JPS6053130A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、超音波パルスエコー法により組織内の音速
を測定し、これを診断情報として供し得る超音波診断装
置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来より、生体内の組織中を伝播する音速を、超音波を
用いて測定しようとの試みが、数多くなされている。そ
の殆んどは、送信用トランスジューサと受信用トランス
ジューサとを用い、両トランスジューサの間に測定すべ
き組織を配置し、送信トランスジューサより発射された
超音波が、組織内を伝搬し、受信トランスジューサに受
信されるまでに喪した時間τを計測するものであり、組
織中の音速Ｃをめるために組織の厚さｌを別の方法で測
定しておき、ｃ＝ｌ／τなる演算を行なっている。した
がって、測定したい組織が、たとえば摘出した臓器であ
れば、機械的にその厚さｌを測定し、臓器中を伝播する
音速Ｃをめることはできる。

しかしながら、組織が生体内にあるときにはその厚さｊ
を簡単に測定することができないので、組織内の音速Ｃ
を容易にめることができない。

生体内組織中を伝播する音速Ｃをめる別法として、超音
波Ｃ′ｖ装置による方法もあるが、スライス面内の６６
０°方向のデータを欠落することなくめなければならな
いので、そのような方法には、そのようなデータをめ得
る組織が限定されるとか、装置自体が大規模かつ高価で
あるとか、の問題点がある。

〔発明の目的〕

この発明は、前記事情に基づいてなされたものであり、
生体内の組織を摘出することなく、被検部位のＢモード
像に基づき組織中の音速の算出が可能な超音波診断装置
を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するためのこの発明の概要は、複数の超
音波振動子を配列し、Ｂモード像を表示可能に超音波ビ
ームを送受信するりニアアレイトランスジューサと、前
ｉ己すニアアレイトラ／スジューサの超音波ビーム発射
方向の前方であってビーム走査領域外に配置されたシン
グルトランスジューサと、前記シングルトランスジュー
サに対向配置された超音波反射体とを有し、前記シング
ルトランスジューサと前記超音波反射体との間に被検部
位を介在させ、被検部位に、前記リニアアレイトランス
ジューサでビーム走査すると共にシングルトランスジュ
ーサで超音波ビームを照射可能な超音波走査装置と、前
記リニアアレイトランスジューサで受波したエコー信号
を基にしたＢモード像、前記シングルトランスジューサ
より発射する超音波ビームの位置を示すビームカーソル
および前記Ｂモード像中の被検部位の輪郭と前記ビーム
カーソルとの交点を通、る２本のラスターカーソルを表
示可能な表示器と、前記ラスターカーソルの位置を設定
するラスターカーソル設定手段と、前記シングルトラン
スジューサで受波したエコー信号とＡｌｌｌｌスラスタ
−カーソル設定手段定した２本のラスターカーソルの位
置データとから被検部位中の音速を算出する音速算出手
段とを備え、前記音速算出手段によりめた被検部位中の
音速を前記表示器に表示することを特徴とするものであ
る。

〔発明の実施例〕

この発明は、リニアアレイトランスジューサを用いてＢ
モード像を表示し、前ｆｌｉ１２１１モード像上にて被
検部位を特定し、その被検部位に軸合わせされたシング
ルトランスジューサを用いて、被検部位中の音速を測定
しようとするものである。この発明において、シングル
トランスジューサの受信エコーから得られる情報は、超
音波パルスの伝播時間であるので、これを音速に変換す
るために、Ｂモード像中の超音波走査線間隔から被検部
位の厚さをめる。

さらに詳述すると、この発明においては、たとえば第１
図（ａ）に示すように、被検部位６たとえば乳房を包み
こむような柔軟性を有する袋体４内に、減衰が少なく、
音響インピーダンスが生体に近似する材料たとえば水、
エチレングリコールｍ液等の液体５を充填すると共に、
被検部位乙のＢモード像形成のために超音波ビームをＩ
Ｊ　ニア走査可能に発射するりニアアレイトランスジュ
ーサ１と、前記リニアアレイトランスジューサ１の超音
波発射領域外であって前記リニアアレイトランスジュー
サ１の前方に、前記リニアプレイトランスジューサ１の
振動子配列面に並行に超音波ビームを発射可能に配置さ
れたシングルトランスジューサ２と、前記リニアアレイ
トランスジューサ１の超音波発射領域外であって前記リ
ニアアレイトランスジューサ１の前方に、前記シングル
トランスジューサ２に相対向して配置された、超音波反
射係数の大きい金属等で形成された超音波反射体６とを
含んで構成される超音波走査装置４０を用いる。

なお、第１図（ｂｌ　（ｃｌ　（ｄｌにおいて、３５で
示すのは、超音波走査装置４０におけるケースであり、
３４で示すのはりニアアレイトランスジューサ１の背面
に配置されるバッキング材であり、６２で示すのはりニ
アアレイトランスジューサ１の超音波発射面に配置され
た音響レンズであり、ろ６で示すのは袋体４を押えてお
く押え具であり、６７で示すのはりニアアレイトランス
ジューサ１およびシングルアレイトランスジューサ２に
結線されるケシングルトランスジューサ２で超音波パル
スを送信するとき、同じシングルトランスジューサ２で
受信される超音波エコーには、被検部位６と液体５との
境界での反射エコーＶＡ、Ｖい被検部位内エコーｖＴ１
および超音波反射体３からの反射エコーＶｒが含まれて
いるが、一般に、■、がその他の反射エコーよりもその
振幅が大きくなるような条件で使用される。

そして、シングルトランスジューサ２よりの超音波ビー
ムが被検部位６内を貫通する長さをｌ、液体５中の音速
をｖｗ、被検部位６中の音速を■Ｔ、シングルトランス
ジューサ２と超音波反射体６との距離をＬとすると、シ
ングルトランスジューサ２から発射された超音波ビーム
が、液体５、被検部位６を伝搬し、超音波反射体６によ
り反射され、再び逆の経路を通ってシングルトランスジ
ューサ２に受信されるまでの時間τは、第１式により示
すことができる。

ここで、液体５の音速ｖｗ、距離りは既知であり、τは
シングルトランスジューサ２の受信エコーから測定する
ことができる。したがって、第１式中のｌを測定するこ
とができると、被検部位６内の音速ＶＴは、前記第１式
を変形した第２式からめることかできる。

Ｗ この発明においては、前記］は、Ｂモード像よりめる。

すなわち、第２図に示すように、被検部位乙の断層像を
示すＢモード像７をＣＲＴ画面上に表示すると共に、シ
ングルトランスジューサ２より発射される超音波ビーム
の位置を示すシングルビームカーソル７人と、前記被検
部位６の境界と前記シングルビームカーソル７Ａとの２
つの交差点を通るラスターカーソル７Ｂ、７Ｃとを１督
して表示し、２本のラスターカーソル７Ｂ１７０間の画
素数を算出することにより前記ｌをめることができる。

画素数の算出に際し、第６図に示すように、被検部位の
輪郭を示すところの、液体５と被検部位６との境界エコ
ーの存在する画素が横に４個存在しているときには、シ
スターカーソル７０（７Ｂ）を４個の画素のいずれに設
定するかによりｌＩＪ記ｌの値に誤差をするので、前記
ｌの値の精度を高めるために、深さ方向の画素間隔を小
さくすること。

あるいは、Ｂモード像のダイナミックレンジを下げるこ
とが好ましい。また、リニアアレイトランスジューサ１
を構成する各振動子の間隔をｄとすると、通常のリニア
スキャンによるとＢモード像の走査線間隔はｄであるが
、スキャン方法をたとえば次のようにすると、走査線間
隔をｄ／４まで小さくすることができ、これによっても
前記ｌの値の精度を高めることができる。走査線間隔を
ｄ／４まで小さくするスキャン方法は、たとえば第４図
に示すように、Ｎ個配列した振動子のうち１回目には、
第１番〜第５番の振動子を励振して超音波ビーム■を発
射し、第１番〜第５番の振動子でその反射エコーを受−
波し、２回目には、第１番〜第５番の振動子を励振して
超音波ビーム■を発射し、第１番〜第６番の振動子でこ
れを受波し、３回目には、第１番〜第５番の振動子を励
振して超音波ビーム■を発射し、第２番〜第６番の振動
子、でこれを受波し、第４回目には、第１番〜第６番の
振動子を励振して超音波ビーム■を発射し、第２番〜第
６番の振動子でこれを受渡し、以下、第１回目から第４
回目までの振動子の励振、受波のシーケンスと同様にし
て各振動子を励振し、反射エコーを受波するものである
。このようなスキャン方法によると、ＢモードＦＪで被
検部位の厚みｌを走査線間隔の整数倍の値で高精度にめ
ることができ、厚みｌの誤差なｄ／４にまで小さくする
ことができる。

次に、この発明の一実施例を、図面を参照しながら説明
する。

第５図において、８で示すのは同期信号を発生しこれを
スイッチ９に出力する同期信号発生器であり、スイッチ
９は入力する同期信号を１７２に分周して、第１のトリ
ガ信号発生器１０および第２のトリガ信号発生器２２に
分局後の同期信号を交互に出力する構成を有する。１０
で示すのはトリガ信号発生器であり、分周後の前記同期
信号を励振する超音波振動より出力する超音波が所定方
向にビーム状に発射するように、トリガ信号に一定の遅
延を与える送信遅延回路である。１２で示すのは、トリ
ガ信号の入力により、超音波振動子を励振する駆動パル
スを出力するパルサである。

スジューサ１に印加され、このリニアアレイトランスジ
ューサ１から超音波ビームが発射される。

その超音波反射エコーは、同じリニアアレイトランスジ
ューサ１に受波され、エコー信号が出力される。１３で
示すのはプリアンプであり、リニアアレイトランスジュ
ーサ１より出力されるエコー信号を増幅する。１４で示
すのは増幅したエコー信号を遅延する受信遅延回路であ
る。１５で示すのは遅延したエコー信号を加算する加算
器であり、１６で示すのは加算したエコー信号を対数増
幅する対数増幅器であり、１７で示すのは対数増幅した
エコー信号を検波して、表示器２１に超音波断層像を表
示するためのビデオ信号を出力する検波回路である。１
９で示すのはフレームメモリであり、前記検波回路１７
より出力されるビデオ信号を、Ａｌ１）変換器１８によ
りデジタル化して記憶するメモリであり、記憶したビデ
オ信号を、　Ｄ／Ａ変換器２０を介して表示器２１に出
力する。２２で示すのはトリガ信号発生器であり、前記
トリガ信号発生器１０と同様の構成を有する。２６で示
すのはパルサであり、トリガ信号発生器２２よりのトリ
ガ信号を入力して、前記超音波走査装置４０内のシング
ルトランスジューサ２を構成する超音波振動子を励振す
る駆動パルスを出力する。シングルトランスジューサ２
より発射された超音波ビームは超音波反射体６で反射し
、その超音波反射エコーが前記シングルトランスジュー
サ２で受波され、エコー信号が出力される。２４で示す
のは、シングルトランスジューサ２より出力されるエコ
ー信号を増幅するプリアンプであり、２５で示すのは、
増幅したエコー信号をさらに対数増幅する対数増幅器で
ある。２６で示すのはエコー検出回路であり、シングル
トランスジューサ２で受波するエコー信号の中から超音
波反射体乙の反射に基づくエコー信号を検出する。２７
で示すのは時間計測回路であり、前記エコー検出回路２
６より検出されたエコー信号に基づいて、シングルトラ
ンスジューサ２と超音波反射体６との間を超音波ビーム
が往復する時間τを演算する。一方、２９で示すのは表
示器２１中に表示するラスターカーソルの位置を指定す
るたとえばジョイステック等のカーソル位置指定装置で
ある。６０で示すのはカーソル発生器であり、前記ジョ
イスティック２９により指示されるラスターカーソルの
位置データを入力して表示器２１上にラスターカーソル
を表示するビデオ信号を出力する。２８で示すのは音速
演算器であり、時間計測回路２７より出力されるデータ
τ、ジョイスティック２９より出力されるラスターカー
ソルの位置データ、あらかじめ設定されるシングルトラ
ンスジューサ２と超音波反射体６との間の距離り、およ
び液体５中の音速ｖｗに基づき、被検部位６中の音速■
１、さらに要すれば被検部位６中の特定組織内の音速■
。を演算し、演算結果を示すビデオ信号を表示器２１に
出力する。

Ａｉｌ記エコー検出回路２６、時間計測回路２７および
音速演算回路２８により音速演算手段４１が構成され、
また、カーソル位置指定装置２９およびカーソル発生器
３０によりカーソル設定手段４２が構成される。

ここで、第６図に示すように、被検部位６中の特定組織
たとえばガン組織３１を伝播する音速Ｖ。

は、前記音速演算器２８で、第６式に従って演算される
。

ただし、■、は、シングルトランスジューサ２より発す
る超音波ビームが前記ガン組織６１を通過しないように
、被検部位６に超音波走査装置をセットすることにより
、前記音速演算器２８でめることができ、また、１２は
表示器２１に表示されたＢモード像中にラスターカーソ
ルを設定することによりめたガン組織３１の厚みを示す
。

以上のように構成した超音波診断装置において、第１図
（ａ）に示すように、被検部位６たとえば乳房に超音波
走査装置の袋体４を押しつけて、袋体４で乳房を包み込
むようにし、次いで、リニアアレイトランスジューサ１
より超音波ビームを発射する。そして、超音波ビームで
乳房を走査することにより得られる超音波反射エコーを
リニアアレイトランスジューサ１で受波し、得られるエ
コー信号を基に、表示器２１に、第２図に示すようにＢ
モード１７を表示する。なお、前記表示器２１は、リニ
アアレイトランスジューサ１とシングルトランスジュー
サ２と超音波反射体３との配置関係が決定されているこ
とに基づき、Ｂモード（成上にシングルトランスジュー
サ２より発する超音波ビームの位置を示す＼＼′に入ビ
ームカーソル７Ａが自動表示可能に構成されているので
、操作者は、ジョイスティック２９を操作して、表示器
２１中のＢモード像７における。’ｘ”ｘｘ−ビームカ
ーソル７Ａと被検部位６中 ターカーソル７Ｂ、７Ｃを設定する。そこで、シングル
トランスジューサ２より超音波ビームを発射し、超音波
反射体６により反射する超音波反射エコーをシングルト
ランスジューサ２で受波する。

シングルトランスジューサ２より出力されるエコー信号
の中から超音波反射体３の反射に基づくエコー信号がエ
コー検出回路２６で検出され、次いで時間計測回路２７
で時間τをめる。そして、音速演算器２８で、時間τと
ジョイスティック汐より出力される位置データとから、
第２式に従って、被検部位６中の音速■アが計算され、
表示器２１に音速ｖＴの値が表示される。

以上、この発明の一実施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定されるものではなく、この発明の
要旨の範囲内で適宜に変形して実施することができるの
はいうまでもない。

被検部位中の特定組織内の音速■。も、この発明により
測定することができ、その場合は前記第６式に従って計
算される。

〔発明の効果〕

この発明によると、超音波走査装置を被検部位に当接し
、超音波ビームを照射することにより、被検部位を摘出
しなくても、被検部位中の、あるいは被検部位における
特定組織中の音速を容易に検出、表示することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明による被検部位中の音速を測定
する原理を示す説明図、第１図（ｂｌはこの発明におけ
る超音波走査装置を示す上面図、第１図（Ｃ１は前記超
音波走査装置を示す正面図、第１図（ｄｉは前記超音波
走査装置を示す側断面図、第２図はこの発明における表
示器に表示されたＢモード像を示す説明図、第３図は前
記Ｂモード像における被検部位の輪郭とラスターカーソ
ルとを示す説明図、第４図はこの発明における超音波ビ
ームによるスキャンの一例を示す説明図、第５図はこの
発明の一実施例を示すブロック図、および第６図はこの
発明による被検部位中の特定組織内の音速を測定する原
理を示す説明図である。 １・・・リニアアレイトランスジューサ、２・・・シン
グルトランスジューサ、３・・・超音波反射体、４０・
・・音速演算手段、　４２・・・カーソル位置設定手段
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の超音波振動子を配列し、Ｂモード像を表示可能に
   超音波ビームを送受信するリニアプレイトランスジュー
   サと、前記リニアアレイトランスジューサの超音波ビー
   ム発射方向の前方であってビーム走査領域外に配置され
   たシングルトランスジューサと、前記シングルトランス
   ジューサに対向配置された超音波反射体とを有し、前記
   シングルトランスジューサと前記超音波反射体との間に
   被検部位を介在させ、被検部位に、前記りニアアレイト
   ランスジューサでビーム走査すると共にシングルトラン
   スジューサで超音波ビームを照射可能な超音波走査装置
   と、前記リニアアレイトランスジューサで受波したエコ
   ー信号を基にしたＢモード像、前記シングルトランスジ
   ューサより発射する超音波ビームの位置を示すビームカ
   ーソルおよび前記Ｂモード像中の被検部位の輪郭と前記
   ビームカーソルとの交点を通る２本のラスターカーソル
   を表示可能な表示器と、前記ラスターカーソルの位置を
   設定するラスターカーソル設定手段と、前記シングルト
   ランスジューサで受波したエコー信号と前記ラスターカ
   ーソル設定手段で設定した２本のラスターカーソルの位
   置データとから被検部位中の音速を算出する音速算出手
   段とを備え、前記音速算出手段によりめた被検部位中の
   音速を前記表示器に表示することを特徴とする超音波診
   断装置。