JP2015104602A - 体腔内プローブ及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査を受ける患者等の苦痛を増大させることなく、異なるモダリティにおける画像と画像比較が可能な画像を得ることができる経直腸プローブを提供する。
【解決手段】実施形態の体腔内プローブは、挿入部を備え、挿入部は、先端に複数の超音波振動子が備えられ、挿入方向に対して先端が所定方向に向かって湾曲する第１の湾曲部分を有する。複数の超音波振動子は、出射する超音波によって形成される走査面が挿入方向と所定方向とを含む面に直交するように配列される。
【選択図】図１Ａ

Description

この発明の実施形態は、体腔内プローブ及びこれを備える超音波診断装置に関する。

人の体内に超音波を送信して、その反射波を受信し、臓器の形状、機能などを測定する超音波診断装置のセンサのうち、人の体内に直接挿入することで前記測定を行う体腔内プローブがある。

この体腔内プローブとしては、例えば、前立腺等の超音波断層像を見るための経直腸プローブが挙げられる。経直腸プローブは、直腸等の体腔に挿入する棒状の挿入部と、操作者が握るための把持部とが連結して組み合わされることで構成されている。

経直腸プローブは、例えば、超音波振動子アレイを挿入部の先端を設けた、いわゆるエンドファイア型のもの、超音波振動子アレイを挿入部の側面に設けたものが挙げられる。また、経直腸プローブは、例えば、軸方向に超音波振動子を配列させて超音波振動子アレイを形成した「アキシャル型」、軸方向に直交するする方向に振動子を配列させて超音波振動子アレイを形成した「横断面型」等が挙げられる。

この挿入部には、例えば、患部にバイオプシ（生検組織診断）等を行うための穿刺具が備えられている。この穿刺具には、穿刺針が備えられている。この穿刺針による患部への穿刺を、超音波診断装置によって患部を描出しながら行うことにより、穿刺目標への到達の速度、正確性等が向上する。

また、昨今においては、治療対象部位の３次元的位置の把握が容易となるため、超音波診断装置と、ＣＴ、ＭＲＩ等の異なるモダリティとでそれぞれ描出された患部の画像を、重ね合わせて画像比較を行うことがなされている。この画像比較によって決定された各画像間の位置関係等を参考に、例えば、穿刺等が行われている。

特開平７―１９４５９４号公報

しかしながら、従来の経直腸プローブ、特にエンドファイア型の経直腸プローブは、超音波振動子アレイが直線状の挿入部の端部にある。そのため、この超音波振動子アレイによる走査面とＣＴ、ＭＲＩ等の撮影断面とを対応させようとすると、挿入したプローブを大きく煽り、経直腸プローブの軸を、前立腺等の体腔内に押し付ける必要があった。そして、このことによって経直腸プローブによる検査を受ける患者等に苦痛を与えることとなっていた。

この実施形態は、以上のような事情に鑑みてなされたもので、検査を受ける患者等の苦痛を増大させることなく異なるモダリティにおける画像と画像比較が可能な画像を得られる経直腸プローブに適用可能な体腔内プローブ及びこれを備えた超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、実施形態の体腔内プローブは、挿入部を備え、挿入部は、先端に複数の超音波振動子が備えられ、挿入方向に対して先端が所定方向に向かって湾曲する第１の湾曲部分を有する。複数の超音波振動子は、出射する超音波によって形成される走査面が挿入方向と所定方向とを含む面に直交するように配列される。

第１実施形態にかかる経直腸プローブを示した側面図である。 第１実施形態にかかる経直腸プローブを示した上面図である。 第１実施形態にかかる経直腸プローブを示した斜視図である。 直腸に第１実施形態にかかる経直腸プローブを挿入した一例を示した断面模式図である。 第１実施形態にかかる経直腸プローブによる前立腺への超音波照射の一例を示した斜視図である。 超音波診断装置の機能を示した機能ブロック図である。 第２実施形態にかかる経直腸プローブを示した側面図である。 第２実施形態にかかる経直腸プローブを示した上面図である。 第２実施形態にかかる経直腸プローブを示した斜視図である。 第２実施形態にかかる経直腸プローブにおける穿刺具の脱着の様子を示した斜視図である。 第２実施形態の変形例にかかる経直腸プローブを示した側面図である。 第２実施形態の変形例にかかる経直腸プローブを示した上面図である。 第２実施形態の変形例にかかる経直腸プローブを示した斜視図である。 第２実施形態の変形例にかかる経直腸プローブにおける穿刺具の脱着の様子を示した斜視図である。 直腸に第２実施形態にかかる経直腸プローブを挿入した一例を示した断面模式図である。 第２実施形態にかかる経直腸プローブによる前立腺への超音波照射及び穿刺の一例を示した斜視図である。 表示部に表示された前立腺の横断面画像、穿刺像の一例を示した平面図である。

＜第１実施形態＞
〔経直腸プローブ〕
図１Ａ〜図１Ｃは、第１実施形態の経直腸プローブ１０を示した上面図、側面図及び斜視図である。図１Ａ〜図１Ｃに示すように、経直腸プローブ１０は、先端１ａに超音波振動子アレイ２が備えられ、先端１ａを含むヘッド部１ｂと、湾曲部１ｃと、シャフト部１ｄとを有し直腸に挿入可能なように構成された挿入部１と、体腔外で操作者に保持される把持部３とを備える、いわゆるエンドファイア型の経直腸プローブである。挿入部１は、挿入方向４に対して先端１ａが所定方向に向かって湾曲する湾曲部１ｃを有している。

経直腸プローブ１０は、体腔内プローブのうちの１形態である。経直腸プローブ１０について以下に述べることは、他の種類の体腔内プローブにおいても必要に応じて適宜選択して適用することができる。体腔内プローブの種類、使用形態は、生体の内部に挿入し、超音波の送受信を行なうことが可能なものであればよい。体腔内プローブは、生体内の診断部位まで近接させて超音波の送受信を行なうことが可能であるものが挙げられ、具体例としては、経食道プローブ、経直腸プローブ、経尿道プローブおよび経膣プローブ等が挙げられる。

［経直腸プローブの全体構成］
経直腸プローブ１０は、直腸に挿入可能なように棒状をなし、先端１ａが所定の方向を向くように湾曲する湾曲部１ｃを有する挿入部１と、挿入部１に連結して設けられ、体腔外で操作者に保持される把持部３とを備える。挿入部１の先端１ａには、複数の超音波振動子２ａが並列に並べられることで形成された超音波振動子アレイ２が備えられている。超音波振動子アレイ２から照射された超音波ビームは、臓器等の境界面等で反射し、再び超音波振動子アレイ２で受信される。超音波振動子アレイ２からは、各超音波振動子２ａから超音波が順次出射されることで走査面６を形成する。

［挿入部］
挿入部１は湾曲部分を有する棒状をなしており、先端に超音波振動子アレイ２が備えられたヘッド部１ｂと、曲率形状を有する湾曲部１ｃと、把持部３に連結されるシャフト部１ｄとを有している。挿入部１は、ヘッド部１ｂ、湾曲部１ｃ、シャフト部１ｄの順に段差部を有さないようになだらかに連結されて構成され、全体として大きな曲率を有する湾曲形状を有している。挿入部１は、例えば、一体に形成されている。また、挿入部１の径方向の断面形状は、例えば、被検者に苦痛を与える角部を有さないような、なだらかな形状を有している。この形状としては、例えば、円形形状、少なくとも一部が扁平された円形形状、楕円等の非円形形状であることが挙げられる。また、挿入部１は、可動部を有さない、固定された形状として形成されている。

（ヘッド部）
ヘッド部１ｂは挿入部１の先端部分であって、この先端１ａから超音波ビームが出射可能なように超音波振動子アレイ２が備えられる。超音波振動子アレイ２は、例えば、１方向に超音波の走査面を形成可能に構成されたコンベックス形状を有している。ヘッド部１ｂは、例えば、超音波振動子アレイ２を覆うようにして設けられる。このとき、ヘッド部１ｂは、例えば、屈折を利用して超音波ビームを集束する音響レンズの機能をするものが知られている。

先端１ａは、例えば、湾曲方向５に凸となるような曲面形状を有しており、この曲面形状に沿って超音波振動子アレイ２が設けられることでコンベックス形状を構成する。この曲面形状は、例えば、ヘッド部１ｂの中心軸を頂点として左右対称であることが挙げられる。

（シャフト部）
シャフト部１ｄは、挿入部１のうちの把持部３に連結される部分を構成する。シャフト部１ｄと把持部３とは、シャフト部１ｄの中心軸である第２の軸ａ２と、把持部３の中心軸である第３の軸ａ３とが略平行となるように連結される。また、例えば、湾曲方向５側のシャフト部１ｄの上面部１ｄ１と、把持部３の上面部３ａとが連続な面となるように連結され、好ましくは、この連結面が略同一平面又は略同一曲面となるように連結される。ヘッド部１ｂとシャフト部１ｄとがなす角度θは、第１の軸ａ１と第２の軸ａ２とがなす角であって、この角度θの補角φ＝１８０°−θは、例えば、１０°以上７０°以下の範囲内、又は４５°以上６０°以下の範囲内である。角度φを、上記に示した範囲内とする理由は、上記のように構成された挿入部１を、例えば、肛門に水平に挿入した場合に、先端１ａを前立腺に対向させることができるからである。また、この角度θは、例えば、それぞれの軸が伸びる方向に対応する挿入方向４と湾曲方向５とがなす角度として設定してもよい。

（湾曲部）
湾曲部１ｃは、挿入部１のうち、ヘッド部１ｂとシャフト部１ｄとの間に両者を連結するようにして設けられている。ヘッド部１ｂと湾曲部１ｃと、及び／又は、湾曲部１ｃとシャフト部１ｄと、は段差部を有することなく連結される。また、湾曲部１ｃにおける湾曲の形態は、例えば、直腸へスムーズに挿入するという観点から、直線的に屈曲するのではなく、所定の曲率を有するように穏やかに湾曲していればよい。このときの湾曲部分は、例えば、ある曲率を有し、この曲率半径は、例えば、２０ｍｍであることが挙げられ、例えば、複数の曲率を組み合わせてもよい。

［把持部］
把持部３の形状は、操作者が握りやすいような形状を有していればよく、例えば、ある程度の太さを持った棒状形状である。把持部３の断面形状は、例えば、挿入部１の断面形状として挙げた形状の他に、多角形形状等を適宜選択することができる。

把持部３は、操作者が握りやすいように所定の太さを有することが好ましく、挿入部１よりも太く形成される。このとき、把持部３は、湾曲方向５側の面である上面部３ａが、シャフト部１ｄの上面部１ｄ１と連続な面となるように連結されるので、把持部３の中心軸である第３の軸ａ３は、シャフト部１ｄの中心軸である第２の軸ａ２とオフセットして連結される。把持部３の上面部３ａには、例えば、操作者が把持部３を握った時にプローブ方向の把握を容易にするための平坦部３ｄが設けられている。

また、湾曲方向５側の面と対向する面、すなわち、把持部３のオフセット部３ｂのうちの、挿入部１と連続する面は、例えば、肛門２６に接する場合の肛門２６に対する負担を軽減するために、挿入部１から把持部３に向かう方向に所定の割合で断面積が増加する傾斜部３ｃが設けられている。また、傾斜部３ｃに対応する側面には、同様に、肛門２６に接する場合の肛門２６に対する負担を軽減するための傾斜を有する翼部３ｅが設けられている。

［超音波振動子アレイ］
超音波振動子アレイ２は、例えば、断面凸円弧状に形成されたバッキング材（図示せず）上に設けられている。バッキング材は、例えば、ゴム等の粘弾性を有する材料からなり、超音波を効率よく減衰させるためにフェライト、セラミックス等が添加されている。また、超音波振動子アレイ２上には、必要に応じて、音響整合層、音響レンズ等が設けられる。

超音波振動子２ａは、例えば、１次元アレイ状に所定の間隔をおいて配列されてなる。超音波振動子２ａが、例えば、直方体等の長尺形状を有する場合には、超音波振動子２ａの短手方向に対して並列に配列される。超音波振動子２ａは、ヘッド部１ｂの先端１ａの形状に沿うようにして形成される。つまり、超音波振動子アレイ２は、前述した湾曲方向５に凸な曲面形状を有するように超音波振動子２ａが配列されることで構成される。

このとき、超音波振動子アレイ２は、例えば、構成する各超音波振動子２ａの超音波出射面の法線ベクトルが、湾曲方向５を中心に前記の曲面形状に沿うようにして、放射状に配置される。各超音波振動子２ａから、順次超音波が出射することで、湾曲方向５を中心に前記の曲面形状に沿って放射状に超音波が走査され、例えば、図１Ｃの破線で示した領域である略扇型形状の走査面６を形成する。

超音波振動子２ａは、超音波振動子として従来公知の材料及び構成を適宜選択して用いることができるが、例えば、ＰＺＴ（ジルコン酸チタン）や、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）等の圧電体厚膜の両面に電極を配した構成を有する。この電極は、例えば、一方が、全ての超音波振動子２ａに共通の電極、他方が、超音波振動子２ａ毎に独立した個別の電極となっている。

超音波振動子アレイ２は、複数の超音波振動子２ａが、第１の軸ａ１と第２の軸ａ２とを含む面に略直交する方向に所定の間隔をおいて並列に設けられることで構成される。また、複数の超音波振動子２ａが、前述した先端１ａの曲面形状に沿って配されることで、超音波振動子アレイ２はコンベックス形状を形成する。第１の軸ａ１と第２の軸ａ２とを含む面に直交し、第１の軸ａ１を含む走査面６において、超音波ビームの走査が可能となる。また、この場合、第１の軸ａ１を湾曲方向５、第２の軸ａ２を挿入方向４と読み替えることもできる。

〔経直腸プローブの動作〕
経直腸プローブ１０は、直腸に挿入部１を挿入し、先端１ａに設けられた超音波振動子アレイ２から超音波を送信して、その反射波を受信することで、前立腺等の直腸近傍の器官の断面像を得る。

図２は、正中矢状面で示された人体２０の直腸２７に、経直腸プローブ１０の挿入部１を挿入して、先端１ａに備えられた超音波振動子アレイ２から、前立腺２８に向けて超音波を照射して、前立腺２８の横断面における反射波を取得する様子を示した断面模式図である。ここで、人体２０における幅方向をｘ方向、厚さ方向をｙ方向、高さ方向をｚ方向と規定する。つまり、矢状面がｙ−ｚ平面で切られる断面、冠状面がｘ−ｚ平面で切られる断面、横断面がｘ−ｙ平面で切られる断面となる。図２においては、紙面手前から奥側に向かう方向をｘ方向、紙面右から左に向かう方向をｚ方向、紙面下から上に向かう方向をｙ方向としている。

図２に示すように、人体２０は、膀胱２３、陰茎２４、精巣２５、肛門２６、直腸２７、前立腺２８、及び尿道２９を含んでおり、肛門２６の開口方向が、水平方向であるｚ方向を向いている。経直腸プローブ１０は、先端１ａが、陰茎２４側に向くようにして肛門２６から挿入方向４であるｚ方向に挿入され、直腸２７内をｚ方向に直進することで、先端１ａが直腸２７の前立腺２８側の腸壁２７ａに接することで、先端１ａが腸壁２７ａを介して前立腺２８と対向する。先端１ａは、肛門２６への挿入時において、前記した前立腺２８と対向する方向に向けてもよいし、直腸２７への挿入後に、前記した前立腺２８と対向する方向に向けてもよい。

この腸壁２７ａに関して、先端１ａと対向する位置には前立腺２８がある。腸壁２７ａを介して超音波振動子アレイ２から前立腺２８に向けて、超音波が照射される。この超音波は、湾曲方向５と平行かつ挿入方向４と湾曲方向５とを含む面に直交するＡ−Ａ面を走査面６として出射される。これにより、超音波振動子アレイ２は、前立腺２８の横断面をスキャンする。

経直腸プローブ１０は、通常、シャフト部１ｄがｚ方向と平行となるように直腸２７に挿入されるが、前立腺２８の位置、検査位置等に応じて適宜角度を付けて挿入してもよい。また、肛門２６を挿入部１の湾曲部１ｃが通過するまでは、挿入部１が進む方向を挿入部１の断面に垂直な方向としてもよい。挿入部１の直腸２７への挿入時においては、必要に応じて、挿入部１全体を覆うようにしてコンドーム等の保護材（図示せず）が装着される。

図３は、前立腺２８に向けて超音波を照射する様子を示した斜視図である。この図においては、図の明瞭化のために、人体２０として膀胱２３、前立腺２８及び尿道２９を示している。その他の部分は、図２において示したものと同様である。また、経直腸プローブ１０は、図２に示したものと同様にして、直腸２７に挿入されており、腸壁２７ａを介して前立腺２８に超音波が照射されている。

図３に示すように、超音波振動子アレイ２を構成する複数の超音波振動子２ａが超音波ビームを順次出射することによって、扇型の走査面６が形成される。この走査面６に、被検体が交差する場合には、この被検体からの反射波を、先端１ａに備えられた振動子で受信する。この場合の被検体である前立腺２８は走査面６と交差しており、その交差面６ａはｘ、ｙ成分を主に含み、ｘ−ｙ平面に近い画像を表示部等に表示可能となっている。

［超音波診断装置］
図４は、超音波診断装置５０とその周辺機器の機能的構成を示す。このとき、超音波プローブ６０は、例えば、この実施の形態の経直腸プローブ１０を少なくとも１つ用いる。

経直腸プローブ１０に備えられた受信部（図示せず）で受信したエコー情報は、例えば、図４に示すような機能構成を有する超音波診断装置５０で処理されることで、表示部５４に、前立腺２８の横断面画像として表示される。

この横断面画像は、例えば、Ｂモード画像である。超音波診断装置５０における処理は、具体的には、経直腸プローブ１０である超音波プローブで受信したエコー情報が、超音波診断装置５０に送信され、送受信部５１において、このエコー情報が受信される。

次に、Ｂモード画像の表示という操作部５６からの指示入力を受けて制御部５５が処理部５２を操作し、送受信部５１において受信したエコー情報を処理することでＢモードデータを生成し、表示制御部５３に送る。表示制御部５３は、Ｂモードデータの受信を受けて、表示部５４に前立腺２８の横断面のＢモード画像を表示する。

このようにして、この経直腸プローブ１０で、前述のように前立腺２８に超音波を照射すると、前立腺２８の横断面におけるＢモード画像データ等の画像データを得ることができ、Ｂモード画像を表示部等に表示することができる。

〔経直腸プローブの作用及び効果〕
ＣＴやＭＲＩ等の、他のモダリティによって得られる断面画像と、超音波診断装置によって得られる断面画像とを比較して、読影、診断等に生かしたいという要求がある。しかしながら、従来においては、両者の断面画像の対応をとることが難しかった。その理由は、ＣＴやＭＲＩ等において撮影される断面画像は、横断面画像であることが非常に多い一方で、超音波診断装置、特に、経直腸プローブ等の体腔内プローブを用いたものによって得られる断面画像は、矢状面画像であることが多いことが挙げられる。

従来の経直腸プローブにおいて、前立腺２８の横断面の画像を得ることはなされてはいた。しかしながらその方法は、前立腺２８の横断面画像を得るために、挿入したプローブを大きく煽り、経直腸プローブの軸を、前立腺等の体腔内に押し付ける等の患者に大きな負担を強いるものであった。

一方で、この実施形態の経直腸プローブ１０は、湾曲部１ｃを有する挿入部１を、肛門２６を介して直腸２７に挿入し、挿入部１の先端１ａを前立腺２８側の腸壁２７ａ側に向けることで、直腸２７の腸壁２７ａを介して前立腺２８と対向する。このとき、湾曲方向５が、前立腺２８の横断面に沿う方向となるように設定する。この前立腺２８に、先端１ａに設けられた超音波振動子アレイ２から超音波を照射すると、その走査面６は、湾曲方向５を含み、挿入方向４と湾曲方向５を含む面に直交するので、前立腺２８の横断面を得ることができる。

そのため、この実施形態の経直腸プローブ１０で前立腺２８の横断面の画像を得る場合には、挿入部１に湾曲部１ｃを有するために、挿入角度を大きく付けることをしなくてもよい。つまり、先端１ａを前立腺２８側の腸壁２７ａに向けるだけで、前立腺２８に対してｘ−ｙ平面に近い走査面６で超音波の走査をすることができる。また、挿入部１の湾曲部１ｃによる湾曲が、直腸２７の挿入時において肛門２６から直腸２７にかけてのｙ方向側の凸面２７ｂに対する「逃げ」となる。そのため、挿入部１の直腸２７への挿入時において先端１ａを直腸の腸壁２７ａに押し付けることをしなくてもよい。これらのことにより、被検者がこの検査によって受ける苦痛を軽減させることができる。また、経直腸プローブによる超音波照射によって、前立腺２８の横断面の情報をスムーズに得ることができる。

＜第２実施形態＞
〔経直腸プローブ〕
図５Ａ〜図５Ｄは、第２実施形態の経直腸プローブ１０を示した上面図、側面図及び斜視図である。この実施形態の経直腸プローブ１０は、第１実施形態の経直腸プローブ１０に、穿刺針１２を備えた穿刺具１１が新たに備えられている。穿刺具１１は、穿刺針１２が超音波振動子アレイ２から出射される超音波の走査面上に沿って伸びるように、挿入部１等に設けられる。ここで、図中における穿刺具１１の斜線部は、本体部１０ａと穿刺具１１とを区別して示すためのものであって断面を示すものではない。

［経直腸プローブの全体構成］
経直腸プローブ１０は、本体部１０ａと本体部１０ａに脱着可能に設けられた穿刺具１１とを含んで構成されている。経直腸プローブ１０の本体部１０ａは、第１実施形態の経直腸プローブ１０と同様な構成を有する。穿刺具１１は、挿入部１の面上に、例えば、挿入部１の湾曲形状に沿って設けられている。また、挿入部１の先端１ａの位置から、湾曲方向５に向けて穿刺針１２を突出可能に設けられている。この穿刺針１２の先端１２ａは走査面６に沿って移動する。

［穿刺具］
穿刺具１１は、一定間隔を置いて互いに対向する側面部１１ｃを有する。この２つの側面部１１ｃが、上面部１１ｅ又は下面部１１ｆによって連結される。これにより、穿刺具１１は、例えば、∪字型又は矩形型の断面形状をなす。また、前記一定間隔が、挿入部の幅に対応することで、穿刺具１１が挿入部１に装着可能となる。また、上面部１１ｅ又は下面部１１ｆは、１枚の面で形成されても、分割された複数の面で形成されてもよい。穿刺具１１は、図５Ｄに示すように、本体部１０ａの挿入部１に脱着可能に設けられる。

また、側面部１１ｃの形状は、前後方向において挿入部１の湾曲形状に対応している。この場合、例えば、側面部１１ｃの形状は、挿入部１の湾曲形状と同様な形状をなしている。穿刺具１１の挿入部１への装着は、例えば、先端１ａからシャフト部１ｄに向けて被せるようにして行われる。また、穿刺具１１が、例えば、上面部１１ｅ及び下面部１１ｆのうちのいずれか一方を有する場合には、穿刺具１１は、挿入部１の上面又は下面から被せるようにして装着される。穿刺具１１は、挿入部１に固定して装着される。挿入部１には、例えば、上面若しくは下面のいずれか一方、又は両方に設けられた孔（図示せず）等が設けられている。穿刺具１１は、例えば、この孔に嵌合するストッパー１１ｇ、１１ｈ等によって固定される。

側面部１１ｃは、内部に穿刺針１２が通過可能なような側面方向の厚さを有する。左右の側面部１１ｃのそれぞれには、穿刺針ガイド１１ｄを有する。穿刺針ガイド１１ｄは、穿刺針１２が、背面部１１ａから挿入されて、前面部１１ｂから突出することで通過可能なように形成された空洞部である。穿刺具１１は、例えば、挿入部１の側面１ｆに一対の穿刺針ガイド１１ｄを備え、超音波振動子アレイ２を介して対向する位置からそれぞれの穿刺針１２が突出するようにして、挿入部１に装着される。また、穿刺具１１は、前面部１１ｂと側面部１１ｃとで形成される角部を無くすために、前面部１１ｂと側面部１１ｃとが連続した面で構成されてもよい。

（穿刺針ガイド）
穿刺針ガイド１１ｄは、内部を走行する穿刺針１２を案内するようにして構成されている。穿刺針ガイド１１ｄは、穿刺針が挿入される挿入口１１ｄ１、挿入された穿刺針１２が走行する走行路１１ｄ２、穿刺針１２の先端１２ａが突出する突出口１１ｄ３を備える。穿刺針ガイド１１ｄの形態は、穿刺針１２の先端１２ａが、前述した超音波の走査面上に沿って移動可能に構成されている。この場合、走行路１１ｄ２の形状を、挿入部１の湾曲形状を第１の湾曲部分として、第１の湾曲部分に沿って湾曲する第２の湾曲部分としてもよい。このとき、穿刺針１２は、第２の湾曲部分に沿って穿刺針ガイド１１ｄ内を走行する。

また、第２の湾曲部分の曲率半径は、第１の湾曲部分の曲率半径よりも大きくすることが好ましく、例えば、第２の湾曲部分の曲率半径を、第１の湾曲部分の曲率半径の１．３程度とすることが挙げられる。これは、曲率半径を大きくすることで、穿刺針１２の曲がりを緩くし、応力による負担を軽減して、塑性変形等を防止するためである。穿刺針ガイド１１ｄの曲率半径は、例えば、第２の湾曲部分の曲率半径が、第１の湾曲部分の曲率半径より小さくなるように形成される。

また、挿入口１１ｄ１は、穿刺針１２と翼部３ｅとの干渉を避けるために、背面部１１ａの側上部に設けられる。また、挿入口１１ｄ１は、穿刺針１２の後端部１２ｂが上面方向に突出するようにして形成される。また、突出口１１ｄ３は、前述した走査面６上に沿って穿刺針１２が移動可能なように設けられる。穿刺具１１が、例えば、前面部１１ｂを有する場合には、前面部１１ｂが走査面６と直交している構成、走査面６上に前面部１１ｂの中心軸がある構成等が挙げられる。

穿刺具１１を構成する材料は、変形可能な材料で構成することによって、挿入部１への装着が容易となるもの、また、生体親和力の高いものが挙げられる。穿刺具１１を構成する材料は、例えば、金属材料、樹脂材料等が挙げられる。

［穿刺針］
穿刺針１２は、挿入部１の先端１ａの両側部から突出可能なようにして設けられる。つまり、２本の穿刺針１２のうちのいずれか若しくは両方が、超音波振動子アレイ２を挟む形態で突出口１１ｄ３から突出する。先端１ａから突出した先端１２ａは走査面６上に沿って移動する。

穿刺針１２は、例えば、直線形状を有し、穿刺針ガイド１１ｄ内を湾曲して走行する。穿刺針１２は、この湾曲による塑性変形が起きにくい靭性の高い材料で形成することが挙げられる。

穿刺針１２を構成する材料は、前述したように靭性の高いものが挙げられる。穿刺針１２を構成する材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタンまたはチタン合金、Ｎｉ−Ｔｉ合金等の超弾性合金等の各種金属材料、ポリフェニレンサルファイド等の各種硬質樹脂材料等が挙げられる。

（変形例）
〔経直腸プローブ〕
図６Ａ〜図６Ｄは、第２実施形態の変形例である経直腸プローブ１０を示した上面図、側面図及び斜視図である。ここで、図中における穿刺具１１の斜線部は、本体部１０ａと穿刺具１１とを明確に区別して示すためのものであって断面を示すものではない。

この実施形態の変形例である経直腸プローブ１０は、穿刺具１１の背面部１１ａから突出する穿刺針１２が、本体部１０ａの側面部３ｆに沿うようにして構成されている。挿入口１１ｄ１は、背面部１１ａの中央部、例えば、把持部３の中心軸と平行な位置に設けられ、挿入口１１ｄ１は、穿刺針１２の後端部１２ｂが水平方向に突出するようにして形成される。

経直腸プローブ１０の側面部３ｆには、翼部３ｅが設けられていないので、挿入口１１ｄ１から突出した穿刺針１２の後端部１２ｂが側面部３ｆに沿う。また、穿刺針１２の後端部１２ｂには、例えば、側面部３ｆが、側面部３ｆに沿って動く穿刺針１２で傷が付かないように緩衝材１２ｃが設けられている。

この変形例のその他の構成は、この実施形態において上述した経直腸プローブ１０と同様である。また、以下に述べる経直腸プローブの動作、作用及び効果は、この実施形態において上述した経直腸プローブ１０の一例であるが、この変形例にも同様に適用することができる。

〔経直腸プローブの動作〕
経直腸プローブ１０は、直腸に挿入部１を挿入し、先端１ａに設けられた超音波振動子アレイ２から超音波を送信して、その反射波を受信することで、前立腺等の直腸近傍の器官の断面像を得る。次に、この断面像をガイドとして、穿刺針１２で、所望の器官に穿刺を行う。この場合、穿刺針１２は、穿刺針ガイド１１ｄに進行方向が強制されることで、走査面６に沿った方向に先端１２ａが送り出される。

図７は、人体２０の直腸２７に、経直腸プローブ１０の挿入部１を挿入して、穿刺針１２によって前立腺２８に対して穿刺を行う様子の一例を示した断面模式図である。この穿刺は、直腸２７に挿入部１を挿入後に、先端１ａに備えられた超音波振動子アレイ２から、前立腺２８に向けて超音波を照射して、前立腺２８の横断面における反射波を取得し、この反射波を処理することで得られた画像をガイドとして行われる。

図７に示すように、人体２０は、肛門２６の開口する方向がｚ方向となるように仰向けに寝ている、いわゆる砕石位（載石位）である。経直腸プローブ１０は、第１実施形態と同様にして直腸２７に挿入され、穿刺具１１を操作することによって穿刺針１２が前立腺２８に穿刺される。このとき、穿刺針１２の先端１２ａは、走査面６に沿って移動する。

図８は、前立腺２８に向けて超音波を照射するとともに、前立腺２８に穿刺針１２を穿刺する様子を示した斜視図である。この図において、経直腸プローブ１０以外の構成は、図３で示したものと同様である。

図８に示すように、超音波振動子アレイ２が超音波を出射することで扇型の走査面６が形成される。この走査面６に交差した被検体からの反射波を、先端１ａに備えられた受信部で受信する。この場合の被検体である前立腺２８は走査面６と交差しており、さらに、挿入部１の先端１ａの側面から突出する２本の穿刺針１２は、走査面６上に沿って移動する。

［超音波診断装置］
受信したエコー情報は、例えば、図４に示した超音波診断装置５０で処理されることにより、表示部５４に、前立腺２８の横断面画像と走査面６上を移動する穿刺針１２の像とがＢモード画像として表示される。表示される穿刺針１２の画像は、穿刺針１２の進行方向の像、つまり長手方向の像であるため、穿刺針１２の先端１２ａの位置、穿刺針１２の進む方向を容易に把握することができる。

穿刺針１２による穿刺は、まず、直腸２７に経直腸プローブ１０の挿入部１を挿入し、先端１ａを、腸壁２７ａを介して前立腺２８と対向させる。次に、超音波振動子アレイ２から前立腺２８に向けて超音波を照射して、前立腺２８と走査面６との交差面６ａから先端１ａに備えられた受信部で受信する。受信した反射波を前述したように処理してＢモード画像を表示部５４に表示する。表示されたＢモード画像に基いて、交差面６ａを探索することで、前立腺２８における所望の穿刺面を決定する。次に、穿刺具１１を操作して穿刺針１２を挿入部１の先端１ａから突出させて前立腺２８に対する穿刺を開始する。

図９は、前立腺２８の横断面像及び穿刺針１２の像が、表示部５４にＢモード画像として表示される一例を示したものである。ここで、図中に示した斜線部は、交差面６ａを示すためのものであって断面を示すものではない。また、図中に示した破線で囲まれた部分は、ＭＲＩで撮影された前立腺２８の横断面像１４である。この横断面像１４は、前立腺像１４ａと、尿道像１４ｂとを示している。

図９に示すように、表示部５４には、走査面６からの反射波であるエコー情報が、前述したものと同様にして処理されることで生成された、Ｂモード画像が表示されている。表示部５４に表示された走査面６と被検体である前立腺２８とが交差する交差面６ａには、走査面６で切り取られる横断面画像である前立腺像１３が表示されている。また、ＭＲＩで撮影された横断面像１４である前立腺像１４ａと、尿道像１４ｂとが、前立腺像１３と対応する位置に示されている。

図７に示すような前立腺２８のＤ−Ｄ線に沿った断面に穿刺がされる場合には、走査面６に沿って穿刺針１２の先端１２ａが移動するので、表示部５４に表示された走査面６内には穿刺針１２の進行方向の像が表示される。これによって、前立腺２８と穿刺針１２の先端１２ａとの位置関係を把握することができる。

さらに、ＭＲＩで撮影された前立腺２８の横断面画像が示すように、前立腺２８の中心を、図７に示すような尿道２９が貫いている。例えば、前立腺２８において尿道２９を中心軸として線対称な位置に、それぞれ穿刺をしたい場合がある。この場合においては、まず、前立腺像１３の位置と前立腺像１４ａの位置とを対応させ、尿道像１３ａの位置から走査面６における尿道２９の位置を決定する。次に、決定された尿道２９の位置から、走査面６における穿刺位置を決定し、この位置に対して穿刺を行う。

このように、表示部５４に表示された、前立腺２８の横断面像と穿刺針１２の像とを参照して、挿入部１の先端１ａと穿刺針１２の先端１２ａとの位置関係を把握し、穿刺具１１を操作することができる。さらに、ＭＲＩで撮影された前立腺２８の横断面像である前立腺像１４ａと、Ｂモード画像に表示された前立腺２８の横断面像である前立腺像１３との位置を対応付けして、前立腺２８の横断面における位置を把握することで、前立腺２８における所望の位置においてバイオプシを行うことができる。

このように、この経直腸プローブ１０によれば、前立腺２８の横断面画像を取得することができる。これにより、経直腸プローブ１０によって取得された横断面画像と、ＭＲＩ等の異なるモダリティで取得された横断面画像とを、座標位置を対応させて重ね合わせて表示する、いわゆるフュージョン表示をすることが可能となる。このフュージョン表示に基づいて、前立腺２８への穿刺を行うことができる。

フュージョン表示をする方法は、従来公知の方法を適宜選択することができるが、具体的には、以下のようにして行うことができる。まず、経直腸プローブ１０に位置検出手段を設け、他のモダリティで得られた画像間の位置合わせを行う。位置検出手段は、例えば、磁気センサが用いられ、磁気センサの近傍に磁気トランスミッタが設けられる。磁気トランスミッタからは、ｘ，ｙ，ｚ方向の磁場が時系列で切り替えられて放射され、これに磁気センサが同期することで、ｘ，ｙ，ｚ方向の位置と、それぞれの軸に対する回転を検知することができる。

異なるモダリティ間の画像の位置合わせは、まず、経直腸プローブ１０によって表示される前立腺２８の横断面画像（以下、超音波画像という）が、他のモダリティによる前立腺２８の横断面画像（以下、他のモダリティ画像という）とほぼ平行となるよう経直腸プローブ１０を操作する。

次に、超音波画像上で目印となるような特徴のある部位を探し、その部位を目印位置としてマーキングする。次に、その画像を参照しながら他のモダリティ画像で同じ特徴を持つ部位を探索する。他のモダリティ画像で同一部位と思われる断層画像が得られたところで、その画像上において、目印位置に対応すると思われる部位にマーキングを行う。

以上の作業により、超音波画像と他のモダリティ画像との対応する位置合わせに必要なパラメータが得られる。これ以降は、装置の中で両画像を一致させるための座標変換が自動的に行われ、経直腸プローブ１０によって得られるリアルタイム画像に追従して、それに対応した他モダリティの断層画像が表示される。また、この実施形態の経直腸プローブの動作のその他の構成は、第１実施形態の経直腸プローブ１０と同様である。

〔経直腸プローブの作用及び効果〕
この実施形態の経直腸プローブ１０は、第１実施形態と同様な構成を有する経直腸プローブの挿入部１の少なくとも一部を覆うようにして設けられた穿刺具１１を備える。この穿刺具１１は、挿入部１の湾曲形状に沿って設けられており、前面部１１ｂから２本の穿刺針１２が、挿入部１のヘッド部１ｂの両側部から湾曲方向５に、それぞれ突出可能に設けられている。これらのことにより、第１実施形態と同様な利点を有するとともに、走査面６上に沿って穿刺針１２を移動させることが可能となり、例えば、表示部５４に、前立腺２８の横断面画像と走査面６上を移動する穿刺針１２の像とをＢモード画像として表示することができる。

従来の超音波診断装置による穿刺のガイドは、穿刺針の進行方向と超音波の照射面とが直交していたことから、穿刺針１２の断面のみが描出されており、穿刺針の的確なガイドができない場合があった。

穿刺針のガイドが可能なプローブとしては、エンドファイア型とアキシャル型を一つのプローブに搭載したバイプレーンタイプのプローブが挙げられる。このプローブは、超音波診断装置によって前立腺の矢状面を描出しながら穿刺をすることができる。一方で、他モダリティとの画像比較を行いながら穿刺を行う際には、他モダリティで使用されることが多い横断面で穿刺を行いたいという要望がある。しかしながら、バイプレーンタイプのプローブは横断面での穿刺はできないという問題があった。

これに対して、この実施形態において表示される穿刺針１２の像は、穿刺針１２の進行方向の像、つまり長手方向の像であるため、穿刺針１２の先端１２ａの位置、穿刺針１２の進む方向を容易に把握することができる。

さらに、この実施形態の経直腸プローブ１０は、挿入部１に湾曲部１ｃを有する。そのため、この経直腸プローブ１０は、肛門２６を介して直腸２７に挿入する際に、前立腺２８の横断面に沿う方向となるように設定することが可能である。その結果、前立腺２８の横断面を得ることが可能となり、超音波診断装置によって前立腺の横断面を描出しながら穿刺をすることができる。

また、経直腸プローブ１０によって、前立腺２８の横断面の画像を比較的容易に取得することができるので、経直腸プローブ１０によって取得された横断面画像と、ＭＲＩ等の異なるモダリティで取得された横断面画像とを、座標位置を対応させて重ね合わせて表示する、いわゆるフュージョン表示をすることが可能となる。このフュージョン表示に基づいて、前立腺２８への穿刺を行うことができる。これにより、前立腺２８へ穿刺する場合の速度、精度等を従来よりも向上させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 挿入部
１ａ 先端
１ｂ ヘッド部
１ｃ 湾曲部
１ｄ シャフト部
１ｄ１ 上面部
１ｆ 両側面
２ 超音波振動子アレイ
２ａ 超音波振動子
３ 把持部
３ａ 上面部
３ｂ オフセット部
３ｃ 傾斜部
３ｄ 平坦部
３ｅ 翼部
３ｆ 側面部
４ 挿入方向
５ 湾曲方向
６ 走査面
６ａ 交差面
１０ 経直腸プローブ
１０ａ 本体部
１１ 穿刺具
１１ａ 背面部
１１ｂ 前面部
１１ｃ 側面部
１１ｄ 穿刺針ガイド
１１ｄ１ 挿入口
１１ｄ２ 走行路
１１ｄ３ 突出口
１１ｅ 上面部
１１ｆ 下面部
１１ｇ ストッパー
１２ 穿刺針
１２ａ 先端
１２ｂ 後端部
１２ｃ 緩衝材

Claims (9)

1. 被検体の体腔内に挿入可能な挿入部を備え、
   前記挿入部は、先端に複数の超音波振動子が備えられており、挿入方向に対して前記先端が所定方向に向かって湾曲する第１の湾曲部分を有し、
   前記複数の超音波振動子は、出射する超音波によって形成される走査面が前記挿入方向と前記所定方向とを含む面に直交するように配列される、
   体腔内プローブ。
2. 前記挿入部の面上に設けられた穿刺具を有し、
   前記穿刺具は、前記挿入部の先端の位置から、前記所定方向に向けて穿刺針を突出可能に設けられ、
   前記穿刺針の先端は、前記走査面に沿って移動するように構成される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の体腔内プローブ。
3. 前記穿刺具は、前記挿入部の側面に前記第１の湾曲部分に沿って前記穿刺針を案内する穿刺針ガイドを備え、
   前記穿刺針ガイドは、前記第１の湾曲部分に沿って湾曲する第２の湾曲部分を有し、前記穿刺針は、前記第２の湾曲部分に沿って前記穿刺針ガイド内を走行する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の体腔内プローブ。
4. 前記穿刺具は、前記挿入部を挟んだ両側面に一対の前記穿刺針ガイドを備え、
   前記複数の超音波振動子を介して対向する位置からそれぞれの前記穿刺針が突出する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の体腔内プローブ。
5. 前記穿刺具は、前記挿入部に対して脱着可能に設けられる、
   ことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の体腔内プローブ。
6. 前記挿入方向と前記所定方向とがなす角度の補角が、１０°以上７０°以下である、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の体腔内プローブ。
7. 少なくとも１つの体腔内プローブを備え、
   前記体腔内プローブは、
   被検体の体腔内に挿入可能な挿入部を備え、
   前記挿入部は、先端に複数の超音波振動子が備えられており、挿入方向に対して前記先端が所定方向に向かって湾曲する第１の湾曲部分を有し、
   前記複数の超音波振動子は、出射する超音波によって形成される走査面が前記挿入方向と前記所定方向とを含む面に直交するように配列される、
   超音波診断装置。
8. 前記挿入部の面上に設けられた穿刺具を有し、
   前記穿刺具は、前記挿入部の先端の位置から、前記所定方向に向けて前記穿刺針を突出可能に設けられ、
   前記穿刺針の先端は、前記走査面に沿って移動するように構成される、
   ことを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 表示部を備え、
   前記表示部には、前記走査面からの反射波を処理することで生成された画像データに基づいた画像が表示されており、
   前記走査面内には、前記走査面と前記被検体との交差面である前記被検体の横断面画像と、前記穿刺針の進行方向の像とが表示されている、
   ことを特徴とする請求項８に記載の超音波診断装置。

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