JP2000152940A - 超音波カテーテル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主に血管に用いられる細径な超音波カテーテ
ルにおいて、超音波トランスデューサの超音波照射表面
に滞留した気泡を除去する。 【解決手段】 カテーテルシース２内に挿入され、基端
側から先端側まで機械的駆動力を伝達するドライブシャ
フト５の先端に設置されたハウジング６と、ハウジング
６の側壁に設けられた開口１４内に固定手段１０により
固定された超音波トランスデューサ７からなる超音波カ
テーテルにおける固定手段１０に、プライミング液が流
通可能な連通孔１１を設け、表面の気泡除去を容易にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、血管や脈管等の体
腔内に挿入して、管腔断面像の観察や診断などを行うた
めに用いられる超音波カテーテルに関する。

【０００２】

【従来の技術】心筋梗塞等の原因となる血管狭窄部の治
療として、カテーテルを用いて経皮的に治療を行う手術
手法が行われている。この手術手法には、先端にバルー
ンを有する拡張カテーテルで狭窄部を押し広げる方法、
ステントと呼ばれる金属の管を留置する方法、ロータブ
レータと呼ばれる器具により砥石やカッターの回転で狭
窄部を切除する方法など、種々の方法が存在し、狭窄部
の性状や患者の状態にあわせて好ましい方法が選択され
る。超音波カテーテルは、主にこのような血管狭窄部の
経皮的な治療の際に、狭窄部の性状を観察し、治療手段
選択のための判断の一助として用いられ、また、治療後
の状態の観察にも用いられている。従って、超音波カテ
ーテルは血管狭窄部を通過可能であることが求められる
ため、より細径なものが要望されている。

【０００３】一般的に、超音波カテーテルは、モータを
内蔵する駆動装置に接続され、このモータによりドライ
ブシャフトが回転駆動される。ドライブシャフト先端部
には超音波トランスデューサが備わり回転運動を行う。
このような回転運動に伴って血管等の体腔内に挿入され
た超音波トランスデューサから超音波を送波し、被験体
内で反射されたエコーを同じ超音波トランスデューサで
受波し、増幅・検波等の処理を行った後に、画像として
ＣＲＴ等の表示器に表示する。

【０００４】このように、超音波カテーテルは、先端部
に設けられた超音波トランスデューサをドライブシャフ
トにより回転走査させることによって映像を得るものが
一般的である。超音波トランスデューサとドライブシャ
フトは高速で回転するものであるため、血管壁に接触す
ると血管壁の損傷や超音波トランスデューサの破損の虞
がある。このため従来より、超音波カテーテルは、超音
波トランスデューサとドライブシャフトがカテーテルシ
ースの中に回転可能に納められ、血管壁に接触しないよ
うに構成されている。

【０００５】超音波トランスデューサは、ドライブシャ
フト先端に設けられたハウジングに固定される。超音波
トランスデューサを保持するハウジングは、カテーテル
シース内との摺動抵抗を軽減するため、ドライブシャフ
トとほぼ等しい外径を持つ円筒形のパイプからなるもの
が用いられる。また、超音波トランスデューサの固定さ
れたハウジングの重心が偏心した位置にあると、ドライ
ブシャフトの回転ムラが引き起こされる虞があるため、
超音波トランスデューサは、ハウジングの側壁に設けら
れた開口の内部に回転軸方向のほぼ中心付近に位置する
よう設置されるのが好ましい。そのため、超音波トラン
スデューサの超音波照射表面はハウジングの外表面より
も回転軸方向へ引っ込んだ状態となり、両者の表面には
段差が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ここで、超音波トラン
スデューサから超音波を送受波するためには、カテーテ
ルシース内に生理食塩水等の超音波伝播物質が存在する
必要がある。その為、通常、術前にカテーテルの基端の
コネクタに設けられたポートから、生理食塩水等の液体
を注入するプライミング作業を行い、カテーテルシース
内部を超音波伝播物質で満たしておく。

【０００７】しかしながら、術前にプライミングを行っ
た超音波カテーテルであっても、カテーテルシース内の
空気を生理食塩水で完全に置換することは困難であり、
カテーテルシース内部に残存した空気が気泡となって点
在していることがある。特に、ハウジングの外表面と段
差のある超音波トランスデューサの表面には気泡が残り
やすく、気泡により超音波が伝播されず、画質が低下す
ることがある。通常、このような場合、カテーテルコネ
クタに備えられた上述のポートからカテーテル先端のル
ーメンへ生理食塩水の注入（フラッシング）を行い、気
泡を除去する作業が行われる。

【０００８】しかし、ひとたび超音波トランスデューサ
の表面に気泡が流入してしまうと、気泡の液面の表面張
力により、ハウジングとの段差部分に気泡が滞留してし
まい、フラッシングを行っても気泡を取り除くことの困
難な場合が多く、それによって画質が低下し、ひいては
術者の不快感や疲労の原因となっていた。特に、細径の
超音波カテーテルほど、カテーテルシースの内表面とド
ライブシャフトやハウジングの外表面との間隙（クリア
ランス）が少なくなるため、フラッシングによる液圧が
超音波トランスデューサまで伝わりにくく、この現象は
顕著に現れる。

【０００９】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、細径であっても超音波トランスデュ
ーサの表面に気泡が滞留しにくく、また滞留した場合で
あっても除去しやすく、安定的に良好な画像が得られる
超音波カテーテルを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前述の問題点を解決する
ために、本発明は、体腔あるいは管腔内に挿入されるカ
テーテルシースと、該カテーテルシース内に挿入され、
基端側から先端側へ機械的駆動力を伝達するドライブシ
ャフトと、該ドライブシャフトの先端側に設けられたハ
ウジングと、該ハウジングに固定されてなる超音波トラ
ンスデューサとを有する超音波カテーテルにおいて、該
ハウジングは円筒形の本体の側壁に開口を有し、該開口
の内部に前記超音波トランスデューサを固定してなり、
該超音波トランスデューサは少なくとも前記カテーテル
シース長手方向における先端側と基端側を固定手段によ
り覆われ、該固定手段には、前記ハウジングの先端と前
記超音波トランスデューサの超音波照射面とを連通する
連通孔が設けてあることを特徴とする超音波カテーテル
をもって解決手段とする。

【００１１】ここで、前記ハウジングの先端にコイル状
体を備え、該コイル状体の先端が開口し、該コイル状体
の開口した先端部から前記超音波トランスデューサの超
音波照射面までが連通してなることが好ましい。

【００１２】また、前記カテーテルシースの先端部分に
プライミング用注入孔を備えることが好ましい。

【００１３】また、前記超音波トランスデューサが位置
する箇所における前記カテーテルシースの外径が０．８
ｍｍ以下であることが好ましい。

【００１４】また、前記固定手段は、前記ハウジングの
基端と前記超音波トランスデューサの超音波照射面とを
連通する連通孔を更に有することが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００１６】図１は本発明に係る超音波カテーテルの全
体像を示す側面図である。図１において、超音波カテー
テル１は、体腔あるいは管腔内に挿入されるカテーテル
シース２と、外部駆動源（不図示）と接続するためのコ
ネクタ３とからなり、コネクタ３は、カテーテルシース
２に連結したシースコネクタ３ａと、後述するドライブ
シャフトを介して超音波トランスデューサと連結するド
ライブシャフトコネクタ３ｂとよりなる。カテーテルシ
ース２の先端にはプライミング孔４が備えられている。
シースコネクタ３ａにはフラッシング用ポート３１が設
けられているが、フラッシングを行う時以外は、栓をさ
れている。ドライブシャフトコネクタ３ｂには、プライ
ミング終了を確認するための確認用ポート３２が設けら
れており、こちらも普段は栓をされる。

【００１７】カテーテルシース２は、例えばポリイミ
ド、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウ
レタン等の樹脂の多層構造からなり、管腔内の超音波ト
ランスデューサが存在する位置より基端には、樹脂層の
間に金属製の編組やコイル等の補強体が設けられる。

【００１８】図２は図１に示した実施の形態に係る超音
波カテーテル１の先端部の断面図である。図２におい
て、５はコイルからなる中空構造のドライブシャフトで
あり、その先端には円筒形のハウジング６が固定され
る。ハウジング６の側壁には開口１４が設けられ、その
内部に超音波トランスデューサ７が固定される。ハウジ
ング６の先端には更に、コイル状体８が備えられる。コ
イル状体８により、ドライブシャフト５や超音波トラン
スデューサ７の回転安定性が向上し、カテーテルシース
２の先端部分での折れ曲がり（キンク）が防止され、カ
テーテルシース２を固定した状態で超音波トランスデュ
ーサ７を軸方向に移動させる際に、ハウジングがカテー
テルシース２に接触するのを防ぐことができる。ドライ
ブシャフト５の先端とコイル状体８の基端はそれぞれハ
ウジング６内に挿入され、接合部の表面からハンダ、接
着剤等の固定材１２で固定、若しくは溶接することによ
り、強固な固定が可能となる。１３は超音波トランスデ
ューサ７と外部電気回路を接続する信号線であり、中空
構造のドライブシャフト５内を、超音波カテーテル１の
基端のコネクタ３端部まで延在している。２２は、体腔
内挿入時にＸ線透視下で超音波カテーテル１の先端位置
を確認するためのＸ線不透過マーカであり、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ｉｒ等のＸ線不透過性の高い金属から構成される。

【００１９】ハウジング６内において、超音波トランス
デューサ７は背面側に超音波吸収、減衰させるエポキ
シ、ウレタン、アクリル系等の樹脂あるいは樹脂に金属
や無機粉末を混合した背面材９を備え、超音波照射面を
除く全周を紫外線硬化型接着剤等の樹脂接着剤等からな
る固定手段１０により固定されている。カテーテルシー
ス２の直径が０．８ｍｍ以下の細径な超音波カテーテル
においては、十分な接着面積を得るために、背面材９の
下面に加えて、超音波トランスデューサ７における少な
くともカテーテルシース２の長手方向先端側と基端側を
更に接着することが好ましい。固定手段１０には、ハウ
ジング６の先端と超音波トランスデューサ７の超音波照
射面とを連通させる連通孔１１が設けられている。

【００２０】ハウジング６は、アルミナ、ジルコニア等
のセラミック材料からなる非導電性材料等で構成され、
カテーテルシース２内との摺動抵抗を軽減するため、ド
ライブシャフト５とほぼ等しい外径を持つ円筒形のパイ
プからなる。超音波トランスデューサ７は、矩形状ある
いは円形状をしたＰＺＴ等からなる圧電材の両面に、電
極を蒸着、印刷等により形成したものである。超音波ト
ランスデューサ７の設置位置は、ドライブシャフト５が
回転ムラを引き起こさないように、超音波トランスデュ
ーサ７や背面材９を組み込んだ状態におけるハウジング
６の重心が、回転軸方向の中心付近となるような位置に
設置される。

【００２１】図３は、固定手段１０に連通孔１１を設け
るための方法を説明するための図である。はじめに、円
筒形のパイプからなるハウジング６の側壁に開口１４を
穴開け加工し、ドライブシャフト５の先端側へ、ステン
レス等からなる細径なワイヤ１５を挿通させる。次に、
背面材９を貼り付けた超音波トランスデューサ７を開口
１４に挿入し、超音波トランスデューサ７の前後端に適
量の樹脂接着剤を流す。樹脂接着剤は、ハウジング６の
両端を塞ぎ、超音波トランスデューサ７および背面材９
の、超音波照射面を除くほぼ全周を覆う。このとき、ワ
イヤ１５を超音波トランスデューサ７の超音波照射面と
ほぼ平行な角度で、超音波照射面の近傍で樹脂接着剤に
おける超音波トランスデューサ７の超音波照射表面から
ハウジング６の先端部分まで連通するように配置、固定
する。その後、樹脂接着剤を硬化させ、固定手段１０と
した後、ワイヤ１５を引き抜き、ハウジングの先端から
超音波照射面まで連通する連通孔１１を確保する。な
お、樹脂接着剤としては、硬化後にワイヤ１５を引き抜
くことが可能な、ポリアセタール、ＰＴＦＥ、ポリエチ
レン系の樹脂接着剤、特に紫外線硬化型の樹脂接着剤を
用いることが望ましい。なお、ワイヤ１５の表面に予め
離型剤を塗布あるいはコーティングしておけば、金属系
の接着材料を用いることも可能である。

【００２２】なお、ドライブシャフト５が比較的疎巻き
なコイル体によって形成される場合には、ドライブシャ
フト内にもプライミング液が流入するので、連通孔１１
と同様の連通孔を固定手段１０のドライブシャフト５側
に設けても良い。それによってプライミング時の液流が
超音波トランスデューサ７の照射面付近により流れやす
くなる。

【００２３】図４は、本発明の超音波カテーテル１の、
基端部の構造を説明する側面断面図である。図４におい
て、ドライブシャフトコネクタ３ｂは、ドライブシャフ
ト５の基端側に接続され、超音波トランスデューサ７を
カテーテルシース２に対して相対的に手元側へ移動させ
ることができる。ドライブシャフトコネクタ３ｂは、ド
ライブシャフト５の基端の所定部分を覆いながらシース
コネクタ３ａ内を摺動可能なガイドチューブ１６を備え
ている。ガイドチューブ１６は、ドライブシャフト５を
引っ張った際に、ドライブシャフト５の基端部分を外界
に露呈させないためのもので、その先端部には膨張部１
７を有し、シースコネクタ３ａからのガイドチューブ１
６の脱落を防止する。

【００２４】シースコネクタ３ａは、カテーテルシース
２の後端と接続ポート１８にて連結されており、シース
コネクタ３ａ内に挿入されるドライブシャフトコネクタ
３ｂとの間における気密性を保つためのＯリング状をし
たシール材１９と、ネジ部２０とを備えており、押し子
２１に備えられたネジ機構とネジ部２０の接続により、
シール材１９が把持される。

【００２５】ドライブシャフトコネクタ３ｂの基端部
は、後述するモータ駆動装置と着脱可能であり、回転端
子２３がモータ駆動装置と勘合してドライブシャフト５
と共に回転する。

【００２６】図５は図１に示した実施の形態に係る超音
波カテーテル１のドライブシャフトコネクタ３ｂとモー
タ駆動装置との連結構造を説明するための断面図であ
る。ドライブシャフト５は、対撚り線の信号線１３を内
蔵し、信号線１３の先端側は、既に述べたように超音波
トランスデューサ７に接続され、基端側は金属製の回転
端子２３と凹端子２４に接続されている。ドライブシャ
フトコネクタ３ｂはモータ駆動装置であるドライブシャ
フト回転ユニット４０の係止部４１と脱着可能に接続さ
れている。凹端子２４は、モータからの駆動力をドライ
ブシャフト５に伝達するように、ドライブシャフト回転
ユニット４０の凸端子４２と脱着可能に接続され、その
後スリップリング等を介して図示しない送受信回路と電
気的接続を行う。ドライブシャフト回転ユニット４０
は、送受信回路とモータを含む駆動源を備えており、凹
端子２４と凸端子４２は連結状態で回転する。ドライブ
シャフト回転ユニット４０は、さらに信号処理回路と画
像表示装置を有するコンソールに電気的に接続されてい
る。

【００２７】本発明の超音波カテーテル１における超音
波の走査（スキャン）は、ドライブシャフト回転ユニッ
ト４０内のモータの回転運動を凹端子２４を介してドラ
イブシャフト５に伝達し、ドライブシャフト５の先端に
固定されたハウジング６を回転させることによって、ハ
ウジング６に設けられた超音波トランスデューサ７で送
受される超音波を略径方向に走査することによって行わ
れる。ここで得られる超音波画像は、血管内の横断面像
である。また、超音波カテーテル１全体、あるいはドラ
イブシャフトコネクタ３ｂを手元側へ引っ張り、ドライ
ブシャフト５を長手方向に移動させることによって、血
管内の軸方向に間隔を空けた包囲組織体における３６０
°の断面画像を任意の位置まで走査的に得ることができ
る。

【００２８】次に、本発明の超音波カテーテル１を血管
内で操作する手順について説明する。本発明の超音波カ
テーテル１を専用のホルダーチューブ（図示しない）に
挿入し、シースコネクタ３ａとドライブシャフトコネク
タ３ｂを当接させた状態にする。次に、ホルダーチュー
ブの超音波カテーテル先端側端部よりプライミング液と
して生理食塩水を注入すると、超音波カテーテル１の先
端に設けられたプライミング孔４からカテーテル内部を
生理食塩水で満たすことができる。生理食塩水の注入
は、ドライブシャフトコネクタ３ｂに設置されたプライ
ミング終了の確認用ポート３２から生理食塩水が流出す
るまで行う。ここで、不図示のモニター装置で超音波照
射表面に気泡が無い鮮明な画像を確認しても良い。本発
明のように、細径な、ハウジング６とカテーテルシース
２との間に隙間（クリアランス）の少ない超音波カテー
テルにおいては、このように、カテーテルシース２の先
端側からプライミングを行うことによって、先端部に位
置する超音波トランスデューサ７の表面付近の水圧を比
較的高くすることができるので、気泡の除去が容易とな
る。また、本発明においては、連通孔１１より超音波ト
ランスデューサ７の表面へプライミング液が流入し、超
音波トランスデューサの表面に気泡がより残留しにくく
なるため、プライミングの終了までに要する時間が短縮
される。

【００２９】次に、血管内へ本発明の超音波カテーテル
１を挿入留置する方法について説明する。基本的には、
通常の血管カテーテル手技と同様であり、まず大腿部若
しくは上腕部よりイントロデューサ等を刺入して血管と
体外の通路を確保する。続いて、これに造影用、あるい
は検査、治療カテーテル用のガイディングカテーテルを
ガイドワイヤにより血管を選択しながら挿入し、検査あ
るいは治療すべき目的の血管（冠動脈）の入口部位に到
達した後、本発明の超音波カテーテル１をガイディング
カテーテル内に挿入する。

【００３０】超音波カテーテル１の先端が検査あるいは
治療すべき目的部位に到達したのち、ドライブシャフト
回転ユニット４０を駆動させることで、ドライブシャフ
ト５および超音波トランスデューサ７を回転させ、超音
波スキャンを開始する。次に、ドライブシャフトコネク
タ３ｂを長手方向における任意の位置まで手動式、ある
いはドライブシャフト回転ユニット直動移動装置（図示
しない）により自動式に移動させることにより、体腔あ
るいは管腔内の軸方向に間隔を空けた包囲組織体におけ
る３６０°の断面画像を任意の位置まで走査的に得るこ
とができる。

【００３１】このとき、カテーテルシース２の内部に点
在していた気泡の中を超音波トランスデューサ７が通過
してしまうと、ハウジング６と超音波トランスデューサ
７の超音波照射表面との凹部に気泡が流入し、超音波ト
ランスデューサ７から超音波が伝播されず、画質が低下
する場合がある。このような場合、カテーテル後端側に
備えられたフラッシング用ポート３１からカテーテル先
端へ向けて生理食塩水の加圧注入（フラッシング）を行
う。図６は、このような状態を模式的に示したものであ
る。連通孔の設けられていない比較例においては、生理
食塩水の流れが超音波トランスデューサ７表面の隅部分
まで到達しないため、気泡５０が滞留しやすい。これに
対し、本発明の実施形態のように、連通孔１１を設けた
ものにおいては、超音波照射面から連通孔１１へプライ
ミング液が流入し、気泡５０をハウジング６の凹部に滞
留させることなく容易に排出することができる。

【００３２】以上に述べたごとく、本発明の超音波カテ
ーテルによれば、プライミングにより、超音波照射表面
へ気泡が残留しにくく、また操作中にカテーテルシース
２内に残留した気泡が流入しても、フラッシングによ
り、超音波照射表面の隅々までプライミング液が流入す
るため、気泡を超音波照射表面に滞留させることなく容
易に排出することができる。従って、気泡に起因する画
質の低下を、容易に改善できる。

【００３３】また、超音波照射表面へのプライミング液
の流入が容易になるため、術前に行うプライミングに要
する時間も短縮することができ、ひいては操作者の不快
感や疲労感を低減することができる。

【００３４】なお、以上説明した実態の形態は、本発明
の理解を容易にするために記載されたものであって、本
発明を限定するために記載されたものではない。従っ
て、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物を含む趣旨で
ある。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、ハウジングと超音波ト
ランスデューサの段差部分（凹部）へのプライミング液
の流入が容易になるため、術前に行うプライミングに要
する時間を短縮することができ、また、超音波カテーテ
ル操作中に、超音波トランスデューサの超音波照射表面
へ気泡が付着しても、フラッシングにより、超音波照射
表面から連通孔へプライミング液が流入するため、気泡
を超音波照射表面に滞留させることなく容易に排出する
ことができる。従って、気泡に起因する画質の低下を容
易に改善することができ、ひいては操作者の不快感や疲
労感を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る超音波カテーテルを示す側面図
である。

【図２】 本発明に係る超音波カテーテルの先端部の断
面側面図である。

【図３】 本発明に係る超音波カテーテルのハウジング
に連通孔を設ける方法を説明するための図である。

【図４】 本発明に係る超音波カテーテルの基端部の構
造を説明するための側面断面図である。

【図５】 本発明に係る超音波カテーテルの、モータ駆
動装置との連結構造を説明するための断面図である。

【図６】 本発明における超音波カテーテルと比較例と
のフラッシング時の気泡の様子の違いを説明するための
図である。

【符号の説明】

１…超音波カテーテル ２…カテーテルシース ３…コネクタ ３ａ…シースコネクタ ３ｂ…ドライブシャフトコネクタ ４…プライミング孔 ５…ドライブシャフト ６…ハウジング ７…超音波トランスデューサ ８…コイル状体 ９…背面材 １０…固定手段 １１…連通孔 １２…固定材 １３…信号線 １４…開口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 体腔あるいは管腔内に挿入されるカテー
   テルシースと、該カテーテルシース内に挿入され、基端
   側から先端側へ機械的駆動力を伝達するドライブシャフ
   トと、該ドライブシャフトの先端側に設けられたハウジ
   ングと、該ハウジングに固定されてなる超音波トランス
   デューサとを有する超音波カテーテルにおいて、該ハウ
   ジングは円筒形の本体の側壁に開口を有し、該開口の内
   部に前記超音波トランスデューサを固定してなり、該超
   音波トランスデューサは少なくとも前記カテーテルシー
   ス長手方向における先端側と基端側を固定手段により覆
   われ、該固定手段には、前記ハウジングの先端と前記超
   音波トランスデューサの超音波照射面とを連通する連通
   孔が設けてあることを特徴とする超音波カテーテル。
2. 【請求項２】 前記ハウジングの先端にコイル状体を備
   え、該コイル状体の先端が開口し、該コイル状体の開口
   した先端部から前記超音波トランスデューサの超音波照
   射面までが連通してなることを特徴とする請求項１に記
   載の超音波カテーテル。
3. 【請求項３】 前記カテーテルシースの先端部分にプラ
   イミング用注入孔を備えることを特徴とする請求項１に
   記載の超音波カテーテル。
4. 【請求項４】 前記超音波トランスデューサが位置する
   箇所における前記カテーテルシースの外径が０．８ｍｍ
   以下であることを特徴とする請求項１に記載の超音波カ
   テーテル。
5. 【請求項５】 前記固定手段は、前記ハウジングの基端
   と前記超音波トランスデューサの超音波照射面とを連通
   する連通孔を更に有することを特徴とする請求項１に記
   載の超音波カテーテル。