JP2008142454A - 医療診断用プローブ、および医療診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】超音波断層画像及び光断層画像を取得することができる体腔内検査用プローブを提供する。
【解決手段】プローブ３の先端部に、ラジアル電子走査を行う超音波トランスデューサアレイ１１を設ける。シース１０の内部に、光ファイバ２０と、この光ファイバ２０の先端に固定したＧＲＩＮレンズ２１及びプリズムミラー２２とを設ける。光ファイバ２０の基端部には、光ファイバ回転モータ２３を設ける。プリズムミラー２２はプローブ３の軸方向で超音波トランスデューサアレイ１１からずれて位置しており、この位置から光走査を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体内に挿入され、被検体の被検部位の医療診断に供する画像を取得するための医療診断用プローブ、およびこれを用いた医療診断システムに関する。

近年、医療分野において、超音波画像を利用した医療診断が実用化されている。超音波画像は、超音波プローブの先端に配された超音波トランスデューサから、被検体の被検部位に超音波を照射し、被検部位からのエコー信号を超音波トランスデューサで受信して、これにより出力される検出信号をプロセッサ装置で電気的に処理することによって得られる。

また、超音波を走査しながら照射することにより、超音波断層画像を得ることも可能である。超音波断層画像を得る方法としては、超音波トランスデューサを機械的に回転あるいは揺動、もしくはスライドさせるメカニカルスキャン走査方式や、複数の超音波トランスデューサをアレイ状に配列し、駆動する超音波トランスデューサを電子スイッチなどで選択的に切り替える電子スキャン走査方式が知られている。

電子スキャン走査方式には、プローブ先端の円筒の周面に複数の超音波トランスデューサを配置したラジアル電子走査方式がある（特許文献１参照）。ラジアル電子走査方式を採用した超音波プローブは、電子内視鏡の鉗子口に挿入されるタイプや、ＣＣＤなどの撮像素子と一体化されたいわゆる超音波内視鏡など、主に体腔内に挿入して使用される。

一方、最近、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）装置を用いて、被検部位の光断層画像を得る技術が注目されている。ＯＣＴ装置では、ＳＬＤ(Super Luminescent Diode）などの光源から発せられた低コヒーレンス光を測定光として被検部位に照射し、被検部位で反射された測定光の反射光と、参照光との合波光に含まれる干渉光の強度を測定し、これに基づいて光断層画像を生成する。

超音波断層画像の場合、被検部位の表面から数１０ｍｍの深さまで、比較的広い範囲の画像を得ることができるが、超音波の周波数帯域が数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚであるため、解像度は数１００μｍ程度である。これに対して、光断層画像の場合は、被検部位の表面から数ｍｍ程度の深さの画像しか得られないが、数μｍ程度の高い解像度を有するため、超音波断層画像では困難な早期癌の発見や、動脈硬化プラークの観察などが可能となる。

このため、被検部位の表面付近の浅い深度の部分から、より深い深度の部分までの断層画像を取得し、且つ浅い深度の部分においては、高い解像度の断層画像を得るようにするために、メカニカルスキャンのラジアル走査方式の超音波プローブに、光断層画像を取得するための光ファイバやレンズなどの光学系を配した医療検査システムが提案されている（特許文献２参照）。また、複数の光ファイバを挿通し、超音波と光の走査面が少なくとも一部重なるように、超音波トランスデューサと光ファイバの先端面とを交互に配列した内視鏡が提案されている（特許文献３参照。）
特開２００３−１０２７３２号公報 特開２００５−０９５６２４号公報 特開２００５−０７３４３３号公報

しかしながら、特許文献２に記載の発明は、メカニカルスキャンのラジアル走査方式の超音波プローブに適用した例を挙げているのみであり、ラジアル電子走査方式の超音波プローブにはそのまま適用することができない。また、超音波トランスデューサと光学系とを互いに固定して回転させているため、回転駆動力を与えるモータに要求される回転トルクが大きくなり、その分大型のモータが必要となる。

また、特許文献３に記載の発明は、複数の光ファイバを用いているため、その分径が太くなって患者への負担が増すという問題があった。さらに、複数の光ファイバを切り替えて駆動するための制御系や、複数の光ファイバからの反射光を統合して光断層画像を生成する処理系が必要となるため、装置の複雑化、製造コストの増大などの懸念があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、被検部位の表面付近の浅い深度の部分の断層画像を、高い解像度の光断層画像で取得することができ、深い深度の部分の断層画像を、ラジアル電子走査方式による超音波断層画像で取得することができる医療診断用プローブ、および医療診断システムを提供することを目的とする。

本発明は、被検体内に挿入され、被検体の被検部位の医療診断に供する画像を取得するための医療診断用プローブに関し、円筒の周面に複数の超音波トランスデューサがアレイ状に配列された、ラジアル電子走査方式の超音波トランスデューサアレイを有する超音波断層画像取得部と、前記被検部位に測定光を照射するとともに、前記被検部位からの反射光を受光するための光学系、および前記被検部位に前記測定光を走査する走査機構を有する光断層画像取得部とを備えたことを特徴とする。前記走査機構は、前記測定光を、前記超音波の走査方向と略平行に走査することが好ましい。

前記光学系は、前記被検部位に向けて前記測定光を出射する位置が、前記超音波トランスデューサアレイから軸方向にずれた箇所に位置するように配することが好ましい。

前記超音波トランスデューサアレイを、その中心で間を空けて周方向に沿って二分割し、前記光学系は、前記被検部位に向けて前記測定光を出射する位置が、二分割された前記超音波トランスデューサアレイの間に位置するように配するようにしてもよい。これにより、超音波走査が行われる領域と、光走査が行われる領域が、ほぼ一致する。

前記超音波トランスデューサアレイに接続された配線は、一箇所に束ねることが好ましい。また、前記配線の束は、径方向の最も外側に配することが好ましい。これにより、光断層画像取得部の光走査時に、配線によって遮られる領域を最小限に抑えることができる。

前記走査機構がモータを含む場合に、このモータをプローブの基端部に配し、プローブの先端部から前記基端部にかけて設けられた内筒に挿通された、前記光学系を構成する光ファイバを前記モータで回転駆動することで、前記測定光を走査することが好ましい。これにより、超音波トランスデューサの配線と、光ファイバとが干渉することを防ぐことができる。

前記内筒は、前記基端部から前記先端部の手前にかけて形成され、前記光ファイバの径と略同じ内径を有する細径部と、前記先端部に向かうにしたがって太く形成され、前記光学系を構成する、前記被検部位に向けて前記測定光を出射する光学部材が配された太径部とから構成することが好ましい。内筒の細径部によって光ファイバは安定して回転し、また、内筒に太径部を形成することで、内筒が光学部材に干渉することがない。

前記走査機構がモータを含む場合に、このモータをプローブの先端部に配し、前記光学系を構成する、前記被検部位に向けて前記測定光を出射する光学部材を前記モータで回転駆動することで、前記測定光を走査することが好ましい。モータをプローブの先端部に配することにより、光ファイバを回転させる必要がなくなることから、この光ファイバと超音波トランスデューサアレイの配線との干渉を防ぐための内筒が必要なくなる。内筒を設けなければ、この分だけプローブの径を細くすることができる。

前記モータと前記光ファイバとは、前記モータの回転中心と前記光ファイバの出射端の軸中心とが一致するように配することが好ましい。これにより、モータが回転させる光学部材と、光ファイバの出射端との距離が一定に保たれ、光伝送が安定して行われる。

前記走査機構は、ＭＥＭＳ型のミラーを含むことが好ましい。ＭＥＭＳ型のミラーは、非常に小型であることから、プローブ内に容易に配することができる。

本発明の医療診断システムは、上記で説明した医療診断用プローブを用いて、超音波断層画像と光断層画像とを取得することを特徴とする。

本発明によれば、ラジアル電子走査方式の超音波断層画像取得部と、光断層画像取得部とを備えたので、被検部位の表面から高深度までの断層画像をラジアル電子走査方式による超音波断層画像で取得することができ、かつ、被検部位の表面付近の低深度での断層画像を高解像度の光断層画像で取得することができる。また、モータを必要とするのは光断層画像取得部だけであるため、モータに要求される回転トルクは小さく、モータには小型なものを用いることができる。光断層画像取得部の光学系には例えば１の光ファイバを用いればよく、従来のように複数の光ファイバを用いたプローブと比較して、細径にすることができる。

［第１実施形態］
図１に示すように、医療診断システム２は、内視鏡６の処置具挿通チャンネル６ａを介して体腔内に挿入される医療診断用プローブ（以下、プローブ）３と、このプローブ３に接続されたプロセッサ装置４と、プロセッサ装置４に接続されたモニタ５とから構成される。

プローブ３は、体腔内の被検部位の超音波断層画像を取得するための超音波断層画像取得部７と、光断層画像を取得するための光断層画像取得部８とを備えている。プローブ３は、可撓性を有するシース１０に覆われている。シース１０は細長い円筒状に形成されており、その先端が半球状に形成されて水密且つ気密に閉じている。

超音波断層画像取得部７は、超音波トランスデューサアレイ１１と、バッキング材１２とを有しており、これらはシース１０の先端部に設けられている。バッキング材１２は、フェライトゴムを材料とし円筒状に形成されている。超音波トランスデューサアレイ１１は、バッキング材１２の外周面に周方向に沿って並べられた多数の超音波トランスデューサ１３から構成される。図２に示すように、超音波トランスデューサアレイ１１を径方向に切断したときには、超音波トランスデューサ１３がシース１０の中心に対して放射状に配されているように見える。

図１に戻って、各超音波トランスデューサ１３は、バッキング材１２に対してプローブ３の軸方向で基端側に突出するようにして設けられており、この部位にそれぞれ電気配線１４が接続されている。これらの電気配線１４はプローブ３の径方向で内方に向かって延びてから、さらにプローブ３の基端に向かって延びている。これらの電気配線１４は、各超音波トランスデューサ１３とプロセッサ装置４とを電気的に接続している。なお、煩雑化を避けるため、図１では一部の電気配線１４のみを図示し、図２では電気配線１４の図示を省略している。

各超音波トランスデューサ１３は、プロセッサ装置４からの駆動信号を超音波に変換して、この超音波を、超音波トランスデューサ１３に対面している被検部位に照射するとともに、被検部位からの反射波を反射波信号に変換し、この反射波信号をプロセッサ装置４に送信する。超音波はプローブ３の軸方向に直交する方向に照射される。

プロセッサ装置４は、駆動信号を生成し、この生成した駆動信号を各超音波トランスデューサ１３に順次送信するとともに、各超音波トランスデューサ１３からの反射波信号を受信することで、超音波トランスデューサアレイ１１に電子ラジアル走査を行わせる。プロセッサ装置４では、各超音波トランスデューサ１３からの反射波信号に基づいて超音波断層画像を生成し、この超音波断層画像をモニタ５に表示する。

光断層画像取得部８は、光ファイバ２０、ＧＲＩＮ（Great Index；屈折率分布型）レンズ２１、及びプリズムミラー２２からなる光学系１９と、光ファイバ回転モータ２３とを有している。

光ファイバ２０は、シース１０内の中心に、プローブ３の軸方向に延びるようにして設けられている。この光ファイバ２０の先端にはＧＲＩＮレンズ２１及びプリズムミラー２２が固定されている。光ファイバ２０は、シース１０に対して回転自在であって、光ファイバ２０の基端部に設けられた光ファイバ回転モータ（走査機構）２３の駆動力が伝達されて回転する。

光ファイバ２０は可撓性を有する内筒２５で保護されており、この内筒２５により、光ファイバ２０と多数の電気配線１４とが干渉しないようになっている。内筒２５は、プローブ３の基端部から先端部の手前にかけて形成された細径部２５ａと、この細径部２５ａの先端側に設けられ、先端に向かうにしたがって太くなる太径部２５ｂとを有している。細径部２５ａの内径は光ファイバ２０の径と略同じになっており、細径部２５ａが光ファイバ２０の軸受けの役割を果たしている。太径部２５ｂの内部にはＧＲＩＮレンズ２１が位置している。内筒２５の先端が太径部２５ｂになっていることで、内筒２５はＧＲＩＮレンズ２１と干渉しないようになっている。

プリズムミラー２２は、プローブ３の軸方向において、超音波トランスデューサアレイ１１よりも先端側にずれて位置している。プリズムミラー２２は、プローブ３の軸方向で、超音波トランスデューサアレイ１１に出来る限り近づけて位置させることが好ましく、これにより超音波走査を行う領域と、光走査を行う領域とを、ほぼ同一にすることができる。

なお、本実施形態では、プリズムミラー２２を、プローブの軸方向において、超音波トランスデューサアレイ１１よりも先端側にずれて位置させたが、超音波トランスデューサアレイ１１よりも基端側にずれて位置させてもよい。この場合には、超音波トランスデューサアレイ１１の電気配線１４を一箇所に束ねて、径方向で最も外側を通すことにより、光走査時に電気配線１４によって遮られる領域が小さくなり、光断層画像の影部分を最小限に抑えることができる。

シース１０の先端部において、プリズムミラー２２に対向する部位は、後述する測定光及び反射光を透過させる透過部２７になっている。この透過部２７の材料には測定光及び反射光を透過させるものが用いられている。なお、シース１０に透過部２７を設ける替わりに、シース１０の先端部全体を測定光及び反射光を透過させる材料で形成してもよい。光ファイバ２０の先端面から出射した測定光は、ＧＲＩＮレンズ２１で集光されてからプリズムミラー２２で略直交方向に反射して被検部位に照射され、また、被検部位からの反射光は、プリズムミラー２２で略直交方向に反射してＧＲＩＮレンズ２１で集光されてから光ファイバ２０の先端面に入射する。測定光は、プローブ３の軸方向に直交する方向に照射される。この測定光の走査方向と、上述した超音波の走査方向とは略平行になる。

光ファイバ回転モータ２３は、光ファイバ２０の基端部に設けられており、この光ファイバ回転モータ２３がプロセッサ装置４の指示に基づいて駆動すると、光ファイバ２０と共にＧＲＩＮレンズ２１及びプリズムミラー２２がプローブ３の軸回りに回転する。プリズムミラー２２がプローブ３の軸回りに回転しながら測定光が照射されて、プローブ３の軸回りに光走査が行われる。光学系１９による光走査と、超音波トランスデューサアレイ１１による超音波走査とは、その走査速度を機械的またはソフト的に同期させることが好ましい。

光ファイバ２０の基端は、図示しない光源装置に接続されている。この光源装置は、ＳＬＤ(Super Luminescent Diode)で低コヒーレンス光を生成し、この生成した低コヒーレンス光を測定光と参照光とに分割し、測定光を光ファイバ２０の基端面に照射し、また、光ファイバ２０の基端面から出射された反射光を受けて、この反射光と参照光とを干渉させた干渉光を生成する。プロセッサ装置４は、この干渉光の強度に基づいて光断層画像を生成し、この光断層画像をモニタ５に表示する。

光断層画像を取得するＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）技術としては、いわゆるＴＤ（Time Domain）方式のＯＣＴ（ＴＤ−ＯＣＴ）や、ＦＤ（Fourier Domain）方式のＯＣＴ（ＦＤ−ＯＣＴ）などを採用することができる。

ＴＤ−ＯＣＴは、参照光の光路長を変更しながら干渉光強度を測定することにより、被検部位の深さ方向の位置に対応した反射光の強度分布を取得するものである。また、ＦＤ−ＯＣＴは、測定光と参照光の光路長を変えることなく、光のスペクトル成分毎に干渉光強度を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号に対して、計算機でフーリエ変換に代表される周波数解析を施すことで、被検部位の深さ方向の位置に対応した反射光強度分布を取得するものである。ＦＤ−ＯＣＴは、ＴＤ―ＯＣＴでは必須であった測定光と参照光の光路長を変える動作が不要となるため、高速な測定が可能となる。

ＦＤ−ＯＣＴの装置構成で代表的な例としては、ＳＤ（Spectral Domain）−ＯＣＴとＳＳ(Swept Source)−ＯＣＴの二種類が挙げられる。ＳＤ−ＯＣＴは、ＳＬＤやＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光源、白色光といった広帯域の低コヒーレント光を光源に用いる。マイケルソン型干渉計などを用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を被検部位に照射させ、そのときの反射光と参照光とを干渉させる。そして、この干渉光をスペクトロメータで各周波数成分に分解し、フォトダイオードなどの素子がアレイ状に配列されたディテクタアレイを用いて各周波数成分の干渉光強度を測定する。この測定により得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより、光断層画像を生成する。

ＳＳ−ＯＣＴは、光周波数を時間的に掃引させるレーザを光源に用いる。反射光と参照光とを各波長において干渉させ、光周波数の時間変化に対応した信号の時間波形を測定する。そして、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより、光断層画像を生成する。

以下、上記構成による作用について説明する。内視鏡６の処置具挿通チャンネル６ａにプローブ３を挿通し、この内視鏡６の挿入部の先端からプローブ３の先端部を突出させた状態にする。内視鏡６の挿入部を患者の体腔内に挿入し、内視鏡６のモニタに表示される画像を見ながら内視鏡６の挿入部先端を所望の部位に誘導する。

超音波断層画像を取得する旨の指示がなされると、プロセッサ装置４が駆動し、超音波トランスデューサアレイ１１が、各超音波トランスデューサ１３を順次駆動させてプローブ３の軸回りにラジアル電子走査を行う。プロセッサ装置４では、ラジアル電子走査によって取得した反射波信号に基づいて被検部位の超音波断層画像を生成し、この超音波断層画像をモニタ５に表示する。

一方、光断層画像を取得する旨の指示がなされると、プロセッサ装置４及び光源装置が駆動し、光ファイバ２０及びプリズムミラー２２が軸回りに回転して、プローブ３の軸回りに光走査が行われる。

ここで、光ファイバ２０は内筒２５の中で回転するため、多数の電気配線１４が光ファイバ２０に干渉することはない。また、光ファイバ回転モータ２３は、光学系１９を回転させるのに十分な回転トルクを発生させるものであればよく、これに加えて超音波トランスデューサをも回転させる従来技術と比較して、小型である。

光源装置では、被検部位で反射した反射光と参照光とを干渉させた干渉光が生成され、プロセッサ装置４では、この干渉光の強度に基づいて光断層画像を生成し、この光断層画像をモニタ５に表示する。

超音波トランスデューサアレイ１１による超音波走査と、光学系１９による光走査とは、タイミングを合わせて同時に行ってもよいし、タイミングをずらして別々に行ってもよい。また、モニタ５には、超音波断層画像と光断層画像とを、重ね合わせて表示してもよいし、個別に切り換えて表示するようにしてもよいし、画面を分割して両方表示してもよい。

本発明によれば、被検部位の表面から高深度までの断層画像をラジアル電子走査方式による超音波断層画像で取得することができ、かつ、被検部位の表面付近の低深度の断層画像を高解像度の光断層画像で取得することができるため、的確な医療診断を行うことができる。

［第２実施形態］
上記第１実施形態で説明した医療診断システム２のプローブ３では、プリズムミラー２２は、超音波トランスデューサアレイ１１からプローブ３の軸方向で先端側にずれて位置し、この位置からプローブ３の軸回りに光走査を行っていたが、超音波トランスデューサアレイを軸方向で分割し、この分割した超音波トランスデューサアレイ間にミラーを位置させ、この位置からプローブの軸回りに光走査を行ってもよい。

図３に示すように、第２実施形態のプローブ１００は、シース１０１により覆われている。シース１０１の先端部には、軸方向で互いに離間するようにして、第１及び第２超音波トランスデューサアレイ１０２，１０３が設けられている。第１及び第２超音波トランスデューサアレイ１０２，１０３は、第１実施形態の超音波トランスデューサアレイ１１と同様の構成であり、第１超音波トランスデューサアレイ１０２はバッキング材１０４の外周面に設けられた多数の超音波トランスデューサ１０５からなり、また、第２超音波トランスデューサアレイ１０３はバッキング材１０６の外周面に設けられた多数の超音波トランスデューサ１０７からなる。第１及び第２超音波トランスデューサアレイ１０２，１０３は、同期して駆動する。

第１超音波トランスデューサアレイ１０２と、第２超音波トランスデューサアレイ１０３とは、測定光及び反射光に対する透過性を有する材料で形成された円筒状の透過部１０８によって連結されており、この透過部１０８はシース１０１の一部を構成している。

シース１０１の内部には、第１実施形態の光学系１９と同様の構成の光学系１０９が設けられている。光学系１０９は、光ファイバ１１０、ＧＲＩＮレンズ１１１、及びミラー１１２から構成される。ミラー１１２は、プローブ１００の軸方向で第１及び第２超音波トランスデューサアレイ１０２，１０３の間に位置しており、この位置でプローブ１００の軸回りに光走査を行う。

光ファイバ２０は内筒１１３によって保護されている。内筒１１３は、ミラー１１２に対向する部位が、測定光及び反射光を透過させる材料で形成された透過部１１４になっている。

図４に示すように、第１超音波トランスデューサアレイ１０２の各超音波トランスデューサ１０５には、それぞれ電気配線１１５が接続されており、これらの電気配線１１５はバッキング材１０４の基端側の面１０４ａに沿って這わせてから一箇所に束ねられている。この電気配線１１５の束は、径方向で最も外側を通って、第２超音波トランスデューサアレイ１０３のバッキング材１０６の先端側の面１０６ａへと渡され、さらに面１０６ａに沿って這わせてから、基端に向かう方向に延ばされている。

このように電気配線１１５を束ねることにより、光学系１０９がプローブ１００の軸回りに光走査を行うときに、測定光及び反射光が電気配線１１５によって遮られる領域が小さくなり、光断層画像の影部分を最小限に抑えることができる。電気配線１１５によって遮られる領域は、図４に示すように微小角度αの領域に抑えることができる。

第２超音波トランスデューサアレイ１０３の各超音波トランスデューサ１０７には電気配線１１６が接続されている。これらの電気配線１１６はプローブ１００の径方向で内方に向かって延びてから、さらにプローブ１００の基端に向かって延びている。

このプローブ１００によれば、第１及び第２超音波トランスデューサアレイ１０２，１０３により超音波走査を行う領域と、光学系１０９により光走査を行う領域とがほぼ一致する。

［第３実施形態］
上記第１実施形態で説明した医療診断システム２のプローブ３では、光ファイバ２０、ＧＲＩＮレンズ２１、及びプリズムミラー２２からなる光学系１９の全体を回転させて光走査を行ったが、ＧＲＩＮレンズ及びミラーだけ、または、ミラーだけを回転させて光走査を行ってもよい。以下、第３実施形態を説明するが、第１実施形態と同様の構成に関しては同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５に示すように、第３実施形態のプローブ２００では、第１実施形態の光ファイバ２０、ＧＲＩＮレンズ２１、及びプリズムミラー２２の替わりに、光ファイバ２０１、ＧＲＩＮレンズ２０２、及びミラー２０３が設けられている。

光ファイバ２０１の先端部は支持部材２０４に支持されている。ＧＲＩＮレンズ２０１及びミラー２０２は互いに固定されており、光ファイバ２０１の前方に設けられている。ＧＲＩＮレンズ２１は、光ファイバ２０１に光学的に接続されている。ＧＲＩＮレンズ２０２及びミラー２０３は、センタレスモータ（走査機構）２０５に保持されており、このセンタレスモータ２０５が駆動して軸回りに回転し、これによりプローブ２００の軸回りに光走査が行われる。センタレスモータ２０には、例えば超音波モータを用いる。なお、センタレスでない通常のモータをミラー２０２の先端側に配置し、このモータによってミラー２０２（またはＧＲＩＮレンズ２０１及びミラー２０２）を回転させてもよい。

センタレスモータ２０の回転中心と、光ファイバ２０１の先端面の軸中心とが、一致するように各部が配置されている。これにより、ＧＲＩＮレンズ２１と光ファイバ２０１の先端面の距離が一定に保たれ、光伝送が安定して行われる。

センタレスモータ２０５は、ＧＲＩＮレンズ２０２及びミラー２０３だけを回転させればよいため、例えば、これらに加え光ファイバや超音波トランスデューサアレイをも回転させる従来技術と比較して、非常に小型になる。センタレスモータ２０５は小型であることから、このセンタレスモータ２０５をプローブ２００の先端部に配置することは設計上問題にならない。また、このプローブ２００では、光ファイバ２０１が回転しないため、光ファイバ２０１を覆う内筒が必要なくなり、プローブ２００の径を小さくすることができる。

［第４実施形態］
上記第１実施形態で説明した医療診断システム２のプローブ３では、光学系１９と、この光学系１９を軸回りに回転させる光ファイバ回転モータ２３とを用いて光走査を行ったが、この替わりに、ＭＥＭＳミラーによって光走査を行ってもよい。以下、第４実施形態を説明するが、第１実施形態と同様の構成に関しては同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６及び図７に示すように、第４実施形態のプローブ３００は、光ファイバ３０１、集光レンズ３０２、及び第１ミラー３０３からなる光学系と、ＭＥＭＳミラー（走査機構）３０４とを備えている。

ＭＥＭＳミラー３０４はマイクロミラー３０５を有し、このマイクロミラー３０５はプローブ３００の軸回りに揺動する。光ファイバ３０１の先端面から出射した測定光は、集光レンズ３０２及び第１ミラー３０３を介してマイクロミラー３０５へ導かれ、マイクロミラー３０５で反射してから透過部２７を透過して被検部位に照射される。また、被検部位からの反射光は、透過部２７を透過してマイクロミラー３０５で反射し、第１ミラー３０３及び集光レンズ３０２を介して光ファイバ３０１の先端面に入射する。光ファイバ３０１の先端面から出射した測定光が、マイクロミラー３０５の反射面に対して略垂直に進行するように各光学部品を配置することが好ましい。

ＭＥＭＳミラー３０４は非常に小型であるから、プローブ３００の内部に自由に配置することができる。

なお、上記各実施形態では、超音波の走査方向と、測定光の走査方向とは略平行であったが、第１、第３及び第４実施形態においては、必ずしも平行でなくてもよい。ただし、この場合、被検部位において、超音波による検査可能領域と、測定光による検査可能領域とが、重なるように構成することが好ましい。

例えば、図８に示すように、第１実施形態のプリズムミラー２２の替わりに、プローブ３の径方向に対して傾斜した方向に測定光を照射するプリズムミラー４００を設ける。超音波トランスデューサアレイ１１による超音波検査可能領域は符号４０１で示す領域であり、プリズムミラー４００を含む光学系による光検査可能領域は符号４０２で示す領域である。このように、超音波の走査方向と測定光の走査方向が平行でない構成であっても、それらの検査可能領域を重ねることにより、取得される超音波断層画像と光断層画像とは照合がしやすいものとなる。なお、図８においては、プローブ３の上方の検査可能領域のみを図示している。

上記第１、第３及び第４実施形態では、測定光及び反射光が透過する透過部２７は、プローブの軸方向に延びる円筒状の形状であったが、透過部をプローブの軸方向に傾斜するような形状にしてもよい。

例えば、図９に示すように、シース１０の先端部を、先端にいくにしたがって軸中心に向かうように傾斜した（言い換えると、先端にいくにしたがって径が細くなる）形状に形成する。プリズムミラー２２に対向する領域は透過部５００になっている。これにより、プリズムミラー２２から出射した測定光は、透過部５００の表面に対して垂直には進行しないことから、透過部５００からの正反射成分がプリズムミラー２２に戻ることがないため、ゴースト像が発生することを防止することができる。なお、シース１０に透過部５００を設ける替わりに、シース１０の先端部全体を測定光及び反射光を透過させる材料で形成してもよい。

断層画像取得装置の全体構成を示す概略図である。 径方向に切断したプローブを示す断面図である。 超音波トランスデューサアレイを軸方向に分割した実施形態において、軸方向に切断したプローブを示す断面図である。 超音波トランスデューサアレイを軸方向に分割した実施形態において、径方向に切断したプローブを示す断面図である。 シースの先端部にモータを配設した実施形態において、軸方向に切断したプローブを示す断面図である。 ＭＥＭＳミラーを用いて光走査を行う実施形態において、軸方向に切断したプローブを示す断面図である。 ＭＥＭＳミラーを用いて行われる光走査を説明する説明図である。 プローブの径方向に対して傾斜した方向に測定光を照射する実施形態において、軸方向に切断したプローブを示す断面図である。 シースの先端部が先端に向かうにしたがって径が細くなるように形成した実施形態において、軸方向に切断したプローブを示す断面図である。

符号の説明

２ 医療診断システム
３、１００、２００、３００ プローブ
７ 超音波断層画像取得部
８ 光断層画像取得部
１１ 超音波トランスデューサアレイ
１９、１０９ 光学系
２０、１１０、２０１、３０１ 光ファイバ
２３ 光ファイバ回転モータ
１０２ 第１超音波トランスデューサアレイ
１０３ 第２超音波トランスデューサアレイ
１１５ 電気配線
２０５ センタレスモータ
３０４ ＭＥＭＳミラー

Claims (13)

1. 被検体内に挿入され、被検体の被検部位の医療診断に供する画像を取得するための医療診断用プローブであって、
   円筒の周面に複数の超音波トランスデューサがアレイ状に配列された、ラジアル電子走査方式の超音波トランスデューサアレイを有する超音波断層画像取得部と、
   前記被検部位に測定光を照射するとともに、前記被検部位からの反射光を受光するための光学系、および前記被検部位に前記測定光を走査する走査機構を有する光断層画像取得部とを備えたことを特徴とする医療診断用プローブ。
2. 前記走査機構は、前記測定光を、前記超音波の走査方向と略平行に走査することを特徴とする請求項１記載の医療診断用プローブ。
3. 前記光学系は、前記被検部位に向けて前記測定光を出射する位置が、前記超音波トランスデューサアレイから軸方向にずれた箇所に位置するように配されていることを特徴とする請求項１または２記載の医療診断用プローブ。
4. 前記超音波トランスデューサアレイは、その中心で間を空けて周方向に沿って二分割されており、
   前記光学系は、前記被検部位に向けて前記測定光を出射する位置が、二分割された前記超音波トランスデューサアレイの間に位置するように配されていることを特徴とする請求項２記載の医療診断用プローブ。
5. 前記超音波トランスデューサアレイに接続された配線は、一箇所に束ねられていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の医療診断用プローブ。
6. 前記配線の束は、径方向の最も外側に配されていることを特徴とする請求項５記載の医療診断用プローブ。
7. 前記走査機構は、モータを含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の医療診断用プローブ。
8. 前記モータは基端部に配されており、
   先端部から前記基端部にかけて設けられた内筒に挿通された、前記光学系を構成する光ファイバを前記モータで回転駆動することで、前記測定光を走査することを特徴とする請求項７記載の医療診断用プローブ。
9. 前記内筒は、前記基端部から前記先端部の手前にかけて形成され、前記光ファイバの径と略同じ内径を有する細径部と、
   前記先端部に向かうにしたがって太く形成され、前記光学系を構成する、前記被検部位に向けて前記測定光を出射する光学部材が配された太径部とからなることを特徴とする請求項８記載の医療診断用プローブ。
10. 前記モータは先端部に配されており、
    前記光学系を構成する、前記被検部位に向けて前記測定光を出射する光学部材を前記モータで回転駆動することで、前記測定光を走査することを特徴とする請求項７記載の医療診断用プローブ。
11. 前記モータと前記光ファイバとは、前記モータの回転中心と前記光ファイバの出射端の軸中心とが一致するように配されていることを特徴とする請求項１０記載の医療診断用プローブ。
12. 前記走査機構は、ＭＥＭＳ型のミラーを含むことを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の医療診断用プローブ。
13. 請求項１から１２いずれか１項記載の医療診断用プローブを用いて、超音波断層画像と光断層画像とを取得することを特徴とする医療診断システム。

Images