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ULTRASONIC DIAGNOSTIC APPARATUS meetings

Patent code P190015766
File No. H24-037
Posted date Jan 8, 2019
Application number P2013-007833
Publication number P2014-136133A
Patent number P6065601
Date of filing Jan 18, 2013
Date of publication of application Jul 28, 2014
Date of registration Jan 6, 2017
Inventor
  • (In Japanese)森 浩二
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人山口大学
Title ULTRASONIC DIAGNOSTIC APPARATUS meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of estimating a degeneration degree of an articular cartilage by manually operating a probe having an ultrasonic probe from a skin surface.
SOLUTION: An ultrasonic diagnostic apparatus comprises: a probe 4 that has a grip part; detection means 5 of an angle of an ultrasonic wave; an ultrasonic waveform data acquisition part 7 that acquires ultrasonic waveform data to be transmitted and received by the probe, with respect to each position for transmitting and receiving the ultrasonic wave, in synchronization with angle data; a data processing part 8 that selects the ultrasonic waveform data of angle within a certain range from an angle of the ultrasonic wave at which a feature amount of the acquired ultrasonic waveform data becomes the largest, with respect to each position for transmitting and receiving the ultrasonic wave; and a data calculation part 9 that estimates a degeneration degree of an articular cartilage by statistically processing a feature amount group of the ultrasonic waveform data for each angle within the certain range.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

膝関節は、人体で最も大きな関節の一つであるが、加齢による損傷により、65歳以上における変形性関節症の発症率は40%以上になるといわれている。関節の変形は、主として、関節表面部を覆っている関節軟骨の変性によるものであり、具体的には、軟骨のヤング率が低下したり、軟骨の表面の粗さが増大したり、軟骨の厚さが減少することが知られている。関節軟骨の変性の程度を簡便な装置で評価できることは、治療方針に決定に大きな貢献をすることが期待される。

関節軟骨の変性程度を把握するには、超音波を利用する手法が従来から広く行われている。例えば、皮膚を切開し関節軟骨を露出させたうえで、関節軟骨に超音波を直接送受信し、関節軟骨の変性を評価する方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。この方法は、図1に示すように、正常な関節軟骨に超音波を直接送受信した場合には、関節軟骨表面からの反射エコーの振幅(以下、「反射エコー強度」ともいう。)は送受信する超音波の角度に強く依存するため、反射エコー強度が最大となる角度(θ=0)から超音波を送受信する角度がわずかに変化するだけでも反射エコー強度は大きく減少するのに対し、変性した関節軟骨に超音波を直接送受信した場合には、反射エコー強度が最大となる角度(θ=0)から超音波を送受信する角度が変化しても反射エコー強度はあまり減少しないという性質を利用している。この他、屈曲した膝の正面側の体表面から超音波ビームを走査することにより、膝内部の大腿骨遠位端の軟骨を含む三次元領域についてのボリュームデータを取得する送受波手段と、ボリュームデータにおける各ボクセルのエコーレベル値に基づき、ボリュームデータから軟骨に対応する部分を抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出された軟骨に対応する部分の表面上の選択された点での軟骨の厚みを計算する手段を備える超音波診断装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。さらに、プローブ中央に送受信兼用の超音波探触子を設け、この両側に送信用超音波探触子と受信用超音波探触子が対称移動可能に設けてある超音波診断装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。この超音波診断装置は、反射エコー強度が最大になる角度が適切なプローブの角度であることを前提して、プローブの角度を決定している。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、振動子を有し、直線的に超音波を送信する超音波探触子に把持部を備えたプローブと;超音波の角度検知手段と;プローブで送受信する超音波波形データを、超音波を送受信した位置ごとに、角度データと同期して取得する超音波波形データ取得部と;取得した超音波波形データの特徴量が最大となる超音波の角度から一定範囲内の角度の超音波波形データを、超音波を送受信した位置ごとに選抜するデータ処理部と;一定範囲内のそれぞれの角度における超音波波形データの特徴量群を統計処理することにより関節軟骨の変性程度を推定するデータ演算部とを備え、前記超音波波形データの特徴量が、関節軟骨表面からの反射エコーの振幅、関節軟骨表面からの反射エコーの持続時間、該関節軟骨表面からの反射エコーの包絡線の振幅、包絡線の持続時間、関節軟骨表面からの反射エコーの信号処理値のいずれかであることを特徴とする超音波診断装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
振動子を有し、直線的に超音波を送信する超音波探触子に把持部を備えたプローブと;超音波の角度検知手段と;プローブで送受信する超音波波形データを、超音波を送受信した位置ごとに、角度データと同期して取得する超音波波形データ取得部と;取得した超音波波形データの特徴量が最大となる超音波の角度から一定範囲内の角度の超音波波形データを、超音波を送受信した位置ごとに選抜するデータ処理部と;一定範囲内のそれぞれの角度における超音波波形データの特徴量群を統計処理することにより関節軟骨の変性程度を推定するデータ演算部とを備え、
前記超音波波形データの特徴量が、関節軟骨表面からの反射エコーの振幅、関節軟骨表面からの反射エコーの持続時間、該関節軟骨表面からの反射エコーの包絡線の振幅、包絡線の持続時間、関節軟骨表面からの反射エコーの信号処理値のいずれかである
ことを特徴とする超音波診断装置。

【請求項2】
 
統計処理が、超音波波形データの特徴量の平均値と標準偏差の算出、又は、超音波波形データの特徴量と相対角度を変数とする非線形回帰であることを特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。

【請求項3】
 
送受信した位置を検知する測定位置検知手段をさらに備え、超音波波形データ取得部において、プローブで送受信する超音波波形データを角度データ及び測定位置データと同期して取得することを特徴とする請求項1又は2記載の超音波診断装置。

【請求項4】
 
さらにデータ処理部において、同一の超音波送受信角度を有する超音波波形データを取得し、測定位置から関節軟骨表面への超音波到達時間をそれぞれ求め、超音波伝播距離に基づいて測定位置ごとの関節軟骨表面の超音波反射点の座標データを取得することを特徴とする請求項3記載の超音波診断装置。

【請求項5】
 
さらにデータ演算部において、関節軟骨表面の超音波反射点の座標データから仮想関節軟骨表面を求め、仮想関節軟骨表面の法線ベクトルと送受信する超音波の方向ベクトルとの角度差Δθを求め、角度差Δθと角度差Δθにおける超音波波形データの特徴量との関係から、関節軟骨の変性程度を推定することを特徴とする請求項4記載の超音波診断装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013007833thum.jpg
State of application right Registered
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