JPH04129543A - カテーテルの先端部検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明のｌ］的］ （産業上の利用分野） 本発明は、体内にカテーテルを挿入して治療を行なう際
のモニタリング技術に係わり、特に、超音波診断装置を
用いてカテーテルの先端部を検出するカテーテルの先端
部検出装置に関する。

（従来の技術） 近年、医療技術の開発が進む中で、患者の血管内にカテ
ーテルを挿入し、血管内部に発生した血栓等を治療しよ
うという試みがなされている。

このため、術者はカテーテルの侵入位置を把握し、カテ
ーテルの先端部が確実に治療部位に到達したことを確認
しなければならない。

そこで従来は、Ｘ線装置を用いて体内のカテーテル侵入
部位を撮影し、術者は画面に映し出されたＸ線画像を見
ながらカテーテルの先端部位置を監視していた。ところ
が、この方法ではＸ線撮影のために造影剤を使用しなけ
ればならず、また、患者はＸ線による多量の被曝を受け
るので、人体に悪影響を及はしてしまう。

このため、昨今ではＸ線装置を使用せず、超音波診断装
置を用いてカテーテルの先端部位置を確認する方法が提
案されている。超音波診断装置は、体表面から体内に向
けて超音波ビームを放射し、音響インピーダンスの差の
ある部位で反射したエコー信号を受信し、これを再構成
して画像表示するものである。しかし、カテーテルの表
面は滑らかであり、しかも超音波ビームがこの表面に対
して直角に入射することは極めて希であるので、はとん
どの場合は体表から入射した超音波ビームはカテーテル
の表面で正反射してしまい、受信用トランスデユーサが
置かれている体表に戻らないことが多い。従って、超音
波診断装置を用いた一般的な撮影方法では、カテーテル
を画像化することは困難であった。

そこで、第５図に示すものが提案されている。

同図において、生体１２内には例えば血管６が存在して
おり、該血管６内には先端部にトランスデユーサ７を有
するカテーテル１１が挿入されている。

そして、生体】２の体表面に置かれたプローブ１のトラ
ンスデユーサ２から、カテーテル１１の先端部付近に向
けて超音波ビームが放射されると、この超音波ビームは
トランスデユーサ７で受信される。その後、この受信信
号は前置増幅器８で増幅され、波形整形器９で矩形波に
波形整形された後、駆動回路１０に供給される。そして
、この駆動回路１０によってトランスデユーサ７が駆動
させられるので、該トランスデユーサ７から超音波ビー
ムが放射され、この超音波ビームはプローブ１のトラン
スデユーサ２で受信される。

従って、トランスデユーサ２では、放射した超音波ビー
ムが、あたかもカテーテル１１の先端部で反射し、この
エコー信号が受信された様になり、このエコー信号は他
の生体組織からのエコー信号とともに、送受信器３、及
び画像メモリ４を経て表示器７に超音波画像として表示
される。

そして、術者はこの超音波画像を見ながら、カテーテル
１１の先端部位置を確認するようにしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のカテーテルの先端部検
出装置では、カテーテル１１の先端部に設けられたトラ
ンスデユーサ７を駆動させるために、１００［ｖ］程度
の高圧の電気信号をトランスデユーサ７に供給しなけれ
ばならないので危険であり、安全性の面で充分な対策が
必要となる。

また、トランスデユーサ７は、直径１　［ｍｍ］程度と
極めて小さいため、放射する超音波ビームのエネルギー
は弱く、シたがって充分なＳ／Ｎ比をもってその位置を
超音波画像上に表示できないという問題点があった。

この発明はこのような従来の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、安全性に優れ、
かつ、良好なＳ／Ｎ比でカテーテルの先端部位置を画像
化することのできるカテーテルの先端部検出位置を提供
することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、体表面に置かれた
超音波プローブから体内に侵入したカテーテル先端部位
に向けて超音波ビームを放射し、このエコー信号を受信
して画像化し、前記カテテルの先端位置を検出するカテ
ーテルの先端部検出装置において、前記カテーテルの先
端部に設置された超音波トランスデユーサと、このトラ
ンスデユーサによる受信信号の時間軸を前記超音波プロ
ーブで受信されたエコー信号の時間軸と合致させるべく
補正する時間軸補正手段と、前記時間軸が補正された受
信信号と前記エコー信号とを合成して画像化し、これを
表示する手段と、を有することが特徴である。

また、前記トランスデユーサは高分子圧電体で形成され
ることを特徴とする。

（作用） 上述の如く構成すれば、超音波プローブから送信された
超音波ビームが、カテーテルの先端部に装着された超音
波トランスデユーサで受信される。そして、この受信信
号は、時間軸補正手段に供給され、前記超音波プローブ
で受信されるエコ信号と合致するように時間軸が補正さ
れる。その後、時間軸が補正された受信信号と、超音波
プローブで受信されたエコー信号とが合成されて超音波
画像が生成される。

従って、カテーテル先端部に設けられたトランスデユー
サから超音波ビームを送信することなくカテーテルを画
像化できる。また、このトランスデユーサを高分子圧電
体で構成すれば、加工が容易となり、かつ、カテーテル
中心部にファイバやガイドワイヤ等を挿通するスペース
を確保することができる。

（実施例） 第１図は本発明が適用されたカテーテルの先端部検出装
置の一実施例を示す構成図である。

同図において、超音波診断装置１３は、トランスデユー
サを有するプローブ１と、送受信器３と、画像メモリ４
と、表示器５から構成されており、生体１２内の断層像
を撮影するものである。

送受信回路３は、トランスデユーサ２に駆動、々ルスを
与えるととしに、該トランスデユーサ２で受信されたエ
コー信号を取込む。

トランスデユーサ２は、前記送受信器３から駆動パルス
が与えられると、体表面から生体１２内に向けて超音波
ビームを放射し、各生体組織間（音響インピーダンスに
差のある部位）からのエコー信号を受信し、これを送受
信器３に出力するものである。

画像メモリ４は、送受信回路で受信されたエコー信号を
再構成して超音波画像を作成し、これを記憶するもので
ある。

表示器５は、画像メモリ４に記憶された超音波画像を画
面表示するものである。

また、生体１２の血管６内に挿入して、血管６の内壁に
存在する血栓や突起部等を治療するカテテル１１は、そ
の先端部に超音波ビームを受信するトランスデユーサ７
が装着されており、この受信信号は前置増幅器８に供給
される。

前置増幅器８は、受信信号を所定のレベルまで増幅し、
これを波形整形器９に出力する。波形整形器９は、増幅
された受信信号を、矩形波に波形整形し、これをマーカ
位置変換回路１４に出力する。

マーカ位置変換回路１４は、第２図に示すように、超音
波診断装置１３のパルス出力回路（不図示）からレート
パルス、クロックパルスが与えられると、これを基にカ
テーテル１１のトランスデユーサ７で受信された信号が
プローブ１のトランスデユーサ２で受信された信号の時
間軸と合致するように調節するものである。

次に、本実施例の作用を第３図に示すタイムチャートを
参照しながら説明する。

カテーテル１１による治療を行なうために、血管６内に
カテーテル１１を侵入させ、この先端部が目的地点の近
傍に達すると、操作者は超音波診断袋［１３の送受信器
３に送信指令を与える。すると、プローブ１のトランス
デユーサ２がら生体１２内に向けて超音波ビームが放射
され、各生体組織間で反射したエコー信号はトランスデ
ユーサ２で受（ｇされる。そして、この受信信号は送受
信器３を介して画像メモリ４に供給される。

また、血管６内に挿入されたカテーテル１１のトランス
デユーサ７に超音波ビームが当たると、この超音波ビー
ムは受信され、前置増幅器８で増幅され、波形整形器９
で矩形波に波形整形された後、マーカ位置変換回路１４
に供給される。

ここで、もし波形整形器９の出力信号を、そのまま超音
波診断装置１３の画像メモリ４に供給し、トランスデユ
ーサ２の受信信号とトランスデユーサ７の受信信号とを
合成すると、両信号の時間軸が異なるため、合成画像を
作成することができない。即ち、トランスデユーサ２で
超音波ビームを送信してからエコー信号が得られるまで
の時間は、超音波が体表面とこのエコー信号が得られた
反射体との間を往復する時間であるのに対し、カテーテ
ル１１のトランスデユーサ７で受信されるまでの時間は
、超音波が体表面からカテーテル１１の先端部に到達す
るまでの片道の時間であるので、このまま合成してしま
うとカテーテル１１の位置は断層像上で１／２の深さに
表示されてしまう。

従って、トランスデユーサ２て超音波ビームを送信して
からトランスデユーサ７で受信されるまでの時間を２倍
して、該トランスデユーサ７による受信信号をトランス
デユーサ２で受信されるエコー信号と合成すればよい。

そこで、マーカ位置変換回路１４では、以下に述べる処
理で受信信号を出力する時間を２倍にしている。

マーカ位置変換回路１４には、第３図（Ａ）。

（Ｂ）に示すように、超音波診断装置１３がらレートパ
ルス、及びこれに同期して出力されるクロックパルスが
与えられる。また、該マーカ位置変換回路１４は、アッ
プダウンカウンタの機能を有しており、レートパルスが
出力された時点（トランスデユーサ２から超音波ビーム
が送信された時点）からクロックパルスのカウントを開
始する（アップカウント）。そして、第３図（Ｃ）。

（Ｄ）に示すように、トランスデユーサ７で受信信号が
得られるまでカウントは続けられ、受信信号が得られる
と、カウントアツプからダウンカウントに切換わり（同
図（Ｅ）参照）、ダウンカウントを開始する。その後、
カウント数かカウントアツプの開始時と同じになったと
きに、出力パルスを発生する（同図（Ｆ）参照）。

こうして得られた出力パルス２は、プローブ１のトラン
スデユーサ２より超音波ビームを送信してから、カテー
テル１１のトランスデユーサ７て受信されるまでの時間
を２倍としているので、断層画像とカテーテルの画像と
の時間軸が一致し、両画像の合成が可能となる。そして
、画像メモリ４では両画像が合成され、表示器５に表示
されるのである。

このようにして、本実施例では、カテーテル１１の先端
部にトランスデユーサ７を設け、トランスデユーサ２か
ら送信された超音波ビームを受信している。そして、ト
ランスデユーサ７による受信信号の時間軸を、断層画像
の時間軸と一致させてカテーテル１１を画像化している
。

従って、カテーテル１１先端部のトランスデユーサ７か
ら超音波ビームを送信しないのでカテーテル１１の先端
部に高電圧を印加する必要はなく安全性が向上する。ま
た、カテーテル１１の画像が高いＳ／Ｎ比で得られるよ
うになる。

第４図はカテーテル１１の先端部を模式的に示す図であ
る。図示のように、カテーテル１１先端部に高分子圧電
体で形成されたトランスデユーサ７が周囲方向に一様に
装置されている。

このような構成によれば、従来のセラミックで形成され
るトランスデユーサに比べて加工が容品であり、また、
先端部がいかなる方向を向いていても安定した受信感度
を得ることができる。更に、カテーテル１１の中心軸付
近のスペースを広く確保することができるので、治療用
のファイバ１５や、ガイドワイヤ１６等を容易に挿通さ
せることができる。また、第４図ではカテーテル１１の
先端部に短冊状のトランスデユーサを着設しても良い。

なお、本実施例では時間軸を変換するためにアップダウ
ンカウンタの機能を用いたが、本発明はこれに限定され
ず、例えば画像メモリ４をコントロールするプロセッサ
で＝１算して時間軸を変換しても良い。

更に、本発明によって実現されるカテーテルの適用対象
部位は血管内のみならず、例えば心腔内や消化管等の診
断治療にも適用できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によるカテーテルの先端位
置検出装置では、カテーテルの先端部に取付けられたト
ランスデユーサで超音波を受信しこの受信信号の時間軸
と超音波プローブで受信されたエコー信号の時間軸とを
一致させて両信号を合成し、断層画像を生成している。

従って、カテーテル先端部に高電圧を印加する必要はな
くなり、かつ、カテーテルの画像のＳＮ比が著しく向上
する。

また、カテーテル先端部に装着するトランスデユーサを
高分子圧電体で形成すれば、従来のセラミックに比べて
加工が容品であり、かつ、カテ−チル中心部にファイバ
やガイドワイヤ等を挿通させるスペースを確保すること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はマー
カ位置変換回路の入出力信号を示す説明図、第３図は本
実施例の動作を示すタイムチャート、第４図はカテーテ
ル先端部の模式図、第５図は従来例を示す構成図である
。 ２・・・トランスデユーサ（プローブ側）７・・・トラ
ンスデユーサ（カテーテル側）８・・・前置増幅器　　
　　９・・・波形整形器１１・・・カテーテル　　１３
・・・超音波診断装置１４・・・マーカ位置検出回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）体表面に置かれた超音波プローブから体内に侵入
   したカテーテル先端部位に向けて超音波ビームを放射し
   、このエコー信号を受信して画像化し、前記カテーテル
   の先端位置を検出するカテーテルの先端部検出装置にお
   いて、 前記カテーテルの先端部に設置された超音波トランスデ
   ューサと、このトランスデューサによる受信信号の時間
   軸を前記超音波プローブで受信されたエコー信号の時間
   軸と合致させるべく補正する時間軸補正手段と、前記時
   間軸が補正された受信信号と前記エコー信号とを合成し
   て画像化し、これを表示する手段と、を有することを特
   徴とするカテーテルの先端部検出装置。
2. （２）前記トランスデューサは高分子圧電体で形成され
   る請求項１記載のカテーテルの先端部検出装置。