超音波プローブ及び超音波診断装置
【課題】診断や治療に係る手技の効率を向上させることができる超音波プローブを提供すること。
【解決手段】実施の形態の超音波プローブにおいては、第１の超音波トランスデューサアレイは、第１の走査面を走査する。第２の超音波トランスデューサアレイは、第１の超音波トランスデューサアレイと係合し、且つ第１の超音波トランスデューサアレイと交差して設けられ、第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。プローブ本体は、第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有する。第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部は、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度を変更可能に設けられる。
【解決手段】実施の形態の超音波プローブにおいては、第１の超音波トランスデューサアレイは、第１の走査面を走査する。第２の超音波トランスデューサアレイは、第１の超音波トランスデューサアレイと係合し、且つ第１の超音波トランスデューサアレイと交差して設けられ、第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。プローブ本体は、第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有する。第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部は、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度を変更可能に設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブに設けられた振動素子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波を前記振動素子により受信して生体情報を収集するものである。また、超音波診断装置は、超音波プローブを接触させるだけの簡単な操作で超音波画像データのリアルタイム表示が可能となるため、各種臓器の形態診断や機能診断などに広く用いられている。
【０００３】
例えば、超音波診断装置は、生体組織検査やラジオ波焼灼治療（ＲＦＡ：Radio Frequency Ablation）などの穿刺が行なわれる場合に多く用いられる。生体組織検査のために組織採取を行う場合には、医師は、ターゲットとなる病変をリアルタイムで超音波画像により確認しながら、穿刺針を体内に刺し、組織採取を行う。また、ＲＦＡを行う場合には、医師は、ターゲットとなる病変をリアルタイムで超音波画像により確認しながら、ＲＦＡ針を病変部位まで刺し、その後、ＲＦＡ針からラジオ波を照射する。
【０００４】
例えば、このような超音波診断装置を用いた手技では、穿刺針やＲＦＡ針を正確に把握するために、アタッチメントにより穿刺針の進入範囲を限定したり、２Ｄアレイプローブ（two dimensional array probe）や、メカニカル４Ｄプローブ（mechanical four dimensional probe）を用いて収集した３次元データを用いて穿刺針及びターゲット部位の位置を特定したりする。しかしながら、上述した従来技術においては、診断や治療に係る手技の効率が低下する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、診断や治療に係る手技の効率を向上させることができる超音波プローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイと、第２の超音波トランスデューサアレイと、プローブ本体とを備える。第１の超音波トランスデューサアレイは、第１の走査面を走査する。第２の超音波トランスデューサアレイは、前記第１の超音波トランスデューサアレイと係合し、且つ前記第１の超音波トランスデューサアレイと交差して設けられ、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。プローブ本体は、前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有する。前記第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度を変更可能に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波プローブの外観を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示す超音波プローブの水平方向における断面図を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すａ―ｂ間の断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る超音波プローブに対する穿刺針の装着の一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る超音波プローブを用いて穿刺を行った場合に観察される画像を示す図である。
【図５】図５は、本実施例に係る振動機構の一例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本実施形態に係る超音波トランスデューサアレイ間の角度変更を説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本実施形態に係る角度検出を説明するための図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本実施形態に係る角度情報の表示例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る医療デバイスの利用の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの一例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの変形例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの変形例を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本実施形態に係る超音波プローブの角度制御の一例を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本実施形態に係る超音波プローブの角度制御の一例を説明するための図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合のそれぞれの画像の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る超音波プローブによってスキャンされた画像の表示例を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施例に係る超音波診断装置の全体構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態）
図１を用いて、本実施形態に係る超音波プローブ１の外観を説明する。図１は、本実施形態に係る超音波プローブ１の外観を示す図である。本実施形態に係る超音波プローブ１は、図１に示すように、プローブ本体１１と、ケーブル１２とを有する。
【００１０】
ケーブル１２は、超音波プローブ１と超音波診断装置との間で電気信号を送受信する。プローブ本体１１は、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有する。例えば、図１に示すように、プローブ本体１１は、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部１４ｂを有し、当該開口部１４ｂに通じる貫通孔を有する。すなわち、プローブ本体１１は、開口部１４ａから開口部１４ｂに通じる貫通孔を有する。
【００１１】
第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａは、第１の走査面を走査する。具体的には、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａは、電気信号を超音波に変換し、変換した超音波を被検体に対して送波する。また、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａは、反射波を受波し、受波した超音波を電気信号に変換する。ここで、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａは、図１に示す超音波プローブ１の水平方向に配列されたコンベックストランスデューサアレイ（convex transducer array）である。
【００１２】
第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂは、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと交差して設けられ、第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。具体的には、第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂは、電気信号を超音波に変換し、変換した超音波を被検体に対して送波する。また、第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂは、反射波を受波し、受波した超音波を電気信号に変換する。ここで、第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂは、図１に示す超音波プローブ１の垂直方向に配列されたコンベックストランスデューサアレイである。すなわち、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、異なる走査面を走査するための２つの超音波トランスデューサアレイが配置されたバイプレーンプローブ（biplane probe）である。
【００１３】
ここで、プローブ本体１１は、貫通孔を介して開口部から進出する医療デバイスの進行方向を決定する。図２Ａは、図１に示す超音波プローブ１の水平方向における断面図を示す図である。図２Ａに示すように、プローブ本体１１は、開口部１４ａから開口部１４ｂにかけて、貫通孔を備える。プローブ本体１１は、貫通孔により医療デバイスが装着される。具体的には、プローブ本体１１は、穿刺針や、ＲＦＡ針などが装着される。
【００１４】
ここで、プローブ本体１１に設けられた貫通孔においては、図２Ａに示すように、開口部１４ａ側の貫通孔１６は、直径が大きく、開口部１４ｂ側の貫通孔１７は、直径が小さい。貫通孔１６は、開口部１４ａから穿刺針や、ＲＦＡ針などが挿入されたり、後述する振動装置などが設置されたりするために直径が大きく設計される。一方、貫通孔１７は、開口部１４ａから挿入される針に適合する直径を有し、針の左右方向のブレを抑止することで、針の進行方向を限定する。また、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａであるコンベックストランスデューサアレイ１５ａを貫通する貫通孔は直径の小さい貫通孔１７である。これは、コンベックストランスデューサアレイ１５ａにて走査される超音波に対する貫通孔の影響を少なくするためである。
【００１５】
例えば、コンベックストランスデューサアレイ１５ａにおいては、音響レンズと、音響整合層と、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）と、圧電振動子と、背面材（バッキング材）とが備えられている。音響レンズは、超音波を収束させる。音響整合層は、圧電振動子と被検体との間の音響インピーダンスの不整合を緩和する。ＦＰＣは、圧電振動子と電気信号を送受信する。
【００１６】
圧電振動子は、装置本体から供給される送信信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を受信して受信信号を生成する。圧電振動子は、複数の圧電振動子から構成されており、圧電振動子それぞれが、超音波を発生し、受信信号を生成する。背面材は、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止する。
【００１７】
図２Ｂは、図２Ａに示すａ―ｂ間の断面図である。図２Ｂに示すように、本実施形態に係るプローブ本体１１においては、コンベックストランスデューサアレイ１５ａ及び１５ｂが交差し、それらに対して貫通孔１７が形成されるため、貫通孔の影響を少なくすることが重要である。
【００１８】
例えば、貫通孔１７を穿刺針の直径と同程度にすることで、超音波トランスデューサアレイに対する影響を少なくすることができる。なお、貫通孔が形成された領域で発生するはずであった超音波に関しては、周囲の圧電素子により補完することが可能である。
【００１９】
図３は、本実施形態に係る超音波プローブ１に対する穿刺針の装着の一例を示す図である。例えば、図３に示すように、本実施形態に係る超音波プローブ１においては、穿刺針１８は、開口部１４ａから挿入され、開口部１４ｂから進出される。すなわち、本実施形態に係る超音波プローブ１においては、穿刺針１８が超音波トランスデューサアレイ１３ａ及び超音波トランスデューサアレイ１３ｂの両方に対して直交するように進行する。
【００２０】
ここで、従来技術における課題について説明する。上述したように、従来技術においては、穿刺針やＲＦＡ針を正確に把握するために、アタッチメントにより穿刺針の進入範囲を限定したり、２Ｄアレイプローブや、メカニカル４Ｄプローブを用いて収集した３次元データを用いて穿刺針及びターゲット部位の位置を特定したりする。
【００２１】
アタッチメントは、プローブの観察断面の位置と合わせて、針の刺し口の口径、長さ、方向などで針の進路を限定する。それにより、針の状態を常にひとつの断面像上に描出させることが可能となる。しかしながら、アタッチメントをプローブに装着することは、プローブの操作に影響を及ぼすこととなる。
【００２２】
さらに、アタッチメントを装着して、メカニカル４Ｄプローブ、或いは、２Ｄアレイプローブにより穿刺領域を含む三次元データを取得し、針の位置を算出する方法においては、以下のような問題がある。すなわち、ひとつの断面像（例えば、Ａ面）は、アタッチメントを装着することにより特定することが可能であるが、もうひとつの断面像（例えば、Ｂ面）を取得するために、自動調整、或いは、手動調整を行うこととなる。自動調整や、手動調整を行う場合には、装置性能により針進路のリアルタイム観察に、遅延及びフレームレートの低下が生じる場合がある。
【００２３】
さらに、操作者の手動調整よりＢ面を直接取得することが可能であるが、操作者の手技に依存することとなる。プローブと針の位置関係によっては、面像を補間で生成することも可能であるが、画像が荒くなって、Ａ面と比較して画質低下になることもある。そのうえ、プローブとそれを支える診断装置も高価で、一般のクリニックの導入は困難である。
【００２４】
また、既存の穿刺においては、穿刺針が超音波プローブの方向に対して斜めに進行するため、針の性質によっては、後方散乱などの現象を起こすこととなり、超音波画像の画質が低下する。このように、プローブの方向と穿刺の方向とが一致しない場合の操作には、操作者に高い手技能力が求められる。状況によっては、プローブの操作と穿刺の操作とを複数の操作者が協力して行う場合もあるが、超音波プローブ及び穿刺の操作はタイミングを合わせて行なう必要があるため、これらの医療行為に従事する操作者には大きな肉体的ストレス及び精神的ストレスが発生する。上述したように、従来技術においては、診断や治療に係る手技の効率が低下する場合があった。
【００２５】
図４は、本実施形態に係る超音波プローブ１を用いて穿刺を行った場合に観察される画像を示す図である。図３において示したように、本実施形態に係る超音波プローブ１においては、穿刺針が超音波トランスデューサアレイ１３ａ及び超音波トランスデューサアレイ１３ｂの両方に対して直交するように進行する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１を用いて穿刺を行った場合には、図４に示すように、２枚の画像（Ａ面及びＢ面）に確実に穿刺針を描出させることができ、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。なお、本実施形態においては、２つの超音波トランスデューサアレイを備える場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、任意の数の超音波トランスデューサアレイを備える場合であってよい。例えば、３つ以上の超音波トランスデューサアレイを備える場合であってもよい。
【００２６】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１は、貫通孔に挿入された医療デバイスを貫通孔に沿った方向に振動させる振動機構をさらに備える。図５は、本実施例に係る振動機構の一例を示す図である。例えば、プローブ本体１１は、図５に示すように、貫通孔１６に振動装置１９ａと、固定部１９ｂと、スイッチ１９ｃと、制御部１９ｄとを有する。
【００２７】
振動装置１９ａは、後述する制御部１９ｄの制御のもと、任意の振動周波数で貫通孔に沿った方向に固定部１９ｂを振動させる。固定部１９ｂは、医療デバイスを固定するとともに、振動装置１９ａによって発生された振動を医療デバイスに伝える。スイッチ１９ｃは、操作者によって操作される振動のＯＮ、ＯＦＦを切替えるための入力装置である。制御部１９ｄは、操作者によってスイッチがＯＮにされると、任意の振動周波数で振動するように振動装置１９ａを制御する。また、制御部１９ｄは、操作者によってスイッチがＯＦＦにされると、振動を停止するように振動装置１９ａを制御する。
【００２８】
例えば、図５の下図に示すように、固定部１９ｂが穿刺針１８を固定した状態で、操作者がスイッチをＯＮにすると、制御部１９ｄが、振動装置を任意の振動周波数で振動させると、穿刺針１８は、貫通孔に沿った方向に振動することとなる。例えば、穿刺針が進行し難い組織に対して穿刺を行っている際に、上述した振動機能を利用することで、組織に大きなダメージを与えることなく、ターゲット部位まで穿刺針を進行させることができる。なお、振動周波数は、操作者によって任意に設定することができ、例えば、スイッチ１９ｃとともに、振動周波数を細かく設定するためのダイヤルを超音波プローブ１に配置することで、操作者は、所望の振動周波数で医療デバイスを振動させることが可能である。上述した振動装置は、あくまでも一例であり、医療デバイスを貫通孔の方向に振動させることができるものであればどのようなものが用いられる場合であってもよい。
【００２９】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１おいては、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが、交差する角度を変更可能に設けられる。図６Ａは、本実施形態に係る超音波トランスデューサアレイ間の角度変更を説明するための図である。例えば、超音波プローブ１は、図６Ａに示す第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を、貫通孔を軸に任意に変更することが可能である。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る超音波プローブ１においては、超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を検出させるようにすることも可能である。例えば、図６Ａに示すように、プローブ本体１１において、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａ及び第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂが、それぞれ発光部が組み込まれた位置センサー２０ａと、受光部を有する受信器２０ｂを備える。図６Ｂは、本実施形態に係る角度検出を説明するための図である。ここで、図６Ｂにおいては、貫通孔に直交する断面図を示す。
【００３１】
例えば、図６Ｂに示すように、位置センサー２０ａに組み込まれた発光部によって発光された赤外線を、受信器２０ｂにて受光する位置検出センサー２０ａを用いて、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとの距離を検出し、検出した距離に基づいて、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を検出する。なお、距離と角度との対応関係は、予め設定される。また、位置センサー２０ａと受信器２０ｂとは、プローブ本体１１に備えられた制御部１９ｄに接続される。そして、制御部１９ｄは、上述した処理により第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を検出する。
【００３２】
上述した実施形態では、赤外線による位置センサーを用いる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、磁気式、超音波式及び光学式などの位置センサーを用いる場合であってもよい。
【００３３】
上述した実施形態では、位置センサーを用いて、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を検出する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、角度が検出できる方法であればどのような方法を用いる場合であってもよい。
【００３４】
図６Ｃは、本実施形態に係る角度情報の表示例を示す図である。例えば、図６Ｃに示すように、制御部１９ｄによって検出された角度を、超音波画像とともに表示させるようにしてもよい。
【００３５】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１は、貫通孔を介して医療用の液体を流通させ、開口部１４ｂから流出させる。例えば、操作者が、開口部１４ａから超音波検査に用いられるゼリーや、外用治療薬などを流入させることで、開口部１４ｂからゼリーや、外用治療薬などを流出させる。
【００３６】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１に形成された貫通孔においては、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎなどの身体検診装置を挿入させることも可能である。図７は、本実施形態に係る医療デバイスの利用の一例を説明するための図である。図７においては、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎによって得られた情報を超音波画像上に表示させた状態を示す。
【００３７】
例えば、図７に示すように、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎによって内蔵脂肪率が取得された位置を、超音波画像上に矢印で示すことが可能である。かかる場合には、超音波画像の特徴と、脂肪率との関係を容易に分析することを可能にする。
【００３８】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１は、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとは、分離可能に設けられており、分離された状態で、それぞれ独立した超音波トランスデューサとして機能する。具体的には、本実施形態に係る超音波プローブ１は、独立して機能する２つの超音波プローブを組み合わせることで実現することも可能である。
【００３９】
図８は、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの一例を示す図である。図８においては、２つのコンベックス型の超音波プローブを組み合わせる場合について示す。例えば、図８に示すように、一方の超音波プローブに貫通孔を形成させる。そして、他方の超音波プローブは、図８に示すように、プローブ本体の中心から２つに分割可能に形成される。ここで、それぞれの超音波プローブには、組み合わせ可能となるように結合部が設けられる。図８に示す例では、図８の左側の超音波プローブの上面に、右側の超音波プローブの上部が結合され、左側の超音波プローブの下面に、右側の超音波プローブの下部が結合される。なお、右側の超音波プローブにおいては、結合された場合に、上部と下部とにより間の超音波が補完される。また、右側の超音波プローブは、単独で用いられる場合には、上部と下部が結合される。
【００４０】
上述した実施形態では、２つのコンベックス型の超音波プローブが組み合わせられる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、コンベックス型とリニア型が組み合わされる場合であってもよい。また、２つ以上の超音波プローブが組み合わされる場合であってもよい。
【００４１】
また、例えば、セクタ型の超音波プローブが組み合わされる場合であってもよい。かかる場合には、貫通孔部分に圧電振動子が備えられていない状態でプローブが構成されることにより、近距離にフォーカスをあてたスキャンをより正確に行うことを可能にする。すなわち、上記した構成の超音波プローブでは、貫通孔部分（超音波トランスデューサアレイの中心付近）から超音波が送信されることがなく、音場を超音波トランスデューサアレイの両側からの超音波のみで形成することができる。各振動子から送波される超音波を球面波として考えると、焦点の直上にある振動子から送信される球面波は、方位方向に対してほぼ垂直に広がっていることがわかる。一方焦点から方位方向に対して離れた位置にある振動子から送信される球面波は、焦点に対して斜め方向に広がっていることがわかる。ここで、方位方向に対してより収束された音場を形成するためには、方位方向に対して垂直に広がる球面波を除くことが有用である。従って、貫通孔部分からは送波が行われない構成により、全ての振動子から送波する場合に比べ、方位方向に対してよりビーム幅の狭いビームを形成することができる。従って、上記した構成の超音波プローブでは、超音波トランスデューサアレイの両側に配置された圧電振動子群それぞれが駆動するタイミングを制御することで、近距離にフォーカスをあてたスキャンをより正確に行うことができる。
【００４２】
また、上記した構成の超音波プローブでは、遠距離にフォーカスをあてたスキャンを実行する場合においても、ノイズ成分の出やすい近距離音場からの受信信号を抑制することができ、例えば、遠距離の穿刺針をノイズの低い信号で映像化することができる。このように、セクタ型の超音波プローブを組み合わせた構成の超音波プローブは、近距離及び遠距離のスキャンをより正確に行うことができる。例えば、上記したセクタ型の超音波プローブを用いて穿刺術を行う場合に、穿刺針の侵入深さを検出して、フォーカスの深さをダイナミックに変更する制御が行われてもよい。
【００４３】
また、上述した実施形態では、組み立て式の超音波プローブの一例として、図８に示す例について説明した。しかしながら、組み立て式の超音波プローブは、図８に示す例に限定されるものではなく、例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すような超音波プローブであってもよい。図９Ａ及び図９Ｂは、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの変形例を示す図である。ここで、図９Ａ及び図９Ｂにおいては、２つの超音波トランスデューサアレイによって形成される角度を自動で制御することが可能な組み立て式の超音波プローブについて示す。
【００４４】
例えば、図９Ａの上図に示すように、変形例に係る超音波プローブ３は、第１の超音波プローブ３１と、第２の超音波プローブ３２とを備える。そして、第１の超音波プローブ３１及び第２の超音波プローブ３２は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１及び第２の超音波トランスデューサアレイ３２１をそれぞれ備える。ここで、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と前記第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが交差する角度が変更可能となるように係合部が設けられる。
【００４５】
例えば、図９Ａの上図に示すように、係合部は、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２であり、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１及び第２の超音波トランスデューサアレイ３２１の中心軸上に係合凸部３１２及び係合凹部３２２がそれぞれ配置される。そして、図９Ａの下図に示すように、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２が係合した状態で駆動されることにより、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが交差する角度が変更される。
【００４６】
例えば、係合凸部３１２は、第１の超音波プローブ３１の上部で周方向に回転可能に配置され、モーターが内蔵される。そして、係合凸部３１２は、図示しない制御部によってモーターが制御されることにより回転する。ここで、係合凹部３２２が係合凸部３１２と係合した状態で係合凸部３１２が回転すると、第２の超音波プローブ３２が第１の超音波プローブ３１との交差角度を変更するように動くこととなる。
【００４７】
ここで、例えば、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２においては、図９Ａに示すように、角度検知用凸部３１３及び角度検知用凹部３２３が備えられる。例えば、角度検知用凹部３２３は、図９Ａに示すように、第２の超音波プローブ３２の長手方向に先端が向くように配置される。これにより、角度検知用凸部３１３の先端が第１の超音波プローブ３１の短手方向を向いた場合、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとが９０度で交差することとなる。
【００４８】
上述した図示しない制御部は、角度検知用凸部３１３の先端の向きを検出することにより、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの交差する角度を検出して、角度制御を実行する。なお、モーター及び角度の制御を実行する図示しない制御部は、超音波プローブ３に内蔵されてもよく、或いは、独立した制御装置として備えられる場合、さらには、超音波診断装置に備えられる場合であってもよい。なお、上述した例では、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの角度制御に角度検知用凸部３１３及び角度検知用凹部３２３を用いる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、モーターの回転数と係合凸部３１２が回転する角度との関係を予め算出しておき、モーターの回転数を用いて第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの角度制御を実行する場合であってもよい。
【００４９】
また、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの角度制御は、その他種々の方法を用いることが可能である。以下、その他の変形例について、図９Ｂを用いて説明する。ここで、図９Ｂにおいては、図９Ａに示す超音波プローブ３において、角度検知用凸部３１３及び角度検知用凹部３２３を省略し、代わりに、位置センサー３１５と位置センサー３２５とを備える場合について示す。例えば、図９Ｂに示す超音波プローブ３は、図示しないトランスミッターによって発生された磁場内で用いられ、磁場における位置センサー３１５及び位置センサー３２５の位置関係に基づいて、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの角度が検出されて制御される。すなわち、図９Ｂに示す超音波プローブ３は、位置センサー３１５と位置センサー３２５との距離の変化によって角度制御が実行される。なお、図９Ａ及び図９Ｂに示す例では、例えば、貫通孔３１４が係合凸部３１２に設けられる。ここで、貫通孔３１４は、モーターの動力を係合凸部３１２に伝えるシャフトの中心に設けられる。
【００５０】
位置センサーを用いる角度制御は、上記した例に限定されるものではなく、例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、発光部を備えた位置センサーと、受光部を備えた受信部とが、第１の超音波プローブ３１及び第２の超音波プローブ３２の側面にそれぞれ設置され、それにより角度制御される場合であってもよい。
【００５１】
本実施形態に係る超音波プローブは、上述したように第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが任意の角度で交差するように自動で角度制御される。ここで、本実施形態に係る超音波プローブは、穿刺術が実行される場合に、有効な画像を提供することができるように角度制御される。以下、図１０Ａ〜図１０Ｃを用いて、角度制御の例を説明する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態に係る超音波プローブの角度制御の一例を説明するための図である。
【００５２】
例えば、本実施形態に係る超音波プローブにおいては、係合部は、第１の超音波トランスデューサアレイ又は第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域が最長となる断面がスキャンされるように駆動される。例えば、図１０Ａに示すように、第２の超音波トランスデューサアレイによるスキャン断面４２が穿刺対象領域５０の最長の断面となるように、超音波プローブの角度制御が実行される。かかる場合には、例えば、超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとの角度を所定の速度で変化させながら、スキャンを実行する。そして、図示しない制御部が各角度でスキャンされた画像データから穿刺対象領域５０が最長となる断面を抽出する。超音波プローブは、抽出された断面をスキャンした角度でロックされるように制御される。
【００５３】
また、例えば、本実施形態に係る超音波プローブにおいては、係合部は、第１の超音波トランスデューサアレイ又は第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域と血管との距離が最短となる断面がスキャンされるように駆動される。例えば、図１０Ｂに示すように、第２の超音波トランスデューサアレイによるスキャン断面４２が穿刺対象領域５０と血管５１との距離６０が最短の断面となるように、超音波プローブの角度制御が実行される。かかる場合には、例えば、超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとの角度を所定の速度で変化させながら、スキャンを実行する。そして、図示しない制御部が各角度でスキャンされた画像データから穿刺対象領域５０と血管５１との距離６０が最短となる断面を抽出する。超音波プローブは、抽出された断面をスキャンした角度でロックされるように制御される。
【００５４】
なお、上述した図示しない制御部は、超音波プローブに内蔵される場合であってもよいし、或いは、独立した制御装置を備える場合、さらには、超音波診断装置が備える場合であってもよい。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す平面４１は、第１の超音波トランスデューサアレイによるスキャン断面を示す。
【００５５】
図１０Ｃは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合のそれぞれの画像の一例を示す。図１０Ｃにおいては、図１０Ａに示す角度でスキャンされた場合の画像を左側に示し、図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合の画像を右側に示す。例えば、図１０Ａに示す角度でスキャンされた場合、図１０Ｃの左側の図に示すように、穿刺対象領域５０が最長となる断面が表示される。これにより、例えば、ＲＦＡ針７０を用いて焼灼治療が行われる場合、ＲＦＡ針の先端から放射状に焼灼されるが、対象領域が焼灼されずに残ってしまうことを抑止することができる。すなわち、画像に描出された穿刺対象領域５０を焼灼することにより、領域すべてを焼灼することとなり、対象領域が焼灼されずに残ってしまうことを抑止することができる。また、穿刺対象領域５０は操作者によって3次元的に描画された領域であってもよいし、輝度値、血流の流速、血流パワー、造影剤の造影強度、造影剤の滞在時間などの差異に基づいて検出された領域であってもよい。
【００５６】
また、例えば、図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合、図１０Ｃの右側の図に示すように、穿刺対象領域５０と血管５１との距離６０が最短となる断面が表示される。これにより、例えば、焼灼治療が行われる場合、血管に損傷を与えることを抑止することができる。また、例えば、図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合、図１０Ｃの右側の図に示すように、距離６０の数値を「Ｄｉｓ．：ａ ｍｍ」（ａには計測結果に基づいて算出された数値が入る）として画像と同時に表示するようにしてもよい。これにより、例えば、焼灼治療が行われる場合、血管に損傷を与えることをより抑止することができる。
【００５７】
上述したように、本実施形態に係る超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイ及び第２の超音波トランスデューサアレイの２軸によってスキャンが実行される。すなわち、本実施形態の超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイ及び第２の超音波トランスデューサアレイによって各超音波トランスデューサアレイの間の領域からの反射波信号を受信することで、３次元領域をスキャンすることができる。また、本実施形態に係る超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとの交差角度を変更することで、フォーカス形状を変化させることができる。すなわち、本実施形態に係る超音波プローブは、交差角度を９０度から変化させることで交差角度の狭い軸のフォーカスサイズを小さくして、映像の解像度を高めることが可能である。なお、２軸のうちどちら側の解像度を高めるかは、観察者が交差角度を変化させることにより任意に選択することができる。一例を挙げると、血管の走行方向、或いは、血管の走行方向に直交する腫瘍の方向のどちらかの解像度を高めてスキャンすることが可能である。
【００５８】
図１１は、本実施形態に係る超音波プローブによってスキャンされた画像の表示例を示す図である。例えば、本実施形態に係る超音波プローブを用いることで、図１１に示すように、Ａ面、Ｂ面に加えて、ＶＲ（Volume Rendering）画像を表示部２００に表示させることが可能である。
【００５９】
次に、本実施例に係る超音波プローブを備えた超音波診断装置について説明する。図１２は、本実施例に係る超音波診断装置１０００の全体構成の一例を示す図である。図１２に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１０００は、超音波プローブ１と、入力装置３００と、モニタ２００と、装置本体１００とを有する。
【００６０】
超音波プローブ１は、上述した本実施形態に係る超音波プローブである。そして、超音波プローブ１は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１００が有する送受信部１１０から供給される駆動信号に基づき超音波を発生し、さらに、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。
【００６１】
超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。なお、本実施形態に係る超音波プローブ１は、複数の圧電振動子が一列で配置された１次元超音波プローブである。
【００６２】
入力装置３００は、超音波診断装置１０００の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１００に対して受け付けた各種設定要求を転送する。入力装置３００は、例えば、トラックボール、スイッチ、ボタン、タッチコマンドスクリーン、キーボード、マウスなどである。
【００６３】
モニタ２００は、超音波診断装置１０００の操作者が入力装置３００を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像などを表示したりする。
【００６４】
装置本体１００は、超音波プローブ１が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置であり、図１２に示すように、送受信部１１０と、Ｂモード処理部１２０と、ドプラ処理部１３０と、画像データ生成部１４０と、画像データ制御部１５０と、画像メモリ１６０と、制御部１７０と、内部記憶部１８０とを有する。
【００６５】
送受信部１１０は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。
【００６６】
また、送受信部１１０は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを有し、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行ない、Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。
【００６７】
このように、送受信部１１０は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信部１１０は、後述する制御部１７０の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更においては、瞬時に値を切り替えることが可能であるリニアアンプ型の発振回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。また、送受信部１１０は、１フレームもしくはレートごとに、異なる波形を送信して受信することも可能である。
【００６８】
Ｂモード処理部１２０は、送受信部１１０からゲイン補正処理、Ａ／Ｄ変換処理および加算処理が行なわれた処理済み反射波信号である反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。
【００６９】
ここで、Ｂモード処理部１２０は、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。また、Ｂモード処理部１２０は、１つの受信データに対して、２つの検波周波数による検波処理を並列して行うことができる。
【００７０】
このＢモード処理部１２０の機能を用いることにより、超音波造影剤が注入された被検体Ｐの関心領域における１つの受信データから、関心領域を流動する超音波造影剤（微小気泡、バブル）を反射源とする反射波データと、関心領域に存在する組織を反射源とする反射波データとを分離することができ、後述する画像データ生成部１４０は、流動するバブルを高感度に映像化した造影像および形態を観察するために組織を映像化した組織像を生成することができる。
【００７１】
ドプラ処理部１３０は、送受信部１１０から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。
【００７２】
画像データ生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０が生成したＢモードデータや、ドプラ処理部１３０が生成したドプラデータから、時系列に連続した超音波画像を生成する。そして、画像データ生成部１４０は、生成した超音波画像を画像メモリ１６０に格納する。
【００７３】
画像データ制御部１５０は、画像データ生成部１４０によって生成された超音波画像を時系列に順次取得する。そして、画像データ制御部１５０は、取得した超音波画像を表示用画像に順次変換して、画像メモリ１６０に格納する。具体的には、画像データ制御部１５０は、画像データ生成部１４０によって生成された超音波画像を画像メモリ１６０から読み出し、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）することで、表示用画像（Ｂモード画像やドプラ画像）を生成し、生成した表示用画像を画像メモリ１６０に再度格納する。なお、画像データ制御部１５０は、画像データの収集に関する制御も実行する。第１に実施形態に係る画像データ制御部１５０による画像データの収集に関しては、後に詳述する。
【００７４】
画像メモリ１６０は、Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０によって生成されたＲａｗデータ（Ｂモードデータ及びドプラデータ）、画像データ生成部１４０によって生成された超音波画像及び画像データ制御部１５０によって生成された表示用画像を記憶する。また、画像メモリ１６０は、画像データ制御部１５０による処理結果を記憶する。さらに、画像メモリ１６０は、送受信部１１０を経た直後の出力信号（ＲＦ：Radio Frequency）や画像の輝度信号、種々の生データなどを必要に応じて記憶する。
【００７５】
制御部１７０は、超音波診断装置１における処理全体を制御する。具体的には、制御部１７０は、送受信部１１０、Ｂモード処理部１２０、ドプラ処理部１３０、画像データ生成部１４０及び画像データ制御部１５０の各種処理を制御する。例えば、制御部１７０は、入力装置３００を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１８０から読込んだ各種制御プログラムおよび各種設定情報や、後述する画像データ制御部１５０から受信した各種設定情報に基づき、各種処理を制御したり、画像メモリ１６０が記憶する表示用画像をモニタ２００にて表示するように制御したりする。
【００７６】
内部記憶部１８０は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルなどの各種データを記憶する。また、内部記憶部１８０は、必要に応じて、画像メモリ１６０が記憶する画像の保管などにも使用される。
【００７７】
上述したように、本実施形態によれば、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａが、第１の走査面を走査する。そして、第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂが、前記第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと交差して設けられ、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。そして、プローブ本体１１が、前記第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと前記第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部１４ｂを有し、当該開口部１４ｂに通じる貫通孔を有する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、２枚以上の超音波画像に確実に医療デバイスを描出させることができ、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。
【００７８】
また、本実施形態によれば、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１が、第１の走査面を走査する。そして、第２の超音波トランスデューサアレイ３２１が、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と係合し、且つ第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と交差して設けられ、第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。そして、プローブ本体３は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔３１４を有する。そして、第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部が、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが交差する角度を変更可能に設けられる。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、任意の角度でスキャンされた２枚以上の超音波画像に確実に医療デバイスを描出させることができ、診断や治療に係る手技の効率をより向上させることを可能にする。
【００７９】
また、本実施形態によれば、係合部は、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２であり、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１及び第２の超音波トランスデューサアレイ３２１の中心軸上に係合凸部３１２及び係合凹部３２２がそれぞれ配置され、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２が係合した状態で駆動されることにより、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが交差する角度が変更される。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、簡易な設計で任意の角度で２軸をスキャンすることができる超音波プローブを構成することができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、係合部（係合凸部３１２及び係合凹部３２２）は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１又は第２の超音波トランスデューサアレイ３２１によって穿刺対象領域と血管との距離が最短となる断面がスキャンされるように駆動される。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、血管までの最短距離を表示させることができ、穿刺時に血管に損傷を与えることを抑止することができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、係合部（係合凸部３１２及び係合凹部３２２）は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１又は第２の超音波トランスデューサアレイ３２１によって穿刺対象領域が最長となる断面がスキャンされるように駆動される。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、穿刺対象領域が最長となる断面を表示させることができ、穿刺対象領域を過不足なく焼灼することを可能にする。
【００８２】
また、本実施形態によれば、超音波プローブ３は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１及び第２の超音波トランスデューサアレイ３２１によって、第１の断面画像、第２の断面画像及び３次元画像を所定の表示部にて同時に表示するための反射波信号を受信する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、第１の断面画像、第２の断面画像及び３次元画像を所定の表示部にて同時に表示することができ、診断効率及び診断精度を向上させることを可能にする。
【００８３】
また、本実施形態によれば、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとは、交差する角度を変更可能に設けられる。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、撮像対象物に応じて、種々の角度の画像を生成することができ、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。
【００８４】
また、本実施形態によれば、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとは、分離可能に設けられており、分離された状態で、それぞれ独立した超音波トランスデューサとして機能する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、２本の超音波プローブで種々の手技を行うことを可能にする。
【００８５】
また、本実施形態によれば、プローブ本体１１は、貫通孔を介して開口部１４ｂから進出する医療デバイスの進行方向を決定する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、各超音波トランスデューサアレイに対して、医療デバイスが確実に垂直の状態となることを可能にする。
【００８６】
また、本実施形態によれば、貫通孔に挿入された医療デバイスを貫通孔に沿った方向に振動させる振動機構をさらに備える。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、柔軟な穿刺操作を可能にする。
【００８７】
また、本実施形態によれば、プローブ本体１１は、貫通孔を介して医療用の液体を流通させ、開口部１４ｂから流出させる。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。
【００８８】
以上説明したとおり、実施形態によれば、本実施形態の超音波プローブ及び超音波診断装置は、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９０】
１ 超音波プローブ
１１ プローブ本体
１３ａ、３１１ 第１の超音波トランスデューサアレイ
１３ｂ、３２１ 第２の超音波トランスデューサアレイ
１４ａ、１４ｂ 開口部
１６、１７ 貫通孔
１０００ 超音波診断装置
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、超音波プローブ及び超音波診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブに設けられた振動素子から発生する超音波パルスを被検体内に放射し、被検体組織の音響インピーダンスの差異によって生ずる超音波反射波を前記振動素子により受信して生体情報を収集するものである。また、超音波診断装置は、超音波プローブを接触させるだけの簡単な操作で超音波画像データのリアルタイム表示が可能となるため、各種臓器の形態診断や機能診断などに広く用いられている。
【０００３】
例えば、超音波診断装置は、生体組織検査やラジオ波焼灼治療（ＲＦＡ：Radio Frequency Ablation）などの穿刺が行なわれる場合に多く用いられる。生体組織検査のために組織採取を行う場合には、医師は、ターゲットとなる病変をリアルタイムで超音波画像により確認しながら、穿刺針を体内に刺し、組織採取を行う。また、ＲＦＡを行う場合には、医師は、ターゲットとなる病変をリアルタイムで超音波画像により確認しながら、ＲＦＡ針を病変部位まで刺し、その後、ＲＦＡ針からラジオ波を照射する。
【０００４】
例えば、このような超音波診断装置を用いた手技では、穿刺針やＲＦＡ針を正確に把握するために、アタッチメントにより穿刺針の進入範囲を限定したり、２Ｄアレイプローブ（two dimensional array probe）や、メカニカル４Ｄプローブ（mechanical four dimensional probe）を用いて収集した３次元データを用いて穿刺針及びターゲット部位の位置を特定したりする。しかしながら、上述した従来技術においては、診断や治療に係る手技の効率が低下する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２３６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、診断や治療に係る手技の効率を向上させることができる超音波プローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施の形態の超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイと、第２の超音波トランスデューサアレイと、プローブ本体とを備える。第１の超音波トランスデューサアレイは、第１の走査面を走査する。第２の超音波トランスデューサアレイは、前記第１の超音波トランスデューサアレイと係合し、且つ前記第１の超音波トランスデューサアレイと交差して設けられ、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。プローブ本体は、前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有する。前記第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度を変更可能に設けられる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る超音波プローブの外観を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示す超音波プローブの水平方向における断面図を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すａ―ｂ間の断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る超音波プローブに対する穿刺針の装着の一例を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る超音波プローブを用いて穿刺を行った場合に観察される画像を示す図である。
【図５】図５は、本実施例に係る振動機構の一例を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本実施形態に係る超音波トランスデューサアレイ間の角度変更を説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本実施形態に係る角度検出を説明するための図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本実施形態に係る角度情報の表示例を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態に係る医療デバイスの利用の一例を説明するための図である。
【図８】図８は、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの一例を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの変形例を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの変形例を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本実施形態に係る超音波プローブの角度制御の一例を説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本実施形態に係る超音波プローブの角度制御の一例を説明するための図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合のそれぞれの画像の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る超音波プローブによってスキャンされた画像の表示例を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施例に係る超音波診断装置の全体構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（実施形態）
図１を用いて、本実施形態に係る超音波プローブ１の外観を説明する。図１は、本実施形態に係る超音波プローブ１の外観を示す図である。本実施形態に係る超音波プローブ１は、図１に示すように、プローブ本体１１と、ケーブル１２とを有する。
【００１０】
ケーブル１２は、超音波プローブ１と超音波診断装置との間で電気信号を送受信する。プローブ本体１１は、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有する。例えば、図１に示すように、プローブ本体１１は、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部１４ｂを有し、当該開口部１４ｂに通じる貫通孔を有する。すなわち、プローブ本体１１は、開口部１４ａから開口部１４ｂに通じる貫通孔を有する。
【００１１】
第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａは、第１の走査面を走査する。具体的には、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａは、電気信号を超音波に変換し、変換した超音波を被検体に対して送波する。また、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａは、反射波を受波し、受波した超音波を電気信号に変換する。ここで、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａは、図１に示す超音波プローブ１の水平方向に配列されたコンベックストランスデューサアレイ（convex transducer array）である。
【００１２】
第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂは、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと交差して設けられ、第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。具体的には、第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂは、電気信号を超音波に変換し、変換した超音波を被検体に対して送波する。また、第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂは、反射波を受波し、受波した超音波を電気信号に変換する。ここで、第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂは、図１に示す超音波プローブ１の垂直方向に配列されたコンベックストランスデューサアレイである。すなわち、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、異なる走査面を走査するための２つの超音波トランスデューサアレイが配置されたバイプレーンプローブ（biplane probe）である。
【００１３】
ここで、プローブ本体１１は、貫通孔を介して開口部から進出する医療デバイスの進行方向を決定する。図２Ａは、図１に示す超音波プローブ１の水平方向における断面図を示す図である。図２Ａに示すように、プローブ本体１１は、開口部１４ａから開口部１４ｂにかけて、貫通孔を備える。プローブ本体１１は、貫通孔により医療デバイスが装着される。具体的には、プローブ本体１１は、穿刺針や、ＲＦＡ針などが装着される。
【００１４】
ここで、プローブ本体１１に設けられた貫通孔においては、図２Ａに示すように、開口部１４ａ側の貫通孔１６は、直径が大きく、開口部１４ｂ側の貫通孔１７は、直径が小さい。貫通孔１６は、開口部１４ａから穿刺針や、ＲＦＡ針などが挿入されたり、後述する振動装置などが設置されたりするために直径が大きく設計される。一方、貫通孔１７は、開口部１４ａから挿入される針に適合する直径を有し、針の左右方向のブレを抑止することで、針の進行方向を限定する。また、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａであるコンベックストランスデューサアレイ１５ａを貫通する貫通孔は直径の小さい貫通孔１７である。これは、コンベックストランスデューサアレイ１５ａにて走査される超音波に対する貫通孔の影響を少なくするためである。
【００１５】
例えば、コンベックストランスデューサアレイ１５ａにおいては、音響レンズと、音響整合層と、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）と、圧電振動子と、背面材（バッキング材）とが備えられている。音響レンズは、超音波を収束させる。音響整合層は、圧電振動子と被検体との間の音響インピーダンスの不整合を緩和する。ＦＰＣは、圧電振動子と電気信号を送受信する。
【００１６】
圧電振動子は、装置本体から供給される送信信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を受信して受信信号を生成する。圧電振動子は、複数の圧電振動子から構成されており、圧電振動子それぞれが、超音波を発生し、受信信号を生成する。背面材は、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止する。
【００１７】
図２Ｂは、図２Ａに示すａ―ｂ間の断面図である。図２Ｂに示すように、本実施形態に係るプローブ本体１１においては、コンベックストランスデューサアレイ１５ａ及び１５ｂが交差し、それらに対して貫通孔１７が形成されるため、貫通孔の影響を少なくすることが重要である。
【００１８】
例えば、貫通孔１７を穿刺針の直径と同程度にすることで、超音波トランスデューサアレイに対する影響を少なくすることができる。なお、貫通孔が形成された領域で発生するはずであった超音波に関しては、周囲の圧電素子により補完することが可能である。
【００１９】
図３は、本実施形態に係る超音波プローブ１に対する穿刺針の装着の一例を示す図である。例えば、図３に示すように、本実施形態に係る超音波プローブ１においては、穿刺針１８は、開口部１４ａから挿入され、開口部１４ｂから進出される。すなわち、本実施形態に係る超音波プローブ１においては、穿刺針１８が超音波トランスデューサアレイ１３ａ及び超音波トランスデューサアレイ１３ｂの両方に対して直交するように進行する。
【００２０】
ここで、従来技術における課題について説明する。上述したように、従来技術においては、穿刺針やＲＦＡ針を正確に把握するために、アタッチメントにより穿刺針の進入範囲を限定したり、２Ｄアレイプローブや、メカニカル４Ｄプローブを用いて収集した３次元データを用いて穿刺針及びターゲット部位の位置を特定したりする。
【００２１】
アタッチメントは、プローブの観察断面の位置と合わせて、針の刺し口の口径、長さ、方向などで針の進路を限定する。それにより、針の状態を常にひとつの断面像上に描出させることが可能となる。しかしながら、アタッチメントをプローブに装着することは、プローブの操作に影響を及ぼすこととなる。
【００２２】
さらに、アタッチメントを装着して、メカニカル４Ｄプローブ、或いは、２Ｄアレイプローブにより穿刺領域を含む三次元データを取得し、針の位置を算出する方法においては、以下のような問題がある。すなわち、ひとつの断面像（例えば、Ａ面）は、アタッチメントを装着することにより特定することが可能であるが、もうひとつの断面像（例えば、Ｂ面）を取得するために、自動調整、或いは、手動調整を行うこととなる。自動調整や、手動調整を行う場合には、装置性能により針進路のリアルタイム観察に、遅延及びフレームレートの低下が生じる場合がある。
【００２３】
さらに、操作者の手動調整よりＢ面を直接取得することが可能であるが、操作者の手技に依存することとなる。プローブと針の位置関係によっては、面像を補間で生成することも可能であるが、画像が荒くなって、Ａ面と比較して画質低下になることもある。そのうえ、プローブとそれを支える診断装置も高価で、一般のクリニックの導入は困難である。
【００２４】
また、既存の穿刺においては、穿刺針が超音波プローブの方向に対して斜めに進行するため、針の性質によっては、後方散乱などの現象を起こすこととなり、超音波画像の画質が低下する。このように、プローブの方向と穿刺の方向とが一致しない場合の操作には、操作者に高い手技能力が求められる。状況によっては、プローブの操作と穿刺の操作とを複数の操作者が協力して行う場合もあるが、超音波プローブ及び穿刺の操作はタイミングを合わせて行なう必要があるため、これらの医療行為に従事する操作者には大きな肉体的ストレス及び精神的ストレスが発生する。上述したように、従来技術においては、診断や治療に係る手技の効率が低下する場合があった。
【００２５】
図４は、本実施形態に係る超音波プローブ１を用いて穿刺を行った場合に観察される画像を示す図である。図３において示したように、本実施形態に係る超音波プローブ１においては、穿刺針が超音波トランスデューサアレイ１３ａ及び超音波トランスデューサアレイ１３ｂの両方に対して直交するように進行する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１を用いて穿刺を行った場合には、図４に示すように、２枚の画像（Ａ面及びＢ面）に確実に穿刺針を描出させることができ、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。なお、本実施形態においては、２つの超音波トランスデューサアレイを備える場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、任意の数の超音波トランスデューサアレイを備える場合であってよい。例えば、３つ以上の超音波トランスデューサアレイを備える場合であってもよい。
【００２６】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１は、貫通孔に挿入された医療デバイスを貫通孔に沿った方向に振動させる振動機構をさらに備える。図５は、本実施例に係る振動機構の一例を示す図である。例えば、プローブ本体１１は、図５に示すように、貫通孔１６に振動装置１９ａと、固定部１９ｂと、スイッチ１９ｃと、制御部１９ｄとを有する。
【００２７】
振動装置１９ａは、後述する制御部１９ｄの制御のもと、任意の振動周波数で貫通孔に沿った方向に固定部１９ｂを振動させる。固定部１９ｂは、医療デバイスを固定するとともに、振動装置１９ａによって発生された振動を医療デバイスに伝える。スイッチ１９ｃは、操作者によって操作される振動のＯＮ、ＯＦＦを切替えるための入力装置である。制御部１９ｄは、操作者によってスイッチがＯＮにされると、任意の振動周波数で振動するように振動装置１９ａを制御する。また、制御部１９ｄは、操作者によってスイッチがＯＦＦにされると、振動を停止するように振動装置１９ａを制御する。
【００２８】
例えば、図５の下図に示すように、固定部１９ｂが穿刺針１８を固定した状態で、操作者がスイッチをＯＮにすると、制御部１９ｄが、振動装置を任意の振動周波数で振動させると、穿刺針１８は、貫通孔に沿った方向に振動することとなる。例えば、穿刺針が進行し難い組織に対して穿刺を行っている際に、上述した振動機能を利用することで、組織に大きなダメージを与えることなく、ターゲット部位まで穿刺針を進行させることができる。なお、振動周波数は、操作者によって任意に設定することができ、例えば、スイッチ１９ｃとともに、振動周波数を細かく設定するためのダイヤルを超音波プローブ１に配置することで、操作者は、所望の振動周波数で医療デバイスを振動させることが可能である。上述した振動装置は、あくまでも一例であり、医療デバイスを貫通孔の方向に振動させることができるものであればどのようなものが用いられる場合であってもよい。
【００２９】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１おいては、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが、交差する角度を変更可能に設けられる。図６Ａは、本実施形態に係る超音波トランスデューサアレイ間の角度変更を説明するための図である。例えば、超音波プローブ１は、図６Ａに示す第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を、貫通孔を軸に任意に変更することが可能である。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る超音波プローブ１においては、超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を検出させるようにすることも可能である。例えば、図６Ａに示すように、プローブ本体１１において、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａ及び第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂが、それぞれ発光部が組み込まれた位置センサー２０ａと、受光部を有する受信器２０ｂを備える。図６Ｂは、本実施形態に係る角度検出を説明するための図である。ここで、図６Ｂにおいては、貫通孔に直交する断面図を示す。
【００３１】
例えば、図６Ｂに示すように、位置センサー２０ａに組み込まれた発光部によって発光された赤外線を、受信器２０ｂにて受光する位置検出センサー２０ａを用いて、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとの距離を検出し、検出した距離に基づいて、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を検出する。なお、距離と角度との対応関係は、予め設定される。また、位置センサー２０ａと受信器２０ｂとは、プローブ本体１１に備えられた制御部１９ｄに接続される。そして、制御部１９ｄは、上述した処理により第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を検出する。
【００３２】
上述した実施形態では、赤外線による位置センサーを用いる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、磁気式、超音波式及び光学式などの位置センサーを用いる場合であってもよい。
【００３３】
上述した実施形態では、位置センサーを用いて、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが交差する角度を検出する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、角度が検出できる方法であればどのような方法を用いる場合であってもよい。
【００３４】
図６Ｃは、本実施形態に係る角度情報の表示例を示す図である。例えば、図６Ｃに示すように、制御部１９ｄによって検出された角度を、超音波画像とともに表示させるようにしてもよい。
【００３５】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１は、貫通孔を介して医療用の液体を流通させ、開口部１４ｂから流出させる。例えば、操作者が、開口部１４ａから超音波検査に用いられるゼリーや、外用治療薬などを流入させることで、開口部１４ｂからゼリーや、外用治療薬などを流出させる。
【００３６】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１に形成された貫通孔においては、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎなどの身体検診装置を挿入させることも可能である。図７は、本実施形態に係る医療デバイスの利用の一例を説明するための図である。図７においては、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎによって得られた情報を超音波画像上に表示させた状態を示す。
【００３７】
例えば、図７に示すように、Ｆｉｂｒｏｓｃａｎによって内蔵脂肪率が取得された位置を、超音波画像上に矢印で示すことが可能である。かかる場合には、超音波画像の特徴と、脂肪率との関係を容易に分析することを可能にする。
【００３８】
また、本実施形態に係る超音波プローブ１は、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとは、分離可能に設けられており、分離された状態で、それぞれ独立した超音波トランスデューサとして機能する。具体的には、本実施形態に係る超音波プローブ１は、独立して機能する２つの超音波プローブを組み合わせることで実現することも可能である。
【００３９】
図８は、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの一例を示す図である。図８においては、２つのコンベックス型の超音波プローブを組み合わせる場合について示す。例えば、図８に示すように、一方の超音波プローブに貫通孔を形成させる。そして、他方の超音波プローブは、図８に示すように、プローブ本体の中心から２つに分割可能に形成される。ここで、それぞれの超音波プローブには、組み合わせ可能となるように結合部が設けられる。図８に示す例では、図８の左側の超音波プローブの上面に、右側の超音波プローブの上部が結合され、左側の超音波プローブの下面に、右側の超音波プローブの下部が結合される。なお、右側の超音波プローブにおいては、結合された場合に、上部と下部とにより間の超音波が補完される。また、右側の超音波プローブは、単独で用いられる場合には、上部と下部が結合される。
【００４０】
上述した実施形態では、２つのコンベックス型の超音波プローブが組み合わせられる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、コンベックス型とリニア型が組み合わされる場合であってもよい。また、２つ以上の超音波プローブが組み合わされる場合であってもよい。
【００４１】
また、例えば、セクタ型の超音波プローブが組み合わされる場合であってもよい。かかる場合には、貫通孔部分に圧電振動子が備えられていない状態でプローブが構成されることにより、近距離にフォーカスをあてたスキャンをより正確に行うことを可能にする。すなわち、上記した構成の超音波プローブでは、貫通孔部分（超音波トランスデューサアレイの中心付近）から超音波が送信されることがなく、音場を超音波トランスデューサアレイの両側からの超音波のみで形成することができる。各振動子から送波される超音波を球面波として考えると、焦点の直上にある振動子から送信される球面波は、方位方向に対してほぼ垂直に広がっていることがわかる。一方焦点から方位方向に対して離れた位置にある振動子から送信される球面波は、焦点に対して斜め方向に広がっていることがわかる。ここで、方位方向に対してより収束された音場を形成するためには、方位方向に対して垂直に広がる球面波を除くことが有用である。従って、貫通孔部分からは送波が行われない構成により、全ての振動子から送波する場合に比べ、方位方向に対してよりビーム幅の狭いビームを形成することができる。従って、上記した構成の超音波プローブでは、超音波トランスデューサアレイの両側に配置された圧電振動子群それぞれが駆動するタイミングを制御することで、近距離にフォーカスをあてたスキャンをより正確に行うことができる。
【００４２】
また、上記した構成の超音波プローブでは、遠距離にフォーカスをあてたスキャンを実行する場合においても、ノイズ成分の出やすい近距離音場からの受信信号を抑制することができ、例えば、遠距離の穿刺針をノイズの低い信号で映像化することができる。このように、セクタ型の超音波プローブを組み合わせた構成の超音波プローブは、近距離及び遠距離のスキャンをより正確に行うことができる。例えば、上記したセクタ型の超音波プローブを用いて穿刺術を行う場合に、穿刺針の侵入深さを検出して、フォーカスの深さをダイナミックに変更する制御が行われてもよい。
【００４３】
また、上述した実施形態では、組み立て式の超音波プローブの一例として、図８に示す例について説明した。しかしながら、組み立て式の超音波プローブは、図８に示す例に限定されるものではなく、例えば、図９Ａ及び図９Ｂに示すような超音波プローブであってもよい。図９Ａ及び図９Ｂは、本実施形態に係る組み立て式超音波プローブの変形例を示す図である。ここで、図９Ａ及び図９Ｂにおいては、２つの超音波トランスデューサアレイによって形成される角度を自動で制御することが可能な組み立て式の超音波プローブについて示す。
【００４４】
例えば、図９Ａの上図に示すように、変形例に係る超音波プローブ３は、第１の超音波プローブ３１と、第２の超音波プローブ３２とを備える。そして、第１の超音波プローブ３１及び第２の超音波プローブ３２は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１及び第２の超音波トランスデューサアレイ３２１をそれぞれ備える。ここで、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と前記第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが交差する角度が変更可能となるように係合部が設けられる。
【００４５】
例えば、図９Ａの上図に示すように、係合部は、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２であり、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１及び第２の超音波トランスデューサアレイ３２１の中心軸上に係合凸部３１２及び係合凹部３２２がそれぞれ配置される。そして、図９Ａの下図に示すように、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２が係合した状態で駆動されることにより、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが交差する角度が変更される。
【００４６】
例えば、係合凸部３１２は、第１の超音波プローブ３１の上部で周方向に回転可能に配置され、モーターが内蔵される。そして、係合凸部３１２は、図示しない制御部によってモーターが制御されることにより回転する。ここで、係合凹部３２２が係合凸部３１２と係合した状態で係合凸部３１２が回転すると、第２の超音波プローブ３２が第１の超音波プローブ３１との交差角度を変更するように動くこととなる。
【００４７】
ここで、例えば、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２においては、図９Ａに示すように、角度検知用凸部３１３及び角度検知用凹部３２３が備えられる。例えば、角度検知用凹部３２３は、図９Ａに示すように、第２の超音波プローブ３２の長手方向に先端が向くように配置される。これにより、角度検知用凸部３１３の先端が第１の超音波プローブ３１の短手方向を向いた場合、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとが９０度で交差することとなる。
【００４８】
上述した図示しない制御部は、角度検知用凸部３１３の先端の向きを検出することにより、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの交差する角度を検出して、角度制御を実行する。なお、モーター及び角度の制御を実行する図示しない制御部は、超音波プローブ３に内蔵されてもよく、或いは、独立した制御装置として備えられる場合、さらには、超音波診断装置に備えられる場合であってもよい。なお、上述した例では、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの角度制御に角度検知用凸部３１３及び角度検知用凹部３２３を用いる場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、モーターの回転数と係合凸部３１２が回転する角度との関係を予め算出しておき、モーターの回転数を用いて第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの角度制御を実行する場合であってもよい。
【００４９】
また、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの角度制御は、その他種々の方法を用いることが可能である。以下、その他の変形例について、図９Ｂを用いて説明する。ここで、図９Ｂにおいては、図９Ａに示す超音波プローブ３において、角度検知用凸部３１３及び角度検知用凹部３２３を省略し、代わりに、位置センサー３１５と位置センサー３２５とを備える場合について示す。例えば、図９Ｂに示す超音波プローブ３は、図示しないトランスミッターによって発生された磁場内で用いられ、磁場における位置センサー３１５及び位置センサー３２５の位置関係に基づいて、第１の超音波プローブ３１と第２の超音波プローブとの角度が検出されて制御される。すなわち、図９Ｂに示す超音波プローブ３は、位置センサー３１５と位置センサー３２５との距離の変化によって角度制御が実行される。なお、図９Ａ及び図９Ｂに示す例では、例えば、貫通孔３１４が係合凸部３１２に設けられる。ここで、貫通孔３１４は、モーターの動力を係合凸部３１２に伝えるシャフトの中心に設けられる。
【００５０】
位置センサーを用いる角度制御は、上記した例に限定されるものではなく、例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、発光部を備えた位置センサーと、受光部を備えた受信部とが、第１の超音波プローブ３１及び第２の超音波プローブ３２の側面にそれぞれ設置され、それにより角度制御される場合であってもよい。
【００５１】
本実施形態に係る超音波プローブは、上述したように第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが任意の角度で交差するように自動で角度制御される。ここで、本実施形態に係る超音波プローブは、穿刺術が実行される場合に、有効な画像を提供することができるように角度制御される。以下、図１０Ａ〜図１０Ｃを用いて、角度制御の例を説明する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施形態に係る超音波プローブの角度制御の一例を説明するための図である。
【００５２】
例えば、本実施形態に係る超音波プローブにおいては、係合部は、第１の超音波トランスデューサアレイ又は第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域が最長となる断面がスキャンされるように駆動される。例えば、図１０Ａに示すように、第２の超音波トランスデューサアレイによるスキャン断面４２が穿刺対象領域５０の最長の断面となるように、超音波プローブの角度制御が実行される。かかる場合には、例えば、超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとの角度を所定の速度で変化させながら、スキャンを実行する。そして、図示しない制御部が各角度でスキャンされた画像データから穿刺対象領域５０が最長となる断面を抽出する。超音波プローブは、抽出された断面をスキャンした角度でロックされるように制御される。
【００５３】
また、例えば、本実施形態に係る超音波プローブにおいては、係合部は、第１の超音波トランスデューサアレイ又は第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域と血管との距離が最短となる断面がスキャンされるように駆動される。例えば、図１０Ｂに示すように、第２の超音波トランスデューサアレイによるスキャン断面４２が穿刺対象領域５０と血管５１との距離６０が最短の断面となるように、超音波プローブの角度制御が実行される。かかる場合には、例えば、超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとの角度を所定の速度で変化させながら、スキャンを実行する。そして、図示しない制御部が各角度でスキャンされた画像データから穿刺対象領域５０と血管５１との距離６０が最短となる断面を抽出する。超音波プローブは、抽出された断面をスキャンした角度でロックされるように制御される。
【００５４】
なお、上述した図示しない制御部は、超音波プローブに内蔵される場合であってもよいし、或いは、独立した制御装置を備える場合、さらには、超音波診断装置が備える場合であってもよい。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す平面４１は、第１の超音波トランスデューサアレイによるスキャン断面を示す。
【００５５】
図１０Ｃは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合のそれぞれの画像の一例を示す。図１０Ｃにおいては、図１０Ａに示す角度でスキャンされた場合の画像を左側に示し、図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合の画像を右側に示す。例えば、図１０Ａに示す角度でスキャンされた場合、図１０Ｃの左側の図に示すように、穿刺対象領域５０が最長となる断面が表示される。これにより、例えば、ＲＦＡ針７０を用いて焼灼治療が行われる場合、ＲＦＡ針の先端から放射状に焼灼されるが、対象領域が焼灼されずに残ってしまうことを抑止することができる。すなわち、画像に描出された穿刺対象領域５０を焼灼することにより、領域すべてを焼灼することとなり、対象領域が焼灼されずに残ってしまうことを抑止することができる。また、穿刺対象領域５０は操作者によって3次元的に描画された領域であってもよいし、輝度値、血流の流速、血流パワー、造影剤の造影強度、造影剤の滞在時間などの差異に基づいて検出された領域であってもよい。
【００５６】
また、例えば、図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合、図１０Ｃの右側の図に示すように、穿刺対象領域５０と血管５１との距離６０が最短となる断面が表示される。これにより、例えば、焼灼治療が行われる場合、血管に損傷を与えることを抑止することができる。また、例えば、図１０Ｂに示す角度でスキャンされた場合、図１０Ｃの右側の図に示すように、距離６０の数値を「Ｄｉｓ．：ａ ｍｍ」（ａには計測結果に基づいて算出された数値が入る）として画像と同時に表示するようにしてもよい。これにより、例えば、焼灼治療が行われる場合、血管に損傷を与えることをより抑止することができる。
【００５７】
上述したように、本実施形態に係る超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイ及び第２の超音波トランスデューサアレイの２軸によってスキャンが実行される。すなわち、本実施形態の超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイ及び第２の超音波トランスデューサアレイによって各超音波トランスデューサアレイの間の領域からの反射波信号を受信することで、３次元領域をスキャンすることができる。また、本実施形態に係る超音波プローブは、第１の超音波トランスデューサアレイと第２の超音波トランスデューサアレイとの交差角度を変更することで、フォーカス形状を変化させることができる。すなわち、本実施形態に係る超音波プローブは、交差角度を９０度から変化させることで交差角度の狭い軸のフォーカスサイズを小さくして、映像の解像度を高めることが可能である。なお、２軸のうちどちら側の解像度を高めるかは、観察者が交差角度を変化させることにより任意に選択することができる。一例を挙げると、血管の走行方向、或いは、血管の走行方向に直交する腫瘍の方向のどちらかの解像度を高めてスキャンすることが可能である。
【００５８】
図１１は、本実施形態に係る超音波プローブによってスキャンされた画像の表示例を示す図である。例えば、本実施形態に係る超音波プローブを用いることで、図１１に示すように、Ａ面、Ｂ面に加えて、ＶＲ（Volume Rendering）画像を表示部２００に表示させることが可能である。
【００５９】
次に、本実施例に係る超音波プローブを備えた超音波診断装置について説明する。図１２は、本実施例に係る超音波診断装置１０００の全体構成の一例を示す図である。図１２に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１０００は、超音波プローブ１と、入力装置３００と、モニタ２００と、装置本体１００とを有する。
【００６０】
超音波プローブ１は、上述した本実施形態に係る超音波プローブである。そして、超音波プローブ１は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１００が有する送受信部１１０から供給される駆動信号に基づき超音波を発生し、さらに、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。
【００６１】
超音波プローブ１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。なお、本実施形態に係る超音波プローブ１は、複数の圧電振動子が一列で配置された１次元超音波プローブである。
【００６２】
入力装置３００は、超音波診断装置１０００の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１００に対して受け付けた各種設定要求を転送する。入力装置３００は、例えば、トラックボール、スイッチ、ボタン、タッチコマンドスクリーン、キーボード、マウスなどである。
【００６３】
モニタ２００は、超音波診断装置１０００の操作者が入力装置３００を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像などを表示したりする。
【００６４】
装置本体１００は、超音波プローブ１が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置であり、図１２に示すように、送受信部１１０と、Ｂモード処理部１２０と、ドプラ処理部１３０と、画像データ生成部１４０と、画像データ制御部１５０と、画像メモリ１６０と、制御部１７０と、内部記憶部１８０とを有する。
【００６５】
送受信部１１０は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ１から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。
【００６６】
また、送受信部１１０は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを有し、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行ない、Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。
【００６７】
このように、送受信部１１０は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信部１１０は、後述する制御部１７０の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更においては、瞬時に値を切り替えることが可能であるリニアアンプ型の発振回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。また、送受信部１１０は、１フレームもしくはレートごとに、異なる波形を送信して受信することも可能である。
【００６８】
Ｂモード処理部１２０は、送受信部１１０からゲイン補正処理、Ａ／Ｄ変換処理および加算処理が行なわれた処理済み反射波信号である反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。
【００６９】
ここで、Ｂモード処理部１２０は、検波周波数を変化させることで、映像化する周波数帯域を変えることができる。また、Ｂモード処理部１２０は、１つの受信データに対して、２つの検波周波数による検波処理を並列して行うことができる。
【００７０】
このＢモード処理部１２０の機能を用いることにより、超音波造影剤が注入された被検体Ｐの関心領域における１つの受信データから、関心領域を流動する超音波造影剤（微小気泡、バブル）を反射源とする反射波データと、関心領域に存在する組織を反射源とする反射波データとを分離することができ、後述する画像データ生成部１４０は、流動するバブルを高感度に映像化した造影像および形態を観察するために組織を映像化した組織像を生成することができる。
【００７１】
ドプラ処理部１３０は、送受信部１１０から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。
【００７２】
画像データ生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０が生成したＢモードデータや、ドプラ処理部１３０が生成したドプラデータから、時系列に連続した超音波画像を生成する。そして、画像データ生成部１４０は、生成した超音波画像を画像メモリ１６０に格納する。
【００７３】
画像データ制御部１５０は、画像データ生成部１４０によって生成された超音波画像を時系列に順次取得する。そして、画像データ制御部１５０は、取得した超音波画像を表示用画像に順次変換して、画像メモリ１６０に格納する。具体的には、画像データ制御部１５０は、画像データ生成部１４０によって生成された超音波画像を画像メモリ１６０から読み出し、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）することで、表示用画像（Ｂモード画像やドプラ画像）を生成し、生成した表示用画像を画像メモリ１６０に再度格納する。なお、画像データ制御部１５０は、画像データの収集に関する制御も実行する。第１に実施形態に係る画像データ制御部１５０による画像データの収集に関しては、後に詳述する。
【００７４】
画像メモリ１６０は、Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０によって生成されたＲａｗデータ（Ｂモードデータ及びドプラデータ）、画像データ生成部１４０によって生成された超音波画像及び画像データ制御部１５０によって生成された表示用画像を記憶する。また、画像メモリ１６０は、画像データ制御部１５０による処理結果を記憶する。さらに、画像メモリ１６０は、送受信部１１０を経た直後の出力信号（ＲＦ：Radio Frequency）や画像の輝度信号、種々の生データなどを必要に応じて記憶する。
【００７５】
制御部１７０は、超音波診断装置１における処理全体を制御する。具体的には、制御部１７０は、送受信部１１０、Ｂモード処理部１２０、ドプラ処理部１３０、画像データ生成部１４０及び画像データ制御部１５０の各種処理を制御する。例えば、制御部１７０は、入力装置３００を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１８０から読込んだ各種制御プログラムおよび各種設定情報や、後述する画像データ制御部１５０から受信した各種設定情報に基づき、各種処理を制御したり、画像メモリ１６０が記憶する表示用画像をモニタ２００にて表示するように制御したりする。
【００７６】
内部記憶部１８０は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルなどの各種データを記憶する。また、内部記憶部１８０は、必要に応じて、画像メモリ１６０が記憶する画像の保管などにも使用される。
【００７７】
上述したように、本実施形態によれば、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａが、第１の走査面を走査する。そして、第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂが、前記第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと交差して設けられ、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。そして、プローブ本体１１が、前記第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと前記第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部１４ｂを有し、当該開口部１４ｂに通じる貫通孔を有する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、２枚以上の超音波画像に確実に医療デバイスを描出させることができ、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。
【００７８】
また、本実施形態によれば、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１が、第１の走査面を走査する。そして、第２の超音波トランスデューサアレイ３２１が、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と係合し、且つ第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と交差して設けられ、第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査する。そして、プローブ本体３は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔３１４を有する。そして、第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部が、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが交差する角度を変更可能に設けられる。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、任意の角度でスキャンされた２枚以上の超音波画像に確実に医療デバイスを描出させることができ、診断や治療に係る手技の効率をより向上させることを可能にする。
【００７９】
また、本実施形態によれば、係合部は、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２であり、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１及び第２の超音波トランスデューサアレイ３２１の中心軸上に係合凸部３１２及び係合凹部３２２がそれぞれ配置され、ギア状の係合凸部３１２及び係合凹部３２２が係合した状態で駆動されることにより、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１と第２の超音波トランスデューサアレイ３２１とが交差する角度が変更される。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、簡易な設計で任意の角度で２軸をスキャンすることができる超音波プローブを構成することができる。
【００８０】
また、本実施形態によれば、係合部（係合凸部３１２及び係合凹部３２２）は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１又は第２の超音波トランスデューサアレイ３２１によって穿刺対象領域と血管との距離が最短となる断面がスキャンされるように駆動される。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、血管までの最短距離を表示させることができ、穿刺時に血管に損傷を与えることを抑止することができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、係合部（係合凸部３１２及び係合凹部３２２）は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１又は第２の超音波トランスデューサアレイ３２１によって穿刺対象領域が最長となる断面がスキャンされるように駆動される。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、穿刺対象領域が最長となる断面を表示させることができ、穿刺対象領域を過不足なく焼灼することを可能にする。
【００８２】
また、本実施形態によれば、超音波プローブ３は、第１の超音波トランスデューサアレイ３１１及び第２の超音波トランスデューサアレイ３２１によって、第１の断面画像、第２の断面画像及び３次元画像を所定の表示部にて同時に表示するための反射波信号を受信する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ３は、第１の断面画像、第２の断面画像及び３次元画像を所定の表示部にて同時に表示することができ、診断効率及び診断精度を向上させることを可能にする。
【００８３】
また、本実施形態によれば、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとは、交差する角度を変更可能に設けられる。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、撮像対象物に応じて、種々の角度の画像を生成することができ、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。
【００８４】
また、本実施形態によれば、第１の超音波トランスデューサアレイ１３ａと第２の超音波トランスデューサアレイ１３ｂとは、分離可能に設けられており、分離された状態で、それぞれ独立した超音波トランスデューサとして機能する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、２本の超音波プローブで種々の手技を行うことを可能にする。
【００８５】
また、本実施形態によれば、プローブ本体１１は、貫通孔を介して開口部１４ｂから進出する医療デバイスの進行方向を決定する。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、各超音波トランスデューサアレイに対して、医療デバイスが確実に垂直の状態となることを可能にする。
【００８６】
また、本実施形態によれば、貫通孔に挿入された医療デバイスを貫通孔に沿った方向に振動させる振動機構をさらに備える。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、柔軟な穿刺操作を可能にする。
【００８７】
また、本実施形態によれば、プローブ本体１１は、貫通孔を介して医療用の液体を流通させ、開口部１４ｂから流出させる。従って、本実施形態に係る超音波プローブ１は、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。
【００８８】
以上説明したとおり、実施形態によれば、本実施形態の超音波プローブ及び超音波診断装置は、診断や治療に係る手技の効率を向上させることを可能にする。
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９０】
１ 超音波プローブ
１１ プローブ本体
１３ａ、３１１ 第１の超音波トランスデューサアレイ
１３ｂ、３２１ 第２の超音波トランスデューサアレイ
１４ａ、１４ｂ 開口部
１６、１７ 貫通孔
１０００ 超音波診断装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の走査面を走査するための第１の超音波トランスデューサアレイと、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと係合し、且つ前記第１の超音波トランスデューサアレイと交差して設けられ、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査するための第２の超音波トランスデューサアレイと、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有するプローブ本体と、
を備え、
前記第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部は、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度を変更可能に設けられることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとは、分離可能に設けられており、分離された状態で、それぞれ独立した超音波トランスデューサとして機能することを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記係合部は、ギア状の係合凸部及び係合凹部であり、前記第１の超音波トランスデューサアレイ及び前記第２の超音波トランスデューサアレイの中心軸上に前記係合凸部及び係合凹部がそれぞれ配置され、前記ギア状の係合凸部及び係合凹部が係合した状態で駆動されることにより、前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度が変更されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ又は前記第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域と血管との距離が最短となる断面がスキャンされるように駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ又は前記第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域が最長となる断面がスキャンされるように駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記プローブ本体は、前記貫通孔を介して開口部から進出する医療デバイスの進行方向を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記貫通孔に挿入された前記医療デバイスを前記貫通孔に沿った方向に振動させる振動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記プローブ本体は、前記貫通孔を介して医療用の液体を流通させ、前記開口部から流出させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記プローブ本体は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ及び前記第２の超音波トランスデューサアレイによって、第１の断面画像、第２の断面画像及び３次元画像を所定の表示部にて同時に表示するための反射波信号を受信することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
第１の走査面を走査するための第１の超音波トランスデューサアレイと、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと係合し、且つ前記第１の超音波トランスデューサアレイと交差して設けられ、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査するための第２の超音波トランスデューサアレイと、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有するプローブ本体と、
を有する超音波プローブと、
前記超音波プローブが受信した反射波信号に基づいて、超音波画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部によって生成された超音波画像を所定の表示部にて表示させる表示制御部と、
を備え、
前記第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部は、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度を変更可能に設けられることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとは、分離可能に設けられており、分離された状態で、それぞれ独立した超音波トランスデューサとして機能することを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記係合部は、ギア状の係合凸部及び係合凹部であり、前記第１の超音波トランスデューサアレイ及び前記第２の超音波トランスデューサアレイの中心軸上に前記係合凸部及び係合凹部がそれぞれ配置され、前記ギア状の係合凸部及び係合凹部が係合した状態で駆動されることにより、前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度が変更されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ又は前記第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域と血管との距離が最短となる断面がスキャンされるように駆動されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ又は前記第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域が最長となる断面がスキャンされるように駆動されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記プローブ本体は、前記貫通孔を介して開口部から進出する医療デバイスの進行方向を決定することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記貫通孔に挿入された前記医療デバイスを前記貫通孔に沿った方向に振動させる振動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
前記プローブ本体は、前記貫通孔を介して医療用の液体を流通させ、前記開口部から流出させることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１８】
前記プローブ本体は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ及び前記第２の超音波トランスデューサアレイによって、第１の断面画像、第２の断面画像及び３次元画像を前記所定の表示部にて同時に表示するための反射波信号を受信し、
前記画像生成部は、前記プローブ本体が受信した反射波信号に基づいて、前記第１の断面画像、前記第２の断面画像及び前記３次元画像をそれぞれ生成し、
前記表示制御部は、前記第１の断面画像、前記第２の断面画像及び前記３次元画像を前記所定の表示部にて同時に表示させることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１】
第１の走査面を走査するための第１の超音波トランスデューサアレイと、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと係合し、且つ前記第１の超音波トランスデューサアレイと交差して設けられ、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査するための第２の超音波トランスデューサアレイと、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有するプローブ本体と、
を備え、
前記第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部は、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度を変更可能に設けられることを特徴とする超音波プローブ。
【請求項２】
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとは、分離可能に設けられており、分離された状態で、それぞれ独立した超音波トランスデューサとして機能することを特徴とする請求項１に記載の超音波プローブ。
【請求項３】
前記係合部は、ギア状の係合凸部及び係合凹部であり、前記第１の超音波トランスデューサアレイ及び前記第２の超音波トランスデューサアレイの中心軸上に前記係合凸部及び係合凹部がそれぞれ配置され、前記ギア状の係合凸部及び係合凹部が係合した状態で駆動されることにより、前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度が変更されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波プローブ。
【請求項４】
前記係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ又は前記第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域と血管との距離が最短となる断面がスキャンされるように駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項５】
前記係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ又は前記第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域が最長となる断面がスキャンされるように駆動されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項６】
前記プローブ本体は、前記貫通孔を介して開口部から進出する医療デバイスの進行方向を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項７】
前記貫通孔に挿入された前記医療デバイスを前記貫通孔に沿った方向に振動させる振動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の超音波プローブ。
【請求項８】
前記プローブ本体は、前記貫通孔を介して医療用の液体を流通させ、前記開口部から流出させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項９】
前記プローブ本体は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ及び前記第２の超音波トランスデューサアレイによって、第１の断面画像、第２の断面画像及び３次元画像を所定の表示部にて同時に表示するための反射波信号を受信することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の超音波プローブ。
【請求項１０】
第１の走査面を走査するための第１の超音波トランスデューサアレイと、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと係合し、且つ前記第１の超音波トランスデューサアレイと交差して設けられ、前記第１の走査面とは異なる第２の走査面を走査するための第２の超音波トランスデューサアレイと、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが設けられ、各超音波トランスデューサアレイが交差する位置に開口部を有し、当該開口部に通じる貫通孔を有するプローブ本体と、
を有する超音波プローブと、
前記超音波プローブが受信した反射波信号に基づいて、超音波画像を生成する画像生成部と、
前記画像生成部によって生成された超音波画像を所定の表示部にて表示させる表示制御部と、
を備え、
前記第１及び第２の超音波トランスデューサアレイを係合する係合部は、
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度を変更可能に設けられることを特徴とする超音波診断装置。
【請求項１１】
前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとは、分離可能に設けられており、分離された状態で、それぞれ独立した超音波トランスデューサとして機能することを特徴とする請求項１０に記載の超音波診断装置。
【請求項１２】
前記係合部は、ギア状の係合凸部及び係合凹部であり、前記第１の超音波トランスデューサアレイ及び前記第２の超音波トランスデューサアレイの中心軸上に前記係合凸部及び係合凹部がそれぞれ配置され、前記ギア状の係合凸部及び係合凹部が係合した状態で駆動されることにより、前記第１の超音波トランスデューサアレイと前記第２の超音波トランスデューサアレイとが交差する角度が変更されることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の超音波診断装置。
【請求項１３】
前記係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ又は前記第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域と血管との距離が最短となる断面がスキャンされるように駆動されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１４】
前記係合部は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ又は前記第２の超音波トランスデューサアレイによって穿刺対象領域が最長となる断面がスキャンされるように駆動されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１５】
前記プローブ本体は、前記貫通孔を介して開口部から進出する医療デバイスの進行方向を決定することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１６】
前記貫通孔に挿入された前記医療デバイスを前記貫通孔に沿った方向に振動させる振動機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載の超音波診断装置。
【請求項１７】
前記プローブ本体は、前記貫通孔を介して医療用の液体を流通させ、前記開口部から流出させることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【請求項１８】
前記プローブ本体は、前記第１の超音波トランスデューサアレイ及び前記第２の超音波トランスデューサアレイによって、第１の断面画像、第２の断面画像及び３次元画像を前記所定の表示部にて同時に表示するための反射波信号を受信し、
前記画像生成部は、前記プローブ本体が受信した反射波信号に基づいて、前記第１の断面画像、前記第２の断面画像及び前記３次元画像をそれぞれ生成し、
前記表示制御部は、前記第１の断面画像、前記第２の断面画像及び前記３次元画像を前記所定の表示部にて同時に表示させることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４８９００（Ｐ２０１３−４８９００Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７２２６７（Ｐ２０１２−１７２２６７）
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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