JPH0421493B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0421493B2 JPH0421493B2 JP16859983A JP16859983A JPH0421493B2 JP H0421493 B2 JPH0421493 B2 JP H0421493B2 JP 16859983 A JP16859983 A JP 16859983A JP 16859983 A JP16859983 A JP 16859983A JP H0421493 B2 JPH0421493 B2 JP H0421493B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- ultrasonic
- measurement
- probe
- burst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、反射型非線形パラメータ分布測定装
置に係り、測定用超音波バースト波とポンピング
用超音波連続波平面波とを、超音波媒体内で交差
するように送波し、その交差領域から反射される
超音波バースト波の特定の周波数成分から、該交
差領域の等価非線形パラメータの変化量を検知
し、この該非線形パラメータの分布を二次元的あ
るいは三次元的に表示し得る装置に関する。
置に係り、測定用超音波バースト波とポンピング
用超音波連続波平面波とを、超音波媒体内で交差
するように送波し、その交差領域から反射される
超音波バースト波の特定の周波数成分から、該交
差領域の等価非線形パラメータの変化量を検知
し、この該非線形パラメータの分布を二次元的あ
るいは三次元的に表示し得る装置に関する。
従来の反射エコー法による超音波診断装置で
は、生体組織内の音響インピーダンスの変化に関
する情報、つまり肝臓等の組織の輪郭は描出でき
るが、組織の性質、例えば正常な肝臓なのか、悪
性腫瘍に侵された肝臓なのかという区別を行なう
のは困難であつた。このような組織の性質を識別
しようとする方法を組織特性弁別（Tissue
Characterization）と総称し、例えば超音波の非
線形パラメータが組織の性質により異なることか
ら、この非線形パラメータを測定することによ
り、組織の性質を識別しようという方法が考案さ
れている（特願昭58−39907号）。
は、生体組織内の音響インピーダンスの変化に関
する情報、つまり肝臓等の組織の輪郭は描出でき
るが、組織の性質、例えば正常な肝臓なのか、悪
性腫瘍に侵された肝臓なのかという区別を行なう
のは困難であつた。このような組織の性質を識別
しようとする方法を組織特性弁別（Tissue
Characterization）と総称し、例えば超音波の非
線形パラメータが組織の性質により異なることか
ら、この非線形パラメータを測定することによ
り、組織の性質を識別しようという方法が考案さ
れている（特願昭58−39907号）。
しかし、従来の非線形パラメータ測定装置は、
透過型のものはあるが、透過型は、送波用の探触
子と受波用の探触子をビーム軸を合わせて対向さ
せねばならず、超音波を透過しにくい骨や体腔内
の空隙また組織内の屈折などにより制限を受ける
という欠点を持つている。
透過型のものはあるが、透過型は、送波用の探触
子と受波用の探触子をビーム軸を合わせて対向さ
せねばならず、超音波を透過しにくい骨や体腔内
の空隙また組織内の屈折などにより制限を受ける
という欠点を持つている。
本発明の目的は、測定用超音波バースト波とポ
ンピング用超音波連続波を用い、かつこのポンピ
ング波を、被観察部位をカバーしてかつ測定用バ
ースト波に交差する平面波に近いものとするよう
構成し、ポンピング波による測定用バースト波の
反射への非線形効果を観測し、被観察部位の等価
非線形パラメータ（Ｂ／Ａ）eの変化量の分布を得る ことのできる超音波媒体の非線形パラメータ分布
測定装置を提供するにある。
ンピング用超音波連続波を用い、かつこのポンピ
ング波を、被観察部位をカバーしてかつ測定用バ
ースト波に交差する平面波に近いものとするよう
構成し、ポンピング波による測定用バースト波の
反射への非線形効果を観測し、被観察部位の等価
非線形パラメータ（Ｂ／Ａ）eの変化量の分布を得る ことのできる超音波媒体の非線形パラメータ分布
測定装置を提供するにある。
本発明は、超音波媒体内で交差する測定用超音
波バースト波とポンピング用超音波連続波を利用
し、その交差領域から反射される超音波バースト
波の特定の周波数成分を分離して測定することに
より、該交差領域の等価非線形パラメータの変化
量を検知し、さらにこの交差領域を移動させて測
定を繰り返すことにより、該非線形パラメータの
分布を二次元的あるいは三次元的に表示できるよ
うにしたものである。
波バースト波とポンピング用超音波連続波を利用
し、その交差領域から反射される超音波バースト
波の特定の周波数成分を分離して測定することに
より、該交差領域の等価非線形パラメータの変化
量を検知し、さらにこの交差領域を移動させて測
定を繰り返すことにより、該非線形パラメータの
分布を二次元的あるいは三次元的に表示できるよ
うにしたものである。
超音波媒体内の音圧がゼロの時の音速をC0、
密度をρ0とすると測定波と直交する方向からＰな
る音圧が加えられたときの音速Ｃは Ｃ＝C0＋１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）eＰ……(1) ここで（Ｂ／Ａ）eは次式で定義され、「等価非線形 パラメータ」と呼ばれるものであり、不均一媒質
においては場所により異つた値を取る。尚、カツ
コ右下のｅは等価（equivalent）の意味である。
密度をρ0とすると測定波と直交する方向からＰな
る音圧が加えられたときの音速Ｃは Ｃ＝C0＋１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）eＰ……(1) ここで（Ｂ／Ａ）eは次式で定義され、「等価非線形 パラメータ」と呼ばれるものであり、不均一媒質
においては場所により異つた値を取る。尚、カツ
コ右下のｅは等価（equivalent）の意味である。
（Ｂ／Ａ）e＝2ρ0C0（∂Ci／∂Pj）s ……(2)
ｉとｊは直交する方向であり、Ｓは等エントロ
ピーであることを示す。
ピーであることを示す。
一方、一般に音響の分野で用いられている非線
形パラメータＢ／Ａは次のように定義されている。
形パラメータＢ／Ａは次のように定義されている。
Ｂ／Ａ＝2ρ0C0（∂Ci／∂Ci）s ……(3)
等方体であればポアソン比をνとして（Ｂ／Ａ）eと
Ｂ／Ａとの間には
（Ｂ／Ａ）e＝（１＋2ν−１／１−ν Ｂ／Ａ）……(
4) という関係があり、液体、生体組織ではν≒0.5
であるので（Ｂ／Ａ）eＢ／Ａとみなすことができる
。
4) という関係があり、液体、生体組織ではν≒0.5
であるので（Ｂ／Ａ）eＢ／Ａとみなすことができる
。
従つて、ポンピング波の音圧Ｐにより、音速Ｃ
は、 △Ｃ＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）・Ｐ ……(5) だけ変化する事になる。
は、 △Ｃ＝１／2ρ0C0（Ｂ／Ａ）・Ｐ ……(5) だけ変化する事になる。
第１図に反射法による非線形パラメータの測定
原理を示す。Xs，Xpはそれぞれ測定用バースト
波およびポンピング用連続波を放射する探触子、
Ｍは超音波媒体を示す。一般に生体軟組織のよう
な超音波媒体Ｍの密度・音速の不連続面での超音
波の反射係数r0は次式で与えられる。
原理を示す。Xs，Xpはそれぞれ測定用バースト
波およびポンピング用連続波を放射する探触子、
Ｍは超音波媒体を示す。一般に生体軟組織のよう
な超音波媒体Ｍの密度・音速の不連続面での超音
波の反射係数r0は次式で与えられる。
r0＝ρ1C1−ρ2C2／ρ1C1＋ρ2C2 ……(6)
但しρi、Ci（ｉ＝１、２）はそれぞれ領域ｉで
の組織の密度と音速である。
の組織の密度と音速である。
今、この不連続面のポンピング用超音波連続波
（ポンプ波）が照射され、組織内部に次式のよう
な音圧変化が与えられたとする。
（ポンプ波）が照射され、組織内部に次式のよう
な音圧変化が与えられたとする。
△Ｐ＝△P0ej〓pt ……(7)
但しωp、△P0はそれぞれポンプ波の周波数、
音圧振幅である。この音圧変化によつて領域１，
２の音速は変化し、各々の領域での非線形パラメ
ータ（Ｂ／Ａ）1，（Ｂ／Ａ）2を使つて(5)式から次
のように表わされる。
音圧振幅である。この音圧変化によつて領域１，
２の音速は変化し、各々の領域での非線形パラメ
ータ（Ｂ／Ａ）1，（Ｂ／Ａ）2を使つて(5)式から次
のように表わされる。
C1＝C10＋（Ｂ／Ａ）1／2ρ1C10△Ｐ
C2＝C20＋（Ｂ／Ａ）2／2ρ2C20△Ｐ ……(8)
但しC10，C20はポンプ波による音圧変化が生ず
る前の音速である。
る前の音速である。
ここで、測定用バースト波の音圧は、ポンプ波
の音圧に比べて充分小さく超音波媒体内にもたら
される非線形パラメータの影響はポンプ波による
ものだけとした。
の音圧に比べて充分小さく超音波媒体内にもたら
される非線形パラメータの影響はポンプ波による
ものだけとした。
そこで、(6)、(8)式を使い、音圧変化△Ｐが加え
られた時の反射係数ｒ（△Ｐ）を求めると、 ｒ（△Ｐ）r10＋ρ1k1−ρ2k2／ρ1C10＋ρ2C20△
Ｐ……(9) となる。但しk1＝（Ｂ／Ａ）1／2ρ1C10、 k2＝（Ｂ／Ａ）2／2ρ2C20、r10＝ρ1C10−ρ2C20／
ρ1C10＋ρ2C20 でかつk1，k2＜＜１とした。
られた時の反射係数ｒ（△Ｐ）を求めると、 ｒ（△Ｐ）r10＋ρ1k1−ρ2k2／ρ1C10＋ρ2C20△
Ｐ……(9) となる。但しk1＝（Ｂ／Ａ）1／2ρ1C10、 k2＝（Ｂ／Ａ）2／2ρ2C20、r10＝ρ1C10−ρ2C20／
ρ1C10＋ρ2C20 でかつk1，k2＜＜１とした。
さらに生体軟組織においては、密度・音速の変
化は小さいから、組織内部の平均的密度・音速を
ρ0、0とすると、(9)式は ｒ（△Ｐ） r0＋（Ｂ／Ａ）1−（Ｂ／Ａ）2／4ρ0 C0 2△Ｐ……(1
0) となる。
化は小さいから、組織内部の平均的密度・音速を
ρ0、0とすると、(9)式は ｒ（△Ｐ） r0＋（Ｂ／Ａ）1−（Ｂ／Ａ）2／4ρ0 C0 2△Ｐ……(1
0) となる。
よつて今、有限時間幅で継続する周波数ωsの
超音波バースト波Ａを組織に入射し、この不連続
面からの反射バースト波を測定すると、その受波
信号A′は A′∝ｒ（△Ｐ）・Ａ ……（11） で与えられる。但しＡ＝A0ej〓stでA0は音圧振幅
であるとすると（11）式は A′∝A0｛r0ej〓st＋（Ｂ／Ａ）1−（Ｂ／
Ａ）2／4ρ0 C0 2△P0ej(〓s+〓p)t｝……（12） となる。
超音波バースト波Ａを組織に入射し、この不連続
面からの反射バースト波を測定すると、その受波
信号A′は A′∝ｒ（△Ｐ）・Ａ ……（11） で与えられる。但しＡ＝A0ej〓stでA0は音圧振幅
であるとすると（11）式は A′∝A0｛r0ej〓st＋（Ｂ／Ａ）1−（Ｂ／
Ａ）2／4ρ0 C0 2△P0ej(〓s+〓p)t｝……（12） となる。
この受波信号A′において周波数ωsの成分はr0、
周波数（ωs＋ωp）の成分は
（Ｂ／Ａ）1−（Ｂ／Ａ）2／4ρ0 C0 2△P0にそれぞれ比
例する。
周波数（ωs＋ωp）の成分は
（Ｂ／Ａ）1−（Ｂ／Ａ）2／4ρ0 C0 2△P0にそれぞれ比
例する。
即ちこの反射信号A′のスペクトルを図示すると
第２図のようになる。
第２図のようになる。
即ち、受波信号A′に対し、周波数ωs付近での
バンドパスフイルタ出力をとれば従来のパルスエ
コー法において得られる情報と対応するものが得
られるし、周波数ωs＋ωp付近でのバンドパスフ
イルタ出力をとれば、非線形パラメータの変化量
に対応するものが得られる。この測定を一平面上
で行なうと、従来のＢモード断層像に対応する画
像と、非線形パラメータの分布に対応する画像が
得られる。
バンドパスフイルタ出力をとれば従来のパルスエ
コー法において得られる情報と対応するものが得
られるし、周波数ωs＋ωp付近でのバンドパスフ
イルタ出力をとれば、非線形パラメータの変化量
に対応するものが得られる。この測定を一平面上
で行なうと、従来のＢモード断層像に対応する画
像と、非線形パラメータの分布に対応する画像が
得られる。
次に、装置全体の構成を第３図に、信号処理の
タイミングチヤートを第４図に示す。システムコ
ントローラ１はトリガー発生器２に指令を出しト
トリガーパルスを発生させる。トリガパルスに応
答してバースト波アンプ３からバースト波が出力
され、送信プローブ４に与えられる。また遅延回
路６に遅延幅を指定させ、受波プローブ５で受け
た信号への時間ゲート回路７の処理を制御する。
この時間ゲートは信号波バースト波とポンプ波が
交差する領域からの反射バースト波だけが通過す
るように設定される。さらにシステムコントロー
ラはポンプ波・信号波の交差領域を指定し、移動
するよう、ビームコントローラ８に指令を送る。
時間ゲートを通つた信号は周波数ωs付近または
ωs＋ωpで透過するバンドパスフイルタ９に通
し、それぞれ組織の反射係数、非線形パラメータ
の変化に対応する信号に回路１０，１１にて分離
される。この信号を画像メモリ１２に蓄え、さら
に一画面分の信号を蓄えた後、システムコントロ
ーラの指示により、表示制御部１３の制御のもと
にＢモード像または非線形パラメータ分布像をデ
イスプレイ１４，１５にて表示するようになつて
いる。
タイミングチヤートを第４図に示す。システムコ
ントローラ１はトリガー発生器２に指令を出しト
トリガーパルスを発生させる。トリガパルスに応
答してバースト波アンプ３からバースト波が出力
され、送信プローブ４に与えられる。また遅延回
路６に遅延幅を指定させ、受波プローブ５で受け
た信号への時間ゲート回路７の処理を制御する。
この時間ゲートは信号波バースト波とポンプ波が
交差する領域からの反射バースト波だけが通過す
るように設定される。さらにシステムコントロー
ラはポンプ波・信号波の交差領域を指定し、移動
するよう、ビームコントローラ８に指令を送る。
時間ゲートを通つた信号は周波数ωs付近または
ωs＋ωpで透過するバンドパスフイルタ９に通
し、それぞれ組織の反射係数、非線形パラメータ
の変化に対応する信号に回路１０，１１にて分離
される。この信号を画像メモリ１２に蓄え、さら
に一画面分の信号を蓄えた後、システムコントロ
ーラの指示により、表示制御部１３の制御のもと
にＢモード像または非線形パラメータ分布像をデ
イスプレイ１４，１５にて表示するようになつて
いる。
尚、１６はポンプ波用プローブである。
測定点の走査は、時間ゲートの送延量を変える
ことにより、測定用ビームに沿つた一次元的走査
が可能であり、またビーム方向と直角方向への走
査は送・受波プローブ４，５をリニアアレイ型探
触子とするか、又はセクタスキヤン型の探触子と
すれば容易に可能である。或いは測定用ビームと
ポンプ波とをともに細く絞り、かつ両探触子の位
置関係を固定としたうえで、両探触子の組全体を
２次元的に移動させることにより、両ビームの交
点を２次元的に走査することも可能である。
ことにより、測定用ビームに沿つた一次元的走査
が可能であり、またビーム方向と直角方向への走
査は送・受波プローブ４，５をリニアアレイ型探
触子とするか、又はセクタスキヤン型の探触子と
すれば容易に可能である。或いは測定用ビームと
ポンプ波とをともに細く絞り、かつ両探触子の位
置関係を固定としたうえで、両探触子の組全体を
２次元的に移動させることにより、両ビームの交
点を２次元的に走査することも可能である。
測定用超音波バースト波は有限の継続時間をも
つため測定には空間的分解能の劣化がもたらされ
る。これを避けるためには第５図に示す様にでき
るだけ細く絞られたポンプ波を用い、これとバー
スト波が直交するよう配置し、交差領域を小さく
とればよい。このことにより、空間的分解能の劣
化が改善される。但し、図中の記号は第１図のも
のと同様である。もちろん、ポンプ波を細く絞ぼ
るということは、ポンプ波が平面波であるという
仮定からはずれ、ポンプ波ビーム軸上で、距離と
ともに音圧分布が変化する。そこで前もつてポン
プ波の音圧分布を測定し、測定用バースト波とポ
ンプ波との交差領域の位置によつて、このポンプ
波の音圧を補正しておけば問題はない。
つため測定には空間的分解能の劣化がもたらされ
る。これを避けるためには第５図に示す様にでき
るだけ細く絞られたポンプ波を用い、これとバー
スト波が直交するよう配置し、交差領域を小さく
とればよい。このことにより、空間的分解能の劣
化が改善される。但し、図中の記号は第１図のも
のと同様である。もちろん、ポンプ波を細く絞ぼ
るということは、ポンプ波が平面波であるという
仮定からはずれ、ポンプ波ビーム軸上で、距離と
ともに音圧分布が変化する。そこで前もつてポン
プ波の音圧分布を測定し、測定用バースト波とポ
ンプ波との交差領域の位置によつて、このポンプ
波の音圧を補正しておけば問題はない。
本発明によれば、生体組織など超音波媒体の非
線形パラメータの分布像が表示できるので、今ま
でのＢモード像では見えない特徴が見いだせる。
また反射型映像系のため扱いやすく、かつ従来の
Ｂモード像も表示できる。
線形パラメータの分布像が表示できるので、今ま
でのＢモード像では見えない特徴が見いだせる。
また反射型映像系のため扱いやすく、かつ従来の
Ｂモード像も表示できる。
第１図は反射型非線形パラメータ測定原理を説
明する図、第２図は受波信号A′のスペクトルを
示す図、第３図は一実施例装置の全構成を示す
図、第４図は信号処理のタイミングチヤートであ
る。また第５図はポンピング用超音波連続波を細
く絞つた場合の反射型非線形パラメータ測定を示
す図である。 第３図において、４，５は送・受波用プロー
プ、１６はポンプ波用プローブ、９はバンドパス
フイタ、１０は反射係数を求める回路、１１は非
線形パラメータを求める回路である。
明する図、第２図は受波信号A′のスペクトルを
示す図、第３図は一実施例装置の全構成を示す
図、第４図は信号処理のタイミングチヤートであ
る。また第５図はポンピング用超音波連続波を細
く絞つた場合の反射型非線形パラメータ測定を示
す図である。 第３図において、４，５は送・受波用プロー
プ、１６はポンプ波用プローブ、９はバンドパス
フイタ、１０は反射係数を求める回路、１１は非
線形パラメータを求める回路である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (イ) 超音波媒体内に測定用の超音波バースト
波を送・受波する１個の兼用の、または個別の
超音波探触子と、 (ロ) ポンピング用の超音波連続波の平面波を送波
する超音波探触子と、 (ハ) 該測定用超音波バースト波と該ポンピング用
超音波連続波が該超音波媒体内で交差する配置
と、 (ニ) 該配置において、該測定用超音波探触子で受
波した該交差領域上での特定の場所からの反射
超音波バースト波の特定の周波数成分だけを取
り出し、該交差領域の特定の場所での非線形パ
ラメータの変化量を求める信号処理回路と、 (ホ) 該交差領域又は該交差領域上の該特定場所を
ずらし、上記非線形パラメータの変化量の分布
を求める手段とを有することを特徴とする超音
波媒体の反射型非線形パラメータ分布測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16859983A JPS6060837A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 超音波媒体の反射型非線形パラメ−タ分布測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16859983A JPS6060837A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 超音波媒体の反射型非線形パラメ−タ分布測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6060837A JPS6060837A (ja) | 1985-04-08 |
| JPH0421493B2 true JPH0421493B2 (ja) | 1992-04-10 |
Family
ID=15871037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16859983A Granted JPS6060837A (ja) | 1983-09-13 | 1983-09-13 | 超音波媒体の反射型非線形パラメ−タ分布測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6060837A (ja) |
-
1983
- 1983-09-13 JP JP16859983A patent/JPS6060837A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6060837A (ja) | 1985-04-08 |
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