JP6157935B2 - 超音波プローブ及び超音波画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、超音波プローブ及び超音波画像診断装置に関する。

近年、被検体内部の情報を収集し、この収集された情報に基づいて被検体内部を画像化して医用画像を生成する医用画像診断装置が用いられるようになっている。この医用画像診断装置としては、例えば、超音波画像診断装置等を挙げることができる。超音波画像診断装置は、体表面から超音波を被検体の体内に送受波し、受信した超音波信号に基づいて臓器や骨といった体内組織の形状を医用画像（超音波画像）として生成する装置である。このように超音波を利用することから、超音波画像診断装置は、検査に当たって被検体に対して侵襲の度合いが非常に低い装置であるといえる。

但し、検査の対象となる部位に超音波を正確に照射させる必要がある。その方法として、例えば、以下の特許文献１に示されているように、膝関節の疾患の検査に利用する支持装置等を用いる方法が示されている。

特許第４３７８５５２号公報

しかしながら、上記特許文献１において開示されている発明では、膝関節の疾患に対してのみ使用でき、その他の部位に関する使用を想定していない。

例えば、関節の疾患として多く見られる疾患の１つとして、例えばリウマチが考えられる。当該疾患は例えば、指の関節にも発症するが、指の関節について超音波画像診断装置を利用する場合には、これまでの超音波プローブをそのまま用いることになる。

ここで超音波の検査を行う場合、超音波を正確に送受波するための音響伝達媒体としてエコーゼリーというゼリー状の薬剤を検査対象となる体表面と超音波プローブとの間に介在させる。指の関節を超音波プローブを利用して検査する際も当然エコーゼリーを用いるが、指の形状からして、検査の間中適切に体表面と超音波プローブとの間に保持する状態を維持することは困難である。またこぼれ落ちたエコーゼリーは、検査者（超音波プローブの操作者）や被検体の指にまとわりつき、検査者や被検体に不快な思いをさせることになる。

また、超音波プローブを使用する場合、超音波プローブを対象となる指の骨の方向に沿って移動させることによって検査を行う。この場合、超音波プローブと指との間隔を適切に維持することが好ましいが、エコーゼリーを指の上（指の表面と超音波プローブとの間）に保持しておくことの困難さを考慮すると難しい。そのため、適切な超音波画像を取得することは操作者の手技のレベルに左右されかねない。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、指の関節に対する超音波画像の取得に当たり、対象となる関節と超音波プローブとの間にエコーゼリーを常に適量保持し続けるとともに、操作者の手技のレベルを問わずに適切な超音波画像を取得することが可能な超音波プローブ及び超音波画像診断装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明の特徴は、被検体に対する超音波スキャンに基づき生成される超音波画像を得るために超音波の送受波を行う超音波振動子を備える超音波プローブであって、一端が超音波画像診断装置に接続されており、操作者が超音波プローブを利用する際に握る把持部と、把持部の他端は検査対象となる部位を貫通させる貫通孔及び外縁からなり、超音波振動子が外縁内部であって、円周上に配置される振動子アレイ部とを備えている。

請求項１３に記載の発明の特徴は、超音波画像診断装置において、一端が超音波画像診断装置に接続されており、操作者が超音波プローブを利用する際に握る把持部と、把持部の他端は検査対象となる部位を貫通させる貫通孔及び外縁からなり、被検体に対する超音波スキャンに基づき生成される超音波画像を得るための超音波振動子は外縁内部であって、円周上に配置される振動子アレイ部とを備えている超音波プローブと、超音波振動子を駆動して超音波ビームの送受信を行う超音波送受信部と、超音波送受信部が受信した画像データを基に超音波画像を生成する画像生成部とを備える。

実施の形態における超音波プローブの全体を示す斜視図である。 実施の形態における超音波プローブの使用状態を示す説明図である。 実施の形態における超音波プローブを含む超音波画像診断装置の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態における超音波画像診断装置における超音波プローブからの送受波から超音波画像の生成を行うまでの各部の内部構成を示すブロック図である。 実施の形態における超音波プローブにおける超音波振動子の配置の一例を示す説明図である。 実施の形態における超音波プローブにおける超音波振動子の配置の一例を示す説明図である。 実施の形態における超音波プローブにおける超音波振動子の配置の一例を示す説明図である。 実施の形態における超音波プローブにおける超音波振動子の配置の一例を示す説明図である。 実施の形態における超音波プローブに配置される超音波振動子からの超音波の送波、受波の状態を説明する説明図である。 実施の形態における超音波プローブから送られた情報を基に生成される超音波画像の例を示す説明図である。 実施の形態における超音波プローブの別の形態を示す部分図である。 図１１に示す超音波プローブの形状における超音波振動子の配置の一例を示す説明図である。 実施の形態における超音波プローブの別の形態を示す部分図である。 実施の形態における超音波プローブにスカートを装着した例を示す全体図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、実施の形態における超音波プローブＰの全体を示す斜視図である。超音波プローブＰは、操作者が超音波プローブＰを利用する際に握る把持部Ｐ１と超音波振動子を備える振動子アレイ部Ｐ２とから構成される。

把持部Ｐ１の一端は、コードＣを介して超音波画像診断装置１に接続されている。当該コードＣを介して受波した超音波の信号を超音波画像診断装置１へと送信する。但し、図１に示す超音波プローブＰの全体を示す斜視図においては、コードＣが途中で途切れ、その先に存在する超音波画像診断装置１はその図示が省略されている。

また、把持部Ｐ１の他端には、振動子アレイ部Ｐ２が設けられている。振動子アレイ部Ｐ２は、検査対象となる部位を貫通させる貫通孔Ｐ２ａ及び外縁Ｐ２ｂから構成されている。貫通孔Ｐ２ａは、検査の際、被検体の検査対象となる部位が差し込まれる部分である。当該貫通孔Ｐ２ａの直径については、任意に設定することができる。従って、複数の直径の貫通孔Ｐ２ａを備える超音波プローブＰを用意しておくことで、様々な部位（指）の太さを有する患者に対して適切な超音波プローブＰを適用することができる。

一方外縁Ｐ２ｂは、略円筒形となる形状を備えている。これは、当該外縁Ｐ２ｂの内部には、検査の対象となる部位に対して超音波を送受波する超音波振動子Ａ（図１においては図示せず）が設けられているからである。

このように振動子アレイ部Ｐ２は、貫通孔Ｐ２ａを備えており、また、外縁Ｐ２ｂの内部には超音波振動子Ａが設けられている。従って、超音波画像診断装置１を用いた検査が行われる場合には、被検体は検査の対象となる部位を当該貫通孔Ｐ２ａに挿入した状態で検査が行われる。

図２は、実施の形態における超音波プローブＰの使用状態を示す説明図である。ここでは、被検体Ｘの指の超音波画像の取得を行い、例えば、リウマチ等の関節炎等の検査を行うことを前提とする。操作者Ｏが超音波プローブＰの把持部Ｐ１を握っている。そして、被検体Ｘの指が振動子アレイ部Ｐ２の貫通孔Ｐ２ａに差し込まれている。操作者Ｏは、超音波プローブＰを矢印の方向に移動させながら被検体Ｘの指の関節の超音波画像を取得する。

なお、ここでは図示を省略しているが、振動子アレイ部Ｐ２と貫通孔Ｐ２ａに差し込まれている被検体Ｘの指との間には、音響伝達媒体としてのエコーゼリーが存在する。当該エコーゼリーは、検査のために被検体Ｘが指を貫通孔Ｐ２ａ内に差し込む前に、指等に塗布される。また、貫通孔Ｐ２ａの中で指を振動子アレイ部Ｐ２のいずれにも接触しないような状態に維持することで、指の周囲についての超音波画像を取得することができる。さらに、超音波プローブＰを移動させなければ、当該停止位置における２次元（以下、適宜「２Ｄ」と表わす）の超音波画像が生成される。つまり当該停止位置における断面図である。一方、超音波プローブＰを指の骨に沿って移動させることによって、３次元（以下、適宜「３Ｄ」と表わす）の超音波画像を取得することができる。

図３は、実施の形態における超音波プローブＰを含む超音波画像診断装置１の内部構成を示すブロック図である。超音波画像診断装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１ａと、ＲＯＭ(Read Only Memory)１ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）１ｃ及び入出力インターフェイス１ｄがバス１ｅを介して接続されている。入出力インターフェイス１ｄには、入力部１ｆと、表示部１ｇと、通信制御部１ｈと、記憶部１ｉとが接続されている。

また、入出力インターフェイス１ｄには、超音波プローブＰを介して被検体Ｘに照射される超音波を送受信する超音波送受信部１０と、超音波プローブＰから受信した超音波信号を基に超音波画像の生成を行う、信号処理部２０、画像構成部３０、画像生成部４０とが接続されている。

ＣＰＵ１ａは、入力部１ｆからの入力信号に基づいてＲＯＭ１ｂから超音波画像診断装置１を起動するためのブートプログラムを読み出して実行し、記憶部１ｉに格納されている各種オペレーティングシステムを読み出す。またＣＰＵ１ａは、入力部１ｆや入出力インターフェイス１ｄを介して、図１において図示していない外部機器からの入力信号に基づいて各種装置の制御を行う。

さらにＣＰＵ１ａは、ＲＡＭ１ｃや記憶部１ｉ等に記憶されたプログラム及びデータを読み出してＲＡＭ１ｃにロードするとともに、ＲＡＭ１ｃから読み出されたプログラムのコマンドに基づいて、フィルタ処理、超音波画像の生成等、一連の処理を実現する処理装置である。

入力部１ｆは、超音波画像診断装置１の操作者Ｏが各種の操作を入力するキーボード、ダイヤル等の入力デバイスにより構成されており、操作者Ｏの操作に基づいて入力信号を作成しバス１ｅを介してＣＰＵ１ａに送信される。また、超音波画像診断装置１には、キーボード等だけでなく専用の操作パネルが設けられている場合もある。

表示部１ｇは、例えば液晶ディスプレイであり、例えばＣＰＵ１ａからバス１ｅを介して出力信号を受信する。表示部１ｇは、超音波プローブＰを介して得られたデータを基に生成される超音波画像やＣＰＵ１ａの処理結果等を表示する手段である。

通信制御部１ｈは、ＬＡＮカードやモデム等の手段であり、超音波画像診断装置１をインターネットやＬＡＮ等の図示しない通信ネットワークに接続することを可能とする手段である。通信制御部１ｈを介して通信ネットワークと送受信したデータは入力信号または出力信号として、入出力インターフェイス１ｄ及びバス１ｅを介してＣＰＵ１ａに送受信される。

記憶部１ｉは、半導体や磁気ディスクで構成されており、ＣＰＵ１ａで実行される超音波画像生成プログラム等に関する情報が記憶されている。

なお、本発明の実施の形態における超音波画像診断装置１では、超音波画像生成プログラムが、例えば、記憶部１ｉに格納されている。当該プログラムがＣＰＵ１ａに読み込まれ実行されることにより、超音波画像診断装置１に実装されることになる。

超音波送受信部１０は、ＣＰＵ１ａ（或いは、図示しないスキャン制御回路）の制御に従って、後述する超音波プローブＰを介して被検体に超音波スキャンを実行する。実行される超音波スキャンとしては、例えば、Ｂモードスキャン、カラードプラモードスキャン、ドプラモードスキャン等を挙げることができる。超音波送受信部１０内には、図１にて図示していないが、例えば、プリアンプ、アナログディジタル変換器、受信遅延回路、加算器等が設けられている。

超音波送受信部１０には、患者（被検体Ｘ）に直接接触し、超音波の反射をもって被検体内部の情報を取得する超音波プローブＰが接続されている。超音波プローブＰは、超音波の送受波を行う超音波振動子Ａを備えており、超音波送受信部１０からの指示に基づきこの超音波振動子Ａが駆動する。超音波プローブＰが収集した被検体Ｘに関する内部情報は、超音波送受信部１０にて受信され、信号処理部２０、画像構成部３０を介して画像生成部４０にて超音波画像として生成される。

信号処理部２０では、超音波送受信部１０の受信部が受信した信号に基づいて種々の信号処理を行う。具体的には、上述したスキャンモードに応じた信号処理が行われることになる。信号処理部２０内には、図１にて図示していないが、例えば、エコーデータ用検波器、対数圧縮器、深さ・走査線・フレーム方向のディジタルフィルタ等の各機器が設けられている。

画像構成部３０は、信号処理部２０から送信される信号を受信し、信号処理部２０において深さ方向で整列されたビームデータの座標を変換して、表示用にライン方向に整列されたピクセルデータへと変換するスキャン変換器の役割を果たす。当該処理が行われることによって、超音波画像を生成する際に基となる画像データが生成されることになる。

画像生成部４０は、画像構成部３０において生成された画像データを基に、例えば、２Ｄ画像を生成するとともに、当該２Ｄ画像を基に、３Ｄ画像を生成する。

図４は、実施の形態における超音波画像診断装置１の超音波プローブＰからの送受波から超音波画像の生成を行うまでの各部の内部構成を示すブロック図である。図４では、左から超音波プローブＰ、超音波送受信部１０、信号処理部２０、画像構成部３０、及び画像生成部４０が順に並んで示されている。ここでは、２つの信号の伝達経路が示されている。１つは、超音波プローブＰにおいて位置推定用超音波振動子ｐ１から送信される信号の経路である。

当該位置推定用超音波振動子ｐ１は、貫通孔Ｐ２ａに差し込まれている被検体Ｘの部位の位置（超音波が照射され、反射した超音波を受波する位置）を把握するために用いられるものである。当該位置推定用超音波振動子ｐ１からの信号は、第１の送受信部１１、第１の信号処理部２１、第１の画像構築部３１を介して画像生成部４０の２Ｄ画像生成部４１に送られる。

超音波プローブＰは、図２に示すように、検査の最中、検査の対象である被検体Ｘの指において矢印で示す方向に随時移動する。従って、位置推定用超音波振動子ｐ１から送信された信号を基に超音波プローブＰがどのくらいの距離（位置）を移動したかを、例えば画像上のスペックルのずれを用いてズレ量検出部４２において把握する。当該ズレ量検出部４２において検出された移動距離（ズレ量）に関する情報は、３Ｄ画像生成部４３に送信される。

一方、実際に被検体Ｘの内部情報を収集するスキャン用超音波振動子ｐ２から送信される信号は、第２の送受信部１２、第２の信号処理部２２、第２の画像構築部３２を介して一旦、画像生成部４０の２Ｄ画像生成部４１に送られる。ここで３Ｄ画像を生成する基となる２Ｄ画像が生成される。そして、生成された２Ｄ画像に関する情報は、直接３Ｄ画像生成部４３へと送信される。３Ｄ画像生成部４３では、当該ズレ量に関する情報及び、スキャン用超音波振動子ｐ２から送信された信号を基に生成された２Ｄ画像に関する情報を基に、超音波プローブＰにおいて収集された検査対象となる被検体Ｘの患部の内部に関する３Ｄ画像を生成する。

なお、超音波プローブＰからの信号伝達経路が２つの場合を例に挙げて超音波画像の生成における信号の流れを説明したが、信号伝達経路が１つの場合も考えられる。この場合は、図４に示すスキャン用超音波振動子ｐ２からの信号が画像生成部４０へと送信される。すなわち、位置推定用超音波振動子ｐ１は存在せず、従って信号経路もない。超音波プローブＰからの信号伝達経路が単数、或いは、複数となるかは、外縁Ｐ２ｂの内部に設けられる超音波振動子Ａの配列、与えられる役割によって異なる。

そこで、以下では、本発明の実施の形態における超音波プローブＰにおける超音波振動子Ａの配列、与えられる役割について説明する。

図５ないし図８は、実施の形態における超音波プローブＰにおける超音波振動子Ａの配置の一例を示す説明図である。超音波振動子Ａの配置についてはいくつか考えることができるので、順に説明する。

なお、本実施の形態における超音波プローブＰでは、振動子アレイ部Ｐ２に超音波振動子Ａが設けられている。但し、例えば図１に示すように、振動子アレイ部Ｐ２は音響レンズやケース部材で覆われており、実際には超音波振動子Ａはそのままの状態では見ることができない。そこで、図５ないし図８においては超音波振動子Ａの配置を明らかにするべく、超音波振動子Ａを覆う部材をはぎ取った状態を示している。

まず図５に示す超音波振動子Ａ１の配置方法である。ここでは、超音波振動子Ａ１は、外縁Ｐ２ｂに沿って円周状に配置されている。図５において長方形で示されている１つ１つが超音波振動子Ａ１である（以下の図においても同じ）。この配置方法では、超音波プローブＰの振動子アレイ部Ｐ２の外縁Ｐ２ｂに沿って超音波振動子Ａ１が配置されていることから、貫通孔Ｐ２ａに差し込まれた検査対象となる部位について３６０度全周にわたる情報を収集することが可能となる。

操作者Ｏは、被検体Ｘの指に差し込まれている貫通孔Ｐ２ａから指が抜けないように図２に示す矢印の方向に超音波プローブＰを移動させて、検査対象の部位に関する超音波画像の生成に必要な情報を取得する。

図６に示す超音波振動子Ａ２は、貫通孔Ｐ２ａを垂直に貫通する中心軸Ｍと平行となるように設けられている。すなわち、超音波振動子Ａ２が中心軸Ｍと平行となるように外縁Ｐ２ｂ（の内部）いっぱいに帯状に配置されている。さらに図６に示されている超音波プローブＰの超音波振動子Ａ２は、中心軸Ｍから外縁Ｐ２ｂへと伸びる互いに直角となる４本の垂線がそれぞれ外縁Ｐ２ｂにおいて接する４カ所に設けられている。このように外縁Ｐ２ｂに沿って均等に超音波振動子Ａを配置することによって、対象となる部位に関する超音波画像を満遍なく収集することができる。

但し、図５で示すような超音波振動子Ａ１の配置とは異なり、検査の対象となる部位の周囲全てに超音波振動子Ａ２が配置されているわけではない。従って、検査に当たって操作者Ｏは、超音波プローブＰの外縁Ｐ２ｂを回転させるようにして適宜超音波振動子Ａ２の位置を対象となる部位に対して変更する。このように超音波プローブＰを動かすことによって、さらに対象となる部位に関する超音波画像を満遍なく収集することができる。

なお、超音波振動子Ａをどのように配置するかは任意に設定することが可能である。従って、図６に示すように外縁Ｐ２ｂの４カ所に配置されずとも、超音波振動子Ａの配置が６カ所、或いは、８カ所等々であっても良い。また、図６に示すように超音波振動子Ａを配置すると、それぞれ超音波振動子Ａが配置された位置における指の中心軸Ｍと平行な断面が超音波画像として生成されることになる。

図７に示す超音波振動子Ａの配置は、上記図５及び図６を用いて説明した配置方法を組み合わせた配置と言える。すなわち、中心軸Ｍと平行となるように１カ所超音波振動子Ａ３が配置されるとともに、当該超音波振動子Ａ３と接触しないように、外縁Ｐ２ｂの周囲に沿って別の超音波振動子Ａ４が配置される。このように超音波振動子Ａ３，Ａ４を配置することによって、超音波プローブＰの位置を把握するとともに、超音波画像を収集することができる。

すなわち、ここでは、超音波振動子Ａ３が超音波プローブＰの位置ズレを推定する際の情報を収集する位置推定用超音波振動子ｐ１の役割を果たす。一方、超音波振動子Ａ４は、スキャン用の超音波振動子ｐ２の役割を果たす。従って、超音波画像は当該スキャン用超音波振動子ｐ２からの信号を基に生成される。

一方、図７と同様、位置推定用超音波振動子ｐ１とスキャン用超音波振動子ｐ２との組み合わせによる配置ではあるが、その配置の仕方が異なるのが図８に示す超音波振動子Ａの配置の方法である。図８に示す超音波振動子Ａは、まず図６に示すような貫通孔Ｐ２ａを垂直に貫通する中心軸Ｍと平行となるように配置されている。このような位置に配置される超音波振動子Ａ５は、スキャン用超音波振動子ｐ２の役割を果たす。一方、超音波振動子Ａ５の間には、さらに外縁Ｐ２ｂに沿って２カ所、超音波振動子Ａ６が配置される。当該超音波振動子Ａ６は、位置推定用超音波振動子ｐ１の役割を果たす。

以上説明した超音波振動子Ａの配置において、図７及び図８に示す配置が採用される場合に、図４で示したように、位置推定用超音波振動子ｐ１、スキャン用超音波振動子ｐ２の２つの伝達経路が備えられ、それぞれの超音波振動子Ａから信号が画像生成部４０へと送信される。従って、２Ｄ画像も３Ｄ画像も生成することができる。

一方、図５及び図６で示される配置の場合、位置推定用超音波振動子ｐ１の機能を備える超音波振動子Ａはなく、スキャン用超音波振動子ｐ２のみの配置となる。従って、当該超音波振動子Ａから受信される信号の伝達経路も１つのみとなり、位置の推定ができないことから３Ｄ画像の生成はできず２Ｄ画像のみの生成となる。但し、例えば、図５や図６に示す超音波振動子Ａの配置であっても別途位置センサ等が設けられている場合には、超音波プローブＰの位置を把握することができるので、３Ｄ画像の生成も可能となる。

図９は、実施の形態における超音波プローブＰに配置される超音波振動子Ａからの超音波の送波、受波の状態を説明する説明図である。超音波振動子Ａは、図７において説明した、１つの位置推定用超音波振動子ｐ１として超音波振動子Ａ３が中心軸Ｍと平行に、そして、当該超音波振動子Ａ３と接触しないように外縁Ｐ２ｂの周囲に沿って超音波振動子Ａ４（スキャン用超音波振動子ｐ２）が配置される。

超音波は、超音波振動子Ａが配置されている外縁Ｐ２ｂから貫通孔Ｐ２ａの中心部（中心軸Ｍの位置）に向けて照射される。図９においては被検体Ｘにおける検査対象の部位を示していないが、このような向きに超音波を照射し、その反射波を受波することによって、対象となる部位の超音波画像を生成することが可能となる。図９において示すように、いずれの超音波振動子Ａも外縁Ｐ２ｂから貫通孔Ｐ２ａの中心部に向けて超音波が送波されるため、スキャン用超音波振動子ｐ２から信号を基に超音波画像を生成すると、図９において二点鎖線で示すように、この位置における検査対象の断面図が把握できることになる。その上で、図２に示すように、検査対象である指の骨に沿うように（上述した中心軸Ｍと平行に）超音波プローブＰを移動させることで、検査対象の部位に関する超音波プローブの２Ｄ超音波画像、或いは３Ｄ超音波画像が生成される。

図１０は、実施の形態における超音波プローブＰから送られた情報を基に生成される超音波画像の例を示す説明図である。左側の図は、超音波プローブＰを上述したように、中心軸Ｍと平行に移動させることで生成される３Ｄ画像である。この図において、円柱形に見えるのが、図１０においては超音波プローブＰを図示していないが、超音波プローブＰを移動させてできる軌跡である。そして、当該円柱形の中に示されているのが、検査対象となる部位である。

さらに図１０においては、その右側の図において、当該部位について３つの切り口で表示されている。左側の図において、それぞれ９０度ずつその断面がずれるように、破線、一点鎖線、二点鎖線で示される断面が表示されている。その断面が右側の図に示されている。右側の図においてもそれぞれ破線、一点鎖線、二点鎖線で示される画面が表示されているが、これは左側の図と対応させるための表示である。従って、例えば、図６に示すような位置に超音波振動子Ａが配置されると、図１０の右側に示される３つの画面を含む４つの画面が同時に表示部１ｇに表示されることになる。なお、表示部１ｇにどのような配置でどの超音波画像を表示させるかについては、任意に設定することができる。

また、右側の図の一番上、破線で囲まれている図にさらに細かい破線で囲まれる領域が複数示されている。これは、超音波プローブＰがそれぞれの位置で取得した断面図を示している。従って、この断面図を超音波プローブＰが移動する矢印の方向に合わせてそれぞれ連続的に生成することによって、その断面における超音波プローブＰの移動に従った連続した超音波画像が表示されることになる。

図１１は、実施の形態における超音波プローブＰの別の形態を示す部分図である。図１１に示す超音波プローブＰＸは、振動子アレイ部Ｐ２の形状が、これまで説明してきた超音波プローブＰと相違する。すなわち、振動子アレイＰ２Ｘにおける把持部Ｐ１との境界において、新たに超音波振動子Ａを格納するためのスペースが設けられている。

図１２は、図１１に示す超音波プローブＰＸの形状における超音波振動子Ａの配置の一例を示す説明図である。このような振動子アレイ部Ｐ２Ｘの内部における超音波振動子Ａの配置を示す図１２にも明らかなように、外縁Ｐ２ｂの全周に亘って超音波振動子Ａ７が設けられている。この配置は、上述した図５で示した超音波振動子Ａ１の配置と同じである。当該超音波振動子Ａ７と接触しないように、新たに超音波振動子Ａ８が中心軸Ｍと平行に設けられている。但し、この超音波振動子Ａ８は超音波振動子Ａ７を跨がず挟むように設けられていることから、外縁Ｐ２ｂの形状も、当該超音波振動子Ａ８を収容するべく中心軸Ｍと平行な方向に突出している。

このような位置に超音波振動子Ａが配置される場合、ここでは、超音波振動子Ａ７がスキャン用超音波振動子ｐ２の機能を、超音波振動子Ａ８が位置推定用超音波振動子ｐ１の機能を果たす。このような配置とすることで、スキャン用超音波振動子ｐ２を外縁Ｐ２ｂに沿って途切れることなく配置することが可能となる。さらに位置推定用超音波振動子ｐ１も配置することができるため、より精度の良い超音波画像を生成、表示させることが可能となる。

図１３は、実施の形態における超音波プローブＰの別の形態を示す部分図である。図１３に示す超音波プローブＰＹは、振動子アレイ部Ｐ２の形状がこれまで説明してきた振動子アレイ部Ｐ２と相違する。

すなわち、振動子アレイ部Ｐ２Ｙは、外縁が開放可能とされている。すなわち、振動子アレイ部Ｐ２Ｙは、分離可能な基部Ｙ１と可動部Ｙ２とから構成される。可動部Ｙ２は、さらに可動の際回転中心となる軸Ｙ３にて基部Ｙ１と連結されている。従って、軸Ｙ３の上部であって可動部Ｙ２を移動させるための突起部Ｙ４を操作者Ｏがつまんで矢印Ｚ１の方向に可動部Ｙ２を移動させることで外縁Ｐ２ｂの一部が開放され、基部Ｙ１と可動部Ｙ２とは離間した状態となる。これまで上述した振動子アレイ部Ｐ２は、外縁Ｐ２ｂはあくまでも一体に形成されており、その一部が開放されることはない。

振動子アレイ部Ｐ２Ｙにこのような構成を採用することによって、検査対象となる、例えば、指を貫通孔Ｐ２ａに挿入した上で該当の部位まで振動子アレイ部Ｐ２を移動させることをしなくても、最初から該当の部位のところに振動子アレイ部Ｐ２Ｙを位置させることが可能となる。そして当該位置において可動部Ｙ２をＺ１の方向に移動させて外縁Ｐ２ｂの一部を開放させて閉じることによって、貫通孔Ｐ２ａに指を挿入したのと同様の効果を奏することができる。つまり、クリップで検査対象を挟み込むように容易に検査対象の該当場所に超音波プローブＰＹを位置させることができることになる。図１３では、可動部Ｙ２を移動させて外縁の一部を開放させた状態を実線で、可動部Ｙ２を閉めた状態を二点鎖線で示している。

なお、基部Ｙ１及び可動部Ｙ２のいずれもその内部に超音波振動子Ａが配置されているのはもちろんである。また、振動子アレイ部Ｐ２Ｙは、通常、基部Ｙ１に可動部Ｙ２が接触した状態、すなわち可動部Ｙ２を閉めた状態となる。これは、検査の際には可動部Ｙ２を閉めた状態で行うためである。従って、検査中に不用意に可動部Ｙ２が移動することを防止する必要があり、そのために基部Ｙ１に可動部Ｙ２を接触させる（互いの外縁を接触させる）方向に付勢部材が設けられている。但し、検査時に可動部Ｙ２を基部Ｙ１に接触させておく、可動部Ｙ２を閉めた状態に保持しておくことができるのであれば、付勢部材を利用せずとも良い。

図１４は、実施の形態における超音波プローブＰＺにスカートＳを装着した例を示す全体図である。超音波プローブＰの振動子アレイ部Ｐ２には検査の対象となる部位が差し込まれて、当該超音波プローブＰが移動することによって取得される被検体の内部情報から超音波画像が生成される。この超音波の送受波の際には、超音波を正確に送受波するための音響伝達媒体としてエコーゼリーが利用される。これまで説明してきた本発明の実施の形態における超音波プローブＰは、特に図２の使用例を示す図面に示されているように、振動子アレイ部Ｐ２に検査の対象部位を差し込むことで利用される。従って、部位と振動子アレイ部Ｐ２との間にエコーゼリーが介在することになる。

但し、振動子アレイ部Ｐ２は略円筒形状であることから、貫通孔Ｐ２ａの中心軸Ｍと平行に超音波プローブＰを移動させると、振動子アレイ部Ｐ２の内面が対象部位に接触して、移動している間にエコーゼリーが剥がれ落ちてしまうことが考えられる。そこで本発明の実施の形態における超音波プローブＰを使用する際には、例えば、次のような使用方法も考えられる。すなわち、指の爪が生えている側（以下、適宜「背側」と表わす）をスキャンする場合、指の腹側（背側の反対側）に振動子アレイ部Ｐ２の内面を接触させ、当該腹側をガイドとして超音波プローブＰを移動させる。このように用いることによって、背側における体表面と振動子アレイ部Ｐ２との間に適切な空間を作出させ、当該空間にエコーゼリーを保持することが可能となる。超音波プローブＰをこのように用いることでエコーゼリーを保持しつつ、振動子アレイ部Ｐ２と検査対象となる部位の表面との間に適切な距離を保ちながら検査を行うことができる。さらにこのようにすれば、背型においてエコーゼリーが剥がれ落ちてしまうことをある程度防ぐことはできる。

但し、このような利用方法で確実に検査の間中、エコーゼリーを適正量保持しておけるかは難しいことも考えられる。そこで、図１４に示すように、超音波プローブＰＺでは、外縁Ｐ２ｂと貫通孔Ｐ２ａとの境界付近にスカートＳを設けている。このスカートＳは、外縁Ｐ２ｂと貫通孔Ｐ２ａとの境界の全周に亘って設けられている。さらに、所々に切れ目が入っていることで、スカートＳを指の凹凸に適宜追随させることができる。また、図１４では、図示されている手前の外縁Ｐ２ｂと貫通孔Ｐ２ａとの境界にのみスカートＳが設けられているが、図１４では図示されていない反対側の外縁Ｐ２ｂと貫通孔Ｐ２ａとの境界にもスカートＳが設けられていても良い。

このようなスカートＳを設けることによって、超音波プローブＰＺを貫通孔Ｐ２ａの中心軸Ｍと平行に移動させたとしても、背側と振動子アレイ部Ｐ２との間にできる空間からエコーゼリーが剥がれ落ちてしまうことをスカートＳが適宜防ぐことが可能になる。従って、当該空間（貫通孔Ｐ２ａの内部）にエコーゼリーを保持しておくことも容易となり、より適切な超音波画像の生成、取得が可能となる。

なお、スカートＳが設けられていてもエコーゼリーが剥がれ落ちてしまうことを完全に防止することは困難であると考えられる。従って、適宜当該空間にエコーゼリーを追加することで、さらに良い条件の下、検査を行うことが可能となる。

以上説明したような構成を採用することによって、指の関節に対する超音波画像の取得に当たり、対象となる関節と超音波プローブとの間にエコーゼリーを常に適量保持し続けるとともに、操作者の手技のレベルを問わずに適切な超音波画像を取得することが可能な超音波プローブ及び超音波画像診断装置を提供することが可能となる。

特に振動子アレイ部の貫通孔の大きさを複数種揃えておくことで、様々な形状をもつ部位（指）に対応させることができる。また、外縁の内部に設けられている超音波振動子の配置、量を工夫することによって、より簡易、適切に超音波画像を生成、取得することができる。

なお例えば、振動子アレイ部の形状についても以下の通り考えることができる。すなわち、これまでは、超音波プローブを検査の対象となる指に差し込んで操作者が振動子アレイ部を適宜貫通孔を垂直に貫通する中心軸と平行となるように移動させることで超音波画像の生成に必要な情報を取得することとしていた。但し、例えば、振動子アレイ部を略円筒形状とし、当該略円筒形状の内部に検査対象となる部位（指）を差し込むことで指全体のスキャンを一度に行うことが可能である。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 超音波画像診断装置
Ｐ 超音波プローブ
Ｐ１ 把持部
Ｐ２ 振動子アレイ部
Ｐ２ａ 貫通孔
Ｐ２ｂ 外縁
Ａ 超音波振動子

Claims (14)

1. 被検体に対する超音波スキャンに基づき生成される超音波画像を得るために超音波の送受波を行う超音波振動子を備える超音波プローブであって、
   一端が超音波画像診断装置に接続されており、操作者が前記超音波プローブを利用する際に握る把持部と、
   前記把持部の他端は検査対象となる部位を貫通させる貫通孔及び外縁からなり、前記超音波振動子が前記外縁内部であって、円周上に配置される振動子アレイ部と、
   を備えていることを特徴とする超音波プローブ。
2. 前記振動子アレイ部の形状は、前記貫通孔を備える円筒形であ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. 前記振動子アレイ部は、前記外縁が分離可能な基部と可動部とから構成され、前記可動部は回転中心となる軸にて前記基部と連結されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波プローブ。
4. 前記基部と前記可動部とは、互いに接触するように付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ。
5. 前記超音波振動子は、前記貫通孔を垂直に貫通する中心軸に向けて前記超音波の送受波を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の超音波プローブ。
6. 前記超音波振動子は、前記外縁に沿って円周状に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波プローブ。
7. 前記超音波振動子は、前記貫通孔を垂直に貫通する中心軸と平行となるように設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波プローブ。
8. 前記超音波振動子は、前記中心軸から前記外縁へと伸びる互いに直角となる４本の垂線がそれぞれ前記外縁において接する位置に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。
9. 前記超音波振動子は、前記貫通孔を垂直に貫通する中心軸と平行となるように設けられる位置推定用の超音波振動子と、前記位置推定用の超音波振動子とは接触しないように前記外縁に沿って円周状に配置されるスキャン用超音波振動子とから構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の超音波プローブ。
10. 前記超音波振動子は、前記貫通孔を垂直に貫通する中心軸と平行となるように設けられるスキャン用超音波振動子と、前記スキャン用超音波振動子とは接触しないように前記外縁に沿って配置される位置推定用の超音波振動子とから構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の超音波プローブ。
11. 前記超音波振動子は、前記外縁に沿って円周状に配置されるスキャン用超音波振動子と、前記スキャン用超音波振動子とは接触しないように前記貫通孔を垂直に貫通する中心軸と平行となるように設けられる位置推定用の超音波振動子とから構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の超音波プローブ。
12. 前記貫通孔の周囲に検査の際使用されるエコーゼリーを観察対象となる部位と前記貫通孔内部とに保持しておくスカートを備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の超音波プローブ。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の超音波プローブと、
    前記超音波振動子を駆動して超音波ビームの送受信を行う超音波送受信部と、
    前記超音波送受信部が受信した画像データを基に超音波画像を生成する画像生成部と、
    を備えることを特徴とする超音波画像診断装置。
14. 請求項９ないし請求項１１のいずれかに記載の超音波プローブと、
    前記超音波振動子を駆動して超音波ビームの送受信を行う超音波送受信部と、
    前記超音波送受信部が受信した画像データを基に超音波画像を生成する画像生成部と、を備え、
    前記画像生成部は、位置推定用超音波振動子による画像データを利用して前記超音波プローブの変位量を推定し、スキャン用超音波振動子からの信号による前記画像データから３次元画像を生成することを特徴とする超音波画像診断装置。

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