JP2015508006A - 補助モニターが取り付けられた超音波プローブおよびそれを含む超音波診断装置 - Google Patents

補助モニターが取り付けられた超音波プローブおよびそれを含む超音波診断装置 Download PDF

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Abstract

本発明による補助モニターが取り付けられた超音波プローブおよびそれを含む超音波診断装置が開示される。本発明による超音波診断装置は、超音波走査により戻ってくる超音波を電気的な信号に変換し、変換された前記電気的な信号に相応する画像の一部または全体をその一側に取り付けられた補助モニターに出力する超音波プローブ、変換された前記電気的な信号の提供を受ける超音波診断装置本体、および前記超音波診断装置本体から前記電気的な信号に相応する画像の提供を受け、その提供を受けた画像の全体を出力する表示装置を含み、前記超音波プローブは、前記補助モニターに出力される画像内で既に設定された目標地点で血液または注射液を吸入するか注射する注射装置を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、超音波プローブおよびそれを含む超音波診断装置に関し、より詳しくは、超音波プローブの一側に補助モニターを取り付け、その補助モニターを介して超音波診断装置の表示装置から出力される画像の一部または全体を同時に出力するようにし、超音波プローブの一側に注射器を取り付け、超音波診断結果によって推定された距離を用いて注射器の針を既に設定された血管または目標地点に自動で挿入するようにする超音波プローブおよびそれを含む超音波診断装置に関する。
超音波画像機器は、放射線を用いることなく、人体に無害な超音波を用いて身体の内部を見せる画像装置であり、診断と手術に日常的に用いられる装置である。
最近では既存の超音波機器の大きさが小さくなり、携帯電話大きさほどの携帯用超音波まで開発されており、その使用領域が拡張されると見込まれる。
超音波を用いた手術は、頸静脈や鎖骨下静脈のカテーテル挿入、関節内に滲出液除去や治療薬物の注入、マンモトーム（ｍａｍｍｏｔｏｍｅ）手術、胸膜腔や心膜内の滲出液除去など数多くの分野を網羅している。
しかし、従来に用いられていた全ての超音波診断装置は、図１に提示されたように、画像が超音波プローブと分離している装置内のモニターに表示されるようになる。すなわち、超音波プローブによって得られた信号が実際に手術が行われている部位に関係なく他の位置に置かれているモニターに表示されるようになり、手術者の視線が手術を行っている手の位置でなく、モニターに向かった状態で手術を行わなければならないという困難がある。
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は超音波プローブの一側に補助モニターを取り付け、その補助モニターを介して超音波診断装置の表示装置から出力される画像の一部または全体を同時に出力するようにする超音波プローブおよびそれを含む超音波診断装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、超音波プローブの一側に注射器を取り付け、超音波診断結果によって推定された距離を用いて注射器の針を既に設定された血管または目標地点に自動で挿入するようにする超音波プローブおよびそれを含む超音波診断装置を提供することにある。
しかし、本発明の目的は上記で言及した事項に制限されず、言及していない他の目的は下記の記載から当業者に明らかに理解できるものである。
前記目的を達成するために、本発明の一観点による超音波診断装置は、超音波走査により戻ってくる超音波を電気的な信号に変換し、変換された前記電気的な信号に相応する画像の一部または全体をその一側に取り付けられた補助モニターに出力する超音波プローブ、変換された前記電気的な信号の提供を受ける超音波診断装置本体、および前記超音波診断装置本体から前記電気的な信号に相応する画像提供を受け、その提供を画像の全体を出力する表示装置を含み、前記超音波プローブは、前記補助モニターに出力される画像内で既に設定された目標地点で血液または注射液を吸入するか注射する注射装置を含むことを特徴とする。
好ましくは、前記超音波プローブは、前記表示装置を介して出力される画像内で既に設定された大きさの中心領域を前記補助モニターに出力することを特徴とする。
好ましくは、前記超音波プローブは、前記補助モニターに出力される画像内で既に設定された目標地点までの距離情報を推定し、その推定された距離情報を用いて前記目標地点で血液または注射液を吸入するか注射するように前記注射装置を制御することを特徴とする。
本発明の他の観点による補助モニターが取り付けられた超音波プローブは、超音波走査により戻ってくる超音波を電気的な信号に変換するプローブヘッド、変換された前記電気的な信号を超音波診断装置本体に伝達し、前記超音波診断装置本体から伝達した前記電気的な信号に相応する画像の入力を受けるケーブル、および前記電気的な信号に相応する画像内で既に設定された目標地点まで注射器を挿入し、その挿入された注射器を介して血液または注射液を吸入するか注射する注射装置を含んでも良い。
好ましくは、前記補助モニターは、前記プローブヘッドの一側に取り付けられ、前記超音波診断装置本体に連結される表示装置を介して出力される画像内で既に設定された大きさの中心領域を出力することを特徴とする。
好ましくは、前記補助モニターは前記プローブヘッドと物理的に結合されるか、前記プローブヘッドに物理的に分離して着脱式で結合されることを特徴とする。
本発明のまた他の観点による補助モニターが取り付けられた超音波プローブは、超音波走査により戻ってくる超音波を電気的な信号に変換するプローブヘッド、変換された前記電気的な信号に相応する画像の一部または全体を出力する補助モニター、変換された前記電気的な信号を超音波診断装置本体に伝達し、前記超音波診断装置本体から伝達した前記電気的な信号に相応する画像の入力を受けるケーブル、および前記補助モニターに出力される画像内で既に設定された目標地点まで注射器を挿入し、その挿入された注射器を介して血液または注射液を吸入するか注射する注射装置を含んでも良い。
好ましくは、前記補助モニターは、前記プローブヘッドの一側に取り付けられ、前記超音波診断装置本体に連結される表示装置を介して出力される画像内で既に設定された大きさの中心領域を出力することを特徴とする。
好ましくは、前記注射装置は、前記血液または注射液を吸入するか注射するための注射器を固定させる固定手段を含むことを特徴とする。
好ましくは、前記注射装置は、前記血液または注射液を吸入するか注射する注射器を固定させる固定手段、前記注射器の注射針が挿入される角度を調節できるように前記注射器を回転させる回転手段、および前記目標地点まで挿入された注射器のピストンを前進または後退させる駆動手段を含むことを特徴とする。
好ましくは、前記駆動手段は、前記超音波を用いて前記プローブヘッドから前記目標地点までの距離情報を推定し、その推定された距離情報を用いて挿入される前記注射器のピストンの前進または後退の程度を調節することを特徴とする。
好ましくは、前記超音波プローブは、前記超音波を用いて前記プローブヘッドから前記目標地点までの距離情報を推定する制御手段をさらに含み、前記注射装置は、前記制御手段から推定された前記距離情報を用いて前記目標地点に挿入される前記注射器のピストンの前進または後退の程度を調節する駆動手段を含むことを特徴とする。
これにより、本発明は、超音波プローブの一側に補助モニターを取り付け、その補助モニターを介して超音波診断装置の表示装置から出力される画像の一部または全体を同時に出力することにより、手術する位置と手術者の視線が一致して便利で正確な手術を可能にする効果がある。
また、本発明は、超音波プローブの一側に注射器を取り付け、超音波診断結果によって推定された距離を用いて注射器の針を既に設定された血管または目標地点に自動で挿入することによって手術者の便利性を向上できる効果がある。
従来の一般的に実施されている超音波検査の概略図である。
本発明の一実施形態による超音波プローブの構成を示す第１図である。
本発明の一実施形態による超音波プローブの構成を示す第２図である。
本発明の一実施形態による注射装置の構成を示す図である。
本発明の一実施形態による超音波診断装置の構成を示す図である。
以下、本発明の実施形態による補助モニターが取り付けられた超音波プローブおよびそれを含む超音波診断装置を添付した図１〜図５を参照して説明する。本発明による動作および作用を理解するのに必要な部分を中心に詳細に説明する。明細書の全体にかけ、各図面に提示された同一の参照符号は同一の構成要素を示す。また、本発明を説明するにおいて関連の公知機能あるいは構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合はそれに関する詳細な説明は省略する。
本発明においては、１）超音波プローブの一側に補助モニターを取り付け、その補助モニターを介して超音波診断装置の表示装置から出力される画像の一部または全体を同時に出力するようにし、２）超音波プローブの一側に注射器を取り付け、超音波診断結果によって推定された距離を用いて注射器の針を既に設定された血管または目標地点に挿入して血液を自動で抽出できるようにする新しい方案を提案する。
先ず、本発明による超音波診断装置は超音波プローブ１００、超音波診断装置本体２００、および表示装置３００などを含んで構成されることができる。
超音波プローブ１００は、超音波走査により戻ってくる超音波にある情報を電気的な信号に変換し、その変換された電気的な信号を超音波診断装置本体２００に転送することができる。特に、本発明による超音波プローブ１００は電気的な信号を出力するための補助モニターを備え、自動で皮膚および脂肪組織下の血管、組織や目標地点などに挿入するための注射装置をさらに備えることができる。
また、超音波プローブ１００は、超音波診断結果に応じて皮膚および脂肪組織下に位置する血管、組織や目標地点までの距離情報を推定し、その推定された距離情報を用いて注射装置を制御することができる。
超音波診断装置本体２００は、超音波プローブ１００から転送された電気的な信号の提供を受け、その提供を受けた電気的な信号を用いて画像信号または画像データを発生させ、その発生した画像信号を表示装置３００を介して出力することができる。また、超音波診断装置本体２００は画像信号を補助モニターに伝達することができる。
図２は、本発明の一実施形態による超音波プローブの構成を示す第１図である。
図２に示すように、本発明による超音波プローブ１００は超音波を送信または受信する超音波プローブヘッド１０、補助モニター２０、およびケーブル３０からなり、ケーブル３０は超音波診断装置の本体２００に接続されている。
本発明の一実施形態として、医療手術用超音波診断装置を構成する超音波プローブ１００は、プローブヘッド１０の上面に既に設定された大きさの補助モニター２０が取り付けられることができる。
この時、補助モニター２０はプローブヘッド１０と物理的に結合されるように構成されても良いが、必ずしもこれに限定されるものではなく、プローブヘッド１０に物理的に分離して着脱式で結合され、有線または無線の通信によって画像を転送するように構成されても良い。
前記補助モニター２０は、後述する超音波診断装置の本体２００から出力される画像の全体あるいは一部を表示装置３００と同時に出力することができる。したがって、手術者はプローブヘッド１０上に置かれた補助モニター２０を見ながら手術が行うことができるので便利で正確な手術ができるようになる。
前記本発明の実施形態による超音波プローブ１００は既存の超音波プローブに取り付けられた一般的な構成であり、その内部に圧電振動子（ｐｉｅｚｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）、音響整合層（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｌａｙｅｒ）、音響レンズ（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｌｅｎｓ）、裏当て材（ｂａｃｋｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）、およびフレキシブルな印刷回路（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ；ＦＰＣ）を含むことができる。
これを簡略に説明すれば次の通りである。圧電振動子は板状の圧電振動材をダイシング加工することによって小冊子形態の圧電素子（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｌｅｍｅｎｔ）で素子化されている。
圧電振動子の接地電極側には音響インピーダンスを整合させるための音響整合層が提供されており、この音響整合層の表面には音響レンズが提供されていている。
また、圧電振動子の信号電極側にはエポキシ系樹脂を介して吸音性に優れたゴムなどから作った裏当て材が接合されている。
圧電振動子の両側面にはＦＰＣが互いに対向する形態で配置されている。各ＦＰＣの先端部は、圧電振動子の信号電極と接地電極にハンダ材料を介して接続されている。
このＦＰＣは圧電振動子との接続部の近傍で約９０度に曲げられ、その基端部（Ｓｔｙｌｏｂａｔｅ）が裏当て材側に配置された超音波診断装置本体２００に接続されている。
前述した構成の超音波プローブを用いる場合、先ず音響レンズを診断対象に接触させ、ＦＰＣを介して圧電振動子に電気信号を印加して圧電振動子から超音波を発生させる。
発生した超音波は音響レンズを介して診断対象に送信され、診断対象の内部で反射した後、圧電振動子によって受信される。受信された超音波は圧電振動子において電気信号に変換され、ＦＰＣを介して超音波診断装置本体２００にケーブル３０を介して伝達される。
図３は、本発明の一実施形態による超音波プローブの構成を示す第２図である。
図３に示すように、本発明による超音波プローブ１００は、超音波を送信または受信する超音波プローブヘッド１０、補助モニター２０、ケーブル３０、および注射装置４０などを含んで構成されることができる。
本発明による超音波プローブ１００の構成は注射装置４０を除いては図２で説明した内容と同様であるのでその説明を省略し、注射装置４０のみを説明する。
注射装置４０は注射器４１を取り付け、補助モニター３０または表示装置に出力される画像から見られる皮膚および脂肪組織下に位置する血管、組織や目標地点などに注射器４１の注射針を自動で挿入するように構成されることができる。
この時、超音波プローブは制御手段（図示せず）をさらに含むことができる。すなわち、制御手段は、超音波を用いてプローブヘッドから目標地点までの距離情報を推定し、その推定された距離情報を用いて注射装置４０に転送することができる。そうすると、注射装置４０は距離情報に応じて注射器４１のピストンの前進または後退の程度を調節することができる。
また、制御手段は、電気的な信号を超音波診断装置本体に転送し、その電気的な信号に相応する画像信号の提供を受け、それを補助モニター３０に転送することができる。
図４は、本発明の一実施形態による注射装置の構成を示す図である。
図４に示すように、本発明による注射装置４０は、注射器を固定する固定手段４２、回転手段４３、および駆動手段４４などを含んで構成されることができる。
固定手段４２は注射器を固定するための手段であり、例えば、注射器の上部を固定するための第１固定手段と注射器の下部を固定するための第２固定手段で形成されることができる。
回転手段４３は、注射器の注射針が挿入される角度を調節できるように注射器を回転させることができる。例えば、角度の調節に応じて注射器の注射針が皮膚および脂肪組織に垂直に挿入されるか、既に設定された角度で斜めに挿入されることができる。
このように注射針が挿入される角度を調節する理由は、注射器の注射針が血管に垂直に挿入される場合に血管が破裂され得るので、これを防止するためである。
駆動手段４３は、注射器のピストンを前進または後退させて注射器の注射針を組織内に挿入させ、血液または注射液を吸入するか血管内に注射液を注射することができる。
この時、駆動手段４３は、超音波プローブの制御手段から距離情報の提供を受け、提供を受けた距離情報に応じてピストンの前進または後退の程度を調節する。
また、駆動手段４３は、直接超音波を用いて皮膚および脂肪組織下の血管、組織や目標地点までの距離情報を推定し、その推定された距離情報を用いてピストンの前進または後退の程度を調節する。
この時、本発明は、別途の駆動ボタンを注射装置４０または超音波プローブ１００の一側にさらに備え、使用者がそれを押すことによって注射器を駆動させることができる。
図５は、本発明の一実施形態による超音波診断装置の構成を示す図である。
図５に示すように、本発明による超音波診断装置２００は、送信回路２２、受信回路２３、制御回路２４、および信号処理回路２５を含んで構成されることができる。
送信回路２２は、超音波を発生させるための駆動信号を発生し、発生した駆動信号を超音波プローブ内の圧電振動子に供給することによって振動子に超音波を発生させる。
受信回路２３は圧電振動子からのエコー信号を遅延加算処理する。
信号処理回路２５は、受信回路２３からのエコー信号の供給を受け、Ｂモード画像のデータ、Ｄモード（ドップラー）画像のデータまたはＭ（モーション）モード画像のデータを発生する。
この時、超音波診断装置は、対象体から反射される超音波信号の反射係数を２次元画像で示すＢモード（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｍｏｄｅ）画像、ドップラー効果（ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）を用いて動く対象体の速度をドップラースペクトルで示すＤモード画像（Ｄｏｐｐｌｅｒ ｍｏｄｅ ｉｍａｇｅ）、ドップラー効果（Ｄｏｐｐｌｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）を用いて動く対象体の速度をカラーで示すＣモード画像（Ｃｏｌｏｒ ｍｏｄｅ ｉｍａｇｅ）、Ｂモード画像において対象体の特定部位の生体情報（例えば、輝度情報）が時間に応じてどのように変わるかを画像で示すＭモード（Ｍｏｔｉｏｎ ｍｏｄｅ）画像、対象体にコンプレッション（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）を加える時と加えない時との反応差を画像で示す弾性モード画像などを提供することができる。
表示装置３００は、発生したＢモード画像のデータ、Ｄモード（ドップラー）画像のデータまたはＭ（モーション）モード画像を表示する。
この時、前記信号処理回路２５から出力される画像は表示装置３００に送られると同時に超音波プローブ１００に搭載された補助モニター２０にも送られる。
この過程で補助モニター２０に表示される画像は前記表示装置３００において表示される全体画像が表示されても良く、画像の一部だけが表示されるようにしても良い。
この時、一実施形態として、補助モニター２０は表示装置３００に比べてその大きさが小さいために画像の一部だけが表示されることができ、例えば、表示装置３００に出力される画像の中心領域を表示することができる。すなわち、補助モニター２０において、表示装置３００に出力される画像の大きさを縮小して表示するのではなく、その中心領域だけを表示するのである。
したがって、本発明は、超音波を用いる手術者が超音波手術中に超音波プローブ１００上に置かれた補助モニター２０を見ながら手術を行うことができるため、手術する位置と手術者の視線が一致して便利で正確な手術ができるようにする。特に、超音波プローブを用いて注射をする場合、補助モニター２０を見ながら注射をしようとする部位を探した後、超音波を用いてプローブヘッド１０から目標地点までの距離情報を推定し、その推定された距離情報を用いて挿入される前記注射器のピストンの前進または後退の程度を調節できる効果がある。
一方、上述した本発明の実施形態は、コンピュータで実行可能なプログラムで作成することができ、コンピュータで読み取り可能な記録媒体を用いて前記プログラムを動作させる汎用ディジタルコンピューターで実現されることができる。前記コンピュータで読み取り可能な記録媒体はマグネチック格納媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードディスクなど）、光学的読み取り媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）のような格納媒体を含む。
以上で説明した実施形態は一例に過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で様々な修正および変形が可能である。したがって、本発明に開示された実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものでなく説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は下記の請求範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈されなければならない。

Claims (12)

  1. 超音波走査により戻ってくる超音波を電気的な信号に変換し、変換された前記電気的な信号に相応する画像の一部または全体をその一側に取り付けられた補助モニターに出力する超音波プローブ、
    変換された前記電気的な信号の提供を受ける超音波診断装置本体、および
    前記超音波診断装置本体から前記電気的な信号に相応する画像の提供を受け、その提供を受けた画像の全体を出力する表示装置
    を含み、
    前記超音波プローブは前記補助モニターに出力される画像内で既に設定された目標地点で血液または注射液を吸入するか注射する注射装置を含むことを特徴とする超音波診断装置。
  2. 前記超音波プローブは、前記表示装置を介して出力される画像内で既に設定された大きさの中心領域を前記補助モニターに出力することを特徴とする、請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記超音波プローブは、
    前記補助モニターに出力される画像内で既に設定された目標地点までの距離情報を推定し、その推定された距離情報を用いて前記目標地点で血液または注射液を吸入するか注射するように前記注射装置を制御することを特徴とする、請求項１に記載の超音波診断装置。
  4. 超音波走査により戻ってくる超音波を電気的な信号に変換するプローブヘッド、
    変換された前記電気的な信号を超音波診断装置本体に伝達するケーブル、および
    前記電気的な信号に相応する画像内で既に設定された目標地点まで注射器を挿入し、その挿入された注射器を介して血液または注射液を吸入するか注射する注射装置
    を含む超音波プローブ。
  5. 前記補助モニターは、前記プローブヘッドの一側に取り付けられ、前記超音波診断装置本体に連結される表示装置を介して出力される画像内で既に設定された大きさ中心領域を出力することを特徴とする、請求項４に記載の超音波プローブ。
  6. 前記補助モニターは、前記プローブヘッドと物理的に結合されるか、前記プローブヘッドに物理的に分離して着脱式で結合されることを特徴とする、請求項４に記載の超音波プローブ。
  7. 超音波走査により戻ってくる超音波を電気的な信号に変換するプローブヘッド、
    変換された前記電気的な信号に相応する画像の一部または全体を出力する補助モニター、
    変換された前記電気的な信号を超音波診断装置本体に伝達し、前記超音波診断装置本体から伝達した前記電気的な信号に相応する画像の入力を受けるケーブル、および
    前記補助モニターに出力される画像内で既に設定されたまで注射器を挿入し、その挿入された注射器を介して血液または注射液を吸入するか注射する注射装置
    を含むことを特徴とする補助モニターが取り付けられた超音波プローブ。
  8. 前記補助モニターは、前記プローブヘッドの一側に取り付けられ、前記超音波診断装置本体に連結される表示装置を介して出力される画像内で既に設定された大きさの中心領域を出力することを特徴とする、請求項７に記載の補助モニターが取り付けられた超音波プローブ。
  9. 前記注射装置は、
    前記血液または前記注射液を吸入するか注射するための注射器を固定させる固定手段を含むことを特徴とする、請求項７に記載の補助モニターが取り付けられた超音波プローブ。
  10. 前記注射装置は、
    前記血液または前記注射液を吸入するか注射するための注射器を固定させる固定手段、
    前記注射器の注射針が挿入される角度を調節できるように前記注射器を回転させる回転手段、および
    前記目標地点まで挿入された注射器のピストンを前進または後退させる駆動手段
    を含むことを特徴とする、請求項７に記載の補助モニターが取り付けられた超音波プローブ。
  11. 前記駆動手段は、
    前記超音波を用いて前記プローブヘッドから前記目標地点までの距離情報を推定し、その推定された距離情報を用いて挿入される前記注射器のピストンの前進または後退の程度を調節することを特徴とする、請求項１０に記載の補助モニターが取り付けられた超音波プローブ。
  12. 前記超音波プローブは、前記超音波を用いて前記プローブヘッドから前記目標地点までの距離情報を推定する制御手段をさらに含み、
    前記注射装置は、前記制御手段から推定された前記距離情報を用いて前記目標地点に挿入される前記注射器のピストンの前進または後退の程度を調節する駆動手段を含むことを特徴とする、請求項７に記載の補助モニターが取り付けられた超音波プローブ。
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