JP7082441B1 - 超音波振動子検査装置および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高密度焦点式超音波療法に用いられる超音波振動子の検査を容易にすることを目的とする。【解決手段】超音波振動子の検査では、以下の処理を含む選択観測処理が実行される。（ｉ）椀形状面４０の中心軸３６を含む複数の切断面で椀形状面４０を分割して得られる複数対の分割面、すなわち中心軸３６を挟んで対向する複数対の分割面から一対の分割面を選択する処理、（ｉｉ）複数対の分割面から選択した一対の分割面に配置された超音波振動子２８に超音波を送信させる処理、（ｉｉｉ）複数対の分割面から選択した一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に超音波プローブ１２を設定する処理、（ｉｖ）超音波ビームが走査された観測面について超音波データを取得する処理。複数対の分割面のそれぞれについて選択観測処理が実行され、各選択観測処理で取得された超音波データに基づいて、超音波振動子２８の状態が判定される。【選択図】図１

Description

本発明は、超音波振動子検査装置および検査方法に関し、特に、椀形状面に配置された複数の超音波振動子を検査する技術に関する。

高密度焦点式超音波療法を用いた治療装置が広く用いられている。この治療装置は、ＨＩＦＵ照射装置あるいはＨＩＦＵ照射システムと称され（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）、治療部位に超音波を照射して組織を壊死させる。

一般に、ＨＩＦＵ照射装置は、椀状の面に配置された複数の超音波振動子を備えている。複数の超音波振動子は、それぞれから発せられた超音波が一点に照射され焦点を形成するように配置されている。治療の際には、焦点の位置が治療部位に合わせられ超音波が照射される。照射位置の確認には、超音波画像上に焦点を表す超音波診断装置が用いられる。

以下の特許文献１には、Ｂモード画像（断層画像）を表示する超音波診断装置を用いて焦点の位置を観測する超音波治療装置が記載されている。この装置では、組織に影響のない弱いレベルの超音波が治療用の超音波振動子から発せられると共に、超音波イメージングプローブによる超音波の送受信によって断層画像が表示される。被検体の組織の音響特性は組織の温度変化に応じて変化するため、断層画像には焦点の位置が輝度の強弱によって示される。

以下の特許文献２には、高密度焦点式超音波療法による治療の前に、照射位置のずれや照射経路のずれを評価する技術が記載されている。

特開平８－７１０６９号公報 特開平７－４７０７９号公報

ＨＩＦＵ照射装置では、外部から与えられる衝撃や経時変化等によって、超音波振動子の特性が変化することがある。これによって、焦点が理想的な位置からずれたり、焦点における治療用超音波の強度が低下したりすることがある。そこで、超音波振動子の検査を簡単に行う技術の確立が望まれている。

本発明は、高密度焦点式超音波療法に用いられる超音波振動子の検査を容易にすることを目的とする。

本発明は、椀形状面に配置された複数の超音波振動子を制御する振動子制御装置と、前記椀形状面の中心軸上に配置された超音波プローブを、前記中心軸の回りで回転させるプローブ駆動装置と、前記超音波プローブによって超音波データを取得するデータ取得装置と、前記振動子制御装置、前記プローブ駆動装置および前記データ取得装置を制御するコントローラと、を備え、前記超音波振動子による治療前に、前記コントローラは、前記振動子制御装置を制御して、前記中心軸を含む複数の切断面で前記椀形状面を分割して得られる複数の分割面のうち、前記中心軸を挟んで対向する一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、選択観測処理であって、前記中心軸を挟んで対向する複数対の分割面から、前記一対の分割面を選択し、前記振動子制御装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面に配置された前記超音波振動子に、治療時よりも強度の小さい超音波を送信させ、前記プローブ駆動装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に前記超音波プローブを設定し、前記データ取得装置を制御して、前記超音波ビームが走査された観測面について前記超音波データを取得する選択観測処理を、前記複数対の分割面のそれぞれについて実行し、前記超音波振動子による治療前に、前記コントローラは、複数の前記超音波振動子に対して定まる治療基準点における超音波強度を、前記超音波データに基づいて求める処理を前記複数対の分割面のそれぞれに対して実行し、前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に応じた情報を、表示装置に表示することを特徴とする。

望ましくは、前記コントローラは、前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定する。

望ましくは、前記コントローラは、前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度と基準値との比較に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定する。

また、本発明は、椀形状面に配置された複数の超音波振動子を制御する振動子制御装置と、前記椀形状面の中心軸上に配置された超音波プローブを、前記中心軸の回りで回転させるプローブ駆動装置と、前記超音波プローブによって超音波データを取得するデータ取得装置と、前記振動子制御装置、前記プローブ駆動装置および前記データ取得装置を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記振動子制御装置を制御して、前記中心軸を含む複数の切断面で前記椀形状面を分割して得られる複数の分割面のうち、前記中心軸を挟んで対向する一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、選択観測処理であって、前記中心軸を挟んで対向する複数対の分割面から、前記一対の分割面を選択し、前記振動子制御装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、前記プローブ駆動装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に前記超音波プローブを設定し、前記データ取得装置を制御して、前記超音波ビームが走査された観測面について前記超音波データを取得する選択観測処理を、前記複数対の分割面のそれぞれについて実行し、前記コントローラは、複数の前記超音波振動子に対して定まる治療基準点における超音波強度を、前記超音波データに基づいて求める処理を前記複数対の分割面のそれぞれに対して実行し、前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを特徴とする。

また、本発明は、椀形状面に配置された複数の超音波振動子を制御する振動子制御装置と、前記椀形状面の中心軸上に配置された超音波プローブを、前記中心軸の回りで回転させるプローブ駆動装置と、前記超音波プローブによって超音波データを取得するデータ取得装置と、前記振動子制御装置、前記プローブ駆動装置および前記データ取得装置を制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記振動子制御装置を制御して、前記中心軸を含む複数の切断面で前記椀形状面を分割して得られる複数の分割面のうち、前記中心軸を挟んで対向する一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、選択観測処理であって、前記中心軸を挟んで対向する複数対の分割面から、前記一対の分割面を選択し、前記振動子制御装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、前記プローブ駆動装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に前記超音波プローブを設定し、前記データ取得装置を制御して、前記超音波ビームが走査された観測面について前記超音波データを取得する選択観測処理を、前記複数対の分割面のそれぞれについて実行し、前記コントローラは、複数の前記超音波振動子に対して定まる治療基準点における超音波強度を、前記超音波データに基づいて求める処理を前記複数対の分割面のそれぞれに対して実行し、前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度と基準値との比較に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを特徴とする。

望ましくは、前記コントローラは、前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に応じた情報を、表示装置に表示する。

また、本発明は、椀形状面に配置された複数の超音波振動子について検査を行う検査方法において、前記椀形状面の中心軸を含む複数の切断面で前記椀形状面を分割して得られる複数対の分割面であって、前記中心軸を挟んでそれぞれが対向する複数対の分割面から、一対の分割面を選択し、前記一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、前記一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に超音波プローブを設定し、前記超音波ビームが走査された観測面について超音波データを取得する、選択観測処理を、前記複数対の分割面のそれぞれについて実行し、前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波データに基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを特徴とする。

望ましくは、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することは、複数の前記超音波振動子に対して定まる治療基準点における超音波強度を、前記超音波データに基づいて求める処理を前記複数対の分割面のそれぞれに対して実行し、前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを含む。

本発明によれば、高密度焦点式超音波療法に用いられる超音波音波振動子の検査を容易に行うことができる。

ＨＩＦＵ照射システムの構成を示す図である。 上側から見た椀形状面を概念的に示す図である。 送信分割面となる分割面の対を示す図である。 表示装置に表示される画像の例を示す図である。 表示装置に表示される画像の例を示す図である。

各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示された同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。本明細書における上下左右の用語は、図１の描画面における方向を示す。これらの方向を示す用語は、各構成要素を配置する際の姿勢を限定するものではない。

（１）ＨＩＦＵ照射システムの概要
図１には、本発明の実施形態に係るＨＩＦＵ照射システム１００の構成が示されている。図１では、図面の右方向がｘ軸正方向とされている。また、図面から手前に向かう方向がｙ軸正方向とされ、図面の下方向がｚ軸方向とされている。ＨＩＦＵ照射システム１００は、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０、超音波プローブ１２、水袋１４、プローブ駆動装置１６、データ取得装置１８、振動子制御装置２０、表示装置２２およびコントローラ２４を備えている。

ＨＩＦＵ振動子ユニット１０は、開口が下方に向けられた椀形状の振動子筐体２６と、振動子筐体２６に固定された複数の超音波振動子２８を備えている。振動子筐体２６の形状は錐体の側面と同様の形状であってよい。ここで、錐体とは、空間内の１点から底面に伸びる直線の集合によって形成される立体形状をいう。また、振動子筐体２６は、上側にドーム状に膨らんだ形状を有してもよい。各超音波振動子２８は、各超音波振動子２８が超音波を発したときに、振動子筐体２６の下方の治療基準点Ｐで、超音波の強度が強められるように振動子筐体２６に固定されている。

コントローラ２４は、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ等であってよい。コントローラ２４には、ユーザがＨＩＦＵ照射システム１００を操作するための操作機器（図示せず）が接続されている。操作機器は、マウス、表示装置２２と一体化されたタッチパネル、スイッチ、キーボード等を含んでよい。

振動子制御装置２０は、コントローラ２４の制御に応じて、各超音波振動子２８に超音波を発生させる。また、振動子制御装置２０は、コントローラ２４の制御に応じて、各超音波振動子２８が発生する超音波の強度を調整する。

超音波プローブ１２は、振動子筐体２６の下方、かつ、治療基準点Ｐの上方の位置で超音波が送受信されるように、振動子筐体２６に固定されている。本実施形態では、振動子筐体２６の頂点部を超音波プローブ１２が上下方向に貫通し、超音波を送受信する送受信部３０が下方に向けられている。

ＨＩＦＵ振動子ユニット１０の下方には、各超音波振動子２８と患者３４との間、および超音波プローブ１２と患者３４との間の音響インピーダンスを整合させる水袋１４が設けられている。水袋１４は、水等の物質が充填された袋であってよい。水袋１４の上方から内部には超音波プローブ１２が貫通し、送受信部３０が水袋１４の内部に位置している。

データ取得装置１８には超音波診断装置が用いられてよい。データ取得装置１８は、コントローラ２４の制御に応じて、次のような処理を実行する。すなわち、データ取得装置１８は、超音波プローブ１２に超音波を送信させ、送信される超音波によるビーム（超音波ビーム）を走査させる。超音波ビームは、振動子筐体２６の頂点部から上下に伸びる中心軸３６を含む観測面で走査される。データ取得装置１８は、超音波ビームが向けられた方向から到来する反射超音波を超音波プローブ１２に受信させ、超音波ビームが向けられた各方向から受信された反射超音波に基づく受信信号を取得する。データ取得装置１８は、観測面で得られた受信信号に基づいて超音波データを生成し、コントローラ２４に出力する。超音波データは、例えば、観測面に対して取得されたＢモード画像（断層画像）を示すデータであってよい。

プローブ駆動装置１６は、コントローラ２４の制御に応じて、超音波プローブ１２を中心軸３６の回りで回転させ、中心軸３６の回りで超音波プローブ１２の観測面を回転させる。

治療の際には、水袋１４の下方が患者３４に密着するように、水袋１４、超音波プローブ１２およびＨＩＦＵ振動子ユニット１０が配置される。治療用の超音波がＨＩＦＵ振動子ユニット１０から患者３４に照射される前には、以下のような位置決め処理が実行される。

振動子制御装置２０は、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０が備える各超音波振動子２８に、治療時よりも強度が小さい超音波を送信させる。プローブ駆動装置１６は、超音波プローブ１２が所定の回転角度位置の観測面で超音波ビームを走査するように、超音波プローブ１２の回転角度位置を設定する。データ取得装置１８は、その観測面で超音波プローブ１２に超音波ビームを走査させ、超音波データを取得し、コントローラ２４に送信する。コントローラ２４は、超音波データが示すＢモード画像と、治療基準点Ｐを示す画像とを重ねて表示装置２２に表示させる。施術者としてのユーザは、表示装置２２に表示された画像を参照して、ＨＩＦＵ振動子ユニット１０から送信される超音波が強められる位置（焦点）と治療基準点Ｐの位置との相違を確認する。

ユーザは、焦点の位置と治療基準点Ｐの位置との相違が許容範囲内でないときは、水袋１４、超音波プローブ１２およびＨＩＦＵ振動子ユニット１０の位置または姿勢を変更する。あるいは、ユーザは、水袋１４と患者３４との接触状態を変更する。ユーザは、焦点の位置と治療基準点Ｐの位置とが一致していること、あるいは、焦点の位置と治療基準点Ｐの位置との相違が許容範囲内であることを確認した後に、コントローラ２４に対して治療のための操作を行う。コントローラ２４は、ユーザによる操作に応じて振動子制御装置２０を制御する。振動子制御装置２０は、コントローラ２４による制御に応じて、治療に必要な強度を有する治療用超音波を各超音波振動子２８に送信させる。これによって、焦点における生体組織が焼灼され、治療が施される。

（２）ＨＩＦＵ振動ユニットの検査
ＨＩＦＵ照射システム１００では、外部から与えられる衝撃や経時変化等によって、超音波振動子２８の特性が変化することがある。これによって、焦点が理想的な位置からずれたり、焦点における治療用超音波の強度が低下したりすることがある。そこで、本実施形態に係るＨＩＦＵ照射システム１００では、治療が行われる前に次のような振動子検査が実行される。

振動子検査では、患者３４を模擬したファントム３８が患者３４の代わりに用いられる。すなわち、ファントム３８に水袋１４が密着するように、水袋１４、超音波プローブ１２およびＨＩＦＵ振動子ユニット１０が配置される。また、複数の超音波振動子２８が配置された仮想的な椀形状面を、中心軸３６を含む複数の切断面で分割して得られる複数の分割面のうち、中心軸３６を挟んで対向する一対の分割面に配置された超音波振動子２８のみが超音波を送信する。

図２には、上側から見た椀形状面４０が概念的に示されている。図２に示されている例では、中心軸３６を含む３つの切断面Ｃ１～Ｃ３によって、等角度間隔４５°で椀形状面４０が分割され、８個の分割面Ｄ１～Ｄ８が形成されている。切断面Ｃ１およびＣ２がなす角度、および切断面Ｃ２およびＣ３がなす角度はそれぞれ４５°であり、各分割面はｘｙ平面において４５°の角度範囲を占めている。ｘ軸正方向の方位角を０°とし、上から見たときの反時計回りを方位角の正方向とした場合、分割面Ｄｊは、４５°×（ｊ－１）以上、４５°×ｊ未満の方位角の範囲を占める。ただし、ｊは１～８のいずれかの整数である。

分割面Ｄ１およびＤ５は中心軸３６を挟んで対向し、分割面Ｄ２およびＤ６は中心軸３６を挟んで対向している。また、分割面Ｄ３およびＤ７は中心軸３６を挟んで対向し、分割面Ｄ４およびＤ８は中心軸３６を挟んで対向している。

振動子制御装置２０は、中心軸３６を挟んで対向する複数対の分割面のうち一対の分割面ＤｋおよびＤ（ｋ＋４）を選択し、複数対の分割面から選択された一対の分割面に配置されている超音波振動子２８に、治療時よりも強度が小さい超音波を送信させる。ここで、ｋは１～４のいずれかの整数である。これと共に、プローブ駆動装置１６は、観測面の回転角度位置が、送信分割面が占める方位角の範囲内となるよう、超音波プローブ１２の回転角度位置を設定する。ここで、送信分割面とは、超音波を送信する超音波振動子２８が配置された一対の分割面ＤｋおよびＤ（ｋ＋４）をいう。

例えば、ｋ＝１である場合、すなわち送信分割面が分割面Ｄ１およびＤ５である場合には、送信分割面が占める方位角の範囲は、０°以上、４５°未満の範囲と、１８０°以上、２２５°未満の範囲である。したがって、プローブ駆動装置１６は、観測面の回転角度位置が、０°以上、４５°未満の範囲内、あるいは１８０°以上、２２５°未満の範囲内となるよう、超音波プローブ１２の回転角度位置を設定する。なお、観測面は平面であるため、０°以上、４５°未満の範囲と、１８０°以上、２２５°未満の範囲は、同一の範囲となる。

ｋ＝３である場合、すなわち送信分割面が分割面Ｄ３およびＤ７である場合には、プローブ駆動装置１６は、観測面の角度位置が、９０°以上、１３５°未満の範囲内、および２７０°以上、３１５°未満の範囲内となるよう、超音波プローブ１２の回転角度位置を設定する。

また、プローブ駆動装置１６は、観測面の回転角度位置が、送信分割面が占める方位角の範囲における中央の方位角となるように、超音波プローブ１２の回転角度位置を設定してもよい。例えば、送信分割面が分割面Ｄ１およびＤ５である場合（ｋ＝１の場合）には、プローブ駆動装置１６は、観測面の回転角度位置が２２．５°および２０２．５°となるよう、超音波プローブ１２の回転角度位置を設定してもよい。同様に、送信分割面が、分割面Ｄ３およびＤ７である場合（ｋ＝３の場合）には、プローブ駆動装置１６は、観測面の回転角度位置が１１２．５°および２９２．５°となるよう、超音波プローブ１２の回転角度位置を設定してもよい。

データ取得装置１８は、観測面の回転角度位置が、送信分割面に対応する回転角度位置に設定された後、超音波プローブ１２によって超音波ビームを走査し、超音波ビームが向けられた各方向から受信された反射超音波に基づく受信信号を取得する。データ取得装置１８は、観測面で得られた受信信号に基づいて超音波データを生成し、コントローラ２４に出力する。

コントローラ２４は、分割面ＤｋおよびＤ（ｋ＋４）について得られた超音波データに基づいて、治療基準点Ｐにおける超音波の強度Ｌｋを測定する。以下の説明では、治療基準点Ｐにおける超音波の強度（超音波強度）を、基準点強度ということがある。

プローブ駆動装置１６、データ取得装置１８、振動子制御装置２０およびコントローラ２４は、基準点強度Ｌｋを総てのｋについて順次求める。上記の例では、プローブ駆動装置１６、データ取得装置１８、振動子制御装置２０およびコントローラ２４は、ｋ＝１からｋ＝４のそれぞれについて基準点強度Ｌｋを順次求める。先の一対の分割面（先の送信分割面）について基準点強度Ｌｋが求められてから、次の一対の分割面（次の送信分割面）について基準点強度Ｌｋを求める処理は、ユーザの操作に応じて開始されてもよいし、コントローラ２４の制御によって自動的に開始されてもよい。

図３（ａ）には、ｋ＝１の場合に送信分割面となる一対の分割面Ｄ１およびＤ５が網掛けによって示され、超音波プローブ１２の送受信部３０が椀形状面４０の中央部に長方形によって示されている。送受信部３０を示す長方形の長手方向は、観測面が広がる方位を示している。図３（ｂ）には、ｋ＝２の場合に送信分割面となる一対の分割面Ｄ２およびＤ６が網掛けによって示され、超音波プローブ１２の送受信部３０が椀形状面４０の中央部に示されている。図３（ｃ）および（ｄ）には、同様の表記方法によって、それぞれ、ｋ＝３およびｋ＝４の場合についての送信分割面となる一対の分割面および超音波プローブ１２の送受信部３０が示されている。

コントローラ２４は、複数対の分割面のそれぞれに対して求められた基準点強度に基づいて、複数対の分割面のそれぞれに対応する超音波振動子２８の状態を判定する。例えば、コントローラ２４は、総てのｋについて求められた基準点強度Ｌｋの平均値を求める。コントローラ２４は、基準点強度から平均値を減じた差の絶対値が、所定の値を上回る分割面の対（送信分割面）があるときは、その分割面の対に配置された超音波振動子２８に異常があると判定する。また、コントローラ２４は、基準点強度から所定の基準値を減じた差の絶対値が、所定の値を上回る分割面の対があるときは、その分割面の対に配置された超音波振動子２８に異常があると判定してもよい。基準値は、実験やシミュレーション等によって予め求められた値であってよい。

コントローラ２４は、複数対の分割面のうち、超音波振動子２８に異常があると判定した分割面の対があるときは、その分割面の対を特定する情報を表示装置２２に表示してもよい。

（３）表示処理
コントローラ２４は、複数対の分割面のそれぞれについて求められた基準点強度を示す情報を、表示装置２２に表示してもよい。ユーザは、表示装置２２に示された情報を参照して、超音波振動子２８に異常がないか否かの判定をしてもよい。図４には、コントローラ２４が表示装置２２に表示する画像の例が示されている。

この画像では、円形図形５０を等角度間隔で８分割して得られた扇型の図形によって、分割面Ｄ１～Ｄ８が概念的に示されている。分割面Ｄ１～Ｄ８を示す扇型の図形には色が付されている。画像の上側には強度基準図形５２が示されている。強度基準図形５２では、大きい値から小さい値に亘って３段階の範囲で基準点強度が示され、それぞれの範囲に対応する色が示されている。具体的には、左端の帯状の領域に付された色が、基準点強度が大きい（高い）分割面に対応し、右側の帯状の領域に付された色が、基準点強度が小さい（低い）分割面に対応している。中央の帯状の領域に付された色は、基準点強度が中間の強度である分割面に対応している。

ユーザは、表示装置２２に示される画像を参照し、他の分割面と比較して基準点強度が小さい分割面の対があるか否かを確認する。ユーザは、他の分割面と比較して基準点強度が小さい分割面の対がある場合には、その分割面の対における超音波振動子２８に異常があると判定してもよい。

図４に示されている例では、一対の分割面Ｄ２およびＤ６に対応する基準点強度が、他の分割面に対応する基準点強度よりも小さい。そのため、ユーザは、一対の分割面Ｄ２およびＤ６における超音波振動子２８に異常があると判定してよい。

ここでは、強度基準図形５２によって、大きい値から小さい値に亘って３段階の範囲で基準点強度を示す例について説明した。強度基準図形５２は、大きい値から小さい値に亘って２段階または４段階以上の範囲で基準点強度を示すものであってもよい。また、色によって基準点強度の大小を示す代わりに、網掛け等の模様の違いよって基準点強度の大小を示してもよい。

コントローラ２４は、扇型の図形と共に、または扇型の図形に代えて、各分割面の対に対応する基準点強度を数値によって表示装置２２に表示してもよい。ユーザは、基準点強度から所定の基準値を減じた差の絶対値が、所定の値を上回る分割面の対があるときは、その分割面の対に配置された超音波振動子２８に異常があると判定してもよい。

（４）カップリング状態の検査
上記では、超音波振動子２８の状態の検査として、超音波振動子２８に異常があるか否かを判定する実施形態が示された。ＨＩＦＵ照射システム１００では、超音波振動子２８と患者３４との超音波的な結合状態（カップリング状態）が良好であるか否かが判定されてもよい。この場合、図１に示されているように、水袋１４の下方が患者３４に密着するように、水袋１４、超音波プローブ１２およびＨＩＦＵ振動子ユニット１０が配置される。

プローブ駆動装置１６、データ取得装置１８、振動子制御装置２０およびコントローラ２４は、超音波振動子２８に異常があるか否かを判定する場合と同様の動作によって、総てのｋについて基準点強度Ｌｋを順次求める。先の一対の分割面について基準点強度Ｌｋが求められてから、次の一対の分割面について基準点強度Ｌｋを求める処理は、ユーザの操作に応じて開始されてもよいし、コントローラ２４の制御によって自動的に開始されてもよい。

コントローラ２４は、複数対の分割面のそれぞれに対して求められた基準点強度に基づいて、複数対の分割面のそれぞれに対応する超音波振動子２８の状態を判定する。例えば、コントローラ２４は、総てのｋについて求められた基準点強度Ｌｋの平均値を求める。コントローラ２４は、基準点強度から平均値を減じた差の絶対値が、所定の値を上回る分割面の対があるときは、その分割面の対に配置された超音波振動子２８のカップリング状態が良好でないと判定する。また、コントローラ２４は、基準点強度から所定の基準値を減じた差の絶対値が、所定の値を上回る分割面の対があるときは、その分割面の対に配置された超音波振動子２８のカップリング状態が良好でないと判定してもよい。

コントローラ２４は、複数対の分割面のうち、超音波振動子２８のカップリング状態が良好でないと判定した分割面の対があるときは、その分割面の対を特定する情報を表示装置２２に表示してもよい。また、コントローラ２４は、カップリング状態が良好でないと判定した分割面の対を特定するカップリング情報を記憶してよい。コントローラ２４は、治療時にカップリング情報を参照し、カップリング状態が良好でないと判定した分割面における超音波振動子２８については、治療用超音波の強度を制限するように、振動子制御装置２０を制御してもよい。

カップリング状態の検査においても、コントローラ２４は、複数対の分割面のそれぞれについて求められた基準点強度を示す情報を、表示装置２２に表示してよい。ユーザは、表示装置２２に示された情報を参照して、超音波振動子２８のカップリング状態が良好であるか否かの判定をしてよい。図５には、コントローラ２４が表示装置２２に表示する画像の例が示されている。

図５に示されている例では、分割面Ｄ１およびＤ５と、分割面Ｄ２およびＤ６に対応する基準点強度が比較的小さくなっている。分割面Ｄ１およびＤ５に対応する基準点強度が最も小さくなっており、ユーザは、分割面Ｄ１およびＤ５における超音波振動子２８のカップリング状態が良好でないと判定してよい。

ユーザは、カップリング状態が良好でないと判定した分割面の対を特定するカップリング情報をコントローラ２４に記憶する操作を行ってもよい。コントローラ２４は、治療時にカップリング情報を参照し、カップリング状態が良好でないと判定した分割面における超音波振動子２８については、治療用超音波の強度を制限するように、振動子制御装置２０を制御してもよい。

カップリング状態の検査においても、コントローラ２４は、扇型の図形と共に、または扇型の図形に代えて、各分割面の対に対応する基準点強度を数値によって表示装置２２に表示してよい。ユーザは、基準点強度から所定の基準値を減じた差の絶対値が、所定の値を上回る分割面の対があるときは、その分割面の対に配置された超音波振動子２８のカップリング状態が良好でないと判定してもよい。

上記では、椀形状面４０を４５°間隔で分割し、８つの分割面に基づいて、超音波振動子２８の状態を検査する実施形態が示された。椀形状面４０は、３６０°を４以上の偶数で除した４５°以外の角度間隔で分割されてもよい。

（５）ＨＩＦＵ照射システムで用いられる方法およびその効果
ＨＩＦＵ照射システム１００では、プローブ駆動装置１６、データ取得装置１８、振動子制御装置２０およびコントローラ２４によって超音波振動子検査装置が構成され、椀形状面４０に配置された複数の超音波振動子２８について検査が行われる。この検査では、以下の（ｉ）～（ｉｖ）の処理を含む選択観測処理が、複数対の分割面のそれぞれについて実行される。

（ｉ）椀形状面４０の中心軸３６を含む複数の切断面で椀形状面４０を分割して得られる複数対の分割面、すなわち中心軸３６を挟んで対向する複数対の分割面から、一対の分割面を選択する処理
（ｉｉ）複数対の分割面から選択した一対の分割面に配置された超音波振動子２８に超音波を送信させる処理
（ｉｉｉ）複数対の分割面から選択した一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に超音波プローブ１２を設定する処理
（ｉｖ）超音波ビームが走査された観測面について超音波データを取得する処理

複数対の分割面のそれぞれについて選択観測処理を実行することで、複数対の分割面のそれぞれに対して超音波データが取得され、複数対の分割面のそれぞれに対応する超音波振動子２８の状態が判定される。超音波振動子２８の状態の判定には、超音波振動子２８が異常であるか否かの判定や、超音波振動子２８のカップリング状態が良好であるか否かの判定がある。

このような方法によれば、新たな測定器を設けることなく超音波振動子２８の状態を判定することができる。また、ＨＩＦＵ照射システム１００から、超音波振動子２８を取り外す等の工程は不要である。したがって、超音波振動子２８の状態を容易に判定することができる。

１０ ＨＩＦＵ振動子ユニット、１２ 超音波プローブ、１４ 水袋、１６ プローブ駆動装置、１８ データ取得装置、２０ 振動子制御装置、２２ 表示装置、２４ コントローラ、２６ 振動子筐体、２８ 超音波振動子、３０ 送受信部、３４ 患者、３６ 中心軸、３８ ファントム、４０ 椀形状面、１００ ＨＩＦＵ照射システム。

Claims (8)

1. 椀形状面に配置された複数の超音波振動子を制御する振動子制御装置と、
   前記椀形状面の中心軸上に配置された超音波プローブを、前記中心軸の回りで回転させるプローブ駆動装置と、
   前記超音波プローブによって超音波データを取得するデータ取得装置と、
   前記振動子制御装置、前記プローブ駆動装置および前記データ取得装置を制御するコントローラと、を備え、
   前記超音波振動子による治療前に、前記コントローラは、
   前記振動子制御装置を制御して、前記中心軸を含む複数の切断面で前記椀形状面を分割して得られる複数の分割面のうち、前記中心軸を挟んで対向する一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、
   選択観測処理であって、
   前記中心軸を挟んで対向する複数対の分割面から、前記一対の分割面を選択し、
   前記振動子制御装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面に配置された前記超音波振動子に、治療時よりも強度の小さい超音波を送信させ、
   前記プローブ駆動装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に前記超音波プローブを設定し、
   前記データ取得装置を制御して、前記超音波ビームが走査された観測面について前記超音波データを取得する選択観測処理を、
   前記複数対の分割面のそれぞれについて実行し、
   前記超音波振動子による治療前に、前記コントローラは、
   複数の前記超音波振動子に対して定まる治療基準点における超音波強度を、前記超音波データに基づいて求める処理を前記複数対の分割面のそれぞれに対して実行し、
   前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に応じた情報を、表示装置に表示することを特徴とする超音波振動子検査装置。
2. 請求項１に記載の超音波振動子検査装置において、
   前記コントローラは、
   前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを特徴とする超音波振動子検査装置。
3. 請求項１に記載の超音波振動子検査装置において、
   前記コントローラは、
   前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度と基準値との比較に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを特徴とする超音波振動子検査装置。
4. 椀形状面に配置された複数の超音波振動子を制御する振動子制御装置と、
   前記椀形状面の中心軸上に配置された超音波プローブを、前記中心軸の回りで回転させるプローブ駆動装置と、
   前記超音波プローブによって超音波データを取得するデータ取得装置と、
   前記振動子制御装置、前記プローブ駆動装置および前記データ取得装置を制御するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記振動子制御装置を制御して、前記中心軸を含む複数の切断面で前記椀形状面を分割して得られる複数の分割面のうち、前記中心軸を挟んで対向する一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、
   選択観測処理であって、
   前記中心軸を挟んで対向する複数対の分割面から、前記一対の分割面を選択し、
   前記振動子制御装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、
   前記プローブ駆動装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に前記超音波プローブを設定し、
   前記データ取得装置を制御して、前記超音波ビームが走査された観測面について前記超音波データを取得する選択観測処理を、
   前記複数対の分割面のそれぞれについて実行し、
   前記コントローラは、
   複数の前記超音波振動子に対して定まる治療基準点における超音波強度を、前記超音波データに基づいて求める処理を前記複数対の分割面のそれぞれに対して実行し、
   前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを特徴とする超音波振動子検査装置。
5. 椀形状面に配置された複数の超音波振動子を制御する振動子制御装置と、
   前記椀形状面の中心軸上に配置された超音波プローブを、前記中心軸の回りで回転させるプローブ駆動装置と、
   前記超音波プローブによって超音波データを取得するデータ取得装置と、
   前記振動子制御装置、前記プローブ駆動装置および前記データ取得装置を制御するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記振動子制御装置を制御して、前記中心軸を含む複数の切断面で前記椀形状面を分割して得られる複数の分割面のうち、前記中心軸を挟んで対向する一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、
   選択観測処理であって、
   前記中心軸を挟んで対向する複数対の分割面から、前記一対の分割面を選択し、
   前記振動子制御装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、
   前記プローブ駆動装置を制御して、前記複数対の分割面から選択した前記一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に前記超音波プローブを設定し、
   前記データ取得装置を制御して、前記超音波ビームが走査された観測面について前記超音波データを取得する選択観測処理を、
   前記複数対の分割面のそれぞれについて実行し、
   前記コントローラは、
   複数の前記超音波振動子に対して定まる治療基準点における超音波強度を、前記超音波データに基づいて求める処理を前記複数対の分割面のそれぞれに対して実行し、
   前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度と基準値との比較に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを特徴とする超音波振動子検査装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の超音波振動子検査装置において、
   前記コントローラは、
   前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に応じた情報を、表示装置に表示することを特徴とする超音波振動子検査装置。
7. 椀形状面に配置された複数の超音波振動子について検査を行う検査方法において、
   前記椀形状面の中心軸を含む複数の切断面で前記椀形状面を分割して得られる複数対の分割面であって、前記中心軸を挟んでそれぞれが対向する複数対の分割面から、一対の分割面を選択し、
   前記一対の分割面に配置された前記超音波振動子に超音波を送信させ、
   前記一対の分割面を通る観測面上で超音波ビームを走査する状態に超音波プローブを設定し、
   前記超音波ビームが走査された観測面について超音波データを取得する、選択観測処理を、前記複数対の分割面のそれぞれについて実行し、
   前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波データに基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを特徴とする検査方法。
8. 請求項７に記載の検査方法において、
   前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することは、
   複数の前記超音波振動子に対して定まる治療基準点における超音波強度を、前記超音波データに基づいて求める処理を前記複数対の分割面のそれぞれに対して実行し、
   前記複数対の分割面のそれぞれに対して求められた前記超音波強度に基づいて、前記複数対の分割面のそれぞれに対応する前記超音波振動子の状態を判定することを含むことを特徴とする検査方法。

Images