JPS62227330A - 超音波計測装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は生体内に超音波を送受波し生体内からの反射波
に包含する生体内の音響特性、特に特定深度の組織から
の反射波の位相の周波数依存性を測定する超音波計測装
置に関するものである。

従来の技術 生体内の情報を超音波を用いて得る方式として超音波診
断装置がある。超音波診断装置は生体内に超音波を送波
し生体内の反射波より生体内の情報を得る反射エコー法
として良く知られている。

反射エコー法は生体内の音響インピーダンス差のある界
面からの反射エコー強゛度すなわち振巾値と超音波の伝
播時間とから生体内の情報を２次元的に集め表示するこ
とで断層像を得るものである。

しかし近年、おもに生体内組織の形状判断を行う超音波
診断装置に対し、生体内組織の形状のみならずその質の
情報も得たいという臨床側の要望も高まっている。この
ような生体内の質に関する情報は、例えば生体内での超
音波の減衰の大きと、音速の変化等を計測することで可
能である。これはテイシュキャラクタリゼーションと呼
ばれ、近年これらの研究が盛んになっている。

生体内組織の質の情報を得る一つの方法としてニック　
イメージング：　ＵＬＴＲＡＳＯＮＩＣＩＭＡＧＩＮＧ
４　（１９８２）　３５５〜３５７頁）に記載されてい
る、位相速度の周波数依存性を調べるものがある。生体
内からの反射法の位相を測定する方法として第２図に示
す位相検波器を用いたものがある。第２図は前記回路の
機能ブロック図である。以下従来の位相検波器を用いた
位相の測定について説明する。

第２図において１０１は超音波を送受波する超音波振動
子、１０２は可変周波数発振器、１０３は超音波振動子
１０１に接続された送信パルス駆動部、１０４は送信パ
ルス駆動部１０３に送信タイミング信号を出力する送信
タイミング発生部、１０５は被検体、１０６は超音波振
動子１０１に接続された増巾器、１０７　、１０８は増
巾器１０６に接続された位相検波器、１０９は可変周波
数発振器１０２のクロックに同期した直交位相検波信号
ｃｏｓ　、　ｓｉｎを位相検波器１０７゜１０８に供給
する位相検波信号発生部、１１０　、１１１は位相検波
器１０５　、１０６の出力を積分する積分器、１１２は
積分器１１０　、１１１にゲートパルスを送信タイミン
グ発生部１０８の送信タイミング信号に同期して供給す
るゲートパルス発生器、１１３は積分器１１０　、１１
１に接続された演算部である。

以上のような構成で以下その動作を説明する。

送信パルス駆動部１０３は可変周波数発振器１０２によ
り角周波数ωのＲＦパルスを送信タイミング発生部１０
４の出力である送信タイミング信号に同期して超音波振
動子１０１に印加し、超音波振動子１０１　Ｅで超音波
に変換し被検体１０５内に送波する。

被検体１０５内で反射された超音波は超音波振動子１０
１で受波され増巾器１０６を経て位相検波器１０７゜１
０８に出力される。この反射信号（以下Ｒ（ω）と称す
。）は、位相検波器１０７　、１０８にて位相検波信号
発生部１０９の出力である角周波数ωで直交位相検波さ
れる。位相検波器１０７　、１０８の出力を各々Ｓ１．
　Ｃ１とすると、 と表すことができる。位相検波器１０７　、１０８の出
力Ｓｌ、　Ｃ１は各々積分器１１０　、１１１でゲート
パルス発生部１１２から供給される所定時間領域のゲー
ト期間内積分される。この所定時間領域は超音波振動子
１０１からの超音波の伝播時間に対応している。すなわ
ち特定深度のゲート期間に対応する組織の情報を含んで
いる。積分器１１０　、１１１の出力は演算部１１３で
、例えばデジタル技術を用いデジタル値へ変換の後、次
に示す（２）式によって位相φに）を求めることができ
る。

φ−）＝＝　ｔａｎ−’　（０８１１０ＣＩ）　　　　
　　　　・・（２）ここで０８１　、　ＯＣｔは積分器
１１０　、１１１の出力である。以上説明したように角
周波数ωに対応する特定深度の位相φ−を測定すること
が可能で、可変周波数発振器１０２の周波数を変更する
ことで位相φ−）の周波数依存性を測定することができ
、更にそれより特定組織の質の情報を得ることができる
。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら生体内からの反射波を電気信号に変換した
後の従来技術のような位相測定回路で位相の周波数依存
性を測定する場合、電子回路特有の非線形性の影響や、
特定区間を限定するために積分器にゲートパルスを供給
する、いわゆるスイッチ動作による不必要な成分の発生
等により、反射信号は誤った情報を持つものとなり演算
部で求めた位相は、この誤りが更に増長されたものとな
る。

本発明は従来技術の以上のような問題を解決するもので
簡易な回路構成で位相測定の精度を向上することを目的
とする。

問題点を解決するための手段 本発明は以上のような問題点を解決するもので、超音波
振動子に接続された送信パルス切換部と、超音波振動子
に接続された増巾器と、増巾器に接続された位相検波器
と、位相検波器に接続された位相検波信号発生部と、位
相検波器に接続された積分器と、積分器にゲートパルス
を供給するゲートパルス発生器と、積分器に接続された
Ａ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換器の出力を切換えるメモリ
切換部と、Ａ／Ｄ変換器の出力を記憶するメモリ部と、
２つのメモリ部に記憶されている値を減算する減算部と
、減算部に接続された演算部と、切換部に切換タイミン
グ制御信号を供給する切換タイミング発生部を具備する
ことにより上記目的を達成するものである。

作　　　　用 本発明は上記構成により、超音波振動子からの反射信号
を直交する２つの位相検波信号ｓｉｎ、ｃｏｓで直交位
相検波したものと、超音波駆動パルスを超音波撮動子に
供給しなかった場合、すなわち被検体内に超音波を送波
しない時の超音波振動子からの出力信号を同じ時間領域
で直交位相検波したものとの差をとることで、位相測定
の精度を向上するようにしたものである。

実施例 以下図面を参照しながら本発明の実施例について説明す
る。第１図は本発明の一実施例における超音波計測装置
の機能プロ、り図である。第１図において、■は超音波
を送受波する超音波振動子、２は被検体、３は可変周波
数発振器、４は超音波の送信するタイミングを発生する
送信タイミング発生部、５は超音波駆動パルスを送信タ
イミング発生部４の送信タイミング信号に同期して出力
する送信パルス駆動部、６は超音波振動子１に超音波駆
動パルスの供給を制御する送信パルス駆動部５に接続さ
れた送信パルス切換部、７は超音波振動子１に接続され
た増巾器、８，９は増巾器７に接続された位相検波器、
ＩＯは位相検波器８，９に位相検波信号を供給する可変
周波数発振器３に接続された位相検波信号発生部、１１
は位相検波器８に接続された積分器、１２は位相検波器
９に接続された積分器、１３は送信タイミング発生部４
の送信タイミング信号に同期したゲートパルスを積分器
１１　、１２に供給するゲートパルス発生部、１４は積
分器１１に接続されたＡ／Ｄ変換器、１５は積分器１２
に接続されたＡ／Ｄ変換器、１６はＡ／Ｄ変換器１４の
出力を切換えるメモリ切換部、１７はんΦ変換器１５の
出力を切換えるメモリ切換部、１８はケートパルス発生
部１３に接続され、送信パルス切換部６と切換部１６　
、１７に切換タイミング制御信号を供給する切換タイミ
ング発生部、１９　、２０はメモリ切換部１６に接続さ
れたメモリ部、２１゜２２はメモリ切換部１７に接続さ
れたメモリ部、２３はメモリ部１９　、２０に接続され
た減算部、２４はメモリ部２１　、２２に接続された減
算部、２５は減算部２３と減算部２４に接続された演算
部である。

以上のような構成において以下その動作を説明する。送
信パルス駆動部５は送信タイミング発生部４で生成する
送信タイミング信号に同期して可変周波数発振器３のク
ロック；二同期した角周波数ωの超音波駆動パルスを送
信パルス切換部６に出力する。送信パルス切換部６は切
換タイミング発生部１８の切換タイミング制御信号によ
り、超音波駆動パルスを超音波振動子１に出力するかま
たは停止するかの制御を行う。最初、この切換タイミン
グ制御信号が出力状態であったとする。送信パルス切換
部６は、超音波駆動パルスを超音波振動子１に出力し、
超音波振動子１にて超音波に変換され被検体２内に送波
する。被検体２内で反射した超音波は超音波振動子ｌで
受波され電気信号に変換され、増巾器７を経て位相検波
器８，９に出力される。位相検波器８，９に入力された
反射波は可変周波数発振器３のクロックに同期した位相
検波信号ｓｉｎ　、　ｃｏｓで直交位相検波される。位
相検波器８，９の出力は積分器１１　、１２に供給され
、送信タイミング発生部４の送信タイミング信号に同期
したゲートパルス発生部１３で生成されるゲートパルス
の期間内積分され、Ａ／Ｄ変換器１４　、１５でデジタ
ル値に変換される。メモリ切換部１６はＡ／Ｄ変換器１
４の出力値を切換タイミング発生部１８の切換タイミン
グ制御信号によって、２つのメモリ部１９　、２０のう
ち１方、例えばメモリ部１９に出力する。同様にメモリ
切換部１７は、Ａ／Ｄ　変換器１５の出力値を例えば２
１に出力する。

次に切換タイミング発生部１８は切換タイミング制御信
号を停止制御に対応するものに変更する。

送信パルス切換部６は送信パルス駆動部５の出力である
超音波駆動パルスを切換タイミング制御信号により超音
波振動子１には供給しない。超音波振動子１の出力は前
記記載の被検体２内に超音波を送波したときの反射波の
位相検波方法と同様に直交位相検波され、切換部１６　
、１７により前記メモリ部と違う例えばメモリ部２０、
メモリ部２２に位相検波結果を記憶する。この位相検波
結果に含まれている情報は電子回路の発生する雑音やス
イッチ動作による不必要な動作に対応するものであある
。減算部２３は、メモリ部１９に含まれる反射波の値す
なわち実際の被検体内からの反射波に含まれる値と電子
回路が発生する信号とを含む値とからなるものと、メモ
リ部２０に含まれる超音波駆動パルスの無い場合の値を
減算し演算部２５に出力する。同様に減算部２４はメモ
リ部２１の値からメモリ部２２の値を引き演算部２５に
出力する。

演算部２５は前記従来の技術で記載した式（２）によっ
て減算部２３　、２４の出力値より位相φ−）を求める
ことができる。可変周波数器３の周波数を変化させ上記
一連の動作で位相φ−を求めるこさて更にそれにより組
織の質の情報を得ることができる。

発明の効果 以上のように本発明は、被検体内からの反射波を位相検
波したものと、超音波駆動パルスを停止したときの電子
回路特有の不必要な信号が支配的になっている信号を位
相検波したものとの差を得ることで高精度な位相の測定
ができ、生体内からの反射波の持つ位相の周波数依存性
の測定精度の向上を図ることができ、その効果は大きい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における超音波計測装置の機
能ブロック図、第２図は従来の超音波計測装置を示す機
能ブロック図である。 １・・・超音波振動子、２・・・被検体、訃・・可変周
波数発振器、４・・・送信タイミング発生部、５・・・
送信パルス躯動部、６・・・送信パルス切換部、７・・
・増巾器、８，９・・・位相検波器、１０・・・位相検
波信号発生部、１１　、１２・・・積分器、１３・・・
ゲートパルス発生部、１４　、１５・・・Ａ／Ｄ変換器
、１６　、１７・・・メモリ切換部、１８・・・切換タ
イミング発生部、１９　、２０゜２１　、２２・・・メ
モリ部、２３　、２４・・・減算部、２５・・・演算部
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被検体に対し超音波を送受波する超音波振動子と、送信
   タイミング信号を発生する送信タイミング発生部と、前
   記送信タイミング信号に同期して送信パルスを発生する
   送信パルス駆動部と、前記送信タイミング信号に同期し
   てゲートパルスを発生するゲートパルス発生部と、前記
   ゲートパルスに基づいて切換タイミング制御信号を発生
   する切換タイミング発生部と、前記超音波振動子と送信
   パルス駆動部の間に介在し切換タイミング制御信号に基
   づき送信パルス駆動部からの送信パルスの切換を行う送
   信パルス切換部と、前記送信パルス駆動部に接続された
   可変周波数発振器と、前記超音波振動子で受波された信
   号を増巾する増巾器と、前記可変周波数発振器からのク
   ロックに同期して位相検波信号を発生する位相検波信号
   発生部と、前記位相検波信号により前記増巾器からの出
   力を直交位相検波する第１及び第２の位相検波器と、前
   記第１及び第２の位相検波器の出力それぞれについて送
   信タイミング信号に同期して生成されるゲートパルスの
   期間内積分する第１及び第２の積分器と、前記第１及び
   第２の積分器の結果をデジタル値に変換する第１及び第
   ２のＡ／Ｄ変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力値
   を切換タイミング制御信号で制御される第１のメモリ切
   換部を介して入力する第１及び第２のメモリ部と、前記
   第１及び第２のメモリ部の出力差を算出する第１の減算
   部と、前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力値を切換タイミン
   グ制御信号で制御される第２のメモリ切換部を介して記
   憶する第３及び第４のメモリ部と、前記第３及び第４の
   メモリ部の出力差を算出する第２の減算部と、前記第１
   及び第２の減算部の出力値より位相を求める演算部とを
   具備することを特徴とする超音波計測装置。