5.1 実験概要
Fig5.1-1 は提案手法の正確さを確認するための実験系である。構成は映像超音波プロー ブと生体を模擬した寒天ファントムの間に、映像超音波に対して同期をとるためのセンサ とバイアス信号を照射する超音波照射フィルムを設置した。センサは同期回路と、同期回路 は発振器と、発振器はアンプと、アンプは BIAS 照射フィルムとそれぞれつながっている。
また、超音波プローブからは映像用超音波、超音波振動子からは強力超音波がそれぞれ照射 される。超音波の散乱体として直径 0.5mm シャーペンの芯を使用し、電動ステージを使用 し、移動させた。
Fig.5.1-1 実験系 この実験は以下のような流れで実施した。
① センサで受信した映像超音波 8 パケットの内 2 パケット目に強力超音波照射用、3 パ ケット目に BIAS 信号照射用、5 パケット目に逆位相の BIAS 信号照射用の同期をかけ た。このセンサは第 4 章で述べたピエゾフィルムセンサ 1 を使用した。
② 回路内で遅延をかけ、それぞれのパケットに対して強力超音波、BIAS 信号、逆 BIAS 信号照射用のトリガをそれぞれ出力した。
③ 発振器 HSA4101 に強力超音波用のトリガを入れ、任意の波形を出力させアンプ a に 通した。発振器 WF1974 には BIAS、逆 BIAS 用のトリガを入れ、任意の波形を出力さ せアンプ b に通した。
④ 強力超音波は超音波振動子からシャーペンの芯へ照射し、BIAS 信号と逆位相の BIAS 信号は BIAS 照射フィルムからからプローブへと直接入射し。この照射フィルムはピ
41 エゾフィルムセンサ 2 を使用した。
5.2 移動距離測定精度 5.2-1 測定方法
下記に示した手順で実験を行った。概要図は Fig.5.2-1 に示した。
(1) 超音波照射フィルムから、周波数 7.4MHz、音圧 3kPa、BIAS 信号、逆 BIAS 信号をそれ ぞれ 30µsec 超音波振動子からは周波数 2.5MHz、音圧 1.0MPa、強力超音波 30µsec を照 射した。
(2) 二次超音波と BIAS 信号がカラードプラ画像上で重なるように両者の遅延時間を調整し た。
(3) 電動ステージを使用し、シャーペンの芯をそれぞれ Depth 方向に速度 0.5mm/s で 0.5mm、
Lateral 方向に速度 0.25mm/s で 1mm 往復させた。
便宜上以降、プローブから遠ざかる向きを Depth 方向正の向き、超音波振動子から遠ざか る向きを Lateral 方向性の向きと定義する。移動速度が Lateral 方向と Depth 方向で異な るのは位相差のずれと移動距離の対応が Lateral 方向ほうが小さいことが考えられるので、
速度を Depth に対して遅くした。
Fig.5.2-1 実験概要図
42 5.2-2 結果
シャーペンの芯を Depth 方向に移動させた際に取得したTfimageを切り出し、フレーム方 向に並べたものを Fig5.2-2 に示した。右の図はカラーバーである。
Fig.5.2-2 Depth 方向へ芯を移動させた際の流速変化
0.5mm に達するまではほぼ等間隔で縞が上方向に移動し、その後は先ほどと同じ間隔で 下方向に移動していることが確認できる。なお、この時シャーペンの芯は Depth の負の方向 へ移動した後、正の方向へ移動している。この際のシャーペンの芯の移動距離と流速差の関 係を Fig5.2-3 に示した。
Fig.5.2-3 Depth 方向の移動における移動距離と流速差の対応
移動距離が増えるごとに流速差が正、負の方向共に増加していることが観測できた。
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次にシャーペンの芯を Lateral 方向に移動させた際に取得したTfimageを切り出し、並べ たものを Fig5.2-4 に示した。
Fig.5.2-4 Lateral 方向へシャーペンの芯を移動させた際の流速変化
Depth の時と同様に 1.0mm に達するまではほぼ等間隔で縞が上方向に移動し、その後は同 じ間隔で下方向に移動していることが確認できる。なお、この時シャーペンの芯は Lateral の負の方向へ移動した後、正の方向へ移動している。この際のシャーペンの芯の移動距離と 流速差の関係を Fig5.2-5 に示した。
Fig.5.2-5 Depth 方向の移動における移動距離と流速差の対応
Depth 方向と Lateral 方向の結果を Fig5.2-6 にまとめた。また、近似式を導出し、予測 値と実測値を Fig5.2-7 にまとめた。
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Fig.5.2-6 実測値と近似式
Fig.5.2-7 予測値と誤差率 (誤差率)
以上の結果から今回の測定範囲内では、誤差率平均 23%で移動変化を測定できることが観 測できた。また、移動距離が低いほど誤差率が上がることはないため 25µm 以内の範囲でも 移動距離観測が可能であることが期待される。
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