JP2007185242A - 補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】頸動脈ファントムを指標として用いることにより超音波装置の性能、ゲインなどの計測設定条件にかかわらず測定データの誤差を補正する補正値を算出する補正装置を提供することを目的とする。
【解決手段】補正装置は、内中膜厚、プラークサイズ、動脈径等が異なる疾患部位を備えた人工の頚動脈モデルである頚動脈ファントムと、頸動脈ファントムの形状データを記憶した形状データ記憶手段２２と、前記頸動脈ファントムを医用超音波装置によって画像として測定した測定データを取得する測定データ取得手段２３と、前記測定データ取得手段２３により取得した測定データに対応する疾患部位の頸動脈ファントムの形状データを前記形状データ記憶手段２２から部分形状データとして抽出する形状データ抽出手段２４と、前記抽出した部分形状データに基づいて前記測定データに対する補正値を算出する補正値算出手段２５とを備えている。
【選択図】図６

Description

本発明は、医用超音波装置の測定データを超音波診断用ファントムを用いて補正する補正装置に関する。

現在、被検体である人体に対して高周波（超音波）を発信し、人体内部の臓器等に当たって跳ね返ってくる反射波（エコー）の強さ、周波数や時間を基として画像に変換し、同画像を通して人体内部の臓器や組織或いは胎児等の状態を確認する医用超音波測定装置（以下、単に「超音波装置」という。）が広く活用されている。

この超音波装置は、超音波画像表示用モニタ（以下、モニタという。）と所定域の周波数及びゲインの超音波を選択・調整可能な操作部とを備えた超音波装置本体と、人体に向けて超音波を発信し超音波が被検体の内部所定域にあたって跳ね返ってきたエコーを受信するためのプローブを備えており、プローブにて受信されたエコーは超音波装置本体にて画像に変換されてモニタに表示される。測定者はプローブを被検体表面に当ててプローブと人体表面とを相対的に移動させながら、モニタを通して人体内部の状態を観察・測定することができる。

超音波装置ではプローブから発信される超音波が指向性を持っており、また確認しようとする人体内の臓器等の位置（プローブ先端と目的物との距離）に応じてプローブから発信する超音波の周波数やゲイン等を適宜調整しなければならず、超音波装置の使用にあたっては相当の経験を必要とする。

このため、超音波装置の使用初心者に対するトレーニング用、また超音波装置の校正用として、超音波に対して人体の臓器や組織等と同等の反応を示す超音波用人体模型として超音波ファントムが知られている（特許文献１）。
特開２００５−１１８１８７号公報

この特許文献１に記載した医療用ファントムは、人体の臓器等の形状や位置を高精度に抽出し、超音波測定のトレーニングとして有効に用いることができるが、人体の一般的な臓器形状を模したものに止まり、例えば臓器に腫瘍等の異常があった場合にそれがどの程度の大きさであるか等の判断は測定者の経験に委ねられることとなる。

特に、人体に対する超音波を用いた測定の一つとして頸動脈超音波測定がある。これは、図１３に示すように人体の頸部の左右両側を通っている頸動脈（一本部分の総頸動脈、二股に分岐した内頸動脈と外頸動脈から構成される）の血管の内中膜厚や血管内壁に形成されているプラークの大きさ、更には血管径等を超音波装置によって測定するものである。この頸動脈超音波測定によって、動脈硬化性疾患、脳梗塞等の脳血管疾患、頸動脈狭窄症等の頸部血管疾患のスクリーニングが可能となるため、これらの疾患の早期発見には有効な手法である。

しかしながら、頸動脈の血管壁（内中膜厚）の厚みや血管径を測定するのは容易ではなく、超音波装置の周波数やゲインを変更すればモニタに表示される血管壁（内中膜厚）の厚みや血管径は異なるものとなるため、正確な測定を行うのは困難である。また、医療機関等にて使用されている超音波装置は他種類のものが存在しており、その性能は必ずしも共通ではないことから超音波装置ごとのいわゆるくせを考慮する必要がある。

本発明は、上記問題点に鑑みて、形状データと該データで作成された頸動脈ファントムを指標として用いることにより超音波装置の性能やゲインなどの計測設定条件にかかわらず測定データとの誤差（差異）を補正する補正値を算出する補正装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１の発明では、内中膜厚、プラークサイズ、動脈径等が異なる疾患部位を備えた人工の頚動脈モデルである頚動脈ファントムと、頸動脈ファントムの形状データを記憶した形状データ記憶手段と、前記頸動脈ファントムを医用超音波装置によって画像として測定した測定データを取得する測定データ取得手段と、前記測定データ取得手段により取得した測定データに対応する疾患部位の頸動脈ファントムの形状データを前記形状データ記憶手段から部分形状データとして抽出する形状データ抽出手段と、前記抽出した部分形状データに基づいて前記測定データに対する補正値を算出する補正値算出手段と、を備えていることを特徴とする補正装置を要旨とする。

この補正装置を用いることにより頸動脈ファントムの測定データと形状データとに基づいて超音波装置の測定データに対する補正値を求めることができる。
また、請求項２の発明では、超音波測定装置により得た被検体の頸動脈の実測データを、前記補正値に基づいて補正する実測データ補正手段を備えていることを特徴とする。これにより、前記補正値に基づいて超音波装置にて被検体を測定した際の実測データを補正し、測定誤差を減少させることができる。

請求項３の発明では、前記頸動脈ファントムと超音波装置のプローブとを相対移動させる移動装置を備えていることを特徴とする。これにより測定者がプローブを把持して頸動脈ファントムとの間で相対移動させる必要がなく補正値算出の作業が容易となる。

請求項４の発明では、前記移動装置は、超音波装置のプローブを固定した状態で頸動脈ファントムを被検体の頸動脈に対する相対回転又は相対送り移動に伴う頸部の移動軌跡と同じ軌跡上を回転又は送り移動させるものであることを特徴とする。これにより、実際の超音波頸動脈測定と同様の環境の下で補正値を算出することが可能となる。

請求項５の発明では、前記頸動脈ファントムには、前記測定データ取得手段により取得した測定データを頸動脈ファントムの位置に関連づける基準点が超音波装置にて読み取り可能に形成されていることを特徴とする。これにより疾患部位の形状等について基準点からの角度や長さに関連づけることが可能となり位置の特定が容易となる。

請求項６の発明では、前記頸動脈ファントムには、頚動脈部位に疾患部位であるプラークファントムが形成されており、該プラークファントムは、種々の形状をしていることを特徴とする。これにより、断面半円形の基本的な形状のみならず種々の形状に関するプラークの補正値を算出することができる。

請求項７の発明では、前記プラークファントムは、内部に金属粉末、ゴム、高分子粉末、あるいは油製液体を分布乃至混入させることにより超音波装置による測定において被検体のプラークと同等の超音波特性を有するようにして成ることを特徴とする。これにより、内部が石灰化した或いは出血しているような種々の性状に関するプラークの補正値を算出することができる。

請求項８の発明では、前記プラークファントムは、頸動脈ファントム内周面に対して頸動脈ファントムに一体に形成されていることを特徴とする。これにより、プラークファントムを内膜と同様の材質で同時に形成することができ、頸動脈ファントムの製造が容易となる。

請求項９の発明では、前記頸動脈ファントムは円筒形状をなし、内中膜厚、プラークサイズ、動脈径等が異なる疾患部位が内周面上に均等な間隔をもって形成されており、各疾患部位は頸動脈ファントムの軸方向に亘って疾患の状態が変化するものであることを特徴とする。これにより、頸動脈ファントムの測定データを取得する際に、頸動脈ファントムの角度を決定した後は頸動脈ファントムを軸方向にのみ送り移動させればよく制御が容易となる。

請求項１０の発明は、前記測定データ取得手段は、超音波装置の使用周波数及びゲインを異ならせた複数パターンの測定データを取得するものであることを特徴とする。これにより、超音波装置を使用する際に周波数やゲインを選択して測定を行う場合にも、選定した周波数やゲインに対応した補正値を得ることができる。

本発明によれば、超音波装置の性能、ゲインなどの計測測定条件にかかわらず測定データとの誤差（差異）を補正する補正値を算出することができ、被検体に対する頸動脈の測定において測定誤差を補正させることができる。

以下、本発明を具体化した超音波装置の補正装置に関する一実施形態を図１〜図１２にしたがって説明する。
図１は、本発明の一実施形態である補正装置の概念図である。同補正装置１は、コンピュータ２と通信回線を介してこれに電気的に接続されているファントム部３とから構成される。なお、補正装置１は超音波装置４とも通信回線を介して電気的に接続されている。ファントム部３は、図２にその模式図を示すように頸動脈ファントム５と頸動脈ファントム５を流動体に浸責させるとともに超音波装置４のプローブ４１を固定する矩体６、および頸動脈ファントム５を回転（頸部の周方向における回転を意味する）、送り移動（頸部の軸方向における移動を意味する。）させる移動装置としての駆動装置７とから構成される。

頸動脈ファントム５は、人体の頸部の左右を走行している頸動脈のうち、超音波にて測定すべき部分を人工的に形成した超音波測定用の頸動脈モデルであるが、図３に示すように形状を単純化し外形を円筒形状として形成している。頸動脈ファントム５は超音波に対して人体の頸動脈と同じ或いは近似する超音波特性を有する素材を用いて作られており、具体的には寒天、ゼラチン、天然ゴムその他の高分子ゲルを材料として用いている。

なお、頸動脈ファントム５の少なくとも一方の端部に前記頸動脈ファントム５に用いる材料とは明らかに超音波特性が異なる微細な部材からなるマーカー８を埋め込んでおくことによりマーカー８を頸動脈ファントム５の測定時における回転および送り移動の際の駆動開始位置（基準点）とすることができる。

すなわち、同マーカー８が超音波にて補足可能な所定位置を頸動脈ファントム５の駆動開始位置とすることにより、頸動脈ファントムの状態を駆動開始位置からの回転角度および送り移動の長さと関連づけることにより正確に算出することができる。なお、図示しないが異なる超音波特性を有する複数のマーカーを頸動脈ファントムに埋め込むことにより使用目的に応じた任意のマーカーを駆動開始位置とすることも可能である。

頸動脈ファントム５は、図４にその断面図を示すように頸動脈部位における血管壁と同様に外側から外膜５１、中膜５２、内膜５３の三層構造として形成されている。
また、頸動脈ファントム５には、超音波装置４において測定対象となる疾患部位が形成されている。その疾患部位とは具体的には、血管の中膜と内膜の厚みである内中膜厚（ＩＭＴともいう）５４が変位する部位（この部分を「内中膜厚変位部位」という。）５５、内膜に形成された種々のプラークファントムＰ１〜Ｐ６が形成された部位（この部分を「プラークファントム形成部位」という。）５６、血管内膜間の内径が変位する部位（この部分を「狭窄変位部位」という。）５７である。

内中膜厚変位部位５５は円筒状をなす頸動脈ファントム５の周方向の一部（図４において時計にいう４時の位置）において長手方向に沿って形成されており、図５ａに示すように内中膜厚変位部位５５は頸動脈ファントムの長手方向に沿って順次内中膜厚が変位するように形成されている。なお、超音波装置４を用いた測定では外膜５１、中膜５２および内膜５３の三層はそれぞれ外側から相対的に高輝度、低輝度、高輝度の画像として把握することができ、頸動脈ファントム５の作成にあたっては前記外膜５１、中膜５２および内膜５３の三層構造の輝度の相対的相違を考慮して材料選択を行う必要がある。

次に、プラークファントム形成部位５６は、頸動脈ファントム５の周方向の一部（内中膜厚変位部位５５とは周方向に角度を異ならせた部分であって、図４では時計にいう１２時の位置）において長手方向に沿って形成されている。図５ｂに示すようにプラークファントム形成部位５６には頸動脈ファントム５の長手方向に沿って内膜の内周面（血液が流れる側の面）に形状や大きさを異ならせた複数のプラークファントムＰ１〜Ｐ６が形成されている。

超音波測定にあたってはプラーク（単に「プラーク」という場合には実際の疾患としてのプラークを意味する）の高さは内中膜厚を含めた高さとして測定し、かつその高さが１．１ｍｍ以上となるものを超音波スクリーニングの基準としている。このことから、プラークファントムＰ１等の形成にあたっても内中膜厚を含めた高さが１．１ｍｍを基準として設定する必要がある。なお、頸動脈に形成されるプラークには異形のものも多く存在している。このため、プラークファントムでも基本形状のプラークファントムＰ１、Ｐ３以外に、内部が石灰化したプラークファントムＰ２、内部破壊等して窪みが形成されたプラークファントムＰ４、内部が出血したプラークファントムＰ５、円弧状に盛り上がったのち直線的に高さを変えるプラークファントムＰ６など多種類のものが形成されている。

また、頸動脈に形成されるプラークの輝度は基本的には内膜と同様に高輝度であるため、プラークファントムＰ１〜Ｐ６の輝度もこれと同様であることを基本とするが、プラークの形成原因によっては必ずしも内膜同様の輝度率とはならない。例えば、プラーク内部に内出血がある場合、プラークが局部的或いは全体に石灰化しているものなどでは輝度が異なる場合がある。これに対応するプラークファントム（Ｐ２，Ｐ５）において、前者ではプラークファントムＰ２内部に高分子粉末、油製液体あるいは蒸留水等の液体を内包させ、また後者ではプラークファントムＰ５内部に金属の微細粉末を局部的或いは全体に混入させることにより輝度を調整して実際のプラーク同様の超音波特性を得ることが可能となる。

また、狭窄変位部位５７は頸動脈ファントム５の周方向の一部（前記の内中膜厚変位部位５５及びプラークファントム形成部位５６とは周方向にさらに角度を異ならせた部分、図４では時計にいう８時の位置）において長手方向に沿って形成されている。狭窄変位部位５７は図５ｃに示すように頸動脈ファントム５の長手方向に沿って順次血管内面が肥厚され、内腔が狭くなった狭窄部位５９が内膜５３と一体に形成されている。なお、狭窄とは頸動脈の血管内壁にコレステロール等が付着して動脈硬化を起こすようなことをいうが、本実施形態の頸動脈ファントム５では内膜５３上にコレステロールと同等の超音波特性を有する材質を貼り付けることによって狭窄部位５９を形成することも可能である。

被検体に対する頸動脈超音波測定は血管壁のうちプローブ４１から遠い側の血管壁部分を測定することが基本となっているため、頸動脈ファントム５を用いた超音波測定にあっても同様の手法を用いることが好ましい。この場合、頸動脈ファントム５にそれぞれ周方向に角度を異ならせた場所において軸方向に沿って形成した内中膜厚変位部位５５、プラークファントム形成部位５６、狭窄変位部位５７をそれぞれ周方向に１２０度角度を異ならせて形成することにより、超音波測定時において互いの干渉を最小にすることができる（図４）。

上記した構造の頸動脈ファントム５は水（蒸留水）６１を満たした矩体６に浸責されて、駆動装置７により回転及び長手方向に送り移動可能となっている（図２）。頸動脈ファントム５を水６１に浸責させるのは、人体の頸動脈は頸部皮膚、筋肉など複数の組織の内部に存在し、超音波装置４による測定は頸部の皮膚表面にプローブ４１をあてがって測定するのであるからこれと同等の環境を形成する必要があるためである。ここで、人内部組織と同様の超音波特性を有する物質として水が挙げられることから水６１をプローブ４１と頸動脈ファントム５との間に介在させている。

また、矩体６において水６１の上部は厚み１〜３ｍｍ程度の天然ゴムシートからなる皮膚ファントム６２によってカバーされている。表面に天然ゴムを皮膚ファントム６２として用いる理由は超音波特性（音速）が人体の皮膚などの生体軟組織と同等だからである。特に、頸部は頭部に向かうほど太くなるため皮膚ファントム６２にも頭部（図２中左側）に位置する方向が少し高くなるよう傾斜を形成することが好ましい。矩体６の上部には、超音波が頸動脈ファントム５に向けて発信される位置にプローブ４１を固定するためのプローブ固定手段６３を有している。プローブ固定手段６３はプローブ４１の先端を皮膚ファントム６２にほぼ垂直となるように当接させた状態で固定し得る構造を意味する。

このように配置された矩体６内の頸動脈ファントム５、水６１及び皮膚ファントム６２の関係は人体頸部における頸動脈、皮膚内部組織及び皮膚に対応する。したがって、プローブ４１から頸動脈ファントム５までの距離は人体における頸部皮膚（プローブ４１をあてがう位置）から頸動脈までの距離と同等に設定しておく必要がある。また、頸動脈ファントム５は矩体６内で駆動装置７により回転及び送り移動可能に構成されている。これは、超音波測定にあたっては人体頸部に対してプローブ４１をあてがった後にプローブ４１と頸部とを周方向及び長手方向に相対移動させて頸動脈の必要箇所の測定を行う手法を再現するべくプローブ４１と頸動脈ファントム５とを相対移動可能としたものである。

駆動装置７は数値制御可能な第一駆動モータ７１及び第二駆動モータ７２と、各駆動モータの回転を頸動脈ファントム５に回転或いは送り移動として伝達する伝達機構（図示しない）とを備えている。第一駆動モータ７１は頸動脈ファントム５を周方向に回転させ、第二駆動モータ７２は頸動脈ファントム５をその長手方向に沿って送り移動させることができる。各駆動モータの回転を頸動脈ファントム５の回転或いは送り移動に伝達する伝達機構の種類や構成は限定されず、第一駆動モータ７１と第二駆動モータ７２とを同時に駆動させることによって頸動脈ファントム５の回転と送り移動とを同時に行わせることも可能である。なお、各駆動モータはコンピュータ２によって数値制御されるパルスモータである。

補正装置１を構成するコンピュータ２は、ファントム駆動制御手段２１と、形状データ記憶手段２２と、測定データ取得手段２３と、形状データ抽出手段２４と、補正値算出手段２５と、実測データ補正手段２６とを備えている。

ファントム駆動制御手段２１は、頸動脈ファントム５を回転及び送り移動させるため第一駆動モータ７１及び第二駆動モータ７２に駆動信号を送る手段であり、所定の駆動プログラムが格納されたＲＯＭ（図示しない）が接続されている。なお、同駆動プログラムは補正装置１の起動に伴って頸動脈ファントム５を所定の駆動開始位置に移動させる。また、駆動プログラムは、頸動脈ファントム５における内中膜厚変位部位５５、プラークファントム形成部位５６、狭窄変位部位５７をそれぞれ順に超音波装置４にて測定することができるように頸動脈ファントム５を回転させ、また送り移動させるよう第一駆動モータ７１及び第二駆動モータ７２を駆動させるように設定されている。

形状データ記憶手段２２は形状データベース２２１を有している。形状データベース２２１には頸動脈ファントム５における内中膜厚変位部位５５の内中膜厚５４、プラークファントム形成部位５６に形成されているプラークファントムＰ１等のサイズ（高さ）、狭窄変位部位５７に基づく動脈径を頸動脈ファントム５の長手方向の位置と関連付けた形状データ２２２が格納されている（図７）。この形状データベース２２１の形状データ２２２は超音波装置４による測定結果を補正する際の基準となるデータである。なお、形状データベース２２１は図面では空欄であるが頸動脈ファントム５を製造する際の設計図となるＣＡＤデータに基づいて作成した数値を格納すればよい。

また、形状データベース２２１は、頸動脈ファントム５の前記各部位に関しては連続的なデータとして記録されていることが好ましい。しかし、予め頸動脈ファントム５に対する測定箇所が決められている場合、例えば内中膜厚変位部位５５において測定個所を５箇所と設定している場合などのようにスポット的に測定する場合には該測定部位のみにおける形状データ２２２を形状データベース２２１に記録させておいてもよい。

測定データ取得手段２３とは、補正対象となる超音波装置４を用いて頸動脈ファントム５を測定して得られた画像データに基づいて内中膜厚５４、プラークファントムＰ１等のサイズ、狭窄部位５９に基づく動脈径の各測定データを得る手段である。測定データ取得手段２３は測定データファイル２３１を有しており（図８）、頸動脈ファントム５の内中膜厚５４、プラークファントムＰ１等のサイズ、狭窄部位５９に基づく動脈径に関する測定データ２３２を頸動脈ファントム５の位置と関連づけて格納可能となっている。超音波装置４による測定に周波数及びゲインを異ならせた複数種が選択可能な場合にはその種類に応じた数だけの測定データファイル（２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｎ）を有する。

なお、補正装置１では、頸動脈ファントム５の内中膜厚５４、プラークファントムＰ１等のサイズ、狭窄部位５９に基づく動脈径に関する測定データ２３２は、超音波装置４に備え付けられているモニタ（図示しない）に表示される画像データ（Ｂモード像）を同超音波装置４の外部出力を介して入手する。そして、予めコンピュータ２にインストールされた画像処理ソフトに基づいて画像データをコンピュータ２内で処理することにより自動計算にて得ることができる。また、測定データ取得手段２３は、頸動脈ファントム５の送り移動中に連続的に測定データ２３２を取得することもできるが、前記したように予め頸動脈ファントム５に対する測定箇所が決められている場合、該所定の位置における測定データ２３２を得ることもできる。

形状データ抽出手段２４とは、形状データ記憶手段２２が有する形状データベース２２１に格納されている内中膜厚、プラークファントムサイズ、動脈径の形状データ２２２の中から前記測定データ取得手段２３によって得たそれぞれの測定データ２３２に対応する位置の内中膜厚、プラークサイズ、動脈径の各データ抽出する手段である。なお、形状データ抽出手段２４は、ファントム駆動制御手段２１による制御信号に基づいて超音波装置４のプローブ４１が測定している頸動脈ファントム５の部位及び位置を特定し、形状データ２２２の中から特定の部位及び位置における形状データを抽出する。

形状データ抽出手段２４は抽出データファイル２４１を有しており（図１１）、抽出した内中膜厚、プラークファントムサイズ、動脈径に関する形状データを部分形状データ２４２として頸動脈ファントムの位置と関連付けて抽出データファイル２４１に格納する。

補正値算出手段２５は、測定データ取得手段２３によって取得した頸動脈ファントム５の特定部位の測定データ２３２と、これに対応する部位に関して形状データ抽出手段２４が抽出した部分形状データ２４２とを対比し、部分形状データ２４２に基づいて測定データ２３２に対して必要な補正値を算出するものである。

すなわち、測定データ取得手段２３によって取得した頸動脈ファントム５の測定データ２３２と形状データ抽出手段２４が抽出した部分形状データ２４２とは、頸動脈ファントム５における同一部位及び位置のデータであるため理論上は一致するはずである。しかし、超音波装置の処理能力や解像度を含めた総合的な性能、また選択した周波数やゲインの種類によって両データが一致しない場合が多い。このため、補正値算出手段２５は形状データ抽出手段２４が抽出した部分形状データ２４２を基準値として、測定データ取得手段２３が取得した頸動脈ファントム５の特定部位及び位置の測定データ２３２が前記基準値と一致するための補正値を算出する。

補正値算出手段２５による補正値の算出にあたっては、内中膜厚変位部位５５、プラークファントム形成部位５６及び狭窄変位部位５７の各部位ごと、すなわち内中膜厚５４の補正値、プラークファントムＰ１等のサイズの補正値、狭窄部位５９に基づく動脈径の補正値をそれぞれ算出する。なお、補正値は例えば内中膜厚変位部位５５であれば同部位に一括適用可能な補正値を設定してもよく、また厚みが薄い場合と厚い場合とでは誤差が大きい場合には内中膜厚をいくつかの厚み区分にわけて個別に補正値を設定してもよい。これは、プラークファントムＰ１等のサイズや狭窄部位５９においても同様である。さらに、補正値は測定データ２３２と部分形状データ２４２との差である加減値であっても、測定データ２３２と部分形状データ２４２との比である係数値、更には所定の演算式のいずれでもよい。

補正値算出手段２５は補正値データファイル２５１を有しており、内中膜厚、プラークファントムのサイズ、動脈径の各補正値を算出した後に、該補正値を頸動脈ファントムの位置と関連付けて補正値データ２５２として補正値データファイル２５１に格納する。また、超音波装置４による測定が周波数及びゲインを異ならせて複数種ある場合にはその種類に応じた数だけの補正値データファイル（２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｎ）を有する。

実測データ補正手段２６は、被検体の頸動脈に対する内中膜厚、プラークのサイズ、動脈径の測定結果を前記補正値算出手段２５により算出した補正値に基づいて補正するものである。実測データ補正手段２６は実測データファイル２６１を有している（図１１）。実測データ補正手段２６は超音波装置４によって被検体の内中膜厚、プラークのサイズ、動脈径を測定して得たデータを実測データ２６２として周波数及びゲインと関連づけて実測データファイル２６１に格納する。また、補正値データファイル２５１の補正値データ２５２の中からから対応する周波数及びゲインにおける補正値を抽出し、補正値２６３として実測データファイル２６１に格納する。実測データ補正手段２６は前記実測データ２６２を補正値２６３に基づいて補正し、補正後のデータも補正後実測データ２６４として実測データファイル２６１に格納する。

以下、上記実施形態の補正装置１を用いた超音波装置４の補正値算出フローについて説明する。この補正値算出フローは、大きく分けて、頸動脈ファントムを測定する測定ステップ（Ｓ１）、この測定結果に対応する形状データを抽出する抽出ステップ（Ｓ２）、補正値を算出する算出ステップ（Ｓ３）の３つのステップから構成される（図１２ａ）。

補正対象である超音波装置４は、モニタを備えた超音波装置本体と所定域の周波数及びゲインの超音波を発信し、そのエコーを受信するプローブ４１とを備えた一般的な構造を有しているものとする。補正装置１は、超音波装置４と通信回線を介して電気的に接続されており、プローブ４１が受信したエコーに基づいて超音波装置４にて変換した画像データを取得可能となっている。以下、超音波装置４にて頸動脈ファントム５を用いて補正値を算出する具体的手順を説明する。

まず、前段階として、超音波装置４のプローブ４１をファントム部３のプローブ固定手段６３に固定し、プローブ４１の先端を皮膚ファントム６２にあてがうように固定する。このとき皮膚ファントム６２上には人体に対する超音波測定の際に用いる超音波用ゲルを塗布し、プローブ４１から発信された超音波が頸動脈ファントム５に確実に伝達されるようにしておく。

また、頸動脈ファントム５は駆動装置７により所定の駆動開始位置に位置させておく。なお、頸動脈ファントム５の駆動開始位置はどのような位置であってもよいが、好ましくは頸動脈ファントム５に埋め込んだマーカー８を駆動開始位置として設定しておくことにより、頸動脈ファントム５が初期位置にあるかどうかを超音波装置４を介して認識することができる。なお、頸動脈ファントム５の駆動開始位置の移動は駆動プログラムによる自動設定ものがよい。更に駆動装置７による頸動脈ファントム５の一連の駆動動作終了後には頸動脈ファントム５が再び駆動開始位置に戻るようにプログラムを設定しておけばよい。

補正値の算出は、補正対象となる超音波装置４が通常使用している周波数及びゲインを対象とする。すなわち、ある超音波装置４において用いている周波数が５ＭＨｚ，８ＭＨｚ，１０ＭＨｚの３パターンであって、ゲインが大小の２パターンであったならば、周波数のパターン（３パターン）×ゲインのパターン（２パターン）の合計６パターンによる計測を行う。これは頸動脈の場所等によっては特定の周波数及びゲインでは十分な解像度が得られないため、測定目的によって周波数及びゲインを使い分けているという理由によるものである。

測定ステップ（Ｓ１）は、大きく頸動脈ファントム５の内中膜厚測定を行う内中膜厚測定ステップ（Ｓ１０）、頸動脈ファントム５におけるプラークファントムＰ１等の測定を行うプラークファントム測定ステップ（Ｓ１１）、頸動脈ファントム５における狭窄部位５９の測定を行う狭窄部位測定ステップ（Ｓ１２）から構成される（図１２ｂ）。

まず、内中膜厚測定ステップ（Ｓ１０）を行う。このステップでは、ファントム駆動制御手段２１は第一駆動モータ７１に対して、頸動脈ファントム５が所定の駆動開始位置から内中膜厚変位部位５５がプローブ４１側から見て最も遠ざかる位置になるように頸動脈ファントム５を回転させる指示を出し、第一駆動モータ７１は同指示に基づいて頸動脈ファントム５を周方向へ回転させる（Ｓ１０１）。第一駆動モータ７１による頸動脈ファントム５の回転が終了すると、ファントム駆動制御手段２１は第二駆動モータ７２に対して、頸動脈ファントム５を送り移動させるよう指示を出し、第二駆動モータ７２は同指示に基づいて頸動脈ファントム５の送り移動を開始する（Ｓ１０２）。

また、この第二駆動モータ７２による送り移動の開始と同時に、測定データ取得手段２３が内中膜厚５４の測定を開始する。前記測定データ取得手段２３は、所定間隔（時間若しくは送り長さ）ごとに内中膜厚を自動測定しながら測定結果を測定データファイル２３１に順次格納していき（Ｓ１０３）、送り移動が頸動脈ファントム５の他端に至ると内中膜厚の測定ステップは終了し（Ｓ１０４）、続いてプラークファントム測定ステップ（Ｓ１１）となる。

このプラークファントム測定ステップ（Ｓ１１）では、ファントム駆動制御手段２１は第一駆動モータ７１に対して、プラークファントム形成部位５６がプローブ４１側から見て最も遠ざかる位置になるように頸動脈ファントム５を回転させる指示を出し、第一駆動モータ７１は同指示に基づいて頸動脈ファントム５を周方向へ回転させる（Ｓ１１１）。

頸動脈ファントム５の回転が終了すると、ファントム駆動制御手段２１は第二駆動モータ７２に対して、頸動脈ファントム５を送り移動させるよう指示を出し、第二駆動モータ７２は同指示に基づいて頸動脈ファントム５の送り移動を開始する（Ｓ１１２）。なお、この送り移動の方向は前のステップである内中膜厚測定ステップ（Ｓ１０）の送り移動と逆方向でよい。

また、この第二駆動モータ７２による送り移動の開始と同時に、測定データ取得手段２３がプラークファントムＰ１等の測定を開始する。前記測定データ取得手段２３は、プラークファントムＰ１等のサイズを自動測定しながら測定結果を測定データファイル２３１に順次格納していき（Ｓ１１３）、送り移動が頸動脈ファントム５の一端に至るとプラークファントム測定ステップは終了し、（Ｓ１１４）、続けて狭窄部位測定ステップとなる（Ｓ１２）。この狭窄部位測定ステップ（Ｓ１２）では、ファントム駆動制御手段２１は第一駆動モータ７１に対して、頸動脈ファントム５の狭窄変位部位５７がプローブ４１側からみて最も遠ざかる位置になるように頸動脈ファントム５を回転させる指示を出し、第一駆動モータ７１は同指示に基づいて頸動脈ファントム５を周方向に回転させる（Ｓ１２１）。

頸動脈ファントム５の回転が終了すると、ファントム駆動制御手段２１は第二駆動モータ７２に対して、頸動脈ファントム５を送り移動するよう指示を出し、第二駆動モータ７２は同指示に基づいて頸動脈ファントム５の送り移動を開始する（Ｓ１２２）。この送り方向は前のステップであるプラークファントム測定ステップ（Ｓ１１）の送り方向と逆方向（内中膜厚測定ステップ（Ｓ１０）と順方向）でよい。

また、この第二駆動モータ７２による送り移動の開始と同時に、測定データ取得手段２３が狭窄部位５９の測定を開始する。前記測定データ取得手段２３は、所定間隔（時間若しくは送り長さ）ごとに血管内径を自動測定しながら測定結果を測定データファイル２３１に順次格納していき（Ｓ１２３）、送り移動が頸動脈ファントム５の他端に至ると狭窄部位測定ステップは終了し（Ｓ１２４）、測定ステップ（Ｓ１）は終了する（ＥＮＤ）。なお、前記したように補正対象となる超音波装置が通常使用している周波数及びゲインが複数ある場合にはその種類に応じた数だけ上記の各ステップを繰り返し行う。

抽出ステップ（Ｓ２）では、形状データ抽出手段２４が、形状データベース２２１の形状データ２２２の中から前記測定ステップ（Ｓ１）において測定した部位及び位置に対応する内中膜厚、プラークファントム及び狭窄部位のデータを抽出する（Ｓ２１）。続いて、抽出したデータを部分形状データ２４２として抽出データファイル２４１に格納し（Ｓ２２）、抽出ステップ（Ｓ２）を終了する（図２ｃ）。

続く算出ステップ（Ｓ３）では、補正値算出手段２５が、抽出データファイル２４１に格納された部分形状データ２４２と測定データファイル２３１に格納された測定データ２３２とに基づいて、それぞれ疾患部位及び位置ごとに両者の差異を計算し、同差異を相殺する値としての補正値を算出する（Ｓ３１）。算出した補正値は補正値データファイル２５１に位置と関連づけて補正値データ２５２として格納し（Ｓ３２）、算出ステップ（Ｓ３）を終了する（図２ｄ）。

上記のステップ（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）により、超音波装置４によって頸動脈ファントム５を測定した場合の疾患部位に関する測定データの測定誤差を修正する補正値を得ることができる。続いて、上記によって算出した補正値を用いて被検体の頸動脈の内中膜厚を測定する際の測定値の補正フローを説明する。同フローは、実測ステップ（Ｓ４１）、近似データ選択ステップ（Ｓ４２）、補正値抽出ステップ（Ｓ４３）、修正値算出ステップ（Ｓ４４）とから構成される（図２ｅ）。測定者は、補正値データ２５２を利用可能な超音波装置４を用いて所定の周波数及びゲインを選択した後、被検体の頸動脈の内中膜厚を測定する。この測定結果は実測データ補正手段２６によって使用周波数及びゲインとともに実測データファイル２６１に実測データ２６２として格納する（Ｓ４１）。

更に、実測データ補正手段２６は、測定データファイル２３１ａ〜２３１ｎの中から対応する周波数及びゲインの内中膜厚に関する測定データファイル２３１を選択し、同ファイルに格納されている測定データ２３２のうち前記実測データ２６２の値に近似する内中膜厚のデータに関する位置データを抽出する（Ｓ４２）。続いて、実測データ補正手段２６は、補正値データファイル２５１ａ〜２５１ｎの中からに対応する周波数及びゲインの内中膜厚に関する補正値データファイル２５１を選択する。選択したファイルに格納されている補正値データ２５２の中から前記抽出した位置データに対応する位置の内中膜厚に関する補正値データ２５２を読み出し（Ｓ４３）、補正値データ２５２を補正値２６３として実測データファイル２６１に格納する。そして、実測データ２６２を同補正値２６３に基づいて補正することにより補正した実測値を算出する（Ｓ４４）。補正した実測値を補正後実測データ２６４として実測データファイル２６１に格納して（Ｓ４５）補正フローを終了する。

測定者は、同実測データファイル２６１に格納された補正後実測データ２６４を参照することにより超音波装置４の画像上における誤差が修正された検体の頸動脈の内中膜厚を得ることができる。

上記実施形態の補正装置１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態の補正装置１を用いることにより頸動脈ファントム５の測定データと形状データとに基づいて超音波装置４の測定データに対する補正値を求めることができ、超音波装置４の測定誤差を減少させることができる。

（２）補正装置１により補正値を算出した後に、実測データ補正手段２６によって補正値に基づいて超音波装置４にて被検体を測定した際の実測データを補正することができるため、被検体に対する超音波装置４の測定誤差を減少させることができる。

（３）駆動装置７によって頸動脈ファントム５を回転及び送り移動させているため、補正値算出の作業を自動化することができる。
（４）頸動脈ファントム５のそれぞれ周方向に１２０度ずつ角度を異ならせた場所において軸方向に沿って形成する内中膜厚変位部位５５、プラークファントム形成部位５６、狭窄変位部位５７を形成している。これにより、超音波測定時において互いの干渉を最小にすることができる。

（５）疾患部位であるプラークファントムＰ１〜Ｐ６は断面半円形状の基本形状のみならず種々の形状に形成されている。このため、多様な形状のプラークにも対応することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 上記補正装置１では超音波装置４にて使用している周波数及びゲインが複数ある時は各パターンにて頸動脈ファントム５の測定データを得たが、一の周波数およびゲインのみで測定データを得てもよい。この場合他の周波数及びゲインについては所定の演算式にて算出した測定データを用いてもよい。

○ また、周波数及びゲインを異ならせる以外にダイナミックレンジ、時間制御感度（ＳＴＣ）、エコーハンスを異ならせる場合には、これらについても異なる条件の下で頸動脈ファントムの測定データを取得してもよい。

○ 測定ステップＳ１では頸動脈ファントム５を軸方向にのみ送り移動させて二次元状の測定データを取得したが、送り移動に加えて回転も追加し三次元状の測定データを取得してもよい。また、測定対象（内中膜又はプラーク）によって頸動脈ファントム５の測定データ取得方法を異ならせてもよい。

○ 頸動脈ファントム５を円筒形状に形成し、その周方向の角度を異ならせた部位に軸方向に沿って内中膜厚変位部位５５、プラークファントム形成部位５６及び狭窄変位部位５７の各疾患部位を形成したが、軸方向の長さ位置を異ならせた部位に周方向に沿って前記各疾患部位を形成してもよい。なお、周方向に各疾患部位を形成する場合には頸動脈ファントム５の内周面に対向する位置に疾患部位が形成されることとなるため、例えば螺旋状に疾患部位を形成するなどして干渉を防止することもできる。

○ また、上記実施形態では、内中膜厚変位部位５５、プラークファントム形成部位５６及び狭窄変位部位５７の各疾患部位を形成した頸動脈ファントム５を用いたが、一の頸動脈ファントムには内中膜厚変位部位５５のみ形成するなど疾患部位ごとに頸動脈ファントムを用いても良い。また頸動脈ファントム５にこれら以外の種類の疾患部位を形成してもよい。

○ 頸動脈ファントム５を円筒形状に形成したが、同形状に限定されず実際の頸動脈同様に分岐部位を形成してもよい。
○ 頸動脈ファントム５にプラークファントムＰ１等を一体形成したが、プラークファントムＰ１等は頸動脈ファントム５に対して取り付け取り外し自在としてもよい。これにより、種々の形状や超音波特性を持ったプラークファントムを必要に応じて頸動脈ファントムに取り付けることができ、プラークファントムの測定対象を増やすことができる。

○ 上記実施形態の頸動脈ファントム５の駆動は回転及び送り移動のみであるが、更に頸動脈の高さ調節用の第三駆動モータを備え、頸動脈ファントム５とプローブ４１との相対的距離を任意に調節可能としてもよい。また頸動脈ファントム５の測定ステップ（Ｓ１）において頸動脈ファントム５とプローブ４１との相対的距離を変化させつつ回転或いは送り移動させながら超音波装置４による測定を行ってもよい。

○ 頸動脈ファントム５とプローブ４１との相対回転及び相対送り移動に関して、頸動脈ファントム５を回転させ送り移動することとしているが、頸動脈ファントム５を固定しプローブ４１を回転および送り移動させるものでもよい。

本実施形態の補正装置および超音波装置の概念図 ファントム部の模式図 頸動脈ファントムの簡易斜視図 図３のＡ−Ａ線断面図 ａは図４のＢ−Ｂ線断面図、ｂは図４のＣ−Ｃ線断面図、ｃは図４のＤ−Ｄ線断面図 補正装置を構成するコンピュータの概念図 形状データベースの簡略図 測定データファイルの簡略図 抽出データファイルの簡略図 補正値データファイルの簡略図 実測データファイルの簡略図 ａは補正値算出フロー図、ｂは測定フロー図、ｃは抽出フロー図、ｄは補正フロー図、ｅは実測フロー図 人体における頸動脈の説明図

符号の説明

１…補正装置、２…補正装置を構成するコンピュータ、３…補正装置を構成するファントム部、４…超音波装置、５…頸動脈ファントム、２２…形状データ記憶手段、２３…測定データ取得手段、２４…形状データ抽出手段、２５…補正値算出手段、２６…実測データ補正手段、４１…プローブ、５４…内中膜厚、２２２…形状データ、２３２…測定データ、２４２…部分形状データ、２６２…実測データ、２６３…補正値、Ｐ１〜Ｐ６…プラークファントム。

Claims (10)

1. 内中膜厚、プラークサイズ、動脈径等が異なる疾患部位を備えた人工の頚動脈モデルである頚動脈ファントムと、
   頸動脈ファントムの形状データを記憶した形状データ記憶手段と、
   前記頸動脈ファントムを医用超音波装置によって画像として測定した測定データを取得する測定データ取得手段と、
   前記測定データ取得手段により取得した測定データに対応する疾患部位の頸動脈ファントムの形状データを前記形状データ記憶手段から部分形状データとして抽出する形状データ抽出手段と、
   前記抽出した部分形状データに基づいて前記測定データに対する補正値を算出する補正値算出手段と、
   を備えていることを特徴とする補正装置。
2. 超音波測定装置により得た被検体の頸動脈の実測データを、前記補正値に基づいて補正する実測データ補正手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の補正装置。
3. 前記頸動脈ファントムと超音波装置のプローブとを相対移動させる移動装置を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の補正装置。
4. 前記移動装置は、超音波装置のプローブを固定した状態で頸動脈ファントムを被検体の頸動脈に対する相対回転又は相対送り移動に伴う頸部の移動軌跡と同じ軌跡上を回転又は送り移動させるものであることを特徴とする請求項３に記載の補正装置。
5. 前記頸動脈ファントムには、前記測定データ取得手段により取得した測定データを頸動脈ファントムの位置に関連づける基準点が超音波装置にて読み取り可能に形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の補正装置。
6. 前記頸動脈ファントムには、頚動脈部位に疾患部位であるプラークファントムが形成されており、
   該プラークファントムは、種々の形状をしていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の補正装置。
7. 前記プラークファントムは、内部に金属粉末、ゴム、高分子粉末、あるいは油製液体を分布乃至混入させることにより超音波装置による測定において被検体のプラークと同等の超音波特性を有するようにして成ることを特徴とする請求項６に記載の補正装置。
8. 前記プラークファントムは、頸動脈ファントム内周面に対して頸動脈ファントムに一体に形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の補正装置。
9. 前記頸動脈ファントムは円筒形状をなし、内中膜厚、プラークサイズ、動脈径等が異なる疾患部位が内周面上に均等な間隔をもって形成されており、各疾患部位は頸動脈ファントムの軸方向に亘って疾患の状態が変化するものであることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の補正装置。
10. 前記測定データ取得手段は、超音波装置の使用周波数及びゲインを異ならせた複数パターンの測定データを取得するものであることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の補正装置。

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