JP2017077410A - Analyte information acquisition device - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、被検体内部の情報を取得する被検体情報取得装置に関する。 The present invention relates to a subject information acquisition apparatus that acquires information inside a subject.
近年、光音響効果を利用して被検体内の情報を画像化する光音響イメージング装置の研究が、医療分野で積極的に進められている。
パルスレーザ光などの計測光を被検体である生体に照射すると、計測光が被検体内の生体組織で吸収される際に音響波が発生する。この音響波(典型的には超音波)を受信し、解析することにより、生体内部の光学特性に関連した情報を画像化することができる。このような音響波を光音響波と呼び、光音響波を用いた技術は、光音響トモグラフィ(PAT:Photoacoustic Tomography)と呼ばれている。
In recent years, research on photoacoustic imaging apparatuses that image information in a subject using the photoacoustic effect has been actively promoted in the medical field.
When measurement light such as pulsed laser light is irradiated on a living body that is a subject, an acoustic wave is generated when the measurement light is absorbed by a living tissue in the subject. By receiving and analyzing this acoustic wave (typically, an ultrasonic wave), information related to the optical characteristics inside the living body can be imaged. Such an acoustic wave is called a photoacoustic wave, and a technique using the photoacoustic wave is called photoacoustic tomography (PAT).
光音響トモグラフィを利用して、人の乳房に関する生体情報を取得する装置として、特許文献1に記載の光音響装置がある。当該装置では、半球状の保持部材によって被検体を保持し、当該保持部材と対向する、半球状の容器に配置された音響素子を用いて音響波を取得する。また、音響素子が配置された容器を、保持部材に対して相対的に動かすことで、広範囲から音響波を取得することができる。 There is a photoacoustic apparatus described in Patent Document 1 as an apparatus that acquires biometric information relating to a human breast using photoacoustic tomography. In the apparatus, a subject is held by a hemispherical holding member, and an acoustic wave is acquired using an acoustic element disposed in a hemispherical container facing the holding member. Moreover, an acoustic wave can be acquired from a wide range by moving the container in which the acoustic element is disposed relative to the holding member.
かかる光音響装置では、複数の元画像を取得する走査期間中に被検体の揺動が生じると、再構成後の断層画像の品質が低下してしまう。そこで、揺動を抑制し、被検者に安定した撮影姿勢を維持させるための機構を備えた装置が提案されている。特許文献2には、支持部によって被検者を伏臥位で支持し、当該支持部に設けられた開口に乳房を挿入して光音響測定を行う装置が開示されている。 In such a photoacoustic apparatus, if the subject swings during a scanning period in which a plurality of original images are acquired, the quality of the tomographic image after reconstruction is degraded. In view of this, there has been proposed an apparatus provided with a mechanism for suppressing swinging and allowing the subject to maintain a stable imaging posture. Patent Document 2 discloses an apparatus for performing photoacoustic measurement by supporting a subject in a prone position by a support portion and inserting a breast into an opening provided in the support portion.
特許文献2に記載されている被検体情報取得装置は、音響インピーダンスの整合をとるための液体(以下、マッチング液)を貯留する液槽を有しており、被検体または被検体保持部の一部を当該マッチング液に浸漬させ、液槽を移動させながら走査を行う。 The subject information acquisition device described in Patent Document 2 has a liquid tank that stores a liquid for matching acoustic impedance (hereinafter referred to as a matching liquid), and is one of the subject and the subject holding unit. The part is immersed in the matching liquid, and scanning is performed while moving the liquid tank.
しかし、このような構成の被検体情報取得装置においては、音響波信号および断層画像に欠損やノイズが発生し、得られた被検体情報の品質が低下してしまう場合があった。
本願発明者の鋭意なる検討の結果、このような被検体情報の品質の低下は、液槽の走査加速度、および、マッチング液の液位と強い相関があることがわかった。
However, in the subject information acquiring apparatus having such a configuration, there are cases where defects and noise occur in the acoustic wave signal and the tomographic image, and the quality of the obtained subject information is deteriorated.
As a result of intensive studies by the inventor of the present application, it has been found that such a decrease in the quality of the subject information has a strong correlation with the scanning acceleration of the liquid tank and the liquid level of the matching liquid.
本願発明者が得た被検体情報の品質低下に関わる知見は、以下の通りである。
・液槽の移動に伴い、慣性質量を有したマッチング液が揺れ動かされ波が発生する
・発生した波が、マッチング液と被検体とが接する貯留部の上側に液位の変動をもたらす(以下、液位変動と称する)
・液位変動に起因して、音響波の伝播経路の経路長や伝搬経路の連続性が変動する(以下、伝搬経路変動と称する)
・その結果、音響波に減衰や反射が生じ、受信した音響波信号、ならびに、得られた断層
画像に品質低下が生じ、被検体情報の品質が低下する(以下、信号劣化と称する)
なお、マッチング液の液位変動には、液槽の槽壁または被検体に対するマッチング液の慣性質量による波打ち、気泡の発生等の局所的なマッチング液の過不足および、液槽からの液溢れ等の、槽全体に関わるマッチング液の過不足、が含まれる。
The knowledge concerning the quality degradation of the subject information obtained by the present inventor is as follows.
・ As the liquid tank moves, the matching liquid with inertial mass is shaken and a wave is generated. ・ The generated wave causes a change in the liquid level above the reservoir where the matching liquid and the sample are in contact (hereinafter referred to as the liquid level) Called liquid level fluctuation)
-The path length of the acoustic wave propagation path and the continuity of the propagation path fluctuate due to liquid level fluctuation (hereinafter referred to as propagation path fluctuation).
As a result, attenuation and reflection occur in the acoustic wave, the quality of the received acoustic wave signal and the obtained tomographic image is degraded, and the quality of the subject information is degraded (hereinafter referred to as signal degradation).
Note that the liquid level fluctuation of the matching liquid may include local wave excess or deficiency of the matching liquid, such as waving due to the inertial mass of the matching liquid with respect to the tank wall or the subject, generation of bubbles, and liquid overflow from the liquid tank. The excess or deficiency of the matching liquid for the entire tank is included.
本願発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、液槽を移動させることで走査を行う被検体情報取得装置において、液槽の移動に伴って発生するマッチング液の液位変動を抑制し、被検体情報の品質低下を抑制することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and in a subject information acquisition apparatus that performs scanning by moving the liquid tank, the liquid of the matching liquid generated as the liquid tank moves. The purpose is to suppress the position fluctuation and to suppress the quality deterioration of the subject information.
本願発明に係る被検体情報取得装置は、
被検者を支持する支持面と、前記支持面に設けられ前記被検者の一部である被検体が鉛直方向下方に挿入される挿入口と、を有する支持部と、前記支持部から鉛直方向下方に突出し、前記挿入口を囲むように配置された環状堤と、前記被検体内から伝搬する音響波を受信する探触子と、前記探触子が配置され、前記挿入口に対して相対的に移動する走査ベースと、を含み、前記環状堤の鉛直方向下方に配置された移動探触子ユニットと、を有し、前記環状堤と前記移動探触子ユニットとが、音響整合材を一体的に収納する整合材収納容器を規定することを特徴とする。
The subject information acquisition apparatus according to the present invention is:
A support surface having a support surface for supporting the subject; an insertion port provided on the support surface and into which a subject that is a part of the subject is inserted vertically downward; and vertically from the support portion An annular bank that protrudes downward in the direction and is disposed so as to surround the insertion port, a probe that receives an acoustic wave propagating from within the subject, and the probe is disposed with respect to the insertion port. A moving probe unit that is disposed below the annular dam in a vertical direction, and the annular dam and the moving probe unit include an acoustic matching material. An alignment material storage container is defined which integrally stores the container.
本願発明によれば、液槽を移動させることで走査を行う被検体情報取得装置において、液槽の移動に伴って発生するマッチング液の液位変動を抑制し、被検体情報の品質低下を抑制することができる。 According to the present invention, in the subject information acquiring apparatus that performs scanning by moving the liquid tank, the liquid level fluctuation of the matching liquid that occurs with the movement of the liquid tank is suppressed, and the deterioration of the quality of the subject information is suppressed. can do.
以下に図面を参照しつつ、本願発明の好適な実施の形態について説明する。ただし、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状およびそれらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。よって、この発明の範囲を以下の記載に限定する趣旨のものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described below should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. Therefore, the scope of the present invention is not intended to be limited to the following description.
本願発明は、被検体から伝播する音響波を検出し、被検体内部の特性情報を生成し、取得する技術に関する。よって本願発明は、被検体情報取得装置またはその制御方法、あるいは被検体情報取得方法や信号処理方法として捉えられる。本願発明はまた、これらの方法をCPUやメモリ等のハードウェア資源を備える情報処理装置に実行させるプログラム
や、そのプログラムを格納した記憶媒体としても捉えられる。
The present invention relates to a technique for detecting acoustic waves propagating from a subject, generating characteristic information inside the subject, and acquiring the characteristic information. Therefore, the present invention can be understood as a subject information acquisition apparatus or a control method thereof, a subject information acquisition method or a signal processing method. The present invention can also be understood as a program that causes an information processing apparatus including hardware resources such as a CPU and a memory to execute these methods, and a storage medium that stores the program.
本願発明の被検体情報取得装置には、被検体に光(電磁波)を照射することにより被検体内で発生した音響波を受信して、被検体の特性情報を画像データとして取得する光音響効果を利用した装置を含む。特性情報とは、光音響波を受信することにより得られる受信信号を用いて生成される、被検体内の複数位置のそれぞれに対応する特性値の情報(特性値情報)である。 The subject information acquisition apparatus of the present invention receives an acoustic wave generated in a subject by irradiating the subject with light (electromagnetic waves), and obtains characteristic information of the subject as image data. Includes devices that use. The characteristic information is characteristic value information (characteristic value information) corresponding to each of a plurality of positions in the subject, which is generated using a reception signal obtained by receiving a photoacoustic wave.
また、本願発明の被検体情報取得装置には、被検体に超音波を送信し、被検体内で反射した超音波を受信して、被検体の構造情報を画像データとして取得する超音波装置を含む。構造情報とは、被検体内における音響インピーダンスの異なる境界面の位置を示す情報である。 The subject information acquisition apparatus according to the present invention includes an ultrasound device that transmits ultrasonic waves to a subject, receives ultrasonic waves reflected in the subject, and acquires structural information of the subject as image data. Including. The structure information is information indicating the position of the boundary surface with different acoustic impedance in the subject.
本願発明における音響波とは、典型的には超音波であり、音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。探触子等により音響波から変換された電気信号を音響信号とも呼ぶ。ただし、本明細書における超音波または音響波という記載は、それらの弾性波の波長を限定する意図ではない。光音響効果により発生した音響波は、光音響波または光超音波と呼ばれる。光音響波に由来する電気信号を光音響信号とも呼ぶ。 The acoustic wave in the present invention is typically an ultrasonic wave, and includes an elastic wave called a sound wave and an acoustic wave. An electric signal converted from an acoustic wave by a probe or the like is also called an acoustic signal. However, the description of ultrasonic waves or acoustic waves in this specification is not intended to limit the wavelength of those elastic waves. An acoustic wave generated by the photoacoustic effect is called a photoacoustic wave or an optical ultrasonic wave. An electrical signal derived from a photoacoustic wave is also called a photoacoustic signal.
以下の実施形態における被検体情報取得装置は、例えば、乳がんや血管疾患などの診断、化学治療の経過観察などに利用できる。 The subject information acquisition apparatus in the following embodiments can be used for diagnosis of breast cancer, vascular disease, etc., follow-up of chemotherapy, and the like.
(第一の実施形態)
第一の実施形態に係る被検体情報取得装置は、超音波を被検体に送信し、被検体内で反射した超音波を解析することで、被検体内の音響特性に関連した情報を可視化、すなわち画像化する装置(超音波診断装置)である。被検体とは被検者の一部であり、本実施形態では乳房である。
(First embodiment)
The subject information acquisition apparatus according to the first embodiment visualizes information related to acoustic characteristics in the subject by transmitting ultrasound to the subject and analyzing the ultrasound reflected in the subject. That is, it is a device for imaging (ultrasound diagnostic device). The subject is a part of the subject and is a breast in this embodiment.
<従来技術の問題点>
図14は、従来技術に係る被検体情報取得装置の断面図である。図14に示した例では、被検者100が伏臥位で支持面201に横たわり、支持面に設けられた開口部に乳房を挿入して測定を行う。また、符号700は、超音波探触子を含んだ測定ユニットである。測定ユニットは、探触子が配置された半球状の部材と、探触子と被検体との音響インピーダンスを整合させるための液体(音響マッチング液)を貯留する部材(以下、液槽)からなり、XY平面に沿って全体が移動可能な構成となっている。探触子を液槽ごと移動させることで、被検体との音響整合を保ちつつ、広範囲に対して超音波の送受信を行うことができる。
<Problems of conventional technology>
FIG. 14 is a cross-sectional view of a subject information acquiring apparatus according to a conventional technique. In the example shown in FIG. 14, the subject 100 lies on the
一方、このような装置によって測定を行った場合、以下のような問題が発生する。
すなわち、液槽自体を水平方向に移動させるため、液槽に収納された音響マッチング液が揺れ動かされるという点である。音響マッチング液が揺れ動かされると、音響波の伝播経路長や、経路上の音響インピーダンス等が変動し、精度の高い被検体情報が取得できなくなるおそれがある。音響マッチング液は、本来静止していることが望ましい。
また、副次的な問題として、以下のような問題が発生する。
すなわち、被検者が伏臥位をとると、頭部が支持面に当たるため、若干身体が浮いてしまい、支持面に設けられた挿入口に乳房を深く挿入することが困難になるという点である。この問題に対する解決法として、頭部を収納する窪みを支持面に設けるという方法がある。しかし、支持面の直下には、水平方向に移動する測定ユニット700が存在するため、物理的な干渉が発生してしまう。すなわち、支持面よりも低い位置で頭部を保持することができない。
以下、この問題を解決するための、第一の実施形態に係る超音波診断装置について説明する。
On the other hand, when measurement is performed using such an apparatus, the following problems occur.
That is, in order to move the liquid tank itself in the horizontal direction, the acoustic matching liquid stored in the liquid tank is shaken. If the acoustic matching liquid is shaken, the propagation path length of the acoustic wave, the acoustic impedance on the path, and the like may fluctuate, and there is a possibility that highly accurate subject information cannot be acquired. It is desirable that the acoustic matching liquid is essentially stationary.
In addition, the following problems occur as secondary problems.
That is, when the subject takes a prone position, the head hits the support surface, so the body floats slightly, making it difficult to insert the breast deeply into the insertion port provided on the support surface. . As a solution to this problem, there is a method of providing a recess for housing the head on the support surface. However, since the
Hereinafter, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment for solving this problem will be described.
<構成概要>
図1を参照しながら、第一の実施形態に係る超音波診断装置の構成を説明する。
符号100は診断対象の被検者である。また、符号200は被検者を伏臥位で支持するための支持部(以下、支持台200)である。支持台200は、被検者が横たわるベッド状の支持面201と、被検体である乳房を挿入するための挿入口202と、被検者の頭部を垂下することにより被検者の頚部にかかる負担を軽減するために設けられた部位である垂下部203を有している。なお、支持面201の高さは、脚部204によって調節することができる。
なお、図5(A)のように、垂下部203の上に枕部(符号205)を設置しても良い。これにより、頭部にかかる圧力が分散され、安楽性が向上する。枕部205を垂下部203に設けた形態も本願発明の実施形態に含まれる。枕部205が下支えする対象の頭部には、前頭部、側頭部、上額部、下額部が含まれる。枕部205には、交換可能な不図示のカバーが配置されていてもよい。
<Configuration overview>
The configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 5A, a pillow portion (reference numeral 205) may be installed on the hanging
符号300は、挿入口202に挿入された乳房を保持するための保持部材(本願発明における被検体保持部材)である。保持部材300には、乳房101と保持部材300との音響インピーダンスを整合させるための音響整合材310が貯留されている。
符号400は、被検体に超音波を送信し、反射した超音波を受信するユニット(本願発明における移動探触子ユニット。以下、液槽ユニット)である。液槽ユニット400は、探触子402が配置された支持ユニット410と、支持ユニット410を支持台200に対して相対的に移動させるための走査機構412と、を含むユニットである。また、液槽ユニット400と保持部材300との間は、音響インピーダンスを整合させるための液体(本願発明における音響整合液。以下、音響マッチング液401)で満たされている。また、音響マッチング液401は、後述する環状堤403と支持ユニット410とによって形成された空間に一体的に貯留されている。
本願明細書では、液槽ユニットと保持部材との間の音響インピーダンスの整合をとるための部材を音響マッチング液と称し、保持部材と被検体との間の音響インピーダンスの整合をとるための部材を音響整合材と称する。
In this specification, a member for matching the acoustic impedance between the liquid tank unit and the holding member is referred to as an acoustic matching liquid, and a member for matching the acoustic impedance between the holding member and the subject is used. This is called an acoustic matching material.
探触子402は、被検体101に対して超音波を送信し、被検体内で反射し伝播してくる超音波を受信する探触子(音響波探触子)であり、被検体内から伝搬する音響波を電気信号に変換する一つ以上の音響素子からなる。本実施形態では、探触子402は、複数のCMUT型探触子からなる探触子アレイである。
支持ユニット410(本願発明における走査ベース)は、探触子を保持する半球状の部材(符号411)と、当該半球状の部材に接続され、環状堤403の外側まで延在する平面状の部材(符号413)からなる。また、支持ユニット410は、挿入された被検体と対向する位置に配置されており、走査機構412によって、支持面201と平行に二次元方向に移動可能な構成となっている。
The
The support unit 410 (scanning base in the present invention) includes a hemispherical member (reference numeral 411) that holds the probe, and a planar member that is connected to the hemispherical member and extends to the outside of the
給排出部500は、液槽ユニット400に対して音響マッチング液401を供給し、排出するためのユニットである。被検体に対する測定を行う場合、給排出部500が液槽ユニット400内に音響マッチング液401を供給し、液槽ユニット400内を満たす。
The supply /
信号処理部600(不図示)は、探触子402から出力される電気信号の処理や、走査機構412の駆動、給排出部500の制御など、装置が有する各部位の制御を行う手段である。信号処理部600は、探触子402から出力された電気信号を用いて、被検体10
1内の特性情報や構造情報を表す画像を生成し、不図示の表示部に出力させる。
The signal processing unit 600 (not shown) is a means for controlling each part of the apparatus, such as processing of an electric signal output from the
An image representing the characteristic information and structure information in 1 is generated and output to a display unit (not shown).
以下、それぞれの構成要素について、より詳しく説明する。
<支持台200>
支持台200は、被検者100をうつぶせ(伏臥位)状態で保持する支持部であり、被検者を支持する支持面201と、被検者の頭部を保持する垂下部203と、脚部204と、を有している。
支持台200が有する支持面201には、被検部101(本実施形態では乳房)を挿入するための開口(以下、挿入口202)が設けられている。支持台200は、被検者の体重を支持するための強度があれば、どのような材料で構成されてもよい。なお、本実施形態は、本願発明を超音波診断装置に適用した場合の例であるが、本願発明を光音響装置に適用する場合、装置外への光の散乱を防ぐため、光を透過しない材料で支持台200を構成することが好ましい。例えば、金属材料であるアルミニウムや鉄、ステンレスを好適に用いることができる。
また、支持台200には、被検者の頭部を支持面201より垂下させる段差である垂下部203が設けられている。垂下部203の構造については後述する。
Hereinafter, each component will be described in more detail.
<Support stand 200>
The support table 200 is a support unit that holds the subject 100 in a prone (prone position) state, and includes a
The
In addition, the
<保持部材300>
保持部材300は、挿入口202に設置される、乳房を保持するための部材である。保持部材300の形状は、円柱状や直方体やお椀状など、乳房と接触し保持することができれば、どのような形状であってもよいが、乳房および腋窩部の形状にマッチした形状であることが好ましい。本実施形態では、保持部材300はお椀状の形状をした部材である。伏臥位では乳房が重力によって釣鐘状となるため、保持部材をお椀状とすることで、乳房と保持部材300の接触面積を増やすことができる。また、保持部材300は、乳房の大きさに応じて複数のサイズから選択可能であってもよい。
保持部材300の材料には、生体の音響インピーダンスに近い材料を用いることが好ましい。これにより、乳房と保持部材300との界面における超音波の反射を抑えることができる。また、保持部材300は薄い素材であることが好ましい。これにより、超音波の減衰や屈折の影響を低減でき、ノイズを低減することができる。
<Holding
The holding
It is preferable to use a material close to the acoustic impedance of the living body as the material of the holding
なお、本願発明を光音響装置に適用する場合、近赤外ないし赤外波長域のパルス光を放出する光源と、当該光源と光学的に接続された光伝送路を用い、支持ユニット410上に設けられた光出射部からパルス光を出射できるように構成してもよい。
このような装置においては、パルス光が、保持部材300を介して乳房に照射される。そのため、保持部材300の材料として、光の透過率が高いもの(好ましくは90%以上)を採用するとよい。これらの条件を満たすものとして、例えば、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート等がある。
さらに、保持部材300は、伸縮性があるシート部材で構成されてもよい。材質は、特に伸縮性を有するゴム部材であることが好ましく、ゴム硬度が低い材料(例えば50以下)であることがより好ましい。また、生体の音響インピーダンスに近い材料が好ましい。このような材料として、シリコーンゴムや天然ゴム、イソプレンゴム等がある。
保持部材300をシート状にすることにより、乳房を保持した際にシート部材が変形し、密着性をより向上させることができる。
When the present invention is applied to a photoacoustic apparatus, a light source that emits pulsed light in the near-infrared to infrared wavelength region and an optical transmission path that is optically connected to the light source are used. You may comprise so that pulsed light can be radiate | emitted from the provided light emission part.
In such an apparatus, pulsed light is applied to the breast via the holding
Furthermore, the holding
By making the holding
保持部材300は、挿入口202に対して取り付けるため、挿入口202よりも大きいサイズであることが好ましい。例えば、保持部材300の外縁にフランジ形状部を設け、挿入口202に取り付ける。フランジ形状部分を挿入口202に取り付ける方法は、ねじ固定や接着剤固定、クランプ固定など、任意の方法を採用できる。また、保持部材の取り付け部は、後述する音響整合材が漏出しないように、水密構造とすると良い。例えば、リング状のシール材を挟んでネジ固定してもよい。また、フランジ形状部が樹脂で作られて
いる場合など、強度が足りない場合、シール材とフランジ形状の上からさらに金属のリング状部材を配置し、補強して挟み込むようにしてもよい。
保持部材300の内部には、被検体101との音響インピーダンスを整合させるための部材(音響整合材310)が貯留される。音響整合材310には、生体と音響インピーダンスが近いものを用いることが好ましい。例えば、水、ゲル、ジェル等を用いることができる。
Since the holding
In the holding
<液槽ユニット400>
液槽ユニット400は、挿入口202および保持部材300の鉛直方向下方に位置するユニットであり、探触子402によって超音波を被検体に照射し、また、被検体内で反射した超音波を受信するユニットである。また、液槽ユニット400は、保持部材300と探触子402との間を、音響マッチング液401で満たす構造となっている。液槽ユニット400は、支持ユニット410、支持ユニット上に配置された探触子402、支持ユニット410および探触子402を移動させる走査機構412を有し、音響マッチング液を封止するための環状堤403と接している。
液槽ユニット400は、音響マッチング液401を貯留した状態で、探触子402を用いて超音波を送受信し、支持ユニット410(探触子402)の位置を支持台に対して相対的に移動しながら、所望の撮像範囲の信号を取得する。
<
The
The
液槽ユニット400の構成要素について説明する。
探触子402は、被検体101に対して超音波を送受信する探触子(音響波探触子)であり、超音波と電気信号とを変換する一つ以上の音響素子からなる。利用する音響素子は、圧電効果を用いたトランスデューサー、光の共振を用いたトランスデューサー、容量の変化を用いたトランスデューサーなど、超音波を受信して電気信号に変換することができれば、どのような素子であってもよい。超音波を送受信する素子を一次元または二次元さらには三次元に複数配列することにより、同時に複数の場所で超音波を受信することができ、受信時間を短縮できる。また必要に応じて、素子から出力されたアナログの電気信号をデジタル化するコンバータや、電気信号を増幅するアンプなどが配置される。
探触子402は、後述する支持ユニット410の表面に配置される。
The components of the
The
The
支持ユニット410は、探触子402を保持する半球状の容器(以下、支持容器411)と、支持容器411の外周に接続され、支持面201と略平行に延出する平面状の部材(以下、フランジ部413)からなるユニットである。また、支持ユニット410は、後述する音響マッチング液401を貯留可能な構造となっている。
探触子402は、乳房を取り囲む閉曲面上に複数の音響素子を配置することで構成することが好ましいが、乳房を取り囲むすべての閉曲面上に音響素子を配置することは、コスト的に困難である。そこで、本実施形態では、半球状の支持容器の表面に複数の音響素子を配置する。このようにすることで、受信感度の高い方向が一点で交わるように音響素子を配置できる。すなわち、超音波が探触子402の受信面に対して垂直に入射する割合が多くなり、音響素子の角度依存性を低減できる。
なお、本実施形態では、半球状の部材上に探触子を配置したが、探触子は平面状に配置してもよい。乳房から発生する超音波が取得できれば、その配置方法は任意である。
The
The
In this embodiment, the probe is arranged on a hemispherical member, but the probe may be arranged in a planar shape. If an ultrasonic wave generated from the breast can be acquired, the arrangement method is arbitrary.
走査機構412は、支持ユニット410をX−Y方向に移動させる手段である。走査機構412を用いることで、受信感度が最も高い領域を移動させることができ、広範囲に対して測定を行うことができる。
走査機構412は、支持ユニット410を移動させるための機構であれば、どのようなものであってもよい。例えば、ボールねじ、リニアガイド、チェーン、タイミングベルトなどの直動機構や、スラストベアリングやRガイド、クロスローラベアリングの様な回動機構であってもよい。また、所望する動きに応じて、直動および回動を組み合わせてもよ
い。
走査機構412の動力は、電動であっても手動であってもよい。電動の場合は、DCモータやブラシレスモータなどを用いることができ、手動の場合は、ハンドルやグリップなど、手の動きを動力に変換するような機構と合わせて使用することができる。
The
The
The power of the
探触子402と保持部材300との間に空気層があると、音響インピーダンスの差異により、界面において超音波の反射が発生する。そこで、本実施形態では、探触子402と、保持部材300との間に、音響インピーダンスを整合させるための部材(音響マッチング液401)を配置する。音響マッチング液401は、生体の音響インピーダンスと近く、超音波の減衰が小さい材料を選定することが好ましい。例えば、水や油を主成分とする液体を好適に用いることができる。
なお、光音響効果を用いた装置では、音響マッチング液401中を光が透過するため、光の吸収率が少ない材料(例えば水)を用いることが好ましい。
If there is an air layer between the
Note that in an apparatus using the photoacoustic effect, since light is transmitted through the
音響マッチング液401は、超音波の伝播経路上に空気が存在しないように配置される。すなわち、音響マッチング液は、保持部材300に接するような液面高さまで充填する必要がある。一方、このような高さまで音響マッチング液を充填しようとすると、音響マッチング液が半球状の保持部材から流出してしまう。
そこで、本実施形態では、挿入口202を囲む枠状の構造物である環状堤403を支持面201の反対側に設け、音響マッチング液を封止する。
環状堤403は、挿入口202よりも大きい直径を有する円形の枠状部材であり、垂下部203と干渉しない位置に離間して配置されている。また、環状堤403は、支持面201の裏側に固定されている。すなわち、環状堤403は、支持面201の下面から突出した形状となっており、走査機構412が動作した場合、フランジ部413との接触面が摺動する構造となっている。
環状堤403の材料は、音響マッチング液401の収納時に作用する水圧により変形しないだけの強度を有していれば、どのようなものであってもよい。例えば、樹脂材料や金属材料などを用いてもよい。
The
Therefore, in this embodiment, an
The
The material of the
なお、フランジ部413と環状堤403の間には隙間があるため、密着性を高めないと、音響マッチング液401が外側に漏れ出すおそれがある。そこで、本実施形態では、図1に示したように、環状堤403の端部(フランジ部413と接触する部分)に、Z方向に伸縮可能なシール部材404を設置する。なお、シール部材404は、弾性部材であってもよい。
Since there is a gap between the
本明細書では、貯留された音響マッチング液の水面に対応する水平面(図2における符号601)を液密基準面と称する。すなわち、音響波を取得する対象領域のうち、液密基準面601からZ軸方向の下方に位置する領域は、音響マッチング液に浸漬されているため、音響的に接している状態となる。また、装置を鉛直上方向から見た場合、喫水線602の内側領域が音響的に接している領域となり、音響波を取得できる可観測領域となる。
In this specification, a horizontal plane (
図3(A)は、液密基準面601に対応するXY平面を、Z軸方向から観察した断面図である。図からもわかるように、音響マッチング液の水面が、水平面内において環状堤に囲まれて接している。また、本例では、保持部材300の輪郭と喫水線602が同じ位置で表されている。すなわち、保持部材300の輪郭の内側が可観測領域となる。
また、図3(B)は、保持部材300を用いず、被検体101を直接音響マッチング液に漬けて測定を行った場合の断面図である。本例では、被検体101の輪郭と喫水線602が同じ位置で表されている。すなわち、被検体101の輪郭の内側が可観測領域となる。
FIG. 3A is a cross-sectional view of the XY plane corresponding to the liquid-
FIG. 3B is a cross-sectional view when measurement is performed by directly immersing the subject 101 in the acoustic matching liquid without using the holding
また、図4は、装置をX軸方向から観察したY−Z断面図である。また、図3(C)〜(E)は、液槽ユニットを、図4で図示した断面A〜断面CにおいてZ軸方向から観察したX−Y断面図である。 FIG. 4 is a YZ sectional view of the apparatus observed from the X-axis direction. 3C to 3E are XY cross-sectional views of the liquid tank unit observed from the Z-axis direction in the cross-section A to the cross-section C illustrated in FIG.
<垂下部203>
垂下部203は、乳房を挿入口202に挿入した被検者の頭部を、支持面201より垂下可能とするために、支持台200に設けられた部分である。垂下部203は、被検者が支持面201にうつ伏せになり、頭部を接触させた場合に、頭部の少なくとも一部が液密基準面601よりも低くなるような高さ位置に設けられる。
垂下部203は、被検者の頭部を液密基準面601よりも鉛直方向(Z軸方向)において低い位置で保持できれば、どのような形状であってもよい。例えば、支持台の上下方向(Z軸方向)に段差(凹み)を有する、矩形や円形の領域であってもよい。また、段差を有する領域は必ずしも支持面202で囲まれた閉領域でなくてもよい。
<
The drooping
The drooping
垂下部203は、挿入口202の中心からY軸方向に200mm以内の位置に形成することが好ましい。このような位置に垂下部203を設けることにより、被検者の頭部を支持した際に、垂下部203と支持面201との段差による頸部の圧迫が緩和され、被検者の快適性を向上させることができる。
The drooping
なお、支持面201と垂下部203との段差は、図示したように90度であってもよいが、圧力を緩和するための勾配をつけたり、R面取り加工をしてもよい。
The step between the
また、測定において、左右の乳房の入れ替えを行う場合、同一の挿入口202に左右の乳房を挿入するため、被検者の頭の位置が移動する。そこで、このような位置ずれや、さらには体格の個人差を考慮して垂下部203の大きさを設定する必要がある。例えば、垂下部203の大きさは、支持面の短軸方向(X軸方向)において620mm以上の幅を持ち、長軸方向(Y軸方向)において460mm以上の長さを持つことが好ましい。これにより、左右の乳房入れ替えにともなう体勢の変更や、体格差によらず、頭部を適切に垂下させることができる。
In the measurement, when the left and right breasts are exchanged, the left and right breasts are inserted into the
垂下部203は、支持面201と一体で形成してもよいし、支持面と別体で形成し、支持面に取り付けるようにしてもよい。別体として形成すると、コストを低減でき、また、異なる材料を使用でき、設計に自由度が生じるため好ましい。
垂下部203を別体として支持面に固定する場合、例えば、垂下部の周囲にフランジ形状を設け、フランジ部を支持面に設置し固定する。フランジ形状部分を支持面に取り付ける方法として、例えば、ねじ固定や接着剤固定、クランプ固定などがあるが、どのような方法を用いてもよい。このとき、支持面201との固定部において、不必要な凸部があると、被検者に違和感を与えるおそれがあるため、凸部が生じないようにするとよい。また、垂下部203の材質は、頭部を支持できるだけの強度があれば、どのようなものを用いてもよい。本願発明を光音響装置に適用する場合は、光を透過しない材料が好ましく、例えば、金属材料であるアルミニウムや鉄、ステンレス、黒系の樹脂を用いることが好ましい。
The hanging
When fixing the hanging
また、図5(A)のように、垂下部203の上に枕部(符号205)を設置しても良い。これにより、圧力を分散することができる。また、枕部205は、数種類の厚みを持つものを選択可能にしてもよい。このようにすることで、被検者にとって適切な枕を選択することができる。なお、枕部205には、ラテックスマットやウレタンマット、ポリエチレンマットなど、任意の素材を採用することができる。
Further, as shown in FIG. 5A, a pillow portion (reference numeral 205) may be provided on the hanging
図5(B)は、被検者の頭部の重みによって垂下部が段差を形成する形態の例である。
図示したように、垂下部は、必ずしも初期状態(頭部を配置しない状態)において段差を形成している必要はない。例えば、伸縮性を持つシート部材206によって頭部を支持してもよい。この場合、シート部材206が垂下部となる。このように、変形するシート部材で頭部を保持することにより、密着性を向上させることができ、圧力を分散させることができる。
シート部材206は、伸縮性がある材料であれば、どのようなものを用いてもよい。なお、本願発明を光音響装置に適用する場合、光を透過しない黒系のゴム材料を用いることが好ましい。このような材料として、例えば、ニトリルゴムやEPDMゴム、クロロプレンゴムなどがある。
FIG. 5B is an example of a form in which the hanging portion forms a step due to the weight of the head of the subject.
As shown in the figure, the hanging portion does not necessarily have to form a step in the initial state (the state in which the head is not disposed). For example, the head may be supported by a
Any material may be used for the
図2,図5(A),図5(B)に示したように、本実施形態では、垂下した頭部を、液密基準面よりも低い位置で支持する。これにより、支持面が顔と干渉しなくなるため、より胸壁近くまで乳房を挿入することができる。また、これにより、生成される画像の死角領域を減らすことができる。さらに、頸部の捻りや頭部への圧迫が減少するため、被検者の安楽性を向上させることができる。 As shown in FIGS. 2, 5A, and 5B, in the present embodiment, the suspended head is supported at a position lower than the liquid-tight reference plane. Thereby, since the support surface does not interfere with the face, the breast can be inserted closer to the chest wall. This also reduces the blind spot area of the generated image. Furthermore, since the twist of the neck and the pressure on the head are reduced, the comfort of the subject can be improved.
なお、支持面201および枕部205は、可橈性を持つ緩衝部材であってもよい。すなわち、荷重によって変形する部材であってもよく、その初期厚および変形厚は特定の形態に限定されない。
The
また、本願明細書における「頭部」とは、「下顎部」より頭頂側に位置する部位であり、額、鼻、頬、耳、口、下顎部等が含まれる。また、垂下部203は、頭部のうち少なくとも一部を、液密基準面601より下方に垂下させられるものであればよく、鼻や下顎部の一部を垂下させるものであってもよい。
In addition, the “head” in the present specification is a portion located on the top of the head from the “mandibular portion”, and includes the forehead, nose, cheek, ear, mouth, lower jaw and the like. The hanging
<給排出部500>
給排出部500は、液槽ユニット400へ音響マッチング液401を供給および排出するための手段であり、ポンプ501、タンク502、流量計503、配管504、液量センサ505を有している。
音響マッチング液401はタンク502に貯留されており、ポンプ501により、配管504を通って、支持容器411に設けられた供給口から液槽ユニット400内に供給される。供給される音響マッチング液401の量と流速は、流量計503で計測され制御されている。
また、供給された音響マッチング液401が所望の液位まで満たされているかは、液量センサ505により検知する。液量センサ505は、例えば、液面の高さを検知するセンサであってもよいし、供給された液量を水圧によって検知するセンサであってもよい。
ポンプ501は、音響マッチング液401を流すことができれば、どのようなものであってもよい。より好ましくは、ギアポンプやチューブポンプのような、モータを正転および逆転できるポンプを用いるとよい。このようにすることで、供給用のポンプと排出用のポンプを共用することができ、給排出部を小型化できる。
タンク502は液槽ユニット400を含め、給排出部500を流れる音響マッチング液401を全て貯めることのできる容積を持っており、不図示の給水口および排水口を備える。
音響マッチング液401は、支持ユニット410を底面、支持面201の裏側に固定された環状堤403を側壁として形成された空間内に供給され、保持される。また、液面の高さはセンサ505の検知結果によって、ポンプ501を駆動することで調整される。
<Supply /
The supply /
The
Further, the
The
The
The
<信号処理部600>
信号処理部600には、超音波診断装置を動作させるための処理全般を行う手段である。具体的には、探触子402から出力される電気信号の処理、走査機構412の駆動、給
排出部500の制御など、装置内の各部位の制御を行う。また、探触子402が受信し変換した電気信号を処理し、画像を再構成する処理などを実行する。画像の再構成処理には、整相加算など既知の手法を利用できる。なお、信号処理部600は、典型的にはワークステーションなどの汎用の処理装置が用いられるが、これに限られない。
<Signal processing unit 600>
The signal processing unit 600 is a means for performing overall processing for operating the ultrasonic diagnostic apparatus. Specifically, each part in the apparatus is controlled such as processing of an electrical signal output from the
<第一の実施形態の効果>
以上説明したように、第一の実施形態では、環状堤403が音響マッチング液を封止し、液槽(本願発明における整合材収納容器)の形状を規定する手段として機能する。
説明したように、本実施形態では、可動する支持ユニット410と、支持面201の裏側に固定された環状堤403と、によって形成された空間に音響マッチング液を貯留する。このように、液槽を複数の部材で構成し、その一部を支持部に対して固定することで、走査に伴う慣性質量を少なくすることができ、液槽の走査に伴うマッチング液の液位変動を抑えることができる。
また、探触子から被検体までの、超音波の伝播経路が、音響マッチング液および音響整合材によって満たされているため、伝搬経路変動が起きにくくなり、所望する撮影領域から伝搬する超音波を効率よく受信することができる。すなわち、信号劣化を抑えることができる。
<Effect of the first embodiment>
As described above, in the first embodiment, the
As described above, in the present embodiment, the acoustic matching liquid is stored in a space formed by the
In addition, since the propagation path of the ultrasonic wave from the probe to the subject is filled with the acoustic matching liquid and the acoustic matching material, the propagation path is less likely to change, and the ultrasonic wave propagating from the desired imaging region is not generated. It can be received efficiently. That is, signal degradation can be suppressed.
また、被検者を支持する支持台に、頭部を垂下させる部位を設けることで、乳房を開口深くまで挿入することができるようになり、測定における死角領域を減らし、測定の精度を向上させることができる。さらに、頸部の捻りや頭部への圧迫も減少するため、測定中における被検者の安楽性を向上させることができる。 In addition, by providing a part that hangs the head on the support base that supports the subject, the breast can be inserted deeply into the opening, reducing the blind spot area in the measurement and improving the measurement accuracy. be able to. Furthermore, since twisting of the neck and pressure on the head are reduced, the comfort of the subject during the measurement can be improved.
また、支持ユニット410が有するフランジ部413が、垂下部203の最下部よりも低い位置で水平方向に移動するため、支持ユニット410を移動させたとしても、垂下部203に対して物理的に干渉しない。
図1が、探触子の中心と乳房の中心が揃った状態を示した図であるのに対し、図6は、走査機構412によって支持ユニット410をY軸方向に移動させている状態を示した図である。
Further, since the
FIG. 1 shows a state where the center of the probe and the center of the breast are aligned, while FIG. 6 shows a state where the
また、図7(A)は、装置を鉛直上方向(Z軸方向)から見た場合における、支持ユニット410の可動範囲を表す図である。図示したように、XY平面における支持ユニット410の可動範囲は、垂下部203が存在する範囲と重なっている。しかし、本実施形態では、フランジ部413が垂下部203よりも下方に位置するため、垂下部203との干渉を回避することができる。
また、図7(B)は、支持ユニット410のうち、環状堤403が摺動する範囲を示した図である。図からもわかるように、本実施形態では、環状堤403が摺動する範囲が、支持ユニット410に内包される。すなわち、音響マッチング液を貯留する空間を形成したまま、被検体を走査することができる。
FIG. 7A is a diagram illustrating a movable range of the
FIG. 7B is a diagram showing a range in which the
なお、本実施形態では、垂下部203を設けた構成を説明したが、本願発明にとって垂下部203は必須構成ではない。垂下部203を設けなくても、液槽の走査に伴うマッチング液の液位変動を抑制するという発明の目的を達成することができる。
In the present embodiment, the configuration in which the hanging
また、垂下部203を設ける場合、垂下した頭部を受け止める部材(受け部)を更に設けてもよい。
垂下部203に受け部を設ける場合、受け部の最下点が、液密基準面より下に位置するようにすればよい。このような場合、垂下部203と液槽ユニットとの衝突が問題となるため、本実施形態の構成が有効となる。
また、受け部の最上点は、被検体の荷重分布を考慮した上で、支持面201の高さより
低いことが撮影姿勢、特に頸椎の負荷軽減観点から好ましく、40mm以上低いことがより好ましい。支持面201にかかる荷重と受け部にかかる荷重の比として、例えば、支持面201を5kPa、受け部を10kPaとすることができるが、これに限られない。
Moreover, when providing the hanging
When providing a receiving part in the hanging
In consideration of the load distribution of the subject, the uppermost point of the receiving part is preferably lower than the height of the
また、貯留された音響マッチング液の、フランジ部よりも下側に位置する部分の容積(以下、下部容積)と、上側に位置する部分の容積(以下、上部容積)との比は特定の値に限定されない。しかし、下側に位置する部分の容積が小さいほど、液槽の移動に伴う液槽の走査に伴うマッチング液の液位変動が少なくなるという効果が得られる。好ましくは、下部容積が、上部容積の10分の1以下であるとよい。 The ratio of the volume of the stored acoustic matching liquid located below the flange part (hereinafter referred to as the lower volume) and the volume of the part located above (hereinafter referred to as the upper volume) is a specific value. It is not limited to. However, as the volume of the lower portion is smaller, the effect that the liquid level fluctuation of the matching liquid accompanying the scanning of the liquid tank accompanying the movement of the liquid tank decreases can be obtained. Preferably, the lower volume is 1/10 or less of the upper volume.
(第二の実施形態)
第一の実施形態では、環状堤の端部に、伸縮かつ摺動可能なシール部材404を設けることにより、音響マッチング液の漏出を防止した。これに対し、第二の実施形態は、シール部材を省略するかわりに、漏出した音響マッチング液を回収する手段を設けた実施形態である。
図8を参照しながら、第二の実施形態に係る超音波診断装置の構成を説明する。
(Second embodiment)
In the first embodiment, leakage of the acoustic matching liquid is prevented by providing a
The configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
第二の実施形態に係る超音波診断装置では、環状堤403がシール部材を有しておらず、代わりに、フランジ部413の外縁(環状堤403よりも外側にある縁)に、マッチング液を回収する部材(回収部414)を備えている。
回収部414に流入したマッチング液は、配管504aを介してタンク502によって回収される。なお、漏れたマッチング液が回収部414に流れ込むよう、フランジ部413には若干の傾斜が付けられていることが好ましい。
In the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment, the
The matching liquid that has flowed into the
第二の実施形態は、環状堤403とフランジ部413との摺動部分から、マッチング液が漏出しうるため、ポンプ501は、漏出を補えるだけの流量で音響マッチング液を供給することが好ましい。このようにすることで、液槽ユニット内の音響マッチング液の液面の高さを、被検体(および保持部材300)との音響整合を保てる高さに維持させることができる。
In the second embodiment, since the matching liquid can leak from the sliding portion between the
なお、第二の実施形態では、被検体の測定中において、漏出による音響マッチング液の減少が起こりうるため、ポンプ501を常に作動させ、ユニット内の音響マッチング液の量を維持することが好ましい。
なお、このような構成をとる場合、回収部414の回収能力を、ポンプ501の供給能力より大きくするとよい。このようにすることで、回収しきれない音響マッチング液が回収部414から溢れる事態を防止することができる。
In the second embodiment, since the acoustic matching liquid may decrease due to leakage during the measurement of the subject, it is preferable to always operate the
In addition, when taking such a structure, it is good to make the collection capacity of the
また、ポンプを常に作動させる場合、音響マッチング液がオーバーフローしないように制御を行うことが好ましい。音響マッチング液の液面が支持面201の高さまで達すると、ユニット内の内圧が上昇し、保持部材300が変形してしまい、乳房を適切に保持することができなくなるためである。
液面ユニット内の内圧の上昇を回避する方法には、次のようなものがある。
In addition, when the pump is always operated, it is preferable to perform control so that the acoustic matching liquid does not overflow. This is because when the liquid level of the acoustic matching liquid reaches the height of the
There are the following methods for avoiding an increase in internal pressure in the liquid level unit.
第一の方法は、環状堤403と支持台200との接続部に通路(穴)を設け、上昇した音響マッチング液401をオーバーフローさせる方法である。この場合、オーバーフローした音響マッチング液401は、回収部414によって回収される。
第二の方法は、液面を検知するセンサをユニット内に設置し、センサの出力に応じて音響マッチング液の供給を停止する方法である。例えば、所望する液面高さの上限(HIGH)と下限(LOW)に対応する位置に、液面を検知するセンサ(不図示)を設置する。そして、HIGHより高い液面を検知した場合にポンプ501を停止させ、LOWより低
い液面を検知した場合にポンプ501を作動させる構成とする。このように、液面センサの検知状態に基づいてポンプ501を制御することにより、音響マッチング液の液面を所望の高さに維持することができる。もちろん、例示した方法以外の方法を用いてもよい。
The first method is a method in which a passage (hole) is provided in the connecting portion between the
The second method is a method of installing a sensor for detecting the liquid level in the unit and stopping the supply of the acoustic matching liquid according to the output of the sensor. For example, a sensor (not shown) for detecting the liquid level is installed at a position corresponding to the upper limit (HIGH) and lower limit (LOW) of the desired liquid level height. The
以上説明したように、第二の実施形態では、シール部材を用いずとも、第一の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained without using a seal member.
(第三の実施形態)
第一および第二の実施形態では、ポンプ501から音響マッチング液を送り出すことで、液槽ユニット内の液面を上昇させ、保持部材300に接触させた。これに対し、第三の実施形態は、液槽ユニット内を減圧することで、音響マッチング液の液面を上昇させ、保持部材300に接触させる実施形態である。
図9を参照しながら、第三の実施形態に係る超音波診断装置の構成を説明する。
(Third embodiment)
In the first and second embodiments, the acoustic matching liquid is sent out from the
The configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
第三の実施形態に係る超音波診断装置は、フランジ部413の外縁(環状堤403よりも外側にある縁)に、マッチング液の流出を防ぐ隔壁415を備えている。また、吸排出部500が弁510を備えており、配管504bが、液槽ユニットの内部に接続されている。
第三の実施形態においても、他の実施形態と同様に、ポンプ501により配管504を介して音響マッチング液が供給されるが、ある程度の供給を行った後で、液槽ユニット内に負圧を印加するという点において、他の実施形態と相違する。
The ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment includes a
In the third embodiment, as in the other embodiments, the acoustic matching liquid is supplied by the
負圧の印加について具体的に説明する。
ポンプ501によって、液槽ユニット内に音響マッチング液を供給すると、環状堤403、音響マッチング液401、支持面201、保持部材300に囲まれた閉空間420が形成される。この時、給排出部500の弁510は開放されており、閉空間420は大気圧である。
The application of negative pressure will be specifically described.
When the acoustic matching liquid is supplied into the liquid tank unit by the
第三の実施形態では、液槽ユニット内に液面センサ(不図示)が設けられており、音響マッチング液の液面が環状堤403の下端よりも高い位置に来たことを検出することができる。音響マッチング液の供給が進み、音響マッチング液の液面が、環状堤403の下端よりも高く、隔壁415の上端よりも低い位置まで来たことをセンサが検出すると、弁510が閉じられ、配管504bに負圧が印加される。これにより、閉空間420に負圧が印加され、閉空間内の液面を上昇させることができる。
その後、配管504から供給する音響マッチング液401の流量と、配管504bから排出される空気の流量を同量にする。これにより、環状堤403と隔壁415の間の液面の高さを一定にしたまま、閉空間420内の液面のみを上昇させることができる。
In the third embodiment, a liquid level sensor (not shown) is provided in the liquid tank unit to detect that the liquid level of the acoustic matching liquid is higher than the lower end of the
Thereafter, the flow rate of the
なお、音響マッチング液401の供給量と空気の排出量を同じにすることが難しい場合は、隔壁415と環状堤403の間の液面の高さをセンサ等で検知して、液面高さが環状堤403と隔壁415の中間に位置するように流量を制御してもよい。
In addition, when it is difficult to make the supply amount of the
また、液槽ユニット内に気泡が残ると音響波伝播の妨げになるため、空気が最後まで抜けるように、配管504bの排出口は、支持面201に近い位置に設けることが好ましい。例えば、環状堤403の固定部に取り付けてもよく、支持面201に取り付けてもよい。
Further, if bubbles remain in the liquid tank unit, the acoustic wave propagation is hindered. Therefore, the outlet of the
その後、閉空間420内の空気が完全に抜け、配管504bから音響マッチング液が流出し始めたら、配管504から供給される音響マッチング液の流量と配管504bから排出する音響マッチング液の流量を等しくする。これにより、液槽ユニット内を音響マッチ
ング液で満たすことができる。
Thereafter, when the air in the
以上説明したように、第三の実施形態では、液槽ユニット内の閉空間を負圧にすることで音響マッチング液の供給を行う。これにより、環状堤に設けるシール部材を省略することができる。また、第一および第二の実施形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, in the third embodiment, the acoustic matching liquid is supplied by setting the closed space in the liquid tank unit to a negative pressure. Thereby, the sealing member provided in an annular bank can be omitted. Moreover, the same effect as 1st and 2nd embodiment can be acquired.
(第四の実施形態)
第一および第二の実施形態では、可動する支持ユニット410と、支持面201の裏側に固定された環状堤403と、によって形成された空間に音響マッチング液を貯留した。これにより、走査に伴う慣性質量を少なくし、液槽の走査に伴うマッチング液の液位変動を抑えることができる。
第四の実施形態は、液槽の内部にさらに隔膜(本発明における分離部)を設け、マッチング液を貯留する空間を仕切ることにより、空間内におけるマッチング液の流動を抑制し、走査時の抵抗や液位の変動を抑える実施形態である。
(Fourth embodiment)
In the first and second embodiments, the acoustic matching liquid is stored in a space formed by the
In the fourth embodiment, a diaphragm (separation part in the present invention) is further provided inside the liquid tank, and the space for storing the matching liquid is partitioned to suppress the flow of the matching liquid in the space, and the resistance during scanning This is an embodiment that suppresses fluctuations in the liquid level.
図10(A)は、第一の実施形態に係る超音波診断装置に、隔膜701および隔膜固定部703を追加した構成の例である。隔膜701の上側(環状堤側)の空間と、下側(移動探触子ユニット側)の空間は、被検体から伝搬する超音波を探触子まで伝えることが出来るように、それぞれ音響マッチング材401aおよび音響マッチング材401bで満たされている。
従って、隔膜701は保持部材と同様に、生体の音響インピーダンスに近い素材であることが好ましく、また、本発明を光音響装置に適用する場合、光の透過率が高いものであることが望ましい。
FIG. 10A is an example of a configuration in which a
Accordingly, the
上下のマッチング材を隔膜701によって仕切ることにより、支持容器411を移動させても、混じったり形状が変わったりすることがなくなる。すなわち、走査時の波立ちや走査抵抗を減らすことができる。
なお、隔膜701と隔膜固定部703は摺動面上にあることが理想的である。
By dividing the upper and lower matching materials by the
It is ideal that the
また、マッチング材401aおよび401bを、必要に応じて入れ替えるための手段を設けてもよい。例えば、マッチング材401bを配管504から給排出するようにしてもよい。また、マッチング材401aも、不図示の配管により給排出してもよいし、あるいは、隔膜701の上下をつなぐ孔を設け、その孔を経由して、マッチング材401bを供給するようにしてもよい。
Moreover, you may provide the means for replacing
次に、図10(B)に、隔膜701を使用した変形例を示す。
図10(A)では、隔膜固定部703をフランジ部413に取り付けたが、図10(B
)に示す構成では、隔膜固定部703が環状堤403に取り付けられている。
また、図10(A)のようにシール部材404を設けてもよいが、図10(B) の構
成では、環状堤403と隔膜701を水密に固定している。このようにすることにより、シール部材404を省略することができる。
Next, FIG. 10B shows a modification using the
In FIG. 10A, the
), The
Further, a
隔膜701は、マッチング材401aの重さによりフランジ部413の上面に接するため、隔膜701とフランジ部413の摩擦は少ない方がよい。摩擦を少なくする方法として、例えば、抵抗の少ない部材を使用する方法がある。また、排気管504より支持容器411内にマッチング材401bを注入し続けることで、支持容器411から少しずつオーバーフローしたマッチング材401bによって隔膜701を持ち上げて、滑らせる方法がある。注入したマッチング材401bは、フランジに設けられた配管504aより排出される。なお、隔膜701に小孔を設けて、配管504cから注入したマッチング材401aを小孔から流出させることで、同様に隔膜701を浮かせて滑らせることができる。
Since the
図11(A)は、隔膜を使用せずに摺動面の上下のマッチング材の流動を低減する構成の例である。
図10(A)および図10(B)の例では、流動性のあるマッチング材を隔膜で仕切ったが、図11(A)に示すように、摺動面の上下いずれかのマッチング材を、例えば寒天やゼリーのような流動性の無い物質(非流動性物質)で構成してもよい。このようにすることで、隔膜を用いずに同様の効果を得ることができる。この場合、片方のマッチング材と、他方のマッチング材の界面が分離部となる。
図11(A)の例では、マッチング材401aが流体であり、マッチング材401bは非流体材料である。従って、支持容器411が移動しても、界面702にて、流体のマッチング材401aとマッチング材401bが交わることがない。
また、本構成とは逆に、マッチング材401aを非流体材料とし、マッチング材401bを流体材料としてもよい。また、界面702は必ずしも摺動面上になくても構わない。
マッチング材には、液体、固体、ゾル、ゲルなどを利用することができる。
FIG. 11A shows an example of a configuration that reduces the flow of the matching material above and below the sliding surface without using a diaphragm.
In the example of FIG. 10 (A) and FIG. 10 (B), the fluid matching material is partitioned by a diaphragm, but as shown in FIG. For example, it may be composed of a non-fluid substance (non-fluid substance) such as agar or jelly. By doing in this way, the same effect can be acquired, without using a diaphragm. In this case, the interface between one matching material and the other matching material is a separation part.
In the example of FIG. 11A, the matching
In contrast to this configuration, the matching
As the matching material, liquid, solid, sol, gel, or the like can be used.
図11(B)は、マッチング材401aと、マッチング材401bを、ともに非流体材料で構成した場合の例である。
この場合、マッチング材401aと、マッチング材401bとの間が界面702となる。つまり、この面が摺動する際に、隙間ができたり気泡が入らないようにする必要がある。そのため、例えば、界面702に対して、配管504から潤滑性を持つマッチング材401cを供給してもよい。
FIG. 11B shows an example in which the
In this case, an
以上説明したように、第四の実施形態では、可動する支持ユニット410と、支持面201の裏側に固定された環状堤403と、によって形成された空間に貯留された音響マッチング材を隔膜あるいは非流体物質の界面により区切る。これにより、空間内におけるマッチング材の流動を抑制し、走査時の抵抗や液位の変動を抑えることができる。
As described above, in the fourth embodiment, the acoustic matching material stored in the space formed by the
(変形例)
なお、実施形態の説明は本願発明を説明する上での例示であり、本願発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせて実施することができる。例えば、本願発明は、上記処理の少なくとも一部を含む被検体情報取得装置として実施することもできる。上述した処理や手段は、技術的な矛盾が生じない限りにおいて、自由に組み合わせて実施することができる。
(Modification)
The description of the embodiments is an example for explaining the present invention, and the present invention can be implemented with appropriate modifications or combinations within a range not departing from the gist of the invention. For example, the present invention can be implemented as a subject information acquisition apparatus including at least a part of the above processing. The processes and means described above can be freely combined and implemented as long as no technical contradiction occurs.
例えば、実施形態の説明では、支持ユニットが有するフランジ状の部材(符号413)と環状堤403によって液槽を形成する例を挙げたが、支持ユニット側の部材は必ずしも平らなフランジ状である必要はない。
例えば、図12(A)のように、音響マッチング液の漏出対策の出っ張り(符号1201)を設けてもよい。また、図12(B)のように、支持ユニットと環状堤の双方にフランジ状の部材(符号1202および1203)を設け、その中間に、支持ユニット側に接続された第二の環状堤1204を配置することで液槽を形成してもよい。また、フランジ以外の形状をした部材を用いてもよい。
図13(A)〜(F)は、図12(A)および図12(B)における断面A1〜A3、断面B1〜B3に対応する断面図である。
For example, in the description of the embodiment, the example in which the liquid tank is formed by the flange-shaped member (reference numeral 413) included in the support unit and the
For example, as shown in FIG. 12A, a protrusion (reference numeral 1201) for preventing leakage of the acoustic matching liquid may be provided. Also, as shown in FIG. 12B, flange-like members (
13A to 13F are cross-sectional views corresponding to cross sections A1 to A3 and cross sections B1 to B3 in FIGS. 12A and 12B.
また、各実施形態では、超音波エコーによって被検体の測定を行う装置を例に説明を行ったが、音響インピーダンスの整合をとるために液体を用い、かつ、被検者を伏臥位で支持する装置であれば、他のモダリティに適用することもできる。例えば、光音響効果を利用した測定装置や、拡散光トモグラフィによる測定装置にも適用することができる。 Further, in each embodiment, an example of an apparatus that measures a subject by ultrasonic echo has been described. However, a liquid is used to match acoustic impedance, and the subject is supported in a prone position. If it is an apparatus, it can also be applied to other modalities. For example, the present invention can also be applied to a measuring apparatus using the photoacoustic effect and a measuring apparatus using diffuse optical tomography.
また、各実施形態では、環状堤403は円形の部材であるものとしたが、環状堤403は、挿入口を囲い、音響マッチング液を封止することができれば、どのような形状であってもよい。また、本願発明における「環状堤」とは、必ずしも円形の堤である必要はない。
In each embodiment, the
なお、封止とは、必ずしも液密構造を意味するものではない。説明したように、音響マッチング液を貯留するための空間を形成することができれば、液槽ユニットとの摺動面には多少の隙間があってもよい。
また、音響マッチング液の漏出を防止するためのシール部材、漏出した音響マッチング液を回収する手段、音響マッチング液を供給する手段、液槽ユニット内に負圧を印加する手段などは、必要に応じて採用すればよく、いずれも本願発明の必須構成ではない。
Note that sealing does not necessarily mean a liquid-tight structure. As explained, as long as a space for storing the acoustic matching liquid can be formed, there may be a slight gap on the sliding surface with the liquid tank unit.
A sealing member for preventing leakage of the acoustic matching liquid, a means for collecting the leaked acoustic matching liquid, a means for supplying the acoustic matching liquid, a means for applying a negative pressure in the liquid tank unit, etc. These are not essential components of the present invention.
201・・・支持面、202・・・挿入口、203・・・垂下部、300・・・保持部材、400・・・液槽ユニット、401・・・音響マッチング液、402・・・探触子、403・・・環状堤、410・・・支持ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (32)
前記支持部から鉛直方向下方に突出し、前記挿入口を囲むように配置された環状堤と、
前記被検体内から伝搬する音響波を受信する探触子と、前記探触子が配置され、前記挿入口に対して相対的に移動する走査ベースと、を含み、前記環状堤の鉛直方向下方に配置された移動探触子ユニットと、
を有し、
前記環状堤と前記移動探触子ユニットとが、音響整合材を一体的に収納する整合材収納容器を規定する
ことを特徴とする被検体情報取得装置。 A support unit having a support surface that supports the subject, and an insertion port that is provided on the support surface and into which a subject that is a part of the subject is inserted vertically downward;
An annular bank that protrudes vertically downward from the support and is arranged to surround the insertion port;
A probe that receives an acoustic wave propagating from within the subject, and a scanning base in which the probe is disposed and moves relative to the insertion port, and vertically below the annular bank A mobile probe unit located in
Have
The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the annular bank and the moving probe unit define an alignment material storage container that integrally stores an acoustic alignment material.
ことを特徴とする、請求項1に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the acoustic matching material is an acoustic matching liquid, and the matching material storage container is a liquid tank that stores the acoustic matching liquid.
ことを特徴とする、請求項2に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 2, wherein when the acoustic matching liquid is stored in the matching material storage container, a liquid surface of the acoustic matching liquid is annularly in contact with the annular bank.
ことを特徴とする、請求項2または3に記載の被検体情報取得装置。 The liquid level of the acoustic matching liquid is located above the upper end of the moving probe unit when the acoustic matching liquid is stored in the matching material storage container. 2. The object information acquiring apparatus according to 1.
ことを特徴とする、請求項2乃至4のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The subject according to any one of claims 2 to 4, wherein the annular dam and the moving probe unit are in contact with each other via a sliding portion to form the alignment material storage container. Information acquisition device.
前記第二の摺動面に対して前記第一の摺動面が摺動する領域は、前記第二の摺動面に内包されている
ことを特徴とする、請求項5に記載の被検体情報取得装置。 The sliding portion is composed of a first sliding surface located at the lower end of the annular bank and a second sliding surface located at the upper end of the moving probe unit,
The subject according to claim 5, wherein a region in which the first sliding surface slides with respect to the second sliding surface is included in the second sliding surface. Information acquisition device.
ことを特徴とする、請求項6に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 6, wherein at least one of the first sliding surface and the second sliding surface is made of an elastic member.
ことを特徴とする、請求項6または7に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 6 or 7, wherein each of the first sliding surface and the second sliding surface is a surface parallel to a horizontal plane.
ことを特徴とする、請求項5乃至8のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 In the volume of the matching material storage container in which the acoustic matching liquid is stored, the volume of the portion located below the sliding portion is smaller than the volume of the portion located above the sliding portion. The object information acquiring apparatus according to claim 5, wherein:
ことを特徴とする、請求項9に記載の被検体情報取得装置。 In the volume of the matching material storage container in which the acoustic matching liquid is stored, the volume of the portion located below the sliding portion is 10 minutes of the volume of the portion located above the sliding portion. The object information acquiring apparatus according to claim 9, wherein the object information acquiring apparatus is 1 or less.
ことを特徴とする、請求項2乃至10のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 When the acoustic matching liquid is stored in the matching material storage container formed by the annular dam and the moving probe unit, a part of the subject inserted in the insertion port is immersed in the annular dam. The object information acquiring apparatus according to claim 2, wherein the object information acquiring apparatus has a height at which the acoustic matching liquid can be stored up to a liquid level.
前記環状堤は、当該環状堤と前記移動探触子ユニットによって形成された整合材収納容器に音響整合液が貯留された際に、前記被検体保持部材の一部が浸漬される液位まで前記音響整合液を貯留可能な高さを有する
ことを特徴とする、請求項2乃至10のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 Further comprising a subject holding member that contacts the insertion port and holds the subject inserted into the insertion port from below,
When the acoustic matching liquid is stored in the matching material storage container formed by the annular dam and the moving probe unit, the annular dyke reaches the liquid level at which a part of the object holding member is immersed. The object information acquiring apparatus according to claim 2, wherein the object information acquiring apparatus has a height capable of storing the acoustic matching liquid.
前記接続部は、前記挿入口を囲む環状をなしている
ことを特徴とする、請求項2乃至12のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The lower surface of the support part and the upper end of the annular bank have a connection part,
The object information acquiring apparatus according to any one of claims 2 to 12, wherein the connection portion has an annular shape surrounding the insertion port.
ことを特徴とする、請求項2乃至13のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 14. The apparatus according to claim 2, further comprising: a supply port that supplies the acoustic matching liquid to the matching material storage container; and a discharge port that discharges the acoustic matching liquid from the matching material storage container. 2. The object information acquiring apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする、請求項14に記載の被検体情報取得装置。 Each of the said supply port and the said discharge port is provided in the said annular bank. The subject information acquisition apparatus of Claim 14 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする、請求項1乃至15のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 1, wherein the moving probe unit further includes a light emitting unit that emits light toward the insertion port.
ことを特徴とする、請求項16に記載の被検体情報取得装置。 The object information according to claim 16, wherein the light emitting unit is optically connected to a light source that emits light in a near-infrared or infrared wavelength region through an optical transmission path. Acquisition device.
前記被検体は、前記被検者の乳房であり、
前記ベッドは、前記挿入口から離間して前記被検者の頭部を垂下可能な垂下部を有し、
前記環状堤の鉛直方向における下端は、前記垂下部の鉛直方向における下端より下方に位置する
ことを特徴とする、請求項1乃至17のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The support part is a part of a bed that supports the subject,
The subject is the subject's breast;
The bed has a hanging part that can hang the head of the subject apart from the insertion port,
18. The subject information acquiring apparatus according to claim 1, wherein a lower end in a vertical direction of the annular bank is located below a lower end in a vertical direction of the hanging part.
ことを特徴とする、請求項18に記載の被検体情報取得装置。 The subject information acquiring apparatus according to claim 18, wherein the annular embankment and the hanging portion do not have a region as seen from a direction in which the subject is inserted.
ことを特徴とする、請求項18に記載の被検体情報取得装置。 The subject information acquiring apparatus according to claim 18, wherein the annular bank is disposed across the support portion and the hanging portion when viewed from the direction in which the subject is inserted.
ことを特徴とする、請求項18に記載の被検体情報取得装置。 19. The subject information acquisition apparatus according to claim 18, wherein the subject information acquisition apparatus has a region where the region where the moving probe unit moves and the hanging portion overlap each other when viewed from the direction in which the subject is inserted. .
端より下方に位置する
ことを特徴とする、請求項18乃至21のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to any one of claims 18 to 21, wherein an upper end in a vertical direction of the moving probe unit is located below a lower end in the vertical direction of the hanging part. .
ことを特徴とする、請求項18乃至22のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The said hanging part hold | maintains the said test subject's head in the position lower 40 mm or more than the upper surface of the stored said acoustic matching material. The one of Claim 18 thru | or 22 characterized by the above-mentioned. Subject information acquisition apparatus.
ことを特徴とする、請求項2乃至23のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to any one of claims 2 to 23, wherein the annular bank is in contact with the moving probe unit via a seal member.
ことを特徴とする、請求項2乃至24のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to any one of claims 2 to 24, wherein the moving probe unit includes a mechanism for collecting the leaked acoustic matching liquid.
前記移動探触子ユニットと、前記環状堤と、前記被検体保持部材ないし支持部と、で形成される閉空間に音響整合液を供給する供給手段をさらに有する
ことを特徴とする、請求項2乃至25のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。 Further comprising a subject holding member that contacts the insertion port and holds the subject inserted into the insertion port from below,
The apparatus further comprises supply means for supplying an acoustic matching liquid to a closed space formed by the moving probe unit, the annular bank, and the subject holding member or support part. 26. The object information acquiring apparatus according to any one of items 1 to 25.
前記減圧手段により負圧を印加することで、前記閉空間内に音響整合液を満たす
ことを特徴とする、請求項26に記載の被検体情報取得装置。 A pressure reducing means for applying a negative pressure to the closed space;
27. The object information acquiring apparatus according to claim 26, wherein the closed space is filled with an acoustic matching liquid by applying a negative pressure by the decompression means.
ことを特徴とする、請求項1に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 1, further comprising a separation unit that stores the acoustic matching material in a vertical direction inside the matching material storage container.
ことを特徴とする、請求項28に記載の被検体情報取得装置。 The object information acquiring apparatus according to claim 28, wherein the separation unit is a diaphragm connected to one of the annular dam and the moving probe unit.
ことを特徴とする、請求項29に記載の被検体情報取得装置。 30. The subject information acquiring apparatus according to claim 29, wherein the diaphragm is connected to the annular bank.
ことを特徴とする、請求項29または30に記載の被検体情報取得装置。 An acoustic matching material exhibiting non-fluidity of at least one of solid, sol, and gel is accommodated in one of the space on the annular dam side and the space on the moving probe unit side. The object information acquiring apparatus according to claim 29 or 30.
ことを特徴とする、請求項31に記載の被検体情報取得装置。 The separation unit includes: the non-fluid acoustic matching material stored in one of the space on the annular bank side and the space on the moving probe unit side; and the acoustic matching liquid stored in the other. The object information acquiring apparatus according to claim 31, wherein the object information acquiring apparatus is an interface.
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