JP2021102045A - 超音波プローブ、超音波画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】穿刺直後の穿刺針の挿入位置及び挿入方向を確実に把握できる超音波プローブを提供する。【解決手段】この超音波プローブは第１リニア振動子アレイ９１と、それと直交配置された第２リニア振動子アレイ９２とを備える。第１リニア振動子アレイ９１は、第１振動子９１ａの配列方向に直交する幅方向に狭まり第１の焦点Ｆ１にて収束する超音波を送信する。第２リニア振動子アレイ９２の交差部位の近傍には穿刺ポイントが設定される。交差部位は、第２振動子９２ａの配列方向に直交する幅方向に狭まり第１の焦点Ｆ１よりも遠い位置にある第２の焦点Ｆ２にて収束する超音波を送信する。【選択図】図１６

Description

本発明は、複数のリニア振動子アレイを直交配置した構造の超音波プローブ、及びそれを用いた超音波の送受信により直交２断面の超音波断面画像を同時に表示する超音波画像表示装置に関するものである。

医療現場では、一般的な注射、神経ブロック注射、採血、カテーテルの挿入など、生体組織（被検体）に対して穿刺する行為が広く行われている。神経ブロック注射やカテーテルの挿入などの処置を行う場合、被検体における目的の部位に対して正確に穿刺を行わないと、生体組織を損傷させてしまう可能性がある。このような背景の中、近年では、超音波プローブを用いて目的の部位及び穿刺針の様子を捉え、超音波断面画像でそれらを観察しながら穿刺を行うといった超音波ガイド技術が提案されている。

従来、超音波ガイド技術を用いた装置では、通常の超音波プローブ（いわゆるシングルプレーン型プローブ）を用いて１つの断面画像を捉え、この断面画像を表示することで穿刺を行っていた。しかしながら、従来の装置では、横断面及び縦断面のいずれか一方しか確認することができず、被検体における目的の部位及び穿刺針の全貌を同時に捉えることができなかった。そのため、穿刺針が正確に穿刺されていないような場合でも、作業者がそれに気付きにくいという問題があった。従って、正確な穿刺を行うためには、細かいプローブ操作を繰り返しながら、少しずつ穿刺針の前進させるようにして穿刺を行わなければならず、操作が煩雑であった。

そこで、本願発明者らは、目的の部位及び穿刺針の全貌を同時に捉えるべく、直交する２断面（横断面及び縦断面）で同時に観察をすることができる超音波プローブ（いわゆるバイプレーン型プローブ）を備えた超音波画像表示装置を過去に提案している（例えば、特許文献１等参照）。この種の超音波プローブは、縦断面用のリニア振動子アレイと横断面用のリニア振動子アレイとをＴ字状に配置してなるため、Ｔ型プローブとも呼ばれている。各々のリニア振動子アレイは、アレイ幅方向に収束して焦点を結ぶ超音波をそれぞれ送信する。そしてこの超音波プローブを用いれば、医師等の作業者は直交する２断面の超音波画像を観察することで、目的の部位及び穿刺針の全貌を同時に捉えることが可能になると考えられている。

また、より簡単に目的の部位に対して確実に穿刺を行いたいというニーズに鑑み、本願発明者らは、補助器具の一種である穿刺ガイド用アタッチメントを有する超音波プローブを過去に提案している（例えば、特許文献２等参照）。通常、生体組織において穿刺針の先端が最初に通過するポイント（穿刺ポイント）は、アレイ同士が交差する部位の近傍に設定されている。そしてこの穿刺ガイド用アタッチメントを使用すると、穿刺針が所定の角度で案内されながら縦断面に沿って穿刺ポイントを通過できるようになっている。なお、特許文献２の超音波プローブを備えた超音波画像表示装置では、横断面において穿刺針の先端が見え始める深さ位置を事前に示すために、枠状のガイドマークが表示される。それゆえ、ガイドマーク内に円形の像が出現したことをもって、医師等の作業者は、穿刺ポイントを通過した直後の穿刺針の先端位置を把握することができる。このとき、穿刺ポイント通過直後の穿刺針の先端は、まず横断面用のリニア振動子アレイからの超音波ビームのみによって捉えられる。穿刺針をさらに深く挿入すると、横断面用及び縦断面用のリニア振動子アレイからの超音波ビームの両方によって捉えられるようになる。

特許第５２９２５８１号公報 特許第６０１９３６９号公報

ところで、上記従来の超音波プローブでは、２つの超音波ビームを各々収束させてスライス幅を狭くすることにより、シャープな断面画像を得るようにしている。しかし、横断面用のリニア振動子アレイからの超音波ビームのスライス幅が狭いと、超音波ビームによって捉えられる穿刺針の長さが小さくなり、横断面の断面画像において穿刺針を円形の小さな点としてしか認識できなくなる。それゆえ、穿刺針の先端が横断面画像の中心にあるか否か（即ち、穿刺針の挿入位置が正しいか否か）の確認はできても、穿刺針の挿入方向が正しいか否かの確認ができなかった。従って、例えば穿刺ガイド用アタッチメントなしのフリーの状態で穿刺するときに、穿刺針を縦断面上にてその方向に沿って正確に挿入することが困難であった。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、穿刺直後の穿刺針の挿入位置及び挿入方向を把握することができる超音波プローブを提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記の優れた超音波プローブを用いた場合に、挿入位置及び挿入方向が感覚的にわかりやすい態様で、穿刺直後の穿刺針を表示することができる超音波画像表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、プローブ本体の底面上に、第１振動子を複数配列してなる第１断面画像取得用の第１リニア振動子アレイと、前記第１リニア振動子アレイの少なくとも一方の端部にて前記第１リニア振動子アレイと直交配置され、第２振動子を複数配列してなる第２断面画像取得用の第２リニア振動子アレイとを備え、前記第２リニア振動子アレイにおいて前記第１リニア振動子アレイの前記端部の延長上に位置する交差部位の近傍に、被検体に対する穿刺時に穿刺針を通過させるための穿刺ポイントが設定されている超音波プローブであって、前記第１リニア振動子アレイは、前記第１振動子の配列方向に直交する幅方向に狭まり第１の焦点にて収束する超音波を送信し、前記第２リニア振動子アレイにおける少なくとも前記交差部位は、前記第２振動子の配列方向に直交する幅方向に狭まり前記第１の焦点よりも遠い位置にある第２の焦点にて収束する超音波、または、当該幅方向に収束しない超音波を送信することを特徴とする超音波プローブをその要旨とする。

従って、請求項１に記載の発明によると、穿刺ポイントの近傍に位置する交差部位からの超音波ビームのスライス幅が広くなる結果、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針の長さが大きくなる。よって、第２断面の断面画像において、穿刺針を針の挿入方向に延びる短い線分として認識することが可能になる。従って、穿刺直後の穿刺針の挿入位置ばかりでなく挿入方向についても把握することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記第１リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを有し、前記第２リニア振動子アレイは、前記被検体よりも硬質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを有するとともに、前記第２振動子の配列方向に直交する幅方向に収束せずに、前記幅方向に発散する超音波を送信することをその要旨とする。

従って、請求項２に記載の発明によると、第１リニア振動子アレイから発せられる超音波ビームは、被検体よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを通過することで、第１の焦点にて収束する。それに対し、第２リニア振動子アレイから発せられる超音波ビームは、被検体よりも硬質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを通過しても、第２振動子の配列方向に直交する幅方向に収束せずに、前記幅方向に発散する。それゆえ、穿刺ポイントの近傍に位置する交差部位からの超音波ビームのスライス幅が広くなり、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針の長さが大きくなる。

請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記第１リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを有し、前記第２リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成された断面凹レンズ形状の音響レンズを有するとともに、前記第２振動子の配列方向に直交する幅方向に収束せずに、前記幅方向に発散する超音波を送信することをその要旨とする。

従って、請求項３に記載の発明によると、第１リニア振動子アレイから発せられる超音波ビームは、被検体よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを通過することで、第１の焦点にて収束する。それに対し、第２リニア振動子アレイから発せられる超音波ビームは、被検体よりも軟質の材料により形成された断面凹レンズ形状の音響レンズを通過することで、第２振動子の配列方向に直交する幅方向に収束せずに、前記幅方向に発散する。それゆえ、穿刺ポイントの近傍に位置する交差部位からの超音波ビームのスライス幅が広くなり、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針の長さが大きくなる。

請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記第１リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを有し、前記第２リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成され、前記第２リニア振動子アレイにおける少なくとも前記交差部位は、凹凸のないフラットな形状を呈しているとともに、前記第２振動子の配列方向に直交する幅方向に収束せずに、直進または前記幅方向に発散する超音波を送信することをその要旨とする。

従って、請求項４に記載の発明によると、第１リニア振動子アレイから発せられる超音波ビームは、被検体よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを通過することで、第１の焦点にて収束する。それに対し、第２リニア振動子アレイにおける少なくとも交差部位から発せられる超音波ビームは、凹凸のないフラットな形状の前記交差部位を通過しても、第２振動子の配列方向に直交する幅方向に収束せずに、直進または前記幅方向に発散する。それゆえ、穿刺ポイントの近傍に位置する交差部位からの超音波ビームのスライス幅が広くなり、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針の長さが大きくなる。

上記の別の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、被検体に穿刺針を穿刺する際に前記被検体に対する超音波の送受信を行うことにより、前記被検体の第１断面に対応する第１断面画像と、前記第１断面に直交する第２断面に対応する第２断面画像とを同一画面上に同時に表示する装置であって、請求項１乃至４のいずれか１項の超音波プローブと、前記第２断面画像の略中央部を通って垂直方向に延びる垂直ラインを表示する垂直ライン表示手段とを備えたことを特徴とする超音波画像表示装置をその要旨とする。

従って、請求項５に記載の発明によると、穿刺ポイントにて穿刺を行ったときには、スライス幅が広くなった超音波ビームによって穿刺針が捉えられ、その捉えられた穿刺針の先端の画像が垂直ラインの付近に出現する。このときの穿刺針の先端は、針の挿入方向に延びる短い線分の画像として現れる。よって、垂直方向に延びる垂直ラインを基準としてそれと穿刺針先端の画像とを比較することが可能となり、挿入位置及び挿入方向が感覚的にわかりやすくなる。そのため、穿刺針を縦断面上にてその方向に沿って正確に挿入することが可能となる。

以上詳述したように、請求項１〜４に記載の発明によると、穿刺直後の穿刺針の挿入位置及び挿入方向を把握することができる超音波プローブを提供することができる。

また、請求項５に記載の発明によると、上記の優れた超音波プローブを用いた場合に、挿入位置及び挿入方向が感覚的にわかりやすい態様で、穿刺直後の穿刺針を表示することができる超音波画像表示装置を提供することができる。

本発明を具体化した第１実施形態の超音波画像表示装置（血管撮影装置）を示す全体概略図。 第１実施形態の血管撮影装置の電気的構成を示すブロック図。 第１実施形態における超音波プローブのプローブ本体を示す斜視図。 第１実施形態の超音波プローブが有する第１リニア振動子アレイ及び第２リニア振動子アレイを示す概略斜視図。 （ａ）は第１実施形態の超音波プローブが有する第１リニア振動子アレイ及び第２リニア振動子アレイの概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ１−Ａ１線断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ２−Ａ２線断面図、（ｄ）は（ａ）のＡ３−Ａ３線断面図。 （ａ）は図５（ａ）のＡ１−Ａ１線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図、（ｂ）は図５（ａ）のＡ３−Ａ３線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図。 第１実施形態において、超音波プローブの使用方法を説明するための概略図。 第１実施形態において、穿刺針の挿入前の第１断面画像及び第２断面画像を示す説明図。 第１実施形態において、穿刺針の挿入後の第１断面画像及び第２断面画像を示す説明図。 （ａ）は従来技術の超音波プローブを使用した場合の穿刺時において、枠状のガイドマーク内に現れる穿刺針の画像を示す概略図、（ｂ）及び（ｃ）は第１実施形態の超音波プローブを使用した場合の穿刺時において、枠状のガイドマーク内に現れる穿刺針の画像を示す概略図。 （ａ）は第２実施形態の超音波プローブが有する第１リニア振動子アレイ及び第２リニア振動子アレイの概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ１−Ｂ１線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ２−Ｂ２線断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ３−Ｂ３線断面図。 （ａ）は第３実施形態の超音波プローブが有する第１リニア振動子アレイ及び第２リニア振動子アレイの概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ１−Ｃ１線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ２−Ｃ２線断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ３−Ｃ３線断面図。 （ａ）は図１２（ａ）のＣ１−Ｃ１線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図、（ｂ）は図１２（ａ）のＣ３−Ｃ３線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図。 （ａ）は別の実施形態の超音波プローブが有する第１リニア振動子アレイ及び第２リニア振動子アレイの概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ１−Ｄ１線断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ２−Ｄ２線断面図、（ｄ）は（ａ）のＤ３−Ｄ３線断面図。 （ａ）は別の実施形態の超音波プローブが有する第１リニア振動子アレイ及び第２リニア振動子アレイの概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ１−Ｅ１線断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ２−Ｅ２線断面図、（ｄ）は（ａ）のＥ３−Ｅ３線断面図。 （ａ）は図１５（ａ）のＥ１−Ｅ１線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図、（ｂ）は図１５（ａ）のＥ３−Ｅ３線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図。

［第１実施形態］
以下、本発明を超音波画像表示装置としての血管撮影装置に具体化した一実施形態を図１〜図９に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態の血管撮影装置１を示す全体概略図であり、図２は、その血管撮影装置１の電気的構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示されるように、本実施形態の血管撮影装置１は、装置本体２と、その装置本体２に接続される超音波プローブ３とを備えている。この血管撮影装置１は、例えば生体組織４（被検体）内の静脈８２にカテーテルなどの穿刺針６を挿入する際に使用される。この血管撮影装置１は、静脈８２の横断面を示す第２断面画像８（短軸像）と静脈８２の縦断面を示す第１断面画像９（長軸像）とを同一の画面１０上に同時に表示する（図８〜図９参照）。

図１〜図３に示されるように、超音波プローブ３は、信号ケーブル１１と、信号ケーブル１１の先端に接続されるプローブ本体１２と、プローブ本体１２に対して着脱可能に固定される穿刺ガイド用アタッチメント１４（穿刺ガイド機構）と、信号ケーブル１１の基端に設けられるプローブ側コネクタ１５とを備える。装置本体２にはコネクタ１６が設けられ、そのコネクタ１６に超音波プローブ３のプローブ側コネクタ１５が接続されている。

図２、図３、図４、図５に示されるように、この超音波プローブ３は、直交する２断面（横断面及び縦断面）で同時に観察が可能であることから、バイプレーン型プローブと称されている。プローブ本体１２の底面となる振動子設置面２０は生体組織４との接触面であり、超音波の送受信を行うための送受信面となる。この振動子設置面２０上には、第１リニア振動子アレイ９１と第２リニア振動子アレイ９２とが配置されている。第１リニア振動子アレイ９１は、縦断面画像（第１断面画像９）を取得するための振動子アレイであって、第１振動子９１ａを複数配列することによって構成されている。図２に示されるように、第１リニア振動子アレイ９１は長軸方向Ｙに延びており、振動子設置面２０におけるプローブ本体１２の中心線Ｌ０上に位置している。第２リニア振動子アレイ９２は、横断面画像（第２断面画像８）を取得するための振動子アレイであって、第２振動子９２ａを複数配列することによって構成されている。図２に示されるように、第２リニア振動子アレイ９２は短軸方向Ｘに延びており、具体的には第１リニア振動子アレイ９１の一方の端部９３にて第１リニア振動子アレイ９１と直交するように配置されている。この超音波プローブ３は、第１リニア振動子アレイ９１と第２リニア振動子アレイ９２とが略Ｔ字状をなすように配置されていることから、Ｔ型プローブとも称される。

より詳細に説明すると、第１リニア振動子アレイ９１における複数の第１振動子９１ａは、縦断面に対応した長軸方向Ｙに沿って直線的に配列されている。また、第２リニア振動子アレイ９２における複数の第２振動子９２ａは、横断面に対応した短軸方向Ｘに沿って直線的に配列されている。本実施形態において、第２リニア振動子アレイ９２に属する第２振動子９２ａの素子数は、例えば４８個であり、第１リニア振動子アレイ９１に属する第１振動子９１ａの素子数は、それよりも多い数（例えば８０個）である。従って、第１リニア振動子アレイ９の配列方向の長さは、第２リニア振動子アレイ９２よりも長くなっている。

本実施形態の超音波プローブ３において、略Ｔ字状に配置された第１リニア振動子アレイ９１及び第２リニア振動子アレイ９２における超音波の走査は、例えば、短軸方向Ｘの第２リニア振動子アレイ９２の一端の第２振動子９２ａから開始される。そして、短軸方向Ｘの第２リニア振動子アレイ９２の他端の第２振動子９２ａに向けて、１素子ずつ順番に超音波の走査が行われる。具体的には、上記方向に向けて１素子ずつ順番に例えば５ＭＨｚの超音波が発信される。次いで、短軸方向Ｘの第２リニア振動子アレイ９２のほぼ中央に位置する長軸方向Ｙの第１リニア振動子アレイ９１の一端の第１振動子９１ａから他端の第１振動子９１ａに向けて１素子ずつ順番に超音波の走査が行われる。

プローブ本体１２において、長軸方向Ｙに延びる第１リニア振動子アレイ９１の延長線（振動子設置面２０におけるプローブ本体１２の中心線Ｌ０）上かつ振動子設置面２０の端縁部（図２では下側、図３では左側の端縁部）には、位置決め部３１が設けられている。位置決め部３１は、生体組織４に対する穿刺針６の挿入位置を決める際に、穿刺針６の先端７１側を当接させて案内するための凹部である。この位置決め部３１は、穿刺時に穿刺針６を通過させるための位置である穿刺ポイントＰ１であり、第２リニア振動子アレイ９２において第１リニア振動子アレイ９１の端部の延長上の領域である交差部位Ｋ１の近傍に設定されている（図５（ａ）等を参照）。

生体組織４が接触するプローブ本体１２の振動子設置面２０において、短軸方向Ｘの両端部には、生体組織４の観察部位の圧迫を回避するための凸条部３２が長軸方向Ｙに沿って設けられている（図３参照）。プローブ本体１２の振動子設置面２０にて一対の凸条部３２を離間して設けることで、振動子設置面２０側における一対の凸条部３２間の領域があまり強く圧迫されなくなる。よって、観察部位にある静脈８２が押し潰されることが防止され、静脈８２への穿刺を確実に行うことが可能となる。

図４、図５、図６に示されるように、第１リニア振動子アレイ９１及び第２リニア振動子アレイ９２における超音波放射面の側には、それぞれ音響整合層９０を介して音響レンズ２９、３０が配設されている。また、第１リニア振動子アレイ９１及び第２リニア振動子アレイ９２における超音波放射面の反対側には、後方への超音波の伝播を防止するための図示しないバッキング材が配設されている。本実施形態の第１リニア振動子アレイ９１は、生体組織４と接触する外面が膨らむように湾曲した断面凸レンズ形状の音響レンズ２９を有している。また、本実施形態の第２リニア振動子アレイ９２は、上記音響レンズ２９と同じ曲率で湾曲した断面凸レンズ形状の音響レンズ３０を有している。ただし、これら２つの音響レンズ２９、３０は材質が異なっている。即ち、第１リニア振動子アレイ９１用の音響レンズ２９は生体組織４よりも軟質の合成樹脂材料を用いて形成されているのに対し、第２リニア振動子アレイ９２用の音響レンズ３０は生体組織４よりも硬質の合成樹脂材料を用いて形成されている。換言すると、第１リニア振動子アレイ９１用の音響レンズ２９は生体組織４よりも音速が速い材料を用いて形成されているのに対し、第２リニア振動子アレイ９２用の音響レンズ３０は生体組織４よりも音速が遅い材料を用いて形成されている。本実施形態の場合、具体的には音響レンズ２９はシリコーン樹脂を用いて形成され、それよりも硬い音響レンズ３０はポリイミド系樹脂を用いて形成されている。なお、音響レンズ２９は上記のシリコーン樹脂以外の比較的軟質な合成樹脂を用いて形成されることができる。また、音響レンズ３０は上記のポリイミド系樹脂以外にも、例えばアクリル系樹脂やポリスチレン系樹脂などの比較的硬質な合成樹脂を用いて形成されることができる。

図６（ａ）は図５（ａ）のＡ１−Ａ１線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図である。図６（ｂ）は図５（ａ）のＡ３−Ａ３線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図である。これらの図には下向きの矢印が描かれている。これらの矢印は各部分における音速を表しており、長いものほど音速が速いことを示している。

生体組織４よりも音速が速い材料からなる音響レンズ２９を有する第１リニア振動子アレイ９１の場合、音響レンズ２９の幅方向中心部を通過して生体組織４を進行する超音波よりも、音響レンズ２９の幅方向端部を通過して生体組織４を進行する超音波のほうが、同一時間内により遠くまで到達する（図６（ａ）参照）。その結果、第１リニア振動子アレイ９１の発した超音波は、第１振動子９１ａの配列方向全域にわたって、第１振動子９１ａの幅方向に狭まり、第１の焦点Ｆ１にて収束するようになっている。

これに対し、生体組織４よりも音速が遅い材料からなる音響レンズ３０を有する第２リニア振動子アレイ９２の場合、音響レンズ３０の幅方向中心部を通過して生体組織４を進行する超音波のほうが、音響レンズ３０の幅方向端部を通過して生体組織４を進行する超音波よりも、同一時間内により遠くまで到達する（図６（ｂ）参照）。その結果、第２リニア振動子アレイ９２の発した超音波は、交差部位Ｋ１を含む第２振動子９２ａの配列方向全域にわたって、第２振動子９２ａの幅方向に収束しないで発散するようになっている。

図１、図２に示されるように、穿刺ガイド用アタッチメント１４は、穿刺針６を案内するためのガイド溝３３が形成された穿刺針ガイド部３４と、穿刺針６の挿入角度を多段階的に調整可能な角度調整機構３５と、プローブ本体１２の側面下部に嵌め込んで固定する固定部３６とを備える。穿刺ガイド用アタッチメント１４は、第１断面画像８が示す横断面の中央部に穿刺針６が位置した状態で、第２断面画像９が示す縦断面に沿って穿刺針６が所定の角度で生体組織４に挿入されるように、穿刺針６を案内する。本実施形態の穿刺ガイド用アタッチメント１４は、可撓性を有する樹脂材料を用いて形成された樹脂成型部品である。

プローブ本体１２の下部は、先端側に配置される第１リニア振動子アレイ９１が横方向に出っ張ったハンマーヘッド型の外形形状（略Ｔ字形状）を有する（図２及び図３参照）。穿刺ガイド用アタッチメント１４において、固定部３６は、そのハンマーヘッド型の外形形状に沿って環状に形成されている。固定部３６の内周側には、例えば係合凹部（図示略）が形成されており、プローブ本体１２に形成された係合凸部（図示略）に係合凹部が係合することによって、穿刺ガイド用アタッチメント１４がプローブ本体１２に固定されている。

穿刺ガイド用アタッチメント１４において、固定部３６の一端に角度調整機構３５が設けられ、角度調整機構３５に穿刺針ガイド部３４が着脱可能に装着されている。穿刺針ガイド部３４は、振動子設置面２０から上方に離間した位置にて突出している。角度調整機構３５は、プローブ本体１２の位置決め部３１を中心とした周方向に穿刺針ガイド部３４を多段階的に移動させるとともに各位置にて固定可能に設けられた調整機構である。この角度調整機構３５には、例えば３段階の切り替え位置が設けられている。

穿刺針ガイド部３４のガイド溝３３は、振動子設置面２０からの投影視にて、プローブ本体１２の中心線Ｌ０上に存在するとともに、その中心線Ｌ０に沿って延びるように形成されている。穿刺針ガイド部３４は、第１リニア振動子アレイ９１における第１振動子９１ａの配列方向と平行な方向に延設されかつ基端部が互いに連結された２本の棒状部材４０により構成され、上方から見た形状が略Ｕ字状となるよう形成されている。そして、穿刺針ガイド部３４において２本の棒状部材４０間に設けられた隙間がガイド溝３３となっている。穿刺ガイド用アタッチメント１４をプローブ本体１２に装着した状態では、プローブ本体１２の中心線Ｌ０上にガイド溝３３が配置される。ガイド溝３３には、穿刺針６を導入するための開口４１と、導入した穿刺針６を当接させる底部４２とが設けられている。さらに、穿刺針ガイド部３４のガイド溝３３には、開口４１の側に行くに従って徐々に溝幅が広くなるよう形成された穿刺針導入部４３が設けられている。

そして、ガイド溝３３の底部４２とプローブ本体１２の位置決め部３１との組み合わせにより穿刺針６の挿入角度が決定される。つまり、プローブ本体１２の位置決め部３１に穿刺針６の先端７１を当接させるとともに、ガイド溝３３の底部４２に穿刺針６の側面を当接させることによって、生体組織４に対する穿刺針６の挿入角度が決定される。また、穿刺ガイド用アタッチメント１４において、角度調整機構３５を操作し、穿刺針ガイド部３４を移動させてガイド溝３３の底部４２の位置を変更することにより、底部４２と位置決め部３１とにより決定される穿刺針６の挿入角度が多段階的に調整されるようになっている。

次に、図２に基づいて血管撮影装置１における電気的な構成について詳述する。

図２に示されるように、血管撮影装置１の装置本体２は、コントローラ５０、パルス発生回路５１、送信回路５２、受信回路５３、信号処理部５４、画像処理部５５、メモリ５６、記憶装置５７、入力装置５８、表示装置５９等を備える。コントローラ５０は、周知の中央処理装置（ＣＰＵ）を含んで構成されたコンピュータであり、メモリ５６を利用して制御プログラムを実行し、装置全体を統括的に制御する。

パルス発生回路５１は、コントローラ５０からの制御信号に応答して動作し、所定周期のパルス信号を生成して出力する。送信回路５２は、超音波プローブ３における各リニア振動子アレイ９１、９２の第１振動子９１ａ及び第２振動子９２ａの素子数に対応した複数の遅延回路（図示略）を含む。送信回路５２は、パルス発生回路５１から出力されるパルス信号に基づいて、各リニア振動子アレイ９１、９２の振動子９１ａ、９２ａに応じて遅延させた駆動パルスを出力する。各駆動パルスの遅延時間は、超音波プローブ３から出力される超音波が所定の照射点で焦点を結ぶように設定されている。

受信回路５３は、図示しない信号増幅回路、遅延回路、整相加算回路を含む。この受信回路５３では、超音波プローブ３における各リニア振動子アレイ９１、９２の振動子９１ａ、９２ａで受信された各反射波信号（エコー信号）が増幅される。さらに受信回路５３では、受信指向性を考慮した遅延時間が各反射波信号に付加された後、整相加算される。この加算によって、第１振動子９１ａ及び第２振動子９２ａの受信信号の位相差が調整される。

信号処理部５４は、図示しない対数変換回路、包絡線検波回路、Ａ／Ｄ変換回路などから構成されており、受信回路５３からの反射波信号データに基づいて、信号強度を輝度の明るさで表現したデータ（Ｂモードデータ）を生成する。対数変換回路は反射波信号を対数変換し、包絡線検波回路は対数変換回路の出力信号の包絡線を検波する。また、Ａ／Ｄ変換回路は、包絡線検波回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。

画像処理部５５は、信号処理部５４が生成したＢモードデータに基づいて所定の画像処理を行い、Ｂモードの超音波画像を生成する。具体的には、画像処理部５５は、反射波信号の振幅（信号強度）に応じた輝度の画像データを生成する。生成された画像のデータは、逐次メモリ５６に記憶される。なおここでは、生体組織４の横断面を示す第２断面画像８及び生体組織４の縦断面を示す第１断面画像９の画像データが生成され、メモリ５６に記憶される。そして、メモリ５６に記憶された１フレーム分の画像データに基づいて、生体組織４の第２断面画像８及び第１断面画像９が白黒の濃淡で表示装置５９に表示される。

入力装置５８は、キーボード６１やトラックボール６２などで構成されており、ユーザからの要求や指示等の入力に用いられる。表示装置５９は、例えば、ＬＣＤやＣＲＴなどのディスプレイであり、生体組織４の第１断面画像９及び第２断面画像８や、各種設定の入力画面を表示するために用いられる。

本実施形態の表示装置５９の画面１０には、図８〜図１０に示すように、第１断面画像９及び第２断面画像８が左右に並べて同時に表示される。第２断面画像８の中央部には画面垂直方向に沿って直線的に延びる仮想直線Ｌ２が存在するものとした場合、その仮想直線Ｌ２に対応する位置には、穿刺針６の進む方向を示す第１のガイドライン６５（垂直ライン）が実際に表示される。また、第１断面画像９上には、穿刺針６の挿入角度での進路を示す第２のガイドライン６６が、画面左上から右下の方向に向かって直線的に延びるように表示される。第１断面画像８上及び第２断面画像９上の各ガイドライン６５，６６は、本実施形態では同じ線種（例えば破線）及び線色（例えば黄色）で表示される。

さらに、第１断面画像９上及び第２断面画像８上には、穿刺針６の先端７１が見え始める深さ位置を作業者に事前に示す位置表示部が表示される。本実施形態では、位置表示部として、水平ライン６７及びガイドマーク６８が表示される。本実施形態のガイドマーク６８は、第２断面画像８上におけるガイドライン６５と水平ライン６７との交差位置において、枠内に断面画像を表示した四角形の枠状のマークである。このガイドマーク６８は、穿刺針６の先端７１に対応した画像の直径に相当する部分の寸法よりも大きなサイズ（例えば１．５倍〜３倍程度大きなサイズ）を有している。なお、本実施形態においてコントローラ５０は、表示装置５９にガイドマーク６８を表示させるガイドマーク表示手段として機能する。

水平ライン６７は、プローブ本体１２における振動子設置面２０に対して水平なラインである。水平ライン６７は、ガイドライン６５，６６と異なる線種（例えば一点鎖線）及び異なる線色（例えば緑色）で表示される。一方、ガイドマーク６８は、ガイドライン６５，６６と同じ線種（例えば点線）及び線色（例えば黄色）で表示される。なお、上記の各ガイドライン６５，６６、水平ライン６７及びガイドマーク６８の画像データはメモリ５６内に格納されており、コントローラ５０はこれら画像データを読み出して表示装置５９に表示させるようになっている。

記憶装置５７は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などであり、制御プログラム及び各種のデータを記録媒体に格納している。コントローラ５０は、入力装置５８による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置５７からメモリ５６へ転送し、それを逐次実行する。なお、コントローラ５０が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置５７にインストールして利用する。

次に、本実施形態の血管撮影装置１を用いてカテーテルの穿刺針６を生体組織４の静脈８２に挿入する際の操作例について説明する。

ここでは、医者などの作業者は、まず患者の処置部に適した穿刺針６の挿入角度を判断する。そして、作業者は、その挿入角度となるように角度調整機構３５を操作して穿刺針ガイド部３４の位置を設定した穿刺ガイド用アタッチメント１４をプローブ本体１２に装着する。その後、作業者は、位置情報入力手段としての入力装置５８のキーボード６１を操作し、角度調整機構３５で設定している穿刺針６の挿入角度の設定位置に応じた位置情報を入力する。このとき、コントローラ５０は、その位置情報をメモリ５６に一旦記憶する。なお、作業者が穿刺ガイド用アタッチメント１４をプローブ本体１２に装着しないで穿刺を行ってもよく、本実施形態では主に穿刺ガイド用アタッチメント１４なしで穿刺作業を行う場合を想定して説明する。

さらに、作業者は、処置部となる生体組織４の表面（例えば、図７に示すような静脈８２がある前腕４ａの表面）に、音響媒体（無菌ゲルや滅菌ゲル）を塗った後、その音響媒体を介してプローブ本体１２の振動子設置面２０を接触させる。この後、作業者は、入力装置５８に設けられている走査開始ボタン（図示略）を操作する。すると、コントローラ５０は、そのボタン操作を判断し、生体組織４の断面画像８，９を表示するための処理を開始する。

この処理において、コントローラ５０は、パルス発生回路５１を動作させ、超音波プローブ３による超音波の送受信を開始させる。具体的には、コントローラ５０から出力される制御信号に応答してパルス発生回路５１が動作し、所定周期のパルス信号が送信回路５２に供給される。そして、送信回路５２では、パルス信号に基づいて、各リニア振動子アレイ９１、９２の振動子９１ａ、９２ａに対応した遅延時間を有する駆動パルスが生成され、超音波プローブ３に供給される。これにより、超音波プローブ３の各リニア振動子アレイ９１、９２の振動子９１ａ、９２ａが振動して超音波が生体組織４に向けて照射される。生体組織４内を伝搬する超音波の一部は、生体組織４における組織境界面（例えば血管壁）などで反射して超音波プローブ３で受信される。このとき、超音波プローブ３の各リニア振動子アレイ９１、９２の振動子９１ａ、９２ａによって反射波が電気信号（反射波信号）に変換される。そして、その反射波信号は、受信回路５３で増幅等された後、信号処理部５４に入力される。

信号処理部５４では、対数変換、包絡線検波、Ａ／Ｄ変換といった信号処理が行われ、デジタル信号に変換された反射波信号が画像処理部５５に供給される。画像処理部５５では、その反射波信号に基づいて、断面画像８，９の画像データを生成するための画像処理が行われる。そして、コントローラ５０は、画像処理部５５で生成された各画像データをメモリ５６に一旦記憶する。

コントローラ５０は、メモリ５６に記憶された各画像データを読み出し、第１断面画像９及び第２断面画像８を表示装置５９に表示させるための表示データを生成する。また、挿入角度判定手段としてのコントローラ５０は、メモリ５６に記憶された位置情報を読み出し、その位置情報に基づいて穿刺針６の挿入角度を判断する。そして、ガイドライン表示手段としてのコントローラ５０は、穿刺針６の挿入角度に応じたガイドライン６５，６６の表示データを生成する。さらに、位置表示手段としてのコントローラ５０は、穿刺針６の挿入角度に基づいて、第１断面画像９と第２断面画像８とにおいて、穿刺針６の先端７１が見え始める深さ位置を予測するとともに、作業者に対してその深さ位置を事前に示す位置表示部（水平ライン６７及びガイドマーク６８）の表示データを生成する。

その後、コントローラ５０は、生成した断面画像８，９の表示データ、ガイドライン６５，６６、水平ライン６７及びガイドマーク６８の表示データをそれぞれ表示装置５９に出力する。この結果、図８に示されるように、表示装置５９の画面１０に第１断面画像９及び第２断面画像８が左右に並べて同時に表示される。そして、これらの断面画像８，９上には、ガイドライン６５，６６、水平ライン６７及びガイドマーク６８が重畳されて表示される（ガイドマーク表示ステップ）。なお、本実施形態では、奥側に断面画像８，９が表示され、ガイドライン６５、水平ライン６７及びガイドマーク６８はその手前側に重畳されるようになっている。また、ガイドライン６６及び水平ライン６７は、第１断面画像９の手前側に重畳されるようになっている。

次いで作業者は、表示装置５９に表示された第１断面画像９及び第２断面画像８を視認しながら、超音波プローブ３の位置を調整する。具体的には、まず、第２断面画像８（短軸像）上に静脈８２の横断面が撮影されるとともに第２断面画像８上の第１のガイドライン６５が静脈８２の中心に位置するように、超音波プローブ３の第２リニア振動子アレイ９２側を移動させる。さらに、第１断面画像９（長軸像）上に沿って静脈８２の縦断面が撮影されるように、超音波プローブ３の第１リニア振動子アレイ９１側を移動させて、静脈８２が延びる方向（軸方向）とプローブ本体１２の長軸方向Ｙとを一致させる。なおこのとき、超音波プローブ３の第２リニア振動子アレイ９２側（短軸側）の位置をキープした状態で、後側となる第１リニア振動子アレイ９１側（長軸側）を左右に振るようにして位置合わせを行うようにする。

ここで作業者は、第１断面画像９上及び第２断面画像８上の水平ライン６７及びガイドマーク６８、第２断面画像８上の第２のガイドライン６６に基づいて、穿刺針６の挿入角度が静脈８２への穿刺に適した角度か否かを判断する。なお、図８には穿刺針６を挿入する前の第１断面画像９及び第２断面画像８が示されている。第１断面画像９上及び第２断面画像８上において、静脈８２への穿刺を行う処置部よりも水平ライン６７及びガイドマーク６８が上方に位置している。穿刺針６の挿入角度が静脈８２への穿刺に適した角度であると判断した場合、作業者は、プローブ本体１２の位置決め部３１の位置に穿刺針６の先端７１を斜め方向から当接させ、この状態で生体組織４（前腕４ａ）に対して穿刺針６を挿入する。

図９には穿刺針６を挿入した後の第１断面画像９及び第２断面画像８が示されている。すると、第１断面画像９及び第２断面画像８に穿刺針６が表示されるようになる。ここではまず、穿刺針６が第２断面画像８におけるガイドマーク６８の枠内に表示された後、第１断面画像９における第２のガイドライン６６上に表示される。つまり、穿刺ポイントＰ１通過直後の穿刺針６の先端は、まず第２断面画像９用の第２リニア振動子アレイ９２からの超音波ビームのみによって捉えられる。穿刺針６をさらに深く挿入すると、第１リニア振動子アレイ９１及び第２リニア振動子アレイ９２の両方からの超音波ビームによって捉えられるようになる。

図１０（ａ）は、従来技術の超音波プローブを使用した場合の穿刺時において、枠状のガイドマーク６８内に現れる穿刺針６の画像を示したものである。従来技術の超音波プローブの場合、第１リニア振動子アレイ９１と同様に第２リニア振動子アレイ９２についても、超音波が第２振動子９２ａの幅方向に狭まり、第１の焦点Ｆ１にて収束する。従って、穿刺ポイントＰ１の近傍に位置する交差部位Ｋ１からの超音波ビームのスライス幅が狭くなっている。このため、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針６の長さが小さくなり、第２断面画像８（短軸像）のガイドマーク６８内において、穿刺針６が円形の小さな点として表示される。この場合、作業者は穿刺針６の挿入方向が正しいか否かを把握することができない。

一方、図１０（ｂ）及び（ｃ）は、本実施形態の超音波プローブ３を使用した場合の穿刺時において、枠状のガイドマーク６８内に現れる穿刺針６の画像を示したものである。本実施形態の場合、穿刺ポイントＰ１の近傍に位置する交差部位Ｋ１からの超音波ビームのスライス幅が広くなっている。この結果、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針６の長さが大きくなる。よって、第２断面画像８（短軸像）のガイドマーク６８内において、穿刺針６が針の挿入方向に延びる短い線分として表示される。従って、穿刺直後の穿刺針６の挿入位置ばかりでなく挿入方向についても把握することができる。ちなみに、図１０（ｂ）では、表示された短い線分が、第２断面画像８の上下方向に沿って延びている。よって、穿刺針６が正しい方向に挿入されていると把握できるため、作業者はそのまま穿刺針６を同じ方向に推し進めればよい。これに対し、図１０（ｃ）では、表示された短い線分が、第２断面画像８の上下方向よりもいくぶん傾いた方向に沿って延びている。よって、穿刺針６が正しい方向に挿入されていないと把握できるため、作業者は挿入方向を見直す必要がある。即ち、図１０（ｂ）の方向に延びた線分となるように挿入方向を修正した後、穿刺針６を推し進めればよい。

そして作業者は、上記の要領で静脈８２の血管壁に穿刺針６の先端７１が到達したと判断したら、次いでその血管壁を穿刺針６の先端７１で貫通させ、静脈８２内に穿刺針６の先端７１を挿入する。作業者は、第２断面画像８に基づいて穿刺針６の先端７１が静脈８２内に到達したことを確認した後、穿刺針６の穿刺動作を止める。

その後、作業者は、入力装置５８に設けられている走査終了ボタン（図示略）を操作する。コントローラ５０は、そのボタン操作を判断し、生体組織４の断面画像８，９を表示するための処理を終了する。さらに、作業者は、穿刺針６の穿刺状態を維持したまま（穿刺ルートを残したまま）、ガイド溝３３に沿ってプローブ本体１２を移動させる。そして、作業者は、ガイド溝３３の開口４１を通して超音波プローブ３を穿刺針６から取り外す。この後、作業者は、カテーテル操作を行い、静脈８２内にカテーテルを挿入して所定の治療を行う。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態の超音波プローブ３において、第１リニア振動子アレイ９１は、生体組織４よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズ２９を有している。一方、第２リニア振動子アレイ９２は、生体組織４よりも硬質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズ３０を有している。従って、第１リニア振動子アレイ９１から発せられる超音波ビームは、上記音響レンズ２９を通過することで、第１の焦点Ｆ１にて収束する。それに対し、第２リニア振動子アレイ９２から発せられる超音波ビームは、上記音響レンズ３０を通過しても収束せずに発散する。それゆえ、穿刺ポイントＰ１の近傍に位置する交差部位Ｋ１からの超音波ビームのスライス幅が広くなり、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針６の長さが大きくなる。よって、第２断面画像８において、穿刺針６を針の挿入方向に延びる短い線分として認識することが可能になる。従って、穿刺直後の穿刺針６の挿入位置ばかりでなく挿入方向についても把握することができる。なお、この超音波プローブ３は、音響レンズ２９、３０がともに断面凸レンズ形状であるため、皮膚等に沿って動かす際に引っ掛かりにくく、動きがスムーズである。よって、従来と使用感が変わらないという利点がある。

（２）本実施形態の血管撮影装置１は、上記の超音波プローブ３と、第２断面画像８の略中央部を通って垂直方向に延びる垂直ライン（第１のガイドライン６５）を表示する垂直ライン表示手段とを備えたものとなっている。従って、穿刺ポイントＰ１にて穿刺を行ったときには、スライス幅が広くなった超音波ビームによって穿刺針６が捉えられ、その捉えられた穿刺針６の先端の画像が第１のガイドライン６５の付近に出現する。このときの穿刺針６の先端は、針の挿入方向に延びる短い線分の画像として現れる。よって、第１のガイドライン６５を基準としてそれと穿刺針６の先端の画像とを比較することが可能となり、挿入位置及び挿入方向が感覚的にわかりやすくなる。そのため、穿刺針６を縦断面上にてその方向に沿って正確に挿入することが可能となる。また、この血管撮影装置１は、第２断面画像８において穿刺針６の先端が見え始める深さ位置を事前に示す枠状のガイドマーク６８を第２断面画像８上に表示するガイドマーク表示手段を備えたものとなっている。そしてこの装置１の場合、第２断面画像８上にガイドマーク６８が表示されるので、そのガイドマーク６８を視認することにより、穿刺を行う前に穿刺針６の先端が見え始める位置を容易にかつ正確に予見することができる。穿刺ポイントＰ１にて穿刺を行ったときには、スライス幅が広くなった超音波ビームによって穿刺針６が捉えられ、その捉えられた穿刺針６の先端の画像がガイドマーク６８内に出現する。このときの穿刺針６の先端は、針の挿入方向に延びる短い線分の画像として現れる。よって、挿入位置及び挿入方向が感覚的にわかりやすい態様で、穿刺直後の穿刺針６を画面上に表示することができる。そのため、穿刺針６を縦断面上にてその方向に沿って正確に挿入することが可能となる。また、穿刺ガイド用アタッチメントなしのフリーの状態で穿刺するときに、穿刺針を縦断面上にてその方向に沿って正確にかつ容易に挿入することが可能となる。

［第２の実施形態］
次に第２実施形態の超音波プローブ３Ａについて説明する。図１１（ａ）はこの超音波プローブ３Ａが有する第１リニア振動子アレイ９１及び第２リニア振動子アレイ９２の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ１−Ｂ１線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ２−Ｂ２線断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ３−Ｂ３線断面図である。ここでは第１実施形態の超音波プローブ３と相違する点について詳細に説明し、共通している点については説明を省略する。

上記第１実施形態の超音波プローブ３では、第１リニア振動子アレイ９１が有する音響レンズ２９と、第２リニア振動子アレイ９２が有する音響レンズ３０とで、使用している材料の硬さが異なっていた。これに対し、本実施形態の超音波プローブ３Ａでは、音響レンズ２９、３０Ａに使用する材料は同種の合成樹脂材料（具体的には、生体組織４よりも軟質のシリコーン樹脂）であって、硬さも等しいものとされている。その代わりにこの超音波プローブ３Ａでは、第１リニア振動子アレイ９１側の音響レンズ２９が断面凸レンズ形状であるのに対し、第２リニア振動子アレイ９２側の音響レンズ３０Ａが断面凹レンズ形状となっている。

本実施形態ではこのような構成を採用した結果、第１リニア振動子アレイ９１から発せられる超音波ビームは、上記の断面凸レンズ形状の音響レンズ２９を通過することで、第１の焦点Ｆ１にて収束する。それに対し、第２リニア振動子アレイ９２から発せられる超音波ビームは、上記の断面凹レンズ形状の音響レンズ３０Ａを通過することで、収束せずに発散する。それゆえ、穿刺ポイントＰ１の近傍に位置する交差部位Ｋ１からの超音波ビームのスライス幅が広くなり、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針６の長さが大きくなる。よって、図１０（ｂ）、（ｃ）にて示したように、第２断面画像８において、穿刺針６を針の挿入方向に延びる短い線分として認識することが可能になる。従って、穿刺直後の穿刺針６の挿入位置ばかりでなく挿入方向についても把握することができる。なお、この超音波プローブ３Ａは、音響レンズ２９、３０Ａに用いる材料が一種類で足りるという利点がある。このため、例えば２つの音響レンズ２９、３０Ａを別々に作製することも一体的に作製することも可能となる。

［第３の実施形態］
次に第３実施形態の超音波プローブ３Ｂについて説明する。図１２（ａ）はこの超音波プローブ３Ｂが有する第１リニア振動子アレイ９１及び第２リニア振動子アレイ９２の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ１−Ｃ１線断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ２−Ｃ２線断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ３−Ｃ３線断面図である。ここでは第１実施形態の超音波プローブ３と相違する点について詳細に説明し、共通している点については説明を省略する。

上記実施形態１の超音波プローブ３では、第１リニア振動子アレイ９１は、第１振動子９１ａの配列方向全域にわたって断面凸レンズ形状の音響レンズ２９によって覆われていた。この点については、本実施形態の第１リニア振動子アレイ９１についても同様である。また、上記実施形態１の超音波プローブ３では、第２リニア振動子アレイ９２は、第２振動子９２ａの配列方向全域にわたって断面凸レンズ形状の音響レンズ３０によって覆われていた。これに対し、本実施形態の第２リニア振動子アレイ９２は、断面凸レンズ形状の音響レンズ３０Ｂによって、第２振動子９２ａの配列方向全域にわたって覆われているのではなく、部分的に覆われている。つまり、本実施形態の音響レンズ３０Ｂは、中程の部位（即ち交差部位Ｋ１）を露出させるような状態で２つに分断されている。それゆえ、音響レンズ３０Ｂが存在していない交差部位Ｋ１については、表面が凹凸のないフラットな形状を呈した平坦部９４となっている。

図１３（ａ）は図１２（ａ）のＣ１−Ｃ１線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図である。この図に示されるように、第１リニア振動子アレイ９１の発した超音波は、第１振動子９１ａの配列方向全域にわたって、第１振動子９１ａの幅方向に狭まり、第１の焦点Ｆ１にて収束するようになっている。なお、第２リニア振動子アレイ９２において交差部位Ｋ１を除く部位の発した超音波においても同様のことがいえる。図１３（ｂ）は図１２（ａ）のＣ３−Ｃ３線の断面において超音波の進行方向を説明するための概略図である。この図に示されるように、第２リニア振動子アレイ９２における交差部位Ｋ１の発した超音波は、第２振動子９２ａの幅方向に収束しないで直進するようになっている。それゆえ、穿刺ポイントＰ１の近傍に位置する交差部位Ｋ１からの超音波ビームのスライス幅が広くなり、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針６の長さが大きくなる。よって、図１０（ｂ）、（ｃ）にて示したように、第２断面画像８において、穿刺針６を針の挿入方向に延びる短い線分として認識することが可能になる。従って、穿刺直後の穿刺針６の挿入位置ばかりでなく挿入方向についても把握することができる。なお、この超音波プローブ３Ｂについても、音響レンズ２９、３０Ｂに用いる材料が一種類で足りるという利点がある。このため、例えば２つの音響レンズ２９、３０Ｂを別々に作製することも一体的に作製することも可能となる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記第３実施形態では、第２リニア振動子アレイ９２は、第２振動子９２ａの配列方向における中程の部位（即ち交差部位Ｋ１）のみが露出しており、それ以外の部位は断面凸レンズ形状の音響レンズ３０Ｂにより覆われていた。これに対し、例えば図１４（ａ）〜（ｄ）に示す別の実施形態の超音波プローブ３Ｃのようにしてもよい。即ち、この実施形態では第２リニア振動子アレイ９２上に音響レンズは全く存在しておらず、音響整合層９０が全体的に露出した状態となっている。このため、交差部位Ｋ１を含む第２リニア振動子アレイ９２の全域について、表面が凹凸のないフラットな形状の平坦部９４となっている。つまり、第２リニア振動子アレイ９２を覆うべき断面凸レンズ形状の音響レンズは、一部分のみを省略してもよいほか、全部を省略してもよい。この構成によると、第１実施形態等と比較して音響レンズを設ける面積が少なくて済むため、低コスト化につながるという利点がある。

・上記第３実施形態では、第２リニア振動子アレイ９２は、第２振動子９２ａの配列方向における中程の部位（即ち交差部位Ｋ１）において断面凸レンズ形状の音響レンズ３０Ｂを省略した。これに対し、例えば断面凸レンズ形状の音響レンズ３０を全域にわたって設けるとともに、交差部位Ｋ１についてのみ凹凸のないフラットな形状になるように種々の加工を施してもよい。例えば、交差部位Ｋ１における合成樹脂を平らになるように研磨、溶解等することにより平坦部９４を形成してもよく、あるいは交差部位Ｋ１上にさらに合成樹脂を塗布、貼付等することにより平坦部９４を形成してもよい。

・例えば、図１５（ａ）〜（ｄ）に示す別の実施形態の超音波プローブ３Ｄのようにしてもよい。この超音波プローブ３Ｄでは、音響レンズ２９、３０Ｃに使用する材料は同種の合成樹脂材料（具体的には、生体組織４よりも軟質のシリコーン樹脂）であって、硬さも等しいものとされている。また、第１リニア振動子アレイ９１側の音響レンズ２９及び第２リニア振動子アレイ９２側の音響レンズ３０Ｃがともに断面凸レンズ形状となっている。ただし、図１５（ｃ）、（ｄ）に示す音響レンズ３０Ｃの曲率のほうが、図１５（ｂ）に示す音響レンズ２９の曲率よりも小さい値に設定されている。従って、図１６（ａ）に示されるように、第１リニア振動子アレイ９１の発した超音波は、第１振動子９１ａの配列方向全域にわたって、第１振動子９１ａの幅方向に狭まり、第１の焦点Ｆ１にて収束する。図１６（ｂ）に示されるように、第２リニア振動子アレイ９２の発した超音波は、第２振動子９２ａの配列方向全域にわたって、第２振動子９２ａの幅方向に狭まるものの、第１の焦点Ｆ１よりも遠い位置にある第２の焦点Ｆ２にて収束するようになっている。それゆえ、穿刺ポイントＰ１の近傍に位置する交差部位Ｋ１からの超音波ビームのスライス幅が広くなり、当該超音波ビームによって捉えられる穿刺針６の長さが大きくなる。

・上記第１実施形態では、第１リニア振動子アレイ９１及び第２リニア振動子アレイ９２と音響レンズ２９、３０との間に音響整合層９０を配置したが、音響整合層９０は必須ではなく省略されてもよい。

・上記第１実施形態の血管撮影装置１において、水平ライン６７及びガイドマーク６８について、表示または非表示に設定する選択機能を設けてもよい。具体的には、コントローラ５０は、表示装置５９の設定画面において、水平ライン６７及びガイドマーク６８を表示または非表示に設定するための選択ボタンを表示させるようにすればよい。そして、コントローラ５０は、作業者のボタン操作に基づいて、第１断面画像９上及び第２断面画像８上に水平ライン６７及びガイドマーク６８を表示したり、消去したりする。例えば、血管撮影装置１の操作に慣れた熟練の作業者は、各断面画像８，９に表示されているガイドライン６５，６６の位置に基づいて、穿刺針６の先端７１が見え始める位置を予測することができる。このため、熟練の作業者が血管撮影装置１を使用する場合には、水平ライン６７及びガイドマーク６８を表示させない状態で穿刺針６の穿刺を行ってもよい。また、血管撮影装置１の操作に慣れていない作業者が使用する場合には、水平ライン６７及びガイドマーク６８を表示させることにより、穿刺針６の穿刺を安心して確実に行うことが可能となる。

・上記第１実施形態において、位置表示部としてのガイドマーク６８は、四角形の枠状であったが、三角形や円形の枠状としてもよい。また、ガイドマーク６８は枠状のマークに限定されるものではなく、位置を認識できるマークであれば、例えば十字形状のマークや点状のマーク等であってもよい。あるいは、ガイドマーク６８の表示を行わないようにしてもよい。

・上記各実施形態の血管撮影装置１では、静脈８２等の断面画像８，９を表示してカテーテルを用いた治療を行うものであったが、採血などの他の処置を行う場合に血管撮影装置１を用いてもよい。また、血管撮影装置１に限定されるものではなく、血管以外に神経などの断面画像を表示して神経ブロック注射などの他の処置を行う超音波画像表示装置に本発明を具体化してもよい。

１…超音波画像表示装置としての血管撮影装置
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ…超音波プローブ
４…被検体としての生体組織
６…穿刺針
８…第２断面画像
９…第１断面画像
１２…プローブ本体
２０…底面としての振動子設置面
２９、３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ…音響レンズ
５０…ガイドマーク表示手段、垂直ライン表示手段としてのコントローラ
６５…垂直ラインとしての第１のガイドライン
６８…ガイドマーク
７１…穿刺針の先端
９１…第１振動子
９１ａ…第１リニア振動子アレイ
９３…（第１リニア振動子アレイの）端部
９２ａ…第２振動子
９２…第２リニア振動子アレイ
Ｆ１…第１の焦点
Ｆ２…第２の焦点
Ｋ１…交差部位
Ｐ１…穿刺ポイント

Claims (5)

1. プローブ本体の底面上に、第１振動子を複数配列してなる第１断面画像取得用の第１リニア振動子アレイと、前記第１リニア振動子アレイの少なくとも一方の端部にて前記第１リニア振動子アレイと直交配置され、第２振動子を複数配列してなる第２断面画像取得用の第２リニア振動子アレイとを備え、前記第２リニア振動子アレイにおいて前記第１リニア振動子アレイの前記端部の延長上に位置する交差部位の近傍に、被検体に対する穿刺時に穿刺針を通過させるための穿刺ポイントが設定されている超音波プローブであって、
   前記第１リニア振動子アレイは、前記第１振動子の配列方向に直交する幅方向に狭まり第１の焦点にて収束する超音波を送信し、
   前記第２リニア振動子アレイにおける少なくとも前記交差部位は、前記第２振動子の配列方向に直交する幅方向に狭まり前記第１の焦点よりも遠い位置にある第２の焦点にて収束する超音波、または、当該幅方向に収束しない超音波を送信する
   ことを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記第１リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを有し、
   前記第２リニア振動子アレイは、前記被検体よりも硬質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを有するとともに、前記第２振動子の配列方向に直交する幅方向に収束せずに、前記幅方向に発散する超音波を送信する
   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１リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを有し、
   前記第２リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成された断面凹レンズ形状の音響レンズを有するとともに、前記第２振動子の配列方向に直交する幅方向に収束せずに、前記幅方向に発散する超音波を送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
4. 前記第１リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成された断面凸レンズ形状の音響レンズを有し、
   前記第２リニア振動子アレイは、前記被検体よりも軟質の材料により形成され、
   前記第２リニア振動子アレイにおける少なくとも前記交差部位は、凹凸のないフラットな形状を呈しているとともに、前記第２振動子の配列方向に直交する幅方向に収束せずに、直進または前記幅方向に発散する超音波を送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
5. 被検体に穿刺針を穿刺する際に前記被検体に対する超音波の送受信を行うことにより、前記被検体の第１断面に対応する第１断面画像と、前記第１断面に直交する第２断面に対応する第２断面画像とを同一画面上に同時に表示する装置であって、
   請求項１乃至４のいずれか１項の超音波プローブと、
   前記第２断面画像の略中央部を通って垂直方向に延びる垂直ラインを表示する垂直ライン表示手段と
   を備えたことを特徴とする超音波画像表示装置。

Images