JPS60163643A - 超音波測定装置 - 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】 ｌ．発明の背景 Ａ．技術分野 本発明は超音波測定方法および装置に関する。

Ｂ．先行技術とその問題点 超音波を利用した測定技術の一つとして近年目ざましく
発展を遂げたものに医療診断用の超音波断層装置がある
。従来から実用化されているこの種の装置は所謂パルス
エコー法の原理を用いており、生体内へ超音波パルスを
送波し、生体内部の音響インビーダンヌ不連続点で反射
した反射波を受波し、エコー信号の生体内超音波伝播に
よる減衰分をＳＴＣ回路で補正したのち、エコー振幅値
を輝度変調してＢモード法によりブラウン管上に断層像
として表示している。前記エコー信号には、音響インビ
ーダンヌに関する情報の他生体内部での超音波の減衰情
報や音速等の情報が含まれているが、Ｂモ〜ド法では音
速を一定と仮定し減衰分も任意的に補正しているために
、得られる断層像は、生体内部の音響インピーダンス境
界面の２次元的分布を定性的に画像化したものであり、
必然的に生体組織の位置や形に関する形態情報がその利
用の中心とならざるを得す、生体特性の他の特性である
減衰情報や音速等の測定はなされていないので機能診断
等の多面的な診断を行なうことが離しいというのが実状
である。

これに対し、生体組織の音速を透過法を用いた超音波Ｃ
Ｔによって測定する試みが現在までにいくつか報告され
ている（例えば超音波医学ｖｏｌ．７，Ａｌ，１９８０
，ｐｐ．３５〜４４Ｃ夜・松原等〕、［医用画像処理Ｊ
ｐｐ．２９２〜２９８〔屋上守夫編〕）。

原理は、第１図に示すように、送信用の超音波探触子１
０から発射した超音搬ノｅルヌ１２が被測定物体１４を
透過して受信用の超音波探触子１６で受波されるまでの
時間を所謂ＴＯＦ（ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔ）の原理
で測定し或る軸に沿って平行に被測定物体１４を横切っ
た投影データをめる。これをＸ線ＣＴと同様に異なる角
度がらの投影データを物体周囲１８０°に亘って収集し
、例えば良く知られたＦｉｌｔｅｒｅｄＢａｃｋＰｒｏ
ｊｅｃｔｉｏｎの如き再構成アルゴリズムにより物体内
部の音速分布を計算するものである。けれども、この方
法は、適用対象が乳房などの超音波が生体の周囲１８０
°に亘って透過出来る部位に限定され、その他の骨や空
気を含むような部位への適用が実際上不可能であると言
える。

この適用範囲の限界を打破するために前記パルスエコー
法を用いて音速測定を行なう試みがある。代表的なもの
として、異なる二方向から被測定物体内に超音波パルス
を送波し、このエコー信号から各方向別にＢモード法に
よって断層像を表示した場合、二つの像が音速の相違に
よって生ずる屈折現象からずれて観測されることを利用
し、被測定物体内の血管等の既知の対象物からのずれの
量から音速を測定しようとするものがある。しかしなが
らこの方法においては、被測定対象内に既知物体が存在
している必要があること、前記ずれの量が音速の仮定な
しではまらないこと等の重大な欠点を有している。従っ
て、この力法も、人体等への適用範囲を拡張するのに満
足なものとは言い難い。

上記以外の方法に、クロヌビームを用いて音速をめる方
法がある（ＦｉｇｈｔＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙ
ｍｐｏ−ｓｉｕｍｏｎＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＩｍａｇｉ
ｎｇａｎｄＴｉｓｓｕｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉ
ｏｎ「ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＩＭＡＧＩＮＧＪｖｏｌ．
５，４２，Ａｐｒｉｌ１９８３，ｐ．１６８）。この原
理の概略を説明すると第２図に示すように、被測定物体
１４に向けて送信用の超音波探触子ｌ８と、この超音波
探触子１８の送波方向でない所定の２箇所に互いに受波
方向を平行にして受信用の超音波探触子２０．２２を配
置し、超音波探触子１８がら発射された超音波パルス２
４が被測定物体１４内の散乱体２６で散乱したのち超音
波探触子２０に到達するまでの時間ＴｉＢ＋２０および
、同じく超音波探触子１８から発射された超音波パルス
２４が散乱体２８で散乱したのち超音波探触子２２に到
達するまでの時間Ｔ１８−２２を測定し、これらの差時
間から散乱体２６．２８間の音速を次式でめるものであ
る。

ＴＩ８−＋２ｏ＝ｘｌ／ｃ１＋Ｘ２／ｃ２Ｔ１８−＋２
２””ＸＩ／ＣＩ＋ノ／Ｃ＋Ｘ３／Ｃ３”Ｔ１Ｂ−２２
Ｔ１Ｂ，２ｏ−ｆｆｌ／ｃ＋（ｘ３／ｃ．３ｘ２／ｅ２
）・−−’（１）但し、ＸＩ＋Ｘ２＋Ｘ３＋’ｌ’は各
々、超音波探触子ｌ８と散乱体２６の間、散乱体２６と
超音波探触子２０の間、散乱体２８と超音波探触子２２
との間及び散乱体２６．２８間の距離を表わし、ｃ４，
ｃ２＋ｃ３１ｃは各々の間における平均音速を表わす。

（１）式で、ノは平行条件から超音波探触子２０．２２
間の距離として予め測定可能であ！２、（１）式．第２
項の（Ｘ３／ｃ３Ｘ２／Ｃ２）を零と仮定すれぱｃ−ｚ
／（’ｒ１８−２２−Ｔ４８−２０）より音速Ｃが捷る
。ところが、この仮定は、Ｘ３／ｃ３二Ｘ２／（２のと
きにのみ成立するもので、たとえばｘ３”ｘ２となるよ
うに設定してもまだ（！３”Ｃ２という条件が必要であ
り、音速測定の目的に反する結果となる。この力法は例
えば第３図のようにｉｎｖｉｔｒｏにて既知媒質３０中
の薄い試料３２中の一部分の音速を測定する場合には有
効であるが、Ｉｎｖｉｖ？即ち人体等に対しては土記理
由で原理的に適用不可能と言わざるを得ない。

Ｈ．発明の目的 したがって本発明は、上記の如く特別々仮定をたてて演
算処理したシ、測定対象を著しく制限したりすることな
く被測定物体内の音速を迅速に精度良く測定することが
でき、医療診断等を行なう土で適用範囲が広く信頼性の
ある多面的な情報を得られるという優れた特徴を有する
超音波測定方法および装置を提供することを目的とする
。

本発明による超音波測定方法では、被測定物体を介して
１組の超音波探触子を対向配置するとともに、１組の超
音波探触子とは別に、被測定物体に向けた所定の位置に
他の超音波探触子を設け、他の超音波探触子の送波方向
の音線が１組の超音波探触子を結ぶ音線と被測定物体内
で交差するようにし、１組の超音波探触子の内、一方の
超唇波探触子から被測定物体内に超音波を送波し、この
超音波が被測定物体を透過してもう一力の超音波探触子
で受波するまでに要する時間と、他の超音波探触子から
被測定物体内に超音波を送波しこの超音波が音線の交差
部分で散乱したのち１組の超音波探触子の各々で受波す
るまでに要する各時間とを計測し、これらの３つの計測
時間に基づき音線の交差部分と各超音波探触子とを結ぶ
被測定物体内の３つの音線区間の平均音速を測定する。

本発明の他の方法によれば、被測定物体を介して１組の
超音波探触子を対向配置するとともに、１組の超音波探
触子とは別に、被測定物体に向けた所定の位置に他の超
音波探触子を設け、他の超音波探触子の送波方向の音線
が１組の超音波探触子を結ぶ音線と被測定物体内で交差
するようにし、１組の超音波探触子を結ぶ音線位置と他
の超音波探触子の送波方向の音線位置を変えながら、音
線の交差部分を被測定物体内の所定の断面内で所定の移
動線に沿って逐次移動して断面内を走査し、各走査部位
において、１組の超音波探触子の内、一方の超音波探触
子から被測定物体内に超音波を送波しこの超音波が被測
定物体を透過してもう一方の超音波探触子で受波する寸
でに要する時間と、他の超音波探触子から被測定物体内
に超音波を送波しこの超音波が音線の交差部分で散乱し
たのち１組の超音波探触子の各々で受波するまでに要す
る各時間とを計測し、この計測時間の内音線の相隣る交
差部分に係る被測定物体内の各々３つの計測時間から所
定の手法に従って相隣る交差部分間の音速をめ被測定物
体の断面内の音速度分布を逐次算定する。

本発明の一つの態様によれば、音線の交差部分を１組の
超音波探触子および他の超音波探触子の焦点領域とする
ことを含む。

本発明の他の態様によれば、１組の超音波探触子および
他の超音波探触子と被測定物体との間に音速の既知媒質
を設け、各超音波探触子から被測定物体に向けて超音波
を送波しこの超音波が超音波探触子に近い側の被測定物
体表面で反射したのち再び超音波探触子の各々で受波す
るまでに要する各時間を計測し、これらの計測時間を含
めたデータに基づき音線の交差部分と各超音波探触子と
を結ぶ被測定物体内の３つの音線区間の平均音速を測定
することを含む。

本発明によれば次のような超音波測定装置が提供される
。す々わち、この超音波測定装置は、被測定物体を介し
て対向配置した１組の超音波探触子と、１組の超音波探
触子とは別に、被測定物体に向けた所定の位置に送波方
向の音線が１組の超音波探触子を結ぶ音線と被測定物体
内で交差するように設けた他の超音波探触子と、１組の
超音波探触子の内、一方の超音波探触子から被測定物体
内に超音波を送波しこの超音波が被測定物体を透過して
もう一方の超音波探触子で受波するまでに要する時間と
、他の超音波探触子から被測定物体内に超音波を送波し
この超音波が音線の交差部分で散乱したのち１組の超音
波探触子の各々で受波するまでに要する各時間とを計測
する計測手段と、この計測手段で計測した３つの計測時
間に基づき音純の交差部分と各超音波探触子とを結ぶ被
測定物体内の３つの音線区間の平均音速を測定する音速
測定手段とを有する。

また、本発明よシ提供される他の超音波測定装置は、被
測定物体を介して対向配置した１組の超音波探触子と、
１組の超音波探触子とは別に、被測定物体に向けた所定
の位置に送波方向の音線が１組の超音波探触子を結ぶ音
線と被測定物体内で交差するように設けた他の超音波探
触子と、１組の超音波探触子を結ぶ音線位置と他の超音
波探触子の送波方向の音線位置を変えながら、音線の交
差部分を被測定物体内の所定の断面内で所定の移動線に
沿って逐次移動し該断面内を走査せしめる走査手段と、
各走査部位において１組の超音波探触子の内、一方の超
音波探触子から被測定物体内に超音波を送波しこの超音
波が破測定物体を透過してもう一方の超音波探触子で受
波するまでに要する時間と、他の超音波探触子がら被測
定物体内に超音波を送波しこの超音波が音線の交差部分
で散乱したのち１組の超音波探触子の各々で受波するま
でに要する各時間とを計測する計測手段と、この計測手
段で計測した計測時間の内、音線の相隣る交差部分に係
る被測定物体内の各々３つの計測時間から所定の手法に
従って相隣る交差部分間の音速をめ被測定物体の断面内
の音速分布を逐次算定する音速分布演算手段とを有する
。

本発明の一つの態様によれば音線の交差部分を１組の超
音波探触子および他の超音波探触子の焦点領域とした超
音波測定装置を含む。

本発明の他の態様によれば走査手段は１組の超音波探触
子および他の超音波探触子の各々をリニアアレイ状とし
た電子走査型の超音波探触子とその駆動回路とを含む。

本発明の更に他の態様によれは、１組の超音波探触子お
よび他の超音波探触子と被測定物体との間に音速の既知
媒質を設け、計測手段は、各超音波探触子から被測定物
体に向けて送波した超音波が超音波探触子に近い側の被
測定物体表面で反射したのち再び超音波探触子の各々で
受波されるまでに要する各時間を合わせて計測し、音速
測定手段は、この計測時間を含めたデータに基づき音線
の交差部分と各超音波探触子とを結ぶ被測定物体内の３
つの音線区間の平均音速を測定するようにしたことを含
む。

■発明の具体的説明 次に添付図面を参照して本発明の超音波測定方法および
その装置を詳細に説明する。

本発明は、基本的には・母ルスエコー法と透過法を組合
わせて両者の利点を生かし、従来の超音波ＣＴのように
被測定物体の周囲１８０°に亘る投影データを必要とす
ることなく、音速測定を可能とするものである。前提と
しては、超音波ＣＴと同様に音波伝播に対して所謂音線
理論を適用する。第４図は本発明の原理を説明するだめ
の模式図であり、被測定物体１４を介して送受信兼用の
超音波探触子３４と受信用の超音波探触子３６とが対向
配置されており、更に、これらの超音波探触子３４と３
６を結ぶ直線上でない所定の位置に被測定物体ｌ４に向
けて送信用の超音波探触子３８が設けられている。第４
図では超音波探触子３４と３６を結ぶ音線と超音波探触
子３８の送波方向の音線とが直交するようにして各超音
波探触子３４，３６．３８が被測定物体１４に音響的に
直接接触するよう備えられている。

ここで各超音波探触子３８，３４．３６の位置をＡ，Ｂ
，Ｃ，超音波探触子３４．３６を結ぶ音線と超音波探触
子３８の送波方向の音線との交差部分に在る散乱体４０
の中心位置をＤとし、ＡＤ，ＢＤ，ＣＤ間の距離を各々
Ｘ４＋ｘ５１ｘ５、この間を超音波パルスが伝播すると
きの平均音速を”４ｒｃＳｔｃ５、超音波探触子３４．
３６間の距離をＹ，ＢＣを結ぶ線と超音波探触子３８の
距離をＸとする。

今、超音波探触子３８から被測定物体内に向けて超音波
が発射された時から散乱体４０で散乱されたのち超音波
探触子３４および３６で受信されるまでの伝播時間をＴ
ｉｆｆ，”３６とおいた場合、 Ｔ，−（Ｘ４／ｃａ）＋（ｘｓ／ａｓ）（２）Ｔ３６−
（Ｘ４／ｃ４）＋（ｘｓ／ａ６）（３）と表わすことが
でき、２つの時間の差をとると次式のようになる。

Ｔｇ’Ａ”ｒ”：一（Ｘｓ／ｃ６）（ｘｓ／ｃｓ）（４
）次に、超音波探触子３４から超音波が発射された時か
ら被測定物体内を透過し超音波探触子３６に到達するま
での伝播時間Ｔ３４は、Ｔ３６−（ｘｓ／ｃｓ）＋（ｘ
ａ／ａ６）（５）と表わせる。（４）．（５）式から ＣＸ６／Ｑ６）＝’ＡＣ（Ｔ豚−Ｔ鱈）＋Ｔ’ｉ’６〕
（６）（ｘｓ／ｃｓ）一＋［（Ｔ豚Ｔ３ｆｆ）Ｔ３ス〕
（７）となる。ここで、Ｘ５，Ｘ６は超音波探触子３４
，３６．３８の位置関係からＸ５＝ＹＸ６−Ｙ２とお１
Ｉ けるので、（６）．（７）式より０５＋０６をｃａ＝２
Ｙ２／ｒＴＧ＋Ｔｆｆｉ’ｍＴ鱈〕（８）ｃ５＝２Ｙ＋
／ＣＴＲ’ｂＴｆｆｉ：””ｒＲ）（９）とめることが
出来る。同様にして（７）式と（２）式または（６）式
と（３）式にょシ （ｘ４／ｃ４）一叶十’／：〔（Ｔｉ：−Ｔｆｆｉ？）
−ＴＧ〕（１１または、 （Ｘ４／ｃａ）一Ｔ豚’／２ＣＣＴＲ６づＢ２）＋ＴＲ
２）α■となる。Ｘ４：Ｘと置けるのでα０，αη式が
らｃ４をＣ４＝２Ｘ／Ｃ−Ｔ党’，＋Ｔ賀十Ｔｉ２〕Ｈ
とめることができる。

以上のようにして、散乱体４ｏと各超音波探触子３８，
３４．３６を結ぶ被測定物体１４内の３つの音線区間に
分けた各超音波の伝播経路に沿って平均音速ｃ４＋ｃ５
＋Ｃ６がすべて測定可能となる。尚、伝播時間Ｔλスの
測定には従来がら超音波ＣＴで使用されているＴＯＦ法
を利用す九ぱよい。また、Ｔ３４１Ｔ３６は次のように
して測定する。第５図に示すように、超音波探触子３８
から発射された超音波ｉ９ルスは超音波探触子３４又は
３６の指向性の範囲内に在る例えば散乱体４２，４４．
４６で散乱されたパルスが経路４８，５０．５２に沿っ
て次々に受信される，各伝播経路の音速差がわずかであ
れば、伝播に要する時間は伝播距離に比例する。従って
、経路４８，５０．５２の順で超音波探触子３４又は３
６に到達することになる。この際、超音波探触子３４又
は３６の指向性即ち感度が中心方向で最も高く、例えば
第６図の如くがウヌ分布状に形成されていれば散乱体４
４による経路５０の受信波振幅が最も犬になると考えら
れる（第７図参照）。よって、受信波振幅が最大となる
時点を検出して、散乱体４４によシ散乱された超音波・
ぐルヌの受信タイミングとすればよい。第７図中のＴ。

がＴ３４又はＴテ２となる。Ｔ鱈，Ｔ豚の測定精度の向
上は、各超音波探触子３４，３６．３８の指向性を鋭く
することにより達成することが出来、第８図の斜線部５
４のように指向性のクロス領域を小さくすればよい。

次に、超音波探触子が被測定物体と直接接触しないで例
えば音速既知の媒質（水など）を介して配置されている
場合の平均音速の測定原理を第９図に基づいて説明する
。第９図に示すように、被測定物体１４と脱気水５６を
介して送受兼用の超音波探触子５８，６０．６２が所定
の位置関係に配置されている。ここで超音波探触子５８
，６０．６２の位置をＧ，Ｈ，Ｉ，音線の交差部分に在
る散乱体４０の中心をＤ１音線と被測定物体１４の表面
との交点をＫ，Ｌ，Ｍとし、ＧＫ，ＫＤ．ＤＬ，ＬＩ｛
，ＤＭ，Ｍｌ間の距離を各々Ｘ７〜Ｘ１２、ＫＤ，ＤＬ
，ＤＭ間の経路を伝播する超音波の平均音速をｃ８＋Ｃ
９＋ｃ１１、脱気水の平均音速をＣＯ％対向配置された
超音波探触子６０，６２間の距離を２、散乱体４０と超
音波探触子５８の距離をＷとする。

まず、超音波探触子５８から被測定物体１４に向けて発
射された超音波・ぐルスが散乱体４０で散乱したのち超
音波探触子６０．６２に到達するまでに要する伝播時間
は、 Ｔ：ｓ−（Ｘ７／ｃｏ）＋（ｘｓ／ｃｓ）＋（ｘｓ／ｃ
９）＋（ｘ＋ｏ／ｃｏ）ＨＴＸ：一（Ｘ７／ｃｏ）＋（
ｘｓ／ｃｓ）＋（ｘｌｌ／ｃｔ１）＋（ＸＩ２Ａｏ）α
→と表わすことができ時間差をとると次式のように々る
。

”６’２”：Ｓ＝（ｘｔ１／ｃｌｉ）（Ｘ９Δ９）＋（
ｘｔ２／ｃｏ）（ｘｔｏ／ｃｏ）αラ次に、超音波探触
子６０から発射された超音波パルスが被測定物体を透過
し超音波探触子６２に到達するまでの伝播時間Ｔ６２は
、Ｔ２ｇ−（ｘｔｏ／ｃｏ）＋（ｘ９Ａ９）＋（Ｘｌｌ
／ｃｔｔ）＋（Ｘ１２／ｃｏ）αＯと表わせる。また、
超音波探触子６０から発射された超音波・母ルスが被測
定物体１４表面のＬ点で反射したのち反射波が再び超音
波探触子６０で受信されるまでの時間は Ｔ６，．ｇ＝＝２・（Ｘｌｏ／／ｃｏ）α乃と表わされ
る。他の超音波探触子５８．６２についても同様に、超
音波パルスを発射してから再びＫ，Ｍ点での反射波を受
波するまでの時間は各々、 ＴＳ８＝２・（ｘ７／ｃ＠）α→ ”ＡＱ−２・ＣＸＩ２／Ｃｙ）α鏝 と表わせる。

０ク式と０Ｑ式の差をとると （Ｔ６”２”ＳＳ）”ｂｇ−２”（Ｘ９／ｅ＋）２（ｘ
＋ｏ／ｃｏ）翰０７），（社）式より、 Ｃ９”２Ｘ９／［Ｔ：簀ＴＳＳＴ：Ｓ＋Ｔ：：））（２
］）となる。ここで、Ｚ，＝ｘ９＋ｘｔｏが予め与えら
れるのでαη式からＸ９は、次式でめられる。

Ｘ９＝２１−（Ｔ２トｃｏｙ２ｅｌｓ ｃｏおよびｚ１は既知であり、Ｔ銘は観測量であるから
Ｘ９を算出することができ、ｅη，（ハ）式からｃ９が
次式で算出される。

Ｑｇ−Ｃ２Ｚ＋（Ｔ訃Ｃｏ））／ＣＴ’；，’ｊ”：”
ｚ→一丁”，’４−呼）（Ａ一方、α９，００式の和か
ら （Ｔ：：−Ｔ：ｉ；）＋Ｔ４：−２（ｘｔ１／ｃＩｔ）
＋２（ｘｔｚＡｏ）ＩＩ）０９），（ハ）式より ２（ｘｔＩＡｎ）＝（Ｔ６２”６０）＋Ｔ６２Ｔ６２ｗ
トナル。ここでＺ２＝ｘｕ＋Ｘ１２が予め与えられるの
でαつ式からＸｌ＋は次式でめられる。

Ｘ，，＝ｚ２−（’ｒ：ｉ−ｃＯ）／２％（ハ）．＠ｆ
ｅ式よ．！：ｌｃｕが次式で算出される。

ｃＨ−（２Ｚ２（Ｔ６６″，”；”０）〕／（Ｔ’；，
，’ｚ＋Ｔ”：’ＪｚＴ’ｂ’ＡＴ：Ｍ’）＠次に、Ｃ
８をめると、α→，α７），（ホ）より（Ｘ８Ａ８）一
叶−（ｘ７／ｃｏ）（（Ｔ膠−Ｔス８）一Ｔ賀片叶（ハ
）２ ここでＷ＝＝ｘ７＋ｘＢは予め与えられているので、α
ｅ．ｗ式から０８は次式でめられる。

ｃＢ−２１：ＷＴ：ｌｉＳ・ｃｏン（：Ｔ／，８ＴＸＢ
ｌ＋３，Ｔ”，％＋３・ＴｉｇＴｉｓ″ｌ（２９）以上
のようにして、第４図の場合と同様に、被測定物体１４
内の３つの音線区間の平均音速ｃ８＋Ｃ９＋Ｃ’ｌｌを
算出することができる。この原理説明から、３つの超音
波探触子を用い、Ａ）レスエコー法と透過法とを組合わ
せることにより、超音波ＣＴのように周囲１８０゜から
の投影データを収集することなく、被測定物体中の音速
度を測定出来ることが示唆されたわけである。

次に、被測定物体全体の音速分布をめる方法について説
明する。

丑ず、基本的な原理を第４図に基づいて述べると、超音
波探触子３８がＡ点に在るとき、超音波パルスがＸ４＋
Ｘ５＊Ｘ６の区間を伝播するに要する時間を各々ｊ４＋
ｔ５＋ｊ６とすると、Ｔ３４（Ａ）＝ｔ４＋ｔ５鴫 Ｔ至ｉ（Ａ）＝ｔ，，＋ｔ６０］） Ｔ党２＝ｔｓ＋ｔ．， ０偽 と表わされる。但し、Ｔ鱈（Ａ），ＴＲ２（Ａ）は超音
波探触子３８がＡ点に在る状態でこの超音波探触子３Ｂ
を発射した超音波・ぐルスが散乱体４０で散乱したのち
超音波探触子３４および３６で受信されるまでの時間で
ある。？？？．０］），０■の３式からｔ５，ｔ６は ｔｓ＝〔’ｒ３４（Ａ）十ＴλスーＴλ２（Ａ）〕／２
０椴ｔ．一（Ｔλ簑Ａ）＋Ｔ盆一Ｔλ牝Ａ）：］／２（
３→と捷る。

次に、超音波探触子３８がＹ方向にΔｙだけ移動してＥ
点に在り、音線の交差部分が散乱体６４となった場合、
散乱体６４の中心をＦとして超音波・やルスがＸ’４＋
”５＋Ｘ’６の区間を伝播するに要する時間を各々ｔ’
４＋”５＋ｊ’６とすると、同様にして ｔ′５＝〔Ｔスｍ（Ｅ）＋Ｔ重：Ｔｉ６（Ｅ））／２（
３→ｔ’．＝［Ｔ豚（Ｅ）＋Ｔ貝−Ｔ鱈（Ｅ）’）／２
０Ｅ）とまる。

従って、第４図の破線で囲んだ散乱体４０，６４間の微
小区画６６での音速Ｃは、Ｏｅと０９式又は６→とＯＱ
式を用いて Ｃ＝Δｙ／（ｔ′５−ｔ５） ＝２Δｙ／〔Ｔ文肛Ｅ）−Ｔ賀（Ｅ）−Ｔ鱈（Ａ）十Ｔ
賀（Ａ））（３カ或いは Ｃ一Δｙ／（ｔ６−ｔ′６） 一２Δｙ／〔Ｔ賀（Ａ）一吋肛Ａ）−Ｔ諏Ｅ）＋Ｔ諏Ｅ
）〕０日として算定することができる。

第９図の場合には、超音波探触子５８がＧ点に在るとき
、超音波パルスがＸ７〜Ｘ１２の区間を伝播するに要す
る時間を各々ｔ７〜ｔｌ２、超音波探触子５８がＧ点か
らΔ２だけ移動してＮ点に在るとき、散乱体６４の中心
をＦとして超音波パルスがＸ′７〜Ｘ１２の区間を伝播
するに要する時間を各々ｔ′７〜ｔｌ２とすると、 Ｔ２暑（ｃ）＝ｔ７＋ｔ８＋ｔ９＋ｔｔｏ（３９）Ｔ膠
（Ｇ）”ｔ７＋ｔｇ＋Ｊ１＋ｔｌ２（４（ｉｔＴデ８（
Ｎ）＝ｔ′７＋ｔ′８→−ｔ’９＋ｔ＋ｏ＠υＴ膠（Ｎ
）”ｔ’７＋ｔ’Ｂ＋ｔ’Ｈ＋ｔ１２（Ｉｉ埠”・２−
ｔｇ＋ｔ１（１＋ｔｔ”゛′（４，＝ｔ′ｇ＋ｔ４（１
＋ｔ’ｎ＋ｔｌｚ と表わされる。０９），（４０），（ハ）式よりｔ９＋
ｔｔｏ−ＣＴ６８（Ｇ）＋Ｔ：２Ｔ６２（Ｇ）”）７２
Ｇ’４ｌｔｌ＋ｔ１２＝〔Ｔス讐（Ｇ）十Ｔ豊−Ｔ：Ｓ
（Ｇ））／２（４５とまり、一方０υ，優，Ｑ３式より
、 ｔ’，＋ｔｔｏ＝ｃ’ｒ：％（Ｎ）＋’ｔ４ｇ−’ｒ：
ｆｉ（Ｎ））／２（４＠ｔ′ｕ十ｔ１２−〔Ｔ膠（Ｎ）
十ＴスｇＴ！Ｓ（Ｎ）〕／２＠１とまる。

従って、第９図の散乱体４０．６４間の微ｌ］＼区画６
６での音速Ｃは、０→と（４句式又は０９とＱ７１式を
用いて Ｃ一Δｚ／〔（ｔ’９＋ｔｌｏ）（ｔ９＋ｔｔｏ）一２
Δｚ／ＣＪ”：：（Ｎ）−Ｔ芯（Ｎ）−Ｔ晃（ｃ）＋ｒ
：７：（Ｇ））＋１１１＞或いは Ｃ一ΔＺ／〔（ｔ’ｌｌ＋ｔ４２）（ｔｌｌ＋ｔ４２）
）一２Δｚ／［Ｔ鍜（Ｎ）−Ｔシ３（Ｎ）−Ｔ膠（Ｇ）
＋Ｔ：ｉ３（Ｇ））αつとして算定することができる。

これを被測定物体全体に拡張する場合、第１０図に示す
ように被測定物体１４を囲むようにして、超音波探触子
６０．６２を同時に第１０図の左右方向Ｗへ間欠的に移
動し、両探触子を結ぶ音線位置をｗ＝１〜ｊ−ｎｔで等
間隔に変え、この超音波探触子６’０．６２を結ぶ各音
線位置で、他の超音波探触子５８を第１０図の上下方向
２へ間欠的に移動し送波方向の音線位置をｚ＝１〜ｉ−
ｎまで等間隔に変えて走査することによク、全走査領域
を第１１図に示すような各音線で囲１れた微小区画の仮
想マトリックスＫＭに区分し、各マトリックスＫＭ，，
ｊ（ΔＷ一ΔＺ）に対し上記した手法に基づいて音速ｃ
，．をめれ］＋Ｊ ばよい。超音波探触子６０．６２と５８の走査タイミン
グは、各々第１２図の（Ａ），（Ｂ）に示すように、両
者とも座標の小さい方から大きい方へ走査していく他、
超音波探触子５８については第１２図（Ｃ）に示すよう
にｗ＝＝ｉについてＺを１〜ｒ＋１で座標の小さい方か
ら大きい方へ走査したあと続いてｗ＝ｉ＋１について２
をｎ〜１へと座標の大きい方から小さい方へ往復で走査
してもよい。

超音波探触子と被測定物体との間に既知媒質を設け、被
測定範囲を仮想マトリックスＫＭに区分したときの具体
的な音速分布測定の方法を第１３図，第１４図に基づい
て説明する。第１３図は、マトリックスＫＭ，，，の２
方向の音速，（ｚ）ｌをめる場合を説明した図であり、
第１４図はＷ方向の音速ｃ冫Ｂをめる場合を示した図で
ある。

第１３図において、図には音線ｗ＝ｊ−１，ｊとｚ＝ｉ
−２，ｉ−１，ｉで囲まれた範囲のマトリックスが示さ
れている。被測定物体ｌ４内は１についてｇ−ｍ（１（
ｇ（ｍ（ｒ＋）、ＪについてＪ−１（１〈Ｊ＜ノ＜ｎ）
の添字が付された部分が各々音速ｃ１．Ｊのマトリック
ス、既知媒質５６中は音速ｃｏのマトリックスで表わさ
れている。ことで、超音波探触子６０．６２がＨ，Ｉ点
にあり両者を結ぶ音線位置がｗ＝ｊ，超音波探触子５８
がＧ点にあゃこの送波方向の音線位置がｚ＝ｉ−１に在
るとき、超音波探触子５８を発射した超音波パルスがＤ
点で散乱したのち超音波探触子６０．６２に到達する丑
での時間をＴ：Ｓ（＋１＋ｊ）と表記するものとする。

点Ｄ，Ｆ間の音速は０８式又はθつ式を参考にして、 ｃ＝２ΔＺ／ｔ：ＴＨＢ（ｉ，ｊ）−Ｔ２Ｈ（ｉ．ｊ）
−ＴＨ３（ｉ−１．ｊ）＋ＴＨ’ｉ（ｉ−１，ｊ）〕ｆ
ｉ或いは ｃ＝２Δｚ／（ＴＸ２（＋，Ｊ）Ｔ冊（＋，ｊ）Ｔ６２
（＋−１，ｊ）＋Ｔ６ｊ８（１−”，Ｊ））（５υとな
る。このＣの値をマトリックスＫＭ１，ｊの２方向の音
速ｃＣ７−）とする。

１ｌＪ 第１４図には、音線Ｗ−Ｊ２＋ｊ−１＋Ｊとｚ＝ｉ−１
，ｌで囲謙れた範囲のマトリックスが示されている。超
音波探触子５８がＮ点に在ｐ、６０．６２がＰ，Ｑ点に
在るとき、散乱点をＲ，ＮＲ，ＲＰ，ＲＱ間を超音波が
伝播するに要する時間を各々ｔｌ３＋ｊ＋４＋ｊ＋５と
おく◇ 超音波探触子５８を発射した超音波パルスが散乱点Ｒで
散乱したのち超音波探触子６０．６２に到達するまでの
時間はそれぞれ Ｔ６ｏ（１，Ｊ１）−’ｔｔ３＋ｔｔ４’５”２１Ｔス
２（ｉ，ｊ１）”ｔｔａ＋Ｌ＋ｓ（５３）と表わされる
。また、超音波探触子６０を発射した超音波パルスが超
音波探触子６２に到達するまでの時間は Ｔ６２（ｊ１）＝ｔｘ４＋ｔｔ５Ｌ５４）と表わされる
。（！Ｊ．（５３），（５４）式からｔｌ３をめると、 ｔｌ３＝（Ｔス３（ｉ，ｊ−１）＋Ｔル（ｉ．Ｊ−１）
−Ｔ：ｑ（＋−ｘ））／２ｅ＋５）となる。

一方、超音波探触子５８はＮ点のままで、超音波探触子
６０．６２がＨ，Ｉ点に在るとき、散乱点Ｆに対し、Ｎ
Ｆ，ＦＨ，ＦＩ間を超音波が伝播するに要する時間を各
々”＋３＋ｊ’？４＋ｊ’ｌ５とおくと、同様にして Ｔ：Ｓ（Ｌｊ）＝ｔ’＋３＋ｔ’ｔ４（５Ｇ）Ｔス腔＋
ｊ）一ｔ’ｔ３＋ｔ’ｔｓ（５７）Ｔ：２（ｊ）＝ｔ’
＋４＋ｔ’ｌ５（５１１９と表わされる。この３式から
ｔ’ｌ３をめるとｔｊ＋３−［ＴＸ８（ｉ，ｊ）＋Ｔｆ
ｆｉ夛（ＩＩＪ）Ｔ大景（ｊ））／２鰻となる。従って
、散乱点ＲＦ間を伝播する音速は、次式のように算出さ
れる。

Ｃ：Δｗ／（ｔ＋３ｔ’ｌ３） ＝２Δｗ／（［：Ｔ６Ｓ（’，ａ−１）＋ＴＸ２（’ｌ
ｊ−１｝Ｔｇ：（３−１））−［’ｒス３（５ｊ）＋Ｔ
ス陣．ｊ）一Ｔ：２（ｊ）））（６０）とのＣの値をマ
トリックスＫＭ，．ｊのＷ方向の音速Ｃ憶）とする。

ＬＪ 若し、被測定物体１４に音速の異方性が無ければ関或い
は（５ｌ）式および（６０）式で得られた，（ｚｌ，と
Ｃｉ一を平均してマトリックスＫＭ．Ｊの音速ｃ１，，
として扱い、筋肉のように異方性があれば別の値として
扱う。

次に、第１５図に基づいて、乳房を被測定物体とし、被
測定物体と超音波探触子との間に既知媒質である脱気水
を設けて水浸法によシ乳房内の平均音速および音速分布
を測定する超音波測定装置の一実施例を詳細に説明する
。

第１５図は、超音波測定装置の全体的な構成を示すブロ
ック図である。図において、被測定物体１４Ａを挾んで
超音波探触子６０．６２が対向配置されてお９、この超
音波探触子６０．６２を結ぶ直線と直角方向に超音波探
触子５８が所定の位置関係に配置されている。各探触子
５８，６０．６２は送受信兼用で、第１６図に示す如く
被測定物体１４Ａに対し脱気水５６を介して水平面内に
設けられている。超音波探触子５８は、第１５図の左右
方向に延設された送ｐがイド７０にスライド移動自在に
装備されており、走査機構７２の駆動で２方向にｚ−ｌ
−ｎまで直線走査されるようになっている。超音波探触
子６０．６２は第１５図の上下方向に延設された送りガ
イド７４．７５にスライド移動自在に装備されておシ、
走査機構７６の駆動により、両探触子６０．６２が一体
的にＷ方向（第１５図の上方向）へｗ＝ｌ〜ｎまで直線
走査されるようになっている。走査機構７２．７６は、
コントロール回路７８の制御を受けて、例えば第１２図
の（Ａ），（Ｂ）の如き順序で走査を行なう。

各超音波探触子５８，６０．６２には、各々送信回路８
０，９０，１００及び受信回路８２，９２，１０２が接
続されている。送信回路８０，９０．１００はそれぞれ
コントローノレ回路７８から個別に入力する送波タイミ
ング信号に付勢されて単パルス信号を超音波探触子５８
，６０．６２に送出し、これらの超音波探触子５８，６
０．６２を駆動して超音波・ヤノレスを発射せしめる機
能を有している。受信回路８２，９２，１０２は、各々
に接続された超音波探触子５８，６０．６２が超音波・
．ｆ）レスを受波すると、受信信一号を高速に増幅して
出力するようになっている。この受信回路８２，９２，
１０２の出力側は雑音除去用のグート回路８４，９４，
１０４を介して伝播時間計数用のカウンター８６，９６
，１０６と接続されている。グート回路８４，９４，１
０４の出力はストソプ信号として送出されカウンター８
６，９６，１０６の計数を停止させるようになっている
。また、このヌトツノ信号はコントロール回路７８にも
送られる。

一力、前記送信回路８０，９０，１００の出力側には更
に同期信号発生回路８８．９８，１０８が接続されてい
る。この同期信号発生回路８８，９８，１０８は、送信
回路８０，９０，１００が超音波探触子５８，６０．６
２にＬｌｊ力した単／，ｏルス信号を別途に入力し、所
定の時間だけ遅延させて超音波探触子５８，６０．６２
力１ら超音波パルスが送波されるタイミングで１ノセ，
｝／スタート信号を前記カウンター８６，９６，１０６
に出力し計数を開始させるようになっている。同期信号
発生回路９８，１０８の出ブｊは各々カウンター１０６
．９６にも１ノセット／スタート信号として出力される
。各カウンター８６，９６，１０６にはカウントアップ
用の高速クロックが入力されており、このカウンター８
６，９６，１０６はリセット／スタート信号に付勢され
てそれまでの計数値をク１ノアするとともに計数を開始
し、ス｝７プ信号を入力するまで計数動作を続ける。カ
ウンタ８６，９６，１０６の計数値は伝播時間データと
して演算回路部１１０に出力される。尚、ｆｕえば、音
速差が１係で２咽の大きさの組織まで識男１」するため
には、生体中の平均音速を１，５００ｍ／Ｂ（１．５ｍ
ｍ／μＳ→０．６６７μｓ，ん）とすると、少なくとも
０．’６６Ｂμｓ／ｍ＋ｎ）Ｘ２（論〕×１〔チ〕＝１
３鶴のＴＯＦの測定精度が必要である。Ｉｏｎｓとすれ
ば１００ＨＨｚの速度のカウンタが必要となる。また、
受信回路９２，１０２の各々の出力側には、受信信号を
検波し、直流成分に変える検波回路１１２，１１４を介
して、〜勺コンノ々一夕１１６，１１８が接続されてお
り、このＡ／Ｄコンノぐ一タでデイジタル値に変換され
た受信信号データが演算回路部１１０に出力される。こ
のＡ／Ｄコン・ぐ一タ１１６，１１Ｂは、演算回路部１
１０にて受信信号のピーク値を検出出来るようにし、受
信信号がピークになった時点を特定するためのものであ
る。

演算回路部１１０は、カウンク８６，９６．１０６及び
φコンバータ１１６，１１８から入力するデータに基づ
き前述した所定の手法に従い、被測定物体１４Ａ内の音
線区間別の平均音速或いは音速分布を演算する機能を有
している。演算結果は、演算回路部１１０の出力側に接
続された記憶回路１２０に記憶され、必要に応じて表示
装置１２２で音線区間別の平均音速の場合は数字データ
として、又、音速分布の場合は音速を輝度変調した断層
像として表示されるようになっている。

超音波探触子５８から超音波・ぐルスを送波して探触子
６０．６２が受波するときの各々の送信波形及び受信波
形を第１７図の（Ｎ〜（Ｃ）（（Ａ），（Ｄ）及び軸）
中の後者の波形は被測定物体表面での反射波を示す。）
超音波探触子６０から超音波パルスを送波して探触子６
２が受波するときの送信波形及び受信波形を同図の（Ｄ
），（Ｅ）に、超音波探触子６２が超音波・ぐルスを送
波し、被測定物体表面での反射波を受波したときの波形
を（Ｆ）に示す。

■発明の具体的作用 次に上記実施例に示した超音波測定装置の全体的動作を
第１８図に示すフローチャートに従って説明する。まず
各超音波探触子５８と６０，６２をそれぞれ走査機構７
２．７６の駆動でｉ＝１，ｊ＝１の位置に移動して初期
設定を行なう（２００）。

次に送信回路９０を動作させて超音波探触子６０から被
測定物体ｌ４に向けて超音波パルスを送波する（２０２
）。この際カウンタ９６が計数を開始する。コントロー
ル回路７８は、ダート回路９４から送られるストップ信
号の入力タイミングから超音波パルスを送波してから所
定時間（水中の音速を１５００ｍ／ｓ，探触子６０，被
測定物体１４Ａ表面寸での距離を６ｃｒｎとすると、８
０マイクロ秒後には、探触子６０に表面で反射したエコ
ーが受波される）経過するまでに受信回路９２で受信す
るか否か判断し（２０４）受信がない場合、コントロー
ル回路７８は未だ被測定物体１４Ａの領域に入っていな
いと判断し、音速の演算処理を行なうことなく走査位置
をｊ＝ｊ＋１＝２とし（２０６）、ｊ＞ｎか判断して２
０８、否のときステップ２０２へ戻る。

ステッゾ２０４の判断で、所定時間内に反射波を受波し
たときは、そのとき計数動作が停止したカウンタ９６の
計数値を被測定物体１４Ａ表面１での往復時間Ｔ鼾（ｊ
）データとして演算回路部１１０に取込ませる（２１０
）。また、このとき、超音波探触子６２側のカウンタ１
０６は、探触子６０からの送波時点で同期信号発生回路
９８から送られるリセット／スタート信号により計数が
開始されている。そして、超音波探触子６０から送波さ
れた超音波・ぐルスが被測定物体１４Ａを透過し超音波
探触子６２で受波されるとデート回路１０４から送られ
るストップ信号によってカウンタ１０６の計数が停止し
、このストッノ信号の入力でコントロール回路７８がカ
ウンタ１０６の計数値をＴ６２（ｊ）データとして演算
回路部１１０に取込ませる（２１２）。

同様にして超音送探触子６２から超音波パルスを送波し
（２１４）、Ｔ七（Ｊ）を測定する（２１６）。

次に、超音波探触子５８から被測定物体に向けて超音波
パルスを送波する（２１８）。被測定物体１４Ａ表面か
ら一の反射波の受信の有無を判断し（２２０）、受信が
無いときは前述と同様に音速測定は不必要かつ不可能で
あるので走査位置をｉ＝ｉ＋１＝２とし（２２２）、ｉ
）ｎか判断して（２２４）、否のときはヌテッフ０２ｌ
８へ戻９、ｉ）ｎのときはｊ＝ｊ＋１のフローへ進む（
２０６）。ステップ２２０の判断で、反射波を受信した
ときは、Ｔ８Ｓ（ｌ）を測定する（２２６）。

続いて超音波探触子５８から送波された超音波パルスが
超音波探触子６０．６２に受波されたか否か判断し（２
２８）、一方でも受波されないときは本発明の原理によ
る』り定は不可能なためステップ２２２へ移る。両者と
も受波したときは、Ａ／Ｄコンバータ１１６，１１８の
出力データから受信信号レベルのピーク時点を検出し、
コントロール回路７８から送られる送波タイミング信号
との時間差をと９（第７図のＴ。

参照）、Ｔテ８（ｌ，Ｊ）とＴ６２（１＋ｊ）を測定す
る（２３０）（２３２）。次に上記のようにして測定し
たＴ，ｇ（Ｊ），Ｔ：Ｓ（ｉ＋ｊ），Ｔス沢Ｌｊ）の必
要な各データが揃い音速分布の計算が可能である場合、
前述した（７）式及び（６０）式に従いｃ（ｚ）とｃ（
ｗ）を演算し、被測定対象１＋ＪＩ＋Ｊ に異方性が無いので加算乎均して音速ＣＬＪ一（Ｃ管＋
ｃ，（Ｚ＞）／２をめる（２３４）（第１９図の１＋Ｊ
１＋Ｊ フロー２３４Ａ〜２３４Ｃ参照）。また、同様に、Ｔ６
８（ｊ），Ｔｇ乎（ｊ），Ｔ：２（ｊ），Ｔ那ｉ），Ｔ
デ３（Ｌｊ），Ｔｂｕ（１＋Ｊ）の各データが揃い平均
音速の計算が可能である場合、前述した（ハ），＠．（
２９）式に従い、３つの音線区間の平均音速ｃ８（＋＋
ｊ）＋ｃ９（１＋ｊ）＋ｃｌｔ（＋，Ｊ）をめる（２３
６）。これらの音速”ｌ＋Ｊ及び平均音速の値は記憶回
路１２０に記憶される。

音速及び平均音速が計算可能な場合はこれらを計算した
あと、また計算不可能な場合はこれらを計算することな
く、次にｌの値をインクリメントし走査位置を１つづら
す（２２２）。そして、ｉ）ｎか判断して（２２４）、
否のときはステップ２１８へ戻り、再び探触子５８から
超音波を送波する。ステッノ２２４の判断でｉ）ｎであ
るときＪをインクリメントしＷ方向の走査位置を１つづ
らす（２０６）。ｊ＞ｎか判断し（２０８）、否のとき
ステップ２０２へ戻シ探触子６０から超音波を送波する
フローからくり返す。ｊ＞ｎとなった場合は、対象範囲
のすべての走査が終了したので走査を止める。このよう
にして被測定物体１４Ａの音速ｃＬｊ及び平均音速の計
算が終わったならば、音速ｃ１，，を輝度変調して音速
分布の断層像として表示し、一方、平均音速は数字デー
タとして表示する。

なお、第８図に示すように超音波探触子５８，６０，６
２，（３８），（３４），（３６）の各焦点の交差領域
５４を被測定物体１４Ａ全体に亘って移動するためには
、いわゆるダイナミックフォーカヌが可能なリング状探
触子を用いるのがよい。

上記実施例では、単一型の超音波探触子を３個用い、機
械的にスライド移動させることにより直線走査を行なっ
ているが、更に好ましい実施例として第２０図、第２１
図に示すように被測定物体１４の周囲にコ字状に配置し
た３つのリニア・アレイ超音波探触子３００，３０２，
３０４を使用してもよい。この場合前記の機械的直線走
査はリニア電子走査で代行され、走査の高速化が計れる
と共に機械的可動部分を全く必要としないので極めて精
度の高い走査が実現される利点が生じる。リニア・アレ
イ超音波探触子３００，３０２，３０４を用いると、第
２２図、第２３図に示されるようにダイナミックフォー
カスの手法により、被測定範囲の全域にわたって焦点の
交差領域３０６を移動することが可能である。

次に第２４図に基づいて、被測定物体を人体腹部とした
場合の実施例を説明する。人体腹部は乳房で行なったよ
うな水浸法の適用は困難であるため、人体をテーブル３
１０土に安静させるとともに、腹部１４Ｂ表面と超音波
探触子との間に音響カップリング用の水パッグ３１２を
設ける。超音波探触子は前述したリニア・アレイ探触子
３００’．３０２，３０４を使用し、各々を図示しない
固定具で所定の位置関係で固定する。あとは、第１５図
に示した乳房の場合と同様にして、被測定対象の走査を
行ない、平均音速・音速分布の測定を行なえばよい。

ところで被測定物体が腹部のとき、前掲した［医用画像
処理ＪＰ．Ｐ２９６〜２９７〔屋上守夫編〕にも記載が
あるように、骨やガスを超音波ビームが透過しないため
、従来の透過法による超音波ＣＴでは、投影データに欠
落が生じ、断層像の再構成はできなくなる。具体的には
、例えば第２５図のように腹部１４Ｂ中にガスの領域３
１４が存在すると再構成した断層像は３１４を中心にい
わゆるストリーキング現象が生じ、断層像は得られなく
なってしまう。又第２６図のように背骨３１６がある場
合の断層像も同様な現象が生じてしまう。

これに対し、本発明の場合における骨やガスの影響は次
の通りである。即ち、第２７図のようにガ゛ス領域３１
４があるとこのガス領域３１４では探触子３０２および
３０４による透過データが得られないので領域３１８，
３２０については音速分布・平均音速を測定することは
出来ない。壕た探触子３００からの超音波パルスはガヌ
領域３１４以遠には到達しないので、領域３２２につい
ても音速分布を測定することは出来ない。

しかしながら、従来の超音波ＣＴと大きく異なる点は斜
線を引いた領域８１８，３２０，３２２以外については
本発明の原理により音速分布・平均音速が測定出来るこ
とである。従って本発明による再生像である第２７図と
従来法の像である第２５図を比較すると本発明の方がガ
スの影響を最小限に止めている事が理解される。

又第２８図に示すように背骨３１６による影響もガスの
場合と同様である。

又第２９図のように被測定物体１４Ｂ内にエコーフリー
領域３２４が存在しても３２４前端までの音速値Ｃと３
２４後端までの音速値Ｃ′との差（ｃ’−ｃ）として３
２４内の平均音速を測定できる。

また、上記実施例では被測定物体を挾んで対向配置した
２つの超音波探触子と、他の１つの超音波探触子とを直
交関係に設けた場合について説明したが、本発明は何ら
これに限定されるものではなく第３０図に示すように、
被測定物体１４の周囲に所定の角度で超音波探触子５８
，６０．６２を配置した場合にも、全く同様の原理で平
均音速及び音速の測定が可能である。第３０図の場合、
Ｅ９，＠，１２！９）式中のｚｌ，Ｚ２，ｗは各々、ｚ
１−ｚ′１／／６０ｓθ、Ｚ２：”Ｚ’２７００８θ、
Ｗ−Ｗ′一ｚ１ｔａＩＩＩＯ＝ｗ″十ｚ２ｔａｎθ表置
き換えればよい。また、上記各実施例では被測定物体に
対し、３方向から超音波・ぐルスを送受信しているので
、この３つの方向からの通常のＢモード像を合わせて得
ることが出来るように構成してもよい。

■発明の具体的効果 以上のように本発明によれば、・ぐルスエコー法と透過
法とを組合わせることにより、特別な仮定を設けること
なく被測定物体内の音速を精度良く測定することができ
、特に音速分布を従来の超音波ＣＴの如き被測定物体の
周囲１８００に亘る投影データを必要とせず従ってＦｉ
ｌｔｅｒｅｄＢａｃｋＰｒｏｊｅｃｔ４ｏｎに代表され
るような画像再構成のだめの特別なアルゴリズムを必要
とせずに迅速に測定することができる。又、特に人体の
場合従来の超音波ＣＴでは実質的に乳房に限定されてい
た適用範囲を腹部等にも拡張できる土、Ｂモード像では
得られなかった音速を測定できるため多面的な観点から
医療診断を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の超音波ＣＴの原理を説明する概略図、 第２図は従来のクロスピーム法による音速測定方法を示
す概略図、 第３図はクロスビーム法により音速測定を行なう場合の
一例を示す概略図、 第４図は超音波探触子を被測定物体に接触させたときの
本発明の原理説明図、 第５図ないし第８図は、散乱した超音波の伝播時間を測
定する方法を示す説明図、 第９図は超音波探触子と被測定物体との間に既知媒質を
設けたときの本発明の原理を示す説明図、 第１０図は超音波探触子の走査の仕方を示すの作図、 第１１図は被測定領域が走査によって分割された仮想マ
トリック２を示す説明図、 第１２図は各々、超音波探触子の走査タイミングを示す
線図、 第１３図、第１４図は音速分布の測定原理を説明するた
めの詳細説明図、 第１５図は、本発明に係る超音波測定装置の構成を示す
ブロック図、 １第１６図は第１５図中の被測定対象である乳房周囲部
分の構成を示す概略縦断面図、第１７図は各超音波探触
子の送受信波形を示す線図、 第１８図は第１５図に示した超音波測定装置の全体的な
動作を示すフローチャート、第１９図は音速分布を計算
するときのアルゴリズムを示すフローチャート、 第２０図はりニアアレイ型探触子を用いた場合の乳房周
囲の構成を示す概略縦断面図、第２１図は第２０図のＸ
ＸＩ線に沿った水平断面図、 第２２図、第２３図はりニアアレイ型探触子のダイナミ
ックフォカースを示す動作説明図、第２４図は腹部を被
測定対象としたときの実施例を示す概略説明図、 第２５図、第２６図は各々ガス・骨がある場合における
従来の超音波ＣＴの断層像を示す図、第２７図、第２８
図は本発明による被測定対象内での適用範囲を示す説明
図、 第２９図はエコーフリー領域がある場合に平均音速をめ
る方法を示す説明図、 第３０図は超音波探触子の位置関係が角度を持つ場合の
測定原理を示す概略説明図である。 主要部分の符号の説明 １０，１６，１８，２０，２２，３４，３６，３８，５
８，６０，６２，３００，３０２，３０４・・・超音波
探触子１４．１４Ａ，１”４Ｂ・・・被測定物体２６，
２８，４０，４２，４４，４６．６４・散乱体５６・脱
気水 ７２．７６・走査機構 ７８・・コントロール回路 ８０，９０，１００送信回路 ８２，９２，１０２・・・受信回路 ８６，９６，１０６・カウンタ １１０・演算回路部 １２０・記憶回路 １２２・・・表示装置 特許出願人テルモ株式会社 代理人香取孝雄 一２４２ −２４３− ２４４ −２４５ −２４６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １被測定物体を介して１組の超音波探触子を対向配置す
   るとともに、該１組の超音波探触子とは別に、前記被測
   定物体に向けた所定の位置に他の超音波探触子を設け、
   該他の超音波探触子の送波方向の音線が前記１組の超音
   波探触子を結ぶ音綜と被測定物体内で交差するようにし
   、 前記１組の超音波探触子の内、一力の超音波探触子から
   被測定物体内に超音波を送波し、この超音波が被測定物
   体を透過して他方の超音波探触子で受波するまでに要す
   る時間と、前記他の超音波探触子から被測定物体内に超
   音波を送波しこの超音波が前記音線の交差部分で散乱し
   たのち前記１組の超音波探触子の各々で受波するまでに
   要する各時間とを計測し、 これらの３つの計時時間に基づき前記音線の交差部分と
   各超音波探触子とを結ぶ被測定物体への３つの音線区間
   の平均音速を測定することを特徴とする超音波測定方法
   。 ２前記音線の交差部分を前記１組の超音波探触子および
   他の超音波探触子の焦点領域としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の超音波測定方法。 ３．前記１組の超音波探触子および他の超音波探触子と
   前記被測定物体との間に音速の既知媒質を設け、 各超音波探触子から被測定物体に向けて超音波を送波し
   この超音波が該超音波探触子に近い側の被測定物体表面
   で反射したのち再び当該超音波探触子の各々で受波する
   １でに要する各時間を計測し、これらの計測時間を含め
   たデータに基づき前記音線の交差部分と各超音波探触子
   とを結ぶ被測定物体内の３つの音線区間の平均音速を測
   定するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の超音波測定力法。 ４．被測定物体を介して１組の超音波探触子を対向配置
   するとともに、該１組の超音波探触子とは別に、前記被
   測定物体に向けた所定の位置に他の超音波探触子を設け
   、該他の超音波探触子の送波方向の音紛が前記１組の超
   音波探触子を結ぶ音線と被測定物体内で交差するように
   し、 前記１組の超音波探触子を結ぶ音線位置と他の超音波探
   触子の送波方向の音線位置を変えながら、前記音線の交
   差部分を被測定物体内の所定の断面内で所定の移動線に
   沿って逐次移動して該断面内を走査し、 各走査部位において、前記１組の超音波探触子の内、一
   方の超音波探触子から被測定物体内に超音波を送波しこ
   の超音波が被測定物体を透過して他方の超音波探触子で
   受波するまでに要する時間と、前記他の超音波探触子か
   ら被測定物体内に超音波を送波しこの超音波が前記音線
   の交差部分で散乱したのち前記１組の超音波探触子の各
   々で受波するまでに要する各時間とを計測し、この計測
   時間の内前記音線の相隣る交差部分に係る各々３つの計
   測時間から所定の手法に従って該相隣る交差部分間の音
   速をめ該被測定物体の断面内の音速度分布を逐次算定す
   るようにしたことを特徴とする超音波測定方法。 ５前記音綜の交差部分を前記１組の超音波探触子および
   他の超音波探触子の焦点領域としたことを特徴とする特
   許請求の範囲第４項記載の超音波測定方法。 ６被測定物体を介して対向配置した１組の超音波探触子
   と、該１組の超音波探触子とは別に、前記被測定物体に
   向けた所定の位置に送波方向の音線が前記１組の超音波
   探触子を結ぶ音線と被測定物体内で交差するように設け
   た他の超音波探触子と、 前記１組の超音波探触子の内、一方の超音波探触子から
   被測定物体内に超音波を送波しこの超音波が被測定物体
   を透過して他方の超音波探触子で受波するまでに要する
   時間と、前記他の超音波探触子から被測定物体内に超音
   波を送波しこの超音波が前記音線の交差部分で散乱した
   のち前記１組の超音波探触子の各々で受波するまでに要
   する各時間とを計測する計測手段と、この計測手段で計
   測した３つの計測時間に基づき前記音線の交差部分と各
   超音波探触子とを結ぶ被測定物体内の３つの音線区間の
   平均音速を測定する音速測定手段とを有することを特徴
   とする超音波測定装置。 ７前記音線の交差部分を前記１組の超音波探触子および
   超音波探触子の焦点領域としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第６項記載の超音波測定装置。 ８．前記走査手段は、前記１組の超音波探触子および他
   の超音波探触子の各々をリニアアレイ状とした電子走査
   型の超音波探触子とその駆動回路とを含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載の超音波測定装置。 ９前記１組の超音波探触子および他の超音波探触子と前
   記被測定物体との間に音速の既知媒質を設け、 前記計測手段は、各超音波探触子がら被測定物体に向け
   て送波した超音波が該超音波探触子に近い側の被測定物
   体表面で反射したのち再び当該超音波探触子の各々で受
   波されるまでに要する各時間を合わせて計測し、 前記音速測定手段は、該計測時間を含めたデータに基づ
   き前記音線の交差部分と各超音波探触子とを結ぶ被測定
   物体内の３つの音線区間の平均音速を測定するようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の超音波
   測定装置。 １０被測定物体を介して対向配置した１組の超音波探触
   子と、該１組の超音波探触子とは別に、前記被測定物体
   に向けた所定の位置に送波方向の音線が前記１組の超音
   波探触子を結ぶ音線と被測定物体内で交差するように設
   けた他の・超音波探触子と、 前記１組の超音波探触子を結ぶ音線位置と他の超音波探
   触子の送゛波方向の音線位置を変えながら、前記音線の
   交差部分を被測定物体内の所定の断面内で所定の移動線
   に沿って逐次移動して該断面内を走査せしめる走査手段
   と、各走査部位において、前記１組の超音波探触子の内
   、一方の超音波探触子から被測定物体内に超音波を送波
   しこの超音波が被測定物体を透過して他方の超音波探触
   子で受波するまでに要する時間と、前記他の超音波探触
   子から被測定物体内に超音波を送波しこの超音波が前記
   音線の交差部分で散乱したのち前記１組の超音波探触子
   の各々で受波するまでに要する各時間とを計測する計測
   手段と、 この計測手段で計測した計測時間の内、前記音線の相隣
   る交差部分に係る各々３つの計測時間から所定の手法に
   従って該相隣る交差部分間の音速をめ該被測定物体の断
   面内の音速分布を逐次算定する音速分布演算手段とを有
   することを特徴とする超音波測定装置。 １１前記音線の交差部分を前記１組の超音波探触子およ
   び他の超音波探触子の焦点領域としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１０項記載の超音波測定装置。