JPS60195473A - 超音波測定装置 - Google Patents
超音波測定装置Info
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- JPS60195473A JPS60195473A JP59050193A JP5019384A JPS60195473A JP S60195473 A JPS60195473 A JP S60195473A JP 59050193 A JP59050193 A JP 59050193A JP 5019384 A JP5019384 A JP 5019384A JP S60195473 A JPS60195473 A JP S60195473A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
１、発明の背景
Ａ、技術分野
本発明は、超音波を物体に送信し、物体の内部からの反
射超音波を受信して、物体内部の音響特性を定量的に測
定する超音波測定方法およびその装置の改良に係り、特
に超音波探触子の送信音場特性のため生じる受信波への
悪影響を補正することで被測定物体の音響特性の測定の
定量性を、改善する超音波測定方法およびその装置に関
する。 Ｂ、先行技術とその問題点 超音波測定技術は現在、金属探傷、魚群探知、医療診断
分野等、広範囲にわたって利用されている。中でも医療
用の超音波断層装置の最近の発展は目をみはるものがあ
る。超音波断層装置は原理的には・ξルスエコー法を用
いており、生体内へ送信された超音波・ぐルスが生体内
部の音響インピーダンスの異なる境界で反射する現象を
利用して、この反射波（エコー）を受信して、いわゆる
Ｂモード法による断層像を表示するものである。 従ってこのエコーには生体内部での超γ１波の減衰情報
、音響インピーダンス、音速等の情報が含まれているに
もかかわらず、現在、利用している情報はエコーの振幅
のみである。 具体的には、生体内の音速を一定と仮定し、生体内の超
音波伝播による減衰はいわゆるＳＴＣ回路（５ｅｎｓｉ
ｔｉｖｉｔｙ Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）あるいは
ＴＧＣ回路（Ｔｉｍｅ Ｇａ１ｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）
と呼ばれる回路によって任意的に補正をしたエコー振幅
値で輝度変調を行ない、ブラウン管に断層像として表示
しているのみである。従って得られた断層像は生体内部
の音響インピーダンスの不連続面（５） の２次元的分布を定性的に画像化しているにすぎず、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
用の中心となっている。しかし生体組織の特性である超
音波の減衰情報等の測定はなされていないのが現状であ
る。 生体組織の減衰情報を得ようとする試みがいくつか報告
されている。しかしこの場合、例えば減衰情報等の測定
に使用する超音波探触子から送信される超音波ビームの
音場特性に測定結果が依存するという、現実的な問題が
ある。 すなわち第１図のように、例えば円形平板振動子１から
非減衰物質、あるいは減衰が極めて小さいような媒質２
（脱気水）へ送信された超音波ビーム３が、探触子１か
らの伝播距離Ｘに関係なく一定のビーム幅で、一定の音
圧をもつ、いわば被ンシルビームであれば、第２図のよ
うにある減衰媒質４を探触子１から、異なる距離におい
た場合でも、この媒質４に入射する送信超音波ビーム３
の特性（ビーム幅、音圧）は同等であり、従って送信音
場特性が測定結果に影（６） 響を及ぼすということは免れることになる。 しかしながら、よく知られている。Ｌうに超音波には干
渉あるいは回折現象があるため、有限の開口を有する例
えば円板４辰動子の送信音場特性は、第３図のように複
Ｍｔである。従ってこの場合、同一の減衰媒質４であっ
ても、そお、に入射する送信超音波ビーノ、３の特性は
、探触子１からの距離Ｘによって異なり、測定結果が送
信音場特性に依存するという問題が発生（７てし捷う。 この問題を解決し、ｌ：つとする報告がいくつかある。 たとえげ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔ、１ｏｎｓｏｎ
５ｏｎｉｃｓａｎｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ第３０
巻、第１シ；（１４１８３年）のＭａｔＬｈｅｗ Ｏ’
Ｄｏｎｎｅｌｌによる” Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ
Ｖｏｌｕｒｎｅ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｉｍａｇｉ
ｎｇ ” ｒおよびＵｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉ
ｎｇ第５巻（１！１８３年）のＭ、Ｊ、Ｔ、Ｍ Ｃｌｏ
ｏｓｔｅｒｍｎｎｓ等による” Ａ ＢｅａｍＣｏｒｒ
ｅｃｔｅｄ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙＤｅｐｅｎｄｅｎｔ Ａｔｔｅｎｕａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｔｉｓｓｕｅ
ｆｒｏｍ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ Ｕｌｔｒａｓ
ｏｕｎｄ ”の中に〜基準反射体からの受信エコー信号
で、被測定物体の同一距離からの受信エコー信号を、規
格化することによって送信音場特性の影響を小さく１〜
ようとする試みが記載されている。 これによれば、基準反射体としては脱気水中の平面反射
体を使用１．でいる。平面反射体を基準反射体と１．て
使用するという考えは、日刊工業新聞社発行の「超音波
技術便覧」の第４９頁において、反射能の定義として完
全反射する無限大平面からの反射波の音圧を規準とする
旨の記載からも比較的常識的な方法であると考えられる
。 しかしながら前記の報告の結果でも、このような単純ガ
平面反射体からの反射波音圧で規格化するという方法で
、満足行く結果が得られているとは言い難い。 １だどのような反射体を、規準反射体として選んだら良
いのかについては、例えば生体組織のように複雑な被測
定物体の場合に明確な答えは今のところ得られてはいな
い。 旧発明の目的 ４
射超音波を受信して、物体内部の音響特性を定量的に測
定する超音波測定方法およびその装置の改良に係り、特
に超音波探触子の送信音場特性のため生じる受信波への
悪影響を補正することで被測定物体の音響特性の測定の
定量性を、改善する超音波測定方法およびその装置に関
する。 Ｂ、先行技術とその問題点 超音波測定技術は現在、金属探傷、魚群探知、医療診断
分野等、広範囲にわたって利用されている。中でも医療
用の超音波断層装置の最近の発展は目をみはるものがあ
る。超音波断層装置は原理的には・ξルスエコー法を用
いており、生体内へ送信された超音波・ぐルスが生体内
部の音響インピーダンスの異なる境界で反射する現象を
利用して、この反射波（エコー）を受信して、いわゆる
Ｂモード法による断層像を表示するものである。 従ってこのエコーには生体内部での超γ１波の減衰情報
、音響インピーダンス、音速等の情報が含まれているに
もかかわらず、現在、利用している情報はエコーの振幅
のみである。 具体的には、生体内の音速を一定と仮定し、生体内の超
音波伝播による減衰はいわゆるＳＴＣ回路（５ｅｎｓｉ
ｔｉｖｉｔｙ Ｔｉｍｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）あるいは
ＴＧＣ回路（Ｔｉｍｅ Ｇａ１ｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）
と呼ばれる回路によって任意的に補正をしたエコー振幅
値で輝度変調を行ない、ブラウン管に断層像として表示
しているのみである。従って得られた断層像は生体内部
の音響インピーダンスの不連続面（５） の２次元的分布を定性的に画像化しているにすぎず、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
用の中心となっている。しかし生体組織の特性である超
音波の減衰情報等の測定はなされていないのが現状であ
る。 生体組織の減衰情報を得ようとする試みがいくつか報告
されている。しかしこの場合、例えば減衰情報等の測定
に使用する超音波探触子から送信される超音波ビームの
音場特性に測定結果が依存するという、現実的な問題が
ある。 すなわち第１図のように、例えば円形平板振動子１から
非減衰物質、あるいは減衰が極めて小さいような媒質２
（脱気水）へ送信された超音波ビーム３が、探触子１か
らの伝播距離Ｘに関係なく一定のビーム幅で、一定の音
圧をもつ、いわば被ンシルビームであれば、第２図のよ
うにある減衰媒質４を探触子１から、異なる距離におい
た場合でも、この媒質４に入射する送信超音波ビーム３
の特性（ビーム幅、音圧）は同等であり、従って送信音
場特性が測定結果に影（６） 響を及ぼすということは免れることになる。 しかしながら、よく知られている。Ｌうに超音波には干
渉あるいは回折現象があるため、有限の開口を有する例
えば円板４辰動子の送信音場特性は、第３図のように複
Ｍｔである。従ってこの場合、同一の減衰媒質４であっ
ても、そお、に入射する送信超音波ビーノ、３の特性は
、探触子１からの距離Ｘによって異なり、測定結果が送
信音場特性に依存するという問題が発生（７てし捷う。 この問題を解決し、ｌ：つとする報告がいくつかある。 たとえげ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔ、１ｏｎｓｏｎ
５ｏｎｉｃｓａｎｄ Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ第３０
巻、第１シ；（１４１８３年）のＭａｔＬｈｅｗ Ｏ’
Ｄｏｎｎｅｌｌによる” Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ
Ｖｏｌｕｒｎｅ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｉｍａｇｉ
ｎｇ ” ｒおよびＵｌｔｒａｓｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉ
ｎｇ第５巻（１！１８３年）のＭ、Ｊ、Ｔ、Ｍ Ｃｌｏ
ｏｓｔｅｒｍｎｎｓ等による” Ａ ＢｅａｍＣｏｒｒ
ｅｃｔｅｄ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙＤｅｐｅｎｄｅｎｔ Ａｔｔｅｎｕａ
ｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｔｉｓｓｕｅ
ｆｒｏｍ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ Ｕｌｔｒａｓ
ｏｕｎｄ ”の中に〜基準反射体からの受信エコー信号
で、被測定物体の同一距離からの受信エコー信号を、規
格化することによって送信音場特性の影響を小さく１〜
ようとする試みが記載されている。 これによれば、基準反射体としては脱気水中の平面反射
体を使用１．でいる。平面反射体を基準反射体と１．て
使用するという考えは、日刊工業新聞社発行の「超音波
技術便覧」の第４９頁において、反射能の定義として完
全反射する無限大平面からの反射波の音圧を規準とする
旨の記載からも比較的常識的な方法であると考えられる
。 しかしながら前記の報告の結果でも、このような単純ガ
平面反射体からの反射波音圧で規格化するという方法で
、満足行く結果が得られているとは言い難い。 １だどのような反射体を、規準反射体として選んだら良
いのかについては、例えば生体組織のように複雑な被測
定物体の場合に明確な答えは今のところ得られてはいな
い。 旧発明の目的 ４
【発明は、このようｈ従来技術の欠点を解消１２、探
触子からの送信音場特性のため生じる受信波への影響を
極力小さくして被測定物体の音響特性を測定する超音波
測定方法およびその装置を提供することを目的とする。 本発明によれば、超音波・！ルスを被測定物体に送信し
、被測定物体から反射された超音波エコー信号を検出す
ることによって被測定物体の音響特性を測定する超音波
測定方法は、異なる減衰係数を有する複数の標準媒質を
用意する工程と、標準媒質に超音波ノクルスを送信し、
標準媒質の様々な深度からの超音波エコー信号より各深
度毎の減衰率をめて記憶する工程と、実質的に複数の異
ガる周波数成分をもつ超音波ノ４ルスを標準媒質に送信
し、標準媒質を透過した超音波信号より減衰係数をめて
記憶する工程と、被測定物体に複数の異なる周波数成分
をもつ超音波・ぐルスを送信する工程と、被測定物体か
らの超音波エコー信号より所望の深度範囲の（９） 減衰率を測定する工程と、被測定物体の所望の深度範囲
について得られた減衰率と標準媒質の対応する深度範囲
の減衰率との差分をとる工程と、この差分が最小となる
標準媒質の減衰係数をめる工程とを含み、この差分が最
小となる減衰係数をもって被測定物体の所望の深度範囲
の減衰係数とする。 本発明によれば１だ、超音波・Ｐルスを被測定物体に送
信し、被測定物体から反射された超音波エコー信号を検
出することによって被測定物体の音響特性を測定する超
音波測定装置は、超音波・ξルスを送信し超音波信号を
受信する送受信手段と、送受信手段で受信した超音波信
号を蓄積する記憶手段と、受信した超音波信号を演算し
て減衰率およびその差分をめる演算手段と、送受信手段
、記憶手段および演算手段を制御する制御手段とを含み
、制御手段は、異なる減衰係数を有する複数の標準媒質
に送受信手段により超音波・ぐルスを送信して標準媒質
の様々な深度から得られた超音波エコー信号よシ演算（
１０） 手段で各深度ごとの減衰率をめて記憶手段に蓄積し、複
数の異なる周波数成分をもつ超音波・ぐルスを標準媒質
に送受信手段により送信して標準媒質を透過した超音波
信号より演算手段で減衰係数をめて記憶手段に蓄積し、
送受信手段によって複数の異なる周波数成分をもつ超音
波・やルスを被測定物体に送信し、被測定物体からの超
音波エコー信号より演算手段によって所望の深度範囲の
減衰率をめ、被測定物体の所望の深度範囲に対応する標
準媒質の深度範囲の減衰率を記憶手段から読み出し、さ
らに演算手段によって、前記読み出した減衰率と被測定
物体の所望の深度範囲について得られた減衰率との差分
をとり、その差分が最小となる標準媒質の減衰係数をめ
、これをもって物体の所望の深度範囲の減衰係数とする
。 ■１発明の詳細な説明および作用 以下本発明を、実施例によって詳細に説明する。 第４図は本発明の原理を示す図である。容器１０に収容
された媒質１２は均一減衰媒質であり、例えば、減衰係
数は生体の軟組織の平均減衰係数１ ｄＢ、ｚＧ＋ｎ−
Ｍ）Ｉｚと実質的に同じで、音速も生体の平均音速１５
００ｒｒｌ／ｓと実質的に同じで、音響インピーダンス
も同じく平均の１．５ＸＩＯ６ｋｇ／ｍ２・３になるよ
うに作られている。このような、いわば生体に近いファ
ントムの製作法については、既にいくつかの報告がある
。すなわち、Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄｉｃ
ｉｎｅ ＆ Ｂｉｏｌｏｇｙ第８巻、第３号（１９８２
年）のＥｒｎｅｓｔ Ｌ、 Ｍａｄｓｅｎによる”Ｏｉ
ｌ−ｉｎ−ｇｅｌａｔｉｎ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ
ｆｏｒ ｕｓｅ ａｓ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙ
Ｔｉａｓｕｅ−Ｍｉｍｉｃｋｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ’＋及びＭｅｄｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ第５巻、第５
号（１９７８年）のＥｒｎｅｓｔＬ、 Ｍａｄｓｅｎに
よるｌｌＴｉ５ｓｕｅ ｍｉｍｉｃｋｉｎｇ ｍａｔｅ
ｒｉａｌｓｆｏｒ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｐｈａｎｔ
ｏｍｓ”等であるＯさてこのようにして作られたファン
トム（均一減衰媒質１２）の各音響・やラメータは、予
め測定することが可能である。すなわち減衰率は、例え
ば第６図（Ａ） （Ｂ）あるいは（Ｃ）■）のようない
わゆる透過反射法あるいは透過法で測定出来る。まず第
６図（Ａ）では容器１４に満した脱気水７０中の完全反
射体８０からのエコー振幅ｖＯ（ｒ）を測定し、次に同
じ条件で探触子１と反射体８０の間に、減衰媒質１２と
同じ材料のファントム１２＆を設置してこのときの反射
体８０からのエコー振幅Ｖ（ｆ）を測定する。これを用
いて次式よりファントノ、１２ａの減衰係数の平均値α
０をめることが出来る。 αｏ ＝ ｚｎ（Ｖｏ（ｆ）／Ｖ（ｆ）） ／２１−ｒ
但しここでｔは媒質１．２ ａの厚さ、捷たα（ｆ）−
次に平均音速Ｃは第６図■）で媒質１２ａの表面４１と
裏面４２からのエコーを受信した時間ｔ４１およびｔ４
２より次式でめられる。 Ｃ＝２ｔ／（ｔ４２−ｔ４１） この平均音速Ｃと媒質１２ａの密度ρの積より音響イン
ピーダンス２＝ρＣもめられる。 第６図（Ｃ）では、同じく容器１４に満した脱気水７０
中に、送信用探触子１と対向して受信用（１３） 探触子１′を設け、探触子１からの、送信超音波を探触
子１′で受信しこのときの振ｌ】をｖＴ（ｆ）とする。 次に、同じ条件で探触子１と探触子１′の間に減衰媒質
１２と同じ材料のファントム１２ａを設置して、このと
きファントム１２ａを透過した超音波を探触子１′で受
信する。このときの振巾をＶＴ（ｆ）とすれば、これを
用いて次式より、ファントム１２ａの減衰係数の平均値
α０をめることが出来る。 αｏ ＝ ｚｎ（ＶＴ（ｆ）／ｖ７ （ｆ） ） ／
ｔ−’以上のように、媒質１２を、はぼ生体軟組織の音
響特性に近いファントムに、製作することも、またこれ
を測定して確認することも、現在の既知の技術ですべて
可能であると言える。 さて次に、この媒質１２を従来の・ぞルス・エコー法で
測定した場合どのようになるかを第４図で考えてみる。 第４図に戻って、そのブロック図部分に示す（１４） ように、通常の・ぞルス・エコー法によるＲモー）”・
スキャナブロック図である。送信回路２ｏによって探触
子１に・やルス駆動電圧が印加され、探触子１から超音
波７２が、媒質１２中に送波される。媒質１２からのエ
コーは探触子１で受波され、受信回路３０を経て対数増
幅回路４ｏで対数増幅される。対数増幅された出力が検
波回路５０へ入力され、この回路５０の出力がメモリ６
０へ記憶され、表示部６５でＢモード像として展開表示
される。探触子１け、図示しない走査機構によって矢印
１６．１８で示すＹ方向に走査され、また全体の動作タ
イミングは図示しないコントロール回路によって制御さ
れている。 さてこの場合、ある位置でのＡモード信号の出力Ｖ（ｔ
、ｘ）すなわち検波回路５０の出力は、深度Ｘに伴っ
て次式で与えられるはずである。 ここでＲ（ｆ、Ｘ）は反射強度である。（１）式の両辺
の自然対数をとって変形すると、次式のようになる。 δ また取Ｒ（ｆ 、Ｘ） ＝ ０、すなわちＲ（ｆ 、Ｘ
）は媒質１２中では均一であるとする。従って（２）式
はｔｎＶ（ｆ、Ｘ）＝ｔｎＶｏ（ｆ）十ｔｎＲ（ｆ）
２（Ｙｏ−ｆ−Ｘ （３）となる。 （３）式の右辺第１項及び第２項は深度Ｘに依存しない
定数項であるので、第５図のように横軸に深度Ｘを、縦
軸にエコー振幅ｚｎｖ（ｒ 、Ｘ）をとると、一定の周
波数ｆでは、線形に減少していく傾向１００が測定され
るはずである。ところが既に述べたように、送信音場の
ビーム形状が深度Ｘに依存して、第４図７２のように変
化することがわかっている。 従って、このビーム拡散のために探触子１で受波される
エコー強度が弱まり、この結果エコー振幅ｔｎＶ（ｆ
、ｘ）は、第５図の実線１１０のように理想的な減衰線
１００よりも距＠Ｘに伴ってさらに減衰することが推測
される。 被測定物体が生体組織の場合でも、上記のような送信音
場特性によるビーム拡散現象によって、測定された音響
特性は影響を受けることになる。このような送信音場を
何らかの方法で実際に測定、あるいは理論的に予め解析
することが出来れば、送信音場の特性を補正し、より定
量的な音響特性を得ることが可能となろう。しかしなが
ら現実にはこのような技術はまだ確立しておらず、既に
述べたように、標準平面反射体による送信音場補正とい
う方法が現状の技術レベルとなっている。 本発明では媒質１２を１つの標準媒質と考え、この媒質
１２から探触子１によって得られ九Ｂモード像と、同じ
探触子１を用いて生体組織か（］７） ら得られたＢモード像とを比較して、探触子１の送信音
場特性の影響を少なくした超音波測定方法およびその装
置を提供することがその目的である。 ・やルス・エコー法によって被測定物体の減衰係数をめ
る方法の１つとして既に知られている測定法に次のもの
がある。 すなわち第７図において距離ＸｌおよびＸ２における２
つの反射体２００および２１０からのノぞルス・エコー
振幅Ｖ（ｆ、Ｘｌ）およびＶ（ｆ 、Ｘ２ ）は次式の
ように与えられる。 （４）および（５）式の両辺の自然対数をとり変形する
（１８） （６） −（７）より ｔｎ〔Ｖ（ｆ ＋Ｘ１ ）／Ｖ（ｆ 、＋２）：）＝ｔ
ｎ［Ｒ（ｆ 、＋４ ）／Ｒ（ｆ 、＋２）：）−−ｚ
ｔｎ［：Ｒ（ｆ、Ｘｌ）／Ｒ（ＬＸ２）） （９）生体
軟組織ではα（ｒ 、Ｘ）−α、（Ｘ）・「とおけるの
で、ここで７ｉｏは、区間ｘ１−ｘ２での平均の減衰係
数である。 従って（９）式より？？０が次式で一１ｊえられる。 このとき右辺の第２項は、Ｘｌおよび＋２からのエコー
における反射強度の比の項である。 この２つの反射強度がほぼ等しければ、すなわちＲ（ｆ
、Ｘｌ）／Ｒ（ｆ、＋２）ご１であれば、第２項は零に
近く々す、減衰係数の平均値ｉはほぼ正確に測定出来る
わけである。 更に異なる２つの周波数ｆ１およびｆ２によって測定を
行えば、これらのｆ１＋ ｆ２に対して（８）式より、
次の２つの式が与えられる。 ｔｎ［Ｖ（ｆ １Ｊ＋ ）／Ｖ（ｆ １．＋２）：）＝
ｔｎ［：Ｒ（ｆ ｓ 、Ｘ、 ）／ｌ’ｊ（ｆｌ、＋２
））ｔｎ［Ｖ（ｆ ２ 、ｘ、 ）／Ｖ（： ｆ ２
、＋２）１３−４ｎＣＲ（ｆ ２ 、ｘ＋ ）／Ｒ（ｆ
２．＋２ ）〕０諺−０１）より ここで前と同様に、反射強度がほぼ均一であれば、すな
わち 第２項は零に近くなり、次式によって（Ｙｏがめられる
。 （＋９ しかしながら、既に説明したように、送信ビ（２１） −ム７２の拡散現象によって、第５図の曲線１１０のよ
うに測定値ｔｎＶ（ｆ、ｘ）は距離Ｘに、伴々って見か
け」二減少してくる。従って減衰係数は距離Ｘに伴々っ
て見かけ上、犬きく測定されてし甘うという問題が生じ
てくる。また反射波が空間的に拡がりなから探触子１に
到達するだめの影響も、同様に考慮する必要が生じて来
る。 これらの点を考慮すると、基本式（１）は次のように修
正されてくる。 Ｇ（ｆ、Ｘ）は、送信ビーム７２の拡散の項であり、Ｄ
（ｆ 、Ｘ）は、反射波の拡散の項である。 これより（９）式は次のように修正されてぐる。 −ｔｎ［Ｇ（ｆ 、Ｘ＋）／Ｇ（ｆ、＋２））−ｔｎ［
：Ｒ（ｆ Ｊｌ ）／Ｒ（ｆ 、＋２）：）−ｔｎ（Ｄ
（ｆ 、Ｘ＋）／Ｄ（ｆ 、＋２）） （１７）右辺第
２項が送信音場による誤差項であるが、（２２） 深度（距離）ＸによらずＧ（ｆ 、Ｘ）が一定であれば
、この項は零に近くなる。 しかしながら、既に述べたように送信音場は複雑に変化
しているために、Ｇ（ｆ 、Ｘ）は距離Ｘに従って変化
していることが推測される。い１、標準媒質１２からの
エコーをＶｓ（ｆ 、Ｘ）とすると、同じ探触子１では ０６式を０樟式で規格化すると、 Ｖ（４，Ｘ）／ＶＢ（ｆ、Ｘ８）−ＣＧ（ｆｌＸ）／Ｇ
３（ｆ、Ｘ８）’ＩＩ・［：１１．（ｆ、Ｘ）ハ３（ｆ
、Ｘ３）］Ｘ ［Ｄ（ｆ 、Ｘ）７’Ｔ）ｓ（ｆ 、Ｘ
ｓ）’）ここでＸ＝Ｃｔ 、 ｘｓ＝ ｃ８ｔで与えら
れ、ＣおよびＣ８は各々生体組織および標準媒質Ｉ２の
平均音速である。 既に述べたように、標準媒質の平均音速Ｃｓを生体組織
の平均音速Ｃと等しいように標準媒質１２を作れば、Ｃ
３＝Ｃとなり、従ってＸ ”＝ Ｘｓとなる。０つ式の
両辺の自然対数をとって変形すると、 ７ｎ［Ｖ（ｆ 、Ｘ）／Ｖｓ（ｆ 、Ｘ））＝Ａｎ（Ｇ
（ｆ 、Ｘ）／Ｇｓ（ｆ 、Ｘ））−＋４ｎ（Ｒ（ｆ
、Ｘ） ／Ｒｓ（ｆ 、Ｘ））十ｔｎ（Ｄ（ｆ 、Ｘ）
／Ｄｓ（ｆ、Ｘ）］前記と同様に、異なる２つの距離ｘ
１ 、 ｘ２に対して／ｅルス・工：＋−振幅Ｖ（ｆ、
Ｘｉ） 、 ｖ（ｒ、ｘ２）の測定を行い、その差分を
めると次式のようになる。 右辺第２項は、前記と同様にＲ（ｆ 、Ｘｌ）／１１（
ｆ、Ｘ２）さ１と考えれば、零に近くなる。又、第１項
の送信音場による拡散項は、標準媒質１２で規格化する
ことで、無視出来る程小さな値の項と々ることか予想さ
れる。従ってＨ式は次のように近似出来よう。 間の標準媒質１２を規準とした減衰度と定義することに
する。従ってもし、被測定物体の減衰係数が標準媒質１
２のそれに近ければ、すなわちα（ｆ、Ｘ）＝αｓ（ｒ
、Ｘ）であれば（イ）式の右辺第２項は零に近くなる。 右辺第１項の反射波の拡散項が残る。しかし、既に報告
すｔ１４：イルヨ’） Ｋ、 Ｄ（ｆ、Ｘ） −Ｘ１１
（Ｘ） （！：（２５） 考えると、ｂ（Ｘ）は超音波の波長に比べて大きな散乱
体に対しては零であり、波長に比べて小さな散乱体に対
しては−１であると考えられる。さらにこの関係は使用
する波長すなわち周波数の範囲では一定と考える。 そこで２つの周波数ｆ１およびｆ２に対して（ハ）式を
たてると、０１式より となる。 ところで、Ｄ（ｈ、Ｘ）さＤ（ｆ２．Ｘ）より右辺第２
項は零に近くなる。従って翰式は次式のように更に近似
出来る。 （２６） 従って、２つの異なる周波数ｆ１およびｆ２について被
測定物体の２つの異なる距離Ｘ１およびＸ２における・
ぐルス・エコー振１［Ｖ（ｆｌｌＸｌ） ＩＶ（ｆ２．
Ｘｌ） 、Ｖ（ｆ １１Ｘ２） オヨびＶ（ｆ ２ 、
Ｘのを標準媒質１２の対応する一’！ ｋ スエ：ｌ−
振幅Ｖｓ（ｆｌ、Ｘ＋） ＋Ｖａ（ｆ ２ 、Ｘｌ ）
＋Ｖｓ（ｆ ＋ ｌＸ２ ）およびｖｓ（ｆ２＊ｘ２
）で規格化した量、すなわち（ハ）式左辺の測定量は、
右辺の項である標準媒質１２のｆ２およびｆｌでの減衰
係数α５（ｆ２＊Ｘ） 、α５（ｒｌ、Ｘ）との差を与
えるものである。従って、被測定物体の減衰係数（ｆｌ
およびｆ２での）α（ｆ２．Ｘ） 、α（ｆｉ、Ｘ）が
標準媒質１２の値に近ければ、前記測定量は零に近くな
ってくる。 この現象を利用して、被測定物体の減衰係数周波数依存
性を近似的に測定することが出来る。 すなわち、予め種々の減衰係数α、（ｆ）をもつ標準媒
質を作成、これらの標準媒質のＶｓ（ｆ 、Ｘ）を測定
し、同時にα５（ｆ）も記憶させておく。次に被測定物
体のＶ（ｆ、Ｘ）を測定し、（ハ）式の左辺の項を演算
してこの項の値が零に近くなるよりなＶｓ（ｆ、Ｘ）掠
める。これに対応するα５（ｆ）を上述の記憶より引出
し、この値（減衰係数）をもって被測定物体の減衰係数
と定義する。以上の方法によって、被測定物体の減衰係
数を標準媒質を使用することで測定する探触子の送信音
場の影響を少なくして測定することが可能となってくる
。 （ハ）式を変形すると次式のようになる。 Ｗ（ｆ １ ｒ ｆ ２ ）ＸＩ 、ｘ２Ｗｓ（ｆ １
ｒ ｆ ２）Ｘｌ 、Ｘ２勢Δαｓ（Ｎ、ｆ２）−Δα
（ｆｌ、ｆ２） に）但し、 ｗ（ｒｌ、ｆ２）Ｘｌ、Ｘ２ Ｗｓ（ｆ １ ＋ｆ２）Ｘｌ 、Ｘ２ Δα５（ｆｌ、ｒ２） Δα（ｆ＋ 、ｆ２） 次に第８図の実施例に従って本測定法を更に詳細に説明
を行う。点線枠内２０００がとくに本発明の関係するブ
ロックであり、その他のブロックは従来の・元ルス・エ
コーＢモード断層装置（２９） と同様であり、既知であるので、ここでは詳細な説明を
省略する。 被測定物体４００の表面に設定される探触子１は、走査
部５００によってその表面上を方位方向Ｘとは垂直なＹ
方向に走査される。探触子ｌには、図示のように送信回
路２０および受信回路３０が接続され、コントロール回
路１４０２の制御の下に前者は探触子１を介して超音波
を送信し、後者は被測定物体４００の内部から反射した
エコーを受信する。 受信したエコー信号は、対数増幅器４０によって対数増
幅され、検波回路５０で検波される。 その検波出力はＳＴＣ回路１０００によって、いわゆる
ＳＴＣ補正を受ける。これは、ディジタル信号の形で画
像メモリ１１００に蓄積される。メモリ１１００に蓄積
されたエコーデータは、ビデオアン７″１２００によっ
て増幅され、映像信号として表示部１３００に供給され
る。表示部１３００はたとえば、ＣＲ７表示装置を有し
、測定ニコルデータがいわゆるＢモード画像として表示
される。 （３０） ブロック２０００は、図かられかるように、２つの記憶
部、すなわちエコーデータ記憶部２４００および標準デ
ータ記憶部２３００と、演算部２２００と、関心領域（
ＲＯＴ ）設定部２１００とからなる。後の説明でわか
るように、エコーデータ記憶部２４００は受信回路３０
で受信されたエコー信号をディジタルデータの形で格納
する記憶領域である。演算部２２００は、前述の本発明
の原理に従って標準媒質１２や被測定物体４００の、た
とえば減衰係数々どの音響特性を算出する演算機能を有
する。標準媒質１２について算出された標準データは、
標準データ記憶部２４００に蓄積される。 ＲＯＩ設定部２１００は、表示部１３００に表示さした
被測定物体４００のＢモードエコー像において、とくに
その音響特性を測定したい領域、すなわち関心領域を設
定するだめの操作装置である。そのような関心領域を特
定するために、本装置は、所望の瞬間のエコー像を凍結
するだめのフリーズスイッチ１４００を有している。 第８図の装置を使用してまず、第９図のように異なる減
衰係数（ｔ８（ｆ）をもった複数の標準媒質（本例では
１２ｂ 、１２ｃ 、１２ｄについて予め測定を行う。 この測定では、第１０Ａ図および第１０Ｂ図のフローチ
ャートと同様のフローに従ッテＷｓ（ｆ＋、ｆ２）４を
第８図の演算部２２００で算出し、これを標準データ記
憶部２１００に記憶させる。なお第１０Ａ図〜第１ｏＣ
図に示すフローは、第１２図に示す被測定物体の被測定
領域３０００について減衰係数をめるものであるが、第
９図に示す標準媒質１２ｂ、１２ｃ。 １２ｄの測定や第６図に示す較正方法についても同様に
適用することができる。 又、第６図で説明した方法によってエコーを測定し、こ
の測定されたエコーより演算部２２００でΔαｓ（ｆ＋
、ｆ２）をめ、この値を標準データ記憶部２３００に記
憶する。Ｗｅ（ｆ ＋ 、ｆ２）４とΔαａ（Ｎ、ｆ２
）を、対応づけるため（この例では標準媒質１２ｂ。 １２ｃ 、１２ｄについてそれぞれ１は１１２゜３をと
る）、標準データ記憶部２３００には第１１図のような
形式でこれらのデータが記憶される。 すなわち、例えば標準媒質１２ｂ（減衰係数の周波数依
存性Δα８１をもつ）について見れば、栄位区間ΔＸ毎
の・やルス・エコー法で測定された周波数ｆ１のときの
エコー振幅の減衰率と周波数ｆ２のときのエコー振幅の
減衰率との差が記憶される。 さて次に被測定物体４００の減衰率を本発明の原理より
める方法について説明を行う。このよう々測定動作はコ
ントロール回路１４ｏ２の制御下に実行される。 まず従来の方法で被測定物体４００のＢモード断偉層を
第８図に示す装置の受信回路３ｏからメモ！Ｊ １１０
０を通って表示部１３００に至る回路によって得る。こ
の結果表示部１３００にはたとえば第１２図のような断
層像ａｏｏｏが展開される。この断層像３０００は、観
察のためにフリーススイッチ１４０ｏを操作していわゆ
るフリーズ画像として画像メモＩＪＩ１００から出力さ
れて表示されるのが通常である。測定者は、ＲＯＴ設（
３３） 宇部２１００を操作して画像３０００上で減衰率を測定
したい領域３１００をたとえば第１２図のように設定す
る。 さてこの画像３０００のエコーデータは、画像メモＩＪ
Ｉ１００内に画像データがフリーズスイッチ１４００の
指令によって記憶されると同時に、エコーデータ記憶部
２４０ｏにも受信信号が記憶される。演算部２２００は
、領域３１００に相当するエコーデータをエコーデータ
記憶部２４００より読み出して、以下第１０Ａ図〜第１
０Ｃ図に示したフローチャートに従ってこのエコーデー
タを演算し、減衰係数を測定する。 このフローチャートでは、説明を簡単にするために標準
媒質を３つとしたが、実際の生体軟組織の減衰係数は、
次の表にも示しであるように、概略０１〜３．０ ｄＢ
／２ｙ＋＋・ＭＨｚの範囲であることが予想される。従
って上記の範囲についてなるべく細かい間隔で異った減
衰係数をもつ標準媒質を作成し、この標準データを予め
標準データ記憶部２３００に記憶させておけば、更に測
定精（３４） 度は高くなる。 寸だ実際の標準データ測定はある程度にして、補間法で
中間の標準データをめることも、ごく常識的な手段と言
えよう。１だ標準媒質として前記のよう々ファントムで
ｉｔ＆＜、実際の生体（動物の摘出した組織等）をその
標準媒質とすることも考えられる。 以上、被測定物体４００の関心領域３１００について減
衰係数を測定する方法について説明をしたが、不法を拡
張し被測定物体４００を第１３図のような仮想マトリッ
クスに区分し、このマトリックスの単位画素５０００の
１つ１つを前記の関心領域として取扱うようにしてもよ
い。 すなわち、順次各画素について第１０Ａ図〜第１０Ｃ図
のフローチャートに従って演算を実施し、演算値を輝度
変調して表示部１３００へ展開すれば、その結果として
被測定物体４００の減衰係数の２次元分布像が得られる
。 α／ｆ平均値 （ｖｆ標準偏差周波数範囲眼球水様液、
硝子液 ０．１０ − ６〜３０血 液 ０．１８ −
１．０ 脂 肪 ０．６３ ０．０７３ ０．８〜７０延髄（繊
維方向） ０．８０ ０．０７１ ＋、７〜３４脳 ０
．８５ ０．０５６ ０．９〜３４肝臓 ０．９４ １
．０５８ ０．３〜３．４腎 臓 １．０ ０．０４
０．３〜４．５を 髄 １．０ − ３．Ｑ 延髄（横方向） １．２ ０，０５ １．７〜３４筋肉
（繊維方向） １．３ ０，０７ ０．８〜４５心 筋
１．８ ０，１０ ０．３〜４５眼球水晶体 ２．０
− ３．３〜１３筋肉（横方向） ３．３ ０．３５
ｏ、ｓ〜４５頭がい骨 ２０ − １．６ 肺 ４１ − １．０ （、）ａノ ■０発明の具体的効果 以上のように本発明によれば、予め測定された減衰係数
の異なる複数の標準媒質のパルスエコー信号と別の方法
、具体的に１透過反射法で測定されたこれらの媒質の減
衰係数の周波数依存性とを記憶させ、被測定物体につい
て測定し情報処理された・やルス・エコー信号と前記記
憶された標準媒質の同じく情報処理された・やルス・エ
コー信号との差分を演算し、この差分値が最小となるよ
う々標準媒質の減衰係数をもってこの被測定物体の減衰
係数とすることで、測定に使用された探触子の送信音場
の減衰係数への影響を少なくして、被測定物体の減衰係
数の周波数依存性を測定することが出来る。
触子からの送信音場特性のため生じる受信波への影響を
極力小さくして被測定物体の音響特性を測定する超音波
測定方法およびその装置を提供することを目的とする。 本発明によれば、超音波・！ルスを被測定物体に送信し
、被測定物体から反射された超音波エコー信号を検出す
ることによって被測定物体の音響特性を測定する超音波
測定方法は、異なる減衰係数を有する複数の標準媒質を
用意する工程と、標準媒質に超音波ノクルスを送信し、
標準媒質の様々な深度からの超音波エコー信号より各深
度毎の減衰率をめて記憶する工程と、実質的に複数の異
ガる周波数成分をもつ超音波ノ４ルスを標準媒質に送信
し、標準媒質を透過した超音波信号より減衰係数をめて
記憶する工程と、被測定物体に複数の異なる周波数成分
をもつ超音波・ぐルスを送信する工程と、被測定物体か
らの超音波エコー信号より所望の深度範囲の（９） 減衰率を測定する工程と、被測定物体の所望の深度範囲
について得られた減衰率と標準媒質の対応する深度範囲
の減衰率との差分をとる工程と、この差分が最小となる
標準媒質の減衰係数をめる工程とを含み、この差分が最
小となる減衰係数をもって被測定物体の所望の深度範囲
の減衰係数とする。 本発明によれば１だ、超音波・Ｐルスを被測定物体に送
信し、被測定物体から反射された超音波エコー信号を検
出することによって被測定物体の音響特性を測定する超
音波測定装置は、超音波・ξルスを送信し超音波信号を
受信する送受信手段と、送受信手段で受信した超音波信
号を蓄積する記憶手段と、受信した超音波信号を演算し
て減衰率およびその差分をめる演算手段と、送受信手段
、記憶手段および演算手段を制御する制御手段とを含み
、制御手段は、異なる減衰係数を有する複数の標準媒質
に送受信手段により超音波・ぐルスを送信して標準媒質
の様々な深度から得られた超音波エコー信号よシ演算（
１０） 手段で各深度ごとの減衰率をめて記憶手段に蓄積し、複
数の異なる周波数成分をもつ超音波・ぐルスを標準媒質
に送受信手段により送信して標準媒質を透過した超音波
信号より演算手段で減衰係数をめて記憶手段に蓄積し、
送受信手段によって複数の異なる周波数成分をもつ超音
波・やルスを被測定物体に送信し、被測定物体からの超
音波エコー信号より演算手段によって所望の深度範囲の
減衰率をめ、被測定物体の所望の深度範囲に対応する標
準媒質の深度範囲の減衰率を記憶手段から読み出し、さ
らに演算手段によって、前記読み出した減衰率と被測定
物体の所望の深度範囲について得られた減衰率との差分
をとり、その差分が最小となる標準媒質の減衰係数をめ
、これをもって物体の所望の深度範囲の減衰係数とする
。 ■１発明の詳細な説明および作用 以下本発明を、実施例によって詳細に説明する。 第４図は本発明の原理を示す図である。容器１０に収容
された媒質１２は均一減衰媒質であり、例えば、減衰係
数は生体の軟組織の平均減衰係数１ ｄＢ、ｚＧ＋ｎ−
Ｍ）Ｉｚと実質的に同じで、音速も生体の平均音速１５
００ｒｒｌ／ｓと実質的に同じで、音響インピーダンス
も同じく平均の１．５ＸＩＯ６ｋｇ／ｍ２・３になるよ
うに作られている。このような、いわば生体に近いファ
ントムの製作法については、既にいくつかの報告がある
。すなわち、Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｎ Ｍｅｄｉｃ
ｉｎｅ ＆ Ｂｉｏｌｏｇｙ第８巻、第３号（１９８２
年）のＥｒｎｅｓｔ Ｌ、 Ｍａｄｓｅｎによる”Ｏｉ
ｌ−ｉｎ−ｇｅｌａｔｉｎ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ
ｆｏｒ ｕｓｅ ａｓ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙ
Ｔｉａｓｕｅ−Ｍｉｍｉｃｋｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ’＋及びＭｅｄｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ第５巻、第５
号（１９７８年）のＥｒｎｅｓｔＬ、 Ｍａｄｓｅｎに
よるｌｌＴｉ５ｓｕｅ ｍｉｍｉｃｋｉｎｇ ｍａｔｅ
ｒｉａｌｓｆｏｒ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｐｈａｎｔ
ｏｍｓ”等であるＯさてこのようにして作られたファン
トム（均一減衰媒質１２）の各音響・やラメータは、予
め測定することが可能である。すなわち減衰率は、例え
ば第６図（Ａ） （Ｂ）あるいは（Ｃ）■）のようない
わゆる透過反射法あるいは透過法で測定出来る。まず第
６図（Ａ）では容器１４に満した脱気水７０中の完全反
射体８０からのエコー振幅ｖＯ（ｒ）を測定し、次に同
じ条件で探触子１と反射体８０の間に、減衰媒質１２と
同じ材料のファントム１２＆を設置してこのときの反射
体８０からのエコー振幅Ｖ（ｆ）を測定する。これを用
いて次式よりファントノ、１２ａの減衰係数の平均値α
０をめることが出来る。 αｏ ＝ ｚｎ（Ｖｏ（ｆ）／Ｖ（ｆ）） ／２１−ｒ
但しここでｔは媒質１．２ ａの厚さ、捷たα（ｆ）−
次に平均音速Ｃは第６図■）で媒質１２ａの表面４１と
裏面４２からのエコーを受信した時間ｔ４１およびｔ４
２より次式でめられる。 Ｃ＝２ｔ／（ｔ４２−ｔ４１） この平均音速Ｃと媒質１２ａの密度ρの積より音響イン
ピーダンス２＝ρＣもめられる。 第６図（Ｃ）では、同じく容器１４に満した脱気水７０
中に、送信用探触子１と対向して受信用（１３） 探触子１′を設け、探触子１からの、送信超音波を探触
子１′で受信しこのときの振ｌ】をｖＴ（ｆ）とする。 次に、同じ条件で探触子１と探触子１′の間に減衰媒質
１２と同じ材料のファントム１２ａを設置して、このと
きファントム１２ａを透過した超音波を探触子１′で受
信する。このときの振巾をＶＴ（ｆ）とすれば、これを
用いて次式より、ファントム１２ａの減衰係数の平均値
α０をめることが出来る。 αｏ ＝ ｚｎ（ＶＴ（ｆ）／ｖ７ （ｆ） ） ／
ｔ−’以上のように、媒質１２を、はぼ生体軟組織の音
響特性に近いファントムに、製作することも、またこれ
を測定して確認することも、現在の既知の技術ですべて
可能であると言える。 さて次に、この媒質１２を従来の・ぞルス・エコー法で
測定した場合どのようになるかを第４図で考えてみる。 第４図に戻って、そのブロック図部分に示す（１４） ように、通常の・ぞルス・エコー法によるＲモー）”・
スキャナブロック図である。送信回路２ｏによって探触
子１に・やルス駆動電圧が印加され、探触子１から超音
波７２が、媒質１２中に送波される。媒質１２からのエ
コーは探触子１で受波され、受信回路３０を経て対数増
幅回路４ｏで対数増幅される。対数増幅された出力が検
波回路５０へ入力され、この回路５０の出力がメモリ６
０へ記憶され、表示部６５でＢモード像として展開表示
される。探触子１け、図示しない走査機構によって矢印
１６．１８で示すＹ方向に走査され、また全体の動作タ
イミングは図示しないコントロール回路によって制御さ
れている。 さてこの場合、ある位置でのＡモード信号の出力Ｖ（ｔ
、ｘ）すなわち検波回路５０の出力は、深度Ｘに伴っ
て次式で与えられるはずである。 ここでＲ（ｆ、Ｘ）は反射強度である。（１）式の両辺
の自然対数をとって変形すると、次式のようになる。 δ また取Ｒ（ｆ 、Ｘ） ＝ ０、すなわちＲ（ｆ 、Ｘ
）は媒質１２中では均一であるとする。従って（２）式
はｔｎＶ（ｆ、Ｘ）＝ｔｎＶｏ（ｆ）十ｔｎＲ（ｆ）
２（Ｙｏ−ｆ−Ｘ （３）となる。 （３）式の右辺第１項及び第２項は深度Ｘに依存しない
定数項であるので、第５図のように横軸に深度Ｘを、縦
軸にエコー振幅ｚｎｖ（ｒ 、Ｘ）をとると、一定の周
波数ｆでは、線形に減少していく傾向１００が測定され
るはずである。ところが既に述べたように、送信音場の
ビーム形状が深度Ｘに依存して、第４図７２のように変
化することがわかっている。 従って、このビーム拡散のために探触子１で受波される
エコー強度が弱まり、この結果エコー振幅ｔｎＶ（ｆ
、ｘ）は、第５図の実線１１０のように理想的な減衰線
１００よりも距＠Ｘに伴ってさらに減衰することが推測
される。 被測定物体が生体組織の場合でも、上記のような送信音
場特性によるビーム拡散現象によって、測定された音響
特性は影響を受けることになる。このような送信音場を
何らかの方法で実際に測定、あるいは理論的に予め解析
することが出来れば、送信音場の特性を補正し、より定
量的な音響特性を得ることが可能となろう。しかしなが
ら現実にはこのような技術はまだ確立しておらず、既に
述べたように、標準平面反射体による送信音場補正とい
う方法が現状の技術レベルとなっている。 本発明では媒質１２を１つの標準媒質と考え、この媒質
１２から探触子１によって得られ九Ｂモード像と、同じ
探触子１を用いて生体組織か（］７） ら得られたＢモード像とを比較して、探触子１の送信音
場特性の影響を少なくした超音波測定方法およびその装
置を提供することがその目的である。 ・やルス・エコー法によって被測定物体の減衰係数をめ
る方法の１つとして既に知られている測定法に次のもの
がある。 すなわち第７図において距離ＸｌおよびＸ２における２
つの反射体２００および２１０からのノぞルス・エコー
振幅Ｖ（ｆ、Ｘｌ）およびＶ（ｆ 、Ｘ２ ）は次式の
ように与えられる。 （４）および（５）式の両辺の自然対数をとり変形する
（１８） （６） −（７）より ｔｎ〔Ｖ（ｆ ＋Ｘ１ ）／Ｖ（ｆ 、＋２）：）＝ｔ
ｎ［Ｒ（ｆ 、＋４ ）／Ｒ（ｆ 、＋２）：）−−ｚ
ｔｎ［：Ｒ（ｆ、Ｘｌ）／Ｒ（ＬＸ２）） （９）生体
軟組織ではα（ｒ 、Ｘ）−α、（Ｘ）・「とおけるの
で、ここで７ｉｏは、区間ｘ１−ｘ２での平均の減衰係
数である。 従って（９）式より？？０が次式で一１ｊえられる。 このとき右辺の第２項は、Ｘｌおよび＋２からのエコー
における反射強度の比の項である。 この２つの反射強度がほぼ等しければ、すなわちＲ（ｆ
、Ｘｌ）／Ｒ（ｆ、＋２）ご１であれば、第２項は零に
近く々す、減衰係数の平均値ｉはほぼ正確に測定出来る
わけである。 更に異なる２つの周波数ｆ１およびｆ２によって測定を
行えば、これらのｆ１＋ ｆ２に対して（８）式より、
次の２つの式が与えられる。 ｔｎ［Ｖ（ｆ １Ｊ＋ ）／Ｖ（ｆ １．＋２）：）＝
ｔｎ［：Ｒ（ｆ ｓ 、Ｘ、 ）／ｌ’ｊ（ｆｌ、＋２
））ｔｎ［Ｖ（ｆ ２ 、ｘ、 ）／Ｖ（： ｆ ２
、＋２）１３−４ｎＣＲ（ｆ ２ 、ｘ＋ ）／Ｒ（ｆ
２．＋２ ）〕０諺−０１）より ここで前と同様に、反射強度がほぼ均一であれば、すな
わち 第２項は零に近くなり、次式によって（Ｙｏがめられる
。 （＋９ しかしながら、既に説明したように、送信ビ（２１） −ム７２の拡散現象によって、第５図の曲線１１０のよ
うに測定値ｔｎＶ（ｆ、ｘ）は距離Ｘに、伴々って見か
け」二減少してくる。従って減衰係数は距離Ｘに伴々っ
て見かけ上、犬きく測定されてし甘うという問題が生じ
てくる。また反射波が空間的に拡がりなから探触子１に
到達するだめの影響も、同様に考慮する必要が生じて来
る。 これらの点を考慮すると、基本式（１）は次のように修
正されてくる。 Ｇ（ｆ、Ｘ）は、送信ビーム７２の拡散の項であり、Ｄ
（ｆ 、Ｘ）は、反射波の拡散の項である。 これより（９）式は次のように修正されてぐる。 −ｔｎ［Ｇ（ｆ 、Ｘ＋）／Ｇ（ｆ、＋２））−ｔｎ［
：Ｒ（ｆ Ｊｌ ）／Ｒ（ｆ 、＋２）：）−ｔｎ（Ｄ
（ｆ 、Ｘ＋）／Ｄ（ｆ 、＋２）） （１７）右辺第
２項が送信音場による誤差項であるが、（２２） 深度（距離）ＸによらずＧ（ｆ 、Ｘ）が一定であれば
、この項は零に近くなる。 しかしながら、既に述べたように送信音場は複雑に変化
しているために、Ｇ（ｆ 、Ｘ）は距離Ｘに従って変化
していることが推測される。い１、標準媒質１２からの
エコーをＶｓ（ｆ 、Ｘ）とすると、同じ探触子１では ０６式を０樟式で規格化すると、 Ｖ（４，Ｘ）／ＶＢ（ｆ、Ｘ８）−ＣＧ（ｆｌＸ）／Ｇ
３（ｆ、Ｘ８）’ＩＩ・［：１１．（ｆ、Ｘ）ハ３（ｆ
、Ｘ３）］Ｘ ［Ｄ（ｆ 、Ｘ）７’Ｔ）ｓ（ｆ 、Ｘ
ｓ）’）ここでＸ＝Ｃｔ 、 ｘｓ＝ ｃ８ｔで与えら
れ、ＣおよびＣ８は各々生体組織および標準媒質Ｉ２の
平均音速である。 既に述べたように、標準媒質の平均音速Ｃｓを生体組織
の平均音速Ｃと等しいように標準媒質１２を作れば、Ｃ
３＝Ｃとなり、従ってＸ ”＝ Ｘｓとなる。０つ式の
両辺の自然対数をとって変形すると、 ７ｎ［Ｖ（ｆ 、Ｘ）／Ｖｓ（ｆ 、Ｘ））＝Ａｎ（Ｇ
（ｆ 、Ｘ）／Ｇｓ（ｆ 、Ｘ））−＋４ｎ（Ｒ（ｆ
、Ｘ） ／Ｒｓ（ｆ 、Ｘ））十ｔｎ（Ｄ（ｆ 、Ｘ）
／Ｄｓ（ｆ、Ｘ）］前記と同様に、異なる２つの距離ｘ
１ 、 ｘ２に対して／ｅルス・工：＋−振幅Ｖ（ｆ、
Ｘｉ） 、 ｖ（ｒ、ｘ２）の測定を行い、その差分を
めると次式のようになる。 右辺第２項は、前記と同様にＲ（ｆ 、Ｘｌ）／１１（
ｆ、Ｘ２）さ１と考えれば、零に近くなる。又、第１項
の送信音場による拡散項は、標準媒質１２で規格化する
ことで、無視出来る程小さな値の項と々ることか予想さ
れる。従ってＨ式は次のように近似出来よう。 間の標準媒質１２を規準とした減衰度と定義することに
する。従ってもし、被測定物体の減衰係数が標準媒質１
２のそれに近ければ、すなわちα（ｆ、Ｘ）＝αｓ（ｒ
、Ｘ）であれば（イ）式の右辺第２項は零に近くなる。 右辺第１項の反射波の拡散項が残る。しかし、既に報告
すｔ１４：イルヨ’） Ｋ、 Ｄ（ｆ、Ｘ） −Ｘ１１
（Ｘ） （！：（２５） 考えると、ｂ（Ｘ）は超音波の波長に比べて大きな散乱
体に対しては零であり、波長に比べて小さな散乱体に対
しては−１であると考えられる。さらにこの関係は使用
する波長すなわち周波数の範囲では一定と考える。 そこで２つの周波数ｆ１およびｆ２に対して（ハ）式を
たてると、０１式より となる。 ところで、Ｄ（ｈ、Ｘ）さＤ（ｆ２．Ｘ）より右辺第２
項は零に近くなる。従って翰式は次式のように更に近似
出来る。 （２６） 従って、２つの異なる周波数ｆ１およびｆ２について被
測定物体の２つの異なる距離Ｘ１およびＸ２における・
ぐルス・エコー振１［Ｖ（ｆｌｌＸｌ） ＩＶ（ｆ２．
Ｘｌ） 、Ｖ（ｆ １１Ｘ２） オヨびＶ（ｆ ２ 、
Ｘのを標準媒質１２の対応する一’！ ｋ スエ：ｌ−
振幅Ｖｓ（ｆｌ、Ｘ＋） ＋Ｖａ（ｆ ２ 、Ｘｌ ）
＋Ｖｓ（ｆ ＋ ｌＸ２ ）およびｖｓ（ｆ２＊ｘ２
）で規格化した量、すなわち（ハ）式左辺の測定量は、
右辺の項である標準媒質１２のｆ２およびｆｌでの減衰
係数α５（ｆ２＊Ｘ） 、α５（ｒｌ、Ｘ）との差を与
えるものである。従って、被測定物体の減衰係数（ｆｌ
およびｆ２での）α（ｆ２．Ｘ） 、α（ｆｉ、Ｘ）が
標準媒質１２の値に近ければ、前記測定量は零に近くな
ってくる。 この現象を利用して、被測定物体の減衰係数周波数依存
性を近似的に測定することが出来る。 すなわち、予め種々の減衰係数α、（ｆ）をもつ標準媒
質を作成、これらの標準媒質のＶｓ（ｆ 、Ｘ）を測定
し、同時にα５（ｆ）も記憶させておく。次に被測定物
体のＶ（ｆ、Ｘ）を測定し、（ハ）式の左辺の項を演算
してこの項の値が零に近くなるよりなＶｓ（ｆ、Ｘ）掠
める。これに対応するα５（ｆ）を上述の記憶より引出
し、この値（減衰係数）をもって被測定物体の減衰係数
と定義する。以上の方法によって、被測定物体の減衰係
数を標準媒質を使用することで測定する探触子の送信音
場の影響を少なくして測定することが可能となってくる
。 （ハ）式を変形すると次式のようになる。 Ｗ（ｆ １ ｒ ｆ ２ ）ＸＩ 、ｘ２Ｗｓ（ｆ １
ｒ ｆ ２）Ｘｌ 、Ｘ２勢Δαｓ（Ｎ、ｆ２）−Δα
（ｆｌ、ｆ２） に）但し、 ｗ（ｒｌ、ｆ２）Ｘｌ、Ｘ２ Ｗｓ（ｆ １ ＋ｆ２）Ｘｌ 、Ｘ２ Δα５（ｆｌ、ｒ２） Δα（ｆ＋ 、ｆ２） 次に第８図の実施例に従って本測定法を更に詳細に説明
を行う。点線枠内２０００がとくに本発明の関係するブ
ロックであり、その他のブロックは従来の・元ルス・エ
コーＢモード断層装置（２９） と同様であり、既知であるので、ここでは詳細な説明を
省略する。 被測定物体４００の表面に設定される探触子１は、走査
部５００によってその表面上を方位方向Ｘとは垂直なＹ
方向に走査される。探触子ｌには、図示のように送信回
路２０および受信回路３０が接続され、コントロール回
路１４０２の制御の下に前者は探触子１を介して超音波
を送信し、後者は被測定物体４００の内部から反射した
エコーを受信する。 受信したエコー信号は、対数増幅器４０によって対数増
幅され、検波回路５０で検波される。 その検波出力はＳＴＣ回路１０００によって、いわゆる
ＳＴＣ補正を受ける。これは、ディジタル信号の形で画
像メモリ１１００に蓄積される。メモリ１１００に蓄積
されたエコーデータは、ビデオアン７″１２００によっ
て増幅され、映像信号として表示部１３００に供給され
る。表示部１３００はたとえば、ＣＲ７表示装置を有し
、測定ニコルデータがいわゆるＢモード画像として表示
される。 （３０） ブロック２０００は、図かられかるように、２つの記憶
部、すなわちエコーデータ記憶部２４００および標準デ
ータ記憶部２３００と、演算部２２００と、関心領域（
ＲＯＴ ）設定部２１００とからなる。後の説明でわか
るように、エコーデータ記憶部２４００は受信回路３０
で受信されたエコー信号をディジタルデータの形で格納
する記憶領域である。演算部２２００は、前述の本発明
の原理に従って標準媒質１２や被測定物体４００の、た
とえば減衰係数々どの音響特性を算出する演算機能を有
する。標準媒質１２について算出された標準データは、
標準データ記憶部２４００に蓄積される。 ＲＯＩ設定部２１００は、表示部１３００に表示さした
被測定物体４００のＢモードエコー像において、とくに
その音響特性を測定したい領域、すなわち関心領域を設
定するだめの操作装置である。そのような関心領域を特
定するために、本装置は、所望の瞬間のエコー像を凍結
するだめのフリーズスイッチ１４００を有している。 第８図の装置を使用してまず、第９図のように異なる減
衰係数（ｔ８（ｆ）をもった複数の標準媒質（本例では
１２ｂ 、１２ｃ 、１２ｄについて予め測定を行う。 この測定では、第１０Ａ図および第１０Ｂ図のフローチ
ャートと同様のフローに従ッテＷｓ（ｆ＋、ｆ２）４を
第８図の演算部２２００で算出し、これを標準データ記
憶部２１００に記憶させる。なお第１０Ａ図〜第１ｏＣ
図に示すフローは、第１２図に示す被測定物体の被測定
領域３０００について減衰係数をめるものであるが、第
９図に示す標準媒質１２ｂ、１２ｃ。 １２ｄの測定や第６図に示す較正方法についても同様に
適用することができる。 又、第６図で説明した方法によってエコーを測定し、こ
の測定されたエコーより演算部２２００でΔαｓ（ｆ＋
、ｆ２）をめ、この値を標準データ記憶部２３００に記
憶する。Ｗｅ（ｆ ＋ 、ｆ２）４とΔαａ（Ｎ、ｆ２
）を、対応づけるため（この例では標準媒質１２ｂ。 １２ｃ 、１２ｄについてそれぞれ１は１１２゜３をと
る）、標準データ記憶部２３００には第１１図のような
形式でこれらのデータが記憶される。 すなわち、例えば標準媒質１２ｂ（減衰係数の周波数依
存性Δα８１をもつ）について見れば、栄位区間ΔＸ毎
の・やルス・エコー法で測定された周波数ｆ１のときの
エコー振幅の減衰率と周波数ｆ２のときのエコー振幅の
減衰率との差が記憶される。 さて次に被測定物体４００の減衰率を本発明の原理より
める方法について説明を行う。このよう々測定動作はコ
ントロール回路１４ｏ２の制御下に実行される。 まず従来の方法で被測定物体４００のＢモード断偉層を
第８図に示す装置の受信回路３ｏからメモ！Ｊ １１０
０を通って表示部１３００に至る回路によって得る。こ
の結果表示部１３００にはたとえば第１２図のような断
層像ａｏｏｏが展開される。この断層像３０００は、観
察のためにフリーススイッチ１４０ｏを操作していわゆ
るフリーズ画像として画像メモＩＪＩ１００から出力さ
れて表示されるのが通常である。測定者は、ＲＯＴ設（
３３） 宇部２１００を操作して画像３０００上で減衰率を測定
したい領域３１００をたとえば第１２図のように設定す
る。 さてこの画像３０００のエコーデータは、画像メモＩＪ
Ｉ１００内に画像データがフリーズスイッチ１４００の
指令によって記憶されると同時に、エコーデータ記憶部
２４０ｏにも受信信号が記憶される。演算部２２００は
、領域３１００に相当するエコーデータをエコーデータ
記憶部２４００より読み出して、以下第１０Ａ図〜第１
０Ｃ図に示したフローチャートに従ってこのエコーデー
タを演算し、減衰係数を測定する。 このフローチャートでは、説明を簡単にするために標準
媒質を３つとしたが、実際の生体軟組織の減衰係数は、
次の表にも示しであるように、概略０１〜３．０ ｄＢ
／２ｙ＋＋・ＭＨｚの範囲であることが予想される。従
って上記の範囲についてなるべく細かい間隔で異った減
衰係数をもつ標準媒質を作成し、この標準データを予め
標準データ記憶部２３００に記憶させておけば、更に測
定精（３４） 度は高くなる。 寸だ実際の標準データ測定はある程度にして、補間法で
中間の標準データをめることも、ごく常識的な手段と言
えよう。１だ標準媒質として前記のよう々ファントムで
ｉｔ＆＜、実際の生体（動物の摘出した組織等）をその
標準媒質とすることも考えられる。 以上、被測定物体４００の関心領域３１００について減
衰係数を測定する方法について説明をしたが、不法を拡
張し被測定物体４００を第１３図のような仮想マトリッ
クスに区分し、このマトリックスの単位画素５０００の
１つ１つを前記の関心領域として取扱うようにしてもよ
い。 すなわち、順次各画素について第１０Ａ図〜第１０Ｃ図
のフローチャートに従って演算を実施し、演算値を輝度
変調して表示部１３００へ展開すれば、その結果として
被測定物体４００の減衰係数の２次元分布像が得られる
。 α／ｆ平均値 （ｖｆ標準偏差周波数範囲眼球水様液、
硝子液 ０．１０ − ６〜３０血 液 ０．１８ −
１．０ 脂 肪 ０．６３ ０．０７３ ０．８〜７０延髄（繊
維方向） ０．８０ ０．０７１ ＋、７〜３４脳 ０
．８５ ０．０５６ ０．９〜３４肝臓 ０．９４ １
．０５８ ０．３〜３．４腎 臓 １．０ ０．０４
０．３〜４．５を 髄 １．０ − ３．Ｑ 延髄（横方向） １．２ ０，０５ １．７〜３４筋肉
（繊維方向） １．３ ０，０７ ０．８〜４５心 筋
１．８ ０，１０ ０．３〜４５眼球水晶体 ２．０
− ３．３〜１３筋肉（横方向） ３．３ ０．３５
ｏ、ｓ〜４５頭がい骨 ２０ − １．６ 肺 ４１ − １．０ （、）ａノ ■０発明の具体的効果 以上のように本発明によれば、予め測定された減衰係数
の異なる複数の標準媒質のパルスエコー信号と別の方法
、具体的に１透過反射法で測定されたこれらの媒質の減
衰係数の周波数依存性とを記憶させ、被測定物体につい
て測定し情報処理された・やルス・エコー信号と前記記
憶された標準媒質の同じく情報処理された・やルス・エ
コー信号との差分を演算し、この差分値が最小となるよ
う々標準媒質の減衰係数をもってこの被測定物体の減衰
係数とすることで、測定に使用された探触子の送信音場
の減衰係数への影響を少なくして、被測定物体の減衰係
数の周波数依存性を測定することが出来る。
第１図ないし第３図は、従来の超音波測定方法の説明に
使用する説明図、 第４図は本発明による超音波測定方法の原理を説明する
だめの機能プロ、り図、 第５図ないし第７図は、本発明の基本原理を（３７） （：Ｈｊ） 説明するための説明図、 第８図は本発明による超音波測定装置の実施例を示すブ
ロック図、 第９図は、第８図に示す実施例装置における超音波測定
動作を説明する説明図、 第１０Ａ図々いし第１０Ｃ図は、第８図に示す装置の動
作を示す動作フロー図、 第１１図は、第８図に示す装置における標準データ記憶
部のデータ記憶形式の例を示す図、第１２図は、第８図
に示す装置の表示部における被測定領域のＢモード表示
画像の例を示す図、 第１３図は本発明の他の実施例における被測定領域の測
定例を説明する説明図である。 主要部分の符号の説明 ｌ・・・探触子 １２ａ・・標準媒質 ３０・・受信回路 ４０・・・対数増幅回路 ５０・・・検波回路 （３８） １０００・ ＳＴＣ回路 １１００ 画像メモリ １３００・・表示部 １４００・ フリーズスイッチ １４０２ ・コンｉ・ロール回路 ２１００・・・関心領域設定部 ２２００・・・演算部 ２３００・・・標準データ記憶部 ２４００・・エコーデータ記憶部 （３９） 第１図 第２図 （Ａ） Ｓ （Ｃ） ６ 図 （Ｂ） （Ｄ） 第９図 （Ａ） （Ｂ） 第１０Ａ図 （Ｃ） ２ｄ 第１１図 第１２図 ２００ 第１３図
使用する説明図、 第４図は本発明による超音波測定方法の原理を説明する
だめの機能プロ、り図、 第５図ないし第７図は、本発明の基本原理を（３７） （：Ｈｊ） 説明するための説明図、 第８図は本発明による超音波測定装置の実施例を示すブ
ロック図、 第９図は、第８図に示す実施例装置における超音波測定
動作を説明する説明図、 第１０Ａ図々いし第１０Ｃ図は、第８図に示す装置の動
作を示す動作フロー図、 第１１図は、第８図に示す装置における標準データ記憶
部のデータ記憶形式の例を示す図、第１２図は、第８図
に示す装置の表示部における被測定領域のＢモード表示
画像の例を示す図、 第１３図は本発明の他の実施例における被測定領域の測
定例を説明する説明図である。 主要部分の符号の説明 ｌ・・・探触子 １２ａ・・標準媒質 ３０・・受信回路 ４０・・・対数増幅回路 ５０・・・検波回路 （３８） １０００・ ＳＴＣ回路 １１００ 画像メモリ １３００・・表示部 １４００・ フリーズスイッチ １４０２ ・コンｉ・ロール回路 ２１００・・・関心領域設定部 ２２００・・・演算部 ２３００・・・標準データ記憶部 ２４００・・エコーデータ記憶部 （３９） 第１図 第２図 （Ａ） Ｓ （Ｃ） ６ 図 （Ｂ） （Ｄ） 第９図 （Ａ） （Ｂ） 第１０Ａ図 （Ｃ） ２ｄ 第１１図 第１２図 ２００ 第１３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超音波パルスを被測定物体に送信し、該被測定物体
から反射された超音波エコー信号を検出することによっ
て該物体の音響特性を測定する超音波測定方法において
、該方法は、異なる減衰係数を有する複数の標準媒質を
用意する工程と、 該標準媒質に超音波・ぐルスを送信し、該媒質の様々な
深度からの超音波エコー信号より各深度毎の減衰率をめ
て記憶する工程と、 実質的に複数の異なる周波数成分をもつ超音波パルスを
前記標準媒質に送信し、該媒質を透過した超音波信号よ
り減衰係数をめて記憶する工程と、 前記被測定物体に複数の異なる周波数成分をもつ超音波
・ぞルスを送信する工程と、前記物体からの超音波エコ
ー信号より所望の深度範囲の減衰率を測定する工程と、 該被測定物体の所望の深度範囲について得られた減衰率
と前記標準媒質の対応する深度範囲の減衰率との差分を
とる工程と、 前記差分が最小となる前記標準媒質の前記減衰係数をめ
る工程とを含み、 該差分が最小となる減衰係数をもって前記物体の所望の
深度範囲の減衰係数とすることを特徴とする超音波測定
方法。 ２ 超音波パルスを被測定物体に送信し、核被測定物体
から反射された超音波エコー信号を検出することによっ
て該物体の音響特性を測定する超音波測定装置において
、該装置は、超音波パルスを送信し、超音波信号を受信
する送受信手段と、 該送受信手段で受信した超音波信号を蓄積する記憶手段
と、 該受信した超音波信号を演算して減衰率およびその差分
をめる演算手段と、 前記送受信手段、記憶手段および演算手段を制御する制
御手段とを含み、 該制御手段は、 異なる減衰係数を有する複数の標準媒質に前記送受信手
段により超音波・ぐルスを送信して該媒質の様々々深深
度ら得られた超音波エコー信号より前記演算手段で各深
度ごとの減衰率をめて前記記憶手段に蓄積し、 複数の異なる周波数成分をもつ超音波・Ｐルスを前記標
準媒質に前記送受信手段により送信して該媒質を透過し
た超音波信号より前記演算手段で減衰係数をめて該記憶
手段に蓄積し、前記送受信手段によって複数の異なる周
波数成分をもつ超音波・やルスを前記被測定物体に送信
し、 該被測定物体からの超音波エコー信号、しり前記演算手
段によって所望の深１１範囲の減衰率をめ、 該被測定物体の所望の深度範囲に対応する前記標準媒質
の深度範囲の減衰率を前記記憶手段から読み出し、 前記演算手段によって、該読み出した減衰率と前記被測
定物体の所望の深度範囲について得られた減衰率との差
分をとり、該差分が最小となる前記標準媒質の減衰係数
をめ、これをもって前記物体の所望の深度範囲の減衰係
数とすることを特徴とする超音波測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59050193A JPS60195473A (ja) | 1984-03-17 | 1984-03-17 | 超音波測定装置 |
| DE8585102841T DE3579835D1 (de) | 1984-03-17 | 1985-03-12 | Ultrasonisches messverfahren und vorrichtung dafuer. |
| EP85102841A EP0155630B1 (en) | 1984-03-17 | 1985-03-12 | Ultrasonic measurement method, and apparatus therefor |
| US06/711,954 US4644510A (en) | 1984-03-17 | 1985-03-14 | Ultrasonic measurement method, and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59050193A JPS60195473A (ja) | 1984-03-17 | 1984-03-17 | 超音波測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60195473A true JPS60195473A (ja) | 1985-10-03 |
| JPH0261254B2 JPH0261254B2 (ja) | 1990-12-19 |
Family
ID=12852315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59050193A Granted JPS60195473A (ja) | 1984-03-17 | 1984-03-17 | 超音波測定装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4644510A (ja) |
| EP (1) | EP0155630B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60195473A (ja) |
| DE (1) | DE3579835D1 (ja) |
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