(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内からの超音波診断情報を提供するための、経食道超音波心臓検査用の超音波診断走査ヘッドであって：
超音波走査のための第１及び第２の走査平面方向にそれぞれ対応する、第１及び第２の動作モードを有する変換器手段を有する、食道内に挿入するための探触子手段；
走査ヘッド使用中に体外に位置し、上記探触子手段を操作するための操作手段；
上記走査ヘッドを、上記走査ヘッドにより作成された電気情報信号を処理するための器械手段に接続するための接続手段；
上記操作手段上に位置し、上記超音波走査の走査平面方向の１つの選択を制御するスイッチ手段；および
上記操作手段上に位置し、上記スイッチ手段により選択された走査平面方向を表示する表示手段；
を有する超音波診断走査ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の超音波診断走査ヘッドであって、上記スイッチ手段が、上記第１及び上記第２の走査平面方向の一方を選択するために使用者によって制御されるスイッチを有し、上記超音波診断走査ヘッドが、上記スイッチの設定に応答して、選択された走査平面方向に関する上記電気情報信号を出力する電子スイッチ手段を有する超音波診断走査ヘッド。
【請求項３】
請求項２記載の超音波診断走査ヘッドであって、上記変換器手段が、上記第１及び上記第２の走査平面方向を走査するための複数の変換素子を有し、上記電子スイッチ手段が、上記複数の変換素子に接続され、上記第１又は上記第２の走査平面方向に関する上記電気情報信号を選択的に出力する複数のリレー手段を有する、超音波診断走査ヘッド。
【請求項４】
請求項３記載の超音波診断走査ヘッドであって、上記リレー手段が、上記接続手段の一部に設けられている、超音波診断走査ヘッド。
【請求項５】
上記表示手段が、点灯ダイオード（ＬＥＤ）からなる、請求項１から４までのいずれか１項に記載の超音波診断走査ヘッド。
【請求項６】
体内からの超音波診断情報を提供するための超音波診断装置であって：
２つの選択可能な走査平面方向の一方を走査する、食道内に挿入される探触子手段；
走査ヘッド使用中に体外に置かれ、上記探触子手段を操作するための操作手段；
上記走査ヘッドを、作業及び制御装置に接続する接続手段；
上記操作手段上に位置し、上記走査平面方向の選択を制御するためのスイッチ手段；及び
上記操作手段上に位置し、上記スイッチ手段により選択された走査平面方向を表示する第１の表示手段；
を有する走査ヘッドと；
上記接続手段と接続する手段を有し、上記走査ヘッドの作業を制御し、上記選択された走査平面方向の画像を形成する作業及び制御装置と；
を有し、上記作業及び制御装置が、上記選択された走査平面方向を表示する第２の表示手段を有する超音波診断装置。
【請求項７】
請求項６記載の超音波診断装置であって、上記作業及び制御装置が、上記スイッチ手段の状態の切換に応答し、予め定めた時間間隔だけ上記走査ヘッドの作業を禁止する、超音波診断装置。
【請求項８】
請求項６記載の超音波診断装置であって、
上記探触子手段が、超音波エネルギーを発信および／または受信する変換器手段を有し；
上記走査ヘッドがさらに、上記変換器手段を、上記作業及び制御装置に選択的に接続するリレー手段を有し；
上記作業及び制御装置が、上記スイッチ手段の状態に対応して、上記リレー手段を励起する手段を有する超音波診断装置。
【請求項９】
上記第１の表示手段が、点灯ダイオード（ＬＥＤ）からなる、請求項６から８までのいずれか１項に記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、患者の診断情報を提供する超音波変換走査ヘッドを利用する超音波診断装置、特に体内から超音波走査を行うために体内に挿入される走査ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波診断画像装置は、皮膚に接して置かれた走査ヘッドを使用した超音波による画像の処理及び測定に広く用いられている。そのような走査ヘッドは、放射線医学、心臓学及び産科学に携わる医師らにより、心臓、胎児の成長もしくは腹部内部器官の検査に広く用いられている。これらの装置は、走査ヘッドを制御することにより、皮膚を通じて体内に超音波エネルギーを発信し、体の内部組織から反射される超音波エコーを受信することにより機能する。このような装置は、体内の種々の健康状態や疾患の迅速かつ正確な非侵襲的診断を提供することができる。
【０００３】
しかし、心臓は、超音波診断が困難な器官の１つであった。これは、心臓が胸腔内に位置し、肋骨に囲まれているからである。肋骨を通じての超音波走査は、骨構造の吸収及び反射特性のため、実行困難な選択枝である。従って可能な臨床検査は、肋間からの心臓の走査である。しかし、肋骨に付着する軟骨などの通常の人体構造からの音波の反射のため、肋間を通じての超音波の発信と受信は、時に臨床検査として有用でない場合があった。
【０００４】
医療機器を体内に導入し、体外から操作することを可能にした内視鏡技術の出現は、心臓の超音波走査についての新技術の発達に導いた。これを経食道超音波心臓検査学（Ｔｒａｎｓｅｓｏｐｈａｇｅａｌ  Ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ）という。この技術により超音波変換器は、長い探触子の終端に置かれ、患者の口から食道や胃に達する。胸腔内の上記位置からは、肋骨はもはや超音波の発信、受信を妨げることはない。典型的な経食道超音波心臓検査用の走査ヘッドは、体外に制御機構を備え、臨床医は探触子の終端を操作し、探触子終端の変換器を心臓に対して所望の方向に向ける。超音波変換器を心臓自体の極めて近くに位置させるこの技術は、心臓の疾患状態の診断に非常に有効であることが分かった。
【０００５】
経食道超音波心臓検査学の発達は、経食道診断において医師が望んでいた２つの型の画像、即ち縦方向及び横方向の画像を実現した。この縦方向画像とは、心臓の縦平面に沿って得られる断面画像であり、又横方向画像とは、心臓の横平面に沿って得られる断面画像をいう。これら２つの画像を得る技術としては、所望する画像を形成するように電気的に選択された変換器素子の２次元アレーを使用するか、または別個の変換器、即ち一方は縦方向、もう一方は横方向の画像用、の使用がある。探触子が接続する超音波画像処理装置を制御して、臨床医は、上記縦方向および横方向の２つの画像配置を選択することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、医者は、しばしば一方向の画像から他方の画像に素早くそして頻繁に切り替える必要があることが分かった。更に、診断を行っている医者は、経食道探触子を制御するのに通常両腕を必要とする。即ち、一方の腕で長い部材を保持、誘導し、他方の腕で探触子の可動先端の方向を定める制御装置を操作する。従って、医者にとって経食道診断を実施しながら、画像装置の制御を切り替えるのは、しばしば不都合となる。
【０００７】
【目的】
本発明は医者が、走査ヘッドの制御を中断することなく走査中に画像平面の方向を容易かつ迅速に切り替えることを可能にする経食道走査ヘッドを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、体内からの超音波診断情報を提供するための超音波診断走査ヘッドであって、超音波走査のための第１及び第２の動作モ−ドを有する変換器手段を有し、体内に挿入するための探触子手段と、走査ヘッド使用中の体から外に収納され、上記探触子手段を操作するための操作手段と、上記走査ヘッドにより作成された電気情報信号を処理するための器械手段に上記走査ヘッドを接続する接続手段と、上記操作手段の上に位置し、上記超音波走査の動作モ−ドの選択を制御するスイッチ手段とを有する超音波診断走査ヘッドを提供する。
【０００９】
画像平面を確実に選択するための手段が、走査ヘッドの外部制御装置上に設けられる。本発明の好ましい実施例においては、ロッカースイッチが制御装置の下面に設けられ、点灯インジケータが、制御装置の上面に設けられる。医者が画像平面を切り替えたいと欲した場合には、ロッカースイッチは探触子先端の変換器の順方向と逆方向の位置に対応する横方向画像平面を選択するために順方向に、縦方向画像平面を選択するために逆方向に回転される。ロッカースイッチが動かされると、制御装置上の点灯インジケータは、探触子の軸に対して縦方向または横方向のいずれかの視覚表示パターンを表示する。
【００１０】
【作用】
このようにして、医者は、制御装置から手を動かさずに走査平面を切り替えることができ、また上記装置は常に選択した平面の方向を表示することができる。
【００１１】
【実施例】
図１は、本発明に係る走査ヘッド１０の概略斜視図である。走査ヘッドは、長い管状探触子部１２を有する。探触子部１２は、おおよそ１００ｃｍであり、一対の超音波変換器アレーが設置された終端部１４で終る。探触子部１２は、走査ヘッドの他端でコネクタ２０と変換器アレーを接続する電線、及び探触子終端部１４まで延びて、終端部の方向の制御に用いられるステンレススチールケーブルを有する。
【００１２】
探触子部１２は、走査ヘッドの操作装置１６に接続し、それは探触子の終端部を操作するための２つのコントロールノブ３２、３４有する。コントロールノブは、探触子部を通じて延びるケーブルに接続する。ノブ３２を回すと、探触子の終端部１４が左右に動き、ノブ３４を回転すると、探触子の終端部が上下に動く。操作装置１６は、電気配線を覆うケーブル１８により、走査ヘッドを超音波診断装置に接続するコネクタ２０に接続する。
【００１３】
走査ヘッドの終端部１４は、図２（ａ）と（ｂ）に示すように、使用中に体の周囲を走査する２つの変換器アレー２２と２６を有する。最も終端部に位置する変換器アレー２２は、図２ａに示されるように探触子部の縦軸３０に対して横方向となる体内の平面２４を走査する。図２ｂに示されるように、後部変換器アレー２６が選択されると、探触子部の縦軸３０に沿った方向の体内平面２８を走査する。２つの変換器アレーの選択により、臨床医は、走査ヘッドの使用中に心臓の縦と横方向の断面領域を走査することができる。
【００１４】
図３は、操作装置１６の底面図である。操作装置の底面には、ロッカースイッチ３６がある。走査ヘッドの使用中、走査ヘッドの終端が操作される時を除いては、臨床医は操作装置の底面を受ける手の指で操作装置を保持する。このため、人差し指は、ある設定を他の設定に切り替えるロッカースイッチ３６を押下する位置に置かれる。以下に説明するように、ロッカースイッチ３６を押下することにより、走査ヘッドは横と縦方向の画像の間で切り替わる。
【００１５】
図４に、操作装置１６の平面図を示す。図４に示すように数個のライト、好ましくは点灯ダイオード（ＬＥＤ）が、操作装置１６の上面に設置されている。ＬＥＤ中の３個、４０ａと４０ｂは、走査ヘッドの縦軸対して横方向に並び、ＬＥＤ４０ｂと４０ｃは縦軸に対して平行に並んでいる。操作装置が上記のように臨床医により保持されている場合には適当なＬＥＤが点灯し、臨床医が選択した画像平面の方向を一見して分るように表示する。
【００１６】
図５は、本発明の走査ヘッドの使用に適した超音波診断装置５０の斜視図である。上記診断装置５０は、走査ヘッド１０により提供されるエコー情報を処理することにより形成される超音波データと画像を観察するためのモニターを上部に有する。走査ヘッドのコネクタ２０は、装置の前面にあるジャック５２の一つに差し込まれる。これにより装置は、走査ヘッド用の電気的タイミング信号と制御信号を与え、モニター下の装置前面の制御装置の調整により、戻りエコー情報を処理し表示する。
【００１７】
図６は、装置ジャック５２の一つへの走査ヘッドコネクタ２０の接続の詳細を示している。コネクタは、コネクタ（矢印ＰＣにより示される）内のピンを、ジャック（矢印ＰＪにより示される）内のピンに一致させて、ジャックに差し込まれる。コネクタ上のキー５４が切り替えられると、ジャックとコネクタ内のピンは互いに噛み合って、コネクタはジャック内に正しく固定される。
【００１８】
図７及び図８は、コネクタピンＰＣを通り、超音波診断装置と相互作用する走査ヘッド１０の電気回路の構成概略図である。コネクタピンＰＣは、図７の左の垂直列のように、そして図８のように、また個々のピンを通じて交わされる信号が示されている。図７の概略図の右に”Ｔｒａｎｓ．”と付された列は、横方向画像変換器アレー２２の個々の素子ｅ１Ｔ，ｅ２Ｔ，〜，ｅ４７Ｔ，ｅ４８Ｔを示している。変換器素子の上記列の隣りは、”Ｌｏｎｇ．”と付された２番目の列であり、縦方向画像変換器アレー２６の個々の素子ｅ１Ｌ，ｅ２Ｌ，〜，ｅ４７Ｌ，ｅ４８Ｌを示している。各変換器アレーについて、そして走査ヘッド終端部での各変換器アレーと接続して、サーミスタＴＨＬとＴＨＴがあり、それぞれが動作中のアレーの温度を感知する。アレー素子とサーミスタは、探触子部１２、操作装置１６及びケーブル１８を通って延びる同軸ケーブルにより、図７の概略図に示される残りの電気部品に接続し、これらはコネクタ２０内部に収納されている。
【００１９】
コネクタ２０は、診断装置５０により制御される多数のリレーが取り付けられている２つのプリント回路基板を物理的に収納する。好適実施例において、プリント回路基板には、横方向アレーの４８個の素子もしくは縦方向アレーの４８個の素子のいずれかを、診断装置５０に接続するのに用いられる２４個のパルスリレー６１，６３，…６５，６７が取り付けられている。もう一つのパルスリレー６９は、アレーのサーミスタＴＨＬとＴＨＴの間を切り替える。図７に示すように、各パルスリレーは、２つの単極、リレーコイルＣ１及びＣ２の制御により同時に切り替えられる双投スイッチを有する。全てのリレーコイルの一端は、電線６２に接続され、信号ＶＣにより制御される。リレーコイルＣ１の他端は、電線６４に接続され、信号ＶＡにより制御される。リレーコイルＣ２のもう一端は、電線６６に接続され、信号ＶＢにより制御される。
【００２０】
図８は、ロッカースイッチ３６と操作装置のＬＥＤの電気接続の概略図を示す。上記ロッカースイッチ３６は、二極、３６ａ、３６ｂで示される双投スイッチ機構を有する。スイッチ接点３６ａが、図示の位置に切り替えられた場合には、ＬＥＤ４０ａがロッカースイッチにより点灯する。スイッチ接点３６ａが、もう一方のスイッチ位置に切り替えられた場合には、ＬＥＤ４０ｃが点灯する。走査ヘッドが診断装置５０により使用されるように選択された場合には常に、ＬＥＤ４０ｂが点灯している。上記スイッチ機構のもう一方の接点３６ｂが、図示の位置にある場合には、正の信号Ｔ／Ｌを診断装置５０に入力し、他方の位置にある場合には、低または接地レベルの信号Ｔ／Ｌが診断装置５０に入力される。
【００２１】
図９は、図７及び図８に示される信号と作用する、超音波診断装置５０の部分のブロック図である。図の左側には、装置ジャック５２のピンＰＪが示される。Ｔ／Ｌ変換器アレー選択信号とサーミスタ信号ＴＨＥＲＭは、処理／制御装置７０に入力される。これらの信号は、上記処理／制御装置７０が監視し、走査ヘッドの要求画像平面の方向と、変換器アレーの過熱状態の表示を行なう。処理／制御装置７０は、ビーム形成器７２を制御し、励起パルスを送り、選択された変換器アレーの個々の変換器素子からエコー情報を受信する。受信エコー情報は、ビーム形成器７２から処理／制御装置７０に転送され、更に処理され、最終的に画像ディスプレイ７４上に表示される。処理／制御装置７０は電圧発生器７６を制御し、Ｔ／Ｌ変換器アレー選択信号の状態の切り替えに対応し、走査ヘッドに適当な電圧信号ＶＡ、ＶＢおよび／またはＶＣを送る。
【００２２】
本発明に係る走査ヘッドおよび超音波診断装置５０の動作は、図７、図８及び図９を同時に参照することにより理解される。走査ヘッドが装置ジャックに接続され、走査ヘッドが選択された時、装置は変換器アレー選択信号Ｔ／Ｌの状態を調べる。もしロッカースイッチ３６が、その順方向にセットされているなら、最も先端の変換器アレーが、横方向平面の画像処理に選択される。次いで、スイッチ接点３６ａと３６ｂが図に示すように設定される。接点３６ａはＬＥＤ４０ａを点灯し、ＬＥＤ４０ｂと共働して操作装置を横切る横方向の線模様を点灯させる。処理／制御装置７０による接点３６ｂからの正のＴ／Ｌ信号検出の結果、パルス信号ＶＡ及びＶＣが発生する。これらのパルス信号はパルスリレーコイルＣ１に転送され、図７に示すスイッチ位置にリレーをセットする。パルスリレーはこれにより横方向画像用アレーの４８素子、ｅ１Ｔ〜ｅ４８ＴとそのサーミスタＴＨＴを、装置のビーム形成器７２に接続させる。これにより、超音波診断装置は、横方向の走査ヘッド変換器２２を動作させ、ディスプレイ７４上に受信エコー情報を表示するよう設定する。
【００２３】
もし臨床医が、診断中に縦方向走査モードに切り替えたい時、単にロッカースイッチを後方向に押せばよい。これでスイッチ接点３６ａと３６ｂが切り替えられる。接点３６ａは、制御装置上のＬＥＤ４０ｃを点灯させ、ＬＥＤ４０ｂと共に操作装置に沿った縦方向の線模様を点灯させる。接点３６ｂは接地レベルＴ／Ｌ信号を診断装置に送るよう設定される。
【００２４】
処理／制御装置は、約５０ミリセカンド毎にビームを形成することによりＴ／Ｌ信号の新しい状態に応ずる。これは、リレーをリセットする期間中パルスリレーへの励起信号の伝搬を防ぐ。処理／制御装置は、パルスリレーコイルＣ２に入力されるパルス信号ＶＢ及びＶＣを発生させる。これらのパルス信号はリレーを逆位置に設定させ、これにより縦アレーの素子ｅ１Ｌ〜ｅ４８ＬとサーミスタＴＨＬをビーム形成器７２に接続する。ここで装置と走査ヘッドは、変換器アレー２６を用いた縦方向平面の走査用に設定される。
【００２５】
臨床医をより一層助けるため、走査平面が切り替えられた時に、処理／制御装置は、画像表示装置７４上にテキストメッセージを表示してもよい。例えば、一度画像平面が横方向から縦方向平面の画像処理に切り替えられたならば、装置は数秒間、”縦方向画像モード”といったメッセージを表示してもよい。このようにして臨床医は２つの方法で、画像表示装置上に定期的に、また走査ヘッド自体のＬＥＤ表示により常時、選択走査平面を視覚的に確認することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明により、医者は、超音波診断を行なう際に制御装置から手を放すことなく走査平面を切り替えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による２つの直交画像平面を走査する走査ヘッドを示す図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、図１に示される走査ヘッドにより走査される画像平面を示す図である。
【図３】図１に示される走査ヘッドの制御装置の底面図である。
【図４】図１に示される走査ヘッドの制御装置の平面図である。
【図５】図１乃至図４に示される走査ヘッドを有する超音波診断装置の斜視図である。
【図６】図１乃至図４に示される走査ヘッドを有する超音波診断装置の斜視図である。
【図７】図１乃至図４に示される走査ヘッドの電気回路の概略図である。
【図８】図１乃至図４に示される走査ヘッドの電気回路の概略図である。
【図９】図７と図８の電気回路と共働する、図５及び図６の超音波診断装置の当該部分のブロック図である。
【符号の説明】
１０…走査ヘッド、１２…探触子、１６…操作装置、１８…ケーブル、２０…コネクタ、３２，３４…コントロールノブ、３６…ロッカースイッチ、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ…ＬＥＤ、５０…超音波診断装置、５２…装置ジャック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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