JP3461509B2 - ソノマモグラフィーおよびよりよいｘ線撮影を行う装置 - Google Patents

ソノマモグラフィーおよびよりよいｘ線撮影を行う装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、よりよい診断能力を提供するために、Ｘ線
と超音波技術の両方を用いて乳房の組織を撮影する方法
および装置、ならびに、よりよいＸ線撮影に関する。特
に、本発明は、従来のマモグラフィー機器に超音波撮影
システムを付加する方法および装置を提供し、幾何学的
に合致したＸ線および超音波フィールド、ならびに、従
来のＸ線装置においての撮影を向上させるために使用さ
れ得る関連機器を提供する。
発明の背景 乳房の組織を二次元的に撮影するＸ線の技術を、癌ま
たは他の異常の診断を行うのに用いることはよく知られ
ている。Ｘ線撮影には多くの限界があると、放射線学者
によって一般に考えられている。特に、乳房のＸ線撮影
には、乳房Ｘ線写真では、三次元の対象物の二次元的な
画像しか提供しないという固有の限界がある。従って、
問題のありそうな領域が、乳房Ｘ線写真に示され得る
が、乳房内での対象物領域の高さは不確定であるため、
必要以上に広い範囲の生検（バイオプシー）に至る。
従来の乳房Ｘ線写真に加えて、乳房の組織の撮影に超
音波技術を用いる装置が開発されている。超音波撮影装
置は、圧電性の変換器から受信したエコーを、後方散乱
したエコー振幅に比例した明るさのレベルとして表示す
る。明るさのレベルは、適切なエコー範囲および変換器
位置または方向で表示され、変換器放射面に垂直な面に
おける対象物の断面像となる。
超音波乳房撮影専用装置の形態での、従来の公知の超
音波機器は、医学界にあまり受け入れられていない。例
えば、Brendenの米国特許第3,765,403号は、乳房の組織
を直接的なホログラフィーによる撮影を提供する超音波
技術の使用を記載している。この装置では、患者は、患
者を支持する面にうつ伏せになり、乳房を水が充満した
タンクに浸していなければならない。Taenzerの米国特
許第4,434,799号は、別の装置を記載している。その装
置では、患者の乳房は超音波変換器と超音波受信変換器
との間に固定される。これらの特許に記載のシステムは
両方とも超音波専用システムである。
専用の装置に加えて、手で握るタイプの超音波装置
が、フリーハンドの検査を行うのに応用されている。手
で握るタイプの超音波変換器を用いるフリーハンドの検
査は、例えば、Mendelsonの、「Ultrasound Secures Pl
ace In Breast Ca Management」、Diagnostic Imagin
g、1991年４月、120−129頁に記載されている。このよ
うなフリーハンドの検査の欠点は、マモグラフィーの補
助として使用されると、乳房Ｘ線写真と超音波像とをに
幾何学的に合致させることができないことである。この
合致がないせいで、フリーハンドの超音波検査は、も
し、幾何学的な合致が可能な場合に示されるのとは違う
乳房組織の位置を示すことになり得る。
例えば、フリーハンドの超音波で検出された塊で、当
初、マモグラフィーで検出された塊であると考えられて
いたものの10％以上が、その後、乳房の異なった領域を
示していることが分かったということを、最近の研究が
示している。超音波は、マモグラフィーより２〜３倍の
嚢胞（cyst）を描写するので、悪性の病変を良性である
と特徴づける可能性がある。
更に、Homerの「Imaging Features And Management O
f Characteristically Benign And Probably Benign Le
sions」、Rad.Clin.N.Am.、25:939−951（1987）に報告
されているような病変の三次元的な形状、および、Cosg
rove et al.、「Color Doppler Signals From Breast T
umors」、Radiology、176:175−180（1990）に報告され
ているような癌に関連して増加した脈管質は、診断基準
に加えられるべきであると示唆されている。このよう
な、超音波データと乳房Ｘ線写真との容積に関する空間
的な合致は、従来から知られている超音波装置では、達
成され得ない。
医学界内において、超音波技術が提供する利点に対す
る認識はあるが、従来のマモグラフィーおよびソノグラ
フィー機器の構造のために、これら２つの技術を組み合
わせることができなかった。特に、Lexan（登録商標）
などのポリカーボネートが、その引っ張り強さおよびＸ
線への透過性ゆえに、典型的に、マモグラフィーに用い
られている。これらの材料は、音波を伝導しない。
他方において、従来の乳房超音波装置に使用される圧
縮板は、例えばBrendenの米国特許第3,765,403号では、
ポリスチレンまたはポリウレタンなどの材料からなって
おり、これらは、マモグラフィー装置での使用には、引
っ張り強さが不十分である。
マモグラフィー機器の圧縮板に有用でありそうな材料
のすべては、密度が高いために、減衰および反射係数が
比較的高い（下の表１）。これらの特性のため、超音波
の使用は、低周波数（Taenzerの米国特許第4,434,799号
に記載されているような3MHz以下）および浅い深さに限
定される。10MHzおよび典型的な圧縮板の0.5から1cmの
往復経路において、ほとんどのポリマーの減衰は、20〜
50dBである。
４分の１波長（材料内の公称周波数および音波の速度
に依存するが、数100ミクロン）より厚い界面では、伝
送損失をも考慮にいれなければならない（50bBを超え得
る）。更に、生物組織と圧縮板と変換器との間のインピ
ーダンスの不一致の結果、各界面で少なくとも6dB、ま
たは、更に合計で24dBの往復の損失となる。全ダイナミ
ックレンジは、典型的な超音波システムでは、100dBを
越えないので、従来の公知のマモグラフィー圧縮板を通
しての超音波撮影は不可能である。
更に、圧縮板内の音波の伝播は、水または連結ゲルと
は実質的に異なるので、フェーズドアレイの要素から放
出された波動のそれぞれの屈折効果のために、等速1540
m/secであるとされるビーム形成プロセスはひどく悪化
する。
従来知られている超音波装置に使用される低周波数
は、現在、７−10MHzの変換器を必要とする診断への応
用には不十分である。しかし、このような高周波数要件
のために、少なくとも閾値（dBで）分だけ伝送損失が増
加する。水槽を用いる方法において、変換器により大き
なパルスを生成することが可能であるが、低い電気機械
効率の結果、熱が発生する。変換器を直接圧縮板の上に
置くと、その結果生物組成に近くなり、各要素から、さ
らに高いエネルギーパルスが必要である。その結果発生
する熱はダメージを与え得るので、熱の発生は回避すべ
きである。
Conwayの「Occult Breast Masses:Use Of A Mammogra
phic Localizing Grid For US Evaluation」、Radiolig
y、181:143−146（1991）およびBremおよびGatewood、
「Template Guided Breast Ultrasound」、Radiology、
184:872−874（1992）に、マモグラフィー装置の圧縮板
に穴を開けて超音波変換器を挿入することによって、乳
房Ｘ線写真と超音波像とを空間的に合致させる試みが記
載されている。Conwayらにおいて、局在化グリッドを有
する穴のあいた圧縮板を使用して音波の伝搬を可能にし
た。同一の超音波装置を使用して、フリーハンドおよび
局在化グリッドで超音波研究を行った。病変を検出する
ためには、さらに数回のＸ線撮影が必要であり、圧縮板
を、切り抜きがあるグリッド圧縮板に換え、切り抜き部
分を病変の座標の上に置く。グリッドに位置している超
音波は、フリーハンドより24％多くの病変を検出した。
フリーハンドの超音波を使用すると10％が間違って識別
された。グリッドガイド型の圧縮板では、病変の識別に
間違いがなかった。
上記の論文に記載の方法はいくつかの実用上の欠点が
ある。例えば、Conwayにおいて、圧縮板を、超音波変換
器と共に用いられる切り抜きがある圧縮板に変換した後
で、マモグラフィー技師が、局所化グリッドの上に患者
の乳房を再び置く際に役立つように患者の乳房に消えな
いペンで印をつける。上記の論文に記載されているよう
に、患者の皮膚の上に消えない印をつけても、その下に
ある乳房の組織が動くことを完全に防ぐことはできな
い。さらに、マモグラフィー技師は、正確な位置合わせ
確保のために、検査の間、立ち会っていなければなら
ず、手順期間が非常に長くなった。
局所化グリッドを有する切り抜き圧縮板には、超音波
のフィールドが、切り抜き穴以外の全ての領域におい
て、圧縮板の影によって遮断されるという問題があり、
このために、調べられている病変に関する予備知識が必
要である。その結果、所望の目的とする領域の完全な超
音波診断像を得るためには、マモグラフィー圧縮手順の
複雑で面倒な操作を行い、患者をさらなる電離放射線に
曝すことが必要である。
上記に加えて、従来のＸ線マモグラフィーに用いられ
る圧縮板は、典型的に、乳房の塊のほとんどを一様な厚
さに圧縮する。従って、撮影に必要なＸ線照射量は、板
の間の組織の一様な厚さによって決定される。圧縮下で
の乳首の部分および乳房の外端部の厚さは、一様な厚さ
とは大きく異なる。従って、一様な厚さの組織を適切に
曝すのに必要な放射量によって、乳首部分および乳房の
外端部が、過度にＸ線に曝されることなる。乳房の外端
部および乳首部分の許容可能な像を得るために、放射線
技師は、典型的には、第２の低い線量のＸ線照射を行
う。
従来から知られている圧縮板に関する別の欠点は、組
織を一様な厚さに圧縮するために乳房の組織に与えられ
た力による患者の不快感である。
従来の公知の乳房撮影装置および方法の欠点を考慮す
ると、乳房の組織を幾何学的に合致したＸ線像および超
音波像を提供する装置および方法を提供することが望ま
れる。
さらに、Ｘ線に曝されている間と超音波撮影による撮
像間で乳房が動くことなく、患者の乳房のＸ線像および
超音波像の両方が得られるように、放射線透過性かつ音
波透過性である圧縮板を提供することが望ましい。
また、所定の間隔で乳房の組織の複数の超音波像を生
成するために、所定の経路を通して、超音波変換器を動
かす装置を提供することが望まれる。
また、音波エネルギーの減衰および反射を最小にする
ために、超音波変換器と圧縮板との間を円滑にし、音波
的に連結する流体のフィルムを保持する装置を提供する
ことが望ましい。
さらに、患者の乳房の組織のホログラフィックな像
（view）を提供するために、幾何学的に合致されている
Ｘ線像と超音波像とを相関させ得る装置を提供すること
が望ましい。
さらに、一回のＸ線照射で高品位の画像が得られるよ
うに、乳首部分および乳房の外端部の撮影を改善させる
従来のマモグラフィー機器とともに使用される装置を提
供することが望ましい。
さらに、患者の組織を一様な厚さに圧縮する時に起こ
る患者の不快感を軽減し得る、従来のマモグラフィー機
器において使用される装置を提供することが望ましい。
発明の要旨 上記のことを考慮すると、本発明の目的は、乳房の組
織の幾何学的に合致したＸ線像および超音波像を提供す
る装置および方法を提供することである。
本発明の別の目的は、マモグラフィー／超音波（以
下、「ソノマモグラフィー」と呼ぶ）装置と組み合わせ
て使用される、放射線透過性かつ音波透過性である圧縮
板を提供することであり、それにより、Ｘ線露光と超音
波撮影との間で乳房が動くことなく、患者の乳房の組織
のＸ線写真および超音波像の両方が得られる。
本発明のさらなる目的は、所定の間隔で乳房の組織の
超音波像を提供するための、圧縮板を超音波変換器に接
触させる装置を提供することである。
本発明のさらなる目的は、超音波変換器と圧縮板との
間に潤滑的な連結フィルムを保持する装置を提供するこ
とである。
本発明のさらなる目的は、ソノマモグラフィー装置に
使用される放射線透過性の超音波変換装置を提供し、機
器によって得られるＸ線写真と幾何学的に合致した乳房
の組織の複数の超音波像を提供することである。
本発明のさらなる目的は、、乳房の組織の超音波像を
独立して、またはＸ線写真の像とともにの両方でデジタ
ル処理し、潜在的な組織の異常を突き止め診断する方法
を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、患者の乳房の組織のホロ
グラフィックな像を提供するために、幾何学的に合致し
たＸ線像と超音波像とを相関させ得る装置を提供するこ
とである。
本発明のさらに別の目的は、乳首部分および乳房の外
端部の撮影を改善させる従来のマモグラフィー装置とと
もに使用され、一回のＸ線露光で高品位の画像が得られ
る装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、患者の組織を一様に厚さ
に圧縮する時起こる患者の不快感を軽減し得る、従来の
マモグラフィー機器と共に使用される装置を提供するこ
とである。
本発明のこれらのおよび他の目的は、ソノグラフィー
装置と従来のマモグラフィー機器とを組み合わせること
を可能にする放射線透過性かつ音波透過性の圧縮板を備
えることによる、本発明の第１の実施態様の原理により
達成される。Ｘ線露光の前または後のどちらかに、キャ
リッジに装着された超音波変換器が、インクリメントし
ながら圧縮板を横切って平行移動し、乳房の組織の複数
の断面図を生成する。従って、本発明のソノマモグラフ
ィー装置によって得られたＸ線像および超音波像は幾何
学的に合致している。これらの像は、今度は、従来のマ
イクロプロセッサベースのワークステーションによって
処理され、患者の乳房の内部特徴のホログラフィックな
像を提供する。
本発明による圧縮板は、乳房の外端部および乳首部分
を変換器と音波的に連結するためのゲルパッドを備え得
る。このゲルパッドはまた、独立して、従来のＸ線マモ
グラフィー機器とともに使用され得、撮影されている組
織の厚さに比例して入射Ｘ線照射を減衰させ、かつＸ線
照射の散乱を減少させることによって、よりよいＸ線撮
影を提供するという利点を有し得る。また、本発明のゲ
ルパッドは、乳房の位置決めを改善し、従来の圧縮板に
伴う患者の不快感を軽減するという利点をも有し得る。
本発明の第２の実施態様において、放射線透過性の変
換器が、従来のマモグラフィー機器に適用され、提供さ
れる。本発明の変換器は、フェーズドアレイであり得、
送信および受信超音波変換器の両方として働き、散乱し
た放射によるＸ線フィルムの感光を減少させるために、
マモグラフィー機器に典型的に存在する回折グリッドの
下に配置されている。この実施態様において、回折グリ
ッドは、音波回路の構成要素として作用するように変形
されている。
本発明の第３の実施態様において、超音波変換器は、
圧縮板と従来のマモグラフィー機器の回折グリッドとの
間に配置された移動可能のキャリッジに装着されてい
る。この実施態様については、第１の実施態様の音波透
過性の圧縮板も、第２の実施態様の放射線透過性の超音
波変換器も必要としない。
また、本発明は、マモグラフィーおよびソノグラフィ
ー機器を用いて患者の乳房の組織を撮影し、幾何学的に
合致した像を提供する方法を包含する。この方法は、従
来のマイクロプロセッサベースのワークステーションを
用いて、患者の組織の像に基づいた生検を可能にするよ
うにこれらの像を処理することをさらに包含する。ある
いは、医者は、オフラインのセッティングにおいて、処
理され、記憶された像を詳細に検討することができる。
さらに、本発明は、医者が、潜在的な組織の異常を識
別し、診断する際の手助けとなるように、独立して、ま
たは乳房Ｘ線写真と共に、超音波像を処理する方法を包
含する。例えば、本出願人は、組織異常は、健康な組織
より圧縮しにくいということを発見した。その結果、本
出願人は、異なる圧縮負荷の下で、組織の塊の超音波走
査を多数回行い、それから像をデジタル減算することに
よって、組織の異常が簡単に検出され得ることを発見し
た。
図面の簡単な説明 本発明のさらなる特徴、その性質および種々の利点
は、添付の図面および以下の好適な実施態様の詳細な説
明からさらに明らかになるであろう。その中で、 図１は、本発明のソノマモグラフィー装置の第１の実
施態様の斜視図であり、 図２は、図１のソノマモグラフィー装置の部分側面図
であり、 図3Aおよび図3Bは、それぞれ、従来のマモグラフィー
装置で圧縮された乳房の側面図およびこのような装置で
得られたＸ線像であり、 図4Aおよび図4Bは、それぞれ、本発明のゲルパッドを
備えているマモグラフィー装置において圧縮された乳房
の側面図およびこのような装置で得られたＸ線像であ
り、 図５は、本発明による圧縮板の１つの実施態様の詳細
な斜視図であり、 図6Aおよび図6Bは，それぞれ、本発明の例示的な超音
波変換器潤滑／連結装置の斜視図、および線6B−6Bに沿
った図6Aの装置の断面図であり、 図７は、図１のソノマモグラフィー装置に用いられて
いる駆動手段の例示的な実施態様の模式図であり、 図８は、本発明と共に使用されるように適用されたワ
ークステーションおよびデジタル化タブレットの斜視図
であり、 図９は、本発明のソノマモグラフィー装置の別の実施
態様の斜視図であり、 図10は、図９の線10−10に沿った断面図であり、 図11は、本発明の回折グリッドおよび超音波変換装置
の斜視図であり、 図12は、本発明の別の実施態様の断面図であり、 図13は、本発明による超音波撮影システムの要素のブ
ロック図であり、 図14は、本発明の方法によって図１の装置で生成され
た超音波像およびＸ線像の斜視図である。
発明の詳細な説明 図１および図２を参照して、本発明によって構成され
たソノマモグラフィー装置10の第１の例示的な実施態様
を説明する。ソノマモグラフィー装置10は、ベース11、
垂直カラム12、アーム14からつり下がっているＸ線管1
3、圧縮板15、構台17から支持される超音波変換器16、
構台支持18、回折グリッド19、フィルムホルダー20およ
びバイオプシー針ガイド21を備えている。
ソノマモグラフィー装置10のマモグラフィー構成要
素、すなわち、ベース11、カラム12、Ｘ線管13、アーム
14、回折グリッド19、およびフィルムホルダー20は、以
下に記載する特徴を含むが、従来のものでも構わない。
これまで公知のマモグラフィー機器と同様に、カラム12
のアーム14の垂直方向の高さは、手動またはそれ自体公
知の電動化された構成を用いて、選択的にかつ移動可能
に決定され得る。Ｘ線フィルム22は、フィルムホルダー
の端面のドアを通してフィルムホルダー20の回折グリッ
ド19の下に配置される。
ここに提供された例示的な実施態様は、Ｘ線フィルム
を生成するマモグラフィー機器に言及しているが、もち
ろん、デジタルの（フィルムのない）Ｘ線システムまた
はデジタル化されたＸ線フィルムも用い得ることは、放
射線学になじみがある人に理解されるであろう。本発明
を実施するためには、Ｘ線源から放出されたＸ線放射
が、生物組織を通過し、Ｘ線フィルムであろうとデジタ
ルＸ線レセプタであろうと、レセプタに像を形成するこ
とで十分である。本発明により拡大され得る市販されて
いるマモグラフィー機器は、例えば、Bennett X−Ray T
echnologies,Inc.,Copiague,New Yorkによる輪郭システ
ム、Kramex、Saddle Brook、New Jerseyから入手可能な
AVIVAシステム、およびLorad,Danbury Connecticutから
入手可能なLORAD DSMシステムなどがある。
従来の公知のマモグラフィーシステムに共通のソノマ
モグラフィー装置10の上記の構成要素に加えて、本発明
の装置は、圧縮板15および構台17に移動可能に支持され
た超音波変換器16を備えている。図１および図２に示す
ように、圧縮板15は、例えば、ポリエチレンバッグ24に
よって、圧縮板の下側に配置されるゲルパッド23を備え
ている。圧縮板15は、患者の組織のバイオプシーを行う
ための開口部（図示せず）を備え得る。あるいは、ゲル
パッドの組成によっては、ゲルパッド23は、ポリエチレ
ンバッグ24なしで用いられることもでき、乳房の位置決
めを容易にするための粘着性のまたは接着性の面を備え
得る。
ゲルパッド23は、インピーダンスの不一致が最小の状
態で、変換器16から乳房の組織100の最遠位部分へ音波
を確実に適切に伝搬するように、患者の乳房の正面部
分、すなわち、乳首部分と接触する。図１および図２に
見られるように、ゲルパッド23は、乳房の最遠位端の形
状に従い、ゲルパッド／乳房の接触面でのインピーダン
スの不一致および音波反射を最小にする。従って、ゲル
パッドは、寒天ゼラチンおよび水の組成物または他の適
切なレオスタティックな（rheostatic）材料、例えば、
米国特許第4,369,284号、第4,618,213号および第5,262,
468号に記載のゼラチン性のエラストマー組成物からな
り得る。衛生上の目的のために、ゲルパッド23（およ
び、もし、用いるなら、ポリエチレンバッグ24も）使い
捨て可能であり得、従って、圧縮板15に取り外し可能に
取り付けられている。
図３および図４を参照して、従来のマモグラフィーシ
ステムと共に用いられるときの本発明のゲルパッドの別
の利点を説明する。図3Aを参照すると、従来の公知のＸ
線マモグラフィーシステムの一部は、標準的な圧縮板91
と底板92との間で、一様な厚さ105に乳房104を圧縮す
る。それ自体公知のように、Ｘ線照射は、厚さ105への
適切な照射を提供するように設定される。しかし、一様
な厚さを適切に照射することによって、乳房104の外端
部は、乳首部分も含めて、典型的には、例示的なＸ線像
93の領域106に示すように、過度に照射される。この影
響を補うために、放射線技師は、乳房104の第２回目の
照射を低いＸ線量で行うのが典型的であり、それにより
乳房の外端部は適切に照射されるが、一様な厚さ105の
照射は不十分なＸ線像を提供することになる。
図4Aおよび図4Bを参照すると、本発明の重量な利点が
説明されている。本出願人は、ゲルパッド23は、以下に
記載するようなソノマモグラフィーシステムに使用され
るときに音波的な連結を提供するだけでなく、Ｘ線減衰
力を提供すると判断した。図4Aにおいて、図3Aのシステ
ムの一部が示されているが、また、本発明のゲルパッド
23を備えている。ゲルパッド23は、標準の放射線量が過
度の照射を起こす部分である外端部での乳房の薄い部分
に合わせて、自信を調節する。
ゲルパッド23は、ヒトの組織の材料に近いＸ線減衰を
有する材料からなるとき、ゲルパッドは、あたかも、乳
房の組織の一様な厚さの一部であるかのように、Ｘ線を
減衰する。図4Bに示すように、乳首を含む乳房の組織の
外端部は、得られたＸ線像94において、もはや過度に照
射されていない。従って、ゲルパッド23は、患者へのＸ
線量を全体的に減少させつつ、放射線技師が対象の解剖
の周辺部での適切に照射された詳細を有するＸ線像を得
ることを可能にすることにより、従来のマモグラフィー
機器を改善するように使用され得る。
さらに、ゲルパッド23が、患者の組織の形状に合うの
で、圧縮板15によって与えられた力がより大きな面領域
に分散し、従って組織に与えられる圧縮力を減少させ、
患者の不快感を軽減する。さらに、もし、ゲルパッド23
がわずかに粘着性または接着性の面を有していれば、患
者の組織をよりよく保持し、組織の位置決めの際の困難
さが緩和される。
再び、図１、図２および図５を参照すると本発明の第
１の実施態様において、圧縮板15は、高性能な音波的に
透明（「音波透過性」）で、かつＸ線透明（「放射線透
過性」）のフィルムを有しており、このフィルムは、約
25ミクロン（1mil）の厚さで、圧縮板として機能するほ
ど十分に剛性である。特に、圧縮板15は、負荷下での板
の局所的なスロープが、走査領域内の水平線から１度を
超えないように十分な剛性を有するのが好ましい。さら
に剛性を持たせるために、圧縮板15は、その横方向の端
面に沿って金属の強化バー15を備え得る。
E.I.Du Pont de Nemours and Company、Wilmington、
Delawareによって製造されたKapton（登録商標）は、本
発明を実施するのに適切な材料である。なぜなら、必要
な音波透過性／放射線透過性の質と、圧縮板として良好
に設けられるために必要な剛性の両方を提供するからで
ある。特に、Kapton（登録商標）の1mil（25ミクロン）
という厚さは、圧縮板として使用されると、音波エネル
ギーの伝送損失は、3dBより少ないと予想され、一方、2
mmの厚さのポリカーボネート板と同じ引っ張り強さを提
供する。さらに、Kapton（登録商標）は、Ｘ線放射に曝
されることによって影響を受けない。
放射線透過性かつ音波透過性である圧縮板を製造する
際に使用されるのに適している他の材料は、E.I.Du Pon
t de Nemours and Company、Wilmington、Delawareから
入手可能なSurlyn（登録商標）8940などのSurlyn（登録
商標）アイオノマー、およびMitsui ＆ Co.、Tokyo、Ja
panから入手可能なTPX（登録商標）MX−002およびMX−0
04などのポリメチルペンテンなどである。約6.4mm（0.2
5インチ）の厚さのこれらの材料の板は、十分に剛性で
あるので、もし、その周辺部のあたりを固い枠によって
適切に支持されれば、上で定義した反りの基準に合う。
図５において、圧縮板15は、金属枠96に固定されたTPX
（登録商標）95の6.4mm（0.25インチ）の厚さのシート
を含むように示されている。TPX（登録商標）シート95
の３つの側面は、互い違いのネジ97などの適切な留め具
によって金属枠96に固定され、４番目の側面は、枠96の
溝98に接着される。この２つの材料のうち、ポリメチル
ペンテン、特にTPX（登録商標）が、音波減衰およびイ
ンピーダンスが低く、強度が高いので好適である。Surl
yn（登録商標）アイオノマーからなるシートもまた、よ
り柔らかく、減衰損失はTPX（登録商標）のシートの約
二倍であるが、同様に使用され得る。
図6Aおよび図6Bを参照すると、超音波変換器16は、従
来の設計による、単一のピストン、管状またはフェーズ
ドアレイ撮影装置を備え得る。このようなアレイ装置に
より、超音波エネルギーのビームフォーカスが可能にな
り、患者の組織の内部構造の高解像度の画像が提供され
る。超音波変換器16は、制御回路によって選択された回
数で、伝送操作モードと受信操作モードとの間でそれぞ
れ切り換えられる伝送および受信作用の両方を組み合わ
せる。
超音波装置の内部構造および動作はそれ自体は知られ
ているので、その装置の具体的な内部構成は本発明の一
部分を構成しない。変換器16は、好適には、約２から15
MHzの範囲で動作する。より好適には、伝送モードにお
いて変換器によって生成される信号は、100％の帯域を
有する10MHzバーストである。音波エネルギーの変換を
向上させるためには、変換器16は、さらに、例えば、グ
リセロールなどの適切な連結剤、または圧縮板15の上に
配置された付加的な薄いゲルパッド（図１からは明確さ
のために省略）を用いて、圧縮板の上面と音波的に連結
されてもよい。
図6Aおよび図6Bに示される変換器16の例示的な実施態
様について、超音波変換器16と圧縮板15との間に、潤滑
／連結剤を塗布する装置を説明する。変換器16は、下の
端部にそって形成されるスペーサ111を備えるスカート
またはカバー110に囲まれている。スペーサ111は、変換
器16の接触面を約0.06mm（2.5mil）、圧縮板15の面から
上に上げ、潤滑および音波的連結を最適にするような形
状をしている。例えば、表面活性剤および洗剤といった
水をベースにした溶液などの適切な潤滑／連結液で湿ら
せたスポンジ状材料112が、スポンジ状材料112とスペー
サ111が、実質的に同時に圧縮板15と接触するように、
変換器16の回りに配置される。従って、変換器アセンブ
リが、圧縮板15の表面に沿って移動する時、潤滑／連結
液の薄い膜113が板に堆積する。カバー110により、ま
た、変換器アセンブリが、材料112と接触することな
く、扱われ得る。
図１および図２を参照すると、構台支持18は、電動化
されたまたは手動で調節可能な機構を用いて、カラム12
に沿って垂直に配置される。構台支持18は、圧縮板15の
横の端部より上に配置されるアーム18'を備える。構台
支持18は、電動化されたトラックまたはケーブル構造25
を用いて、遠位および近位の方向「Ａ」および「Ｂ」に
動くことができるように構台17を支持する。構台支持18
は、構台17を正確にインクリメントしながら遠位および
近位方向に移動させる。患者の組織のＸ線照射の間、構
台17は、「Ａ」方向の最遠位位置まで移動するので、Ｘ
線写真撮影を妨げない。あるいは、構台17および構台支
持18は、圧縮板から揺動して離れるように蝶番式に取り
付けられており、Ｘ線照射のための明らかなアクセスを
提供する。
構台17（図７に点線で示す）は、今度は、超音波変換
器16を支持するキャリッジ26を備える。構台17は、
「Ｃ」および「Ｄ」の横方向にキャリッジ26を移動させ
る、それ自身の電動化された駆動手段27を備える。
駆動手段25および27の例示的な実施態様を、図７を参
照しながら説明する。構台支持アーム18の駆動手段25
は、構台支持18のアーム18'を伸びるケーブル30を備え
る。ケーブル30は、プーリ31および駆動車輪32の上に捕
らえられ、それぞれ、上および下のフライト30Aおよび3
0Bを形成する。駆動車輪32は、モータ33によって同期的
に駆動される。構台17は、点34でケーブル30の上フライ
トと固定して接続されており、ケーブル30の上フライト
が、「Ａ」および「Ｂ」方向に移動するとき、構台17は
対応する方向に平行移動する。モータ33は、例えば、構
台17が、１から10mmというように正確にインクリメント
しながら近位および遠位の方向に移動し得るように、構
台17の正確な位置決めを可能にするタイプである。
図７をさらに参照すると、構台17は、キャリッジ26お
よび変換器16を正確に位置決めするためのそれ自身のケ
ーブル構造27有する。特に、図示された例示的な実施態
様において、ケーブル35は、駆動車輪36およびプーリ37
の上を動き、それぞれ、上および下フライト35Aおよび3
5Bを形成する。キャリッジ26は、点35'において、ケー
ブル35の下フライト35Bに固定され、これにより、キャ
リッジ26が、下フライト35Bの移動に応じて「Ｃ」およ
び「Ｄ」方向に移動する。モータ38は、構台17に支持さ
れ、キャリッジ26、および変換器16の正確な制御を可能
にする。
あるいは、歯状のベルトまたは歯車構造が、上記の例
示的な実施態様のケーブル、プーリおよび駆動車輪に代
わり得る。さらなる代替としては、駆動手段25および27
は、例えば、従来の電動化されたトラック、エンコーダ
およびステッパーモータによって制御されるネジ溝駆動
ロッドに担持されたネジ溝ブロック、または他の適切な
手段を用い得る。
適切にプログラムされた制御回路が、上記の駆動手段
25および27の何れかと共に使用されるように設けられ、
それにより、駆動手段が、所定の位置で、その位置で乳
房の組織の超音波像を得るのに十分な期間停止するとい
うことが理解されるべきである。さらに、構台17および
構台支持18は、変換器16が、オペレータによって手動で
位置決めを行うことを可能にする解放機構を提供しても
よい。
図２に示すように、構台支持18のアーム18'は、スロ
ット39を備えており、そこを通って、バイオプシー針ガ
イド21と係合するように構台17の延長部は突出してい
る。従って、構台17が、遠位および近位の方向「Ａ」お
よび「Ｂ」に動くとき、バイオプシー針ガイド21は超音
波変換器16と並んだままである。バイオプシー針ガイド
21は、開口部を有する針支持要素40を備え、その開口部
にバイオプシー針が挿入され、患者の組織の超音波像案
内バイオプシーを行う。針支持要素40は、医者によって
所望の位置に配置され、それからバイオプシー針支持21
と係合され、像案内バイオプシーを行う。
本発明のこの局面によるバイオプシー針の横での位置
合わせは、患者に重要な心理的恩恵を提供する。バイオ
プシー針が、患者の乳房の上面からではなく、横方向か
ら挿入されるので、乳房の上面に傷をつけない。従っ
て、患者は、バイオプシー穿刺による見苦しい傷が見え
るという心配のために、乳房の上面を露出する衣服（例
えば、夜会服）を着用することができないということは
ない。
超音波変換器16は、キャリッジ26が、圧縮板15を横切
って移行する間に停止する各位置において、変換器に垂
直な面内に位置する組織の内部構造に対応する像を生成
する。これらの各位置において生成される像またはフレ
ームは、図８に示すようなマイクロプロセッサベースの
ワークステーション41に記憶され、後に、後処理および
操作される。
図８を参照すると、Ｘ線フィルムを生成する従来のマ
モグラフィー装置と共に使用される本発明の実施態様に
おいて、Ｘ線フィルム42は、Ｘ線フィルム上のインデッ
クスマーク44および44'が、デジタル化タブレット43上
の位置決めマークと一致するように、デジタル化タブレ
ット43上に配置される。デジタル化タブレット43は、ペ
ン45を備えており、モニタ46を有するワークステーショ
ン41に接続されている。ワークステーション41は、適切
なソフトウェアを備え、デジタル化タブレット43に対す
るペン45の動きを翻訳処理する。
Ｘ線フィルム42がデジタル化パッド43に位置合わせさ
れると、デジタル化タブレットのペン45により、医者
は、デジタル化タブレット43にペン45を接触させること
によって、Ｘ線フィルム42上の位置に対応する、直交す
る超音波像をモニタ46に写し出すことができる。従っ
て、ペン45のデジタル化タブレット43への接触位置によ
り、自動的に、その位置における対応する直交超音波フ
レームが生成され、医者に、組織の内部構造のホログラ
フィック、すなわち、三次元の像を提供する。さらに、
本発明によって提供される、超音波像フレームおよびＸ
線フィルムの正確な幾何学的な合致により、医者は、超
音波像を処理し、例えば、デジタル減算を行うことが可
能であり、乳房の病変検出能力が向上する。
Apple Computer、Cupertino、Californiaから市販さ
れているPowerPC（登録商標）は、上記のように使用さ
れるのに適切なワークステーションを提供し、一方、Ky
e International Corp.、Ontario、Californiaから入手
可能なデジタル化タブレットのHiSketchシリーズは、本
発明のソノマモグラフィー装置と共に使用されるのに適
切なデジタル化タブレットを提供する。あるいは、従来
のＸ線フィルムは、スキャナーまたは従来のビデオカメ
ラを用いてデジタル化され得る。
図９〜図11を参照しながら、本発明の原理に従って構
成されたソノマモグラフィー装置50の別の実施態様を説
明する。ソノマモグラフィー装置50は、ベース51、直立
垂直カラム52、垂直移動可能なアーム54に支持されるＸ
線管53、圧縮板55、回折グリッド56、超音波変換器57お
よびフィルムホルダー58を備える。構成要素50〜54は、
上述したように従来のマモグラフィーシステムの要素を
構成する。Ｘ線感光フィルム59は超音波変換器57の下の
フィルムホルダー58に配置される。
ソノマモグラフィー装置50は、主に、超音波透過性圧
縮板15、変換器16、構台17および構台支持18が、変形回
折グリッド56および超音波変換器57に換えられていると
いう点で、上記の装置10とは異なる。圧縮板55は、医者
が超音波像案内バイオプシーを行うことが出来るように
開窓され得る。
図11において、回折グリッド56は鉛などのＸ線吸収材
料61のアレイを備えており、インタースペース62はアル
ミニウムまたは有機材料などの非吸収材料62で満たされ
ている。この構造は、マモグラフィーにとっては従来の
ものであり、これにより回折グリッド56の面に垂直なＸ
線がインタースペース62を通過することが可能であり、
一方、鉛ライン61のアレイは、Ｘ線が患者の組織101を
通過するときのＸ線の散乱によって起きる拡散放射のほ
とんどを吸収する。回折グリッド56は、インタースペー
ス62の下面が鉛ライン61の下面より約1mm下に伸びてい
るという点で、従来の公知の装置とは異なる。これによ
り、伸びたインタースペースの間の空間が、エアーポケ
ットとなり、超音波変換器57と鉛ライン61との間の音波
吸収器として働く。
超音波変換器57は、図１〜図７の実施態様の超音波変
換器16と同じ目的、すなわち、音波エネルギーを伝送お
よび受信を交互に行うのに役立つ。超音波変換器57は、
平行に間隔を有する、圧電性の線形またはフェーズドア
レイ63の二次元アレイを備える。アレイ63は、図11に示
すように、回折グリッド56の鉛ラインと直交して並ぶ軸
を有するか、または、インタースペース62と並ぶ軸を有
し得る。各アレイ63は、独立して、かつ、順次活性化さ
れ得る多数の超音波変換要素63'を備えている。例え
ば、1cmであり得る、アレイ63間の間隔64は、変換器57
によって提供される超音波像の隣接フレームの間の間隔
を決定する。高さの焦点合わせと同様に、この解像度
も、多数の超音波変換要素63'、すなわち、隣接する列
の要素を活性化することによって放出される音波エネル
ギーの焦点を合わせるための適切な回路を設けることに
よって向上する。
各超音波変換要素63'は、以下に説明するように、一
連の接続ワイヤ（図11に図示せず）によって、超音波コ
ントローラ回路に接続される。接続ワイヤは、回折グリ
ッド56のＸ線吸収材料の列と一致するように二次元のア
レイを横切って配置される。そのように、接続ワイヤを
超音波変換要素63'に配置することによって、接続ワイ
ヤは、Ｘ線フィルムへの照射の間、フィルム上に像を生
成しない。
超音波変換要素63'の上面65は、適切な連結剤、たと
えば、グリセロールを用いて、音波的に回折グリッド56
のインタースペース61と連結される。超音波変換要素6
3'によって放出された音波エネルギーは、回折グリッド
56のインタースペースを通って、上側の圧縮板55と回折
グリッド56との間に配置されている組織に伝搬される。
図１〜図７の実施態様に関して上で述べたようなゲルパ
ッドが、回折グリッドと患者の乳房の組織101の最遠位
部分との間の接触面での音波のインピーダンスの不一致
を軽減するために、圧縮板55および回折グリッド56と共
に用いられ得る。
図11をさらに参照すると、アレイ63は、例えば、Tora
y Industries、Kamakura、Japanから入手可能なフッ化
ビニリデン（VDF）とトリフルオロエチレン（TrFE）の
共重合体などの圧電性材料を有する一連の層を備える。
超音波変換器を形成するためのこのような材料の使用に
ついては、MEDICAL APPLICATIONS OF PIEZOELECTRIC PO
LYMERS（Galetti et al.偏）、Gordon and Breach Scie
nce Publishers S.A.（1998）のOhigashi et al.の「Pi
ezoelectric and Ferroelectric Properties of P（VDF
−TrFE）Copolymers And Their Application To Ultras
onic Transducers」（第189頁以下参照）に記載されて
おり、これは、参照のためにここで援用される。本願発
明者は、約25ミクロン（1mil）の金メッキされた共重合
体材料の層が、実質的に、Ｘ線（および超音波）に対し
て透過性があり、共重合体フィルムが、Ｘ線源とフィル
ムとの間に挿入されるとき、受信信号の変化は1dB未満
であると判断した。
図11に示すように、アレイ63は、フェーズドアレイを
形成し得る。診断撮影使用のための集積シリコンVDF−T
rFE音波変換アレイの例が、上記のOhigashi et al.に記
載されている。このようなアレイは、アレイ要素の相互
結合の程度が低く、簡単に、高密度に製造され得、生物
組織に一致する優れた音波インピーダンスを提供する。
なお、図11を参照すると、超音波変換器57は、上記の
適切な材料、例えば、VDFとTrFEとの共重合体からなる
圧電フィルム67で覆われている薄い金属裏当て板66を備
える。圧電フィルム67は、今度は電極要素68で覆われ、
不活性のポリマー層69をその上面に有する。接続ワイヤ
（図示せず）は、回折グリッド56のＸ線吸収材料のライ
ンに一致するように、各超音波変換要素63'のそれぞれ
の電極要素に配置される。不活性ポリマー層69は、適切
な上で述べたような連結剤を用いて回折グリッドのイン
タースペース材料の下端部に音波的に連結される。
超音波変換器57の超音波変換要素63'が、構成要素66
〜69の厚さの選択によって、所定の周波数で作動するよ
うに製造され得ることは、超音波変換器設計の当業者に
よって理解される。さらに、受信動作の間、アレイによ
って受信される音波信号は、回折グリッド56のＸ線吸収
グリッドの下面からの強い反射（すなわち、非常に強い
インピーダンスの不一致）を含んでいるかもしれないの
で、このアーティファクトを排除するためにエコー信号
をフィルタにかけることが必要であり得る。例えば、水
路を用いて得られるエコー信号は、フィルタ回路に記憶
され、それから、実際の動作の間超音波変換器によって
受信されたエコーから減算され得る。
さらに、超音波変換要素の活性化を制御する適切な回
路を用いることによって、所定の位置に対応する変換要
素のみが、活性化され得ることが理解されるであろう。
従って、図１に示すようなバイオプシー針支持を、その
支持を当該の超音波変換要素と並べる適切な機構と共に
用いることによって、医者は、図１〜図７で記載された
実施態様と同様に、超音波像によって案内されたバイオ
プシーを行い得る。
図12を参照しながら、本発明のソノマモグラフィー装
置の別の実施態様を説明する。ソノマモグラフィー装置
70は、直立垂直カラム71、圧縮板72、回折グリッド73、
フィルムホルダー74およびＸ線感光フィルム75を含む、
上記のマモグラフィーの基本的な要素、ならびに超音波
変換器76を備える。この実施態様において、圧縮板72
は、音波透過性である必要がない。なぜなら、超音波変
換器76は、圧縮板と回折グリッドとの間に位置している
からである。圧縮板72に取り付けられているゲルパッド
77が、超音波変換器76の生物組織102への音波的連結を
確実に行う。
図１〜図７の実施態様の構台とは違って、超音波変換
器76は蹄鉄形の構台78に装着されているので、変換器
は、構台78に沿って平行移動するとき、湾曲した経路に
沿って動く。超音波変換器76は、構台78の長さ方向を横
切るとき、例えば、１〜３度と少ない角度の増加で移動
する。
この第３の構成は、上記の実施態様と比較して、音波
エネルギーがより深く貫通することが、超音波変換器設
計の当業者には理解されるであろう。従って、この実施
態様では、上記の実施態様に使用されるであろう変換器
よりも低い周波数の変換器を用いる必要があるであろ
う。しかし、ほとんどの皮相的な病変に対しては、高周
波数変換器は、なお、満足のいく性能を提供し得ると考
えられる。
図13を参照しながら、患者の組織を撮影する超音波回
路80を説明する。回路80は、超音波変換器81、モータコ
ントローラ82、システムソフトウェア84によって作動す
るマイクロプロセッサ83、受信回路85、伝送／受信スイ
ッチ86、駆動回路87、アナログ−デジタルコンバータ8
8、システム記憶装置89および表示装置90を備える。
変換器81は、駆動回路87によって起動され、超音波信
号を発信する。いったん、変換器が、適切な期間、音波
エネルギーを放出すると、変換器は受信モードに切り換
わる。変換器81が発信信号のエコーに応答すると、変換
器81は受信回路85に電気信号を生成する。
好適には、受信回路85は、高いコントラスト解像度を
可能にするように、例えば、100dBという広いダイナミ
ックレンジを有する。受信回路が、戻ってきたエコーと
ともに伝送パルスを記録するので、変換器の表面から組
織への「飛行時間」に対応する第１のT0マイクロ秒は無
視される。受信回路85は、また、戻ってきた信号の減衰
を補償するように調整され得る自動利得増幅器を備えて
いる。従って、受信信号は、受信回路85によって増幅さ
れ、処理され、それから、アナログ−デジタルコンバー
タ回路88に与えられる。アナログ−デジタルコンバータ
は、アナログ電気エコー信号をデジタル信号に変換す
る。これらのデジタル符号化された超音波像が、今度
は、システム記憶装置89に記憶される。
マイクロプロセッサ83が、モータコントローラ82をモ
ニタし、モータコントローラは、今度は、超音波変換器
の動き（例えば、図１〜図７の実施態様の構台17および
構台支持18の動き）を制御し、変換器81の位置を連続的
に計算する。各超音波像位置での構台位置に対応するデ
ジタルデータが、その位置での超音波像と共にシステム
記憶装置89に記憶される。
あるいは、各パルス後に回収されたデジタルデータが
連続的にシステム記憶装置89に記憶され、電気的または
機械的ステアリングのいずれかのための伝搬経路が予め
決定され得るので、変換器81の向きおよび位置は、シス
テム記憶装置89に記憶されたデジタルデータの位置と直
接相関され得る。
撮影された組織を流れる血液による周波数または時間
変化を評価することによる組織脈管構造の評価のため
に、超音波信号を用いることは公知である。ドップラー
の原理に基づくこのようなシステムは、Bakerの「Pulse
Ultrasound Doppler Blood Flow Sensing」、IEEE Tra
nsactions on Sonics and Ultrasonics、vol.SU−17、N
o3（1970）に記載されている。従って、血液フローに関
するデータもまた超音波変換器81を用いて得られ、その
データは処理され、エコーデータと共にシステム記憶装
置89に記憶され得る。
さらに、血液フローにより、超音波像においてスペッ
クル効果が生じるので、各撮影位置において数回のパル
スを送り、それから、血液フローによるスペックル効果
を平均する標準ノイズ削減技術を使用することが望まし
い。また、変換器の動きによるスペックルの変化によ
り、戻ってくるエコーの数回連続の獲得が平均化され、
スペックルを削減することが可能である。おそらく反響
のせいである水路からの受信データのデジタル減算は、
また、デジタル化されたデータから減算され、超音波像
を改善する。
図９〜図11に示すような本発明の実施態様において、
マイクロプロセッサ83は、二次元の超音波変換器57の個
々の超音波変換要素63'のシーケンシャルな動作を制御
し得る。記憶システム89の超音波像の位置が、上述した
ようにフェーズドアレイにおける特定の位置に像を相関
させるために用いられ得る。
システムソフトウェア84は、従来のマイクロプロセッ
サベースのワークステーション内に存在し得、ホログラ
フィックな像が生成されて異なる角度から見ることがで
きるように、記憶装置89に記憶されたデータを操作する
ことを可能にする。さらに、ソフトウェアによって、図
８に関して上述したように、圧縮板の上に設けられた放
射線不透過性のライン（図１または図９に図示せず）に
対して、またはデジタル化タブレットのペンの位置に従
って決定された、関心のある特定の領域の観察が可能に
なる。像は表示装置90に表示される。
本発明のソノマモグラフィー装置の設置および操作は
簡単で、一人のオペレータによって達成され得る。医者
またはオペレータは、従来の方法で、マモグラフィー研
究対象の乳房の位置決めをする。Ｘ線照射の後（または
前）に、超音波変換器は活性化され、離れた位置で乳房
組織を撮影し、超音波像がワークステーションでの検討
のために記憶される。
乳房全体の断面図が記憶されるので、以下に述べる方
法に従って、独立して、または、デジタル化されたＸ線
像と共に、得られたデータを操作し得る。
本発明は、生物組織の超音波像およびＸ線像／幾何学
的に合致した超音波像を得て観察する方法をさらに包含
する。超音波像および幾何学的に合致したＸ線像を得る
第１の方法は、 （ａ）基準点に対して生物組織を固定する工程と、 （ｂ）生物組織をＸ線に曝し、生物組織の内部構造のＸ
線フィルムを生成する工程と、 （ｃ）基準点に対する生物組織の動きを妨げることな
く、超音波変換器を生物組織に連結し、生物組織の複数
の超音波像を生成する工程と、 （ｄ）複数の超音波像を、Ｘ線フィルム上の所定の位置
と相関させる工程とを包含する。
組織をＸ線放射に曝し超音波走査を行う工程（ｂ）お
よび（ｃ）は、特定の応用に必要な場合、容易に相互交
換され得ることはもちろん理解されるであろう。
本発明の方法は、また、例えば、ノズルフィルタリン
グ、またはデジタル減算技術を用いて、記憶された像の
診断能力を向上させるために、超音波像の処理、記憶お
よび操作の工程を包含する。
図１および図14において、本発明の装置で得られた、
記憶された超音波像データを観察する第１の方法が記載
されている。図14の最上部に示すように、Ｘ、Ｙ、Ｚ方
向からなる仮想三次元座標系120は、Ｘ−Ｙ平面が、下
の圧縮板19の面と一致し、Ｚ軸が高さと対応するよう
に、図１の装置に置かれ得る。座標系120において、超
音波変換器16が、Ｃ−Ｄ方向において上の圧縮板15に沿
って走査すると、Ｘ−Ｚ平面に乳房の内部の像「ａ」を
提供する。超音波変換器16が、Ａ−Ｂ方向に移動する
と、図14に「ｂ」および「ｃ」として示すような、Ｘ−
Ｚ平面においてさらなるフレームを生成する。
乳房全体についてＸ−Ｚ平面での断面図が記憶される
ので、各伝搬ラインを合計し、乳ガンの選別に使用され
る、乳房の減衰の二次元の投射図を得ることが可能であ
る。特に、本発明の第１の方法によれば、図14に示され
る「ａ」から「ｃ」の各フレームに記憶されたデータ
が、Ｚ方向に合計され、Ｘ−Ｙ平面に単一のラインを提
供し、二次元の超音波像121を生成する。Ｘ−Ｚ平面の
超音波データをＸ−Ｙ平面の単一ラインに投射し、像12
1を生成することによって、組織異常（図14のx'に示さ
れるような）が、上に述べたように、装置10のＸ線部分
で得られたデジタル化された従来のＸ線写真122と同じ
フォーマットで表示され得る。
上で得られたような超音波像121が、それから、デジ
タル化されたＸ線像122の上に置かれると、組織異常が
簡単に隔離され識別され得ることが本出願人によって観
察された。さらに、本出願人は、超音波像121およびＸ
線像122をカラーコード化することによって、この識別
工程を速めることができることを観察した。
本発明による別の方法において、断面図「ａ」〜
「ｃ」は、また、関心のある領域の三次元描写として表
示され、例えば、ドップラーまたは脈管構造のデータを
分析するのに使用される。データの別の提示は、連続フ
レームのループから構成され得る。
本発明の装置で得られたデータの観察および分析の別
の方法は、組織による音波の後方散乱が、密度および圧
縮度の関数であるという原理を利用している。本出願人
は、圧縮に関する非線形の関数が、悪性組織に存在する
と判断した。特に、本出願人は、組織異常は、健康な組
織より固く、圧縮されにくい傾向があるということを発
見した。これらの結果は、腫瘍の検出が、乳房の組織の
圧縮および疑いのある病変を隔離するデジタル減算技術
の使用によって向上し得ることを示唆している。
本発明のこの方法によれば、まず、患者の組織が、第
１の力F1で圧縮板15およびゲルパッド23を用いて圧縮さ
れる。それから、超音波変換器16が、活性化され、組織
の第１の走査を発生させ、上記のようにデータが記憶さ
れる。それから、患者の組織にかかる力が、F1より大き
いまたは小さい、新しいレベルF2に変えられ、組織の第
２の超音波走査が行われ、記憶される。２つの圧縮レベ
ルに対する結果データは、デジタル減算され、上述のよ
うに、結果は、三次元または二次元のフォーマットで表
示される。本出願人は、健康な組織に対して病変のある
組織は圧縮度が低いため、病変は、複合像においてよく
限定されるということを観察した。
本発明の別の方法によれば、両方の乳房における組織
セグメントの相対的な位置が分かることによって、デジ
タル化された超音波像を用いたデジタル減算技術の使用
により、疑いのある病変を隔離することが可能になる。
例えば、両方の乳房における類似の平面からの超音波像
フレームは、デジタル減算され、強度の差が合計され
る。所定の閾値に基づいて、そのテストを用いて、実質
的に異なると考えられる像のみ表示され、医者によって
検討される。
上記第１の実施態様のゲルパッド23に関して、本発明
は、また、従来の公知のＸ線機器によって得られるＸ線
像を改善する方法を含んでおり、その方法は、 （ａ）基準点に対して生物組織を固定させる工程と、 （ｂ）研究対象の乳房の形状に合ったヒトの組織と類似
のＸ線減衰力を有するゲルパッドを設ける工程と、 （ｃ）生物組織を一回のＸ線量に曝し、実質的に全体的
に適切に、乳房の外端部の近くさえも適切に曝された生
物組織、乳房の外端部の近くさえの内部構造のＸ線フィ
ルムを生成する工程とを包含する。
上記は、本発明の装置および方法の単に例示であり、
本発明の範囲および精神を越えることなく、当業者によ
って、さまざまな変更がなされ得ることが理解される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−32652（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−114450（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−97440（ＪＰ，Ａ) 特公 平８−257714（ＪＰ，Ｂ２) 特表 平８−504642（ＪＰ，Ａ) 特表 平２−503870（ＪＰ，Ａ) 国際公開83／002053（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 8/00 - 8/15 A61B 6/00 - 6/14

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】生物組織の複数の超音波像を生成する装置
    （50）であって、該装置は、超音波変換器（57）、およ
    び該生物組織が固定される圧縮面（56）を備えており、
    該装置（50）は、該超音波変換器（57）およびＸ線照射
    を受容するためのレセプタが該圧縮面（56）の下に配置
    され、該変換器は、該生物組織に音波エネルギーを伝送
    するために該圧縮面に音波的に連結されており、該超音
    波変換器（57）は、該生物組織が該圧縮面（56）に固定
    されている間に、該生物組織の複数の超音波像を生成
    し、それにより該複数の超音波像が、該レセプタ（59）
    に形成された像と幾何学的に合致され得ることを特徴と
    する装置（50）。
  2. 【請求項２】生物組織の複数の超音波像を生成する装置
    （70）であって、該装置は、レセプタ（22、59、75）に
    該生物組織の像を形成するＸ線システム（13、14、20、
    53、54、58）と共に使用され、該装置は、超音波変換器
    （76）および該生物組織が固定される圧縮面（72）を備
    えており、該装置（70）は、該超音波変換器（76）およ
    び該生物組織が、第１の圧縮面（72）および第２の圧縮
    面（73）との間に配置されており、該装置は、該超音波
    変換器（76）を、該１と該２の圧縮面（72、73）との間
    に音波を伝送するように所定の経路を通して移動させる
    駆動手段（25）をさらに備えており、該生物組織が該圧
    縮面（72）に固定されている間に該超音波変換器（76）
    は該生物組織の複数の超音波像を生成し、それにより該
    複数の超音波像が、該レセプタ（75）に形成された該像
    と幾何学的に合致され得ることを特徴とする装置（7
    0）。
  3. 【請求項３】前記生物組織の一部を前記超音波変換器
    （57、76）へ音波的に連結するためのゲルパッド（23、
    77）をさらに備えている、請求項１または２に記載の装
    置（50、70）。
  4. 【請求項４】前記ゲルパッド（23）は、前記圧縮面（5
    0）に対して、かつ、前記生物組織と接触して配置され
    ており、該生物組織の形状に合い、該生物組織のＸ線減
    衰特性に近いＸ線減衰特性を有する材料を含んでいる、
    請求項３に記載の装置（50、70）。
  5. 【請求項５】前記Ｘ線システムが、Ｘ線を放射し、前記
    ゲルパッド（23）が、大気中での該Ｘ線放射の散乱に対
    して、該Ｘ線放射の散乱を減少させる、請求項３に記載
    の装置（50、70）。
  6. 【請求項６】前記圧縮板（15、50）は、前記生物組織に
    力をかけて該生物組織を一様な厚さに圧縮し、前記ゲル
    パッド（23）は、該力を分散させ、患者の不快感を軽減
    するために該生物組織の一様でない形状に合っている、
    請求項１から５の何れかに記載の装置（50、70）。
  7. 【請求項７】前記ゲルパッド（23）は、前記圧縮面（5
    6）に対して、前記生物組織を配置するのに役立つ接着
    性の面を備えている、請求項１から６の何れかに記載の
    装置（50、70）。
  8. 【請求項８】前記超音波変換器（16）と前記圧縮板（1
    5）との間に、該超音波変換器（16）と該圧縮板（15）
    とを潤滑にし、かつ音波的に連結する流体のフイルムを
    提供する潤滑手段（112）をさらに備えている、請求項
    １に記載の装置（50）。
  9. 【請求項９】前記駆動手段（25）が、 構台支持（18）と、 遠位および近位の方向の移動のための該構台支持（18）
    と移動可能に係合された構台（17）と、 横方向の移動のために該構台（17）と移動可能に係合さ
    れたキャリッジ（26）とをさらに備える、請求項２に記
    載の装置（50）。
  10. 【請求項１０】前記駆動手段（25）が、 前記構台支持（18）に沿って前記構台（17）を駆動する
    第１の電動ケーブル構造（30）と、 該構台（17）に沿って前記キャリッジ（26）を駆動させ
    る第２の電動ケーブル構造（27）と、 該第１および第２の電動ケーブル構造（30、27）の動作
    を制御する回路（82）とをさらに備える、請求項９に記
    載の装置（50）。
  11. 【請求項１１】バイオプシー針の挿入のための開口部を
    有するバイオプシー器具支持（40）をさらに備える、請
    求項１に記載の装置（50）であって、該バイオプシー器
    具支持（40）はバイオプシー針ガイド（21）上に提供さ
    れ、 ここで該バイオプシー針ガイド（21）は、医者が、前記
    複数の超音波像によって案内されたバイオプシーを行な
    い得るように、該バイオプシー器具支持を前記超音波変
    換器（16）に位置合わせする手段を提供する、装置（5
    0）。
  12. 【請求項１２】前記超音波変換器（16）が、多数の電圧
    変換要素（63'）を備える、請求項１に記載の装置（5
    0）。
  13. 【請求項１３】前記制御回路（83）が、前記多数の電圧
    変換要素のうち所定のものを活性化させ、前記音波エネ
    ルギーのビーム形成および高さの焦点合わせを提供する
    回路をさらに備える、請求項12に記載の装置（50）。
  14. 【請求項１４】前記制御回路（83）が、前記多数の圧電
    要素（63'）のうちの所定の複数のものを活性化させ、
    所定の位置に超音波像を生成する回路を備えており、前
    記装置は、 バイオプシー針の挿入のための開口部を有するバイオプ
    シー器具支持（40）をさらに備え、該バイオプシー器具
    支持（40）はバイオプシー針ガイド（21）上に提供さ
    れ、 ここで該バイオプシー針ガイド（21）は、医者が、該所
    定の位置の該超音波像によって案内されたバイオプシー
    を行ない得るように、該バイオプシー器具支持を該所定
    の複数の圧電要素と位置合わせする手段を提供する、請
    求項12に記載の装置（50）。
  15. 【請求項１５】前記ゲルパッド（77）が、第１の圧縮面
    （55、72）と第２の圧縮面（56、73）との間に配置さ
    れ、前記生物組織と接触しており、該ゲルパッド（77）
    が、該生物組織の形状に合い、該生物組織のＸ線減衰特
    性に近いＸ線減衰特性を有する材料を含んでおり、該ゲ
    ルパッド（77）が、大気中での前記Ｘ線放射の散乱に対
    して、該Ｘ線放射の散乱を減少させる、請求項３に記載
    の装置（50、70）。
  16. 【請求項１６】第１の圧縮面（55、72）および第２の圧
    縮面（56、73）は、前記生物組織に力をかけ、前記ゲル
    パッド（77）は、該力を分散させ、患者の不快感を軽減
    するために、該生物組織の一様でない形状に合ってい
    る、請求項３に記載の装置（50、70）。
  17. 【請求項１７】前記ゲルパッド（77）が、第１の圧縮面
    （55、72）と第２の圧縮面（56、73）との間に前記生物
    組織を配置するのに役立つ接着性の面を備える、請求項
    ３に記載の装置（50、70）。
  18. 【請求項１８】音波透過性であり、第１および第２の面
    を有する圧縮板（15）であって、該第１の面が、前記生
    物組織を固定する圧縮面を形成する圧縮板と、該第２の
    面に隣接して配置された超音波変換器（16）と、該生物
    組織が該圧縮面（15）に対して固定されている間に該第
    ２の面にわたって該超音波変換器（16）を移動させる駆
    動手段（25）であって、該超音波変換器（16）が該生物
    組織の複数の超音波像を生成する駆動手段と、該複数の
    超音波像の選択された像を表示する手段（46）とを備え
    ている像案内バイオプシーを行う装置（10）であって、
    該装置は、 バイオプシー針の挿入のための開口部を有するバイオプ
    シー器具支持（40）であって、バイオプシー針ガイド
    （21）上に提供される該バイオプシー器具支持（40）、
    および 医者が、該所定の位置の該超音波像によって案内された
    バイオプシーを行ない得るように、該バイオプシー器具
    支持を該所定の複数の圧電要素と位置合わせする手段を
    提供するバイオプシー針ガイド（21）とによって特徴付
    けられている装置（10）。
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