JPH069561B2 - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JPH069561B2 JPH069561B2 JP59072838A JP7283884A JPH069561B2 JP H069561 B2 JPH069561 B2 JP H069561B2 JP 59072838 A JP59072838 A JP 59072838A JP 7283884 A JP7283884 A JP 7283884A JP H069561 B2 JPH069561 B2 JP H069561B2
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
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- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 3
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
- G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H5/00—Measuring propagation velocity of ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. of pressure waves
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は反射法により音速計測することにより媒質の均
一性を定量化する装置に関する。
一性を定量化する装置に関する。
発明に最も近い公知例反射法による音速測定例としてD.
E.Robinson,et,al.,“Measurement of Velocity of Pro
pagation from Ultrasonic Pulse-Echo Data,UHrasound
in Med.& Biol Vol.8,No.4,PP.413-420,1982がある。
この方法は、同一ターゲットに対し、２方向から超音波
ビームを送受し、生体と音響カップリング液との界面で
の屈折を利用する方法である。しかし、この方法は探触
子位置精度，演算処理の煩雑さなどに問題がある。
E.Robinson,et,al.,“Measurement of Velocity of Pro
pagation from Ultrasonic Pulse-Echo Data,UHrasound
in Med.& Biol Vol.8,No.4,PP.413-420,1982がある。
この方法は、同一ターゲットに対し、２方向から超音波
ビームを送受し、生体と音響カップリング液との界面で
の屈折を利用する方法である。しかし、この方法は探触
子位置精度，演算処理の煩雑さなどに問題がある。
本発明は高分解能超音波断層装置により反射法で実時
間，高精度に音速計測し、かつ、媒質の均一性を定量化
する装置を提供しようとするものである。
間，高精度に音速計測し、かつ、媒質の均一性を定量化
する装置を提供しようとするものである。
本発明の特徴は、受波信号の遅延手段の遅延時間を可変
とし、装置の想定音速を変化させることにより、媒質音
速を計測する手段と、超音波ビーム幅を計測する手段
と、ビーム幅表示手段とからなり、表示されたビーム巾
の大小により媒質の均一性を計測するようにした点にあ
る。
とし、装置の想定音速を変化させることにより、媒質音
速を計測する手段と、超音波ビーム幅を計測する手段
と、ビーム幅表示手段とからなり、表示されたビーム巾
の大小により媒質の均一性を計測するようにした点にあ
る。
本発明の他の特徴は以下の実施例の説明にて明らかにさ
れる。
れる。
実施例の説明に先だち、理解の容易のために従来のリニ
ア型超音波診断装置の概要を第１図により説明する。１
〜Ｎは探触子に配列する電気音響変換素子（以下に配列
素子と呼ぶ）、１〜ｎは送受波口径Ｄ内の配列素子であ
る。送受波口径位置をａ，ｂ，ｃと順次移動させること
により超音波ビームはａ′，ｂ′，ｃ′と移動する。こ
の従来装置では送受波口径はほぼ同一でありコスト，パ
ーフォマンスから比較的小口径が採用されている。
ア型超音波診断装置の概要を第１図により説明する。１
〜Ｎは探触子に配列する電気音響変換素子（以下に配列
素子と呼ぶ）、１〜ｎは送受波口径Ｄ内の配列素子であ
る。送受波口径位置をａ，ｂ，ｃと順次移動させること
により超音波ビームはａ′，ｂ′，ｃ′と移動する。こ
の従来装置では送受波口径はほぼ同一でありコスト，パ
ーフォマンスから比較的小口径が採用されている。
第２図は本発明の一実施例であり、送波口径Ｄ１と受波
口径Ｄ２が異口径、かつ受波口径Ｄ２が従来装置に比
し、大口径となっている。従って、焦点Ｐの付近の送受
波指向特性はほぼ受波口径Ｄ２により決定され、分解能
Ｒ，焦点深度Ｌはそれぞれ次式で与えられる。
口径Ｄ２が異口径、かつ受波口径Ｄ２が従来装置に比
し、大口径となっている。従って、焦点Ｐの付近の送受
波指向特性はほぼ受波口径Ｄ２により決定され、分解能
Ｒ，焦点深度Ｌはそれぞれ次式で与えられる。
Ｒ＝λ／Ｄ２ …(1) Ｌ＝４λ（Ｘ／Ｄ２）２ …(2) ここでλ：波長，Ｘ：焦点Ｐの深度方向位置（焦点距
離）である。例えば焦点Ｐの深度方向位置（焦点距離）
Ｘ＝１００mm，波長λ＝０．４３mm，受波口径Ｄ２＝６
４mmのとき、分解能Ｒ＝0.007(rad)＝0.4(deg)，焦点深
度Ｌ＝４mmとなる。
離）である。例えば焦点Ｐの深度方向位置（焦点距離）
Ｘ＝１００mm，波長λ＝０．４３mm，受波口径Ｄ２＝６
４mmのとき、分解能Ｒ＝0.007(rad)＝0.4(deg)，焦点深
度Ｌ＝４mmとなる。
このように、高分解能かつ焦点深度が浅くなると、媒質
中の音速度の影響が大きくなる。換言すると装置設計時
の設定音速が被検体の媒質中の音速と大きくずれている
と、高分解能は得られない。
中の音速度の影響が大きくなる。換言すると装置設計時
の設定音速が被検体の媒質中の音速と大きくずれている
と、高分解能は得られない。
第２図に示すように、焦点Ｐの深度方向座標をＸ、受波
口径内のある素子の横方向座標をＹ（座標原点は口径中
心）とし、焦点Ｐで生じる反射音波の波面が口径中心に
到達してから上記の素子に到達するまでの遅延時間をτ
０（Ｙ）、対象の媒質内の音速の初期値をＶ０とすれば となる。ここで右辺は幾何形状のみで決定される値であ
る。
口径内のある素子の横方向座標をＹ（座標原点は口径中
心）とし、焦点Ｐで生じる反射音波の波面が口径中心に
到達してから上記の素子に到達するまでの遅延時間をτ
０（Ｙ）、対象の媒質内の音速の初期値をＶ０とすれば となる。ここで右辺は幾何形状のみで決定される値であ
る。
したがって、各配列素子の受波信号に上記の式(3)から
導く遅延時間τ０（Ｙ）を補償する遅延時間分布を与え
て加算すれば、媒質内の音速がＶ０であった場合に上記
Ｐの位置を焦点とする収束音波ビームによる反射波応答
を表わす応答信号が得られる。そこで、一般に収束音波
ビームを用いる超音波断層像撮影装置では、撮像対象の
媒質内音速をある代表的な値に想定し（以下これを想定
音速とする）、これに基いて複数素子からの受波信号を
整相する整相器にて与える遅延時間分布を設定してい
る。
導く遅延時間τ０（Ｙ）を補償する遅延時間分布を与え
て加算すれば、媒質内の音速がＶ０であった場合に上記
Ｐの位置を焦点とする収束音波ビームによる反射波応答
を表わす応答信号が得られる。そこで、一般に収束音波
ビームを用いる超音波断層像撮影装置では、撮像対象の
媒質内音速をある代表的な値に想定し（以下これを想定
音速とする）、これに基いて複数素子からの受波信号を
整相する整相器にて与える遅延時間分布を設定してい
る。
一方、本実施例では、上記想定音速を初期値Ｖ０から順
次変化させ、それぞれの値に対応して深度Ｘの焦点を実
現する遅延時間分布を与えながら送受波を繰り返す。対
象の真の音速がＶであれば、想定音速Ｖに対応する遅延
時間分布、つまり次式に従う遅延時間τ（Ｙ）を補償す
る遅延時間分布を各素子の受波信号に与えて整相した
時、深度Ｘの反射体の画像が最も良くフォーカスする。
次変化させ、それぞれの値に対応して深度Ｘの焦点を実
現する遅延時間分布を与えながら送受波を繰り返す。対
象の真の音速がＶであれば、想定音速Ｖに対応する遅延
時間分布、つまり次式に従う遅延時間τ（Ｙ）を補償す
る遅延時間分布を各素子の受波信号に与えて整相した
時、深度Ｘの反射体の画像が最も良くフォーカスする。
となるはずである。
式(3),(4)より、媒質の正確な音速Ｖは Ｖ＝Ｖ０・τ０（Ｙ）／τ（Ｙ） …(5) となり、Ｖ０，τ０（Ｙ）は既知であるので、τ（Ｙ）
を知れば音速Ｖが計測されることになる。
を知れば音速Ｖが計測されることになる。
第３図は１チャンネル受波遅延回路の実施例である。１
０は遅延回路、１１はＡ−Ｄ変換器、１２はラインメモ
リ，１３はタイミング発生器，１４はクロック発生器で
ある。１５は入力端子，１６は出力端子である。いまク
ロック発生器１４のクロック周波数ｆ０のとき遅延回路
１０の遅延時間をτ０（Ｙ）とすれば、クロック周波数
をｆ０Ｐに変化したときの遅延時間τ（Ｙ）は となる。したがって第３図の遅延回路でクロック発生器
１４のクロック周波数を変化させることにより各素子の
受波信号に与える遅延時間、ひいては想定する媒質音速
を変化させることができ、深度Ｘの像がフォーカスした
ときの想定音速を対象の媒質音速と決定できる。
０は遅延回路、１１はＡ−Ｄ変換器、１２はラインメモ
リ，１３はタイミング発生器，１４はクロック発生器で
ある。１５は入力端子，１６は出力端子である。いまク
ロック発生器１４のクロック周波数ｆ０のとき遅延回路
１０の遅延時間をτ０（Ｙ）とすれば、クロック周波数
をｆ０Ｐに変化したときの遅延時間τ（Ｙ）は となる。したがって第３図の遅延回路でクロック発生器
１４のクロック周波数を変化させることにより各素子の
受波信号に与える遅延時間、ひいては想定する媒質音速
を変化させることができ、深度Ｘの像がフォーカスした
ときの想定音速を対象の媒質音速と決定できる。
第４図において、２１は前置増幅器，１０は受波整相
器，２２は圧縮および検波器，２３は切換器，２４は制
御回路，２５は画像表示器，１４はクロック周波数発生
器，２６は超音波ビーム幅（ＢＷ）検出器，２７は音速
の平均値 と標準偏差（ΔＶ）検出器，２８は上記各パラメータ
（ビーム幅ＢＷ，音速の平均値 および標準偏差（ΔＶ）の計測値表示器である。２０は
電子走査形超音波断層装置である。受波整相器１０の遅
延素子の遅延時間はクロック周波数発生器１４により制
御されることは前述のとおりである。
器，２２は圧縮および検波器，２３は切換器，２４は制
御回路，２５は画像表示器，１４はクロック周波数発生
器，２６は超音波ビーム幅（ＢＷ）検出器，２７は音速
の平均値 と標準偏差（ΔＶ）検出器，２８は上記各パラメータ
（ビーム幅ＢＷ，音速の平均値 および標準偏差（ΔＶ）の計測値表示器である。２０は
電子走査形超音波断層装置である。受波整相器１０の遅
延素子の遅延時間はクロック周波数発生器１４により制
御されることは前述のとおりである。
制御回路２４において、画像表示器２５の任意のＸ座標
Ｘ０を選択し、１走査線区間（６４μｓ）のみ制御信号
を発生する。このとき切換器２３はＯＮとなり圧縮，検
波器２２の出力をビーム幅検出器２６に入力する。
Ｘ０を選択し、１走査線区間（６４μｓ）のみ制御信号
を発生する。このとき切換器２３はＯＮとなり圧縮，検
波器２２の出力をビーム幅検出器２６に入力する。
第５図にＹ方向の１走査線のデータ例を示す。
第５図において、横軸は方位θ（θ＝Ｙ／Ｘ０），縦軸
は利得Ｇである。これは断層装置のビームパターンを示
す。ビーム幅検出器２６において−６ｄＢビーム幅ＢＷ
０（またはＢＷ）を自動計測する。対象内部の反射源か
らの反射波応答信号は第５図に示されるような方位方向
に対する利得（強度）分布として、受波整相器の出力に
現われる。ここで、均一媒質中の超音波ビームの利得と
ビーム幅をそれぞれＧ０，ＢＷ０とすれば、不均一媒質
に対しては、各配列素子への音波が途中の媒質の音速の
不均一によって目的とする凹面で入射しなくなり位相が
正しく補正されず指向特性が劣化し、それぞれＧ，ＢＷ
となる（参考文献例，STEINBERG,Principles of Apertu
re & Array System Design,1976 by John Wiley & Son
s,Inc.,P.303）。このように媒質の均一性と超音波ビー
ム幅は強い相関があるので、超音波ビーム幅計測から媒
質の均一性を推定することができる。
は利得Ｇである。これは断層装置のビームパターンを示
す。ビーム幅検出器２６において−６ｄＢビーム幅ＢＷ
０（またはＢＷ）を自動計測する。対象内部の反射源か
らの反射波応答信号は第５図に示されるような方位方向
に対する利得（強度）分布として、受波整相器の出力に
現われる。ここで、均一媒質中の超音波ビームの利得と
ビーム幅をそれぞれＧ０，ＢＷ０とすれば、不均一媒質
に対しては、各配列素子への音波が途中の媒質の音速の
不均一によって目的とする凹面で入射しなくなり位相が
正しく補正されず指向特性が劣化し、それぞれＧ，ＢＷ
となる（参考文献例，STEINBERG,Principles of Apertu
re & Array System Design,1976 by John Wiley & Son
s,Inc.,P.303）。このように媒質の均一性と超音波ビー
ム幅は強い相関があるので、超音波ビーム幅計測から媒
質の均一性を推定することができる。
第６図は装置の想定音速Ｖを変化させたときの超音波ビ
ーム幅（ＢＷ）の変化を示す。均一媒質に対して想定音
速（Ｖ）が生体音速Ｖ０と一致した場合に超音波ビーム
幅は最小となりＢＷ０となる。このとき音速の標準偏差
はΔＶ０である。一方、不均一媒質に対しては、ビーム
幅が最小(BW)となる想定音速は明確には現れず、このと
き標準偏差ΔＶは、均一媒質について計測される標準偏
差ΔＶ０より、大きくなる。ここで標準偏差としては例
えば、ビーム幅が、最小値ＢＷの２倍となるときの想定
音速Ｖ１，Ｖ２の差として定義する。
ーム幅（ＢＷ）の変化を示す。均一媒質に対して想定音
速（Ｖ）が生体音速Ｖ０と一致した場合に超音波ビーム
幅は最小となりＢＷ０となる。このとき音速の標準偏差
はΔＶ０である。一方、不均一媒質に対しては、ビーム
幅が最小(BW)となる想定音速は明確には現れず、このと
き標準偏差ΔＶは、均一媒質について計測される標準偏
差ΔＶ０より、大きくなる。ここで標準偏差としては例
えば、ビーム幅が、最小値ＢＷの２倍となるときの想定
音速Ｖ１，Ｖ２の差として定義する。
第６図において装置の想定音速を変化させる方法とし
て、手動によりクロック周波数発生器１４を変化させて
も、自動的に変化させてもよいことは明らかである。
て、手動によりクロック周波数発生器１４を変化させて
も、自動的に変化させてもよいことは明らかである。
このように本発明によれば、超音波ビーム幅または音速
の標準偏差を計測することにより、媒質の均一性を定量
化することが可能となり、医学上寄与する所が大きい。
の標準偏差を計測することにより、媒質の均一性を定量
化することが可能となり、医学上寄与する所が大きい。
第１図は電子走査型超音波断層装置の走査方法説明図、
第２図は本発明の説明図、第３図は本発明の整相器の実
施例であり、１１はＡ／Ｄ変換器、１２はラインメモ
リ、１４はクロック周波数発生器である。第４図は本発
明の実施例であり、２３は切換器、２６はビーム幅検出
器、２７は音速の平均値と標準偏差検出器、２８は各種
パラメータ表示器である。第５図は媒質中のビームパタ
ーン、第６図は実施例の動作をそれぞれ示す。
第２図は本発明の説明図、第３図は本発明の整相器の実
施例であり、１１はＡ／Ｄ変換器、１２はラインメモ
リ、１４はクロック周波数発生器である。第４図は本発
明の実施例であり、２３は切換器、２６はビーム幅検出
器、２７は音速の平均値と標準偏差検出器、２８は各種
パラメータ表示器である。第５図は媒質中のビームパタ
ーン、第６図は実施例の動作をそれぞれ示す。
Claims (6)
- 【請求項１】配列する複数の電気音響変換素子を用いて
対象への超音波の送受波を行なう超音波送受波手段と、
前記複数の電気音響変換素子からの各受波信号に遅延時
間分布を与えて加算することにより所定深度位置に収束
する受波ビームによる超音波の反射波応答を表わす応答
信号を形成する整相手段とを備えた超音波診断装置にお
いて、前記整相手段にて各電気音響変換素子に与える遅
延時間分布を変更させる遅延時間分布設定手段と、前記
所定深度位置における前記応答信号の方位方向での利得
の分布に基づいて受波ビームのビーム幅を検出するビー
ム幅検出手段を有し、前記遅延時間分布の変更に伴う前
記ビーム幅の変化により前記対象の内部組織における音
速の空間的均一性に関する計測を行なうことを特徴とす
る超音波診断装置。 - 【請求項２】前記遅延時間分布設定手段は前記整相手段
にて与える遅延時間分布を自動的に変化させることを特
徴とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波診断装
置。 - 【請求項３】前記超音波送受波手段は前記電気音響変換
素子の配列方向に送受波の位置を順次移動させながら送
受波を繰り返すものであり、前記ビーム幅検出手段は前
記所定深度位置における前記送受波の繰返し毎の前記応
答信号の方位方向での利得の分布から受波ビームのビー
ム幅を検出することを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の超音波診断装置。 - 【請求項４】前記ビーム幅検出手段は前記所定深度位置
での受波ビームの最小のビーム幅を検出することを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の超音波診断装置。 - 【請求項５】前記超音波送受波手段は送波口径よりも大
きな受波口径により送受波を行なうことを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載の超音波診断装置。 - 【請求項６】前記整相手段にて各電気音響変換素子に与
える遅延時間分布は単一の遅延時間分布設定手段により
与えられることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
載の超音波診断装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072838A JPH069561B2 (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 超音波診断装置 |
| US06/723,157 US4627290A (en) | 1984-04-13 | 1985-04-15 | Method and apparatus for detecting acoustic homogeneity of object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59072838A JPH069561B2 (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 超音波診断装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60220051A JPS60220051A (ja) | 1985-11-02 |
| JPH069561B2 true JPH069561B2 (ja) | 1994-02-09 |
Family
ID=13500944
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59072838A Expired - Lifetime JPH069561B2 (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 超音波診断装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4627290A (ja) |
| JP (1) | JPH069561B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6319133A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-26 | 株式会社日立製作所 | 超音波診断装置 |
| JP4416256B2 (ja) * | 2000-03-10 | 2010-02-17 | 株式会社日立メディコ | 超音波撮像装置 |
| EP2044886A1 (en) * | 2007-10-03 | 2009-04-08 | Fujifilm Corporation | Ultrasonic diagnosis method and apparatus |
| CN102970936B (zh) * | 2010-06-30 | 2015-07-29 | 富士胶片株式会社 | 超声诊断装置和超声诊断方法 |
| WO2012002421A1 (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-05 | 富士フイルム株式会社 | 超音波診断装置及び超音波診断方法 |
| RU2522180C2 (ru) * | 2012-05-29 | 2014-07-10 | Виктор Дарьевич Свет | Способ контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре и устройство для его осуществления |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3299694A (en) * | 1961-11-09 | 1967-01-24 | Iii Ben Wade Oakes Dickinson | Method and apparatus for detecting flaws using ultrasonic helical waves |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP59072838A patent/JPH069561B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-04-15 US US06/723,157 patent/US4627290A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60220051A (ja) | 1985-11-02 |
| US4627290A (en) | 1986-12-09 |
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