JP6078732B1 - 超音波プローブ - Google Patents

Abstract

穿刺針の動きを正確に把握することができ、被検体に対する穿刺針の穿刺を確実に行うことができる超音波プローブを提供する。超音波プローブ３は、プローブ本体１２と穿刺ガイド用アタッチメント１４とを備える。プローブ本体１２は、第１素子ユニット２５と、第２素子ユニット２６と、音響レンズ２９とを有する。第１素子ユニット２５には、複数の第１の超音波振動子２３が直線状に配列され、第２素子ユニット２６には、第１の超音波振動子２３の配列方向と交差する方向に複数の第２の超音波振動子２４が直線状に配列されている。第１素子ユニット２５から出力される超音波Ｓｏのビームの方向が、第２素子ユニット２６側に傾くように設定されている。【選択図】図５

Description

本発明は、超音波画像で穿刺針の位置を確認しながら穿刺針の穿刺を行う超音波プローブに関するものである。

医療現場では、一般的な注射、神経ブロック注射、採血、カテーテルの挿入など、生体組織（被検体）に対して穿刺する行為が広く行われている。神経ブロック注射やカテーテルの挿入などの処置を行う場合、目的の部位に対して正確に穿刺しないと、生体組織を損傷させてしまう可能性がある。このような背景の中、近年では、超音波画像で目的の部位の状態を観察しながら穿刺を行うといった超音波ガイドの技術が用いられている。

従来、超音波ガイドを用いた装置では、１つの断層画像を表示して穿刺を行っていた。この装置では、短軸像（横断面）または長軸像（縦断面）のいずれか一方しか確認することができない。そのため、穿刺針が血管内に正確に穿刺されていないような場合でも、作業者がそれに気付きにいくいという問題があった。

この問題を解消するため、直交する２つの断面（横断面及び縦断面）を同時に走査して各断面の超音波画像（短軸像及び長軸像）を表示し、それら画像を観察しつつ穿刺を行うようにした血管撮影装置が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。図８は、従来の血管撮影装置に用いられる従来の直交またはＴ型の超音波プローブ８０の概略構成を示している。

図８に示されるように、超音波プローブ８０のプローブ本体８１には、超音波をリニア走査するための複数の超音波振動子８２，８３（探触子）が略Ｔ字状となるように配列されている。より詳しくは、プローブ本体８１において、横断面の断層画像を取得するための横断面用の超音波振動子８２と縦断面の断層画像を取得するための縦断面用の超音波振動子８３とが略Ｔ字状に交差するようそれぞれ直線状に配列されている。また、超音波プローブ８０では、断層画像の解像度を上げて穿刺針の動きを確実に把握するために、音響レンズ８４を用いて超音波Ｓｏのビームを絞って所定の焦点位置Ｐ１にて収束させるように構成している（図９参照）。なお、超音波Ｓｏのビームは、超音波振動子８２，８３において超音波放射面８５と直交する中心線Ｌ１上に収束される。このように構成された超音波プローブ８０を用いる場合、２つの断層画像（図１０に示す横断面の断層画像８７及び縦断面の断層画像８８）を確認しながら穿刺針８９を挿入することができるため、生体組織９０の目的の部位に対して正確な穿刺を行うことが可能となる。

特許第５２９２５８１号公報

ところで、略Ｔ字状に超音波振動子８２，８３を配列した従来の超音波プローブ８０を用いて横断面の断層画像８７と縦断面の断層画像８８とを表示する場合、断層画像８７と断層画像８８との間に、穿刺針８９の画像が表示されない不感帯エリアＲ１ができてしまう（図１０参照）。具体例を挙げると、例えば静脈への穿刺を行うと、まず横断面の断層画像８７に穿刺針８９が現れる。次いで、縦断面の断層画像８８に穿刺針８９の先端が現れるまでには、５ｍｍ以上穿刺針８９を進めなければならず、そのあいだ穿刺針８９の行方がわからなくなる。また、静脈への穿刺を行う周囲に動脈や神経組織が存在する場合、穿刺針８９の針先の行方がわからないと、安心して穿刺針８９の穿刺を行うことができない。従って、超音波プローブ８０の位置をずらして静脈の周囲構造を十分に把握してから、穿刺針８９の穿刺を行う必要がある。この超音波プローブ８０を用いた確認作業には、ある程度の技量（スキル）が必要となる。特に、作業経験の少ない作業者が穿刺を行う場合には、静脈の周囲構造の確認作業に時間がかかり、不感帯エリアＲ１に針先を進める際には、不安になり精神的なストレスがかかってしまう。このようなことから、作業経験の少ない作業者が行う場合であっても、穿刺針８９の穿刺を安心して確実に行えるようにするために、超音波プローブ８０の改良が望まれていた。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、穿刺針の動きを正確に把握することができ、被検体に対する穿刺針の穿刺を確実に行うことができる。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被検体の横断面を示す第１断層画像と、前記横断面に交差する方向の縦断面を示す第２断層画像とを同一画面上に同時に表示可能な超音波画像表示装置に用いられる超音波プローブであって、前記第１断層画像と前記第２断層画像とを取得すべく超音波をリニア走査するための複数の超音波振動子が略Ｔ字状となるように配列されたプローブ本体と、前記プローブ本体に固定され、前記第２断層画像が示す前記縦断面に沿って穿刺針を予め設定された所定の角度で前記被検体に挿入するよう前記穿刺針を案内する穿刺ガイド用アタッチメントとを備え、前記プローブ本体は、前記第１断層画像を取得すべく複数の第１の超音波振動子が直線状に配列されてなる第１素子ユニットと、記第２断層画像を取得すべく前記複数の第１の超音波振動子の配列方向と交差する方向に複数の第２の超音波振動子が直線状に配列されてなる第２素子ユニットと、前記第１素子ユニット及び前記第２素子ユニットにおいて前記超音波振動子の超音波放射面側に設けられ、前記超音波放射面からその法線方向に出力される前記超音波のビームを絞って所定の焦点位置にて収束させる音響レンズとを有し、前記第１素子ユニットから出力される前記超音波のビームの方向が、前記第２素子ユニット側に傾くように設定され、前記プローブ本体の底面に位置する振動子設置面において、前記第２素子ユニットの延長線上かつ前記第１素子ユニットがある側の端縁部には、前記穿刺針の先端側を当接させることによって前記穿刺針の挿入位置を決める位置決め部が設けられ、前記アタッチメントは、前記位置決め部を中心とする円の周方向に前記穿刺針を回動させることにより、挿入状態かつ前記位置決め部との当接状態のままで前記穿刺針の挿入角度を多段階的に調整可能な角度調整機構を有するとともに、前記プローブ本体において前記位置決め部がある側の側面下部に固定されていることを特徴とする超音波プローブをその要旨とする。

従って、請求項１に記載の発明によると、超音波プローブにおいて、第１素子ユニットの各超音波振動子から出力される超音波のビームの方向が第２素子ユニット側に傾くように設定されている。この超音波プローブを用いる場合、横断面を示す第１断層画像と縦断面を示す第２断層画像との間において、穿刺針の画像が表示されない不感帯エリアを少なくすることができる。この場合、横断面を示す第１断層画像に穿刺針が現れた後、間を置かずに縦断面を示す第２断層画像に穿刺針が表示されるようになり、穿刺針の動きをより正確に把握することができる。従って、作業者の心理的負担を軽減することができ、被検体に対して穿刺針を安心して確実に穿刺することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記第１素子ユニットにおける前記複数の第１の超音波振動子は、前記超音波放射面が前記第２素子ユニット側に傾いた状態で配置されていることをその要旨とする。

従って、請求項２に記載の発明によると、第１素子ユニットにおいて、超音波放射面が第２素子ユニット側に傾いた状態で複数の第１の超音波振動子が配置されるので、超音波のビームの方向を第２素子ユニット側に確実に傾けることができる。このようにすると、不感帯エリアが少なくなるため、作業者の心理的負担を軽減することができ、被検体に対して穿刺針を安心して確実に穿刺することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記音響レンズは、前記第１素子ユニットにおいて、前記第１の超音波振動子の前記超音波放射面から出力される前記超音波のビームが前記超音波放射面の法線方向に対して前記第２素子ユニット側に傾斜した方向に収束するように、レンズの曲率を調整して形成されていることをその要旨とする。

従って、請求項３に記載の発明によると、音響レンズの曲率を調整することにより、第１の超音波振動子の超音波放射面から出力される超音波のビームが第２素子ユニット側に傾斜した方向に収束される。このようにしても、不感帯エリアが少なくなるため、作業者の心理的負担を軽減することができ、被検体に対して穿刺針を安心して確実に穿刺することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項２において、前記超音波放射面から前記焦点位置までの領域内において、前記第１断層画像が示す前記横断面の領域と前記第２断層画像が示す前記縦断面の領域とが重ならないように、前記超音波放射面の傾斜角度が設定されていることをその要旨とする。

従って、請求項４に記載の発明によると、第１断層画像が示す横断面の領域と第２断層画像が示す縦断面の領域とが重ならないので、穿刺針を被検体に挿入する際には、穿刺針の超音波像が第１断層画像、第２断層画像の順番で見える。このようにすると、第１断層画像によって被検体に対する穿刺針の位置を確認した後に、第２断層画像によって穿刺針の挿入角度を確認しながら、穿刺針の穿刺をより確実に行うことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項２において、前記複数の第１の超音波振動子における前記超音波放射面の傾斜角度は１°以上１０°未満であることをその要旨とする。

従って、請求項５に記載の発明によると、第１の超音波振動子における超音波放射面の傾斜角度を１°以上とすることにより、不感帯エリアを確実に減少させることができる。また、第１の超音波振動子における超音波放射面の傾斜角度を１０°未満とすることにより、第１断層画像が示す横断面の領域と第２断層画像が示す縦断面の領域とが重なることを回避することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記第２素子ユニットにおける前記複数の第２の超音波振動子は、前記超音波放射面が前記第１素子ユニット側に傾いた状態で配置されていることをその要旨とする。

従って、請求項６に記載の発明によると、第２素子ユニットにおける複数の第２の超音波振動子は、超音波放射面が第１素子ユニット側に傾いた状態で配置されているので、不感帯エリアを減少させることができ、被検体に対して穿刺針を安心して確実に穿刺することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記第２の超音波振動子における前記超音波放射面の傾斜角度は、前記第１の超音波振動子における前記超音波放射面の傾斜角度よりも小さく設定されていることをその要旨とする。

第２素子ユニットは、縦断面を示す第２断層画像を取得するための第２の超音波振動子が配列されるため、第１の超音波振動子が配列される第１素子ユニットよりも長くなる。従って、請求項７に記載の発明のように、第２の超音波振動子における超音波放射面の傾斜角度を第１の超音波振動子における超音波放射面の傾斜角度よりも小さく設定することにより、各素子ユニットの高さを揃えることが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記第１素子ユニットにおいて前記第１の超音波振動子が設置される振動子設置面と、前記第２素子ユニットにおいて前記第２の超音波振動子が設置される振動子設置面とは、傾斜方向の上側の端部及び下側の端部がそれぞれ同じ高さ位置となるよう傾斜角度を調整して設けられていることをその要旨とする。

従って、請求項８に記載の発明によると、第１素子ユニットにおける振動子設置面と、第２素子ユニットにおける振動子設置面との高さ位置が揃えられる。この場合、被検体の表面と各振動子設置面との間に隙間が生じにくくなり、各振動子設置面を被検体に確実に当接させることができる。この結果、鮮明な断層画像を得ることができ、穿刺針の穿刺を確実に行うことができる。

以上詳述したように、請求項１〜８に記載の発明によると、穿刺針の動きを正確に把握することができ、被検体に対する穿刺針の穿刺を確実に行うことができる。

一実施の形態の血管撮影装置を示す正面図。 一実施の形態の血管撮影装置の電気的構成を示すブロック図。 一実施の形態の第１断層画像及び第２断層画像を示す説明図。 超音波プローブのプローブ本体を示す斜視図。 一実施の形態における超音波のビームの方向を示す説明図。 超音波振動子列におけるダミー素子の配置を示す説明図。 別の実施の形態における超音波のビームの方向を示す説明図。 従来の超音波プローブを示す斜視図。 所定の焦点位置に収束する超音波のビームを示す説明図。 従来技術における超音波のビームの方向を示す説明図。

以下、本発明を超音波画像表示装置としての血管撮影装置に具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施の形態の血管撮影装置１を示す正面図であり、図２は、その血管撮影装置１の電気的構成を示すブロック図である。

図１及び図２に示されるように、血管撮影装置１は、装置本体２と、その装置本体２に接続される超音波プローブ３とを備えている。本実施の形態の血管撮影装置１は、例えば生体組織４（被検体）内の静脈５にカテーテルなどの穿刺針６を挿入する際に使用される装置であり、静脈５の横断面を示す第１断層画像８（短軸像）と静脈５の縦断面を示す第２断層画像９（長軸像）とを同一画面１０上に同時に表示する（図３参照）。

超音波プローブ３は、信号ケーブル１１と、信号ケーブル１１の先端に接続されるプローブ本体１２と、プローブ本体１２に対して着脱可能に固定される穿刺ガイド用アタッチメント１４と、信号ケーブル１１の基端に設けられるプローブ側コネクタ１５とを備える。装置本体２にはコネクタ１６が設けられ、そのコネクタ１６に超音波プローブ３のプローブ側コネクタ１５が接続されている。

超音波プローブ３は、リニア式電子走査を行うためのリニアプローブであり、例えば、５ＭＨｚの超音波を直線的に走査する。プローブ本体１２の底面となる振動子設置面２０上には、配列方向が相互に直交して略Ｔ字状となるように複数の超音波振動子２３，２４（探触子）が配列している。

より詳しくは、プローブ本体１２は、第１断層画像８を取得するための複数の第１の超音波振動子２３を収納する第１素子ユニット２５と、第２断層画像９を取得するための複数の第２の超音波振動子２４を収納する第２素子ユニット２６とを有する。第１素子ユニット２５における複数の第１の超音波振動子２３は、横断面に対応した短軸方向Ｘに沿って直線的に配列されている。また、第２素子ユニット２６における複数の第２の超音波振動子２４は、縦断面に対応した長軸方向Ｙに沿って直線的に配列されている。本実施の形態において、第１素子ユニット２５に収納される第１の超音波振動子２３の素子数は、例えば４８個であり、第２素子ユニット２６に収納される第２の超音波振動子２４の素子数は、例えば８０個である。従って、各超音波振動子２３，２４の配列方向の長さは、第１素子ユニット２５よりも第２素子ユニット２６の方が長くなっている。

第２素子ユニット２６において、長軸方向Ｙに複数の超音波振動子２４が配列してなる超音波振動子列２７は、振動子設置面２０におけるプローブ本体１２の中心線Ｌ０上に沿って配置されている。つまり、本実施の形態では、振動子設置面２０において長軸方向Ｙの超音波振動子列２７の延長線Ｌ０とプローブ本体１２の中心線Ｌ０とが一致する。さらに、長軸方向Ｙの超音波振動子列２７は、その始端が短軸方向Ｘの超音波振動子列２８のほぼ中央に位置するように配列している。

本実施の形態の超音波プローブ３において、略Ｔ字状の超音波振動子列２７，２８における超音波の走査は、例えば、短軸方向Ｘの超音波振動子列２８の一端（例えば図２の右端となる始端）の超音波振動子２３から開始される。そして、短軸方向Ｘの超音波振動子列２８の他端（例えば図２の左端となる終端）の超音波振動子２３に向けて１素子分ずつ順番に行われる。その後、短軸方向Ｘの超音波振動子列２８のほぼ中央に位置する長軸方向Ｙの超音波振動子列２７の一端（図２では下端となる始端）の超音波振動子２４から他端（図２では上端となる終端）の超音波振動子２４に向けて１素子分ずつ順番に超音波の走査が行われる。

本実施の形態の超音波プローブ３では、プローブ本体１２において底面に位置する振動子設置面２０が生体組織４との接触面であり、超音波の送受信を行うための送受信面となる。この振動子設置面２０において、略Ｔ字状に超音波振動子列２７，２８が配置される部分には、図示しない音響整合層を介して略Ｔ字状の音響レンズ２９が配設されている。音響レンズ２９は、例えばシリコーン樹脂からなり、第１素子ユニット２５及び第２素子ユニット２６において超音波振動子２３，２４の超音波放射面３０側に設けられている。音響レンズ２９は、生体組織４と接触する外面が湾曲した凸面状に形成されており、超音波振動子２３，２４の超音波放射面３０からその法線方向に出力される超音波Ｓｏのビームを絞って所定の焦点位置Ｐ１にて収束させる（図５参照）。

プローブ本体１２において、長軸方向Ｙの超音波振動子列２７の延長線（振動子設置面２０におけるプローブ本体１２の中心線Ｌ０）上かつ振動子設置面２０の端縁部（図２では下側、図４では左側の端縁部）には、位置決め部３１が設けられている。位置決め部３１は、穿刺針６の先端側が当接して生体組織４に対する穿刺針６の挿入位置を決めるための凹部である。さらに、生体組織４が接触するプローブ本体１２の振動子設置面２０において、短軸方向Ｘの両端部には、生体組織４の観察部位の圧迫を回避するための凸条部３２が長軸方向Ｙに沿って設けられている（図４参照）。プローブ本体１２の振動子設置面２０にて一対の凸条部３２を離間して設けることで、振動子設置面２０側における一対の凸条部３２間の領域があまり強く圧迫されなくなる。よって、観察部位にある静脈５が押し潰されることが防止され、静脈５への穿刺を確実に行うことが可能となる。

穿刺ガイド用アタッチメント１４は、穿刺針６を案内するためのガイド溝３３が形成された穿刺針ガイド部３４と、穿刺針６の挿入角度を多段階的に調整可能な角度調整機構３５と、プローブ本体１２の側面下部に嵌め込んで固定する固定部３６とを備える。穿刺ガイド用アタッチメント１４は、第１断層画像８が示す横断面の中央部に穿刺針６が位置するとともに、第２断層画像９が示す縦断面に沿って穿刺針６を所定の角度で生体組織４に挿入するよう穿刺針６を案内する。本実施の形態の穿刺ガイド用アタッチメント１４は、可撓性を有する樹脂材料を用いて形成された樹脂成型部品である。

プローブ本体１２の下部は、先端側に配置される第１素子ユニット２５が横方向に出っ張ったハンマーヘッド型の外形形状（略Ｔ字形状）を有する（図２及び図４参照）。穿刺ガイド用アタッチメント１４において、固定部３６は、そのハンマーヘッド型の外形形状に沿って環状に形成されている。固定部３６の内周側には、例えば係合凹部（図示略）が形成されており、プローブ本体１２に形成された係合凸部（図示略）に係合凹部が係合することによって、穿刺ガイド用アタッチメント１４がプローブ本体１２に固定されている。

穿刺ガイド用アタッチメント１４において、固定部３６の一端に角度調整機構３５が設けられ、角度調整機構３５に穿刺針ガイド部３４が着脱可能に装着されている。穿刺針ガイド部３４は、振動子設置面２０から上方に離間した位置にて突出している。角度調整機構３５は、プローブ本体１２の位置決め部３１を中心とした周方向に穿刺針ガイド部３４を多段階的に移動させるとともに各位置にて固定可能に設けられた調整機構である。この角度調整機構３５には、例えば３段階の切り替え位置が設けられている。

穿刺針ガイド部３４のガイド溝３３は、振動子設置面２０からの投影視にて超音波振動子列２７の延長線Ｌ０上に沿って延びるように形成されている。穿刺針ガイド部３４は、長軸方向Ｙの超音波振動子列２７の配列方向と平行な方向に延設されかつ基端部が互いに連結された２本の棒状部材４０により構成され、上方から見た形状が略Ｕ字状となるよう形成されている。そして、穿刺針ガイド部３４において２本の棒状部材４０間に設けられた隙間がガイド溝３３となっている。穿刺ガイド用アタッチメント１４をプローブ本体１２に装着した状態では、プローブ本体１２の中心線Ｌ０上にガイド溝３３が配置される。ガイド溝３３には、穿刺針６を導入するための開口４１と、導入した穿刺針６を当接させる底部４２とが設けられている。さらに、穿刺針ガイド部３４のガイド溝３３には、開口４１の側に行くに従って徐々に溝幅が広くなるよう形成された穿刺針導入部４３が設けられている。

そして、ガイド溝３３の底部４２とプローブ本体１２の位置決め部３１との組み合わせにより穿刺針６の挿入角度が決定される。つまり、プローブ本体１２の位置決め部３１に穿刺針６の針先を当接させるとともに、ガイド溝３３の底部４２に穿刺針６の側面を当接させることによって、生体組織４に対する穿刺針６の挿入角度が決定される。また、穿刺ガイド用アタッチメント１４において、角度調整機構３５を操作し、穿刺針ガイド部３４を移動させてガイド溝３３の底部４２の位置を変更することにより、底部４２と位置決め部３１とにより決定される穿刺針６の挿入角度が多段階的に調整されるようになっている。

次に、血管撮影装置１における電気的な構成について詳述する。

図２に示されるように、血管撮影装置１の装置本体２は、コントローラ５０、パルス発生回路５１、送信回路５２、受信回路５３、信号処理回路５４、画像処理回路５５、メモリ５６、記憶装置５７、入力装置５８、表示装置５９等を備える。コントローラ５０は、周知の中央処理装置（ＣＰＵ）を含んで構成されたコンピュータであり、メモリ５６を利用して制御プログラムを実行し、装置全体を統括的に制御する。

パルス発生回路５１は、コントローラ５０からの制御信号に応答して動作し、所定周期のパルス信号を生成して出力する。送信回路５２は、超音波プローブ３における超音波振動子２３，２４の素子数に対応した複数の遅延回路（図示略）を含み、パルス発生回路５１から出力されるパルス信号に基づいて、各超音波振動子２３，２４に応じて遅延させた駆動パルスを出力する。各駆動パルスの遅延時間は、超音波プローブ３から出力される超音波が所定の照射点で焦点を結ぶように設定されている。

受信回路５３は、図示しない信号増幅回路、遅延回路、整相加算回路を含む。この受信回路５３では、超音波プローブ３における各超音波振動子２３，２４で受信された各反射波信号（エコー信号）が増幅されるとともに、受信指向性を考慮した遅延時間が各反射波信号に付加された後、整相加算される。この加算によって、各超音波振動子２３，２４の受信信号の位相差が調整される。

信号処理回路５４は、図示しない対数変換回路、包絡線検波回路、Ａ／Ｄ変換回路などから構成されている。信号処理回路５４における対数変換回路は反射波信号を対数変換し、包絡線検波回路は対数変換回路の出力信号の包絡線を検波する。また、Ａ／Ｄ変換回路は、包絡線検波回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。

画像処理回路５５は、信号処理回路５４から出力される反射波信号に基づいて、画像処理を行いＢモードの超音波画像（断層画像）の画像データを生成する。具体的には、画像処理回路５５は、反射波信号の振幅（信号強度）に応じた輝度の画像データを生成する。画像処理回路５５で生成された画像データは逐次メモリ５６に記憶される。なおここでは、生体組織４の横断面を示す第１断層画像８及び生体組織４の縦断面を示す第２断層画像９の画像データが生成され、メモリ５６に記憶される。そして、メモリ５６に記憶された１フレーム分の画像データに基づいて、生体組織４の第１断層画像８及び第２断層画像９が白黒の濃淡で表示装置５９に表示される。

入力装置５８は、キーボード６１やトラックボール６２などで構成されており、ユーザからの要求や指示等の入力に用いられる。表示装置５９は、例えば、ＬＣＤやＣＲＴなどのディスプレイであり、生体組織４の第１断層画像８及び第２断層画像９（図３参照）や、各種設定の入力画面を表示するために用いられる。本実施の形態の表示装置５９の表示画面１０には、図３に示すように、第１断層画像８及び第２断層画像９が左右に並べて同時に表示される。

記憶装置５７は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などであり、制御プログラム及び各種のデータを記録媒体に格納している。コントローラ５０は、入力装置５８による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置５７からメモリ５６へ転送し、それを逐次実行する。なお、コントローラ５０が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置５７にインストールして利用する。

図５に示されるように、本実施の形態の超音波プローブ３では、第１素子ユニット２５における第１の超音波振動子２３から出力される超音波Ｓｏのビームの方向が、第２素子ユニット２６側に傾くように設定されている。より詳しくは、第１素子ユニット２５において、振動子設置面２０ａが第２素子ユニット２６側に傾斜して設けられており、振動子設置面２０ａ上に複数の第１の超音波振動子２３が設置されている。この結果、第１素子ユニット２５における複数の超音波振動子２３は、超音波放射面３０が第２素子ユニット２６側に傾いた状態で配置される。さらに、第２素子ユニット２６において、振動子設置面２０ｂが第１素子ユニット２５側に傾斜して設けられており、振動子設置面２０ｂ上に複数の第２の超音波振動子２４が設置されている。この結果、第２素子ユニット２６における複数の第２の超音波振動子２４は、超音波放射面３０が第１素子ユニット２５側に傾いた状態で配置される。

第１素子ユニット２５において第１の超音波振動子２３が設置される振動子設置面２０ａと、第２素子ユニット２６において第２の超音波振動子２４が設置される振動子設置面２０ｂとは、傾斜方向の上側の端部及び下側の端部がそれぞれ同じ高さ位置となるよう傾斜角度を調整して設けられている。具体的には、複数の第１の超音波振動子２３における超音波放射面３０の傾斜角度θ１は５°であり、複数の第２の超音波振動子２４における超音波放射面３０の傾斜角度θ２は１°である。ここで、超音波放射面３０の傾斜角度θ１，θ２は、超音波放射面３０から焦点位置Ｐ１までの領域内において、第１断層画像８が示す横断面の領域と第２断層画像９が示す縦断面の領域とが重ならないように設定されている。つまり、穿刺針６を生体組織４に挿入する際に、穿刺針６の超音波像が第１断層画像８、第２断層画像９の順番で見えるように超音波放射面３０の傾斜角度θ１，θ２が設定されている。

図６に示されるように、第１素子ユニット２５において、複数の第１の超音波振動子２３が配列した超音波振動子列２８における両端（図６では上端及び下端）には、超音波Ｓｏを出力しないダミー素子７０がそれぞれ設けられている。また、第２素子ユニット２６において、第２の超音波振動子２４が配列した超音波振動子列２７における第１素子ユニット２５側の反対側となる一端（図６では右端）に、ダミー素子７０が設けられるとともに、第１素子ユニット２６側となる他端（図６では左端）には、ダミー素子７０が設けられていない。なお、超音波振動子列２７，２８の各端部に配列されるダミー素子はそれぞれ数素子ずつ設けられている。これらダミー素子７０は、超音波振動子２３と同じ圧電材料を用いて同一の形状及びサイズとなるよう形成された素子である。

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施の形態の超音波プローブ３では、第１素子ユニット２５における第１の超音波振動子２３から出力される超音波Ｓｏのビームの方向が第２素子ユニット２６側に傾くように設けられている。この超音波プローブ３を用いることにより、横断面を示す第１断層画像８と縦断面を示す第２断層画像９との間において、穿刺針６の画像が表示されない不感帯エリアＲ１（図５参照）を少なくすることができる。具体的には、従来の超音波プローブ８０を用いる場合には、不感帯エリアＲ１が５ｍｍ程度であった。これに対して、本実施の形態の超音波プローブ３を用いる場合には、不感帯エリアＲ１を２ｍｍ程度にすることができる。この場合、第１断層画像８に穿刺針６が現れた後、間を置かずに第２断層画像９に穿刺針６が表示されるようになり、穿刺針６の動きをより正確に把握することができる。従って、各断層画像８，９を確認することにより、作業者の心理的負担を軽減することができ、静脈５に対して穿刺針６を安心して確実に穿刺することができる。

（２）本実施の形態の超音波プローブ３では、第１素子ユニット２５における複数の第１の超音波振動子２３は、超音波放射面３０が第２素子ユニット２６側に傾いた状態で配置されているので、超音波Ｓｏのビームの方向を第２素子ユニット２６側に確実に傾けることができる。

（３）本実施の形態の超音波プローブ３では、超音波放射面３０から焦点位置Ｐ１までの領域内において、第１断層画像８が示す横断面の領域と第２断層画像９が示す縦断面の領域とが重ならないように、超音波放射面３０の傾斜角度θ１（具体的には、５°の傾斜角度）が設定されている。この場合、穿刺針６を静脈５に挿入する際には、穿刺針６の超音波像が第１断層画像８、第２断層画像９の順番で見える。このようにすると、第１断層画像８によって静脈５に対する穿刺針６の位置を確認した後に、第２断層画像９によって穿刺針６の挿入角度を確認しながら、穿刺針６の穿刺を確実に行うことができる。

（４）本実施の形態の超音波プローブ３では、第２素子ユニット２６における複数の第２の超音波振動子２４は、超音波放射面３０が第１素子ユニット２５側に傾いた状態で配置されている。このようにすると、不感帯エリアＲ１を減少させることができ、静脈５に対して穿刺針６を安心して確実に穿刺することができる。

（５）本実施の形態の超音波プローブ３では、第２の超音波振動子２４における超音波放射面３０の傾斜角度θ２は、１°であり、第１の超音波振動子２３における超音波放射面３０の傾斜角度θ１の５°よりも小さく設定されている。本実施の形態の超音波プローブ３において、第２素子ユニット２６は第１素子ユニット２５よりも長く形成されているため、第２の超音波振動子２４の超音波放射面３０の傾斜角度θ２を第１の超音波振動子２３の超音波放射面３０の傾斜角度θ１よりも小さく設定することにより、各素子ユニット２５，２６の高さを揃えることが可能となる。具体的には、超音波プローブ３において、第１素子ユニット２５における振動子設置面２０ａと、第２素子ユニット２６における振動子設置面２０ｂとは、傾斜方向の上側の端部及び下側の端部がそれぞれ同じ高さ位置となるよう傾斜角度θ１，θ２を調整して設けられている。この場合、生体組織４の表面と各振動子設置面２０ａ，２０ｂとの間に隙間が生じにくくなり、各振動子設置面２０ａ，２０ｂを生体組織４に確実に当接させることができる。この結果、鮮明な断層画像８，９を得ることができ、穿刺針６の穿刺をより確実に行うことができる。

（６）本実施の形態の超音波プローブ３では、第１素子ユニット２５の超音波振動子列２８における両端及び第２素子ユニット２６の超音波振動子列２７における一端にダミー素子７０が設けられている。この場合、超音波振動子列２７，２８において、端部と中央部とで各超音波振動子２３，２４の設置条件が同じとなり、各超音波振動子２３，２４の振動特性を均一にすることができる。この結果、断層画像８，９の画質の低下を抑えることができる。また、各素子ユニット２５，２６の連結部となる超音波振動子列２７の端部にはダミー素子７０が設けられていない。この場合、断層画像９の画質は若干落ちるが、不感帯エリアＲ１を減少させることができるため、静脈５に対する穿刺針６の穿刺を確実に行うことができる。

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施の形態の超音波プローブ３では、第１素子ユニット２５における振動子設置面２０ａを第２素子ユニット２６側に５°傾けるとともに、第２素子ユニット２６における振動子設置面２０ｂを第１素子ユニット２５側に１°傾けるものであったが、これに限定されるものではない。具体的には、第１断層画像８が示す横断面の領域と第２断層画像９が示す縦断面の領域とが重ならないように、超音波放射面３０の傾斜角度θ１，θ２を設定するものであれば、傾斜角度θ１，θ２を適宜変更してもよい。なおこの場合、第１の超音波振動子２３における超音波放射面３０の傾斜角度θ１は、１°以上１０°未満の角度範囲が好ましく、３°以上１０°未満の角度範囲がより好ましい。さらに、第２の超音波振動子２４における超音波放射面３０の傾斜角度θ２は、０．５°以上３°未満であることが好ましい。また、第２素子ユニット２６における振動子設置面２０ｂを水平に保った状態（傾斜角度θ２＝０°）で第１素子ユニット２５における振動子設置面２０ａを第２素子ユニット２６側に傾斜させて超音波プローブを形成してもよい。

・上記実施の形態の超音波プローブ３では、各素子ユニット２５，２６の振動子設置面２０ａ，２０ｂを傾斜させそれら設置面２０ａ，２０ｂ上に各超音波振動子２３，２４を設けていたが、これに限定されるものではない。図７に示される超音波プローブ３Ａのように、振動子設置面２０ａ，２０ｂを傾斜させずに各素子ユニット２５，２６を設けるととともに、音響レンズ２９Ａの曲率を調整して超音波Ｓｏのビームの方向が第２素子ユニット２６側に傾くようにしてもよい。なお、ここで用いる音響レンズ２９Ａは、第１素子ユニット２５において、第１の超音波振動子２３の超音波放射面３０から出力される超音波Ｓｏのビームが超音波放射面３０の法線方向に対して第２素子ユニット２６側に傾斜した方向に収束するように、レンズ表面の曲率を調整して形成されている。具体的には、図７に示す音響レンズ２９Ａの断面において、第２素子ユニット２６側から遠い位置にある左半分の領域の曲率を相対的に小さく設定している。一方、第２素子ユニット２６側に近い位置にある右半分の領域の曲率を相対的に大きく設定している。このように、超音波プローブ３Ａを構成する場合でも、不感帯エリアＲ１が少なくなるため、作業者の心理的負担を軽減することができ、静脈５に対して穿刺針６の穿刺を安心して確実に行うことができる。

・上記実施の形態の超音波プローブ３では、第１素子ユニット２５（振動子設置面２０ａ）全体を第２素子ユニット２６側に傾斜させて第１の超音波振動子２３における超音波放射面３０を傾斜させていたが、これに限定されるものではない。例えば、第１素子ユニット２５を水平に設け、振動子設置面２０ａの内側において超音波放射面３０が傾斜するように第１の超音波振動子２３を個別に固定してもよい。このようにしても、第１素子ユニット２５から出力される超音波Ｓｏのビームの方向が、第２素子ユニット２６側に傾くように設定することができるため、不感帯エリアＲ１を少なくすることができる。

・上記実施の形態の血管撮影装置１では、静脈５の断層画像８，９を表示してカテーテルを用いた治療を行うものであったが、採血などの他の処置を行う場合に血管撮影装置１を用いてもよい。また、血管撮影装置１に限定されるものではなく、血管以外に神経などの断層画像を表示して神経ブロック注射などの他の処置を行う超音波画像表示装置に本発明を具体化してもよい。

次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）請求項４において、前記穿刺針を前記被検体に挿入する際に、前記穿刺針の超音波像が前記第１断層画像、前記第２断層画像の順番で見えるように前記超音波放射面の傾斜角度が設定されていることを特徴とする超音波プローブ。

（２）請求項６乃至８のいずれか１項において、前記複数の第１の超音波振動子における前記超音波放射面の傾斜角度は３°以上１０°未満であり、前記複数の第２の超音波振動子における前記超音波放射面の傾斜角度は０．５°以上３°未満であることを特徴とする超音波プローブ。

（３）請求項１乃至８のいずれか１項において、前記第１素子ユニットにおいて、前記複数の第１の超音波振動子が配列した振動子列における両端には、前記超音波を出力しないダミー素子がそれぞれ設けられ、前記第２素子ユニットにおいて、前記第２の超音波振動子が配列した素子列における前記第１素子ユニット側の反対側となる端部に、前記ダミー素子が設けられるとともに、前記第１素子ユニット側となる端部には、前記ダミー素子が設けられていないことを特徴とする超音波プローブ。

（４）請求項１乃至８のいずれか１項において、前記プローブ本体は、先端側に配置される前記第１素子ユニットが横方向に出っ張ったハンマーヘッド型の外形形状を有することを特徴とする超音波プローブ。

１…超音波画像表示装置としての血管撮影装置

３，３Ａ…超音波プローブ

５…被検体としての静脈

６…穿刺針

８…第１断層画像

９…第２断層画像

１０…画面

１２…プローブ本体

１４…穿刺ガイド用アタッチメント

２０ａ，２０ｂ…振動子設置面

２３…第１の超音波振動子

２４…第２の超音波振動子

２５…第１素子ユニット

２６…第２素子ユニット

２９，２９Ａ…音響レンズ

３０…超音波放射面

Ｓｏ…超音波

θ１…第１の超音波振動子の超音波放射面の傾斜角度

θ２…第２の超音波振動子の超音波放射面の傾斜角度

Claims (8)

1. 被検体の横断面を示す第１断層画像と、前記横断面に交差する方向の縦断面を示す第２断層画像とを同一画面上に同時に表示可能な超音波画像表示装置に用いられる超音波プローブであって、
   前記第１断層画像と前記第２断層画像とを取得すべく超音波をリニア走査するための複数の超音波振動子が略Ｔ字状となるように配列されたプローブ本体と、
   前記プローブ本体に固定され、前記第２断層画像が示す前記縦断面に沿って穿刺針を予め設定された所定の角度で前記被検体に挿入するよう前記穿刺針を案内する穿刺ガイド用アタッチメントと
   を備え、
   前記プローブ本体は、
   前記第１断層画像を取得すべく複数の第１の超音波振動子が直線状に配列されてなる第１素子ユニットと、
   前記第２断層画像を取得すべく前記複数の第１の超音波振動子の配列方向と交差する方向に複数の第２の超音波振動子が直線状に配列されてなる第２素子ユニットと、
   前記第１素子ユニット及び前記第２素子ユニットにおいて前記超音波振動子の超音波放射面側に設けられ、前記超音波放射面からその法線方向に出力される前記超音波のビームを絞って所定の焦点位置にて収束させる音響レンズと
   を有し、
   前記第１素子ユニットから出力される前記超音波のビームの方向が、前記第２素子ユニット側に傾くように設定され、
   前記プローブ本体の底面に位置する振動子設置面において、前記第２素子ユニットの延長線上かつ前記第１素子ユニットがある側の端縁部には、前記穿刺針の先端側を当接させることによって前記穿刺針の挿入位置を決める位置決め部が設けられ、
   前記アタッチメントは、前記位置決め部を中心とする円の周方向に前記穿刺針を回動させることにより、挿入状態かつ前記位置決め部との当接状態のままで前記穿刺針の挿入角度を多段階的に調整可能な角度調整機構を有するとともに、前記プローブ本体において前記位置決め部がある側の側面下部に固定されている
   ことを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記第１素子ユニットにおける前記複数の第１の超音波振動子は、前記超音波放射面が前記第２素子ユニット側に傾いた状態で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
3. 前記音響レンズは、前記第１素子ユニットにおいて、前記第１の超音波振動子の前記超音波放射面から出力される前記超音波のビームが前記超音波放射面の法線方向に対して前記第２素子ユニット側に傾斜した方向に収束するように、レンズの曲率を調整して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
4. 前記超音波放射面から前記焦点位置までの領域内において、前記第１断層画像が示す前記横断面の領域と前記第２断層画像が示す前記縦断面の領域とが重ならないように、前記超音波放射面の傾斜角度が設定されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ。
5. 前記複数の第１の超音波振動子における前記超音波放射面の傾斜角度は１°以上１０°未満であることを特徴とする請求項２に記載の超音波プローブ。
6. 前記第２素子ユニットにおける前記複数の第２の超音波振動子は、前記超音波放射面が前記第１素子ユニット側に傾いた状態で配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波プローブ。
7. 前記第２の超音波振動子における前記超音波放射面の傾斜角度は、前記第１の超音波振動子における前記超音波放射面の傾斜角度よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項６に記載の超音波プローブ。
8. 前記第１素子ユニットにおいて前記第１の超音波振動子が設置される振動子設置面と、前記第２素子ユニットにおいて前記第２の超音波振動子が設置される振動子設置面とは、傾斜方向の上側の端部及び下側の端部がそれぞれ同じ高さ位置となるよう傾斜角度を調整して設けられていることを特徴とする請求項７に記載の超音波プローブ。

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