JPH0731617A

JPH0731617A - 超音波診断装置

Info

Publication number: JPH0731617A
Application number: JP5177043A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Takano; 政由起高野; Isao Komiyama; 功小宮山; Toru Hirano; 亨平野; Kinya Takamizawa; 欣也高見沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1995-02-03
Anticipated expiration: 2018-05-26
Also published as: JP3410770B2

Abstract

(57)【要約】【目的】細径超音波プローブによる走査部位の位置決
めやオリエンテーションを明示することのできる超音波
診断装置を提供すること。【構成】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵する細
径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生させる
ための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号を受
信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦記憶
する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表示す
る表示器とを具備する超音波診断装置において、超音波
振動子によって走査される領域あるいはその近傍領域を
マーキングする手段を設けて、細径超音波プローブによ
る走査位置が明示されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は超音波を用い体内の断
層像を表示する、いわゆる超音波診断装置に関するもの
であり、特に内視鏡観察下にて胃、食道、十二指腸等の
消化器や胆管、膵管などの消化管における早期癌診断あ
るいは癌深達度診断を可能とする細径プローブを有した
超音波診断装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超音波パルスを生体内に放射し、各組織
からの反射波により生体情報を得る、いわゆる超音波診
断法は造影剤無しで軟部組織の診断ができる利点をもっ
ている。

【０００３】近年、超音波診断技術は電子回路の高周波
化や超音波振動子の微細加工技術の進歩に相俟って微小
振動子を体内に挿入することが容易となり、食道壁や胃
壁を介しての心臓や消化管の診断は臨床の場で徐々に普
及しつつある。さらに最近では血管や胆管等の細い消化
管の内部に極細径超音波プローブを挿入し、その断面を
観測しようとする試みがなされている。図１５は既に一
般に良く知られている細径プローブの１方式であり、直
径２ｍｍ程度のカテーテル（あるいはチューブ）の先端
内部に１個の超音波振動子１０１を内蔵している。この
振動子１０１にはチューブ壁１０２に埋め込まれた信号
線（およびアース線）１０３を介して本体部分の送受信
回路１０４から振動子駆動信号が送られ、また受信信号
は振動子１０１から本体側の送受信回路１０４に送られ
る。（図中では便宜上信号線１０３をチューブ壁１０２
の外側に示してある。）この方式では前記振動子１０１
と対向させて音響ミラー１０５が振動子面に対して４５
度の傾斜をもって配置される。この音響ミラー１０５は
回転伝達ケーブル（トルクケーブル）１０６と接続さ
れ、一方トルクケーブル１０６の他端に接続されたモー
タ１０７の回転運動はこのトルクケーブル１０６によっ
て音響ミラー１０５に伝えられ、音響ミラーは高速回転
運動する。振動子１０１から放射された超音波はこの音
響ミラー１０５で反射し回転軸に対して９０度、即ちカ
テーテルの壁１０２に対して直角の方向に消化管壁１０
８に対して放射される。一方、受信においても同様に、
カテーテルの壁１０２に対して直角の方向からの超音波
のみが受信される。このような方式の他に微小振動子１
０１をトルクケーブル１０６に装着しこれを直接回転さ
せる方式や音響ミラー１０５と振動子１０１を一体化し
回転させる方法などが提案されているが、いずれにして
もこのようなメカニカル回転方式は構造が比較的簡単で
あり、また超音波の高周波化（２０ＭＨｚ〜４０ＭＨ
ｚ）が容易に実現できるため最も普及している方式であ
る。このような細径超音波プローブは内視鏡スコープの
鉗子孔に挿入が可能であるため、例えば胃壁診断におい
ては光学像にて胃壁全体を観察した後、とくに粘膜下の
癌浸潤度の観察が必要な場合には、光学像にてモニタリ
ングしながら所定の場所に前記細径超音波プローブの先
端部（すなわち振動子部）を配置する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように内視鏡ス
コープと組み合わせることによって患者に新たな苦痛を
与えること無く、体腔内壁（主に胃壁）の表面状態と粘
膜下の状態が把握出来るようになってきた。しかしなが
ら現在臨床の場で使用されている細径超音波プローブと
そのシステムは操作性と性能面において最適化がはから
れておらず、未だ改善すべき点が多い。

【０００５】具体的に述べるとまず第１に改善すべき点
は細径超音波プローブによる走査部位の内視鏡像による
位置決めやオリエンテーションの精度である。第２には
良好な画像を得るための環境設定であり、走査すべき壁
表面に対する超音波ビーム入射角度のコントロールとプ
ローブと生体表面との接触性の改善があげられる。鮮明
な画像を得るためには胃壁等の表面に対して超音波ビー
ムを垂直に入射させることが重要であることは周知であ
るが従来の細径超音波プローブではその調整が困難であ
った。第３番目はプローブの性能チェック機能である。
細径プローブは細いがために破損、故障の発生確率が従
来の超音波プローブより高いため日頃の性能確認が必要
であり、装置にこのための機能を有することが望まし
い。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは第１に細径超音波プロー
ブによる走査部位の位置決めやオリエンテーションを明
示することのできる超音波診断装置を提供することにあ
る。

【０００７】本発明の目的とするところの第２は細径超
音波プローブの位置決めやプローブと生体表面との接触
性の改善を図った超音波診断装置を提供することにあ
る。

【０００８】本発明の目的とするところの第３はプロー
ブの性能チェック機能を備えた超音波診断装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】内視鏡観察下にて細径超
音波プローブを病巣部に正確に位置決めさせる場合のガ
イド機能や接触性の向上策としてのアングル機能と注水
機構およびバルーン機構、さらにプローブ性能チェック
機能を細径超音波プローブ部に備える。また、診断に有
効な内視鏡画像と超音波画像の表示方法や記録方法の最
適化をはかる。上記目的を達成するために本発明は、超
音波診断装置の構成を以下のようにした。すなわち、超
音波振動子を細径チューブ内に内蔵する細径超音波プロ
ーブと、これを駆動し超音波を発生させるための送信器
と、前記超音波振動子からの受信信号を受信する受信回
路と、この受信回路からの出力を一旦記憶する画像メモ
リと、この画像メモリからの出力を表示する表示器とを
具備する超音波診断装置において、超音波振動子によっ
て走査される領域あるいはその近傍領域をマーキングす
る手段を設けて、細径超音波プローブによる走査位置が
明示されるようにしたことを特徴とするものである。

【００１０】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵する
細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生させ
るための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号を
受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦記
憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表示
する表示器とを具備する超音波診断装置において、細径
超音波プローブ内の超音波振動子の近傍にその回転角度
を計測するための手段を設け、また細径超音波プローブ
外壁表面上に超音波振動子の回転軸方向と平行なマーカ
を１本ないし複数本設け、前記回転角度を計測するため
の手段とマーカとを対応づけて細径超音波プローブがど
の方向に位置しているか分かるようにしたことを特徴と
するものである。

【００１１】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵する
細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生させ
るための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号を
受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦記
憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表示
する表示器とを具備する超音波診断装置において、細径
超音波プローブの外壁表面上にその円周方向に所定の間
隔で複数本のカラーマーカを刻むことによって、細径超
音波プローブの挿入深さが分かるようにしたことを特徴
とするものである。

【００１２】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵する
細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生させ
るための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号を
受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦記
憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表示
する表示器とを具備する超音波診断装置において、細径
超音波プローブは、その先端が任意の方向に変更可能な
アングル機構を内蔵していることを特徴とするものであ
る。

【００１３】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵する
細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生させ
るための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号を
受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦記
憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表示
する表示器とを具備する超音波診断装置において、細径
超音波プローブは、可撓性を有する先端部が自然状態に
おいて曲がり癖を有することを特徴とするものである。

【００１４】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵する
細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生させ
るための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号を
受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦記
憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表示
する表示器とを具備する超音波診断装置において、細径
超音波プローブの超音波ビームが送受信されるプローブ
壁部より先端側、または後方側のプローブ壁部、あるい
はこの両方に可撓性のある材料により構成されるバルー
ンを装着して、細径超音波プローブと生体との接触性を
よくしたことを特徴とするものである。

【００１５】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵する
細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生させ
るための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号を
受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦記
憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表示
する表示器とを具備する超音波診断装置において、プロ
ーブの性能評価用の治具を用意し、この性能評価用の治
具を用いて使用する前に細径超音波プローブの諸特性を
チェックできるようにしたことを特徴とするものであ
る。

【００１６】

【作用】上記構成によれば、細径超音波プローブの正確
な位置設定が短時間におこなわれる。また、表示方法も
内視鏡画像と超音波画像が観測し易い状態で表示される
ため両者の対応づけが容易かつ正確におこなわれる。一
方、アングル機構やバルーン装着により細径超音波プロ
ーブと生体との接触性がよくなり超音波画像の画質と操
作性、診断能が大幅に向上し、しかも医師や検査技師に
与える疲労度も低減させることができる。さらに細径超
音波プローブの諸特性をチェックできるので、超音波診
断装置を常に最適な状態で使用できる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の超音波診断装置の一実施例の全体
構成を示すブロック図である。

【００１８】本発明は細径超音波プローブ部と本体シス
テム部から構成される。細径超音波プローブの先端には
バルーン１、音響ミラー２（光学ミラーの機能を併せも
つ）、超音波振動子３、マイクロエンコーダ４、アング
ル機構５、およびトルクケーブル６が内蔵されている。
この実施例では音響ミラー２と振動子３は一体化され、
さらにこの振動子３の背面にはマイクロエンコーダ４の
回転部分が固定されている。この振動子３には本体シス
テム部におかれているモータ１１の回転を伝達するトル
クケーブル６が接続されている。すなわち、前記モータ
１１の回転はこのトルクケーブル６によって細径超音波
プローブ先端の振動子３、音響ミラー２、マイクロエン
コーダ４回転部に伝えられ、これらは例えば毎秒１０〜
３０回転の速度で回転する。一方、前記バルーン１、ア
ングル機構５、マイクロエンコーダ４固定部は細径超音
波プローブのチューブに固定されている。前記超音波振
動子３は後述するシステム本体内の振動子駆動回路１６
から送られてくる駆動パルスによって駆動され、同図の
破線で示す軸方向（前方）に超音波を送受信する。一方
この送信方向（チューブ長軸方向）に対してほぼ４５度
の傾斜角をもった音響ミラー２が前記超音波振動子３に
対抗させて置かれ、音響ミラー２によって超音波は前記
チューブの長軸方向に対して直角の方向に反射する。こ
の音響ミラー２はモータ１１によって回転し超音波は前
記チューブの軸を中心に放射状に進み生体組織内に入射
する。組織内に入射した超音波の一部は組織内において
反射した後、前記音響ミラー２によって再び反射し、前
記超音波振動子３で受信され、ここで電気信号に変換さ
れた後システム本体内の増幅器１８におくられる。超音
波振動子３への信号伝達をおこなうための信号線７は前
記トルクケーブル６の空洞となった中心部を通過させる
かあるいは周囲に巻き付けて接続される。ただし回転し
ている超音波振動子３への信号伝達はロータリトランス
１０（あるいはスリップリング）を介しておこなう必要
がある。

【００１９】次にシステム本体内の送受信回路部分につ
いて述べる。超音波を生体内に送信する場合には、まず
パルス発生器１７によって超音波パルスの繰り返し周期
を決定するレートパルスが出力され、振動子駆動回路１
６に送られる。この駆動回路１６では前記超音波振動子
３を駆動し超音波を発生するため駆動パルスが形成され
る。超音波振動子３から生体内に放射された超音波は前
述の如く生体内組織にて反射され、送信時に用いた超音
波振動子３によって受信され、この受信信号はシステム
本体内の増幅器１８にて増幅されたのちＢモード用信号
処理回路に送られる。Ｂモード信号処理回路においては
前記増幅器出力は対数増幅器１９、包絡線検波回路２０
にて対数圧縮、検波され、Ａ／Ｄ変換器２１にてＡ／Ｄ
変換された後画像メモリ２２に一旦ストアされる。スト
アされた信号はテレビフォーマットで出力されてテレビ
モニタ２３にて超音波断層像として表示される。細径超
音波プローブの壁の近傍にはアングル機構部５とバルー
ン１が取り付けられこれらを制御するアングル制御装置
１２、送気送水機構１４が本体内に置かれている。これ
らは細径超音波プローブの操作性と画質改善に関わる機
構であり、方式によって構成が異なるため詳細は後述す
る。一方本体内の光送受信器１３からは光ファイバー８
を使って振動子３の周囲とマイクロエンコーダ４に光が
送られ後述する走査マーカ表示と回転角度検出に使用さ
れる。とくにマイクロエンコーダ４に送られた光は回転
角度情報による変調を受けた後、再び前記光送受信器１
３に入力されて回転角度が検出され、この角度情報は前
記画像メモリ２２に送られる。この光信号の回転体への
伝達は光ジョイント９を介しておこない、光ファイバー
８は電気信号線同様トルクケーブル６内に収納される。

【００２０】次に本発明におけるこれら個々の機能とそ
の実現方法について以下に述べる。なお、図１と同一部
材には同じ符号を付してある。

【００２１】近年開発された細径超音波プローブによる
検査では、その走査部位は内視鏡画像でおおよそ確認で
きることは既に述べたがとくに被検査部が早期癌の如く
に微小腫瘍である場合には、その走査面（内視鏡画像下
では走査ライン）あるいは走査位置はさらに正確に決定
されることが要求される。まず超音波走査面を内視鏡画
像によって正確に確認するための方法について以下に述
べる。

【００２２】図２によってその原理を説明する。細径超
音波プローブの先端部には例えば光ファイバー８によっ
て光が導かれており、この光は超音波振動子３によって
放射される超音波ビームとほぼ同じ方向に、しかも本図
の如く超音波ビームの幅２３内か、あるいは接近させて
被検査部位（例えば胃壁表面２４）に向けて放射され
る。走査時の超音波ビーム方向の移動に伴い光ビームも
追随することによって前記胃壁表面２４を超音波ビーム
が横切る時の軌跡が光学的にマーキングされ、この光走
査ライン２５はそのまま内視鏡画像上で観察することが
できる。この図のように超音波ビームの中心軸上を光が
進行する構成にすれば、表示されている超音波画像の断
面と内視鏡画像の対応づけがより正確におこなわれる。

【００２３】このような機能を備えた細径超音波プロー
ブの実施例について図３〜図８に示す。図３は図に示し
たミラー回転方式において本発明を適用した場合で、超
音波振動子３の中央部付近に光ファイバー８の先端を取
り付ける。すなわち超音波ビーム同様に光ファイバー８
から放射された光は音響ミラー２にて反射され９０度方
向を変えて進行する。したがって、つねに超音波ビーム
幅２３の中心を光は進むことになり、トルクケーブル６
の回転によって得られる超音波断層面と前記壁表面２４
の交線２５を光学像として観察することが可能となる。
この方式では光ファイバー８は信号線７同様、細径超音
波プローブの外側チューブ（図面では省略）に沿って前
記超音波振動子３に導かれる。

【００２４】図４は振動子直接回転方式における本発明
の実施例を示したものであり、トルクケーブル６内に超
音波振動子３への送受信信号を伝達する信号線７と前記
振動子３、あるいはその近傍に光を転送する光ファイバ
ー８が開口し、前記トルクケーブル６と共に回転する。

【００２５】一方、図５は振動子とミラー一体回転型方
式であり光ファイバー８及び信号線７は図４の方式同様
にトルクケーブル６とともに回転しながら細径超音波プ
ローブ先端部に光と超音波の伝達をおこなう。光は超音
波とともに超音波振動子３から発せられ音響ミラー２で
反射されてプローブ外へ放射される。

【００２６】さらに図６は図５と同様に振動子とミラー
一体回転方式において、光ファイバー８の先端を音響ミ
ラー２の表面に置いた例であり、その位置は超音波ビー
ムが反射される領域であることが望ましいが、これに限
定されない。このように音響ミラー２の表面に光ファイ
バー８の先端部を装着する方法は図３のような音響ミラ
ー回転方式においても適用可能であることはいうまでも
ない。

【００２７】以上述べた方式はいずれも超音波のビーム
内に光ファイバー８からの光を置いた方法であるため超
音波画像の感度を劣化させたり、虚像（アーチファク
ト）発生の可能性をもっている。これに対して図７に示
す実施例では音響的な反射面と光学的な反射面を独立に
配置した方式であり、この場合には超音波の反射方向と
光の反射方向が異なる方向となるように音響ミラーと光
ミラーが配置されている。しかしながら例えば胃壁表面
２４に表示されるマーカは図２に示したものと同様とな
る。他の実施例として図８に示すように光ファイバー８
の先端部を振動子３の端部に置くか、あるいは音響ミラ
ー２の超音波の当たらない部分や周辺治具に取り付ける
方式を採用してもよい。但しこの方式では超音波断層面
と内視鏡にて観察される光ライン２５との位置精度は光
ファイバー先端部を超音波ビーム幅内に置いた場合より
劣ることは否めない。いずれにしても超音波振動子の近
傍に光学的照射手段を備えることによって内視鏡映像下
で超音波断層像の位置を正確に知ることができ、とくに
早期癌のような微小病巣部を観察する場合の診断能を向
上させることが可能となる。

【００２８】次に胆管、膵管を十二指腸から経乳頭的に
検査する場合において問題となる超音波画像のオリエン
テーションに関しその改善策を述べる。細径超音波プロ
ーブを胆管、膵管に挿入した場合、プローブに柔軟性が
あるため画像上で表示された病巣部が実際にどの方向に
位置しているのかが不明確になり、治療時にその位置確
認に苦慮することが多い。本発明では十二指腸乳頭部に
挿入された細径超音波プローブの外壁に記されたマーカ
（プローブの軸に対して並行）と画像とを対応させて正
確な位置ぎめをおこなう。但し一般にトルクケーブル６
によって回転を伝達する場合には手元側（本体システム
側）に置かれたモータ１１の回転はトルクケーブル６で
の捻れのため画像の回転角と前記モータ１１の回転角は
必ずしも対応しない。したがって本発明においては細径
超音波プローブ先端部にマイクロエンコーダ４を内蔵さ
せている。図９はマイクロエンコーダ４を内蔵した細径
超音波プローブ先端部であり、振動子と音響ミラー一体
回転方式において以下説明する。すなわち本プローブで
の固定部分である振動子回転の軸受け部の背面に約１０
０本のスリットが放射状に入ったスケール（マイクロエ
ンコーダ４）が固定されている。一方トルクケーブル６
には図に示すように光ファイバー８が軸方向に取り付け
られ、その先端は前記スケールの近傍に開口している。
この光ファイバー８内には本体側におかれた光源からの
光が転送され前記スケールを照射する。この光がスリッ
トの溝に照射された場合には反射は少なく、また円盤の
表面に照射された場合には大きな反射信号振幅が得られ
るため、反射波の大きさの変化を測定すれば回転の状態
を知ることが出来る。さらに前記複数のスリット溝のう
ちの一つ（フレーム同期用スリット）の幅を特に広めに
しておくなどすれば回転部分の回転角と固定部分と位置
関係が対応づけることが可能となる。例えば前記フレー
ム同期用スリットの位置と前記マーカを一致させておけ
ばテレビモニタ上にて表示される超音波画像の上部（１
２時方向）が細径超音波プローブに示されたマーカの方
向であることが正確にしかも容易にわかる。但し本法に
おいて前記細径超音波プローブの外壁に記されたマーカ
が下方に位置し内視鏡画像上で観察されないことがあ
る。このような場合前記マーカが観察できるまで手元部
およびプローブを捻じってもよいがプローブ壁に前記マ
ーカと平行な複数のマーカ（色、あるいは破線、実線等
の線種で区別する。）をいれておけば前述のような複雑
な手技をとらなくともよい。たとえば前記マーカを赤と
し９０度ごとに黄、緑、青の４本のマーカを入れた場
合、ＴＶモニタ２３上の細径超音波プローブの画像は図
１０に示すように時計方向に赤黄緑青の位置の画像情報
が表示される。この時実際の内視鏡画像上で観察される
細径超音波プローブの上部に黄色のマーカがある場合に
は装置パネル上に取り付けられたツマミによって前記超
音波画像端部に付加された黄あるいはこれに対応するマ
ーカが上部にくるまで回転移動させる。このような方法
によって細径超音波プローブを捻りを加えなくとも超音
波画像のオリエンテーションをつけることが可能とな
る。

【００２９】一方、胆管や膵管に挿入する場合に挿入深
さ（すなわち十二指腸乳頭部から細径プローブ先端まで
の距離）を正確に知ることも術前検査では重要である。
従来、内視鏡スコープではその壁面に距離マーカと数字
がつけられ、体腔入り口（たとえば口）にてその値を読
むことによって挿入距離を知ることができた。しかしな
がら、細径超音波プローブにこの方法をそのまま適用し
た場合には、極めて微小な数字を、しかも内視鏡観察下
で判読しなくてはならず、実際にはほとんど不可能であ
る。本発明においては距離マーカをカラーにすることに
よって上記問題点を解決している。すなわち図１１
（ａ）に示すように先端から挿入方向に所定の間隔をお
いて予め決められたカラーマーカを細径超音波プローブ
の外壁に周方向に刻む。このような距離マーカを付ける
ことによって例えば細径超音波プローブが胆管に挿入さ
れた場合に、図１１（ｂ）に示すように乳頭部での距離
マーカの色を知ることによって細径超音波プローブの胆
管内挿入深さが判り、したがって超音波画像として表示
されている部位のオリエンテーションが可能となる。さ
らに計測の精度を高めるため、図１１（ｃ）に示す如く
カラーマーカ間に従来のような単色（例えば白あるいは
黒）の補助マーカを刻むこともできる。

【００３０】ところで、現在実用化されつつある細径超
音波プローブでは、その位置ぎめは内視鏡のもつアング
ル機構によっており、細径超音波プローブ自身はその先
端部の方向を制御する機能はもっていない。すなわち診
断を要する部位まで内視鏡の先端（内視鏡鉗子先端部）
を近づけてから前記細径超音波プローブを前記鉗子孔よ
り突き出し被検査部位に設置する方法がとられている。
このような方法をとくに狭い管腔構造において適用した
場合、比較的太い径をもつ内視鏡では任意の方向や位置
にその先端部を固定することが困難であることが多い。
したがって細径超音波プローブそのものにアングル機構
をもたせることが望ましい。

【００３１】図１２（ａ）に本発明の細径超音波プロー
ブ部の一実施例を示す。この実施例ではアングルワイヤ
を用いている。細径チューブ先端の壁にワイヤ（または
糸）２６の一端を固定する。この場合固定点は１点でも
よいが、複数点の方が細径超音波プローブの曲がる方向
を制御し易い。この図では２点Ａ，Ｂを前記ワイヤの固
定点として本発明を説明する。この場合固定点Ａと固定
点Ｂを結ぶ線は細径チューブの中心軸と交わるものとす
る。固定点Ａからでたワイヤ２６は前記細径チューブの
内壁に沿って本体システム部側にすすみプローブの手元
部内のプーリ２７に巻かれた後再び細径チューブの内壁
に沿ってプローブ先端部に向かい、固定点Ｂで固定され
る。このプーリ２７を図示しないアングルレバーによっ
て回転させることによりプローブを湾曲させることが可
能となる。例えば、プーリ２７を時計方向に回転させれ
ば固定点Ａのみが矢印で示されるように右方向に引っ張
られるためプローブの先端部は上方を向く。一方、この
状態でプーリを反時計方向に回転させると固定点Ｂが右
方向に引っ張られ、プローブ先端部の向きは上方から左
方（直線状）になり、さらにプーリ２７を同方向に回転
させるとプローブ先端部は下方に向きがかわる。前記プ
ーリ２７はモータなどと共にプローブ手元部のケース
（プローブヘッダ）の中に収納されており、その回転軸
は手元部ケースの外部に取り付けられたアングルレバー
と連結されている。したがって医師や検査技師らは前記
アングルレバーをマニュアルで回転させることによって
細径超音波プローブの先端部の方向を容易にコントロー
ルできる。またマニュアル操作のかわりに前記プーリ２
７を別に取り付けられたモータ（図示せず）に接続する
ことによって電動によってもプローブの方向を制御する
ことが可能である。この場合、医師は時計方向と反時計
方向の回転を示すスイッチを切り替えればよい。固定点
が２点の場合には図中の上下方向にのみプローブ先端部
の方向制御が可能であるが、固定点を４点に増やせばこ
れと直角の方向においても方向制御が可能となることは
いうまでもない。

【００３２】図１２（ｂ）に他の実施例を示す。この実
施例では空気圧によって曲げの方向を制御するフレキシ
ブルマイクロアクチュエータ（ＦＭＡ）を用いている。
すなわち細径チューブ内に図に示すようにその内腔が例
えば３つの部屋（圧力室Ａ、ＢおよびＣ）に分離された
ＦＭＡが取り付けられており、その中心をトルクケーブ
ル６と信号線７および光ファイバー８が通過している。
ＦＭＡの内部はＹ字型の隔壁によって仕切られており、
それぞれの部屋の圧力はプローブ外部に置かれた圧力制
御装置によってそれぞれ独立に制御される。圧力は各圧
力室Ａ、ＢおよびＣに圧力供給チューブａ、ｂおよびｃ
により供給される。このＦＭＡの外壁は繊維材料とゴム
材料とで構成され、周方向には伸縮困難であるが軸方向
の伸縮は比較的容易となっている。従って図の室Ａの空
気圧（または液体圧）を高めると、その外壁のみが軸方
向に伸びようとするため細径超音波プローブ全体では矢
印で示すように上方に曲げることができる。また室Ａ〜
Ｃに与える空気圧の制御法によって任意の方向に細径超
音波プローブを向けることも可能となる。なお、ＦＭＡ
の室数を３の場合について述べたがこれに限定されるも
のではなく２室以上であればよい。

【００３３】図１２（ｃ）はさらに他の実施例を示す。
この方法は現在内視鏡において一般に使用されている節
輪構造をもったアングル機構であり、図１２（ａ）に示
した方法をさらに高性能化したものである。例えば複数
個の節輪２８がそれぞれ２点でピン結合されており、２
本のアングルワイヤがこれらピン２９にて固定されてい
る。これらアングルワイヤＡおよびＢのうちワイヤＡを
矢印で示すように右方向に引っ張ればプローブ先端は下
方向を向き、またワイヤＢを右方向に引っ張ればプロー
ブ先端は上方向を向く。なおアングルワイヤの数は２に
限定されるものではなく、４本用いれば上記曲げ方向と
直角な方向にも曲げることができる。前記アングルワイ
ヤの操作方法は図１２（ａ）に示したプーリ及びアング
ルレバーを用いておこなう。細径超音波プローブに独自
のアングル機構を付けることによって細径超音波プロー
ブのみで方向をコントロールすることが可能となり、内
視鏡画像による観察視野を固定した状態で細径超音波プ
ローブの進める方向、あるいは接触させる位置を変える
ことが出来るため画質と操作性が著しく向上するばかり
でなく、従来の内視鏡アングル機構に依存していた時に
は到達出来なかった部位にまで細径超音波プローブの先
端を導くことが可能となるため異常部位の見逃しの確率
が大幅に低減される。以上、細径超音波プローブプロー
ブに内蔵されるアングル機構部の具体例について述べて
きたが、その方法はこれらのものに限定されるものでは
なく、細径超音波プローブ先端部の方向を可変にする機
能をもつものであればよい。

【００３４】なお前記細径超音波プローブの先端弾性部
に予め曲がり癖をつけておけばアングルワイヤや圧力室
を取付なくとも接触性の優れたものが実現できる。

【００３５】次に画質改善を目的とした他の実施例とし
てバルーン機構について述べる。（図１における符号１
を参照）この機能は細径超音波プローブの接触性の改善
を目的としている。胃壁、食道壁などにおいての接触性
は上記のアングル機構によってある程度は改善されるが
胆管、膵管のような管腔構造における診断では周囲３６
０度の観察が同時になされる必要がある。このような場
合には生体組織とプローブの間を脱気水等のカップリン
グ溶液で充満する、いわゆる水侵法を適用することが望
ましい。本実施例においては細径超音波プローブ内に注
水用のチューブ（図１３における符号３０）が内蔵され
ておりその先端は細径超音波プローブの先端部あるいは
図１３に示すように側壁部に開口（３０ａおよび３０
ｂ）している。細径超音波プローブが胆管あるいは膵管
等に挿入された時、プローブと生体とのあいだに空気が
介在して画像表示が不可能となった場合に本体側の注水
機構部から注水チューブ３０を通じて生体組織とプロー
ブの間に注水される。但し注水した液体の十二指腸方向
への自然流出が顕著な場合にはバルーン１によってその
流出を止めることが望ましい。

【００３６】図１３（ａ）および（ｂ）に本発明のバル
ーン１を装着した細径超音波プローブの実施例を示す。
本実施例では、バルーンを細径超音波プローブ内に収納
可能とすることで、従来のような超音波プローブの外周
にバルーンを外付けする方式と異なる。このプローブの
先端部に組み込まれている超音波振動子を中心に図の如
くバルーン１Ａとバルーン１ＢがＯリング等によってプ
ローブ側壁周囲に取り付けられる。バルーン１Ａは音響
ミラ２および超音波振動子３よりも先端側に、そしてバ
ルーン１Ｂは超音波振動子３およびマイクロエンコーダ
４の後方側に設けられている。バルーン１は弾性物でで
きている必要はなく、蛇腹であってもよい。またバルー
ン１によって覆われた細径超音波プローブ壁の部分は液
体あるいは気体が容易に通過できる大きさの孔３１ａを
有した構造となっており、本体システム部内の加圧装置
で加圧された液体または気体は細径超音波プローブ内に
内蔵したチューブ３１を介してバルーン部まで送られ
る。このような構造により、バルーン１内の圧力が高く
なると、細径超音波プローブ側壁に比べて、柔らかい、
バルーン１Ａおよび１Ｂが伸張し生体管腔内走査部の両
端あるいは片方をふさぐ（図１３（ｂ））。一方、減圧
するとバルーン１Ａおよび１Ｂは収縮し、孔３１ａの開
いたプローブ壁上に密着した状態で納まる。これらバル
ーン１Ａおよび１Ｂは先に述べたように十分に柔軟性、
膨張率が高い材料がもちいられており、かなりの圧力を
かけても破壊することはない。このバルーン１には、バ
ルーンを膨張、収縮させる液体あるいは気体を注入する
ためのチューブ３１が取り付けられておりそのチューブ
３１は、バルーン１Ａおよび１Ｂに同時に送気（水）で
きるものにかぎらず、バルブ等の手段により任意の一方
だけを膨らますように選択することも容易にできる。ま
た、チューブ３１は必ずしも、プローブ内に内蔵させる
必要はなく、図１３（ｃ）に示すようにプローブ壁内に
軸方向に沿って開いた孔を通してもよい。ちなみに、図
１３（ｃ）においては注水用の開口３０ｂが四角印で、
バルーン１への圧力制御のための開口３１ｂが丸印で示
されている。

【００３７】以上のようなバルーン装着法をとることに
よって超音波走査をおこなう部分にカップリング溶液を
注入ししかも診断が終了するまで留めておくことができ
るため常に良好な状態で超音波診断をおこなうことがで
きる。特にこの方法では超音波のビーム方向にはバルー
ンが存在しないためアーチファクトの発生がなく、した
がって最も重要な体腔内壁浅部において優れた診断能が
得られる。

【００３８】次にプローブ性能の確認機能について述べ
る。細径超音波プローブは一般に直径が１〜３ｍｍと細
く、しかも機械的な走査方式（振動子の機械的回転）に
よって画像を得ている。このため従来の体表からの走査
を目的として開発された超音波プローブと比較して信頼
性に難があり、寿命も短い。したがって細径超音波プロ
ーブを用いて診断を行う際には予めそのプローブが本来
の性能をもっているか否かをチェックしておくことが必
要となり、装置そのものがこのようなチェック機能を備
えていることが望ましい。図１４（ａ）は本発明におけ
るチェックシステムの実施例の構成図である。プローブ
先端部は評価用治具に挿入される。例えば評価用治具で
あるテストピース３２の側面には挿入されるプローブと
並行な方向にＮ本のワイヤ３３が円周状にほぼ等間隔に
配置され、内部には脱気水が充満される構造になってい
る。このテストピース３２に細径超音波プローブを挿入
して超音波振動子から超音波の送受信を行うことによっ
て診断装置のテレビモニタ２３にはテストピース３２の
横断面図（すなわち同心円状に配列されたＭケの点像）
が表示される。この点像それぞれの広がり（ボケ）や明
るさ（反射強度）などを見れば細径超音波プローブのも
っている性能（分解能、感度など）がおおよそ判るが、
さらに定量的な性能評価が必要な場合には性能チェック
専用の表示法が必要となる。図１４（ｂ）はその表示法
の一例である。例えば、モニタ上のＸ（水平）軸には細
径超音波プローブ内の超音波振動子の回転角度、Ｙ
（縦）軸にはワイヤターゲット３３からの反射強度を表
示する。このようにすれば、それぞれの反射信号の反射
強度の大きさを計れば平均的な感度と感度のバラツキを
知ることができ、また反射波の水平方向の広がりから分
解能が、反射信号の水平方向の間隔から回転ムラの程度
をも知ることが可能である。ここで使用されるモニタは
装置本体に取り付けられたもの（すなわち臨床画像が表
示されるモニタ２３そのもの）であってもよいし、専用
のモニタを用いてよい。このような性能チェック機能を
設けることによって医師や検査技師は細径超音波プロー
ブの感度や音場、回転精度などが簡単にしかも定量的に
知ることができ、医師らは装置が常に最適な状態にある
ことを確認しながら日々の診断にあたることが可能とな
る。

【００３９】

【発明の効果】既述のように本発明によれば、細径超音
波プローブの内部にアングル機構およびバルーン機構を
組み込むことによって、胃壁等に対する接触性が改善さ
れ、操作性のみならず画質においても大幅な改善がみら
れる。また、細径超音波プローブによる走査位置や走査
深さ、走査方向を内視鏡画像上で正確に知るための新し
いマーキング機能をつけたことによって、超音波断層像
のオリエンテーションを容易につけることが可能とな
る。さらに、細径超音波プローブのもっている性能評価
機能を備えたので医師らは装置が最適な状態にあること
を確認しながら診断にあたることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波診断装置の一実施例の全体構成
を示すブロック図である。

【図２】細径超音波プローブによって走査される断面を
表示する原理を説明するための図である。

【図３】細径超音波プローブによって走査される断面を
表示する実施例を示す図である。

【図４】細径超音波プローブによって走査される断面を
表示する実施例を示す図である。

【図５】細径超音波プローブによって走査される断面を
表示する実施例を示す図である。

【図６】細径超音波プローブによって走査される断面を
表示する実施例を示す図である。

【図７】細径超音波プローブによって走査される断面を
表示する実施例を示す図である。

【図８】細径超音波プローブによって走査される断面を
表示する実施例を示す図である。

【図９】細径超音波プローブによって表示される断層像
の向きを補正するための実施例を示す図である。

【図１０】細径超音波プローブによって表示される断層
像の向きを補正するための実施例を示す図である。

【図１１】細径超音波プローブの挿入深さを知るための
実施例を示す図である。

【図１２】細径超音波プローブ内に設置されたアングル
機構の実施例を示す図である。

【図１３】細径超音波プローブ内に設置されたバルーン
機構の実施例を示す図である。

【図１４】細径超音波プローブの性能の確認方法を示す
図である。

【図１５】従来の細径超音波プローブの構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１バルーン２音響ミラー３超音波振動子４マイクロエンコーダ５アングル機構６トルクケーブル７信号線８光ファイバー９光ジョイント１０ロータリトランス２６アングルワイヤ２７プーリ２８節輪２９ピン３０注水チューブ３１加圧用チューブ３２テストピース３３ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高見沢欣也栃木県大田原市下石上1385番の１株式会社東芝那須工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵す
る細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生さ
せるための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号
を受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦
記憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表
示する表示器とを具備する超音波診断装置において、超
音波振動子によって走査される領域あるいはその近傍領
域をマーキングする手段を設けて、細径超音波プローブ
による走査位置が明示されるようにしたことを特徴とす
る超音波診断装置。
【請求項２】請求項１において、マーキング手段とし
て光を用い、超音波振動子またはその近傍に設けられた
開口から光ファイバーによって直接あるいは音響ミラー
を介して照射するようにしたことを特徴とする超音波診
断装置。
【請求項３】請求項２において、音響ミラーは光学ミ
ラーとしての機能を併せ持つことを特徴とする超音波診
断装置。
【請求項４】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵す
る細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生さ
せるための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号
を受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦
記憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表
示する表示器とを具備する超音波診断装置において、細
径超音波プローブ内の超音波振動子の近傍にその回転角
度を計測するための手段を設け、また細径超音波プロー
ブ外壁表面上に超音波振動子の回転方向（円周上）にマ
ーカを１本ないし複数本設け、前記回転角度を計測する
ための手段とマーカとを対応づけて細径超音波プローブ
がどの方向に位置しているか分かるようにしたことを特
徴とする超音波診断装置。
【請求項５】請求項４において、マーカの位置を表示
器に超音波断層像表示と同時に表示できるようにし、表
示された超音波断層像および表示されたマーカが任意に
回転可能に制御できるようになっていることを特徴とす
る超音波診断装置。
【請求項６】請求項４において、マーカは色あるいは
線種によって区別されていることを特徴とする超音波診
断装置。
【請求項７】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵す
る細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生さ
せるための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号
を受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦
記憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表
示する表示器とを具備する超音波診断装置において、細
径超音波プローブの外壁表面上にその挿入方向に所定の
間隔で複数本のカラーマーカを刻むことによって、細径
超音波プローブの挿入深さが分かるようにしたことを特
徴とする超音波診断装置。
【請求項８】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵す
る細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生さ
せるための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号
を受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦
記憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表
示する表示器とを具備する超音波診断装置において、細
径超音波プローブは、その先端が任意の方向に変更可能
なアングル機構を備え、このアングル機構は細径超音波
プローブ内に可撓性を有する材料で構成される複数の閉
ざされた独立の空間をもち、この各々の空間に気体ある
いは液体を流入または流出させることによってプローブ
先端部の方向を制御するようにしたことを特徴とする超
音波診断装置。
【請求項９】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵す
る細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生さ
せるための送信器と、前記超音波振動子からの受信信号
を受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一旦
記憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を表
示する表示器とを具備する超音波診断装置において、細
径超音波プローブは、可撓性を有する先端部が自然状態
において曲がり癖を有することを特徴とする超音波診断
装置。
【請求項１０】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵
する細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生
させるための送信器と、前記超音波振動子からの受信信
号を受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一
旦記憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を
表示する表示器とを具備する超音波診断装置において、
細径超音波プローブの超音波ビームが送受信されるプロ
ーブ壁部より先端側、または後方側のプローブ壁部、あ
るいはこの両方に可撓性のある材料により構成されるバ
ルーンを収納したことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】請求項１０において、バルーンは、送
水機構から送られる液体の圧力、または送気機構から送
られる気体の圧力によって、その大きさが制御されるこ
とを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１２】請求項１０において、先端側バルーン
と後方側バルーンが装着された細径超音波プローブにあ
って、これらの両方あるいは一方のバルーンにのみ送水
（または送気）を行う場合の選択手段を設けたことを特
徴とする超音波診断装置。
【請求項１３】超音波振動子を細径チューブ内に内蔵
する細径超音波プローブと、これを駆動し超音波を発生
させるための送信器と、前記超音波振動子からの受信信
号を受信する受信回路と、この受信回路からの出力を一
旦記憶する画像メモリと、この画像メモリからの出力を
表示する表示器とを具備する超音波診断装置において、
プローブの性能評価用の治具を備え、この性能評価用の
治具を用いて超音波振動子の回転角度に対応した受信強
度を求め、これを表示することを特徴とする超音波診断
装置。