JPH0789088B2 - 超音波計測装置 - Google Patents
超音波計測装置Info
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- JPH0789088B2 JPH0789088B2 JP61071537A JP7153786A JPH0789088B2 JP H0789088 B2 JPH0789088 B2 JP H0789088B2 JP 61071537 A JP61071537 A JP 61071537A JP 7153786 A JP7153786 A JP 7153786A JP H0789088 B2 JPH0789088 B2 JP H0789088B2
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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、生体内組織の音響特製変動、とりわけ過熱療
法加温時の温度上昇に伴う音響特性変動を検出する超音
波計測装置に関するものである。
法加温時の温度上昇に伴う音響特性変動を検出する超音
波計測装置に関するものである。
従来の技術 最近、生体内の温度計測は癌の温熱療法の温度モニタと
して必要であるため注目されている。生体内組織の種々
音響特性は温度依存性を有するため極めて重要な測定項
目となっている。その一つのパラメータである音速の温
度依存特性を利用して逆に温度変化を求める方法が超音
波医学会研究発表会講演論文集（45号、21〜22頁、198
4）等に記載されている交差ビーム法として知られてい
る。以下、第３図を参照して交差ビーム法について説明
する。
して必要であるため注目されている。生体内組織の種々
音響特性は温度依存性を有するため極めて重要な測定項
目となっている。その一つのパラメータである音速の温
度依存特性を利用して逆に温度変化を求める方法が超音
波医学会研究発表会講演論文集（45号、21〜22頁、198
4）等に記載されている交差ビーム法として知られてい
る。以下、第３図を参照して交差ビーム法について説明
する。
第３図において、1,2はそれぞれ超音波の送受信を行う
超音波変換器、３は超音波変換器1,2を所定の角度、間
隔で固定する保持器、４は被検体、５は超音波変換器１
のビーム方向、６は超音波変換器２のビーム方向、Ｐは
ビーム方向５とビーム方向６が交差する点である。
超音波変換器、３は超音波変換器1,2を所定の角度、間
隔で固定する保持器、４は被検体、５は超音波変換器１
のビーム方向、６は超音波変換器２のビーム方向、Ｐは
ビーム方向５とビーム方向６が交差する点である。
以上のような構成において、以下その動作について説明
する。
する。
まず超音波変換器１において駆動パルスが加えられ、被
検体４内へ超音波パルスが照射される。超音波パルスは
ビーム方向５に沿って被検体４である生体組織により散
乱されながら進行する。その後、超音波パルスは点Ｐに
到達し、そこで散乱された超音波パルスの一部はビーム
方向６を逆行して超音波変換器２に到達する。ビーム方
向5,6に沿った超音波パルスの伝搬距離は、超音波変換
器1,2と保持器３の寸法により決まるから、超音波パル
スの伝搬時間を計測することにより生体内の音速を求め
ることが可能である。
検体４内へ超音波パルスが照射される。超音波パルスは
ビーム方向５に沿って被検体４である生体組織により散
乱されながら進行する。その後、超音波パルスは点Ｐに
到達し、そこで散乱された超音波パルスの一部はビーム
方向６を逆行して超音波変換器２に到達する。ビーム方
向5,6に沿った超音波パルスの伝搬距離は、超音波変換
器1,2と保持器３の寸法により決まるから、超音波パル
スの伝搬時間を計測することにより生体内の音速を求め
ることが可能である。
発明が解決しようとする問題点 しかし、以上のような構成は生体内組織の音速があらゆ
る場所で一定であるという前提のもとで音速測定が可能
であり、実際の生体のように組織に依存して音速が変化
する場合には音波ビームは複雑に屈折し、直線で伝搬径
路を近似して音速を求めることは誤差が多く意味がな
い。これは加温による音速の変化が１度Ｃにつき0.1％
程度のわずかな量であり、精度の高い音速測定が要求さ
れるという理由による。又、得られた音速は超音波の伝
搬径路上の平均値に対応するものであり、局所的な温度
上昇にもとづく局所的な音速変化も正確に求まらないと
いう問題があった。
る場所で一定であるという前提のもとで音速測定が可能
であり、実際の生体のように組織に依存して音速が変化
する場合には音波ビームは複雑に屈折し、直線で伝搬径
路を近似して音速を求めることは誤差が多く意味がな
い。これは加温による音速の変化が１度Ｃにつき0.1％
程度のわずかな量であり、精度の高い音速測定が要求さ
れるという理由による。又、得られた音速は超音波の伝
搬径路上の平均値に対応するものであり、局所的な温度
上昇にもとづく局所的な音速変化も正確に求まらないと
いう問題があった。
本発明は従来技術の以上のような問題点を解決するもの
で、生体のように組織に対応して音速が変化する場合に
も任意の部位における温度上昇を検出することを目的と
するものである。
で、生体のように組織に対応して音速が変化する場合に
も任意の部位における温度上昇を検出することを目的と
するものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、超音波変換器と、前記超音波変換器からの受
信信号に対する増幅器と、前記増幅器の出力を複数の窓
区間で離散フーリエ変換する離散フーリエ変換部と、前
記離散フーリエ変換部からの出力データの前記複数の窓
区間における位相差を求める位相差演算部と、前記位相
差演算部の出力データを用いて被検体の音速分散の程度
を示すパラメータである周波数変化率を求める周波数変
化率演算部と、前記周波数変化率を受けて被検体におけ
る音速分散の温度依存から被検体の温度変化率を求める
温度変化率演算部とを具備することを特徴とするもので
ある。
信信号に対する増幅器と、前記増幅器の出力を複数の窓
区間で離散フーリエ変換する離散フーリエ変換部と、前
記離散フーリエ変換部からの出力データの前記複数の窓
区間における位相差を求める位相差演算部と、前記位相
差演算部の出力データを用いて被検体の音速分散の程度
を示すパラメータである周波数変化率を求める周波数変
化率演算部と、前記周波数変化率を受けて被検体におけ
る音速分散の温度依存から被検体の温度変化率を求める
温度変化率演算部とを具備することを特徴とするもので
ある。
作用 本発明は上記構成により被検体の音速分散の相対値を求
めるようにしたもので、被検体の音速分散の温度依存デ
ータをもとに、音速分散の相対値の加温前後の変化率か
ら被検体内の局所的温度上昇を推定することが可能であ
る。
めるようにしたもので、被検体の音速分散の温度依存デ
ータをもとに、音速分散の相対値の加温前後の変化率か
ら被検体内の局所的温度上昇を推定することが可能であ
る。
実 施 例 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。
する。
第１図は本発明の第１の実施例における超音波計測装置
の機能ブロック図である。
の機能ブロック図である。
第１図において、10は超音波変換器、11は超音波変換器
10を駆動するパルス駆動器、12は発振器であり、発振器
12の出力によりパルス駆動器11のRFパルスのRF周波数が
決定される。13は超音波変換器10からの受信信号を増幅
するプリアンプ、14はプリアンプ13の出力を増幅する可
変利得アンプ、15は可変利得アンプ14の利得を時間的に
制御するTime Gain Compensator（以後TGCと略す。）、
16はパルス駆動器11やTGC15の動作タイミングを制御す
るタイミング制御部、17は可変利得アンプ14の出力をデ
ジタルデータへ変換するA/D変換器、18はA/D変換器17の
出力を記憶するメモリ、19はメモリ18ののアドレスを発
生するアドレス発生器、20はタイミング制御部16、TGC1
5、アドレス発生器19、等システム全体の制御を行う主
制御部、21はメモリ18に記憶されたデータのなかの特定
の窓区間に対応するデータを記憶するメモリ、22は離散
フーリエ変換を行う時に必要な係数を記憶しているリー
ドオンリメモリ（以後ROMと略す）、23はメモリ21やROM
22のアドレスを発生するアドレス発生器、24は乗算器で
あり、メモリ21とROM22の出力するデータの乗算を行
い、その結果を前段のメモリ21へ戻すか、又は次段の累
積加算器25へ伝える。累積加算器25は乗算器24の出力に
ついて累積加算を行う。離散フーリエ変換の角周波数を
変える度に累積加算器25の出力をメモリ26,27へ書込
む。離散フーリエ変換の実部をメモリ26へ、虚部をメモ
リ27へ書込む。メモリ21、ROM22、アドレス発生器23、
乗算器24、累積加算器25、メモリ26,27により離散フー
リエ変換部28を構成する。29はメモリ26のデータを実
部、メモリ27のデータを虚部としたときの複素数の偏角
φを計算する演算器、30は特定の窓区間に対応する偏角
φを記憶するメモリ、31は前記した特定の窓区間とは異
なる窓区間に対応する偏角φを記憶するメモリ、32はメ
モリ30,31に記憶された偏角φの差を計算して異なる窓
区間同士の位相差△φを求める演算器であり、メモリ3
0,31、演算器29,32で位相差演算部33を構成する。34は
位相差△φを記憶するメモリ、35はメモリ34に記憶され
た位相差△φからその局所変化率△△φを計算する演算
器、36は局所変化率△△φを記憶するメモリ、37はメモ
リ36に記憶された局所変化率△△φから周波数変化率Ｒ
φを計算する演算器であり、メモリ34,36、演算器35,37
で変化率演算部38を構成する。39は周波数変化率Ｒφを
記憶するメモリ、40はメモリ39に記憶されている周波数
変化率から温度変化率を計算する演算器、メモリ39、演
算器40により温度変化率演算部41を構成する。42は温度
変化率を表示する表示部、50は被検体である。
10を駆動するパルス駆動器、12は発振器であり、発振器
12の出力によりパルス駆動器11のRFパルスのRF周波数が
決定される。13は超音波変換器10からの受信信号を増幅
するプリアンプ、14はプリアンプ13の出力を増幅する可
変利得アンプ、15は可変利得アンプ14の利得を時間的に
制御するTime Gain Compensator（以後TGCと略す。）、
16はパルス駆動器11やTGC15の動作タイミングを制御す
るタイミング制御部、17は可変利得アンプ14の出力をデ
ジタルデータへ変換するA/D変換器、18はA/D変換器17の
出力を記憶するメモリ、19はメモリ18ののアドレスを発
生するアドレス発生器、20はタイミング制御部16、TGC1
5、アドレス発生器19、等システム全体の制御を行う主
制御部、21はメモリ18に記憶されたデータのなかの特定
の窓区間に対応するデータを記憶するメモリ、22は離散
フーリエ変換を行う時に必要な係数を記憶しているリー
ドオンリメモリ（以後ROMと略す）、23はメモリ21やROM
22のアドレスを発生するアドレス発生器、24は乗算器で
あり、メモリ21とROM22の出力するデータの乗算を行
い、その結果を前段のメモリ21へ戻すか、又は次段の累
積加算器25へ伝える。累積加算器25は乗算器24の出力に
ついて累積加算を行う。離散フーリエ変換の角周波数を
変える度に累積加算器25の出力をメモリ26,27へ書込
む。離散フーリエ変換の実部をメモリ26へ、虚部をメモ
リ27へ書込む。メモリ21、ROM22、アドレス発生器23、
乗算器24、累積加算器25、メモリ26,27により離散フー
リエ変換部28を構成する。29はメモリ26のデータを実
部、メモリ27のデータを虚部としたときの複素数の偏角
φを計算する演算器、30は特定の窓区間に対応する偏角
φを記憶するメモリ、31は前記した特定の窓区間とは異
なる窓区間に対応する偏角φを記憶するメモリ、32はメ
モリ30,31に記憶された偏角φの差を計算して異なる窓
区間同士の位相差△φを求める演算器であり、メモリ3
0,31、演算器29,32で位相差演算部33を構成する。34は
位相差△φを記憶するメモリ、35はメモリ34に記憶され
た位相差△φからその局所変化率△△φを計算する演算
器、36は局所変化率△△φを記憶するメモリ、37はメモ
リ36に記憶された局所変化率△△φから周波数変化率Ｒ
φを計算する演算器であり、メモリ34,36、演算器35,37
で変化率演算部38を構成する。39は周波数変化率Ｒφを
記憶するメモリ、40はメモリ39に記憶されている周波数
変化率から温度変化率を計算する演算器、メモリ39、演
算器40により温度変化率演算部41を構成する。42は温度
変化率を表示する表示部、50は被検体である。
以上のような構成において以下その動作を説明する。
まず、パルス駆動器11により駆動された超音波変換器10
は被検体50内へ超音波パルスを照射する。超音波パルス
は被検体50内の反射体R1,R2により次々反射され、超音
波変換器10において受信信号に変換される。反射体R1,R
2による受信波形をh1,h2とし、h1とh2の位相がどのよう
に変化しているかを以下に説明する。
は被検体50内へ超音波パルスを照射する。超音波パルス
は被検体50内の反射体R1,R2により次々反射され、超音
波変換器10において受信信号に変換される。反射体R1,R
2による受信波形をh1,h2とし、h1とh2の位相がどのよう
に変化しているかを以下に説明する。
一般に生体組織のように周波数のほぼ１乗に比例して超
音波の減衰が増大する場合には（１）式で示す関係があ
ることがウルトラソニック イメージング:ULTRASONIC
IMAGING（vol4,1982,第355頁−第377頁）に記載されて
いる。
音波の減衰が増大する場合には（１）式で示す関係があ
ることがウルトラソニック イメージング:ULTRASONIC
IMAGING（vol4,1982,第355頁−第377頁）に記載されて
いる。
ここでω；角周波数、Ｖ（ω）；位相速度、τ；遅延時
間、β；減衰の周波数勾配である。（１）式は位相速度
Ｖ（ω）が周波数依存する、すなわち分散することを示
している。角周波数ω１とω２における位相速度の差△
Ｖは以下のように表わせる。
間、β；減衰の周波数勾配である。（１）式は位相速度
Ｖ（ω）が周波数依存する、すなわち分散することを示
している。角周波数ω１とω２における位相速度の差△
Ｖは以下のように表わせる。
ω2/ω１＝２の場合、脂肪組織では△Ｖが1m/sec、筋肉
では3m/sec程度になることがわかる。又減衰の周波数勾
配βが温度依存することから△Ｖも温度依存することが
わかる。
では3m/sec程度になることがわかる。又減衰の周波数勾
配βが温度依存することから△Ｖも温度依存することが
わかる。
一方、受信波形h1とh2の角周波数ωにおける位相差△φ
は次式で表わされる。
は次式で表わされる。
ここで△ｘは反射体R1とR2の間の距離であり、この場
合、被検体内に存在するため未知の量となっている。周
波数ωを△ωだけ変化させた場合の位相差△φの変化で
ある局所変化率△△φは位相速度Ｖ（ω）の変化が小さ
いとして次式で近似できる。
合、被検体内に存在するため未知の量となっている。周
波数ωを△ωだけ変化させた場合の位相差△φの変化で
ある局所変化率△△φは位相速度Ｖ（ω）の変化が小さ
いとして次式で近似できる。
角周波数ωを大きくω１からω２まで変化させた場合の
前記局所変化率△△φの比である周波数変化率Ｒφは となり位相速度の比となることがわかる。（５）式にお
いて未知の量である距離△ｘが消去されていることが重
要になる。
前記局所変化率△△φの比である周波数変化率Ｒφは となり位相速度の比となることがわかる。（５）式にお
いて未知の量である距離△ｘが消去されていることが重
要になる。
以上のようにして、受信波形のh1とh2の位相を分析、演
算することにより、角周波数ω１とω２における位相速
度の周波数変化率Ｒφが得られることがわかる。（Ｒφ
−１）は（５）式と（２）式を用いて次式で表わされる
から （Ｒφ−１）が減衰の周波数勾配βに比例する、つまり
温度依存することがわかる。このことから逆に（Ｒφ−
１）の値を被検体50を加温する前と後で記録することに
より、βの温度依存データをもとに加温による被検体内
の温度上昇を推定することが可能になる。又、この（Ｒ
φ−１）の値は、反射体R1とR2の距離△ｘを用いずに得
られており、このことは、長時間の加温の後に距離△ｘ
が変化しても構わないという利点を有する。
算することにより、角周波数ω１とω２における位相速
度の周波数変化率Ｒφが得られることがわかる。（Ｒφ
−１）は（５）式と（２）式を用いて次式で表わされる
から （Ｒφ−１）が減衰の周波数勾配βに比例する、つまり
温度依存することがわかる。このことから逆に（Ｒφ−
１）の値を被検体50を加温する前と後で記録することに
より、βの温度依存データをもとに加温による被検体内
の温度上昇を推定することが可能になる。又、この（Ｒ
φ−１）の値は、反射体R1とR2の距離△ｘを用いずに得
られており、このことは、長時間の加温の後に距離△ｘ
が変化しても構わないという利点を有する。
次に、この（Ｒφ−１）の値が、第１図のブロック図に
おいてどのような過程で得られるかを以下に説明する。
おいてどのような過程で得られるかを以下に説明する。
超音波変換器10からの受信信号はプリアンプ13で増幅さ
れ、さらに可変利得アンプ14においてTGC15の制御のも
とに増幅される。TGC15は被検体50内における超音波パ
ルスの減衰を補償するように可変利得アンプ14の利得を
制御する。可変利得アンプ14の出力はA/D変換器17にお
いてデジタルなサンプルデータ列Ｘ（ｎ）；（ｎ＝１〜
Ｎ）に変換される。A/D変換器17はビット数が多く、サ
ンプリング速度も超音波周波数の10倍程度以上の高速で
動作するものが望ましい。サンプルデータ列Ｘ（ｎ）は
メモリ18に記憶された後、まず受信波形h1に相当する部
分のデータ列Ｈ（１）〜Ｈ（Ｍ）がメモリ21へ転送され
る。データ列Ｈ（１）〜Ｈ（Ｍ）は（６）式に示す公式
にもとづいて離散フーリエ変換される。
れ、さらに可変利得アンプ14においてTGC15の制御のも
とに増幅される。TGC15は被検体50内における超音波パ
ルスの減衰を補償するように可変利得アンプ14の利得を
制御する。可変利得アンプ14の出力はA/D変換器17にお
いてデジタルなサンプルデータ列Ｘ（ｎ）；（ｎ＝１〜
Ｎ）に変換される。A/D変換器17はビット数が多く、サ
ンプリング速度も超音波周波数の10倍程度以上の高速で
動作するものが望ましい。サンプルデータ列Ｘ（ｎ）は
メモリ18に記憶された後、まず受信波形h1に相当する部
分のデータ列Ｈ（１）〜Ｈ（Ｍ）がメモリ21へ転送され
る。データ列Ｈ（１）〜Ｈ（Ｍ）は（６）式に示す公式
にもとづいて離散フーリエ変換される。
ここで△Ｔはサンプル時間間隔である。
（６）式における乗算の係数exp（ｊ・ωｉ・△Ｔ・
ｋ）はROM22に記憶されている。（６）式におけるＨ
（ｋ）と係数の積は乗算器24で、Σ演算は累積加算器25
で実行される。離散フーリエ変換結果の実部Ｒ（ωｉ）
はメモリ26へ、虚部Ｘ（ωｉ）はメモリ27へ記憶され
る。ROM22には窓区間の重み係数も記憶しておいても良
い。重み係数を乗じたデータ列に離散フーリエ変換を実
行した場合の効果は周知の事実である。サンプルデータ
列Ｘ（ｎ）からデータ列Ｈ（ｍ）の選択は主制御部20に
より窓区間の設定とそれに対応したアドレス発生器19の
アドレス発生により実行される。同様にして受信波形h2
に相当するデータ列も離散フーリエ変換され、メモリ2
6,27に記憶される。次に角周波数ωｉにおける受信波形
h1の位相φ１（ωｉ）は演算器29において次式のように
求まる。
ｋ）はROM22に記憶されている。（６）式におけるＨ
（ｋ）と係数の積は乗算器24で、Σ演算は累積加算器25
で実行される。離散フーリエ変換結果の実部Ｒ（ωｉ）
はメモリ26へ、虚部Ｘ（ωｉ）はメモリ27へ記憶され
る。ROM22には窓区間の重み係数も記憶しておいても良
い。重み係数を乗じたデータ列に離散フーリエ変換を実
行した場合の効果は周知の事実である。サンプルデータ
列Ｘ（ｎ）からデータ列Ｈ（ｍ）の選択は主制御部20に
より窓区間の設定とそれに対応したアドレス発生器19の
アドレス発生により実行される。同様にして受信波形h2
に相当するデータ列も離散フーリエ変換され、メモリ2
6,27に記憶される。次に角周波数ωｉにおける受信波形
h1の位相φ１（ωｉ）は演算器29において次式のように
求まる。
φ１（ω１）＝arctan（Ｘ（ωｉ）/R（ωｉ）） ……
（７） 位相φ１（ωｉ）はメモリ30へ、受信波形h2の位相φ２
（ωｉ）はメモリ31に記憶される。受信波形h1とh2の角
周波数ωｉにおける位相差△φは、次式を用いて △φ（ωｉ）＝φ２（ωｉ）−φ１（ωｉ）……（８） 演算器32で計算される。この位相差△φ（ωｉ）はメモ
リ34に記憶される。この位相差△φは反射体R1とR2の間
の伝播媒体の位相特性を反映するものであり、（３）式
に示した△φに相当するデータである。次に演算器35は
（４）式と（５）式で示した角周波数ω1,ω１＋△ω，
ω2,ω２＋△ωに対応した位相差△φをメモリ34から読
出し位相差の変化、即ち、局所変化率△△φを以下のよ
うに計算する。
（７） 位相φ１（ωｉ）はメモリ30へ、受信波形h2の位相φ２
（ωｉ）はメモリ31に記憶される。受信波形h1とh2の角
周波数ωｉにおける位相差△φは、次式を用いて △φ（ωｉ）＝φ２（ωｉ）−φ１（ωｉ）……（８） 演算器32で計算される。この位相差△φ（ωｉ）はメモ
リ34に記憶される。この位相差△φは反射体R1とR2の間
の伝播媒体の位相特性を反映するものであり、（３）式
に示した△φに相当するデータである。次に演算器35は
（４）式と（５）式で示した角周波数ω1,ω１＋△ω，
ω2,ω２＋△ωに対応した位相差△φをメモリ34から読
出し位相差の変化、即ち、局所変化率△△φを以下のよ
うに計算する。
△△φ（ω１）＝△φ（ω１＋△ω）−△φ（ω１） △△φ（ω２）＝△φ（ω２＋△ω）−△φ（ω２）…
…（９） このようにして求めた△△φ（ω１）と△△φ（ω２）
はメモリ36へ記憶される。メモリ36に記憶された△△φ
（ω１）と△△φ（ω２）の比である周波数変化率Ｒφ
は演算器37で（５）式に示す除算で求められる。比Ｒφ
は被検体50の加温の各段階でメモリ39に記憶される。演
算器40はメモリ39に記憶されている周波数変化率Ｒφの
値から（Ｒφ−１）の値がどのように変化しているかを
計算する。例えば常温時における（Ｒφ−１）の値で加
温時における（Ｒφ−１）の値を除すれば（６）式より となって減衰の周波数勾配βの温度変化が求まる。温度
変化演算部41の結果は表示部42に表示される。
…（９） このようにして求めた△△φ（ω１）と△△φ（ω２）
はメモリ36へ記憶される。メモリ36に記憶された△△φ
（ω１）と△△φ（ω２）の比である周波数変化率Ｒφ
は演算器37で（５）式に示す除算で求められる。比Ｒφ
は被検体50の加温の各段階でメモリ39に記憶される。演
算器40はメモリ39に記憶されている周波数変化率Ｒφの
値から（Ｒφ−１）の値がどのように変化しているかを
計算する。例えば常温時における（Ｒφ−１）の値で加
温時における（Ｒφ−１）の値を除すれば（６）式より となって減衰の周波数勾配βの温度変化が求まる。温度
変化演算部41の結果は表示部42に表示される。
なお（９）式で示した位相差の変化△△φは非常に小さ
な量であり、精度を上げるためω１の付近に多数の異な
る周波数で△△φは計算し、その計算結果を平均して△
△φ（ω１）とし、△△φ（ω２）についても同様な平
均値を用いても良い。又、△φ（ω１）〜△φ（ω１＋
△ω）の区間を直線等で近似し、その結果新たに決定さ
れた△φ（ω１）と△φ（ω＋△ω）の値を用いて△△
φを求める等の精度向上の手法が考えられる。又、超音
波の送，受信を多数回繰返しアベレージングした結果に
ついて離散フーリエ変換を行う等の手法も可能である。
な量であり、精度を上げるためω１の付近に多数の異な
る周波数で△△φは計算し、その計算結果を平均して△
△φ（ω１）とし、△△φ（ω２）についても同様な平
均値を用いても良い。又、△φ（ω１）〜△φ（ω１＋
△ω）の区間を直線等で近似し、その結果新たに決定さ
れた△φ（ω１）と△φ（ω＋△ω）の値を用いて△△
φを求める等の精度向上の手法が考えられる。又、超音
波の送，受信を多数回繰返しアベレージングした結果に
ついて離散フーリエ変換を行う等の手法も可能である。
以上の説明から明らかなように本実施例によれば、受信
波形を複数窓区間において離散フーリエ変換することに
より、位相差演算部33で異なる窓区間における波形の位
相差△φを求め、更に位相差の変化である局所変化率△
△φから周波数変化率Ｒφを求め、被検体内の温度上昇
にもとづく音速分散特性の変化を検出することができ
る。又、音速分算の温度依存があらかじめ知られている
場合には、温度変化を推定することもできる。又、窓区
間における測定を行っているので窓区間を２次元的に走
査すれば被検体内に音度変化の２次元分布を得ることも
可能である。
波形を複数窓区間において離散フーリエ変換することに
より、位相差演算部33で異なる窓区間における波形の位
相差△φを求め、更に位相差の変化である局所変化率△
△φから周波数変化率Ｒφを求め、被検体内の温度上昇
にもとづく音速分散特性の変化を検出することができ
る。又、音速分算の温度依存があらかじめ知られている
場合には、温度変化を推定することもできる。又、窓区
間における測定を行っているので窓区間を２次元的に走
査すれば被検体内に音度変化の２次元分布を得ることも
可能である。
次に本発明の第２の実施例について説明する。
第２図は本発明の第２の実施例における位相差演算部と
その周辺のブロック図である。第２図において、第１図
の構成と異なる点は演算器29の出力に位相補正部380を
設け、可変利得アンプ14の伝播遅延時間差を補正した点
である。
その周辺のブロック図である。第２図において、第１図
の構成と異なる点は演算器29の出力に位相補正部380を
設け、可変利得アンプ14の伝播遅延時間差を補正した点
である。
381はROMであり、主制御部20が指定する可変利得アンプ
の利得Ａと角周波数ωに対応した遅延位相φｄを出力す
る。演算器382において演算器29が出力する位相φに対
しROM381が出力する遅延位相φｄが減じられ、演算器38
2の出力である補正された位相φが、窓区間に対応して
メモリ30又は31へ書込まれる。その他の構成は第１図の
構成と同じである。
の利得Ａと角周波数ωに対応した遅延位相φｄを出力す
る。演算器382において演算器29が出力する位相φに対
しROM381が出力する遅延位相φｄが減じられ、演算器38
2の出力である補正された位相φが、窓区間に対応して
メモリ30又は31へ書込まれる。その他の構成は第１図の
構成と同じである。
上記構成において、以下その動作を説明する。
超音波変換器10からの受信信号は可変利得アンプ14にお
いて被検体50内における超音波の減衰を補正される。例
えば、電圧により利得を制御される可変利得アンプの場
合にはTGC15が時間的に変化する電圧を出力することに
より被検体50の深部からの受信信号に対する利得を浅部
からの受信信号に対して相対的に大とする手法があるこ
とは一般に知られている。しかしながら一般にアンプの
利得を変化させると同時に信号の伝播遅延時間も変化す
る場合があることも知られている。この時間の変化は非
常に小さいが、微小な音速の変化を計測する場合には無
視できない量となる。離散フーリエ変換の複数の窓区間
における可変利得アンプ14の利得とその利得に対応した
伝播遅延時間から決定される遅延位相の関係をあらかじ
め計測しておくことにより、この伝播遅延時間の影響を
補正することが可能となる。遅延時間Ｄと遅延位相φｄ
の間には次式で示す φｄ＝Ｄ・ω ……（11） 関係があり、遅延位相は角周波数ωに大きく依存する値
であることがわかる。この遅延位相φｄを演算器29が出
力する位相φから減じることにより、可変利得アンプ14
の伝播遅延時間Ｄが受信波形の位相φに与える影響を補
正することが可能となる。
いて被検体50内における超音波の減衰を補正される。例
えば、電圧により利得を制御される可変利得アンプの場
合にはTGC15が時間的に変化する電圧を出力することに
より被検体50の深部からの受信信号に対する利得を浅部
からの受信信号に対して相対的に大とする手法があるこ
とは一般に知られている。しかしながら一般にアンプの
利得を変化させると同時に信号の伝播遅延時間も変化す
る場合があることも知られている。この時間の変化は非
常に小さいが、微小な音速の変化を計測する場合には無
視できない量となる。離散フーリエ変換の複数の窓区間
における可変利得アンプ14の利得とその利得に対応した
伝播遅延時間から決定される遅延位相の関係をあらかじ
め計測しておくことにより、この伝播遅延時間の影響を
補正することが可能となる。遅延時間Ｄと遅延位相φｄ
の間には次式で示す φｄ＝Ｄ・ω ……（11） 関係があり、遅延位相は角周波数ωに大きく依存する値
であることがわかる。この遅延位相φｄを演算器29が出
力する位相φから減じることにより、可変利得アンプ14
の伝播遅延時間Ｄが受信波形の位相φに与える影響を補
正することが可能となる。
以上の説明から明らかなように本実施例によれば、受信
信号に対する可変利得アンプ14の伝播遅延時間の影響を
位相補正部380により補正することにより位相φの測定
精度を高めることができ、その効果は大きい。
信号に対する可変利得アンプ14の伝播遅延時間の影響を
位相補正部380により補正することにより位相φの測定
精度を高めることができ、その効果は大きい。
発明の効果 以上のように本発明は、超音波変換器からの受信波形を
複数窓区間において離散フーリエ変換し、フーリエ変換
した結果から位相φを求め、異なる窓区間における位相
の差△φを求め、この位相差△φの変化即ち局所変化率
△△φを求め、この△△φから周波数変化率Ｒφを求
め、被検体内の温度上昇にもとづく音速分散特性の変化
を検出することができ、被検体内の組織の位置関係が時
間的に変化している場合にもその影響を受けない測定方
法であり、癌の温熱療法等の温度モニタとしてその効果
は大きい。
複数窓区間において離散フーリエ変換し、フーリエ変換
した結果から位相φを求め、異なる窓区間における位相
の差△φを求め、この位相差△φの変化即ち局所変化率
△△φを求め、この△△φから周波数変化率Ｒφを求
め、被検体内の温度上昇にもとづく音速分散特性の変化
を検出することができ、被検体内の組織の位置関係が時
間的に変化している場合にもその影響を受けない測定方
法であり、癌の温熱療法等の温度モニタとしてその効果
は大きい。
第１図は本発明の第１の実施例における超音波計測装置
の機能ブロック図、第２図は本発明の第２の実施例にお
ける位相差演算部周辺の機能ブロック図、第３図は従来
の超音波計測装置の概念図である。 10……超音波変換器、11……パルス駆動器、14……可変
利得アンプ、28……離散フーリエ変換部、33……位相差
演算部、38……変化率演算部、41……温度変化率演算
部。
の機能ブロック図、第２図は本発明の第２の実施例にお
ける位相差演算部周辺の機能ブロック図、第３図は従来
の超音波計測装置の概念図である。 10……超音波変換器、11……パルス駆動器、14……可変
利得アンプ、28……離散フーリエ変換部、33……位相差
演算部、38……変化率演算部、41……温度変化率演算
部。
Claims (2)
- 【請求項１】超音波変換器と、前記超音波変換器からの
受信信号に対する増幅器と、前記増幅器の出力を複数の
窓区間で離散フーリエ変換する離散フーリエ変換部と、
前記離散フーリエ変換部からの出力データの前記複数の
窓区間における位相差を求める位相差演算部と、前記位
相差演算部の出力データを用いて被検体の音速分散の程
度を示すパラメータである周波数変化率を求める周波数
変化率演算部と、前記周波数変化率を受けて被検体にお
ける音速分散の温度依存から被検体の温度変化率を求め
る温度変化率演算部とを具備することを特徴とする超音
波計測装置。 - 【請求項２】位相差演算部が、受信信号に対する増幅器
の利得レベルに対応して位相補正を行った後、その位相
差を求めるごとく構成されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の超音波計測装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61071537A JPH0789088B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 超音波計測装置 |
| DE86309693T DE3688702T2 (de) | 1985-12-13 | 1986-12-12 | Ultraschalldiagnosegerät, beruhend auf den Veränderungen einer akustischen Eigenschaft. |
| US06/941,221 US4817615A (en) | 1985-12-13 | 1986-12-12 | Ultrasonic temperature measurement apparatus |
| EP86309693A EP0226466B1 (en) | 1985-12-13 | 1986-12-12 | Ultrasonic diagnostic apparatus based on variations of acoustic characteristic |
| EP90115644A EP0406915A1 (en) | 1985-12-13 | 1986-12-12 | Ultrasonic diagnostic apparatus based on variations of acoustic characteristic |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61071537A JPH0789088B2 (ja) | 1986-03-28 | 1986-03-28 | 超音波計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62226027A JPS62226027A (ja) | 1987-10-05 |
| JPH0789088B2 true JPH0789088B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=13463585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61071537A Expired - Fee Related JPH0789088B2 (ja) | 1985-12-13 | 1986-03-28 | 超音波計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789088B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100401975C (zh) * | 2004-06-04 | 2008-07-16 | 北京源德生物医学工程有限公司 | 超声反演法测量人或动物体内的温度 |
| JP5291999B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2013-09-18 | 公立大学法人大阪府立大学 | 脂肪組織検出方法および脂肪組織検出装置 |
| JP5399192B2 (ja) * | 2009-09-30 | 2014-01-29 | 富士フイルム株式会社 | 超音波診断装置、および超音波診断装置の作動方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60199429A (ja) * | 1984-03-24 | 1985-10-08 | アロカ株式会社 | 生体内温度計測装置 |
-
1986
- 1986-03-28 JP JP61071537A patent/JPH0789088B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60199429A (ja) * | 1984-03-24 | 1985-10-08 | アロカ株式会社 | 生体内温度計測装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62226027A (ja) | 1987-10-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |