CN101415367B - 超声波探头及超声波诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超声波探头及超声波诊断装置，通过实际测量超声波扫描区域的压力，来求出高精度的弹性模量。具备：设置在所述超声波探头的超声波收发面，并可填充液体的压迫袋；使液体注入到所述压迫袋内或从所述压迫袋排出，来使所述压迫袋膨胀或收缩的液体注入排出部件；对所述压迫袋内填充的液体的压力进行计测的压力计测部件；和根据由所述压力计测部件计测的压力信息，运算与所述压迫袋接触的所述被检体的超声波扫描区域的压力的压力运算部件；所述弹性信息运算部件利用所述压力信息来运算弹性模量。

Description

超声波探头及超声波诊断装置

技术领域

本发明涉及一种用于利用超声波，针对被检体内的摄像对象部位显示对断层像、生物体组织的硬度或柔软度进行表示的弹性图像的超声波探头及超声波诊断装置。 

背景技术

超声波诊断装置通过超声波探头向被检体内部发送超声波，从被检体内部接收与生物体组织的构造对应的超声波反射回声信号，例如构成B模式像等断层像来进行显示，用于诊断。 

近年来，正在进行下述的弹性图像生成方法，即，通过手动或机械的方法由超声波探头压迫被检体后，对超声波接收信号进行计测，根据计测时间不同的两个超声波接收信号的帧数据求出基于压迫而产生的生物体各部的变位，然后根据该变位数据生成对生物体组织的弹性进行表示的弹性图像。 

与生物体组织的弹性相关的物理量中公知有各种参数，例如可以使用生物体组织的形变或弹性模量。其中，形变是对生物体组织的移动量、即变位进行空间微分而得到的相对值，弹性模量是将对生物体组织的各部位作用的应力变化除以形变后的定量的值。因此，为了求出弹性模量，需要测量对生物体组织作用的压力。为了求出对生物体组织作用的压力，公开有一种在超声波探头的振动件的周围配置压力传感器，来间接测量压迫被检体的压力的超声波诊断装置(例如专利文献1)。 

专利文献1：特开2004—267464号公报 

专利文献1所公开的压力传感器测量了被检体与超声波收发面的周边部之间的压力，但无法测量被扫描超声波的超声波收发面正下方的超声波扫描区域中的压力。 

即，在专利文献1中，只是从超声波收发面的周边部的压力信息推定超声波扫描区域的压力，无法得到超声波收发区域中的真正的压力。因此，利用推定的压力而求出的弹性模量的精度有可能降低。 

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，通过实际测量对超声波扫描区域施加的压力，来求出精度高的弹性模量。 

为了解决上述课题，本发明涉及一种超声波诊断装置，具有：超声波探头；借助所述超声波探头并根据被检体的断层部位的RF信号帧数据，构成断层像的断层图像构成部件；根据所述RF信号帧数据，求出所述断层部位的组织的形变或弹性模量的弹性信息运算部件；根据由所述弹性信息运算部件求出的形变或弹性模量，生成所述断层部位的弹性图像的弹性图像构成部件；和显示所述断层像及/或所述弹性图像的显示部件；其特征在于，还具备：设置在所述超声波探头的超声波收发面，并被填充液体的压迫袋；使液体注入到所述压迫袋内或从所述压迫袋排出，来使所述压迫袋膨胀或收缩的液体注入排出部件；对所述压迫袋内填充的液体的压力进行计测的压力计测部件；对所述液体向所述压迫袋流入流出的量进行计测的流量计测部件；和根据由所述压力计测部件计测出的压力信息与由所述流量计测部件计测出的流入流出量两者之间的关系，运算与所述压迫袋接触的所述被检体的超声波扫描区域的压力的压力运算部件；所述弹性信息运算部件利用所述压力信息来运算弹性模量。 

所述压力运算部件利用所述压力计测部件，根据未使所述压迫袋和所述被检体接触的状态下计测的第一压力值、与使所述压迫袋和所述被检体接触的状态下计测的第二压力值之差，运算与所述压迫袋接触的所述被检体的超声波扫描区域的压力。而且，具备对所述液体向所述压迫袋流入流出的量进行计测的流量计测部件，所述压力运算部件根据由所述流量计测部件计测出的流入流出量，运算与所述压迫袋接触的所述被检体的超声波扫描区域的压力。 

综上所述，根据本发明，通过实际测量对超声波扫描区域施加的压力， 能够求出精度高的弹性模量。 

附图说明

图1是用于说明本发明的整体构成的图。 

图2是用于对本发明的超声波探头的压迫机构进行说明的图。 

图3是用于说明本发明的液体注入排出操作部的图。 

图4是用于说明本发明的第一实施方式的图。 

图5是用于说明本发明的第一实施方式的图。 

图6是用于说明本发明的第二实施方式的图。 

图7是用于说明本发明的第二实施方式的图。 

图8是用于说明本发明的第二实施方式的图。 

图9是用于说明本发明的导管式压力传感器的图。 

图10是用于说明本发明的从压迫袋外部测量压力的方式的图。 

图11是用于说明本发明的从压迫袋外部测量压力的方式的图。 

图12是用于对本发明的流量传感器的形态进行说明的图。 

图13是用于对本发明的流量传感器的形态进行说明的图。 

图14是用于对本发明的流量传感器的形态进行说明的图。 

图15是用于对本发明的流量传感器的形态进行说明的图。 

图16是用于对本发明的流量传感器的形态进行说明的图。 

图17是用于说明本发明的自动压迫机构的图。 

图18是用于说明本发明的从被检体外部压迫的形态的图。 

具体实施方式

利用附图，对应用本发明而构成的超声波探头及超声波诊断装置的实施方式进行说明。图1是表示应用了本发明的超声波诊断装置的构成的框图。 

如图1所示，超声波诊断装置1中具备：与被检体10抵接使用的超声波探头12、借助超声波探头12并隔着时间间隔反复向被检体10发送超声波的发送部14、接收从被检体10产生的时间序列反射回声信号的接收部16、控制发送部14和接收部16的收发控制部17、和对由接收部16接 收到的反射回声进行调相加法运算的调相加法运算部18。 

而且，还具备：根据来自调相加法运算部18的RF信号帧数据，构成被检体的浓淡断层图像例如黑白断层图像的断层图像构成部20；和将断层图像构成部20的输出信号变换成符合图像显示器26的显示的黑白扫描转换器22。 

并且，还具备：对从调相加法运算部18输出的RF帧数据进行存储的RF信号帧数据存储部28；从RF信号帧数据存储部28选择至少两个帧数据，对被检体10的生物体组织的变位进行计测的变位计测部30；根据由变位计测部30计测出的变位信息求出形变或弹性模量的弹性信息运算部32；根据由弹性信息运算部32运算出的形变或弹性模量，构成彩色弹性图像的弹性图像构成部34；和将弹性图像构成部34的输出信号变换为符合图像显示器26的显示的彩色扫描转换器36。 

进而，还具备：使黑白断层图像和彩色弹性图像重合、或并列显示、或者进行切换的切换加法运算部24；和对合成后的合成图像进行显示的图像显示器26。 

在被检体10与超声波探头12之间具备用于计测压力的压迫袋38。该压迫袋38是可以使超声波通过的材质，被配置在超声波探头12的超声波扫描面上。压迫袋38例如由聚氨基甲酸酯、氯乙烯、胶乳(天然橡胶)、硅等对生物体安全的原材料膜形成。 

在压迫袋38的内部填充有水或油等液体。具备通过将该液体注入到压迫袋38中或从其中取出，来使压迫袋38膨胀或收缩的液体注入排出操作部44。 

如果利用液体注入排出操作部44注入液体、使压迫袋38膨胀，则向被检体10的压迫增强，如果从压迫袋38排出液体、使其收缩，则缓解了对被检体10的压迫。液体注入排出操作部44的操作在自动控制的情况下，由装置控制接口部50进行，但也可以通过手动来进行。 

而且，还具备：对通过液体注入排出操作部44而注入排出的液体的流量进行计测的流量传感器部42；对压迫袋38内部的压力(水压)进行计测的压力传感器部40；用于根据RF信号帧数据存储部28的RF信号帧数据，对注入排出的液体的流量进行计测的压迫袋膜面距离运算部48；和 根据由流量传感器部42或压迫袋膜面距离运算部48计测的流量信息、或压力传感器40的压力信息，对与压迫袋38接触的被检体10的超声波扫描区域的压力进行运算的压力运算部46。 

由压力运算部46运算出的压力信息被输入给弹性信息运算部32，根据该压力信息和变位计测部30的变位信息求出弹性模量。其中，详细内容将在后面叙述。 

这里，对超声波诊断装置1的整体构成进行详细说明。 

超声波探头12配置形成有多个振动件，具有借助振动件针对被检体10进行超声波收发的功能。发送部14具有生成用于驱动超声波探头12使其产生超声波的送波脉冲，并将被发送的超声波的收敛点设为某一深度的功能。另外，接收部16用于以规定的增益针对超声波探头12接收到的反射回声信号进行放大，生成RF信号即受波信号。 

调相加法运算部18被输入由接收部16放大的RF信号，进行相位控制，针对一点或多点的收敛点形成超声波束，从而生成RF信号帧数据。 

断层图像构成部20被输入来自调相加法运算部18的RF信号帧数据，进行增益修正、对数压缩、检波、轮廓强调、过滤处理等信号处理，从而得到断层图像数据。 

而且，黑白扫描转换器22包括：将来自断层图像构成部20的断层图像数据变换为数字信号的A/D变换器、将变换后的多个断层图像数据按时间序列存储的帧存储器、和控制器。 

该黑白扫描转换器22取得在帧存储器内存储的被检体内的断层帧数据作为一个图像，以电视同步的方式读出所取得的断层帧数据。 

RF帧数据存储部28用于存储来自调相加法运算部18的多个RF信号帧数据。变位计测部30从RF帧数据存储部28中存储的RF信号帧数据中选择一组、即两个RF信号帧数据。 

例如，将由调相加法运算部16根据时间序列、即图像的帧率而生成的RF信号帧数据依次存储到RF帧数据存储部28中，在将被存储的RF信号帧数据(N)选择作为第一数据的同时，从过去时间所存储的RF信号帧数据组(N—1、N—2、N—3、…、N—M)中选择一个RF信号帧数据(X)。

这里，N、M、X是附加给RF信号帧数据的索引编号，为自然数。 

然后，变位计测部30根据所选择的一组数据、即RF信号帧数据(N)及RF信号帧数据(X)进行一维或二维相关处理，求出与断层图像的各点对应的生物体组织的变位与移动向量、即与变位的方向和大小相关的一维或二维变位分布。 

这里，在移动向量的检测中利用了块匹配法。块匹配法是指将图像例如划分成由N×M个像素构成的块，着眼于关心区域内的块，从前一帧中搜索与所着眼的块最近似的块，参照该块并根据预测编码、即差分，来进行决定标本值的处理。 

弹性信息运算部32根据从变位计测部30输出的计测值例如移动向量、和从压力运算部46输出的压力值，运算与断层图像上的各点对应的生物体组织的形变和弹性模量，根据该形变与弹性模量，生成弹性图像信号、即弹性帧数据。 

此时，形变的数据通过对生物体组织的移动量、例如变位进行空间微分而算出。另外，弹性模量的数据通过将压力的变化除以形变的变化而算出。例如，若将由变位计测部30测量出的变位设为L(X)、由压力运算部46测量出的压力为P(X)，则形变ΔS(X)可以通过对L(X)进行空间微分而算出，所以，利用ΔS(X)＝ΔL(X)/ΔX这一公式来求出。 

另外，弹性模量数据的杨式模量Ym(X)可以根据Ym＝(ΔP(X))/ΔS(X)这一公式算出。由于根据该杨式模量Ym可以求出与断层图像的各点相当的生物体组织的弹性模量，所以，可以连续得到二维的弹性图像数据。其中，杨式模量是对物体施加的单纯拉伸应力相对与拉伸平行产生的形变之比。 

弹性图像构成部34包括帧存储器和图像处理部，将从弹性信息运算部32按时间序列输出的弹性帧数据确保到帧存储器中，对被确保的帧数据进行图像处理。 

彩色扫描转换器36具有对来自弹性图像构成部34的弹性帧数据赋予色相信息的功能。即，根据弹性帧数据变换为光的三原色、即红(R)、绿(G)、蓝(B)。例如，在将形变大的弹性数据变换为红色编码的同时，将形变小的弹性数据变换为蓝色编码。

而且，本发明的切换加法运算部24包括帧存储器、图像处理部、和图像选择部。其中，帧存储器用于存储来自黑白扫描转换器32的断层图像数据和来自彩色扫描转换器36的弹性图像数据。 

而图像处理部用于变更合成比例，对帧存储器中确保的断层图像数据和弹性图像数据进行合成。合成图像的各像素的亮度信息及色相信息，是以合成比例对黑白断层图像和彩色弹性图像的各信息进行加法运算后的信息。并且，图像选择部用于从帧存储器内的断层图像数据和弹性图像数据及图像处理部的合成图像数据中，选择在图像显示器26上显示的图像。 

这里，对本发明的超声波探头12进行说明。图2(a)是表示超声波探头12的侧视图。超声波探头12为体内***型的探头，呈圆柱状，能够***到被检体内。超声波探头12的长度方向的前端部为球状，另一端部与和超声波诊断装置1的送波部14或接收部16相连的线缆连接。 

在超声波探头12的长度方向的前端部附近，是***到被检体10内的体内***部64，排列有多个超声波振动件。例如，通过将体内***部64***到可以观察***的部位，并利用配列的超声波振动件收发超声波，可以得到***的RF信号。 

在体内***部64的前方配置有凸面型探头60，在后方配置有作为线形探头62而形成的多个超声波振动件，每个超声波振动件借助线缆与送波部14或接收部16连接。 

另一方面，在超声波探头12的与线缆连接一侧，具有用于操作者把持超声波探头12的探头把持部65。操作者可以抓握探头保持部65，使超声波探头12任意移动。 

图2(b)、图2(c)表示将压迫袋38配置在图2(a)所示的超声波探头12的凸面型探头60上的状态。图2(b)表示超声波探头12的长轴方向的侧视图，图2(c)表示超声波探头12的短轴方向的侧视图。 

压迫袋38被配置成覆盖凸面型探头60的外周，压迫袋38的两端被两条固定带70固定。中空管37沿着超声波探头12的长轴方向配置，连接压迫袋38和液体注入排出操作部44。 

通过利用液体注入排出操作部44向管37注入液体，从管37向压迫袋38注入液体，使压迫袋38膨胀。另外，通过利用液体注入排出操作部 44从管37吸出液体，从压迫袋38向管37排出液体，使压迫袋38收缩。 

具体而言，如果向压迫袋38注入液体，则压迫袋38以超声波探头12的短轴截面的中心部为中心膨胀为放射状。 

另外，压迫袋38也可以成为除了覆盖凸面型探头60表面的外周之外，还覆盖超声波探头12的一周那样的环形状。该情况下，压迫袋38也以超声波探头12的短轴截面的中心部为中心膨胀为放射状。 

接着，利用图3对液体注入排出操作部44进行说明。液体注入排出操作部44主要包括：主体部80；被固定于主体部80、在内部填充有液体的缸体92；配置在缸体92内，压出或吸入液体的活塞90及推压件88；用于固定推压件88的推压件固定部86；驱动推压件88的操作部82；和限制活塞90的移动冲程的冲程调整部99。 

操作部82被支承部84穿通，与主体部80连接。操作部82能够以支承部84为中心旋转。操作部82的一端与推压件固定部86连接，操作部82的另一端成为***作者抓握、赋予动作的把持部83。 

而且，推压件88的一端与推压件固定部86连接。推压件88的另一端成为缸体88内的活塞90。通过在缸体88的内部往复移动活塞90，对缸体88内部的液体赋予外力。通过推压推压件88而被赋予外力的液体经由管37到达压迫袋38，对应液体被压出的量使压迫袋38膨胀。相反，如果后拉推压件88，则压迫袋38的液体被吸入到缸体88，使得压迫袋38收缩。 

即，通过操作者利用主体部80支承手掌，以多个手指捏住把持部83将其向右下方向拽，可以压出推压件88，从而能够使压迫袋38膨胀基于推压件88的运动而被压出的液体的量。通过捏住把持部83向左上方向按压，可以抽出推压件88，从而能够使压迫袋38膨胀基于推压件88的运动而抽出的液体的量。 

冲程调整部99被设置在固定件98上，该固定件98设置在主体部80的推压件88的冲程面。冲程调整部99为雄螺栓，固定件98具有可以使雄螺栓贯通的雌螺栓。通过旋转冲程调整部99，可以通过固定件98向左右移动冲程调整部99。 

接着，对冲程调整部99的功能进行说明。如果使活塞90向图的左方 向运动，则推压件88会在规定的位置与冲程调整部99接触。即使从该位置向左方向移动活塞90，由于推压件88被冲程调整部99固定，所以，也无法使活塞90从接触的位置向左方向运动。即，冲程调整部99可以限制活塞90的移动冲程。 

这样，通过由冲程调整部99限制活塞90的运动，可以任意设定向压迫袋38注入的液体的流量。具体而言，如果压迫袋38的表面积为1000mm2，则优选每一冲程的液体注入量为0.2cc～1.0cc左右的范围。 

其原因在于，若过度压迫被检体10，则也会在压迫中产生不良情况，无法得到恰当的形变及弹性模量。鉴于此，按照缸体92的截面积和活塞90的移动量之积为0.2cc～1.0cc左右的方式，由冲程调整部99调整活塞90的移动量。具体而言，若设缸体92的截面积为S、推压件88的移动量为A，则S×A为0.2cc～1.0cc左右。 

而且，由缸体92、活塞90、推压件88构成的缸体部具有可以借助固定部97而以单接触(one touch)的方式与主体部80拆装的构造。固定部97用于支承、嵌装缸体92，通过由固定部97支承缸体92，将缸体部固定到主体80上。并且，主体80由铝或不锈钢、塑料等不容易生锈的原材料构成。 

另外，这里对基于操作者的手动实现的压迫进行了说明，但也可以在液体注入排出操作部44中具备电机，利用电机的动力使推压件88往复运动，来使压迫袋38膨胀、收缩。 

这里，利用图1～图5，对求取与压迫袋38相接触的被检体10的超声波扫描区域的压力的第一实施方式进行说明。 

按照覆盖作为超声波探头12的凸面型探头60的方式设置了压迫袋38。压迫袋38通过管37与液体注入排出操作部44以及压力传感器部40连接。由用于计测压迫袋38内部的压力的压力传感器部40检测出的压力信息P被输出到压力运算部46。压力运算部46根据压力传感器40的压力信息，运算与压迫袋38相接触的被检体10的超声波扫描区域的压力。另外，如图1所示，由压力运算部46运算的压力信息被输入给弹性信息运算部32。 

在压迫袋38与液体注入排出操作部44之间配置有对液体的注入排出 进行控制的阀(cock)100。当打开阀100时，可以在压迫袋38与液体注入排出操作部44之间自由注入排出液体。当关闭阀100时，由于不能在压迫袋38与液体注入排出操作部44之间注入排出液体，所以，压迫袋38内的液体的体积恒定。 

首先，在不使被检体10与压迫袋38接触的状态下，压力传感器部40对压迫袋38内部的压力进行测定，将该压力值暂时保存在压力运算部46内的存储器中。然后，使被检体10与压迫袋38接触，在压迫了被检体10的状态下，由压力传感器部40测定压迫袋38内部的压力。此时，压迫袋38内的液体的体积在压迫前后恒定。压力运算部46运算存储器内保存的压迫之前的压力与压迫后的压力之差，并将该压力之差作为与压迫袋38相接触的被检体10的超声波扫描区域的压力，输出给弹性信息运算部32。 

接着，利用图5对第一实施方式进行具体说明。图5(a)是未使被检体10的对象组织与压迫袋38接触的自由状态。首先，压力运算部46在该状态下求出压迫袋38的内部压力与体积的关系。然后，从液体注入排出操作部44向压迫袋38注入体积V0的液体，之后，关闭阀100。通过关闭阀100，使得压迫袋38内部液体的体积总为恒定值V0。然后，求出该状态下的压力P0。将该状态称为基准状态P0，将该作业称为定标(calibration)。 

图5(b)是被检体10的对象组织与压迫袋38接触的状态，是适合组织弹性的诊断的状态。使被检体10的生物体组织例如***与该状态的超声波探头12接触，按照将超声波探头12向***按压的方式由操作者进行压迫，从而由压力运算部46取得对象组织在压迫过程中的任意时刻t的压力信息P(t)。此时，P(t)与基准状态的差分是当前时刻t时被检体10的生物体组织被施加的压力Ptarget(t)，由数学式1所示， 

[数学式1]Ptarget(t)＝P(t)—P0 

可由压力运算部46求出。 

如果将取得了压迫前的RF信号帧数据的时刻设为t—1，将取得了压迫后的RF信号帧数据的时刻设为当前时刻t，则当前时刻t时，生物体组织的压迫压力的变化ΔP(t)如数学式2所示， 

[数学式2]ΔP(t)＝Ptarget(t)—Ptarget(t—1)

可由压力运算部46求出。根据由变位计测部30求出的时刻t—1、t时得到的基于RF信号帧数据的变位的计测值、和由压力运算部46求出的ΔP(t)的信息，可由弹性信息运算部32运算出弹性模量。 

接着，利用图6～图8，对求出与压迫袋38相接触的被检体10的超声波扫描区域的压力的第二实施方式进行说明。与第一实施方式的不同点在于，具备对液体的注入排出量进行检测的流量传感器部42，根据由压力传感器部40检测的压力信息和由流量传感器部检测的流量信息，求出与压迫袋38相接触的被检体10的超声波扫描区域的压力。 

用于计测压迫袋38内部的压力的压力传感器部40与压迫袋38连接，以使由压力传感器部40检测的压力信息P被输出到压力运算部46。在压迫袋38与液体注入排出操作部44之间配置有对液体的注入排出量进行计测的流量传感器部42，以使注入压迫袋38或从压迫袋38排出的液体的流量(体积)信息V被输出到压力运算部46。流量传感器42例如在其内部具有伴随着液体的流动而移动的阀门或风扇等移动部件，通过移动部件的变位来计测液体的流量。 

首先，在不使被检体10与压迫袋38接触的状态下，利用液体注入排出操作部44使液体注入到压迫袋38或从压迫袋38排出，由压力传感器部40测定压迫袋38内部的压力，由流量传感器部42测定被注入排出的液体的流量。将此时计测的各个压力和流量的关系暂时保存在压力运算部46内的存储器中。 

然后，使被检体10与压迫袋38接触，在使被检体10受压迫的状态下，利用液体注入排出操作部44向压迫袋38注入或排出液体，由压力传感器部40测定压迫袋38内部的压力，由流量传感器部42测定注入、排出的液体的流量。压力运算部46根据此时计测的各个压力和流量、与暂时保存在存储器内的压力和流量的关系，运算规定的流量值下的压力之差，将该压力之差作为与压迫袋38相接触的被检体10的超声波扫描区域的压力，输出给弹性信息运算部32。 

接着，利用图7、图8，对第二实施方式进行具体说明。图7表示在被检体10的对象组织未与压迫袋38接触的自由状态下，压力运算部46求出压迫袋38的内部压力与体积的关系的图。该关系在预先设定为适合 组织压迫的流量的体积范围[0，Vmax](Vmax为几cc左右)的范围内求出。图7的图表的实线461表示，由压力运算部46求出的流量在0～Vmax的范围中与压力的关系。可知随着流量增加，压力增加。 

然后，转移到组织弹性的诊断，对被检体10的对象组织进行压迫。在该压迫过程中的任意时刻t，取得压力信息P(t)、流量(体积)信息V(t)。流量(体积)信息V(t)除了在时刻t通过流量计的流量v(t)之外，还表示流入压迫袋38的所有液体的流量V(t)＝∑v(t)。 

图8的图表是表示使在压迫了对象部位的状态下得到的流量和压力的关系，与未使对象组织与压迫袋38接触的自由状态下的流量和压力的关系的图表的实线461相对应的图。 

体积V(t)中，在未使对象组织与压迫袋38接触时的基准状态下，可以求出施加了多少的内部压力来作为P0(V(t))。图表中，(V(t)，P0(V(t)))表示为点Y462。并且，在压迫了对象部位的状态的体积V(t)中得到的压力为P(t)。在图表中，(V(t)，P(t))表示为点X463。 

P(t)的从该基准状态起的差分，是在当前时刻t对生物体组织施加的压迫的压力Ptarget(t)，如数学式3所示，可以通过 

[数学式3]Ptarget(t)＝P(t)—P0(V(t))求出。 

其中，压力信息及流量(体积)信息可以按照在压力传感器部40、流量传感器部42已被A/D变换而作为数字信号输入给压力运算部46，也可以在压力运算部46中对模拟信号的压力信息及流量(体积)信息进行A/D变换的方式来进行处理。 

另外，上述说明中表示了从流量传感器部42输出流量信息的例子，但也可以输出在当前时刻通过流量计的流量v(t)，由压力运算部46评价流量V(t)＝∑v(t)。 

而且，也可以通过压迫被检体10的对象组织，由流量传感器部42测定被向液体注入排出操作部44侧压回的微量的液体的流量，并利用压力运算部46根据压回的流量求出压力。具体而言，在压力运算部46中预先存储多个根据规定的液体的注入量、和通过对压迫袋38进行压迫而压回的液体的流量计算出的压力信息。在使压迫袋38膨胀、压迫了被检体10 的对象组织的情况下，压力运算部46根据规定的液体的注入量和液体被压回的流量，求出压力。 

利用图9～图11，对上述第一实施方式或第二实施方式中应用的压力传感器部40的各方式进行说明。 

图9(a)表示应用了用于对压迫袋38内的压力进行计测的压力传感器导管的方式。对压迫袋38内的压力进行计测的压力传感器401为导管型，借助管37内的线缆402与压力传感器部40连接。由压力传感器401的前端部计测的压力信息，被传递给压力传感器部40。 

图9(b)表示压力传感器401的详细结构。导管型的压力传感器401例如具有中空体4011、利用微细加工技术形成的隔膜4012、和形变测量器4013。隔膜4012和形变测量器4013被配置在中空体4011的内周面，压迫袋38内的液体与隔膜4012接触。 

隔膜4012基于压迫袋38内的压力而凹陷。由形变检测器4013检测出隔膜4012的凹陷信息。然后，将形变检测器4013检测到的凹陷信息经由线缆402输出给压力传感器部40。在压力传感器部40中，预先计测了隔膜的凹陷信息与压力的关系，压力传感器部40根据压力传感器401对隔膜实际测量的凹陷信息算出压力信息，并输出给压力运算部46。 

另外，也可以将线缆402自身应用为压力传感器。从线缆402的前端部到中央部，可以利用根据压迫袋38或管内的压力而凹陷的材料，例如橡胶材料，从而根据凹陷情况来计测压力。具体而言，预先在压力传感器401的内部填充油或生理盐水等液体。由压力传感器部40根据压迫袋38或管37内的压力，来识别对应压力传感器401的凹陷情况而被压出的液体量。压力传感器部40根据压力传感器401的凹陷信息算出压力信息，并输出给压力运算部46。 

另外，这里将压力传感器401设置在压迫袋38内，但也可以将压力传感器配置在缸体92的表面或管37内。 

这里，表示了在所述压力传感器部40中对压迫袋38内部的压力进行计测的方式，但图10、图11表示在压迫袋38外部计测压力的方式。 

在该方式中如图10所示，将用于对压迫袋38内的压力进行计测的压力传感器402设置在压迫袋38与超声波探头12之间。压力传感器402是 感压电阻材料或钛酸锆酸铅等压电材料、半导体压力传感器等。基于压迫袋38的膨胀、收缩，在压迫袋38与超声波探头12之间设置的压力传感器402的压迫状况发生变化。由压力传感器402检测出压力，该压力信息被传递给压力传感器部40。压力传感器部40算出压力传感器402的压力信息，并输出给压力运算部46。 

图10是在凸面型探头60的周围配置了压力传感器402的图。 

如果压迫袋38膨胀，则处于压迫袋38与压力传感器402密接的状态，使得压力传感器402的夹紧的压力增大。相反，如果压迫袋38收缩，则处于压迫袋38相对压力传感器402被开放的状态，压力传感器402的夹紧的压力减小。这样，通过计测压迫袋38的夹紧压力，可以间接地评价压迫袋38的内部的压力P(t)。由于不需要将压力传感器402浸渍于液体中，所以，即便利用不是防水性的压力传感器也能够实现。 

另外，也可以如图11所示，在液体注入排出操作部44的推压件88的背面设置压力传感器403。即，在推压件88与推压件固定部86之间配置压力传感器403。 

在推压件88与推压件固定部86之间夹设了压力传感器403的状态下，使活塞90在缸体92的内部往复运动，向缸体88内部的液体施加外力。被赋予了外力的液体经由管37到达压迫袋38，使得压迫袋38膨胀因推压件88及活塞90的运动而挤出液体的量。相反，如果拉拽了推压件88，则压迫袋38的液体被缸体88抽出，使得压迫袋38收缩。在该运动中，越使压迫袋38膨胀，压迫袋38内的压力越增大，从而可增大向推压件88传递的力。 

由于伴随着压迫袋38的膨胀、收缩，从压迫袋38向推压件88传递压力，使得压力传感器403被压迫，所以，可以间接地计测压迫袋38所负载的压力P(t)。即，根据上述公式，求出对生物体组织施加的压迫的压力Ptarget(t)。 

压力传感器403检测出该压力，虽然没有图示，但该压力信息被传递给压力传感器部40。压力传感器部40算出压力传感器403的压力信息，将其输出给压力运算部46。由于不需要将压力传感器403浸渍到液体中，所以，即便利用不是防水性的压力传感器也能够实现。

利用图12～图16，对上述第一实施方式或第二实施方式中应用的流量传感器部42的各方式进行说明。 

在图12所示的方式中，流量传感器部42内的位置传感器421被设置成与推压件固定部86连接。位置传感器421由一般的编码器、或红外线等光学传感器等构成。由位置传感器421检测出推压件88的位置(＝活塞90的位置)。 

缸体92的截面积与由位置传感器421检测的推压件88的移动量之积，相当于被压迫袋38挤出的流量。即，通过检测推压件88的位置，可以计测流入到压迫袋38的液体的流量。 

例如，若设缸体92的截面积为S、推压件88的初始位置为X0、推压件位置为X(X0≤X≤Xmax)，则在时刻t推压件位置X＝X(t)时，流入到压迫袋38的液体的流量如数学式4表示，成为[数学式4]V(t)＝S×(X(t)X0)。 

根据该方法，由于利用了位置传感器421，所以，可以更直接且可靠地计测流入到压迫袋38的液体的流量。流量传感器部42测定被注入到压迫袋38的液体的流量，并将流量信息输出给压力运算部46。 

这样，流量传感器部42还可以装备到液体注入排出操作部44中。如果与图11所示的方式进行组合，则可以将压力传感器和流量传感器装备到液体注入排出操作部44中。因此，能够将附加的必要装置都收纳在液体注入排出操作部44内。 

在上述方式中，表示了根据流入到压迫袋38的液体的体积信息，计测压力的方式，下面对从超声波接收信号的信息中读取该流量，根据该信息计测对组织对象施加的压力的方式进行说明。图13～图16表示根据超声波接收信号评价压迫袋38的膨胀，对通过液体注入排出操作部44而流入排出的液体的流量进行计测的方式。 

如图13所示，具有根据RF信号帧数据识别压迫袋38的膜面、对压迫袋38的膨胀情况进行运算的压迫袋膜面距离运算部48。存储对所取得的超声波接收信号进行调相加法运算而得到的多个RF信号帧数据的RF信号帧数据存储部28，向压迫袋膜面距离运算部48输出RF信号帧数据。在压迫袋膜面距离运算部48中，根据RF信号帧数据，分析从超声波探头 12的超声波收发面到压迫袋38的膜面的距离(压迫袋膜面距离)d，并将该结果输出给压力运算部46。另外，用于对压迫袋38内部的水压进行计测的压力传感器部40与压迫袋38连接，以使由压力传感器部40检测到的压力信息P被输出给压力运算部46。 

压力运算部46根据从压力传感器部40取得的压力信息、和由压迫袋膜面距离运算部48运算的压迫袋38膜面距离，求出与压迫袋38接触的被检体10的超声波扫描区域的压力。 

利用图14对该具体例进行说明。图14是表示压迫袋膜面距离运算部48中的压迫袋膜面距离的运算方法的图。 

图表的波形110是借助压迫袋38使超声波探头12与生物体组织接触来收发超声波时、在某一个超声波振动件中接收到的超声波接收信号波形。纵轴表示RF信号(超声波接收信号)的强度，横轴表示超声波探头距离超声波收发面的距离。 

虽然在压迫袋38的内部装入了水等液体，但由于水不含有超声波散射体，所以，超声波反射强度与生物体组织相比非常弱。而且，由于压迫袋38由非常薄的膜制成，与水的音响阻抗不同，所以，在水与压迫袋38的膜面的交界处，超声波发生引起大的反射。 

通过对RF信号(超声波接收信号)设定用于判定未图示的压迫袋膜面的适当阈值，如果从超声波收发面开始探索，求出最先超过该阈值时的距离，则压迫袋膜面距离运算部48会容易地检测出水与压迫袋的交界位置111。取得到该交界为止的距离作为压迫袋膜面距离d。 

首先，在未使被检体10与压迫袋38接触的状态下，利用液体注入排出操作部44向压迫袋38注入排出液体，由压力传感器部40测定压迫袋38内部的压力，由压迫袋膜面距离运算部48测定压迫袋膜面距离。将此时计测的各个压力和压迫袋膜面距离的关系暂时保存到压力运算部46内的存储器。 

然后，在使被检体10与压迫袋38接触而压迫了被检体的状态下，使液体注入排出操作部44向压迫袋38注入排出液体，由压力传感器部40测定压迫袋38内部的压力，由压迫袋膜面距离运算部48测定压迫袋膜面距离。压力运算部46根据此时计测的各个压力与压迫袋膜面距离的关系、 和存储器内暂时保存的压力与压迫袋膜面距离的关系，运算规定的压迫袋膜面距离处的压力之差，将该压力之差作为与压迫袋38接触的被检体10的超声波扫描区域的压力，输出给弹性信息运算部32。 

接着，参照图15、图16，对利用输入到压力运算部46的压力信息P和压迫袋膜面距离信息d，来计测压迫袋38压迫了生物体组织的压力的方式进行具体说明。 

首先，如图15所示，在对象组织未与压迫袋38接触的自由状态下，求出压迫袋38的内部压力与压迫袋膜面距离的关系。此时，生物体组织不与压迫袋38接触，被置于空气中。 

由于和生物体组织的情况不同，压迫袋与空气之间的音响阻抗的差异非常大，所以，如图15的B—mode图像那样，作为多重散射会以压迫袋膜面距离的整数倍的间隔出现高亮度的条纹状花纹，但由于在水与压迫袋38的交界处引起大的反射，所以，压迫袋膜面距离运算部48通过设定适当的阈值，可以求出压迫袋膜面距离d。 

即，可以求出相对超声波探头12的中心轴位于最靠前位置的交界位置111，作为压迫袋膜面距离d。 

该压迫袋38的内部压力与压迫袋膜面距离的关系，只要在适合组织压迫的预先设定的压迫袋膜面距离的范围[0，dmax](dmax为1cm左右)中求出即可。图表的实线表示压力与压迫袋膜面距离的关系。以下将该关系称为基准状态P0(d)，将该作业称为定标。 

图16的图表是表示使在压迫了对象部位的状态下得到的流量和压力的关系，与表示在对象组织未与压迫袋38接触的自由状态的压迫袋膜面距离和压力的关系的图15的图表的实线465对应的图。 

然后，转移到组织弹性的诊断，在对象组织压迫过程中的任意时刻t，取得压力信息P(t)、压迫袋膜面距离信息d(t)(点X)。 

此时，在同一压迫袋膜面距离d(t)处可以在对象组织未与压迫袋38接触时的基准状态下，求出施加了多大的内部压力来作为P0(d(t))(点Y)。P(t)与该基准状态的差分为当前时刻t时对生物体组织施加的压迫的压力Ptarget(t)，如数学式5所示，可以通过 

[数学式5]Ptarget(t)＝P(t)—P0(d(t))来求出。

图13～图16中表示了在某一个超声波振动件的接收信号中求出压迫袋膜面距离d的方法，但不限定于此，也可以利用由超声波收发面上具备的所有超声波振动件分别接收到的超声波接收信号波形，分别求出压迫袋膜面距离d，将它们的平均值决定为最终的压迫袋膜面距离d。 

而且，表示了通过阈值处理对RF信号(超声波接收信号)进行压迫袋膜面距离的检测的方法，但不限定于此，也可以利用由RF信号(超声波接收信号)构筑的B—mode等诊断图像，进行同样的处理。 

并且，表示了为了进行压迫袋膜面距离的检测，通过设定阈值的二值化处理的方法来实现的情况，但不限定于此，例如还可以根据轮廓提取等中广泛应用的区域生长(region growing)法或图像识别等中应用的图案匹配法等图像处理方法来实现。 

根据该方式，由于通过信号处理求出压迫袋38的膨胀情况，所以，不需要流量传感器部42，可以简便地评价向对象组织施加的压力。 

上述方式中，在未与生物体组织接触的自由状态下使压迫袋膨胀、收缩，以把握基准状态P0(V)的关系的定标作业为前提，但如果应用预先把握了该基准状态P0(V)的关系的压迫袋，将该关系存储到压力运算部46内的存储器，则可以省略这样的定标作业。 

而且，流量传感器部42也可以预先利用液体注入排出操作部44向压迫袋38注入排出例如5cc的液体，并计测压迫袋膜面距离d1，通过运算求出注入的流量与压迫袋膜面距离的关系。具体而言，通过将液体的流量除以压迫膜面距离，来运算压迫膜面距离每移动1mm流入的液体的流量。然后，运算与计测出的压迫膜面距离对应的液体的流量。 

图17表示利用上述第一实施方式或第二实施方式中应用的液体注入排出操作部44，自动对压迫袋38进行压迫的方式。图17(a)所示的液体注入排出操作部44由电机单元132、控制电机单元132的电机控制部130、基于电机单元132的驱动而移动的板材134、支承板材134的弹簧135、与板材134连接的活塞136、内含活塞136的缸体137、对缸体137进行固定的缸体固定件141、和控制液体的流动的阀139构成。弹簧135与板材134和固定件141连接，板材135通过电机单元132和弹簧135而左右往复运动。

电机单元132由椭圆形的旋转体1321、和使旋转体1321旋转的电机1322构成。如果基于电机控制部130的指令使电机1322旋转，则椭圆形的旋转体1321一边以旋转轴1323为中心与板材134外接，一边旋转。板材134基于旋转体1321的旋转而被向左方向按压，因此被弹簧135向旋转体132的相反方向(右方向)推押，使其左右往复运动。 

与往复运动的板材134一体形成的活塞136也一同往复运动。而且，缸体137内的液体被活塞136压出，使得被压出的液体到达压迫袋38。然后，被压入液体的压迫袋38膨胀。 

根据旋转体1321的旋转轴1323的位置及短轴/长轴的长度，来决定板材134的往复运动的冲程。例如，在旋转轴1323被设置于旋转体1321的中心的情况下，板材134往复运动的冲程为椭圆的短轴与长轴的差分。另外，在旋转轴1323从旋转体1321的中心错移配置的情况下，对于旋转轴1323而言，冲程范围变化了错移的量。 

即，通过冲程设定旋转体1321的旋转轴1323的位置及短轴/长轴的长度，可以设定通过活塞136注入液体的量。例如，可以利用缸体92的截面积，设定为实现每个冲程的液体的注入量为0.2cc～1.0cc左右的范围。 

另外，旋转体1321为各种形状，能够实现更换。而且，在电机1322上设置有编码器，该编码器与图像显示器26连接。可以在图像显示器26上把握电机1322的旋转信息。 

图17(b)所示的液体注入排出操作部44是利用线单元(wire unit)138按压板材134的方式。包括：驱动线1381的线单元138、控制线单元138的电机控制部130、与线1381和板材134连接来将线1381的运动与板材134联络的旋转部件140、左右往复运动的板材134、支承板材134的弹簧135、与板材134连接的活塞136、内含活塞136的缸体137、固定缸体137的缸体固定件141、和控制液体的流动的阀139构成。弹簧135与板材134和固定件141连接，板材135通过线单元138和弹簧135而左右往复运动。 

在线单元138中内置有使线1381沿左右方向移动的电机，可以使线1381在左右方向往复运动。旋转部件140以中心轴1401为中心旋转，如果使线1381向右侧移动，则向左侧推压板材134，如果使线1381向左侧 移动，则向右侧拖拽板材134。 

由于通过板材134的动作向压迫袋38传递液体的情况与图17(a)中已说明的内容相同，所以这里省略说明。 

线单元138可以调整线1381的冲程幅度。例如，可以利用缸体92的截面积，实现每一冲程的液体的注入量为0.2cc～1.0cc左右的范围。 

上述的自动对压迫袋38进行压迫的方式，具有将由电机1322或线1381实现的旋转运动变换为活塞136的直线运动的曲柄机构，但不限定于该方式，也可以具有直线运动的机构，使活塞136直线运动。 

在上述方式中，举例说明了体内用的凸面型探头的情况，但不限定于此，也可以是图18所示的能够从被检体10的体外进行压迫的线形探头，可应用到任意的超声波探头中。压迫袋38用于从被检体10的体外进行压迫。 

在线形超声波探头的多个振动件元件150的前面配置有压迫袋38。超声波探头12内具备：压力传感器部40、流量传感器部42、和液体注入排出操作部44。由压力传感器部40检测到的压力信息、和由流量传感器部42检测到的流量信息被输出到压力运算部46。 

首先，在未使压迫袋38从被检体10的外部接触的状态下，由压力传感器部40测定压迫袋38内部的压力，将该压力值暂时保存到压力运算部46内的存储器中。然后，操作者使超声波探头12与被检体10接触，对其进行压迫。在压迫被检体10的状态下，由压力传感器部40测定压迫袋38内部的压力。此时，压迫袋38内的液体的体积在压迫前后恒定。压力运算部46运算在存储器内保存的压迫之前的压力、与压迫之后的压力之差，将该压力之差作为与压迫袋38接触的被检体10的超声波扫描区域的压力，输出给弹性信息运算部32。 

这里，表示了应用第一实施方式的情况，但也可以应用第二实施方式。而且，压力传感器部40、流量传感器部42和液体注入排出操作部44也可以不被内置在超声波探头中。

Claims (11)

1.一种超声波诊断装置，具备：超声波探头；借助所述超声波探头并根据被检体的断层部位的超声波接收信号帧数据，构成断层像的断层图像构成部件；根据所述超声波接收信号帧数据，求出所述断层部位的组织的形变或弹性模量的弹性信息运算部件；根据由所述弹性信息运算部件求出的形变或弹性模量，生成所述断层部位的弹性图像的弹性图像构成部件；和显示所述断层像及/或所述弹性图像的显示部件；其特征在于，

还具备：

设置在所述超声波探头的超声波收发面，并被填充液体的压迫袋；

使液体注入到所述压迫袋内或从所述压迫袋排出，来使所述压迫袋膨胀或收缩的液体注入排出部件；

对所述压迫袋内填充的液体的压力信息进行计测的压力计测部件；

对所述液体向所述压迫袋流入流出的量进行计测的流量计测部件；和

根据由所述压力计测部件计测出的压力信息与由所述流量计测部件计测出的流入流出量两者之间的关系，运算与所述压迫袋接触的所述被检体的超声波扫描区域的压力信息的压力运算部件；

所述弹性信息运算部件利用所述压力运算部件所运算的压力信息来运算弹性模量。

2.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

具备使所述压迫袋内的液体的体积恒定的阀。

3.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述压力计测部件在规定的流量时求出所述压力计测部件所计测的压力信息。

4.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述压力计测部件内置在所述压迫袋内。

5.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述压力计测部件具有：因所述液体的压力而凹陷的隔膜、和对所述隔膜的凹陷进行计测的形变测量器。

6.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述压力计测部件被设置在所述压迫袋与所述超声波探头之间。

7.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述压力计测部件被设置在所述液体注入排出部件中。

8.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述流量计测部件利用所述超声波接收信号帧数据来计测所述压迫袋的流量。

9.根据权利要求8所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述流量计测部件根据所述超声波接收信号帧数据来检测所述压迫袋的膜面，并对所述压迫袋的流量进行计测。

10.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述液体注入排出部件具有：

主体部；

固定于所述主体部，内部填充有液体的缸体；

配置在所述缸体内，向所述压迫袋压入液体或从所述压迫袋抽出液体的活塞及推压件；

用于固定所述推压件的推压件固定部；和

驱动所述推压件的操作部。

11.根据权利要求10所述的超声波诊断装置，其特征在于，

在所述推压件上具备压力计测部件，

所述压力计测部件对基于所述推压件的驱动而从所述压迫袋传递的所述压力信息进行计测。

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