JP5006060B2 - Transesophageal probe and ultrasonic diagnostic apparatus including the same - Google Patents
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Description
本発明は経食道プローブ及びそれを備えた超音波診断装置に関し、特に、食道壁を介して心臓を観察するための経食道プローブに関する。 The present invention relates to a transesophageal probe and an ultrasonic diagnostic apparatus including the transesophageal probe, and more particularly to a transesophageal probe for observing the heart through an esophageal wall.
経食道プローブは、被検者の食道壁を介して超音波を送受信し、心臓を診断するために使用されるプローブである。経食道プローブを備えた超音波診断装置を用いて心臓の診断を行うと、振動子から心臓までの距離が短くなり、肋骨や肺などの超音波伝播を妨げる組織から影響を受けにくくなる。よって、体表用の超音波プローブを胸に当てて心臓の超音波画像を形成する場合よりも、経食道プローブを用いた場合の方が詳細な画像を得ることができる。 The transesophageal probe is a probe used for diagnosing the heart by transmitting and receiving ultrasonic waves through the subject's esophageal wall. When the diagnosis of the heart is performed using an ultrasonic diagnostic apparatus equipped with a transesophageal probe, the distance from the transducer to the heart is shortened, making it less likely to be affected by tissues that interfere with ultrasonic propagation such as the ribs and lungs. Therefore, a more detailed image can be obtained when a transesophageal probe is used than when an ultrasonic image of the heart is formed by placing the ultrasonic probe for the body surface on the chest.
引用文献１には、体表への当接面に、圧力を計測できる変形体を付加した超音波プローブについての記載がある。引用文献１に記載の超音波プローブは体表用である。 Cited Document 1 describes an ultrasonic probe in which a deformable body capable of measuring pressure is added to the contact surface with the body surface. The ultrasonic probe described in the cited document 1 is for the body surface.
前述のように経食道プローブ及びそれを備えた超音波診断装置を用いることにより、心臓の形態を画像化しその動きを観察することができる。心臓の機能を更に詳細に調べる場合には、超音波画像による画像診断に加えて、例えば心拍計測、血圧計測などの心臓の拍動に関する測定を行う場合もある。つまり、心機能を詳細に調べる場合には、超音波画像と超音波診断装置以外の測定器によって得られた測定結果とを参照し、総合的に検討することで心機能の診断が行われている。特に経食道プローブは、心臓に近接して用いられるので、診断対象に近づくことを活かして、診断に有益な何らかの付加的な測定情報を得ることが望まれている。従来の経食道プローブは超音波画像形成のために用いられており、付加的な測定情報を得るためには行なわれていなかった。 As described above, by using a transesophageal probe and an ultrasonic diagnostic apparatus equipped with the probe, it is possible to image the form of the heart and observe its movement. When examining the function of the heart in more detail, in addition to image diagnosis based on an ultrasonic image, there may be a case where measurement relating to heart beat such as heart rate measurement and blood pressure measurement is performed. In other words, when examining the cardiac function in detail, the cardiac function is diagnosed by comprehensively referring to the ultrasound image and the measurement results obtained by a measuring instrument other than the ultrasound diagnostic apparatus. Yes. In particular, since the transesophageal probe is used close to the heart, it is desired to obtain some additional measurement information useful for diagnosis by making use of the approach to the diagnosis target. Conventional transesophageal probes have been used for ultrasound imaging and have not been performed to obtain additional measurement information.
本発明の目的は、超音波の送受信によって得られる測定情報に加えて、他の測定情報を得ることができる経食道プローブあるいは超音波診断装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a transesophageal probe or an ultrasonic diagnostic apparatus capable of obtaining other measurement information in addition to measurement information obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves.
本発明は、生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、前記心臓の拍動成分を検出するために、前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力を検出する圧力検出手段と、を含むことを特徴とする。 The present invention relates to a measurement unit that is inserted into the esophagus of a living body and has a transducer that transmits and receives ultrasonic waves to the front heart via the esophageal wall, and a positioning mechanism that makes the contact surface of the measurement unit contact the esophageal wall And pressure detecting means for detecting a pressing force applied from the esophageal wall to the contact surface in order to detect a pulsating component of the heart.
上記構成によれば、心臓に対して超音波を送受信するという経食道プローブ本来の機能に加えて、当接面に加えられる押圧力を検出する機能を付加できるので、心臓の拍動に伴って生じる拍動成分を検出することができる。心臓に近い位置において拍動成分を検出できるので、体表では測定することが困難な圧力情報を取得することができる。 According to the above configuration, in addition to the original function of the transesophageal probe for transmitting and receiving ultrasound to the heart, a function for detecting the pressing force applied to the contact surface can be added. The resulting pulsation component can be detected. Since the pulsation component can be detected at a position close to the heart, pressure information that is difficult to measure on the body surface can be acquired.
望ましくは、前記圧力検出手段は、前記振動子の周囲に配置された複数の圧力検出器を含み、前記拍動成分の検出に当たって、前記複数の圧力検出器により検出される複数の圧力検出値が利用されることを特徴とする。 Preferably, the pressure detection means includes a plurality of pressure detectors arranged around the vibrator, and a plurality of pressure detection values detected by the plurality of pressure detectors when detecting the pulsation component. It is used.
上記構成によれば、複数の圧力検出器によって、計測部が食道壁に当接される状態に応じた複数の圧力値が検出される。１つの圧力検出器だけでは圧力を的確に検出するのが困難な場合でも、複数の圧力検出器を用いることにより、圧力が加わっている状態を詳細にあるいはより多面的にモニターすることができる。 According to the said structure, the some pressure value according to the state by which a measurement part is contact | abutted to an esophageal wall is detected by a some pressure detector. Even when it is difficult to accurately detect the pressure with only one pressure detector, the state where the pressure is applied can be monitored in detail or in a multifaceted manner by using a plurality of pressure detectors.
望ましくは、前記圧力検出手段は、前記当接面を有し、内部に媒体が入れられた媒体収容室と、前記媒体収容室に入れられた媒体の圧力を検出する圧力センサと、を備え、前記当接面は、前記振動子の前方に離間して設けられ、前方へ膨らんだ柔軟性を有する部材で構成されたことを特徴とする。 Preferably, the pressure detecting means includes the medium containing chamber having the abutting surface and containing the medium therein, and a pressure sensor for detecting the pressure of the medium put in the medium containing chamber, The contact surface is formed of a flexible member that is provided in front of the vibrator and swells forward.
上記構成によれば、当接面は振動子の前方に離間して設けられるので、振動子の前方の方向から広範囲に与えられる押圧力を検出することができる。当接面の内部には媒体を蓄えているので、当接面の一部に対して押圧力が加えられる場合であっても、その押圧力は媒体によって伝達され圧力センサで検出することができる。当接面は前方に膨らんだ柔軟性を有する部材で構成されるので、食道の内壁の形状に応じて変形することができる。 According to the above configuration, the contact surface is provided in front of the vibrator so as to detect a pressing force applied over a wide range from the direction in front of the vibrator. Since the medium is stored inside the contact surface, even if a pressing force is applied to a part of the contact surface, the pressing force is transmitted by the medium and can be detected by the pressure sensor. . Since the contact surface is made of a flexible member that swells forward, it can be deformed according to the shape of the inner wall of the esophagus.
望ましくは、前記計測部は、前記振動子を収容し且つ前記当接面を有する可動部を前後動可能に案内する案内手段と、前記可動部を前方へ付勢する付勢手段と、を有し、前記圧力検出手段は前記可動部に加えられる押圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする。 Preferably, the measurement unit includes a guide unit that guides the movable unit that accommodates the vibrator and has the contact surface so as to be movable back and forth, and a biasing unit that biases the movable unit forward. The pressure detecting means is a pressure sensor for detecting a pressing force applied to the movable part.
上記構成によれば、振動子と当接面とが一体になって構成された可動部が、押圧力によって前後に運動することに応じて、当接面に与えられる拍動成分を検出することができる。 According to the above configuration, the movable part configured by integrating the vibrator and the contact surface detects the pulsating component applied to the contact surface in accordance with the back and forth movement caused by the pressing force. Can do.
本発明は、生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、前記心臓の拍動成分を検出するために、前記心臓の拍動によって生じる前記計測部の運動を検出する運動検出手段と、を含むことを特徴とする。 The present invention relates to a measurement unit that is inserted into the esophagus of a living body and has a transducer that transmits and receives ultrasonic waves to the front heart via the esophageal wall, and a positioning mechanism that makes the contact surface of the measurement unit contact the esophageal wall And motion detection means for detecting motion of the measurement unit caused by the heart beat in order to detect the heart beat component.
上記構成によれば、運動検出手段によって計測部の動きを検出できるので、心臓に対して超音波を送受信するという本来の経食道プローブの機能に加えて、心臓の拍動に伴って生じる運動を検出することができる。検出される運動は、角速度、加速度、変位量等が挙げられる。 According to the above configuration, since the motion of the measurement unit can be detected by the motion detection means, in addition to the function of the original transesophageal probe that transmits and receives ultrasound to the heart, the motion that occurs with the heart beat is detected. Can be detected. Examples of the detected motion include angular velocity, acceleration, and displacement.
本発明は、経食道プローブを有する超音波診断装置であって、前記経食道プローブは、生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力、あるいは、前記心臓の拍動によって生じる前記計測部の運動を検出する検出手段と、を有し、更に、前記検出手段の検出結果に基づいて前記心臓の拍動成分を検出する信号処理部が設けられたことを特徴とする。 The present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus having a transesophageal probe, wherein the transesophageal probe is inserted into a living body's esophagus and has a transducer that transmits and receives ultrasonic waves to the front heart via the esophageal wall. And a positioning mechanism for bringing the contact surface of the measurement unit into contact with the esophageal wall, a pressing force applied to the contact surface from the esophageal wall, or movement of the measurement unit caused by the pulsation of the heart And a signal processing unit for detecting a pulsation component of the heart based on a detection result of the detection unit.
本発明によれば、心臓に超音波を送受信することによって得られる超音波画像と、信号処理部において検出される心臓の拍動成分と、を両方とも検出することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, both the ultrasonic image obtained by transmitting / receiving an ultrasonic wave to the heart and the pulsation component of the heart detected in a signal processing part are detectable.
以上説明したように、本発明によれば、超音波の送受信によって得られる測定情報に加えて、他の測定情報を得ることができる。 As described above, according to the present invention, in addition to the measurement information obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves, other measurement information can be obtained.
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る経食道プローブ５０の使用例を図解したものである。図１に示すように経食道プローブ５０を使用する場合には、横たわる被検者８に対して、経食道プローブ５０の操作者が先端部２０を口から食道１０に挿入して、先端部２０が心臓１２に近い位置まで届くように挿入管１８を送りこむ。先端部２０を心臓１２に近い位置まで挿入させた後、操作者は先端部２０の超音波の送受信面側を心臓１２が存在する方向に向けるため、挿入管１８を回転させる。その後、操作者は、超音波診断装置の表示画面に表示される超音波断層画像を見ながら、操作部１４のノブ１６を操作する。操作者は、ノブ１６を操作することで関節部２２の屈曲角度を調整しながら、先端部２０の当接面を食道壁に密着させる。当接面を密着させることで超音波の送受信の伝播経路が確保され、超音波診断装置においては明瞭な超音波画像を表示することができる。操作者は、更に超音波画像を見ながら心臓の所望の部位の断層画像が明瞭に見えるように適宜調整を行う。上述した本発明に係る経食道プローブ５０の操作手順は、従来の経食道プローブの操作手順と同様である。
FIG. 1 illustrates a use example of a
図２は経食道プローブ５０の先端部２０を食道壁に密着させた状態を示す図である。食道１０は心臓１２に非常に近い位置を通過しているので、経食道プローブ５０の先端部２０を食道壁に当接させると、心臓の拍動が食道壁を介して先端部２０に伝わる。本発明の実施形態においては、心臓の超音波画像を形成しながら同時に心臓の拍動成分を検出できるような構造を備えている。以下順に説明する。
FIG. 2 is a view showing a state in which the
図３は本発明に係る超音波診断装置のブロック図を示したものである。図３に示す超音波診断装置は、経食道プローブ５０と超音波診断装置本体６０とに大別される。経食道プローブ５０は、食道に挿入できる程度に小型の先端部４２、柔軟に屈曲する挿入管１８、及び硬質樹脂で形成された長細い形状の操作部１４を備える。本実施形態において、先端部４２は計測部に相当し、その先端部４２は振動子３０と検出部４０を有する。挿入管１８は先端部４２の近傍側に関節部２２を有する。操作部１４は、関節部２２の屈曲角度を調整するためのノブ（図１参照）を有する。
FIG. 3 shows a block diagram of an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention. The ultrasonic diagnostic apparatus shown in FIG. 3 is roughly divided into a
先端部４２に内蔵される振動子３０には超音波の送受波面がある。その送受波面から超音波を送信する方向には、食道壁に当接される当接面２８が配置される。ここで、振動子３０は、短冊形状の振動素子を一方向に並べたアレイ振動子でもよいし、振動素子をマトリクス状に配列した２次元アレイ振動子でもよい。振動子３０は、挿入管１８の中に布設された束線ケーブルを介して、超音波診断装置本体６０に装備される送受信部６２と電気的に接続される。
The
先端部４２に内蔵される検出部４０は、先端部４２を食道壁に当接させることによって得られる計測情報を取得する。検出部４０としては、本実施形態においては例えば、圧力検出手段あるいは運動検出手段が用いられる。もちろん圧力検出手段を運動検出手段として用いてもよい。検出部４０として例えば圧力検出手段を用いる場合には、圧力を検出するための部分が当接面２８の一部になるように構成することが望ましい。検出部４０は、挿入管１８の中に布設された束線ケーブルを介して、超音波診断装置本体６０に装備される信号処理部６８と電気的に接続されている。
The
検出部４０で計測される計測値が測定条件変化によってその精度が低下しないように、先端部４２は一定の条件で食道壁に押し当てられることが望ましい。そのために、検出部４０による測定中には、操作部１４のノブの操作をロックすることで関節部２２の屈曲角度を固定する。その結果、先端部４２は固定され測定条件を一定に維持して測定を行うことができる。
It is desirable that the tip portion 42 is pressed against the esophageal wall under certain conditions so that the measurement value measured by the
超音波診断装置本体６０に装備される制御部６４は、送受信部６２とエコー信号処理部６６に対して制御信号を出力する。送受信部６２は送信ビームフォーミング機能を備え、複数の送信信号に対して時間的な遅延分布を発生させて振動子３０に出力する。振動子３０は超音波を送受信して、前方に存在する生体組織からのエコー信号を受信する。振動子３０によって検出された受信信号は、送受信部６２において整相加算処理が行われた後、エコー信号処理部６６に対して出力される。エコー信号処理部６６では、心臓の組織画像の形成、血流速度の計測あるいは血流の分布状態表示などを行うために受信信号の処理が行われる。その処理は例えば、Ｂモード画像を形成するためのダイナミックレンジ変換処理でもよいし、カラーフロードプラ画像を形成するためのエコー信号の直交検波処理でもよい。あるいはドプラ計測のための周波数分析処理でもよい。
The
特に、Ｂモード画像を形成しつつ心臓の一部分の組織に注目してエコートラッキング処理を行うと、その組織の速度情報を得ることができる。その速度情報と測定対象部位の移動量との相関関係に基づいて演算を行なうと、心筋の歪み速度（ストレインレート）あるいは歪み量（ストレイン）を求めることもできる。 In particular, if echo tracking processing is performed while paying attention to a tissue of a part of the heart while forming a B-mode image, velocity information of the tissue can be obtained. If calculation is performed based on the correlation between the velocity information and the amount of movement of the measurement target region, the myocardial strain rate (strain rate) or strain amount (strain) can also be obtained.
一方において、検出部４０にて検出された信号は信号処理部６８に入力される。信号処理部６８では、入力された信号の分析処理が行われる。その結果、心臓の拍動に伴って発生する圧力又は拍動に伴う変位量などの心臓の拍動成分が検出される。
On the other hand, the signal detected by the
上記説明したように、本実施形態に係る超音波診断装置においては２つの機能、つまり超音波画像を形成する機能と、心臓の拍動成分を検出するための機能を備えている。これら２つの機能を用いることで、超音波画像計測と心機能計測を同時に行なうことができる。以下には、心臓の拍動成分を検出するために重要な先端部の構造について詳述する。 As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment has two functions, that is, a function for forming an ultrasonic image and a function for detecting a pulsating component of the heart. By using these two functions, ultrasonic image measurement and cardiac function measurement can be performed simultaneously. In the following, the structure of the tip part important for detecting the pulsation component of the heart will be described in detail.
これより経食道プローブの先端部に関して、４つの具体的な構成例を示す。４つの内の３つは圧力センサを用いた構成例であり、残りの１つは加速度センサを用いた構成例である。まず、圧力センサを用いる３つの構成例について順に説明する。 From this, four specific structural examples are shown regarding the front-end | tip part of a transesophageal probe. Three of the four are configuration examples using a pressure sensor, and the remaining one is a configuration example using an acceleration sensor. First, three configuration examples using a pressure sensor will be described in order.
図４は、２つの圧力センサにより圧力を検出する第１の構成例を示す図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、経食道プローブの先端部７０の構造を示しており、図４（Ａ）が上面図を、図４（Ｂ）が断面図を示す。先端部７０の外装ケース７１は樹脂で形成されており、外装ケース７１の先端形状は人体の喉を通過し易いように丸みを帯びた形状になっている。食道壁に当接する当接面７２は、食道壁に広い面積で密着するように概ね平たく形成されている。図４（Ａ）に示すように当接面７２のほぼ中心の位置に振動子７４が配置される。振動子７４は複数の振動素子から構成され、各々の振動素子には信号ケーブルが接続される。第１の構成例においては、振動子３０は固定ケース７６に収納され、振動子７４の位置は変化しない。固定ケース７６の両側には、挿入管の軸方向（Ｙ軸方向）に沿って、互いに同一構造の２つの圧力検出器７８Ａ，７８Ｂが配置される。例えば、圧力検出器７８Ａは、圧力センサ８０Ａ、円筒ケース８２Ａ及び***膜８４Ａからなり、内部に空気が入った密閉空間が形成されている。円筒ケース８２Ａは硬質の樹脂で形成され、その円筒ケース８２Ａの一方の開口には圧力センサ８０Ａが接着される。円筒ケース８２Ａの他方の開口には、ドーム状に膨らんだ***膜８４Ａが接着される。２つの***膜８４Ａ，８４Ｂは、図４（Ａ）に示すように当接面７２の一部分を構成する。
FIG. 4 is a diagram illustrating a first configuration example in which pressure is detected by two pressure sensors. 4A and 4B show the structure of the
圧力センサ８０Ａは、その貫通孔の底部に圧力を検出するセンサチップ８６Ａが設けられる。本構成例においては、圧力検出器７８Ａ，７８Ｂを小型構造にできるという利点を活かして、ピエゾ抵抗素子を搭載したセンサチップ８６Ａが用いられる。その他の圧力検出手段としては、感圧ゴム材、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ストレインゲージ、ダイヤフラムを有する半導体センサ等を適用してもよい。
The
２つの圧力センサ８０Ａ，８０Ｂは、電圧に換算された圧力信号を出力する信号ケーブル８８Ａ，８８Ｂを有する。それらの信号ケーブル８８Ａ，８８Ｂは、挿入管１８の中の束線ケーブルの一部に各々接続されており、圧力センサ８０Ａ，８０Ｂから出力される圧力信号は、束線ケーブルを介して信号処理部６８（図３参照）に接続される。また、２つの圧力センサ８０Ａ，８０Ｂには、超音波診断装置本体６０から直流の定電圧を印加するための電力供給線も接続される。
The two
円筒ケース８２Ａを挟んで圧力センサ８０Ａと対向する位置に設けられる***膜８４Ａは、弾性変形可能な樹脂製の膜で形成される。その膜の膨出面は超音波の送信方向に相当する＋Ｚ軸方向に向けられる。***膜８４Ａは、樹脂製に限らず、柔軟なゴム素材で形成されてもよい。***膜８４Ａの柔軟さは、食道壁に当接面７２が押圧された場合よりも大きな力が***膜８４Ａに加えられたとしても、センサチップ８６Ａの圧力検出電圧が飽和しないように、膜の厚さが適宜設定される。外装ケース７１の内部には液体等が侵入しないように、外装ケース７１と挿入管１８は接着剤によって接合される。挿入管１８の中には、先端部７０を上下左右の方向に屈曲させるための間接部と、電気信号を伝達するための束線ケーブルが布設される。
The raised
心臓の診断を行う場合には、食道内の心臓に近い位置において、操作部１４のノブ１６を操作することで関節部を屈曲させ、当接面７２を食道壁に密着させる。当接面７２が食道壁に押圧されることにより、２つの***膜８４Ａ，８４Ｂは若干窪んで変形する。その状態において心臓の拍動に伴って押圧力が強弱に変化するので、２つの***膜８４Ａ，８４Ｂも押圧力の変化に伴って変形する。圧力検出器７８Ａ，７８Ｂに封入された空気は、***膜８４Ａ，８４Ｂの変化に伴ってセンサチップ８６Ａ，８６Ｂに応力を生じさせる。センサチップ８６Ａ，８６Ｂに加わる応力の増加に対応してピエゾ抵抗素子の電気抵抗が増加するため、センサチップ８６Ａ，８６Ｂでは応力が電圧信号に変換される。
When the heart is diagnosed, the joint portion is bent by operating the
２つの圧力センサ８０Ａ，８０Ｂからの圧力信号は、別々に挿入管内の束線ケーブルを介して信号処理部６８に伝達される。信号処理部６８においては、２つの圧力信号の解析を行うが、その解析を行うにあたって２つの圧力信号を個別単独に処理してもよいし、２つの圧力信号を平均化処理してもよい。信号の解析方法としては、例えば電圧信号の最大値と最小値の差分を求めることによって、心臓の拍動に伴って生じる押圧力の差分に相当させる解析処理が挙げられる。この解析方法の例では、電圧信号の最大値と最小値が当接面７２に与えられる押圧力に対応し、電圧信号の最大値と最小値の差分が心臓の拍動成分に対応する。
The pressure signals from the two
このように第１の構成例である先端部７０によると、圧力センサ８０Ａ，８０Ｂを付加したので、心臓の超音波画像の形成と共に心臓の拍動成分をリアルタイムで測定できる。但し、心臓の拍動成分の測定は、超音波画像形成の合間あるいは測定する時間を前後にずらして測定してもよい。また、ドーム状の***膜８４Ａ，８４Ｂに弾性変形する部材を採用し、食道壁に直に当接させて圧力を検出するので、体表からは測定することのできない人体内部の局所的な部位の圧力情報を得ることができる。また、被検者の食道に経食道プローブを挿入することにより、心臓の超音波画像形成と心臓の拍動成分の測定を行なうことができるので、被検者の食道に新たに別の計測器を挿入するような必要がなく、被検者の負担を軽減することができる。また、２つの圧力検出器７８Ａ，７８Ｂを有するので、食道壁への密着の程度に応じた２つの独立した圧力信号を検出することができる。更に、２つの圧力検出器７８Ａ，７８Ｂを挿入管１８の伸長方向に沿って振動子７４の前後に配置したので、先端部の横幅方向（Ｘ軸方向）と厚み方向（Ｚ軸方向）の寸法を大きくすることなく、小型の先端部を維持することができる。つまり、被検者の食道に挿入する上で、被検者に負担の少ないコンパクトな経食道プローブを提供することができる。
As described above, according to the
次に図５を用いて第２の構成例について説明する。第２構成例においては、先端部の当接面を利用して広い範囲から圧力を検出できる。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、第２の構成例に係る経食道プローブの先端部９０の構造を示しており、図５（Ａ）が上面図を、図５（Ｂ）が断面図を示す。先に図４を用いて説明した第１の構成例である先端部と比較して、特に、当接面９２の構造と圧力の検出媒体が異なる。当接面９２は振動子９４の前方に張り出した柔軟な樹脂製の膜９６を含む。膜９６の材料としては樹脂以外にもシリコン素材又はゴム素材等であってもよい。膜９６は、図５（Ａ）の上面図に示すように振動子９４の送受信面の面積よりも広く設けられる。膜９６は、振動子９４の前方に配置され、内部に液体を充填しており圧力伝達媒体の収容室として機能している。ちなみに、充填される液体は、水又はオイル等の超音波伝播に支障の少ない液体であることが好ましい。膜９６の内部の液体は、膜９６と液体用の圧力センサ９８とで構成される密閉空間に封入される。液体用の圧力センサ９８は、先端部の中に１個だけ設けられ、その内部にダイヤフラムを有する。圧力センサ９８は、液体の圧力によってダイヤフラムに生じる応力を電圧信号に変換して出力する。圧力センサ９８の電圧信号は、信号ケーブル１００に出力され、束線ケーブルを介して信号処理部６８に伝達される。
Next, a second configuration example will be described with reference to FIG. In the second configuration example, the pressure can be detected from a wide range using the contact surface of the tip. 5A and 5B show the structure of the
第２の構成例は、無数の断層走査面を形成できるマルチプレーン方式となっている。振動子９４は円筒形状のプーリ１０２に収納される。プーリ１０２はＺ軸と平行な中心軸の回りに回転可能であり、プーリ１０２には走査部から伸張したワイヤ１０４が架けられる。振動子９４を収納しているプーリ１０２は、ワイヤ１０４を牽引することにより、当接面９２に対して定位置で回転する。つまり本構成例においては、ワイヤ１０４を用いて振動子９４を時計回りあるいは反時計周りに回転できる。
The second configuration example is a multi-plane method capable of forming an infinite number of tomographic scan planes. The
第２の構成例の作用について示す。心臓の診断の際に行う操作部の操作については、第１の構成例の場合と同様であり、関節部（図示せず）を屈曲させることにより当接面９２を食道壁に密着させる。膜９６の前方側の面積つまり当接面９２の中に占める面積は、第１の構成例で示した２つの***膜８４Ａ，８４Ｂの合計面積よりも広いので、膜９６は広い面で食道に密着する。そして、その密着の度合いに応じて膜９６の形状が変形する。膜９６の内部圧力は、圧力センサ９８の電圧信号として出力される。第１の構成例と同様に、出力された電圧信号は束線ケーブルを介して信号処理部６８に伝送され信号解析が行われる。
The operation of the second configuration example will be described. The operation of the operation unit performed when the heart is diagnosed is the same as in the first configuration example, and the contact surface 92 is brought into close contact with the esophageal wall by bending a joint (not shown). Since the area on the front side of the
このように第２の構成例によれば、当接面９２に張り出す膜９６の面積を大きく設けることができるので、押圧力の検出範囲を拡大できる。よって、食道壁の局所的な部分だけではなく、先端部９０の全体に加えられる押圧力をモニターすることができる。また、液体を圧力伝達の媒体として用いるので、媒体の体積変化が気体より少なく、圧力センサ９８に押圧力を精度良く伝達することができる。なお、第２の構成例においては、マルチプレーン方式が採用されているが、縦横に２面の断層走査面が得られるバイプレーン方式でもよいし、回転機構を備えることなく無数の断層走査面が得られる２Ｄアレイを用いた走査方式でもよい。
As described above, according to the second configuration example, since the area of the
次に図６を用いて、第３の構成例について説明する。第３の構成例においては、当接面１１２に加わる押圧力を直接的に圧力検出できる。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、第３の構成例に係る経食道プローブの先端部１１０の構造を示しており、図６（Ａ）が上面図を、図６（Ｂ）が断面図を示す。図６（Ｂ）に示す振動子１１４は固定ケース１１６の内部に固定される。固定ケース１１６の前方にはシリコンゴムで形成された音響レンズ１１８が接着して設けられる。当接面１１２の一部である音響レンズ１１８は、前方に張り出した形状をしている。振動子１１４と固定ケース１１６と音響レンズ１１８は一体のユニットとしての可動部１０６を構成する。可動部１０６には、その側面側には、可動部１０６を前後にスライドさせる案内手段としての２つのスライド溝１２０Ａ，１２０Ｂが設けられる。また、可動部１０６の後方には、付勢手段としての２つの懸架部１２２Ａ，１２２Ｂが設けられる。２つの懸架部１２２Ａ，１２２Ｂは同一機構であり、懸架部１２２Ａ、１２２Ｂは、それぞれバネ１２４Ａ，１２４Ｂと圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂを有する。バネ１２４Ａ，１２４Ｂは、固定ケース１１６の背面と圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂとの間に設けられる。２つのバネ１２４Ａ，１２４Ｂは、２つの圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂを支点として、弾性力により可動部１０６を前方に付勢している。よって、２つの圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂの圧力検出面１２７Ａ，１２７Ｂと、固定ケース１１６の背面との間には隙間が生じている。圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂの電圧信号は、それぞれの信号ケーブル１２８Ａ，１２８Ｂに出力される。２つの圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂによって検出された圧力信号は、それぞれ独立に信号処理部６８に伝送される。
Next, a third configuration example will be described with reference to FIG. In the third configuration example, the pressure applied to the
第３構成例の作用について示す。当接面１１２を食道壁に密着させるためには、第１の構成例の場合と同様に、関節部（図示せず）の屈曲を利用する。当接面１１２に押圧力が加わると、可動部１０６を構成する部品（音響レンズ１１８、振動子１１４、固定ケース１１６等）を介して、２つのバネを収縮させる力が加わる。音響レンズ１１８の膨出した面に加わる押圧力が２つのバネの付勢力を上回った場合には、可動部１０６はスライド溝１２０Ａ，１２０Ｂに沿って後退する。バネが縮み、固定ケース１１６の背面が２つの圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂに密着して圧力検出面１２７Ａ，１２７Ｂの前方の隙間が失われると、圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂは圧力信号を検出する。圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂは、検出した圧力信号を電圧信号に変換して信号ケーブルに出力する。つまり、２つのバネ１２４Ａ，１２４Ｂは、バネの弾性力を上回る押圧力が加えられた場合にだけ、圧力信号が得られるようにするための圧力検出レベルのオフセット機能を有している。換言すると、２つのバネは、微弱な押圧力は圧力信号として検出せずに、ある一定レベル以上の押圧力だけを検出する選択機能を有する。
The operation of the third configuration example will be described. In order to bring the
このように、第３の構成例によれば、振動子１１４と固定ケース１１６と音響レンズ１１８が一体構造であるので、振動子１１４が超音波を食道壁に伝送するまでの超音波伝送経路を常に一定に維持できる。従って、超音波を伝送する上で、音響レンズ１１８の効果が常に一定となる。また、バネによって圧力の検出レベルに閾値を設けているので、微弱な押圧力は圧力信号として検出せずに、ある一定レベル以上の押圧力だけを検出することができる。更に、気体や液体などを圧力伝達媒体として用いずに、押圧力が固形物としての可動部１０６を介して直接的に圧力センサ１２６Ａ，１２６Ｂに伝達されるので、押圧力の変化を鋭敏に感度よく検出することができる。
As described above, according to the third configuration example, the
次に、第４の構成例として、心臓の拍動に伴う先端部の変位量を求めるために加速度センサを適用した構成例について説明する。本構成例に使用する加速度センサは、先端部に搭載できる程度に小型であれば、様々な検出方式のものを用いることができる。特に、鉛直方向を基準方向として、鉛直方向からの傾き角度が大きくなるにつれて徐々に大きな電圧を出力する１チップの半導体加速度センサが適している。半導体加速度センサ自体の寸法は数ミリ角程度と小さいため、加速度センサは先端部に内蔵される。このような特性をもつ加速度センサを１個あるいは２個用いると、直交するＸＹＺの３軸の各々の軸回りに対する傾き具合を電圧信号に換算して出力できる。加速度センサが出力する電圧信号は、前述の他の構成例の場合と同様に、信号ケーブルを介して信号処理部６８に伝送される。信号処理部６８では、加速度センサが出力する電圧信号を監視することにより、３軸方向の各々の傾き角度を検出する。各々の傾き角度を常時モニターして解析を行うことにより、加速度センサが装着された先端部の角速度、加速度、変位量が求められる。従って、信号処理部６８では、食道壁に当接された先端部の動き（角速度、加速度、変位量）が把握される。信号処理部６８では、先端部の動きを解析して、呼吸に伴う比較的ゆっくりとした動きの成分等を排除する処理をおこなって、心臓の拍動に伴う動きの成分が抽出される。
Next, as a fourth configuration example, a description will be given of a configuration example in which an acceleration sensor is applied to obtain the amount of displacement of the distal end portion associated with the pulsation of the heart. As long as the acceleration sensor used in this configuration example is small enough to be mounted on the tip, sensors of various detection methods can be used. In particular, a one-chip semiconductor acceleration sensor that outputs a large voltage gradually as the tilt angle from the vertical direction increases with the vertical direction as a reference direction is suitable. Since the dimensions of the semiconductor acceleration sensor itself are as small as several millimeters square, the acceleration sensor is built in the tip. When one or two acceleration sensors having such characteristics are used, the inclination degree with respect to each of the three orthogonal XYZ axes can be converted into a voltage signal and output. The voltage signal output from the acceleration sensor is transmitted to the
このように、経食道プローブにおいて、運動検出手段として例えば加速度センサを用いることによっても、心臓の超音波診断と心臓の拍動に伴う圧力を同時に測定することができる。加速度センサを用いれば、静的な状態でバランスしている力の成分を検出することがないので、動的な運動量だけを抽出することができる。更に、加速度センサを使用すれば、心臓の拍動成分の中に往復運動のような単純な運動だけでなく、捻るような軌跡を描く運動が行われる場合でも、その運動成分を抽出して判別することができる。ちなみに、加速度センサは単独で用いるのみならず、圧力センサと共用してもよい。すなわち、第４の構成例である運動検出手段としての加速度センサを備える経食道プローブに、第１、第２、第３の構成例として前述した圧力検出手段を更に付加してもよい。 As described above, in the transesophageal probe, for example, by using an acceleration sensor as the motion detection means, the ultrasonic diagnosis of the heart and the pressure accompanying the pulsation of the heart can be simultaneously measured. If an acceleration sensor is used, a force component balanced in a static state is not detected, so that only a dynamic momentum can be extracted. Furthermore, if an acceleration sensor is used, not only a simple motion such as a reciprocating motion but also a motion that draws a twisting trajectory in the pulsating component of the heart is extracted and discriminated. can do. Incidentally, the acceleration sensor is not only used alone, but may be shared with the pressure sensor. That is, the pressure detection means described above as the first, second, and third configuration examples may be further added to the transesophageal probe that includes the acceleration sensor as the motion detection means that is the fourth configuration example.
なお、これまで経食道プローブに対して圧力センサあるいは加速度センサを搭載する構成例を示したが、他の超音波プローブ（例えば、経直プローブ、経膣プローブ等）に対して圧力センサあるいは加速度センサを搭載することもできる。 In addition, although the example of a structure which mounts a pressure sensor or an acceleration sensor with respect to a transesophageal probe until now is shown, it is a pressure sensor or an acceleration sensor with respect to other ultrasonic probes (for example, a transvertebral probe, a transvaginal probe, etc.) Can also be installed.
以上説明したように、本発明に係る経食道プローブ及びそれを備える超音波診断装置によれば、超音波の送受信によって得られる測定情報に加えて、心臓を診断する上で有益な計測情報を得ることができる。 As described above, according to the transesophageal probe and the ultrasonic diagnostic apparatus including the same according to the present invention, measurement information useful for diagnosing the heart is obtained in addition to measurement information obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves. be able to.
８ 被検者、１０ 食道、１２ 心臓、１４ 操作部、１６ ノブ、１８ 挿入管、２０，４２，７０，９０，１１０ 先端部、２２ 関節部、２４ 走査面、２８，７２，９２，１１２ 当接面、３０，７４，９４，１１４ 振動子、４０ 検出部、５０ 経食道プローブ、６０ 超音波診断装置本体、６２ 送受信部、６４ 制御部、６６ エコー信号処理部、６８ 信号処理部、７１ 外装ケース、７６，１１６ 固定ケース、７８Ａ,７８Ｂ 圧力検出器、８０Ａ，８０Ｂ 圧力センサ、８２Ａ，８２Ｂ 円筒ケース、８４Ａ，８４Ｂ ***膜、８６Ａ，８６Ｂ センサチップ、９６ 膜、９８ 圧力センサ、１０２ プーリ、１０４ ワイヤ、１０６ 可動部、１１８ 音響レンズ。 8 Subject, 10 Esophageal, 12 Heart, 14 Operation part, 16 Knob, 18 Insertion tube, 20, 42, 70, 90, 110 Tip part, 22 Joint part, 24 Scanning plane, 28, 72, 92, 112 Contact surface, 30, 74, 94, 114 transducer, 40 detection unit, 50 transesophageal probe, 60 ultrasonic diagnostic apparatus body, 62 transmission / reception unit, 64 control unit, 66 echo signal processing unit, 68 signal processing unit, 71 exterior Case, 76, 116 Fixed case, 78A, 78B Pressure detector, 80A, 80B Pressure sensor, 82A, 82B Cylindrical case, 84A, 84B Raised membrane, 86A, 86B Sensor chip, 96 membrane, 98 Pressure sensor, 102 Pulley, 104 Wire, 106 Movable part, 118 Acoustic lens.
Claims (6)
前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、
前記心臓の拍動成分を検出するために、前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力を検出する圧力検出手段と、
を含み、
前記圧力検出手段は、前記挿入管の伸長方向において前記振動子の前後に設けられた２つの圧力検出器により構成される、ことを特徴とする経食道プローブ。 Provided in the insertion tube to be inserted into the esophagus of a living body, a measuring unit having a transducer for transmitting and receiving ultrasonic waves in front of the heart via the esophageal wall,
A positioning mechanism for abutting the abutment surface of the measuring unit against the esophageal wall;
Pressure detecting means for detecting a pressing force applied from the esophageal wall to the contact surface in order to detect the pulsating component of the heart;
Only including,
The transesophageal probe is characterized in that the pressure detection means includes two pressure detectors provided before and after the vibrator in the extending direction of the insertion tube .
前記各圧力検出器は前記食道壁側にドーム状に膨らんでいる、ことを特徴とする経食道プローブ。 The transesophageal probe according to claim 1,
The transesophageal probe, wherein each pressure detector swells in a dome shape on the esophageal wall side .
前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、
前記心臓の拍動成分を検出するために、前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力を検出する圧力検出手段と、
を含み、
前記圧力検出手段は、
前記当接面を有し、内部に媒体が入れられた媒体収容室と、
前記媒体収容室に入れられた媒体の圧力を検出する圧力センサと、
を備え、
前記当接面は、前記振動子の前方に離間して設けられ、前方へ膨らんだ柔軟性を有する部材で構成されたことを特徴とする経食道プローブ。 A measurement unit that is inserted into the esophagus of a living body and has a vibrator that transmits and receives ultrasound to the heart in front through the esophagus wall
A positioning mechanism for abutting the abutment surface of the measuring unit against the esophageal wall;
Pressure detecting means for detecting a pressing force applied from the esophageal wall to the contact surface in order to detect the pulsating component of the heart;
Including
The pressure detecting means includes
A medium accommodating chamber having the abutting surface and having a medium contained therein;
A pressure sensor for detecting the pressure of the medium placed in the medium storage chamber;
With
The transesophageal probe is characterized in that the abutment surface is formed of a flexible member that is provided in front of the transducer and is swelled forward.
前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、
前記心臓の拍動成分を検出するために、前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力を検出する圧力検出手段と、
を含み、
前記計測部は、
前記振動子を収容し且つ前記当接面を有する可動部を前後動可能に案内する案内手段と、
前記可動部を前方へ付勢する付勢手段と、
を有し、
前記圧力検出手段は前記可動部に加えられる押圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする経食道プローブ。 A measurement unit that is inserted into the esophagus of a living body and has a vibrator that transmits and receives ultrasound to the heart in front through the esophageal wall;
A positioning mechanism for abutting the abutment surface of the measuring unit against the esophageal wall;
Pressure detecting means for detecting a pressing force applied from the esophageal wall to the contact surface in order to detect the pulsating component of the heart;
Including
The measuring unit is
Guiding means for accommodating the vibrator and guiding the movable part having the contact surface so as to move back and forth;
Biasing means for biasing the movable part forward;
Have
The transesophageal probe characterized in that the pressure detecting means is a pressure sensor for detecting a pressing force applied to the movable part.
前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、
前記心臓の拍動成分を検出するために、前記心臓の拍動によって生じる前記計測部の運動を検出する運動検出手段と、
を含み、
前記運動検出手段は加速度センサであり、当該加速度センサにより前記計測部について動的な運動量が検出される、ことを特徴とする経食道プローブ。 A measurement unit that is inserted into the esophagus of a living body and has a vibrator that transmits and receives ultrasound to the heart in front through the esophagus wall
A positioning mechanism for abutting the abutment surface of the measuring unit against the esophageal wall;
Motion detecting means for detecting the motion of the measuring unit caused by the heart beat in order to detect the heart beat component;
Only including,
The transesophageal probe characterized in that the motion detection means is an acceleration sensor, and a dynamic amount of motion is detected for the measurement unit by the acceleration sensor .
前記経食道プローブは、
生体の食道内に挿入され、食道壁を介して前方の心臓に超音波を送受信する振動子を有する計測部と、
前記計測部の当接面を食道壁に当接させる位置決め機構と、
前記食道壁から前記当接面に与えられる押圧力、あるいは、前記心臓の拍動によって生じる前記計測部の運動を検出する検出手段と、
を有し、
更に、前記検出手段の検出結果に基づいて前記心臓の拍動成分を検出する信号処理部が設けられ、
前記信号処理部は前記検出手段の検出結果から呼吸による動き成分を排除することにより前記心臓の拍動成分を検出する、ことを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasound diagnostic apparatus having a transesophageal probe,
The transesophageal probe is
A measurement unit that is inserted into the esophagus of a living body and has a vibrator that transmits and receives ultrasound to the heart in front through the esophageal wall;
A positioning mechanism for abutting the abutment surface of the measuring unit against the esophageal wall;
A detecting means for detecting a pressing force applied to the contact surface from the esophageal wall, or a movement of the measuring unit caused by the pulsation of the heart;
Have
Furthermore, the signal processing unit is provided we are detecting a beat component of the heart based on a detection result of said detecting means,
The ultrasonic diagnostic apparatus, wherein the signal processing unit detects a pulsation component of the heart by excluding a motion component due to respiration from a detection result of the detection means .
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