(57)【要約】【課題】加温用と超音波速度測定用との両方に優れた性能を１つのプローブで発揮することのできる脂肪診断用の超音波プローブを提供する。【解決手段】加温用の超音波照射と、超音波速度測定用の加温前後の超音波照射とを、被検体に対して行う脂肪診断用超音波プローブであって、加温用の超音波照射を行う第一トランスデューサ１１と、第一トランスデューサ１１と超音波の軸線が一致するようにして第一トランスデューサ１１の照射面１１ａの中央付近に配置され、超音波速度測定用の超音波照射を行う第二トランスデューサ１２とを備えた構造とする。【選択図】図２
2017153727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加温用の超音波照射と、超音波速度測定用の加温前後の超音波照射とを、被検体に対して行う脂肪診断用超音波プローブであって、
加温用の超音波照射を行う第一トランスデューサと、
前記第一トランスデューサと超音波の軸線が一致するようにして当該第一トランスデューサの照射面の中央付近に配置され、超音波速度測定用の超音波照射を行う第二トランスデューサとを備えることを特徴とする脂肪診断用超音波プローブ。
【請求項２】
前記第一トランスデューサが前記第二トランスデューサよりも狭帯域である請求項１に記載の脂肪診断用超音波プローブ。
【請求項３】
前記第一トランスデューサから照射する超音波周波数が前記第二トランスデューサから照射する超音波周波数よりも低い周波数である請求項１または請求項２に記載の脂肪診断用超音波プローブ。
【請求項４】
前記第二トランスデューサは、前記第一トランスデューサの照射面上、または、前記第一トランスデューサからの超音波が伝播可能な音響マッチング部材を前記第一トランスデューサの照射面上に介在させた前方に配置され、
前記第二トランスデューサの側方には、前記第一トランスデューサから照射される超音波が伝播可能なリング状の音響マッチング部材が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪診断用超音波プローブ。
【請求項５】
前記第二トランスデューサの側方周囲に設けられるリング状の音響マッチング部材は、前記第一トランスデューサから照射される超音波を前記リング状の音響マッチング部材の内側方向に集束させる音響レンズにしてある請求項４に記載の脂肪診断用超音波プローブ。
【請求項６】
前記第一トランスデューサの照射面が円形である請求項１〜５のいずれかに記載の脂肪診断用超音波プローブ。
【請求項７】
前記第一トランスデューサの照射面がリング状であり、前記第二トランスデューサが当該第一トランスデューサの照射面のリング中央の孔内に取り付けられる請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪診断用超音波プローブ。
【請求項８】
前記第一トランスデューサは、照射面が中央で左右に分割されるとともに分割部分に間隙が形成され、当該分割部分の間隙内に第二トランスデューサが取り付けられ、第一トランスデューサおよび第二トランスデューサの照射面が、肋骨間に配置可能な幅の長方形であって直線状に配置される請求項１〜３のいずれかに記載の脂肪診断用超音波プローブ。
【請求項９】
前記リング状の照射面の第一トランスデューサ、または、前記照射面が中央で左右に分割された長方形の第一トランスデューサの照射面には、当該照射面から照射される超音波を中央方向に集束させる音響レンズが取り付けてある請求項７または請求項８に記載の脂肪診断用超音波プローブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体を加温し、加温前後での超音波速度変化の測定結果から脂肪診断を行うときに使用する脂肪診断用超音波プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
加温前後の超音波速度変化を利用した脂肪分布の新しい画像診断手法として、関心領域（測定領域）に対して光照射による加温を行い、加温前後の超音波速度変化を測定して、超音波速度が温度変化に対し負の変化をする部位を脂肪組織として検出する脂肪組織の検出方法および検出装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された脂肪診断装置（脂肪組織検出装置）について説明する。この装置は、Ｂモード断層画像や超音波速度変化画像を取得するために必要な制御部を搭載した装置本体と、被検体の体表に直接当接させて超音波照射や光加温を行うプローブとを備えている。ここで使用されるプローブには、被検体の測定領域に対し超音波照射を行う多チャンネルのリニアアレイ探触子と、被検体の測定領域に対し加温するための近赤外光照射を行う赤外線レーザ光源とを、横に並べて配置した専用のプローブが用いられる。
【０００４】
リニアアレイ探触子は、直線状に配列された圧電素子からなる多数の振動子を有しており、各振動子は、制御部からの駆動信号によりパルス波が励振されて超音波信号を送波し、この超音波信号に対する被検体内からの超音波エコー信号を受波する。そして制御信号により送受波を行う振動子を順に切り替えて走査するようにしてある。また、赤外線レーザ光源はリニアアレイ探触子の横から７６０ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光が照射されるようにしてある。
【０００５】
次に、この装置で超音波速度変化を測定し脂肪診断を行う動作について説明する。予め、Ｂモード画像等による画像診断で、被検体における測定領域を特定する。そして特定した測定領域に対し、赤外線レーザ光源から近赤外光を照射して加温し、所定の加温時間経過後に、リニアアレイ探触子を駆動し、パルス状の超音波信号を順次走査するようにして送波するとともに、被検体からの受信信号である超音波エコー信号を順次受波する。そして、光照射状態で取得した超音波エコー信号（受信信号）の波形を、光照射後超音波エコー信号として記憶する。
光照射後超音波エコー信号の受信波形の記憶が終わると光照射を停止する。この照射停止から所定時間経過し、被検体の温度が十分に低下したところで、再びリニアアレイ探触子を駆動し、超音波信号を送波するとともに、被検体から超音波エコー信号を受波する。そして、光照射停止状態で取得した超音波エコー信号（受信信号）の波形を非照射時超音波エコー信号として記憶する。なお、記憶された超音波エコー信号は、その振幅を輝度表示することでＢモード断層画像として表示される。
続いて、光照射後と非照射時の超音波エコー信号に基づいて、以下に示す関係から超音波速度変化を求める。
【０００６】
図８はある部分区間の非照射時（加温前）超音波エコー信号と光照射後（加温後）超音波エコー信号とを示す模式図である。非照射時の超音波速度をＶ、光照射後の超音波速度をＶ’とする。また、非照射時にある境界間を超音波信号が伝播するときに生じるパルス間隔をτとし、同じ境界間（距離一定）を光照射後に超音波信号が伝播するときに生じるパルス間隔をτ−Δτとする。すなわち、温度変化によりΔτだけパルス間隔が長くなるようにシフトしたとする。
このとき、
Ｖ・τ  ＝  Ｖ’・（τ−Δτ）  ・・・（１）
の関係が成立し、したがって、２つの超音波エコー信号におけるパルス間隔の時間変化から超音波速度変化データが次式で算出できる。
Ｖ’／Ｖ  ＝  τ／（τ−Δτ）  ・・・（２）
したがって、測定した２つの超音波エコー信号から関心領域におけるパルス間隔（τ）、波形シフト量（Δτ）を算出し、式（２）に基づいて各部位での超音波速度の変化（超音波速度変化比（Ｖ’／Ｖ））を算出する。
【０００７】
続いて、算出された各部位の超音波速度変化比（Ｖ’／Ｖ）に基づいて、この値が１より小さい部位（加温に対する超音波速度変化が負の領域）を脂肪領域と判定する。
すなわち、水中および脂肪中を伝播する超音波速度は３７℃のとき水中音速が１５２４ｍ／秒、脂肪中音速が１４１２ｍ／秒であるが、温度変化に対する超音波速度変化を比較すると、以下の通りである。
水：  ＋２  ｍ／秒・℃
脂肪：  −４  ｍ／秒・℃
よって、水分が多く含まれる筋肉や内臓（肝臓等）は温度が上がると超音波速度が増加するのに対し、脂肪部分では超音波速度が減少することになり、超音波速度変化の極性が反転する。
そこで、測定領域を温度変化させたときに超音波速度変化が負となる領域を特定すれば脂肪領域の検出を行うことができる。
【０００８】
そして、アレイ型探触子を走査して取得した多数本の超音波エコー信号による超音波速度変化の解析結果から、超音波速度変化の二次元分布を画像化して表示装置に表示することにより、脂肪領域が他の部位と明確に分けて画像表示される。
【０００９】
また、加温用に超音波エネルギーを利用した脂肪診断装置も提案されている。すなわち加温用の超音波ビームを発するプローブを加熱源として、これを超音波診断用プローブに隣接して配置し、超音波ビームにより加温を行うようにして加温前後の超音波速度変化を測定することで血管プラークの脂質性組織の画像診断を行う血管プラーク画像診断装置が提案されている（特許文献２参照）。
【００１０】
上述した特許文献１、２では、多チャンネルプローブにより、加温前後の多数本の超音波エコー信号を受波し、脂肪分布画像（二次元の脂肪分布画像）を形成して画像診断するようにしている。
【００１１】
一方、細胞内に脂肪を含んだ細胞が一様に分布している脂肪肝等の脂肪診断では、加温前後の超音波速度変化測定を１チャンネルの超音波エコー信号だけで測定しても、その超音波エコー信号が通過する領域（断面積）内の細胞から、脂肪部分の情報を得ることができる。そこでＢモード画像での診断に用いる多チャンネルの主プローブと、超音波加温および超音波速度変化測定に用いる１チャンネルの副プローブとが１つのプローブホルダに装着され、切替機構により主プローブと副プローブとが同軸で選択的に使用できるようにした脂肪診断用付属装置が提案されている（特許文献３参照）。
【００１２】
特許文献３では、多チャンネルプローブ（主プローブ）はＢモード画像で関心部位（測定部位）を特定するために用いられる。そして、１チャンネルプローブ（副プローブ）を用いて加温制御を行うとともに、加温前後の超音波エコー信号を同じく１チャンネルプローブで測定し、１ライン分の超音波速度変化から脂肪診断を行うようにしている。
【００１３】
後者の１チャンネルプローブによる脂肪診断では、二次元の脂肪分布画像による脂肪診断は行わず、予め設定してある脂肪診断の基準値との比較を行うことにより、１ライン上の脂肪組織の深さ方向の分布（有無）を簡便に判定することができる。
【００１４】
特許文献３の１チャンネルプローブの構成は、図９に示すように、円筒状のプローブ６１の先端部分に、１つの小径の圧電素子からなるトランスデューサ６２が取り付けられている。このトランスデューサ６２には、超音波速度測定用の超音波エネルギーに比べて、加温用の大出力の超音波エネルギーを照射可能なものが用いられる。また、トランスデューサ６２の周囲には放熱部材が設けてあり、十分な放熱量を確保しつつタフな構造にしてある。
そして、この１つのトランスデューサ６２によって、加温用の超音波エネルギーを大出力で照射するだけではなく、測定用の超音波エネルギーを小出力で照射することもできるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１０−００５２７１号公報
【特許文献２】特開２０１３−０７０７０４号公報
【特許文献３】特開２０１６−０１３１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献３に開示されている１チャンネルプローブ（図９参照）では、測定目標となる１本の測定ラインに対し、同一のトランスデューサ（圧電素子）６２から加温用の超音波とともに、加温前後の超音波速度測定用の超音波を照射することになる。
この場合、加温用の超音波は大出力の連続波で照射し、速度測定用の超音波はパルス波で照射する必要がある。加温用の大出力の連続波を照射する場合には圧電素子が共振しやすくなるように狭帯域の素子を用いる方が有利であるが、パルス波を照射して測定を行う場合には広帯域の素子を用いる方が有利であり、特許文献３に記載の１チャンネルプローブではこれらを同時に満足することが必要であった。
【００１７】
また、超音波速度測定（超音波エコー信号）の分解能を高くするには、照射する超音波の周波数を（吸収による減衰が問題にならない範囲で）可能な限り高く設定する方が望ましい（例えば２ＭＨｚ〜１５ＭＨｚ）。
一方、超音波照射で生体深部まで加温する場合には、超音波の周波数は低く設定する方が望ましい（例えば０．５ＭＨｚ〜３ＭＨｚ）。
【００１８】
したがって、上述した特許文献３の１チャンネルプローブでは、加温用と超音波速度測定用との両機能をともに満足させるべく、共通する２ＭＨｚ〜３ＭＨｚ付近の周波数領域で安定した超音波照射を行うことが可能なトランスデューサ（圧電素子）を採用するか、または加温性能を犠牲にして２〜３ＭＨｚよりも高い周波数範囲で安定したトランスデューサを採用するか、あるいは超音波速度測定の分解能を犠牲にして２ＭＨｚ〜３ＭＨｚよりも低い周波数範囲で安定したトランスデューサを採用するか、のいずれかで脂肪診断を行うようにしていた。
【００１９】
そこで、本発明は、１つのプローブで、加温を行うととともに１チャンネルの超音波速度を測定するプローブでありながら、超音波速度測定用としては測定精度（分解能）を上げることができ、しかも加温用としては生体深部まで加温できるようにした新しいタイプの脂肪診断用の超音波プローブを提供することを目的とする。
【００２０】
また、加温用の超音波は測定ライン近傍を取り囲むようにして広く深く均質に加温できることが望ましい。一方、超音波速度測定用の超音波は、信頼性の高い診断を行う上で均質な温度領域を通過させることが重要であり、測定範囲が広がらないように狭い領域（断面積）で直線的に進行するようにして測定できることが望ましい。
【００２１】
そこで本発明は、超音波速度測定用の１ラインの超音波が通過する領域を取り囲むように広く深く均質に加温して測定することができる脂肪診断用の超音波プローブ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】
【００２２】
上記課題を解決するためになされた本発明の脂肪診断用超音波プローブは、加温用の超音波照射と、超音波速度測定用の加温前後の超音波照射とを、被検体に対して行う脂肪診断用超音波プローブであって、加温用の超音波照射を行う第一トランスデューサと、前記第一トランスデューサと超音波の軸線が一致するようにして当該第一トランスデューサの照射面の中央付近に配置され、超音波速度測定用の超音波照射を行う第二トランスデューサとを備えるようにしてある。
【００２３】
本発明によれば、加温用トランスデューサと超音波速度測定用のトランスデューサとは別々に設けられ、超音波速度測定用の超音波は、加温用超音波を照射する第一トランスデューサの照射面の中央付近に配置された第二トランスデューサから照射される。しかも、第一トランスデューサと第二トランスデューサとは照射される超音波の軸線が一致するようにして照射される。これにより、上記の超音波速度測定用の超音波が進行する領域を取り囲むようにして、それよりも広い範囲の加温が行われるようになる。
したがって、超音波速度測定用の超音波が進行する１本の測定ラインを取り囲むようにして、加温用の超音波が測定ライン周辺の広い範囲を加温するようになり、測定ラインに沿って安定した加温が行われた上で超音波速度変化の測定を行うことができる。
【００２４】
ここで、前記第一トランスデューサを、前記第二トランスデューサよりも狭帯域としてもよい。
これにより、加温用の第一トランスデューサを狭帯域にすることで共振しやすくすることができるとともに、共振によって大出力の連続波を照射することが容易になる。また、超音波速度測定用の第二トランスデューサは広帯域にすることで、パルス波を照射して測定を行う際に広帯域の素子で測定することができるようになる。
【００２５】
また、前記第一トランスデューサから照射する超音波周波数が前記第二トランスデューサから照射する超音波周波数よりも低い周波数となるようにしてもよい。
これにより、加温用の第一トランスデューサは生体深部まで加温できる周波数の超音波を照射することができ、超音波速度測定用の第二トランスデューサは、第一トランスデューサよりも超音波周波数を高くすることで分解能を高めることができる。
【００２６】
上記発明において、前記第二トランスデューサは、前記第一トランスデューサの照射面上、または、前記第一トランスデューサからの超音波が伝播可能な音響マッチング部材を前記第一トランスデューサの照射面上に介在させた前方に配置され、前記第二トランスデューサの側方には、前記第一トランスデューサから照射される超音波が伝播可能なリング状の音響マッチング部材が設けられるようにしてもよい。
【００２７】
このようにした脂肪診断用超音波プローブでは、第一トランスデューサの照射面よりも前方に第二トランスデューサが配置され、第二トランスデューサの側方には音響マッチング部材が設けられる。
そして、被検体に対して超音波を照射するべくプローブを当接させると、最も前方に位置する第二トランスデューサの照射面だけでなく、音響マッチング部材も被検体の体表に当接するようになる。
したがって、第一トランスデューサから照射される超音波は、被検体に対して音響マッチング部材を介して伝播させることができるので、第一トランスデューサから照射される加温用の超音波エネルギーについてもインピーダンスによる伝播ロスを抑えて体表まで伝播させることができる。
【００２８】
上記発明において、前記第二トランスデューサの側方周囲に設けられるリング状の音響マッチング部材は、前記第一トランスデューサから照射される超音波を前記リング状の音響マッチング部材の内側方向に集束させる音響レンズとしてもよい。
これにより、第一トランスデューサから照射される超音波が内側に寄せられ、第二トランスデューサから照射される超音波速度測定用の超音波が進行する領域周辺を効率的に加温することができ、また、軸線方向の温度勾配を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の脂肪診断用超音波プローブによれば、加温用の第一トランスデューサと超音波速度測定用の第二トランスデューサとは別々に設けられ、超音波速度測定用の超音波は、加温用超音波を照射する第一トランスデューサの照射面の中央付近に配置された第二トランスデューサから照射されるので、超音波速度測定用の超音波が進行する領域を取り囲むようにして、それよりも広い領域での加温が行われるようになり、均質に加温される領域内での超音波速度測定が可能になる。
また、加温用の第一トランスデューサと超音波速度測定用の第二トランスデューサとを別々に設けることで、加温用は大出力の発生が容易な狭帯域とし、超音波速度測定用は広帯域とすることができる。さらに、加温用の第一トランスデューサは生体深部まで加温できる周波数の超音波で照射することができ、超音波速度測定用の第二トランスデューサは、分解能が高くなる周波数の超音波で照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態である脂肪診断用超音波プローブを示す構成図。
【図２】図１のプローブの断面と当該プローブの制御機構を示す構成図。
【図３】図１の脂肪診断用超音波プローブによる測定手順を示すフローチャート。
【図４】図１のプローブからの超音波照射による加温前後の温度変化分布を示す図。
【図５】本発明に係る脂肪診断用超音波プローブの他の一例を示す断面図。
【図６】本発明に係る脂肪診断用超音波プローブのさらに他の一例を示す断面図。
【図７】本発明に係る脂肪診断用超音波プローブのさらに他の一例を示す断面図。
【図８】加温前と加温後の超音波エコー信号を示す模式図。
【図９】従来の１チャンネル型超音波プローブを示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態である脂肪診断用の超音波プローブを示す構成図であり、図２は図１の超音波プローブの断面とプローブの制御を行う制御ボックス２０を示す構成図である。超音波プローブ１０は、第一トランスデューサ１１と第二トランスデューサ１２とを有する。
【００３２】
第一トランスデューサ１１は直径が３５ｍｍ程度（１５ｍｍ以上）の円筒状の圧電素子からなり、周囲に放熱部材が設けてあり、加温に必要な大出力を連続波で容易に照射できるように、共振しやすい狭帯域（中心周波数をｆ１とした場合、例えば帯域幅が±０．１ｆ１Ｈｚ以内の狭帯域）の圧電素子を用いたタフな構造にしてある。
また、生体深部まで加温可能な０．５ＭＨｚ〜２ＭＨｚの周波数で照射できるようにしてある。なお、直径が１５ｍｍ以上であれば脂肪肝の診断に必要な深さ（体表から４ｃｍ〜１０ｃｍ程度）までを、後述する第二トランスデューサ１２による超音波速度測定の測定ラインに沿って十分に均質な温度分布で安定して加温することができる。
第一トランスデューサ１１の照射面１１ａは平坦面にしてあり、（中心軸方向である）超音波軸線Ｌに沿って超音波が出射されるようにしてある。
【００３３】
照射面１１ａの前方には、超音波軸線Ｌを共通軸とするように第二トランスデューサ１２が配置してある。
第二トランスデューサ１２は、第一トランスデューサ１１よりも小径（８ｍｍ）の圧電素子からなり、第一トランスデューサ１１の照射面１１ａの中心に配置してある。この程度の小径とすることにより、超音波速度測定用の超音波を、測定ライン直上の狭い範囲に２ＭＨｚ〜１０ＭＨｚの周波数で印加できるようにして分解能を高めるようにしてある。
また、第二トランスデューサ１２は、広帯域（中心周波数をｆ２とした場合、例えば帯域幅が±０．３ｆ２Ｈｚ程度の広帯域）の圧電素子を用いることで、測定可能な周波数の範囲を広くするようにしてある。
【００３４】
第一トランスデューサ１１の照射面１１ａと第二トランスデューサ１２との間には、超音波が伝播可能な音響マッチング部材１３を介在させてあり、第二トランスデューサ１２の側方周囲にもリング状の音響マッチング部材からなる音響レンズ１４が設けてある。これらは体表までの空間を埋めて第一トランスデューサ１１からの超音波が体表まで伝播可能とするために取り付けられる。
音響マッチング部材１３、音響レンズ１４には、具体的には超音波が伝播可能な（袋詰めの）液体、ジェル、シリコンゴム等の材料が用いられる。本実施形態においては音響マッチング部材１３にジェルを使用し、音響レンズ１４にはシリコンゴムを用いている。なお、これらをシリコンゴム等で一体形成してもよい。
【００３５】
音響マッチング部材１３は照射面１１ａの全面を覆うように取り付けてあり、これにより大径での超音波加温が可能になる。また、リング状の音響レンズ１４は、軸方向の断面を中心が厚く外周が薄くなる凸レンズ形状（焦点距離６０ｍｍ）にしてあり、これにより、照射面１１ａから音響マッチング部材１３を経て照射される超音波が、リングの内側方向（軸線Ｌに接近する方向）に集束するようにしてある。したがって、超音波による加温範囲は、進行方向に沿って距離が離れても大きく広がることはなく、ほぼ一定の断面積で軸線Ｌの周囲が加温されるようにしてある。
【００３６】
第一トランスデューサ１１、第二トランスデューサ１２は、それぞれ信号ケーブル１５、１６を制御ボックス２０の接続端子１７、１８に接続することにより、制御ボックス２０との間で信号を送受できるようにしてある。
【００３７】
制御ボックス２０には、大出力の加温用超音波（０．５ＭＨｚ〜２ＭＨｚ）を連続波で発生する高周波電源２１、超音波測定（脂肪診断）用の超音波パルス波（２ＭＨｚ〜１０ＭＨｚ）を送波するとともに生体からの超音波エコー信号を受波するパルサ・レシーバ回路２２、操作パネル２３、生体から受波した超音波エコー信号をデジタル信号化するＡ／Ｄ変換器２４、超音波エコー信号を記憶するメモリ２５、加温用超音波や超音波測定用の超音波パルス波の駆動操作、および、超音波エコー信号の入出力制御、記憶制御、外部コンピュータ装置３０への出力制御を行うコントローラ２６が備えられている。
【００３８】
制御ボックス２０のコントローラ２６は、操作パネル２３からの入力操作により、第一トランスデューサ１１を介して高周波電源２１からの加温用超音波を照射することにより測定部位を加温する制御と、第二トランスデューサ１２を介してパルサ・レシーバ回路２２からの超音波パルス波を送波して超音波エコー信号を受波し、加温前超音波エコー信号と加温後超音波エコー信号とを測定する制御とを行う。
【００３９】
測定された「加温前超音波エコー信号」および「加温後超音波エコー信号」は、Ａ／Ｄ変換器２４でデジタル化されて外部コンピュータ装置３０に出力されるとともに、必要に応じて出力できるようメモリ２５に記憶される。
【００４０】
外部コンピュータ装置３０は、ＣＰＵ、メモリ、入力装置（キーボード等）、表示装置（液晶パネル）を備えた汎用のパーソナルコンピュータ装置（例えばノート型パソコン）が用いられる。ここでは、制御ボックス２０から出力される加温前後の超音波エコー信号に対し、肝臓（測定領域）からの超音波エコー信号にあたる部分区間に、既述の式（２）による計算を行い、超音波速度変化（ここでは超音波速度比）を算出する演算処理が行われる。
すなわち、図８で説明した従来例と同様の原理および方法で、加温後に受波した超音波エコー信号と、加温前に受波した超音波エコー信号とに基づいて、加温前後の超音波エコー信号の波形シフト量（Δτ）の計算を行い、また、測定領域内の組織の境界間のパルス間隔（τ）を算出する処理を行う。そして式（２）に基づいて、各部分区間の超音波速度比（Ｖ’／Ｖ）を算出する処理を行う。
【００４１】
また、超音波速度比の算出値に基づいて脂肪判定（脂肪肝の有無判定）を行ったり、予め記憶させてある基準データとの比較から脂肪割合を算出したりして、これらを脂肪情報として算出する処理が行われる。そして超音波速度比の値や脂肪情報（脂肪判定、脂肪割合）を表示画面に表示する。
このとき表示される出力データは、超音波速度変化比や脂肪判定結果、脂肪割合の算出結果であり、これらは数値（文字）として外部コンピュータ装置３０の画面に表示される。
このようにして、外部コンピュータ装置３０は、加温前後の超音波エコー信号の測定結果に基づいて、超音波速度変化を含む脂肪情報を算出するようにしてある。
【００４２】
次に、上記の脂肪診断用の超音波プローブ１０により脂肪診断を行う際の測定手順について図３のフローチャートに基づいて説明する。ここでは脂肪肝の簡易測定を例にして説明する。
まず、肝臓に向けて超音波プローブ１０をセッティングして保持する。（Ｓ１０１）。
次に、測定領域に対し、高周波電源２１をオンにして第一トランスデューサ１１を介して加温用超音波を照射する（Ｓ１０２）。照射する超音波の周波数は０．５ＭＨｚ〜２ＭＨｚとし、より好ましくは０．７ＭＨｚ〜１ＭＨｚ程度にして照射する。そして加温領域が１℃〜２℃程度上昇して安定するまで加温を維持する。例えば加温時間が３０秒くらいで安定するようになる。
【００４３】
次に、加温を停止し、加温停止直後の昇温状態での超音波エコー信号の測定を行う（Ｓ１０３）。すなわち、パルサ・レシーバ回路側２２から超音波速度測定用の超音波パルス波を送波するとともに超音波エコー信号を待ち受けて受波する。受波された超音波エコー信号は「加温後超音波エコー信号」としてメモリ２５に記憶されるとともに、外部コンピュータ装置３０に出力される。
【００４４】
次に、「加温後超音波エコー信号」の測定終了後、平温に戻るまでに要する時間として予め設定してある所定時間をさらに経過した後（例えば１０秒〜２０秒程度経過後、この期間は超音波の照射を禁止する）に、加温前の平温まで降温したときの超音波エコー信号の測定を行う（Ｓ１０４）。すなわち、パルサ・レシーバ回路２２から再度超音波パルス波を送波するとともに超音波エコー信号を待ち受けて受波する。受波された超音波エコー信号は加温前の平温状態と同じ信号に戻っているので「加温前超音波エコー信号」としてメモリ２５に記憶されるとともに、外部コンピュータ装置３０に出力される。
【００４５】
次に、外部コンピュータ装置３０により、超音波速度変化および脂肪情報の算出を行う（Ｓ１０５）。すなわち、制御ボックス２０から「加温後超音波エコー信号」と「加温前超音波エコー信号」を受信すると、既述の式（２）に基づいて超音波速度比（Ｖ’／Ｖ）を算出する。さらにこの結果に基づいて脂肪判定（脂肪肝の有無判定）を行ったり、予め求めた基準データとの比較から脂肪割合を算出したりして、算出結果の超音波速度変化比や脂肪情報を数値あるいは文字として外部コンピュータ装置３０の画面に表示する。
以上の測定手順により、超音波速度変化による脂肪診断を行うことができる。
【００４６】
外部コンピュータ装置３０で算出されるデータは、１本の測定ライン（１チャンネル）のデータであるためＢモード画像のような二次元画像表示はできないが、超音波速度変化比や脂肪判定結果、脂肪割合の数値（文字）表示の他に、受波した測定ラインの超音波エコー信号の波形を画面表示することはできる。さらに、Ｍモードのように測定ラインの超音波エコー信号を時系列的に表示することもできる。
【００４７】
次に、本発明の超音波プローブ１０で１本の測定ラインに沿って超音波速度変化を測定するときの測定領域の温度変化分布について説明する。すなわち、本発明の超音波プローブ１０では、大径での加温用超音波の照射と、小径での超音波速度測定用超音波の照射とを同軸的に行えるようにしたことで、測定ラインに沿って、広く深く均質な加温ができるようになっている。
図４は、本実施例の脂肪診断用の超音波プローブ１０を生体組織ファントムの体表に当接させ、直径３５ｍｍの第一トランスデューサ１１を介して高周波電源２１から照射される１ＭＨｚの周波数の連続波超音波で加温した後に加温停止したその直後（加温状態）の温度変化分布を示す図である。温度変化分布は、脂肪肝の脂肪診断が行われる典型的な深さ、すなわち体表から４．５ｃｍ〜６．５ｃｍの範囲で測定している。
【００４８】
図から明らかなように、超音波速度測定が行われる中心軸（軸線Ｌ）上では脂肪診断に必要な温度変化である１．５℃〜２℃の温度変化が得られており、しかも深さ方向に均質に加温できている。
したがって、超音波プローブ１０を用いて、加温前後の軸線Ｌ上の超音波速度変化を算出した結果は、深さ方向に均質な温度変化分布の下で測定された結果であるので、信頼性の高い脂肪情報が得られることになる。
【００４９】
（変形実施形態）
図５は、本発明の他の一実施形態である脂肪診断用の超音波プローブ１０Ａの構成を示す断面図である。図２と同じ構成部分については同符号を付すことにより説明の一部を省略する。この超音波プローブ１０Ａでは、第一トランスデューサ１１の照射面１１ａの中央に直接第二トランスデューサ１２を取り付けて音響マッチング部材１３を省略している。この実施例では音響レンズ１４を照射面１１ａに直接取り付けるようにして、上述した超音波プローブ１０とほぼ同様の性能を持たせている。
【００５０】
図６は、本発明の他の一実施形態である脂肪診断用の超音波プローブ１０Ｂの構成を示す断面図である。図２、５と同じ構成部分については同符号を付すことにより説明の一部を省略する。この超音波プローブ１０Ｂでは、加温用の照射面がリング状であるリング状第一トランスデューサ４１とし、超音波速度測定用のトランスデューサを上述した第二トランスデューサ１２として、第二トランスデューサ１２をリング状第一トランスデューサ４１の中央孔内に入れた構造としてある。
そして、リング状第一トランスデューサ４１の前面には、超音波の進行方向を調整する凸レンズ状の音響レンズ４４を取り付けるようにしてある。この音響レンズ４４は、第二トランスデューサ１２の前方にあたる中央部分をフラットな形状にしてある。この超音波プローブ１０Ｂでは、リング状第一トランスデューサ４１と第二トランスデューサ１２との照射面を同一平面とすることができる。これにより、図５の実施例では第一トランスデューサ１１から照射される超音波エネルギーの一部が第二トランスデューサ１２の影になって有効利用できないことがあったが、このようなロスをなくすことができる。
【００５１】
図７は、本発明の他の一実施形態である脂肪診断用の超音波プローブ１０Ｃの構成を示す図であり、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＡ−Ａ’線断面図である。この超音波プローブ１０Ｃでは、照射面が中央で左右に分割され、左側第一トランスデューサ５１ａおよび右側第一トランスデューサ５１ｂにより１つの第一トランスデューサ５１を形成するようにしてある。
また、第一トランスデューサ５１の中央分割部分には間隙が形成され、この間隙内に第二トランスデューサ５２を入れるようにして、第一トランスデューサ５１と第二トランスデューサ５２の照射面が同一平面となるようにしてある。
そして、第一トランスデューサ５１の前面には超音波の進行方向を調整する凸レンズ状の音響レンズ５４を取り付けるようにしてある。
第一トランスデューサ５１の左右それぞれの照射面および第二トランスデューサ５２の照射面は、肋骨間に配置可能な幅（１ｃｍ程度）の長方形にしてあり、これらの照射面が直線状に配置されている。
このようにすることで、超音波プローブ１０Ｃでは肋骨の間からでも脂肪診断を行うことができるようになる。
【００５２】
以上、本発明の超音波プローブについて説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でさらに修正変更することができることは言うまでもない。例えば、温度分布に大きな影響がない範囲で加温用の照射面を確保することができれば、楕円形やその他の形状の照射面等としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、超音波速度変化による脂肪診断を行う際の脂肪診断用超音波プローブとしてとして利用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  脂肪診断用超音波プローブ
１１  第一トランスデューサ
１１ａ  照射面
１１ｂ  凹部
１２  第二トランスデューサ
１２ａ  照射面
１３  音響マッチング部材
１４  音響レンズ（音響マッチング部材）
１５、１６  ケーブル
１７、１８  接続端子
２０  制御ボックス
２１  高周波電源
２２  パルサ・レシーバ回路
２３  操作パネル
２４  Ａ／Ｄ変換器
２５  メモリ
２６  操作パネル
３０  外部コンピュータ装置
４１  リング状第一トランスデューサ
４４  音響レンズ（音響マッチング部材）
５１  第一トランスデューサ
５１ａ  左側第一トランスデューサ
５１ｂ  右側第一トランスデューサ
５２  第二トランスデューサ
５４  音響レンズ（音響マッチング部材）
【図１】
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【図２】
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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】
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【図８】
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【図９】
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