JP6119013B1 - 歯科用超音波診断装置及び歯科用超音波プローブ - Google Patents

Abstract

放射線被爆や痛みを伴うことなく、断層画像からの視覚的情報により歯や歯茎の状態を簡単かつ迅速に検査することができる歯科用超音波診断装置を提供する。歯科用超音波診断装置（１）の超音波プローブ（３）は、複数の超音波振動子（１１）が配列されてなる振動子アレイ（６）とゲル状シート（８）とを含んで構成される。ゲル状シート（８）の第１面（１２）は振動子アレイ（６）の超音波放射面（７）を覆うように接合され、ゲル状シート（８）の第２面（１３）が検査時に検査対象（４）に対して密着配置される。コントローラ（２０）は、振動子アレイ（６）における複数の超音波振動子（１１）に駆動信号を入力し、ゲル状シート（８）に対して第１面（１２）側から入射した超音波のビーム（Ｓｏ）が、第２面（１３）に到る手前の位置で集束しかつ複数の超音波振動子（１１）の配列方向に沿って移動するように、超音波の電子フォーカス及び電子走査を行う。

Description

本発明は、超音波を用いて歯の状態を検査する歯科用超音波診断装置及び歯科用超音波プローブに関するものである。

従来、歯の状態を観察して診断するためにレントゲン撮影が広く用いられている。しかし、放射線被爆が問題となるため、診断のたびにレントゲン撮影を繰り返し行うことは極力避ける必要があった。

また、歯科においては、虫歯の検査に加えて歯周病の検査が行われている。歯周病は、症状の進行によって歯を支えている土台である歯槽骨が崩壊し、歯が抜けてしまう病気である。それゆえ、歯を健康に保つ上で大きな問題となっている。このため、歯周病の予防や治療を適切に行うために歯周病の検査が行われている。歯周病の検査は、レントゲン撮影のほかに歯周ポケットプローブと呼ばれるニードル状の器具を用いて歯周ポケットの深さを測定することによって行われる。歯周ポケットプローブを用いた検査では、プローブ先端を歯と歯茎との間に差し込んで歯周骨の状態をチェックする。そのため、放射線被爆がなく簡単に検査できるといったメリットがあるが、痛みや出血を伴うといったデメリットがある。

これに対して、超音波診断は、簡便で非侵襲的な検査である。また、超音波を用いて画像を形成する超音波診断によれば、レントゲン撮影のような被曝の恐れがなく、繰り返し検査が可能である。因みに、超音波を歯周ポケットに照射し、その反射波信号に基づいて歯周ポケットの深さを測定する方法が特許文献１に開示されている。

米抄２０１０／１２１１９１号公報

しかしながら、超音波診断を行う従来の診断装置は、主として腹部などの画像診断を行うために開発されたものである。よって、歯の検査に適した装置（具体的には、歯内部の断層画像を表示して検査する歯科専用の超音波診断装置）は、いまだ実用化されていない。この理由は、歯は歯茎などの生体組織と比べて音速が大きく異なるからである。それゆえ、従来の超音波診断装置を用いる場合、歯の表面で超音波が散乱して歯内部の超音波断層画像を表示することができなかった。このため、超音波断層画像を表示して歯周病の検査等を行う歯科専用の診断装置の実用化が望まれている。

特許文献１に開示された方法では、先端に超音波を照射するチップを備えた手持ち具を用いる。そして、歯周ポケットに診断用流体を充填した状態でチップから超音波を照射し、ピンポイントで歯周ポケットの深さを測定する。この検査方法は、断層画像を表示するものではないため、１回の検査によって測定できる部位が限られてしまう。このため、歯周病の進行度合を正確に把握するためには、超音波測定を複数回行う必要があり、検査時間が長くなってしまうことが懸念される。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放射線被爆や痛みを伴うことなく、断層画像からの視覚的情報により歯や歯茎の状態を簡単かつ迅速に検査することができる歯科用超音波診断装置及び歯科用超音波プローブを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を検査対象としての歯及び／または歯茎に伝搬させ、得られた反射波信号に基づいて前記検査対象の超音波断層画像を表示する歯科用超音波診断装置であって、複数の超音波振動子が配列されてなり前面側に超音波放射面を有する振動子アレイと、第１面及びその反対側に位置する第２面を有し、前記第１面が前記振動子アレイの前記超音波放射面を覆うように接合され、前記第２面が検査時に前記検査対象に対して密着配置されるゲル状シートとを含んで構成された歯科用超音波プローブと、前記振動子アレイにおける前記複数の超音波振動子に駆動信号を入力し、前記ゲル状シートに対して前記第１面側から入射した前記超音波のビームが、前記第２面に到る手前の位置で集束しかつ前記複数の超音波振動子の配列方向に沿って移動するように、前記超音波の電子フォーカス及び電子走査を行う制御手段とを備えたことを特徴とする歯科用超音波診断装置をその要旨とする。

従って、請求項１に記載の発明によると、歯科用超音波プローブにおいて、振動子アレイの前面側にある超音波放射面にゲル状シートの第１面が接合され、ゲル状シートによって超音波放射面が覆われている。検査時には、ゲル状シートの第２面が検査対象としての歯及び／または歯茎に密着配置される。そして、制御手段によって、振動子アレイにおける複数の超音波振動子に駆動信号が入力され、超音波が送受信される。このとき、ゲル状シートに対して第１面側から入射された超音波のビームが第２面に至る手前の位置で集束するよう電子フォーカスが行われるとともに、複数の超音波振動子の配列方向に沿って移動するよう電子走査が行われる。この場合、振動子アレイの超音波放射面から放射された超音波のビームは、ゲル状シートを伝搬して歯の表面に達する前に焦点が絞り込まれた後、歯の表面から内部に入り込んでいく。このようにすると、歯表面での超音波の散乱が抑制されるため、従来では困難であった超音波による歯内部の断層画像の可視化が可能となる。従って、本発明の歯科用超音波診断装置を用いれば、ゲル状シートを介して振動子アレイの超音波放射面を歯や歯茎の表面に密着させるといった簡単な操作により超音波断層画像を取得することができ、その断層画像を確認することによって、歯や歯茎の状態をリアルタイムで迅速に検査することができる。さらに、超音波を用いているため、レントゲン撮影のような放射線被爆がなく、歯周ポケットプローブを用いた検査のような痛みを伴うことがない。また、本発明の歯科用超音波診断装置を用いれば、レントゲン撮影を行う場合のように処置室から撮影室などに移動する必要がなく、処置室での治療中に検査が可能である。このため、歯科用超音波診断装置による検査結果に基づいて、歯の治療を素早く正確に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記歯科用超音波プローブは、把持可能な棒状に形成され、前記振動子アレイを先端に有する柄部をさらに備えたことをその要旨とする。

従って、請求項２に記載の発明によると、本発明の歯科用超音波プローブは、棒状の柄部の先端に振動子アレイが設けられた歯ブラシタイプのプローブであるため、操作性を高めることができる。具体的には、作業者が柄部を手に持って振動子アレイがある先端側を口腔内に挿入し、ゲル状シートを介して検査対象の表面に超音波放射面を確実に密着させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記歯科用超音波プローブにおける前記柄部と前記振動子アレイとの連結部分には、前記柄部の長手方向を基準としたときの前記複数の超音波振動子の配列方向を変更すべく、前記柄部に対する前記振動子アレイの取付角度を調整するための角度調整機構が設けられていることをその要旨とする。

従って、請求項３に記載の発明によると、歯科用超音波プローブにおける柄部と振動子アレイとの連結部分に角度調整機構が設けられており、この角度調整機構によって、柄部に対する振動子アレイの取付角度が調整される。この結果、柄部の長手方向を基準としたときの複数の超音波振動子の配列方向が変更されるため、検査し難い箇所にある歯や歯茎の表面に超音波放射面を確実に密着させることが可能となる。そして、歯の縦断面や横断面など検査に適した超音波断層画像を確実に得ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記歯科用超音波プローブは、前記振動子アレイと対向するよう設けられ、前記ゲル状シートを介して前記検査対象を挟み込むことが可能な挟持部材をさらに備えたことをその要旨とする。

従って、請求項４に記載の発明によると、挟持部材と振動子アレイとによって検査対象を挟み込むことにより、ゲル状シートを介して検査対象の表面に超音波放射面を確実に密着させることができ、検査対象の超音波断層画像を確実に得ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１において、前記歯科用超音波プローブは、前記振動子アレイを固定するとともに、前記検査対象を挟み込むことが可能なようにマウスピース型に前記ゲル状シートを変形させた状態で支持する固定支持体をさらに備えたことをその要旨とする。

従って、請求項５に記載の発明によると、歯科用超音波プローブにおいて、固定支持体により、振動子アレイが固定されるとともに、ゲル状シートがマウスピース型に変形されて支持される。このように歯科用超音波プローブを構成すると、任意の位置にある歯や歯茎の表面にゲル状シートを介して超音波放射面を確実に密着させることができ、超音波断層画像を確実に得ることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記ゲル状シートを介して前記検査対象を挟み込むことが可能なように一対の前記振動子アレイが対向配置されていることをその要旨とする。

従って、請求項６に記載の発明によると、対向配置された一対の振動子アレイによって、歯の表側及び裏側から同時に超音波断層画像を取得することができる。このため、それら断層画像を確認することにより歯の状態をより正確に検査することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記振動子アレイにおける前記超音波振動子の配列方向の寸法は、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることをその要旨とする。

従って、請求項７に記載の発明によると、振動子アレイの寸法が２０ｍｍ以下であるため、振動子アレイを口腔内に挿入して歯の検査を確実に行うことができる。また、振動子アレイの寸法が１０ｍｍ以上であるため、超音波断層画像の表示可能な検査範囲を十分に確保することができ、歯の検査を効率的に行うことができる。

請求項８に記載の発明は、超音波を検査対象としての歯及び／または歯茎に伝搬させ、得られた反射波信号に基づいて前記検査対象の超音波断層画像を表示する歯科用超音波診断装置に用いる歯科用超音波プローブであって、複数の超音波振動子が配列されてなり前面側に超音波放射面を有する振動子アレイと、第１面及びその反対側に位置する第２面を有し、前記第１面が前記振動子アレイの前記超音波放射面を覆うように接合され、前記第２面が検査時に前記検査対象に対して密着配置されるゲル状シートとを含んで構成され、前記振動子アレイにおける前記複数の超音波振動子に駆動信号が入力したときに、前記ゲル状シートに対して前記第１面側から入射した前記超音波のビームが、前記第２面に到る手前の位置で集束しかつ前記複数の超音波振動子の配列方向に沿って移動するように構成されていることを特徴とする歯科用超音波プローブをその要旨とする。

従って、請求項８に記載の発明によると、歯科用超音波プローブにおいて、振動子アレイの前面側にある超音波放射面にゲル状シートの第１面が接合され、ゲル状シートによって超音波放射面が覆われている。検査時には、ゲル状シートの第２面が検査対象に密着配置される。そして、振動子アレイにおける複数の超音波振動子に駆動信号が入力される。このとき、ゲル状シートに対して第１面側から入射された超音波のビームが第２面に至る手前の位置で集束するとともに、複数の超音波振動子の配列方向に沿って移動する。この場合、超音波のビームは、ゲル状シートを伝搬して歯の表面に達する前に焦点が絞り込まれた後、歯の表面から内部に入り込んでいくため、歯表面での超音波の散乱が抑制され、従来では困難であった歯内部の断層画像の可視化が可能となる。従って、本発明の歯科用超音波プローブを用いれば、ゲル状シートを介して振動子アレイの超音波放射面を歯や歯茎の表面に密着させるといった簡単な操作により超音波断層画像を取得することができ、その断層画像を確認することによって、歯や歯茎の状態をリアルタイムで迅速に検査することができる。さらに、超音波を用いているため、レントゲン撮影のような放射線被爆がなく、歯周ポケットプローブを用いた検査のような痛みを伴うことがない。また、本発明の歯科用超音波プローブを用いれば、レントゲン撮影を行う場合のように処置室から撮影室などに移動する必要がなく、処置室での歯の治療中にて検査が可能である。このため、歯科用超音波プローブを用いた歯科用超音波診断装置の検査結果に基づいて、歯の治療を素早く正確に行うことができる。

以上詳述したように、請求項１〜８に記載の発明によると、放射線被爆や痛みを伴うことなく、断層画像からの視覚的情報により歯や歯茎の状態を簡単かつ迅速に検査することができる。

第１の実施の形態の歯科用超音波診断装置の概略構成を示す構成図。 第１の実施の形態の歯科用超音波診断装置の電気的構成を示すブロック図。 超音波のスキャン位置を示す説明図。 歯及び歯茎の超音波断層画像を示す断面図。 歯及び歯茎の超音波断層画像を示す断面図。 歯及び歯茎の超音波断層画像を示す断面図。 歯及び歯茎の超音波断層画像を示す断面図。 歯及び歯茎の超音波断層画像を示す断面図。 歯及び歯茎の超音波断層画像を示す断面図。 歯の超音波断層画像を示す断面図。 模式的な歯の縦断面を示す断面図。 第２の実施の形態の歯科用超音波プローブを示す斜視図。 第３の実施の形態の歯科用超音波プローブを示す斜視図。 第４の実施の形態の歯科用超音波プローブを示す斜視図。 第５の実施の形態の歯科用超音波プローブを示す斜視図。 図１５の歯科用超音波プローブにおけるＡ―Ａ線での断面図。 第６の実施の形態の歯科用超音波プローブを示す断面図。

［第１の実施の形態］
以下、本発明を歯科用超音波診断装置に具体化した第１の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施の形態の歯科用超音波診断装置１の概略構成を示す構成図であり、図２は、その歯科用超音波診断装置１の電気的構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示されるように、歯科用超音波診断装置１は、装置本体２と、その装置本体２に接続される歯科用超音波プローブ３とを備えている。歯科用超音波診断装置１は、歯科用超音波プローブ３を用いて超音波を検査対象４（歯及び／または歯茎）に伝搬させ、得られた反射波信号に基づいて検査対象４の超音波断層画像を表示する。

より詳しくは、歯科用超音波プローブ３は、把持可能な棒状に形成された柄部５と、柄部５の先端に設けられた振動子アレイ６と、振動子アレイ６の超音波放射面７に貼付されるゲル状シート８とを備える。歯科用超音波プローブ３は、信号ケーブル９を介して装置本体２に電気的に接続されている。

本実施の形態の振動子アレイ６は、複数の超音波振動子１１（本実施の形態では９６素子）が直線的に配列してなるリニア型の振動子アレイであり、例えば、１２ＭＨｚの超音波を直線的に走査する。振動子アレイ６は、長方形のボックス状をなし、前面側に超音波放射面７を有する。振動子アレイ６において、超音波振動子１１の配列方向の寸法（長さ）が１６ｍｍ程度であり、配列方向と直交する方向の寸法（幅）が５ｍｍ程度である。

ゲル状シート８は、含水性であってヒトの生体組織と同等の音響インピーダンスを有する材料からなり、柔軟で弾力性がある透明なシートである。つまり、ゲル状シート８は、超音波の伝搬効率が高く、音響カプラとして用いられるシートである。本実施の形態のゲル状シート８は、５ｍｍ程度の一定の厚さを有している。ゲル状シート８は、第１面１２及びその反対側に位置する第２面１３を有し、第１面１２が振動子アレイ６の超音波放射面７を覆うように接合され、第２面１３が検査時に検査対象４に対して密着配置される。ゲル状シート８の面積は振動子アレイ６の超音波放射面７の面積とほぼ等しく、超音波放射面７全体がゲル状シート８によって覆われている。また、振動子アレイ６の超音波放射面７とゲル状シート８の第１面１２との間には、音響レンズ１５が介在されている。さらに、歯科用超音波プローブ３において、外側に露出するゲル状シート８の第２面１３は、清潔で衛生的に歯の検査が行えるように必要に応じて、洗浄・消毒・殺菌等の処理が施されている。

次に、歯科用超音波診断装置１における電気的な構成について詳述する。

図２に示されるように、歯科用超音波診断装置１の装置本体２は、コントローラ２０、パルス発生回路２１、送信回路２２、Ａ／Ｄ変換回路２３、受信回路２４、信号処理回路２５、画像処理回路２６、メモリ２７、記憶装置２８、入力装置２９、表示装置３０等を備える。制御手段としてのコントローラ２０は、周知の中央処理装置（ＣＰＵ）を含んで構成されたコンピュータであり、メモリ２７を利用して制御プログラムを実行し、装置全体を統括的に制御する。具体的には、コントローラ２０は、例えば超音波の電子フォーカス及び電子走査のための制御や、超音波断層画像を表示するための制御などを行う。

パルス発生回路２１は、コントローラ２０からの制御信号に応答して動作し、所定周期のパルス信号を生成して出力する。送信回路２２は、超音波プローブ３における超音波振動子１１の素子数に対応した複数の遅延回路（図示略）を含み、パルス発生回路２１から出力されるパルス信号に基づいて、各超音波振動子１１に応じて遅延させた駆動パルス（駆動信号）を出力する。各駆動パルスの遅延時間は、超音波プローブ３から出力される超音波のビームＳｏが所定の照射点Ｐｏで焦点を結ぶように設定される。より詳しくは、ゲル状シート８に対して第１面１２側から入射した超音波のビームＳｏが、第２面１３に至る手前の位置（第２面１３からの深さが、例えば手前から２ｍｍ（０〜２ｍｍ）程度の範囲）で集束するよう電子フォーカスが行われる。また、超音波のビームＳｏが、複数の超音波振動子１１の配列方向に沿って移動するように電子走査が行われる。なお、本実施の形態では、超音波のビームＳｏの焦点は入力装置２９によって設定及び変更できるように構成されている。

Ａ／Ｄ変換回路２３は、超音波プローブ３における各超音波振動子１１で受信された各反射波信号（エコー信号）を取り込み、アナログ信号からデジタル信号に変換する。受信回路２４は、図示しない遅延回路、整相加算回路などを含む。この受信回路２４では、各超音波振動子１１で受信された各反射波信号（エコー信号）に対して受信指向性を考慮した遅延時間が付加された後、整相加算される。この加算によって、各超音波振動子１１の受信信号の位相差が調整される。

信号処理回路２５は、図示しない対数変換回路、包絡線検波回路などから構成されている。信号処理回路２５における対数変換回路は反射波信号を対数変換し、包絡線検波回路は対数変換回路の出力信号の包絡線を検波する。

画像処理回路２６は、信号処理回路２５から出力される反射波信号に基づいて、輝度変調処理を行いＢモードの超音波断層画像の画像データを生成する。具体的には、画像処理回路２６は、反射波信号の振幅（信号強度）に応じた輝度の画像データを生成する。そして、画像処理回路２６から出力される画像データに基づいて、検査対象４の超音波断層画像が白黒の濃淡で表示装置３０に表示される。

入力装置２９は、キーボード３１、トラックボール３２、各種の操作ボタン３３などで構成されており、ユーザからの要求や指示等の入力に用いられる。表示装置３０は、例えば、ＬＣＤやＣＲＴなどのディスプレイであり、検査対象４の超音波断層画像や、各種設定の入力画面を表示するために用いられる。

記憶装置２８は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などであり、制御プログラム及び各種のデータを記録媒体に格納している。コントローラ２０は、入力装置２９による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置２８からメモリ２７へ転送し、それを逐次実行する。なお、コントローラ２０が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置２８にインストールして利用する。

次に、本実施の形態の歯科用超音波診断装置１を用いて歯の状態を検査する際の操作例について以下に説明する。

先ず、医者などの作業者は、歯科用超音波プローブ３の柄部５を手に持ちプローブ先端側の振動子アレイ６及びゲル状シート８を患者の口腔内に挿入する。そして、検査対象４となる歯または歯茎の表面にゲル状シート８の第２面１３を密着させる。その後、作業者は、入力装置２９の操作ボタン３３（検査開始ボタン）を操作する。このとき、コントローラ２０は、そのボタン操作を判断し、検査対象４の超音波断層画像を表示するための処理を開始する。

この処理において、コントローラ２０は、パルス発生回路２１を動作させ、超音波プローブ３による超音波の送受信を開始させる。具体的には、コントローラ２０から出力される制御信号に応答してパルス発生回路２１が動作し、所定周期のパルス信号が送信回路２２に供給される。そして、送信回路２２では、パルス信号に基づいて、各超音波振動子１１に対応した遅延時間を有する駆動パルスが生成され、超音波プローブ３に供給される。これにより、超音波プローブ３の振動子アレイ６における各超音波振動子１１が振動して超音波のビームＳｏが検査対象４に向けて照射される。本実施の形態では、振動子アレイ６の超音波放射面７から放射された超音波のビームＳｏは、ゲル状シート８の第１面１２側から入射して第２面１３に至る手前の位置Ｐｏで集束する。つまり、超音波のビームＳｏは、ゲル状シート８を伝搬して歯の表面に達する前に焦点が絞り込まれた後、歯の内部に入り込んでいく。

ここで、検査対象４を伝搬する超音波の一部は、組織境界面（例えば歯肉と歯の表面、歯肉と歯槽骨、歯におけるエナメル質と象牙質、セメント質と象牙質、象牙質と歯髄腔などの界面）で反射して超音波プローブ３で受信される。このとき、超音波プローブ３の各超音波振動子１１によって反射波が電気信号（反射波信号）に変換される。そして、その反射波信号は、Ａ／Ｄ変換回路２３でデジタル信号に変換された後、受信回路２４を経て信号処理回路２５に入力される。

信号処理回路２５では、対数変換、包絡線検波といった信号処理が行われ、処理後の反射波信号が画像処理回路２６に供給される。画像処理回路２６では、その反射波信号に基づいて、超音波断層画像の画像データを生成するための画像処理が行われる。コントローラ２０は、画像処理回路２６で生成された各画像データをメモリ２７に一旦記憶する。

コントローラ２０は、１フレーム分の画像データがメモリ２７に記憶されたか否かを判定し、１フレーム分の画像データがメモリ２７に格納された場合にその画像データを表示装置３０に送信する。この結果、検査対象４の超音波断層画像が白黒の濃淡で表示装置３０に表示される。そして、作業者は、超音波断層画像を確認することにより歯の状態を検査して、例えば歯周病の進行度合を判定する。その後、作業者は、入力装置２９に設けられている操作ボタン３３（検査終了ボタン）を操作した後、超音波プローブ３の先端側にある振動子アレイ６を患者の口腔内から外部に取り出す。コントローラ２０は、そのボタン操作を判断し、超音波断層画像を表示するための処理を終了する。

本発明者らは、歯科用超音波診断装置１を用いて検査対象４として歯４ａ及び歯茎４ｂの状態を確認した。ここでは、図３に示すように、超音波のスキャン位置Ｐ１〜Ｐ６を下顎の前歯４ａに対応する歯茎４ｂの位置から徐々に上方に移動させて超音波断層画像を取得している。そして、各スキャン位置Ｐ１〜Ｐ６に対応した各超音波断層画像Ｇ１〜Ｇ６を図４〜図９に示している。

スキャン位置Ｐ１における図４の超音波断層画像Ｇ１やスキャン位置Ｐ２における図５の超音波断層画像Ｇ２では、歯茎４ｂ及び歯槽骨４ｃが表示されている。そして、スキャン位置Ｐ３における図６の超音波断層画像Ｇ３では、歯４ａの歯根の部分が見え始め、スキャン位置Ｐ４における図７の超音波断層画像Ｇ４では、歯４ａの歯根の部分が太くなっている。なお、超音波断層画像Ｇ４における歯４ａの中央部分(黒い部分)には歯髄腔も確認することができる。さらに、スキャン位置Ｐ５における図８の超音波断層画像Ｇ５では、歯槽骨４ｃの部分が見えなくなり、歯４ａ及び歯茎４ｂが表示されている。また、スキャン位置Ｐ６における図９の超音波断層画像Ｇ６では、歯茎４ｂは殆ど見えなくなり、歯４ａが表示されている。

さらに、本発明者らは、抜歯した歯４ａを用いて歯４ａの縦断面を示す超音波断層画像Ｇ７（図１０参照）を確認した。ここでは、予め用意したゲル状シート（図示略）に抜歯した歯４ａを載置し、そのゲル状シートと超音波プローブ３のゲル状シート８との間に歯４ａを挟み込んだ状態で超音波断層画像を撮影した。図１１には、模式的な歯４ａの縦断面を示している。図１０に示される超音波断層画像Ｇ７では、歯４ａにおけるエナメル質３４、セメント質３５、象牙質３６、歯髄腔３７、歯管３８（図１１参照）などの構造を確認することができた。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態の歯科用超音波診断装置１では、ゲル状シート８に対して第１面１２側から入射された超音波のビームＳｏが第２面１３に至る手前の位置で集束するよう電子フォーカスが行われる。この場合、振動子アレイ６の超音波放射面７から放射された超音波のビームＳｏは、ゲル状シート８を伝搬して歯４ａの表面に達する前に焦点が絞り込まれた後、歯４ａの表面から内部に入り込んでいく。このようにすると、歯４ａ表面での超音波の散乱が抑制されるため、従来では困難であった超音波による歯４ａ内部の断層画像Ｇ７の可視化が可能となる。従って、本実施の形態の歯科用超音波診断装置１を用いれば、ゲル状シート８を介して振動子アレイ６の超音波放射面７を歯４ａや歯茎４ｂの表面に密着させるといった簡単な操作により超音波断層画像Ｇ１〜Ｇ７を取得することができる。そして、それら断層画像Ｇ１〜Ｇ７を確認することによって、歯４ａや歯茎４ｂの状態をリアルタイムで迅速に検査することができる。また、歯４ａ、歯茎４ｂ、歯槽骨４ｃの状態（歯茎４ｂ及び歯槽骨４ｃの高さなど）を超音波断層画像Ｇ１〜Ｇ６にて確認することができる。このため、歯周ポケットの深さ（歯茎４ｂから歯槽骨４ｃまでの深さ）を測定し、歯周病の進行度合を容易かつ確実に検査することができる。さらに、歯４ａ内部の断層画像Ｇ７を確認できるため、歯周病の検査に加えて虫歯の検査も可能である。さらには、本実施の形態の歯科用超音波診断装置１では、レントゲン撮影のような放射線被爆がなく、歯周ポケットプローブを用いた検査のような痛みを伴うことがない。また、歯科用超音波診断装置１を用いれば、レントゲン撮影を行う場合のように処置室から撮影室などに移動する必要がなく、処置室での治療中に検査が可能である。このため、歯科用超音波診断装置１による検査結果に基づいて、歯４ａの治療を素早く正確に行うことができる。

（２）本実施の形態の歯科用超音波プローブ３は、棒状の柄部５の先端に振動子アレイ６が設けられた歯ブラシタイプのプローブであるため、操作性を高めることができる。具体的には、作業者が柄部５を手に持って振動子アレイ６がある先端側を口腔内に挿入し、ゲル状シート８を介して検査対象４の表面に超音波放射面７を確実に密着させることができる。

（３）本実施の歯科用超音波プローブ３では、振動子アレイ６における超音波振動子１１の配列方向の寸法は１６ｍｍ程度であるため、振動子アレイ６を口腔内に挿入して歯４ａや歯茎４ｂの検査を確実に行うことができる。またこの場合、超音波の電子走査によって超音波断層画像Ｇ１〜Ｇ７の表示可能な検査範囲を十分に確保することができるため、歯４ａや歯茎４ｂの検査を効率的に行うことができる。

（４）本実施の歯科用超音波プローブ３では、ゲル状シート８の厚さが一定であり超音波放射面７に接合されているため、歯４ａの表面手前の位置に超音波のビームＳｏの照射点Ｐｏを正確に合わせることができ、鮮明な超音波断層画像Ｇ１〜Ｇ７を得ることができる。

（５）本実施の形態の歯科用超音波プローブ３を構成する振動子アレイ６は、複数の超音波振動子１１が直線的に配列されたリニア型の振動子アレイである。この場合、通常のリニア型超音波プローブの振動子アレイ６を使用することができるため、部品コストを低く抑えることができる。さらに、振動子アレイ６の超音波放射面７を覆うゲル状シート８の面積は、超音波放射面７の面積とほぼ同じであるため、ゲル状シート８のサイズが必要以上に大きくなることがなく、部品コストをより低減することができる。
［第２の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を図１２に基づき説明する。本実施の形態の歯科用超音波診断装置１では、歯科用超音波プローブ３Ａの構成が上記第１の実施の形態と異なり、装置本体２の構成は上記第１の実施の形態と同じである。図１２に示されるように、本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ａにおいて、柄部５と振動子アレイ６との連結部分には、柄部５の長手方向を基準としたときの複数の超音波振動子１１の配列方向を変更すべく、柄部５に対する振動子アレイ６の取付角度を調整するための角度調整機構４０が設けられている。角度調整機構４０は、柄部５に対して振動子アレイ６の取付角度を９０°回転させ、超音波振動子１１の配列方向の向きを柄部５の長手方向と平行な方向から直交する方向に変更できるようになっている。この歯科用超音波プローブ３Ａを用いる場合、振動子アレイ６の取付角度を変更することによって、歯４ａの縦断面や横断面などの検査に適した超音波断層画像を容易に取得することができる。また、前歯や奥歯などの検査部位に応じて振動子アレイ６の取付角度を調整することにより、検査部位の超音波断層画像を確実に取得することができる。
［第３の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第３の実施の形態を図１３に基づき説明する。本実施の形態では、歯科用超音波プローブ３Ｂの構成が上記第１の実施の形態と異なる。図１３に示されるように、本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｂは、柄部５の先端側にて分岐して振動子アレイ６と対向するように設けられた挟持部材４２を備えている。挟持部材４２は、略Ｌ字状に屈曲した形状をなし、屈曲した端部にゲル状シート４３が固定されている。そして、振動子アレイ６と挟持部材４２との間にゲル状シート８，４２を介して検査対象４が挟み込まれるようになっている。挟持部材４２側に配置されるゲル状シート４３は、振動子アレイ６側に配置されるゲル状シート８よりも厚く、かつ柔軟な材料を用いて形成されている。この歯科用超音波プローブ３Ｂでは、挟持部材４２側のゲル状シート４３が変形することにより、厚みの異なる歯４ａや歯茎４ｂを容易に挟み込むことができるようになっている。このように歯科用超音波プローブ３Ｂを構成することにより、ゲル状シート８を介して検査対象４の表面に超音波放射面７を確実に密着させることができ、検査対象４の超音波断層画像を確実に得ることができる。
［第４の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第４の実施の形態を図１４に基づき説明する。本実施の形態では、歯科用超音波プローブ３Ｃの構成が上記第１の実施の形態と異なる。図１４に示されるように、本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｃでは、ゲル状シート８を介して検査対象４を挟み込むことが可能なように一対の振動子アレイ６，６Ａが対向配置されている。さらに、本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｃには、検査対象４の厚みに応じて一対の振動子アレイ６，６Ａの間隔を調整可能な間隔調整部が設けられている。

詳しくは、本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｃは、柄部５の先端側にて分岐するよう設けられた挟持部材４６を備え、挟持部材４６に一方の振動子アレイ６Ａが移動可能に配置されている。挟持部材４６にはその長手方向に沿ってガイド溝４７が形成されるとともに、振動子アレイ６Ａの下端部には、ガイド溝４７に嵌合される突起部４８が形成されている。さらに、振動子アレイ６Ａの突起部４８の中央には、内面に雌ネジ部５０が形成された貫通穴５１が形成されている。また、柄部５において、挟持部材４６に対応する位置に、間隔調整部としての回転軸４５が回転可能に支持されている。

回転軸４５の先端には、雄ネジ部５３が形成されるとともに、基端部には操作ツマミ５４が設けられている。柄部５において振動子アレイ６の下方に形成された支持穴（図示略）に回転軸４５が挿入され、ガイド溝４７に沿うように回転軸４５が配置されている。さらに、回転軸４５の先端側の雄ネジ部５３が振動子アレイ６Ａの突起部４８に形成された雌ネジ部５０に螺入されている。なお、回転軸４５の基端にある操作ツマミ５４は柄部５の支持穴から突出している。この操作ツマミ５４を回すと、回転軸４５が回転して振動子アレイ６Ａがガイド溝４７に沿って移動することで、一対の振動子アレイ６，６Ａの間隔が調整される。

本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｃを用いれば、対向配置された一対の振動子アレイ６，６Ａによって、歯４ａの表側及び裏側から同時に断層画像を取得することができるため、それら断層画像を確認することにより歯４ａの状態をより正確に検査することができる。また、間隔調整部の回転軸４５を回すことによって一対の超音波振動子６，６ａの間隔を調整することができるため、前歯や奥歯、子供の歯や大人の歯などの厚さの異なる検査対象４を一対の振動子アレイ６，６Ａによって確実に挟み込むことができる。このため、振動子アレイ６，６Ａの間隔が異なる複数種類の超音波プローブを用意する必要がなく、歯科用超音波診断装置１の部品コストを低く抑えることができる。
［第５の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第５の実施の形態を図１５及び図１６に基づき説明する。本実施の形態では、歯科用超音波プローブ３Ｄの構成が上記第１の実施の形態と異なる。図１５及び図１６に示されるように、本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｄは、マウスピース型のプローブである。超音波プローブ３Ｄは、一対の振動子アレイ６を固定するとともに、検査対象４を挟み込むことが可能なようにマウスピース型にゲル状シート６０を変形させた状態で支持する固定支持体６１を備える。固定支持体６１には、振動子アレイ６を固定するための固定穴６２が複数形成されている。これら固定穴６２は、歯並び方向に沿って歯幅に対応した間隔をあけて形成されている。各固定穴６２には振動子アレイ６が着脱可能に固定される。そして、検査対象となる歯４ａ（本実施の形態では前歯）に対応する位置にある各固定穴６２に一対の振動子アレイ６が収納固定される。なお、振動子アレイ６は、複数の超音波振動子１１の配列方向が歯４ａの上下方向に向くように固定穴６２内に配置されている。さらに、固定支持体６１には、検査対象４の内側面及び外側面を挟み込むよう折り曲げられた状態でゲル状シート６０が保持されている。

本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｄを用いることにより、対向配置された一対の振動子アレイ６によって、歯４ａの表側及び裏側から同時に超音波断層画像を取得することができる。このため、それら断層画像を確認することにより歯４ａの状態をより正確に検査することができる。また、歯科用超音波プローブ３Ｄでは、任意の位置にある歯４ａや歯茎４ｂの表面にゲル状シート６０を介して超音波放射面７を密着させることが可能となり、歯４ａの状態を迅速かつ確実に検査することができる。
［第６の実施の形態］

次に、本発明を具体化した第６の実施の形態を図１７に基づき説明する。本実施の形態では、歯科用超音波プローブ３Ｅの構成が上記第５の実施の形態と異なる。上記第５の実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｄは、全ての歯４ａを挟み込むことが可能なマウスピース型に形成されていたが、図１７に示されるように、本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｅは、前歯４ａの部分を挟み込むことが可能なマウスピース型に形成されている。歯科用超音波プローブ３Ｅには、一対の振動子アレイ７１，７２が固定される固定支持体７３が設けられている。そして、各振動子アレイ７１，７２の超音波放射面７４，７５を覆うようにゲル状シート７６，７７が接合されている。本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｅでは、検査対象４の湾曲した表面（歯列における凹状の内面及び凸状の外面）の形状に合わせて、内側に配置される振動子アレイ７１の超音波放射面７４は凸状に湾曲しており、外側に配置される振動子アレイ７２の超音波放射面７５は凹状に湾曲している。また、各振動子アレイ７１，７２は、複数の超音波振動子１１の配列方向が歯４ａの幅方向（歯列方向）に向くように配置されている。

本実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｅを用いることにより、対向配置された一対の振動子アレイ７１，７２によって、前歯４ａの表側及び裏側から同時に超音波断層画像を取得することができる。このため、それら断層画像を確認することにより前歯４ａの状態をより正確に検査することができる。

なお、本発明の各実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記第２の実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ａでは、角度調整機構４０によって柄部５に対する振動子アレイ６の取付角度を調整するよう構成したが、これに限定されるものではない。例えば、柄部５と振動子アレイ６との連結部分に可撓性のある部材を介在させ、その部材の弾性によって超音波振動子１１の配列方向を微調整できるように歯科用超音波プローブを構成してもよい。

・上記第４の実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｃでは、一対の振動子アレイ６，６Ａの間隔を調整する間隔調整部（回転軸４５等）を備えるものであったが、この間隔調整部を省略して間隔の異なる複数種類の超音波プローブを構成してもよい。また、第４の実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｃでは、挟持部材４６にガイド溝４７などを形成して回転軸４５を用いて間隔調整部を構成していたが、一対の振動子アレイ６，６Ａの間隔を調整できる構成であれば、間隔調整部は適宜変更してもよい。例えば、一方の振動子アレイ６Ａを移動させるスライド機構やその振動子アレイ６Ａの位置を固定する固定ピンなどを用いて間隔調整部を構成してもよい。

・上記第５の実施の形態における歯科用超音波プローブ３Ｄでは、振動子アレイ６は、超音波振動子１１の配列方向が歯４ａの上下方向を向くように配置されていたが、それとは直交する歯４ａの幅方向（歯列方向）に超音波振動子１１の配列方向が向くように配置されるものでもよい。また、第６の実施の形態における歯科用超音波プローブ３Ｅでは、振動子アレイ７１，７２は、超音波振動子１１の配列方向が歯４ａの幅方向（歯列方向）を向くように配置されていたが、それとは直交する歯４ａの上下方向に超音波振動子１１の配列方向が向くように配置されるものでもよい。

・上記第６の実施の形態の歯科用超音波プローブ３Ｅでは、前歯４ａの部分を挟み込むことが可能なマウスピース型に形成されていたが、奥歯などの他の部分を部分的に挟み込むことが可能なマウスピース型に形成されるものであってもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した各実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項６において、前記検査対象の厚みに応じて前記一対の振動子アレイの間隔を調整可能な間隔調整部を備えたことを特徴とする歯科用超音波診断装置。

（２）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記振動子アレイの前記超音波放射面は、歯列の形状に合わせて凹状または凸状に湾曲していることを特徴とする歯科用超音波診断装置。

（３）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記ゲル状シートは、一定の厚さを有するシートであることを特徴とする歯科用超音波診断装置。

（４）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記ゲル状シートの厚みは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする歯科用超音波診断装置。

（５）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記ゲル状シートの厚みは３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、前記第１面側から入射した前記超音波のビームは、前記第２面からの深さが０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の位置にて集束することを特徴とする歯科用超音波診断装置。

（６）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記振動子アレイの前記超音波放射面と前記ゲル状シートの前記第１面との間には、音響レンズが介在されていることを特徴とする歯科用超音波診断装置。

（７）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記ゲル状シートの面積は前記振動子アレイの前記超音波放射面の面積とほぼ等しいことを特徴とする歯科用超音波診断装置。

（８）請求項１乃至７のいずれか１項において、前記ゲル状シートは、含水性であってヒトの生体組織の音響インピーダンスと同等の音響インピーダンスを有することを特徴とする歯科用超音波診断装置。

１…歯科用超音波診断装置
３，３Ａ〜３Ｅ…歯科用超音波プローブ
４…検査対象
４ａ…歯
４ｂ…歯茎
５…柄部
６，６Ａ，７１，７２…振動子アレイ
７，７４，７５…超音波放射面
８，６０，７６，７７…ゲル状シート
１２…ゲル状シートの第１面
１３…ゲル状シートの第２面
２０…制御手段としてのコントローラ
４０…角度調整機構
４２…挟持部材
６１，７３…固定支持体
Ｓｏ…超音波のビーム

Claims (8)

1. 超音波を検査対象としての歯及び／または歯茎に伝搬させ、得られた反射波信号に基づいて前記検査対象の超音波断層画像を表示する歯科用超音波診断装置であって、
   複数の超音波振動子が配列されてなり前面側に超音波放射面を有する振動子アレイと、第１面及びその反対側に位置する第２面を有し、前記第１面が前記振動子アレイの前記超音波放射面を覆うように接合され、前記第２面が検査時に前記検査対象に対して密着配置されるゲル状シートとを含んで構成された歯科用超音波プローブと、
   前記振動子アレイにおける前記複数の超音波振動子に駆動信号を入力し、前記ゲル状シートに対して前記第１面側から入射した前記超音波のビームが、前記第２面に到る手前の位置で集束しかつ前記複数の超音波振動子の配列方向に沿って移動するように、前記超音波の電子フォーカス及び電子走査を行う制御手段と
   を備えたことを特徴とする歯科用超音波診断装置。
2. 前記歯科用超音波プローブは、把持可能な棒状に形成され、前記振動子アレイを先端に有する柄部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の歯科用超音波診断装置。
3. 前記歯科用超音波プローブにおける前記柄部と前記振動子アレイとの連結部分には、前記柄部の長手方向を基準としたときの前記複数の超音波振動子の配列方向を変更すべく、前記柄部に対する前記振動子アレイの取付角度を調整するための角度調整機構が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の歯科用超音波診断装置。
4. 前記歯科用超音波プローブは、前記振動子アレイと対向するよう設けられ、前記ゲル状シートを介して前記検査対象を挟み込むことが可能な挟持部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯科用超音波診断装置。
5. 前記歯科用超音波プローブは、前記振動子アレイを固定するとともに、前記検査対象を挟み込むことが可能なようにマウスピース型に前記ゲル状シートを変形させた状態で支持する固定支持体をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の歯科用超音波診断装置。
6. 前記ゲル状シートを介して前記検査対象を挟み込むことが可能なように一対の前記振動子アレイが対向配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の歯科用超音波診断装置。
7. 前記振動子アレイにおける前記超音波振動子の配列方向の寸法は、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の歯科用超音波診断装置。
8. 超音波を検査対象としての歯及び／または歯茎に伝搬させ、得られた反射波信号に基づいて前記検査対象の超音波断層画像を表示する歯科用超音波診断装置に用いる歯科用超音波プローブであって、
   複数の超音波振動子が配列されてなり前面側に超音波放射面を有する振動子アレイと、第１面及びその反対側に位置する第２面を有し、前記第１面が前記振動子アレイの前記超音波放射面を覆うように接合され、前記第２面が検査時に前記検査対象に対して密着配置されるゲル状シートとを含んで構成され、
   前記振動子アレイにおける前記複数の超音波振動子に駆動信号が入力したときに、前記ゲル状シートに対して前記第１面側から入射した前記超音波のビームが、前記第２面に到る手前の位置で集束しかつ前記複数の超音波振動子の配列方向に沿って移動するように構成されている
   ことを特徴とする歯科用超音波プローブ。