JPH0444747A - 超音波探触子 - 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】 ［発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波を用いて生体の断層像を得るための超
音波探触子に関し、特に血管内の狭搾時において、その
治療部位を常時リアルタイムで観察すべく、血管の超音
波断層像を高解像度で得るだめの超音波探触子に関する
。

（従来の技術） 従来より血管内に発生した狭搾部が原因で血行状態が不
良となった場合における治療の最も一般的な方法として
、バルーンカテーテル法がある。

このバルーンカテーテルは、直径的１　ｍｍ程度のカテ
ーテルの先端部にバルーンを備え付けたものである。そ
してｆｅｍｏｒａｌ　ａｒｔｅｒｙから挿入されたカテ
ーテルの先端部が狭搾部に到達すると、カテーテル内に
液体が送られてバルーンが膨らみ、狭搾部分が外側に圧
迫されて血行状態が回復する。このときの血行状態をモ
ニタリングする方法として従来では、Ｘ線透視装置を用
いていたが、この方法では細かい血行状態を観察するに
は困難であった。

そこで、前記方法に代わるものとして超音波による観察
方法か考えられていた。また近年、超音波診断技術は、
電子回路の高周波数化、トランスデユーサの微小細工加
工技術の進歩に相俟って進歩し、この技術によりトラン
スデユーサを体内に挿入できるようになってきた。

これにより消化管の診断では、内視鏡的なアプローチが
臨床の場で、広く普及し２つつある。さらに岐近では、
血管内にまでトランスデユー＝すを挿入し、ようとする
試みがなされＣいる。

第４図は既に提案されている方式を採用し、た超音波探
触子を有する超音波診断装置を示す概略ブロック図であ
る。超音波診断装置は、超音波探触子と本体部分からな
−）ている。同図に示すように、超音波探触ｒには、直
径２１以下のカテーテル３０の先端に、１個の超音波ト
ランスデユーサ〕１か該カテーテル３０に対して垂直に
装着されている。このトランスデユーサ１１にはカテー
テルチューブ壁３に埋め込まれた信号線９及びアス線を
介して本体部分の送信回路１３から超音波トランスデユ
ーサ１１を駆動するための駆動信号が送られ、また受信
信号はトランスデユーサ１１から本体側のプリアンプ１
５に送られる。

また前記超音波探触子においては、前記トランスデユー
サ１１と対向させて音響ミラー４が配置されＣいる。こ
の音響ミラー４は回転用ケーブル２２（いわゆるトルク
ケーブル）に取りイ・１けられ、さらにこの回転用ケー
ブル２２は本体側に設けられた回転機構部２゛３に取り
付けられている。回転機構部２３による回転運動が回転
用ケーブル２２を介して音響ミラー４に伝達され、高速
回転運動を行なう。

また音響ミラー４の表面は、回転用ケーブル２２の回転
軸に対して約４５度程度傾斜し、でいる。

これによりトランスデユーサ１１から放射された超音波
は、この音響ミラー４で反射し回転軸に対して９０度、
すなわちカテーテルの壁３とｉ角方向に超音波が放射さ
れる。そして受信時においても前記送信時と同様であり
、カテーテルの壁３と直角方向からの反射超音波のみが
受信される。

一方、前記方式の他に微小トランスデユーサを直接トル
クケーブルにより回転させる方式も提案されている。こ
れらいずれの方法でもこのようなメカニカル方式は、構
造が比較的簡単である。また高周波化（２０Ｍ　Ｈｚ〜
４０　Ｍ　Ｈｚが一般的に用いられている）が容易であ
ることから、実現し品＜、すてに臨床上で用いられる段
階に至っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第４図に示したような血管内の超音波断
層法は現在、血管壁の診断法の一つとし、でようやく臨
床の場で使用され始めた段階であり、いまた治療手段と
の有機的な結合はなされていない。このため、例えば血
管内狭搾部の治療時における位置決定や治療の効果判定
が大変であり、また不正確であったため、リアルタイム
で高解像度の断層像が得られず、また超音波診断能や操
作性、あるいは侵襲性等に問題があり、依然とし、てＸ
線による診断法が主流となっていた。

そこで本発明の目的は、リアルタイムで高解像度の断層
像を得、且つ超音波診断能及び操作性を向上し２得る超
音波探触子を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決する為の手段） 本発明は」−記の課題を解決し目的を達成する為に次の
ような下段を講した。すなわち本発明は、超音波を送受
信するための超音波トランスデユーサと、この超音波ト
ランスデユーサに送受信信号を導くための信号線と前記
超音波トランスデユーサとにより診断部位を機械的また
は電子的に走査する１段とを備えた超音波探触子におい
て、前記超音波トランスデユーサを細い管の中に配置し
、該超音波トランスデユーサを装着している前記細い管
の外周部に血管形成術のための・くルーンを配置し、た
ことを特徴とする。

（作用） このような手段を講したことにより、次のような作用を
早する。細い管内に超音波トランスデユーサを内蔵し、
この超音波トランスデユーサを装着している細い管の外
周部に設けたバルーンにより狭搾部が拡張され、前記超
音波トランスデユーサを機械的または電子的に走査させ
るので、バルーンにより拡張される血管の断面が、超音
波送受信により断層像で把握できる。これにより治療し
ながらリアルタイムで高解像度の断層像を得、且つ超音
波診断能及び操作性を向上できる。

（実施例） 第１図は本発明に係る超音波探触子を用いた超音波診断
装置の一実施例を示す概略ブロック図である。第１図に
おいて、超音波診断装置は、超音波探触子１と本体部分
２からなっている。

前記本体部分２は、送信系として送信回路１３゜信号線
１２．超音波トランスジューサ１１を有し、受信処理系
としてプリアンプ１５．受信回路１５ａ、対数増幅器１
６．Ｂモード処理系として断層像を得るべく受信信号の
包絡線を検波する検波回路１７．アナログ信号をディジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ　１８を有する。また本体部
分２は、表示系として、断層像データを記憶するフレー
ムメモリを有する画像メモリ１９．ＴＶモニタ２０を有
している。

前記超音波探触子１は、超音波を送受信するための超音
波トランスデユーサ１１と、前記超音波トランスデユー
サ１１をカテーテル３０の中に配置し、該超音波トラン
スデユーサ１１を装置している前記カテーテル３０の外
周部に血管形成術のだめのバルーン２７を配置している
。前記超音波トランスデユーサ１１は、細い管をなすカ
テーテル３０の先端部に設けられ、カテーテル３０の中
心軸に対して直角方向に超音波が放射されるように配置
されている。前記トランスデユーサ１１にはこれを回転
運動させるためのシャフト２２が取り付けられ、このシ
ャフト２２の他の一端は装置本体側の回転機構［２３に
取り付けられている。

また前記トランスデユーサ１１には信号線１２が取り付
けられ、この信号線１２は本体側に設けられた送信回路
１３及びプリアンプ１５に接続されている。

すなわち、前記送信回路１３は図示しないパルス発生器
からのレートパルスに基づき駆動パルスを発生する。こ
の駆動パルスは、信号線１２を介して前記カテーテル３
０内のトランスデユーサ１１に送られてこのトランスデ
ユーサ１１が駆動される。

一方、受信時には、トランスデユーサ１１により得られ
る受信信号は、カテーテル３０内の信号線１２を介して
本体側に設けられたプリアンプ１５に出力される。

そして受信信号は、受信手段としてのプリアンプ１５で
所定レベルまで増幅されたのち、受信回路１５ａで受信
される。またその信号は各チャンネルごとの信号は加算
合成され、対数増幅器１６を介して検波回路１７により
包路線検波される。

さらに前記信号は、Ａ／Ｄ１８（アナログ・ディジタル
信号変換器）によりディジタル信号に変換され、例えば
図示しないＸ−Ｙモニタに表示されるか、あるいは−旦
Ａ／Ｄ変換された後、画像メモリ１９に記憶され、ＴＶ
モニタ２０上に表示される。

位置検出器２４は、カテーテル３０の先端部、あるいは
本体側のシャフト２２の近辺に備えられ、画像を表示す
るためにトランスデユーサ１１の位置（回転角度）を正
確に画像構成部に伝えている。

第１図においては、前記位置検出器２４を本体側に備え
ている。この位置検出器２４は、先端部に置くほどトラ
ンスデユーサ１１の位置を正確に図ることができるが、
小型の検出器が必要となる。

また超小型のモータがあれば、トランスデユーサ１１と
本体側をシャフト２２でつなぐ必要はなく、直接にカテ
ーテル３０内部に取り付けることが可能となり、回転角
度検出もより容易であって且つ正確になる。

一方、前記超音波トランスデユーサ：１から血管内（生
体）に超音波が効率良く、放射あるいは前記超音波トラ
ンスデユーサ１１に反射波が受信されるためには、この
トランスデユーサ１１をカップリング溶液２６内で高速
回転させる。このカップリング溶液２６が血管内に漏れ
ず　しかも生体内に超音波が容易に透過するような音響
窓として、治療（血管形成術）のためのバルーン２７が
付けられる。前記バルーン２７は、まずカテーテルチュ
ーブ壁３に密着した状態で血管内に挿入され、狭搾部に
到達した時点で液体注入管２８を通してバルーン２７内
に液体が注入されこれを膨らませることができる。

このように構成されたカテーテル３０であれば、バルー
ン２７が膨らみ、血管の狭搾部が拡張する状態で高解像
度の超音波断層像と１７でリアルタイムで観察できるの
で、治療効果がその場で判定可能となる。これにより超
音波診断能及び操作性を向上することができる。また音
響窓２５あるいはバルーン２７からの多重反射を低減で
きる。さらにトランスデユーサ部分１１の気泡抜きをす
る場合には、バルーン２７のように柔軟な材料が音響窓
に兼用されている方がａ利である。

次に第２図に本発明の第２の実施例を示す。超音波トラ
ンスデユーサ１１を第２図に示すようにカテーテル３０
の先端内に１ケだけカテーテル３０に対し、−Ｃ垂直に
装着する。このトランスデユーサ１］には、カテーテル
チューブ壁３に埋め込まれた信号線９、及びアース線を
接続し、これらを介して本体部分から駆動信号が送られ
る。また受信信号はトランスデユーサ１１から本体側に
送られる。

さらにこの装置例では、Ｗ記トランスデユーサ１１−と
対向させて音響ミラー４か配置され、二の音響ミラー４
は回転運動を伝達するシャフト２２と接続されている。

そして本体側に設けられた回転機構部２３による回転運
動がミラー４に伝達され、高速回転運動を行なう。

前記音響ミラー４の表面は、中心軸に対して約４５度程
度傾斜しており、したか−〕で、トランスデユーサ］】
から放射された超音波は、音響ミラー４により反射され
、回転軸に対して、９０度、すなわちカテーテル３０の
壁３と直角方向に超音波が放射される。

一方、受信時においても前述した方法と同様であり、カ
テーテル３０の壁３と直角方向からの反射超音波のみが
受信される。そして前記音響ミラー４の回転運動により
超音波ビームによる高速なリニア走査が行なわれる。な
お第２図に示す場合には、信号線１２が固定されている
ため、プリアンプ〕５をカテーテル内に内蔵することも
できる。

例えばトランスデユーサ１１の先端寄りに内蔵すれば、
シャフト２２の回転の妨げにならない。プリアンプ］５
のカテーテル内内蔵により長い信号線〕２での特性劣化
を低減させることかできるので、高周波超音波での高画
質を得ることができる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す概略構成ブロック
図である。この場合にもトランスデュザ］１は第２図に
示すようにカテーテルの先端内に１ケ前記力デーテル３
０に対して垂直に装着する。このｌ・ランスデコーサ１
１には、カテーテルチューブ壁′３に埋め込まれた信号
線９、及びアス線を介して本体部分から駆動信号が送ら
れ、また受イ、−信号はトランスデユーサ１１．から本
体側に送られる。

この装置例では、ｉｊ記記号ランスデューサ１１対向さ
せ７：音響ミラー４が図示の如く置かれ、このミラー４
を往復連動さゼるための往復運動機構部２５を設けＣい
る。ミラー４と往復運動機構部＝２５とは、シャフト２
２により接続され、本体側の往復運動がこのミラー４に
伝達されて高速往復運動をｔうなう。このミラー４の表
面は中心軸に対し、て約４５度程度傾斜している。した
がって、トランスデユーサ１］−から放射された超音波
は、ミラー４で反射し５カテーテル軸に対して９０度、
すなわちカテーテルの壁３と直角方向に超音波が放射さ
れる。受信においても同様であり、カテーテルの壁３と
直角方向からの反射超音波の６が受信される。このミラ
ーの往復運動により超音波ビーノ、による高速なリニア
走査か実現される。

一方、第１図に示すようにトランスデユーサ１］を直接
往復運動させた高速リニア方式も実現できることは明ら
かであるが、その詳細な説明は省略する。本発明におい
ては、血管の狭搾部を治療するために用いられるバルー
ンと超音波イメージング装置を一体化したところに特徴
がある。従って、イメージング方法については本明細書
におするものに限定されるものではない。さらに本探触
子の適用部位は血管内に限らず、細い消化管を拡張させ
て観察する場合にも有効であることは言うまでもない。

このほか本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施
可能であるのは勿論である。

［発明の効果］ 本発明によれば、細い管内に超音波トランスデユーザを
内蔵し、この超音波トランスデユーサを装着している細
い管の外周部に設けたバルー・ンにより狭搾部が拡張さ
れ、前記超音波トランスデユーサを機械的または電子的
に走査させるので、バルーンにより拡張される血管の断
面が、超音波送受信により断層像で把握できる。これに
より治療しながらリアルタイムで高解像度の断層像を得
、且つ超音波診断能及び操作性を向上できる超音波探触
子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る超音波探触子を用いた超音波診断
装置の一実施例を示す概略ブロック図、第２図は本発明
の第２の実施例を示す概略ブロック図、第３図は本発明
の第３の実施例を示す概略ブロック図、第４図は従来の
機械走査型超音波探触子を用いた超音波診断装置の一例
を示す概略ブロック図である。 １・・・超音波探触子、２・・・本体部分、３・・カテ
ーテルチューブ壁、１１・・・超音波トランスデユーサ
、１２・・・信号線、１３・・・送信回路、１５−＝−
プリアンプ、１６・・・対数増幅器、１７・・・検波回
路、１８、・・Ａ／Ｄ、１９・・・画像メモリ、２０・
・、ＴＶモニタ、２２・・・シャフト、２３・・回転機
構部、２４・・・位置検出器、２５・・・音響窓、２６
・・・カップリング溶液、２７・・・バルーン、２８・
・・液体注入管、３０・・・カテーテル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超音波を送受信するための超音波トランスデューサと、
   この超音波トランスデューサに送受信信号を導くための
   信号線と前記超音波トランスデューサとにより診断部位
   を機械的または電子的に走査する手段とを備えた超音波
   探触子において、前記超音波トランスデューサを細い管
   の中に配置し、該超音波トランスデューサを装着してい
   る前記細い管の外周部に血管形成術のためのバルーンを
   配置したことを特徴とする超音波探触子。