JP2009285322A - 眼科用超音波プローブ及びこれを備える眼科用超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの超音波プローブで網膜付近と前眼部の断層像について手間を掛けずに容易に得る。
【解決手段】 眼球内の断層像を得るために超音波探触子を走査する超音波発信部を内部に有する眼科用超音波プローブにおいて、超音波発信部を超音波プローブの軸方向に進退移動可能に保持する保持手段であって、プローブの先端を被検者眼に接触したときに超音波探触子から発せられる超音波ビームの焦点位置が少なくとも網膜付近の第１位置と水晶体付近又はそれより角膜側の第２位置とに移動可能に保持する保持手段と、保持手段により進退移動可能にされた前記超音波発信部を移動させる移動手段であって、超音波発信部を移動させる駆動力を発生する駆動源又は操作者が与える移動力を伝達するための操作部材を有する移動手段とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、眼球内の断層像を得るために超音波探触子を走査する超音波発信部を内部に備える眼科用超音波プローブ及びこれを備える眼科用超音波診断装置に関する。

超音波による眼球内の画像診断を行う眼科用超音波診断装置に使用される超音波プローブとしては、超音波を送波及び受波する超音波探触子（トランスデューサ）を扇状に走査又は並進走査することにより眼球内の断層像を取得可能にしたＢモードプローブが知られている（特許文献１、２参照）。

この種のプローブによる眼球内部の断層像の診断は、主に、硝子体及び網膜付近の病変部を診断するために利用されている。そのため、プローブの先端を被検者眼の瞼に接触させたときに、超音波ビームの焦点が網膜付近（網膜よりやや手前の硝子体中央）になるように超音波探触子がプローブ内に配置されている。しかし、この種のプローブによる断層画像は、超音波ビームの焦点付近以外では不鮮明であり、前眼部の水晶体付近から角膜までの観察（特に、隅角断面、虹彩裏面など前眼部組織の病変の観察）には不向きである。また、前眼部観察用のプローブもあるが、この前眼部観察用のプローブにおいては、瞼を開いた状態の被検者眼に専用のアイカップを取り付け、アイカップ内を生理食塩水等の超音波媒体で満たし、プローブの先端を超音波媒体に浸して使用される。
特開２００６‐１３６６８１号公報 特開２００１‐１８７０２２号公報

しかしながら、前眼部観察用のプローブにおいては、上記のようにアイカップを使用しなくてはならず、診断に手間が掛かり、被検者にとってアイカップを取り付けることは負担となる。また、アイカップを使用するため、被検者は仰臥位であり、座位での検査は難しい。またさらに、前眼部観察用のプローブは高価であり、網膜付近観察用と前眼部観察用の２つのプローブを準備することは、経済的にも不利である。

本発明は、上記問題点に鑑み、１つの超音波プローブで網膜付近のみならず、前眼部の断層像についても手間を掛けずに容易に得ることができる眼科用超音波プローブ及びこれを備える眼科用超音波診断装置を提供することを技術課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。

（１） 眼球内の断層像を得るために超音波探触子を走査する超音波発信部を内部に有する眼科用超音波プローブにおいて、前記超音波発信部を超音波プローブの軸方向に進退移動可能に保持する保持手段であって、プローブの先端を被検者眼に接触したときに超音波探触子から発せられる超音波ビームの焦点位置が少なくとも網膜付近の第１位置と水晶体付近又はそれより角膜側の第２位置とに移動可能に保持する保持手段と、該保持手段により進退移動可能にされた前記超音波発信部を移動させる移動手段であって、前記超音波発信部を移動させる駆動力を発生する駆動源又は操作者が与える移動力を伝達するための操作部材を有する移動手段と、を備えることを特徴とする。
（２） （１）の眼科用超音波プローブにおいて、前記超音波発信部の先端側及び後端側に形成された第１空間及び第２空間であって、超音波媒体が満たされた第１空間及び第２空間と、前記超音波発信部の進退移動に伴って前記第１空間と第２空間との間の超音波媒体の移動を可能にするために形成された通路と、を備えることを特徴とする。
（３） 眼球内の断層像を得るために超音波探触子を走査する超音波発信部を内部に有する眼科用超音波プローブを備え、超音波プローブにより得られた眼球組織からの反射エコーの信号に基づいて断層像を表示する眼科用超音波診断装置において、（１）又は（２）の眼科用超音波プローブを備えることを特徴とする。

本発明によれば、１つの超音波プローブで網膜付近のみならず、前眼部の断層像についても手間を掛けずに容易に得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は眼科用超音波診断装置の外観略図であり、図２は本発明の一実施形態である眼科用超音波診断装置のＢプローブの断面図である。装置本体１にはトランスデューサ（超音波探触子）２１を有するＢモード用の超音波プローブ２がケーブルを介して接続されており、カラー表示可能なモニタである液晶表示パネル３が装置本体１の前面に設けられている。液晶表示パネル３には、超音波プローブ２によって取得されたエコー信号の強度データが超音波画像として表示される。また、液晶表示パネル３はタッチパネル式であり、検者は表示パネル３に表示される設定項目を選択操作することにより各種条件を設定することができる。プローブ２により得られた測定・診断結果は図示なきプリンタによって出力される。

図２（ａ）、（ｂ）はプローブ２の内部構成を説明する図である。図３は、図２（ａ）上のＳ−Ｓ断面図である。プローブ２はトランスデューサ２１を扇状に走査する超音波発信部２０と、超音波発信部２０をプローブ２の軸方向（中心軸Ｏの方向）に進退移動可能に保持する保持ユニット３０と、超音波発信部２０をプローブ２の軸方向に移動させる移動手段となる駆動機構３００と、を備える。

超音波発信部２０は、保持ユニット３０を構成する可動ベース３１に取り付けられている。可動ベース３１は、プローブ２の外筒２００の内部でプローブ２の軸方向（矢印Ｃ方向）にスライド可能に保持されている。可動ベース３１にはピン３３が固定されている。また、外筒２００の内側には、ピン３３が挿入されるガイド溝２０１が矢印Ｃ方向に延びて形成されている（図３参照）。ピン３３及びガイド溝２０１により可動ベース３１の回転が制限され、可動ベース３１はプローブ２の外筒２００の内部にガイドされてプローブ２の軸方向（矢印Ｃ方向）に進退移動可能にされる。

可動ベース３１の後方に駆動機構３００が配置されている。可動ベース３１の後端に連結ロッド３２が固定されている。駆動機構３００は、超音波発信部を移動させる駆動力を発生する駆動源となるソレノイド３０１、バネ３０２ａ及び３０２ｂとからなる。連結ロッド３２はソレノイド３０１に取り付けられている。駆動機構３００に直流電流が流されると、電流の方向に応じてソレノイド３０１が進退移動され、連結ロッド３２を介して可動ベース３１も進退移動される。図２（ａ）は、ソレノイド３０１の駆動により最も前側に可動ベース３１（超音波発信部２０）が移動された状態であり、図２（ｂ）は、ソレノイド３０１の駆動により最も後側に可動ベース３１（超音波発信部２０）が移動された状態である。超音波発信部２０の２つの移動位置については、後述するように、トランスデューサ２１の超音波ビームの焦点との関係で設定されている。

図４は超音波発信部２０の構成図である。トランスデューサ２１は、可動ベース３１に取り付けられた回転軸２２ａを中心として矢印Ａ方向に揺動する振動板２２ｂに取り付けられている。振動板２２ｂの後方には、トランスデューサ２１を矢印Ａ方向に揺動させる為の駆動機構２５が配置されている。駆動機構２５はソレノイド２５ａ、ソレノイド２５ａの両端に配置されたバネ２５ｂ、２５ｃとからなる。また、駆動機構２５にはソレノイド２５ａの動作を振動板２２ｂに伝達させるためのロッド２６が、保持部材２７を介して取り付けられている。また、ロッド２６の前側は、回転軸２２ａから偏心した位置で振動板２２ｂの軸２９に取り付けられている。

ソレノイド２５ａに一定周期の交流電流を流すと、ソレノイド２５ａはバネ２５ｂ、２５ｃを介して矢印Ｂ方向（前後方向）へ往復振動される。ソレノイド２５ａの往復振動は、ロッド２６を介して振動版２２ｂに伝達され、振動版２２ｂが回転軸２２ａを中心にして矢印Ａ方向に揺動される。これにより、トランスデューサ２１が扇状に走査される。なお、トランスデューサ２１の走査は、図４上の縦方向に並進走査される構成であっても良い。

図２（ａ）、（ｂ）において、プローブ２が持つ外筒２００の先端側にはキャップ２０２が取り付けられている。キャップ２０２の径は、外筒２００のより大きく形成されている。その径は、図２（ｂ）のように、超音波発信部２０が最も後端側に移動したときにも、トランスデューサ２１からの超音波ビームの走査範囲より大きくされている。キャップ２０２の先端面２０３が被検者眼に接触される部分とされる。

また、図２（ａ）、（ｂ）において、超音波発信部２０の前側とキャップ２０２の先端面２０３との間に形成された空間Ｐｆには、トランスデューサ２１から送信される超音波信号を伝達するためにオイル等の超音波媒体Ｆが満たされている。また、超音波発信部２０を保持する可動ベース３１の後端側と駆動機構３００との間に形成された空間Ｐｒにも超音波媒体Ｆが満たされている。そして、可動ベース３１の外周には、前側の空間Ｐｆと後側の空間Ｐｒとを繋げ、超音波媒体Ｆの移動を可能にするための通路としての溝３１ａが複数個形成されている（図３参照）。可動ベース３１と共に超音波発信部２０が前後に進退移動された場合にも、超音波媒体Ｆが溝３１ａを介して循環するので、トランスデューサ２１とプローブ２の先端面２０３との空間Ｐｆが常に超音波媒体Ｆで満たされる。このため、トランスデューサ２１の前後位置に拘わらず、超音波媒体Ｆを介して先端面２０３から超音波が送波及び受波される。

次に、超音波発信部２０（トランスデューサ２１）の進退移動位置の設定について説明する。図５(ａ)は被検者眼Ｅの網膜付近を観察する場合、図５（ｂ）は前眼部を観察する場合の模式図である。それぞれプローブ２の先端が厚さｄ１（２ｍｍ）の瞼Ｌに接触した状態を示している。なお、トランスデューサ２１から送波される超音波ビームの焦点Ｐの焦点距離Ｄが２２ｍｍであるとする。領域Ｕはトランスデューサ２１から送波される超音波のビーム経路であり、領域Ｓはトランスデューサ２１により走査される範囲である。

図５（ａ）の場合には、トランスデューサ２１から送波される超音波ビームの焦点Ｐが、網膜よりも少し手前の位置Ｑ１（例えば、標準的な眼軸長の眼の網膜から７ｍｍの位置）となるように、駆動機構３００により移動されるトランスデューサ２１の位置Ｔ１が設定されている。この例では、トランスデューサ２１の位置Ｔ１はプローブ先端からの距離ｄ２は３ｍｍとなる。

図５（ｂ）の場合には、トランスデューサ２１から送波される超音波ビームの焦点Ｐが水晶体付近から角膜までの間の位置Ｑ２（例えば、角膜先端から３ｍｍの位置）となるように、駆動機構３００により移動されるトランスデューサ２１の位置Ｔ２が設定されている。この例では、トランスデューサ２１の位置Ｔ２はプローブ先端からの距離ｄ３は１８ｍｍとなる。

図６は測定条件を入力する入力手段である表示パネル３の表示例である。表示パネル３には、断層画像Ｄの他、被検者眼の観察範囲を前眼部と網膜付近とで切換える位置設定アイコン５２、測定の開始と停止の状態を切換える測定スイッチ５４等の各種測定条件等の表示項目がタッチパネルのボタンとして用意されている。なお、位置設定アイコン５２は、被検者眼Ｅの前眼部を観察する場合に選択される前眼部用アイコン５２ａと、被検者眼の網膜付近を測定する場合に選択される網膜付近用アイコン５２ｂとからなる。

図７は制御系の要部構成図である。制御部１０は装置本体１に内蔵され、各種回路等を制御する。測定を行う場合には、制御部１０はクロック発生回路１１を駆動制御し、送信器１７を介してトランスデューサ２１から超音波を発信（送波）させる。そして、各組織からの反射エコーは、トランスデューサ２１で受信（受波）され、増幅器１８を介してＡ／Ｄ変換機１３でデジタル信号に変換される。

デジタル信号化された反射エコー情報は、サンプリングメモリ１４に一旦記憶される。一方、制御部１０は超音波発信部２０の動作を制御することにより、トランスデューサ２１を順次走査させていき、１画面分の信号（画像データ）をサンプリングメモリ１４に記憶させる。そして、制御部１０は、サンプリングメモリ１４に記憶された１画面分の画像データに基づいて断層画像Ｄを作成して表示パネル３に表示する。このとき、制御部１０は、トランスデューサ２１を繰り返し走査させることにより、１画面分の信号を随時サンプリングメモリ１４に記憶していくと共に、表示パネル２の画面上の断層画像Ｄを随時更新して表示していく。より具体的には、制御部１０は新しい断層画像Ｄが得られる毎に、リアルタイムで新しい超音波画像を表示していく。

以上のような構成を持つ装置において、その動作を説明する。検者は位置設定アイコン５２を操作して、被検者眼で観察したい位置を選択する。網膜または硝子体を観察する場合には、網膜付近用アイコン５２ｂを選択する。制御部１０は、アイコン５２ｂの選択信号に基づいてソレノイド３０１を前側に駆動する。ソレノイド３０１の駆動により、超音波発信部２０が前側に移動され、トランスデューサ２１が位置Ｔ１に移動される。

次に、測定スイッチ５４（又は、図示なきフットスイッチ）を押して測定を開始する。ここで、検者はプローブ２の先端にゼリー（超音波媒体）をつけて、瞼が閉じた状態の被検者眼の眼球に超音波プローブ２を当てる。このとき、網膜付近に超音波の焦点Ｐが位置しているので、網膜付近が鮮明にされた断層画像が得られる。

一方、前眼部を観察する場合には、前眼部アイコン５２ａを押す。制御部１０は、アイコン５２ａの選択信号に基づいてソレノイド３０１を後側に駆動する。ソレノイド３０１の駆動により、超音波発信部２０が後側に移動され、トランスデューサ２１が位置Ｔ２に移動される。検者は瞼が閉じた状態の被検者眼の眼球にプローブ２の先端を当てる。前眼部の観察においても、網膜付近の場合と同様な測定であるので、被検者が座位のままプローブ２を被検者眼の眼球に当てることができる。このとき、前眼部に超音波の焦点Ｐが位置しているので、前眼部が鮮明にされた断層画像が得られる。

図６および図８に測定結果の例を示す。図６は網膜付近を観察した場合、図８は前眼部を観察した場合の断層画像Ｄである。なお、図６、図８の断層画像Ｄは、トランスデューサ２１のスキャンにより取得される領域Ｕのデータが画像処理されることによって表示されている。図６からは、網膜８０、硝子体の後面８１など、網膜付近の組織が観察されるので、検者は断層画像Ｄの硝子体を観察することによって硝子体出血を診断できる。または網膜を観察することによって、網膜下出血、網膜剥離などの症状を診断することができる。一方、図８の断層画像Ｄからは、被検者眼の瞼７１、角膜７２、水晶体７３、虹彩７４、隅角７５等、被検者眼の前眼部の組織が観察される。例えば、検者は断層画像Ｄの隅角断面を観察することによって、閉塞隅角緑内障の診断を行うことができる。

以上のような構成の超音波プローブを使用することによって、１台の超音波プローブで被検者眼の前眼部および網膜付近を両方とも観察することができる。また、被検者眼の前眼部の観察も簡単に行うことができる。

本実施形態は様々な変容が可能である。例えば、前述の方法では被検者眼の前眼部および網膜付近の２箇所に超音波の焦点を切換可能としているが、可動ベース３１の移動位置を任意に調節できるようにすると、眼球組織の所望の位置で鮮明な画像を得た診断を行えるようになる。ここで、第２実施形態として、超音波プローブ２ｂのトランスデューサ２１の位置をマニュアルで設定する方法について説明する。

図９（ａ）は第２実施形態の表示パネル３の表示例である。ここでは、表示パネル３の位置設定アイコン５２として、前述の前眼部用アイコン５２ａと網膜付近用アイコン５２ｂに加えて、トランスデューサ２１の位置を前眼部方向に微調節する調節アイコン５２ｃと、網膜方向に微調節する調節アイコン５２ｄとを設ける。また、表示パネル３には超音波プローブ２ｂ内でのトランスデューサ２１の位置を表示する表示欄５５を設ける。

図９（ｂ）はこの場合の超音波プローブ２の断面図である。ここでは、先の例の連結ロッド３２及び駆動機構３００に変えて、可動ベース３１の中心軸Ｏ上に送りねじ４２を設け、送りねじ４２の一端をモータ４３に接続する。送りねじ４２は、可動ベース３１に設けられた送りナットに噛み合わされている。モータ４３が回転すると、送りネジ４２が回転して可動ベース３１を前後方向へ移動させる。調節アイコン５２ｃまたは調節アイコン５２ｄが選択されると、制御部１０はアイコンが選択された時間に対応させてモータ４３を回転させる。なお、調節アイコン５２ｃと調節アイコン５２ｄが選択された場合に、モータ４３の回転方向を逆方向とすることで、可動ベース３１の移動方向を切換える。ここでは、制御部１０は、調節アイコン５２ｃが選択された場合はモータ４３の回転によって送りねじを矢印Ｇ２方向へ回転させ、可動ベース３１を矢印Ｇ方向へ移動させる。調節アイコン５２ｄが選択された場合には、モータ４３の回転によって、送りねじを矢印Ｈ２方向へ回転させ、可動ベース３１を矢印Ｈ方向へ移動させる。

なお、前眼部用アイコン５２ａまたは網膜付近用アイコン５２ｂが選択された場合には、被検者の前眼部または網膜付近に超音波の焦点位置を合わせるように、制御部１０がモータ４３の回転を自動で制御する。つまり、前眼部用アイコン５２ａが選択された場合には、制御部１０はトランスデューサ２１から送波される超音波の焦点位置が前眼部付近の位置Ｑ２となるようにモータ４３の回転を制御し、網膜付近用アイコン５２ｂが選択された場合には、制御部１０はトランスデューサ２１から送波される超音波信号の焦点位置が網膜付近の位置Ｑ１となるように、モータ４３の回転を制御する。

また、制御部１０はモータ４３の駆動量からトランスデューサ２１の位置を得て、表示欄５５の表示をリアルタイムで更新する。そのため、断層画像Ｄが適切に表示されていない場合、または所期する断層画像Ｄが得られていない場合には、検者は表示欄５５の距離を参考にしながら、調節アイコン５２ｃまたは５２ｄによってトランスデューサ２１の位置を微調節することができる。

以上のように、４つの位置調節アイコン５２（アイコン５２ａ〜５２ｄ）を設けることによって、検者は被検者眼で観察したい任意の位置に焦点位置を合わせることができるので、被検者眼で観察できる範囲が広くなる。また、断層画像Ｄの見え具合を微調節できるので、病変部位をより精度よく観察することが出来る。

なお、上記ではトランスデューサ２１（超音波発信部２０）を移動させるためにソレノイド又はモータ４３等の駆動源を使用したが、検者が移動力を与えるための操作部材を設けた構成でも良い。例えば、図９（ｂ）のモータ４３の代わりに、送りねじ４２を回転させるための回転ノブをプローブ２に設ける。検者は、回転ノブの操作量に応じてトランスデューサ２１（超音波発信部２０）を所望の位置に移動させることができる。

眼科用超音波診断装置の外観略図である。 眼科用超音波診断装置のＢプローブの横断面図である。 Ｂプローブの縦断面図である。 超音波発信部の構成図である。 超音波発信部の進退移動位置の設定についての説明図である。 測定条件の入力手段についての説明図である。 制御系の要部構成図である。 被検者眼の前眼部を観察した場合の断層画像の例である。 Ｂプローブの第２実施形態についての説明図である。

符号の説明

Ｆ 超音波媒体
１ 装置本体
２ 超音波プローブ
３ 液晶表示パネル
１０ 制御部
２０ 超音波発信部
２１ 超音波探触子
３０ 保持ユニット
３１ａ 溝
４２ 送りねじ
４３ モータ
３００ 駆動機構

Claims (3)

1. 眼球内の断層像を得るために超音波探触子を走査する超音波発信部を内部に有する眼科用超音波プローブにおいて、
   前記超音波発信部を超音波プローブの軸方向に進退移動可能に保持する保持手段であって、プローブの先端を被検者眼に接触したときに超音波探触子から発せられる超音波ビームの焦点位置が少なくとも網膜付近の第１位置と水晶体付近又はそれより角膜側の第２位置とに移動可能に保持する保持手段と、
   該保持手段により進退移動可能にされた前記超音波発信部を移動させる移動手段であって、前記超音波発信部を移動させる駆動力を発生する駆動源又は操作者が与える移動力を伝達するための操作部材を有する移動手段と、
   を備えることを特徴とする眼科用超音波プローブ。
2. 請求項１の眼科用超音波プローブにおいて、
   前記超音波発信部の先端側及び後端側に形成された第１空間及び第２空間であって、超音波媒体が満たされた第１空間及び第２空間と、
   前記超音波発信部の進退移動に伴って前記第１空間と第２空間との間の超音波媒体の移動を可能にするために形成された通路と、
   を備えることを特徴とする眼科用超音波プローブ。
3. 眼球内の断層像を得るために超音波探触子を走査する超音波発信部を内部に有する眼科用超音波プローブを備え、超音波プローブにより得られた眼球組織からの反射エコーの信号に基づいて断層像を表示する眼科用超音波診断装置において、
   請求項１又は２の眼科用超音波プローブを備えることを特徴とする眼科用超音波診断装置。

Images