(57)【要約】【課題】様々な大きさの乳房の形状に合わせて固定し、超音波振動子を乳房の体表に当接させて回転スキャンができる超音波探触子走査装置を提供する。【解決手段】発明の超音波探触子走査装置は、被験者の乳房に当接させ超音波を送受信する超音波振動子と、前記乳房を覆うように取り付けられて乳房の大きさに合わせて可動する多リンク構造のフレームと、前記フレームに保持されて前記超音波振動子を乳房に当接させて回転させる回動機構と、前記超音波探触子を乳房に当接させる前記回動機構に付けられた当接機構とを有している。【選択図】図１
2007275110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の乳房に当接させ超音波を送受信する超音波振動子と、前記乳房を覆うように取り付けられて乳房の大きさに合わせて可動する多リンク構造のフレームと、前記フレームに保持されて前記超音波振動子を乳房の周囲に移動させる回動機構と、前記超音波探触子を乳房に当接させる前記回動機構に付けられた当接機構とを含むことを特徴とする、超音波探触子走査装置。
【請求項２】
前記超音波振動子は、複数隣接して設けられ、それらが前記フレームの移動に合わせて、互いに並行にずれることを特徴とする、請求項１に記載の超音波探触子走査装置。
【請求項３】
前記超音波振動子が前記回動機構の回転中心に対して対称に複数設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波探触子走査装置。
【請求項４】
前記当接機構は、前記超音波振動子が乳房に当接する力を検出する力検出手段と、検出された力に応じて前記超音波振動子を乳房に対して加圧する加圧手段とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波探触子走査装置。
【請求項５】
前記フレームを乳房の大きさに合わせて移動させる駆動源を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の超音波探触子走査装置。
【請求項６】
前記フレームは、複数の自由度をもつパラレルリンク機構であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波探触子走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内に超音波を照射してそのエコー信号を受け取る超音波探触子の走査装置に関し、特に、乳房の診断に用いられる超音波探触子走査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置で乳房にできる腫瘍の診断をする場合、医師は、乳房の全体表の範囲に超音波探触子を当接させて保持し、超音波診断装置に表示された画像を見ながら診断する。乳房の場合は、乳房の中心を中心軸として回転スキャンすることが効率的である。
【０００３】
背景技術として、例えば、特許文献１には、水平アームを介して乳房の中心に回転軸を設けて、その回転軸を回る１つのアームに超音波探触子を取り付け、距離センサーで傾きを制御して体表に当接させながら回転させる音波探触子走査装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、固定装具で乳房の周辺を固定し、回転支持体に取り付けられた超音波探触子を乳房に当接させながら回転させる超音波探触子走査装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３１０６１４号公報
【特許文献２】特開２００３−８８５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、回転スキャン時に、ある一つの面側からの超音波探触子の当接力により乳房の形状が変わってしまうため、スキャンの再現性が乏しいという問題があった。また、特許文献２に記載の装置では、乳房の大きさに応じて、それぞれ異なる固定装具を準備する必要がある。この場合、面積的な大きさと高さとが３次元的に異なった固定装具を多数準備しなければならない。また、この装置には、超音波探触子を体表へ当接させる機能がないため、超音波探触子を常に体表に密着させることができず、やはりスキャンの再現性が乏しいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述のような従来の課題を解決するためになされたもので、様々な大きさの乳房の形状に適合することができ、かつ、超音波探触子を当接して回転スキャンすることができる超音波探触子走査装置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】
【０００７】
本発明の超音波探触子走査装置は、被験者の乳房に当接させ超音波を送受信する超音波振動子と、前記乳房を覆うように取り付けられて乳房の大きさに合わせて可動する多リンク構造のフレームと、前記フレームに保持されて前記超音波振動子を乳房に当接させて乳房の周囲に移動させる回動機構と、前記超音波探触子を乳房に当接させる前記回動機構に付けられた当接機構とを備えている。
【０００８】
この構成により、様々な大きさの乳房の形状に適合することができ、かつ、超音波探触子を乳房に密着させながら回転スキャンすることが可能となる。
【０００９】
また、本発明の超音波探触子走査装置は、超音波振動子が、複数隣接して設けられ、それらが前記フレームの移動に合わせて、互いに並行にずれる構成としてもよい。
【００１０】
この構成によれば、フレームが乳房の大きさに合わせて移動した際にも、複数隣接して設けられた超音波振動子が互いに平行にずれるので、乳房の体表の大部分に対して超音波振動子を当接することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の超音波探触子走査装置は、超音波振動子が、前記回動機構の回転中心に対して対称に複数設けられてもよい。
【００１２】
この構成によれば、対称に配置された超音波振動子が乳房全体を固定することに相当することになり、超音波振動子の当接による乳房の変形を低減することが出来る。
【００１３】
また、本発明の超音波探触子走査装置は、当接機構が、前記超音波振動子が乳房に当接する力を検出する力検出手段と、検出された力に応じて前記超音波振動子を乳房に対して加圧する加圧手段を有してもよい。
【００１４】
この構成によれば、回転スキャン時に、超音波振動子を常時同じ力で乳房の体表に当接することができる。
【００１５】
また、本発明の超音波探触子走査装置は、フレームを乳房の大きさに合わせて移動させる駆動源を有してもよい。
【００１６】
この構成によれば、駆動源を用いて自動的にフレームを移動させて、超音波振動子を乳房の体表に当接させることができる。
【００１７】
また、本発明の超音波探触子走査装置は、フレームが、複数の自由度をもつパラレルリンク機構であってもよい。
【００１８】
この構成によれば、乳房の非対称な形状に対しても、フレームの回転中心を乳房の中央に位置させやすくなる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の超音波探触子走査装置は、様々な大きさの乳房の形状に適合することができる。そのため、従来のような複数の固定装具を準備しなくてもよい。また、超音波探触子を乳房の体表に当接させながら回転スキャンすることができるので、再現性の良い良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態の超音波探触子走査装置について、図面を用いて説明する。本発明の第１の実施形態の超音波探触子走査装置１００を図１、図２、および図３に示す。この超音波探触子１００のフレームは、乳房の体表Ｓを覆うように取り付けられて、乳房の大きさに合わせて可動するものである。フレームは、被験者の乳房の高さ方向の下側周囲に配置されるベースフレーム１と、ベースフレーム１に対向して乳房の高さ方向の上側周囲に配置されるトップフレーム２とを有す。ベースフレーム１とトップフレーム２とは、複数のリンク機構３で変位自在に接続される。
【００２１】
リンク機構３は、制御器装置１２により制御される駆動源３１によって駆動される。駆動源３１は、リンク機構３を動かすものであれば、リンク機構３の関節部に設置されたモータでも、リンク機構３の外部からベルトなどの伝達機構を用いて駆動されてもよい。また、駆動源３１は、その角度情報が検出できるエンコーダを有していてもよく、ステッピングモータの移動命令の情報から角度情報が検出できるようにしてもよい。図２に示すように、リンク機構３によりトップフレーム２は、図中の白抜き矢印の向きの上下方向に１自由度、動くことが出来る。この動作により、乳房の高さに対して、トップフレーム２の位置を調整し合わせることができる。
【００２２】
また、この超音波探触子１００の回動機構は、回転ベースフレーム５とガイドフレーム７と回転トップフレーム６からなる。回転ベースフレーム５は、フレームのベースフレーム１に対して回動自在に保持され、回転トップフレーム６はトップフレーム２に対して回動自在に保持される。回転ベースフレーム５と回転トップフレーム６とは、フレームの移動に合わせて伸縮自在の複数のガイドフレーム７によって連結される。また、この実施形態のガイドフレーム７は、ガイドフレーム７ａとガイドフレーム７ｂとが２つ並んで設置される。
【００２３】
トップフレーム２と回転トップフレーム６の間には、回転駆動源６ａが設置されている。回転駆動源６ａは、リング状のステッピングモータや超音波モータであり、超音波モータの場合はエンコーダを有することが望ましい。回転駆動源６aは制御器装置１２によって制御される。なお、モータをギアなどの伝達機構を用いて、駆動してもよい。回転ベースフレーム５は、ベースフレーム１に対して同じ回転軸を中心にして図中の黒矢印の向きに回動することができ、回転トップフレーム６は、トップフレーム２に対して同じ回転軸を中心に回動することができる。
【００２４】
回動機構のガイドフレーム７ａと７ｂには、伸縮自在の当接機構８がそれぞれ複数設けられる。当接機構８は、超音波振動子９を被験者の乳房の体表Ｓに所定の圧力で当接させるためのものである。当接機構８の一端には、超音波を送受信する超音波振動子９が保持される。超音波振動子９は、超音波診断装置１３本体に電気的に接続される。この実施形態では、ガイドフレーム７ａと７ｂのそれぞれに保持された超音波振動子９ａと超音波振動子９ｂとが並行に設けられる。
【００２５】
トップフレーム２および回転トップフレーム６の位置が高くなると、ガイドフレーム７ａと７ｂが伸びる。このとき、２つの超音波振動子９ａと９ｂは双方に離れる方向にずれて２つの総長さは長くなるように、超音波振動子９aと９ｂは当接機構を介してガイドフレーム７aと７ｂに取り付けられる。この場合、トップフレーム２および回転トップフレーム６の位置が低くなると、ガイドフレーム７ａと７ｂが縮み、２つの超音波振動子９ａと９ｂは双方に近づく方向にずれて、２つの総長さは短くなることになる。
【００２６】
図３に示すように、当接機構８は、超音波振動子９を乳房に対して加圧する加圧手段１１と、超音波振動子９が乳房に当接する力を検出する力検出手段１０とを有する。
【００２７】
力検出手段１０は、力センサや触覚センサや圧力センサを用いることができる。また、加圧手段１１は、アクチュエータであり、その駆動源は、空気圧やモータや電磁ソレノイドなどであってもよい。
【００２８】
以上のように構成された超音波探触子走査装置について、図１ないし図６を用いてその動作を説明する。
【００２９】
図１、図２において、被験者の乳房の周囲にベースフレーム１を置き、トップフレーム２の高さ位置を調整することで、超音波探触子９を乳房の体表Ｓに当接させる。制御装置１２により回転駆動源６ａを駆動することにより、回動機構を図中の矢印の向きに回動させて、超音波探触子９を回転スキャンさせる。そのスキャンデータは、超音波診断装置１３において画像処理される。リンク機構３に設置された駆動源３１を用いて関節を動かして、自動でトップフレーム２の高さ調整を行うことが出来る。この場合、体表Ｓに当接する過程における力検出手段１０の信号を制御器装置１２で判断して、リンク機構３の駆動源を制御器装置１２で制御することとなる。なお、ベースフレーム１の体表Ｓに接する部分は、シリコンゴムやポリウレタンゴムなどの柔軟な材質が設置されていることが望ましい。
【００３０】
図４において、図中の右側の超音波振動子９について、図４（ａ）は、２つ並んだ超音波振動子９の片側（超音波振動子９ａ）、図４（ｂ）は、その他方側（超音波振動子９ｂ）を示し、図中に一点差線で示された箇所は、ある回転角度でのそれぞれがエコーのスキャンをする領域を示している。２つの超音波振動子９は互いに斜面方向に一部が重なってずれて位置しているため、乳房の斜面の体表Ｓの大部分をカバーすることができる。
【００３１】
２つの超音波振動子９が重なり合った部分は、超音波診断装置１３において、２つの超音波振動子９での双方の画像が重なるように画像処理することで、連続した画像を取得することができる。このとき、２つの超音波振動子９が体表Ｓの斜面に異なる角度で当接することにより、双方の画像の角度ずれが生じる。これに対しては、加圧手段１１の加圧させるときの変位量をもとに制御器装置１２で算出した角度の信号を、超音波診断装置１３が受け取り、その角度ずれを補正することで、双方の角度ずれがない連続した画像を取得することができる。なお、当接機構８は、加圧手段１１とは別に、エンコーダなどの角度を検出できる手段を有していてもよい。これは、角度ずれの補正に使われるものである。また、２つ並んだ超音波振動子９間の幅長さの回転方向への位置ずれは、例えば、片方の超音波振動子９ａの位置に対して、双方の間の幅長さに相当する回転角度を差し引いた回転位置での他方の超音波振動子９ｂの画像を用いればよい。なお、リンク機構３の駆動源３１からの角度情報から双方の画像の重なり位置を算出して、画像処理での補正に用いてもよい。なお、ガイドフレーム７に、ガイドフレーム７ａとガイドフレーム７ｂの移動量を検出する手段、例えば抵抗素子を用いた変位センサやリニアエンコーダなどを設置し、検出された重なり位置情報を画像処理での補正に用いてもよい。
【００３２】
図５において、超音波探触子走査装置１００の上面から、超音波振動子９の位置関係を表わしたものである。超音波振動子９は、この実施形態では回転の中心に対して、対称に十字に並んでいる。４組の超音波振動子９を使うことにより、中心に対して図中の矢印の向きに４分の１回転することで、全体をスキャンすることができる。この場合、回転角度を小さくすることが出来るので、超音波振動子９の信号を超音波診断装置１３につなぐケーブルの処理が簡略化できる。また、４組の超音波振動子９が、それぞれスキャンする領域が狭くなることで乳房の高さ方向への傾斜の変化が小さくなるため、当接機構４の可動量を小さくすることができる。また、エコーのスキャンは、４組の超音波振動子９を同時に行わなくてもよい。それぞれ順に４回エコーのスキャンを行ってもよい。このとき、図中の矢印の向きに４分の１回転して、１組の超音波振動子９でエコーのスキャンし、矢印とは反対向きに回転して、他の１組の超音波振動子９でエコースキャンする。これにより、４分の１回転を２往復することで、乳房の全体をスキャンすることができる。このように少ない回転角度で、効率よく全体を回転スキャンすることができる。なお、４組の超音波振動子９は、ダミーの超音波振動子を含んでいても良い。この場合、ダミーの超音波振動子のスキャン範囲を、他の超音波振動子がスキャンすればよい。また、この実施形態では４組で用いたが、これに限るものではなく、４組以上の超音波振動子を用いても良い。
【００３３】
また、超音波振動子９は、中心に対して対称に十字に並んでいるため、常に対称に同じ力で押さえられているため、超音波振動子９の当接により、乳房の形状が大きく変形することを低減することが出来る。これにより、回転スキャン時の乳房の型崩れを低減し、再現性よく安定して、エコーのスキャンを行うことができる。
【００３４】
図６（ａ）と図６（ｂ）は、乳房の高さ方向の傾斜の異なる場合を示している。図６（ａ）において、力検出手段１０ａから検出した力をＦａ、力検出手段１０ｂから検出した力をＦｂとする。検出した力をもとに制御装置１２により、加圧手段１１ａと１１ｂを動かして、力Ｆａと力Ｆｂが、予め設定した当接力Ｆになるようにする。これにより常に一定の力で超音波振動子９を体表Ｓに当接させることができる。図６（ｂ）においては、図６（ａ）よりも傾斜が大きい場合であり、この場合も同様に、検出した力をもとに、力Ｆａと力Ｆｂが、予め設定した当接力Ｆになるようにする。なお、予め設定した当接力Ｆは、数１００ｇ程度が望ましい。
【００３５】
図７において、リンク機構３は、複数の自由度を持つパラレルリンク機構３ａになっている。図７は、図１のリンク機構３に対して、パラレルリンク機構３２の周りに自由度が矢印の向きに２つ増えた場合であり、その結果として、トップフレームは図中の白抜きの３つの矢印の向きの３自由度を持つことになる。この構成により、乳房の非対称な形状に対しても、フレームの中心を３軸方向に動かすことで、乳房の中央に位置させることができる。なお、パラレルリンク機構３２は、図中の３自由度だけに限るとではない。
【００３６】
このような本発明の実施の形態によれば、様々な大きさの乳房の形状に合わせて固定することができ、かつ、超音波探触子を当接して回転スキャンすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、様々な大きさの乳房の形状に適合して、再現性の良い良好な画像を得ることができるので、特に、乳房の診断に用いられる超音波探触子走査装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の概観図
【図２】（ａ）本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の斜視図（上方）（ｂ）本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の斜視図（下方）
【図３】（ａ）本発明の実施の形態における当接機構の斜視図（上方）（ｂ）本発明の実施の形態における当接機構の斜視図（下方）
【図４】（ａ）本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の動作説明のための図解図（ｂ）本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の動作説明のための図解図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の動作説明のための図解図（ｂ）本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の動作説明のための図解図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の動作説明のための図解図（ｂ）本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の動作説明のための図解図
【図７】本発明の実施の形態における超音波探触子走査装置の概観図
【符号の説明】
【００３９】
１００    超音波探触子走査装置
１    ベースフレーム
２    トップフレーム
３    リンク機構
３１    駆動源
３２    パラレルリンク機構
５    回転ベースフレーム
６    回転トップフレーム
６ａ    回転駆動機構
７    ガイドフレーム
７ａ    ガイドフレームａ
７ｂ    ガイドフレームｂ
８    当接機構
９    超音波振動子
９ａ    超音波振動子ａ
９ｂ    超音波振動子ｂ
１０    力検出手段
１１    加圧手段
１２    制御装置
１３    超音波診断装置
【図１】
2007275110.tif 000003
【図２】
2007275110.tif 000004
【図３】
2007275110.tif 000005
【図４】
2007275110.tif 000006
【図５】
2007275110.tif 000007
【図６】
2007275110.tif 000008
【図７】
2007275110.tif 000009