特開 2024-171275 穿刺針位置表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171275

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】穿刺針位置表示装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20241204BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088261

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】304008175

【氏名又は名称】株式会社ユネクス

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 英範

(72)【発明者】

【氏名】寺澤 亜希浩

(72)【発明者】

【氏名】原田 親男

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601BB09

4C601DD14

4C601EE11

4C601FF03

4C601GB03

4C601KK25

4C601KK31

(57)【要約】

【課題】穿刺針の管状臓器に対する位置をより正確に把握することができ、穿刺作業が格段に正確となるようにする穿刺針位置表示装置を提供する。
【解決手段】短軸用超音波アレイ探触子２８ａからの短軸画像Ｐ１を、穿刺針２２の挿入手前側に向かって、上辺及び下辺が水平乃至上方に傾斜する平行四辺形に変形した短軸画像Ｖ１とし、長軸用超音波アレイ探触子２８ｂからの長軸画像Ｐ２を、穿刺針２２の挿入手前側に向かって長軸画像Ｐ２の上辺及び下辺が下方に傾斜する平行四辺形に変形した長軸画像Ｖ２として、相互に隣接した状態で配置することで斜視図として表示させる画像表示制御部（電子制御装置７０）が、備えられている。これにより、超音波画像の斜視表示により、穿刺針２２の管状臓器２０に対する向きや位置などの空間配置情報をより正確に把握することができ、穿刺作業が格段に正確となる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数個の長軸用超音波振動子が直線的に配列された長軸用超音波アレイ探触子、および複数個の短軸用超音波振動子が前記長軸用超音波振動子の配列方向に直交する方向に直線的に配列された短軸用超音波アレイ探触子を、生体の皮膚に載置可能に有する超音波プローブユニットと、前記長軸用超音波アレイ探触子及び前記短軸用超音波アレイ探触子に受信された反射信号に基づいて、生体内の管状臓器の横断面を示す短軸画像および前記生体内の管状臓器の縦断面を示す長軸画像を、前記皮膚の下に位置する管状臓器に対する穿刺針と共に画像表示面に表示する表示器とを、備える穿刺針位置表示装置であって、
前記短軸画像は、前記穿刺針の挿入手前側に向かって、上辺及び下辺が水平乃至上方に傾斜する平行四辺形とし、前記長軸画像は、前記短軸画像の上辺及び下辺が水平の場合は前記穿刺針の挿入手前側に向かって前記長軸画像の上辺及び下辺が下方に傾斜し、前記短軸画像の上辺及び下辺が上方に傾斜する場合は前記穿刺針の挿入手前側に向かって前記長軸画像の上辺及び下辺が水平乃至下方に傾斜する平行四辺形として、相互に隣接した状態で配置することで斜視図として表示させる表示制御部を、含む
ことを特徴とする穿刺針位置表示装置。

【請求項2】

前記表示制御部は、前記短軸画像及び前記長軸画像を、前記短軸画像の下辺と前記長軸画像の下辺とが投影図表示における同一の平面に位置するように表示させる
ことを特徴とする請求項１の穿刺針位置表示装置。

【請求項3】

前記表示制御部は、前記短軸画像の下辺と前記長軸画像の下辺が位置する投影図表示における前記平面の手前に表示されるクリックポイントを、カーソルを用いて上下方向及び／又は左右方向にドラッグする距離に連動して、前記平面と前記短軸画像及び前記長軸画像との投影角を連続的に変化させる画像投影角制御部を、含む
ことを特徴とする請求項２の穿刺針位置表示装置。

【請求項4】

前記超音波プローブユニットに固定された本体と、前記本体に対して前記皮膚に対する距離が調節可能に装着され、前記長軸用超音波振動子の配列方向を含む面内において前記皮膚に対して一定の傾斜角度で前記穿刺針を案内する針案内部材とを有する穿刺針案内機構とを、備える
ことを特徴とする請求項１の穿刺針位置表示装置。

【請求項5】

前記短軸用超音波アレイ探触子は、前記長軸用超音波アレイ探触子の長手方向の中央部を挟んで前記長軸用超音波アレイ探触子に直交する直線上に配置されている第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子から構成され、
前記表示制御部は、前記第１短軸用超音波アレイ探触子からの信号と前記第２短軸用超音波アレイ探触子からの信号とに基づいて超音波ビームステアリングを用いて前記短軸画像を合成する画像合成部を、有する
ことを特徴とする請求項１から４いずれか１の穿刺針位置表示装置。

【請求項6】

前記超音波プローブユニットは、前記長軸用超音波アレイ探触子の端部に隣接して前記第１短軸用超音波アレイ探触子および前記第２短軸用超音波アレイ探触子に平行に配置された第３短軸用超音波アレイ探触子を含み、
前記表示制御部は、前記第３短軸用超音波アレイ探触子に受信された反射信号に基づいて第３短軸画像を生成し、前記第３短軸画像は前記長軸画像に隣接して表示させる
ことを特徴とする請求項５の穿刺針位置表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波プローブを用いて生体の皮膚下の管状臓器の超音波画像を表示し、管状臓器に穿刺された穿刺針の位置を表示する穿刺針位置表示装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

採血、薬液或いは輸液の注入などのために生体の皮膚下の管状臓器たとえば血管（動脈や静脈）、リンパ管等に対する穿刺が行なわれている。穿刺作業では、穿刺針を管状臓器の中心に刺し、管状臓器を突き抜けないようにすることが望まれるが、作業経験の少ない作業者では、穿刺針を管状臓器内に穿刺するのに時間がかかり、患者の負担が大きい場合があった。また、作業経験の多い作業者でも、穿刺針を管状臓器内に正確に穿刺されているかを見ることができないので、穿刺作業がばらついても、作業者がそれに気付き難いという問題があった。

【0003】

これに対して、複数個の長軸用超音波振動子が直線的に配列された長軸用超音波アレイ探触子、および複数個の短軸用超音波振動子が前記長軸用超音波振動子の配列方向に直交する方向に直線的に配列された短軸用超音波アレイ探触子を、生体の皮膚に載置可能に有する超音波プローブと、前記長軸用超音波アレイ探触子及び前記短軸用超音波アレイ探触子に受信された反射信号に基づいて、生体内の管状臓器の横断面を示す短軸画像および前記生体内の管状臓器の縦断面を示す長軸画像を、前記皮膚の下に位置する管状臓器に対する穿刺針と共に画像表示面に表示する表示器とを、備える穿刺針位置表示装置が提案されている。たとえば、特許文献１に記載された穿刺針位置表示装置がそれである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６０７８７３２号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来の穿刺針位置表示装置では、管状臓器の横断面を示す短軸画像と縦断面を示す長軸画像を画面上に表示する場合、それ等の短軸画像及び長軸画像を横並びに表示していた。

【0006】

作業者はこれらの画像を見ながら管状臓器および針の相対的な位置関係を把握するには、頭の中で管状臓器および針の空間配置情報を変換しながら把握することが必要であり、ある程度の訓練が必要であった。

【0007】

特に針先の位置を把握することが医療事故防止の観点から重要であるが、従来の短軸画像及び長軸画像の横並びでの画像表示では管状臓器と針の位置の把握が困難で、それらの認識を誤るリスクがあった。

【0008】

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、超音波画像の立体的な斜視表示を実現することで、穿刺針の管状臓器に対する向きや位置などの空間配置情報をより正確に把握することができ、穿刺作業が格段に正確となるようにする穿刺針位置表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１発明の要旨とするところは、（ａ）複数個の長軸用超音波振動子が直線的に配列された長軸用超音波アレイ探触子、および複数個の短軸用超音波振動子が前記長軸用超音波振動子の配列方向に直交する方向に直線的に配列された短軸用超音波アレイ探触子を、生体の皮膚に載置可能に有する超音波プローブと、前記長軸用超音波アレイ探触子及び前記短軸用超音波アレイ探触子に受信された反射信号に基づいて、生体内の管状臓器の横断面を示す短軸画像および前記生体内の管状臓器の縦断面を示す長軸画像を、前記皮膚の下に位置する管状臓器に対する穿刺針と共に画像表示面に表示する表示器とを、備える穿刺針位置表示装置であって、（ｂ）前記短軸画像は、前記穿刺針の挿入手前側に向かって上辺及び下辺が水平乃至上方に傾斜する平行四辺形とし、前記長軸画像は、前記短軸画像の上辺及び下辺が水平の場合は前記穿刺針の挿入手前側に向かって前記長軸画像の上辺及び下辺が下方に傾斜し、前記短軸画像の上辺及び下辺が上方に傾斜する場合は前記穿刺針の挿入手前側に向かって前記長軸画像の上辺及び下辺が水平乃至下方に傾斜する平行四辺形として、相互に隣接した状態で配置することで斜視図として表示させる表示制御部を、備えることにある。

【0010】

第２発明の要旨とするところは、第１発明において、（ｃ）前記表示制御部は、前記短軸画像及び前記長軸画像を、前記短軸画像の下辺と前記長軸画像の下辺とが投影図表示における同一の平面に位置するように表示させることにある。

【0011】

第３発明の要旨とするところは、第２発明において、（ｄ）前記表示制御部は、前記短軸画像の下辺と前記長軸画像の下辺が位置する投影図表示における前記平面の手前に表示されるクリックポイントを、カーソルを用いて上下方向及び／又は左右方向にドラッグする距離に連動して、前記平面と前記短軸画像及び前記長軸画像との投影角を連続的に変化させる画像投影角制御部を、含むものである。

【0012】

第４発明の要旨とするところは、第１発明において、（ｅ）前記超音波プローブに固定された本体と、前記本体に対して前記皮膚に対する距離が調節可能に装着され、前記長軸用超音波振動子の配列方向を含む面内において前記皮膚に対して一定の傾斜角度で前記穿刺針を案内する針案内部材とを有する穿刺針案内機構とを、備えることにある。

【0013】

第５発明の要旨とするところは、第１から第４のいずれか１の発明において、（ｆ）前記短軸用超音波アレイ探触子は、前記長軸用超音波アレイ探触子の長手方向の中央部を挟んで前記長軸用超音波アレイ探触子に直交する直線上に配置されている第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子から構成され、（ｇ）前記表示制御部は、前記第１短軸用超音波アレイ探触子からの信号と前記第２短軸用超音波アレイ探触子からの信号とに基づいて超音波ビームステアリングを用いて前記短軸画像を合成する画像合成部を、有することにある。

【0014】

第６発明の要旨とするところは、第５発明において、（ｈ）前記超音波プローブは、前記長軸用超音波アレイ探触子の端部に隣接して前記第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子に平行に配置された第３短軸用超音波アレイ探触子を含み、（ｉ）前記表示制御部は、前記第３短軸用超音波アレイ探触子に受信された反射信号に基づいて第３短軸画像を生成し、前記第３短軸画像は前記長軸画像に隣接して表示させることにある。

【発明の効果】

【0015】

第１発明の穿刺針位置表示装置によれば、複数個の長軸用超音波振動子が直線的に配列された長軸用超音波アレイ探触子、および複数個の短軸用超音波振動子が前記長軸用超音波振動子の配列方向に直交する方向に直線的に配列された短軸用超音波アレイ探触子を、生体の皮膚に載置可能に有する超音波プローブと、前記長軸用超音波アレイ探触子及び前記短軸用超音波アレイ探触子に受信された反射信号に基づいて、生体内の管状臓器の横断面を示す短軸画像および前記生体内の管状臓器の縦断面を示す長軸画像を、前記皮膚の下に位置する管状臓器に対する穿刺針と共に画像表示面に表示する表示器とを、備える穿刺針位置表示装置において、前記短軸画像は、前記穿刺針の挿入手前側に向かって上辺及び下辺が水平乃至上方に傾斜する平行四辺形とし、前記長軸画像は、前記短軸画像の上辺及び下辺が水平の場合は前記穿刺針の挿入手前側に向かって前記長軸画像の上辺及び下辺が下方に傾斜し、前記短軸画像の上辺及び下辺が上方に傾斜する場合は前記穿刺針の挿入手前側に向かって前記長軸画像の上辺及び下辺が水平乃至下方に傾斜する平行四辺形として、相互に隣接した状態で配置することで斜視図として表示させる表示制御部を、備えている。これにより、前記表示器に表示された前記短軸画像及び前記長軸画像による斜視表示により、穿刺針の管状臓器に対する向きや位置などの空間配置情報を、より正確に把握することができ、穿刺作業が格段に正確となる。

【0016】

第２発明の穿刺針位置表示装置によれば、前記表示制御部は、前記短軸画像及び前記長軸画像を、前記短軸画像の下辺と前記長軸画像の下辺とが投影図表示における同一の平面に位置するように表示させる。これにより、表示された斜視画像がより立体的に認知しやすくなる。これにより、穿刺針の管状臓器に対する向きや位置などの空間配置情報を、より正確に把握することができ、管状臓器に対する穿刺針の穿刺作業が正確となる。

【0017】

第３発明の穿刺針位置表示装置によれば、前記表示制御部は、前記短軸画像の下辺と前記長軸画像の下辺が位置する投影図表示における前記平面の手前に表示されるクリックポイントを、カーソルを用いて上下方向及び／又は左右方向にドラッグする距離に連動して、前記平面と前記短軸画像及び前記長軸画像との投影角を連続的に変化させる画像投影角制御部を備える。これにより、穿刺針の管状臓器に対する向きや位置などの空間配置情報が把握しやすい好適な投影角を、作業者が設定できるようになり、管状臓器に対する穿刺針の穿刺作業が正確となる。

【0018】

第４発明の穿刺針位置表示装置によれば、前記超音波プローブに固定された本体と、前記本体に対して前記皮膚に対する距離が調節可能に装着され、前記長軸用超音波振動子の配列方向を含む面内において前記皮膚に対して一定の傾斜角度で前記穿刺針を案内する針案内部材とを有する穿刺針案内機構とを備える。これにより、前記穿刺針の角度が前記穿刺針案内機構によって一定の角度で案内されるので、前記穿刺針の操作に高度な手技を要することがなく、穿刺作業をより安定かつ正確に実施できる。

【0019】

第５発明の穿刺針位置表示装置によれば、前記短軸用超音波アレイ探触子は、前記長軸用超音波アレイ探触子の長手方向の中央部を挟んで前記長軸用超音波アレイ探触子に直交する直線上に配置されている第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子から構成され、前記表示制御部は、前記第１短軸用超音波アレイ探触子からの信号と前記第２短軸用超音波アレイ探触子からの信号とに基づいて超音波ビームステアリングを用いて前記短軸画像を合成する画像合成部を、有する。これにより、前記長軸用超音波アレイ探触子は前記第１短軸用超音波アレイ探触子及び前記第２短軸用超音波アレイ探触子との交点よりも突き出した部分を有しているので、長軸画像において管状臓器に到達する前から穿刺針を表示することができ、斜視表示により、穿刺針の管状臓器に対する向きや位置などの空間配置情報を、より正確に把握することができ、穿刺作業が格段に正確となる。

【0020】

第６発明の穿刺針位置表示装置によれば、前記超音波プローブは、前記長軸用超音波アレイ探触子の端部に隣接して前記第１短軸用超音波アレイ探触子および第２短軸用超音波アレイ探触子に平行に配置された第３短軸用超音波アレイ探触子を含み、前記表示制御部は、前記第３短軸用超音波アレイ探触子に受信された反射信号に基づいて第３短軸画像を生成し、前記第３短軸画像は前記長軸画像に隣接して表示させる。これにより、前記短軸画像内に表示される管状臓器と前記第３短軸画像内に表示される管状臓器をそれぞれの画像の左右方向の中央に位置させるように前記超音波プローブの位置をずらすことにより、前記長軸用超音波アレイ探触子を管状臓器の真上に位置決めすることが容易となり、斜視表示により穿刺針の管状臓器に対する向きや位置などの空間配置情報を、より正確に把握することができ、穿刺作業が格段に正確となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施例である穿刺針位置表示装置を説明する斜視図である。

【図2】図１の穿刺針位置表示装置の表示対象である管状臓器に対する超音波プローブの姿勢、配置及び構成を概略的に説明する斜視図である。

【図3】図１の穿刺針位置表示装置において、一定の針傾斜角度の穿刺針の先端が管状臓器の深さ方向の中央に到達した状態での、斜視表示を行う前の超音波画像について、短軸画像、長軸画像、第３短軸画像として順に並べた図である。

【図4】図３の画像を平行四辺形画像に変形することを説明する模式図である。

【図5】図４の画像を配置し、画面上での表示方法を説明する模式図である。

【図6】図５の表示画像において、基準面を格子で表示した場合を示す模式図である。

【図7】図１の穿刺針位置表示装置の表示画像を斜視表示にする場合に操作するクリックポイントを説明する模式図である。

【図8】図７の表示画像からクリックポイントのカーソルドラッグにより、斜視表示とした場合を示す模式図である。

【図9】図８の表示画像からクリックポイントのカーソルドラッグをさらに行い、投影角を大きくした場合を示す模式図である。

【図10】本発明の他の実施例を示す図１に相当する図である。

【図11】図１０の超音波プローブユニットを示す正面図、および超音波プローブユニットが載置された皮膚下の模式図である。

【図12】図１０の超音波プローブユニットを示す右側面図、および超音波プローブユニットが載置された皮膚下の模式図である。

【図13】本発明の他の実施例を示す図２に相当する図である。

【図14】図１３の超音波プローブユニットにおいて、長軸画像が水平な場合の表示画像を示す図５に相当する図である。

【図15】図１３の超音波プローブユニットにおいて、短軸画像が水平な場合の表示画像を示す図５に相当する図である。

【図16】本発明の他の実施例の穿刺針位置表示装置を説明する模式図である。

【図17】図１６の実施例において、超音波画像を示す図３に相当する図である。

【図18】図１６の実施例において、表示画像を示す図５に相当する図である。

【図19】図１６の実施例に、更に短軸用超音波アレイ探触子追加した穿刺針位置表示装置の実施例を説明する模式図である。

【図20】図１９の実施例において、超音波画像を示す図３に相当する図である。

【図21】図１９の実施例において、表示画像を示す図５に相当する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【実施例0023】

図１は、センサ支持器１０により支持された超音波プローブユニット２８を用いて、生体１４の一部好適には上腕１６における皮膚１８（厳密には表皮）の上からその皮膚１８下に位置する静脈血管、動脈血管、リンパ管等の管状臓器２０に対して、カテーテルや注射針等の穿刺針２２の穿刺作業を支援する穿刺針位置表示装置２４の全体的な構成を例示する斜視図である。

【0024】

センサ支持器１０は、図示しない台座に固定された基台３０と、超音波プローブユニット２８が皮膚１８に垂直なｚ方向に移動可能に支持され且つ押圧アクチュエータ３２によって上腕１６に向かって押圧可能に支持されるユニット支持部材３４と、基台３０に自在型固定具３６を介して基端部が連結された第１アーム３８と、先端部がユニット支持部材３４に自在型固定具４０を介して連結された第２アーム４２とを、備えている。

【0025】

超音波プローブユニット２８は、管状臓器２０の２ケ所の横断面を示す短軸画像Ｖ１とＶ３および管状臓器２０の縦断面を示す長軸画像Ｖ２と、それら短軸画像Ｖ１とＶ３内および長軸画像Ｖ２内に位置する穿刺針２２の先端部とを検出するための超音波センサとして機能するものである。超音波プローブユニット２８は、底面において装着時には管状臓器２０に平行な方向の直線に沿って配列された複数個の圧電素子から成る超音波振動子ａｅ１乃至ａｅｎを有する長軸用超音波アレイ探触子２８ｂ、長軸用超音波アレイ探触子２８ｂの端部に隣接して装着時には管状臓器２０に対して交差する方向、好適には直交する方向に複数個の圧電素子から成る超音波振動子ａｅ１乃至ａｅｍを有する短軸用超音波アレイ探触子２８ａおよび第３の短軸用超音波アレイ探触子２８ｃが略１平面内に位置し且つＨ型を成すように備えている。

【0026】

短軸用超音波アレイ探触子２８ａおよび長軸用超音波アレイ探触子２８ｂおよび第３の短軸用超音波アレイ探触子２８ｃが備える超音波振動子は、図２に示すように、それぞれ独立して駆動可能な多数個の圧電素子ａｅが一列に配列されることにより、構成されている。図２は、超音波プローブユニット２８が押圧アクチュエータ３２によってｚ方向に上腕１６に向かって押圧されるときの、短軸用超音波アレイ探触子２８ａおよび長軸用超音波アレイ探触子２８ｂおよび第３の短軸用超音波アレイ探触子２８ｃの管状臓器２０に対する相対位置を示している。管状臓器２０の長手方向をｚ方向に直交するｙ方向としたとき、長軸用超音波アレイ探触子２８ｂはその長手方向がｙ方向と平行となり、短軸用超音波アレイ探触子２８ａおよび第３の短軸用超音波アレイ探触子２８ｃは、ｙ方向に直交するｘ方向に平行となる。

【0027】

図１に戻って、画像表示制御部として機能する電子制御装置７０は、超音波駆動制御部８０、検波処理部８２、超音波信号処理部８４、及び表示制御部９２を、機能的に備えている。表示制御部９２は、超音波画像の斜視表示のための投影角制御を行う画像投影角制御部９４と、超音波画像の表示画面への配置を制御する画像配置制御部９６を備える。これらの制御機能は、電子制御装置７０に機能的に備えられたものであるが、それらの制御機能のうち一部乃至全部が電子制御装置７０とは別体の制御部として構成され、相互に情報の通信を行うことにより以下に詳述する制御を行うサーバ等であってもよい。

【0028】

超音波駆動制御回路７４は、電子制御装置７０に備えられた超音波駆動制御部８０からの指令に従って超音波プローブユニット２８から管状臓器２０への超音波の放射を制御する。例えば、短軸用超音波アレイ探触子２８ａにおいて１列に配列された多数個の超音波振動子ａｅ１乃至ａｅｍのうち、その端の超音波振動子ａｅ１から開口部振動子と称される一定数の超音波振動子群例えば６４個の超音波振動子単位で１０ＭＨｚ程度の周波数で所定の位相差を付与しつつ同時駆動するビームフォーミング駆動することにより超音波振動子の配列方向において収束性の超音波ビームを管状臓器２０に向かって順次放射させる。そして、超音波振動子を１個ずつずらしながら移動させた開口部振動子から超音波ビームをスキャン（走査）させたときの放射毎の反射波を受信し、電子制御装置７０へ入力させる。電子制御装置７０へ入力された反射波信号は、検波処理部８２により検波され、超音波信号処理部８４により以下に詳述する画像合成可能な情報として処理される。超音波信号処理部８４は、管状臓器２０と他の組織との伝播速度差によりそれらの境界から反射される超音波反射信号間の時間差処理や、その反射信号に基づく短軸画像Ｐ１、長軸画像Ｐ２および第３の短軸画像Ｐ３を含む超音波画像の合成処理、短軸画像Ｐ１或いは長軸画像Ｐ２或いは第３の短軸画像Ｐ３中の管状臓器２０の画像の特定処理等を行って、短軸用超音波アレイ探触子２８ａ直下の超音波二次元画像である短軸画像Ｐ１、長軸用超音波アレイ探触子２８ｂ直下の超音波二次元画像である長軸画像Ｐ２、及び第３の短軸用超音波アレイ探触子２８ｃ直下の超音波二次元画像である短軸画像Ｐ３から成る画像データを所定の周期で繰り返し生成するとともに、その画像データを順次記憶する。画像投影角制御部９４は、短軸画像Ｐ１、長軸画像Ｐ２、第３の短軸画像Ｐ３を、予め設定された、短軸画像に対する投影角θ１、及び長軸画像に対する投影角θ２にもとづき、矩形画像から平行四辺形画像への変形処理（以下、投影角処理とする）を行い、短軸画像Ｖ１、長軸画像Ｖ２、第３短軸画像Ｖ３に遂次変換する。画像配置制御部９６は、表示器７２の表示領域に、短軸画像Ｖ１、長軸画像Ｖ２、第３短軸画像Ｖ３を、相互に隣接して配置し、表示器７２に表示させる。

【0029】

図３は、図１の穿刺針位置表示装置において、一定の針傾斜角度の穿刺針２２の先端が管状臓器の深さ方向の中央に到達した状態での、超音波信号処理部８４が生成した矩形の短軸画像Ｐ１、長軸画像Ｐ２、第３短軸画像Ｐ３を示している。これ等の短軸画像Ｐ１、長軸画像Ｐ２、第３短軸画像Ｐ３は、画像投影角制御部９４による投影角処理が行われる前の超音波画像である。

【0030】

図４は、表示制御部９２が斜視表示を行う場合の、図３の短軸画像Ｐ１、長軸画像Ｐ２、第３短軸画像Ｐ３からの投影角処理を説明する図である。ｘ軸に平行な短軸画像Ｐ１及び第３短軸画像Ｐ３に対して、穿刺針２２の挿入手前側に向かって上辺及び下辺が水平乃至上方に傾斜する向きで投影角θ１を設定する。画像投影角制御部９４は、短軸画像Ｐ１および第３短軸画像Ｐ３を、それぞれの上辺および下辺、すなわち短軸画像Ｐ１は上辺ＡＢと下辺ＤＣ、第３短軸画像Ｐ３は上辺ＩＪと下辺ＬＫをθ１の角度で傾斜させた平行四辺形画像に変換する。短軸画像Ｐ１は短軸画像Ｖ１に、第３短軸画像Ｐ３は第３短軸画像Ｖ３に変換される。ｙ軸に平行な長軸画像Ｐ２に対しては、短軸画像Ｖ１及び第３短軸画像Ｖ３の上辺及び下辺が水平、すなわち投影角θ１が０度の場合は、穿刺針２２の挿入手前側に向かって長軸画像Ｐ２の上辺ＥＦ及び下辺ＨＧが下方に傾斜する向きで、短軸画像Ｖ１及び第３短軸画像Ｖ３の上辺及び下辺が上方に傾斜、すなわちθ１が正の角度の場合は、穿刺針２２の挿入手前側に向かって長軸画像Ｐ２の上辺ＥＦ及び下辺ＨＧが水平乃至下方に傾斜する向きで、投影角θ２が設定される。画像投影角制御部９４は、長軸画像Ｐ２を、長軸画像Ｐ２の上辺ＥＦと下辺ＨＧをθ２の角度で傾斜させた平行四辺形画像である長軸画像Ｖ２に変換する。

【0031】

投影角処理は、好適には、超音波画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３内の座標変換で実施される。たとえば、短軸画像Ｐ１から短軸画像Ｖ１への変換を例として説明すると、画像Ｐ１の頂点Ｃを原点（０，０）とし、頂点Ｄ方向を＋ｘ座標、頂点Ｂ方向を＋ｙ座標とした場合、Ｐ１内の画像（ｘ１，ｙ１）は、次の（１）式でＶ１内の画像（ｘ２，ｙ２）に座標変換される。
（ｘ２，ｙ２）＝（ｘ１，ｙ１＋ｘ１×ｔａｎθ１） ・・・（１）
長軸画像Ｐ２、第３短軸画像Ｐ３についても、好適には（１）式と同様な方式で座標変換が可能である。

【0032】

投影角θ１およびθ２は、規定される傾斜方向の範囲で、検証により予め見出された好適な値が初期値として設定されてもよいし、或いは作業者の操作により好適な値が設定されてもよい。ここで、投影角θ１およびθ２の絶対値は、同じ値であっても良いし、違う値でもよく、一方の値が０度であってもよい。

【0033】

本実施例では、超音波信号処理部８４の生成画像に対し、画像投影角制御部９４が投影角処理を行うが、画像投影角制御部９４の指令により、超音波信号処理部８４が投影角処理も行い、短軸画像Ｖ１、長軸画像Ｖ２、第３短軸画像Ｖ３を生成するものであってもよい。

【0034】

図５は、画像配置制御部９６の、投影角処理された短軸画像Ｖ１、長軸画像Ｖ２、第３短軸画像Ｖ３の、表示器７２の表示領域への配置を説明している。画像配置制御部９６は、初めに穿刺方向手前側の短軸画像Ｖ１を、表示領域の右端側に配置する。次に短軸画像Ｖ１の左辺ＢＣと長軸画像Ｖ２の右辺ＥＨが隣接する位置に長軸画像Ｖ２を配置する。次に長軸画像Ｖ２の左辺ＦＧと第３短軸画像Ｖ３の右辺ＩＬが隣接する位置に第３短軸画像Ｖ３を配置することで、画像Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３全ての斜視表示を行う。短軸画像Ｖ１、長軸画像Ｖ２、第３の短軸画像Ｖ３の隣接の方法、すなわち隣接する辺の間隔及び上下方向のずれ幅については、検証により予め見出された好適な値を初期値としてもよいし、或いは作業者の操作により好適な値を設定できるようにしてもよい。

【0035】

画像配置制御部９６は、投影角処理された画像Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を、おのおのの画像の下辺、すなわち短軸画像Ｖ１の下辺ＤＣと長軸画像Ｖ２の下辺ＨＧと第３短軸画像Ｖ３の下辺ＬＫが投影図表示における同一の平面（以下、基準面ＶＰとする）に位置するように配置し、基準面ＶＰもあわせて表示することで、より立体的に視覚しやすい効果を付加することができる。

【0036】

また、図６は基準面ＶＰを格子表示した例であり、表示パターンや模様の変更など、他にも視覚効果向上の工夫が可能である。

【0037】

本実施例では、投影角処理した画像を隣接して配置していたが、短軸画像Ｖ１に半透明化する画像処理を施し、長軸画像Ｖ２とオーバーラップするように配置すれば、より立体的な視覚効果向上につながり、空間情報の把握がより容易になる。また、このような半透明化による視覚効果向上処理は、長軸画像Ｖ２など、他の画像にも適用可能である。

【0038】

表示制御部９２は、基準面ＶＰの手前に表示されるクリックポイントＰを、カーソルを用いて上下方向及び／又は左右方向にドラッグする距離に連動して、基準面ＶＰと短軸画像及び長軸画像との投影角θ１およびθ２を連続的に変化させる。カーソルドラッグの方向、距離を検知し、画像投影角制御部９４及び画像配置制御部９６が連携して、表示画像の短軸方向の投影角θ１、長軸方向の投影角θ２の変更と表示処理を行う。図７、図８、図９は、投影角の変更を作業者の操作により行った場合の実施例である。画面上の基準面ＶＰに表示されるクリックポイントＰを下方にドラッグすることで、図７の斜視表示無しから、図８のθ１＝１５度、θ２＝－１５度、および図９のθ１＝３０度、θ２＝－３０度へ投影角を変更した例を示している。

【0039】

上述のように、本実施例の穿刺針位置表示装置２４によれば、複数個の長軸用超音波振動子ａｅ１乃至ａｅｎが直線的に配列された長軸用超音波アレイ探触子２８ｂ、および長軸用超音波アレイ探触子２８ｂの端部に隣接して複数個の短軸用超音波振動子ａｅ１乃至ａｅｍが長軸用超音波振動子ａｅ１乃至ａｅｎの配列方向に直交する方向に直線的に配列された短軸用超音波アレイ探触子２８ａを、生体の皮膚に載置可能に有する超音波プローブユニット２８と、長軸用超音波アレイ探触子２８ｂ及び短軸用超音波アレイ探触子２８ａに受信された反射信号に基づいて、生体内の管状臓器２０の横断面を示す短軸画像Ｖ１および管状臓器２０の縦断面を示す長軸画像Ｖ２を、皮膚１８の下に位置する管状臓器２０に対する穿刺針２２と共に画像表示面に表示する表示器７２とを備え、短軸画像Ｖ１は、穿刺針２２の挿入手前側に向かって上辺及び下辺が水平乃至上方に傾斜する平行四辺形とし、長軸画像Ｖ２は、短軸画像Ｖ１の傾斜が水平の場合は穿刺針２２の挿入手前側に向かって長軸画像Ｖ２の上辺及び下辺が下方に傾斜し、短軸画像Ｖ１の傾斜が上方の場合は穿刺針２２の挿入手前側に向かって長軸画像Ｖ２の上辺及び下辺が水平乃至下方に傾斜する平行四辺形として、相互に隣接した状態で配置することにより、斜視図として表示させる表示制御部９２を備えている。これにより、超音波画像の斜視表示により、穿刺針２２の管状臓器２０に対する向きや位置などの空間配置情報をより正確に把握することができ、穿刺作業が格段に正確となる。

【0040】

本実施例の穿刺針位置表示装置２４によれば、表示制御部９２は、短軸画像Ｖ１と長軸画像Ｖ２及び第３短軸画像Ｖ３を、短軸画像Ｖ１の下辺と長軸画像Ｖ２の下辺及び第３短軸画像Ｖ３の下辺とが投影図表示における同一平面である基準面ＶＰに位置するように表示させる。これにより、表示された斜視画像がより立体的に認知しやすくなる。穿刺針２２の管状臓器２０に対する向きや位置などの空間配置情報をより正確に把握することができ、管状臓器２０に対する穿刺針２２の穿刺作業が正確となる。

【0041】

本実施例の穿刺針位置表示装置２４によれば、表示制御部９２は、基準面ＶＰの手前に表示されるクリックポイントＰを、カーソルを用いて上下方向及び／又は左右方向にドラッグする距離に連動して、基準面ＶＰと短軸画像Ｖ１と長軸画像Ｖ２及び第３短軸画像Ｖ３の投影角を連続的に変化させる表示制御部９２を備える。これにより、穿刺針２２の管状臓器２０に対する向きや位置などの空間配置情報が把握しやすい好適な投影角を、作業者が設定できるようになり、管状臓器２０に対する穿刺針２２の穿刺作業が正確となる。

【実施例0042】

次に、本発明の他の実施例を説明する。以下の説明において、前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【0043】

図１０は、穿刺針位置表示装置２４の他の例を示している。本実施例の穿刺針位置表示装置２４は、皮膚１８に対する距離が調節可能に超音波プローブ２８に装着され、長軸用超音波振動子ａｅ１乃至ａｅｎの配列方向を含む面内において皮膚１８に対して一定の傾斜角度で穿刺針２２を案内する針案内部材５６を有する穿刺針案内機構５２を、備えている。

【0044】

図１１、図１２に示すように、超音波プローブユニット２８は、穿刺針案内機構５２を備える。穿刺針案内機構５２は、プローブ本体に嵌め着けにより固定された四角枠状の案内機構固定部５４と、案内機構固定部５４に対して皮膚１８に対する上下方向の距離が調節可能に装着され、長軸用超音波アレイ探触子２８ｂの配列方向を含む面内において皮膚１８に対して一定の傾斜角度θｎ、たとえば４５度の傾斜角度θｎで穿刺針２２を、穿刺針２２の長手方向に案内する断面Ｕ字状の案内溝５８が形成された針案内部材５６とを、一体的に備える。案内溝５８は、穿刺針２２の皮膚１８内への穿刺後において、超音波プローブユニット２８の穿刺針２２からの取り外しを可能とする。

【0045】

本実施例の穿刺針位置表示装置２４によれば、超音波プローブユニット２８に固定された本体と、超音波プローブユニット２８本体に対して皮膚１８に対する距離が調節可能に装着され、長軸用超音波振動子ａｅ１乃至ａｅｎの配列方向を含む面内において皮膚１８に対して一定の傾斜角度で穿刺針２２を案内する針案内部材５６を有する穿刺針案内機構５２とを備える。これにより、皮膚１８に対する傾斜角を一定に維持し穿刺針２２が直進するように穿刺針２２の向きを維持することができるので、穿刺針２２の操作に高度な手技を要することがなく、穿刺作業をより安定かつ正確に実施できる。