JP4388255B2

JP4388255B2 - 穿刺用超音波探触子

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Publication number: JP4388255B2
Application number: JP2002146574A
Authority: JP
Inventors: 壽夫伊藤
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2022-05-21
Also published as: JP2003334191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は穿刺用超音波探触子に関し、特に２次元画像を用いて穿刺を行うための超音波探触子に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
超音波を用いた診断において穿刺を行う場合には、穿刺アダプタが装着された超音波探触子を体表面上に当接し、２次元断層画像を見ながら超音波探触子の位置や姿勢が適宜調整され、穿刺アダプタを利用して穿刺針が体内に差し込まれる。この穿刺アダプタは、２次元断層画像に対応する走査面に穿刺経路が設定されるように、所定角度で穿刺針を保持し案内するものである。穿刺針を保持案内する所定角度は、走査面に対してあらかじめ設定された固定角度である。
【０００３】
また、従来の超音波診断装置は、穿刺を行う場合に、装置本体のディスプレイ上に２次元断層画像を表示し、その２次元断層画像上に穿刺経路をガイドラインとして表示する機能を有する。このとき、ガイドラインは、あらかじめ登録された位置に表示される。これは、走査面に対する穿刺針の穿刺経路があらかじめ設定された固定角度であるので、２次元断層画像上におけるガイドラインの位置はあらかじめ決っており、ガイドラインはその２次元断層画像上の決められた位置に表示される。なお、従来においても、穿刺角度を段階的に切替可能な穿刺アダプタがあった。しかしながら、その切替可能な穿刺角度はあらかじめ設定された複数の固定角度である。したがって、ディスプレイ上におけるガイドラインの表示位置は決まっており、その複数の表示位置があらかじめ登録されている。
【０００４】
このような超音波診断装置を用いて穿刺を行う場合、先ず、穿刺する対象組織を最も良好に表示されるように、体表面上の超音波探触子の姿勢を調整する。対象組織への穿刺に先立って、対象組織が表示されたディスプレイ上に、あらかじめ登録されているガイドラインを表示させる。ここで、対象組織への最適な穿刺経路は、対象組織の種類によって異なり、また被検体の体格等によっても微妙に異なる。したがって、調整された超音波探触子の姿勢においてあらかじめ登録されたガイドライン、すなわち固定された穿刺経路が最適な穿刺経路と異なる場合が少なくない。したがって、このような場合、最適な２次元超音波画像となる超音波探触子の姿勢では、最適な穿刺経路が選択することができなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、超音波走査面において、穿刺経路をより自在に設定できるようにすることにある。
【０００６】
また、本発明は、自在に設定された穿刺経路を穿刺前にあらかじめ２次元超音波画像上で確認することができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は超音波ビームを走査して超音波走査面を形成し、前記超音波走査面におけるエコーデータを取り込む探触子本体と、穿刺針を保持し、前記穿刺針を穿刺方向に案内する穿刺アダプタと、前記探触子本体に対して着脱自在に設けられるホルダであって、前記穿刺針の穿刺経路が前記超音波走査面に形成されるように、前記穿刺アダプタを着脱自在かつ前記探触子本体に対して回動自在に保持するホルダと、前記探触子本体に対する前記穿刺アダプタの相対回動角度を検出する検出部と、を含み、前記検出部は、前記探触子本体および穿刺アダプタの一方に設けられた磁気センサと他方に設けられた磁気発生器とを含み、前記磁気センサでの検出結果に基づいて前記相対角度を算出し、前記エコーデータは２次元超音波画像の形成に用い、前記算出された相対回動角度は、前記穿刺針の穿刺経路を示す案内表示を前記２次元超音波画像上へ合成表示するのに用いることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、超音波ビームを走査することによって超音波走査面が形成される。装置本体の画像形成手段では、この超音波走査面から取り込まれたエコーデータに基づいて、２次元断層画像やエコー画像等の２次元超音波画像が形成される。形成された２次元超音波画像は表示部に表示される。探触子本体には、姿勢調整部が設けられ、この姿勢調整部は穿刺アダプタを保持している。姿勢調整部によって、穿刺アダプタは探触子本体に対して回動可能であり、穿刺アダプタを任意の回動角度に設定することができる。ここで、穿刺アダプタが回動するにあたって、穿刺針の穿刺経路は超音波走査面内に形成されるように、穿刺アダプタの回動角度を任意に設定することが可能である。このときの回動角度は検出部によって検出される。この回動角度から超音波走査面に対する穿刺針の角度すなわち穿刺経路が算出され、その穿刺経路を示す案内表示が２次元超音波画像上に合成表示される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る穿刺用超音波探触子の斜視図である。
【００１２】
本実施形態に係る穿刺用超音波探触子１０は、探触子本体１２、穿刺アダプタ１４及び姿勢調整部１６により構成される。後述するように、回動角度センサは姿勢調整部１６に内蔵されている。探触子本体１２の内部にはアレイ振動子を構成する複数の振動子（図示せず）が配列されている。アレイ振動子によって超音波ビームが形成され、その超音波ビームが電子走査されることによって超音波走査面１８が形成される。本実施形態における探触子本体１２は、オフセットセクタ電子走査（コンベックス）方式を採用した探触子本体であるが、これに限らず例えばセクタ電子走査方式やリニア電子走査方式の探触子本体を用いてもよい。探触子本体１２は、超音波走査面１８におけるエコーデータを取り込む。エコーデータは、メインケーブル１２Ａを介して図示されていない装置本体に出力される。
【００１３】
穿刺アダプタ１４は、穿刺針２０を着脱可能に保持し、穿刺針２０を穿刺する方向に案内する。
【００１４】
姿勢調整部１６は、探触子本体１２に設けられ、穿刺アダプタ１４を保持している。姿勢調整部１６は、大別して、ベースボックス２６と、ベースボックス２６を探触子本体１２に着脱自在に固定する固定ベルト２４と、ベースボックス２６の側面から伸長し、ベースボックス２６に回動可能に設けられている回動シャフト２２と、回動シャフト２２に固定され、穿刺アダプタ１４を保持するホルダ３４とから構成されている。これらの構成によって、回動シャフト２２に固定されているホルダ３４は、図中矢印Ａに示すように、ベースボックス２６、すなわち探触子本体１２に対して回動することが可能となっている。したがって、ホルダ３４に保持されている穿刺アダプタ１４は、探触子本体１２に対して回動することができる。このとき、穿刺アダプタ１４の回動角度を任意に設定することができるので、超音波走査面１８上における全域にわたって、穿刺を行うポイントである穿刺ポイントを任意に設定することができる。ここで、いずれの回動角度においても超音波走査面１８内に穿刺経路が形成されるように、ベースボックス２６の位置が調整され、固定ベルト２４によって探触子本体１２に固定されている。なお、回動シャフト２２が回動する際には、回動シャフト２２にある程度の摩擦力が働く。したがって、穿刺アダプタ１４を回動させてその姿勢を定めると、その決められた姿勢が保持され、そのときの回動シャフト２２の回動角度が維持される。
【００１５】
回動角度センサは、探触子本体１２に対する穿刺アダプタ１４の回動角度を検出するセンサであるが、これについては、後に図２を参照しながら詳述する。
【００１６】
図２には、図１に示した超音波探触子１０における穿刺アダプタ１４及び姿勢調整部１６の構成が、組み立て図として示されている。
【００１７】
穿刺アダプタ１４は、主として、穿刺案内部３０と穿刺針挟持部３２とから構成されている。穿刺案内部３０の一方の側面には、穿刺針２０を穿刺方向に案内保持する案内溝３０Ａが形成されており、その断面はＶ字形の形状を有している。
【００１８】
また、穿刺案内部３０の他方の側面には、凸状形状の被嵌合部３０Ｃが形成されており、その断面はキノコ状の形状を有している。この被嵌合部３０Ｃは、後述するホルダ３４の嵌合部３４Ｃの形状に応じた形状を有しており、この嵌合部３４Ｃに嵌り込むことが可能になっている。
【００１９】
一方、穿刺針挟持部３２には、断面がＶ字形に突出した形状を有する挟持片３２Ａが鉛直方向に沿って形成されている。このこの挟持片３２Ａは、上述の案内溝３０Ａに適合する形状となっており、図示されていないバネによって案内溝３０Ａに嵌合した状態に保たれている。穿刺針挟持部３２には、レバー部３２Ｂが形成されている。このレバー部３２Ｂを押すことによって、挟持片３２Ａは、軸３８周りに回転し、挟持片３２Ａは案内溝３０Ａから解除される。
【００２０】
ちなみに、穿刺針２０を保持させる場合には、このレバー部３２Ｂを押し、挟持片３２Ａと案内溝３０Ａとの間に形成される隙間に穿刺針２０を挿通させ、レバー部３２Ｂを放すと、穿刺針２０は、挟持片３２Ａによって案内溝３０Ａに押さえ込まれ挟持される。なお、この状態において、穿刺針２０を案内溝３０Ａに沿って自在にスライドさせることができる。実際にこの穿刺アダプタ１４を使用する際には、上述のように、穿刺針２０が挟持片３２Ａと案内溝３０Ａによって挟持されている状態において、穿刺針２０を案内溝３０Ａに沿ってスライドさせることによって穿刺を行う。
【００２１】
なお、その穿刺針２０をよりスムースにスライドするために、挟持片３２Ａと案内溝３０Ａによって直接穿刺針２０を挟持させるのはなく、以下に説明する穿刺ガイドを利用してもよい。穿刺ガイドとは穿刺針２０に対して同軸外側に設けられる、管状形状を有する部材である。穿刺ガイドに穿刺針２０を装着した状態においては、穿刺針２０は、穿刺ガイドに対してその軸方向にスムースにスライドすることができる。この穿刺ガイドを挟持片３２Ａと案内溝３０Ａで挟持させることにより、穿刺針２０を穿刺アダプタ１４に保持させることができるとともに、穿刺針２０のスライドをよりスムースにさせることができる。
【００２２】
次に、姿勢調整部１６について説明する。姿勢調整部１６の固定ベルト２４は、上述したように、ベースボックス２６を探触子本体１２に着脱自在に固定する部材である（図１参照）。固定ベルト２４は、探触子本体１２に胴部に嵌合するループ状の形状を有している。この固定ベルト２４には、図示されていない締め付け部が設けられており、これにより固定ベルトが探触子本体１２に締め付けられる。その結果、ベースボックス２６は、探触子本体１２に固定され、その状態が維持される。この固定ベルト２４は、探触子本体１２の胴部の形状に沿って変形し、その胴部に締め付けさせることができる。したがって、専用の穿刺用の探触子本体１２に限らず、汎用の探触子本体１２に対しても使用することができる。
【００２３】
ベースボックス２６には、回動角度センサが内蔵されている。本実施形態では、回動角度センサとしてポテンショメータ３６を用いている。なお、上述の回動シャフト２２は、このポテンショメータ３６の回動シャフトである。回動シャフト２２がベースボックス２６を貫通している部分には、Ｏリング４０が設けられている。これによって、ベースボックス２６の内部が気密状態が保たれている。ポテンショメータ３６は、回動シャフト２２が回動すると、その回動角度に応じた信号を出力する。この角度信号は、センサケーブル３９を介して図示されていない穿刺用超音波診断装置の装置本体に出力される。一方、回動シャフト２２の端部側には、ホルダ３４が固定される。
【００２４】
ホルダ３４の側面には、貫通孔３４Ｄが形成されており、その貫通孔３４Ｄを貫通した回動シャフト２２をホルダ３４に固定するために固定金具２８が設けられている。これによって、ホルダ３４は回動シャフト２２に固定される。なお、本実施形態では、固定金具２８としてｅリングが利用されている。ホルダ３４には、その側面に沿って、断面が凹状形状を有する嵌合部３４Ｃがその側面に沿って形成されている。この嵌合部３４Ｃは、弾性部材で形成されている。したがって、嵌合部３４Ｃに被嵌合部３０Ｃをある程度以上の力で押し込むと、被嵌合部３０Ｃは嵌合部３４Ｃに嵌り込み、その嵌り込んだ状態が維持される。これによって、穿刺案内部３０がホルダ３４に結合する。また穿刺案内部３０とホルダ３４を分離する場合は、穿刺案内部３０とホルダ３４を逆方向に引っ張れば、互いを引き離すことができる。
【００２５】
ここで、超音波診断を行いながら穿刺を行う場合には、探触子本体１２が穿刺によって不必要に汚染されないように、弾力性を有する袋状の滅菌シートによって探触子本体１２を覆った状態で、利用する場合がある。したがって、上述した穿刺案内部３０とホルダ３４であれば、探触子本体１２と姿勢調整部１６とをその滅菌シートで覆い、被嵌合部３０Ｃを滅菌シート越しに嵌合部３４に嵌合させて穿刺案内部３０とホルダ３４とを結合させることができる。これによって、探触子本体１２と姿勢調整部１６が汚染するのを防止することができるとともに、穿刺針を保持している穿刺アダプタ１４が滅菌シートから露出しているので、支障なく被検体に穿刺を行うことができる。ちなみに、滅菌シートは弾力性を有しているので、穿刺経路の角度の調節に伴って、穿刺アダプタ１４が回動した場合でも、その回動に応じて滅菌シートが伸縮する。
【００２６】
その他、上述した穿刺案内部３０とホルダ３４の構造であれば、例えば、必要に応じて、穿刺アダプタ１４を変更することが可能である。被嵌合部３０Ｃから案内溝３０Ａまでの距離が異なる穿刺アダプタ１４を複数用意して必要に応じて選択的に使い分けれる。このことにより、被検体表面における穿刺位置や穿刺経路の自由度を高めることができる。
【００２７】
本実施形態では、上述のような回動シャフト２２を利用した姿勢調整部１６が用いられているため、簡易な構造でありながら、広い範囲にわたって穿刺角度の可変を行うことができる。また、簡易な構造ゆえに姿勢調整部１６自体を小型化することができ、操作者の視野を不必要に妨げることがない。また、回動シャフト２２が利用されているため、連続的な角度可変を行うことができる。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る穿刺用超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。穿刺用超音波診断装置は、大別して、穿刺用超音波探触子１０と装置本体４２とから構成されている。
【００２９】
穿刺用超音波探触子１０は、上述のように探触子本体１２と回動角度センサ１１を含む構成を有している。探触子本体１２は、上述のように超音波ビームを形成し、これを電子走査する。これにより超音波走査面１８が形成され、この超音波走査面１８におけるエコーデータを取り込んで探触子本体１２に出力する。
【００３０】
また、回動角度センサ１１は、図１に示すように穿刺針２０を保持する穿刺アダプタ１４の回動角度を検出し、その回動角度に応じた角度信号を装置本体４２のガイドライン生成部４４に出力する。
【００３１】
次に、装置本体４２の説明をする。装置本体４２は、穿刺用超音波探触子１０がケーブルを介して接続されている。装置本体４２は、探触子本体１２で取り込まれたエコーデータに基づいて、２次元超音波画像を形成して表示するとともに、回動角度センサ１１からの角度信号に基づいて、穿刺針の穿刺経路の案内表示としてのガイドラインを２次元超音波画像に合成表示する装置である。
【００３２】
装置本体４２における電子走査制御部４６は、超音波ビームを形成し、また超音波ビームを電子走査するための制御ユニットである。
【００３３】
送受信部４８は、電子走査制御部４６による制御に基づいて、探触子本体１２内の各振動素子に対して送信信号を供給して超音波ビームを形成するとともに、探触子本体１２からのエコーデータに対して整相加算処理を行って受信ビームを形成する機能を有する。整相加算処理されたエコーデータは、２次元画像形成部５０に出力される。
【００３４】
２次元画像形成部５０は、整相加算処理されたエコーデータに基づいて、２次元超音波画像を形成する。本実施形態における２次元画像形成部５０では、被検体の２次元断層画像を形成する機能を有する。しかしこれに限らず、さらにドプラ画像をも形成する機能を有していてもよい。２次元画像形成部５０において形成された２次元超音波画像は画像データとして表示処理部５４に出力される。
【００３５】
一方、ガイドライン生成部４４は、回動角度センサ１１から出力される角度信号に基づいて、その回動角度に対応した位置に表示すべきガイドラインを生成する。
【００３６】
表示処理部５４は、２次元画像形成部５０において形成された２次元超音波画像とガイドライン生成部４４において生成されたガイドラインを合成し、その合成画像を表示部５２に出力する。
【００３７】
次に、ガイドライン生成部４４、表示処理部５４及び表示部５２の機能について図４を参照しながら詳述する。図４には、表示部５２のディスプレイ５６上に表示された２次元断層画像５８が示されている。この２次元断層画像５８は、穿刺用超音波探触子１０を被検体の表面に当接させて超音波診断を行った際の、超音波走査面１８に対応する断層画像である。この超音波走査面１８には、穿刺対象である臓器６０が含まれている。本実施形態における穿刺用超音波診断装置では、このような２次元断層画像５８とともにディスプレイ５６上に穿刺経路を示すガイドライン６２を表示させることができる。なお、上述のように、図２に示される穿刺案内部３０には、その側面に伸長して形成された案内溝３０Ａがある。図４において位置Ｂに表示されたガイドライン６２は、超音波走査面に対する現時点でのこの案内溝３０Ａの伸長方向を表している。したがって、穿刺アダプタ１４を回動させると、案内溝３０Ａの伸長方向もまた探触子本体１２に対して回動し、これに応じて２次元断層画像５８上においてガイドライン６２が案内溝３０Ａの伸長方向に対応した位置に表示される。ちなみに、穿刺に先立って、穿刺アダプタ１４に穿刺針２０を保持させた状態においては、この案内溝３０Ａの伸長方向と穿刺針２０が向いている方向すなわち穿刺方向と一致し、２次元断層画像５８上のガイドライン６２は、その時点における超音波走査面に対する穿刺針２０の穿刺方向を表す。
【００３８】
ここで、２次元断層画像５８上に表示されている臓器６０において、位置Ｐに表示されている穿刺対象、すなわちターゲット５９に穿刺を行いたい場合を考える。このターゲット５９は、ディスプレイ５６上において、現在のガイドライン６２の表示位置Ｂより左に位置している。したがって、探触子本体１２の姿勢を維持したまま、穿刺アダプタ１４に装着されている穿刺針２０を手動によって操作し、穿刺針２０の方向が図１中のＬ方向に向くように回動させる。これによって、穿刺針２０を保持している穿刺アダプタ１４が穿刺針２０とともに回動する。なお、実際に穿刺針２０を回動させる際には、この回動によって穿刺針２０の先端部が不用意に被検体を穿刺することがないように、穿刺針２０を穿刺アダプタ１４によって保持させる際には、穿刺針２０の先端部側の位置で保持させる。穿刺アダプタ１４がＬ方向に回動することによって、回動シャフト２２が回動する。このときの回動角度はポテンショメータによって検出され、その回動角度に応じた角度信号が出力される。この角度信号は、図３に示されるガイドライン生成部４４に入力される。これにより、超音波走査面１８に対する穿刺方向が演算され、ガイドライン６２が生成される。このガイドライン６２は、表示処理部５４において２次元断層画像５８と合成されるが、このときの合成画像において、２次元断層画像５８上のガイドライン６２の位置は、その時の超音波走査面１８に対する穿刺経路の相対位置と一致している。表示処理部５４において合成された合成画像は、表示部５２のディスプレイ５６において表示される。穿刺針２０を引き続き回動させると、それに応じて上述の信号処理が逐次実行され、ディスプレイ５６上のガイドラインが図中矢印Ｄに示されるように左側に移動していく。穿刺針２０を所定量回動させることにより、ガイドライン６２は図中Ｃの位置まで移動し、ターゲット５９と一致させることができる。
【００３９】
次に、穿刺用超音波診断装置を用いて穿刺を行う際の手順について図５を参照しながら説明する。
【００４０】
まず、図１に示す穿刺用超音波探触子１０の穿刺アダプタ１４に穿刺針２０を装着する（Ｓ１００）。このとき、穿刺針２０は、その回動の際に、不用意に被検体を穿刺しないような位置で穿刺アダプタ１４に保持させる。このときの穿刺針２０の状態をオフセット状態とよぶ。穿刺針２０をオフセット状態にセットしたら、Ｓ１０２に進む。
【００４１】
Ｓ１０２では、探触子本体１２を被検体の表面に当接させて、超音波診断を開始する。これにより、被検体における２次元断層画像が装置本体４２のディスプレイ５６上に表示される。
【００４２】
次に、探触子本体１２の位置や姿勢を調整し、ターゲット５９が最も良好に表示されるように、探触子本体１２の位置決めを行う（Ｓ１０４）。
【００４３】
その後、装置本体４２を操作し、ガイドライン６２を表示させる（Ｓ１０６）。これにより、現時点における探触子本体１２に対する穿刺アダプタ１４の相対的な角度が検出され、その時の超音波走査面１８に対する穿刺方向に対応したガイドライン６２が、２次元断層画像５８上に表示される。
【００４４】
次に、Ｓ１０４において位置決めされた探触子本体１２の姿勢を維持した状態のまま、ガイドライン６２がターゲット５９上に位置するように、穿刺針２０を手動によって回動させ、穿刺アダプタ１４の回動角度を調整する（Ｓ１０８）。
【００４５】
ガイドライン６２をターゲット５９の位置に合わせたら、穿刺針２０を押し込む。穿刺針２０は、案内溝３０Ａに沿ってスライドし、被検体に対して穿刺が行われる（Ｓ１１０）。このとき、穿刺している穿刺針２０は２次元断層画像５８上に映し出される。これにより、穿刺針２０がガイドライン６２に沿って穿刺されていることが２次元断層画像５８によって確認することができる。
【００４６】
２次元断層画像５８を見ながら穿刺針２０をスライドさせ、ディスプレイ５６上でターゲット５９に穿刺針２０が達したのを確認したら、レバー部３２Ｂを押し、穿刺アダプタ１４から穿刺針２０を解放させる（Ｓ１１２）。その後、穿刺針２０を用いて所望の医療行為を行う。以上により、操作者は、超音波診断に伴って穿刺を行う際に、最適な２次元断層画像５８において最適な穿刺経路を設定することができ、またその穿刺経路を穿刺に先立って２次元断層画像５８上で確認することができる。
【００４７】
なお、穿刺を行う手順としては、上述の手順に限らない。具体的に言えば、本実施形態における穿刺用超音波探触子１０の構成では、穿刺針２０がセットされていない状態であっても、例えば穿刺アダプタ１４の回動角度に応じたガイドライン６２が、ディスプレイ５６上に表示される。また、穿刺針２０がセットされていない状態であっても、穿刺アダプタ１４を手動で回動させることによって、穿刺アダプタ１４の姿勢を調整するＳ１０８を行うことができる。したがって、穿刺用超音波探触子１０に穿刺針２０をセットするＳ１００は、実際に穿刺を行うＳ１１０に先立って行われれば、いずれの時期に行ってもよく、また、Ｓ１０６のガイドライン６２の表示に関してもＳ１１０に先立って行われれば、いずれの時期に行ってもよい。さらに、例えば、Ｓ１０４とＳ１０６をはじめとする複数の手順を同時に並行して実行してもよい。
【００４８】
次に、本発明に係る穿刺用超音波探触子における第２の実施形態について図６及び図７を用いて説明する。図６には、本発明に係る第２の実施形態の穿刺用超音波探触子６４が示されている。また、図７は、図６に示した穿刺用超音波探触子６４における姿勢調整部６５の構成を示す組み立て図である。この第２の実施形態の穿刺用超音波探触子６４の構成は、回動角度センサ及び姿勢調整部を除き、上述の穿刺用超音波探触子１０の構成と基本的に同一である。
【００４９】
本実施形態における穿刺用超音波探触子６４において特徴的なことは、回動角度センサとして第１重力加速度センサ６６Ｐ及び第２重力加速度センサ６６Ｓを利用していることである。これらの第１重力加速度センサ６６Ｐ及び第２重力加速度センサ６６Ｓは、重力方向に対する傾斜角度を検出するセンサである。
【００５０】
第１重力加速度センサ６６Ｐは、姿勢調整部１６のホルダ３４に内蔵されており、ホルダ３４の重力方向に対する傾斜角度、すなわち第１傾斜角度を検出する。第１重力加速度センサ６６Ｐは、検出した第１傾斜角度に応じた第１角度信号を出力する。なお、第１重力加速度センサ６６Ｐから伸長しているセンサケーブル３９は、図７に示されるように、中空の回動シャフト６８の内部を貫通してベースボックス２６から外部に引き出されているが、第１角度信号はこのセンサケーブル３９を介して図３に示される装置本体４２のガイドライン生成部４４に入力される。なお、ホルダ３４からセンサケーブル３９が直接引き出された態様であってもよい。
【００５１】
一方、第２重力加速度センサ６６Ｓは、探触子本体１２に設けられており、探触子本体１２の重力方向に対する傾斜角度、すなわち第２傾斜角度を検出する。第２重力加速度センサ６６Ｓは、検出した第２傾斜角度に応じた第２角度信号を出力する。この第２角度信号はこのメインケーブル１２Ａを介して装置本体４２のガイドライン生成部４４に入力される。
【００５２】
ここで、第１傾斜角度と第２傾斜角度の差分をとることによって、ホルダ３４の探触子本体１２に対する相対角度を検出することができる。ガイドライン生成部４４では、第１角度信号と第２角度信号からホルダ３４の探触子本体１２に対する相対角度を算出する。この相対角度から上述の実施形態と同様にガイドライン６２を生成することができる。ここで、図６に示されるようにホルダ３４に穿刺アダプタ１４を結合させ、穿刺アダプタ１４に穿刺針２０をオフセット状態でセットし、穿刺針２０を回動させると、その回動によるホルダ３４の第１傾斜角度が検出され、この第１傾斜角度を第２傾斜角度から回動時における相対角度を検出する。この算出された回動角度に基づいてガイドライン６２が形成され、図４に示されるように、ガイドライン６２と２次元断層画像５８との合成画像がディスプレイ５６上に表示される。
【００５３】
なお、本実施形態では、重力加速度センサを２つ用いてガイドライン６２を表示させているが、第１重力加速度センサ６６Ｐのみを用いてガイドライン６２を表示させてもよい。さらに詳述すれば、重力加速度センサ６６Ｐを上述のようにホルダ３４に設けるとともに、探触子本体１２に対するホルダ３４の回動の基準位置である基準回動位置を認識可能な形態であらかじめ設けておく。探触子本体１２を被検体に当接し、最適な２次元断層画像５８が得られるように探触子本体１２の位置決めをする。位置決めをした後、ホルダ３４を基準回動位置にセットし、そのときにおける第１傾斜角度を検出して、これを補正角度としてメモリ等に記憶させておく。次に、穿刺針２０を手動によって回動させる。それに伴ってホルダ３４が回動し、第１重力加速度センサ６６Ｐはそれに応じた第１角度信号を出力する。ガイドライン生成部４４では、この第１角度信号と補正角度との差分をとり、穿刺アダプタ１４の回動角度を算出する。これにより、穿刺針２０の穿刺経路に対応したガイドラインを２次元断層画像５８上に合成表示させることができる。
【００５４】
図８は、本発明に係る第３の実施形態の穿刺用超音波探触子７０が示されている。この第３の実施形態の穿刺用超音波探触子７０の構成は、回動角度センサ及び姿勢調整部を除き、上述の穿刺用超音波探触子１０の構成と基本的に同一である。本実施形態において特徴的なことは、回動角度センサとして磁気センサ７２を利用していることである。この磁気センサ７２は探触子本体１２に設けられている。また、穿刺アダプタ１４には、磁気を発生する磁気発生器７４が設けられている。磁気発生器７４によってその周辺の空間に磁界が発生する。ここで、穿刺アダプタ１４を回動すると、磁気センサ７２はその移動に伴う磁界強度の変化分を検出することができる。したがって、この磁界強度の変化分から、磁気センサ７２と磁気発生器７４との間の距離を算出することができる。
【００５５】
ここで、磁気発生器７４から回動シャフト２２までの第１距離と、磁気センサ７２から回動シャフト２２までの第２距離は、あらかじめ定められた距離に設定されている。したがって、磁気発生器７４から磁気センサ７２までの距離を検出すれば、探触子本体１２に対する穿刺アダプタ１４の回動角度を得ることができる。その回動角度のデータに基づいて、ガイドライン６２が生成され２次元断層画像５８上に表示される。なお、本実施形態では、磁気発生器７４は、穿刺アダプタ１４に設けているが、ホルダ３４に設けてもよい。また、磁気発生器７４を探触子本体１２側に設け、磁気センサ７２を穿刺アダプタ１４或いはホルダ３４に設けてもよい。
【００５６】
ここで、本実施形態では、探触子本体１２に対する穿刺アダプタ１４の相対位置（距離）を磁気センサ７２を用いて検出しているが、光センサ等の距離を検出することが可能な距離センサを用いてもよい。いずれの距離センサを用いても、同様の効果を得ることができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、超音波走査面において、穿刺経路をより自在に設定することが可能となる。また、本発明によれば、自在に設定された穿刺経路を穿刺前にあらかじめ２次元超音波画像上で確認することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る穿刺用超音波探触子の斜視図である。
【図２】図１に示した穿刺用超音波探触子における穿刺アダプタ及び姿勢調整部の構成を示す組み立て図である。
【図３】本実施形態に係る穿刺用超音波診断装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図４】表示部のディスプレイ上に表示された２次元断層画像を示す図である。
【図５】穿刺用超音波診断装置を用いて穿刺を行う際の手順を説明する図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態の穿刺用超音波探触子を示す図である。
【図７】図６に示した穿刺用超音波探触子における姿勢調整部の構成を示す組み立て図である。
【図８】本発明に係る第３の実施形態の穿刺用超音波探触子を示す図である。
【符号の説明】
１０穿刺用超音波探触子、１２探触子本体、１４穿刺アダプタ、１６姿勢調整部、１８超音波走査面、２０穿刺針、３６ポテンショメータ、４４ガイドライン生成部、５０２次元画像形成部、５２表示部、５４表示処理部。

Claims

超音波ビームを走査して超音波走査面を形成し、前記超音波走査面におけるエコーデータを取り込む探触子本体と、
穿刺針を保持し、前記穿刺針を穿刺方向に案内する穿刺アダプタと、
前記探触子本体に対して着脱自在に設けられるホルダであって、前記穿刺針の穿刺経路が前記超音波走査面に形成されるように、前記穿刺アダプタを着脱自在かつ前記探触子本体に対して回動自在に保持するホルダと、
前記探触子本体に対する前記穿刺アダプタの相対回動角度を検出する検出部と、
を含み、
前記検出部は、前記探触子本体および穿刺アダプタの一方に設けられた磁気センサと他方に設けられた磁気発生器とを含み、前記磁気センサでの検出結果に基づいて前記相対角度を算出し、
前記エコーデータは２次元超音波画像の形成に用い、前記算出された相対回動角度は、前記穿刺針の穿刺経路を示す案内表示を前記２次元超音波画像上へ合成表示するのに用いることを特徴とする穿刺用超音波探触子。