特開 2024-60296 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法

(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】P2024060296

(43)【公開日】2024-05-02

(54)【発明の名称】超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20240424BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022167595

(22)【出願日】2022-10-19

(71)【出願人】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100152984

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 秀明

(74)【代理人】

【識別番号】100148080

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 史生

(72)【発明者】

【氏名】松本 剛

【テーマコード（参考）】

4C601

【Ｆターム（参考）】

4C601BB03

4C601DD01

4C601DD14

4C601EE09

4C601EE11

4C601FF03

4C601JC06

4C601JC16

4C601KK02

4C601KK16

4C601KK28

4C601KK31

(57)【要約】

【課題】ユーザが被検体の血管に対して容易に且つ正確に穿刺できる超音波診断装置の制御方法および超音波診断装置を提供する。
【解決手段】超音波診断装置は、超音波プローブ（１）と、超音波プローブ（１）を用いて血管の超音波画像を取得する画像取得部（３１）と、超音波画像から血管を検出する血管検出部（２４）と、血管検出部（２４）により検出された血管の血管情報を取得する血管情報取得部（２５）と、穿刺針の針情報を取得する針情報取得部（２６）と、血管情報と針情報と定められた針挿入角度範囲に基づいて被検体の体表における穿刺針の推奨挿入領域を算出する推奨挿入領域算出部（２７）と、モニタ（２３）と、推奨挿入領域算出部（２７）により算出された推奨挿入領域をモニタ（２３）に表示する表示制御部（２２）とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被検体の血管に対する穿刺を支援する超音波診断装置であって、
超音波プローブと、
前記超音波プローブを用いて前記血管の超音波画像を連続的に取得する画像取得部と、
前記超音波画像から前記血管を検出する血管検出部と、
前記血管検出部により検出された前記血管の血管情報を取得する血管情報取得部と、
穿刺針の針情報を取得する針情報取得部と、
前記血管情報取得部により検出された前記血管情報と前記針情報取得部により取得された前記針情報と定められた針挿入角度範囲に基づいて前記被検体の体表における前記穿刺針の推奨挿入領域を算出する推奨挿入領域算出部と、
モニタと、
前記推奨挿入領域算出部により算出された前記推奨挿入領域を前記モニタに表示する表示制御部と
を備える超音波診断装置。

【請求項2】

前記血管情報取得部は、前記血管の深さおよび太さを前記血管情報として取得する請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記表示制御部は、前記画像取得部により取得された前記超音波画像上に前記推奨挿入領域を重ねて表示する請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記推奨挿入領域から前記穿刺針を挿入する際の穿刺難易度を算出する穿刺難易度算出部と、
前記穿刺難易度算出部により算出された前記穿刺難易度をユーザに報知する報知部と
を備える請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記報知部は、前記穿刺難易度に応じて前記モニタへの前記推奨挿入領域の表示方法を変更する、または、前記モニタにメッセージを表示する請求項４に記載の超音波診断装置。

【請求項6】

前記穿刺難易度算出部は、前記血管情報と前記針情報と前記推奨挿入領域に基づいて前記穿刺難易度を算出する請求項４に記載の超音波診断装置。

【請求項7】

前記超音波画像から前記血管の周辺に位置する臓器を認識する周辺臓器認識部を備え、
前記穿刺難易度算出部は、前記推奨挿入領域算出部により算出された前記推奨挿入領域と前記周辺臓器認識部により認識された前記臓器に基づいて前記穿刺難易度を算出する請求項４に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

前記超音波画像に基づいて前記血管の３次元画像を生成する３次元画像生成部を備え、
前記推奨挿入領域算出部は、前記３次元画像を加味して前記推奨挿入領域を算出する請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項9】

前記被検体と前記超音波プローブとを撮影して光学画像を取得する光学カメラを備え、
前記表示制御部は、前記光学画像上に前記推奨挿入領域を重ねて前記モニタに表示する請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項10】

前記推奨挿入領域算出部により算出された前記推奨挿入領域を前記被検体の体表に投影するプロジェクトマッピング装置を備える請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項11】

前記超音波プローブによる前記被検体の体表に対する圧迫を検知する圧迫検知部を備え、
前記圧迫検知部により前記被検体の体表に定められた圧迫値以上の圧迫が加えられたことが検知された場合に、前記推奨挿入領域算出部は、前記血管情報取得部により検出された前記血管情報に基づいて前記推奨挿入領域を再度算出する請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項12】

前記被検体と前記穿刺針を撮影して光学画像を取得する光学カメラと、
前記光学画像から前記被検体の体表と前記穿刺針を認識し且つ認識された前記被検体の体表と前記穿刺針が前記推奨挿入領域算出部により算出された前記推奨挿入領域内になっているか否かを判定する穿刺位置判定部と
を備える請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項13】

前記血管情報取得部は、前記血管の深さおよび太さに加えて前記血管の走行状態を前記血管情報として取得する請求項２に記載の超音波診断装置。

【請求項14】

被検体の血管に対する穿刺を支援する超音波診断装置の制御方法であって、
超音波プローブを用いて前記血管の超音波画像を連続的に取得し、
前記超音波画像から前記血管を検出し、
検出された前記血管の血管情報を取得し、
穿刺針の針情報を取得し、
検出された前記血管情報と取得された前記針情報と定められた針挿入角度範囲に基づいて前記被検体の体表における前記穿刺針の含む推奨挿入領域を算出し、
算出された前記推奨挿入領域をモニタに表示する
超音波診断装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被検体の血管に対する穿刺を支援する超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、いわゆる超音波診断装置を用いて被検体の血管を観察しながら血管に穿刺針を挿入する手技が知られている。超音波診断装置のユーザがこの手技を容易に行えるように、例えば特許文献１～３に開示されるような、血管に対する穿刺を支援する技術が開発されている。

【0003】

特許文献１は、超音波画像と、穿刺針の姿勢データと、穿刺針を被検体に挿入する装置の姿勢データとに基づいて、被検体に挿入される穿刺針の軌跡を決定することを開示している。特許文献２は、超音波画像と、被検体の光学画像と、穿刺針の長さに関する情報に基づいて穿刺針が挿入された血管の画像を生成し、生成された画像のいわゆるＡＲ（Augmented Reality：拡張現実）表示を行うことを開示している。特許文献３は、被検体の光学画像における検査位置に、被検体に穿刺針が挿入されている状態を撮影した超音波画像を重畳して表示することを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０２２－５０４７６８号公報

【特許文献2】特許第０６４８７４５５号公報

【特許文献3】特開２０１４－２２１１７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、一般的に穿刺針は、穿刺針を製造するメーカおよび穿刺針の型番等により、被検体に挿入可能な長さが異なり、仮に同一の血管を穿刺する場合でも、穿刺針の種類に応じて血管に到達可能な挿入角度および挿入位置が異なることがある。そのため、ユーザの熟練度によっては、特許文献１～３に開示される技術を用いたとしても、穿刺針を血管に挿入するための被検体の体表における適切な挿入位置を容易に決定できず、血管に対して容易に且つ正確に穿刺できない場合があった。

【0006】

本発明はこのような従来の問題点を解消するためになされたものであり、ユーザが被検体の血管に対して容易に且つ正確に穿刺できる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下の構成によれば、上記目的を達成できる。
〔１〕 被検体の血管に対する穿刺を支援する超音波診断装置であって、
超音波プローブと、
超音波プローブを用いて血管の超音波画像を連続的に取得する画像取得部と、
超音波画像から血管を検出する血管検出部と、
血管検出部により検出された血管の血管情報を取得する血管情報取得部と、
穿刺針の針情報を取得する針情報取得部と、
血管情報取得部により取得された血管情報と針情報取得部により取得された針情報と定められた針挿入角度範囲に基づいて被検体の体表における穿刺針の推奨挿入領域を算出する推奨挿入領域算出部と、
モニタと、
推奨挿入領域算出部により算出された推奨挿入領域をモニタに表示する表示制御部と
を備える超音波診断装置。
〔２〕 血管情報取得部は、血管の深さおよび太さを血管情報として取得する〔１〕に記載の超音波診断装置。
〔３〕 表示制御部は、画像取得部により取得された超音波画像上に推奨挿入領域を重ねて表示する〔１〕または〔２〕に記載の超音波診断装置。
〔４〕 推奨挿入領域から穿刺針を挿入する際の穿刺難易度を算出する穿刺難易度算出部と、
穿刺難易度算出部により算出された穿刺難易度をユーザに報知する報知部と
を備える〔１〕～〔３〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔５〕 報知部は、穿刺難易度に応じてモニタへの推奨挿入領域の表示方法を変更する、または、モニタにメッセージを表示する〔４〕に記載の超音波診断装置。
〔６〕 穿刺難易度算出部は、血管情報と針情報と推奨挿入領域に基づいて穿刺難易度を算出する〔４〕に記載の超音波診断装置。
〔７〕 超音波画像から血管の周辺に位置する臓器を認識する周辺臓器認識部を備え、
穿刺難易度算出部は、推奨挿入領域算出部により算出された推奨挿入領域と周辺臓器認識部により認識された臓器に基づいて穿刺難易度を算出する〔４〕に記載の超音波診断装置。
〔８〕 超音波画像に基づいて血管の３次元画像を生成する３次元画像生成部を備え、
推奨挿入領域算出部は、３次元画像を加味して推奨挿入領域を算出する〔１〕～〔７〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔９〕 被検体と超音波プローブとを撮影して光学画像を取得する光学カメラを備え、
表示制御部は、光学画像上に推奨挿入領域を重ねてモニタに表示する〔１〕～〔８〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔１０〕 推奨挿入領域算出部により算出された推奨挿入領域を被検体の体表に投影するプロジェクトマッピング装置を備える〔１〕～〔９〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔１１〕 超音波プローブによる被検体の体表に対する圧迫を検知する圧迫検知部を備え、
圧迫検知部により被検体の体表に定められた圧迫値以上の圧迫が加えられたことが検知された場合に、推奨挿入領域算出部は、血管情報取得部により取得された血管情報に基づいて推奨挿入領域を再度算出する〔１〕～〔１０〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔１２〕 被検体と穿刺針を撮影して光学画像を取得する光学カメラと、
光学画像から被検体の体表と穿刺針を認識し且つ認識された被検体の体表と穿刺針が推奨挿入領域算出部により算出された推奨挿入領域内になっているか否かを判定する穿刺位置判定部と
を備える〔１〕～〔８〕のいずれかに記載の超音波診断装置。
〔１３〕 血管情報取得部は、血管の深さおよび太さに加えて血管の走行状態を血管情報として取得する〔２〕に記載の超音波診断装置。
〔１４〕 被検体の血管に対する穿刺を支援する超音波診断装置の制御方法であって、
超音波プローブを用いて前記血管の超音波画像を連続的に取得し、
前記超音波画像から前記血管を検出し、
検出された前記血管の血管情報を取得し、
穿刺針の針情報を取得し、
検出された前記血管情報と取得された前記針情報と定められた針挿入角度範囲に基づいて前記被検体の体表における前記穿刺針の含む推奨挿入領域を算出し、
算出された前記推奨挿入領域をモニタに表示する
超音波診断装置の制御方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、超音波診断装置が、被検体の血管に対する穿刺を支援する超音波診断装置であって、超音波プローブと、超音波プローブを用いて血管の超音波画像を連続的に取得する画像取得部と、超音波画像から血管を検出する血管検出部と、血管検出部により検出された血管の血管情報を取得する血管情報取得部と、穿刺針の針情報を取得する針情報取得部と、血管情報取得部により取得された血管情報と針情報取得部により取得された針情報と定められた針挿入角度範囲に基づいて被検体の体表における穿刺針の推奨挿入領域を算出する推奨挿入領域算出部と、モニタと、推奨挿入領域算出部により算出された推奨挿入領域をモニタに表示する表示制御部とを備えるため、ユーザが被検体の血管に対して容易に且つ正確に穿刺できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１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】本発明の実施の形態１における送受信回路の構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施の形態１における画像生成部の構成を示すブロック図である。

【図4】血管を撮影した超音波画像の例を示す図である。

【図5】穿刺針の挿入可能な長さ、穿刺針の挿入角度、穿刺針の先端の挿入深さおよび穿刺針の挿入位置の関係を模式的に示す図である。

【図6】推奨挿入領域の表示例を示す図である。

【図7】本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。

【図8】本発明の実施の形態２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9】本発明の実施の形態３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10】本発明の実施の形態４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11】光学画像に重畳された推奨挿入領域の例を示す図である。

【図12】穿刺針の先端が推奨挿入領域の内部に位置するか外部に位置するかの判定結果の表示例を示す図である。

【図13】本発明の実施の形態５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14】本発明の実施の形態６に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。

【0011】

実施の形態１
図１に本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示す。超音波診断装置は、超音波プローブ１、超音波プローブ１に接続される装置本体２を備えている。超音波診断装置は、被検体の血管を観察し、超音波診断装置のユーザが被検体の血管に対して穿刺針を挿入する支援を行うために用いられる。

【0012】

超音波プローブ１は、振動子アレイ１１を有している。振動子アレイ１１に送受信回路１２が接続されている。

【0013】

装置本体２は、超音波プローブ１の送受信回路１２に接続される画像生成部２１を有している。画像生成部２１に、表示制御部２２およびモニタ２３が、順次、接続されている。また、画像生成部２１に血管検出部２４が接続されている。血管検出部２４に血管情報取得部２５が接続されている。また、装置本体２は針情報取得部２６を備えている。血管情報取得部２５および針情報取得部２６に推奨挿入領域算出部２７が接続されている。推奨挿入領域算出部２７は表示制御部２２に接続している。また、送受信回路１２、表示制御部２２、血管検出部２４、血管情報取得部２５、針情報取得部２６および推奨挿入領域算出部２７に、本体制御部２８が接続されている。本体制御部２８に入力装置２９が接続されている。

【0014】

また、送受信回路１２および画像生成部２１により、画像取得部３１が構成されている。また、画像生成部２１、表示制御部２２、血管検出部２４、血管情報取得部２５、針情報取得部２６、推奨挿入領域算出部２７および本体制御部２８により、装置本体２用のプロセッサ３２が構成されている。

【0015】

超音波プローブ１の振動子アレイ１１は、１次元または２次元に配列された複数の超音波振動子を有している。これらの超音波振動子は、それぞれ送受信回路１２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信して、超音波エコーに基づく信号を出力する。各超音波振動子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子およびＰＭＮ－ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛－チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成することにより構成される。

【0016】

送受信回路１２は、本体制御部２８による制御の下で、振動子アレイ１１から超音波を送信し且つ振動子アレイ１１により取得された受信信号に基づいて音線信号を生成する。送受信回路１２は、図２に示すように、振動子アレイ１１に接続されるパルサ４１と、振動子アレイ１１から順次直列に接続される増幅部４２、ＡＤ（Analog to Digital）変換部４３およびビームフォーマ４４を有している。

【0017】

パルサ４１は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、本体制御部２８からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１１の複数の超音波振動子から送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号を、遅延量を調節して複数の超音波振動子に供給する。このように、振動子アレイ１１の超音波振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの超音波振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。

【0018】

送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、超音波プローブ１の振動子アレイ１１に向かって伝搬する。このように振動子アレイ１１に向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの超音波振動子により受信される。この際に、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの超音波振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して、電気信号である受信信号を発生させ、これらの受信信号を増幅部４２に出力する。

【0019】

増幅部４２は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの超音波振動子から入力された信号を増幅し、増幅した信号をＡＤ変換部４３に送信する。ＡＤ変換部４３は、増幅部４２から送信された信号をデジタルの受信データに変換する。ビームフォーマ４４は、ＡＤ変換部４３から受け取った各受信データに対してそれぞれの遅延を与えて加算することにより、いわゆる受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、ＡＤ変換部４３で変換された各受信データが整相加算され且つ超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が取得される。

【0020】

画像生成部２１は、図３に示すように、信号処理部４５、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）４６および画像処理部４７が順次直列に接続された構成を有している。

【0021】

信号処理部４５は、送受信回路１２から受信した音線信号に対し、本体制御部２８により設定される音速値を用いて超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。

【0022】

ＤＳＣ４６は、信号処理部４５で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部４７は、ＤＳＣ４６から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部２２および血管検出部２４に送出する。以降は、画像処理部４７により画像処理が施されたＢモード画像信号を、超音波画像と呼ぶ。

【0023】

本発明では、例えば図４に示すように、被検体内の血管Ｂを写す超音波画像Ｕを取得する。以降では特に断りが無い限り、血管Ｂの短軸像を写す超音波画像Ｕを、単に血管Ｂを写す超音波画像Ｕを呼ぶ。なお、血管Ｂの短軸像とは、血管Ｂの走行方向に対して垂直な血管Ｂの断面のことをいう。

【0024】

表示制御部２２は、本体制御部２８の制御の下で、画像生成部２１により生成された超音波画像等に対して所定の処理を施して、モニタ２３に表示する。
モニタ２３は、表示制御部２２の制御の下で、種々の表示を行う。モニタ２３は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display）等のディスプレイ装置を含むことができる。

【0025】

本体制御部２８は、予め記録されたプログラム等に従って装置本体２の各部および超音波プローブ１を制御する。
入力装置２９は、検査者による入力操作を受け付け、入力された情報を本体制御部２８に送出する。入力装置２９は、例えば、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等の検査者が入力操作を行うための装置等により構成される。

【0026】

血管検出部２４は、超音波画像Ｕを解析することにより、超音波画像Ｕに写る血管Ｂを検出する。血管検出部２４は、血管Ｂの短軸像に関する複数のテンプレート画像を記憶しており、複数のテンプレート画像を用いて超音波画像Ｕをサーチする、いわゆるテンプレートマッチングの方法により血管Ｂを検出できる。血管検出部２４は、例えば、血管Ｂの短軸像が写った多数の超音波画像Ｕにより学習された、いわゆる機械学習における学習済みモデルを用いて超音波画像Ｕから血管Ｂを検出することもできる。

【0027】

血管情報取得部２５は、血管検出部２４による血管Ｂの検出結果に基づいて超音波画像Ｕを解析することにより、血管検出部２４により検出された血管Ｂの血管情報を取得する。

【0028】

血管情報取得部２５は、血管情報として、例えば血管Ｂの深さを取得できる。この際に、血管情報取得部２５は、例えば、血管Ｂの中心Ｃを検出し、被検体の体表の位置すなわち超音波画像Ｕの最も浅い位置から血管Ｂの中心Ｃまでの距離Ｋ１を計測することにより、血管Ｂの深さを算出できる。もしくは、血管情報取得部２５は、例えば、血管Ｂにおける前壁ＡＷの位置を検出し、被検体の体表の位置から血管Ｂの前壁ＡＷの位置までの距離Ｋ２を計測することにより、血管Ｂの深さを算出することもできる。なお、血管Ｂの前壁ＡＷとは、血管Ｂにおける最も浅い位置に配置された血管壁のことをいう。

【0029】

また、血管情報取得部２５は、例えば、血管情報として血管Ｂの太さを算出することもできる。また、血管Ｂの走行方向に沿って超音波プローブ１が移動されながら画像生成部２１により連続的に複数フレームの超音波画像Ｕが生成される場合に、血管情報取得部２５は、連続的な複数フレームの超音波画像Ｕを解析することにより、血管Ｂの走行状態を血管情報として取得することもできる。

【0030】

ところで、一般的に、穿刺針は、穿刺針を製造するメーカおよび穿刺針の型番等により、被検体に挿入可能な長さが異なる場合がある。針情報取得部２６は、例えば入力装置２９を介してユーザにより入力された情報に基づいて、穿刺針の被検体に挿入可能な長さを少なくとも含む、穿刺針の針情報を取得する。この際に、針情報取得部２６は、ユーザにより入力された穿刺針の挿入可能な長さを針情報として取得できる。また、針情報取得部２６は、複数の種類の穿刺針の針情報を予め記憶し、穿刺針のメーカ、型番または名称等の情報に基づいて、複数の種類の穿刺針の針情報のうち、ユーザの入力に関連する穿刺針の針情報を選出することで、針情報を取得することもできる。

【0031】

ところで、穿刺針が被検体に挿入可能な長さと穿刺針の挿入角度の関係によっては、穿刺針の先端が血管Ｂの深さに到達できない場合がある。推奨挿入領域算出部２７は、血管情報取得部２５により取得された血管情報と、針情報取得部２６により取得された針情報に基づいて、穿刺針が血管Ｂに到達可能な針挿入角度範囲を設定し、血管情報と、針情報と、針挿入角度範囲に基づいて被検体の体表における穿刺針の推奨挿入領域を算出する。

【0032】

推奨挿入領域算出部２７は、針挿入角度範囲の上限値として、例えば４５度等の定められた角度を設定できる。また、推奨挿入領域算出部２７は、針挿入角度範囲の下限値Ａ１を設定する際に、図５に示すように、穿刺針Ｇの被検体に挿入可能な長さをＬ１、血管Ｂの被検体の体表ＢＳからの深さをＤとして、ａｒｃｓｉｎ（Ｄ／Ｌ１）を算出し、深さＤ＜長さＬ１で且つａｒｃｓｉｎ（Ｄ／Ｌ１）が針挿入角度範囲の上限値未満である場合に、ａｒｃｓｉｎ（Ｄ／Ｌ１）を算出することにより、針挿入角度範囲の下限値Ａ１を設定できる。ここで、「ａｒｃｓｉｎ」はいわゆる正弦関数の逆関数を示す。

【0033】

また、推奨挿入領域算出部２７は、設定された針挿入角度範囲の下限値Ａ１を用いてＤ／［ｔａｎ（Ａ１）］により図５に示す距離Ｌ２を算出し、設定された針挿入角度範囲の上限値Ａ２を用いてＤ／［ｔａｎ（Ａ２）］により図示しない距離Ｌ３を算出する。ここで、「ｔａｎ」はいわゆる正接関数を示す。推奨挿入領域算出部２７は、血管検出部２４および血管情報取得部２５により解析された超音波画像Ｕに対応する断層面Ｐから距離Ｌ２離れた位置と距離Ｌ３離れた位置との間の領域、すなわち、超音波プローブ１の先端部から距離Ｌ２離れた位置と距離Ｌ３離れた位置との間の領域を推奨挿入領域として算出できる。

【0034】

このようにして算出された推奨挿入領域は、針挿入角度範囲の下で穿刺針Ｇを被検体に挿入した場合に、現在使用している穿刺針Ｇが血管Ｂの深さＤに到達可能な被検体の体表ＢＳ上の穿刺位置の範囲を表している。

【0035】

表示制御部２２は、推奨挿入領域算出部２７により算出された推奨挿入領域を、例えば図６に示すように超音波画像Ｕと一緒にメッセージＭ１によりモニタ２３に表示できる。図６の例では、超音波画像Ｕに重ねて、針挿入角度範囲と推奨挿入領域を含むメッセージＭ１が表示されている。ユーザは、モニタ２３に表示された推奨挿入領域を確認しながら被検体に穿刺針Ｇを挿入することにより、その熟練度に関わらず、容易に血管Ｂに穿刺針Ｇを挿入できる。

【0036】

なお、画像生成部２１、表示制御部２２、血管検出部２４、血管情報取得部２５、針情報取得部２６、推奨挿入領域算出部２７および本体制御部２８を有するプロセッサ３２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、または、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。

【0037】

また、プロセッサ３２の画像生成部２１、表示制御部２２、血管検出部２４、血管情報取得部２５、針情報取得部２６、推奨挿入領域算出部２７および本体制御部２８は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成されることもできる。

【0038】

次に、図７のフローチャートを用いて実施の形態１に係る超音波診断装置の動作の例を説明する。

【0039】

まず、ステップＳ１において、ユーザが超音波プローブ１を被検体の体表ＢＳ上に配置した状態で被検体の血管Ｂを写す超音波画像Ｕが取得される。この際に、超音波プローブ１の振動子アレイ１１により被検体内に超音波ビームが送信され且つ被検体内から超音波エコーが受信され、受信信号が生成される。画像取得部３３の送受信回路１２は、受信信号に対して、本体制御部２８の制御の下でいわゆる受信フォーカス処理を行って音線信号を生成する。送受信回路１２により生成された音線信号は、画像生成部２１に送出される。画像生成部２１は、送受信回路１２から送出された音線信号を用いて超音波画像Ｕを生成する。

【0040】

次にステップＳ２において、血管検出部２４は、ステップＳ１で取得された超音波画像Ｕを解析することにより、超音波画像Ｕに写る血管Ｂを検出する。この際に、血管検出部２４は、例えばテンプレートマッチングの方法により血管Ｂを検出でき、血管Ｂが写る多数の超音波画像Ｕにより学習された学習済みモデルを用いて血管Ｂを検出することもできる。

【0041】

ステップＳ３において、血管情報取得部２５は、ステップＳ２で検出された血管Ｂの深さＤを少なくとも含む血管情報を取得する。この際に、血管情報取得部２５は、超音波画像Ｕを解析することにより、血管Ｂの中心Ｃの深さまたは血管Ｂの前壁ＡＷの深さを血管Ｂの深さＤとして計測できる。

【0042】

ステップＳ４において、針情報取得部２６は、被検体に穿刺する穿刺針Ｇの針情報を取得する。この際に、針情報取得部２６は、例えば、入力装置２９を介してユーザにより入力された情報に基づいて針情報を取得できる。

【0043】

ステップＳ５において、推奨挿入領域算出部２７は、ステップＳ３で取得された血管情報とステップＳ４で取得された針情報に基づいて針挿入角度範囲を設定し、血管情報と針情報と針挿入角度範囲に基づいて、推奨挿入領域を算出する。

【0044】

この際に、推奨挿入領域算出部２７は、例えば、ステップＳ３で算出された血管Ｂの深さＤとステップＳ４で算出された被検体に挿入可能な穿刺針Ｇの長さＬ１に基づいて、針挿入角度範囲の下限値Ａ１を設定でき、４５°等の定められた角度を針挿入角度範囲の上限値Ａ２として設定できる。さらに、推奨挿入領域算出部２７は、Ｄ／［ｔａｎ（Ａ１）］により図５に示す距離Ｌ２を算出し、Ｄ／［ｔａｎ（Ａ２）］により図示しない距離Ｌ３を算出することで、超音波プローブ１の先端部から距離Ｌ２離れた位置と距離Ｌ３離れた位置との間の領域を推奨挿入領域として算出できる。

【0045】

このようにして算出された推奨挿入領域は、針挿入角度範囲の下で穿刺針Ｇを被検体に挿入した場合に、現在使用している穿刺針Ｇが血管Ｂの深さＤに到達可能な被検体の体表ＢＳ上の穿刺位置の範囲を表している。

【0046】

最後にステップＳ６において、表示制御部２２は、ステップＳ５で算出された推奨挿入領域を、例えば図６に示すように、メッセージＭ１によりモニタ２３に表示する。ユーザは、メッセージＭ１を確認しながら被検体に穿刺することにより、その熟練度に関わらず、穿刺針Ｇを血管Ｂに容易に挿入できる。

【0047】

このようにしてステップＳ６の処理が完了すると、図７のフローチャートに従う超音波診断装置の動作が完了する。

【0048】

以上から、実施の形態１の超音波診断装置によれば、血管検出部２４が超音波画像Ｕに写る被検体の血管Ｂを検出し、血管情報取得部２５が検出された血管Ｂの血管情報を取得し、針情報取得部２６が被検体に挿入される穿刺針Ｇの針情報を取得し、推奨挿入領域算出部２７が血管情報と針情報と針挿入角度範囲に基づいて被検体の体表ＢＳにおける穿刺針Ｇの推奨挿入領域を算出し、表示制御部２２が推奨挿入領域をモニタ２３に表示するため、ユーザは、モニタ２３に表示された推奨挿入領域を確認しながら被検体へ穿刺針Ｇを挿入することにより、その熟練度に関わらず被検体の血管Ｂに対して容易に且つ正確に穿刺できる。

【0049】

なお、送受信回路１２が超音波プローブ１に備えられることが説明されているが、送受信回路１２は装置本体２に備えられていてもよい。
また、画像生成部２１が装置本体２に備えられることが説明されているが、画像生成部２１は超音波プローブ１に備えられていてもよい。

【0050】

また、装置本体２は、いわゆる据え置き型でもよく、持ち運びが容易な携帯型でもよく、例えばスマートフォンまたはタブレット型のコンピュータにより構成される、いわゆるハンドヘルド型でもよい。このように、装置本体２を構成する機器の種類は特に限定されない。

【0051】

また、血管情報取得部２５により血管情報として血管Ｂの太さが取得された場合に、推奨挿入領域算出部２７は、血管Ｂの太さを加味して推奨挿入領域を算出することもできる。一般的に、細い血管Ｂに対しては穿刺が難しい場合があるため、推奨挿入領域算出部２７は、例えば、超音波プローブ１の先端部から距離Ｌ２離れた位置と距離Ｌ３離れた位置との間の領域のうち、血管Ｂが定められた太さ以上である箇所に針が到達可能な領域を、推奨挿入領域として算出できる。

【0052】

また、血管情報取得部２５により血管情報として血管Ｂの走行状態が取得された場合に、推奨挿入領域算出部２７は、血管Ｂの走行状態を加味して推奨挿入領域を算出することもできる。一般的に、血管Ｂは、被検体の深部側または浅部側に湾曲しながら走行していることがあり、例えば、穿刺針Ｇの挿入角度によっては穿刺針Ｇにより血管Ｂを貫いてしまうリスクが存在する。そこで、推奨挿入領域算出部２７は、例えば、超音波プローブ１の先端部から距離Ｌ２離れた位置と距離Ｌ３離れた位置との間の領域のうち、深さ方向における血管Ｂの位置の変化率が定められた変化率以下である箇所に針が到達可能な領域を、推奨挿入領域として算出できる。

【0053】

また、針情報取得部２６が入力装置２９を介してユーザにより入力された情報に基づいて針情報を取得することが説明されているが、針情報の取得方法はこれに限定されない。例えば、針情報取得部２６は、複数の種類の穿刺針Ｇの針情報を予め記憶しており、被検体に穿刺する穿刺針Ｇの光学画像を解析して穿刺針Ｇの種類を認識し、記憶された複数の種類の穿刺針Ｇの針情報から認識された穿刺針Ｇに対応する針情報を選出することで針情報を自動的に取得することもできる。この際に、針情報取得部２６は、例えばテンプレートマッチングの方法により穿刺針Ｇを認識できる。針情報取得部２６は、複数の種類の穿刺針Ｇが写った多数の光学画像により学習された学習済みモデルを用いて穿刺針Ｇを認識することもできる。

【0054】

また、穿刺針Ｇにバーコード等の２次元コード、穿刺針Ｇを識別するためのマーカが付与されている場合には、針情報取得部２６は、例えば穿刺針Ｇの光学画像を解析して、これらの２次元コードおよびマーカ等を読み込むことで穿刺針Ｇの種類を認識することもできる。

【0055】

実施の形態２
通常、血管Ｂの形状は被検体の部位および被検体により様々であり、血管Ｂの周囲には様々な臓器が位置しているため、血管Ｂの位置によっては穿刺における難易度が高い場合がある。本発明の超音波診断装置は、ユーザが難易度の高い箇所を避けて容易に血管Ｂを穿刺できるように、観察している血管Ｂに対する穿刺の難易度を算出できる。

【0056】

図８に、実施の形態２の超音波診断装置の構成を示す。実施の形態２の超音波診断装置は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置において、装置本体２の代わりに装置本体２Ａを備えている。装置本体２Ａは、実施の形態１における装置本体２において、周辺臓器認識部５１、穿刺難易度算出部５２および報知部５３をさらに備え、本体制御部２８の代わりに本体制御部２８Ａを備えている。

【0057】

装置本体２Ａにおいて、血管検出部２４および本体制御部２８Ａに周辺臓器認識部５１が接続されている。血管情報取得部２５、針情報取得部２６、推奨挿入領域算出部２７、周辺臓器認識部５１および本体制御部２８Ａに、穿刺難易度算出部５２が接続されている。穿刺難易度算出部５２および本体制御部２８Ａに報知部５３が接続されている。報知部５３は表示制御部２２に接続している。

【0058】

また、画像生成部２１、表示制御部２２、血管検出部２４、血管情報取得部２５、針情報取得部２６、推奨挿入領域算出部２７、本体制御部２８Ａ、周辺臓器認識部５１、穿刺難易度算出部５２および報知部５３により、装置本体２Ａ用のプロセッサ３２Ａが構成されている。

【0059】

周辺臓器認識部５１は、画像生成部２１により生成された超音波画像Ｕを解析することにより、血管検出部２４により検出された血管Ｂの周辺に位置する臓器を認識する。周辺臓器認識部５１は、被検体の複数の種類の臓器に関する複数のテンプレート画像を記憶しており、複数のテンプレート画像を用いて超音波画像Ｕをサーチするテンプレートマッチングの方法により血管Ｂの周囲に位置する臓器を検出できる。周辺臓器認識部５１は、例えば、血管Ｂの周辺に位置する臓器が写った多数の超音波画像Ｕにより学習された学習済みモデルを用いて超音波画像Ｕから血管Ｂの周辺に位置する臓器を検出することもできる。

【0060】

穿刺難易度算出部５２は、推奨挿入領域算出部２７により算出された推奨挿入領域から穿刺針Ｇを挿入する際の穿刺難易度を算出する。穿刺難易度算出部５２は、例えば、推奨挿入領域算出部２７によって設定される針挿入角度範囲の下限値Ａ１に対して、例えば３０°等に設定された角度しきい値を有し、針挿入角度範囲の下限値Ａ１が角度しきい値以下である場合に穿刺難易度を「易」、針挿入角度範囲の下限値Ａ１が角度しきい値よりも大きい場合に穿刺難易度を「難」とすることができる。

【0061】

また、穿刺難易度算出部５２は、例えば、血管情報取得部２５により取得された血管情報、針情報取得部２６により取得された針情報および推奨挿入領域算出部２７により算出された推奨挿入領域に基づいて穿刺難易度を算出できる。この際に、穿刺難易度算出部５２は、例えば、血管Ｂが太いほど穿刺難易度を低く算出し、血管Ｂが細いほど穿刺難易度を高く算出できる。また、穿刺難易度算出部５２は、例えば、血管Ｂの形状および位置の変化率が小さい箇所ほど穿刺難易度を低く算出し、血管Ｂの形状および位置の変化率が大きい箇所ほど穿刺難易度を高く算出できる。また、穿刺難易度算出部５２は、使用する穿刺針Ｇの種類に応じて穿刺難易度を低くまたは高く算出できる。

【0062】

また、穿刺難易度算出部５２は、推奨挿入領域算出部２７により算出された推奨挿入領域と、周辺臓器認識部５１により認識された臓器に基づいて穿刺難易度を算出できる。穿刺難易度算出部５２は、例えば、血管Ｂの近傍に臓器が認識された場合に穿刺難易度を高く算出し、血管Ｂの近傍に臓器が認識されなかった場合に穿刺難易度を低く算出できる。

【0063】

また、穿刺難易度算出部５２は、周辺臓器認識部５１により認識された臓器の種類に応じて穿刺難易度を低くまたは高く算出できる。この際に、例えば、周辺臓器認識部５１が穿刺の対象となる静脈の近傍において穿刺の回避が推奨される動脈を認識した場合に、穿刺難易度算出部５２は、穿刺難易度を高く算出できる。

【0064】

報知部５３は、穿刺難易度算出部５２により算出された穿刺難易度をユーザに報知する。報知部５３は、例えば、「易」および「難」等、穿刺難易度を段階的に表すメッセージをモニタ２３に表示できる。また、報知部５３は、例えば、穿刺難易度に応じて推奨挿入領域の表示色を変更する、穿刺難易度に応じて推奨挿入領域の表示を点滅させる、穿刺難易度に応じて推奨挿入領域の輪郭の色または太さを変更する等、穿刺難易度に応じてモニタ２３への推奨挿入領域の表示方法を変更することもできる。

【0065】

以上から、実施の形態２の超音波診断装置によれば、穿刺難易度算出部５２が、推奨挿入領域と、血管情報、針情報および周辺臓器認識部５１により認識された血管Ｂの周辺の臓器の少なくとも１つとに基づいて穿刺難易度を算出し、報知部５３が穿刺難易度をユーザに報知するため、ユーザは、例えば穿刺難易度が高い箇所を避けながら被検体の血管Ｂに対して容易に且つ正確に穿刺できる。

【0066】

なお、周辺臓器認識部５１が血管Ｂの周辺の臓器を認識することが説明されているが、例えば、血管Ｂの周辺の神経および血管Ｂの周辺の病変部等、血管Ｂの周辺に位置し且つ穿刺を避けるべき回避推奨対象物を認識することもできる。この際に、穿刺難易度算出部５２は、例えば、血管Ｂの周辺に回避推奨対象物が認識された場合に穿刺難易度を高く算出し、血管Ｂの周辺に回避推奨対象物が認識されない場合に穿刺難易度を低く算出できる。これにより、ユーザは、報知部５３により報知される穿刺難易度を確認することにより、回避推奨対象物を避けながら、被検体の血管Ｂに容易に且つ正確に穿刺できる。

【0067】

また、報知部５３がモニタ２３における表示により穿刺難易度をユーザに報知することが説明されているが、ユーザへの報知の方法はこれに限定されない。例えば、超音波診断装置が図示しないスピーカを備えている場合に、報知部５３は、スピーカを介して音により穿刺難易度をユーザに報知することもできる。

【0068】

実施の形態３
超音波診断装置は、血管Ｂの３次元画像に基づいて詳細に血管Ｂの形状を加味することにより推奨挿入領域を算出することもできる。

【0069】

図９に実施の形態３の超音波診断装置の構成を示す。実施の形態３の超音波診断装置は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置において、装置本体２の代わりに装置本体２Ｂを備えている。装置本体２Ｂは、実施の形態１における装置本体２において、３次元画像生成部５４をさらに備え、本体制御部２８の代わりに本体制御部２８Ｂを備えている。

【0070】

装置本体２Ｂにおいて、血管検出部２４および本体制御部２８Ｂに３次元画像生成部５４が接続されている。３次元画像生成部５４は推奨挿入領域算出部２７に接続している。また、画像生成部２１、表示制御部２２、血管検出部２４、血管情報取得部２５、針情報取得部２６、推奨挿入領域算出部２７、本体制御部２８Ｂおよび３次元画像生成部５４により、装置本体２Ｂ用のプロセッサ３２Ｂが構成されている。

【0071】

３次元画像生成部５４は、血管Ｂの走行方向に沿って超音波プローブ１が移動されながら画像生成部２１により生成された複数フレームの連続する超音波画像Ｕに基づいて、血管検出部２４により検出された血管Ｂの３次元画像を生成する。この３次元画像には、血管Ｂの形状および３次元における血管Ｂの位置の変化が詳細に示されている。

【0072】

推奨挿入領域算出部２７は、３次元画像生成部５４により生成された血管Ｂの３次元画像を加味して推奨挿入領域を算出する。推奨挿入領域算出部２７は、例えば、超音波プローブ１の先端部から距離Ｌ２離れた位置と距離Ｌ３離れた位置との間の領域から、血管Ｂの形状が複雑に変化している箇所に針が到達してしまう領域、および、血管Ｂが肥大している箇所等の異常な形状を有している箇所に針が到達してしまう領域を除くことにより、推奨挿入領域を算出できる。

【0073】

以上から、実施の形態３の超音波診断装置によれば、３次元画像生成部５４が血管Ｂの３次元画像を生成し、推奨挿入領域算出部２７が血管Ｂの３次元画像を加味して、血管Ｂの詳細な形状を反映した推奨挿入領域を算出するため、ユーザは、血管Ｂに対して容易に且つ安全に穿刺できる。

【0074】

なお、実施の形態３の超音波診断装置は、実施の形態１の超音波診断装置に対して３次元画像生成部５４を追加した構成を有しているが、実施の形態２の超音波診断装置に対して３次元画像生成部５４を追加した構成を有することもできる。

【0075】

実施の形態４
本発明の超音波診断装置は、ユーザが被検体の体表ＢＳにおける推奨挿入領域を容易に把握できるように、被検体を撮影した光学画像に推奨挿入領域を重畳して表示することもできる。

【0076】

図１０に、実施の形態４の超音波診断装置の構成を示す。実施の形態４の超音波診断装置は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置において、光学カメラ５５をさらに備え、装置本体２の代わりに装置本体２Ｃを備えている。装置本体２Ｃは、実施の形態２における装置本体２において、穿刺位置判定部５６をさらに備え、本体制御部２８の代わりに本体制御部２８Ｃをさらに備えている。

【0077】

光学カメラ５５は、表示制御部２２および本体制御部２８に接続している。また、装置本体２Ｃにおいて、推奨挿入領域算出部２７、光学カメラ５５および本体制御部２８Ｃに穿刺位置判定部５６が接続されている。穿刺位置判定部５６は表示制御部２２に接続している。また、画像生成部２１、表示制御部２２、血管検出部２４、血管情報取得部２５、針情報取得部２６、推奨挿入領域算出部２７、本体制御部２８Cおよび穿刺位置判定部５６により、装置本体２Ｃ用のプロセッサ３２Ｃが構成されている。

【0078】

光学カメラ５５は、例えばいわゆるＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）イメージセンサまたはいわゆるＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor：相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサ等のイメージセンサを含み、被検体の体表と、被検体の体表ＢＳ上に配置された超音波プローブ１を撮影して光学画像を取得する。光学カメラ５５は、取得された光学画像を表示制御部２２および穿刺位置判定部５６に送出する。

【0079】

表示制御部２２は、例えば図１１に示すような光学画像Ｑを、画像生成部２１により生成された超音波画像Ｕと一緒にモニタ２３に表示する。また、表示制御部２２は、図１１に示すように、推奨挿入領域算出部２７により算出された推奨挿入領域Ｒ１を、光学画像Ｑに重畳して表示する。ユーザは、光学画像Ｑに重畳された推奨挿入領域Ｒ１を確認することにより、被検体の体表ＢＳ上の推奨挿入領域Ｒ１の位置を容易に把握できる。

【0080】

穿刺位置判定部５６は、光学カメラ５５により撮影された光学画像Ｑを解析して、被検体の体表ＢＳと穿刺針Ｇの存在を認識し、且つ、認識された被検体の体表ＢＳと穿刺針Ｇが推奨挿入領域算出部２７により算出された推奨挿入領域内になっているか否かを判定する。穿刺位置判定部５６は、例えば、光学画像Ｑに重畳して表示された推奨挿入領域Ｒ１に穿刺針Ｇの先端が重なっている場合に穿刺針Ｇが推奨挿入領域内に位置していると判定できる。また、穿刺位置判定部５６は、例えば、穿刺針Ｇの先端が推奨挿入領域Ｒ１から離れている場合に穿刺針Ｇが推奨挿入領域内に位置していないと判定できる。

【0081】

表示制御部２２は、穿刺位置判定部５６による判定結果を、例えば図１２に示すようなメッセージＭ２によりモニタ２３に表示できる。図１２の例では、光学画像Ｑにおいて穿刺針Ｇの先端が推奨挿入領域Ｒ１から離れており、「穿刺針の先端が推奨挿入領域外です」という、穿刺針Ｇが推奨挿入領域Ｒ１内に位置していないという判定結果を表すメッセージＭ２が光学画像Ｑに重畳して表示されている。ユーザは、穿刺位置判定部５６による判定結果を確認することにより、現在の穿刺針Ｇの先端の位置を明確に把握しながら被検体の体表ＢＳ上の適切な位置に容易に且つ正確に穿刺できる。

【0082】

以上から、実施の形態４の超音波診断装置によれば、推奨挿入領域算出部２７により算出された推奨挿入領域Ｒ１が、被検体の体表ＢＳと超音波プローブ１を撮影した光学画像Ｑに重畳して表示されるため、ユーザは、被検体の体表ＢＳ上における推奨挿入領域Ｒ１の位置を容易に把握できる。また、表示制御部２２が穿刺位置判定部５６による穿刺針Ｇの先端の位置に関する判定結果をモニタ２３に表示するため、ユーザは、現在の穿刺針Ｇの先端の位置を明確に把握しながら被検体の体表ＢＳ上の適切な位置に容易に且つ正確に穿刺できる。

【0083】

なお、実施の形態４の超音波診断装置は、実施の形態１の超音波診断装置に対して光学カメラ５５と穿刺位置判定部５６を追加した構成を有しているが、実施の形態２の超音波診断装置および実施の形態３の超音波診断装置に対して光学カメラ５５と穿刺位置判定部５６を追加した構成を有することもできる。

【0084】

実施の形態５
本発明の超音波診断装置は、推奨挿入領域算出部２７により算出された推奨挿入領域Ｒ１を被検体の体表ＢＳ上に投影する、いわゆるプロジェクトマッピングを行うこともできる。

【0085】

図１３に、実施の形態５の超音波診断装置の構成を示す。実施の形態５の超音波診断装置は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置において、プロジェクトマッピング装置５７をさらに備え、装置本体２の代わりに装置本体２Ｄを備えている。装置本体２Ｄは、実施の形態１における装置本体２において、本体制御部２８の代わりに本体制御部２８Ｄを備えている。

【0086】

装置本体２Ｄの推奨挿入領域算出部２７に、プロジェクトマッピング装置５７が接続されている。また、画像生成部２１、表示制御部２２、血管検出部２４、血管情報取得部２５、針情報取得部２６、推奨挿入領域算出部２７および本体制御部２８Ｄにより、装置本体２Ｄ用のプロセッサ３２Ｄが構成されている。

【0087】

プロジェクトマッピング装置５７は、推奨挿入領域算出部２７により算出された推奨挿入領域Ｒ１を被検体の体表ＢＳ上に投影する。

【0088】

以上から、実施の形態５の超音波診断装置によれば、ユーザは、被検体の体表ＢＳ上に投影された推奨挿入領域Ｒ１を確認することにより、推奨挿入領域Ｒ１の位置を明確に把握して、推奨挿入領域Ｒ１に正確に穿刺針Ｇを挿入できる。

【0089】

なお、実施の形態５の超音波診断装置は、実施の形態１の超音波診断装置に対してプロジェクトマッピング装置５７を追加した構成を有しているが、実施の形態２の超音波診断装置、実施の形態３の超音波診断装置および実施の形態４の超音波診断装置に対してプロジェクトマッピング装置５７を追加した構成を有することもできる。

【0090】

実施の形態６
一般的に、検査によっては超音波プローブ１により被検体の体表ＢＳを圧迫した状態で穿刺を行うことがある。この場合には、圧迫前と比較して穿刺を行う血管Ｂの形状と深さＤが変化する。本発明の超音波診断装置は、このようにして血管Ｂの形状と深さＤが変化した場合でも推奨挿入領域Ｒ１を精度良く算出できる。

【0091】

図１４に、実施の形態６の超音波診断装置の構成を示す。実施の形態６の超音波診断装置は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置において、装置本体２の代わりに装置本体２Ｅを備えている。装置本体２Ｅは、実施の形態１における装置本体２において、圧迫検知部５８をさらに備え、装置本体２の代わりに装置本体２Ｅを備えている。

【0092】

装置本体２Ｅにおいて、画像生成部２１および本体制御部２８Ｅに圧迫検知部５８が接続されている。圧迫検知部５８は推奨挿入領域算出部２７に接続している。また、画像生成部２１、表示制御部２２、血管検出部２４、血管情報取得部２５、針情報取得部２６、推奨挿入領域算出部２７、本体制御部２８Ｅおよび圧迫検知部５８により、装置本体２Ｅ用のプロセッサ３２Ｅが構成されている。

【0093】

圧迫検知部５８は、超音波プローブ１による被検体の体表ＢＳに対する圧迫を検知する。一般的に、被検体の体表ＢＳが超音波プローブ１により圧迫されると、静脈および周囲の組織等が深さ方向に圧縮されるように変形し、それらの位置も深部側に移動することが知られている。圧迫検知部５８は、例えば、画像生成部２１により生成された、連続する複数フレームの超音波画像Ｕを解析して、血管Ｂおよびその周辺の組織の形状および位置の変化に基づいて、圧迫の度合いを表す圧迫値を算出する。圧迫検知部５８は、例えば、定められた圧迫値以上の圧迫が被検体の体表ＢＳに加えられた場合に、超音波プローブ１によって圧迫が行われたと検知できる。

【0094】

ここで、超音波プローブ１により被検体の体表ＢＳが圧迫されると、血管Ｂの形状および位置が変化するため、推奨挿入領域Ｒ１の位置も変化する。

【0095】

血管情報取得部２５は、圧迫検知部５８により被検体の体表ＢＳに定められた圧迫値以上の圧迫が加えられたことが検知された場合に、血管検出部２４により新たに検出された血管Ｂの血管情報を取得する。

【0096】

推奨挿入領域算出部２７は、圧迫検知部５８により被検体の体表ＢＳに定められた圧迫値以上の圧迫が加えられたことが検知された場合に、血管情報取得部２５により新たに取得された血管情報と、針情報取得部２６により取得された穿刺針Ｇの針情報に基づいて、推奨挿入領域Ｒ１を再度算出する。

【0097】

以上から、実施の形態６の超音波診断装置によれば、圧迫検知部５８が、超音波プローブ１による被検体の体表ＢＳに対する圧迫を検知し、推奨挿入領域算出部２７が、圧迫検知部５８により被検体の体表ＢＳに定められた圧迫値以上の圧迫が加えられたことが検知された場合に推奨挿入領域Ｒ１を再度算出するため、被検体の体表ＢＳが超音波プローブ１により圧迫された場合であっても、ユーザは、推奨挿入領域Ｒ１の位置を把握して、血管Ｂに対して容易に且つ正確に穿刺できる。

【0098】

なお、実施の形態６の超音波診断装置は、実施の形態１の超音波診断装置に対して圧迫検知部５８を追加した構成を有しているが、実施の形態２の超音波診断装置、実施の形態３の超音波診断装置、実施の形態４の超音波診断装置および実施の形態５の超音波診断装置に対して圧迫検知部５８を追加した構成を有することもできる。

【符号の説明】

【0099】

１ 超音波プローブ、２，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ 装置本体、１１ 振動子アレイ、１２ 送受信回路、２１ 画像生成部、２２ 表示制御部、２３ モニタ、２４ 血管検出部、２５ 血管情報取得部、２６ 針情報取得部、２７ 推奨挿入領域算出部、２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅ 本体制御部、２９ 入力装置、３１ 画像取得部、３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ プロセッサ、４１ パルサ、４２ 増幅部、４３ ＡＤ変換部、４４ ビームフォーマ、４５ 信号処理部、４６ ＤＳＣ、４７ 画像処理部、５１ 周辺臓器認識部、５２ 穿刺難易度算出部、５３ 報知部、５４ ３次元画像生成部、５５ 光学カメラ、５６ 穿刺位置判定部、５７ プロジェクトマッピング装置、５８ 圧迫検知部、ＡＷ 前壁、Ｂ 血管、ＢＳ 体表、Ｃ 中心、Ｄ 深さ、Ｇ 穿刺針、Ｋ１，Ｋ２，Ｌ２ 距離、Ｍ１，Ｍ２ メッセージ、Ｌ１ 長さ、Ｐ 断層面、Ｑ 光学画像、Ｒ１ 推奨挿入領域、Ｕ 超音波画像。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】