JP3967950B2

JP3967950B2 - 穿刺針案内具、超音波プローブおよび超音波撮影装置

Info

Publication number: JP3967950B2
Application number: JP2002107300A
Authority: JP
Inventors: 宏樹伊藤
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: US20030195425A1; CN1449723A; JP2003299654A; US6743177B2; KR20030081084A; CN100369586C; KR100806449B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、穿刺針案内具、超音波プローブ（ｐｒｏｂｅ）および超音波撮影装置に関し、特に、穿刺針で生検（バイオプシ：ｂｉｏｐｓｙ）を行うのに使用する穿刺針案内具、穿刺針案内具を備えた超音波プローブ、および、そのような超音波プローブを備えた超音波撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
患者の体内組織の生検を行う場合は、患部のリアルタイム（ｒｅａｌｔｉｍｅ）断層像を見ながら穿刺針により穿刺を行う。リアルタイム断層像は超音波撮影等によって得られる。超音波撮影装置は、対象に超音波を送波してそのエコーを受波する超音波プローブと、エコーに基づいて画像を生成する画像生成部からなる。
【０００３】
穿刺にあたっては穿刺針案内具を超音波プローブに取り付けて使用する。穿刺針案内具は穿刺針を挿入する貫通孔すなわち案内孔を有する。穿刺の方位は案内孔の中心軸の方位によって規制される。
【０００４】
超音波プローブの一種に経膣プローブがある。このプローブは先端に超音波送受波部を有する概ね棒状のプローブである。このようなプローブに取り付けて使用する穿刺針案内具には案内孔が１つだけ設けられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
経膣で撮影および穿刺を行う場合は、穿刺針案内具の案内孔が１つなので穿刺可能な方位は１つしかない。このため、目標の方位が穿刺可能な方位と一致しないときは穿刺が不可能となる。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、穿刺可能な方位が複数ある穿刺針案内具、そのような穿刺針案内具を備えた超音波プローブ、および、そのような超音波プローブを備えた超音波撮影装置を実現することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での発明は、一端から他端にかけて幅が漸減する板状体と、前記板状体の一端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な複数の孔と、前記板状体の他端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な単一の孔と、前記板状体の内部に設けられ前記複数の孔および前記単一の孔を相互に連通させる中空部と、前記板状体の幅方向の端部に設けられ前記板状体を超音波プローブに取り付けることを可能にする取り付け部と、を具備することを特徴とする穿刺針案内具である。
【０００８】
（１）に記載の観点での発明では、穿刺針案内具を、一端から他端にかけて幅が漸減する板状体と、前記板状体の一端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な複数の孔と、前記板状体の他端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な単一の孔と、前記板状体の内部に設けられ前記複数の孔および前記単一の孔を相互に連通させる中空部と、前記板状体の幅方向の端部に設けられ前記板状体を超音波プローブに取り付けることを可能にする取り付け部と、を具備するものとしたので、穿刺可能な方位が複数ある穿刺針案内具を実現することができる。
【０００９】
前記取り付け部は、先端に超音波送受波部を有する棒状の超音波プローブに前記板状体をその他端と超音波プローブの超音波送受波部が同じ側となるように取り付けることを可能にすることが、穿刺針案内具を超音波プローブもろとも体腔に挿入可能にする点で好ましい。
【００１０】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、先端に超音波送受波部を有する棒状体と、一端から他端にかけて幅が漸減する板状体と、前記板状体をその幅方向の端部において前記棒状体に前記板状体の他端と前記棒状体の超音波送受波部が同じ側となるように結合する結合部と、前記板状体の一端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な複数の孔と、前記板状体の他端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な単一の孔と、前記板状体の内部に設けられ前記複数の孔および前記単一の孔を相互に連通させる中空部と、を具備することを特徴とする超音波プローブである。
【００１１】
（２）に記載の観点での発明では、超音波プローブを、先端に超音波送受波部を有する棒状体と、一端から他端にかけて幅が漸減する板状体と、前記板状体をその幅方向の端部において前記棒状体に前記板状体の他端と前記棒状体の超音波送受波部が同じ側となるように結合する結合部と、前記板状体の一端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な複数の孔と、前記板状体の他端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な単一の孔と、前記板状体の内部に設けられ前記複数の孔および前記単一の孔を相互に連通させる中空部と、を具備するものとしたので、穿刺可能な方位が複数ある穿刺針案内具を備えた超音波プローブを実現することができる。
【００１２】
（３）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、対象に超音波を送波してそのエコーを受波する超音波プローブと、前記受波したエコーに基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する超音波撮影装置であって、前記超音波プローブは、先端に超音波送受波部を有する棒状体と、一端から他端にかけて幅が漸減する板状体と、前記板状体をその幅方向の端部において前記棒状体に前記板状体の他端と前記棒状体の超音波送受波部が同じ側となるように結合する結合部と、前記板状体の一端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な複数の孔と、前記板状体の他端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な単一の孔と、前記板状体の内部に設けられ前記複数の孔および前記単一の孔を相互に連通させる中空部と、を具備することを特徴とする超音波撮影装置である。
【００１３】
（３）に記載の観点での発明では、超音波撮影装置を、対象に超音波を送波してそのエコーを受波する超音波プローブと、前記受波したエコーに基づいて画像を生成する画像生成手段と、を有する超音波撮影装置であって、前記超音波プローブは、先端に超音波送受波部を有する棒状体と、一端から他端にかけて幅が漸減する板状体と、前記板状体をその幅方向の端部において前記棒状体に前記板状体の他端と前記棒状体の超音波送受波部が同じ側となるように結合する結合部と、前記板状体の一端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な複数の孔と、前記板状体の他端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な単一の孔と、前記板状体の内部に設けられ前記複数の孔および前記単一の孔を相互に連通させる中空部と、を具備するものとしたので、穿刺可能な方位が複数ある穿刺針案内具を備えた超音波プローブを用いる超音波撮影装置を実現することができる。
【００１４】
前記複数の孔は前記端面に一列に配置されることが、穿刺の方位の把握が容易な点で好ましい。
前記複数の孔は内面が金属面であることが、穿刺針によって内面が傷つけられない点で好ましい。
【００１５】
前記単一の孔は内面が金属面であることが、穿刺針によって内面が傷つけられない点で好ましい。
前記中空部は内面が金属面であることが、穿刺針によって内面が傷つけられない点で好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１に超音波撮影装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１７】
図１に示すように、本装置は、超音波プローブ２を有する。超音波プローブ２は、本発明の超音波プローブの実施の形態の一例である。超音波プローブ２については後にあらためて説明するが、概説すれば、超音波プローブ２は、図示しない複数の超音波トランスデューサ（ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）のアレイ（ａｒｒａｙ）を有する。個々の超音波トランスデューサは例えばＰＺＴ（チタン（Ｔｉ）酸ジルコン（Ｚｒ）酸鉛）セラミックス（ｃｅｒａｍｉｃｓ）等の圧電材料によって構成される。
【００１８】
超音波プローブ２は、操作者により、対象４の体腔例えば膣や直腸等に挿入して使用される。超音波プローブ２は穿刺針案内具３００を有し、この穿刺針案内具３００を使用して穿刺針３２０による穿刺が行われる。穿刺針案内具３００は、本発明の穿刺針案内具の実施の形態の一例である。穿刺針案内具３００については後にあらためて説明する。
【００１９】
超音波プローブ２は送受信部６に接続されている。送受信部６は、超音波プローブ２に駆動信号を与えて超音波を送波させる。送受信部６は、また、超音波プローブ２が受波したエコー信号を受信する。
【００２０】
送受信部６のブロック図を図２に示す。同図に示すように、送受信部６は送波タイミング（ｔｉｍｉｎｇ）発生ユニット（ｕｎｉｔ）６０２を有する。送波タイミング発生ユニット６０２は、送波タイミング信号を周期的に発生して送波ビームフォーマ（ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）６０４に入力する。送波タイミング信号の周期は後述の制御部１８により制御される。
【００２１】
送波ビームフォーマ６０４は、送波のビームフォーミング（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を行うもので、送波タイミング信号に基づき、所定の方位の超音波ビームを形成するためのビームフォーミング信号を生じる。ビームフォーミング信号は、方位に対応した時間差が付与された複数の駆動信号からなる。ビームフォーミングは後述の制御部１８によって制御される。送波ビームフォーマ６０４は、送波ビームフォーミング信号を送受切換ユニット６０６に入力する。
【００２２】
送受切換ユニット６０６は、ビームフォーミング信号を超音波トランスデューサアレイに入力する。超音波トランスデューサアレイにおいて、送波アパーチャ（ａｐｅｒｔｕｒｅ）を構成する複数の超音波トランスデューサは、駆動信号の時間差に対応した位相差を持つ超音波をそれぞれ発生する。それら超音波の波面合成により、所定方位の音線に沿った超音波ビームが形成される。
【００２３】
送受切換ユニット６０６には受波ビームフォーマ６１０が接続されている。送受切換ユニット６０６は、超音波トランスデューサアレイ中の受波アパーチャが受波した複数のエコー信号を受波ビームフォーマ６１０に入力する。受波ビームフォーマ６１０は、送波の音線に対応した受波のビームフォーミングを行うもので、複数の受波エコーに時間差を付与して位相を調整し、次いでそれら加算して所定方位の音線に沿ったエコー受信信号を形成する。受波のビームフォーミングは後述の制御部１８により制御される。
【００２４】
超音波ビームの送波は、送波タイミング発生ユニット６０２が発生する送波タイミング信号により、所定の時間間隔で繰り返し行われる。それに合わせて、送波ビームフォーマ６０４および受波ビームフォーマ６１０により、音線の方位が所定量ずつ変更される。それによって、対象４の内部が、音線によって順次に走査される。
【００２５】
このような構成の送受信部６は、例えば図３に示すような走査を行う。すなわち、放射点２００からｚ方向に延びる音線２０２で扇状の２次元領域２０６をθ方向に走査し、いわゆるセクタスキャン（ｓｅｃｔｏｒｓｃａｎ）を行う。なお、音線の走査はセクタスキャンに限らず例えばコンベックススキャン（ｃｏｎｖｅｘｓｃａｎ）等適宜のスキャンであってよい。
【００２６】
送受信部６はＢモード（ｍｏｄｅ）処理部１０に接続されている。送受信部６から出力される音線ごとのエコー受信信号は、Ｂモード処理部１０に入力される。Ｂモード処理部１０はＢモード画像データを形成するものである。
【００２７】
Ｂモード処理部１０は、図４に示すように、対数増幅ユニット１０２と包絡線検波ユニット１０４を備えている。Ｂモード処理部１０は、対数増幅ユニット１０２でエコー受信信号を対数増幅し、包絡線検波ユニット１０４で包絡線検波して音線上の個々の反射点でのエコーの強度を表す信号、すなわちＡスコープ（ｓｃｏｐｅ）信号を得て、このＡスコープ信号の各瞬時の振幅をそれぞれ輝度値として、Ｂモード画像データを形成する。
【００２８】
Ｂモード処理部１０は画像処理部１４に接続されている。画像処理部１４は、Ｂモード処理部１０から入力されるデータに基づいて、Ｂモード画像を生成するものである。
【００２９】
画像処理部１４は、図５に示すように、バス（ｂｕｓ）１４０によって接続された入力データメモリ（ｄａｔａｍｅｍｏｒｙ）１４２、ディジタル・スキャンコンバータ（ｄｉｇｉｔａｌｓｃａｎｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１４４、画像メモリ１４６およびプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１４８を備えている。
【００３０】
Ｂモード処理部１０から音線ごとに入力されたＢモード画像データおよびドップラ画像データは、入力データメモリ１４２にそれぞれ記憶される。入力データメモリ１４２のデータは、ディジタル・スキャンコンバータ１４４で走査変換されて画像メモリ１４６に記憶される。プロセッサ１４８は、入力データメモリ１４２および画像メモリ１４６のデータについてそれぞれ所定のデータ処理を施すものである。
【００３１】
画像処理部１４には表示部１６が接続されている。表示部１６は、画像処理部１４から画像信号が与えられ、それに基づいて画像を表示するようになっている。なお、表示部１６は、カラー（ｃｏｌｏｒ）画像が表示可能なグラフィックディスプレー（ｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙ）等で構成される。送受信部６、Ｂモード処理部１０、画像処理部１４および表示部１６からなる部分は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。
【００３２】
以上の送受信部６、Ｂモード処理部１０、画像処理部１４および表示部１６には制御部１８が接続されている。制御部１８は、それら各部に制御信号を与えてその動作を制御する。制御部１８には、被制御の各部から各種の報知信号が入力される。制御部１８の制御の下で、Ｂモード動作が実行される。
【００３３】
制御部１８には操作部２０が接続されている。操作部２０は操作者によって操作され、制御部１８に適宜の指令や情報を入力するようになっている。操作部２０は、例えばキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）やポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ）およびその他の操作具を備えた操作パネル（ｐａｎｅｌ）で構成される。
【００３４】
図６に、超音波プローブ２の外観を略図によって示す。同図に示すように、超音波プローブ２は概ね棒状体をなす。棒状体の全長は例えば３００ｍｍである。棒状体の断面の輪郭は概ね円形である。超音波プローブ２の、図における左側は体腔に挿入する部分であり、最大で６０ｍｍ程度まで体腔に挿入される。
【００３５】
超音波プローブ２は、体腔に挿入する部分の先端に超音波送受波部２１３を有する。超音波送受波部２１３は超音波トランスデューサアレイによって構成される。超音波プローブ２の図における右側は握り部となっており、この部分を操作者が握って超音波プローブ２を操作する。
【００３６】
超音波プローブ２は穿刺針案内具３００を有する。穿刺針案内具３００は、超音波プローブ２の体腔に挿入される部分に設けられる。穿刺針案内具３００は、別体に製作して超音波プローブ２に取り付けたものである。なお、穿刺針案内具３００は、超音波プローブ２と一体化したものであってよい。
【００３７】
図７に、穿刺針案内具３００の構造を略図によって示す。同図の（ａ）は側面図、（ｂ）は背面図である。同図に示すように、穿刺針案内具３００は概ね板状体をなす。板状体は一端側から他端側にかけて幅が漸減するように構成されている。板状体の全長は例えば１５０ｍｍである。一端側の幅は例えば２０ｍｍ、他端側の幅は例えば３ｍｍである。
【００３８】
板状体の幅が広い方の端部の端面には、複数の孔３０１，３０３，３０５が設けられている。ここでは孔の数が３つである例を示すが、３つに限らず適宜の複数であってよい。孔３０１，３０３，３０５は、板状体の幅の方向に一列に配置される。以下、幅が広い方の端部を一端ともいう。
【００３９】
孔３０１，３０３，３０５は、いずれも穿刺針を通過させることが可能な孔である。孔３０１，３０３，３０５は、例えば埋め込みの金属パイプ等によって構成される。金属としては例えばステンレス（ｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ）等が用いられる。金属パイプを用いることにより、孔３０１，３０３，３０５の内面が傷つきにくくなる。
【００４０】
板状体の幅が狭い方の端部の端面には、単一の孔３１１が設けられている。孔３１１は、穿刺針を通過させることが可能な孔である。孔３１１は、孔３０１，３０３，３０５と対向する関係にある。以下、幅が狭い方の端部を他端ともいう。
【００４１】
孔３０１，３０３，３０５を構成する金属パイプと孔３１１の間は、中空部３３１となっている。孔３０１，３０３，３０５および孔３１１は、中空部３３１によって連通している。孔３１１および中空部３３１の内面は、金属面となっている。金属としては例えばステンレス等が用いられる。金属を用いることにより、孔３１１および中空部３３１の内面が傷つきにくくなる。
【００４２】
孔３０１の中心と孔３１１の中心は、ひとつの直線上にある。孔３０３の中心と孔３１１の中心は別な直線上にある。孔３０５の中心と孔３１１の中心はさらに別な直線上にある。これら３つの直線は、それぞれ穿刺針による穿刺の方位を規定する。したがって、この穿刺針案内具３００では、互いに異なる３方位のいずれにも穿刺が可能となる。３つの方位は、それぞれ、例えば６°、３°および０°である。ただし、超音波プローブ２の中心軸に平行な方位を０°とする。孔３０１，３０３，３０５が板状体の端面に直線的に配置されているので、穿刺の方位の把握が容易である。
【００４３】
穿刺針案内具３００は、幅方向の端部に、超音波プローブ２への取り付け部３５１を有する。取り付け部３５１は、超音波プローブ２に抱きつくことが可能な構造となっている。抱きついた状態では、弾力によって超音波プローブ２を両側から締め付け、取り付けを確実なものとしている。取り付け部３５１の下縁は、超音波プローブ２の最大径部分を超えて延在する。
【００４４】
穿刺針案内具３００は、孔３１１側の下面に突起３５３を有する。突起３５３は、超音波プローブ２の先端近くの背面に設けられた凹部と嵌合するようになっている。凹部は有底の孔ないし溝等である。これによって、超音波プローブ２に対する穿刺針案内具３００の取り付け位置が規定される。
【００４５】
穿刺針案内具３００を超音波プローブ２に取り付けた状態では、図６に示したように、穿刺針案内具３００の他端すなわち幅が狭い端部と超音波プローブ２の超音波送受波部２１３が同じ側となるようになる。これによって、図１に示したように、超音波プローブ２を穿刺針案内具３００もろとも対象４の体腔に挿入することが可能になり、その状態で、複数の方位のいずれか１つを選んで穿刺することが可能になる。
【００４６】
図８に、孔３０１，３０３，３０５および孔３１１を連通させる中空部の別な構成を示す。同図に示すように、中空部３３１’は、孔３１１から孔３０１，３０３，３０５に向かって放射状に形成された３連の金属パイプ等で構成される。金属パイプの軸方向がそれぞれ穿刺の方位を規定する。
【００４７】
以上、好ましい実施の形態の例に基づいて本発明を説明したが、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者は、上記の実施の形態の例について、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更や置換等をなし得る。したがって、本発明の技術的範囲には、上記の実施の形態の例ばかりでなく、特許請求の範囲に属するすべての実施の形態が含まれる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、穿刺可能な方位が複数ある穿刺針案内具、そのような穿刺針案内具を備えた超音波プローブ、および、そのような超音波プローブを備えた超音波撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の一例の装置における送受信部のブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態の一例の装置による音線走査の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態の一例の装置におけるＢモード処理部のブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態の一例の装置における画像処理部のブロック図である。
【図６】超音波プローブの外観を示す図である。
【図７】穿刺針案内具の構成を示す図である。
【図８】穿刺針案内具の構成を示す図である。
【符号の説明】
２超音波プローブ
３００穿刺針案内具
３２０穿刺針
４対象
６送受信部
１０Ｂモード処理部
１４画像処理部
１６表示部
１８制御部
２０操作部
３０１，３０３，３０５，３１１孔
３３１，３３１’ 中空部
３５１取り付け部

Claims

対象の体腔に挿入され、先端に超音波送受波部を有している体腔挿入部と握り部とからなる棒状体の超音波プローブ本体における、前記体腔挿入部に沿って取り付けられる穿刺針案内具であって、
前記体腔挿入部に沿って取り付けられたときに前記握り部側になる一端から他端にかけて幅が漸減する板状体と、
前記板状体の前記一端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な複数の孔と、
前記板状体の前記他端の端面に設けられ穿刺針を通過させることが可能な単一の孔と、
前記板状体の内部に設けられ前記複数の孔および前記単一の孔を相互に連通させる中空部と、
前記板状体の幅方向の端部に設けられ前記板状体を前記超音波プローブ本体の体腔挿入部に沿って取り付けることを可能にする取り付け部と、を具備することを特徴とする穿刺針案内具。
前記複数の孔は前記端面に一列に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の穿刺針案内具。
前記複数の孔は内面が金属面である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の穿刺針案内具。
前記単一の孔は内面が金属面である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の穿刺針案内具。
前記中空部は内面が金属面である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の穿刺針案内具。
対象の体腔に挿入され、先端に超音波送受波部を有している体腔挿入部と握り部とからなる棒状体の超音波プローブ本体と、
前記超音波プローブ本体の体腔挿入部に沿って取り付けられた請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の穿刺針案内具と、を具備することを特徴とする超音波プローブ。
請求項６に記載の超音波プローブと、
前記超音波プローブを用いて対象に超音波を送波し、受波したエコーに基づいて画像を生成する画像生成手段と、を具備することを特徴とする超音波撮影装置。