JP2008272308A - 眼科用超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 超音波が眼球網膜に達する前に減衰する場合であっても、迅速な測定が行える。
【解決手段】 被検眼角膜に接触させた超音波プローブによって受信した眼組織からの反射エコーに基づいて眼軸長及び前眼部の各組織の長さを測定する眼科用超音波診断装置において、
前眼部側の反射エコーと網膜側の反射エコーを区分けし、前眼部側及び網膜側の反射エコーの強度がそれぞれ所定の基準を満たすか否かを判定する判定手段と、
前眼部組織側の反射エコーの強度が所定の基準を満たし、且つ網膜側の反射エコーの強度が所定の基準を満たさないと判定された場合に、網膜側の反射エコーの強度が所定の基準を満たすように網膜側の反射エコーのゲインを自動的に増加するか、又は網膜エコーを判断するための閾値を自動的に下げる調整手段と、を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、眼軸長、前眼部等の眼球組織の診断に用いられる眼科用超音波診断装置に関する。

プローブ内の超音波トランスデューサから超音波を送信し、眼球の各組織からの反射エコーを受信して処理することで眼球内部の組織情報を得る眼科用超音波診断装置が知られている。この装置では、眼球内部組織からの反射エコーを波形として表示し、眼軸長、前房深度、水晶体厚等の眼球内部組織の長さを算出するＡモード法が使用される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１８７０２２号公報

ところで、眼軸長等の測定において、水晶体の混濁が著しい場合や眼軸長が長い眼球の場合、超音波が網膜に達する前に減衰しやすい。超音波が減衰してしまうと、前眼部に対して網膜側では十分な反射エコーが得られない。この場合、測定者（検者）は、反射エコーのゲイン（感度）を設定し直したり、眼球組織の位置を判断するための閾値を変化させたりしていたが、その設定を適切に行うには手間が掛かり、容易でなかった。また、網膜側の反射エコーの強度を上げるために、ゲインを一律に上げてしまうと、前眼部側のゲインは高すぎることになり、前房深度等の前眼部組織における各寸法の算出結果が不正確になる。

本発明は、上記従来装置の問題点に鑑み、超音波が眼球網膜に達する前に減衰する場合であっても、迅速な測定が行え、また、信頼性の高い測定結果が得られる眼科用超音波診断装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 被検眼角膜に接触させた超音波プローブによって受信した眼組織からの反射エコーに基づいて眼軸長及び前眼部の各組織の長さを測定する眼科用超音波診断装置において、
前眼部側の反射エコーと網膜側の反射エコーを区分けし、前眼部側及び網膜側の反射エコーの強度がそれぞれ所定の基準を満たすか否かを判定する判定手段と、
前眼部組織側の反射エコーの強度が所定の基準を満たし、且つ網膜側の反射エコーの強度が所定の基準を満たさないと判定された場合に、網膜側の反射エコーの強度が所定の基準を満たすように網膜側の反射エコーのゲインを自動的に増加するか、又は網膜エコーを判断するための閾値を自動的に下げる調整手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼科用超音波診断装置において、前記調整手段は、網膜側の反射エコーのピーク強度が前記閾値に対して所定レベルだけ上回るように網膜側の反射エコーのゲインを自動的に増加するか、又は網膜側の反射エコーのピーク強度が前記閾値に対して所定レベルだけ上回るように前記閾値を自動的に下げることを特徴とする。
（３） （１）の眼科用超音波診断装置において、前記判定手段が判定する前眼部組織側の反射エコーの基準とは、前眼部側の反射エコーと予め設定された前眼部側の閾値とに基づいて、角膜エコー、水晶体前面エコー及び水晶体後面エコーが判別されることを特徴とする。
（４） （１）の眼科用超音波診断装置において、前記調整手段は、網膜側の反射エコーのゲインの調整を行い、ゲインの調整は許容範囲を外れる場合に前記閾値を下げる調整を行うことを特徴とする。

本発明によれば、超音波が眼球網膜に達する前に減衰する場合であっても、迅速な測定が行える。また、信頼性の高い測定結果が得られる。

以下、本発明に係る眼科用超音波診断装置を図面に基づいて説明する。図１は超音波診断装置の外観略図、図２は制御系の要部構成図である。

装置本体１にはトランスデューサ１２を有するＡモード用の超音波プローブ２が接続されており、カラー表示可能な大型の液晶表示パネル３が装置本体１の前面に設けられている。液晶表示パネル３はタッチパネル式であり、検者は表示パネル３に表示される設定項目を選択操作することにより各種条件を設定することができる。測定結果はプリンタ４により出力される。

制御部１０は装置本体１に内蔵され、各種回路等を制御する。制御部１０はクロック発生回路１１を駆動制御し、送信器を介してプローブ２内に設けられたトランスデューサ１２から超音波を発振させる。測定に際して、検者がプローブ２の先端を角膜に接触させると、被検眼の各組織からの反射エコーは、トランスデューサ１２で受信され、増幅器を介してＡ／Ｄ変換器１３でデジタル信号に変換される。デジタル信号化された反射エコー情報は、サンプリングメモリ１４に記憶される。制御部１０は反射エコー情報を微細時間間隔ごとに抽出し、図３に示すような波形データを得た後、この波形データについての適否を判断する（詳細は後述する）。反射エコーが適正な場合は、各組織の長さデータが制御部１０により演算され、その測定結果がメモリ１５に記憶される。また、測定結果は、表示パネル３に表示される。また、測定中は、表示パネル３に一定時間おきに反射エコー波形が更新されて表示される。

検者は測定において、オート測定モードとマニュアル測定モードを選択できる。オート測定モードでは、測定値及び波形データの適否が判断され、所定のバラツキの許容範囲に入る有効データが所定個数Ｎｐ個（例えば、１０個）得られたときに、測定が自動的に停止される。マニュアル測定モードでは、測定開始スイッチ１６を押す毎に測定値のサンプリングが行われ、有効データか否かの判断無しに、１０個の測定結果が得られると、測定が停止される。また、制御部１０には、音発生手段としてのスピーカ１８が接続されている。

またさらに、検者は、制御部１０に取得される反射エコーのゲイン（感度）について、オートゲイン調整モード（以下、ＡＧＣモード）のオンとオフを選択できる。ＡＧＣモードは、前眼部の反射エコーが十分に得られていて、かつ網膜側の反射エコーが不十分なときに、制御部１０により網膜側のゲインのみが自動的に調整されるモードである（後述する）。

また、制御部１０にはゲイン調整スイッチ１９が接続されている。操作者により操作されるスイッチ１９の信号が入力されると、制御部１０により前眼部及び網膜側のゲインが一律に調整される。

次に、本装置における動作を説明する。検者は測定前に、有水晶眼、無水晶眼、ＩＯＬ挿入眼のいずれであるかを表示パネル３に表示される項目から選択する。ここでは、有水晶眼の眼軸長を、オート測定モード及びＡＧＣモードがオンの状態により測定する場合を説明する。

まず、ＡＧＣモードによるゲイン調整について、図４のフローチャート、図５及び図６に基づいて説明する。

検者がプローブ２を被検眼角膜に接触させると、トランスデューサ１２から送信された超音波が被検眼内部の各組織によって反射され、表示パネル３の画面上に図３のような反射エコーの強度波形が表示される。検者は随時表示される反射エコー波形を観察しながら、適正なエコー波形が得られるようにプローブ２の位置や角度を調整する。

制御部１０は、プローブ２からの反射エコーを受信すると、前眼部の反射エコーが所定の判定基準Ａ１を満たすか否か判定する（ステップＳ−１）。判定基準Ａ１は、例えば、前眼部側の反射エコーと予め設定された前眼部側の閾値ＣＦ１とに基づいて、角膜エコー、水晶体前面エコー及び水晶体後面エコーが判別されることを条件として設定されている。

判定基準Ａ１について説明する。制御部１０は、まず、図３における反射エコーの強度が所定の閾値ＣＦ１を超えているかを判別する。閾値ＣＦ１は、前眼部の各組織の位置を決める際の基準とされる。反射エコーの強度が閾値ＣＦ１を超えているときは、次に、前眼部の各組織を次のように判別する。図３において、制御部１０は、反射エコーの強度と所定の閾値ＣＦ１との交点ＣＰを順次求める。次に、各交点ＣＰにおける反射エコー強度の傾きを各交点ＣＰの前後の反射エコー情報を基に算出し、所定の傾き（立ち上がり）以上の値を有するものを各組織の境界点ＢＰ１〜ＢＰ３として特定する。有水晶体眼の場合、１番目の境界点ＢＰ１が角膜エコー、２番目のＢＰ２が水晶体前面エコー、３番目のＢＰ３が水晶体後面エコーとして判別される。そして、ＢＰ１からＢＰ２までの距離が前房深度とされ、ＢＰ２からＢＰ３までの距離が水晶体厚とされる。また、ＢＰ３から所定距離ｄ１（例えば、３ｍｍとするが、距離ｄ１はＢＰ１からＢＰ３までの距離に応じて変動される距離であっても良い）だけ離れた点Ｐ１より後側が網膜側の反射エコーとして区分けされ、点Ｐ１より前側が前眼部側の反射エコーとして区分けされる。

前眼部側の各組織の判別に当たっては、各境界点ＢＰ１，ＢＰ２，ＢＰ３の現われるべき範囲が予め定められている。ステップＳ−１の判定基準Ａ１においては、前眼部側の各組織の反射エコーについて、各境界点ＢＰ１，ＢＰ２，ＢＰ３の現われるべき範囲を満たすか否かが含まれる。また、前眼部側の反射エコーの判定基準Ａ１として、角膜エコーの境界点ＢＰ１から水晶体後面エコーの境界点ＢＰ３までの距離が、所定の範囲（例えば、４ｍｍ〜１０ｍｍ）にあるか否かも含まれる。

前眼部の反射エコーが判定基準Ａ１を満たさないと判定された場合は、前眼部の反射エコーが適切でないとされ、その旨が表示パネル３に表示され、また、スピーカ１８により音声で検者に報知される（ステップＳ−３）。

前眼部側の反射エコーが不適切の場合、検者はプローブ２の位置や角膜に接触させる角度を修正する等の対応を取る。また、表示パネル３に表示される反射エコーの強度波形が閾値ＣＦ１を下回っていたり、或いは飽和状態になっていたりした場合、ゲイン調整スイッチ１９によりゲインを増減し、前眼部側の反射エコーの波形が適切に得られるように調整する。

前眼部側の反射エコーが判定基準Ａ１を満たしていれば、次に、網膜側の反射エコーが所定の判定基準Ａ２を満たすか否か、制御部１０により判定される（ステップＳ−１１）。判定基準Ａ２は、例えば、網膜側の反射エコーのピーク強度が閾値ＣＲ１（図５参照）より所定レベルだけ上回ることを条件として設定されている。

判定基準Ａ２を、図５により説明する。図５において、点Ｐ１より後側に現われる網膜側エコーの波形をＪ２とする。ＣＲ１は、網膜エコーを判断するための閾値であり、これは前眼部側の閾値ＣＦ１とは別に設定可能とされ、表示パネル３のスイッチにより任意にそのレベルが変更可能とされている。波形Ｊ２において、エコー強度が最も高い箇所をポイントＨ１とする。そして、制御部１０は、波形Ｊ２のうち網膜エコーが現れる前のエコー波形の底部ＨＴから予め設定された閾値ＣＲ１までの強度差Ｋ１に対して、ポイントＨ１での反射エコーのピーク強度が１割程度上回るか否かを判別する。反射エコーの強度がこの基準を満たせば、閾値ＣＲ１と反射エコーとの交点を求め、反射エコー強度の傾きを各交点の前後の反射エコー情報を基に算出する。そして、所定の傾き（立ち上がり）以上の値を有するものの内、最も前側の境界点ＢＰ４を特定し、この境界点ＢＰ４を網膜エコーとして判別することがある。なお、水晶体後面の境界点ＢＰ３を基準に網膜が現われるべき範囲が予め定められており、この範囲に網膜エコーの境界点が存在する場合に、その境界点がＢＰ４として特定される。

なお、前眼部側の閾値ＣＦ１に対して、網膜側の閾値ＣＲ１は高く設定されている。眼軸長の測定精度を高めるためには、閾値ＣＦ１に対して閾値ＣＲ１を高めにすることが好ましい。

ここで、水晶体の混濁が著しい場合、或いは眼軸長が長い場合、図６に示されるように、前眼部側の反射エコーの波形Ｊ１は判定基準Ａ１を満たしているが、超音波が網膜に達する前に減衰するために網膜側では十分な反射エコーが得られず、判定基準Ａ２を満たさないと判定される。この場合、制御部１０は、網膜側の反射エコーのゲイン調整が必要な旨を、スピーカ１８から音により検者に報知する（ステップＳ−１３）。その後、図５に示したように、強度差Ｋ１に対してポイントＨ１でのエコー強度が１割程度上回るように、網膜側の反射エコーのみ（点Ｐ１より後側）を対象として、そのゲインを徐々に増加させる（ステップＳ−１４）。前眼部側の反射エコーとは独立して、網膜側の反射エコーのゲインが調整されるので、前眼部側の各組織の境界点ＢＰ１〜ＢＰ３は変化せず、前房深度、水晶体厚も正確に測定される。また、検者による操作を必要としないので、迅速な測定が可能になる。

なお、網膜側反射エコーのゲインが自動調整中に、その旨を音等で検者に知らせる構成であっても良い。これにより、ゲイン調整が行われている間、検者はプローブ２の角膜への接触を適切に維持する等の対応をとることができ、ゲインの自動調整をより正確に行いやすくなる。

網膜側の反射エコーのゲイン調整が完了すれば、サンプリングされた反射エコーの波形データが適正になる。制御部１０は、角膜エコーの境界点ＢＰ１から水晶体前面エコーの境界点ＢＰ２までの距離により前房深度（ＡＣＤ）を演算し、境界点ＢＰ２から水晶体後面エコーの境界点ＢＰ３までの距離により水晶体厚（Ｌｅｎｓ）を演算し、境界点ＢＰ３から網膜エコーの境界点ＢＰ４までの距離により硝子体長（Ｖｉｔ）を演算する。また、角膜エコーの境界点ＢＰ１から網膜エコーの境界点ＢＰ４までの距離により眼軸長（Ａｘｉａｌ）を演算する。又は、前房深度（ＡＣＤ）、水晶体厚（Ｌｅｎｓ）及び硝子体長（Ｖｉｔ）の合計により眼軸長（Ａｘｉａｌ）を演算する。眼軸長（Ａｘｉａｌ）、前房深度（ＡＣＤ）、水晶体厚（Ｌｅｎｓ）、硝子体長（Ｖｉｔ）の各測定値は、表示パネル３の表示欄３０にそれぞれ表示される。また、各測定値はメモリ１５に記憶される（ステップＳ−１５）。なお、オート測定モードでは、眼軸長又は各測定値について、所定のバラツキの許容範囲に入る有効データが所定個数（１０個）得られると、測定が自動的に停止される。

ステップＳ−１１の判定において、網膜側の反射エコーが所定の判定基準Ａ２を満たしていれば、サンプリングされた反射エコーにより眼軸長等の測定結果を算出してもよいが、好ましくは、網膜側の反射エコーの強度が高すぎないかを判断する。網膜側の反射エコーの強度が高すぎると（ゲインが無用に高められていると）、網膜側エコーの波形Ｊ２の立ち上がりが、眼の前側に現われやすく、網膜エコーの境界点ＢＰ４が前側にシフトする。境界点ＢＰ４が不正確であると、眼軸長の測定値の信頼性が劣る。そこで、制御部１０は、網膜側の反射エコーの強度に関して、図５におけるポイントＨ１でのエコー強度が強度差Ｋ１に対して２割以上上回る（エコー強度が高すぎる）か否かを判断する（ステップＳ−１６）。エコー強度が高すぎると判断された場合、その旨が表示パネル３に表示され、またはスピーカ１８から警告音が発せられ、検者に報知される（ステップＳ−１７）。

網膜側の反射エコーの強度が高すぎる場合、前眼部側の反射エコーの強度も高いため、検者はゲイン調整スイッチ１９を操作し、表示パネル３に表示された反射エコーの波形を見ながら、前眼部側及び網膜側の反射エコーのゲインを調整することができる。これにより、測定の信頼性の確保が可能になる。

上記の説明では、網膜側の反射エコーが所定の判定基準Ａ２を満たしていない場合、制御部１０はステップＳ−１４にて反射エコーのゲインを増加（増幅）するように調整するものとしたが、判定基準Ａ２を満たすように閾値ＣＲ１を自動的に下げる調整としても良い。なお、より高い精度で眼軸長を測定するには、前述のようにゲインを調整することが好ましいので、判定基準の閾値ＣＲ１のレベルを下げる調整については、ゲインの調整が許容範囲を外れる場合に制御部１０により実施される構成とすると良い。

以上説明したとおり、超音波が眼球網膜に達する前に減衰する場合であっても検者の手間を軽減し、迅速な測定と信頼性の高い算出結果を得ることができる。

超音波診断装置の外観略図である。 制御系の要部構成図である。 反射エコーの波形データを説明する図である。 ゲイン調整について説明するフローチャートの図である。 ゲイン調整の波形データを説明する図である。 ゲイン調整の波形データを説明する他の図である。

符号の説明

１ 装置本体
２ 超音波プローブ
３ 液晶表示パネル
１０ 制御部
１５ メモリ
１８ スピーカ
１９ ゲイン調整スイッチ
ＣＦ１ 前眼部側閾値
ＣＲ１ 網膜側閾値

Claims (4)

1. 被検眼角膜に接触させた超音波プローブによって受信した眼組織からの反射エコーに基づいて眼軸長及び前眼部の各組織の長さを測定する眼科用超音波診断装置において、
   前眼部側の反射エコーと網膜側の反射エコーを区分けし、前眼部側及び網膜側の反射エコーの強度がそれぞれ所定の基準を満たすか否かを判定する判定手段と、
   前眼部組織側の反射エコーの強度が所定の基準を満たし、且つ網膜側の反射エコーの強度が所定の基準を満たさないと判定された場合に、網膜側の反射エコーの強度が所定の基準を満たすように網膜側の反射エコーのゲインを自動的に増加するか、又は網膜エコーを判断するための閾値を自動的に下げる調整手段と、を備えることを特徴とする眼科用超音波診断装置。
2. 請求項１の眼科用超音波診断装置において、前記調整手段は、網膜側の反射エコーのピーク強度が前記閾値に対して所定レベルだけ上回るように網膜側の反射エコーのゲインを自動的に増加するか、又は網膜側の反射エコーのピーク強度が前記閾値に対して所定レベルだけ上回るように前記閾値を自動的に下げることを特徴とする眼科用超音波診断装置。
3. 請求項１の眼科用超音波診断装置において、前記判定手段が判定する前眼部組織側の反射エコーの基準とは、前眼部側の反射エコーと予め設定された前眼部側の閾値とに基づいて、角膜エコー、水晶体前面エコー及び水晶体後面エコーが判別されることを特徴とする眼科用超音波診断装置。
4. 請求項１の眼科用超音波診断装置において、前記調整手段は、網膜側の反射エコーのゲインの調整を行い、ゲインの調整は許容範囲を外れる場合に前記閾値を下げる調整を行うことを特徴とする眼科用超音波診断装置。

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