JP6039220B2 - 被検体情報取得装置 - Google Patents
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Description
粘弾性特性を有する材料に正弦波的に応力σ(t)を与えた場合、歪みε(t)は応力よりも位相が遅れる。
粘弾性計測参照層3は、弾性波としての超音波を伝搬し吸収や散乱を行わない材質で、好ましくは保形性や柔軟性、適度な弾性を備えた材質で構成される。超音波の伝搬性は粘弾性計測参照層3を介して超音波の送受信を行って画像を形成するために重要で、吸収や散乱による超音波伝搬に減衰が生じると送受信の効率が低下する。このため超音波に対して透明な一様材質で減衰定数が小さく好ましくは伝搬速度(音速)が被検体4の平均音速程度であることが好ましい。さらに被検体4と音響インピーダンスが大きく異なると境界面で反射が生じ、画像作成のための送受信の効率が低下するため音響インピーダンスの差が大きくないものである。但し被検体4と音響インピーダンスが一致すると後述の境界面の検出が困難になるため適度な音響インピーダンス差を有するものである。また粘弾性計測参照層3を介して被検体を加圧し、粘弾性計測参照層3の変形量を用いて応力(圧力)分布の計測を行うために保形性や柔軟性、適度な弾性を有するものを用いることが好ましい。このような材質としてポリビニルアルコールなどの水性ゲルやポリウレタン、ゴム系材料などが利用できるが、上記特性を有するものであれば他の材料で形成されても構わない。但し材料のヤング率、スティッフネス係数、圧弾性係数などの弾性係数と粘度、粘性率などの粘性係数は既知のものを利用する。粘弾性計測参照層3の厚みは、超音波の伝搬からは薄い方が好ましいが応力(圧力)分布の計測を高感度に行うためには適度な変形を生じることが好ましく、また歪分布を検出する領域内に粘弾性計測参照層3が入る必要がある。このため厚みとして0.1mm〜50mm、好ましくは1mm〜10mm程度とする。
プローブ1は、機械式または電子式にビーム走査を行って被検体4に超音波を送受信するものである。変換素子である変換素子アレイ2は送信手段5からの駆動波形によって駆動し超音波を発生する変換素子を配列したものである。送信手段5は変換素子アレイ2の各変換素子への駆動波形を発生すると同時に制御手段11からの制御に基づいて各変換素子の駆動タイミングを調整する。変換素子の駆動タイミングを調整することにより各変換素子で発生する超音波を合成した合成超音波は所定点に収束する超音波送信ビームを形成する。即ち制御手段11が送信手段5を制御することで所望深度に収束点を持ち所望方向へ指向性を有する超音波送信ビームをプローブ1より送信する。制御手段11は超音波送信ビームの方向をスイングしてビーム走査を行うセクタ走査を行う。あるいはまた、変換素子アレイ2上で駆動する変換素子を限定して送信開口を作り、送信開口を移動させることで超音波送信ビームを略平行に走査するリニア走査を行う。
受信手段6で作成された複数の受信ビーム信号はまた、歪分布検出手段7へ入力される。歪を計測する計測手段である歪分布検出手段7では、複数の受信ビーム信号をもとに被検体4内および粘弾性計測参照層3の歪分布を検出する。
粘性率を算出する手段である粘弾性分布算出手段8では、前記の原理に従って粘弾性計測参照層3と被検体4との歪分布と、粘弾性計測参照層3の弾性係数、粘性係数より被検体4内の弾性率分布と粘性率分布を算出する。
ついで粘弾性分布計測に伴い、制御手段11が行う処理について説明を加える。制御手段11では前記のように超音波送受信走査の制御を行って表示手段10へBモード断層画像を表示させる。このとき入力によって歪分布検出手段7を動作させ、歪断層画像をBモード断層画像と同時または切り替えて表示手段10へ表示させてもよい。
2 変換素子
3 粘弾性計測参照層
4 被検体
5 送信手段
6 受信手段
7 歪分布検出手段
8 粘弾性分布算出手段
9 画像化手段
10 表示手段
11 制御手段
12 制御スイッチ
Claims (18)
- 被検体に弾性波を送信し、前記被検体内で反射した弾性波を受信して前記被検体内の情報を取得する被検体情報取得装置であって、
前記弾性波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記変換素子と前記被検体との間に設けられる粘性率と弾性率とが既知な参照層と、
前記電気信号を用いて、前記被検体と前記参照層とに対して圧力を加えた際に生じる、前記被検体の歪と前記参照層の歪とを計測する計測手段と、
前記参照層の粘性率及び弾性率と、前記被検体の歪及び前記参照層の歪と、を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する算出手段と、を有し、
前記被検体と前記参照層とに対して加える圧力が、減圧を伴う周期的な加圧であり、
前記算出手段は、前記周期的な加圧によって生じる前記被検体の歪値の時間変化と参照層の歪値の時間変化とが描くヒステリシスループの面積を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記周期的な加圧が繰り返された場合に、
前記算出手段は、前記周期ごとに前記ヒステリシスループの面積を算出し、算出された各前記ヒステリシスループの面積の平均値を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する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。 - 被検体に弾性波を送信し、前記被検体内で反射した弾性波を受信して前記被検体内の情報を取得する被検体情報取得装置であって、
前記弾性波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記変換素子と前記被検体との間に設けられる粘性率と弾性率とが既知な参照層と、
前記電気信号を用いて、前記被検体と前記参照層とに対して圧力を加えた際に生じる、前記被検体の歪と前記参照層の歪とを計測する計測手段と、
前記参照層の粘性率及び弾性率と、前記被検体の歪及び前記参照層の歪と、を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する算出手段と、を有し、
前記被検体と前記参照層とに対して加える圧力が、減圧を伴う周期的な加圧であり、
前記算出手段は、前記周期的な加圧によって生じる前記被検体の歪値の時間変化と前記参照層の歪値の時間変化との遅延時間を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 被検体に弾性波を送信し、前記被検体内で反射した弾性波を受信して前記被検体内の情報を取得する被検体情報取得装置であって、
前記弾性波を受信して電気信号に変換する変換素子と、
前記変換素子と前記被検体との間に設けられる粘性率と弾性率とが既知な参照層と、
前記電気信号を用いて、前記被検体と前記参照層とに対して圧力を加えた際に生じる、前記被検体の歪と前記参照層の歪とを計測する計測手段と、
前記参照層の粘性率及び弾性率と、前記参照層の歪と、を用いて前記被検体に対する応力を算出し、算出された前記応力を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 前記被検体と前記参照層とに対して加える圧力が、瞬間的に一定圧力まで加圧された後一定圧力を一定時間保持するものであり、前記算出手段は、前記被検体と参照層とを瞬間的に一定圧力まで加圧された後の該被検体の歪値と該参照層の歪値とを用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出することを特徴とする請求項4に記載の被検体情報取得装置。
- 前記電気信号に基づく前記被検体内の断層画像、および前記被検体の粘性率に対応する画像を表示部に表示させる制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の被検体情報取得装置。
- 前記制御部は、前記断層画像と前記粘性率に対応する画像とを重畳して、前記表示部に表示させる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。
- 前記制御部は、前記断層画像と前記粘性率に対応する画像とを、前記表示部に並列に表示させる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。
- 前記制御部は、前記断層画像と前記粘性率に対応する画像とを、前記表示部に交互に表示させる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。
- 被検体に弾性波を送信し、前記被検体内で反射した弾性波を変換素子により受信して電気信号に変換することにより前記被検体内の情報を取得する被検体情報の取得方法であって、
粘性率と弾性率とが既知な参照層を介して前記弾性波を送信する工程と、
前記参照層を介して前記弾性波を受信する工程と、
前記電気信号を用いて、前記被検体と前記参照層とに対して圧力を加えた際に生じる、前記被検体の歪と前記参照層の歪とを計測する工程と、
前記参照層の粘性率及び弾性率と、前記被検体の歪及び前記参照層の歪と、を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する工程と、を有し、
前記被検体と前記参照層とに対して加える圧力が、減圧を伴う周期的な加圧であり、
前記被検体の粘性率を算出する工程は、前記周期的な加圧によって生じる前記被検体の歪値の時間変化と参照層の歪値の時間変化とが描くヒステリシスループの面積を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する工程であることを特徴とする被検体情報の取得方法。 - 前記周期的な加圧を繰り返し、
前記被検体の粘性率を算出する工程は、前記周期ごとに前記ヒステリシスループの面積を算出し、算出された各前記ヒステリシスループの面積の平均値を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する工程であることを特徴とする請求項10に記載の被検体情報の取得方法。 - 被検体に弾性波を送信し、前記被検体内で反射した弾性波を変換素子により受信して電気信号に変換することにより前記被検体内の情報を取得する被検体情報の取得方法であって、
粘性率と弾性率とが既知な参照層を介して前記弾性波を送信する工程と、
前記参照層を介して前記弾性波を受信する工程と、
前記電気信号を用いて、前記被検体と前記参照層とに対して圧力を加えた際に生じる、前記被検体の歪と前記参照層の歪とを計測する工程と、
前記参照層の粘性率及び弾性率と、前記被検体の歪及び前記参照層の歪と、を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する工程と、を有し、
前記被検体と前記参照層とに対して加える圧力が、減圧を伴う周期的な加圧であり、
前記被検体の粘性率を算出する工程は、前記周期的な加圧によって生じる前記被検体の歪値の時間変化と前記参照層の歪値の時間変化との遅延時間を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する工程であることを特徴とする被検体情報の取得方法。 - 被検体に弾性波を送信し、前記被検体内で反射した弾性波を変換素子により受信して電気信号に変換することにより前記被検体内の情報を取得する被検体情報の取得方法であって、
粘性率と弾性率とが既知な参照層を介して前記弾性波を送信する工程と、
前記参照層を介して前記弾性波を受信する工程と、
前記電気信号を用いて、前記被検体と前記参照層とに対して圧力を加えた際に生じる、前記被検体の歪と前記参照層の歪とを計測する工程と、
前記参照層の粘性率及び弾性率と、前記参照層の歪と、を用いて前記被検体に対する応力を算出し、算出された前記応力を用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する工程と、
を有することを特徴とする被検体情報の取得方法。 - 前記被検体と前記参照層とに対して加える圧力が、瞬間的に一定圧力まで加圧された後一定圧力を一定時間保持するものであり、前記被検体の粘性率を算出する工程は、前記被検体と参照層とを瞬間的に一定圧力まで加圧された後の該被検体の歪値と該参照層の歪値とを用いて、前記被検体の粘性率(η)を算出する工程であることを特徴とする請求項13に記載の被検体情報の取得方法。
- 前記電気信号に基づく前記被検体内の断層画像、および前記被検体の粘性率に対応する画像を表示部に表示させる工程をさらに有することを特徴とする請求項10乃至14のいずれか1項に記載の被検体情報の取得方法。
- 前記表示させる工程において、前記断層画像と前記粘性率に対応する画像とを重畳して前記表示部に表示させることを特徴とする請求項15項に記載の被検体情報の取得方法。
- 前記表示させる工程において、前記断層画像と前記粘性率に対応する画像とを、前記表示部に並列に表示させることを特徴とする請求項15に記載の被検体情報の取得方法。
- 前記表示させる工程において、前記断層画像と前記粘性率に対応する画像とを、前記表示部に交互に表示させることを特徴とする請求項15に記載の被検体情報の取得方法。
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