JP2658645B2 - リニア走査式超音波検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、体腔等の内部に挿入さ
れて、超音波振動子を直線方向に移動させながら、超音
波検査を行うリニア走査式超音波検査装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】超音波検査装置は、超音波信号の送受信
を行う超音波振動子を備えた超音波プローブと、超音波
信号の送受信制御を行うと共に受信信号を処理するプロ
セッサ及び超音波画像を表示するモニタ装置とからなる
超音波観測装置とから構成されるが、この超音波プロー
ブを直接または内視鏡等のガイド手段を介して体腔内に
おける所定の観察位置にまで導いて、体腔管や体腔壁か
ら体内組織に向けて超音波パルスを入射し、その反射エ
コーを受信する、体内挿入型のものは従来から知られて
いる。

【０００３】ここで、超音波検査装置として、超音波振
動子を移動させながら超音波パルスを体内に入射して、
その反射エコーを逐次取得して、所定走査幅の超音波画
像をモニタ装置に表示する、所謂Ｂモード式の超音波検
査装置にあっては、その走査方式として、機械走査方式
と電子走査方式とがある。体腔内に挿入されるタイプの
超音波プローブ、とりわけ内視鏡等のガイド手段にガイ
ドされる超音波プローブや血管内等極めて狭い挿入経路
に挿入されるものとしては、細径化及び硬質部分の短縮
等といった小型化の要請が極めて強いことから、機械走
査式のプローブ、特に小型の単板振動子を備えた超音波
プローブが用いられる。また、この種の超音波プローブ
において、超音波振動子を直線的に移動させることによ
り走査するリニア走査式のプローブは、超音波振動子を
可撓性コードの先端に装着して、この可撓性コードを押
し引き操作する間に体内に超音波信号の送受信を行っ
て、消化管，大腸その他の体腔管内や胃等の臓器，さら
には血管内等に挿入されて、この管壁に沿う方向におけ
る組織断面の状態の検査、例えば腫瘍の有無等を検査す
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、リニア走査式
の超音波検査装置にあっては、体腔壁の所望の位置に超
音波振動子を向けるために、また走査を行うべきライン
を変えるために、超音波振動子の角度を調整できるよう
になっている。従って、術者は適宜超音波振動子の角度
を調整して、その走査ラインを変えながら超音波検査を
行うようにするのが一般的である。このような操作を行
っている間において、より精密な検査を必要とする部位
が発見されると、この部位及びその近傍を集中的に走査
するが、このためには現に走査を行っている超音波振動
子の角度位置を正確に認識することができると、超音波
振動子を精査すべき部位での微細な走査を行う上で有利
であり、また患部の形状や広がり等を立体的に把握する
上でも便利である。しかも、ラジアル超音波画像と共に
超音波振動子の角度位置を記録させておくことができれ
ば、記録性という観点からも都合が良い。

【０００５】しかしながら、従来技術のものにあって
は、超音波振動子の角度位置を定量的に表示する構成と
はなっておらず、術者の感覚により認識するか、または
超音波振動子やこの超音波振動子に回転を伝達する手段
等にマーカを付しておき、このマーカを目視することに
よって超音波振動子の角度位置を推定するようにしてい
るのが現状であった。しかしながら、マーカを付する手
法では逐次マーカを目視しなければならないことから、
極めて煩わしく、また、例えば超音波振動子自体にマー
カを付した場合には、この超音波振動子にバルーンを被
装させると、このマーカの検出を行うことができなくな
る等の問題点もある。

【０００６】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
であって、その目的とするところは、リニア超音波画像
と共にこの走査時の超音波振動子の回転方向の角度位置
をモニタ装置に表示可能な構成とした超音波検査装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、可撓性コードの先端に超音波振動子
を装着して、この可撓性コードを押し引き操作すること
によりリニア走査を行うようにした超音波プローブを有
し、この可撓性コードに回転伝達手段を挿通させて設
け、この回転伝達手段によって超音波振動子を遠隔操作
により回転可能となし、回転位置検出手段により超音波
振動子の回転角度を検出して、リニア超音波画像と共に
当該のリニア超音波画像の角度位置をモニタ装置に表示
するように構成したことをその特徴とするものである。

【０００８】

【作用】このように構成することによって、まず超音波
振動子を所定の間隔だけ移動させると、その移動に応じ
て、移動方向に沿うリニア超音波画像が順次取得され
て、これらがモニタ装置に表示されて行く。これと共
に、超音波振動子の角度位置がモニタ装置に表示され
る。この超音波振動子の角度位置の表示は、数値的に表
示することができるし、またインジケータ等により表示
するようにしても良い。そして、この超音波振動子の角
度を変えながらリニア走査を行わせている間において、
より精査すべき部位、例えば腫瘍が存在している可能性
のある部位が発見されると、その位置をモニタ装置にお
ける位置の表示により確認しておくことによって、たと
えこの部位から離れた角度位置にまで超音波振動子を移
動させたとしても、この精査を行うべき部位に容易に戻
すことができる。また、この患部の形状を把握するに
は、患部の存在する位置のリニア方向のラインとその近
傍のリニア断層像を所定の角度間隔をもって多数取得す
ることにより、腫瘍等患部の形状を立体的に把握するこ
とが可能となり、またこれら断層像に関するデータと共
にその位置に関するデータとを記録しておくことによ
り、保存データの質的向上が図られる。さらに、このよ
うにして所定角度毎の断層像を多数枚作成して、これら
を３次元化画像処理してボクセルデータ等とすることが
でき、腫瘍等の立体化像の表示が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、図１乃至図６は本発明の第１の実施
例を示すものであって、この実施例においては、超音波
検査装置を内視鏡Ｓの鉗子その他の処置具を挿通させる
ために設けられる鉗子チャンネルＣを介して体内に導く
ように構成されている。而して、図１に超音波検査装置
の全体構成を示す。図中において、１は超音波プローブ
を示し、該超音波プローブ１は軟性部材からなる可撓性
コード２の先端に先端硬質部３を装着し、この先端硬質
部３に単板振動子からなる超音波振動子４を装着してな
るものである。

【００１０】先端硬質部３は、可撓性コード２に対して
相対回転可能となっており、該先端硬質部３に装着した
超音波振動子４の送受信面4aはこの先端硬質部３の一側
に形成した開口に臨んでいる。そして、この可撓性コー
ド２を押し引き操作することによって、超音波振動子４
を直線的に移動させて、リニア方向に走査させることが
でき、この走査範囲における体内組織の断層に関するリ
ニア超音波画像を取得できる構成となっている。

【００１１】可撓性コード２は内視鏡Ｓの鉗子チャンネ
ルＣを介して挿通される関係から、この鉗子チャンネル
Ｃ内に挿通可能な細径のものであって、図２に示したよ
うに、フッ素樹脂等のように滑りの良い軟性チューブ材
からなる可撓性のスリーブ2a内に多重コイルばね2bを挿
通したコントロールケーブルとなっている。従って、こ
の可撓性コード２は、超音波振動子４を装着した先端硬
質部３を遠隔操作によって回転動作させる機能を有す
る。また、この可撓性コード２の多重コイルばね2b内に
は、同軸ケーブルからなる超音波信号の送受信線５が挿
通されている。多重コイルばね2bの先端部分は先端硬質
部３に固定され、この多重コイルばね2bにより超音波振
動子４の回転操作の推力の伝達を行わせる構成となって
いる。なお、この超音波振動子４の回転時には、送受信
線５も多重コイルばね2bと一体的に回転せしめられるよ
うになっている。

【００１２】超音波プローブ１の基端部には、超音波振
動子４をリニア走査させるための操作ユニット10に着脱
可能に接続する連結部６が形成されている。この連結部
６は、電極ピン6aと、割りの入った連結筒体6bとからな
り、この連結筒体6bには多重コイルばね2bが連結・固定
されると共に、電極ピン6aには送受信線５を構成する配
線5aが接続され、また連結筒体6bには送受信線５の配線
5bが接続されている。そして、この連結筒体6bは導電性
部材で形成され、この連結筒体6bと電極ピン6aとの間に
は絶縁部材6cが介装されている。また、可撓性コード２
におけるスリーブ2aのうちの内視鏡Ｓの鉗子チャンネル
Ｃから外部に導出する部分には、スリーブ2aより剛性の
チューブからなる保護スリーブ７が連設されている。

【００１３】操作ユニット10は、内視鏡Ｓの鉗子チャン
ネルＣにおける鉗子口CEに着脱可能に装着されるもので
あって、図３及び図４に示した構成となっている。即
ち、操作ユニット10の本体ケーシング11には取付マウン
ト部12が連設されており、この取付マウント部12は鉗子
口CEに着脱可能に装着されるマウントピース８に装着を
介して内視鏡Ｓに装着される。ここで、マウントピース
８は、種類の異なる内視鏡に操作ユニット10を装着でき
るようにするためのアダプタとしての機能を有する。そ
して、このマウントピース８及び取付マウント部12に
は、超音波プローブ１の可撓性コード２を挿通させるた
めの挿通孔8a，12ａが形成されている。このように、マ
ウントピース８の挿通孔8a及び取付マウント部12の挿通
孔12ａを介して導出された超音波プローブ１の可撓性コ
ード２は、ループ状に湾曲せしめられて、その先端に設
けた連結部６は本体ケーシング11のコネクタ13に着脱可
能に接続されている。

【００１４】コネクタ13は、回転体14と回転型コネクタ
15とから構成される。回転体14の一端は本体ケーシング
11から僅かに外部に導出されて、可撓性コード２の連結
部６が嵌合せしめられる。ここで、この回転体14は、超
音波振動子４を回転駆動させるための回転軸としての機
能と、信号伝達部材としての機能とを併せ有するもので
ある。即ち、回転体14の芯部14ａは連結部６の電極ピン
6aと接続される一方側の端子として機能し、外装管14ｂ
は連結用筒体6bに接続される他方側の端子として機能す
るものであり、この芯部14ａと外装管14ｂとの間には絶
縁層14ｃが介装されている。そして、この回転体14は硬
質ロッド状に形成されている。また、回転型コネクタ15
は、回転体14と相対回転自在に連結されており、この回
転体14における芯部14ａは、水銀等からなる導電性流体
からなる流体接点16ａを介して電気的に接続される電極
15ａと、外装管14ｂと流体接点16ｂを介して電気的に接
続される電極15ｂとを有し、両電極15ａ，15ｂ間には絶
縁部材15ｃが介装されている。従って、連結部６，回転
体14及び回転型コネクタ15によって、超音波振動子４と
共に回転する送受信線５が、超音波観測装置Ｔに接続さ
れて回転不能なケーブル17に内装した伝送線18に接続さ
れる。

【００１５】超音波振動子４は、それを回転させること
により、その方向性を調整することができるようになっ
ている。このために、連結部６には、その連結用筒体6b
に手指で回転させることができるようにした回転ブロッ
ク6dが連設されており、この回転ブロック6dには多重コ
イルばね2bが固着して設けられている。また、この回転
ブロック6dを回転させた時に、スリーブ4a及びこのスリ
ーブ4aに一体的に設けた保護スリーブ７がみだりに捩じ
られないようにするために、保護スリーブ７の基端部分
と、本体ケーシング11において、後述する操作杆30をガ
イドするために設けたガイド筒部11ａとの間には回り止
め部材19を架橋・連結させている。また、回転体14の両
端部は軸受20，20により回転自在に支承されており、軸
受20，20の間の位置にはプーリ21が装着され、このプー
リ21とエンコーダ22の入力軸22ａとの間にベルト23が巻
回して設けられている。従って、回転ブロック6dを回動
操作すると、多重コイルばね2bが可撓性スリーブ2a内で
捩じ回されて、この回動量に応じた分だけ超音波振動子
４が回動せしめられる。そして、このときの回動量はエ
ンコーダ22により検出されて、その信号が配線24を介し
てケーブル17により超音波観測装置Ｔに伝送されて、超
音波振動子４の回転角度に関する信号が検出されるよう
になっている。

【００１６】操作ユニット10は、可撓性コード２をその
軸線方向に変位させることにより超音波振動子４を所定
の範囲にわたってリニア走査を行わせるものであって、
このために、超音波振動子４をリニア走査させるための
プローブ操作手段を備えている。このプローブ操作手段
は、本体ケーシング11に軸線方向にスライド可能に装着
した操作杆30を有し、この操作杆30はガイド筒部11ａか
ら外部に導出されて、その先端部には手指によって押し
引き操作するための指掛け部30ａが設けられている。ま
た、操作杆30における本体ケーシング11外に導出した部
位には、その側方に延出した連結部材31が連設されてお
り、マウントピース８及び取付マウント部12の挿通孔8
a，12ａを介して導出された可撓性コード２の基端近傍
位置、即ち保護スリーブ７を設けた部分がこの連結部材
31に連設したクランプ部31ａに着脱可能に連結されてい
る。そして、このクランプ部31ａへの連結位置から所定
の長さ分だけループを描くように湾曲せしめられて、そ
の基端部に設けた連結部６が操作ユニット10に着脱可能
に連結される構造となっている。

【００１７】可撓性コード２を連結部材31に連結するこ
とによって、それが軸方向及び回転方向に位置ずれしな
いように固定しておき、この状態で指掛け部30ａに手指
を掛けて操作杆30をその軸線方向に押し引き操作する
と、連結部材31を介して挿入部２と共に先端硬質部３が
これに追従して押し引き動作せしめられて、該先端硬質
部３に装着した超音波振動子４を、所定の範囲にわたっ
て直線的に変位させ、これによってリニア走査を行わせ
ることができる。そして、本体ケーシング11内には、こ
の超音波振動子４の位置を検出するための機構、即ちリ
ニア位置検出機構を備えている。このリニア位置検出機
構は、操作杆30の本体ケーシング11内の部分に形成した
ラック32と、このラック32に噛合するピニオン33と、こ
のピニオン33の回転軸33ａに連結したエンコーダ34とか
ら構成されている。そして、エンコーダ34からの出力信
号に基づいて操作杆30の位置を検出することができ、こ
のエンコーダ34から出力される位置信号は超音波観測装
置Ｔに伝送されて、超音波パルスの送信トリガ信号とし
て用いられることになる。

【００１８】操作杆30は、復帰ばね35によって常時本体
ケーシング11から突出して、そのストッパ部30ｂが本体
ケーシング11内に設けたスライドガイド部材36に当接す
る位置に付勢されており、この復帰ばね35の付勢力に抗
して本体ケーシング11内に押し込むことができるように
なっており、その押し込み終端位置には、この操作杆30
の端部に連設した遮光板30ｃが光学センサ30により検出
されるようになっている。従って、この遮光板30ｃが光
学センサ37を遮る位置からストッパ部30ｂがガイド部材
36に当接する位置までが超音波振動子４の可動ストロー
ク範囲となる。また、遮光板30ｃが光学センサ37により
検出された位置が超音波観測装置Ｔにおけるモニタ装置
Ｍに表示される超音波画像の表示端となる表示基準位置
とされる。この光学センサ37による表示基準位置信号
は、エンコーダ34からの信号と共にケーブル17内に挿通
した配線37ａ，34ａによって超音波観測装置Ｔに伝送さ
れるようになっている。

【００１９】而して、内視鏡Ｓを患者の体内に挿入し
て、その先端部分を所定の検査，診断を行うべき対象と
なる部位にまで導くと共に、超音波プローブ１の挿入部
２を内視鏡Ｓの鉗子チャンネルＣに挿通させて、その先
端硬質部３を内視鏡Ｓの先端部分から所定の長さ分だけ
突出させ、また操作ユニット10の本体ケーシング11に連
設されている取付マウント部12をマウントピース８を介
して鉗子チャンネルＣの鉗子口CEに固定し、さらには可
撓性コード２の基端側における保護スリーブ７の部分を
連結部材31のクランプ部31ａに連結すると共に、連結部
６を操作ユニット10におけるコネクタ13に接続して、操
作杆30を押し引き操作することにより超音波プローブ１
を直線方向に移動させる。これによって、超音波振動子
４は体腔管に沿った所定のライン上におけるリニア走査
が行われる。ここで、超音波振動子４は単板振動子から
なるものであって、その走査ラインと直交する方向の情
報を取得することはできない。従って、この走査を行っ
ている間、即ち操作杆30の１往復動作毎に、または１往
復動作中においても適宜操作部材19を手指で操作するこ
とによって、超音波振動子４の角度位置を変化させる。

【００２０】而して、この超音波検査装置における走査
時に、その超音波振動子４の角度位置を検出することが
できるように構成されている。即ち、図５から明らかな
ように、送受信回路40によって、超音波振動子４に駆動
信号が入力されると共に、その反射エコー信号を受信し
て、この受信信号がＡ／Ｄ変換器41によりデジタル信号
に変換されて、スキャンコンバータ42のメモリに記憶せ
しめられる。そして、スキャンコンバータ42に１フレー
ム分のデータが取り込まれる毎に、このスキャンコンバ
ータ42から超音波画像データが読み出されて、Ｄ／Ａ変
換器43によってアナログ信号に変換されて、モニタ装置
Ｍにリニア超音波画像が表示される。ここで、送受信回
路40における超音波パルスの送信タイミングを設定する
ために、また反射エコー信号のモニタ装置Ｍ上の表示位
置の決定を行うために、エンコーダ34からのリニア方向
の位置に関する信号がリニア位置検出回路44に取り込ま
れて、このリニア位置検出回路44からの信号が送信トリ
ガ信号として送受信回路40に入力されると共に、スキャ
ンコンバータ42には表示アドレス信号として入力される
ようになっている。

【００２１】さらに、モニタ装置Ｍには、前述したリニ
ア超音波画像と共に、超音波振動子４のラジアル方向の
位置を表示することができるようになっている。このた
めに、エンコーダ22により取得される超音波振動子４の
回転角度位置に関する信号が用いられ、このエンコーダ
22からの出力信号はラジアル位置検出回路45に入力され
て、超音波振動子４のラジアル方向の位置を検出するよ
うになされている。そして、この超音波振動子４のラジ
アル方向の位置に関する信号は、Ｄ／Ａ変換器43から伝
送されるリニア超音波画像信号と共に信号出力回路46に
伝送されて、この信号出力回路46により合成されて、モ
ニタ装置Ｍに送られ、このモニタ装置Ｍには、図６で示
したように、この超音波振動子４のラジアル方向の位置
に関するデータがインジケータ47として超音波画像と共
に表示されることになる。なお、この超音波振動子４の
位置に関するデータはこの他、例えば数値的に表示して
も良い。

【００２２】従って、操作杆30を押し引き操作すること
によって、超音波振動子４をリニア方向に移動させて、
リニア超音波画像を取得する際に、この超音波振動子４
のラジアル方向の位置がインジケータ47に表示されてい
ることから、モニタ装置Ｍを目視すれば、直ちに超音波
振動子４の方向性を認識することができ、操作杆30を押
し引きすることによって、１枚のリニア断層像を取得し
た後に、回転ブロック6dを操作して、次の走査を行うべ
き位置に超音波振動子４を位置決めするのに至便であ
る。また、この超音波振動子４により取得されるリニア
断層像によって腫瘍等の患部が発見されたときには、こ
の患部近傍の部分を集中的に、しかも細かいピッチ間隔
で断層像を取得する必要があるが、この場合において
も、インジケータ47を目視しながら回転ブロック6dの操
作を行うことによって、かかる微細な検査も容易に、し
かも精密に行うことができる。また、インジケータ47の
位置を記憶乃至記録しておけば、超音波振動子４を大き
く回転させて、他の部位の断層像を取得した後に、それ
を元の位置に戻す作業も容易に、しかも確実に行うこと
ができる。さらには、この検査結果を記録する際には、
リニア超音波画像と共にその方向も同時に記録すること
ができるので、記録の質の向上が図られる。また、所定
角度毎のリニア断層像を多数枚取得しておけば、後にこ
れらを３次元化画像処理して、ボクセルデータを作成す
ることも可能となり、従って患部等の立体画像を構築で
きるようにもなる。

【００２３】次に、図７及び図８は本発明の第２の実施
例を示すものであって、この実施例においては、超音波
プローブ１を血管内に挿入するように構成したものが示
されている。而して、この血管内に挿入するタイプのも
のにあっては、内視鏡のような太径のものを挿入するこ
とができないので、前述した第１の実施例とは異なり、
血管Ｖにおける管路自体が超音波プローブ１のガイドし
て機能させるようにしている。そして、この血管Ｖ内に
超音波プローブ１を導くために、トラカール50が用いら
れる。このトラカール50は、図８から明らかなように、
血管Ｖに刺入される鋭利な先端部51を形成した筒部52に
操作ユニット10を装着するためのマウント部53を設ける
構成としたものである。ここで、超音波プローブ１及び
操作ユニット10は前述した第１の実施例と実質的に同じ
構成のものを用いることができるので、その詳細な図示
及び説明は省略する。このように構成すれば、血管Ｖに
沿う組織断層の状態を、どの方向がどのようになってい
るかを把握することができ、この血管の組織状態を立体
的に認識することが可能となる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、超音波
振動子をリニア走査させて、超音波リニア画像を取得し
てモニタ装置に表示するに当たって、この超音波画像と
共に、超音波振動子の回転方向の角度をこのモニタ装置
に表示するように構成したので、超音波振動子を精査す
べき位置に移行させる操作を行う際に至便であり、また
ラジアル方向の距離の測定が可能となることから、患部
等の立体的な把握が可能となり、また断層像と共にその
位置のデータを記録することができるので、記録性が良
好となり、さらには所定のピッチ間隔の複数枚の画像に
基づいて所定の画像処理を行えば、患部等の立体像を構
築することができるようにもなる等の諸効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す超音波検査装置の
全体構成図である。

【図２】超音波プローブの断面図である。

【図３】操作ユニットの内視鏡への取り付け状態を示す
外観図である。

【図４】操作ユニットの断面図である。

【図５】超音波信号処理機構の回路構成図である。

【図６】モニタ装置の表示を示す説明図である。

【図７】本発明の第２の実施例を示す超音波検査装置の
要部外観図である。

【図８】トラカールの構成説明図である。

【符号の説明】

１ 超音波プローブ ２ 可撓性コード ４ 超音波振動子 10 操作ユニット 11 本体ケーシング 13 コネクタ 14 回転体 15 回転型コネクタ 26，34 エンコーダ 30 操作杆 36 光学センサ 47 インジケータ Ｓ 内視鏡 Ｍ モニタ装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性コードの先端に超音波振動子を装
   着して、この可撓性コードを押し引き操作することによ
   りリニア走査を行うようにした超音波プローブを有し、
   前記可撓性コードに回転伝達手段を挿通させて設け、こ
   の回転伝達手段によって超音波振動子を遠隔操作により
   回転可能となし、回転位置検出手段により超音波振動子
   の回転角度を検出して、リニア超音波画像と共に当該の
   リニア超音波画像の回転角位置をモニタ装置に表示する
   ように構成したことを特徴とするリニア走査式超音波検
   査装置。
2. 【請求項２】 前記超音波プローブを内視鏡の鉗子チャ
   ンネルに挿通可能なものであることを特徴とする請求項
   １記載のリニア走査式超音波検査装置。