JP4594603B2

JP4594603B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4594603B2
Application number: JP2003193166A
Authority: JP
Inventors: 孝博越前谷
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2023-07-07
Also published as: JP2005027724A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超音波診断装置、詳しくは被検体に対して超音波を送受することによって得られる超音波信号に基づいて超音波断層像を生成する超音波診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、超音波振動子等を用いて生体内の被検部位についての二次元的な可視像の超音波断層画像を生成し、これにより得られた画像を観察することで病気等の診断等を行なうための超音波診断装置については種々の提案がなされており、また一般的に実用化されている。
【０００３】
このような従来の超音波診断装置においては、超音波プローブの先端部に配設した超音波振動子から生体組織内に向けて超音波パルスを繰り返し送信し、当該生体組織によって反射される超音波パルスの反響（エコー）を同一の、あるいは別体に設けた超音波振動子によって受信し得るように構成されている。
【０００４】
そして、この超音波パルスを送受信する位置を所定の間隔（ピッチ）で所定の方向へと徐々に移動させることによって、生体内における被検部位を対象とした複数方向からのエコー情報を収集するようになっている。
【０００５】
こうして得られたエコー情報に基づいて所定の信号処理を施すことにより二次元的な可視像の超音波断層画像を生成し、これを所定の表示装置を用いて表示するようになっている。
【０００６】
このような従来の超音波診断装置において用いられる超音波内視鏡としては、例えば細径の超音波プローブを内視鏡の処置具挿通チャンネル等に挿通して当該内視鏡を介して体腔内へと導入し得るように構成したものや、内視鏡の先端部の所定の位置に超音波振動子等の超音波機能を実現するユニットを固設して構成されるもの等の体腔内挿入型のものが一般的に実用化されている。
【０００７】
また、従来の体腔内挿入型の超音波内視鏡においては、単板振動子を先端部に配設しこの先端部の所定の部位を機械的に回転させることにより、単板振動子による超音波パルスの送受信位置を移動させて走査し、これにより被検部位の超音波断層像を取得するように構成した所謂メカニカル（機械）走査方式のものや、複数の超音波振動子を所定のピッチで固定して、これらの超音波振動子による送受信位置を電子的に移動させて走査するように構成した所謂電子走査方式のもの等、各種の形態のものがある。
【０００８】
一方、従来の超音波診断装置において用いられる超音波プローブでは、所定の流体圧力により拡張及び収縮自在に形成されるバルーンを、その先端部に設けたものが実用化されている。このバルーンは、所定の流体圧力によって拡張させ、これを被検体又はその近傍の体腔内壁に接触させることで、超音波プローブの先端部に設けられる超音波振動子からの超音波を被検体に対して確実に伝達するためのものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の超音波診断装置に用いられる体腔内挿入型の超音波プローブにおいて、内視鏡の処置具挿通チャンネル等に細径の超音波プローブを挿通して内視鏡診断と超音波診断とを同時に行なう形態のものでは、超音波振動子を配設する部位が細径に形成されるものであることから、これにより送受信され得る超音波の到達範囲、即ち深達度や分解能には限界があるという問題点がある。
【００１０】
また、内視鏡の処置具挿通チャンネル等に挿通して使用する形態であることから、当該超音波プローブと他の処置具とを併用して同時に使用することができないという問題点がある。
【００１１】
また、一般的にメカニカル（機械）走査方式のものでは、超音波振動子を回転させることになるのでドプラ機能（超音波が臓器などの動くものから反射する時に生じるドプラ効果を応用した機能）を実現することができない。したがって、このドプラ機能による表示、即ち血流の向きや速さ等をカラー表示して循環器をはじめ様々な部位の血流観察を行なうことができないという問題点がある。
【００１２】
そこで、本出願人は先に特願２００３−４４９１５号によって、これらの問題点を解消する超音波診断装置を提案している。
【００１３】
即ち、この特願２００３−４４９１５号によって提案される超音波診断装置は、先端に中空のラジアル型アレイ振動子及び信号ケーブルを具備した中空のチューブからなる超音波オーバーチューブを備えて構成している。この超音波オーバーチューブは、その中空部位に対して内視鏡を着脱自在に配設し得るように構成されており、当該超音波オーバーチューブを内視鏡に挿入して使用することによって、内視鏡診断と超音波診断とを同時に行なうことができるように構成されている。
【００１４】
したがって、これによれば、内視鏡の処置具挿通チャンネル等に細径の超音波プローブを挿通して内視鏡診断と超音波診断とを同時に行なう従来の形態の超音波診断装置に比べて、より深い深達度とより高い分解能を得ることができるというものである。
【００１５】
さらに、超音波振動子を先端に固設して構成した専用の超音波内視鏡としてではなく、既存の内視鏡に対して超音波オーバーチューブを着脱し得るように構成しているので、製造コストの低減化に寄与することが容易であるという利点がある。
【００１６】
またさらに、ラジアル型アレイ振動子を用いて電子走査方式のものとしたので、ドプラ機能をも実現することができるという利点もある。
【００１７】
本発明は、上述した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、一般的な従来の内視鏡に装着して利用し得るように構成すると共に、より深い深達度とより高い分解能を得ることができ、さらにドプラ機能をも実現し得るようにし、かつ超音波プローブの先端部に設けられる超音波振動子からの超音波を被検体に対してさらに確実に伝達し得るようにした超音波診断装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明による超音波診断装置は、体腔内に挿入部を挿入して内視鏡画像を得る内視鏡と共に用いられ、被検体に対して超音波を送受して得られる超音波信号に基づいて超音波画像を生成し表示し得るように構成される超音波診断装置において、内部を中空にしたラジアル型アレイ振動子と、このラジアル型アレイ振動子に接続される信号ケーブルと、この信号ケーブルを内蔵すると共に上記ラジアル型アレイ振動子に連設され上記内視鏡の上記挿入部の外周の先端部位から基端までを覆う中空のシースと、流体圧により拡張及び収縮し得るように形成され上記ラジアル型アレイ振動子の外周を覆うように配置されるバルーンと、上記中空のシースに内蔵されて形成され上記バルーンに流体を注入する流体管路と、上記中空のシースの基端側に設けられ上記内視鏡に着脱自在に形成されたジョイント部材と、を有しその中空部位に上記内視鏡を挿入固定した状態で体腔内に挿入され得るように形成された超音波オーバーチューブと、上記ラジアル型アレイ振動子からの出力信号を受けて所定の信号処理を施して超音波断層像を生成する超音波観察装置と、上記超音波オーバーチューブと上記超音波観察装置とを接続する接続ケーブルと、を具備したことを特徴とする。
【００１９】
また、第２の発明は、上記第１の発明による超音波診断装置において、上記流体管路は、流体注入装置から延出される流体注入チューブと連設され得るように構成されており、上記バルーンは上記流体管路を介して注入又は排出される流体により拡張及び収縮されるように構成されていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
図１は、本発明の一実施形態の超音波診断装置を示す概略構成図である。図２は、本実施形態の超音波診断装置において適用され超音波診断を実現し得る超音波オーバーチューブを取り出してその概略を示す拡大斜視図である。図３は、図２に示す超音波オーバーチューブにおけるラジアル型アレイ振動子ユニットを取り出してその概略を示す斜視図である。図４は、図２に示す超音波オーバーチューブにおけるシースの構成を示す図であって、図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。そして、図５は図２の超音波オーバーチューブを図１に示す内視鏡に装着した状態の先端部近傍を簡略化して示し、当該内視鏡の挿入部の軸方向に沿う縦断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態の超音波診断装置１は、体腔内を観察し診断及び処置等を行ない得るように構成される内視鏡２と、この内視鏡２の先端側の所定の部位において着脱自在に配設される超音波オーバーチューブ１１と、この超音波オーバーチューブ１１の先端部位に設けられる超音波振動子（ラジアル型アレイ振動子ユニット１２；図１・図２・図３参照）からの出力信号（超音波信号）を受けて所定の信号処理を施し観察し得る形態の画像（超音波断層画像）を生成する超音波観察装置１６と、この超音波観察装置１６と超音波オーバーチューブ１１とを電気的に接続する接続ケーブル１５と、超音波オーバーチューブ１１の先端部に設けられるバルーン１９の拡張及び収縮に寄与する所定の流体を注水するための注水装置１８と、この注水装置１８と超音波オーバーチューブ１１のバルーン管路３０（図１では図示せず．図３参照）とを接続する注水用チューブ１７等によって構成されている。
【００２２】
内視鏡２は、従来の一般的なものが適用される。即ち、各種の操作部材等が配設され操作者が使用時に把持する部位となる操作部２ａと、先端に観察光学系や撮像素子等が配設され体腔内に挿入される細長部位となる挿入部２ｂと、操作部２ａと所定のビデオプロセッサや光源装置等（図示せず）の機器との間を電気的に接続して所定の制御信号や撮像素子の出力信号・光源装置からの光束等を伝達する接続ケーブルであるユニバーサルコード３等によって構成され、これらが一体的に連設されている。
【００２３】
操作部２ａと挿入部２ｂとは接続部４によって連設されており、この接続部４に対して超音波オーバーチューブ１１のジョイント部材１４（図２参照）が固設されるようになっている。
【００２４】
なお、上述したように内視鏡２そのものについては、従来の一般的なものが適用されることになるので、その構成についての詳細な説明は省略する。
【００２５】
超音波オーバーチューブ１１は、上述したように内視鏡２の挿入部２ｂに対して着脱自在に配設されている。図１では、超音波オーバーチューブ１１が挿入部２ｂに装着されている状態を示している。この場合において、超音波オーバーチューブ１１は、挿入部２ｂの外面を覆うように装着される。
【００２６】
また、図２では超音波オーバーチューブ１１を取り出して示している。この図２によって超音波オーバーチューブ１１の構成について以下に詳述する。
【００２７】
超音波オーバーチューブ１１は、図２に示すように中空部１３ａを有するチューブ形状からなり可撓性を備え内部に複数の信号ケーブル２１（詳細は後述する。図３参照）等を内蔵するシース１３と、当該超音波オーバーチューブ１１を内視鏡２の挿入部２ｂに固設し接続ケーブル１５を介して超音波観察装置１６との間で超音波信号の伝達に寄与するジョイント部材１４と、シース１３の先端部位に設けられ超音波振動子等からなるラジアル型アレイ振動子ユニット１２（詳細は図３参照）等によって構成されている。
【００２８】
この場合において、シース１３の先端部位にはラジアル型アレイ振動子ユニット１２が、後端部位にはジョイント部材１４が、それぞれ一体的に連設されている。そして、ジョイント部材１４が内視鏡２の接続部４に対して接続されることによって当該超音波オーバーチューブ１１は内視鏡２の所定の部位に固設されるようになっている。
【００２９】
ラジアル型アレイ振動子ユニット１２は、図３に示すように略中空のチューブ形状からなる振動子本体２２と、この振動子本体２２とジョイント部材１４との間に介在し両者を電気的に接続する複数の信号ケーブル２１とによって構成されている。
【００３０】
このうち振動子本体２２は、超音波振動子としての複数の形状圧電素子２８と、この形状圧電素子２８の外面側を保護すると共に当該圧電素子２８と外部との音響整合を図る音響整合層２７と、形状圧電素子２８の内面側を保護すると共に当該圧電素子２８の不要振動を制限するバッキング部材２９と、複数の形状圧電素子２８のそれぞれから後端側に向けて延出する電極２０と、各電極２０と複数の信号ケーブル２１とを接続するリード線２１ａとによって構成されている。この場合において、音響整合層２７と形状圧電素子２８とバッキング部材２９とのそれぞれは、順次外側から積層されて振動子本体２２を構成している。
【００３１】
シース１３は、図４に示すように中空部１３ａを有し、例えばポリエチレン等のチューブ形状からなり、外側表面を形成する外筒１３ｂと、この外筒１３ｂの内側の部位に所定の隙間を有して嵌装される内筒１３ｃとによって構成されている。
【００３２】
そして、この外筒１３ｂと内筒１３ｃとの隙間の空間に上述のラジアル型アレイ振動子ユニット１２の複数の信号ケーブル２１が周状に沿うように並べて配設されている。
【００３３】
なお、シース１３における外筒１３ｂと内筒１３ｃとの間の空間は、外部に対して水密状態が保持されるように、かつここに配設される複数の信号ケーブル２１が外筒１３ｂ及び内筒１３ｃに対して確実に固定保持されるように、例えば接着剤等が充填されている。
【００３４】
さらに、本実施形態の超音波診断装置１に用いられる超音波オーバーチューブ１１においては、図４に示すようにシース１３の外筒１３ｂと内筒１３ｃとの間の空間の所定の部位にバルーン管路３０が複数の信号ケーブル２１と並設されるように形成されている。
【００３５】
このバルーン管路３０は、例えばバルーン１９を拡張させるために流体を注入する際に利用される注入用管路と、バルーン１９を収縮させるために流体を吸引する際に利用される吸引用管路との二つの流体管路によって構成されている。
【００３６】
そして、この二つの流体管路からなるバルーン管路３０の一端は、ジョイント部材１４を貫通し当該ジョイント部材１４の所定の部位に開口（図示せず）を有している形成されている。また、他端はシース１３の先端部近傍まで延出しており、図５に示すように、その開口は当該超音波オーバーチューブ１１の外周面上の所定の部位に配置されるよう形成されている。そして、ジョイント部材１４のがわに形成される開口には注水用チューブ１７（図１参照）の一端が連設されるようになっている。つまり、注水装置１８と超音波オーバーチューブ１１のバルーン管路３０とは、注水用チューブ１７（図１参照）を介して連設されている。
【００３７】
この場合において、注水装置１８から吐出される流体は、注水用チューブ１７を通過した後、バルーン管路３０のうちの注入用管路を介してバルーン１９内へと注入されるようになっている。また、注水装置１８による吸引動作がなされるとバルーン１９内の流体は、バルーン管路３０のうちの吸引用管路及び注水用チューブ１７を介して注水装置１８へと吸引されるようになっている。
【００３８】
ジョイント部材１４は、図２に示すように略環形状に形成されシース１３の後端部に配設され内視鏡２との接続を確保するための接続部材であって、その端面の一部には複数の電気接続部（図示せず）が形成されている。この複数の電気接続部は、シース１３に内蔵される複数の信号ケーブル２１の各線に対応しており、これを介して当該ジョイント部材１４はラジアル型アレイ振動子ユニット１２との間で電気的に接続されている。
【００３９】
また、上述の複数の電気接続部には、接続ケーブル１５の一端が接続されるようになっており、同接続ケーブル１５の他端は上述したように超音波観察装置１６に接続されている。
【００４０】
したがって、ジョイント部材１４は超音波オーバーチューブ１１を内視鏡２の所定の部位に固設する役目をすると共に、シース１３に内蔵される複数の信号ケーブル２１及び接続ケーブル１５を介して超音波オーバーチューブ１１のラジアル型アレイ振動子ユニット１２と超音波観察装置１６との間の電気的な接続を確保する役目をしている。したがって、このような接続構成によりラジアル型アレイ振動子ユニット１２の出力信号（超音波信号）は、超音波観察装置１６へと伝達されることになる。
【００４１】
一方、上述したように超音波オーバーチューブ１１の先端部近傍には、図１にも示される通り、所定の流体圧力によって拡張及び収縮自在に形成されるバルーン１９が配設されている。なお、図２においては図面の繁雑化を避けるために当該バルーン１９の図示は省略している。
【００４２】
このバルーン１９は、拡張させた状態においては、図５に示すように超音波オーバーチューブ１１の先端部近傍の外周面に沿うように、つまりラジアル型アレイ振動子ユニット１２の振動子本体２２の外面を覆い得るように略環状に配設されている。
【００４３】
このバルーン１９は、シース１３の先端部近傍に設けた開口、即ちバルーン管路３０に連通している。したがって、内視鏡２の操作部２ａに設けられる所定の操作部材を操作して注水装置１８を駆動制御することによって、当該注水装置１８から所定の流体を注水用チューブ１７・バルーン管路３０を通じてバルーン１９へ注入しこれを拡張させたり、又はバルーン１９から所定の流体をバルーン管路３０・注水用チューブ１７を通じて注水装置１８へと吸引して当該バルーン１９を収縮させることができるようになっている。
【００４４】
そして、バルーン１９を拡張させて、これを体腔内の被検体等に密着させることにより当該超音波オーバーチューブ１１の先端部を安定させて固定することができるようになっている。
【００４５】
このように構成される本実施形態の超音波診断装置１の作用、即ち被検体についての超音波診断を行なう際の作用を以下に説明する。
【００４６】
まず、図１に示すように内視鏡２の挿入部２ｂに対して超音波オーバーチューブ１１を装着する。この場合においては、超音波オーバーチューブ１１の中空部１３ａに対して挿入部２ｂを挿入した後、内視鏡２の接続部４に対して超音波オーバーチューブ１１の後端部のジョイント部材１４を接続し固定する。これにより、内視鏡２と超音波オーバーチューブ１１とは一体化されることになる。
【００４７】
次に、超音波オーバーチューブ１１のジョイント部材１４に対して接続ケーブル１５の一端を接続し、同接続ケーブル１５の他端を超音波観察装置１６の所定の接続端子に接続する。なお、ここで、ユニバーサルコード３は図示しない光源装置やビデオプロセッサに接続されているものとする。
【００４８】
これにより、当該超音波診断装置１は、超音波診断動作を実行可能な形態となる。この状態において、患者の体腔内に向けて超音波オーバーチューブ１１を装着した内視鏡２を挿入する。これによって、内視鏡２による内視鏡画像の観察（診断）と超音波オーバーチューブ１１による超音波断層像の観察（診断）とを任意に行なう。
【００４９】
また、体腔内における所望の被検体近傍では、バルーン１９を拡張させることで当該超音波オーバーチューブ１１の先端部を所望の被検体に対して安定させた状態で密着固定させて超音波診断を行なう。
【００５０】
以上説明したように上記一実施形態によれば、従来の一般的な内視鏡２の挿入部２ｂに対して超音波オーバーチューブ１１を被せるように装着するのみで、超音波機能と内視鏡機能とを備え、専用の超音波内視鏡を用意することなく体腔内の所望の部位の超音波診断と光学的な観察とを行なうことができる。
【００５１】
また、処置具挿通チャンネル等に細径の超音波プローブを挿通して内視鏡診断と超音波診断とを同時に行なう従来の形態の超音波診断装置に比べて、より深い深達度とより高い分解能を得ることができる。
【００５２】
さらに、体腔内における所望の被検体近傍でバルーン１９を拡張させることで超音波オーバーチューブ１１の先端部を所望の被検体に対して安定させた状態で密着固定させ得る構成としている。したがって、この状態で超音波診断を行なえば、より深い深達度とより高い分解能での観察・診断を行なうことができる。
【００５３】
超音波オーバーチューブ１１の形態を略中空のチューブ形状としたので効率的な配線とすることができ、よって全体としての細径化を実現することができる。
【００５４】
また、超音波振動子はラジアル型アレイ振動子をユニットで構成するものとしたのでドプラ機能の実現も容易に可能である。
【００５５】
さらに、既存の内視鏡装置に対して超音波オーバーチューブ１１とこれに付随する構成機器を追加するのみで、容易に超音波機能を附加することができると共に、その製造コストを安価なものとすることができ、よって製品を低価格で供給することが容易にできる。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、一般的な従来の内視鏡に装着して利用し得るように構成すると共に、より深い深達度とより高い分解能を得ることができ、さらにドプラ機能をも実現し得るようにし、かつ超音波プローブの先端部に設けられる超音波振動子からの超音波を被検体に対してさらに確実に伝達し得るようにした超音波診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の超音波診断装置を示す概略構成図。
【図２】図１の超音波診断装置において適用される超音波オーバーチューブの概略を示す拡大斜視図。
【図３】図２の超音波オーバーチューブにおけるラジアル型アレイ振動子ユニットの概略を示す斜視図。
【図４】図２の超音波オーバーチューブにおけるシースの構成を示し、図２のＡ−Ａ線に沿う縦断面図。
【図５】図２の超音波オーバーチューブを内視鏡に装着した状態における先端部近傍の図であって、当該内視鏡の挿入部の軸方向に沿う縦断面図。
【符号の説明】
１……超音波診断装置
２……内視鏡
２ａ……操作部
２ｂ……挿入部
３……ユニバーサルコード
４……接続部
１１……超音波オーバーチューブ
１２……ラジアル型アレイ振動子ユニット
１３……シース
１３ａ……中空部
１３ｂ……外筒
１３ｃ……内筒
１４……ジョイント
１５……接続ケーブル
１６……超音波観察装置
１７……注水用チューブ
１８……注水装置
１９……バルーン
２０……電極
２１……信号ケーブル
２１ａ……リード線
２２……振動子本体
２７……音響整合層
２８……形状圧電素子
２９……バッキング部材
３０……バルーン管路

Claims

体腔内に挿入部を挿入して内視鏡画像を得る内視鏡と共に用いられ、被検体に対して超音波を送受して得られる超音波信号に基づいて超音波画像を生成し表示し得るように構成される超音波診断装置において、
内部を中空にしたラジアル型アレイ振動子と、このラジアル型アレイ振動子に接続される信号ケーブルと、この信号ケーブルを内蔵すると共に上記ラジアル型アレイ振動子に連設され上記内視鏡の上記挿入部の外周の先端部位から基端までを覆う中空のシースと、流体圧により拡張及び収縮し得るように形成され上記ラジアル型アレイ振動子の外周を覆うように配置されるバルーンと、上記中空のシースに内蔵されて形成され上記バルーンに流体を注入する流体管路と、上記中空のシースの基端側に設けられ上記内視鏡に着脱自在に形成されたジョイント部材と、を有しその中空部位に上記内視鏡を挿入固定した状態で体腔内に挿入され得るように形成された超音波オーバーチューブと、
上記ラジアル型アレイ振動子からの出力信号を受けて所定の信号処理を施して超音波断層像を生成する超音波観察装置と、
上記超音波オーバーチューブと上記超音波観察装置とを接続する接続ケーブルと、
を具備したことを特徴とする超音波診断装置。
上記流体管路は、流体注入装置から延出される流体注入チューブと連設され得るように構成されており、
上記バルーンは上記流体管路を介して注入又は排出される流体により拡張及び収縮されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。