JP2016077367A - 超音波プローブ - Google Patents

Abstract

【課題】術中プローブの使用時に、プローブケーブルを損傷させることなくそれを鉗子等で把持できるようにしたプローブを提供する。【解決手段】プローブヘッド１２は、鉗子によって把持可能な突出部１８を有する。さらに、プローブヘッド１２から伸びるプローブケーブル１４の途中にグリップ部材２０が設けられている。超音波プローブ１０が被検体内に挿入された状態で、突出部１８が鉗子により把持困難な場合に、鉗子によりグリップ部材２０が把持される。これにより、プローブケーブル１４の損傷を防止する。また、第１の鉗子でグリップ部材２０を把持しつつ、第２の鉗子で突出部１８を把持することも可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は超音波プローブに関し、特に、手術中に用いられる超音波プローブに関する。

超音波診断装置は、被検体に対して超音波を送受波し、それによって得られた受信信号から超音波画像を形成する装置である。超音波診断装置は、腹腔鏡手術や胸腔鏡手術などの手術中においても、被検体内の臓器の断層画像をモニタするなどの目的で用いられる。例えば、腹腔鏡手術においては、被検体の腹部の複数箇所に孔をあけ、各孔に筒状のガイド管（トラカール）が差し込まれる。そして、電気メスや鉗子などの手術器具、カメラなどのモニタ器具が各ガイド管を通って被検体の体内に挿入される。さらに、診断器具としての超音波プローブ（術中プローブ）がガイド管を通って体内へ挿入される。術中プローブとしては、プローブヘッドが可撓性ケーブル（このケーブルはプローブヘッドと装置本体を電気的に接続するものである）の先端に取り付けられるドロップインタイプのものが一般的である。

超音波の送受波方向を調整するために、被検体の体内で術中プローブのプローブヘッドの位置または向きを調整する必要がある。ドロップインタイプの術中プローブにおいては、医師は、鉗子やロボットアームを用いてプローブヘッドを把持してプローブヘッドの位置または向きを調整する。この鉗子やロボットアームは、術中プローブが挿入されたガイド管とは異なるガイド管から挿入されるのが一般的である。鉗子やロボットアームがプローブヘッドを把持しやすいよう、あるいはより確実に把持できるよう、プローブヘッドにグリップ部を設けることが提案されている。例えば、特許文献１には、ロボットアームなどの把持部材が把持するためのフィン状のグリップ部をプローブヘッドに設けることが記載されている。

特表２０１４−５０７１７１号公報

プローブヘッドにグリップ部を設けたとしても、体腔内におけるプローブヘッドの位置または向きによっては、鉗子などによってプローブヘッドのグリップ部を把持することが困難になる場合がある。例えば、臓器の裏側（奥側）へプローブヘッドが落ち込んでしまい、観察側からはプローブケーブルしか見えないあるいはそれに対してしかアプローチできない状態が挙げられる。このような場合、医師は、鉗子などを用いてプローブヘッドから伸びるケーブルを把持せざるを得ない。あるいは、体外からプローブケーブルを引き抜く操作が必要となる。ケーブルは、一般に、シリコンやポリ塩化ビニルなどの比較的柔らかい材質で形成されるため、鉗子などによって把持されるとケーブルの表面が損傷してしまうおそれがある。ケーブル表面の損傷に備えてケーブル表面を全面的に強化すると、その柔軟性が損なわれてしまう。

本発明の目的は、鉗子などによって把持される術中プローブにおいて、プローブケーブルが不必要に損傷してしまうことを防止し又は低減させることにある。あるいは、本発明の目的は、術中プローブの操作性あるいは取扱性を向上させることにある。あるいは、本発明の目的は、術中プローブについての新しい把持方法を実現することにある。

本発明に係る超音波プローブは、把持機構によって把持される第１グリップ部を有するプローブヘッドと、前記プローブヘッドから引き出された可撓性を有するプローブケーブルと、前記プローブケーブルの途中に設けられ、把持機構によって把持される第２グリップ部と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、プローブヘッドに設けられた第１グリップ部と共に、プローブケーブルの途中に第２グリップ部が設けられている。したがって、例えば腹腔内の深い位置にプローブヘッドが入り込んでしまうなどして、第１グリップ部が鉗子などの把持機構により把持できない場合であったとしても、第２グリップ部が把持機構により把持可能となり得る。これにより、医師は、把持機構を用いて第２グリップ部を把持しプローブヘッドを引き上げるなどして第１グリップ部が把持可能となるようプローブヘッドの位置または向きを変更した後、第１グリップ部を把持してプローブヘッドの位置または向きを調整することが可能になる。このように、第２グリップ部が設けられたことで、プローブヘッドの位置または向きの変更にあたり、把持機構によりプローブケーブルが直接的に把持されることを防止することができ、プローブケーブルの損傷の可能性を低減することができる。また、これにより操作性を向上できる。また、ケーブルが視野中心にあるような場合にそれを傷付けることなく脇へ移動させることも容易となる。なお、プローブヘッドから第２グリップ部までの距離は適宜設定されてよい。また、グリップ部はプローブケーブルの途中において複数設けられ、第３、第４のグリップ部を形成するようにしてもよい。この場合にも各グリップ部の間隔は適宜設定されるのが好ましい。

また、上記構成によれば、把持機構により把持可能な複数のグリップ部が設けられるため、必要に応じて、２つの把持機構により第１および第２のグリップ部を同時に把持することが可能になる。これにより的確にプローブヘッドの位置または向きの調整を行うことができる。例えば、第１の把持機構により第２グリップ部を把持してプローブヘッドの大まかな位置決めをした上で第２の把持機構により第１グリップを把持してプローブヘッドの細かな位置決めや向き決めを行うことが可能になる。

望ましくは、前記第２グリップ部は、前記プローブケーブルの外皮表面から盛り上がった形態を有する。これにより、把持機構が第２グリップ部を把持した時に把持機構がプローブケーブルの外皮表面に触れる可能性、つまりプローブケーブルが損傷する可能性をより低減させることができる。把持機構の把持部分に歯が存在していてもその先端がケーブル表面にまで達することを防止または軽減できる。

望ましくは、前記第２グリップ部は、前記プローブケーブルが貫通する貫通孔を有する筒状の部材である。第２グリップ部を筒状の部材とすることにより、第２グリップ部が複数の方向から把持されることが可能になる。これにより、把持機構に対して第２グリップ部がどのような向きであっても好適に把持することが可能となる。

望ましくは、前記プローブヘッドと前記第２グリップ部との間に屈曲変形可能なケーブル露出部分が存在する。

本発明によれば、鉗子などによって把持される術中プローブにおいて、プローブケーブルが不必要に損傷してしまうことを防止し又は低減させることができる。あるいは、本発明によれば、術中プローブの操作性あるいは取扱性を向上させることができる。あるいは、本発明によれば、術中プローブについての新しい把持方法を実現することができる。

本実施形態に係る超音波プローブの斜視図である。 鉗子により突出部が把持される様子を示す図である。 鉗子によりグリップ部材が把持される様子を示す図である。 プローブケーブルおよびグリップ部材のｘｙ断面図である。 本実施形態に係る超音波プローブが被検体内に挿入される様子を示す図である。 グリップ部材の変形例を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。

図１は、本実施形態に係る超音波プローブ１０の斜視図である。超音波プローブ１０は、腹腔鏡手術や胸腔鏡手術などの手術中に用いられる術中プローブである。それは、被検体表面に設けられた孔に差し込まれた筒状のガイド管を通って被検体の体内へ挿入される。超音波プローブ１０は、プローブヘッド１２、およびプローブヘッド１２から超音波診断装置本体（以下「装置本体」と記載する。）へ伸び、プローブヘッド１２と装置本体とを電気的に接続するプローブケーブル１４を含んで構成されている。

プローブヘッド１２は、超音波を送受波する複数の振動子からなる振動子アレイ、超音波をより好適に送受波するためのバッキング材あるいは音響整合層、および装置本体から送られる電気信号を処理して各振動子に出力する、あるいは各振動子からの複数の受信信号を処理して装置本体へ出力する電子回路、などを含んで構成される。

プローブヘッド１２に含まれる振動子アレイなどの各構成要素は、筺体１６の内部に収められている。プローブヘッド１２は体内に挿入されるものであるため、筺体１６は耐食性が高く、軽量の材質で形成されるのが好ましい。本実施形態では、筺体１６はチタンで形成される。チタンは導電性の金属であるため、プローブヘッド１２の各構成要素は絶縁物で覆われた上で筺体１６内に収められる。もちろん、筺体１６を絶縁性の物質で形成するようにしてもよい。

ガイド管および被検体内をスムーズに移動できるよう、筺体１６は、その形状が細長略直方体形状となっている。超音波送受波面は筺体１６の図１において不図示の下側面に設けられており、超音波は図１の下側へ向けて送波される。なお、図１において、ｘ軸はプローブヘッド１２の短手方向、ｚ軸はプローブヘッド１２の長手方向（プローブケーブルの伸長方向）、ｙ軸はｘ軸およびｚ軸に直交する方向である。本明細書においてはｘ軸方向を「左右方向」と、ｙ軸の正方向側を「上側」と、ｙ軸の負方向側を「下側」と便宜上記載する。

筺体１６の上側面には、鉗子やロボットアームなど（以下単に「鉗子」と記載）により把持される第１グリップ部として機能する突出部１８が形成されている。突出部１８は、鉗子により把持可能な高さあるいは幅を有する。本実施形態においては、鉗子がより好適に突出部１８を把持できるよう、突出部１８は支柱部１８ａおよびつば部１８ｂを含んで構成されている。

支柱部１８ａは細長い壁状の形状であり、筺体１６の長手方向（すなわちｚ軸方向）に沿って延設されている。支柱部１８ａの高さが高い程、より好適に鉗子で把持することが可能になるが、一方でプローブヘッド１２のサイズ（高さ）が大きくなってしまう。したがって、支柱部１８ａの高さはこれらのバランスを考慮して適宜設定される。なお、支柱部１８ａのｚ軸方向の両端部から中央部へ向かってその高さが徐々に高くなっており、支柱部１８ａはｙｚ断面において略台形形状となっている。これにより、ガイド管内あるいは被検体の体内においてプローブヘッド１２がｚ軸方向へ移動する際に、障害物などへの引っ掛かりを防止してよりスムーズに移動させることが可能になる。

つば部１８ｂは、支柱部１８ａの上端部に設けられる。つば部１８ｂは、ｘｚ平面に略平行な板状であり、その左右方向の端部は支柱部１８ａの左右方向端部から突出した位置まで延設される。これにより、突出部１８はｘｙ断面においてＴ字状の形状となる。つば部１８ｂが形成されることで、鉗子が支柱部１８ａを把持した状態から上側方向へ外れることを防止する。あるいは、図２に示すよう鉗子の把持部分に孔が形成されている場合には、把持状態においてつば部１８ｂが当該孔に入り込むことにより、より好適な把持が可能になる。

本実施形態では、突出部１８は筺体１６の上面であって、筺体１６の短手方向のほぼ中央、筺体１６の長手方向のプローブケーブル１４側の端部近傍に設けられているが、突出部１８は、超音波の送受波を妨げない限りにおいて筺体１６のいずれの箇所に設けられてもよい。また、本実施形態では、突出部１８は筺体１６の一部であり両者は一体成型されているが、突出部１８を筺体１６から着脱可能としてもよい。なお、プローブヘッド１２に突出した第１グリップ部を設けるのではなく、プローブヘッド１２の胴部を事実上、第１グリップ部として把持するようにしてもよい。

プローブケーブル１４は、プローブヘッド１２（上述の電子回路や振動子アレイ）と超音波診断装置本体とを電気的に接続するものである。プローブケーブル１４は、プローブヘッド１２と装置本体間で通信される各種信号を伝達するための複数の信号線を有している。当該複数の信号線は束ねられケーブル外皮内に収められる。プローブケーブル１４は可撓性であり、これにより被検体内においてよりフレキシブルにプローブヘッド１２の位置または向きが設定可能となる。当該フレキシブルさをより向上させるため、プローブケーブル１４は可能な限り軟らかいことが好ましい。プローブケーブル１４の一部はガイド管を介して被検体内に挿入されるため、ケーブル外皮は生体安全性および強度の高い材質で形成される。本実施形態ではケーブル外皮はシリコンで形成される。

プローブケーブル１４の途中には、グリップ部材２０が設けられる。グリップ部材２０は、鉗子により把持される第２グリップ部を形成する。グリップ部材２０の形状は、ガイド管を通れる大きさであり、プローブケーブル１４の可撓性を大きく妨げず、また生体安全性が担保される限りにおいて様々な形状を取ることができる。例えば、プローブケーブル１４が貫通する貫通孔が設けられた筒状とすることができる。図１に示される例においては、グリップ部材２０は円筒形状となっている。グリップ部材２０を筒状とすることで、鉗子により複数方向から把持可能となる。なお、本明細書においては、「筒状」の語は、円筒形状および角筒形状を含む概念である。また、純粋な円筒形状または角筒形状のみならず、これらが多少歪んだ形状あるいは外表面に突起部などが設けられた形状も含む概念である。グリップ部材２０の変形例は図６を用いて後述する。

グリップ部材２０のｚ軸方向の長さの設定は、鉗子による把持のしやすさと、プローブヘッド１２あるいはプローブケーブル１４の取り回しやすさとのトレードオフになる。すなわち、グリップ部材２０が長い程、鉗子によって把持しやすくなるが、その分プローブケーブル１４の可撓性が低下し、プローブケーブル１４の取り回しが困難になる。したがって、グリップ部材２０の長さはこれらを考慮した上で決定される。グリップ部材２０の長さは、５ｍｍ〜２０ｍｍ、好適には１０ｍｍ程度に設定される。

グリップ部材２０は、鉗子によって把持されても損傷しない程度の硬さの金属または樹脂で形成される。さらに、グリップ部材２０も被検体内へ挿入されるものであるため、生体安全性の高い材質で形成される。好適には、プローブケーブル１４の取り回しやすさを考慮して軽量の材質で形成される。本実施形態においては、グリップ部材２０はチタンで形成される。他にも例えばステンレスなどで形成されるようにしてもよい。

グリップ部材２０が設けられる位置に関して、プローブヘッド１２からある程度離れた位置に設けられた方がプローブヘッド１２の位置または向きに関わらず第２グリップ部が鉗子により把持されやすい位置となる。しかし、グリップ部材２０がプローブヘッド１２からあまりに離れた位置に設けられると、プローブケーブル１４が可撓性であるため、鉗子でグリップ部材２０を把持してプローブヘッド１２の位置または向きを変更するのが困難になる。一方、例えばプローブヘッド１２にほぼ隣接するような近傍位置にグリップ部材２０を設けると、例えばプローブヘッド１２が被検体内の奥へ入り込んでしまった場合などは、突出部１８とともにグリップ部材２０も鉗子により把持困難となってしまい、そもそも第２グリップ部としての機能を果たさなくなる。したがって、グリップ部材２０の位置は、鉗子による把持のしやすさと鉗子により把持されたときのプローブヘッド１２の位置の変更のしやすさとを考慮した位置に設けられる。具体的には、プローブヘッド１２とグリップ部材２０との間のプローブケーブル１４の露出部分が撓むことができる程度の位置に設けられる。プローブヘッド１２のグリップ部材２０側の端部からグリップ部材２０のプローブヘッド１２側の端部までの距離は、５〜７０ｍｍの間で設定される。好適には１０〜３０ｍｍ、より好適には２０ｍｍ程度に設定される。

グリップ部材２０は、複数設けられてもよい。これにより、プローブケーブル１４の途中において鉗子により把持されるグリップ部が複数設けられることになる。これにより、プローブケーブル１４の撓み具合などに応じて、より把持し易いグリップ部を把持してプローブヘッド１２の位置または向きを変更することが可能になる。複数のグリップ部材２０が設けられる場合は、各グリップ部材２０は、プローブケーブル１４の可撓性を大きく損なわない程度の間隔をあけて設けられる。

本実施形態では、グリップ部材２０はプローブケーブル１４の途中において固定される。グリップ部材２０が固定されることで、使用中における脱落あるいは「ずれ」などを防止する。あるいは、グリップ部材２０を着脱可能としてもよい。着脱可能とすれば、グリップ部材２０が損傷した場合などに容易に交換可能となる。

なお、プローブケーブル１４の途中における表面部分を把持可能なように硬質化し、それを第２グリップ部として機能させてもよい。その場合には、平面状の第２グリップ部が構成される。第２グリップ部において、その形態上、送受波方向を特定できるようにしてもよい。

次に作用について説明する。図２は、鉗子により突出部１８が把持される様子を示す図である。鉗子３０は、腕部３２、第１把持部３４ａ、および第２把持部３４ｂを含んで構成される。第１把持部３４ａおよび第２把持部３４ｂは、図２に示された姿勢において、軸３６を中心に相対的に回動する。この回動運動によって第１把持部３４ａと第２把持部３４ｂとの間にグリップ部を挟んで把持する。第１把持部３４ａおよび第２把持部３４ｂの回動操作は、腕部３２の反対側の端部等に設けられた操作部により操作可能となっている。第１把持部３４ａには、グリップ部をより確実にグリップするための歯３８ａが複数設けられている。同様に、第２把持部３４ｂにも歯３８ｂが複数設けられている。また、第１把持部３４ａおよび第２把持部３４ｂには、それぞれ孔４０ａおよび４０ｂ（図２において不図示）が設けられている。

鉗子３０が第１グリップ部である突出部１８を把持する場合、第１把持部３４ａおよび第２把持部３４ｂにより支柱部１８ａが挟まれる。さらに、孔４０ａおよび４０ｂにつば部１８ｂが入り込むことにより、より確実に把持することを可能にしている。

図３は、鉗子３０によりグリップ部材２０が把持される様子を示す図である。図３の例では、鉗子３０は下側からグリップ部材２０を把持しているが、グリップ部材２０は筒状であるため、複数の方向から把持可能である。特に、グリップ部材２０が円筒形状であるため、上下左右あるいはその中間の方向からであっても好適に把持することができる。また、ｚ軸に沿った方向、あるいはｚ軸から少しずれた斜めからの方向からであっても把持することが可能である。

ここで、グリップ部材２０はプローブケーブル１４が貫通する貫通孔を有する筒状であるため、グリップ部材２０は、プローブケーブル１４の一部の外周全体を覆うことになる。また、グリップ部材２０はある程度の厚みを有しているため、第２グリップ部は、プローブケーブル１４の外皮表面から盛り上がった形態を有している。したがって、鉗子３０の第１把持部３４ａおよび第２把持部３４ｂがプローブケーブル１４の外皮表面に触れることなく、グリップ部材２０を把持することが可能になる。これにより、鉗子３０によりグリップ部材２０を把持してプローブヘッド１２の位置または向きを変更する際に、プローブケーブル１４が損傷されることを防止する。

図４は、プローブケーブル１４およびグリップ部材２０のｘｙ断面図である。図４に示される通り、グリップ部材２０貫通孔５０をプローブケーブル１４が貫通している。プローブケーブル１４は、複数の信号線５２を有している。各信号線５２は、銅線あるいは銀線などの導線５２ａ、導線５２ａを絶縁する被覆５２ｂを含んでいる。複数の信号線５２は、ケーブル外皮５４の内部に収められている。なお、本実施形態では、プローブケーブル１４の外形φは６．５ｍｍ、ケーブル外皮５４の厚さαは０．８ｍｍとなっている。

グリップ部材２０の厚さβがより大きい程、鉗子がグリップ部材２０を把持した際に把持部がケーブル外皮５４に接触する可能性を低減させることができる。一方でβが大きい程グリップ部材２０が重くなり、プローブケーブル１４の取り回しが困難となる。したがって、βはプローブケーブル１４の損傷可能性とプローブケーブル１４の取り回しやすさのバランスを考慮して決定される。本実施形態では、グリップ部材２０の厚さβは２〜３ｍｍに設定される。

図５は、本実施形態に係る超音波プローブ１０が被検体内に挿入される様子を示す図である。図５に示される通り、腹腔鏡手術あるいは胸腔鏡手術においては、被検体の皮膚６０に複数の孔６２が開けられ、各孔６２にガイド管６４ａ，６４ｂが挿入される。図５においては、ガイド管は２つ示されているが、３つ以上のガイド管が挿入される場合もある。超音波プローブ１０はガイド管６４ａを通って被検体内へ挿入される。そして、ガイド管６４ｂから挿入された鉗子３０によりプローブヘッド１２に設けられた突出部１８を把持してプローブヘッド１２の位置及び向きを調整することで超音波の送受波方向を調整する。

ここで、突出部１８が鉗子３０により把持困難である場合、医師は鉗子３０によりグリップ部材２０を一旦把持して上側へ引っ張り上げるなどして、突出部１８が把持可能なようにプローブヘッド１２の位置または向きを変更させる。その後、突出部１８を鉗子３０で把持することで、プローブヘッド１２の位置または向きを調整する。

また、鉗子を２本使用する場合は、第１の鉗子でグリップ部材２０を把持したまま第２の鉗子で突出部１８を把持することも可能である。これにより、より好適にプローブヘッド１２の位置または向きを調整することが可能になる。

なお、超音波プローブ１０は、内視鏡を使った外科手術の他、切開口を形成してそれを介して器具を挿入する外科手術等においても使用可能である。

図６は、グリップ部材の変形例を示す図である。グリップ部材２０としては、上述の円筒形状の他にも様々な形状のものを採用することができる。図６（ａ）に示されるグリップ部材２０ａは、断面外形が多角形の角筒形状となっている。グリップ部材２０ａにおいては、外周面に平面７０が形成されており、鉗子により平面７０（および平面７０に対向する平面）を把持することにより、より確実に把持することが可能になる。

図６（ｂ）に示されるグリップ部材２０ｂは、グリップ部材２０ａと同様の角筒形状であるが、外周面に形成された平面７０のうちの１つに突出部７２が設けられている。突出部７２は、プローブヘッド１２に設けられた突出部１８と同様に、支柱部７２ａおよびつば部７２ｂを有している。鉗子により支柱部７２ａを把持した場合、つば部７２ｂにより鉗子が上部へ抜けてしまうことを防止する。また、鉗子の把持部に孔が設けられている場合は、つば部７２ｂが当該孔に入り込むことによってより確実に把持可能となる。

図６（ｃ）に示されるグリップ部材２０ｃには、突出部７２が２つ設けられている。突出部７２を複数設けることで、鉗子がより把持しやすい方の突出部を選択して把持することが可能になる。

図６（ｄ）に示されるグリップ部材２０ｄは、図１などに示されたグリップ部材２０と同様の円筒形状であるが、両端部にそれぞれフランジ７４ａ，７４ｂが設けられている。これにより、鉗子が矢印方向から把持する場合に、把持部がグリップ部材２０ｄの端部方向へずれて外れてしまうことを防止する。

１０ 超音波プローブ、１２ プローブヘッド、１４ プローブケーブル、１６ 筺体、１８ 突出部、２０ グリップ部材、３０ 鉗子。

Claims (4)

1. 把持機構によって把持される第１グリップ部を有するプローブヘッドと、
   前記プローブヘッドから引き出された可撓性を有するプローブケーブルと、
   前記プローブケーブルの途中に設けられ、把持機構によって把持される第２グリップ部と、
   を備えることを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記第２グリップ部は、前記プローブケーブルの外皮表面から盛り上がった形態を有する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記第２グリップ部は、前記プローブケーブルが貫通する貫通孔を有する筒状の部材である、
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の超音波プローブ。
4. 前記プローブヘッドと前記第２グリップ部との間に屈曲変形可能なケーブル露出部分が存在する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。