JPS6389145A - 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、生体内の超音波の伝搬時間を計測する超音波
診断装置に関する。

（従来の技術） 超音波を用いた診断法は、被検者に負担をかけずに軟部
組織の診断ができ、しかも無侵襲であるという利点を持
っており、近年の高速走査装置の進歩によりて急速に普
及してきた。

このような超音波診断法に対して、最近、画儂の定址化
の要求が高まっている。特に、限局性疾患の良性、悪性
が定量的に判定できれば、鑑別診断において極めて有効
と考えられる。

そこで従来、パルス反射法で臓器内の伝搬時間を計し、
その伝搬時間から嘩器内の超を波の音速て報告された肝
臓内伝搬時間測定法を示したものである。これは強い指
向性を持った２つの超音波トランスデユーサ８１．８２
を各々送信用、受信用として用い、送信用超音波トラン
スデユーサ８１から送信された超音波が各トランスデエ
ーｆ８１゜８２の中心軸ｐｐ　／　、ＱＱ／の交点Ｏ付
近にて反射し、受信用超音波トランスデユーサ８２に到
達して受信されるまでの時間を測定する方法である。

上記のような技術を採用することによって、生体内の超
音波の伝搬時間を計測することが可能となる。しかしな
がら、このような限局性疾患領域の音速だけでなく、限
局性疾患領域の音速と周囲゛の音速との大小関係、ある
いは限局性疾患領域の犬きはを定量的に把握できれば、
限局性疾患の鑑別診断にきわめて有効である。しかし、
従来、そのような提案はされていなかった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の超音波診断装置においては限局性疾患
領域の音速と開門の音速との大小関係や、限局性疾患領
域の大きさを定量的に把椙することはできなかった。

本発明の目的は、限局性疾患領域の音速と周囲の音速と
の大小関係や限局性疾患領域の大きさを定量的に把握す
ることのでき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） 本発明は、生体内に超音波ビームを送信する送信用超音
波トランスデ）−サと、受信領域が送信用超音波トラン
スデユーサの送信領域と交差するように配置てれた受信
用超音波トランスデユーサと、前記送信用超音波トラン
スデユーサから送信された噸音波ビームが生体内のある
点で反射場ランスデエーサの位置および超音波ビームの
角度を機械的または電子的に制御する手段とを備え、前
記伝搬時間変化から限局性疾患値域の音速と周囲の音速
との大小関係および又は前記限局性疾患領域の大きさを
検出することを性情とする超音波診断装置を提供するも
のである。

（作　用） 上記のような構成により伝搬時間計測を行なうと、超音
波ビームが、限局性疾患領域の辺縁に接する位置で、伝
搬時間の特徴的な変化がおこる。

その変化の度合を定量化することにより、限局性疾患領
域の音速と周囲の音速の大小関係および限局性疾患領域
の大きさを推定することができる。

（実Ｊ′７１例） 第１図に、限局性疾患領域の音速と周囲の音速との大小
関係を検出するための本発明の一実施例に係る＼超音波
診断装置の要部の構成を示すものでるる。図に示すよう
に送信用層音波トランスデユーサ１１と受信用超音波ト
ランスデユーサ１２がそれぞれの指向性領域が交差する
ように体表に配置されている。送信用超音波トランスデ
ユーサ１１が送信回路１５からのパルス信号により駆動
てれて生体１３内に超音波ビームが送信烙れると、生体
１３内のＰ点で反射嘔れた後、受信用超音波トランスデ
ユーサ１２で受信てれ電気信号に変換される。この受信
信号はＡ／Ｄ変換器１６によりディジタル信号に変換さ
れた後、メモＩＪ１７に蓄積される。こうしてメモリ１
７に蓄積された受信信号波形が伝搬時間演算回路１８に
送られ伝搬時間が求まｂ０超音波トランスデエーサ１１
．１２はそれぞれ個別の振動子によって構成され、生体
１３の表面に沿って機械的に移動可能で、さらに超音波
ビームの角度が変えられるように回動可能に設けられて
いる。トランスデユーサ制御器２０は、超音波トランス
デユーサの移動や回動を制御する装置であり、モータ、
ギヤ、アーム等を適宜組合わせた機構によって実現可能
である。トランスデユーサ制御器２０によって超音波ト
ランスデユーサ１１．１２を生体１３表面に沿って移動
させることによ）伝搬時間の１次元的変化が得られる。

それぞれの超音波ビームが、限局性疾患値域１４の辺縁
に接する位置で、急激な伝搬時間の変化が生ずる。伝搬
時間演算回路１８で計算された各位置での伝搬時間は、
限局性領域内音速判定装置１９に送られ、上記位置での
伝搬時間の変化量が計算され、その符号などから限局性
疾患領域１４の音速と周囲１３の音速の大小関係が推定
される。

以上の一連の動作は、全てコントロール回路２１によっ
て制御される。

次に、伝搬時間の変化から、限局性疾患領域１４の音速
と周囲１３の音速の大小関係を推定する手段について詳
細に説明する。第２図は受信用超音波トランスデユーサ
１２を体表に垂直に配置し、送信用超音波トランスデユ
ーサ１１を、その指向性領域が受信用超音波トランスデ
ユーサ１２のそれと限局性領域の下方で交差するように
配置し、２つの超音波トランスデユーサの間隔を一定に
保ちながら生体１３表面に沿って図中矢印方向に移動さ
せ、伝搬時間を計測する様子を示す。限局性領域１４は
、腫瘍等に相当しその音速をＣ２とする。また周囲の音
速をＣＩとする。

第３図は、限局性領域１４の形が円形とした場合の伝搬
時間の１次元分布を示す。超音波トランスデーーサの走
査方法は′４２図に示す通りである。

計測条件は、ＣＩ＝１５００ｍ／ｓ、Ｃ２＝１６００ｍ
／ａ。

θ０＝３０　’、交差点の深さ６５朋、円の半径１５ｓ
＋ｍ。

円の中心の深さ３５朋である。縦軸は伝搬時間、横軸は
受信用超音波トランスデユーサ１２の位置である。図か
られかるように、伝搬時間は限局性領域１４の左端（ｘ
＝ｘｌ）では、極小となることがわかる。これは、受信
超音波ビームが限局性疾患領域１４の左端付近で、強く
屈折（全反射も含む）するため、超音波の伝搬経路が急
激に短かくなるためである。Ｘ＝Ｘｉにおける伝搬時間
をｔｒｎ、超音波ビームが限局性領域と交わら力い場合
の伝搬時間を１（、とすれば、その差Δｔ＝ｔ、）−ｔ
ｍの符号は正となることがわかる。

第４図は、限局性領域１４の音速Ｃ２が周囲１３の音速
Ｃ１よりもｌｏｏｍ／ｓ低い場合の伝搬時間変化である
。超音波トランスジューサの走査方法及び計測条件は第
３図と同様である。図かられかるように、その変化のパ
ターンは第３図のそれをほぼ反転したものとなっている
。この時、Δｔ（＝ｔｏ−−１ｍ）の符号は負となる。

つまり限局性領域１４の音速Ｃ２が周囲１３の音速Ｃ１
よりも高い場合は、Δｔは正、低い場合はΔｔは負とな
る。したがりて伝搬時間の変化から、Δｔを求め、その
符号から限局性領域１４の音速と周囲１３の音速との大
小関係を推定することができる。また１Δｔｌ＝ｌｔＱ
−ｔｍ’ｌは限局性領域１４と周囲１３の音速差が太き
いほど、大きくなる傾向があシ、１Δｔ１の大きさから
音速差の度合も判定することが可能である。

第５図は、送信用超音波トランスデユーサ１１と受信用
超音波トランスデユーサ１２の超音波ビーム角を共に０
０として、伝搬時間を計測する様子を示す。この時に得
られる伝搬時間変化も、第２図と似た変化となり、伝搬
時間の差Δｔの符号から、限局性域域１４の音速と周囲
１３の音速との大小関係を推定することができる。

第６図は本発明の他の実施例であシ、アレイ型超音波ト
ランスデユーサ６０を使用した例である。

アレイ凰月音波トランスデユーサ６０は多数の振動子を
一次元に配列して構成されたもので、各振動子に対応す
るスイッチ素子および遅延素子を内蔵した送信回路１５
によシ駆動され、受信信号は各振動子に対応する遅延素
子を内蔵した受信回路６１を介して取出され、Ａ／Ｄ変
換器１６に供給される。

第７図は、第６図の構成で、生体１３表面に沿って伝搬
時間を計測する様子を示すものである。

送信用超音波トランスデユーサには領域７１が使用され
、受信用超音波トランスデユーサには領域７２が使用さ
れる。領域７１．７２はそれぞれ複数の振動子により構
成される。図に示すような計測を行なう場合には、送信
回路１５において各振動子の駆動信号に、超音波ビーム
の角度が００となるような遅延時間を与え、送信用超音
波トランスデユーサの領域７１と受信用超音波トランス
デユーサの領域７２の位置を、両方の間隔を一定に保ち
ながら、振動子のスイッチングによって変えればよい。

伝搬時間の差Δｔの計算、判定方法は第２図と同様であ
る。

第８図は％限局性疾患領域の大きさを検出する場合の本
発明の一実施例に係る超音波診断装置の要部の構成を示
すものである。図に示すように第１の超音波トランスデ
ユーサ１１１を体表に垂直に配置し、第２の超音波トラ
ンスデユーサ１１２を、その指向性領域が第１の超音波
トランスデユーサ１１１のそれと交差するように体表に
配置でれている。誇２の超音波トランスデユーサ１１２
が、送信回路１１５からのパルス信号によシ駆動されて
生体１１３内に超音波ビームが送信されると、生体１１
３内のＰ点で反射された後、第１の超音波トランスデユ
ーサ１１１で受信され電気信号に変換される。

この受信信号ばＡ／Ｄ変換器１１６によυディジタル信
号に変換された後、メモリ１１７に蓄積される。

こうしてメモリ１１７に蓄積された受信信号波形が伝搬
時間演算回路１１８に送られ、伝搬時間が求まる。超音
波トランスデユーサ１１１，１１２は、それぞれ伽別の
振動子によって４成され、生体１１３の表面に沿って機
械的に移動可能で、さらに超音波ビームの角度が変えら
れるように回動可能に設けられている。トランスデユー
サ制御器１２０は、超音波トランスデユーサの駆動や回
動を制御する装置であり、モータ、ギア、アーム等を適
宜組合わせた機構によって実現可能である。トランスデ
ユーサ制御器１２０によって超音波トランスデユーサ１
１１．１１２を生体１１３表面に沿って移動させること
により、伝搬時間の１次元的変化が得られる。トランス
デユーサ制御器１２０は第１の超音波トランスデユーサ
１１１の位置も検出可能である。第１の超音波トランス
デユーサ１１１からのビームが限局性疾患領域１１４の
辺縁に接する時に、急激な伝搬時間の変化が生ずるが、
その時の第１の超音波トランスデユーサ１１１の位置の
情報が、限局性領域サイズ計算装置１１９に送られ、限
局性領域のサイズが計算される。以上の一連の動作は、
全てコントロール回路１２１によって制御される。

次に、伝搬時間の変化から、限局性領域の犬き嘔を求め
る手段について詳細に説明する。第９図は、第１の超音
波トランスデユーサ１１１を体表に垂直に配置し、第２
の超音波トランスデユーサ１１２を、その指向性領域が
第１の嵯音波トランスーデネーサ１１１のそれと１畏喝
性領域の下方で交差するように配置し、２つの超音波ト
ランスデユーサの間隔を一定に保ちながら生体１１３表
面に沿って図中矢印方向に移動させ、伝搬時間を計測す
る様子を示す。限局性領域１１４は、１４等に相当しそ
の音速をＣ２とする。また周囲の音速を０１とする。

図はＣ２がＣ１よりも大きい場合で、第１の超音波トラ
ンスデユーサ１１１が、領域１１４の辺縁に接する際（
第１の超音波トランスデユーサ１１１の位置ｘ＝ｘｌ　
、　Ｘｒ）に、超音波ビームが強く屈折（全反射も含む
）するため、伝搬時間に急激な変化がおこる。第１０図
は、限局性領域１１４の形が円形とした場合の伝搬時間
の変化する様子を示す。超音波トランスデユーサの走査
方法は第９図に示す通りである。計測条件は、Ｃ１＝１
５００ｍ／ｓ　、　Ｃ２＝１６００ｍ／ｓ、θｏ＝３０
°、交差点の深さ６５酊、円の半径１５１１１１．円の
中心の深さ３５１ｍである。縦軸は伝搬時間、横軸は第
１の超音波トランスデユーサ１１１の位置である。図か
られかるように、伝搬時間は、、Ｆ１間性領域１１４の
左端（ｘ＝ｘｌ　）では、極小、右端（ｘ＝ｘｒ）では
極大と々ることがわかる。伝搬時間の、変化から求まる
上記のＸｌ、Ｘｆを用いて、限Ｊ４性領域１１４の大き
さｄはｄ＝　ｌ　ｘｌ−ｘｒｌとして求めることができ
る。限局性領域の音速Ｃ２がｈｃｌよりも小てい場合は
伝搬時間変化は第１０図をほぼ反転したものとなるが、
その場合においても、Ｘ　ｌ　＋　Ｘ　ｒの検出は同様
して可能である。

第１１図は、第９図と同様の方法で、超音波トランスデ
ユーサを走査し、限局性領域１１４の左端の位置Ｘｉを
検出し、一方で、第２の超音波トランスデユーサの位置
を反転きせ、限局性領域１１４の右方向から走査し、領
域の右端の位ＩＲｘｒを検出する様子を示す。

第１２図は本発明の他の実施例であり、プレイ型超音波
トランスデユーサ１５０を使用した例である。プレイ型
超音波トランスデユーサ１５０は多数の振動子を一次元
に配列して臂成さｎたもので。

各振動子に対応するスイッチ素子および遅延素子を内置
した送信回路１１５により駆動され、受信信号は各振動
子に対応する遅延素子を内蔵した受信回路１５１を介し
て取出され、Ａ／Ｄ変換器１１６に供給される。

第１３図は、第１２図の構成で、生体１１３表面に沿っ
て伝搬時間を計測する様子である。

第１の超音波トランスデユーサには領域１６１が使用さ
れ、第２の超音波トランスデユーサには領域１６２が使
用される。領域１６１，１６２はそれぞれ複数の振動子
によシ構成される。図に示すような計測を行なう場合に
は、送信回路１１５において各振動子の駆動信号に第２
の超音波トランスデユーサからの超音波ビームの角度が
００となるような遅延時間を与え、第１の超音波トラン
スデユーサの領域１６１と第２の超音波トランスデユー
サの領域１６２の位置を、両方の間隔を一定に保ちなが
ら振動子のスイッチングによって変えればよい。

限局性領域１１４の左端（ｘ＝ｘｌ）及び右端Ｃｘ＝ｘ
ｒ）の位置は、第１の超音波トランろ・デメーサの領域
１６１を構成する振動子群の中点として与え。

その検出方法及び領域の大きさの求め方は、第９図と同
様である。

なお上記説明では、限局性疾患領域の音速と周囲の音速
との大小関係を検出する機能と、限局性疾患領域の大き
さを検出する機能とをそれぞれ独立に備えた実施例を示
したが１両方の機能を同時に備えることも当然可能であ
る。

また、上記限局性疾患領域の音速と周囲の変速との大小
関係あるいは限局性疾患領域の大きさの概略が把握でき
ればよいというような場合には、音速推定装置や、大き
さ計算装置を備えず、単に伝搬時間の変化表示を行うだ
けの装置とすることもできる。また伝搬時間の変化の表
示は第２図のものに限られないことは勿論でるる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による超音波診断装置におい
ては、生体内の超音波の伝搬時間の変化から、限局性疾
患領域の音速と周囲の音速との大小関係あるいは限局性
疾患領域の大きさを把握することができるために、限局
性疾患の鑑別診断に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実°施例にかかる超音波診断装置
の構成図、第２図は体表に沿って伝搬時間を計測する様
子を説明するだめの図％第３図および第４図は、それぞ
れ同方式で得られる伝搬時間の１次元分布、！５図は他
の方式で伝搬時間を計測する様子を説明するための図、
第６図は、本発明の他の実施例にかかる超音波診断装置
の構成図。 第７図は、同実施例において体表に沿って伝搬時間を計
測する様子を説明するための図、第８図は本発明のさら
に他の実施例にかかる超音波診断装置の構成図、第９図
は体表に沿って伝搬時間を計測する様子を説明するだめ
の図、第１Ｏ図は同方式で得られる伝搬時間の１次元分
布、第１１図は他の方式で伝搬時間を計測する様子を説
明するための図、第１２図は、本発明のさらに他の実施
例にかかる超音波診断装置の構成図、ｖ、１３図は。 同実施例において体表に沿って伝搬時間を計測する様子
を説明するための図、第１４図は従来の超音波診断装置
のｒ４成を示す図である。 １１　、１２　、１１１，１１２・・・超音波トランス
デユーサ１３　、１１３・・・生体、１４．１１４・・
・限局性疾患領域、１５　、１１５・・・送信口、洛％
　１６　、１１６・・・Ａ／Ｄ変換器、１７　、１１７
・・・メモＪ、１８．ｔｘｓ・・・伝搬時間演算回路１
９・・・限局性領域内音速推定装置、１１９・・・限局
性領域サイズ計算装置、２０．１２０・・・トランスデ
ユーサ制却器、２１　、１２１・・・コントロール回路
。 ５０　、１６０・・・プレイ型超音波トランスデユーサ
、５１　、１６１・・・受信回路 ６１．６２，１７１．１７２・・・超音波トランスデユ
ーサ領域代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男 第　２　図 ＸＬ 第４図 第５図 −第６図 第７図 第９図 第１１図 □　　　第１２図 第１３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 生体内に超音波ビームを送信する送信用超音波トランス
   デューサと、受信領域が送信用超音波トランスデューサ
   の送信領域と交差するように配置された受信用超音波ト
   ランスデューサと、前記送信用超音波トランスデューサ
   から送信された超音波ビームが生体内のある点で反射さ
   れた後、前記受信用超音波トランスデューサで受信され
   るまでの時間を計測する手段と、前記送信用および受信
   用超音波トランスデューサの位置および超音波ビームの
   角度を機械的または電子的に制御する手段とを備え、前
   記伝搬時間変化から限局性疾患領域の音速と周囲の音速
   との大小関係および又は前記限局性疾患領域の大きさを
   検出することを特徴とする超音波診断装置。