(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波走査面をモータにより変更する超音波探触子の制御を行う操作装置であって、
変更後の超音波走査面を、変更前の超音波走査面に直交する平面に切り替える動作を行うように前記モータに対して指令する操作を行うためのバイプレーンスイッチと、
現時点の超音波走査面を基準面としてメモリに記憶させる操作を行うための基準面登録スイッチと、
を有し、
この基準面が記憶された後に前記バイプレーンスイッチが操作された場合には、まず前記基準面が超音波走査面として選択され、それ以降のスイッチ操作のたびに超音波走査面が直交する平面に切り替えられる、
超音波探触子の操作装置。
【請求項２】
超音波振動子アレイとこれを回転するモータとを備えたヘッドを体腔内に挿入し、体外の操作装置の操作により前記モータを制御して超音波走査面の変更を行う超音波探触子であって、
前記操作装置は、変更後超音波走査面を、変更前の超音波走査面に直交する平面に切り替える動作を行うように前記モータに対して指令するバイプレーンスイッチと、
現時点の超音波走査面を基準面としてメモリに記憶させる操作を行うための基準面登録スイッチと、
を有し、
この基準面が記憶された後に前記バイプレーンスイッチが操作された場合には、まず前記基準面が超音波走査面として選択され、それ以降のスイッチ操作のたびに超音波走査面が直交する平面に切り替えられる、
超音波探触子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波探触子の超音波走査面の制御を行う操作装置に関し、特に超音波走査面の変更のための操作に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内に探触子より超音波を放射し、生体内から反射してくる超音波を前記探触子により受信して、この受信信号に基づき生体内部の超音波画像を形成し、観察する超音波診断装置が普及している。この超音波診断装置の探触子（以下、超音波探触子と記す）は、診断対象部位に応じて、様々な形態、形状、サイズを有し、適宜使い分けられている。その中で、経食道など体腔内に挿入して用いる超音波探触子が知られている。このタイプの超音波探触子は、体外より探触子のヘッドの向きや、超音波走査面を制御操作するために、探触子のヘッドとケーブルでつながれた操作装置を含んでいる。そして、この操作装置には、所定の操作を行うダイアルやボタンスイッチが設けられている。また、超音波の走査面を変更するためにモータを備えたものが知られている。この超音波探触子において、モータによる走査面の変更は、モータを回転させつつ順次超音波画像を取得するものであって、これは診断対象が鮮明に現れる走査面を探すために用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の体腔内挿入用の超音波探触子を用いて診断を行う場合、直交する２平面を走査面とした超音波画像を得たいという要請がある。この要請に応えるために、直交する２平面にそれぞれ対応した２組の振動子アレイを備えることが考えられるが、この場合、装置の構成、特に体腔内に挿入される部分の構成が大きくなり、用途が限定され、また患者の負担も大きくなるという問題が生じる。また、前述のモータに、走査面が９０°回転するまで指令操作を続けて直交する２平面の画像を得ることができるが、この場合、回転角度を９０°に調整する操作が難しく、また９０°回転するのに時間を要する。
【０００４】
本発明は、前述の問題点を考慮してなされたものであり、直交する平面を走査面とする二つの超音波画像を速やかに得られるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明に係る超音波探触子の操作装置は、超音波振動子アレイの向きを変更するモータに対し、変更後の超音波走査面を、変更前の超音波走査面に直交する平面に切り替える動作を行うように指令する操作を行うためのバイプレーンスイッチを有している。ここで、変更後の超音波走査面を、変更前の超音波走査面に直交する平面に切り替える動作とは、速やかに走査面の向きを９０°切り替え、直交する２平面の操作画像を続けて得る動作である。
【０００６】
前記バイプレーンスイッチを操作することにより、直交する２平面の画像を速やかに取得することができる。また、このスイッチが操作された場合の走査面の回転角度は定められており、当該超音波探触子の操作者が回転角度を合わせる必要がない。
【０００７】
さらに現時点の超音波走査面の向きを基準面としてメモリに記憶させる操作を行うための基準面登録スイッチを有するものとすることができる。この基準面が記憶された後に前記バイプレーンスイッチが操作されると、まず前記基準面が超音波走査面として選択され、それ以降にスイッチ操作が行われるたびに、超音波走査面が現在の走査面に対して直交する平面に切り替えられる。この構成によれば、所望の超音波走査面を基準面として選択することにより、任意に所望の直交する２平面を選択することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は、本実施形態に係る超音波診断装置の概略構成ブロック図である。また、図２から図４は、超音波探触子の操作装置の外観図である。超音波診断装置１０は、診断装置本体１２と、これに対して着脱可能であり、診断部位に対応して適切なものが選ばれる超音波探触子１４を含む。超音波探触子１４は、超音波振動子アレイ１６を備え患者の体腔内に挿入される探触子ヘッド１８と、探触子ヘッド１８と挿入チューブ２０を介して接続される操作装置２２と、操作装置２２とケーブル２４（図２参照）を介して電気的に接続されるコネクタ２６とを含む。コネクタ２６には、複数の端子が設けられており、この端子に対応して設けられた診断装置本体１２側の端子と接続することにより超音波探触子１４と診断装置本体１２の接続が達成される。
【０００９】
探触子ヘッド１４に備えられる超音波振動子アレイ１６は、振動子を直線上に配列して構成された一次元アレイであり、このアレイ配列方向に超音波の走査を行い、超音波断層画像を得ることができる。また、この超音波振動子アレイ１６は、モータ２８により、図１においては、上下方向に延びる軸を中心に回動され、超音波の走査面を前記の軸周りに回動させて、変更することができる。挿入チューブ２０を介して探触子ヘッド１８に接続されている操作装置２２は、患者の体外に位置し、これに備えられた複数のスイッチおよびダイヤル等により、超音波探触子の様々な操作が行えるようになっている。
【００１０】
操作装置２２には、探触子ヘッド１８の向きを操作する、２段構成の操作ダイアル３０が設けられている。操作ダイアル３０は、二つのアングルノブ３２，３４を備え、それぞれが探触子ヘッド１８とテンションワイヤ３６，３８で接続されている。上側、すなわち操作装置の本体より離れた位置に配置されたアングルノブ３２を回動させると、それに応じてテンションワイヤ３６が引かれてケーブルが屈曲して、探触子ヘッド１８が図１の矢印Ｙの方向に首振り動作する。アングルノブ３２の回転方向に対応して、探触子ヘッド１８の曲がる方向が定まっている。また、もう一方のアングルノブ３４の操作により、探触子ヘッド１８は、図１の矢印Ｙに直交する方向であって、紙面を貫く方向に首振り動作する。
【００１１】
図３に示される、操作装置２２の、操作ダイアル３０が設けられた面には、超音波探触子の動作を直ちに停止するための停止スイッチ４０が設けられている。図４に示される、操作装置２２の面には、超音波走査面の回転を制御する走査面回転スイッチ４２と、直交する２平面の診断画像を得るためのバイプレーンスイッチ４４が設けられている。走査面回転スイッチ４２は、いわゆるシーソースイッチの構成を有し、図４に示される右側スイッチ４２ａを押すことにより、モータ２８が一方に回転し、左側スイッチ４２ｂを押すことによりモータ２８が逆の方向に回転する。また、左右のスイッチ４２ａ，４２ｂ共に、浅く押すとモータ２８はゆっくり回転し、深く押し込むと、早めの回転を行う。バイプレーンスイッチ４４については、後に詳述する。図２に示される、操作装置２２の面には、所定の走査面の角度位置を記憶させる操作を行う基準面登録スイッチ４６と、当該超音波探触子が動作中であることを示すパイロットランプ４８が設けられている。基準面登録スイッチ４６についても後に詳述する。
【００１２】
操作装置２２とケーブルを介して接続されるコネクタ２６には、探触子ヘッド１８の操作の制御処理を行う制御部５０が設けられている。制御部５０には、前述した各スイッチからの制御信号およびモータ２８からの回転角度情報が入力される。そして、これらの入力信号に基づく制御がなされるように、モータ２８に対して電力供給がなされる。コネクタ２６には、さらに所定の制御パラメータを記憶するメモリ５２が備えられ、このメモリ５２は、制御部５０に接続されている。診断装置本体１２には、超音波振動子アレイ１６の超音波の送受に係る信号処理を行う送受信号処理部５４と、受信された信号に基づき断層画像処理を行い、さらにホスト制御部５６を介して得られる走査面の角度情報を合わせて表示処理を行う表示処理部５８と、この処理された画像を表示する表示部６０が備えられている。なお、ホスト制御部５６は、この超音波診断装置１０の全体の制御を司る制御部である。
【００１３】
次に、直交する２平面の超音波断層画像を得るバイプレーンスケッチ４４による動作に関して説明する。また、これに併せて、バイプレーンスイッチ４４および基準面登録スイッチ４２の操作による制御についても説明する。
【００１４】
超音波による診断の場合、診断対象部位の直交２平面の画像を見たいという要請がある。走査面回転スイッチ４２により、モータ２８を所定の速度で回転させて走査面をスイープさせ、９０°回転したところで、走査面回転スイッチ４２の操作を止めて、最初の走査面に直交する走査面の画像を得ることも可能ではある。しかし、この場合、モータ２８を９０°回転させるのに時間を要すること、また９０°に合わせることに注意を払わなければならないことなど、操作性に問題がある。本実施形態の場合、バイプレーンスイッチ４４の操作によって、モータ２８を速やかに９０°回転させ、直交する走査面の画像を速やかに得ることができるようにしている。
【００１５】
実際の診断における操作は、例えば以下に述べるようなものとなる。超音波診断装置１０の操作者が、探触子ヘッド１８を被検者の体腔内に挿入する。さらに操作ダイアル３０および走査面回転スイッチ４２などを操作して、断層画像を見つつ、診断対象となる部位を特定する。断層画像は、例えば図５に示されるように探触子ヘッド１８を模したヘッドマーク６２と、その時点での超音波振動子アレイ１６のアレイ配列方向を示す角度値を表示する角度表示６４と合成されて表示部６０に表示される。ヘッドマーク６２は、超音波振動子アレイ１６のアレイ配列方向を、線分にて示すアレイマーク６６を含み、さらに超音波振動子アレイ１６の１番振動素子の位置を輝点にて示すトップマーク６８を含む。
【００１６】
超音波探触子に電源投入後、操作者がバイプレーンスイッチ４４の最初の押圧では、制御部５０がモータ２８を駆動制御し、超音波振動子アレイ１６のアレイ配列方向初期位置（０°の位置）となる。そして、０°位置における断層画像が表示部６０に表示される。次に、バイプレーンスイッチ４４が押圧すると、超音波振動子アレイ１６を９０°位置となるように制御し、この位置における断層画像が表示される。このときのヘッドマーク６２および角度表示６４を図６に示す。当然ながら、このときの走査面は、超音波振動子アレイ１６が０°位置であったときの走査面と直交する面となっている。さらに、バイプレーンスイッチ４４を押圧すると、超音波振動子アレイ１６は、さらに９０°回転する。すなわち、１８０°位置となっている。次のバイプレーンスイッチ４４の押圧においては、逆方向に９０°超音波振動子アレイ１６が回転し、９０°位置となる。このように、超音波探触子に電源投入後、バイプレーンスイッチ４４が最初に押したとき、制御部５０は超音波走査面を０°位置に制御する。その後の押圧ごとに、０°、９０°、１８０°、９０°、０°、９０°・・・と、押圧前後において超音波の走査面が９０°ずつ変更する。バイプレーンスイッチ４４による走査面の切り替えは、例えば、０．３秒程度で完了する。これに対し、走査面回転スイッチ４２においては、速い速度においても９０°回転するのに約３秒を要する。
【００１７】
次に、基準面登録スイッチ４６を用いた診断操作について説明する。このスイッチを用いることにより、任意の走査面とその面に直交する走査面の、２平面の画像を速やかに切り替えて表示することができる。
【００１８】
その手順を以下に述べる。超音波診断装置１０の操作者は、診断対象部位を特定し、最も診断において好ましいと思われる断層画像が得られる走査面を、走査面回転スイッチ４２を操作して探す。好ましい画像が得られた時点で走査面回転スイッチ４２の操作をやめ、基準面登録スイッチ４６を押す。このときの走査面の角度が、メモリ５２に基準位置として記憶される。続けて、バイプレーンスイッチ４４を押圧すると、メモリ５２に記憶された角度の走査面に直交する走査面へと走査面の切り替えが実行される。
【００１９】
メモリ５２に記憶された基準位置とする制御においては、その基準位置によってモータ２８の制御が異なる。図７および図８には、このときのモータ制御の例が示されている。本実施形態の超音波振動子アレイ１６およびモータ２８は、その回転可能な角度が−１０°から１９０°までの範囲に限定されている。このため、基準位置に応じてモータの制御方法が異なっている。メモリ５２に登録され記憶された走査面の基準位置が−１０〜１０°であれば、１回目のバイプレーンスイッチ４４の押圧により、基準位置に対し＋９０°位置に走査面が回転される。２回目の押圧においては基準位置に対し１８０°位置に回転される。３回目の押圧においては、これ以上同方向に回転しては可動範囲を越えてしまうので、逆方向に９０°回転させる。すなわち、１回目の押圧のときと同じ位置に回転される。４回目の押圧において、基準位置に復帰する。次に、基準位置が１０〜８０°の場合は、２回目の押圧において、可動範囲を越えることになるので、逆方向に９０°回転させる。すなわち、基準位置に復帰する。３回目の押圧においてもそのままの向きで回転させると可動範囲を越えるので、回転方向を反転させる。
【００２０】
以上の動作をまとめると図８のようになる。図８には、基準位置の属する角度範囲に対して、バイプレーンスイッチ４４の押圧回数による走査面の位置が示されている。図中の基準位置の欄に記載された角度は、超音波振動子アレイ１６の方向を示す角度の値である。
【００２１】
走査面回転スイッチ４２の操作によって回転をしても、基準面登録スイッチを押さなければ、基準位置変化しない。この場合にバイプレーンスイッチ４４を押圧すると、メモリ５２に登録されている基準位置に走査面が回転される。そこからバイプレーンスイッチ４４の操作回数により図８に示す制御に従って走査面の位置の変更が実行される。
【００２２】
図９は、探触子ヘッド１８の内部構造を示す断面図である。超音波振動子アレイ１６は、図１とは異なって図中下に向けて配置されている。超音波振動子アレイ１６は、モータ２８のロータを兼ねる台座７０上に設置される。台座７０の、超音波振動子アレイ１６が配置されたのと反対側の面には、永久磁石７４が周方向に配列されており、またこれに対向してモータ２８のステータ７２が配置されている。ステータ７２に制御部５０（図１参照）により制御された電力が供給され、回転磁界が発生し、この磁界と永久磁石７４の相互作用によって台座７０（ロータ）が回転する。
【００２３】
このモータ２８の回転角度を検出するエンコーダ７６が台座７０の外周に配置されている。エンコーダ７６は、台座７０の外周面Ｎ極とＳ極が交互に配列されたエンコーダ永久磁石７８と、このエンコーダ永久磁石７８に対向するように設けられたＭＲ素子（磁気抵抗素子）８０とを含む。ＭＲ素子８０は、磁界の変化に応じて抵抗が変化する素子であり、探触子ヘッド１８に固定されている。ＭＲ素子８０はこの抵抗の変化を検出して、台座７０の回転角度を算出することができる。ＭＲ素子を採用することにより、モータ２８を収容した探触子ヘッド１８を小型化できる。超音波振動子アレイ１６を直接駆動することができるので、ワイヤなどを介して駆動する場合に比して、角度制御が正確で、応答性も良好となる。また、ＭＲ素子を採用することで探触子ヘッド１８を小型とすることができ、患者の負担が低減される。
【００２４】
以上、本実施形態においては、モータが探触子ヘッドに内蔵されている場合について説明したが、例えば操作装置内にモータを配置し、ワイヤを介して超音波振動子アレイ１６を回転させるような構成についても、バイプレーンスイッチなどを用いた制御を採用することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、直交する走査面の間で、速やかに走査面を切り替え、直交２平面の超音波断層画像を速やかに切り替え表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  本実施形態に係る操作装置の側面を示す図である。
【図３】  本実施形態に係る操作装置の上面を示す図である。
【図４】  本実施形態に係る操作装置の、図２と反対の側面を示す図である。
【図５】  超音波断層画像の表示例を示す図である。
【図６】  超音波振動子アレイが９０°位置にあるときのヘッドマークを示す図である。
【図７】  バイプレーンスイッチの操作による超音波振動子アレイの動作を説明するための図である。
【図８】  バイプレーンスイッチの操作による超音波振動子アレイの動作を説明するための図である。
【図９】  探触子ヘッドの内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  超音波診断装置、１２  診断装置本体、１４  超音波探触子、１６  超音波振動子アレイ、１８  探触子ヘッド、２２  操作装置、２８  モータ、３０操作ダイアル、４２  走査面回転スイッチ、４４  バイプレーンスイッチ、４６  基準面登録スイッチ、５２  メモリ、６０  表示部。
【図１】
0003990189.tif 000002
【図２】
0003990189.tif 000003
【図３】
0003990189.tif 000004
【図４】
0003990189.tif 000005
【図５】
0003990189.tif 000006
【図６】
0003990189.tif 000007
【図７】
0003990189.tif 000008
【図８】
0003990189.tif 000009
【図９】
0003990189.tif 000010