JPH0352286B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0352286B2 JPH0352286B2 JP56082580A JP8258081A JPH0352286B2 JP H0352286 B2 JPH0352286 B2 JP H0352286B2 JP 56082580 A JP56082580 A JP 56082580A JP 8258081 A JP8258081 A JP 8258081A JP H0352286 B2 JPH0352286 B2 JP H0352286B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probe
- housing
- ultrasound
- cylindrical
- transducer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Endoscopes (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超音波B走査映像化を含む内視装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an endoscopic device that includes ultrasound B-scan imaging.
生体の内部器官の視覚的検査のための内視鏡は
良く知られている。これらの内視鏡は制御ハウジ
ングとそれと離隔した遠端部にあるプローブとの
間に延びる可撓性または剛性のいずれかの管を含
んでいる。可撓性の管部分はプローブに隣接して
設けられ、この可撓性の管部分は制御ハウジング
の制御機構を使用することにより操作者または手
術者の制御の下で曲げられる。光学的な照明およ
び視覚手段が設けられ、この手段は空洞の面を見
るのに使用するためプローブに設けられた対物レ
ンズおよび制御ハウジングに設けられた接眼レン
ズを含んでいる。 Endoscopes for visual inspection of internal organs of living organisms are well known. These endoscopes include either a flexible or rigid tube extending between a control housing and a probe at a remote distal end thereof. A flexible tube section is provided adjacent to the probe, and the flexible tube section is bent under control of an operator or surgeon using a control mechanism in the control housing. Optical illumination and viewing means are provided, including an objective lens on the probe and an eyepiece on the control housing for use in viewing the surface of the cavity.
内視鏡は操作者に対して内部の表面状態に関す
る情報を提供するが、その下側にある表面の超音
波画像の必要性が認識されてきた。1978年の米国
医用超音波協会の第23回年次会合でK.ヒサナガ
(Hisanaga)およびA.ヒサナガ(Hisanaga)に
より発表された“ガストロフアイバスコープを有
する新しい消化器系スキヤナ”という論文の第
108ページにおいては、下側に位置する組織のB
セクタスキヤン画像を得るための可動変換器に適
合する光フアイバ内視鏡が示されている。しかし
ながら、前記論文に記載されているように、得ら
れる画像は何ら診断上の価値のないものである。
また、直線状の変換器列を含むプローブは、米国
特許第3938502号明細書およびドイツ特許第
2305501号明細書に開示されている。この場合、
それぞれ円形および直線状の変換器列が示されて
いる。しかしながら、これらのプローブは操作者
がプローブを人体内の所望の位置に位置付けるこ
とのできる光学的視覚手段を有していない。変換
器の位置および配向の知識が無いならば、得られ
る超音波画像は最少の診断上の用途しか有してい
ないであろう。それに加えて、光学的視覚手段は
単に患者に対して傷や苦痛を与えることを避ける
ためプローブを人体の器官の中に差し込んでいる
時に完全にガイドすることが必要となる。これら
のプローブはまたビームの焦点合わせのための音
響的な円筒形レンズ焦点合わせ手段をも有してい
ない。第2の平面における電子ビームの焦点合わ
せに対して直角な1つの平面内で焦点合わせを行
うための円筒形レンズを持つ直線列状の超音波変
換器は米国特許第3936791号明細書により知られ
ている。しかしながら、この場合にはレンズは凹
状の外側自由面を有するものとして形成され、こ
のような面は内視用プローブに使用するには適当
なものではない。 Although endoscopes provide information to the operator regarding the condition of internal surfaces, the need for ultrasound images of the underlying surfaces has been recognized. No. 1 of the paper entitled “A New Gastrointestinal System Sukiyana with a Gastrophic Iberscope” presented by K. Hisanaga and A. Hisanaga at the 23rd Annual Meeting of the American Society of Medical Ultrasound in 1978.
On page 108, B of the organization located at the bottom
A fiber optic endoscope is shown fitted with a movable transducer for obtaining sector scan images. However, as described in the said paper, the images obtained are of no diagnostic value.
Probes containing linear transducer arrays are also described in US Pat. No. 3,938,502 and German Patent No.
It is disclosed in the specification of No. 2305501. in this case,
Circular and linear transducer arrays are shown, respectively. However, these probes do not have optical visual means that allow the operator to position the probe at a desired location within the human body. Without knowledge of the transducer position and orientation, the resulting ultrasound images will have minimal diagnostic use. In addition, the optical vision means must be able to fully guide the probe during insertion into the body organs simply to avoid causing injury or pain to the patient. These probes also do not have acoustic cylindrical lens focusing means for beam focusing. A linear array of ultrasound transducers with cylindrical lenses for focusing in one plane perpendicular to the focusing of the electron beam in a second plane is known from US Pat. No. 3,936,791. ing. However, in this case the lens is formed with a concave outer free surface, which is not suitable for use in an endoscopic probe.
したがつて、本発明の一般的な目的は、人体の
内部の直線状B走査画像処理に使用するため、人
体の空洞の中に挿入できる改良されたプローブを
提供することにある。 Accordingly, it is a general object of the present invention to provide an improved probe that can be inserted into a human body cavity for use in linear B-scan imaging of the interior of the body.
本発明の他の1つの一般的な目的は、従来の装
置の前記した欠点および困難を克服する組合わせ
パルス式超音波B走査画像処理内視装置を提供す
ることにある。 Another general object of the present invention is to provide a combined pulsed ultrasound B-scan imaging endoscopic device that overcomes the aforementioned drawbacks and difficulties of conventional devices.
本発明の他の1つの目的は、人体器官内の所望
の位置に容易に光学的に案内され、そのプローブ
により診断目的のために有用な、下側の組織の高
解像度の実時間画像が得られるプローブを含んで
いる超音波画像処理内視装置を提供することにあ
る。 Another object of the present invention is that the probe can be easily optically guided to a desired location within a human organ and that the probe provides high-resolution, real-time images of the underlying tissue useful for diagnostic purposes. An object of the present invention is to provide an ultrasonic image processing endoscopic device including a probe that can be used.
前記および他の目的および利点は管により制御
ハウジングに結合されたプローブを持つ内視装置
を使用することによつて達成される。 These and other objects and advantages are achieved by using an endoscopic device having a probe coupled to a control housing by a tube.
この装置は人体の内面を光学的に見るためプロ
ーブに設けられた対物レンズおよびハウジングに
設けられた接眼レンズを含む光学的照明および視
覚装置を含むことができる。プローブに隣接する
管の少なくとも一部分は可撓性であり、制御ハウ
ジングに設けられた制御用のハンドルはその手段
を所望方向に曲げてプローブを人体部分の中に案
内するのを促進しかつプローブを人体部分内の所
望の位置に位置付ける、操作者の制御の下に置か
れる手段を提供する。光学的に特定された領域に
おける下側の組織の超音波画像は直線状のB走査
型のパルス式超音波映像装置によつて提供され
る。変換器列はこの装置の遠単部に隣接位置する
プローブ内に位置し、同軸ケーブルは変換器列の
個々の変換素子をB走査系のパルス発生器および
パルス受信手段に結合する。変換器列の長手方向
面内においてビームの焦点合わせおよび走査を行
うような態様で変換素子の群を使用して超音波エ
ネルギーを送信および受信するための手段が設け
られる。低速度材料の固体集束レンズは変換器列
の面に取り付けられ、この集束レンズは、変換器
列の長手方向面に対して直角方向にビームの焦点
合わせを行うため、プローブの外面の輪郭と本質
的に適合する外面を有している。この構造の場
合、高解像度の超音波画像が人体部分の表面の下
側の深さ範囲にわたつて得られる。実時間画像は
操作者が容易に見ることのできる表示手段に表示
される。装置が光学的視覚装置を含む場合、閉回
路TV装置も設けられ、この閉回路TV装置はプ
ローブからの光学的画像に応答するカメラ、およ
びB走査表示手段に隣接するTVモニタを含んで
いる。その結果、光学的および超音波的画像が操
作者により同時に見ることができるように同時に
表示される。 The apparatus may include an optical illumination and viewing device including an objective lens on the probe and an eyepiece on the housing for optically viewing the internal surface of the human body. At least a portion of the tube adjacent the probe is flexible, and a control handle provided on the control housing facilitates bending the means in a desired direction to guide the probe into the body part. Provides a means under operator control for positioning the desired location within the body part. Ultrasound images of the underlying tissue in the optically defined region are provided by a linear B-scan pulsed ultrasound imager. The transducer array is located within the probe located adjacent to the far section of the apparatus, and coaxial cables couple the individual transducer elements of the transducer array to the pulse generator and pulse receiving means of the B-scan system. Means are provided for transmitting and receiving ultrasound energy using the group of transducer elements in a manner that focuses and scans the beam in a longitudinal plane of the transducer array. A solid focusing lens of low velocity material is attached to the face of the transducer array, and this focusing lens focuses the beam in a direction perpendicular to the longitudinal plane of the transducer array, so that it follows the profile and nature of the outer surface of the probe. It has an external surface that is compatible with the With this configuration, high-resolution ultrasound images are obtained over a depth range below the surface of the body part. The real-time image is displayed on a display means that can be easily viewed by the operator. If the device includes an optical vision device, a closed circuit TV device is also provided, the closed circuit TV device including a camera responsive to optical images from the probe, and a TV monitor adjacent to the B-scan display means. As a result, optical and ultrasound images are displayed simultaneously for simultaneous viewing by the operator.
なお、本発明の本質は添付図面に関して行う下
記の詳細な説明からさらに明らかに理解されるで
あろう。図面中、同一符号は同様なまたは対応す
る部材を示す。 The essence of the present invention will be more clearly understood from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals indicate similar or corresponding parts.
前記したように、人体内部の超音波映像化は良
く知られている。また、超音波エネルギーは器官
および組織を通過するにつれて減衰されるのみな
らず、減衰は周波数と共に増大することも知られ
ている。すなわち、高周波信号は低周波信号、あ
るいは周波数成分よりも激しく減衰されてしま
う。その結果、人体内の深い部分を患者の皮膚か
ら映像化することが望まれる場合、減衰を最小に
するため比較的低い周波数のエネルギーが用いら
れる。しかしながら、得られる解像度はエネルギ
ー波の周波数に依存している。したがつて、人体
のかなりの部分を通過して超音波エネルギーを伝
送することが所望の人体部分の映像化のために要
求されるならば、比較的低い周波数のエネルギー
を使用することが要求されることは明らかであ
り、それにより解像度が制限されてしまう。内視
用プローブ内に変換器列を設けることにより、皮
膚から遠く離れた人体部分の高解像度超音波画像
は、例えば10MHzのオーダーの高い周波数で操作
することにより得ることができる。本発明の装置
の場合、例えば膵臓の高解像度画像は胃および十
二指腸の壁を通して胃の内部から得ることができ
る。 As mentioned above, ultrasound imaging of the interior of the human body is well known. It is also known that not only is ultrasound energy attenuated as it passes through organs and tissues, but that attenuation increases with frequency. That is, high frequency signals are attenuated more severely than low frequency signals or frequency components. As a result, when it is desired to image deep parts of the human body through the patient's skin, relatively low frequency energy is used to minimize attenuation. However, the resolution obtained depends on the frequency of the energy waves. Therefore, if transmitting ultrasound energy through a significant portion of the human body is required for imaging the desired body part, it is required to use relatively low frequency energy. Obviously, this limits the resolution. By providing a transducer array within an endoscopic probe, high-resolution ultrasound images of human body parts far from the skin can be obtained by operating at high frequencies, for example on the order of 10 MHz. With the device of the invention, high resolution images of the pancreas, for example, can be obtained from inside the stomach through the walls of the stomach and duodenum.
ここで第1図を見ると、新規な内視超音波映像
装置が示されており、この画像処理装置は管14
を介してハウジング12に結合された新規なプロ
ーブ10よりなり、該プローブ10に隣接する該
管14の少なくとも一部分は可撓性である。装置
は実質的に通常の設計の内視鏡よりなり、説明の
目的のため、可撓性の内視鏡が示されている。プ
ローブ10はハウジング12から見てその遠端に
ある末端部にほぼ円筒形の剛性の末端部材すなわ
ち支持ブロツク16を含んでいる。以下プローブ
10の制御ハウジング側端部を“近端部”と、そ
してその遊離端である遠端部側端部を遠端部と称
す。末端部材には、光学的照明および視覚装置の
部分および後で説明するように変換器列の支持の
ために使用されるほぼ半円形の後方向に延びる部
分すなわち部材16Aが形成または設けられてい
る。 Turning now to FIG. 1, a novel endoscopic ultrasound imaging system is shown, which image processing system includes tube 14.
A novel probe 10 is coupled to a housing 12 via a probe 10, with at least a portion of the tube 14 adjacent the probe 10 being flexible. The device consists essentially of an endoscope of conventional design, with a flexible endoscope being shown for illustrative purposes. The probe 10 includes a generally cylindrical rigid end member or support block 16 at its distal end distal to the housing 12. Hereinafter, the end of the probe 10 on the control housing side will be referred to as the "proximal end", and the free end thereof on the distal end will be referred to as the distal end. The end member is formed with or provided with a generally semi-circular rearwardly extending portion or member 16A which is used for support of the optical illumination and vision device and the transducer array as will be described below. .
光学的照明および視覚装置は光伝送フアイバの
束18,18を有するものとして示されており、
この束18は支持ブロツク16の長い部分を通つ
て軸方向に延びかつその正面で終端している。保
護シース内に収容された束は管14を通つて後方
向に延びてハウジング12の中に通過し、該ハウ
ジング12の1つの壁の光学的結合手段19で終
端している。光フアイバケーブル20は束を内視
鏡制御ユニツト22の適当な照明源(図示せず)
に結合する。光スイツチおよび強度制御スイツチ
24は照明の制御のため制御ユニツト22のパネ
ルに設けられている。図示したユニツト22はま
た、内視鏡に結合できる加圧空気および水のよう
な流体の源をも提供する。第1図においては、単
に水の源だけが示されており、この水の源は後で
説明する目的のため内視鏡に結合されている。 The optical illumination and viewing device is shown as having a bundle of light transmission fibers 18, 18;
This bundle 18 extends axially through a long portion of the support block 16 and terminates in front thereof. The bundle housed within the protective sheath extends rearwardly through the tube 14 and passes into the housing 12, terminating in an optical coupling means 19 in one wall of the housing 12. Fiber optic cable 20 connects the bundle to a suitable illumination source (not shown) in endoscope control unit 22.
join to. A light switch and an intensity control switch 24 are provided on the panel of the control unit 22 for controlling the illumination. The illustrated unit 22 also provides a source of pressurized air and fluids such as water that can be coupled to the endoscope. In FIG. 1, only a water source is shown, which is coupled to the endoscope for purposes explained later.
光学的視覚装置は支持ブロツク16の長い部分
を通つて延びる軸方向の開孔内に収容されたレン
ズ要素28および30(第3図も参照のこと)か
らなる対物レンズを含んでいる。一方のレンズ要
素28は支持ブロツク16の正面に隣接して適当
に取り付けられているが、他方のレンズ要素30
は光伝送フアイバの束32の前端部に取り付けら
れている。束32はプローブ10から管14およ
び制御ハウジング12を通つて後方向に連通し、
ハウジングの後部の光コネクタ34に延びてい
る。第1図においては、光フアイバケーブル36
はビデオ表示および制御ユニツト38内に含まれ
るビデオカメラ(図示せず)に視覚装置を結合す
るため概略的に示されている。制御ユニツト38
内のカメラは対物レンズの視界内の物体の可視表
示を行うための可視表示手段40を含む閉回路
TV装置の素子からなる。通常の閉回路TV装置
に含まれるオン−オフ、輝度、並びにコントラス
トの制御部はビデオ表示および制御ユニツト38
の前パネルに示されている。 The optical viewing device includes an objective lens consisting of lens elements 28 and 30 (see also FIG. 3) housed within an axial aperture extending through a long portion of support block 16. One lens element 28 is suitably mounted adjacent the front face of support block 16, while the other lens element 30
is attached to the front end of bundle 32 of optical transmission fibers. Bundle 32 communicates rearwardly from probe 10 through tube 14 and control housing 12;
It extends to an optical connector 34 at the rear of the housing. In FIG. 1, the optical fiber cable 36
is schematically shown for coupling a viewing device to a video camera (not shown) contained within a video display and control unit 38. Control unit 38
The camera within is a closed circuit containing visual display means 40 for providing a visual display of objects within the field of view of the objective lens.
Consists of elements of TV equipment. The on-off, brightness, and contrast controls included in typical closed circuit TV equipment are included in the video display and control unit 38.
shown on the front panel.
第2図に示す接眼レンズ42は光カプラ34を
介して内視鏡視覚装置に結合することができ、光
フアイバケーブル36をそこから最初に分離した
後、操作者が上記可視表示手段即ちスクリーン4
0で見るのではなくて、直接に見ることを可能に
する。プローブを人体の空洞の中に挿入する時に
は、接眼レンズ42を使用することがしばしば好
ましい。 The eyepiece 42, shown in FIG.
It allows you to see it directly instead of looking at it from scratch. It is often preferred to use the eyepiece 42 when inserting the probe into a body cavity.
通常の構造の撓み制御手段がプローブ10に隣
接する管14の曲げを制御するために使用でき
る。第1図においては、偏向リング44はプロー
ブ10の末端部に隣接して破線で示されており、
3本の制御線45を介してハウジング12内に収
容された撓み制御機構に結合している。撓み制御
機構はハウジングから延びる第1の回転軸46、
該第1の回転軸46から半径方向に延びる第2の
回転軸48、および該第2の回転軸48の遊端に
設けた把手50を含んでいる。把手50の操作に
より2本の回転軸46と48を同時に回転させる
ことはプローブ10を管14の可撓性末端部に対
して任意の所望方向に曲げるために可能である。 Deflection control means of conventional construction can be used to control the bending of tube 14 adjacent probe 10. In FIG. 1, deflection ring 44 is shown in phantom adjacent the distal end of probe 10;
It is coupled via three control lines 45 to a deflection control mechanism housed within the housing 12. The deflection control mechanism includes a first rotating shaft 46 extending from the housing;
It includes a second rotation shaft 48 extending radially from the first rotation shaft 46, and a handle 50 provided at a free end of the second rotation shaft 48. Simultaneous rotation of the two rotation axes 46 and 48 by manipulation of the handle 50 is possible for bending the probe 10 in any desired direction relative to the flexible end of the tube 14.
前記したように、ユニツト22または内視鏡の
ための水の源を提供する。水圧計52は内視鏡に
供給される水の圧力を表示し、また制御装置54
はその水圧を所望のレベルに設定するために使用
される。水は導管56を通つてハウジング12に
供給され、そこから管14とプローブ10を通つ
て、該プローブの面からわずかに突出するノズル
ヘツド58に供給する。ノズルからの水は照明フ
アイバの束18,18の端部を通過して流れ、か
つレンズ要素28の上に流れ、レンズ要素28の
上に粘液またはそれと同等なものが付着してない
状態に維持する。図示した構造においては、案内
溝60も設けられ、この案内溝はプローブ10の
先端からユニツト12まで延び、その外部に開口
し、その中を通つて様々な形式の工具(図示せ
ず)を通過させることができる。ここで注目すべ
きことは、本発明の新規なプローブの場合、前記
した様々な内視鏡のチヤンネルは支持ブロツク1
6のほぼ半円形の部分16Aを通つて延び、先端
面のほぼ半円領域で終端していることである。ほ
ぼ円筒形のプローブの他の約半分は総体的に符号
70で示す直線状の超音波変換器列により占領さ
れている。変換器列および内視鏡チヤンネルを図
示したように並んで位置付けることにより、また
変換器列の遠端部側末端部をプローブの遠端部側
末端部と隣接して位置付けることにより、最短の
全長を持つプローブが提供され、患者の中に挿入
することを容易にする。 As previously discussed, a source of water is provided for the unit 22 or endoscope. A water pressure gauge 52 displays the pressure of water supplied to the endoscope, and a control device 54
is used to set the water pressure to the desired level. Water is supplied through conduit 56 to housing 12 and thence through conduit 14 and probe 10 to a nozzle head 58 which projects slightly from the face of the probe. Water from the nozzle flows past the ends of the illumination fiber bundles 18, 18 and onto the lens element 28, keeping the lens element 28 free of mucus or the like. do. In the illustrated construction, a guide groove 60 is also provided which extends from the tip of the probe 10 to the unit 12 and opens to the exterior thereof, through which various types of tools (not shown) can pass. can be done. It should be noted here that in the case of the novel probe of the present invention, the various endoscopic channels described above are connected to the support block 1.
6, and terminates in a generally semicircular region of the distal end surface. The other approximately half of the generally cylindrical probe is occupied by a linear array of ultrasound transducers, generally designated 70. By positioning the transducer row and endoscopic channel side by side as shown and by positioning the distal end of the transducer row adjacent to the distal end of the probe, the shortest overall length is achieved. A probe is provided to facilitate insertion into the patient.
第3図および第4図に最も良く示す変換器列は
導電材料の方形のベース72を有し、該ベース7
2には変換器列の圧電変換素子74が取り付けら
れている。電極76と78は圧電材料の変換素子
74のそれぞれの反対面に設けられている。単に
説明のためであつて限定的ではないが、変換器列
はその反対面に電極を配置した圧電材料の例えば
3cm×0.5cmの片から構成でき、この圧電材料片
は前記した反対側の平行な、電極で覆われた面に
対して直角方向に一様に成極されている。その上
に電極が配置された圧電材料片は電気的導通のた
め導電接着剤の使用によりベース72に取り付け
られている。ベース72は変換器列の音響Q係数
を低下させるため、音響減衰材料で作られ、その
結果短い音響パルスが発生および受信され、良好
なレンジ解像度のための設備が得られる。ベース
72に接着した後、圧電材料は例えば64個の密接
に離間した素子とダイシングされ、図示されたよ
うな直線状の列を形成する。前記寸法および適当
な厚さ寸法の場合、変換素子は例えば8〜12MHz
の範囲の周波数で動作するよう作ることができ
る。変換器列のベース72の遠端部側末端部は接
着により末端部材16に取り付けられ、また図示
しない手段が変換器列の末端部をプローブの内部
に支持する。変換器列の長手方向面80はプロー
ブの長手方向に延びることが理解されるであろ
う。 The transducer array best shown in FIGS. 3 and 4 has a rectangular base 72 of conductive material;
A piezoelectric transducer element 74 of a transducer array is attached to 2. Electrodes 76 and 78 are provided on respective opposite sides of transducer element 74 of piezoelectric material. Merely by way of illustration and not by way of limitation, the transducer array may consist of a piece of piezoelectric material, e.g. The electrodes are uniformly polarized in the direction perpendicular to the surface covered with the electrodes. A piece of piezoelectric material with electrodes disposed thereon is attached to the base 72 for electrical continuity by the use of a conductive adhesive. The base 72 is made of an acoustically attenuating material to reduce the acoustic Q-factor of the transducer array, so that short acoustic pulses are generated and received, providing facilities for good range resolution. After bonding to the base 72, the piezoelectric material is diced into, for example, 64 closely spaced elements to form a linear array as shown. With the above dimensions and appropriate thickness dimensions, the conversion element can e.g.
can be made to operate at frequencies in the range of . The distal end of the base 72 of the transducer array is adhesively attached to the end member 16, and means not shown support the distal end of the transducer array within the probe. It will be appreciated that the longitudinal surface 80 of the transducer array extends in the longitudinal direction of the probe.
図示した変換手段には、長手方向面80に対し
て直角な平面内でビーム84の焦点合わせを行う
ための集束手段82が設けられている。図示した
焦点手段82は、変換器列の面に対して取り付け
られた1つの面、および本質的にプローブの外面
の円筒形の輪郭に対して適合する外面を有する円
筒形のレンズとからなる。ここでは、この外面は
ほぼ凸状の形状であり、プローブの曲率に適合す
るのみならず、人体内部と良好に接触を行うこと
ができる。プローブが例えば胃の内部で使用され
る場合、輪郭は胃および腸の粘膜と良好に接触す
る。第1図および第4図に示すように、プローブ
はそのオプチカル部分にほぼ半円筒形の管状ハウ
ジング部分85Aを含んでいる。充填材料85B
はハウジング部分85A内の空孔を満たしかつ変
換器列70を収納するよう該変換器列の回りにモ
ールドされる。例えば、充填材料85Bで作られ
るハウジング部分は適当なモールドの使用により
適用されかつ所定位置で硬化され得る電気的な充
填用樹脂で形成することができる。また、要素8
5Aと85Bはその中を円筒形の集束レンズ82
が延びる、プローブのためのほぼ円筒形のハウジ
ングよりなる。第3図においては、充填材料85
Bはプローブの他の内部要素を明確に示すために
プローブの破断部分から除外されて示されてい
る。 The illustrated conversion means are provided with focusing means 82 for focusing the beam 84 in a plane perpendicular to the longitudinal plane 80. The illustrated focusing means 82 consists of a cylindrical lens having one surface attached to the surface of the transducer array and an outer surface that essentially matches the cylindrical contour of the outer surface of the probe. Here, this outer surface has a substantially convex shape, which not only adapts to the curvature of the probe, but also allows good contact with the interior of the human body. When the probe is used, for example, inside the stomach, the contour makes good contact with the mucous membranes of the stomach and intestines. As shown in FIGS. 1 and 4, the probe includes a generally semi-cylindrical tubular housing portion 85A in its optical portion. Filling material 85B
is molded around the transducer array 70 to fill the cavity in the housing portion 85A and accommodate the transducer array 70. For example, the housing portion made of filler material 85B can be formed of an electrically filler resin that can be applied and cured in place by the use of a suitable mold. Also, element 8
5A and 85B have a cylindrical focusing lens 82 inside.
a generally cylindrical housing for the probe from which the probe extends. In FIG. 3, the filling material 85
B is shown removed from the broken portion of the probe to clearly show other internal elements of the probe.
理解されるように、柔軟な人体組織内での音波
の伝搬速度は水中での伝搬速度とほとんど同じで
ある。円筒形レンズ82による図示された焦点合
わせを行うため、レンズは柔軟な組織および水中
における伝搬速度よりもかなり小さい音波の伝搬
速度を有する材料で作られる。レンズの製作に使
用できるそのような材料の1つはダウ・コーニン
グ・コーポレーシヨン(Dow Corning
Corporation)により製造されている“シルガー
ド(Sylgard)”184を含んでいる。使用に適当な
他の低速度材料を用いることもできる。図示した
実施例においては、集束手段は単一のレンズ要素
からなる。明らかに、複数のレンズ要素で作られ
た複合レンズを用いても良いが、このような複合
レンズは例えば第7図に示され、これについては
後で説明する。また、レンズ面は音波の内部反射
を最小にするため図示しない反射防止材料でコー
テイングしてもよい。変換器列の長手方向面80
に対して直角な平面内におけるレンズ82による
ビーム84の焦点合わせは第4図に示されてい
る。明らかなように、使用中に人体の分泌液と接
触するレンズ82の外面並びにプローブ10と管
14の表面の残りの部分はそのような分泌液に対
して非反応性の安定した材料で形成しなければな
らない。 As will be appreciated, the speed of propagation of sound waves within flexible human tissue is approximately the same as the speed of propagation in water. To provide the illustrated focusing by the cylindrical lens 82, the lens is made of a material that has a velocity of propagation of sound waves that is significantly less than the velocity of propagation in soft tissue and water. One such material that can be used to make lenses is Dow Corning
"Sylgard" 184 manufactured by Sylgard Corporation. Other low velocity materials suitable for use may also be used. In the illustrated embodiment, the focusing means consists of a single lens element. Obviously, a compound lens made of a plurality of lens elements may also be used; such a compound lens is shown, for example, in FIG. 7 and will be explained later. The lens surface may also be coated with an anti-reflection material (not shown) to minimize internal reflection of sound waves. Longitudinal plane 80 of the transducer array
The focusing of beam 84 by lens 82 in a plane perpendicular to is shown in FIG. As will be appreciated, the outer surface of lens 82 and the remainder of the surfaces of probe 10 and tube 14 that come into contact with body secretions during use are formed of stable materials that are non-reactive with such secretions. There must be.
直線状の変換器列70はセクタの走査とは反対
に直線状のビーム走査モードで作動するパルス式
超音波B走査映像装置内に含まれている。セクタ
走査装置は小さい変換器列が列から遠く離れた大
きい視野を提供できるという利点を有している
が、視野は小さく、また解像度は列に近い所では
低いものである。直線状の走査を使用することに
より、全ての画像線は平行となり、変換器列に近
い組織を容易に画像処理できる。また第5図を見
ると、従来の構造のB走査装置のブロツク図が示
されており、この装置は本発明にも使用できるも
のである。前記したように64個の素子よりなる変
換器列70が使用でき、この場合64の超小型の同
軸ケーブル86が変換素子を符号90で示すB走
査送信器/受信器に接続するために使用されてい
る。64本の同軸ケーブル86は第1図に示すよう
にシース92内にゆるく束ねられ、損傷を与える
ことなく繰返し曲げることが可能となる。図示し
た構造においては、ケーブルの束は単に制御ハウ
ジング12の内部を通つて延び、個々のケーブル
はコネクタ94(第1図)によりB走査送信/受
信器90に取り付けられている。ケーブルにより
搬送される信号の不必要な欠陥を回避するため、
コネクタまたは端子はハウジング12には何ら含
まれていない。明らかなように、ケーブル92内
のケーブルの束は、もし所望であれば、ハウジン
グ12を通過することなく、送信/受信器90に
直接結合するため該ハウジング12と隣接する可
撓性の管14の側から延長していてもよい。 A linear transducer array 70 is included in a pulsed ultrasound B-scan imager that operates in a linear beam scanning mode as opposed to sector scanning. Sector scanning devices have the advantage that a small transducer array can provide a large field of view far from the array, but the field of view is small and the resolution is poor close to the array. By using a linear scan, all image lines are parallel and tissue close to the transducer array can be easily imaged. Referring also to FIG. 5, there is shown a block diagram of a B-scanning device of conventional construction, which device can also be used in the present invention. As previously discussed, a 64 element transducer bank 70 may be used, where 64 microcoaxial cables 86 are used to connect the transducer elements to a B-scan transmitter/receiver, generally designated 90. ing. The 64 coaxial cables 86 are loosely bundled within a sheath 92, as shown in FIG. 1, and can be bent repeatedly without damage. In the illustrated configuration, the cable bundle simply extends through the interior of control housing 12, with the individual cables attached to B-scan transmitter/receiver 90 by connectors 94 (FIG. 1). To avoid unnecessary defects in the signals carried by cables,
No connectors or terminals are included in housing 12. As can be seen, the bundle of cables within cable 92 can be coupled directly to transmitter/receiver 90 without passing through housing 12, if desired, through flexible tubing 14 adjacent housing 12. It may extend from the side.
第5図に示すように、変換素子はスイツチング
マトリツクス96に接続され、該スイツチングマ
トリツクス96により隣接する変換素子の選ばれ
た群が遅延手段98またはパルス発生手段100
に接続される。単に説明の目的のためにのみ示す
と、5個の変換素子の群が使用され、各遅延手段
98およびパルス発生手段100は5個のそのよ
うな個々の素子からなる。調時および制御ユニツ
ト102には作動される変換素子の群を選ぶため
スイツチングマトリツクスに結合されている。調
時および制御ユニツトはまた、変換器列の長手方
向平面内でビーム84の焦点合わせを行うような
位相関係で選ばれた群の変換素子を励振するため
5つのパルス発生手段100の動作タイミングを
制御する。第3図および第5図においては、この
ような列内の最初の5個の変換素子の適正な励振
による焦点合わせが示されている。付勢された群
は矢印104の方向にビームの焦点合わせを行う
ため列に沿つてシフトされる。 As shown in FIG. 5, the conversion elements are connected to a switching matrix 96 which causes selected groups of adjacent conversion elements to be connected to delay means 98 or pulse generation means 100.
connected to. Shown solely for purposes of illustration, a group of five conversion elements is used, with each delay means 98 and pulse generation means 100 consisting of five such individual elements. Timing and control unit 102 is coupled to a switching matrix for selecting the group of transducer elements to be activated. The timing and control unit also times the operation of the five pulse generating means 100 to excite selected groups of transducer elements in a phase relationship that provides focusing of the beam 84 in the longitudinal plane of the transducer array. Control. In FIGS. 3 and 5, focusing with proper excitation of the first five transducer elements in such a row is shown. The energized groups are shifted along the column to focus the beam in the direction of arrow 104.
パルス−インソニフアイ(pulse−insonify)
された人体部分内の切れ目からの反射された超音
波信号は同じ群の変換素子により受信されかつス
イツチングマトリツクスおよび遅延手段98を介
して前置増巾器106に供給される。前置増巾器
106の内の5つの前記増巾器は低雑音の、広い
バンド巾の、高いダイナミツクレンジ型のもので
あり、広い入力信号強さ範囲にわたつて良好な線
形利得特性を有している。遅延は受信操作中に変
換器列の長手方向面80内でビームパターンの焦
点合わせを行うよう選ばれている。その場合、変
換器列の位相列動作はビームの焦点合わせのため
送信操作と受信操作の両方の時に提供される。作
動される変換素子の選ばれた群のシフトは前記し
た直線状のビーム走査を行うため、パルス−エコ
ー受信期間に追従する。一つの変換素子毎の増分
でシフトすることにより、全部で60本の走査線が
提供される。明らかなように、装置は異なる数の
変換素子を使用する群で動作できる。また、奇数
および偶数の両方の変換素子の群の変換素子巾の
半分の増分でシフトさせるために使用しても良
く、このことはよく理解されるであろう。 pulse-insonify
The reflected ultrasound signal from the incision in the body part is received by the same group of transducing elements and is applied to the preamplifier 106 via switching matrix and delay means 98. The five amplifiers in preamplifier 106 are of the low-noise, wide-bandwidth, high-dynamic-range type and have good linear gain characteristics over a wide input signal strength range. have. The delays are chosen to focus the beam pattern in the longitudinal plane 80 of the transducer array during receive operations. In that case, phase sequence motion of the transducer array is provided during both transmit and receive operations for beam focusing. The shift of the selected group of actuated conversion elements follows the pulse-echo reception period to effect the linear beam scanning described above. Shifting in increments of one transducer element provides a total of 60 scan lines. As is clear, the device can be operated in groups using different numbers of conversion elements. It will also be appreciated that it may be used to shift both odd and even groups of transducer elements in increments of half the transducer element width.
前置増巾器の出力は、入力の重み付き和に関連
する出力を持つ加算増巾器108に供給される。
加算増巾器の出力は時間変動利得増巾器110に
供給され、該利得増巾器110は組織内を通過す
るにつれて生じる信巾振巾の損失を補償するため
時間の関数として変動する利得特性を有してい
る。図示した構造においては、利得増巾器110
の利得は、利得関数発生器112からの出力に従
つて変化する。同期信号はパルス発生手段100
の動作に続く所定の時間だけその動作を始めるた
め調時および制御ユニツト102から利得関数発
生器112に供給される。利得関数発生器112
は単に、物体内での音の吸収により記憶される信
号の損失を排除するような方式でレンジに比例し
て利得増巾器110の利得を増大させるよう機能
する出力を持つランプゼネレータからなるもので
もよい。本実施例の構造においては、調整可能な
関数発生器112は発生器出力の形状の制御のた
めB走査ユニツト90(第1図参照)の前部に設
けられる複数個の制御装置114を持つものとし
て使用される。5つの制御装置114の各々の設
定はエコー信号の持続時間の5分の1の間増巾器
112の利得を決定し、それにより操作者がB走
査の表示を所望通りに調整することを許容する。
可変利得増巾器の制御のための調整可能な利得関
数発生器は良く知られており、これ以上詳細に説
明する必要はないであろう。 The output of the preamplifier is provided to a summing amplifier 108 whose output is related to the weighted sum of the inputs.
The output of the summing amplifier is provided to a time-varying gain amplifier 110, which has a gain characteristic that varies as a function of time to compensate for the loss in amplitude that occurs as it passes through tissue. have. In the illustrated structure, gain amplifier 110
The gain of varies according to the output from gain function generator 112. The synchronization signal is generated by the pulse generating means 100.
A gain function generator 112 is provided by timing and control unit 102 to begin its operation for a predetermined period of time following operation of . Gain function generator 112
simply consists of a ramp generator with an output that functions to increase the gain of the gain amplifier 110 proportionally to the range in such a manner as to eliminate the loss of signal stored due to absorption of sound within the object. But that's fine. In the structure of this embodiment, the adjustable function generator 112 has a plurality of controllers 114 located in front of the B-scan unit 90 (see FIG. 1) for controlling the shape of the generator output. used as. The settings of each of the five controllers 114 determine the gain of the amplifier 112 for one-fifth of the echo signal duration, thereby allowing the operator to adjust the B-scan display as desired. do.
Adjustable gain function generators for controlling variable gain amplifiers are well known and need not be described in further detail.
時間利得制御増巾器110からの出力は例えば
DC結合された対数増巾器からなる広帯域圧縮増
巾器116に供給される。圧縮増巾器116の次
には、その利得を設定するための利得制御装置1
20を持つ可変利得増巾器118が設けられてい
る。 For example, the output from time gain control amplifier 110 is
A broadband compression amplifier 116 consisting of a DC-coupled logarithmic amplifier is provided. Next to the compression amplifier 116 is a gain control device 1 for setting its gain.
A variable gain amplifier 118 with 20 is provided.
可変利得増巾器118の出力は例えば低減フイ
ルタの前に設けられる全波整流器からなるエンベ
ロープ検出器122により検出され、該検出器の
出力信号は増巾器118からの広帯域、高周波信
号出力のエンベロープに関係している。エンベロ
ープ検出器の出力は陰極線管からなる超音波画像
表示装置124に供給される。一般に、図示され
ない圧縮増巾器が検出器の出力信号を陰極線管1
24に結合するために含まれており、検出された
信号を全体的信号レンジの適正な表示のために陰
極線管124の特性とマツチングさせる。検出器
の出力は入力として陰極線管の制御格子に適用さ
れ、電子ビームの強さ、X軸の制御を行なう。 The output of the variable gain amplifier 118 is detected by an envelope detector 122 consisting of, for example, a full-wave rectifier provided before a reduction filter, and the output signal of the detector is an envelope of the broadband, high-frequency signal output from the amplifier 118. is related to. The output of the envelope detector is supplied to an ultrasound image display device 124 consisting of a cathode ray tube. Generally, a compression amplifier (not shown) converts the detector output signal to the cathode ray tube 1.
24 to match the detected signal to the characteristics of cathode ray tube 124 for proper representation of the overall signal range. The output of the detector is applied as an input to the control grid of the cathode ray tube to control the electron beam intensity and the X axis.
B走査動作のため、X方向すなわち水平方向へ
の陰極線管ビーム偏向は走査路に沿うビーム84
の位置に比例している。調時および制御ユニツト
102からの同期信号によりトリガされるX軸発
生器126はステツプ信号出力を提供し、この信
号出力は超音波ビーム84の位置に従つて陰極線
管上のトレースをシフトさせるため陰極線管12
4の水平偏向系に供給される。 For B-scan operation, the cathode ray tube beam deflection in the
is proportional to the position of An X-axis generator 126 triggered by a synchronization signal from the timing and control unit 102 provides a step signal output that is used to shift the trace on the cathode ray tube according to the position of the ultrasound beam 84. tube 12
4 horizontal deflection system.
陰極線管ビームの垂直偏向すなわちY軸偏向は
ランプゼネレータ128により提供され、このラ
ンプゼネレータ128は調時および制御ユニツト
102からの出力により送信動作に続く所定の時
間だけトリガされる。ランプゼネレータ128の
出力はトレースの垂直走査のため、陰極線管12
4の垂直偏向系に供給される。プローブ10内に
収容される変換器列70の長手方向面80内に位
置する人体部分の直線状のB走査超音波画像は陰
極線管124の表面に提供される。第1図に得ら
れるように、超音波画像表示手段124はTVモ
ニタすなわち表示手段40に隣接して位置してい
る。光学画像および超音波画像の同時表示は操作
者が所望の超音波画像を得るように人体の空洞内
にプローブを適正に位置させるのを補助するため
操作者により容易に見ることができる。明らかな
ように、得られた画像を次の検査のために保存す
るようにB走査装置により得られた実時間超音波
画像の記録のための記録手段(図示せず)を設け
てもよい。同様に、所望であれば、光学画像の記
録は例えばビデオカメラ信号出力から作ることも
できる。また、所望であれば、B走査受信器の出
力は超音波画像信号を通常のテレビジヨンフオー
マツトを有する信号に変えるため図示しない走査
コンバータに供給することもでき、この場合、走
査コンバータの出力は表示のため図示しない通常
のテレビジヨンモニタに供給できる。この場合、
走査コンバータ出力の記録を行うことができ、ま
た超音波画像の次の表示のために通常のTVプレ
イバツクおよびモニタ手段と共に使用することも
できる。 Vertical or Y-axis deflection of the cathode ray tube beam is provided by a lamp generator 128 which is triggered by an output from timing and control unit 102 for a predetermined time period following a transmit operation. The output of the lamp generator 128 is output to the cathode ray tube 12 for vertical scanning of the trace.
4 vertical deflection system. A linear B-scan ultrasound image of the body part located within the longitudinal plane 80 of the transducer array 70 contained within the probe 10 is provided on the surface of the cathode ray tube 124 . As can be seen in FIG. 1, the ultrasound image display means 124 is located adjacent to the TV monitor or display means 40. The simultaneous display of the optical and ultrasound images can be easily viewed by the operator to assist the operator in properly positioning the probe within the body cavity to obtain the desired ultrasound image. As is clear, recording means (not shown) may be provided for the recording of real-time ultrasound images obtained by the B-scanning device so as to save the images obtained for subsequent examinations. Similarly, if desired, an optical image record can be made from, for example, a video camera signal output. Also, if desired, the output of the B-scan receiver can be fed to a scan converter (not shown) for converting the ultrasound image signal into a signal having a conventional television format, in which case the output of the scan converter is It can be supplied to an ordinary television monitor (not shown) for display. in this case,
Recording of the scan converter output can be performed and can also be used in conjunction with conventional TV playback and monitoring means for subsequent display of ultrasound images.
本発明の内視装置の動作は前記説明から明らか
なものと信じられるが、ここで第6図に関して簡
単な説明を行う。説明の目的のためであつて、限
定のためのものではないが、本発明の内視装置は
第6図においては患者の胃腸系内に使用されるも
のとして示されている。管状の胃腸系の外側の病
気の検出は困難であり、また膵臓および膵臓床、
腹膜空洞、並びに腸間膜を含む癌の診断は特に困
難である。しかしながら、膵臓が胃や腸に近いと
いうことにより膵臓およびその周囲の構造は本発
明の超音波プローブによる高解像度の超音波映像
化に理想的なものとなつている。 Although the operation of the endoscopic device of the present invention is believed to be clear from the foregoing description, a brief explanation will now be provided with respect to FIG. For purposes of illustration and not limitation, the endoscopic device of the present invention is shown in FIG. 6 as being used within the gastrointestinal system of a patient. Detection of disease outside the tubular gastrointestinal system is difficult, and also in the pancreas and pancreatic bed,
Diagnosis of cancers involving the peritoneal cavity as well as the mesentery is particularly difficult. However, the proximity of the pancreas to the stomach and intestines makes the pancreas and surrounding structures ideal for high resolution ultrasound imaging with the ultrasound probe of the present invention.
第6図においては、内視用の超音波プローブ1
0は患者の胃130の中に挿入された状態で示さ
れている。従来、光学的な案内はプローブを食道
を通つて胃の内部の所望の位置に案内するという
ことに依存している。多くの内視医師はプローブ
を所望の位置に案内する時に接眼レンズ42(第
2図)を使用することを好む。その場合、光伝送
用のフアイバケーブル36(第1図)は除外さ
れ、接眼レンズ42はコネクタ34の使用により
内視鏡に取り付けられる。接眼レンズ42が所定
位置にある場合、内視用の超音波プローブ10は
下側の柔軟な組織の超音波映像化のため所望の位
置内に案内される。第6図においては、プローブ
10は膵臓132に隣接する胃130の大きい曲
率に向けて前進された状態で示されている。プロ
ーブの操縦により、変換器列の円筒形レンズ82
と粘膜との確実な接触が行われ、超音波走査を進
めることが可能となる。この時には、接眼レンズ
42は内視鏡から取り外し、TVモニタのスクリ
ーン40に光学画像を表示するため光学系を閉回
路テレビジヨンに接続するための光フアイバケー
ブル36と取り換えてもよい。光学画像と超音波
画像の両方は操作者により同時に表示しかつ見る
ことができる。第6図においては、超音波画像面
80は光学的視角134と共に同定されている。
プローブ10の適正な操縦により、粘膜の超音波
走査がその尾領域から胃壁を通つて膵臓の頭部ま
で行われる。プローブを十二指腸136の中に操
縦することにより、異なる位置から膵臓132の
頭部の付加的な超音波画像を得ることができる。
プローブの表面に近い位置から約4cmの深さまで
延びる高解像度の超音波画像を得ることができ
る。例えば3cmの長さを持つ変換器列70の場
合、例えば巾3cm×深さ4cmの視界が可能であ
る。また、例えば10MHzで動作させることによ
り、平均約0.5mmの良好な横方向解像度が得られ、
また約0.5mmの良好なレンジ解像度を得ることが
できる。 In FIG. 6, an ultrasound probe 1 for endoscopy is shown.
0 is shown inserted into a patient's stomach 130. Traditionally, optical guidance relies on guiding a probe through the esophagus to a desired location inside the stomach. Many endoscopic physicians prefer to use the eyepiece 42 (FIG. 2) when guiding the probe to the desired location. In that case, the optical transmission fiber cable 36 (FIG. 1) is eliminated and the eyepiece 42 is attached to the endoscope by use of the connector 34. With the eyepiece 42 in place, the endoscopic ultrasound probe 10 is guided into the desired location for ultrasound imaging of the underlying soft tissue. In FIG. 6, probe 10 is shown advanced into the large curvature of stomach 130 adjacent pancreas 132. In FIG. By steering the probe, the cylindrical lens 82 of the transducer array
A reliable contact is made with the mucous membrane and the ultrasound scan can proceed. At this time, the eyepiece 42 may be removed from the endoscope and replaced with a fiber optic cable 36 for connecting the optics to a closed circuit television for displaying optical images on a TV monitor screen 40. Both the optical and ultrasound images can be displayed and viewed simultaneously by the operator. In FIG. 6, ultrasound image plane 80 has been identified along with optical viewing angle 134. In FIG.
With proper steering of the probe 10, an ultrasound scan of the mucosa is performed from its tail region through the stomach wall to the head of the pancreas. By steering the probe into the duodenum 136, additional ultrasound images of the head of the pancreas 132 can be obtained from different locations.
High-resolution ultrasound images extending from a position close to the surface of the probe to a depth of about 4 cm can be obtained. For example, in the case of a transducer array 70 having a length of 3 cm, a field of view of, for example, 3 cm wide x 4 cm deep is possible. Also, by operating at 10MHz, for example, a good lateral resolution of about 0.5mm on average can be obtained.
Also, a good range resolution of about 0.5mm can be obtained.
前記したように、第1図、第3図および第4図
に示しかつ前記したようなレンズ82の代わりに
複合焦点レンズを使用することもできる。ここで
第7図を見ると、この場合に使用するための複合
円筒形レンズ140が示されており、この複合円
筒形レンズは第1のレンズ要素142と第2のレ
ンズ要素144を含んでいる。第1のレンズ要素
142は変換器列70の面に接着した平らな面お
よび反対側の凹面を有している。第2のレンズ要
素144は反対側に凸面を有し、凸面の一方は第
1のレンズ要素142の凹面に接着されている。
外側のレンズ要素の外側の凸面は第7図には示さ
ないプローブの外面の輪郭の彎曲部分とほぼ適合
する。第1のレンズ要素142は柔軟な人体組織
および水の中における音波の伝搬速度よりもかな
り大きい音波の伝搬速度を有する材料で形成され
ている。第2のレンズ要素144は柔軟な人体組
織中における伝搬速度よりも大きくなく、好まし
くはかなり小さい音波の伝搬速度を持つ材料で形
成される。外側のレンズ要素144のために低速
度材料を使用することにより、柔軟組織とレンズ
要素144との界面およびレンズ要素144とレ
ンズ要素142との界面の両方における焦点合わ
せ作用が得られる。また、レンズ82の場合と同
様に、凸状のレンズ面により、レンズ要素144
の外側の凸面と柔軟な人体組織との間には良好な
接触が得られる。 As mentioned above, a compound focus lens may be used in place of lens 82 as shown in FIGS. 1, 3, and 4 and described above. Turning now to FIG. 7, there is shown a compound cylindrical lens 140 for use in this case, which compound cylindrical lens includes a first lens element 142 and a second lens element 144. . First lens element 142 has a flat surface bonded to the surface of transducer array 70 and an opposing concave surface. The second lens element 144 has a convex surface on the opposite side, and one of the convex surfaces is adhered to the concave surface of the first lens element 142.
The outer convex surface of the outer lens element generally matches the curved portion of the outer surface profile of the probe, which is not shown in FIG. The first lens element 142 is formed of a material that has a propagation velocity of sound waves that is significantly greater than the propagation velocity of sound waves in flexible human tissue and water. The second lens element 144 is formed of a material that has a propagation velocity of sound waves not greater than, and preferably significantly less than, the propagation velocity in soft human tissue. The use of a low velocity material for the outer lens element 144 provides focusing action at both the soft tissue and lens element 144 interfaces and the lens element 144 and lens element 142 interfaces. Also, similar to the case of lens 82, the convex lens surface allows lens element 144 to
A good contact is obtained between the outer convex surface and the soft body tissue.
以上、本発明を特許法の要件に従つて詳細に説
明して来たが、当業者にとつては様々な他の変更
および変形が示唆されるであろう。例えば、例示
した前方視界形の光学系の代わりに、プローブは
側方または部分的に前方と側方の両方の視界を持
つ光学的視覚手段を備えていても良い。また、異
なる人体空洞に使用するため、可撓性の管14を
持つ内視装置ではなくて、剛性の管を持つ内視鏡
を使用してもよく、この場合、光伝送フアイバケ
ーブルの必要なく、簡単な光学望遠鏡および照明
手段を構造内に使用することができる。また、前
記したように、満足すべき超音波実時間画像を得
るためには電子式のリニアB走査映像化が必要で
あるが、このような画像を与えるためには数多く
の装置が知られており、第5図に示した装置は単
に説明の目的のためのみであり、何ら限定的なも
のではない。例示したシーケンス化された流動的
に焦点合わせされる直線状の列はかなりの量の処
理用電子技術を必要とする。ダイナミツクレンジ
を最大にするため、これらの回路はできるだけ変
換器列に近く位置付けるべきである。本発明はこ
のような回路を集積回路チツプを用いることによ
りプローブ10自体の中に位置付けることを意図
している。現在市販されているチツプはこのよう
な用途にとつて十分適当なものではなく、適当な
注文製作された電子製品は極めて高価である。し
かし、プローブ内に適当な前処理用の超小型電子
技術を使用することは極めて妥当なものであり、
本発明により意図されていることでもある。 Although the invention has been described in detail in accordance with the requirements of the patent laws, various other modifications and variations will suggest themselves to those skilled in the art. For example, instead of the illustrated front-viewing optics, the probe may be equipped with optical viewing means having lateral or partially both forward and lateral views. Also, for use in different body cavities, an endoscope with a rigid tube may be used instead of an endoscope with a flexible tube 14, in which case there is no need for a fiber optic cable. , simple optical telescopes and illumination means can be used within the structure. Furthermore, as mentioned above, electronic linear B-scan imaging is necessary to obtain satisfactory ultrasound real-time images, and many devices are known for providing such images. The apparatus shown in FIG. 5 is for illustrative purposes only and is in no way limiting. The illustrated sequenced fluidly focused linear array requires a significant amount of processing electronics. To maximize dynamic range, these circuits should be located as close to the transducer array as possible. The present invention contemplates locating such circuitry within the probe 10 itself by using integrated circuit chips. Current commercially available chips are not well suited for such applications, and suitable custom-made electronic products are extremely expensive. However, the use of suitable pre-processing microelectronic technology within the probe is highly justified;
That is also what is contemplated by the present invention.
前記並びに他のそのような変更および変形は特
許請求の範囲に定義した本発明の精神および範囲
の中に含まれるものである。 These and other such modifications and variations are intended to be included within the spirit and scope of the invention as defined in the following claims.
第1図は本発明を具体化した内視装置および超
音波映像装置の組合せ斜視図、第2図は本発明の
装置に使用する接眼レンズの立面図、第3図はプ
ローブの拡大部分立面図で、その部品は明確のた
め破断されている図、第4図は第3図の4−4線
断面図、第5図は第1図の装置の簡略化したブロ
ツク図で、装置内に使用するのに適当な型式の超
音波映像装置の詳細を含む図、第6図は隣接する
膵臓の超音波検査のため胃の中にプローブを位置
させた状態を示す概略断面図、第7図は本発明の
プローブ内に使用できる型式の複合円筒形音響焦
点レンズの断面図である。
10……プローブ、12……ハウジング、14
……管、16……支持ブロツク、18……フアイ
バの束、20……光フアイバのケーブル、22…
…内視制御ユニツト、28,30……レンズ要
素、36……光フアイバのケーブル、38……ビ
デオ表示および制御ユニツト、40……可視表示
手段、42……接眼レンズ、70……超音波変換
器列、72……ベース、74……圧電変換素子、
82……集束レンズ、90……B走査送信/受信
器、96……スイツチングマトリツクス、98…
…遅延手段、100……パルス発生手段、106
……前置増巾器、108……加算増巾器、110
……時間可変形利得増巾器、112……利得関数
発生器、124……超音波画像表示装置(陰極線
管)、130……胃、132……膵臓、136…
…十二指腸、140……複合円筒形レンズ、14
2,144……レンズ要素。
FIG. 1 is a perspective view of a combination of an endoscopic device and an ultrasound imaging device embodying the present invention, FIG. 2 is an elevational view of an eyepiece used in the device of the present invention, and FIG. 3 is an elevational view of an enlarged portion of the probe. 4 is a sectional view taken along the line 4-4 in FIG. 3, and FIG. 5 is a simplified block diagram of the device in FIG. 1, showing the inside of the device. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the positioning of the probe in the stomach for ultrasound examination of the adjacent pancreas; FIG. The figure is a cross-sectional view of a compound cylindrical acoustic focusing lens of the type that can be used in the probe of the present invention. 10...Probe, 12...Housing, 14
... tube, 16 ... support block, 18 ... fiber bundle, 20 ... optical fiber cable, 22 ...
... endoscopic control unit, 28, 30 ... lens element, 36 ... fiber optic cable, 38 ... video display and control unit, 40 ... visual display means, 42 ... eyepiece, 70 ... ultrasound conversion array, 72...base, 74...piezoelectric conversion element,
82... Focusing lens, 90... B-scan transmitter/receiver, 96... Switching matrix, 98...
...Delay means, 100...Pulse generation means, 106
... Preamplifier, 108 ... Additive amplifier, 110
... Time variable gain amplifier, 112 ... Gain function generator, 124 ... Ultrasonic image display device (cathode ray tube), 130 ... Stomach, 132 ... Pancreas, 136 ...
... Duodenum, 140 ... Compound cylindrical lens, 14
2,144...Lens element.
Claims (1)
像化する装置に使用される内視用プローブにおい
て、 (a) 遠端部および近端部ならびに長手方向の軸を
有する硬質の、一体化された実質的に円筒形の
細長いハウジングを備え、該ハウジングの遠端
部に末端部材を有し、 (b) 人体の内部を光学的に映像化するのに使用す
るため前記ハウジング内の第1の実質的に半円
筒形の部分において前記末端部材を貫通する複
数個の長手方向に延びる開口を形成している手
段を有し、 (c) このプローブの前記の一体化されたハウジン
グ内に、固定された複数個の相互隣接超音波変
換素子を含む長手方向に延びる直線状の変換器
列を有し、該変換器列は、前記第1の半円筒形
の部分とは実質的に反対側の前記ハウジング内
の第2の実質的に半円筒形の部分において前記
末端部材の後方の、かつ該末端部材の近傍の位
置に存在し、しかして該変換器列は、このプロ
ーブの片側から人体の内部を超音波で映像化す
るのに使用されるものであり、 (d) 前記の直線状の超音波変換器列を移動させる
ことなくビームの焦点合わせおよび走査を行う
ための、電子的ビーム焦点合わせ・走査手段を
有することを特徴とする内視用プローブ。 2 前記末端部材の遠端部が実質的に円筒形の形
状である特許請求の範囲第1項記載の内視用プロ
ーブ。 3 前記変換器列を支持するための、前記末端部
材と一体的に形成され上記近端部方向に延びる実
質的に半円筒形の部材を含む特許請求の範囲第2
項記載の内視用プローブ。 4 前記一体化されたハウジングが実質的に円筒
形の外面を有し、前記プローブが円筒形の集束レ
ンズを有し、該集束レンズは、前記変換器列の変
換素子に取り付けられる1つの面を有し、かつ前
記プローブのハウジングの外面の一部分を形成す
る外面を持つものである特許請求の範囲第1項記
載の内視用プローブ。 5 前記円筒形の集束レンズが、柔軟な人体組織
における音波の伝搬速度よりも実質的に小さい音
波の伝搬速度を有する固体材料で形成されている
特許請求の範囲第4項記載の内視用プローブ。 6 人体の内部を可視的に調査しかつ超音波で映
像化する装置に使用される内視用プローブにおい
て、 (a) その遠端部および近端部ならびに長手方向の
軸を有する硬質の、一体化された実質的に円筒
形の細長いハウジングを備え、該ハウジングは
円筒形の外面を有し、 (b) 前記ハウジングの上記遠端部において、該ハ
ウジングを細長い管に取り付けるための手段を
有し、 (c) このプローブの前記ハウジングの内側に固定
して設けられ、長手方向のハウジングの軸と実
質的に平行に延びかつ該ハウジングの遠端部お
よび近端部のそれぞれに隣接する前端部および
後端部を有する直線状の超音波変換器列を有
し、該変換器列は、ビームに沿つて超音波エネ
ルギーのパルスをこのプローブの片側から人体
の中に入射させるための複数個の変換素子から
なるものであり、 (d) 前記変換器列の長手方向平面に対して直角な
平面内でビームの焦点合わせを行うために、前
記変換器の面に取り付けられる1つの面を持つ
円筒形の集束レンズを有し、該円筒形の集束レ
ンズの外面は凸面であつて、前記ハウジングの
外面の一部を構成し、 (e) 前記の直線状の変換器列を移動させることな
くビームの焦点合わせおよび走査を行うため
の、電子的ビーム焦点合わせ・走査手段を有
し、 (f) 人体の内部を可視的に調査する際に使用され
る光学装置を有し、該光学装置は前記ハウジン
グの内側に設けられ、そして該光学装置は、該
ハウジングの遠端部において前記変換器列の遠
端部側に隣接して対物レンズを有することを特
徴とする内視用プローブ。 7 前記円筒形の集束レンズが、柔軟な組織内に
おける音波の伝搬速度よりも実質的に小さい音波
の伝搬速度を持つ固体材料で形成されている特許
請求の範囲第6項記載の内視用プローブ。 8 人体の内部を可視的に調査しかつ超音波で映
像化する装置に使用される内視用プローブにおい
て、 (a) 一体化された硬質のハウジングを有し、該ハ
ウジングは長手方向に延びる軸を有する実質的
に円筒形の外面と、遠端部と、近端部とを有
し、該近端部は、該ハウジングを人体の器官内
に挿入するのに使用される細長い管に接続され
ており、 (b) 前記ハウジングの内部に、その軸線に対して
一方の側に固設された直線状の超音波変換器列
を有し、前記超音波変換器列は、前記ハウジン
グの遠端部および近端部にそれぞれ隣接する前
端部および後端部を有し、該ハウジング内の前
記超音波変換器列を使用してこのプローブの片
側から人体の内部に超音波を発射し、そして、
反射された超音波を受信して人体の超音波映像
による調査を行い得るように構成され、 (c) 前記の直線状の変換器列を移動させることな
くビームの焦点合わせおよび走査を行うため
の、電子的ビーム焦点合わせ・走査手段を有
し、 (d) 前記ハウジングの内部の、その軸線に対して
前記超音波変換器とは直径方向に反対の側に光
学手段を有し、該光学手段は、人体の内部を照
明しかつ可視的に調査するのに使用され、かつ
該光学手段は、該超音波変換器より遠方で該ハ
ウジングの遠端部内に観察窓を有することを特
徴とする内視用プローブ。[Scope of Claims] 1. An endoscopic probe used for a device that visually investigates the inside of a human body and visualizes it using ultrasound, which includes: (a) a distal end, a proximal end, and a longitudinal axis; (b) for use in optically imaging the interior of a human body; (c) means defining a plurality of longitudinally extending openings through the end member in a first substantially semi-cylindrical portion within the housing; (c) said integration of the probe; a longitudinally extending linear transducer array including a plurality of fixedly adjacent ultrasonic transducer elements within the housing, the transducer array being connected to the first semi-cylindrical portion; is located behind and proximate the end member in a second substantially semi-cylindrical portion within the substantially opposite housing, such that the transducer array is This probe is used to visualize the inside of the human body using ultrasound from one side of the probe, and (d) focuses and scans the beam without moving the linear array of ultrasound transducers. An endoscopic probe characterized in that it has an electronic beam focusing and scanning means for. 2. The endoscopic probe of claim 1, wherein the distal end of the end member is substantially cylindrical in shape. 3. Claim 2 including a substantially semi-cylindrical member integrally formed with said end member and extending toward said proximal end for supporting said transducer array.
Endoscopic probe as described in section. 4. The integrated housing has a substantially cylindrical outer surface, and the probe has a cylindrical focusing lens, the focusing lens having one surface attached to a transducer element of the transducer array. 2. The endoscopic probe according to claim 1, wherein the endoscopic probe has an outer surface forming a part of the outer surface of the housing of the probe. 5. The endoscopic probe of claim 4, wherein the cylindrical focusing lens is formed of a solid material having a propagation velocity of sound waves that is substantially lower than a propagation velocity of sound waves in flexible human tissue. . 6. In an endoscopic probe used in equipment for visually investigating and imaging the interior of the human body, the probe may include: a substantially cylindrical elongated housing having a cylindrical outer surface; and (b) having means for attaching the housing to an elongated tube at the distal end of the housing. (c) a forward end fixedly disposed inside the housing of the probe and extending substantially parallel to the longitudinal housing axis and adjacent each of the distal and proximal ends of the housing; a linear ultrasound transducer array having a rear end, the transducer array having a plurality of transducers for directing pulses of ultrasound energy along the beam into the human body from one side of the probe; (d) a cylindrical element with one face attached to the face of the transducer for focusing the beam in a plane perpendicular to the longitudinal plane of the array of transducers; a focusing lens, the outer surface of the cylindrical focusing lens being convex and forming part of the outer surface of the housing; electronic beam focusing and scanning means for focusing and scanning; An endoscopic probe, wherein the optical device has an objective lens adjacent to the distal end of the transducer array at the distal end of the housing. 7. The endoscopic probe of claim 6, wherein the cylindrical focusing lens is formed of a solid material having a propagation velocity of sound waves that is substantially lower than the propagation velocity of sound waves in flexible tissue. . 8. An endoscopic probe used in devices for visually investigating and imaging the interior of the human body, which includes: (a) an integral rigid housing, the housing having a longitudinally extending axis; a substantially cylindrical outer surface having a distal end and a proximal end connected to an elongate tube used to insert the housing into a body organ. (b) a linear array of ultrasonic transducers fixed within the housing on one side relative to the axis thereof, the array of ultrasonic transducers being disposed at a distal end of the housing; having a front end and a rear end adjacent a portion and a proximal end, respectively, emitting ultrasound from one side of the probe into the interior of the human body using the array of ultrasound transducers in the housing;
(c) configured to receive reflected ultrasound waves to perform an ultrasound imaging survey of the human body; (c) for beam focusing and scanning without moving said linear transducer array; , having electronic beam focusing and scanning means; (d) having optical means diametrically opposite an axis of the housing from the ultrasound transducer; is used for illuminating and visually examining the interior of a human body, and wherein the optical means has a viewing window in the distal end of the housing distal to the ultrasound transducer. Visual probe.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56082580A JPS57200136A (en) | 1981-06-01 | 1981-06-01 | Endoscopic method and apparatus including ultrasonic b scanning image treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56082580A JPS57200136A (en) | 1981-06-01 | 1981-06-01 | Endoscopic method and apparatus including ultrasonic b scanning image treatment |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63329576A Division JPH01207040A (en) | 1988-12-28 | 1988-12-28 | Endoscopic apparatus for ultrasonic imaging |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS57200136A JPS57200136A (en) | 1982-12-08 |
JPH0352286B2 true JPH0352286B2 (en) | 1991-08-09 |
Family
ID=13778412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56082580A Granted JPS57200136A (en) | 1981-06-01 | 1981-06-01 | Endoscopic method and apparatus including ultrasonic b scanning image treatment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS57200136A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160070503A (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 한국정보공학 주식회사 | Method and system for providing a position of co-operated firemen by using a wireless communication, method for displaying a position of co-operated firefighter, and fire hat for performing the method |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59171525A (en) * | 1983-03-18 | 1984-09-28 | 株式会社日立製作所 | Image display device for endoscope |
JPH074371B2 (en) * | 1986-05-21 | 1995-01-25 | オリンパス光学工業株式会社 | Ultrasound endoscope |
JP2556508B2 (en) * | 1987-04-22 | 1996-11-20 | オリンパス光学工業株式会社 | Endoscope device |
JPWO2009116650A1 (en) * | 2008-03-19 | 2011-07-21 | 高橋 淳 | Root canal filling system using fiberscope |
DE102012208324B3 (en) * | 2012-05-18 | 2013-11-21 | Leica Microsystems Cms Gmbh | Circuit and method for controlling a microscope |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5385982A (en) * | 1977-01-10 | 1978-07-28 | Tokyo Shibaura Electric Co | Explorer for inspecting body cavity |
JPS5514028A (en) * | 1978-07-17 | 1980-01-31 | Hitachi Ltd | Optical diagnosis device of living body |
JPS6010562Y2 (en) * | 1979-05-23 | 1985-04-10 | オリンパス光学工業株式会社 | Endoscope |
JPS6236399Y2 (en) * | 1979-10-04 | 1987-09-16 |
-
1981
- 1981-06-01 JP JP56082580A patent/JPS57200136A/en active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160070503A (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 한국정보공학 주식회사 | Method and system for providing a position of co-operated firemen by using a wireless communication, method for displaying a position of co-operated firefighter, and fire hat for performing the method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS57200136A (en) | 1982-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4327738A (en) | Endoscopic method & apparatus including ultrasonic B-scan imaging | |
EP0094791B1 (en) | Ultrasonic endoscope having elongated array mounted in manner allowing it to remain flexible | |
EP0061332B1 (en) | Combined endoscope and ultrasonic diagnostic device | |
EP1621135B1 (en) | Ultrasonic endoscope | |
US20230346349A1 (en) | Ultrasound diagnostic apparatus and operation method of ultrasound diagnostic apparatus | |
JPWO2018051565A1 (en) | Ultrasonic endoscope and ultrasonic endoscope system | |
CN111419149A (en) | A multimodal endoscope and endoscope imaging system | |
JPH0352286B2 (en) | ||
GB2099581A (en) | Endoscopic probes, systems and methods | |
JP2000300567A (en) | Ultrasonic endoscope | |
JP3671764B2 (en) | Endoscope removable electronic scanning ultrasonic inspection system | |
JP4248909B2 (en) | Ultrasound endoscope | |
JP2583884B2 (en) | Endoscope device | |
JPS646817Y2 (en) | ||
JP4339609B2 (en) | Ultrasonic diagnostic system equipment | |
JPH01207040A (en) | Endoscopic apparatus for ultrasonic imaging | |
JP4488203B2 (en) | Ultrasound endoscope | |
JP5165499B2 (en) | Convex-type ultrasound endoscope | |
CA1163013A (en) | Endoscopic method and apparatus including ultrasonic b-scan imaging | |
JP2658689B2 (en) | Ultrasonic probe | |
JPH02142548A (en) | Ultrasonic probe | |
JPH07155316A (en) | Tube cavity diagnosing system | |
JP2616943B2 (en) | Endoscope | |
JP2001095796A (en) | Separation possible ultrasonic endoscope | |
JPH04307042A (en) | Ultrasonic endoscope |