| 【発明の名称】 |
体腔内超音波診断装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】高野 政由起
【氏名】松尾 睿
|
| 【要約】 |
【課題】簡単な構成で超音波画像と内視鏡画像とのオリエンテーションを一致させることのできる体腔内超音波診断装置を提供する。
【解決手段】先端部に超音波振動子が搭載され、後端部が回転駆動部に接続された可撓性のトルク伝達シャフトを内視鏡挿入部内に挿通し、超音波振動子を用いて被検体内部の超音波画像を撮影する体腔内超音波診断装置において、トルク伝達シャフトの回転角度を検出する角度検出器を含む回転駆動部をその回転軸にほぼ一致した軸上で任意の回転角度位置で固定可能なように保持する保持器３を備える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 先端部に超音波振動子が搭載され、後端部が回転駆動部の回転子に接続された可撓性のトルク伝達シャフトを内視鏡挿入部内に挿通し、前記超音波振動子を用いて被検体内部の超音波画像を撮影する体腔内超音波診断装置において、前記トルク伝達シャフトの回転角度を検出する角度検出器を前記回転駆動部の固定子に対して任意の回転角度位置に固定可能な位相調整手段を備えたことを特徴とする体腔内超音波診断装置。
【請求項２】 先端部に超音波振動子が搭載され、後端部が回転駆動部の回転子に接続された可撓性のトルク伝達シャフトを内視鏡挿入部内に挿通し、前記超音波振動子を用いて被検体内部の超音波画像を撮影する体腔内超音波診断装置において、前記トルク伝達シャフトの回転角度を検出する角度検出器を含む前記回転駆動部の固定子をその回転軸にほぼ一致した軸上で任意の回転角度位置で固定可能なように保持する保持器を備えたことを特徴とする体腔内超音波診断装置。
【請求項３】 先端部に超音波振動子が搭載され、後端部が回転駆動部の回転子に接続された可撓性のトルク伝達シャフトを内視鏡挿入部内に挿通し、前記超音波振動子を用いて被検体内部の超音波画像を撮影する体腔内超音波診断装置において、前記トルク伝達シャフトの周囲に延在する可撓性の案内管の先端部を屈曲させるアングル機構と、前記トルク伝達シャフトの回転角度を検出する角度検出器を前記回転駆動部の固定子と独立にまたは一緒にその回転軸にほぼ一致した軸上で任意の回転角度位置で固定可能なように保持する保持器と、を備えたことを特徴とする体腔内超音波診断装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡スコープの挿入部内に細径の超音波プローブを挿入して体腔内にて超音波画像を撮影し、診断に供する体腔内超音波診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、医用診断装置としての超音波診断装置の開発が進められる中で、細径の超音波プローブを内視鏡スコープの挿入部に設けられた鉗子孔内に挿通し、内視鏡スコープ先端部付近にて超音波を送受信して、体腔内からの超音波画像を撮影し、この超音波画像と内視鏡にて撮影された画像とを比較参照して診断を行う体腔内超音波診断装置が実用に供されている。
【０００３】このような体腔内超音波診断装置は、トルク伝達シャフトの先端部に搭載された超音波振動子を機械的に回転させてラジアル走査を行い、超音波画像を撮影する。この際、超音波振動子を含む回転体の周囲を音響窓を設けたハウジングで包含し、超音波振動子とハウジング間に音響伝達媒体を充填させることによって生体への超音波の入射が可能となる。
【０００４】また、超音波プローブの細経化実現のため回転駆動部及び回転角度検出器は挿入部外の手元操作部に設置されており、先端部の振動子とは、可撓性のトルク伝達シャフトにより連結され回転力が供給されるようになっている。更に、トルク伝達シャフトの周囲は柔軟性の高い案内管により包含され、回転部と被検体との間での接触を防いでいる。
【０００５】そして、回転角度検出器は、超音波振動子の３６０°回転毎に１つのタイミングパルスであるＺ相の回転角度検出信号とを発生し、ラジアル走査をＮＴＳＣ−ＴＶ走査に変換するディジタル・スキャン・コンバータ（ＤＳＣ）における極座標−直交座標変換の位置演算の基準信号を供給している。
【０００６】ところが、このような細径超音波プローブを内視鏡の鉗子孔に挿通し、内視鏡の光学像を観察しながら内視鏡先端部を屈曲した被検体の深部に到達させて超音波診断を行う場合、可撓性のトルク伝達シャフトの屈曲およびトルク伝達シャフトと回転軸受チューブとの摺動抵抗による捩じれ等により、手元操作部で検出される回転角度と実際の超音波振動子の回転角度との間に位相差が生じる。
【０００７】この位相差は、内視鏡画像と超音波画像との回転角度ずれとなって、表示画面に現れ、操作すべき内視鏡先端部の方向と、この方向が表示画面上で表示される方向とが異なる状態を生じる。
【０００８】即ち、図５（ｂ）に示すように、超音波画像１０１ｂと内視鏡画像１０２ｂとのオリエンテーションが一致している際には、観察対象部位１０３の位置がそれぞれ同じ角度方向に表示される。しかし、同図（ａ）に示すようにオリエテーションがずれている際には観察対象部位１０３の位置がずれてしまい、両画像の対比が付け難く、診断に支障を招くというおそれがあった。
【０００９】この位相差を除いて、両画像のオリエンテーションを一致させるため、従来より、特開平２−２７７４４６号公報に開示されているように、イメージローテーションスイッチを設けて超音波画像のオリエンテーションの基準となるＺ相の回転角度検出信号の遅延を任意に制御して、超音波画像と内視鏡画像との回転角度が一致するように調整する方法が知られている。
【００１０】また上記のような細径超音波プローブを用いて被検体の対象部位の断層像を得る場合、細径超音波プローブに指向性を持たせているので、超音波が対象部位に垂直に入射しないと良好な画像が得られない。このために術者は内視鏡のアングルを操作し、超音波を対象部位に垂直に当てる努力を行っていた。
【００１１】しかしながら、内視鏡のアングル操作だけで超音波を対象部位に垂直に当てることと、細径超音波プローブと対象部位との距離を適切に設定することとを両立させるのは非常に難しく、良好な画像が得られなかったり、良好な画像を得るまでの操作に手間取ったりした。
【００１２】そこで、細径超音波プローブ自体にアングル機構を設けてこの問題を解消しようとしても、内視鏡スコープのような４方向自在に屈曲可能なアングル機構を導入するには、形状及び寸法上の制約から非常に困難であり、その成功例は知られていない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の方法では、細径超音波プローブの回転角度を合わせるのに手間がかかる上、Ｚ相の回転角度検出信号の遅延を任意に制御する回路、調整機構等が必要となるため、構成が複雑になり、コストが高くなるという問題点があった。
【００１４】また形状及び寸法上の制約から、細径超音波プローブ自体に任意の方向に屈曲可能なアングル機構を設けることができないという問題点があった。以上の問題点に鑑み、本発明の第１の目的は、簡単な構成で超音波画像と内視鏡画像とのオリエンテーションを一致させることのできる体腔内超音波診断装置を提供することにある。
【００１５】また本発明の第２の目的は、細径超音波プローブの超音波振動子を搭載した先端部を任意の方向に屈曲させて、被検体の診断対象部位に直角に超音波を当てることができる体腔内超音波診断装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明は次の構成を有する。すなわち、請求項１記載の発明は、先端部に超音波振動子が搭載され、後端部が回転駆動部の回転子に接続された可撓性のトルク伝達シャフトを内視鏡挿入部内に挿通し、前記超音波振動子を用いて被検体内部の超音波画像を撮影する体腔内超音波診断装置において、前記トルク伝達シャフトの回転角度を検出する角度検出器を前記回転駆動部の固定子に対して任意の回転角度位置に固定可能な位相調整手段を備えたことを要旨とする。
【００１７】また請求項２記載の発明は、先端部に超音波振動子が搭載され、後端部が回転駆動部の回転子に接続された可撓性のトルク伝達シャフトを内視鏡挿入部内に挿通し、前記超音波振動子を用いて被検体内部の超音波画像を撮影する体腔内超音波診断装置において、前記トルク伝達シャフトの回転角度を検出する角度検出器を含む前記回転駆動部の固定子をその回転軸にほぼ一致した軸上で任意の回転角度位置で固定可能なように保持する保持器を備えたことを要旨とする。
【００１８】また請求項３記載の発明は、先端部に超音波振動子が搭載され、後端部が回転駆動部の回転子に接続された可撓性のトルク伝達シャフトを内視鏡挿入部内に挿通し、前記超音波振動子を用いて被検体内部の超音波画像を撮影する体腔内超音波診断装置において、前記トルク伝達シャフトの周囲に延在する可撓性の案内管の先端部を屈曲させるアングル機構と、前記トルク伝達シャフトの回転角度を検出する角度検出器を前記回転駆動部の固定子と独立にまたは一緒にその回転軸にほぼ一致した軸上で任意の回転角度位置で固定可能なように保持する保持器と、を備えたことを要旨とする。
【００１９】上述の如く構成された本発明によれば、トルク伝達シャフトの回転角度を検出する角度検出器を任意の角度位置に回転させて固定することができるので、内視鏡画像を見ながら超音波画像のオリエンテーションが内視鏡画像のオリエンテーションと一致するように回転させることで、両画像のオリエンテーションを一致させることができるようなる。
【００２０】また、トルク伝達シャフトの周囲を包含する案内管の先端部を一方向に屈曲するアングル機構と、回転駆動部を任意の角度位置で固定可能なように保持する保持器とを備えたことにより、超音波振動子を任意の方向に任意のアングル角度屈曲することができ、被検体の診断対象部位に直角に超音波を当てることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る体腔内超音波診断装置の側面の外観を示す構成図であり、細径の超音波プローブ１はアーム２に固定されたケースホルダ３に保持されている。
【００２２】超音波プローブ１は、先端部に超音波振動子が搭載されたトルク伝達シャフトを内設し、内視鏡スコープの鉗子孔内に挿入され、体腔内のスコープ先端部から超音波を送信して超音波撮影を行う。ケースホルダ３は、超音波プローブ１内部のトルク伝達シャフトを回転させるための回転駆動手段を有しており、この回転動によりラジアルスキャンが行われる。そして、アーム２はコンソール４に支持され、ケースホルダ３からの電気配線５はコンソール４に接続されている。
【００２３】図３は、当該超音波診断装置の制御系統を示すブロック図であり、細径の超音波プローブ１を回転させるための駆動モータ６と、この駆動モータの回転角度を検出する角度検出器７と、超音波プローブ１に超音波を発生するための高周波パルスを供給する送信部８と、超音波プローブ１にて受信され電気信号に変換された超音波エコー信号を増幅し画像信号に変換する受信部９と、前記角度検出器７にて検出される角度位置を基準としたラジアルスキャン超音波画像を記憶する画像メモリ１０と、この画像データをテレビ信号に変換するテレビ信号変換器１１と、作成されたテレビ画像を画面表示する表示装置１２と、から構成されている。
【００２４】図２は、ケースホルダ３の詳細な構成を示す説明図であり、手元側にトルク伝達シャフトを手動にて回転させ得る回転操作部１３が取り付けられている。従って、この回転操作部１３を回転させることによりトルク伝達シャフトの先端に取り付けられた超音波振動子を回転させることができるようになる。
【００２５】次に、本実施の形態の動作について説明する。いま、図１に示す超音波プローブ１を内視鏡装置の鉗子孔内に挿入して、被検体の体腔内からラジアルスキャンを行うと、内視鏡により撮影された内視鏡画像と、超音波のラジアルスキャンにより撮影された超音波画像が得られ、表示装置１２上に表示される。その結果、図５（ａ）に示したように内視鏡画像１０２ａと超音波画像１０１ａとのオリエンテーションが一致しない場合には、この画像を見ながら図２に示した回転操作部１３を回転させてオリエンテーションが一致するように調整すればよい。その結果、角度検出器のＺ相位置をずらしたのと等価となり、図５（ｂ）に示すように、超音波画像１０１ｂと内視鏡画像１０２ｂとのオリエンテーションを容易に一致させることができるようになる。
【００２６】このようにして、本実施の形態では、簡単な操作で超音波画像と内視鏡画像とのオリエンテーションを一致させることができるので、診断能の向上を図ることができるようになる。また、回転操作部１３を回転させた際に、回転角度にて固定されるように摩擦力を持たせるようにすれば、固定が容易となる。さらに、トルク伝達シャフトの必要以上の捩じれを防止するため、該シャフトが１８０°以上回転しないように回転ストッパを設けてもよい。
【００２７】図４は本発明の変形例を示す構成図であり、この例ではケースホルダ３の外周部全体が回転操作部１５となっている。回転操作部１５の内部には、モータ１４ａ、回転角度を検出するロータリエンコーダ１４ｂ、およびロータリトランス１４ｃを含む回転駆動系１４が内蔵されており、この回転操作部１５を回転させることによってトルク伝達シャフトの回転を操作するようになっている。そしてラジアルスキャンを行う際の回転駆動系１４は回転操作部１５の回転に対して固定される。このような構成においても、超音波画像と内視鏡画像とのオリエンテーションを容易に一致させることができるようになる。
【００２８】図６は、案内管の先端部を屈曲させるアングル機構５１を示す分解斜視図である。トルク伝達シャフト５３の周囲に延在する案内管５５は、外皮５７とコイルバネ５９との２重構造となっている。
【００２９】外皮５７は、例えば絶縁性の弾力性に富む塩化ビニール等の合成樹脂製であり、防水と電気的絶縁機能を担うものである。コイルバネ５９は、柔軟性と内部にトルク伝達シャフト５３を挿通するための空間を保持するための機械的強度を兼ね備えるものであって、鋼、ステンレス鋼等の角形断面を持つ線材を蔓巻状に加工して製作されている。
【００３０】コイルバネ５９の先端は、回転軸受け部に接続され、コイルバネ５９の先端から例えば２〜３ｃｍは、比較的柔らかく屈曲性に富むようにその他の部分５９ａに比べて軸方向の厚さが薄くされている。
【００３１】そして、コイルバネ５９には、各ピッチをバネの長手方向に貫通する一連の小孔５９ｂが設けられ、これらの小孔５９ｂには、例えばケブラー繊維製の細径ワイヤー６３が挿通されている。細径ワイヤー６３の先端部は、回転軸受け部６１に固着され、細径ワイヤー６３の後端部は、図示されない手元操作部に設けられたプーリーに巻回されている。
【００３２】また同じく図示されない手元操作部に設けられたアングルつまみ（またはアングルレバー）により、プーリーが回転するようになっている。回転軸受け部６１に回転軸部が挿通された回転ヘッドベース６５には、ゴム等のダンピング材６７を介して超音波振動子６９が接着されている。トルク伝達シャフト５３の先端部は回転ヘッドベース６５に固着されているので、トルク伝達シャフトが図示されない回転駆動部より回転駆動されると、超音波振動子６９が回転するようになっている。
【００３３】超音波振動子６９には、トルク伝達シャフト５３の内部に伸延する図示されない信号線を介して送受信器から駆動用パルスが供給されるとともに、受信されたエコーが変換された電気信号が送受信器に戻される。これにより超音波診断装置としてメカニカルなラジアル走査が行われる。
【００３４】また超音波振動子６９の表面には保護皮膜を兼ねる音響レンズが形成され、被検体の音響インピーダンスに整合するようになっている。さらに超音波振動子６９の周囲は、音響伝達媒体７３で満たされている。
【００３５】操作者は、図示されないアングルつまみを回すことにより、細径ワイヤー６３が牽引され、コイルバネ５９の先端部が屈曲し、トルク伝達シャフト５３の先端部に接続された超音波振動子のアングルを変えることができる。プーリー及びアングルつまみは、通常の内視鏡装置に用いられる機構と同様のものが使用できる。
【００３６】さらに、上記アングル機構５１により屈曲された超音波振動子６９の屈曲方向は、回転駆動部自体を任意の回転角度位置に回転させることにより任意の方向とすることができるので、結果として超音波振動子を任意の方向に任意の角度傾けることができるようになり、被検体の診断対象部位へ直角に超音波を入射させることができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、先端部に超音波振動子が搭載されたトルク伝達シャフトの回転角度を検出する角度検出器を任意の回転角度位置に固定できるようになる。従って、超音波画像と内視鏡画像のオリエンテーションが一致していない場合においても、術者は内視鏡画像を見ながら回転操作部を回転させることにより容易にオリエンテーションを一致させることができるという効果がある。
【００３８】また本発明によれば、案内管の先端部をアングル機構によって屈曲させるとともに、回転角度検出器を含む回転駆動部を任意の角度位置で固定することにより、超音波振動子を任意の方向に任意のアングル角度屈曲することができ、被検体の診断対象部位に直角に超音波を当てることができるという効果がある。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
|
| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月１８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】外川 英明
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−４８２７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月１２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１６０９４０ |
|