JPS63127743A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は反射法による被検体内の音速測定を可能とした
超音波診断袋げに関するものである。

〔従来の技術〕

従来の生体内音速測定法のうち、透過法によるものは骨
や体内ガス等による制約が大きく、被検体内の音速を測
定するには限界がある。

一方、ジャーナル・オブ・ウルトラソニック・イン０メ
デイシン（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｕｌｔ、ｒａｓｏｕ
ｎｄ　ｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅ）第２巻；第１０号、第１
６１頁に掲載された文献には反射法による生体内音速測
定法が示される。この方法では体内の同一ターゲットに
対し、２方向から超音波ビームを放射し、その音波伝搬
経路の違いを利用して音速を求めるものであるが、２個
の探触子の位置精度や演算処理の煩雑さなどの問題があ
った。

そこで１本願の発明者等は、リニア走査探触子により得
た被検体内のＢモード断層像から注目する２つの点（参
照点）の間の距離を得、一方、この２点を通過する音波
ビームを別の探触子（セクタ走査探触子等）から発し、
そのＡモード像、もしくはセクタ走査による断層像から
２つの参照点の間の音波伝搬時間を求め、上記の距離と
音波伝搬時間から２つの参照点の間の平均音速を求める
方法を開発した。（日本超音波医学会、第４４回研究発
表論文集、第２３３〜２３４頁を参照、以下この方法を
参照点法と称する。）この方法は、リニア走査探触子か
ら体表面に垂直に放射する音波ビームは、平行ビームと
見做せることを利用しており、体表面からの深さが等し
い２つの参照点を選べば、この間の距離はＢモード像か
ら正確に得ることができる。また２つの参照点の深さが
異なっていても、この２点を探触子面に投影した投影距
離は正確に求められるので、計算により平均音速を得る
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、上記した参照点法においても、実際の生
体内の音速を計測しようとする場合には装置上の問題点
が生じる。すなわち、リニア走査のための探触子と、セ
クタ走査像もしくはＡモード像を得るための探触子とが
５３１１々であるため１両者が同一の断面の像を示して
いるかの確認が困難である６またたとえ両者が同一の断
面の像を示していても、生体内には音響インピーダンス
の不連続な点がいくつも存在するため、Ａモード像に２
つの反射信号が現われていても、これがＢモード像で指
定した参照点からの反射信号かどうかは明確でない。す
なわちＢモード像で指定した２つの参照点を通る音波ビ
ームを送受波するＡモード徴用の、もしくはセクタ走査
用の探触子の位置と向きを正確に設定することが困難で
あり、極めて不便であるとともに音速計測の信頼性も保
証できない。

そこで、本発明の目的は、指定した参照点を正確に通る
音波伝搬時間計訓用の音波ビームが得られ、正確な音速
計測が可能な超音波診断装置を堤供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴は配列探触子の一部にてリニア走査による
Ｂモード像を得て、像上で２つの参照点を指定するよう
構成するとともに、この配列探触子の一部を用いたセク
タ走査により上記２つの参照点を通る音波伝搬時間計測
用の超音波ビームを得るようにした点にある。

また本発明の別の特徴は、上記のセクタ走査によっても
被検体の断層像を得、リニア走査によるＢモード断層像
と、セクタ走査による断層像との双方を表示し、セクタ
走査像の走査線のひとつを選択してその走査線上の信号
から参照点間の音波伝搬時間を計測できるようにした点
にある。

〔作用〕

上記のように、Ｂモード像を得るリニア走査と。

参照点間の音波伝搬時間を計測するための音波の送受波
とを、同じ配列探触子のそれぞれ一部を用いて行なうよ
うにすれば、音波伝搬時間計測用の音波ビームが正確に
Ｂモード断層像の面内に送波されるとともに１両者の位
置関係が明確であるため、正確に指定した参照点を通る
音波ビームを得ることができる。したがって、装置の操
作が容易となるとともに信頼性の高い音速計測が可能と
なる。すなわちＢモード断層像の画面上にて２つの参照
点を指定すれば二九らの参照点を通る音波ビームを得る
ためのセクタ走査用の振動子素子の選択、及び偏向角度
の決定を自動的に行なうことができる。あるいは逆に音
波伝搬時間計測用の超音波ビームの送受波位置、及び偏
向角を先に選択できるようにし５Ｂモード像の画面上に
選択された超音波ビームの経路をマーカーとして表示す
わばマーカー上の２つの反射点を参照点として指定する
ことができる。

また、セクタ走査による断層像をも表示する構成を取れ
ば、ふたつの像の比較により更に明確に参照点を通るセ
クタ走査の走査線を選択でき、この走査線上の信号から
２つの参照点の間の音波伝搬時間を計測することができ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例の構成を示す、アレイ型超音
波探触子１０は直線状に配列した多数の振動子素子Ｅ、
〜Ｅｎを有し、そのうちＥＴｒｌヤ。

からＥｎまではリニア走査用の素子選択回路１２に接続
されている。１４は信号の位相処理をする整相回路、１
６は送波信号パルスを発するパルス発生回路、１８は信
号振巾の対数圧縮、時間−増幅度調整などの処理を行な
う画像処理回路であり。

これらによりリニア走査撮像装置が形成されている。す
なわち、素子選択回路は所定個数の振動子素子をブロッ
クを選択し、パルス発生回路１６から整相回路を経た送
波信号を選択された素子に印加することにより振動子配
列面に垂直な方向に超音波を送波する。送波の終了とと
もに整相回路１４、素子選択回路１２は受信モードに切
換えられ、送波時に使用された振動子素子ブロックによ
り受信された信号は整相回路工４へ送られ、位相処理に
より所定深度の焦点に位相合せが成された後に画像処理
口ｗ４１８に送られる。画像処理回路で振巾の対数圧縮
、探触子面からの深度に対応した感度補正等が成された
受信信号は２次元画像表示装ｆ１２０に備えられた２次
元画像メモリの所定のアドレスに記憶される。これらの
一連の動作により一方の超音波ビームにそフた画像信号
が画像メモリに記憶される。振動子素子ブロックの選択
を順次ずらして上記の動作がくり返えされて、リニア走
査による被検体のＢモード断層像が画像メモリに形成さ
れ、この画像が２次元画像表示装置２０にて表示される
。

一方、参照点設定回路２２は、２次元画像表示装置２０
の表示画面上の２つの点にカーソル位置を設定する機能
を有す、すなわちＰ点の座標（ＸＰＩ　ｙＰ）及びＱ点
の座標（ｘＱ＋ｙａ）を示すアドレス信号がそれぞれ設
定されるカーソルレジスタと、これらのカーソルレジス
タの内容を増減してカーソル位置を移動するためのスイ
ッチとを有しており、Ｘ　Ｐ　＊　Ｖ　ｖ＞　ｅ　ＸＱ
ｅｒａを示すアドレス信号を２次元画像表示装置２０に
入力することにより指定されたＰ点、Ｑ点にカーソルが
表示される。オペレータはこの参照点設定回路を用いて
、Ｂモード像中の所望の反射点位置にカーソル位置を設
定して、これらを参照点とする。第２図（ａ）は音速を
計測しようとする部位４１の内部の２つの反射点を参照
点Ｐ、Ｑとした場合。

第２図（ｂ）は部位４２の界面を参照点Ｐ、Ｑとした場
合を示し、それぞれ４３．４４は参照点のカーソル表示
を示す。

本実施例においては、指定された２つの参照点Ｐ、Ｑを
通る超音波ビームを探触子１０の残りの部分（４１！動
子素子Ｅ、〜Ｅｎ）からの素子選択。

及びビーム偏向により得、この超音波ビームにより得る
Ａモード像からＰ、Ｑ間の音波伝搬時間を計測して音速
計測を行なう、すなわち、参照点Ｐ及びＱの座ｍＸｐｔ
　ＹＰｅ　ＸＱ、ｙＱを示す信号はビーム位置算出回路
２４に入力され、ここで次式によりビームの偏向角θ、
及び送受波位［ｘ。

が算出される。

素子選択回路２６では、ＸＱの示す位置を中心とする振
動子素子の組を選択し、偏向回路２８ではθの方向に偏
向した音波ビームの送波、受渡を行なうよう各素子の送
波信号、及び受波信号に遅延を与える。３０は送波のた
めのパルス信号を発するパルス発生回路である。このよ
うな参照点Ｐ。

Ｑを通る音波ビームの送受波により得られる受信信号は
Ａモード像表示装置３２に導かれ、第３図に示すような
Ａモード像、すなわち横軸が送波からの時間、縦軸が受
信信号振幅の像の表示が行なわれる。このＡモード像に
対してもカーソル設定回路３４より２カ所のカーソルが
設定できるようにされており、オペレータがカーソル位
置を第３図のｉｊ＋　ｔ＝の位置、すなわち参照点Ｐ、
及びＱからの反射信号位置に合わせることにより。

ｔｌ、ｔ２を示す信号が音速算出回路３８に入力する。

音速算出回路ではｔ１＋　ｔｔの差からＰ点、Ｑｌ、−
１，。

点間の音波伝搬時間Ｔ　（Ｔ　＝　−）を求め、さらに
参照点設定回路からのＸＰ＋　ＶＰｔ　ｘＱ。

Ｙｏを示す信号を用いて次式によりＰ点、Ｑ点の間の平
均音速Ｃ２を算出する。

Ｃ２＝　ＣＯＸ　ｔ　／ａ〒”−ｘ、”　　　・・・・
・・（３）ただし、 Ｃｏ・・・実施例の装置で想定されている被検体の音速 Ｘｌ・・・Ｂモード像の画面上に示されるＰ、０間のＸ
方向の距Ｍ　（Ｉ　Ｘ　Ｐ　　Ｘ　ｉａ　Ｉ　）Ｘ２・
・・Ｂモード像の画面上に示さ九るＰ、０間のＸ方向の
距離（Ｉｙｐ　　ｙｇｌ） 以上に述べた第１図の実施例によれば５２つの参照点を
指定すると、ビーム設定口ｍ２４により自動的にこれら
の参照点を通る音波ビームの送受波位置ｘ□と偏向角度
θが求められ、ｘｏ、θにより形成する音波ビームで得
られるＡモード像から参照点間の音波伝搬時間Ｔを正確
に求めることができる。

なお、ここで、（３）式の左辺Ｃ２がＰ、０間の平均音
速となる根拠を説明する。

まず２次元画像表示装置２０によるＢモード像の画面上
でＸ１＝ＩＸＰ　　ｘｇｌの値はＰ点、Ｑ点を探触子面
に投影した距離（Ｘ方向距離）を正しく示している。一
方、Ｂモード撮像では一回の送波後の受信信号振巾の時
間変化を画面のＸ方向の輝度変化として表示するので１
画面のＸ方向に付された距離目盛は真の距離目盛ではな
く被検体の音速をある速度Ｃ６（生体の場像の場合通常
水の音速）に想定して付された目盛である。したがって
、Ｐ点、Ｑ点間の音速が０２であれば、画面上に示され
たＰ点、Ｑ点間のＸ方向距離Ｘ２に対し、真のｙ方向距
ＭＸ２’は次式で示されるしたがって、Ｐ点、Ｑ点間の
真の距離をｄとすると５次式が成り立つ 一方、Ａモード線から得るＰ点、Ｑ点間の音波伝搬時間
Ｔを用いて距離ｄは、ｄ＝Ｔ−Ｃ，２と表わせるので、
二九を（５）式の左辺に代入し、Ｃ２について解くと（
３）式を得る。

第４図は本発明の別の実施例を示す。この実施例の探触
子１０の構成、１２，１４，１６，１８から成るリニア
走査場像装置の構成、２６．２８゜３０．３２から成る
Ａモード像撮像装置の構成。

Ａモード像場像装置に付されたカーソル設定回路３４、
及び音速算出回路３８の部分は第１図にて説明した実施
例のものと全く同様である。第１図のものと異なるのは
、参照点設定回路からの信号をもとに自動的にＡモード
像撮像のための音波ビームの送受波位置、偏向角を算出
するビーム設定回路２４の代りに、予め複数種ｍ設定さ
れた音波ビームの送受波位置、及び偏向角のなかからそ
れぞれひとつを選択できるようにされたビーム選択回路
２５が設けられ、選択されたビームの方向、位置をビー
ムマーカーとしてＢモード像に重畳して表示するように
した点である。すなわち、ビーム選択装置２５は、振動
子素子Ｅ、〜ＥＴｒｌの巾の素子ブロックを用いて送受
波し得る音波ビームの送受波位置、及び偏向角のそれぞ
れについて、複数の値からそれぞ九ひとつを選択するス
イッチを有している６選択された送受波位［ｘｎを示す
信は素子選択回路２６に導かれ、これにより素子選択が
成される。また選択された偏向角θを示す信号は偏向回
路２８に導かれ、偏向回路は各素子の送受波信号の遅延
を行なってθの方向に偏向した超音波ビームとする。一
方、ビームマーカー表示信号発生回路はｘＯ，θで規定
される超音波ビームの中心線を示す表示信号を発生し、
２次元画像表示装置２０′に入力する。２次元画像表示
装置２０′では、第５図に示すように被検体の断層像に
重畳してこの超音波ビームの中心線位置を示すビームマ
ーカー５１を表示する。

本実施例では、オペレータはまずビーム選択装置を用い
てＡモード徴用の超音波ビームの送受波位置、及び偏向
角を選択する０次に２次元画像表示装置２０′の画面上
のビームマーカーと被検体のＢモード像とを見ながら参
照点設定回路２２でカーソル位置を動かし、第５図に示
すようにビームマーカー５１の位置に重なる反射点に２
つの参照点Ｐ、Ｑを設定する。第５図において、５２゜
５３は参照点を示すカーソルの表示５４は音速を測定す
る対象部位の境界線の表示を示す。次にＡモード像上で
カーソル設定回路３４により２つの参照点からの反射信
号位置にカーソルを設定する。

このような操作が完了すると音速算出回路３８は前記し
た（３）式に従がって参照点間の平均音速を算出する。

第４図の実施例にて、２次元画像表示装置は被検体の断
層像と、ビームマーカー（第５図、５１）と、参照点を
示すカーソル（第５図、５２．５３）とをそれぞれ異な
った色で表示するよう構成するのが好ましい、このよう
な構成とすれば、カーソルと断層像、もしくはカーソル
とビームマーカーの位置が一致すれば、色の混合により
、一致しない場合と、異なった色が表示されるので、位
置の一致が明確にわかる効果がある。

第６図は本発明の更に別の実施例を示す１本実施例では
、リニア走査によるＢモード断層像と。

セクタ走査によるＢモード断層像とを画面に重畳表示し
、セクタ走査の走査線のひとつを選択してその信号をＡ
モード像として参照点間の時間計測を行なう。探触子１
０は第１図、第４図と同様な配列探触子であり、＃７ｉ
動子素子のうちＥ、〜Ｅｍを用いたセクタ走査による撮
像と、Ｅｙｌ＋ｔ〜Ｅ１１を用いたリニア走査による撮
像とが交互に行なわれる。６０はリニア走査場像装置で
、第１図のブロック１２．１４，１６．１８と同じ構成
を有する６６２はセクタ走査場像装置で、送受波ビーム
の偏向角を順次かえながら送受波を行なう。

二九らの撮像装置により得るそ九ぞれの画像信号は２次
元撮像表示装置２１に重畳して表示される。

第７図はその様子を示し、７１はリニア走査による像表
示のエリア、７２はリニア走査線の走査線、７３はリニ
ア走査により得た被検体のある部位の像を示す。また７
４はセクタ走査による像表示のエリア、７５はその走査
線、７６はセクタ走査により得た上記部位の像を示す。

第６図の６４は、セクタ走査の画像信号のうち、ある走
査線上の画像信号のみを選択する信号選択回路を示す。

第７図の７７はこの選択された走査線を示し、この走査
線上の画像信号は、Ａモード像表示装置３２によりＡモ
ード像として表示される。参照点設定回路２２、カーソ
ル設定置１Ｉ８３０、音速算出回路３８の部分の構成は
第１図の実施例と同様である。

すなわち、本実施例の装置では、オペレータはセクタ走
査の画像を見である走査線を選択し、セクタ走査の像と
リニア走査の像を比較、　ｌ１１１．参照点設定回路を
操作して２つの参照点Ｐ、Ｑを設定する。また選択され
たセクタ走査の走査線上の画像信号を用いたＡモード像
を＊察してカーソル設定回路３０を操作し、もってｔ１
＊Ｔ２の値を得る。これにより音速算出回路は前述した
第１図の実施例と同様にＰ、Ｑ間の平均音速を算出する
。

実施例によれば、参照点を設定し、参照点間の距離（ｘ
＊ｙ方向の投影距離）を得るためのリニア走査Ｂモード
断層像と、セクタ走査による断層像との比較により前述
の実施例よりも更に正確にＡモード像を得るための超音
波ビームの位置が選択でき、高い信頼性の一音速計測が
可能となる。

なお、通常のリニア走査超音波断層表示装置では、被検
体の音速をＣ，（生体の場合ｃｏは通常水の音速）と想
定し、送波から時間ｔが経過した随に表示して画像を得
る。またセクタ走査超音波断層表示装置では、同じく被
検体の音速をＣ６と想定し、セクタ走査線上の中心位置
からの方位角時間ｔが経過した時点での受波信号振幅を
表示する。ただしτはセクタ走査のために隣接する振動
子素子に与える遅延時間差、ＸＱは隣接する素子間の距
離である。第６図に示す実施例にて、音速を測定しよう
とする部位の周囲の実際の音速が装置に想定されている
音速から大きくズしていれば。

２次元画像表示装置２０′の画面上で、リニア走査によ
る部位の像７３とセクタ走査による部位の像７６とは位
置が大きくズしてしまう。そこで本実施例では想定音速
ｃｏを任意に設定できる想定音速設定回路６６を備えて
いる。オペレータは画面上に表示されたリニア走査像と
セクタ走査像とを比較し１両者がほぼ一致するよう６６
を用いてｃｏを調整、設定する。これによりリニア走査
の画像とセクタ走査の画像の位置がほぼ一致するので、
リニア走査像により設定した参照点を正確に通るセクタ
走査の走査線を選択できる。

また第６図の実施例にて、Ａモード像表示装置３２の像
を用いなくても、音速計測が可能である。

すなわち、セクタ走査による断層像における２つの参照
点間の画像上の距離をＱ８とする次式が成り立つ。

＋２１．１＝ＣｏＴ　　　　　・・・・・・（６）ただ
し、ＴはＡモード像で計測される参照点間ｔ２−ｔ。

の音波伝搬時間（Ｔ　ニー　）　。

ｃｏ　・・・・・・想定音速。

（６）式を前述の（５）式に代入すれば（７）式が得ら
れるので、セクタ走査による断層像上゛で２つの参照点
間の距離Ｑｆ４を計測すれば（７）式により参照点間の
平均音速Ｃ２を得ることができる。

Ｃｔ＝ＣｏＸ、／／「コ−７τＴ・・・・・・（７）〔
発明の効果〕 以上のように本発明によれば同一の配列探触子のそれぞ
れ一部を用いて参照点の設定、及び参照点間の投影距離
計測を行なうためのリニア走査と。

参照点間の音波伝搬時間を求めるためのセクタ走査とを
行なうので、両者の走査平面が完全に一致しており、正
確な音速測定が容易に実行できる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図（ａ）、（ｂ）は、第１図の実施例によるＢモード
断層像の例を示す図、第３図は第１図の実施例によるＡ
モード像の例を示す図、第４図は本発明の他の実施例の
構成を示すブロック図、第５図は第４図の実施例におけ
るＢモード断Ｎ像の例を示す図、第６図は本発明の更に
別の実施例を示す図、第７図は第６図の実施例による像
表示を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、配列した複数の振動子素子を有する配列探触子と、
   該配列探触子の振動子素子の一部を用いてリニア走査に
   より被検体の断層像を得るリニア走査撮像手段と、該断
   層像から２つの参照点を設定してこの間の投影距離を計
   測する距離計測手段と、上記配列探触子の振動子素子の
   残りの一部を用いて上記２つの参照点を通る音波ビーム
   を送受波し、受波信号波形から上記２つの参照点間の音
   波伝搬時間を計測する手段とを有し、計測された投影距
   離と音波伝搬時間から上記２つの参照点間の平均音速を
   得ることを特徴とする超音波診断装置。 ２、配列した複数の振動子素子を有する配列探触子と、
   該配列探触子の振動子素子の一部を用いてリニア走査に
   より被検体の断層像を得るリニア走査撮像手段と、該断
   層後から２つの参照点を設定してこの間の投影距離を計
   測する距離計側手段と、上記配列探触子の残りの一部を
   用いて上記断層像と同一断面のセクタ走査断層像を得る
   セクタ走査撮像手段と、該セクタ走査断層像の一走査線
   の信号から上記２つの参照点間の画像上の距離もしくは
   音波伝搬時間を求める手段を有し、計測された投影距離
   と上記画像上の距離もしくは音波伝搬時間から上記２つ
   の参照点間の平均音速を得ることを特徴とする超音波診
   断装置。 ３、上記リニア走査撮像手段及び上記セクタ走査撮像手
   段の想定音速を調整して両者の画像の一致をはかる手段
   を備えた特許請求の範囲第２項に記載の超音波診断装置
   。