JPS59203549A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、従来の方式に対して少ない演算で反射波デー
タの任意次数のパワースペクトラムモーメントを得て、
数々の画像表示を行なうことにより、実時間で生体特性
を画像表示することのできる超音波診断装置に関する。

従来のいわゆるＢモード像は、主として組織の境界面し
か表示できないという欠点を持っているため、組織の特
性そのものを得るために、各部分からの反射信号のパワ
ースペクトラムモーメントを表示する方式が考えられて
いるが、その方式では、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）等
を用いて先ずパワースペクトラムを求め、それからパワ
ースペクトラムモーメントを算出しているので、計算量
が膨大でリアルタイム化を計ることは難しく、回路化し
た場合のコストも高いものとなる。

本発明の目的に、従来の方式に対して少ない演算で反射
波データの任意次数のパワースペクトラムモーメントを
得て数々の画像表示をすることにより、実時間で生体特
性を画像表示することのできる超音波診断装置を提供す
るにある。

第１図に本発明の一実施例装置の全構成を示す。

図において】はトランスデー−サ、２は送受信回路、３
はパワースペクトラムモーメントの検出回路、４は送受
信等のタイミング制御回路、５は得られたモーメントに
よって生体組織特性値を演算する回路、６はフレームメ
モリ、７は切換スイッチ、８は画像ディスプレイである
。

生体からの反射波ｘ（ｔ）に、第２図に示した時間巾Ｔ
の窓をかけた信号ｘＴ（ｊ）のパワースペクトラム１Ｘ
ｒ（ｆ）ｌ・を求めたとする・３′）パフ−スペクトラ
ムのモーメント、すなわちパワースペクトラムモーメン
トＭｉは次式で定義される。

（１）式で定義されたパワースペクトラムモーメントＭ
ｉはｘ（ｔ）の解析信号Ｚ（ｔ）＝ｘ（ｔ）＋ｊＱ（り
に△ よって再定義できる。ただしｘ　（ｔ）はｘ（ｔ）のヒ
ルベルト変換である。す々わち、前述の窓をＺ（ｔ）に
かけた信号ＺＴ（ｔ）のパワースペクトラムＩＺＴ（ｆ
）Ｆを求めたとすると、 となる。ここでＺＴ（ｔ）の自己羽４　ｆ３！；ｌ＋Ｎ
　ｈをＲＺＴ（つとすると、 ・・・・・・・・・　（３） ここで第３図の直交検波出力Ｈｅ（ｔ）、Ｈｓ（ｔ）を
それぞれ実部と虚部に持つ複素信号ａ（ｔ）＝Ｈｃ（ｔ
）＋ｊＨｓ　（ｔ　）に前述の窓をかけた信号ａ　Ｔ　
（ｔ）の自己相関関数をＲａ−ｒ（τ）とすると、次の
関係力；成り立つ０τ＝０　　　　　　　　　　　　τ
＝０・・・・・・・　（４） （３）　、　（４）式より （ｉ） Ｒａ式Ｏ） ゝ　　　　　−τ−０ よって第３図、第４図に示すように、反射信号ｘ（ｔ）
を周波数νの正弦波を用いて直交検波を行ない、必要回
微分しておき、得られたＨＣｒ　Ｈｓ　）Ｈｅ　。

Ｈｓ、−・を上式で定められた組み合わせで掛算、・加
算、平均を行なうことにより、Ｒ１−Ｒ４が求まり、（
５）式よりパワースペクトラムモーメントＭｉが得られ
る。

Ｒ１−Ｒ４を求めるときに移動平均フィルタを用いるが
、これは第２図の窓を移動させてゆくことと等価である
ので、上記方式によって各部位からの反射波のパワース
ペクトラムモーメントを実時間で算出することができる
。得られたパワースペクトラムモーメントＭｉ、もしく
はＭｉより算出した生体特性値をフレームメモリに書込
むことによって最終的に実時間で各部位からの反射波の
パワースペクトラムモーメント、もしくは各部位の正体
特性値を画像表示することができる。また、Ｒｏ〜Ｒ４
を求める場合、すべその部分をアナログ演算回路、ディ
ジタル演算回路のどちらの演算回路を用いることもでき
るし、両方が混在した回路も実現可能である。捷だ、説
明においては、４次以下のパワースペクトラムモーメン
トの算出しか示していないが、同様にして５次以上のパ
ワースペクトラムモーメントの算出を導ひくことができ
る。

次にパワースペクトラムモーメントＭｉを０次パワース
ペクトラムモーメントＭｏで割り、正規パワースペクト
ラムモーメントｍｉを定義する。

とのような正規パワースペクトラムモーメントｍｉをフ
レームメモリに実時間で書込み画像表示する。

これによって、反射波の反射レベルにかかわらず、パワ
ースペクトラム分布のモーメントが画像表示できるため
、バラツキの少ない安定な画像が期待できる。

特に、１次正規パワースペクトラムモーメントｍｌは平
均周波数ｆと等しい。生体の減貸係数は周波数に比例す
るため、入射パワースペクトラムが、ガウス分布をして
いるとすると、ｆは減衰係数傾斜に比例する。よってｆ
すなわち正規パワースペクトラムｒｎｉを画像表示する
ことによって生体の減衰率分布が観測することができ、
診断上大きな助けとなる。

また、カラー合成の応用例において、パワーで正規化し
ているため、色あいのみが変化してゆき、輝度そのもの
はパワーによらず一定であるような質の良い画像が得ら
れる。

第５図１は本発明の他の実施例を示すもので、異なるパ
ワースペクトラムモーメントあるいは正規パワースペク
トラムモーメントにそれぞれの色を割りあて、カラー合
成しようとするものである。

この方式によってより多くの情報を１つの画面に入れる
ことができる。図中１〜４は第１図と同一のもの、６−
１〜６−３は夫々異なる色、例えば赤（８）。

緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対応するフレームメモリ、８′は
ＲＧＢカラーディスプレイである。

第６図はさらに別の実施例を示すものである。

図中、１〜４．６−１〜６−３及び８′は第５図と同じ
もの、９はパワースペクトラムモーメントから帯域毎の
成分を求める回路である。パワースペクトラムの３つの
帯域成分Ｗ、　、　Ｗ、、Ｗｓをパワースペクト　　２
ラムモーメント、もしくは正規パワースペクトラムモー
メントから計算し、Ｗｌ、Ｗ２．Ｗ、それぞれに色を割
り合て、カラー合成しようとするものである。この方式
によって深さにしたがって減衰が大きくなるのを、たと
えば寒色から暖色へと変化するよりな力２−画像がつく
れ、より人の直感にうったえる情報となる。

以上の応用例にさらに第７図のように従来のＢモード像
を合成して表示する。これによって従来の診断法も考慮
しながら診断が進められている。

図中１〜４．６−１〜６−３及び８′は第５図と同じも
の、１０はＢモード像を得るための周知の回路、１１は
加算回路である。

本発明によれば、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）等の膨大
外計算を必要とせず、最小の計算によって直接パワース
ペクトラムモーメントを算出できるので、わずかな回路
で生体の特性を示すパワースペクトラムモーメントを実
時間画像表示することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の基本構成図である。 第２図はパワースペクトラムモーメントの定義の説明図
で、第３図、第４図はパワース′ペクトラムモーメント
検出器の構成を示す。第５図、第６図。 第７図は夫々、本発明の他の実施例の構成図である。 手続補正言動式） 昭和５？年　２月２と日 特許庁長官殿 １、　事件の表示 昭和５８年特許願第０７７２２６号 ２、発明の名称 超音波診断装置 ４、代理人 ６、補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）生体からの超音波反射信号の任意次数のパワース
   ペクトラムモーメントヲ、フーリエ解析ニよってパワー
   スペクトラムを求めずして、直接、直交検波出力より算
   出し、所望の次数のモーメントもしくはモーメントより
   計算した生体組織特性値を、実時間にて２次元画像表示
   することを特徴とする超音波診断装置。 （２、特許請求の範囲第（１）項において、各次数のパ
   ワースペクトラムモーメントを０次のパワースペクトラ
   ムモーメントで割ることによって算出した正規パワース
   ペクトラムモーメント、もしくＣそれより算出した生体
   組織特性値を、実時間にて２次元画像表示することを特
   徴とする超音波診断装置０ （３）特許請求の範囲第（１）項または第（２）項にお
   いて、各次数のパワースペクトラムモーメントもしくは
   各次数の正規パワースペクトラムモーメントに色を割当
   て、値に輝度を割当てて合成表示すること、を特徴とす
   る超音波診断装置。 （４）特許請求の範囲第（１）項または第（２）頂にお
   いて、求めたパワースペクトラムモーメントもしくは正
   規パワースペクトラムモーメントより、各帯域のパワー
   もしくは正規化されたパワーを寞出し、各帯域に、対応
   する色を割当てて合成表示することを特徴とする超音波
   診断装置。 （５）特許請求の範囲第（１）項ないし第（４）項のい
   ずれ　。 かにおいて、得られた画像と従来のＢモード画像を合成
   表示することを特徴とする超音波診断装置。