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公開番号2025068769
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2023178766
出願日2023-10-17
発明の名称超音波診断画像処理プローブ装置、超音波診断装置及び尿量計測装置
出願人上田日本無線株式会社
代理人弁理士法人MTI特許事務所
主分類A61B 8/14 20060101AFI20250422BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】被検者の膀胱周辺組織等、体表と被検体の間に音波の反射物が存在する組織を容易に、且つ、詳細に観察可能とするとともに、当該組織の長さ、面積、体積等のサイズパラメータを手軽、迅速に、且つ、経験による個人的誤差の発生を低減しつつ計測可能とする。
【解決手段】各々直交する走査方向を有し、互いに直交する音波ビームを送信する第1及び第2プローブ111及び112を超音波診断装置1に設け、プローブ部11を被検者に当接させた際、第1プローブ111が法線方向NDから見て被検者体部の尾側に角度θ1傾斜するとともに、所定の送信角度範囲で送信される第2音波ビームSB2と交叉する第1音波ビームSB1を照射する。
【選択図】図6

特許請求の範囲【請求項１】
被検者体部前面側の体表に平行又は略平行に当接させた状態にて利用され、当該被検者体内の被検体を撮像した超音波診断画像データを生成する超音波診断画像処理プローブ装置であって、
当該超音波診断画像処理プローブ装置に設けられ、撮像時に前記被検者の体表と相対する位置になる基準平面と平行な第１方向に沿って配列された第１振動子アレイにより構成され、第１音波ビームを前記被検体に当てて得られた電気信号を第１出力信号として出力する第１音波送受信手段と、
前記第１方向に直交する第２方向に沿って配列されるとともに、前記第１振動子アレイと略Ｔ字形状をなして配列された第２振動子アレイにより構成され、前記第１音波ビームと直交し、所定の送信角度範囲で第２音波ビームを前記被検体に当てて得られた電気信号を第２出力信号として出力する第２音波送受信手段と、
（Ａ１）前記第１音波送受信手段から前記第１音波ビームを送信させるとともに、（Ａ２）前記第２音波送受信手段から前記第２音波ビームを送信させる駆動手段と、
（１）前記第１方向を前記被検者体部の横断面と平行又は略平行に維持するとともに、（２）前記第２方向を前記被検者体部の正中線に沿わせ、（３）前記被検者恥骨上部の所定位置に対して、前記基準平面を前記被検者体部前面側の体表に相対させつつ、当接させた当接状態において、（Ｂ１）前記第１音波ビームにより前記被検体を前記第１方向に電子走査して前記被検体の前記第１方向の第１超音波診断画像データを生成するとともに、（Ｂ２）前記第２音波ビームにより前記被検体を前記第２方向に電子走査して前記被検体の前記第２方向の第２超音波診断画像データを生成して、利用可能に記憶手段に記憶させる生成手段と、
を有し、
前記第１振動子アレイが、
前記当接状態において、前記基準平面の法線方向から見て前記被検者体部の尾側に予め定められた第１角度傾斜して設置され、当該法線方向から見て前記尾側に前記第１角度傾斜し、前記第２音波ビームと交叉する前記第１音波ビームを送信する、ことを特徴とする超音波診断画像処理プローブ装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記生成手段により生成され、前記記憶手段に記憶された第１及び第２超音波診断画像データの各々に対して所定の信号処理を施し、前記第１及び第２方向の各超音波診断画像において前記被検体の写り込んだ画像領域を各々抽出する抽出手段と、
前記抽出した画像領域に基づき、当該被検体の長さ、面積及び体積の少なくとも１のサイズパラメータの値を計測し、当該計測したサイズパラメータ値を利用可能に記憶手段に記憶させる計測手段と、
をさらに有する、請求項１に記載の超音波診断画像処理プローブ装置。
【請求項３】
前記生成手段が、
前記当接状態において、（１）前記第１音波ビームにより前記被検体を前記第１方向に電子走査して、前記被検体の横断面画像に対応する前記第１超音波診断画像データを生成する一方、（２）前記第２音波ビームにより前記被検体を前記第２方向に電子走査して、前記被検体の縦断面画像に対応する前記第２超音波診断画像データを生成し、
前記抽出手段が、
前記生成された横断面画像及び縦断面画像の各々に対応する超音波診断画像データに所定の信号処理を施し、前記横断面画像及び縦断面画像の各々において前記被検体の写り込んだ画像領域を抽出し、
前記計測手段が、
前記抽出された前記画像領域の各々に基づき、前記被検体の横方向、縦方向及び奥行き方向の各サイズを計測し、当該計測値に基づき当該被検体の体積を算出する、請求項２に記載の超音波診断画像処理プローブ装置。
【請求項４】
前記第１角度が、
前記第２振動子アレイによる前記第２音波ビームの送信角度範囲内に設定される請求項１～３のいずれか１項に記載の超音波診断画像処理プローブ装置。
【請求項５】
前記第２振動子アレイが、
前記当接状態において、（Ａ）前記法線方向から見て前記被検者体部の尾側に予め定められた第２角度傾斜した方向を、前記送信角度範囲の起点及び終点のいずれか一方に対応する方向とするとともに、（Ｂ）前記法線方向から見て前記被検者体部の頭側に予め定められた第３角度傾斜した方向を前記送信角度範囲の他方の点に対応する方向とする前記第２音波ビームを送信する、請求項１～３のいずれか１項に記載の超音波診断画像処理プローブ装置。
【請求項６】
前記第２振動子アレイが、
前記当接状態において、（Ａ）前記法線方向から見て前記被検者体部の尾側に予め定められた第２角度傾斜した方向を、前記送信角度範囲の起点及び終点のいずれか一方に対応する方向とするとともに、（Ｂ）前記法線方向から見て前記被検者体部の頭側に予め定められた第３角度傾斜した方向を前記送信角度範囲の他方の点に対応する方向とする前記第２音波ビームを送信する、請求項４に記載の超音波診断画像処理プローブ装置。
【請求項７】
前記第１角度が、３０度～６０度の角度範囲内に設定される、請求項１～３のいずれか１項に記載の超音波診断画像処理プローブ装置。
【請求項８】
前記第１角度が３０度～６０度の角度範囲内に設定される、請求項４に記載の超音波診断画像処理プローブ装置。
【請求項９】
前記第１角度が３０度～６０度の角度範囲内に設定される、請求項５に記載の超音波診断画像処理プローブ装置。
【請求項１０】
前記第１角度が３０度～６０度の角度範囲内に設定される、請求項６に記載の超音波診断画像処理プローブ装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療等の分野において利用する超音波診断装置等に関する。
続きを表示（約 5,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、医療等の分野においては人体内の各種組織（例えば、臓器、骨、筋肉、脂肪、腫瘍等（以下「組織等」という。）を含む被検体の状態を非侵襲に観察、診断するため、超音波診断装置が広く用いられている。この種の超音波診断装置は、一般に超音波プローブと本体装置を備えている。超音波プローブは、被検体に対して所定周波数帯の音波（「超音波」ともいう。）を送信し、被検体で反射した音波（すなわち、エコー）を受信する。本体装置は、超音波プローブにて受信されたエコーに基づき生成された受信信号に基づいて被検体を撮像した複数の超音波診断画像フレーム（例えばＢモード画像等）からなる超音波診断画像データを生成し、当該生成したデータに基づき超音波診断画像を表示する構成となっている。
【０００３】
また、最近では、超音波診断画像データを生成する機能を携帯型の超音波プローブ装置内に集約し、超音波プローブ装置単体にて生成した超音波診断画像データを、スマートフォンやタブレット型情報通信端末装置、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）又はＰＣモニタ等の一般的な画像表示装置（以下、「表示装置」という。）に送信し、表示装置にて表示させることにより、利用場所を限定されることなく低コストに超音波画像診断を実施可能とする超音波診断システムも実用化されている（例えば、非特許文献１）。このような超音波診断画像データ生成機能を内蔵した超音波プローブ装置（以下、一般的な超音波プローブと区別するため、「超音波診断画像処理プローブ装置」ともいう。）は、被検体から受信したエコーの受信結果に基づき超音波診断画像処理プローブ装置単体にて超音波診断画像データを生成し、当該生成した超音波診断画像データを表示装置に有線又は無線にて送信する。一方、表示装置は、超音波診断画像処理プローブ装置から受信した超音波診断画像データに基づき超音波診断画像を表示する構成になっている。この種の超音波診断システムにより在宅医療等の現場においても手軽に被検者の超音波診断画像を取得して確認することが可能になっている
【０００４】
ここで、在宅を含む医療現場においては、被検者膀胱内の尿量等を計測し、管理することが患者（被検者）の病態の把握や病態の管理上重要となる。上記従来の超音波診断システム等により被検者膀胱内の尿量を計測しようとすると、膀胱の横断面及び縦断面の超音波診断画像を超音波診断システム等にて各々撮像して、膀胱の左右方向、上下方向及び前後方向（すなわち、奥行き方向）の各内径を計測し、当該計測結果に基づき、膀胱内の容積（若しくは膀胱体積、以下同様）を算出する必要があり、計測作業が煩雑となる。また、従来の超音波診断システム等において膀胱の横断面画像と縦断面画像を各々描出するためには、超音波診断画像処理プローブ装置を被検者体部に当接させる向きを９０°変化させて、音波ビームによる走査方向を９０°変化させることが必要となる。さらに、膀胱は恥骨裏に存在しているため、仰臥位の状態にて膀胱の真上（すなわち、被検者体部の前面側（腹側））に超音波プローブを当接させて音波ビームによる走査を行った場合、恥骨にて音波ビームが反射され、恥骨裏の膀胱を正確に描出できなくなる。このため、膀胱の横断面と縦断面の各画像を正確に描出しようとすると、超音波の恥骨による反射を防ぎつつ恥骨裏の膀胱に音波ビームが行き届くように超音波プローブを操作する手技が必要となる。一般に、膀胱の観察及び尿量計測に際しては、仰臥位にて超音波プローブを恥骨のやや上方（頭側）の位置に当接させ、装置を下腹部に押し込んだ状態にて超音波プローブを恥骨側に向けて傾け、超音波プローブから送信（照射）される音波ビームの体表面に対する送信角度を変化させ、膀胱の適切な位置に音波ビームが照射されるように操作する手技が必要となり、初心者では正確な膀胱の位置を把握するのが難しい。特に、従来の超音波診断システム等においては、超音波診断画像処理プローブ装置又は超音波プローブと表示装置又は本体装置が別体であるため、ユーザは片手で表示装置を保持し、又は、本体装置を操作しつつ、もう一方の手により超音波診断画像処理プローブ装置又は超音波プローブを細かく操作することが必要になる。このため、正確な膀胱内容積を計測する際の手技がさらに煩雑になってしまう。この問題は、膀胱に限らず、膀胱周辺の恥骨裏に存在する他の組織等（例えば、前立腺や大腸等の膀胱周辺組織等）についても同様であり、その観察及び組織の横幅、高さ、奥行き、面積、体積等のサイズパラメータを計測するためには、煩雑な手技の実施が必要となる。このような状況の下、近年では携帯型の構成にて手軽に膀胱内の尿量を自動計測する尿量計測装置も提案され、一部実用化されている（例えば、特許文献１及び非特許文献２）。この尿量計測装置においては、体表に押し当てたケース内においてセクタ型の超音波プローブをモータにより回転させ、複数方向の膀胱画像を描出しつつ、体積走査を行うことによって被検者の膀胱内容積（すなわち尿量）を自動計算して表示する構成が採用されている。また、最近では、２つのリニア型プローブをＴ字型に配置して略同時に横断面と縦断面を撮像可能にした超音波プローブ（例えば、特許文献２）や振動子アレイを十字型に配置し、又は、１の振動子アレイをモータにより揺動させることにより、２方向以上の断面画像を略同時に撮像可能にする超音波プローブを備えた超音波診断装置も提案されている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第７０４３６２２号
特許第６３７９３６３号
特許第５６７２２４１号
【非特許文献】
【０００６】
日本経済新聞電子版、「テルモ、ワイヤレスの超音波診断装置点滴など支援」、２０２０年１２月８日、＜URL：https://www.nikkei.com/article/DGXZQODZ079PC0X0１C20A2000000/＞
シスメックス株式会社、“膀胱用超音波画像診断装置ブラッダースキャンシステムＢＶＩ６１００［２０２３年６月１２日検索］、＜URL:https://products.sysmex.co.jp/products/ultrasound/bvi6１00/index.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１及び非特許文献２に記載の尿量計測装置により膀胱を正確に描出して尿量を高精度に計測しようとする場合、音波ビームにより、膀胱の中心部を正確に捉える手技が必要となり、実際には手技に不慣れな初心者が膀胱中心部に音波ビームを照射させることは難しく、操作者の経験による個人的誤差が大きくなる。また、ケース内のセクタ型プローブは、モータにより駆動される構成のため、装置が複雑化するとともに、故障も発生し易くなる。一方、特許文献２及び３に記載の構成を採用することにより、被検体の横断面と縦断面を一度に撮像可能となるが、恥骨裏の膀胱周辺組織に対して正確に直交する音波ビームを照射させるためには、従来の超音波診断システム等と同様に超音波プローブを被検者下腹部に押し込みつつ音波ビームを照射する位置や角度を調整する手技が必要になり初心者には操作が難しくなる。また、振動子アレイを揺動させる構成を採用した場合、装置が複雑化して重くなるので利用場所を選ぶとともに、高価となるため、在宅医療等の現場において手軽に患者膀胱内の尿量（すなわち、膀胱内容積)を計測するような場面で利用することが難しい。
【０００８】
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検者の膀胱周辺組織のように、被検者の体表と被検体の間に音波の反射物が存在する組織等を容易に、且つ、詳細に観察可能とするとともに、当該組織等の長さ、面積、体積等のサイズパラメータを容易、迅速、手軽に、且つ、操作者の経験による個人的誤差の発生を低減しつつ計測可能な超音波診断画像処理プローブ装置、超音波診断装置及び尿量計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上述した課題を解決するため、本発明の超音波診断画像処理プローブ装置は、被検者体部前面側の体表に平行又は略平行に当接させた状態にて利用され、当該被検者体内の被検体を撮像した超音波診断画像データを生成する超音波診断画像処理プローブ装置であって、当該超音波診断画像処理プローブ装置に設けられ、撮像時に前記被検者の体表と相対する位置になる基準平面と平行な第１方向に沿って配列された第１振動子アレイにより構成され、第１音波ビームを前記被検体に当てて得られた電気信号を第１出力信号として出力する第１音波送受信手段と、前記第１方向に直交する第２方向に沿って配列されるとともに、前記第１振動子アレイと略Ｔ字形状をなして配列された第２振動子アレイにより構成され、前記第１音波ビームと直交し、所定の送信角度範囲で第２音波ビームを前記被検体に当てて得られた電気信号を第２出力信号として出力する第２音波送受信手段と、（Ａ１）前記第１音波送受信手段から前記第１音波ビームを送信させるとともに、（Ａ２）前記第２音波送受信手段から前記第２音波ビームを送信させる駆動手段と、（１）前記第１方向を前記被検者体部の横断面と平行又は略平行に維持するとともに、（２）前記第２方向を前記被検者体部の正中線に沿わせ、（３）前記被検者恥骨上部の所定位置に対して、前記基準平面を前記被検者体部前面側の体表に相対させつつ、当接させた当接状態において、（Ｂ１）前記第１音波ビームにより前記被検体を前記第１方向に電子走査して前記被検体の前記第１方向の第１超音波診断画像データを生成するとともに、（Ｂ２）前記第２音波ビームにより前記被検体を前記第２方向に電子走査して前記被検体の前記第２方向の第２超音波診断画像データを生成して、利用可能に記憶手段に記憶させる生成手段と、を有し、前記第１振動子アレイが、前記当接状態において、前記基準平面の法線方向から見て前記被検者体部の尾側に予め定められた第１角度傾斜して設置され、当該法線方向から見て前記尾側に前記第１角度傾斜し、前記第２音波ビームと交叉する前記第１音波ビームを送信する構成を有する。
【００１０】
この構成により本発明の超音波診断画像処理プローブ装置は、超音波診断画像の撮像に際して、操作者が被検者の体表前面側（腹側）に（当接条件１）第１方向（後述する第１走査方向ＳＤ１に相当）を被検者体部の横断面と平行又は略平行に維持するとともに、（当接条件２）第２方向（後述する第２走査方向ＳＤ２に相当）を被検者体部の正中線に沿わせるようにし、且つ、（当接条件３）基準平面を前記被検者体部前面側の体表に相対させつつ、基準平面が、未変形の状態の被検者体表の仮想的な接線又は接平面（後述する図７（Ｂ）及び（Ｃ）の「ＶＴ」に相当）と平行又は略平行になるように当接させた場合に、基準平面の法線方向（以下、単に「法線方向」ともいう。）から見て被検者体部の尾側に第１角度傾斜するとともに、第２音波ビームに直交し、且つ、第２音波ビームと交叉する第１音波ビームを第１振動子アレイから送信（照射）させることができる（図１、３、４、７及び８参照）。なお、「特許請求の範囲」において「基準平面を前記被検者体部前面側の体表に相対させつつ当接させる」というときは、基準平面が、未変形の状態の被検者体表の仮想的な接線又は接平面と平行又は略平行になるように超音波診断画像処理プローブ装置を当接させた状態を示すものとする。また、本明細書において「未変形の状態の被検者体表」というときは、被検者が仰臥位等、所定の体位をとった状態にて腹部に圧力が印加されず、変形していない状態の被検者腹部体表面を示すものとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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