JPWO2006041050A1 - 超音波探触子及び超音波撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明のように圧迫手段を備えた超音波探触子を用いることで、所望の一定速度にて、圧迫ステージを圧迫方向に移動させることが可能である。任意の時刻において高画質な弾性画像データを取得することができる。さらに、圧迫動作の再現性を保持することができるため、弾性画像の画質が検査士に依存してしまう問題を回避することが可能となる。
これは、第1の特徴の超音波探触子と同様に、第2の体内挿入型超音波探触子においても圧迫手段を備えたものである。第1の特徴の超音波探触子は移動方向に圧迫を行うが、第2の特徴の体内挿入型超音波探触子は挿入方向と垂直な方向に圧迫を行う。
これは、前記超音波探触子を用いて高画質な弾性画像を、任意の時相においても安定して映像化することができるようにした超音波撮像装置に関するものである。
11…超音波送受信制御回路
12…送波回路
13…受信回路
14…整相加算回路
15…信号処理部
16…白黒スキャンコンバータ
17…切替加算器
18…画像表示器
19…超音波受信信号フレームデータ選択部
20…変位計測部
21…圧力計測部
22…自動圧迫機構
23…歪み及び弾性率演算部
24…弾性データ処理部
25…カラースキャンコンバータ
101…超音波送受信面
102…圧迫ステージ
103…超音波探触子保持部
104…支持部材
105…スイッチ
31…圧迫板
41…モーター機構
42…歯車(ピニオン)
43…板歯車(ラック)
44…モーター制御部
51,51A〜51E…シリンダー
511,511A〜511E…ピストン
52,52A〜52E…チューブ
53,53A〜53E…ポンプ
55,56…圧迫袋
57…シェル部
60…自動圧迫機構
61…超音波探触子固定機構
62…支持部材
63…板歯車(ラック)
64…駆動機構(モータ機構)
65…歯車(ピニオン)
66,67…歯車
71〜76…圧力センサー
80…経直腸型超音波探触子
81…探触子把持部
82…体内挿入部
83,83A〜83E…圧迫袋
84…開口部
85…ストッパ
86…固定ベルト
87…支持部材
Ymij=圧力(応力)ij/(歪み量ij)
(i,j=1,2,3,・・・)
ここで、i,jの指標は、フレームデータの座標を表す。
なお、操作者が自動圧迫機構22(モータ制御部44)を操作するためのインターフェースであり、操作者が探触子把持部103を把持する手の指で操作可能な位置にスイッチ(図示せず)が配置されている。操作者は、このスイッチを介して、自動圧迫機構22のオン/オフ、作動圧力、作動周期などを調整することができる。自動圧迫機構22を操作するためのインターフェースに関しては、上述の手の指により操作するスイッチに限られず、例えば、足元で操作可能なフットスイッチを用いることもできる。
モータ機構41は、電磁モータ、超音波モータなどを用いた機構で構成されていても良い。モータ機構41から圧迫ステージ102への動力伝達機構は、ラックアンドピニオンに限らず、例えば、モータ機構41にカムを設けてカムの形状に応じて支持部材104を上下方向に駆動するようにしても良い。また、ラックアンドピニオンなどの動力伝達機構を介さずに、直動モータなどを圧迫ステージ102に直結して駆動しても良い。
図7は、超音波探触子10の超音波送受信面101と被検体1の表皮との間にどの程度の圧力が印加されているかを計測する圧力計測部21を備えた超音波探触子10の実施の形態を示す図である。この超音波探触子10は、図7に示すように、圧迫板31の周縁部に配置された圧カセンサ71〜76からなる圧力計測部21を備える。このような超音波探触子10を用いて、図1に示すように、任意の時相において圧迫板31と被検体1の表皮との間の圧力を測定し、その圧力データを自動圧迫機構22及び歪み及び弾性率演算部23に出力する。すなわち、本実施の形態に係る自動圧迫機構22は、圧力計測部21にて計測された圧力データを取得し、自動圧迫機構22の圧迫動作を圧力データに応じて制御する。圧力計測部21は、自動圧迫機構22の駆動機構に掛かる負荷を計測して、圧迫面から被検体1の表皮が受ける圧力をその負荷に基づいて算出することにより圧力データを得ても良い。
自動圧迫機構22が圧迫袋及びチューブを備える場合は、圧力計測部21は圧迫袋又はチューブの内圧を計測することにより圧力データを得るようにしても良い。被検体1の表皮が受ける圧力を圧力計測部21により計測し、その圧力データを利用して自動圧迫機構22の動作を制御する実施の形態について説明する。すなわち、圧力計測部21は、圧迫袋の液体圧力を計測することによって被検体1の表皮に対してどの程度の圧力が印加されているかを計測する。このようにして任意の時相において圧迫板101と被検体1の表皮との間の圧力を測定し、その圧力データを自動圧迫機構22及び歪み及び弾性率演算部23に出力する。すなわち、本実施の形態に係る自動圧迫機構22は、圧力計測部21にて計測された圧力データを取得し、自動圧迫機構22の圧迫動作を圧力データに応じて制御する。
)を空間微分すること(ΔLi,j/ΔX )によって歪み量分布(εi,j )を計算する。特に弾性率の内、ヤング率Ymi,j は次式によって計算される。
Ymi,j =(ΔPi,j )/(ΔLi,j/ΔX )
このようにして求めた弾性率Ymi,j に基づいて、各点の弾性率が求められ、2次元の弾性画像データが連続的に得られる。
Claims (23)
- 被検体を押圧して弾性画像を取得する超音波診断装置用超音波探触子であって、
前記超音波探触子へ押圧方向に対して垂直に設けられた前記被検体との接触面を有す圧迫部材と、
前記接触面を前記押圧方向に移動させることによって前記被検体の撮像対象部位を所定の圧力で圧迫する圧迫手段と、
を具備することを特徴とする超音波探触子。 - 前記圧迫手段は、既存の超音波探触子に対して着脱可能に設けられることを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子。
- 前記超音波探触子は圧力計測手段を備え、
前記圧迫手段は、前記圧力計測手段によって計測された圧力情報に基づいて圧迫動作を制御されることを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子。 - 前記圧迫手段は動力源を備え、
前記動力源は、機械的動力源であることを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子。 - 前記動力源の駆動を制御するスイッチを備えたことを特徴とする請求項4に記載の超音波探触子。
- 前記圧迫手段は動力源を備え、
前記動力源は、人力によるものであり、四肢のいずれかにより操作可能な操作部材を備え、当該操作部材による操作量に応じた駆動力を前記圧迫手段に伝達することを特徴とする請求項1に記載の超音波探触子。 - 前記人力による動力源は、前記圧迫手段による前記被検体の圧迫状態を認識可能に前記四肢のいずれかにフィードバックすることを特徴とする請求項6に記載の超音波探触子。
- 被検体内に挿入される体内挿入型超音波探触子であって、
前記探触子へ挿入方向に対して平行に設けられた被検体との接触面を有す圧迫部材と、
前記接触面において当該接触面と垂直な方向に前記被検体の撮像対象部位を所定の圧力で圧迫する圧迫手段と、
を具備することを特徴とする体内挿入型超音波探触子。 - 前記圧迫手段は、既存の体内挿入型超音波探触子に対して着脱可能に設けられることを特徴とする請求項8に記載の体内挿入型超音波探触子。
- 前記探触子は圧力計測手段を備え、
前記圧迫手段は、前記圧力計測手段によって計測された圧力情報に基づいて圧迫動作を制御されることを特徴とする請求項8に記載の体内挿入型超音波探触子。 - 前記圧迫手段は動力源を備え、
前記動力源は、機械的動力源であることを特徴とする請求項8に記載の体内挿入型超音波探触子。 - 前記動力源の駆動を制御するスイッチを備えたことを特徴とする請求項11に記載の体内挿入型超音波探触子。
- 前記圧迫手段は動力源を備え、
前記動力源は、人力によるものであり、四肢のいずれかにより操作可能な操作部材を備え、当該操作部材による操作量に応じた駆動力を前記圧迫手段に伝達することを特徴とする請求項8に記載の体内挿入型超音波探触子。 - 前記人力による動力源は、前記圧迫手段による前記被検体の圧迫状態を認識可能に前記四肢のいずれかにフィードバックすることを特徴とする請求項13に記載の体内挿入型超音波探触子。
- 作動流体の流体圧により膨張及び収縮する少なくとも1つの圧迫袋を具備し、
前記圧迫手段は、前記圧迫袋を膨張及び収縮させることにより圧迫動作を行うことを特徴とする請求項8に記載の体内挿入型超音波探触子。 - 前記圧迫袋は前記接触面に連結され、前記圧迫手段は前記圧迫袋を膨張及び収縮させることにより前記接触面を移動させて前記圧迫動作を行うことを特徴とする請求項15に記載の体内挿入型超音波探触子。
- 前記圧迫袋は本体の外側に設けられ、前記圧迫手段は前記圧迫袋を膨張及び収縮させて前記圧迫袋の表面を支持面とする反力により前記圧迫動作を行うことを特徴とする請求項15に記載の体内挿入型超音波探触子。
- 前記圧迫袋の膨張方向を規制するストッパを具備することを特徴とする請求項15に記載の体内挿入型超音波探触子。
- 前記各圧迫袋の少なくとも一部は他の部分より伸縮性が小さく、前記圧迫袋は所定の方向に変形して膨張及び収縮することを特徴とする請求項15に記載の体内挿入型超音波探触子。
- 押圧方向に対して垂直に設けられる前記被検体との接触面と、前記接触面を前記押圧方向に移動させることによって前記被検体の撮像対象部位を所定の圧力で圧迫する圧迫手段と、を備える超音波探触子により被検体に対して超音波を送信及び受信する超音波送受信手段と、
前記超音波の送信及び受信を制御する超音波送受信制御手段と、
前記超音波送受信手段から出力される反射エコー信号を用いて運動組織を含む被検体内の超音波受信信号フレームデータを所定周期で繰り返し取得する断層走査手段と、
前記断層走査手段によって取得された時系列の複数の超音波受信信号フレームデータの信号処理を行う信号処理手段と、
前記信号処理手段からの時系列の断層フレームデータを白黒断層像データに変換する白黒輝度情報変換手段と、
上記断層走査手段によって取得された時系列の複数の超音波受信信号フレームデータ群の中から、変位計測の対象となる超音波受信信号フレームデータの組を選択する超音波受信信号フレームデータ選択手段と、
前記超音波受信信号フレームデータ選択手段によって選択された超音波受信信号フレームデータの組に基づいて断層像上の各点の移動量又は変位を計測する変位計測手段と、
前記被検体の撮像対象部位の体腔内圧力を計測又は推定する圧力計測手段と、
前記変位計測手段によって計測された前記変位及び前記圧力計測手段によって計測された前記体腔内圧力に基づいて前記断層像上の各点の歪み及び弾性率を演算して第1の弾性フレームデータを生成する歪み及び弾性率演算手段と、
前記歪み及び弾性率演算手段によって生成された前記第1の弾性フレームデータを信号処理して第2の弾性フレームデータを生成する弾性データ処理手段と、
前記弾性データ処理手段によって生成された前記第2の弾性フレームデータを入力して色相情報もしくは白黒輝度情報を付与する色相情報変換手段もしくは白黒輝度情報変換手段と、
上記白黒輝度情報変換手段からの白黒断層像データと、色相情報変換手段からのカラーの弾性画像データもしくは白黒輝度情報変換手段からの白黒弾性画像データを加算又は独立に送出する切替加算手段と、
この切替加算手段からの画像データを表示する上記画像表示手段と、
を具備することを特徴とする超音波撮像装置。 - 前記圧迫手段は、前記超音波受信信号フレームデータ選択手段にて選択された前記1組の超音波受信信号フレームデータ間の周期情報を取得し、前記周期情報に応じて前記圧迫動作を制御することを特徴とする請求項20に記載の超音波撮像装置。
- 挿入方向に対して平行に設けられる被検体との接触面と、前記接触面において当該接触面と垂直な方向に前記被検体の撮像対象部位を所定の圧力で圧迫する圧迫手段と、を具備する体内挿入型超音波探触子により前記被検体に対して超音波を送信及び受信する超音波送受信手段と、
前記超音波の送信及び受信を制御する超音波送受信制御手段と、
前記超音波送受信手段から出力される反射エコー信号を用いて運動組織を含む被検体内の超音波受信信号フレームデータを所定周期で繰り返し取得する断層走査手段と、
前記断層走査手段によって取得された時系列の複数の超音波受信信号フレームデータの信号処理を行う信号処理手段と、
前記信号処理手段からの時系列の断層フレームデータを白黒断層像データに変換する白黒輝度情報変換手段と、
上記断層走査手段によって取得された時系列の複数の超音波受信信号フレームデータ群の中から、変位計測の対象となる超音波受信信号フレームデータの組を選択する超音波受信信号フレームデータ選択手段と、
前記超音波受信信号フレームデータ選択手段によって選択された超音波受信信号フレームデータの組に基づいて断層像上の各点の移動量又は変位を計測する変位計測手段と、
前記被検体の撮像対象部位の体腔内圧力を計測又は推定する圧力計測手段と、
前記変位計測手段によって計測された前記変位及び前記圧力計測手段によって計測された前記体腔内圧力に基づいて前記断層像上の各点の歪み及び弾性率を演算して第1の弾性フレームデータを生成する歪み及び弾性率演算手段と、
前記歪み及び弾性率演算手段によって生成された前記第1の弾性フレームデータを信号処理して第2の弾性フレームデータを生成する弾性データ処理手段と、
前記弾性データ処理手段によって生成された前記第2の弾性フレームデータを入力して色相情報もしくは白黒輝度情報を付与する色相情報変換手段もしくは白黒輝度情報変換手段と、
上記白黒輝度情報変換手段からの白黒断層像データと、色相情報変換手段からのカラーの弾性画像データもしくは白黒輝度情報変換手段からの白黒弾性画像データを加算又は独立に送出する切替加算手段と、
この切替加算手段からの画像データを表示する上記画像表示手段と、
を具備することを特徴とする体内挿入型超音波撮像装置。 - 前記圧迫手段は、前記超音波受信信号フレームデータ選択手段にて選択された前記1組の超音波受信信号フレームデータ間の周期情報を取得し、前記周期情報に応じて前記圧迫動作を制御することを特徴とする請求項22に記載の体内挿入型超音波撮像装置。
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