JPS60171037A - 超音波診断装置 - Google Patents
超音波診断装置Info
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- JPS60171037A JPS60171037A JP59025983A JP2598384A JPS60171037A JP S60171037 A JPS60171037 A JP S60171037A JP 59025983 A JP59025983 A JP 59025983A JP 2598384 A JP2598384 A JP 2598384A JP S60171037 A JPS60171037 A JP S60171037A
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- ultrasonic
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- hologram
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H5/00—Measuring propagation velocity of ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. of pressure waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8977—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using special techniques for image reconstruction, e.g. FFT, geometrical transformations, spatial deconvolution, time deconvolution
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/52023—Details of receivers
- G01S7/52036—Details of receivers using analysis of echo signal for target characterisation
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、開口合成法を利用して超音波の音速を計算で
きる超音波診断装置に関する。
きる超音波診断装置に関する。
超音波が生体内組織を伝搬する際に受ける物理量の変化
に着目し、その組織の特徴を定量化しようとする、いわ
ゆるＴｉ５ｓｕｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ
の研究が盛んになりつつある。ここで測定する物理量の
１つとして超音波の音速があり、従来は透過波を利用し
た計測法がとられていた。しかし、この方法においては
、現用の超音波診断装置を使用しての測定が困難であり
、エコー信号を利用した反射計測での音速の測定が必要
となっていた。
に着目し、その組織の特徴を定量化しようとする、いわ
ゆるＴｉ５ｓｕｅ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ
の研究が盛んになりつつある。ここで測定する物理量の
１つとして超音波の音速があり、従来は透過波を利用し
た計測法がとられていた。しかし、この方法においては
、現用の超音波診断装置を使用しての測定が困難であり
、エコー信号を利用した反射計測での音速の測定が必要
となっていた。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、
その目的とするところは、開口合成法の手法を利用して
超音波の音速を測定できる超音波診断装置を提供するこ
とにある。
その目的とするところは、開口合成法の手法を利用して
超音波の音速を測定できる超音波診断装置を提供するこ
とにある。
し発明の概按〕
本発明は、超音波振動子により送受波の対象物による受
信４号を位相検波して、上記対象物に関するホログラム
信号をめ、このホログラム信号とカーネル信号とを用Ｃ
て開口合成演算を実行して前記対象物に関する再構成デ
ータを得る様にした開口合成法超音波診断装置において
、対象物のホログラム信号に対し、カーネル信号を変化
させ再構成結果の振幅の最大値の変化を検出し、その振
幅の最大値が最も大きくなる時のカーネル信号より超音
波の音速をめるようにしたものである。
信４号を位相検波して、上記対象物に関するホログラム
信号をめ、このホログラム信号とカーネル信号とを用Ｃ
て開口合成演算を実行して前記対象物に関する再構成デ
ータを得る様にした開口合成法超音波診断装置において
、対象物のホログラム信号に対し、カーネル信号を変化
させ再構成結果の振幅の最大値の変化を検出し、その振
幅の最大値が最も大きくなる時のカーネル信号より超音
波の音速をめるようにしたものである。
かくして、本発明によれは、超音波パルス反射法におい
て、超音波の平均的音速をめることができる。
て、超音波の平均的音速をめることができる。
次に本発明の詳細を図面に示す具体例を介して説明する
。第１図は開口合成法について説明する為の座標系を示
すもので、１は超音波振動子である。この超音波振動子
１はＸ軸方向に移動走査され乍ら、被検対象に対して２
軸方向に超音波パルスを送波し、対象物２による反射波
を受信するものとなっている。ここで、超音波振動子１
による超音波パルスの送受波座標位置を（ｘ、ｏ）対象
物２を点反射体とし、その座標位置を（ｏ、ｚ）とする
と、上記超音波振動子が受波する反射波、即ち受信４号
Ｓは次式で示される。
。第１図は開口合成法について説明する為の座標系を示
すもので、１は超音波振動子である。この超音波振動子
１はＸ軸方向に移動走査され乍ら、被検対象に対して２
軸方向に超音波パルスを送波し、対象物２による反射波
を受信するものとなっている。ここで、超音波振動子１
による超音波パルスの送受波座標位置を（ｘ、ｏ）対象
物２を点反射体とし、その座標位置を（ｏ、ｚ）とする
と、上記超音波振動子が受波する反射波、即ち受信４号
Ｓは次式で示される。
Ｓ ＝ ｆ （ｔ−１ｎ）ｓｉｎωｏ （ｔ −ｔｎ）
（１）但し、上式中、ｆ（ｔ）は超音波パルスの包絡
線、ＩｎはＶを超音波の音速として ２２ ＸＩＩ ｔｎ＆ｖＴ＋丁 として与えられる。なお、点反射体の深さ２は超音波振
動子１の位置Ｘに比して十分深いもの（ｚ））ｘ）とし
て示す。またω。は超音波の中心周波数をｆ、とじて ωｏ＝２πｆ。
（１）但し、上式中、ｆ（ｔ）は超音波パルスの包絡
線、ＩｎはＶを超音波の音速として ２２ ＸＩＩ ｔｎ＆ｖＴ＋丁 として与えられる。なお、点反射体の深さ２は超音波振
動子１の位置Ｘに比して十分深いもの（ｚ））ｘ）とし
て示す。またω。は超音波の中心周波数をｆ、とじて ωｏ＝２πｆ。
以上より、上記受信４号Ｓを位相が９０°異なる基準信
号を用いて、それぞれ位相検波し、低域通過フィルタを
通してその高周波成分を除去すると、互いに直交関係に
ある２つのホログラム成分を為す信号”ａ＋８１が得ら
れる。
号を用いて、それぞれ位相検波し、低域通過フィルタを
通してその高周波成分を除去すると、互いに直交関係に
ある２つのホログラム成分を為す信号”ａ＋８１が得ら
れる。
８、＝Ｓｓｉｎａ＋□ｔ 、５４＝ＳｃｏｓωＯ１これ
らの信号成分によって前記反射体に関するホログラム信
号Ｓ。が ５ｏ＝３Ｒ＋ｊｓ１＝−ｒｆ（ｔ−１ｎ）ｅＸｐ（−ｊ
ｏＪｏｔｎ） （２）として与えられる。開口合成法に
よる前記点反射体に関する再構成像Ａの算出は、上記（
２）式に示されるホログラム信号Ｓｏに対して、以下に
示すカーネル信号Ｓ。
らの信号成分によって前記反射体に関するホログラム信
号Ｓ。が ５ｏ＝３Ｒ＋ｊｓ１＝−ｒｆ（ｔ−１ｎ）ｅＸｐ（−ｊ
ｏＪｏｔｎ） （２）として与えられる。開口合成法に
よる前記点反射体に関する再構成像Ａの算出は、上記（
２）式に示されるホログラム信号Ｓｏに対して、以下に
示すカーネル信号Ｓ。
をたたみ込み演算し、その絶対値をとることにより行な
われる。なお、上記カーネルは、たたみ込み演算におけ
る核である。また、ω□はカーネル信号の基本周波数を
ｆｌとした時、 ω１＝２πｆ。
われる。なお、上記カーネルは、たたみ込み演算におけ
る核である。また、ω□はカーネル信号の基本周波数を
ｆｌとした時、 ω１＝２πｆ。
となる。よって再構成像Ａは、ｌを積分区間として次の
様に示される。
様に示される。
Ω」ア
・ｅｘｐ ［−ｊω、ｚｖ ）ｄｘｌ
（４）
通常、超音波の周波数は一定であり、一般的にはカーネ
ル信号Ｓｏの基本周波数らは、上記超音波の中心周波数
ｆ０に等しく設定されるから上記再構成像Ａは、 但し、前記開口合成演算は通常ホログラム信号のパター
ンに沿ったホログラムデータ即ち、レンジカバチャ補正
されたものが用いられるがここでは処理時間が長くかか
り、そのハード構成が複雑になるとの理由からレンジカ
バチャ補正を行なわないホログラムデータを用いて上記
演算を実行するものとする。
ル信号Ｓｏの基本周波数らは、上記超音波の中心周波数
ｆ０に等しく設定されるから上記再構成像Ａは、 但し、前記開口合成演算は通常ホログラム信号のパター
ンに沿ったホログラムデータ即ち、レンジカバチャ補正
されたものが用いられるがここでは処理時間が長くかか
り、そのハード構成が複雑になるとの理由からレンジカ
バチャ補正を行なわないホログラムデータを用いて上記
演算を実行するものとする。
ところで、今、超音波の音速とカーネル信号において設
定した音速が等しくない場合、即ちカーネル信号で設定
された音速がΔＶだけ超音波の音速よりずれた時、求め
られる再構成像Ａは、前記第（４）式より となり、第（６）′式の右辺の最後のｅｘｐ項Ｉこおけ
る第２項目の△Ｖの分だけ信号の劣化が生じることにな
る。つまり、音速変化による△Ｖの量だけ再構成像が劣
化することになる。
定した音速が等しくない場合、即ちカーネル信号で設定
された音速がΔＶだけ超音波の音速よりずれた時、求め
られる再構成像Ａは、前記第（４）式より となり、第（６）′式の右辺の最後のｅｘｐ項Ｉこおけ
る第２項目の△Ｖの分だけ信号の劣化が生じることにな
る。つまり、音速変化による△Ｖの量だけ再構成像が劣
化することになる。
本発明は、この様な問題に鑑みてなされたもので、再構
成像の劣化の程度より、逆に超音波の音速を推定したも
のである。即ち、前記（６）式におけるカーネル信号の
ｅｘｐの中の項をとり出すと、これを更に変形して、上
式第２項は、 ここで２′は Ｚ’＝＝Ｚ（１−−７−） （８） として与えられ、この式で示される様に、超音波の音速
が、ΔＶだけ偏位した時、深さ２のカーネル信号に代え
て、深さＺ′のカーネル信号を用いれば再構成像の劣化
がなくなる。つまり今、ホログラム信号に対し、カーネ
ル信号を変化させ、その振幅の最大値の変化を検出した
時、深さＺ′のカーネル信号を用いた場合、振幅の最大
値が最も大きくなる、即ち、劣化のない再構成像が得ら
れ、同時に第（８）式より△Ｖがまりその時の超音波の
音速がめられることになる。
成像の劣化の程度より、逆に超音波の音速を推定したも
のである。即ち、前記（６）式におけるカーネル信号の
ｅｘｐの中の項をとり出すと、これを更に変形して、上
式第２項は、 ここで２′は Ｚ’＝＝Ｚ（１−−７−） （８） として与えられ、この式で示される様に、超音波の音速
が、ΔＶだけ偏位した時、深さ２のカーネル信号に代え
て、深さＺ′のカーネル信号を用いれば再構成像の劣化
がなくなる。つまり今、ホログラム信号に対し、カーネ
ル信号を変化させ、その振幅の最大値の変化を検出した
時、深さＺ′のカーネル信号を用いた場合、振幅の最大
値が最も大きくなる、即ち、劣化のない再構成像が得ら
れ、同時に第（８）式より△Ｖがまりその時の超音波の
音速がめられることになる。
第２図は、本発明の一具体例装置のブロック図であり、
１は超音波振動子である。この超音波振動子１は、パル
サ３により付勢されである広がりをもつ超音波パルスを
送波し、反射体４から反射された上記超音波パルスの反
射波を受波している。
１は超音波振動子である。この超音波振動子１は、パル
サ３により付勢されである広がりをもつ超音波パルスを
送波し、反射体４から反射された上記超音波パルスの反
射波を受波している。
この反射波の受信４号はレシーバを介して必要なレベル
まで増幅される。位相検波器５，６は、発振器７から与
えられる正弦波信号、或はこれを移相器８を介して９０
’移相した正弦波信号からなる９０°位相を異にする信
号をそれぞれ入力して前記受信４号を位相検波している
。なお、上記正弦波信号の周波数は、超音波振動子１の
共振周波数と等しく定められており、また前記位相検波
された信号は、内蔵する低域フィルタを介して、高周波
成分除去されて出力されるこの結果、２つの位相検波器
５，６からは、互いに直交した関係にあるＣＯＳホログ
ラム侶号、Ｓ工Ｎホログラム信号が得られ、これらはＡ
／Ｄ変換器９，１０を介してそれぞれデジタル化された
後、メモリ１１ 、１２に格納される。
まで増幅される。位相検波器５，６は、発振器７から与
えられる正弦波信号、或はこれを移相器８を介して９０
’移相した正弦波信号からなる９０°位相を異にする信
号をそれぞれ入力して前記受信４号を位相検波している
。なお、上記正弦波信号の周波数は、超音波振動子１の
共振周波数と等しく定められており、また前記位相検波
された信号は、内蔵する低域フィルタを介して、高周波
成分除去されて出力されるこの結果、２つの位相検波器
５，６からは、互いに直交した関係にあるＣＯＳホログ
ラム侶号、Ｓ工Ｎホログラム信号が得られ、これらはＡ
／Ｄ変換器９，１０を介してそれぞれデジタル化された
後、メモリ１１ 、１２に格納される。
メモリ１３は、深さ２をパラメータとして、その深さに
対応したカーネル信号を記憶したものである。
対応したカーネル信号を記憶したものである。
マイクロプロセッサを主体として構成される演算処理部
１４は、前記メモＩ７１１ 、１２ 、１３よりそれぞ
れ与えられる情報から前記第（６）式で示される開口合
成演算処理を実行し、これよりめられた再構成偉人を表
示器１５により表示するとともに振幅の最大値を検出し
、ピーク検出器１６へそのデータを転送する。又、コン
トロール部１７は、カーネル信号を順次切りかえ、演算
処理部１４に与えることにより、再構成像の最大値の変
化をピーク検出器１６に与える役目とともに、これら各
部の一連した動作を制御するものである。ピーク検出器
１６では、深さの異なるカーネル信号により得られた再
構成像の振幅の最大値のうちで、最も大きいものを検出
し、その時のカーネル信号の深さ２を音速計算器１８へ
転送する。音速計算器１８では、第（８）式を利用して
超音波の音速を計算し表示する。
１４は、前記メモＩ７１１ 、１２ 、１３よりそれぞ
れ与えられる情報から前記第（６）式で示される開口合
成演算処理を実行し、これよりめられた再構成偉人を表
示器１５により表示するとともに振幅の最大値を検出し
、ピーク検出器１６へそのデータを転送する。又、コン
トロール部１７は、カーネル信号を順次切りかえ、演算
処理部１４に与えることにより、再構成像の最大値の変
化をピーク検出器１６に与える役目とともに、これら各
部の一連した動作を制御するものである。ピーク検出器
１６では、深さの異なるカーネル信号により得られた再
構成像の振幅の最大値のうちで、最も大きいものを検出
し、その時のカーネル信号の深さ２を音速計算器１８へ
転送する。音速計算器１８では、第（８）式を利用して
超音波の音速を計算し表示する。
このように本装置によれば、超音波の音速を容易に計算
でき、非常に有効である。
でき、非常に有効である。
第１図は開口合成法について説明する為の図、第２図は
本発明の一具体例装置のブロック図である。 １・・・超音波振動子 ２・・・点反射体３・・・パル
サ／レシーバ ５．６・・・位相検波器７・・・発振器
８・・・移相器 ９．１０・・、Ａ／Ｄ変換器 １１．１２．１３・・・
メモリ１４・・・演算処理部 １５・・・表示器１６・
・・ピーク検出器 １７・・・コントロール部１８・・
・音速計算器 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第 １
図
本発明の一具体例装置のブロック図である。 １・・・超音波振動子 ２・・・点反射体３・・・パル
サ／レシーバ ５．６・・・位相検波器７・・・発振器
８・・・移相器 ９．１０・・、Ａ／Ｄ変換器 １１．１２．１３・・・
メモリ１４・・・演算処理部 １５・・・表示器１６・
・・ピーク検出器 １７・・・コントロール部１８・・
・音速計算器 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名）第 １
図
Claims (1)
- パルサにより駆動されて超音波を送波し、この超音波の
寸象物による反射波を受波する超音波振動子と、この超
音波振動子による上記反射波の受信４号を位相検波して
前記対象物に関するホログラム信号をめる位相検波器と
、前記対象物の深さをパラメータとする開口合成地理に
必要なカーネル信号を発生する信号発生器と、このカー
ネル信号と前記ホログラム信号とを用し）で開口合成演
算を実行して、前記対象物の再構成データをめる演算部
と、前記ホログラム信号に対し前記カーネル信号を変化
させ得られた再構成データの振幅の最大値を検出し、そ
の最大値を比較する比較器と、この比較結果より超音波
の音速を計算する音速計算部とを具備したことを特徴と
する超音波診断□装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59025983A JPS60171037A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 超音波診断装置 |
| CA000473621A CA1226663A (en) | 1984-02-16 | 1985-02-05 | Ultrasonic diagnostic device |
| US06/699,674 US4633883A (en) | 1984-02-16 | 1985-02-08 | Ultrasonic diagnostic equipment |
| DE8585101628T DE3570929D1 (en) | 1984-02-16 | 1985-02-14 | Ultrasonic diagnostic equipment |
| EP85101628A EP0152113B1 (en) | 1984-02-16 | 1985-02-14 | Ultrasonic diagnostic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59025983A JPS60171037A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 超音波診断装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60171037A true JPS60171037A (ja) | 1985-09-04 |
Family
ID=12180949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59025983A Pending JPS60171037A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 超音波診断装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4633883A (ja) |
| EP (1) | EP0152113B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60171037A (ja) |
| CA (1) | CA1226663A (ja) |
| DE (1) | DE3570929D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009521980A (ja) * | 2005-12-28 | 2009-06-11 | 株式会社 メディソン | 超音波映像の獲得方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0226466B1 (en) * | 1985-12-13 | 1993-07-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic diagnostic apparatus based on variations of acoustic characteristic |
| EP0279314B1 (en) * | 1987-02-09 | 1991-09-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic examination apparatus |
| US4852577A (en) * | 1988-04-07 | 1989-08-01 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | High speed adaptive ultrasonic phased array imaging system |
| US5201715A (en) * | 1991-11-19 | 1993-04-13 | Mcghan Medical Corporation | Implantable devices having ultrasonic echographic signature |
| US5283672A (en) * | 1992-05-04 | 1994-02-01 | Rockwell International Corporation | Holographic techniques for generating high resolution telescopic images |
| US5331964A (en) * | 1993-05-14 | 1994-07-26 | Duke University | Ultrasonic phased array imaging system with high speed adaptive processing using selected elements |
| US6208181B1 (en) * | 1998-01-14 | 2001-03-27 | Intel Corporation | Self-compensating phase detector |
| US6014897A (en) * | 1998-09-02 | 2000-01-18 | Mo; Larry Y. L. | Method and apparatus for improving sidelobe performance of sparse array using harmonic imaging |
| CN106725610B (zh) * | 2016-11-29 | 2019-08-06 | 深圳大学 | 基于移动声束相干激励剪切波的弹性测量方法及系统 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3885224A (en) * | 1972-02-24 | 1975-05-20 | Carl N Klahr | Signal processing apparatus for imaging scanner |
| US4170142A (en) * | 1977-07-15 | 1979-10-09 | Electric Power Research Institute, Inc. | Linear transducer array and method for both pulse-echo and holographic acoustic imaging |
| JPS5994092A (ja) * | 1982-11-20 | 1984-05-30 | Toshiba Corp | 開口合成法に基づく信号処理装置 |
| US4531411A (en) * | 1983-10-25 | 1985-07-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Acoustic emission linear pulse holography |
-
1984
- 1984-02-16 JP JP59025983A patent/JPS60171037A/ja active Pending
-
1985
- 1985-02-05 CA CA000473621A patent/CA1226663A/en not_active Expired
- 1985-02-08 US US06/699,674 patent/US4633883A/en not_active Expired - Fee Related
- 1985-02-14 EP EP85101628A patent/EP0152113B1/en not_active Expired
- 1985-02-14 DE DE8585101628T patent/DE3570929D1/de not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009521980A (ja) * | 2005-12-28 | 2009-06-11 | 株式会社 メディソン | 超音波映像の獲得方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1226663A (en) | 1987-09-08 |
| DE3570929D1 (en) | 1989-07-13 |
| US4633883A (en) | 1987-01-06 |
| EP0152113A1 (en) | 1985-08-21 |
| EP0152113B1 (en) | 1989-06-07 |
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