JP2005013291A - 超音波探触子及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手術中に被検体内の放射性同位元素を含んだ組織から放出されるガンマ線を容易に検出することができると共にその組織付近の空間分解能の良い断層画像を得ることができるようにする。
【解決手段】１次元的に超音波振動子の配列された超音波探触子のほぼ中央付近に放射線強度を検出するシングルガンマプローブ手段を設ける。シングルガンマプローブ手段によって検出された放射線強度を音に変換してスピーカなどから発音する。シングルガンマプローブ手段によって検出された放射線強度を例えば、波形の高低、数値の大小、グラフの大小、点滅速度、色の違いなど、認識可能に表示する。シングルガンマプローブ手段の指向特性を示すガイドラインを断層像と合成して表示する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波を利用して被検体内の診断部位について断層像を得ると共に被検体に投与された放射性同位元素から得られるガンマ線に基づいて放射性同位元素（ラジオアイソトープ：ＲＩ）を吸収した特定の組織を検出することのできる超音波探触子及び超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な超音波診断装置は、超音波送受信を制御する超音波送受信制御手段と、被検体に超音波を送信及び受信する超音波送受信手段と、この超音波送受信手段からの反射エコー信号を用いて被検体内の断層像データを所定周期で繰り返して得る断層走査手段と、この断層走査手段によって得た時系列断層像データを表示する画像表示手段とを有して構成されている。そして、被検体内部の生体組織の構造を例えばＢモード像として表示している。
【０００３】
一方、最近では、ボジトロン断層検査（ＰＥＴ：Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれる検査方法が脳、心臓、悪性腫瘍の検査に特に注目されるようになっている。ボジトロン断層検査は、ブドウ糖類似物質であり代表的な代謝診断薬である［１８Ｆ］デオキシブドウ糖（ＦＤＧ：２−ｄｅｏｘｙ−２［１８Ｆ］ｆｌｕｏｒｏ−Ｄ−ｇｌｕｃｏｓｅ）を用いることからＦＤＧ−ＰＥＴと呼ばれることもある。このＦＤＧ−ＰＥＴ検査には、ＰＥＴ専用機が使用されている。ＰＥＴ専用機は全身を検査するような大型のものである。
【０００４】
また、近年、ＲＩガイド手術（ｒａｄｉｏｇｕｉｄｅｄ ｓｕｒｇｅｒｙ）が注目を浴びてきている。この方法は、ＲＩを生体に注入して腫瘍部を標識し、手術中にその標識組織をターゲットとすることで手術を的確にあるいは容易に行う方法である。このＲＩガイド手術には、放射性医薬品、例えば、上記ＦＤＧやＴｃ−９９ｍの集積した目的組織を手術中に探索するためには、手持ちが可能なガンマプローブが用いられる。ガンマプローブは直径が１０〜１５ミリメートルほどのペンシル状プローブの先端部に設けられた半導体素子によって放射能を検出し、その検出値を計数値で表したり、ハイピッチ音の変化として出力するものである。
【発明が解決しようする課題】
腫瘍の治療の場合、ＣＴやＰＥＴ専用機などのイメージング装置で病変部位を特定し、その後、手術により病変部位を摘出するなどの方法を取っているが、病変部位の取り残しや手術中に新たな腫瘍やその周囲の転位リンパ節が見つかっても、それが即悪性か良性かの診断が不可能なため、その場で即摘出することができない。特に、術中に摘出できないとなると、再度手術が必要な状況が発生するので、患者への負担は大きいものとなる。術中に腫瘍部分を確認する手段として、ガンマプローブなどを使用するなどの手段があるが、ガンマプローブでは腫瘍の有る無し、及び有った場合でもその方向のみしか検知できず、その腫瘍の周辺の組織構造を認識することはできない。そこで、特許文献１に示すようなガンマカメラと超音波診断装置を一体化した医用画像撮像装置が提案されている。これは、１次元に配列された複数のガンマ線検出素子に基づいて放射性同位元素が分布する被検体の特定の組織の断層画像を取得し、同じく一次元に配列された複数の超音波送受信素子に基づいて、被検体の生体組織の断層画像を取得し、両方の画像を合成表示することによって、特定組織の断面画像を容易に把握解析できるようにしたものである。
【特許文献１】
特開２００３−５９４号公報
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されたものは、１次元に配列されたガンマ線検出素子を用いているので、超音波送受信素子との整合性をとるのが非常に難しいという問題がある。また、ガンマ線検出素子は１次元に配列されている関係上、放射性同位元素の分布を１次元的に検出することは容易であるが、それを断層画像として取得するのは高度な処理が必要である。また、従来のものは、放射性同位元素の分布が画像として表示されるので、操作者はそれを目視しない限り認識することは非常に困難であるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述の点に鑑みなされたものであり、手術中に被検体内の放射性同位元素を含んだ組織から放出されるガンマ線を容易に検出することができると共にその組織付近の空間分解能の良い断層画像を得ることのできる超音波探触子及び超音波診断装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された本発明の超音波探触子は、放射線強度を検出するシングルガンマプローブ手段を具備したものである。通常の超音波探触子に放射線強度を検出するシングルガンマプローブ手段を設けることによって、ガンマ線の有無、またその強度などを容易に検出することができ、放射性同位元素の存在する個所の組織を分解能の良い超音波断層像に基づいて容易に視認することができる。
【０００８】
請求項２に記載された本発明の超音波探触子は、請求項１において、前記シングルガンマプローブ手段は、１次元的に配列された超音波振動子のほぼ中央付近に設けられたものである。超音波探触子には、１次元的に配列されたものと２次元的に配列されたものがあるが、ここでは１次元的に配列された超音波振動子のほぼ中央付近にシングルガンマプローブ手段を設けるようにした。これによって、放射性同位元素の存在する個所の組織を超音波振動子のほぼ中央で捕らえることができるので、その相対的な位置関係を容易に認識することができる。
【０００９】
請求項３に記載された本発明の超音波診断装置は、請求項１又は２に記載の超音波探触子を用いて被検体の断層像を表示すると共に前記シングルガンマプローブ手段によって検出された放射線強度に対応した音を発音するものである。これは、請求項１又は２に記載の超音波探触子を用いた超音波診断装置であり、シングルガンマプローブ手段によって検出された放射線強度を音に変換してスピーカなどから発音するようにしたものである。操作者は、スピーカの音を聞くだけで放射線強度の大きさを認識することができ、ガンマ線の存在する個所を超音波断層像に基づいて容易に認識することが可能となる。
【００１０】
請求項４に記載された本発明の超音波診断装置は、請求項１又は２に記載の超音波探触子を用いて被検体の断層像を表示すると共に前記シングルガンマプローブ手段によって検出された放射線強度を操作者に認識可能に表示する表示手段を備えたものである。これは、シングルガンマプローブ手段によって検出された放射線強度を認識可能に表示するようにしたものである。認識可能に表示する方法として、例えば、波形の高低、数値の大小、グラフの大小、点滅速度、色の違いなどがある。操作者は、表示手段を目視するだけで放射線強度の大きさを容易に認識することができ、ガンマ線の存在する個所を超音波断層像に基づいて容易に認識することが可能となる。
【００１１】
請求項５に記載された本発明の超音波診断装置は、請求項１又は２に記載の超音波探触子を用いて被検体の断層像を表示すると共に前記シングルガンマプローブ手段の指向特性を示すガイドラインを前記断層像と合成して表示する表示手段を備えたものである。これは、シングルガンマプローブ手段は指向特性が高いので、その指向特性を示すガイドラインを断層像上に表示するようにしたものである。ガイドラインは、例えば、断層像上に白点線で表示したり、これ以外の色で表示しても良い。また、ガンマ線信号強度に応じて色を変化させたり、ガイトラインの明るさや太さなどを変化させたり、又は点滅速度を変化させたりしても良い。操作者は、ガイドラインを目視するだけで放射性同位元素の存在する個所を超音波断層像に基づいて容易に認識することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明による超音波診断装置の実施例を示すブロック図である。この超音波診断装置は、超音波を利用して被検体の診断部位について断層像を得ると共に被検体に投与された放射性同位元素から発せられる放射線（ガンマ線）を検出することのできるものである。この超音波診断装置は、図に示すように、超音波探触子１０と、超音波送受信部１１と、超音波信号処理部１２と、スキャンコンバータ１３と、表示回路１４と、モニタ１５と、シングルガンマプローブ１６と、ガンマ線信号処理部１７と、スピーカ１８と、制御回路１９と、マーカ発生部２０とを備えて構成される。
【００１３】
超音波探触子１０は、電子的にビーム走査を行って被検体に超音波を送信及び受信すると共に放射性同位元素からのガンマ線を検出することのできるものである。図２は、この実施の形態に係るシングルガンマプローブ付き超音波探触子の一例を示す図である。図２（Ａ）は、シングルガンマプローブ付き超音波探触子の全体構成を示す図であり、図２（Ｂ）は、超音波探触子に内蔵されるシングルガンマプローブの構成を示す図である。このシングルガンマプローブ付き超音波探触子１０は、１次元のカーブドリニアアレイ（コンベックス）型超音波振動子１０１のほぼ中央付近にシングルガンマプローブ１６を内蔵したものである。シングルガンマプローブ付き超音波探触子１０の超音波送受信面には超音波の発生源であると共に反射エコーを受信する超音波振動子１０１の素子群が曲面状に整列して配置されている。
【００１４】
シングルガンマプローブ１６は、プローブ本体１６０、コリメータ１６１、シンチレータ１６２、フォトダイオード（光電子増倍管）１６３及び信号線１６４から構成される。プローブ本体１６０は、全体的に細長い円筒状をしており、その端部にコリメータ１６１、シンチレータ１６２及びフォトダイオード１６３が順番に取り付けられている。コリメータ１６１は、ガンマ線を検出する際にその指向性を維持する円筒状の放射線遮蔽部材で構成され、このアレイ状に配列された超音波振動子１０１のほぼ中央付近にその開口部が位置するようになっている。シンチレータ１６２は、コリメータ１６１の開口部を通過して来た、ガンマ線を光に変換するものである。フォトダイオード１６３は、シンチレータ１６２で発光した光を電気信号に変換して信号線１６４を介して出力するものである。従って、信号線１６４には、シングルガンマプローブ１６に入射したガンマ線の強度に応じた電気信号が発生することになる。
【００１５】
超音波送受信部１１は、シングルガンマプローブ付き超音波探触子１０の超音波振動子１０１に超音波を送信及び受信させる動作を制御するものであり、超音波振動子１０１を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成したり、送信される超音波の収束点の深さを設定したり、超音波振動子１０１で受信した反射エコー信号を所定のゲインで増幅したり、増幅された受波信号を入力して位相制御し、受信の収束点をダイナミックに制御して超音波ビームを形成したりする。超音波信号処理部１２は、超音波送受信部１１からの受波信号を入力してログ圧縮、検波、輪郭強調、フィルタ処理等の信号処理を行うものである。スキャンコンバータ１３は、超音波信号処理部１２から出力される反射エコー信号をモニタ１５に表示するための画像データの形成と、超音波ビームの走査と画像データの読出し走査と走査変換などを行い、出力信号を表示回路１４を介してモニタ１５に表示する。
【００１６】
一方、ガンマ線信号処理部１７は、シングルガンマプローブ１６で発生したガンマ線の強度に応じた信号を入力し、それを増幅してガンマ線信号強度に比例したスピーカ駆動用信号としてスピーカ１８に出力する。また、ガンマ線信号処理部１７は、ガンマ線の強度に応じた信号をモニタ１５上に波形または数値として表示するための信号を表示回路１４に出力する。スピーカ１８は、ガンマ線信号処理部１７からの駆動用信号に応じた音を発音する。発音される音は、ガンマ線の強度に応じてその周波数や音圧が変化するようにしても良い。
【００１７】
マーカ発生部２０は、超音波断層像上にシングルガンマプローブ１６の指向特性を示すガイトラインを発生し、表示回路１４に出力する。シングルガンマプローブ１６の指向特性を示すガイドラインは、超音波画像を形成する超音波走査線の中央の走査線上に表示されるように、超音波画像データをディジタルスキャンコンバータ１３の読み出しアドレス制御とタイミングを合わせて輝度信号又は色相信号を出力することで可能である。表示回路１４は、スキャンコンバータ１３からの超音波断層像とシングルガンマプローブ１６の指向特性を示すガイトラインを合成し、それをモニタ１５に出力する。
モニタ１５は、表示回路１４で合成されたスキャンコンバータ１３からの超音波断層像と、ガンマ線信号処理部１７からの数値データ又は波形データと、マーカ発生部２０からのガイドライン３１とを合成した画像を表示する。なお、制御回路１９は、超音波送受信部１１、超音波信号処理部１２、スキャンコンバータ１３、表示回路１４、ガンマ線処理部１７、スピーカ１８及びマーカ発生部２０などの超音波診断装置全体を制御するものである。
【００１８】
図３は、モニタ１５の表示画面の一例を示す図である。これから明かなように、超音波探触子１０によって取得された超音波断層像３０に対してシングルガンマプローブ１６の指向特性が白点線のようなガイドライン３１として表示されるので、現在のシングルガンマプローブ１６がどの部分の組織から放射されたガンマ線に反応しているのかが容易に分かる。なお、ガイドライン３１は、上記輝度信号になる白点線または上記色相信号になる色で表示するようにしても良い。また、超音波断層像３０の隣にガンマ線信号強度に比例した棒グラフ３２を表示するようにしても良い。図示していないが、ガンマ線信号強度を波形として表示しても良い。ガイドライン３１や棒グラフ、更には波形の表示色をガンマ線信号強度に応じて変化させるようにしても良い。例えば、ガンマ線信号強度が強い場合には赤色で表示し、弱い場合には青色で表示する。また、ガンマ線信号強度の応じてガイトライン等の明るさや太さなどを変化させたり、又は点滅速度を変化させたりしても良い。このようにして、ガンマ線信号の強度を音の強弱、波形の高低、数値の大小、グラフの大小、点滅速度、色の違いなどで表示することによって、操作者に容易に認識させることが可能となる。なお、図３において符号３３で示したものは、超音波探触子１０を生体のどこへ、どういう方向へ向けて当てたかを示すボディマークとプローブマークとの合成グラフィックマークである。
【００１９】
図４は、この実施の形態に係る超音波診断装置を用いた手術例を示す図である。超音波診断装置１は、車輪４１，４２を備え、病室内を自由に移動可能になっている。操作者は、患者４０に対して手術直前に放射性医薬品ＦＤＧやＴｃ−９９ｍ等を注射し、その１〜２時間経過後の開腹時に超音波診断装置１のシングルガンマプローブ付き超音波探触子１０で直接患部とその周囲の転位リンパ節を探る。シングルガンマプローブ付き超音波探触子１０のシングルガンマプローブ１６が未知の転位リンパ節の方向に当たると、それによってスピーカ１８からガイガー計数管のような強い音が発音され、その強さがモニタ１５上に棒グラフ３２（又はピーク波形）として表示される。このとき、シングルガンマプローブ付き超音波探触子１０の超音波振動子１０１もガンマ線信号強度の強い方向をとらえているので、リンパ節は悪性であるという診断をすることができ、即摘出手術を施すことが可能となる。このように糖代謝の機能検査であるＦＤＧや種々の放射性医薬品とモバイルに近い形態学診断機器である超音波診断装置を組み合わせることで、肉眼ではなかなか見つけることのできなかった癌や腫瘍を見つけ、それが悪性であるということをその場で判断することができ、外からの癌病巣の穿刺や同定もリアルタイムで行うことができる。
【００２０】
なお、上述の実施の形態では、超音波振動子が１次元的に配列された超音波探触子を例に説明したが、２次元的に配列されたものにも応用することができる。この場合、シングルガンマプローブは２次元的に配列された超音波振動子のほぼ中央付近に配置するのが好ましい。また、上述の実施の形態では、シングルガンマプローブを超音波振動子のほぼ中央付近に配置する場合について説明したが、これに限らず、通常の超音波振動子の側面にシングルガンマプローブを後付けしてもよい。
【００２１】
上述の実施の形態では、シングルガンマプローブを１本だけ配置する場合について説明したが、複数本配置しても良い。例えば、１次元的に配列された超音波振動子の両端にシングルガンマプローブをそれぞれ設け、ステレオタクティックな合成波による深度探査を行えるようにしても良い。このとき、両端のシングルガンマプローブが超音波振動子の配列面内で連動して同じ角度で傾斜する機構を設け、両端のシングルガンマプローブからの放射線強度がほぼ等しくなるような位置及び傾斜角度を探索することによって各シングルガンマプローブの示すガイドラインの交点近傍の深度部位が放射線を強く放射する組織であることを認識することができるようになる。この場合、両端のシングルガンマプローブの傾斜角度に応じてモニタに表示されるガイドラインの角度を変更して表示するための機構は、前記傾斜機構へポテンショメータ又はロータリーエンコーダなどを組み込み、その出力信号でガイドラインの表示アドレスを制御することで実現が可能である。
【００２２】
さらに、シングルガンマプローブを平面的に超音波振動子を囲むような三角形の頂点付近に３箇所設け、それぞれのシングルガンマプローブが三角形の中心に向かって連動して同じ角度で傾斜するように設定し、シングルガンマプローブからの放射線強度がほぼ３本ともほぼ等しくなるような位置及び傾斜角度を探索することによって放射線を強く放射する組織の存在を３次元的に容易に認識できると共に前述と同様に各シングルガンマプローブの示すガイドラインの交点近傍に放射線を強く放射する組織が存在することを認識することができる。
【００２３】
この実施の形態に係る超音波探触子及び超音波診断装置によれば、開腹手術中の腫瘍の検索を容易に行うことができる。また、全身検査をＰＥＴ装置で行った後に擬陽性をディレイドイメージ（ｄｅｌａｙｅｄ ｉｍａｇｅ）として診察室内で描出することができる。さらに、皮下や遠隔のリンパ節の経皮的な良性悪性診断を行うことができる。また、Ｂｉｏｐｓｙへの使用も可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、手術中に被検体内の放射性同位元素を含んだ組織から放出されるガンマ線を容易に検出することができると共にその組織付近の空間分解能の良い断層画像を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による超音波診断装置の実施例を示すブロック図である。
【図２】この実施の形態に係るシングルガンマプローブ付き超音波探触子の一例を示す図である。
【図３】図１のモニタの表示の一例を示す図である。
【図４】この実施の形態に係る超音波診断装置を用いた手術例を示す図である。
【符号の説明】
１０…超音波探触子
１１…超音波送受信部
１２…超音波信号処理部
１３…スキャンコンバータ
１４…表示回路
１５…モニタ
１６…シングルガンマプローブ
１７…ガンマ線信号処理部
１８…スピーカ
１９…制御回路
２０…マーカ発生部
１６１…コリメータ
１６２…シンチレータ
１６３…フォトダイオード
１６４…信号線
３０…超音波断層像
３１…ガイドライン
３２…棒グラフ
３３…合成グラフィックマーク
４０…被験者
４１，４２…車輪

Claims (5)

1. 放射線強度を検出するシングルガンマプローブ手段を具備したことを特徴とする超音波探触子。
2. 請求項１において、前記シングルガンマプローブ手段は、１次元的に配列された超音波振動子のほぼ中央付近に設けられたことを特徴とする超音波探触子。
3. 請求項１又は２に記載の超音波探触子を用いて被検体の断層像を表示すると共に前記シングルガンマプローブ手段によって検出された放射線強度に対応した音を発音することを特徴とする超音波診断装置。
4. 請求項１又は２に記載の超音波探触子を用いて被検体の断層像を表示すると共に前記シングルガンマプローブ手段によって検出された放射線強度を操作者に認識可能に表示する表示手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
5. 請求項１又は２に記載の超音波探触子を用いて被検体の断層像を表示すると共に前記シングルガンマプローブ手段の指向特性を示すガイドラインを前記断層像上に重ねて表示する表示手段を備えたことを特徴とする超音波診断装置。

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