軟組織軟骨邊界面檢測方法、軟組織軟骨邊界面檢測裝置及軟組織軟骨邊界面檢測程序的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種以來自外部的超聲波對軟骨和軟組織的邊界面進行檢測的軟組 織軟骨邊界檢測方法。
【背景技術】
[0002] 以往，提出了各種生成用于診斷軟骨狀態的信息的裝置。例如，在專利文獻1的超 聲波診斷裝置中，將收發超聲波的探測器抵接在膝蓋的表面，以用該探測器得到的來自膝 蓋內部的回波信號，診斷軟骨的狀態。即，專利文獻1的超聲波診斷裝置以無創的方式對軟 骨的狀態進行診斷。并且，在專利文獻1的超聲波診斷裝置中，用深度方向的回波信號的電 平（強度）的差檢測軟骨。
[0003] 在先技術文獻
[0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1 :特開2010 - 305號公報

【發明內容】

[0006] 發明要解決的問題
[0007] 但是，在專利文獻1的裝置以及方法中，根據軟組織（肌肉或皮膚）的回波信號電 平與軟骨的回波信號電平之差檢測軟骨表面。因此，若在軟組織與軟骨間回波信號的電平 沒有差別，則不能夠準確地檢測軟骨表面。
[0008] 并且，大體上用以往的超聲波信號，回波信號電平在軟組織與軟骨表面的邊界面 上并非急劇并且準確地變化，而是在該邊界面中回波信號電平沒有大的差別。由此，用以往 的方法，不能夠準確地檢測軟骨表面。
[0009] 本發明的目的在于提供一種能夠以無創的方式準確地檢測軟組織與軟骨表面的 邊界面的軟組織軟骨邊界面檢測方法。
[0010] 解決問題的手段
[0011] 本發明為涉及檢測軟組織與軟骨的邊界面的軟組織軟骨邊界面檢測方法的發明 且具有以下特征。軟組織軟骨邊界面檢測方法具有第1回波信號收發工序、第2回波信號 收發工序、軟骨下骨檢測工序、移動矢量檢測工序以及邊界面檢測工序。
[0012] 第1回波信號收發工序在第1狀態下向被檢測體內發送超聲波信號并得到第1回 波信號。第2回波信號收發工序在第2狀態下向被檢測體內發送超聲波信號并得到第2回 波信號。
[0013] 軟骨下骨檢測工序從第1回波信號中檢測第1狀態的軟骨下骨回波信號，從第2 回波信號中檢測第2狀態的軟骨下骨回波信號。
[0014] 移動矢量檢測工序從第1狀態的軟骨下骨回波信號與第2狀態的軟骨下骨回波信 號中檢測從第1狀態向第2狀態的軟骨下骨的移動矢量。
[0015] 邊界面檢測工序基于移動矢量對第1狀態與第2狀態的回波信號的取樣位置進行 校正，從而檢測軟組織與軟骨的邊界面。
[0016] 在該方法中，利用了軟骨附著在軟骨下骨，軟組織不附著在軟骨上，軟組織能在軟 骨表面橫向滑動的情況。
[0017] 若使發送超聲波信號的探測器接觸在被檢測體上而移動，則軟組織追隨，軟骨以 及軟骨下骨不追隨。因此，軟骨下骨相對于探測器的位置變化與軟骨相對于探測器的位置 變化相一致，相當于移動矢量，但它們的位置變化與軟組織相對于探測器的位置變化不一 致。此外，即使在使探測器接觸被檢測體的狀態下，使軟組織與軟骨以及有軟骨的被檢測體 側彎曲，也同樣地，軟骨下骨相對于探測器的位置變化與軟骨相對于探測器的位置變化相 一致，軟骨下骨相對于探測器的位置變化與軟組織相對于探測器的位置變化不一致。
[0018] 因此，若根據移動矢量校正第1狀態的回波信號的樣本位置與第2狀態的回波信 號的樣本位置，并對各樣本位置的回波信號進行比較，則在軟組織與軟骨（以及軟骨下骨） 間比較結果不同。通過利用該不同點，能夠判別軟組織與軟骨，也能夠檢測軟組織與軟骨的 邊界面。
[0019] 此外，在本發明的軟組織軟骨邊界面檢測方法中，軟骨下骨檢測工序沿深度方向 依次取得所述第1回波信號的信號強度，將檢測出所述軟骨下骨檢測用閾值以上的信號強 度的范圍的信號作為所述第1狀態的軟骨下骨回波信號而檢測。軟骨下骨檢測工序檢測所 述第1狀態的軟骨下骨回波信號與所述第2回波信號的類似度，并將類似度最高的回波信 號作為所述第2狀態的軟骨下骨回波信號而檢測。
[0020] 此外，在本發明的軟組織軟骨邊界面檢測方法中，軟骨下骨檢測工序沿深度方向 從深部側開始依次取得所述第1回波信號的信號強度，將檢測出所述軟骨下骨檢測用閾值 以上的信號強度的范圍的信號作為所述第1狀態的軟骨下骨回波信號而檢測。軟骨下骨檢 測工序檢測所述第1狀態的軟骨下骨回波信號與所述第2回波信號的類似度，并將類似度 最高的回波信號作為所述第2狀態的軟骨下骨回波信號而檢測。
[0021] 在這些方法中示出了軟骨下骨的具體的檢測方法。
[0022] 發明效果
[0023] 根據本發明，能夠從膝蓋等被檢測體的外部發送超聲波信號，在被檢測體的外部 接收該回波信號，并且準確地檢測軟組織與軟骨表面的邊界面。由此，能夠準確地檢測從軟 骨而來的回波，并能夠有效地利用于軟骨的診斷。
【附圖說明】
[0024] 圖1是表示涉及本發明的實施方式的軟組織軟骨邊界檢測裝置10的結構的框圖。
[0025] 圖2是表示涉及本發明的實施方式的軟組織軟骨邊界檢測裝置10的探測器100 相對于被檢測體的設置方式的圖。
[0026] 圖3是用于說明涉及本發明的實施方式的軟骨表面的檢測概念的圖。
[0027] 圖4是涉及本發明的實施方式的軟組織軟骨邊界面檢測方法的流程圖。
[0028] 圖5是表示在第1狀態[Tl]與第2狀態[T2]下的各回波信號的波形例的圖。
[0029] 圖6是用于說明涉及本實施方式的移動矢量的檢測概念的波形圖。
[0030] 圖7是表示涉及本實施方式的移動矢量的定義的圖。
[0031] 圖8是表示涉及本實施方式的移動矢量的分布狀態的圖。
[0032] 圖9是用于說明檢測回波數據是屬于軟骨901還是屬于軟組織903的方法（第1 方法）的波形圖。
[0033] 圖10是用于說明檢測回波數據是屬于軟骨901還是屬于軟組織903的方法（第 2方法）的波形圖。
[0034] 圖11是表示基于使振子移動的機械式掃描的檢測結構的圖。
【具體實施方式】
[0035] 參照附圖來說明涉及本發明的實施方式的軟組織軟骨邊界面檢測方法以及軟組 織軟骨邊界面檢測裝置。圖1表示涉及本發明的實施方式的軟組織軟骨邊界檢測裝置10 的結構的框圖。圖2為表示涉及本實施方式的軟組織軟骨邊界檢測裝置10的探測器100 相對于被檢測體的設置方式的圖，圖2(A)表示第1狀態（T = Tl)的情況，圖2(B)表示第 2狀態（T = T2)的情況。另外，在以下的說明中，表示了使探測器100移動的例子，但對移 動被檢測體的情況，也能夠適用以下的方法或結構。例如，像在作為被檢測體的膝蓋上抵接 探測器100并固定，使膝蓋屈伸這樣的情況也能夠適用。即，只要是在第1狀態[Tl]與第 2狀態[T2]間軟組織與軟骨的位置關系發生變化的方法以及結構便能夠適用。
[0036] 圖3為用于說明涉及本發明的實施方式的軟骨表面的檢測概念的圖，圖3(A)表示 第1狀態[ΤΙ] (T = Tl)，圖3 (B)表示第2狀態[T2] (T = T2)。圖3為將被發送了超聲波 信號的區域以及其附近區域的表面置換為平坦的平面而觀察的圖。
[0037] 軟組織軟骨邊界面檢測裝置10具備操作部11、發送控制部12、回波信號接收部 13、數據解析部14以及探測器100。發送控制部12、回波信號接收部13以及探測器100相 當于本發明的"收發部"。
[0038] 操作部11受理用戶的操作輸入。例如，操作部11具備多個操作子（未圖示），根 據用戶對操作子的操作，向發送控制部12指示檢測軟骨表面的處理開始執行。
[0039] 發送控制部12生成將由超聲波的頻率構成的載波整形為脈沖狀而成的超聲波信 號。發送控制部12在第1狀態[Tl]與第2狀態[T2]下分別生成超聲波信號。
[0040] 發送控制部12將超聲波信號輸出至探測器100。探測器100具備在與收發波面平 行的方向上配置的多個振子（參照圖3)。該振子的配置方向為掃描方向。各振子向被檢測 體內發送由規定的發送波束角構成的超聲波信號。各振子以規定的時間間隔發送超聲波信 號，并接收其反射回波信號。
[0041] 具體細節如圖2所示那樣，探測器100按收發波面一側的端面抵接在作為被檢測 體的膝蓋的