WO2007040172A1

WO2007040172A1 - 超音波探触子及びそれを用いた超音波診断装置

Info

Publication number: WO2007040172A1
Application number: PCT/JP2006/319452
Authority: WO
Inventors: Takashi Ikeda; Hideki Okazaki; Yoshinori Hirano
Original assignee: Hitachi Medical Corporation
Priority date: 2005-10-04
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2007-04-12
Also published as: CN101193594A; JP2011251165A; CN101695451B; EP1932477A4; JPWO2007040172A1; CN101193594B; EP1932477A1; JP4850841B2; CN101695451A; US20090275833A1; JP5588406B2

Abstract

　超音波探触子の3次元位置検出手段を着脱自在に超音波探触子に装着可能にすると共に、超音波探触子に位置検出手段を収容しても超音波探触子の操作性が低下することのない超音波探触子及びそのような超音波探触子を用いた超音波診断装置を提供する。　そのために、本発明の超音波探触子は、被検体に超音波を送受波する振動子部と、振動子部を固定する探触子ヘッド部と、探触子ヘッド部に連結するグリップ部と、を備え、グリップ部は、超音波探触子の3次元位置情報を検出するための位置検出手段を取り外し可能に収容するための溝を有して成る。

Description

明細書

超音波探触子及びそれを用いた超音波診断装置

技術分野

[0001] 本発明は、超音波探触子の 3次元位置情報を検出する手段を収容して用いられる超音波探触子の構造と、その超音波探触子を備えた超音波診断装置に関する。背景技術

[0002] 近年、超音波診断装置により取得されるリアルタイム超音波画像と、 CT診断装置、 MR診断装置、超音波診断装置等の画像診断装置により事前に取得された被検体のボリュームデータ力超音波画像と同じ断面の断層画像と、を共に表示することにより、両画像の対応関係を容易に把握できるようにして、診断能を向上させる機能 (リアルタイムバーチャルソノグラフィー (Real time Virtual Sonography;RVS》が実用化されている (例えば、特許文献 1)。

[0003] 具体的には、画像診断装置により被検体のボリュームデータを予め取得して記憶しておく。また、超音波診断装置の超音波探触子 (以下、探触子と適宜略記する)には磁気センサ等の 3次元位置検出手段を取り付けて、超音波画像を取得する断面の位置を検出できるようにする。この様な構成の下に、リアルタイムに超音波画像を取得すると共に超音波探触子の 3次元位置情報を検出することで間接的に超音波画像の断面の 3次元位置情報を取得する。この断面の 3次元位置情報に基づいて、予め取得しておいたボリュームデータ力も超音波画像と同じ断面の断層画像を取得する。そして、リアルタイム超音波画像と断層画像とを表示することにより、相互の位置関係を容易に把握可能とする。

特許文献 1：特開 2004-89362号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] (特許文献 1)に開示されている磁気センサは、超音波探触子に備え付けられているものであるが、具体的にどのように備え付けるのかは開示されてヽな、。

例えば、探触子ケースに位置検出手段を単純に貼り付けたのでは、位置検出手段の位置ずれによる位置検出精度の劣化をもたらすとともに、探触子の操作性を低下させてしまう。さらに、位置検出手段からの検出信号をケーブルにより超音波診断装置に伝達する場合には、そのケーブルが邪魔にならないように配慮する必要がある。

[0005] 特に、これらの操作性に関する課題は、穿刺において深刻となる。穿刺の際には、操作者は、探触子の側面に装着された穿刺ガイドに沿って穿刺針を精度良く被検体に挿入させる。そのためには、探触子の操作性を向上させて、操作者が容易に探触子の位置を精度良く所望の部位の近傍に配置させて撮影できるようにするととともに、その位置にて探触子を安定して保持できるようにする必要がある。したがって、位置検出手段とそれからのケーブルはなるべく操作の邪魔にならない様にする必要がある。しかし、特許文献 1には、このような課題に対する考慮が開示されていない。或いは、探触子ケース内に位置検出手段を埋め込んで構成することも可能である力このような構成では、位置検出手段が故障した場合に、位置検出手段のみを交換することが不可能になってしまう。この場合には、探触子全体を交換せざるを得ず、操作者の経済的負担を強いてしまうことになる。

[0006] そこで、本発明の目的は、超音波探触子の位置検出手段を着脱自在に超音波探触子に装着可能にすると共に、超音波探触子に位置検出手段を収容しても超音波探触子の操作性が低下することのない超音波探触子及びそのような超音波探触子を備えた超音波診断装置を提供することである。

課題を解決するための手段

[0007] 上記目的を達成するために、本発明の超音波探触子は次の様に構成される。即ち、被検体に超音波を送受波する振動子部と、振動子部を固定する探触子ヘッド部と、探触子ヘッド部に連結するグリップ部と、を備え、グリップ部は、超音波探触子の 3 次元位置情報を検出するための位置検出手段を取り外し可能に収容するための溝を有して!/ヽることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の超音波診断装置は次の様に構成される。即ち、被検体に超音波を送受信する超音波探触子と、超音波探触子で受信した超音波信号から被検体の超音波画像を取得する手段と、画像診断装置で取得された被検体のボリュームデータを記録する画像記録手段と、超音波探触子の 3次元位置情報を検出する位置検出手段と、位置検出手段からの位置情報に基づいて、超音波画像の特定断層位置に対応する位置の断層画像を画像記録手段に記録されたボリュームデータから取得する手段と、を備え、超音波探触子は、被検体に超音波を送受波する振動子部と、振動子部を固定する探触子ヘッド部と、探触子ヘッド部に連結するグリップ部と、を備え、グリップ部は、位置検出手段を取り外し可能に収容するための溝を有していることを特徴とする。

発明の効果

[0008] 本発明の超音波探触子及びその超音波探触子を用いた超音波診断装置によれば、超音波探触子の位置検出手段を着脱自在に超音波探触子に装着できるようになる。また、超音波探触子に位置検出手段を収容しても超音波探触子の操作性が低下することなぐ超音波探触子の操作性を向上させることが可能になる。そして、このような超音波探触子を備えた超音波診断装置を提供することが可能になる。

発明を実施するための最良の形態

[0009] 本発明の超音波探触子の一実施形態を図面を用いて説明する。図 1は本実施形態の超音波探触子 10の左側面の斜視図であり、探触子 10の 3次元位置検出手段 (以下、位置検出手段と適宜略記する)の収容部 32と、センサカバー 38の詳細を示す。図 2は本実施形態の超音波探触子 10の右側面の斜視図であり、グリップ部 13に対する探触子ヘッド部 12の突出と、穿刺ガイド 20と係合する凸状係合部 16を示す。図 3は本実施形態の超音波探触子 10の正面図である。

[0010] 図 1〜図 3に示すとおり、探触子 10は、超音波を送受波する振動子部 11と、振動子部を固定すると共に操作者が指先で把持するための探触子ヘッド部 12と、手のひら或いは親指と人差し指の間の付根で把持するためのグリップ部 13と、超音波を送受波して得られた超音波信号を超音波診断装置へ伝達するケーブル部 14と、を有して成る。振動子部 11は、圧電セラミクス等力もなる振動子、或いは複数の cMUT素子を有して成る超音波振動子と、超音波振動子を覆う音響レンズとを有して成り、探触子ヘッド部 12の下端に例えばコンベックス状に配置されている。尚、振動子の配列はコンベックス状に限らずリニア状、セクタ状、或いは他の配置でも良い。

[0011] 図 1(a)に示す様に、グリップ部の左側面には、探触子 10の 3次元位置情報を検出するための位置検出手段を取り外し可能に収容するための溝 32が設けられている。この溝 32に位置検出手段を収容し、その上から位置検出手段を覆うように着脱可能なセンサカバー 38を被せる。また、探触子 10の左側面では、グリップ部 13が探触子へッド部 12に対し滑らかに繋がっている。尚、図 1では位置検出手段の一例として磁気センサ 36を示している力位置検出手段は磁気センサ 36に限定されることなぐ赤外線や超音波等で 3次元位置情報を取得できるものであればいずれでも良い。以下、磁気センサ 36を位置検出手段の一例として本実施形態の超音波探触子 10を説明していく。

[0012] また、図 2(a)に示す様に、探触子ヘッド部 12は、グリップ部 13に対し振動子部 11の長手方向の一方 (つまり右側面方向)のみに突出している。その突出した側の探触子ヘッド部 12の上端力グリップ部 13の側面 (つまり右側面)に沿って、穿刺ガイド 20を係合して固定するための凸状係合部 16が形成されて、る。この凸状係合部 16の少なくとも一方の側面には、凸状係合部 16の長手方向に突起部 17が形成されている。この突起部 17は、凸状係合部 16に係合された穿刺ガイド 20を振動子部 11の長手方向に位置変動しな、ように固定するためのものである。

[0013] 探触子ヘッド部 12とグリップ部 13と凸状係合部 16の短手方向の形状は、探触子 10 の正面と平行な中心面に関して対称に形成されており、探触子ヘッド部 12の短手方向の幅は、グリップ部 13の短手方向の幅より小さくなつている。そのため、探触子へッド部 12とグリップ部 13の間には段差部 5が形成されている。また、凸状係合部 16の短手方向の幅は、探触子ヘッド部 12の短手方向の幅より小さくなつている。

[0014] グリップ部 13の右側面 18は、凸状係合部 16が設置されな、側 (つまり左側面 19側）に湾曲している。そして、湾曲したグリップ部 13の上端に超音波診断装置に接続されて探触子 10との間で超音波信号の送受を介在するケーブル 14が接続されている。このケーブル 14は、凸状係合部 16の長手方向に対し、グリップ部 13の右側面 18の湾曲と連続するように斜め方向 (つまり、左側面 19方向であり、探触子ヘッド部の突出方向と反対方向)に引き出されている。

[0015] グリップ部 13の左側面 19は、探触子ヘッド部 12から滑らかに繋がる面において、人差し指と親指の付け根がフィットするような形に湾曲して凹状に形成されている。また、左側面 19のケーブル 14側はフラットな平面状に形成されており、そのフラットな平面の中心部に磁気センサを収容するための溝 32が形成されて、る。

グリップ部 13の正面と裏面には、センサカバー 38を固定するために突起部 31がそれぞれ形成されている。この突起部 31は、グリップ部 13から半円柱状に突起しており、正面と裏面の長手方向と同じ方向に延びている。この突起部 31がセンサカバー 38 の穴部 35と係合することにより、センサカバー 38がグリップ部 13に着脱可能に装着される。

[0016] 磁気センサ 36は、探触子 10の 3次元位置情報を検出するためのものであり、後述するように、 RVS機能を実現するために、超音波画像の断面の 3次元位置情報を間接的に取得するためのものである。また、磁気センサ 36が検出する信号を超音波診断装置本体に伝達するためのケーブル 37は、探触子ケーブル 14に沿って配置されるようにすることにより、この磁気センサ 36用ケーブル 37が探触子 10の操作の邪魔にならな V、ようにすることが可能である。

[0017] 次に、センサカバー 38について説明する。センサカバー 38は、図 1(b)に示すように平面基板 30と、平面基板 30の両側端に平面基板に対し直角に形成された 2つの係合板 33と、平面基板 30の中央部の下端から係合板 33と同方向に直角に形成された四角状の舌片部 34とを有して、これらが一体構成されて成る。そして、センサカバー 3 8は、平面基板 30と 2つの係合板 33とでコ字状に形成されている。つまり、 2つの係合板 33は互いに対向して形成され、 2つの係合板 33間の幅はグリップ部 13の短手方向の幅とほぼ同じである。舌片部 34の幅は溝 32の幅に適合するよう形成されている。また、 2つの係合板 33にはそれぞれ長方楕円形の穴部 35が形成されており、グリップ部 13に形成された突起部 31が穴部 35に入ることで、突起部 31と穴部 35とが係合される。このようなコ字形状のセンサカバー 38力磁気センサ 36が収容される溝 32を覆うようにグリップ部 13に係合して装着される。なお、後述するように、センサカバー 38の平面基板 30の上部とグリップ部 13の面との間に僅かに隙間が形成されてセンサカバー 38 がグリップ部に係合されるように、突起部 31と穴部 35が配置されている。センサカバー 38が探触子 10に装着された際には、舌片部 34が溝 32内に入り込んで磁気センサ 36 を下支えし、溝外にでることを防止する。探触子 10にセンサカバー 38が装着された状態を図 4に示す。四角型の磁気センサ 36が溝 32内に収容された後に、センサカバー 3 8が装着されることにより、磁気センサ 36が安定して固定されるとともに、磁気センサ 36 が探触子 10の操作の邪魔にならないので、探触子 10の操作性を向上させることが可會になる。

[0018] ここで、図 5、図 6を用いてセンサカバー 38の脱着について説明する。図 5は探触子 1 0からセンサカバー 38を外す際の手法を示すものであり、図 6は、図 5に示す A-A面と B-B面に関する探触子 10の断面図を示すものである。

図 5に示すように、方向 40に力を掛けてセンサカバー 38が押下されると、方向 41の方向に力が掛かり、センサカバー 38が外れやすくなる。

[0019] 図 6(a)は力が掛けられる前の図であり、図 6(b)は力が掛けられた後の図である。図 6( a)に示すように、センサカバー 38の平面基板 30の上部と探触子 10のグリップ部 13の面との間にわずかな隙間 42が形成されるように、センサカバー 38がグリップ部に係合されている。方向 40に力が掛けられると平面基板 30が隙間 42方向に橈み、平面基板 30と一体構成されている係合板 33は外側に押し出される。つまり、平面基板 30の橈みにより係合板 33が外側に広がる。そのため、係合板 33の穴部 35が突起部 31から外れ、方向 41の方向にセンサカバー 38が移動しやすくなる。この状態で操作者はセンサカバー 38を容易に探触子 10力外すことができる。一方、センサカバー 38が探触子 10に装着される際は、上記の逆であり、係合板 33の穴部 35が突起部 31に係合されるようにセンサカバー 38が広げられて探触子 10に装着される。

なお、センサカバー 38の装着機構に関しては、上記穴部 35と突起部 31との係合の他に、突起部 31をレール型に配置し、センサカバー 38にレール溝を形成しておき、センサカバー 38をスライドさせて探触子 10に装着させる機構でもよい。

[0020] 次に、上記探触子 10を用いて穿刺を行う場合に、この探触子 10に装着されて穿刺針をガイドするための穿刺ガイド 20の構造を図 2と図 7に基づ、て説明する。図 2(b)は、凸状係合部 16と係合する面側から見た穿刺ガイド 20の斜視図を示す。図 7(a)は、穿刺ガイド 20とセンサカバー 38とが装着された探触子 10の右側面から見た斜視図を示す。穿刺ガイド 20は、図 7(b)に示すような穿刺針 28のアタッチメント 29を固定するためのガイド本体 23と、ガイド本体 23の両端に設置される 2本のアーム 21と、 2本のアーム 2 1を連結させる連結部 22とを有して成る。

[0021] ガイド本体 23は、穿刺針 28を支えるためのアタッチメント 29を装着するための支持台 27を備えている。この支持台 27は、支持棒 25と支点部 26により、その方向が変更可能になっている。つまり、支持台 27の上端に支持棒 25が設けられ、ガイド本体 23の上端に支持棒 25を貫通させて固定するための複数の穴部が設けられており、支持棒 25 を貫通させる穴部が選択されることによって、支点部 26を支点にして支持台 27の方向が変えられるようになって、る。

[0022] 支持棒 25の方向を変更可能に固定する具体的機構は次の通りである。即ち、支持棒 25を貫通させる穴部に支持棒 25を固定するために、支持棒 25の上端には、支持棒 25を引っ張るパネ力もなる弾性体 (図示しない。 )が設けられている。そして、指等で支持棒 25をその軸方向に引き延ばすことにより、支持棒 25が穴部力外れる。その結果、支持台 27の一端が支点部 26により固定されているため、その支点部 26を中心にして支持棒 25及び支持台 27が回転できるようになるので、支持棒 25及び支持台 27 の方向が変更可能になる。支持棒 25を所望の穴部に配置して引き延ばしを解除することにより、その選択された穴部に支持棒 25が固定される。このようにして、支持棒 25 及び支持台 27の方向が変えられることによって、穿刺方向が変更可能に調整される例えば、被検体に対し鋭角に穿刺針 28を挿入させる場合には、支持棒 25はグリツプ部 13側の穴部へ挿入されて固定される。また被検体に対し鈍角に穿刺針 28を挿入させる場合には、支持棒 25はグリップ部 13側力遠い方の穴部へ挿入されて固定される。

[0023] アーム 21は、それぞれガイド本体 23の側面の一部を支点にして回転する構造になつており、 2本のアームは連結部 22より連結される。連結部 22は、ネジでの締め付けにより固定される。連結部 22のネジは、 2本のアーム 21のいずれか一方に設けられており、他方のアーム 21に連結部 22のコの字状係合部が設けられている。ネジはァーム 21を軸にして回転可能になっており、コの字状係合部にネジを固定する際、ネジを回転してコの字状係合部に係合する。穿刺ガイド 20は、この 2本のアームが連結部 22 で連結されることにより、ガイド本体 23と 2本のアーム 21と連結部 22により口字状に形成される。なお、この連結部 22を嵌め込み式構造にして、アーム 21が固定されるようにしてもよい。

[0024] また、ガイド本体 23には凹状係合部 24が形成されており、凹状係合部 24は凸状係合部 16及びその突起部 17に係合するよう形成されている。穿刺ガイド 20が探触子 10 に装着される際、凹状係合部 24は凸状係合部 16をガイドにして、凸状係合部 16の長手方向に挿入される。

そして、穿刺ガイド 20が凸状係合部 16及び突起部 17に係合された後、 2本のアーム 21が探触子ヘッド部 12の外周面を取り巻いて結合されることにより、穿刺ガイド 20は探触子 10に固定される。その際、 2本のアーム 21の端面が、探触子ヘッド部 12とグリツプ部 13間の段差部 5により押さえつけられることによって、穿刺ガイド 20が探触子長手方向に固定される。このように、穿刺ガイド 20は、凸状係合部 16及び突起部 17と、探触子ヘッド部 12とグリップ部 13間の段差部 5により、探触子 10の上下方向、左右方向及び表裏方向のいずれの方向にも固定されることとなる。このように探触子 10に強固に固定された穿刺ガイド 20により、穿刺針の方向を安定させることができる。図 8に、穿刺ガイド 20を装着した場合の探触子 10の正面図を示す。

[0025] 次に、上記超音波探触子を備えた超音波診断装置について説明する。図 9は、超音波診断装置の全体構成を示すブロック図である。超音波診断装置は、超音波探触子 10と、超音波探触子 10と接続される信号処理部 50と、信号処理部 50と接続される画像変換部 51と、画像変換部 51と接続される合成部 52と、合成部 52と接続される画像表示部 56と、各部と接続される制御部 53とを有して、る。

さらに、 RVS機能を実現するために、 CT診断装置や MR診断装置や超音波診断装置のいずれかの画像診断装置 54で得られた被検体のボリュームデータを記録する画像記録部 55と、磁場発生部 57と、超音波探触子 10の 3次元位置情報を検出する磁気センサ 36と、磁気センサ 36及び磁場発生部 57と接続される位置'方向解析部 58と、位置 ·方向解析部 58及び画像記録部 55と接続される座標変換部 59と、座標変換部 59 及び画像記録部 55と接続される断層画像取得部 60と、を有している。なお、合成部 5 2は座標変換部 59とも接続されてヽる。

[0026] 超音波探触子 10は、上述した通り、探触子 10を把持するためのグリップ部 13に磁気センサ 36を収容する溝 32を有し、被検体に超音波を送受波する探触子ヘッド部 12に穿刺ガイド 20を係合して装着するための凸状係合部 16を備えている。

信号処理部 50は、超音波探触子 10から受信した受波信号を増幅し、整相する等の信号処理をする。

画像変換部 51は、信号処理部 50から出力される受波信号を超音波画像に変換するもので、所謂デジタルスキャンコンバータと呼ばれるものである。

合成部 52は、画像変換部 51により変換された超音波画像と、断層画像取得部 60で取得された断層画像の少なくとも一方を表す画像を生成するものである。

画像表示部 56は、合成部 52で生成された画像を表示する。

制御部 53は、上記各部を制御する CPUであり、図 9においては、上記各部を制御するための接続線の図示は省略されている。

磁気センサ 36は、 3軸直交系の磁場を検出する受信器であり、 3軸直交系の磁場を発生させる磁場発生部 57はベットサイドに備えられて、る。受信機である磁気センサ 36が、磁場発生部 57で設定される磁場空間内で、 3次元座標空間における自身 (受信器)の 3次元空間内での位置及び方向を直接的に検出することによって、超音波探触子 10の 3次元位置及び方向が間接的に取得される。

[0027] 超音波画像診断を行う場合には、操作者は、超音波探触子 10を被検体に当接し、 ( 図示しな、；)送波スィッチを押下して超音波信号の送受信を開始する。信号処理部 5 0は、超音波探触子 10から受信した受波信号を増幅し、整相する等の信号処理を行う。画像変換部 51は、信号処理部 50から出力された受波信号を超音波画像に変換する。画像表示部 56は、画像変換部 51で変換された超音波画像を表示する。穿刺を行う場合は、操作者は、この超音波画像により被検体の癌細胞等の患部を見つけ、穿刺針 28を被検体の体表力も患部へ穿刺する。この穿刺の際に、操作者は、患部の被検体の体表力の深度に応じて、前述したように、穿刺針 28の挿抜方向の位置を調整する。

[0028] さらに、 RVS機能を併用して超音波画像診断及び穿刺を行う場合について説明する。 RVS機能では、リアルタイムに取得されている超音波画像の 3次元位置情報を取得するために、位置 ·方向解析部 58が、磁場発生部 57に磁場を発生させると共に、磁気センサ 36によって検出された信号を解析して、磁場発生部 57を基準とする磁気センサ 36即ち超音波探触子 10の 3次元位置や方向を求める。次に、座標変換部 59が、位置 ·方向解析部 58で解析された超音波探触子 10の 3次元位置や方向から超音波画像の断面の 3次元位置や方向を求め、この超音波画像の断面に対応するボリユームデータの断面の 3次元位置を求める。次に、断層画像取得部 60が、座標変換部 59 で変換されたボリュームデータの断面位置の断層画像を、ボリュームデータ力再構成する。このようにして、リアルタイムに取得されている超音波画像と同じ断面の断層画像がリファレンス画像として取得される。最後に、それらリアルタイム超音波画像とリファレンス画像の少なくとも一方を、好ましくは 2つの画像を並べて画像表示部 56に表示する。

[0029] 以上の様にして、被検体の特定断層位置の超音波画像の表示に際して、超音波探触子 10に収容された磁気センサ 36の出力を用いて超音波画像の特定断層位置に対応する位置の断層画像を画像記録部 55に記録されたボリュームデータ力取得する。

[0030] なお、 RVS機能を実施するための前準備として次のことを事前に実施しておく。最初に、 CT診断装置、 MR診断装置、超音波診断装置等の画像診断装置 54により被検体を撮影して、取得されたボリュームデータを画像記録部 55に記憶しておく。次に、ボリュームデータの基準座標系と超音波診断装置により撮影されている被検体の基準座標系とが、共通の座標系である標準座標系に対応付けられる。そのためには、操作者は、予め取得されたボリュームデータに基づいて再構成されたリファレンス像上で基準点を設定する。操作者は、この設定された基準点に対応する被検体の位置に超音波探触子 10の位置を合わせて被検体の基準点を設定する。そして、超音波探触子 10の位置が磁気センサにより検出されて、ボリュームデータ上の基準点と被検体上の基準点とが対応付けられ。このようにして、被検体の基準座標系を標準座標系に対応付けると共に、ボリュームデータの基準座標系を標準座標系に対応付ける座標系対応データが作成されて記憶される。この対応付の後の超音波診断時には、磁気センサにより検出される超音波探触子の 3次元位置と方向とに基づいて撮影断面の位置と方向が求められ、この撮影断面に対応するリファレンス像がボリュームデータ力抽出されて超音波画像と共に表示される。

[0031] 次に、グリップ部 13に第 1の磁気センサ 36が収容されてセンサカバー 38が装着され、探触子ヘッド部 12に穿刺ガイド 20が装着された、図 8に示すような超音波探触子 10 を備えた上記超音波診断装置を用いて行われる、 RVS機能を併用した穿刺について説明する。穿刺の際には、穿刺ガイド 20には、穿刺針 28が組み込まれた穿刺ァタツチメント 29が装着される。

[0032] 図 10は、図 8に示した様な探触子 10を用いて RVS機能により得られる超音波画像と断層画像とが画像表示部 56に表示される表示形態を示すものである。左側の画像は画像診断装置 54のボリュームデータカゝら得られる断層画像であり、右側の画像はリアルタイムに取得される超音波画像である。

超音波画像において、破線 63は鈍角に穿刺針 28が挿入される場合の穿刺方向を示すガイドラインであり、破線 64は鋭角に穿刺針 28が挿入される場合の穿刺方向を示すガイドラインである。前述した通り、ガイド本体 23に支持棒 25を固定するための穴部が 2箇所設けられており、いずれかの穴部に支持棒 25が固定されてようになっている。この 2本のガイドラインは、こられの穴部の位置及び支持棒 25で設定される穿刺針 28の方向に対応する位置に表示される。この超音波画像上の 2本のガイドラインの位置に対応するように、ボリュームデータカゝら得られる断層画像上の同位置にガイドラインが表示される。破線 61は破線 63の位置に対応するガイドラインであり、破線 62は破線 64の位置に対応するガイドラインである。よって、超音波画像と断層画像とからなる 2つの異なる画像にガイドラインが表示されることにより、操作者は、病変部の位置を特定しやすくなり、穿刺計画を容易に立案することが可能になると共に、穿刺を容易且つ正確に行うことが可能になる。

[0033] 更に、ガイドライン上に穿刺針の先端位置を示す例を説明する。そのためには、図 11に示すように、穿刺針 28の先端に第 2の磁気センサ 70が設置される。第 2の磁気センサは、第 1の磁気センサ 36と同様に上述した 3軸直交系の磁場を検出する受信器を搭載したものである。また、第 2の磁気センサも位置'方向解析部 58に接続されて、第 1の磁気センサ 36と同様に第 2の磁気センサ力もの信号が解析される。

[0034] 最初に、センサカバー 38内に設置される第 1の磁気センサ 36に対する第 2の磁気センサ 70の 3次元位置を特定する方法を説明する。第 2の磁気センサ 70が穿刺針 28の先端に固定された後、操作者は、第 2の磁気センサ 70をアタッチメント 29に当接する位置に配置する。そして、センサカバー 38内に設置される第 1の磁気センサ 36に対する第 2の磁気センサ 70の原点位置が特定されるとともに、第 2の磁気センサ 70の位置、角度及び穿刺針 28の長さから穿刺針 28の先端位置 (針先)が特定される。つまり、第 2の磁気センサ 70の原点が特定され、原点から針先までの位置が特定される。穿刺針 28が移動した距離に応じて、第 2の磁気センサ 70の位置も同じ距離だけ移動するので、穿刺針 28の移動距離が特定される。また、穿刺針 28はアタッチメント 29により 1 次元方向にし力移動できないため、穿刺針 28の移動方向も特定される。

[0035] 位置'方向解析部 58と座標変換部 59は、第 1の磁気センサ 36と第 2の磁気センサ 70 からの検出信号に基づいて、穿刺針 28の移動距離と移動方向を 3次元位置座標に換算することにより、穿刺針 28のガイドラインと針先の位置を特定する。そして、座標変換部 59は、穿刺針 28のガイドラインと針先の位置情報を合成部 52に送る。合成部 5 2は、こられの位置情報に基づき穿刺針のガイドラインと針先の位置を画像表示部 56 上に表示する。

[0036] ガイドラインの表示に関しては、図 10に示されるように表示される。破線 62は鈍角に穿刺針 28を挿入させた場合の穿刺方向を示すガイドラインであり、破線 63は鋭角に穿刺針 28を挿入させた場合の穿刺方向を示すガイドラインである。穿刺針 28がどの角度に設定されているかは、第 2の磁気センサ 70をアタッチメント 29に当接する位置、つまり原点位置により選定される。このように、原点位置情報力穿刺針 28の角度の設定状態が特定されるため、表示画面上には選定された方の穿刺方向のみ又は 2 つの穿刺方向を表示させることができる。 2つのの穿刺方向を表示させる場合は、選定された方の穿刺方向と他方の穿刺方向との表示態様を異ならせても良い。

[0037] 穿刺針 28のガイドラインと針先の位置の表示に関しては、図 12に示されるように表示される。左側の画像は画像診断装置 54のボリュームデータカゝら得られる断層画像であり、右側の画像は超音波画像である。右側の超音波画像において、実線 72は穿刺針 28を挿入させた場合の穿刺針本体、点 73は穿刺針 28の針先を示すものである。左側の断層画像において、実線 70は穿刺針 28を挿入させた場合の穿刺針本体、点 71は穿刺針 28の針先を示すものである。第 2の磁気センサ 70の位置、角度及び穿刺針 28の長さから穿刺針 28の先端位置 (針先)が特定されて、穿刺針 28の針先が表示されることにより、操作者は穿刺の推移をリアルタイムに認識させることが可能になる。したがって、超音波画像と断層画像とからなる 2つの異なる画像に穿刺針 28及び針先が表示されることにより、操作者は、安全に穿刺処置を行うことが可能になる。

[0038] なお、図 12に示す画像上に図 10のようなガイドラインを表示させてもよい。また、第 2 の磁気センサ 70を 3軸直交系の磁場を検出する受信器とした力センサカバー 38内に設置される第 1の磁気センサ 36に対しての位置が特定できるものであれば何でもよい。

[0039] 以上迄が、本実施形態の超音波探触子 10及びこの探触子 10を備えた超音波診断装置の説明であるが、超音波探触子 10の特徴的構造を纏めると次の様になる。グリツプ部 13の左側面に磁気センサ 36を備えること。探触子ヘッド部 12は、グリップ部 13に対し振動子部 11の長手方向の一端に突出していること。突出した側の探触子ヘッド部 12の上端力グリップ部 13の側面 (つまり右側面)に沿って、穿刺ガイド 20を係合して固定するための凸状係合部 16が形成されていること。グリップ部 13の右側面 18は、凸状係合部 16が設置されない側 (左側面側)に湾曲していること。すなわち、超音波探触子 10の形状を左右非対称にし、グリップ部 18とケーブル 14の引き出し方向が、穿刺針 28をガイドする側から遠ざけるように形成されて!、ること。これらの特徴的構造により、探触子 10の 3次元位置検出手段を着脱自在に探触子 10に装着できるようになる。また、探触子 10に位置検出手段を収容しても探触子 10の操作性が低下することがない。また、穿刺針 28をガイドする側の空間が広くなるので、探触子 10の操作性を向上させることができる。さらに、磁気センサ 36, 70を備えて RVS機能と併用することにより穿刺針 28のガイドラインや針先を画面上に表示させることにより、穿刺処置の安全性を向上させることができる。

図面の簡単な説明

[0040] [図 1]本発明の一実施形態の超音波探触子の左側面と磁気センサとセンサカバーの斜視図である。

[図 2]本発明の一実施形態の超音波探触子の右側面と穿刺ガイドの斜視図である。 [図 3]本発明の一実施形態の超音波探触子の正面図である。

[図 4]本発明の一実施形態の超音波探触子にセンサカバーが装着された状態を示す図である。

[図 5]本発明の一実施形態の超音波探触子力センサカバーを外す際の手法を示す図である。

[図 6]図 5に示す A-A面と B-B面に関する超音波探触子の断面図を示す図である。

[図 7]本発明の一実施形態の超音波探触子に穿刺ガイドとセンサカバーとが装着された状態を示す右側面の斜視図である。

[図 8]本発明の一実施形態の超音波探触子に穿刺ガイドが装着された状態を示す正面図である。

[図 9]本発明の一実施形態の超音波診断装置のブロック構成を示す図である。

[図 10]画像表示部に表示される穿刺ガイドラインの表示形態を示す図である。

[図 11]穿刺針の先端に第 2の磁気センサを設置させる形態を示す図である。

[図 12]画像表示部に穿刺針の針先表示を表示する表示形態を示す図である。符号の説明

10 超音波探触子、 11 振動子部、 12 探触子ヘッド部、 13 グリップ部、 14 ケーブル部、 20 穿刺ガイド、 28 穿刺針、 38 センサカバー、 61, 62, 63, 64 穿刺ガイドライン、 70 第 2の磁気センサ、 71 針先、 73 針先

Claims

請求の範囲

[1] 被検体に超音波を送受波する振動子部と、前記振動子部を固定する探触子ヘッド部と、前記探触子ヘッド部に連結するグリップ部と、を備えた超音波探触子において前記グリップ部は、前記超音波探触子の 3次元位置情報を検出するための第 1の位置検出手段を取り外し可能に収容するための溝を有していることを特徴とする超音波探触子。

[2] 請求項 1記載の超音波探触子において、

前記探触子ヘッド部は、前記グリップ部に対して前記振動子部の長手方向の前記溝の無い方の側に突出していることを特徴とする超音波探触子。

[3] 請求項 2記載の超音波探触子において、

前記探触子ヘッド部の前記溝の有る方の側は、前記グリップ部と滑らかに連結して Vヽることを特徴とする超音波探触子。

[4] 請求項 2記載の超音波探触子にぉ、て

前記探触子ヘッド部の短手方向の幅は、前記グリップ部の短手方向の幅より狭く形成されているとともに、前記探触子ヘッド部と前記グリップ部との境界には段差が設けられてヽることを特徴とする超音波探触子。

[5] 請求項 2記載の超音波探触子において、

前記グリップ部の前記突出方向側の面は、前記突出方向と反対方向に湾曲していることを特徴とする超音波探触子。

[6] 請求項 5記載の超音波探触子において、

前記グリップ部に接続されるケーブルは、前記探触子ヘッド部の突出方向と反対方向に引き出されてヽることを特徴とする超音波探触子。

[7] 請求項 2記載の超音波探触子において、

前記グリップ部には、前記溝内に収容された前記第 1の位置検出手段を覆う着脱可能なカバーが装着されることを特徴とする超音波探触子。

[8] 請求項 7記載の超音波探触子において、

前記カバーは、前記溝内に収容された前記第 1の位置検出手段を覆う平面基板と、前記平面基板の両端に前記グリップ部と係合する係合板と、を有し、前記グリップ部は、前記係合板と係合するカバー係合部を有してヽることを特徴とする超音波探触子。

[9] 請求項 8記載の超音波探触子において、

前記カバーは、前記平面基板と前記グリップ部との間に隙間が形成されるように前記グリップ部に係合され、

前記係合板と前記カバー係合部とは、前記平面基板の押下による変形に基づく前記係合板の広がりにより分離されるように係合されることを特徴とする超音波探触子。

[10] 請求項 7記載の超音波探触子において、

前記探触子ヘッド部の前記突出方向側の上端には、穿刺ガイドと係合して該穿刺ガイドを保持するための凸状係合部を備えていることを特徴とする超音波探触子。

[11] 請求項 10記載の超音波探触子において、

前記凸状係合部の少なくとも一方の側面には、前記穿刺ガイドを前記振動子部の長手方向に固定するための突起部が形成されていることを特徴とする超音波探触子

[12] 請求項 11記載の超音波探触子において、

前記穿刺ガイドは、前記探触子ヘッド部の凸状係合部及び前記突起部と係合する凹状係合部を有することを特徴とする超音波探触子。

[13] 請求項 12記載の超音波探触子において、前記穿刺ガイドは、

前記探触子ヘッド部の周囲に取り巻いて該穿刺ガイドを前記探触子ヘッド部に固定するためのアーム部を有し、

前記凸状係合部と係合すると共に、前記探触子ヘッド部の周囲に取り巻いたアーム部が前記探触子ヘッド部と前記グリップ部との段差により押さえられて探触子長手方向に固定されることを特徴とする超音波探触子。

[14] 請求項 10記載の超音波探触子において、

前記穿刺ガイドは、穿刺針を支えるためのアタッチメントを着脱可能に装着するための支持台を備えていることを特徴とする超音波探触子。

[15] 請求項 14記載の超音波探触子において、前記穿刺ガイドは、前記支持台の方向を変えるための支持棒の配置角度を変更可能に固定するための複数の穴部を備えていることを特徴とする超音波探触子。

[16] 被検体に超音波を送受信する超音波探触子と、

前記超音波探触子で受信した超音波信号から前記被検体の超音波画像を取得する手段と、

画像診断装置で取得された前記被検体のボリュームデータを記録する画像記録手段と、

前記超音波探触子の 3次元位置情報を検出する第 1の位置検出手段と、前記第 1の位置検出手段からの位置情報に基づいて、前記超音波画像の特定断層位置に対応する位置の断層画像を前記画像記録手段に記録されたボリュームデータから取得する手段と、

を備えた超音波診断装置において、

前記超音波探触子は、被検体に超音波を送受波する振動子部と、前記振動子部を固定する探触子ヘッド部と、前記探触子ヘッド部に連結するグリップ部と、を備え、前記グリップ部は、前記第 1の位置検出手段を取り外し可能に収容するための溝を有して、ることを特徴とする超音波診断装置。

[17] 請求項 16記載の超音波診断装置において、

前記超音波探触子に装着された穿刺ガイドのガイドにより前記被検体に挿入される穿刺針に第 2の位置検出手段を備えていることを特徴とする超音波診断装置。

[18] 請求項 16記載の超音波診断装置において、

前記超音波画像と前記断層画像の少なくとも一方を表示する表示手段を有し、前記表示手段は、前記第 1の位置検出手段と前記第 2の位置検出手段からの位置情報に基づいて、前記穿刺針の移動に追従して該穿刺針の通過位置を表すガイドラインを前記超音波画像と前記断層画像の少なくとも一方に重ね合わせて表示することを特徴とする超音波診断装置。

[19] 請求項 18記載の超音波診断装置において、

前記表示手段は、前記穿刺針の移動に追従して前記穿刺針の先端位置を前記超音波画像と前記断層画像の少なくとも一方に重ね合わせて表示することを特徴とする超音波診断装置。

請求項 18記載の超音波探触子において、

直交 3軸方向に変化する磁場発生手段を備え、

前記第 1の位置検出手段と前記第 2の位置検出手段は、前記 3次元位置を検出する磁気センサであることを特徴とする超音波診断装置。