JP7253469B2 - 超音波ｃｔ装置、超音波ｃｔ装置用容器、および、乳房撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波ＣＴ装置における乳房成形法に関するものである。

超音波測定を乳がんの検出に応用した医療用診断装置として、特許文献１等に、乳房用超音波ＣＴ(Computed tomography)装置が開示されている。乳房用超音波ＣＴ装置では、水中に挿入された乳房の周囲に、超音波送信・受信器であるリング状の振動子アレイを配置し、３６０度全周方向から乳房に超音波を照射し、乳房からの反射信号および透過信号を測定し、画像再構成する。これにより、乳房の断層画像が取得される。反射信号からは乳房組織の構造に関する情報が得られ、透過信号からは、組織における超音波の音速・減衰に関する情報が得られる。一般に、腫瘍における超音波の音速および減衰量は、周囲の乳腺、脂肪等の正常組織に比べて高い。したがって、超音波の音速または減衰量の断層像（透過波画像）から腫瘍を定量的に検出することが可能となる。

乳房用超音波ＣＴ装置では、振動子アレイが乳房に接触せず、乳房の周囲を満たす水を通して超音波を照射するため、乳房の形状を円錐状に近似し、超音波を水平（円錐の底面に平行）に照射すると仮定した場合、超音波は乳房の表面に対して垂直に入射しない。乳房の周囲を満たす水の音速と乳房の皮膚の音速が異なるため、超音波が乳房の表面に垂直に入射しない場合、超音波は屈折し、振動子アレイが存在する平面（円錐の底面に平行な面）からｚ方向（平面に直交する方向）に曲がってしまう。その結果、乳房内で反射した超音波や、乳房を透過した超音波が振動子アレイに到達する割合が低減するため、振動子が出力する信号強度は低下し、画質の劣化が生じてしまう。したがって、超音波はできる限り乳房表面に垂直に入射させる、あるいは入射角（乳房表面の法線となす角）を小さくするように、乳房を成形することが望ましい。

特許文献２には、光音響を用いた乳房の画像診断装置が開示されている。この装置は、乳頭から胸壁の方向へ乳房に対してレーザーを照射し、乳房から発生する音響信号を周囲に配置された振動子アレイで測定し、腫瘍を検出する。このとき、特許文献２の技術では、乳房を乳頭から胸壁方向へ風船で押し込むことにより、圧縮して成形している。この圧縮により乳房の厚みを減少させることができるため、レーザーの乳房内における光の減衰を低減し、乳房の全領域に対して光を入射させることが可能となる。

一方、特許文献３には、乳房用超音波ＣＴ装置において超音波の乳房表面に対する入射角を小さくするために、乳房の乳頭部を下から吸引した上で、下方向に引っ張ることで乳房を伸ばす成形法が提案されている。

米国特許出願公開第２０１８／０１４０２７３号明細書 米国特許出願公開第２０１６／０２６２６２８号明細書 米国特許出願公開第２０１７／０２２４３０５号明細書

特許文献２の光音響の技術では、乳房を乳頭から胸壁方向に風船で押し込んで圧縮することが記載されているが、光音響の技術では乳房の表面に照射するのは光であり、超音波を乳房の側面から入射させないため、乳房の側面形状については考慮されていない。

一方、特許文献３の乳房成形方法は、乳頭部を下から吸引した上で、下方向に引っ張るため、患者にとって乳頭部が引っ張られるという心理的な負担がかかる。また乳房を吸引するための機構を装置構成に追加する必要があるため、装置コストの増加につながる。

本発明の目的は、乳房側面の傾斜を変え、乳房全周の表面に超音波を垂直に近い角度から入射させることができ、しかも被検体の心理的な負担が少ない超音波ＣＴ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、被検体の乳房を挿入するための貫通孔が設けられたベッドと、貫通孔の下部に配置され、乳房を挿入する開口が設けられた容器と、容器内の乳房の周囲に超音波を照射し、乳房からの超音波を受信する振動子アレイとを有する超音波ＣＴ装置が提供される。ここで容器内には、超音波を伝搬または透過する部材であって、乳房の側面または乳頭部に相対的に押し当てられて、乳房の側面の傾斜を垂直に近づける部材が配置されている。

本発明によれば、乳房の側面または底面に部材を押し当てて乳房側面の傾斜を変えることができるため、乳房全周の表面に超音波を垂直に近い角度から入射させることができ、反射画像および透過波画像の画質を向上させることができるとともに、被検体の心理的な負担も少ない。

実施形態１の乳房用超音波ＣＴ装置の構成を示したブロック図である。 水中の乳房の周囲に振動子アレイ３が配置された様子を示した斜視図である。 超音波が乳房の表面に垂直に入射しない場合を示した説明図である。 部材２０がタンク４の側面に配置された場合を上から見た図である。 （ａ）および（ｂ）部材２０がタンク４側面に配置された構造の断面図である。 実施形態１の変形例１の袋２１に入った部材２０がベッド２表面に固定された構造の断面図である。 実施形態１の変形例２の部材２０の厚さがｚ方向に変化した構造を示した断面図である。 （ａ）および（ｂ）実施形態１の変形例３の袋２２に水２３を入れた部材２０に送水・排水する様子を示した説明図である。 （ａ）および（ｂ）実施形態１の変形例４の袋２２に水２３を入れた部材２０の水量を調節し、部材２０の厚さを調節する様子を示した説明図である。 （ａ）および（ｂ）実施形態１の変形例５の部材２０の上端がベッド２表面より突出した状態から、被検体１が乳房１ａを挿入する状態を示した断面図である。 （ａ）実施形態１の変形例６のタンク４の底部にカメラ３１が配置された構造を示すブロック図であり、（ｂ）カメラ３１が撮像する画像を示した説明図である。 （ａ）および（ｂ）実施形態１の変形例７のタンク４を移動させる構造を示したブロック図である。 （ａ）および（ｂ）実施形態１の変形例８のベッド２を移動させる構造を示したブロック図である。 （ａ）および（ｂ）実施形態１の変形例９の部材２０をタンク４内で移動させる構造を示す上面図である。 （ａ）～（ｃ）部材２０をタンク４内で移動させる構造を側面から示すブロック図である。 （ａ）および（ｂ）実施形態１の変形例１０の膜の部材２０をタンク４内で移動させる構造を示す上面図である。 （ａ）および（ｂ）膜の部材２０をタンク４内で移動させる構造を側面から示すブロック図である。 （ａ）実施形態１の変形例１１の複数の部材２０をタンク４内に配置した構造を示す上面図であり、（ｂ）左乳房１ａに部材２０を斜め方向から押し当てた状態を示す説明図である。 実施形態１の変形例１２のタンク４の内壁の半周の領域に部材２０が配置された構造を示した上面図である。 タンクの内壁の全周に部材２０が配置された構造を示した上面図である。 （ａ）および（ｂ）実施形態２の浮力がある部材５２を用いて、部材５１を押し上げる構造を横から示した図である。 浮力がある部材５２を用いて部材５１を押し上げる構造の上面図である。 （ａ）タンク４からあふれた水を流量センサ５５で検出する構造を示したブロック図であり、（ｂ）流量センサ５５の出力を用いて注水を制御する制御部７の動作を示すフローチャートである。 実施形態２の変形例１のタンク４からあふれた水をカメラ３１で確認する構造を横から示した図である。 図２４のタンク４と部材５１および５２の構造を上から見た図である。 実施形態２の変形例２の部材５１にくぼみがある場合を示した図である。 実施形態２の変形例３の部材５２の端部に補助部材５７を取り付けた例を示した断面図である。 （ａ）および（ｂ）実施形態２の変形例４のモーターによる上下動機構６２を備えた構造を示したブロック図である。 実施形態２の変形例５の空気により乳房を下から上に押し上げる機構を備えた構造を示したブロック図である。 実施形態２の変形例６のひもにより部材を持ち上げて乳房を下から上に押し上げる構造を示したブロック図である。 実施形態３の、実施形態１と実施形態２の構造を組み合わせた装置の構造を横から示した断面図である。 実施形態３のタンク４の側面に部材２０が配置され、浮力がある部材５２を用いた構造を上から見た図である。 タンク側面に複数の部材２０が配置され、浮力がある部材５２を用いた構造を上から見た図である。

本発明の一実施形態の超音波ＣＴ装置について図面を用いて以下説明する。

本実施形態の超音波ＣＴ装置は、乳房を挿入する開口が設けられた容器内に、超音波を伝搬または透過する部材であって、乳房の側面または乳頭に相対的に押し当てられて、乳房の側面の傾斜を胸壁に対して垂直に近づける部材が配置されている。

これにより、乳房の側面または底面に部材を押し当てて乳房側面の傾斜を変えることができるため、乳房全周の表面に超音波を垂直に近い角度から入射させることができ、超音波ＣＴ装置で取得される反射画像および透過波画像の画質を向上させることができる。また、乳房側面または底面に部材を押し当てて傾斜を変える手法は、乳房を引っ張られるよりも被検体の心理的な負担が少ないというメリットもある。

以下、具体的な実施形態により説明する。

＜＜実施形態１＞＞
実施形態１は、乳房の側面に部材を押しあてて乳房側面の傾斜を変える超音波ＣＴ装置について説明する。はじめに、超音波ＣＴ装置の構成について説明する。

実施形態１の超音波ＣＴ装置は、図１に示すように、被検体１の乳房１ａを挿入するための貫通孔２ａが設けられたベッド２と、開口２ａの下部に配置され、乳房１ａを挿入する開口が設けられた容器（以下、タンクと呼ぶ）４と、タンク４内の乳房１ａの周囲に超音波を照射し、乳房からの超音波を受信する振動子アレイ３とを備えて構成される。

ベッド２上には被検体１がうつ伏せになって搭載される。振動子アレイ３は、例えばリング状のアレイであり、超音波の送受信を行う。タンク４内には水が満たされており、タンク４へ水を供給する予備タンク５が接続されている。また、振動子アレイ３と予備タンク５には、制御部７が接続されており、制御部７は、振動子アレイ３による超音波の送信および受信によるデータ収集を制御するとともに、予備タンク５内の水の温度調整を実行する。制御部７には、信号処理部８が接続され、収集したデータを画像にする。信号処理部８には、収集データおよび画像を保存する記憶部９と、命令の入力および画像を出力する入出力部１０が接続されている。

振動子アレイ３は、図２に示すように、リング形状をしており、本実施形態ではタンク４の外側に配置されている。振動子アレイ３からは、周波数が数ＭＨｚ程度の超音波が送信される。これにより、水中に存在する被写体である乳房１ａへ３６０度全周方向から超音波が照射される。乳房１ａに入射した超音波の一部は、乳房１ａの表面や乳房１ａ内に存在する構造体の表面で反射し、これらの反射波は、振動子アレイ３で受信される。また、一部の超音波は、乳房１ａの表面や内部で屈折を繰り返しながら乳房１ａを透過し、これらの透過波も振動子アレイ３で受信される。

これら一連の超音波の送信および受信は、上述のように乳房１ａの全周方向から行われるため、信号処理部８が反射波の受信信号を画像再構成することにより、構造の境界を表す断層画像が取得される。一方、信号処理部８が透過波の受信信号を画像再構成すると、乳房１ａ内における超音波の音速と減衰を表す二種類の透過波画像が取得される。振動子アレイ３を上下に移動しながら収集することにより、被写体の三次元画像が取得される。

なお、振動子アレイ３には、不図示の機構部が接続されている。この機構部は、図３に示すようにｚ方向（上下方向）に振動子アレイ３を上下動させることにより、ｚ方向の各深さにおいて、振動子アレイ３から超音波を乳房１ａに対して照射し、受信することができる。よって、本実施形態の超音波ＣＴ装置では、ｚ方向の各深さにおいて、断層画像と透過波画像とを取得することができる。

また、本実施形態では、この後説明するように、図３に示す乳房１ａの表面の法線に対する超音波の入射角θを小さくするために、乳房１ａの側面に部材２０を押し当てて、傾斜を変化させる。このとき、本実施形態の超音波ＣＴ装置では、振動子アレイ３が水を満たすタンク４の外側に配置されているため、乳房１ａの側面に部材２０を押し当てて傾斜を変化させる乳房成型法を行う際に、部材タンク４の内壁面に部材２０を配置しても振動子アレイ３と干渉しない。また、振動子アレイ３がタンク４の外側に配置されていることにより、タンク４の容積が小さく、水の使用量を低減できるというメリットもある。

タンク４を真上から見た図４に示すように、タンク４側面の内壁に、超音波を透過する部材２０が配置されている。部材２０は、乳房１ａの側面に接触する部材である。図４の例では部材２０は、乳房１ａの全周方向の側面のうち、被検体１の足側の角度範囲の側面に押し当てられ、頭部側の角度範囲の側面の傾斜を垂直に近づける。

部材２０は、ゲル、液体が注入された袋状の膜、および、張力を掛けられた膜のうちのいずれかを含む。部材２０としては、音速や減衰率等の音響特性が、水に近いものを用いることが望ましい。具体的には、例えば、部材２０として用いられるゲルとしては、超音波を透過する材料が好ましく、ハイドロゲル、アクリルアミドゲル、ゼラチンゲル、アガロースゲル、オイルゲル、ポリビニルアルコールゲルなどが挙げられる。ゲル以外にも、脱気水が満たされた袋、シリコン、ポリウレタンなどを用いてもよい。

図４の例では、部材２０は、タンク４の内壁面に固定されている。内壁に部材２０を固定する構造にすることにより、自立できない柔らかいゲルや、脱気水が満たされた袋を部材２０として用いることができる。

図４および図５（ａ）に示すように部材２０は、被検体１の乳房１ａの全周の側面のうち、被検体１の足側の側面に対向するように、タンク４の内壁のうち、被検体１の足側の側面の内壁に所定の角度範囲で配置されている。

例えば、タンク４の直径を２０ｃｍ、撮像視野の直径を１６ｃｍとすると、部材２０の厚さは２ｃｍ程度である。また、部材２０の周方向の長さは、乳房と接触するのに十分な長さとして１０ｃｍ程度である。

（乳房の成形方法）
撮像時には、図１および図５（ａ）のように、被検体１はベッド２にうつぶせに横たわり、乳房を貫通孔２ａからタンク４内に挿入し、さらに体を体軸に沿って足側に少しずらし、図５（ｂ）のように乳房１ａの側面のうち、被検体１の足側の側面を部材２０に押し当てる。

被検体１が乳房１ａの側面のうち足側の側面をタンク４の部材２０に押し当てることで、反作用の圧力が部材２０から乳房１ａに作用して乳房１ａが変形する。これにより、乳房１ａの側面のうち被検体１の頭部側の側面の傾斜を垂直に近い角度に近づけることができる。すなわち、乳房１ａの全周のうち、傾斜が大きい被検体１の頭部側の側面の傾斜を、足側の側面を部材２０に押し当てることにより垂直に近づけることができる。これにより、図５（ａ）、（ｂ）のように、乳房１ａの被検体１の頭部側の側面の表面に入射する超音波の入射角度を小さくすることが可能である。また、部材２０に押し当てられた、被検体１の足側の側面も部材２０の表面に沿って垂直な面にすることができる。

図５（ｂ）の状態で、振動子アレイ３から超音波を送信し、受信する。信号処理部８は、得られた受信信号を処理して反射画像や透過波画像を生成する。これにより、乳房の撮像を行うことができる。

図５（ｂ）の成形後の乳房１ａは、図５（ａ）の状態よりも、乳房１ａの側面のうち被検体１の頭部側の側面の傾斜を垂直に近い角度に変形しているため、超音波の入射方向を乳房１ａの法線に近づけることができる。よって、乳房１ａへ超音波が入射する際のｚ方向への屈折角を小さくすることができ、振動子アレイ３へ到達する反射波や透過波を増大させることができる。これにより、得られる反射画像や透過波画像の画質を低コストで向上させることができる。

また、乳房１ａの側面のうち、被検体１の足側の側面を部材２０の垂直な面に、自分で押し当てるだけでよく、被検体の心理的な負担も少ないというメリットもある。

さらに、本実施形態の構成では、被検体１が乳房１ａを部材２０に押し付けるため、撮像視野内の乳房１ａの位置合わせが容易になる効果もある。

なお、図５（ａ）、（ｂ）には、部材２０のｚ方向の長さは、タンク４のｚ方向の深さと同じにした例を示したが、乳房１ａのｚ方向の長さと同じ程度の長さがあれば足り、例えば１０ｃｍ程度でもよい。

以下、実施形態１の変形例について説明するが、変形例に記載した構成以外の構成は、実施形態１と同様にする。

（実施形態１の変形例１）
上述の実施形態１では、ゲル等の部材２０は、タンク４の内壁に直接固定される構成であったが、図６に示すように、部材２０を袋２１内に封入したものを、タンク４の内壁に固定してもよい。

この場合、部材２０は、袋２１との間に空気が入らないように封入することが望ましい。このように、部材２０を袋２１に入れることで、部材２０の経年劣化を防ぐことができ、袋の表面を消毒・洗浄することで清潔性を保つことが可能となる。

また、袋２１に部材２０を入れることにより、図６のように袋２１の端部をベッド２の表面に固定具２６で固定することにより、タンク４の内壁に部材２０を脱着可能に固定することが可能になる。脱着可能にすることで、部材２０の交換を容易になる。

袋２１の材料としては、超音波が透過する程度に薄いものが望ましく、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、および、ポリ塩化ビニル等の材質の膜であって、厚さ70μｍ以下のものが望ましい。

（実施形態１の変形例２）
図７に示すように、部材２０はｚ方向に厚み（ｙ方向）が変化し、ｚ方向に深い位置ほど厚くなっているものを用いてもよい。このような形状により、部材２０に乳房１ａを押し当てることにより、乳房１ａと部材２０が図５（ａ）の構成よりもより密着し、乳房１ａの変形量を大きくすることが可能になる。よって、乳房１ａの側面のうち、被検体１の頭部側の側面を実施形態１よりも垂直に近づけることが可能になる。

（実施形態１の変形例３）
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、部材２０として、袋２２に水２３を入れたものを用いる場合は、予備タンク５からホース（管）２４を介して袋２２内に脱気水を送水および排水する構成としてもよい。このような構成にすることにより、袋２２内の水に気泡が発生したら排水し、新しい脱気水を袋２２に送水することが可能となるため、超音波の散乱を抑制して伝搬することができる部材２０を提供することができる。

なお、袋２２の端部は、図７と同様に固定具２６でベッド２に固定してもよい。

（実施形態１の変形例４）
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、図８（ａ）、（ｂ）と同様に部材２０として、袋２２に水２３をいれたものを用いる場合は、袋２２に供給する水２３の量を調節することで、袋２２を膨らませ、部材２０の厚さを調節する構成としてもよい。この場合、袋２２としては伸縮性のものを用いる。

このような構成にするより、乳房１ａの大きさによって部材２０の厚さを調整することが可能となり、また部材２０が乳房１ａを押す力を調節することが可能となる。

あるいは、部材２０の厚さを増大させることで、被検体１が自ら乳房１ａを部材２０に押し当てるのではなく、部材２０が乳房１ａを押すことで乳房１ａの形状を変形させることが可能となる。

なお、袋２２に予備タンク５から供給する水の量は、ユーザが手動で予備タンク５のポンプを制御して調整してもよいし、制御部７が、部材２０の厚さが乳房１ａの大きさに対応した適切な厚さになるように、ユーザが設定した部材２０の厚さもしくはカメラまたはセンサ等が検出した乳房１ａの大きさに対応した部材２０の厚さに応じて、予備タンク５から供給する水の量を制御してもよい。

（実施形態１の変形例５）
図１０（ａ）に示すように、図５の超音波ＣＴ装置の構成において、部材２０をタンク４の上端より上方（ｚの負の方向）に飛び出させて配置できる構造にしてもよい。部材２０の下部は、筒状のホルダー２５に挿入されることによって支持されている。部材２０の下部は、筒状のホルダー２５内で上下動（ｚ方向の動き）が可能なサイズであり、しかも、ホルダー２５の任意の位置で留まって自立することができる。

よって、図１０（ａ）のように、部材２０をタンク４の上端より上方（ｚの負の方向）に飛び出させて配置することにより、被検体１は乳房１ａを挿入する位置を容易に把握することが可能となる。また、被検体１が乳房１ａをタンク４に挿入すると同時に部材２０の上端は、被検体１の乳房１ａの周囲の胸部や腹部で押されて、ｚの正の方向に移動し停止するため、実施形態１と同様に超音波を送受信することができる。

被検体１が変わるたびに部材２０をタンク４の上端よりも上方に飛び出させて配置するのは、操作者や被検体１が自ら行ってもよいし、ホルダー２５内に、部材２０の下端を保持して上方へ移動させる駆動機構を配置してもよい。

（実施形態１の変形例６）
図１１（ａ）に示すように、タンク４の底面には光学カメラ３１が設置され、乳房１ａと部材２０の位置関係を光学カメラ３１により撮像して、モニター（Ａ）３２およびモニター（Ｂ）３３に出力する構成としてもよい。モニター（Ａ）は、ベッド２でうつぶせになった状態の被検体１が見ることができる位置に配置されている。モニター（Ｂ）は、操作者が見ることができる位置に配置されている。

このような構成とすることにより、被検体１は、ベッド２でうつぶせになったまま図１１（ｂ）に示すような映像をモニター（Ａ）３２において見て、自分の乳房１ａと部材２０の位置関係を把握することか可能である。よって、被検体１は、モニター（Ａ）３２を見ながら自ら位置を変えて、部材２０に乳房１ａを押し当てることで乳房１ａを実施形態１で説明したように成形することかできる。

また、超音波ＣＴの操作者が、モニター（Ｂ）３３を見ることで、被検体１の乳房１ａと部材２０の位置関係を把握して、被検体１に伝達し、その指示に合わせて被検体１が移動することで乳房１ａの位置合わせを行うことも可能である。

（実施形態１の変形例７）
図１２（ａ），（ｂ）に示すように、部材２０を乳房１ａに向かって押し付ける方向に移動させるために、タンク４を移動させる移動機構３５を超音波ＣＴ装置に配置してもよい。移動機構３５の動作は、制御部７によって制御される。

移動機構３５は、タンク４をｙ方向（ベッド２表面と平行な方向、すなわち水平方向）に移動する機構部および駆動部（モーター）を含み、タンク４を移動させ、乳房１ａに部材２０を押し付けることで乳房１ａを成形する。図１２（ａ）では、タンク４の端部のｙ方向の位置ｙ_０にある場合であり、図１２（ｂ）は、移動機構３５がｙ方向の正の方向にｄｙだけタンク４を移動させ、タンク４の端部の位置が位置ｙ_１に移動することにより、部材２０を乳房１ａに押し付けた状態を示している。

移動機構３５によるタンク４の移動は、制御部７が移動機構の駆動部（モーター）を制御することによって制御される。

タンク４の移動量は、カメラ３１の映像、つまり乳房１ａと部材２０との位置関係をモニター３２，３３上で被検体１または操作者が確認しながら決定（調節）し、制御部７に指示する構成としてもよい。また、制御部７がカメラ３１の画像を処理して乳房１ａと部材２０との距離を計測し、乳房１ａに部材２０が押し付けられるまでタンク４を移動させる構成としてもよい。このとき、安全性を考慮し、タンク４の移動できる距離に上限を設定してもよい。例えば、タンク４の移動できる距離は、最大で１ｃｍとする等である。なお、タンク４は、予め定めた移動量だけ移動させる構成とすることも可能である。

本変形例の構成にすることにより、被検体１が自ら移動することなく、部材２０を移動させて、乳房１ａの成形することが可能となる。

（実施形態１の変形例８）
図１３（ａ），（ｂ）に示すように、部材２０を乳房１ａに対して押し付けるために、ベッド２をタンク４に対して移動させる移動機構３６を超音波ＣＴ装置に配置してもよい。

移動機構３６は、ヘッド２をｙ方向（ベッド２表面と平行な方向、すなわち水平方向）に移動する機構部および駆動部（モーター）を含み、ベッド２を移動させることにより、被検体１をｙ方向に移動させ、乳房１ａを部材２０に対して押し付けることで乳房１ａを成形する。

図１３（ａ）は、ベッド２表面の端部３７がｙ方向の位置ｙ_２にある場合であり、図１３（ｂ）は、ベッド２の移動機構３６がベッド２をｙ方向の負の方向にｄｙだけ移動させ、ベッド２表面の端部３７が位置ｙ_３に移動することにより、乳房１ａが部材２０に押し付けられた状態を示している。

ベッド２の移動機構３６の制御は、変形例６の移動機構３５の制御と同様に行うことができるので、ここでは説明を省略する。

（実施形態１の変形例９）
図１４（ａ），（ｂ）、図１５（ａ）～（ｃ）のように、部材２０を乳房に向かって押し付ける方向に相対的に移動させる移動機構として、部材２０をタンク４内で移動させる移動機構３８を超音波ＣＴ装置に配置してもよい。

移動機構３８は、具体的にはゲル２０が入った袋または液体が入った袋２１の周方向の両端に取り付けられたひも３９ａを被検体１の頭部方向に引っ張ることで部材２０を移動させる構成である。

なお、ベッド２の上面にはフック４０が固定され、ひも３９ａはフック４０を通過するように配置されている。また、部材２０の入った袋２１の周方向の中央部には、ひも３９ｂが取り付けられている。ひも３９ｂは、被検体の足の方向に引っ張られて、ベッド２の開口２ａの足側に設けられた穴４１をベッド２の表面側から下方に向けて通され、下方に引き出された先端には重り４２が装着されている。これにより、部材２０には、周方向の両端および中央から３方向につり合いの取れた力が加わっており、部材２０にタンク４の周方向および径方向の張力を保っている。また、３方向の力のつり合いは、ひも３９ａを移動機構３が引っ張って部材２０を移動させた場合でも維持することができる。

図１４（ａ）、図１５（ａ）に示すように、タンク４に乳房１ａを挿入する前は、部材２０はタンク４の壁面の近くに存在する。また、このとき部材２０の上端は、ベッド２表面よりも上方に飛び出している。

次に、図１５（ｂ）のように、被検体１がベッド２上にうつぶせになり、乳房１ａを開口２ａからタンク４内に挿入すると、部材２０の上端は、被検体１の乳房１ａの周囲の胸部または腹部によって下方に押され、ｚの正の方向に移動する。

最後に、図１５（ｃ）のように、ひも３９ｂの移動機構３８は、ひも３９ａをｙの正の方向（被検体１の頭方向）に引っ張ることにより、部材２０をタンク４内で移動させ、乳房１ａに部材２０を押し当てる。部材２０の移動量は、カメラ３１の映像、つまり乳房１ａと部材２０との位置関係をモニター３２，３３上で被検体１または操作者が確認しながら調節する構成とすることができる。

このとき、安全性を考慮し、部材２０の移動できる距離には上限を設定するとよい。例えば、部材２０の移動できる距離は最大で１ｃｍにしてもよい。

このように、本変形例の構成によれば、被検体１は自ら移動することなく、部材２０がタンク４内で移動することにより、乳房１ａの成形が可能となる。

（実施形態１の変形例１０）
上述の変形例９において、部材２０としては、図１６（ａ），（ｂ）に示すように薄い膜を用いることも可能である。

膜の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリ塩化ビニルなどが挙げられる。

この膜の下端は、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、タンク４の底部に固定されている構成としてもよい。

（実施形態１の変形例１１）
図１８（ａ）に示すように、実施形態１の部材２０は、タンク４内に複数配置してもよく、また、配置する位置も、図４とは異なる位置でもよい。

図１８（ｂ）に示すように、人間の乳房１ａの側面の傾斜角は、乳房１ａの全周の側面のうち頭部側であって、かつ、被検体１の体軸寄りの領域１ｃ－１，１ｃ－２において最も大きくなる。そこで、左右いずれの乳房１ａにおいても、傾斜角の大きい領域１ｃ－１、１ｃ－２に対して、乳頭を挟んで向かい合う領域、具体的には、乳房１ａの足側の側面であって、被検体１の体軸の外側寄りの領域に部材２０を押し当てることが、乳房１ａの傾斜を成形するのに好適である。

そこで、本変形例では、タンク４の内壁のうち被検体１の足側の内壁であって、タンク４の中心を通って被検体１の頭部側と足部側を結ぶ軸に挟んで、対称な領域に部材（Ａ）２０と部材（Ｂ）２０を配置する。これにより、左側の乳房１ａをタンク４に挿入した場合には、部材（Ａ）に押し当てることで、傾斜の大きい領域１ｃ－１の傾斜を効果的に小さくするように成形できる。一方、被検体１の右側の乳房１ａをタンク４に挿入した場合には、部材（Ｂ）に押し当てることで、傾斜の大きい領域１ｃ－２の傾斜を効果的に小さくするように成形できる。

（実施形態１の変形例１２）
変形例１１では、タンク４に複数の部材２０を配置する構成について説明したが、図１９に示すように、部材２０は、タンク４の円周方向の半周分の内壁全体に配置されていてもよい。ただし、部材２０が配置されている内壁は、タンク４の被検体１の足側の内壁である。

あるいは、図２０に示すように、部材２０はタンク４の円周方向の全領域に配置されていてもよい。

図１９、図２０のように部材２０を配置した場合、被検体１は、乳房１ａを押し当てる方向を自由に選択することが可能となる。

＜＜実施形態２＞＞
実施形態１では、乳房１ａの側面を部材２０で押すことで乳房１ａを変形させていたが、実施形態２の超音波ＣＴ装置では、乳房１ａを乳頭側から胸壁方向へ板状部材５１で押し上げることで乳房１ａを変形させることにより、タンク４内における乳房１ａの側面の傾斜を垂直に近づけ、超音波の入射角を小さくする。

具体的には、図２１に示すように、タンク４内には、底面に平行に板状の部材（Ｃ）５１と、板状の部材（Ｄ）５２が配置されている。部材（Ｄ）５２は、水の中で浮く材質で構成されている。部材（Ｃ）５１は、部材（Ｄ）の上に配置され、部材（Ｄ）５２の浮力により浮く。

よって、制御部７の命令により、予備タンク４からホース５３を介してタンク４の底面から送水されることにより、部材（Ｃ）５１および部材（Ｄ）５２は、上方向、ｚの負の方向に移動し、最終的に部材（Ｃ）５１が乳房１ａに密着して、部材（Ｄ）の浮力により押し上げ、浮力による圧力を乳房１ａに加えて変形させることができる。これにより、乳房１ａの側面を垂直に近づけることができ、振動子アレイ３からの超音波の入射角度を減少させることが可能となる。

図２２に、部材（Ｃ）５１および部材（Ｄ）５２のｘｙ平面上の形状を示す。部材（Ｃ）５１および部材（Ｄ）５２は円形であり、その直径は、タンク４の内壁の直径よりも小さい。例えばタンク４の内壁の直径が２００ｍｍの場合、部材（Ｃ）５１および部材（Ｄ）５２の直径はそれぞれ１６０ｍｍ、１９８ｍｍ程度とする。部材（Ｄ）には、水の通り道として複数の貫通孔５４が周縁部に設けられている。

なお、振動子アレイ３からの超音波ビームの厚みは有限であるため、乳房１ａに密着する部材（Ｃ）５１が、撮影された断層画像に映り込む可能性がある。したがって、部材Ｃ５１を構成する材料としては、超音波を透過する材料がよく、実施形態１の場合と同様に、ハイドロゲル、アクリルアミドゲル、ゼラチンゲル、アガロースゲル、オイルゲル、ポリビニルアルコールゲルなどを用いることができる。ゲル以外にも、脱気水が満たされた袋、シリコン、ポリウレタンなどを部材（Ｃ）５１として用いてもよい。ゲルやシリコンやポリウレタン等の部材は、袋の中に入っていてもよい。

部材（Ｄ）５２を構成する材料としては、水より密度の低い材料が好ましく、発泡スチロール、高密度ポリエチレン、発泡ポリエチレン、エチレン酢酸ビニルコポリマー、空気が入った袋などを用いることができる。

部材（Ｃ）５１の厚さＣtは、部材（Ｄ）５２が断層画像に映り込まないように、例えば１ｃｍ程度に設定する。この厚さＣtの値は１ｃｍに限定されるものではなく、超音波ビームの厚さに依存するものであり、ビーム厚が小さいほど厚さＣtの値は小さくすることが可能である。なお、超音波ビーム厚が大きい場合には、厚さＣtを大きくすることで、部材（Ｄ）５２の断層像への映り込みをなくすことができる。

また、部材（Ｄ）５２の厚さＤtは、浮力（乳房１ａに加える圧力）を調整するパラメータとなり、厚いほど浮力が大きくなる。一例としては、３ｃｍ程度とする。ただし、厚さＤtの値は３ｃｍに限定されるものではなく、乳房１ａに加える圧力を強めたい場合には、厚さＤtを３ｃｍ以上にしてもよいし、圧力を弱めたいのであれば３ｃｍ以下に設定すればよい。あるいは、厚さの異なる部材（Ｄ）５２を重ねて使用することで、圧力を調整することも可能である。

なお、図２３（ａ）に示すように、タンク４の開口近傍に、タンク４からあふれた水を予備タンク５へ戻すホース５５を備える構成とすることが望ましい。この場合、ホース５５の途中に流量センサ５５を配置することにより、制御部７が流量センサ５５の出力を取り込むことにより、乳房１ａの成形を自動で行うことが可能になる。

具体的には、例えば制御部７の動作をソフトウエアで実現する場合にその動作を図２３（ｂ）にフローチャートで示したように、まず、操作者や被検体１から乳房成形開始の指示を制御部７が受け取った場合、制御部７は、予備タンク５のポンプに動作させ、予備タンク５からタンク４へ注水を開始する（ステップ１００）。これにより、タンク４内には、ホース５３が接続された底面から注水され、水位が徐々に上がる。これに伴い、部材（Ｄ）５２とそれに搭載された部材（Ｃ）５１は徐々に浮上し、乳房１ａの乳頭に接して押し上げ、部材（Ｄ）５２の浮力により浮き上がろうとする力で部材（Ｃ）５１を乳房１ａで押し付ける。水は、部材（Ｄ）５２の周縁部の貫通孔５５を通過して部材（Ｄ）５２の上部にも満たされ、タンク４の開口近傍のホース５５まで達しならば、タンク４からあふれ、あふれた水はホース５５を伝って予備タンク５に戻る。

流量センサ５５は、ホース５５を流れる水の流量を検出する。制御部７は、流量センサ５５の出力する流量を取り込み（ステップ１０１）、この流量が予め定めた値以上に達しならば、予備タンク５からタンク４への注水を停止させる（ステップ１０２、１０３）。

これにより、被検体１または操作者は、乳房１ａの成形の開始を指示するだけで、制御部７の制御下で乳房１ａには、部材（Ｄ）５２の浮力により押し上げる力を加え、乳房１ａを変形させて側面を垂直に近づけることができる。よって、この後振動子アレイ３から超音波を照射することにより、超音波ＣＴ装置は、反射波画像および透過波画像を取得することができる。

（実施形態２の変形例１）
上述の実施形態２では、タンク４からあふれた水を流量センサ５５で検出したが、図２４に示すように、タンク４の底部にカメラ３１を設置し、カメラ３１の映像により検出してもよい。

このとき、図２５に示すように、部材（Ｄ）５２に切り欠き５６を設け、カメラ３１が水面の位置を撮影できるようにする。切り欠き５６の形状は、カメラ３１が水面を撮影できればどのような形状であってもよいが、例えば、図２５に斜線で示したように扇形の切り欠きすることができる。

また、部材（Ｃ）５１の直径は、実施形態２の図２２に示した場合よりも小さくしてもよく、例えば直径１４０ｍｍ程度でよい。

例えば、カメラ３１の映像により水がタンク４の上面に達したことを、被検体１または操作者がモニター３２，３３上で確認したならば、被検体１または操作者が、制御部７に送水の停止を入出力部１０から指示する構成する。

また、制御部７がカメラ３１の撮像した画像を処理することにより、水がタンク４の上面に達したことを検出し、制御部７が予備タンク５に送水を停止させてもよい。

（実施形態２の変形例２）
図２６に示すように、部材（Ｃ）５１には、乳房１ａの乳頭が入る程度のくぼみ５８が存在してもよい。このような形状により、部材（Ｃ）５１は、より乳房１ａに密着することが可能となる。

（実施形態２の変形例３）
図２７に示すように、部材（Ｄ）５２の周縁部には、下面に補助部材５７が結合されていてもよい。この補助部材５７は、外周面がタンク４の内壁面に沿う形状を有しており、タンク４内への注水に伴い部材（Ｄ）５２が上方向（ｚの負の方向）へ移動する際に、タンク４の内壁面に沿うガイドとして作用する。これにより、部材（Ｄ）５２の上昇時のがたつきを軽減し、ｘｙ平面に対して水平を保ちながら上昇させることができる。

補助部材５７は、部材（Ｄ）５２と同じ材料で構成してもよいし、あるいは重量が軽く、硬いプラスチック等の樹脂で構成してもよい。

補助部材５７は、部材（Ｄ）５２の全周に配置してもよいし、数か所のみ配置してもよい。

（実施形態２の変形例４）
図２８（ａ）、（ｂ）に示すように、乳房１ａを乳頭から胸壁方向へ押し上げる方法としては浮力ではなく、モーターにより上下動する機構６２を用いてもよい。

上下動機構６２を用いる場合、乳房１ａを押し上げる圧力を検出して上下動機構６２を制御することが望ましい。そのために、図２６（ａ）、（ｂ）の構成では、部材（Ｃ）と部材（Ｄ）の間に圧力センサ６１が配置している。

乳房成形時には、制御部７は、上下動機構６２の駆動部（例えばモーター）を動作させることにより、部材（Ｃ）５１と部材（Ｄ）５２を上昇させ、圧力センサ６１の出力をモニターする。部材（Ｃ）５１が乳房１ａに密着後、圧力センサ６１の出力が基準の圧力に到達したら、制御部７が上下動機構６２の駆動部を停止させる。

本変形例によれば、浮力を用いずに、所定の圧力で乳房１ａを押し上げて、側面を垂直に近づけることができる。よって、部材（Ｄ）５２を構成する材料は、水中に浮く材料でなくてもよく、例えば、ステンレスのような金属や、プラスチック等の樹脂を用いることが可能になる。

（実施形態２の変形例５）
図２９に示すように、乳房１ａを乳頭から胸壁方向へ押し上げる機構としては、空気が入った袋６３と、袋６３に空気を送って膨張・収縮させるポンプ６４とを備える機構を用いてもよい。ポンプ６４から袋６３に供給する空気量を制御部７が制御することにより、袋６３が膨らませる量を調節し、乳房１ａの押し上げ量を調節する。

部材（Ｃ）５１と部材（Ｄ）５２の間には、実施形態２の変形例４と同様に圧力センサ６１が設置されている。制御部７は、圧力センサ６１の出力を取り込んで、部材（Ｃ）５１が乳房１ａに密着後、ある基準の圧力に到達したらポンプ６４による袋６３への空気の流入を停止させる。

（実施形態２の変形例６）
図３０に示すように、乳房１ａを乳頭から胸壁方向へ押し上げる機構としては、部材（Ｄ）５２の端部に取り付けたひも６５を、上下させる機構を用いてもよい。例えば、部材（Ｄ）５２の端部２か所にひも６５を取り付け、ひも６５の先端をタンク４の開口から外に引き出し、ひも６５を巻き取る等する調節機構６６を取り付ける。これにより、調節機構６６がひも６５を巻き取る等することにより、タンク４内のひも６５を上下動させることができる。

部材（Ｃ）５１と部材（Ｄ）５２の間には、実施形態２の変形例４と同様に圧力センサ６１が設置されている。制御部７の制御動作も実施形態２の変形例４と同様である。

＜＜実施形態３＞＞
本実施形態３では、実施形態１と実施形態２の構成を組み合わせた超音波ＣＴ装置について説明する。

図３１に示すように、乳房１ａの側面をタンク４の内壁側面に配置された部材２０に押し付けることで乳房１ａを変形させるとともに、乳房１ａの乳頭から胸壁方向へ部材（Ｄ）５２上の部材（Ｃ）５１により押し上げることにより乳房１ａを変形させる。

ここで、部材（Ｄ）５２と部材（Ｃ）５１を上昇させる機構としては、図２４、図２５に示す構造を採用し、部材（Ｄ）の浮力を用いている。タンク４内への水の注水の停止は、操作者がモニター３３によりカメラ３１の撮像した画像を見ながら、送水を停止するように制御部７に指示する。

また、部材２０を乳房１ａの側面に押し当てるための構造としては、図１１の構造を用いている。操作者は、モニター３３を見ながら被検体１に乳房１ａと部材２０の位置関係を把握して、被検体１に移動を指示し、被検体１は、自ら乳房１ａを部材２０へ押し当てる。

なお、図３２または図３３に示すように、部材２０は、部材（Ｄ）５２の切り欠き５６内に位置するように、部材（Ｄ）５２が配置されている。これにより、部材（Ｄ）５２は、部材２０と干渉することなく上下動することができる。図３３のように、部材２０の数は、複数でもよく、その場合、部材５２の切り欠きは、複数の部材２０の位置に合わせて設ける。

なお、操作者ではなく、被検体１が自らモニター３２を見て、部材２０を乳房１ａに押し当てるように移動してもよい。

なお、部材２０は、実施形態１およびその変形例として記載した種々のものを用いることができる。

また、部材２０を乳房１ａに押し当てる機構として、図１２のようにタンク４を移動させたり、図１３のようにベッドを移動させたり、図１４のようにひもにより部材２を移動させる等する実施形態１の種々の変形例を採用することももちろん可能である。

また、部材５１、５２を移動させる構造としては、浮力を用いる構造の他、図２８のようにモーターを用いる構造、図２９のように空気により袋をふくらませる構造、図３０のようにひもで引き上げる構造等、実施形態２の種々の変形例を採用することができる。部材２０は実施形態１の変形例（図６）のように、袋に入った状態でベッドに固定されていてもよい。

１…被検体、１ａ…乳房、２…ベッド、３…振動子アレイ、４…タンク、５…予備タンク、７…制御部、８…信号処理部、９…記憶部、１０…入出力部、２０…部材、２１…袋、２２…袋、２３…水、２４…ホース、２５…ホルダー、２６…固定具、３１…カメラ、３２，３３…モニター、３６…ベッド移動機構、３７…ベッド表面の端部、３８…ひも移動機構、３９ａ、３９ｂ…ひも、４０…フック、４１…穴、４２…重り、５１…部材、５２…部材、５３…ホース、５４…貫通孔、５５…ホース、５６…切り欠き、５７…補助部材、５８…くぼみ、６１…圧力センサ、６２…上下動機構、６３…袋、６４…ポンプ、６４…ひも、６６…ひもの長さ調節機構

Claims (20)

1. 被検体の乳房を挿入するための貫通孔が設けられたベッドと、前記貫通孔の下部に配置され、前記乳房を挿入する開口が設けられた容器と、前記容器内の乳房の周囲に超音波を照射し、前記乳房からの超音波を受信する振動子アレイとを有し、
   前記容器内には、前記超音波を伝搬または透過する部材であって、前記乳房の側面または乳頭部に相対的に押し当てられて、前記乳房の側面の傾斜を胸壁面に対して垂直に近づける部材が配置されていることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
2. 請求項１に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記部材は、前記乳房の側面に接触する部材であることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
3. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記部材は、前記乳房の側面のうち、前記被検体の足側の側面に押し当てられ、頭部側の側面の傾斜を垂直に近づける部材であることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
4. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記部材は、ゲル、液体が注入された袋状の膜、および、張力を掛けられた膜のうちのいずれかを含むことを特徴とする超音波ＣＴ装置。
5. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記部材は、前記容器の内壁面に固定されていることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
6. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記部材を前記乳房に向かって押し付ける方向に相対的に移動させる移動機構をさらに有することを特徴とする超音波ＣＴ装置。
7. 請求項６に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記移動機構は、前記部材を前記容器内で移動させる機構であることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
8. 請求項６に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記移動機構は、前記部材が備えられた前記容器を、相対的に前記乳房に対して移動させる機構であることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
9. 請求項４に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記部材は、前記袋状の膜であり、前記液体を所定の圧力で前記袋状の膜内に注入するポンプが接続されていることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
10. 請求項４に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記部材は、前記膜と、前記膜を引っ張って張力を加えるひもとを有することを特徴とする超音波ＣＴ装置。
11. 請求項２に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記部材は、前記容器の側面の内壁のうち、前記乳房の周囲の側面の一部の角度範囲に接触する領域にのみ配置されていることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
12. 請求項１１に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記乳房の周囲の側面の一部の角度範囲とは、前記被検体の足側の乳房側面の範囲であることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
13. 請求項１に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記部材は、前記乳房の乳頭側に接触して前記被検体の胸壁に向かって前記乳房を押し上げる板状部材であることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
14. 請求項１３に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記板状部材を搭載し、前記容器内に満たされた水中で浮力を生じて前記板状部材を押し上げる浮力部材をさらに有することを特徴とする超音波ＣＴ装置。
15. 請求項１３に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記板状部材を前記被検体の胸壁方向に移動させる押し上げ機構をさらに有することを特徴とする超音波ＣＴ装置。
16. 請求項１４に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記容器の内壁面に固定され、前記乳房の側面に押し当てられる側面部材をさらに有し、
    前記浮力部材には、前記側面部材が配置されている位置に切り欠きが設けられていることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
17. 請求項１に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記振動子アレイは、前記容器の外側に配置されていることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
18. 請求項１に記載の超音波ＣＴ装置であって、前記容器の底部には、前記乳房と前記部材の位置関係を撮像するカメラが配置されていることを特徴とする超音波ＣＴ装置。
19. 超音波ＣＴ装置のベッドの乳房挿入用貫通孔の下部に取り付けられ、乳房を挿入するための容器であって、
    超音波を伝搬または透過する部材であって、乳房の側面または乳頭部に押し当てられて、前記乳房の側面の傾斜を垂直に近づける部材が配置されていることを特徴とする超音波ＣＴ装置用容器。
20. ベッドの貫通孔から当該貫通孔の下部に配置された容器に挿入された被検体の乳房の側面または乳頭部に対して、超音波を伝搬または透過する部材を相対的に押し当てて、前記乳房の側面の傾斜を垂直に近づける乳房成形工程と、
    成形後の前記乳房の周囲から超音波を照射し、反射波および／または透過波を受信して、受信信号から画像を生成する撮像工程とを有することを特徴とする乳房撮像方法。

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