JPS6284742A - 非線形パラメ−タ測定装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は超音波による医用診断に用いる、媒質の非線形
パラメータＢ／Ａの空間分布を映像する装置に関する。

〔発明の背景〕

音波と媒質の非線形な相互作用の大きさを表わす特性量
である非線形パラメータＢ／Ａを用い、その空間分を像
として得ることが医用診断の分野で有効であることが日
本音響学会誌第３９巻８号（１９８３）　、第５２１〜
５３０頁に指摘されている。

このような映像を得るため従来提案された装置は上述の
文献のように透過法による映像法である。

そのため人体の診断へ適用することを考えた場合。

乳房以外では撮像すべき臓器を体外へ摘出することなし
に生体中で測定すること（ｉｎ　ｖｉｖｏ計８１１１　
）は困難であると考えられる。

一方、反射法による計測を非線形パラメータ映像装置に
適用した場合、目的とする臓器内を通過して反射して来
る反射波に体内各部からの多重の反射波が混在して計測
され、この多重反射による位相誤差により正確な計測が
防げられる。

〔発明の目的〕

そこで本発明の目的は、非線形パラメータＢ／Ａ空間分
布を得るのに際して、悪影響を及ぼす多重反射による位
相誤差を除去した反射法による非線形パラメータ測定装
置を提供するにある。

〔発明の置型〕

反射映像法において、一定の周波数の正弦波プローブ波
を用いることがＢ／Ａの空間分布に相関のある、特定の
時間区間における受波信号の正確な位相シフトを得るこ
と困難にさせることがある。

プローブ波にチャープ波を用いれば、反射したチャープ
波は、それと対向するポンプ波と空間の各点において異
なる単一の周波数の波と相互に作用する。そのことによ
り、多重反射の悪影響のない正確な非線形パラメータ１
３／Ａの空間分布の影像が得られる。

第１図にチャープ波を用いた反射映像法の原理を示した
。第１回りの２０に示す高周波（ＩＭＨｚ以上）のチャ
ープ波プローブ波の後縁に２２に示す強度の短いポンプ
パルス波を連ねた音響波が送受波探触子から送波される
。壁（ｘ＝Ｑ）でチャープ波プローブ波は反射する。こ
のとき、Ｘ＝０からｘ＝Ｑに至る伝播径路の全ての線上
を映像化するには、プローブ波２０の時間長はτｄ＝２
Ｑ／ｃｏだけ必要になる。そこで、プローブ波２０の時
間長は送受波探触子と反射壁間の信号伝送時間の２倍以
上のものが使用される。第１図すは、ＧＪ号の送波開始
後、時間を七τｄの状況を示している。それによれば、
ポンプ波Ｐ　（ｔｔ　ｘ）は反射壁面で反射したプロー
ブ波Ｓ　（ｔ、ｘ）とｘ＝０からｘ＝１１までの全映像
線上の各点において異なる単一の周波数の波形と相互作
用することが明らかである。Ｂ／Ａが第１図ａに示した
ように、空間上で変化するならば、プローブ波Ｓ（ｔ、
ｘ）は全時間長τｄ　＝　２０　／　ｃ　ｏにおいて位
相変動を被むる。第１図Ｃには時間ｔり３τｄ／２＝３
Ｑ／２での状況を示している。結局チャープ波プローブ
波２０の送波開始（１＝０）からプローブ波の後縁が受
波されるまでに４　Ｑ　／　ｃ　ｏ　＝　２τｄ　の時
間が経過する。

第２図の原理図は信号処理に関するものである。

実際に得られる反射信号は、ｂに示す必要な反射波とａ
に示す不要反射波とからなることを描いている。しかし
ながら、受波した信号がＴｘ、Ｔｘ。

パｒ、ｌの時間区間に分けられると、それぞれの時間区
間に存在する反射波のスペクトルは先験的に知られる。

そのため必要な反射波から遠くに存在する反射壁からの
不要反射波は、必要な反射波のスペクト・ルの帯域外と
なる。したがって、適当なフィルタを用いれば、各時間
区間に存在する不要反射スペクトルを容易に除去できる
。

Ｂ／Ａが第３図ａに示したように空間上で変化すると、
上記に説明した原理的な信号処理により。

第３図すに示した位相分布スペクトルが得られる。

したがってポンプ波とチャーブ波プローブ波との非線形
な相互作用により生じる位相変動分布は、空間の各点の
Ｂ／Ａとプローブ波周波数に比例する。受波した反射プ
ローブ波をフーリエ変換すれば、Ｂ／Ａの空間分布の情
報を含んだ位相分布スペクトルが得られる。絶対量を表
わす位相差分布スペクトルは、ポンプ波ありの反射チャ
ープ波プローブ波とポンプなしの反射チャープ波プロー
ブ波との差のスペクトルを用いて得られる。

チャープ波プローブ波としては、周波数が時間とともに
次第に増加するのを用いても可能である。

第３図Ｃには、そのとき得られる位相変動分布スペクト
ルを示している。

〔発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を第４図により説明する。掃引
発振器２からチャープ信号が周期τｄで繰り返し発せら
れると、ゲート回路３は時間長τｄのゲートをチャープ
信号に施し増幅器４と増幅後プローブ送受探触子を駆動
する１時間長τｄのチャープ波プローブ波の後縁に高強
度の短いポンプ波を連ねるようポンプ波探触子６とポン
プパルス発生器５を用いる。チャープ波としては５Ｍ　
Ｈｚから３　Ｍ　Ｈｚに変化する高周波数のものを使用
する。１はこのようなチャープ波の発生の基準周波数信
号を発する主発振器である。

プローブ波送受探触子６により受波した反射プローブ波
は受波回路１０により検出され、ＡＤ変換器１１により
ディジタル信号に変換される。このとき用いる標本化周
波数はナイキストの標本化定理を満たすものを用いる。

タイミング制御器８は超音波の送受のタイミングを制御
するものであり、ゲートを施すタイミング、ポンプパル
ス発生のタイミング、受波に関するタイミングの制御を
行う。

バンドパスフィルタ１２は入力される信号の遅延時間に
応じて、共振周波数の変更できる構成を取っている。共
振周波数の変更は係数ＲＯＭ９からディジタルバンドパ
スフィルタの係数を遅延時間に応じて転送することによ
り行う、タイミング制御器９の転送のタイミングも制御
する。このようにしてバンドパスフィルタ１２により、
不要信号が除去される。高速フーリエ変換器１３は、濾
波された反射信号をフーリエ変換し、周波数に比例した
位相分布を出力する０位相分布中の雑音を平滑化するた
め、加算平均回路１４を用いて加算平均を実行する。）
ｌｆ、標変換回路１５は加算平均した位相分布を周波数
軸ωについて逆に並べるものである。

ポンプ波の波形は既知であるので、デコンボリューショ
ン回路１６においてデコンボリューション演算が実行さ
れ、非線形パラメータ分布Ｂ／Ａが得られる。

チャーブ波プローブ波として、周波数が時間とともに次
第に増加するものを用いた場合、座標変換回路１５は必
要ない。

〔発明の効果〕

本発明によれは、非線形パラメータＢ／Ａ空間分布を得
るのに際し、悪影響のある多重反射による位相誤差を改
善できるので正確なり／Ａの映像が得られる効果がある
。

以上はチャーブ波形について説明しているが、広帯域信
号であれば相関受信を行うことにより同様の効果が得ら
れることは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢ／Ａの反射映像法の原理図で、ａはＲ／Ａの
空間変化、ｂは時間ｔ〜τｄでの状況、Ｃは時間ｔ　ｚ
　３　／　２τｄでの状況を示す。ただしτｄけプロー
ブ波の全時間長、第２図は信号処理の原理図である。第
３図ａはＢ／Ａの空間変化、第３図す、ａは信号処理に
より得られる２位相分布スペクトルを示す。第４図は本
発明による一実施例を示す。 １・・・主発振器、２・・・掃引発振器、３・・・ゲー
ト回路、４・・・増幅器、５・・・ポンプパルス発生器
、６・・・ポンプ波探触子、７・・・プローブ波送受波
探触子、８・・パタイミング制御器、９・・・係数ＲＯ
Ｍ、１ｏ・・・受波回路、１１・・・ＡＤ変換器、１２
・・・ディジタルバンドパスフィルタ、１３・・・高速
フーリエ変換器、１４・・・加算回路、１５・・・座標
変換回路、１６・・・デコンボリューション回路。 茅１　目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、高周波のチヤープ波プローブ波の後縁に比較的大パ
   ワのパルス波ポンプを連ねた普響波を送波しかつ反射し
   て伝播するプローブ波と逆向きに伝播するパルス波ポン
   プ波を受波する振動子又は振動子アレイと、受波したプ
   ローブ波を時間区間に応じて共振周波数の異なるバンド
   パスフィルタを施し不要反射信号を除去する手段と、前
   記バンドパスフィルタの出力をフーリエ変換し周波数に
   比例した位相分布を得る手段と、前記位相分布を加算平
   均し平均位相分布を得る手段と、前記平均位相分布を周
   波数上で逆に並べる手段と、前記並べかえた平均位相分
   布からポンプ波をもとにデコンボリューションする手段
   とにより倍線形パラメータの映像線上の空間分布を得る
   手段を持つことを特徴とする非線形パラメータ測定装置
   。