JPS62207440A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は超音波を用いて被検体内の組織を診断する超音
波診断装置に係わり、特に組織の超音波伝播速度を測定
することにより組織を特性化し、診断に供するための音
速測定並びにその表示機能を備えた超音波診断装置に関
するしのである。

〈従来の技術） 被検体中の超音波伝播速度は、その被検体における超音
波伝播経路に存在する組成の影響を少なからず受ける。

すなわち、このことは生体中の例えば、臓器内等に発生
した腫よう等の病変、或いは肝硬変等を超音波伝播速度
で知ることができることを意味しており、従って、生体
中の超音波伝播速度を計測することは臨床的に大きな価
値がある。

そこで、このことを利用して生体中の超音波伝播速度の
情報を１り、これより目標とする位置での組成を検査す
る試みが成されている。

従来、かかる検査に供するための実用的な超音波測定法
としては、電子スキャン方式の超音波診断装置を用いた
第１１図に示すような手法が提案されている。

すなわち、図において１は超音波リニヤ電子スキャン用
プローブであり、このプローブ１を用い、図示しない体
表面に接している超音波送受面２の一端Ａから体内へθ
方向に向けて超音波パルスを発射する。

周知のように電子スキャン方式の超音波装置とは、複数
個の超音波振動子（以下、単に振動子と称する）を直線
的に並設した超音波振動子アレイによるプローブを用い
、このプローブにおける隣接するいくつかの撮動子を一
群として、これら一群の振動子に対して、送信超音波ビ
ームの方向とそのビームにおける振動子位置に応じてそ
れぞれ定まる所定の遅延時間を以て、駆動パルスをそれ
ぞれ与え、超音波励振させるもので、励振された各撮動
子からの超音波は放射状に伝播しつつ互いに干渉し合う
ことで、ある領域では打ち消し合い、ある領域では強め
合うかたちとなり、結果的に超音波ビームを得る方式で
ある。受波は一般的には、送波に用いた上記一群の振動
子にて行い該振動子群の検出信号を送波時の遅延時間を
以て遅延することで時間軸を揃えた後、合成して受信信
号とする。そして、上記一群の撮動子を−ピッチずつず
らして行くことにより、発生する超音波ビームの位置が
ずれることがら、励振する撮動子を電気的に選択し、ま
た励振タイミングを制御することで、リニヤ・スキャン
を行うことが出来、また、所望位置でのセクタ・スキャ
ンを行うことが出来る。

このようにして、発生されたθ方向に向かうビーム状の
超音波パルスは、例えば、位置が肝組織に設定してあっ
たとすると、この肝１１１１ｍ中の送波経路４を直進し
、点Ｐで反射する。ここでは、この反射液（エコー）の
うち、受渡経路５を辿ってプローブ１に到来するエコー
を送信に供した振動子群では無く、この到来したエコー
の入射位置にある振動子群（該プローブ１における右端
Ｂの振動子群）で受信させる。

上記Ａ、Ｂ間の距Ｍｙは既知であるから、経路４．５を
伝播する超音波の伝播時間ｔを測定すれば肝組織中の音
速Ｃは Ｃ−Ｖ／（ｔ−ｓｉｎθ”）　　　　・　（１）により
求めることが出来る。

この原理を利用して音速を測定するものである。音速が
未知であるからθは厳密には未知であり、また、生体の
中に点Ｐなる反射点が存在するわけでは無いから、上記
（１）式から音速を求めるために実施には種々の工夫も
必要になる。そこで、この方式を用いた＠置としては第
８図に示すような構成をとっている。

図において、１は超音波プローブであり、超音波送受信
を行う例えば１２８素子の振動子ＴＩ。

〜Ｔ１２８を直線的に並設してプローブ１を構成してい
る。振動子ＴＩ、〜Ｔ１２８並設面は第７図のプローブ
１の超音波送受波面２となる。

１２はリード線、１３は回路選択切換えスイッチである
マルチプレクサ、１５４よ励振する一群の振動子各々に
対し、与えるべき遅延層を得るための送信用遅延回路、
１４は超音波励振駆動用のパルスを発生するバルサ、１
Ｇは受信に供する一群の振動子各々に対し、受信方向や
素子位置に応じて時間軸等を揃えるために必要な、エコ
ーの遅延分を得るための受信用遅延回路、１７は画像や
文字情報等の表示に用いるディスプレイ、１８は計算回
路、１９は受信用遅延回路１６を介して得た振動子ＴＩ
、〜Ｔ１２８からの受信エコーの信号を合成して増幅及
び検波するとともに、また、対数変換して深さによる信
号レベルの補正を行って受信信号として出力する受信回
路、２０は受信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換器、２１はパルサ駆動用のレートパルス信号及び目
的とする被検体部位からのエコーをサンプリング記憶す
るため、メモリに対するアドレスを順次更新するための
クロック信号を発生する発振器、２２は受信信号記憶用
のメモリ、２３は超音波パルス発生毎に上記メモリ２２
の同一アドレスにおける記憶データ値と新たな入力デー
タとを加算し、平均してその該当アドレスに該加算平均
値を格納するための処理回路、２４は上記メモリ２２に
記憶された加算平均処理済みの受信波形のサンプル値を
用いてピーク値を示すデータを調べ、これより該ピーク
値を持つデータの時間（アドレス）を求める波形解析回
路である。上記計尊回路１８はこの波形解析回路２４の
求めた時間情報から伝播時間ｔを計算するとともに、ｉ
ｑられた伝播時間ｔをもとに被検体内組織の複数の局所
における音速を計算し、且つ、これらを空間的に平均し
て出力する穀能を有する。そして、この針筒結果はディ
スプレイ１７に表示させる。２５はシステム制御手段で
あり、ＣＰＪＪ　（中央処理装置：例えば、マイクロプ
ロセッサ）を中心に構成されている。このシステム制御
手段２５は予め定められたプログラムに従い、上記マル
チプレクサ１３の動作制御や上記送信用遅延回路１５及
び受信用遅延回路１Ｇの遅延時間の設定及び上記メモリ
２２の書き込み、読み出し制り１及び上記計算回路１８
の動作制御を司るものである。

上記振動子ＴＩ、〜Ｔ１２８は、電圧パルスを印加され
ると励振されて超音波パルスを放射し、超音波パルスが
入射すると電圧を発生する。１２８素子の振動子ＴＩ、
〜Ｔ１２８は例えば、各振動子の素子幅ａを０．６７＃
ｌ＃Ｉとしてこれが、素子中心間でのビッヂｄ＝　０．
７２ｍの間隔で１２８素子直線的に並べである。これら
の各振動子に対する電気信号の送受はケーブル３内のリ
ード線１２を通して行う。また、上記発振器２１は例え
ば、１０ＭＨｚの基準クロックを発生し、また、これを
分周して４ｋＨｚのレートパルスに変換して出力する。

このレートパルスは３２個の送信遅延回路１５を経て３
２個のパルサ１４を駆動する。パルサ１４は超音波励振
駆動用のパルスを発生する回路であり、これら３２個の
パルサ１４の出力は切換え回路であるマルチプレクサ１
３により１２８個の振動子Ｔ１１．〜Ｔ１２８のうち、
Ａ端にあるＴ１．〜Ｔ３２に１対１の対応を以てそれぞ
れ入力される。

また、振動子Ｔ１．〜Ｔ１２８はプローブ１のコーテイ
ング材を通して体表に接し、振動子素子から出力された
超音波は生体中に伝播される。

標準的には生体組織の音速をＣｏ＝１５３０［ｍ／＄］
とすれば、超音波ビームをθ０方向に放射するには隣接
する素子間の遅延時間τ０τｏ−（ｄ／Ｃｏ）　　・　
Ｓｉｎθｏ−（２＞となり、このような遅延時間差を以
て各素子が駆動されるように送信遅延回路１５を設定す
る。

すなわち、ｐＱｌ　−０、ＰＤ２−τｏ１ＰＤ３−２τ
ｏ、　　−ＰＤ３２−３２τ０なる遅延時間を与える。

もし、生体組織内の音速がＣｏであれば、超音波ビーム
はθ０方向へ進むが、一般にはＣＯとは限らず、これと
異なる値Ｃである。この時の超音波の伝播する方向θは
スネルの法則からｓｉｎθ／Ｃ−８ｒ　ｎθｏ／Ｃｏ　
　＝（３）で示された値となる。

超音波パルスを放射した後、マルチプレクサ１３はＢ端
にある振動素子Ｔ９７．〜Ｔ１２８で受信した超音波反
射波信号は送信の場合と同様の遅延を受けて合成され、
受信回路１９に入力される。ここで、受信遅延回路１６
の遅延時間はＲＤ１＝３１τｏ１ＲＤ２＝３０τｏ　、
　−−、ＲＤ３１＝τｏ、ＲＤ３２＝０のように設定さ
れる。

このようにすると、音速Ｇｏでθ０方向に送波された超
音波ビームが生体中では音速がＣとなって、これにより
θ方向に指向性を持つようなかたちとなっても、振動子
素子群Ｔ９７．〜Ｔ１２８はθ方向に指向性を持ち、θ
方向からの反射波を受信するようになる。受信信号は受
信回路１９で増幅、検波、対数変換され、また、Ａ／Ｄ
変１器２０により所定のサンプリングタイミングでＡ／
Ｄ変換されてメモリ２２に記憶される。メモリ２２はレ
ートパルスのタイミングを基準として１０ＭＨ２のクロ
ックに同期して順次アドレスが更新されており、メモリ
２２に記憶された受信波形のサンプル埴のアドレスは超
音波パルス発射時点からの時間に例えば、１００ｎｓ間
隔の精度で正確に一致している。従って、アドレスによ
りそのアドレスでのデータの得られた時刻（超音波パル
ス発射時点からの経過時刻）がわかる。

記憶された波形のピーク値はＰ点からの反射波を示し、
波形解析回路２４でピーク（直の時間（アドレス）を検
出すれば伝播時間ｔが求まる。前述の（３）式を（１）
式に代入すると生体中の音速Ｃは Ｃ＝ｙ’　　Ｖ　　Ｃｏ　　／　　（ｔ　　−Ｓ　　＋
　　ｎ　　θ　ｏ　　）　　　　−（４）となる。更に
く４）式に（２）式を代入するとＣ＝　ｙ・　　　・τ
０　　　・・・（４−）となる。Ｖ、ｄ、τ０は既知で
あるから、測定によって得られた伝播時間ｔを用いて計
算回路１８により上記（４′）式の計算を行って音速Ｃ
の圃を求め、ディスプレイ１７に出力する。

第９図は伝播時間ｔの測定法を示すタイムチャートであ
り、（ａ）のレートパルスの立下がりｊｏより僅か遅れ
た時刻に超音波パルスが発射される。パルスのピークの
時刻はｔｌである。

このように、送波ビームの中心と受波指向方向の交点に
点反射体Ｐがある場合は第９図（ａ）のように、時刻ｔ
２にピークを持つ反射波が得られ、ｔ２とｔｌの時間間
隔としてｔが求められる。

肝内の血管などがうまくＰ点の位置に来るようにプロー
ブを調整することも可能であるが、対ｆが生体であるだ
けに実際上、ビームの交点に点反則体に相当するものが
存在することは希である。

一般的には観察部位が例えば肝臓であった場合、Ｐ点で
示される近傍は比較的均一な肝組織である。従って、こ
のＰ点近傍からの反射波は比較的均一な肝組織からの反
射波となる。そして、超音波ビームは太さを有すること
から、上記反射波のうち最も早く到達するのは第１０図
の１１点を経由するものとなり、また、最も遅く到達す
るものはＰ２点を経由するものとなる。従って、受信波
形はＰｌからＰ２までの幅分の時間にまたがる。

従って、この場合の受信波形は第９図（ｂ）のように拡
がり、しかも、組織は完全に均一ではなく、また、生体
組織であるために種々の散乱超音波を形成し、互いに干
渉し合った結果のスペックルを含めて受信されるから、
波形には種々ランダムな凹凸が生じることとなる。

それ故に、これではピーク値を検出できないので、プロ
ーブを多少動かすことによって、ビーム交差点の肝内の
位置を僅かづつ、ずらしたエコーデータを１ｑて、これ
らを加締することで、雑音成分を打消すようにする。す
なわち、（ｂ）の波形の凹凸はランダムであると考えら
れるから、ビーム交差点を変えて数百乃至数万尚分加算
するか、あるいはピークホールドの処理をすると波形は
かなり滑らかになり、この結果、（Ｃ）のようになる。

次に計算回路１８により、ｔ−ｔ２−ｔｌとして伝播時
間ｔを求める。

今、超音波周波数として３．５ＭＩ（Ｚを用い、Ｖ　−
４８，とじ、そして、超音波ビームが上記交差点Ｐ近傍
に集束したとすると、該Ｐ点近傍でのビーム＠（送受で
のピークでの約１７％）は約２ｍｍである。このとき、
１１点を経由したものとＰ２点を経由したものとの伝播
時間差Δｔは約４．５μｓである。

そして、Ｃ＝Ｃｏとした場合、超音波ビーム方向がθｏ
＝３０°として、伝播時間ｔはおよそ６２．７μｓであ
る。ピーク値の時刻ｔ２の測定精度はΔｔの１／１０以
下と考えられるから、音速測定誤差は理論的には１０ｍ
　／　ｓ以下と言うことが出来る。

このようにして測定された音速は、超音波送受経路の平
均音速であり、この音速情報をディスプレイ１７上にこ
の場合の検査部位である肝臓近隣の超音波Ｂモード＠（
断種１とともに表示して診断に利用する。

以上は１点近傍の組織における平均音速を求めるもので
あるが、上述の手法を更に工夫すると、局所の音速測定
も可能である。第１１図を用いてその手法を示す。

第１１図は腹部体表にプローブ１の超音波送受面２を当
て、肝臓の断面３２を通常の電子スキャンを行っている
場合の説明図である。ディスプレイ１．７には電子スキ
ャンにより得られたＢモード像３０が表示され、また、
音速測定の設定した伝播経路もマーカにより、上記Ｂモ
ード像にｍ畳して表示されるようにしである。３１は被
検者の脂肪、筋肉層、３２は肝臓の断面で肝実黄、３３
は横隔膜、３４は肝臓内の異常組織（例えば、腫よう）
である。

旺実質３２の平均音速を測定する場合には上記方法で問
題ないが、局所、すなわら、ここでは針内の異常組織３
４部分の音速を測定しようとする場合は異常組織３４部
分を含む肝組織の平均音速では不都合である。

この場合は超音波の測定点く送受双方におけるビーム指
向方向の交点位置）がｐｉ　、ｐｏて示す異常組織３４
部分の境界点に来るように超音波ビームの送受位置を定
める。この時、プローブ１での上記測定点ｐｉ　、ｐｏ
の延長線位置をＯとし、また、８１点を測定点とする超
音波ビームの伝播経路において、プローブ１での出射点
をＡ及びＢ、入射点を８及び０、また、１０点を測定点
とする超音波ビームの伝播経路における出射点をＣ及び
Ｄ１入射点をＤ及び０、そして、プローブ１での上記測
定点Ｐｉ　、ＰＯの延長線位置をＯとし、これらの各点
を通る伝播経路（Ａ→Ｂ、Ａ−０，Ｂ→Ｏ，Ｃ−Ｄ、Ｃ
→○、Ｄ→Ｏ）での伝播時間ｔ（ＡＢ＞、ｔ　（ＡＯ）
、ｔ、（Ｓｏ）、ｔ　（ＣＤ）。

ｔ　（Ｇｏ＞、ｔ　（Ｄｏ）を求める。

また、Ｐｌ　、ＰＯ間の往復の超音波伝播時間をｔｇ、
Ａ−＋ＰＯ間の超音波伝播時間をＡＰＯ。

ＰＯ−１Ｂ間の超音波伝播時間をＰＯＢ、ＰＯ→Ｏ間の
超音波伝播時間をＰＯＯ，Ｃ−Ｐｌ間の超音波伝播時間
をＣＰｌ　、Ｐ１→ＤＰ１間の超音波伝播時間をＰＩ　
Ｄ、ＰＩ→Ｏ間の超音波伝播時間をＰｌｏとし、これら
を用いてｔ　（ＡＳ）、　　ｔ（ＡＯ）、ｔ　（ＢＯ）
、ｔ　（ＣＤ）、ｔ　（Ｃｏ）。

ｔ　（Ｄｏ）を計算する。すなわち、 ｔ　（ＡＢ＞＝ＡＰＯ十ＰＯＢ ｔ　（ＡＯ）　＝ＡＰＯ＋　（ｔ　にｔ／２　）　＋Ｐ
１０ｔ　（ＢＯ）＝ＢＰＯ＋　（ｔり／２）＋Ｐ１０ｔ
　（ＣＤ）−ＣＰｌ　＋ＰＩ　Ｄ ｔ（Ｃｏ）　＝ＣＰ１　＋ＰＩ　Ｑ ｔ　（Ｄｏ）＝ＤＰｔ　＋Ｐ１０ ・・・（５） であり、これより次式でｔｇが求まる。

ｔｇ＝　［（ｔ　（ＡＯ）＋ｔ　（ＢＯ）−ｔ　（ＡＳ
））−（ｔ　（Ｃｏ） ＋ｔ　（Ｄｏ）−ｔ　（ＣＤ））　］ ・・・（Ｃ６ 従って、ｐｉ　、ｐｏ間の距離を×２、平均音速を０２
、ＡＢ間の距離をｌ　、ＣＤ間の距離をｙｌとすると、 （１＝　２）ｌ／１ｇ ＝　（ｙｏ　−１）／　（ｔｇ・ｔａｎθ）・・・（７
） Ｘｆｆｉ＝　（ｙｏ　−ｙｌ　）／　２ｔａｎθ　・（
８）として局所の音速Ｃ℃が求まる。θの値としては、
正常肝臓部分の平均音速Ｃを用いて（３）式よりθ−５
ｉｎ’　　（（Ｃ／Ｃｏ）−ｓｉｎθ０）・・・（９） を近似式として用いて求めれば良い。実際には正常肝組
織との境界で超音波ビームは屈折を起すため、（７）式
は厳密ではないが、境界ｌ＼のビームの入射が垂直に近
ければ誤差は少ない。尚、この誤差は入射角をもとに針
環により補正することも可能である。

このようにして関心部位の音速情報を求め、文字情報（
第１１図ではＣ１が肝実質部の音速、Ｃ２が異常部分の
音速を示している）としてＢモ−ド■および測定した超
音波伝播経路の表示マーカとともにディスプレイに表示
し、診断に供するとともに写真撤影あるいはビデオ録画
するなどして保存する。

このような音速計測はクロス・モード音速計測と云うが
、上述した手法の場合、プローブ１におけるＡ、８．Ｃ
，Ｄ、０点について伝播経路（Ａ→Ｂ、Ａ−０，Ｂ→Ｏ
１Ｃ→Ｄ、Ｃ→Ｏ，Ｄ→Ｏ）の計６通りの伝播経路にお
ける伝播時間を測定し、局所の音速を求めるものであっ
た。そして、このように１つの測定点について、３つの
経路を計測することで、超音波ビームを斜めより入射さ
せ、斜めより出射ざぜることに伴う腹壁の影Ｗ（体表及
び皮下組織の厚みの違いによる影響）を少なくするよう
にして精度を向上させている。

ところが、腹壁の厚みは均一でなく、しかも、測定点ま
での往路及び復路の各々の行程中での物理的な状況も異
なること、並びに、これによる音波の減衰状況の違いや
各経路での測定タイミングのずれに伴う生体運動の影響
と言った要因により、各測定値には誤差分が入る。この
誤差分を、上記方式では多種の経路での測定値を用いて
加算平均することで低減するようにしているが、かかる
本来の目的に反して、上記３経路力式の場合、特にＢか
らＡ、ＤからＣに向う経路での測定が欠如していると言
う不対称測定のために統計的に不均一な平均となること
から、厳密には上記誤差を低減できない。

そこで、被検体の上記測定に供する超音波ビーム送受経
路一つ毎に、往路方向及び復路方向を一組として上記検
出測定を少なくともそれぞれ一回以上行うべく制御を行
い、これによって、−経路当り、送受方向を逆にして偶
数回（少なくとも往復２回）の検出測定を行い、対称測
定となるようにし、この検出測定により得た情報をもと
に平均の超音波伝播速度を求めることで、統計的に均一
な平均とするようにして誤差の低減を図るようにした対
称測定方式のクロス・モード音速測定法も提案されてい
る。

この方式は、具体的には第２図に示すように、上部境界
での反射点（測定点）Ｐｌｌ及びＰＩ２、下部境界での
反射点く測定点）ＰＯｏ内に含まれる異常部分の局所音
速を測定するに当って、超音波ビーム送受経路を（１）
　　Ａ−１Ｐｏ　ｏ−＋３、（２１Ａ＋Ｐｔ　　１　−
＋Ｃ，（３）　　　Ｂ−＋Ｐｏ　　ａ　　−＋　Ａ、　
　（４）　　　　ＰＩ　　２→Ｄの４ルー！−とるよう
にするものである。すなわち、プローブ１のＡおよびＢ
位置各々を超音波ビーム送波位置とするとともに受波位
置としても用いるようにする。そして、Ａ位置より送波
し、Ｐｏｏで反射したものを８位置で受信し、次にＡ位
置より送波し、ｐｔｔで反射したものをＣ位置で受信し
、次に８位置より送波し、Ｐｏ１１−で反射したものを
Ａ位置で受信し、次にＢ位置より送波し、ＰＩ２で反射
したものをＤ位置で受信すると言った具合に送受を切換
えるようにすることによって、測定経路の対称性を持た
せ、しかも、超音波ビームの送受方向の指向方向をθな
る同一角度とするようにするものである。

これによれば、−経路当り、少なくとも往路と復路の往
復２回の検出測定を行うので、対称測定となり、この検
出測定により得た情報をもとに平均の超音波伝播速度を
求めるので、統計的に均一な平均となって、誤差の低減
を図ることが出来るようになった。

このようなりロス・モード音速測定機能は、超音波診断
装置に組込まれ、通常、超音波！＆（例えば８モード像
）とともにディスプレイ上に表示される。

この様子を第１２図に示す。図において、４０はリアル
タイムで測定された被検体関心部位の８モード像、４１
はこの関心部位における上記クロス・モード音速測定の
設定ビーム・バスのルートを示すビーム・バス・マーカ
、４２は上記クロス・モード音速測定により得られたビ
ーム・バス・ルート別のリアルタイムＡモード像、４３
は上記クロス・モード音速測定により得られたビーム・
バス・ルート別の各音速値、４４はこれらビーム・バス
・ルート別の各音速値をもとに求めた対象部位の平均音
速値変化図である。ビーム・バス・マーカ４１は、上記
（１）、〜（４）のルートを示しており、また、音速値
３３はこれらルートのうち、上記（１）のルートの音速
値をｖｌ、上記（２）のルー１−の音速圃をＶ２、上記
（３）のルートの音速値をＶ３．上記（４）のルートの
ルートの音速値をＶ４として数１直表示している。

尚、Ｖはこれら４ルーｉへの平均音速値である。また、
上記平均音速値変化図４４はこの平均音速値の時間変化
を示したものである。また、Ａモード倣４２はルート（
１）と（３）のものを８１　、Ｂ３として、ルート（２
）と（４）のものを８２．８４として表示しである。

このような画像表示を行うに当ってはシステム制御手段
の制御のもとに、Ｂモード＠４０についてはリアルタイ
ムで書き替えており、また、その合間を日って上記４ル
ートのクロス・モード音速測定を行い計算回路１８によ
り計算して、その測定結果を表示する。そして、Ａモー
ド像はクロス・モード音速測定により得たエコーを利用
して表示する。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このようなりロス・モード音速測定において
は、超音波ビームの送、受信経路中にある種夕の散乱体
による散乱を受け、これらの散乱波による干渉（スペッ
クル）により、計測信号は大きく変動している。そして
、この変動している計測信号から第９図（ｄ）の如く、
ビーク（直の位置を求め、上記の伝播時間ｔを計測する
が、その計測結果は求めたピーク値の位置により、精度
が大きく変動する。そして、推定音速の精度、安定性、
再現性に直接影響を与える。

上記、変動の大きい信号を安定化する方法としては、第
１３図に示すように、多くのサンプル信号Ｓ１．〜Ｓｎ
を得て、その平均３ａを取る方法がある。しかし、あま
り多くのサンプル信号を得ると、リアルタイム性が失わ
れる欠点がある。

逆にリアルタイム性にこだわると、十分に平均化されな
い変動の残った第１４図のａ、ｂのようなデータのピー
ク値を検出してしまい、同一部位について何回調定して
も異なる値を示すと云った測定の不安定性の問題を残す
ことになる。

そこで、この問題の旨い解決法として次のような方式が
提案された。

すなわち、スペックルは超音波ビームの送。

受信経路中にある種々の散乱体による散乱を受け、これ
らの散乱波による干渉の結果であると云う点から、測定
対象点のみを考えた場合、全体のスペックルに対し、局
所の測定対象点のみでは経路の割合いから考えてもこの
部分に起因するスペックルは少なく、特に肝臓等では臓
器そのものの動きも無いことにより、この部分でのエコ
ーの時間的変動も少ない筈である。従って、クロス・モ
ード音速測定の超音波ビーム経路を第１５図に示すよう
にビーム交差点位置を平行移動する形で移動させつつ繰
返し測定を行わせ、加算平均をとることで、ビーム交差
点以外の測定に不要な途中のビーム経路部分の影響によ
るスペックルを相殺し、少ない測定回数で実質的にスペ
ックルの低減を図りビーム交差点でのエコーを１ｑる測
定法が実施されるようになった。

しかし、この場合、ビーム交差点の移動領域内に超音波
ビームの散乱の大きな原因となる血管等が存在していれ
ば何の意味もなくなる。

しかし、従来においてはビーム経路は設定した測定開始
点での経路をマーカ表示するのみであり、これを８モー
ド像に重ねて表示するだけであるから、ビーム交差点の
移動領域は予め確認できず、従って、該移動領域内に血
管等が存在しているか否かは確認できない。しかも、血
管は至る所に存在することから従来方式の場合、ビーム
交差点移！ｌｌ領域に血管が入ってしまうことが避は難
かった。

このように従来方式では実際のビーム交差点の移動領域
内にスペックルの大きな原因となる血管等が存在しても
わからないので確実に測定精度が確保できるものでは無
い。

そこで本発明の目的とするところは、ビーム交差点位置
を平行移動する形で移動させつつ操返し測定を行わせ、
加算平均をとることで、スペックルの低減を図りビーム
交差点でのエコーを得るとともにこのエコーより測定点
の音速情報を得ろようにしたクロス・モード音速測定機
能を有する超音波診断装置において、平行移動されるビ
ーム経路の設定領域をマーカ表示するとともに、これを
８モード像に重ねて表示することかできるようにし、ビ
ーム交差点の移８領域内に血管等が入らないように該移
動ｆｎ域の設定時に確認することができるようにし、こ
れにより正確な音速測定の実施を可能にするクロス・モ
ード音速測定機能付超音波診断装置を提供することにあ
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、複数の超音波振動素
子を並設して構成したプローブを用い、このプローブの
超音波振動素子のうち、隣接する所定数を一群とすると
ともに被検体の目的部位に対し、所定方向の送波経路を
以て超音波ビームを送波し、上記目的部位においてこの
送波経路と交差する所定方向の受波経路を以て超音波ビ
ームの受波を行うべくそれぞれ異なる超音波ビーム送波
用及び受波用の一群の超音波振動素子を用いて超音波送
受を行い、上記目的部位からの反射波のビ一りを検出し
その送波からピーク受波までに要した時間を測定するこ
とにより上記目的部位の超音波伝ｌ速度情報を得て診断
に供する音速測定桟能を備えた超音波診断装置において
、上記音速測定のための超音波ビームの送受波経路の設
定と該設定送受波経路の平行移動範囲を設定する設定手
段と、少なくとも上記音速測定を行う音速測定モードと
超音波Ｂモード像を得る超音波像観測モードの切換えを
行うとともに上記プローブを超音波像観測モード時には
Ｂモード像データ収集のための走査方式で超音波送受を
行うべく制御し、また、音速測定モード時では上記設定
手段にて設定された送受経路にて超音波送受を行うとと
もに該送受経路の位置を上記設定した平行移動範囲にわ
たり順次変えるべく制御する制御手段と、上記設定手段
にて設定した音速測定モードでの超音波送受波経路を上
記移動範囲を含めて表示装置に表示された超音波Ｂモー
ド像上対応位置にマーカ表示するマーカ発生手段と、音
速測定モード時において同一送受経路毎に上記移動範囲
における超音波受波信号を加算平均して得たデータをも
とに目的部位からの受波信号のピーク位置を知り超音波
伝播時間を得る解析手段を設けて構成する。

（作　　用） かかる構成において、クロス・モード音速測定のための
超音波ビーム送受信経路は平行移動領域を含めて設定手
段にて設定することにより、制御手段によりこの設定し
た平行移動領域を順次移動しながら送受波を繰返すよう
制御される。一方、超音波ビーム送受信経路は平行移動
領域を含めて超音波Ｂモード像上の該当位置にマーカ表
示される。従って、超音波の送波ルートと受波ルートの
交差点位置の平行移動範囲内に血管笠が入っているか否
かを予め知ることができる。そして、該交差点位置の平
行移動範囲内に血管等が入らないように設定を調整した
ならば、次に音速測定に入る。

そして、設定した平行移動領域を順次移動しながら送受
波を繰返すことにより得た受波信号を加算平均し、該交
差点での受波信号のピーク位置を知り送波開始時点から
このピーク位置までの時間情報を得てこれより超音波伝
播時間が求められ、音速測定に供される。

このように、本装置ではスペックル低減のため、音速測
定時に超音波送受波の経路を設定領域にわたり平行移動
させて超音波受波し、その加算平均をとる場合に超音波
送受経路の交差点の移動・領域にスペックル等の高周波
雑音成分の発生源となる血管等が入らないように予め測
定経路の移動範囲を知って最適状態に設定することが可
能になる。そのため、確実にスペックルの低減を図るこ
とができるようになり、正確な音速測定を少ないサンプ
ル数で実現可能となる他、再現性等も確保できるように
なる。また、サンプル数を少なくしてもピーク位置を高
精度で検出できることから、その分、測定時間を短くで
きるので、結東的リアルタイム性を損うことなく、高精
度の音速測定を行うことが可能になる。

（実　施　例） 以下、本発明の一実施例について図面を参Ｂ＜＜くして
説明する。

第１図は本装置の要部構成を示すブロック図である。図
中　１はプローブ、１２はリード線、１３はマルチプレ
クサ、１４はパルサ、１５は送信用遅延回路、１６は受
信用遅延回路、１７はディスプレイ、１９は受信回路、
２０はＡ／Ｄ変換器、２１はクロック発振器、２２はメ
モリ、２３は処理回路、２４は波形解析回路である。こ
れらは基本的には先に説明した第８図における同一符号
、同一名称を付したものと同じであり、従って、ここで
は改めて説明はしない。１８はＡ／Ｄ変換器２０の出力
をもとに音速計算や平均値計算等を行う計算回路、２５
Ａはシステム制御手段であり、システム全体の制御を司
る。３１はクロス・モード音速測定のためのビーム経路
におけるビーム交差点の平行移動領域と測定開始位置を
設定するためのクロス・モード音速測定領域設定器であ
る。システム制御手段２５Ａはこのクロス・モード音速
測定領域設定器３１の設定に従って測定開始位置よりク
ロス・モード音速測定のためのビーム経路を平行移動す
るようシステムの制御を行う。２Ｇは切換えスイッチで
あり、受信用遅延回路１Ｇの合成出力のクロス・モード
音速測定側Ｘと超音波Ｂモード像を得る超音波装置側Ｂ
への供給ルート選択切換えを行うものである。２７は超
音波装置側の受信回路であり、受信信号の増幅、倹波、
対数変換等を行うものである。２８はＡ／Ｄ変換器であ
り、受信回路２７の出力をディジタル信号に変換するも
のである。２９はマーカ発生器であり、上記クロス・モ
ード音速計測の計測ルート（ビーム・バスの経路）を移
動ｇＡ域も含めたかたちで表示するための画像データ（
マーカ）を発生するものである。３０はディジタル・ス
キャン・コンバータであり、フレーム・メモリを有して
いて上記Ａ／Ｄ変換器２８の出力するディジタル・デー
タをそのデータの収集されたビーム位置対応のアドレス
に順次更新格納してゆくと共に、読み出しはディスプレ
イ１７の走査タイミングに合せて行い、以て超音波像の
収集タイミングとディスプレイ１７における表示タイミ
ングの違いをこのフレーム・メモリを介在させることで
支障の無いようにコンバートするものである。また、上
記マーカ発生器２９の出力はこのディジタル・スキャン
・コンバータ３０のフレーム・メモリ上におけるＢモー
ド像の上記クロス・モード音速計測の計測ルート対応位
置に出き込まれる。

また、上記メモリ２２はＡモード像のデータをも更新記
憶する。さらにまた、上記ディスプレイ１７は図示しな
いが、表示画像メモリであるビデオＲＡＭを有しており
、上記計算回路１８にて計算された音速データ、Ａモー
ド像、音速平均値の変化パターン等のグラフを所定のレ
イアウト、所定のフォーマットで格納するように制御手
段２５Ａにて制御される。そして、このビデオＲＡＭ上
の画像データとディジタル・スキャン・コンバータ３０
の出力に基づいて画像を表示する。

本装置はクロス・モード音速測定に関しては、基本的に
は先の従来技術で説明したものと同じであるが、本装置
では第８図の構成に対し、従来のシステム制御手段２５
の機能を次のように設定しである。本装置で用いるシス
テム制御手段２５Ａは、ＣＰＵ　（中央処理装置；例え
ば、マイクロプロセッサ）を中心に構成されている点で
は従来と変りは無い。このシステム制御手段２５△は予
め定められたプログラムに従い、上記マルチプレクサ１
３の動作制御や上記送信用遅延回路１５及び受信用遅延
回路１６の遅延時間の設定及び上記メモリ２２の書き込
み、読み出し制御及び上記波形解析回路２４及び上記計
算回路１８の動作制御並びに切換えスイッチ２６の切換
え制御、クロス・モード音速測定ｆＩＡ域設定器３１の
設定に合せた計測ルートの順次移動制御、マーカ発生器
２９のマーカ出力制御等を司るものである。そして、通
常はＢモードのための超音波スキャンを行いつつ、その
合間（所定タイミング毎に）クロス・モード音速測定の
ための超音波送受を行うように制御し、Ｂモードのリア
ルタイム表示と、音速測定の計算及びその結果の表示及
び全ビーム・バスの平均音速の計算およびそのプロット
表示を行う。

また、Ａモード表示を行いたい場合はＢモードのスキャ
ンが終わった時点で８モード象をフリーズさせ、次いで
クロス・モード音速測定を行つてその音速計算、表示並
びにクロス・モード音速測定を行った各ビーム・パスで
の測定データによるフリーズＡモード像の表示、平均Ａ
モード像表示、選択された１つのビーム・パスの平均音
速変化図または局所音速変化図の表示を行う。

また、クロス・モード音速測定に関しては例えば、対称
測定法を用いるものとすると、マルチプレクサ１３の動
作制御を次のように行う。

すなわち、第２図に示すように本装置では上部境界での
反射点（測定点）Ｐｌ＋及びＰＩ３、下部境界での反射
点（測定点）Ｐ＋＋　ｏ内に含まれる異常部分の局所音
速を測定するに当って、超音波ビーム送受経路をＡ−＊
Ｐａ　ａ−＋Ｂ、Ａ−？Ｐ１　ｔ−＋Ｃ，８−＋Ｐｏ　
ａ−＋Ａ、Ｂ−ＩＰＩ　２　ＭＤの４ルートとるように
する。、すなわち、プローブ１のＡおよびＢ位置各々を
超音波ビーム送波位置とするとともに受波位置としても
用いるようにする。そして、Ａ位置より送波し、Ｐａ　
ａで反射したものを８位置で受信し、次に八位置より送
波し、ｐＨで反射したものをＣ位置で受信し、次にＢ位
置より送波し、Ｐｏｏで反射したものを八位置で受信し
、次にＢ位置より送波し、ＰＩ３で反射したものをＤ位
置で受信すると言った具合に送受を切換えるようにする
ことによって、測定経路の対称性を持たせ、しかも、超
音波ビームの送受方向の指向方向をθなる同一角度とす
るようする。

このような構成の装置の作用を説明する。

本実施例ではクロス・モード音速測定は第２図に示すよ
うな４つのルートＢｌ　、　８２　、８３　。

Ｂ４を用いて計測するものとし、各反射点はＢモードの
超音波像を参照して操作者が目的部位に近い最適な深さ
にそれぞれの反射点（ビーム交差点）を予め設定してお
くものとする。また、Ｂモードの超音波像を参照して操
作者はクロス・モード音速測定領域設定器３１を操作し
、計測ルートの始点と移動領域を設定する。

これにより、システム制御手段２５Ａはマーカ発生器２
９を制御し、上記設定されたクロス・モード音速計測の
計測ルートを移動領域も含めたかたちで表示するための
画像データ（マーカ）を発生させる。マーカ発生器２９
の出力はディジタル・スキャン・コンバータ３０のフレ
ーム・メモリ上におけるＢモード像の上記クロス・モー
ド音速計測の計測ルート対応位置に書き込まれるので、
ディスプレイ１７上には現在のＢモード像とともに設定
されたクロス・モード音速計測の計測ルートが移動ｍＲ
も含めたかたちでマーカ表示される。

従って、操作者は移動させるビーム交差点の移動領域に
血管等が入らないか否かを予め知ることができ、問題が
あれば設定を変更することが可能になる。

このようにして計測ルートの設定が完了したならば、次
に操作者は測定指令を与えて音速測定を開始させる。

これは次のようにして行われる。すなわち、Ｂモードの
超音波電子スキャンの合間を縫って所定のタイミングで
切換えスイッチ２Ｇが端子Ｂ側からＸ側に一次的に切換
えられ、設定された始点位置での計測ルートにおける音
速測定が行われる。

具体的に説明すると、先ずはじめにシステム制御手段２
５Ａの制御のもとに切換えスイッチ２６が端子Ｂ側に切
換えられ、また、マルチプレクサ１３はリニヤ電子スキ
ャンのための選択が行われるとともに、遅延回路１５．
１６はリニヤ電子スキャンのための遅延時間が設定され
、これら遅延時間を以て、上記マルチプレクサ１３の選
択した振動子群より超音波送受が行われる。この受信信
号の合成出力は受信回路２７により増幅、検波され、Ａ
／Ｄ変換器２８にてディジタルデータに変換されてディ
ジタル・スキャン・コンバータ３０に入力される。そし
て、超音波スキャン位置に対応するディジタル・スキャ
ン・コンバータ３０のフレーム・メモリ位置にデータを
格納させる。スキャン位置を順にシフトさせながら、こ
のような超音波スキャンが順次酸されてディジタル・ス
キャン・コンバータ３０には超音波Ｂモード像が形成さ
れる。また、マーカ発生器２９により設定されたクロス
・モード音速測定のビーム・パスのマーカが出力され、
ディジタル・スキャン・コンバータ３０のフレーム・メ
モリにおける該クロス・モード音速測定位置に対応する
位置に該マーカが格納される。このようにして形成され
たディジタル・スキャン・コンバータ３０のフレーム・
メモリ上の画像データはディスプレイ１７のスキャンに
合せて読み出され、ディスプレイ１７に与えられて表示
される。

所定のタイミングにおいてシステム制御手段２５Ａは切
換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換える。

そしてクロス・モード音速測定に入る。この音速測定は
始めに、上記設定器３１により設定された始点位置にお
けるＢ１のルートで行う。

すなわち、上記システム制御手段２５Ａの制御により、
送受遅延回路１５の遅延時間が設定される。

この遅延時間は隣接する各振動子間における遅延時間差
τ０がτｏ　＝　（ｄ／Ｃｏ　）　ｓ　ｉ　ｎθ０（前
記（２）式）の関係になるように設定される。そして、
上記システム制御手段２５Ａの制θ０のもとに、プロー
ブ１のＡ点に属した所定数の送信用Ｓ動素子がマルチプ
レクサ１３の切換え動作により、対応するバルサ１４の
出力端ど接続される。

例えば、この時のプローブ１のＡ点（第２図参照）に属
する上記所定数の送信用振動素子が３２個であるとすれ
ば、振動子群Ｔ１．〜Ｔ３２とバルサ１４の出力端とが
接続される。

また、クロック発振器２１よりレートパルスが発生され
、これが送信遅延回路１５を介してバルサ１４に入力さ
れる。すると、バルサ１４より対応する送信遅延回路１
５の遅延時間分ずれたタイミングで励振パルスが出力さ
れ、撮動子Ｔ１．〜Ｔ３２のうち、該バルサの対応する
振動子に入力され、振動子は超音波を発生する。そして
、上記遅延時間により定まる所定方向θに超音波ビーム
として送波される。

一方、システム制御手段２５Ａの制御により、送信用′
Ｍ延回路１６の遅延時間が設定され、そして、上記シス
テム制御手段２５Ａの制御のもとに、プローブ１のＢ点
く第２図参照）に凰した所定数の受信用振動素子がマル
チプレクサ１３の切換え動作により、対応する遅延回路
１６の入力端と接続される。

ここでは、送信用振動素子が３２個であるため、プロー
ブ１のＢ点に属する３２個の振動子群Ｔ８１゜〜Ｔ１１
２と前記受信用遅延回路１６の入力端とが接続される。

これにより、プローブ１のＡ点に属する振動子群より被
検体に向って送波された超音波ビームは、点Ｐｏｏでの
反射分がプローブ１のＢ点に属する振動子群により受波
され、そのエコーは受信用遅延回路１６により、送信の
場合と同様の時間差を与えられた後に合成され、出力さ
れる。

この受信用遅延回路１６よりの受信エコー合成出力は、
受信回路１９により増幅、検波された後、Ａ／Ｄ変換器
２０によりディジタル値に変換され、メモリ２２に書き
込まれる。メモリ２２ではクロック発振器２０の出力す
るクロック信号により、足音波ビームの送信毎に所定の
タイミングをもって、アドレスが更新され、且つ、シス
テム制御手段２５Ａにより、書き込み制卸が成されて、
測定点からのエコーが時間との対応を以ったかたちで記
憶される。これはＡモード象のデータとなる。

プローブ１のＡ点、Ｂ点のそれぞれに属する振動子群に
より、上述した超音波送受が、このモードの選択期間内
に集中して（または、次回以降に巡ってくる該モードで
の何回分かの超音波送受を用いたかたちで）複数回の測
定を行うことになるが、この測定により得られた受信エ
コーは、α理回路２３の作用により同一ルートのもの（
８１ならＢ１のもの）に対し、加算平均が成される。こ
れにより、変動抑圧が成される。

この作業が終わると、システム制御手段２５△は切換え
スイッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収
集に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手
段２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、Ｂ
２のルートにおけるクロス・モード音速測定に移る。す
ると、システム制御手段２５Ａの制御によりマルチプレ
クサ１３が動作して、今度は上記始点位置のルートにお
けるＢ点に属する振動子群に変えてプローブ１の０点に
属した所定数の振動子群とそれぞれに対応する受信用遅
延回路１６の入力端とが接続され、また、プローブ１の
Ａ点に属する所定数の振動子群が各々対応のバルサ１４
と接続される。そして、プローブ１のＡ点に属する振動
子群より送波された超音波の点ｐＨでの反射成分が、プ
ローブ１の０点に属する該送信時と同数の振動子ＢＹに
より受波される。

その受信エコーは受信用遅延回路１Ｇにより、送波の場
合と同様の時間差を与えられた後に合成されて出力され
る。

受信エコーの合成出力は、上述の場合と同様に受信回路
１９により増幅、検波され、且つ、ローパス・フィルタ
によるフィルタリングの後、Ｂ２のルー１−における超
音波の送波より、受波までの時＠ｔ２の計測に供される
。

この作業が終わるとシステム制御手段２５Ａは切換えス
イッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収集
に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手段
２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、上記
始点位置のルートにおけるＢ３のルートでのクロス・モ
ード音速測定に移る。

すると、システム制御手段２５Ａの制御によりマルチプ
レクサ１３が動作して、今度はＡ点に属する振動子群に
変えてプローブ１のＢ点に属するしかも、反射点設定深
さに応じた所定数（先の例では３２１子）の送信用振動
子群Ｔ９７．〜Ｔ１２８とこれらに対応するバルサ１４
の出力端とが接続され、また、０点に属する振動子群に
代えてプローブ１のＡ点に属する３２素子の振動子群が
受信用遅延回路１６に接続される。そして、プローブ１
のＢ点に属する振動子群より超音波が送波され、この送
波された超音波の点Ｐｏｏでの反射成分がプローブ１の
Ａ点に属する振動子群により受波される。その受信エコ
ーは受信用遅延回路１６により、送波の場合と同様の時
間差を与えられた後に合成されて出力される。

受信エコーの合成出力は、上述の場合と同様に受信回路
１９により増幅、検波された後、Ｂ３のルートにおける
超音波の送波より、受渡までの時間ｔ３の計測に供され
る。

この作業が終わるとシステム制御手段２５Ａは切換えス
イッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収集
に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手段
２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、Ｂ４
のルートにおけるクロス・モード音速測定に移る。

システム制御手段２５Ａの制御によりマルチプレクサ１
３が動作して、今度は上記始点位置のルートにおけるＡ
点に属する振動子群に代えてプローブ１のＤ点に属する
上記所定数の振動子群とそれぞれに対応する受信用遅延
回路１６の入力端とが接続され、また、プローブ１のＢ
点に属する該所定数の振動子群が各々対応のパルサ１４
と接続される。

そして、振動子群と受信用遅延回路１６の入力端とが接
続される。そして、プローブ１のＢ点に属する振動子群
より超音波を送波させると、この送波された超音波の点
Ｐ１２での反射成分が、プローブ１のＤ点に涙する振動
子群により受波される。

そして、その受信エコーは受信用遅延回路１６により、
送波の場合と同様の時間差を与えられた後に合成されて
出力される。この受信エコーの合成出力は、上述の場合
と同様に受信回路１９により増幅、検波された接、Ｂ４
のルートにおける超音波の送波より、受波までの時間ｔ
４の計測に供される。

この作業が終わるとシステム制御手段２５Ａは切換えス
イッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収集
に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手段
２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、上記
始点位置のルー１〜に対して例えば超音波振動子１ピッ
チ分移動させた新たな位置での８１のルートにおけるク
ロス・モード音速測定に移る。

このような動作が繰返されて設定領域まで５１測ルート
がシフ］・され、Ｂ１〜Ｂ４の４ルートにおけるこのシ
フトされた全領域でのエコー信号の加算平均値を得、ま
た、リアルタイムＢモード象の表示が行われる。

このようにして、各計測ルートについての設定領域内で
の測定値が加算平均され、記憶される。

この記憶されたデータはメモリ２２より読み出され、波
形解析回路２４によりピーク位置が求められる。

そしてこの求めたピーク位置対応のデータが格納された
アドレスの情報が時間情報として計ｔ）回路１８に送ら
れる。そして、計算回路１８によりこれをもとに８１　
、Ｂ２、．８３．Ｂ４のルート別における超音波の送波
から上記ピークまでの時間ｔ１．ｔ２．ｔ３．ｔ４が計
算される。その後、更に８ルー１−別ｆ速１ｆｌＶ１　
、Ｖ２　、Ｖ３　、ＶＡ及び全ビーム・パスにおける平
均音速値■や局所音速値等が計算され、その表示はディ
スプレイ１７にて行われる。

従って、通常状態ではＢモード像と音速測定値、平均値
音速時間変化図のみが順次更新されて表示される。Ａモ
ード像等、その他のものは既に表示されたちの以外はフ
リーズ時のみ表示される。

ディスプレイ１７の表示例を第４図に示す。図中５１は
Ｂモード像、５２はこの関心部位における上記クロス・
モード音速測定の設定ビーム・パスのルートと移動領域
を示すビーム・パス・マーカ、５３は上記クロス・モー
ド音速測定により得られたビーム・パス・ルート別のフ
リーズＡモード象、５４は上記クロス・モード音速測定
により得られたビーム・パス・ルート別の各音速値、５
５はこれらビーム・パス・ルー］・別の各音速値をちと
に求めた対象部位の平均音速値変化図である。ビーム・
パス・マーカ５２は、上記（１）、〜（４）のルートの
移動領域を示しており、また、音速値５４はこれらルー
トのうち、上記（１）のルートの音速値をｖｌ、上記（
２）のルートの音速値をＶ２　、上記（３）のルートの
音速値を■３、上記（４）のルートの音速値をＶＡ、局
所（ビーム交差点）での平均音速値をＶとして数値表示
している。尚、ＶＬはこれら４ルートの平均音速値であ
る。また、５６は分散値、５７は各ルートの平均Ａモー
ド像を示したものである。また、上記平均音速値変化図
５５はこの平均音速値の時間変化を示したものである。

また、Ａモード象５３はルート（１）と（３）のものを
１３１　、１３３として、ルート（ａと（４）のものを
８２　、Ｂ４として表示しである。

尚、以上のクロス・モード音速測定でのｔ？４ｔｉｔ波
送受波において、本装置はＡ点に属する振動子群とＤ点
に属する振動子群それぞれの振動子配列方向における中
心位置の移動距離及びＢ点に属する振動子群と０点に属
する振動子群それぞれの振動子配列方向における中心位
置の移動距離は第２図に示されるように同一の距離Δｙ
とする。また、超音波ビームの偏向角θはいずれの場合
もθ０とし、等しくする。

従って、これにより点Ｐｉｔ　と点ＰＩ２は、点Ｐｏｏ
を通り、且つ、プローブ１の超音波送受波面に対して垂
直な線を軸として線対称となる位置関係にあり、また、
その間の距離はΔｙとなる。

ここに点Ｐｏｏ、点Ｐ１１１点Ｐ１２は、被検体内組織
における超音波反射点であるが、同時にプローブ１のＡ
点、Ｂ点、０点、Ｄ点のそれぞれに属する振動子群によ
る超音波送受指向方向の交点を意味するものである。

そこで上述した超音波送受波により得られた時間ｔ１．
〜ｔ４を用いて計算回路１８にには次の演算を実行させ
る。

Δｔ＝　（（ｔｌ　−ｔ２　）　＋　（ｔ３−ｔ４　）
　）／２＝　（（ｔｌ　＋ｔ３　＞／２　）　−（（ｔ
２　＋ｔ４　）／２）　　　　　　　　　　　　・・・
（１０）この（１０）式の演算実行によって得られる八
ｔは、点Ｐｓ１→点Ｐｏｏ→点ＰＩ２間の経路を伝播す
る超音波の伝播時間推定値となる。

そこで、計算回路１８により点ｐＨ→点Ｐｏｏ→点Ｐ１
２間の経路を伝播する超音波の平均の音速ＣＡを次式に
より求める。

ＣＡ＝（Δｙ−ｃｏ）／（Δｔ−８ｉｎθ０）・・・（
１１） この（１１）式により算出された平均音速は被゛検体内
＄１１１１の局所（この場合、点Ｐｔ　ｓ　、Ｐｏｏ。

Ｐｔ２を含む部位）における音速を表わしている。

このように、Ｐｌｔ、Ｐｏｏ、Ｐｔ２３点での超音波の
反射成分より、被検体内組織の局所における音速を算出
することが出来るものであるから、超音波の送受波に使
用する撮動子をマルチプレクサ１３により、適宜に切換
え、超音波の送受における指向方向の交点位置を変える
ことにより、偏向角θを変えることなく、被検体内組織
の複数局所における音速を求めることが出来る。

第３図は振動子の切換えにより、局所音速を測定するこ
との出来る領域を示す図である。一般に、指向方向を定
める遅延時間は遅延素子により得るが、この遅延素子は
設定できる遅延時間が限られた範囲である。そのため、
上記交点は特定化されるので、マーカ発生器２９からは
このとり１９る交点位置を通るビーム・パスをマーカと
して出力できるようにしておき、計測ルートが設定され
た時、この計測ルートでのビーム・バスをマーカとして
選択して出力するようにする。

図中３１は局所音速の測定可能領域であり、この領域３
１における符＠Ｐｏｏ、〜Ｐ７　＋を付して示す「・」
は超音波送受指向方向の交点である。

この場合、上述したと同様に（Ｐｏｏ、Ｐｒ　ｉ　。

ＰＩ３）、（Ｐｔｔ、Ｐ２１．Ｐ２２）。

（ＰＩ３．Ｐ２２．Ｐ２３）、（Ｐ２１．Ｐ３１゜ＰＩ
３）、（Ｐ２２．ＰＩ３．Ｐ３３　）。

（Ｐ２３　、Ｐ３３　、Ｐ３４　＞、・・・　の如く、
測定対象とする異常部に合せ、第１の交点とこの第１の
交点を通り、且つ、プローブ１の超音波送受波面に対し
て！！！直な線を軸とした線対称な位置関係にある第２
．第３の交点の３つの反射点の岨合せについて選択し、
該３つの交点での上述のようなルートを通る超音波ビー
ムを用いてのフィルタリング済み反射波について上記測
定を行い、（１１）式の演算による平均音速を求めるこ
とにより、測定可能領域３１内における所望局所の平均
音速の分布を求めることが出来る。

計算回路１８において算出された所望局所の音速値は輝
度変調あるいはｈラー変調した後にディスプレイ１７に
音速分布として表示することも可能である。

本装置では平均化したものをプロットして図表表示する
が、以下のような平均化を実行しても良い。この平均化
（アンサンプル平均）は次式の演算により行う。

Ｃ−＜１／Ｎ）　　Σ　Ｃ・・・　（１２）−ｔ ここにＣはアンサンプル平均された音速情報、Ｎは局所
音速の算出に供された交点の組合せ数で、本実施例の場
合では３である。

また、次のようにしてもアンサンプル平均することが出
来る。

すなわち、各３つの交点の組合せより、計測された伝播
時間をΔｔｉとして（１３）式により、先ず超音波伝播
時間をアンサンプル平均し、その平均結果を用いて、（
１４）式を演算し、音速値Ｃを求める。

・・・（１４） このようにして得られた音速値のアンサンプル平均結果
を、ディスプレイ１１に第１０図の如く表示する。

また、Ａモード像を見たい場合にはシステム１１１１１
手段２５Ａにフリーズ指令を与える。これは図示しない
がフリーズ指令スイッチ等を設けてこれをオペレータが
操作することで行う。この指令を受けるとシステム制御
手段２５Ａは上記超音波伝播速度情報を得るための測定
に供する超音波ビーム送受経路全部のデータ収集後、直
ちに、得られている超音波１７ｉ層像のフリーズを順次
実行するように制御する。そして、各ルートにおける音
速測定値を求め、これをディスプレイ１７に表示すると
共に平均値をプロットシ、表示する。また、メモリ２２
の格納データよりＡモード陳が生成され、また、同一ル
ートでの平均値を用いたＡモード像が計算回路１８にて
求められ、それぞれディスプレイ１１に与えられて第４
図の如く、所定位置に所定フォーマットでフリーズ表示
される。

この時の表示像はＢモード像を含め、時間的にほぼ一致
しているので、これを記録保存すれば、ある時点での総
合的な測定データとして極めて有用である。

フリーズ指令を解除すれば、先に説明した通常モードで
の測定表示に戻り、リアルタイムでのモード像表示と音
速測定データの逐次更新が実施される。

以上説明したように本発明は、クロス・モード音速測定
を行うに当り、該音速測定のための超音波ビームの送受
波経路の設定と該設定送受波経路の平行移動範囲を設定
することができるようにするとともにこの設定した送受
波経路の平ｔ：ｒ移動範囲を超音波Ｂモード象に重ねて
マーカ表示することができるようにしたものである。す
なわち、スペックル低減のため、音速測定時に超音波送
受波の経路を設定ｇＡＩＩｉｌ！にわたり平行移動させ
て超音波受波し、その加算平均データを得てこれより、
音速測定経路における該平行移動領域内の受信信号の加
算平均値データと云う形で得て、そのデータのピーク位
置を求め、これより該ピーク位置までの超音波伝播時間
を１ｑるクロス・モード音速測定機能を持つ超音波診断
装置において、クロス・モード音速測定のための超音波
ビーム送受信経路を平行移動領域を含めて設定手段にて
設定することにより、制御手段によりこの設定した平行
移動領域を順次移動しながら送受波を操返すよう制部さ
せることができるようにし、また、超音波ビーム送受信
経路は平行移動Ｉ′Ｎ域を含めて超音波Ｂモード像上の
該当位置にマーカ表示させるようにして、超音波の送波
ルートと受波ルートの交差点位置の平行移動範囲内に血
管等が入っているか否かを予め知ることができるように
したものである。

そして、該交差点位置の平行移動範囲内に血管等が入ら
ないように設定したならば、次に音速測定に入ることで
、設定した平行移動領域を順次移動しながら送受波を繰
返すことにより得た受波信号を加算平均し、該交差点で
の受波信号のピーク位置を知り送波開始時点からこのピ
ーク位置までの時間情報を得てこれより超音波伝播時間
を求め、音速測定を行うようにしたものである。

このように、本装置ではスペックル低減のため、音速測
定時に超音波送受波の経路を設定領域にわたり平行移動
させて超音波受波し、その加算平均をとる場合に超音波
送受経路の交差点の移動領域にスペックル等の高周波雑
音成分の発生源となる血管等が入らないように予め測定
経路の移動範囲を知って最適状態に設定することが可能
になる。そのため、確実にスペックルの低減を図ること
ができるようになり、正確な音速測定を少ないサンプル
数で実現可能となる他、再現性等も確保できるようにな
る。また、サンプル数を少なくしてもピーク位置を高精
度で検出できることから、その分、測定時間を短くでき
るので、結果的リアルタイム性を損うことなく、高精度
の音速測定を行うことが可能になる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上
記し、且つ、図面に示す実施例に限定されるものではな
く、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し
得るものであり、例えば、上記マーカ５２は第５図に示
すように計測ルートＬ１．〜Ｌ３をＸなる範囲で移動し
た場合の移動領域を輪郭表示の形で明示する第６図の如
き形式の他、移動領域の外枠を表示する第７図の如き形
式で表示する表示形態とするようにしても良い。

また、アナログフィルタやデジタルフィルタによるエコ
ー信号変動の抑圧を併用することにより、精度、安定性
を一層向上させるができる。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、クロス・モード音速測定機
能を有する超音波診断装置において、スペックル等の変
動を含む少ないサンプルデータから、高精度、高安定性
のある伝播時間検出ができ、しかも、少ないサンプルデ
ータを以て実現出来るのでリアルタイム性を損うことが
ない他、大きなスペックル等の変動を含み易い血管等が
ビーム交差点から外れるように予め設定して測定を行う
ことができるのでより測定精度が向上する等、信頼性や
性能の飛躍的な向上を図ることの出来るクロス・モード
音速測定機能付超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部構成ブロック図、
第２図は本発明の詳細な説明をするための図、第３図は
本装置のプローブにおける測定点設定可能領域を説明す
るための図、第４図は本装置のディスプレイ表示例を示
す図、第５図乃至第７図は本発明におけるクロス・モー
ド音速計測ルートの平行移動とその平行移動領域のマー
カ表示例を説明するための図、第８図はクロス・モード
音速計測を行う従来の超音波診断装置の構成を示すブロ
ック図、第９図、〜第１１図はその作用を説明するため
の図、第１２図は従来装ｒａのデイスプレイ表示例を示
す図、第１３図、第１４図は従来装置によるスペックル
低減と時間位置測定誤差発生の関係を説明するための図
、第１５図は計測ルー１−平行移動によるスペックル低
減を説明するための図である。 １・・・プローブ、１３・・・マルチプレクサ、１４・
・・パルサ、１５・・・送信用遅延回路、１６・・・受
信用遅延回路、１７・・・ディスプレイ、１８・・・計
算回路、１９．２７・・・受信回路、２０．２８・・・
Ａ／Ｄ変換器、２１・・・クロック発振器、２２・・・
メモリ、２３・・・処理回路、２４・・・波形解析回路
、２５Ａ・・・システム制御手段、２６・・・切換えス
イッチ、２９・・・マーカ発生器、３０・・・ディジタ
ル・スキャン・コンバータ、３１・・・クロス・モード
音速測定領域設定器、ＴＩ、〜Ｔ１２８・・・超音波振
動素子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４図 第１１図 第１２図 工 第１３図 第１４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の超音波振動素子を並設して構成したプローブを用
   い、このプローブの超音波振動素子のうち、隣接する所
   定数を一群とするとともに被検体の目的部位に対し、所
   定方向の送波経路を以て超音波ビームを送波し、上記目
   的部位においてこの送波経路と交差する所定方向の受波
   経路を以て超音波ビームの受波を行うべくそれぞれ異な
   る超音波ビーム送波用及び受波用の一群の超音波振動素
   子を用いて超音波送受を行い、上記目的部位からの反射
   波のピークを検出しその送波からピーク受波までに要し
   た時間を測定することにより上記目的部位の超音波伝播
   速度情報を得て診断に供する音速測定機能を備えた超音
   波診断装置において、上記音速測定のための超音波ビー
   ムの送受波経路の設定と該設定送受波経路の平行移動範
   囲を設定する設定手段と、少なくとも上記音速測定を行
   う音速測定モードと超音波Ｂモード像を得る超音波像観
   測モードの切換えを行うとともに上記プローブを超音波
   像測定モード時にはＢモード像データ収集のための走査
   方式で超音波送受を行うべく制御し、また、音速測定モ
   ード時では上記設定手段にて設定された送受経路にて超
   音波送受を行うとともに該送受経路の位置を上記設定し
   た平行移動範囲にわたり順次変えるべく制御する制御手
   段と、上記設定手段にて設定した音速測定モードでの超
   音波送受波経路を上記移動範囲を含めて表示装置に表示
   された超音波Ｂモード像上対応位置にマーカ表示するマ
   ーカ発生手段と、音速測定モード時において同一送受経
   路毎に上記移動範囲における超音波受波信号を加算平均
   して得たデータをもとに目的部位からの受波信号のピー
   ク位置を知り超音波伝播時間を得る解析手段を具備して
   なる超音波診断装置。