專利名稱：體腔用超聲波探頭及超聲波診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用超聲波掃描被檢體，獲取有關(guān)被檢體的超聲波圖像的體腔用超聲波
探頭及超聲波圖像裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，開發(fā)了用超聲波圖像確認(rèn)被檢體的內(nèi)部、同時(shí)對(duì)腫瘤等病變部位穿剌針的超聲波引導(dǎo)下穿剌術(shù)。超聲波引導(dǎo)下穿剌術(shù)中由于在超聲波圖像中實(shí)時(shí)地顯示針和病變部位，因此能夠飛躍地提高穿剌的準(zhǔn)確性和安全性。 但是，根據(jù)病變部位位置的不同，有時(shí)將超聲波探頭插入直腸、陰道、食道等體腔內(nèi)，邊從體腔內(nèi)確認(rèn)病變部位邊從體腔內(nèi)穿剌針。因此需要例如日本特開平11-76242號(hào)公報(bào)所記載那樣的能夠插入體腔內(nèi)的所謂體腔用探頭的超聲波探頭。 體腔用探頭是由插入體腔內(nèi)的棒狀探頭主體和配設(shè)在探頭主體上的振子陣列構(gòu)
成的器具。根據(jù)振子陣列的種類和配置的不同，體腔用探頭有各種類型。例如有在探頭主
體的側(cè)面配置線陣的類型、在探頭主體的頂端配置凸陣的類型，以及將兩者進(jìn)行組合、能夠
掃描互相交叉的截面的類型(雙平面探頭)等。有時(shí)也使用凸陣取代線陣。 但是，使用現(xiàn)有體腔用探頭的穿剌術(shù)存在例如以下的問(wèn)題。即，僅在探頭主體的側(cè)
面或頂端配列超聲波振子的現(xiàn)有技術(shù)的體腔用探頭中，只能將側(cè)面一側(cè)的預(yù)定區(qū)域或頂端
一側(cè)的預(yù)定區(qū)域中的某一個(gè)區(qū)域圖像化。并且，即使是雙平面型探頭也不能同時(shí)驅(qū)動(dòng)配置
在側(cè)面的振子陣列和配置在頂端的振子陣列，只能將側(cè)面一側(cè)的預(yù)定區(qū)域或頂端一側(cè)的預(yù)
定區(qū)域中的某一個(gè)區(qū)域圖像化。因此，穿剌針的剌入路徑中不能夠用超聲波圖像觀察的區(qū)
域(穿剌針剌入路徑中不能夠利用超聲波圖像而圖像化的區(qū)域，以下稱為"盲區(qū)")變大。
假如盲區(qū)存在血管等的話，則有時(shí)會(huì)妨礙穿剌針的剌入或者不能夠順利地進(jìn)行在超聲波引
導(dǎo)下穿剌術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要提供一種超聲波引導(dǎo)下穿剌術(shù)中能夠使穿剌針的剌入路徑中不能
夠用超聲波圖像觀察的盲區(qū)變得比以往小的體腔用超聲波探頭及超聲波診斷裝置。
本發(fā)明一個(gè)形態(tài)的體腔用超聲波探頭具有插入部，被插入到被檢體的體腔內(nèi)，實(shí)
質(zhì)上為圓筒形；多個(gè)超聲波振子，從上述插入部的側(cè)面跨越到頂端連續(xù)地排列，將從上述插
入部的側(cè)面跨越到頂端連續(xù)的二維區(qū)域或三維區(qū)域作為被超聲波掃描區(qū)域。
本發(fā)明的另一個(gè)形態(tài)的超聲波診斷裝置具有體腔用超聲波探頭，具有插入到被
檢體的體腔內(nèi)、實(shí)質(zhì)上為圓筒形的插入部、以及從上述插入部的側(cè)面跨越到頂端連續(xù)地排
列、將從上述插入部的側(cè)面跨越到頂端連續(xù)的二維區(qū)域或三維區(qū)域作為被超聲波掃描區(qū)域
的多個(gè)超聲波振子；超聲波收發(fā)單元，通過(guò)上述多個(gè)超聲波振子往上述被超聲波掃描區(qū)域
發(fā)送超聲波，通過(guò)上述多個(gè)超聲波振子接收來(lái)自上述被超聲波掃描區(qū)域的反射波來(lái)獲取回
波信號(hào)；圖像生成單元，使用上述回波信號(hào)生成有關(guān)上述被超聲波掃描區(qū)域的超聲波圖像；以及顯示單元，顯示有關(guān)上述被超聲波掃描區(qū)域的超聲波圖像。


圖1為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的超聲波診斷裝置的透視圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的控制裝置的概略圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的體腔用探頭的概略圖； 圖4為本發(fā)明上述實(shí)施形態(tài)的探頭主體的透視圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)中的體腔用探頭形成的收發(fā)區(qū)域的概略圖。
圖6為說(shuō)明用本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的體腔用探頭實(shí)施的超聲波引導(dǎo)下穿剌術(shù)的樣子
的概略圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)中穿剌針到達(dá)病變部位時(shí)的超聲波圖像的概略圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
圖1為第1實(shí)施形態(tài)的超聲波診斷裝置的透視圖。 如圖1所示，超聲波診斷裝置為利用超聲波提供被檢體P的內(nèi)部狀態(tài)作為超聲波圖像I的裝置，包括裝置主體10、體腔用探頭(超聲波探頭)20和監(jiān)控器30。裝置主體IO采用能夠用小腳輪移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部搭載有執(zhí)行各種控制和處理等的控制裝置11 。
圖2為第1實(shí)施形態(tài)的控制裝置11的概略圖。 如圖2所示，控制裝置11具有收發(fā)單元(延遲單元)lla和圖像生成單元llb。收發(fā)單元lla除了向體腔用探頭20發(fā)送超聲波信號(hào)和接收回波信號(hào)外，還根據(jù)需要延遲控制超聲波的發(fā)送和回波信號(hào)的接收。圖像生成單元llb根據(jù)來(lái)自收發(fā)單元lla的回波信號(hào)生成超聲波圖像I。 圖3為第1實(shí)施形態(tài)的體腔用探頭20的概略圖。 如圖3所示，體腔用探頭20包括插入直腸、陰道、食道等體腔C內(nèi)的探頭主體21和由操作者握持的握持部22。 圖4為第1實(shí)施形態(tài)的探頭主體21的透視圖。 如圖4所示，探頭主體21形成為細(xì)圓棒形，其頂端形成有用于防止損傷生物體的
半球部21a。探頭主體21具有用于往被檢體P發(fā)送和接收超聲波的振子陣列23。 振子陣列23為所謂1D陣列，由配置在探頭主體21側(cè)面的線陣231和配設(shè)在探頭
主體21頂端的凸陣232構(gòu)成。另外，有時(shí)也使用曲率非常小的凸陣取代線陣231。 線陣231由沿探頭主體21的軸心并列設(shè)置的多個(gè)壓電元件231a構(gòu)成。另外，壓
電元件231a的元件間隔為約150 ii m。凸陣232由沿探頭主體21的半球部21a并列設(shè)置的
多個(gè)壓電元件232a構(gòu)成。另外，壓電元件232a的元件間隔為約100 y m。 線陣231中包含的壓電元件231a和凸陣232中包含的壓電元件232a全部并列在
同一平面內(nèi)。因此，線陣231和凸陣232能夠用超聲波掃描被檢體P的同一平面。 線陣231和凸陣232互相接近。因此，線陣231和凸陣232中包含的所有壓電元
件231a、232a連續(xù)地配置在從線陣231到凸陣232中。 另外，雖然圖3、圖4中沒(méi)有表示，體腔用探頭20具有沿預(yù)定的路徑引導(dǎo)剌入方向并支持穿剌針用的支持單元。該支持單元支持著穿剌針，使穿剌針的路徑包含在由超聲波掃描形成的超聲波掃描面內(nèi)，所述超聲波掃描由線陣231和凸陣232進(jìn)行。
(波束的產(chǎn)生) 圖5為由第1實(shí)施形態(tài)的體腔用探頭20形成的收發(fā)區(qū)域R的概略圖。另外，圖5中虛線、點(diǎn)劃線和雙點(diǎn)劃線分別表示波束。 如圖5所示，體腔用探頭20形成從線陣231的正面到凸陣232正面的收發(fā)區(qū)域R。收發(fā)區(qū)域R包括第1區(qū)域(A)、第2區(qū)域(B)和第3區(qū)域(C)，所述第l區(qū)域(A)由線陣231中包含的壓電元件231a形成，所述第2區(qū)域(B)由線陣231中包含的壓電元件231a和凸陣232中包含的壓電元件232a形成，所述第3區(qū)域(C)由凸陣232中包含的壓電元件232a形成。 第1區(qū)域(A)內(nèi)形成的各波束通過(guò)通常的線陣的電子掃描而形成。因此，各波束幾乎與壓電元件231a的正面呈直角地形成，整體上幾乎平行地排列。 第3區(qū)域(C)中形成的各波束通過(guò)通常的凸陣的電子掃描而形成。因此各波束幾乎與壓電元件232a的正面成直角地形成，整體上呈放射狀排列。 第2區(qū)域(B)中形成的各波束通過(guò)通常的線陣和凸陣中使用的電子掃描而形成。但是，為了使各波束兩側(cè)的口徑相等，對(duì)開口寬度進(jìn)行了控制。由此，即使線陣231中包含的壓電元件231a的元件寬度和凸陣232中包含的壓電元件232a的元件寬度不同，也能在所希望的位置上形成波束。另外，各波束的焦點(diǎn)通過(guò)延遲控制被設(shè)定在各自的掃描線上。
(超聲波引導(dǎo)下穿剌術(shù)) 圖6為說(shuō)明用第1實(shí)施形態(tài)的體腔用探頭20實(shí)施的超聲波引導(dǎo)下穿剌術(shù)的樣子的概略圖。 如圖6所示，首先將體腔用探頭20的探頭主體21插入被檢體P的體腔C內(nèi)。接著在體腔用探頭20的線陣231和凸陣232到達(dá)被檢體P中的所希望的位置之后開始超聲波的收發(fā)，在監(jiān)控器30中顯示超聲波圖像I 。 接著，針N被插入到被檢體P的體腔C內(nèi)。此時(shí)應(yīng)該注意的是在線陣231的正面將針N與探頭主體21的軸心平行地插入。當(dāng)針N繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，針尖到達(dá)超聲波的收發(fā)區(qū)域R，其形態(tài)被描繪在超聲波圖像I上。然后，當(dāng)針N進(jìn)一步前進(jìn)時(shí)，針尖從被檢體P的表面S剌入。然后，在針尖到達(dá)病變部位D后，實(shí)施吸引或燒灼等手術(shù)。 手術(shù)結(jié)束后拉拔針N。當(dāng)針N后退時(shí)，針尖從被檢體P的表面S拔出，到達(dá)體腔C內(nèi)。當(dāng)針N進(jìn)一步后退時(shí)，針尖離開超聲波收發(fā)區(qū)域R，針尖的形態(tài)從超聲波圖像I中消失。
圖7為第1實(shí)施形態(tài)中針N到達(dá)病變部位D時(shí)的超聲波圖像I的概略圖。
如圖7所示，能夠用超聲波圖像I描繪出穿剌到被檢體P中的針N的從探頭主體21的側(cè)面到頂端的部分。因此，穿剌針的盲區(qū)與以往相比大幅度減少。
(本實(shí)施形態(tài)的作用) 本實(shí)施形態(tài)中體腔用探頭20在探頭主體21的側(cè)面具有線陣231，在探頭主體21的頂端具有凸陣232。而且，線陣231中包含的壓電元件231a和凸陣232中包含的壓電元件232a在相同的平面內(nèi)排列，能夠用超聲波掃描被檢體P的相同的平面。而且，圖像生成單元lib用來(lái)自線陣231的回波信號(hào)和來(lái)自凸陣232的回波信號(hào)生成超聲波圖像I的每一幀。
因此，如果插入到體腔C內(nèi)的針N位于線陣231正面的話，能夠用超聲波圖像I描繪出穿剌到被檢體P中的針N的從探頭主體21的側(cè)面到頂端的部分。因此能夠使穿剌針的盲區(qū)與以往相比大幅度地減少，并且，針N到達(dá)病患部位為止的近身側(cè)的路徑也能夠用超聲波圖像觀察。結(jié)果，能夠提高超聲波引導(dǎo)下穿剌術(shù)的準(zhǔn)確性和安全性。
并且，通過(guò)用體腔用探頭20進(jìn)行穿剌術(shù)，不用象雙平面探頭那樣進(jìn)行圖像切換也能夠用超聲波圖像I描繪出從探頭主體21的側(cè)面到頂端的寬廣范圍的區(qū)域。因此不僅能夠減輕穿剌術(shù)中手術(shù)者的作業(yè)負(fù)擔(dān)，而且能夠提高超聲波引導(dǎo)下穿剌術(shù)的準(zhǔn)確性和安全性。
本實(shí)施形態(tài)中線陣231和凸陣232被這樣配置他們中所包含的所有壓電元件231a、232a從線陣231到凸陣232是連續(xù)的。 因此，通過(guò)線陣231生成的圖像區(qū)域與通過(guò)凸陣232生成的圖像區(qū)域的邊界處不會(huì)產(chǎn)生接縫，不會(huì)降低超聲波圖像I的畫質(zhì)。 本實(shí)施形態(tài)中第2區(qū)域(B)中形成的各波束的位置能夠通過(guò)控制開口寬度來(lái)進(jìn)行調(diào)整。因此，即使線陣231中包含的壓電元件231a的元件寬度或元件間隔與凸陣232中包含的壓電元件232a的元件寬度或元件間隔不同，各波束也能形成在準(zhǔn)確的位置上。
本實(shí)施形態(tài)中接收發(fā)送的超聲波的焦點(diǎn)利用收發(fā)單元lla進(jìn)行的延遲控制被設(shè)定在各掃描線上。因此，超聲波圖像I的畫質(zhì)非常好。 另外，雖然本實(shí)施形態(tài)中使用線陣231和凸陣232，但本發(fā)明并不局限于此。S卩，也可以使用凸陣來(lái)取代線陣231。而且，也可以使用線陣來(lái)取代凸陣232。在后者的情況下，最好進(jìn)行這樣的控制在相當(dāng)于圖5(b)的區(qū)域的全部或一部分中進(jìn)行傾斜掃描、在探頭主體21的頂端進(jìn)行扇形掃描，通過(guò)這樣形成從探頭主體21的側(cè)面連續(xù)到頂端的超聲波掃描面。 并且，線陣231和凸陣232收發(fā)超聲波的條件也可以不同。例如，線陣231的顯示深度可以比凸陣232的顯示深度淺。即使線陣231的顯示深度稍淺，由于針N非常接近體腔用探頭20地被穿剌，因此能沒(méi)有問(wèn)題地描繪出超聲波圖像I。而且，如果線陣231的顯示深度淺的話，則幀數(shù)率(framerate)上升，能準(zhǔn)確地描繪出針N的行進(jìn)狀況。
并且，本實(shí)施形態(tài)中由線陣231形成的波束全部與線陣231呈近似直角。但是本發(fā)明并不局限于此。例如，也可以通過(guò)傾斜掃描使線陣231兩端形成的波束向外側(cè)傾斜。另外，傾斜掃描為通過(guò)延遲控制而使波束的方向傾斜的掃描。如果線陣231能夠在整個(gè)第2區(qū)域(B)中形成波束的話，則使用線陣231的壓電元件231a和凸陣232的壓電元件232a在第2區(qū)域(B)中形成波束變得沒(méi)有必要。結(jié)果，不需要進(jìn)行第l實(shí)施形態(tài)的開口控制，因此只要用以往存在的掃描方式就能夠獲得所希望的超聲波圖像I。 并且，上述實(shí)施形態(tài)敘述的是通過(guò)排列多個(gè)超聲波振子形成由線陣和凸陣構(gòu)成的兩種不同的陣列形狀的例子。但并不局限于該例子，也可以根據(jù)必要形成兩種以上不同的陣列形狀地排列多個(gè)超聲波振子。而且，多個(gè)超聲波振子的排列為從探頭主體21的側(cè)面跨越到頂端排成一列，但也可以從探頭主體21的側(cè)面跨越到頂端配置多列。如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，能夠超聲波掃描從探頭主體21的側(cè)面跨越到頂端的三維區(qū)域。 另外，本發(fā)明并不完全局限于上述實(shí)施形態(tài)，在實(shí)施階段可以在不超出其宗旨的范圍內(nèi)改變結(jié)構(gòu)要素具體進(jìn)行實(shí)施。并且，通過(guò)適當(dāng)組合上述實(shí)施形態(tài)公開的多個(gè)構(gòu)成要素，能夠形成各種發(fā)明。例如，可以從實(shí)施形態(tài)公開的所有構(gòu)成要素中刪除幾個(gè)構(gòu)成要素。
7而且，也可以適當(dāng)組合不同實(shí)施形態(tài)中的構(gòu)成要素。
權(quán)利要求
一種體腔用超聲波探頭，具有插入部，被插入到被檢體的體腔內(nèi)，實(shí)質(zhì)上為圓筒形；多個(gè)超聲波振子，從上述插入部的側(cè)面跨越到頂端連續(xù)地排列，將從上述插入部的側(cè)面跨越到頂端連續(xù)的二維區(qū)域或三維區(qū)域作為被超聲波掃描區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求1所述的體腔用超聲波探頭，上述多個(gè)超聲波振子形成至少兩種不同的 陣列形狀地排列。
3. 如權(quán)利要求1所述的體腔用超聲波探頭，上述多個(gè)超聲波振子在上述插入部的側(cè)面 形成線陣形狀，在上述插入部的頂端形成凸陣形狀。
4. 如權(quán)利要求3所述的體腔用超聲波探頭，上述多個(gè)超聲波振子在從上述插入部的側(cè) 面到頂端的區(qū)域連續(xù)地形成上述側(cè)面處的線陣形狀和上述頂端處的凸陣形狀。
5. 如權(quán)利要求1所述的體腔用超聲波探頭，上述多個(gè)超聲波振子形成預(yù)定的陣列形狀 地排列。
6. 如權(quán)利要求1所述的體腔用超聲波探頭，上述多個(gè)超聲波振子形成凸陣形狀地排列。
7. 如權(quán)利要求1所述的體腔用超聲波探頭，上述多個(gè)超聲波振子形成線陣形狀地排列。
8 如權(quán)利要求1所述的體腔用超聲波探頭，上述多個(gè)超聲波振子的排列方向與剌入到 上述被檢體內(nèi)的穿剌針的剌入路徑方向相對(duì)應(yīng)。
9. 如權(quán)利要求1所述的體腔用超聲波探頭，還具有使剌入上述被檢體內(nèi)的穿剌針的剌 入路徑包含在上述被超聲波掃描區(qū)域內(nèi)地支持著穿剌針的支持單元。
10. —種超聲波診斷裝置，具有體腔用超聲波探頭，具有插入到被檢體的體腔內(nèi)、實(shí)質(zhì)上為圓筒形的插入部、以及從上 述插入部的側(cè)面跨越到頂端連續(xù)地排列、將從上述插入部的側(cè)面跨越到頂端連續(xù)的二維區(qū) 域或三維區(qū)域作為被超聲波掃描區(qū)域的多個(gè)超聲波振子；超聲波收發(fā)單元，通過(guò)上述多個(gè)超聲波振子往上述被超聲波掃描區(qū)域發(fā)送超聲波，通 過(guò)上述多個(gè)超聲波振子接收來(lái)自上述被超聲波掃描區(qū)域的反射波來(lái)獲取回波信號(hào)；圖像生成單元，使用上述回波信號(hào)生成有關(guān)上述被超聲波掃描區(qū)域的超聲波圖像；以及顯示單元，顯示有關(guān)上述被超聲波掃描區(qū)域的超聲波圖像。
11. 如權(quán)利要求io所述的超聲波診斷裝置，上述多個(gè)超聲波振子形成至少兩種不同的陣列形狀地排列。
12. 如權(quán)利要求IO所述的超聲波診斷裝置，上述多個(gè)超聲波振子在上述插入部的側(cè)面 形成線陣形狀，在上述插入部的頂端形成凸陣形狀。
13. 如權(quán)利要求11所述的超聲波診斷裝置，上述多個(gè)超聲波振子在從上述插入部的側(cè) 面到頂端的區(qū)域內(nèi)連續(xù)地形成上述側(cè)面處的線陣形狀和上述頂端處的凸陣形狀。
14. 如權(quán)利要求IO所述的超聲波診斷裝置，上述多個(gè)超聲波振子形成預(yù)定的陣列形狀 地排列。
15. 如權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，上述多個(gè)超聲波振子形成凸陣形狀地排列。
16. 如權(quán)利要求IO所述的超聲波診斷裝置，上述多個(gè)超聲波振子形成線陣形狀地排列。
17. 如權(quán)利要求IO所述的超聲波診斷裝置，上述超聲波收發(fā)單元控制上述發(fā)送時(shí)的上 述各超聲波振子每一個(gè)的延遲時(shí)間以及上述接收時(shí)的上述各超聲波振子每一個(gè)的延遲時(shí) 間，以使得在上述插入部的側(cè)面執(zhí)行線性掃描或傾斜掃描、在上述插入部的頂端執(zhí)行扇形 掃描。
18. 如權(quán)利要求8所述的超聲波診斷裝置，上述多個(gè)超聲波振子的排列方向與剌入到 上述被檢體內(nèi)的穿剌針的剌入路徑方向相對(duì)應(yīng)。
19. 如權(quán)利要求IO所述的超聲波診斷裝置，還具有使剌入到上述被檢體內(nèi)的穿剌針的 剌入路徑包含在上述被超聲波掃描區(qū)域內(nèi)地支持穿剌針的支持單元。
20. 如權(quán)利要求10所述的超聲波診斷裝置，上述超聲波收發(fā)單元，使上述被超聲波掃 描區(qū)域從插入部的側(cè)面跨越到頂端連續(xù)地、控制上述發(fā)送時(shí)的上述各超聲波振子每一個(gè)的 延遲時(shí)間以及上述接收時(shí)的上述各超聲波振子每一個(gè)的延遲時(shí)間。
全文摘要
一種用超聲波掃描被檢體(P)的體腔用探頭(20)，具有探頭主體(21)；以及，配設(shè)在上述探頭主體(21)上、往上述被檢體(P)發(fā)送超聲波并接收來(lái)自該被檢體(P)的回波信號(hào)的、由多個(gè)壓電元件(231a)構(gòu)成的線陣(231)和由多個(gè)壓電元件(232a)構(gòu)成的凸陣(232)，所述線陣(231)和凸陣(232)；上述線陣(231)和凸陣(232)具有相互不同的陣列形狀，各陣列面被包含在相同的平面內(nèi)。
文檔編號(hào)A61B8/12GK101711685SQ200910179179
公開日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月29日
發(fā)明者久保田隆司, 大貫裕, 小川隆士, 比企進(jìn) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社