヴォール トエゲパスト−ナツールウェテンスハペリエク オンデルゾエク ティーエヌオー 超音波による表面モニタリング法

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