JP3150613B2 - 超音波イメージング・カテーテル - Google Patents

超音波イメージング・カテーテル

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JP3150613B2 JP12730996A JP12730996A JP3150613B2 JP 3150613 B2 JP3150613 B2 JP 3150613B2 JP 12730996 A JP12730996 A JP 12730996A JP 12730996 A JP12730996 A JP 12730996A JP 3150613 B2 JP3150613 B2 JP 3150613B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、体腔内に挿入する
超音波イメージング・カテーテルに関し、特に、3次元
の映像が広い領域に渡って得られる超音波イメージング
・カテーテルの改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】超音波診断装置は、近年大変普及をした
画像診断装置の1つである。その診断対象は、ほぼ人体
の全身に渡っており、体外より体内臓器等を観察するた
めのプローブ(リニア・プローブ、コンベックス・プロ
ーブ、セクタ・プローブ等)が数多く実用化されてい
る。また最近では、体内より直接目的の臓器が観察でき
る体腔内プローブ(経直腸プローブ、経腔プローブや経
食道プローブ)が開発されており、より精密な観察・診
断が可能となった。
【0003】更には、2次元画像だけでなく、3次元画
像を得るための体腔内プローブも開発されており、幾つ
かの構造が提案されている。
【0004】従来の3次元画像が得られる体腔内プロー
ブとしては、大別して図9乃至図14に示した様な3つ
の方式が知られている。
【0005】図9に示したものは、駆動軸120を矢印
A方向に回転させることにより、その先端部に取り付け
られた振動子(超音波送受信器)110をプローブ10
8の中心軸回りに回転させ、360°のラジアル走査1
50を行うとともに、振動子110をプローブ108の
長手方向(矢印B方向)にも移動させ、ラジアル走査1
51,152,153,…を順次実行することにより、
最終的に図10に示した様な円筒状の3次元領域100
の画像を得ようとするものである。(特開昭57−94
39号、特開昭62−284635号)。この方式で
は、ラジアル走査は、振動子110を直接回転する形式
に限らず図11に示した様に音響ミラー160で反射す
る形式でも良い。
【0006】図12に示したものは、機械走査を複合的
に組み合わせて3次元領域を立体的に走査する様にした
ものである。具体的には、振動子110は、回転軸12
0の矢印A方向の回転により、プローブ108の中心軸
回りに回転走査されると共に、回転軸120の先端に取
り付けられた支持軸140を中心にプローブ108の長
手方向に沿って矢印C方向に回転走査される。これら2
方向の回転走査により、プローブ108の先端付近に球
状の3次元走査領域が形成される(特開昭63−115
546号)。この他にも、例えば、特開平1−6213
0号公報、特開昭60−14845号公報、特開昭60
−68835号公報、特開昭60−119930号公報
等に開示されている様に、複合的な機械走査によって立
体的な走査領域を得る様にしたものが知られている。
【0007】図13に示したものは、電子走査と機械走
査とを組み合わせて、3次元走査を実現させたものであ
る。回転軸120の矢印A方向の回転により、リニア・
アレイ振動子200を体腔内プローブ108の中心軸回
りに回転走査させ、図14に示した様に、図10と略同
様な円筒状の3次元走査領域300を形成させるもので
ある(特開昭56−15733号)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上記の従来例
のうち図9に示したものの様に、ラジアル走査面をその
走査面と直交する方向に移動させて3次元走査を行う方
式は、いくつかの欠点を有している。その一つは、振動
子110の開口幅が、プローブ108の内径に制限され
てしまう(プローブ108の内径によって、設定できる
振動子110の開口幅が、自動的に決定されてしまう)
点である。つまり、診断目的に応じて使用する周波数
も、この開口幅で決定されてしまうため、設計の自由度
が著しく制限される。特に、細径のプローブにおいて
は、開口幅が小さくなるので、画像の方位の分解能を良
くするためには、高い周波数を使用せざるを得ない。す
なわち、この方式を採用した細径のプローブは、観察深
度Dが著しく浅くなるという欠点を体質的にもってい
る。もう一つの欠点は、振動子110が移動する部分の
プローブの外殻は曲がらない様に硬質にしておく必要が
あるが、観察視野Lを大きくするためには、振動子11
0の移動距離も長くしなければならず、それに応じてこ
の硬質な部分(硬性部)も長くなる点である。プローブ
108の先端部近傍の硬質な部分が長くなると、このプ
ローブ108を体腔へ挿入しようとしたとき、挿入性を
著しく損うこととなる。
【0009】また、図12に示したもののように、機械
走査を複合的に組み合わせる方式は、その走査のための
機構が複雑化するので、この複雑な機構を収納するため
にプローブの直径が大きくなる傾向があり、体腔内へ挿
入するプローブには不適である。特に、血管内にも挿入
できる様な細径のプローブには適用できない。
【0010】また、図13に示したもののように、リニ
ア電子走査と、機械走査を組み合わせる方式は、図9に
示した方式と同様に観察視野Lの領域(リニア・アレイ
振動子200の開口幅に対応した領域)が、原理的に硬
質な部分となる。そのため、体腔内への挿入性を考える
と、観察視野Lはかなり制限され、3次元走査の有用性
が損なわれる。但し、振動子の方位分解能を決定する方
位方向の開口についてはプローブの外径に制限されない
利点を有している。従つて、観察深度Dを深くとること
は、原理的に可能な方式である。
【0011】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、プローブ
先端部付近の硬質な部分を必要最小限の長さにとどめ、
且つ、観察視野及び観察深度を大きくとれる様な3次元
走査型の体腔内プローブすなわち超音波イメージング・
カテーテルを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の超音波イメージング・カ
テーテルは、体腔内に挿入可能な超音波イメージング・
カテーテルにおいて、外管と、該外管の内部に、該外管
の長手方向に沿って配設された回転軸と、該回転軸の先
端部に、該回転軸に対して所定の角度をなして取り付け
られた板状の保持部材と、該保持部材の両面に配設され
た複数の振動子群とを具備することを特徴としている。
【0013】
【作用】以上の様に、この発明に係わる超音波イメージ
ング・カテーテルは構成されているので、回転軸に対し
て所定の角度をもって取り付けられた板状の保持部材の
両面に、電子走査型の振動子群を設けることによって、
回転軸を単純に回転することだけで極めて広い領域を有
する立体走査を行うことが出来、以って、外管の挿入先
端部近傍の生体組織を立体的に画像観察できる超音波イ
メージング・カテーテルが、実現できる。また振動子群
が、保持部材を介して回転軸に対して傾けて取り付けら
れているので、広範囲の立体走査が可能であるにもかか
わらず、外管先端部の硬質な部分は必要最小限の長さに
抑えられ、体腔内への挿入性を損なうことを防止でき
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
について、添付図面を参照して詳細に説明するのである
が、まず、一実施形態の超音波イメージング・カテーテ
ルについて説明する前に、一実施形態に対する比較例に
ついて説明する。
【0015】3次元走査を、簡便な走査機構で行い、か
つ観察視野及び深度を大きくとり、振動子の開口がプロ
ーブ径に制限されずに、かつ、プローブの挿入先端部の
硬質な部分を出来るだけ短くする方式として考えられる
のは、図1に示したように、図13に示した従来例にお
いて、リニア・アレイ振動子200の代わりに、コンベ
ックス型のアレイ振動子12を設け、回転軸14の矢印
A方向の回転により立体走査を行う方式がまず考えられ
る(この場合、同じ長さのリニア振動子で得られる視野
Lよりも広い視野SAが得られる。つまり、L1で示し
た硬質な部分の長さが同じでも、観察視野は広くなって
いる)。この方式では、図2に参照番号400で示した
領域の立体走査が行われる。しかしながら、この方式
で、観察視野、特にプローブ近傍の視野SAを更に拡大
したい場合、図3に示したように、より長いコンベック
ス型のアレイ振動子20を配置する必要がある。その結
果、先端部の硬質な部分の長さL1 が長くなり、体腔へ
の挿入性が悪くなるという問題点を生じてくる。
【0016】図4のようにコンベックス角度(曲率)を
大きくする方式も考えられるが、プローブの直径がより
大きくなるとともに、広角度のコンベックス型のアレイ
振動子22は、遠方での走査密度が粗いので、画質の劣
化を生じるという問題点がある。
【0017】図5に示した本発明の一実施形態の超音波
イメージング・カテーテル30は、この問題点を解決す
るものである。図5に示したように、超音波イメージン
グ・カテーテル30の外殻部を構成する外管31の内部
には、この外管31の長手方向に沿って回転軸32が回
転自在に配置されており、不図示の駆動装置により回転
駆動される様になされている。回転軸32の先端部32
aには、角度αだけ傾けられた状態で板状の保持部材3
4が取り付けられている。この保持部材34の表面と裏
面には、夫々コンベックス型のアレイ振動子36,38
が取り付けられている。
【0018】そして、この様なアレイ振動子36,38
によれば、図6にC1 及びC2 で示した様に回転軸32
に対して傾いた範囲の走査が行われる。図6に示した状
態に対して、回転軸32が矢印A方向に180度回転し
た状態を示した図が、図7である。この状態において
は、アレイ振動子36,38により、C3 及びC4 で示
した範囲のコンベックス走査が行われている。このよう
にして、回転軸32が矢印A方向に360°回転される
と、立体的走査が実施される事になるが、図5に示した
ように、外管31の近傍の観察視野SC は、図1のよう
に傾斜していないコンベックス型のアレイ振動子12が
取付けられている場合の視野SA より原理的に広く得ら
れることがわかる。又、プローブより離れた領域での視
野幅LC も、拡張されていることがわかる。この傾斜角
αを大きくすればする程、観察視野が広くなるものであ
る。 (他の実施形態)図8(a)は、本発明の他の実施形態
の構成を概略的に示した図である。図5に示した一実施
形態との比較を、わかりやすくするために、図8(b)
には一実施形態の構成図を併記した。この他の実施形態
では、保持部材34は図8(b)のように回転軸32の
先端部32aに直接取り付けられているのではなく、先
端部32aより更に延長され、傾斜された部分32bよ
り逆方向に傾斜するように取り付けられている。
【0019】図8(b)に示した一実施形態の構成で
は、コンベックス型のアレイ振動子36,38は、回転
軸32の先端部32aを中心として回転するので、コン
ベックス型のアレイ振動子36,38の先端(保持部材
34の先端部34a)は、距離RB を直径とした範囲
(円周上)を回転することになる。
【0020】これに対し、図8(b)に示した他の実施
形態の構成では、コンベックス型のアレイ振動子36,
38の先端部(保持部材34の先端部34a)は回転軸
32を延長した仮想中心40を中心として回転するの
で、保持部材34の傾斜角βが一実施形態の傾斜角αと
同一であれば、アレイ振動子36,38の先端部(保持
部材34の先端部34a)は、一実施形態の場合に比べ
て1/2の距離RA を直径とした範囲(円周上)を回転
することになる。つまり、この他の実施形態では、一実
施形態に比べて、同じ立体走査領域であっても、外管3
1の径を細くすることが出来る点がより優れているもの
である。
【0021】なお、本発明は、その主旨を逸脱しない範
囲で上記実施形態を修正または変形したものに適用可能
である。
【0022】例えば上記実施形態では、コンベックス型
のアレイ波振動子を使用する場合について説明したが、
コンベックス型のアレイ振動子の代わりに、リニア型の
アレイ振動子あるいはセクタ走査型の振動子を使用する
ことも可能である。但し、観察視野については、コンベ
ックス型のアレイ振動子が最も広くとれることは言うま
でもない。リニア型のアレイ振動子による立体走査の優
れた点は、観察視野は狭いが、観察深度によらず走査密
度が均一であることであり、このことは体外用のプロー
ブにおけるリニア・プローブとコンベックス・プローブ
との特性差と、同じ傾向である。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、回
転軸に対して所定の角度をもって取り付けられた板状の
保持部材の両面に、電子走査型の振動子群を設けること
によって、回転軸を単純に回転することだけで極めて広
い領域を有する立体走査を行うことが出来、以って、外
管の挿入先端部近傍の生体組織を立体的に画像観察でき
る超音波イメージング・カテーテルが、実現できる。ま
た振動子群が、保持部材を介して回転軸に対して傾けて
取り付けられているので、広範囲の立体走査が可能であ
るにもかかわらず、外管先端部の硬質な部分は必要最小
限の長さに抑えられ、体腔内への挿入性を損なうことを
防止できる。
【0024】
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の超音波イメージング・カテーテル
との比較例を示した図である。
【図2】図1に示したカテーテルにより立体走査を行っ
た場合の走査範囲を示した図である。
【図3】一実施形態の超音波イメージング・カテーテル
との比較例を示した図である。
【図4】一実施形態の超音波イメージング・カテーテル
との比較例を示した図である。
【図5】一実施形態の超音波イメージング・カテーテル
の構成を示した図である。
【図6】
【図7】図5の超音波イメージング・カテーテルにおい
て、回転軸が回転した時の走査範囲を示した図である。
【図8】他の実施形態と一実施形態の構成を比較した図
である。
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】従来例を示した図である。
【符号の説明】
10 超音波イメージング・カテーテル 12 アレイ振動子 14 回転軸 20,22 アレイ振動子 30 超音波イメージング・カテーテル 31 外管 32 回転軸 34 保持部材 36 アレイ振動子 38 アレイ振動子
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−52046(JP,A) 特開 昭57−3628(JP,A) 特開 昭58−7230(JP,A) 特開 昭60−14845(JP,A) 特開 昭63−99845(JP,A) 特開 昭63−122432(JP,A) 特開 昭63−135143(JP,A) 特開 平3−109060(JP,A) 特開 平4−9149(JP,A) 特開 平4−272749(JP,A) 特開 平5−95950(JP,A) 特開 平5−269133(JP,A) 実開 平5−93410(JP,U) N.BOM et al.”Earl y and intraluminal ultrasound device s”.International J ournal of Cardiac Imaging.1989.Vol.4.p p79−88 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 8/00 - 8/15

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 体腔内に挿入可能な超音波イメージング
    ・カテーテルにおいて、 外管と、 該外管の内部に、該外管の長手方向に沿って配設された
    回転軸と、 該回転軸の先端部に、該回転軸に対して所定の角度をな
    して取り付けられた板状の保持部材と、 該保持部材の両面に配設された複数の振動子群とを具備
    することを特徴とする超音波イメージング・カテーテ
    ル。
JP12730996A 1996-05-22 1996-05-22 超音波イメージング・カテーテル Expired - Fee Related JP3150613B2 (ja)

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N.BOM et al."Early and intraluminal ultrasound devices".International Journal of Cardiac Imaging.1989.Vol.4.pp79−88

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