JPS6332327A - 音圧分布可視化装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は医用、工業用等の超音波探触子が成す音場内の
音圧分布の測定、特に音線に直交する平面での音圧の分
布乃至エコー感度の分布を計測する装置に関する。

（従来の技術） パルス超音波を用いる超音波診断装置において、超音波
探触子が成す音場内の音圧分布くビームパターンともい
う）を知ることは装置の性能評価や生態作用の研究、或
いは又患者に過剰な超音波照射を与えないための安全管
理上からも重要である。

従来のビームパターン測定においては、小型の標準ハイ
ドロホンを超音波探触子のビームに対して直角な平面上
で（多くの場合その平面にビーム焦点がくる）２次元的
にスキャンし、直接音圧分布を測定していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような２次元的スキャンはその機構
が複雑で面倒であるばかりでなく、スキャン時間も長く
なるという欠点がある。スキャン時間が長い場合、その
間音場変動を抑え、スキャンメカニズムの変動も抑えて
おく必要があり、実現上困難を伴う。

これは、点状のハイドロホンを用いて計測するために生
ずる問題であるので、その対策として１次元又は２次元
のそのような点状ハイドロホンのアレイを使用する案が
考えられる。しかし、この場合には、製造上の困難、感
度分布のバラツキ、位相分布等の点で実現困難である。

本発明の目的は、このような点に鑑み、簡単な構造によ
り、より高速にビームパターンを測定することのできる
音圧分布可視化装置を実現しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） このような目的を達成するために本発明では、線状の受
波器を等間隔で複数個平面状に並べてなるアレイ受波器
と、被測定の超音波探触子からの送波ビームに直交する
表面に前記アレイ受波器を取り付けて支持する支持体と
、送波ビームの中心軸と前記アレイ受波器の中心軸が一
致するようにして、該中心軸を回転軸として前記支持体
か又は超音波探触子の何れか一方をステップ状に回転さ
せる駆動手段と、各ビューにおける前記アレイ受波器か
らの受信データを取込む手段と、得られた各ビューのデ
ータをもとにコンピュータトモグラフィの画像再構成手
法を用いて音圧分布の像を再構成する手段と、この再構
成された音圧分布の像を可視化表示する表示手段を具備
したことを特徴とするものである。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明装置の特徴とするラインハイドロホンア
レイに係る部分の構造図である。図において、１は被測
定の超音波探触子、３は線状の受渡器（受波音圧レベル
を電圧信号に変換する。以下エレメントという）を複数
個並列してなるラインハイドロホンアレイ（ストライブ
エレメントともいう）である。超音波探触子１は、その
前面に振動子２が取り付けられており、この振動子によ
り超音波を少なくとも送波することができるようになっ
ている。ラインハイドロホンアレイ３は、支持体４の表
面に取り付けられ、且つ振動子から送波される超音波ビ
ームＢに対して直交するように配置される。しかも、振
動子２とラインハイドロホンアレイ３は、適宜の容器（
図示せず）に満された水の中に浸されている。又、ライ
ンハイドロホンアレイ３は、被測定ビーム（超音波ビー
ムＢ）の軸が中心に一致するように配置され、その中心
軸を軸として支持体４ごと回転可能になっている。尚、
ビームＢの中心軸と回転軸は多少ずれていても実質上問
題とはならない。

ラインハイドロホンアレイ３は、各エレメントの長さ方
向の感度分布が一様で、しかも広帯域性が要求される。

複数個のエレメント（例えば６４エレメント）でそれぞ
れ受信した信号を、受信器（増幅器）、検波器、レベル
計測器でなる受信回路を介して計測し、ある角度（支持
体４の回転角）における１つのビュー（ｖｉｅｗ）のデ
ータセットを得る。

支持体４を例えば１°づつステップ状に回転し、その都
度データセットを得、これを繰り返して３６００　（又
は１８０＠）分のデータセット群を得た後、コンピュー
タトモグラフィでの処理と同様な手法を用いることによ
りビームパターンを再構成することができる。得られた
ビームパターンデータをＣＲＴＲ７表示装置図示せず）
で表示することにより、ビームパターンを可視像として
表示することができる。この場合、ビームの断面内の音
圧分布を輝度情報として扱ってもよいが、又、等高線図
表示、鳥観図表示等を行ってもよい。

尚、受信回路（図示せず）は必ずしも６４エレメントに
個別に設ける必要はなく、６４エレメントの出力をマル
チプレクサで切換えて１つの受信回路でデータ採取する
ようにすることもできる。

又、データ採取（特に１つのビューの中の１つのエレメ
ントのデータ採取）には各種の手法がある。例えば、コ
ヒーレント手法、インコヒーレント手法である。コヒー
レント手法による場合〈結果は複素データである）には
、瞬時値を一斉サンプリングする瞬時値法と、直交検波
後ｉとｑに平滑化を行いパルス区間でのその積分値又は
ピーク値を得るパルス平均法とがある。

他方、インコヒーレント手法では受信信号を単に検波し
、平滑化し、それをパルス区間で積分した値、或いはピ
ーク値を採るものである。

音圧とは複素数（交流表示のため）であるので、ビーム
パターンを求めるにはコヒーレント手法を正当とするが
、強度分布を簡易に求めようとした場合にはインコヒー
レント手法でもよいことが理解される。但し、各エレメ
ントが強度の線積分となる出力を送出しない場合は、強
度分布を作るためのデータとはなり得ない。

一般に音圧に感じるピエゾ変換器（ハイドロホンとして
使用）は、その変換物質の変換原理から瞬時音圧にしか
感応しないので、その変換器の出力そのものも、又、再
構成して得たデータも共に音圧の分布となり得る。

パルス送波の音場において音圧分布を求めると、ある断
面での時々刻々の音圧分布の状況が再構成の結果得られ
る。即ち、各線状エレメントの受信波形のサンプル＋ｉ
！　（第２図参照）の各々について、同じ遅延時間のデ
ータについて再構成を行い、分布図に直すことができる
。このようにすれば時間軸方向にサンプル点の数だけ分
布図を得ることができ、これは開口比数が大きい場合に
は、音場内においては空間軸方向の分布に略対応する。

尚、上記再構成の演算処理手法としては、例えば、−殻
内な各ビューのデータをレベル圧縮した後フーリエ変換
し、その結果に対して周波数軸上での重みづけ処理をし
た後逆フーリエ変換し逆投影することにより再構成デー
タを１ｑる手法等が使用される。

尚、実施例ではラインハイドロホンアレイ３の方を回転
させるようにしたが、逆に被測定超音波探触子１の方を
中心軸を軸として回転するようにしてもよい。

尚、例えば６４エレメントの受波器により得られた各ビ
ューごとのデータを用いて音圧分布の像を再構成する処
理時間は、従来のように点状ハイドロホンを搬機的に２
次元走査する時間に比べて十分速く、従って従来のもの
よりもより高速に音圧分布の像を求めることができる。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、簡単な構造により高
速にビームパターンを測定し、可視化表示することがで
き、実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の特徴部分であるラインハイドロホ
ンアレイに係る部分の構造図、第２図は各線状エレメン
トの受信波形のサンプリングの様子を説明するための説
明図である。 １・・・被測定の超音波探触子 ２・・・撮動子 ３・・・ラインハイドロホンアレイ ４・・・支持体 特許出願人　横河メディカルシステム株式会社第　１　
図 ｃ本−Ｂ 第２図 ［ｉ　！目のサンプル 丁 ）データ採、取区間□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 線状の受波器を等間隔で複数個平面状に並べてなるアレ
   イ受波器と、被測定の超音波探触子からの送波ビームに
   直交する表面に前記アレイ受波器を取り付けて支持する
   支持体と、送波ビームの中心軸上に前記アレイ受波器の
   中心が位置するようにして、中心軸を回転軸として前記
   支持体か又は超音波探触子の何れか一方を回転させる駆
   動手段と、回転の各角度における前記アレイ受波器から
   の受信データを取込む手段と、得られた各ビューのデー
   タをもとにコンピュータトモグラフィの画像再構成手法
   を用いて音圧分布の像を再構成する手段と、この再構成
   された音圧分布の像を可視化表示する表示手段を具備し
   たことを特徴とする音圧分布可視化装置。