JP2004167094A

JP2004167094A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2004167094A
Application number: JP2002338448A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ito; 壽夫伊藤
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】トラカールを通して体腔内に超音波振動子とともに穿刺針を挿入する超音波診断装置において、超音波送受信の開口を広くし、穿刺針の超音波画像の画質を向上させることである。
【解決手段】超音波診断装置３０は、プローブ４０と、本体部５０と、信号ケーブル４８とから構成される。生体１０の腹部に穴を開け、そこからトラカールを通して気圧を掛けて膨らませる。腹壁１２の他の部位に穴を開け、その穴にトラカール２０を刺す。トラカール２０ａにプローブ４０が挿入される。プローブ４０は、先端に複数の支持部７０を備え、後端部の操作部６０の操作により、各支持部７０の離反角度を変化させ、その形態を「すぼめ」たり、「広げ」たりでき、各支持部７０の間を通って穿刺針４２を突き出すことができるプローブである。超音波振動子７２は、各支持部７０に支持されて設けられる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波診断装置に係り、特に、トラカールを通して生体の体腔内に超音波振動子とともに穿刺針を挿入する超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内視鏡を用いた手術や検査が行われるようになってきている。内視鏡を用いた手術や検査においては、患者の腹部に穴を開け、そこから例えばトラカールを通して気圧を掛けて腹部を膨らませる。トラカールは、内径がおよそ１０ｍｍ程度の中空管で、このトラカールを通して内視鏡、電気メス等の手術具を体腔内に挿入して、内視鏡の観察の下で作業を行う。このような手術や検査において、超音波探触子と穿刺針とを同じトラカールを通して体腔内に挿入し、超音波探触子を臓器等の生体組織に当接させ、リアルタイムの超音波断層像をモニタしながら穿刺針を操作し、手術や検査を行う方法が採られるようになってきている。
【０００３】
穿刺針とともにトラカールを通して体腔内に挿入する超音波探触子としては、細長い棒状の探触子軸の側面にリニアアレイタイプの超音波振動子を配置したものがある。また特許文献１には、細長い棒状の探触子軸に関節部を設けて、その先に超音波振動子を配置した探触子ヘッドを設け、探触子ヘッドを探触子軸から傾斜させることができる構成が開示されている。また、内視鏡のように湾曲可能な軸の先端または側面に超音波振動子を設けたもの等も用いられる。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２６６４６３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トラカールの内径は一般には約１０ｍｍと小さいために、同じトラカールに超音波振動子と穿刺針とを通し、穿刺針と生体組織をともに超音波画像で観察して、体腔内の検査あるいは手術を行うことは容易ではない。
【０００６】
まず、トラカールの内径が小さいことから、トラカールを通して体腔内に挿入できる超音波振動子の大きさに制限が加えられ、十分な検査、診断を行うことができない。例えば、従来例において棒状あるいは湾曲可能な軸の先端に超音波振動子を設けたいわゆるエンドファイヤー型のものでは、超音波送受信の開口はトラカールの内径に制限され、数ｍｍの径に過ぎない。また、棒状あるいは湾曲可能な軸の側面に超音波振動子を設けたいわゆるサイドファイヤー型のものでは、超音波送受信の開口を大きく取ろうとするときはその分トラカールの挿入先端側から体腔内に長く突き出すか、あるいは大きく曲げて長く繰り出す必要があるが、腹腔手術空間の制限のために、十分な突き出し量あるいは繰り出し量を確保することができない。
【０００７】
また、同じトラカールの中で穿刺針と超音波振動子とを配置するために、超音波振動子の超音波の送受信可能領域に限度があり、生体組織のみならず穿刺針に対して複数方向からの超音波の送受信が困難である。例えば図１１に示すように、トラカール２０に挿入されたプローブ４０の先端に超音波振動子７２を設けたいわゆるエンドファイヤー型の場合、プローブ４０の側面に沿って挿入される穿刺針４２に対して超音波を送受信し、そのエコー信号を処理するとしても、得られる情報は穿刺針の側端面に対するもののみである。したがって、得られる穿刺針の断層画像にシャドウ等がつくことが多い。
【０００８】
このように、トラカールを通して生体の体腔内に超音波振動子とともに穿刺針を挿入する超音波診断装置においては、トラカールの内径と、体腔空間等の制約から、開口の広い超音波送受信を行うことが困難であった。また、得られる穿刺針の断層画像にシャドウがつくなど超音波画像の画質に問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、トラカールを通して体腔内に超音波振動子とともに穿刺針を挿入する超音波診断装置において、超音波送受信の開口を広くすることができる超音波診断装置を提供することである。他の目的は、トラカールを通して体腔内に超音波振動子とともに穿刺針を挿入する超音波診断装置において、穿刺針の超音波画像の画質を向上させることができる超音波診断装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、トラカールを通して生体の体腔内に挿入されるプローブと、本体部とを含む超音波診断装置において、前記プローブは、超音波を送受信する超音波振動子と、前記超音波振動子を支持面に支持する複数の支持部であって、前記トラカールにプローブが挿入されたときに前記トラカールの挿入先端側から前記体腔内に露出し、相互に離反して広がり広径化し、前記超音波振動子を超音波の照射対象に臨ませる複数の支持部と、前記トラカールにプローブが挿入されたときに前記トラカールの後端側から前記生体の外部に延伸する操作部と、前記複数の支持部の間を通り前記超音波の照射領域に突出する穿刺針と、前記操作部の操作量に応じて前記各支持部の離反量を変化させる可変機構と、を備え、前記本体部は、前記超音波の送受信を制御する送受信制御部と、前記複数の超音波振動子の各出力信号に基づき、前記穿刺針の合成超音波画像を形成する画像処理部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
上記構成により、トラカールを通して生体の体腔内に挿入されるプローブの先端の複数の支持部が、操作部の操作量に応じ相互に離反する離反量を変化させる。したがって、トラカールにプローブを挿入するときは、操作部の操作により各支持部間の離反量を最小にして「すぼめ」、その状態でトラカールを通過させ、支持部がトラカールの挿入先端側から体腔内に露出した状態で、操作部を操作して各支持部間の離反量を増大させて「広げ」ることができる。そして、各支持部を「広げ」た状態では、各超音波振動子の配置も大きく広がり、超音波送受信開口を広くすることができる。
【００１２】
各支持部を「広げ」た状態で、複数の支持部の間を通って前記超音波の照射領域に突出する穿刺針に対し、複数の超音波振動子からそれぞれ超音波を送信し、それぞれのエコー信号に基づいて、超音波画像を合成する。このことで、穿刺針について、１つの照射方向からの情報のみならず、多方向からの情報に基づいた画像を得ることができる。
【００１３】
また、前記各支持部は、前記プローブの先端に設けられた回動軸に回動自在に係合するものであり、前記可変機構は、前記操作部の操作量に応じて、前記各支持部の間の離反角度を変化させるものであり、前記送受信制御部は、前記離反角度に応じて形成される前記穿刺針に対する不感応領域に向けて、各超音波振動子の前記超音波の送受信方向を偏向させる制御を行うことが好ましい。
【００１４】
回動軸周辺には超音波振動子を配置しにくいので、複数の支持部を組み合わせても、離反角度によっては、回動軸の周辺から穿刺針に対し超音波の送受信を行うことが難しく、その部分が穿刺針の超音波画像を形成できない不感応領域となることがおこる。上記構成により、各超音波振動子の送受信方向を不感応領域に向けて偏向させる。したがって、広い超音波送受信開口を確保し、離反角度によらず穿刺針に対する不感応領域をなくすことができる。
【００１５】
また、前記各支持部は、前記プローブの先端に設けられた回動軸に回動自在に係合するものであり、前記可変機構は、前記操作部の操作量に応じて、前記各支持部の回動角度を変化させるものであり、前記各支持部の回動角度を検出する角度センサを含み、前記画像処理部は、前記角度センサにより検出された各回動角度に基づき、前記各超音波振動子の前記超音波の送受信方向を特定し、前記穿刺針の同一観察位置に対する複数方向からの受信信号に基づき、合成超音波画像を形成することが好ましい。
【００１６】
超音波照射対象に対し、複数の支持部を用いることで、同一観察位置について多方向から超音波の送受信を行い、例えば、生体組織のみならず穿刺針についてその表側から観察した情報と裏側から観察した情報を得ることができる。上記構成により、各支持部の回動角度から各超音波振動子からの超音波の送受信方向を特定する。したがって、特定された各超音波の送受信方向から、複数方向からの受信信号を合成して、例えば、表側から観察した情報と裏側から観察した情報を合成して、シャドウの少ない画質のよい画像を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１は、生体１０に対し、内視鏡と、超音波診断装置３０を用いて、生体の体腔内の生体組織を観察する様子を示した図である。
【００１８】
一般に、内視鏡を用いた手術または検査においては、生体１０の腹部に穴を開け、そこから例えばトラカールを通して気圧を掛けて腹部を膨らませる。図において、膨らんだ腹部について腹壁１２、体腔１４、体腔内の生体組織１６として胆のう、生体組織１６内の患部１８として胆のう内の結石が示されている。腹壁１２に例えば３箇所の穴を開け、その穴にそれぞれトラカール２０を刺す。トラカール２０としては、例えば内径が１０−１５ｍｍのものを用いることができる。トラカール２０ａには、本実施の形態にかかる超音波診断装置３０のプローブ４０が挿入される。また、トラカール２０ｂには内視鏡が、トラカール２０ｃには電気メス等の手術具が挿入される。トラカールの数は、手術または検査の目的に応じ増減することができる。
【００１９】
超音波診断装置３０は、超音波振動子を備え穿刺針を挿入できるプローブ４０と、プローブ４０の超音波振動子に対して超音波の送受信を制御し、受信信号を処理して超音波画像を形成し表示する本体部５０と、プローブ４０と本体部５０とを接続する信号ケーブル４８から構成される。
【００２０】
プローブ４０は、先端に複数の支持部７０を備え、後端部の操作部６０の操作により、各支持部７０の離反角度を変化させ、その形態を「すぼめ」たり、「広げ」たりでき、各支持部７０の間を通って穿刺針４２を突き出すことができるプローブである。超音波振動子７２は、各支持部７０に支持されて設けられる。
【００２１】
図２にプローブ４０の概略図を示す。このプローブ４０は、先端に２個の支持部７０ａ，７０ｂを有するハウジング８０と、ハウジング８０の外周に沿って摺動可能な外筒８６と、ハウジング８０のほぼ中心を通る穿刺針４２から構成される。後述するように、外筒８６の後端部が操作部６０の機能を有し、外筒８６の先端部と各支持部７０ａ，７０ｂとの接触部分等が離反角度を変化させる可変機構の機能を有する。図２（ａ）は、外筒８６を支持部７０ａ，７０ｂ側に動かして離反角度を小さくし「すぼめ」た状態、（ｂ）は、外筒８６を（ａ）とは反対側に動かして離反角度を大きくし「広げ」た状態を示す。なお、穿刺針４２は、（ａ）においてはハウジング８０内にとどまっており、（ｂ）において各支持部７０ａ，７０ｂの間を通って突き出した状態を示す。
【００２２】
ハウジング８０は、筒状の部材で、その先端には回動軸８２ａ，８２ｂが設けられ、２個の支持部７０ａ，７０ｂが回動自在に係合される。回動軸８２ａ，８２ｂの周りには、ハウジング８０と各支持部７０ａ，７０ｂとの間に、各支持部７０ａ，７０ｂを相互に離反させる方向に付勢するコイルばね８４ａ，８４ｂが設けられる。ハウジング８０の長さは、トラカールにプローブ４０が挿入されたとき、トラカールの挿入先端側から体腔内に各支持部７０ａ，７０ｂが露出する長さに設定される。
【００２３】
ハウジング８０の内部に、穿刺を行う際に穿刺針４２を挿通するためのガイド８１が設けられている。ガイド８１には、穿刺針４２の太さに対応して、例えば約１．５ｍｍ直径の穴があけられている。穿刺針４２は、直針タイプまたはカテーテルタイプを用いることができる。穿刺を行う際には、穿刺針４２はハウジング８０の後端部からガイド８１を通して挿入され、ハウジング８０の先端部に向けて図２（ｂ）に示す矢印Ｓの方向に押し出される。穿刺針４２の軌道は、各支持部７０ａ，７０ｂの間を通る軸、より正確には、各支持部７０ａ，７０ｂがハウジング８０に回動自在に係合されるその係合中心を通る軸に沿った直線軌道である。
【００２４】
支持部７０ａ，７０ｂは、超音波振動子７２ａ，７２ｂを支持する機能を有する部材である。図２（ａ）に示すように、回動軸８２ａ，８２ｂの周りに支持部７０ａ，７０ｂを回動させて相互に対向させたときに、その対向面を支持面として、各超音波振動子７２ａ，７２ｂがその送受信面を向かい合わせるようにして支持される。支持部７０ａ，７０ｂにおいて、回動軸８２ａ，８２ｂの周りに、コイルばね８４ａ，８４ｂ及び小型のエンコーダとしての角度センサ９０ａ，９０ｂが設けられる。回動軸８２ａ，８２ｂ周りの構造については後述する。
【００２５】
超音波振動子７２ａ，７２ｂは、超音波の照射対象に対し超音波の送信およびエコーの受信を行うアレイ振動子である。アレイ振動子は複数の振動素子からなり、このアレイ振動子により超音波ビームが形成される。この超音波ビームは電子走査され、その電子走査方式としては、例えば電子リニア走査や電子セクタ走査を用いることができる。
【００２６】
外筒８６は、ハウジング８０の外周に沿って摺動できる内径と、プローブ４０が挿入されるトラカールの内径よりやや小さ目の外径を有する筒状の部材である。また、その内径は、離反角度を小さくして「すぼめ」た状態のときに各支持部７０ａ，７０ｂをその内部に収納することができるように設定される。外筒８６の長さは、トラカールにプローブ４０が挿入されたとき、外筒８６の後端部が、トラカールの後端側から生体の外部に延伸する程度の長さに設定される。
【００２７】
図３は、プローブ先端の部分断面図で、特に、各支持部の回動軸付近周りに設けられたコイルばね８４ａ，８４ｂが現れる側から見た部分断面図である。図においては、支持部７０ａ，７０ｂが「広げ」られるように外筒８６が上方、すなわちハウジング８０の後端側の方向に動かされた状態を示す。コイルばね８４ａ，８４ｂは、ハウジング８０に設けられた回動軸８２ａ，８２ｂの周りに巻回して設けられ、その一端はハウジング８０の内壁に設けられた回転止め８１により支持され、他端は各支持部７０ａ，７０ｂの内壁に設けられた回転止め７３ａ，７３ｂにより支持される。コイルばね８４ａ，８４ｂの巻き方向は、回動軸８２ａ，８２ｂを中心として、各支持部７０ａ，７０ｂが相互に離反し、離反角度を大きくする方向に付勢されるように設定される。
【００２８】
したがって、コイルばね８４ａ，８４ｂの付勢力により、各支持部７０ａ，７０ｂの支持面の裏面７４ａ，７４ｂと外筒８６の先端部８８とは相互に押し付けられる方向に接触し、外筒８６をハウジング８０に沿って摺動させる操作量に応じて離反角度を変化させることができる。すなわち、外筒８６の後端部が操作部としての機能を有し、外筒８６の先端部８８と各支持部７０ａ，７０ｂの支持面の裏面７４ａ，７４ｂ及びコイルばね８４ａ，８４ｂとが、操作部の操作量に応じて離反角度を変化させる可変機構としての機能を有する。なお、ハウジング８０の下端部８３は、各支持部７０ａ，７０ｂの離反角度の上限を規定するストッパとしての機能を有する。
【００２９】
図３におけるＡ−Ａ線に沿った断面図を図４に示す。支持部７０ａは、断面の外形輪郭が略半円形あるいは略かまぼこ形をなし、内部が中空の薄肉成形部材である。断面において底面側には超音波振動子７２ａが固定される。ハウジング８０に設けられた回動軸８２ａは、支持部７０ａの両側面に設けられた穴を通って、支持部７０ａの断面のほぼ中央を横切る。回動軸８２ａ周りに巻回してコイルばね８４ａが設けられ、また、角度センサ９０ａが設けられる。
【００３０】
角度センサ９０ａとしての小型エンコーダの例は、光学式エンコーダである。光学式エンコーダは、例えば、ハウジングに設けられた回動軸８２ａに固定されたスリット付円板９２ａと、支持部７０ａの内壁部分に固定されたフォトインタラプタ９４ａとから構成することができる。スリット付円板９２ａは、円板の円周方向に沿って複数のスリットが刻まれ、フォトインタラプタ９４ａは、スリット付円板９２ａを挟んで一方側に発光部、他方側に受光部を備える。この構成において、支持部７０ａが回動軸８２ａ周りに回動すると、スリット付円板９２ａがフォトインタラプタ９４ａに対し相対的に回動し、その回動角度は、円板に刻まれたスリットがフォトインタラプタ９４ａを横切る数で検出できる。スリット付円板にかえて遮光性部分と透光性部分が規則性をもって配置される部材を用いることもできる。
【００３１】
上記のように、支持部７０ａ，７０ｂにそれぞれ角度センサ９０ａ，９０ｂが設けられる。角度センサ９０ａは、ハウジング８０に対する支持部７０ａの回動軸８２ａ周りの回動角度を検出し、同様に角度センサ９０ｂは、ハウジング８０に対する支持部７０ｂの回動軸８２ｂ周りの回動角度を検出する。ハウジング８０に対する各支持部７０ａ，７０ｂの回動角度から、２個の支持部間の離反角度θａｂを求めることができる。
【００３２】
図４に示すように、スリット付円板９２ａにより、回動軸８２ａ近傍の内部が２分される。スリット付円板９２ａの片側の空間にはコイルばね８４ａが収納され、もう片側の空間には、超音波振動子７２ａからの信号線７７ａが収納される。信号線７７ａは、スリット付円板９２ａの片側の専用空間を通り、角度センサ９０ａの信号線とともに信号ケーブル４８を構成し、本体部５０に接続される。
【００３３】
図５は、他の角度センサ９１ａの例として、磁気式エンコーダを示したものである。磁気式エンコーダは、例えば、円周の一部に磁石チップが取り付けられた円板９６ａと、磁気検出器９８ａとから構成することができる。円板９６ａは回動軸８２ａに固定され、磁気検出器９８ａは支持部７０ａに固定される。この構成において、支持部７０ａが回動軸８２ａ周りに回動すると、円板９６ａが磁気検出器９８ａに対し相対的に回動し、その回動角度は、円板９６ａに取り付けられた磁石チップと磁気検出器９８ａとの相対関係で検出できる。磁気検出器として例えばＭＲ（磁気抵抗）素子等を用いることができる。
【００３４】
再び図１に戻り、上記構成のプローブ４０の生体組織１６に対する作用について説明する。図１において、まずトラカール２０ａにプローブ４０を挿入する。挿入に際しては、外筒の後端部である操作部６０を操作してプローブ４０の先端部に設けられた２個の支持部７０の離反角度を最初にして「すぼめ」た状態にして行う。次にトラカール２０ｂに挿入された内視鏡を用い、体腔１４内における生体組織１６である胆のうについておよその位置を特定する。そして、内視鏡を見ながら、トラカール２０ａに挿入したプローブ４０の先端部に設けられた２個の支持部７０を生体組織１６である胆のうに近づける。ついで操作部６０を操作して、２個の支持部７０の離反角度を大きくして「広げ」、プローブ４０全体をトラカール２０ａに沿ってさらに押し込み、２個の支持部７０を生体組織１６である胆のうに接触させる。
【００３５】
図６は、プローブ４０の先端近傍の様子を拡大断面図で示したものである。超音波振動子７２が生体組織１６に接触させた状態において、本体部５０の制御により超音波振動子７２から超音波を送信し、生体組織１６からのエコー信号を処理して断層画像を得る。この断層画像を観察しながら結石等の患部１８を特定し、穿刺針４２を２個の支持部７０の間から突き出す。超音波振動子７２から送信される超音波は穿刺針４２からも反射されるので、そのエコー信号を処理して穿刺針４２の断層画像を得る。したがって、生体組織１６と穿刺針４２の双方の断層画像を観察しながら患部１８に対し的確な穿刺を行うことができる。
【００３６】
図７は、複数の超音波振動子を用いた超音波診断装置３０の信号処理系についてのブロック図である。超音波診断装置３０は、プローブ４０において２個の超音波振動子７２ａ，７２ｂと、角度センサ９０ａ，９０ｂを備える。各超音波振動子７２ａ，７２ｂと各角度センサ９０ａ，９０ｂは、信号ケーブルで本体部５０と接続される。
【００３７】
本体部５０において、送信部３０２ａ，３０２ｂは、各超音波振動子７２ａ，７２ｂ内部に設けられるアレイ振動子の各チャネルごとに遅延された送信信号を供給する機能を有するものである。受信部３０４ａ，３０４ｂは、各超音波振動子７２ａ，７２ｂからのエコー信号を増幅し、各チャネル間の受信信号の位相差を調整する整相加算等の処理を行い、受信信号として信号処理部３０８ａ，３０８ｂに出力する回路である。
【００３８】
送受信制御部３０６は、各送信部３０２ａ，３０２ｂ、各受信部３０４ａ，３０４ｂを制御する機能を有する。また、各支持部の回動角度に応じて、各超音波振動子７２ａ，７２ｂの超音波の送受信方向を制御することもできる。
【００３９】
図８は、各超音波振動子の超音波の送受信方向を偏向させる制御を行う様子を示す図である。図において、各支持部７０ａ，７０ｂの回動角度が十分大きいとき、各超音波振動子７２ａ，７２ｂの超音波の送受信方向を送受信面に垂直方向ｆａ，ｆｂとすると、超音波振動子が配置されない部分に対応して超音波の送受信が行われない不感応領域Ｘができる。上記のように、穿刺針４２は、各支持部７０ａ，７０ｂの間、より正確には、各支持部７０ａ，７０ｂがハウジング８０に回動自在に係合されるその係合中心を通って突き出るので、不感応領域にあり、そのままでは穿刺針４２に対して超音波の送受信が行われない。そこで、各超音波振動子７２ａ，７２ｂの超音波の送受信方向を制御し、不感応領域Ｘに向けてｆａ‘，ｆｂ’と偏向させる。
【００４０】
このように、複数の支持部を組み合わせたとき、離反角度によっては、回動軸の周辺から穿刺針や診断対象部位に対し超音波の送受信を行うことが難しく、その部分が超音波画像を形成できない不感応領域となることがおこるが、各超音波振動子の送受信方向を不感応領域に向けて偏向させることで、不感応領域をなくし、穿刺針４２及び診断対象部位に対し超音波の送受信を行うことができる。したがって、離反角度によらず不感応領域をなくし、広い超音波送受信開口を確保し、広い範囲にわたり、穿刺針４２及び診断対象部位の情報を確実に得ることができる。
【００４１】
信号処理部３０８ａ，３０８ｂは、例えばＢモード信号処理を行うときは、超音波ビームについて各受信部３０４ａ，３０４ｂから出力される整相加算後の受信信号に基づき、エコー信号の包絡振幅を抽出する検波、包絡振幅信号の対数圧縮等の処理を行う機能を有する。Ｂモード信号処理のほか、必要に応じドプラ信号処理の機能を含ませることもできる。
【００４２】
画像処理部３１０は、信号処理部３０８ａ，３０８ｂと接続され、例えばＢモード信号処理出力に対し座標変換やデータ補間等の処理を行ってＢモード断層画像を形成する機能を有する。画像処理の結果は表示部３１２に出力される。
【００４３】
画像処理には、各超音波振動子７２ａ，７２ｂからの各受信信号をそれぞれ信号処理し、画像処理して複数の断層画像を形成するほかに、各超音波振動子７２ａ，７２ｂからの各受信信号に基づいて合成超音波画像を形成することができる。各超音波振動子の超音波の送受信方向は、送受信制御部３０６の制御信号と、各角度センサ９０ａ，９０ｂが出力する各支持部の回動角度から特定できるので、超音波診断対象に対する複数の超音波の送受信がそれぞれ求められ、その受信信号を合成することで、診断対象につきシャドウの少ない画像形成を行うことができる。また、穿刺針４２についてもシャドウの少ない画像形成を行うことができる。
【００４４】
例えば、図６に戻って説明すると、この場合の各支持部７０ａ，７０ｂの回動角度においては、生体組織１６内の患部１８の観察位置Ｐは、支持部７０ａの超音波振動子７２ａの送受信方向ｆａと、支持部７０ｂの超音波振動子７２ｂの送受信方向ｆｂとの２方向が交差する。すなわち、観察位置Ｐについて、超音波振動子７２ａの超音波の送受信により、図において右斜め上からの情報を得ることができ、超音波振動子７２ｂの超音波の送受信により、左斜め上からの情報を得ることができる。この２方向からのエコー信号を信号処理し、画像形成において超音波画像を合成することで、穿刺針４２からみて患部１８の裏側にあたる観察位置Ｐについてもシャドウの少ない良質の画像を得ることができる。
【００４５】
上記説明においてプローブの構成は、支持部の数を２個とし、各支持部の離反角度は外筒の操作により行うものとしたが、それ以外の機構を有するプローブを用いることもできる。
【００４６】
図９は、支持部の数を３個または４個とするプローブ１４０の例を示す図である。このプローブ１４０は、先端に３個の支持部１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃを有するハウジング１８０と、ハウジング１８０の外周に沿って摺動可能な外筒１８６とから構成される。３個の支持部１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃは、ハウジング１８０に設けられた回動軸１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃに回動自在に係合される。また、外筒８６に設けられたリンク支軸１８３ａ，１８３ｂ，１８３ｃと、各支持部１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃの支持面の裏面１７４ａ，１７４ｂ，１７４ｃにそれぞれ設けられたリンク支軸１７３ａ，１７３ｂ，１７３ｃとの間は、それぞれリンク部材１８４ａ，１８４ｂ，１８４ｃにより接続される。
【００４７】
上記構成において、外筒１８６をハウジング１８０の外周に沿って動かすことで、リンク部材１８４ａ，１８４ｂ，１８４ｃを介し各支持部１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃを回動軸１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃまわりに回動させることができる。したがって、外筒１８６をハウジング１８０に沿って摺動させる操作量に応じて、各支持部１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃの離反角度を変化させることができる。
【００４８】
すなわち、外筒１８６の後端部が操作部としての機能を有し、外筒１８６とリンク部材１８４ａ，１８４ｂ，１８４ｃとが、操作部の操作量に応じて離反角度を変化させる可変機構としての機能を有する。図９（ａ）は、外筒１８６を支持部１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ側に動かして離反角度を小さくし「すぼめ」た状態、（ｂ）は、外筒１８６を（ａ）とは反対側に動かして離反角度を大きくし「広げ」た状態を示す。
【００４９】
上記構成と同様な構成でさらに支持部の数を４個に増加させ、外筒をハウジングに沿って摺動させる操作量に応じて、４個の支持部の離反角度を変化させることもできる。
【００５０】
図１０は、外筒を用いず、可変機構をハウジングの内部に収容するプローブ２４０の例を示す図である。このプローブ２４０は、ハウジング２８０を備え、ハウジング２８０に設けられた回動軸２８２ａ，２８２ｂに２個の支持部２７０ａ，２７０ｂが回動自在に係合され、ハウジング２８０内部に、ハウジング２８０の内周に沿って摺動可能な内筒２８６が配置される。そして、内筒２８６に設けられたリンク支軸２８３ａ，２８３ｂと、各支持部２７０ａ，２７０ｂにそれぞれ設けられたリンク支軸２７３ａ，２７３ｂとの間は、それぞれリンク部材２８４ａ，２８４ｂにより接続される。各リンク支軸２７３ａ，２７３ｂとそれに対応する各回動軸２８２ａ，２８２ｂとの距離はできるだけ離すことが望ましい。内筒２８６の長さは、トラカールにプローブ２４０が挿入されたとき、内筒２８６の後端部が、トラカールの後端側から生体の外部に延伸する程度の長さに設定される。
【００５１】
上記構成において、内筒２８６をハウジング２８０の内周に沿って動かすことで、リンク部材２８４ａ，２８４ｂを介し各支持部２７０ａ，２７０ｂを回動軸２８２ａ，２８２ｂまわりに回動させることができる。したがって、内筒２８６をハウジング２８０に沿って摺動させる操作量に応じて、各支持部２７０ａ，２７０ｂの離反角度を変化させることができる。
【００５２】
すなわち、内筒２８６の後端部が操作部としての機能を有し、内筒２８６とリンク部材２８４ａ，２８４ｂとが、操作部の操作量に応じて離反角度を変化させる可変機構としての機能を有する。図１０（ａ）は、内筒２８６を支持部２７０ａ，２７０ｂ側から遠ざける方向に動かして離反角度を小さくし「すぼめ」た状態、（ｂ）は、内筒２８６を（ａ）とは反対側に動かして離反角度を大きくし「広げ」た状態を示す。
【００５３】
また、図１０において、プローブ２４０の先端側にシール部材２９０を装着することができる。すなわち、可変機構はハウジング２８０の内部に収容されるので、伸縮性を有し、機械的強度が高い材料、例えばフッ素ゴムやＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンモノマー）素材をシール部材２９０として用い、ハウジング２８０の先端部及び各支持部２７０ａ，２７０ｂの回動軸２８２ａ，２８２ｂ周辺を被覆し、ゴムバンド２９２でしっかり封止する。なお、シール部材２９０において、穿刺の際に穿刺針４２の通る部分には開口部が設けられるが、例えば内径が伸縮自在の案内穴部材等を有する開口部として、穿刺針４２に対してもシールを行うことができる。このことで、体腔内の生体組織を可変機構によって汚染することを防止し、また、可変機構が生体組織により汚染されることも防止できる。また、プローブの使用後の洗浄、滅菌処理が容易となる。
【００５４】
内筒の代わりに、ハウジングの内部に２個の操作部材を設け、その端部にそれぞれリンク支軸を設けて、リンク部材を介して各支持部に設けられたリンク支軸と接続することでも、図１０のプローブと同様の作用を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明に係る超音波診断装置によれば、トラカールを通して体腔内に超音波振動子とともに穿刺針を挿入する超音波診断装置において、超音波送受信の開口を広くすることができる。本発明に係る超音波診断装置によれば、トラカールを通して体腔内に超音波振動子とともに穿刺針を挿入する超音波診断装置において、穿刺針の超音波画像の画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態の超音波診断装置を用いて、生体の体腔内の生体組織を観察する様子を示した図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の超音波診断装置におけるプローブの概略図である。
【図３】コイルばねが現れる側から見たプローブ先端の部分断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線に沿った支持部の断面図である。
【図５】他の実施の形態の角度センサの例を示す図である。
【図６】プローブの先端近傍の様子を拡大断面図で示したものである。
【図７】本発明に係る実施の形態の超音波診断装置の信号処理系についてのブロック図である。
【図８】各超音波振動子の超音波の送受信方向を偏向させる制御を行う様子を示す図である。
【図９】他の実施の形態のプローブの例を示す図である。
【図１０】他の実施の形態のプローブの例を示す図である。
【図１１】従来の超音波振動子と穿刺針との関係の例を示す図である。
【符号の説明】
１０生体、１２腹壁、１４体腔、１６生体組織、１８患部、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃトラカール、３０超音波診断装置、４０，１４０，２４０プローブ、４２穿刺針、４８信号ケーブル、５０本体部、６０操作部、７０，７０ａ，７０ｂ，１７０ａ，１７０ｂ，１７０ｃ，２７０ａ，２７０ｂ支持部、７２，７２ａ，７２ｂ超音波振動子、８０，１８０，２８０ハウジング、８２ａ，８２ｂ，１８２ａ，１８２ｂ，１８２ｃ，２７０ａ，２７０ｂ回動軸、８６，１８６外筒、９０ａ，９０ｂ，９１ａ角度センサ、１８４ａ，１８４ｂ，１８４ｃ，２８４ａ，２８４ｂリンク部材、２８６内筒、２９０シール部材、３０２ａ，３０２ｂ送信部、３０４ａ，３０４ｂ受信部、３０６送受信制御部、３０８ａ，３０８ｂ信号処理部、３１０画像処理部、３１２表示部。

Claims

トラカールを通して生体の体腔内に挿入されるプローブと、本体部とを含む超音波診断装置において、
前記プローブは、
超音波を送受信する超音波振動子と、
前記超音波振動子を支持面に支持する複数の支持部であって、前記トラカールにプローブが挿入されたときに前記トラカールの挿入先端側から前記体腔内に露出し、相互に離反して広がり広径化し、前記超音波振動子を超音波の照射対象に臨ませる複数の支持部と、
前記トラカールにプローブが挿入されたときに前記トラカールの後端側から前記生体の外部に延伸する操作部と、
前記複数の支持部の間を通り前記超音波の照射領域に突出する穿刺針と、
前記操作部の操作量に応じて前記各支持部の離反量を変化させる可変機構と、
を備え、
前記本体部は、
前記超音波の送受信を制御する送受信制御部と、
前記複数の超音波振動子の各出力信号に基づき、前記穿刺針の合成超音波画像を形成する画像処理部と、
を備えることを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記各支持部は、前記プローブの先端に設けられた回動軸に回動自在に係合するものであり、
前記可変機構は、前記操作部の操作量に応じて、前記各支持部の間の離反角度を変化させるものであり、
前記送受信制御部は、前記離反角度に応じて形成される前記穿刺針に対する不感応領域に向けて、各超音波振動子の前記超音波の送受信方向を偏向させる制御を行うことを特徴とする超音波診断装置。
請求項１に記載の超音波診断装置において、
前記各支持部は、前記プローブの先端に設けられた回動軸に回動自在に係合するものであり、
前記可変機構は、前記操作部の操作量に応じて、前記各支持部の回動角度を変化させるものであり、
前記各支持部の回動角度を検出する角度センサを含み、
前記画像処理部は、
前記角度センサにより検出された各回動角度に基づき、前記各超音波振動子の前記超音波の送受信方向を特定し、前記穿刺針の同一観察位置に対する複数方向からの受信信号に基づき、合成超音波画像を形成することを特徴とする超音波診断装置。