专利名称：体腔用超声波探头及超声波诊断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用超声波扫描被检体，获取有关被检体的超声波图像的体腔用超声波
探头及超声波图像装置。
背景技术：
近年来，开发了用超声波图像确认被检体的内部、同时对肿瘤等病变部位穿剌针的超声波引导下穿剌术。超声波引导下穿剌术中由于在超声波图像中实时地显示针和病变部位，因此能够飞跃地提高穿剌的准确性和安全性。 但是，根据病变部位位置的不同，有时将超声波探头插入直肠、阴道、食道等体腔内，边从体腔内确认病变部位边从体腔内穿剌针。因此需要例如日本特开平11-76242号公报所记载那样的能够插入体腔内的所谓体腔用探头的超声波探头。 体腔用探头是由插入体腔内的棒状探头主体和配设在探头主体上的振子阵列构
成的器具。根据振子阵列的种类和配置的不同，体腔用探头有各种类型。例如有在探头主
体的侧面配置线阵的类型、在探头主体的顶端配置凸阵的类型，以及将两者进行组合、能够
扫描互相交叉的截面的类型(双平面探头)等。有时也使用凸阵取代线阵。 但是，使用现有体腔用探头的穿剌术存在例如以下的问题。即，仅在探头主体的侧
面或顶端配列超声波振子的现有技术的体腔用探头中，只能将侧面一侧的预定区域或顶端
一侧的预定区域中的某一个区域图像化。并且，即使是双平面型探头也不能同时驱动配置
在侧面的振子阵列和配置在顶端的振子阵列，只能将侧面一侧的预定区域或顶端一侧的预
定区域中的某一个区域图像化。因此，穿剌针的剌入路径中不能够用超声波图像观察的区
域(穿剌针剌入路径中不能够利用超声波图像而图像化的区域，以下称为"盲区")变大。
假如盲区存在血管等的话，则有时会妨碍穿剌针的剌入或者不能够顺利地进行在超声波引
导下穿剌术。
发明内容
本发明就是要提供一种超声波引导下穿剌术中能够使穿剌针的剌入路径中不能
够用超声波图像观察的盲区变得比以往小的体腔用超声波探头及超声波诊断装置。
本发明一个形态的体腔用超声波探头具有插入部，被插入到被检体的体腔内，实
质上为圆筒形；多个超声波振子，从上述插入部的侧面跨越到顶端连续地排列，将从上述插
入部的侧面跨越到顶端连续的二维区域或三维区域作为被超声波扫描区域。
本发明的另一个形态的超声波诊断装置具有体腔用超声波探头，具有插入到被
检体的体腔内、实质上为圆筒形的插入部、以及从上述插入部的侧面跨越到顶端连续地排
列、将从上述插入部的侧面跨越到顶端连续的二维区域或三维区域作为被超声波扫描区域
的多个超声波振子；超声波收发单元，通过上述多个超声波振子往上述被超声波扫描区域
发送超声波，通过上述多个超声波振子接收来自上述被超声波扫描区域的反射波来获取回
波信号；图像生成单元，使用上述回波信号生成有关上述被超声波扫描区域的超声波图像；以及显示单元，显示有关上述被超声波扫描区域的超声波图像。
图1为本发明实施形态的超声波诊断装置的透视图； 图2为本发明实施形态的控制装置的概略图； 图3为本发明实施形态的体腔用探头的概略图； 图4为本发明上述实施形态的探头主体的透视图； 图5为本发明实施形态中的体腔用探头形成的收发区域的概略图。
图6为说明用本发明实施形态的体腔用探头实施的超声波引导下穿剌术的样子
的概略图； 图7为本发明实施形态中穿剌针到达病变部位时的超声波图像的概略图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的实施形态。
图1为第1实施形态的超声波诊断装置的透视图。 如图1所示，超声波诊断装置为利用超声波提供被检体P的内部状态作为超声波图像I的装置，包括装置主体10、体腔用探头(超声波探头)20和监控器30。装置主体IO采用能够用小脚轮移动的结构，其内部搭载有执行各种控制和处理等的控制装置11 。
图2为第1实施形态的控制装置11的概略图。 如图2所示，控制装置11具有收发单元(延迟单元)lla和图像生成单元llb。收发单元lla除了向体腔用探头20发送超声波信号和接收回波信号外，还根据需要延迟控制超声波的发送和回波信号的接收。图像生成单元llb根据来自收发单元lla的回波信号生成超声波图像I。 图3为第1实施形态的体腔用探头20的概略图。 如图3所示，体腔用探头20包括插入直肠、阴道、食道等体腔C内的探头主体21和由操作者握持的握持部22。 图4为第1实施形态的探头主体21的透视图。 如图4所示，探头主体21形成为细圆棒形，其顶端形成有用于防止损伤生物体的
半球部21a。探头主体21具有用于往被检体P发送和接收超声波的振子阵列23。 振子阵列23为所谓1D阵列，由配置在探头主体21侧面的线阵231和配设在探头
主体21顶端的凸阵232构成。另外，有时也使用曲率非常小的凸阵取代线阵231。 线阵231由沿探头主体21的轴心并列设置的多个压电元件231a构成。另外，压
电元件231a的元件间隔为约150 ii m。凸阵232由沿探头主体21的半球部21a并列设置的
多个压电元件232a构成。另外，压电元件232a的元件间隔为约100 y m。 线阵231中包含的压电元件231a和凸阵232中包含的压电元件232a全部并列在
同一平面内。因此，线阵231和凸阵232能够用超声波扫描被检体P的同一平面。 线阵231和凸阵232互相接近。因此，线阵231和凸阵232中包含的所有压电元
件231a、232a连续地配置在从线阵231到凸阵232中。 另外，虽然图3、图4中没有表示，体腔用探头20具有沿预定的路径引导剌入方向并支持穿剌针用的支持单元。该支持单元支持着穿剌针，使穿剌针的路径包含在由超声波扫描形成的超声波扫描面内，所述超声波扫描由线阵231和凸阵232进行。
(波束的产生) 图5为由第1实施形态的体腔用探头20形成的收发区域R的概略图。另外，图5中虚线、点划线和双点划线分别表示波束。 如图5所示，体腔用探头20形成从线阵231的正面到凸阵232正面的收发区域R。收发区域R包括第1区域(A)、第2区域(B)和第3区域(C)，所述第l区域(A)由线阵231中包含的压电元件231a形成，所述第2区域(B)由线阵231中包含的压电元件231a和凸阵232中包含的压电元件232a形成，所述第3区域(C)由凸阵232中包含的压电元件232a形成。 第1区域(A)内形成的各波束通过通常的线阵的电子扫描而形成。因此，各波束几乎与压电元件231a的正面呈直角地形成，整体上几乎平行地排列。 第3区域(C)中形成的各波束通过通常的凸阵的电子扫描而形成。因此各波束几乎与压电元件232a的正面成直角地形成，整体上呈放射状排列。 第2区域(B)中形成的各波束通过通常的线阵和凸阵中使用的电子扫描而形成。但是，为了使各波束两侧的口径相等，对开口宽度进行了控制。由此，即使线阵231中包含的压电元件231a的元件宽度和凸阵232中包含的压电元件232a的元件宽度不同，也能在所希望的位置上形成波束。另外，各波束的焦点通过延迟控制被设定在各自的扫描线上。
(超声波引导下穿剌术) 图6为说明用第1实施形态的体腔用探头20实施的超声波引导下穿剌术的样子的概略图。 如图6所示，首先将体腔用探头20的探头主体21插入被检体P的体腔C内。接着在体腔用探头20的线阵231和凸阵232到达被检体P中的所希望的位置之后开始超声波的收发，在监控器30中显示超声波图像I 。 接着，针N被插入到被检体P的体腔C内。此时应该注意的是在线阵231的正面将针N与探头主体21的轴心平行地插入。当针N继续前进时，针尖到达超声波的收发区域R，其形态被描绘在超声波图像I上。然后，当针N进一步前进时，针尖从被检体P的表面S剌入。然后，在针尖到达病变部位D后，实施吸引或烧灼等手术。 手术结束后拉拔针N。当针N后退时，针尖从被检体P的表面S拔出，到达体腔C内。当针N进一步后退时，针尖离开超声波收发区域R，针尖的形态从超声波图像I中消失。
图7为第1实施形态中针N到达病变部位D时的超声波图像I的概略图。
如图7所示，能够用超声波图像I描绘出穿剌到被检体P中的针N的从探头主体21的侧面到顶端的部分。因此，穿剌针的盲区与以往相比大幅度减少。
(本实施形态的作用) 本实施形态中体腔用探头20在探头主体21的侧面具有线阵231，在探头主体21的顶端具有凸阵232。而且，线阵231中包含的压电元件231a和凸阵232中包含的压电元件232a在相同的平面内排列，能够用超声波扫描被检体P的相同的平面。而且，图像生成单元lib用来自线阵231的回波信号和来自凸阵232的回波信号生成超声波图像I的每一帧。
因此，如果插入到体腔C内的针N位于线阵231正面的话，能够用超声波图像I描绘出穿剌到被检体P中的针N的从探头主体21的侧面到顶端的部分。因此能够使穿剌针的盲区与以往相比大幅度地减少，并且，针N到达病患部位为止的近身侧的路径也能够用超声波图像观察。结果，能够提高超声波引导下穿剌术的准确性和安全性。
并且，通过用体腔用探头20进行穿剌术，不用象双平面探头那样进行图像切换也能够用超声波图像I描绘出从探头主体21的侧面到顶端的宽广范围的区域。因此不仅能够减轻穿剌术中手术者的作业负担，而且能够提高超声波引导下穿剌术的准确性和安全性。
本实施形态中线阵231和凸阵232被这样配置他们中所包含的所有压电元件231a、232a从线阵231到凸阵232是连续的。 因此，通过线阵231生成的图像区域与通过凸阵232生成的图像区域的边界处不会产生接缝，不会降低超声波图像I的画质。 本实施形态中第2区域(B)中形成的各波束的位置能够通过控制开口宽度来进行调整。因此，即使线阵231中包含的压电元件231a的元件宽度或元件间隔与凸阵232中包含的压电元件232a的元件宽度或元件间隔不同，各波束也能形成在准确的位置上。
本实施形态中接收发送的超声波的焦点利用收发单元lla进行的延迟控制被设定在各扫描线上。因此，超声波图像I的画质非常好。 另外，虽然本实施形态中使用线阵231和凸阵232，但本发明并不局限于此。S卩，也可以使用凸阵来取代线阵231。而且，也可以使用线阵来取代凸阵232。在后者的情况下，最好进行这样的控制在相当于图5(b)的区域的全部或一部分中进行倾斜扫描、在探头主体21的顶端进行扇形扫描，通过这样形成从探头主体21的侧面连续到顶端的超声波扫描面。 并且，线阵231和凸阵232收发超声波的条件也可以不同。例如，线阵231的显示深度可以比凸阵232的显示深度浅。即使线阵231的显示深度稍浅，由于针N非常接近体腔用探头20地被穿剌，因此能没有问题地描绘出超声波图像I。而且，如果线阵231的显示深度浅的话，则帧数率(framerate)上升，能准确地描绘出针N的行进状况。
并且，本实施形态中由线阵231形成的波束全部与线阵231呈近似直角。但是本发明并不局限于此。例如，也可以通过倾斜扫描使线阵231两端形成的波束向外侧倾斜。另外，倾斜扫描为通过延迟控制而使波束的方向倾斜的扫描。如果线阵231能够在整个第2区域(B)中形成波束的话，则使用线阵231的压电元件231a和凸阵232的压电元件232a在第2区域(B)中形成波束变得没有必要。结果，不需要进行第l实施形态的开口控制，因此只要用以往存在的扫描方式就能够获得所希望的超声波图像I。 并且，上述实施形态叙述的是通过排列多个超声波振子形成由线阵和凸阵构成的两种不同的阵列形状的例子。但并不局限于该例子，也可以根据必要形成两种以上不同的阵列形状地排列多个超声波振子。而且，多个超声波振子的排列为从探头主体21的侧面跨越到顶端排成一列，但也可以从探头主体21的侧面跨越到顶端配置多列。如果采用这样的结构，能够超声波扫描从探头主体21的侧面跨越到顶端的三维区域。 另外，本发明并不完全局限于上述实施形态，在实施阶段可以在不超出其宗旨的范围内改变结构要素具体进行实施。并且，通过适当组合上述实施形态公开的多个构成要素，能够形成各种发明。例如，可以从实施形态公开的所有构成要素中删除几个构成要素。
7而且，也可以适当组合不同实施形态中的构成要素。
权利要求
一种体腔用超声波探头，具有插入部，被插入到被检体的体腔内，实质上为圆筒形；多个超声波振子，从上述插入部的侧面跨越到顶端连续地排列，将从上述插入部的侧面跨越到顶端连续的二维区域或三维区域作为被超声波扫描区域。
2. 如权利要求1所述的体腔用超声波探头，上述多个超声波振子形成至少两种不同的 阵列形状地排列。
3. 如权利要求1所述的体腔用超声波探头，上述多个超声波振子在上述插入部的侧面 形成线阵形状，在上述插入部的顶端形成凸阵形状。
4. 如权利要求3所述的体腔用超声波探头，上述多个超声波振子在从上述插入部的侧 面到顶端的区域连续地形成上述侧面处的线阵形状和上述顶端处的凸阵形状。
5. 如权利要求1所述的体腔用超声波探头，上述多个超声波振子形成预定的阵列形状 地排列。
6. 如权利要求1所述的体腔用超声波探头，上述多个超声波振子形成凸阵形状地排列。
7. 如权利要求1所述的体腔用超声波探头，上述多个超声波振子形成线阵形状地排列。
8 如权利要求1所述的体腔用超声波探头，上述多个超声波振子的排列方向与剌入到 上述被检体内的穿剌针的剌入路径方向相对应。
9. 如权利要求1所述的体腔用超声波探头，还具有使剌入上述被检体内的穿剌针的剌 入路径包含在上述被超声波扫描区域内地支持着穿剌针的支持单元。
10. —种超声波诊断装置，具有体腔用超声波探头，具有插入到被检体的体腔内、实质上为圆筒形的插入部、以及从上 述插入部的侧面跨越到顶端连续地排列、将从上述插入部的侧面跨越到顶端连续的二维区 域或三维区域作为被超声波扫描区域的多个超声波振子；超声波收发单元，通过上述多个超声波振子往上述被超声波扫描区域发送超声波，通 过上述多个超声波振子接收来自上述被超声波扫描区域的反射波来获取回波信号；图像生成单元，使用上述回波信号生成有关上述被超声波扫描区域的超声波图像；以及显示单元，显示有关上述被超声波扫描区域的超声波图像。
11. 如权利要求io所述的超声波诊断装置，上述多个超声波振子形成至少两种不同的阵列形状地排列。
12. 如权利要求IO所述的超声波诊断装置，上述多个超声波振子在上述插入部的侧面 形成线阵形状，在上述插入部的顶端形成凸阵形状。
13. 如权利要求11所述的超声波诊断装置，上述多个超声波振子在从上述插入部的侧 面到顶端的区域内连续地形成上述侧面处的线阵形状和上述顶端处的凸阵形状。
14. 如权利要求IO所述的超声波诊断装置，上述多个超声波振子形成预定的阵列形状 地排列。
15. 如权利要求10所述的超声波诊断装置，上述多个超声波振子形成凸阵形状地排列。
16. 如权利要求IO所述的超声波诊断装置，上述多个超声波振子形成线阵形状地排列。
17. 如权利要求IO所述的超声波诊断装置，上述超声波收发单元控制上述发送时的上 述各超声波振子每一个的延迟时间以及上述接收时的上述各超声波振子每一个的延迟时 间，以使得在上述插入部的侧面执行线性扫描或倾斜扫描、在上述插入部的顶端执行扇形 扫描。
18. 如权利要求8所述的超声波诊断装置，上述多个超声波振子的排列方向与剌入到 上述被检体内的穿剌针的剌入路径方向相对应。
19. 如权利要求IO所述的超声波诊断装置，还具有使剌入到上述被检体内的穿剌针的 剌入路径包含在上述被超声波扫描区域内地支持穿剌针的支持单元。
20. 如权利要求10所述的超声波诊断装置，上述超声波收发单元，使上述被超声波扫 描区域从插入部的侧面跨越到顶端连续地、控制上述发送时的上述各超声波振子每一个的 延迟时间以及上述接收时的上述各超声波振子每一个的延迟时间。
全文摘要
一种用超声波扫描被检体(P)的体腔用探头(20)，具有探头主体(21)；以及，配设在上述探头主体(21)上、往上述被检体(P)发送超声波并接收来自该被检体(P)的回波信号的、由多个压电元件(231a)构成的线阵(231)和由多个压电元件(232a)构成的凸阵(232)，所述线阵(231)和凸阵(232)；上述线阵(231)和凸阵(232)具有相互不同的阵列形状，各阵列面被包含在相同的平面内。
文档编号A61B8/12GK101711685SQ200910179179
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月29日 优先权日2008年9月29日
发明者久保田隆司, 大贯裕, 小川隆士, 比企进 申请人:株式会社东芝;东芝医疗系统株式会社