软组织软骨边界面检测方法、软组织软骨边界面检测装置及软组织软骨边界面检测程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种以来自外部的超声波对软骨和软组织的边界面进行检测的软组 织软骨边界检测方法。
【背景技术】
[0002] 以往，提出了各种生成用于诊断软骨状态的信息的装置。例如，在专利文献1的超 声波诊断装置中，将收发超声波的探测器抵接在膝盖的表面，以用该探测器得到的来自膝 盖内部的回波信号，诊断软骨的状态。即，专利文献1的超声波诊断装置以无创的方式对软 骨的状态进行诊断。并且，在专利文献1的超声波诊断装置中，用深度方向的回波信号的电 平（强度）的差检测软骨。
[0003] 在先技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :特开2010 - 305号公报
【发明内容】
[0006] 发明要解决的问题
[0007] 但是，在专利文献1的装置以及方法中，根据软组织（肌肉或皮肤）的回波信号电 平与软骨的回波信号电平之差检测软骨表面。因此，若在软组织与软骨间回波信号的电平 没有差别，则不能够准确地检测软骨表面。
[0008] 并且，大体上用以往的超声波信号，回波信号电平在软组织与软骨表面的边界面 上并非急剧并且准确地变化，而是在该边界面中回波信号电平没有大的差别。由此，用以往 的方法，不能够准确地检测软骨表面。
[0009] 本发明的目的在于提供一种能够以无创的方式准确地检测软组织与软骨表面的 边界面的软组织软骨边界面检测方法。
[0010] 解决问题的手段
[0011] 本发明为涉及检测软组织与软骨的边界面的软组织软骨边界面检测方法的发明 且具有以下特征。软组织软骨边界面检测方法具有第1回波信号收发工序、第2回波信号 收发工序、软骨下骨检测工序、移动矢量检测工序以及边界面检测工序。
[0012] 第1回波信号收发工序在第1状态下向被检测体内发送超声波信号并得到第1回 波信号。第2回波信号收发工序在第2状态下向被检测体内发送超声波信号并得到第2回 波信号。
[0013] 软骨下骨检测工序从第1回波信号中检测第1状态的软骨下骨回波信号，从第2 回波信号中检测第2状态的软骨下骨回波信号。
[0014] 移动矢量检测工序从第1状态的软骨下骨回波信号与第2状态的软骨下骨回波信 号中检测从第1状态向第2状态的软骨下骨的移动矢量。
[0015] 边界面检测工序基于移动矢量对第1状态与第2状态的回波信号的取样位置进行 校正，从而检测软组织与软骨的边界面。
[0016] 在该方法中，利用了软骨附着在软骨下骨，软组织不附着在软骨上，软组织能在软 骨表面横向滑动的情况。
[0017] 若使发送超声波信号的探测器接触在被检测体上而移动，则软组织追随，软骨以 及软骨下骨不追随。因此，软骨下骨相对于探测器的位置变化与软骨相对于探测器的位置 变化相一致，相当于移动矢量，但它们的位置变化与软组织相对于探测器的位置变化不一 致。此外，即使在使探测器接触被检测体的状态下，使软组织与软骨以及有软骨的被检测体 侧弯曲，也同样地，软骨下骨相对于探测器的位置变化与软骨相对于探测器的位置变化相 一致，软骨下骨相对于探测器的位置变化与软组织相对于探测器的位置变化不一致。
[0018] 因此，若根据移动矢量校正第1状态的回波信号的样本位置与第2状态的回波信 号的样本位置，并对各样本位置的回波信号进行比较，则在软组织与软骨（以及软骨下骨） 间比较结果不同。通过利用该不同点，能够判别软组织与软骨，也能够检测软组织与软骨的 边界面。
[0019] 此外，在本发明的软组织软骨边界面检测方法中，软骨下骨检测工序沿深度方向 依次取得所述第1回波信号的信号强度，将检测出所述软骨下骨检测用阈值以上的信号强 度的范围的信号作为所述第1状态的软骨下骨回波信号而检测。软骨下骨检测工序检测所 述第1状态的软骨下骨回波信号与所述第2回波信号的类似度，并将类似度最高的回波信 号作为所述第2状态的软骨下骨回波信号而检测。
[0020] 此外，在本发明的软组织软骨边界面检测方法中，软骨下骨检测工序沿深度方向 从深部侧开始依次取得所述第1回波信号的信号强度，将检测出所述软骨下骨检测用阈值 以上的信号强度的范围的信号作为所述第1状态的软骨下骨回波信号而检测。软骨下骨检 测工序检测所述第1状态的软骨下骨回波信号与所述第2回波信号的类似度，并将类似度 最高的回波信号作为所述第2状态的软骨下骨回波信号而检测。
[0021] 在这些方法中示出了软骨下骨的具体的检测方法。
[0022] 发明效果
[0023] 根据本发明，能够从膝盖等被检测体的外部发送超声波信号，在被检测体的外部 接收该回波信号，并且准确地检测软组织与软骨表面的边界面。由此，能够准确地检测从软 骨而来的回波，并能够有效地利用于软骨的诊断。
【附图说明】
[0024] 图1是表示涉及本发明的实施方式的软组织软骨边界检测装置10的结构的框图。
[0025] 图2是表示涉及本发明的实施方式的软组织软骨边界检测装置10的探测器100 相对于被检测体的设置方式的图。
[0026] 图3是用于说明涉及本发明的实施方式的软骨表面的检测概念的图。
[0027] 图4是涉及本发明的实施方式的软组织软骨边界面检测方法的流程图。
[0028] 图5是表示在第1状态[Tl]与第2状态[T2]下的各回波信号的波形例的图。
[0029] 图6是用于说明涉及本实施方式的移动矢量的检测概念的波形图。
[0030] 图7是表示涉及本实施方式的移动矢量的定义的图。
[0031] 图8是表示涉及本实施方式的移动矢量的分布状态的图。
[0032] 图9是用于说明检测回波数据是属于软骨901还是属于软组织903的方法（第1 方法）的波形图。
[0033] 图10是用于说明检测回波数据是属于软骨901还是属于软组织903的方法（第 2方法）的波形图。
[0034] 图11是表示基于使振子移动的机械式扫描的检测结构的图。
【具体实施方式】
[0035] 参照附图来说明涉及本发明的实施方式的软组织软骨边界面检测方法以及软组 织软骨边界面检测装置。图1表示涉及本发明的实施方式的软组织软骨边界检测装置10 的结构的框图。图2为表示涉及本实施方式的软组织软骨边界检测装置10的探测器100 相对于被检测体的设置方式的图，图2(A)表示第1状态（T = Tl)的情况，图2(B)表示第 2状态（T = T2)的情况。另外，在以下的说明中，表示了使探测器100移动的例子，但对移 动被检测体的情况，也能够适用以下的方法或结构。例如，像在作为被检测体的膝盖上抵接 探测器100并固定，使膝盖屈伸这样的情况也能够适用。即，只要是在第1状态[Tl]与第 2状态[T2]间软组织与软骨的位置关系发生变化的方法以及结构便能够适用。
[0036] 图3为用于说明涉及本发明的实施方式的软骨表面的检测概念的图，图3(A)表示 第1状态[ΤΙ] (T = Tl)，图3 (B)表示第2状态[T2] (T = T2)。图3为将被发送了超声波 信号的区域以及其附近区域的表面置换为平坦的平面而观察的图。
[0037] 软组织软骨边界面检测装置10具备操作部11、发送控制部12、回波信号接收部 13、数据解析部14以及探测器100。发送控制部12、回波信号接收部13以及探测器100相 当于本发明的"收发部"。
[0038] 操作部11受理用户的操作输入。例如，操作部11具备多个操作子（未图示），根 据用户对操作子的操作，向发送控制部12指示检测软骨表面的处理开始执行。
[0039] 发送控制部12生成将由超声波的频率构成的载波整形为脉冲状而成的超声波信 号。发送控制部12在第1状态[Tl]与第2状态[T2]下分别生成超声波信号。
[0040] 发送控制部12将超声波信号输出至探测器100。探测器100具备在与收发波面平 行的方向上配置的多个振子（参照图3)。该振子的配置方向为扫描方向。各振子向被检测 体内发送由规定的发送波束角构成的超声波信号。各振子以规定的时间间隔发送超声波信 号，并接收其反射回波信号。
[0041] 具体细节如图2所示那样，探测器100按收发波面一侧的端面抵接在作为被检测 体的膝盖的