JPS6268441A - Ultrasonic tissue diagnostic apparatus - Google Patents

Ultrasonic tissue diagnostic apparatus

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JPS6268441A
JPS6268441A JP20884085A JP20884085A JPS6268441A JP S6268441 A JPS6268441 A JP S6268441A JP 20884085 A JP20884085 A JP 20884085A JP 20884085 A JP20884085 A JP 20884085A JP S6268441 A JPS6268441 A JP S6268441A
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JP
Japan
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ultrasonic
local
voltage
parameter
calculation circuit
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JP20884085A
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Inventor
岡崎 清
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication of JPS6268441A publication Critical patent/JPS6268441A/en
Pending legal-status Critical Current

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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は超音波を生体内に送受波して医学的な診断情報
を得る超音波0組織診断装置に係り、特に超音波の生体
組織との相互作用で生じる非線形現象を用いて生体の組
織診断を行う超音波組織診断装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an ultrasonic zero tissue diagnosis device that transmits and receives ultrasound waves into a living body to obtain medical diagnostic information, and particularly relates to an ultrasonic zero tissue diagnostic device that transmits and receives ultrasound waves into a living body to obtain medical diagnostic information. The present invention relates to an ultrasonic tissue diagnostic device that diagnoses the tissue of a living body using nonlinear phenomena caused by interaction.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

超音波組織診断装置として生体内における超音波伝播速
度(以下「音速」という)を測定することにより生体m
織に対する医学的診断を行う方式のものと、生体組織の
非線形パラメータ(B/A)と音速の逆数の2乗との積
を計測することにより生体Mi織の医学的診断を行う方
式のものとがある。
As an ultrasonic tissue diagnostic device, it is possible to measure the in vivo m
One system performs a medical diagnosis of the biological tissue, and the other system performs a medical diagnosis of the biological tissue by measuring the product of the nonlinear parameter (B/A) of the biological tissue and the square of the reciprocal of the speed of sound. There is.

〔背景技術の問題点〕[Problems with background technology]

ところで、後者の方式を採用する装置においては、非線
形パラメータ(B/A)の絶対値を得るために、超音波
の音場と、超音波振動子の励振に供される駆動電圧と、
超音波振動子より送波される超音波の音響的パワーとの
絶対的関係を求める必要がある。このため、非線形パラ
メータ(B/A)の絶対値を得るのは極めて困難となり
、もっと簡便な手法により生体組織を特性化することに
よって診断能の向上を図りたいというのが事情である。
By the way, in a device that adopts the latter method, in order to obtain the absolute value of the nonlinear parameter (B/A), the ultrasonic sound field and the drive voltage used to excite the ultrasonic vibrator,
It is necessary to find the absolute relationship with the acoustic power of the ultrasonic waves transmitted from the ultrasonic transducer. For this reason, it is extremely difficult to obtain the absolute value of the nonlinear parameter (B/A), and it is desirable to improve diagnostic performance by characterizing living tissue using a simpler method.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目
的とするところは、簡便な手法により生体組織を特性化
することができ、医学的診断能の向上を図ることができ
る超音波組織診断装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide an ultrasound tissue that can characterize biological tissue using a simple method and improve medical diagnostic ability. The objective is to provide diagnostic equipment.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するための本発明の概要は、複数の超音
波振動子を配列して成る超音波振動子アレイと、この超
音波振動子アレイを、それぞれ隣接する複数の超音波振
動子毎に超音波送波用と受波用とに切り換える切換手段
と、超音波送波用の振動子群の励振に供される駆動電圧
を段階的に可変できる駆動電圧制御部と、この駆動電圧
の可変毎に送波された超音波の反射波を基に電圧依存パ
ラメータを算出する電圧依存パラメータ算出回路と、超
音波送波用及び受波用の振動子群それぞれの中心位置の
切り換え移動毎に各超音波伝播径路における超音波の平
均音速を算出する音速計算回路と、算出された電圧依存
パラメータ及び平均音速を取り込み、それぞれ隣接する
超音波伝播径路間での差をとることにより局所電圧依存
パラメータ及び局所音速を算出する局所パラメータ計算
回路と、既知の物理特性を有するファントムから得られ
た局所電圧依存パラメータ及び局所音速、未知の物理特
性を有する生体から得られた局所電圧依存パラメータ及
び局所音速を基に局所複合パラメータを算出する複合パ
ラメータ計算回路と、算出された局所複合パラメータ及
び局所音速を基に2次元画像表示を行う表示手段とを有
して構成したことを特徴とするものである。
The outline of the present invention for achieving the above object is to provide an ultrasonic transducer array formed by arranging a plurality of ultrasonic transducers, and a plurality of ultrasonic transducers each adjacent to each other. A switching means for switching between ultrasonic wave transmission and wave reception, a drive voltage control section that can step-by-step change the drive voltage used to excite the transducer group for ultrasonic wave transmission, and a drive voltage control section that can vary the drive voltage in stages. A voltage-dependent parameter calculation circuit that calculates voltage-dependent parameters based on the reflected waves of the ultrasound transmitted each time, and a voltage-dependent parameter calculation circuit that calculates voltage-dependent parameters based on the reflected waves of the ultrasound transmitted each time, and A sound speed calculation circuit calculates the average sound speed of ultrasound in the ultrasound propagation path, and the calculated voltage dependent parameter and average sound speed are taken in, and the difference between adjacent ultrasound propagation paths is calculated to calculate the local voltage dependent parameter and the average sound speed. A local parameter calculation circuit that calculates local sound speed, local voltage-dependent parameters and local sound speed obtained from a phantom with known physical characteristics, and local voltage-dependent parameters and local sound speed obtained from a living body with unknown physical characteristics. The device is characterized in that it has a composite parameter calculation circuit that calculates a local composite parameter, and a display unit that displays a two-dimensional image based on the calculated local composite parameter and local sound speed.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically explained below.

ここで先ず、本発明の原理について説明する。First, the principle of the present invention will be explained.

最初に複合パラメータξ(x+いの測定原理について説
明し、その後に超音波伝播径路のスキャン原理、生体組
織における音速の測定原理、電圧依存パラメータの測定
原理1局所音速と局所電圧依存パラメータとの測定原理
について説明する。
First, we will explain the measurement principle of the complex parameter ξ (x + Explain the principle.

く複合パラメータξ (x、y)の測定〉超音波と生体
との非線形効果によって生成される電圧依存パラメータ
K (x、いは、非線形パラメータ(B/A)と音速(
C)等によって次のように表わされる。
Measurement of complex parameter ξ (x, y)> Voltage-dependent parameter K (x, or nonlinear parameter (B/A) and sound velocity (
C) etc. is expressed as follows.

ここで、kは超音波の減衰9反射2周波数、音場の効果
に依存する定数である。このため、非線形パラメータB
/Aの絶対値を求めることは極めて困難となる。
Here, k is a constant that depends on the attenuation 9 reflection 2 frequency of the ultrasound and the effect of the sound field. Therefore, the nonlinear parameter B
It becomes extremely difficult to determine the absolute value of /A.

そこで、本発明においては、第1に、超音波の減衰<A
t ”) 、散乱係数(γPM)、音速(Co”)及び
非線形パラメータ((B/A)PM)が既知であるファ
ントム(例えば寒天グラファイトファントムナト)ヲ用
意し、このファントムに超音波パルスを送波することに
より、非線形効果で生ずる電圧依存パラメータKPH(
x+y)と音速C’ ” (x + y) とを測定す
る。第4図(a) 、 (b)はそれぞれ測定されたK
PH(x、y)及びC” (x+ y)を模式的に示し
たものである。測定された電圧依存パラメータK ”’
 (XI y)には、前(1)式における定数にの効果
が含まれている。
Therefore, in the present invention, firstly, the attenuation of ultrasonic waves <A
A phantom (e.g., an agar graphite phantom) whose values are known, the scattering coefficient (γPM), the speed of sound (Co"), and the nonlinear parameter ((B/A)PM) is prepared, and an ultrasonic pulse is sent to this phantom. The voltage-dependent parameter KPH (
x + y) and sound velocity C''' (x + y). Figures 4 (a) and (b) show the measured K
PH(x, y) and C" (x+y) are schematically shown. The measured voltage dependent parameter K"'
(XI y) includes the effect of the constant in the previous equation (1).

第2に、上記ファントム測定と同一条件で超音波パルス
を生体(被検体)に送波し、電圧依存パラメータK 1
10(x+ y)と音速C”(x+y)とを測定する。
Second, ultrasonic pulses are transmitted to the living body (subject) under the same conditions as the above phantom measurement, and the voltage dependent parameter K 1
10(x+y) and the speed of sound C''(x+y).

第4図(c) 、 (d)はそれぞれ測定されたK”(
x、y)及びCl10(x、 y)を模式的に示したも
のである。このとき、生体における超音波の減衰9反射
は未知である。
Figures 4(c) and (d) show the measured K''(
x, y) and Cl10(x, y). At this time, the attenuation 9 reflections of the ultrasound waves in the living body are unknown.

第3に、上記測定において得られたK”(x、y)。Thirdly, K''(x,y) obtained in the above measurement.

C″)l(x+y) 、  K”(x、y) 、  C
Bo(x、y)を用いて超音波の音場1周波数の影響を
キャンセルし、次式で示すように超音波の減衰、散乱、
非線形パラメータの積で定義される複合パラメータξ(
x、y)を求める。
C'')l(x+y), K''(x,y), C
Bo (x, y) is used to cancel the influence of one frequency of the ultrasound sound field, and the attenuation, scattering, and
The complex parameter ξ(
x, y).

・・・(2) 第4図(e)はξ(x、y)を模式的に示したものであ
る。
...(2) FIG. 4(e) schematically shows ξ(x, y).

このようにして求められた複合パラメータξ(x、y)
は、生体組織を特性化する量となっている。なぜなら、
複合パラメータξ(x、y)は生体における超音波の減
衰、散乱係数、非線形パラメータの積であり、しかもこ
れら各因子のそれぞれが生体組織を特性化するものだか
らである。
The composite parameter ξ(x,y) obtained in this way
is a quantity that characterizes biological tissue. because,
This is because the composite parameter ξ(x, y) is the product of ultrasound attenuation, scattering coefficient, and nonlinear parameters in the living body, and each of these factors characterizes the living tissue.

く超音波伝播径路のスキャン〉 第5図に示すようにリニア電子スキャン用プローブ1を
用い、生体表面に接している超音波送受波面2の一端A
1を中心とする第1の振動子群より、生体表面と垂直(
超音波偏向角θ=0°)となる方向に超音波パルスを発
射する。すると超音波パルスは生体内における送波径路
AI  pHを直進し、点P、での反射波が受渡径路p
HB+1を通り、B、を中心とする第2の振動子群によ
って受波される。そして後述するように、この超音波伝
播径路A+  P++  B++における平均音速(ご
11)と全電圧依存パラメータ(K l +)とが算出
されると、再びA1を中心とする第1の振動子より上記
と同様に超音波が送波され、送波された超音波の点P1
□での反射波が今度はB12を中心とする第2の振動子
群により受波される。そして、この超音波伝播径路AI
   PI3  B+□における平均音速(砺2)と全
電圧依存パラメータ(K、□ンとが算出される。以下同
様に超音波送波位置及び受波位置をスキャンすることに
より、最終的に2mXn個の平均音速(コ)と全電圧依
存パラメータ(K) との組みが算出される。
Scanning of Ultrasonic Propagation Path> As shown in FIG.
From the first group of transducers centered on
Ultrasonic pulses are emitted in the direction where the ultrasonic deflection angle θ=0°). Then, the ultrasonic pulse travels straight through the transmission path AI pH in the living body, and the reflected wave at point P passes through the delivery path p.
The wave passes through HB+1 and is received by the second group of oscillators centered around B. Then, as will be described later, once the average sound velocity (11) and the total voltage dependent parameter (K l +) in this ultrasonic propagation path A+ P++ B++ are calculated, from the first oscillator centered on A1 again Ultrasonic waves are transmitted in the same way as above, and the point P1 of the transmitted ultrasound waves is
The reflected wave at □ is now received by the second group of vibrators centered around B12. And this ultrasonic propagation path AI
PI3 The average sound velocity (Kon2) at B + □ and the total voltage dependent parameters (K, □) are calculated. By scanning the ultrasonic transmitting position and receiving position in the same way, finally 2mXn pieces are calculated. A combination of average sound speed (K) and total voltage dependent parameter (K) is calculated.

〈平均音速(C)の測定〉 上記の各超音波伝播径路毎に超音波の送波から受波まで
の超音波伝播時間tを測定すれば、送信用の第1の振動
子群と受信用の第2の振動子群との中心間距離yは既知
であるから、次式により平均音速こを算出することがで
きる。
<Measurement of average sound velocity (C)> If the ultrasonic propagation time t from ultrasonic wave transmission to ultrasonic reception is measured for each of the above ultrasonic propagation paths, the first transducer group for transmission and the one for reception can be measured. Since the center-to-center distance y with respect to the second transducer group is known, the average sound velocity can be calculated using the following equation.

但し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なる反射体が存在するわけではないか
ら(3)式から音速を求めるために実際には種々の工夫
も必要となる。
However, since the speed of sound is unknown, θ is strictly unknown, and since there is no reflector at point P inside the living body, various techniques are actually used to find the speed of sound from equation (3). It becomes necessary.

く全電圧依存パラメータ(K)の測定〉リニア電子スキ
ャン用プローブlを用い、音速測定の場合と同様にして
超音波送受信面2の第1の振動子群から生体に向って超
音波パルスを発射し、生体組織中の特定の点で反射した
超音波を第2の振動子群で受波する。このとき超音波の
励振に供される駆動電圧Uを例えばu=10.20.・
0.。
Measurement of total voltage dependent parameter (K)> Using a linear electronic scanning probe l, emit an ultrasonic pulse toward the living body from the first group of transducers on the ultrasonic transmitting/receiving surface 2 in the same manner as in the case of sound velocity measurement. Then, the ultrasonic waves reflected at a specific point in the living tissue are received by a second group of transducers. At this time, the driving voltage U used for excitation of the ultrasonic wave is set to, for example, u=10.20.・
0. .

100 〔ボルト〕と変化させたときの受波振幅V〔ボ
ルト〕を求めて記憶しておく。
Find and memorize the received wave amplitude V [volts] when changing the voltage to 100 [volts].

次に次式(4)のプロット(第6図)によって傾きγと
切片δとを求める。
Next, the slope γ and the intercept δ are determined by plotting the following equation (4) (FIG. 6).

1/vz=T工/u2+δ   ・(4)このとき、駆
動電圧依存パラメータ(K=δ/T)と、非線形パラメ
ータ(B/A)及び音速(C)との間に次式(5)が成
立する。
1/vz=T/u2+δ ・(4) At this time, the following equation (5) is established between the drive voltage dependent parameter (K=δ/T), the nonlinear parameter (B/A), and the speed of sound (C). To establish.

K=Ko  (1+B)/2A)/C”  ・・・(5
)ここで、Koは周波数に依存する定数である。
K=Ko (1+B)/2A)/C"...(5
) where Ko is a frequency-dependent constant.

このようにして2 m X n個の駆動電圧依存パラメ
ータ(K)を求める。
In this way, 2 m × n driving voltage dependent parameters (K) are determined.

〈局所音速9局所電圧依存パラメータの測定〉上記のよ
うにして求められたzmxn個の全電圧依存パラメータ
(K)と平均音速(C)とからそれぞれ局所電圧パラメ
ータK(i、j)と局所音速C(i、j) とを次式に
より求める。
<Measurement of local sound speed 9 local voltage-dependent parameters> From the zmxn total voltage-dependent parameters (K) and average sound speed (C) obtained as above, the local voltage parameter K (i, j) and local sound speed are determined, respectively. C(i,j) is determined by the following equation.

K(i、j)  =K(i、j+1)   K(i、j
)      ・・・(6)C(i+j)  =C(i
、i+1)  −C(i+j)      0.・(7
)以上が本発明の原理である。次に上記原理に則った本
発明の一実施例について説明する。
K(i,j) =K(i,j+1) K(i,j
)...(6)C(i+j) =C(i
, i+1) -C(i+j) 0.・(7
) The above is the principle of the present invention. Next, an embodiment of the present invention based on the above principle will be described.

〈音速測定〉 第1図のブロック図は本実施例の構成を示している。振
動子アレイ11は第5図のプローブの超音波送受波面2
に配列されており、電圧パルスが印加されると超音波パ
ルスを放射し、超音波が入射すると電圧を発生して超音
波を検出する。
<Sound Velocity Measurement> The block diagram in FIG. 1 shows the configuration of this embodiment. The transducer array 11 is the ultrasonic wave transmitting/receiving surface 2 of the probe shown in FIG.
When a voltage pulse is applied, an ultrasonic pulse is emitted, and when an ultrasonic wave is incident, a voltage is generated and the ultrasonic wave is detected.

振動子アレイ11  (TI−T1211 )は振動子
素子幅aが0.45mのものが素子中心間隔d = 0
.5鰭で128素子直線上に並んでいる。これらの各振
動子素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。
The transducer array 11 (TI-T1211) has a transducer element width a of 0.45 m and an element center spacing d = 0.
.. It has 5 fins and 128 elements arranged in a straight line. Electric signals are sent and received to and from each of these transducer elements through lead wires 12 within the cable 3.

CPU (中央処理装置)21は例えば101Hz基準
クロツクを発生するパルス発生器を有し、その基準クロ
ックを分周して例えば4 kHzのレートパルスを発生
し16ケのパルサ14を駆動する。
A CPU (central processing unit) 21 has a pulse generator that generates, for example, a 101 Hz reference clock, and divides the frequency of the reference clock to generate, for example, a 4 kHz rate pulse to drive 16 pulsers 14.

パルサ14の出力は切換手段たるマルチプレクサ13に
よりの振動子アレイ11のうちAを中心とする振動子群
T、〜T+6にそれぞれ接続される。
The output of the pulser 14 is connected to the transducer groups T, -T+6, centering on A, of the transducer array 11 by the multiplexer 13, which is a switching means.

振動子アレイ11はプローブのコーテイング材を通して
体表に接し、振動素子から発生した超音波は生体中に放
射される。標準的な生体組織の音速をCo =1530
 m/ Sとすれば、超音波ビームをθ。方向に放射す
るには隣接する各素子間の遅延時間τ。は、 To = (d/Co )  ・sin θ     
 −(81となり、このような遅延時間差をもって各素
子が駆動されるように送信遅延回路15を設定する。
The transducer array 11 contacts the body surface through the coating material of the probe, and the ultrasonic waves generated from the transducer elements are radiated into the living body. The speed of sound in standard living tissue is Co = 1530
m/S, then the ultrasonic beam is θ. For radiation in the direction, the delay time τ between each adjacent element is required. is To = (d/Co) ・sin θ
-(81), and the transmission delay circuit 15 is set so that each element is driven with such a delay time difference.

即ちPD+ =O,po2=τo 、PD3=2τ0゜
・・・・・・、PD+b= 16τ。なる遅延時間を与
える。
That is, PD+=O, po2=τo, PD3=2τ0°..., PD+b=16τ. give a delay time of

もし生体組織の音速が00であれば超音波ビームはθ。If the sound speed of the living tissue is 00, the ultrasound beam is θ.

方向へ進むが一般にはC0とは限らすC0と異なる値C
である。このとき超音波の伝播する方向θはスネルの法
則から sin θ/C=sin θo / Co      
 −f91で示される値となる。
A value C that is different from C0, but is generally not limited to C0.
It is. At this time, the propagation direction θ of the ultrasonic wave is sin θ/C=sin θo/Co from Snell's law.
The value is −f91.

超音波パルスを放射した後、マルチプレクサ13はB1
1を中心とする振動子群T、〜T、、6の16ケと受信
遅延回路16とを接続し、このときT。
After emitting the ultrasonic pulse, the multiplexer 13
A reception delay circuit 16 is connected to 16 transducer groups T, -T, , 6 centered on T.

〜T□、16で受信され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た後、受信回路19に
入力される。即ち、受信遅延回路16の遅延時間はRD
+=15τ。、RD、=14τ。。
The ultrasonic reflected wave signals received at ~T□, 16 are subjected to the same delay as in the case of transmission, are combined, and then input to the receiving circuit 19. That is, the delay time of the reception delay circuit 16 is RD
+=15τ. ,RD,=14τ. .

・・・・・・、RD+s=τ。、  RD +b= O
のように設定される。このようにすると振動子群T、〜
T m * 1 は生体の音速がC3(C)であればθ
。(θ)方向に指向性を持ち、θ。(θ)方向から反射
波を受信する。
......, RD+s=τ. , RD +b=O
It is set as follows. In this way, the transducer group T, ~
T m * 1 is θ if the sound speed in the living body is C3 (C)
. It has directivity in the (θ) direction, and θ. Receive reflected waves from the (θ) direction.

受信信号は受信回路19で増幅、検波され、A/D変換
器20によりA/D変換されてバッファメモリ22に記
憶される。バッファメモリ22はレートパルスのタイミ
ングを基準として10MHzのクロックでアドレスが決
定されており、バッファメモリ22に記憶された受信波
形のサンプル値のアドレスは、超音波パルス発射時点か
らの時間に100nsの精度で正確に一致している。
The received signal is amplified and detected by a receiving circuit 19, A/D converted by an A/D converter 20, and stored in a buffer memory 22. The address of the buffer memory 22 is determined by a 10 MHz clock based on the timing of the rate pulse, and the address of the sample value of the received waveform stored in the buffer memory 22 has an accuracy of 100 ns from the time when the ultrasonic pulse is emitted. matches exactly.

記憶された波形のピーク値は生体中のP点からの反射波
を示し、音速計算回路24でピーク値の時間(アドレス
)を検出すれば伝播時間t11が求まる。前述の(9)
式を(3)式に代入すると生体中の音速Cは、 となり、yz+co+  θ0は既知であるから、測定
によって得られた伝播時間t、を用いて音速計算回路2
4により00)弐の計算を行って音速Cの値を算出する
The peak value of the stored waveform indicates the reflected wave from point P in the living body, and the propagation time t11 can be determined by detecting the time (address) of the peak value with the sound velocity calculation circuit 24. (9) mentioned above
Substituting the equation into equation (3), the sound speed C in the living body becomes: Since yz+co+θ0 is known, the sound speed calculation circuit 2 uses the propagation time t obtained by measurement.
4, perform the calculation of 00)2 to calculate the value of the sound speed C.

この算出値はフレームメモリ25に書き込まれる。This calculated value is written into the frame memory 25.

第2図は、超音波伝播時間tの測定法を示すタイムチャ
ー1・であり、レートパルスの立上りt。
FIG. 2 is a time chart 1 showing a method of measuring the ultrasonic propagation time t, and the rise t of the rate pulse.

よりわずか遅れた時刻に超音波パルスが発射されパルス
のピークの時刻はt、である。送波ビームの中心と受波
指向性の中心の交点に無反射体がある場合は時刻t2に
ピークを持つ反射波が得られt2とt、の時間間隔とし
てtが求められる。
The ultrasonic pulse is emitted at a slightly later time, and the peak time of the pulse is t. If there is a non-reflector at the intersection of the center of the transmitting beam and the center of the receiving directivity, a reflected wave having a peak at time t2 is obtained, and t is determined as the time interval between t2 and t.

〈電圧依存パラメータ(K)の測定〉 駆動電圧依存パラメータ(K)の測定方法は基本的には
音速測定の場合と同様であるが次の点で異なっている。
<Measurement of voltage-dependent parameter (K)> The method of measuring the drive voltage-dependent parameter (K) is basically the same as in the case of sound velocity measurement, but differs in the following points.

CPU21の制御により駆動電圧制御部17が動作し、
パルサ14の出力電圧(駆動電圧)Uが10.20.・
・・、100(V)というように変化する。各電圧(u
)の印加により所定の振動子群が励振され、超音波が送
波される。各電圧(u)毎に送波された超音波の反射波
は所定の振動子群により受波され、その受波信号の振幅
(V)が各電圧(u)毎にバッファメモリ22に書き込
まれる。同一条件での超音波送受波が複数回行われる場
合には、加算回路10が動作し、受波信号の加算平均処
理が行われる。
The drive voltage control unit 17 operates under the control of the CPU 21,
The output voltage (driving voltage) U of the pulser 14 is 10.20.・
..., 100 (V). Each voltage (u
), a predetermined group of transducers is excited and ultrasonic waves are transmitted. The reflected waves of the ultrasonic waves transmitted for each voltage (u) are received by a predetermined group of transducers, and the amplitude (V) of the received signal is written in the buffer memory 22 for each voltage (u). . When ultrasonic wave transmission/reception is performed multiple times under the same conditions, the adding circuit 10 operates to perform averaging processing of the received signals.

次に、前記バッファメモリ22に書き込まれたu、  
v情報(!!!動電圧(u)毎の受波信号)は、CPT
J21の制御により読み出され、電圧依存パラメータ計
算回路23に伝達される。そしてこの電圧依存パラメー
タ回路23において前(4)式の傾きγと切片δとが求
められ、最終的に平均電圧依存パラメータ(K)がフレ
ームメモリ25に書き込まれる。
Next, u written in the buffer memory 22,
v information (!!! received signal for each dynamic voltage (u)) is CPT
It is read out under the control of J21 and transmitted to the voltage dependent parameter calculation circuit 23. Then, in this voltage dependent parameter circuit 23, the slope γ and the intercept δ of the equation (4) are determined, and finally the average voltage dependent parameter (K) is written into the frame memory 25.

く局所音速1局所電圧依存パラメータの測定〉このよう
にしてフレームメモリ25に書き込まれた2mxn個の
平均音速(C)、全電圧依存パラメータ(K)は、CP
U21の制御により読み出され、局所パラメータ計算回
路27に入力される。そしてこの局所パラメータ計算回
路27において前(61,(71式の演算が実行され、
局所音速C(i 、 j)及び局所電圧依存パラメータ
K(i、j)が求められる。
Measurement of Local Sound Velocity 1 Local Voltage Dependent Parameter> The 2m×n average sound velocity (C) and total voltage dependent parameter (K) written in the frame memory 25 in this way are CP
It is read out under the control of U21 and input to the local parameter calculation circuit 27. Then, in this local parameter calculation circuit 27, the calculations of equations 61 and 71 are executed,
The local sound velocity C(i, j) and the local voltage dependent parameter K(i, j) are determined.

ここで、求められた局所音速及び局所電圧依存パラメー
タが、ファントムに向って超音波の送受波を行った結果
より求められたものであればそれぞれC”(x、y)及
びKPH(x、y) として、また、生体(被検体)に
向って超音波の送受波を行った結果より求められたもの
であればそれぞれCBo(x+y)及びK ” (x+
 y)  としてフレームメモリ25に書き込まれる。
Here, if the obtained local sound velocity and local voltage dependent parameters are obtained from the results of transmitting and receiving ultrasonic waves toward the phantom, then C'' (x, y) and KPH (x, y ), or CBo (x+y) and K'' (x+
y) is written into the frame memory 25 as

〈複合パラメータの測定〉 フレームメモリ25に書き込まれたC”(x+y)。<Measurement of complex parameters> C”(x+y) written in the frame memory 25.

K ”’ (x+ y)及びC”(x、y)、  K1
10(x、y)は、CPU21の制御により読み出され
、複合パラメータ計算回路28に入力される。そしてこ
の複合パラメータ計算回路28において前(2)式の演
算が実行され、複合パラメータξ(x+y)が求められ
る。求められた複合パラメータξ(x、y)はディスプ
レイメモリ26を介してD/A変換器29に入力され、
アナログ信号に変換された後、表示手段たるCRTディ
スプレイ30に人力される。
K"' (x+y) and C"(x,y), K1
10(x,y) is read out under the control of the CPU 21 and input to the composite parameter calculation circuit 28. Then, the computation of equation (2) is executed in the composite parameter calculation circuit 28, and the composite parameter ξ(x+y) is obtained. The obtained composite parameter ξ(x, y) is input to the D/A converter 29 via the display memory 26,
After being converted into an analog signal, it is manually input to a CRT display 30 serving as a display means.

〈表 示〉 第3図はCRTディスプレイ30の表示の一例を示すも
のであり、31は生体の超音波Bモード像(断層像)、
32は局所音速C(i、j)に基づく局所音速値画像、
33は複合パラメータξ(x、y)に基づく複合パラメ
ータ画像、34は第2図に示したような受信信号パター
ン(Aモード)である。
<Display> FIG. 3 shows an example of the display on the CRT display 30, in which 31 shows an ultrasound B-mode image (tomographic image) of a living body;
32 is a local sound speed value image based on local sound speed C(i, j);
33 is a composite parameter image based on the composite parameter ξ(x,y), and 34 is a received signal pattern (A mode) as shown in FIG.

36は超音波伝播径路であり、必要に応じて超音波Bモ
ード像31に重畳表示される。局所音速値画像32は例
えば青色で表示され、その輝度は音速値の大小に応じて
表示される。また、複合パラメータ画像33は例えば赤
色で表示され、−その輝度は複合パラメータ値の大小に
応じて表示される。
Reference numeral 36 denotes an ultrasonic propagation path, which is displayed superimposed on the ultrasonic B-mode image 31 as necessary. The local sound speed value image 32 is displayed in blue, for example, and its brightness is displayed depending on the magnitude of the sound speed value. Further, the composite parameter image 33 is displayed in red, for example, and its brightness is displayed depending on the magnitude of the composite parameter value.

超音波Bモード像31は例えば超音波リニアスキャンあ
るいはセクタスキャンによって構成することができるも
のであり、この場合の超音波プローブは本実施例装置に
具備されるものを共用できる。このように超音波Bモー
ド像31を併せて表示すれば、生体中の所望部位38と
局所音速値画像32.複合パラメータ画像33との対応
が明確となる。また、図中39で示すように画像中に設
定されたカーソルポイントにおける音速値、複合パラメ
ータ値が、画面上35で示す位置に数値表示されるよう
に成っている。
The ultrasonic B-mode image 31 can be constructed by, for example, ultrasonic linear scanning or sector scanning, and in this case, the ultrasonic probe provided in the apparatus of this embodiment can be used in common. If the ultrasonic B-mode image 31 is displayed together in this way, the desired region 38 in the living body and the local sound velocity value image 32. The correspondence with the composite parameter image 33 becomes clear. Further, as shown at 39 in the figure, the sound velocity value and composite parameter value at the cursor point set in the image are displayed numerically at the position shown at 35 on the screen.

このように本実施例装置にあっては、生体組織における
音速(C)及び超音波の減衰、散乱、非線形パラメータ
三者の複合パラメータ(ξ(x、y))を、患者(生体
)に何ら負担をかけることなく、非侵襲且つ短時間で測
定することができる。しかもその測定は、超音波の減衰
(At”)、散乱係数(γP″)及び非線形パラメータ
((B/A)P′4)が既知であるファントムを用いる
ことにより極めて容易に行い得るものである。また、表
示画面上には、測定された音速(C)、複合パラメータ
(ξ(x、y))が共に2次元画像として表示されるも
のであるから、表示画面を観察する医師等は病変部と正
常部との鑑別を適確にしかも容易に行うことができる。
In this way, in the device of this embodiment, the composite parameter (ξ(x, y)) of the sound velocity (C) in living tissue, ultrasonic attenuation, scattering, and nonlinear parameters is transmitted to the patient (living body) in no way. It can be measured non-invasively and in a short time without imposing any burden. Moreover, this measurement can be carried out extremely easily by using a phantom whose ultrasonic attenuation (At''), scattering coefficient (γP''), and nonlinear parameter ((B/A)P'4) are known. . In addition, since both the measured sound velocity (C) and the composite parameter (ξ(x,y)) are displayed as two-dimensional images on the display screen, doctors and others observing the display screen can see the lesion area. It is possible to accurately and easily differentiate between the normal part and the normal part.

さらにこの超音波組織診断装置によれば、従来臨床的に
ルーチン検査に使用されているリアルタイム断層装置と
同時併用が可能でしかも同一プローブで検査することが
できるので、通常の断層像を観測しながら適当な断面で
音速及び非線形パラメータ測定モードにワンタッチで切
換えるという理想的な検査方法を実施できる。
Furthermore, this ultrasonic tissue diagnostic device can be used simultaneously with a real-time tomography device that has conventionally been used for routine clinical examinations, and the same probe can be used for the examination, so while observing normal tomographic images, An ideal inspection method can be implemented in which one-touch switching to sound velocity and nonlinear parameter measurement mode at an appropriate cross section is possible.

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の
範囲内で適宜に変形実施が可能であるのはいうまでもな
い。例えば、送波時の偏向角を00以外とすることもで
きる。
Although one embodiment of the present invention has been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and can be modified as appropriate within the scope of the gist of the present invention. For example, the deflection angle during wave transmission may be set to a value other than 00.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように本発明によれば、簡便な手法により
生体組織を特性化することができ、医学的診断能の向上
を図ることができる超音波Mi職診断装置を提供するこ
とができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an ultrasonic medical diagnosis device that can characterize biological tissue using a simple method and improve medical diagnostic ability.

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

第1図は本発明の一実施例たる超音波組織診断装置のブ
ロック図、第2図は超音波伝播時間の測定法を示すタイ
ムチャート、第3図は本実施例装置における表示の一例
を示す説明図、第4図(a)。 (b) 、 (c) 、 (d) 、 (e)乃至第6
図は本発明の詳細な説明するためのものであり、第4図
(a) 、 (b) 、 (c) 、 (d) 。 (e)はパラメータ画像の模式図、第5図は超音波伝播
径路のスキャン方法の説明図、第6図は1/u2と1/
v2との関係図である。 11・・・超音波振動子アレイ、 13・・・切換手段(マルチプレクサ)、17・・・駆
動電圧制御部、 23・・・電圧依存パラメータ計算回路、24・・・音
速計算回路、 27・・・局所パラメータ計算回路、 28・・・複合パラメータ計算回路、 30・・・表示手段(CRTディスプレイ)、T・・・
超音波振動子。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同     大  胡  典  失 策  2 図 八
Fig. 1 is a block diagram of an ultrasonic tissue diagnosis device that is an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a time chart showing a method for measuring ultrasonic propagation time, and Fig. 3 is an example of a display in the device of this embodiment. Explanatory diagram, FIG. 4(a). (b), (c), (d), (e) to 6th
The drawings are for detailed explanation of the present invention, and are shown in FIGS. 4(a), (b), (c), and (d). (e) is a schematic diagram of the parameter image, Figure 5 is an explanatory diagram of the scanning method of the ultrasound propagation path, and Figure 6 is 1/u2 and 1/
It is a relationship diagram with v2. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Ultrasonic transducer array, 13... Switching means (multiplexer), 17... Drive voltage control unit, 23... Voltage dependent parameter calculation circuit, 24... Sound velocity calculation circuit, 27... - Local parameter calculation circuit, 28... Complex parameter calculation circuit, 30... Display means (CRT display), T...
Ultrasonic transducer. Agent Patent Attorney Nori Ken Chika Yudo Dai Ko Noritake Mistake 2 Figure 8

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)複数の超音波振動子を配列して成る超音波振動子
アレイと、この超音波振動子アレイを、それぞれ隣接す
る複数の超音波振動子毎に超音波送波用と受波用とに切
り換える切換手段と、超音波送波用の振動子群の励振に
供される駆動電圧を段階的に可変できる駆動電圧制御部
と、この駆動電圧の可変毎に送波された超音波の反射波
を基に電圧依存パラメータを算出する電圧依存パラメー
タ算出回路と、超音波送波用及び受波用の振動子群それ
ぞれの中心位置の切り換え移動毎に各超音波伝播径路に
おける超音波の平均音速を算出する音速計算回路と、算
出された電圧依存パラメータ及び平均音速を取り込み、
それぞれ隣接する超音波伝播径路間での差をとることに
より局所電圧依存パラメータ及び局所音速を算出する局
所パラメータ計算回路と、既知の物理特性を有するファ
ントムから得られた局所電圧依存パラメータ及び局所音
速、未知の物理特性を有する生体から得られた局所電圧
依存パラメータ及び局所音速を基に局所複合パラメータ
を算出する複合パラメータ計算回路と、算出された局所
複合パラメータ及び局所音速を基に2次元画像表示を行
う表示手段とを有して構成したことを特徴とする超音波
組織診断装置。
(1) An ultrasonic transducer array formed by arranging a plurality of ultrasonic transducers, and a plurality of ultrasonic transducer arrays each having a plurality of adjacent ultrasonic transducers for ultrasonic transmission and reception. a switching means for switching, a drive voltage control unit that can stepwise vary the drive voltage used to excite the transducer group for ultrasonic wave transmission, and a drive voltage control unit that can step-by-step change the drive voltage used to excite the transducer group for ultrasonic wave transmission; A voltage-dependent parameter calculation circuit that calculates voltage-dependent parameters based on waves, and an average sound velocity of ultrasound in each ultrasound propagation path each time the center position of each transducer group for ultrasound transmission and reception is switched. A sound velocity calculation circuit that calculates
a local parameter calculation circuit that calculates a local voltage-dependent parameter and a local sound velocity by taking the difference between adjacent ultrasound propagation paths; a local voltage-dependent parameter and a local sound velocity obtained from a phantom having known physical characteristics; A composite parameter calculation circuit that calculates local composite parameters based on local voltage-dependent parameters and local sound speeds obtained from a living body with unknown physical characteristics, and a two-dimensional image display based on the calculated local composite parameters and local sound speeds. What is claimed is: 1. An ultrasonic tissue diagnostic apparatus comprising: a display means for performing a diagnostic operation.
(2)前記複合パラメータ計算回路によって算出される
局所複合パラメータは、超音波の減衰、反射及び非線形
パラメータの積である特許請求の範囲第1項に記載の超
音波組織診断装置。
(2) The ultrasonic tissue diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the local composite parameter calculated by the composite parameter calculation circuit is a product of attenuation, reflection, and nonlinear parameters of ultrasound.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02104337A (en) * 1988-05-11 1990-04-17 Lunar Radiation Corp Ultrasonic densitometer apparatus and method
JP2008272471A (en) * 2007-04-26 2008-11-13 General Electric Co <Ge> Reconfigurable array with multi-level transmitters

Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5028145A (en) * 1973-07-20 1975-03-22

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