JP4707224B2 - 穿刺針による病変部検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、生体内の病変部の組織採取を正確にするための穿刺針による病変部検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乳癌診断において、穿刺針による病変部の組織採取は、超音波診断装置で、超音波振動子から体内に照射した超音波の反射波により病変部の画像をＣＲＴ等の表示装置で表示し、この表示装置に表示された穿刺針と病変部の位置を確認しながら行っているが、現状の超音波診断装置の画像分解能では、細い穿刺針と微小な病変部の組織の検出が困難であるため、医療現場において、医師は穿刺針の先端が病変部から受ける抵抗を、穿刺針を持つ手の感覚で感じ取り、病変部内への穿刺針の先端の到達を確認してから組織の吸引作業を行っており、このような穿刺針の先端が確実に微小な病変部内に到達していることを確認することは誤診を防ぐ上で重要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような病変部組織は正常な組織に比べて硬いので、穿刺針の先端が受ける抵抗変化から病変部を推測することはできるが、この感覚に頼った判断は、医師の個人差、経験及び年齢に左右されるので、定量的に病変部を検出する方法が望まれていた。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、病変部の組織採取をする穿刺針と、該穿刺針に固着した超音波振動子と、該超音波振動子に発振出力を印加する発振装置と、該発振装置からの発振出力の電流変化を検出する電流検出部と、前記発振装置の発振出力の電圧と前記電流検出部で検出した検出電流の位相を比較する位相比較器と、該位相比較器の出力により前記病変部を検出する検出部とからなるものであり、前記検出部は前記位相比較器の出力を低域フィルタにより平滑化された信号を通過させ、前記低域フィルタの出力電圧を電圧制御発振器に入力し、該電圧制御発振器の出力を増幅器で増幅して可聴音発生器で出力してもよいし、又、前記位相比較器の出力を増幅器で増幅して発光装置で表示してもよいし、さらに、前記位相比較器の出力を増幅器で増幅してメータで表示もよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明では、穿刺針に超音波振動子を装着して、穿刺針を超音波振動させ、超音波振動子に入力する発振出力の電圧と発振出力の電流の位相の変化を検出し、この位相変化を可聴音の変化で検出するか、光の変化で検出するか、メータの指針の振れで検出することができる。
【０００６】
【実施例】
まず、本発明の実施例を説明する前に本発明の原理を説明すると、図１において、圧電振動子２を装着した穿刺針１によって患者３の体内にある病変部４を検出するために、圧電振動子２に超音波発振器５から発振出力を印加する場合、この振動系の機械インピーダンスをＺ0、負荷インピーダンスをＺａ、圧電振動子２の力係数をＡ、制動アドミッタンスをＹｄとして振動系の電気的等価回路を示すと、図２のようになり、このとき、穿刺針１の先端に病変部４が接触すると、その病変部４の硬さによって振動系に加わる負荷インピーダンスＺａが変化するが、一般的に、どんな振動系についても、負荷インピーダンスＺａが変化すると、図２の電気的等価回路により機械共振周波数ｆ0、電気インピーダンスＺ、位相差θが変化することが分かっているので、それらの変化量のうちの一つから硬い対象物体の病変部４の組織の検出が可能である。
【０００７】
図３は本発明の１実施例の穿刺針の構成図で、穿刺針１に金属円板６が固定され、金属円板６に円板状の圧電振動子７を接着することにより、図４に示すように、円板振動子７の節円１個で面に垂直に屈曲振動するＢ10モードを用い、屈曲振動を縦振動に変換し、穿刺針１に縦振動を励振させたことであり、このように、穿刺針１を縦振動させることにより、穿刺針１の側面の負荷による機械インピーダンスの影響を少なくし、穿刺針１の先端の負荷による機械インピーダンス変化を大きく受けるようにしたものである。これにより、穿刺針１の側面は患者３の体内の組織の影響を受けないで、穿刺針１の先端に接触する病変部４の組織だけを正確に検出することが可能になる。
【０００８】
図５は本発明の実施例の穿刺針による病変部検出装置のブロック図で、穿刺針１に装着した圧電振動子７に超音波発振回路８から発振出力が印加されるとともに、位相比較器９の一方の端子に超音波発振回路８から発振出力が印加され、又、超音波発振回路８の出力コードに電流検出部１０が装着され、この電流検出部１０の出力は位相比較器９の他方の端子に印加され、位相比較器９で超音波発振回路８からの発振出力の電圧の位相と電流検出部１０の出力の電流の位相が比較され、この位相差の信号を病変部検出回路１１に入力する。
【０００９】
このように構成した本実施例では、図１の患者３の体内に穿刺針１を刺すと、穿刺針１の先端が病変部４に接触するまでは、穿刺針１に装着した圧電振動子７に入力する超音波発振回路８からの発振出力の電圧と圧電振動子７に入力する発振出力の電流の位相差はわずかであるので、位相比較器９の出力は少ないが、穿刺針１の先端が病変部４に接触すると、位相差は大きく変化するため、位相差比較器９からの出力が大きくでるので、この出力は病変部検出回路１１に設けた増幅器で増幅され、又、病変部検出回路１１に設けたスピーカによる可聴音、発光素子による光、及びメータ等の指針の振れ等によの大きな変化により、穿刺針１の先端が病変部４に到達したことを検出することができる。
【００１０】
図６は本発明の他の実施例の病変部検出装置のブロック図で、超音波発振回路８は発信器８ａと増幅器８ｂが接続され、増幅器８ｂの出力端子は穿刺針１の圧電振動子７に接続されるとともに位相比較器９の一方の端子に接続され、電流検出部１０は位相比較器９の他方の端子に接続され、病変部検出部１１には、低域フィルタ１１ａ、電圧制御発振器１１ｂ、増幅器１１ｃが順次接続され、増幅器１１ｃの出力端子にスピーカ１２が接続されている。
【００１１】
このように構成した本実施例の病変部検出装置では、超音波発振回路８によって円板の圧電振動子７のＢ10モードで振動する共振周波数で発振を行って圧電振動子７を駆動すると、圧電振動子７の駆動電圧及び電流が位相比較器９に入力されるので、低域フィルタ１１ａによって位相比較器９からの位相差信号を平滑化し、その直流電圧で電圧制御発振器１１ｂの可聴域発振周波数を制御し、そして、電圧制御発信器１０ｂからの出力は増幅器１１ｃによって増幅され、スピーカ１２を駆動する。
【００１２】
このような病変部検出装置を用いることにより、医師は穿刺針１を用いた手術の際、両手及び目は手術に捕らわれる場合が多いので、スピーカ１２からの可聴音の変化によって穿刺針１が病変部４に到達したかどうか正確に知ることができ、誤診をすることが無いという利点がある。
【００１３】
なお、図６の実施例において、スピーカ１２以外にも、発光素子を接続して、発光素子による光の変化で検出してもよいし、又、メータを接続して、メータの指針の振れにより検出してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の穿刺針による病変部検出装置では、穿刺針に超音波振動子を装着して、穿刺針を超音波振動させ、超音波振動子に入力する発振出力の電圧と発振出力の電流の位相の変化を検出し、この位相変化を可聴音の変化で検出するか、光の変化で検出するか、メータの指針の振れで検出することができるので、穿刺針を用いた手術の際、穿刺針が病変部に到達したかどうか正確に知ることができ、誤診をすることが無いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理を説明するための図である。
【図２】 図１の原理を説明するための等価回路図である。
【図３】 本発明の１実施例の穿刺針の構成図である。
【図４】 図３の穿刺針の振動モードを示した図である。
【図５】 本発明の実施例の穿刺針による病変部検出装置のブロック図である。
【図６】 本発明の他の実施例の病変部検出装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 圧電振動子
２ 穿刺針
３ 患者
４ 病変部
５ 超音波発信器
６ 超音波発振器
７ 圧電振動子
８ 超音波発振回路
９ 位相比較器
１０ 電流検出部
１１ 病変部検出回路
１２ スピーカー
【発明が属する技術分野】
本発明は、生体内の病変部の組織採取を正確にするための穿刺針による病変部検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、乳癌診断において、穿刺針による病変部の組織採取は、超音波診断装置で、超音波振動子から体内に照射した超音波の反射波により病変部の画像をＣＲＴ等の表示装置で表示し、この表示装置に表示された穿刺針と病変部の位置を確認しながら行っているが、現状の超音波診断装置の画像分解能では、細い穿刺針と微小な病変部の組織の検出が困難であるため、医療現場において、医師は穿刺針の先端が病変部から受ける抵抗を、穿刺針を持つ手の感覚で感じ取り、病変部内への穿刺針の先端の到達を確認してから組織の吸引作業を行っており、このような穿刺針の先端が確実に微小な病変部内に到達していることを確認することは誤診を防ぐ上で重要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような病変部組織は正常な組織に比べて硬いので、穿刺針の先端が受ける抵抗変化から病変部を推測することはできるが、この感覚に頼った判断は、医師の個人差、経験及び年齢に左右されるので、定量的に病変部を検出する方法が望まれていた。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】
本発明は、病変部の組織採取をする穿刺針と、該穿刺針に固着した超音波振動子と、該超音波振動子に発振出力を印加する発振装置と、該発振装置からの発振出力の電流変化を検出する電流検出部と、前記発振装置の発振出力の電圧と前記電流検出部で検出した検出電流の位相を比較する位相比較器と、該位相比較器の出力により前記病変部を検出する検出部とからなるものであり、前記検出部は前記位相比較器の出力を低域フィルタにより平滑化された信号を通過させ、前記低域フィルタの出力電圧を電圧制御発振器に入力し、該電圧制御発振器の出力を増幅器で増幅して可聴音発生器で出力してもよいし、又、前記位相比較器の出力を増幅器で増幅して発光装置で表示してもよいし、さらに、前記位相比較器の出力を増幅器で増幅してメータで表示もよい。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明では、穿刺針に超音波振動子を装着して、穿刺針を超音波振動させ、超音波振動子に入力する発振出力の電圧と発振出力の電流の位相の変化を検出し、この位相変化を可聴音の変化で検出するか、光の変化で検出するか、メータの指針の振れで検出することができる。
【０００６】
【実施例】
まず、本発明の実施例を説明する前に本発明の原理を説明すると、図１において、圧電振動子２を装着した穿刺針１によって患者３の体内にある病変部４を検出するために、圧電振動子２に超音波発振器５から発振出力を印加する場合、この振動系の機械インピーダンスをＺ0、負荷インピーダンスをＺａ、圧電振動子２の力係数をＡ、制動アドミッタンスをＹｄとして振動系の電気的等価回路を示すと、図２のようになり、このとき、穿刺針１の先端に病変部４が接触すると、その病変部４の硬さによって振動系に加わる負荷インピーダンスＺａが変化するが、一般的に、どんな振動系についても、負荷インピーダンスＺａが変化すると、図２の電気的等価回路により機械共振周波数ｆ0、電気インピーダンスＺ、位相差θが変化することが分かっているので、それらの変化量のうちの一つから硬い対象物体の病変部４の組織の検出が可能である。
【０００７】
図３は本発明の１実施例の穿刺針の構成図で、穿刺針１に金属円板６が固定され、金属円板６に円板状の圧電振動子７を接着することにより、図４に示すように、円板振動子７の節円１個で面に垂直に屈曲振動するＢ10モードを用い、屈曲振動を縦振動に変換し、穿刺針１に縦振動を励振させたことであり、このように、穿刺針１を縦振動させることにより、穿刺針１の側面の負荷による機械インピーダンスの影響を少なくし、穿刺針１の先端の負荷による機械インピーダンス変化を大きく受けるようにしたものである。これにより、穿刺針１の側面は患者３の体内の組織の影響を受けないで、穿刺針１の先端に接触する病変部４の組織だけを正確に検出することが可能になる。
【０００８】
図５は本発明の実施例の穿刺針による病変部検出装置のブロック図で、穿刺針１に装着した圧電振動子７に超音波発振回路８から発振出力が印加されるとともに、位相比較器９の一方の端子に超音波発振回路８から発振出力が印加され、又、超音波発振回路８の出力コードに電流検出部１０が装着され、この電流検出部１０の出力は位相比較器９の他方の端子に印加され、位相比較器９で超音波発振回路８からの発振出力の電圧の位相と電流検出部１０の出力の電流の位相が比較され、この位相差の信号を病変部検出回路１１に入力する。
【０００９】
このように構成した本実施例では、図１の患者３の体内に穿刺針１を刺すと、穿刺針１の先端が病変部４に接触するまでは、穿刺針１に装着した圧電振動子７に入力する超音波発振回路８からの発振出力の電圧と圧電振動子７に入力する発振出力の電流の位相差はわずかであるので、位相比較器９の出力は少ないが、穿刺針１の先端が病変部４に接触すると、位相差は大きく変化するため、位相差比較器９からの出力が大きくでるので、この出力は病変部検出回路１１に設けた増幅器で増幅され、又、病変部検出回路１１に設けたスピーカによる可聴音、発光素子による光、及びメータ等の指針の振れ等によの大きな変化により、穿刺針１の先端が病変部４に到達したことを検出することができる。
【００１０】
図６は本発明の他の実施例の病変部検出装置のブロック図で、超音波発振回路８は発信器８ａと増幅器８ｂが接続され、増幅器８ｂの出力端子は穿刺針１の圧電振動子７に接続されるとともに位相比較器９の一方の端子に接続され、電流検出部１０は位相比較器９の他方の端子に接続され、病変部検出部１１には、低域フィルタ１１ａ、電圧制御発振器１１ｂ、増幅器１１ｃが順次接続され、増幅器１１ｃの出力端子にスピーカ１２が接続されている。
【００１１】
このように構成した本実施例の病変部検出装置では、超音波発振回路８によって円板の圧電振動子７のＢ10モードで振動する共振周波数で発振を行って圧電振動子７を駆動すると、圧電振動子７の駆動電圧及び電流が位相比較器９に入力されるので、低域フィルタ１１ａによって位相比較器９からの位相差信号を平滑化し、その直流電圧で電圧制御発振器１１ｂの可聴域発振周波数を制御し、そして、電圧制御発信器１０ｂからの出力は増幅器１１ｃによって増幅され、スピーカ１２を駆動する。
【００１２】
このような病変部検出装置を用いることにより、医師は穿刺針１を用いた手術の際、両手及び目は手術に捕らわれる場合が多いので、スピーカ１２からの可聴音の変化によって穿刺針１が病変部４に到達したかどうか正確に知ることができ、誤診をすることが無いという利点がある。
【００１３】
なお、図６の実施例において、スピーカ１２以外にも、発光素子を接続して、発光素子による光の変化で検出してもよいし、又、メータを接続して、メータの指針の振れにより検出してもよい。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の穿刺針による病変部検出装置では、穿刺針に超音波振動子を装着して、穿刺針を超音波振動させ、超音波振動子に入力する発振出力の電圧と発振出力の電流の位相の変化を検出し、この位相変化を可聴音の変化で検出するか、光の変化で検出するか、メータの指針の振れで検出することができるので、穿刺針を用いた手術の際、穿刺針が病変部に到達したかどうか正確に知ることができ、誤診をすることが無いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理を説明するための図である。
【図２】 図１の原理を説明するための等価回路図である。
【図３】 本発明の１実施例の穿刺針の構成図である。
【図４】 図３の穿刺針の振動モードを示した図である。
【図５】 本発明の実施例の穿刺針による病変部検出装置のブロック図である。
【図６】 本発明の他の実施例の病変部検出装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ 圧電振動子
２ 穿刺針
３ 患者
４ 病変部
５ 超音波発信器
６ 超音波発振器
７ 圧電振動子
８ 超音波発振回路
９ 位相比較器
１０ 電流検出部
１１ 病変部検出回路
１２ スピーカー
Claims (4)
- 病変部の組織採取をする穿刺針と、該穿刺針に固着した超音波振動子と、該超音波振動子に発振出力を印加する発振装置と、該発振装置からの発振出力の電流変化を検出する電流検出部と、前記発振装置の発振出力の電圧と前記電流検出部で検出した検出電流の位相を比較する位相比較器と、該位相比較器の出力により前記病変部を検出する検出部とからなることを特徴とする穿刺針による病変部検出装置。
- 前記検出部は前記位相比較器の出力を低域フィルタにより平滑化された信号を通過させ、前記低域フィルタの出力電圧を電圧制御発振器に入力し、該電圧制御発振器の出力を増幅器で増幅して可聴音発生器で出力することを特徴とする請求項１記載の穿刺針による病変部検出装置。
- 前記位相比較器の出力を増幅器で増幅して発光装置で表示することを特徴とする請求項１記載の穿刺針による病変部検出装置。
- 前記位相比較器の出力を増幅器で増幅してメータで表示することを特徴とする請求項１記載の穿刺針による病変部検出装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000388327A JP4707224B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 穿刺針による病変部検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000388327A JP4707224B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 穿刺針による病変部検出装置 |
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|---|---|
| JP2002186623A JP2002186623A (ja) | 2002-07-02 |
| JP4707224B2 true JP4707224B2 (ja) | 2011-06-22 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000388327A Expired - Fee Related JP4707224B2 (ja) | 2000-12-21 | 2000-12-21 | 穿刺針による病変部検出装置 |
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|---|---|---|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998031285A1 (en) * | 1997-01-21 | 1998-07-23 | William A. Cook Australia Pty. Ltd. | Calibrated hollow probe for ultrasound imaging |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH11299778A (ja) * | 1998-04-16 | 1999-11-02 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波穿刺プローブ装置 |
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2000
- 2000-12-21 JP JP2000388327A patent/JP4707224B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998031285A1 (en) * | 1997-01-21 | 1998-07-23 | William A. Cook Australia Pty. Ltd. | Calibrated hollow probe for ultrasound imaging |
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| Publication number | Publication date |
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| JP2002186623A (ja) | 2002-07-02 |
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