JP2009261611A - 超音波診断装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】乳癌診断などに使用される超音波診断装置において、短時間で撮像できるようにする。
【解決手段】超音波の吸収が少ない材料から成る水槽３に超音波伝播流体となる水６を満たし、乳房１２を浸漬させた状態で、前記水槽３の底部裏面に設けた２次元超音波アレイセンサから成る超音波振動子８によって超音波を２次元走査させ、その結果から診断画像を作成する。したがって、簡単に、しかも１回撮りで極めて短時間に、様々な大きさや形状を有する乳房１２の診断画像を得ることができる。また、そのような短時間であるとともに、超音波振動子８が乳房１２と非接触で、しかも移動せずに走査を行うことで、ぶれなく、高解像な診断画像を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波診断装置および方法に関し、特に乳癌検診などで使用され、乳房の超音波断層像を得るものに関する。

超音波診断装置は、超音波パルス反射法などによって体表から生体内の軟組織の断層像を無侵襲に得る医療用画像機器である。特に、近年、前記乳癌検診に使用され、腫瘤、腫瘍を高度に診断可能になり、乳癌の発見に大きな寄与を示すようになってきている。その際、通常の超音波診断装置のように、医師や検査技師などの使用者が超音波探触子を被験者に押し当てて断層像を得る方法では、形状の複雑な乳房を撮像する場合、たとえば走査する時間が５分でも、それ以前に被験者が仰向けに寝てゼリーを塗る等の作業を加えると、全体で２０分も要してしまう。

このため、乳房の全体を効率良く走査するために、水槽内に満たした超音波の媒体として最も好ましい水に乳房全体を浸し、その水槽の下方に設置された超音波振動子を走査させることで、乳房全体を超音波走査するようにした従来技術が、特許文献１〜３で提案されている。

特許文献１は、そのような従来技術の典型例である。また、水槽の上に被せる柔軟なシートを、交換可能にする工夫が示されている。

また、特許文献２には、水中に浸した乳房を、超音波振動子が、通常の角度で撮った画像と、ある角度に傾斜させて撮った画像とから、ノイズ成分を差し引く画像処理を行うことで、超音波の送受信方向とは別の方向への反射画像のアーチファクトを補正する超音波検査装置が提案されている。

さらにまた、特許文献３には、水中に浸した乳房を近似回転曲面体、端的には円錐に見立て、その中心（頂点）を中心として、超音波探触子を回転させて、超音波走査を行う超音波診断装置が提案されている。
特開２００２−３３６２５６号公報 特表２００２−５１２８３５号公報 特開昭５７−５２４４７号公報

特許文献１〜３の従来技術では、いずれも超音波探触子を移動（走査）させている。このため、左右の乳房のそれぞれの表面に正確にトレースさせる必要があり、様々な形状の乳房に合わせて、超音波探触子の移動機構を調整しなければならず、精度面および煩雑さの両面で問題があるとともに、被験者が呼吸を止めていても、移動（走査）の間に体が動き（ぶれ）解像度が低下するという問題もある。また、特許文献２については、複数回の詳細な超音波走査と、ノイズを差し引くという複雑な画像処理が必要となり、この点でも煩雑で、しかもリアルタイム性の点でも不十分である。さらにまた、特許文献３の従来技術では、乳房は非対称な形状をしており、前記の近似回転曲面体では、回転角度位置によって斜面の面積が大きく異なったり、傾斜角度が大きく異なったりすると、超音波走査から漏れてしまう箇所や、漏れなくても、超音波の送受信の角度が垂直から大きくずれて、正しい反射波が得られない場合が生じる。

本発明の目的は、簡単かつ短時間で、しかも正確に、乳房などの隆起した被検体を診断することができる超音波診断装置および方法を提供することである。

本発明の超音波診断装置は、生体の隆起した被検体部分を診断する超音波診断装置において、前記被検体部分を収容し、超音波の吸収が少ない材料から成る容器と、前記容器内に充填されて前記被検体部分が浸漬され、超音波を伝播する超音波伝播流体と、超音波を送受信する超音波振動素子が２次元的に配列されて成り、前記容器の底部裏面に取付けられ、前記容器内に収容された被検体部分と正対する超音波振動子と、前記各超音波振動素子を２次元走査させる駆動部と、前記２次元走査による各超音波振動素子での受信信号から、診断画像を作成する画像構成部とを含むことを特徴とする。

また、本発明の超音波診断方法は、生体の隆起した被検体部分を診断する超音波診断方法において、前記超音波の吸収が少ない材料から成り、底部裏面に超音波振動素子が２次元的に配列された超音波振動子が取付けられて成る容器に、超音波伝播流体を満たす工程と、前記容器内に前記被検体部分を収容し、前記超音波伝播流体に浸漬する工程と、前記各超音波振動素子を２次元走査させて受信信号を得る工程と、前記２次元走査による各超音波振動素子での受信信号から、診断画像を作成する工程とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、生体の隆起した乳房などの被検体部分を診断する超音波診断方法および装置において、前記超音波の吸収が少ない材料から成る容器を水などの超音波を低減衰で伝播する超音波伝播流体で満たすとともに、前記容器の底部裏面に、超音波を送受信する多くの超音波振動素子が２次元的に配列され、２次元超音波アレイセンサから成る超音波振動子を取付ける。そして、前記被検体部分を前記容器内に収容して前記超音波伝播流体に浸漬して前記超音波振動子と正対させ、その状態で、駆動部が、前記各超音波振動素子を、縦横に２次元走査させ、画像構成部が、その２次元走査による各超音波振動素子での受信信号（エコー）から、診断画像を作成する。

したがって、被験者などの被験者は、乳房などの被検体部分を超音波伝播流体に浸すだけで、また医師や検査技師などの操作者は、ゼリーの塗布や複雑な調整などを行うことなく、簡単に、しかも１回撮りで極めて短時間に、様々な大きさや形状を有する乳房などの隆起した被検体の診断画像を得ることができる。また、そのような短時間であるとともに、超音波振動子が被検体部分と非接触で、しかも移動せずに走査を行うことで、ぶれなく、高解像な診断画像を得ることができる。

さらにまた、本発明の超音波診断装置は、超音波を吸収する材料から成り、前記容器の上部を覆い、前記生体の隆起した被検体部分だけが前記超音波伝播流体に浸漬されるように開口広さを調整可能な開閉部材をさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、容器の上部に、被検体部分だけを露出させるシャッタとなる開閉部材をさらに設ける。

したがって、不要な生体部分からの反射などの影響を抑えることができる。

また、本発明の超音波診断装置は、前記容器の上部を覆い、該容器に収容された前記被検体部分の形状に沿った変形が可能であり、超音波の吸収が少ない材料から成る有機薄膜をさらに備えることを特徴とする。

さらにまた、本発明の超音波診断方法は、前記容器の上部を、該容器に収容された前記被検体部分の形状に沿った変形が可能であり、超音波の吸収が少ない材料から成る有機薄膜で覆っておく工程をさらに有することを特徴とする。

上記の構成によれば、薄くて丈夫で変形し易く、超音波の吸収が少ない材料から成るポリマーの膜を、容器の上部に被せたり、容器の上部と封止しておく。

したがって、被験者は、水などの前記超音波伝播流体に濡れず、さらに容易に診断画像を得ることができる。

好ましくは、前記有機薄膜は、天然ゴムラテックスを含むラテックス配合物が成形されて成ることを特徴とする。

また好ましくは、前記容器は、底部に音響インピーダンスが１〜２の樹脂薄膜層を有する樹脂容器であることを特徴とする。

本発明の超音波診断方法および装置は、以上のように、生体の隆起した乳房などの被検体部分を診断するにあたって、前記超音波の吸収が少ない材料から成る容器に超音波伝播流体を満たし、前記被検体部分を浸漬させた状態で、前記容器の底部裏面に設けた２次元超音波アレイセンサから成る超音波振動子によって超音波を２次元走査させ、その結果から診断画像を作成する。

それゆえ、簡単に、しかも１回撮りで極めて短時間に、様々な大きさや形状を有する乳房などの隆起した被検体の診断画像を得ることができる。また、そのような短時間であるとともに、超音波振動子が被検体部分と非接触で、しかも移動せずに走査を行うことで、ぶれなく、高解像な診断画像を得ることができる。

図１は本発明の実施の一形態に係る超音波診断装置１の全体構成を示す斜視図であり、図２は、その超音波診断装置１の使用状態を説明するための模式化した正面図である。この超音波診断装置１は、中央部に開口２ａが形成された診療台２に被験者１１が俯せに横たわることで診断が可能となる。そして、前記開口２ａには水６が満たされた水槽３が嵌め込まれており、その水槽３に被験者１１の乳房１２が収納され、前記水６内に浸漬した状態で、前記水槽３の底部裏面に取付けられた超音波振動子８から超音波照射が行われる。その超音波振動子８は駆動部９で駆動されて超音波の送受信を行い、画像構成部１０が受信信号（エコー）から診断画像を作成するようになっている。前記水槽３に満たされた水６の表面は有機薄膜７で覆われており、また該水槽３上には、被験者１１の上下方向から開口面積を調整するシャッタ４，５が設けられている。

前記水槽３に充填される水６は、超音波を低減衰で伝播する超音波伝播流体として機能し、被検体部分である乳房１２と超音波振動子８との間をこの水６で満たしておくと、大きさや形状が色々な乳房１２の各部と超音波振動子８との間の距離差を無視できるようになる。この水６の温度としては、体温に近い３４〜４１℃が被験者に不快感を与えず好ましい。なお、超音波伝播流体としては、水６以外に、アルコールやグリコール類など使用することができるが、コストや扱い易さから、水が好ましい。

容器である水槽３は、前記の水６を保持することが可能な材料から成り、さらに該水槽３の底板を通して送受信される超音波を吸収しない材料で、水に近い音響インピーダンスの材料が好ましい。そのような材料としては、有機樹脂で水素／炭素比が大きい材料が好ましく、硫黄、珪素、窒素原子などを含まないか、少ない樹脂が好ましい。好ましい樹脂の例としては、音響インピーダンスが２以下の、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン樹脂或いはアクリル樹脂である。特に好ましい例は、ポリプロピレン容器である。また、貯留すべき水６の量から必要な強度に対応した厚さでも、水が透過する場合には、透過しないように、塩化ビニリデン膜、シアノアクリレート膜等の超音波透過性耐水膜を、表裏少なくとも一方の面に塗設してもよい。特に好ましい例は、ポリエチレン容器の表面に酸化珪素薄膜を蒸着したものである。一方、前記の音響インピーダンスが２以下を実現するにあたって、上記のような樹脂単体で実現できない場合には、音響インピーダンスを下げるために、樹脂の表面或いは耐水透過性膜の上に、ナノバブル気泡を含む音響インピーダンスが１〜２の膜を形成してもよい。

図３は、前記超音波振動子８の斜視図である。この超音波振動子８は、超音波を送受信する多くの超音波振動素子８ａが２次元的に配列された２次元超音波アレイセンサから成り、乳房１２に正対した状態で全体を走査できる開口面積を有するものが好ましいが、小さくてもよい。超音波振動素子８ａは、数が多い程精細度を上げられるが、たとえば１２８×１２８個程度でも最小限の撮像は可能であり、５００万個程度以上あれば望ましい。なお、この図３および図１では、図面を分り易くするために、超音波振動素子８ａの数を、上記数より大幅に少なく描いている。

前記超音波振動素子８ａは、無機または有機の圧電素子であって、一般的な構成では、圧電層８ｂの上部が音響整合層８ｃ、下部がダンパー層８ｄで挟まれて成る。前記圧電層８ｂは、無機ではＰＺＴなど、有機では弗化ビニリデンポリマーや尿素樹脂などから成る。２次元配列される各圧電素子に対する電極配線は、個々の素子から信号線と接地線とを引き出す方法の他に、受動型行列配置または活動型行列配置を採用することができる。

前記活動型行列配置とは、１つひとつの圧電素子に対して、それを選択するためのスイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を、同じ画素領域に２個〜３個設置する構造である。このため、半導体基板には適した手法であるが、圧電素子基板にはその薄膜トランジスタの形成上の問題があり、また前記薄膜トランジスタを制御する信号線に電源線等が必要になって配線が複雑で、製造コストも高くなるので、前記受動型行列配置が好ましい。

そこで、前記受動型行列配置は、たとえば図４に示すような配置であり、透明または不透明基板上に、行方向に延びる複数の上部電極８ｘおよび列方向に延びる複数の下部電極８ｙを設置し、信号電極となる上部電極８ｘと、陰極となる下部電極８ｙとの交差領域が画素を形成し、それらに有機または無機の超音波の送受信を行う圧電素子が扶持されて成る。前記上部電極８ｘおよび下部電極８ｙは、基板周囲へ引出され、接続部８ｖ，８ｗで同軸ケーブル８ｅに接続されて、外部へ引出される。

前記各圧電素子へのバイアスの印加は、各列に設けられるバイアススイッチ８ｚによって下部電極８ｙが択一的に順次選択されて行われるものである。一方、各行の上部電極８ｘは、同軸ケーブル８ｅの芯線８ｆに接続され、それを介して前記駆動部９および画像構成部９に接続される。超音波振動素子８ａが前記５００万個に及ぶ場合、前記芯線８ｆは２０００本程度必要になり、その場合は、たとえば５００本ずつが１本の同軸ケーブル８ｅに束ねられる。

前記受動型行列配置の圧電素子の駆動には、パルス振幅変調（ＰＡＭ）方式やフレーム変調（ＦＲＣ）方式、或いはパルス幅変調（ＰＷＭ）方式を採用することができる。ＰＡＭ方式では、電流値（または電圧値）によって、瞬時的な超音波発信を制御できるので、高速の超音波送受信が可能である。

ところで、受動型行列配置の超音波振動子８では、圧電素子中の両電極８ｘ，８ｙ間に、実装上の構造欠陥に起因する電気的短絡が発生することがある。この場合、画素抵抗が殆ど失われ、その欠陥素子を経由する電気経路には、配線抵抗と駆動回路の内部インピーダンス（交流回路における電圧と電流との比）とで決定される大電流（以下短絡電流と称す）が流れる。前記短絡電流は、消費電力を増やすばかりでなく、熱的に比較的弱い有機または無機の圧電層８ｂを変質せしめ、短絡素子内での電極短絡面積の増大、さらには近隣素子へ熱を伝播し、新たな短絡素子の発生を招くことになる。また、短絡の発生した素子では、超音波の送受信に必要な電極間電位が得られなくなって、送受信不能となり、表示画像中で表示欠陥となるばかりでなく、その短絡素子を含む信号線や接地線に接続される素子全体が表示欠陥となるラインノイズを発生する等の様々な画質不良の原因となる。

けれども、受動型行列配置の超音波振動子８に用いられる圧電層８ｂは、膜厚が数百μｍ程度以下と薄く、塵芥の付着などの短絡欠陥を皆無とすることは工業的には困難である。このため、製作後に短絡画素を修復することが望ましい。たとえば、送信電圧を超える逆電圧を修復すべき素子に印加すると、短絡箇所には集中的に電流が流れ、ジュール熱による発熱でその部分を絶縁化させることで短絡不良を修復するというものである。詳しくは、信号電極（上部電極８ｘ）と接地電極（下部電極８ｙ）とから成る一対の電極間に、整流接触もしくは整流接合を形成する薄膜ダイオード素子に短絡不良部があると、逆方向電圧を印加した際にその部位を介して逆方向飽和電流以上の電流が流れる。このダイオード素子の電流対電圧特性は、逆方向電圧を印加した時に、ある電圧で急激に逆方向電流が増加する。たとえば、ピンホールを含む短絡欠陥部に起因するような短絡欠陥は、その部位に陰極材料が回り込んで比較的低い電圧で逆方向電流が流れることになる。また、微小な異物が含まれている場合には耐圧が低くなり、絶縁破壊により降伏電圧以下で逆方向電流が増大するような短絡欠陥部を形成する。この時、短絡欠陥部に電流が集中して流れ、電流密度が増加することによって発熱して高温になり、その部位が変質して絶縁化する。このことを利用することで、２回目以降の電圧走査では正常なダイオード特性を得ることができるようになる。仮に１回の走査で短絡欠陥部が修復されなくとも、電圧走査を複数回繰り返せば修復できる確率を増すことができる。このように、所定の逆方向電圧を印加することによって、短絡箇所を絶縁化して修復することができる。

なお、この方法は、受動型行列配置ではなく、活性型行列配置でも応用することが可能である。しかしながら、そのような短絡箇所の修復のために素子に高電圧を印加する場合、対象画素以外にも高電圧が印加され、欠陥のない画素も短絡させてしまう可能性がある。そのような場合には、複数列の接地電極（下部電極８ｙ）のうち、電圧印加時に該当する接地電極のみ無効にし、それ以外に該当する接地電極には素子が送受信するときと逆方向の電圧を印加すればよい。

図５は、上述のような受動型行列配置の超音波振動子８に対する修復回路２１の概念を示すブロック図である。本修復回路２１の起動は、超音波診断の開始時や終了時であり、短絡による過電流が流れているか否かを検出する。短絡検出部２２は、ドライバ８ｊ，８ｋを介して各画素への通電電流値から短絡を検出する回路である。具体的には、選択した一対の信号電極および接地電極間に素子が圧電振動するときと逆方向に電圧を印加することによって当該選択した接地電極に流れる電流を電流検出手段で検出する。その検出結果は、短絡処理部２３に与えられ、該短絡処理部２３は、検出電流値が短絡電流であったときに起動して、前記素子の電源投入時あるいは送信開始時に、スイッチ手段が当該短絡に該当する陰極に、上述のように短絡の程度に応じた修復電圧をドライバ８ｊ，８ｋから与え、短絡箇所の修復が行われる。修復電圧は前記過電流の程度に応じて予め計算されたパルス電圧として印加されるが、修復が不完全な場合には、再び短絡検出部２２で過電流が検出されて処理が行われる。このような逆電圧の印加で短絡箇所の修復が不完全である場合には、Ｘ線などの機器を使用して短絡箇所の同定を行い、レーザアブレーションなどで修復を行ってもよい。このような修復回路２１を設けると、超音波振動子８を長期間駆動した場合でも、短絡欠陥の発生が少なく、超音波表示画質の低下を防止できるので好ましい。

一方、活動行列型配置の超音波振動子では、前記薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の回路に別途短絡検出用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を追加して、短絡処理を同様に行うことができる。

図６は、上述のような超音波診断装置１における駆動部９および画像構成部１０の電気的構成を示すブロック図である。駆動部９は、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを備えて成る制御回路３１と、送信回路３２とを備えて構成される。制御回路３１からの制御信号に応答して、送信回路３２が送信超音波信号を作成し、前記超音波振動子８のドライバ８ｊ，８ｋを介して、各画素（超音波振動素子８ａ）を順次駆動してゆく。

前記画像構成部１０は、増幅回路３３と、受信回路（遅延回路および信号の整相加算回路を含む）３４と、受信処理回路３５と、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）３６と、デジタルシグナル画像処理部（ＤＳＰ）３７と、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）３８と、表示部３９とを備えて構成されている。前述の修復回路２１は、これらの駆動部９および画像構成部１０のいずれかに併設されていてもよく、或いは単体で設けられてもよい。

前記超音波振動子８には、送信部と受信部とが別途に構成される送受信分離型、送信および受信を兼用する一体型、或いは送信部の上に受信部を積層するハイブリッド型などいずれも採用することができる。前記送信回路３２は、その超音波振動子８に送信信号を供給して送信超音波を発生させ、増幅回路３３は、受信したエコー信号を増幅し、受信回路３４、受信処理回路３５およびアナログ／デジタル変換器３６を介してデジタルシグナル画像処理部３７に与える。前記デジタルシグナル画像処理部３７は、Ｂモード処理回路、ドプラ処理回路またはカラーモード処理回路等を備えており、前記受信回路３４から出力された信号は、いずれかの処理回路にて所定の処理を施される。たとえば、Ｂモード処理回路はエコーの振幅情報の映像化を行い、エコー信号からＢモード超音波診断画像を生成する。こうして生成された診断画像は、デジタル／アナログ変換器３８でアナログ信号に変換され、液晶やＥＬディスプレイなどのモニタから成る表示部３９に表示される。

上述のように構成される超音波診断装置１において、診断は図２で示すように行われる。先ず、水槽３に水６を満たし、さらに水６の表面を有機薄膜７で覆って、被験者１１の受け入れ準備が整う。次に、診療台２に被験者１１が俯せに横たわり、水槽３内に乳房１２を収納し、水６内に浸漬させた状態で、シャッタ４，５によって開口面積を調整して撮像準備が完了する。その後、前記超音波振動子８の各超音波振動素子８ａが駆動部９によって２次元的に走査されて超音波の送受信が行われ、画像構成部１０が受信信号（エコー）から診断画像を作成する。

こうして撮影された診断画像は、前記超音波振動素子８ａが行列配置になっているので、先ず列または行のスライス画像が得られる。たとえば、これを総て加算すると圧縮画像になる。また、行と列との画像をボクセルデータに変換すると、３次元画像が得られる。得られたスライス画像の見方としては、前記超音波振動素子８ａが、１０００個×１０００個で１メガ個（１Ｍ）の場合、スライス画像が１０００枚となり、その１０００枚を動画で診断すると、１秒間に５０枚のスライスペースで、２０秒で見ることができる。診断画像を動画として見る最適のスピードは、一般に、１秒間に２０枚以上から１００枚程度であり、したがって５０秒から１０秒が所要の時間の範囲となる。さらに詳細な、たとえば１００００×１００００個の場合、１００枚／秒で、所要１００秒位となる。また、注視したい箇所は、スライス画面の動きを遅くすればよい。

なお、立体画像として見るには、上記のスライス画像を入力して、３Ｄソフトで転換すればよい。さらにまた、受信回路３４またはデジタルシグナル画像処理部３７が、相互に異なる周波数および位相を用いて、前記超音波振動子８に偏向走査させ、その結果を空間合成して各スライス画像を作成してもよい（図６では、受信回路３４に、その位相を作成する遅延回路および合成を行う加算回路が内蔵されている）。

このように構成することで、被験者１１は、乳房１２を水６に浸すだけで、また医師や検査技師などの操作者は、ゼリーの塗布や複雑な調整などを行うことなく、簡単に、しかも１回撮りで極めて短時間、たとえばμｓｅｃのオーダーで、様々な大きさや形状を有する乳房１２の診断画像を得ることができる。また、そのような短時間であるとともに、超音波振動子８が乳房１２と非接触で、しかも移動せずに走査を行うことで、ぶれなく、高解像な診断画像を得ることができる。

さらにまた、水槽３上を、超音波を吸収する材料から成り、乳房１２だけが水６に浸漬されるように開口広さを調整可能なシャッタ４，５を設けることで、不要な生体部分からの反射などの影響を抑えることができる。

なお、水６の表面は、必ずしも有機薄膜７で覆う必要はなく、乳房１２が水６にそのまま浸漬されてもよい。その場合は、乳房１２に不要な外力が加わらず、好ましい診断画像が得られると思われる。しかしながら、被験者１１に付着したり、診療台２に溢れた水の拭き取りなどの作業が増加する。また、多くの被験者を診断する場合に、衛生的な面で水を交換するとなると、生体温度に近い水を入換える作業が大変である。さらにまた、乳房１２の浸漬から、水面が安定し、診断を開始可能となるまでの時間を要する。したがって、前記の診断時間の短時間化の効果が少なくなってしまうので、本実施の形態では、前記有機薄膜７を使用する。

有機薄膜７は、薄くて丈夫で、弾性を有して乳房１２の形状に沿った変形が可能であり、超音波の吸収が少ないポリマーの膜から成る。なお、この有機薄膜７は、特許文献１のように水槽３より大きめに形成され、水６を満たした水槽３の上から被せられるだけでもよく、また水槽３の大きさに形成され、水槽の周囲と封止されてもよい。封止した場合、水６の逃げ場がなくなると、乳房１２を押し潰してしまうので、水槽３の底部から別のリザーバータンクへ接続しておくことで、乳房１２の大きさに拘わらず、該乳房１２を水６中で、自然な形状に維持することができる。

上述のような条件を満たすポリマーの膜の素材としては、シリコンポリマー、スチレン−ブタジエンラバー、オレフィンポリマー、天然ゴムラテックスなどから選択することができる。特に好ましいポリマーとして、天然ゴムラテックスを含むラテックス配合物から成形されて成るものである。さらには、前記天然ゴムラテックスが脱蛋白処理されたラテックス配合物であり、該天然ゴムラテックスの固形分ゴムが基材ポリマー固形分の６０質量％以上含まれているものである。脱蛋白処理は、通常、遠心分離によって行われる。蛋白質の含有量は、総窒素含有率を指標として表され、この値が０．１％以下であることが好ましい。さらに好ましい脱蛋白天然ゴムラテックスは、脱蛋白質処理剤を用いて製造される。中でも好ましい脱蛋白処理剤は、蛋白質分解酵素であるプロテアーゼと界面活性剤とから成る。この脱蛋白質処理剤を用いる脱蛋白天然ゴムラテックスは、該脱蛋白処理剤で蛋白質を分解し、洗浄した後、前記の遠心分離が行われることによって製造される。除去される蛋白質の量は、界面活性剤の選択や遠心分離の回数によって異なる。前記界面活性剤は、スルホン酸系、硫酸エステル系およびリン酸エステル系から成る群から選ばれる１種または２種以上の陰イオン界面活性剤を有効成分として含むことがより好ましい。脱蛋白処理された天然ゴムラテックスのゴムの総窒素含有率は、０．０２％以下であることが好ましい。なお、天然ゴムの総窒素含有率は、一般にケールダール法によって測定される総窒素含有率の６．３倍量で表わされる。

一方、前記ポリマーの膜の配合（ブレンド）物としては、合成ゴムラテックスを用いることができる。その合成ゴムラテックスには、ブタジエンゴムラテックス（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲ，ＳＢ，ＨＳ，ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエンラテックス（ＮＢＲ）、メチルメタクリレート−ブタジエンラテックス（ＭＢＲ）、クロロプレンラテックス（ＣＲ）、ビニルピリジンラテックス（ＶＰ）、ｃｉｓ−１，４ポリイソプレンラテックス（ＩＲ）、ブチルラテックス（ＩＩＲ）、チオコールラテックス（Ｔ）、ウレタンラテックス（Ｕ）、ポリブテンエマルジョンラテックス（ＰＩＢ）、アクリレートラテックス（ＡＲ）、アクリルエマルジョンラテックス（ＡＭ）、塩化ビニルラテックス（ＰＶＣ）、酢酸ビニルエマルジョン（ＰＶＡｃ）、塩化ビニリデンラテックス（ＰＶｄＣ）、ポリエチレンエマルジョン（ＰＥ）、およびエチレン酢酸ビニルエマルジョン等を挙げることができる。この配合物の配合比率が高いと、ラテックス配合物の成形性を良くするが、ゴム弾性が低下し、乳房１２様に高い密着性で形態を追随するのが困難になる。

以下に、本願発明者の実験結果を示す。脱蛋白天然ゴムラテックス（住友ゴム工業社「ＳＥＬＡＴＥＸ６１１０」；固形分ゴム６０質量％、総窒素含有率０．０２％）を８０質量部（固形分ゴム）、水酸化ナトリウム０．８質量部、粉末硫黄３０質量％水中分散体として配合）１質量部、亜鉛華（３０質量％水中分散体として配合）０．３質量部、加硫促進剤（ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛３０質量％水中分散体として配合）１質量部を配合して１５時間熟成した。この配合組成物を３００μｍ厚で塗布し、４５℃で３時間乾燥させた後、１８０℃で２分間アニールして、前記有機薄膜７を得た。これをサンプル薄膜１とする。同様にして、天然ゴムラテックスとして、脱蛋白天然ゴムラテックスを固形分ゴムとして、それぞれ６０質量部および４０質量部とし、スチレンブタジエンゴムラテックス（日本ゼオン社の「ＮｉｐｏｌＬＸ２０６」、固形分ゴム４５質量％）を固形分ゴムとして、それぞれ２０質量部をサンプル薄膜２、４０質量部をサンプル薄膜３、および６０質量部をサンプル薄膜４とした。比較例として、３００μｍのスチレンブタジエンゴムのみの薄膜をサンプル薄膜５として作成した。上記薄膜１〜５は、いずれも音響インピーダンスが１〜２の範囲になっていた。また、比較用に音響インピーダンスが２を超えるものとして、薄膜内部に平均粒子径５μｍのタングステン粒子を２質量％添加した音響インピーダンス３の薄膜６も作成した。

なお、音響インピーダンスの測定には、ヒューレッドパッカード社製（ＨＰ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｇａｉｎ−Ｐｈａｓｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ ４１９４Ａ，Ａｇｉｌｅｎｔ Ｅ５１００Ａ）を使用した。単位はＰａ・ｓ／ｍ^３（またはＮ・ｓ／ｍ^５も同じ）である。また、前記超音波振動子８には、インペリウム社（Ｉｍｐｅｒｉｕｍ Ｉｎｃ．Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｐｒｉｎｇ，Ｍａｒｙｌａｎｄ，ＵＳＡ）製の２次元配置の受動型超音波振動子を用いた。この超音波振動子８における超音波振動素子８ａは、１平方センチメートルにつき１２８×１２８素子（１６３８４素子）を有する受動型素子で、素子間隔は８５μｍであり、１７．５ｃｍ×１７．５ｃｍ（５００万画素）に並べた。

水槽３はポリエチレン製で、側部は５ｍｍ厚、底部は３ｍｍ厚とした。この水槽３に充分に脱気した水６を満たした。一方、乳房１２のダミーとして、シリコンラバー中に１μｍ〜５００μｍの燐酸カルシウム粒子を分散させた実験用乳房ファントームを撮像に使用した。以下の表１では、その有機薄膜７に前記のサンプル薄膜１〜６を使用した場合に、撮像画像を５段階撮像評価した実験結果を示す。

この表１から明らかなように、サンプル薄膜１が最も良く、それにサンプル薄膜２〜４が続く。なお、実験１０６の薄膜なしは、乳房１２浸入時の水面の安定に時間がかかり、実用的には不適であった。また、実験１０４での薄膜では、乳房様に変形と密着に不良が生じた。

こうして、有機薄膜７を用いることで、被験者１１は、水６に濡れず、さらに容易に診断画像を得ることができる。

ここで、前述のように水槽３にも、必要な強度に対応した厚さで水６が透過する場合には、図７で示すように、前記水槽３の裏面と超音波振動子８の表面との間に、前記有機薄膜７と同様の超音波透過性耐水膜４０を形成してもよい。

上述の実施の形態では、いきなり本番撮像を行っているが、前述のように撮像時間が極めて短いことを利用して、予備撮影を行い、予め乳房１２の外形の計測数値をとることで、その外形計測数値にあわせて、前記本番撮像時の超音波振動子８の焦点位置合わせや開口度の制御を行うようにしてもよい。また、前記予備撮像で取得した計測数値で、本番撮像時の計測数値で補正するようにしてもよい。これによって、被験者１１のぶれなどを低減することができる。

本発明の実施の一形態に係る超音波診断装置の全体構成を示す斜視図である。 前記の超音波診断装置の使用状態を説明するための模式化した正面図である。 超音波振動子の斜視図である。 受動型行列配置の超音波振動子の模式的な電気回路図である。 前記受動型行列配置の超音波振動子に対する修復回路の概念を示すブロック図である。 前記超音波診断装置における駆動部および画像構成部の電気的構成を示すブロック図である。 水槽に超音波透過性耐水膜を形成した場合の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 超音波診断装置
２ 診療台
２ａ 開口
３ 水槽
４，５ シャッタ
６ 水
７ 有機薄膜
８ 超音波振動子
８ａ 超音波振動素子
９ 駆動部
１０ 画像構成部
１１ 被験者
１２ 乳房
２１ 修復回路
２２ 短絡検出部
２３ 短絡処理部
３１ 制御回路
３２ 送信回路
３３ 増幅回路
３４ 受信回路
３５ 受信処理回路
３６ アナログ／デジタル変換器
３７ デジタルシグナル画像処理部
３８ デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）
３９ 表示部

Claims (7)

1. 生体の隆起した被検体部分を診断する超音波診断装置において、
   前記被検体部分を収容する容器と、
   前記容器内に充填されて前記被検体部分が浸漬され、超音波を伝播する超音波伝播流体と、
   超音波を送受信する超音波振動素子が２次元的に配列されて成り、前記容器の底部裏面に取付けられ、前記容器内に収容された被検体部分と正対する超音波振動子と、
   前記各超音波振動素子を２次元走査させる駆動部と、
   前記２次元走査による各超音波振動素子での受信信号から、診断画像を作成する画像構成部とを含むことを特徴とする超音波診断装置。
2. 超音波を吸収する材料から成り、前記容器の上部を覆い、前記生体の隆起した被検体部分だけが前記超音波伝播流体に浸漬されるように開口広さを調整可能な開閉部材をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
3. 前記容器の上部を覆い、該容器に収容された前記被検体部分の形状に沿った変形が可能であり、超音波の吸収が少ない材料から成る有機薄膜をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の超音波診断装置。
4. 前記有機薄膜は、天然ゴムラテックスを含むラテックス配合物が成形されて成ることを特徴とする請求項３記載の超音波診断装置。
5. 前記容器は、底部に音響インピーダンスが１〜２の樹脂薄膜層を有する樹脂容器であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の超音波診断装置。
6. 生体の隆起した被検体部分を診断する超音波診断方法において、
   前記超音波の吸収が少ない材料から成り、底部裏面に超音波振動素子が２次元的に配列された超音波振動子が取付けられて成る容器に、超音波伝播流体を満たす工程と、
   前記容器内に前記被検体部分を収容し、前記超音波伝播流体に浸漬する工程と、
   前記各超音波振動素子を２次元走査させて受信信号を得る工程と、
   前記２次元走査による各超音波振動素子での受信信号から、診断画像を作成する工程とを含むことを特徴とする超音波診断方法。
7. 前記容器の上部を、該容器に収容された前記被検体部分の形状に沿った変形が可能であり、超音波の吸収が少ない材料から成る有機薄膜で覆っておく工程をさらに有することを特徴とする請求項６記載の超音波診断方法。

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