JPS6187538A - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は超音波反射法により音速計測および組織の均一
性計測することにより、肝硬変、脂肪肝を検出する装置
に関する。

〔発明の背景〕

超音波により、肝硬変、脂肪肝を検出する試みは、これ
まで行なわれていない。　　　　・従来、種々の肝臓状
態につき、音速計測が行なわれた例がいくつかある。

例えば、反射法による音速測定例として・Ｄ、Ｈ，Ｒｏ
ｂｊｎｓｏｎ、　ｅｔ、　ａ　Ｑ　、、　”Ｍｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔ　ｏｆＶｅｌｏｃｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｒｏｐ
ａｇａｔｊｏｎ　ｆｒｏｍ　Ｕｌｔｒａｓｏｎｊｃ　Ｐ
ｕ１ｓｅ−Ｅｃｈｏ　　Ｄａｔａ、　　Ｕｌ、ｔｒａｓ
ｏｕｎｄ　　ｉｎ　　Ｍａｄ、　　＆　　Ｂｉｏｌ　　
Ｖｏ、１．８゜Ｎα４．　ｐｐ４１３−４２０　、１９
８２がある。この方法は、同一ターゲットに対し、２方
向から超音波ビームを送受し、生体と音響カンプリング
液との界面での屈折を利用する方法である。

また別の方法として本発明者等が既に出願した高分解能
超音波断層装置による音速計測法（特願昭５８−２３５
４８、特願昭５８−７７４２８、特願昭５８−１５０１
３９）がある。

しかし、音速パラメータのみで、肝硬変、脂肪肝などの
種々の肝臓状態を精度よく検出することは不可能であっ
た。

〔発明の目的〕　　　　　　　　・ 本発明は高分解能超音波断層装置により１反射法により
、組織の均一性と、音速を計測し、肝硬変と脂肪肝を検
出しようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、受波信号の遅延手段の遅延時間を可変
とし、装置の想定音速を変化させることによし１、媒質
音速を計測する手段と、超音波ピー１１幅髪計測するこ
とにより組織の均一性を計測する手段とにより、肝硬変
、脂肪肝を検出しようとするものである。

本発明の他の特徴は以下の実施例の説明にて明らかにさ
れる。

〔発明の実施例〕

はじめに、媒質の均一性計測の実施例について述べる。

実施例の説明に先たち、理解の容易のために従来のリニ
ア型超音波診断装置の概要を第１図により説明する。１
〜Ｎは接触子の全配列素子、１〜ｎは送受波口径り内の
配列素子である。送受波口径位置をａ、ｂ、ｃと順次移
動させることにより超音波ビームはａ’　、ｂ’　、ａ
’　と移動する。この従来装置では送受波口径はほぼ同
一でありコスト、パーフオマンスから比較的小口径が採
用されている。

第２図は本発明の一実施例であり、送波口径Ｄ□　と受
波口径Ｄ２　が異口径、かつ受波口径Ｄ２が従来装置に
比し、大口径となっている。従って、送受波指向特性は
ほぼ受波口径Ｄ２　により決定され、分解能Ｒ９焦点深
度りはそれぞれ次式で与えられる。

Ｒ＝λ／Ｄ２　　　　　　　　　　・・・・・・　（］
）Ｌ＝４λ（Ｘ／ｒ）、）　”　　　　　　・・・・・
・　（２）ここでλ：波長、Ｘ：深度である。例えば深
度Ｘ　＝　１００　ｍｕ　、波長λ＝０．４３ｍ＋、受
波Ｆ１径り、＝６４ｎｎ＋のとき、分解能Ｒ＝０．００
７　（ｒａｄ）　＝０．４　（ｄｅｇ）、焦点深度Ｌ＝
　４　ｒｒｔｎとなる。

このように、高分解能かつ焦点深度が浅くなると、媒質
中の音速度の影響が大きくなる。換言すると装置設計時
の設定音速が被検体の媒質中の音速と大きくずれている
と、高分解能は得られない。

第２図に示すように、深度Ｘ、配列素子Ｙ（原点は口径
中心）とし、収束用遅延時間と媒質内音速の初期値をそ
れぞれτ。（Ｙ）、Ｖｏとすればｖｏ・τ。（Ｙ　）　
−５工「１−　ｘ　　　−（３）となる。ここで右辺は
幾何形状のみで決定される値である。

媒質内の正確な音速を■としたとき、深度Ｘの反射体の
画像がフォーカスするように遅延時間で。（Ｙ）を遅延
時間で　（Ｙ）に変化させるものとする。このとき、 ■・τ。（Ｙ）＝　５１Ｔ−ｘ　　　・・・（４）とな
るはずである。

式（３）、（４）より、媒質の正確な音速ＶはＶ＝Ｖ、
−ｔ−８（Ｙ）　／　ｒ　（Ｙ）　　　−（５）となり
、■。・τ。（Ｙ）は既知であるので、τ　（Ｙ）を知
れば音速■が計測されることになる。

第３図は１チャンネル受波遅延回路の実施例である。１
０は遅延回路、１１はＡ−Ｄ変換器。

１２はラインメモリ、１３はタイミング発生器。

１４はクロック発生器である。１５は入力端子。

１６は出力端子である。いまクロック発生器１４のクロ
ック周波数ｆ。のとき遅延回路１０の遅延時間をτ。（
Ｙ）とすれば、クロック周波数をｆ　ＯＦに本化したと
きの遅延時間τ　（Ｙ）はとなる。したがって（５）、
（６）よりｆ。

となる。

このように可変遅延手段のクロック周波数の変化ｆ。、
／ｆｏと初期音速Ｖ。から媒質中の正確な音速Ｖを計測
されることになる。

第４図において、２１は前置増幅器、１０は受波整相器
、２２は圧縮および検波器、２３は切換器、２４は制御
回路、２５は画像表示器、】４はクロック周波数発生器
、２日は超音波ビーム幅（ＢＷ）検出器、２７は音速の
平均値（Ｖ）と標準偏差（／ＩＶ）検出器、２８は上記
各パラメータ（ビーム幅ＢＷ、音速の平均値■およτド
標準偏差ＪＶ）の計測値表示器である。２０は電子走査
形超音波断層装置である。受波整相器１０の遅延素子の
遅延時間はクロック周波数発生器１４により制御される
ことは前述のとおりである。

制御回路２４において、画像表示器２５の任意のＸ座標
Ｘ。を選択し、１走査線区間（例えば６４μｓ）のみ制
御信号を発生する。このとき切換器２３はＯＮとなり圧
縮、検波器２２の出力をビーム幅検出器２６に入力する
。

第５図にＸ方向の１走査線のデータ例を示す。

第５図において、横軸は方位０　（０＝Ｘ、／Ｘ、）　
。

縦軸は利得Ｇである。これは断層装置のビームパターン
を示す。ビーム幅検出器２６において−６ｄＢビーム幅
ＢＷＯ（またはＲＷ）’！ｉ自動計８Ｉりする。均−媒
質中の超音波ビームの利得とビーム幅をそれぞれＧ。、
ＢＷｏとすれば、不均一媒質に対しては、指向特性が劣
化し、それぞれＧ、ＢＷとなる（参考文献例、　Ｓｔ王
ＴＮｌ［ＲＧ、　Ｐｒｊｎｃｊｐｌｅｓ　ｏｆＡｐｅｒ
ｔｕｒｅ　＆　Ａｒｒａｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｊｇ
ｎ、　１９７６　ｂｙ　ＪｏｈｎｌＮｌｅｙ　＆　５ｏ
ｎｓ、　Ｔｎｃ、　、　ｐ、　３０３　）　。このよう
に媒質の均一性と超音波ビーム幅は強い相関があるので
、超音波ビーム幅橿測から’ｉｉ’：：質の均一・性を
推定することができる。

第６図は装置の想定音速Ｖを変化させたときの超音波ビ
ーム幅（ＢＷ）の変化を示す。均一媒質に対して想定音
速（Ｖ）が生体音速Ｖ。と一致した場合に超音波ビーム
幅は最小となりＢＷｏどなる。このとき音速の標準偏差
はΔｖｏである。一方、不均一媒質に対しては、ビーム
幅が最小（ＢＷ）となるのは特定音速ではない。このと
き標準偏差ＡＶは、均一媒質に対し、大きくなる。

ここで標準偏差としては例えば、ビーム幅が、最小値Ｂ
、Ｗの２倍となるときの想定音速Ｖ、、Ｖ２の差として
定義する。

第６図において装置の想定音速を変化させる方法として
、手動によりクロック周波数発生器１４を変化させても
、自動的に変化させてもよいことは明らかである。

このように、組織の均一性計測法として、超音波ビーム
幅（ＢＷ）による方法、または、装置の想定音速を変化
させたときの音速の標準偏差（ＡＶ）による方法が考え
られる。

第７図は、本発明者等が臨床実験により得た、種々の肝
臓と、平均音速（Ｖ）である。この図から明らかなよう
に、脂肪肝は、正常肝、肝硬変より十分、音速が遅いこ
とは明らかである。しかし、第８図に示すように肝硬変
と、正常肝との音速は一部オーバラツプしているため、
音速パラメータ例えば■２のみで両者を分類することは
困難である。

本発明者等が、種々の肝臓の組織の音響特性について、
詳細に検討した結果、以下の結果が明らかとなった。

すなわち、正常肝、脂肪肝は組織が比較的均一であるの
に対し、肝硬変は超音波波長に対し、十分大きい不規則
なブロックの集合体となっており、不均一であるという
ことである。

したがって、平均音速以外に、組織の均一性を開側すれ
ば、３種の肝臓状態が分類可能であることが明らかとな
った。

組織の均一性としてビーム幅（ＢＷ）または音速の標準
偏差（ｚ’ｌＶ）を求めればよいことは前述の通りであ
る。

以下において例としてビーム幅（ＢＷ）を組織の均一性
パラメータとして用した場合について説明する。

第８図において次の診断論理、すなわちとする。

ここで、ＢＷは組織の均一性を表わすパラメータであり
ＢＷ□は閾値である。■は平均音速を表わすパラメータ
であり、Ｖα、■βは闇値である。

第９図は実施例であり、３０は平均音速検出回路、３］
は組織の均一性検出回路、３２は診断論理演算回路であ
り、式（８）の判定を行うものである。３３は病名表示
器であり、診断結果を表示するものである。

〔発明の効果〕

このように、音速パラメータのみでは、肝硬変と正常肝
とは分離不可能であったものが１組織の均一性パラメー
タを追加することにより、より高精度に肝硬変を自動診
断することが可能となる。

（ｌＯ）

【図面の簡単な説明】

第１図は電子走査型超音波断層装置の走査方法説明図、
第２図は本発明の説明図、第３図は本発明の整相器の実
施例であり、１１−はＡ／Ｄ変換器、１２はラインメモ
リ、１４はクロック周波数発生器である。第４図は本発
明の実施例であり、２３は切換器、２６はビーム幅検出
器、２８は各種パラメータ表示器である。第５図は媒質
中のビームパターン、第６図は実施例の動作をそれぞれ
示す。 第７図は、種々の肝臓と音速パラメータとの関係を表わ
す参考図、第８図は本発明の診断論理を表わす図、第９
図は本発明の他の実施例であり、３０は平均音速検出回
路、３１は組織の均一性検出回路、３２は診断論理演算
回路、３３は病名衣茅５　図 ふ、１ 第　７　図 １　口 鞭足音達（ｖ） 〒　３　図 組織ｑｉ”ｌ−４゛王（Ｂｗ） →人 手　　続　　補　　正　　書　　（方式）事件の表示 昭和５９年　　　特　許　願　　第２Ｃ１２５０号発明
の名称　超音波診断装置 補正をする者 事件との関係　　　特　許　出　願　人名称（５１０）
　　　　株式会社　日　立　製　作　所名　　　称　　
　株式会社　日　立　メ　デ　ィ　コ代　　理　　人 居所〒１００　　　　東京都千代田区丸の内−丁目５番
１号株式会社　日　立　製　作　所　内 型　　話　東　京２］２−＋！１＋（大代表）補正命令
のロイ＼Ｉ　　　昭和６０年　］　ｊｌ　２９　「１補
正の内容 １、　明細書第２頁第２〜５行ｒＤ、Ｅ。 Ｒｏｂｉｎｓｏｎ・・・・・＋　９８２Ｊを次の通りに
訂正する。 「ウシ１−ラサウン１−・イン・メディシン・アンド・
バイオロジー−（Ｕｌｌｘｒａｓｏｕｎｄ　ｊ−ｎ　Ｍ
ｅｄｊｃ−ｉｎｅ＆　ＢｊｏｌｏＨｙ）誌、第８巻、第
４号、第１１１３−４２０頁に記載のメジャーメント・
オブ・ベロシティ−・オブ・ブ［Ｉパゲーション・フロ
ム・ウルトラソニック・パルスエコー・データ （Ｍｅｓｕｒｅｍｅｎｔ、　ｏｆ　　Ｖｅｌｏｃｊし、
ｙ、、、ｏｆ　　Ｐｒｏｐａｇａｔｊｏｎｆｒｏｍ　Ｕ
ｌｌ。ｒａｓｏｎｉｃ　Ｐｕ１ｓｅ−Ｅｃｈｏ　Ｄａｔ
ａ’）なる文献に示された例」 ２、　明細書第７頁第１３〜１５行 ｒｓＴＥＴＮＢＲ（Ｇ・・・・・・ｐ、３０５Ｊを「ジ
ョン・ウィリー・アンド・サンズ礼（Ｊｏｈｎ　Ｗｊｌ
ｅｙ＆　５ｏｎｓ、　　Ｉｎｃ、　）発行、プリンシプ
ルズ・オブ・アパーチャー・アンド・アレイ・システム
・デザイン（Ｐｒ１ｎｃｊｐｌｅｓ　ｏｆ、　Ａ、ｐｅ
７ｔｕｒｅ　＆　　Ａｒｒａｙ正する。 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波により組織の均一性を計測する手段と、組織
   の平均音速を計測する手段とにより、肝硬変または脂肪
   肝をそれぞれ検出することを特徴とする超音波診断装置
   。 ２、第１項記載装置において、超音波ビーム幅を記測す
   ることにより、組織の均一性を計測することを特徴とす
   る超音波診断装置。