JPH0226969B2

JPH0226969B2 -

Info

Publication number: JPH0226969B2
Application number: JP60066183A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Oono; Shigeru Oono; Kunihiko Fukuyama; Hiromi Masaike
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1985-03-29
Publication date: 1990-06-13
Also published as: JPS61226025A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、超音波による言語機能診断装置に
係り、特に発音に伴う舌のプロフイールを視覚像
として得るようにした超音波による言語機能診断
装置に関する。

（発明の技術的背景）超音波による診断装置は各種のものが知られて
おり、超音波の反射波をパルス波形で表示するＡ
モード装置や、循環器各部の動きを表示するＭモ
ード装置などが知られている（’84ME機器技術
総覧、電子計測出版社刊、昭和58年４月１日発
行）。

これらは、第６図に示すように、プローブから
の発信パルス６０が体内などで反射して得られる
反射パルス６１，６２，６３をブラウン管などに
連続的に表示するものである。

このような装置によれば、正確な断層像を得る
ことが目的であるため、プローブによる走査周期
を短くし、また小さな反射パルスも正確に描出す
ることが期待される。このことについて、前述の
刊行物は「心拍に同期して心臓の静止超音波画像
を作るとき、拍動に一致して30ms以内の短時間
で一画面を作成するようにすれば、弁のように速
く運動する部分でも、ほぼある瞬間の断面とみな
せる画像が得られる。このような像を１秒間に30
枚程度作れば、心臓の動いている状態を自然な状
態で観察できる。」と、述べている。

この種の従来装置を言語機能の診断及び矯正の
ために用いることが最近行われている。

すなわち、言語に何らかの障害がある場合、或
る音（例えば、「あ」）を発音した際の舌の形を計
測し、どのような異常又は障害があるかを正常な
発音時の舌の形と比較して診断できる。また、正
常な発音に必要な舌の形をその障害者に見せるこ
とにより、発音訓練を行うことができる。

このような目的のため、発音の異常の状態を舌
の形から判断しまた訓練を行うためには、舌の基
本的な形（プロフイール）だけが分かる必要があ
り、また刻々変化する舌のプロフイールの平均的
な形が分かる必要がある。

しかし、前述の従来装置によれば、人体組織や
器官の運動を詳細に観察することを目的としてい
るため、人体組織の詳細な部分についての信号が
邪魔となり正確な舌のプロフイールを把握するの
が難しかつた。また、前述のように、Ｍモード装
置によれば動いている組織の観察が可能である
が、舌の動いている状態を観察しても、これを用
いて発音訓練をすることは、特定の舌のプロフイ
ールが示されないため、不可能であつた。

（発明の目的）この発明は、以上の従来技術の欠点を除去しよ
うとして成されたものであり、特定の発音につい
ての舌のプロフイールのみを表示し、言語機能の
異常の診断及び発音訓練を容易にした超音波によ
る言語機能診断装置を提供することを目的とす
る。

（発明の概要）この目的を達成するため、この発明によれば、
超音波プローブを走査して得られる反射信号の現
在のデータを各走査毎に過去のデータと加算平均
し、この平均値の各走査毎の最大値を補間するデ
ータによつて舌のプロフイールを描出するように
する。

（発明の実施例）以下、添付図面に従つてこの発明の実施例を説
明する。なお、各図において、同一の符号は同様
の対象を示すものとする。

第１図はこの発明の実施例を示す。

図において、１０は超音波プローブ、１１は送
信回路、１２は走査回路、１３は前置信号処理回
路、１４はAD変換器、１５は画像信号形成回
路、１６はビデオ信号処理回路、１７は表示回
路、１８は制御回路である。

プローブ１０は特定周波数の超音波を発信する
ものであり、医療用として各種のものが知られて
いる。この種のプローブは送信と受信とを一台で
兼ねており、これを例えば第２図のように下顎２
０に接触させて計測を行う。

超音波は、伝達する媒質の音響インピーダンス
に変化がある場合に、その境界面で反射を起こ
す。人体の筋肉組織のインピーダンスは水に近
く、舌上縁に想定される空気層のインピーダンス
の約4000倍であり、大きなレベルの反射波が得ら
れる。また、インピーダンスの差は舌肉の組織内
にもあるが、舌と空気の間ほどの比率にはなら
ず、反射波のレベルは非常に小さい。更に、舌が
口蓋に接している状態では、口蓋骨２１による反
射波が得られるが、骨のインピーダンスは水の約
４倍であり、舌上縁が空気層である場合ほど反射
波のレベルは大きくならない。この場合、注目す
る舌上縁が口蓋骨に近い位置にあるという情報が
得られる。

このようなプローブ１０は、第２図に示すよう
な位置に保持したまま、第３図に示すような各種
の電子的な方法で走査することができる。すなわ
ち、第３図ａはリニア走査法を示している。ここ
で、プローブ１０は複数の振動子１０Ａ，１０
Ｂ，１０Ｃ，……を有し、またこれらとそれぞれ
直列に接続された電子スイツチSW１，SW２，
SW３……を有する。

走査回路１２はこの電子スイツチの１つを順次
オン状態とし（図においてはスイツチSW３）、
これに同期して送受信部３１により該当する振動
子を作動させる。

これに対して、第３図ｂはセクタ走査法を示
す。この場合、複数の振動子１０Ａ，１０Ｂ，１
０Ｃ，……はそれぞれ走査回路１２で駆動される
遅延手段DL１，DL２，DL３，……を備えてい
る。遅延手段は各々遅延時間を走査回路１２によ
つて変化させることができる。また、各遅延手段
には送受信部３１から共通の信号が入力されるた
め、遅延要素DL１，DL２，DL３……による遅
延特性によつて１つの波面３６が形成される。従
つて、走査回路１２により遅延手段の遅延特性を
連続的に変化させてやることにより、プローブ１
０の法線Ｎ１に対する波面３６の法線Ｎ２の角度
θを＋45度から−45度を越えて連続的に変化させ
て走査を行うことができる。

送信回路１１はこのようなプローブ１０を付勢
し所定の周波数の超音波を発信させるためのもの
である。また、走査回路１２は第３図で説明した
と同様の走査を行うものである。

前置信号処理回路１３は、受信信号の波形整形
や増幅を行う。特に、増幅器の利得をパルス発信
直後から増大させて距離による反射波の減衰量を
補正する機能、広いダイナミツクレンジの反射信
号を取扱うことができるようにするための対数増
幅機能、及び反射信号の振幅情報を得るための検
波機能などを有する。

AD変換器１４は前置信号処理回路１３の出力
信号をデイジタル信号に変換する。

画像信号形成回路１５は第４図に示すようであ
る。同図によれば、回路１５は、バツフアメモリ
４１、加算平均処理回路４２、データメモリ４
３、最大距離演算回路４４、バツフアメモリ４
５、及び補間処理回路４６を備えている。

バツフアメモリ４１は、各走査によつて得られ
たデータを一時記憶させておくためのものであ
る。このバツフアメモリ４１の内容は順次加算平
均処理回路４２へ転送される。従つて、バツフア
メモリ４１には現在のデータが保持されており、
データメモリ４３には過去の加算平均データが蓄
積されている。

加算平均処理回路４２は、バツフアメモリ４１
の現在のデータ及びデータメモリ４３の過去の加
算平均データからデータの特徴を抽出し、Ｓ／Ｎ
を改善するために有効な回路である。すなわち、
この発明の装置による計測又は診断の対象は、絶
えず運動している舌であることを考えると、演算
結果に占める前のデータの割合が指数的に減少す
る Y_o＝Y_o-1＋（X_o−Y_o-1）／Ｋ（ただし、Y_oは、今回の計算結果、 Y_o-1は、前回の計算結果、 X_oは、今回のデータ、Ｋは、加算ウエイト）のような式を演算することが目的に沿う。

上式において、信号は規則的に入力されるた
め、その信号レベルが維持された計算結果とな
る。しかし、雑音の場合には、不規則な信号であ
るため、計算結果ではサンプリング時のレベルよ
り低下することとなる。このため、反射信号の
Ｓ／Ｎが改善されて特徴が抽出され、舌の上縁や
口蓋骨が特定し易くなる。

例えば、第５図の曲線５１，５２が「あ」を発
音している際の或る瞬間Ｔ１，Ｔ２における舌の
長さ方向Ａ（第２図）のプロフイールであるとす
る。ここで、時刻Ｔ１における走査方向（Ｔ１の
矢印）の舌の位置と、時刻Ｔ２における走査方向
（Ｔ２の矢印）の舌の位置とは全く別のプロフイ
ールに属するものであり、これらの位置を結んで
も何ら有意のプロフイールは得られない。このた
めに、加算平均の手法を用い現在と過去のデータ
に関連を持たせるのである。

データメモリ４３は、加算平均データをプロー
ブ１０を駆動する走査回路１２によつて指定され
る走査方向毎に蓄積し得るメモリであり、各方向
毎に所定ビツト（例えば128ビツト）のメモリエ
リアを有する。この発明によれば、例えば８つの
走査方向を指定するだけでよいため、メモリエリ
アも８つとなる。

最大距離演算回路４４は、各走査方向における
舌の位置を特定するための回路である。例えば、
第５図のプロフイール曲線５１での走査方向Ｔ１
においても各種の反射波が存在するため、受信波
形は第６図の各波形６１，６２，６３のようにな
る。このため、前述の理由により、最大のレベル
を有する信号を舌の位置に対応する信号（第６図
の信号６２）として抽出する。また、この時に、
舌がある距離の範囲をあらかじめ予想できること
から、最大のレベルを求めるに際し、予想できる
範囲内に限定するのが効果的である。このため、
同一走査方向内での各データを順次比較し、最大
のものを抽出演算するのがこの最大距離演算回路
４４である。

バツフアメモリ４５は、最大距離演算回路４４
の出力信号すなわち各走査方向についての舌の位
置に対応する信号を一回の計測の全走査について
蓄積するものである。

補間処理回路４６は、バツフアメモリ４５が一
回の計測で蓄積した全ての位置データを基に、こ
のデータで示される各点を通過する一本の曲線に
対応する画像信号を形成する。この画像信号はビ
デオ信号処理回路１６でアナログ変換されまた輝
度変調するなどしてCRTなどの表示回路１７に
表示される。

このような表示の様子を第７図に示す。Ｓ１か
らＳ８の８回のサンプリング走査によつて「×」
印で示す各点に対応するデータが得られ、この各
点を通過する一本の曲線７０が、或る発音に対応
する舌のプロフイールとして表示される。なお、
この際、ビデオ信号処理回路１６に予め第２図の
ような頭蓋骨のデータを保存しておき、第７図の
曲線７０と合成して表示してもよい。

以上のような走査やサンプリングのタイミング
は制御回路１８の指令信号ａ〜ｆによつてとられ
る。

次に、この実施例の動作を第８図のフローチヤ
ートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明に
おいて（81）〜（92）の番号はフローチヤートの
各ステツプの番号に対応する。

装置が取り込みを開始すると（81）、制御回路
１８は指令信号ｂによつてプローブ１０が初期位
置で超音波が発信可能であるようにセツトする。
引続いて制御回路１８は指令信号ａを送出して送
信回路１１がプローブ１０を付勢して超音波を発
信させる（82）。

送信回路１１が指令信号ａで起動すると同時に
指令信号ｃ，ｄ，ｅも送出されAD変換器１４が
受信信号のサンプリングを開始する（83）。

このサンプリング（83）によりデイジタル信号
が形成されると、画像信号形成回路１６は、加算
平均処理（84）及び最大距離演算処理（85）を実
行し、その結果をバツフアメモリ４５（第４図）
に蓄積する（86）。

このバツフアメモリ４５への蓄積のタイミング
で、制御回路１８は予め定めた８つの方向につい
ての走査が終了したかをチエツクする（87）。走
査回数が８回になつていないときは、制御回路１
８は指令信号ａ，ｂを送出して、走査方向を変更
し（88）、以上で説明した発言−メモリ蓄積サイ
クルを再度実行する。

こうして、全ての走査が終了すると、バツフア
メモリ４５の蓄積内容が読出され（89）、このデ
ータによつて前述の補完処理が実行され（90）、
結果を表示して（91）、取り込みの過程を終了し
（92）、そしてこれらを順次繰返えすことになる。

なお、以上の実施例においては、舌の長さ方向
のプロフイールを得る場合について説明したが、
プローブの走査方向を変更することにより、舌の
幅方向のプロフイールを得ることもできるのはも
ちろんのことである。また、プローブを長さ方向
及び幅方向の二種類備えてもよい。また、走査回
数が８回に限られないのももちろんのことであ
る。

（発明の効果）この発明は、以上のように超音波プローブを走
査して得られる反射信号の現在のデータを各走査
各に過去のデータと加算平均し、この平均値の各
走査毎の最大値を補間するデータによつて舌のプ
ロフイールを描出するようにしたことにより、次
のような効果を奏する超音波による言語機能診断
装置を得ることができる。

(1) 舌のプロフイールのみを鮮明に示すことがで
きる。

(2) 以上の結果、言語障害者の舌のプロフイール
の異常を診断し、また矯正に役立たせることが
できる。

(3) 長時間の使用をしてもＸ線のように人体に対
する影響が無く安定性が高い。

(4) 走査方向が少くてすむためメモリを小型化で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の系統図、第２図は
プローブの設定の様子を示す説明図、第３図はプ
ローブによる走査の様子を示す説明図、第４図は
この発明の実施例の要部系統図、第５図は舌のプ
ロフイールをサンプリングする場合の舌の時間的
変化とサンプリングとの関係の説明図、第６図は
発信パルスと受信反射パルスとの関係図、第７図
は補間処理によつて得られる画像信号によつて描
出される画像の説明図、第８図はこの発明の実施
例の動作を説明するためのフローチヤートであ
る。１０…超音波プローブ、１１…送信回路、１２
…走査回路、１３…前置信号処理回路、１４…
AD変換器、１５…画像信号形成回路、１６…ビ
デオ信号処理回路、１７…表示回路、１８…制御
回路、４１，４５…バツフアメモリ、４２…加算
平均処理回路、４３…データメモリ、４４…最大
距離演算回路、４６…補間処理回路。

Claims

【特許請求の範囲】１口腔に関し超音波の送受が可能なプローブ
と、このプローブを付勢し超音波を発信させるた
めの送信手段と、前記プローブの発信した超音波
の前記口腔内での反射波を前記プローブで受信し
て得られる反射信号に基づいて画像信号を形成す
るための受信手段とを備え、前記口腔内を前記プ
ローブで走査して得られる前記口腔内の連続像に
よつて言語機能を診断する言語機能診断装置にお
いて、前記受信手段は、前記プローブを走査して得ら
れる前記反射信号の現在のデータを各走査毎に過
去のデータに加算平均し、この平均値の各走査毎
の最大値を補間するデータを前記画像信号として
出力することを特徴とする超音波による言語機能
診断装置。