2006 年度実績報告書

高次高調波を用いる超音波エコー画像の画質改善に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	17500338
研究機関	湘南工科大学
研究代表者	秋山いわき湘南工科大学, 工学部, 教授 (80192912)
研究分担者	大矢晃久筑波大学, 大学院・システム情報工学研究科, 助教授 (30241798)
キーワード	非線形音響 / メカニカルセクタ型 / 水槽実験 / スペックル軽減 / PZT / PVDF / アニュラー型 / 対数圧縮
研究概要	基本周波数(2MHz)と4次高調波(8MHz)を同時に送波し、エコー信号を広帯域に受信するメカニカルセクター型超音波診断装置を試作した。超音波振動子は、送波用としてPZTで、受波用としてPVDFで製作した。2MHzと8MHzを同時に送波するために、共振周波数8MHzの円形のPZTの周囲に共振周波数2MHzのアニュラー形状のPZTを配置した。受波用のPVDFはPZTの振動面に接着した。PZTへ入力する信号は外部から供給し、PVDFで受信した信号を増幅して出力する。増幅したアナログ信号はコンピュータに組み入れたADボードに入力され、14ビット100MHzサンプリングでデジタル信号に変換される。また、画像を形成するために、振動子の走査に同期したタイミング信号と、パルス送波のタイミング信号を同時にADボードへ入力する。デジタル化された受信エコー信号を用いてソフトウエアで画像の計算を行う。まず、バンドパスフィルタによって2MHz、4MHz、6MHz、8MHz、10MHz近傍の周波数成分に分け、それぞれの帯域の信号を直交検波する。それらすべての信号を乗算した後対数圧縮するとスペックル軽減された画像が得られる。この超音波イメージングシステムを用いて、水中の寒天ゲルファントム、豚肉、指、足の映像化実験を行った。結果は、SNRで約5.5dB改善し、スペックル軽減効果を確認できた。また、豚肉、指、足の映像化することによって画質向上を確認できた。一方、超音波ビームを測定したところ、10MHzのビームが1次波として送波した8MHzよりも大きな音圧として発生していた。1次波よりも大きな2次波が非線形効果で発生するとは考えにくい。PZTの振動と同時にPZTに接着されているPVDFが前後に移動することになる。つまり、超音波がPVDFを通過する再にPVDFの運動によるドプラ変調を受けるためと考えられる。