JP2004298352A

JP2004298352A - Ultrasonograph

Info

Publication number: JP2004298352A
Application number: JP2003094178A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Tanaka; 俊積田中
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the detection of the degree of the movement of the ultrasonic oscillators with a simple structure. <P>SOLUTION: A scan drive unit 2 with an ultrasonic probe 1 linked thereto is driven with a pinion gear 44 meshed with a rack gear 42 provided on a linear guide means 3 to be moved linearly and to detect the degree of the movement, a display plate 48 is erected on the side part of a slide plate 40 of the linear guide means 3. A bar code label 49 having bar codes 49a put thereon at a specified pitch interval is stuck on the display plate 48 and an optical code reader 36 is mounted on the side part of the casing 20 of the scan drive unit 2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血管内等といった細い体腔管の内部に挿入されて、超音波検査を行うための超音波診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、可撓性を有し、細径の超音波プローブを血管内に挿入して、この血管等の構造，組織状態等を検査することによって、動脈硬化の検査等を行うことができるようにした超音波診断装置は従来から広く用いられている。この場合、血管等からなる細い体腔管の管壁構造を三次元的に把握するために、超音波プローブを管壁に沿って管長方向に移動させながら、ラジアル方向に走査させるように構成される。
【０００３】
このために、先端を閉塞させたカテーテルの内部に超音波振動子を設けた超音波プローブを走査駆動ユニットに接続して、この走査駆動ユニットに設けた電動モータ等によって遠隔操作で超音波振動子を回転駆動する。また、超音波振動子を管長方向に移動させるが、このために超音波プローブ全体を体腔管に沿って移動させるようになし、もって体腔管の長さ方向に所定の長さ分にわたって、二次元超音波画像である多数のラジアル超音波画像を取得する。そして、このようにして得た多数のラジアル超音波画像データから三次元画像を生成する。従って、この種の超音波診断装置においては、走査駆動ユニットは超音波振動子をラジアル方向に走査させる機構と、超音波プローブをリニア方向に移動させる機構とを備えていなければならない。
【０００４】
以上のことから、超音波診断装置は、超音波プローブと、その走査駆動ユニットと、走査駆動ユニットをリニア方向に駆動する手段とを備えていなければならない。体腔管内に挿入される超音波プローブは検査時に汚損されることから、使用毎に洗浄するか、または１度使用した後には廃棄処分とする必要がある。そして、検査中に走査駆動ユニット及びそれをリニア方向に駆動する手段も汚損される可能性があるので、やはり洗浄乃至使い捨てにする必要が生じる。ただし、走査駆動ユニットは、超音波振動子を走査させるための機構、つまり回転駆動用のモータ及びエンコーダが設けられること等から、少なくとも走査駆動ユニットは繰り返し使用できるようにする。このために、走査駆動ユニットにカップリング機構を設けて、超音波プローブをこのカップリング機構を介して着脱可能に連結するように構成する。また、リニア方向の駆動手段も必要であることから、このリニア方向の駆動手段も走査駆動ユニット内に設けて、この走査駆動ユニットをリニア方向にガイドする手段に着脱可能に連結する。さらに、走査駆動ユニットを衛生用のバッグで密閉することによって、内部にモータやエンコーダ等が設けられ、構造が複雑で、それ自体洗浄するのが不可能か、若しくは洗浄が可能であるにしても、極めて困難な走査駆動ユニットが使用中に汚損されないように構成したものは、従来から知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
アメリカ合衆国特許第６，３９８，７５５号公報（第５−６欄、図２−３）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したように、超音波プローブにより三次元超音波画像を取得しようとすると、超音波振動子の回転方向の位置を検出するための手段だけでなく、リニア方向への移動量も検出する手段を備えていなければならない。前述した従来技術においては、リニア方向にガイドする手段にラック−ピニオン機構を設けて、ピニオンの軸と走査駆動ユニットとの間に歯車伝達機構を設け、このラック−ピニオン機構により走査駆動ユニットをガイド手段に沿ってリニア方向に移動させるようにしている。そして、リニア方向における移動量検出手段としては、走査駆動ユニット内において、歯車伝達機構を構成する駆動軸にセンサを設けて、このセンサによってリニア方向の位置検出を行うようにしている。従って、その分だけ走査駆動ユニットが複雑かつ大型のものとなり、また走査駆動ユニット自体の移動量を検出するものではないことから、必ずしも正確に移動量検出を行えないという問題点もある。さらに、三次元超音波画像を生成するために取得されるラジアル超音波画像の数、つまりフレームレートは、センサに依存することから、任意のフレームレートとすることはできないという問題点もある。
【０００７】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡単な構成によって、超音波振動子の移動量を容易に検出できるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、細い管の内部に挿入されて、ラジアル方向に超音波走査を行う超音波プローブと、この超音波プローブが連結される走査駆動ユニットと、この走査駆動ユニットをリニア方向に移動をガイドするリニアガイド手段とを備えた超音波診断装置であって、前記走査駆動ユニットと前記リニアガイド手段との間に、この走査駆動ユニットのリニア方向の移動を検出する手段を設ける構成としたことをその特徴とするものである。
【０００９】
ここで、走査駆動手段の移動を検出する手段としては、走査駆動ユニットを光学的，磁気的等の検出手段を採用することができる。例えば、リニアガイド手段にバーコートを設け、また走査駆動ユニット側にはこのバーコードを光学的に読み取る手段を設けるようにすれば、簡単な構成によって、走査駆動ユニットの移動を直接、しかも非接触状態で検出することができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に超音波診断装置における走査駆動ユニットとそのリニアガイド手段の断面構成を示し、また図２に超音波プローブの先端部分の断面を示し、さらに図３に走査駆動ユニットの断面を示す。そして、図４はリニアガイド手段の平面図である。これらの図において、１は超音波プローブ、２は走査駆動ユニット２はリニアガイド手段である。
【００１１】
超音波プローブ１は、図２から明らかなように、先端が閉塞した曲げ方向に可撓性を有するカテーテル１０の先端部に超音波振動子１１を装着した基台１２が設けられており、この基台１２には密着コイル等からなるフレキシブルシャフト１３を挿通させることにより大略構成されるものである。このようにフレキシブルシャフト１３を用いることによって、遠隔操作で超音波振動子１１を回転駆動することができ、しかも曲げ方向には可撓性を有している。さらに、フレキシブルシャフト１３は中空のものであるから、その内部に信号ケーブル１４が挿通されている。そして、超音波プローブ１の基端部にはカップリング部材１５（図３参照）が設けられており、このカップリング部材１５は走査駆動ユニット２に着脱可能に接続されるようになっている。
【００１２】
走査駆動ユニット２は、図３に示したように、ケーシング２０を有し、このケーシング２０内には、超音波プローブ１の超音波振動子１１を回転駆動して、ラジアル走査を行わせる機構と、リニアガイド手段３に装着して、このリニアガイド手段３に沿ってリニア方向に移動させる機構とが設けられている。
走査駆動ユニット２に設けたラジアル走査機構の構成としては、超音波プローブ１のカップリング部材１５が着脱可能に接続され、接続時には、この超音波プローブ１におけるカテーテル１０を固定する保持筒２１と、カテーテル１０の内部に設けたフレキシブルシャフト１３をその軸回りに回転駆動する回転軸２２とが設けられている。回転軸２２には、従動ギア２３が連結されており、この従動ギア２３にはケーシング２０内に設けた駆動ギア２４が噛合している。駆動ギア２４はラジアル駆動用の電動モータ２５に連結されており、この電動モータ２５を回転駆動すると、駆動ギア２４が追従回転して、フレキシブルシャフト１３に連結した回転軸２２が回転駆動されるようになっている。
【００１３】
その結果、フレキシブルシャフト１３の先端に連結した超音波振動子１１が回転することになり、その間に所定角度毎に超音波パルスを体内に向けて送信し、この体内の組織断層部からの反射エコーが受信され、かつ反射エコー信号を受信する。また、回転軸２２にはエンコーダ板２６が取り付けられており、このエンコーダ板２６は読取センサ２７内に挿通されており、これらエンコーダ板２６と読取センサ２７とによりロータリエンコーダが構成され、回転軸２２の回転角を読み取るようにしている。回転軸２２はブラシ接点，流体接点等を有する回転可能型のコネクタ２８に接続されており、このコネクタ２８から信号ケーブル２９が延在されている。
【００１４】
走査駆動ユニット２には、さらにそれをリニア方向に駆動する手段も設けられている。このリニア駆動手段の構成としては、ケーシング２０内に設けたリニア駆動用の電動モータ３０を有し、この電動モータ３０には駆動用笠歯車３１が連結して設けられている。そして、この駆動用笠歯車３１には従動用笠歯車３２が噛合している。従動用笠歯車３２は、図５に示したように、中空回転軸３３と一体に形成されており、この中空回転軸３３はケーシング２０に軸受３４により回転自在に支持されている。そして、この中空回転軸３３内には、後述するピニオン軸４４ａが挿嵌され、スプライン，キー等を介して一体回転するように連結される。
【００１５】
さらに、リニアガイド手段３は、図４にも示したように、走査駆動ユニット２（仮想線で示している）が載置されて、前後方向に往復移動可能な構成となっている。このために、図６にも示したように、リニアガイド手段３は上下の板体４０ａ，４０ｂからなるスライドプレート４０を有し、このスライドプレート４０の下板４０ｂには、その長手方向に向けて長孔４１が設けられており、この長孔４１の片側の側部にはラックギア４２が取り付けられている。また、長孔４１の他側の側部は摺動面４３となっており、このラックギア４２と摺動面４３との間にピニオンギア４４が設けられており、ピニオンギア４４はラックギア４２と噛合している。そして、ピニオンギア４４にはピニオン軸４４ａが設けられており、このピニオン軸４４ａはスライドプレート４０の上面から所定の長さ突出しており、走査駆動ユニット２が載置されると、このピニオン軸４４ａは走査駆動ユニット２の中空回転軸３３と一体回転するように連結されることになる。
【００１６】
スライドプレート４０の上板４０ａにおける両側には、さらに長孔４１と平行にガイド溝４５が設けられている。一方、走査駆動ユニット２の下面には、これらガイド溝４５にほぼ密嵌状態に挿入される回り止め用の脚杆３５が、それぞれ前後に各一対垂設されている。これによって、ラック−ピニオン機構による走査駆動ユニット２のリニア方向への駆動時に、この走査駆動ユニット２は確実に直線方向に移動するようになる。
【００１７】
さらに、スライドプレート４０の前端部には、斜め前方に突出する支持部材４６が取り付けられており、この支持部材４６の先端部には、プローブガイド部材４７が着脱可能に装着されている。プローブガイド部材４７は、支持部材４６の先端部に保持される取付駒４７ａにガイドパイプ４７ｂを連結したものから構成され、超音波プローブ１は、この取付駒４７ａ及びガイドパイプ４７ｂ内に挿通されるようになっている。
【００１８】
そして、スライドプレート４０の側面部には表示板４８が立設されており、この表示板４８には、バーコード４９ａを所定のピッチ間隔で設けたバーコードラベル４９が貼り付けられている。一方、走査駆動ユニット２のケーシング２０における側面部には、リニアガイド手段２のスライドプレート４０上に載置したときに、このスライドプレート４０に取り付けた表示板４８におけるバーコードラベル４９と対面する位置に光学的コード読取装置３６が装着されている。
【００１９】
本実施の形態は以上のように構成されるものであって、超音波プローブ１は、そのカップリング部材１５が走査駆動ユニット２に連結され、かつ走査駆動ユニット２はリニアガイド手段３に装着される。ここで、リニアガイド手段３におけるピニオンギア４４は、ラックギア４２と噛合しているが、好ましくはピニオンギア４４をラックギア４２に対して最先端位置（図４に実線で示した位置）に配置しておく。走査駆動ユニット２をリニアガイド手段３に載置させるに当っては、ピニオン軸４４ａを従動用笠歯車３２と一体に設けた中空回転軸３３に挿入させて、それと一体回転する状態にする。また、ケーシング２０の下面に垂設した脚杆３５をガイド溝４５に係合させる。そして、走査駆動ユニット２に連結した超音波プローブ１は、プローブガイド部材４７内に挿通させるようにする。
【００２０】
以上の状態で、超音波プローブ１を体腔管、例えば血管の内部に挿入して、その先端部が検査を行うべき部位にまで進入させる。この超音波プローブ１の挿入状態は、例えばＸ線透視装置等の監視下で行うことによって、安全で、しかも迅速かつ確実に検査部位にまで進入させることができる。
【００２１】
そこで、超音波プローブを作動させることによって、血管等の体腔管の管壁における組織の状態に関する情報を取得するが、この情報は三次元画像として表示可能なものとなる。即ち、体腔管のラジアル断層像（二次元超音波画像）を取得し、この断層像を体腔管の長さ方向に向けて所定のピッチ間隔で取得して、三次元化信号処理を行うことによって、体腔管の管壁における組織状態を立体的に把握できる三次元超音波画像が得られる。なお、この三次元化信号処理については、従来から広く知られているので、その具体的な説明は省略する。
【００２２】
前述した二次元超音波画像であるラジアル断層像を体腔管の長さ方向に所定のピッチ間隔で取得するには、超音波プローブ１における超音波振動子１１をカテーテル１０内で回転駆動するが、このために走査駆動ユニット２に設けた電動モータ２５を作動させる。これによって、カテーテル１０の内部に設けたフレキシブルシャフト１３が軸回りに回転して、この回転が超音波振動子１１を装着した基台１２まで伝達される。その結果、超音波振動子１１が回転することになる。そして、電動モータ２５の駆動により回転軸２２が回転すると、この回転軸２２に取り付けたエンコーダ板２６が追従回転することになるので、その回転角が読取センサ２７によって読み取られる。そして、読取センサ２７の検出によって、所定角度毎に超音波振動子１１から超音波パルスを送信して、組織断層部からの反射エコーを受信する。このようにして取得した反射エコー信号は、ロータリエンコーダを構成する読取センサ２７からの角度信号と共に超音波観測装置に伝送され、この超音波観測装置により所定の信号処理が行われる結果、超音波振動子１１が一回転する間にラジアル超音波画像データが作成される。
【００２３】
このようにして超音波ラジアル走査が行われるが、この間にリニア駆動用の電動モータ３０を駆動する。これによって、駆動側笠歯車３１が回転して、これに追従して従動側笠歯車３２が回転する。この従動側笠歯車３２と一体に設けた中空回転軸３３が回転して、この中空回転軸３３に嵌合させたピニオン軸４４ａが回転駆動される。ピニオン軸４４ａに連結したピニオンギア４４はリニアガイド手段３におけるラックギア４２と噛合しているので、走査駆動ユニット２全体がリニアガイド手段３におけるスライドプレート４０に沿って、ピニオンギア４４は図４に仮想線で示した位置まで移動する。ここで、このときの移動方向は後方に向けてであり、従ってこの走査駆動ユニット２に連結した超音波プローブ１は血管等の腔管内を引き戻す方向に移動することになる。なお、ここでリニア方向の移動という場合、走査駆動ユニット２の移動方向を意味するものであり、超音波プローブ１が挿入されている腔管が曲がっておれば、その曲がった方向に沿って移動するものであり、超音波振動子１１そのものがリニア方向に移動するというものではない。勿論、腔管が直線状となっている場合には、超音波振動子１１も直線的に移動する。
【００２４】
以上のように、超音波プローブ１は腔管内を長さ方向に移動するが、この移動量は、スライドプレート４０に取り付けた表示板４８に設けたバーコードラベル４９を、走査駆動ユニット２に設けた光学的読取装置３６によって読み取られるので、この光学的コード読取装置３６によってバーコードラベル４９のバーコード４９ａが読み取られることになり、超音波振動子１１のリニア方向への移動量が検出される。そこで、このバーコード４９ａの読み取りをトリガ信号として、ラジアル超音波画像を超音波観測装置に内蔵したメモリに記憶させることによって、所定のピッチ間隔をもって多数の二次元ラジアル超音波画像データを取得することができ、これらの画像データに基づいて三次元超音波画像を生成することができる。
【００２５】
ここで、光学的コード読取装置３６は、基本的には、レーザダイオード等からなる発光素子と、バーコードラベル４９からの反射光を受光して電気信号に変換する受光素子とを備えておれば良く、従ってその構成が極めて簡単になり、走査駆動ユニット２の小型化を図ることができる。また、この光学的コード読取装置３６は超音波プローブ１が直結されている走査駆動ユニット２に設けられて、この走査駆動ユニット２の実際の移動量を検出しているので、例えば中空回転軸３３の回転角を読み取るロータリエンコーダ等を装着する場合と比較して、ラック−ピニオン機構におけるバックラッシュ等の影響を受けず、正確な位置検出を行うことができる。
【００２６】
ところで、超音波プローブ１は、体内に挿入されることから、それが汚損されることから、使い捨てとするのが衛生上の観点から最も望ましい。しかしながら、走査駆動ユニット２は電動モータ等が設けられていることから、再使用可能とする方が好ましい。そこで、リニアガイド手段３における支持部材４６に装着されるプローブガイド部材４７を着脱可能となし、このプローブガイド部材４７から走査駆動ユニット２及びリニアガイド手段３を含めた全体を密閉バッグ内に収納しておくことによって、これらの部材は汚損されることはない。そして、使用後に、カップリング部材１５を走査駆動ユニット２から分離し、密閉バッグを切断して、超音波プローブ１側を廃棄処分（若しくは精密洗浄及び滅菌処理）とすれば良い。ただし、プローブガイド部材４７とカテーテル１０との隙間から汚損物が走査駆動ユニット２側に流入するのを防止するには、プローブガイド部材４７のガイドパイプ４７ｂ内にシール部材を装着して、超音波プローブ１をこのシール部材を介して挿入するようにすれば良い。
【００２７】
なお、前述した実施の形態においては、走査駆動ユニット２を電動式で駆動する構成としたが、例えばピニオンギア４４及びピニオン軸４４ａをリニアガイド手段３から取り外せば、走査駆動ユニット２を手動操作でリニア方向に移動させることができる。そして、このように手動操作で走査駆動ユニット２を移動させても、超音波振動子１１のリニア方向の位置検出機能が損なわれることはない。また、手動専用のものとして構成する場合には、電動モータ３０，駆動用及び従動用の笠歯車３１，３２等の部材を走査駆動ユニットに設ける必要がなくなるので、さらに走査駆動ユニットの小型化が図られる。また、リニア方向の位置検出手段としては、バーコード方式だけでなく、磁気的に移動を検出する手段等で構成することもできる。そして、バーコード方式を採用するにしても、表示板４８を交換するか、この表示板４８に表示されているバーコードラベルを交換するか等によって、リニア方向の位置におけるバーコードのピッチ間隔を変えたり、バーコードにより表示される情報を変えたりすることができる。さらに、表示板に上下に異なるコードパターンを形成しておき、必要に応じて表示板を上下させるようにすることもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成によって、超音波振動子の移動量を容易に検出できるようにすることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す超音波診断装置における走査駆動ユニットとそのリニアガイド手段の断面図である。
【図２】超音波プローブの先端部分の断面図である。
【図３】走査駆動ユニットの断面図である。
【図４】リニアガイド手段の平面図である。
【図５】走査駆動ユニットの駆動機構の構成を示す断面図である。
【図６】図４のＸ−Ｘ断面図である。
【符号の説明】
１超音波プローブ
２走査駆動ユニット
３リニアガイド手段
１０カテーテル
１１超音波振動子
１５カップリング部材
２０ケーシング
２２回転軸
２３従動ギア
２４駆動ギア
２５電動モータ
２６エンコーダ板
２７読取センサ
３０電動モータ
３１駆動用笠歯車
３２従動用笠歯車
３３中空回転軸
３６光学的コード読取装置
４０スライドプレート
４２ラックギア
４４ピニオンギア
４７プローブガイド部材
４８表示板
４９バーコードラベル
４９ａバーコード[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that is inserted into a thin body cavity such as a blood vessel to perform an ultrasonic examination.
[0002]
[Prior art]
For example, by inserting a flexible, small-diameter ultrasonic probe into a blood vessel and examining the structure, tissue state, and the like of the blood vessel, the arteriosclerosis can be examined. Such an ultrasonic diagnostic apparatus has been widely used conventionally. In this case, in order to three-dimensionally grasp the tube wall structure of a thin body cavity tube formed of a blood vessel or the like, it is configured to scan in the radial direction while moving the ultrasonic probe along the tube wall in the tube length direction. .
[0003]
For this purpose, an ultrasonic probe provided with an ultrasonic transducer inside a catheter whose tip is closed is connected to a scanning drive unit, and the ultrasonic transducer is remotely operated by an electric motor or the like provided in the scanning drive unit. Is driven to rotate. In addition, the ultrasonic transducer is moved in the length direction of the tube. For this purpose, the entire ultrasonic probe is moved along the body cavity tube, so that the ultrasonic probe is moved two-dimensionally over a predetermined length in the length direction of the body cavity tube. Acquire a number of radial ultrasound images that are ultrasound images. Then, a three-dimensional image is generated from the large number of radial ultrasonic image data thus obtained. Therefore, in this type of ultrasonic diagnostic apparatus, the scanning drive unit must include a mechanism for scanning the ultrasonic transducer in the radial direction and a mechanism for moving the ultrasonic probe in the linear direction.
[0004]
As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus must include the ultrasonic probe, the scan drive unit thereof, and the means for driving the scan drive unit in the linear direction. Since the ultrasonic probe inserted into the body cavity is contaminated at the time of the examination, it needs to be cleaned after each use or disposed of after being used once. Also, the scanning drive unit and the means for driving it in the linear direction during inspection may be contaminated, so that it is necessary to clean or dispose the unit. However, since the scanning drive unit is provided with a mechanism for scanning the ultrasonic transducer, that is, a rotation driving motor and an encoder, at least the scanning drive unit can be repeatedly used. For this purpose, a coupling mechanism is provided in the scanning drive unit, and the ultrasonic probe is detachably connected via the coupling mechanism. In addition, since a driving means in the linear direction is required, the driving means in the linear direction is also provided in the scanning drive unit, and the scanning driving unit is detachably connected to the means for guiding the scanning direction in the linear direction. Furthermore, by sealing the scanning drive unit with a sanitary bag, a motor, an encoder, and the like are provided inside, so that the structure is complicated and it is impossible to clean itself, or even if cleaning is possible. A configuration in which an extremely difficult scanning drive unit is configured not to be soiled during use is conventionally known (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 6,398,755 (col. 5-6, FIG. 2-3).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, when trying to acquire a three-dimensional ultrasonic image with an ultrasonic probe, not only means for detecting the position in the rotational direction of the ultrasonic transducer, but also the amount of movement in the linear direction is detected. You must have the means. In the prior art described above, a rack-pinion mechanism is provided in a means for guiding in a linear direction, a gear transmission mechanism is provided between a pinion shaft and a scanning drive unit, and the scanning drive unit is guided by the rack-pinion mechanism. It is moved in a linear direction along the means. As a moving amount detecting means in the linear direction, a sensor is provided on a drive shaft constituting a gear transmission mechanism in the scanning drive unit, and the position in the linear direction is detected by this sensor. Accordingly, the scanning drive unit becomes complicated and large, and the movement amount of the scanning drive unit itself is not detected, so that the movement amount cannot always be detected accurately. Further, there is also a problem that the number of radial ultrasonic images acquired to generate a three-dimensional ultrasonic image, that is, the frame rate cannot be set to an arbitrary frame rate because it depends on the sensor.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to make it possible to easily detect the moving amount of an ultrasonic transducer with a simple configuration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an ultrasonic probe which is inserted into a thin tube and performs ultrasonic scanning in a radial direction, a scanning drive unit to which the ultrasonic probe is connected, An ultrasonic diagnostic apparatus comprising: a linear guide unit that guides movement of a drive unit in a linear direction, wherein a linear movement of the scan drive unit is detected between the scan drive unit and the linear guide unit. It is characterized in that it is configured to provide means for performing the above.
[0009]
Here, as means for detecting the movement of the scanning drive means, optical or magnetic detection means for the scanning drive unit can be employed. For example, if a bar coat is provided on the linear guide means and a means for optically reading this bar code is provided on the scanning drive unit side, the movement of the scanning drive unit can be directly and non-contact with a simple configuration. It will be possible to detect by state.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a scanning drive unit and its linear guide means in an ultrasonic diagnostic apparatus, FIG. 2 shows a cross-section of a tip portion of an ultrasonic probe, and FIG. 3 shows a cross-section of a scanning drive unit. . FIG. 4 is a plan view of the linear guide means. In these figures, 1 is an ultrasonic probe, 2 is a scanning drive unit 2, and a linear guide means.
[0011]
As is clear from FIG. 2, the ultrasonic probe 1 is provided with a base 12 on which an ultrasonic transducer 11 is mounted at a distal end of a catheter 10 having a flexible distal end in a bending direction. The base 12 is generally constructed by inserting a flexible shaft 13 composed of a close-contact coil or the like. By using the flexible shaft 13 in this manner, the ultrasonic transducer 11 can be driven to rotate by remote control, and has flexibility in the bending direction. Further, since the flexible shaft 13 is hollow, the signal cable 14 is inserted therein. A coupling member 15 (see FIG. 3) is provided at a base end of the ultrasonic probe 1, and the coupling member 15 is configured to be detachably connected to the scanning drive unit 2.
[0012]
The scanning drive unit 2 has a casing 20, as shown in FIG. 3, and a mechanism for rotating and driving the ultrasonic transducer 11 of the ultrasonic probe 1 to perform radial scanning in the casing 20. And a mechanism which is mounted on the linear guide means 3 and moves in a linear direction along the linear guide means 3.
As a configuration of the radial scanning mechanism provided in the scanning drive unit 2, the coupling member 15 of the ultrasonic probe 1 is detachably connected, and at the time of connection, a holding cylinder 21 for fixing the catheter 10 in the ultrasonic probe 1, A rotating shaft 22 for rotating the flexible shaft 13 provided inside the catheter 10 around the axis thereof is provided. A driven gear 23 is connected to the rotating shaft 22, and a driven gear 24 provided in the casing 20 meshes with the driven gear 23. The driving gear 24 is connected to an electric motor 25 for radial driving. When the electric motor 25 is rotationally driven, the driving gear 24 is rotated to follow and the rotating shaft 22 connected to the flexible shaft 13 is driven to rotate. It has become.
[0013]
As a result, the ultrasonic vibrator 11 connected to the tip of the flexible shaft 13 rotates, during which ultrasonic pulses are transmitted toward the body at a predetermined angle and reflected echoes from a tissue tomographic part in the body. Is received, and a reflected echo signal is received. An encoder plate 26 is attached to the rotating shaft 22, and the encoder plate 26 is inserted into a reading sensor 27, and the encoder plate 26 and the reading sensor 27 constitute a rotary encoder. The rotation angle is read. The rotating shaft 22 is connected to a rotatable connector 28 having brush contacts, fluid contacts, and the like, and a signal cable 29 extends from the connector 28.
[0014]
The scanning drive unit 2 is further provided with means for driving it in a linear direction. The configuration of the linear driving means includes an electric motor 30 for linear driving provided in the casing 20, and a driving bevel gear 31 is connected to the electric motor 30. The driven bevel gear 32 meshes with the driving bevel gear 31. As shown in FIG. 5, the driven bevel gear 32 is formed integrally with a hollow rotary shaft 33, and the hollow rotary shaft 33 is rotatably supported by the casing 20 by a bearing. A pinion shaft 44a, which will be described later, is inserted into the hollow rotary shaft 33, and connected so as to rotate integrally via a spline, a key, and the like.
[0015]
Further, as shown in FIG. 4, the linear guide means 3 has a configuration in which the scanning drive unit 2 (indicated by phantom lines) is placed and can reciprocate in the front-rear direction. For this purpose, as shown in FIG. 6, the linear guide means 3 has a slide plate 40 composed of upper and lower plate bodies 40a and 40b. An elongated hole 41 is provided, and a rack gear 42 is attached to one side of the elongated hole 41. The other side of the elongated hole 41 forms a sliding surface 43, and a pinion gear 44 is provided between the rack gear 42 and the sliding surface 43, and the pinion gear 44 meshes with the rack gear 42. are doing. A pinion shaft 44a is provided on the pinion gear 44. The pinion shaft 44a protrudes from the upper surface of the slide plate 40 by a predetermined length, and when the scanning drive unit 2 is mounted, the pinion shaft 44a Are connected so as to rotate integrally with the hollow rotary shaft 33 of the scanning drive unit 2.
[0016]
On both sides of the upper plate 40a of the slide plate 40, guide grooves 45 are further provided in parallel with the elongated holes 41. On the other hand, on the lower surface of the scanning drive unit 2, a pair of rotation-preventing leg rods 35 that are inserted into the guide grooves 45 in a substantially tightly fitted state are respectively provided in front and rear directions. Thereby, when the scanning drive unit 2 is driven in the linear direction by the rack-pinion mechanism, the scanning drive unit 2 is surely moved in the linear direction.
[0017]
Further, a support member 46 that projects diagonally forward is attached to the front end of the slide plate 40, and a probe guide member 47 is detachably attached to the tip of the support member 46. The probe guide member 47 is formed by connecting a guide pipe 47b to an attachment piece 47a held at the tip of the support member 46, and the ultrasonic probe 1 is inserted into the attachment piece 47a and the guide pipe 47b. It has become.
[0018]
A display plate 48 is provided upright on the side surface of the slide plate 40, and a bar code label 49 having bar codes 49 a provided at a predetermined pitch is attached to the display plate 48. On the other hand, the side surface of the casing 20 of the scanning drive unit 2 has a position facing the bar code label 49 on the display plate 48 attached to the slide plate 40 when the linear drive means 2 is placed on the slide plate 40. An optical code reader 36 is mounted on the optical disk.
[0019]
The present embodiment is configured as described above. In the ultrasonic probe 1, the coupling member 15 is connected to the scanning drive unit 2, and the scanning drive unit 2 is mounted on the linear guide means 3. You. Here, the pinion gear 44 in the linear guide means 3 meshes with the rack gear 42, but it is preferable that the pinion gear 44 is disposed at the most distal position with respect to the rack gear 42 (the position shown by a solid line in FIG. 4). deep. In mounting the scanning drive unit 2 on the linear guide means 3, the pinion shaft 44a is inserted into the hollow rotary shaft 33 provided integrally with the driven bevel gear 32, and is brought into a state of rotating integrally therewith. In addition, a leg rod 35 vertically provided on the lower surface of the casing 20 is engaged with the guide groove 45. Then, the ultrasonic probe 1 connected to the scanning drive unit 2 is inserted into the probe guide member 47.
[0020]
In the above state, the ultrasonic probe 1 is inserted into a body cavity tube, for example, a blood vessel, and the distal end portion of the probe is advanced to a site to be inspected. The insertion state of the ultrasonic probe 1 is monitored under, for example, an X-ray fluoroscope, so that the ultrasonic probe 1 can safely, quickly and surely enter the inspection site.
[0021]
Therefore, by operating the ultrasonic probe, information on the state of the tissue on the wall of the body cavity such as a blood vessel is acquired. This information can be displayed as a three-dimensional image. That is, by acquiring a radial tomographic image (two-dimensional ultrasonic image) of a body cavity tube, acquiring the tomographic image at a predetermined pitch interval in the longitudinal direction of the body cavity tube, and performing three-dimensional signal processing In addition, a three-dimensional ultrasonic image that can three-dimensionally grasp the tissue state on the wall of the body cavity can be obtained. Since the three-dimensional signal processing has been widely known, a detailed description thereof will be omitted.
[0022]
In order to obtain a radial tomographic image as a two-dimensional ultrasonic image described above at a predetermined pitch interval in the longitudinal direction of the body cavity tube, the ultrasonic transducer 11 of the ultrasonic probe 1 is rotationally driven in the catheter 10, For this purpose, the electric motor 25 provided in the scanning drive unit 2 is operated. Accordingly, the flexible shaft 13 provided inside the catheter 10 rotates around the axis, and this rotation is transmitted to the base 12 on which the ultrasonic transducer 11 is mounted. As a result, the ultrasonic transducer 11 rotates. When the rotating shaft 22 is rotated by the driving of the electric motor 25, the encoder plate 26 attached to the rotating shaft 22 rotates following the rotation of the rotating shaft 22, and the rotation angle is read by the reading sensor 27. Then, based on the detection of the reading sensor 27, an ultrasonic pulse is transmitted from the ultrasonic transducer 11 at every predetermined angle, and a reflected echo from the tissue tomographic part is received. The reflected echo signal acquired in this manner is transmitted to the ultrasonic observation device together with the angle signal from the reading sensor 27 constituting the rotary encoder, and the ultrasonic observation device performs predetermined signal processing. Radial ultrasonic image data is created while the child 11 makes one rotation.
[0023]
Ultrasonic radial scanning is performed in this manner, and during this time, the electric motor 30 for linear drive is driven. As a result, the drive-side bevel gear 31 rotates, and the driven-side bevel gear 32 rotates following this. The hollow rotary shaft 33 provided integrally with the driven side bevel gear 32 rotates, and the pinion shaft 44a fitted to the hollow rotary shaft 33 is driven to rotate. Since the pinion gear 44 connected to the pinion shaft 44a meshes with the rack gear 42 in the linear guide means 3, the entire scanning drive unit 2 follows the slide plate 40 in the linear guide means 3, and the pinion gear 44 is imaginary in FIG. Move to the position indicated by the line. Here, the moving direction at this time is backward, and therefore, the ultrasonic probe 1 connected to the scanning drive unit 2 moves in a direction to pull back inside a cavity such as a blood vessel. Here, the movement in the linear direction means the movement direction of the scanning drive unit 2, and if the cavity tube into which the ultrasonic probe 1 is inserted is bent, the movement along the bent direction is performed. This does not mean that the ultrasonic transducer 11 itself moves in the linear direction. Of course, when the cavity tube is linear, the ultrasonic transducer 11 also moves linearly.
[0024]
As described above, the ultrasonic probe 1 moves in the longitudinal direction in the lumen, and the amount of this movement is determined by providing the barcode label 49 provided on the display plate 48 attached to the slide plate 40 to the scanning drive unit 2. The bar code 49a of the bar code label 49 is read by the optical code reader 36, and the amount of movement of the ultrasonic transducer 11 in the linear direction is detected. . Therefore, by reading the barcode 49a as a trigger signal and storing the radial ultrasonic image in a memory built in the ultrasonic observation device, a large number of two-dimensional radial ultrasonic image data can be obtained at a predetermined pitch interval. And a three-dimensional ultrasonic image can be generated based on the image data.
[0025]
Here, the optical code reader 36 basically has a light emitting element such as a laser diode and a light receiving element for receiving the reflected light from the bar code label 49 and converting it into an electric signal. Therefore, the configuration is extremely simple, and the size of the scanning drive unit 2 can be reduced. The optical code reader 36 is provided in the scanning drive unit 2 to which the ultrasonic probe 1 is directly connected, and detects the actual amount of movement of the scanning drive unit 2. As compared with the case where a rotary encoder or the like for reading the rotation angle of the rack-pinion mechanism is mounted, accurate position detection can be performed without being affected by backlash or the like in the rack-pinion mechanism.
[0026]
By the way, since the ultrasonic probe 1 is inserted into the body and is contaminated, it is most desirable to dispose it from a sanitary viewpoint. However, since the scan drive unit 2 is provided with an electric motor or the like, it is preferable that the scan drive unit 2 be reusable. Therefore, the probe guide member 47 mounted on the support member 46 of the linear guide means 3 is made detachable, and the entirety including the scanning drive unit 2 and the linear guide means 3 is housed in the closed bag from the probe guide member 47. By doing so, these members are not soiled. Then, after use, the coupling member 15 may be separated from the scanning drive unit 2, the sealed bag may be cut, and the ultrasonic probe 1 side may be disposed (or precision cleaned and sterilized). However, in order to prevent the contaminated material from flowing into the scanning drive unit 2 through the gap between the probe guide member 47 and the catheter 10, a seal member is mounted in the guide pipe 47b of the probe guide member 47, and the ultrasonic wave is applied. The probe 1 may be inserted through this seal member.
[0027]
In the above-described embodiment, the scanning drive unit 2 is driven electrically. However, for example, if the pinion gear 44 and the pinion shaft 44a are removed from the linear guide means 3, the scanning drive unit 2 is manually operated. It can be moved in a linear direction. Even if the scanning drive unit 2 is moved by the manual operation, the position detecting function of the ultrasonic transducer 11 in the linear direction is not impaired. Further, when the scanning drive unit is configured as a manual drive only, it is not necessary to provide members such as the electric motor 30 and the driving and driven bevel gears 31 and 32 in the scanning drive unit. It is planned. Further, the position detecting means in the linear direction may be constituted not only by a bar code method but also by a means for magnetically detecting movement. Even when the barcode method is adopted, the pitch interval of the barcode at the position in the linear direction is determined depending on whether the display plate 48 is replaced or the barcode label displayed on the display plate 48 is replaced. And the information displayed by the barcode can be changed. Further, different code patterns may be formed on the display panel up and down, and the display panel may be moved up and down as needed.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to easily detect the moving amount of the ultrasonic transducer with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a scanning drive unit and its linear guide means in an ultrasonic diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a tip portion of the ultrasonic probe.
FIG. 3 is a sectional view of a scanning drive unit.
FIG. 4 is a plan view of the linear guide means.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a drive mechanism of the scanning drive unit.
FIG. 6 is a sectional view taken along line XX of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 ultrasonic probe 2 scanning drive unit 3 linear guide means 10 catheter 11 ultrasonic transducer 15 coupling member 20 casing 22 rotating shaft 23 driven gear 24 drive gear 25 electric motor 26 encoder plate 27 reading sensor 30 electric motor 31 driving shade Gear 32 Driven bevel gear 33 Hollow rotating shaft 36 Optical code reader 40 Slide plate 42 Rack gear 44 Pinion gear 47 Probe guide member 48 Display plate 49 Bar code label 49a Bar code

Claims

細い管の内部に挿入されて、ラジアル方向に超音波走査を行う超音波プローブと、この超音波プローブが連結される走査駆動ユニットと、この走査駆動ユニットをリニア方向に移動をガイドするリニアガイド手段とを備えた超音波診断装置において、
前記走査駆動ユニットと前記リニアガイド手段との間に、この走査駆動ユニットのリニア方向の移動を検出する手段を設ける
構成としたことを特徴とする超音波診断装置。An ultrasonic probe inserted into a thin tube to perform ultrasonic scanning in the radial direction, a scan drive unit to which the ultrasonic probe is connected, and linear guide means for guiding the scan drive unit to move in a linear direction In an ultrasonic diagnostic apparatus having
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising a means for detecting a linear movement of the scanning drive unit between the scanning drive unit and the linear guide means.

前記リニア方向の移動を検出する手段は、前記リニアガイドのガイド方向に向けて設けた所定のピッチ間隔をもって形成したコードからなり、前記走査駆動ユニットには、このコードの読取手段を設ける構成としたことを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。The means for detecting the movement in the linear direction is constituted by a code formed at a predetermined pitch interval provided in the guide direction of the linear guide, and the scanning drive unit is provided with a means for reading the code. The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein: