JPS61154651A - 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〕 この発明は超音波診断装置に係り、特に生体内での超音
波の音速値を求め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〕

生体内の臓器における超音波の伝搬速度は、そのＩｔ器
が正常であるか異状があるかによって異なる。従って、
臓器における超音波の音速値を測定することでその異状
を知ることができ、医学的診断に有効と考えられている
。

このような点に注目し、生体内での音速値を計測する方
法が種々提案されているが、その一つとして超音波診断
装置における生体内情報の画像化の手法である開口合成
法を利用する方法がある。

開口合成法は生体内のある深さに存在する関心領域（臓
器等）について超音波の音速値を予測し、その予測値を
基にして超音波のフォーカシングを行ない、生体内から
反射される超音波を受信することによって生体内の断層
像を得るものである。

この開口合成法においては、得られる断層像の鮮明さは
予測音速値が生体内での実際の音速値と一致しているか
どうかによって左右される。即ち、両者が一致していれ
ば像は鮮明であり、そうでない場合は不鮮明となる。こ
のことを逆に利用して、生体内の音速値および超音波周
波数を計測することができる。

ところで、開口合成法を利用して音速値を求める場合、
断層像の鮮明さをいかに評価するかが問題となる。最も
簡単には音速予測値を少しずつ変化させ、その都度骨ら
れる断層像の鮮明さを視覚的に判断して最良点を見出す
という方法が考えられる。しかしながら、この方法は定
量性９客観性に欠ける問題があり、従って音速値を精度
よく求めることは難しい。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、開口合成法を用いて精度よく生体内
の音速値を計測できる超音波診断装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

この発明は上記目的を達成するため、種々の予測音速値
に基いて開口合成法により求められた生体内の断層像の
少なくとも一部の振幅分布について、そのばらつきの程
度を求め、このばらつきの程度が最も大きい振幅分布に
対応した予測音速値を、生体内での実際の音速値とし出
力するようにしたことを特徴とする。

即ち、断層像の振幅分布のばらつきの程度はその像の鮮
明さに依存し、このばらつきの程度が最も顕著な場合が
像が最も鮮明であるという点に着目し、そのときの予測
音速値を生体内の実際の音速値とするのである。ここで
、振幅分布のばらつきの程度としては、具体的には例え
ば振幅分布が所定の基準値を交差する回数、あるいは振
幅分布の分散または標準偏差といった統計量を用いるこ
とができる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、開口合成法により得られた断層像の
振幅分布のばらつきの程度を求めるという定量的な手段
により、得られた断層像の鮮明さを定量的２客観的に判
断し、それに基いて断層像が最も鮮明なときの生体内で
の音速値を求めるので、断層像の鮮明さを視覚的に評価
する従来法に比べて、音速値をより正確に測定すること
ができるようになり、臓器等における異状の有無を適確
に判断することが可能となる。

（発明の実施例） 第１図はこの発明の一実施例に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図である。第１図において、超音波プ
ローブ１は多数の振動子を一列に配列してなるアレイ振
動子によって構成されている。各撮動子からはある広が
りをもって超音波が発射され、生体内に送信される。生
体内各部から反射された超音波（反射波）は、超音波プ
ローブ１の所定の振動子によって受信され、電気信号（
以下、受信信号という）に変換される。振動子の共振周
波数は、一般的な値である３、５ＭＨｚとする。

パルサ２は超音波プローブ１内の振動子を駆動する回路
であり、スキャンコントローラ３からのパルスに同期し
て、スキャンコントローラ３によって指定される振動子
に駆動パルスを供給する。

これによって、各振動子は一定の周期で順次切換えられ
て駆動され、超音波の送受信位置が移動される。

超音波プローブ１から得られた受信信号は、レシーバ４
により必要なレベルまで増幅される。増幅された受信信
号はＡ／Ｄ変換器５において１４ＭＨ７でサンプリング
され、そして８ビツトのディジタルデータに変換される
。１回の超音波の送受信によって得られる一連のディジ
タル化された受信信号は、入力バッファメモリ６に一旦
スドアされる。受信信号のサンプリング、Ａ／Ｄ変換お
よび入力バッファメモリ６への書込みは、全てスキャン
コントローラ３からのコントロールパルスに同期して行
なわれる。

入力バッファメモリ６にストアされた受信信号データは
コンピュータ７によって読出され、画像メモリ８内の所
定のアドレスに順次ストアされる。

画像メモリ８は第２図に模式的に示した構成となってお
り、この画像メモリ８にデータは次のようにストアされ
る。即ち、超音波プローブ１において図で最左端の送受
信点で超音波を送受して得られた受信信号データはＸア
ドレスが０である列に書込まれ、次の送受信点において
得られた受信信号データはＸアドレスが１である列に書
込まれる。

つまり、送受信点を１つ右に移動させる毎に画像メモリ
８のＸアドレスを１つ進め、その列に受信信号データを
書込んでゆく。

コンピュータ７はこうして画像メモリ８にストアされた
受信信号データの１画像分について開口合成法に基く処
理を行ない、生体内の断層像情報を得る。得られた断層
像情報は、出力バッフ１メモリ９に一旦スドアされる。

出力バッファメモリ９にストアされた画像データは、タ
イミングコントローラ１１からのコントロールパルスに
同期してテレビモニタ１２に走査に合せて読出され、Ｄ
／Ａ変換器１０によりアナログ信号に変換された後、テ
レビモニタ１２上に表示される。

コンピュータ７において実行される開口合成法に基く処
理について説明する。開口合成法に基く処理によって得
られる画像面上の一点の値は、横軸を走査方向（Ｘ）、
縦軸を深さ方向（Ｚ）として受信信号データを配置した
受信信号データ面に第３図に示すような曲線Ｃを設定し
、この曲線Ｃ上の受信信号データを全て加算し、その絶
対値をとることによって得られる。受信信号データ面の
縦軸は受信信号データがどの深さのものであるかを表わ
すが、この深さＺｐは実際には直接知ることはできず、
超音波発射の時点をＯとする受信時刻ｔｐと生体内の超
音波音速値■より、次式により計算される。

Ｚｐ＝Ｖ・ｔｐ／２　　・・・（１） また、曲線ＣはこのＺｐ、送受信位置Ｘｐおよび超音波
音速値■を用いて次式により表わされる。

ＺＰ　”Ｆ　（Ｘ−Ｘｐ　）　”　／Ｖ−ｔｐ　＋Ｚｐ
　　＝（２）（２）式に含まれる■は予め予測により設
定される超音波音速値（以下、予測音速値という）であ
る。

この予測音速値が実際の値に一致した場合には、超音波
のフォーカシングが正しく行なわれることになり、鮮明
な断層像が得られる。逆に、゛予測音速値と実際の音速
値とが一致しない場合には、得られる断層像は不鮮明と
なる。これらの各場合における断層像のある深さにおけ
る振幅値の分布は、第４図（ａ）あるいは（ｂ）に示し
たような分布となる。

生体内では多数の反射体が密に、しかもランダムに存在
するため、それぞれの反射体からの反射波は干渉のため
非常に乱れた波形となっている。

従って、各反射体からの反射波に対応する断層像の振幅
も非常にばらつきの大きいものとなる。第４図（ａ）は
超音波からある距離の深さにおける断層像の振幅分布を
模式的に示したものであり、振幅値が大きくばらついて
いることがわかる。このような振幅分布のばらつきの程
度は、予測音速値によって変化する。即ち、予測音速値
が実際の音速値と一致していないと、予測音速値が大き
すぎる場合と小さすぎる場合のいずれの場合も、正しい
フォーカシングが行なわれないため断層像はボケ（つま
りコントラストの低下）を生じ、振幅分布のばらつきは
小さくなる。この様子を示したのが第４図（１））であ
る。

この発明では、このような開口合成法に基いて得られる
断層像の振幅分布のばらつきの程度を定量的に判断する
ことによって、フォーカシングが正しく行なわれている
かどうか、つまり予測音速値が実際の音速値に一致して
いるかどうかを知り、それによって正確な音速測定を行
なう。この場合、振幅分布のばらつきの程度を求めるに
は具体的には次のようにすればよい。今、第４図（ａ）
（ｂ）において例えば振幅分布の平均をとってその平均
値を基準値とし、この基準値を振幅分布が交差する回数
Ｎを求めると、この交差回数Ｎは振幅分布のばらつきに
対応する。即ち、振幅分布のばらつきが大きいほど交差
回数Ｎが多くなる。従って、この交差回数Ｎを求めるこ
とにより振幅分布のばらつきの程度を知ることができ、
それによって予測音速値が実際の音速値に一致している
かどうかを知ることができる。

断層像の振幅分布のばらつきの程度を評価する手段とし
て上記の交差回数Ｎを利用した場合の音速測定の手順に
ついて、第５図に示すフローチャートを参照して説明す
る。音速測定に当り、コンピュータ７はまず所定の予測
音速値をＶａに設定し、それに基いて所定の深さにおけ
る断層像を得るための処理を行なうことにより、例えば
第４図（ａ）または（ｂ）に示すような断層像の振幅分
布を得る。次に、この振幅分布の平均値を求め、これを
基準値として振幅分布が基準値を交差する回数（以下、
平均値交差回数という＞Ｎｏを求める。これらの予測音
速値Ｖａと平均値交差回数Ｎｏを記憶する。次に、予測
音速値を所定の増分Δ■だけ増加させてＶｌとし、同様
の処理を行なって平均値交差回数Ｎ１を求め、これらＶ
ｌ。

Ｎ１を記憶する。同様の処理をｉ−ｎまで行ない、ｎ個
の予測音速値と■１とそれに対応する平均値交差回数Ｎ
＋を得る。そして、ｎ個の平均値交差回数Ｎ１の中で最
も大きい平均値交差回数Ｎｌｌ１ａｘを求め、そのＮ　
ｌａＸに対応する予測音速値を実際の音速値として出力
し、例えばプリンタ１３でプリントアウトしたり、ある
いはテレビモニタ１２上で断層像と合せて表示する。

なお、上記の説明では平均値を基準値とした交差回数を
求めたが、交差回数が振幅分布のばらつきの程度と対応
するような値であれば、平均値以外の値を基準値として
もよい。

断層像の振幅分布のばらつきの程度を求める手段として
は、統計量を使用するものでもよい。ばらつきの程度を
示す統計量としては、例えば分散を挙げることができる
。分散を調べて振幅分布のばらつきの程度を求め、実際
の音速値を求める場合のフローチャートを第６図に示す
。第６図においては予測音速値を設定し、断層像の振幅
分布を求めた後、分散８１を求める。ｎ個の予測音速値
Ｖ１と分散８１とが求められたならば、Ｓｌの最大値３
　ｗａｘを求め、その３　ｎ＋ａｘに対応する予測音速
値を実際の音速値として出力すればよい。

なお、分散を使用する代わりに例えば標準偏差を用い、
標準偏差が最大値となるときの予測音速値を実際の音速
値として出力することもできる。

その他、この発明は要旨を逸脱しない範囲で種々変形実
施が可能であり、例えば実施例では断層像のある深さに
おける受信信号データによって生体内での超音波音速を
求めたが、断層像上のある二次元的な領域に対応する受
信信号データから音速を求める場合にもこの発明は有効
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る超音波診断装置の構
成を示すブロック図、第２図は同実施例における画像メ
モリの構成を模式的に示す図、第３図は開口合成法に基
く断層像形成処理を説明するための図、第４図（ａ）（
ｂ）は超音波のフォーカシングが正しく行なわれた場合
と正しく行なわれていない場合の生体内のある深さにお
ける断層像の振幅分布をそれぞれ示す図、第５図および
第６図はこの発明に基く生体内での超音波音速計測の手
順を説明するためのフローチャートである。 １・・・超音波プローブ、２・・・バルサ、３・・・ス
キャンコントローラ、４・・・レシーバ、５・・・Ａ／
Ｄ変換器、６・・・入力バッファメモリ、７・・・コン
ピュータ、８・・・画像メモリ、９・・・出力バッファ
メモリ、１０・・・Ｄ／Ａ変換器、１１・・・タイミン
グコントローラ、１２・・・テレビモニタ、１３・・・
プリンタ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 □Ｘ Ｗｉ４図 （ａ） （ｂ） Ｏ□ 第５図 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波を生体内に向けて送信する手段と、この手
   段により送信され生体内で反射された超音波を受信する
   手段と、超音波の送受信位置を移動させる手段と、この
   移動に伴って前記受信手段から得られる受信信号に対し
   、生体内での種々の予測音速値を設定して開口合成法に
   基く処理を行なうことにより生体内の断層像の少なくと
   も一部の振幅分布を求める手段と、この手段により得ら
   れた振幅分布のばらつきの程度を求める手段と、この手
   段により得られたばらつきの程度が最も大きい振幅分布
   に対応した前記予測音速値を生体内での実際の音速値と
   して出力する手段とを備えたことを特徴とする超音波診
   断装置。
2. （２）前記振幅分布のばらつきの程度を求める手段は、
   該振幅分布が所定の基準値を交差する回数を求めるもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超
   音波診断装置。
3. （３）前記基準値として前記振幅分布の平均値を用いる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の超音波診
   断装置。
4. （４）前記振幅分布のばらつきの程度を求める手段は、
   該振幅分布の分散を求めるものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の超音波診断装置。
5. （５）前記振幅分布のばらつきの程度を求める手段は、
   該振幅分布の標準偏差を求めるものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の超音波診断装置。