JPH05277112A - 超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 血管のような屈曲部を有する細管に挿入し、
細管外に存在する回転力を精度良く先端部に伝達し超音
波の伝搬方向を走査する超音波診断装置の提供。 【構成】 超音波探触子７先端部に設けられて超音波振
動子５と超音波振動子５から送波される超音波を２次元
走査させる回転走査部４を設け、スプリング形状の駆動
伝達軸６にてカテーテル１先端部に対し他端部に位置す
る駆動部９で発生する回転力を回転走査部４に伝達させ
２次元走査させるもので、超音波探触子７の外側形状は
細管構造のカテーテル１とその先端に接続された挿入血
管の屈曲部を想定した長さを有すガイドスプリング２と
カテーテル１先端部を被うような音響窓３で構成するこ
とで、屈曲部においても駆動伝達軸６による回転力を回
転走査部４に安定的に伝達し、歪の少ない超音波断層像
を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、屈曲性の細管例えば血
管内に挿入し内部より超音波を送受波し、かつ機械的に
超音波送受波方向を変更し細管内部の状態を反射超音波
により得ることが可能な超音波診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】屈曲部を有した細管内に挿入し細管内部
の状態を超音波にて検査する超音波探傷装置としては人
体の体腔内に適応可能な超音波診断装置として医用分野
で盛んに応用されている。体腔内、具体的には消化器管
に挿入するものとしては内視鏡の鉗子孔から挿入するこ
とを想定した装置が知られ、超音波探触子の外径は鉗子
孔の大きさから制限されφ３以下にする必要があり、ま
た血管に挿入するためには、例えば心臓の冠状動脈を診
断部位とする場合などは超音波探触子の外径をφ２以下
にする必要がある。

【０００３】このような細管に挿入可能な超音波探触子
としては、例えば血管内に挿入することが可能な特開平
３−２３１６５１号公報記載されたミラー回転型方式の
構成、特開平３−２８９９４８号公報記載の超音波振動
子回転型方式の構成、また米国特許４、８９９、７５７
号記載のミラー振動子一体回転型方式の構成が知られて
いる。

【０００４】以下図４を参照して従来の超音波探触子に
ついて説明する。図４は従来の超音波探触子４０の構成
を模式的に示した図で、（ａ）が振動子回転型方式、
（ｂ）ミラー回転型方式、（ｃ）ミラー振動子一体回転
型方式である。図４において、４１は中空細管構造の樹
脂で構成されたカテーテル、４２は超音波を送受波する
超音波振動子、４３は超音波の伝搬方向を９０°変更す
るミラー、４４は超音波振動子４２とミラー４３を保持
し一体に動作させるホルダ、４５は駆動伝達軸である。
なお駆動伝達軸４５は図４に記載されていない駆動部、
例えばモータに接続され回転される。また超音波振動子
４２は、図４に記載されていない信号線により本体部と
電気的に接続され、超音波送受波信号のやりとりを行
う。

【０００５】図５は、このような超音波探触子を心臓の
冠状動脈に適応した場合の概略図である。図５におい
て、４７は心臓、４８は大動脈、４９は冠状動脈、５０
は内腔部に超音波探触子４０を挿入するのに十分な内径
を有するガイドカテーテルである。以上のような構成に
おいて以下その動作を説明する。最初に、ガイドカテー
テル５０を例えば大腿部より大動脈４８に、図５に示す
ように挿入する。ガイドカテーテル５０内に超音波探触
子４０を挿入させ、ガイドカテーテル５０先端部より超
音波探触子４０を冠状動脈内に挿入し、目的とする診断
部位に押し進め配置させる。この状態で、駆動伝達軸４
５を回転させることで（ａ）は超音波振動子４２が、
（ｂ）ではミラー４３が、（ｃ）はミラー４３と超音波
振動子４２が回転され、矢印で示した超音波伝搬方向が
走査面４６上に回転され、この回転中に超音波の送受波
を行い従来からある信号処理を経ることにより走査面４
６上の超音波断層像を得ることが可能となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記のような構
成において、超音波探触子４０を屈曲性の血管内に適応
させ、本体部で発生した回転力を先端に安定的に伝達さ
せる必要がある。このように屈曲を有し駆動力を伝達さ
せる駆動伝達軸４５の構成として従来より用いられてい
るものとしては多層スプリング構造がある。このような
スプリング構造の駆動伝達軸４５を用いれば柔軟性を有
した駆動伝達を可能とするが、柔軟性を持たせるがため
に伝達性を犠牲にしている。従って、直線状態に配置さ
せた場合は良好な特性を得ることが可能なものの、屈曲
部を有する血管内に挿入した時、即ち超音波探触子４０
を曲線状態に配置させた時には、駆動伝達軸４５の持つ
柔軟性の特性より程度は異なるものの先端の回転精度は
劣化される。この影響は、カテーテル４１と駆動伝達軸
４５の摩擦によるものであり、また別の理由としてはカ
テーテル４１を曲げた時の屈曲部の断面形状の変化によ
るものである。即ち直線時の円形形状のカテーテル４１
断面が、屈曲部ではつぶれた形状になり駆動伝達軸４５
の回転の妨げなり、結果として超音波断層像を歪ます原
因となり誤診を招く恐れがある。

【０００７】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、血管のような屈曲部を有する細管に挿入し、細管外
に存在する回転力を精度良く先端部に伝達し超音波の伝
搬方向を走査する超音波診断装置を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の超音波診断装置は、中空細管構造のカテーテ
ル先端部に超音波探触子を挿入する血管の屈曲部の長さ
を想定したガイドスプリングを接続し、カテーテル先端
部とガイドスプリング全体を被うように配置した樹脂性
の音響窓と、音響窓先端内部に配置された超音波振動子
と超音波振動子から送受波された超音波の伝搬方向を２
次元走査する回転走査部と、カテーテル先端部の反対側
に設けられた駆動部、送受信部、走査変換部、画像メモ
リ、モニタ、制御部からなる本体部を有し、駆動部で発
生する回転駆動力を超音波探触子先端部に位置する回転
走査部に伝達するスプリング構造の駆動伝達軸を備えた
ものである。

【０００９】

【作用】この構成により駆動部で発生した回転駆動力
は、駆動伝達軸を介しカテーテル先端に位置する回転走
査部に伝達され、超音波振動子から発生する超音波送受
波方向を２次元走査させる。この２次元走査時に送受信
部により超音波振動子から超音波を送波し、血管壁等か
ら反射された超音波を超音波振動子で受波し送受信部な
らびに走査変換部で当該２次元走査方式に対応した超音
波断層像をモニタ上に表示することが可能となる。心臓
の冠状動脈では、特に超音波探触子の先端の数十ｃｍ部
分を屈曲させる必要があるが、この部分はガイドスプリ
ングと音響窓により柔軟に屈曲しかつ屈曲された時で
も、ガイドスプリングによりカテーテルの断面形状の歪
は防止されるため、直線時も曲線時もガイドスプリング
と駆動伝達軸との摩擦状態の変化は少ない。従って駆動
伝達軸による回転力の先端への伝達性の屈曲部での変化
は少なく、歪の少ない超音波断層像を得ることが可能と
なり、診断効果を向上させることが可能となる。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例にお
ける超音波診断装置の概略ブロック図である。図１にお
いて、１はカテーテル、２はガイドスプリング、３は音
響窓、４は回転走査部、５は超音波振動子、６は駆動伝
達軸で、カテーテル１とガイドスプリング２と音響窓３
と回転走査部４と超音波振動子５と駆動伝達軸６により
超音波探触子７を構成する。また回転走査部４は図１の
場合ミラーである。８は本体部、９は駆動伝達軸６に接
続されたモータやエンコーダからなる駆動部、１０は超
音波振動子５に接続された超音波パルス送信回路や受信
用アンプ、Ａ／Ｄ変換器等から構成された送受信部、１
１は送受信部１０に接続された走査変換部、１２は走査
変換部１１に接続された画像メモリ、１３は画像メモリ
１２に接続されたモニタ、１４は駆動部９や送受信部１
０や走査変換部１１や画像メモリ１２に接続された制御
部、１５は血管、１６は超音波振動子５と送受信部１０
に電気的に接続された信号線である。

【００１１】更に、超音波探触子７先端部の詳細構造を
図２を用いて説明する。図２において、ガイドスプリン
グ２は冠状動脈挿入時の屈曲部を想定した長さを有し、
音響窓３はガイドスプリング２とカテーテル１を固定す
るため厚みの薄い管構造で構成されている。超音波探触
子７先端部の回転走査部４部分は、超音波振動子５にて
送波する超音波を効率良く血管１５に伝搬させるため、
ガイドスプリング２は存在させず、音響窓３だけの構成
としている。音響窓３の特徴としては超音波探触子７の
先端部の柔軟性を持たすためと音響的に阻害要因となら
ないために、いわゆる音速と密度を乗算させた音響イン
ピーダンスが血管１５内を流れる血液や血管１５組織と
ほぼ同等の例えばポリエチレンなどの樹脂性で構成され
ている。またガイドスプリング２を構成する素線径は、
カテーテル１の肉厚部分と同等もしくは薄くかつガイド
スプリング２の内径はカテーテル１内径と同じ程度であ
る。

【００１２】以上のような構成において以下その動作を
説明する。最初に、超音波探触子７を血管１５内に挿入
し患部に超音波探触子７先端を移動させる。患部に超音
波探触子７先端が位置したら、駆動部９により回転力を
発生させ駆動伝達軸６に回転力を伝達し、超音波探触子
７先端に位置する回転走査部４を回転させる。回転走査
部４を回転させながら超音波振動子５に送信信号を送受
信部１０より信号線１６を介し出力させ超音波を発生さ
せる。超音波振動子５にて変換された超音波は回転走査
部４にて伝搬方向を血管１５壁方向に変更される。伝搬
超音波は、音響窓３を通過し血管壁あるいは壁内部で音
響インピーダンスの差より次々に反射され、その一部は
超音波振動子５で受波され電気信号に変換され送受信部
９に入力される。

【００１３】この受波信号は送受信部１０にて増幅等所
定の処理がなされたあと、Ａ／Ｄ変換器にてデジタル信
号に変換され、駆動部９から出力される回転走査部４の
方向に対応する位置信号に応じ制御部１４が演算する書
き込み位置に応じ、走査変換部１１により画像メモリ１
２上の所定の位置に反射信号のデジタル値は記憶され
る。この超音波信号の送受波処理過程を回転走査部４の
回転中に繰り返し行うことにより、画像メモリ１２に
は、回転走査部４の回転走査により得られたラジアル方
向の画像が記憶され、モニタ１３に超音波断層像として
表示する。

【００１４】超音波探触子７を図５に示したような心臓
の冠状動脈に挿入した場合、屈曲を有する部位は超音波
探触子７の先端部が主である。このような屈曲部分は、
ガイドスプリング２と非常に薄い音響窓３で構成されて
いるため、柔軟に血管１５に追従しかつ屈曲部による断
面形状の歪がガイドスプリング２により低減され、駆動
伝達軸６の回転を安定して回転走査部４に伝達すること
が可能となる。

【００１５】なお、本実施例中に説明した回転走査部４
としてミラー構成について説明したが、従来技術で説明
した、振動子回転型方式あるいはミラー振動子一体回転
型走査方式でも同じような効果が得られる。

【００１６】以上のように本実施例によれば、中空細管
構造のカテーテル１先端部に超音波探触子７を挿入する
血管の屈曲部の長さを想定した素線外径が丸線形状のガ
イドスプリング２を接続し、カテーテル１先端部とガイ
ドスプリング２全体を被うように配置した音響窓３と、
音響窓３先端内部に配置された超音波振動子５と超音波
振動子５から送受波された超音波の伝搬方向を２次元走
査する回転走査部４と、カテーテル１先端部の反対側に
設けられた駆動部９、送受信部１０、走査変換部１１、
画像メモリ１２、モニタ１３、制御部１４からなる本体
部８を有し、駆動部９で発生する回転駆動力を超音波探
触子７先端部に位置する回転走査部４に伝達するスプリ
ング構造の駆動伝達軸６を設けたもので、超音波探触子
７先端部が丁度屈曲部に位置する心臓の冠状動脈におい
ても、駆動部８で発生した回転駆動力を精度良く超音波
探触子７先端部に位置する回転走査部４に伝達すること
ができる。

【００１７】（実施例２）以下本発明の第２の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図３は第２の実施
例における超音波探触子７の概略断面図で、第１の実施
例と異なる部分は、ガイドスプリング２の素線断面が長
方形の角線形状で構成している点である。第２の実施例
における超音波診断装置の概略ブロック図は図１に示し
た第１の実施例の概略ブロック図と同等である。

【００１８】図３に示すようにガイドスプリング２の素
線形状を角線形状にすることにより、図２の丸線形状に
比して、厚みが薄くても十分な強度と柔軟性を得ること
が可能となる。従って、カテーテル１の肉厚が薄い場合
でも、ガイドスプリング２を構成することが可能とな
り、超音波探触子７先端部が屈曲を有する血管１５内に
挿入されたとしても、駆動部８で発生した回転駆動力を
精度良く超音波探触子７先端部に位置する回転走査部４
に伝達することが可能となる。

【００１９】以上のように本実施例によれば、中空細管
構造のカテーテル１先端部に超音波探触子７を挿入する
血管の屈曲部の長さを想定した素線外径が角線形状のガ
イドスプリング２を接続し、カテーテル１先端部とガイ
ドスプリング２全体を被うように配置した音響窓３と、
音響窓３先端内部に配置された超音波振動子５と超音波
振動子５から送受波された超音波の伝搬方向を２次元走
査する回転走査部４と、カテーテル１先端部の反対側に
設けられた駆動部９、送受信部１０、走査変換部１１、
画像メモリ１２、モニタ１３、制御部１４からなる本体
部８を有し、駆動部９で発生する回転駆動力を超音波探
触子７先端部に位置する回転走査部４に伝達するスプリ
ング構造の駆動伝達軸６を設けたもので、超音波探触子
７先端部が丁度屈曲部に位置する心臓の冠状動脈におい
ても、駆動部８で発生した回転駆動力を精度良く超音波
探触子７先端部に位置する回転走査部４に伝達すること
ができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、中空細管
構造のカテーテル先端部に超音波探触子を挿入する血管
の屈曲部の長さを想定したガイドスプリングを接続し、
カテーテル先端部とガイドスプリング全体を被うように
配置した樹脂性の音響窓と、音響窓先端内部に配置され
た超音波振動子と超音波振動子から送受波された超音波
の伝搬方向を２次元走査する回転走査部と、カテーテル
先端部の反対側に設けられた駆動部、送受信部、走査変
換部、画像メモリ、モニタ、制御部からなる本体部を有
し、駆動部で発生する回転駆動力を超音波探触子先端部
に位置する回転走査部に伝達するスプリング構造の駆動
伝達軸を設けたもので、超音波探触子先端部が丁度屈曲
部に位置する心臓の冠状動脈においても、駆動部で発生
した回転駆動力を精度良く超音波探触子先端部に位置す
る回転走査部に伝達することができ、歪のない超音波断
層像を取得表示することができる優れた超音波診断装置
を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における超音波診断装置
の概略図

【図２】同第１の実施例における超音波探触子先端部の
断面図

【図３】本発明の第２の実施例における超音波探触子先
端部の断面図

【図４】従来の細管内走査用超音波探触子の走査方式を
説明するための概略図

【図５】従来の細管内走査用超音波探触子を心臓の冠状
動脈に適応した時の概略図

【符号の説明】

１ カテーテル ２ ガイドスプリング ３ 音響窓 ４ 回転走査部 ５ 超音波振動子 ６ 駆動伝達軸 ７ 超音波探触子 ８ 本体部 ９ 駆動部 １０ 送受信部 １１ 走査変換部 １２ 画像メモリ １３ モニタ １４ 制御部 １５ 血管 １６ 信号線 ４０ 超音波探触子 ４１ カテーテル ４２ 超音波振動子 ４３ ミラー ４４ ホルダ ４５ 駆動伝達軸 ４６ 走査面 ４７ 心臓 ４８ 大動脈 ４９ 冠状動脈 ５０ ガイドカテーテル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柔軟性を有する中空細管構造のカテーテ
   ルと、カテーテル先端部に接続され挿入される血管の屈
   曲部を想定した長さで素線形状が丸線で構成され内径が
   前記カテーテル内径以上で外径が前記カテーテル外径以
   下のガイドスプリングと、前記カテーテル先端部と前記
   ガイドスプリング全体を被う管構造の音響窓と、前記音
   響窓先端部に内包された超音波を送受波する超音波振動
   子と、前記超音波振動子から送波される超音波を２次元
   走査させる前記音響窓先端部に内包された回転走査部
   と、前記カテーテルのガイドスプリング接続端と反対側
   に設けられた駆動部と、前記駆動部で発生した回転力を
   回転走査部に伝達される柔軟性を有す駆動伝達軸と、前
   記カテーテルのガイドスプリング接続端と反対側に設け
   られ前記超音波振動子と信号線で電気的に接続された送
   受信部と、前記送受信部に接続された走査変換部と、前
   記走査変換部に接続された画像メモリと、前記画像メモ
   リに接続されたモニタと、前記駆動部と送受信部と走査
   変換部と画像メモリに接続されそれぞれの動作を制御す
   る制御部とを具備する超音波診断装置。
2. 【請求項２】 ガイドスプリングの素線形状が角線形状
   であることを特徴とする請求項１記載の超音波診断装
   置。