JP3954888B2

JP3954888B2 - 超音波カテーテル

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Publication number: JP3954888B2
Application number: JP2002109217A
Authority: JP
Inventors: 恭和原田
Original assignee: Terumo Corp
Current assignee: Terumo Corp
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: US6712766B2; US20030195419A1; JP2003299656A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、血管、脈管、消化器官等の体腔あるいは管腔内に挿入して、管腔断面像の表示などを行うために用いられる超音波カテーテルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
心筋梗塞等の原因となる血管狭窄部の治療では、カテーテルにより経皮的に患部の治療を行う手術手法が用いられている。この手術手法には、先端にバルーンを有する拡張カテーテルで狭窄部を押し広げる方法、ステントと呼ばれる金属の管を留置する方法、ロータブレータと呼ばれる器具により砥石やカッターの回転で狭窄部を切除する方法など、種々の方法が存在し、狭窄部の性状や患者の状態にあわせて好ましい方法が選択される。
【０００３】
超音波カテーテルは、主にこのような血管狭窄部の経皮的な治療の際に、狭窄部の性状を観察し、治療手段を選択するための判断の一助として用いられ、また、治療後の状態の観察にも用いられている。
【０００４】
超音波カテーテルは、柔軟なイメージングコア（超音波を患部に向けて送受信する超音波振動子ユニットならびにそれを回転させる駆動シャフト）と、それらを被覆するシースとで構成されている。
【０００５】
超音波カテーテルを用いた検査は、一般的に、予め患部である血管狭窄部まで到達させたガイドワイヤに沿わせて超音波カテーテルの先端部近傍に位置する超音波振動子ユニットを患部まで運び、そこで超音波振動子ユニットを作動させて、患部の前後に渡って連続的な超音波断層像の観察を行う超音波観察を行っている。
【０００６】
このような超音波カテーテルにおいては、超音波振動子と血管壁との間に超音波を伝搬する超音波伝搬物質が存在しなければ映像信号を取得することができないため、患者への挿入に先立って、シースの内部を空気から生理食塩水等の液体へ置換するプライミング作業が行われる。
【０００７】
プライミング作業が十分に行われず、超音波振動子の表面に微小な気泡が残った場合、気泡が超音波を強反射により遮断または散乱させ画質を著しく乱すこととなるため、可能な限りシース内から気泡を排除することが求められている。
【０００８】
そこで、従来は、超音波振動子ユニットとシース内壁面の隙間を可能な限り広げておくことで、シースの基端側から液体を注入する際に所定の流量が得られるようにし、水流により超音波振動子ユニット上の気泡を除去していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、超音波振動子ユニットとシース内壁面との隙間を広げると、シースの外径が必然的に太くなるため、細径の血管病変部に対する通過性や到達性能を損なうという問題点がある。すなわち、プライミングのための流路を拡大したいという要望と、カテーテル外径を縮小したいという要望との相反する２つの要望が存在する。
【００１０】
また、シースは血管用の場合で全長１２０ｍｍ〜１８０ｍｍ程度と長尺であるため、基端側でプライミング液を高圧で注入しても先端側の超音波振動子付近まで圧力が伝わらず、気泡を除去しきれない問題があった。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、内部に残る気泡を少ない水流で効率的に排除できるようにし、かつ、カテーテルの細径化と良好な超音波画像の構築とを両立させることができる超音波カテーテルの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【００１３】
（１）本発明の超音波カテーテルは、先端から体腔あるいは管腔内に挿入され、基端側から先端側に超音波伝達液を流動するための流路が内部に形成されるシースと、前記シースの基端側に設けられ該シース内に前記超音波伝達液を注入するハブと、前記流路内に設けられ基端側から先端側まで機械的駆動力を伝達する駆動シャフトと、該駆動シャフトの先端に設けられた超音波振動子とを有する超音波カテーテルであって、前記流路は、内部に設けられる前記駆動シャフトの外周との隙間が、前記シースの基端よりも前記超音波振動子が配される先端で小さくなるように形成され、前記シースの先端部には前記超音波伝達液の排出口が設けられてなることを特徴とする。
【００１４】
（２）前記流路は、前記シースの基端より先端の方が細径に形成されている。
【００１５】
（３）前記シースの外径が基端より先端の方が細径であるように形成されている。
【００１６】
（４）前記シースは、シース先端部とシース中間部を有し、シース先端部はシース中間部より内径が小さく、シース先端部とシース中間部の間に、前記シース先端部の径を前記シース中間部よりも細くするための段差を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
図１は本発明の超音波カテーテルを示す図である。図２は超音波カテーテルの先端部の一部を示す拡大図である。なお、図２では、本発明の特徴を示すために、図１と一部寸法を異ならせて示している。
【００１９】
超音波カテーテル１は、体腔内に挿入されるシース２と、使用者が操作するために体腔内に挿入されず使用者の手元側に配置されるハブ３により構成される。
【００２０】
シース２は、シース先端部２１、シース本体部２２、シース中間部２３とを有する。シース先端部２１およびシース本体部２２は、シース中間部２３によって接続されており、シース本体部２２は、ハブ３に接続されている。
【００２１】
シース先端部２１は、Ｘ線造影マーカ２４が設けられており、体腔内挿入時にＸ線透視下で超音波カテーテルの先端位置が確認できるようになっている。また、シース先端部２１は、ガイドワイヤ（ＧＷ）２５が通り抜けるための孔が設けてある。ガイドワイヤ２５は、予め体腔内に挿入して、超音波カテーテル１を患部まで導くために使用される。超音波カテーテル１は、ガイドワイヤ２５にシース先端部２１を通しながら患部まで導かれる。
【００２２】
シース先端部２１には、その先端にシース２の基端から先端まで充填される超音波伝達液を外部に排出するための排出口２７が形成されている。シース本体部２２は、シース中間部２３およびハブ３に接続されている。なお、シース先端部２１の外径（Ｄ１）、シース中間部２３の外径（Ｄ２）、シース本体部２２の外径（Ｄ３）は、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係を有している。一例としては、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、順に０．８０ｍｍ、０．８７ｍｍ、１．０４〜１．０６ｍｍである。
【００２３】
このとき、シース２の肉厚は、シース先端部２１からシース本体部２２にかけて一定であるため、シース先端部２１の内径（Ｄ１´）、シース中間部２３の内径（Ｄ２´）、シース本体部２２の内径（Ｄ３´）は、外径と同様にＤ１´＜Ｄ２´＜Ｄ３´の関係を有する。
【００２４】
シース２内には、イメージングコア４０が内蔵されている。このイメージングコア４０は、体腔内組織に向けて超音波を送受信するための振動子ユニット４１と、この振動子ユニット４１を先端に取り付けるとともに回転させる駆動シャフト４２と、振動子ユニット４１に取り付けられる回転安定コイル４３とを備える。
【００２５】
振動子ユニット４１は、図２に示すように、超音波を送受信する超音波振動子４１１と、超音波振動子４１１を収納する超音波振動子ハウジング４１２とを有して構成されている。
【００２６】
超音波振動子４１１は、体内に向かって超音波を発生し、反射して戻ってきた超音波を受信することにより、患部の超音波断層像の形成を可能とする。超音波振動子ハウジング４１２は、凹形に形成されており、凹形の凹み部分に超音波振動子４１１を保持し、超音波振動子４１１を保護する。
【００２７】
駆動シャフト４２は、柔軟で、しかもハブ３において生成された回転の動力を振動子ユニット４１に伝達可能な特性をもち、たとえば、右左右と巻き方向を交互にしている３層コイルなどの多層コイル状の管体で外径一定に構成されている。駆動シャフト４２が回転の動力を伝達することによって、振動子ユニット４１が回転し、血管および脈管などの体腔内の患部を３６０度観察することができる。また、駆動シャフト４２は、振動子ユニット４１で検出された信号をハブ３に伝送するための信号線が内部に通されている。
【００２８】
回転安定コイル４３は、振動子ユニット４１の先端に取り付けられ、イメージングコア４０が回転したときに、振動子ユニット４１が安定的に回転するためのガイドとなる。
【００２９】
Ｘ線造影マーカ４４は、振動子ユニット４１の先端側のシース２内壁に取り付けられ、超音波カテーテル１の体腔内挿入時にＸ線透視下で振動子ユニット４１の位置が確認できるようになっている。
【００３０】
ハブ３は、シース２内に超音波伝達液を供給するためのポート３１を有する。ポート３１から供給される超音波伝達液は、シース本体部２２内を通ってシース先端部２１まで、すなわち、シース２の基端側から先端側まで流動され充填される。超音波伝達液をシース２内に充填してから、シースを体腔等に挿入することによって、超音波振動子４１１と血管壁との間に超音波伝達液が配され、超音波が超音波伝達液を介して患部まで伝達され患部から反射して戻ってくることが可能となる。超音波伝達液の存在により、振動子ユニット４１は超音波による映像信号を取得することができる。
【００３１】
ハブ３は、駆動シャフト４２を保持し、内部に設けられたモータの回転動力を駆動シャフト４２を介して振動子ユニット４１に伝達する。
【００３２】
また、ハブ３は、超音波伝達液を注入するためのポート３１を有する。ポート３１から超音波伝達液を注入することにより、ハブ３からシース２に超音波伝達液が注入される。超音波伝達液には、振動子ユニット４１が超音波の送受信を行うことを可能とし、また、排出口２７から体内に排出されても人体に影響がない生理食塩水などが用いられる。
【００３３】
次に、図２を参照して、本発明の特徴を有するシース２について具体的に説明する。
【００３４】
図２に示すように、シース２は、シース先端部２１がシース中間部２３よりも細径に形成されている。ここで、シース２の肉厚は略一定のため、シース先端部２１およびシース中間部２３内に形成されている超音波伝達液の流動のための流路も、シース先端部２１がシース中間部２３よりも狭く形成されている。
【００３５】
このように、シース中間部２３からシース先端部２１に向かって段差を設けて径を細くするために、シース２を形成する際には、ストレートチューブ内にストレート芯金を挿入した状態で、チューブより狭い穴をもつダイスに通すことによって段差加工を施している。このときに、ダイスを加熱することにより、シース２は、内径および外径ともに細径化される。なお、シース２は、巻き取りの速さを変えることによりテーパー形状に形成することもできる。
【００３６】
従来では、シース形成時に段差加工を行わなかったので、シースの内径に段差はなく、ストレートに形成されている。これに対し、本願発明のシース２では、内部に形成された流路がシース中間部２３からシース先端部２１に向かって段差を設けて径を細く形成されている。
【００３７】
このように、シース２の流路は、段差を設けて形成されているので、内部に配置される外径が一定のイメージングコア４０の外周との隙間が、シース中間部２３よりも、シース先端部２１の方で小さくなる。したがって、隙間が小さくなる部位において、シース中間部２３側から流れてきた超音波伝達液の流速、流量および流圧などの流通特性が急激に向上し、振動子ユニット４１付近での流通特性も向上する。
【００３８】
振動子ユニット４１は、凹形に形成されているので、超音波伝達液をシース２内に充填しても凹部に気泡が残りやすい。このような気泡が残ったのでは、振動子ユニット４１から発振した超音波が気泡を通過することができず、患部の超音波断層像の劣化につながってしまう。
【００３９】
しかし、本発明では、振動子ユニット４１付近で流通特性を向上させることができるので、細い流路を通る少ない水流で、気泡を容易かつ効率的に除去することができる。したがって、イメージングコア４０による超音波断層像の構築の質を良好に保つことができる。
【００４０】
また、シース２に形成される流路は、シース先端部２１でイメージングコア４０の外周との隙間が小さくなるので、シース先端部２１の中心軸と駆動シャフト４２の回転軸とが近くなる。したがって、駆動シャフト４２に回転動力を伝達する際に、駆動シャフト４２がばたつくことなく安定した回転を行うことができる。この結果、イメージングコア４０は安定した超音波断層像を描出することができる。
【００４１】
また、シース２では、内部に形成される流路だけではなく、外径もシース先端部２１の方がシース中間部２３よりも細径になっているので、容易に体腔あるいは管腔内に挿入することができる。
【００４２】
シース２内の気泡は、空気および／または超音波伝達液の排出口としてシース先端部２１に設けられた排出口２７から超音波伝達液とともにシース外部に排出することができる。
【００４３】
次に、本発明の変形例について説明する。
【００４４】
図３〜図５は、シース２の変形例として超音波カテーテルの先端部の一部を示す拡大図である。
【００４５】
図３に示すシース２ａでは、図２に示すシース２と異なり、シース先端部２１とシース中間部２３との間に急な段差ではなく、なだらかな段差を設けている。段差をなだらかにしても、シース先端部２１側で超音波伝達液の流通特性が向上するので、図２に示すシース２と同様に振動子ユニット４１上の気泡を除去することができる。また、シース先端部２１の方が外径が小さく形成されているので、体腔あるいは管腔内に挿入しやすい。
【００４６】
図４に示すシース２ｂでは、シース先端部２１とシース中間部２３との間に、さらにシース継部２６を形成している。シース中間部２３、シース継部２６、シース先端部２１の順に、内径（流路の径）および外径が段階的に小さく形成されている。
【００４７】
シース中間部２３内からシース継部２６内へ、シース継部２６内からシース先端部２１内へ超音波伝達液が流れる際に、それぞれ流通特性が向上するので、図２に示すシース２と同様に振動子ユニット４１上の気泡を除去することができる。また、シース先端部２１の方が外径が小さく形成されているので、体腔あるいは管腔内に挿入しやすい。
【００４８】
なお、図４ではシース２の径を３段階に小さく形成していたが、これに限らず、他の複数段階で形成してもよい。
【００４９】
図５に示すシース２ｃでは、図２に示すシース２と異なり、シース先端部２１とシース中間部２３との外径については段差を設けていない。しかし、シース２の肉厚を変えることにより、シース先端部２１およびシース中間部２３の内径（超音波伝達液の流路）については、段差が設けられている。
【００５０】
この段差により、結果として、超音波伝達液の流路はシース中間部２３からシース先端部２１に向けて小さくなり、小さくなる部位で流通特性が向上する。流通特性の向上により、図２に示すシース２と同様に振動子ユニット４１上の気泡を除去することができる。
【００５１】
以上説明してきたように、本発明では、イメージングコア４０の振動子ユニット４１付近において、超音波伝達液の流路を狭くすることにより、超音波伝達液の流通特性を向上させ、溜まっている気泡等を排除することができる。結果として、イメージングコア４０による超音波断層像の構築の質を保つことができる。
【００５２】
なお、本発明では、イメージングコア４０がシース２内を軸方向に前後しない超音波カテーテル１を例として説明したが、これに限られず、シース２内を軸方向に前後移動可能な超音波カテーテルにも適用することができる。
【００５３】
この場合、たとえば、イメージングコアをシース内に最も挿入した状態、またはシースから最も引き抜いた状態において、振動子ユニット４１の基端側付近で流路が狭くなる段差を設ける。この段差により、振動子ユニット４１を通過する超音波伝達液の流通特性が向上し、溜まっている気泡を除去することができる。なお、段差を設ける位置は、自由に変更することができる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明においては、内部に設けられる駆動シャフトの外周との隙間がシースの基端よりも先端で小さくなるように通路が形成されるので、隙間が小さくなる部位において、基端から流れてきた超音波伝達液の超音波伝達液の流速、流量および流圧などの流通特性が急激に向上し、振動子ユニット４１付近での流通特性も向上する。したがって、超音波振動子付近に残っている気泡を流し、除去することができ、結果として、超音波振動子により構築する超音波断層像の質を保つことができる。さらに、内部の空気および／または超音波伝達液を外部に排出する排出口をシースの先端に有するので、超音波伝達液の流動によりシース内部に溜まった空気を該超音波伝達液とともに流すことができる。
【００５５】
請求項２に記載の発明においては、流路が基端より先端の方が細径に形成されているので、シースの中心軸と駆動シャフトの駆動軸とが近くなり、シース内に設けられる駆動シャフトの駆動を先端において安定させることができ、結果として、超音波振動子によって安定した超音波断層像を描出することができる。
【００５６】
請求項３に記載の発明においては、シースの外径が基端より先端の方が細径になっているので、容易にシースを体腔あるいは管腔内に挿入することができる。
【００５７】
請求項４に記載の発明においては、前記シースは、シース先端部とシース中間部を有し、シース先端部はシース中間部より内径が小さく、シース先端部とシース中間部の間に、前記シース先端部の径を前記シース中間部よりも細くするための段差を有するので、超音波振動子４１１に向けて流れる超音波伝達液の流速、流量、および流圧などの流通特性が向上し、超音波振動子４１１上の気泡を可能な限り排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波カテーテルを示す図である。
【図２】超音波カテーテルの先端部の一部を示す拡大図である。
【図３】シースの変形例として超音波カテーテルの先端部の一部を示す拡大図である。
【図４】シースの変形例として超音波カテーテルの先端部の一部を示す拡大図である。
【図５】シースの変形例として超音波カテーテルの先端部の一部を示す拡大図である。
【符号の説明】
１…超音波カテーテル、
２、２ａ、２ｂ、２ｃ…シース、
３…ハブ、
２１…シース先端部、
２２…シース本体部、
２３…シース中間部、
２４、４４…線造影マーカ、
２５…ガイドワイヤ、
２６…シース継部、
３１…ポート、
４０…イメージングコア、
４１…振動子ユニット、
４２…駆動シャフト、
４３…回転安定コイル、
４１１…超音波振動子、
４１２…超音波振動子ハウジング。

Claims

先端から体腔あるいは管腔内に挿入され、基端側から先端側に超音波伝達液を流動するための流路が内部に形成されるシースと、
前記シースの基端側に設けられ該シース内に前記超音波伝達液を注入するハブと、
前記流路内に設けられ基端側から先端側まで機械的駆動力を伝達する駆動シャフトと、
該駆動シャフトの先端に設けられた超音波振動子と、
を有する超音波カテーテルであって、
前記流路は、内部に設けられる前記駆動シャフトの外周との隙間が、前記シースの基端よりも前記超音波振動子が配される先端で小さくなるように形成され、前記シースの先端部には前記超音波伝達液の排出口が設けられてなることを特徴とする超音波カテーテル。
前記流路は、前記シースの基端より先端の方が細径に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波カテーテル。
前記シースの外径が基端より先端の方が細径であるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の超音波カテーテル。
前記シースは、シース先端部とシース中間部を有し、シース先端部はシース中間部より内径が小さく、シース先端部とシース中間部の間に、前記シース先端部の径を前記シース中間部よりも細くするための段差を有することを特徴とする請求項１に記載の超音波カテーテル。