JP6080414B2 - 医用診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、医用診断装置に関する。

被検者を伏臥位に載せる寝台を備え、寝台に設けた穴に被検者の乳房を挿入する乳房検査装置がある。このような乳房検査装置には、例えば、挿入された乳房が、Ｘ線を透過する材料から成る乳房圧迫板と、センサーを備えた撮影板との間に保持されて圧迫されるものがある。このような装置の寝台に伏臥した被検者は、寝台に設けられた乳房挿入口から乳房を挿入し、下方に垂らす。そして、操作者等が垂れた乳房を乳房圧迫板で挟み込み、Ｘ線を照射して撮影を行う。これは、被検者に無理な姿勢を取らせずに、リラックスした状態で撮影を行うことにより、体動を抑えて正確な測定を行うためである。

また乳房圧迫板と乳房を的確に位置決めしなければ、撮影したい領域がＸ線の照射領域からずれてしまうことや、固定されている圧迫板と乳房の距離が開いてしまうことが考えられる。その結果、検査に有効な画像が得られなかったり、必要な領域を撮影できなかったりするおそれがある。この場合、被検者が移動して乳房を挿入口に入れ直したのち、再度位置決めする必要があるため、被検者の負担が大きくなる。

特許文献１には、被検者を支持している寝台を固定圧迫板、あるいは可動保持板に対して相対的に動かす方法が提案されている。これにより、被検者に移動の負担を掛けることなく、乳房の位置決めの精度を向上させることが可能である。

特開２０１１−２４０１１６号公報

被検者が伏臥位になる医用診断装置で乳房を位置決めする際、被検者の肋骨等の体組織が垂れ下がると、撮影時に被検体に重畳する等のおそれがある。そのため、有効な診断画像を得るためには、体組織の垂れ下がりを防止する部材で胸壁を支持しておくことが好ましい。しかしながら、位置決めにおいて特許文献１のように寝台と筐体を相対的に移動させた場合、開口部の縁や胸壁支持部材が、伏臥位の被検者に押しつけられたり衝突したりする可能性がある。さらに、かかる部材が段差となって、被検者に対して圧迫感を与える可能性がある。このように、従来の伏臥型の医用診断装置には、被検者にとっての負担を抑制し快適性を高めるという点で、向上の余地があった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、被検者が寝台で伏臥位になる医用診断装置において、被検者の負担を抑制する技術を提供することにある。

本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
伏臥位の被検者を支持し、該被検者の乳房が挿入される第一の開口が設けられた支持面と、前記支持面に配置された緩衝部材と、を有する寝台と、
前記乳房を保持する保持部と、隙間を隔てて前記寝台の下方に位置し前記保持部を収納し前記第一の開口よりも小さい第二の開口が設けられた筺体と、を有し、前記第一の開口の下方に位置する測定ユニットと、
前記測定ユニットを前記寝台に対して相対的に移動させる移動機構と、
を有し、
前記緩衝部材は、前記筺体の上に重ねられる部分を有し、
前記筺体の上に重ねられる部分は、前記測定ユニットが前記寝台に対して相対的に移動する方向において少なくとも前記第一の開口の縁から延在し前記第二の開口を覆わないよ
うに配置され、前記第一の開口に挿入された前記乳房からみて、前記隙間が塞がれるように配置されている
ことを特徴とする医用診断装置である。

本発明によれば、被検者が寝台で伏臥位になる医用診断装置において、被検者の負担を抑制する技術を提供することができる。

本発明の医用診断装置の構成を示す模式図。 本発明の緩衝部材の例を示す模式図。 本発明の測定ユニットの例を示す模式図。 本発明の緩衝部材の配置の例を示す模式図。

以下に図面を参照しつつ、本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、形状及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り、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。

本発明は、被検者が伏臥位で利用する医用診断装置に適用できる。医用診断装置としては、Ｘ線を利用した装置、超音波エコーを利用して音響インピーダンスの違いを取得する超音波診断装置、光音響効果を利用した光音響診断装置などが考えられる。本実施形態では、光音響診断装置を例として説明する。

光音響診断装置は、被検体に光（電磁波）を照射すると、光音響効果により被検体内で発生する音響波を受信して、被検体内の特性情報を画像データとして取得する装置である。このとき取得される特性情報は、光照射によって生じた音響波の発生源分布、被検体内の初期音圧分布、あるいは初期音圧分布から導かれる光エネルギー吸収密度分布や吸収係数分布、組織を構成する物質の濃度分布を示す。物質の濃度分布とは、例えば、酸素飽和度分布や酸化・還元ヘモグロビン濃度分布などである。

本発明でいう音響波とは、典型的には超音波であり、音波、超音波、音響波と呼ばれる弾性波を含む。光音響効果により発生した音響波のことを、光音響波または光超音波と呼ぶ。この光音響波が音響波探触子により受信され、特性情報が取得される。

以下、本発明の実施形態について図１および図２を用いて説明する。図１は、光音響診断装置の構成の一例を示した模式図である。図２は緩衝部材の一例の模式図であり、図２（ａ）は側面図、図２（ｂ）は上面図を示している。

被検者６００は寝台１０１に伏臥位で横たわり、寝台１０１の開口部である第一の開口１０１ａから、被検者自身の一部である被検体６００ａを挿入する。被検体６００ａは第一の開口１０１ａを経て、さらに、筐体２０１の開口部である第二の開口２０１ａに挿入される。本実施形態の被検体は乳房であるが、これには限定されない。

ここで、被検体６００ａが挿入された位置によっては適切な撮影が出来ない可能性がある。例えば乳房の撮影領域の位置が、照射部による光照射位置や、探触子による音響波受信位置から外れている場合である。そこで、移動機構部５００によって、被検体６００ａが適切な位置となるように位置合わせが行われる。移動機構部５００は、相対的に寝台１０１と筐体２０１が移動できるのであればどこに設けても良い。例えば寝台１０１の側、筺体２０１の側、あるいは双方に設けることができる。

被検体６００ａは、可動保持板２０２ａと固定保持板２０２ｂの間に挿入され、可動保持板２０２ａが移動することにより挟持される。可動保持板２０２ｂの移動の前に、寝台１０１と筐体２０１の相対移動によって被検体６００ａの一端が固定保持板２０２ｂに突き当てられていれば、被検体６００ａを安定的に挟持することが可能になる。

被検体が保持されたのち、光源ユニット３００が発生させた光（パルス光）が、照射部２０４によって、可動保持板２０２ａを介して被検体６００ａに照射される。光を照射された被検体内の光吸収体（腫瘍等の検出対象）は、光エネルギーを吸収して、光音響効果によって音響波を発生させる。発生した音響波は被検体内を伝播し、固定保持板２０２ｂを介して音響波探触子２０３に到達する。

音響波探触子２０３は音響波を受信して電気信号に変換し、演算処理部４００に出力する。演算処理部４００は、信号処理や、装置内の各部位の制御を行う。演算処理部４００は、入力された電気信号を用いて被検体内の特性情報を生成し、特性情報に基づいて光音響画像データを生成し、表示部（不図示）にその画像を表示させる。

しかしながら、位置決めにおいて寝台と筐体を相対的に移動させた場合、被検者に対して圧迫感や衝突による刺激を与える可能性がある。また、開口部の縁や胸壁支持部材が段差となって、伏臥位の被検者に押しつけられる可能性がある。そのため、被検者にとっての負担を抑制し快適性を高めるという点で、向上の余地があった。
また、寝台１０１と筐体２０１に隙間が存在するため、移動機構部５００による位置合わせのときに、被検者６００の身体の一部を寝台１０１と筐体２０１の隙間に巻き込むおそれが全くないとは言えない。

そこで本発明では、被検者の負担抑制や巻き込み回避のために緩衝部材７００を設ける。緩衝部材７００は、少なくとも寝台１０１と筐体２０１が相対的に移動する方向に、寝台１０１と被検者６００の間に配置される。配置される範囲は、少なくとも第一の開口１０１ａの縁を覆うようにする。緩衝部材７００は、寝台１０１に投影されたときに、寝台の第一の開口１０１ａにはみ出す部分（第一の開口１０１ａの一部を覆う部分）を有するように設置される。このはみ出す部分（覆う部分）は、被検体６００ａが挿入された時に、段差や、寝台１０１と筐体２０１との隙間を覆うようにする。また、はみ出し量は、緩衝部材７００が筐体２０１に投影されたときに、第二の開口２０１ａを覆わない長さに設定される。

この状態で被検者６００が伏臥位の姿勢を取ると、緩衝部材７００が寝台１０１の第一の開口１０１ａから被検者６００の自重により垂れ下がり、寝台１０１と筐体２０１の隙間を埋め込む。これにより、段差による圧迫や、相対移動による衝突の、被検者６００への影響を抑止して負担を軽減し、快適性を高めることができる。また、相対移動の際に被検者６００の体の一部が挟み込まれることや、巻き込まれることを防止できる。

緩衝部材７００のはみ出し量は、一例として、１０ｍｍ以上かつ筐体開口部２０１ａの内側に入らない量とする。これにより、緩衝部材７００が寝台１０１と筺体２０１の隙間を埋める垂れ下がり量の確保ができ、さらに筺体開口部２０１ａ内に緩衝部材７００が垂れ下がり撮影領域に干渉することを防止できる。なお、はみ出し量は、筐体と寝台の間の距離や、移動機構部の構成により調節される。

以下に、光音響診断装置の構成を具体的に説明する。
寝台ユニット１００は、被検者６００を伏臥位で支持する装置であり、寝台１０１と、それを支える寝台支柱１０２から構成される。寝台１０１には被検者６００の一部である
被検体６００ａを挿入する第一の開口１０１ａが設けられている。第一の開口１０１ａは、被検体６００ａを挿入可能で、かつ、筐体２０１の第二の開口２０１ａより大きい。このような条件を満たせば、第一の開口１０１ａの形状はどのようなものでも構わない。

図３は、測定ユニットの例を示す模式図である。測定ユニットは筐体２０１、保持部２０２、音響波探触子２０３、照射部２０４で構成される。図３（ａ）は保持部２０２が平行平板型の場合を示しており、図３（ｂ）は保持部２０２が筺体開口部に設置されたフィルム部材の場合を示している。

筐体２０１は、被検者の被検体を挿入するための第二の開口２０１ａを有する。筐体２０１は、第一の開口１０１ａ以外からは光を遮蔽する構造であることが好ましい。筐体２０１には、レーザーが透過しないアルミニウム、マグネシウム、鉄等の金属材料を用いることが好ましい。あるいは、カーボンや樹脂などに金属フィルムを貼り付けることによってもレーザーを遮蔽できる。第二の開口２０１ａは、被検体６００ａを挿入できる大きさがあれば、どのような形状でも良い。

また第二の開口２０１ａには、被検者６００が伏臥位を取る際の足側に、胸壁支持部材２０１ｂを設けることが好ましい。胸壁支持部材２０１ｂは、被検者６００の胸壁部分の荷重を支持するために設ける。胸壁支持部材２０１ｂは、タングステンカーバイトなどの硬く、ヤング率が高い撓みにくい材料が好ましい。

なお、ここでは箱型の筐体２０１が測定ユニットの外壁を構成するものとした。光を遮蔽する観点からは箱型が好ましいものの、測定ユニットの各構成要素を収納する機構はこれに限られない。第一の開口１０１ａを経て被検体６００ａを挿入する開口がある板状の機構であれば、本発明を適用することは可能である。

図３（ａ）では、保持部２０２は、二枚の板状部材である固定保持板２０２ａと可動保持板２０２ｂを備え、これら二枚の保持板の間に被検体を挟持する。図３（ｂ）では、保持部２０２は、第二の開口２０１ａに薄いフィルム状の保持部材を持ち、垂下方向に乳房を保持する。被検体を保持して光を照射し、音響波を受信できる構成であればどのようなものでも構わない。

図３（ａ）の場合、被検体６００ａの少なくとも一部の形状を一定に保つことができる。また、被検体６００ａを両側から挟んで位置を固定するので、被検者６００の体動等の影響を低減できる。また、保持板間の距離を短くすることにより被検体６００ａの厚みを薄くできるので、深部まで光を効率よく到達させることができる。

照射部２０４が設けられる側の可動保持板２０２ａとしては、光の透過率が高い部材が好ましい。音響波探触子２０３が設けられる側の固定保持板２０２ｂとしては、被検体や音響波探触子２０３との音響整合性が高い部材が好ましい。音響整合性を高めることを目的として、固定保持板２０２ｂと被検体６００ａとの間にジェル等の音響適合材を介在させても良い。

また、固定保持板２０２ｂと可動保持板２０２ａの位置関係は図３（ａ）に示すものに限定されるものではなく、照射部２０４側を固定としても良く、両方を可動としても良い。さらに、光照射や音響波の受信を行う位置も様々に設定できる。照射部２０４と音響波探触子２０３を保持板上で走査可能とすることにより、広範囲の測定が可能となる。
図３（ａ）においては、音響波探触子は固定保持板側に設けられているが、可動保持板側に設けても良い。

図３（ｂ）の場合は、保持フィルム部材が第二の開口２０１ａに設置され、垂下された被検体６００ａを保持する。保持フィルム部材の形状は平面としてもよいし、乳房の形状のように成形してもよい。保持フィルム部材としては、光の透過率が良く被検体との音響整合性が高い部材が好ましい。また保持フィルム部材は第二の開口２０１ａに設置するのが好ましいが、それに限定されるものではない。保持フィルム材と音響波探触子２０３の間には、ジェル等の音響適合材を介在させても良い。

音響波探触子２０３は、音響波を受信して電気信号に変換する素子を１つ以上有する。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、音響波を受信して電気信号に変換できれば、どのような素子でも良い。音響波を受信する素子を１次元または２次元に複数配列することにより、同時に複数の場所で音響波を受信することができ、受信時間を短縮できると共に、被検体の振動などの影響を低減できる。なお、１つの素子を移動させることで、複数の素子を２次元あるいは１次元に配置したものと同様の信号を得ることも可能である。

図３（ｂ）においては、同一平面に素子を配列させるのではなく、お椀型のような曲面に配置しても良い。この場合、被検体６００ａから発生する音響波に基づき特性情報を再構成する際に、角度依存性を低減することが可能になる。

照射部２０４は例えば、光を反射するミラーや、参照光と照射光を分岐するためのハーフミラーや、光を集光したり拡大したり形状を変化させるレンズや、光導波路などの光学系を有する。光学系は、光源から発せられる光を被検体に所望の形状で照射することができれば、どのようなものでも良い。なお、光はレンズで拡散させることにより、ある程度の面積に広げる方が好ましい。これにより、安全上の規格を満たし、さらに測定の効率を向上させることができる。また、広範囲に光を照射するために、光を被検体に照射する領域は被検体上を移動可能であることが好ましい。光を被検体に照射する領域を移動させる方法としては、可動式ミラー等を用いる方法や、光源自体を機械的に移動させる方法などがある。照射部２０４は保持部２０２と一体となっていても良い。

光源ユニット３００は、コヒーレントまたはインコヒーレントのパルス光源を少なくとも一つ備える光源部と、光源部から出力された光源を照射部に伝送する光学伝送部で構成される。光源部は光音響効果を発生させるため、パルス幅は数１００ｎｓｅｃ以下が好ましく、５ｎｓｅｃ〜５０ｎｓｅｃの範囲がより好ましい。また、乳がん等を測定する場合には、生体を構成する成分のうち特定の成分（例えばヘモグロビン）に吸収される特定の波長の光を照射する。具体的には、５００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の波長が好ましい。光源としては大きな出力が得られるレーザーが好ましいが、レーザーのかわりに発光ダイオードなどを用いることも可能である。レーザーとしては、固体レーザー、ガスレーザー、色素レーザー、半導体レーザーなど様々なレーザーを使用できる。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザーやＴｉ：サファイアレーザーを用いることができる。また、波長は可変であってもよい。光学伝送部は光を効率よく伝送できれば何でもよく、例えば、ミラーなどを用いて空間を伝送させても光ファイバを用いてファイバ内を伝送させても良い。

演算処理ユニット４００は、光照射密度分布を算出し、その結果から照射光にフィードバックする処理などを、あらかじめプログラミングされたソフトウェアにより行う。また、音響波探触子から取り込まれた電気信号に対してノイズ低減処理などを行う。また、走査機構の制御など光音響診断装置を動作させる処理全般を行う。演算処理ユニット４００としては、典型的にはワークステーションなどが用いられる。

移動機構部５００は寝台と測定ユニットを相対的に可動できる機構であれば何を用いても良く、寝台、測定ユニットの少なくとも一方に設けられていればよい。直動の場合はボ
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で構成される。回動の場合はスラストベアリングやＲガイドやクロスローラベアリングの用な回動機構によって構成される。装置として所望する動きに応じて移動機構部を直動、回動組み合わせることができる。動力伝達部は電動でも手動でもどちらでもよい。電動の場合はＤＣモータやブラシレスモータなど使用し、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。

図４は緩衝部材の配置例を示している。
緩衝部材は、少なくとも寝台と筐体が相対的に移動する方向に配置される。配置される範囲は、少なくとも第一の開口１０１ａの縁を覆うようにする。緩衝部材が寝台に投影されたとき、第一の開口にはみ出す部分を有している。そして、このはみ出し量は第二の開口を覆わない長さにする。はみ出し量は１０ｍｍ以上とすることが好ましい。

図４（ａ）は、寝台１０１と筐体２０１が相対的にＸＹ方向に動く例である。この場合、緩衝部材７０１は、第一の開口の縁のＸＹ方向を覆うように配置される。このように緩衝部材７０１を第一の開口の全領域においてはみ出させることで、寝台と測定ユニットの相対的な移動に全て対応することができる。なお、第一および第二の開口の形状は四角形、円形など様々に形成することができる。

図４（ｂ）は、寝台１０１と筐体２０１がＹ方向のみに相対的に動く例である。この場合、緩衝部材７０２は、第一の開口の縁のＹ方向の両端を覆っている。緩衝部材のはみ出し部分が移動方向における第一の開口や移動機構部を覆うことにより、被検者の負担を軽減し、巻き込み防止が可能になる。

図４（ｃ）は、緩衝部材の形状や配置される部位に関する例である。ここでは緩衝部材７０３が、寝台１０１の全体に渡って配置されている。これにより、被検者の全身を支持することができ、負担をより軽減することが可能になる。

緩衝部材を配置する際には、被検者が伏臥位の状態で動いても、緩衝部材の位置がずれないように固定することが好ましい。例えば、両面テープや面ファスナーを貼って寝台に固定する方法を利用できる。また、緩衝部材の固定位置の再現性を向上させるため、予め寝台にマーキングすると良い。

緩衝部材の材料は、長時間の負荷をかけた後も永久ひずみが残らず、かつ完全につぶれ切らないものが好ましい。例えば、発泡ポリスチレンフォームやポリエステル系エラストマーなどを利用できる。緩衝部材の厚みは２０〜４０ｍｍ程度が好ましいが、これに限定されるものではない。

以上説明したように、本発明の医用診断装置によれば、緩衝部材を寝台上に配置することによって、筐体と寝台が相対的に動く場合であっても、圧迫や衝突など被検者の負担を軽減し快適性を向上させることができる。また、移動機構部に被検者の一部を巻き込むことを防止し、被検者の安全性を向上させることができる。

１０１：寝台，１０１ａ：第一の開口，２００：測定ユニット，２０１ａ：第二の開口，５００：移動機構部，７００：緩衝部材

Claims (13)

1. 伏臥位の被検者を支持し、該被検者の乳房が挿入される第一の開口が設けられた支持面と、前記支持面に配置された緩衝部材と、を有する寝台と、
   前記乳房を保持する保持部と、隙間を隔てて前記寝台の下方に位置し前記保持部を収納し前記第一の開口よりも小さい第二の開口が設けられた筺体と、を有し、前記第一の開口の下方に位置する測定ユニットと、
   前記測定ユニットを前記寝台に対して相対的に移動させる移動機構と、
   を有し、
   前記緩衝部材は、前記筺体の上に重ねられる部分を有し、
   前記筺体の上に重ねられる部分は、前記測定ユニットが前記寝台に対して相対的に移動する方向において少なくとも前記第一の開口の縁から延在し前記第二の開口を覆わないように配置され、前記第一の開口に挿入された前記乳房からみて、前記隙間が塞がれるように配置されている
   ことを特徴とする医用診断装置。
2. 前記保持部は、前記第一の開口と前記第二の開口とを経て挿入された前記乳房を保持する
   ことを特徴とする請求項１に記載の医用診断装置。
3. 前記測定ユニットによる撮影領域は、前記第二の開口を経て挿入された前記乳房の領域であって、
   前記緩衝部材が前記撮影領域に干渉しないように、前記筺体の上に重ねられる部分は、前記第二の開口を覆わない
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の医用診断装置。
4. 前記筺体の上に重ねられる部分は、前記寝台に前記緩衝部材を投影したときに、前記縁から前記第一の開口の内側にはみ出している部分である
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の医用診断装置。
5. 前記測定ユニットは、前記被検者の胸壁を支持する胸壁支持部材を有する
   ことを特徴とする請求項４に記載の医用診断装置。
6. 前記緩衝部材の前記縁から前記第一の開口の内側へのはみ出し量は１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項４に記載の医用診断装置。
7. 前記緩衝部材は、前記寝台の上面の全体に配置される
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の医用診断装置。
8. 前記緩衝部材の厚みは、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の医用診断装置。
9. 前記移動機構は、前記測定ユニットを、前記支持面と平行な面において移動させる
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の医用診断装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の医用診断装置と、
    前記乳房に光を照射する照射部と、
    前記保持部に保持された前記乳房からの音響波を受信し電気信号に変換する音響波探触子と、
    前記電気信号を用いて前記乳房内の特性情報を生成する演算処理部と、
    を有することを特徴とする光音響診断装置。
11. 前記保持部は、互いに対向し、前記測定ユニットが前記寝台に対して相対的に移動する方向において移動することにより前記乳房を圧迫する一対の圧迫板を有する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光音響診断装置。
12. 前記音響波探触子は、前記一対の圧迫板のうちのいずれか一方を介して、前記乳房に音響整合性を有して接続されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の光音響診断装置。
13. 前記照射部は、前記一対の圧迫板のうちの他方の圧迫板を介して前記乳房に光を照射し、
    前記他方の圧迫板は、前記光に対する透過性を有する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の光音響診断装置。

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