JPS62211048A - 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ｖＬ匿に係わり、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
関するものである。

（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
情報を得、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７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受診面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振動子を一
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、励振された各振動
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、上記一群の振動子を一ピッチずつ
ずらして行くことにより、発生する超音波ビームの位置
がずれることから、励振する振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、この肝組織中の送波経路４を直進し、点Ｐ
で反射する。ここでは、この反射波（エコー）のうち、
受波経路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間の距離ｙ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−ｙ／（ｔ−ｓｌｎθ）　　　　−（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、この方式を用いた装置としては第
８図に示すような構成をとっていや。

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Ｔ１　。

〜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、１５は励振する一群の振動子各々に対
し、与えるべき遅延ｍを得るための送信用遅延回路、１
４は超音波励振駆動用のパルスを発生するバルサ、１Ｇ
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
の遅延量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Ｔ１．
〜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はバルサ駆動用のシー１〜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。上記計算回路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、得
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
出力する機能を有する。そして、この計算結果はディス
プレイ１７に表示させる。２５はシステム制御手段であ
り、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。このシステム制御手段２
５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１６の遅延時間の設定及び上記メモリ２２の
富き込み、読み出し制御及び上記計算回路１８の動作制
御を司るものである。

上記振動子Ｔｌ、〜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０．６７Ｍ
としてこれが、素子中心間でのピッチ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内のり−ド
ｆａ１２を通して行う。また、上記発振器２１は例えば
、ＩＯＭＨＩ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３２ｉ１の送信遅延回路１５を経て３
２１１のバルサ１４を駆動する。バルサ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３２１
１１のバルサ１４の出力は切換え回路であるマルチプレ
クサ１３により１２８個の振動子Ｔ１１．〜Ｔ１２８の
うち、Ａ端にあるＴＩ、〜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ＴＩ　、〜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／Ｓ
ｌとすれば、超音波ビームを００方向に放射するには隣
接する素子間の遅延時間τ０τｏ−（ｄ／Ｃｏ）・ｓｉ
ｎθｏ　　・”（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、ｐ［）１−０　、ＰＯ２，−τｏ１ｐ［）３
−２τｏ１−ＰＯ３２−３２τ０なる遅延時間を与える
。

もし、生体組織内の音速がＧｏであれば、超音波ビーム
はθ０方向へ進むが、一般にはＧｏとは限らず、これと
異なるＷｉＣ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−３ｔｎθｏ／Ｇｏ　
　・”（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＝３１τ０、ＲＤ２−３０τｏ　、
　−−、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ＩＨ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変換器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１０ＭＨｚ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１直のアドレス
は超音波パルス発！）１時点からの時間に例えば、１０
０ｎｓ間隔の精度で正確に一致している。従つて、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でピーク値の時間（アドレス）を検
出すれば伝１１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−ＶＣｏ／（ｔ−８ｉｒｌθｏ）　　＝１４＞となる
。更に（４）式に（２）式を代入するとｃ−ｉじ］−１
■　　　　・・・（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の値を求め、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ｔｏ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渡指向方向の交点に
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、対象が生体であるだ
けに実際上、ビームの交点に点反射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Ｉ！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、上記反射波のうら最も早く到達するのは第２図
の２１点を経由するものとなり、また、最も遅く到達す
るものは１２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、ブＯ
−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得て、これら
を加算することで、ｙＬ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取方回分加
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
。尚、上記手法に変え、１つのピークを有する単峰性の
関数を用いて最小２乗法によりカーブフィッティングを
行っても（ｄ）のように完全に滑らかな曲線で鷹換える
ことが出来る。

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３．５ＭＨｚを用い、ｙ　”’
　４８１１１１とし、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点近傍でのピ−ム幅
（送受でのピークでの約１１％）は約２ＩｒｖＲである
。このとき、１１点を経由したものとＢ２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、第７図の経路４．５
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傍の超音波Ｂモード
＊＜断層像）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ＩｔＩ部体表にプ０−７１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１７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
モード像に重層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質、３
３は横隔膜、３４は肝臓内の異常組織（例えば、腫よう
）である。

肝実！ｔ３２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、すなわち、ここでは肝内の異常組１
１１３４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（送受双方におけろビーム指
向方向の交点位置）がＰｌ　、ＰＯで示す異常組織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０とし、また、１１点を測定点とする超
音波ビームの伝播ル１路において、プローブ１での出射
点をＡ及びＢ１入射点を８及び０、また、８０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Ｄ、入射点をＤ及びＯｌそして、プローブ１での上記
測定点ＰＩ　、ＰＧ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→Ｏ，Ｂ→ｏ、ｃ−＋ｏ
、ｃ→Ｏ，Ｄ→０）での伝播時間ｔ（ＡＢ）、ｔ　（Ａ
Ｏ）、ｔ　（ＢＯ）、ｔ　（ＣＤ）。

ｔ　（Ｃｏ）、ｔ　（Ｄｏ）’を求める。

また、Ｐｉ　、Ｂ０間の往復の超音波伝播時間をｔ２、
Ａ−）ＰＯＩＩＩの超音波伝播時間をＡＰＯ。

ＰＯ→Ｂ間の超音波伝播時間をＰＯＢ、ＰＯ→０間の超
音波伝播時間をｐｏｏ、ｃ→Ｐ１間の超音波伝播時間を
ＣＰｌ、ＰＩ→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、ｃ−レラヲ
用＋＋’テｔ　（ＡＢ）　、　ｔ　（ＡＯ）、ｔ　（８
０）、ｔ　（ＣＤ＞、ｔ　（Ｃｏ）。

ｔ　（Ｄｏ）を計算する。すなわら、 ｔ　（ＡＢ）−ＡＰＯ＋ＰＯＢ ｔ　（ＡＯ）　−ＡＰＯ＋　（ｔ　（１／２　）　＋Ｐ
１０ｔ　（ＢＯ）−ＢＰＯ＋　（１２／２　）＋Ｐ１０
ｔ　　（ＣＤ）−ＣＰｌ　　＋ＰＩ　　Ｄｔ　　（Ｇｏ
）−ＣＰｌ　　＋Ｐ１　０ｔ　　（Ｄｏ）−ＤＰＩ　　
＋Ｐ１　０・・・　（５） であり、これより次式でｔＸが求まる。

ｔ℃−［（ｔ　（ＡＯ）＋ｔ　（ＢＯ）−ｔ　（ＡＢ）
）−（ｔ　＜Ｇｏ）＋ｔ　（Ｄｏ）−ｔ　（ＣＤ））］
　　　　　　　　　　　・・・（Ｃ６従って、ｐｉ　、
ｐｏ間の距離をＸ多、平均音速をＣ２、ＡＢ間の距離を
ｙＯ，００間の距離をｙｌとすると、 Ｃｊ２−２Ｘｊ２／ｌＲ 冒（ｙＯ−ｙｌ　）／　（ｔｆｆｉ−ｔａｎθ）・・・
（７） ＸＱ−（ｙｏ　−ｙｌ　）／　２ｔａｎθ・・・（８） として局所の音速Ｃ２が求まる。θの値としては、正常
肝臓部分の平均Ｎ速Ｃを用いて（３）式よりθ−８ｉｎ
’　　（（Ｃ／Ｃｏ）−ｓｉｎθＯ）・・・（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、境界へ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計算
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Ｃｓ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モヘド像および測定した超
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撮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）ホした手法の場合、プ０−７１におけるＡ、Ｂ、
Ｃ，Ｄ、０点について伝播経路（Ａ→Ｂ、Ａ−０，Ｂ→
０、Ｃ−４Ｄ、Ｃ→Ｏ，Ｄ→０）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、超岳波ビームを斜めより入
射させ、斜めより出射させ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ら異
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
加重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１２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（ｉｌｌ定点）ｐＨ及びＰＩ２、下部境界で
の反射点（Ｉ定点＞Ｐａ　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（
Ｉ）　　Ａ−）Ｐｏ　ｏ−＋３、（２１Ａ−４Ｐ１　ｔ
−＋０１（３Ｂ−？ｐＨｏ−＋Ａ、（４）　　ＰＩ　２
→Ｄの４ルート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渡位置としても用いるようにする。

そして、八位置より送波し、Ｐａ　ｎで反射したものを
Ｂ位置で受信し、次にＡ位置より送波し、Ｐｌ！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、Ｐ
ｅａ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、超音波像（例えばＢ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・パスのルートを示すビーム・パス・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・パス・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・
パス・ルート別の各音速値、４４はこれらビーム・バス
φ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・パス・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■１、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ｖ３、上記（４）のルートのルート
の音速値を■４として数値表示している。

尚、■はこれら４ルート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モード像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．Ｂ４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モード像４０についてはリアルタイ
ムで書き替えており、また、その合間を機って上記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（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、
ピーク値の位置を求め、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Ｓａ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測定して
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、変動の残ったデ
ータの重心を得ることにより、散乱波の中心を安定に得
る方法が提案された。

しかし、エコー信号にはバイアス分が含まれることも多
く、この場合、この方式では、■どの領域のデータを用
いるか　　■バイアス成分をどのように扱うか　　等に
よって、精度、再現性、安定性の問題が生じる。

特に■のバイアス分の問題は大きい。すなわち、第１５
（ｆｆｉ（ａ＞に示す如く、エコー信号がバイアスを持
っている場合で、しかも、重心が使用信号領域の中心よ
りやや偏っている場合に（ｂ）。

（Ｃ）、の如く信号成分とバイアス分を分離して考えて
見ると、その重心が図のように一方ではｔ’ｓ、他方が
ｉＱａであり、初めから両者は重心位置にずれがあるの
で、（ａ）の信号の重心がｔｔｓからｉＱｅの間の位置
になってしまうことになるからである。

また、■のどの領域のデータを用いるがと云う問題同様
な意味で影響が大きい。すなわち、重心検出を行うに当
っての信号の範囲は、例えば、第１５図（ｄ）、（ｅ）
に示すようにピーク領域を含む信号であっても、ピーク
位置が信号の中心より偏っている場合にも重心はｔｃＪ
Ｍ、−ｉＱＭと大きく変わると云う点で影響が大きい。

すなわち、バイアス分はそのデータの中央にバイアスの
重心ｉＱｎがあり、これにより本来の信号成分のピーク
位置を示す重心位置に影響を及ぼすためである。

このように重心検出ではバイアス成分による影響のため
、精度の点で問題を生ずる。　　そこで本発明の目的と
するところは、クロス・モード音速測定機能を有する重
心検出法を用いた超音波診断装置において、上記バイア
ス成分の影響を抑制することが出来るようにして、重心
検出法の精度を向上させ、これにより少ないサンプル数
で高精度かつ安定性の高い測定が可能であり、しかも、
リアルタイム性を維持できて、クロス・モード音速測定
精度を向上させ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、複数の超音波送波及
び受波経路を以て超音波ビームの送受を行うべくそれぞ
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、超音波送受を行って上記目的部位から
の反射波を検出しその送波から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、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、上記音速測定用として上記超音波ビームの
上記目的部位からの反射波受信信号よりバイアス成分を
除去し、該除去後の反射波受信信号における重心位置を
求めて超音波送信開始時点よりこの重心位置までの所要
時間を求め、該所要時間を超音波伝播時間として１ｑる
波形解析手段、または、上記超音波ビームの上記目的部
位からの反！）１波受信信号よりピーク発生点を求め、
該反射波受信信号における該ピーク発生点を中心として
所定の時間幅内の反射波受信信号を抽出し、この抽出し
た反射波受信信号の重心位置を求めて超音波送信開始時
点よりこの重心位置までの所要時間を求め、該所要時間
を超音波伝播時間として得る波形解析手段を設け、これ
により得た超音波伝播時間を用いて音速測定を行うよう
にすることを特徴とする。

（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
超音波ビーム受信信号は波形解析手段を通して超音波伝
播時間が求められ、音速測定に供される。すなわち、波
形解析手段を用い、これにより超音波ビームの上記目的
部位からの反射波受信信号よりバイアス成分を除去し、
該除去後の反射波受信信号における重心位Ｅを求めて超
音波送信開始時点よりこの重心位置までの所要時間を求
め、該所要時間を超音波伝播時間として得るが、または
、上記超音波ビームの上記目的部位からの反射波受信信
号より最大ピーク発生点を求め、該反射波受信信号にお
ける該ピーク発生点を中心として所定の時間幅内の反射
波受信信号を抽出し、この抽出した反射波受信信号の重
心位置を求めて超音波送信開始時点よりこの重心位置ま
での所要時間を求め、該所要時間を超音波伝播時間とし
て得るようにする。そして、これにより得た超音波伝播
時間を用いて音速測定を行う。この結果、ピーク位置検
出の誤認の原因になるスペックル等の高周波雑音成分の
影響や重心を求めるに当ってのバイアス成分の影響を排
除することができ、正確な音速測定を少ないサンプル数
で実現可能となり、また、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。

（実　施　例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

本発明は信号成分中に含まれるバイアス成分を除去し、
このバイアス成分除去後の信号を用いてその信号の重心
を求めることにより精度良く、且つ、高再現性、＾安定
性を以て信号のピーク位置を求めることができて、高精
度に音速測定を行うことができるようにするものである
。初めに原理について説明する。

１）バイアス成分の除去のための方法として、散乱波信
号からバイアス成分以上で、且つ、ピーク値以下のレベ
ル分を減算し、Ｏ以下の信号を０とした信号の重心を求
める方法。

第６図の（ａ）に示す如く、まず散乱波の全データの平
均値ｍとピークｌｉ［Ｐを得る。次にバイアスレベルを
係数αを用いて、 ｍ＋α−（Ｐ−ｍ）＝　（１−α）ｍ＋αＰ・・・（１
０） とする。ここでバイアスを十分に卯圧し、かつ散乱エコ
ーそのものを失わないために、０．３≦α≦０．９　　
とすることにより、十分な効果が期待できる。

次に、（ｂ）に示す如く、そのレベルを元の散乱信号か
ら減算する。更に（Ｃ）に示す如く、Ｏ以下（すなわち
、負成分）をＯとする。これにより、完全にバイアス成
分を無くした信号が得られ、これから重心検出を行うこ
とにより変動データからでも十分に安定で高精度、高安
定な伝播時間の検出ができる。この時、スライスレベル
を、得られた信号自体から求めているため、信号による
効果のばらつきも小さくできる。

２）バイアス成分の影響低減のための方法として、散乱
波信号のピーク発生時間を中心とじて散乱波信号の拡が
り時間以下の幅のデータを用い、その重心を求める方法
。

第７図の（ａ）に示す如く、まず散乱波のピーク発生時
間ｔｐの検出を行い、その時間を中心として時間幅Ｔの
データを用いて重心を検出すると（この時間幅Ｔの領域
をウィンドウ（重心を求めるために蛍めた信号使用領域
幅）と云う；このウィンドウ幅内の信号について重心を
得ることになる）、そのウィンドウ外のバイアス成分の
影響を除去できるので、これによりある程度、変動のあ
るデータからでも高安定に伝播時間を検出することがで
きる。この時間幅Ｔとしては、本来のスペックルの無い
散乱波の時間区がりをＴｓとしてこれを実験的に、また
は、演算により近似的に求め、且つ、十分な安定性およ
びピーク時間の変動を考慮して ０．３Ｔａ、≦−Ｔ≦−１０丁Ｂ とすることにより、十分な効果が期待できる。

このＴｓを近似的に求める方法としては以下に述べる方
法によるものもある。例えば、第２図に示すようにＡか
ら送信し、Ｂで受信する系を考える。

同時駆動または同時受信開口幅をｄ１偏向角をθ、交差
点の深さを２とするとビームの広がりＰａ・Ｐ４は Ｐａ−Ｐ４−２λＺ／ｄ　　　　　・（１１）である。

ここで、λは超音波の波長である。

この時、交差領域からのエコーで最も早く受信されるの
はＡ−Ｐｌ−８なる経路を伝播したエコーであり、最も
遅く受信されるのはＡ−Ｐ５−Ｐａ−Ｐ２−Ｐ４−Ｐａ
−Ｂと伝播したエコーであるので、その散乱波の広がり
Ｔｓは Ｔｓ　＝　（１／ｃ）　　（Ａ−Ｐ２　・Ｂ　−Ａ−Ｐ
ｌ・Ｂ） 沼（１／ｃ）（Ｐ５・Ｐａ・Ｐ２・ Ｐ４・Ｐ６） 一２λｚ／ｃｄ　ｓｔｎθ ・・・（１２） となる。ここで、ｄ−１６ｍｍ、Ｚ−４０ｍｍ、θ−２
０°、λ−０．４ｍｍ、Ｃ−１，５ｍｍ／ｕｓとすると
、Ｔｓ’ｌ；３．９μＳである。

そこで、−この場合、０．４μｓ＜Ｔ＜１６μｓとなる
。

また、これから交差点の深さ、開口の大きさ、偏向角、
波長に応じてこのデータウィンドウ幅を変更することに
より、十分な効果が得られる。また、データウィンドウ
の重み関数は一例として矩形を用いているが、ガウス形
、三角形等、他の重み関数を用いることもできる。この
方法は前記１）の振幅値によるバイアス除去法に比べ、
「変動による影響を受けたピーク発生時間によりデータ
ウィンドウ位置を決定しているため、ある程度、変動を
除去した信号に対してしか、十分な効果が期待できない
」と云う欠点があるが「スライスレベルを決定するため
の平均値演算、バイアス成分除去のための減算等の演算
が少ない」と云う長所がある。

そこで、用いる系により上記１）と２）の手法を使い分
けると良い。

次に本発明の実施例について説明する。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はバルサ、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、２５Ａはシステム制御手段
であり、システム全体の制創を司る。２４Ａはメモリ２
２に記憶された受信データより上述した手法によってバ
イアス分を除去するとともにこれより重心を求める波形
解析回路、２６は切換えスイッチであり、受信用遅延回
路１６の合成出力のクロス・モード音速測定１ｌＩ９Ｘ
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、検波、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。２
９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・バスのルート）表示用の画像デ
ータ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１
７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
書き込まれる。

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
ド象、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Ｍ　ｍ
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３
０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２５Ａ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ｔ、１ＩＩＩｌ及び上記波形解析回路２４
Ａ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、マーカ発生器２９のマーカ出力制
ｍ′７ｓ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・パ
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Ｂモード像をフリーズさせ、次いで
クロス・モード音速測定を行ってその音速計算、表示並
びにクロス・モード音速測定を行った各ビーム・バスで
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）Ｐｌｌ及びＰＬ２、下部境界での反射
点（測定点）ＰＧ　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−＋Ｐ
ｏ　ａ−＊Ｂ、Ａ−＋Ｐｔ　ｔ−＋Ｃ，Ｂ−＋Ｐａ　ａ
−＋Ａ、Ｂ−＋Ｐｔ　２−＋Ｄ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、入位置より送波し、Ｐａ　ｏで
反射したものをＢ位置で受信し、次に入位置より送波し
、Ｐｌｔ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、Ｐｏ１ｌで反射したものを入位置で受信し
、次に８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８１　、　Ｂ２　、８３　。

Ｂ４を用いて計測するものとし、各反射点は８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を予め設定しておくものとする。そ
して、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２６が端子Ｂ側からＸ
側に一次的に切換えられ、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２１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・バ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′ａ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、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）Ｓｉｎθ０（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の制御のもとに、ブＯ−ブ１のＡ点に属
した所定数の送信用振動素子がマルチプレクサ１３の切
換え動作により、対応するバルサ１４の出力端と接続さ
れる。

例えば、この時のプローブ１のＡ点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Ｔ
ｌ、〜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、振動子Ｔ１．〜Ｔ３２のうち、該バルサの対応する
ＷＲ１１１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、送信用遅
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点に
属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３２ＷＡの振動子群Ｔ９７゜〜Ｔ１
２８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
の反射力がブＯ−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、超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、書き込み制御が成されて
、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、処理回路２３の作用により同一ルートのものに
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、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、且つ、ローパス・フィルタ
によるフィルタリングの後、Ｂ２のルートにおける超音
波の送波より、受渡までの時間ｔ２の計測に供される。

この作業が終わるとシステムｌｌ１ＩｌｔＢ手段２５八
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、Ｂ３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３２素子）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、受波までの時間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Ａ点に属する振動子群に変えてプ
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
が各々対応のバルサ１４と接続される。そして、振動子
群と受信用遅延回路１Ｇ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点に属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ＦＲ問差を与えられた債に
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
た後、Ｂ４のルートにおける超音波の送波より、受波ま
での時間ｔ４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２Ｇ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２Ｇを端子Ｘ側に切換え、Ｂ１
のルー：〜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リアルタイムＢモード像の
表示とクロス・モード音速測定用データの加算平均が行
われる。この加算平均は元の信号の変動があまり大きく
無い場合は行わなくとも良い。

このようにして、所定回加算平均され（第５図参照）、
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２４Ａによりバイアス相当分が除去され、このバ
イアス成分除去後の信号に対する重心位置が求められる
。

この重心計算は１）の方法の場合、先ず平均値、ピーク
値算出を行い、次にスライスレベルを算出し、次いで生
データよりスライスレベル分をカットし、バイアス成分
除去済みデータを得て、次にこのデータの負成分を零と
おく。そして、これより重心ｔＱを計算する。また、２
）の方式の場合は、先ずデータのピークアドレスを抽出
し、これを中心として所定のウィンドウに入るデータを
抽出し、この抽出データを用いて重心ｔｇを計算する。

重心ｔｇはバイアス成分除去済み信号を（１）とすると
、 ｔ　Ｑ　＝　ｊｔ７（ｔ　）　ｄ　ｔ／　Ｊｆ（ｔ　）
により求め、これから系による遅延時間τｄを加減算し
て伝播時間ｔを求める。

そしてこのようにして求めた重心位置が、ピークを示す
ものとしてその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算回路１８に送られる。そし
て、計算回路１８によりこれをもとにＢｌ　、８２．８
３　、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計算される。そ
の後、更に各ルート別音速値Ｖ１　、Ｖ２　、Ｖ３　、
Ｖ４及び全ビーム・バスにおける平均音速値■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・バスのルートを示すビー
ム・バス・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・バス・ルート別のフリーズＡモ
ード像、５４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、５５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・マー力
５２は、上記（１）、〜（４）のルートを示しており、
また、音速１ｉ１５４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）のルートのルー
トの音速値を■２、上記（ａ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として数値
表示している。尚、■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１３１．３３として、ルート（２）と（４）のものを
３２．３４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超音波送受波に
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点に屈する振動子群と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Ｐｒ＋と点Ｐ１２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Ｐ１１９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　）　−（（ｔ２
　＋ｔ４　）／２）　　　　　　　　　　　　　　　・
・・（１３）この〈１３）式の演算実行によって得られ
るΔｔは、点Ｐ１ｔ→点Ｐｏｏ→点Ｐ１２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１Ｂにより点Ｐ１１→点Ｐｏｏ→点Ｐ
１２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−ｓ＋ｎθ０）・・・（
１４） この（１４）式により算出された平均音速は被検体内組
織の局所（この場合、点Ｐ！１．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、ｐＨ，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
する振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
このとり得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・パ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ａ域３
１における符号Ｐｏｏ、〜Ｐ７　ｔ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、ＰＩ３゜Ｐｔ２
１．（Ｐｔ　１　、Ｐ２　ｔ　、Ｐ２２　）。

（Ｐｔ２．Ｐ２２．Ｐ２３　）、（Ｐ２１．Ｐ：１１゜
Ｐ３２　）、（Ｐ２２．ＰＩ３．ＰＩ３　）。

（Ｐ２３．ＰＩ３．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、ブＯ−ブ１の超音波送受波面に対して垂直
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つの反射点の組合せについて選択し、該３つの交
点での上）ホ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
、（１４）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
度変調あるいはカ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）ΣＣ・・・（１５） 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（１６）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、（
１７）式を演算し、音速値Ｃを求める。

・・・（１７） 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１７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ｌｌ１Ｉ１
１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断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し、表示する。また、メモリ２２の
格納データよりＡモード像が生成され、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１７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、エコー信号のピーク位置を求める方法と
して、複数サンプル分、加算平均して得た受信エコー信
号のバイアス成分を除去し、このバイアス成分除去後の
信号について重心を求め、この重心位置をピーク位置と
して伝播時間を求めこれより、音速値を求めるようにし
たものである。従って、少ないサンプルを元に高精度、
高再現性を以てピーク位置の検出ができるようになり、
高信頼性を以て音速測定をすることができるようになる
。また、少ないサンプルで正確な重心検出ができるため
、その分、サンプル数を少なくでき、従って、これによ
り、リアルタイム性を保持しつつ、高精度の音速測定を
することが可能になる。

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
得るものである。また、上記実施例ではアナログフィル
タやデジタルフィルタによるエコー信号変動の抑圧は行
っていないが、より精度、安定性を向上させるために、
これらを併用することもできる。

〔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、少ないナンブルデ
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図はクロス・モード音速計測データを加算平
均して変動分の影響を抑える様子を説明するための図、
第６図及び第７図は本発明の詳細な説明するための図、
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１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図は従来装置の
ディ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因、第１５図は従来の重心計算
の原理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、２４Ａ・・・波形解析回
路、２５Ａ・・・システム副部手段、２６・・・切換え
スイッチ、マーカ発生器、３０・・・ディジタル・スキ
ャン・コンバータ、Ｔ１．〜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 を 時間 第６図 第１１図 第１２図 を 第１３図 ｔＰｌ 時間ｔ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、複数の超音波送波及び受波経路を以て超音波ビー
   ムの送受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、超音波送受
   を行って上記目的部位からの反射波を検出しその送波か
   ら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、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、上記音速測定用
   として上記超音波ビームの上記目的部位からの反射波受
   信信号よりバイアス成分を除去し、該除去後の反射波受
   信信号における重心位置を求めて超音波送信開始時点よ
   りこの重心位置までの所要時間を求め、該所要時間を超
   音波伝播時間として得る波形解析手段を設け、この求め
   た超音波伝播時間を用いて音速測定を行うことを特徴と
   する超音波診断装置。
2. （２）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、複数の超音波送波及び受波経路を以て超音波ビー
   ムの送受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、超音波送受
   を行って上記目的部位からの反射波を検出しその送波か
   ら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、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、上記音速測定用
   として上記超音波ビームの上記目的部位からの反射波受
   信信号よりピーク発生点を求め、該反射波受信信号にお
   ける該ピーク発生点を中心として所定の時間幅内の反射
   波受信信号を抽出し、この抽出した反射波受信信号の重
   心位置を求めて超音波送信開始時点よりこの重心位置ま
   での所要時間を求め、該所要時間を超音波伝播時間とし
   て得る波形解析手段を設け、この求めた超音波伝播時間
   を用いて音速測定を行うことを特徴とする超音波診断装
   置。