JPH04285542A - 超音波ファントム - Google Patents

超音波ファントム

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JPH04285542A
JPH04285542A JP3050947A JP5094791A JPH04285542A JP H04285542 A JPH04285542 A JP H04285542A JP 3050947 A JP3050947 A JP 3050947A JP 5094791 A JP5094791 A JP 5094791A JP H04285542 A JPH04285542 A JP H04285542A
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JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic
phantom
ultrasound
scanning window
propagation medium
Prior art date
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Pending
Application number
JP3050947A
Other languages
English (en)
Inventor
Takuya Noda
拓也 野田
Atsuo Iida
安津夫 飯田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH04285542A publication Critical patent/JPH04285542A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、音速差補正効果の評価
を行うための被検体となり得る、超音波ファントムに関
する。
【0002】近年、人体各組織の音速差、特に体表付近
と内部組織(例えば脂肪と肝臓等)との音速差による診
断像劣化の改善が必要となっている。そのために、音速
差を補正(音速差の補正の公知例:IEEE TRAN
SACTIONS ULTRASONICS,FERR
OELECTRICS,ANDFREQUENCY C
ONTROL,VOL.35,  NO.6,NOVE
MBER 1988 「Phase−Aberrati
on Correc−tion Using Sign
als From Point Re−flector
s and Diffuse Scatteres:B
asic P−rinciple」S.W.FLAX 
and M.O’DONNELL) する機能を備えた
超音波診断装置が考案されているが従来の音速が均一な
理想的な超音波ファントムでは音速差補正効果の評価を
行うには不十分である。
【0003】そのため、音速差補正効果の評価にはより
人体に近い、少なくとも音速の異なる2種以上の超音波
伝搬媒体を備えた新しい超音波ファントムが必要となる
。
【0004】
【従来の技術】従来広く使用されている超音波ファント
ムは、ケースの内部に人体組織の音速、減衰率にほぼ等
しい超音波伝搬媒体が充填され、上部に超音波を放射す
る超音波透過面(以下走査窓1−1 と略称する)を備
え、更に該超音波伝搬媒体内部にワイヤターゲット(ワ
イヤを張ったもの)と呼ばれる画像評価用等のための反
射体が設けられているのが一般的である。
【0005】例えば図10に示すように、従来の音速分
布をもたせた超音波ファントム(特開昭58−4694
8公報参照)は、このケース1の走査窓1−1が内部の
超音波伝搬媒体2の音速と見かけ上等しくなるように、
走査窓1−1 面に平行に該超音波伝搬媒体2の音速よ
り速い材料と遅い材料を数種組み合わせて走査窓1−1
 としたものである。
【0006】また図11に示すように、音速差補正評価
用に超音波ファントムを使用するために、従来の音速が
均一な超音波ファントム(超音波伝搬媒体2)の走査窓
1−1上部に、音速差を生じさせるためのシリコン等か
らなるディストーション・プレート4を配置し、隙間に
超音波ゲル5を充填させているものがある。
【0007】更に、日超医・56PS−33の「寒天フ
ァントムの製作」においては、寒天を主材とした超音波
伝搬媒体の保護のために、走査窓部に該超音波伝搬媒体
と音響特性が近似し、透水性の小さいオイルゼリーを用
いている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の図
10および日超医・56PS−33の「寒天ファントム
の製作」の超音波ファントムにおいて問題となるのは、
音速分布をもたせてはいるが走査窓1−1 面に平行に
音速分布をもたせていることにより本質的には均一な超
音波ファントムと同様であるという点である。したがっ
て、音速差を補正する機能を備えた超音波診断装置で音
速差補正効果の評価を行うことができないという問題が
生じる。
【0009】また図11に示す超音波ファントムにおい
て問題となるのは、ディストーション・プレート4と従
来の均一な超音波ファントムとの隙間に超音波ゲル5を
入れなければならないこと、および該ディストーション
・プレート4の歪みの度合いが大きくなると多量のゲル
5を必要とし、空気などが混入する危険性があるという
点である。更に、超音波を放射するため超音波探触子を
押し当てるので該ディストーション・プレート4が変形
するといった問題が生じる。
【0010】本発明は上記のような問題に鑑み、より人
体に近い、音速の異なる2種以上の超音波伝搬媒体を備
えることにより、音速差の補正機能を備えた超音波診断
装置において補正効果の評価を行うことのできる新しい
超音波ファントムの提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、音速の異なる
2種以上の超音波伝搬媒体12−1,12−2 を有す
る超音波ファントムにおいて、その走査窓1−1 の垂
直深さ方向に対し、該走査窓1−1 上の点からある一
定距離までの超音波伝達時間が走査線上の点の位置にお
いて変化するように音速を分布させ、該伝達時間の差を
数値として表示する。
【0012】
【作用】本発明では、音速を異なる超音波伝搬媒体12
−1,12−2 の境界面12aを、走査窓1−1 上
の任意の点からある一定距離までの超音波伝達時間が走
査線上の点の位置において変化するような形状にするこ
とにより、その伝搬音速および境界面12aの形状が既
知のものであって超音波伝達時間の差を数値として扱え
るために、この超音波ファントム走査して音速差の補正
を施すことにより得られた断層像と、実際の形状とを比
較することで診断装置の音速補正効果を向上することが
可能となる。
【0013】
【実施例】以下図1〜図7について本発明の実施例を詳
細に説明する。図1は第一実施例による超音波ファント
ムを示す模式的斜視図、図2は第二実施例の超音波ファ
ントムを示す模式的斜視図、図3は第三実施例を示す模
式的斜視図、図4は第四実施例を示す模式的斜視図、図
5は第五実施例を示す模式的斜視図、図6は第六実施例
を示す模式的斜視図、図7は第七実施例を示す模式的斜
視図、図8は第一実施例の作用を示す図、図9は寒天フ
ァントム中のn−プロピルアルコールの重量パーセント
と音速の関係を示した図である。
【0014】第一実施例の超音波ファントムは、図1(
a) および(b) に示すように伝搬音速の異なる第
一超音波伝搬媒体12−1と第二超音波伝搬媒体12−
2で形成される境界面12aが、曲面でかつその断面が
周期的な曲線となるように構成する。
【0015】第二実施例の超音波ファントムは、図2に
示すように、音速の異なる第一超音波伝搬媒体12−1
と第二超音波伝搬媒体12−2で形成される境界面12
aがランダムな曲面となるように構成する。
【0016】第三実施例の超音波ファントムは、図3(
a) ,(b) に示すように、音速の異なる第一超音
波伝搬媒体12−1と第二超音波伝搬媒体12−2で形
成される境界面12aが平面の組み合わせとなるように
構成する。
【0017】第四実施例の超音波ファントムは、第一超
音波伝搬媒体12−1の内部に第二超音波伝搬媒体12
−2が介在するように構成する。例えば図1に示す第一
実施例の境界面12aが正弦波的な周期関数形状である
場合の到達時間差を図8を基にして計算する。
【0018】ここで正弦波的な周期関数の振幅はaであ
り、かつ周期はx方向にbの値をもつとする。今x1 
の点から垂直深さ方向に放射した音波が深さLに到達す
る場合を考える。音波が音速c1、長さL1 −asi
n(2πx1 /b)の部分を通過し、音速c2 、長
さL2 +asin(2πx1 /b)の部分を通って
深さLまで到達する時間t(x)は、
【0019】
【数1】
【0020】となる。ここで上式を変形すると、
【00
21】
【数2】
【0022】となる。L1 /c1 +L2 /c2 
は定数であるから到達時間差Δt(x)は、
【0023】
【数3】
【0024】で表される。ここでc1 を1470〔m
/sec 〕、c2 を1570〔m/sec 〕とし
て、aが1mmとするとx方向の到達時間差は43.3
〔ns〕の振幅の正弦波となる。
【0025】このように、超音波ファントムに具体的な
音速や境界面形状をもたせることにより到達時間を場所
によって変化させることができる。また、到達時間差の
分散を計算してみる。分散σは次式で示される。
【0026】
【数4】
【0027】または、
【0028】
【数5】
【0029】到達時間差は(1)式で表せることから上
記Tは明らかに0であり、x2 =b,x1 =0とす
ると分散は、
【0030】
【数6】
【0031】となる。一方、標準偏差は、
【0032】
【数7】
【0033】で表される。この値は到達時間の差を表す
評価として用いることができる。即ち、境界面12aが
図8のように式で与えられる周期関数の場合はa,bで
到達時間の差を表わされるが、図2に示すように境界面
12aがランダムな場合は分散、標準偏差でその到達時
間の差の程度を表す必要がある。この場合はランダムな
部分の高さを測定して、(3)式から分散、標準偏差を
求め、その値を到達時間の差を表す評価として用いる。
【0034】以上説明した実施例では異なる音波をもっ
た2種の超音波伝搬媒体を組み合わせているが、更に他
の超音波伝搬媒体を加え、同一または異なる境界面形状
の組み合わせによって構成してもよい。
【0035】第五実施例は第一超音波伝搬媒体12−1
と第二超音波伝搬媒体12−2の境界面12a、および
第二超音波伝搬媒体12−2と第三超音波伝搬媒体12
−3の境界面12bがそれぞれ平面の組み合わせである
ように構成したものである。
【0036】第六実施例は第一超音波伝搬媒体12−1
と第二超音波伝搬媒体12−2の境界面12a、および
第二超音波伝搬媒体12−2と第三超音波伝搬媒体12
−3の境界面12bがそれぞれ曲面で、かつその断面が
周期的な曲線であるように構成したものである、第七実
施例は第一超音波伝搬媒体12−1と第二超音波伝搬媒
体12−2の境界面12aが平面の組み合わせで構成し
、第二超音波伝搬媒体12−2と第三超音波伝搬媒体1
2−3の境界面12bが曲面で、かつその断面が周期的
な曲線であるように構成したものである。
【0037】なお、実施例として挙げた超音波ファント
ムに音速分布をもたせることは、従来の超音波ファント
ムの製作と違いはないため、製作も容易である。日超医
・49D−52「寒天ファントムの特性」によれば、主
材として寒天、音速制御剤としてn−プロパノール、減
衰率制御剤としてグラファイトを用いて寒天ファントム
を製作している。この発表から、n−プロパノールの重
量パーセントを変えることにより音速が制御できる(図
9参照)ことは明らかである。したがって、音速の異な
る超音波伝搬媒体を製作することは容易である。
【0038】また、境界面は目的に応じた雄型、雌型に
より成形することにより様々な種類の境界面の製作が可
能となる。
【0039】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による超音波ファントムは音速、および異なる音速をも
った2種以上の超音波伝搬媒体で形成される境界面が既
知のものとして扱うことができる。したがって、該超音
波ファントムを走査し、音速差の補正を施すことにより
得られた断層像と、実際の該超音波ファントムの形状と
の比較により音速差の補正効果の評価を行うことができ
る。結果、音速差補正機能を有する超音波診断装置の画
像評価、およびその改善効果が期待でき、信頼性の向上
につながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の第一実施例による超音波ファント
ムを示す模式的斜視図である。
【図2】  第二実施例の超音波ファントムを示す模式
的斜視図である。
【図3】  第三実施例を示す模式的斜視図である。
【図4】  第四実施例を示す模式的斜視図である。
【図5】  第五実施例を示す模式的斜視図である。
【図6】  第六実施例を示す模式的斜視図である。
【図7】  第七実施例を示す模式的斜視図である。
【図8】  第一実施例の作用を示す図である。
【図9】  寒天ファントム中のn−プロピルアルコー
ルの重量パーセントと音速の関係を示す図である。
【図10】  従来の超音波ファントムを示す模式的断
面図である。
【図11】  従来の他の超音波ファントムを示す模式
的断面図である。
【符号の説明】
1はケース、                   
     1−1 は走査窓、12−1は第一超音波伝
搬媒体、 12−2は第二超音波伝搬媒体、 12−3は第三超音波伝搬媒体、 12a,12bは境界面、

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】    音速の異なる2種以上の超音波伝
    搬媒体を有する超音波ファントムにおいて、その走査窓
    (1−1) の垂直深さ方向に対し、該走査窓(1−1
    ) 上の点からある一定距離までの超音波伝達時間を、
    当該走査窓(1−1) 上の点の位置によって変化させ
    たことを特徴とする超音波ファントム。
  2. 【請求項2】    上記走査窓の垂直深さ方向に対し
    、該走査窓(1−1) 上の点から音速の異なる2種以
    上の超音波伝搬媒体で形成される境界面までの距離を、
    走査窓(1−1) 上の点の位置によって変化させたこ
    とを特徴とする請求項1記載の超音波ファントム。
  3. 【請求項3】    上記境界面を、曲面でかつその断
    面を周期的な曲線で形成したことを特徴とする請求項2
    記載の超音波ファントム。
  4. 【請求項4】    上記境界面を、ランダムな曲面で
    形成したことを特徴とする請求項2記載の超音波ファン
    トム。
  5. 【請求項5】    上記境界面を、平面の組み合わせ
    で形成したこと特徴とする請求項2記載の超音波ファン
    トム。
  6. 【請求項6】    上記超音波伝搬媒体内部に、これ
    と音速の異なる超音波伝搬媒体が介在することを特徴と
    した請求項1記載の超音波ファントム。
  7. 【請求項7】    該伝達時間の差を数値として表示
    することを特徴とする請求項1〜6記載の超音波ファン
    トム。
JP3050947A 1991-03-15 1991-03-15 超音波ファントム Pending JPH04285542A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003325522A (ja) * 2002-05-14 2003-11-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 超音波診断装置の評価方法および評価装置
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JP2018183421A (ja) * 2017-04-26 2018-11-22 株式会社日立製作所 超音波測定用ファントムおよび超音波ct装置

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