JPH0614927B2 - 被検体断層像構成方法 - Google Patents
被検体断層像構成方法Info
- Publication number
- JPH0614927B2 JPH0614927B2 JP59238804A JP23880484A JPH0614927B2 JP H0614927 B2 JPH0614927 B2 JP H0614927B2 JP 59238804 A JP59238804 A JP 59238804A JP 23880484 A JP23880484 A JP 23880484A JP H0614927 B2 JPH0614927 B2 JP H0614927B2
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- Japan
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- sound
- wave
- subject
- sound pressure
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- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、被検体断層像構成方法に関する。
従来技術 超音波ＣＴ（Computer Tomography）は、超音波に対す
る被検体の減衰分布や音速分布についての断層像を得る
ものとして知られているが、生体組織のダイナミックス
に関する重要な情報を有する非線形パラメータ分布を得
るように構成されたトモグラフィは未だ提案されていな
い。
る被検体の減衰分布や音速分布についての断層像を得る
ものとして知られているが、生体組織のダイナミックス
に関する重要な情報を有する非線形パラメータ分布を得
るように構成されたトモグラフィは未だ提案されていな
い。
目 的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
特に、生体等における非線形パラメータ(β)の分布のあ
る積断面における断層像を得ることを目的としてなされ
たものである。
特に、生体等における非線形パラメータ(β)の分布のあ
る積断面における断層像を得ることを目的としてなされ
たものである。
構 成 本発明は、上記目的を達成するために、被検体に対して
周波数の異なる２つの超音波を送波し、被検体透過後の
前記２つの超音波のうち少なくとも一方の超音波の音圧
と該２つの超音波の差音波の音圧を測定し、前記超音波
の音圧の測定値と差音波の音圧の測定値から被検体の断
層像を構成し、前記超音波の音圧の測定値から該音圧の
減衰分布を求め、前記減衰分布により、差音波音圧によ
り構成した被検体の断層像を補正することを特徴とした
ものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明す
る。
周波数の異なる２つの超音波を送波し、被検体透過後の
前記２つの超音波のうち少なくとも一方の超音波の音圧
と該２つの超音波の差音波の音圧を測定し、前記超音波
の音圧の測定値と差音波の音圧の測定値から被検体の断
層像を構成し、前記超音波の音圧の測定値から該音圧の
減衰分布を求め、前記減衰分布により、差音波音圧によ
り構成した被検体の断層像を補正することを特徴とした
ものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明す
る。
第１図は、本発明による被検体断層像構成方法（超音波
非線形パラメータＣＴ）の一一実施例を説明するための
構成図で、図中、１はプロジエクタ、２はレシーバ、３
は被検試料で、スキニヤングは従来のＣＴシステムと同
様である。すなわち、プロジエクタ１とレシーバ２を同
期して矢印Ａ方向にスキャンし、スキャン終了後に例え
ば０点を中心に所定角度回転して前記と同様に矢印Ａ方
向にスキャンし、以降、同様の操作を３６０゜の角度に
わたって行う。而して、本発明による非線形パラメータ
ＣＴが従来のＣＴと異なる点は、プロジエクタ１から異
なる２つの周波数ｆ１，ｆ２をもつ音波が放射され（実
際には、ＡＭもしくはＤＳＢ）、レシーバ２で、ｆ１，
ｆ２，ｆｓ（＝｜ｆ１−ｆ２｜）の３種の音波（もしく
は、ｆ１（又はｆ２）とｆｓの２種）を測定することで
ある。よって、レシーバ２には２つのトランスジューサ
を用いるか、もしくは、広帯域なハイドロフオンを用い
る。
非線形パラメータＣＴ）の一一実施例を説明するための
構成図で、図中、１はプロジエクタ、２はレシーバ、３
は被検試料で、スキニヤングは従来のＣＴシステムと同
様である。すなわち、プロジエクタ１とレシーバ２を同
期して矢印Ａ方向にスキャンし、スキャン終了後に例え
ば０点を中心に所定角度回転して前記と同様に矢印Ａ方
向にスキャンし、以降、同様の操作を３６０゜の角度に
わたって行う。而して、本発明による非線形パラメータ
ＣＴが従来のＣＴと異なる点は、プロジエクタ１から異
なる２つの周波数ｆ１，ｆ２をもつ音波が放射され（実
際には、ＡＭもしくはＤＳＢ）、レシーバ２で、ｆ１，
ｆ２，ｆｓ（＝｜ｆ１−ｆ２｜）の３種の音波（もしく
は、ｆ１（又はｆ２）とｆｓの２種）を測定することで
ある。よって、レシーバ２には２つのトランスジューサ
を用いるか、もしくは、広帯域なハイドロフオンを用い
る。
この時、測定される差音波音圧（被検体を透過した２つ
の周波数成分の音圧の差）Ｐｓ（ｕ，θ）（Projection
Data）は、第１図の座標系で、 ただし、 ρｏ，Ｃｏ：一定，ωｓ：差音の角周波数 Ｓｏ：プロジエクタの放射面積 Ｐｏ１，Ｐｏ２：１次波の初期音圧 (1)式は、更に、 で、Ｐ１，Ｐ２は、レシーバで測定される１次波の音圧
である。
の周波数成分の音圧の差）Ｐｓ（ｕ，θ）（Projection
Data）は、第１図の座標系で、 ただし、 ρｏ，Ｃｏ：一定，ωｓ：差音の角周波数 Ｓｏ：プロジエクタの放射面積 Ｐｏ１，Ｐｏ２：１次波の初期音圧 (1)式は、更に、 で、Ｐ１，Ｐ２は、レシーバで測定される１次波の音圧
である。
(2)式において、α１，α２＞＞αｓと考えると、 (3)式において、 Ｐｓ（ｕ，θ）……プロジエクション， Ｖ−ｖ……拡散項， である。
ここで、Ｐｓｃ（ｕ，θ）＝Ps/P1・Ｐ２を求め、Ｐｓ
ｃ（ｕ，θ）を再構成（reconstruct）すると、拡散、
減衰の影響により、真の非線形パラメータ分布β（Ｘ，
Ｙ）を得ることができないので、補正が必要である。補
正方法としては、Single Photon EmissionＣＴに用い
られているＭＣＭ法を用いる。
ｃ（ｕ，θ）を再構成（reconstruct）すると、拡散、
減衰の影響により、真の非線形パラメータ分布β（Ｘ，
Ｙ）を得ることができないので、補正が必要である。補
正方法としては、Single Photon EmissionＣＴに用い
られているＭＣＭ法を用いる。
第２図は、上記補正の流れを示すフローチヤートであ
り、ここで、Ｃ（Ｘ，Ｙ）は補正係数行列であり、次の
(4)式で与えられる。
り、ここで、Ｃ（Ｘ，Ｙ）は補正係数行列であり、次の
(4)式で与えられる。
ただし、θは投影角、θは投影角θのときの被検試料
３内の点（Ｘ，Ｙ）からレシーバまでの線分を示す。
３内の点（Ｘ，Ｙ）からレシーバまでの線分を示す。
(4)式は、物理的には、被検試料３内の点（Ｘ，Ｙ）に
単位点音源を設定し、減衰が無く、しかも拡散も無いと
仮定したときの再構成値と、それらの影響を受けたとき
の再構成値との比を点（Ｘ，Ｙ）の補正係数と定めるこ
とを意味している。なお、α１（Ｘ，Ｙ），α２（Ｘ，
Ｙ）は、１次波から再構成されたものを用いる。また、
再構成に用いる再構成アルゴリズむには、現在最も普及
しているShepp＆Loganのフイルタで補正した逆投影法を
用いるとよい。
単位点音源を設定し、減衰が無く、しかも拡散も無いと
仮定したときの再構成値と、それらの影響を受けたとき
の再構成値との比を点（Ｘ，Ｙ）の補正係数と定めるこ
とを意味している。なお、α１（Ｘ，Ｙ），α２（Ｘ，
Ｙ）は、１次波から再構成されたものを用いる。また、
再構成に用いる再構成アルゴリズむには、現在最も普及
しているShepp＆Loganのフイルタで補正した逆投影法を
用いるとよい。
次に、β分布ＣＴの測定計算手順を示す。
(1)、プロジエクションＰ１，Ｐ２を測定 (2)、プロジエクションＰｓを測定 (3)、プロジエクションＰ１，Ｐ２の測定値を用いてＣ
Ｔアルゴリズムにより減衰分布α１（Ｘ，Ｙ），α
２（Ｘ，Ｙ）を再構成する。
Ｔアルゴリズムにより減衰分布α１（Ｘ，Ｙ），α
２（Ｘ，Ｙ）を再構成する。
(4)、Ｐ１，Ｐ２，ＰＳの測定値を用いてプロジエクシ
ョンの補正値 (5)、上記(4)で求めたプロジエクションの補正値を用い
てＣＴアルゴリズムにより の再構成を計算 (6)、Ｃ（Ｘ，Ｙ）を計算 (7)、上記(5)で求めた再構成（Reconstruction）ＸＣ
（Ｘ，Ｙ）よりβ分布を求める。
ョンの補正値 (5)、上記(4)で求めたプロジエクションの補正値を用い
てＣＴアルゴリズムにより の再構成を計算 (6)、Ｃ（Ｘ，Ｙ）を計算 (7)、上記(5)で求めた再構成（Reconstruction）ＸＣ
（Ｘ，Ｙ）よりβ分布を求める。
第３図は、上記超音波ＣＴの原理を用いて被検試料片の
非線形パラメータ値を測定するシステムの一例を示す図
で、図中、１１は容器、１２は水、１３は送波用超音波
トランスジューサ、１４は受波用ハイドロフォン、１５
は試料片で、試料片として、生体（Tissue Charactiri
gation）の非線形パラメータ値(β)を求める例について
説明する。
非線形パラメータ値を測定するシステムの一例を示す図
で、図中、１１は容器、１２は水、１３は送波用超音波
トランスジューサ、１４は受波用ハイドロフォン、１５
は試料片で、試料片として、生体（Tissue Charactiri
gation）の非線形パラメータ値(β)を求める例について
説明する。
生体組織の弾性特性を反映していると思われる非線形パ
ラメータ(β)は、生体変質の様子を知る上で重要なパラ
メータであると考えられている。この生体のβ値の測定
法として、従来、有限振幅超音波の高調波音圧を測定
し、これからβ値を計算する方法と、超音波信号波に有
限振幅レベルのポンプ波をあてて位相変調を起させ、こ
れをフーリエー変換してβ値を計算する方法がある。但
し、前者の方法は高調波を利用しているため、生体内で
の減衰が激しくハイドロフォンによる検出が難しい。後
者の方法は、ポンプ波として正弦波のスキャンまたはパ
ルスを用いているので広帯域のトランスデューサが必要
であるが、実用的に満足なトランスデューサを得るのが
難しい等の欠点があり、今だに、簡便で正確なβ値の計
測法が得られていない。
ラメータ(β)は、生体変質の様子を知る上で重要なパラ
メータであると考えられている。この生体のβ値の測定
法として、従来、有限振幅超音波の高調波音圧を測定
し、これからβ値を計算する方法と、超音波信号波に有
限振幅レベルのポンプ波をあてて位相変調を起させ、こ
れをフーリエー変換してβ値を計算する方法がある。但
し、前者の方法は高調波を利用しているため、生体内で
の減衰が激しくハイドロフォンによる検出が難しい。後
者の方法は、ポンプ波として正弦波のスキャンまたはパ
ルスを用いているので広帯域のトランスデューサが必要
であるが、実用的に満足なトランスデューサを得るのが
難しい等の欠点があり、今だに、簡便で正確なβ値の計
測法が得られていない。
第３図は、音波に対する減衰分布及びβ分布が均一な試
料片のβ値を計測する簡便で正確な計測方法を説明する
ための構成図で、図示のように、水１２中において対向
して送波用超音波トランスデューサ１３と受波用ハイド
ロフォン１４を設置し、その間の空間に被測定物である
試料片１５を配置されている。図示状態で送波用超音波
トランスデューサ１３より角周波数ω｜およびω２の２
つの超音波を同時に有限振幅レベルでビーム状に放射
し、水１２及び被検物生体１５の非線形特性に基づいて
生起する非線形相互作用の結果生じる差音（ω１〜
ω２）の音圧レベルを測定する。この場合、送波用トラ
ンスデューサ１１から放射される音波がビーム状にコリ
メートされるようにω１，ω２の角周波数とトランデュ
ーサの口径を調整するものとする。非線形相互作用の特
徴として、１次波（ω１，ω２）がビーム状であれば差
音（ω１，ω２）も十分にコリメートされることにな
る。
料片のβ値を計測する簡便で正確な計測方法を説明する
ための構成図で、図示のように、水１２中において対向
して送波用超音波トランスデューサ１３と受波用ハイド
ロフォン１４を設置し、その間の空間に被測定物である
試料片１５を配置されている。図示状態で送波用超音波
トランスデューサ１３より角周波数ω｜およびω２の２
つの超音波を同時に有限振幅レベルでビーム状に放射
し、水１２及び被検物生体１５の非線形特性に基づいて
生起する非線形相互作用の結果生じる差音（ω１〜
ω２）の音圧レベルを測定する。この場合、送波用トラ
ンスデューサ１１から放射される音波がビーム状にコリ
メートされるようにω１，ω２の角周波数とトランデュ
ーサの口径を調整するものとする。非線形相互作用の特
徴として、１次波（ω１，ω２）がビーム状であれば差
音（ω１，ω２）も十分にコリメートされることにな
る。
今、試料片のβ分布とα分布（減衰分布）が一様、均一
であるとすると、ハイドロフォンにて受波する差音の音
圧は次式のごとくなる。
であるとすると、ハイドロフォンにて受波する差音の音
圧は次式のごとくなる。
ただし、(5)，(6)式において、 Ｓｏ：送波トランスデューサの面積 Ｒｏ：トランスデューサとハイドロフォン間の距離 ωｓ：差音の角周波数（＝ω１，ω２） ｋｓ：差音波の波数 Ｐｏ：１次数の初期音圧 (x)：密度分布 Ｃ(x)：音速分布 α(x)：１次波の減衰定数分布 αｓ(x)：差音の減衰定数分布 β(x)：非線形パラメータ分布 上記(5)式が示すように、Ｐｓはρ(x)Ｃ(x)が一定とす
ると、初期音圧Ｐｏを一定に保つことにより非線形パラ
メータβだけに依存することになる。今、第３図のごと
き配置を考えると、Ｃ(x)，ρ(x)はそれぞれ水中および
試料片中で一定であり、α(x)，αｓ(x)も水中で一定で
あると考えられ、試料片中においてもそれぞれ一定と仮
定している。したがって、 水中の音速：Ｃω 水の密度 ：ρω 水の非線下パラメータ：βω 水中の音波減衰定数：αω（１次波），αｓω（差音） 試料片中の減衰定数：αＡ（１次波），αｓＡ（差音） 試料片中の非線形パラメータ：βＡ 試料片中の密度 ：ρＡ とおくことができる。この場合(5)式からβＡは次のよ
うに考える。。
ると、初期音圧Ｐｏを一定に保つことにより非線形パラ
メータβだけに依存することになる。今、第３図のごと
き配置を考えると、Ｃ(x)，ρ(x)はそれぞれ水中および
試料片中で一定であり、α(x)，αｓ(x)も水中で一定で
あると考えられ、試料片中においてもそれぞれ一定と仮
定している。したがって、 水中の音速：Ｃω 水の密度 ：ρω 水の非線下パラメータ：βω 水中の音波減衰定数：αω（１次波），αｓω（差音） 試料片中の減衰定数：αＡ（１次波），αｓＡ（差音） 試料片中の非線形パラメータ：βＡ 試料片中の密度 ：ρＡ とおくことができる。この場合(5)式からβＡは次のよ
うに考える。。
(7)式において、差音の音圧Ｐｓは測定値であり、それ
以外のパラメータは既知であるので、 (7)式の数値積分を実施することにより非線形パラメー
タ値βが求まる。ここにおいてαω，αｓωは既知であ
るが、試料片の減衰パラメータαＡ，αｓＡの測定は以
下の手順になる。
以外のパラメータは既知であるので、 (7)式の数値積分を実施することにより非線形パラメー
タ値βが求まる。ここにおいてαω，αｓωは既知であ
るが、試料片の減衰パラメータαＡ，αｓＡの測定は以
下の手順になる。
但し、Ｐω：水のみの時の受波音圧，ＰＡ：試料片を挿
入した時の受波音圧，ＰｓＡ，Ｐｓωについても同様
（但し、周波数はωｓを用いる）。
入した時の受波音圧，ＰｓＡ，Ｐｓωについても同様
（但し、周波数はωｓを用いる）。
効 果 以上の説明から明らかなように、本発明によると、従
来、不可能であった生体のダナミック特性を表わすβ分
布のＣＴ像を得ることができる。また、本発明の動作原
理である非線形パラメトリック作用によって生じる差音
を検出することによって距離減衰が少なく、大きな試料
片のβ値の測定が可能となる。
来、不可能であった生体のダナミック特性を表わすβ分
布のＣＴ像を得ることができる。また、本発明の動作原
理である非線形パラメトリック作用によって生じる差音
を検出することによって距離減衰が少なく、大きな試料
片のβ値の測定が可能となる。
第１図は、本発明の一実施例を説明するための構成図、
第２図は、本発明の動作説明をするためのフローチャー
ト、第３図は、本発明の応用例を説明するための図であ
る。 １……プロジエクタ（超音波トランスジューサ）、 ２……ハイドロフォン（超音波レシーバ）、３……被検
試料。
第２図は、本発明の動作説明をするためのフローチャー
ト、第３図は、本発明の応用例を説明するための図であ
る。 １……プロジエクタ（超音波トランスジューサ）、 ２……ハイドロフォン（超音波レシーバ）、３……被検
試料。
Claims (1)
- 【請求項１】被検体に対して周波数の異なる２つの超音
波を送波し、被検体透過後の前記２つの超音波のうち少
なくとも一方の超音波の音圧と該２つの超音波の差音波
の音圧を測定し、前記超音波の音圧の測定値と差音波の
音圧の測定値から被検体の断層像を構成し、前記超音波
の音圧の測定値から該音圧の減衰分布を求め、前記減衰
分布により、差音波音圧により構成した被検体の断層像
を補正することを特徴とする被検体断層像構成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59238804A JPH0614927B2 (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 被検体断層像構成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59238804A JPH0614927B2 (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 被検体断層像構成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61115542A JPS61115542A (ja) | 1986-06-03 |
| JPH0614927B2 true JPH0614927B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=17035534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59238804A Expired - Lifetime JPH0614927B2 (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 被検体断層像構成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0614927B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1935346A1 (en) * | 2006-12-21 | 2008-06-25 | Stichting voor de Technische Wetenschappen | Imaging apparatus and method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5955245A (ja) * | 1982-09-25 | 1984-03-30 | 富士通株式会社 | 超音波診断処理方式 |
| JPS6010165A (ja) * | 1983-06-30 | 1985-01-19 | Fujitsu Ltd | 超音波非線形パラメ−タ分布測定装置 |
-
1984
- 1984-11-13 JP JP59238804A patent/JPH0614927B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61115542A (ja) | 1986-06-03 |
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