JPH0614929B2 - 超音波計測装置 - Google Patents

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、被検体内からの
反射波を受信し、この反射波に包含する被検体内の音響
特性を計測する超音波計測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を用いて得る方式
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、
生体内からの反射波を受信し、この反射波に包含する生
体内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、主に生体内組織
の形状判断を行う超音波診断装置に対し、生体内組織の
形状のみならず、質の情報をも得たいという要望が高ま
っている。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、音速等を計測することにより得ることがで
きる。この超音波の減衰係数を計測する超音波計測装置
として、例えばウルトラソニック・イメージング：ＵＬ
ＴＲＡＳＯＮＩＣ ＩＭＡＧＩＮＧ，ＶＯＬ．５，Ｎ
Ｏ．２，1983,117〜135頁に記載されている構成が知ら
れている。以下、第７図を参照しながら上記従来の超音
波計測装置について説明する。

第７図において、101は超音波探触子であり、被検体Ａ
に対して超音波を送信し、被検体Ａからの反射波を受信
する超音波変換器102と、超音波変換器102から出力され
る超音波を伝搬させる伝搬材103と、超音波変換器102を
２次元に走査する駆動モータ104等から構成されてい
る。105は超音波変換器102を駆動するパルス駆動器、10
6は超音波変換器102の受信信号を増幅する受信回路、10
7は受信回路106の出力から周波数分析を行う周波数分析
器、108は周波数分析器107の出力から演算を行う演算
部、109は演算部108の出力を表示するＴＶモニタであ
る。

以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。

まず、パルス駆動器105より送出された駆動パルスが超
音波変換器102に加えられる。超音波変換器102は、この
駆動パルスを超音波パルスに変換し、伝搬材103を介し
て被検体Ａ内に送出する。送出された超音波パルスは被
検体Ａ内を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、すなわち音響走査
線上を逆行して超音波変換器102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。受信信号
は受信回路106で増幅され、周波数分析器107で中心周波
数が求められる。中心周波数の求め方としては、ゼロク
ロスカウンタ、あるいは高速フーリエ変換手法（ＦＦ
Ｔ）等を利用した方法がある。この中心周波数は、伝搬
距離や超音波の減衰係数に依存する値である。演算部10
8では周波数分析器107の出力である中心周波数から超音
波の減衰係数を求める。そして、超音波変換器102を駆
動モータ104で機械的に走査させることにより、被検体
Ａ内の２次元の中心周波数や減衰係数の分布を求めるこ
とが可能となり、これをＴＶモニタ109に表示する。

発明が解決しようとする課題 しかし、上記のような従来例の構成では、被検体Ａ内の
２次元に中心周波数や減衰係数の分布を求める際、伝搬
材103部分に相当する位置や、伝搬材103と被検体Ａの境
界からの強い反射波を含む部分、または被検体Ａが生体
であった場合、腹膜部分の複雑な組織からの多重反射を
含む部分も周波数分析器107で周波数分析してしまい、
誤った情報をＴＶモニタ109に表示してしまうという課
題があった。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するもの
であり、精度良く被検体内の音響特性を計測することが
できるようにした超音波計測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 上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、 超音波を被検体に送信するとともに、当該被検体からの
反射超音波信号を受信する超音波変換器と、 前記超音波変換器を内包し当該超音波変換器から送受波
される超音波を伝搬させる伝搬材と前記超音波変換器を
２次元走査させる駆動モータからなる超音波探触子と、 前記超音波変換器を電気的に駆動するパルス駆動器と、 前記超音波変換器を介し、被検体からの反射超音波信号
を増幅する受信回路部と、 前記受信回路部の出力信号をアナログ／デジタル変換す
るアナログ／デジタル変換部と、 前記アナログ／デジタル変換部の出力信号である反射超
音波信号を記憶するバッファメモリ部と、 前記バッファメモリ部に記憶されている反射超音波信号
をパワースペクトラム値として周波数分析する周波数分
析部と、 前記周波数分析部の解析結果であるパワースペクトラム
値を、前記伝搬材と被検体との境界位置を示す予め設定
した値と比較し、当該予め設定した値が前記パワースペ
クトラム値より小さいことを検出すると、当該検出結果
が前記伝搬材における反射超音波信号であったとしてア
ドレス算出部へ検出信号を出力するパワースペクトラム
値比較部と、 前記パワースペクトラム値比較部の検出信号が入力され
ると、前記伝搬材における反射超音波信号であるとして
アドレス算出を中止するとともに、一方、前記パワース
ペクトラム値比較部の検出信号が検出されないと、被検
体からの反射超音波信号であるとしてアドレス算出を行
うことにより、被検体からの反射超音波信号のみを抜き
出してアドレス生成するアドレス算出部と、 前記周波数分析部の出力を、前記アドレス算出部がアド
レス生成したアドレスに基づき、当該アドレスに記憶す
るＸ−Ｙ表示メモリ部と、 前記Ｘ−Ｙ表示メモリ部に記憶されている周波数結果を
表示する表示部とを設けたものである。

作用 本発明は上記構成によれば、前記周波数分析部の解析結
果であるパワースペクトラム値を、パワースペクトラム
値比較部で、前記伝搬材と被検体との境界位置を示す予
め設定した値と比較し、当該パワースペクトラム値より
予め設定した値が小さいことを検出すると、当該検出結
果が前記伝搬材における反射超音波信号であつたとして
当該反射超音波信号を表示させないことで、被検体から
の反射超音波信号のみを抜き出して表示させることがで
きる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

まず、本発明の第１の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における超音波計測装置
を示すブロック図である。第１図において、１は超音波
探触子であり、被検体Ａに対して超音波を送信し、被検
体Ａからの超音波を受信する超音波変換器２と、超音波
変換器２から出力される超音波を伝搬させる伝搬材３
と、超音波変換器２を２次元に走査する駆動モータ４等
から構成されている。５は超音波変換器２をパルス駆動
するパルス駆動器、６は超音波変換器２の受信信号を増
幅する受信回路部、７は受信回路部６で増幅された受信
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、８はＡ／
Ｄ変換部７でデジタル信号に変換された受信信号から伝
搬材３と被検体Ａとの境界を算出する比較部、９はＡ／
Ｄ変換部７でデジタル信号に変換された受信信号を記憶
するバッファメモリ部、10は比較部８の出力である境界
信号よりバッファメモリ部９に記憶されている被検体Ａ
内からの反射信号を抜き出すゲート位置発生部、11はバ
ッファメモリ部９から転送された時系列データに対して
周波数分析を行い、中心周波数等を算出し、被検体Ａ内
の減衰特性や減衰特性に依存するパラメータを求める周
波数分析部、12はゲート位置発生部10から出力されるゲ
ート位置信号より位置アドレスを算出して出力するアド
レス算出部、13はアドレス算出部12から出力される位置
アドレス信号に基づき周波数分析部11からの出力を記憶
するＸ−Ｙ表示メモリ部、14はＸ−Ｙ表示メモリ部13の
記憶内容を表示するＴＶモニタ、15は超音波の送信タイ
ミング等を発生するタイミング発生部である。

以上のような構成において、以下、その動作について説
明する。

パルス駆動器５より送出された超音波駆動パルスが超音
波変換器２に加えられる。超音波変換器２はこの超音波
駆動パルスを超音波パルスに変換し、伝搬材３を介して
被検体Ａに送出する。被検体Ａに送出された超音波パル
スは被検体Ａ内を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、すなわち音
響走査線上を逆行して超音波変換器２へ到達し、受信信
号に変換される。受信信号は受信回路部６で増幅され、
Ａ／Ｄ変換部７でデジタル信号に変換される。デジタル
信号に変換された受信信号は順次バッファメモリ部９に
記憶される。また、Ａ／Ｄ変換部７でデジタル信号に変
換された受信信号は比較部８に入力され、比較部８にお
いて、上記受信信号から伝搬材３と被検体Ａとの境界を
算出する。すなわち、伝搬材３からの反射はほとんどな
く、被検体Ａとの境界からは強い反射があり、Ａ／Ｄ変
換部７の入力は大きなものとなる。このＡ／Ｄ変換部７
の出力が大きく変化する部分を比較部８であらかじめ設
定しておいた値と比較し、その設定値より大きくなった
位置で境界を判断することができる。ゲート位置発生部
10は、比較部８の出力である境界位置信号よりバッファ
メモリ部９に記憶している被検体Ａ内からの反射信号成
分だけを抜き出し、周波数分析部11に転送する。周波数
分析部11は転送された時系列データに対し、高速フーリ
エ変換手法（ＦＦＴ）等により周波数分析を行い、中心
周波数等を算出し、被検体Ａ内の減衰特性や減衰特性に
依存するパラメータを求め、Ｘ−Ｙ表示メモリ部13に書
き込む。Ｘ−Ｙ表示メモリ部13の書き込む位置は、ゲー
ト位置発生部10の出力であるゲート位置よりアドレス算
出部12がＸ−Ｙ表示メモリ部13の格子配列に整合するよ
うに算出された位置アドレスに基づく。そして、超音波
変換器２を駆動モータ４で２次元に走査させることによ
り、２次元の周波数分析の結果をＸ−Ｙ表示メモリ部13
に記憶させ、ＴＶモニタ14に表示させることができる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第２図は本発明の第２の実施例における超音波計測装置
を示すブロック図である。本実施例においては、上記第
１の実施例と同一部分については同一符号を付してその
説明を省略し、異なる構成について説明する。本実施例
の特徴とするところは、第２図から明らかなように上記
第１の実施例における比較部８に替えて周波数分析部11
とアドレス算出部12との間にパワースペクトル値比較部
16が接続され、このパワースペクトル値比較部16は周波
数分析部11から転送されたある周波数、例えば超音波駆
動パルスの中心周波数でのパワースペクトル値をあらか
じめ設定された値と比較し、パワースペクトル値が設定
値より小さい場合、アドレス算出部12へ書き込みアドレ
スの出力を禁止する制御信号を出力する。

以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。

パルス駆動器５より送出された超音波駆動パルスが超音
波変換器２に加えられる。超音波変換器２はこの超音波
駆動パルスを超音波パルスに変換し、伝搬材３を介して
被検体Ａに送出する。被検体Ａに送出された超音波パル
スは被検体Ａ内を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、すなわち音
響走査線上を逆行して超音波変換器２へ到達し、受信信
号に変換される。受信信号は受信回路部６で増幅され、
Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換される。デジタル
信号に変換された受信信号は順次バッファメモリ部９に
記憶される。ゲート位置発生部10はバッファメモリ部に
記憶した受信信号を順次ある区間抜き出し、周波数分析
部11に転送する。周波数分析部11は転送された時系列デ
ータに対し、高速フーリエ変換手法（ＦＦＴ）等により
周波数分析を行い、中心周波数等を算出し、被検体Ａ内
の減衰特性や減衰特性に依存するパラメータを求め、Ｘ
−Ｙ表示メモリ部13に書き込む。このとき、周波数分析
部11は周波数分析結果よりある周波数、例えば超音波駆
動パルスの中心周波数でのパワースペクトル値をパワー
スペクトル値比較部16へ転送する。パワースペクトル比
較部16は転送されてきた値があらかじめ設定された値よ
り小さい場合、アドレス算出部12へＸ−Ｙ表示メモリ部
13に対する書き込みアドレスの出力を禁止する制御信号
を出力する。すなわち、伝搬材３からの反射信号等のパ
ワースペクトル値は小さいので、パワースペクトル値を
比較することにより被検体Ａと伝搬材３の境界位置を指
し示すことができ、被検体Ａ内からの反射信号成分だけ
を抜き出すことができる。そして、超音波変換器２を駆
動モータ４で２次元に走査させることにより、２次元の
周波数分析の結果をＸ−Ｙ表示メモリ部13に記憶させ、
ＴＶモニタ14に表示させることができる。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。第３図
は本発明の第３の実施例における超音波計測装置を示す
ブロック図である。本実施例においては、上記第１の実
施例と同一部分については同一符号を付してその説明を
省略し、異なる構成について説明する。本実施例の特徴
とするところは、第３図から明らかなように上記第１の
実施例における比較部８に替えてゲート位置発生部10と
アドレス算出部12にオペレータ部17が接続され、このオ
ペレータ部17はあらかじめ時間を設定し、ゲート位置発
生部10がこの設定した時間に対応する位置より深い区間
の受信信号をバッファメモリ部９から周波数分析部11に
転送するようになっている。

以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。

パルス駆動器５より送出された超音波駆動パルスが超音
波変換器２に加えられる。超音波変換器２はこの超音波
駆動パルスを超音波パルスに変換し、伝搬材３を介して
被検体Ａに送出する。被検体Ａに送出された超音波パル
スは被検体Ａ内を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、すなわち音
響走査線上を逆行して超音波変換器２に到達し、受信信
号に変換される。受信信号は受信回路部６で増幅され、
Ａ／Ｄ変換部７でデジタル信号に変換される。デジタル
信号に変換された受信信号は順次バッファメモリ部９に
記憶される。バッファメモリ部９に記憶された受信信号
は、ゲート位置発生部10によってある区間抜き出し、周
波数分析部11に転送する。このとき、ゲート位置発生部
10はあらかじめオペレータ部17において設定した時間に
対応する位置より深い区間の受信信号をバッファメモリ
部９から周波数分析部11に順次転送する。例えば、伝搬
材３と被検体Ａの音速が約1500m/secで、ゲート区間発
生時間を超音波駆動パルスから130μsecとすると、約10
cmの深さに対応する位置データから順次周波数分析部11
に転送する。伝搬材３での超音波伝搬距離が10cm以内で
あれば、周波数分析部11に転送される受信信号は、被検
体Ａ内からの受信信号成分だけとなる。周波数分析部11
は転送された時系列データに対し、高速フーリエ変換手
法（ＦＦＴ）等により周波数分析を行い、中心周波数等
を算出し、被検体Ａ内の減衰特性や減衰特性に依存する
パラメータを求め、Ｘ−Ｙ表示メモリ部13においてアド
レス算出部12が出力した位置に書き込む。そして、超音
波変換器２を駆動モータ４で２次元に走査させることに
より、２次元の周波数分析の結果をＸ−Ｙ表示メモリ部
13に記憶させ、ＴＶモニタ14に表示させることができ
る。

次に本発明の第４の実施例について説明する。第４(a)
ないし(c)は本発明の第４の実施例における超音波計測
装置を示し、第４図(a)は全体のブロック図、第４図(b)
は制御駆動部のブロック図、第４図(c)は信号処理部の
ブロック図である。第４図(a)において、18は低周波帯
の第１の超音波パルスであるポンプ波パルスを送出する
ポンプ波用超音波変換器、19は第１の超音波パルスより
周波数の高い第２の超音波パルスであるプローブ波パル
スを送出するプローブ波用超音波変換器、20はポンプ波
用超音波変換器18およびプローブ波用超音波変換器19を
位相制御駆動する制御駆動部であり、この制御駆動部20
は第４図(b)から明らかなようにポンプ波用超音波変換
器18を駆動するパルス駆動器31と、プローブ波用超音波
変換器19を駆動するパルス駆動器32と、パルス駆動器31
および32の相互のパルス発生タイミング差を制御する遅
延制御部33とから構成されている。第４図(a)におい
て、21はプローブ波用超音波変換器19の出力を増幅する
受信回路、22は受信回路21の出力に信号処理を行う信号
処理部であり、この信号処理部22は第４図(c)に示すよ
うに構成されている。第４図(c)において、41は受信回
路21から出力された受信信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部、42はＡ／Ｄ変換部41の出力を記憶するバ
ッファメモリ部、43はバッファメモリ部42の書き込みア
ドレスを発生させる書き込みアドレス発生部、44はバッ
ファメモリ部42の読み出しアドレスを発生させる読み出
しアドレス発生部44、45、46はそれぞれバッファメモリ
部42の出力を任意の区画抜き出すウィンドウ特性部、4
7、48はそれぞれウィンドウ特性部45、46で抜き出され
たデータより受信信号のスペクトルを算出する周波数分
析部、49は周波数分析部47、48の出力により被検体Ａの
音響特性を演算する演算部である。第４図(a)におい
て、23は制御駆動部20の遅延制御部33（第４図(b)参
照）、信号処理部22のＡ／Ｄ変換部41（第４図(c)参
照）、後述の主制御部25へクロックを供給するクロック
源、24は信号処理部22の出力を表示する表示部、25はシ
ステム全体の制御を行う主制御部である。

以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。

まず、プローブ波パルスとポンプ波パルスの関係につい
て説明する。プローブ波パルスの一例を第５図(a)に示
し、ポンプ波パルスの一例を第５図(b)に示す。第５図
(c)はプローブ波パルスとポンプ波パルスが重畳された
例を示す。これらの波形は制御駆動部20の遅延制御部33
の制御によるものである。ポンプ波パルスの中心周波数
は、例えば0.3MHz、プローブ波パルスの中心周波数は、
例えば3MHzであり、これらの中心周波数は大幅に異なる
値が選ばれている。第５図(c)においては、プローブ波
パルスの波形の重心はポンプ波パルスの粒子速度が零近
傍で、かつその粒子加速度が正のピークを示すタイミン
グで重畳されている。ポンプ波パルスの波長をＴ、プロ
ーブ波パルスのパルス長をｔとしたとき、次の(1)式の
関係に設定するのが望ましい。

２ｔ＜Ｔ……(1) 上記(1)式の関係を満たすと、プローブ波パルスの変調
特性の解析を容易に行うことができる。

次に第５図に示した各パルスが被検体Ａ内を伝搬する様
子を詳しく説明する。通常の超音波診断装置で用いられ
る程度のピーク超音波出力レベルの場合でも、伝搬の非
線形現象により超音波の波形が歪むことが知られてい
る。その原因は次の(2)式により簡単に説明することが
できる。

△Ｃ＝（１＋Ｂ／２・Ａ）・Ｕ……(2) ここで、Ｕは音波の粒子速度、Ｂ／Ａは媒体の音響的非
線形パラメータ、△Ｃは非線形効果に基づく音速の変化
分である。上記(2)式は、音波の粒子速度Ｕの方向が音
波進行方向と一致するとき、音速変化△Ｃは増大し、逆
方向の場合には減少し、結果的に音波の波形が歪むこと
を示す。この伝搬の非線形現象が超音波パルスの波形に
与える影響を第６図に示す。第６図(a)は伝搬に伴うポ
ンプ波パルスの歪を示したものであり、第６図(b)は第
６図(a)に示すポンプ波パルスの歪により重畳されたプ
ローブ波パルスの中心周波数が伝搬に伴い圧縮され、高
周波側へシフトしている状態を示したものである。ま
た、逆にポンプ波パルスの粒子加速度が負のピーク位置
にプローブ波パルスを重畳させた場合には、伝搬に伴い
伸張され、低周波側にシフトする。したがって、中心周
波数が高周波側にシフトする場合と低周波側にシフトす
る場合の差をとれば、非線形効果に基づく中心周波数の
変化量を大きく得ることが可能になる。ポンプ波パルス
の粒子加速度が正のピーク位置にプローブ波パルスを重
畳させたときのプローブ波パルスの受信信号のスペクト
ルをＰ＋（ω）、ポンプ波パルスの粒子加速度が負のピ
ーク位置にプローブ波パルスを重畳させたときのプロー
ブ波パルスの受信信号のスペクトルをＰ−(ω)とする
と、Ｐ±(ω)は次の(3)式で表わされる。

Ｐ±(ω)＝Ｈ±(ω)：Ｓ±(ω)・Ｇ(ω)・Ｔ(ω)……
(3) 上記(3)式において、Ｈ±(ω)は変調されたプローブ波
パルス、Ｓ±(ω)は被検体Ａ内の散乱特性、Ｇ(ω)は散
乱後の伝搬に伴う減衰特性、Ｔ(ω)はプローブ波パルス
用振動子の特性である。変調された２つの受信信号のス
ペクトルＰ±(ω)の比をとると、 次の(4)式となる。

変調されたプローブ波パルスのスペクトルＨ±(ω)に対
し、被検体Ａ内の散乱特性Ｓ±(ω)があまり変化しない
とするならば、上記(4)式は次の(5)式のように近似され
る。

上記(5)式において、Ｐ０(ω)の比は、被検体Ａ内の複
雑な散乱特性Ｓ±(ω)を含まず、単純に変調されたプロ
ーブ波パルスのスペクトルＨ±(ω)の比となる。このス
ペクトルＨ±(ω)の比が１となる周波数をｆｘとする
と、この周波数ｆｘは被検体の減衰特性や非線形パラメ
ータＢ／Ａ値等に依存する値であることが解析的に求め
られる。以上より変調されたプローブ波パルスの受信信
号スペクトルＰ±(ω)の比が１となる周波数を算出する
ことにより、被検体Ａ内の音響的性質を求めることがで
きる。以上のようにポンプ波パルスの粒子加速度の正、
負のピーク位置にプローブ波パルスを重畳した時の受信
信号のスペクトルを比較することで被検体Ａ内の音響特
性を得ることができ、この計測を被検体内の複数の部位
で行うことにより音響特性の分布を求めることができ
る。

次に、これらの受信信号が処理される過程を説明する。
第４図(a)に示すポンプ波用超音波変換器18およびプロ
ーブ波用超音波変換器19は、被検体Ａに対し機械的に、
または電子的に扇形走査される。そして、まず、第４図
(b)に示す制御駆動部20の遅延制御部33は、プローブ波
パルスがポンプ波パルスの粒子加速度正のピーク位置に
重畳されるようにパルス駆動器31および32を制御する。
ポンプ波用超音波変換器18とプローブ波用超音波変換器
19から送出されたポンプ波パルスとプローブ波パルス
は、被検体Ａの中を伝搬しながら、プローブ波パルスは
非線形現象に基づく伝搬歪を生じて変調される。同時に
被検体Ａ内の音響的質の変化に対応して次々に散乱さ
れ、その一部はプローブ波用超音波変換器19に到達し、
受信信号に変換される。この受信信号は受信回路21でＳ
／Ｎ良く増幅された後、信号処理部22に入力される。受
信回路21の出力は、第４図(c)に示す信号処理部22内の
Ａ／Ｄ変換部41でデジタル信号に変換され、バッファメ
モリ部42における書き込みアドレス発生部43の示す位置
に記憶される。次に、第４図(b)に示す遅延制御部33
は、プローブ波パルスがポンプ波パルスの粒子加速度負
のピーク位置に重畳されるようにパルス駆動器31および
32を制御する。ポンプ波用超音波変換器18とプローブ波
用超音波変換器19から送出されたポンプ波パルスとプロ
ーブ波パルスは、上記と同様に被検体Ａ内の音響的質の
変化に対応して次々に散乱され、その一部はプローブ波
用超音波変換器19に到達し、受信信号に変換され、受信
回路21を通り、信号処理部22のＡ／Ｄ変換部41でデジタ
ル信号に変換され、バッファメモリ部42における書き込
みアドレス発生部43の示す位置に記憶され、この動作が
繰り返される。そして、第４図(c)に示すバッファメモ
リ部42から読み出しアドレス発生部44のアドレスにより
読み出し、ウィンドウ特性部45において、算出しようと
する部位の被検深さに対応するデータを、例えばハミン
グウィンドウで抜き出し、周波数分析部47で受信信号の
スペクトルＰ＋（ω）を高速フーリエ変換手法（ＦＦ
Ｔ）等により算出する。同様に、バッファメモリ部42の
出力はウィンドウ特性部46で対象とする領域を抜き出
し、周波数分析部48で受信信号のスペクトルＰ−(ω)を
算出する。周波数分析部47および48で算出された２つの
スペクトルＰ±(ω)は、演算部49において、Ｐ±(ω)の
比が１となる周波数ｆｘを求め、この周波数ｆｘよりそ
れに依存する音響特性を求め、表示部24に転送して表示
する。なお、ポンプ波用超音波変換器18とプローブ波用
超音波変換器19は扇形走査することなく、同一部位にお
いて、プローブ波パルスをポンプ波パルスの粒子加速度
正のピーク位置に重畳させた時の受信信号と、プローブ
波パルスをポンプ波パルスの粒子加速度負のピーク位置
に重畳させた時の受信信号をバッファメモリ部42に記憶
させ、次にポンプ波用超音波変換器18とプローブ波用超
音波変換器19を微少角度移動させ、同様な測定を繰り返
しても良い。また、扇形走査する時にプローブ波パルス
をポンプ波パルスの粒子加速度正のピーク位置に重畳さ
せた時の受信信号だけをバッファメモリ部42に記憶し、
次に同じ位置を扇形走査する時にプローブ波パルスをポ
ンプ波パルスの粒子加速度負のピーク位置に重畳させた
時の受信信号をバッファメモリ部42に記憶させても良
い。更に、超音波変換器18、19は扇形走査に替えてリニ
アに走査させても良い。

そして、本実施例にあっては、第４図中には図示してい
ないが、上記第１の実施例と同様に比較部８とゲート位
置発生部10を備え、または上記第２の実施例と同様にゲ
ート位置発生部10とパワースペクトル値比較部16を備
え、または上記第３の実施例と同様にゲート位置発生部
10とオペレータ部17を備えたものである。

なお、上記第１ないし第３の実施例における超音波探触
子１は、機械走査型のものを示しているが電子走査型で
あってもよい。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、周波数分析部による
周波数分析結果のパワースペクトル値をパワースペクト
ル値比較部において、設定値と比較し、被検体内からの
反射信号成分だけを抜き出している。このように、被検
体内からの反射信号成分だけを抜き出してその音響特性
を算出するので、精度良く被検体内の音響特性を計測す
ることができ、また操作者に対して誤診を招くようなま
ぎらしい結果を表示しないで済む等、その工業的価値は
大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における超音波計測装置
を示すブロック図、第２図は本発明の第２の実施例にお
ける超音波計測装置を示すブロック図、第３図は本発明
の第３の実施例における超音波計測装置を示すブロック
図、第４図(a)ないし(c)は本発明の第４の実施例におけ
る超音波計測装置を示し、同図(a)は全体のブロック
図、同図(b)は制御駆動部のブロック図、同図(c)は信号
処理部のブロック図、第５図(a)はプローブ波の一例を
示す図、第５図(b)はポンプ波パルスの一例を示す図、
第５図(c)はプローブ波パルスとポンプ波パルスが重畳
された例を示す図、第６図(a)は伝搬に伴うポンプ波パ
ルスの歪を示す図、第６図(b)はポンプ波パルスの歪に
より重畳されたプローブ波パルスの中心周波数が伝搬に
伴い圧縮され、高周波側へシフトしている状態を示す
図、第７図は従来の超音波計測装置を示すブロック図で
ある。 １……超音波探触子、２……超音波変換器、３……伝搬
材、４……駆動モータ、５……パルス駆動器、６……受
信回路部、７……Ａ／Ｄ変換部、８……比較部、９……
バッファメモリ部、10……ゲート位置発生部、11……周
波数分析部、12……アドレス発生部、13……Ｘ−Ｙ表示
メモリ部、14……ＴＶモニタ、15……タイミング発生
部、16……パワースペクトル値比較部、17……オペレー
タ部、18……ポンプ波用超音波変換器、19……プローブ
波用超音波変換器、20……制御駆動部、21……受信回
路、22……信号処理部、23……クロック源、24……表示
部、25……主制御部、31、32……パルス駆動器、33……
遅延制御部、41……Ａ／Ｄ変換部、42……バッファメモ
リ部、43…………書き込みアドレス発生部、44……読み
出しアドレス発生部、45、46……ウィンドウ特性部、4
7、48……周波数分析部、49……演算部、Ａ……被検
体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 屋野 勉 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−4857（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−122923（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−194644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−240829（ＪＰ，Ａ) 実開 昭49−86688（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超音波を被検体に送信するとともに、当該
   被検体からの反射超音波信号を受信する超音波変換器
   と、 前記超音波変換器を内包し当該超音波変換器から送受波
   される超音波を伝搬させる伝搬材と前記超音波変換器を
   ２次元走査させる駆動モータからなる超音波探触子と、 前記超音波変換器を電気的に駆動するパルス駆動器と、 前記超音波変換器を介し、被検体からの反射超音波信号
   を増幅する受信回路部と、 前記受信回路部の出力信号をアナログ／デジタル変換す
   るアナログ／デジタル変換部と、 前記アナログ／デジタル変換部の出力信号である反射超
   音波信号を記憶するバッファメモリ部と、 前記バッファメモリ部に記憶されている反射超音波信号
   をパワースペクトラム値として周波数分析する周波数分
   析部と、 前記周波数分析部の解析結果であるパワースペクトラム
   値を、前記伝搬材と被検体との境界位置を示す予め設定
   した値と比較し、当該予め設定した値が前記パワースペ
   クトラム値より小さいことを検出すると、当該検出結果
   が前記伝搬材における反射超音波信号であったとしてア
   ドレス算出部へ検出信号を出力するパワースペクトラム
   値比較部と、 前記パワースペクトラム値比較部の検出信号が入力され
   ると、前記伝搬材における反射超音波信号であるとして
   アドレス算出を中止するとともに、一方、前記パワース
   ペクトラム値比較部の検出信号が検出されないと、被検
   体からの反射超音波信号であるとしてアドレス算出を行
   うことにより、被検体からの反射超音波信号のみを抜き
   出してアドレス生成するアドレス算出部と、 前記周波数分析部の出力を、前記アドレス算出部がアド
   レス生成したアドレスに基づき、当該アドレスに記憶す
   るＸ−Ｙ表示メモリ部と、 前記Ｘ−Ｙ表示メモリ部に記憶されている周波数結果を
   表示する表示部と を具備する超音波計測装置。