JPH0556981A - 医用画像評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 超音波断層像の形成過程を再現し、超音波断
層像の画質を決定する多くの電気的、あるいは音響的要
因と超音波断層像の関係を解明し、超音波診断装置の最
適な設計指針や的確な診断情報を提示する医用画像診断
装置を提供する。 【構成】 圧電振動子応答特性計算部１１と、空間応答
計算部１２と、圧電振動子の応答特性と空間応答特性か
ら超音波ビームを計算する超音波ビーム計算部１３と、
被検体となるファントムを計算する超音波ファントム生
成部１４と、超音波ビームデータと超音波ファントムデ
ータからＲＦ信号を計算するＲＦ信号計算部１５と、そ
の信号の処理部１６と、画像形成部１７と、画像評価部
１８と、上記各ユニットの計算結果を記録しデータベー
ス化する記録装置２０を設け、超音波断層像の形成過程
を再現する。関連パラメータを変化させながら超音波断
層像を観察、評価でき、超音波診断装置の最適設計条件
や、各種の診断情報が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は医療分野で用いれる超音
波診断装置の超音波断層像を評価する医用画像評価装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、医用超音波診断装置が広い医療分
野で利用されており、装置自体の高分解能化、高画質化
が図られているが、超音波診断装置の供給する超音波断
層像は超音波探触子に用いられる圧電振動子の応答特性
や、伝搬媒質である生体組織の音響特性、そしてメイン
フレーム内での信号処理方式など音響的電気的な多くの
要因によってその特性が決定される。したがって、この
ような多くの異なる要因と、装置の出力である超音波断
層像との関係を明らかにして、超音波断層像を総合的に
評価し、装置の設計指針や医学的な判断材料を提供する
医用画像評価装置が望まれている。

【０００３】以下、従来の医用画像評価装置について説
明する。従来の医用画像評価装置としては、例えば「”
コンピュータ シミュレーションズ オブ スペックル
イン Ｂスキャン イメイジズ”、Ｄ．Ｒ．フォスタ
ーら、ウルトラソニック イメージング、ＶＯＬ５，１
９８３」（”Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ｓ ｏｆ ｓｐｅｋｌｅ ｉｎ Ｂ−ｓｃａｎ ｉｍａ
ｇｅｓ”，Ｄ．Ｒ．Ｆｏｓｔｅｒ ｅｔ．，Ｕｌｔｒａ
ｓｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｖｏｌ５，１９８３）に
記載されているものが知られている。図１５は従来の医
用画像評価装置のを示すものである。図１５において、
１５１は超音波円形凹面振動子、１５２はランダム散乱
体ファントム、１５３は送信器、１５４は受信器、１５
５はＡ／Ｄ，１５６はメモリ、１５７は画像解析部であ
る。

【０００４】以上のように構成された医用画像装置につ
いて、以下その動作について説明する。まず、送信器か
ら超音波円形凹面振動子１５２の駆動波形を発生させ超
音波をランダム散乱体ファントム１５２に放射してその
反射超音波を受信する。受信されたＲＦ信号は受信器１
５４で増幅されＡ／Ｄ１５５により量子化され、メモリ
１５６に記録され、計算機などの画像解析部により解析
評価される。解析データは上記の系を実際に実現して実
際のデータを用いることも、あるいは超音波円形凹面振
動子の送信波形を計算するか、近似的な波形を使用して
計算により求められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、実際の超音波診断装置に使用される超音
波振動子の形状、超音波断層像構成時に問題となるノイ
ズレベルや、生体組織の周波数依存減衰などを考慮して
おらず、多くの異なる要因とそれらの干渉しあった出力
としての超音波断層像の関係を解明することができない
という課題を有していた。

【０００６】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、超音波断層像の画質を決定する各種のパラメータ
と画像の関係を明らかにして、総合的な画像評価が可能
な医用画像評価装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、超音波圧電振動子の振動形態を計算する圧
電振動子応答特性計算部と、超音波の送受信を行なう超
音波アレイを構成する１個の圧電素子の形状から音場空
間に対する１個の圧電素子の空間的応答を計算する空間
応答計算部と、上記圧電振動子応答特性計算部と上記空
間応答計算部の計算結果から超音波探触子のビームを計
算する超音波ビーム計算部と、被検体としてのランダム
散乱体を発生する超音波ファントム生成部と、上記超音
波ビーム計算部と上記超音波ファントム生成部の計算結
果からランダム散乱体群からの反射超音波信号を計算す
るＲＦ信号計算部と、上記ＲＦ信号計算部の計算結果を
処理してＲＦ信号を超音波断層像用データに変換する信
号処理部と、上記超音波信号処理部の出力から超音波断
層像を形成しビデオ信号に変換する画像形成部と、上記
画像形成部からの出力を受けて超音波断層像を表示する
画像表示装置と、上記画像形成部の計算結果を受け各種
の画像解析および評価を行なう画像評価部と、上記各部
の計算結果を記録しデータベース化する記録装置と、上
記各部に計算パラメータを出力するパラメータ生成部
と、上記パラメータ生成部に計算パラメータを入力する
ための入力装置と、上記各部を制御する中央制御部の構
成を有している。

【０００８】

【作用】本発明は上記構成によって、医用超音波断層像
を装置内で合成し、合成された超音波断層像を評価でき
る。また本発明は超音波断層像の画質に影響を与える各
種のパラメータを変化させて画像を合成でき、画像を観
察あるいは評価しながら各種パラメータの最適値を決定
することができ、超音波診断装置の適切な設計指針を得
ることができる。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例について、図
面を参照しながら説明する。

【００１０】図１は本発明の第１の実施例における医用
画像評価装置の全体のブロック図である。図１におい
て、１１は圧電振動子応答特性計算部、１２は空間応答
計算部、１３は超音波ビーム計算部、１４は超音波ファ
ントム生成部、１５はＲＦ信号計算部、１６は信号処理
部、１７は画像形成部、１８は画像評価部、１９は画像
表示装置、２０は記録装置、２１はパラメータ生成部、
２２は入力装置、２３は出力装置、２４は中央制御部で
ある。

【００１１】第２図は圧電振動子の応答特性計算に関す
る図で、図２（ａ）は圧電振動子を含む超音波探触子の
断面図、図２（ｂ）は計算された圧電振動子応答特性を
示している。図２（ａ）において２５はバッキング層、
２６は圧電振動子、２７は第１整合層、２８は第２整合
層、２９は音響レンズ、３０は電極層、３１は接着層、
３２は音波放射面でり、また（ｂ）において３３は駆動
波形、３４は応答波形である。

【００１２】第３図は空間応答特性計算に関する図で、
図３（ａ）は空間応答特性計算の概念図、図３（ｂ）は
計算された空間応答特性を示している。図３において３
２は音波放射面、３５は伝搬媒質、３６は観察点、３７
は超音波伝搬経路、３８は空間的応答特性を示してい
る。

【００１３】第４図は超音波ビーム計算の概念図であ
る。図４において２６は圧電振動子、３６は観察点、４
１は超音波振動子アレイ、４２は遅延時間、４３は加算
器、４４は模擬的に表示した各圧電振動子の応答特性を
計算した伝搬経路、４５は最終的に計算された観察点に
おける超音波ビーム波形を示している。

【００１４】以上のように構成された医用画像評価装置
についてその動作を説明する。まず、入力装置２２から
振動子の形状、寸法、整合層特性、駆動波形等を入力す
る。入力されたパラメータはパラメータ生成部２１を介
して圧電振動子応答特性計算部１１に入力され圧電振動
子の振動形態が計算される。送信時に任意の駆動波形３
３が圧電振動子２６両端の電極層３０に印加された場合
の音波放射面３２の振動波形と、受信時に音波放射面３
２にインパルス波形が入射した場合の電極層３０での電
気的な応答特性を計算する。これらの圧電振動子の応答
特性は、メイソンの等価回路や有限要素法を用いて精度
よく計算することができる。また、計算された圧電振動
子の応答特性は図２（ｂ）のようなもので、記録装置２
０内の圧電振動子応答特性データベースに記録される。

【００１５】次に入力装置２２から減衰パラメータ等の
計算しようとする伝搬媒質の特性を入力する。パラメー
タはパラメータ生成部２１を介して空間応答計算部１２
に入力され超音波探触子アレイ４１を構成する１個の圧
電振動子２５（１素子）の音波放射面３２の形状、寸
法、音響インピーダンス等を考慮して１素子の空間的な
応答特性が計算される。この計算の過程では伝搬媒質３
５の音響特性が取り入れられ、観察点３６と音波放射面
３２の間の超音波伝搬経路３７の分布と、伝搬媒質３５
の音響特性を考慮して音波放射面３２上での面積分を実
行して１素子の空間的応答特性データが計算される。こ
れらの空間応答特性データは音響的均質媒質における一
種のインパルス応答であり、その波形は図３（ｂ）のよ
うなものとなる。計算された空間的応答特性は記録装置
２０内の空間応答データベースに記録される。

【００１６】次に入力装置２２から素子数、遅延特性な
どを入力し、入力されたパラメータはパラメータ生成部
２１を介して超音波ビーム計算部１３に入力され、前段
階で計算された空間応答と圧電振動子応答特性データか
ら超音波ビームデータが計算される。超音波アレイ４１
の各圧電振動子２６から観察点３６までの伝搬経路４４
に対応した圧電振動子応答特性が記録装置２０内の圧電
振動子応答特性データベースから読み出され、各圧電振
動子２６と観察点３６の位置によって決まる遅延時間が
読み出された各圧電振動子応答特性データに加えられ、
その後全ての素子数分のデータを加算する。送信、受信
において素子数、遅延時間等の設定が異なるため送受信
について２種類のデータを計算し、これらの２種類のデ
ータの畳み込み積分により観察点３６に至る往復の応答
特性が計算され、この計算されたデータに送受信時の圧
電振動子応答特性を畳み込むことで、観察点３６におけ
る１点の往復の超音波ビーム波形を計算する。観察点３
６を計算対象空間内で移動させて計算を繰り返すことに
より、超音波ビーム全体のデータを得ることができる。
超音波ビームの形状を視覚的にとらえたい場合には、計
算された超音波ビーム波形のピーク値を２次元あるいは
３次元的に求め、出力装置２３、あるいは画像表示装置
１９に表示させるとよい。計算された超音波ビームデー
タは、記録装置２０内の超音波ビームデータベースに記
録される。

【００１７】次に、入力装置２２からファントムの寸
法、ランダム散乱体の密度、構造物の情報等を入力し、
入力されたパラメータはパラメータ生成部２１を介して
超音波ファントム生成部１４に入力される。超音波ファ
ントム生成部１４では入力されたファントムの寸法の中
に入力された散乱体密度でランダム散乱体を分布させ
る。また構造物情報から構造物内部のランダム散乱体を
データから排除し、あるい構造物内部に新たに構造物散
乱体を分布させる。計算の過程で媒質の不均質性を考慮
するデータが計算される場合もある。計算された超音波
ファントムデータは記録装置２０内の超音波ファントム
データベースに記録される。

【００１８】次に、入力装置２２からＲＦ信号の計算に
必要な画像化範囲等のパラメータを入力し、入力された
パラメータはパラメータ生成部２１を介してＲＦ信号計
算部１５に入力される。前段階で計算されデータベース
化されている超音波ファントムデータと超音波ビームデ
ータを記録装置２０のそれぞれのデータベースから読み
とり、ランダム散乱体の位置情報、構造物散乱体の位置
情報などから伝搬時間を計算し、時間軸上のデータを重
ね合わせることによりＲＦ信号データを計算し、この過
程を全ての散乱体と、ＲＦ信号の取り出し位置に関して
行うことにより入力された画像化領域を画像化するのに
必要なだけのＲＦ信号データを計算する。計算されたＲ
Ｆ信号データは、記録装置２０内のＲＦ信号データベー
スに記録される。

【００１９】次に、入力装置２２から、前段階で計算し
たＲＦ信号の処理に必要なパラメータを入力する。入力
されたパラメータはパラメータ生成部２１を介して信号
処理部１６に入力され、ダイナミックレンジ、ノイズレ
ベル、各種フィルタ定数等の信号処理におけるパラメー
タが決定される。画像化に必要なＲＦ信号は順次記録装
置２０内のＲＦ信号データベースから読み出され、処理
されて画像信号となる。計算された画像信号は記録装置
２０内の画像信号データベースに記録される。記録装置
２０内に記録された画像信号は、画像形成部１７により
読み出され、ビデオ信号に変換され、画像表示装置１９
に表示される。画像表示装置１９では、入力装置２２を
介して入力された各種の計算パラメータの中で、必要な
ものあるいはその全てを超音波断層像とともに表示する
ことができる。また記録装置２０内の画像信号データは
画像評価部１８によって読み出され、入力装置２２を介
して入力された指示により、周波数分析、統計解析など
の各種の画像評価が行われる。画像評価の結果は画像形
成部１７を介して画像表示装置１９上に表示され、ある
いは記録装置２０内の画像評価データベースに記録さ
れ、必要なときには出力装置２３によって出力される。

【００２０】これらの過程は中央制御装置２４によって
総合的に制御される。計算の過程は上記のごとくシーケ
ンシャルなものでもよく、またあるいは各部に分散した
制御装置を設けて、記録装置２０内のデータベースを介
してそれぞれの部分で干渉しない限り独立した過程を行
うことも可能である。また各種パラメータの入力は計算
過程の開始時点、計算途中などにその都度入力すること
も、あるいは記録装置２０内のデータベースに一端入力
しておいて、データベースを読み出すことでパラメータ
を入力することもできる。なお、ここで示した実施例は
超音波リニア探触子を想定したものであるが、超音波コ
ンベックス探触子などの形式でも対応できることはいう
までもない。

【００２１】以上のように本実施例によれば、超音波圧
電振動子の応答特性を計算する圧電振動子応答特性計算
部と、超音波の送受信を行なう超音波アレイを構成する
１個の圧電素子の形状から音場空間に対する１個の圧電
素子の空間的な応答を計算する空間応答計算部と、上記
圧電振動子応答特性計算部と上記空間応答計算部の計算
結果から超音波探触子のビームを計算する超音波ビーム
計算部と、被検体としてのランダム散乱体を発生する超
音波ファントム生成部と、上記超音波ビーム計算部と上
記超音波ファントム生成部の計算結果を受けてランダム
散乱体群からの反射超音波信号を計算するＲＦ信号計算
部と、上記ＲＦ信号計算部の計算結果を処理してＲＦ信
号を超音波断層像用データに変換する信号処理部と、上
記超音波信号処理部の計算結果から超音波断層像を形成
しビデオ信号に変換する画像形成部と、上記画像形成部
からの出力を受けて超音波断層像を表示する画像表示装
置と、上記画像形成部の計算結果を受け各種の画像解析
および評価を行なう画像評価部と、上記各部の出力を記
録しデータベース化する記録装置と、上記各部に計算パ
ラメータを出力するパラメータ生成部と、上記パラメー
タ生成部に計算パラメータを入力するための入力装置
と、上記各部の計算パラメータや画像評価結果を出力す
る出力装置と、上記各部を制御する中央制御部を設ける
ことにより、医用超音波断層像を装置内で合成し、合成
された超音波断層像を評価できる。

【００２２】また本発明は超音波断層像の画質に影響を
与える各種のパラメータを変化させて画像を合成でき、
画像を観察あるいは評価しながら各種パラメータの最適
値を決定することができ、超音波診断装置の適切な設計
指針を得ることができる。

【００２３】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００２４】図５は本発明の第２の実施例における空間
応答計算部のブロック図を示している。図５おいて５１
は位置情報発生器、５２は１素子表面メッシュ分割器、
５３は振幅位相補正器、５４は周波数依存減衰補正器、
５５は積分器を示している。

【００２５】図６は本発明の第２の実施例における１素
子の空間的応答特性計算対象空間の３次元メッシュ分割
の概念図である。図６において３２は音波放射面、３５
は伝搬媒質、３６は超音波の伝搬経路、６１は計算対象
空間を分割した３次元メッシュ、６２はメッシュ点を示
している。

【００２６】以上のような構成において、位置情報発生
器５１はパラメータ生成部２１からメッシュ間隔、計算
対象空間寸法等のパラメータを入力され、計算対象空間
を３次元のメッシュ６１に分割し、各メッシュ点６２を
計算点としてメッシュ点６２の３次元の離散位置情報を
１素子表面メッシュ分割器５２に順次出力する。１素子
表面メッシュ分割器５２では、空間応答を計算するため
に必要な音波放射面３２上の面積分を実行するための１
素子の音波放射面３２を２次元メッシュに分割する。こ
の際空間応答計算点である３次元メッシュ６１のメッシ
ュ点６２の位置と、互いに隣あう音波放射面３２上の２
次元メッシュのメッシュ点を結ぶ伝搬経路の経路差が使
用する超音波の波長にの１／１０以下になるよう音波放
射面３２上の２次元メッシュのメッシュ幅、分割数が決
定され振幅位相補正器５３に各２次元メッシュの位置情
報が出力される。振幅位相補正器５３では音波放射面３
２上の２次元メッシュ点から空間応答計算点である３次
元メッシュ点６２までの伝搬経路長に起因する距離減衰
と位相シフトを補正する。周波数依存減衰補正器５４で
は伝搬媒質３５の音響特性としての周波数依存伝搬減衰
に起因する空間応答特性の位相シフトと振幅変化を補正
し、音波放射面３２上での面積分のための被積分関数が
計算され、積分器５５に出力される。積分器５５では１
素子表面メッシュ分割器５２から２次元メッシュの分割
数等のパラメータと、周波数依存減衰補正器５４からの
被積分関数出力を受け分割数に起因する重みを被積分関
数に加えながら空間的応答特性の計算を実行する。

【００２７】この場合の空間応答計算のための３次元メ
ッシュ６１のメッシュ間隔は深さ方向、スキャン方向、
スライス方向いずれも独立に設定することが可能である
が、スキャン方向に関しては、計算しようとする超音波
探触子の圧電振動子素子のスキャン方向ピッチと同じ間
隔、あるいはその整数分の１に設定すると後の超音波ビ
ーム計算等に都合がよい。また深さ方向、スライス方向
に関しては計算される空間応答の波形変化が隣合うメッ
シュで大きく変化しない程度の間隔で設定すればよい。
なお、ここに示した実施例は超音波リニア探触子の場合
の実施例であり、３次元メッシュ６１はｘｙｚ座標方式
で分割してあるが、超音波コンベックス探触子などの場
合にはｒθｚ座標方式で分割すれば同様な計算が可能と
なる。

【００２８】以上のように本実施例によれば、空間応答
計算部が、音場空間を３次元メッシュに分割して離散位
置情報を発生する位置情報発生器と、１素子の音波放射
面を２次元メッシュに分割して面積分の情報を発生する
１素子表面メッシュ分割器と、上記位置情報発生器と上
記１素子表面メッシュ分割器の出力を受けて伝搬経路長
から空間応答の位相と振幅を補正する振幅位相補正器
と、上記振幅位相補正器の出力を受け周波数依存減衰パ
ラメータから伝搬減衰値を計算する周波数依存減衰補正
器と、上記位置情報発生器と上記１素子表面メッシュ分
割器と上記周波数依存減衰補正器の出力から空間応答を
計算し出力する積分器で構成されることにより、１素子
の音波放射面の形状等のパラメータから伝搬媒質の周波
数依存減衰を考慮した空間応答特性を得ることができ
る。

【００２９】（実施例３）以下、本発明の第３の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００３０】図７は本発明の第３の実施例における超音
波ビーム計算部のブロック図を示している。図７おいて
７１は記録装置２０内の空間応答特性データベース、７
２は位置情報発生器、７３は空間応答選択器、７４は重
み発生器、７５は乗算器、７６は遅延時間制御器、７７
は可変遅延器、７８は加算器、７９はデータライン、８
０は畳み込み積分器を示している。

【００３１】以上のような構成において、位置情報発生
器７２はパラメータ生成部２１から音場計算用メッシュ
間隔、計算対象空間寸法等のパラメータを入力され、計
算対象音場空間を３次元のメッシュに分割し各メッシュ
点を計算対象点としてメッシュ点の離散的位置情報を順
次出力する。空間応答選択器７３は、パラメータ生成部
２１から超音波探触子の素子数をパラメータとして受取
り、また位置情報発生器７２からメッシュ点の位置情報
を入力され計算に必要な空間応答特性を必要な数だけ選
択する。選択された空間応答特性は記録装置２０内の空
間応答特性データベース７１からデータライン７９を介
して読み出される。重み発生器７４では位置情報発生器
７２からの計算対象メッシュ点の位置情報と、パラメー
タ生成部２１からの重みに関する情報から各素子に対し
て付加される重み値が計算され、データライン７９上の
乗算器７５に出力され、乗算器７５によってデータライ
ン７９上の空間応答特性データに重みが付加される。遅
延時間制御器７６は位置情報発生器７２からの計算対象
メッシュ点の位置情報と、パラメータ生成部２１からの
遅延特性情報から各素子に対する遅延時間が計算され、
データライン７９上の可変遅延器７７に出力され、各デ
ータライン７９上の空間応答特性データに遅延時間が与
えられる。その後各データライン７９上の空間応答特性
データは加算器７８によって加算され片道の１アパーチ
ャー分の空間応答特性が計算される。重み発生器７４、
乗算器７５、遅延時間制御器７６、可変遅延器７７、加
算器７８、データライン７９は２系統あり、それぞれが
送信時、受信時における１アパーチャーに対する片道の
空間応答特性を計算する。畳み込み積分器８０は受信時
計算用の加算器出力と送信時計算用の加算器出力と記録
装置２０内の圧電振動子応答特性データベースから出力
された圧電振動子応答特性データとを畳み込み計算し、
送受信往復の超音波ビームデータを出力する。

【００３２】この場合の超音波ビームデータ計算のため
の３次元メッシュのメッシュ間隔は深さ方向、スキャン
方向、スライス方向とも計算の基本データである空間応
答特性データ計算時のピッチと同じ間隔、あるいはその
整数倍に設定すると都合がよい。また遅延時間制御器７
６内に遅延時間誤差を発生できるようにすることで、遅
延時間精度と超音波ビーム形状の変化を考慮した超音波
ビームの計算をすることができる。

【００３３】以上のように本実施例によれば、超音波ビ
ーム計算部が、音場空間を３次元メッシュに分割して離
散位置情報を発生する位置情報発生器と、上記位置情報
発生器の出力を受け記録装置内の空間応答のデータベー
スから空間応答データを設定された素子数だけ選択する
空間応答選択器と、上記位置情報発生器の出力と、上記
空間応答選択器の出力を受け選択された各空間応答に重
みを加える重み発生器と、上記位置情報発生器と上記重
み発生器の出力を受け各素子データに対する遅延時間を
与える遅延時間制御器と、上記遅延時間制御器の出力を
受け各素子データを加算して往路、あるいは復路の超音
波ビームデータを出力する加算器で構成され、上記重み
発生器、上記遅延時間制御器および上記加算器をそれぞ
れ送信用、受信用の２系統有し、上記各加算器の出力
と、圧電振動子応答特性計算部の出力を畳み込んで往復
の超音波ビームデータを出力する畳み込み積分器出構成
されることにより、実際の超音波診断装置により近い超
音波ビームの計算が実行でき、後のＲＦ信号計算、画像
表示のための基礎データを生成できるとともに、超音波
ビームの質を決定する各種のパラメータとビーム形状の
関係を明らかにして、超音波診断装置の最適設計の指針
を引き出すことが可能となる。

【００３４】（実施例４）以下、本発明の第４の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００３５】図８は本発明の第４の実施例におけるＲＦ
信号計算部のブロック図を示している。図８において、
８１は位置情報発生器、８２は超音波ビーム選択器、８
３は記録装置２０内の超音波ビームデータベース、８４
はファントムデータ選択器、８５は記録装置２０内のフ
ァントムデータベース、８６は振幅補正器、８７は散乱
体位置発生器、８８は伝搬時間発生器、８９は記録装置
２０内のＲＦ信号データベース、９０はＲＦ信号選択
部、９１は加算器である。

【００３６】以上のような構成において、位置情報発生
器８１は、入力装置２２からメッシュ間隔、計算対象空
間寸法等のパラメータをパラメータ生成器２１を介して
入力されファントム空間を３次元メッシュに分割し、各
メッシュ点の離散的位置情報を順次出力する。超音波ビ
ーム選択器８２は、計算点であるメッシュ点に適合する
位置の超音波ビームデータを超音波ビームデータベース
８３から選択し振幅補正器８６に出力する。またファン
トムデータ選択器８４は位置情報発生器８１の出力を受
け、ファントムデータベース８５から計算対象メッシュ
点付近のランダム散乱体データ、あるいは構造物散乱体
データを選択し散乱体位置発生器８７に出力する。散乱
体位置発生器８７は個々の散乱体の位置情報を解読して
振幅補正器８６と伝搬時間発生器８８に出力する。振幅
補正器８６は計算対象メッシュ点と散乱体の位置のずれ
を換算し、位置のずれに対応した振幅の補正と散乱体の
反射率に起因した振幅の補正を超音波ビームデータに施
す。振幅補正された超音波ビームデータは伝搬時間発生
器８８に出力され、散乱体位置発生器８７の出力よりＲ
Ｆ信号の取り出し位置から散乱体までの往復の伝搬時間
が計算され、超音波ビームデータの伝搬時間が補正され
加算器９１に出力される。ＲＦ信号選択器９０では位置
情報発生器８１から散乱体が影響するＲＦ信号の取り出
し位置が計算され、対応するＲＦ信号がＲＦ信号データ
ベース８９から選択され加算器９１に読み出され、加算
器９１において補正された超音波ビームデータと加算さ
れ再びＲＦ信号データベース８９に出力される。

【００３７】この場合のＲＦ信号データ計算のためのフ
ァントムの３次元メッシュのメッシュ間隔は深さ方向、
スキャン方向、スライス方向とも計算の基本データであ
る超音波ビームデータ計算時のピッチと同じ間隔、ある
いはその整数倍に設定すると都合がよい。また振幅補正
器８６における振幅補正は隣接するファントムの３次元
メッシュに対応した超音波ビームデータから補正用の係
数をあらかじめ計算しておけばよく、係数はスプライン
関数などを利用して求めれば、精度よく補正をすること
ができる。

【００３８】以上のように本実施例によれば、ＲＦ信号
計算部が、ファントム空間を３次元メッシュに分割して
離散位置情報を発生する位置情報発生器と、上記位置情
報発生器の出力を受け記録装置内の超音波ビームデータ
ベースから超音波ビームデータを選択する超音波ビーム
選択器と、上記位置情報発生器からの出力を受け記録装
置内のファントムデータベースから計算対象３次元メッ
シュに対応したファントムの部分データを選択するファ
ントムデータ選択器と、上記ファントムデータ選択器に
より選択されたファントムデータを各ランダム散乱体の
３次元の位置情報に変換する散乱体位置発生器と、上記
散乱体位置発生器の出力を受け、上記超音波ビームデー
タ選択器により選択された超音波ビームデータの振幅を
補正する振幅補正器と、上記散乱体位置発生器の出力と
上記振幅補正器の出力を受け、送受信の伝搬時間を求め
超音波ビームデータに遅延時間を与える伝搬時間発生器
と、記録装置内のＲＦ信号データベースのＲＦ信号デー
タを選択するＲＦ信号選択器と、上記ＲＦ信号選択器の
選択したＲＦデータに上記伝搬時間発生器の出力を加算
する加算器とで構成されることにより、全ての散乱体デ
ータに関して超音波ビーム特性を計算することなく、離
散的に計算した超音波ビームデータから精度よく、かつ
高速にＲＦ信号データを計算し、画像表示のための基礎
データを得ることができる。

【００３９】（実施例５）以下、本発明の第５の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００４０】図９は本発明の第５の実施例の超音波ファ
ントム生成部のブロック図を示している。図９において
９２はランダム散乱体位置発生器、９３は構造物内散乱
体除去器、９４は並び代え器、９５はデータ圧縮器、９
６は構造物内散乱体発生器、９７は並び代え器、９８は
データ圧縮器である。

【００４１】図１０は本発明の第５の実施例における超
音波ファントム生成部によって生成された超音波ファン
トムの説明図である。図１０において１０１は超音波フ
ァントム、１０２はファントムを分割するファントム３
次元メッシュ、１０３は構造物としての円筒構造、１０
４は構造物としてのストリングを示している。

【００４２】以上のような構成において、ランダム散乱
体位置発生器９２は入力装置２２から入力されたファン
トムの寸法、散乱体密度等のパラメータをパラメータ生
成部２１を介して入力され、設定されたファントム寸法
の内部のランダム散乱体の位置情報を発生する。発生し
たランダム散乱体位置データは構造物内散乱体除去器９
３に出力される。構造物内散乱体除去器９３は入力装置
２２から入力され、パラメータ生成部２１を介して入力
されたファントム内の構造物情報に基づき、構造物内に
存在するランダム散乱体を除去する。除去されなかった
ランダム散乱体データは並び代え器９４に入力される。
並び代え器９４には入力装置２２から入力されたファン
トムの３次元メッシュのメッシュ間隔等のパラメータが
パラメータ生成部２１を介して入力され、入力されたラ
ンダム散乱体位置データを後の計算過程が簡略化できる
ように各３次元メッシュに割当て、メッシュの順番に並
び代える。この場合に超音波の反射体であるランダム散
乱体の密度は、後のＲＦ信号計算過程で通常の生体組織
の超音波断層像に見られるようなスペックルパターンを
十分に生成できるように、超音波の送信パルス内に１０
個以上存在するように設定することが望ましい。全ての
ランダム散乱体に関して位置情報を記録するのにはかな
り大きな記録容量が必要となるため、データ圧縮器９５
を介してランダム散乱体位置情報をコード化して圧縮し
記録容量の節約を図っている。

【００４３】また一方で構造物内散乱体発生器９６に
は、入力装置２２から入力されたファントム内部の構造
物に関する情報がパラメータ生成部２１を介して入力さ
れ、散乱体内部に周囲のランダム散乱体とは特性の異な
る散乱体を分布させるために散乱体位置情報を発生させ
る。ここで生成される構造物内部の散乱体位置情報は例
えば図１０の円筒構造１０３の内部の周囲のランダム散
乱体とは異なる反射率を持つ散乱体群であり、またある
いはストリング１０４のような場合は散乱体が密に直線
上に配置されたようなものである。構造物内散乱体発生
器９６で発生した散乱体位置情報は、先のランダム散乱
体の場合と同様に並び代え器９７により各３次元メッシ
ュに割当てられ、メッシュの順番に並び代えられ、デー
タ圧縮器９８によりコード化されて記録装置内のファン
トムデータベースに記録される。以上のように本実施例
によれば、超音波ファントム生成部が、ランダム散乱体
をファントムの寸法内に分布させるランダム散乱体位置
発生器と、上記ランダム散乱体位置発生器の出力を受け
内容構造物内のランダム散乱体データを消去する構造物
内散乱体除去器と、ファントムを３次元メッシュに分割
しランダム散乱体データをメッシュ構造に対応して順番
に並び代えるデータ並び代え器と、上記構造物内散乱体
除去器の出力を受け、ランダム散乱体位置データをコー
ド化して圧縮し記録装置内のランダム散乱体ファントム
データベースに出力するデータ圧縮器と、構造物内に新
たに他種の散乱体を配置する構造物内散乱体発生器と、
ファントムを３次元メッシュに分割し構造物散乱体デー
タをメッシュ構造に対応して順番に並び代えるデータ並
び代え器と上記構造物内散乱体発生器の出力を受け構造
物内散乱体位置データをコード化して圧縮し記録装置内
の構造物内散乱体データベースに出力するデータ圧縮器
とを設けることによりランダム散乱体群の内部にある程
度の構造物を有するような、実際の超音波ファントムを
模擬したファントムデータを生成することができる。

【００４４】（実施例６）以下、本発明の第６の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００４５】図１１はは本発明の第６の実施例の超音波
ファントム生成部のブロック図を示している。図１１に
おいて９２はランダム散乱体位置発生器、９３は構造物
内散乱体除去器、９４は並び代え器、９５はデータ圧縮
器、９６は構造物内散乱体発生器、９７は並び代え器、
９８はデータ圧縮器、１１１は構造物減衰補正データ発
生器、１１２はデータ圧縮器を示している。

【００４６】図１２は 構造物内の減衰補正用データ生
成の概念図である。１２図において１２１はＲＦ信号の
取り出し位置、１２２は計算対象ファントムメッシュ
点、１２３は構造物としての円筒構造、１２４はメッシ
ュ点とＲＦ信号の取り出し位置を結ぶ伝搬経路、１２５
は減衰補正データを与える伝搬経路長、１２６はファン
トムを示している。

【００４７】以上のような構成において、ランダム散乱
体位置発生器９２、構造物内散乱体除去器９３、並び代
え器９４、データ圧縮器９５、構造物内散乱体発生器９
６、並び代え器９７、データ圧縮器９８は上記の第５の
実施例と同様に作用し、それぞれの散乱体情報を記録装
置２０内のファントムデータベースに出力する。

【００４８】一方、構造物減衰補正データ発生器１１１
は、入力装置２２から構造物内部の伝搬減衰情報、ＲＦ
信号の取り出し位置、ファントム３次元メッシュ間隔等
のパラメータを、パラメータ生成部２１を介して入力さ
れ、計算の対象となるＲＦの取り出し位置とメッシュ点
の全ての組み合わせについて構造物内部の減衰特性が周
囲の媒質と異なることに起因する伝搬減衰量のズレに対
する補正データを計算する。

【００４９】減衰補正量の計算過程は、まず計算対象と
なるファントム３次元メッシュ点１２２とＲＦ信号の取
り出し位置１２１を結ぶ伝搬経路１２４を想定し、伝搬
経路１２４が例えばファントム１２６の周囲媒質とは異
なる伝搬減衰特性を与えられた円筒構造１２３のと交わ
れば、円筒構造１２３を伝搬経路１２４が通過する距離
１２５に対応した減衰補正量を与えるものとして、円筒
構造１２３内部の伝搬減衰係数と伝搬経路長１２５の積
の形で減衰補正データが計算される。

【００５０】計算された減衰補正データは、後のＲＦ信
号計算に影響する全てのＲＦ信号の取り出し位置１２１
と計算対象メッシュ点１２２の組み合わせについて計算
されるため、データ圧縮器１１２を介してコード化して
圧縮し、記録容量の低減化を行う。ここで計算される減
衰補正量は生体組織の減衰特性を考慮して周波数に依存
するものである。

【００５１】以上のように本実施例によれば、超音波フ
ァントム生成部が、ランダム散乱体をファントムの寸法
内に分布させるランダム散乱体位置発生器と、上記ラン
ダム散乱体位置発生器の出力を受け内容構造物内のラン
ダム散乱体データを消去する構造物内散乱体除去器と、
上記構造物内散乱体除去器の出力を受け、ファントムを
３次元メッシュに分割しランダム散乱体データをメッシ
ュ構造に対応して順番に並び代えるデータ並び代え器
と、ランダム散乱体位置データをコード化して圧縮し記
録装置内のランダム散乱体ファントムデータベースに出
力するデータ圧縮器と、構造物内に新たに他種の散乱体
を配置する構造物内散乱体発生器と、上記構造物内散乱
体発生器の出力を受けファントムを３次元メッシュに分
割し構造物散乱体データをメッシュ構造に対応して順番
に並び代えるデータ並び代え器と、構造物内散乱体位置
データをコード化して圧縮し記録装置内の構造物内散乱
体データベースに出力するデータ圧縮器と、構造物内部
の減衰特性と伝搬経路長から構造物内部での伝搬減衰を
全てのメッシュと全てのＲＦ信号取り出し位置の組み合
わせについて計算し構造物内部での減衰補正用データを
生成する構造物減衰補正データ発生器と、上記構造物減
衰データ発生器のデータをコード化し圧縮して記録装置
内の減衰補正データベースに出力するデータ圧縮器とで
構成され、伝搬媒質の音響特性としての伝搬減衰のファ
ントム内での不均質を考慮したより実際に使用される超
音波ファントムに近いファントムデータを生成すること
ができる。

【００５２】（実施例７）以下、本発明の第７の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００５３】図１３は本発明の第７の実施例におけるＲ
Ｆ信号計算部のブロック図を示している。図１３におい
て、８１は位置情報発生器、８２は超音波ビーム選択
器、８３は記録装置２０内の超音波ビームデータベー
ス、８４はファントムデータ選択器、８５は記録装置２
０内のファントムデータベース、８６は振幅補正器、８
７は散乱体位置発生器、８８は伝搬時間発生器、８９は
記録装置２０内のＲＦ信号データベース、９０はＲＦ信
号選択器、９１は加算器、１３１減衰補正データ選択
器、１３２は伝搬減衰補正器である。

【００５４】以上のような構成において、位置情報発生
器８１、超音波ビーム選択器８２、超音波ビームデータ
ベース８３、ファントムデータ選択器８４、ファントム
データベース８５、振幅補正器８６、散乱体位置発生器
８７、伝搬時間発生器８８、ＲＦ信号データベース８
９、ＲＦ信号選択器９０、加算器９１は上記の第４の実
施例と同様に動作する。

【００５５】減衰補正データ選択器１３１は、位置情報
発生器８１からの出力を受け、記録装置２０内のファン
トムデータベース８５からファントム内の構造物に起因
する伝搬減衰補正データを選択する。選択された伝搬減
衰補正データはファントムデータベース８５から減衰補
正データ補正器１３１に出力され減衰データ補正器１３
１内で解読され、振幅補正器８６から出力された超音波
ビームデータの振幅と位相を補正して伝搬時間発生器８
８に出力する。

【００５６】以上のように本実施例によれば、ＲＦ信号
計算部が、ファントム空間を３次元メッシュに分割して
離散位置情報を発生する位置情報発生器と、上記位置情
報発生器の出力を受け記録装置内の超音波ビームデータ
ベースから超音波ビームデータを選択する超音波ビーム
選択器と、上記位置情報発生器からの出力を受け記録装
置内のファントムデータベースから計算対象３次元メッ
シュに対応したファントムの部分データを選択するファ
ントムデータ選択器と、上記ファントムデータ選択器に
より選択されたファントムデータを各ランダム散乱体の
３次元の位置情報に変換する散乱体位置発生器と、上記
位置情報発生器からの出力を受け記録装置内のファント
ムデータベースから計算対象３次元メッシュに対応した
構造物内の伝搬減衰補正用データを選択する減衰補正デ
ータ選択器と、上記散乱体位置発生器の出力を受け、上
記超音波ビームデータ選択器により選択された超音波ビ
ームデータの振幅を補正する振幅補正器と、上記減衰補
正データ選択器により選択された構造物伝搬減衰補正用
データを解読し上記振幅補正器の出力の振幅と位相を補
正する伝搬減衰補正器と、上記散乱体位置発生器の出力
と上記伝搬減衰補正器の出力を受け、送受信の伝搬時間
を求め超音波ビームデータに遅延時間を与える伝搬時間
発生器と、記録装置内のＲＦ信号データベースのＲＦ信
号データを選択するＲＦ信号選択器と、上記ＲＦ信号選
択器の選択したＲＦデータに上記伝搬時間発生器の出力
を加算する加算器を有し、ファントム全体に均質にかか
る減衰特性とともに、生体組織に見られるような不均質
な伝搬減衰特性を考慮したより実際に近い形のＲＦ信号
の計算ができる。

【００５７】（実施例８）以下、本発明の第８の実施例
について、図面を参照しながら説明する。

【００５８】図１４は本発明の第８の実施例における信
号処理部のブロック図である。図１４において１４１は
プリアンプ部、１４２はＤＧＣ部、１４３はダイナミッ
クフィルタ部、１４４は対数増幅器、１４５は検波器、
１４６はナイキストフィルタ、１４７は任意レベルノイ
ズ発生器である。

【００５９】以上のような構成において、記録装置２０
内のＲＦ信号データベースからＲＦ信号は順次読み出さ
れ、プリアンプ部１４１に入力される。プリアンプ部１
４１である程度増幅されたＲＦ信号データは、任意レベ
ルノイズ発生器１４７で発生したノイズ成分を加算した
後、伝搬減衰を補償するためのＤＧＣ部１４２入力され
る。ＤＧＣ部でＲＦ信号の距離に応じた減衰補償が行わ
れ、帯域制限のためのダイナミックフィルタ部１４３に
おいて、距離に応じたフィルタリングが行われ、レベル
圧縮のための対数増幅器１４４によって対数的に増幅さ
れる。対数圧縮されたＲＦ信号データは検波器１４５に
より検波されエンベロープデータなり、ナイキストフィ
ルタ部１４６において帯域制限され、画像信号となる。
計算された画像信号は記録装置内の画像信号データベー
スに出力され、画像信号データベースを介して画像形成
部１７、あるいは画像評価部１８に出力される。

【００６０】この過程において、各処理ユニットの処理
に関するパラメータは処理前に入力しておくことも、あ
るいは各ユニットの処理結果を画像表示装置１９に表示
させながら対話的に随時パラメータを入力して、処理の
変化を観察していくことも可能である。

【００６１】以上のように本実施例によれば、信号処理
部が、プリアンプ部と、ＤＧＣ部と、ダイナミックフィ
ルター部、対数増幅器と、検波器と、ナイキストフィル
タ部と、任意レベルノイズ発生器で構成されることによ
り、ＲＦ信号データを画像信号データに変換することが
できるとともに、各処理ユニットがＲＦ信号を処理する
過程を観察でき、出力としての画像化信号に与える各ユ
ニットの影響を明確にして超音波診断装置の最適設計仕
様を導出することも可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上のように本発明は、超音波圧電振動
子の振動形態を計算する圧電振動子応答特性計算部と、
超音波の送受信を行なう超音波アレイを構成する１個の
圧電素子の形状から音場空間に対する１個の圧電素子の
空間的な応答を計算する空間応答計算部と、上記圧電振
動子応答特性計算部と上記空間応答計算部の計算結果か
ら超音波探触子のビームを計算する超音波ビーム計算部
と、被検体としてのランダム散乱体を発生する超音波フ
ァントム生成部と、上記超音波ビーム計算部と上記超音
波ファントム生成部の計算結果を受けてランダム散乱体
群からの反射超音波信号を計算するＲＦ信号計算部と、
上記ＲＦ信号計算部の計算結果を処理してＲＦ信号を超
音波断層像用データに変換する信号処理部と、上記超音
波信号処理部の計算結果から超音波断層像を形成しビデ
オ信号に変換する画像形成部と、上記画像形成部からの
出力を受けて超音波断層像を表示する画像表示装置と、
上記画像形成部の計算結果を受け各種の画像解析および
評価を行なう画像評価部と、上記各部の計算結果を記録
しデータベース化する記録装置と、上記各部に計算パラ
メータを出力するパラメータ生成部と、上記パラメータ
生成部に計算パラメータを入力するための入力装置と、
上記各部の計算パラメータや画像評価結果を出力する出
力装置と、上記各部を制御する中央制御部を備を設ける
ことにより、医用超音波断層像を装置内で合成し、合成
された超音波断層像を評価でできる。また本発明は超音
波断層像の画質に影響を与える各種のパラメータを変化
させて画像を合成でき、画像を観察あるいは評価しなが
ら各種パラメータの最適値を決定することができ、超音
波診断装置の適切な設計指針を得ることができるするこ
とができる優れた医用像評価装置を実現できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における医用像評価装置
の全体ブロック結線図

【図２】（ａ）本発明の第１の実施例における医用像評
価装置の圧電振動子を含む超音波探触子の断面図 （ｂ）同圧電振動子の応答特性の計算例を示す波形図

【図３】（ａ）本発明の第１の実施例における医用像評
価装置の要部である空間応答計算の計算概念図 （ｂ）同空間応答特性の計算例を示す波形図

【図４】本発明の第２の実施例における医用像評価装置
の要部である超音波ビーム計算の計算の概念図

【図５】本発明の第２の実施例における医用像評価装置
の要部である空間応答計算部のブロック結線図

【図６】本発明の第２の実施例における医用像評価装置
の要計算対象空間の３次元メッシュ分割の概念図

【図７】本発明の第３の実施例における医用像評価装置
の要部である超音波ビーム計算部のブロック結線図

【図８】本発明の第４の実施例における医用像評価装置
の要部であるＲＦ信号計算部のブロック結線図

【図９】本発明の第５の実施例における医用像評価装置
の要部である超音波ファントム生成部のブロック結線図

【図１０】本発明の第５の実施例における医用像評価装
置の要超音波ファントムの概念図

【図１１】本発明の第６の実施例における医用像評価装
置の要部である超音波ファントム生成部のブロック結線
図

【図１２】本発明の第６の実施例における医用像評価装
置の減衰補正データ生成の概念図

【図１３】本発明の第７の実施例における医用像評価装
置の要部であるＲＦ信号計算部のブロック結線図

【図１４】本発明の第８の実施例における医用像評価装
置の要部である信号処理部のブロック結線図

【図１５】従来の医用像評価装置のブロック結線図

【符号の説明】

１１ 圧電振動子応答特性計算部 １２ 空間応答計算部 １３ 超音波ビーム計算部 １４ 超音波ファントム生成部 １５ ＲＦ信号計算部 １６ 信号処理部 １７ 画像形成部 １８ 画像評価部 １９ 画像表示装置 ２０ 記録装置 ２１ パラメータ生成部 ２２ 入力装置 ２３ 出力装置 ２４ 中央制御部 ２５ バッキング層 ２６ 圧電振動子 ２７ 第１整合層 ２８ 第２整合層 ２９ 音響レンズ ３０ 電極層 ３１ 接着層 ３２ 音波放射面 ３３ 駆動波形 ３４ 応答波形 ３５ 伝搬媒質 ３６ 観察点 ３７ 超音波伝搬経路 ３８ 空間的応答特性 ４１ 超音波振動子アレイ ４２ 遅延時間 ４３ 加算器 ４４ 伝搬経路 ４５ 超音波ビーム波形 ５１ 位置情報発生器 ５２ １素子表面メッシュ分割器 ５３ 振幅位相補正器 ５４ 周波数依存減衰補正器 ５５ 積分器 ６１ ３次元メッシュ ６２ メッシュ点 ７１ 空間応答データベース ７２ 位置情報発生器 ７３ 空間応答選択器 ７４ 重み発生器 ７５ 乗算器 ７６ 遅延時間制御器 ７７ 可変遅延器 ７８ 加算器 ７９ データライン ８０ 畳み込み積分器 ８１ 位置情報発生器 ８２ 超音波ビーム選択器 ８３ 超音波ビームデータベース ８４ ファントムデータ選択器 ８５ ファントムデータベース ８６ 振幅補正器 ８７ 散乱体位置発生器 ８８ 伝搬時間発生器 ８９ ＲＦ信号データベース ９０ ＲＦ信号選択部 ９１ 加算器 ９２ ランダム散乱体位置発生器 ９３ 構造物内散乱体除去器 ９４ 並び代え器 ９５ データ圧縮器 ９６ 構造物内散乱体発生器 ９７ 並び代え器 ９８ データ圧縮器 １０１ 超音波ファントム １０２ ファントム３次元メッシュ １０３ 円筒構造 １０４ ストリング １１１ 構造物減衰補正データ発生器 １１２ データ圧縮器 １２１ ＲＦ信号の取り出し位置 １２２ メッシュ点 １２３ 円筒構造 １２４ 伝搬経路 １２５ 伝搬経路長 １２６ ファントム １３１ 減衰補正データ選択器 １３２ 伝搬減衰補正器 １４１ プリアンプ部 １４２ ＤＧＣ部 １４３ ダイナミックフィルタ部 １４４ 対数増幅器 １４５ 検波器 １４６ ナイキストフィルタ部 １４７ 任意レベルノイズ発生器 １５１ 超音波円形凹面振動子 １５２ ランダム散乱体ファントム １５３ 送信器 １５４ 受信器 １５５ Ａ／Ｄ １５６ メモリ １５７ 画像解析部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波圧電振動子の振動形態を計算する
   圧電振動子応答特性計算部と、超音波の送受信を行なう
   超音波アレイを構成する１個の圧電素子の形状から音場
   空間に対する１個の圧電素子の空間的な応答を計算する
   空間応答計算部と、上記圧電振動子応答特性計算部と上
   記空間応答計算部の計算結果から超音波探触子のビーム
   を計算する超音波ビーム計算部と、被検体としてのラン
   ダム散乱体を発生する超音波ファントム生成部と、上記
   超音波ビーム計算部と上記超音波ファントム生成部の計
   算結果からランダム散乱体群からの反射超音波信号を計
   算するＲＦ信号計算部と、上記ＲＦ信号計算部の計算結
   果を処理してＲＦ信号を超音波断層像用データに変換す
   る信号処理部と、上記超音波信号処理部の計算結果から
   超音波断層像を形成しビデオ信号に変換する画像形成部
   と、上記画像形成部からのビデオ出力を受けて超音波断
   層像を表示する画像表示装置と、上記画像形成部の計算
   結果あるいは上記信号処理部の計算結果に各種の画像解
   析および評価を行なう画像評価部と、上記各部の計算結
   果を記録しデータベース化する記録装置と、上記各部に
   計算パラメータを出力するパラメータ生成部と、上記パ
   ラメータ生成部に計算パラメータを入力するための入力
   装置と、上記各部を制御する中央制御部を備えた医用画
   像評価装置。
2. 【請求項２】 空間応答計算部が、音場空間を３次元メ
   ッシュに分割して離散位置情報を発生する位置情報発生
   器と、１素子の音波放射面を２次元メッシュに分割して
   面積分の情報を発生する１素子表面メッシュ分割器と、
   上記位置情報発生器と上記１素子表面メッシュ分割器の
   出力を受けて伝搬経路長から空間応答の位相と振幅を補
   正する振幅位相補正器と、上記振幅位相補正器の出力を
   受け周波数依存減衰パラメータから伝搬減衰値を計算す
   る周波数依存減衰補正器と、上記位置情報発生器と上記
   １素子表面メッシュ分割器と上記周波数依存減衰補正器
   の出力から空間応答を計算し出力する積分器で構成され
   る請求項１記載の医用画像評価装置。
3. 【請求項３】 超音波ビーム計算部が、音場空間を３次
   元メッシュに分割して離散位置情報を発生する位置情報
   発生器と、上記位置情報発生器の出力を受け記録装置内
   の空間応答のデータベースから空間応答データを設定さ
   れた素子数だけ選択する空間応答選択器と、上記位置情
   報発生器の出力を受け選択された各空間応答に加えるを
   計算する重み発生器と、上記空間応答選択器の出力と上
   記重み発生器の出力を受け選択された各空間応答に重み
   をかける乗算器と、上記位置情報発生器の出力を受け各
   素子データに対する遅延時間を与える遅延時間制御器
   と、上記遅延時間制御器の出力を受け各素子データを加
   算して往路、あるいは復路の超音波ビームデータを出力
   する加算器で構成され、上記重み発生器、上記乗算器、
   上記遅延時間制御器および上記加算器をそれぞれ送信
   用、受信用の２系統有し、上記各加算器の出力と、圧電
   振動子応答特性計算部の出力を畳み込んで往復の超音波
   ビームデータを出力する畳み込み積分器で構成される請
   求項１記載の医用画像評価装置。
4. 【請求項４】 ＲＦ信号計算部が、ファントム空間を３
   次元メッシュに分割して離散位置情報を発生する位置情
   報発生器と、上記位置情報発生器の出力を受け記録装置
   内の超音波ビームデータベースから超音波ビームデータ
   を選択する超音波ビーム選択器と、上記位置情報発生器
   からの出力を受け記録装置内のファントムデータベース
   から計算対象３次元メッシュに対応したファントムの部
   分データを選択するファントムデータ選択器と、上記フ
   ァントムデータ選択器により選択されたファントムデー
   タを各ランダム散乱体の３次元の位置情報に変換する散
   乱体位置発生器と、上記散乱体位置発生器の出力を受
   け、上記超音波ビームデータ選択器により選択された超
   音波ビームデータの振幅を補正する振幅補正器と、上記
   散乱体位置発生器の出力と上記振幅補正器の出力を受
   け、送受信の伝搬時間を求め超音波ビームデータに遅延
   時間を与える伝搬時間発生器と、記録装置内のＲＦ信号
   データベースのＲＦ信号データを選択するＲＦ信号選択
   器と、上記ＲＦ信号選択器の選択したＲＦデータに上記
   伝搬時間発生器の出力を加算する加算器とで構成される
   請求項１記載の医用画像評価装置。
5. 【請求項５】 超音波ファントム生成部が、ランダム散
   乱体をファントムの寸法内に分布させるランダム散乱体
   位置発生器と、上記ランダム散乱体位置発生器の出力を
   受け内容構造物内のランダム散乱体データを消去する構
   造物内散乱体除去器と、上記構造物内散乱体除去器の出
   力を受け、ファントムを３次元メッシュに分割しランダ
   ム散乱体データをメッシュ構造に対応して順番に並び代
   えるデータ並び代え器と、上記並び代え器の出力を受け
   ランダム散乱体位置データをコード化して圧縮し記録装
   置内のランダム散乱体ファントムデータベースに出力す
   るデータ圧縮器と、構造物内に新たに他種の散乱体を配
   置する構造物内散乱体発生器と、上記構造物内散乱体発
   生器の出力を受けファントムを３次元メッシュに分割し
   構造物散乱体データをメッシュ構造に対応して順番に並
   び代えるデータ並び代え器と、上記並び代え器の出力を
   受け構造物内散乱体位置データをコード化して圧縮し記
   録装置内の構造物内散乱体データベースに出力するデー
   タ圧縮器と、で構成される請求項１記載の医用画像評価
   装置。
6. 【請求項６】 超音波ファントム生成部が、ランダム散
   乱体をファントムの寸法内に分布させるランダム散乱体
   位置発生器と、上記ランダム散乱体位置発生器の出力を
   受け内容構造物内のランダム散乱体データを消去する構
   造物内散乱体除去器と、上記構造物内散乱体除去器の出
   力を受け、ファントムを３次元メッシュに分割しランダ
   ム散乱体データをメッシュ構造に対応して順番に並び代
   えるデータ並び代え器と、ランダム散乱体位置データを
   コード化して圧縮し記録装置内のランダム散乱体ファン
   トムデータベースに出力するデータ圧縮器と、構造物内
   に新たに他種の散乱体を配置する構造物内散乱体発生器
   と、上記構造物内散乱体発生部の出力を受けファントム
   を３次元メッシュに分割し構造物散乱体データをメッシ
   ュ構造に対応して順番に並び代えるデータ並び代え器
   と、構造物内散乱体位置データをコード化して圧縮し記
   録装置内の構造物内散乱体データベースに出力するデー
   タ圧縮器と、構造物内部の減衰特性と伝搬経路長から構
   造物内部での伝搬減衰を全てのメッシュと全てのＲＦ信
   号取り出し位置の組み合わせに付いて計算し構造物内部
   での減衰補正用データを生成する構造物減衰補正データ
   発生器と、上記構造物減衰データ発生器のデータをコー
   ド化し記録装置内の減衰補正データベースに出力するデ
   ータ圧縮器とで構成される請求項１記載の医用画像評価
   装置。
7. 【請求項７】 ＲＦ信号計算部が、ファントム空間を３
   次元メッシュに分割して離散位置情報を発生する位置情
   報発生器と、上記位置情報発生器の出力を受け記録装置
   内の超音波ビームデータベースから超音波ビームデータ
   を選択する超音波ビーム選択器と、上記位置情報発生器
   からの出力を受け記録装置内のファントムデータベース
   から計算対象３次元メッシュに対応したファントムの部
   分データを選択するファントムデータ選択器と、上記フ
   ァントムデータ選択器により選択されたファントムデー
   タを各ランダム散乱体の３次元の位置情報に変換する散
   乱体位置発生器と、上記位置情報発生器からの出力を受
   け記録装置内のファントムデータベースから計算対象３
   次元メッシュに対応した構造物内の伝搬減衰補正用デー
   タを選択する減衰補正データ選択器と、上記散乱体位置
   発生器の出力を受け、上記超音波ビームデータ選択器に
   より選択された超音波ビームデータの振幅を補正する振
   幅補正器と、上記減衰補正データ選択器により選択され
   た構造物伝搬減衰補正用データをデコードし上記振幅補
   正器の出力の振幅と位相を補正する伝搬減衰補正器と、
   上記散乱体位置発生器の出力と上記伝搬減衰補正器の出
   力を受け、送受信の伝搬時間を求め超音波ビームデータ
   に遅延時間を与える伝搬時間発生器と、記録装置内のＲ
   Ｆ信号データベースのＲＦ信号データを選択するＲＦ信
   号選択器と、上記ＲＦ信号選択器の選択したＲＦデータ
   に上記伝搬時間発生器の出力を加算する加算器とで構成
   される請求項１記載の医用画像評価装置。
8. 【請求項８】 信号処理部が、プリアンプ部と、ＤＧＣ
   部と、ダイナミックフィルター部、対数増幅器器と、検
   波部と、ナイキストフィルタ部と、任意レベルノイズ発
   生器で構成される請求項１記載の医用画像評価装置。