JP6800109B2

JP6800109B2 - 超音波内視鏡

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Publication number: JP6800109B2
Application number: JP2017159440A
Authority: JP
Inventors: 拓也今橋
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2037-08-22
Also published as: US11612380B2; JP2019037304A; WO2019039384A1; CN111031929B; CN111031929A; US20200170621A1

Description

本発明は、超音波内視鏡に関する。

被検体内の特性を観測する技術として、被検体内に挿入される挿入部の先端に設けられた超音波振動子群にて超音波を送受信する超音波内視鏡が知られている（例えば、特許文献１参照）。超音波内視鏡は、超音波振動子から超音波を送信し、被検体内で反射された超音波エコーを超音波振動子により受信し、受信した信号に基づいて超音波観測装置が超音波画像を生成することで、観測対象の観測を行う。超音波観測装置には、コネクタを介して超音波内視鏡が接続される。この際、処置具チャンネルに処置具を挿入して処置を行う場合がある。また、超音波振動子群には、それぞれ同軸線が１本ずつ接続されており、一般的には同軸線の総数は５０本以上となる。

特開２００１−１０４３１１号公報

ところで、従来の超音波内視鏡では、超音波画像の画質を均一にすることが望ましい。そのためには、超音波振動子群の性能を均一にし、かつ同軸線群の長さを均一にすることが理想である。同軸線の長さに応じて信号の減衰量が変わるためである。しかしながら、同軸線群は、以降に示すように構造上の理由により長さを複数群に分けて変更することになる。

まず、超音波内視鏡の挿入部は、構造上外径に制約があり、挿入部の内側の同軸線群を収納するスペースは数ｍｍ程度しかない。この数ｍｍのスペースに同軸線群を挿通させるとともに、超音波観測装置との接続用のコネクタも挿通させないと、超音波内視鏡を組み立てることができない。接続用のコネクタに採用される小型コネクタは、断面の一辺が数ｍｍ程度であり、５０本以上の同軸線群に対応するためには、複数個の小型コネクタが必要となる。また、挿入部の内側の数ｍｍのスペースに複数個の小型コネクタを挿通させるには、小型コネクタを同軸線の長さ方向にずらして（例えば２０ｍｍ）配置することとなり、同軸線群の長さも同様に接続される小型コネクタに応じて複数群に分けて変更することになる。そして、同軸線群の長さが変わると画質にも影響が出るため、観察に影響を及ぼさないように画像全体の画質の均一性を確保することが好ましい。そのため、従来、超音波振動子が有する圧電素子群と各圧電素子にそれぞれ接続される同軸線群の長さとの対応関係はランダムにされていた。しかしながら、処置具を用いて処置を行う場合には、超音波画像内の処置具が通る可能性が高い領域がより明瞭な画質で描出されることが好ましい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超音波画像内の処置具が通る可能性が高い領域をより明瞭な画質で描出することができる超音波内視鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る超音波内視鏡は、被検体内に挿入される挿入部と、前記挿入部の先端に設けられており、超音波を送受信する複数の圧電素子群を有する超音波振動子と、前記挿入部の基端側に設けられており、外部装置に接続される複数のコネクタを有するコネクタ部と、前記挿入部の基端側から挿通された処置具を前記超音波振動子の基端側に設けられている鉗子口から突出させる処置具チャンネルと、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過する可能性が高い領域に超音波を送信する圧電素子群に接続される同軸線群の少なくとも１群が、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過しない領域に超音波を送信する圧電素子群に接続される同軸線より短いケーブル部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波内視鏡は、前記コネクタは、前記外部装置に接続される基板と、前記基板と前記同軸線群とを接続する接続端子と、を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波内視鏡は、前記コネクタは、複数の前記基板を有することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波内視鏡は、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過する可能性が高い領域に超音波を送信する圧電素子群に接続される全ての同軸線が、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過しない領域に超音波を送信する圧電素子群に接続される同軸線より短いことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波内視鏡は、前記ケーブル部は、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過する可能性が高い領域までの最短距離が短い圧電素子群に接続される同軸線ほど短いことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波内視鏡は、前記ケーブル部は、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過する可能性が高い領域に超音波を送信する圧電素子群のうち、配列された前記複数の圧電素子群の中央に近い位置に配置されている圧電素子群に接続される同軸線ほど短いことを特徴とする。

本発明によれば、超音波画像内の処置具が通る可能性が高い領域をより明瞭な画質で描出することができる超音波内視鏡を実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る超音波内視鏡の構成を示す模式図である。図２は、図１に示す超音波内視鏡における超音波振動子の部分拡大図である。図３は、図２の内部構成を表す概略図である。図４は、図１に示すコネクタ部の内部構成を表す概略図である。図５は、図１に示す超音波内視鏡によって撮像された超音波画像の一例を表す図である。図６は、実施の形態の変形例に係るコネクタ部の内部構成を表す概略図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る超音波内視鏡の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、処置具を用いる超音波内視鏡一般に適用することができる。

また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波内視鏡の構成を示す模式図である。超音波内視鏡１は、先端に撮像部が配設され、被検体内に挿入される挿入部２と、この挿入部２の基端側に連設された操作部３と、この操作部３の側部から延出するユニバーサルコード４と、ユニバーサルコード４に連設され、超音波内視鏡１を制御する観察装置及び超音波内視鏡１に照明光を供給するための光源装置等と接続されるコネクタ部５と、挿入部２の基端側から挿通された処置具を挿入部２の先端から突出させる処置具チャンネル６と、後述するケーブル部と、を備える。なお、本明細書において、図１に示すように、挿入部２を挿入する方向を「挿入方向」とし、操作部３からみて挿入部２側（図１の上方）を「先端側」、操作部３からみてコネクタ部５側（図１の下方）を「基端側」とする。

挿入部２は、先端に設けられている超音波振動子２１と、超音波振動子２１の基端側に設けられている湾曲可能な湾曲部２２と、湾曲部２２の基端側に設けられている可撓性を有する可撓管部２３と、を有する。可撓管部２３の基端は、操作部３の先端側に連設されている。

図２は、図１に示す超音波内視鏡における超音波振動子の部分拡大図である。図３は、図２の内部構成を表す概略図である。超音波振動子２１は、超音波を送受信する多数の圧電素子を有し、図３では、これらを６つの群に分け圧電素子群２１１〜２１６と表記する。超音波振動子２１は、コンベックス振動子及びリニア振動子のいずれでも構わない。本実施の形態では、超音波振動子２１は、圧電素子群２１１〜２１６が円弧状に配列されており、送受信にかかわる圧電素子群２１１〜２１６内の各圧電素子が電子的に切り替えられることで、電子的に走査させるコンベックス型の超音波振動子であるものとして説明する。

図４は、図１に示すコネクタ部の内部構成を表す概略図である。図４に示すように、コネクタ部５は、コネクタ５１〜５６を有する。コネクタ５１〜５６は、それぞれＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔｓ）や小型コネクタからなり、外部装置に接続される接続端子等に接続される基板５１ａ〜５６ａと、基板５１ａ〜５６ａと同軸線群７１〜７６とを接続する接続部５１ｂ〜５６ｂと、を有する。なお、外部装置は、例えば、超音波観測装置である。コネクタ５１は、最も先端側に配置されており、コネクタ５６は、最も基端側に配置されている。換言すると、コネクタ５１は、最も超音波振動子２１に近く、コネクタ５６は、最も超音波振動子２１から遠い。

図１に戻り、処置具チャンネル６は、挿入部２の基端側に設けられている鉗子挿入口６１を有する。また、図２に示すように、処置具チャンネル６は、挿入部２の先端側において、超音波振動子２１の基端側に設けられている鉗子口６２を有する。具体的には、湾曲部２２の先端には超音波振動子２１が組み付けられる先端硬質部が固定されており、先端硬質部には処置具チャンネル６の出口である鉗子口６２が形成されている。処置具チャンネル６は、鉗子挿入口６１から挿入された例えば穿刺針である処置具６３を鉗子口６２から突出させる。なお、図２に破線で示す方向Ｄ１は、処置具６３を起上させる前の状態を表す。一方、図２に実線で示す方向Ｄ２は、不図示の処置具起上台により処置具６３を起上させた状態を表す。従って、方向Ｄ１と方向Ｄ２との間の領域が、処置具６３が通る可能性が高い領域である。換言すると、処置具６３は、方向Ｄ１と方向Ｄ２との間の領域に突出させることが可能である。処置具起上台は、操作部３に所定の操作を行うことにより起上する。

図４に示すように、ケーブル部７は、複数の同軸線群７１〜７６を有する。同軸線群７１〜７６は、それぞれ圧電素子群２１１〜２１６とコネクタ５１〜５６とをこの順に電気的に接続する。

図５は、図１に示す超音波内視鏡によって撮像された超音波画像の一例を表す図である。図５に示すように、超音波画像１０１には、超音波振動子２１に対応する振動子領域１０２が含まれている。超音波画像１０１は、振動子領域１０２を中心として１８０°の方向を写した画像であり、図５に示す方向Ｄ１及び方向ＡＤ２は、図２に示す方向Ｄ１及び方向Ｄ２にそれぞれ対応している。従って、超音波画像１０１において方向Ｄ１と方向Ｄ２との間の領域Ａｔは、処置具６３が通る可能性が高い領域である。また、図５の領域Ａ１〜Ａ６は、それぞれ圧電素子群２１１〜２１６が超音波を送信する領域である。なお、実際には超音波が放射状に広がりながら伝搬するため、各圧電素子群２１１〜２１６が超音波を送信する領域は、互いに重複しているが説明を簡単にするため、本明細書では、圧電素子群２１１〜２１６と領域Ａ１〜Ａ６とを対応づけて説明する。

図３に示す各圧電素子群２１１〜２１６に接続されるケーブル部７の長さは、先端側において同じ長さにされている。一方で、図４に示す同軸線群７１〜７６は、それぞれ接続部５１ｂ〜５６ｂまで延在しており、同軸線群７１から同軸線群７６の順に長さが長くなっている。すなわち、ケーブル部７は、鉗子口６２から突出した処置具６３が通過する可能性が高い領域Ａｔに超音波を送信する圧電素子群２１１〜２１４に接続される同軸線群７１〜７４が、鉗子口６２から突出した処置具６３が通過しない領域Ａ５、Ａ６に超音波を送信する圧電素子群２１５、２１６に接続される同軸線群７５、７６より短い。さらに、ケーブル部７は、鉗子口６２から突出した処置具６３が通過する可能性が高い領域Ａｔまでの最短距離が短い圧電素子群（圧電素子群２１１側）に接続される同軸線群（同軸線群７１側）ほど短い。

同軸線の長さが短いほど、圧電素子が受信した受信信号の減衰を低減することができる。従って、ケーブル部７では、同軸線群７１〜７６の順に短いため、領域Ａ１側の超音波画像をより明瞭な画質で描出することができる。一例として、各同軸線群７１〜７６の長さが２０ｍｍずつ異なる場合、同軸線群７１と同軸線群７６とでは１ｄＢ程度異なる場合がある。

以上説明したように、実施の形態によれば、鉗子口６２から突出した処置具６３が通過する可能性が高い領域Ａｔに超音波を送信する圧電素子群２１１〜２１４に接続される同軸線群７１〜７４が、鉗子口６２から突出した処置具６３が通過しない領域Ａ５、Ａ６に超音波を送信する圧電素子群２１５、２１６に接続される同軸線群７５、７６より短いことにより、超音波画像１０１内の処置具６３が通る可能性が高い領域Ａｔをより明瞭な画質で描出することができる。

さらに、実施の形態によれば、圧電素子群２１１側に接続される同軸線群７１から順に長さが短くされており、例えば穿刺針である処置具６３を用いた処置を行う場合に、特に重要となる穿刺針を生体に刺し始める位置の画像をより明瞭な画質で観察することができる。

また、実施の形態によれば、各同軸線を太くせずに画質を明瞭にすることできる。その結果、挿入部２が太くなることにより患者の負担が増大することを避けながら、画質を明瞭にすることができる。さらに、実施の形態によれば、従来用いていた構成を利用して画質を明瞭にすることができるため、コストがかからない。

（変形例）
図６は、実施の形態の変形例に係るコネクタ部の内部構成を表す概略図である。図６に示すように、実施の形態の変形例に係る超音波内視鏡のケーブル部１７において、同軸線群１７１は接続部５３ｂに、同軸線群１７２は接続部５４ｂに、同軸線群１７３は接続部５１ｂに、同軸線群１７４は接続部５２ｂに、同軸線群１７５は接続部５５ｂに、同軸線群１７６は接続部５６ｂに、それぞれ接続されている。すなわち、ケーブル部１７は、鉗子口６２から突出した処置具６３が通過する可能性が高い領域Ａｔに超音波を送信する圧電素子群２１１〜２１４のうち、配列された圧電素子群２１１〜２１６の中央（圧電素子群２１３と圧電素子群２１４との間）に近い位置に配列されている圧電素子群（圧電素子群２１３、２１４）に接続される同軸線群（同軸線群１７１、１７２）ほど短い。その結果、変形例によれば、超音波画像１０１の中央（領域Ａ３、Ａ４）をより明瞭な画質で描出することができる。処置具６３を用いて処置を行う場合には、超音波画像１０１に写る病変等を超音波画像１０１の中央に配置させて処置を行うことが多い。そのため、変形例によれば、病変周辺を明瞭な画質で観察しながら処置を行うことができる。

なお、同軸線群と接続部との接続の仕方は上述した実施の形態及び変形例に限られない。鉗子口６２から突出した処置具６３が通過する可能性が高い領域Ａｔに超音波を送信する圧電素子群２１１〜２１４に接続される同軸線群のうち少なくとも１本が、鉗子口６２から突出した処置具６３が通過しない領域（領域Ａ５、Ａ６）に超音波を送信する圧電素子群２１５、２１６に接続される同軸線より短ければよく、短い同軸線を接続された圧電素子群が主に描出する領域の画像を明瞭にすることができる。換言すると、同軸線群７１〜７６のうち、最も長い同軸線群７５、７６を、鉗子口６２から突出した処置具６３が通過しない領域（領域Ａ５、Ａ６）に超音波を送信する圧電素子群２１５、２１６に接続することにより、最も画像が不明瞭な領域を、処置を行う領域外に配置することができる。

また、上述した実施の形態において、処置具起上台が処置具６３を起上させる超音波内視鏡について説明したがこれに限られない。例えば、気管支用の超音波内視鏡や直視型の超音波内視鏡等の処置具起上台を有しない超音波内視鏡では、鉗子口６２の形状により定まる処置具６３が突出する方向を含む領域を領域Ａｔとして、この領域Ａｔに超音波を送信する圧電素子群に接続される同軸線を短くすればよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表し、かつ記述した特定の詳細及び代表的な実施の形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１超音波内視鏡
２挿入部
３操作部
４ユニバーサルコード
５コネクタ部
６処置具チャンネル
７、１７ケーブル部
２１超音波振動子
２２湾曲部
２３可撓管部
５１、５２、５３、５４、５５、５６コネクタ
５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５５ａ、５６ａ基板
５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ、５４ｂ、５５ｂ、５６ｂ接続部
６１鉗子挿入口
６２鉗子口
６３処置具
７１、７２、７３、７４、７５、７６、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６同軸線群
１０１超音波画像
１０２振動子領域
２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６圧電素子群

Claims

被検体内に挿入される挿入部と、
前記挿入部の先端に設けられており、超音波を送受信する複数の圧電素子群を有する超音波振動子と、
前記挿入部の基端側に設けられており、外部装置に接続される複数のコネクタを有するコネクタ部と、
前記挿入部の基端側から挿通された処置具を前記超音波振動子の基端側に設けられている鉗子口から突出させる処置具チャンネルと、
前記鉗子口から突出した前記処置具が通過する可能性が高い領域に超音波を送信する圧電素子群に接続される同軸線群の少なくとも１本が、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過しない領域に超音波を送信する圧電素子群に接続される同軸線より短いケーブル部と、
を備えることを特徴とする超音波内視鏡。
前記コネクタは、前記外部装置に接続される基板と、前記基板と前記同軸線群とを接続する接続端子と、を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波内視鏡。
前記コネクタは、複数の前記基板を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波内視鏡。
前記鉗子口から突出した前記処置具が通過する可能性が高い領域に超音波を送信する圧電素子群に接続される全ての同軸線が、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過しない領域に超音波を送信する圧電素子群に接続される同軸線より短いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波内視鏡。
前記ケーブル部は、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過する可能性が高い領域までの最短距離が短い圧電素子群に接続される同軸線ほど短いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波内視鏡。
前記ケーブル部は、前記鉗子口から突出した前記処置具が通過する可能性が高い領域に超音波を送信する圧電素子群のうち、配列された前記複数の圧電素子群の中央に近い位置に配置されている圧電素子群に接続される同軸線ほど短いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波内視鏡。