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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024172747
(43)【公開日】2024-12-12
(54)【発明の名称】振動伝達装置
(51)【国際特許分類】
A61B 5/055 20060101AFI20241205BHJP
【ＦＩ】
A61B5/055 390
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023090675
(22)【出願日】2023-06-01
(71)【出願人】
【識別番号】305027401
【氏名又は名称】東京都公立大学法人
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100152272
【弁理士】
【氏名又は名称】川越 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100181722
【弁理士】
【氏名又は名称】春田 洋孝
(72)【発明者】
【氏名】沼野 智一
(72)【発明者】
【氏名】伊東 大輝
【テーマコード（参考）】
4C096
【Ｆターム（参考）】
4C096AA18
4C096AA20
4C096AB44
(57)【要約】
【課題】被験者に効率的に振動を伝達する。
【解決手段】ＭＲＥ(Magnetic resonance elastography)において、音波を発生する音波発生装置から振動を測定対象に伝達する振動伝達装置であって、それぞれ前記振動を伝達する複数の振動子を備える、振動伝達装置。
【選択図】図２
【解決手段】ＭＲＥ(Magnetic resonance elastography)において、音波を発生する音波発生装置から振動を測定対象に伝達する振動伝達装置であって、それぞれ前記振動を伝達する複数の振動子を備える、振動伝達装置。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＭＲＥ(Magnetic resonance elastography)において、音波を発生する音波発生装置から振動を測定対象に伝達する振動伝達装置であって、
それぞれ前記振動を伝達する複数の振動子を備える、
振動伝達装置。
それぞれ前記振動を伝達する複数の振動子を備える、
振動伝達装置。
【請求項2】
前記複数の振動子それぞれに対応して、前記音波発生装置と前記振動子とを接続し、前記音波を伝搬する複数の管を備え、
前記複数の管それぞれの長さは延長及び短縮が可能である、
請求項１に記載の振動伝達装置。
前記複数の管それぞれの長さは延長及び短縮が可能である、
請求項１に記載の振動伝達装置。
【請求項3】
前記複数の振動子は、湾曲可能な連結部分により連結される、
請求項１又は２に記載の振動伝達装置。
請求項１又は２に記載の振動伝達装置。
【請求項4】
前記複数の振動子は、前記音波発生装置との接続部分の反対側の端部どうしを、前記連結部分により連結される、
請求項３に記載の振動伝達装置。
請求項３に記載の振動伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動伝達装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ＭＲＥ(Magnetic resonance elastography)の測定において、パッシブドライバにより測定対象である臓器などに対して振動を伝達する。非特許文献１から４の図で示されているように、通常、パッシブドライバとしては1枚の円盤形状のものが用いられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】Magnetic resonance elastography by direct visualization of propagating acoustic strain waves, Science. 1995 Sep 29;269(5232):1854-7. doi: 10.1126/science.7569924.
【非特許文献2】Tissue characterization using magnetic resonance elastography: preliminary results, Phys Med Biol. 2000 Jun;45(6):1579-90. doi: 10.1088/0031-9155/45/6/313.
【非特許文献3】MR elastography of the liver: preliminary results, Radiology. 2006 Aug;240(2):440-8. doi: 10.1148/radiol.2402050606.
【非特許文献4】Magnetic resonance imaging of hepatic fibrosis: emerging clinical applications, Hepatology. 2008 Jan;47(1):332-42. doi: 10.1002/hep.21972.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、通常用いられるパッシブドライバは、体格の違いにより適切に固定できないことがある。不適切な位置でパッシブドライバが固定されることや固定されず位置が変動することは、ＭＲＥの検査精度に悪影響を及ぼしうる。
本発明の目的は、上述した課題を解決する振動伝達装置を提供することにある。
本発明の目的は、上述した課題を解決する振動伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様に係る振動伝達装置は、ＭＲＥ(Magnetic resonance elastography)において、音波を発生する音波発生装置から振動を測定対象に伝達する振動伝達装置であって、それぞれ前記振動を伝達する複数の振動子を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、被験者に効率的に振動を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置を示す図である。
【図2】本実施形態に係る振動発生装置の構造を示す図である。
【図3】振動子の使用方法の一例を示す図である。
【図4A】波パターンＷ２における振動を示す図である。
【図4B】波パターンＷ３における振動を示す図である。
【図5】それぞれの装置や波パターンを使用した測定により生成されたMRE画像である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
【0009】
〈磁気共鳴撮像装置の構成〉
図１は、本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置１を示す図である。磁気共鳴撮像装置１は、磁場発生装置２、寝台４、振動発生装置６及び制御装置２１を有する。磁場発生装置２は、内部を水平方向に貫通する貫通孔３を有する。寝台４は、貫通孔３を通って磁場発生装置２に対して相対的に摺動可能に設置される。これにより、寝台４と寝台４に横になった被験者５は、貫通孔３を通り抜けることができる。
図１は、本実施形態に係る磁気共鳴撮像装置１を示す図である。磁気共鳴撮像装置１は、磁場発生装置２、寝台４、振動発生装置６及び制御装置２１を有する。磁場発生装置２は、内部を水平方向に貫通する貫通孔３を有する。寝台４は、貫通孔３を通って磁場発生装置２に対して相対的に摺動可能に設置される。これにより、寝台４と寝台４に横になった被験者５は、貫通孔３を通り抜けることができる。
【0010】
磁場発生装置２は、静磁場発生装置１１、傾斜磁場発生装置１２、高周波磁場発生装置１３及び電磁波受信装置１４を備える。静磁場発生装置１１は、例えば超伝導電磁石や永久磁石を含み、貫通孔３内に静磁場を発生させる。傾斜磁場発生装置１２は静磁場発生装置１１よりも貫通孔側に配置され、例えばコイルを有する。傾斜磁場発生装置１２は、貫通孔３に傾斜磁場を発生させる。高周波磁場発生装置１３は傾斜磁場発生装置１２よりも貫通孔側に配置され、例えばコイルを有する。高周波磁場発生装置１３は貫通孔３に高周波磁場を発生させる。電磁波受信装置１４は、高周波磁場発生装置１３よりも貫通孔側に配置され、例えばコイルを有する。電磁波受信装置１４は、貫通孔３内の撮像対象で発生した電磁波を受信する。
【0011】
磁場発生装置２は制御装置２１とケーブルを介して電気的に接続される。制御装置２１は制御信号を磁場発生装置２に送信することで、傾斜磁場発生のタイミングや大きさなどを制御する。また、制御装置２１は、電磁波受信装置１４から電磁波に関する情報を取得する。制御装置２１は、無線通信により磁場発生装置２と信号を送受信してもよい。
【0012】
振動発生装置６は、振動伝達装置１５、音波発生装置１６及び管１７を備える。振動伝達装置１５と音波発生装置１６とは管１７を介して接続される。音波発生装置１６が発生した音波（空気中の振動）が管１７を介して振動伝達装置１５に伝搬するように構成される。管１７は例えば中空であり、非磁性体材料から製造される。
【0013】
音波発生装置１６は、例えばボイスコイルを備えることで音波を発生する。振動伝達装置１５は、例えば被験者５の被検査部に対応する体表面に取り付けられる。音波発生装置１６により発生された音波は、管１７を介して振動伝達装置１５に伝搬され、振動伝達装置１５が取り付けられた被験者５の被検査部に対応する体表面に伝達される。
【0014】
音波発生装置１６は制御装置２１とケーブルを介して電気的に接続される。制御装置２１は制御信号を音波発生装置１６に送信することで、振動の周波数・位相や振動発生のタイミングなどを制御する。
【0015】
図２は、本実施形態に係る振動発生装置６の構造を示す図である。振動伝達装置１５は、複数の振動子１５１と複数の連結部材１５５とを備える。図２に示す例においては、振動伝達装置１５は、５つの振動子１５１－１～１５１－５を備える。
振動子１５１はそれぞれ管１７を介して音波発生装置１６と接続される。管１７は、第一管１７１、分岐部１７２及び第二管１７３を備える。管１７は、振動子１５１の数と同じ数の第二管１７３を備える。図２に示す振動発生装置６においては、管１７は、５本の第二管１７３－１～１７３－５を備える。第一管１７１は、音波発生装置１６と分岐部１７２とを接続する。分岐部１７２は、第一管１７１と第二管１７３とを接続する。第二管１７３はそれぞれ分岐部１７２と対応する振動子とを接続する。第二管１７３の長さは接続される振動子１５１ごとに異なってもよい。例えば、第二管１７３は管の中に管を含む構造であって、管同士をスライドさせることで長さが伸縮可能であり、長さが任意に調節可能である。また、振動子１５１に接続される第二管１７３の長さは、複数の異なる長さの管のうち任意の長さのものを振動子１５１に接続させること、第二管１７３が複数の短管で構成される場合に第二管１７３を構成する短管の数を任意に選択することで調節することができる。短管は、波長のＮ分の１の長さ（Ｎは整数）であることが好ましい。第二管１７３の長さを調節し、音波発生装置１６から音波が伝達される経路長を変化させることで、振動子１５１が伝達する振動の位相を、振動子１５１ごとに任意に調整することができる。例えば第二管１７３の長さを、管１７を伝搬する音波の波長の１／４の長さを延長することで、振動子１５１が発生する振動の初期位相をπ／２遅らせることができる。
振動子１５１はそれぞれ管１７を介して音波発生装置１６と接続される。管１７は、第一管１７１、分岐部１７２及び第二管１７３を備える。管１７は、振動子１５１の数と同じ数の第二管１７３を備える。図２に示す振動発生装置６においては、管１７は、５本の第二管１７３－１～１７３－５を備える。第一管１７１は、音波発生装置１６と分岐部１７２とを接続する。分岐部１７２は、第一管１７１と第二管１７３とを接続する。第二管１７３はそれぞれ分岐部１７２と対応する振動子とを接続する。第二管１７３の長さは接続される振動子１５１ごとに異なってもよい。例えば、第二管１７３は管の中に管を含む構造であって、管同士をスライドさせることで長さが伸縮可能であり、長さが任意に調節可能である。また、振動子１５１に接続される第二管１７３の長さは、複数の異なる長さの管のうち任意の長さのものを振動子１５１に接続させること、第二管１７３が複数の短管で構成される場合に第二管１７３を構成する短管の数を任意に選択することで調節することができる。短管は、波長のＮ分の１の長さ（Ｎは整数）であることが好ましい。第二管１７３の長さを調節し、音波発生装置１６から音波が伝達される経路長を変化させることで、振動子１５１が伝達する振動の位相を、振動子１５１ごとに任意に調整することができる。例えば第二管１７３の長さを、管１７を伝搬する音波の波長の１／４の長さを延長することで、振動子１５１が発生する振動の初期位相をπ／２遅らせることができる。
【0016】
隣り合う振動子１５１どうしは連結部材１５５によって連結される。連結部材１５５は湾曲可能な材料（例えば可撓性樹脂やエラストマー）で構成される。これにより振動伝達装置１５を体に巻き付けるように使用することができ、より振動を適切に対象に伝達することができる。複数の振動子１５１は一定間隔で振動伝達装置１５の長手方向に並ぶ。振動伝達装置１５は、連結部材１５５によって長手方向に直交する軸まわりに曲げることができる。図３は、振動子１５１の使用方法の一例を示す図である。振動子１５１は、肋骨や肝臓を覆うように皮膚に密着される。振動子１５１は、肋骨に振動を伝達することで肝臓に振動を伝達する。
【0017】
振動子１５１は、接続部１５２、本体１５３を備える。振動子１５１のうち被験者５に接触させる側を底側、底側の反対側を上側と呼ぶ。本体１５３は底側に開口を有し、中空に構成される。接続部１５２は、本体１５３の上部に設けられる。接続部１５２には管１７が接続される。これにより、振動子の１５１の底側を被験者５に接触させると、管１７を介して接続部１５２に伝えられた音波は、本体１５３の内部の空気を振動させ、被験者５の接触部分を振動させる。
連結部材１５５は、振動子１５１の底側を連結する。本体１５３に含まれる空気の体積と、底側の開口の面積とは、以下の関係であることが望ましい。
本体内部体積(cm3)=[1.41(cm)×振動面積(cm2)]+24.90(cm3)
連結部材１５５は、振動子１５１の底側を連結する。本体１５３に含まれる空気の体積と、底側の開口の面積とは、以下の関係であることが望ましい。
本体内部体積(cm3)=[1.41(cm)×振動面積(cm2)]+24.90(cm3)
【0018】
各振動子１５１の大きさ、本体１５３に含まれる空気の体積や底側の開口の面積は、異なっていてもよい。また、各接続部１５２は異なる長さであってもよい。
なお、各振動子１５１の大きさ、本体１５３に含まれる空気の体積や底側の開口の面積は、同じ方が望ましく、各接続部１５２の長さは同じである方が望ましい。各振動子１５１の大きさなどを同じにし、各接続部１５２および第二管１７３の長さを同じにすることで、各振動子１５１から出力される同相の音波の重ね合わせにより生じる波を球面波にすることができる。
なお、各振動子１５１の大きさ、本体１５３に含まれる空気の体積や底側の開口の面積は、同じ方が望ましく、各接続部１５２の長さは同じである方が望ましい。各振動子１５１の大きさなどを同じにし、各接続部１５２および第二管１７３の長さを同じにすることで、各振動子１５１から出力される同相の音波の重ね合わせにより生じる波を球面波にすることができる。
【0019】
振動子１５１は、底側に振動板を備え、振動板を介して本体１５３内部の空気の振動を接触させる被験者５に伝えてもよい。
【0020】
本実施形態において、振動伝達装置１５は複数の振動子１５１を備える。振動伝達装置１５は全体として通常使用されるパッシブドライバの大きさと同じくらいの大きさであり、振動子１５１の１つ１つの大きさは小さい。これにより、曲率のある体に密着させることができ、かつ振動強度を担保することができる。
また、複数の振動子１５１は連結部材１５５により連結される。特に複数の振動子１５１は、底側を連結部材１５５により連結される。これにより、体に密着させることが容易となり、被験者に振動を効率的に伝達することができる。
また、複数の振動子１５１は連結部材１５５により連結される。特に複数の振動子１５１は、底側を連結部材１５５により連結される。これにより、体に密着させることが容易となり、被験者に振動を効率的に伝達することができる。
【0021】
本実施形態において、管１７の長さを調節することで、音波発生装置１６が発生する音の位相が一定であっても、振動伝達装置１５は異なる位相の振動を伝達することができる。これにより、制御装置２１や音波発生装置１６に大きな変更を加えることなく新たな特徴を有する波を対象に伝達することができる。
【0022】
（実験結果）
従来の振動伝達装置（パッシブドライバ）と本実施形態に係る振動伝達装置とを比較するために、実験を行った。実験においては、従来のパッシブドライバと提案する振動伝達装置１５として図２に示す装置を使用した。また、振動伝達装置１５を使用する際に、全ての振動子１５１から出力される振動が同じ位相であるパターン（波パターンＷ１）と異なる位相の振動を出力するパターン（波パターンＷ２・Ｗ３）により振動を伝達した。
従来の振動伝達装置（パッシブドライバ）と本実施形態に係る振動伝達装置とを比較するために、実験を行った。実験においては、従来のパッシブドライバと提案する振動伝達装置１５として図２に示す装置を使用した。また、振動伝達装置１５を使用する際に、全ての振動子１５１から出力される振動が同じ位相であるパターン（波パターンＷ１）と異なる位相の振動を出力するパターン（波パターンＷ２・Ｗ３）により振動を伝達した。
【0023】
図４Ａは、波パターンＷ２における振動位相を示す図である。図４Ｂは、波パターンＷ３における振動位相を示す図である。波パターンＷ２においては、振動の波長をλとすると、第二管１７３－１は第二管１７３－３よりもλ／２長く、第二管１７３－２は第二管１７３－３よりもλ／４長く、第二管１７３－４は第二管１７３－３よりもλ／４短く、第二管１７３－５は第二管１７３－３よりもλ／２短い。これにより、振動子１５１－３から出力される振動の位相を基準とすると、振動子１５１－２から出力される振動の位相は＋２／πずれており、振動子１５１－１から出力される振動の位相は＋πずれており、振動子１５１－４から出力される振動の位相は－２／πずれており、振動子１５１－５から出力される振動の位相は－πずれている。
波パターンＷ３においては、振動の波長をλとすると、第二管１７３－２と第二管１７３－４の長さは同じであり、第二管１７３－１、１７３－３、１７３－５は、第二管１７３－２よりもλ／２長い。これにより、波パターンＷ２においては、振動子１５１－２、１５１－４から出力される振動の位相を基準とすると、振動子１５１－１、１５１－３、１５１－５から出力される振動の位相は＋πずれている。
以上の第二管１７３の長さは一例であって、各々の第二管１７３の長さはλの整数倍の長さだけ長くする又は短くしても同様の波パターンの振動を伝達することができる。
波パターンＷ３においては、振動の波長をλとすると、第二管１７３－２と第二管１７３－４の長さは同じであり、第二管１７３－１、１７３－３、１７３－５は、第二管１７３－２よりもλ／２長い。これにより、波パターンＷ２においては、振動子１５１－２、１５１－４から出力される振動の位相を基準とすると、振動子１５１－１、１５１－３、１５１－５から出力される振動の位相は＋πずれている。
以上の第二管１７３の長さは一例であって、各々の第二管１７３の長さはλの整数倍の長さだけ長くする又は短くしても同様の波パターンの振動を伝達することができる。
【0024】
図５は、それぞれの装置や波パターンを使用した測定により生成されたMRE画像である。比較対象装置において使用した振動発生装置６においては、振動伝達装置１５として１つの円盤状のパッシブドライバを使用した。本実施形態において提案する装置においては、比較対象装置と比較して被験者に振動伝達装置１５をより密着させることができ、より振動を効率よく伝達することができ、より解像度が高いＭＲＥ画像を取得することができる。また、異なる波パターンにおける振動を伝達することで、測定対象となる器官を異なる方法で振動させることができる。これにより、異なるＭＲＥ画像を取得することができ、より多様な診断ができる可能性がある。
【0025】
〈他の実施形態〉
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【0026】
振動伝達装置１５は、必ずしも連結部材１５５を備えなくてもよい。このとき各振動子１５１を独立に体に密着させて使用する。このとき、連結部材１５５の長さが同じであることが望ましいのと同様に、体に密着させたときの各振動子１５１間の距離が等しい方が望ましい。
【符号の説明】
【0027】
１ 磁気共鳴撮像装置、２ 磁場発生装置、３ 貫通孔、４ 寝台、５ 被験者、６ 振動発生装置、１１ 静磁場発生装置、１２ 傾斜磁場発生装置、１３ 高周波磁場発生装置、１４ 電磁波受信装置、１５ 振動伝達装置、１６ 音波発生装置、１７ 管、２１ 制御装置、１５１ 振動子、１５２ 接続部、１５３ 本体、１５４ 振動板、１５５ 連結部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
