JPH11216139A - 体内組織の力学的特性可視化システム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人体の超音波断層撮影の際、体表より低周波
振動を印加し、体内組織の弾性率等の力学的特性を非侵
襲的に計測し可視化する。 【解決手段】 低周波振動発生装置６により、超音波プ
ローブ３から発射される超音波振動に同期して位相を少
しずつ変化させながら低周波振動を体内組織に印加し、
超音断層像画像装置１により体内組織の各部位がそれぞ
れ波動位相に応じて異なった位置にシフトした複数の断
層画像９を得る。得られた複数の断層画像９を用いて、
画像処理装置１０により組織各部位の位置変位量を求め
ると、振動波の伝播の様子を示す各部位の変位量の振幅
と位相が得られる。このようにして得られた局所位置変
位量をもとに、体内各部の弾性率等の力学的特性を計測
し、可視化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人体の超音波断層撮影
の際、体表より低周波振動を印加し、体内組織の弾性率
等の力学的特性を非侵襲的に計測し可視化する体内組織
の力学的特性可視化システム及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、体内組織の弾性率等の力学的特性
を非侵襲的に計測する方法として、例えばＭＲＩ(Magne
tic Resonance Imaging)のパルス系列に同期した振動を
体表より加え、その振動波の伝播を可視化する方法及び
それを用いて人体内部組織の弾性率を非侵襲的に計測す
る方式が開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法ではＭＲＩを用いているため、システムが大掛かり
となり、医療現場で簡単に計測・診断することは事実上
不可能であった。

【０００４】本発明は、このような従来の技術の問題点
を解決するためになされたものであり、医療現場で人体
の内部組織の弾性率を非侵襲的に計測し、その場で体内
弾性率図を作成しうる体内組織の力学的特性可視化シス
テム及び方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の体内組織の力学的特性可視化システムは、
人体の表面から体内に向けて超音波振動を発射し、その
反射波をもとに超音波の走査範囲内の体内組織を可視化
する体内組織可視化手段と、体内組織可視化手段からの
同期信号に同期して体内に振動波を伝播させるととも
に、振動の位相を変化させる低周波振動発生手段と、体
内組織可視化手段による少なくとも２枚の断層画像を用
いて体内組織の局所位置変位を抽出する局所位置変位抽
出手段を具備する。

【０００６】一方、本発明の体内組織の力学的特性可視
化方法は、人体の表面から体内に向けて超音波振動を発
射するとともに、振動の位相を変化させながら体内に超
音波振動に同期する振動波を伝播させ、体内組織の各部
位をそれぞれの場の波動位相に応じて異なった位置にシ
フトさせ、体内組織からの反射波をもとに超音波の走査
範囲内の体内組織を可視化して少なくとも２枚の断層画
像を撮影し、得られた断層画像を用いて体内組織の局所
位置変位を抽出する。

【０００７】また、上記各構成において、前記局所位置
変位量をもとに、少なくとも体内各部の弾性率を含む力
学的特性を計測し可視化するように構成してもよい。

【０００８】すなわち、超音波振動に同期して位相を少
しずつ変化させながら低周波振動が体内組織に印加され
るので、体内組織可視化手段、例えば超音断層像画像装
置により体内組織の各部位がそれぞれ波動位相に応じて
異なった位置にシフトした複数の断層画像が得られる。
このようにして得られた複数の断層画像を用いて、局所
位置変位抽出手段、例えば画像処理装置により組織各部
位の位置変位量を求めると、各部位の変位量の振幅と位
相が得られる。これらが振動波の伝播の様子を示す。こ
のようにして得られた局所位置変位量をもとに、体内各
部の弾性率等の力学的特性を計測し、可視化することが
可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の体内組織の力学
的特性可視化システムの構成及び力学的特性可視化方法
の原理を説明する図である。体内組織の力学的特性可視
化システムは、超音波プローブ３を含む超音波断層画像
装置１と、低周波振動発生装置６と、振動子７と、画像
処理装置１０等で構成されている。

【００１０】まず、超音波プローブ３を体表２に密着さ
せ、体内に向けて超音波パルスを発射し、その反射波を
もとに超音波の走査範囲４内の体内組織を可視化する。
これと並行して、断層画像装置１より同期信号５を取り
出し、低周波振動発生装置６により同期信号５に同期し
た振動電流を発生し、振動子７を用いて体内に振動波８
を伝播させる。この際、同期信号５に対して振動の位相
を相対的に変化させることにより、体内組織の各部位
が、それぞれ波動位相に応じて異なった位置にシフトし
た断層画像が得られる。このようにして得られた２枚な
いし複数枚の断層画像９を用いて、画像処理装置１０に
より組織各部位の位置変位量を求めると、各部位の変位
量の振幅と位相が得られる。これが振動波の伝播の様子
を示す。さらに、このようにして得られた局所位置変位
量をもとに、体内各部の弾性率等の力学的特性を計測
し、可視化する。

【００１１】超音波断層画像装置１の超音波プローブ３
から中心周波数３．５ＭＨｚの超音波パルスを発射す
る。断層画像装置１からの同期信号５として、例えば７
５０パルス／秒のパルス信号を用いる。低周波振動発生
装置６において同期信号５に同期した７５０Ｈｚの振動
電流を発生し、振動子７を用いて体内に７５０Ｈｚの振
動波８を伝播させる。この際、同期信号５に対して振動
の位相を０〜３６０度の範囲で１０等分して変化させる
［例えば、０度（遅延なし）、３６度（１．３３ミリ秒
遅延）、７２度（２．６７ミリ秒遅延）、・・・３２４
度（１２ミリ秒遅延）］ことにより、組織の各部位がそ
の場の波動位相に応じて異なった位置にシフトした１０
枚の断層画像９が得られる。画像処理装置１０におい
て、振動を加えないときの画像を基準として、これらの
１０枚の断層画像９における組織各部位の位置変位量
（オプティカルフロー）をマッチング法あるいは勾配法
を用いてを求める。これにより、各部位の変位量の振幅
と位相を求めることができる。

【００１２】さらに、このようにして得られた各部位の
変位量の振幅と位相（局所位置変位量）をもとに、体内
各部の弾性率等の力学的特性を求める。その結果、体内
各部の弾性率を可視化することが可能となる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように、本発明の本発明の体内組
織の力学的特性可視化システム及び方法によれば、低周
波振動発生装置（手段）により、超音波振動に同期して
位相を少しずつ変化させながら低周波振動を体内組織に
印加し、例えば超音断層像画像装置（体内組織可視化手
段）により体内組織の各部位がそれぞれ波動位相に応じ
て異なった位置にシフトした複数の断層画像を得、得ら
れた複数の断層画像を用いて、例えば画像処理装置（局
所位置変位抽出手段）により組織各部位の位置変位量を
求めると、振動波の伝播の様子を示す各部位の変位量の
振幅と位相が得られる。このようにして得られた局所位
置変位量をもとに、体内各部の弾性率等の力学的特性を
計測し、可視化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の体内組織の力学的特性可視化システ
ムの構成及び力学的特性可視化方法の原理を説明する図
である。

【符号の説明】

１：超音波断層画像装置 ２：体表 ３：超音波プローブ ４：超音波走査範囲 ５：同期信号 ６：低周波振動発生装置 ７：振動子 ８：振動波 ９：断層画像 １０：画像処理装置 1 5

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人体の表面から体内に向けて超音波振動
   を発射し、その反射波をもとに超音波の走査範囲内の体
   内組織を可視化する体内組織可視化手段と、 体内組織可視化手段からの同期信号に同期して体内に振
   動波を伝播させるとともに、振動の位相を変化させる低
   周波振動発生手段と、 体内組織可視化手段による少なくとも２枚の断層画像を
   用いて体内組織の局所位置変位を抽出する局所位置変位
   抽出手段を具備する体内組織の力学的特性可視化システ
   ム。
2. 【請求項２】 前記局所位置変位量をもとに、少なくと
   も体内各部の弾性率を含む力学的特性を計測し可視化す
   ることを特徴とする請求項１記載の体内組織の力学的特
   性可視化システム。
3. 【請求項３】 人体の表面から体内に向けて超音波振動
   を発射するとともに、振動の位相を変化させながら体内
   に超音波振動に同期する振動波を伝播させ、体内組織の
   各部位をそれぞれ波動位相に応じて異なった位置にシフ
   トさせ、体内組織からの反射波をもとに超音波の走査範
   囲内の体内組織を可視化して少なくとも２枚の断層画像
   を撮影し、得られた断層画像を用いて体内組織の局所位
   置変位を抽出する体内組織の力学的特性可視化方法。
4. 【請求項４】 前記局所位置変位量をもとに、少なくと
   も体内各部の弾性率を含む力学的特性を計測し可視化す
   ることを特徴とする請求項３記載の体内組織の力学的特
   性可視化方法。