JPS62281932A - 超音波診断装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は超音波を用いて被検体内の組織を診断する超音
波診断装置に係わり、特に組織の超音波伝播速度を測定
することにより組織を特性化し、診断に供するための音
速測定並びにその表示礪能を備えた超音波診断装置に関
するものである。

（従来の技術） 被検体中の超音波伝播速度は、その被検体における超音
波伝播経路に存在する組成の影響を少なからず受ける。

すなわち、このことは生体中の例えば、ｊａ器内等に発
生した腫よう等の病変、或いは肝硬変等を超音波伝播速
度で知ることができることを意味しており、従って、生
体中の超音波伝播速度を計測することは臨床的に大きな
ｌ１ｌｌｉｌｉｉがある。

そこで、このことを利用して生体中の超音波伝播速度の
情報を得、これより目標とする位置での組成を検査する
試みが成されている。

従来、かかる検査に供するための実用的な超音波測定法
としては、電子スキャン方式の超音波診断装置を用いた
第９図に示すような手法が提案されている。

すなわち、図において　１は超音波リニヤ電子スキャン
用プローブであり、このプローブ１を用い、図示しない
体表面に接している超音波送受面２の−ｍＡから体内へ
θ方向に向けて超音波パルスを発射する。

周知のように電子スキャン方式の超音波装置とは、複数
個の超音波パルス（以下、単に振動子と称する）を直線
的に並設した超音波パルスアレイによるプローブを用い
、このプローブにおける隣接するいくつかの振動子を一
群として、これら一群の振動子に対して、送信超音波ビ
ームの方向とそのご一ムにおける振動子位置に応じてそ
れぞれ定まる所定の遅延時間を以て、駆動パルスをそれ
ぞれ与え、超音波励振させるもので、励振された各振動
子からの超音波は放射状に伝播しつつ互いに干渉し合う
ことで、ある領域では打ち消し合い、ある領域では強め
合うかたちとなり、結果的に超音波ビームを得る方式で
ある。受波は一般的には、送波に用いた上記一群の振動
子にて行い該振動子群の検出信号を送波時の遅延時間を
以て遅延することで時間軸を揃えた後、合成して受信信
号とする。そして、上記一群の芸勤子を一ピツチずつず
らして行くことにより、発生する超音波ビームの位置が
ずれることから、励邊する振動子を電気的に選択し、ま
た励振タイミングを制御することで、リニヤ・スキャン
を行うことが出来、また、所望位置でのセクタ・スキャ
ンを行うことが出来る。

このようにして、発生されたθ方向に向かうビーム状の
超音波パルスは、例えば、位置が肝組織に設定してあっ
たとすると、この肝組織中の送波経路４を直進し、点Ｐ
で反射する。ここでは、この反射波（エコー）のうち、
受波経路５を辿ってプロー７１に到来するエコーを送信
に供した振動子群では無く、この到来したエコーの入射
位置にある振動子群（該プローブ１における右＠ＢのＳ
ｖＪ子群）で受信させる。

上記Ａ、Ｂ間の距１１ｆｆｙは既知であるから、経路４
．５を伝播する超音波の伝播時間ｔを測定すれば肝組織
中の音速Ｃは Ｃ−Ｖ／（ｔ−ｓｉｎθ）　　　　・　（１）により求
めることが出来る。

この原理を利用して音速を測定するものである。音速が
未知であるからθは厳密には未知であり、また、生体の
中に点Ｐなる反射点が存在するわけでは無いから、上記
（１）式から音速を求めるために実施には種々の工夫も
必要になる。そこで、この方式を用いた装置としては第
１０図に示すような構成をとっている。

図において、１は超音波プローブであり、超音波送受信
を行う例えば１２８素子の振動子Ｔ１゜〜Ｔ１２８を直
線的に並設してプローブ１を構成している。振動子ＴＩ
、〜Ｔ１２８並設面は第９図のプローブ１の超音波送受
波面２となる。

１２はリード線、１３は回路選択切換えスイッチである
マルチプレクサ、１５は励振する一群の撮肋子各々に対
し、与えるべき遅延量を得るための送信用遅延回路、１
４は超音波励振駆動用のパルスを発生するパルサ、１６
は受信に供する一群の振動子各々に対し、受信方向や素
子位置に応じて時間軸等を揃えるために必要な、エコー
の遅延量を得るための受信用遅延回路、１７は画像や文
字情報等の表示に用いるディスプレイ、１８は計算回路
、１９は受信用遅延回路１Ｇを介して得た振動子ＴＩ、
〜Ｔ１２８からの受信エコーの信号を合成して増幅及び
検波するとともに、また、対数変換して深さによる信号
レベルの補正を行って受信信号として出力する受信回路
、２０は受信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器、２１はパルサ駆動用のレートパルス信号及び目的
とする被検体部位からのエコーをサンプリング記憶する
ため、メモリに対するアドレスを順次更新するためのク
ロック信号を発生する発振器、２２は受信信号記憶用の
メモリ、２３は超音波パルス発生毎に上記メモリ２２の
同一アドレスにおける記憶データ値と新たな入力データ
とを加算し、平均してその該当アドレスに該加算平均値
を格納するための処理回路、２４は上記メモリ２２に記
憶された加算平均処理済みの受信波形のサンプル値を用
いてピーク値を示すデータを調べ、これより該ピーク値
を持つデータの時間（アドレス）を求める波形解析回路
である。上記計算回路１８はこの波形解析回路２４の求
めた時間情報から伝播時間ｔを計算するとともに、得ら
れた伝播時間ｔをもとに被検体内組織の複数の局所にお
ける音速を計算し、且つ、これらを空間的に平均して出
力する機能を有する。そして、この計算結果はディスプ
レイ１７に表示させる。２５はシステムｉｌｌ　ｔｅ１
手段であり、ＣＰＵ　（中央処理装置：例えば、マイク
ロプロセッサ）を中心に構成されている。このシステム
制御手段２５は予め定められたプログラムに従い、上記
マルチプレクサ１３の動作制御や上記送信用遅延回路１
５及び受信用遅延回路１６の遅延時間の設定及び上記メ
モリ２２の書き込み、読み出し制御及び上記計算回路１
８の動作制御を司るものである。

上記振動子ＴＩ、〜Ｔ１２８は、電圧パルスを印加され
ると励振されて超音波パルスを放射し、超音波パルスが
入射すると電圧を発生する。１２８素子の振動子Ｔｌ、
〜Ｔ１２８は例えば、各振動子の素子幅ａを０．６７ｍ
としてこれが、素子中心間でのピッチｄ　−０，７２ｍ
の間隔で１２８素子直線的に並べである。これらの各振
動子に対する電気信号の送受はケーブル３内のリード線
１２を通して行う。また、上記発振器２１は例えば、１
０Ｍ）＋２の基準クロックを発生し、また、これを分周
して４ｋＨｚのレートパルスに変換して出力する。この
レートパルスは３２個の送信遅延回路１５を経て３２個
のパルサ１４を駆動する。パルサ１４は超音波励振駆動
用のパルスを発生する回路であり、これら３２個のパル
サ１４の出力は切換え回路であるマルチプレクサ１３に
より１２８個の振動子Ｔ１１．〜Ｔ１２８のうち、Ａ端
にあるＴＩ、〜Ｔ３２に１対１の対応を以てそれぞれ入
力される。

また、振動子Ｔ１．〜Ｔ１２８はプローブ１のコーテイ
ング材を通して体表に接し、振動子素子から出力された
超音波は生体中に伝播される。

標準的には生体組織の音速を００＝１５３０［ｍ／Ｓ］
とすれば、超音波ビームをθ。方向に放射するには隣接
する素子間の遅延時間で。

τｏ−（ｄ／Ｃｏ）−ｓｉｎθｏ　　　−（２＞となり
、このような遅延時間差を以て各素子が駆動されるよう
に送信遅延回路１５を設定する。

すなわち、ｐ［）１−０　、ＰＤ２　＝τｏ１ＰＤ３−
２τ。、　・・・Ｐ　Ｄ　３２−３２τ。なる遅延時間
を与える。

もし、生体組織内の音速がＣｏであれば、超音波ビーム
はθ０方向へ進むが、一般にはＣｏとは限らず、これと
異なる値Ｃである。この時の超音波の伝播する方向θは
スネルの法則からｓｉｎθ／Ｃ−ｓ　ｉ　ｎθｏ／Ｃｏ
　　−（３）で示された値となる。

超音波パルスを放射した後、マルチプレクサ１３はＢ端
にある振動素子Ｔ９７、〜Ｔ１２８で受信した超音波反
射波信号は送信の場合と同様の遅延を受けて合成され、
受信回路１９に入力される。ここで、受信遅延回路１６
の遅延時間はＲＤ１＝３１τ０、ＲＤ２＝３０τｏ　、
　−−、ＲＤ３１−τｏ、ＲＤ３２−０のように設定さ
れる。

このようにすると、音速ＣＯでθ０方向に送波されたｆ
ｆｌ音波ビームが生体中では音速がＣとなって、これに
よりθ方向に指向性を持つようなかたちとなっても、振
動子素子群Ｔ９７．〜Ｔ１２８はθ方向に指向性を持ち
、θ方向からの反射波を受信するようになる。受信信号
は受信回路１９で増幅、検波、対数変換され、また、Ａ
／Ｄ変換器２０により所定のサンプリングタイミングで
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１７１として１０ＭＨｚ
のクロックに同期して順次アドレスが更新されており、
メモリ２２に記憶された受信波形のサンプル値のアドレ
スは超音波パルス発射時点からの時間に例えば、１００
ｎｓ間隔の精度で正確に一致している。従って、アドレ
スによりそのアドレスでのデータの得られた時刻（超音
波パルス発射時点からの経過時刻）がわかる。

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が求まる。前述の（３）式を（１）式
に代入すると生体中の音速Ｃは Ｃ＝　　ｙＣｏ／（ｔ−３ｉｎθｏ）　　−（４）とな
る。更に（４）式に（２）式を代入するとＣ−β乙１ヲ
］：］τ　・・・（４′）となる。ｙ、ｄ、τ０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１８により上記（４−）式の計算を行って音速
Ｃの値を求め、ディスプレイ１７に出力する。

第１１図は伝播時間ｔの測定法を示すタイムチャートで
あり、（ａ）のレートパルスの立下がりｔｏより僅か遅
れた時刻に超音波パルスが発射される。パルスのピーク
の時刻はｔｌである。

このように、送波ビームの中心と受波指向方向の交点に
点反射体Ｐがある場合は第１１図（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が求められる。

目的部位に点反射体相当のものがある場合、これがうま
くＰ点の位置に来るようにプローブを調整することも可
能であるが、対象が生体であるだけに実際上、ビームの
交点に点反射体に相当するものが存在する′ことは希で
ある。

一般的には！！！察部位が例えば肝臓であった場合、Ｐ
点で示される近傍は比較的均一な肝組織である。従って
、このＰ点近傍からの反射波は比較的均一な肝組織から
の反射波となる。そして、超音波ビームは太さを有する
ことから、上記反射波のうち最も早く到達するのは第１
２図の２１点を経由するものであり、また、最も遅く到
達するものは２２点を経由するものである。従って、受
信波形はＰｌからＰ２までの幅分の時間にまたがる。

従って、この場合の受信波形は第１１図（ｂ）や（Ｃ）
のように拡がり、しかも、組織は完全に均一ではなく、
また、生体組織であるために種々の散乱超音波を形成し
、互いに干渉し合った結果のスペックルを含めて受信さ
れるから、波形には種々ランダムな凹凸が生じることと
なる。

それ故に、これではピーク値を検出できないので、プロ
ーブを多少動かすことによって、ビーム交差点の肝内の
位置を僅かづつ、ずらした複数のエコーデータを得て、
これらを加算することで、雑音成分を打消すようにする
。すなわち、（ｂ）や（Ｃ）の波形の雑音成分としての
凹凸はランダムであると考えられるから、ビーム交差点
位置を変えて数百乃至致方回分加算するか、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になり
、この結果、（ｄ）のようになり、ピーク位置がはっき
りとする。

次に計算回路１８により、ｔ＝ｔ２−ｔｌとして伝播時
間ｔを求める。

今、超音波周波数として３．５ＭＨｚを用い、ｙ＝　４
８ａ＋＋とじ、そして、超音波ビームが上記交差点Ｐ近
傍に集束したとすると、該Ｐ点近傍でのビーム幅（送受
でのピークでの約１７％）は約２＃である。このとき、
２１点を経由したものと２２点を経由したものとの伝播
時間差Δｔは約４．５μｓである。

そして、Ｃ＝Ｃｏとした場合、超音波ビーム方向がθｏ
＝３０°として、伝播時間ｔはおよそ６２．７μｓであ
る。ピーク値の時刻ｔ２の測定精度はΔｔの１／１０以
下と考えられるから、音速測定誤差は理論的には１０ｍ
／ｓ以下と言うことが出来る。

このようにして測定された音速は、超音波送受経路の平
均音速であり、この音速情報をディスプレイ１７上にこ
の場合の検査部位である肝臓近傍の超音波Ｂモード像（
断層像）とともに表示して診断に利用する。

以上は１点近傍の組織における平均音速を求めるもので
あるが、上述の手法を更に工夫すると、局所の音速測定
も可能である。第１３図を用いてその手法を示す。

第１３図は腹部体表にプローブ１の超音波送受面２を当
て、肝臓の断面３２を通常の電子スキャンを行っている
場合の説明図である。ディスプレイ１７には電子スキャ
ンにより得られたＢモード像３０が表示され、また、音
速測定の設定した伝播経路もマーカにより、上記Ｂモー
ド像に重畳して表示されるようにしである。３１は被検
者の脂肪、筋肉層、３２は肝臓の断面で肝実質、３３は
横隔膜、３４は肝臓内の異常組織（例えば、腫よう）で
ある。

肝実質３２の平均音速を測定する場合には上記方法で問
題ないが、局所、すなわち、ここでは肝内の異常組１７
Ｉａ３４部分の音速を測定しようとする場合は異常組織
３４部分を含む肝組織の平均音速では不都合である。

この場合は超音波の測定点く送受双方におけるビーム指
向方向の交点位置）がｐｉ　、ｐｏで示す異常組織３４
部分の境界点に来るように超音波ビームの送受位置を定
める。この時、プローブ１での上記測定点Ｐ１　、ＰＯ
の延長線位置をＯとし、また、９１点を測定点とする超
音波ビームの伝播経路において、プローブ１での出射点
をＡ及びＢ、入射点を８及びＯｌまた、２０点を測定点
とする超音波ビームの伝播経路における出射点をＣ及び
Ｄ、入射点をＤ及び０、そして、ブ０−７１での上記測
定点ｐｉ　、ｐｏの延長線位置を○とし、これらの各点
を通る伝播経路（Ａ−Ｂ、Ａ→○、Ｂ→○、ｃ−＋ｏ、
Ｃ−０．Ｄ−０）　で（７）伝１ａｉＲｊｌｔ（ＡＢ）
、ｔ　（ＡＯ）、ｔ　（Ｂｏｂ、ｔ　（ＣＤ）。

ｔ　（Ｃｏ）、ｔ　（Ｄｏ）を求メル。

また、Ｐｌ　、ＰＯ間の往復の超音波伝播時間をｔλ、
Ａ−＋ＰＯ間の超音波伝播時間をＡＰＯ。

ＰＯ→Ｂ間の超音波伝播時間をＰＯＢ、　ＰＯ−０間の
超音波伝播時間をｐｏｏ、ｃ→Ｐ１間の超音波伝播時間
をＣＰｌ　、Ｐ１→ＤＰ１間の超音波伝播時間をＰｉ　
Ｄ、Ｐ１→Ｏ間の超音波伝播時間をＰＩＯとし、これら
を用いてｔ（ＡＢ）。

ｔ　（ＡＯ）、ｔ　（８０）、ｔ　（ＣＤ）、　　　ｔ
　（Ｃｏ）、ｔ　（Ｄｏ）を計算する。すなわち、ｔ　
（ＡＢ＞−ＡＰＯ＋ＰＯＢ ｔ　（ＡＯ）＝ＡＰＯ＋　（ｔＭ／２　＞＋Ｐ１０ｔ　
（８０）＝ＢＰＯ＋　（ｔ℃／２）＋Ｐ１０ｔ　（ＣＤ
）＝ＣＰ１　＋ＰＩ　Ｄ ｔ（Ｃｏ）　＝ＣＰ’ｌ　＋Ｐ１０ ｔ　（Ｄｏ）＝ＤＰＩ　＋Ｐ１０ ・・・（５） であり、これより次式でｔλが求まる。

ｔＪ２−　　［（ｔ　　（ＡＯ）＋ｔ　　（Ｓｏ）−ｔ
　　（ＡＳ））　　−（ｔ　　（Ｃｏ）＋ｔ（００）−
ｔ（ＣＤ））］ ・・・　（６） 従って、Ｐｌ　、ＰＯ間の距離を×！２、平均音速を０
２、ＡＢ間の距離をｙＯ，ＣＤ間の距離をｙｌとすると
、 Ｃλ−２Ｘ！２／ｌＱ −（１−ｙｌ）／　（ｔｆｉ・ｔａｎθ）・・・（７） Ｘｆｉ−（１−ｙｌ）／　２ｔａｎθ ・・・（８） として局所の音速Ｃ℃が求まる。θの値としては、正常
肝臓部分の平均音速Ｃを用いて（３）式よりθ−８ｉｎ
”　　（（Ｃ／Ｃｏ　）　・ｓｉｎθ。）・・・（９） を近似式として用いて求めれば良い。実際には正常肝組
織との境界で超音波ビームは屈折を起すため、〈７）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。尚、この誤差は入射角をもとに計算
により補正することも可能である。

このようにして関心部位の音速情報を求め、文字情報（
第１３図ではＣ１が肝實質部の音速、Ｃ２が異常部分の
音速を示している）としてＢモード像および測定した超
音波伝播経路の表示マーカとともにディスプレイに表示
し、診断に供するとともに写真撮影あるいはビデオ録画
するなどして保存する。

このような音速計測はクロス・モード音速計測と云うが
、上述した手法の場合、プローブ１におけるＡ、Ｂ、Ｃ
，Ｄ、０点について伝播経路（Ａ−＋Ｂ、Ａ−０，Ｂ→
○、Ｃ−４Ｄ、Ｃ→Ｏ，Ｄ→Ｏ）の計６通りの伝播経路
における伝播時間を測定し、局所の音速を求めるもので
あった。そして、このように１つの測定点について、３
つの経路を計測することで、超音波ビームを斜めより入
射させ、斜めより出射させることに伴うＩ￥１の彰Ｉｔ
（体表及び皮下組織の厚みの違いによる影！！＞を少な
くするようにして精度を向上させている。

ところが、腹壁の厚みは均一でなく、しかも、測定点ま
での往路及び復路の各々の行程中での物理的な状況も異
なること、並びに、これによる音波の減衰状況の違いや
各経路での測定タイミングのずれに伴う生体運動の影響
と言った要因により、各測定値には誤差分が入る。この
誤差分を、上記方式では多種の経路での測定値を用いて
加算平均することで低減するようにしているが、かかる
本来の目的に反して、上記３経路方式の場合、特にＢか
らＡ、ＤからＣに向う経路での測定が欠如していると言
う不対称測定のために統計的に不均一な平均となること
から、厳密には上記誤差を低減できない。

そこで、被検体の上記測定に供する超音波ビーム送受経
路一つ毎に、往路方向及び復路方向を一組として上記検
出測定を少なくともそれぞれ一回以上行うべく制御を行
い、これによって、−経路当り、送受方向を逆にして偶
数回（少なくとも往復２回）の検出測定を行い、対称測
定となるようにし、この検出測定により得た情報をもと
に平均の超音波伝播速度を求めることで、統計的に均一
な平均とするようにして誤差の低減を図るようにした対
称測定方式のクロス・モード音速測定法も提案されてい
る。

この方式は、具体的には第２因に示すように、上部境界
での反射点（測定点）Ｐｌｌ及びＰｔ２、下部境界での
反射点（測定点）Ｐａ　ａ内に含まれる異常部分の局所
音速を測定するに当って、超音波ビーム送受経路を（１
）　　Ａ−＋Ｐ＋＋　ａ　−＋８．　（２１Ａ−”Ｐｔ
　　１　−ＩＣ，（３）　　　　８　−＋　ＰＧ　　ａ
　　→　Ａ　　１　（４）　　　　Ｐｔ　　２→Ｄの４
ルートとるようにするものである。すなわち、プローブ
１のＡおよびＢ位置各々を超音波ビーム送波位置とする
とともに受波位置としても用いるようにする。そして、
入位置より送波し、ＰＯＱで反射したものを８位置で受
信し、次に入位置より送波し、ｐＨで反射したものをＣ
位置で受信し、次に８位置より送波し、Ｐａ　ａで反射
したものをＡ位置で受信し、次に８位置より送波し、Ｐ
ｔ２で反射したものをＤ位置で受信すると言った具合に
送受を切換えるようにすることによって、測一定経路の
対称性を持たせ、しかも、超音波ビームの送受方向の指
向方向をθなる同一角度とするようにするものである。

これによれば、−経路当り、少なくとも往路と復路の往
ｔ１２回の検出測定を行うので、対称測定となり、この
検出測定により得た情報をもとに平均の超音波伝播速度
を求めるので、統計的に均一な平均となって、誤差の低
減を図ることが出来るようになった。

このようなりロス・モード音速刻定機能は、超音波診断
装置に組込まれ、通常、超音波像（＠えばＢモード像）
とともにディスプレイ上に表示される。

この様子を第１４図に示す。図において、４０はリアル
タイムで測定された被検体関心部位のＢモード像、４１
はこの関心部位における上記クロス・モード音速測定の
設定ビーム・パスのルートを示すビーム・パス・マーカ
、４２は上記クロス・モード音速測定により得られたビ
ーム・パス・ルート別のリアルタイムＡモード像、４３
は上記クロス・玉−ド音速測定により得られたビーム・
パス・ルート別の各音速値、４４はこれらビーム・パス
・ルート別の各音速値をもとに求めた対象部位の平均音
速値変化口である。ビーム・パス・マーカ４１は、上記
（１）、〜（勾のルートを示しており、また、音速値３
３はこれらルートのうち、上記（１）のルートの音速値
をＶｌ、上記（２のルートの音速値をＶ２、上記（ａの
ルートの音速値をｖ３、上記（４）のルートのルートの
音速値を■４として数値表示している。

尚、■はこれら４ルートの平均音速値である。また、上
記平均音速値変化図４４はこの平均音速値の時間変化を
示したものである。また、Ａモード像４２はルート（１
）と（３のものを３１．３３として、ルート（ａと（４
）のものを８２．８４として表示しである。

このような画像表示を行うに当ってはシステム制御手段
の制■のもとに、Ｂモード像４０についてはリアルタイ
ムで書き替えており、また、その合間を縫って上記４ル
ートのクロス・モード音速測定を行い計算回路１８によ
り計算して、その測定結果を表示する。そして、Ａモー
ド像はクロス・モード音速測定により得たエコーを利用
して表示する。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、このようなりロス・モード音速測定において
は、超音波ビームの送、受信経路中にある種々の散乱体
による散乱を受け、これらの散乱波による干渉（スペッ
クル）によ・す、計測信号は大きく変動している。そし
て、この変動している計測信号から第１１図（ｄ）の如
く、ピーク値の位置を求め、上記の伝播時間ｔを計測す
るが、その計測結果は求めたピーク値の位置により、精
度が大きく変動する。そして、推定音速の精度、安定性
、再現性に直接影響を与える。

上記、変動の大きい信号を安定化する方法としては、第
１５図に示すように、多くのサンプル信号３１．〜３ｎ
を得て、その平均３ａを取る方法がある。しかし、あま
り多くのサンプル信号を得ると、リアルタイム性が失わ
れる欠点がある。逆にリアルタイム性にこだわると、十
分に平均化されない変動の残った第１６図の（ａ）、（
ｂ）のようなデータのピーク値を検出してしまい、同一
部位について何回測定しても異なる値を示すと云った測
定の不安定性の問題を残すことになる。

そこで、この問題の旨い解決法として次のような方式が
提案された。

すなわち、スペックルは超音波ビームの送。

受信経路中にある種々の散乱体による散乱を受け、これ
らの散乱波による干渉の結果であると云う点から、測定
対象点のみを考えた場合、全体のスペックルに対し、局
所の測定対象点のみでは経路の割合いから考えてもこの
部分に起因するスペックルは少なく、特に肝臓等では臓
器そのものの動きも無いことにより、この部分でのエコ
ーの時間的変動も少ない筈である。従って、クロス・モ
ード音速測定の超音波ビーム経路をビーム交差点位置を
平行移動する形で移動させつつ繰返し測定を行わせ、加
算平均をとるようにする。これにより、ビーム交差点以
外の測定に不要な途中のビーム経路部分の影響によるス
ペックルを相殺するようにする。この手法によれば、少
ない測定回数で実質的にスペックルの低減を図りビーム
交差点でのエコーを得ることが出来る。

しかし、腹壁の厚みは一様では無いことがらこの場合、
ビーム交差点の移動距離が広くなると各々のビームでは
互いに腹壁における音速の影響が異なってしまい、各ビ
ームで得られたビーム交差ｆ！４域からのエコーの受信
時刻ｔが異なってくるため、それらの加算平均の結果、
得られた波形が、本来得られる波形と異なってしまう。

故に結果的に音速測定値が不正確となってしまう。

クロスモード音速測定を行うに当って、従来は超音波ビ
ームの位置をシフトする場合、最少限のシフト農はプロ
ーブ１の振動素子−素子力であった。すなわち、超音波
ビームの１ピッチ分のシフト量は振動素子−素子力ずつ
が限度である。そして、複数箇所での測定を行うため、
逐次超音波ビーム交差点位置をシフトするから、勢い、
ビーム交差点の移動領域は広くならざるを得す、従って
、従来方式の場合、ビーム交差点移動領域を狭くするこ
とが避は難かった。

このように従来方式では実際のビーム交差点の移動領域
を小さく設定することが出来ないから測定精度を確保で
きるものでは無い。

そこで本発明の目的とするところは、ビーム交差点位置
の平行移動のピッチを少なく出来゛、この少ないピッチ
で超音波ビーム交差点位置を順次移動させつつ繰返し測
定を行わせ、加算平均をとることで、ｖ１壁の影響を極
力排除しつつスペックルの低減を図り、以て測定点の音
速情報を正確に測定出来るようにしたクロス・モード音
速測定機能を有する超音波診断装置を提供することにあ
る。

〔発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明は、複数の超音波振動素
子を並設して構成したプローブを用い、このプローブの
超音波振動素子のうち、隣接する所定数を一群とすると
ともに被検体の目的部位に対し、所定方向の送波経路を
以て超音波ビームを送波し、上記目的部位においてこの
送波経路と交差する所定方向の受波経路を以て超音波ビ
ームの受波を行うべくそれぞれ異なる超音波ビーム送波
用及び受波用の一群の超音波振動素子を用いて超音波送
受を行い、上記目的部位からの反射波のピークを検出し
その送波からピーク受波までに要した時間を測定するこ
とにより上記目的部位の超音波伝播速度情報を得て診断
に供する音速測定機能を備えた超音波診断装置において
、上記音速測定のための超音波ビームの送受波経路を設
定する設定手段と、少なくとも上記音速測定を行う音速
測定モードと超音波Ｂモード像を得る超音波＠観測モー
ドの切換えを行うとともに上記プローブを超音波像観測
モード時にはＢモード像データ収集のための走査方式で
超音波送受を行うべく制御し、また、音速測定モード時
では超音波送受経路の位置を上記設定した位置より半撮
肋素子ピッチ幅分は一群の振動素子位置を一振動素子分
シフトさせて送受経路位置を順次移動制御する制御手段
と、音速測定モード時において同−送受経路毎に上記移
動範囲における超音波受波信号を加算平均して得たデー
タをもとに目的部位からの受波信号のピーク位置を知り
超音波伝播時間を得る解析手段を設けて構成する。

（作　　用） かかる構成において、制御手段はクロス・モード音速測
定時には一群の超音波振動素子数は所定数より一素子分
増やしたり元の数に戻したりするとともに、元の数に戻
すときは、一群の超音波振動素子を一素子分ずらした位
置での一群を用いるようにして振動素子半ピッチ分ずつ
超音波ビーム・ルート位置をシフトさせるように制御し
てゆく。従って、超音波ビーム送受信経路は振動素子半
ピッチ分ずつ平行移動できるので、平行移動範囲を狭く
保つことが出来る。そして、このように狭いピッチで設
定位置より所定の平行移動領域を順次移動しながら送受
波を繰返すよう制御しつつ、得た受波信号を加算平均し
、該交差点での受波信号のピーク位置を知り送波開始時
点からこのピーク位置までの時間情報を得てこれより超
音波伝播時間を求め、音速測定に供する。

このように、本装置ではスペックル低減のため、音速測
定時に超音波送受波の経路を狭いピッチで平行移動させ
て狭い平行移動範囲でビーム交差点位置の異なる多くの
受信信号を超音波受波し、その加算平均をとることが出
来る。そして、このビーム交差点位置の平行移動範囲を
狭く出来る結果、腹壁の厚みの変化の影響を極力避ける
ことが出来るようになり、スペックルの低減を図りつつ
、腹壁による誤差を排除して測定点の音速情報を正確に
測定出来るようになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本装置の要部構成を示すブロック図である。図
中　１はプローブ、１２はリード線、１３はマルチプレ
クサ、１４はバルサ、１５は送信用遅延回路、１６は受
信用遅延回路、１７はディスプレイ、１９は受信回路、
２０はＡ／Ｄ変換器、２１はクロック発振器、２２はメ
モリ、２３は処理回路、２４は波形解析回路である。こ
れらは基本的には先に説明した第１０図における同一符
号、同一名称を付したものと同じであり、従って、ここ
では改めて説明はしない。１８はＡ／Ｄ変換器２０の出
力をもとに音速計算や平均値計算等を行う計算回路、２
５Ａはシステム制御手段であり、システム全体の制御を
司る。このシステム制御手段２５Ａには図示しないがク
ロス・モード音速測定のためのビーム経路におけるビー
ム交差点の平行移動測定開始位置を設定するためのクロ
ス・モード音速測定位置設定器が接続されている。そし
て、システム制御手段２５Ａはこのクロス・モード音速
測定位置設定器の設定に従って測定開始位置よりクロス
・モード音速測定のためのビーム経路を平行移動するよ
うシステムの制御を行う。２６は切換えスイッチであり
、受信用遅延回路１６の合成出力のクロス・モード音速
測定側Ｘと超音波Ｂモード像を得る超音波装置例日への
供給ルート選択切換えを行うものである。２７は超音波
装置側の受信回路であり、受信信号の増幅、検波、対数
変換等を行うものである。２８はＡ／Ｄ変換器であり、
受信回路２７の出力をディジタル信号に変換するもので
ある。２９はマーカ発生器であり、上記クロス・モード
音速計測の計測ルート（ビーム・バスの経路）を移動領
域も含めたかたちで表示するための画像データ（マーカ
）を発生するものである。３０はディジタル・スキャン
・コンバータであり、フレーム・メモリを有していて上
記Ａ／Ｄ変換器２８の出力するディジタル・データをそ
のデータの収集されたビーム位置対応のアドレスに順次
更新格納してゆくと共に、読み出しはディスプレイ１７
の走査タイミングに合せて行い、以て超音波像の収集タ
イミングとディスプレイ１７における表示タイミングの
違いをこのフレーム・メモリを介在させることで支障の
無いようにコンバートするものである。また、上記マー
カ発生器２９の出力はこのディジタル・スキャン・コン
バータ３０のフレーム・メモリ上におけるＢモード像の
上記クロス・モード音速計測の計測ルート対応位置に書
き込まれる。

また、上記メモリ２２はＡモード像のデータをも更新記
憶する。さらにまた、上記ディスプレイ１１は図示しな
いが、表示画像メモリであるビデオＲＡＭを有しており
、上記計算回路１８にて計算された音速データ、Ａモー
ド像、音速平均値の変化パターン等のグラフを所定のレ
イアウト及び所定のフォーマットで格納するように制御
手段２５Ａにてｉｌｌ　Ｉｌｌされる。そして、このビ
デオＲＡ　Ｍ上の画像データとディジタル・スキャン・
コンバータ３０の出力に基づいて画像を表示する。

本装置はクロス・モード音速測定に関しては、基本的に
は先の従来技術で説明したものと同じであるが、本装置
では第１０図の構成に対し、従来のシステムｉ！ｌｌｌ
　郊手段２５の滋能を次のように設定しである。本装置
で用いるシステム制御手段２５Ａは、従来と同様にｃｐ
ｕ　＜中央１１！ｌ理装置；例えば、マイクロプロセッ
サ）を中心に構成されている。このシステム制御手段２
５Ａは予め定められたプログラムに従い、上記マルチプ
レクサ１３の動作１ｉｌｌＷＪや上記送信用遅延回路１
５及び受信用遅延回路１６の遅延時間の設定及び上記メ
モリ２２の履き込み、読み出し制御及び上記波形解析回
路２４及び上記計算回路１８の動作制御並びに切換えス
イッチ２６の切換え制御、クロス・モード音速測定位置
設定器の設定に合せ、例えば、奇数回目の超音波送受で
は所定振動素子数を一群とする、また、偶数回目の超音
波送受では上記所定振動素子数に一素子分を増やした数
の振動子群を一群とする振動子群の選択並びに計測ルー
トの所定移ｉｎ域までの順次移動ｉｎ＋１皿、マーカ発
生器２９のマーカ出力制御等を司るものである。そして
、通常はＢモードのための超音波スキャンを行いつつ、
その合間（所定タイミング毎に）クロス・モード音速測
定のための超音波送受を行うように制御し、Ｂモードの
リアルタイム表示と、音速測定の計算及びその結果の表
示及び全ビーム・パスの平均音速の計算およびそのプロ
ット表示を行う。

また、Ａモード表示を行いたい場合はＢモードのスキャ
ンが終わった時点でＢモード像をフリーズさせ、次いで
クロス・モード音速測定を行ってその音速計算、表示並
びにクロス・モード音速測定を行った各ビーム・パスで
の測定データによるフリーズＡモード像の表示、平均Ａ
モード像表示、選択された１つのビーム・パスの平均音
速変化図または局所音速変化図の表示を行う。

また、クロス・モード音速測定に関しては例えば、対称
測定法を用いるものとすると、マルチプレクサ１３の動
作制御を次のように行う。

すなわち、第２図に示すように本装置では上部境界での
反射点（測定点）Ｐｌｌ及びＰＩ２、下部境界での反射
点（測定点）ＰＯＯ内に含まれる異常部分の局所音速を
測定するに当って、超音波ビーム送受経路をＡ−＋Ｐａ
ａ−＋Ｂ、Ａ−）ＰＩ　ｔ−＋Ｃ，８−Ｐａ　Ｏ４Ａ、
Ｂ−＋Ｐｔ　２−ＩＤの４ルートとるようにする。すな
わち、プローブ１のＡおよびＢ位置各々を超音波ビーム
送波位置とするとともに受波位置としても用いるように
する。そして、Ａ位置より送波し、Ｐｅａで反射したも
のを８位置で受信し、次にＡ位置より送波し、Ｐｌｌで
反射したものをＣ位置で受信し、次にＢ位置より送波し
、Ｐａｎで反射したものをＡ位置で受信し、次にＢ位置
より送波し、ＰＩ２で反射したものをＤ位置で受信する
と言った具合に送受を切換えるようにすることによって
、測定経路の対称性を持たせ、しかも、超音波ビームの
送受方向の指向方向をθなる同一角度とするようする。

このような構成の装置の作用を説明する。

本実施例ではクロス・モード音速測定は第２図に示すよ
うな４つのルートＢｌ　、　Ｂ２　、　Ｂ３　。

Ｂ４を用いて計測するものとし、各反射点はＢモードの
超音波像を参照して操作者が目的部位に近い最適な深さ
にそれぞれの反射点（ビーム交差点）を予め設定してお
くものとする。また、Ｂモードの超音波像を参照して操
作者はクロス・モード音速測定位置設定器を操作し、計
測ルートの始点を設定する。

これにより、システム制御手段２５Ａはマーカ発生器２
９を制御し、上記設定されたクロス・モード音速計測の
計測ルートを移ｉｌｌ領域も含めたかたちで表示するた
めの画像データ（マーカ）を発生させる。マーカ発生器
２９の出力はディジタル・スキャン・コンバータ３０の
フレーム・メモリ上におけるＢモード像の上記クロス・
モード音速計測の計測ルート対応位置に書き込まれるの
で、ディスプレイ１７上には現在の８モード像とともに
設定されたクロス・モード音速計測の計測ルートが移動
領域も含めたかたちでマーカ表示される。

従って、操作者は順次移動されるビーム交差点の移動領
域に障害となるもの等が入らないか否かを予め知ること
ができ、問題があれば設定を変更することが可能になる
。

このようにして計測ルートの設定が完了したならば１９
次に操作者は測定指令を与えて音速測定を開始させる。

これは次のようにして行われる。すなわち、Ｂモードの
超音波電子スキャンの合間を日って所定のタイミングで
切換えスイッチ２６が端子Ｂ側からＸ側に一次的に切換
えられ、設定された始点位置での計測ルートにおける音
速測定が行われる。

具体的に説明すると、先ずはじめにシステム制御手段２
５Ａの制御のもとに切換えスイッチ２６が端子Ｂ側に切
換えられ、また、マルチプレクサ１３はリニヤ電子スキ
ャンのための選択が行われるとともに、遅延回路１５．
１６はリニヤ電子スキャンのための遅延時間が設定され
、これら遅延時間を以て、上記マルチプレクサ１３の選
択した振動子群より超音波送受が行われる。この受信信
号の合成出力は受信回路２７により増幅、検波され、Ａ
／Ｄ変換器２８にてディジタルデータに変換されてディ
ジタル・スキャン・コンバータ３０に入力される。そし
て、超音波スキャン位置に対応するディジタル・スキャ
ン・コンバータ３０のフレーム・メモリ位置にデータを
格納させる。スキャン位置を順にシフトさせながら、こ
のような超音波スキャンが順次酸されてディジタル・ス
キャン・コンバータ３０には超音波Ｂモード像が形成さ
れる。また、°マーカ発生器２９により設定されたクロ
ス・モード音速測定のビーム・パスのマーカが出力され
、ディジタル・スキャン・コンバータ３０のフレーム・
メモリにおける該クロス・モード音速測定位置に対応す
る位置に該マーカが格納される。このようにして形成さ
れたディジタル・スキャン・コンバータ３０のフレーム
・メモリ上の画像データはディスプレイ１７のスキャン
に合せて読み出され、ディスプレイ１７に与えられて表
示される。

所定のタイミングにおいてシステム制御手段２５Ａは切
換えスイッチ２６を端子ｘ側に切換える。

そしてクロス・モード音速測定に入る。この音速測定は
始めに、上記クロスモード音速測定位置設定器により設
定された始点位置におけるＢ１のルートで行う。しかも
、奇数回目の超音波送受であるので励振する超音波振動
素子群は所定の振動子数となるように選択される。

すなわち、上記システム１１１１１手段２５Ａの制卯に
より、送受遅延回路１５の遅延時間が設定される。

この遅延時間は隣接する各振動子間における遅延時間差
τ０がτｏ　＝　（ｄ／Ｃ，）　ｓ　ｉ　ｎθ０　（前
記（２）式）の関係になるように設定される。そして、
上記システム制御手段２５Ａの制御のもとに、プローブ
１のＡ点に属した上記所定数の送信用振動素子がマルチ
プレクサ１３の切換え動作により、対応するパルサ１４
の出力端と接続される。例えば、この時のプローブ１の
八点く第２図参照）に属する上記所定数の送信用振動素
子が３２個であるとすれば、振動子群ＴＩ、〜Ｔ３２と
バルサ１４の出力端とが接続される。

また、クロック発振器２１よりレートパルスが発生され
、これが送信遅延回路１５を介してバルサ１４に入力さ
れる。すると、バルサ１４より対応する送信遅延回路１
５の遅延時間分ずれたタイミングで励振パルスが出力さ
れ、振動子ＴＩ、〜Ｔ３２のうち、該パルサの対応する
振動子に入力され、振動子は超音波を発生する。そして
、上記遅延時間により定まる所定方向θに超音波ビーム
として送波される。

一方、システム制御手段２５Ａの制御により、送信用遅
延回路１６の遅延時間が設定され、そして、上記システ
ム制御手段２５Ａの制御のもとに、プローブ１のＢ点（
第２図参照）に属した上記所定数の受信用振動素子がマ
ルチプレクサ１３の切換え動作により、対応する遅延回
路１６の入力端と接続される。

ここでは、送信用振動素子が３２個であるため、プロー
ブ１のＢ点に属する３２ｒｖＡの振動子群Ｔ８１゜〜Ｔ
１１２と前記受信用遅延回路１６の入力端とが接続され
る。これにより、プローブ１のＡ点に属する振動子群よ
り被検体に向って送波された超音波ビームは、点ＰＯＯ
での反射力がプローブ１のＢ点に屈する振動子群により
受波され、そのエコーは受信用遅延回路１６により、送
信の場合と同様の時間差を与えられた後に合成され、出
力される。

この受信用遅延回路１６よりの受信エコー合成出力は、
受信回路１９により増幅、検波された後、Ａ／Ｄ変換器
２０によりディジタル値に変換され、メモリ２２に書き
込まれる。メモリ２２ではクロック発振器２０の出力す
るクロック信号により、超音波ビームの送信毎に所定の
タイミングをもって、アドレスが更新され、且つ、シス
テム制御手段２５Ａにより、書き込み制御が成されて、
測定点からのエコーが時間との対応を収ったがたちで記
憶される。これはＡモード像のデータとなる。

この作業が終わると、システム制御手段２５Ａは切換え
スイッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収
集に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手
段２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、Ｂ
２のルートにおけるクロス・モード音速測定に移る。す
ると、システム制御手段２５Ａの制御によりマルチプレ
クサ１３が動作して、今度は上記始点位置のルートにお
けるＢ点に属する振動子群に変えてプローブ１の０点に
属した所定数の娠、動子群とそれぞれに対応する受信用
遅延回路１６の入力端とが接続され、また、プローブ１
のＡ点に属する所定数の振動子群が各々対応のパルサ１
４と接続される。そして、プローブ１のＡ点に属する振
動子群より送波された超音波の点ｐＨでの反射成分が、
プローブ１の０点に属する該送信時と同数の振動子群に
より受波される。

その受信エコーは受信用遅延回路１６により、送波の場
合と同様の時間差を与えられた後に合成されて出力され
る。

受信エコーの合成出力は、上述の場合と同様に受信回路
１９により増幅、検波され、且つ、ローパス・フィルタ
によるフィルタリングの後、Ｂ２のルートにおける超音
波の送波より、受波までの時間ｔ２の計測に供される。

この作業が終わるとシステムＩＩＩ　！Ｉｔ手段２５Ａ
は切換えスイッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモー
ド像の収集に入る。そして、所定タイミング時にシステ
ム制御手段２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切
換え、上記始点位置のルートにおけるＢ３のルートでの
クロス・モード音速測定に移る。

すると、システム制御手段２５Ａの制御によりマルチプ
レクサ１３が動作して、今度はＡ点に属する振動子群に
変えてプローブ１のＢ点に属するしかも、反射点設定深
さに応じた所定数（先の例では３２素子〉の送信用振動
子群Ｔ９７．〜Ｔ１２８とこれらに対応するバルサ１４
の出力端とが接続され、また、０点に属する振動子群に
代えてプローブ１のＡ点に属する３２素子の振動子群が
受信用遅延回路１６に接続される。そして、プローブ１
のＢ点に属する振動子群より超音波が送波され、この送
波された超音波の点Ｐ。０での反射成分がプローブ１の
Ａ点に属する振動子群により受波される。その受信エコ
ーは受信用遅延回路１６により、送波の場合と同様の時
間差を与えられた後に合成されて出力される。受信エコ
ーの合成出力は上述同様に受信回路１９により増幅、検
波された後、Ｂ３のルートにおける超音波の送波より、
受波までの時間で３の計測に供される。

この作業が終わるとシステム制御手段２５Ａは切換えス
イッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収集
に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手段
２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、Ｂ４
のルートにおけるクロス・モード音速測定に移る。

システム制御手段２５Ａの制御によりマルチプレクサ１
３が動作して、今度は上記始点位置のルートにおけるＡ
点に属する振動子群に代えてプローブ１のＤ点に属する
上記所定数の＠動子群とそれぞれに対応する受信用遅延
回路１６の入力端とが接続され、また、プローブ１のＢ
点に属する該所定数の振動子群が各々対応のパルサ１４
と接続される。

そして、振動子群と受信用遅延回路１６の入力端とが接
続される。そして、プローブ１のＢ点に属する振動子群
より超音波を送波させると、この送波された超音波の点
Ｐ１２での反射成分が、プローブ１のＤ点に属する振動
子群により受波される。

そして、その受信エコーは受信用遅延回路１６により、
送波の場合と同様の時間差を与えられた後に合成されて
出力される。この受信エコーの合成出力は、上述の場合
と同様に受信回路１９により増幅、検波された後、Ｂ４
のルートにおける超音波の送波より、受波までの時間ｔ
４の計測に供される。

この作業が終わるとシステムもり■手段２５Ａは切換え
スイッチ２６を再び端子Ｂ側に切換え、Ｂモード像の収
集に入る。そして、所定タイミング時にシステム制御手
段２５Ａは切換えスイッチ２６を端子Ｘ側に切換え、上
記奇数回目の超音波送受信の時より一振動子分増やした
数で、しかも、第１回目の超音波送受信時の励振振動素
子群位置の振動素子群を以て送受信に供する振動素子群
を選択し、送受信を行う。すなわち、上記奇数回目の超
音波送受信の時より−＠幼子分増やした数の振動素子群
を用いていることから上記始点位置のルートに対して超
音波振動子牛ピッチ分移動ざぜた新たな位置での８１の
ルートにおけるクロス・モード音速測定に移ることにな
る。

上記奇数回目の超音波送受信の時より一振動子分増やし
た数の振動素子群を用いての８１〜Ｂ４の４ルート各々
に付いて測定が終わると、次に再び振動素子群を一振動
子分減らし、且つ、−振動子分シフトさせた新たな位置
での振動素子群を選択して上記４ルート各々について測
定を実行する。

このシフトの様子を第６図、第７図に示す。“図はある
ルートにおけるシフトの様子を示す図であり、第７図に
示すように第１回目では送信を例えば８素子一群として
第１番目から第８番目の素子を励振しくＴ１）、受信は
第１１６番目から第１２３番目の素子で行い（Ｒ１）、
次の第２番目の送信では一素子増やして第１番目から第
９番目の素子を励振しくＴ２）、受信は第１１６番目か
ら第１２４番目の素子で行い（Ｒ２）、次の第３番目の
送信では一素子減らして第２番目から第９番目の素子を
励成しくＴ３）、受信は第１１６番目から第１２４番目
の素子で行い（Ｒ３）、次の第４番目の送信では再び一
素子増やして第２番目から第１０番目の素子を励振しく
Ｔ４）、受信は第１１６番目から第１２５番目の素子で
行う（Ｒ４）・・・　と言った具合に一素子ずつ交互に
増やしたり減らしたりして且つ、３回毎に振動素子群を
１ピツチシフトさせると言った上述の制御を行う結果、
ビーム・ルートＢは第６図に示すように送受信毎に′１
′。

′２′、・−・′ｊ−・・・、′Ｎ８−・・・と言った
具合に振動素子半ピッチ分ずつｌ（Ｍ／２）但しｄ′は
振動素子のピッチ）送受信位置がシフトされ計測が成さ
れて行く。尚、図中１はブＯ−ブ、８Ｄは被検体である
。

このように、奇数回目では所定数の振動素子を利用して
、また、偶数回目では該所定数に一素子分を加算した振
動素子を利用して、しかも、奇数回目毎に振動素子群の
位置を一振動素子分シフトさせて上述の動作が繰返され
、設定領域での計測ルートがシフトされる。そして、８
１〜Ｂ４の４ルート各々におけるこのシフトされた全領
域でのエコー信号の加算平均値を得、また、リアルタイ
ムＢモード像の表示が行われる。尚、測定回数が十分で
ないときはプローブ１のＡ点、８点のそれぞれに属する
振動子群により、上述した振動素子半ピッチ分ずつシフ
トさせての超音波送受を、所望回繰返して複数回の測定
を行うようにする。

この測定により得られた受信エコーは、処理回路２３の
作用により同一ルートのもの（Ｂ１ならＢ１のもの）に
対し、第５図に示す如く加算平均が成される結果、変動
抑圧が成される。加算平均の回数は多い程、よりピーク
位置が明確になる。この様子を第８図に示す。（ａ）は
加算回数Ｎを５回とした例であり、（ｂ）は１０回、（
ｃ）は５０回、（ｄ）はｉｏｏ回とした例である。

このようにして、各計測ルートについての設定領域内で
の測定値が加算平均され、記憶される。

この記憶されたデータはメモリ２２より読み出され、波
形解析回路２４によりピーク位置が求められる。

そしてこの求めた゛ピーク位置対応のデータが格納され
たアドレスの情報が時間情報として計算回路１８に送ら
れる。そして、計算回路１８によりこれをもとに１３１
　、Ｂ２．８３．８４のルート別における超音波の送波
から上記ピークまでの時間ｔ１゜ｔ２．ｔ３．ｔ４が計
算される。その後、更に各ルート別音速値Ｖ１　、　Ｔ
２　、　Ｔ３　、　Ｔ４　及ヒ全ビーム・バスにおける
平均音速値Ｖや局所音速値等が計算され、その表示はデ
ィスプレイ１７にて行われる。従って、通常状態ではＢ
モード像と音速測定値、平均値音速時間変化図のみが順
次更新されて表示される。Ａモード像等、その他のもの
は既に表示されたちの以外はフリーズ時のみ表示される
。

ディスプレイ１７の表示例を第４図に示す。図中５１は
Ｂモード像、５２はこの関心部位における上記クロス・
モード音速測定の設定ビーム・バスのルートと移動領域
を示すビーム・バス・マーカ、５３は上記クロス・モー
ド音速測定により得られたビーム・バス・ルート別のフ
リーズＡモード像、５４は上記クロス・モード音速測定
により得られたビーム・バス・ルート別の各音速値、５
５はこれらビーム・バス・ルート別の各音速値をもとに
求めた対象部位の平均音速値変化図である。ビーム・バ
ス・マーカ５２は、上記（１）、〜（４）のルートの移
動領域を示しており、また、音速値５４はこれらルート
のうち、上記（１）のルートの音速値をＶｌ、上記（２
）のルートの音速値をＴ２、上記（３）のルートの音速
値をＴ３、上記（４）のルートの音速値をＴ４、局所（
ビーム交差点）での平均音速値を■として数値表示して
いる。尚、ＶＬはこれら４ルートの平均音速値である。

また、５６は分散値、５７は各ルートの平均Ａモード像
を示したものである。また、上記平均音速値変化図５５
はこの平均音速値の時間変化を示したものである。また
、Ａモード象５３はルート（１）と（３）のものを８１
　、Ｂ３として、ルート（２）と（４）のものを８２．
Ｂ４として表示しである。

尚、以上のクロス・モード音速測定での超音波送受波に
おいて、本装置はＡ点に爲する振動子群とＤ点に属する
振動子群それぞれの振動子配列方向における中心位置の
移動距離及びＢ点に属する振動子群と０点に属する振動
子群それぞれの振動子配列方向における中心位置の移動
距離は第２図に示されるように同一の距離Δｙとする。

また、超音波ビームの偏向角θはいずれの場合もθ０と
し、等しくする。

従って、これにより点ｐＨと点Ｐ１２は、点Ｐｏｏを通
り、且つ、プローブ１の超音波送受波面に対して垂直な
線を軸として線対称となる位置関係にあり、また、その
間の距離はΔｙとなる。

ここに点ＰＯＯ，点Ｐ１１１点Ｐ１２は、被検体内組織
における超音波反射点であるが、同時にプローブ１のＡ
点、Ｂ点、０点、Ｄ点のそれぞれに属する振動子群によ
る超音波送受指向方向の交点を意味するものである。

そこで上述した超音波送受波により得られた時間ｔ１．
〜ｔ４を用いて計算回路１８にには次の演算を実行させ
る。

Δｔ−（（ｔｌ　−ｔ２　） ＋　（ｔ３−ｔ４　）　）／２ −　（（ｔｌ　＋ｔ３　）／２　） −（（ｔ２　＋ｔ４　）／２　） ・・・（１０） この（１０）式の演算実行によって得られるΔｔは、点
Ｐｉｔ→点Ｐｏｏ→点Ｐ１２間の経路を伝播する超音波
の伝播時間推定値となる。そこで、計算回路１８により
点Ｐ１ｔ→点Ｐｏｏ→点Ｐ１２間の経路を伝播する超音
波の平均の音速ＣＡを次式により求める。

Ａ ・・・（１１） この（１１）式により算出された平均音速は被検体内組
織の局所（この場合、点Ｐ１ｔ、Ｐｏｏ。

ＰＩ３を含む部位）における音速を表わしている。

このように、ｐＨ，Ｐｏ。、ＰＩ２３点での超音波の反
射成分より、被検体内組織の局所における音速を算出す
ることが出来るものであるから、超音波の送受波に使用
する振動子をマルチプレクサ１３により適宜に切換え、
超音波送受における指向方向の交点位置を変えることに
より、偏向角θを変えることなく、被検体内組織の複数
局所における音速を求めることが出来る。

第３図は振動子の切換えにより、局所音速を測定するこ
との出来る領域を示す図である。一般に、指向方向を定
める遅延時間は遅延素子により得るが、この遅延素子は
設定できる遅延時間が限られた範囲である。そのため、
上記交点は特定化されるので、マーカ発生器２９からは
このとり得る交点位置を通るビーム・パスをマーカとし
て出力できるようにしておき、計測ルートが設定された
時、この計測ルートでのビーム・パスをマーカとして選
択して出力するようにする。

図中３１は局所音速の測定可能領域であり、この領域３
１における符号Ｐｏｏ、〜Ｐ７＋を付して示す「・」は
超音波送受指向方向の交点である。

この場合、上述したと同様に（Ｐｏ。、Ｐｒ　１゜ＰＩ
３）、（Ｐｌｌ、Ｐ２１．Ｐ２２）。

（ＰＩ３．Ｐ２２．Ｐ２３）、（Ｐ２１．Ｐｌｌ。

ＰＩ３）、（Ｐ２２．ＰＩ３．ＰＩ３）。

（Ｐ２３　、ＰＩ３　、Ｐ３４　）、・・・　の如く、
測定対象とする部位に合せ、第１の交点とこの第１の交
点を通り、且つ、プローブ１の超音波送受波面に対して
垂直な線を軸とした線対称な位置関係にある第２．第３
の交点の３つの反射点の組合せについて選択し、該３つ
の交点での上述のようなルートを通る超音波ビームを用
いてのフィルタリング済み反射波について上記測定を行
い、（１１）式の演算による平均音速を求めることによ
り、測定可能領域３１内における所望局所の平均音速の
分布を求めることが出来る。計算回路１８において算出
された所望局所の音速値は輝度変調あるいはカラー変調
した後にディスプレイ１７に音速分布として表示するこ
とも可能である。本装置では例えば次式により平均化し
たものをプロットして図表表示する。

Ｃ−（１／Ｎ）ΣＣ・・・（１２） 五二＝岬ｌ ここにＣはアンサンプル平均された音速情報、Ｎは局所
音速の算出に供された交点の組合せ数で、本実施例の場
合では３である。

また、次のようにしてもアンサンプル平均することが出
来る。即ち、各３つの交点の組合せよにより、先ず超音
波伝播時間をアンサンプル平均し、その平均結果を用い
て（１４）式を演算し、音速値Ｃを求める。

・・・（１４） このようにして得られた音速値のアンサンプル平均結果
を、ディスプレイ１７に第４図の如く表示する。

また、Ａモード像を見たい場合にはシステム８１１手段
２５Ａにフリーズ指令を与える。これは図示しないがフ
リーズ指令スイッチ等を設けてこれをオペレータが操作
することで行う。この指令を受けるとシステム制御手段
２５Ａは上記超音波伝播速度情報を得るための測定に供
する超音波ビーム送受経路全部のデータ収集後、直ちに
、得られている超音波断層像のフリーズを順次実行する
ように制御する。そして、各ルートにおける音速測定値
を求め、これをディスプレイ１７に表示すると共に平均
値をプロットし、表示する。また、メモリ２２の格納デ
ータよりＡモード像が生成され、また、同一ルートでの
平均値を用いたＡモード像が計算回路１８にて求められ
、それぞれディスプレイ１７に与えられて第４図の５３
の如く、所定位置に所定フォーマットでフリーズ表示さ
れる。

この時の表示像はＢモード像を含め、時間的にほぼ一致
しているので、これを記録保存すれば、ある時点での総
合的な測定データとして極めて有用である。　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　＼フリーズ指令を解除す
れば、先に説明した通常モードでの測定表示に戻り、リ
アルタイムでのモード像表示と音速測定データの逐次更
新が実施される。

以上説明したように本発明は、クロス・モード音速測定
を行うに当り、該音速測定のための超音波ビームの送受
波経路の設定することができるようにするとともにこの
設定した送受波経路より所定の平行移動範囲について超
音波振動素子半ピッチ分ずつ順次シフトさせて音速測定
をすることができるようにしたものである。すなわち、
スペックル低減のため、音速測定時に超音波送受波の経
路を設定位置より所定の領域にわたり、超音波撮勤素子
半ピッチ分ずつ順次平行移動させて超音波受波し、その
加算平均データを得てこれより、音速測定経路における
該平行移動領域内の受信信号の加算平均値データと云う
形で得て、そのデータのピーク位置を求め、これより該
ピーク位置までの超音波伝播時間を得ることが出来るよ
うにしたものである。従って、クロス・モード音速測定
のための超音波ビーム送受信経路を設定手段にて設定す
ることにより、制御手段によりこの設定した平行移動領
域を超音波振動素子半ピッチ分ずつ順次移動しながら送
受波を繰返すよう制御させることができ、従って、ビー
ム交差点移動領域を狭くしても位置の異なる多くのデー
タを収集することが出来る。そして、上記狭い移動領域
内での腹壁の厚みの変化は小さいので、腹里の厚みの変
化による各ビーム交差点からのエコーの受信時刻の差が
解消出来、従来のようにスペックル解消のためにビーム
交差点移動を行った際の受信時間が異なってくると言っ
た問題が無くなり、音速測定が正確に行えるようになる
。

また、超音波ビーム送受信経路は平行移動範囲を含めて
超音波Ｂモード像上の該当位置にマーカ表示させるので
、超音波の送波ルートと受波ルートの交差点位置の平行
移動範囲内にスペックルの影響の大なる血管等が入って
いるか否かを予め知ることができるようになる。そして
、該交差点位置の平行移動範囲内に血管等が入らないよ
うにすることが出来る。それ故、本装置ではスペックル
低減のため、音速測定時に超音波送受波の経路を平行移
動させる場合に超音波送受経路の交差点の移動領域にス
ペックル等の高周波雑音成分の発生源となる血管等が入
らないように予め測定経路の移動範囲を知って最適状態
に設定することが可能になるから、これによっても確実
にスペックルの低減を図ることができるようになる伯、
再現性等も確保できるようになる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上
記し、且つ、図面に示す実施例に限定されるものではな
く、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し
得るものであり、例えば、アナログフィルタやデジタル
フィルタによるエコー信号変動の抑圧を併用することに
より、精度、安定性を一層向上させるができる。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、クロス・モード音速測定機
能を有する超音波診断装置において、クロス・モード音
速測定のための超音波ビーム送受信経路を設定手段にて
設定することにより、制御手段によりこの設定した位置
より所定平行移動領域を超音波振動素子半ピッチ分ずつ
順次移動しながら送受波を繰返すよう制御させることが
でき、従って、ビーム交差点移動領域を狭くすることが
出来る。そして、上記移動領域内での腹壁の厚みの変化
は小さいので、腹壁の厚みの変化による各ビーム交差点
からのエコーの受信時刻の差が解消出来、従来のように
スペックル解消のためにビーム交差点移動を行った際の
受信時間が異なってくると言った問題が無くなり、音速
測定が正確に行えるようになって高精度、高安定性のあ
る伝播時間検出ができ、しかも、大きなスペックル等の
変動を含み易い血管等がビーム交差点から外れるように
予め設定して測定を行うことができるので、より測定精
度が向上する等の利点も得られ、信頼性や性能の飛躍的
な向上を図ることが出来るクロス・モード音速測定機能
付超音波診断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部構成ブロック図、
第２図は本発明の詳細な説明をするための図、第３図は
本装置のプローブにおける測定点設定可能領域を説明す
るための図、第・４図は本装置のディスプレイ表示例を
示す図、第５図及び第８因は本装置における加算の様子
を示す図、第６図及び第７図は本発明におけるクロス・
モード音速計測ルートの平行移動例を説明するための図
、第９図はクロス・モード音速計測の原理を説明するた
めの図、第１０図はクロス・モード音速計測を行う従来
の超音波診断装置の構成を示すブロック図、第１１図、
〜第１３図はその作用を説明するための図、第１４図は
従来装置のディスプレイ表示例を示す図、第１５図、第
１６図は従来装置によるスペックル低減と時間位置測定
誤差発生の関係を説明するための図である。 １・・・プローブ、１３・・・マルチプレクサ、１４・
・・パルサ、１５・・・送信用遅延回路、１６・・・受
信用遅延回路、１７・・・ディスプレイ、１８・・・計
算回路、１９．２７・・・受信回路、２０．２８・・・
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
、２５Ａ・・・システム制御手段、２６・・・切換えス
イッチ、２９・・・マーカ発生器、３０・・・ディジタ
ル・スキャン・コンバータ、ＴＩ、〜Ｔ１２８・・・超
音波振動素子。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 簗　４！２Ｉ 第６図 第５図 升← 第７図 （ａ）Ｎ＝５ （ｃ）Ｎ＝５０ 第 （ｂ）　　Ｎ＝１０ （ｄ）　Ｎ＝１００ ８図 第９図 第１１図 十　　　　　　　　　　　　　　　　　ｔ＋　　　　　
　　　　　　　　　　　ｔ■ ＋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の超音波振動素子を並設して構成したプローブを用
   い、このプローブの超音波振動素子のうち、隣接する所
   定数を一群とするとともに被検体の目的部位に対し、所
   定方向の送波経路を以て超音波ビームを送波し、上記目
   的部位においてこの送波経路と交差する所定方向の受波
   経路を以て超音波ビームの受波を行うべくそれぞれ異な
   る超音波ビーム送波用及び受波用の一群の超音波振動素
   子を用いて超音波送受を行い、上記目的部位からの反射
   波のピークを検出しその送波からピーク受波までに要し
   た時間を測定することにより上記目的部位の超音波伝播
   速度情報を得て診断に供する音速測定機能を備えた超音
   波診断装置において、上記音速測定のための超音波ビー
   ムの送受波経路を設定する設定手段と、少なくとも上記
   音速測定を行う音速測定モードと超音波Ｂモード像を得
   る超音波像観測モードの切換えを行うとともに上記プロ
   ーブを超音波観測モード時にはＢモード像データ収集の
   ための走査方式で超音波送受を行うべく制御し、また、
   音速測定モード時では超音波送受経路の位置を上記設定
   した位置より半振動素子ピッチ幅分ずつ平行移動制御す
   べく超音波送受経路の位置の平行移動の際は偶数番目の
   一への平行移動操作毎に一群の超音波送波用及び受波用
   の振動素子数を奇数番目の位置への平行移動操作時の数
   より一素子分増加させ、偶数番目から奇数番目の位置へ
   の平行移動操作に移る際には一群の振動素子位置を一振
   動素子分シフトさせて送受経路位置を順次移動制御する
   制御手段と、音速測定モード時において同一送受経路毎
   に上記移動範囲における超音波受波信号を加算平均して
   得たデータをもとに目的部位からの受波信号のピーク位
   置を知り超音波伝播時間を得る解析手段を具備してなる
   超音波診断装置。