JPH05168635A - 超音波内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アングル操作等を行った場合においても所望
の位置となるように超音波画像を回転補正すると共に、
この画像回転を行う際の内視鏡の操作性を向上させる。 【構成】 超音波内視鏡の挿入部先端に設けられた超音
波振動子２を駆動して被検体へ超音波を送受し、ＤＳＣ
４で超音波画像を生成してモニタ５に表示する。ここ
で、画像回転設定回路１４により超音波画像を回転補正
するための画像の回転角を設定する。この画像回転設定
回路１４の画像回転設定スイッチは、超音波内視鏡の把
持部を兼ねた操作部近傍に設けられている。そして、イ
メージローテーション回路１３により、超音波振動子の
原点位置に対応する原点信号の位相を変更し、ＤＳＣ４
で得られる超音波画像を回転補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、得られた超音波画像の
原点を補正する補正手段を備えた超音波内視鏡装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、体腔内等に細長の挿入部を挿
入し、挿入部先端に設けられた超音波振動子を機械的に
駆動して走査することによって被検体に向かって超音波
信号を送信し、被検体からのエコー信号より超音波断層
画像を得る超音波内視鏡装置が広く用いられている。こ
のような超音波内視鏡装置では、得られた超音波画像に
対応する被検体の位置を把握できるようにする必要があ
るため、超音波振動子の位置と受信したエコー信号との
関係を正確に知ることが重要となる。このとき、超音波
振動子の位置がずれると画像にずれが生じてしまうた
め、振動子の位置を正確に検出してずれを補正する必要
がある。

【０００３】そこで、従来では、超音波振動子の位置を
検出するために、超音波振動子を駆動する駆動手段にエ
ンコーダ等の位置検出手段を設け、ここで検出された位
置と実際の振動子の位置（走査している位置）とが一致
するように補正して正確な位置情報を有する超音波画像
を得るようにしている。

【０００４】前述のような超音波内視鏡は、体腔内で目
的部位を観察するために、操作部の湾曲操作ノブ（アン
グルノブ）を操作して挿入部湾曲部を湾曲させる、アン
グル操作を行っている。このようなアングル操作を行う
ことによって、挿入部先端の超音波振動子が回転してし
まい、モニタ上の超音波画像が回転してしまうという不
具合があった。また、超音波振動子を駆動するためのシ
ャフトがこすれてしまい、摩擦のために機械的な駆動力
の伝達が正常に行われず、モニタ上の超音波画像に歪が
生じてしまうという問題点も起こる。

【０００５】このような不具合を解決するための装置と
して、特開昭５６−１５６１４２号公報には、重力方向
を基準として超音波振動子の位置を正確に検出するもの
が開示されている。また、実公平２−１７２８３号公報
には、回転可能なロータの移動量を演算により正確に検
出する装置が開示されている。さらに、特開平３−９７
３４号公報，特開平３−４７２４３号公報には、超音波
内視鏡のアングル操作に応じて、超音波画像の基準位置
を示す基準原点信号の進み、遅れを制御する装置が開示
されている。これらの装置により、超音波振動子の位置
を正確に検出でき、これに基づいて超音波画像の位置を
補正することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、重力方
向を基準として超音波振動子の位置を検出する装置で
は、超音波振動子の近傍に重力方向とこれを基にした超
音波振動子の回転位置とを検出する手段を設ける必要が
あるため、挿入部が太径になってしまい、患者に苦痛を
与えるなどの問題点がある。挿入部を細径とするには、
回転位置検出手段を把持部等に設けなければならない
が、これでは前述のアングル操作に関する回転位置の補
正ができない。また、正確な回転位置を演算によって得
る装置では、振動子の駆動が不安定になり定常回転が行
われない場合、回転のずれに追従できないため、モニタ
上の超音波画像に歪が生じてしまうという問題点があ
る。

【０００７】さらに、アングル操作の操作量に基づき基
準原点信号を移動する装置では、アングル操作の方向に
よってはモニタ上の超音波画像の補正が完全ではないた
め、超音波内視鏡に接続される観測装置上の操作卓で調
整を行う必要があり、超音波内視鏡の操作時に障害とな
る恐れがあった。

【０００８】本発明は、これらの事情に鑑みてなされた
もので、内視鏡挿入部を太径化することなく、アングル
操作等を行った場合においても所望の位置となるように
超音波画像を容易に回転補正することができると共に、
この画像回転を行う際の内視鏡の操作性を向上させるこ
とが可能な超音波内視鏡装置を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による超音波内視
鏡装置は、細長の挿入部を有し、この挿入部先端部に超
音波を被検体に対して送受する超音波振動子を設けた超
音波内視鏡と、この超音波内視鏡に接続され、前記超音
波振動子により受信された受信信号より超音波断層像を
得る超音波観測装置とを有する超音波内視鏡装置におい
て、前記超音波振動子の原点位置に対応する原点信号の
位相を変更し、前記超音波観測装置で得られる超音波画
像を回転補正する画像回転補正手段と、前記超音波内視
鏡の把持部を兼ねた操作部近傍に設けられ、前記画像回
転補正手段による超音波画像の回転角を設定する画像回
転角設定手段とを備えたものである。

【００１０】

【作用】超音波内視鏡の把持部を兼ねた操作部近傍に設
けられた画像回転角設定手段により、超音波画像を回転
補正するための画像の回転角を設定する。そして、画像
回転補正手段により、超音波振動子の原点位置に対応す
る原点信号の位相を変更し、前記超音波観測装置で得ら
れる超音波画像を回転補正する。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１ないし図４は本発明の第１実施例に係り、図
１は超音波内視鏡装置の主要部の構成を示す構成説明
図、図２は超音波内視鏡の操作部の構成を示す斜視図、
図３は画像回転設定回路に設けられる画像回転設定スイ
ッチの構成を示す説明図、図４はモニタに表示される超
音波画像上の原点位置を示す説明図である。

【００１２】本実施例の超音波内視鏡装置は、図１に示
すように、細長の挿入部１を有し、この挿入部１の先端
に超音波振動子２を設けた超音波内視鏡３と、この超音
波内視鏡３に接続され、超音波信号の送受信の制御，超
音波画像の生成を行うディジタルスキャンコンバータ
（以下、ＤＳＣと記す）４と、ＤＳＣ４に接続され超音
波画像を表示するＣＲＴ等のモニタ５とを備えて構成さ
れている。

【００１３】挿入部１には、可撓性を有するフレキシブ
ルシャフト６が配設され、フレキシブルシャフト６の先
端部に超音波振動子２が固着されている。フレキシブル
シャフト６の後端部には、超音波振動子２を回転駆動す
るモータ７が接続されており、フレキシブルシャフト６
によりモータ７の駆動力が超音波振動子２へ伝達される
ようになっている。モータ７には、モータ７の回転量を
検出することによって超音波振動子２の回転位置を検出
するエンコーダ８が接続されている。さらに、フレキシ
ブルシャフト６内には、超音波振動子２とＤＳＣ４間の
信号を伝達する同軸ケーブル９が配設されており、同軸
ケーブル９の一端は超音波振動子２に接続され、他端は
スリップリング１０を介して、送信アンプ１１および受
信アンプ１２に接続されている。送信アンプ１１，受信
アンプ１２は、それぞれＤＳＣ４に接続され、送信信
号，受信信号が入出力されるようになっている。

【００１４】エンコーダ８は、このエンコーダ８の出力
信号のうち原点信号の位相を変更する画像回転補正手段
としてのイメージローテーション回路１３に接続されて
おり、原点信号の位相が変更された信号がＤＳＣ４に入
力されるようになっている。イメージローテーション回
路１３には、所望の回転角を設定することにより前記原
点信号の位相を変更する際の設定値を出力する画像回転
角設定手段としての画像回転設定回路１４が接続されて
いる。なお、図示しないが、イメージローテーション回
路１３は、画像回転設定回路１４からの設定値に応じて
エンコーダ８の出力パルスをカウントするカウンタを有
しており、このカウンタがカウントアップされると原点
信号を出力し、これにより原点信号の位相を変更するよ
うになっている。

【００１５】ＤＳＣ４には、イメージローテーション回
路１３からの出力信号に基づき超音波帯域の送信パルス
信号を生成し出力する送信パルス発生回路１５が設けら
れており、送信アンプ１１に接続されている。また、受
信信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１
６が設けられており、受信アンプ１２に接続されてい
る。Ａ／Ｄコンバータ１６は、画像メモリ１７に接続さ
れており、Ａ／Ｄコンバータ１６の出力が画像メモリ１
７の所定のアドレス位置に記憶されるようなっている。
さらに、イメージローテーション回路１３からの出力信
号に基づき画像メモリ１７の書き込み，読み出しアドレ
スを算出するアドレス制御回路１８が設けられている。
画像メモリ１７に記憶された画像信号データは、順次読
み出されてＴＶ映像信号として出力され、モニタ５に超
音波画像が表示されるようになっている。

【００１６】すなわち、アングル操作等でずれた超音波
振動子の回転位置に応じて画像の位置を補正するため
に、画像回転設定回路１４によって画像の回転角を設定
し、イメージローテーション回路１３によってエンコー
ダ８の出力信号のうち原点信号の位相を変更することに
より、超音波画像が設定した回転角に応じて回転するよ
うになっている。

【００１７】画像回転設定回路１４は、図２に示す超音
波内視鏡３の把持部を兼ねた操作部２１内に設けられて
おり、操作部２１の後端部に連設された接眼部２２に画
像回転設定スイッチ２３が配設されている。なお、画像
回転設定スイッチ２３は、ファイバ式の内視鏡の場合に
おける接眼部の視度調整リングに相当する位置に設けら
れている。

【００１８】画像回転設定スイッチ２３は、図３（ａ）
に示す回転リング２４と、この回転リング２４に付勢さ
れて電気的に接触し、回転リング２４に対して摺動する
図３（ｂ）に示すような電気回路構成のブラシ２５とを
備えて構成されている。回転リング２４は、半径方向に
６つの領域に分割されており、各領域に対応してブラシ
２５が６回路設けられている。回転リング２４の黒い部
分はグランドであり、ブラシ２５はプルアップ抵抗２６
でプルアップされているため、回転リング２４に対する
ブラシ２５の位置に応じて６ビットのコードが出力され
るようになっている。すなわち、所望の画像回転角を画
像回転設定スイッチ２３で設定し、この設定値がコード
化されて画像回転角の情報がイメージローテーション回
路１３へ出力されるようになっている。なお、回転リン
グ２４は、全周すべてを使用するようにしても良いし、
一部の領域のみをブラシ２５が摺動するようにして用い
ても良い。

【００１９】次に、本実施例の作用について説明する。
超音波振動子２は、フレキシブルシャフト６を介してモ
ータ７により回転駆動され、被検体に向かって超音波が
走査される。このとき、超音波振動子２の回転位置は、
エンコーダ８によって検出され、イメージローテーショ
ン回路１３に原点信号とタイミングパルスとが入力され
る。また、イメージローテーション回路１３には、画像
回転設定回路１４より画像回転角の設定値が入力され、
これを基にエンコーダ８の出力信号のうち原点信号の位
相を変更して送信パルス発生回路１５及びアドレス制御
回路１８に出力する。この原点信号の位相が変更される
ことにより、モニタ５上の超音波画像が回転し画像位置
の補正が行われる。すなわち、術者は超音波画像のずれ
に応じて接眼部２２の画像回転設定スイッチ２３を操作
し、モニタ５に表示された超音波画像を回転させる。図
４は、前記画像の回転制御により、モニタ５の原点位置
２７が２７ａから２７ｂに補正された例を示している。

【００２０】イメージローテーション回路１３によって
位相が変更された原点信号とタイミングパルスとはＤＳ
Ｃ４内の送信パルス発生回路１５に入力され、送信パル
ス発生回路１５で波形成形されて送信パルス信号として
送信アンプ１１に出力される。前記送信パルス信号は、
送信アンプ１１で増幅された後、この送信アンプ１１の
出力を伝達する回転可能なスリップリング１０を介し、
同軸ケーブル９を経由して超音波振動子２に入力され
る。これにより、超音波振動子２が電気的に駆動され
て、超音波が被検体へ向かって送信される。

【００２１】出力された超音波は、被検体で反射して再
び超音波振動子２で受信され、電気信号に変換された受
信信号が同軸ケーブル９，スリップリング１０を介し
て、受信アンプ１２に入力される。受信アンプ１２で
は、微小な受信信号がＡ／Ｄコンバータ１６で処理可能
なレベルまで増幅される。Ａ／Ｄコンバータ１６は、受
信アンプ１２の出力をＡ／Ｄ変換し、画像メモリ１７に
出力する。このとき、アドレス制御回路１８は、イメー
ジローテーション回路１３からの出力信号に基づき画像
メモリ１７の書き込みアドレスを算出する。すなわち、
イメージローテーション回路１３での原点信号の位相の
変更に応じて、書き込みアドレスを演算して画像メモリ
１７へ出力する。画像メモリ１７は、Ａ／Ｄコンバータ
１６の出力を前記算出された書き込みアドレス位置に格
納し、これを読み出してＴＶ映像信号に変換し、観察・
診断を行うモニタ５に出力する。

【００２２】以上のように、本実施例によれば、超音波
内視鏡３の操作部２１に設けた画像回転設定回路１４に
より、アングル操作等により画像がずれた場合において
も、容易に画像を回転させて補正でき、目的とする良好
な超音波画像を得ることができる。また、従来の観測装
置に設けられた画像回転用スイッチを操作する必要がな
く、手元の操作部２１の画像回転設定スイッチ２３によ
り回転操作を行うことができ、操作性を向上させること
ができる。さらに、画像回転設定スイッチ２３は、ファ
イバ式の内視鏡の場合における接眼部の視度調整リング
に相当する位置に設けられているため、術者には回転方
向の判断がつきやすく、回転角の設定が容易にできる。

【００２３】図５は本発明の第２実施例に係る超音波内
視鏡の操作部の構成を示す斜視図である。

【００２４】第２実施例では、超音波内視鏡３の操作部
２１に設けられたアングル操作部３１に、画像回転設定
回路１４の画像回転設定スイッチ３２が設けられてい
る。すなわち、挿入部を湾曲させるアングル操作部３１
の操作ノブの外周部（光学内視鏡の場合における鉗子起
上用レバーに相当する位置）に画像回転設定スイッチ３
２が設けられている。その他は第１実施例と同様に構成
されている。

【００２５】このように、画像回転設定スイッチ３２を
操作部２１のアングル操作部３１に設けることにより、
第１実施例と同様に操作性良く画像を回転させることが
でき、容易に目的とする超音波画像を得ることができ
る。

【００２６】なお、画像回転設定スイッチ３２は、アン
グル操作部３１によるアングル操作と連動するように設
けることもでき、アングル操作による画像のずれを簡単
に補正することができる。

【００２７】図６は本発明の第３実施例に係る超音波内
視鏡装置の主要部の構成を示す構成説明図である。

【００２８】第３実施例では、送信パルス信号の通過帯
域を可変する送信パルス可変フィルタ４１が設けられて
おり、イメージローテーション回路１３からの出力パル
スに基づく超音波帯域の送信パルス信号が１フレーム毎
に通過帯域が変更されて送信アンプ１１に出力されるよ
うになっている。また、受信アンプ１２とＡ／Ｄコンバ
ータ１６との間には、送信パルス可変フィルタ４１の帯
域に応じて通過帯域が可変する受信帯域可変フィルタ４
２が設けられている。その他は第１実施例と同様に構成
されており、同一の構成要素には同一符号を付して説明
を省略する。

【００２９】イメージローテーション回路１３からの出
力であるタイミングパルスは、送信パルス可変フィルタ
４１を介して送信パルス信号として送信アンプ１１に入
力される。送信パルス可変フィルタ４１では、１フレー
ム毎に通過帯域を変更し、この通過帯域に相当する周波
数成分の送信パルス信号が出力される。前記送信パルス
信号は、送信アンプ１１で増幅された後、同軸ケーブル
９を経由して超音波振動子２に入力され、超音波振動子
２が電気的に駆動されて、超音波が被検体へ向かって送
信される。

【００３０】出力された超音波は、被検体で反射して再
び超音波振動子２で受信され、電気信号に変換された受
信信号が受信アンプ１２に入力される。受信アンプ１２
で増幅された信号は受信帯域可変フィルタ４２を介して
Ａ／Ｄコンバータ１６に入力され、ディジタル信号に変
換される。このとき、受信帯域可変フィルタ４２の通過
帯域は、送信パルス可変フィルタ４１の通過帯域に合わ
せて変更される。すなわち、送信パルス可変フィルタ４
１の通過帯域に応じた周波数成分の信号が送信され、前
記通過帯域と同じ周波数成分の受信信号が得られる。こ
れにより、１フレーム毎に異なる周波数成分を有する受
信画像データが得られ、この複数の異なる周波数成分の
受信画像データが画像メモリ１７に蓄積される。

【００３１】画像メモリ１７では、前記複数の異なる周
波数成分の受信画像データを加／減算し、これにより相
関がとられた画像信号が出力され、目的に応じた分解能
の良い超音波画像がモニタ５に表示される。なお、必要
に応じて相関を行う周波数帯域の幅を設定することによ
り、フレームレート，分解能の優先順位付けが可能とな
る。

【００３２】従来では、分解能を低下させずに時間的サ
イドローブを除去し、超音波の進達度を向上させるため
には、パルス圧縮の手法が用いられていた。このパルス
圧縮によって時間的サイドローブを除去するためにはパ
ルス圧縮の相関時間を長くとる必要があり、実際の装置
に用いるには困難であったが、本実施例によれば、複数
の異なる周波数成分の受信画像データより相関をとるこ
とによって、サイドローブを除去することができ、目的
とする高分解能、高感度の超音波画像を得ることができ
る。その他の作用、効果は第１実施例と同様である。

【００３３】図７は本発明の第４実施例に係る超音波内
視鏡装置の主要部の構成を示す構成説明図である。

【００３４】第４実施例では、超音波内視鏡３の挿入部
１先端の先端キャップ５２内には、粘性の高い超音波伝
達媒体５３が満たされており、この超音波伝達媒体５３
中に超音波振動子２が配置されている。なお、図７
（ａ）は挿入部１先端の断面図であり、図７（ｂ）は
（ａ）に対して超音波振動子２が９０度回転したときの
断面図である。超音波振動子２には、超音波伝達媒体５
３を撹拌する突起部５１が表面側部の円周上の対向する
２カ所に設けられている。また、モータ７の駆動力を伝
達するフレキシブルシャフト９は、例えばコイル状の弾
性部材で構成されている。

【００３５】モータ７の回転位置を検出するエンコーダ
８の出力端には、一定間隔のパルス列を発生するトリガ
発振器４３が接続されており、エンコーダ８の出力のう
ち原点信号のみが入力されるようになっている。トリガ
発振器４３は、図示しない基準クロック発生器を有して
おり、この基準クロックを基に前記原点信号より一定間
隔のパルス信号を発生し、これが超音波振動子２の回転
位置信号としてイメージローテーション回路１３，アド
レス制御回路１８，及び送信パルス発生回路１５に入力
されるようになっている。また、イメージローテーショ
ン回路１３は、トリガ発振器４３からの出力に基づいて
原点信号の位相を変更し、アドレス制御回路１８へ出力
するようになっている。その他は第１実施例と同様に構
成されており、同一構成要素には同一符号を付して説明
を省略する。

【００３６】モータ７により超音波振動子２を回転駆動
し、超音波を被検体へ向けて走査する。このとき、回転
駆動力を伝達するフレキシブルシャフト９は、弾性部材
で構成されているため、回転エネルギーは一担フレキシ
ブルシャフト９に蓄えられ、その後フレキシブルシャフ
ト９の弾性により解放される。この回転エネルギーが解
放される際に、超音波振動子２の表面に設けられた突起
部５１と超音波伝達媒体５３との抵抗により、超音波振
動子２があたかもオルゴールの風車のように一定回転に
なるように整流される。これにより、超音波振動子２が
滑らかに定常回転する。

【００３７】従って、エンコーダ８からは超音波振動子
２の原点信号のみを取り出すようにし、トリガ発振器４
３によって超音波振動子２の回転位置信号を生成してこ
れを基に超音波の送受信、及び超音波画像の生成を行
う。

【００３８】トリガ発振器４３は、エンコーダ８からの
原点信号から一定間隔のパルス列を生成し、これを超音
波振動子２の回転位置信号としてアドレス制御回路１
８，送信パルス発生回路１５に出力する。これと共に、
前記回転位置信号をイメージローテーション回路１３に
出力し、画像回転設定回路１４で設定した回転角設定値
に応じて原点信号の位相を変更し、アドレス制御回路１
８に出力する。これにより、画像回転設定回路１４で設
定した回転角に応じて回転した超音波画像がモニタ５に
表示される。

【００３９】このように、本実施例では、超音波振動子
を粘性の高い超音波伝達媒体中で回転駆動し、超音波振
動子が定常回転するようにして、超音波振動子の原点信
号から超音波駆動タイミング信号（送信信号のタイミン
グパルス）となる回転位置信号を生成しているため、歪
のない良好な超音波画像を得ることができる。その他の
作用、効果は第１実施例と同様である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
視鏡挿入部を太径化することなく、アングル操作等を行
った場合においても所望の位置となるように超音波画像
を容易に回転補正することができると共に、この画像回
転を行う際の内視鏡の操作性を向上させることが可能と
なる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１ないし図４は本発明の第１実施例に係り、
図１は超音波内視鏡装置の主要部の構成を示す構成説明
図

【図２】超音波内視鏡の操作部の構成を示す斜視図

【図３】画像回転設定回路に設けられる画像回転設定ス
イッチの構成を示す説明図

【図４】モニタに表示される超音波画像上の原点位置を
示す説明図

【図５】本発明の第２実施例に係る超音波内視鏡の操作
部の構成を示す斜視図

【図６】本発明の第３実施例に係る超音波内視鏡装置の
主要部の構成を示す説明図

【図７】本発明の第４実施例に係る超音波内視鏡装置の
主要部の構成を示す説明図

【符号の説明】

１…挿入部 ２…超音波振動子 ４…ＤＳＣ ５…モニタ ６…フレキシブルシャフト ７…モータ ８…エンコーダ １３…イメージローテーション回路 １４…画像回転設定回路 １５…送信パルス発生回路 １６…Ａ／Ｄコンバータ １７…画像メモリ １８…アドレス制御回路 ２１…操作部 ２２…接眼部 ２３，３２…画像回転設定スイッチ ３１…アングル操作部３１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細長の挿入部を有し、この挿入部先端部
   に超音波を被検体に対して送受する超音波振動子を設け
   た超音波内視鏡と、この超音波内視鏡に接続され、前記
   超音波振動子により受信された受信信号より超音波断層
   像を得る超音波観測装置とを有する超音波内視鏡装置に
   おいて、 前記超音波振動子の原点位置に対応する原点信号の位相
   を変更し、前記超音波観測装置で得られる超音波画像を
   回転補正する画像回転補正手段と、 前記超音波内視鏡の把持部を兼ねた操作部近傍に設けら
   れ、前記画像回転補正手段による超音波画像の回転角を
   設定する画像回転角設定手段と、 を備えたことを特徴とする超音波内視鏡装置。