JP2014046056A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生体を切開することなく、定量的に生体内組織の性状を測定する超音波診断装置を提供する。
【解決するための手段】 超音波診断装置（１００）は、超音波エコーを受信する超音波探触子（１１０）と、超音波エコーを異なる音速値に対応するような複数のフォーカス条件でフォーカス処理して複数の音線信号を生成する受信制御部（１１５）とを備える。さらに診断装置は、音線信号に基づいて複数の超音波画像を生成する画像生成部（１２１）と、複数の超音波画像から被検体を診断する最適な音速値を設定する最適音速値設定部（１２３）と、被検体の皮下脂肪厚さを測定する皮下脂肪厚さ測定部（１２５）と、皮下脂肪厚さに基づいて特定部位の音速値を計算する音速値計算部（１２９）と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、超音波を利用して特定部位の音速値を測定する超音波診断装置に関する。特に、超音波診断装置は、特定部位の音速値から特定部位の性状を診断する。

生体内組織の診断において、その組織の硬さから組織の状態を把握する手法が知られている。例えば、肝臓は、肥満又はアルコールの摂取過多によって脂肪肝になったり、何らかの原因でその機能が低下して代謝が悪化して硬くなったりする。このため、肝臓の脂肪の付き方又は硬さは、肝臓の性状を把握するための重要な指標となる。

生体内組織の性状を評価するために、超音波振動を利用する技術が知られている。特許文献１に開示される超音波診断装置は、生体内組織にプローブを直接接触させ、接触前後で共振周波数が変化する原理を利用して、組織の硬さを評価する。この超音波診断装置は、この超音波診断装置は、医者の手などによる主観的な硬さの評価に代わって、客観的で定量的な硬さを測定している。具体的には、超音波診断装置は、手術下において露出した肝臓に直接プローブを接触させて、その肝臓が線維質状であるか脂肪組織が多く含まれているか等の性状を測定する。

特開２００４−７３４９６号公報

しかしながら、特許文献１の超音波診断装置は、直接肝臓などの生体内組織に接触しなければならないため、手術下においてしか使用できない。そこで、生体を切開することなく、定量的に生体内組織の性状を測定する超音波診断装置が求められている。

第１の観点の超音波診断装置は、被検体の皮下脂肪下の特定部位の音速値を測定する。超音波診断装置は、超音波トランスデューサから超音波を被検体に送信すると共に被検体によって反射された超音波エコーを受信する超音波探触子と、超音波エコーを異なる音速値に対応するような複数のフォーカス条件でフォーカス処理して複数の音線信号を生成する受信制御部と、を備える。さらに診断装置は、音線信号に基づいて複数の超音波画像を生成する画像生成部と、複数の超音波画像から被検体を診断する最適な音速値を設定する最適音速値設定部と、被検体の皮下脂肪厚さを測定する皮下脂肪厚さ測定部と、皮下脂肪厚さに基づいて特定部位の音速値を計算する音速値計算部と、を備える。

第２の観点の超音波診断装置は、さらに超音波画像に基づいて皮下脂肪と特定部位との間の筋肉の厚さを測定する筋肉厚さ測定部を備える。そして音速値計算部は、皮下脂肪厚さ及び筋肉厚さに基づいて特定部位の音速値を計算する。

第３の観点の超音波診断装置において、皮下脂肪測定部は、超音波画像に基づいて皮下脂肪の厚さを測定する。
第４の観点の超音波診断装置において、皮下脂肪測定部は、超音波エコーに基づいて皮下脂肪と特定部位との境界面を検出して皮下脂肪の厚さを測定する。
第５の観点の超音波診断装置において、超音波探触子は、ＬＥＤ光源から被検体にレーザ光が放射され被検体から反射されるレーザ光の散乱透過光強度の変化に応じて、皮下脂肪の厚さを測定する光学測定部を有する。そして皮下脂肪測定部は、光学測定部で測定された皮下脂肪の厚さを測定する。

第６の観点の超音波診断装置において、画像生成部は、音線信号による第１音速値から第２音速値までのＢモード画像を生成し、最適音速値設定部は、複数のＢモード画像でコントラストが最大になる際の音速値を最適な音速値と設定する。
第７の観点の超音波診断装置において、画像生成部は、音線信号による第１音速値から第２音速値までのＢモード画像を生成し、最適音速値設定部は、複数のＢモード画像で空間周波数が最大になる際の音速値を最適な音速値と設定する。

本発明は、このような状況に鑑みて成されたものであり、その目的は、生体内組織を手術することなく、生体内の特定部位の音速度を測定し、特定部位の性状を測定することにある。

実施形態に係る超音波診断装置１００の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、被検体ＢＤの皮下脂肪Ｂ１が薄い場合を示し、（ｂ）は、被検体ＢＤの皮下脂肪Ｂ１が厚い場合を示す。 （ａ）は、被検体ＢＤの肝臓Ｂ３のＡ点からの超音波エコーＥＣを受信する超音波探触子１１０である。（ｂ）は、肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３を計算するフローチャートである。 （ａ）は、所定の音速値の幅で、Ｂモード画像ＢＭＩを生成する概念図である。（ｂ）は、最適音速値Ｓｐを設定するフローチャートである。 皮下脂肪Ｂ１の厚さ及び筋肉Ｂ２の厚さを測定する第１例を説明する図である。 （ａ）は、第２例の超音波探触子１１０’を示した図である。（ｂ）は、皮下脂肪Ｂ１の厚さを測定するフローチャートである。 （ａ）は、被検体ＢＤのＡ点〜Ｃ点を受信して各点の音速値を計測する図である。（ｂ）は、第２実施形態のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
＜超音波診断装置１００の構成＞
図１は、実施形態に係る超音波診断装置１００の構成を示すブロック図である。この超音波診断装置１００は、超音波探触子１１０とメモリ１４０とＣＰＵ１２０とを有する。さらに、超音波診断装置１００は、送信制御部１１２と受信制御部１１３と送信遅延量（パターン）記憶部１１４と受信遅延量（パターン）記憶部１１５を備えている。また超音波診断装置１００は、キーボード又はマウスなどの入力部１３１とＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示部１３３とを備えている。

超音波探触子（プローブ）１１０は、一次元又は二次元のトランスデューサアレイを構成する複数の超音波トランスデューサ１１１を備えている。それらの超音波トランスデューサ１１１は、送信制御部１１２から印加される駆動信号に基づいて超音波を生体内に送信すると共に、生体内を伝搬する超音波エコーを受信して受信信号を受信制御部１１３に出力する。

各超音波トランスデューサ１１１は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛：Pb(lead) zirconate titanate）に代表される圧電セラミックや、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン：polyvinylidene difluoride）に代表される高分子圧電素子等の圧電性を有する材料（圧電体）を使った振動子である。各超音波トランスデューサ１１１は、パルス状又は連続波の超音波を発生し、それらの超音波の合成によって超音波ビームを形成する。また、超音波トランスデューサ１１１は、被検体内ＢＤ内から反射される超音波エコーを受信することによって伸縮し、電気信号を発生する。それらの電気信号は、超音波エコーの受信信号として受信制御部１１３に出力される。

各超音波トランスデューサ１１１は、被検体ＢＤの表面に接する。被検体内ＢＤは、例えば、皮下脂肪Ｂ１、筋肉Ｂ２及び肝臓Ｂ３に対して超音波ビームを送信する。第１実施形態では、特定部位として肝臓を挙げて説明する。

送信遅延量（パターン）記憶部１１４は、超音波ビームを形成する際に用いられる複数の送信遅延量を記憶している。送信制御部１１２は、走査制御部１１において設定された送信方向に応じて、送信遅延量記憶部１１４に記憶されている複数の遅延量の中から１つのパターンを選択し、その遅延量に基づいて、複数の超音波トランスデューサ１１１の駆動信号にそれぞれ与えられる遅延時間を設定する。これにより、複数の超音波トランスデューサ１１１から一度に送信される超音波ビームが被検体の撮像領域全体に届くようになる。

受信遅延量（パターン）記憶部１１５は、複数の超音波トランスデューサ１１１から出力される複数の受信信号に対してフォーカス処理を行う際に用いられる複数の受信遅延量を記憶している。受信制御部１１３は、受信遅延量記憶部１１５に記憶されている複数の受信遅延量の中から１つの遅延量を選択し、その受信遅延量と被検体内の音速とに基づいて、複数の受信信号に遅延を与えて加算する。これにより、受信フォーカス処理を行う。このフォーカス処理により、超音波エコーのフォーカスが絞り込まれた音線信号が生成される。さらに、受信制御部１１３は、形成された音線信号に対して包絡線検波処理を施す。音線信号は、メモリ１４０内の音線信号メモリ１４２に記憶される。

ここで、受信信号の遅延量は、被検体ＢＤ内の音速に基づいて定められる。一般には、人体内の平均音速値として、１５３０〜１５４０ｍ／ｓに設定されている。しかし実際には、被検体ＢＤ内の組織によって音速値が異なっている。一般に、皮下脂肪Ｂ１では音速値が約１４５０ｍ／ｓであり、筋肉Ｂ２又は肝臓Ｂ３では音速値が約１５５０ｍ／ｓに設定されている。肝硬変になった肝臓では音速値が速くなる。本実施形態では、受信遅延量記憶部１１５は、例えば１４３０ｍ／ｓから１５８０ｍ／ｓまでの遅延量を記憶している。

ＣＰＵ１２０は、画像生成部１２１、最適音速値設定部１２３、脂肪厚さ測定部１２５、筋肉厚さ測定部１２７及び音速値計算部１２９を備えている。なお、第１実施形態では筋肉厚さ測定部１２７を有しているが、筋肉厚さ測定部１２７は必ずしも必要ない。画像生成部１２１は、受信制御部１１３から出力される音線信号に基づいて、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像を生成する。Ｂモード画像は、メモリ１４０内のＢモード画像メモリ１４４に記憶される。

最適音速値設定部１２３は、受信信号の遅延量と画像生成部１２１によるＢモード画像信号とに基づいて、特定部位の画像表示に最適な音速値を設定する。最適音速値設定部１２３の詳細は、図４を使って後述する。

脂肪厚さ測定部１２５は、被検体ＢＤの皮下脂肪Ｂ１の厚さを測定する。脂肪厚さ測定部１２５の詳細は、図５又は図６を使って後述する。筋肉厚さ測定部１２７は、被検体ＢＤの筋肉Ｂ２の厚さを測定する。筋肉厚さ測定部１２７の詳細は、図５を使って後述する。

音速値計算部１２９は、特定部位である肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３を計算する。音速値計算部１２９で計算された音速値Ｓ３は、表示部１３３に表示される。また、音速値Ｓ３に基づいて、音速値計算部１２９は、肝臓Ｂ３の標準音速値（閾値）よりも速いか遅いかを表示部１３３に示してもよい。

本実施形態においては、ソフトウェア（プログラム）が、ＣＰＵ１２０で実行されることによって、画像生成部１２１、最適音速値設定部１２３、脂肪厚さ測定部１２５、筋肉厚さ測定部１２７及び音速値計算部１２９を構成する。ソフトウェアは、メモリ１４０に記憶される。ソフトウェアは、内蔵のハードディスクの他に、フラッシュメモリ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されてもよい。

＜受信フォーカス処理＞
図２は、被検体ＢＤの肝臓Ｂ３のＡ点を受信する受信フォーカス処理について説明する図である。図２（ａ）は、被検体ＢＤの皮下脂肪Ｂ１が薄い場合を示し、図２（ｂ）は、被検体ＢＤの皮下脂肪Ｂ１が厚い場合を示す。

被検体ＢＤの表面に、複数の超音波トランスデューサ１１１が接する。各超音波トランスデューサ１１１は、肝臓Ｂ３のＡ点からの超音波エコーＥＣを電気信号に変換して受信信号として出力する。その受信信号は、受信遅延量記憶部１１５の遅延量に基づいて、遅延される。図２（ａ）及び（ｂ）では、棒状の枠の長いは、遅延量の長さを示している。

Ａ点からの超音波エコーＥＣは、Ａ点からの距離の遠い端部側にある超音波トランスデューサ１１１とＡ点からの距離の近い中央側にある超音波トランスデューサ１１１とを比べると、遠くにある超音波トランスデューサ１１１よりも近くにある超音波トランスデューサ１１１に先に到達する。ここで被検体ＢＤ内の音速値Ｓ０が均一であると仮定し、距離差ΔＬとすると、時間差はΔＬ／Ｓ０で示される。この到達の時間差ΔＬ／Ｓ０は、中央側と端部とにある超音波トランスデューサ１１１の距離差だけ超音波エコーＥＣが速く進む時間となる。このようにＡ点と各超音波トランスデューサ１１１との間の各距離差があるため、該各距離差を各時間に換算し、各超音波トランスデューサ１１１で得られた各受信信号を各時間差に相当する分だけ遅延させる。これによりこれらの受信信号の到達時刻を互いに揃える整相処理が行われる。これで、超音波エコーのフォーカスが絞り込まれた音線信号が生成される。画像生成部１２１は、この音線信号に基づいてＢモード画像を生成する。受信信号の到達時刻を互いに揃えることができないと、画像生成部１２１は、不明瞭なＢモード画像を生成することになる。

被検体ＢＤ内の音速値Ｓ０が均一であると仮定したが、実際には、肝臓Ｂ３の領域では音速値Ｓ３であり、筋肉Ｂ２の領域は音速値Ｓ２であり、皮下脂肪Ｂ１の領域は音速値Ｓ１である。Ａ点からの超音波エコーＥＣは、Ａ点から筋肉までの距離及び肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３、筋肉Ｂ２の領域の厚さ及び筋肉Ｂ２の音速値Ｓ２、並びに皮下脂肪Ｂ１の領域の厚さ及び皮下脂肪Ｂ１の音速値Ｓ１に影響を受ける。皮下脂肪Ｂ１の音速値Ｓ１が約１４５０ｍ／ｓ、筋肉Ｂ２の音速値Ｓ２が約１５５０ｍ／ｓである場合には、遅延時間は、筋肉Ｂ２の領域の厚さ及び皮下脂肪Ｂ１の領域の厚さの影響を受ける。

図２（ｂ）の被検体ＢＤの皮下脂肪Ｂ１は、図２（ａ）のそれよりも厚い。また、皮下脂肪Ｂ１の音速値Ｓ１が筋肉Ｂ２の音速値Ｓ２より遅い。このため、Ａ点からの距離の遠い端部側にある超音波トランスデューサ１１１とＡ点からの距離の近い中央側にある超音波トランスデューサ１１１とを比べると、時間差は大きくなる。したがって、図２（ｂ）の中央側の遅延量は、図２（ａ）の中央側の遅延量よりも長い遅延量となる。すなわち、被検体ＢＤの皮下脂肪Ｂ１が厚い場合は、中央側の遅延量をより長くして受信信号の到達時刻を互いに揃える。そして画像生成部１２１は、皮下脂肪Ｂ１が厚い場合であっても、明瞭なＢモード画像を生成することができる。

なお、図２（ａ）の遅延量に相当する音速値（Ａ点から超音波トランスデューサ１１１までの平均音速値Ｓ０）は、例えば１５４０ｍ／ｓである。一方、図２（ｂ）の遅延量に相当する音速値（Ａ点から超音波トランスデューサ１１１までの平均音速値Ｓ０）は、例えば１５２０ｍ／ｓである。

＜肝臓Ｂ３の音速値Ｂ３の計算＞
一般に、健康な肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３は、装置の持つ平均音速値付近となる。しかしながら、食べ過ぎや飲みすぎによって肝臓に中性脂肪やコレステロールが溜まった肝臓は、“脂肪肝”と呼ばれるように、多くの脂肪を含んでいる。このため、“脂肪肝”なる肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３は、健康な肝臓の音速値よりも遅くなる。一方、肝臓病が続いた結果、肝細胞が死に線維質状になって肝臓が硬くなった肝臓は、“肝硬変”と呼ばれるように、硬くなっている。このため、“肝硬変”肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３は、健康な肝臓の音速値よりも速くなる。

図２（ａ）及び（ｂ）で説明したように、画像生成部１２１が、明瞭、すなわち最適なＢモード画像を生成した際には、最適な遅延量が設定されていたことになる。別言すれば、Ａ点から各超音波トランスデューサ１１１までの平均音速値Ｓ０が最適音速値Ｓｐに設定されたことを意味する。皮下脂肪Ｂ１の音速値Ｓ１及び筋肉Ｂ２の音速値Ｓ２が既知であるため、最適音速値Ｓｐに設定され、さらに、筋肉Ｂ２の領域の厚さ及び皮下脂肪Ｂ１の領域の厚さが求められると、肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３を求めることができる。医師は、この音速値Ｓ３に基づいて、定量的に、肝臓が、“脂肪肝”の疑いがあるか“肝硬変”の疑いがあるかを判断することができる。

以下、図３を使って、特定部位である肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３を計算する方法を説明する。図３（ａ）は、被検体ＢＤの肝臓Ｂ３のＡ点からの超音波エコーＥＣを受信する超音波探触子１１０である。Ａ点から中央の超音波トランスデューサ１１１までは、距離Ｌｅである。図３（ａ）では、被検体ＢＣの皮下脂肪Ｂ１は厚さＭであり、筋肉Ｂ２の厚さＮである。図３（ｂ）は、肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３を計算するフローチャートである。

ステップＳ１０では、超音波診断装置１００の最適音速値設定部１２３が、画像生成部１２１によって生成されたＢモード画像に基づいて最適音速値Ｓｐを設定する。図２で説明したように、受信遅延量記憶部１１５に記憶された複数の受信遅延量（パターン）から、最適な遅延量を設定することにより最適音速値Ｓｐが設定される。詳細は図４を使って後述する。

ステップＳ１２では、脂肪厚さ測定部１２５が皮下脂肪Ｂ１の厚さＭを測定する。その厚さＭの測定については、図５又は図６を使って後述する。
ステップＳ１４では、筋肉厚さ測定部１２７が筋肉Ｂ２の厚さＮを測定する。その厚さＮの測定については、図５を使って後述する。

ステップＳ１６では、音速値計算部１２９が肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３より以下の数式１が成立する。皮下脂肪Ｂ１の音速値Ｓ１は１４５０ｍ／ｓ、筋肉Ｂ２の音速値Ｓ２は１５８０ｍ／ｓと仮定して計算する。ステップＳ１０で最適音速値Ｓｐが設定され、ステップＳ１２で測定された皮下脂肪Ｂ１の厚さＭと、ステップＳ１４で測定された筋肉Ｂ２の厚さＮとに基づいて、音速値Ｓ３を計算できる。

ステップＳ１８では、音速値計算部１２９が計算した肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３を表示部１３３に表示する。音速値Ｓ３を表示する代わりに、表示部１３３に、音速値Ｓ３が基準値、例えば１５５０ｍ／ｓよりも速い音速値か遅い音速値かを示しても良い。なお、計算を簡単にするため、皮下脂肪層及び肝臓のみを対象として計算してもよい。

＜最適音速値Ｓｐの設定＞
図４は、最適音速値設定部１２３が最適音速値Ｓｐを設定する方法を示した図面である。図４（ａ）は、所定の音速値の幅で、Ｂモード画像ＢＭＩを生成する概念図である。図４（ｂ）は、最適音速値Ｓｐを設定するフローチャートである。

ステップＳ１０１では、受信遅延量記憶部１１５に記憶された遅延量（パターン）を次々に可変させて、被検体ＢＤの音線信号を生成する。例えば遅延量を可変することで、音速値１４３０ｍ／ｓ相当の音線信号から１５８０ｍ／ｓ相当の音線信号までを１０ｍ／ｓごとに得る。これらの音線信号は音線信号メモリ１４２に記憶される。受信の遅延量とともに、送信の遅延量も同時に変更してもよい。

ステップＳ１０２では、画像生成部１２１が、音速値１４３０ｍ／ｓ相当、１４４０ｍ／ｓ相当……１５８０ｍ／ｓ相当の音線信号に基づいて、１６枚のＢモード画像ＢＭＩを生成する。生成されたＢモード画像ＢＭＩは、Ｂモード画像メモリ１４４に記憶される。

ステップＳ１０３では、最適音速値設定部１２３が、１６枚のＢモード画像ＢＭＩに基づいて、空間周波数の一番高いＢモード画像ＢＭＩを一枚選ぶ。具体的には、Ｂモード画像ＢＭＩをフーリエ変換して，空間周波数領域でフィルタ処理を行い、一番高い空間周波数を有するＢモード画像ＢＭＩを選択する。空間周波数を使う代わりにコントラストの一番高いＢモード画像ＢＭＩを一枚選ぶようにしてもよい。

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で選ばれたＢモード画像ＢＭＩの音速値を最適音速値Ｓｐと設定する。本実施形態では例えば最適音速値Ｓｐが１５００ｍ／ｓと設定する。

＜皮下脂肪厚さＭ及び筋肉厚さＮの測定 第１例＞
図５は、被検体ＢＤの皮下脂肪Ｂ１の厚さ及び筋肉Ｂ２の厚さを測定する第１例を説明する図である。

表示部１３３は、最適音速値Ｓｐで得られたＢモード画像ＢＭＩを画面の一部に表示する。その画面の横には、皮下脂肪厚さ測定画面１５０と筋肉厚さ測定画面１６０とが表示される。皮下脂肪厚さ測定画面１５０には、開始ボタン１５２と確定ボタン１５４とが設けられる。また、筋肉厚さ測定画面１６０にも、開始ボタン１６２と確定ボタン１６４とが設けられる。

臨床検査技師などの操作者がマウスなどの入力部１３１で画面上のカーソル１３７を移動させ、皮下脂肪厚さ測定画面１５０の開始ボタン１５２をクリックすると、指定カーソル１５６が表示される。操作者は、この指定カーソル１５６を皮下脂肪Ｂ１と筋肉Ｂ２との境目に配置する。そして、操作者がカーソル１３７を移動させ、皮下脂肪厚さ測定画面１５０の確定ボタン１５４をクリックする。すると、脂肪厚さ測定部１２５（図１を参照）は、超音波トランスデューサ１１１（又は被検体の表面である皮膚）から指定カーソル１５６までの距離を測定する。これにより、脂肪厚さ測定部１２５は、皮下脂肪Ｂ１の厚さＭを測定することができる。

次に、操作者がカーソル１３７を移動させ筋肉厚さ測定画面１６０の開始ボタン１６２をクリックすると、指定カーソル１６６が表示される。操作者は、この指定カーソル１６６を筋肉Ｂ２と肝臓Ｂ３との境目に配置する。そして、操作者がカーソル１３７を移動させ、確定ボタン１６４をクリックする。すると、筋肉厚さ測定部１２７（図１を参照）は、先に指定された指定カーソル１５６から指定カーソル１６６までの距離を測定する。これにより、筋肉厚さ測定部１２７は、筋肉Ｂ２の厚さＮを測定することができる。

＜皮下脂肪厚さＭの測定 第２例＞
図６は、被検体ＢＤの皮下脂肪Ｂ１の厚さを測定する第２例を説明する図である。
図６（ａ）は、第２例の超音波探触子１１０’を示した図である。図６（ｂ）は、皮下脂肪Ｂ１の厚さを測定するフローチャートである。

皮下脂肪Ｂ１は、音響インピーダンスがその他の生体構成要素の主成分である水と大きく異なるので、超音波エコーは皮下脂肪Ｂ１と筋肉Ｂ２との界面で強く反射される。脂肪厚さ測定部１２５（図１を参照）は、この超音波エコーに基づいて、皮下脂肪Ｂ１の厚さＭを測定することができる（ステップＳ２０１）。

しかしながら、皮下脂肪Ｂ１の細胞の質・大きさなどの個人ごとの違いや部位による差により、界面のみならず、皮下脂肪Ｂ１の内部からも超音波エコーが反射してくる場合も多々あり、皮下脂肪Ｂ１と筋肉Ｂ２などの他の生体組織との界面がはっきりしない場合もある。臨床検査技師などの熟練した操作者は、表示部１３３に映し出されたＢモード画像ＢＭＩから皮下脂肪層がどの位置かを正しく判断できるが、Ｂモード画像ＢＭＩを見慣れていない操作者はどの超音波エコー信号が皮下脂肪Ｂ１と筋肉Ｂ２との界面であるか判断できないこともある。超音波探触子１１０’は、光学的な測定により皮下脂肪の厚さの範囲を推定し、超音波エコーに基づく皮下脂肪Ｂ１と筋肉Ｂ２との界面を決定できるようにする。

超音波探触子１１０’は、超音波トランスデューサ１１１に加えて、ＬＥＤ光源１１７とレンズ１１８とイメージセンサ１１９とからなる。被検体ＢＤの皮膚表面から約１５ｍｍ程度離した被検体ＢＤ内をＬＥＤ光源１１７で照射する。そして、照射されたＬＥＤ光ＬＥは、被検体ＢＤ内部で透過・散乱し、レンズ１１８によりイメージセンサ１１９上に結像される。

ＬＥＤ光源１１７とイメージセンサ１１９を例えば１５〜２０ｍｍ離して設ける。すると、ＬＥＤ光源１１７から出射されたＬＥＤ光ＬＥは、皮下脂肪Ｂ１では散乱されながら透過するが、筋肉Ｂ２では吸収されて光強度は減衰する。したがって、ＬＥＤ光源１１７から出射されたＬＥＤ光ＬＥは、一般的に皮下脂肪Ｂ１が厚くなると増加する。皮下脂肪の厚さＭｌ（ｍｍ）と散乱透過光強度Ｉの関係は近似的にＩ＝Ｉo（１−ｅｘｐ（−Ｍｌ／Ｃ））と表せる（Ｉoは光学系により決まる定数、Ｃは標準的な生体の皮下脂肪の厚さ）。脂肪厚さ測定部１２５は、イメージセンサ１１９の画像情報から平均の散乱透過光強度を算出し、皮下脂肪の厚さＭｌと散乱透過光強度との関係式から皮下脂肪の厚さＭｌを推定することができる。

ステップＳ２０１では、脂肪厚さ測定部１２５は、超音波エコー（音響インピーダンス）に基づいて、皮下脂肪Ｂ１と筋肉Ｂ２との界面として最大振幅の界面エコーを抽出し、皮下脂肪Ｂ１の厚さＭを仮決定する。

ステップＳ２０２では、脂肪厚さ測定部１２５は、ＬＥＤ光ＬＥを照射し、皮下脂肪Ｂ１の厚さＭｌを推定する。

ステップＳ２０３では、脂肪厚さ測定部１２５は、仮決定した皮下脂肪Ｂ１の厚さＭとＬＥＤ光による厚さＭｌとがほぼ一致するか判断する。具体的には、厚さＭｌ±Δｌの範囲に、仮決定した厚さＭが入るか否かを判断する。入るのであればステップＳ２０４に進み、入らなければ再度ステップＳ２０１に戻り、測定をし直す。

ステップＳ２０４では、ステップＳ２０１で仮決定された皮下脂肪Ｂ１の厚さＭを測定値として決定する。

＜＜第２実施形態＞＞
第１実施形態では、皮下脂肪Ｂ１の音速値Ｓ１及び筋肉Ｂ２の音速値Ｓ２が一般的な値（Ｓ１＝１４５０ｍ／ｓ、Ｓ２＝１５８０ｍ／ｓ）を使って計算した。しかし、被検体ＢＤにより、音速値Ｓ１、Ｓ２が異なる場合もある。第２実施形態では、より正確に肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３を求めるため、皮下脂肪Ｂ１の音速値Ｓ１及び筋肉Ｂ２の音速値Ｓ２を計測する例を示す。

図７（ａ）は、被検体ＢＤのＡ点〜Ｃ点を受信して各点の音速値を計測する図である。図７（ｂ）は、第２実施形態のフローチャートである。

ステップＳ３０では、適音速値設定部１２３が、画像生成部１２１によって生成されたＢモード画像に基づいてＣ点の最適音速値Ｓｐを設定する。Ｃ点は皮下脂肪Ｂ１しかないため、最適音速値Ｓｐが皮下脂肪Ｂ１の音速値Ｓ１となる。

ステップＳ３１では、適音速値設定部１２３が、画像生成部１２１によって生成されたＢモード画像に基づいてＢ点の最適音速値Ｓｐを設定する。ここで求められた最適音速値Ｓｐは、筋肉Ｂ２と皮下脂肪Ｂ１とを経由した音速値である。またＢ点から中央の超音波トランスデューサ１１１までは、距離Ｌｆである。
ステップＳ３２では、適音速値設定部１２３が、画像生成部１２１によって生成されたＢモード画像に基づいてＡ点の最適音速値Ｓｐを設定する。Ａ点は、肝臓Ｂ３と筋肉Ｂ２と皮下脂肪Ｂ１とを経由する最適音速値Ｓｐである。

ステップＳ３３では、脂肪厚さ測定部１２５が皮下脂肪Ｂ１の厚さＭを測定する。
ステップＳ３４では、筋肉厚さ測定部１２７が筋肉Ｂ２の厚さＮを測定する。
ステップＳ３５では、音速値計算部１２９が筋肉Ｂ２の音速値Ｓ２を下記数式２に従い計算する。
その際に、皮下脂肪Ｂ１の音速値Ｓ１はステップＳ３０で求められた音速値Ｓ１を使用する。

ステップＳ３６では、音速値計算部１２９が肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３を下記数式１に従い計算する。ステップＳ３０で求められた音速値Ｓ１とステップＳ３５で求められた音速値Ｓ２とを使用する。
ステップＳ３７では、音速値計算部１２９が計算した肝臓Ｂ３の音速値Ｓ３を表示部１３３に表示する。

以上、本発明の最適な実施形態について詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施形態に様々な変更・変形を加えて実施することができる。

１００ … 被検体
１１０，１１０’ … 超音波探触子、
１１１ … 超音波トランスデューサ
１１２ … 送信制御部、 １１３ … 受信制御部
１１４ … 送信遅延量記憶部、１１５ … 受信遅延量記憶部
１１７ … ＬＥＤ光源、 １１８ … レンズ
１１９ … イメージセンサ
１２０ … ＣＰＵ
１２１ … 画像生成部、 １２３ … 最適音速値設定部
１２５ … 脂肪厚さ測定部、１２７ … 筋肉厚さ測定部
１２９ … 音速値計算部
１４０ … メモリ
１４２ … 音線信号メモリ、１４４ … Ｂモード画像メモリ
１５０ … 皮下脂肪厚さ測定画面
１６０ … 筋肉厚さ測定画面
ＢＤ … 被検体
Ｂ１ … 皮下脂肪
Ｂ２ … 筋肉
Ｂ３ … 特定部位（肝臓）

Claims (7)

1. 被検体の皮下脂肪下の特定部位の音速値を測定する超音波診断装置であって、
   超音波トランスデューサから超音波を前記被検体に送信すると共に、前記被検体によって反射された超音波エコーを受信する超音波探触子と、
   前記超音波エコーを異なる音速値に対応するような複数のフォーカス条件でフォーカス処理して、複数の音線信号を生成する受信制御部と、
   前記音線信号に基づいて、複数の超音波画像を生成する画像生成部と、
   前記複数の超音波画像から前記被検体を診断する最適な音速値を設定する最適音速値設定部と、
   前記被検体の皮下脂肪厚さを測定する皮下脂肪厚さ測定部と、
   前記皮下脂肪厚さに基づいて、前記特定部位の音速値を計算する音速値計算部と、
   を備える超音波診断装置。
2. さらに、前記超音波画像に基づいて前記皮下脂肪と前記特定部位との間の筋肉の厚さを測定する筋肉厚さ測定部を備え、
   前記音速値計算部は、前記皮下脂肪厚さ及び前記筋肉厚さに基づいて前記特定部位の音速値を計算する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記皮下脂肪測定部は、前記超音波画像に基づいて前記皮下脂肪の厚さを測定する請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記皮下脂肪測定部は、前記超音波エコーに基づいて前記皮下脂肪と前記特定部位との境界面を検出して前記皮下脂肪の厚さを測定する請求項１又は請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記超音波探触子は、ＬＥＤ光源から前記被検体にレーザ光が放射され前記被検体から反射されるレーザ光の散乱透過光強度の変化に応じて、前記皮下脂肪の厚さを測定する光学測定部を有し、
   前記皮下脂肪測定部は、前記光学測定部で測定された前記皮下脂肪の厚さを測定する、請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記画像生成部は、前記音線信号による前記第１音速値から前記第２音速値までのＢモード画像を生成し、
   前記最適音速値設定部は、複数の前記Ｂモード画像でコントラストが最大になる際の音速値を最適な音速値と設定する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
7. 前記画像生成部は、前記音線信号による前記第１音速値から前記第２音速値までのＢモード画像を生成し、
   前記最適音速値設定部は、複数の前記Ｂモード画像で空間周波数が最大になる際の音速値を最適な音速値と設定する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。