JPH024346A - 超音波計測装置 - Google Patents

超音波計測装置

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JPH024346A
JPH024346A JP63147458A JP14745888A JPH024346A JP H024346 A JPH024346 A JP H024346A JP 63147458 A JP63147458 A JP 63147458A JP 14745888 A JP14745888 A JP 14745888A JP H024346 A JPH024346 A JP H024346A
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JP
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ultrasonic
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preamplifier
signal
acoustic
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JP63147458A
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Shinichiro Ueno
植野 進一郎
Hiroshi Fukukita
博 福喜多
Nobuaki Furuya
古谷 伸昭
Tsutomu Yano
屋野 勉
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、被検体内に超音波を送波し、被検体内からの
反射波を受波して受信信号に変換し、この受信信号から
被検体内の音響特性を計測する超音波計測装置に関する
ものである。
従来の技術 従来、生体内の情報を超音波を用いて得る方式としては
、超音波診断装置がある。この超音波診断装置において
は、生体内に超音波を送波し、生体内からの反射波を受
波し、この反射波より生体内の情報を得るパルス反射法
を用いるものが主流を占めている。このパルス反射法は
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、すなわち振幅随と超音波の伝搬時間とから生
体内の情報を2次元的に集めて表示することてより断層
像を得ろものである。しかし、近年、主に生体組織の形
状診断を行う超音波診断装置に対し、生体内組織形状以
外の情報も得たいという要望が高まっている。このよう
な生体組織の質に関する情報は、例えば生体内の各種臓
器での特有の値を有する超音波の減衰の大きさ、音速等
を計測することにより得ることができる。この超音波の
減衰係数の周波数依存度を計測する方法としては、例え
ば、プロシーディング・オプ・ザ・アイイーイーイー(
PROCEEDINGS  OF  THE IEgg
)。
VoL 73. N[17,1985,1159〜11
68頁ROMANKUC著に記載されている5D(Sp
ectraldifference)法が知られている
μ下、上記従来のSD法について第4図を参照しながら
説明する。第4図は超音波の反射信号の一例を示してい
る。SD法は第4図に示すような反射信号の異なった伝
搬距離、例えば、DlとD2の部位をある区間ウィンド
ウ関数、例えばノ・ミンクウィンドウ等で抜き出し、そ
の差を解析することによりDlとD2間の減衰係数の周
波数依存度を求めるものである。領域D1と領域D2と
の距離なd、この間の減衰特性は一定とし、この減衰係
数の周波数依存度をβ(d B/MHz /cm )と
すると、領域D1と領域D2との間のパワー伝達関数H
(f) +2  は次の(1)式のようにβの関数で表
わすことができる。
H(f)12=10−02βfd     ・・・・・
(1)領域D1および領域D2のウィンドウにより抜き
出したデータより算出されたパワースペクトルをそれぞ
れPl(f)、P2(f)とすると、パワースペクトル
Pl(f) 、P2(f)とパワー伝達関数IH(f)
+2との間には、次の(2)式の関係がある。
)((f) +2=P2(f)/PI(f)   ・・
・・・・(2)上記(1) 、 +2)式よりパワー伝
達関数IH(f)+2の対数スペクトルは次の(3)式
のようになる。
101og1o IH(f)12=101ogtoP2
(f)−101ogloPt(fl=−2βfd   
・・・・・(3) そして、101og1oP2101o 101ogto
P101oの周波数1に関する傾きを求めることにより
減衰係数の周波数依存βを求めることができる。
発明が解決しようとする課題 第4図に示すように超音波の受信信号は、減衰係数の周
波数依存度β(dβ/MHz/(m)の伝搬媒体中を伝
搬していくに従って減衰する。例えば周波数依存度βが
0.7 dB /MHz/cmの媒体中では4cmの距
離を往復する間に/MHzの超音波信号は5.5dB減
衰する。これを線形を増幅器だけで処理すると、更に深
いところからの反射信号は微弱になり、A/D変換器の
量子化誤差が問題になる。
このため、従来の超音波診断装置では、対数圧縮や伝搬
距離に依存した可変利得増幅器等を用いて超音波変換器
から遠い領域のデータを増幅している。しかし、超音波
の受信信号を解析して伝搬媒体の音響特性を測定する場
合には、複雑な対数圧縮や可変利得増幅器の特性を考慮
して解析しなければならない。
本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、減衰媒体による超音波反射信号の振幅値減少に
対し、非線形増幅器により増幅してもA/D変換器の量
子化誤差増加を少なくすることができ、減衰媒体中の音
響特性の測定精度を向上させることができるようにした
超音波計測装置を提供することを目的とするものである
課題を解決するための手段 上記目的を達成するための本発明の技術的解決手段は、
超音波パルスを被検体に送波し、被検体からの反射エコ
ーを受波する超音波変換器と、この超音波変換器の受信
信号を増幅するプリアンプと、このプリアンプの出力を
複数の伝搬領域に対応して線形増幅し、増幅率の異なる
複数の増幅器と、この複数の増幅器の出力なA/D変換
する少なくとも2個のA/D変換器と、上記複数の伝搬
領域に対応し、上記複数のA/D変換器の出力を記憶す
る複数のメモリと、この複数のメモリに記憶されたデー
タより音響特性を演算する音響特性演算部と、上記複数
のメモリに上記複数の増幅器の出力を記憶させるときに
上記音響特性演算部で用いるウィンドウ幅に対応する領
域を重複して記憶させるように上記複数のメモリの書き
込み制御信号を発生するタイミング制御部と、上記音響
特性演算部の出力を表示する表示部とを具備したもので
ある。
作    用 本発明は、上記の構成により次のような作用な有する。
すなわち、被検体からの反射エコーを超音波変換器で受
波して受信信号に変換し、この受信信号をプリアンプで
増幅し、このプリアンプの出力を複数の伝搬領域に対応
して複数の線形増幅器によって増幅させ、A/D変換器
によりA/D変換して複数のメモリに記憶させる。この
とき、伝搬媒体の音響特性を解析するときに用いるウィ
ンドウの幅に相当する領域を重複させて記憶させる。し
たがって、異なった複数の伝搬領域の間の音響特性を解
析するときに、線形増幅器の切り替りの影響がウィンド
ウ内に含まれない。また、超音波変換器から遠い領域の
受信信号のデータも線形増幅器で適当な振幅に増幅する
ことができる。
実施例 μ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を示
すブロック図である。第1図において、lは超音波パル
スを送受波する超音波変換器、2は音響特性を測定しよ
うとする対象物である被検体、3は超音波変換器1を駆
動する信号を発生する駆動信号発生部、4は超音波変換
器1からの受信信号を増幅するプリアンプ、5aと5b
はプリアンプの出力を2つの伝搬領域に対応して線形に
増幅する第1と第2の増幅器、6aは第1の増幅器5a
の出力をA/D変換する第1のA/D変換器、6bは第
2の増幅器5bの出力をA/D変換する第2のA/D変
換器、7aは第1のA/D変換器6aの出力を記憶する
第1のメモリ、7bは第2のA/D変換器6bの出力を
記憶する第2のメモリ、8は駆動信号発生部3の駆動信
号を発生するタイミングを発生し、第1.第2のメモリ
7a、7bの書き込みおよび読み出しタイミングを発生
するタイミング制御部、9は第1.第2のメモ1J73
.7bに記憶されたデータより音響特性を演算する音響
特性演算部、 10は音響特性演算部9の出力を記憶、
走査変換する走査変換部、11は走査変換部10の出力
を表示する表示部である。
線形の増幅器5、A/D変換器6およびメモリ7は3組
以上あっても良いが、その動作は同様であるので、第1
図に示すようにそれぞれ2つ用いた場合について、μ下
、その動作を説明する。
まず、駆動信号発生部3が駆動信号を発生し、超音波変
換器1を駆動させる。超音波変換器1は駆動信号を超音
波パルスに変換して被検体2に送波する。被検体2中を
伝搬する超音波パルスは、伝搬しながら組織の音響的性
質に対応して次々に散乱され、その一部は伝搬径路、す
なわち音響走査線上を逆行して超音波変換器1へ到達し
、受信信号に変換される。この過程で超音波パルスは被
検体組織の超音波減衰特性や超音波散乱特性の影響を受
ける。超音波変換器1の出力である受信信号はプリアン
プ4で増幅され、例えば第2図の受信信号波形のように
なり、線形の第1.第2の増幅器5a、5bに入力され
る。第1の増幅器5aでは、第2図に示した受信信号て
おける被検体2内の浅い領域であるAの領域の信号が第
10A/D変換器6aの定格入力範囲内で、かつ量子化
ビットが有効に使用できる程度に増幅される。この増幅
された受信信号は第1のA/D変換器6aでデジタル値
に変換され、第1のメモリ7aに記憶される。一方、へ
の領域より深い領域Bの受信信号が第2図に示すように
音響特性演算部9に用いるウィンドウの幅W分だけAの
領域に重複して上記と同様に第2の増幅器5bにより増
幅され、第2のA/D変換器6bでデジタル値に変換さ
れ、第2のメモリ7bに記憶される。このとき、第1の
増幅器5aの増幅率よりも第2の増幅器5bの増幅率を
大きくし、Bの領域がAの領域と同じ程度の受信レベル
になるようにして各A/D変換器7a、7bに入力する
。また、メモリ7aに領域Aの受信信号を記憶させると
きの書き込み開始信号と終了信号および第2のメモリ7
bに領域Bの受信信号を記憶させるときの書き込み開始
と終了信号は、タイミング制御部8で発生する。これら
のメモリ制御信号は、駆動信号発生部3の駆動信号に同
期した時間関係で決まる。
次に、第3図を参照しながら音響特性演算部9で音響特
性を゛算出する際の第1.第2のメモリ7a、7bに記
憶されている受信信号の抜き出し方について説明する。
第3図は第1.第2のメモIJ7a。
7bに記憶しである領域A、領域Bのデータな伝搬距離
を横軸にして示した図で、ウィンドウの幅Wだけ重複し
ている。今、ウィンドウ幅Wで抜き出した信号と微小距
離d離れた信号との間の音響特性を、例えば上記従来の
技術の項で説明したSD法等で解析する場合について説
明する。まず、音響特性演算部9は第1のメモリ7aに
記憶されている領域Aの受信信号を用いて浅い領域から
音響特性を順々に算出する。例えば、D n −2とD
 n −1の領域のデータを用いてDn−2とDn −
1の間の音響特性を求め、次にDn−1とDnのデータ
を用いてり、lとDnの間の音響特性を求める。次のD
nとDn+1の間の音響特性を求める時は、領域A K
: Dn+1の部位のデータがすべて含まれていないの
で、第2のメモリ7bに記憶されている領域Bの受信信
号からDnとDn’4−1に対応する部位を抜き出して
用い、更にDn+1とDn+2の間の音響特性を求める
時も同様に第2のメモリ7bに記憶されている領域Bの
受信信号からDn+1とDn+2を抜き出して用いる。
このようにして音響特性演算部9で得られた音響特性の
伝搬距離依存性は走査変換部10で変換されて記憶され
、表示部11に表示される。
以上の説明から明らかなように本実施例によれば、2組
の線形増幅器5a、5bと、それぞれに対応したA/D
変換器6a、6bおよびメモリ7a、7bを有し、受信
信号を音響特性演算部【用いるウィンドウ幅分だけ重複
してそれぞれのメモリ7a、7bに記憶させることによ
りA/D変換器6a、6bの量子化誤差の低減を図り、
増幅器切換時の影響をなくし、高精度に音響特性を求め
ることができる。
なお以上の説明では、第3図に示すDnとDn+1を比
較するとき、両方のデータとも領域Bの受信信号から抜
き出しているが、振幅情報を比較しないなら、D、は領
域Aから抜き出してもよい。また、ウィンドウWで抜き
出したデータ区間dは、第3図ではd(Wとして説明し
であるが、d〉Wでもよい。また、線形の増幅器、A/
D変換器、メモリは3組以上用いてもよく、この場合、
A/D変換器は2つでもよく、第1のA/D変換器と第
2のA/D変換器を奇数番目、偶数番目の領域に分けて
切り換えて動作させればよい。
発明の効果 μ上述べたように本発明によれば、受信信号を複数の伝
搬領域に対応して線形増幅し、増幅率の異なる複数の線
形増幅器と、この複数の増幅器の出力をA/D変換する
少なくとも2個のA/D変換器と、上記複数の伝搬領域
に対応し、上記複数のA/D変換器の出力を記憶する複
数のメモリを有し、増幅されてデジタル変換された受信
信号を各々のメモリに記憶させるときに音響特性演算部
で音響特性を算出するのに用いるウィンドウの幅に相当
する領域を重複させるようにしている。これにより異な
る複数の伝搬領域の間の音響特性を解析するとき、線形
増幅器の切り替りの影響がウィンドウ内に含まれない。
また、超音波変換器から遠い領域の受信信号のデータも
線形増幅器で適当な振幅に増幅することができる。した
がって、A/D変換器の量子化誤差の影響を少なくする
ことができ、音響特性の測定精度を向上させることがで
きる。
【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を示
すブロック図、第2図は上記実施例のプリアンプで増幅
された受信信号の波形とメモリに記憶させる伝搬領域を
示す図、第3図は上記実施例の音響特性演算部の演算動
作説明図、第4図は従来の超音波計測装置説明用の超音
波反射信号波形図である。 1・・・超音波変換器、2・・−被検体、3・・・駆動
信号発生部、4・・・プリアンプ、5a、5b・・・線
形増幅器、5a、5b−−−A/D変換器、7a、7b
・−メモリ、800.タイミング制御部、9・・・音響
特性演算部、 10、・・走査変換部、11・・・表示
部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はか1名第 図 第 図 J Ni!Itめメt1力で3乙・虎畜ろ句l第;倶弓2−
メモー力2笥己・pηる41険戴ライ〉)7幅 ε

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 超音波パルスを被検体に送波し、被検波からの反射エコ
    ーを受波する超音波変換器と、この超音波変換器の受信
    信号を増幅するプリアンプと、このプリアンプの出力を
    複数の伝搬領域に対応して線形増幅し、増幅率の異なる
    複数の増幅器と、この複数の増幅器の出力をA/D変換
    する少なくとも2個のA/D変換器と、上記複数の伝搬
    領域に対応し、上記複数のA/D変換器の出力を記憶す
    る複数のメモリと、この複数のメモリに記憶されたデー
    タより音響特性を演算する音響特性演算部と、上記複数
    のメモリに上記複数の増幅器の出力を記憶させるときに
    上記音響特性演算部で用いるウィンドウ幅に対応する領
    域を重複して記憶させるように上記複数のメモリの書き
    込み制御信号を発生するタイミング制御部とを具備した
    ことを特徴とする超音波計測装置。
JP63147458A 1988-06-15 1988-06-15 超音波計測装置 Expired - Fee Related JPH0681617B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013063157A (ja) * 2011-09-16 2013-04-11 Fujifilm Corp 超音波診断装置および超音波画像生成方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013063157A (ja) * 2011-09-16 2013-04-11 Fujifilm Corp 超音波診断装置および超音波画像生成方法

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