JP6506472B2 - 超音波撮像装置、および、超音波送受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体中で超音波信号を用いて対象物の形状・特性を計測する超音波撮像に関するものである。

超音波を生体に照射し、反射波を取得することにより、生体の断層像を無侵襲で取得する超音波診断装置が知られている。近年、超音波診断装置を用いた乳癌検診が、普及しつつある。超音波診断装置を用いた乳癌検診は、超音波探触子を被検者の乳房表面に押し当てながら移動させて、乳房全体にわたって断層像を取得するのが一般的であるが、乳房の形状が複雑である上、乳房の表面にゼリー状の音響カップリング剤を塗布する時間等も必要であり、乳房全体にわたって断層像を取得するまでに時間がかかる。その上、対象に探触子を押し当てる強さならびに角度の微妙な違いにより得られる画像情報が異なることから、術者による撮像結果の違いおよび診断結果の違いが生じやすいことが問題である。そのため、特許文献１では、乳房全体を水槽に浸し、水槽の底面に配置した２次元超音波振動子アレイから乳房に向かって超音波を照射し、超音波を２次元走査することにより、短時間で乳房全体の断層像を取得する装置が提案されている。

特開２００９−２６１６１１号公報

特許文献１の装置においては、２次元走査が自動的に行われるため、探触子を押し当てる強さおよび角度については術者依存性がない。ただし、最適な強さ、角度、あるいは速度で操作が行われたかは保証されない。

また、上述の従来の超音波診断装置はいずれも、断層像を取得することはできるが、断層像は定性的な画像情報であるため、画像情報に基づく診断の精度は、医師のスキルに強く依存する。特に乳房の断層画像から乳癌の有無を診断するには、高度なスキルが必要とされる。高度なスキルを有する医師の数は限られているため、すべての被検者の乳癌検診をスキルの高い医師が行うことは現実的には困難である。さらには、特許文献１の装置で得られる情報のみでは、腫瘤が発見された場合においても、その腫瘤が悪性の癌なのか、もしくは良性の癌ではない疾患なのかが容易には判断できず、偽陽性と呼ばれる実際には癌ではない腫瘤を癌の疑いありと判定してしまうことがままある。

一方、超音波の照射手法あるいは解析手法の工夫により、乳房の外観や、内部の腫瘤の大きさや数の経時的な微小な差異や、乳房内組織の物性定量値等を提示することができれば、医師の診断を支援することができる。しかしながら、内部に骨のない乳房は変形しやすく、超音波探触子を乳房表面に押し当てることにより容易に変形する。また、水槽に乳房を浸す方法の場合でも、水槽に対する被検者の位置や向きによって水槽内における乳房の位置および形状が容易に変形する。そのため、従来の方法では異なる日時に計測した乳房の形状を同じにすることは難しく、再現性よく断層像を撮影することは困難であった。撮像のたびに異なる形状をとっている乳房の断層像は、同じ被検体であっても、それらを比較して乳房の外観や内部の腫瘤の経時的な微小な差異を検出することは難しい。

本発明の目的は、乳房等の対象部位を水槽に挿入した際に、所定の形状に近づけて保持することのできる超音波撮像装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の超音波撮像装置は、被検体の対象部位を挿入するための開口を有する容器と、容器に挿入された対象部位に超音波を送信し、対象部位より散乱された超音波（透過波および反射波など）を受信する送受信部とを有する。容器には、対象部位によって開口が覆われた容器内を減圧することにより容器内で前記対象部位を保持する減圧部が備えられている。

本発明によれば、乳房等の対象部位を水槽に挿入した際に、所定の形状に近づけて保持することができるため、精度よく対象部位を超音波の送受信で計測することができる。

（ａ）第一の実施形態の超音波撮像装置の被検体の対象部位を挿入前の構造の概要を説明する図であり、（ｂ）超音波撮像装置の容器内に被検体の対象部位を挿入した状態を示す図であり、（ｃ）超音波撮像装置の、被検体の対象部位を挿入した容器内を減圧した状態を示す図であり、（ｄ）超音波撮像装置のメッシュ６の斜視図である。 第一の超音波撮像装置にメッシュ６を回転させる回転機構７を備えた構成を示す説明図である。 第二の実施形態の超音波撮像装置の全体構成を示す断面図である。 第二の実施形態の送受制御部５の構成を示すブロック図である。 第二の実施形態の容器２０および制御系を説明する図である。 第二の実施形態の制御部４の動作を示すフローチャートである。 第二の制御部４の動作を示すフローチャートである。 第二の制御部４の動作を示すフローチャートである。 第二の制御部４の動作を示すフローチャートである。 第二の表示部７０の表示画面例である。 （ａ）第三の実施形態のメッシュ６にマーカ１１を備えた超音波撮像装置の構造の概要を説明する図であり、（ｂ）メッシュ６にマーカ１１を備えた超音波撮像装置の容器内に被検体の対象部位を挿入した状態を示す図であり、（ｃ）メッシュ６にマーカ１１を備えた超音波撮像装置の容器内を減圧した状態を示す図であり、（ｄ）マーカ１１を備えたメッシュ６の斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、第四の実施形態の回転機構７および移動機構８が備えられた水槽２０の断面図および上面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第四の実施形態のメッシュ枠６１の上面図および断面図である。 第四の実施形態の水槽２０の上にメッシュ枠６１を搭載した状態の断面図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。

＜第一の実施形態＞
本実施形態の超音波撮像装置（超音波送受信装置）の構成を図１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１（ａ）は、被検体の対象部位を配置する前の超音波撮像装置の構成の概要を説明する図であり、図１（ｂ）は、容器内に被検体の対象部位を挿入した状態を示す図であり、図１（ｃ）は、被検体の対象部位を挿入した容器内を減圧した状態を示す図である。

本実施形態の超音波撮像装置は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、被検体の対象部位を挿入するための開口１１を有する容器２０と、容器２０に挿入された対象部位１０に超音波を送信し、対象部位より散乱された超音波（対象部位を透過した透過波および対象部位により反射した反射波など）を受信する送受信部２とを有する。容器２０には減圧部３が備えられている。対象部位１０によって開口１１が覆われた容器２０内を、減圧部３によって減圧することにより、図１（ｃ）のように容器２０内で対象部位１０の表面状態を制御しつつ対象部位１０を保持することができる。

すなわち、容器２０の開口１１を対象部位１０が塞いだ状態で減圧部３が容器２０内を減圧することにより、容器２０内の圧力が外部の圧力に対して陰圧になるため、対象部位１０の表面に均一に法線方向に引っ張る力Ｆが加わる。これにより、対象部位１０の表面形状は、均一な力Ｆと対象部位１０の皮膚や内部の組織の抗力とが均衡する形状まで変形し、その形状で保持される。例えば、対象部位１０の組織が均一な弾性を有する場合には、表面形状が滑らかになって所定の形状に近づき、その状態で保持される。対象部位１０の組織の弾性が局所的に周囲とは異なる場合には、その弾性の差異に応じた歪が局所的に表面形状に生じ、その状態で保持される。

よって、本実施形態の超音波撮像装置は、対象部位１０が例えば乳房である場合、乳房を容器に挿入する際の位置や向きが乳房の形状に与える影響を減圧することにより低減し、乳房を所定の形状に近づけて保持することができる。

容器２０内の空間は、液体で満たされていることが望ましい。液体は、超音波の減衰率が低いものであることが望ましい。特に、液体中の超音波が対象部位１０に入射する際の超音波の屈折を小さくするため、液体中における超音波の音速が対象部位１０の内部組織に近いものであることが好ましい。例えば、液体として水を用いる。減圧部３は、容器２０に設けられた貫通孔３１から容器２０内の空間を満たす液体の一部を容器２０の外に引き出すことにより容器２０内を減圧する。例えば、減圧部３として、貫通孔３１に接続された弁を用い、液体の自重で液体を容器２０の外に引き出す構成や、弁を介してポンプ等で容器２０内の液体を引き出す構成を採用することができる。

減圧部３には、その動作を制御する制御部４を接続してもよい。その場合、制御部４は、減圧部３を動作させて容器２０内を予め定めた圧力だけ減圧させた後、対象部位１０の形状を検出し、形状が予め定めた形状に到達しているかどうかを判定する。予め定めた形状に達しているかどうかを判定する方法としては、開口１１から所定の深さにおける対象部位１０の径、および、開口１１から対象部位１０の先端までの長さを制御部４がそれぞれ検出し、その比が所定の範囲内にあれば予め定めた形状に達したと判断する方法を用いることができる。開口１１から所定の深さにおける対象部位１０の径の代わりに、開口１１の径や、所定の値を用いてもよい。

制御部４は、対象部位１０の形状が予め定めた形状に到達していない場合、減圧部３によって容器２０内の圧力をさらに減圧させることができる。これにより、対象部位１０の形状を予め定めた形状に近づけることができる。

制御部４は、対象部位１０の形状を検出するため、送受信部２に対象部位１０に向かって超音波を送信させ、対象部位１０からの反射波および／または透過波を送受信部２に受信させる構成としてもよい。制御部４は、送受信部２が超音波を受信することにより得られた受信信号を処理することにより、対象部位１０の外形を検出することができる。なお、送受信部２を容器２内で移動させ、複数の位置において超音波を送受信してもよい。これにより、送受信部２を用いて対象部位１０の形状を検出することができるため、形状検出用の構成を別途用意する必要がなく、装置構成を簡素化することができる。ただし、本発明は、この構成に限られるものではなく、対象部位１０の形状を検出するセンサ等を別途備える構成することももちろん可能である。例えば、光学的に対象部位１０の形状を検出するセンサや、カメラなどを用いることも可能である。

本実施形態の超音波撮像装置は、送受信部２が超音波を送信した後、対象部位１０からの反射波および／または透過波を受信することによって得られた受信信号に基づいて、対象部位１０の形状や断面構造を示す画像や、音速分布・減衰量分布等の物性値分布の画像を算出する画像生成部５１と、算出した画像を記憶する記憶部５２と、画像生成部５１が今回算出した画像を、過去の超音波の送受信によって算出した画像と比較して、その差異を求める差異検出部５３とをさらに備えることが望ましい。本実施形態では、対象部位１０を所定の形状に近づけて保持しているため、骨がなく変形しやすい乳房が対象部位１０であっても、撮像の都度、所定の形状に近い形状に保持されている。これにより、差異検出部５３は、今回および前回の超音波の送受信でそれぞれ得られた画像を比較して、形状や内部の腫瘤等の差異を精度よく求めることができる。この差異情報をユーザに提供することにより、ユーザや医師の診断を支援することができる。

また、容器２０には、開口１１を覆うように、伸縮可能なメッシュ６を配置することも可能である。この場合、対象部位１０は、伸縮可能なメッシュ６を容器２０内の空間に押し込むように開口１１から容器２０内に挿入され、メッシュ６は対象部位１０の表面に密着する（図１（ｂ）、（ｃ）参照）。メッシュ６の素材としては、音響減衰が低い素材を用いることが好ましい。例えば、ポリウレタンを用いることができる。また、メッシュ６は、さらに、その網目から液体を通すため、超音波が対象部位１０に入射および出射する際の妨げにはなりにくく、対象部位１０の画像に影響を与えにくい。メッシュ６の網目の大きさは、対象部位１０の気泡が通過できるサイズであればよい。例えば、網目サイズが１ｍｍから１０ｍｍの大きさのメッシュ６を用いる。また、メッシュ６は、開口１１に対して着脱可能であることが望ましい。メッシュ６を着脱可能にすることにより、被検体が変わるたびにメッシュ６を交換できるため好ましい。また、減圧部３が容器２０内を減圧した場合、乳房は、メッシュ６から剥離せず、メッシュ６を介して圧力差を感じて変形し、保持される。

図１（ｄ）にメッシュ６の斜視図を、図２にメッシュ６を回転させる回転機構７を備えた超音波撮像装置を示す。図１（ｄ）のようにメッシュ６は、周囲をメッシュ枠６１によって保持されている構成であることが望ましい。また、メッシュ６はメッシュ枠６１から着脱可能であることが望ましい。例えば、容器２０に乳房を挿入する度に、または、被検者毎に、新しいメッシュ６に交換してもよい。なお、メッシュ枠６１を超音波撮像装置から着脱可能に構成し、メッシュ６の交換時には、メッシュ枠６１ごと（メッシュ枠６１とメッシュ６とを同時に）交換してもよい。また、メッシュ枠６１を容器２０の開口１１の周囲に沿って回転させる回転機構７を超音波撮像装置にさらに配置することにより、対象部位１０にメッシュ６を密着させた状態でメッシュ６を回転させることができ、メッシュ６によって対象部位１０の表面を擦ることができる。これにより、容器２０内が液体で満たされ、対象部位１０の表面に気泡が付着している場合でも、気泡をメッシュ６により対象部位１０の表面から擦りおとし、取り除くことができる。気泡が対象部位１０に付着していると、液体と気泡との界面で超音波を反射したり、高調波成分を増加させたりするため、対象部位１０の形状や断面の画像を精度よく撮像する際の妨げとなることがあるが、本実施形態ではメッシュ６を回転させて気泡を除くことにより、精度よく撮像することが可能になる。容器２０の上部には、対象部位１０から擦り落とされ、浮き上がった気泡を外部に放出するための貫通孔７３が設けられていることが望ましい。

なお、メッシュ枠６１の回転機構７としては、例えば、メッシュ枠６１の外周に設けられた歯車と、その歯車に噛み合った駆動用歯車７１と、駆動用歯車７１を回転駆動するモータ７２とを含む構成とすることができる。

回転機構７には、その動作を制御する制御部４を図２のように接続してもよい。制御部４は、対象部位１０の表面に気泡が存在するかどうかを検出し、対象部位１０の表面に所定量以上の気泡が存在する場合、回転機構７を動作させてメッシュ枠６１を回転させることにより気泡を除去する。回転方向は、一方向でもよいが、回転中あるいは回転終了時に往復運動を含む場合は、より効率よく気泡を除去できる。

制御部４が気泡を検出する構成は、どのような構成であってもよいが、例えば、送受信部２から超音波を対象部位１０に送信し、反射を受信させ、得られた受信信号に基づいて対象部位１０の表面の泡を検出する構成にすることができる。例えば、対象部位１０の形状を受信信号から求め、表面の凹凸が所定値以上ある場合には気泡が存在すると判断する構成や、対象部位１０の液体との界面の信号強度が対象部位１０中の他の部位よりも所定以上大きい場合に気泡が存在すると判断する構成や、受信信号に含まれる超音波の高調波成分の基本波成分に対する割合を検出し、高調波成分の割合が所定の割合以上である場合には、気泡が所定量以上存在すると判断する構成を採用することができる。

また、図２のようにメッシュ枠６１を容器２０の開口１１の面内の少なくとも一方向に移動させるための移動機構８を超音波撮像装置にさらに配置してもよい。例えば、移動機構８は、メッシュ枠６１の縁と係合する係合部８ａと、係合部８ａを開口１１の面内の少なくとも一方向に移動させることによりメッシュ枠６１を移動させる駆動部８ｂとを含む。例えば、係合部８ａは、メッシュ枠６１の縁に設けられた凹部に係合する凸部を先端部に備える構成とする。係合部８ａは、出没可能な構造であり、回転機構７がメッシュ枠６１を回転させている間は、その妨げにならないように、駆動部８ｂによって退避位置まで下げられ、移動機構８がメッシュ枠６１を移動させる際に、駆動部８ｂによって上昇してメッシュ枠６１の縁と係合する構造にする。

移動機構８は、対象部位１０の位置（例えば、乳房の先端の位置）が所望の位置からずれている場合、ずれている方向とは逆方向に移動機構８がメッシュ枠６１を移動させることにより、対象部位１０の位置ずれを修正することができる。また、制御部４によって移動機構８を制御してもよい。制御部４は、容器２０に対する対象部位１０の位置ずれを求め、位置ずれ量が予め定めた範囲より大きい場合、移動機構８によりメッシュ枠６１を移動させる。例えば、制御部４は、対象部位１０の形状を求め、求めた形状の所定の部位（例えば乳房の先端）の位置を求め、位置が予め定めた位置（開口１１の中心）から所定の距離以上ずれている場合、移動機構８によりメッシュ枠６１を移動させる。制御部４が、対象部位１０の形状を求める方法としては、制御部４と同様に、送受信部２を用いてもよいし、対象部位１０の形状を検出するセンサや、カメラなどを用いることも可能である。

＜第二の実施形態＞
第二の実施形態の超音波撮像装置について、図３等を用いて説明する。第二の実施形態の超音波撮像装置は、乳癌検診を支援する画像等を取得するのに適した装置である。図３は、本実施形態の超音波撮像装置の全体構成を示す断面図である。図４は、送受信部２と送受制御部５の構成を示すブロック図である。図５は、容器２０および制御系を説明する図である。

図３のように、本実施形態の超音波撮像装置は、被検体１００を搭載する寝台５５と、開口１１を有する容器２０と、減圧部３と、超音波の送受信部２と、送受制御部５と、送受信部駆動部１０２と、寝台駆動部１０４とを備えている。

寝台５５には、被検体の対象部位１０を挿入するための開口５６が設けられている。開口５６の下部には、容器２０の開口１１と寝台５５の開口とが一致するように、容器２０が配置されている。本実施形態では、容器２０は円筒形である。本実施形態では、容器２０内に脱気水が満たされる。以下、本実施形態では容器２０を水槽２０と呼ぶ。

図５のように、水槽２０の開口１１には、第一の実施形態で説明したメッシュ６がメッシュ枠６１に支持されて配置されている。また、メッシュ枠６１の回転機構７として、メッシュ枠６１の外周に設けられた歯車と、その歯車に噛み合った駆動用歯車７１と、駆動用歯車７１を回転駆動するモータ７２とが水槽２０の側面に配置されている。また、メッシュ枠６１を水槽２０の開口１１の面内の少なくとも一方向に移動させるための移動機構８が水槽２０側面に配置されている。移動機構は、第一の実施形態で説明した係合部８ａと駆動部８ｂとを備えている。また、水槽２０の側面の上部には、気泡を放出するための貫通孔７３も備えられている。

送受信部２は、水槽２０内に配置されたリング状の振動子アレイ９２と、リング状の振動子アレイ９２を水槽２０内で開口１１の中心軸に沿う方向に移動させるための移動機構９３とを備えている。リング状の振動子アレイ９２は、円筒形の水槽２０の内壁に沿って配置され、水槽２０内に配置された対象部位１０に超音波を送信および受信する。移動機構９３は、例えば、リング状振動子アレイ９２が先端に固定された棒状の支持具を用いる。棒状の支持具の他端は、水槽２０の底面から外部に引き出され、送受信部駆動部１０２に接続されている。送受信部駆動部１０２は、モータ等を含み、棒状の駆動部１０２を水槽２０の中心軸に平行に移動させることにより、リング状の振動子アレイ９２を水槽２０内で中心軸に沿って上下動させる。なお、水槽２０の底面には、棒状の支持具を気密を維持して外部に引き出すために貫通孔９４とパッキン等の機構が備えられている。

なお、移動機構９３と送受信部駆動部１０２は、棒状の支持具とモータ等の組み合わせに限られるものではなく、リング状振動子アレイ９２を移動させることができる機構および駆動部であればどのようなものでもよい。例えば、ラックアンドピニオンを移動機構９３として用いることができる。

リング状振動子アレイ９２を構成する複数の振動子１には、それぞれ信号線９５が接続されている。信号線９５は、貫通孔９４から水槽外部に引き出され、送受制御部５に接続されている。超音波の送信時には、各振動子１に信号線９５を介して送信信号が送受制御部５から受け渡され、超音波の受信時には、各振動子１が受信した受信信号が信号線９５を介して送受制御部５に受け渡される。

なお、振動子アレイ９２の形状は、リング状に限られるものではなく、被検体１００の対象部位１０に超音波を送信し、その透過波および／または反射波を受信できる形状であればどのような形状であってもよく、複数のアレイに分かれていてもよい。

減圧部３は、図５に示すように、水槽２０の底面に設けられた貫通孔３１と、貫通孔３１に一端が接続された管３７と、管３７の途中に備えられた開閉弁３２と、管３７の他端に接続された脱気水リザーバ３３と、脱気水リザーバ３３内の水の圧力を検出する圧力センサ３５と、脱気水リザーバ３３内の水の気泡濃度あるいは溶存酸素濃度、および水温を検出するセンサ３６とを備えている。水量調整器３４は、送受制御部５内の制御部４の制御下で、開閉弁３２を開閉させて水槽２０内から所定量だけ水を外部に引き出す。圧力センサ３５は、脱気水リザーバ３３内の水の圧力を検出し、制御部４に出力する。制御部４は、センサ３６から脱気水リザーバ３３の水の気泡濃度あるいは溶存酸素濃度、および水温の検出結果を受け取って、水の溶存酸素濃度が所定値よりも大きければ、脱気水リザーバ３３に内蔵されている脱気機能を動作させて脱気させる。また、脱気水リザーバ３３には、不図示のポンプ機能が備えられ、弁３２が開放された状態で水を加圧することにより、脱気水リザーバ３３内の水を水槽２０内に投入することができる。また、脱気水リザーバ３３には、不図示の水温調整機能が備えられている。減圧部３の動作は、後で詳しく説明する。

送受制御部５は、振動子アレイ９２を構成する振動子１にそれぞれ接続された複数の送受信回路８３と、制御部４と、記憶部５２と、表示部７０とを有する。

図４のように、送受信回路８３は、送信部８６と、受信部８７と、送信と受信を切り替える送受信スイッチ（Ｔ／Ｒ ＳＷ）８８とを備える。１つの振動子１に１つの送受信回路８３が接続され、それぞれの送受信回路８３は独立に超音波信号を送受信することができる。制御部４は、各送受信回路８３に対して制御信号Ｓ５１とＳ５２等の異なる信号を出力して、異なる制御を行うことができる。例えば、制御部４は、送信を指示する制御信号Ｓ５１を入力した送受信回路８３によって送信動作をさせ、受信を指示する制御信号Ｓ５２を入力した送受信回路８３によって受信動作させることができる。

送信部８６は、例えば増幅器を備えて構成され、制御部４から入力された電気信号Ｓ１を所望の強度に増幅することにより送信信号Ｓ１１を生成し、信号線９５を介して振動子１に出力する。振動子１は、整合層や音響レンズなどの構造を含み、送信部８６から受け取った送信信号Ｓ１１を超音波信号Ｓ２１に変換して放射（送信）する。振動子１から放射される超音波信号Ｓ２１の音圧は、振動子１に受け渡される送信信号Ｓ１１の信号強度に応じて変化する。送信部８６が生成する送信信号Ｓ１１の信号強度は、制御信号Ｓ５１によって設定される。

放射された超音波信号Ｓ２１は、水槽２０内の空間３０を通過し、対象部位１０を透過し、または対象部位１０で反射されて別の振動子１に到達する。振動子１は、到達した超音波信号Ｓ２１を電気信号である受信信号Ｓ３１に変換して、信号線９５および送受信スイッチ８８を介して受信部８７に出力する。受信部８７は、例えば増幅器、フィルタ、および、アナログ−デジタル変換器を備えて構成され、振動子１が出力した電気信号（受信信号Ｓ３１）を増幅し、所望の周波数帯域外のノイズを低減し、量子化して、増幅後受信信号Ｓ４１を生成し、制御部４に出力する。受信部８７の増幅器の利得やフィルタの定数などは、制御信号Ｓ５２によって設定される。振動子１から出力される受信信号Ｓ３１の電気信号の強度は、振動子１が受信する超音波信号Ｓ２１の音圧に応じて変化する。

送受信スイッチ８８は、受信部８７と振動子１の接続を、送信動作の際に切断し、受信動作の際に短絡する。これにより、送信動作中に送信部８６から振動子１に出力される高電圧の送信信号Ｓ１１により、受信部８７が破壊されることを防いでいる。

制御部４は、演算部５４を内蔵する画像生成部５１と、差異検出部５３とを有する。制御部４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、予めプログラムが格納されたメモリとを有し、ＣＰＵがプログラムを読み込んで実行することにより、演算部５４と画像生成部５１と差異検出部５３の機能および制御部４自身の後述するフローチャートの動作をそれぞれソフトウエアにより実現する。なお、制御部４は、ソフトウエアによりその機能を実現する構成に限られるものではなく、制御部４の一部または全部を、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のカスタムＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のプログラマブルＩＣ等のハードウエアにより構成することも可能である。

演算部５４は、得られた増幅後受信信号Ｓ４１をパラメータ記憶部１９に格納されているパラメータ値を用いて演算することにより、空間３０に配置された対象部位１０の形状と、超音波信号Ｓ２１の音速や減衰量などの物性値を計測する。例えば、ある振動子１から送信された超音波信号Ｓ２１は、対象部位１０を透過したり、対象部位１０の表面および内部構造の端面において反射したりしながら所定の経路で空間３０を通過（伝搬）し、別の振動子１で受信される。演算部２０は、パラメータ記憶部１９に格納されているパラメータ値を用いて、超音波信号Ｓ２１が空間３０を伝搬する時間（超音波伝搬時間）を算出し、算出した伝搬時間によって２つの振動子１の距離を除することにより、対象部位１０の音速を求めることができる。具体的には、演算部５４は、送信信号Ｓ１１を生成した送信部８６に信号Ｓ１を出力してから、受信信号Ｓ３１を受信した受信部８７から増幅後受信信号Ｓ４１を受け取るまでの時間（信号遅延時間）を算出し、各送受信回路８３の信号応答時間等を差し引くことにより、振動子１から超音波信号が出力されてから、別のある振動子１に超音波信号が入力されるまでの時間（超音波伝搬時間）を算出する。２つの振動子１間の距離は、演算部５４が、各振動子１の振動子アレイ９２における位置座標から算出する。演算部５４は、超音波信号Ｓ２１を出射する振動子１を変更しながら、異なる複数の伝搬経路について、それぞれ音速を求めてマトリクス演算等することにより、対象部位１０の音速分布を算出することができる。また、音速に基づいて、他の物性値を算出することも可能である。

また、演算部５４は、増幅後受信信号Ｓ４１の強度から、空間３０における信号減衰量を算出することもできる。異なる複数の伝搬経路について、それぞれ信号減衰量を求めることにより、対象部位１０の減衰量分布を算出することができる。

さらに、演算部５４は、振動子１から出射された超音波信号Ｓ２１が、対象部位１０の表面で反射されて別のある振動子１に超音波信号が入力されるまでの時間を算出することにより、対象部位１０の表面位置を算出することができる。超音波信号Ｓ２１を出射する振動子１を変更しながら、複数の伝搬経路について対象部位１０の表面位置を算出することにより、対象部位１０の形状を求めることができる。

記憶部５２には、各送受信回路８３の送受信動作に関する設定や、送信部８６に出力する電気信号Ｓ１の信号波形などの情報が記憶されている。また、記憶部５２のパラメータ記憶部１９には、予め求めた各送受信回路８３の信号応答時間や、各振動子１の振動子アレイ９２における位置座標等の値が格納されている。また、記憶部５２には、増幅後受信信号Ｓ４１の波形や、信号遅延時間、超音波伝搬時間、対象部位１０の形状・音速・減衰量などの計測結果も適宜記憶される。

画像生成部５１は、演算部５４が算出した対象部位１０の形状・音速分布・減衰量分布等の画像を生成し、表示部７０に表示させる。

差異検出部５３は、記憶部５２に格納されている同一の被検体１００の対象部位１０についての過去の形状・音速分布・減衰量分布のデータや画像を読みだして、今回の計測において演算部５４が算出した対象部位１０の形状・音速分布・減衰量分布のデータや画像と比較し、差異を検出する。差異検出部５３は、検出結果を表示部７０に表示する。

以下、本実施形態の超音波撮像装置の動作を詳しく説明する。図６〜図９は、制御部４の動作を示すフローチャートである。図１０は、表示部７０の表示画面例である。制御部４は、例えば上述したようにＣＰＵとメモリとを有し、ＣＰＵがメモリ内のプログラムを読み込んで実行することにより、以下のように動作する。

まず、制御部４は、図１０（ａ）に示す操作用画面を表示部７０に表示させ、ユーザが計測スタートボタン８１を押下したならば、水量調整器３４および脱気水リザーバ３３を制御して、弁３２を開にし、脱気水リザーバ３３から脱気水を所定量だけ水槽２０内に投入させる（ステップ６０１，６０２）。つぎに、制御部４は、超音波の送受により水面の高さを検出する（ステップ６０３）。具体的には、制御部４は、１以上の送受信回路８３の送信部８６に信号Ｓ１を送信して送信信号Ｓ１１を生成させるとともに、他の送受信回路８３の受信部８７から増幅後受信信号Ｓ４１を受信するように演算部５４に指示する。これにより、１以上の振動子１に、送信信号Ｓ１１が受け渡されて超音波信号Ｓ２１が送信され、他の振動子１が脱気水の水面で反射された超音波信号Ｓ２１を受信する。演算部５４は、受信した増幅後受信信号Ｓ４１を処理して、脱気水の水面による反射信号を検出し、振動子アレイ９２に対する水面の距離を算出し、振動子アレイ９２の現在の位置との関係から、現在の脱気水の水面の高さを検出する。

制御部４は、ステップ６０３で検出した脱気水の水面の高さが、設定基準内でない場合、水量調整を行う（ステップ６０４，６０５）。すなわち、制御部４は、水量調整器３４と脱気水リザーバ３３を制御して、所定量だけ水を追加、または、減少させて、ステップ６０３に戻る。制御部４は、ステップ６０３で検出した脱気水の水面高さが設定基準内である場合、センサ３６から脱気水の温度を受け取り、水温が設定基準内かどうか判定する（ステップ６０６）。制御部４は、水温が設定基準から外れている場合、水温調整を行う（ステップ６０７）。すなわち、制御部４は、脱気水リザーバ３３に指示して温度調節機能を動作させ、加温または冷却する。制御部４は、水温が設定基準内である場合、センサ３６から溶存酸素濃度を受け取り、設定基準内であるかどうか判定する（ステップ６０８）。制御部４は、溶存酸素濃度が設定値以上である場合、脱気水リザーバ３３の脱気機能を動作させて、溶存酸素濃度の調整を行う（ステップ６０９）。

制御部４は、ステップ６０８において溶存酸素濃度が設定値より小さい場合、ステップ６１０に進み、対象部位１０を水槽２０の開口１０から水の中に挿入してセットするよう促す表示を、例えば図１０（ｂ）の画面ように表示部７０に表示させる（ステップ６１０）。ユーザは、対象部位１０（例えば、乳房）を水槽２０の開口１０から水の中に挿入する。開口１０にメッシュ６が配置されているため、対象部位１０は、メッシュ６を水槽２０内に押し込んでメッシュ６を変形させながら、水槽２０内に挿入される。対象部位１０の表面には、メッシュが密着した状態になる。

制御部４は、対象部位１０が水槽２０へセットされたならば（ステップ６１１）、気泡検出用スキャンを実行し、気泡指標の初期値（気泡指標ｐｒｅ)を得る（ステップ６１２）。なお、ステップ６１１において、対象部位１０が水槽２０にセットされたことを制御部４が確認する方法としては、表示部７０の図１０（ｂ）の表示画面上でセット完了ボタン８４をユーザが押下したことを検出する方法を用いることができる。また、ステップ６０３と同様に、制御部４が送受信回路８３により超音波を水槽２０内に送受して、水面とは異なる対象部位１０の形状を検出した場合に、対象部位１０がセットされたと判定してもよい。

ステップ６１２の気泡検出用スキャンを図９のフローを用いて詳しく説明する。制御部４は、送受信部駆動部１０２を制御して、振動子アレイ９２を予め定めた初期位置に配置する（ステップ７０１）。制御部４は、送受信回路８３の送信部８６および受信部８７を制御し、振動子アレイ９２の１以上の振動子１から超音波信号Ｓ２１を対象部位１０に向けて送信させ、他の振動子１により受信させる（ステップ７０２）。制御部４は、増幅後受信信号Ｓ４１を受け取る。これを超音波信号Ｓ２１を送信する振動子を変更しながら、すべての振動子１から超音波信号Ｓ２１が順に送信されるまで繰り返す。制御部４内の演算部５４は、ある振動子１から送信された超音波信号Ｓ２１が、対象部位１０の表面で反射されて別のある振動子１に受信されるまでの遅延時間を算出することにより、対象部位１０の形状を算出する（ステップ７０３）。算出された対象部位１０の形状（輪郭）に、凹凸がある場合、対象部位１０の表面に、気泡が付着し、気泡の形状が検出されている。よって、制御部４は、算出された対象部位１０の形状（輪郭）の凹凸度合を予め定めておいた数式等を用いて算出し、この凹凸度合を気泡指標とする（ステップ７０４）。

また、気泡は、対象部位１０よりも多くの高調波成分を生じさせることを利用して、制御部４は、ステップ７０３において、対象部位の形状を検出するかわりに、対象部位１０の表面で反射された超音波信号Ｓ２１に含まれる高調波成分（例えば二次高調波）を検出し、高調波成分の基本波成分（超音波信号Ｓ２１）に対する割合を求め、これを気泡指標としてもよい。

気泡が対象部位１０の表面に付着している場合、そのまま対象部位１０の計測を行うと、気泡の影響が大きく、計測精度が低下する。そのため、制御部４は、メッシュ枠６１の回転機構７のモータ７２を動作させ、メッシュ枠６１を所定角だけ回転させる。例えば、所定の角度だけメッシュ枠６１を時計まわりに回転させる。その後、反時計回りに所定の角度だけメッシュ枠６１を回転させるとさらに好ましい。回転の回数は、複数回であってもよい。この回転により、メッシュ枠６１で支持されたメッシュ６は、対象部位１０の表面に接触した状態で対象部位１０の表面を滑るように移動するため、対象部位１０の表面に付着している気泡は、メッシュ６により擦り落とされ、対象部位１０から水中へと離れ、水面へと移動する。水面付近には、気泡を放出するための貫通孔７３が配置されているため、水面付近に到達した気泡は、貫通孔７３から外部へと放出される。

つぎに、制御部４は、ステップ６１２と同様の図９の気泡検出用スキャンを行い、ステップ６１３においてメッシュ６の回転により気泡が除去された対象部位１０の気泡指標（気泡指標ｐｏｓｔ）を算出する（ステップ６１４）。制御部４は、気泡検出用スキャンの回数Ｎｂｄをカウントアップした後（ステップ６１５）、今回のメッシュ６の回転前の気泡指標ｐｒｅと回転後の気泡指標ポストの差を算出し、算出した差が設定値より大きい場合には、除去できる気泡がまだ残っているので、ステップ６１８に進む（ステップ６１６）。ステップ６１８では、制御部４は、気泡検出用スキャンの回数Ｎｂｄが閾値以下である場合には、再びステップ６１３に戻って、メッシュ６を回転させた後、気泡指標ｐｏｓｔを算出し、気泡検出用スキャン回数Ｎｂｄをカウントアップする（ステップ６１３〜６１５）。そして、前回算出した気泡指標ｐｏｓｔを気泡指標ｐｒｅとして、今回算出した気泡指標ｐｏｓｔとの差を算出し、求めた差が設定値より大きく、除去できる気泡がまだ残っている場合には、ステップ６１８に進み、ステップ６１３〜６１５を繰り返して気泡を除去する。また、ステップ６１６において気泡指標ｐｒｅと気泡指標ｐｏｓｔとの差が所定値以下になった場合には、除去すべき気泡は所定量以下になっているので、ステップ６１７に進む。また、気泡指標ｐｒｅと気泡指標ｐｏｓｔとの差が設定値より大きいが、ステップ６１８で気泡検出用スキャンの回数Ｎｂｄが閾値より大きくなった場合にアラームを表示部７０に表示させ、計測を終了する（ステップ６１９）。

制御部４は、ステップ６１７において、水槽２０を所定量減圧する。具体的には、制御部４は、水量調整器３４に指示して、開閉弁３２を開にして、水槽２０内から所定量だけ水を脱気水リザーバ３３に移動させる。水の移動は、水の自重を利用してもよいし、脱気水リザーバ３３のポンプ機能を用いてもよい。圧力センサ３５は、脱気水リザーバ３３内の水の圧力を検出し、制御部４に出力する。制御部４は、圧力が所定値になるように、水量調整器３４を制御する。これにより、水槽２０の開口１１が対象部位１０によって塞がれた状態で水槽２０内が減圧されるため、水槽２０内の圧力が外部の圧力に対して陰圧になり、対象部位１０の表面に均一に法線方向に引っ張る力Ｆが加わり、対象部位１０の形状は所定の形状に近づき、その状態で保持される。例えば乳房である場合、乳房を容器に挿入する際の位置や向きが乳房の形状に与える影響を減圧することにより低減し、乳房を所定の形状に近づけることができる。なお、減圧時には、気泡を放出するための貫通孔７３は、不図示の弁を閉にして閉じる。

制御部４は、水槽２０内の圧力を所定量減圧したならば、ステップ６２０に進み、現在の圧力が対象部位１０にかかっている状態を許容できるかユーザに確認する（ステップ６２０）。ユーザが許容できる場合には、超音波の送受により対象部位１０の形状を検出する（ステップ６２１）。ステップ６２１の対象部位１０の形状の検出は、図９のステップ７０１〜７０３と同様に行う。制御部４は、検出した形状が所定範囲内ではない場合、ステップ６１７に戻って、さらに水槽２０内を所定量減圧する。この動作を対象部位１０の形状を所定範囲に到達させることができるまで繰り返す（ステップ６１７〜６２３）。対象部位１０の形状が所定範囲に到達した場合には、制御部４を弁３２を閉状態にし、水槽２０の圧力をその状態で維持して、次のステップ６２４に進む。なお、ステップ６２１において、検出した形状が所定の範囲かどうかの判断は、例えば対象部位１０が乳房の場合、水槽２０の開口１１の径（もしくは、開口１１希望の乳房の基部の直径）と、開口１１から乳房の先端までの距離の比を求め、この比が所定の範囲内かどうかで判断することができる。減圧が大きくなるにつれ、開口１１から乳房の先端までの距離が引き伸ばされるため、乳房の形状を所定の形状に到達させることができる。

ステップ６２０において、ユーザが現在の圧力を許容できないことを、例えば図１０（ａ）の減圧停止ボタン８２ａを押下すること等により制御部４に知らせた場合、制御部４は、ステップ６２２に進み、水量調整器３４および脱気水リザーバ３３を制御して、水量を所定量増加させて減圧を軽減した後、弁３２を閉じ、対象部位１０の形状を所定範囲まで到達させることなく、次のステップ６２４に進む。

ステップ６２４において、制御部４は、ステップ６２１で検出した対象部位１０の形状から中心位置（例えば乳房の先端位置）を検出し、中心位置が所定の範囲内にあるかどうかを判断する。対象部位１０の形状の中心位置が所定の範囲内から外れている場合には、中心位置がずれている方向とは逆方向に、メッシュ枠６１を移動機構８により所定量だけ移動させる（ステップ６２５）。具体的には、制御部４は、移動機構８の係合部８ａを駆動部８ｂにより上昇させて、メッシュ枠６１の縁に係合させた後、対象部位１０の中心位置がずれている方向とは逆方向に係合部８ａを開口１１と平行に移動させることにより、メッシュ枠６１を移動させる。これにより、メッシュ６もメッシュ枠６１とともに移動するため、メッシュ６により対象部位１０の中心位置を修正することができる。この動作を中心位置が所定の範囲内に移動するまで繰り返す（ステップ６２１〜６２５）。

中心位置が所定の範囲内に入ったならば、制御部４は、超音波の送受により、対象部位１０を本計測する（ステップ６２６）。ステップ６０１〜６２５により、対象部位１０は表面の気泡が除去され、形状が所定範囲の形状に到達しているか、近づいた状態で保持され、中心位置も所定の範囲内にあるため、精度よく本計測を実行することができる。具体的には、制御部４は、送受信回路８３を制御することにより、振動子アレイ９２の１以上の振動子１から超音波信号Ｓ２１を送信させ、対象部位１０を透過および／または反射した超音波信号Ｓ２１を他の振動子１によって受信させる（ステップ６２６）。これを、振動子１を順に変更しながら、すべての振動子１から超音波を送信するまで繰り返し行う。次に、制御部４は、振動子アレイ９２の位置を、送受信部駆動部１０２により所定の位置まで移動させ、同様に各振動子１から送受信を行わせる。これを所定のピッチで振動子アレイ９２を移動させて、各位置において行う。計測後は、制御部４は、弁３２を開放するか、気泡放出用の貫通孔７３を開放してリークし、水槽２０内を大気圧に戻す。

制御部４の演算部５４は、送受信回路８３から受け取った増幅後受信信号Ｓ４１をパラメータ記憶部１９に格納されているパラメータ値を用いて演算することにより、対象部位１０の形状、対象部位１０における音速分布や減衰量分布などの物性値を算出する（ステップ６２７）。制御部４は、算出された形状・音速分布・減衰量分布を記憶部５２に格納する。画像生成部５１は、演算部５４が算出した形状や音速分布や減衰量分布を示す画像を生成する（ステップ６２８）。

制御部４の差異検出部５３は、同じ被検体１００について前回計測した形状・音速分布・減衰量分布のデータや画像を記憶部５２から読み出し、今回の計測したデータおよび画像と対比し、差異を検出する（ステップ６２９）。

制御部４は、検出した差異が、予め定めた範囲内である場合には、前回の計測から変化がないことをユーザに報知する表示を例えば図１０（ｃ）の表示８９ａのように表示部７０に表示する。検出した差異が、予め定めた範囲から外れているが、差異の大きさが所定値を超えていなければ、近日中（例えば１か月以内）の再計測を推奨する表示を図１０（ｃ）の表示８９ｂのように表示する。前回との形状の誤差等に起因する差異の可能性があるためである。また、差異が、予め定めた範囲から外れ、しかも、差異の大きさが所定値以上である場合、専門医による検査を推奨する表示を図１０（ｃ）の表示８９ｃのように表示する。また、これらとともに、制御部４は、表示部７０の表示画面の画像表示領域９１ａに、形状・音速分布・減衰量分布の画像を表示することも可能であるし、表示画面のデータ表示領域９１ｂに形状・音速分布・減衰量分布のデータを数値で表示することも可能である（ステップ６３０）。また、ユーザが希望する場合には、これらの画像やデータを印刷したり、データを所定の外部記録媒体に書き込んでユーザに渡すことも可能であるし、通信回線を介して、専門医の病院に送信することも可能である。

なお、制御部４は、ステップ６０１〜６３０の間のどの時点においても、ユーザによる緊急停止ボタン８２ｂ（図１０（ａ））の押下の信号を受付けた場合には、計測を終了する。

第二の実施形態の超音波撮像装置によれば、乳房等の対象部位を水槽に挿入した際に、減圧により所定の形状に近づけて保持することができる。また、対象部位の表面の気泡も除去できる。よって、毎回同じ形状に保持して、精度よく超音波による計測を行うことができるため、前回の計測結果と比較することにより、乳房の外観や内部の腫瘤の経時的な微小な差異に起因する画像やデータの差異を精度よく検出することができる。よって、医師による診断を支援することができる。

また、本実施形態の超音波撮像装置は、医師が立ち会わないユーザ自身によるセルフ検診も可能である。よって、スポーツ施設や銭湯などの病院以外の場所にこの装置を配置することにより、気軽にユーザが検診を受けることができる。これにより、検診の機会を増加させることができる。また、前回の検診との差異が大きい場合には、専門医による診断を推奨し、データ等を送信することが可能であるため、乳癌等の疾病の早期発見につながり、ユーザの利益になる。

＜第三の実施形態＞
第三の実施形態の超音波撮像装置について図１１(ａ)〜（ｄ）を用いて説明する。本実施形態では、メッシュ６として、所定の間隔でマーカ１１１が取り付けられたものを用いる点が第一および第二の実施形態とは異なる。第一実施形態で説明したようにメッシュ６としては、音響減衰量が小さい素材で構成されたものを用いるが、マーカ１１１は、音響減衰量が対象部位１０より大きい材料で構成された微小物体である。その形状は、どのような形状であってよく、例えば球体のマーカ１１１を用いることができる。マーカ１１１のメッシュ６上の間隔は、超音波信号Ｓ２１が対象部位１０へ到達するのを妨げない間隔に設定されている。

本実施形態では、マーカ１１１が配置されているため、制御部４は、図７のステップ６２１において超音波送受により対象部位の形状を検出する代わりに、マーカ１１１の位置を検出することにより、対象部位１０の表面形状を大まかに検出することができる。マーカ１１１の音響減衰量は対象部位１０より大きく、形状も予め定めた形状であるため、制御部４は、対象部位１０の表面形状を検出する場合と比較して容易にマーカ１１１位置を検出できる。よって、ステップ６２１における演算部５４の演算時間を短縮することが可能であり、所望の形状に対象部位１０の形状を近づけるステップ６２１〜６２５に要する時間を短縮することができる。

なお、他の構成及び動作は、第一および第二実施形態と同様であるので、説明を省略する。

また、第三の実施形態においては、マーカ１１１を超音波の送受信により検出する例について説明したが、本実施形態はこの例に限定されるものではなく、光学的にマーカ１１１を検出することも可能である。その場合、マーカ１１１の材質は、音響減衰量が対象部位１０と異なるものではなく、光学特性、例えば反射率が対象部位１０と異なる材質を用いる。これにより、メッシュ６に光を照射し、その反射光を検出することにより、マーカ１１１の位置を検出することができる。

＜第四の実施形態＞
第四の実施形態の超音波撮像装置について図１２から図１４を用いて説明する。

第四の実施形態の装置は、メッシュ６を支持するメッシュ枠６１と、メッシュ枠６１を回転させる回転機構７と、メッシュ枠６１を移動させる移動機構８の構造が、第一および第二の実施形態とは異なる。図１２（ａ）および（ｂ）は、回転機構７および移動機構８が備えられた水槽２０の断面図および上面図である。図１３（ａ）および（ｂ）は、メッシュ枠６１の上面図および断面図である。図１４は、水槽２０の上にメッシュ枠６１を搭載した状態の断面図である。

図１２（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態では、移動機構８は、円筒状の水槽２０の外周に固定されたリング状の保持具１２１と、保持具１２１の上に搭載されたリング状のメッシュ枠保持具１２２と、保持具１２１よりも下側の位置で水槽２０の外周に９０°おきに固定された４つのワイヤリール１２３と、４つのワイヤリール１２３にそれぞれ接続された４つのモータ１２５とを含む。メッシュ枠保持具１２２は、保持具１２１には固定されておらず、保持具１２１の上面に搭載されているだけであり、保持具１２１の上面上で、開口１１に平行に移動可能である。メッシュ枠保持具１２２の内壁には、４か所にワイヤ１２４の一端がそれぞれ固定されている。保持具１２１の内壁は、ワイヤリール１２３の上部にそれぞれ厚み方向に切欠き１２１ａが設けられている。ワイヤ１２４は、切欠き１２１ａを通ってワイヤリール１２３に他端が巻き取られている。よって、制御部４の制御により、モータ１２５が、向かい合う一対のワイヤリール１２３の一方をワイヤ１２４を巻き取る方向に回転させ、他方をワイヤ１２４を緩める方向に回転させることにより、メッシュ枠保持具１２２をこの２つのワイヤリール１２３が向かい合う方向１２６に沿って移動させることができる。同様に、上記一対のワイヤリール１２３に対して直交する方向１２７に配置された一対のワイヤリール１２３を同様に回転させることにより、メッシュ枠保持具１２２を方向１２７に沿って移動させることができる。

また、メッシュ枠保持具１２２の外周の一部には、回転可能に駆動用歯車７１が配置され、駆動用歯車７１を回転させるモータ７２は、メッシュ枠保持具１２２の内部に配置されている。

一方、メッシュ枠６１は、図１３（ａ）および（ｂ）のように、円筒形状であり、内壁には、駆動用歯車７１と噛み合う歯車６１ａが設けられている。

よって、図１４のように、メッシュ枠６１をメッシュ枠保持具１２２にかぶせ、駆動用歯車７１とメッシュ枠６１の内壁の歯車６１ａが噛み合わせることにより、メッシュ枠６１をメッシュ枠保持具１２２によって支持することができる。この状態で、図６のステップ６０１を開始する。ステップ６１１で対象部位１０が水槽２０内に挿入されたならば、メッシュ枠６１に支持されているメッシュ６は、図１（ｂ）と同様に対象部位１０とともに水槽２０内に押し込まれる。

図７のステップ６１３において、制御部４は、回転機構７のモータ７２を回転させ、駆動用歯車７１を回転させると、メッシュ枠６１を所定の角度だけ回転させることができる。これにより、対象部位１０の気泡を除去することができる。

また、図７のステップ６２５において、制御部４は、移動機構８のモータ１２５を駆動して、向かい合う一対のリールの一方でワイヤ１２４を巻き取り、他方でワイヤ１２４を緩めることにより、メッシュ枠保持具１２２がメッシュ枠６１を支持した状態で水平方向に移動する。これにより、メッシュ枠６１を所望の方向に移動させることができるため、対象部位１０の中心位置を修正することができる。

他の構成および動作は、第一および第二の実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、第三の実施形態のように、マーカ１１１が備えられたメッシュ６をメッシュ枠６１に保持することももちろん可能である。

本発明は、超音波撮像装置に適用することができる。

１…振動子、２…送受信部、３…減圧部、４…制御部、５…送受制御部、６…メッシュ、７…回転機構、８ａ…係合部、８ｂ…駆動部、１０…対象部位、１１…開口、２０…容器（水槽）、５１…画像生成部、５２…記憶部、５３…差異検出部、５５…寝台、５６…開口、６１…メッシュ枠、６１ａ…歯車、７１…駆動用歯車、７２…モータ、７３…気泡放出用の貫通孔、８３…送受信回路、９５…信号線、１００…被検体、１０２…送受信部駆動部、１０４…寝台駆動部、１２１…保持具、１２１ａ…切欠き、１２２…メッシュ枠保持具、１２３…ワイヤリール、１２４…ワイヤ、１２５…モータ

Claims (15)

1. 被検体の対象部位を挿入するための開口を有する容器と、前記容器に挿入された対象部位に超音波を送信し、前記対象部位より散乱された超音波を受信する送受信部とを有し、
   前記容器には、前記対象部位によって前記開口が覆われた前記容器内を減圧することにより前記容器内で前記対象部位の表面状態を制御しつつ保持する減圧部が備えられ、
   前記容器内の空間は、液体で満たされ、前記減圧部は、前記容器に設けられた貫通孔から前記容器内の空間を満たす液体の一部を前記容器の外に引き出すことにより前記容器内を減圧する構成であることを特徴とする超音波撮像装置。
2. 被検体の対象部位を挿入するための開口を有する容器と、前記容器に挿入された対象部位に超音波を送信し、前記対象部位より散乱された超音波を受信する送受信部と、制御部とを有し、
   前記容器には、前記対象部位によって前記開口が覆われた前記容器内を減圧することにより前記容器内で前記対象部位の表面状態を制御しつつ保持する減圧部が備えられ、
   前記制御部は、前記減圧部を制御し、
   前記制御部は、前記減圧部に前記容器内を予め定めた圧力だけ減圧させた後、前記対象部位の形状を検出し、前記形状が予め定めた形状に到達しているかどうかを判定することを特徴とする超音波撮像装置。
3. 請求項２に記載の超音波撮像装置であって、前記制御部は、前記対象部位の形状が前記予め定めた形状に到達していない場合、前記減圧部によって前記容器内の圧力をさらに減圧させることを特徴とする超音波撮像装置。
4. 請求項２に記載の超音波撮像装置であって、前記制御部は、前記送受信部に超音波を送信および受信させ、得られた受信信号に基づいて、前記対象部位の形状を検出することを特徴とする超音波撮像装置。
5. 請求項１または２に記載の超音波撮像装置であって、前記送受信部によって超音波を送信および受信して得た受信信号に基づいて、前記対象部位の画像を算出する画像生成部と、前記画像を記憶する記憶部と、前記画像生成部が今回算出した前記画像を、過去の超音波の送受信によって算出した画像と比較して、その差異を求める差異検出部とをさらに備えることを特徴とする超音波撮像装置。
6. 請求項１または２に記載の超音波撮像装置であって、前記容器には、前記開口を覆うように、伸縮可能なメッシュが配置され、
   前記対象部位は、伸縮可能な前記メッシュを前記容器内の空間に押し込むように前記開口から前記容器内に挿入されることを特徴とする超音波撮像装置。
7. 請求項６に記載の超音波撮像装置であって、前記メッシュは、前記開口に対して着脱可能であることを特徴とする超音波撮像装置。
8. 請求項６に記載の超音波撮像装置であって、前記メッシュは、メッシュ枠によって周囲を保持され、
   前記メッシュ枠を、前記容器の開口の周囲に沿って回転させる回転機構をさらに備えることを特徴とする超音波撮像装置。
9. 請求項８に記載の超音波撮像装置であって、前記メッシュ枠を前記容器の前記開口の面内の少なくとも一方向に移動させる移動機構をさらに備えることを特徴とする超音波撮像装置。
10. 請求項８に記載の超音波撮像装置であって、前記送受信部と前記回転機構を制御する制御部をさらに有し、
    前記容器内の空間は、液体で満たされ、
    前記制御部は、前記対象部位の表面に泡が存在するかどうかを検出し、前記対象部位の表面に所定量以上の泡が存在する場合、前記回転機構により前記メッシュ枠を回転させることを特徴とする超音波撮像装置。
11. 請求項１０に記載の超音波撮像装置であって、前記制御部は、前記送受信部に超音波を送信および受信させ、得られた受信信号に基づいて、前記対象部位の表面の泡を検出することを特徴とする超音波撮像装置。
12. 請求項９に記載の超音波撮像装置であって、前記送受信部と前記移動機構を制御する制御部をさらに有し、
    前記制御部は、前記容器に対する前記対象部位の位置を求め、前記位置が予め定めた範囲から外れている場合、前記移動機構により前記メッシュ枠を移動させることを特徴とする超音波撮像装置。
13. 請求項１または２に記載の超音波撮像装置であって、前記被検体を搭載する寝台をさらに有し、
    前記寝台には、前記被検体の前記対象部位の挿入するための凹部または貫通孔が設けられ、
    前記容器は、前記凹部または貫通孔内に配置され、
    前記送受信部は、前記超音波を送信および受信するリング状の振動子アレイと、前記リング状の振動子アレイを前記容器の中心軸方向に移動させる移動機構とを備えることを特徴とする超音波撮像装置。
14. 内部の空間が液体で満たされ、開口を有する容器内に被検体の対象部位を挿入して、前記開口を前記対象部位で覆い、
    前記容器に設けられた貫通孔から前記容器内の空間を満たす液体の一部を前記容器の外に引き出して前記容器内を減圧することにより前記容器内で前記対象部位を保持し、
    前記容器内の前記対象部位に超音波を送信し、前記対象部位より散乱された超音波を受信することを特徴とする超音波送受信方法。
15. 被検体の対象部位を開口を有する容器内に挿入して、前記開口を前記対象部位で覆い、
    前記容器内を減圧することにより前記容器内で前記対象部位を保持し、
    前記容器内の前記対象部位の形状を検出し、前記形状が予め定めた形状に到達している場合、前記容器内の前記対象部位に超音波を送信し、前記対象部位より散乱された超音波を受信することを特徴とする超音波送受信方法。

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