JPH0838477A

JPH0838477A - 針状超音波探触子

Info

Publication number: JPH0838477A
Application number: JP6196152A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ito; 由喜男伊藤; Hidezo Sano; 秀造佐野; Hiroshi Kanda; 浩神田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-13

Abstract

(57)【要約】【目的】被検体中の生体組織の性状診断を可能とする撮
像および音響特性計測に好適な針状超音波探触子を提供
する。【構成】被検体中に直接穿刺する穿刺針において、内針
１の先端に生検組織片採取部３が設けられ、さらに外針
２の基部に超音波変換器部４が設置されており、内針で
組織片６を採取し、その採取部を超音波変換器部４の位
置に移動後、その超音波変換器で組織片を観察する。【効果】穿刺針の細径化が可能となり、より低侵襲化で
きる。また、超音波変換器を比較的自由に選択すること
ができるため、高精細撮像あるいは高精度計測を可能と
する。さらに、本発明は使い捨ての探触子として使用で
きる点でも有利である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波診断装置用の超音
波探触子に関し、特に被検体中の生体組織の性状診断を
可能とする撮像および音響特性計測に好適な針状超音波
探触子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、生体についての病理診断は、細
胞診，穿刺生検（バイオプシ）などによりおこなわれて
いる。穿刺生検は、針により生体の一部を採取し、これ
を光学的顕微鏡や免疫学的手段を用いて組織学的に検索
することである。最近では、超音波撮像装置で体内の臓
器をうつしながら、すなわち超音波映像下で穿刺針を病
変部まで刺入し、所望の生体組織片を採取する超音波穿
刺装置が広く用いられてきている。しかし、これらの方
法で採取してきた材料を病理組織検査するには、前処
理，固定，染色などの工程が必要で、長時間要し、ただ
ちに診断することが難しかった。また、摘出した組織片
は変化するため、生体のまま検査するのは困難であっ
た。そのため、組織片を摘出することなく、生体のまま
検査できる装置の開発が望まれてきた。この一つの方法
として、穿刺針の先端に超音波変換器をとりつけて直接
病変部に刺入し、生体組織の音響特性を計測あるいは画
像化することにより、質的診断をおこなう試みが提案さ
れている。例えば、特公平4−78299 号では、針に凹部
を設けてその壁面に超音波変換器を設けた穿刺針が記載
されている。また、特公平6−125号では穿刺針の内針と
着脱交換自在に穿刺針的に挿入される超音波変換器を先
端に具備した探触筒からなる超音波探触子が提案されて
いる。これらの探触子を用いて、被検体の正常部あるい
は病変部の生体組織を検査するには、ある関心領域にわ
たって計測あるいは撮像することが不可欠であり、針先
端の超音波変換器の超音波ビームを被検体中に走査しな
ければならない。この走査方法として、電子的あるいは
機械的走査法が考えられる。電子的走査の場合、針先の
小型超音波変換器の中に多チャンネルの微小素子を作成
することが困難であり、またリード線，ケーブル線が多
数になり針の細径化が難しい、さらに装置システムが複
雑になるなどの問題がある。一方、機械的走査の場合、
生体組織を細胞レベルで顕微鏡的に観察するには、高周
波探触子を用いて、被検体組織に密着して計測あるいは
撮像する必要があり、その関係上超音波変換器を被検体
生体組織に直接接触した状態で回転あるいは並進移動さ
せなければならない。このような機械走査では、出血が
多くなる、組織損傷が増える、あるいは病変部例えば腫
瘍細胞が撒布する恐れがあるなどの問題が予想される。
以上述べたように、穿刺針を用いて生体組織片を生体の
まま検査するには、穿刺針を被検体に刺入し、その針先
端につけた超音波変換器で直接観察することが望まれる
が、被検体のある関心領域にわたって計測あるいは撮像
するには解決しなければならない課題が多々ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した従来
の課題に鑑みなされたものであり、その目的は穿刺針を
用いて生検組織片を生体のままに近い状態で検査すべ
く、被検体の出血，組織損傷，悪性細胞撒布を抑制し、
かつ生体組織を高精度で撮像，計測可能とする針状超音
波探触子を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は被検体中に直接穿刺する穿刺針において、
針先端部に超音波変換器を設けるのではなく、その先端
部には生検組織採取部のみを有し、超音波変換器は針基
部に設置されていることを特徴とする。針先端の生検組
織採取部を針基部の超音波変換器の位置に移動させ、採
取部にとりこまれた被検体生体組織片を観察できるよう
にする。この時、採取部には生検組織片を採取する機構
が設けられている。より具体的には、穿刺針を外針と内
針の二重構造にして、該内針の先端に生検組織片採取部
を、該外針の基部に超音波変換器を設けることにより、
上記目的は達成される。内針をまず被検体に穿刺し、続
いて外針を進め、内針先端の生検組織片採取用の切れ目
中に外針でカットするようにして組織片を採取し、その
後採取部が外針基部の超音波変換器の位置に来るように
内針を抜くことができる。

【０００５】さらに、生検組織片採取部を超音波変換器
の位置にあわせた後、該超音波変換器の位置を組織片の
面に対して相対的に、その面に平行な面内で該針の軸方
向および軸に垂直な方向に移動させる機構を設けたこと
に特徴がある。

【０００６】また、該超音波変換器の超音波放射面と該
組織片を密着させる機構も設けてある。加えて、上記針
状超音波探触子において、該超音波変換器の周波数を５
０ＭＨｚ以上の高周波にすることにより、組織採取部に
とりこまれた微小被検組織を高分解能で観察することが
できる。最後に、上記構成，機構からなる針状超音波探
触子を用いた超音波診断装置を提供し、被検体から採取
した生体組織片を撮像することあるいはその超音波減衰
率，音速，周波数スペクトルなどの音響特性を計測する
ことを可能とする。

【０００７】

【作用】被検体中に直接穿刺する穿刺針において、その
先端部に生検組織採取部を設け、その針基部に超音波変
換器を設けた本発明を用いれば、針先端部で被検体の組
織片を採取でき、それを針基部にある超音波変換器の位
置に移動させて、その超音波変換器で採取組織片を撮像
あるいは計測することができる。このようにすれば、針
先端は組織片採取部のみであるので、針を細くすること
ができ、被検体組織の損傷が抑えられる。また、超音波
変換器は針基部に設けられているため、被検体内に挿入
される必要はなく、その変換器の構造，サイズあるいは
走査法等を比較的に自由に選択することができ、高精度
な観察が容易になる。さらに、本発明では組織片の採取
から観察までを穿刺針先端から基部の間でおこなえるた
め、その組織片を生体のままに近い状態で調べることが
できる。加えて、本発明で高周波の超音波変換器を用い
ることにより、被検体組織片を細胞レベルの顕微鏡的な
観察も可能となる。

【０００８】

【実施例】以下本発明を実施例により詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例である針状超音波探触子の断面
図である。本実施例では、穿刺針が内針１と外針２の二
重構造からなっており、その内針１の先端に被検体の生
検組織片採取部３が設けられ、さらに外針２の基部には
超音波変換器部４が設置されている。内針１の直径は
０.５mm，外針２は肉厚０.１mmの中空針であり、共にス
テンレスから成っている。内針１の先端に設けられた組
織片採取部３は深さ０.２５mm，幅０.５mm，長さ５mmの
くぼみになっている。外針２の基部に設けられた超音波
変換器部４の構成は次のとおりである。超音波変換器部
４の詳細断面図を図２に示す。音響レンズにサファイア
単結晶４１，下部電極４２と上部電極４３に金／クロム
膜，圧電体４４に酸化亜鉛ＺｎＯ薄膜、さらにレンズ面
上の音響整合層４５にシリコン酸化膜が用いられる。金
／クロム電極膜は真空蒸着法により形成され、その膜厚
は２００〜３００ｎｍであり、ＺｎＯ薄膜およびシリコ
ン酸化膜はともに高周波マグネトロンスパッタリング法
で作製され、それぞれの膜厚は１０〜１５μｍ，〜１２
μｍであった。この時、超音波送受波の中心周波数は１
００〜１５０ＭＨｚであった。このようにして形成した
超音波変換器をリード線４６にて外部回路と接続し、ケ
ース４７の中に装置する。

【０００９】次に、本発明の針状超音波探触子の使用方
法を図３により説明する。まず、超音波映像下で被検体
５の目標に内針１のみを図３（ａ）のように穿刺する。
その後、外針２を被検体内に進め、生検組織片を外針で
カットするようにして、組織片６を内針１の先端部にあ
る採取部３に採取する（図３（ｂ））。続いて、組織片
６を採取した内針１を抜き、その採取部３が外針２の基
部に設けられた超音波変換器部４の位置に来るようにす
る（図３（ｃ））。そして、その超音波変換器で採取組
織片６の音響的特性を計測する。計測後、内針を完全に
抜去し、外針を通じて止血剤を注入した後に、外針を抜
去する。

【００１０】本発明のもう一つの実施例を説明する。本
実施例の基本的な構成は前実施例の図１と同じである
が、外針基部に設けられた超音波変換器部が異なる。こ
の時用いられた超音波変換器部の断面図を図４に示す。
前実施例と同様、音響レンズに単結晶４１，下部電極４
２と上部電極４３に金／クロム膜，圧電体４４に酸化亜
鉛ＺｎＯ薄膜、さらにレンズ面上の音響整合層４５にシ
リコン酸化物が用いられている。これらの膜の作製法も
前と同様である。本実施例では、この超音波変換器を試
料に対して機械的に走査できる移動機構４８，４９を設
けたことに特徴がある。すなわち、前実施例の使用方法
で説明したように、生検組織片採取部を超音波変換器の
位置にあわせた後、その超音波変換器の位置を組織片の
面に対して、その面に平行な面内で針の軸方向および軸
に垂直な方向に走査できる移動機構、それぞれ４８，４
９が設けられている。このような移動機構を設けること
により、採取された生検組織片に対して、超音波変換器
を機械走査することが可能となり、採取組織片全体のＣ
モード像を撮ることができる。また、超音波変換器部に
対して、もう一つの実施例では、図５に示すごとく、超
音波変換器がリニアアレイ型から形成されており、ある
一方向、例えば軸方向の撮像には電子走査が可能なよう
になされている。この時のリニアアレイ型超音波変換器
の構成は以下のとおりである。音響レンズとしてサファ
イア単結晶のシリンドリカルレンズ５１が用いられ、上
下面に金／クロム電極膜５２，５３を有する酸化亜鉛Ｚ
ｎＯ圧電薄膜５４からなるリニアアレイ素子５５が形成
されている。アレイ素子のサイズは、素子幅４５μｍ，
ピッチ５０μｍ，厚さ１０μｍ，素子数１２８であり、
使用超音波周波数は１００ＭＨｚであった。本実施例で
は、一方向電子走査することにより、撮像の高速化が達
成できる。

【００１１】以上の実施例の説明で示した素材あるいは
数値は一例であり、別にこれに限るわけではない。上記
実施例では、穿刺針の生検組織片採取部として、内針の
くぼみを利用した構成を示したが、別にこれに限るわけ
でなく、被検体の生検組織片を採取できる構造であれば
本発明を実現することができる。また、穿刺針の基部に
設けられた超音波変換器については、上記実施例におい
て、単板型およびリニアアレイ型を用いた場合を示した
が、これに限らず、他の構造の超音波変換器でも可能で
ある。さらに、上記実施例では、超音波の周波数が１０
０〜１５０MHz帯の例であったが、５０ＭＨｚ以上の高
周波であれば微小組織片の観察が可能であり、高分解能
化にはさらに高周波、例えば４００ＭＨｚなどの適用も
有効である。加えて、上記実施例では示さなかったが、
穿刺針基部に設けられた超音波変換器部が穿刺針と一体
化しているのでなく、着脱可能な構造にしておけば、穿
刺針のみを使い捨てにすることが可能となる。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、被検体の病変部組
織の診断をおこなうにあたり、被検体中に直接穿刺する
穿刺針において、その先端部に生検組織片採取部を設
け、その針基部に超音波変換器を設けた本発明によれ
ば、針先端部は組織採取部のみであるので、針の細径化
を可能とし、被検体組織の損傷をおさえ、より低侵襲化
できる。また、針基部に設けた超音波変換器の位置に生
検組織部を移動させて、超音波変換器で採取組織片を撮
像あるいは計測するに際し、本超音波変換器が針基部に
設けてあるので、変換器の構造，サイズあるいは走査機
構等に自由度が大きく、高精度な観察を可能とする。ま
た、超音波変換器が直接針基部に取りつけてあるので、
採取した組織片を比較的迅速に生体のままに近い状態で
撮像，計測することができる。さらに、針先端に超音波
変換器を設け、被検体組織のある関心領域を撮像あるい
は計測する場合に懸念される超音波変換器の回転，移動
などの機械走査による出血，組織損傷，悪性細胞撒布等
の問題もなくすことができる。加えて、超音波変換器部
を穿刺針に対して着脱可能にしておけば、穿刺針のみ使
い捨てにし、変換器部は多数回使用することができ、本
発明は経済性にも優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の針状超音波探触子の断
面図。

【図２】図１の実施例の超音波変換器部の詳細断面図。

【図３】図１の実施例における針状超音波探触子の使用
方法を説明する断面図で、(ａ)は被検体への内針の穿刺
状態、(ｂ)は内針先端への生検組織片採取状態、（ｃ）
は外針基部の超音波変換器による組織片観察状態を各々
示す断面図。

【図４】本発明に係るもう一つの実施例において用いら
れた超音波変換器部の断面図。

【図５】本発明のさらにもう一つの実施例で使用された
超音波変換器部の断面図。

【符号の説明】

１内針２外針３生検組織採取部４超音波変換器部５被検体６採取生検組織片４１音響レンズ４２下部電極４３上部電極４４圧電体４５音響整合層４６リード線４７ケース４８針軸方向移動機構４９針軸に垂直方向移動機構５１シリンドリカルレンズ５２下部電極５３上部電極５４圧電体５５リニアアレイ素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体中に直接穿刺する穿刺針において、
その先端部に生検組織片採取部を有し、さらにその針基
部に超音波変換器を具備することを特徴とする針状超音
波探触子。
【請求項２】前記針先端部に設けた前記生検組織片採取
部を、針基部の前記超音波変換器の位置に移動させるこ
とを特徴とする請求項１に記載の針状超音波探触子。
【請求項３】前記生検組織片採取部に生検組織片を採取
する機構を設けたことを特徴とする請求項１および２記
載の針状超音波探触子。
【請求項４】請求項１から３に記載の針状超音波探触子
において、該針が外針と内針の二重構造からなってお
り、該内針の先端に前記生検組織片採取部を、該外針の
基部に超音波変換器を設けたことを特徴とする針状超音
波探触子。
【請求項５】請求項４に記載の針状超音波探触子におい
て、該内針をまず被検体に穿刺し、次に該外針を進め、
内針先端の生検組織片採取部に組織片を採取し、その採
取部が該外針基部の超音波変換器の位置に来るように内
針を抜くことを特徴とする針状超音波探触子。
【請求項６】請求項１から５に記載の針状超音波探触子
において、生検組織片採取部を超音波変換器の位置にあ
わせた後、該超音波変換器の位置を組織片の面に対して
相対的に、その面に平行な面内で該針の軸方向および軸
に垂直な方向に移動させる機構を設けたことを特徴とす
る針状超音波探触子。
【請求項７】請求項１から５に記載の針状超音波探触子
において、該超音波変換器が電子走査可能なアレイ素子
からなっていることを特徴とする針状超音波探触子。
【請求項８】請求項１から７に記載の針状超音波探触子
において、生体組織片採取部を超音波変換器の位置にあ
わせた後、該超音波変換器の超音波放射面と該組織片を
密着させる機構を設けたことを特徴とする針状超音波探
触子。
【請求項９】請求項１から８に記載の針状超音波探触子
において、針基部に設けた超音波変換器を着脱可能にし
たことを特徴とする針状超音波探触子。
【請求項１０】請求項１から９に記載の針状超音波探触
子において、該超音波変換器が５０ＭＨｚ以上の高周波
の超音波変換器であることを特徴とする針状超音波探触
子。
【請求項１１】請求項１から１０のいずれかの針状超音
波探触子を用いた超音波診断装置において、前記超音波
変換器を用いて採取生体組織片を撮像することを特徴と
する超音波診断装置。
【請求項１２】請求項１から１０のいずれかの針状超音
波探触子を用いた超音波診断装置において、前記超音波
変換器を用いて採取生体組織片の超音波減衰率，高速ま
たはそれらの周波数スペクトルなどの音響特性を計測す
ることを特徴とする超音波診断装置。