(57)【要約】【課題】内在物の可動性を評価可能で、乳がんのしこりの良性・悪性の判断に利用することができる内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定方法、内在物の可動性測定プログラムおよび内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。【解決手段】押圧体１１を、構造体の表面に所定の力で押し付けた状態で構造体の表面に沿って移動させ、測定された反力に基づいて、構造体の内部に存在する内在物の深さを求める。また、押圧体１１を往復移動させ、往路での押圧体１１に加わる反力と、復路での押圧体１１に加わる反力とを、それぞれ連続的に測定し、求められた内在物の深さと、測定された往路での反力の波形と復路での反力の波形とのずれ幅とに基づいて、内在物の移動量を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定システムであって、
前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体と、
前記押圧体を前記構造体の表面に押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動可能に設けられた走査手段と、
前記走査手段で前記押圧体を移動させたとき、前記押圧体に加わる反力を測定可能に設けられた測定手段と、
前記測定手段で測定された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さと、前記走査手段で前記押圧体を移動させたときの前記内在物の移動量とを求める解析手段とを、
有することを特徴とする内在物の可動性測定システム。
【請求項２】
前記走査手段は、前記押圧体を前記構造体の表面に沿って往復移動可能であり、
前記測定手段は、往路での前記押圧体に加わる反力と、復路での前記押圧体に加わる反力とを、それぞれ連続的に測定可能であり、
前記解析手段は、前記内在物の存在する深さと、前記往路での反力の波形と前記復路での反力の波形とのずれ幅とに基づいて、前記内在物の移動量を求めることを
特徴とする請求項１記載の内在物の可動性測定システム。
【請求項３】
前記解析手段が求めた前記内在物の深さが所定の深さより深いとき、前記押圧体が前記構造物の表面を押す力を大きくして、前記走査手段と前記測定手段と前記解析手段とを繰り返すよう構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の内在物の可動性測定システム。
【請求項４】
前記構造体は人体の組織から成り、前記内在物は腫瘤から成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内在物の可動性測定システム。
【請求項５】
軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定方法であって、
前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体を、前記構造体の表面に押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動させる走査工程と、
前記走査工程で前記押圧体を移動させたとき、前記押圧体に加わる反力を測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さと、前記走査工程で前記押圧体を移動させたときの前記内在物の移動量とを求める解析工程とを、
有することを特徴とする内在物の可動性測定方法。
【請求項６】
前記走査工程は、前記押圧体を前記構造体の表面に沿って往復移動させ、
前記測定工程は、往路での前記押圧体に加わる反力と、復路での前記押圧体に加わる反力とを、それぞれ連続的に測定し、
前記解析工程は、前記内在物の存在する深さと、前記往路での反力の波形と前記復路での反力の波形とのずれ幅とに基づいて、前記内在物の移動量を求めることを
特徴とする請求項５記載の内在物の可動性測定方法。
【請求項７】
前記解析工程が求めた前記内在物の深さが所定の深さより深いとき、前記押圧体が前記構造物の表面を押す力を大きくして、前記走査工程と前記測定工程と前記解析工程とを繰り返す繰り返し工程を有することを特徴とする請求項５または６記載の内在物の可動性測定方法。
【請求項８】
軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定方法であって、
前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体を、前記構造体の表面に初期荷重で押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動させる初期走査工程と、
前記初期走査工程で前記押圧体を移動させたとき、前記押圧体に加わる反力を測定する初期測定工程と、
前記初期測定工程で測定された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さを求める初期解析工程と、
前記初期解析工程で求めた前記内在物の存在する深さが基準深さより浅いとき、前記押圧体を、前記構造体の表面に前記初期荷重で押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って往復移動させる往復走査工程と、
前記往復走査工程の往路での前記押圧体に加わる反力と、復路での前記押圧体に加わる反力とを、それぞれ連続的に測定する往復測定工程と、
前記往復測定工程で測定された前記往路での反力の波形と前記復路での反力の波形とのずれ幅と、前記初期解析工程で求めた前記内在物の存在する深さとに基づいて、前記内在物の移動量を求める往復解析工程と、
前記初期解析工程で求めた前記内在物の深さが前記基準深さより深いとき、前記押圧体が前記構造物の表面を押す力を前記初期荷重より大きくして、前記往復走査工程と前記往復測定工程と前記往復解析工程とを行う繰り返し工程とを、
有することを特徴とする内在物の可動性測定方法。
【請求項９】
前記構造体は人体の組織から成り、前記内在物は腫瘤から成ることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の内在物の可動性測定方法。
【請求項１０】
軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定プログラムであって、
コンピュータを、
前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体を、前記構造体の表面に押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動させたときの、前記押圧体に加わる反力の測定値を入力する入力手段、
前記入力手段で入力された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さと、前記走査手段で前記押圧体を移動させたときの前記内在物の移動量とを求める解析手段、
として機能させるための内在物の可動性測定プログラム。
【請求項１１】
軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
コンピュータを、
前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体を、前記構造体の表面に押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動させたときの、前記押圧体に加わる反力の測定値を入力する入力手段、
前記入力手段で入力された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さと、前記走査手段で前記押圧体を移動させたときの前記内在物の移動量とを求める解析手段、
として機能させるための内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定方法、内在物の可動性測定プログラムおよび内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、日本における乳がん罹患者数は年間５万人であり、罹患者、死亡者数ともに増加傾向にある。乳がんの症状としては、乳房の組織の内部に硬いしこり（腫瘤）ができることが多く、乳がんの検診では、マンモグラフィ検診や医師による触診などにより、しこりを見つけたり、しこりの性状を調べたりすることが行われている。マンモグラフィ検診は、乳房のＸ線写真を用いた検診方法であるが、放射線を用いるため、授乳期や妊娠中の患者には適さない。また、若い女性は、乳腺密度が高く、腫瘤がＸ線写真に写らないことがあり、触診との併用が行われている。
【０００３】
一般に、良性のしこりは可動性に富む一方で、悪性のしこりは周辺組織に浸潤しているため可動性が低いという特徴がある。このため、可動性はしこりの良性・悪性を判断する際の重要な判断要素であり、医師が触診する際には、しこりの位置や大きさに加え、硬さや可動性などの情報を組み合わせて診断している。しかし、触診の精度は、医師の臨床経験に依存し、医師の能力によって左右される。このため、医師が触診により得ている診断情報を定量化し、高精度で診断を行うことができる触覚センサの開発が求められている。
【０００４】
このような触覚センサの一つとして、ローラーを用いて触診対象物上を走査した時に、ローラーに加わる反力を計測する走査型触診センサが、本発明者等により開発されている（例えば、非特許文献１参照）。この走査型触診センサによれば、反力波形のピーク形状から、軟質の構造体である触診対象物の内部に存在する、構造体よりも硬い内在物（例えば、しこり）を検知し、その深さおよび直径を推定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】奥山武志、田村誠、田中真美、「走査型触診センサの開発」、日本機械学会2012年度年次大会講演論文集、2012年、No.12-1、J241022
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載の走査型触診センサでは、内在物の位置と大きさしか推定することができず、その内在物の可動性までは評価することはできない。このため、乳がんの触診に使用した場合には、しこりの位置や大きさはわかっても、しこりの良性・悪性の判断に利用することはできないという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、内在物の可動性を評価可能で、乳がんのしこりの良性・悪性の判断に利用することができる内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定方法、内在物の可動性測定プログラムおよび内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る内在物の可動性測定システムは、軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定システムであって、前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体と、前記押圧体を前記構造体の表面に押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動可能に設けられた走査手段と、前記走査手段で前記押圧体を移動させたとき、前記押圧体に加わる反力を測定可能に設けられた測定手段と、前記測定手段で測定された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さと、前記走査手段で前記押圧体を移動させたときの前記内在物の移動量とを求める解析手段とを、有することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る内在物の可動性測定方法は、軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定方法であって、前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体を、前記構造体の表面に押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動させる走査工程と、前記走査工程で前記押圧体を移動させたとき、前記押圧体に加わる反力を測定する測定工程と、前記測定工程で測定された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さと、前記走査工程で前記押圧体を移動させたときの前記内在物の移動量とを求める解析工程とを、有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る内在物の可動性測定プログラムは、軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定プログラムであって、コンピュータを、前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体を、前記構造体の表面に押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動させたときの、前記押圧体に加わる反力の測定値を入力する入力手段、前記入力手段で入力された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さと、前記走査手段で前記押圧体を移動させたときの前記内在物の移動量とを求める解析手段、として機能させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、コンピュータを、前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体を、前記構造体の表面に押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動させたときの、前記押圧体に加わる反力の測定値を入力する入力手段、前記入力手段で入力された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さと、前記走査手段で前記押圧体を移動させたときの前記内在物の移動量とを求める解析手段、として機能させることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定方法、内在物の可動性測定プログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、押圧体を所定の力で構造体の表面に押し付けた状態で、構造体の表面に沿って移動させることにより、構造体の内部で内在物を移動させることができる。このとき、押圧体に加わる反力を測定することにより、内在物の存在する深さだけでなく、構造体の内部で移動する内在物の移動量を求めることができる。求められた内在物の移動量から、構造物の内部での内在物の動きの性状、すなわち可動性を評価することができる。なお、内在物の存在する深さは、非特許文献１に記載の方法で求めることができる。
【００１３】
本発明に係る内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定方法、内在物の可動性測定プログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体で、前記構造体は人体の組織から成り、前記内在物は腫瘤から成ることが好ましい。特に、内在物が乳がんのしこりから成ることが好ましく、この場合には、しこりの可動性を評価することができ、乳がんのしこりの良性・悪性の判断に利用することができる。
【００１４】
本発明に係る内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定方法、内在物の可動性測定プログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体で、押圧体は、車輪やローラーなどから成ることが好ましい。この場合、走査する際に、構造物の表面との間に発生する摩擦力を軽減することができる。また、押圧体に加わる反力の測定は、いかなるセンサを用いてもよく、例えば歪みゲージを用いることができる。
【００１５】
本発明に係る内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定プログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体で、前記走査手段は、前記押圧体を前記構造体の表面に沿って往復移動可能であり、前記測定手段は、往路での前記押圧体に加わる反力と、復路での前記押圧体に加わる反力とを、それぞれ連続的に測定可能であり、前記解析手段は、前記内在物の存在する深さと、前記往路での反力の波形と前記復路での反力の波形とのずれ幅とに基づいて、前記内在物の移動量を求めることが好ましい。本発明に係る内在物の可動性測定方法で、前記走査工程は、前記押圧体を前記構造体の表面に沿って往復移動させ、前記測定工程は、往路での前記押圧体に加わる反力と、復路での前記押圧体に加わる反力とを、それぞれ連続的に測定し、前記解析工程は、前記内在物の存在する深さと、前記往路での反力の波形と前記復路での反力の波形とのずれ幅とに基づいて、前記内在物の移動量を求めることが好ましい。この場合、内在物の移動量をより正確に求めることができ、内在物の可動性を高精度で評価することができる。
【００１６】
本発明に係る内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定プログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、前記解析手段が求めた前記内在物の深さが所定の深さより深いとき、前記押圧体が前記構造物の表面を押す力を大きくして、前記走査手段と前記測定手段と前記解析手段とを繰り返すよう構成されていてもよい。本発明に係る内在物の可動性測定方法は、前記解析工程が求めた前記内在物の深さが所定の深さより深いとき、前記押圧体が前記構造物の表面を押す力を大きくして、前記走査工程と前記測定工程と前記解析工程とを繰り返す繰り返し工程を有していてもよい。この場合、内在物の深さに応じて、押圧体が構造物の表面を押す力を適切に設定することができ、精度の高い測定を行うことができる。このため、内在物の移動量をより正確に求めることができ、内在物の可動性を高精度で評価することができる。
【００１７】
本発明に係る内在物の可動性測定方法は、軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定方法であって、前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体を、前記構造体の表面に初期荷重で押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動させる初期走査工程と、前記初期走査工程で前記押圧体を移動させたとき、前記押圧体に加わる反力を測定する初期測定工程と、前記初期測定工程で測定された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さを求める初期解析工程と、前記初期解析工程で求めた前記内在物の存在する深さが基準深さより浅いとき、前記押圧体を、前記構造体の表面に前記初期荷重で押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って往復移動させる往復走査工程と、前記往復走査工程の往路での前記押圧体に加わる反力と、復路での前記押圧体に加わる反力とを、それぞれ連続的に測定する往復測定工程と、前記往復測定工程で測定された前記往路での反力の波形と前記復路での反力の波形とのずれ幅と、前記初期解析工程で求めた前記内在物の存在する深さとに基づいて、前記内在物の移動量を求める往復解析工程と、前記初期解析工程で求めた前記内在物の深さが前記基準深さより深いとき、前記押圧体が前記構造物の表面を押す力を前記初期荷重より大きくして、前記往復走査工程と前記往復測定工程と前記往復解析工程とを行う繰り返し工程とを、有していてもよい。
【００１８】
また、本発明に係る内在物の可動性測定プログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、それぞれ軟質の構造体の内部に存在する、前記構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定プログラムおよびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、コンピュータを、前記構造体の表面に所定の力で押し付け可能に設けられた押圧体を、前記構造体の表面に初期荷重で押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って移動させたときの、前記押圧体に加わる反力の測定値を入力する初期入力手段、前記初期入力手段で入力された前記押圧体の反力に基づいて、前記内在物の存在する深さを求める初期解析手段、前記初期解析手段で求めた前記内在物の存在する深さが基準深さより浅いとき、前記押圧体を、前記構造体の表面に前記初期荷重で押し付けた状態で前記構造体の表面に沿って往復移動させたときの、往路での前記押圧体に加わる反力の連続的な測定値と、復路での前記押圧体に加わる反力の連続的な測定値とを入力する往復入力手段、前記往復入力手段で入力された前記往路での反力の波形と前記復路での反力の波形とのずれ幅と、前記初期解析手段で求めた前記内在物の存在する深さとに基づいて、前記内在物の移動量を求める往復解析手段、前記初期解析手段で求めた前記内在物の深さが前記基準深さより深いとき、前記押圧体が前記構造物の表面を押す力を前記初期荷重より大きくして、前記往復入力手段と前記往復解析手段とを行う繰り返し制御手段、として機能させてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、内在物の可動性を評価可能で、乳がんのしこりの良性・悪性の判断に利用することができる内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定方法、内在物の可動性測定プログラムおよび内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態の内在物の可動性測定システムを示す斜視図である。
【図２】図１に示す内在物の可動性測定システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す内在物の可動性測定システムの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図１に示す内在物の可動性測定システムによる試験を行うための第１の試験モデルを示す斜視図である。
【図５】図１に示す内在物の可動性測定システムによる、図４に示す第１の試験モデルを用いた試験の状態を示す側面図である。
【図６】図１に示す内在物の可動性測定システムによる、図５に示す第１の試験モデルを用いた試験結果の、内在物である円柱の移動量および押圧体が受ける反力を示すグラフである。
【図７】図１に示す内在物の可動性測定システムによる、図５に示す第１の試験モデルを用いた試験結果の、押圧体の位置と反力との関係を示すグラフである。
【図８】図１に示す内在物の可動性測定システムによる、第２の試験モデルを用いた試験の状態を示す斜視図および側面図である。
【図９】図１に示す内在物の可動性測定システムによる、図８に示す第２の試験モデルを用いた試験結果の、ばね定数ｋと内在物である円柱の移動量との関係を示すグラフである。
【図１０】図１に示す内在物の可動性測定システムによる、図８に示す第２の試験モデルを用いた試験結果の、内在物である円柱の移動量とずれ幅ｄとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図１０は、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定方法、内在物の可動性測定プログラムおよび内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を示している。なお、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定方法は、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定システムにより好適に実施される方法であり、内在物の可動性測定プログラムを記録したハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスクなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体により、その一部をコンピュータに実行させることができる。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定システムは、軟質の構造体の内部に存在する、構造体よりも硬い内在物の可動性を測定するための内在物の可動性測定システムであって、押圧体１１と走査手段１２と測定手段１３とコンピュータ１４とを有している。
【００２３】
押圧体１１は、ローラーから成っている。走査手段１２は、直動スライダ２１と、直動スライダ２１に取り付けられた片持ち梁２２と、片持ち梁２２に取り付けられた取付部材２３とを有している。片持ち梁２２は、直動スライダ２１の伸長方向に対して垂直方向に伸びるよう取り付けられ、直動スライダ２１に沿って往復移動可能に構成されている。取付部材２３は、片持ち梁２２の先端に、直動スライダ２１および片持ち梁２２の双方の伸長方向に対して垂直方向に伸びるよう取り付けられている。取付部材２３は、先端に、片持ち梁２２の移動方向に沿って回転可能に押圧体１１が取り付けられている。走査手段１２は、押圧体１１を構造体の表面に押し付けた状態で、押圧体１１を回転させながら構造体の表面に沿って往復移動可能になっている。
【００２４】
測定手段１３は、歪みゲージから成り、片持ち梁２２の表面に取り付けられている。測定手段１３は、走査手段１２で押圧体１１を移動させたとき、片持ち梁２２の撓みを検出することにより、押圧体１１に加わる反力を測定可能に設けられている。測定手段１３は、走査手段１２により押圧体１１を構造体の表面に押し付けた状態で、構造体の表面に沿って移動させたとき、押圧体１１に加わる反力を連続的に測定可能になっている。また、測定手段１３は、押圧体１１を往復移動させたとき、往路での押圧体１１に加わる反力と、復路での押圧体１１に加わる反力とを、それぞれ連続的に測定可能になっている。
【００２５】
コンピュータ１４は、走査手段１２と測定手段１３とに接続されている。図２に示すように、コンピュータ１４は、入力手段２４と主制御部２５と記憶手段２６と出力手段２７とを有している。入力手段２４は、測定手段１３に接続され、測定手段１３により測定された押圧体１１に加わる反力の測定値を入力可能になっている。なお、入力手段２４は、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体に記憶された測定値を、それらの読取手段から入力可能になっていてもよい。
【００２６】
主制御部２５は、ＣＰＵから成り、入力手段２４と記憶手段２６と出力手段２７とに接続されて、それぞれを制御可能に構成されている。主制御部２５は、解析手段２５ａと制御手段２５ｂとを有している。解析手段２５ａは、入力手段２４で入力された、往路または復路の一方向での押圧体１１の反力の測定値の波形の形状から、内在物の有無を確認し、内在物の存在を検知したとき、構造体中の内在物の存在する深さを求めるようになっている。このとき、非特許文献１に記載の方法を利用して、内在物の存在する深さを求めるようになっている。また、解析手段２５ａは、求めた内在物の深さと、往路での反力の波形と復路での反力の波形とのずれ幅とから、構造体中での内在物の移動量を求めるようになっている。さらに、解析手段２５ａは、求めた内在物の深さと移動量とから、構造体に対する内在物の弾性定数を求めるようになっている。
【００２７】
制御手段２５ｂは、走査手段１２による押圧体１１が構造物の表面を押す力（初期荷重）、走査手段１２による押圧体１１の移動範囲や移動速度、測定手段１３による測定間隔や測定の開始・終了などを制御可能になっている。また、制御手段２５ｂは、解析手段２５ａにより求められた内在物の深さの値を受け取り、その深さの値が所定の深さより深いとき、または、所定の力で押圧体１１が構造物の表面を押した際に内在物が検知されなかったとき、押圧体１１が構造物の表面を押す力を大きくして、走査手段１２と測定手段１３と解析手段２５ａとを繰り返すよう、各手段を制御可能になっている。
【００２８】
記憶手段２６は、メモリから成り、入力手段２４で入力した押圧体１１の反力の測定値、解析手段２５ａで求めた内在物の深さや移動量、弾性定数などを記憶するようになっている。出力手段２７は、モニタやプリンタなどから成っている。出力手段２７は、記憶手段２６に記憶された押圧体１１の反力の測定値や、解析手段２５ａで求めた内在物の深さや移動量、弾性定数などを出力可能になっている。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定システムの処理手順について、図３を参照しながら説明する。図３に示すように、まず、走査手段１２により、測定対象の構造体の表面に初期荷重で押圧体１１を押し付けた状態で、構造体の表面に沿って一方向に移動させる（ステップ３１）。図３に示す一例では、初期荷重は１Ｎである。押圧体１１を移動中に、測定手段１３により、押圧体１１に加わる反力を連続的に測定する。その測定値を入力手段２４で入力し、解析手段２５ａにより、構造体の内部に内在物が存在するかどうか確認する。
【００３０】
内在物の存在が検知されたとき（ステップ３２）、解析手段２５ａにより、反力の波形の形状から、内在物の存在する深さｈを求める（ステップ３３）。求めた内在物の深さｈが、基準深さより浅いとき（ステップ３４）、走査手段１２により、測定対象の構造体の表面に同じ初期荷重で押圧体１１を押し付けた状態で、構造体の表面に沿って往復移動させる（ステップ３５）。図３に示す一例では、基準深さは１０ｍｍである。押圧体１１を移動中に、測定手段１３により、往路での押圧体１１に加わる反力と、復路での押圧体１１に加わる反力とを連続的に測定する。
【００３１】
それらの測定値を入力手段２４で入力し、解析手段２５ａにより、往路での反力の波形と復路での反力の波形とのずれ幅から、構造体中での内在物の移動量ｄを求める（ステップ３６）。さらに、解析手段２５ａにより、求められた内在物の存在する深さｈと、構造体中での内在物の移動量ｄとから、構造体に対する内在物の弾性定数ｋを求める（ステップ３７）。図３に示す一例では、弾性定数ｋは、ばね定数である。
【００３２】
また、解析手段２５ａにより内在物が検知されなかったとき（ステップ３８）、または、内在物の深さｈが所定の深さより深いときには（ステップ３９）、制御手段２５ｂにより、押圧体１１が構造物の表面を押す力を大きくして、各手段を繰り返す。すなわち、走査手段１２により、測定対象の構造体の表面に第２の初期荷重で押圧体１１を押し付けた状態で、構造体の表面に沿って一方向に移動させる（ステップ４０）。図３に示す一例では、第２の初期荷重は３．５Ｎである。押圧体１１を移動中に、測定手段１３により、押圧体１１に加わる反力を連続的に測定する。その測定値を入力手段２４で入力し、解析手段２５ａにより、構造体の内部に内在物が存在するかどうか確認する。
【００３３】
内在物の存在が検知されたとき（ステップ４１）、解析手段２５ａにより、反力の波形の形状から、内在物の存在する深さｈを求める（ステップ４２）。再び走査手段１２により、測定対象の構造体の表面に第２の初期荷重で押圧体１１を押し付けた状態で、構造体の表面に沿って往復移動させる（ステップ４３）。押圧体１１を移動中に、測定手段１３により、往路での押圧体１１に加わる反力と、復路での押圧体１１に加わる反力とを連続的に測定する。
【００３４】
それらの測定値を入力手段２４で入力し、解析手段２５ａにより、往路での反力の波形と復路での反力の波形とのずれ幅から、構造体中での内在物の移動量ｄを求める（ステップ３６）。さらに、解析手段２５ａにより、求められた内在物の存在する深さｈと、構造体中での内在物の移動量ｄとから、構造体に対する内在物の弾性定数ｋを求める（ステップ３７）。
【００３５】
なお、第２の初期荷重によっても内在物が検知されなかったときには（ステップ４４）、構造体の内部には内在物が存在しないものとして、異常部位なしと判断し、これ以上の測定は行わない。
以下に、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定システム、内在物の可動性測定方法、内在物の可動性測定プログラムおよび内在物の可動性測定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体の作用や効果を調べるため、モデルを用いた試験を行った。
【００３６】
［モデルを用いた試験−その１］
図４に示す試験モデルを用いて、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定システムによる測定を行った。図４に示すように、試験モデルは、柔らかい構造体１の中に硬い内在物（円柱２）が存在する構造になっている。試験モデルの寸法は、120mm×190mm×30mmである。構造体１をポリウレタン樹脂（ヤング率：12kPa）とし、内在物を長さ100mmのアルミニウム製の円柱（ヤング率：70GPa）２とした。アルミニウム製の円柱２は、構造体１の中央に埋め込まれており、試験モデルの表面から円柱２の上端までの距離ｈを、5mmとした。また、円柱２の直径φを、5mmとした。
【００３７】
図５に示すように、試験モデルをＺ軸ステージ３の上に置き、Ｚ軸ステージ３を上下させることで押圧体１１が構造体１の表面を押す初期荷重を調節する。本試験では、初期荷重を１Ｎ、走査速度を20mm/sec、サンプリング周波数を500Hzとした。また、押圧体１１の初期位置を円柱２の中心から水平方向に72mmの位置とし、円柱２の中心から前後12mmの範囲を２往復走査した後、走査開始位置に戻るよう制御した。なお、押圧体１１の走査方向をＸ軸正方向、押圧体１１が構造体１の表面を押す方向をＺ軸負方向とする。また、構造体１の底面は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に変位しないようにＺ軸ステージ３の表面に固定している。
【００３８】
アルミニウム製の円柱２の変位と測定手段１３による測定値との関係を調べるために、構造体１の側面から円柱２の先端を2mm露出させ、測定手段１３による測定と同時に、試験モデルの側面から円柱２の断面をカメラで動画撮影した。円柱２の先端の変位は、市販の動画解析ソフトを用いて解析した。動画解析による円柱２の先端のＸ軸方向およびＺ軸方向への変位と、測定手段１３による測定値とを合わせて、図６に示す。図６の横軸は時間、第１縦軸は円柱２の先端の初期位置からの移動量（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）、第２縦軸は測定手段１３による測定値、すなわち押圧体１１が試験モデルから受ける反力を示す。
【００３９】
図６に示すように、押圧体１１を走査することにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向ともに、円柱２の先端は初期位置から変位していることが確認された。これは、押圧体１１により構造体１に負荷がかかり、構造体１が変形することで円柱２に力が加わり、これにより円柱２の位置が変化したためと考えられる。また、走査開始直後は、円柱２はＸ軸正方向へ移動し、少し遅れてＺ軸負方向に移動し始めていることが確認された。測定手段１３による測定値は、Ｚ軸方向の変位と同期していることから、Ｚ軸方向の反力に対応していることが確認された。
【００４０】
押圧体１１の１往復分の走査位置と測定値の反力との関係を、図７に示す。横軸は、円柱２の初期中心位置を基準とした押圧体１１の位置を示し、縦軸は測定手段１３による反力の測定値を示している。図７に示すように、往路と復路とで測定値の波形にずれが生じていることが確認された。この往路・復路間の波形のずれは、押圧体１１によって円柱２がＸ軸方向へ変位させられるために生じたと考えられ、円柱２の可動性を表す指標になると考えられる。
【００４１】
［モデルを用いた試験−その２］
図８に示す試験モデルを用いて、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定システムによる測定を行った。図８に示すように、試験モデルは、乳がん患部を模擬しており、脂肪のような柔らかい周辺組織（構造体１）の中に硬い腫瘤のような異常部位（内在物；円柱２）が存在する構造になっている。周辺組織の構造体１をポリウレタン樹脂（ヤング率：12kPa）とし、異常部位の内在物をアルミニウム製の円柱（ヤング率：70GPa）２とした。試験モデルは、縦60×横90mmの２枚のポリウレタン樹脂の間に円柱（直径2mm、長さ100mm）２を挟んだ構造になっている。構造体１の厚さ、すなわち２枚のポリウレタン樹脂の厚さの合計を30mmとし、上層のポリウレタン樹脂の厚さｈに応じて下層の厚さも調節する。
【００４２】
乳がんのしこりは、がん細胞が周辺組織に浸潤し、周囲から動きを拘束されることにより、その可動性を失う。このため、図８に示す試験モデルでは、円柱２をばねで拘束し、ばね定数の異なるばねを用いることにより、円柱２の可動性を変化可能に構成した。すなわち、図８に示すように、円柱２の両端にそれぞれ２本の引きばね４を通し、２本の引きばね４を互いに引っ張り合うように固定している。ばね４の伸びを一定に保ち、ばね定数を変化させることにより、可動性を間接的に変化させることができる。
【００４３】
図８に示すように、試験モデルをＺ軸ステージ３の上に置き、Ｚ軸ステージ３を上下させることで押圧体１１が構造体１の表面を押す初期荷重を調節する。また、走査速度を20mm/sec、サンプリング周波数を500Hzとした。また、押圧体１１が、円柱２の中心から前後12mmの範囲を２往復走査するよう制御した。また、測定中、試験モデルの側面から円柱２の変位をカメラで動画撮影し、市販の動画解析ソフトを用いて解析した。
【００４４】
試験では、挿入したばねのばね定数をｋ＝0.09，0.12，0.21，0.53，1.32N/mmの５種類、上層のポリウレタン樹脂の厚さ、すなわち構造体１の表面から円柱２の上端までの深さをｈ＝5，10，15mmの３種類とし、これらを組み合わせた合計１５条件について、それぞれ５回ずつ測定を行った。さらに、押圧体１１の初期荷重が1.0Nのとき、および3.5Nのときについて、それぞれ測定を行った。
【００４５】
ばね定数ｋと動画解析から得られた円柱２の水平方向への最大移動量との関係を、図９に示す。図９に示すように、すべての厚さhおよび初期荷重について、ばね定数ｋが大きくなるほど水平方向への移動量が小さくなることが確認された。このことから、ばね定数ｋが大きくなるほど、円柱２の可動性が低くなると考えられる。また、ばね定数ｋが同じときには、初期荷重が大きいほど移動量が大きく、ｈが小さいほど移動量が大きくなることが確認された。なお、ｈ＝5mmの試験モデルに対して押圧体１１の初期荷重3.5Nで走査した場合、押圧体１１の軸が円柱２の中心よりも深く沈み込んだために、押圧体１１が円柱２を乗り越えることができなかった。このため、ｈ＝5mm、初期荷重3.5Nの条件は、図９の結果からは除外している。
【００４６】
次に、円柱２の可動性と往路・復路間の測定値の波形のずれ幅との関係を調べるために、相互相関関数を用いて波形のずれ幅を求めた。具体的には、図７に示すような横軸に押圧体１１の位置、縦軸に反力をとった波形において、復路の波形を横軸の正方向に平行移動させ、２つの波形の相関係数が最大となる位置までの移動量を、往路・復路間の波形のずれ幅ｄと定義した。
【００４７】
円柱２の水平方向への最大移動量とずれ幅ｄとの関係を、図１０に示す。図１０に示すように、円柱２の移動量が大きいほど波形のずれ幅ｄも大きくなることが確認された。このことから、押圧体１１を往復走査し、往路・復路間の波形のずれ幅ｄを求めることにより、構造物１内の円柱２の移動量を推定し、可動性を評価できることがわかった。また、図１０に示すように、ｈが同じときには、押圧体１１の初期荷重が大きいほど波形のずれ幅ｄが大きくなることが確認された。一方、押圧体１１の初期荷重が同じときには、ｈが大きいほど、つまり円柱２の位置が深いほど、波形のずれ幅ｄが小さくなることが確認された。
【００４８】
なお、ｈ＝15mm、初期荷重1.0Nの場合には、どのばね定数ｋについてもピーク波形を検出することができなかった。これは、円柱２の深さに対して押圧体１１の初期荷重が弱いためと考えられる。一方で、ｈ＝15mm、初期荷重3.5Nの場合には、波形のずれ幅ｄを算出できたことから、深い位置に円柱２が存在する試験モデルに対しても、押圧体１１の初期荷重を大きくすることによって、ずれ幅ｄを算出できることが確認された。以上のことから、初めに内在物の深さｈを推定し、その推定値に応じた適切な押圧体１１の初期荷重で走査することにより、深い位置に内在物がある構造体に対しても、可動性を評価することができるといえる。
【００４９】
図１０に示す結果から、あらかじめ内在物の存在する深さを求め、押圧体１１の初期荷重を適切に設定して押圧体１１を往復走査することにより、往路・復路間の波形のずれ幅ｄを求め、そのずれ幅ｄから構造物内の内在物の移動量を推定できることがわかる。さらに、図９に示す結果から、推定した内在物の移動量から構造体に対する内在物のばね定数ｋを求めることができることがわかる。こうして求めた内在物の移動量および内在物のばね定数ｋに基づいて、内在物の可動性を精度良く評価することができる。特に、内在物として乳がんのしこりを対象とした場合、しこりの可動性を評価することができ、乳がんのしこりの良性・悪性の判断に利用することができる。
【００５０】
なお、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定プログラムは、例えば、ＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなど）、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋Ｒ、ＤＶＤ＋ＲＷなど）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された形態で提供されうる。この場合、コンピュータは、その記録媒体から内在物の可動性測定プログラムを読み取ってコンピュータの内部記憶装置または外部記憶装置に転送し格納して用いることができる。また、本発明の実施の形態の内在物の可動性測定プログラムを、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の記憶装置（記録媒体）に記録しておき、その記憶装置から通信回線を介してコンピュータに提供するようになっていてもよい。
【００５１】
ここで、コンピュータとは、ハードウェアとＯＳ（オペレーティングシステム）とを含む概念であり、ＯＳの制御の下で動作するハードウェアを意味している。また、ＯＳが不要で、アプリケーションプログラム単独でハードウェアを動作させるような場合には、そのハードウェア自体がコンピュータに相当する。ハードウェアは、少なくとも、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るための手段とを備えている。
【００５２】
本発明の実施の形態の内在物の可動性測定プログラムとしてのアプリケーションプログラムは、上述のようなコンピュータに実現させるプログラムコードを含んでいる。また、その機能の一部は、アプリケーションプログラムではなくＯＳによって実現されてもよい。なお、本発明の実施の形態のコンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、上述したフレキシブルディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクのほか、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）、外部記憶装置等や、バーコードなどの符号が印刷された印刷物等の、コンピュータ読み取り可能な種々の媒体を利用することもできる。
【符号の説明】
【００５３】
１  構造体
２  円柱
３  Ｚ軸ステージ
４  ばね
１１  押圧体
１２  走査手段
２１  直動スライダ
２２  片持ち梁
２３  取付部材
１３  測定手段
１４  コンピュータ
２４  入力手段
２５  主制御部
２５ａ  解析手段
２５ｂ  制御手段
２６  記憶手段
２７  出力手段
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015159992.tif 000009
【図８】
2015159992.tif 000010
【図９】
2015159992.tif 000011
【図１０】
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