(57)【要約】【課題】生体の管部に挿通し、管部内側の生体組織の弾力特性を定量的に測定できる、生体組織の弾力特性測定装置を提供することである。【解決手段】弾力特性測定装置は、長棒状の探触子基部４２と、探触子基部４２に取り付けられ、生体組織に対し押付け戻し駆動される探触子５０ａ，５０ｃを備える。探触子は、板バネ５２の先端に、応力検出基台５６が設けられた略半球状の接触ボール５８が取り付けられ、応力検出基台５６に応力検出センサ６０が配置される。また、板バネ５２の反対側に受光素子が設けられ、これに対向して探触子基部４２に発光素子が設けられ、この一対の発光素子と受光素子とで変位量検出センサ６２ａ，６２ｂを構成する。応力検出センサ６０、変位量検出センサ６２ａ，６２ｂは、それぞれ信号線９２，９４で装置本体に接続され、生体組織の変位輪郭が算出され、応力と対応付けて表示される。【選択図】        図４
2004261220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の管部に挿通し、管部内側の組織の弾力特性を測定する生体組織の弾力特性測定装置であって、
生体の管部に挿通する探触子基部と、
探触子基部の挿通軸方向に沿った同じ挿通深さにおいて挿通軸周りに複数設けられ、生体の管部内側において生体組織に近接配置されて生体組織の複数の測定位置に対し押付け戻し駆動される複数の探触子と、
各探触子に設けられ、押付け戻し駆動されるときの生体組織からの反力から、各測定位置において生体組織に与える応力を検出する複数の応力検出センサと、各応力検出センサに対応して設けられ、探触子基部に対する各応力検出センサの変位量から各測定位置における生体組織の変位量を検出する複数の変位量検出センサと、
生体の管部の前記挿通深さにおいて、各測定位置の各変位量と、生体組織に応力を与えない状態の標準輪郭とに基づいて、押付け戻された生体の管部の変位輪郭を算出する変位輪郭算出部と、
押付け戻し駆動による変位輪郭の変化と、対応する各応力値の変化とをリアルタイムで表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の弾力特性測定装置において、
標準輪郭は、生体の管部の前記挿通深さにおける断層図形であることを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の弾力特性測定装置において、
表示手段は、変位輪郭を表示し、さらに変位輪郭上の測定位置に対応する位置に、各測定位置における各応力値に応じた大きさの図形を重畳させて表示することを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の弾力特性測定装置において、
変位輪郭算出部は、各測定位置における各変位量に基づき、隣接する測定位置の間を補間して変位輪郭を算出することを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の弾力特性測定装置において、
探触子は、探触子基部の複数の挿通深さにそれぞれ設けられることを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の弾力特性測定装置において、
各測定時刻における変位輪郭及び対応する各応力値を記憶する記憶手段を備え、
表示手段は、記憶手段から各測定時刻における変位輪郭及び対応する各応力値を読み出してそれぞれ表示することを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【請求項７】
請求項１に記載の弾力特性測定装置において、
各測定時刻における変位輪郭及び対応する各応力値を外部に送信する送信手段を備えることを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【請求項８】
生体の管部に挿通し、管部内側の組織の弾力特性を測定する生体組織の弾力特性測定装置であって、
生体の管部に挿通する探触子基部と、
探触子基部の挿通軸方向に沿った同じ挿通深さにおいて挿通軸周りに複数設けられ、生体の管部内側において生体組織に近接配置されて生体組織の複数の測定位置に対し押付け戻し駆動される複数の探触子と、
各探触子に設けられる複数の硬さセンサ部と、
硬さセンサ部からの信号に基づき各測定位置における生体の硬さを検出する硬さ検出手段と、
各硬さセンサ部に対応して設けられ、探触子基部に対する各硬さセンサ部の変位量から各測定位置における生体組織の変位量を検出する複数の変位量検出センサと、
生体の管部の前記挿通深さにおいて、各測定位置の各変位量と、生体組織に応力を与えない状態の標準輪郭とに基づいて、押付け戻された生体の管部の変位輪郭を算出する変位輪郭算出部と、
押付け戻し駆動による変位輪郭の変化と、対応する各硬さの変化とをリアルタイムで表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【請求項９】
請求項８に記載の弾力特性測定装置において、
前記硬さセンサ部は、
振動子と、振動検出センサとが設けられ、振動子に接続される入力端子と、振動検出センサに接続される出力端子を備え、
前記硬さ検出手段は、
前記硬さセンサ部の出力端子に入力端が接続される増幅器と、
増幅器の出力端と前記硬さセンサ部の入力端子との間に設けられ、前記振動子への入力波形と振動検出センサからの出力波形に位相差が生じるときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフトする位相シフト回路と、を備え、硬さセンサ部と生体組織を含む閉ループの共振状態を維持しつつ、生体組織の硬さが変化することで生ずる前記周波数変化から、生体組織の硬さを検出することを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【請求項１０】
請求項１または請求項８に記載の弾力特性測定装置において、
前記探触子は、流体圧により膨張収縮自在のバルーンに取り付けられ、バルーンの膨張収縮により生体組織に押付け戻し駆動されることを特徴とする生体組織の弾力特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体組織の弾力特性測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
婦人の出産後、または加齢が進むにつれ、尿道を支えていた筋肉が伸びきって、その弾力が低下し、ちょっとした衝撃で失禁を起こしやすくなる。そのため、例えば骨盤に支え穴を設けて、その穴を利用し、尿道周辺の筋肉を吊り上げ、尿道を支える筋肉の弾力を回復させる手術が行われる。また、この手術とは別に、あるいは併用されて、尿道を支える筋肉の弾力を回復させるトレーニングの指導が行われる。
【０００３】
手術を適切に行うためには、尿道付近の筋肉についての弾力低下の程度を判断し、弾力を回復させるための支え穴への筋肉の吊り上げ程度を定める必要がある。また、術後に弾力の回復度合いを評価することも重要である。弾力回復トレーニングの指導においても、尿道付近の筋肉についての弾力低下の程度及びトレーニングによる弾力の回復効果を評価することが必要である。従来は、このような尿道付近の筋肉の弾力評価は、術者や指導者の手による触診等、経験に頼る診断により判断されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
尿道付近の筋肉の弾力評価を術者の触診等の経験でなく、定量的に評価するため、尿道に探触子を挿入して直接弾力特性を測定することも考えられるが、尿道はきわめて細いため、探触子の挿入は患者に負担を与える。そこで尿道のごく近傍にあり、その径が約１５ｍｍ程度ある膣であれば探触子の挿通は可能であるので、膣の管部に探触子を挿入し、管部内側の生体組織を介して尿道付近の筋肉の弾力評価を行うことが検討されている。
【０００５】
しかし、尿道を取り囲む筋肉の機能の一つは、尿道を適度の弾力で拡張させ、また収縮させる拡張・収縮特性にあるので、膣の管部内側の生体組織に対する一般的な応力測定あるいはひずみ測定では十分な評価ができない。
【０００６】
また、尿失禁をきたす筋肉の弾力低下の程度は、膣の管部内側における１点の測定等の局部的な測定では十分な評価ができない。術後あるいはトレーニングによる弾力回復の評価についても同様である。すなわち、どの部分の筋肉の回復が行われ、どの分の筋肉が回復していないかの評価を行うことができない。
【０００７】
また、尿道を取り囲む筋肉の機能を評価するには、例えば患者に「いきませて」あるいは「弛緩させて」、そのときの膣全体の収縮・拡張の程度をリアルタイムで観察することが好ましいが、そのような観察に適当な手段が考えられていない。
【０００８】
さらに、患者のトレーニングの成果を迅速に次のトレーニングに反映させるには、患者自身がトレーニングを続けつつその回復度合いを自宅等で容易に理解できる評価装置が望まれる。
【０００９】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、生体組織の拡張・収縮特性をリアルタイムで測定することを可能とする生体組織の弾力特性測定装置を提供することである。他の目的は、生体組織の拡張・収縮特性を容易に理解できる生体組織の弾力特性測定装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置は、生体の管部に挿通し、管部内側の組織の弾力特性を測定する生体組織の弾力特性測定装置であって、生体の管部に挿通する探触子基部と、探触子基部の挿通軸方向に沿った同じ挿通深さにおいて挿通軸周りに複数設けられ、生体の管部内側において生体組織に近接配置されて生体組織の複数の測定位置に対し押付け戻し駆動される複数の探触子と、各探触子に設けられ、押付け戻し駆動されるときの生体組織からの反力から、各測定位置において生体組織に与える応力を検出する複数の応力検出センサと、各応力検出センサに対応して設けられ、探触子基部に対する各応力検出センサの変位量から各測定位置における生体組織の変位量を検出する複数の変位量検出センサと、生体の管部の前記挿通深さにおいて、各測定位置の各変位量と、生体組織に応力を与えない状態の標準輪郭とに基づいて、押付け戻された生体の管部の変位輪郭を算出する変位輪郭算出部と、押付け戻し駆動による変位輪郭の変化と、対応する各応力値の変化とをリアルタイムで表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成により、生体の管部に挿通され、挿通軸方向に沿った同じ挿通深さにおいて挿通軸周りに設けられる複数の探触子を備える。複数の探触子は、生体の管部内側における生体組織の複数の測定位置に対し押付け戻し駆動され、そのときの各測定位置における応力と変位量とが検出される。そして生体の管部の標準輪郭と、各測定位置における変位量とから、押付け戻しにおける変位輪郭を算出し、応力の変化とともに表示する。したがって、この変位輪郭の変化等から、膣等の生体の管部内側における生体組織の拡張・収縮特性をリアルタイムで測定することができる。また、変位輪郭の変化をビジュアルに表示することで、例えば患者等が、生体組織の拡張・収縮特性を容易に理解することができる。また、標準輪郭は、生体の管部の前記挿通深さにおける断層図形であることが好ましい。
【００１２】
また、表示手段は、変位輪郭を表示し、さらに変位輪郭上の測定位置に対応する位置に、各測定位置における各応力値に応じた大きさの図形を重畳させて表示することが好ましい。上記構成により、変位輪郭の変化に関連付けて応力の変化をリアルタイムで測定でき、ビジュアルに観察できる。
【００１３】
また、変位輪郭算出部は、各測定位置における各変位量に基づき、隣接する測定位置の間を補間して変位輪郭を算出することが好ましい。上記構成により、離散的な各測定位置における変位量の変化のみならず、生体の管部の断面全体としての変化をリアルタイムで測定でき、ビジュアルに観察できる。
【００１４】
また、探触子は、探触子基部の複数の挿通深さにそれぞれ設けられることが好ましい。上記構成により、生体の管部の内周に沿った測定のみならず、生体の管部の深さ方向に沿った測定を行うことができる。
【００１５】
また、本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置は、各測定時刻における変位輪郭及び対応する各応力値を記憶する記憶手段を備え、表示手段は、記憶手段から各測定時刻における変位輪郭及び対応する各応力値を読み出してそれぞれ表示することを特徴とする。
【００１６】
上記構成により、同一画面上に変位輪郭の時々刻々変化する様子を表示することができる。また、同一画面上に応力の時々刻々変化する様子を表示することができる。さらに、同一画面上に変位輪郭及び応力の時々刻々変化する様子を表示することができる。
【００１７】
また、本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置は、各測定時刻における変位輪郭及び対応する各応力値を外部に送信する送信手段を備えることが好ましい。上記構成により、同一データを複数箇所で測定及び観察することができる。例えば患者の自宅で生体組織の弾力特性を観察するとともに、医師等のもとにそのデータを送信し、適切な指示を受けること等が可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置は、生体の管部に挿通し、管部内側の組織の弾力特性を測定する生体組織の弾力特性測定装置であって、生体の管部に挿通する探触子基部と、探触子基部の挿通軸方向に沿った同じ挿通深さにおいて挿通軸周りに複数設けられ、生体の管部内側において生体組織に近接配置されて生体組織の複数の測定位置に対し押付け戻し駆動される複数の探触子と、各探触子に設けられる複数の硬さセンサ部と、硬さセンサ部からの信号に基づき各測定位置における生体の硬さを検出する硬さ検出手段と、各硬さセンサ部に対応して設けられ、探触子基部に対する各硬さセンサ部の変位量から各測定位置における生体組織の変位量を検出する複数の変位量検出センサと、生体の管部の前記挿通深さにおいて、各測定位置の各変位量と、生体組織に応力を与えない状態の標準輪郭とに基づいて、押付け戻された生体の管部の変位輪郭を算出する変位輪郭算出部と、押付け戻し駆動による変位輪郭の変化と、対応する各硬さの変化とをリアルタイムで表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
上記構成により、生体組織の硬さと変位量を評価できる。硬さは、応力とひずみの比である弾性係数に密接に関係するので、硬さの変化から、生体組織の弾性係数に関する変化をリアルタイムで測定でき、観察できる。
【００２０】
また、本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置において、前記硬さセンサ部は、振動子と、振動検出センサとが設けられ、振動子に接続される入力端子と、振動検出センサに接続される出力端子を備え、前記硬さ検出手段は、前記硬さセンサ部の出力端子に入力端が接続される増幅器と、増幅器の出力端と前記硬さセンサ部の入力端子との間に設けられ、前記振動子への入力波形と振動検出センサからの出力波形に位相差が生じるときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフトする位相シフト回路と、を備え、硬さセンサ部と生体組織を含む閉ループの共振状態を維持しつつ、生体組織の硬さが変化することで生ずる前記周波数変化から、生体組織の硬さを検出することを特徴とする。上記構成により、生体組織の硬さを定量的に検出することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。説明において、生体の管部として膣を用いたが、膣以外の生体の管部、例えば咽頭部、肛門から大腸に至る管部、耳の管部等であってもよい。あるいは、プローブ部の挿入開始部分の形状等を修正変更し、心臓、胃等の生体体腔に適用してもよい。
【００２２】
図１は、弾力特性測定装置１０の構成を示す図である。弾力特性測定装置１０は、患者である生体２０の膣２２に挿通され、膣２２の内壁２４の生体組織の弾力特性に関する信号を検出するプローブ部４０と、信号ケーブル９０と、プローブ部４０により検出された信号を処理して表示する装置本体１００を含んで構成される。
【００２３】
プローブ部４０は、探触子基部４２と、探触子基部４２の先端側に取り付けられた４個の探触子５０と、探触子基部４２の外周に摺動自在にはめこまれるスリーブ４４と、スリーブ４４の外周をガイドし、膣の入り口にあてがわれるフランジ板４６とを備える。
【００２４】
探触子基部４２は、数ｍｍ角または直径数ｍｍの棒状の部材である。探触子基部４２の内部には、４個の探触子５０からの各信号線が収納され、これらの信号線は探触子基部４２の後端部から外部に引き出され、信号ケーブル９０に接続される。探触子基部４２の後端側の外周には、フランジ板４６を基準とした探触子基部の膣２２への挿入深さを示す目盛４８が設けられる。
【００２５】
各探触子５０は、一端が探触子基部４２に取り付けられる板バネ５２と、板バネ５２の自由端側に設けられたセンサ部５４とを含む。各板バネ５２の各一端は、探触子基部４２の軸方向に沿った同じ挿入深さの位置に、探触子基部４２の外周に沿って９０度ずつの間隔で対称になるように取り付けられる。図２は、膣の深部からプローブ部の先端側を見た図である。このように、４個の板バネ５２ａ〜５２ｄの自由端に設けられた４個のセンサ部５４ａ〜５４ｄは、プローブ部の挿入軸周りに９０度ずつの間隔で配置され、板バネ５２ａ〜５２ｄの弾性力により、同じ挿入深さにおける膣の内壁２４の生体組織にほぼ等間隔で接触することができる。
【００２６】
図３は、探触子基部４２と、スリーブ４４と、探触子５０との関係を説明する図である。スリーブ４４が、探触子基部４２に対し、例えば図３において左側に移動すると、スリーブ４４のパイプ状の内側が、探触子５０の板バネ５２に接触し、さらに左側に移動するにつれ、板バネ５２を探触子基部４２側に押付けるように働く。したがって、板バネ５２の自由端に設けられたセンサ部５４は、スリーブ４４が左側に移動するにつれ下向きに動き、スリーブ４４が右側に移動するときは上側に動く。このように、スリーブ４４と探触子基部４２との間の相対運動により、板バネ５２の自由端に設けられたセンサ部５４を、膣の内側の生体組織に対し、押付け戻し駆動をさせることができる。スリーブ４４と探触子基部４２との間の相対運動は、図示されていない小型モータにより行うことができる。また、簡単な測定においては、術者の手による操作によってスリーブ４４と探触子基部４２との相対的移動を行うこともできる。
【００２７】
スリーブ４４の左側の移動により、センサ部５４を含み探触子５０全体をスリーブ４４の内部に収納することもできる。この場合は、複雑な機構の探触子５０をスリーブ４４の内部に収納した状態で、プローブ部４０の先端部を膣における所定の挿入深さまで挿通でき、挿通がスムーズに行える。挿入深さの制御は、フランジ板４６と探触子基部４２に刻まれた目盛を用いて行うことができる。そして、所定の挿入深さにおいて、スリーブ４４を移動させることにより、膣内部で４個の探触子５０を傘状に開き、すぼめることができる。探触子の数は、複数個であればよく、４個に限られない。
【００２８】
図４は、センサ部５４を含めた探触子５０周りの詳細図である。探触子５０は、探触子基部４２の外周に取り付けられた板バネ５２の自由端に、応力検出基台５６を備えた略半球状のプラスチック製の接触ボール５８が接着により取り付けられ、応力検出基台５６に応力検出センサ６０が貼り付けられる。また、板バネ５２の応力検出基台５６が取り付けられる側と反対側と、それに対向する探触子基部４２の表面とに、対をなして形成される変位量検出センサ６２ａ，６２ｂが配置される。応力検出センサ６０、変位量検出センサ６２ａ，６２ｂには、それぞれ信号線９２，９４が接続され、上記のように探触子基部４２の内部を通り、信号ケーブル９０に導かれる。
【００２９】
応力検出センサ６０には、ひずみゲージを用いることができる。変位量検出センサ６２ａ，６２ｂには、一対の受光素子と発光素子を用いることができる。あるいは変位量検出センサとして、一対の磁石と磁気センサ等、他の小型の近接センサを用いることもできる。応力検出基台５６と接触ボール５８とは、同じ材料で構成するほか、別々の材料を用いこれらを積層構造で形成してもよい。
【００３０】
図５は、硬さセンサ部５５を設けた探触子５０の部分図である。図４と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。硬さセンサ部５５は、板バネ５２の自由端に、振動子６４と、振動検出センサ６６とが接着等により積層されて設けられ、その上部に略半球状のプラスチック製の接触ボール５８が接着により取り付けられる。また、板バネ５２の反対側と、それに対向する探触子基部４２の表面とには、図４に説明したと同様に、対を成して形成される変位量検出センサ６２ａ，６２ｂが配置される。振動子６４に信号線９６ａ、振動検出センサ６６に信号線９６ｂがそれぞれ接続され、これらの信号線９６ａ，９６ｂは、上記のように、探触子基部４２の内部を通り、信号ケーブル９０を介して、後述する硬さ検出部に導かれる。
【００３１】
上記構成のプローブ部４０の動作について説明する。４個の探触子５０を傘状にすぼめてスリーブ４４の内側に収納した状態で、探触子基部４２及びスリーブ４４を、フランジ板４６の開口部から、生体の管部、例えば患者の膣２２の弾力特性を測定したい挿通深さまで挿入する。所望の挿通深さにおいて、術者の手動あるいは小型モータによって、スリーブ４４は探触子基部４２に対し徐々に手前側（図１に示す矢印方向）に移動され、探触子５０は傘状に開いてゆく。このとき、接触ボール５８は、膣２２の内側の生体組織側に動き、膣２２の内壁が拡張されるように接触ボール５８の押付けが行われる。その後、スリーブ４４は探触子基部４２に対し、徐々に左側に戻され、探触子５０は次第にすぼめられる。このとき、接触ボール５８は、膣２２の内側の生体組織から離れる方向に動き、膣２２の内壁の収縮に応じて接触ボール５８の押し戻しが行われる。例えば、図１において、接触ボール５８の押し戻しに対応して、膣２２は、内壁２４ａ，２４ｂ，２４ｃが初期状態の内壁２４ａ、拡張状態の内壁２４ｂ、収縮状態の内壁２４ｃのように変化する。
【００３２】
膣２２の内壁の拡張・収縮による反力Ｆは、接触ボール５８が設けられた応力検出基台５６に設けられた応力検出センサ６０により検出される。応力検出センサ６０がひずみゲージの場合は、抵抗値変化の信号となって、信号線９２により、装置本体１００に送られ、そこで演算処理され、応力に換算される。
【００３３】
一方、探触子基部４２に対する接触ボール５８の距離の変化、すなわち接触ボール５８が膣２２の内壁の拡張・収縮の相対的な変位量は、変位量検出センサ６２ａ，６２ｂで検出される。すなわち、探触子基部４２に対する接触ボールの距離が変化すると、発光素子と受光素子との間の距離が変化し、その距離に応じて、受光量変化の信号となって、信号線９４により装置本体１００に送られ、そこで演算処理され、変位量に換算され、先ほどの応力と対応付けが行われる。
【００３４】
プローブ部における他の実施形態につき説明する。図６に、探触子として上述の板ばね構造に代えて、流体圧により膨脹伸縮自在のバルーンを用いる例を示す。図６において、バルーン７０を探触子基部４２に取り付けられる。バルーン７０の内壁には探触子５４が取り付けられる。バルーン７０は、ポンプ７２に接続され、ポンプ７２の圧力を調整することで、生体組織に対し押付け戻し駆動されることができる。
【００３５】
図７は、異なる３つの挿通深さにおいて、それぞれ４個ずつの探触子４９，５０，５１を設けた例を示す。この場合、１個のスリーブを用いて、３組の探触子を挿通深さの深い順から傘状に順次開き、また挿通深さの浅い順から傘状に順次しぼめることができる。３個の部分スリーブを探触子５１と探触子５０との間、探触子５０と探触子４９の間、探触子４９の手前側の探触子基部に配置し、これらを遠隔操作等で個別にスライドする機構を設け、各探触子４９，５０，５１を独立に押し戻し駆動することもできる。探触子を設ける挿通深さは３つに限られず、測定の便宜に応じ適宜設定してもよい。
【００３６】
次に、装置本体１００につき説明する。図８は、装置本体１００のブロック図である。装置本体は、一般的なコンピュータに、応力測定用のインタフェイス基板、変位量測定用のインタフェイス基板、硬さ測定用の硬さ検出部基板等を増設することで構成することができる。硬さ検出部基板は、独立した機器として構成し、一般的なコンピュータと接続することもできる。
【００３７】
装置本体１００は、ＣＰＵ１０２と、キーボード等の入力部１０４、ディスプレイ等の出力部１０６、ネットワーク等を介して外部の診断機器と接続する通信制御部１０８、ＣＰＵ１０２において算出または作成されたデータ等を蓄積する記憶装置１１０を含む。また、装置本体１００は、プローブ部からの信号線９２，９４，９６にそれぞれ接続される応力センサＩ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）１１２、変位量センサＩ／Ｆ１１４、硬さ検出部１１６が設けられる。
【００３８】
応力センサＩ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）１１２は、上記の例において、応力検出センサ６０の検出する抵抗値変化の信号についてディジタル信号処理のための変換処理等を行う機能を有する回路である。変位量センサＩ／Ｆ１１４は、上記の例において、変位量検出センサ６２ａ，６２ｂの検出する受光量変化の信号についてディジタル信号処理のための変換処理等を行う機能を有する回路である。
【００３９】
図９は、硬さ検出部１１６のブロック図である。硬さ検出部１１６は、硬さセンサ部５５における振動子６４と信号線９６ａを介して接続される入力端子１４０と、振動検出センサ６６と信号線９６ｂを介して接続される出力端子１４２を備える。また、硬さ検出部１１６は、出力端子１４２に入力端が接続される増幅器１４４と、増幅器１４４の出力端と入力端子１４０との間に設けられ、振動子６４への入力波形と振動検出センサ６６からの出力波形に位相差が生じるときは、周波数を変化させて前記位相差をゼロにシフトする位相シフト回路１４６とを備える。かかる機能を持つ位相シフト回路の内容については、特開平９−１４５６９１号公報に詳しく述べられている。
【００４０】
このような構成で、振動子６４、振動検出センサ６６と生体組織を含む閉ループの共振状態を維持しつつ、生体組織の硬さが変化することで生ずる周波数変化を、周波数偏差検出部１４８で検出し、硬さ変換器１５０により周波数変化を硬さに変換する。変換された硬さ信号は、ディジタル信号に変換される。周波数変化を硬さに変換するには、例えば標準物質で較正されている換算テーブル等を用いることができる。このようにして生体の硬さを定量的に得ることができる。
【００４１】
再び図８に戻り、ＣＰＵ１０２における応力算出モジュール１２０は、応力Ｉ／Ｆ１１２から入力された抵抗値変化のディジタル信号をひずみゲージのゲージファクタ等を用いて演算処理し、探触子の先端の接触ボールが受ける反力を換算して膣の内壁の生体組織における応力を表すディジタル値として算出する機能を有する。
【００４２】
変位量算出モジュール１２２は、変位量センサＩ／Ｆ１１４から入力された受光量値変化のディジタル信号を、発光素子と受光素子との間の距離と受光量変化との間の関係式等を用いて演算処理し、探触子の先端の接触ボールの移動量を換算して膣の内壁の生体組織における変位量を表すディジタル値として算出する機能を有する。
【００４３】
上記のように、プローブ部において探触子の押し戻し駆動が行われると、各測定タイミングにおいて、４個の探触子から４個の応力検出信号と４個の変位量検出信号が得られるので、これらの信号より、４個の応力値と４個の変位量とが算出される。算出された各データは、測定タイミングと対応付けて記憶装置１１０に記憶することができる。
【００４４】
変位輪郭算出モジュール１２４は、各測定タイミングで得られる４個の変位量から、補間法により膣の内壁の変位輪郭を算出する機能を有する。表示処理モジュールは、算出された応力、変位輪郭、硬さ等の合成等の処理を行い、出力部１０６に表示データとして出力する機能を有する。算出された変位輪郭、作成された表示データは、測定タイミングと対応付けて記憶装置１１０に記憶することができる。
【００４５】
以下に変位輪郭算出モジュール１２４において変位輪郭を求める様子、及び表示処理モジュール１２６において行われる各種の処理について説明する。
【００４６】
図１０は、変位輪郭算出の様子を示す模式図である。変位量算出モジュール１２２で求められた４個の変位量は、膣への挿通軸周りに９０度間隔で設けられた４個の測定位置における各変位量であるので、隣接する測定位置の間を補間することで、その挿通深さにおける膣の内壁全体の輪郭を得ることができる。補間の基準として、膣の内壁にいずれの探触子も接触していない状態、すなわち膣の内壁応力を与えない状態の膣の内壁の標準輪郭を用いるのが好ましい。このような標準輪郭としては、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）法による断層画像、ＭＲＩ（ｎｕｃｌｅａｒ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）法による断層画像等を用いることができる。
【００４７】
図１０において、所定の膣深さにおける標準輪郭２００が示され、この膣深さプローブ部の挿通深さとし、４個の探触子の位置を膣断面の長軸２０２及び短軸２０４におよそ合わせたときにおける４個の探触子の位置２０６ａ〜２０６ｄが示される。ここで、探触子を傘状に開いて膣の内壁に押し付けたとき、４個の探触子の位置２０８ａ〜２０８ｄは、それぞれの場所における膣の内壁の生体組織の弾力特性の相違により、異なった変位量で移動する。この４個の探触子の位置２０８ａ〜２０８ｄの隣接する変位量測定位置の間は、標準輪郭２００をおよそ相似形で外側に移動するようにして補間を行い、変位輪郭２１０を得ることができる。
【００４８】
この他に、補間の基準点を標準輪郭２００の長軸２０２と短軸２０４との交点２１２にとり、交点２１２からの放射状の距離について補間を行う方法を用いて変位輪郭を得ることもできる。例えば、交点２１２と変位量測定位置２０６ａとの間の距離と、交点２１２と標準輪郭２００の短軸上の位置２００ａとの距離とを比較してその比ｄ１を求め、同様に交点２１２と変位量測定位置２０６ｂとの間の距離と、交点２１２と標準輪郭２００の長軸上の位置２００ｂとの距離とを比較してその比ｄ２を求める。変位量測定位置２０６ａと変位量測定位置２０６ａの間については、交点２１２から放射状に角度θｘの位置で線分２１４ｘを引いて、標準輪郭２００との交点２００ｘと交点２１２との距離Ｌ０を求める。角度θｘの大きさに応じて、比ｄ１と比ｄ１を比例配分して補間比ｄｘを出す。補間比ｄｘに距離Ｌ０を乗ずることで、補間点２０８ｘの位置を求めることができる。このように隣接する測定位置の間を補間して、変位輪郭を求めることができる。
【００４９】
図１１、図１２に、変位輪郭データと応力データとを対応付けて表示する画面２２０，２３０を示す。画面２２０，２３０は、応力算出モジュール１２０により算出された応力データと、変位輪郭算出モジュール１２４で算出された変位輪郭データとに基づいて、表示処理モジュール１２６に画像データ化され、合成処理が行われて作成される。
【００５０】
図１１の画面２２０においては、変位輪郭２１０が標準輪郭２００とともに示され、この変位輪郭２１０を算出する基礎となっている探触子の４個の変位量に対応する応力値が、４個の棒グラフ２２２ａ〜２２２ｄで示される。各棒グラフ２２２ａ〜２２２ｄは、フルスケールの枠の中に算出応力値がフルスケールに対する割合として斜線部分で示されている。各棒グラフ２２２ａ〜２２２ｄは、画面２２０の余白部分において、変位輪郭２１０上の４個の測定位置に対応付けられた位置に配置される。
【００５１】
図１２の画面２３０においては、４個の応力値が、応力値の大きさに応じた直径の円２３２ａ〜２３２ｄで示される。応力値を示す各円２３２ａ〜２３２ｄは、変位輪郭２１０上の４個の測定位置に対応した位置に配置される。
【００５２】
図１３は、同じ挿通深さにおいて探触子を操作により押し戻しする場合の変位輪郭における一連の変化の様子を示す図である。図１３（ａ）は、探触子の挿通軸に平行な面で切断した膣周辺断面図、（ｂ）は、挿通軸に垂直な面で切断した膣周辺断面図を示す。探触子が十分に開いていない状態では、探触子の先端２４０ａ〜２４０ｄは膣の内壁２５０に接触しない。操作により次第に探触子を開いてゆくと、探触子の先端２４２ａ〜２４２ｄが膣の内壁２５０に接触し始める。ここまでは膣の内壁は標準輪郭２５１のままである。さらに探触子を開くと、探触子の先端２４４ａ〜２４４ｄが膣の内壁を押し広げる。このときの探触子の先端２４４ａ〜２４４ｄの位置から、上記の補間法により変位輪郭２５５を求めることができる。ついでさらに探触子を開くと、探触子の先端２４６ａ〜２４６ｄが膣の内壁を押し広げ、このときの探触子の先端２４６ａ〜２４６ｄの位置から変位輪郭２５７を求めることができる。探触子を操作により次第にしぼめてゆくときも同様に変位輪郭を順次求めてゆくことができる。図１３（ｂ）に示すように、探触子の一連の押し戻しにおける各測定タイミングにおける変位輪郭を、１個だけを表示するのでなく、各測定タイミングに従って順次重畳して表示することで、膣の内壁の弾力特性の変化を視覚により直接把握でき、理解しやすくなる。
【００５３】
図１４は、同じ挿通深さにおいて探触子をスリーブからフリーな状態、すなわち探触子は膣の内壁の運動によってのみ押し戻しされる場合の変位輪郭における一連の変化の様子を示す図である。図１４（ａ）、（ｂ）に示す内容は図１３と同様である。患者の膣にプローブ部を挿通し、スリーブを十分手前に戻した状態では膣の内壁２７０に探触子の先端２６０ａ〜２６０ｄが接触している。このときの膣の内壁は標準輪郭２７１のままである。その状態で患者が「いきむ」と、膣の内壁２７２が収縮し、それに応じて探触子の先端２６２ａ〜２６２ｄが押し戻され、このときの探触子の先端２６２ａ〜２６２ｄの位置から変位輪郭２７３を求めることができる。さらに患者が「いきむ」と、膣の内壁２７４が収縮し、それに応じて探触子の先端２６４ａ〜２６４ｄが押し戻され、このときの探触子の先端２６４ａ〜２６４ｄの位置から変位輪郭２７５を求めることができる。患者が「弛緩」を行うときも同様に変位輪郭を順次求めてゆくことができる。
【００５４】
患者が行う一連の「いきみ」「弛緩」における各測定タイミングにおける変位輪郭を、１個だけを表示するのでなく、各測定タイミングに従って順次重畳して示すことで、膣の内壁の弾力特性が理解しやすくなる。この方法は、尿失禁を防ぐための尿道を支える筋肉の弾力の回復程度を、わかりやすく反映できるものと考えることができる。なお、実際には、探触子の板バネの弾性力により、膣の内壁の生体組織は押し戻されるが、説明の簡単のため、探触子の先端の移動は「いきみ」による膣の内壁の移動のみにより生ずるとした。
【００５５】
図１５は、各測定タイミングにおける変位輪郭２８２〜２８８と、応力を示す円２９２〜２９８を関連付けた上ですべて重畳させて表示する画面２８０を示す。
測定タイミングの違いで変位輪郭、応力を識別できるようにしてもよい。例えば、測定タイミングが異なる変位輪郭及び応力を示す円の線の色を異ならせることができる。線の種類を異ならせてもよい。
【００５６】
画面２８０は、記憶装置１１０に記憶されている各測定タイミングにおける応力データと、変位輪郭データとに基づいて、表示処理モジュール１２６において画像データ化され、合成処理が行われて作成される。また、各測定タイミングにおいて応力算出モジュール１２０で算出される応力データと、変位量算出モジュール１２２で算出される変位量データとに基づき、リアルタイムで表示処理モジュール１２６において画像データ化され、順次合成処理が行われて作成することもできる。この場合には、測定タイミングが進むにつれ、変位輪郭と応力を示す円が順次前の状態に加わる状態で重畳されてゆくことになる。
【００５７】
図１６は、さらに３つの挿通深さにおいて、各測定タイミングにおける変位輪郭と応力を示す円とについて、すべてを重畳させて表示する画面３００を示す。図に示すように、各測定タイミングごとの図形を傾けて画面に配置することで見やすい表示にすることができる。このように、膣の内壁において、内周に沿った変位輪郭および応力の変化のみならず、深さ方向に沿った変位輪郭および応力の変化もリアルタイムでわかりやすく表示することができる。
【００５８】
図１１、１２及び図１５、１６における画面２２０，２３０，２８０，３００は、装置本体１００の出力部１０６において表示される。また、これらの画面を構成するデータは、装置本体１００の通信制御部１０８を介し、通信ケーブルあるいは無線ネットワークを経由して外部の診断装置に伝送することができる。例えば、患者の自宅に生体組織の弾力特性測定装置１０一式を設定し、患者自身による測定を行い、患者自身が装置本体１００の出力部１０６であるモニタ画面を見るとともに、主治医のもとにデータを伝送し、主治医もまた同じ画面を見ることができる。したがって、弾力回復トレーニングの効果程度を患者自身が自宅においてリアルタイムで評価できるとともに、主治医もそのデータを同時に見ながら適切な診断と処方を行うことができる。
【００５９】
図１１、１２及び図１５、１６においては、応力データを変位輪郭に対応付けて表示する説明を行ったが、応力データに代えて、あるいは応力データとともに、硬さデータを変位輪郭に対応付けて表示することもできる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置によれば、生体組織の拡張・収縮特性をリアルタイムで測定することが可能となる。本発明に係る生体組織の弾力特性測定装置によれば、生体組織の拡張・収縮特性を容易に理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態における弾力特性測定装置の構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、膣の深部からプローブ部の先端側を見た図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、探触子基部とスリーブと探触子との関係を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、センサ部を含めた探触子周りの詳細図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、硬さセンサ部を設けた探触子の部分図である。
【図６】他の実施の形態において、探触子としてバルーンを用いる例を示す図である。
【図７】他の実施の形態において、異なる３つの挿通深さにおいてそれぞれ４個ずつの探触子を設けた例を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、装置本体のブロック図である。
【図９】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、硬さ検出部のブロック図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、変位輪郭算出の様子を示す模式図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、変位輪郭データと応力データとを対応付けて表示する画面の例を示す図である。
【図１２】変位輪郭データと応力データとを対応付けて表示する他の画面の例を示す図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、探触子を操作により押し戻しする場合の変位輪郭における一連の変化の様子を示す図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、探触子が膣の内壁の運動によってのみ押し戻しされる場合の変位輪郭における一連の変化の様子を示す図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、各測定タイミングにおける変位輪郭と応力を示す円とを関連付けて重畳させて表示する画面の例を示す図である。
【図１６】本発明に係る実施の形態の弾力特性測定装置において、３つの挿通深さにおいて、各測定タイミングにおける変位輪郭と応力を示す円とについて重畳させて表示する画面の例を示す図である。
【符号の説明】
１０  弾力特性測定装置、２０  生体、２２  膣、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ、２５０，２５４，２５６，２７０，２７２，２７４  膣の内壁、４０  プローブ部、４２  探触子基部、４４  スリーブ、４９，５０，５１  探触子、５２，５２ａ〜５２ｄ  板バネ、５４，５４ａ〜５４ｄ  センサ部、５５  硬さセンサ部、５６  応力検出基台、５８  接触ボール、６０  応力検出センサ、６２ａ，６２ｂ  変位量検出センサ、６４  振動子、６６  振動検出センサ、７０  バルーン、９２，９４，９６，９６ａ，９６ｂ  信号線、１００  装置本体、１０２  ＣＰＵ、１０６  出力部、１１０  記憶装置、１１６  硬さ検出部、１２０  応力算出モジュール、１２２  変位量算出モジュール、１２４  変位輪郭算出モジュール、１２６  表示処理モジュール、１４４  増幅器、１４６  位相シフト回路、１４８  周波数偏差検出部、１５０  硬さ変換器、２００，２５１，２７１標準輪郭、２１０，２５５，２５７，２７３，２７５，２８２，２８４，２８６，２８８  変位輪郭、２２２ａ〜２２２ｄ  応力を示す棒グラフ、２３２ａ〜２３２ｄ，２９２，２９４，２９６，２９８  応力を示す円。
【図１】
2004261220.tif 000003
【図２】
2004261220.tif 000004
【図３】
2004261220.tif 000005
【図４】
2004261220.tif 000006
【図５】
2004261220.tif 000007
【図６】
2004261220.tif 000008
【図７】
2004261220.tif 000009
【図８】
2004261220.tif 000010
【図９】
2004261220.tif 000011
【図１０】
2004261220.tif 000012
【図１１】
2004261220.tif 000013
【図１２】
2004261220.tif 000014
【図１３】
2004261220.tif 000015
【図１４】
2004261220.tif 000016
【図１５】
2004261220.tif 000017
【図１６】
2004261220.tif 000018