超音波屈折装置およびそれを用いた超音波診断装置
【課題】汎用超音波探触子にアタッチメントを具備し、超音波探触子の対象物に対する位置合わせを容易に行うことのできる超音波偏向アタッチメントおよびそれを用いた超音波診断装置を提供する。
【解決手段】汎用超音波探触子２の超音波ビームを送受信する面へ脱着可能なアタッチメント５を備え、前記アタッチメント５の一部に音速の異なる材料１１を超音波ビームに対して傾斜をつけて挿入されている構造で、前記アタッチメント５の中を超音波ビームが通過することによって超音波ビームの一部分が屈折し、位置合わせに用いることにより、対象物に対する超音波探触子の位置合わせを容易に行うことができる。
【解決手段】汎用超音波探触子２の超音波ビームを送受信する面へ脱着可能なアタッチメント５を備え、前記アタッチメント５の一部に音速の異なる材料１１を超音波ビームに対して傾斜をつけて挿入されている構造で、前記アタッチメント５の中を超音波ビームが通過することによって超音波ビームの一部分が屈折し、位置合わせに用いることにより、対象物に対する超音波探触子の位置合わせを容易に行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用超音波診断装置に関し、特に頚動脈の計測技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は生体における臓器の形状や血流を描出する手段として広い範囲で用いられている。一般的な超音波診断装置の構成を図１０に示す。
【０００３】
図１０において、超音波診断装置本体１１１に超音波探触子１１２が接続されており、超音波を体内（図示なし）への送受信は、超音波探触子１１２内に設けられた配列振動子１１３を用いて行なわれる。ここに示している超音波診断装置の構成は、電子走査と呼ばれる走査を行なうもので、探触子内に数十から数百の振動子から成る配列振動子１１３を有し、送受信を行なうための振動子を順次切り替えることで、体内の情報を２次元に表示することが可能である。
【０００４】
超音波診断装置は生体の幅広い部位で用いられるが、最近、頸動脈を走査し、頸動脈の血管壁の厚さを測ることで動脈硬化の進行度合い等の情報を得る手法が注目されている。この手法は血管壁の内膜と中膜を合わせた厚さ（内中膜複合体厚）を計測するもので、一般にＩＭＴ（Ｉｎｔｉｍａ Ｍｅｄｉａ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）計測と呼ばれる。
【０００５】
超音波診断装置を用いたＩＭＴ値は、頚動脈付近の首の体表に超音波探触子を接触させて、得られた血管壁の画像データから求める。
【０００６】
ＩＭＴ値を測定する際に正確な値を得るためには、血管に対する探触子の位置合わせが重要となってくる。正確な超音波探触子の位置は、超音波ビームが血管径の中央部（いわば血管の中心軸を含む面上）を通り、また、超音波ビームの走査方向が血管の長手方向と平行である位置であり、血管壁面に対して、超音波がほぼ垂直に通過し、反射波の強弱がより明確に区別できるようにすることが求められる。正確なＩＭＴ値を求めるためには、操作者が手で超音波探触子を動かし、位置を調整し、上記の位置に合わせる必要がある。この位置あわせ（調整）により、超音波ビームが血管の中心近傍（超音波ビームが血管を透過（通過）する通過長さが血管の直径相当の長さの位置）を通過することで、得られた超音波画像としては血管径が広く、上記の血管壁が明確に見える画像を抽出することで正確なＩＭＴ値が得られる。
【０００７】
しかしながら、正確なＩＭＴ値が得られるよう、超音波探触子の位置を円滑に操作し、合わせることは熟練を要する。不慣れな操作者においては、正しい位置に超音波探触子を位置させることができず、超音波ビームが血管に対して正確にあたらないことが考えられる。
【０００８】
超音波ビームが血管に対して正確に当っていない場合としては２通りのケースが考えられ、１つは超音波探触子が血管に対して平行に位置しているが、超音波ビームが血管径の中央（いわば血管の中心軸を含む面上を通る）位置ではなく幾分中心軸からは離れた、いわば血管の端に当っていることが考えられる。
【０００９】
この場合、血管の前壁（超音波探触子に近い側の壁）および後壁（超音波探触子から遠い側の壁）からの反射波の距離間隔が狭くなるため血管径が細く描出され、このような場合、超音波ビームが血管壁を斜めに横切るため、ＩＭＴ値は実際より大きな値が得られる。
【００１０】
もう１つのケースにおいては、超音波探触子が血管の走行方向に対して平行になっていない場合である。この場合は、超音波ビームが血管の中心軸と交差する近傍付近の一部分しか描出されない。一般にＩＭＴ値を求めるにはある程度の血管の長軸方向の幅（長さ）の血管情報を得て、その平均を算出する必要があり、この場合にも正確なＩＭＴ値を得ることができない。
【００１１】
上記の問題を解決し、超音波探触子を正確に位置させる方法として、例えば、特許文献１のような方法が知られている。図１１は特許文献１における超音波探触子の構成を示したものである。
【００１２】
特許文献１においては、複数の配列振動子を用い、位置合わせを容易にしている。例えば、図１１（ａ）のように２本の配列振動子１０１，１０２をＴ字型に組み合わせ、一方の位置合わせ用配列振動子１０２で血管の短軸方向（中心軸に垂直な方向）の描出を行ない、この短軸像を血管の長手方向の決められた位置に合わせることで、もう一方の配列振動子１０１を血管長軸の中心部（血管径の中央部）に合わせられるようにしている。
【００１３】
特許文献１においては、図１１（ｂ）、（ｃ）に示したように３本の配列振動子１０１、１０３、１０４、１０１ａ、１０３ａ、１０４ａをＨ字型またはＩ字型に直交するように組み合わせることで、位置合わせを容易にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特表２００１−５２１４０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前記特許文献１のような超音波探触子は、１）超音波探触子の長軸側の端部に別な振動子を設けるためのクリアランスが必要なため、頚部血管などを観察する場合において、端部近傍の画像まで見る際には、位置合わせ用の配列振動子が場所を取るため障害となる点、２）ＩＭＴ値測定以外の用途としては不向きで汎用性が低い点、また、３）製造過程が複雑なためコストが高く、さらに超音波探触子の幅が大きくなることから操作性が悪いこと、そして、４）診断装置本体にも特別な構成が必要なので物量も増えるという点などの問題を有する。
【００１６】
本発明は、前記問題を解決するもので、ＩＭＴ値の測定の際、安価な構成で、汎用の超音波探触子を所望の血管部位に対して正確な位置に簡単に当てることができる超音波屈折装置およびそれを用いた超音波診断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】
【００１７】
前記課題を解決するために、本発明の超音波屈折装置は、超音波ビームを送受信する超音波探触子にするための固定手段と、前記超音波探触子の前記超音波ビームの送受信面に対抗する対向部材とを有し、前記対向部材は超音波ビームを直進させる直進可能領域と、超音波ビームを屈折する屈折可能領域との２種類の領域を有している。
【００１８】
さらに、本発明の超音波診断装置は、超音波屈折装置と、超音波屈折装置を介して超音波ビームを送受信する超音波探触子と、超音波探触子の受信信号から、超音波画像を生成し、表示する本体部と、を備えている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の超音波屈折装置および超音波診断装置によれば、汎用超音波探触子を用いて血管の中心の正確な位置へ超音波ビームを当てる位置合わせが容易にできる。また、構造が単純でコストが安く、超音波探触子の幅を大きくすることがないため操作性が良く、超音波探触子および超音波診断装置に特別な構成を不必要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の超音波屈折装置およびそれを備えた超音波診断装置
【図２】本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置およびそれを備えた超音波診断装置の超音波探触子の概略図
【図３】本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの断面図
【図４】（ａ）本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの正面図、（ｂ）その側面図
【図５】超音波ビームの屈折を説明するための、材料９と材料１１で構成されるアタッチメントの部分の拡大概略断面図
【図６】（ａ）本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントを用いた場合に得られる超音波画像の概念図、（ｂ）それに対応した超音波ビームと血管の位置関係の図
【図７】（ａ）本発明の第２の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの左側面図、（ｂ）その正面図、（ｃ）その右側面図
【図８】（ａ）本発明の第３の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの正面、（ｂ）その側面を通過する超音波ビームと血管の位置関係の図
【図９】（ａ）本発明の第４の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの正面図、（ｂ）その側面図
【図１０】従来技術の超音波診断装置の説明図
【図１１】（ａ）従来技術の特許文献１における探触子のＴ字形状の構成図、（ｂ）Ｈ字形状の構成図、（ｃ）カギ形状の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の超音波屈折装置および、それを用いた超音波診断装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメント５を有した超音波診断装置の超音波探触子の概略図を示す。図２において、超音波ビームを発生する超音波探触子２の先端部の送受信面がアタッチメント５内へ密着するように挿入されている。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態１の超音波屈折装置であるアタッチメント５と超音波探触子２の断面図を示す。図３に示すように、超音波探触子２は超音波を送受信する配列振動子３を内蔵している。
【００２４】
この配列振動子３に電気信号を印加することにより所定の超音波ビームが送信され、例えば生体を被検体とした場合、生体の組織の音響的な違いがある境界から一部反射され再び配列振動子３で受信されてその反射信号を超音波診断装置で信号処理され画像化される方式であり、これは既に公知である。
【００２５】
本実施の形態では、固定手段として超音波探触子２とアタッチメント５にはそれぞれ、凸部分６と凹部分７を設けており、超音波探触子２とアタッチメント５は凸部分６と凹部分７で嵌合し固定される。超音波探触子２の超音波を送受信する面（送受信面）とアタッチメント５との間には空気などの気泡により音響的な不整合がおきて反射しないようにゼ
リー（図示せず）などの超音波伝達媒体を設けておく。
【００２６】
なお、アタッチメント５と超音波探触子２の固定方法は凹凸の嵌合に限定するものではなく、また、凹凸の位置も、超音波探触子の長軸側の端部に限定するものでもなく、固定することができれば他の方式でも良い。
【００２７】
図４は、本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメント５の正面図４（ａ）、側面図４（ｂ）を示す。アタッチメント５と超音波探触子２（図示せず）の超音波ビームの送受信面が接触する中央部分８は超音波ビームが直進するように単一の音速の材料９で構成された直進可能領域を形成しているが、少なくとも配列振動子３の一部、つまり配列振動子３の端部の数チャンネル分からの超音波ビームが通過する部分１０は中央部分とは音速の異なる材料１１が側面図４（ｂ）のように斜めに挿入されており、材料９と材料１１との境界面で超音波ビームを屈折させる（進行方向を変える）屈折可能領域を形成した構造としている。
【００２８】
アタッチメント５の材料９の特性としては、超音波の多重反射をなくすように音響インピーダンスは被検体である生体の音響インピーダンス(１．５〜１．６５ＭＲａｙｌｓ)に近い値を有し、超音波減衰が小さく、また生体に対して安全であることが求められる。このような材料９としては、シリコーンゴム、ポリウレタン、合成ゴム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリメチルペンテン、若しくは水、生食塩水、１,３ブタンジオールなどの液体が用いられる。
【００２９】
しかし必ずしも、上記生体の音響インピーダンスの範囲に限定しなくとも画像診断に影響しないレベルの材料９を用いても良い。例えば、アタッチメント５の材料９と生体の境界での超音波の反射率１０％以下の反射率であれば影響ないとするならば、本発明の第１の実施の形態の構造において、減衰を２０ｄＢ以下に抑えることになる。超音波探触子２の超音波を送受信する面の領域とアタッチメント５の間に挿入するゼリーの音響インピーダンスを生体と同じ１．５ＭＲａｙｌｓと仮定すると、材料の音響インピーダンスは１．２−１．８ＭＲａｙｌｓの範囲の材料９をアタッチメント５に使用しても良い。
【００３０】
図３に示すように、配列振動子３から送受信する超音波は、アタッチメント５の材料９に対してはほぼ垂直に入射するため、材料の音速が生体と違っていてもほぼ直進する。
【００３１】
また、アタッチメント５の材料９のみで構成される部分と材料９と材料１１で構成される部分のそれぞれの材料９，１１の音速は違いがあることが必要であるが、どちらが速くても、遅くても効果は同じである。
【００３２】
図４（ｂ）に示す材料１１はアタッチメントの材料９に対して角度を設け傾斜させた構成にしている。これは超音波ビームが直進（図４では上下方向に進行する）するものに対して材料１１は角度をもたせて設けていることにより、超音波ビームが材料９と材料１１の音速差で屈折させるようにするためである。
【００３３】
なお、材料９と材料１１の境界で反射が小さくなるように音響インピーダンスは近い値を有することが望ましく、また、材料１１は材料９と同様に超音波の減衰が小さいことが望ましい。
【００３４】
図５に、材料９と材料１１で構成されるアタッチメント５の側面の拡大概略断面図を示す。以下、超音波ビームが音速の異なる材料に伝わる場合にスネルの法則により屈折することを説明する。
【００３５】
材料９の中に任意の厚みを有する材料１１が傾斜させた状態で構成されている。材料９が単一の音速の材料であり、その中に水平からの角度Ａで材料９と音速の異なる材料１１が挿入されている。図３、４に示すように材料１１は、少なくとも配列振動子３の端部に設けられている。図５において超音波ビーム１２は材料１１が設けられていない部分は直進し、超音波ビーム１４のようになるが、材料１１の間に材料９を設けることにより、超音波ビーム１２は材料１１と材料９の音速差から材料１１内に進行する際に屈折する。
【００３６】
更に材料１１から材料９に超音波ビームが進行する場合は、同様に音速差により屈折して超音波ビーム１６のように進行する。このように、アタッチメント５の中に材料１１を任意の角度に傾斜させて設けることにより、材料１１を通過した超音波ビームは直進するビーム１４から外れ、ビーム間距離１８を有した位置に超音波ビーム１６が進行することになる。
【００３７】
受信の超音波ビームの進行に対しても送信の進行と同じ経路で逆向きに進行する。屈折の角度とビーム間距離１８の関係は、例えば、単一の音速の材料９の音速が約１０００ｍ／ｓを有するシリコーンゴム、異なる音速の材料１１の音速が約２０００ｍ／ｓを有するポリメチルペンテンの材料を用いた場合において、水平からの角度Ａが１５度の傾きで挿入されているとすると、材料１１へ進行する超音波ビーム１３‐１５は、スネルの法則より超音波ビーム１２より約１６度（角度Ｂ）傾く。
【００３８】
次に、単一の音速の材料９へ進入する際に図５に示す超音波ビーム１５−１６のように、再度、スネルの法則により屈折しアタッチメント５の材料９のみの部分を直進する超音波ビーム１２‐１３‐１４に対して平行になって直進することになる。
アタッチメント５の材料９のみを有する領域の超音波ビーム１２‐１３‐１４と、アタッチメント５の材料９の中に材料１１を設けた領域の超音波ビーム１５-１６のビーム間距離１８は、斜めに挿入する材料の厚さ１７の厚さに依存する。
【００３９】
例えば、ビーム間距離１８を１ｍｍとする場合、異なる音速の材料の厚さ１７は約１．６５ｍｍとなる。また、ビーム間距離１８は、音速の異なる材料１１の挿入角度Ａにも依存している。
【００４０】
以上説明したように、この構造により、材料９の中に音速の異なる材料１１が挿入されている部分（図４の１０：屈折可能領域）では超音波ビームは屈折することでビームの位置が変わる。また、音速の異なる材料１１が挿入されていないアタッチメント５の材料９のみの部分（図４の８：直進可能領域）では、超音波ビームは直進する。
【００４１】
また、上記アタッチメント５は、構造が簡単なため専用の超音波探触子でなくても、汎用の超音波探触子に取付け可能な点が優れた特徴である。
【００４２】
以上の構成のアタッチメント５を汎用の超音波探触子２に設け、超音波診断装置の本体に接続することで、例えば、頚動脈の血管の断層像を表示した場合には、アタッチメント５の材料９のみの部分は、超音波ビームが直進する状態で血管中心を捉えたとき、超音波ビームが屈折するアタッチメント５の端部分１０では血管中心からずれた場所を検出することになる（図６参照）。
【００４３】
このように、アタッチメント５の端の一部に材料９と音速が違う材料１１を設けてその領域で超音波ビームの位置を変えることにより、アタッチメント５の端部分図４の１０の領域の画像を観察しながらアタッチメント５の材料９のみの部分の領域の血管断層像を所望の中心部分に簡単に位置合わせすることが可能になる。
【００４４】
図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメント５を用いた場合に得られる超音波画像（超音波診断装置本体に接続された表示部に表示される超音波画像）の概念図で、図６（ｂ）は、それに対応した超音波ビームと血管の位置関係を示す。図６は、超音波ビーム１９、２０の走査方向が血管２１の長手方向に対して平行で、超音波ビーム１９が血管径の中央部分に当っている（超音波探触子が、正確な位置にある）場合に得られる画像の概略図と位置関係である。
【００４５】
図６（ｂ）において、超音波ビーム１９は材料９のみの部分を通過し直進した超音波ビームを示しており、超音波ビームは血管２１の中央に当っている。血管２１の前壁２２に超音波ビーム１９が当り、さらに透過した超音波ビームが血管２１の中を通過し、血管２１の後壁２３に超音波ビーム１９が当る。
【００４６】
超音波ビーム２０は材料９に材料１１を挿入した部分（屈折可能領域）を通過したために屈折した超音波ビームを示しており、ビームは血管２１の中央からずれた部分に当っている。血管２１の前壁２４に超音波ビーム２０が当り、さらに血管２１の中を通過し、血管２１の後壁２５に超音波ビーム２０が当る。
【００４７】
図６（ａ）においてアタッチメント５の材料９のみで構成されている部分の超音波ビーム１９が直進することにより得られた前壁の超音波画像２２ａと後壁の超音波画像２３ａは、概念画像に示したように、２つの血管壁間の幅（Ｌ１およびＬ１ａ）が概念画像２４ａ、２５ａでの幅より広く、超音波ビーム１９、２０が血管２１に対して平行であることから、血管壁は略平行に描出される。つまり、図６（ａ）の超音波ビーム１９による血管壁画像（前壁２２ａと後壁２３ａ）、および、超音波ビーム２０による血管壁画像（前壁２４ａと後壁２５ａ）とがそれぞれ平行に描出される。
【００４８】
また、アタッチメント５の材料９と音速の異なる材料１１から成る部分の屈折された超音波ビーム２０により得られる血管壁の概念画像２４ａ、２５ａは、血管２１の中央から外れたところにビームが当る。そのため、血管壁およびその概念画像（前壁２４ａと後壁２５ａ）の幅（Ｌ２およびＬ２ａ）が、直進した前壁２２ａと後壁２３ａの血管壁の幅、概念画像と比較すると狭く、上記同様２つの血管壁は略平行に描出される。
【００４９】
以上のように、正確な位置に超音波探触子がある場合、アタッチメント５の材料９のみからなる部分で捉えた血管壁画像２２ａ、２３ａとアタッチメント５の材料９と音速の異なる材料１１の部分で得た血管壁画像２４ａ、２５ａとを比較すると、前壁と後壁の血管壁の幅は、材料９のみの部分で捉えた血管壁画像２２ａ、２３ａのほうが広く表示部に表示されることになる。
【００５０】
ここで、アタッチメント５を備えた超音波探触子をその短軸方向に平行に移動すると、例えば、血管壁画像２２ａ、２３ａ間（Ｌ１ａ）は徐々に狭くなり、血管壁画像２４ａ、２５ａ間（Ｌ２ａ）は徐々に広くなり、超音波ビームが血管２１の中央からズレ、血管２１の中央から超音波ビーム１９までの距離が超音波ビーム２０までの距離と等しくなると血管壁画像２２ａ、２３ａ間（Ｌ１ａ）と、血管壁画像２４ａ、２５ａ間（Ｌ２ａ）とが等しい画像として表示されることとなる。
【００５１】
超音波探触子がさらに移動すると、この血管の概念画像の表示の血管壁間が反対で、アタッチメント５の中央部分図４の８の領域が狭く、端部分図４の１０の領域の血管の幅が広く表示されている状態であるならば、明らかに超音波探触子が正確に血管の位置に当てられていないことになり、以上の血管壁間と、超音波探触子との関係よりこの画像表示を確認しながら、アタッチメント５の中央部分８の領域の血管の幅が最も広く、端部分１０の領域の血管の幅が最も狭く表示される状態に超音波探触子を移動させることで所望の位
置に調整することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では材料１１は超音波探触子の短軸方向を含み長軸方向に垂直な面内で傾斜させ、超音波ビームを図６の超音波ビームと血管の位置関係の図におけるビーム１９からビーム２０の方向へ屈折するようにしたが、さらに、図６（ｂ）の奥行き方向へも屈折するように材料１１を傾斜させて挿入してもよい。
【００５３】
また、アタッチメント５は汎用超音波探触子２と着脱可能にすることにより、位置合せする以外の通常の超音波画像診断に使用したい場合には、アタッチメントを超音波探触子からはずして使用することが可能となり、汎用の超音波探触子を用いて簡単に位置合わせ用に切替えて使用することが可能となるため、構造が単純でコストが安く、さらに従来のＴ字、Ｈ字形状とは異なり、超音波探触子の長軸側、短軸側への寸法増加は嵌合時の支持分だけであることから超音波探触子の幅を格別大きくすることがないため操作性が良く、診断装置に特別な構成を不必要とすることができる。
【００５４】
なお、アタッチメント５の材料９の音速が材料１１の音速より遅い材料を用いた場合について説明したが、これに限定するものではなく、例えば材料９と材料１１の音速が逆の場合であってもよく、材料９と材料１１の音速差を持たせる組み合わせにすれば同様の効果が得られる。
【００５５】
更にアタッチメント５の材料９内に設ける材料１１の形状は均一の厚みを有した場合について説明したが、このほか超音波ビームを屈折させる位置を所望に可変させるように形状を任意に可変しても同様の効果が得られる。なお、それに伴い、屈折された超音波ビームが材料９のみの部分の屈折されていない超音波ビームと平行にならなくてもよい。
【００５６】
このように、本発明の超音波屈折装置および、これを用いた超音波診断装置は構造が単純でコストが安く、汎用の超音波探触子を使用できることから、超音波探触子を専用化して幅を大きくする必要がないため操作性が良く、診断装置に特別な構成を不必要とすることができ、ＩＭＴ値の測定の際、正確な位置に簡単に当てることができる。
【００５７】
また、超音波診断装置内に、超音波探触子の位置が目標位置に合致したかどうかを判断する判定部と、判定部の出力により、操作者に目標位置に合致したことを報知する報知手段とを有することにより、超音波探触子の移動に伴い、血管壁間の距離（Ｌ1ａ、Ｌ２ａ）のデータを測定し、例えば距離Ｌ１ａであれば、最大値になった時に、判定部から目標位置に合致したとの信号を出力し、その信号に基づき、報知手段で操作者に報知することでさらに容易に目標位置に正確に合わせることができる。
【００５８】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の実施の形態２の超音波屈折装置であるアタッチメント５ａの左側面図７（ａ）、正面図７（ｂ）、右側面図７（ｃ）を示す。図７において、第１の実施の形態の構成と異なるところは、アタッチメント５ａの材料９ａの中へ斜めに挿入する音速の異なる材料１１ａが超音波探触子の長軸方向に相当する左右両端の一部に挿入されていることである。この第２の実施の形態においても、音速の異なる材料１１ａが設けられている領域では、材料９ａと材料１１ａの境界で超音波ビームが屈折し、材料９ａのみの部分の超音波ビームが直進する場所とは異なるずれた場所を画像として得ることができる。
【００５９】
このため、図６（ａ）の超音波画像（概念画像）２４ａ、２５ａに相当する画像が、超音波画像２２ａ、２３ａの左側にも表示されるようになる。この、両端の一部に設けた材料１１ａの領域の超音波画像（断層画像）を観察しながら、材料１１ａが左右で対象位置にあるとすれば、左右の超音波画像の間隔幅が同じになるように位置合わせを行えるため
、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
つまり、この構成で頚動脈の血管の断層像を表示した場合には、超音波ビームが直進する材料９ａのみの部分で血管を捉えたとき、材料９ａと材料１１ａから成る超音波ビームが屈折する部分では位置合わせの指標となる前壁と後壁の画像が両端に描出される。両端の前壁と後壁の間の幅を等しくなるように調整することで、超音波ビームを血管に対して平行に当てるための位置合わせができる。
【００６１】
なお、図７では、異なる材料１１ａを両端で逆の傾きに屈折するように挿入しているが、音速の異なる材料１１ａは両端で同じ傾きに超音波ビームが屈折するように挿入しても、逆の傾きに屈折するように挿入しても位置あわせに有効な形態であれば材料１１ａの挿入形態に限定されるものではない。
【００６２】
なお、アタッチメントの片端に違う方向に超音波ビームが屈折するように音速の異なる材料１１を２つ挿入しても、両端に傾きの異なる材料１１を２つ挿入してもよい。
また、両端の前壁と後壁の間の幅を等しくなるように調整する際、等しくなったことを報知するような機能を超音波診断装置本体に付加することで、さらに操作性を向上することができる。
【００６３】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の実施の形態３の超音波屈折装置であるアタッチメント５ｂの正面図８（ａ）、側面図８（ｂ）を示す。図８において、第１、２の実施の形態の構成と異なるところは、アタッチメント５ｂに挿入する音速の異なる材料１１ｂが超音波探触子の短軸方向の中央を対称軸にしてＶ字形状に挿入されていることである。この実施の形態においても、Ｖ字型に材料１１ｂが設けられている領域は超音波ビームが曲げられ、材料１１ｂが設けられていない材料９ｂのみで構成される部分のビームが直進する場所とは異なる場所を画像として得ることができるため、第１の実施の形態と同様の効果が得られ、第２の実施の形態と同様に位置合わせが行いやすい。
【００６４】
さらに、この構成にすることにより、超音波探触子から発生した超音波ビームを超音波ビーム２９、３０のように２つに分けることができる。アタッチメント５ｂの材料１１ｂが設けられていない材料９ｂのみで構成されている部分の直進する超音波ビーム３１に対して屈折した超音波ビーム２９と３０までの幅が等しくなるように設計しておくことで、アタッチメント５ｂの材料９ｂのみで構成されている超音波ビームが直進する部分で血管中心を捉えた場合に、超音波ビーム２９で得られる前壁３５と超音波ビーム３０で得られる前壁３７の画像、超音波ビーム２９で得られる後壁３６と超音波ビーム３０で得られる後壁３８の画像は、血管がほぼ円形であると仮定すると、それぞれ重なりあって表示される。
【００６５】
よって、もし２つの画像が重ならない場合には所望の位置に超音波ビームが当たっていないことから、超音波探触子を移動させ位置を調整すべきであることが容易に認識でき、調整することで所望の血管部位に対して正確な位置に簡単に合わせることができる。
【００６６】
なお、本実施の形態では材料１１はＶ字型に材料９に挿入されている構成について説明したが、このほか、材料９と材料１１の音速の関係によりＶ字型以外の構成にしても同様の効果が得られる。
【００６７】
（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメント５ｃの正面図９（ａ）、側面図９（ｂ）を示す。図９において、第１、２、３の実施の形態の構成と
異なるところは、アタッチメント５ｃの両端の一部に下半分に設けた、材料９ｃの音速と異なる材料１１ｃである。この実施の形態においても、材料９ｃのみが設けられている中央部分の超音波ビームが直進し得られる画像とは異なる場所を、超音波ビームを曲げて画像として得ることができるため、第３の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
この場合、両端の一部に設けた材料１１ｃの領域の超音波ビームは、屈折する回数が上記の実施の形態とは異なり１回であるため、材料９ｃのみを設けた領域の超音波ビームに対してある角度を持って生体内を進行することになるが、血管の位置合わせをすることは可能である。さらに、上記したように第１、２、３の実施の形態と比較して、異なる材料へ超音波ビームが進行する回数が少なくなるので材料の音響インピーダンスの差による超音波ビームの反射が少なくなる利点もある。
【００６９】
なお、本実施の形態では、材料９ｃの下部分に材料１１ｃを設けた場合について説明したが、このほか材料９ｃを下に、材料１１ｃを上に位置させた構成にしても同様の効果が得られる。 また、本実施の形態では、材料９ｃの下半分にＶ型の材料１１ｃを設けた場合について説明したが、このほか、上面が斜面で、底面が水平の台形形状の材料１１を短軸方向に傾斜させた構成にしても同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、両端に材料１１ｃを挿入した図を用いて説明したが、片端のみに材料１１ｃを挿入してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明にかかる超音波ビーム屈折用アタッチメントを有した超音波診断装置は、汎用プローブを用いることができ、構造が単純でコストも安く、また、プローブの幅が小さく操作性が良いという特徴を有し、頚動脈の血管壁であるＩＭＴ値の測定に有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 超音波診断装置本体
２ 超音波探触子
３ 配列振動子
５、５ａ、５ｂ、５ｃ 超音波屈折装置
６ 凸部分
７ 凹部分
８ アタッチメントの中央部分
９、９ａ、９ｂ、９ｃ 材料１
１０ アタッチメントの端部分
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 材料２
１２、１３、１４、１５、１６ 超音波ビーム
１７ 材料２の厚さ
１８ 直進超音波ビームと屈折超音波ビームのビーム間距離
１９、２０ 超音波ビーム
２１ 血管
２２ 血管前壁
２２ａ 血管前壁の超音波画像
２３ 血管後壁
２３ａ 血管前壁の超音波画像
２４ 血管前壁
２４ａ 血管前壁の超音波画像
２５ 血管後壁
２５ａ 血管前壁の超音波画像
２９、３０、３１ 超音波ビーム
３５ 超音波ビーム２９側の血管前壁
３６ 超音波ビーム２９側の血管後壁
３７ 超音波ビーム３０側の血管前壁
３８ 超音波ビーム３０側の血管後壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用超音波診断装置に関し、特に頚動脈の計測技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は生体における臓器の形状や血流を描出する手段として広い範囲で用いられている。一般的な超音波診断装置の構成を図１０に示す。
【０００３】
図１０において、超音波診断装置本体１１１に超音波探触子１１２が接続されており、超音波を体内（図示なし）への送受信は、超音波探触子１１２内に設けられた配列振動子１１３を用いて行なわれる。ここに示している超音波診断装置の構成は、電子走査と呼ばれる走査を行なうもので、探触子内に数十から数百の振動子から成る配列振動子１１３を有し、送受信を行なうための振動子を順次切り替えることで、体内の情報を２次元に表示することが可能である。
【０００４】
超音波診断装置は生体の幅広い部位で用いられるが、最近、頸動脈を走査し、頸動脈の血管壁の厚さを測ることで動脈硬化の進行度合い等の情報を得る手法が注目されている。この手法は血管壁の内膜と中膜を合わせた厚さ（内中膜複合体厚）を計測するもので、一般にＩＭＴ（Ｉｎｔｉｍａ Ｍｅｄｉａ Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）計測と呼ばれる。
【０００５】
超音波診断装置を用いたＩＭＴ値は、頚動脈付近の首の体表に超音波探触子を接触させて、得られた血管壁の画像データから求める。
【０００６】
ＩＭＴ値を測定する際に正確な値を得るためには、血管に対する探触子の位置合わせが重要となってくる。正確な超音波探触子の位置は、超音波ビームが血管径の中央部（いわば血管の中心軸を含む面上）を通り、また、超音波ビームの走査方向が血管の長手方向と平行である位置であり、血管壁面に対して、超音波がほぼ垂直に通過し、反射波の強弱がより明確に区別できるようにすることが求められる。正確なＩＭＴ値を求めるためには、操作者が手で超音波探触子を動かし、位置を調整し、上記の位置に合わせる必要がある。この位置あわせ（調整）により、超音波ビームが血管の中心近傍（超音波ビームが血管を透過（通過）する通過長さが血管の直径相当の長さの位置）を通過することで、得られた超音波画像としては血管径が広く、上記の血管壁が明確に見える画像を抽出することで正確なＩＭＴ値が得られる。
【０００７】
しかしながら、正確なＩＭＴ値が得られるよう、超音波探触子の位置を円滑に操作し、合わせることは熟練を要する。不慣れな操作者においては、正しい位置に超音波探触子を位置させることができず、超音波ビームが血管に対して正確にあたらないことが考えられる。
【０００８】
超音波ビームが血管に対して正確に当っていない場合としては２通りのケースが考えられ、１つは超音波探触子が血管に対して平行に位置しているが、超音波ビームが血管径の中央（いわば血管の中心軸を含む面上を通る）位置ではなく幾分中心軸からは離れた、いわば血管の端に当っていることが考えられる。
【０００９】
この場合、血管の前壁（超音波探触子に近い側の壁）および後壁（超音波探触子から遠い側の壁）からの反射波の距離間隔が狭くなるため血管径が細く描出され、このような場合、超音波ビームが血管壁を斜めに横切るため、ＩＭＴ値は実際より大きな値が得られる。
【００１０】
もう１つのケースにおいては、超音波探触子が血管の走行方向に対して平行になっていない場合である。この場合は、超音波ビームが血管の中心軸と交差する近傍付近の一部分しか描出されない。一般にＩＭＴ値を求めるにはある程度の血管の長軸方向の幅（長さ）の血管情報を得て、その平均を算出する必要があり、この場合にも正確なＩＭＴ値を得ることができない。
【００１１】
上記の問題を解決し、超音波探触子を正確に位置させる方法として、例えば、特許文献１のような方法が知られている。図１１は特許文献１における超音波探触子の構成を示したものである。
【００１２】
特許文献１においては、複数の配列振動子を用い、位置合わせを容易にしている。例えば、図１１（ａ）のように２本の配列振動子１０１，１０２をＴ字型に組み合わせ、一方の位置合わせ用配列振動子１０２で血管の短軸方向（中心軸に垂直な方向）の描出を行ない、この短軸像を血管の長手方向の決められた位置に合わせることで、もう一方の配列振動子１０１を血管長軸の中心部（血管径の中央部）に合わせられるようにしている。
【００１３】
特許文献１においては、図１１（ｂ）、（ｃ）に示したように３本の配列振動子１０１、１０３、１０４、１０１ａ、１０３ａ、１０４ａをＨ字型またはＩ字型に直交するように組み合わせることで、位置合わせを容易にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特表２００１−５２１４０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前記特許文献１のような超音波探触子は、１）超音波探触子の長軸側の端部に別な振動子を設けるためのクリアランスが必要なため、頚部血管などを観察する場合において、端部近傍の画像まで見る際には、位置合わせ用の配列振動子が場所を取るため障害となる点、２）ＩＭＴ値測定以外の用途としては不向きで汎用性が低い点、また、３）製造過程が複雑なためコストが高く、さらに超音波探触子の幅が大きくなることから操作性が悪いこと、そして、４）診断装置本体にも特別な構成が必要なので物量も増えるという点などの問題を有する。
【００１６】
本発明は、前記問題を解決するもので、ＩＭＴ値の測定の際、安価な構成で、汎用の超音波探触子を所望の血管部位に対して正確な位置に簡単に当てることができる超音波屈折装置およびそれを用いた超音波診断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】
【００１７】
前記課題を解決するために、本発明の超音波屈折装置は、超音波ビームを送受信する超音波探触子にするための固定手段と、前記超音波探触子の前記超音波ビームの送受信面に対抗する対向部材とを有し、前記対向部材は超音波ビームを直進させる直進可能領域と、超音波ビームを屈折する屈折可能領域との２種類の領域を有している。
【００１８】
さらに、本発明の超音波診断装置は、超音波屈折装置と、超音波屈折装置を介して超音波ビームを送受信する超音波探触子と、超音波探触子の受信信号から、超音波画像を生成し、表示する本体部と、を備えている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の超音波屈折装置および超音波診断装置によれば、汎用超音波探触子を用いて血管の中心の正確な位置へ超音波ビームを当てる位置合わせが容易にできる。また、構造が単純でコストが安く、超音波探触子の幅を大きくすることがないため操作性が良く、超音波探触子および超音波診断装置に特別な構成を不必要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の超音波屈折装置およびそれを備えた超音波診断装置
【図２】本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置およびそれを備えた超音波診断装置の超音波探触子の概略図
【図３】本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの断面図
【図４】（ａ）本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの正面図、（ｂ）その側面図
【図５】超音波ビームの屈折を説明するための、材料９と材料１１で構成されるアタッチメントの部分の拡大概略断面図
【図６】（ａ）本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントを用いた場合に得られる超音波画像の概念図、（ｂ）それに対応した超音波ビームと血管の位置関係の図
【図７】（ａ）本発明の第２の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの左側面図、（ｂ）その正面図、（ｃ）その右側面図
【図８】（ａ）本発明の第３の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの正面、（ｂ）その側面を通過する超音波ビームと血管の位置関係の図
【図９】（ａ）本発明の第４の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメントの正面図、（ｂ）その側面図
【図１０】従来技術の超音波診断装置の説明図
【図１１】（ａ）従来技術の特許文献１における探触子のＴ字形状の構成図、（ｂ）Ｈ字形状の構成図、（ｃ）カギ形状の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の超音波屈折装置および、それを用いた超音波診断装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメント５を有した超音波診断装置の超音波探触子の概略図を示す。図２において、超音波ビームを発生する超音波探触子２の先端部の送受信面がアタッチメント５内へ密着するように挿入されている。
【００２３】
図３は、本発明の実施の形態１の超音波屈折装置であるアタッチメント５と超音波探触子２の断面図を示す。図３に示すように、超音波探触子２は超音波を送受信する配列振動子３を内蔵している。
【００２４】
この配列振動子３に電気信号を印加することにより所定の超音波ビームが送信され、例えば生体を被検体とした場合、生体の組織の音響的な違いがある境界から一部反射され再び配列振動子３で受信されてその反射信号を超音波診断装置で信号処理され画像化される方式であり、これは既に公知である。
【００２５】
本実施の形態では、固定手段として超音波探触子２とアタッチメント５にはそれぞれ、凸部分６と凹部分７を設けており、超音波探触子２とアタッチメント５は凸部分６と凹部分７で嵌合し固定される。超音波探触子２の超音波を送受信する面（送受信面）とアタッチメント５との間には空気などの気泡により音響的な不整合がおきて反射しないようにゼ
リー（図示せず）などの超音波伝達媒体を設けておく。
【００２６】
なお、アタッチメント５と超音波探触子２の固定方法は凹凸の嵌合に限定するものではなく、また、凹凸の位置も、超音波探触子の長軸側の端部に限定するものでもなく、固定することができれば他の方式でも良い。
【００２７】
図４は、本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメント５の正面図４（ａ）、側面図４（ｂ）を示す。アタッチメント５と超音波探触子２（図示せず）の超音波ビームの送受信面が接触する中央部分８は超音波ビームが直進するように単一の音速の材料９で構成された直進可能領域を形成しているが、少なくとも配列振動子３の一部、つまり配列振動子３の端部の数チャンネル分からの超音波ビームが通過する部分１０は中央部分とは音速の異なる材料１１が側面図４（ｂ）のように斜めに挿入されており、材料９と材料１１との境界面で超音波ビームを屈折させる（進行方向を変える）屈折可能領域を形成した構造としている。
【００２８】
アタッチメント５の材料９の特性としては、超音波の多重反射をなくすように音響インピーダンスは被検体である生体の音響インピーダンス(１．５〜１．６５ＭＲａｙｌｓ)に近い値を有し、超音波減衰が小さく、また生体に対して安全であることが求められる。このような材料９としては、シリコーンゴム、ポリウレタン、合成ゴム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリメチルペンテン、若しくは水、生食塩水、１,３ブタンジオールなどの液体が用いられる。
【００２９】
しかし必ずしも、上記生体の音響インピーダンスの範囲に限定しなくとも画像診断に影響しないレベルの材料９を用いても良い。例えば、アタッチメント５の材料９と生体の境界での超音波の反射率１０％以下の反射率であれば影響ないとするならば、本発明の第１の実施の形態の構造において、減衰を２０ｄＢ以下に抑えることになる。超音波探触子２の超音波を送受信する面の領域とアタッチメント５の間に挿入するゼリーの音響インピーダンスを生体と同じ１．５ＭＲａｙｌｓと仮定すると、材料の音響インピーダンスは１．２−１．８ＭＲａｙｌｓの範囲の材料９をアタッチメント５に使用しても良い。
【００３０】
図３に示すように、配列振動子３から送受信する超音波は、アタッチメント５の材料９に対してはほぼ垂直に入射するため、材料の音速が生体と違っていてもほぼ直進する。
【００３１】
また、アタッチメント５の材料９のみで構成される部分と材料９と材料１１で構成される部分のそれぞれの材料９，１１の音速は違いがあることが必要であるが、どちらが速くても、遅くても効果は同じである。
【００３２】
図４（ｂ）に示す材料１１はアタッチメントの材料９に対して角度を設け傾斜させた構成にしている。これは超音波ビームが直進（図４では上下方向に進行する）するものに対して材料１１は角度をもたせて設けていることにより、超音波ビームが材料９と材料１１の音速差で屈折させるようにするためである。
【００３３】
なお、材料９と材料１１の境界で反射が小さくなるように音響インピーダンスは近い値を有することが望ましく、また、材料１１は材料９と同様に超音波の減衰が小さいことが望ましい。
【００３４】
図５に、材料９と材料１１で構成されるアタッチメント５の側面の拡大概略断面図を示す。以下、超音波ビームが音速の異なる材料に伝わる場合にスネルの法則により屈折することを説明する。
【００３５】
材料９の中に任意の厚みを有する材料１１が傾斜させた状態で構成されている。材料９が単一の音速の材料であり、その中に水平からの角度Ａで材料９と音速の異なる材料１１が挿入されている。図３、４に示すように材料１１は、少なくとも配列振動子３の端部に設けられている。図５において超音波ビーム１２は材料１１が設けられていない部分は直進し、超音波ビーム１４のようになるが、材料１１の間に材料９を設けることにより、超音波ビーム１２は材料１１と材料９の音速差から材料１１内に進行する際に屈折する。
【００３６】
更に材料１１から材料９に超音波ビームが進行する場合は、同様に音速差により屈折して超音波ビーム１６のように進行する。このように、アタッチメント５の中に材料１１を任意の角度に傾斜させて設けることにより、材料１１を通過した超音波ビームは直進するビーム１４から外れ、ビーム間距離１８を有した位置に超音波ビーム１６が進行することになる。
【００３７】
受信の超音波ビームの進行に対しても送信の進行と同じ経路で逆向きに進行する。屈折の角度とビーム間距離１８の関係は、例えば、単一の音速の材料９の音速が約１０００ｍ／ｓを有するシリコーンゴム、異なる音速の材料１１の音速が約２０００ｍ／ｓを有するポリメチルペンテンの材料を用いた場合において、水平からの角度Ａが１５度の傾きで挿入されているとすると、材料１１へ進行する超音波ビーム１３‐１５は、スネルの法則より超音波ビーム１２より約１６度（角度Ｂ）傾く。
【００３８】
次に、単一の音速の材料９へ進入する際に図５に示す超音波ビーム１５−１６のように、再度、スネルの法則により屈折しアタッチメント５の材料９のみの部分を直進する超音波ビーム１２‐１３‐１４に対して平行になって直進することになる。
アタッチメント５の材料９のみを有する領域の超音波ビーム１２‐１３‐１４と、アタッチメント５の材料９の中に材料１１を設けた領域の超音波ビーム１５-１６のビーム間距離１８は、斜めに挿入する材料の厚さ１７の厚さに依存する。
【００３９】
例えば、ビーム間距離１８を１ｍｍとする場合、異なる音速の材料の厚さ１７は約１．６５ｍｍとなる。また、ビーム間距離１８は、音速の異なる材料１１の挿入角度Ａにも依存している。
【００４０】
以上説明したように、この構造により、材料９の中に音速の異なる材料１１が挿入されている部分（図４の１０：屈折可能領域）では超音波ビームは屈折することでビームの位置が変わる。また、音速の異なる材料１１が挿入されていないアタッチメント５の材料９のみの部分（図４の８：直進可能領域）では、超音波ビームは直進する。
【００４１】
また、上記アタッチメント５は、構造が簡単なため専用の超音波探触子でなくても、汎用の超音波探触子に取付け可能な点が優れた特徴である。
【００４２】
以上の構成のアタッチメント５を汎用の超音波探触子２に設け、超音波診断装置の本体に接続することで、例えば、頚動脈の血管の断層像を表示した場合には、アタッチメント５の材料９のみの部分は、超音波ビームが直進する状態で血管中心を捉えたとき、超音波ビームが屈折するアタッチメント５の端部分１０では血管中心からずれた場所を検出することになる（図６参照）。
【００４３】
このように、アタッチメント５の端の一部に材料９と音速が違う材料１１を設けてその領域で超音波ビームの位置を変えることにより、アタッチメント５の端部分図４の１０の領域の画像を観察しながらアタッチメント５の材料９のみの部分の領域の血管断層像を所望の中心部分に簡単に位置合わせすることが可能になる。
【００４４】
図６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメント５を用いた場合に得られる超音波画像（超音波診断装置本体に接続された表示部に表示される超音波画像）の概念図で、図６（ｂ）は、それに対応した超音波ビームと血管の位置関係を示す。図６は、超音波ビーム１９、２０の走査方向が血管２１の長手方向に対して平行で、超音波ビーム１９が血管径の中央部分に当っている（超音波探触子が、正確な位置にある）場合に得られる画像の概略図と位置関係である。
【００４５】
図６（ｂ）において、超音波ビーム１９は材料９のみの部分を通過し直進した超音波ビームを示しており、超音波ビームは血管２１の中央に当っている。血管２１の前壁２２に超音波ビーム１９が当り、さらに透過した超音波ビームが血管２１の中を通過し、血管２１の後壁２３に超音波ビーム１９が当る。
【００４６】
超音波ビーム２０は材料９に材料１１を挿入した部分（屈折可能領域）を通過したために屈折した超音波ビームを示しており、ビームは血管２１の中央からずれた部分に当っている。血管２１の前壁２４に超音波ビーム２０が当り、さらに血管２１の中を通過し、血管２１の後壁２５に超音波ビーム２０が当る。
【００４７】
図６（ａ）においてアタッチメント５の材料９のみで構成されている部分の超音波ビーム１９が直進することにより得られた前壁の超音波画像２２ａと後壁の超音波画像２３ａは、概念画像に示したように、２つの血管壁間の幅（Ｌ１およびＬ１ａ）が概念画像２４ａ、２５ａでの幅より広く、超音波ビーム１９、２０が血管２１に対して平行であることから、血管壁は略平行に描出される。つまり、図６（ａ）の超音波ビーム１９による血管壁画像（前壁２２ａと後壁２３ａ）、および、超音波ビーム２０による血管壁画像（前壁２４ａと後壁２５ａ）とがそれぞれ平行に描出される。
【００４８】
また、アタッチメント５の材料９と音速の異なる材料１１から成る部分の屈折された超音波ビーム２０により得られる血管壁の概念画像２４ａ、２５ａは、血管２１の中央から外れたところにビームが当る。そのため、血管壁およびその概念画像（前壁２４ａと後壁２５ａ）の幅（Ｌ２およびＬ２ａ）が、直進した前壁２２ａと後壁２３ａの血管壁の幅、概念画像と比較すると狭く、上記同様２つの血管壁は略平行に描出される。
【００４９】
以上のように、正確な位置に超音波探触子がある場合、アタッチメント５の材料９のみからなる部分で捉えた血管壁画像２２ａ、２３ａとアタッチメント５の材料９と音速の異なる材料１１の部分で得た血管壁画像２４ａ、２５ａとを比較すると、前壁と後壁の血管壁の幅は、材料９のみの部分で捉えた血管壁画像２２ａ、２３ａのほうが広く表示部に表示されることになる。
【００５０】
ここで、アタッチメント５を備えた超音波探触子をその短軸方向に平行に移動すると、例えば、血管壁画像２２ａ、２３ａ間（Ｌ１ａ）は徐々に狭くなり、血管壁画像２４ａ、２５ａ間（Ｌ２ａ）は徐々に広くなり、超音波ビームが血管２１の中央からズレ、血管２１の中央から超音波ビーム１９までの距離が超音波ビーム２０までの距離と等しくなると血管壁画像２２ａ、２３ａ間（Ｌ１ａ）と、血管壁画像２４ａ、２５ａ間（Ｌ２ａ）とが等しい画像として表示されることとなる。
【００５１】
超音波探触子がさらに移動すると、この血管の概念画像の表示の血管壁間が反対で、アタッチメント５の中央部分図４の８の領域が狭く、端部分図４の１０の領域の血管の幅が広く表示されている状態であるならば、明らかに超音波探触子が正確に血管の位置に当てられていないことになり、以上の血管壁間と、超音波探触子との関係よりこの画像表示を確認しながら、アタッチメント５の中央部分８の領域の血管の幅が最も広く、端部分１０の領域の血管の幅が最も狭く表示される状態に超音波探触子を移動させることで所望の位
置に調整することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では材料１１は超音波探触子の短軸方向を含み長軸方向に垂直な面内で傾斜させ、超音波ビームを図６の超音波ビームと血管の位置関係の図におけるビーム１９からビーム２０の方向へ屈折するようにしたが、さらに、図６（ｂ）の奥行き方向へも屈折するように材料１１を傾斜させて挿入してもよい。
【００５３】
また、アタッチメント５は汎用超音波探触子２と着脱可能にすることにより、位置合せする以外の通常の超音波画像診断に使用したい場合には、アタッチメントを超音波探触子からはずして使用することが可能となり、汎用の超音波探触子を用いて簡単に位置合わせ用に切替えて使用することが可能となるため、構造が単純でコストが安く、さらに従来のＴ字、Ｈ字形状とは異なり、超音波探触子の長軸側、短軸側への寸法増加は嵌合時の支持分だけであることから超音波探触子の幅を格別大きくすることがないため操作性が良く、診断装置に特別な構成を不必要とすることができる。
【００５４】
なお、アタッチメント５の材料９の音速が材料１１の音速より遅い材料を用いた場合について説明したが、これに限定するものではなく、例えば材料９と材料１１の音速が逆の場合であってもよく、材料９と材料１１の音速差を持たせる組み合わせにすれば同様の効果が得られる。
【００５５】
更にアタッチメント５の材料９内に設ける材料１１の形状は均一の厚みを有した場合について説明したが、このほか超音波ビームを屈折させる位置を所望に可変させるように形状を任意に可変しても同様の効果が得られる。なお、それに伴い、屈折された超音波ビームが材料９のみの部分の屈折されていない超音波ビームと平行にならなくてもよい。
【００５６】
このように、本発明の超音波屈折装置および、これを用いた超音波診断装置は構造が単純でコストが安く、汎用の超音波探触子を使用できることから、超音波探触子を専用化して幅を大きくする必要がないため操作性が良く、診断装置に特別な構成を不必要とすることができ、ＩＭＴ値の測定の際、正確な位置に簡単に当てることができる。
【００５７】
また、超音波診断装置内に、超音波探触子の位置が目標位置に合致したかどうかを判断する判定部と、判定部の出力により、操作者に目標位置に合致したことを報知する報知手段とを有することにより、超音波探触子の移動に伴い、血管壁間の距離（Ｌ1ａ、Ｌ２ａ）のデータを測定し、例えば距離Ｌ１ａであれば、最大値になった時に、判定部から目標位置に合致したとの信号を出力し、その信号に基づき、報知手段で操作者に報知することでさらに容易に目標位置に正確に合わせることができる。
【００５８】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の実施の形態２の超音波屈折装置であるアタッチメント５ａの左側面図７（ａ）、正面図７（ｂ）、右側面図７（ｃ）を示す。図７において、第１の実施の形態の構成と異なるところは、アタッチメント５ａの材料９ａの中へ斜めに挿入する音速の異なる材料１１ａが超音波探触子の長軸方向に相当する左右両端の一部に挿入されていることである。この第２の実施の形態においても、音速の異なる材料１１ａが設けられている領域では、材料９ａと材料１１ａの境界で超音波ビームが屈折し、材料９ａのみの部分の超音波ビームが直進する場所とは異なるずれた場所を画像として得ることができる。
【００５９】
このため、図６（ａ）の超音波画像（概念画像）２４ａ、２５ａに相当する画像が、超音波画像２２ａ、２３ａの左側にも表示されるようになる。この、両端の一部に設けた材料１１ａの領域の超音波画像（断層画像）を観察しながら、材料１１ａが左右で対象位置にあるとすれば、左右の超音波画像の間隔幅が同じになるように位置合わせを行えるため
、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
つまり、この構成で頚動脈の血管の断層像を表示した場合には、超音波ビームが直進する材料９ａのみの部分で血管を捉えたとき、材料９ａと材料１１ａから成る超音波ビームが屈折する部分では位置合わせの指標となる前壁と後壁の画像が両端に描出される。両端の前壁と後壁の間の幅を等しくなるように調整することで、超音波ビームを血管に対して平行に当てるための位置合わせができる。
【００６１】
なお、図７では、異なる材料１１ａを両端で逆の傾きに屈折するように挿入しているが、音速の異なる材料１１ａは両端で同じ傾きに超音波ビームが屈折するように挿入しても、逆の傾きに屈折するように挿入しても位置あわせに有効な形態であれば材料１１ａの挿入形態に限定されるものではない。
【００６２】
なお、アタッチメントの片端に違う方向に超音波ビームが屈折するように音速の異なる材料１１を２つ挿入しても、両端に傾きの異なる材料１１を２つ挿入してもよい。
また、両端の前壁と後壁の間の幅を等しくなるように調整する際、等しくなったことを報知するような機能を超音波診断装置本体に付加することで、さらに操作性を向上することができる。
【００６３】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の実施の形態３の超音波屈折装置であるアタッチメント５ｂの正面図８（ａ）、側面図８（ｂ）を示す。図８において、第１、２の実施の形態の構成と異なるところは、アタッチメント５ｂに挿入する音速の異なる材料１１ｂが超音波探触子の短軸方向の中央を対称軸にしてＶ字形状に挿入されていることである。この実施の形態においても、Ｖ字型に材料１１ｂが設けられている領域は超音波ビームが曲げられ、材料１１ｂが設けられていない材料９ｂのみで構成される部分のビームが直進する場所とは異なる場所を画像として得ることができるため、第１の実施の形態と同様の効果が得られ、第２の実施の形態と同様に位置合わせが行いやすい。
【００６４】
さらに、この構成にすることにより、超音波探触子から発生した超音波ビームを超音波ビーム２９、３０のように２つに分けることができる。アタッチメント５ｂの材料１１ｂが設けられていない材料９ｂのみで構成されている部分の直進する超音波ビーム３１に対して屈折した超音波ビーム２９と３０までの幅が等しくなるように設計しておくことで、アタッチメント５ｂの材料９ｂのみで構成されている超音波ビームが直進する部分で血管中心を捉えた場合に、超音波ビーム２９で得られる前壁３５と超音波ビーム３０で得られる前壁３７の画像、超音波ビーム２９で得られる後壁３６と超音波ビーム３０で得られる後壁３８の画像は、血管がほぼ円形であると仮定すると、それぞれ重なりあって表示される。
【００６５】
よって、もし２つの画像が重ならない場合には所望の位置に超音波ビームが当たっていないことから、超音波探触子を移動させ位置を調整すべきであることが容易に認識でき、調整することで所望の血管部位に対して正確な位置に簡単に合わせることができる。
【００６６】
なお、本実施の形態では材料１１はＶ字型に材料９に挿入されている構成について説明したが、このほか、材料９と材料１１の音速の関係によりＶ字型以外の構成にしても同様の効果が得られる。
【００６７】
（第４の実施の形態）
図９は、本発明の第４の実施の形態の超音波屈折装置であるアタッチメント５ｃの正面図９（ａ）、側面図９（ｂ）を示す。図９において、第１、２、３の実施の形態の構成と
異なるところは、アタッチメント５ｃの両端の一部に下半分に設けた、材料９ｃの音速と異なる材料１１ｃである。この実施の形態においても、材料９ｃのみが設けられている中央部分の超音波ビームが直進し得られる画像とは異なる場所を、超音波ビームを曲げて画像として得ることができるため、第３の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
この場合、両端の一部に設けた材料１１ｃの領域の超音波ビームは、屈折する回数が上記の実施の形態とは異なり１回であるため、材料９ｃのみを設けた領域の超音波ビームに対してある角度を持って生体内を進行することになるが、血管の位置合わせをすることは可能である。さらに、上記したように第１、２、３の実施の形態と比較して、異なる材料へ超音波ビームが進行する回数が少なくなるので材料の音響インピーダンスの差による超音波ビームの反射が少なくなる利点もある。
【００６９】
なお、本実施の形態では、材料９ｃの下部分に材料１１ｃを設けた場合について説明したが、このほか材料９ｃを下に、材料１１ｃを上に位置させた構成にしても同様の効果が得られる。 また、本実施の形態では、材料９ｃの下半分にＶ型の材料１１ｃを設けた場合について説明したが、このほか、上面が斜面で、底面が水平の台形形状の材料１１を短軸方向に傾斜させた構成にしても同様の効果が得られる。また、本実施の形態では、両端に材料１１ｃを挿入した図を用いて説明したが、片端のみに材料１１ｃを挿入してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明にかかる超音波ビーム屈折用アタッチメントを有した超音波診断装置は、汎用プローブを用いることができ、構造が単純でコストも安く、また、プローブの幅が小さく操作性が良いという特徴を有し、頚動脈の血管壁であるＩＭＴ値の測定に有用である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 超音波診断装置本体
２ 超音波探触子
３ 配列振動子
５、５ａ、５ｂ、５ｃ 超音波屈折装置
６ 凸部分
７ 凹部分
８ アタッチメントの中央部分
９、９ａ、９ｂ、９ｃ 材料１
１０ アタッチメントの端部分
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 材料２
１２、１３、１４、１５、１６ 超音波ビーム
１７ 材料２の厚さ
１８ 直進超音波ビームと屈折超音波ビームのビーム間距離
１９、２０ 超音波ビーム
２１ 血管
２２ 血管前壁
２２ａ 血管前壁の超音波画像
２３ 血管後壁
２３ａ 血管前壁の超音波画像
２４ 血管前壁
２４ａ 血管前壁の超音波画像
２５ 血管後壁
２５ａ 血管前壁の超音波画像
２９、３０、３１ 超音波ビーム
３５ 超音波ビーム２９側の血管前壁
３６ 超音波ビーム２９側の血管後壁
３７ 超音波ビーム３０側の血管前壁
３８ 超音波ビーム３０側の血管後壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波ビームを送受信する超音波探触子に固定するための固定手段と、前記超音波探触子の前記超音波ビームの送受信面に対抗する対向部材とを有し、前記対向部材は前記超音波ビームを直進させる直進可能領域と、超音波ビームを屈折させる屈折可能領域との２種類の領域を有することを特徴とする超音波屈折装置。
【請求項２】
前記超音波屈折装置の前記屈折可能領域は、少なくとも一箇所、前記超音波ビームの直進可能領域の音速とは異なる音速を有する材料を設けることにより前記超音波ビームを屈折することを特徴とする請求項１記載の超音波屈折装置。
【請求項３】
前記超音波屈折装置は、前記超音波探触子の長軸方向の片端若しくは両端に異なる音速を有する材料を設けた請求項２記載の超音波屈折装置
【請求項４】
前記異なる音速を有する材料の形状が、前記超音波探触子の前記超音波ビームの送受信方向に対して傾斜させた構成であることを特徴とする請求項１ないし３記載の超音波屈折装置
【請求項５】
前記音速の異なる材料の形状が板状、Ｖ字型若しくは山型に構成されている請求項４に記載の超音波屈折装置。
【請求項６】
前記請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波屈折装置と、
前記超音波屈折装置を介して超音波ビームを送受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子の受信信号から、超音波画像を生成し、表示する本体部と、
を備えた超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波画像データから、前記超音波探触子の位置が目標位置に合致したかどうかを判断する判定部と、
前記判定部の出力により、操作者に目標位置に合致したことを報知する報知手段とを有する請求項６記載の超音波診断装置。
【請求項１】
超音波ビームを送受信する超音波探触子に固定するための固定手段と、前記超音波探触子の前記超音波ビームの送受信面に対抗する対向部材とを有し、前記対向部材は前記超音波ビームを直進させる直進可能領域と、超音波ビームを屈折させる屈折可能領域との２種類の領域を有することを特徴とする超音波屈折装置。
【請求項２】
前記超音波屈折装置の前記屈折可能領域は、少なくとも一箇所、前記超音波ビームの直進可能領域の音速とは異なる音速を有する材料を設けることにより前記超音波ビームを屈折することを特徴とする請求項１記載の超音波屈折装置。
【請求項３】
前記超音波屈折装置は、前記超音波探触子の長軸方向の片端若しくは両端に異なる音速を有する材料を設けた請求項２記載の超音波屈折装置
【請求項４】
前記異なる音速を有する材料の形状が、前記超音波探触子の前記超音波ビームの送受信方向に対して傾斜させた構成であることを特徴とする請求項１ないし３記載の超音波屈折装置
【請求項５】
前記音速の異なる材料の形状が板状、Ｖ字型若しくは山型に構成されている請求項４に記載の超音波屈折装置。
【請求項６】
前記請求項１ないし５のいずれかに記載の超音波屈折装置と、
前記超音波屈折装置を介して超音波ビームを送受信する超音波探触子と、
前記超音波探触子の受信信号から、超音波画像を生成し、表示する本体部と、
を備えた超音波診断装置。
【請求項７】
前記超音波画像データから、前記超音波探触子の位置が目標位置に合致したかどうかを判断する判定部と、
前記判定部の出力により、操作者に目標位置に合致したことを報知する報知手段とを有する請求項６記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７６０５４（Ｐ２０１２−１７６０５４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９７８３（Ｐ２０１１−３９７８３）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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