JP6169396B2 - 参照変形体、超音波探触子、及び超音波撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、参照変形体、超音波探触子、及び超音波撮像装置に関し、特に、体腔内に挿入する参照変形体、超音波探触子、及び超音波撮像装置に関する。

超音波撮像装置は、超音波探触子により被検体内部に超音波を送信し、被検体内部から生体組織の構造に応じた超音波の反射エコー信号を受信し、Ｂモード画像などの断層像を構成して診断用に表示する。

近年、手動又は機械的な方法により超音波探触子で被検体を圧迫して超音波受信信号を計測し、計測時間が異なる２つの超音波受信信号のフレームデータに基づいて圧迫により生じた生体各部の変位を求め、その変位データに基づいて生体組織の弾性を表す弾性画像を生成する。このとき、固定具を介して超音波探触子に参照変形体を容易に装着することが開示されている。例えば、固定具を介してコンベックス型のプローブに参照変形体を装着することが開示されている（例えば、特許文献１）。

また、スクリーニングを行った際に、参照変形体が超音波探触子の超音波送受信面からズレるのを抑制することが開示されている（例えば、特許文献２）。

特開２００８−２５９５４１号公報 特開２０１０−２６３９６３号公報

従来の参照変形体を体腔内に挿入する場合、従来の固定具（アタッチメント）を用いて参照変形体をプローブ（例えば、エンドファイヤー型のコンベックス型プローブ）に固定すると、固定具のサイズが大きいために、患者の体腔を傷つけることで患者へ痛みを与えるという問題点がある。

本発明の目的は、参照変形体が超音波探触子の超音波送受信面からズレるのを抑制するとともに、患者への痛みを軽減する参照変形体、超音波探触子、及び超音波撮像装置を提供することである。

被検体の体腔内に挿入される超音波探触子に装着され、前記超音波探触子の振動子の配列方向に沿って超音波送受信面を覆う位置に配置され前記被検体の撮像部位の硬軟の参照情報となる硬度を有する部材である参照変形部と、前記超音波探触子の振動子の配列方向に直交する方向の側面に当接することにより、前記参照変形部の振動子の配列方向に直交する方向の位置ズレを抑制する位置ズレ抑制支持部とを備える参照変形体、超音波探触子、及び超音波撮像装置が提供される。

本発明は、参照変形体が超音波探触子の超音波送受信面からズレるのを抑制するとともに、患者への痛みを軽減する参照変形体、超音波探触子、及び超音波撮像装置を提供する。

本実施の形態に係る超音波撮像装置を示すブロック図である。 本実施の形態に係る参照変形体を示す図である。 参照変形体が被検体を圧迫する状態を示した図である。 参照変形体の歪みを計測するために十分なROIの設定を説明する図である。 本実施の形態に係る超音波撮像装置の変形警報部の一例を示したブロック図である。 本実施の形態に係る参照変形体の第１の変形例を示した図である。 本実施の形態に係る参照変形体の第２の変形例を示した図である。 本実施の形態に係る参照変形体の第３乃至第５の変形例を示した図である。 本実施の形態に係る参照変形体の第６及び第７の変形例を示した図である。 超音波画像において参照変形体の厚さが確認されることを示した図である。 ガイドマークを説明する図である。 固定部位置マークを説明する図である。 参照変形体の固定構造の一例を示した図である。 参照変形体の固定構造の他の例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態に係る超音波撮像装置について、図面を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る超音波撮像装置を示すブロック図である。超音波撮像装置は、超音波を利用して被検体の診断部位について断層画像を得るとともに生体組織の硬さ又は軟らかさを表す弾性画像を表示するものである。

図1に示すように、超音波撮像装置は、超音波送受信制御回路１と、送信回路２と、超音波探触子３と、受信回路４と、整相加算回路５と、信号処理部６と、白黒スキャンコンバータ７と、RF信号フレームデータ選択部８と、変位・歪み演算部９と、弾性率演算部１０と、弾性データ処理部１１と、カラースキャンコンバータ１２と、切替加算部１３と、画像表示器１４と、圧力演算部１５と、参照変形体１６と、変形警報部１５０とを備える。

超音波探触子３は、多数の振動子を短冊状に配列して形成されたものであり、機械的又は電子的にビーム走査を行って、被検体に超音波を送信及び受信する。超音波探触子３には、超音波の発生源であるとともに反射エコーを受信する振動子が内蔵されている。各振動子は、一般に、入力されるパルス波又は連続波の送波信号を超音波に変換して発射する機能と、被検体の内部から発射する反射エコーを電気信号（反射エコー信号）に変換して出力する機能を有する。

弾性画像を表示するための圧迫動作は、超音波探触子３が被検体を圧迫して診断部位の体腔内に応力分布を与えることにより行われる。超音波探触子３の超音波送受信面には、参照変形体１６が装着されている。参照変形体１６を被検体の体表に接触させることで、被検体が圧迫される。

超音波送受信制御回路1は、超音波を送信及び受信するタイミングを制御する。送信回路２は、超音波探触子３を駆動して超音波を発生させるための送波パルスを生成するとともに、内蔵された送波整相加算回路によって、送信される超音波の収束点をある深さに設定する。受信回路４は、超音波探触子３で受信した反射エコー信号を所定のゲインで増幅する。増幅された各振動子の数に対応した数の反射エコー信号が整相加算回路５に入力される。整相加算回路５は、受信回路４で増幅された反射エコー信号の位相を制御し、RF信号フレームデータを形成する。

信号処理部６は、整相加算回路５からのRF信号フレームデータを入力して、ゲイン補正、ログ補正、検波、輪郭強調、及びフィルタ処理などの各種信号処理を行う。

白黒スキャンコンバータ７は、信号処理部６から出力されるRF信号フレームデータを超音波周期で取得し、RF信号フレームデータを表示するために、テレビジョン方式の周期で読み出すための断層走査部及びシステム制御部を備える。例えば、白黒スキャンコンバータ７は、信号処理部６からのRF信号フレームデータをディジタル信号に変換するA／D変換器と、A／D変換器でディジタル化された断層画像データを時系列に記憶する複数枚のフレームメモリと、これらの動作を制御するコントローラなどを含む。

画像表示器１４は、白黒スキャンコンバータ７によって得られた時系列の断層画像データ（すなわち、断層画像）を表示する。画像表示器１４は、切替加算部１３を介して白黒スキャンコンバータ７から出力される画像データをアナログ信号に変換するD／A変換器と、D／A変換器からアナログビデオ信号を入力して画像として表示するカラーテレビモニタとを含む。

整相加算回路５の出力側から分岐して、RF信号フレームデータ選択部８と、変位・歪み演算部９と、弾性率演算部１０とが設けられる。また、弾性率演算部１０の後段には、弾性データ処理部１１とカラースキャンコンバータ１２とが設けられる。また、白黒スキャンコンバータ７とカラースキャンコンバータ１２との出力側には、切替加算部１３が設けられる。

RF信号フレームデータ選択部８は、整相加算回路５から出力されるRF信号フレームデータをRF信号フレームデータ選択部8内に備えられたフレームメモリ内に順次確保し（現在確保されたRF信号フレームデータを“RF信号フレームデータN”とする）、超音波撮像装置の制御命令に従って時間的に過去のRF信号フレームデータN−１，N−２，N−３・・・N−Mの中から１つのRF信号フレームデータを選択し（選択されたRF信号フレームデータを“RF信号フレームデータX”とする）、変位・歪み演算部９に１組のRF信号フレームデータNとRF信号フレームデータXを出力する機能を有する。なお、整相加算回路５から出力される信号をRF信号フレームデータと記述したが、整相加算回路５から出力される信号は、RF信号を複素復調したI，Q信号の形式になった信号であってもよい。

変位・歪み演算部９は、RF信号フレームデータ選択部８によって選択された１組のRF信号フレームデータに基づいて１次元又は２次元の相関処理を実行し、断層画像上の各計測点の変位又は移動ベクトル（変位の方向と大きさ）を計測し、変位フレームデータと相関フレームデータを生成し、変位フレームデータから歪みを演算する。歪みの演算については、例えば、その変位を空間微分することによって計算上で求めることができる。この移動ベクトルの検出法としては、例えば、特許文献１に記載されたようなブロック・マッチング法やグラジェント法がある。ブロック・マッチング法は、画像を例えばN×N画素からなるブロックに分け、現フレーム中の着目しているブロックにもっとも近似しているブロックを前フレームから探索し、これらを参照して符号化を行うものである。

弾性率演算部１０は、変位・歪み演算部９から出力される歪み情報と圧力演算部１５から出力される圧力情報とから弾性率を演算して、弾性率の数値データ（弾性フレームデータ）を生成し、弾性データ処理部１１とカラースキャンコンバータ１２に出力する。弾性率の１つである、ヤング率Ymの演算については、以下の式（１）に示すように、各演算点における応力（圧力）を各演算点における歪みで除することにより求められる。以下の式（１）において、i，jの指標は、フレームデータの座標を表す。

Ymi，j＝圧力（応力）i，j／（歪みi，j） （i，j＝1，2，3，…）・・・（１）

ここで、被検体に加えられた圧力は、圧力演算部１５にて計測される。圧力演算部１５は、RF信号フレームデータを用いて被検体（又は、被検体の診断部位）と参照変形体１６との境界を検出し、RF信号フレームデータにおける境界の座標を境界座標データとする。そして、圧力演算部１５は、境界座標データを用いてRF信号フレームデータにおける参照変形体１６からのRF信号を抽出し、被検体と参照変形体１６の境界に与えられた圧力を演算する。つまり、圧力演算部１５は、弾性率が既知である参照変形体１６の変位に基づいて、被検体に加わる圧力を演算する。なお、弾性データ処理部１１は、算出された弾性フレームデータに座標変面内におけるスムージング処理、コントラスト最適化処理、及びフレーム間における時間軸方向のスムージング処理などの様々な画像処理を行う。

変形警報部１５０は、RF信号フレームデータを用いて被検体（又は、被検体の診断部位）と参照変形体１６との境界を検出し、RF信号フレームデータにおける境界に基づいて、参照変形体１６の変形（ズレや過小厚）を検出し、変形が所定の閾値を超えた場合に警報を出力する。

被検体圧迫機構１７は、モータやワイヤなどにより超音波探触子３を上下方向に移動させ、被検体を加圧する。なお、操作者が超音波探触子３を上下方向に手動で移動させてもよい。

本実施の形態に係る参照変形体について、図面を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る参照変形体を示す図である。図３は、参照変形体が被検体を圧迫する状態を示した図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、参照変形体１６は、参照変形部（第１の参照変形部）１９と位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０とを備える。第１の参照変形部１９は、体腔内に挿入される超音波探触子３に装着され、超音波探触子３の振動子の配列方向（以下、長軸方向）Ｄ１に沿って超音波送受信面２３を覆う。第２の参照変形部２０は、超音波探触子３の振動子の配列方向に直交する方向（以下、短軸方向）Ｄ２の側面に当接することにより、第１の参照変形部１９の短軸方向Ｄ２のズレを抑制する。第１の参照変形部１９及び位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０は、粘着性を有する部材で一体的に形成されている。なお、位置ズレ抑制支持部は、第１の参照変形部と異なる材質で構成されてもよく、被検体の撮像部位の硬軟の参照情報となる硬度を有する部材でなくてもよい。

第１の参照変形部１９は、四角形状の平板体であり、超音波探触子３の長軸方向Ｄ１に延伸している。第１の参照変形部１９は、厚板部１９０と薄板部１９１とを備える。厚板部１９０は、長軸方向Ｄ１において第１の参照変形部１９の中央に設けられ、超音波送受信面２３を覆う。薄板部１９１は、長軸方向Ｄ１において厚板部１９０の両側に設けられ、超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の側面に当接する。薄板部１９１は、厚板部１９０より厚さが小さく、超音波探触子３が体腔に挿入されるときの超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の幅を小さくすることができ、患者への痛みを軽減することができる。

第２の参照変形部２０は、四角形状の平板体であり、第１の参照変形部１９に対して直交方向に延伸しており、超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面に当接する。第２の参照変形部２０は、厚板部１９０より厚さが小さく、超音波探触子３が体腔に挿入されるときの超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の幅を小さくすることができ、患者への痛みを軽減することができる。

ここでは、参照変形体１６を第１の参照変形部１９、第２の参照変形体２０に分けて説明しているが、第１の参照変形部１９、第２の参照変形体２０は同じ材質であっても、異なる材質であってもよい。位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０は、要は第１の参照変形部１９の超音波探触子３の短軸方向の位置ズレを抑制する機能があればよい。

超音波送受信面２３を覆う厚板部１９０の厚さは、参照変形体１６で弾性画像を撮像するために必要な厚さである。例えば、厚板部１９０の厚さは５ｍｍ程度である。この場合、弾性画像の撮像に影響しない参照変形体１６の薄板部１９１及び第２の参照変形部２０の厚さを２ｍｍ程度にすることができる。

第１の参照変形部１９（厚板部１９０及び薄板部１９１）及び第２の参照変形部２０は粘着性を有する部材で形成されているので、超音波送受信面２３、超音波探触子３の長軸方向D１の側面、及び超音波探触子３の短軸方向D２の側面にそれぞれ貼り付き、参照変形体１６の長軸方向D１及び短軸方向D２のズレを抑制することができる。

図２（ｂ）に示すように、参照変形体１６がプローブへ装着された状態では、超音波探触子３の超音波送受信面２３に沿って厚板部１９０が配置され、薄板部１９１が超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の側面に配置され、第２の参照変形部２０が超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面に配置される。薄板部１９１と位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０は、それぞれ異なる超音波探触子３の側面に当接し、薄板部１９１と位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０が超音波探触子３の側面に当接した状態で、滅菌ゴムなどのリング状弾性部材（固定部）２１で超音波探触子３に固定される。この結果、薄板部１９１及び第２の参照変形部２０が、超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の側面及び超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面にそれぞれ固定されるので、参照変形体１６の長軸方向Ｄ１及び短軸方向Ｄ２のズレを抑制することができる。

図３は、参照変形体１６が超音波探触子３に装着された状態で撮像された超音波画像（Bモード画像又は弾性画像など）２４の概略を示した図である。図３（ａ）に示すように、参照変形体１６が超音波探触子３に装着され、参照変形体１６の長軸方向D１及び短軸方向D２のズレが抑制されている場合は、参照変形体１６が略均一に圧迫されるので、参照変形体１６の変位に基づいて、被検体に加わる圧力が正確に算出され、正確な断層画像を得ることができる。つまり、参照変形体１６と超音波送受信面２３が密着しているので、超音波探触子３で圧迫を加えると、加えた圧力がそのまま参照変形体１６へ伝わり、参照変形体１６が略均一に圧迫される。

しかし、図３（ｂ）に示すように、本実施の形態と異なる参照変形体１１６が超音波探触子３に装着され、超音波送受信面２３からズレている場合は、参照変形体１１６が均一に圧迫されないので、参照変形体１１６の変位に基づいて、被検体に加わる圧力が正確に算出されず、正確な断層画像を得ることができない。体腔内に参照変形体１１６を挿入する場合、体腔内圧は人により差があるので、参照変形体１１６が超音波送受信面２３からズレ易くなる。また、膣に参照変形体１１６を挿入して経膣を圧迫する場合、出産が近くなり、胎児の頭が下がってくると、胎児頭をよけるように超音波探触子３を走査して膣に挿入しなければならない。この場合、図３（ｂ）に示すように、参照変形体１１６が超音波送受信面２３からズレ易くなる。また、参照変形体１１６が超音波送受信面２３からズレることにより、参照変形体１１６の厚さが小さくなり、参照変形体１１６の歪みを計測するために十分なROIを参照変形体１１６に設定することができなくなり、被検体の診断部位と参照変形体１１６との歪み比を計測することができなくなる。

本実施の形態では、参照変形体１６の長軸方向Ｄ１及び短軸方向Ｄ２のズレが抑制されているので、被検体に加わる圧力が正確に算出される。また、参照変形体１６が略均一に圧迫されているので、参照変形体１６の十分な厚さを確保することができ、参照変形体１６の歪みを計測するために十分なＲＯＩを参照変形体１６に設定することができ、被検体の診断部位と参照変形体１６との歪み比を計測することができる。
また、プローブカバーを超音波探触子３に被せるためにプローブカバーの内部に塗布した超音波ゼリーが参照変形体１６の内部に侵入した場合、参照変形体１６と超音波送受信面２３の間の摩擦係数が小さくなり、参照変形体１６が超音波送受信面２３からズレ易くなる状態になるが、本実施の形態では、第１の参照変形部１９（厚板部１９０及び薄板部１９１）及び第２の参照変形部２０が、超音波送受信面２３、超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の側面、及び超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面にそれぞれ固定され、参照変形体１６が３点以上で超音波探触子３に支持されるので、参照変形体１６の長軸方向Ｄ１及び短軸方向Ｄ２のズレを抑制することができる。

図４は、参照変形体の歪みを計測するために十分なROIの設定を説明する図である。図４（ａ）に示すように、参照変形体１６が略均一に圧迫され、参照変形体１６の十分な厚さを確保することができるので、参照変形体１６の歪みを計測するために十分なROI２５を超音波画像２４における参照変形体１６に設定することができる。この場合、被検体の診断部位に設定されたROI２６により、被検体の診断部位と参照変形体１６との歪み比を計測することができる。

一方、図４（ｂ）に示すように、参照変形体１１６が超音波送受信面２３から少しズレているが、被検体の診断部位の直上で厚みを保っている場合は、ROI２５を超音波画像２４における参照変形体１１６に設定することができる。しかし、超音波探触子３の移動又は超音波ゼリーなどにより超音波送受信面２３からのズレが大きくなることで、図４（ｃ）に示すように、被検体の診断部位の直上での参照変形体１１６の厚みが極端に変形した場合、図４（ｄ）に示すように、高い体腔内圧に起因して、被検体の診断部位の直上での参照変形体１１６の厚みが極端に小さくなった場合、参照変形体１１６の厚さがROI２６に比べて極端に小さくなるので、ROI２５を参照変形体１１６に設定することができなくなり、被検体の診断部位と参照変形体１１６との歪み比を計測することができなくなる。また、参照変形体１１６が超音波送受信面２３からズレた場合、参照変形体１１６を圧力センサーとして使用する用途においては、参照変形体１１６が超音波送受信面２３から一部でもズレてしまうと圧力センサーの役割を果たさなくなってしまう。

本実施の形態では、参照変形体１６の長軸方向D１及び短軸方向D２のズレが抑制されている。但し、参照変形体１６が超音波送受信面２３からズレた場合、参照変形体１６が超音波送受信面２３に圧迫されて参照変形体１６の厚さが過小になった場合など、参照変形体１６が異常変形を起こした場合、本実施の形態に係る超音波撮像装置は、参照変形体１６の変形を検出し、変形が所定の閾値を超えた場合に警報を出力する。

図５は、本実施の形態に係る超音波撮像装置の変形警報部１５０の一例を示したブロック図である。図５に示すように、変形警報部１５０は、輝度に基づいてRF信号を用いて参照変形体１６（第１の参照変形部）の境界を検出する境界検出部１５１と、参照変形体１６（第１の参照変形部）の境界に基づいて、参照変形体１６（超音波送受信面２３を覆う第1の参照変形部１９）の変形を検出する変形検出部１５２と、参照変形体１６の変形に関する閾値を保持する閾値保持部１５３と、変形が所定の閾値を超えた場合に警報を出力する警報出力部１５４とを備える。

参照変形体１６は、高輝度で超音波画像２４に表示される部材を含み、境界検出部１５１は、RF信号フレームデータにおける参照変形体１６（第１の参照変形部）の輝度に基づいて、参照変形体１６（第１の参照変形部）の境界を検出する。なお、参照変形体１６（第１の参照変形部）の輝度は、被検体の診断部位の輝度との輝度差により参照変形体１６（第１の参照変形部）の境界が判別できればよく、被検体の診断部位の輝度よりも高輝度でもよく低輝度でもよい。被検体の診断部位に応じて参照変形体１６の輝度を選択するために、参照変形体１６の材料は適宜選択されてもよい。

変形検出部１５２は、参照変形体１６（第１の参照変形部）の厚さによって変形を検出してもよく、参照変形体１６（第１の参照変形部）の厚さの最大値及び最小値の差によって変形を検出してもよく、参照変形体１６（第１の参照変形部）の厚さの統計値（平均値や分散や偏差など）によって変形を検出してもよい。

警報出力部１５４は、参照変形体１６（第１の参照変形部）の厚さが所定の閾値を超えた場合、参照変形体１６（第１の参照変形部）の厚さの最大値及び最小値の差が所定の閾値を超えた場合、参照変形体１６（第１の参照変形部）の厚さの統計値が所定の閾値を超えた場合に、警報を出力する。警報出力部１５４は、参照変形体１６が超音波送受信面２３からズレていることを示す警報、参照変形体１６が超音波送受信面２３に圧迫されて参照変形体１６の厚さが過小になっていることを示す警報、参照変形体１６の歪みを計測するために十分なROIを参照変形体１６に設定することができないことを示す警報、参照変形体１６を圧力センサーとして使用することができないことを示す警報、参照変形体１６の境界を検出することができないことを示す警報などを出力する。また、警報出力部１５４は、参照変形体１６の厚さ、参照変形体１６の厚さの最大値及び最小値の差、参照変形体１６の厚さの統計値を画像表示器１４に表示し、これらの値に応じて、色彩や音などが変化する警報を出力してもよい。

このように、参照変形体１６の厚さが表示されている超音波画像２４上で、参照変形体１６の厚さを監視し、参照変形体１６の厚さが極端に薄くなっている場合、参照変形体１６の境界が検出できない場合など、超音波撮像装置は、アラームを鳴らしたり、画像表示器１４の画面上に参照変形体１６のズレが生じていることを示す警報を表示したりすることにより、参照変形体１６の異常変形を検査者に知らせる。

図６は、本実施の形態に係る参照変形体１６の第１の変形例を示した図である。図６（ａ）に示すように、位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０−１は、２つの四角形状の平板体であり、第１の参照変形部１９に対して所定角度で延伸している。２つの位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０−１は、超音波探触子３の短軸に対して対象に形成されている。また、複数の位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０−１は、第１の参照変形部１９から放射状に延伸してもよい。また、図６（ｂ）に示すように、超音波探触子３の長軸方向D１に所定の間隔をおいて、複数の位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０−２が第１の参照変形部１９に対して略直角に延伸してもよい。

図７は、本実施の形態に係る参照変形体１６の第２の変形例を示した図である。図７（ａ）は、参照変形体１６の第２の変形例を示した正面図である。図７（ｂ）は、参照変形体１６の第２の変形例を示した上面図である。図７（ｃ）は、参照変形体１６の第２の変形例が超音波探触子３に装着された状態を示した正面図である。図７（ｄ）は、参照変形体１６の第２の変形例が超音波探触子３に装着された状態を示した断面図である。

図７に示すように、参照変形体１６は、超音波探触子３を囲むように覆うキャップ型であり、参照変形体１６の側部の長軸と短軸の長さ比は超音波探触子３の側面の長軸と短軸の長さ比に合致している。参照変形体１６は、第１の参照変形部２９と位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）３０とを備える。第１の参照変形部２９は、体腔内に挿入される超音波探触子３に装着され、超音波探触子３の長軸方向Ｄ１に沿って超音波送受信面２３を覆う。第２の参照変形部３０は、超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面に当接することにより、第１の参照変形部２９の短軸方向Ｄ２のズレを抑制する。

参照変形体１６は、四角柱であり、上部に開口部３１を備え、底部に被検体の撮像部位の硬軟の参照情報となる硬度を有する部材であって超音波送受信面２３に当接する参照変形底部（第１の参照変形部）２９０を備え、長軸方向Ｄ１の側部には超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の側面に当接する参照変形側部（第１の参照変形部）２９１を備え、短軸方向Ｄ２の側部には超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面に当接する第２の参照変形部３０を備える。参照変形体１６の四角柱を構成する参照変形底部２９０、参照変形側部２９１、及び位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）３０は、粘着性を有する部材で一体的に形成されている。

参照変形側部２９１は、長軸方向Ｄ１において参照変形底部２９０の両側に設けられ、超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の側面に密着する。参照変形側部２９１は、参照変形底部２９０より厚さが小さく、超音波探触子３が体腔に挿入されるときの超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の幅を小さくすることができ、患者への痛みを軽減することができる。

第２の参照変形部３０は、参照変形底部２９０から垂直方向Ｄ３に立設しており、超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面に密着する。第２の参照変形部３０は、参照変形底部２９０より厚さが小さく、超音波探触子３が体腔に挿入されるときの超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の幅を小さくすることができ、患者への痛みを軽減することができる。

超音波送受信面２３を覆う参照変形底部２９０の厚さは、参照変形体１６で弾性画像を撮像するために必要な厚さである。例えば、参照変形底部２９０の厚さは５ｍｍ程度である。この場合、弾性画像の撮像に影響しない参照変形体１６の参照変形側部２９１及び第２の参照変形部３０の厚さを２ｍｍ程度にすることができる。

参照変形体１６の開口部３１から超音波探触子３が挿入され、第１参照変形体１６の四角柱が超音波探触子３を囲むように覆うことで、参照変形体１６の長軸方向Ｄ１及び短軸方向Ｄ２のズレを抑制することができる。また、参照変形部２９（参照変形底部２９０及び参照変形側部２９１）及び第２の参照変形部３０は粘着性を有する部材で形成されているので、超音波送受信面２３、超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の側面、及び超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面にそれぞれ貼り付き、参照変形体１６の長軸方向Ｄ１及び短軸方向Ｄ２のズレを抑制することができる。

参照変形側部２９１と位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）３０は、それぞれ異なる側面に当接し、滅菌ゴムなどのリング状弾性部材（固定部）２１で超音波探触子３に固定される。この結果、参照変形側部２９１及び第２の参照変形部３０が、超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の側面及び超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面にそれぞれ固定されるので、参照変形体１６の長軸方向Ｄ１及び短軸方向Ｄ２のズレを抑制することができる。

参照変形体１６を超音波探触子３に被せる際に超音波探触子３に塗布した超音波ゼリーが参照変形体１６の内部に侵入した場合、参照変形体１６と超音波送受信面２３の間の摩擦係数が小さくなり、参照変形体１６が超音波送受信面２３からズレ易くなる状態になるが、第１の参照変形部２９（参照変形底部２９０及び参照変形側部２９１）及び第２の参照変形部３０が、超音波送受信面２３、超音波探触子３の長軸方向Ｄ１の側面、及び超音波探触子３の短軸方向Ｄ２の側面にそれぞれ固定され、参照変形体１６が３点以上で超音波探触子３に支持されるので、参照変形体１６の長軸方向Ｄ１及び短軸方向Ｄ２のズレを抑制することができる。

図８は、本実施の形態に係る参照変形体１６の第３乃至第５の変形例を示した図である。図８（ａ）は、参照変形体１６の第３の変形例を示した正面図である。図８（ｂ）は、参照変形体１６の第４の変形例を示した正面図である。図８（ｃ）は、参照変形体１６の第５の変形例を示した正面図である。
図８（ａ）に示すように、参照変形体１６は、超音波探触子３を囲むように覆うキャップ型であり、超音波送受信面２３を覆う部分が球状（又は、バルーン状）である。また、図８（ｂ）に示すように、参照変形体１６は、超音波探触子３を囲むように覆うキャップ型であり、垂直方向Ｄ３において長軸方向Ｄ１の側部（第１の参照変形部）３９１の長さが短軸方向Ｄ２の側部（位置ズレ抑制支持部，第２の参照変形部）４０の長さよりも長い。また、図８（ｃ）に示すように、参照変形体１６は、超音波探触子３を囲むように覆うキャップ型であり、垂直方向Ｄ３において長軸方向Ｄ１の側部（第１の参照変形部）４９１の一方の長さが短軸方向Ｄ２の側部（位置ズレ抑制支持部，第２の参照変形部）５０の長さよりも長く、短軸方向Ｄ２の側部（第１の参照変形部）４９２の他方の長さが短軸方向Ｄ２の側部５０の長さと同じである。参照変形体１６の側部２９２，３９１，５０，４９１，４９２は、滅菌ゴムなどのリング状弾性部材（固定部）２１で超音波探触子３に固定される。

図９は、本実施の形態に係る参照変形体１６の第６及び第７の変形例を示した図である。図９（ａ）は、参照変形体１６の第６又は第７の変形例を示した正面図である。図９（ｃ）は、参照変形体１６の第７の変形例を示した上面図である。図９（ｂ）は、参照変形体１６の第６の変形例を示した上面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、参照変形体１６は、超音波探触子３を囲むように覆う円柱キャップ型であり、参照変形体１６の側部（位置ズレ抑制支持部，第２の参照変形部）４９０の断面が円形である。また、図９（ａ）及び図９（ｃ）に示すように、参照変形体１６は、超音波探触子３を囲むように覆う楕円柱キャップ型であり、参照変形体１６の側部４９０の断面が楕円形である。

参照変形体１６を超音波探触子３に装着する際、垂直方向D３へ引っ張り過ぎてしまうことにより、参照変形体１６が超音波送受信面２３に圧迫されて参照変形体１６の厚さが過小になる場合がある。参照変形体１６を超音波探触子３の計測適正位置に装着すると、図１０（ａ）に示すように、超音波画像２４において参照変形体１６の計測適正厚さが確認される。一方、参照変形体１６を超音波探触子３の異常位置に装着すると、垂直方向D３へ引っ張り過ぎてしまうことにより、図１０（ｂ）に示すように、超音波画像２４において参照変形体１６の異常厚さが確認される。超音波探触子３の計測適正位置では、ライン２７まで参照変形体１６の計測適正厚さがあるはずが、超音波探触子３の異常位置では、参照変形体１６の厚さが計測適正厚さ以下に薄くなってしまう。

そこで、参照変形体１６は、透明部材又は半透明部材を含み、参照変形体１６が超音波探触子３の計測適正位置に装着されるようにガイドするガイドマークを備える。図１１は、ガイドマークを説明する図である。図１１（ａ）に示すように、参照変形体１６は、ガイドマーク２８を長軸方向D１又は短軸方向D２に備え、図１１（ｂ）に示すように、超音波探触子３は、参照変形体１６が超音波探触子３に装着される計測適正位置を示す計測適正位置マーク３８を長軸方向D１又は短軸方向D２に備える。参照変形体１６を超音波探触子３に装着する際、図１１（ｃ）に示すように、ガイドマーク２８と計測適正位置マーク３８が合致するように参照変形体１６を装着することにより、参照変形体１６を垂直方向D３へ引っ張り過ぎてしまうことにより、参照変形体１６が超音波送受信面２３に圧迫されて参照変形体１６の厚さが過小になることを防止することができる。図１１（ｅ）の断面図に示すように、ガイドマーク２８と計測適正位置マーク３８が合致する場合は、超音波送受信面２３を覆う参照変形底部２９０の厚さＬ１が過小になることを防止することができる。一方、図１１（ｆ）の断面図に示すように、参照変形体１６を垂直方向D３へ引っ張り過ぎてしまうことにより、ガイドマーク２８と計測適正位置マーク３８が合致しない場合は、参照変形体１６が超音波送受信面２３に圧迫されて超音波送受信面２３を覆う参照変形底部２９０の厚さＬ２が過小になる。ガイドマーク２８と計測適正位置マーク３８は、直線、点線、波線、及び破線などであればよく、幾何学形状や文字などであってもよい。

また、計測適正位置マーク３８はＬＥＤなどで光らせてもよく、ガイドマーク２８は計測適正位置マーク３８の光によって光る蛍光部材を含んでもよい。これにより、暗い場合であっても、参照変形体１６を超音波探触子３の計測適正位置に装着することができる。

また、ガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８は、高輝度で超音波画像２４に表示される部材を含み、上記のように、変形警報部１５０が、RF信号フレームデータを用いて、ガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８（例えば、ガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８のパターン）を検出し、ガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８の位置の差が所定の閾値を超えた場合に警報を出力してもよい。この場合、境界検出部１５１は、RF信号からガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８を検出し、警報出力部１５４は、ガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８の位置に基づいて、ガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８の位置の差が閾値保持部１５３に保持される所定の閾値を超えた場合に警報を出力する。

また、ガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８は、合致した場合に特定のパターン（例えば、特定の幾何学形状）になるようなパターンをそれぞれ有し、変形警報部１５０が、特定のパターンを検出した場合に合致信号を出力してもよいし、特定のパターンを検出できない場合に警報信号を出力してもよい。この場合、境界検出部１５１は、RF信号からガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８を検出し、警報出力部１５４は、ガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８の位置に基づいて、ガイドマーク２８と計測適正位置マーク３８とが合致したときに生じる特定のパターンを検出し、特定のパターンを検出したことを示す合致信号及び特定のパターンを検出できないことを示す警報信号の少なくとも１つを出力する。

また、図１２に示すように、ガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８は、リング状弾性部材（固定部）２１を装着する位置を示す固定部位置マークとして用いられてもよい。リング状弾性部材は、超音波探触子３の超音波送受信面２３に近い位置で装着されると参照変形体１６がズレ難くなるので、固定部位置マークとしてのガイドマーク２８及び計測適正位置マーク３８は、垂直方向D３で超音波送受信面２３に近い位置に付されることが好ましい。固定部位置マークにより、リング状弾性部材（固定部）２１を計測適正位置に容易に装着することができる。

図１３は、参照変形体１６の固定構造の一例を示した図である。図１３（ａ）は、参照変形体１６の固定構造例を示した正面図である。図１３（ｂ）は、参照変形体１６の固定構造例を示した断面図である。図１３（ａ）に示すように、超音波探触子３の側面に当接する参照変形体１６の側部１９１（第１の参照変形部）及び位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０は凹部１９５を備え、リング状弾性部材（固定部）２１が凹部１９５に嵌ることにより、リング状弾性部材（固定部）２１を計測適正位置に装着できるとともに、リング状弾性部材（固定部）２１の装着部分が平らになるので、超音波探触子３が体腔に挿入されるときの患者への痛みを軽減することができる。また、リング状弾性部材（固定部）２１が凹部１９５に嵌ることにより、リング状弾性部材（固定部）２１のズレを防止することができる。

また、図１３（ｂ）に示すように、超音波探触子３は凹部２９５を備え、参照変形体１６の側部１９１及び位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）２０が凹部２９５に嵌ることにより、参照変形体１６の側部１９１（第１の参照変形部）及び第２の参照変形部２０を超音波探触子３に確実に装着できるとともに、プラスチックや金属でできたアタッチメント２９６が凹部２９５に嵌ることにより、参照変形体１６の側部１９１（第１の参照変形部）及び第２の参照変形部２０を凹部２９５に挟持し、参照変形体１６を超音波探触子３に確実に固定できる。また、アタッチメント２９６が凹部２９５に嵌った状態で、凹部２９５の凹みが残ったままであり、この凹みにリング状弾性部材（固定部）２１が嵌ることにより、リング状弾性部材（固定部）２１を計測適正位置に装着できるとともに、リング状弾性部材（固定部）２１の装着部分が平らになるので、超音波探触子３が体腔に挿入されるときの患者への痛みを軽減することができる。また、リング状弾性部材（固定部）２１が凹部２９５に嵌ることにより、リング状弾性部材（固定部）２１のズレを防止することができる。

図１４は、参照変形体１６の固定構造の他の例を示した図である。図１４（ａ）は、参照変形体１６の固定構造例を示した正面図である。図１４（ｂ）は、参照変形体１６の固定構造例を示した断面図である。図１４に示すように、参照変形体１６は、収縮構造３２を備え、参照変形体１６を超音波探触子３に被せる際に収縮構造３２が超音波探触子３を圧迫することにより、参照変形体１６を超音波探触子３に固定される。図１４（ａ）で示すように、参照変形体１６は、超音波送受信面２３に接触しない開口部付近の側部に、ゴム部（収縮部）４８を備える。図１４（ｂ）に示すように、ゴム部（収縮部）４８は、収縮構造により超音波探触子３の側面を圧迫するが、超音波送受信面２３を圧迫することはない。また、ゴム部（収縮部）４８は、弾力性に富んだ部材を含むことにより、超音波探触子３の幅よりも小さくすることができ、超音波探触子３が体腔に挿入されるときの患者への痛みを軽減することができる。

以上、本発明にかかる実施の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、請求項に記載された範囲内において変更・変形することが可能である。

本発明は、参照変形体が超音波探触子の超音波送受信面からズレるのを抑制するとともに、患者への痛みを軽減することができ、体腔内に挿入する参照変形体、超音波探触子、及び超音波撮像装置などとして有用である。

１ 超音波送受信制御回路
２ 送信回路
３ 超音波探触子
４ 受信回路
５ 整相加算回路
６ 信号処理部
７ 白黒スキャンコンバータ
８ RF信号フレームデータ選択部
９ 変位・歪み演算部
１０ 弾性率演算部
１１ 弾性データ処理部
１２ カラースキャンコンバータ
１３ 切替加算部
１４ 画像表示器
１５ 圧力演算部
１６ 参照変形体
１９，２９１，３９１，４９１，４９２ （第１の）参照変形部
２０，３０，４０，５０ 位置ズレ抑制支持部（第２の参照変形部）
２３ 超音波送受信面
２８ ガイドマーク
３１ 開口部
３８ 計測適正位置マーク
４８ ゴム部（収縮構造）
１５０ 変形警報部
１５１ 境界検出部
１５２ 変形検出部
１５３ 閾値保持部
１５４ 警報出力部
１９０ 厚板部
１９１ 薄板部
２９６ アタッチメント

Claims (15)

1. 被検体の体腔内に挿入される超音波探触子に装着され、前記超音波探触子の振動子の配列方向に沿って超音波送受信面を覆う位置に配置され前記被検体の撮像部位の硬軟の参照情報となる硬度を有する部材である参照変形部と、
   前記超音波探触子の振動子の配列方向に直交する方向の側面に当接することにより、前記参照変形部の振動子の配列方向に直交する方向の位置ズレを抑制する位置ズレ抑制支持部と
   を備えることを特徴とする超音波撮像装置。
2. ＲＦ信号を用いて前記参照変形部の境界を検出する境界検出部と、
   前記参照変形部の境界に基づいて、前記参照変形部の変形を検出する変形検出部と、
   前記変形が所定の閾値を超えた場合に警報を出力する警報出力部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
3. 前記境界検出部は、ＲＦ信号フレームデータにおける前記参照変形部の輝度に基づいて、前記参照変形部の境界を検出し、
   前記変形検出部は、前記参照変形部の厚さ、前記参照変形部の厚さの最大値及び最小値の差、及び前記参照変形部の厚さの統計値の少なくとも１つによって前記変形を検出すること
   を特徴とする請求項２に記載の超音波撮像装置。
4. 複数の前記位置ズレ抑制支持部が前記参照変形部に対して所定角度で延伸していること
   を特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
5. 前記参照変形部と前記位置ズレ抑制支持部とを含む参照変形体は、前記超音波探触子を囲むように覆うキャップ型であり、上部に開口部と、底部に前記被検体の撮像部位の硬軟の参照情報となる硬度を有する部材を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
6. 前記位置ズレ抑制支持部は、前記超音波送受信面に接触しない前記開口部付近に、収縮部を備えること
   を特徴とする請求項５に記載の超音波撮像装置。
7. 前記参照変形部及び前記位置ズレ抑制支持部は、粘着性を有する部材で一体的に形成されていること
   を特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
8. 前記参照変形部及び前記位置ズレ抑制支持部は、前記超音波探触子の異なる側面に当接し、
   前記参照変形部及び前記位置ズレ抑制支持部が前記超音波探触子側面に当接した状態で、前記参照変形部及び前記位置ズレ抑制支持部を前記超音波探触子に固定する固定部を備えること
   を特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
9. 前記参照変形部と前記位置ズレ抑制支持部とを含む参照変形体は、前記超音波探触子の計測適正位置に装着されるようにガイドするガイドマークを備え、
   前記超音波探触子は、前記参照変形体が前記超音波探触子に装着される計測適正位置を示す計測適正位置マークを備えること
   を特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
10. 輝度に基づいてＲＦ信号から前記ガイドマーク及び前記計測適正位置マークを検出する境界検出部と、
    前記ガイドマーク及び前記計測適正位置マークの位置に基づいて、前記ガイドマーク及び前記計測適正位置マークの位置の差が所定の閾値を超えた場合に警報を出力する警報出力部と
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の超音波撮像装置。
11. 輝度に基づいてＲＦ信号から前記ガイドマーク及び前記計測適正位置マークを検出する境界検出部と、
    前記ガイドマーク及び前記計測適正位置マークの位置に基づいて、前記ガイドマークと前記計測適正位置マークとが合致したときに生じる特定のパターンを検出し、特定のパターンを検出したことを示す合致信号及び特定のパターンを検出できないことを示す警報信号の少なくとも１つを出力する警報出力部と
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の超音波撮像装置。
12. 前記参照変形部及び前記位置ズレ抑制支持部は、固定部が嵌る凹部を備えること
    を特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
13. 前記超音波探触子は、前記参照変形部及び前記位置ズレ抑制支持部が嵌る凹部を備え、
    前記凹部に嵌ることにより、前記参照変形部及び前記位置ズレ抑制支持部を前記凹部に挟持するアタッチメントと
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波撮像装置。
14. 被検体の体腔内に挿入される超音波探触子に装着され、前記超音波探触子の振動子の配列方向に沿って超音波送受信面を覆う位置に配置され前記被検体の撮像部位の硬軟の参照情報となる硬度を有する部材である参照変形部と、
    前記超音波探触子の振動子の配列方向に直交する方向の側面に当接することにより、前記参照変形部の振動子の配列方向に直交する方向のズレを抑制する位置ズレ抑制支持部と
    を備えることを特徴とする超音波探触子。
15. 被検体の体腔内に挿入される超音波探触子に装着され、前記超音波探触子の振動子の配列方向に沿って超音波送受信面を覆う位置に配置され前記被検体の撮像部位の硬軟の参照情報となる硬度を有する部材である参照変形部と、
    前記超音波探触子の振動子の配列方向に直交する方向の側面に当接することにより、前記参照変形部の振動子の配列方向に直交する方向のズレを抑制する位置ズレ抑制支持部と
    を備えることを特徴とする参照変形体。

Images