(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波診断装置の超音波送信部から放射される超音波を検出する原超音波検出手段と、
前記原超音波検出手段の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生手段と、
前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置用ファントム。
【請求項２】
請求項１記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、生体を通過した超音波と略同一の疑似超音波を発生可能な誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする超音波生体組織診断装置用ファントム。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、原超音波検出手段の検出信号に対して誤差修正用基準信号の発生時間を遅延させる遅延手段を含むことを特徴とする超音波診断装置用ファントム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、基準超音波供給手段で発生する基準超音波の音速または減衰量の少なくとも一方を変化させる誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする超音波診断装置用ファントム。
【請求項５】
請求項４記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、誤差修正用基準電気信号の周波数または振幅の少なくとも一方を変化させることを特徴とする超音波診断装置用ファントム。
【請求項６】
超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に狭持可能なファントム本体部と、当該ファントム本体部を電気的に制御するファントム電子回路部と、を含む超音波診断装置用ファントムであって、
ファントム本体部は、
前記超音波送信部から原超音波を受信する超音波検出部と、
前記超音波検出部に対向配置され前記超音波受信部に超音波を提供する超音波提供部と、
を含み、
ファントム電子回路部は、
前記超音波検出部の受信信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生して前記超音波提供部に供給する信号発生手段と、
前記超音波検出部の検出面と超音波提供部と供給面との距離に応じて誤差修正用基準信号の発生を遅延させる遅延手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置用ファントム。
【請求項７】
請求項６記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、生体を通過した超音波と略同一の疑似超音波を発生可能な誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする超音波生体組織診断装置用ファントム。
【請求項８】
請求項６または請求項７記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、基準超音波供給手段で発生する基準超音波の音速または減衰量の少なくとも一方を変化させる誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする超音波診断装置用ファントム。
【請求項９】
請求項８記載のファントムにおいて、
前記信号発生手段は、誤差修正用基準電気信号の周波数または振幅の少なくとも一方を変化させることを特徴とする超音波診断装置用ファントム。
【請求項１０】
超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正システムであって、
超音波診断装置の超音波送信部から放射される超音波を検出する原超音波検出手段と、
前記原超音波検出手段の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生手段と、
前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給手段と、
信号発生手段が発生する誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正システム。
【請求項１１】
超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に狭持可能なファントム本体部と、当該ファントム本体部を電気的に制御するファントム電子回路部と、を含む超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システムであって、
ファントム本体部は、
前記超音波送信部から原超音波を受信する超音波検出部と、
前記超音波検出部に対向配置され前記超音波受信部に超音波を提供する超音波提供部と、
を含み、
ファントム電子回路部は、
前記超音波検出部の受信信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生して前記超音波提供部に供給する信号発生手段と、
前記超音波検出部の検出面と超音波提供部と供給面との距離に応じて誤差修正用基準信号の発生を遅延させる遅延手段と、
を含み、
さらに、信号発生手段が発生する誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正手段と、
を含むことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正システム。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１記載の誤差修正システムにおいて、
前記誤差修正手段は、
超音波診断装置の超音波送信部が正常時放射する正規超音波信号を記憶する信号記憶部と、
前記正規超音波信号と、超音波検出部が受信する原超音波信号を比較する超音波比較部と、
を含み、前記比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行うことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正システム。
【請求項１３】
超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正方法であって、超音波診断装置の超音波送信部から放射される原超音波を検出する原超音波検出ステップと、
原超音波の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生ステップと、
前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給ステップと、
前記誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正ステップと、
を含むことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の誤差修正方法において、
誤差修正ステップは、
超音波診断装置の超音波送信部が正常時放射する正規超音波信号を記憶する記憶ステップと、
超音波検出部が受信する原超音波信号を比較する超音波比較ステップと、
を含み、
前記比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行うことを特徴とする超音波診断装置の誤差修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置用ファントム、ファントムを用いた誤差修正システム及び誤差修正方法、特に、周囲環境に影響されることなく正確な誤差修正量を得ることのできるファントム、そのファントムを用いた誤差修正システム及び誤差修正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断装置としては、例えば、超音波骨評価装置が知られている。この超音波骨評価装置は、例えば人の踵部分に超音波を放射し、その時に骨を通過する超音波の音速や減衰度合を計測し、骨の診断を行うものである。従って、超音波の音速や減衰度合の変化を正確に計測する必要があり、超音波診断装置間の計測値のばらつきや装置構成要素の経年変化による計測値の偏差を何らかの方法で修正（装置の校正やその装置で得られた計測値の補正を含む）する必要がある。
【０００３】
従来、このような誤差修正を行う場合、超音波骨評価装置の計測部に生体の代わりに基準となる測定物をセットして測定を行い、その測定結果が予め決められた値になるように、装置の校正、補正をし、装置の測定結果の正確性を確保及び維持したりしている。この時用いる基準となる測定物は、ファントムと呼ばれる生体を模擬した物体であり、製造の容易性や個々のファントムの音響的特性をばらつかせないようにするため、アクリル等の単一の樹脂で形成されたブロック形状を呈している場合が多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ファントムがアクリル製の場合、例えば、周囲温度が１０℃〜４０℃の範囲で変化した場合、ファントムを通過する超音波の音速がおよそ８０ｍ／ｓ程度変化してしまう。また、減衰に関するファントムの音響的特性も周囲の温度や湿度の変化の影響を受けてしまう。つまり、装置の品質管理や誤差修正に用いるファントムにおいて、厳密に音響的特性が不変であるものは存在しない。その結果、従来のファントムを用いて装置の品質管理や誤差修正を行う場合に、温湿度の変化によるファントム自体の特性変化に起因する誤差が存在し、正確な誤差修正作業を行うことができないという問題がある。
【０００５】
また、温湿度の変化に基づく不都合を解消するためにファントムの使用を温湿度が一定に管理された部屋（恒温室）等の中で行うことも考えられるが、誤差修正（校正）のためだけに恒温室を準備するのは非合理的であり、またそのような場所に校正対象の装置を移動する等の作業は煩雑であり現実的ではないという問題がある。
【０００６】
さらに、装置の校正を行う場合に、ファントムを用いることなく、校正対象の装置の電子回路上で校正を行う方法もある。この場合、超音波の送信回路と受信回路との間に切換手段を設け、校正時に通常の送受信回路をバイパスさせ校正用の回路に切り換え、校正作業を行う。しかし、この方法では実際の超音波の発振を行わないため、振動子や探触子の特性のばらつきや経年変化を校正することはできない。また、実際に生体の測定を行うときのように、何らかの物体を振動子間に位置せしめないため、装置の機構的変動要因（例えば、距離計測機構や振動子ユニットを生体組織に接触させる機構や振動子や接触子等の劣化や摩耗等）に基づく誤差を校正（修正）することはできないという問題がある。
【０００７】
さらに、樹脂製ファントムの場合、その中を通過する超音波の音速や減衰の値は、例えば、人の踵部分等を通過する超音波の音速や減衰の値に比べて大きく異なっている。例えば、人の踵部分を通過する超音波の音速は、１５００ｍ／ｓ程度であるのに対して、アクリル製ファントムを通過する超音波の音速は２７００ｍ／ｓ程度である。すなわち、アクリル製ファントムを使用した場合、実際の使用領域外で装置の校正（誤差修正）を行うことになり、校正（誤差修正）の信頼性が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、周囲環境に左右されることなく、電子回路及び機構部分等を含む装置全体の誤差修正（校正）を容易に行いつつ、実際の使用領域範囲内で誤差修正を行うことのできる超音波診断装置用ファントム、ファントムを用いた誤差修正システム及び誤差修正方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のファントムは、超音波診断装置の超音波送信部から放射される超音波を検出する原超音波検出手段と、前記原超音波検出手段の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生手段と、前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給手段と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
ここで、本明細書において、誤差修正とは、真の状態からのずれ量を修正することを意味し、前記ずれ量に基づいて超音波診断装置の修正を行い信頼性の高い正確な測定を行える状態にする『校正』という意味や、前記ずれ量に基づいて超音波診断装置が測定した計測値の修正を行い信頼性の高い計測値を得る『補正』という意味を含むものとする。
【００１１】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値を如何なる状態においても不変とすることが可能になる。
【００１２】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、生体を通過した超音波と略同一の疑似超音波を発生可能な誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、ファントムを介して得られる超音波は実際の生体を通過した状態を模擬するので、ファントムを用いても実使用領域の計測値を得ることができる。
【００１４】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、原超音波検出手段の検出信号に対して誤差修正用基準信号の発生時間を遅延させる遅延手段を含むことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、超音波がファントム内部を超音波が通過した状態と同じタイミングで超音波診断装置の超音波受信部に供給することができるので、ファントムを用いて実使用タイミングの計測値を得ることができる。
【００１６】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、基準超音波供給手段で発生する基準超音波の音速または減衰量の少なくとも一方を変化させる誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする。
【００１７】
また、上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、誤差修正用基準電気信号の周波数または振幅の少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、単一のファントムで様々な音響的特性を有するファントムを得ることができる。
【００１９】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に狭持可能なファントム本体部と、当該ファントム本体部を電気的に制御するファントム電子回路部と、を含む超音波診断装置用ファントムであって、ファントム本体部は、前記超音波送信部から原超音波を受信する超音波検出部と、前記超音波検出部に対向配置され前記超音波受信部に超音波を提供する超音波提供部と、を含み、ファントム電子回路部は、前記超音波検出部の受信信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生して前記超音波提供部に供給する信号発生手段と、前記超音波検出部の検出面と超音波提供部と供給面との距離に応じて誤差修正用基準信号の発生を遅延させる遅延手段と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
ここで、ファントム本体部を構成する材料は任意であり、例えばアクリル樹脂等である。また、超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との対向距離が固定の場合、ファントム本体部の超音波検出部の検出面と超音波提供部の供給面との距離を可変自在として、超音波診断装置の超音波送信部および超音波受信部に対する超音波の送受を良好に行うようにすることができる。また、超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との対向距離が可変可能であり、狭持する物体の距離（厚み）を測定可能な場合、ファントム本体部の超音波検出部の検出面と超音波提供部の供給面との距離は固定としてもよい。そして、前記遅延手段は、ファントム本体の超音波検出部の検出面と超音波提供部の供給面との距離に応じて、または、狭持する物体の距離（厚み）の測定結果に応じて、誤差修正用基準信号の発生タイミングを変化させる。
【００２１】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム本体部内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値を不変とすることが可能になる。また、実際に超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に、ファントム本体部を狭持するので、超音波送信部や超音波受信部の機械的特性及び狭持機構の特性等を含めて、誤差修正用基準信号の発生を行うことが可能になり、温湿度の影響を回避しつつファントムの本来の機能を利用することができる。
【００２２】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、生体を通過した超音波と略同一の疑似超音波を発生可能な誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、ファントムを介して得られる超音波が実際の生体を通過した状態を模擬するので、ファントムを用いて実使用領域の計測値を得ることができる。
【００２４】
上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、基準超音波供給手段で発生する基準超音波の音速または減衰量の少なくとも一方を変化させる誤差修正用基準信号を発生することを特徴とする。
【００２５】
また、上記のような目的を達成するために、上記ファントムの構成において、前記信号発生手段は、誤差修正用基準電気信号の周波数または振幅の少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、単一のファントムで様々な音響的特性を有するファントムを得ることができる。
【００２７】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正システムであって、超音波診断装置の超音波送信部から放射される超音波を検出する原超音波検出手段と、前記原超音波検出手段の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生手段と、前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給手段と、信号発生手段が発生する誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正手段と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
ここで、誤差修正手段は、比較結果の差異を無くすように設定値や調整値をシフトさせてもよいし、誤差修正係数や誤差修正式を算出して、実際の計測時に誤差修正作業を行うようにしてもよい。
【００２９】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値は不変となり、常に同じ計測値に基づいて装置の誤差修正を行うことができる。
【００３０】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に狭持可能なファントム本体部と、当該ファントム本体部を電気的に制御するファントム電子回路部と、を含む超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システムであって、ファントム本体部は、前記超音波送信部から原超音波を受信する超音波検出部と、前記超音波検出部に対向配置され前記超音波受信部に超音波を提供する超音波提供部と、を含み、ファントム電子回路部は、前記超音波検出部の受信信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生して前記超音波提供部に供給する信号発生手段と、前記超音波検出部の検出面と超音波提供部と供給面との距離に応じて誤差修正用基準信号の発生を遅延させる遅延手段と、を含み、さらに、信号発生手段が発生する誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正手段と、を含むことを特徴とする。
【００３１】
ここで、誤差修正手段は、独立して存在してもよいし、超音波診断装置側またはファントム電子回路部側に存在してもよい。
【００３２】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム本体部内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値は不変となり、常に同じ計測値に基づいて装置の誤差修正を行うことができる。また、実際に超音波診断装置の超音波送信部と超音波受信部との間に、ファントム本体部を狭持するので、超音波送信部や超音波受信部の機械的特性及び狭持機構の特性等を含めて、誤差修正用基準信号の発生を行うことが可能になり、温湿度の影響を回避しつつファントムの本来の機能を利用し、良好な誤差修正を行うことができる。
【００３３】
上記のような目的を達成するために、上記誤差修正システムの構成において、前記誤差修正手段は、超音波診断装置の超音波送信部が正常時放射する正規超音波信号を記憶する信号記憶部と、前記正規超音波信号と、超音波検出部が受信する原超音波信号を比較する超音波比較部と、を含み、前記比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行うことを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、超音波送信部側の誤差修正も行うことが可能になり、超音波診断装置全体として、より正確な誤差修正を行うことができる。
【００３５】
また、上記のような目的を達成するために、本発明は、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正方法であって、超音波診断装置の超音波送信部から放射される原超音波を検出する原超音波検出ステップと、原超音波の検出信号に基づいて、誤差修正用基準信号を電気的に発生する信号発生ステップと、前記誤差修正用基準信号に基づき基準超音波を発生し超音波診断装置の超音波受信部に供給する基準超音波供給ステップと、前記誤差修正用基準信号と、超音波診断装置の超音波受信部で受信した基準超音波に基づく電気的信号との比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行う誤差修正ステップと、を含むことを特徴とする。
【００３６】
この構成によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部は実際に超音波の送受を行うが、ファントム内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムを介して得られる計測値は不変となり、常に同じ計測値に基づいて装置の誤差修正を行うことができる。
【００３７】
上記のような目的を達成するために、上記誤差修正方法において、誤差修正ステップは、超音波診断装置の超音波送信部が正常時放射する正規超音波信号を記憶する記憶ステップと、超音波検出部が受信する原超音波信号を比較する超音波比較ステップと、を含み、前記比較結果に基づいて、超音波診断装置の誤差修正を行うことを特徴とする。
【００３８】
この構成によれば、超音波送信部側の誤差修正も行うことが可能になり、超音波診断装置全体として、より正確な誤差修正を行うことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００４０】
実施形態１．
図１には、本実施形態１の超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システム１０の構成概念図が示されている。本実施形態１においては、超音波診断装置の一例として超音波骨評価装置を用いて、超音波診断装置用ファントム（以下、単にファントムという）について説明する。図１において、超音波骨評価装置は、被検体である例えば人の踵を支持する測定台のみを示し、超音波骨評価装置の本体の図示は省略しているが、以下の説明では、測定台を超音波骨評価装置１２と称する。超音波骨評価装置１２は、例えば人の踵部分に超音波を放射し、その時に骨を通過する超音波の音速や減衰度合を計測し、骨の診断を行うものである。そのため、超音波骨評価装置１２の測定台には、原超音波の送信用振動子１４と受信用振動子１６が所定距離隔てて対向配置されている。また、送信用振動子１４と受信用振動子１６の前面には、実際に被検体（人の踵等）に接触する接触子１８が配置されている。この接触子は、被検体との密着を維持すると共に送受信される超音波の伝播を良好に行うために設けられたもので、液体（例えば水等）を収納した袋状のものである。なお、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６は、相対距離を任意に変更できる可動式として、両者間に挟み込む被検体のサイズ（厚み）に対応できる構成のものでもよいし、固定式のものでもよい。
【００４１】
前述したように、超音波骨評価装置１２等は、装置間の計測値のばらつきや装置構成部材の経年変化等による誤差を修正（装置の測定系の校正や計測値の補正）を行う必要がある。そのため、本実施形態１においては、超音波骨評価装置１２に含まれる誤差を検出するために、生体を模擬した基準となる測定物（ファントム）を使用する。
【００４２】
本実施形態１において、ファントムは、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間に挟み込み可能なファントム本体部２０とファントム本体部２０を電気的に制御するファントム電子回路部２２とから構成されている。ファントム本体部２０は、任意の材質、例えば加工が容易なアクリル等の樹脂で形成され、その形状も任意であるが、前記接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間に安定かつ容易に挟み込めるように、例えば方形形状を呈している。そして、ファントム本体部２０には、表面の一端側には、前記送信用振動子１４が発生する原超音波を受信可能な超音波検出部であるファントム受信振動子２４が検出部を向けて配置され、対向する他端側の表面には前記受信用振動子１６に基準超音波を供給可能な超音波供給部としてのファントム送信振動子２６が供給部を向けて配置されている。
【００４３】
一方、前記ファントム電子回路部２２は、前記ファントム受信振動子２４が接続された検波部２８を有し、ファントム受信振動子２４が送信用振動子１４からの原超音波を受信することを検出している。また、前記検波部２８には、ディレイ部３０が接続され、検波部２８が原超音波の放射を検出してから後段の処理を所定時間遅延させている。そして、ファントム電子回路部２２に設けられた信号発生部３２に発生開始信号を供給し、信号発生部３２は、前記ファントム送信振動子２６に、所定の超音波信号（基準超音波）を発生するように所定の超音波発生信号を供給する。この所定の超音波発生信号は、送信用振動子１４が放射した超音波が実際の生体（人の踵部等）を通過した際に減衰等した超音波を模した疑似超音波を形成するもので、予め定められた誤差修正用基準信号である。この時、前記検波部２８がファントム受信振動子２４の受信した超音波信号を完全に認識可能な構成である場合、検波部２８が受信した原超音波信号を元に信号発生部３２が所望の周波数特性の振幅の励振信号を誤差修正用基準信号として発生してもよい。また、検波部２８がファントム受信振動子２４が原超音波信号を受信したという事実のみを認識可能な構成である場合（原超音波をトリガー信号として認識する場合）、信号発生部３２は予めＲＯＭ等で準備された所望の周波数特性の振幅の励振信号を誤差修正用基準信号として発生してもよい。なお、ファントム電子回路部２２には、この他、ファントム全体を駆動するための電源部３４等が配置されている。
【００４４】
図２には、前記誤差修正システム１０の動作を説明するフローチャートが示されている。まず、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間にファントム本体部２０をセットする（Ｓ１００）。この時、超音波骨評価装置１２の送信用振動子１４および受信用振動子１６が固定式の場合、ファントム本体部２０の長さ（図１中左右方向）を伸縮自在（ボールネジやアクチュエータ等を用いた構造）として、ファントム受信振動子２４及びファントム送信振動子２６が接触子１８に密着するようにする。また、超音波骨評価装置１２側が機械的な狭持機能（ボールネジやアクチュエータ等による送信用振動子１４、受信用振動子１６の移動機構）を有し、送信用振動子１４と受信用振動子１６との距離を測定する機能を有する場合、ファントム本体部２０の大きさ（厚み）を測定するようにすればよい。なお、この場合、ファントム本体部２０の大きさ（厚み）は既知としておき、後述する超音波骨評価装置１２の機械系機構部分の校正を行う場合に狭持機能による計測値と既知の値を比較して、その偏差を校正量として採用することができる。また、狭持時の送信用振動子１４と受信用振動子１６との距離（ファントム本体部２０の厚み）は、前記ディレイ部３０の遅延量を決める時に使用する。なお、ファントム本体部２０と接触子１８との音響的密着度を向上させるために、ゼリー状の音響整合材をファントム本体部２０と接触子１８との間に介在させることが好ましい。
【００４５】
続いて、ファントム電子回路部２２の電源を投入し、誤差修正システム１０を動作状態として（Ｓ１０１）、超音波骨評価装置１２による計測をスタートさせる（Ｓ１０２）。計測がスタートすると、送信用振動子１４が励振され接触子１８を介して、原超音波が放射される。原超音波が放射されるとすぐにファントム受信振動子２４で受信が行われ（Ｓ１０３）、ファントム受信振動子２４で電気信号に変換され、ファントム電子回路部２２の検波部２８に供給され、さらに、その電気信号がディレイ部３０に供給され、所定時間の遅延処理が行われる（Ｓ１０４）。この遅延時間は通常人の足を超音波が通過する時間であり、例えば１０数μｓである。信号発生部３２では、所定時間経過後にディレイ部３０から送られてくる信号に基づき、所望の周波数特性の振幅の誤差修正用基準信号を形成し（Ｓ１０５）、ファントム送信振動子２６に誤差修正用基準信号を供給し、基準超音波を接触子１８を介して受信用振動子１６に送信させる（Ｓ１０６）。
【００４６】
超音波骨評価装置１２は、送信用振動子１４及び受信用振動子１６が固定式の場合、送信用振動子１４及び受信用振動子１６間の距離を既知の値として受波時間から音速を求め、受信用振動子１６で受信された波形から超音波の減衰に関する値を算出する（Ｓ１０７）。そして、その測定結果が、決められた値になるように、超音波骨評価装置１２の測定系の校正を行ったり、計測値に適当な補正を施す補正係数の設定を行う等の誤差修正を行う（Ｓ１０８）。また、送信用振動子１４及び受信用振動子１６が移動式の場合、送信用振動子１４及び受信用振動子１６間の距離の計測値から音速を求め、前述と同様な誤差修正を行う。この場合、送信用振動子１４及び受信用振動子１６間の距離測定結果も誤差修正に反映させることが可能になる。その測定結果が、決められた値になるように、超音波骨評価装置１２の測定系の校正を行ったり、計測値に適当な補正を施す補正係数の設定を行う等の誤差修正を行う。すなわち、電子回路系等の電気的誤差修正と機械的誤差修正を同時に行うことができる。
【００４７】
このように、従来、ファントム中を実際に超音波が通過していたものを超音波の通過を電子回路に置き換えて擬似的に行うことにより、送信用振動子１４と受信用振動子１６との間で行われる電気的信号の送受が周囲の温湿度の変化の影響を受けることが無くなるので、音響的特性が不変であるファントムを提供することが可能になり、特に温湿度等の管理が行われていない場所においても正確な誤差修正作業を行うことができる。また、実際に送信用振動子１４及び受信用振動子１６の間にファントム本体部２０を狭持するので、機械的変動要因（例えば、距離計測機構や振動子ユニットを生体組織に接触させる機構や、振動子や接触子の劣化や摩耗等）に基づく誤差も含めて誤差修正（校正等）行うことができる。さらに、信号発生部３２で発生する誤差修正用基準信号を送信用振動子１４が放射した原超音波が実際の生体（人の踵部等）を通過した際に減衰等した超音波に模した波形になるように形成するようにしているので、実際の超音波骨評価装置１２の使用領域と同じような値によって超音波骨評価装置１２の誤差修正が可能になり、誤差修正の信頼性が向上する。
【００４８】
実施形態２．
図３には、超音波診断装置用ファントムを用いた実施形態２の誤差修正システム３６の構成概念図が示されている。なお、図１に示す実施形態１の誤差修正システム１０と同等の部材には、同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００４９】
誤差修正システム３６は、パーソナルコンピュータ３８を用いて自動的に超音波骨評価装置１２の誤差修正（校正や計測値の補正）を行う構成になっている。
【００５０】
図３において、ファントム電子回路部２２は、図１のディレイ部３０の代わりにマイクロプロセッシングユニット（ＭＰＵ）部４０を有している。ＭＰＵ部４０は、インターフェースとメモリとＣＰＵで構成されている。そして、ＭＰＵ部４０はインターフェースを介してパーソナルコンピュータ３８に接続されている。一方、超音波骨評価装置１２にもＭＰＵ部４２が備えられ、さらに、記憶部４４を備えている。そして、超音波骨評価装置１２のＭＰＵ部４２もインターフェースを介してパーソナルコンピュータ３８に接続されている。
【００５１】
図４には、前記誤差修正システム３６の動作を説明するフローチャートが示されている。まず、実施形態１と同様に、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間にファントム本体部２０をセットする（Ｓ２００）。この時、超音波骨評価装置１２の送信用振動子１４および受信用振動子１６が固定式の場合、ファントム本体部２０の長さ（図３中左右方向）を伸縮自在として、ファントム受信振動子２４及びファントム送信振動子２６が接触子１８に密着するようにする。また、超音波骨評価装置１２側が機械的な狭持機能を有する場合、すなわち、送信用振動子１４と受信用振動子１６との距離を測定する機能を有する場合、ファントム本体部２０の大きさ（厚み）を測定するようにすればよい。なお、この場合、ファントム本体部２０の大きさ（厚み）は実施形態１と同様に超音波骨評価装置１２の機械系機構部分の校正を行う場合に狭持機能による計測値と既知の値を比較して校正量として採用することができる。また、ファントム本体部２０と接触子１８との音響的密着度を向上させるために、ゼリー状の音響整合材をファントム本体部２０と接触子１８との間に介在させることが好ましい。
【００５２】
続いて、パーソナルコンピュータ３８のキーボードを介してファントム電子回路部２２の電源を投入し、誤差修正システム３６を動作状態とする（Ｓ２０１）。さらに、パーソナルコンピュータ３８は、ファントム電子回路部２２のＭＰＵ部４０に超音波波形形成パラメータとして、所定の音速Ｓと減衰Ａを超音波骨評価装置１２の受信用振動子１６に供給するように指示して待機させる（Ｓ２０２）。
【００５３】
続いて、パーソナルコンピュータ３８のキーボードを介して超音波骨評価装置１２による計測をスタートさせる（Ｓ２０３）。計測がスタートすると、送信用振動子１４が励振され接触子１８を介して、原超音波が放射される。原超音波が放射されるとすぐにファントム受信振動子２４で受信が行われ（Ｓ２０４）、ファントム受信振動子２４で電気信号に変換され、ファントム電子回路部２２の検波部２８に供給され、さらに、ＭＰＵ部４０に供給される。この時、検波部２８から供給される信号は、ファントム受信振動子２４が原超音波信号を受信したことを示すトリガー信号のみでもよい。ＭＰＵ部４０は、検波部２８からの信号を受信すると、（Ｓ２０２）で入力設定した内容に従って、所定の振幅の基準超音波を発生する誤差修正用基準信号を形成し（Ｓ２０５）、信号発生部３２から所定の遅延タイミング（入力した音速に基づく遅延タイミング）で、ファントム送信振動子２６に誤差修正用基準信号を供給し、基準超音波を接触子１８を介して受信用振動子１６に送信させる（Ｓ２０６）。
【００５４】
パーソナルコンピュータ３８は、超音波骨評価装置１２に対して、受信用振動子１６で受信された波形から得られる音速の測定結果Ｘと減衰の測定結果Ｙを送信するように指示を出し、超音波骨評価装置１２の計測値を取得する（Ｓ２０７）。そして、パーソナルコンピュータ３８は、取得した計測値Ｘ，Ｙと、（Ｓ２０２）で入力した音速Ｓ、減衰Ａとの偏差を求め、誤差修正係数Ｃs，ＣAを算出する（Ｓ２０８）。
【００５５】
パーソナルコンピュータ３８は、算出した誤差修正係数Ｃs，ＣAを超音波骨評価装置１２のＭＰＵ部４２を介して記憶部４４に書き込み（Ｓ２０９）、その誤差修正係数Ｃs，ＣAに基づいて、超音波骨評価装置１２の測定系の校正を行ったり、計測値に適当な補正を施す誤差修正を行う（Ｓ２１０）。
【００５６】
このように、実施形態１の効果に加え、パーソナルコンピュータ３８を利用して、超音波骨評価装置１２の校正や計測したデータの誤差補正を自動で行うことが可能になり、信頼性の高い誤差修正を容易に行うことができる。
【００５７】
ところで、図４に示すフローチャートにおける誤差修正では、超音波骨評価装置１２の送信用振動子１４の超音波発信系に誤差が生じている場合の誤差修正を行うことができない。そこで、図５のフローチャートに示すように、検波部２８はファントム受信振動子２４が受信した超音波信号をＭＰＵ部４０を介してパーソナルコンピュータ３８に供給し保存させる（Ｓ２１１）。そして、パーソナルコンピュータ３８は、予め定められた超音波骨評価装置１２の送信用振動子１４の正規超音波信号（送信用振動子１４が正常な状態で発信できる超音波信号）と、検波部２８及びＭＰＵ部４０を介し供給された測定超音波信号とを比較し（Ｓ２１２）、もし偏差が存在する場合、誤差修正係数を算出し（Ｓ２１３）、超音波骨評価装置１２のＭＰＵ部４２を介して記憶部４４に記憶する（Ｓ２１４）。そして、送信用振動子１４の出力回路の誤差修正を行う（Ｓ２１５）。もちろん、送信用振動子１４等の劣化等を警告として使用者に通知するようにしてもよい。
【００５８】
実施形態３．
図６には、パーソナルコンピュータ３８を利用した実施形態３の誤差修正手順を説明するフローチャートが示されている。実施形態３においては、誤差修正の検出を多点で複数回行うことにより、より信頼性の高い誤差修正を実現している。
【００５９】
まず、実施形態２と同様に、接触子１８を含む送信用振動子１４と受信用振動子１６との間にファントム本体部２０をセットする（Ｓ３００）。
【００６０】
続いて、パーソナルコンピュータ３８のキーボードを介してファントム電子回路部２２の電源を投入し、誤差修正システム３６を動作状態とする（Ｓ３０１）。この時、パーソナルコンピュータ３８では、内部カウンタ（不図示）をＮ＝１とする（Ｓ３０２）。続いて、パーソナルコンピュータ３８は、ファントム電子回路部２２のＭＰＵ部４０に超音波波形形成パラメータとして、所定の音速ＳN(N=1)と減衰ＡN(N=1)を超音波骨評価装置１２の受信用振動子１６に供給するように指示して待機させる（Ｓ３０３）。
【００６１】
そして、パーソナルコンピュータ３８のキーボードを介して超音波骨評価装置１２による計測をスタートさせる（Ｓ３０４）。計測がスタートすると、送信用振動子１４が励振され接触子１８を介して、原超音波が放射される。超音波が放射されるとすぐさまファントム受信振動子２４で受信が行われ（Ｓ３０５）、ファントム受信振動子２４で電気信号に変換され、ファントム電子回路部２２の検波部２８に供給され、さらに、ＭＰＵ部４０に供給される。この時、検波部２８から供給される信号は、ファントム受信振動子２４が原超音波信号を受信したことを示すトリガー信号のみでもよい。ＭＰＵ部４０は、検波部２８からの信号を受信すると、（Ｓ３０３）で入力設定した内容に従って、所定の振幅の基準超音波を発生する誤差修正用基準信号を形成し（Ｓ３０６）、信号発生部３２から所定の遅延タイミング（入力した音速に基づく遅延タイミング）で、ファントム送信振動子２６に誤差修正用基準信号を供給し、基準超音波を接触子１８を介して受信用振動子１６に送信させる（Ｓ３０７）。
【００６２】
パーソナルコンピュータ３８は、超音波骨評価装置１２に対して、受信用振動子１６で受信された波形から得られる音速の測定結果ＸN(N-1)と減衰の測定結果ＹN(N=1)を送信するように指示を出し、超音波骨評価装置１２の計測値を取得する（Ｓ３０８）。そして、パーソナルコンピュータ３８は、取得した計測値ＸN(N=1)，ＹN(N=1)と、（Ｓ３０３）で入力した音速ＳN(N-1)、減衰ＡN(N-1)との偏差を求め、パーソナルコンピュータ３８内のメモリーに保存する（Ｓ３０９）。
【００６３】
次に、パーソナルコンピュータ３８は、内部カウンタが現在、例えば、Ｎ＝１０であるか否かの判断を行い（Ｓ３１０）、もし、Ｎが１０未満の場合、（Ｓ３０３）に戻り、新たな超音波波形形成パラメータとして、音速ＳN(N=2)と減衰ＡN(N=2)を入力し、（Ｓ３０４）〜（Ｓ３１０）の処理を繰り返す。この時、音速ＳN(N=1〜10)と減衰ＡN(N=1〜10)の範囲は、実際の人の踵部分を測定したときに得られる最小値領域から最大値領域に合わせて設定することが好ましい。そして、パーソナルコンピュータ３８は、音速ＳN(N=1〜10)と減衰ＡN(N=1〜10)に対する計測値ＸN(N=1〜10)，ＹN(N=1〜10)に基づいて、偏差が最小になるように誤差修正式を求める（Ｓ３１１）。この誤差修正式は図７に示すような概念に従って取得することができる。パーソナルコンピュータ３８は、算出した誤差修正式に関する情報を超音波骨評価装置１２のＭＰＵ部４２を介して記憶部４４に書き込み（Ｓ３１２）、その誤差修正式に基づいて、超音波骨評価装置１２の測定系の校正を行ったり、計測値に適当な補正を施す誤差修正を行う（Ｓ３１３）。
【００６４】
このように、人の踵部分の測定を行った場合と同様な領域で誤差修正式の算出を行うことにより、より信頼性の高い誤差修正を実現することができる。また、単一のファントム本体部２０を用いて、様々な計測対象（人や動物等）の計測状態を再現しつつ誤差修正を行うことができる。
【００６５】
なお、上述の説明ではＮ＝１〜１０で行ったが、よりＮの数を増やすことによってさらに信頼性の高い誤差修正式を算出することができる。また、さらに多くのＮを用いることにより、誤差修正テーブルを作成して誤差修正を行うようにしてもよい。また、実施形態２，３では、超音波波形形成パラメータとして、所定の音速ＳNと減衰ＡNを入力する例を示したが、周波数や振幅をパラメータとして入力してもよい。また、これらのパラメータは、任意に組み合わせて使用することもできる。
【００６６】
また、図１や図３では、超音波診断装置として、超音波骨評価装置を例に取り説明したが、他の超音波診断装置においても同様な方法によって誤差修正を行うことができる。また、各実施形態では透過型の超音波診断装置について説明したが、ファントム本体部との間で発生する超音波の多重反射を排除する構成を備えれば、反射型の超音波診断装置の誤差修正も同様に行うことができる。
【００６７】
また、各実施形態では、ファントム本体部２０とファントム電子回路部２２を分離した構成で示しているが、ファントム本体部２０内部にファントム電子回路部２２を含める構成としてもよい。また、図３においては、パーソナルコンピュータ３８を独立した形で示しているが、超音波骨評価装置１２（超音波診断装置）側に含めてもよいし、ファントム電子回路部２２をパーソナルコンピュータ３８や超音波骨評価装置１２に含めるようにしてもよい。このような場合、誤差修正作業を行う際には、ファントム本体部２０のみを超音波骨評価装置１２（超音波診断装置）に接続することになり、作業を容易に行うことができる。
【００６８】
上述した各実施形態に示す構成は、一例であり、ファントム本体部２０の内部を超音波を通過させず、電気信号を用いて擬似的に超音波がファントム本体部２０内部を通過する構成とするものであれば、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、超音波診断装置の超音波送信部及び超音波受信部で実際に超音波の送受を行うが、ファントム内部を超音波が通過しないため、ファントム自体の音響的特性が変化しても常に一定の誤差修正用基準信号に基づく基準超音波を超音波診断装置の超音波受信部に提供することができる。その結果、ファントムに対して温湿度の変化が影響しないので、ファントムを介して得られる計測値を不変とすることが可能になる。そして、正確な誤差修正を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１に係る超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システムの構成概念図である。
【図２】  本発明の実施形態１に係る誤差修正システムの動作手順を説明するフローチャートである。
【図３】  本発明の実施形態２に係る超音波診断装置用ファントムを用いた誤差修正システムの構成概念図である。
【図４】  本発明の実施形態２に係る誤差修正システムの動作手順を説明するフローチャートである。
【図５】  本発明の実施形態２に係る誤差修正システムの送信用振動子の誤差修正を行う動作手順を説明するフローチャートである。
【図６】  本発明の実施形態３に係る誤差修正システムの動作手順を説明するフローチャートである。
【図７】  本発明の実施形態３に係る誤差修正システムの誤差修正式の算出イメージを説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  誤差修正システム、１２  超音波骨評価装置、１４  送信用振動子、１６  受信用振動子、１８  接触子、２０  ファントム本体部、２２  ファントム電子回路部、２４  ファントム受信振動子、２６  ファントム送信振動子、２８検波部、３０  ディレイ部、３２  信号発生部、３４  電源部。
【図１】
0004330229.tif 000002
【図２】
0004330229.tif 000003
【図３】
0004330229.tif 000004
【図４】
0004330229.tif 000005
【図５】
0004330229.tif 000006
【図６】
0004330229.tif 000007
【図７】
0004330229.tif 000008