JPS605302B2 - 血管などの生体内部器官の穿刺装置 - Google Patents

血管などの生体内部器官の穿刺装置

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JPS605302B2
JPS605302B2 JP55123388A JP12338880A JPS605302B2 JP S605302 B2 JPS605302 B2 JP S605302B2 JP 55123388 A JP55123388 A JP 55123388A JP 12338880 A JP12338880 A JP 12338880A JP S605302 B2 JPS605302 B2 JP S605302B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、穿刺用挿管(カニューレ)と超音波反響断層
像形成装置とを使用して血管などの生体内部の器官を穿
刺するための装置に関し、さらに詳しく言うならば、そ
の超音波反響断層像形成装置は穿刺すべき生体範囲を平
面状に超音波走査する超音波走査系を備えた超音波アプ
リケータと反響断層像を目で見れるようにするディスプ
レイとから構成されていて、しかもそのディスプレイに
は刺込み照準補助手段が備けられていて、超音波アプリ
ケータには穿刺すべき生体範囲に穿刺用挿管を所望の照
準方向でしかも調整可能な照準角度で挿入するための案
内補助手段が設けられていて、刺込み照準補助手段とし
てディスプレイにおける反響映像中への案内線の発生お
よび混入のための回路装置が使われ、その回路装置の案
内線は映像中で穿刺すべき生体範囲への穿刺用挿管の照
準方向を示すようにされた穿刺装置に関する。
従来技術において、すでに、紬針穿刺の場合に穿刺用挿
管のめざす器官または血管への命中確実な刺込みを容易
にするための装置は多数知られている。これらのうちほ
とんどは超音波の補助のもとに動作する。例えば米国特
許第3721227号明細書から穿刺用挿管のための案
内補助手段として中央の中ぐり孔を備えた超音波ヘッド
が知られている。
しかしながら、この穿刺装置は実時間反響像での穿刺コ
ントロールができない。これに対して、かかるコントロ
ールは、例えば米国特許第4029084号明細書に記
述されているように中央の傾斜スリット案内手段を備え
た超音波アプリケータの場合には得られる。しかし、案
内孔が超音波変換素子の列内に達している。少なくとも
中央の変換素子の場所は空けておかなければならないた
めに、中央での感度損失が生じる。米国特許第3556
073号明細書あるいは西独特許第214870ぴ号公
報は穿刺補助手段の別の可能性を開示している。しかし
ながらこの場合には穿刺が血管または流動する血液を有
する器官に限定されているので、超音波ドプラ技術が補
助的に位置測定のための断層像を形成するということな
いこ行なわれる。したがってこの場合には実時間像での
観察が閉ざされたままである。穿刺のさらに別の可能性
が1960手2月27日発行の刊行物″Lancet″
の第35頁記載の記事「ATrephjne Nee
dle For Verにbrae BodyB
iopsy」から公知である。この場合にはX線像にお
けるコントロールのもとで、穿刺されるべき器官もしく
は血管を内部に有する生体の表面上に、所定の角度55
o傾けられている穿刺用挿管のための機械的な案内補助
手段を一端に支持している尺度棒が置かれる。あらかじ
め与えられた角度において可視像を取り出す間隔上で尺
度棒を移動することによって、刺込み位置がしっかりと
定められる。それに対して西独特許第2443558号
明細書(対応米国特許第4058114号明細書)には
、超音波反響断層像装置で動作する穿刺装置が記述され
ている。
この穿刺装置は超音波アプリケータの側方に配設されて
いる穿刺用挿管のための案内補助手段を備えている。デ
ィスプレイには同機に側方にディスプレイの画面上の反
響断層像における穿刺範囲にねらいを定めるために調整
可能な機械的照準ピンが備えられている。この照準ピン
の照準角度は穿刺用挿管のための案内補助手段に刺込み
角度として伝達される。この装置全体は、超音波反響断
層像において実時間コントロール下で超音波アプリケー
タの本来の支持面の横からも刺込みが可能となるという
特別な利点を有する。しかしながら、ディスプレイ自身
にも照準補助手段としてのそれ相応の機械的構造が必要
であり、それはかなりかさばりその上に調整に手間がか
かり煩雑であるという欠点がある。それゆえにこの刊行
物にもまた、読み取り、調整素子を相応の電子工学等価
物、例えば抵抗ポテンショメータ、フオトスキャンナな
どのような照準ピンの回転・長手変化を相応した電気信
号に変換するオプトェレクトリッシュ装置に替えること
ができるということが述べられている。案内補助手段に
、照準方向の自動式の正確な調節のための電気信号によ
って操作される制御部品が対応させられている。この穿
刺装置では、本発明とは相違して、照準ピンつまり照準
手段に前述の電気的読み取り素子が対応しており、この
読み取り素子がその位置変化を電気信号に変化さ「せ、
この電気信号により案内補助手段が自動式に照準ピンの
方向に調節される。機械的な再調整は時間の遅延をもた
らす。反響映像中への線の電子混入はこの場合意図され
ていない。冒頭で述べた穿刺装置は、雑誌性lectr
ome−dにa″,42巻,Nr.3,197必手,ェ
ルランゲン,W.JoMtha 著 「 Amnio
Zentese ln derFmhschWan
geRcha且 unにr Sichtkontrol
lemitmtraschall」94頁〜96頁に記
載されている装置から出発する。
複式超音波スキャンナを備えた目で見て穿刺するこの装
置では、手操作超音波ヘッド案内の下で、二次元の断層
像が記録管に記録される。穿刺は、中央に中ぐりを備え
た特別に小さい生活反応検査超音波へッド‘こよって行
われる。超音波ヘッドの方向とそれに伴って生活反応検
査ピンないし挿管の方向も電子線によって記録像に印を
付けるれる。すでにこの公知文献には、この装置のある
種の欠点は撮影がすでにある時間経過している状態を再
生するのであって穿刺中の現今の情況を再生するのでは
ないということであることが述べられている。このこと
は、B像が貯蔵されている穿刺の際挿管の位置が同時に
携行されるA像を介して調節されるという理由に基づく
ものである。本発明の目的は冒頭で述べた種類の装置を
改良し、実時間一過程で自動的に穿刺用挿管の位置調節
を可能にすることにある。
この目的は、本発明によれば、一超音波アプリケータに
おける穿刺用挿管のための案内補助手段はその都度調整
された照準角度に依存して相応する位置信号によりディ
スプレイの映像中の案内線をその案内補助手段で調整さ
れた照準方向に調整する角度検出器を持っていることに
よって達成される。
案内線は公知のように電子的に極めて簡単に生じさせら
れ、必要ならば同様に簡単に方向を調整することができ
る。
角度検出器はこの案内線を制御する。このことが、先の
案内補助手段の旋回とともに同時にすぐに案内線も旋回
されるという利点を生じる。案内線が受像面上に容易に
観察することによって確認することができる穿刺すべき
生体範囲に達した瞬間に、穿刺用挿管はすでに正確な刺
し方向にある。穿刺用挿管はさらにただちに別の像調整
のもとで突き込むことができる。穿刺すべき対象に対す
る方向への穿刺用挿管の実際の刺込み方向に合わせた案
内線の発生および混入を行なわなければならないために
、本発明の別の有利な構成では、超音波反響断層像形成
装置において案内線の発生および混入のための回路装置
内に演算回路が設けられる。この演算回路は、ディスプ
レイのラインスイープ発生器のライン周期信号に依存し
て、かつその同じディスプレイの映像スィープ発生器の
スィープ信号と刺込み角度方向のための角度信号とによ
って制御されて、連続的にその都度の像構成のために輝
度信号を発生する。この輝度信号は時間的相前後して案
内線に合成される。この場合に、望まれるならば、輝度
信号のための特別な選択要素によって、案内線のための
輝点が互いに常に所定の間隔〈例えば5柵の間隔)でし
か生じないような時点で案内線に沿ってゲートトリガす
る。その場合に案内線は電子的測定目盛の形式を有し、
この目盛でアプリケータが置かれている表面からの穿刺
すべき対象の深さ距離を困難なしに即座に読み取ること
ができる。例えば既に西独特許第2148700号公報
からドプラ式測定法に関して知られているように、移動
可能な台との組み合わせで穿刺用挿管の刺込み行程およ
びそれの終点も極〈簡単に連続的に制御しかつ確定する
ことができる。以下、図面に示す実施例を参照しながら
本発明をさらに詳細に説明する。
第1図においては超音波アレイとして構成されている超
音波アプリケータ1は実効素子面AIを有する。
SIは生体表面3上にアプリケータが置かれた際に生ぜ
しめられる断層像である。実効素子面A2,A3および
例えば異なる超音波周波数を有する別のアプリケータと
結んで穿刺装置を使用する場合には、大きさの異なる断
層像SI,S2,S3の側縁が穿刺装置の側面上で重な
り合うようにアプリケータが構成されているならば、同
一の回路装置を使用することができる。第1図の実施例
ではアプリケータの左側に差込み式装着部材4により検
査対象2中の目標範囲7へ穿刺用挿管を挿入するための
案内補助手段5が配置されている。
案内補助手段5は個別に穿刺用挿管6のための案内スリ
ーブ8とこの案内スリ−ブを保持すべく部材4に固定さ
れている締め具9とからなる。締め具9は開放レバー1
0を備えており、このレバーの操作により締め具9を開
放して挿管6を案内スリーブ8ごと締め具の保持から解
放することができるようになっている。したがって、穿
刺用挿管6が刺込まれた際に締め具9の開放によって全
体の超音波アプリケータ1を必要ならば穿刺用挿管6か
ら分離することができる。超音波アプリケーターを分離
するならば邪魔されることなく本来の生活反応検査を行
なうことができる。第1図に示されている異なる面SI
,S2,S3の断層像は公知のやり方にて反響断層像と
して陰極線管の画面上に表示される。
この画面上には、第1図に示されているように、案内線
11が電子的に混入されている。案内線11は画面上に
おいて、直線に沿って配置されている多数の銭点からな
る。案内線11の綾点は所定の間隔で、例えば5肌の間
隔で並べることができるので案内線11は穿刺用挿管6
のための照準手段を形成すると同時に電子的なものさし
目盛をも形成する。
この目盛で、アプリケーターが置かれている生体表面3
からの穿刺すべき対象(例えば7)の深さ距離を難なく
即座に読みとることができる。第1図によれば電子的案
内線11は超音波アプリケータ1の超音波線の入射方向
に対して角度8の方向にあり、この角度は対象内部への
穿刺用挿管6の刺込み方向の角度に相当する。刺込み方
向と案内線11との方向の角度0の一致は、穿刺用挿管
6の保持体5の角度検出器27によって反響映像中の案
内線11のための位置決め信号を導き出すことによって
行なわれる。
角度検出器27とその作用は第3図でさらに詳細に説明
する。穿刺用挿管6のための案内スリーブ8を旋回する
と、この位置決め信号によって、案内線11はめざす穿
刺対象7に達するまで旋回される。その際に穿刺用挿管
6は丁度この目標範囲7に向けられている。刺込みはと
くに超音波映像コントロール下で目盛を使用するかある
いは使用しないで行なわれる。
穿刺用挿管6の超音波映像は第1図の符号14で図示さ
れている。しかし、刺込みは盲目的にも行なうことがで
きる。ただし少なくとも後者の場合には、例えば西独特
許第214870び号公報から知られているような深さ
案内手段13が使用されなければならない。刺込み過程
完了後、すなわち穿刺用挿管6の尖端が生体反応検査の
目標範囲7に到達したとき、本来の検査目的のための組
織また組織液の採取を行なうことができる。既に述べた
ようにこのためにアプリケータ1は挿管6から切り離す
ことができる。第1図で記述した案内線の原理の適用は
超音波アプリケーターの構造様式には全く無関係である
超音波アレイの代りに任意の他の構造様式のアプリケー
タ、例えば放物線反射体の集点で回転する変換器を備え
たもの、あるいは第2図に示されているような扇形走査
用のものなどを使用することができる。
第2図においては扇形走査器が15で示されており、そ
れから発生する扇形走査フィールドが16で示されてい
る。
第1図の実施例とは異なって、基準面12の垂線に対し
て穿刺用挿管6が8=ooの刺込み角度をとるように、
穿刺用挿管6のための案内管8が扇形走査器16で旋回
されている。相応せるやり方にて案内線11は同機にそ
の垂線の方向にあり、したがってそれは基準面12に対
して垂直である。穿刺用挿賛6の超音波映像は符号14
で図示されている。混入された案内線11を有する反響
映像の発生のための回路装置は第3図に原理回路図で示
されている。
この原理回路図の超音波アプリケータは第1図のアレイ
1であってもよいし、第2図の扇形走査器15であって
もよく、あるいは他の任意の形式のものであってもよい
。アプリケータの超音波振動子は超音波パルス送出のた
めに高周波発振器17の高周波パルスを案内クロック発
生器18の案内パルスに調子を合わせて供給される。受
信された超音波反響信号は電気信号として受信増幅器1
9において増幅され、陰極線管21の輝度変調装置20
(Z増幅器)に導かれる。像形成はラインスイープ発生
器22のラインスイープパルスおよび映像スィープ発生
器23の映像スィープパルスに依存して超音波走査ラス
タに応じて網目状に行なわれる。両スィープ発生器22
,23は案内クロック発生器18のクロックパルスを介
して制御される。案内線のための輝度変調パルスの発生
のための回路装置は第3図に全体として24で示されて
いる。
この回路装置24はまず演算器25を含み、この演算器
25はラインスィープ発生器22のラインスイープパル
スの時間経過tと、映像スィ−プ発生器23の映像スィ
ープパルスの経過×と角度0とに依存して、案内線11
の輝度変調パルスの発生のための時点を次式にしたがっ
て決定する。X t(X)=河濁す,X:k+x ただし、Xは映像スイープ、xは断層像座標、k‘ま挿
管が案内線のための基準面12とぶつかる点と断層像の
座標原点との距離である。
vは検査対象2内での超音波の走行速度である。挿管6
が基準面12とぶつかる点から映像内で既に案内線11
を見ることができるようにするために、映像スィープX
は断層像の左側の像縁x=0のところで丁度開始される
のではなくて、x=−kのところで開始され、この場合
にアレイのための送信および計数回路は区間kを通過後
にはじめて始動される。これの実現は送信器制御回路(
後で第3図よりさらに詳しく説明する。)におけるスイ
ッチおよびコンパレータにより行なわれ、この場合にス
イッチング素子がコンパレー夕によってXZkのとき朗
成される。角度のま穿刺用挿管6の案内補助手段の位置
に応じて調整可能にされている。
このために、ガイド8における角度検出要素27(角度
ポテンショメータ)の位置信号によって角度調整要素2
6がそのガイドの角度に制御され、それからその角度調
整要素26によって演算器25が所定の角度に調整され
る。映像管21の画面における反響映像中に案内線11
の綾点を浸入することは行ごとに行なわれ、それによっ
て密に相前後する輝を有する案内線11が生じる。
しかし案内線11は既に述べたように測定目盛として混
入することもできる。両可能性間の切換えのためにアン
ドゲート28および別の演算要素30に関係するスイッ
チ29が用いられる。スイッチ29の図示のスイッチン
グ位置ではァンドゲート28の該当入力端には連続的に
電位日が導かれる。ラインタクトで生じる演算要素25
の短い出力パルスがアンドゲート28を通して輝度変調
装置20‘こ達する。この装置2川まラインタクトで密
に相前後する案内線11のための輝点を発生する。スイ
ッチ29を破線で示されたスイッチング位置に切換えた
ならば、ァンドゲート28の該当する入力端に演算要素
30のより長い出力パルスが導かれる。
この出力パルスは、a・COSO ↑=−「←− なる時間間隔で生ぜしめられる。
ただし、aは測定目盛の所望の距離尺度、例えば5肌を
示す。8は照準角であり、vは検査対象内での速度であ
る。
アンドゲート28に発生するパルスにより演算要素25
のラインパルスとの時間一致が常に所定の時間間隔丁で
のみ生じ、この時間間隔は画面では案内線の個々の輝点
間の所定の行程間隔aに変換される。すなわち、aが例
えば5側に選ばれているならば、陰極線管21の画面で
の案内線11は案内線に沿ってその都度a=5柳の間隔
にある輝点からなる。したがって、案内線は5脚の間隔
を持った混入された電子的な測定目盛に相当する。この
方法は例えばディジタルテレビジョン規格変形によるラ
イン倍増時に生じるライン密度の高い像を前提とする。
演算器30から供給されるパルスの長さは少なくともラ
インスィープ周期に等しい。すべての混入方法において
、案内線が本来の反響断層像の開始前にすでに左側にデ
ィスプレイ画面で基準面における刺込み点とともに見え
るように混入が行なわれる。すでに述べたように像の座
標原点からの刺込み点の距離kは高周波パルス発生器1
7のための投入スイッチ32に関係するコンパレータ3
1を使用することによって配慮される。スイッチ32は
コンパレータ31によつて映像スィープ電圧×が信号し
きし、値kに達するかもしくは上回ったときにはじめ閉
成される。上述の実施例を変形することは可能である。
とりわけ案内線とともに、あるいは案内線と交互に(す
なわち案内線の一時的しや断しながら)距離測定もしく
は穿刺深さの測定のために測定十字が測定装置を介して
、反響映像中に混入されるようにしてもよい。このため
には、動作モード″Bio−spie″(生活反応検査
)で、案内線上または混入された案内線の位置および方
向によってあらかじめ与えられている個所において測定
マークが所望の目標点に導かれ、距離測定装置を介して
案内線に沿った生体表面の基準面までの距離が測定され
、ディジタル的に指示されるだけでよい。この第2の測
定マークは自動的に基準面上の刺込み点に固定されてい
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は超音波アプリケ‐夕として超音波アレイを備え
た第1の実施例を示し、第2図は超音波アプリケータと
して扇形走査器を備えた第2の実施例を示し、第3図は
案内線の発生および混入のために超音波ディスプレイ内
に設けられる回路装置の原理回路図である。 1・・・・・・超音波アプリケータ、2…・・・検査対
象、3…・・・生体表面、5…・・・案内補助手段、6
・・・・・・穿刺用挿管、7・・・・・・穿刺すべき生
体範囲、8・・・・・・案内スリーブ、9……締め具、
10……開放レバー、11・・・・・・案内線、15・
・・・・・扇形走査器、21・・・・・・ディスプレイ
、22・・・…ラインスィープ発生器、23・・・・・
・映像スィープ発生器、24・・・・・・案内線の発生
および混入のための回路装置、25・・・…演算器、2
6・・・・・・別の演算器。 FIGi FIG2 FIG3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 穿刺用挿管6と超音波反響断層像形成装置とを使用
    して血管などの生体内部の器官を穿刺するための装置で
    あって、超音波反響断層像形成装置は穿刺すべき生体範
    囲7を平面状に超音波走査する超音波走査系を備えた超
    音波アプリケータ1;15と反響断層像を目で見ること
    ができるようにするデイスプレイ21とから構成されて
    いて、そのデイスプレイ21には刺込み照準補助手段2
    5〜30が備えられ、超音波アプリケータ1;15には
    穿刺すべき生体範囲7に穿刺用挿管6を所望の照準方向
    でしかも調整可能な照準角度(θ)で挿入するための案
    内補助手段5が備えられ、刺込み照準補助手段としてデ
    イスプレイ21における反響映像S1,S2,S3;1
    6中への案内線11の発生および混入のための回路装置
    24が使われ、その回路装置の案内線11は映像S1,
    S2,S3;16中で穿刺すべき生体範囲7への穿刺用
    挿管6の照準方向を示すようにされた穿刺装置において
    、超音波アプリケータ1;15における穿刺用挿管6の
    ための案内補助手段5は、その都度調整された照準角度
    (θ)に依存して相応せる位置信号によりデイスプレイ
    21の映像中の案内線11をその案内補助手段5で調整
    された照準方向に調整する角度検出器27を持っている
    ことを特徴とする血管などの生体内部器管の穿刺装置。 2 超音波反響断層像形成装置では案内線11の発生お
    よび混入のための回路装置24内に、デイスプレイ21
    のラインスイープ発生器22のライン同期信号に依存し
    て、かつデイスプレイ21の映像スイープ発生器23の
    スイープ信号と角度検出器27の角度信号とによって制
    御されて、連続的にその都度の像形成のために時間的に
    相前後して映像内に案内線11となって現われる輝度変
    調信号を発生するような演算回路25が設けられている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の穿刺装置
    。3 案内線11のための輝度変調信号はデイスプレイ
    21のラインスイープ発生器22のスイープパルスのラ
    インサイクルで生ぜしめられることを特徴とする特許請
    求の範囲第2項記載の穿刺装置。 4 案内線11のための輝度変調パルスを所定の時点で
    のみ生じさせることにより、案内線11のための輝点が
    常に案内線11に沿って互いに所定の間隔でのみ生じて
    案内線11が電子的スケールの形態をとるようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の穿刺装置。 5 案内線11のための輝度変調信号を発生させるため
    に前記回路装置24内には演算器25が設けられ、この
    演算器は、ラインスイープ発生器22のラインスイープ
    パルスの時間経過(t)と映像スイープ発生器23の映
    像スイープパルスの経過(X)と照準角度(θ)とに依
    存して、案内線11の輝度変調パルスの発生のための時
    点をt(X)=X/(v・tanθ),X=x+kなる
    式にて定めること(但し、Xは映像スイープ、xは断層
    像座標、kは案内線11のため基準面12上で挿管6が
    ぶつかる点と断層像の座標原点との距離、vは検査対象
    2内における超音波の走行速度を表わす。)を特徴とす
    る特許請求の範囲第2項ないし第4項のいずれかに記載
    の穿刺装置。6 スケール形式の案内線11を混入する
    ために前記回路装置24内において前記演算器25に、
    γ=(acosθ)/vなる時間間隔で出力パルスを発
    生する別の演算器30が付属していること(但し、aは
    スケールの距離尺度、例えば5mmであり、θは照準角
    であり、vは検査対象内での超音波の速度である。 )を特徴とする特許請求の範囲第5項記載の穿刺装置。
    7 両演算器25,30の出力側はアンドゲート28の
    入力端に接続されていて、このアンドゲートは、測定ス
    ケールとして案内線11の混入が望まれる場合に、第1
    の演算器25の出力パルスの発生時点で同時に第2の演
    算器30の出力パルスも存在するときのみデイスプレイ
    21のための輝度変調装置20に出力パルスを与えるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の穿刺装置。 8 挿管案内補助手段5の針ガイド8が超音波アプリケ
    ータ1にはラツチ式締め具9,10により着脱可能に固
    定されていて、刺込み過程完了後に本来の生活反応検査
    を実施するためにアプリケータ1を穿刺用挿管6から切
    り離すことができるようになっていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項ないし第7項のいずれかに記載の
    穿刺装置。9 映像中に測定マークを混入することによ
    り距離測定もしくは穿刺深さの測定のために、選択的に
    溶明または溶暗にされる案内線11にてそれの方向に映
    像中で所望の目標場所に導かれる測定マークが混入可能
    であり、距離測定装置を介して生体表面3における基準
    面12までの案内線11に沿う距離が測定されてとくに
    デイジタル的に指示可能であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項ないし第8項のいずれかに記載の穿刺装
    置。 10 第2の測定マークが映像中で自動的に基準面12
    上の刺込み点に固定されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第9項記載の穿刺装置。
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