JP7478581B2 - 経直腸超音波プローブ - Google Patents

Description

本発明は、経直腸超音波プローブに関する。

超音波プローブは、被検体に対して超音波の送受信を行うものである。超音波プローブは、超音波診断装置本体（以下「装置本体」と記載する）に接続され、装置本体からの信号に従って被検体に超音波を送信し、被検体からの反射波に応じた電気信号を装置本体に送信する。装置本体は、超音波プローブからの電気信号に基づいて超音波画像を形成して表示する。

超音波プローブには様々な種類のプローブがある。例えば、超音波プローブの一部が被検体の体腔内に挿入されて、体腔内から被検部位に対して超音波を照射する体腔内用超音波プローブがある。体腔内用超音波プローブとして、被検体の直腸内に挿入される経直腸超音波プローブがある。経直腸超音波プローブは、前立腺を被検部位とする場合に用いられる場合が多い。

従来、直腸内に挿入される挿入部が湾曲している経直腸超音波プローブが提案されている。例えば、特許文献１には、直腸内に挿入された経直腸超音波プローブを大きく煽ることなく、超音波放射面をＣＴやＭＲＩなどの撮影断面に対応させることができるように、直腸内に挿入される挿入部が湾曲し、湾曲した挿入部の先端部の延伸方向に向かって超音波を送信する超音波振動子を備える経直腸超音波プローブが開示されている。特許文献１に係る経直腸超音波プローブによって、超音波放射面をＣＴやＭＲＩなどの撮影断面に対応させる場合に、被検体に与える負担が低減される。

特開２０１５－１０４６０２号公報

経直腸超音波プローブは、被検体の直腸内に挿入すること自体で被検体に負担（痛みなど）を与える場合がある。したがって、経直腸超音波プローブを直腸内に挿入する際の被検体の負担を低減することが望ましい。経直腸超音波プローブを直腸内に挿入する際の被検体の負担を低減することは、経直腸超音波プローブを被検体の直腸内に挿入する医師などのオペレータの観点からは、被検体の直腸内に経直腸超音波プローブを挿入し易くなることにもなる。

本発明の目的は、被検体の直腸内に挿入する際における被検体の負担をより低減する経直腸超音波プローブを提供することにある。あるいは、本発明の目的は、被検体の直腸内により挿入し易い経直腸超音波プローブを提供することにある。

本開示に係る経直腸超音波プローブは、被検体の直腸内に挿入される細長形状の挿入部を備える経直腸超音波プローブであって、前記挿入部は、前記挿入部の側方に向かって超音波を送信する超音波振動子と、前記超音波振動子よりも近位側に設けられる細長形状のシャフトであって、近位側から遠位側へ向かう延伸方向が、前記超音波振動子による前記超音波の送信方向の反対方向側に曲がるように湾曲したシャフトと、を有し、前記超音波振動子は、前記シャフトの遠位端に接続される挿入先端部に設けられ、前記挿入先端部は、前記シャフトに対して、前記超音波の送信方向側に屈曲した方向に延伸している、ことを特徴とする。

本発明によれば、経直腸超音波プローブを被検体の直腸内に挿入する際における被検体の負担をより低減することができる。あるいは、本発明によれば、経直腸超音波プローブを検体の直腸内により挿入し易くすることができる。

本実施形態に係るプローブの外観斜視図である。 本実施形態に係るプローブの側面図である。 挿入部の拡大側面図である。 直腸の矢状断面図である。

図１は本実施形態に係るプローブ１０の外観斜視図であり、図２はプローブ１０の側面図である。プローブ１０は、その一部が被検体の直腸内に挿入されて、直腸内から被検部位に対して超音波の送受信を行う経直腸超音波プローブである。特に、プローブ１０は、前立腺を被検部位とし、直腸内から前立腺に対して超音波の送受信を行うことができる。プローブ１０は、全体として細長形状を有しているところ、図１及び図２において、Ｘ軸がプローブ１０の長手方向（延伸方向（特に後述の把持部１４の延伸方向））、Ｙ軸がプローブ１０の短手方向、Ｚ軸が高さ方向を表している。なお、本明細書において、「前」とはＸ軸方向の正側を意味し、「後」とはＸ軸方向の負側を意味し、「上」とはＺ軸方向の正側を意味し、「下」とはＺ軸方向の負側を意味する。

プローブ１０は、プローブケーブル（不図示）にて装置本体（不図示）と接続される。なお、プローブ１０は無線にて装置本体と通信可能に接続されてもよい。プローブ１０は、装置本体からの信号に従って被検体に超音波を送信し、被検体からの反射波に応じた電気信号を装置本体に送信する。装置本体は、超音波プローブからの電気信号に基づいて超音波画像を形成し、形成した超音波画像を装置本体に設けられるディスプレイに表示する。

プローブ１０は、被検体の直腸内に挿入される挿入部１２と、医師などのオペレータが把持する把持部１４とを含んで構成される。本明細書においては、プローブ１０の挿入部１２側を「遠位」側と、把持部１４側を「近位」側と記載する。挿入部１２は細長形状を有しており、概ねＸ軸方向（前後方向）に延伸している。把持部１４も細長形状を有しており、その延伸方向はＸ軸方向（前後方向）となっている。直腸内への挿入のし易さの観点から挿入部１２は細くなっており、オペレータによる把持のし易さの観点から、把持部１４は挿入部１２に比して太くなっている。把持部１４の近位端から装置本体に向かってプローブケーブルが伸長している。

挿入部１２は、その先端部にある挿入先端部２０と、挿入先端部２０よりも近位側に設けられ、挿入先端部２０と把持部１４とを接続するシャフト２２とを含んで構成される。換言すれば、挿入先端部２０は、シャフト２２の遠位端に接続される。

挿入先端部２０は一方向に延伸する細長形状を有している。挿入先端部２０には、音響ヘッド２４が設けられる。音響ヘッド２４は、被検部位に対して超音波を送信する超音波振動子を有している。本実施形態では、音響ヘッド２４は、整列された複数の超音波振動子からなる振動子アレイを有している。振動子アレイは、装置本体からの信号に従って、当該信号を超音波に変換して音響ヘッド２４の外側、すなわち被検部位に対して送信し、被検部位からの反射波を受けて反射波を電気信号に変換する。

本実施形態では、挿入先端部２０には２つの音響ヘッド２４Ａ，２４Ｂが設けられている。具体的には、２つの音響ヘッド２４Ａ，２４ＢはＸ軸方向に並べて設けられ、音響ヘッド２４Ａが遠位側、音響ヘッド２４Ｂが近位側に設けられている。詳しくは後述するが、音響ヘッド２４Ａ，２４Ｂからの超音波の送信方向は互いに平行であるが、音響ヘッド２４Ａからの超音波放射面と、音響ヘッド２４Ｂからの超音波放射面は互いに直交する関係となっている。具体的には、音響ヘッド２４Ａからの超音波放射面はＸＺ平面に平行となっており、音響ヘッド２４Ｂからの超音波放射面はＸＺ平面に直交している。プローブ１０が２つの音響ヘッド２４Ａ，２４Ｂを有することで、被検部位（本実施形態では前立腺）に関する２つの面における超音波画像を得ることできる。これにより、オペレータは、容易に被検部位を立体的に把握することが可能となる。

シャフト２２は、細長形状であって略円筒形状を有している。詳しくは後述するが、被検体の直腸内に挿入する際の被検体の負担を低減するべく、シャフト２２は湾曲している。シャフト２２の湾曲形状の詳細については後述する。

シャフト２２には、Ｘ軸に沿って大きく切り欠かれた切り欠き部を有している。当該切り欠き部に穿刺アタッチメント２６が取り付けられる（嵌合される）。穿刺アタッチメント２６は、ディスポーザブル部材（使い捨て部材）であり、すなわち、シャフト２２に対して脱着可能に取り付けられる。

穿刺アタッチメント２６は、カバー３０を含んで構成される。穿刺アタッチメント２６がシャフト２２に取り付けられた状態（以下「取付状態」と記載する）において、シャフト２２及び穿刺アタッチメント２６は合わせて略円筒形状を呈する。具体的には、カバー３０は湾曲形状を有しており、取付状態において、シャフト２２の外表面とカバー３０の外表面とが略面一となって、全体として略円筒形状を呈する。つまり、取付状態において、シャフト２２から側方に突出部が無い状態となる。これにより、シャフト２２が被検体の直腸内に挿入され易くなり、また、被検体の侵襲も抑制される。

以下に説明する通り、穿刺アタッチメント２６は複数の部材を含んで構成されるが、それらの部材は、取付状態において概ねカバー３０の内側に配置される。取付状態において、シャフト２２よりも近位側に設けられたアタッチメントロック３２により、取付状態が維持される。

また、穿刺アタッチメント２６は、穿刺針３４及び穿刺針ガイド部材３６を含んで構成される。穿刺針３４は、被検部位の組織の採取、被検部位への薬剤の注入、あるいは、被検部位の治療などの目的のために、オペレータの手技によって被検部位に穿刺されるものである。穿刺針３４は、ステンレスなどの金属で形成される。

穿刺針ガイド部材３６は、全体として細長形状を有しており、その遠位端よりもその近位端が下側となるようにやや傾きながらＸ軸方向に延伸するように設けられる。穿刺針ガイド部材３６の遠位端は、シャフト２２におけるカバー３０の内側において固定され、穿刺針ガイド部材３６の遠位側部分はカバー３０の内側に配設される。カバー３０の下側には穿刺針ガイド部材３６を通すための切り欠きが設けられており、穿刺針ガイド部材３６の近位側部分は、シャフト２２の近位端付近において下側にはみ出して遠位側に延伸する。穿刺針ガイド部材３６の近位側端末は把持部１４の下部にまで達している。穿刺針ガイド部材３６の近位側部分は被検体の直腸内には挿入されない。

穿刺針ガイド部材３６は、直線筒状であり穿刺針３４が挿通される挿通部材３８、及び、挿通部材３８を支持する樹脂部材４０とを含んで構成される。挿通部材３８と樹脂部材４０は接着されている。挿通部材３８は、穿刺針３４の穿刺経路を画定する部材であり、剛性の高い部材、例えばステンレスなどの金属で形成される。穿刺針３４は、挿通部材３８の近位端３８ａから挿通部材３８に挿入され、挿通部材３８の遠位端３８ｂから遠位側に突出する。挿通部材３８が直線筒状であり、且つ、剛性の高い部材で形成されることで、その中を挿通する穿刺針３４の屈曲が抑制される。樹脂部材４０は、挿通部材３８よりも剛性の低い部材、例えばプラスチックなどの樹脂で形成される。後述するように穿刺針ガイド部材３６はオペレータにより操作されるところ、樹脂部材４０は操作時にオペレータによって把持される部分となる。

本実施形態では、穿刺針ガイド部材３６の遠位端は、シャフト２２の短手方向（すなわちＹ軸方向）に延伸するガイド軸４２によって固定される。これにより、穿刺針ガイド部材３６は、ガイド軸４２を中心として、ＸＺ平面において回動可能にシャフト２２に取付られる。上述のように、穿刺針ガイド部材３６においては、挿通部材３８と樹脂部材４０が接着されていることから、穿刺針ガイド部材３６が回動することによって、挿通部材３８と樹脂部材４０が一体となって、ガイド軸４２を中心に回動することになる。挿通部材３８が回動すると、挿通部材３８のＸＺ平面における傾きが変化する。これにより、穿刺針３４の穿刺方向が変更される。

穿刺針ガイド部材３６は、オペレータにより回動させられる。換言すれば、オペレータは、穿刺針ガイド部材３６を回動させることで、穿刺針３４の穿刺方向を変更することができる。特に、本実施形態によれば、穿刺針ガイド部材３６の回動と共に、直線筒状の挿通部材３８も回動する。すなわち、穿刺針３４の穿刺経路全体が回動することとなるから、オペレータは、穿刺針３４を屈曲させることなく被検部位に穿刺することができる。

また、穿刺アタッチメント２６には、穿刺針ガイド部材３６の回動を制限して穿刺針３４の穿刺方向を固定する固定機構が設けられるのが好ましい。本実施形態においては、固定機構は、予め定められた複数の固定位置（複数の穿刺針ガイド部材３６の傾き）のいずれかにおいて穿刺針ガイド部材３６を固定可能となっている。換言すれば、固定機構は、穿刺針３４の穿刺方向が、予め定められた複数の所定穿刺方向のいずれかとなるように、穿刺針ガイド部材３６の回動を制限することができる。

本実施形態では、固定機構として、穿刺針ガイド部材３６の回動を制限するガイド保持部材４４が設けられている。ガイド保持部材４４による穿刺針ガイド部材３６の回動の制限方法は種々の方法が採用され得るが、本実施形態では、ガイド保持部材４４が穿刺針ガイド部材３６の樹脂部材４０を側面から保持することで、穿刺針ガイド部材３６の回動が制限される。ガイド保持部材４４は、シャフト２２の延伸方向に沿って移動可能であり、所定の複数の位置に固定可能となっており、ガイド保持部材４４が各位置において穿刺針ガイド部材３６を保持することで、穿刺針ガイド部材３６を予め定められた複数の固定位置のいずれかにおいて固定可能となっている。

なお、上述のように、本実施形態では、穿刺針ガイド部材３６が回動することで穿刺針３４の穿刺方向が変更可能となっていたが、穿刺針３４の穿刺方向は変更可能ではなく、予め定められた穿刺方向に穿刺されるようにしてもよい。

図３は、挿入部１２の拡大側面図である。図３を参照しながら、挿入部１２の形状の詳細について説明する。

挿入部１２の形状の詳細の前に、音響ヘッド２４（振動子アレイ）からの超音波の送信方向について説明する。図３には、音響ヘッド２４Ａからの超音波の送信方向ＤＡ及び音響ヘッド２４Ｂからの超音波の送信方向ＤＢがそれぞれ矢印で示されている。上述のように、本実施形態では、送信方向ＤＡ及びＤＢは平行となっており、音響ヘッド２４ＡはＸＺ平面に平行であり、音響ヘッド２４Ｂからの超音波放射面ＰＢはＸＺ平面と直交している。

以下の説明において、音響ヘッド２４Ａと音響ヘッド２４Ｂを特に区別せずこれらを単に音響ヘッド２４と記載する。また、送信方向ＤＡと送信方向ＤＢも特に区別せずこれらを単に送信方向Ｄと記載する。

音響ヘッド２４の振動子アレイは、挿入部１２の側方に向かって超音波を送信する。すなわち、送信方向Ｄが挿入部１２の側方に向かう方向となる。本明細書における「側方」とは、挿入先端部２０の延伸方向とは異なる方向を意味する。後述のように、本実施形態では、挿入先端部２０はＸ軸方向（前後方向）に延伸するため、「側方」とは、Ｘ軸方向（前後方向）とは異なる方向を意味する。本実施形態では、図３に示すように、音響ヘッド２４の振動子アレイは、音響ヘッド２４の表面から上方斜め前方に向かって超音波を送信する。すなわち、送信方向Ｄは、音響ヘッド２４の表面から上方斜め前方に向かう方向となる。

図３に示すように、シャフト２２はゆるやかに湾曲した形状を有している。特に、シャフト２２は、音響ヘッド２４の振動子アレイによる超音波の送信方向Ｄの反対方向側に湾曲している。詳しくは、シャフト２２は、近位側から遠位側に向かう延伸方向が、送信方向Ｄの反対方向側に曲がるように湾曲している。上述の通り、本実施形態では、送信方向Ｄは上方斜め前方であるから、シャフト２２は下方側に湾曲している。

具体的には、シャフト２２の近位端部の延伸方向Ｅ１は、Ｘ軸方向（前後方向）に平行、すなわち把持部１４の延伸方向と平行となっている。超音波の送信方向Ｄは、延伸方向Ｅ１に対して上方を向いているところ、シャフト２２は、それとは反対方向側である下方側に湾曲する。これにより、シャフト２２の遠位端部の近位側から遠位側へ向かう延伸方向Ｅ２は、近位端部の延伸方向Ｅ１に対して傾きを有するように下側を向くことになる。

シャフト２２の近位端部の延伸方向Ｅ１と、シャフト２２の遠位端部の延伸方向Ｅ２とが成す角度θは、直腸の解剖学的な形状に基づいた角度に設定される。具体的には、角度θは５～８度程度に設定される。本実施形態では、角度θは６度程度となっている。

なお、本実施形態では、シャフト２２は下方側（Ｚ軸の負側）にのみ湾曲し、Ｙ軸方向には湾曲していない。

シャフト２２の遠位端に接続される挿入先端部２０は、シャフト２２に対して屈曲した方向（シャフト２２の延伸方向とは異なる方向）に延伸する。特に、挿入先端部２０は、シャフト２２に対して、音響ヘッド２４からの超音波の送信方向Ｄ側に屈曲して延伸する。

具体的には、図３に示すように、挿入先端部２０の延伸方向Ｅ３は、シャフト２２の遠位端部の延伸方向Ｅ２に対して送信方向Ｄ側に屈曲した方向となっている。延伸方向Ｅ２は、遠位側が下側を向いているから、延伸方向Ｅ３は、延伸方向Ｅ２に対して上側に向かって屈曲した方向となる。換言すると、延伸方向Ｅ２は、ＸＺ平面でみるとその傾きが負の値となっているところ、延伸方向Ｅ３が延伸方向Ｅ２に対して送信方向Ｄ側に屈曲した方向である、とは、延伸方向Ｅ３のＸＺ平面における傾きが延伸方向Ｅ２よりも大きいということである。

本実施形態では、挿入先端部２０の延伸方向Ｅ３はＸ軸方向（前後方向）に平行となっており、つまり、シャフト２２の近位端部の延伸方向Ｅ１及び、把持部１４の延伸方向と平行となっている。

図４は、被検体の直腸Ｒ内にプローブ１０の挿入部１２が挿入される様子を示す矢状断面図である。図４に示される通り、挿入部１２の挿入経路Ｉに沿ってみると、肛門Ａから上側に延伸する直腸Ｒの形状は、後側にやや反った形状となっている。したがって、プローブ１０の上側方向（図１～３のＺ軸方向の正側）を前側にして挿入部１２を直腸Ｒ内に挿入することで、シャフト２２が直腸Ｒの形状に丁度沿うように湾曲していることになる。これにより、シャフト２２を直腸Ｒあるいは肛門Ａに押し当てる力が軽減するから、挿入部１２の直腸Ｒ内への挿入時において被検体の負担が低減される。また、オペレータとしては、挿入部１２を直腸Ｒ内に挿入し易くなる。

また、図４のように直腸Ｒ内に挿入部１２が挿入された状態において、シャフト２２に対して、音響ヘッド２４を有する挿入先端部２０が前側に屈曲している。これにより、音響ヘッド２４からの超音波の送信方向Ｄが丁度前立腺Ｐへ向かう方向となる。したがって、音響ヘッド２４における超音波の送受信によって、前立腺Ｐの超音波画像を好適に得ることができる。また、穿刺針３４の穿刺方向を適切に設定することで、前立腺Ｐに対して好適に穿刺を行うことができる。

以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

１０ プローブ、１２ 挿入部、１４ 把持部、２２ シャフト、２４，２４Ａ，２４Ｂ 音響ヘッド、２６ 穿刺アタッチメント、３０ カバー、３２ アタッチメントロック、３４ 穿刺針、３６ 穿刺針ガイド部材、３８ 挿通部材、４０ 樹脂部材、４２ ガイド軸、４４ ガイド保持部材。

Claims (4)

1. 被検体の直腸内に挿入される細長形状の挿入部を備える経直腸超音波プローブであって、
   前記挿入部は、
   前記挿入部の側方に向かって超音波を送信する超音波振動子と、
   前記超音波振動子よりも近位側に設けられる細長形状のシャフトであって、近位側から遠位側へ向かう延伸方向が、前記超音波振動子による前記超音波の送信方向の反対方向側に曲がるように湾曲したシャフトと、
   を有し、
   前記超音波振動子は、前記シャフトの遠位端に接続される挿入先端部に設けられ、
   前記挿入先端部は、前記シャフトに対して、前記超音波の送信方向側に屈曲した方向に延伸している、
   ことを特徴とする経直腸超音波プローブ。
2. 前記挿入先端部の延伸方向は、前記シャフトの近位端部の延伸方向と平行である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の経直腸超音波プローブ。
3. 前記シャフトの近位端部の延伸方向と、前記シャフトの遠位端部の延伸方向とが成す角度は、５～８度である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の経直腸超音波プローブ。
4. 前記被検体の被検部位に穿刺される穿刺針と、
   前記穿刺針が挿通される直線筒状の挿通部材を含み、前記シャフトに内包される穿刺針ガイド部材と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の経直腸超音波プローブ。