JPH08238239A - 超音波診断プローブ - Google Patents
超音波診断プローブInfo
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- JPH08238239A JPH08238239A JP7353826A JP35382695A JPH08238239A JP H08238239 A JPH08238239 A JP H08238239A JP 7353826 A JP7353826 A JP 7353826A JP 35382695 A JP35382695 A JP 35382695A JP H08238239 A JPH08238239 A JP H08238239A
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Classifications
-
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/06—Measuring blood flow
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Abstract
(57)【要約】
【課題】超音波信号をあるパターンで血管の軸の周りで
掃引することができるカテーテル−ベースの超音波結像
装置を提供する。 【解決手段】本発明の一実施例によれば、血管の内部表
面の特性の影像を得るカテーテル装置が提供される。カ
テーテル装置は、血管内に挿入するようになっている外
側管状要素、外側管状要素の内部に配置された回転可能
な内側管状要素、および内側管状要素の内部に配置さ
れ、血管の外部に配置された超音波信号源に結合する非
回転音響導波管、を備えている。内側管状要素は、モー
タのような、外部駆動部材を使用して血管の軸の周りで
回転される。内側管状要素には音響導波管の遠端からの
超音波信号を外側管状要素を通して血管の軸に対して所
定角度で導く音響反射要素または音響屈折要素が設けら
れている。外側管状要素と内側管状要素との間に配置さ
れた殺菌済み流体が、超音波信号の管内への音響結合を
行い、更に回転要素の潤滑を行なう。
掃引することができるカテーテル−ベースの超音波結像
装置を提供する。 【解決手段】本発明の一実施例によれば、血管の内部表
面の特性の影像を得るカテーテル装置が提供される。カ
テーテル装置は、血管内に挿入するようになっている外
側管状要素、外側管状要素の内部に配置された回転可能
な内側管状要素、および内側管状要素の内部に配置さ
れ、血管の外部に配置された超音波信号源に結合する非
回転音響導波管、を備えている。内側管状要素は、モー
タのような、外部駆動部材を使用して血管の軸の周りで
回転される。内側管状要素には音響導波管の遠端からの
超音波信号を外側管状要素を通して血管の軸に対して所
定角度で導く音響反射要素または音響屈折要素が設けら
れている。外側管状要素と内側管状要素との間に配置さ
れた殺菌済み流体が、超音波信号の管内への音響結合を
行い、更に回転要素の潤滑を行なう。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は血管内超音波結像用カテ
ーテル装置に関するものであり、更に詳細には、超音波
ビームを血管内部の関係する区域を通じて連続的に回転
させる非回転音響結像導波管を備えたカテーテルに関す
る。
ーテル装置に関するものであり、更に詳細には、超音波
ビームを血管内部の関係する区域を通じて連続的に回転
させる非回転音響結像導波管を備えたカテーテルに関す
る。
【0002】
【従来の技術】超音波結像装置はカテーテル−ベースの
プローブに使用して人体の血管の内面特性の高鮮明度の
影像を発生するのにますます価値のあるものになってい
る。カテーテル−ベースのプローブは典型的に血管系内
の血管に挿入するようになっている柔軟な管状要素を備
えている。たとえば、このようなプローブを冠状動脈管
を検査し、管内に存在する狭窄または閉鎖を確認するた
めに患者の大腿動脈に挿入することができる。この手順
は患者に対する危険および関連する回復時間を増大する
ことがある、より侵入的な診断法の必要性を避けること
ができる。カテーテルに基づく超音波結像は、血管形
成、アテレクトミー(atherectomy)、レーザ削摩、お
よび薬品分配のような、介在治療の有効性を、このよう
な治療を最も有効な場所に特に導くことができるように
し、このような治療の結果を評価することにより、向上
することも知られている。
プローブに使用して人体の血管の内面特性の高鮮明度の
影像を発生するのにますます価値のあるものになってい
る。カテーテル−ベースのプローブは典型的に血管系内
の血管に挿入するようになっている柔軟な管状要素を備
えている。たとえば、このようなプローブを冠状動脈管
を検査し、管内に存在する狭窄または閉鎖を確認するた
めに患者の大腿動脈に挿入することができる。この手順
は患者に対する危険および関連する回復時間を増大する
ことがある、より侵入的な診断法の必要性を避けること
ができる。カテーテルに基づく超音波結像は、血管形
成、アテレクトミー(atherectomy)、レーザ削摩、お
よび薬品分配のような、介在治療の有効性を、このよう
な治療を最も有効な場所に特に導くことができるように
し、このような治療の結果を評価することにより、向上
することも知られている。
【0003】これらカテーテルの超音波結像装置は典型
的に外部の電気的刺激に応答して超音波信号を発生する
圧電変換器を備えている。超音波信号は内部の関係ある
区域に導かれ、そこで管の内面に達するまで血管を通し
て伝播する。信号の反射、または反響は圧電変換器に戻
り、圧電変換器はこれら反響を対応する電気信号に変換
する。電気信号は次に集められ、処理され、CRT画面
上に二次元影像として表示される。
的に外部の電気的刺激に応答して超音波信号を発生する
圧電変換器を備えている。超音波信号は内部の関係ある
区域に導かれ、そこで管の内面に達するまで血管を通し
て伝播する。信号の反射、または反響は圧電変換器に戻
り、圧電変換器はこれら反響を対応する電気信号に変換
する。電気信号は次に集められ、処理され、CRT画面
上に二次元影像として表示される。
【0004】管の内面域の完全な影像を得るためには、
超音波信号を管軸の周りにパターンを成して掃引する必
要がある。超音波信号を所要パターンで掃引する各種手
法が提案されており、それらには圧電変換器をカテーテ
ルの遠端に設置することが関係している。変換器を直接
回転して超音波信号を所要パターンで掃引することがで
き、または変換器をカテーテル内部に固定し、反射面を
回転して超音波信号を所要パターンで掃引することがで
きる。Yockに対してMETHOD FOR INTRAVASCULARTWO-DIME
NTIONAL ULTRASONOGRAPHY AND RECANALIZATIONについて
発行された米国特許第5,000,185号を参照のこと。この
文献では、回転のトルクはカテーテルを通してトルクケ
ーブルにより変換器または反射面に接続されている外部
モータにより供給される。代わりに、流体結合タービン
をカテーテルの遠端に設置して回転トルクを供給するこ
とができる。Yeungその他に対しTURBINE DRIVE MECHANI
SMFORSTEERING ULTRASOUND SIGNALSについて発行された
米国特許第5,271,402号を参照。更に他の代わりの手法
では、マイクロモータをカテーテルの遠端に設置して回
転トルクを供給することができる。Bomその他に対して
DISPOSABLE INTRA-LUMINAL ULTRASONIC INSTRUMENTに
ついて発行された米国特許第5,176,141号を参照。
超音波信号を管軸の周りにパターンを成して掃引する必
要がある。超音波信号を所要パターンで掃引する各種手
法が提案されており、それらには圧電変換器をカテーテ
ルの遠端に設置することが関係している。変換器を直接
回転して超音波信号を所要パターンで掃引することがで
き、または変換器をカテーテル内部に固定し、反射面を
回転して超音波信号を所要パターンで掃引することがで
きる。Yockに対してMETHOD FOR INTRAVASCULARTWO-DIME
NTIONAL ULTRASONOGRAPHY AND RECANALIZATIONについて
発行された米国特許第5,000,185号を参照のこと。この
文献では、回転のトルクはカテーテルを通してトルクケ
ーブルにより変換器または反射面に接続されている外部
モータにより供給される。代わりに、流体結合タービン
をカテーテルの遠端に設置して回転トルクを供給するこ
とができる。Yeungその他に対しTURBINE DRIVE MECHANI
SMFORSTEERING ULTRASOUND SIGNALSについて発行された
米国特許第5,271,402号を参照。更に他の代わりの手法
では、マイクロモータをカテーテルの遠端に設置して回
転トルクを供給することができる。Bomその他に対して
DISPOSABLE INTRA-LUMINAL ULTRASONIC INSTRUMENTに
ついて発行された米国特許第5,176,141号を参照。
【0005】圧電変換器をカテーテルの遠端に設置する
ことには多数の欠点がある。変換器はプローブが冠状動
脈を結像しているとき患者内部に繊維性攣縮を誘起する
可能性のある漏洩電流を発することがある。変換器を外
部回路に接続する電気ワイヤは本来的にアンテナとして
働き、カテーテル法実験室の環境内に存在する無線周波
(RF)妨害を受ける。このRF妨害は変換器にまたは
変換器から進行する電気信号に雑音として現われること
があり、これは二次元影像を歪める。
ことには多数の欠点がある。変換器はプローブが冠状動
脈を結像しているとき患者内部に繊維性攣縮を誘起する
可能性のある漏洩電流を発することがある。変換器を外
部回路に接続する電気ワイヤは本来的にアンテナとして
働き、カテーテル法実験室の環境内に存在する無線周波
(RF)妨害を受ける。このRF妨害は変換器にまたは
変換器から進行する電気信号に雑音として現われること
があり、これは二次元影像を歪める。
【0006】変換器をカテーテルの遠端に設置すること
の他の欠点は超音波信号の周波数を変える困難さが増大
するということである。圧電変換器にはその厚さによっ
て決まる動作周波数がある。プローブのオペレータにと
っては一層精密な像解像度を得るためにまたは管内の関
係する特定の範囲を照明するために変換器の周波数を調
節したいことがある。変換器の厚さはカテーテルの遠端
内部に閉じこめられた空間により制限され、変換器をカ
テーテル法中容易に交換することはできない。
の他の欠点は超音波信号の周波数を変える困難さが増大
するということである。圧電変換器にはその厚さによっ
て決まる動作周波数がある。プローブのオペレータにと
っては一層精密な像解像度を得るためにまたは管内の関
係する特定の範囲を照明するために変換器の周波数を調
節したいことがある。変換器の厚さはカテーテルの遠端
内部に閉じこめられた空間により制限され、変換器をカ
テーテル法中容易に交換することはできない。
【0007】変換器をカテーテルの遠端に設置すること
の更に他の欠点はその関連する費用である。カテーテル
は病気の伝達を防ぐために一回の使用後典型的に捨てら
れる。変換器は製造費用が高く、それを処分するとプロ
ーブカテーテル法の既に高い費用が更に高くなる。その
上、更に解像度の高い変換器はとりわけ最も費用が高
く、このためこのような変換器の使用があまり望ましく
ない結像装置のために妨げられる傾向がある。
の更に他の欠点はその関連する費用である。カテーテル
は病気の伝達を防ぐために一回の使用後典型的に捨てら
れる。変換器は製造費用が高く、それを処分するとプロ
ーブカテーテル法の既に高い費用が更に高くなる。その
上、更に解像度の高い変換器はとりわけ最も費用が高
く、このためこのような変換器の使用があまり望ましく
ない結像装置のために妨げられる傾向がある。
【0008】これら従来技術の手法に対する代わりの方
法は圧電変換器を患者外部に設置し、超音波信号を音響
導波管を使用してカテーテル内に導くことである。超音
波信号を所要パターンで掃引するには、音響導波管全体
を、モータのような、外部装置により回転させる。Dias
その他に対しINTRACAVITY ULTRASOUND DIAGNOSTIC PROB
E USING FIBER ACOUSTIC WAVEGUIDESについて発行され
た米国特許第5,284,148号を参照。この方法はカテーテ
ルの使い捨て要素を実質的に極小にし、変換器選択の点
でオペレータに更に大きい柔軟性を与える。それにもか
かわらず、音響導波管の回転は比較的繊細な導波管に不
必要な機械的応力を加え、導波管を損傷するかまたはそ
の音響効率を小さくする可能性がある。
法は圧電変換器を患者外部に設置し、超音波信号を音響
導波管を使用してカテーテル内に導くことである。超音
波信号を所要パターンで掃引するには、音響導波管全体
を、モータのような、外部装置により回転させる。Dias
その他に対しINTRACAVITY ULTRASOUND DIAGNOSTIC PROB
E USING FIBER ACOUSTIC WAVEGUIDESについて発行され
た米国特許第5,284,148号を参照。この方法はカテーテ
ルの使い捨て要素を実質的に極小にし、変換器選択の点
でオペレータに更に大きい柔軟性を与える。それにもか
かわらず、音響導波管の回転は比較的繊細な導波管に不
必要な機械的応力を加え、導波管を損傷するかまたはそ
の音響効率を小さくする可能性がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、超音波信号
をあるパターンで血管の軸の周りで掃引することができ
るカテーテル−ベースの超音波結像装置を提供すること
を目的とする。
をあるパターンで血管の軸の周りで掃引することができ
るカテーテル−ベースの超音波結像装置を提供すること
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の教示によれば、
血管の内部特性の影像を得るカテーテル装置が提供され
る。カテーテル装置は、血管内に挿入するようになって
いる外側管状要素、外側管状要素の内部に設置されてい
る回転可能な内側管状要素、および内側管状要素の内部
に設置され且つ、血管の外部に設置された超音波信号源
に結合している非回転音響導波管、を備えている。内側
管状要素は、モータのような、外部駆動部材を使用して
血管の軸の周りを回転する。外側管状要素と内側管状要
素との間に設置された殺菌済み流体が超音波信号の管内
への音響結合を行い、更に回転要素の潤滑を行なう。
血管の内部特性の影像を得るカテーテル装置が提供され
る。カテーテル装置は、血管内に挿入するようになって
いる外側管状要素、外側管状要素の内部に設置されてい
る回転可能な内側管状要素、および内側管状要素の内部
に設置され且つ、血管の外部に設置された超音波信号源
に結合している非回転音響導波管、を備えている。内側
管状要素は、モータのような、外部駆動部材を使用して
血管の軸の周りを回転する。外側管状要素と内側管状要
素との間に設置された殺菌済み流体が超音波信号の管内
への音響結合を行い、更に回転要素の潤滑を行なう。
【0011】内側管状要素には音響導波管の遠端からの
超音波信号を外側管状要素を通して血管の軸に対して所
定角度で導く音響反射要素または音響屈折要素が設けら
れている。本発明の第1の実施例では、音響反射要素は
音響反射面を備えている。反射面は超音波信号を実質上
血管を横切る角度で導く。反射面は内側管状要素の遠端
に設けられ、内側管状要素と協同で回転する。本発明の
第2の実施例では、音響屈折要素は内側管状要素の遠端
に設置された音響屈折レンズを備えている。屈折レンズ
は超音波信号を血管の軸に対して10°から85°までの範
囲の角度で導く。
超音波信号を外側管状要素を通して血管の軸に対して所
定角度で導く音響反射要素または音響屈折要素が設けら
れている。本発明の第1の実施例では、音響反射要素は
音響反射面を備えている。反射面は超音波信号を実質上
血管を横切る角度で導く。反射面は内側管状要素の遠端
に設けられ、内側管状要素と協同で回転する。本発明の
第2の実施例では、音響屈折要素は内側管状要素の遠端
に設置された音響屈折レンズを備えている。屈折レンズ
は超音波信号を血管の軸に対して10°から85°までの範
囲の角度で導く。
【0012】好適実施例の下記詳細説明を考察すること
により当業者は非回転音響結像導波管を有する超音波診
断プローブを更に完全に理解する他、その別の利点およ
び目的をも理解するであろう。付図を参照することにす
る。
により当業者は非回転音響結像導波管を有する超音波診
断プローブを更に完全に理解する他、その別の利点およ
び目的をも理解するであろう。付図を参照することにす
る。
【0013】
【実施例】本発明は超音波信号を血管の軸の周りを回転
する回転パターンで掃引することができるカテーテル−
ベース超音波結像装置を提供する。一般に、本発明は非
回転音響導波管および回転反射要素または回転屈折要素
を備えて超音波信号を血管内部で所要パターンで導くカ
テーテル装置を提供する。
する回転パターンで掃引することができるカテーテル−
ベース超音波結像装置を提供する。一般に、本発明は非
回転音響導波管および回転反射要素または回転屈折要素
を備えて超音波信号を血管内部で所要パターンで導くカ
テーテル装置を提供する。
【0014】図1はカテーテル10の遠端を示す。カテー
テル10は人体の血管系内の血管内に挿入するようになっ
ている。カテーテル10は全般的に丸い先端14を有する細
長い外側管状要素12を備えている。外側管状要素12は、
ポリスチレン、ポリプロピレン、または他の形式のプラ
スチックのような、柔軟プラスチック材料の1回押し出
しとして形成することができる。外側管状要素12は必然
的に、不必要な摩擦なしに血管に容易に挿入することが
できる滑らかな表面を提供している。外側管状要素12を
実質的に音響的に透明な材料から構成して超音波信号を
それを通して伝達することができることが更に望まし
い。代わりに、実質的に透明な窓をカテーテル10の遠端
の領域に設けることができる。
テル10は人体の血管系内の血管内に挿入するようになっ
ている。カテーテル10は全般的に丸い先端14を有する細
長い外側管状要素12を備えている。外側管状要素12は、
ポリスチレン、ポリプロピレン、または他の形式のプラ
スチックのような、柔軟プラスチック材料の1回押し出
しとして形成することができる。外側管状要素12は必然
的に、不必要な摩擦なしに血管に容易に挿入することが
できる滑らかな表面を提供している。外側管状要素12を
実質的に音響的に透明な材料から構成して超音波信号を
それを通して伝達することができることが更に望まし
い。代わりに、実質的に透明な窓をカテーテル10の遠端
の領域に設けることができる。
【0015】内側管状要素18は外側管状要素12の内部に
同軸に設置されている。内側管状要素18は、1層以上の
コイル巻き金属ワイヤのような、捻りに対して剛い材料
から形成することができる。しかし、外側管状要素12と
は異なり、内側管状要素18は患者と接触しない。したが
って、内側管状要素18の滑らかさは、以下の説明から完
全に理解できる理由により、回転トルクに耐えるその能
力より重要度は少ない。内側管状要素18には更にその丸
い遠端22の直前に開口32が設けられている。遠端22は管
状要素の比較的薄い壁より厚く形成されているので、内
側管状要素18の端は弁に似ている。遠端22には反射面24
を支持する角張った部分がある。反射面24は内側管状要
素18の遠端22の角張った部分に付着された音響反射材料
の薄い皮膜から構成することができる。好適には、反射
面24の角度は内側管状要素18の軸に対して約45°である
が、代わりの角度を選択できることが明らかなはずであ
る。
同軸に設置されている。内側管状要素18は、1層以上の
コイル巻き金属ワイヤのような、捻りに対して剛い材料
から形成することができる。しかし、外側管状要素12と
は異なり、内側管状要素18は患者と接触しない。したが
って、内側管状要素18の滑らかさは、以下の説明から完
全に理解できる理由により、回転トルクに耐えるその能
力より重要度は少ない。内側管状要素18には更にその丸
い遠端22の直前に開口32が設けられている。遠端22は管
状要素の比較的薄い壁より厚く形成されているので、内
側管状要素18の端は弁に似ている。遠端22には反射面24
を支持する角張った部分がある。反射面24は内側管状要
素18の遠端22の角張った部分に付着された音響反射材料
の薄い皮膜から構成することができる。好適には、反射
面24の角度は内側管状要素18の軸に対して約45°である
が、代わりの角度を選択できることが明らかなはずであ
る。
【0016】音響導波管26は内側管状要素18の内部に同
軸に設置され、カテーテル10の長さ延長している。音響
導波管26の遠端は内側管状要素18の開口32にほぼ隣接し
ており、または開口32の直前にある。当技術で知られて
いるように、音響導波管は光学導波管、すなわち、光フ
ァイバーと同様である。音響導波管および光学導波管は
共に、典型的には中心のコアと、コアを囲みコアと親密
に音響接触している外側クラッドとを備えている。クラ
ッドの目的は音響信号をコアの中に閉じ込めておくこと
である。理想的には、導波管はクラッドから反射する音
響信号を案内し、コアの内部に止めておく。音響導波管
26は一般的に柔軟性の高いガラス材料から構成されてい
ることが認められる。
軸に設置され、カテーテル10の長さ延長している。音響
導波管26の遠端は内側管状要素18の開口32にほぼ隣接し
ており、または開口32の直前にある。当技術で知られて
いるように、音響導波管は光学導波管、すなわち、光フ
ァイバーと同様である。音響導波管および光学導波管は
共に、典型的には中心のコアと、コアを囲みコアと親密
に音響接触している外側クラッドとを備えている。クラ
ッドの目的は音響信号をコアの中に閉じ込めておくこと
である。理想的には、導波管はクラッドから反射する音
響信号を案内し、コアの内部に止めておく。音響導波管
26は一般的に柔軟性の高いガラス材料から構成されてい
ることが認められる。
【0017】次に図2はカテーテル10の近端を示してい
る。近端は、中に挿入された外側管状要素12の近端を受
けるようになっている首部分58を有するハウジング34か
ら構成されている。首部分58の内面56はハウジング34と
外側管状要素12との間の結合領域となっている。モータ
がハウジング34の内部に設けられ、固定子部分36、回転
子部分42、44、および誘導性コイル46から構成されてい
る。内側管状要素18の近端は軸方向に回転子部分42、44
と結合している。したがって、モータの回転子部分42、
44が固定子部分36に対して回転すると内側管状要素18が
同様に回転する。当技術で既知のとおり、内側管状要素
18の回転速さをモータを電気的に制御することにより制
御することができる。モータは100から20,000rpmの範囲
の回転速さで、好適には約1,600rpmの回転速さで動作す
ることが認められる。
る。近端は、中に挿入された外側管状要素12の近端を受
けるようになっている首部分58を有するハウジング34か
ら構成されている。首部分58の内面56はハウジング34と
外側管状要素12との間の結合領域となっている。モータ
がハウジング34の内部に設けられ、固定子部分36、回転
子部分42、44、および誘導性コイル46から構成されてい
る。内側管状要素18の近端は軸方向に回転子部分42、44
と結合している。したがって、モータの回転子部分42、
44が固定子部分36に対して回転すると内側管状要素18が
同様に回転する。当技術で既知のとおり、内側管状要素
18の回転速さをモータを電気的に制御することにより制
御することができる。モータは100から20,000rpmの範囲
の回転速さで、好適には約1,600rpmの回転速さで動作す
ることが認められる。
【0018】圧電変換器52もハウジング34の室50の中に
設置されている。圧電変換器52は凸面および凹面のある
球形状をしており、所要の厚さおよび曲率半径に機械加
工された結晶材料から構成されている。当技術で既知の
とおり、変換器52の厚さは変換器の出力音響信号の周波
数を支配し、変換器の曲率半径はその焦点を支配する。
圧電変換器52の凸面および凹面を更に変換器の音響発生
能力を改善するようにクロムおよび/または金の電極膜
で金属化することができる。音響導波管26の近端54は変
換器52の焦点の位置にある。電気信号が、圧電変換器52
が周波数が10MHzと50MHzとの間の超音波範囲にある送出
音響信号を発生するように、圧電変換器52を駆動する。
設置されている。圧電変換器52は凸面および凹面のある
球形状をしており、所要の厚さおよび曲率半径に機械加
工された結晶材料から構成されている。当技術で既知の
とおり、変換器52の厚さは変換器の出力音響信号の周波
数を支配し、変換器の曲率半径はその焦点を支配する。
圧電変換器52の凸面および凹面を更に変換器の音響発生
能力を改善するようにクロムおよび/または金の電極膜
で金属化することができる。音響導波管26の近端54は変
換器52の焦点の位置にある。電気信号が、圧電変換器52
が周波数が10MHzと50MHzとの間の超音波範囲にある送出
音響信号を発生するように、圧電変換器52を駆動する。
【0019】カテーテル10は更に外側管状要素12および
ハウジング34の中に入っている音響結合流体30を備えて
いる。流体30は外側管状要素12と内側管状要素18との
間、および内側管状要素18と音響導波管26との間の空間
を埋めている。ハウジング34の室50の内側の流体は変換
器52が発生する音響信号を音響導波管26に結合させる。
同様に、カテーテル10の遠端にある流体は音響導波管、
反射面24、および外側管状要素12の間で音響信号を結合
させる。変換器52の、および音響導波管26の両端の音響
インピーダンス整合層は変換器と導波管の近端との間の
他、導波管の遠端と末端結合流体との間でも音響信号の
効率良い伝導を行なうことが認められる。同時に、流体
30は回転する内側管状要素18と回転しない外側管状要素
12および音響導波管26との間の潤滑剤として働く。
ハウジング34の中に入っている音響結合流体30を備えて
いる。流体30は外側管状要素12と内側管状要素18との
間、および内側管状要素18と音響導波管26との間の空間
を埋めている。ハウジング34の室50の内側の流体は変換
器52が発生する音響信号を音響導波管26に結合させる。
同様に、カテーテル10の遠端にある流体は音響導波管、
反射面24、および外側管状要素12の間で音響信号を結合
させる。変換器52の、および音響導波管26の両端の音響
インピーダンス整合層は変換器と導波管の近端との間の
他、導波管の遠端と末端結合流体との間でも音響信号の
効率良い伝導を行なうことが認められる。同時に、流体
30は回転する内側管状要素18と回転しない外側管状要素
12および音響導波管26との間の潤滑剤として働く。
【0020】動作時、カテーテル10の遠端は患者の、大
腿動脈のような、血管に挿入される。カテーテル10の内
側管状要素18および音響導波管26はまだ外側管状要素12
に挿入することができない。その代わり、外側管状要素
12にカテーテルのオペレータがカテーテルの遠端を、冠
状動脈のような、所要場所に操縦できるようにするガイ
ドワイヤを入れることができる。ガイドワイヤは更にカ
テーテルが血管を通して進行するにつれてオペレータが
カテーテルの進行を蛍光透視法のような外部結像法を用
いることにより監視することができるようにする。所要
場所に到達すると、オペレータはガイドワイヤを取り外
し、内側管状要素18および音響導波管26を外側管状要素
12の内部のその場所に挿入することができる。
腿動脈のような、血管に挿入される。カテーテル10の内
側管状要素18および音響導波管26はまだ外側管状要素12
に挿入することができない。その代わり、外側管状要素
12にカテーテルのオペレータがカテーテルの遠端を、冠
状動脈のような、所要場所に操縦できるようにするガイ
ドワイヤを入れることができる。ガイドワイヤは更にカ
テーテルが血管を通して進行するにつれてオペレータが
カテーテルの進行を蛍光透視法のような外部結像法を用
いることにより監視することができるようにする。所要
場所に到達すると、オペレータはガイドワイヤを取り外
し、内側管状要素18および音響導波管26を外側管状要素
12の内部のその場所に挿入することができる。
【0021】このガイドワイヤを準備するため、図1の
外側管状要素12は、図7で更に図解するように、外側管
状要素の内面に内向き凹み17を設けて内腔15を別に備え
ることができる。内腔15はカテーテル10の長さの大部分
を延びるガイドワイヤ19を外側管状要素12の遠端の前の
点13まで運ぶことができる。ガイドワイヤ19は外側管状
要素12の遠端までずっと延びてはいない。そうしない
と、ガイドワイヤが超音波結像動作を邪魔することがあ
る。
外側管状要素12は、図7で更に図解するように、外側管
状要素の内面に内向き凹み17を設けて内腔15を別に備え
ることができる。内腔15はカテーテル10の長さの大部分
を延びるガイドワイヤ19を外側管状要素12の遠端の前の
点13まで運ぶことができる。ガイドワイヤ19は外側管状
要素12の遠端までずっと延びてはいない。そうしない
と、ガイドワイヤが超音波結像動作を邪魔することがあ
る。
【0022】カテーテル10を使用する超音波結像動作を
図4のブロック図を参照して説明する。オペレータはス
キャナ制御装置64に指令を与え、スキャナ制御装置64は
モータ制御装置66および変換器制御装置68の動作を指導
する。モータ制御装置66は制御信号および電流をハウジ
ング34の内部のモータに供給し、内側管状要素18を所要
速さで回転させる。変換器制御装置68は制御信号および
電気的刺激を圧電変換器52に与え、変換器に音響導波管
26にその近端54で結合する音響信号を発生させる。
図4のブロック図を参照して説明する。オペレータはス
キャナ制御装置64に指令を与え、スキャナ制御装置64は
モータ制御装置66および変換器制御装置68の動作を指導
する。モータ制御装置66は制御信号および電流をハウジ
ング34の内部のモータに供給し、内側管状要素18を所要
速さで回転させる。変換器制御装置68は制御信号および
電気的刺激を圧電変換器52に与え、変換器に音響導波管
26にその近端54で結合する音響信号を発生させる。
【0023】音響信号は音響導波管26の遠端28から送出
され、反射面24から反射して外側管状要素12を通過す
る。音響導波管26の軸に対する反射面24の45°の角度は
導波管から送出された音響信号を実質上軸を横切る角度
で、または軸に対して90°の角度で反射させる。音響信
号は次に音響インピーダンスの変化が生ずるまで血管内
の体液を通して進行する。インピーダンスの変化は送出
された音響信号が身体組織に当たる時生ずる。反射した
音響信号は次に同じ経路をたどって変換器52に戻る。変
換器52は反射音響信号を管の内面の輪郭に関する情報が
入っている対応する電気信号に変換する。反射面24の回
転速さに対して音響信号の周波数が高いので管の内面に
沿う各角位置に対する影像データを確実に得ることがで
きる。各角位置を表す信号は集められ、処理されて、C
RT画面状に二次元断面影像として表示される。
され、反射面24から反射して外側管状要素12を通過す
る。音響導波管26の軸に対する反射面24の45°の角度は
導波管から送出された音響信号を実質上軸を横切る角度
で、または軸に対して90°の角度で反射させる。音響信
号は次に音響インピーダンスの変化が生ずるまで血管内
の体液を通して進行する。インピーダンスの変化は送出
された音響信号が身体組織に当たる時生ずる。反射した
音響信号は次に同じ経路をたどって変換器52に戻る。変
換器52は反射音響信号を管の内面の輪郭に関する情報が
入っている対応する電気信号に変換する。反射面24の回
転速さに対して音響信号の周波数が高いので管の内面に
沿う各角位置に対する影像データを確実に得ることがで
きる。各角位置を表す信号は集められ、処理されて、C
RT画面状に二次元断面影像として表示される。
【0024】図3はカテーテル10の近端の別の実施例を
示す。内側管状要素18の近端は、回転子42、44との結合
点における広い部分62にかけて、外側にフレアー状にな
っている。広い部分62はモータの回転トルクによる応力
の、図2の一様な幅の内側管状要素18のものより更に多
い量に耐えることができる。加えて、内側管状要素18を
カテーテル10を1回使用し終わったら外側管状要素12と
共に捨てることが認められる。広い部分62は内側管状要
素18とモータとの間を取付けやすくすることができる。
図3に示した残りの要素は図2に関して上に説明したと
おりである。
示す。内側管状要素18の近端は、回転子42、44との結合
点における広い部分62にかけて、外側にフレアー状にな
っている。広い部分62はモータの回転トルクによる応力
の、図2の一様な幅の内側管状要素18のものより更に多
い量に耐えることができる。加えて、内側管状要素18を
カテーテル10を1回使用し終わったら外側管状要素12と
共に捨てることが認められる。広い部分62は内側管状要
素18とモータとの間を取付けやすくすることができる。
図3に示した残りの要素は図2に関して上に説明したと
おりである。
【0025】次に図5および図7はカテーテル80の遠端
の別の実施例を示している。この実施例では、カテーテ
ル80は、固定軸方向位置で結像するのとは反対に、血管
を通して移動しながら超音波結像するようになってい
る。図1でのように、カテーテル80は先端14が全般的に
丸い細長い外側管状要素82から構成されている。外側管
状要素82は図1の外側管状要素12と同様であり、やはり
ポリスチレン、ポリプロピレン、または他の形式のプラ
スチックのような、柔軟プラスチック材料の1回押し出
しとして形成することができる。図1の外側管状要素12
の場合のように、図5および図6の外側管状要素82は外
側管状要素の内面に内向き凹み88を形成させる内腔95を
備えることができる。内腔95はカテーテル80の長さの大
部分を延びているガイドワイヤ94を外側管状要素82の遠
端の前の点96まで運ぶ。ガイドワイヤ94は外側管状要素
82の遠端までずっと延びてはいない。そうしないと、ガ
イドワイヤが超音波結像動作を邪魔することがある。内
腔95およびガイドワイヤ94は、図1および図7に関して
上に説明した、それぞれ、内腔15およびガイドワイヤ19
と実質上同じである。
の別の実施例を示している。この実施例では、カテーテ
ル80は、固定軸方向位置で結像するのとは反対に、血管
を通して移動しながら超音波結像するようになってい
る。図1でのように、カテーテル80は先端14が全般的に
丸い細長い外側管状要素82から構成されている。外側管
状要素82は図1の外側管状要素12と同様であり、やはり
ポリスチレン、ポリプロピレン、または他の形式のプラ
スチックのような、柔軟プラスチック材料の1回押し出
しとして形成することができる。図1の外側管状要素12
の場合のように、図5および図6の外側管状要素82は外
側管状要素の内面に内向き凹み88を形成させる内腔95を
備えることができる。内腔95はカテーテル80の長さの大
部分を延びているガイドワイヤ94を外側管状要素82の遠
端の前の点96まで運ぶ。ガイドワイヤ94は外側管状要素
82の遠端までずっと延びてはいない。そうしないと、ガ
イドワイヤが超音波結像動作を邪魔することがある。内
腔95およびガイドワイヤ94は、図1および図7に関して
上に説明した、それぞれ、内腔15およびガイドワイヤ19
と実質上同じである。
【0026】内側管状要素86は外側管状要素82の内部に
同軸に設置されている。図1の内側管状要素18の場合の
ように、内側管状要素86を1層以上のコイル巻き金属ワ
イヤのような捻りに対して剛い材料から形成することが
できる。内側管状要素86は更にその遠端に設置されたレ
ンズ98を備えている。レンズ98は内側管状要素86の比較
的薄い壁より厚く形成され、代わりに、内側管状要素に
形成される異なる音響材料から構成することができる。
同軸に設置されている。図1の内側管状要素18の場合の
ように、内側管状要素86を1層以上のコイル巻き金属ワ
イヤのような捻りに対して剛い材料から形成することが
できる。内側管状要素86は更にその遠端に設置されたレ
ンズ98を備えている。レンズ98は内側管状要素86の比較
的薄い壁より厚く形成され、代わりに、内側管状要素に
形成される異なる音響材料から構成することができる。
【0027】音響導波管26は内側管状要素86の内部に同
軸に設置され、カテーテル80の長さ延びている。音響導
波管26にはレンズ98の背面に形成されたポケット85の中
に突出している遠端28がある。ポケット85をカテーテル
80の中心軸に対して角αに設置することができ、音響導
波管26はポケット85と結合するために遠端28で曲がるこ
とになる。角αはほぼ10°と30°との間の範囲にあるこ
とが認められる。
軸に設置され、カテーテル80の長さ延びている。音響導
波管26にはレンズ98の背面に形成されたポケット85の中
に突出している遠端28がある。ポケット85をカテーテル
80の中心軸に対して角αに設置することができ、音響導
波管26はポケット85と結合するために遠端28で曲がるこ
とになる。角αはほぼ10°と30°との間の範囲にあるこ
とが認められる。
【0028】動作時、カテーテル80の遠端は大腿動脈の
ような患者の血管に挿入される。内側管状要素86および
音響導波管26は、図1−図3の実施例とは異なり、外側
管状要素82に容易に挿入される。ガイドワイヤ94はカテ
ーテル80のオペレータにカテーテルの遠端を、それが管
を通して進行するにつれて、操縦することができるよう
にする。同時に、カテーテル80は管の超音波結像を行な
うのに使用することができる。オペレータはモータを作
動させて内側管状要素86の回転を開始し、変換器に超音
波信号を導波管26を通して屈折レンズ98に伝えさせる。
屈折レンズ98が内側管状要素86と協同して回転するにつ
れて、非回転音響導波管26の遠端28は回転するように曲
がり、ポケット85との結合を維持する。屈折レンズ98は
更に超音波信号を曲げるので、超音波信号は外側管状要
素82の遠端86から外向きに伝えられる。内側管状要素86
が回転すると前方に管内に導かれる音響エネルギの半角
αの円錐形状突起が生じ、オペレータにカテーテル80を
管内に操縦するにつれて管内を前向きに見る影像を与え
る。
ような患者の血管に挿入される。内側管状要素86および
音響導波管26は、図1−図3の実施例とは異なり、外側
管状要素82に容易に挿入される。ガイドワイヤ94はカテ
ーテル80のオペレータにカテーテルの遠端を、それが管
を通して進行するにつれて、操縦することができるよう
にする。同時に、カテーテル80は管の超音波結像を行な
うのに使用することができる。オペレータはモータを作
動させて内側管状要素86の回転を開始し、変換器に超音
波信号を導波管26を通して屈折レンズ98に伝えさせる。
屈折レンズ98が内側管状要素86と協同して回転するにつ
れて、非回転音響導波管26の遠端28は回転するように曲
がり、ポケット85との結合を維持する。屈折レンズ98は
更に超音波信号を曲げるので、超音波信号は外側管状要
素82の遠端86から外向きに伝えられる。内側管状要素86
が回転すると前方に管内に導かれる音響エネルギの半角
αの円錐形状突起が生じ、オペレータにカテーテル80を
管内に操縦するにつれて管内を前向きに見る影像を与え
る。
【0029】図6はカテーテル80の遠端の他の代わりの
実施例を示す。カテーテル80の要素は、半角βを作るよ
うに修正されている屈折レンズ98’の他は、上に説明し
たものと同一である。角度βは屈折レンズ98’の材料の
性質、ポケット85の角度、または両者の組合せのため角
度αより大きい。角度βはほぼ30°と85°との間の範囲
にあることが認められる。
実施例を示す。カテーテル80の要素は、半角βを作るよ
うに修正されている屈折レンズ98’の他は、上に説明し
たものと同一である。角度βは屈折レンズ98’の材料の
性質、ポケット85の角度、または両者の組合せのため角
度αより大きい。角度βはほぼ30°と85°との間の範囲
にあることが認められる。
【0030】最後に図8はカテーテル80の外側管状要素
82の別の実施例を示している。図5および図6の場合の
ように、内腔95が設けられてガイドワイヤ94を運んでい
る。ガイドワイヤ94が点96で終わる代わりに、ポート97
が設けられてガイドワイヤが内腔95から出ることができ
るようにしている。動作時、ガイドワイヤ94を最初に管
に通すことができる。患者外にあるガイドワイヤ94の露
出近端を次にポート97に、および内腔95を通して挿入す
ることができる。その結果、カテーテル80は管内で予め
挿入したガイドワイヤに沿って滑ることができる。音響
導波管26はカテーテルが挿入されるにつれて管を結像す
る音響信号を運ぶことができる。この形式のガイドワイ
ヤシステムをモノレールガイドワイヤと言う。図8のモ
ノレールワイヤガイドは図1および図2のカテーテル10
にも有利に利用できることは明らかなはずである。
82の別の実施例を示している。図5および図6の場合の
ように、内腔95が設けられてガイドワイヤ94を運んでい
る。ガイドワイヤ94が点96で終わる代わりに、ポート97
が設けられてガイドワイヤが内腔95から出ることができ
るようにしている。動作時、ガイドワイヤ94を最初に管
に通すことができる。患者外にあるガイドワイヤ94の露
出近端を次にポート97に、および内腔95を通して挿入す
ることができる。その結果、カテーテル80は管内で予め
挿入したガイドワイヤに沿って滑ることができる。音響
導波管26はカテーテルが挿入されるにつれて管を結像す
る音響信号を運ぶことができる。この形式のガイドワイ
ヤシステムをモノレールガイドワイヤと言う。図8のモ
ノレールワイヤガイドは図1および図2のカテーテル10
にも有利に利用できることは明らかなはずである。
【0031】このように非回転音響結像導波管を有する
超音波診断プローブの好適実施例を説明してきたが、当
業者にはシステムの一定の利点が達成されていることが
明らかなはずである。またその各種修正案、改造案、お
よび代わりの実施例を本発明の範囲および精神の範囲内
で行なうことができることも認められるはずである。
超音波診断プローブの好適実施例を説明してきたが、当
業者にはシステムの一定の利点が達成されていることが
明らかなはずである。またその各種修正案、改造案、お
よび代わりの実施例を本発明の範囲および精神の範囲内
で行なうことができることも認められるはずである。
【0032】以上、本発明の実施例について詳述した
が、以下、本発明の各実施例毎に列挙する。 [例1]血管の影像を得るカテーテル装置(10、80)にお
いて、外側管状要素(12、82)、前記外側管状要素(1
2、82)の内部に同軸に設置されている内側管状要素(1
8、86)および該内側管状要素(18、86)を前記血管の
軸の周りに回転させる手段(36、42、44、46)、前記内
側管状要素(18、86)の内部に設置され、血管の外部に
設置されている音響変換器(52)に結合している非回転
音響導波管(26)、および前記超音波信号を前記音響導
波管(26)の遠端(28)から前記外側管状要素(12、8
2)を通るよう方向づける手段、を備えて成るカテーテ
ル装置。 [例2]前記方向づける手段は更に音響反射面(24)を備
えている例1に記載のカテーテル装置。 [例3]前記反射面(24)は前記内側管状要素(18)の遠
端(22)に設置されている例2に記載のカテーテル装
置。 [例4]前記方向づける手段は更に前記内側管状要素(8
6)の遠端に設置された音響レンズ(98、98’)を備え
ている例1に記載のカテーテル装置。 [例5]前記音響レンズ(98、98’)は更に前記非回転音
響導波管と結合する手段を備えている例4に記載のカテ
ーテル装置。 [例6]前記回転手段は前記血管の外部に設置されている
例1に記載のカテーテル装置。 [例7]更に前記外側管状要素(12、82)と前記内側管状
要素(18、86)との間、および前記内側管状要素(18、
86)と前記音響導波管(26)との間に設置されている殺
菌済み結合流体(30)を備えている例1に記載のカテー
テル装置。 [例8]更に前記外側管状要素(12、82)の内側部分に設
けられ、柔軟なガイドワイヤ(19、94)を運ぶことがで
きる内腔(15、95)を備えている例1に記載のカテーテ
ル装置。 [例9]更に前記外側管状要素(12、82)に設けられ、前
記内腔(15、95)に結合しているポート(97)を備えて
おり、該ポートはモノレールガイドワイヤ(94)を運ぶ
ことができる例8に記載のカテーテル装置。 [例10]更に前記内側管状要素(18、86)を前記回転手
段に結合する手段を備えている例1に記載のカテーテル
装置。
が、以下、本発明の各実施例毎に列挙する。 [例1]血管の影像を得るカテーテル装置(10、80)にお
いて、外側管状要素(12、82)、前記外側管状要素(1
2、82)の内部に同軸に設置されている内側管状要素(1
8、86)および該内側管状要素(18、86)を前記血管の
軸の周りに回転させる手段(36、42、44、46)、前記内
側管状要素(18、86)の内部に設置され、血管の外部に
設置されている音響変換器(52)に結合している非回転
音響導波管(26)、および前記超音波信号を前記音響導
波管(26)の遠端(28)から前記外側管状要素(12、8
2)を通るよう方向づける手段、を備えて成るカテーテ
ル装置。 [例2]前記方向づける手段は更に音響反射面(24)を備
えている例1に記載のカテーテル装置。 [例3]前記反射面(24)は前記内側管状要素(18)の遠
端(22)に設置されている例2に記載のカテーテル装
置。 [例4]前記方向づける手段は更に前記内側管状要素(8
6)の遠端に設置された音響レンズ(98、98’)を備え
ている例1に記載のカテーテル装置。 [例5]前記音響レンズ(98、98’)は更に前記非回転音
響導波管と結合する手段を備えている例4に記載のカテ
ーテル装置。 [例6]前記回転手段は前記血管の外部に設置されている
例1に記載のカテーテル装置。 [例7]更に前記外側管状要素(12、82)と前記内側管状
要素(18、86)との間、および前記内側管状要素(18、
86)と前記音響導波管(26)との間に設置されている殺
菌済み結合流体(30)を備えている例1に記載のカテー
テル装置。 [例8]更に前記外側管状要素(12、82)の内側部分に設
けられ、柔軟なガイドワイヤ(19、94)を運ぶことがで
きる内腔(15、95)を備えている例1に記載のカテーテ
ル装置。 [例9]更に前記外側管状要素(12、82)に設けられ、前
記内腔(15、95)に結合しているポート(97)を備えて
おり、該ポートはモノレールガイドワイヤ(94)を運ぶ
ことができる例8に記載のカテーテル装置。 [例10]更に前記内側管状要素(18、86)を前記回転手
段に結合する手段を備えている例1に記載のカテーテル
装置。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いるこ
とにより、超音波信号をあるパターンで血管の軸の周り
で掃引することができる。
とにより、超音波信号をあるパターンで血管の軸の周り
で掃引することができる。
【図1】非回転音響導波管および音響反射面を使用する
血管内超音波診断プローブの遠端の側面断面図である。
血管内超音波診断プローブの遠端の側面断面図である。
【図2】図1の超音波診断プローブの近端の側面断面図
である。
である。
【図3】図1の超音波診断プローブの近端の別の実施例
の拡大側面断面図である。
の拡大側面断面図である。
【図4】超音波診断プローブの制御構造を示すブロック
図である。
図である。
【図5】音響導波管および音響屈折レンズを使用する血
管内超音波診断プローブの側面断面図である。
管内超音波診断プローブの側面断面図である。
【図6】図5の超音波診断プローブの別の実施例の側面
断面図である。
断面図である。
【図7】図1の断面7−7を通して取った超音波診断プ
ローブの端部断面図である。
ローブの端部断面図である。
【図8】モノレールガイドワイヤと共に使用する超音波
診断プローブの部分的側面断面図である。
診断プローブの部分的側面断面図である。
10:カテーテル装置 12:外側管状要素 15:内腔 18:内側管状要素 19:ガイドワイヤ 22:内側管状要素の遠端 24:反射面 26:非回転音響導波管 28:音響導波管の遠端 30:殺菌済み結合流体 42:回転手段 44:回転手段 46:回転手段 52:音響変換器 80:カテーテル装置 82:外側管状要素 86:内側管状要素 94:モノレールワイヤガイド 95:内腔 97:ポート 98:音響レンズ 98’:音響レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード・ヴァードンク アメリカ合衆国カリフォルニア州レッドウ ッド シティー、ドン コート ナンバー 1
Claims (1)
- 【請求項1】外側管状要素と、 前記外側管状要素の内部に同軸に配置された内側管状要
素と、 前記内側管状要素を前記血管の軸の周りに回転させる手
段と、 前記内側管状要素の内部に配置され、血管の外部に設置
された音響変換器に結合された非回転音響導波管と、 前記超音波信号を前記音響導波管の遠端から前記外側管
状要素を通るよう方向づける手段と、 を備えて成るカテーテル装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US08/373,676 US5507294A (en) | 1995-01-17 | 1995-01-17 | Ultrasound diagnostic probe having non-rotating acoustic imaging waveguide |
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---|---|
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1996
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