JPH0651034B2 - 超音波診断装置 - Google Patents

超音波診断装置

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JPH0651034B2
JPH0651034B2 JP62160258A JP16025887A JPH0651034B2 JP H0651034 B2 JPH0651034 B2 JP H0651034B2 JP 62160258 A JP62160258 A JP 62160258A JP 16025887 A JP16025887 A JP 16025887A JP H0651034 B2 JPH0651034 B2 JP H0651034B2
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勇 山田
章 司波
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は、減衰係数の周波数依存度を推定する手段を備
えた超音波診断装置における音場補正法に関し、LAD
F法により、β(z)を推定する場合のビーム拡散による
影響を取り除くことを目的とし、(1)超音波パルスを
媒体に送信し、該媒体からの反射して得られる受信エコ
ーの中心周波数と、対数増幅・検波された信号とを使っ
て、該媒体の減衰係数の周波数依存度の推定値β(z)
(zは深さ方向の変数)を求める手段を有する超音波診
断装置において、 βが既知の均一基準ファントムから予め検出しておいた
検波信号と、測定媒体の検波信号との差分Δy(z) を求
めて上記B(2) を求める手段に供給する手段と、上記推
定値を求める手段が上記差分Δy(z) を用いて算出した
推定値β″(z)と、上記均一基準ファントムの真の減衰
係数βcとを加算する手段より構成するか、あるいは、 上記推定値を求める手段を用いてβが既知の均一基準フ
ァントムから得た検波信号より求めた推定値βc″(z)
と、上記均一基準ファントムの真の減衰係数βcとの差
分をとることにより算出した補正値を用いて、上記推定
値を求める手段により得られた被測定媒体の推定値β
(z) を補正する手段より構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、減衰係数の周波数依存度を推定する手段を備
えた超音波診断装置における音場補正法に関する。
〔従来の技術〕
媒体の減衰係数の周波数依存度β(z)は検波された信号
をy(z)、中心周波数をfc(z)とすると次式で示され
る。
但し、zは深さ方向の変数である。上式の方法(仮にL
ADF法と呼ぶ)は、検波信号y(z)の減衰率−d/dz
・y(z)〔dB/cm〕を中心周波数で正規化してβ(z)〔dB
/MHz/cm〕を算出することを意味している。しかし、
減衰率−d/dz・y(z)には媒体による減衰の他に超音
波ビームの拡散による影響を入っているため媒体の正確
なβ(z)を得ることはできない。
〔解決しようとする問題点〕
本発明は、LADF法により、β(z)を推定する場合の
ビーム拡散による影響を取り除くことにある。
〔問題点を解決するための手段〕
問題点を解決するための第一の手段(1)の原理を示す。
散乱特性が一定な媒体からの受信エコーより得られる検
波信号y(z) は、純粋に減衰だけによる振幅変化による
項であって深さ方向の変数z に依存する項yβ(z) と、
ビーム拡散にる振幅変化の項であってやはり深さ方向の
変数z に依存する項yd(z) とを使って、次式のように
近似的に表現できる。
y(z)=yβ(z)+yd(z)+yconst (2) 但し、yconst は入力振幅や散乱特性による振幅変化の
項で、深さ方向に対しては一定と考える。ここで、得ら
れた検波信号y(z) よりyd(z) とyconst の項による
影響を取り除いて、純粋に減衰だけによる振幅変化によ
る項であるyβ(z) についての減衰係数β(z) を推定で
きれば良い。そこで、β(z)が既知の基準ファントム
(該基準ファントムの真のβ(z)をβcとする)からの
検波信号は次式のようになる。
yc(z)=yβc(z)+yβd(z)+yβconst (3) ここで、yβc(z)は基準ファントムの減衰だけによる振
幅変化の項であり、理論的には真の減衰係数βcと同一
の値となるものである。また、yβd(z)は基準ファント
ムに対するビーム拡散による振幅変化の項、yβconst
は同じく基準ファントムを測定した時の入力振幅や散乱
特性による振幅変化の項である。
また、基準ファントムの測定時の測定値のばらつきを補
正するために、複数回測定を行なってその平均値を求め
ておく。このため<・>を・の集合平均と定義し、(3)
式を複数の検波信号の集合平均で表すと、次式のように
なる。
<yc(z) > =<yβc(z)>+<yβd(z)>+<yβconst > (4) 次に、(2)式と(4)式の差を△y(z) とする。
△y(z) =y(z)−<yc(z) > =yβ(z) −<yβc(z)>+ε(z) (5a) 但し、 ε(z) = 〔yd(z) −<yβd(z)>〕 +〔yconst −<yβconst >〕(5b) ところで、(5b)式のうち 〔yd(z) −<yβd(z)>〕 の項は、超音波ビームの拡散に対する影響について、測
定対象の媒体の値と基準ファントムの値との差を示すも
のである。この量は、送信超音波パルスの周波数や超音
波ビーム生成部におけるフォーカシング特性、更に深さ
方向に対するゲイン調整に依存するところが大きい。こ
のため媒体毎の差異は減衰のみによる振幅変化の項の差
異に対してはるかに小さく、実質上で無視することがで
きる。
また、(5b)式のうち 〔yconst −<yβconst >〕 の項は、散乱特性や送信超音波パルス強度による影響に
関するものであり、この項は完全には無視できない。従
って、この項を深さ方向の変数zによらない誤差項ε′
とすれば、(5a)式は次式のように近似的に表現できる。
△y(z) =yβ(z) −<yβc(z)>+ε(z) ≒yβ(z) −<yβc(z)>+ε′ (5) 但し、ε′=〔yconst −<yβconst >〕 このように、△y(z) の中にはyd(z) の項は無視でき
る程小さく、深さzによらない誤差項(z) ε′のみとな
る。
△y(z)についてLADF法((1)式)を適用し、その時
の推定値をβ″(z)とする。
即ち、 β′(z)=β″(z)+βc (6) ここで、β′(z)は媒体のβ(z)の推定値、β″(z)は△
y(z)を(1)のy(z)の代わりに用いた時の結果、βcは
基準ファントムの真のβ(z)である。
(6)式の実現方法を第2図を使って説明する。まず、β
(z)が既知の均一基準ファントムからの複数の検波信号
の集合平均<yc(z)>を得る(第2図(a))。また、こ
の時の均一基準ファントムのβ(z)をβcとする。次
に、対象とする媒体からの検波信号y(z)を得る(第2
図(b))。次に、△y(z)=y(z)−<yc(z)>を計算し
(第2図(c))、これについて(1)式を適用し、β(z)の
推定値β″(z)を求める(第2図(d))。該媒体のβ(z)
は(6)式よりβ′(z)=β″(z)+βcであるから、第2
図(d)にβcだけ加えたものが媒体のβ(z)の推定値β′
(z)となる(第2図(e))。
問題点を解決するための第2の手段(2)の原理を示す。
先ず、(1)式に(2)式を適用する。
ここで、β″(z)が計算される該媒体のβ(z)、β′(z)
が該媒体のビーム拡散がない時のβ(z)の推定値、βd
(z)がビーム拡散によるβ(z)の変動分である。また、
(2)式の第3項はz方向に対して一定なので、zで微分
すると零になる。
また、(3)式を適用すると、次式が得られる。
βc″(z)が基準ファントムの検波信号から推定される
β(z)、βcは基準ファントムの真のβ(z)、βd(z)は
ビーム拡散によるβ(z)の変動分である。(7)、(8)式に
より、 β′(z)=β″(z)+βc−βc″(z) (9) となる。従って、βc″(z)の集合平均<βc″(z)>を
とって、 補正値=βc−<βc″(z)> (10) を定義する。(9)、(10)式より、媒体のβ(z)の推定値
は次式で求めることができる。
β′(z)=β″(z)+補正値 (11) 上式の実現方法を第3図を使って説明する。まず、β
(z)が既知の基準ファントムからの一本の検波信号をy
c(z)とする(第3図(a))。ただし、基準ファントムの
β(z)をβcとする。次に、第3図(a)のyc(z)からβ
(z)を推定し、その推定値をβc″(z)とする(第3図
(b))。複数の検波信号についてβc″(z) の集合平均
を求め、<βc″(z)>とする(第2図(c))。ここで、
真のβcと推定値<βc″(z)>から(10)式の補正値
を計算する(第3図(d))。次に、対象とする媒体から
の検波信号をy(z)とし(第3図(e))、これからの推定
値β″(z)を計算する(第3図(f))。このβ″(z)に補
正値(第3図(d))を加えて媒体のβ(z) の推定値β′
(z)を得る(第3図(g))。
また、<βc″(z)>を求める別の手段として、第2図
(a)で求められた<yc(z)>に(1)式を適用してもよ
い。即ち、(4)式を(1)に適用すると、 <βc″(z)>=βc+<βd(z)> (12) が得られる。
〔作用〕
媒体のβ(z)を推定する上で、超音波ビーム拡散の影響
を取り除くことによって、正確なβ(z)を推定すること
ができる。
〔実施例〕
第1図は本発明のブロック図である。図中、1は超音波
パルスを送信し、媒体からのエコーを受信するための超
音波トランスデューサ、2は超音波トランスデューサ1
をトライブするための送信回路、3はデレイ回路、プリ
アンプなどを含む超音波反射波(以下rf波)を受信す
るための受信回路、4はrf波を対数増幅する対数増幅
回路、5は対象増幅されたrf波の包絡線を求めるため
の検波回路、6は各深さにおけるゲインを調整するため
のSTC回路、である。1〜6は従来の超音波診断装置
に既に存在していたものである。7は後述するSTC補
正用データを得るための回路で、一定振幅信号を受信回
路3の出力の代わりに対数増幅回路4に入力するための
基準信号発生回路である。回路7より一定振幅信号を回
路4に入力することによってSTC回路4の振幅情報を
A/D変換器10を通してSTC補正データメモリ12
に取り込む。8はrf波用AD変換器、9はrf波の中
心周波数を求める回路、10は検波信号用AD変換器、
11はSTC回路6でSTCをかけた分をSTC補正デ
ータメモリ12の内容を使って補正し直し、検波回路5
の出力値に相当する信号に戻すためのSTC補正回路で
ある。13は第2図(c)に相当する操作をする検波信号
補正回路、14は媒体として基準ファントムを用いた時
の検波信号を平均するための平均回路、15は<yc
(z)>を格納するための検波信号補正用メモリである。
16は回路13の出力の傾斜を求めるための傾き演算回
路、17は16で得られる傾きを中心周波数で正規化す
る回路、18は媒体23として基準ファントムを用いた
時の推定値βc′(z)を平均するための平均回路、19
はβ(z)の補正回路、20はβ補正用メモリ、21は結
果の格納用メモリ、22は表示部、23は被測定媒体で
ある。
第1の方法では、検波信号補正回路13で、予め測定し
ておいた基準ファントムの検波信号の平均値<yc(z)
>で △y(z)=y(z)−<yc(z)> なる操作を行い、回路17でβ″(z)を求める。そし
て、(6)式に従って、βの補正回路19で基準ファント
ムのβ(z)の値βcを加える操作をすることによって
β′(z)(=β″(z)+βc)を得る。
第2の方法では、まず、被測定媒体23として均一基準
ファントムを用い、検波信号補正回路13の処理を行わ
す、回路17でβc″(z)を計算し、複数の検波信号に
対するβc″(z)の集合平均<βc″(z)>を平均回路1
8で求める。平均回路18の出力から補正値(βc−<
βc″(z)>)をβ補正用メモリ20に格納する。次
に、被測定媒体23を対象とする媒体に変え、検波信号
補正回路13の処理を行わず、回路17でβ″(z)を計
算し、(11)式に従って、βの補正回路19で補正値を
加え、β′(z)を得る。また、<βc″(z)>を求める別
のやり方として、被測定媒体23として該均一基準ファ
ントムを用い、検波信号補正メモリ15にyc(z)の平
均値<yc(z)>を格納しておき、この<yc(z)>につ
いて回路17で<βc″(z)>を計算し、補正値(βc
−<βc″(z)>)をβ補正用メモリ20に格納しても
よい。
〔発明の効果〕
ビーム拡散の影響を正確に取り除くためにはフィルタリ
ング操作が必要であり、これを実現しようとすれば膨大
な計算量が必要であるが、本発明によれば、拡散の影響
を取り除いたβ(z)の推定値を簡単に求めることができ
るため、LADF法を実現する上で非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のブロック図、第2図は検波信号補正時
の信号の1例、第3図はβ補正時の信号の一例、であ
る。 図中、1は超音波トランスデューサ、2は送信回路、3
は受信回路、4は対数増幅回路、5は検波回路、6はS
TC回路、7は基準信号発生回路、8は中心周波数を求
める回路、10は検波信号用AD変換器、11はSTC
補正回路である。13は検波信号補正回路、14は平均
回路、15は検波信号補正用メモリ、16は傾き演算回
路、17は正規化する回路、18は平均回路、19はβ
(z)の補正回路、20はβ補正用メモリ、21は格納用
メモリ、22は表示部、23は被測定媒体である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−55850(JP,A) 特開 昭60−195473(JP,A) 特開 昭62−123355(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】超音波パルスを媒体に送信し、該媒体から
    の反射して得られる受信エコーの中心周波数と、対数増
    幅・検波された信号とを使って、該媒体の減衰係数の周
    波数依存度の推定値β(z) (zは深さ方向の変数)を求
    める手段(100) を有する超音波診断装置において、 βが既知の均一基準ファントムから予め検出しておいた
    検波信号と、測定媒体の検波信号との差分Δy(z) を求
    めて上記推定値を求める手段(100) に供給するる手段(1
    01) と、 上記推定値を求める手段(100) が上記差分Δy(z) を用
    いて算出した推定値β″(z)と、上記均一基準ファント
    ムの真の減衰係数βcとを加算する手段(102) とを有す
    ることを特徴とする超音波診断装置。
  2. 【請求項2】超音波パルスを媒体に送信し、該媒体から
    の反射して得られる受信エコーの中心周波数と、対数増
    幅・検波された信号とを使って、該媒体の減衰係数の周
    波数依存度の推定値β(z) (zは深さ方向の変数)を求
    める手段(100) を有する超音波診断装置において、 上記推定値を求める手段(100) を用いてβが既知の均一
    基準ファントムから得た検波信号より求めた推定値β
    c″(z)と、上記均一基準ファントムの真の減衰係数β
    cとの差分をとることにより算出した補正値を用いて、
    上記推定値を求める手段(100) により得られた測定媒体
    の推定値β(z) を補正する手段(103) を有することを特
    徴とする超音波診断装置。
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FR2579763B1 (fr) * 1985-03-29 1987-04-10 Labo Electronique Physique Procede et appareil d'exploration de milieux par echographie ultrasonore

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