JPH0542155A - 体腔内超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 先端硬性部に発振周波数の異なる複数の超音
波探触子を設けた体腔内超音波診断装置において、超音
波伝達媒体あるいは生体内における超音波の減衰量を制
御して、超音波画像を表示する画像表示装置の感度の切
り替えを簡単かつ容易にした体腔内超音波診断装置を提
供する。 【構成】 先端硬性部（１）に高周波超音波探触子（１
１）と低周波超音波探触子（１２）とを設け、高周波超
音波探触子（１１）の開口径を低周波超音波探触子（１
２）の開口径よりも大きくして、高周波超音波探触子
（１１）から発振する超音波の超音波伝達媒体あるいは
生体内における減衰量が、低周波超音波探触子（１２）
のそれとほぼ同じになるようにした体腔内超音波診断装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機械走査式の体腔内超音
波診断装置に関するものであり、特に挿入部の先端部に
複数の超音波探触子を設け、被検体に応じて超音波の発
振周波数を切り替えることのできる探触子超音波診断装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、体腔内超音波診断装置として、挿
入部の先端に複数の超音波探触子を組み込んだ回転体を
設け、この回転体を駆動手段によって回転させて体腔内
を走査し、被検体の超音波画像を得るようにしたものが
提案されている。図１３は、このような複数の超音波探
触子を具える従来の体腔内超音波診断装置の先端硬性部
の構成を示す断面図である。この従来の装置は、高周波
探触子５１と低周波探触子５２とを備えており、高周波
探触子５１を胃や十二指腸、大腸などの内壁組織を精密
に診断するのに用い、この高周波探触子５１よりは発振
周波数が低い低周波探触子５２を胃等を介して膵臓や周
辺臓器の診断に用いるようにしている。図１に示すよう
に、これらの周波数の異なる複数の超音波探触子５１、
５２はその開口径ａとｂが同じに設計されていた。また
これらの探触子を組み込んだ回転体５３は、音響窓５４
（先端カバー）の中に超音波伝達媒体５５を介して封入
されている。この超音波伝達媒体５５は、通常、気泡が
発生しにくく、また回転体５３等が錆びにくい等の理由
から、パラフィンやひまし油等の油類が使用されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、超音波
は周波数が高くなるほどその吸収減衰が大きく、したが
って、開口径が同一の超音波探触子５１、５２から発生
する超音波の減衰量は、高周波の超音波探触子５１のほ
うが大きいものとなる。さらに、この傾向は超音波伝達
媒体５５の粘度が高くなるほど顕著に現れ、したがっ
て、伝達媒体として水よりも油類を使用した場合に一層
超音波の減衰量が大きくなる。

【０００４】従来の装置では、上述した通り、高周波探
触子５１の開口径も、低周波探触子５２の開口径も同じ
であったため、超音波の減衰量が高周波探触子５１にお
いて大きくなる。このため、モニタ上に表示される超音
波画像の総合感度が高周波探触子５１を用いて走査を行
ったときのほうが、低周波探触子５２を用いた場合に比
して著しく悪かった。このため、外部スィッチ等で、超
音波探触子５１、５２を切り替えて、超音波画像のモニ
タ表示を切り替えるたびに、各探触子の超音波の減衰量
に合わせて、超音波画像観測装置のゲイン、コントラス
ト等を適正な値に設定し直す必要があった。このため、
超音波探触子５１、５２を切り替えるたびに、煩雑な再
設定操作が必要となり、検査時間が増加して、術者及び
患者の負担が大いという欠点があった。

【０００５】本発明は、ひとつの音響窓のなかに組み込
まれた周波数の異なる複数の超音波探触子のうち、高周
波探触子から発振する超音波の超音波伝達媒体による減
衰を低周波探触子のそれに比べて抑えることで、周波数
の切り替え時の繁雑な操作を不要とし、検査時間の短縮
を図ることのできる体腔内超音波診断装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題及び作用】上記課題を解
決するために、本発明の体腔内超音波診断装置は、挿入
部の先端部に中心周波数が異なる複数の超音波探触子を
設け、これらの超音波探触子から発振する超音波を用い
て被検体を走査する体腔内超音波診断装置において、前
記複数個の超音波探触子の開口を超音波探触子の周波数
が高いほど大きくしたことを特徴とするものである。

【０００７】このように、本発明の体腔内超音波診断装
置では、超音波探触子の開口径を超音波探触子の周波数
が高いほど大きくするように構成しているため、高周波
探触子から発振する超音波ビームの減衰が少なくなる。
したがって、超音波画像をモニタする際の総合感度を、
超音波探触子の開口径を変えることで補正することがで
き、超音波探触子を切り替えても超音波観測装置のゲイ
ン、コントラスト等の設定し直す必要がなくなる。この
結果、検査時間を短縮することができ、術者、および患
者の負担を軽減することができる。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の体腔内超音波診断装置の第
１実施例の全体の構成を示す図である。図１に示すよう
に、本発明の体腔内超音波診断装置は、先端硬性部１、
湾曲部２、及び軟性部３とからなる挿入部４、内部に超
音波探触子の回転駆動手段を具える超音波操作部５、挿
入部４の湾曲操作及び送気送水、吸引操作をするための
内視鏡操作部６、ユニバーサルコード７、内視鏡コネク
タ８、電気ケーブルコード９及び電気コネクタ１０とか
ら構成されている。挿入部４、超音波操作部５、内視鏡
操作部６は順次連続して接続されており、内視鏡操作部
６には更に、ユニバーサルコード７を介して内視鏡コネ
クタ８が接続されている。またユニバーサルコード７の
先端は電気ケーブルコード９が分岐して、その先に電気
コネクタ１０が接続されている。内視鏡コネクタ８は図
示しないビデオプロセッサに、また電気コネクタ１０は
図示しない超音波観測装置にそれぞれ接続して、光学的
画像及び超音波画像をそれぞれモニタ（図示せず）上に
映出するように構成している。

【０００９】図２は、先端硬性部１の内部構造を示す断
面図である。先端硬性部１の内部には、周波数の高い超
音波を発振する高周波超音波探触子１１と、これより発
振周波数の低い低周波探触子１２とを組み込んだ回転体
１３が、支持部１５に２つのベアリング１４を介してラ
ジアル方向に回動自在に設置されている。回転体１３の
周囲は、薄肉の硬質ポリエチレン等のプラスチック製の
音響窓１６（先端カバー）１６で覆われており、回転体
１３と音響窓１６との間の空間には、ひまし油あるいは
流動パラフィンなどの、気泡が発生しにくく、先端硬性
部を構成する金属部品の錆を防止でき、かつ外部に漏れ
ても人体に対して安全である超音波伝達媒体１７が充填
されている。回転体１３は、中空可撓性の駆動軸１９に
接続されており、この駆動軸１９は超音波操作部５に設
けた回転駆動手段からの回転駆動力を回転体１３に伝え
ると共に、内部に複数本の信号ケーブル（同軸ケーブ
ル）１８を挿通しており、この信号ケーブル１８を介し
て探触子１１、１２に超音波送受信信号を伝達する。挿
入部４を体腔内に挿入し、上述の回転体１３の回転させ
ると共に、超音波を送受信して被検体を回転走査し、挿
入軸に対して垂直方向に３６０°の超音波断層像を得る
ことができる。なお、超音波伝達媒体１７は、ベアリン
グ１４間の隙間１４ａから駆動軸１９のガイドチューブ
（図示せず）内まで充填してある。

【００１０】図３は、図１に示す先端硬性部１の超音波
探触子１１、１２の回転中心軸に対する横断面図であ
る。回転体１３の回転中心Ｓ１と、先端カバー１６の中
心軸とは一致させてある。高周波探触子１１の開口径ａ
と低周波探触子１２の開口径ｂとの間には“ａ＞ｂ”の
関係がある。それぞれの探触子１１、１２の音響整合レ
ンズ２０にはエポキシ系の凹面レンズが使用されてい
る。高周波探触子１１の超音波断層像と、低周波探触子
１２の超音波断層像は、内視鏡操作部６に設けた周波数
切り替えスィッチ２１（図１参照）を必要に応じて切り
替えることによって、図示しない超音波観測装置のモニ
タ上に表示される。

【００１１】図３に明らかな通り、高周波探触子１１の
開口径ａが低周波探触子１２の開口径ｂよりも大きく設
定されているため、超音波伝達媒体１７による高周波探
触子１１から発振する超音波の減衰量が少なくてすむ。
この結果、超音波観測装置のモニタに表示される超音波
断層像の感度レベルが、高周波数の場合と低周波数の場
合とでほぼ同じになり、周波数の切り替えのたびに超音
波観測装置のレベル設定を変更する必要がなくなる。

【００１２】なお、生体組織内での超音波の減衰は、超
音波探触子の周波数にほぼ比例することが知られてい
る。よって、二つの超音波探触子から同一の距離にある
被検体に超音波を照射して反射波を検出する場合は、超
音波の減衰の比率は超音波探触子の周波数の比率とほぼ
等しいこととなる。したがって、図４に示すように、こ
の減衰の比率を相殺するように探触子の開口面積を決定
するようにするのが好ましい。

【００１３】例えば、低周波超音波探触子１２の周波数
をｆｂ、高周波超音波探触子１１の周波数をｆａとする
とき、これらの探触子から同一距離にある被検体からの
反射波の減衰量の比率は、ｆｂ：ｆａとなる。そこで、
低周波超音波探触子の開口面積を１とするとき、高周波
超音波探触子の開口面積をｆａ／ｆｂとすれば、超音波
の減衰量を等しくすることができる。探触子が円形の場
合は、図４に示すように、低周波超音波探触子１２と高
周波超音波探触子１１の直径の比率を１：√ｆａ／ｆｂ
とすればよい。

【００１４】図５は、本発明の体腔内超音波診断装置の
第２実施例の構成を示す断面図である。図５に明らかな
通り、第２実施例では、回転体１３の回転中心Ｓ１か
ら、それぞれの超音波探触子１１、１２の表面までの距
離ｃ１、ｃ２（オフセット量）を、高周波探触子１１と
低周波探触子１２とでほぼ同じに構成した。この結果、
超音波探触子１１、１２から発振するそれぞれの超音波
の被検体から反射されてくる反射波の伝達時間がほぼ同
じとなり、超音波観測装置でオフセット量の切り替えを
行う必要がなくなる。この他の構成は第１実施例と同様
であるので、説明は省略する。

【００１５】図６及び図７は、本発明の体腔内超音波診
断装置の第３実施例を示す図であり、本発明の装置を使
って、被験者の体腔内を超音波診断しているときの状況
を示すものである。図６は、この状況の全容を示す線
図、図７は図５のｄ−ｄ’線に沿った断面図である。図
７に示すように、被検者の体外には発振器５０が取り付
けられており、この発振器５０からの信号を、そのとき
使用していない超音波探触子で受信して、超音波観測装
置のモニタ上に発振器５０の位置を表示することによ
り、超音波断層像のＵＰ方向を認識することができる。

【００１６】図８及び図９は、本発明の体腔内超音波診
断装置の第４実施例を示す図である。本実施例では、カ
テーテル型体腔内超音波プローブに本発明を適用したも
のであり、図８及び図９は超音波プローブの軸方向の部
分的断面図である。シース２２は外シース２２ａと内シ
ース２２ｂとからなる２重構造になっており、外シース
２２ａと内シース２２ｂ間に形成される間隙には、着色
された流体２３が充填されている。シース２２の内部に
は、超音波探触子を回転させる中空可撓性の駆動軸１９
が挿入されている。超音波プローブを長期にわたって使
用すると、駆動軸１９の外側表面がシース２２の内壁に
接触して、図９に示すように、シース２２の内壁が破れ
ることがある。このような場合、外シース２２ａと内シ
ース２２ｂとの間隙に充填された着色流体２３がシース
２２の内部に入り込むため、シース２２の端部を外から
見ると着色されたように見え、シース２２に完全に穴が
空いてしまう前にプローブの使用を中止することが可能
である。

【００１７】図１０乃至図１２は、本発明の体腔内超音
波診断装置の第５実施例を示す図である。本実施例は、
バルーンタイプの超音波プローブに本発明の装置を適用
したものであり、図１０はプローブの本体２４及び挿入
部２５の断面図、図１１は、挿入部２５の先端部２５ａ
を示す断面図である。図１０及び図１１に示すように、
本実施例のプローブは、プローブ本体２４、挿入部２
５、および図示しない駆動部にプローブ本体２４を接続
する接続部２６とから構成されている。駆動部内に設け
られた、回転駆動手段の回転トルクを挿入部２５内に延
在するフレキシブルシャフト２７を介して回転体３５に
伝達する。回転体３５には高周波超音波探触子３４ａ，
低周波超音波探触子３４ｂが組み込まれており、回転体
３５を回転させて、被検体に応じて選択された超音波を
ラジアル方向に走査する。なお、フレキシブルシャフト
２７内を挿通する電気ケーブル（図示せず）を介して電
気信号を超音波探触子３４ａ，３４ｂに供給して、超音
波の送受信を行う。挿入部２５は、内シース２８と外シ
ース２９とからなる２重構造となっている。内シース２
８が外シース２９より長く、図１１に示すように先端部
２５ａでは内シース２８の先端が外シース２９から突出
している。内シース２８の先端は、先端硬質部３０によ
って閉塞されており、先端硬質部３０には着脱自在にキ
ャップ３２が取り付けられている。また、内シース２８
の側面の先端硬質部３０近傍には穴３１が設けられてい
る。内シース２８の内部には、フレキシブルシャフト２
７がプローブ本体２４から挿入部２５の先端部まで挿通
されており、フレキシブルシャフト２７の先端にはベア
リング３３を介して超音波探触子３４ａ，３４ｂを保持
する回転体３５が設けられている。外シース２９の先端
はベアリング３５の後端部まで延在している。

【００１８】挿入部２５の先端部２５ａには、キャップ
３２から外シース２９の先端にかけてバルーン３６が設
けられている。挿入部２５を体腔内に挿入した後、外シ
ース２９と内シース２８の間に形成されている第１の管
路４４を介して外部からバルーン２６内に液体を供給し
て、バルーン３６を膨らませ、この液体によって超音波
の伝達経路を確保したうえで超音波走査を行う。図１０
に示すように、外シース２９の手元側端部は、プローブ
本体２４の端部に設けられた筒状体３７にテーパ状の環
３８及び押さえ部材３９によって挟みこまれて固定され
ている。一方、内シース２８の手元側端部は、前記筒状
体３７の内側に嵌合させた内シース取り付け部材４０
に、テーパ状の環４１及び押さえ部材４２によって外シ
ースと同様に取り付けられている。筒状体３７と内シー
ス２８の外周との間にはＯリング４９を設けて、筒状体
３７を水密に保つと共に、筒状体３７をかつ着脱自在な
ものとしている。筒状体３７には吸水口４３が外シース
２９と内シース２８との間に形成されている第１の管路
４４に連通するように設けられており、内シース取り付
け部材４０には送水口４５を、フレキシブルシャフト２
７と内シース２８の間に形成されている第２の管路４６
に連通するように設けられている。

【００１９】図１２は、挿入部２５の先端部２５ａのフ
レキシブルシャフト２７と回転体３５との間に設けた軸
受け３３の断面図である。図１２に明らかな通り、軸受
け３３の外周部には、前記第２の管路４６に連通する複
数の切り欠き４７が設けられている。

【００２０】第５実施例においては、プローブ本体２４
に設けた筒状体３７、外シース２９、先端部２５ａに設
けたバルーン３６及び先端キャップ３２とでバルーンユ
ニットを形成しており、キャップ３２を内シース２８の
先端に設けた硬質部材３０から引き抜いておき、次いで
手元側の筒状体３７を内シース取り付け部材４０から挿
入方向に引き抜くことにより、バルーンユニット４８の
取り外しが可能であり、別のバルーンユニットと交換す
ることができる。

【００２１】また、バルーン３６を膨らませる際は、内
シース取り付け部材４０に設けた送水口４５から送液し
（図１０）、液は第２の管路４６、軸受け３５に形成さ
れた切り欠き４７（図１２）を通り、内シース２８の先
端部に送られる。この先端部に設けた超音波探触子３４
ａ，３４ｂの周辺が超音波伝達媒体で満たされた後、媒
体は更に内シース２８先端部に設けた穴３１を通ってバ
ルーン３６内に充填され、バルーン３６が膨らむ（図１
１）。脱液の際には、筒状体３７に設けた吸水口４３
（図１０）に負圧をかけ、バルーン３６内に充填されて
いた媒体を第１の管路を介して吸水口４３から吸い出す
ようにする。

【００２２】このように、本実施例では、先端キャップ
３２と筒状体３７を外すだけでバルーンユニットを着脱
することができるため、バルーン３６が壊れた場合で
も、高価な探触子３４ａ，３４ｂは取り換える事なく、
バルーンユニットのみを交換することができるため、低
コスト化を図ることができる。また、バルーンユニット
をディスポーザルタイプにすることによって、衛生状態
の向上を図ることもできる。また、送水を行ったとき
に、探触子３４ａ，３４ｂの回りに気泡が混入するが、
本実施例では、送脱水が一方通行となるように構成され
ているため、伝達媒体が停滞せず、探触子３４ａ，３４
ｂ近傍に気泡が溜まりにくい。すなわち、第２の管路４
６からの送液により、探触子３４ａ，３４ｂのまわりに
ついた気泡が内シース２８の先端に設けた穴３１から容
易にバルーン３６内に移動し、更にこの気泡も第１の管
路４４から容易に吸引される。したがって、超音波の伝
達経路に気泡が存在しないため、超音波の減衰の度合が
少なく、より良好な超音波画像を得ることができる。

【発明の効果】体腔内超音波診断装置の挿入部先端に設
けた複数の超音波探触子の開口を、これらの超音波探触
子の周波数が高くなるほど大きく設定しているため、高
周波超音波探触子から発せられる超音波の減衰量が押さ
えられる。従って、超音波探触子の開口径を変えること
で、複数の超音波探触子から得る超音波画像の総合感度
の補正を行うことができるため、各超音波探触子の画像
を切り替えてモニタ表示するときに、観測装置の設定値
を変える必要がなくなり、したがって検査時間の短縮を
図り術者、患者の双方の負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の体腔内超音波診断装置の全体の構成を
示す図である。

【図２】本発明の体腔内超音波診断装置の第１実施例の
先端部の構成を示す断面図である。

【図３】本発明の体腔内超音波診断装置の第１実施例の
先端部の挿入方向に対する断面図である。

【図４】本発明の体腔内超音波診断装置の第１実施例の
変形例を示す図である。

【図５】本発明の体腔内超音波診断装置の第２実施例の
先端部の挿入方向に対する断面図である。

【図６】本発明の体腔内超音波診断装置の第３実施例の
使用状態を示す線図である。

【図７】本発明の体腔内超音波診断装置の第３実施例の
使用状態を示す線図である。

【図８】本発明の体腔内超音波診断装置の第４実施例の
部分的断面図である。

【図９】本発明の体腔内超音波診断装置の第４実施例の
部分的断面図である。

【図１０】本発明の体腔内超音波診断装置の第５実施例
の挿入部を示す断面図である。

【図１１】本発明の体腔内超音波診断装置の第５実施例
の挿入部を示す断面図である。

【図１２】本発明の体腔内超音波診断装置の第５実施例
の挿入部先端の挿入方向に対する断面図である。

【図１３】従来の体腔内超音波診断装置の挿入部先端の
挿入方向に対する断面図である。

【符号の説明】

１ 先端硬性部 ４ 挿入部 ５ 超音波操作部 ６ 内視鏡操作部 １１、１２、３４ａ，３４ｂ 超音波探触子 １３、３５ 回転体 １４、３３ ベアリング １６ 音響窓 １７ 超音波伝達媒体 １９、２７ フレキシブルシャフト ２１ 発振器 ２２ シース ２２ａ，２９ 外シース ２２ｂ、２８ 内シース ２３ 流体 ２４ プローブ本体 ２５ 挿入部 ３１ 穴 ３２ キャップ ３６ バルーン ３７ 筒状体 ４０ 内シース取り付け部材 ４３ 吸水口 ４４ 第１管路 ４５ 送水口 ４６ 第２管路 ４７ 切り欠き ４８ バルーンユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 挿入部の先端部に中心周波数が異なる複
   数の超音波探触子を設け、これらの超音波探触子から発
   振する超音波を用いて被検体を走査する体腔内超音波診
   断装置において、前記複数個の超音波探触子の開口を超
   音波探触子の周波数が高いほど大きくしたことを特徴と
   する体腔内超音波診断装置。