JP2747000B2

JP2747000B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP2747000B2
Application number: JP1096093A
Authority: JP
Inventors: 孝博越前谷
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-04-13
Filing date: 1989-04-13
Publication date: 1998-05-06
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JPH02271844A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、被検体に挿入される進退及び回転可能な超
音波送受信部を有し、被検体の断層像を得る超音波診断
装置に関する。

［従来の技術］従来、超音波ビームを発生して送受信を行う超音波振
動子を先端部に有する超音波プローブを、体腔内に挿入
して被検体を走査し、体腔内より体内の断層像を得る超
音波診断装置がある。この診断装置における超音波走査
方式としては、リニア走査，ラジアル走査，セクタ走査
等がある。

また、例えば特開昭57−9439号公報あるいは実開昭63
−74108号公報に示されるように、超音波プローブを回
転及び進退可能にし、ラジアル走査とリニア走査とを組
み合わせて、超音波情報を得る方法もある。

［発明が解決しようとする課題］従来の超音波診断において、一断層像により病変部を
見つけることは困難であり、そのため、特に単一の走査
方式の診断装置では、超音波プローブの位置を移動させ
て、診断を行っていた。この場合、超音波プローブの移
動は、手動で行っていたため、位置決めが困難であり、
病変部を見過ごしてしまう可能性があった。

更に、超音波プローブを移動させることは、被検者に
苦痛を伴わせることにもなる。

また、前記特開昭57−9439号公報及び実開昭63−7410
8号公報に示される装置においては、リニア走査像を得
るためには、回転運動を止める必要があり、回転運動，
進退運動の切り換え機構や、位置決め機構等が必要にな
り、構成が複雑になってしまう。

また、データをメモリに記憶させておき、メモリのデ
ータより、任意の断面の像を得る方法もあるが、この場
合には、多くのメモリを必要とし、回路構成も複雑にな
ってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、簡
単な構成で、超音波送受信部の進退運動と回転運動とを
同時に行いながら任意の位置のリニア走査像とラジアル
走査像とを得ることができるようにした超音波診断装置
を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］本発明の超音波診断装置は、被検体に挿入される進退
及び回転可能な超音波送受信部を有するものにおいて、
前記超音波送受信部を同時に進退及び回転運動させる駆
動手段と、断層像を得る走査断面の位置を指定する指定
手段と、前記指定手段によって指定された断面における
前記超音波送受信部からの受信信号にのみを抽出する信
号抽出手段とを備えたものである。

［作用］本発明では、駆動手段によって超音波送受信部が同時
に進退及び回転運動される。また、指定手段によって断
層像を得る走査断面の位置を指定すると、この指定され
た断面における超音波送受信部からの受信信号のみが抽
出され、この信号によって指定された断面の断層像が得
られる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図ないし第８図は本発明の第１実施例に係り、第
１図は超音波診断装置の制御系の構成を示すブロック
図、第２図は超音波診断装置の駆動系の構成を示す断面
図、第３図は超音波プローブの走査を示す説明図、第４
図は信号抽出回路の構成を示すブロック図、第５図は信
号抽出回路で抽出される信号による断面を示す説明図、
第６図は信号抽出回路の動作を説明するための波形図、
第７図はリニア走査断面位置指定手段の構成を示す斜視
図、第８図はラジアル走査断面位置指定手段の構成を示
す説明図である。

まず、第１図を参照して、本実施例の超音波診断装置
の制御系の構成を説明する。

超音波診断装置は、体腔内に挿入される細長の超音波
プローブ１を備えている。この超音波プローブ１の先端
部には、診断用超音波を発生すると共に観察部位からの
エコーを受信する超音波送受信部となる超音波振動子２
が設けられている。また、前記超音波プローブ１の後端
部は、駆動部３に接続されている。

前記駆動部３は、超音波プローブ１を進退運動させる
進退運動用モータ４と、超音波プローブ１の進退方向の
位置を検出する進退位置検出器５と、超音波プローブ１
を回転運動させる回転運動用モータ６と、超音波プロー
ブ１の回転方向の位置を検出するロータリーエンコーダ
７と、リニア走査断面位置指定手段８と、ラジアル走査
断面位置指定手段９とを備えている。

前記超音波振動子２は、ケーブル10を介して、図示し
ない観測装置内の送受信切換回路11に接続されるように
なっている。この送受信切換回路11は送信パルスを発生
するパルサー回路12及び受信信号を増幅する増幅回路13
に接続されている。前記増幅回路13は、リニア走査信号
抽出回路14及びラジアル走査信号抽出回路15に接続され
ている。前記リニア走査信号抽出回路14は、リニア走査
断面位置指定手段８に接続され、前記ラジアル走査信号
抽出回路15は、ラジアル走査断面位置指定手段９に接続
されている。また、前記リニア走査信号抽出回路14の出
力は、リニア走査用DSC（デジタルスキャンコンバー
タ）16に入力され、前記ラジアル走査信号抽出回路15の
出力は、ラジアル走査用DSC17に入力されるようになっ
ている。前記リニア走査用DSC16とラジアル走査用DSC17
は、DSC切換回路18を介して、モニタ19に接続され、DSC
16,17の一方の出力が、このモニタ19に入力され、この
モニタ19上に超音波像が表示されるようになっている。

次に、第２図を参照して、本実施例の超音波診断装置
の駆動系の構成を説明する。

先端部に超音波振動子２が設けられた超音波プローブ
１は、超音波を透過する保護筒20に覆われている。ま
た、超音波プローブ１の後端側は、制御部３内に挿入さ
れ、この駆動部３内に設けられた保持部材21により、駆
動部３に保持され、更に、ベアリング22により、駆動部
３内に設けられたハウジング23に保持されている。

前記ハウジング23内では、超音波プローブ１に、ギヤ
（１）24が取り付けられている。このギヤ（１）24は、
回転運動用モータ６の軸に取り付けられたギヤ（２）25
に噛合している。尚、前記回転運動用モータ６は、ハウ
ジング23内に固定されている。そして、この回転運動用
モータ６の回転により、ギヤ（２）25,ギヤ（１）24を
介して、超音波プローブ１が回転するようになってい
る。前記回転運動用モータ６には、ロータリーエンコー
ダ７が取り付けられ、このロータリーエンケーダ７によ
って、超音波プローブ１の回転位置の検出を行うように
なっている。

また、前記ハウジング23内には、次のように構成され
たリニア走査断面位置指定手段８が設けられている。す
なわち、第７図に示すように、ハウジング23内の超音波
プローブ１には、スリット26aが設けられた円板26が取
り付けられている。この円板26を挟むように、フォトイ
ンタラプタ（１）27が設けられている。第２図に示すよ
うに、前記フォトインタラブタ（１）27は、超音波プロ
ーブ１を挿通した円板120に固定され、この円板120の中
央部には、ギヤ121が固定されている。このギヤ121に
は、ギヤ122が噛合し、このギヤ122には、リニア走査断
面位置指示棒28が取り付けられている。このリニア走査
断面位置指示棒28の端部は制御部３の外装3aから突出さ
れ、つまみ28aが設けられている。そして、このつまみ2
8aを回動することにより、ギヤ122,121,円板120を介し
て、前記フォトインタラプタ（１）27を移動させること
ができるようになっている。

尚、前記円板120,ギヤ121,122及びリニア走査断面位
置指示棒28の代りに、第７図に示すように、リニア走査
断面位置指定ダイヤル128を設けても良い。このダイヤ
ル128には、前記フォトインタラプタ（１）27が固定さ
れ、また、このダイヤル128の一部は、制御部３の外装3
aから突出され、このダイヤル128を回動することによ
り、前記フォトインタラプタ（１）27を移動させること
ができるようになっている。

前記フォトインタラプタ（１）27の出力は、第１図に
示すリニア走査信号抽出回路14に入力されるようになっ
ている。

前記超音波プローブ１の最終端は、ロータリーコネク
タ29と接続され、このロータリーコネクタ29に接続され
たケーブル30は、第１図における送受信切換回路11に接
続されるようになっている。

また、前記ハウジング23は、固定部材31により固定さ
れ、この固定部材31は、ボールネジ32に螺合している。
このボールネジ32は、進退運動用モータ４の軸に連結さ
れている。尚、前記進退運動用モータ４は、駆動部３の
外装3aに対して固定されている。そして、この進退運動
用モータ４の回転により、ボールネジ32が回転し、これ
により、固定部材31が進退し、超音波プローブ１が進退
するようになっている。前記進退運動用モータ４には、
進退位置検出器５が取り付けられ、この進退位置検出器
５によって、超音波プローブ１の進退位置の検出を行う
ようになっている。

また、前記駆動部３内には、次のように構成されたラ
ジアル走査断面位置指定手段９が設けられている。すな
わち、前記固定部材31にはスリット33aが設けられスリ
ット板33が取り付けられている。このスリット板33を挟
むように、フォトインタラプタ（２）34が配置されてい
る。このフォトインタラプタ（２）34は、駆動部３の外
装3aに摺動自在に設けられたスライドボリウム35と連動
して、超音波プローブ１の軸方向に沿って動くようにな
っている。

前記フォトインタラプタ（２）34の出力は、第１図に
示すラジアル走査信号抽出回路15に入力されるようにな
っている。

次に、本実施例の作用について説明する。

パルサー回路１から発生された送信パルスは、送受信
切換回路11,ケーブル10を経て、超音波振動子２に供給
され、この超音波振動子２から超音波パルスが出射され
る。この超音波パルスによる観察部位からのエコーは、
前記超音波振動子２で受信され、この受信信号は、ケー
ブル10,送受信切換回路11を経て、増幅回路13に入力さ
れる。この増幅回路13で増幅された受信信号は、リニア
走査信号抽出回路14及びラジアル走査信号抽出回路15に
入力され、指定された断面のみの受信信号が抽出され
る。この抽出された受信信号は、リニア走査用DSC16,ラ
ジアル走査用DSC17に記憶され、このDSC16,17から、映
像信号として読み出される。このDSC16,17の一方の出力
映像信号が、DSC切換回路18によって選択されてモニタ1
9に入力され、このモニタ19上に超音波像が表示され
る。

第２図に示すような機構により、進退運動用モータ４
を駆動させることによって、超音波プローブ１は挿入軸
方向に進退運動を行い、回転運動用モータ６を駆動させ
ることによって、超音波プローブ１は回転運動を行う。
また、前記進退運動用モータ４及び回転運動用モータ６
を同時に駆動することによって、超音波プローブ１は、
進退及び回転運動を同時に行うことになり、この状態
で、超音波の送受信を行うことにより、第３図に示すよ
うな円柱状の走査を行うことになる。

次に、第３図に示すような円柱状の走査より、指定し
た断面のリニア走査像を得る方法について説明する。

第７図に示すように、超音波プローブ１には、円板26
が取り付けられており、超音波プローブ１が回転するこ
とにより、この円板26に設けられたスリット26aが通過
する毎にフォトインタラプタ（１）27より、パルスが出
力される。このフォトインタラプタ（１）27のパルス出
力は、リニア走査信号抽出回路14に入力されるここで、第４図にリニア走査信号抽出回路14の構成を
示し、その動作を第６図を参照して説明する。

第６図（ａ）に示すような受信信号は、第４図に示す
ように増幅回路13で増幅された後、A/D変換器36でA/D変
換され、ANDゲート37の一方の入力端に入力される。一
方、第６図（ｃ）示すようなフォトインタラプタ（１）
27の出力パルスは、第６図（ｂ）に示すような送信トリ
ガをクロックCKとするラッチ回路38のＤ入力に入力さ
れ、第６図（ｄ）に示すように、送信トリガ１クロック
分の信号に変換されてＱ出力から出力される。このラッ
チ回路38の出力は、ANDゲート37の他方の入力端に入力
される。そして、このANDゲート37により、第６図
（ｅ）に示すようなラッチ回路38の出力と受信信号のA/
D変換出力の論理和が取られ、第５図に示すように、挿
入軸方向に垂直で指定された断面のみの受信信号が抽出
される。この抽出された受信信号は、従来のリニア走査
観測装置と同様に、DSC16を介してモニタ19に画像表示
される。

また、第２図に示すようなリニア走査断面位置指示棒
28または第７図に示すようなリニア走査断面位置指定ダ
イヤル128によって、フォトインタラプタ（１）27の位
置を変えることにより、指定する断面を変えることがで
きる。

次に、第３図に示すような円柱状の走査より、指定し
た断面のラジアル走査像を得る方法について説明する。

超音波プローブ１が進退することによって、ハウジン
グ23を固定する固定部材に固定されているスリット板33
のスリット33aが、フォトインタラプタ（２）34を通過
する毎に、このフォトインタラプタ（２）34よりパルス
が出力される。このフォトインタラプタ（２）34のパル
ス出力は、前記リニア走査信号抽出回路14と同様の構成
のラジアル走査信号抽出回路15に入力され、指定された
断面のラジアル走査による受信信号のみが抽出される。
この抽出された受信信号は、ラジアル走査用DSC17によ
り、モニタ19上に画像表示される。

このラジアル走査像の断面位置の指定は、第８図に示
すように、フォトインタラプタ（２）34の位置がスライ
ドボリウム35と連動して移動可能となっていることか
ら、このスライドボリウム35の位置によって決められ
る。

このように、本実施例によれば、断面位置指定手段8,
9として、フォトインタラプタ27,34や、スリットを有す
る円板26やスリット板33を用い、安価で、簡単な回路構
成，機構によって、超音波プローブ１の進退及び回転の
いずれの運動も止めることなく、任意の位置のリニア走
査像あるいはラジアル走査像を得ることが可能となる。

また、必要に応じて、リニア走査とラジアル走査を切
り換えて使用できるため、診断時間を短縮でき、患者の
苦痛を軽減することができる。

第９図は本発明の第２実施例における信号抽出回路の
構成を示すブロック図である。

本実施例は、リニア走査像及びラジアル走査像の断面
位置指定手段として、位置検出用のエンコーダの出力パ
ルスを用いたものである。

本実施例においても、超音波プローブ１の進退及び回
転運動を同時に行い、超音波の送受信を行う。第９図に
示すように、受信信号は、増幅回路13で増幅された後、
信号抽出回路14内のA/D変換器36でA/D変換された後、AN
Dゲート37の一方の入力端に入力される。

本実施例における断面位置の指定は、エンコーダＹの
Ｚ組（１回転毎の出力）を基準として、パルス数として
設定するようになっている。この断面位置指定パルス数
は、超音波プローブ１が接続される観測装置のキーボー
ド等により入力することができる。

前記信号抽出回路14内に設けられたカウンタ39には、
前記断面位置指定パルス数がカウント設定値として入力
される。このカウンタ39は、エンコーダ７のＡ相出力の
パルス数をカウントし、前記カウント設定値に達した時
に、カウンタ主力パルスを出力する。このカウンタ出力
パルスは、トリガパルスをクロックCKとするラッチ回路
38に入力され、第１実施例と同様に、このラッチ回路38
では、トリガパルス１クロック分の長さのパルスを出力
し、このラッチ回路38の出力パルスは、ANDゲート37の
他方の入力端に入力される。

前記ANDゲート38では、第１実施例と同様に、受信信
号のA/D変換出力とラッチ回路38の出力パルスの論理和
を取り、指定した鈍面のみの受信信号を抽出する。

尚、第９図には、リニア走査信号抽出回路14を示した
が、ラジアル走査信号抽出回路15の構成及び作用も同様
である。

なお、このようなリニア走査増及びラジアル走査像の
断面位置指定手段を設けたことにより、第１実施例にお
ける断面位置指定手段8,9は不要になる。

このように、本実施例によれば、予めパルス数と断面
像の関係が判っていれば、特別な指示機構がなくても、
任意の位置の断層像を得ることができる。

その他の構成，作用及び効果は、第１実施例と同様で
ある。

第10図は本発明の第３実施例における超音波ビデオス
コープシステムを示す正面図である。

本実施例は、超音波プローブ１を可撓性を有するもの
にし、内視鏡のチャンネルを通して体腔内に挿入できる
ようにしたものである。

第10図に示打す超音波ビデオスコープシステムは、超
音波ビデオスコープ310と、この超音波ビデオスコープ3
10が接続されるビデオスコープ観測装置と超音波観測装
置とが一体化れた観測装置311と、前記観測装置311に接
続されるモニタ312とを備えている。前記超音波ビデオ
スコープ310は、細長で可撓性を有する挿入部322と、こ
の挿入部322の後端に連設された太径の操作部323とを有
し、前記操作部323の側部からユニバーサルコード324が
延設されている。このユニバーサルコード324の端部側
は、２本に分岐され、一方にビデオスコープコネクタ32
6が設けられ、他方に超音波コネクタ327が設けられてい
る。前記ビデオスコープコネクタ326,超音波コネクタ32
7は、それぞれ、観測装置311に設けられたビデオスコー
プコネクタ受け328,超音波コネクタ受け329に接続され
るようになっている。

前記挿入部322の先端部には、照明窓と光学観察窓と
超音波観察窓とが設けられている。前記照明窓の内側に
は、配光レンズが設けられ、この配光レンズの後端にラ
イトガイドが連設されている。このライトガイドは、挿
入部322,操作部323,ユニバーサルコード324内を挿通さ
れ、ビデオスコープコネクタ326に接続され、このコネ
クタ326をコネクタ受け328に接続することにより、観測
装置311内の光源から出射された照明光が前記ライトガ
イドの入射端に入射するようになっている。また、前記
光学観察窓の内側には、対物レンズ系が設けられ、この
対物レンズ系の結像位置にCCD等の固体撮像素子が配設
されている。この固体撮像素子は、挿入部322,操作部32
3,ユニバーサルコード324内を挿通されビデオスコープ
コネクタ326に接続された信号線を介して、観測装置31
内の光学像用信号処理回路に接続されるようになってい
る。また、前記超音波観察窓の内側には、超音波振動子
が設けられ、この超音波振動子は、挿入部322,操作部32
3,ユニバーサルコード324内を挿通され超音波コネクタ3
27に接続された信号線を介して、観測装置311内の超音
波像用信号処理に接続されるようになっている。前記光
学像用信号処理回路，超音波像用信号処理回路は、それ
ぞれ固体撮像素子，超音波振動子に対する信号処理を行
ない、それぞれ、光学像の映像信号と超音波像の映像信
号信号とを出力するようになっている。この光学像の映
像信号と超音波像の映像信号信号は合成されて、モニタ
312に出力され、このモニタ312に、光学像と超音波像と
が表示されるようになっている。

前記挿入部322内には、処置具チャンネルが形成さ
れ、この処置具チャンネルの先端側は、挿入部322の先
端部において開口し、後端側は、操作部323に設けられ
た挿入口331で開口している。

このような超音波ビデオスコープにおいて、超音波プ
ローブ１を用いる場合は、超音波プローブ１を、超音波
ビデオスコープ310の挿入口331から処置具チャンネル内
に挿入し、この超音波プローブ１の先端側を、超音波ビ
デオスコープ310の先端側より突出させる。また、超音
波プローブ１に接続された駆動部３を挿入口331に固定
する。また、前記超音波プローブ１に接続された超音波
コネクタ333を、観測装置311の超音波コネクタ受け329
に接続する。そして、この超音波プローブ１を駆動する
ことにより、モニタ312に、超音波ビデオスコープ310で
得た光学像と、超音波プローブ１で得た超音波像とを表
示させることができる。

このように本実施例によれば、内視鏡の処置具チャン
ネルに挿入することにより、超音波プローブ１を細い体
腔内へも挿入でき、超音波プローブ１を移動させること
なく、リニア像，ラジアル像を得ることが可能になる。

尚、ビデオスコープの処置具チャンネルに超音波プロ
ーブ１を挿入して、モニタ光学像と超音波像を表示させ
ても良いし、光学的な内視鏡（ファイバスコープ）の処
置具チャンネルに超音波プローブ１を挿入しても良い。
光学的な内視鏡を用いる場合、接眼部に外付けテレビカ
メラを接続して、このテレビカメラで撮像した光学像
と、超音波像とをモニタに表示しても良い。

その他の構成，作用及び効果は、第１または第２実施
例と同様である。

尚、本発明は、上記各実施例に限定されず、例えば、
振動子を固定し、この振動子から発せられた超音波を反
射して観察部位に向けて出射させると共に観察部位から
のエコーを反射して振動子に送る超音波ミラーを設け、
このミラーを回転及び進退可能としても良い。

また、モニタを２台用意し、それぞれ、ラジアル操作
像用，リニア操作像用とすることで、２つの像を同時に
観察できるようにしても良い。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、超音波送受信部
を同時に進退及び回転運動させる駆動手段と、断層像を
得る操作断面の位置を指定する指定手段と、この指定手
段によって指定された断面における超音波送受信部から
の受信信号のみを抽出する信号抽出手段とを設けたの
で、簡単な構成で、超音波送受信部の進退運動と回転運
動とを同時に行いながら任意の位置のリニア走査像とラ
ジアル走査像とを得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は超音波診断装置の制御系の構成を示すブロック図、
第２図は超音波診断装置の駆動系の構成を示す断面図、
第３図は超音波プローブの走査を示す説明図、第４図は
信号抽出回路の構成を示すブロック図、第５図は信号抽
出回路で抽出される信号による断面を示す説明図、第６
図は信号抽出回路の動作を説明するための波形図、第７
図はリニア走査断面位置指定手段の構成を示す斜視図、
第８図はラジアル走査断面位置指定手段の構成を示す説
明図、第９図は本発明の第２実施例における信号抽出回
路の構成を示すブロック図、第10図は本発明の第３実施
例における超音波ビデオスコープシステムを示す正面図
である。１……超音波プローブ、２……超音波振動子３……駆動部４……進退運動用モータ５……回転運動用モータ８……リニア走査断面位置指定手段９……ラジアル走査断面位置指定手段 14……リニア走査信号抽出回路 15……ラジアル走査信号抽出回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に挿入される進退及び回転可能な超
音波送受信部を有する超音波診断装置において、前記超
音波送受信部を同時に進退及び回転運動させる駆動手段
と、断層像を得る走査断面の位置を指定する指定手段
と、前記指定手段によって指定された断面における前記
超音波送受信部からの受信信号のみを抽出する信号抽出
手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。