JPH03275046A

JPH03275046A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH03275046A
Application number: JP2076040A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Ueno; 植野　進一郎; Tsutomu Yano; 屋野　勉; Masahiko Hashimoto; 雅彦橋本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-03-26
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1991-12-05

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信し、被検体からの反
射信号を受信し、この受信信号からの被検体内の音響特
性を計測し、組織性状診断を行うために用いる超音波診
断装置に関するものである。

従来の技術従来、被検体内の音響的情報を超音波の利用により得る
方式の例としては、超音波診断装置がある。この超音波
診断装置としては、被検体である生体内に超音波を送信
し、生体内からの反射信号を受信し、この反射信号に包
含する生体の情報を得るようにした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、通常
、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、振幅値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により
断層像を得るようになっている。しかし、近年、主に生
体組織の形状判断を行う超音波診断装置に対し、生体組
織の形状のみならず、質の情報をも得たいと言う要望が
高まってきている。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特有の値を有する超
音波の減衰の大きさがある。生体のような減衰媒体中を
伝搬する超音波は、伝搬する距離によってｅ−２ＡＸ減
衰してしまう。ここで、Ｘは伝搬した距離、Ａは減衰特
性を表わす。この減衰特性を示すＡは、次式に示す周波
数に依存する関数でもある。

Ａ（ｆ）＝βｒ　（ｄ１３／Ｃｍ　）　　　　　　−１
ｔ）ここで、ｆは周波数である。通常、βを周波数依存
減衰を示す値とし、このβの生体内での分布を求めるこ
とにより、生体内の質に関する情報を得ようとしている
。この周波数依存減衰特性を測定する方法として、例え
ば、ブロン−ディング・オブ、アイ　イー　イー　イー
（ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＯＦ　ＴＨＥ　　ＩＥＥＥ　）
、　Ｖｏｌ　７３．　ＮＯ，７，１９８５゜１１５９〜
１１６８頁、ＲＯＭＡＮ　ＫＵＣ著に記載されているＳ
Ｄ　（５ｐｅｃｔｒａｌ　　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ　）
法やゼａ’ｙロス法が知られている。以下、この従来技
術について第３図を診照しながら説明する。

第３図は超音波の反射信号の一例を示す図である。ＳＤ
法においては第３図に示すような反射信号の異なった伝
搬距離、例えば、ＤＩとＤ２の部位をある区間窓関数、
例えば、ハミング窓等で抜き出し、その差を解析するこ
とにより、領域Ｄ１とＤ２間の減衰特性の周波数依存度
を求めるものである。今、領域Ｄｌと領域Ｄ２との距離
をｄとし、この減衰特性が一定であるとすると、領域Ｄ
１　とＤ２との間のパワー伝達関数Ｉ　Ｈ（ｆ）　１２
は、次式のように周波数依存減衰特性βの関数で表わす
ことができる。

Ｈ（ｆ）　＋２＝　１０　”２βｆｄ　　　　　　・・
（２）領域ＤＩと領域Ｄ２の窓関数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各々Ｐ１（ｆ）
、Ｐ２（ｆ）とすると、Ｐｌ（ｆ）、Ｐ２（ｆ）　、；
Ｈ（ｆ）１　　との間には、次式の関係がある。

Ｈ（ｆ）ｌ　　＝Ｐ２（ｆ）／Ｐ１（ｆ）　　　　・・
・（３）上記（２）、（３）式よりＩＨ（ｆ）ｌ　　の
対数スペクトルは次式のようになり、周波数ｆに関する
傾きを求めることにより、周波数依存減衰特性βを求め
ることが可能となる。

１０１ｏｇ１ｏ　ＩＨ（ｆ）　ｌ　２＝　１０１ｏｇｔ
ｏＰ２（ｆ）　−１０ｌｏｇｘｏＰｘ　（ｆ）−一２β
ｆｄ　　　　　　　　−（４）また、第３図に示す反射
信号を包絡線検波に指数関数で、例えば、最小２乗法で
適合させることによシ、その関数の値より上記（１）式
で示した減衰特性Ａ（「）を推定することができる。

発明が解決しようとする課題しかし、上記のような従来技術では、生体からの反射信
号に種々の音響インピーダンスの差のある界面からの反
射信号が含まれるため、位相の歪みが生じ、また、激し
い振幅強度の変化があり、周波数依存減衰特性の測定精
度の劣化要因となるという課題を有していた。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもの
であり、被検体からの反射信号に含まれる劣化要因とな
る反射信号を取り除き、高精度に減衰特性を測定するこ
とができるようにした超音波診断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だめの本発明の技術的解決手段は、
超音波を生体内に送信し、生体内からの反射信号を受信
する超音波振動子と、この超音波振動子の受信信号を増
幅する受信部と、増幅された受信信号をディジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換部と、上記ディジタル信号を記憶
するメモリ部と、このメモリ部より転送された受信信号
データから順次ピーク位置を検出するピーク位置検出部
と、このピーク位置検出部で検出されたピーク位置のデ
ータを指数関数に適合させ、激しく変化するピーク位置
のデータを検出する包絡線検出部と、上記の激しく変化
するピーク位置のデータを除去し、それ以外のデータで
減衰特性を演算する減衰特性演算部とを備えたものであ
る。

作　　　　用したがって、本発明によれば、ピーク位置検出部で受信
信号データから順次ピーク位置を検出し、このピーク位
置データを包絡線検出部で指数関数に適合させ、このピ
ーク位置データと指数関数より激しく変化するピーク位
置のデータを検出し、減衰特性演算部でこの激しく変化
するピーク位置のデータを外し、それ以外のデータで減
衰特性を演算することができる。このように、測定精度
を劣化させる反射信号を除くことができる。

実施例以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例における超音波診断装置を示
す機能ブロック図である。

第１図において、１は超音波を送受信する超音波振動子
、２は超音波振動子１からの超音波の送信により減衰特
性、すなわち、音響特性を測定しようとする対象物であ
る被検体（生体）、３は超音波振動子１を駆動する駆動
パルスを発生する送信部、４は送信部３に送信タイミン
グ信号を送出する送信タイミング信号発生部、５は装置
の基準信号となるクロック、６は超音波振動子１の受信
信号となる反射信号を増幅するプリアンプ等からなる受
信部、７は受信部６からの出力をディジタル信号に変換
するＡ／Ｄ変換部、８はＡ／Ｄ変換部７から送出される
反射信号のデータをクロック５の基準信号により記憶す
るバッファメモリ部、９はバッファメモリ部８に記憶さ
れている反射信号のデータからピーク位置の絶対値を検
出するピーク位置検出部、１０はピーク位置検出部９か
ら送出される検出結果をもとに指数関数に適合させ、こ
の適合させた指数関数とピーク位置との差を統計計算し
、激しく変化するピーク位置のデータを検出する包絡線
検出部、１１はバッファ、メモリ部８に記憶されている
受信信号データから包絡線検出部１０で検出された激し
く変化するピーク位置のデータを外し、残りのピーク位
置データで減衰特性を推定する減衰特性演算部、１２は
減衰特性演算部１１による演算結果を表示する表示部で
ある。

以上の構成において、以下、その動作について説明する
。

送信タイミング信号発生部４はクロック５の基準信号に
よシ送信部３に送信タイミング信号を送出する。送信タ
イミング信号を受けた送信部３は超音波駆動パルスを送
出する。駆動パルスを受けた超音波振動子１はこれを超
音波パルスに変換し、被検体２内に伝搬させる。被検体
２中を伝搬する超音波は、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、走査線上を逆行して超音波振動子ｌへ到達し、
受信信号に変換される。この過程で、超音波パルスは生
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。超音波振動子１で変換された受信信号は、受信部６
に備えられているプリアンプで増幅され、Ａ／Ｄ変換部
７でディジタル信号に変換されてバッファメモリ部８に
転送される。

このようにして音響走査線上の反射信号のデータがバッ
クアメモリ部８に記憶される。そして、超音波振動子ｌ
の機械式走査、あるいは電子式走査を行ない、順次、音
響走査線上の反射信号を取り込むことにより、２次元の
反射信号のデータがバッファメモリ部８に記憶される。

バッファメモリ部８に記憶された反射信号は、隣り合っ
た複数走査線、例えば、１０走査線のデータをピーク位
置検出部９に転送する。ピーク位置検出部９では、第２
図（ａ）に示すような反射信号データに対し、ａｌ、　
ａ２、ａ３、−　　ｂ３　ｂｚ、ｂ３、・・・に対応す
るピーク位置の絶対値を第２図（ｂｌに示すように検出
する。第２図（ｂ）において、ｔはＡ／Ｄ変換部７のサ
ンプリング間隔である。次に、ピーク位置検出部９は、
２番目の音響走査線上の反射信号に関しても同じように
ピーク位置を第２図（Ｃ）に示すように検出する。但し
、第２図（Ｃ）において、２番目の音響走査線のデータ
は、１番目の音響走査線のデータに対し、△ｔだけずれ
た位置にあるものとする。△ｔはピーク位置検出部９に
転送した隣り合った走査線の数で１を除算した値で、例
えば、ｔ／１０　である。このようにしてピーク位置検
出部９は、順次、反射信号のピーク位置を検出し、所定
の数の走査線データのピーク位置を演算すると、その結
果を包絡線検出部１ｏに送出する。包絡線検出部１０は
、ピーク位置検出部９の出力結果より最小２乗法により
指数関数に適合させる。次に、包絡線検出部１ｏは、適
合させた指数関数とピーク位置との差を統計計算し、例
えば、分散σ以上の差のある激しく変化するピーク位置
のデータの走査線番号と深さ位置を算出する。次に、減
衰特性演算部１１は、例えば、包絡線検出部１０で算出
された分散６以上の差のあるデータを外し、残りのピー
ク位置データで再び指数関数で適合させ、その関数より
上記（１）式で示した減衰特性Ａ　（ｆ）を推定し、表
示部１２に出力する。または、ＳＤ法やゼロクロス法で
空間平均しながら減衰特性を算出する際、その平均する
位置に包絡線検出部１０で分散６以上のデータを検出し
た場合、その走査線のデータを使用せずに平均し、その
結果を表示部１２に出力する。

このように上記実施例によれば、ピーク位置検出部９と
、包絡線検出部１０　と、減衰特性演算部１１　を備え
ることにより、複数のあま９相関関係のない反射信号の
ピーク位置をＡ／Ｄ変換部７のサンプリング間隔より短
い間隔で加算し、新たに１本の反射信号のピーク位置か
らなる反射信号を作成し、その包絡線信号により不必要
で精度を劣化させる反射信号を推定して取り除くことに
より、高精度に被検体の減衰特性を測定することができ
る。

発明の効果以上述べたように本発明によれば、ピーク位置検出部で
受信信号データから順次ピーク位置を検出し、このピー
ク位置データを包絡線検出部で指数関数に適合させ、こ
のピーク位置データと指数関数より激しく変化するピー
ク位置のデータを検出し、減衰特性演算部でこの激しく
変化するピーク位置のデータを外し、それ以外のデータ
で減衰特性を演算することにより、高精度に測定するこ
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診断装置を示
す機能ブロック図、第２図（ａ）は上記実施例の超音波
振動子で得られた反射信号データの一例を示す図、第２
図（ｂ＋、（Ｃ）はそれぞれ上記実施例のピーク位置検
出部で検出されたピーク位置の説明図、第３図は従来技
術説明用で超音波の反射信号の一例を示す図である。１・・・超音波振動子、２・・被検体、３・・・送信部
、４　送信タイミング発生部、受信部、７−・Ａ／Ｄ変換部、部、９・・・ピーク位置検出部、１１・・・減衰特性演算部、１２５−・・クロック、６・・８・・・バッファメモリ１０　　包絡線検出部、・・表示部。

Claims

【特許請求の範囲】

超音波を生体内に送信し、生体内からの反射信号を受信
する超音波振動子と、この超音波振動子の受信信号を増
幅する受信部と、増幅された受信信号をディジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換部と、上記ディジタル信号を記憶
するメモリ部と、このメモリ部より転送された受信信号
データから順次ピーク位置を検出するピーク位置検出部
と、このピーク位置検出部で検出されたピーク位置のデ
ータを指数関数に適合させ、激しく変化するピーク位置
のデータを検出する包絡線検出部と、上記の激しく変化
するピーク位置のデータを除去し、それ以外のデータで
減衰特性を演算する減衰特性演算部とを備えた超音波診
断装置。