JPS60249945A - 超音波組織診断方法及びその装置 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明は超音波を用いて生体内の組織を診断する方法及
び装置に係り、特に組織の超音波伝播速度（以下音速と
いう）を測定する方法及び装置に関する。

［発明の技術的背景］ 従来生体組織の音速測定法としては、■送受２ヶのプロ
ーブを向い合わせてその間に乳房などをはさんでプロー
ブ間距離と伝播時間から音速をめるもの、■超音波ドツ
プラ効果を使い血流検出位置と断層像のずれから音速を
める方法、■断層像を合成する場合の音速設定値を変え
て画像のピントが最もよく合う音速設定値を音速とする
方法などがある。

しかし■は乳房のように体表面に突出している組織の測
定に限られ肝臓の音速などは測定できない。

■は適当な血管を探す必要があり操作が困難で時　。

間もかかるため臨床的に使用するには不向きである。■
は画像のビン１〜合わせを行なうことは、人間のパター
ン認識を必要とするため時間もかかり検査者が疲れるな
どこれも臨床装置としては使用できない。

［発明の目的］ 本発明は簡便に体内組織の音速が測定でき、なつ従来の
超音波診断装置とも同時に併用可能な臨床用超音波組織
診断方法及びその装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ この目的を達成するために本発明は被検査物に向けて第
１振動子より超音波を第１の方向の被測定点へ送波する
ことと、この第１振動子より所定距離離れた位置に設け
られ、第１の方向とは異なる第２の方向に向【プられた
第２振動子でこの被測定点からのこの超音波エコーを受
波することと、この第１振動子から超音波を送波してか
ら、この超音波エコーを第２振動子で受波するまでの伝
播時間を測定することと、この伝播時間と第１の方向角
度及び第２の方向の角度と第１及び第２振動子間距離と
から被測定点の超音波伝播速度をめることを特徴とする
。

［発明の実施例］ 先ず本発明の概要を第１図の概要説明図を参照に説明す
る。リニア電子スキャン用プローブ１の一端に斜にとり
つけた送信用プローブ２の位＠Ａ゛から体内へθ方向に
超音波パルスを発射し、超音波パルスは例えば肝１１織
中の送波経路４を直進し点１〕で反射した超音波は受波
経路５を通り電子スキャンプローブ１の細端Ｂにとりつ
けた受信用プ［」−ブで受信される。Ａ、８間の距１ｉ
ｌｙは既知であるから経路４，５を伝播する伝播時間ｔ
を測定すれば肝組織中８の音速Ｃは Ｃ−１／／（１ニーｓｉｎ　θ）・・・・・・（１）と
してまる。

以上が本発明による音速測定法の基礎となる原理である
。

以下に音速測定を実現する本発明の一実施例を説明する
。

第２のブロック図は本実施例の禍成を示している。送信
用振動子１１は第１図の位置Ａの送信用プローブ２と対
応し、パルサ１４により、電圧パルスが印加されると超
音波パルスをＭ射する。クロック発］辰器２１は例えば
１０ＭＨｚの基準クロックを有し、それを分周して例え
ば４ＫＨｚのレートパルスを発生しパルサ１４を駆動す
る。パルサ１４の出力は振動子１１を駆動してθ方向に
超音波ビームを放射し、放射された超音波は生体組織・
境界で反射されながら生体中を伝播する。

１２は第１図の位置Ｂの受信用プローブ３に対応し、同
じくθ方向に指向性を持ち、θ方向からの反射波すなわ
ちＰ点からの反射波を受信する。

この受信信号は受信回路１９で増幅、検波され、Ａ／Ｄ
変換器２０によりＡ／Ｄ変換されてメモリ２２に記憶さ
れる。メモリ２２はレートパルスのタイミングを基準と
して１０Ｍ）１２のクロックでアドレスが決定されてお
り、メモリ２２に記憶された受信波形のナンブル値のア
ドレスは、超音波パルス発射時点からの時間に１００ｎ
ｓの精度で正確に一致している。

記憶された波形のピーク値はＰ点からの反射波を示し波
形解析回路２４でピーク値の時間（アドレス）を検出す
れば伝播時間ｔがまる。

（１）式の、ｙ、θは既知であるから、測定によって得
られた伝播時間ｔを用いて計算回路２５により（１）式
の計算を行なって音速Ｃの値をめデ′イスプレイ２６に
出力する。

第３図は、伝播時間ｔの測定法を示Ｊ゛タイムチャー］
−であり、レートパルス（ａ）の立下りｔ。

よりわずか遅れた時刻に超音波パルスが発射されパルス
のピークの時刻はｔｌである。第４図のように送波ビー
ムの中心と受波指向性の中心の交点に点反射体Ｐがある
場合は第３図のレートパルス（ａ）のように時刻ｔ２に
ピークを持つ反射波が得られｔ２とｔｌの時間間隔とし
てｔがめられる。第１図に示ずリニア電子スキャンによ
る断層像視野６内の適当な位置に点Ｐを設定し、横角膜
７や、針内の血管などがうまくＰ点の位置にくるようプ
ローブを調整することも可能であるが、一般には臨床の
現場でビームの交点に点反則体に相当するものを持って
くることは困難である。

通常はＰ点で示される近傍は比較的均一な肝組織８で満
されている。従って得られる反射波は第４図に示づ送信
超音波のビーム幅３１と受信指向性のビーム幅３２との
交叉した部分に含まれる肝組織８からの反射波となり最
も早く到達Ｊ−るものは第４図の１１点を経由するもの
で最も遅く到達Ｊ′るのは１２点を経由するものである
。従って、この場合の受信波形は第３図（ｂ）のように
拡がり、しかも組織は完全に均一ではなくまたスペック
ル信号として受信されるから種々ランダムな凹凸を生じ
る。これではピーク値を検出できないので、プローブを
多少動かずことによってビーム交叉点の針内の位置をわ
ずか、ずらしながら得られる反射波データを次々と加算
して行（。（ｂ）の波形の凹凸はランダムであると考え
られるから、ビーム交叉点を変えて複数回、場合によっ
ては数百〜飲方回加算するかあるいはピークホールドの
処理をすると波形はかなり滑らかとなり、（Ｃ）のよう
になる。これに対し１つのピークを有する単峰性の関数
のカーブを用いて最小２乗法によりカーブフィッティン
グを行なえば（ｄ）のように既知の関数からなる曲線で
おきかえることができピーク値の時間ｔ２をその関数か
ら決定する口とができる。ここで、　ｔ＝ｔ２−ｔｌ　
としてｔをめる。

例えば送信用振動子１１の直径１９　ａ、、中、超音波
周波数として５　Ｍ　ｌ−１ｚを用い　ソ＝１２０ミリ
。

θ＝３０°、Ｃ＝１５３０ｍ／Ｓとすると交叉点近傍に
集束したとしてぞこＣのビーム幅は、約３ミ・、である
。このとき１１点を経由したものと１２点を経由したも
のの伝播時間の差Δｔは約６．８μｓである。伝播時間
ｔはおよそ１５７μｓである。ピーク値の時刻ｔ２の測
定精度はΔｔの１０分の１以下と考えられるから音速測
定誤差は７ｍ／Ｓ以下ということができる。

実際には正常肝組織と異常組織の境界で超音波ビームは
屈折を起こすため（１）式は厳密ではないが境界へのビ
ームの入射が垂直に近ければ誤差は少ない。厳密には断
層像上に表示された組織像とビーム入射角から計算で補
正することも可能である。

実際に使用する場合は例えば第１図に示したようにプロ
ーブ２，３を両端部Ａ、Ｂにとりつけである電子スキャ
ンプ０−１１を用いる。つまり断層像をリアルタイム表
示し音速を測定しようとする対象臓器を描写しておき、
プローブ２．３による送受信方向が断層像上に表示され
たマーカ表示により測定に適した部位を設定し、プロー
ブ２゜３で音速測定を行なう。体表は必ずしも平坦では
ないから電子スキャンプローブ１はプローブ２゜３の固
定具に対して上下に動くように作成されている。得られ
た音速値Ｂモード断層像上に超音波ビーム経路を示すマ
ーカを入れた画像と共に記録する。送受用プローブ２，
３は第１図のような単一プローブに限らずアレイプロー
ブでも何でもよい。要づるに所定の間隔をもち所定の角
度方向に超音波ビームを送受信するように配置されてい
ればよい。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、生体内蔵器の音速を体外
から全く容易に患者には何ら負担をかけず（無侵１）に
しかもきわめて短時間で測定することができる。また、
この方法は従来臨床的にルーチン検査に使用されている
リアルタイム断層装置と同時併用が可能で、しかもプロ
ーブは音速測定用プローブ２．３を追加するだ番プでよ
い。無侵襲検査であるため何回も測定可能で測定値の再
現性がよく、測定部位も断層像として記録に残せるため
１回の検査のみならず、患者の経時的変化を長時間ある
いは長期間にわたって調べ、その経過から快方、悪化の
判断を行なうにもきわめて適している。しかも、音速の
情報は従来の超音波診断装置では得られなかった全く新
しい定量的な情報であり、超音波診断に新しい画期的な
臨床価値を付加するものである。

装置構成上も従来の例えばリニア電子スキャン装置とは
共通部分が多く小形、安価に作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における超音波伝播速度の測定装置の概
要を示す説明図、第２図は本発明の一実施例を示ずブロ
ック図、第３図は同実施例の伝播時間計測方法を示すタ
イミングチャート、第４図は送受信指向性と受信信号と
の関係を示す説明図である。 １１・・・・・・送信用振動子、１２・・・・・・受信
用振動子、１４・・・・・・バルサ、１９・・・・・・
受信回路、２０・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、２１・・・
・・・クロック発振器、２２・・・・・・メモリ、２３
・・・・・・処理回路、２４・・・・・・波形解析回路
、２５・・・・・・針幹回路、２６・・・・・・ディス
プレイ 代理人弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）第１図 ヘ　ハ　ハ　凸 の　Ｊ）　”　′Ｏ 留　！　Ｖ　ワ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査物に向けて第１振動子より超音波を第１の
   方向の被測定点へ送波することと、この第１撮動子より
   所定距ｍｍれた位置に設【プられ、第１の方向とは異な
   る第２の方向に指向性をもつ第２撮動子てこの被測定点
   からの超音波エコーを受波することと、 この第１振動子から超音波を送波してから、この超音波
   エコーを第２振動子で受波するまでの伝播時間を測定す
   ることと、 この伝播時間と第１の方向角度及び第２の方向の角度と
   第１及び第２振動子間距離とから被測定点の超音波伝播
   速度をめることを特徴とする超音波組織診断り法。
2. （２）電圧パルスを発生するパルサと、このパルサから
   の電圧パルスにより超音波を送波する第１超音波振動子
   と、この第１振動子と所定距１１ＩｌｌＩｌｆｆれた位
   置に、この第１振動子の超音波送波方向と所定の角をな
   す方向に指向性を有し、この第１振動子からの送波され
   た超音波の工」−を受信り゛る第２超音波振動子と、こ
   の第２振動子から供給される超音波工］−波形がピーク
   に達゛する時刻を得る回路とを設けたことを特徴とする
   超音波組織診断装置。
3. （３）第２振動子で受信した信号を複数用い、それらの
   演算結果から超音波伝播速度をめる特許請求の範囲第１
   項の超音波組織診断方法。
4. （４）第２振動子で受信した信号を複数用い、それらの
   演算結果から超音波伝播速度をめる特許請求の範囲第２
   項の超音波組織診断装置。
5. （５）複数の受渡信号の演算として加算を行なう特許請
   求の範囲第３項の超音波組織診断方法。
6. （６）第２振動了で受信した信号を複数用い、それらの
   演算結果から超音波伝播速度をめる特許請求の範囲第４
   項の超音波組織診断装置。
7. （７）複数の受波信号の演算どしてピークホールドを行
   なう特許請求の範囲第３項の超音波組織診断方法。
8. （８）第２撮動子で受信しＩＣ信号を複数用い、それら
   の演算結果／）１１ろ超音波伝播速度をめる特許請求の
   範囲第４項の超音波組織診断装置。
9. （９）超音波の伝播経路と音速測定値あるいはそれに関
   する値をＩｉ層像トに共に表示することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項の超音波組織診断方法。
10. （１０）第２搗動子で受信した信号を複数用い、それら
    の演算結果から超音波伝播速度をめる特許請求の範囲第
    ２項の超音波組織診断装置。