JP7188743B2 - 超音波診断装置、情報処理装置及び超音波診断プログラム - Google Patents
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Description
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る超音波診断装置100は、発生部11、受信部12及び速度計算部21を備える。本実施形態では、超音波診断装置100は、超音波発生器1及び情報処理装置2により構成される。そして、超音波発生器1から発生された超音波を被検者Pの喉頭・気管壁に照射し、喉頭・気管壁から反射された超音波を情報処理装置2により解析することにより、被検者Pの音声分析を実行するものである。さらに、情報処理装置2に表示装置3を通信可能に接続してもよい。表示装置3は第1表示部31を備え、種々の画像又は動画を表示可能に構成される。
超音波発生器1は、発生部11、受信部12、第1制御部13、第1記憶部14及び第1通信部15を備える。発生部11は、超音波を発生可能に構成される。発生部11は任意の構成とすることができ、例えば圧電素子の両側に電極を貼り付けた構成とすることができる。そして、電極に電圧を加えることにより圧電素子が伸縮と膨張を繰り返して振動し、超音波が発生する。
情報処理装置2は、速度計算部21、画像生成部22、比較部23、がん評価部24、第2表示部25、第2制御部26、第2記憶部27及び第2通信部28を備える。
Δf=(2Vfc×cosθ)/C
fc:音源の周波数[MHz]
Δf:ドプラ偏移周波数[MHz]
V:喉頭・気管壁の振動速度[m/sec]
θ:超音波の喉頭・気管壁に対する入射角
C:生体中の超音波の速度(1,530m/secの固定値とする)
(数2)
(受信部12で受信する超音波の周波数)=(発生部11で発生させた超音波の周波数)+Δf
本実施形態では、表示装置3は、上述の情報処理装置2に通信可能に接続される。そして、表示装置3は、情報処理装置2が生成した画像を受信し、第1表示部31に表示する。これにより、情報処理装置2と離れた場所に勤務する医師が遠隔で画像を確認することができる。
次に、図4~図9を用いて、超音波診断装置100を利用した音声分析について説明する。
上述の超音波診断装置100は、以下のような有利な効果を奏する。
・超音波診断装置100を用いることにより、非侵襲的な音声分析を行うことができる。
・超音波診断装置100を用いた音声分析は汎用性が高く、耳鼻咽頭科以外の医師でも簡単に行うことができる。
・防音室を必要とする音響分析ソフトを利用することなく、簡単に音声分析を行うことができる。
・Bモードによる超音波検査で直接声帯を可視化する従来の手法では、生体内の空気により超音波の進行が阻害され、声帯の観察が困難であったところ、超音波診断装置100では、空気の介在による超音波の阻害がなく、喉頭・気管壁の振動速度が直接計算できるため、正確な音声分析ができる。
・従来のBモードによる超音波検査は形態観察を主な目的とし、喉頭隆起を含む甲状軟骨に超音波を当てるため、甲状軟骨の凹凸により超音波を正確に声帯に届けることが困難な場合があったところ、超音波診断装置100では、凹凸の少ない喉頭・気管壁に超音波を当てるため、超音波発生器1の位置合わせが容易になる。
・加齢による甲状軟骨及び喉頭隆起の硬化により、従来のBモードによる超音波検査では超音波が十分に声帯に届かず、声帯診断に耐え得る画像を取得できない場合が多かったところ、超音波診断装置100では、喉頭・気管壁の振動速度を直接計算することにより音声分析を行うことで、甲状軟骨及び喉頭隆起が硬化している場合であっても問題なく音声分析を行うことができる。
・従来のBモードによる超音波検査では、可視化された画像により声帯異常を診断するので、画像の読み方の訓練を積んだ医師以外では声帯診断が困難であるところ、超音波診断装置100では、喉頭・気管壁の振動のみから音声分析を行うことができるので、より多くの医療従事者にとって音声分析が行いやすくなった。
以下、超音波診断装置100の妥当性について、図8~図10を用いて説明する。図8は、超音波発生器1を被検者Pの喉頭・気管壁にあて、「あ」を発声した際のPWD(Pulsed Wave Doppler)モードの波形を表す図である。超音波発生器1は、喉頭・気管壁のどこに当ててもほとんど同じ波形を得ることができた。以下、超音波診断装置100により取得したドプラ波形についての定量評価について説明する。
図9は、シグナル発生機により発生させた超音波をイヤホンから出力し、超音波発生器1で受信した後、情報処理装置2により周波数を可視化した結果である。ここで、本検証では、シグナル発生機から0.5[kHz]の超音波を発生させ、超音波発生器1として高周波リニアプローブを利用した。また、高周波リニアプローブの超音波発信周波数は、7.27[MHz]にセットした。
Δf=(2Vfc×cosθ)/C=(2×0.053)×7.27/1530=0.503[kHz]
図10は、音響分析ソフトによる定量値確認の様子を表す写真である。ここで、検証実験1における結果が、特定の装置に依存している可能性があるので、検証実験2では、別の機種、具体的には、超音波診断装置100を構成する種々の装置のメーカーを変更している。
Δf=(2Vfc×cosθ)/C=(2×0.016)×5.21/1530=109.0[kHz]
図11に示すように、従来の音声分析ソフトウェア(防音室の中で集音した声を専門の音響分析ソフトで解析する態様)と、超音波診断装置100を用いた音声分析により、被検者Pの音声診断を非侵襲的に実施することが可能になる。そして、次のステップの研究として、これらの手法を組み合わせ、又は状況に応じてこれらの手法を使い分けることにより、被検者Pの声帯に病変があるかどうかを高精度に発見可能な声帯診断の実現を目指す所存である。
本発明に係る超音波診断装置100は、以下の態様でも実施可能である。
前記記憶部は、被検者の喉頭・気管壁に反射した超音波を表すデータを記憶し、
前記速度計算部は、前記データをドプラモードに基づいて解析し、前記喉頭・気管壁が振動する速度を計算可能に構成され、
前面記喉頭・気管壁は、(前記被検者の喉頭・気管壁の平面視における面積S1)/(前記被検者の喉頭隆起の平視における面積S2)の値が1~50となるように定められた皮膚直下の領域である、
情報処理装置。
前記記憶部は、被検者の喉頭・気管壁に反射した超音波を表すデータを記憶し、
前記速度計算部は、前記データをドプラモードに基づいて解析し、前記喉頭・気管壁が振動する速度を計算可能に構成され、
前記喉頭・気管壁は、(前記被検者の喉頭・気管壁の平面視における面積S1)/(前記被検者の喉頭隆起の平面視における面積S2)の値が1~50となるように定められた皮膚直下の領域である、
超音波診断プログラム。
2 :情報処理装置
3 :表示装置
11 :発生部
12 :受信部
13 :第1制御部
14 :第1記憶部
15 :第1通信部
21 :速度計算部
22 :画像生成部
23 :比較部
24 :評価部
25 :第2表示部
26 :第2制御部
27 :第2記憶部
28 :第2通信部
31 :第1表示部
100 :超音波診断装置
P :被検者
Claims (11)
- 発生部、受信部、速度計算部、画像生成部及び比較部を備え、
前記発生部は、超音波を発生可能に構成され、
前記受信部は、被検者の喉頭・気管壁に反射した前記超音波を受信可能に構成され、
前記速度計算部は、前記受信した前記超音波をドプラモードに基づいて解析し、前記喉頭・気管壁が振動する速度を計算可能に構成され、
前記喉頭・気管壁は、(前記被検者の喉頭・気管壁の平面視における面積S1)/(前記被検者の喉頭隆起の平面視における面積S2)の値が1~50となるように定められた皮膚直下の領域であり、
前記画像生成部は、前記喉頭・気管壁が振動する速度と時間を対応付けた画像を生成可能に構成され、
前記比較部は、前記生成された画像と、予め記憶された複数の症例画像と、を比較可能に構成され、
前記症例画像は、前記喉頭・気管壁に生じる症例毎に記憶された画像である、
超音波診断装置。 - 前記喉頭・気管壁は、前記被検者の喉頭の下方の一部と、前記被検者の気管の上方の一部と、を含む領域である、
請求項1に記載の超音波診断装置。 - 前記喉頭・気管壁は、前記被検者の喉頭の平面視における面積S3のうち、10~50%を含む領域である、
請求項2に記載の超音波診断装置。 - 前記喉頭・気管壁は、前記被検者の気管の平面視における面積S4のうち、10~50%を含む領域である、
請求項2又は請求項3に記載の超音波診断装置。 - 前記速度計算部は、前記喉頭・気管壁に反射した前記超音波のドプラ偏移周波数に基づいて、前記喉頭・気管壁が振動する速度を計算可能に構成される、
請求項1~請求項4の何れか1つに記載の超音波診断装置。 - 前記画像生成部は、前記比較部による比較結果に基づいて、前記生成された画像に対応する前記症例を表す画像を生成可能に構成される、
請求項1~請求項5の何れか1つに記載の超音波診断装置。 - 発生部、受信部、速度計算部及びがん評価部を備え、
前記発生部は、超音波を発生可能に構成され、
前記受信部は、被検者の喉頭・気管壁に反射した前記超音波を受信可能に構成され、
前記速度計算部は、前記受信した前記超音波をドプラモードに基づいて解析し、前記喉頭・気管壁が振動する速度を計算可能に構成され、
前記喉頭・気管壁は、(前記被検者の喉頭・気管壁の平面視における面積S1)/(前記被検者の喉頭隆起の平面視における面積S2)の値が1~50となるように定められた皮膚直下の領域であり、
前記がん評価部は、前記受信した前記超音波に基づいて、前記被検者の声帯病変についての評価を実行可能に構成される、
超音波診断装置。 - 記憶部、速度計算部、画像生成部及び比較部を備え、
前記記憶部は、被検者の喉頭・気管壁に反射した超音波を表すデータを記憶し、
前記速度計算部は、前記データをドプラモードに基づいて解析し、前記喉頭・気管壁が振動する速度を計算可能に構成され、
前記喉頭・気管壁は、(前記被検者の喉頭・気管壁の平面視における面積S1)/(前記被検者の喉頭隆起の平面視における面積S2)の値が1~50となるように定められた皮膚直下の領域であり、
前記画像生成部は、前記喉頭・気管壁が振動する速度と時間を対応付けた画像を生成可能に構成され、
前記比較部は、前記生成された画像と、予め記憶された複数の症例画像と、を比較可能に構成され、
前記症例画像は、前記喉頭・気管壁に生じる症例毎に記憶された画像である、
情報処理装置。 - 記憶部、速度計算部及びがん評価部を備え、
前記記憶部は、被検者の喉頭・気管壁に反射した超音波を表すデータを記憶し、
前記速度計算部は、前記データをドプラモードに基づいて解析し、前記喉頭・気管壁が振動する速度を計算可能に構成され、
前記喉頭・気管壁は、(前記被検者の喉頭・気管壁の平面視における面積S1)/(前記被検者の喉頭隆起の平面視における面積S2)の値が1~50となるように定められた皮膚直下の領域であり、
前記がん評価部は、前記受信した前記超音波に基づいて、前記被検者の声帯病変についての評価を実行可能に構成される、
情報処理装置。 - コンピュータを、記憶部、速度計算部、画像生成部及び比較部として機能させ、
前記記憶部は、被検者の喉頭・気管壁に反射した超音波を表すデータを記憶し、
前記速度計算部は、前記データをドプラモードに基づいて解析し、前記喉頭・気管壁が振動する速度を計算可能に構成され、
前記喉頭・気管壁は、(前記被検者の喉頭・気管壁の平面視における面積S1)/(前記被検者の喉頭隆起の平面視における面積S2)の値が1~50となるように定められた皮膚直下の領域であり、
前記画像生成部は、前記喉頭・気管壁が振動する速度と時間を対応付けた画像を生成可能に構成され、
前記比較部は、前記生成された画像と、予め記憶された複数の症例画像と、を比較可能に構成され、
前記症例画像は、前記喉頭・気管壁に生じる症例毎に記憶された画像である、
超音波診断プログラム。 - コンピュータを、記憶部、速度計算部及びがん評価部として機能させ、
前記記憶部は、被検者の喉頭・気管壁に反射した超音波を表すデータを記憶し、
前記速度計算部は、前記データをドプラモードに基づいて解析し、前記喉頭・気管壁が振動する速度を計算可能に構成され、
前記喉頭・気管壁は、(前記被検者の喉頭・気管壁の平面視における面積S1)/(前記被検者の喉頭隆起の平面視における面積S2)の値が1~50となるように定められた皮膚直下の領域であり、
前記がん評価部は、前記受信した前記超音波に基づいて、前記被検者の声帯病変についての評価を実行可能に構成される、
超音波診断プログラム。
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