JP7227981B2 - 透過式歯槽骨超音波検査法(tau)を用いて空洞化を検出する装置及び方法 - Google Patents
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Description
本発明は、空洞化を検出し、位置を特定する装置と方法に関する。詳しくは、本発明は、透過式歯槽骨超音波検査法(TAU(Through-Transmission Alveolar Ultrasonography))を用いた顎骨内の歯牙空洞化の検出及び位置特定に関する。
医学の分野では一般に、パルスエコー超音波検査法はあらゆる種類の軟組織の画像化のために広く使用されている。原則として、体内構造の画像は超音波の反射を分析することにより生成される。しかしながら、この方法は顎骨の状態に関する有益な情報を得るのには適しておらず、それは、骨/軟組織の中間層で超音波はほとんど完全に反射されるからである。特に、顎骨の海綿骨部分は、一般的に使用されている超音波機器では検査できない。それゆえ、これまで、歯科における超音波の使用は非常に限られている。例外は、Rostock(ドイツ)のCora Freyseによる博士論文であるかもしれず、その中では硬組織内の異常、例えば補綴物と天然の歯の組織との境界における異常等を超音波の反射を用いて特定する可能性が研究されている(http://www.deutschlandfunkkultur.de/zaehne-ultraschall-statt-strahlen.1067.de.html?dram:article#id=289091参照)。
-第一に、センサとトランスデューサの、関係する解剖学的構造に関する正確且つ再現可能な位置付けには熟練技術と経験が必要であり、それによってこの技術は影響を受けやすく、難しいものとなっており、i.a.ImbeauはTAUを「使用者により影響を受ける技術」と呼ぶ(Imbeau,前述の文献、105ページ)。それに対応して、測定の再現性もかなり低い。さらに、使用される超音波ゲル中の気泡の複雑な問題がすでにImbeauにより次のように指摘されている:気泡により媒質を通過する、この場合は顎骨を通過する超音波信号は予測不能な方法で歪曲される。
-第二に、Cavitat Ultrasonographの受信要素から発せられる信号は非常に弱かった。したがって、これらの信号の評価は難度の高い作業であった。そのため、TAU装置の感度はあまりよくなかった。さらに、信号分析方法は米国特許第6,030,221A号で開示されていない(Imbeau,前述の文献104ページ参照)。
-第三に、Cavitat Ultrasonographの超音波受信ユニットの構成は十分に丈夫ではないため、使用中に受信ユニットの個々の測定ユニットのより多くが壊れ、それと同時に、製造者であるCavitat Medical Technologiesがしばらく営業を停止しているため、スペア部品が入手できなかった。したがって、この技術は受け入れられにくくなった。
-第四に、使用者にとって、TAU装置の校正をある期間で定期的にチェックすることができない。
本発明は、超音波トランスデューサと超音波レシーバを含む新規のTAU装置を提供し、これらは以下、「測定ユニット」と呼ばれ、相互に関して一定の幾何学的位置に、好ましくは同一平面内に配置される。
図1は、本発明の好ましい例示的な実施形態を示す。装置1は手持ち式である。左にある、下側に位置付けられる厚い丸い要素は超音波トランスデューサ2であり、左にある、上側に位置付けられる薄い丸い要素は超音波レシーバ3である。これらは共同で測定ユニット4を形成する。2つのアーム5及び6は、測定ユニット4を保持し、右のハンドル7につながる。ハンドルには、2つのねじ8及び9が備えられ、右のねじ8はアーム5及び6を移動させるための旋回点の位置を示し、中央のねじ9は2つのねじ間に位置付けられるが図中では見えないブロック要素の位置を示す。一番右の位置にある電気ケーブル10は処理ユニット(図示せず)につながる。
Cavitat Ultrasonographは最も近い技術を代表している(米国特許第6,030,221A号)が、これは2つの欠点を示しており、上記を参照されたい。
本発明によれば、口内超音波測定、すなわち口の中のための測定ユニットは、明確に画定され、相互に対して固定の幾何学位置にある超音波トランスデューサと超音波レシーバ、すなわち「測定ユニット」を含む。
新規のTAU装置の感度を既知のCavitat装置と比較して増大させるために、すでに上で説明した2つの対策が講じられており、すなわち、(i)能動圧電素子の数が増やされ、(ii)従来は中央領域を取り囲む幅の広い円形の領域(能動圧電素子を持たない)がごく幅の狭い縁部まで最小化されている。この縁部の最小幅は能動素子の大きさの半分である。このごく小さい縁部により、既知のCavitat装置ではアクセス不能な解剖学的構造における測定が可能となる。
既定の幾何学に測定ユニットを配置することによって、装置の機能性の容易な試験と校正を行うことができる。この目的のために、音響特性の異なる2つ又はそれより多い媒質を提供し、これらの媒質の中で測定を連続して行う。校正のためにファントムを使用することも可能である。
米国特許第6,030,221号及び本発明によれば、測定ユニットのうち口の外部の部品(超音波トランスデューサ又はレシーバ)は、通常の超音波ゲルが少量あれば良好な音響伝達性を実現できる。
この解決策では、半固形ゲルがレシーバと歯槽堤との間に設置される。このゲルの音速は、軟組織のそれと同範囲、すなわち1460~1615m/sであるべきであり、ゲルの音波減衰は0.3~1.5dB/cm(1MHz)であるべきであり、それによって顎骨の特性の音響測定が妨げられない。自発弾性のための引取り速度は最大で80mm/秒であるべきである。
この解決策では、結局は弾力性も有するフレキシブルカバーが測定ユニットの、圧電素子のある面にのみ固定される。測定を行うために、液体充填剤がカバーの中に挿入される。液体として、通常の連結ゲルも結局は使用できるが、単に水が好ましい。気泡の存在を慎重に回避しなければならない。液体の量は、カバーが依然としてフレキシブルで、どの方向にも簡単に圧縮できる量でなければならない。この充填の程度は「適正充填」と呼ばれるが、これは、満杯に充填されたカバーは所期の測定に適用できないからである。動作中、充填されたカバーを有するレシーバが歯槽堤に押し付けて圧縮され、カバーと歯槽堤との間の気泡がすべて除去され、良好な音響伝達性が実現される。
この解決策は、超音波ゲル又は、好ましくは水が充填された、別の、非常に柔軟なバルーンを使用するものであり、これは測定ユニットのうち患者の口の中の1つ又は複数の部品と歯槽堤との間に設置される。良好な音響伝達性を確保するために、バルーンには超音波媒体が完全に充填され、これは依然としてバルーンをどの方向に圧縮できるような方法で使用され、バルーンの中には空気があるべきでない。バルーンの充填状態での大きさは重要ではなく、圧縮されたバルーンが測定ユニットと歯槽堤との間の空間を完全に埋めて、測定に必要なすべての部品が安全に覆われるのを確実にするために、少なくとも測定ユニット、ほとんどの場合はレシーバの大きさであるようにすべきである。
この解決策では、患者の舌が、測定ユニットと顎骨のTAUにより検査しなければならない舌側すなわち口蓋側部分との間でわずかに圧縮され、このようにして良好な音響伝達性が提供される。舌の音響特性はわかっており、顎骨の海綿骨部分の測定を妨害しない。測定ユニットと舌との間のほか、舌と歯槽堤との間の境界面からすべての気泡が絞り出され、測定の障害となり得ない。
衛生上及び経済上の理由から、使い捨てカバーの使用が提供され、これは有利な点として、測定器具又は半固形ゲル又はフレキシブルカバー又はバルーンを清潔且つ再使用可能に保つ。さらに、使い捨てカバーは使用される媒質のフレキシブル特性の障害とならず、したがって、超音波測定においてよく見られるように、弾力性はないが、フレキシブルなプラスチックフィルムが使用され、内部にごく少量の適当な潤滑剤、例えば通常の超音波ゲルが充填され、それによって測定器具、半固形ゲル、フレキシブルカバー、又はバルーンはカバーの中で自由に移動できる。フレキシブルカバーによる解決策では、フレキシブルカバー自体が使い捨て製品として使用される場合、さらなる使い捨てカバーの使用は不要である。
図1による本発明の1つの態様によれば、顎骨内の空洞化の位置を特定するTAUを実行するための測定ユニット4を含む装置1が提供され、測定ユニットは、超音波トランスデューサ2と、丸い超音波レシーバ3を含む。超音波レシーバ3の形状は図1において環状として示されているが、他の実施例では、角部に丸みが付けられた六角形等の異なる形状を有することもできる。本発明によれば、装置はポータブル、すなわち手持ち式であり、超音波トランスデューサ及び超音波レシーバの相互に関する幾何学的位置を画定するように構成される。
a)好ましくは、1460m/s~1615m/sの範囲の音速、0.3dB/cm~1.5dB/cm(1MHz)の範囲の音波減衰、及び/又は最大80mm/秒の自発弾性のための引取り速度を有する半固形ゲルであって、好ましくはトランスデューサ及び/又はレシーバに固定されるゲル、
b)液体又はゲル、好ましくは水が充填されて、どの方向にも圧縮できるフレキシブルカバーであって、好ましくはトランスデューサ及び/又はレシーバに固定されるフレキシブルカバー、及び
c)液体又はゲルが充填されて、どの方向にも圧縮できる柔軟で弾力のあるバルーン
のうちの少なくとも1つを含む。
Claims (10)
- 顎骨内の空洞化の位置を特定するために透過式歯槽骨超音波検査法(TAU)を実行する測定ユニット(4)を含む装置(1)において、前記測定ユニットは超音波トランスデューサ(2)と丸い超音波レシーバ(3)を含み、前記装置は、前記超音波トランスデューサと前記超音波レシーバの相互に関する幾何学的位置を画定するように構成され、前記超音波トランスデューサ(2)はアーム(5)に連結され、前記測定ユニットの前記超音波レシーバ(3)は他のアームに連結され、前記アーム(5、6)は接続要素(7)によって相互に接続され、前記アームの少なくとも一方は前記接続要素に旋回可能に連結され、
前記装置は、前記超音波トランスデューサ(2)と前記超音波レシーバ(3)との間の距離を適応可能とし、
前記超音波トランスデューサと前記超音波レシーバとの間の最小距離を画定するブロック要素(9)をさらに含み、好ましくは前記アーム(5、6)は剛体で、好ましくは前記ブロック要素は旋回点(8)と前記超音波トランスデューサ又は前記超音波レシーバとの間に配置される、装置。 - 前記超音波トランスデューサと前記超音波レシーバは各々、平面を画定し、前記装置はさらに、前記それぞれの平面を実質的に反対の、及び/又は実質的に相互に対向する位置に配置するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 使用中、前記平面は、好ましくは相互に対する最大偏差角度が20度、より好ましくは10度、さらにより好ましくは5度、及び最も好ましくは3度で相互に実質的に平行である、請求項2に記載の装置。
- 前記超音波トランスデューサ(2)と前記超音波レシーバ(3)の相互に対するせん断運動を実質的に回避できる案内要素をさらに含み、好ましくは前記案内要素は、前記旋回点と前記超音波トランスデューサ又は前記超音波レシーバとの間に配置され、好ましくは前記2つのアームの少なくとも一方は、前記2つの剛体アームの他方に関して横方向に調節可能又は平行に移動可能であるように構成され、好ましくは前記2つのアームの少なくとも一方はクランク状である、請求項1に記載の装置。
- 前記超音波トランスデューサと前記超音波レシーバは水平及び/又は垂直方向に移動可能又は調節可能である、請求項1~4のうちの1項に記載の装置。
- 良好な音響伝達性を確保するための手段を含み、前記手段は:
a)好ましくは、1460m/s~1615m/sの範囲の音速、0.3dB/cm~1.5dB/cm(1MHz)の範囲の音波減衰、及び/又は最大80mm/秒の自発弾性のための引取り速度を有する半固形ゲルであって、好ましくは前記トランスデューサ及び/又は前記レシーバに固定されるゲル、
b)液体又はゲル、好ましくは水が充填されて、どの方向にも圧縮できるフレキシブルカバーであって、好ましくは前記トランスデューサ及び/又は前記レシーバに固定されるフレキシブルカバー、及び
c)液体又はゲルが充填されて、どの方向にも圧縮できるフレキシブルで弾力のあるバルーン
のうちの少なくとも1つを含み、好ましくは前記フレキシブルカバーは相互に接続された2つのポケットを含み、前記2つのポケットはそれぞれ前記超音波レシーバと液体充填剤を保持し、前記フレキシブルカバーは好ましくは使い捨て製品であり、好ましくは少なくとも1つの発光ダイオード(LED)及び/又は少なくとも1つのカメラ及び/又は少なくとも1つの姿勢センサをさらに含み、好ましくは前記超音波トランスデューサ(2)及び/又は前記超音波レシーバ(3)は使い捨てカバーにより覆われ、これは好ましくは前記測定ユニットにより行われる測定の障害とならない、請求項1~4のいずれか1項の装置。 - 前記アームの少なくとも一方に加えられる力を測定するように構成されたフレキシブルストリップをさらに含み、前記装置は、前記測定された力の表示を提供するように構成され、前記表示は視覚的及び/又は聴覚的手段により提供され、好ましくは前記装置は、前記測定された力が1つ又は複数の所定の閾値を上回ったか、又はそれを下回ったことに応答して、測定された力の値に応じた表示を提供し、又は前記装置の動作を制御するように構成され、又は、好ましくは前記超音波トランスデューサ及び超音波レシーバ間の角度を測定するように、好ましくは前記装置によって行われる測定ごとに前記角度を測定するように構成された手段をさらに含み、好ましくは前記超音波レシーバにより生成されたアナログ信号データを増幅するように構成された手段をさらに含み、又は好ましくは前記超音波レシーバにより生成されたアナログ信号データを多重化するように構成された手段をさらに含み、好ましくは前記増幅手段及び/又は前記多重化手段は、前記超音波レシーバが連結され、前記超音波レシーバに近接する前記アームの中に配置され、好ましくは前記多重化されたアナログ信号データを、さらに処理するために前記装置に関連付けられる別個のメインユニットに送信する手段をさらに含み、前記装置から前記メインユニットまでの送信手段の数は前記超音波レシーバ内の能動圧電素子の数より少ない、請求項1~6のいずれか1項に記載の装置。
- 良好な音響伝達性を確保するための前記手段は、前記超音波トランスデューサの能動面に固定され、前記超音波トランスデューサの厚さの3~6倍の厚さを有する、請求項6に記載の装置。
- 前記装置は手持ち式である、請求項1~8のいずれか1項に記載の装置。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の前記装置と、
メインユニットであって、
前記多重化されたアナログ信号データをデジタル化するように構成された処理手段と、
前記多重化されたアナログ信号データを保存するように構成されたメモリと、
前記装置に所望の周波数のパルスを送信するように構成された高電圧を生成する手段と、
を含むメインユニットと、
を含むシステム。
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