JP2013545562A

JP2013545562A - 画像トランスデューサプローブ

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Publication number: JP2013545562A
Application number: JP2013542614A
Authority: JP
Inventors: オーウェン、ロバート、エイチ．; イェンセン、ヘンリック
Original assignee: ビー−ケーメディカルエーピーエス
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2013-12-26
Anticipated expiration: 2030-12-10
Also published as: EP2648624A1; WO2012076918A8; US9289187B2; WO2012076918A1; EP2648624B1; US20130261466A1; JP5766814B2

Abstract

【解決手段】渦電流の計測プローブセンサ（１００）は、励起部（２０）と検出部（３０）とを有している。励起部（２０）は、円筒磁性体を形成するメインコア（２１）と前記メインコア（２１）の周囲に周方向にまかわれたソレノイドコイルであるメインコイル（２２）とを含む第１励起部と、各サブコア（２５）の軸方向が前記メインコア（２１）の軸方向と同じになるように、前記第１励起部の周りに配置され、円筒磁性体を形成するサブコア（２５）を有する複数の第２励起部とを有している。前記複数の第２励起部は、前記第１励起部に対して、各サブコア（２５）の位置を軸方向に独立して変化し得るように構成される。
【選択図】図１

Description

本技術分野は画像トランスデューサプローブに関するものであり、超音波（ＵＳ）画像の特定の応用、特に１８０度以上の回転に対するデータを得るように構成された超音波画像プローブに関するものである。また超音波以外の応用にも適するものである。

超音波（ＵＳ）画像は検査対象の内部特性に関する有用な情報を提供するものである。超音波システムは、トランスデューサアレイを有するプローブと、トランスデューサアレイを制御し超音波を送信してエコーを受信するコンソールとを含んでおり、当該システムは検査対象の内部特性の画像を生成する処理を実行し、それは３次元（３Ｄ）の容積を含んでいる。

経直腸や経膣への使用を意図したプローブは特定用途のために設計されているが、通常小さい直径の長尺プローブ部を有しており、直腸腔又は膣腔に挿入される当該プローブ部の端部領域又はその近くに前記アレイが固定される。前記プローブは単一要素及び複数要素の（直線及び曲がった）アレイを有しており、当該アレイはプローブの端部に取り付けられてプローブの軸に対して略平行な方向に信号を発するか、プローブの軸に対して略垂直な方向に信号を発するように構成されている。

直線状アレイプローブは所定の弧軌道に沿ってトランスデューサアレイをピボット動作若しくは旋動するように構成されている。前記直線状アレイトランスデューサをピボット動作させて弧軌道に沿った複数の所定の角度の一つに位置決めし当該角度で個々又は複数のトランスデューサ要素を連続的に作動させることにより、長手方向に直線的なスキャンが実行される。また前記直線状アレイトランスデューサが前記弧軌道に沿って前後方向に旋動して複数の所定の角度でデータが取得されることにより、横断方向のスキャンが実行される。前記長手方向及び前記横断方向のデータは直行Ｂスキャン平面におけるエコーデータを生成するのに用いることができ、パイ形状の円筒セクタを形成する視界を生成し得るものである。

しかしながら、前記プローブのトランスデューサアレイは回転動作の範囲に限界があり、前記弧軌道に沿った範囲に制限されるものである。そのため、対象領域を撮像するためには、前記プローブは回転されるか、取り外して再挿入されるか、そうでなければ再び位置合わせされるか、若しくはこれらの全てが行われる必要が生じ、このことは患者に不快感を生じさせ、及び／又は、そうでなければ当該患者及び／又は他の患者に使用される時間を消費することになる。

本出願は上記課題等に鑑みてなされたものである。

一の観点として、本願発明は、超音波画像プローブであって、長軸を有する筐体と、内部キャビティと第１及び第２の端部とを含む長尺チューブ状のシャフトであって、前記長軸に沿って延長し、前記筐体内で回転自在に支持され、所定の最大角度に対して１８０度の角度を有する角度範囲にわたって前記筐体に対し相対的に回転する、前記シャフトと、前記長軸に沿って設けられた複数のトランスデューサ要素を有し、前記シャフトの前記第１の端部に配置されるトランスデューサアレイと、前記筐体内に固設される電気コネクタと、第１端及び第２端を有し、前記シャフトの前記内部キャビティ内に延長された物理的な電気経路であって、当該経路の第１端が前記トランスデューサアレイに接続され、当該経路の第２端が前記電気コネクタに接続される前記電気経路と、を有している。

また他の観点として、本願発明は、直線状トランスデューサアレイを可制御的に回転する工程であって、当該直線状トランスデューサアレイは腔内を撮像するために対象の腔に挿入された伸長された超音波プローブに含まれるものであり、当該直線状トランスデューサアレイをデータ取得の間、少なくとも１８０度の角度にわたって前記プローブに相対的に回転する工程を備えた方法である。

さらに他の観点として、本願発明は、コンソールと、前記コンソールに電気的接続するように構成される超音波プローブとを含む超音波画像システムである。前記コンソールは前記プローブに信号を送信し、前記プローブは直線状トランスデューサアレイのプローブの長軸に沿った配置を支持する伸長シャフトをデータ収集の間、少なくとも１８０度の回転させる。
当業者であれば、以下の詳細な説明を読解して、本願発明の他の観点も認識するだろう。

本出願は添付図面により例示的に図示されるが限定されるものではなく、図面の中で参照番号は類似要素を示している。図面に含まれる図は以下の通りである。
本出願は添付図面により例示的に説明されるが、これに限定されるものではない。各図面において、同様の参照符号は類似の構成要素を示している。
図１は超音波（ＵＳ）画像システムの一例を示すものである。図２は超音波画像システムの超音波プローブの一例を示すものである。図３は超音波プローブの回転制限装置の一例を示すものである。図４は超音波プローブの回転制限装置の一例を示すものである。図５は本願発明の方法の一例を示すものである。図６は既定の超音波プローブのスキャン開始位置とは異なるユーザが決定するスキャン開始位置の非限定的な例を示すものである。図７は既定の超音波プローブのスキャン開始位置とは異なるユーザが決定するスキャン開始位置の非限定的な例を示すものである。

図１は超音波画像装置等の画像システム１００を示しており、超音波（ＵＳ）トランスデューサプローブ１０２とコンソール１０４とを有している。

プローブ１０２は、当該プローブの長軸に沿って配置されたトランスデューサ要素のアレイを有するトランスデューサ１０６を含むものである。図示された本実施形態において、アレイは１次元（１Ｄ）の直線状のアレイトランスデューサ１０６であり１９２個のトランスデューサ要素を有している。他の実施形態では、アレイ１０６はトランスデューサ要素をより多く又は少なく有していてもよく、２次元のアレイ要素、及び／又は曲がった若しくは他の形態の要素を含んでいてもよい。

以下に詳述されるように、トランスデューサ１０６は少なくとも１８０°回転されるように構成される。他の適切な角度の例としては、７２０°までの角度が挙げられ、例えば、３６０°、５６０°、及び／又は他の角度が挙げられる。当該回転は高分解能を実現し、１８０°以上に及ぶ３次元（３Ｄ）のデータ収集を可能とする。

位置センサのモータ１０８はトランスデューサアレイ１０６を回転するのに使用され、トランスデューサアレイ１０６の回転位置及び回転速度を特定するのに使用される。

プローブ通信インタフェース１１２は通信データ及びコンソール１０４の制御信号の入力及び出力ポートを有している。

図示されたプローブ１０２は直腸、膣及び／又はその他の腔の内部に挿入され撮像するように構成される。また当該プローブ１０２は突出領域を通常有しており、そこにトランスデューサ要素が収容される。経直腸や経膣プローブに関し、当該突出領域は１０〜２５ｍｍの範囲の例えば１７ｍｍの外側直径を有しており、１００ｍｍ以下の例えば６５ｍｍに延長する線形アレイ要素を有している。他の応用として、プローブはより小さい又は大きい直径を有するものであってもよい。

コンソール１０４は、１若しくはそれ以上のトランスデューサ１０６の要素を選択的に作動又は起動する送信回路１１４と、トランスデューサ１０６により受信されるエコーを受け取る受信回路１１６とを有している。また受信回路１１６は、ビーム形成（例えば遅延と加算）、空間合成、フィルタリング（例えばＦＩＲ及び／又はＩＩＲ）等のエコーを含む受信エコーを処理するように構成される。

コントローラ１１８は送信回路１１４を制御するものである。当該制御は、Ａモード、Ｂモード、Ｃ平面等を収集するためのトランスデューサ１０６の個々の又は複数のトランスデューサ要素を作動又は起動し、送信された信号等を誘導及び／又は集めるものである。またコントローラ１１８は受信回路１１６を制御する。当該制御は、受信されたエコーを誘導及び／又は集めるためのトランスデューサ１０６を作動する。コントローラ１１８は物理メモリのようなコンピュータ読取可能記憶媒体に暗号化された又は埋め込まれた１若しくはそれ以上のコンピュータ読取可能な命令を実行する１若しくはそれ以上のプロセッサーを含むものである。追加的又は選択的に、前記命令は信号内若しくは搬送波内で実行されるものであってもよい。

モータコントローラ１１０はモータ１０８を制御し、例えば、位置センサからの信号と既定値又はユーザが選択した動作モードとに基づいてトランスデューサ１０６を回転する。当該信号は既定の角度又はユーザが選択した初期角度を示すものでもよい。３６０°又はそれ以上のデータ収集に関しては、３６０°離れたデータの結合が撮像された対象領域にかからないように初期角度を設定できる。またモータコントローラ１１０はトランスデューサアレイ１０６が回転する速度も制御する。

スキャンコンバータ１２０は受信回路１１６からのデータをスキャン変換してディスプレイ用のデータを発生させる。例えば、当該データは、収集されたデータを視覚的に提示するのに使われるディスプレイの座標システムに変換される。図示された実施形態はディスプレイ１２２を有している。しかしながら、当該ディスプレイ１２２は選択的にコンソール１０４との遠隔装置インタフェースでもよい。

ユーザインタフェース１２４は、ボタン、ノブ、キーパッド、タッチスクリーン等及び／又は視覚的及び／又は聴覚的出力装置といったコントローラ１１８と相互作用するための種々の入力及び／または出力装置を含むものである。ユーザインタフェース１２４は、ユーザがプローブ１０２を起動すること、収集角度及び／またはスタート位置を含む、選択した動作モードによって、データ収集することを可能にする。
コンソール通信インタフェース１２６はプローブ１０２との通信データ及び制御信号のための入力及び出力ポートを有している。

通信チャネル１２８_１は、インタフェース１３０及び１３２のそれぞれに接続され、プローブ通信インタフェース１１２及びコンソール通信インタフェース１２６と連結し、プローブ１０２及びコンソール１０４との間の通信リンクを確立する。通信チャネル１２８_２は、インタフェース１３０及びインタフェース１３４のそれぞれに接続され、プローブ通信インタフェース１１２及びモータコントローラ１１０と連結し、モータ１０８及びモータコントローラ１１０との間の通信リンクを確立する。チャネル１２８_１及び１２８_２を、ここではまとめて通信チャネル１２８という。通信チャネル１２８にはケーブル、ワイヤ等が含まれる。

図示された通信チャネル１２８はプローブ１０２及びコンソール１０４から分離された構成として示される。しかしながら、通信チャネル１２８はプローブ１０２とチャネル１２８との間の接続が固定されるプローブ１０２の一部であってもよい。一方、チャネル１２８とコンソールとの間の接続は開かれており、チャネル１２８はコンソール１０４の使用のためにコンソール１０４に接続でき、またコンソール１０４を使用して又は使用せずに異なるプローブを用いる場合はそこから分離できるものとなっている。
図示されたプローブ１０２、コンソール１０４及び通信チャネル１２８の相対的な幾何形状（例えば、大きさ、形状、方向等）は説明目的のためのものであり限定されるものではないことを理解されたい。

さらに、撮像システム１００は、オペレータが容易にシステム１００を運ぶことができて片手又は両手でシステムを使用することができる携帯ユニットとして、又はカート又は他の装置に配置され当該システムを動かすことができる又はそこから取り出して動かすことができる一般的なポータブルシステムとして、又は床、テーブル等の表面に固定又は取り付けられた一般的な静的システムとして構成することができる。

図２はプローブ１０２の一例を示すものである。

図示されたプローブ１０２は、長軸に沿った筐体２０２と、人間の手で掴まれるように構成された第１領域である持運領域２０４と、人間又は動物の直腸は膣の腔に適合するように形作られた第２領域であるチューブ長尺領域２０６と、第１領域２０４と第２領域２０６とを接続する第３領域である中間領域２０８とを有している。中間領域２０８は前記各領域２０４・２０６より相対的に固い金属やプラスチック等の物質を含むことがある。
筐体２０２の内部において、機械的ベアリング２１０の少なくともの１セットが中間領域２０８に固定されている。図示されたベアリング２１０は、ケーシングと、回転動作ができるように構成された１若しくはそれ以上の非導電媒体２１２とを含むものである。当該媒体２１２はトランスデューサアレイ２２２を回転させるのに使用される電子機器からトランスデューサアレイ２２２を電気的に絶縁し、そこからの電気的雑音を軽減する。好ましい非導電媒体２１２の例としては、これに限定されるものではないが、セラミック又は他の非導電媒体のボールやローラ等がある。他の例において、１若しくはそれ以上の非導電媒体２１２は気体や液体等の非導電流体を含む。

回転制限装置２１６はベアリング２１０に隣接した中間領域２０８に取り付けられる。回転制限装置２１６はベアリング２１０に挿入されるチューブ状構造が所定の角度領域で回転できるように構成される。以下に詳しく説明されるように、図示された本実施形態において、回転制限装置２１６は５６０°の範囲で回転する構造を有しており、また回転制限装置２１６はホームポジション及びそこからの回転を制限する少なくとも１つの媒体とを有している。

内部に物質のない中空を有するシャフトであるチューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４はベアリング２１０によって回転自在に支持され、キャリア２１４をいずれの方向にも回転でき、回転制限装置２１６を超えて延長できるものである。チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４は、長尺領域２０６に延長する第１端部２１８と、前記第１領域２０４に延長する第２端部２２０とを有している。ベアリング２２４は伸長領域２０６の端を回転自在に支持する。

シャフト２１４の第１端部２１８は、トランスデューサアレイ２２２を搬送する。ここで説明されるように、トランスデューサアレイ２２２は、１９２個のトランスデューサ要素の直線状のアレイ又はトランスデューサ要素の他の構成を含む。一般的に、チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４は、長尺領域２０６の端の近くまで当該領域２０６内を延長し、トランスデューサアレイ２２２は第１端部２１８の端の近くに隣接して配置される。これはライブ画像で見ることのできるエリアの範囲外の対象物に挿入されるプローブ１０２の第２領域２０６の量を最小にする。

電気経路２２６はトランスデューサアレイ２２２のトランスデューサ要素に固定されて電気通信し、トランスデューサアレイ２２２から延長し、チューブ状トランスデューサキャリア２１４及び第２端部２２０を通過し、第２端部２２０を外れたところで電気経路２２６が電気コネクタ２２８に固定され、第１領域２０４の支持媒体に取り付けられる。
図示された本実施形態において、電気経路２２６は弾力性のある同軸の導電媒体のバンドルを含むものであり、ワイヤやファイバ等である。一例として、当該バンドルは、各トランスデューサ要素に対する別々のワイヤを含む。他の例では、当該バンドルは前記要素への又は要素からの転送制御信号に使用される少量のワイヤ及びマルチプレクサ等を含む。

弾力性のある同軸のバンドルは、チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４の所定の角度領域にねじられるように構成される。ねじれの合計は端部停止機構２１６により制限され、例えば、同軸バンドルが損傷するおそれが回避される。一例として、このことは回転動作の一範囲（例えば０°又は５６０°）ではねじられていない状態であり、回転動作の他の範囲（例えば５６０°又は０°）ではねじられた状態であることを含む。他の例では、弾力性のあるバンドルは２つの角度範囲の間の角度でねじられていない状態である。前者の例では、弾力性のあるバンドルは一方向にねじれて、ねじれが戻される。後者の例では、弾力性のあるバンドルは２つの回転の反対方向にねじれて、ねじれが戻される。一例として、バンドルは各回転アレイ要素に対する１つの小さい同軸ワイヤ（例えば４０ＡＷＧ又はより小さい同軸ワイヤ）から構成される。他の例として、バンドルは、アレイの１より多い要素に対する１つのワイヤから構成される。他の例として、バンドルは、システムケーブルに固定された回転アレイからのアナログ又はデジタルデータを運ぶねじられた組のいくつか又はツイナックス（Ｔｗｉｎａｘ）から構成される。

チューブ装置２３０はチューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４を回転するものである。図示された本実施形態において、チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４は歯又はギアを有しており、チューブ装置２１３は歯付きベルトである。歯付きベルトの歯はチューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４の歯に対して相補的であり、モータ２３２がチューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４を順に回す当該ベルトを回す。

インデックス参照装置２１５はプローブ１０２（すなわちプローブをオンにする）の開始又は起動における、チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４すなわちトランスデューサアレイ２２２の既定の位置を規定し、当該アレイ２２２の位置を既知の参照位置に合わせる。一例として、既知の参照位置は、撮像平面に取り付けられ得る細針の生検ガイド（ｂｉｏｐｓｙｇｕｉｄｅ）に揃えらえて、撮像平面が中間領域２０８の側面に挿入された参照スタッド２１７により位置付けられることを確実にする。

エンコーダ２３３等のような位置合わせ装置はモータの軸すなわちチューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４の角度又は回転位置を特定するのに使用される。他の実施形態において、歯のないベルトが用いられることもある。さらに他の実施形態において、モータ２３２はチューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４の歯と噛み合うギアを回す。他の駆動装置、例えば主ねじ、ラック及びピニオン等もここで考慮される。

電気経路２３４及び２３６は電気コンセント又はケーブル２３８に連結し、コンソール１０４のコンソール通信ポート１２６（図１）に接続するように構成される。電気経路２３４及び２３６はプローブ１０２とコンソール１０４との間の通信制御及び／又はデータに対する経路を提供する。

第２領域２０６は音響窓部２４２と支持部２４４とシール２４０とを有する。音響窓部２４２は音響信号及びエコーの送信及び受信を容易にするものである。支持部２４４は構造的なサポートを提供するものである。シール２４０は第２領域２０６が満たされた流体に対して回転シールを提供するものであり、中間領域２０８に取り付けられ、前記停止装置２１６により認められる所定の回転角度でチューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４が回転できるように構成されるものである。

音響窓部２４２に合う曲率を有するレンズ２４６がトランスデューサアレイ２２２に取り付けられる。

カプリング流体が第２領域２０６の内部に配置され、チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４、レンズ２４６及びトランスデューサアレイ２２２を取り囲む。カプリング流体はトランスデューサアレイ２２２のトランスデューサ要素と音響窓部２４２とを音響結合する。

流体容器２４８は、前記カプリング流体を下部と第２領域２０６との間に流すことのできる、変形可能（拡張可能で折り畳み可能）なチャンバを提供することによって、カプリング流体の拡張及び収縮（例えば温度変化、圧力変化等を原因とする）を可能にする。流体容器２４８は、例えばカプリング流体の温度変化の結果としての、カプリング流体の拡張及び収縮を可能とし、シール２４０での漏洩による流体損失のための代替流体を提供する。流体容器２４８は、軽度の陽圧を第２領域２０６内の流体に加える弾性装置２４９を有し、エアが確実に流体から外れた状態にする。

図示されたプローブ１０２は直腸及び／又は膣の腔などの内部を撮像するように構成される。特定の用途に応じて、第２領域２０６の直径は異なるものである。
図３は回転制限装置２１６の一例を示す図である。

本実施例において、回転制限装置２１６は３つの要素、すなわち、固定要素３０２、第１回転要素である中間回転要素３０４、第２回転要素である外側回転要素３０６を有している。

固定要素３０２は一般的に弧形状であり、図示された本実施形態においては、円の外周の所定の比較的短い部分である。
中間回転要素３０４は絶縁プラスチック物質で形成されており、回転チューブと支持筐体との間を電気的に絶縁するとともに、機構が端部の止め具に当たった場合の衝撃を吸収する。ここで衝撃を吸収することは、駆動システムの消耗を弱めることになる。中間回転要素３０４は一般的にアニュラリングを有し、第１面３０８及び第２面３１０を対向して設けている。

第１面３０８は当該第１面３０８の円軌道の相当な部分に沿って伸びる凹部３１２を有している。また第１面３０８は略弧形状の第１突起部３１４を有し、円軌道から第１面３０８の外側に向けて概ね垂直に突き出ており、前記凹部３１２は当該突起部３１４の一方の側のみから円軌道に沿って当該突起部３１４の他方の側に伸びている。第２面３１０は概ね平面であり、略弧形状である第２突起部３１６を有しており、円軌道から第２面３１０の外側に向けて概ね垂直に突き出ている。

第１突起部３１４及び第２突起部３１６は中間回転要素３０４から反対方向に突き出ている。図示された本実施形態において、第１突起部３１４及び第２突起部３１６は横断方向に沿って互いにオフセットを有しており、中間回転要素３０４の直径に沿った平面に対して概ね平行である。他の実施形態において、第１突起部３１４及び第２突起部３１６は他のオフセットであってもよく、中間回転要素３０４のアニュラリングに沿った同様の位置から突き出るものであってもよい。

外側回転要素３０６は一般的なアニュラリングを備えており、面３１８を有している。面３１８は第１面３０８の円起動に沿って伸びている凹部３２０を有している。また面３１８は一般的に弧形状でアニュラリングから概ね放射状に突き出る突起部３２２を有している。

図４は図２のプローブ１０２の一部に接続した図３の回転制限装置２１６の例を示している。図２から認識されるように、プローブ１０２は、チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４を回転自在に支持するベアリング２１０と、チューブ状トランスデューサキャリア２１４を回転するチューブ装置２３０とを有している。

固定要素３０２は、筐体２０２（図２）の中間領域２０８（図２）に固定して取り付けられる。中間回転要素３０４は固定要素３０２に回転自在に結合する。例えば、図示された本実施形態において、固定要素３０２の弧は円軌道に沿うものであり、それは中間回転要素３０４の円軌道に一致し（例えば同じ直径を有する）、中間回転要素３０４の凹部３１２に沿うものである。

そのようなものとして、要素３０２及び３０４は結合して、固定要素３０２が中間回転要素３０４の凹部３１２に収まるようになる。当該結合に関し、中間回転要素３０４は、固定要素３０２に対して相対的に回転することができ、凹部３１２の固定要素３０２に物理的に接触する第１突起部３１４の一方側から凹部３１２の固定要素３０２の他方側に物理的に接触する第１突起部３１４の他方側までの角度領域の範囲を回転することができる。

外側回転要素３０６は、チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４に取り付けられ、中間回転要素３０４に回転自在に結合する。例えば、図示された本実施形態において、外側回転要素３０６の凹部３２０は、中間回転要素３０４のアパーチャに沿って配置され、外側回転要素３０６の面３１８が中間回転要素３０４の第２面３１０の平面に対向するようになる。

この結合に関し、外側回転要素３０６は中間回転要素３０４に対して相対的に回転することができ、中間回転要素３０４の第２突起部３１６に物理的に接触する外側回転要素３０６の突起部３２２の一方側から中間回転要素３０４の第２突起部３１６の他方側に物理的に接触する外側回転要素３０６の他方側の突起部３２２までの角度領域の範囲を回転することができる。

中間回転要素３０４の角度範囲は固定要素３０２及び突起部３１４の弧の物理的な長さに依存するものであり、外側回転要素３０６の角度領域は、外側回転要素３０６の突起部３２２及び中間回転要素３０４の突起部３１６の弧の物理的な長さに依存するものである。２つの角度範囲の組み合わせは、チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４に対する回転の角度範囲を決定する。

例として、中間回転要素３０４が２８０°回転するように構成され、外側回転要素３０６が２８０°回転するように構成され、チューブ状トランスデューサアレイキャリア２１４が５６０°（即ち２８０°＋２８０°）回転可能になる。当然のことながら、中間回転要素３０４及び外側回転要素３０６の角度回転は上記の例に示されるような等しいものでなくてよい。また、この角度の合計は変えることができ、必要に応じて製造上の公差を調整し、アレイの回転を最小合計角度にできる。

図５はシステム１００における撮像方法を示している。

次の動作の順序は説明目的のためのものであり、これに限られるものではないことに留意されたい。また、同時でもよく、１若しくはそれ以上の動作が異なる順番で実行されてよいし、これに限られるものでものないが同時に実行されてもよい。さらに、１若しくはそれ以上の動作が省略されてもよく及び／又は１若しくはそれ以上の他の動作が追加されてもよい。

５０２において、プローブ１０２はコンソール１０４に電気的に接続される。ここで記述されるように、これは、プローブ１０２とコンソール１０４とを、それぞれ通信ポート１１２及び１２６と通信チャネル１２８とを用いて連結することを含むものである。

５０４において、スキャニングモードが選択される。ここで記述されるように、これは、ユーザインタフェース１２４から信号を受け取るコントローラ１１８により実行可能であり、当該信号はユーザにより選択された対象モードを示すものである。当該スキャニングモードは１８０°以上の角度領域に及ぶ３Ｄデータの取得に用いられる。また１８０°以下の角度領域のモードが択一的に選択されてもよい。

５０６において、スキャン開始位置が特定され、それに従ってトランスデューサアレイ２２２の位置が決定される。ここで記述されるように、当該開始位置は既定の開始位置又はユーザが選択した開始位置であってよい。後者の場合、当該ユーザは、ユーザインタフェース１２４の制御を実行することができ、対象のスキャン開始位置を特定できる。ユーザが選択したスキャン開始位置の例としては、以下の図６，７に関連したものが挙げられる。

ユーザインタフェース１２４は、所定の角度単位で両方向（回転の制限範囲内）に当該トランスデューサアレイを回転する１若しくはそれ以上の制御を有していてもよく、例えば１から２°又は他の角度単位で制御される。他の実施形態において、トランスデューサアレイは、制御が作動している間、連続的に動作するように構成される。

５０８において、プローブ１０２は腔に挿入されて撮像処理が行われる。例えば、プローブ１０２が経直腸プローブである場合、当該プローブ１０２はスキャンされる患者の直腸に挿入され、プローブ１０２が経膣プローブである場合、当該プローブ１０２はスキャンされる患者の膣に挿入される等が行われる。

５１０において、トランスデューサアレイはスキャンの角度範囲で回転されて超音波データが取得される。データ取得が１８０°以上の角度領域に及ぶ場合、このことはトランスデューサアレイを１８０°以上回転することを意味する。

５１２において、取得されたデータが処理され、患者の内部構造の１若しくはそれ以上の画像が生成される。

図６，７はシャフト２１４の断面図を示しており、ユーザがスキャン開始位置を決定する限定されない例に関するものである。

まず図６に関して、本実施例では、シャフト２１４のホーム回転位置６０２でトランスデューサアレイ２２２が整列され、この例では上に向けられるようになる。既定のスキャンの開始回転位置６０４はホーム回転位置６０２から１８０°に位置付けられ、この例では下に向けられており、また３６０°スキャンに対するスキャンの終了回転位置６０６でもある。

図示された本実施形態において、シャフト２１４は反時計回りに回転し、ホーム回転位置６０２から既定のスキャンの開始回転位置６０４までトランスデューサアレイ２２２を動かす。３６０°スキャンの間、シャフト２１４は、既定のスキャンの開始回転位置６０４からスキャンの終了回転位置６０６までトランスデューサアレイ２２２を３６０°回転する。

他の実施形態において、ホーム回転位置６０２及び／又は既定のスキャンの開始回転位置６０４及び終了回転位置６０６を他の位置にすることができる。また、シャフト２１４は時計回りに回転し、ホーム回転位置６０２から既定のスキャンの開始回転位置６０４までトランスデューサアレイ２２２を動かしてもよい。

図７の状態では、分析対象７０２がシャフト２１４に関連して位置付けられ、３６０°スキャンに対する既定のスキャンの開始回転位置６０４及び終了回転位置６０６が分析対象７０２の範囲に入り、分析対象７０２の画像のアーチファクトを発生させるかもしれない。

本実施例において、ユーザは既定のスキャンの開始回転位置６０４から他のスキャンの開始回転位置７０４にスキャンの開始回転位置を変え、また３６０°スキャンに対する終了回転位置６０６を他のスキャンの終了回転位置７０６に変える。この位置では、３６０°スキャンに対するスキャンの開始回転位置７０４もスキャンの終了回転位置７０６も分析対象７０６の範囲内にはなく、分析対象７０２の範囲内にある開始回転位置及び終了回転位置に起因する、分析対象７０２の画像のアーチファクトを軽減する。

図示された例において、他のスキャンの開始回転位置７０４が既定のスキャンの開始回転位置６０４から時計回りに９０°回転（＋９０）して動かされる。他の実施形態において、他のスキャンの開始回転位置７０４が、既定のスキャンの開始回転位置６０４から反時計回りに９０°回転（―９０）して動かされる。さらに他の実施形態において、既定のスキャンの開始位置６０４からの回転移動の大きさは、９０°以上又は９０°未満であってもよい。

本出願がいくつかの実施形態に言及して記述された。本出願を読解すれば修正及び変更が他にも生じることが理解される。添付の請求項及びそれと同等の範囲内のものを含む場合、そのような全ての修正及び変更を含むものとして発明が解釈される。

Claims

超音波画像プローブ（１０２）であって、
長軸を有する筐体（２０２）と、
内部キャビティと第１及び第２の端部（２１８，２２０）とを含む長尺チューブ状のシャフト（２１４）であって、前記長軸に沿って延長し、前記筐体内で回転自在に支持され、所定の最大角度に対して１８０度の角度を有する角度範囲にわたって前記筐体に対し相対的に回転する、前記シャフトと、
前記長軸に沿って設けられた複数のトランスデューサ要素を有し、前記シャフトの前記第１の端部（２１８）に配置されるトランスデューサアレイ（２２２）と、
前記筐体内に固設される電気コネクタ（２２８）と、
第１端及び第２端を有し、前記シャフトの前記内部キャビティ内に延長された物理的な電気経路（２２６）であって、当該経路の第１端が前記トランスデューサアレイに接続され、当該経路の第２端が前記電気コネクタに接続される前記電気経路と、
を有することを特徴とする超音波画像プローブ。
請求項１に記載のプローブにおいて、
前記筐体に取り付けらえた回転制限装置（２１６）をさらに備え、
当該回転制限装置は所定の最大角度まで回転させることができ、それによって、制御システム障害のために損傷することから前記電気経路（２２６）を保護する、
ことを特徴とするプローブ。
請求項２に記載のプローブにおいて、
前記回転制限装置は、
前記筐体に固定して取り付けられた固定要素（３０２）と、
前記固定要素に回転自在に結合され、第１の所定の角度範囲を回転する第１回転要素（３０４）と、
前記シャフトに固定されるとともに、前記第１回転要素に回転自在に結合され、第２の所定の角度範囲を回転する第２回転要素（３０６）と、
を備え、
前記第１及び第２の角度範囲が所定の最大角度となるように組み合わさる、
ことを特徴とするプローブ。
請求項３に記載のプローブにおいて、
前記固定要素は弧の部分に沿って伸びており、
前記第１回転要素は、
第１の面（３０８）を有するアニュラリングと、
前記面に沿った円形経路の部分に沿って延長する凹部（３１２）と、
前記円形経路から外に伸びる突出部（３１４）と
を備え、
前記固定要素は前記凹部に置かれ、
前記第１回転要素は、前記突出部が前記固定要素の第１端部に物理的に接触する第１位置から、前記突出部が前記固定要素の第２端部に物理的に接触する第２位置まで、前記固定要素の周りを回転する、
ことを特徴とするプローブ。
請求項３に記載のプローブにおいて、
前記第１回転要素は、
第１の面（３０８）を有するアニュラリングと、
略平面の表面（３１０）と、
前記第１の面から外に伸びた第１突出部（３１４）と
を備え、
前記第２の回転要素は、
第１の面（３１８）を有するアニュラリングと、
前記第１の面に沿って円形経路の部分に沿って伸びた凹部（３２０）と、
前記円形経路から外に伸びた第２突出部（３２２）と
を備え、
前記第２回転要素の前記凹部は、前記アニュラリングのアパーチャ内に設けられ、
前記第２回転要素は、前記第２突出部が前記第１突出部に物理的に接触する第１位置から、前記第２突出部が前記第１突出部に物理的に接触する第２位置まで、前記第１回転要素の周りを回転する、
ことを特徴とするプローブ。
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプローブにおいて、
前記最大角度は５６０度以上であることを特徴とするプローブ。
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプローブにおいて、
前記筐体に取り付けられた少なくとも１つのベアリング（２１０）であって、前記シャフトを回転自在に支持して、前記角度範囲を回転させる前記ベアリング
をさらに備えたことを特徴するプローブ。
請求項７に記載のプローブにおいて、
前記ベアリングは、前記シャフトを支持して前記角度範囲を回転させる非導電体
を備えたことを特徴とするプローブ。
請求項８に記載のプローブにおいて、
前記非導電体は、少なくとも一つのセラミック球
を備えたことを特徴とするプローブ。
請求項１乃至９のいずれか一項に記載のプローブにおいて、
前記電気経路は電気ワイヤの束を含んでおり、前記電気経路の前記第１端は前記トランスデューサアレイとともに回転し、前記第２端は前記電気コネクタに静止したままである、
ことを特徴とするプローブ。
請求項１０に記載のプローブにおいて、
前記電気経路は、前記角度範囲の一端で、ねじれていない状態になるように構成されるとともに、当該角度範囲の他端で、ねじれた状態になるように構成される、
ことを特徴するプローブ。
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のプローブにおいて、
前記筐体は、
対象の腔への挿入のための形状とされ、腔内を撮像するためのチューブ状長尺領域（２０６）であって、前記トランスデューサアレイを運ぶ前記シャフトの第１の端部が当該チューブ状長尺領域内で伸びるように構成され、音響カプリング流体で満たされるように構成された前記チューブ状長尺領域と、
前記チューブ長尺領域を取り囲んで密閉するとともに、当該チューブ長尺領域が前記角度範囲を回転することを可能にするシール（２４０）と、
を備えたことを特徴とするプローブ。
請求項１２に記載のプローブであって、
流体容器（２４８）であって、
前記密閉されたチューブ状長尺領域に収まらないカプリング流体の少なくとも一つホールドである当該密閉されたチューブ状長尺領域の大きさを拡大するものであり、
カプリング流体のソースを提供して当該密閉されたチューブ状長尺領域がカプリング流体に満たされるようにするものであり、
圧力を加えて密閉されたチューブ状長尺領域に空気が入ることを阻止するスプリング装置(２４９)を含むものである、
前記流体容器を備えたことを特徴とするプローブ。
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のプローブであって、
経直腸用プローブ又は経膣用プローブの少なくともいずれか一つである、
ことを特徴とするプローブ。
直線状トランスデューサアレイを可制御的に回転する工程であって、当該直線状トランスデューサアレイは腔内を画像化するために対象の腔に挿入され伸長された超音波プローブに含まれるものであり、当該直線状トランスデューサアレイをデータ取得の間、少なくとも１８０度の角度にわたって前記プローブに相対的に回転する工程を備えたことを特徴とする方法。
請求項１５に記載の方法であって、
前記直線状トランスデューサアレイは最大角度が５６０度にわたって回転するように構成されたことを特徴とする方法。
請求項１５又は１６に記載の方法であって、
前記直線状のトランスデューサアレイに対するスタート角度を特定する工程と、
前記直線状のトランスデューサアレイが前記スタート角度に一致するように電気的に回転する工程と、
同時に、前記直線状のトランスデューサアレイを前記スタート角度で回転を開始し、少なくとも１８０度の回転での所定の収集角度にわたってデータを収集する工程と、
を備えたことを特徴とする方法。
請求項１７に記載の方法であって、
前記スタート角度は異なる画像処理に対して異なるものであることを特徴とする方法。
請求項１７又は１８に記載の方法であって、
３６０度スキャンに対して、前記スタート角度は、当該スキャンの第１の角度と最後の角度との間の角度であることを特徴とする方法。
請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の方法であって、
前記トランスデューサアレイは、当該トランスデューサアレイを回転するのに使用される要素を駆動する電子回路から電気的に隔離されることを特徴とする方法。
請求項１５乃至２０のいずれか一項に記載の方法であって、
前記トランスデューサアレイは回転可能なシャフトに取り付けられ、当該シャフトは前記トランスデューサアレイを長尺領域に延長し、当該長尺領域は当該トランスデューサアレイの無制限の回転を可能にする回転シールで密閉されていることを特徴とする方法。
請求項１５乃至２０のいずれか一項に記載の方法であって、
前記トランスデューサアレイは回転可能なシャフトに取り付けられ、当該シャフトは前記トランスデューサアレイを長尺領域に伸ばし、電気経路が当該トランスデューサアレイから静的に固定されたコネクタまで延びており、当該電気経路は回転の一端でねじれていない状態であり、回転の他端でねじれた状態である、ことを特徴とする方法。
超音波画像システム（１００）は、
コンソール（１０４）と、
前記コンソールに電気的接続するように構成される超音波プローブ（１０２）と
を備え、
前記プローブは、
シャフト（２１４）と、
前記シャフトにより運ばれ、前記プローブの長軸に沿って延長するトランスデューサアレイ（２２２）と
を備え、
当該長軸及び当該トランスデューサアレイが３６０度スキャンに対して３６０度回転するように構成される、
ことを特徴する方法。