JPS6216743A - Apparatus for measuring temperature in living body - Google Patents

Apparatus for measuring temperature in living body

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JPS6216743A
JPS6216743A JP60156074A JP15607485A JPS6216743A JP S6216743 A JPS6216743 A JP S6216743A JP 60156074 A JP60156074 A JP 60156074A JP 15607485 A JP15607485 A JP 15607485A JP S6216743 A JPS6216743 A JP S6216743A
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Japan
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heating
complex
signal
temperature
calculator
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野田 芳克
貴司 伊藤
滑川 孝六
河西 千広
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Hitachi Ltd
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Aloka Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は生体内温度計測装量、特に被検体内に超音波パ
ルスを送受波して所定の被検部位からの反射エコーを分
析処理することによって生体内温度を無侵襲で計測する
ことのできる改良されIC装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an in-vivo temperature measurement device, and particularly to an apparatus for transmitting and receiving ultrasonic pulses within a subject to analyze and process reflected echoes from a predetermined test site. The present invention relates to an improved IC device that can non-invasively measure the temperature inside a living body.

[従来の技術] 生体内に超音波、マイクロ波あるいはRF波等によって
波動エネルギを与え、生体内に湿度十y1を生じさせる
ことが各種の治療装置、特にハイパサーミア(温熱療法
)に実用化されでd3す、懇情腫瘍の効果的な治療方法
として注目されている。
[Prior Art] Applying wave energy to a living body using ultrasonic waves, microwaves, RF waves, etc. to generate humidity within the living body has been put to practical use in various therapeutic devices, especially hyperthermia (thermia therapy). d3 is attracting attention as an effective treatment method for cancerous tumors.

この温熱療法は、悪性腫瘍に43°C程度の温度を与え
てその組織を縮退させて癌などを治療するものであるか
ら、生体内の伯の組織に対しても大きな影響を与え、正
常組織を壊死さl!てしまう場合がある。
This thermotherapy treats cancer by applying a temperature of about 43°C to malignant tumors to cause their tissues to shrink, so it also has a great effect on the internal tissues of the body, and normal tissues. The necrosis l! There are cases where this happens.

従って、生体内II械に温熱療法を7AIJ−場合には
、悪性腫瘍の周辺組織の湿度に対して十分に注意する必
要があり、このために、超音波等を照!J4′?Iる組
織の温度分布を正確に測定Jることが極めて重要となる
Therefore, when administering thermotherapy to an in-vivo II machine, it is necessary to pay sufficient attention to the humidity of the tissue surrounding the malignant tumor, and for this reason, it is necessary to use ultrasound, etc. J4′? It is extremely important to accurately measure the temperature distribution of a given tissue.

「発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来装置においては、このような被検体
深部の温度を無侵襲で正確に計測することがほと/υど
不可能であった。現在実用されている方法として、熱電
対を被検体内に挿入することが行われているが、このに
うな従来の侵襲的手法では被検者に大ぎな苦痛を与える
ばかりでなく、悪性腫瘍への熱電対の挿入及び取出しの
際に癌細胞が他の正常11織に転移Mる危険性がある等
の大きな問題を有していた。
“Problems to be Solved by the Invention” However, with conventional devices, it has been almost impossible to accurately measure the temperature deep inside the subject in a non-invasive manner. One way to do this is to insert a thermocouple into the subject, but this conventional invasive method not only causes great pain to the subject, but also causes the thermocouple to penetrate into the malignant tumor. There were major problems such as the risk of cancer cells metastasizing to other normal tissues during insertion and removal.

発明の1」的 本発明は前記従来の課題に鑑みなされたものでJ5す、
その目的は、超音波を用いて無侵襲で正61「な渇度泪
測ができる装置を提供Jることにある。
Invention No. 1 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems.
The purpose is to provide a device that can non-invasively measure thirst using ultrasonic waves.

1問題点を解決するための手段及び作用]前記目的を達
成りるために、本発明は、被検体内に超音波を送波し内
部絹様からの反q・1−■−」−を受波する超音波トラ
ンスデ=t −晋J−ど、超?1波送(li波の搬送周
波数を有しnいに複素関係にある一組の複素基準信号ど
受信信号(高周波信号)とをIrA合して受信信号を複
素信号に変換する複素信号変換器と、前記複素信号の偏
角を演算づる一角演算器と、前記偏角演算器から出力さ
れた加温前と加温後の偏角を記憶するメ土りと、加温前
ど加温19の複素信号の位相差を演c3TI−る位相差
演算器と、前記位相差から加’fRnFf加温加温液検
体内部の音速比を演算する音速比演算器と、前記音速比
から温度を演算器る温度演算器とを含み、加温前jpの
超音波受信信号を複素信号に変換して求めた音速比によ
り加温後の被検体内温度を測定することを特徴とする。
Means and Action for Solving Problem 1] In order to achieve the above object, the present invention transmits ultrasonic waves into the subject to induce reaction from the internal silk. Received ultrasonic wave transde = t - Shin J - super? A complex signal converter that converts a received signal into a complex signal by IrA combining a set of complex reference signals having a carrier frequency of 1 wave (li wave) and a received signal (high frequency signal) having a complex relationship. , a one-angle calculator for calculating the declination angle of the complex signal, a memory for storing the declination before and after heating outputted from the declination calculator, and a pre-warming heating unit 19. a phase difference calculator that calculates the phase difference of a complex signal of c3TI-, a sound speed ratio calculator that calculates the sound speed ratio inside the heated liquid sample from the phase difference, and a sound speed ratio calculator that calculates the temperature from the sound speed ratio. It is characterized in that it includes a temperature calculator that measures the internal temperature of the subject after heating based on the sound velocity ratio obtained by converting the ultrasonic reception signal before heating into a complex signal.

以上のにうh構成により、まず超音波1〜ランスデユー
4ノで1qられた受信信号は複素信号変換器にて直交検
波され複素信号に変換される。これを加温前と加温後の
両省にて行い、これらの複素信号の位相差を演算するこ
とにより生体内を伝搬した超音波の音速比を演O1−る
With the above-mentioned configuration, firstly, the received signal 1Q obtained by ultrasonic waves 1 to 4 is orthogonally detected by the complex signal converter and converted into a complex signal. This is performed both before and after heating, and by calculating the phase difference of these complex signals, the sound speed ratio of the ultrasound propagated in the living body is calculated.

周知のように、成人の体温は体表面を除き一定しており
、通常37℃前後に保たれている。従って、これら生体
内の一定温度に保たれた各組織における超音波の音速は
一定とみなぜる。しかし、超音波等を生体内に照射する
と、各組織の超音波等の吸収係数の相違にjこり各組織
の加温効果が異なって被検体内に温度分布が生じる。そ
して、温度の高いII織を伝搬する超音波の音速は温度
が低い場合の音速よりも速くなることから、生体内組織
を加温する前後の音速比を求めてやれば、無侵襲で生体
内の温度測定あるいは温度分布を知ることができる。
As is well known, the body temperature of adults is constant except for the body surface, and is usually maintained at around 37°C. Therefore, it can be assumed that the sound speed of ultrasound waves in each tissue kept at a constant temperature within a living body is constant. However, when ultrasonic waves or the like are irradiated into a living body, the heating effect of each tissue is different due to the difference in absorption coefficient of ultrasonic waves, etc. of each tissue, resulting in a temperature distribution within the subject. Since the sound speed of ultrasonic waves propagating through II tissue at a high temperature is faster than the sound speed when the temperature is low, it is possible to non-invasively inject tissue into the living body by determining the ratio of sound speeds before and after heating the tissue in the living body. temperature measurement or temperature distribution.

このようにして、従来装置のように絶対音速を求めて温
度を測定しようとする極めて困難な方法ににることなく
、音速の変化を捉えることによつて生体内の温度を容易
に測定覆ることが可能どなる。
In this way, it is possible to easily measure the temperature inside a living body by capturing changes in the speed of sound, without going through the extremely difficult method of trying to measure temperature by determining the absolute speed of sound, which is the case with conventional devices. is possible.

[実施例] 以下図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する。[Example] Preferred embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図には、生体内温度計測装置の第1実施例が示され
、安定な高周波信号を発生する水晶発振器10の出力は
分周同期回路12に供給され、この分周同期回路12に
J:って所望周波数の各種出力信号が得られる。これら
の出力信号は、例えば超音波パルスビーム送信用の繰返
し周波数の送信信号100.複素変換のための複素基準
信号102.104.装置各部の同期を行うクロック信
号106等である。
FIG. 1 shows a first embodiment of the in-vivo temperature measuring device, in which the output of a crystal oscillator 10 that generates a stable high-frequency signal is supplied to a frequency division synchronization circuit 12. : Various output signals of desired frequencies can be obtained. These output signals are, for example, transmission signals 100 . Complex reference signals 102.104. for complex transforms. These are clock signals 106 and the like that synchronize each part of the device.

前記分周同期回路12の出力である送信信号100は、
駆動回路及び送受切換回路等を含む送受波制御器14を
介してトランスデユーサ16に供給され、このトランス
デユーサ16から超音波パルスビームが被検体17に放
射される。
The transmission signal 100 which is the output of the frequency dividing synchronization circuit 12 is
The ultrasonic pulse beam is supplied to a transducer 16 via a wave transmitting/receiving controller 14 including a drive circuit, a transmitting/receiving switching circuit, etc., and the ultrasonic pulse beam is emitted from the transducer 16 to a subject 17 .

そして、被検体17からの反射エコーは1〜ランスゲ:
1−リ−16によって電気伯母に変換され、送受波制御
器17′Iから高周波増幅器18へ供給されて所望の増
幅作用が施される。ここで、超富波診断装買にて生体内
の断層像を8モ一ド表示を行う場合には、増幅器18の
出力は検波器20.A/D変換器22を介してデジタル
・スキャン・コンバーク(DSO)24に供給される。
Then, the reflected echoes from the subject 17 are 1 to Lancege:
The signal is converted into an electric signal by the 1-Lee 16, and is supplied from the wave transmitting/receiving controller 17'I to the high frequency amplifier 18, where it is subjected to a desired amplification effect. Here, when displaying in-vivo tomographic images in 8 modes using ultra-rich wave diagnostic equipment, the output of the amplifier 18 is transmitted to the detector 20. It is supplied via an A/D converter 22 to a digital scan converter (DSO) 24 .

本発明に43いて特徴的4Tことは、加湿前と加温後の
超音波受信信号を複素信号に変換し、これら複素18号
の位相差を検出して加温前後の音速比を求め、この音速
比から生体内の温度を演算することであり、前記高周波
増幅器18の他方の出力は複素信号変換器26に供給さ
れ、複素信号に変換される。
The characteristic 4T of the present invention is to convert the received ultrasonic signals before humidification and after heating into complex signals, detect the phase difference of these complex signals, and calculate the sound speed ratio before and after heating. The purpose is to calculate the temperature inside the living body from the sound speed ratio, and the other output of the high frequency amplifier 18 is supplied to the complex signal converter 26 and converted into a complex signal.

ず4Tわら、第1実施例において、複素信号変換器26
は、位相検波器を含む一組のミニ1:す28a。
In the first embodiment, the complex signal converter 26
is a set of mini 1:s 28a containing a phase detector.

281)と低域フィルタ3Qa 、30t)とA/D変
換器32a、32bどから構成され、ミキ」J28a 
、 281)には、分周同期回路12の出力である複素
基7%信シコ102,104がそれぞれ供給されている
。この複素基準信号102.104は、送受波の搬送周
波数を有し、かつHいに位相差90°を有する5inO
)ot 、  CO3ωotの信号であり、この複素基
準信号102.104の信号は、ミキ→ノ28a、28
1)に既に入力されている受信信号と混合され、画周波
数の和と差の周波数の信号が出力される。この信号が低
域フィルタ30a。
281), low-pass filters 3Qa, 30t), A/D converters 32a, 32b, etc.
, 281) are supplied with complex 7% signals 102 and 104, which are the outputs of the frequency dividing synchronization circuit 12, respectively. This complex reference signal 102, 104 has a carrier frequency for transmitting and receiving waves, and has a phase difference of 90°.
)ot, CO3ωot signal, and the complex reference signal 102.104 signal is Miki → No 28a, 28
1) is mixed with the received signal that has already been input, and a signal having a frequency of the sum and difference of the image frequencies is output. This signal is the low pass filter 30a.

301)に供給されて差の周波数成分のみが取り出され
る。
301), and only the difference frequency component is extracted.

次に、前述した複素変換を演算式により訂細に説明する
。ここで、超音波の送信波、受信波は実際にはパルス波
であるが、説明を簡単にするために連続波で表わす。
Next, the above-described complex transformation will be explained in detail using arithmetic expressions. Here, although the transmitted and received ultrasonic waves are actually pulse waves, they are expressed as continuous waves to simplify the explanation.

加温前、加温後の送信波Wt(t)は、W  (t)−
△ ・ 51n(IJol      ・・・(1)で
表わゼる。ただし、A は送信波の振幅、ω。
The transmitted wave Wt(t) before and after heating is W(t)−
△ ・51n(IJol... Expressed as (1). However, A is the amplitude of the transmitted wave, ω.

ば送信波の基本角周波数とする。For example, let it be the fundamental angular frequency of the transmitted wave.

また、加温前の被検体からの反身・1」」−の受信波W
、、(t)は、 Wl) (t) =Ab−sin(ωo(t−τb)一
ト φ b  )     ・・・ (2)で表わせる
。ただし、Ai、は加温前の受信波の振幅、τ1.は送
信波の伝播に要覆る時間、φbは受信波の初期位相であ
る。
In addition, the received wave W from the subject before heating
,,(t) can be expressed as Wl) (t) =Ab-sin(ωo(t-τb)toφb) (2). However, Ai is the amplitude of the received wave before heating, τ1. is the time required for propagation of the transmitted wave, and φb is the initial phase of the received wave.

そして、被検体の加温に」;る反射波への影響は、受信
波の波高値より受信波の伝搬時間のほうに大きく影響す
る。このため、加温前の受信波Wゎ([)ど加温後の受
信波Wa(t)どは伝搬時間だG−1が異なる波形であ
るとみなせる。従って、加温後の受信波Wa(11)は
、 w  m =Wb(t+Δτ(t)) −Al)・5in(ωo(1+Δτ(1)−τb)十φ
b) ・・・(3) となる。ただし、Δτ(1)は加温前、加温後の同一部
位からの反射工]−の到達時間差である。
In addition, the influence on the reflected waves caused by the heating of the subject is more greatly influenced by the propagation time of the received waves than by the peak value of the received waves. Therefore, the received wave W([) before heating and the received wave Wa(t) after heating can be considered to have waveforms with different propagation times G-1. Therefore, the received wave Wa(11) after heating is w m = Wb(t+Δτ(t)) −Al)・5in(ωo(1+Δτ(1)−τb)+φ
b) ...(3) becomes. However, Δτ(1) is the difference in arrival time of the reflector from the same region before and after heating.

ここで、加温前の受信波Wb(t)を複素信号変換器2
6に入力した場合、ミキサ28aの出力は複素基準信号
102と受信高周波信号との積となる。
Here, the received wave Wb(t) before heating is transferred to the complex signal converter 2.
6, the output of the mixer 28a is the product of the complex reference signal 102 and the received high frequency signal.

前述したJ:うに、複素基準信号102は5inω01
であり、他方の複素基準信号104はCOS゛ω。tで
あるから、これらの基準信号の振幅を1とすると、ミキ
−’J28aの出力信号x、mは、Xb(t) −wb
m  ・ sinωot−cos(2ω を−ω0τb
」φb))となる。そして、この出力は低域フィルタ(
L PF)30aで2ω0の角周波数成分が除去される
ので、低域フィルタ30aの出力信号Xb(t)は、・
・・(4) となる。
As mentioned above, the complex reference signal 102 is 5inω01
and the other complex reference signal 104 is COS゛ω. t, so if the amplitude of these reference signals is 1, the output signals x and m of MIKI-'J28a are Xb(t) -wb
m ・sinωot−cos(2ω to −ω0τb
”φb)). And this output is filtered by a low-pass filter (
Since the 2ω0 angular frequency component is removed by the LPF) 30a, the output signal Xb(t) of the low-pass filter 30a is
...(4) becomes.

他方、ミキサ28bの出ノj信号Vb(t)は、y  
(t)−Wb(t)  拳 cosωot+φb)→−
5in(φb−ω0τb))となる。そして、低域フィ
ルタ(1−PF)30bの出ノ〕信号はXb(t:)同
様に、 ・・・(5) となる。
On the other hand, the output j signal Vb(t) of the mixer 28b is y
(t)-Wb(t) fist cosωot+φb)→-
5 inches (φb−ω0τb)). Similarly to Xb(t:), the output signal of the low-pass filter (1-PF) 30b becomes...(5).

いま、複素基準信号102.すなわらsinω。1を乗
算された出力信号を複素数の実数部、また複素基準信号
104、すなわちCOSω。tを乗算された出力信号を
複素数の虚数部に対応ざl!ることによって、受信高周
波信号を複素変換したことになる。
Now, the complex reference signal 102. In other words, sinω. The output signal multiplied by 1 is the real part of the complex number, and is also the complex reference signal 104, ie, COSω. Correspond the output signal multiplied by t to the imaginary part of the complex number! By doing so, the received high frequency signal is complex transformed.

従って、加湿前の受信信号W、、(t)を複素変換しだ
複素信号7b(t)は次のJ:うに書き表わせる。
Therefore, when the received signals W, , (t) before humidification are subjected to complex conversion, the complex signal 7b(t) can be expressed as the following J:.

Zb m =xb(t) 十、1Yb(t)   ・・
・(6)+jsin(φb−ω0τb)) −八boj(φ1.−ω0τb) ・・・(7) 同様に、加温後の受信信号Wa(t)を複素変換した複
素信号7a(t)は、 Z  (t) =X  (t:)  +jY  (t)
     ・・・(8)a         a   
        a十φ、、 )−+jsin(ω0(
Δτ(1)−τl、)十φ1月 b −□。j(ω0(△τ(1)−τ1り糧φ1.)−Z、
、(t)・ej″)0△4(1)    ・・・(9)
となる。
Zb m =xb(t) 10,1Yb(t)...
・(6)+jsin(φb−ω0τb)) −8boj(φ1.−ω0τb) ・・・(7) Similarly, the complex signal 7a(t) obtained by complex transforming the received signal Wa(t) after heating is , Z (t) =X (t:) +jY (t)
...(8)a a
a0φ,, )−+jsin(ω0(
Δτ (1) − τl, ) 1φ1 month b −□. j(ω0(△τ(1)−τ1ripφ1.)−Z,
, (t)・ej″)0△4(1) ...(9)
becomes.

以上のJ:うにして複素変換された信gZ、、(t)。J: The complex transformed signal gZ, , (t).

Za(t)は、A/D変換器32a、321〕によって
デジタル信号に変換される。前記へ/D変換器32には
、分周周期回路12から出力されたりに1ツク信号10
6が供給されこのクロック信号106にJ:る勺ンプリ
ングが行われる。
Za(t) is converted into a digital signal by the A/D converters 32a, 321]. The D/D converter 32 receives a signal 10 outputted from the frequency dividing cycle circuit 12.
6 is supplied, and this clock signal 106 is subjected to sampling.

第1実施例にd5いては、この複素変換された信号Zl
)(t) 、 Za(t)は偏角演算器3/Iに」;つ
て=  11 − 複素信号出力のそれぞれの偏角θ、 (1) 。
In the first embodiment, in d5, this complex-transformed signal Zl
)(t), Za(t) are sent to the argument calculator 3/I; then = 11 - each argument θ of the complex signal output, (1).

θa(()が求められる。すなわち、各偏角は、どして
求められる。
θa(() is determined. That is, each argument is determined by how many times.

ぞして、この偏角θ(1)を71〜リツクスメモリ36
に記憶する。前記マトリックスメモリ36にはクロック
信号106が供給され、該クロック信号によって書ぎ込
み・読み出しが行われる。
Then, this argument θ(1) is calculated from 71 to the logic memory 36.
to be memorized. A clock signal 106 is supplied to the matrix memory 36, and writing and reading are performed in accordance with the clock signal.

このようにして、測定対象領域とする断層像の走査線(
Bモード)に対応するすべての加温前の反射工]−の受
信信号Wb(t)を複素変換し、偏角θb(1)をマト
リックスメモリ36bに記憶する。同様に、加温後の同
一部位からの反射工]−の受信信号W  (t)を複素
変換し、偏角θ、(t)を71ヘリツクスメモリ36a
に記憶する。
In this way, the scanning line (
The received signals Wb(t) of all the reflectors before heating corresponding to B mode) are complex-transformed, and the deflection angle θb(1) is stored in the matrix memory 36b. Similarly, the received signal W (t) from the same region after heating is subjected to complex transformation, and the deflection angle θ, (t) is converted to the 71 helix memory 36a.
to be memorized.

その後、同一部位に対応する加湿前、加温後の一  1
2 − 偏角Obm 、θa(t)を同時に読み出し、位相差演
算器38でそれらの差を求めると、同−深さの加温前の
反射工]−と加湿後の反射エコ1−の到達時間差△τ(
[)が次のJ:うに求まる。
After that, apply the same part before humidification and after heating 1
2 - When the declination angle Obm and θa(t) are simultaneously read out and the difference between them is determined by the phase difference calculator 38, the arrival of the reflection echo before heating at the same depth and the reflection echo 1 after humidification is found. Time difference △τ(
[) is the next J: sea urchin.

θ (1)−θ1)(1) = aro(Z  (t)) −arg(Z  (t)
)    ・(12)a       +) Zb(t) 一ω0△τ(1)            ・・・(1
3)ただし、ω0は送信波の基本角周波数であるので、
既知の定数である。
θ (1) − θ1) (1) = aro(Z (t)) −arg(Z (t)
) ・(12)a +) Zb(t) -ω0△τ(1) ・・・(1
3) However, since ω0 is the fundamental angular frequency of the transmitted wave,
It is a known constant.

前記位相差は到達時間差△τ(1)を表わし、この到達
時間差Δτ(1)は次の音速比油筒器40に供給され、
到達時間差Δτ(1)から同一部位の加温前の音速と加
温後の音速との比が求められる。
The phase difference represents an arrival time difference Δτ(1), and this arrival time difference Δτ(1) is supplied to the next sound speed ratio oil cylinder device 40,
From the arrival time difference Δτ(1), the ratio between the sound velocity before heating and the sound velocity after heating in the same region is determined.

以下に、この音速比演算器40の演算を説明する。The operation of this sound speed ratio calculator 40 will be explained below.

加温前の被検体17内の平均音速を6とすると、深さ×
の距離からの反射エコーの到達時間τ(×)とは次の関
係が成り立つ。
If the average sound velocity inside the object 17 before heating is 6, then depth x
The following relationship holds true for the arrival time τ(x) of the reflected echo from the distance.

τ(×);ニー× 従って、送信時刻を1=0どして、反則工=1−の受信
時刻を1と表わJど、到達時間τ(x) =tと/li
t)MI(深さ〉×どがり・1応する。
τ(×); knee
t) MI (depth> x depth・1).

ここで、被検体17内の加温前の合速分イ+rをC,、
(X)どし、加温後の音速分布をCa(×)とする。牛
体内の深さ×の位置を加湿した場合についで考えるど、
加温前では、第3図(a)に示されるように、高速分布
が一定となり、加HIA後では、深ざ×の位置を最高点
どして、第3図(1))に示されるようh音速分布どな
る。ぞして、このときの深さ×から反射される加温前と
加温後の反射工]−は、第4図に示されるように、Δτ
(×)たり到)ヱ14間のずれたものとなる。
Here, the total speed i+r in the subject 17 before heating is C, .
(X) Let the sound velocity distribution after heating be Ca(x). Let's consider the case of humidifying the depth x position inside the cow's body.
Before heating, the high speed distribution becomes constant as shown in Figure 3 (a), and after HIA, the maximum point is the position of depth x, as shown in Figure 3 (1)). How is the sound speed distribution? Therefore, as shown in FIG. 4, the reflections before and after heating reflected from the depth
(×)reach)ヱIt will be a deviation between 14.

被検体内部の深さ×からの加温前の反射工]−においで
、送信時刻から受・信時刻までの時間を到達時間どじて
τ、、(X)と表わすと、γ−−−−×       
         ・・・(14)Cふ どなる。
Reflector before heating from depth x inside the object] - If the time from transmission time to reception time is expressed as arrival time τ, , (X), then γ ×
...(14) C.Fudonaru.

また、加温後の被検体内部の音速分布C(X)をC8(
×)−Cb(×)→−ΔC(x)と表わすと、被検体内
部の深ざ×の距離からの反射工]−の到達時間τa(×
)は、 ・・・(15) どなる。
In addition, the sound velocity distribution C(X) inside the subject after heating is calculated by C8(
×) −Cb(×)→−ΔC(x), the arrival time τa(×
) is ... (15) yelling.

従って、加温前の到達時間τb(×)と加温後の到達時
間τa(×)との到達時間差Δτ(×)は、Δτ(×)
=τh(×)−τa(×) ・・・(16) どなる。
Therefore, the arrival time difference Δτ(×) between the arrival time τb(×) before heating and the arrival time τa(×) after heating is Δτ(×)
=τh(x)-τa(x)...(16) Howl.

なお、加温前の到達時間τb(×)を基準にして、到達
時間差△τ(×)の符号を、加温後の反射エコーが進む
場合は正どし、遅れる場合を負と定頼すると、(12)
式の偏角の符号が進み、遅れを表わすことになる。
Furthermore, based on the arrival time τb(x) before heating, the sign of the arrival time difference Δτ(x) is determined to be positive if the reflected echo after heating advances, and negative if it is delayed. (12)
The sign of the argument in the equation advances, representing a lag.

ここで、到達時間差Δτ(×)を距tlfxで微分する
と、 dΔτ(X) dx どなる。
Here, when the arrival time difference Δτ(×) is differentiated by the distance tlfx, we get dΔτ(X) dx.

そして、(13)式の到達時間差Δτ(1)を時間で微
分し、(17)式を代入すると、 dt       2         dxとなる。
Then, by differentiating the arrival time difference Δτ(1) in equation (13) with respect to time and substituting equation (17), dt 2 dx is obtained.

(ここで、△τ(1)−Δτ(×)の関係を利用した。(Here, the relationship Δτ(1)−Δτ(×) was used.

) 加温前の被検体内部の音速分布Cb(×)が平均音速6
で分布しているとづると(18)式は、となる。
) The sound velocity distribution Cb(x) inside the object before heating is the average sound velocity 6.
Equation (18) becomes as follows.

次に、加温前、加温後の深さXの距−1での音速比C8
(×)/Cb(×)を求めると、Cb(×)    C
b(×) どなる。
Next, the sound speed ratio C8 at distance -1 of depth X before and after heating
(×)/Cb(×) is calculated as Cb(×) C
b(x) yell.

(19)式を変形して(20)式に代入すると、音速比
は、 どなる。
When formula (19) is transformed and substituted into formula (20), the sound speed ratio becomes:

従って、音速比演算器40では、位相差演算器38から
の出力信号を送信信号の基本角周波数ω。で割った値を
時間微分して、dΔτ(t) /dtの信号を求め、こ
の値を(21)式に代入することにJζす、音速比C(
X) /Cb (X)を求めることができる。
Therefore, the sound speed ratio calculator 40 converts the output signal from the phase difference calculator 38 into the fundamental angular frequency ω of the transmission signal. By time-differentiating the value divided by dΔτ(t) /dt and substituting this value into equation (21), the sound speed ratio C(
X) /Cb (X) can be obtained.

前記、音速比演算器/IOの出力は、温度演n器42に
供給され生体内の温度が求められる。
The output of the sound speed ratio calculator/IO is supplied to the temperature calculator 42 to determine the temperature inside the living body.

生体内の音速CIは、In Vitro、  In V
iv。
In-vivo sound velocity CI is In Vitro, In V
iv.

にかか4つらず、35℃〜45℃程度の温度範囲では、
温度T 、の=・次関数にほぼ近似できる。、音速C1
をnun LCt−脳の関数どして、次のように表わす
In the temperature range of 35℃ to 45℃,
It can be approximately approximated to the following function of temperature T. , sound speed C1
is expressed as nun LCt-brain function as follows.

(、=a −T、十b           ・(22
)1ま ただし、a、bは生体内の組織によって決にる定数であ
る。
(,=a −T, 10b ・(22
)1, where a and b are constants determined by the tissue in the living body.

−19= いま、被検体17内の深さ×の距葭(の加)品前の生体
組織の温度をi−1,(x)(=37℃)どじ、加温後
の温度T、 (X)どして、同一部位の加湿前の?R速
C,,(X)と加温後の音速Ca(×)との比を求める
ど、 Cb(×)   a−TI、(×)+1)どなる。
-19= Now, the temperature of the biological tissue before the depth x depth in the subject 17 is i-1, (x) (=37℃), the temperature after heating T, ( X) Why before humidifying the same area? When I try to find the ratio between the R speed C,, (X) and the sound velocity Ca(x) after heating, I hear the following: Cb(x) a-TI, (x)+1).

従って、被検体17内の深ざ×の距1l111にある生
体組織の加温1すの温度T、(X)は次の式によって与
えられる。
Therefore, the temperature T, (X) of the heated living tissue at a distance 1l111 of depth x in the subject 17 is given by the following equation.

ただし、加温前の温度Tb(×)は被検体内においてほ
ぼ一定な値で、通常37°Cで近似できる。J−だ、(
b /a )の値は測定対象の生体組織によって決まる
。それゆえ、測定対象となる各絹様にっいて、前もって
実測する。例えば、(b /a)の値どして、水の場合
は約865 r ℃]、肝臓の場合は、1m Vitr
o、  rm Vivoで多少違うが、1220〜12
30[℃]の値に設定される。
However, the temperature Tb(x) before heating is a substantially constant value within the subject, and can usually be approximated by 37°C. J-da, (
The value of b/a) is determined by the biological tissue to be measured. Therefore, each silk to be measured is actually measured in advance. For example, the value of (b/a) is approximately 865 r °C for water and 1 m Vitr for liver.
o, rm Vivo is slightly different, but 1220-12
It is set to a value of 30 [°C].

このようにして、音速比演算器40の出力信号に基づい
て温度演算器42で(23)式の演算が行われる。この
とき、測定対象領域内の最大温度値と設定温度、例えば
45℃と比較され、設定温度を超えた場合には、この状
態を知らせる信号110−(温度演算器12)が出ノ〕
される。
In this way, the temperature calculator 42 calculates the equation (23) based on the output signal of the sound speed ratio calculator 40. At this time, the maximum temperature value within the measurement target area is compared with a set temperature, for example 45°C, and if the set temperature is exceeded, a signal 110- (temperature calculator 12) is output to notify this condition.
be done.

そして、この出力信号110は、分周同期回路12に切
換器48を介して接続された加温用送波制御器44に供
給され、加温用送波制御器44内のパワーアンプを制御
して照射パワーを下げることが行われる。更に、照射パ
ワーを下げずに、加温領域を移動ざVることも行われ、
加温領域内の温度分布が設定温度で広く加温されるJ:
うにすることも行われる。
This output signal 110 is then supplied to the heating wave transmission controller 44 connected to the frequency dividing synchronous circuit 12 via the switch 48, and controls the power amplifier in the heating wave transmission controller 44. The irradiation power is then lowered. Furthermore, the heating area can be moved without reducing the irradiation power.
J: The temperature distribution within the heating area is widely heated at the set temperature.
It is also done to make

なお、このような加温制御は、分周同期回路12から出
力される制御信号108に基づいて行われ、加温用照用
器46の照射時刻及び照1:J IPt間を制御する。
Note that such heating control is performed based on the control signal 108 output from the frequency division synchronization circuit 12, and controls the irradiation time of the heating irradiator 46 and the period of irradiation 1:J IPt.

本発明において、超音波診断装置ど絹み合わせて使用す
る場合には、診断装置の表示画像」二に写し出された生
体内の断層像に重ねてその温度分布をカラー表示するよ
うにしており、温度演算器42の出力は切換器50を介
してDSC2/lに供給され記憶される。
In the present invention, when used in conjunction with an ultrasonic diagnostic device, the temperature distribution is displayed in color superimposed on the in-vivo tomographic image projected on the display image of the diagnostic device. The output of the temperature calculator 42 is supplied to the DSC 2/l via a switch 50 and stored therein.

そして、DSC24から出力される湿度信号はカラーコ
ンバータ52に供給される。このカラーコンバータ52
では、温度情報を含む信号の大きさに対応させた色調に
J−るため、例えば赤(R)。
The humidity signal output from the DSC 24 is then supplied to the color converter 52. This color converter 52
In this case, the color tone is set to correspond to the magnitude of the signal including temperature information, so for example, red (R) is used.

緑(G)、青(B)の信号に変換し、D/A変換器54
を介してカラーTVモニタ56に供給される。従ってカ
ラーTV′[−ニタ56に写し出された超音波断層像の
各部位に濡i情報が重ねでカラー表示され、生体内の温
度分布を一目で確認することかできる。
Converts into green (G) and blue (B) signals and sends to D/A converter 54
The signal is supplied to the color TV monitor 56 via the. Therefore, the wet information is superimposed and displayed in color on each part of the ultrasonic tomographic image projected on the color TV'[- monitor 56, so that the temperature distribution inside the living body can be confirmed at a glance.

次に、本発明の第2実施例を第2図に基づいて説明する
。なお、第1実施例と同一部材には同一宥Hをイ・1し
て説明を省略刀る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 2. It should be noted that the same parts as in the first embodiment will be omitted and their descriptions will be omitted.

第2実施例において特徴的4tことは、加温前後の受信
信号が複素信号に変換された後に、その複素信号の偏角
(第1実施例)を求めずに、複素信号の実数部及び虚数
部をそのままメモリに記憶してd3き、その後に直接加
温前後の複素信号の位相差を求めるようにしている。す
なわち、第2図に示されるJ:うに、複素信号変換器2
6のΔ/D変換器32a、3211から出ノ〕される複
素信号の実数部及び虚数部の信号がマトリックスメモリ
58a 、58bに供給される。そして、マトリックス
メモリ5Bに記憶されている複素信号の加湿前後の実数
部及び心数部に基づいて、位相差演算器60にJ:って
加温前後の同一部位の複素受信信号の位相差0,1μ[
)が次式に従って求められる。
A characteristic feature of the second embodiment is that after the received signal before and after heating is converted into a complex signal, the real part and imaginary part of the complex signal are After that, the phase difference between the complex signals before and after heating is directly determined. That is, J shown in FIG. 2 is a complex signal converter 2.
The real part and imaginary part of the complex signal output from the Δ/D converters 32a and 3211 of 6 are supplied to matrix memories 58a and 58b. Then, based on the real part and heart number part of the complex signal before and after humidification stored in the matrix memory 5B, the phase difference calculator 60 calculates the phase difference between the complex reception signals of the same part before and after heating to 0. , 1 μ[
) is obtained according to the following formula.

一〇)oΔτ(1)              ・・
・(25)前記位相差演算器60の出力は音速比演算器
40を介して温度演算器42に供給されている。第1実
施例で説明したように、位相差08b(1)(51到達
時間差△τ(1)を示しており、超音波の音速の遅れ分
(到達時間差Δτ(t))すなわち複素信号の位相差か
ら所定の油筒処理をすることにより被検体内の温度変化
が求められる。
10) oΔτ(1)...
(25) The output of the phase difference calculator 60 is supplied to the temperature calculator 42 via the sound speed ratio calculator 40. As explained in the first embodiment, the phase difference 08b(1) (51 arrival time difference Δτ(1)) indicates the delay in the sound speed of the ultrasound (arrival time difference Δτ(t)), that is, the position of the complex signal. The temperature change inside the subject can be determined from the phase difference by performing a predetermined oil cylinder treatment.

前述したJζうに、第1実施例の偏角演算器371を省
略したので、第2実施例においてtよ、複素信号の位相
差演算の処理が簡略化されるという利点を有する。
As mentioned above, since the argument calculation unit 371 of the first embodiment is omitted, the second embodiment has the advantage that the process of calculating the phase difference of the complex signal is simplified.

[発明の効果1 以上説明したJ:うに、本発明によれば、加温前後の超
音波受信信号を複素信号に変換してぞの複素信号の位相
差から音速比を求め温度を演算するようにしたので、生
体内の湿度を正確かつ迅速に、また無侵襲で目測するこ
とが可能どなり、ハイパ1ノーミア等におりる生体内温
度4測に極めて有用である。
[Effect of the invention 1] According to the present invention, the ultrasonic reception signals before and after heating are converted into complex signals, and the sound speed ratio is determined from the phase difference between the complex signals and the temperature is calculated. This makes it possible to visually measure the humidity in the living body accurately, quickly, and non-invasively, making it extremely useful for measuring the temperature in the living body in cases such as hyper1nomia.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明に係る生体内温度泪測装置を超音波診断
装量に適用した好適な第1実施例を示づ説明図、 第2図は本発明の第2実施例を示す説明図、第3図は被
検体内の音速分布を示す説明図、第4図は被検体からの
反射エコーの到達時間を示す説明図である。 10 ・・・ 水晶発振器 12 ・・・ 分周同期回路 14 ・・・ 送受波制御器 16 ・・・ j〜ランスデューザ 26 ・・・ 複素信号変換器 28 ・・・ ミキサ 30 ・・・ 低域フィルタ 32 ・・・ A/D変換器 34 ・・・ 偏角演算器 36.58  ・・・ マトリックスメモリ38.60
  ・・・ 位相差演算器 40 ・・・ 音速比演算器 42 ・・・ 温度演算器。 出願人    アロカ株式会ネ1 [7−33]
Fig. 1 is an explanatory diagram showing a preferred first embodiment in which the in-vivo temperature measuring device according to the present invention is applied to an ultrasonic diagnostic device, and Fig. 2 is an explanatory diagram showing a second embodiment of the present invention. , FIG. 3 is an explanatory diagram showing the sound velocity distribution within the subject, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing the arrival time of reflected echoes from the subject. 10... Crystal oscillator 12... Frequency division synchronization circuit 14... Wave transmission/reception controller 16... J ~ Lance duzer 26... Complex signal converter 28... Mixer 30... Low pass filter 32 ... A/D converter 34 ... Declination angle calculator 36.58 ... Matrix memory 38.60
... Phase difference calculator 40 ... Sound speed ratio calculator 42 ... Temperature calculator. Applicant Aloka Co., Ltd. Ne1 [7-33]

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)被検体内に超音波を送波し内部組織からの反射エ
コーを受波する超音波トランスデューサと、超音波送信
波の搬送周波数を有し互いに複素関係にある一組の複素
基準信号と受信信号とを混合して受信信号を複素信号に
変換する複素信号変換器と、前記複素信号の偏角を演算
する偏角演算器と、前記偏角演算器から出力された加温
前と加温後の偏角を記憶するメモリと、加温前と加温後
の複素信号の位相差を演算する位相差演算器と、前記位
相差から加温前後の被検体内部の音速比を演算する音速
比演算器と、前記音速比から温度を演算する温度演算器
とを含み、加温前後の超音波受信信号を複素信号に変換
して求めた音速比により加温後の生体内温度を測定する
ことを特徴とする生体内温度計測装置。
(1) An ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves into the subject and receives reflected echoes from internal tissues, and a set of complex reference signals that have a carrier frequency of the ultrasonic transmission waves and have a complex relationship with each other. a complex signal converter that converts the received signal into a complex signal by mixing it with a received signal; a declination calculator that calculates the declination of the complex signal; A memory that stores the declination angle after heating, a phase difference calculator that calculates the phase difference between the complex signals before and after heating, and a sound speed ratio inside the subject before and after heating from the phase difference. Includes a sound speed ratio calculator and a temperature calculator that calculates temperature from the sound speed ratio, and measures the in-vivo temperature after heating based on the sound speed ratio obtained by converting the received ultrasonic signals before and after heating into a complex signal. An in-vivo temperature measuring device characterized by:
(2)特許請求の範囲(1)記載の装置において、前記
複素信号変換器から出力された複素信号の加温前後の実
数部及び虚数部をメモリに記憶して、これら実数部及び
虚数部から直接加温前後の複素信号の位相差を演算する
ことを特徴とする生体内温度計測装置。
(2) In the apparatus according to claim (1), the real part and imaginary part of the complex signal outputted from the complex signal converter before and after heating are stored in a memory, and the real part and imaginary part are An in-vivo temperature measuring device characterized by calculating a phase difference between complex signals before and after direct heating.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009502395A (en) * 2005-08-03 2009-01-29 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Ultrasound monitoring and feedback for magnetic hyperthermia
JP2012016430A (en) * 2010-07-07 2012-01-26 Hitachi Aloka Medical Ltd Ultrasonic measuring apparatus and ultrasonic therapeutic system
WO2020218006A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-29 日本電信電話株式会社 Internal temperature measurement device and method

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009502395A (en) * 2005-08-03 2009-01-29 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Ultrasound monitoring and feedback for magnetic hyperthermia
JP2012016430A (en) * 2010-07-07 2012-01-26 Hitachi Aloka Medical Ltd Ultrasonic measuring apparatus and ultrasonic therapeutic system
WO2020218006A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-29 日本電信電話株式会社 Internal temperature measurement device and method
JP2020180830A (en) * 2019-04-24 2020-11-05 日本電信電話株式会社 Internal temperature measuring device and method

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