JPH04227239A - 生検針の超音波画像化方法およびその装置 - Google Patents
生検針の超音波画像化方法およびその装置Info
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- JPH04227239A JPH04227239A JP3086634A JP8663491A JPH04227239A JP H04227239 A JPH04227239 A JP H04227239A JP 3086634 A JP3086634 A JP 3086634A JP 8663491 A JP8663491 A JP 8663491A JP H04227239 A JPH04227239 A JP H04227239A
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- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
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- A61B8/0841—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures for locating instruments
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- A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
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- A61B2017/22075—Implements for squeezing-off ulcers or the like on the inside of inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; Calculus removers; Calculus smashing apparatus; Apparatus for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for with an instrument channel, e.g. for replacing one instrument by the other the instrument being only slidable in a channel, e.g. advancing optical fibre through a channel with motorized advancing or retracting means
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波画像システムに
係り、特に、外科の生検処置中における超音波画像シス
テムによる生検針の画像化方法およびその装置に関する
。
係り、特に、外科の生検処置中における超音波画像シス
テムによる生検針の画像化方法およびその装置に関する
。
【０００２】
【従来の技術・発明の解決課題】外科における生検は、
通常は、組織が採取されているのを医師が超音波画像で
見ながら行っている。勿論、そのような処置がなされて
いる間は針がはっきりと見えるようにし、針が体内を通
ってサンプルの採取される組織部へ接近していくのをモ
ニタすることが好ましい。例えばトランスデューサ・ス
キャンヘッドと共に用いられる生検針ガイドのように、
そのような処置で医師を補助するアクセサリは、既に利
用されている。従来の針ガイドは、針をスキャンヘッド
の視界ないし視野へ導くようにスキャンヘッドに取り付
けられており、それにより、挿入された針は、画像とな
って映し出されている領域を通路としてその通路に沿っ
て進んで行く。針を、もっとはっきりと超音波画像に映
し出す他の技術は、例えば針上の回折格子のフォーメー
ションのように既に提案されている。その回折格子は、
針から帰ってくる超音波の反射がより強くなるように設
計されており、したがって他の場合よりも簡単に針を識
別できる。
通常は、組織が採取されているのを医師が超音波画像で
見ながら行っている。勿論、そのような処置がなされて
いる間は針がはっきりと見えるようにし、針が体内を通
ってサンプルの採取される組織部へ接近していくのをモ
ニタすることが好ましい。例えばトランスデューサ・ス
キャンヘッドと共に用いられる生検針ガイドのように、
そのような処置で医師を補助するアクセサリは、既に利
用されている。従来の針ガイドは、針をスキャンヘッド
の視界ないし視野へ導くようにスキャンヘッドに取り付
けられており、それにより、挿入された針は、画像とな
って映し出されている領域を通路としてその通路に沿っ
て進んで行く。針を、もっとはっきりと超音波画像に映
し出す他の技術は、例えば針上の回折格子のフォーメー
ションのように既に提案されている。その回折格子は、
針から帰ってくる超音波の反射がより強くなるように設
計されており、したがって他の場合よりも簡単に針を識
別できる。
【０００３】一連の米国特許第３，５５６，０７９号、
第４，２４９，５３９号、第４，４３１，００６号、第
４，４０７，２９４号、および第４，４２８，３７９号
には、生検針の超音波画像化に対する積極的なアプロー
チが示されている。これらの特許では、生検針が画像ス
キャンヘッドと協働して超音波を発したり受けたりする
ように、超音波トランスデューサが生検針に取り付けら
れている。これらの特許に示された種々の形状において
、トランスデューサは針の近い方の（外側の）端部に取
り付けられていて針自身が超音波の導体となったり、あ
るいはトランスデューサが、針の先端部または針内に設
けられたスタイレットの位置に物理的に位置付けられた
りしている。これらの特許では、能動トランスデューサ
が針と共にあることによって、特にそれが針先に位置し
ていることによって、超音波画像における針先の鮮鋭度
を可変にする技術が論じられている。しかしながら、こ
れらの技術は二つの重要な欠点を有している。一つは、
インビボ（生体内）用途であって、患者の安全を考慮し
て高度に小型化されたトランスデューサの構造を必要と
することである。第二には、画像スキャンヘッドの信号
と、生検針トランスデューサへの信号及び該トランスデ
ューサからの信号とを同期させるために、システムを一
体化するという重要性が求められるということである。 これらの能動的で且つ生体に対しては侵略的である技術
は、高度な針の視認性および正確性を提供する一方で、
非常に難しい条件を満足しなければならないという重要
な問題を有している。
第４，２４９，５３９号、第４，４３１，００６号、第
４，４０７，２９４号、および第４，４２８，３７９号
には、生検針の超音波画像化に対する積極的なアプロー
チが示されている。これらの特許では、生検針が画像ス
キャンヘッドと協働して超音波を発したり受けたりする
ように、超音波トランスデューサが生検針に取り付けら
れている。これらの特許に示された種々の形状において
、トランスデューサは針の近い方の（外側の）端部に取
り付けられていて針自身が超音波の導体となったり、あ
るいはトランスデューサが、針の先端部または針内に設
けられたスタイレットの位置に物理的に位置付けられた
りしている。これらの特許では、能動トランスデューサ
が針と共にあることによって、特にそれが針先に位置し
ていることによって、超音波画像における針先の鮮鋭度
を可変にする技術が論じられている。しかしながら、こ
れらの技術は二つの重要な欠点を有している。一つは、
インビボ（生体内）用途であって、患者の安全を考慮し
て高度に小型化されたトランスデューサの構造を必要と
することである。第二には、画像スキャンヘッドの信号
と、生検針トランスデューサへの信号及び該トランスデ
ューサからの信号とを同期させるために、システムを一
体化するという重要性が求められるということである。 これらの能動的で且つ生体に対しては侵略的である技術
は、高度な針の視認性および正確性を提供する一方で、
非常に難しい条件を満足しなければならないという重要
な問題を有している。
【０００４】最近、１９９０年発行の『ジャーナル オ
ブ ウルトラサウンド イン メディスン』誌第９巻の
第２４３〜２４５頁に、生検針を受動的に見るための技
術原理が報告されている。それによれば、生検針の通路
あるいはそのガイドワイヤは、その移動している様子が
カラーのドップラー画像上に鮮鋭に映し出される。生検
針あるいはそのガイドワイヤの手による操縦は、針全体
のカラー画像で映し出される。そのような技術は、本来
のドップラー画像の物理的原理に従うものであり、多く
の場合は、その簡易性および付加システムを一体化する
必要性がないことから、上述の能動的な技術よりも好ま
しい。しかしながらこの技術は、針が操縦されていると
きしか針の画像が明瞭にならず、そしてその画像は針全
体の粗雑な画像であるという欠点がある。針先だけが連
続的に見られるのが好ましく、針先を採取される組織の
箇所によりうまく位置させるのが好ましい。
ブ ウルトラサウンド イン メディスン』誌第９巻の
第２４３〜２４５頁に、生検針を受動的に見るための技
術原理が報告されている。それによれば、生検針の通路
あるいはそのガイドワイヤは、その移動している様子が
カラーのドップラー画像上に鮮鋭に映し出される。生検
針あるいはそのガイドワイヤの手による操縦は、針全体
のカラー画像で映し出される。そのような技術は、本来
のドップラー画像の物理的原理に従うものであり、多く
の場合は、その簡易性および付加システムを一体化する
必要性がないことから、上述の能動的な技術よりも好ま
しい。しかしながらこの技術は、針が操縦されていると
きしか針の画像が明瞭にならず、そしてその画像は針全
体の粗雑な画像であるという欠点がある。針先だけが連
続的に見られるのが好ましく、針先を採取される組織の
箇所によりうまく位置させるのが好ましい。
【０００５】
【発明の開示】本発明の原理によれば、生検針の超音波
画像化のための装置および方法が提供される。本発明は
、上述の能動的技術に比して、生体に対して侵略的なト
ランスデューサを用いることがなく、またシステムの一
体化は小型化されるという点で有利である。本発明はま
た、針を手動操縦する上述の技術と比して、生検針の針
先が優先的に且つ連続的に見られるという点で有利であ
る。本発明の原理に従って構成された装置は、生検針を
、また好ましくは生検針に設けられているスタイレット
を機械的に往復動させるための手段を採用している。 好ましい実施例においては、往復動の周波数は低可聴域
の周波数である。そのような機械的な往復動は、針先で
小さい振幅の運動を生じ、これはドップラー技術の利用
により容易に検知できる。この針先で検知された機械的
運動は、採取される組織の画像の中で針先の位置を描写
する像にドップラー検知によって変換される。本発明の
方法においては、針もしくはスタイレットを機械的に往
復動させるための手段が針もしくはスタイレットに接続
される。生検処置が行われている際のその針もしくはス
タイレットの運動が、ドップラー画像システムによって
検知される。
画像化のための装置および方法が提供される。本発明は
、上述の能動的技術に比して、生体に対して侵略的なト
ランスデューサを用いることがなく、またシステムの一
体化は小型化されるという点で有利である。本発明はま
た、針を手動操縦する上述の技術と比して、生検針の針
先が優先的に且つ連続的に見られるという点で有利であ
る。本発明の原理に従って構成された装置は、生検針を
、また好ましくは生検針に設けられているスタイレット
を機械的に往復動させるための手段を採用している。 好ましい実施例においては、往復動の周波数は低可聴域
の周波数である。そのような機械的な往復動は、針先で
小さい振幅の運動を生じ、これはドップラー技術の利用
により容易に検知できる。この針先で検知された機械的
運動は、採取される組織の画像の中で針先の位置を描写
する像にドップラー検知によって変換される。本発明の
方法においては、針もしくはスタイレットを機械的に往
復動させるための手段が針もしくはスタイレットに接続
される。生検処置が行われている際のその針もしくはス
タイレットの運動が、ドップラー画像システムによって
検知される。
【０００６】さらには、針先がそのドップラー信号の応
答によって描写されるときに、その針先の描写は、採取
される組織のストラクチャを示す画像を不明瞭にし得る
ことも分かった。このことは、医師が針先を目標の組織
に対して正確に位置させる可能性を損なってしまうであ
ろう。本発明のさらに好ましい実施例の態様によれば、
針先のドップラー信号の応答による描写は、組織のスト
ラクチャを表す像のカラー変調が行われる。このように
、目標の組織は常に医師に見え、針先のドップラー信号
の応答によって不明瞭になることはなく、そして目標組
織の色相および色の強さが針先を正確に表示する。
答によって描写されるときに、その針先の描写は、採取
される組織のストラクチャを示す画像を不明瞭にし得る
ことも分かった。このことは、医師が針先を目標の組織
に対して正確に位置させる可能性を損なってしまうであ
ろう。本発明のさらに好ましい実施例の態様によれば、
針先のドップラー信号の応答による描写は、組織のスト
ラクチャを表す像のカラー変調が行われる。このように
、目標の組織は常に医師に見え、針先のドップラー信号
の応答によって不明瞭になることはなく、そして目標組
織の色相および色の強さが針先を正確に表示する。
【０００７】
【実施例】図１を参照して、本発明に係る生検針の超音
波画像化システムがブロック図で示されている。多数の
画像トランスデューサ１１を含んだ超音波スキャンヘッ
ド１０が患者の皮膚面３０に接触している。好ましい実
施例においては、スキャンヘッド１０はフェーズドアレ
ー走査型トランスデューサ装置である。スキャンヘッド
はケーブル１２によって受発信モジュール１４に接続さ
れている。この受発信モジュール１４は、トランスデュ
ーサ１１へエネルギを与えるパルスないし信号波を供給
するためのドライバであり、走査されている組織のスト
ラクチャから戻ってくる信号および反射波の受信に応答
してトランスデューサにより発生させられる電気信号を
受信し且つ増幅するための受信器である。スキャンヘッ
ドのトランスデューサは、受発信モジュール１４に接続
されたタイミング・アンド・コントロール・システム２
４による制御の下で、互いに所定の位相差を有する超音
波を発生するように同期した状態で駆動される。受信さ
れて増幅された電気信号は、復調器１６によってシステ
ムのベースバンド信号に復調され、フェーズド・アレー
・スキャンヘッドの射出波ないし射出ベクトルに位置的
に対応するメモリないしストア１８に蓄積される。蓄積
された信号は、それからプロセッサ２０へ供給される。 信号は、このプロセッサでハイパスフィルタ２０ａに通
され、分光エスティメータ２０ｂによって解析される。 この分光エスティメータは、図４と共に以下に説明する
位相シフト情報のために解析されたデータを有しており
、この情報は、例えば色で示されるような速度表示を位
置的に描写する情報に翻訳される。そしてこの表示情報
は、ディスプレー２２上の所望の画像フォーマットに表
示される。そのようなエレメントの一つとしては、ワシ
ントン州、ボセルのアドバンスト・テクノロジー・ラボ
ラトリーズ社から入手可能なウルトラマーク９カラーフ
ロー画像システムに採用されているようなカラーフロー
画像システムがある。
波画像化システムがブロック図で示されている。多数の
画像トランスデューサ１１を含んだ超音波スキャンヘッ
ド１０が患者の皮膚面３０に接触している。好ましい実
施例においては、スキャンヘッド１０はフェーズドアレ
ー走査型トランスデューサ装置である。スキャンヘッド
はケーブル１２によって受発信モジュール１４に接続さ
れている。この受発信モジュール１４は、トランスデュ
ーサ１１へエネルギを与えるパルスないし信号波を供給
するためのドライバであり、走査されている組織のスト
ラクチャから戻ってくる信号および反射波の受信に応答
してトランスデューサにより発生させられる電気信号を
受信し且つ増幅するための受信器である。スキャンヘッ
ドのトランスデューサは、受発信モジュール１４に接続
されたタイミング・アンド・コントロール・システム２
４による制御の下で、互いに所定の位相差を有する超音
波を発生するように同期した状態で駆動される。受信さ
れて増幅された電気信号は、復調器１６によってシステ
ムのベースバンド信号に復調され、フェーズド・アレー
・スキャンヘッドの射出波ないし射出ベクトルに位置的
に対応するメモリないしストア１８に蓄積される。蓄積
された信号は、それからプロセッサ２０へ供給される。 信号は、このプロセッサでハイパスフィルタ２０ａに通
され、分光エスティメータ２０ｂによって解析される。 この分光エスティメータは、図４と共に以下に説明する
位相シフト情報のために解析されたデータを有しており
、この情報は、例えば色で示されるような速度表示を位
置的に描写する情報に翻訳される。そしてこの表示情報
は、ディスプレー２２上の所望の画像フォーマットに表
示される。そのようなエレメントの一つとしては、ワシ
ントン州、ボセルのアドバンスト・テクノロジー・ラボ
ラトリーズ社から入手可能なウルトラマーク９カラーフ
ロー画像システムに採用されているようなカラーフロー
画像システムがある。
【０００８】本発明の原理には、斜めに切り落とされて
尖らされた先端部を持つ中空の外套管４０が設けられた
生検針が含まれている。外套管内に設けられた部材４２
は、組織内に挿入されるが、スタイレットのように、尖
らされた先端部にまで延びて取り外し可能な部材である
。部材４２の基端部は、その部材ないしスタイレットを
長手方向に往復動させる機構４４に連結されている。 その機構４４は、リニアモータやソレノイド、スピーカ
コイルあるいはその他の装置で部材４２に長手方向の往
復動をさせて連結できるように利用できるもののように
、リニアな往復動作を発生する種々の装置のうちのどれ
であってもよい。機構４４は、正弦波、パルス、鋸歯や
その他の波形のように機構４４にとって適切な波形のエ
ネルギを与える発振器４６によってエネルギが与えられ
る。以下にのべるように、発振器の波形は、発振器４６
をタイミング・アンド・コントロール・システム２４に
接続することによって、スキャンヘッドのトランスデュ
ーサ１１のエネルギ付与と同期させられており、それに
よって、部材４２の動作と、生検針の鮮明かつ連続した
像のためのスキャンヘッドからの射出波とが同期する。
尖らされた先端部を持つ中空の外套管４０が設けられた
生検針が含まれている。外套管内に設けられた部材４２
は、組織内に挿入されるが、スタイレットのように、尖
らされた先端部にまで延びて取り外し可能な部材である
。部材４２の基端部は、その部材ないしスタイレットを
長手方向に往復動させる機構４４に連結されている。 その機構４４は、リニアモータやソレノイド、スピーカ
コイルあるいはその他の装置で部材４２に長手方向の往
復動をさせて連結できるように利用できるもののように
、リニアな往復動作を発生する種々の装置のうちのどれ
であってもよい。機構４４は、正弦波、パルス、鋸歯や
その他の波形のように機構４４にとって適切な波形のエ
ネルギを与える発振器４６によってエネルギが与えられ
る。以下にのべるように、発振器の波形は、発振器４６
をタイミング・アンド・コントロール・システム２４に
接続することによって、スキャンヘッドのトランスデュ
ーサ１１のエネルギ付与と同期させられており、それに
よって、部材４２の動作と、生検針の鮮明かつ連続した
像のためのスキャンヘッドからの射出波とが同期する。
【０００９】本発明の生検針の使用方法について以下に
説明する。スキャンヘッド１０は、組織表面３０に面し
て位置させられ、生検されるべき部位３１がうまく画像
セクタ内に見えるようになるまで操作される。画像セク
タは、図１に部位３１の両側に破線で示すセクタ境界線
３２ａおよび３２ｂで表示されている。機構４４は、生
検針の部材４２に接続されており、外套管４０内で部材
４２が長手方向に往復動させるようにエネルギ付与され
ている。生検針は、組織内に挿入され、部位３１の方へ
、そしてスキャンヘッドの視野内へ向けられる。針がそ
の視野内に来ると、外套管の先の振動部材の運動は、画
像システムによってドップラー応答を生じる。そのドッ
プラー応答は、色のスポットないしドットとなってスト
ラクチャの超音波画像内に位置的に示される。色のスポ
ットないしドットは外套管先で部材４２の運動の位置を
示し、生検針が部位３１の方へ向くとそのスポットは画
像表示内で部位３１へ接近することになる。色のスポッ
トが画像内で部位３１と一致すると、外套管４０は部位
の生検を行う適切な位置にあることになる。部材４２は
、外套管を通した生検を許容する位置で外套管から引き
出される。
説明する。スキャンヘッド１０は、組織表面３０に面し
て位置させられ、生検されるべき部位３１がうまく画像
セクタ内に見えるようになるまで操作される。画像セク
タは、図１に部位３１の両側に破線で示すセクタ境界線
３２ａおよび３２ｂで表示されている。機構４４は、生
検針の部材４２に接続されており、外套管４０内で部材
４２が長手方向に往復動させるようにエネルギ付与され
ている。生検針は、組織内に挿入され、部位３１の方へ
、そしてスキャンヘッドの視野内へ向けられる。針がそ
の視野内に来ると、外套管の先の振動部材の運動は、画
像システムによってドップラー応答を生じる。そのドッ
プラー応答は、色のスポットないしドットとなってスト
ラクチャの超音波画像内に位置的に示される。色のスポ
ットないしドットは外套管先で部材４２の運動の位置を
示し、生検針が部位３１の方へ向くとそのスポットは画
像表示内で部位３１へ接近することになる。色のスポッ
トが画像内で部位３１と一致すると、外套管４０は部位
の生検を行う適切な位置にあることになる。部材４２は
、外套管を通した生検を許容する位置で外套管から引き
出される。
【００１０】生検針の部材４２の運動は、図２に針先の
拡大図で明確に示されている。図２においてスタイレッ
ト４２’は、外套管４０内で矢印４３で示すように長手
方向に往復動させられる。好ましくは、そのスタイレッ
トに伝えられる運動は可能なかぎり長手方向に限られる
。振動の径方向成分が最小にされると針のドップラー応
答は正に針先に制限され、スタイレットの先は図の４８
で示す引っ込んだ位置と、外套管の口に破線４８ａで示
す伸張位置との間で往復動する。図示の実施例では、位
置４８と４８ａとの間の移動範囲は、数ｍｍないしそれ
以下であり、一般には１ｍｍ前後である。このように、
可視のドップラー応答として超音波画像に見られるもの
は、針先の口でのスタイレットの運動だけであり、外套
管のボディ全体は除外される。針先は、生検される組織
へ正確に導かれるので画像内で明るくされ、それは針先
からのドップラー応答のみであれば達成される。径方向
の振動成分は、外套管の表面の運動を生じ、それは外套
管４０の表面に沿った好ましくない種々の位置からのド
ップラー応答を引き出してしまい、針先の位置の像に加
えてその運動の像も出てしまう。それは、針先の移動を
追いかけているユーザに対して画像の混乱を与えてしま
う。生検処置の正確性は、径方向成分の運動を最小に抑
えて外套管からのドップラー応答を得ることで高められ
る。
拡大図で明確に示されている。図２においてスタイレッ
ト４２’は、外套管４０内で矢印４３で示すように長手
方向に往復動させられる。好ましくは、そのスタイレッ
トに伝えられる運動は可能なかぎり長手方向に限られる
。振動の径方向成分が最小にされると針のドップラー応
答は正に針先に制限され、スタイレットの先は図の４８
で示す引っ込んだ位置と、外套管の口に破線４８ａで示
す伸張位置との間で往復動する。図示の実施例では、位
置４８と４８ａとの間の移動範囲は、数ｍｍないしそれ
以下であり、一般には１ｍｍ前後である。このように、
可視のドップラー応答として超音波画像に見られるもの
は、針先の口でのスタイレットの運動だけであり、外套
管のボディ全体は除外される。針先は、生検される組織
へ正確に導かれるので画像内で明るくされ、それは針先
からのドップラー応答のみであれば達成される。径方向
の振動成分は、外套管の表面の運動を生じ、それは外套
管４０の表面に沿った好ましくない種々の位置からのド
ップラー応答を引き出してしまい、針先の位置の像に加
えてその運動の像も出てしまう。それは、針先の移動を
追いかけているユーザに対して画像の混乱を与えてしま
う。生検処置の正確性は、径方向成分の運動を最小に抑
えて外套管からのドップラー応答を得ることで高められ
る。
【００１１】さらに、針の運動の径方向成分を最小にす
ることで、振動の感覚が組織へ伝わることはなく、また
ユーザの手に伝わることもない。一方、針が組織に挿入
される際に曲がると振動の径方向成分は不可避的に生じ
るが、普通は針が真っすぐになるので、外套管の表面で
の振動の感覚は減少される。
ることで、振動の感覚が組織へ伝わることはなく、また
ユーザの手に伝わることもない。一方、針が組織に挿入
される際に曲がると振動の径方向成分は不可避的に生じ
るが、普通は針が真っすぐになるので、外套管の表面で
の振動の感覚は減少される。
【００１２】本発明の好適な一実施例において、スタイ
レットの移動範囲内の最も先端側は、外套管の開放され
た口の位置であってそれを越えていない。組織のどの位
置においても、外套管の先の口を越えて往復動するスタ
イレットのために生じるダメージは避けられるべきであ
る。そして、外科医の操縦の下で、外套管の鋭利な先で
組織の切り取りだけが行われるべきである。
レットの移動範囲内の最も先端側は、外套管の開放され
た口の位置であってそれを越えていない。組織のどの位
置においても、外套管の先の口を越えて往復動するスタ
イレットのために生じるダメージは避けられるべきであ
る。そして、外科医の操縦の下で、外套管の鋭利な先で
組織の切り取りだけが行われるべきである。
【００１３】図１の生検針の部材４２を長手方向へ運動
させるための機構は、生検針の基端部側に位置して図３
に断面図で示されている。外套管４０の端部に取り付け
られているのは外套管ハブ５０であり、スタイレット４
２’の端部に取り付けられているのはスタイレットハブ
５２である。スタイレットハブ５２の周囲には、間隔を
あけて二つの環状リングないしフランジ７２および７４
が設けられている。この生検針の基端部は、往復動機構
のハウジング６０の内側にピッタリと組み付けられてい
る。ハウジング６０の基端部の内部には、コイル６４と
可動プランジャ６６とを含むソレノイド６２が設けられ
ており、可動プランジャ６６の端部６８には螺子が切ら
れている。コイル６４からのワイヤ６５は、ハウジング
６０の背面から外へ出されている。プランジャ６６の螺
子付き端部は、往復動するスライダ７０内に螺子込まれ
ており、このスライダ７０はその端部に、リング７２，
７４の間のスタイレットハブ５２に係合する開口を有し
ている。フランジ７４の前方のゴムのＯリング７６と、
プランジャの後方のゴムのバンパ７８とは、向きを変え
るときの機構を補助する。
させるための機構は、生検針の基端部側に位置して図３
に断面図で示されている。外套管４０の端部に取り付け
られているのは外套管ハブ５０であり、スタイレット４
２’の端部に取り付けられているのはスタイレットハブ
５２である。スタイレットハブ５２の周囲には、間隔を
あけて二つの環状リングないしフランジ７２および７４
が設けられている。この生検針の基端部は、往復動機構
のハウジング６０の内側にピッタリと組み付けられてい
る。ハウジング６０の基端部の内部には、コイル６４と
可動プランジャ６６とを含むソレノイド６２が設けられ
ており、可動プランジャ６６の端部６８には螺子が切ら
れている。コイル６４からのワイヤ６５は、ハウジング
６０の背面から外へ出されている。プランジャ６６の螺
子付き端部は、往復動するスライダ７０内に螺子込まれ
ており、このスライダ７０はその端部に、リング７２，
７４の間のスタイレットハブ５２に係合する開口を有し
ている。フランジ７４の前方のゴムのＯリング７６と、
プランジャの後方のゴムのバンパ７８とは、向きを変え
るときの機構を補助する。
【００１４】操作に際しては、コイル６４内のプランジ
ャ６６が長手方向に往復動するための適当な波形によっ
てソレノイド６２がエネルギ付与される。プランジャは
往復動することによってスライダ７０を矢印のように運
動させ、それによってスタイレット４２’を外套管４０
内で長手方向に往復動させる。Ｏリング７６とバンパ７
８は、機構がその方向を逆転させるときにその運動を緩
衝する。
ャ６６が長手方向に往復動するための適当な波形によっ
てソレノイド６２がエネルギ付与される。プランジャは
往復動することによってスライダ７０を矢印のように運
動させ、それによってスタイレット４２’を外套管４０
内で長手方向に往復動させる。Ｏリング７６とバンパ７
８は、機構がその方向を逆転させるときにその運動を緩
衝する。
【００１５】所望の往復動を発生するために、ソレノイ
ドに替わってリニアモータのような他の機構も採用でき
る。スピーカコイルも替わって採用でき、その場合はコ
イルが可動成分となる。ソレノイドのプランジャの概し
て大きな質量に対して可動成分であるコイルの質量が小
さいような場合には、スピーカコイル型の機構が好まし
い。
ドに替わってリニアモータのような他の機構も採用でき
る。スピーカコイルも替わって採用でき、その場合はコ
イルが可動成分となる。ソレノイドのプランジャの概し
て大きな質量に対して可動成分であるコイルの質量が小
さいような場合には、スピーカコイル型の機構が好まし
い。
【００１６】好ましいカラーフロー画像表示システムと
本発明の生検針との使用は、図４および図５（Ａ），（
Ｂ）を参照して説明される。図１を参照して説明された
カラーフロー画像システムは、アンサンブルと呼ばれる
一連の超音波パルスを伝達することで作動する。そのパ
ルスのアンサンブルは、１方向に送られ、レイラインと
呼ばれる。四つのレイラインＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ
４が図４に示されている。パルスのアンサンブルから戻
って来る信号は、図４にレイラインＲ１の位置Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３，・・・・・・Ｓｎ−２，Ｓｎ−１，Ｓｎで示
すように、そのレイラインに沿う位置に関して受信され
復調され蓄積される。レイラインＲ１からの信号が処理
されていると、同様のアンサンブルが次のレイラインＲ
２のために発信され受信される。その処理は、信号情報
をハイパスフィルタに通し、その後これに分光エスティ
メーションを行うことを含んでいる。本発明に関して認
識しておかなければならない重要なことは、ドップラー
は一般に操作周波数を一つないし複数持っていると考え
られているが、分光エスティメーションは一つの周波数
を測定するのではない。即ち、それは位相シフトを決定
するのである。位相シフトが時間によって分割され、こ
のフォーマットでユーザに提供されるとき、周波数のト
ランスレーションが引き出されるだけである。本発明の
原理は、針先の運動がトランスレーションの速度ないし
レイライン間のトランスレーションの範囲をもっている
ことであり、そしてそれはカラーフロー画像システムに
よるドップラー応答を生じるトランスレーションの速度
ないし範囲である。一般に信じられていることに反して
、それは測定される針の振動の周波数ではなく、むしろ
針先のトランスレーションから生じるドップラーのシフ
トされた信号である。具体的には、図４のレイラインＲ
１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４のような、多数のレイライン
のアンサンブルが発信され、受信されそして処理される
。Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３等から延びる矢印によって示される
ように、複数のレイラインを横切る信号の応答は、運動
を表示するドップラーのシフトのために解析され、そし
て運動は、その方向と速度の描写である色と強さで位置
的に表示される。
本発明の生検針との使用は、図４および図５（Ａ），（
Ｂ）を参照して説明される。図１を参照して説明された
カラーフロー画像システムは、アンサンブルと呼ばれる
一連の超音波パルスを伝達することで作動する。そのパ
ルスのアンサンブルは、１方向に送られ、レイラインと
呼ばれる。四つのレイラインＲ１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ
４が図４に示されている。パルスのアンサンブルから戻
って来る信号は、図４にレイラインＲ１の位置Ｓ１，Ｓ
２，Ｓ３，・・・・・・Ｓｎ−２，Ｓｎ−１，Ｓｎで示
すように、そのレイラインに沿う位置に関して受信され
復調され蓄積される。レイラインＲ１からの信号が処理
されていると、同様のアンサンブルが次のレイラインＲ
２のために発信され受信される。その処理は、信号情報
をハイパスフィルタに通し、その後これに分光エスティ
メーションを行うことを含んでいる。本発明に関して認
識しておかなければならない重要なことは、ドップラー
は一般に操作周波数を一つないし複数持っていると考え
られているが、分光エスティメーションは一つの周波数
を測定するのではない。即ち、それは位相シフトを決定
するのである。位相シフトが時間によって分割され、こ
のフォーマットでユーザに提供されるとき、周波数のト
ランスレーションが引き出されるだけである。本発明の
原理は、針先の運動がトランスレーションの速度ないし
レイライン間のトランスレーションの範囲をもっている
ことであり、そしてそれはカラーフロー画像システムに
よるドップラー応答を生じるトランスレーションの速度
ないし範囲である。一般に信じられていることに反して
、それは測定される針の振動の周波数ではなく、むしろ
針先のトランスレーションから生じるドップラーのシフ
トされた信号である。具体的には、図４のレイラインＲ
１，Ｒ２，Ｒ３およびＲ４のような、多数のレイライン
のアンサンブルが発信され、受信されそして処理される
。Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３等から延びる矢印によって示される
ように、複数のレイラインを横切る信号の応答は、運動
を表示するドップラーのシフトのために解析され、そし
て運動は、その方向と速度の描写である色と強さで位置
的に表示される。
【００１７】スタイレットの先がカラーフロー画像シス
テムの動作に関連して非同期に動かされるとき、針の先
の動作を表す色のスポットに移動もしくはフリッカーを
伴うモアレパターンが発生することが知られている。色
は、一方向からもう一方の方向へのレイライン・タイミ
ングに関する動作の変化のように、チラツキあるいは変
化する。もしレイラインの発射が正確な瞬間に行われれ
ば、スタイレットの先が戻り方向にあるときは、有効な
動作はなく、超音波画像内に針先は見えない。これらの
問題は、生検針の運動とドップラーのレイラインの発射
のタイミングとを同期させることによって解決される。 動力機構４４のための駆動信号は、図５（Ａ）に、ｔ１
，ｔ２等の時間に生じる機構の逆転で鋸歯状の波形とし
て図示されている。これら逆転の時間は、アンサンブル
発射の開始ないしは、ドップラーのレイラインの発射の
間になされる従来どおりの２次元的なストラクチャの画
像形成の周期に同期される。図５（Ｂ）は図５（Ａ）の
波形に対応した図であり、４番目のレイラインの発射毎
の開始に同期して生じるスタイレットの先の逆転を示し
ている。この例では、４番目、８番目、１２番目と４倍
毎の順のレイラインの後に逆転が生じる。このように同
期したスタイレットの先の運動によって、有害なモアレ
パターン効果や逆転像の脱落は改善され得る。図１にお
いて、タイミング・アンド・コントロール・システム２
４は、使用に適切なパルスを発振機構４６によって同期
させるレイラインのアンサンブルを提供する。
テムの動作に関連して非同期に動かされるとき、針の先
の動作を表す色のスポットに移動もしくはフリッカーを
伴うモアレパターンが発生することが知られている。色
は、一方向からもう一方の方向へのレイライン・タイミ
ングに関する動作の変化のように、チラツキあるいは変
化する。もしレイラインの発射が正確な瞬間に行われれ
ば、スタイレットの先が戻り方向にあるときは、有効な
動作はなく、超音波画像内に針先は見えない。これらの
問題は、生検針の運動とドップラーのレイラインの発射
のタイミングとを同期させることによって解決される。 動力機構４４のための駆動信号は、図５（Ａ）に、ｔ１
，ｔ２等の時間に生じる機構の逆転で鋸歯状の波形とし
て図示されている。これら逆転の時間は、アンサンブル
発射の開始ないしは、ドップラーのレイラインの発射の
間になされる従来どおりの２次元的なストラクチャの画
像形成の周期に同期される。図５（Ｂ）は図５（Ａ）の
波形に対応した図であり、４番目のレイラインの発射毎
の開始に同期して生じるスタイレットの先の逆転を示し
ている。この例では、４番目、８番目、１２番目と４倍
毎の順のレイラインの後に逆転が生じる。このように同
期したスタイレットの先の運動によって、有害なモアレ
パターン効果や逆転像の脱落は改善され得る。図１にお
いて、タイミング・アンド・コントロール・システム２
４は、使用に適切なパルスを発振機構４６によって同期
させるレイラインのアンサンブルを提供する。
【００１８】ある適用では、針先の運動をドップラーの
発射速度に同期させないのが好ましいこともある。もし
、発射の速度と運動の速度とが知られていて且つ同期さ
れていなければ、二つの速度の間の知られた相互変調周
波数でモアレパターンが生じるであろう。この所定の相
互変調周波数は、ドップラーのデータをフレームからフ
レームへフィルタリングすることによる周波数検知によ
って弁別できる。所定の周波数がドップラーの画像デー
タ内に検知されるとき、画像内の検知位置は、生検され
る組織内の針先を示すように画像表示上にマークされる
。
発射速度に同期させないのが好ましいこともある。もし
、発射の速度と運動の速度とが知られていて且つ同期さ
れていなければ、二つの速度の間の知られた相互変調周
波数でモアレパターンが生じるであろう。この所定の相
互変調周波数は、ドップラーのデータをフレームからフ
レームへフィルタリングすることによる周波数検知によ
って弁別できる。所定の周波数がドップラーの画像デー
タ内に検知されるとき、画像内の検知位置は、生検され
る組織内の針先を示すように画像表示上にマークされる
。
【００１９】生検針が周波数のワイドレンジを超えて往
復動できることは知られている。可聴周波数が容易に適
用できることは知られており、数百ヘルツの周波数が好
ましく、１００ヘルツ以下の周波数が最も好ましい。例
えば一実施例では、ドップラー情報のための１グループ
のレイラインを発信し、対応する画像セクタ領域内のス
トラクチャを検知するために、一連の５２個の超音波パ
ルスが発射される。パルスの速度は４ＫＨｚが用いられ
る。この一連のパルスの最後では、スタイレットの先の
移動方向が逆転されてスタイレットが反対方向へ同一時
間で移動する。パルス速度は、スタイレットの最高移動
サイクルに対応するパルスの数、すなわち１０４パルス
で割られることによって、約３８．５ヘルツの周波数が
得られ、これがスタイレットのための発振周波数である
。
復動できることは知られている。可聴周波数が容易に適
用できることは知られており、数百ヘルツの周波数が好
ましく、１００ヘルツ以下の周波数が最も好ましい。例
えば一実施例では、ドップラー情報のための１グループ
のレイラインを発信し、対応する画像セクタ領域内のス
トラクチャを検知するために、一連の５２個の超音波パ
ルスが発射される。パルスの速度は４ＫＨｚが用いられ
る。この一連のパルスの最後では、スタイレットの先の
移動方向が逆転されてスタイレットが反対方向へ同一時
間で移動する。パルス速度は、スタイレットの最高移動
サイクルに対応するパルスの数、すなわち１０４パルス
で割られることによって、約３８．５ヘルツの周波数が
得られ、これがスタイレットのための発振周波数である
。
【００２０】また、図３の針の基端部における機構の大
きさおよび重さを減ずることが、いくらかのユーザにと
っては好ましくないかも知れないが、或る適用において
は好ましいことも知られている。それらの適用において
図１の機構４６は、超音波機械の中に収容され或いは取
り付けられてもよく、また部材４２の基端部に、速度計
ケーブルと同様の薄く外装されたケーブルによって接続
されてもよい。超音波機械内の機構は、外装内のケーブ
ルによってスタイレットにもたらす必要な運動を発生す
る。したがってユーザは、薄い外装のケーブルだけで超
音波機械に接続されて、非常に軽い生検針が組み付けら
れたものを得ることができる。
きさおよび重さを減ずることが、いくらかのユーザにと
っては好ましくないかも知れないが、或る適用において
は好ましいことも知られている。それらの適用において
図１の機構４６は、超音波機械の中に収容され或いは取
り付けられてもよく、また部材４２の基端部に、速度計
ケーブルと同様の薄く外装されたケーブルによって接続
されてもよい。超音波機械内の機構は、外装内のケーブ
ルによってスタイレットにもたらす必要な運動を発生す
る。したがってユーザは、薄い外装のケーブルだけで超
音波機械に接続されて、非常に軽い生検針が組み付けら
れたものを得ることができる。
【００２１】また、従来のカラーフロー画像システムが
、フローが生じる画像内に色の領域を挿入することによ
って、ストラクチャにおけるフローの特徴を強力に強調
することも知られている。ハイライティング・フローの
間、フローが生じる画像内には、組織のストラクチャが
色で不明瞭にされるように、ストラクチャは描写されな
い。このことは、針先が接近するにつれて、生検される
部位をユーザがコンスタントに見られるようにする、と
いうことを目的とする本発明にとっては好ましくない。 好ましい実施例においては、置き換えをする替わりに、
針先が部位へ近付くにつれて色でその部位のストラクチ
ャをマスキングしており、そのため、針先の位置を表す
色が、部位の表示を変調するために用いられている。こ
のように、針先が部位に近付き、その部位に達すると、
部位の画像が色を変える。色の付けられた領域の中心が
、スタイレットの先の運動がドップラー応答を発生して
いる針先の開口の位置である。
、フローが生じる画像内に色の領域を挿入することによ
って、ストラクチャにおけるフローの特徴を強力に強調
することも知られている。ハイライティング・フローの
間、フローが生じる画像内には、組織のストラクチャが
色で不明瞭にされるように、ストラクチャは描写されな
い。このことは、針先が接近するにつれて、生検される
部位をユーザがコンスタントに見られるようにする、と
いうことを目的とする本発明にとっては好ましくない。 好ましい実施例においては、置き換えをする替わりに、
針先が部位へ近付くにつれて色でその部位のストラクチ
ャをマスキングしており、そのため、針先の位置を表す
色が、部位の表示を変調するために用いられている。こ
のように、針先が部位に近付き、その部位に達すると、
部位の画像が色を変える。色の付けられた領域の中心が
、スタイレットの先の運動がドップラー応答を発生して
いる針先の開口の位置である。
【図１】 本発明に係る生検針の超音波画像化システ
ムを示すブロック図である。
ムを示すブロック図である。
【図２】 本発明において使用される生検針の針先側
端部の断面図である。
端部の断面図である。
【図３】 本発明において生検針を振動させるための
機構の断面図である。
機構の断面図である。
【図４】 本発明の原理を示す超音波セクタのレイに
よる描写を示す図である。
よる描写を示す図である。
【図５】 本発明の生検針の操作を示す波形およびタ
イミングの線図である。
イミングの線図である。
１０ 超音波スキャンヘッド
１１ 画像トランスデューサ
１２ ケーブル
１４ 受発信モジュール
１６ 復調器
１８ ストア
２０ プロセッサ
２０ａ ハイパスフィルタ
２０ｂ 分光エスティメータ
２２ ディスプレー
２４ タイミング・アンド・コントロール・システム
３０ 患者の皮膚面 ３１ 部位 ３２ａ，３２ｂ 画像セクタの境界線４０ 外套管 ４２ 外套管内の部材 ４２’ スタイレット ４４ 往復動発生機構 ４６ 発振器 ４８，４８ａ スタイレットの往復動の両端位置５０
外套管ハブ ５２ スタイレットハブ ６０ ハウジング ６２ ソレノイド ６４ コイル ６５ ワイヤ ６６ プランジャ ６８ プランジャの螺子付き端部 ７０ スライダ ７２，７４ リングないしフランジ ７６ Ｏリング ７８ バンパ
３０ 患者の皮膚面 ３１ 部位 ３２ａ，３２ｂ 画像セクタの境界線４０ 外套管 ４２ 外套管内の部材 ４２’ スタイレット ４４ 往復動発生機構 ４６ 発振器 ４８，４８ａ スタイレットの往復動の両端位置５０
外套管ハブ ５２ スタイレットハブ ６０ ハウジング ６２ ソレノイド ６４ コイル ６５ ワイヤ ６６ プランジャ ６８ プランジャの螺子付き端部 ７０ スライダ ７２，７４ リングないしフランジ ７６ Ｏリング ７８ バンパ
Claims (16)
- 【請求項１】 動作が位置的に描写される画像を発生
するための超音波画像化システムと、尖った先端部を有
する中空の外套管を有する生検針と、上記生検針と連結
され、上記超音波画像化システムによって位置的に検知
できる運動で該生検針の針先を往復動させるための動力
手段とを備えたことを特徴とする生検針の超音波画像化
装置。 - 【請求項２】 上記外套管内に設けられて該外套管の
先まで延びられる可動部材を備え、該可動部材を該外套
管内で往復動させるために上記動力手段が該可動部材に
連結されている請求項１記載の生検針の超音波画像化装
置。 - 【請求項３】 上記可動部材は、該可動部材の先端部
が上記外套管の先端部と実質的に一致する第１位置と、
該可動部材の先端部が上記第１位置よりも上記外套管内
に引き込まれた第２位置との間で往復動する請求項２記
載の生検針の超音波画像化装置。 - 【請求項４】 上記可動部材はスタイレットである請
求項３記載の生検針の超音波画像化装置。 - 【請求項５】 上記超音波画像化システムは、画像化
される主体に関するドップラー信号の発射を通して位置
的に運動を描写する請求項１記載の生検針の超音波画像
化装置。 - 【請求項６】 上記動力手段はソレノイドを含む請求
項１記載の生検針の超音波画像化装置。 - 【請求項７】 上記動力手段はスピーカ型可動コイル
を含む請求項１記載の生検針の超音波画像化装置。 - 【請求項８】 上記超音波画像化システムは、上記ド
ップラー信号の発射を制御するためのタイミング・アン
ド・コントロール手段を含み、該ドップラー信号の発射
と同期させて上記動力手段にエネルギを付与するために
、上記動力手段が該タイミング・アンド・コントロール
手段に連結されている請求項５記載の生検針の超音波画
像化装置。 - 【請求項９】 上記動力手段により発生させられた運
動を上記可動部材に連結するための連結手段を含む請求
項２記載の生検針の超音波画像化装置。 - 【請求項１０】 上記連結手段は、外装ケーブルを含
む請求項９記載の生検針の超音波画像化装置。 - 【請求項１１】 上記動力手段が、上記可動部材を可
聴周波数で往復動させるために該可動部材に連結されて
いる請求項９記載の生検針の超音波画像化装置。 - 【請求項１２】 上記可動部材が、１０００ヘルツ以
下の周波数で往復動させられる請求項１１記載の生検針
の超音波画像化装置。 - 【請求項１３】 上記可動部材が、１００ヘルツ以下
の周波数で往復動させられる請求項１２記載の生検針の
超音波画像化装置。 - 【請求項１４】 上記動力手段が、上記生検針の針先
を、該針の長手方向に往復動させる請求項１記載の生検
針の超音波画像化装置。 - 【請求項１５】 上記超音波画像化システムは、スト
ラクチャを位置的に描写する画像を発生し、該画像内の
上記針先の位置の近傍に色で該ストラクチャの画像を変
調することにより、該針先が該画像内で位置的に描写さ
れる請求項１記載の生検針の超音波画像化装置。 - 【請求項１６】 生検される領域を超音波により画像
化するステップと、針先を往復動させる手段を持った生
検針を、画像化されている領域内に挿入するステップと
、超音波ドップラー信号を上記画像化されている領域に
発射するステップと、超音波で画像化されている領域に
関する針先のドップラー応答のビシュアル信号を発生さ
せるステップとを有することを特徴とする生検針の位置
を画像化する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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