JPH0454947A - 超音波検査装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、人体の体内等に挿入されて、超音波診断、検
査を行うための超音波検査装置に関するものである。

［従来の技術］ 超音波検査装置は、超音波送受信器とその観測装置とを
有し、超音波観測装置は超音波信号の送信回路及び受信
回路と、この受信回路て受信した超音波反射エコー信号
の処理回路を備えた信号処理機構と、この信号処理機構
からの出力信号に基づいて超音波画像を表示するモニタ
装置とから構成され、医療等の分野において広く用いら
れている。

ここて、超音波検査９診断の精度及び機能の向上を図る
ために、超音波送受信器を体内に挿入して、検査２診断
の対象となる部位の近傍位置にまで導いて、超音波の送
受信を行うようにしたものが用いられるようになってき
ている。また、内視鏡による検査９診断に加えて当該の
検査対象部位の体腔壁内組織に関する情報をも取得して
、３次元的な検査を行うために、超音波プローブを内視
鏡なガイドとして体内に挿入するようにしたものも開発
されている。この種の超音波検査装置にあっては、内視
鏡に設けられている鉗子その他の処置具を挿通するため
の挿通路を介して超音波プローブを挿通させて、超音波
送受信器を挿通路の先端部分から体内に導出した状態で
、超音波の送受信を行うように構成されている。

而して、超音波検査２診断を行うに当っては、超音波送
受信器を体腔等の膣壁に密着させるか、または水等の超
音波伝播部材を介在させて、膣壁に対面させて超音波の
送受信を行うが、超音波送受信器としては、その小型化
の要請から単板振動子が用いられるようになっており、
この関係から、この超音波送受信器を直線方向または回
転方向に手動操作または自動的に移動させるように走査
しなければならない。このように、超音波送受信器を機
械的に走査させる間に所定の幅の超音波断層像が取得さ
れるか、この超音波断層像をモニタ装置に表示するには
、超音波の反射エコー信号たけでなく、超音波送受信器
の位置の信号をも得る必要がある。従って、この種の超
音波検査装置にあっては、超音波送受信器の走査ストロ
ーク上の位置を検出するための機構を持たせるようにな
っている。

従来技術においては、内視鏡における挿通部の導入部に
超音波プローブの操作手段を取り付け、この操作手段を
手動で操作することによって、超音波送受信器を機械的
に走査させるようになし、この超音波送受信器の移動を
ポテンショメータで検出して、該ポテンショメータから
の信号によって超音波送受信器の走査ストローク上の位
置の検出を行うようにしたものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前述したポテンショメータは位置の検出を電
圧等のアナログ信号として得るものであるから、電源電
圧の変動や、外乱ノイズの影響を受は易い。しかも、こ
の種の超音波検査装置にあっては、例えば２０曹■の幅
で約５００パルスの超音波信号が出力されるというよう
に、超音波パルスの入射間隔は、例えば４０ＩＬｍ程度
の極めて狭いもので、このために超音波送受信器の位置
検出機構としては、極めて高度な位置検出に関する分解
能を必要とする。ところが、前述したポテンショメータ
から得られる電圧信号に基づいて位置検出を行うには、
その出力信号をコンパレータで比較して、レベル差を求
めるようにするが、この場合において、分解能を高める
と、比較されるレベル差がその分だけ小さくなり、信号
の安定が得られず、信頼性に劣ることになる。

以上のことから、ポテンショメータにおいては位置検出
の分解能に限界があり、この種の超音波送受信器が要求
する程度の分解能を持たせることが困難であるという欠
点がある。

本発明は畝上の点に鑑みてなされたものであって、機械
的に走査が行われる超音波送受信器の位置検出を極めて
高い分解能で、正確に、しかも安定した状態で行うこと
がてきるようにした超音波検査装置を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 前述の目的を達成するために、本発明は、超音波プロー
ブの内視鏡への連結部に超音波送受信器の走査ストロー
ク上の位置を検出するエンコータを設ける構成としたこ
とをその特徴とするものである。

［作用１ このように、超音波送受信器の走査ストローク上の位置
をロータリタイプまたはりニヤタイプのエンコータを用
いて検出することにより、該超音被送受信器の位置信号
を、ノイズ等の影響が少なく、安定した状態で出力され
るデジタル信号として取り出すことがてきる。

ここで、エンコーダとしては、アブソリュートエンコー
ダを用いれば、超音波送受信器の絶対位置の検出が行わ
れるので、モニタ装置における表示位置とのマツチング
を容易に行うことができるので都合が良い。しかしなが
ら、このアブソリュートエンコーダを用いて、位置検出
に関する分解能を高めるには大径のエンコーダを用いな
ければならない。

そこで、エンコーダの小型化の見地からはインクリメン
タルエンコーダが有利である。そして、十分小型で、し
かも分解能の高いエンコータが使用可能であれば、全走
査ストロークを１回転以内とし、Ｚ相を利用することに
よって、初期の目的を達成することができる。

また、現状において一般に選択可能なエンコーダを使用
するとすれば、このエンコーダを増速回転して、全走査
ストロークの間で複数回転させることによって、小型で
コンパクト、かつ軽量のエンコーダによって高い分解能
を得ることができ、内視鏡における挿通路の導入部に装
着する上で最も便利となる。

ただし、インクリメンタルエンコーダにあっては、超音
波送受信器の移動方向と相対位置との検出は行うことが
てきるが、その絶対位置を検出することはできない。そ
こで、超音波送受信器の走査ストロークにおける一定の
位置、例えばストローク端位置を原点位置として検出す
る位置検出手段を設け、実際に走査を行う際には、まず
この位置検出手段に検出させ、この位置検出手段からの
出力信号を基準位置信号として、この基準位置からの超
音波送受信器の変位方向及び変位量をエンコータからの
信号に基づいて検出すればよい。

［実施例１ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず、第１図に超音波診断装置の全体構成を示す。図中
において、■は超音波プローブを示し、この超音波プロ
ーブ１は内視鏡Ｓの鉗子等の処置具を挿通するための挿
通路Ｃを介して体内等の超音波検査９診断を行う部位に
までガイドするように構成されている。このために、超
音波プローブ１は、軟性部材からなる挿入部材２の先端
に先端硬質部３を装着してなるもので、この先端硬質部
３に単板振動子からなる超音波送受信器４が装着されて
いる。

超音波プローブｌにおける先端硬質部３は挿入部材２に
対して相対回転可能となっており、該先端硬質部３に装
着した超音波送受信器４の送受信面４ａはこの先端硬質
部３の一側に形成した開口に臨んている。ここで、超音
波送受信器４は方向に直線的に移動させることによって
、体腔の膣壁部分に沿って一定長さ分だけ走査させて、
この走査範囲における体内組織断層に関する超音波画像
を取得することができるように構成されている。

挿入部材２は、第２図に示したように、フッ素樹脂等の
ように滑りの良い軟性チューブ材からなる可撓性のスリ
ーブ５を有し、このスリーブ５内にはケーブル６が挿通
されている。このケーブル６は超音波送受信器４に対し
て信号の授受を行う機能と、先端硬質部３を遠隔操作に
よって回転動作させるための制御機能とも併せ有するも
のである。従って、このケーブル６は同軸ケーブルから
なる超音波信号の送受信線７とこの送受信線７に被装さ
れた２重の密着コイルばね８とから構成され、該密着コ
イルばね８の先端部分は先端硬質部３に固定されて、こ
の密着コイルばね８により超音波送受信器４の回転操作
の推力の伝達を行わせる構成となっている。

超音波プローブ１における挿入部材２の基端部分は操作
ユニット１０に着脱可能に連結することかできるように
なっている。この操作ユニット１０は挿入部材２を押し
引き操作することによって、超音波送受信器４を所定の
範囲にわたって走査させるためのものである。このため
に、第３図に示したように、操作ユニット１０の本体筺
体１０ａには操作手段としての操作杆１１がその軸線方
向にスライド可能に装着されており、該操作杆１１の端
部には指掛は部１１ａが連設されている。また、操作杆
１１には連結アーム１２が連設されており、該連結アー
ム１２に挿入部材２の基端近傍位置において着脱可能に
連結されると共に、該連結アーム１２への連結位置から
所定の長さ分だけループを描くように湾曲せしめられて
、その基端部分が本体筺体１０ａに装着した回転可能型
信号伝達器１３に着脱可能に連結されている。

この挿入部材２を連結アーム１２に連結した状態て、そ
れが位置ずれしないように固定するために、該挿入部材
２には金属製の連結パイプ１４か挿通されており、該連
結パイプ］４は連結アーム１２の挿通孔１２ａに挿通さ
れるものである。連結バイブ１４には、第４図に示した
ように、その軸線方向に貫通するスリット１４ａか形成
されており、またその−側端部近傍位置には前記連結ア
ーム１２における挿通孔１２ａの板厚方向両端のエツジ
部分に係合する段壁を備えた縮径部１４ｂが設けられて
いる。

さらに、この連結パイプ１４には締め付はリンク１５が
装着されており、該締め付はリンク１５をねし１５ａで
締め付けることによって連結パイプ１４はスリット１４
ａによる隙間性たけ縮径可能となり、これによって挿入
部材２の外套部材を構成するスリーブ５が緊締されて両
者間を固定することができるようになっている。

従って、連結パイプ１４の縮径部１４ｂを連結アーム１
２における挿通孔１２ａに嵌合するようにして連結させ
て、該連結パイプ１４を連結アーム１２に連結固定し、
また締め付はリング１５でこの連結パイプ１４と挿入部
材２どの間を固定することによって、挿入部材２におけ
るスリーブ５は操作ユニット１０の操作杆１１に連結し
た状態に固定される。この状態で、指掛は部１１ａに手
指を掛けて操作杆１１をその軸線方向に押し引き操作す
ると、連結アーム１２を介してケーブル６及び先端硬質
部３を含めた挿入部２全体がこれに追従して押し引き動
作せしめられて、先端硬質部３に装着した超音波送受信
器４が所定の方向に移動せしめられる。

このように、超音波送受信器４を作動させて、その受信
信号を超音波観測装置Ｔに伝送して信号処理を行って超
音波画像用のモニタ装置Ｍに超音波画像を表示するが、
その際において、この超音波送受信器４による反射エコ
ーに関する信号たけてなく、該超音波送受信器４の位置
に関する信号をも取得する必要かある。このために、第
５図にも示されているように、操作杆１１の本体筺体１
０ａ内の部分にはラック１６が形成されており、該ラッ
ク１６にはピニオン１７が噛合し、このピニオン１７の
回転軸１７ａはロータリ式のインクリメンタルエンコー
ダ１８に連結されている。そして、このエンコーダ１８
からの出力信号により操作杆１１の位置を検出するよう
になし、このエンコーダ１８からの位置信号は超音波観
測装置Ｔに伝送されるようになっている。

操作杆１１は、復帰ばね１９によって常時第３図に仮想
線で示した位置に付勢されており、この復帰ばね１９の
付勢力に抗して本体筺体１０ａ内に押し込んで、第３図
の実線位置に変位させた状態から、それを引き出す方向
に操作することによって、挿入部材２の先端部分に設け
た超音波送受信器４は内視鏡Ｓ内に引き込まれる方向に
移動してこの範囲性たけ走査せしめられるようになって
いる。

そして、本体筺体１０ａ内には、操作杆１１の押動スト
ローク端位置を検出する光学センサ２０か設けられ、ま
た操作杆１１の先端部には遮光板１１ｂか連設されてお
り、この遮光板１１ｂが光学センサＺＯにより検出され
た位置が超音波観測装置Ｔにおけるモニタ装置Ｍに表示
される超音波画像の表示端となる基準位置とされる。

ここで、この超音波送受信器４によって走査される範囲
は、例えば直線方向に２０ｍｍ程度で、この間に該超音
波送受信器４からは約５００パルスの超音波信号か入射
されるようになっている。即ち、この走査ストロークに
おいて、４０ＪＬｍ程度の間隔て超音波パルスが入射さ
れる関係から、超音波送受信器４の位置検出を行うエン
コーダ１８の分解能は、このような微小間隔の検出か可
能な程度まで高めなければならない。

このために、エンコーダ１８をＡ相１８ＡとＢ相１８Ｂ
とを備えたインクリメンタルエンコーダ板１８ｐとセン
サ１８ｓとから構成し、しかもラック１６に沿って転動
するビニオン１７をその走査ストローク範囲において複
数回転するようにしている。これによって、小型でコン
パクトなエンコーダで高度な分解能を発揮させるように
している。ここで、インクリメンタルエンコーダにあっ
ては、Ａ相１８ＡとＢ相１８Ｂとの位相のずれに基づい
て回転方向がインクリメント方向かデクリメント方向か
の判定は可能である。従って、超音波送受信器４が前進
方向にどれだけ変位したか、または後退方向にどれたけ
変位したかの検出は可能である。

しかしながら、このインクリメンタルエンコータにあっ
ては、モニタ装置Ｍに表示する際において、超音波送受
信器４の位置とモニタ装置Ｍの表示端位置との対応を取
るために必要な超音波送受信器４の絶対位置を検出する
ことばてきない。このエンコーダには前述したＡ相とＢ
相の外に、その原点位置を示すＺ相１８Ｚが設けられて
いるが、超音波送受信器４の走査ストロークにおいて、
該エンコータは複数回転せしめられるようになっている
から、この２相１８Ｚを基準位置として用いることはで
きない。このために、操作杆１１の押動ストローク端位
置を光学センサ２０により検出させ、この光学センサ２
０による検出信号を基準信号となし、この基準信号をモ
ニタ装置Ｍにおける走査開始信号として用いるようにし
ている。

さらに、操作ユニット１０にはコード２１が接続されて
おり、該コード２１は挿入部材２に内蔵されている送受
信線７を超音波観測装置Ｔに接続すると共に、エンコー
ダ１８からの超音波送受信器４の位置信号及び光学セン
サ２０からの基準信号を超音波観測装置Ｔに伝送するよ
うにしている。

本実施例は前述のように構成されるものであって、次に
その作動について説明する。

超音波診断装置を用いて患者の体内に挿入して超音波検
査９診断を行うには、まず内視鏡Ｓを患者の体内に挿入
して、その先端部分を所定の検査２診断を行うべき対象
となる部位にまで導く。

この状態で、操作ユニット１０を挿通路Ｃの導入部ＧＥ
に固定する。然る後に、超音波プローブ１の挿入部２を
内視鏡Ｓの挿通部Ｃに挿通させて、その先端硬質部３を
内視鏡Ｓの先端部分から所定の長さ分たけ突出させる。

また、挿入部２の基端側位置に装着した連結パイプ１４
を連結アーム１２に連結すると共に、該挿入部２とコー
ド２１と回転可能型信号伝達器】３を介して接続し、コ
ート２１の他端を超音波観測装置Ｔに接続する。

そこて、内視鏡Ｓの監視下で、挿入部２における先端硬
質部３か体腔における所定の検査９診断を行うべき位置
に配置すると共に、超音波送受信器４における送受信面
４ａを体腔の腟壁に対して所定の位置関係となるように
回動させる。

この状態で、操作杆１１に設けた指掛は部１１ａを手指
で操作して、まず操作杆１１を操作ユニット１０の本体
筐体１０ａ内に押し込んで、該操作杆１１の先端に設け
た遮光板１１ｂによって光学センサ２０を遮光させる。

これによって超音波送受信器４が走査開始位置に配置さ
れたことが検出され、これが基準信号として、モニタ装
置Ｍにおける表示の開始端位置に対応する信号となる。

そして、操作杆１１を復帰ばね１９の作用により、また
は手指で引き戻すように操作しながら、超音波送受信器
４の送受信面４ａから超音波の送受信を行う。この受信
信号をケーブル６に設けた送受信線７及びコード２１を
介して超音波信号処理回路に刻々伝送する。

これと共に、操作杆１１の変位に応じてピニオン１７が
ラック１６に沿って転動して、エンコーダ１８が回転し
、このエンコーダ１８か所定角度回転する毎にパルス信
号が出力されて、コード２１を介して超音波信号処理回
路に伝送され、このエンコーダ１８からの信号と、光学
センサ２０からの基準位置信号とによって超音波送受信
器４の走査位置信号が得られる。従って、この走査位置
信号と超音波反射エコー信号とによって、モニタ装置Ｍ
に当該の検査９診断を行うべき部位の体内組織の状態に
関する超音波画像が表示される。

而して、前述した超音波送受信器４の位置信号はエンコ
ーダ１８による磁気的または光学的なパルス信号に基づ
くものであるから、電源電圧の変動や、ノイズ等の外乱
要因の影響により信号が乱れる可能性が少なく安定して
いるので、前述した超音波画像の表示を円滑に行うこと
がてきる。

なお、前述した実施例においては、エンコーダとしてロ
ータリ式のインクリメンタルエンコーダを用いるように
したが、アブソリュートエンコーダを用いてもよく、ま
たロータリ式のものではなく、リニヤ式のエンコーダを
用いることもてきる。さらに、超音波送受信器の走査は
直線方向たけでなく、回転方向に走査するようにしても
よい。さらにまた、この超音波送受信器の走査は手動操
作により行うようにしたが、モータ等を用いて自動的に
駆動するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、超音波送受信器の走査
位置をエンコーダによって検出させるように構成したの
で、この超音波送受信器の位置検出信号をノイズ等の外
乱要因により影響されるのを防止することができ、該超
音波送受信器の位置検出精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は超音波
診断装置の全体構成図、第２図は挿入部材の断面図、第
３図は操作ユニットの断面図、第４図は連結パイプの外
観図、第５図は超音波送受信器の位置検出機構の構成説
明図である。 １：超音波プローブ、２：挿入部、２ａ：接続部、３：
先端硬質部、４：超音波送受信器、４ａ：送受信面、５
ニスリーブ、６：ケーブル、７：送受信線、８：密着コ
イルばね、１０：操作ユニット、１１：操作杆、１３：
回転可能型信号伝達器、１４：連結パイプ、１６：ラッ
ク、１７：ピニオン、１８：エンコーダ、１９：復帰ば
ね、２０：光学センサ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性を有する挿入部材の先端に超音波送受信器
   を装着してなる超音波プローブを、内視鏡の挿通部を介
   して挿入して観察対象部に導き、前記超音波送受信器を
   所定の方向に走査するようにした超音波検査装置におい
   て、前記超音波プローブの前記内視鏡への連結部に前記
   超音波送受信器の走査ストローク上の位置を検出するエ
   ンコーダを設ける構成としたことを特徴とする超音波検
   査装置。
2. （２）前記エンコーダをロータリ式のインクリメンタル
   エンコーダで構成すると共に、前記超音波プローブの走
   査ストロークの原点位置を検出する位置検出手段を備え
   る構成としたことを特徴とする請求項（１）の超音波検
   査装置。