特許 7185708 穿刺針、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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-29

(45)【発行日】2022-12-07

(54)【発明の名称】穿刺針、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 20060101AFI20221130BHJP

   A61B 10/02 20060101ALI20221130BHJP

   A61M 5/158 20060101ALI20221130BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

A61B10/02 110Z

A61M5/158

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020566100

(86)(22)【出願日】2019-09-09

(86)【国際出願番号】 JP2019035305

(87)【国際公開番号】W WO2020148937

(87)【国際公開日】2020-07-23

【審査請求日】2021-07-07

(31)【優先権主張番号】P 2019005987

(32)【優先日】2019-01-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】井上 知己

【審査官】上石 大

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０２７５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１６４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１６２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２５３５８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／１４

Ａ６１Ｂ １０／０２

Ａ６１Ｍ ５／１５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフト部と、

前記シャフト部の先端に配置された針先端部と、

前記シャフト部の長さ方向に沿って前記シャフト部の外周部に配列され且つ配置間隔が前記針先端部に向かって漸減する公比が２の等比数列を形成する複数の加工部と

を備え、

前記複数の加工部のうち前記針先端部に最も近い第１加工部よりも前記針先端部側に位置し且つ前記針先端部から定められた距離に位置する基準点と前記第１加工部との距離が、前記第１加工部と前記針先端部から２番目に近い第２加工部との配置間隔に等しい穿刺針。

【請求項2】

前記定められた距離は、０であり、前記基準点は、前記針先端部である請求項１に記載の穿刺針。

【請求項3】

前記複数の加工部は、前記シャフト部の全周に沿って形成された溝である請求項１または２に記載の穿刺針。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の前記穿刺針が撮像されている超音波画像を表示する表示部と、

前記超音波画像を画像解析することにより前記穿刺針の前記複数の加工部を認識し且つ前記複数の加工部の配置間隔を検出する配置間隔検出部と、

前記配置間隔検出部により検出された前記複数の加工部の配置間隔が、公比が２の等比数列を形成しているか否かを判定する等比数列判定部と、

前記等比数列判定部により前記等比数列が形成されていると判定された場合に、前記複数の加工部のうち任意の加工部と前記任意の加工部に対して前記シャフト部の基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ前記任意の加工部の配置位置から前記シャフト部の先端側に延ばした点を前記基準点として検出し、検出された前記基準点の位置に基づいて前記針先端部の位置を推定する針先端部位置推定部と

を備えた超音波診断装置。

【請求項5】

前記表示部は、請求項２に記載の前記穿刺針が撮像されている前記超音波画像を表示し、

前記針先端部位置推定部は、前記基準点の位置を前記針先端部の位置と推定する請求項４に記載の超音波診断装置。

【請求項6】

前記針先端部位置推定部は、前記基準点の位置から前記定められた距離だけ前記シャフト部の先端側に延ばした点を前記針先端部の位置と推定する請求項４に記載の超音波診断装置。

【請求項7】

前記針先端部位置推定部は、推定された前記針先端部の位置を前記表示部に表示する請求項４～６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

超音波プローブと、

前記超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送受信を行って前記超音波画像を取得する画像取得部とをさらに有し、

前記表示部は、前記画像取得部により取得された前記超音波画像を表示し、

前記配置間隔検出部は、前記画像取得部により取得された前記超音波画像を画像解析することにより前記穿刺針の前記複数の加工部を認識し且つ前記複数の加工部の配置間隔を検出する請求項４～７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

【請求項9】

表示部と、配置間隔検出部と、等比数列判定部と、針先端部位置推定部と、装置制御部を備える超音波診断装置の制御方法であって、
装置制御部が、
前記表示部に、請求項１～３のいずれか一項に記載の前記穿刺針が撮像されている超音波画像を表示させ、
前記配置間隔検出部に、前記超音波画像を画像解析することにより前記穿刺針の前記複数の加工部を認識し且つ前記複数の加工部の配置間隔を検出させ、
前記等比数列判定部に、検出された前記複数の加工部の配置間隔が、公比が２の等比数列を形成しているか否かを判定させ、
前記針先端部位置推定部に、前記等比数列が形成されていると判定された場合に、前記複数の加工部のうち任意の加工部と前記任意の加工部に対して前記シャフト部の基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ前記任意の加工部の配置位置から前記シャフト部の先端側に延ばした点を前記基準点として検出させ、且つ、検出された前記基準点の位置に基づいて前記針先端部の位置を推定させ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、穿刺針、被検体内に挿入された穿刺針を検出する超音波診断装置およびその超音波診断装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

被検体内にカテーテルを留置する等のために、被検体内にいわゆる穿刺針を挿入する手技が存在する。近年では、超音波診断装置を用いて被検体内に挿入された穿刺針を観察しながら、被検体内に穿刺針を挿入する方法が用いられることが多い。

【0003】

超音波診断装置は、一般的に、複数の素子が配列された振動子アレイが備えられた超音波プローブを備えており、超音波プローブを被検体の体表に接触させた状態において、振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを振動子アレイにおいて受信して素子データが取得される。さらに、超音波診断装置は、得られた素子データを電気的に処理して、被検体の当該部位に対する超音波画像を生成する。

【0004】

ここで、穿刺針は、通常、被検体の体表に対して傾斜した状態で挿入されるため、被検体内の穿刺針から反射された超音波エコーが超音波プローブに向かって伝搬し難く、穿刺針が超音波画像に明確に描出されないことがあった。そこで、超音波画像に穿刺針を明確に描出するために、例えば、特許文献１に開示されるように、超音波プローブからの超音波ビームを反射するための加工が施された穿刺針が開発されている。特許文献１の穿刺針の外周部には、超音波ビームを反射するための複数の溝が形成されている。特許文献１の穿刺針が被検体内に挿入され、挿入された穿刺針に対して超音波ビームが照射されると、照射された超音波ビームは、穿刺針に形成された複数の溝で反射されて、超音波プローブに向かって伝搬する。これにより、超音波画像において、穿刺針に形成された複数の溝が描出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１１－１２５６３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、鋭く尖る穿刺針の先端部には、溝を形成することができないため、医師等のユーザは、穿刺針の複数の溝を描出した超音波画像を観察しても、穿刺針の先端部を明確に把握することができず、所望の箇所に穿刺針の先端部を導くことが困難な場合があった。

また、被検体内の組織に由来する高強度の反射信号、音響陰影等により、超音波画像上の穿刺針の溝が隠蔽される、または、消失することがあった。これにより、穿刺針における溝の位置が特定されず、ユーザが穿刺針の先端部の位置を推定することも困難なことがあった。

【0007】

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、ユーザが穿刺針の先端部を精確に把握することができる穿刺針、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】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明の穿刺針は、シャフト部と、シャフト部の先端に配置された針先端部と、シャフト部の長さ方向に沿ってシャフト部の外周部に配列され且つ配置間隔が針先端部に向かって漸減する公比が２の等比数列を形成する複数の加工部とを備え、複数の加工部のうち針先端部に最も近い第１加工部よりも針先端部側に位置し且つ針先端部から定められた距離に位置する基準点と第１加工部との距離が、第１加工部と針先端部から２番目に近い第２加工部との配置間隔に等しいことを特徴とする。

【0009】

定められた距離は、０であり、基準点は、針先端部であることが好ましい。

また、複数の加工部は、シャフト部の全周に沿って形成された溝であることが好ましい。

【0010】

本発明の超音波診断装置は、上記の穿刺針が撮像されている超音波画像を表示する表示部と、超音波画像を画像解析することにより穿刺針の複数の加工部を認識し且つ複数の加工部の配置間隔を検出する配置間隔検出部と、配置間隔検出部により検出された複数の加工部の配置間隔が、公比が２の等比数列を形成しているか否かを判定する等比数列判定部と、等比数列判定部により等比数列が形成されていると判定された場合に、複数の加工部のうち任意の加工部と任意の加工部に対してシャフト部の基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ任意の加工部の配置位置からシャフト部の先端側に延ばした点を基準点として検出し、検出された基準点の位置に基づいて針先端部の位置を推定する針先端部位置推定部とを備えたことを特徴とする。

【0011】

表示部は、基準点を針先端部とする穿刺針が撮像されている超音波画像を表示し、針先端部位置推定部は、基準点の位置を針先端部の位置と推定することができる。

あるいは、針先端部位置推定部は、基準点の位置から定められた距離だけシャフト部の先端側に延ばした点を針先端部の位置と推定することもできる。

また、針先端部位置推定部は、推定された針先端部の位置を表示部に表示することが好ましい。

【0012】

また、超音波診断装置は、超音波プローブと、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送受信を行って超音波画像を取得する画像取得部とをさらに有し、表示部は、画像取得部により取得された超音波画像を表示し、配置間隔検出部は、画像取得部により取得された超音波画像を画像解析することにより穿刺針の複数の加工部を認識し且つ複数の加工部の配置間隔を検出することができる。

【0013】

本発明の超音波診断装置の制御方法は、上記の穿刺針が撮像されている超音波画像を表示し、超音波画像を画像解析することにより穿刺針の複数の加工部を認識し且つ複数の加工部の配置間隔を検出し、検出された複数の加工部の配置間隔が、公比が２の等比数列を形成しているか否かを判定し、等比数列が形成されていると判定された場合に、複数の加工部のうち任意の加工部と任意の加工部に対してシャフト部の基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ任意の加工部の配置位置からシャフト部の先端側に延ばした点を基準点として検出し、検出された基準点の位置に基づいて針先端部の位置を推定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、穿刺針は、シャフト部と、シャフト部の先端に配置された針先端部と、シャフト部の長さ方向に沿ってシャフト部の外周部に配列され且つ配置間隔が針先端部に向かって漸減する公比が２の等比数列を形成する複数の加工部とを備え、複数の加工部のうち針先端部に最も近い第１加工部よりも針先端部側に位置し且つ針先端部から定められた距離に位置する基準点と第１加工部との距離が、第１加工部と針先端部から２番目に近い第２加工部との配置間隔に等しいため、ユーザが穿刺針の先端部を精確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態１に係る穿刺針を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る穿刺針が被検体内に挿入されると共に、穿刺針に対して超音波ビームが照射されている様子を模式的に示す図である。

【図3】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4】本発明の実施の形態１における受信部の構成を示すブロック図である。

【図5】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6】本発明の実施の形態１におけ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7】本発明の実施の形態１において１つの加工部が超音波画像に描出されていない様子を模式的に示す図である。

【図8】本発明の実施の形態１において超音波画像上に針先端部の位置が表示されている様子を模式的に示す図である。

【図9】本発明の実施の形態２に係る穿刺針を示す図である。

【図10】本発明の実施の形態２におけ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11】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。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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。

【0017】

実施の形態１

図１に、本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１を示す。穿刺針Ｎ１は、被検体内にカテーテル、薬剤を留置する等のために被検体内に挿入されるものであり、シャフト部Ｓと、シャフト部Ｓの先端部を斜めに切り欠くことで形成されてシャフト部Ｓの先端に配置された鋭い針先端部Ｔとを備えている。シャフト部Ｓには、シャフト部Ｓの周を囲むように形成された溝からなる複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が、シャフト部Ｓの長さ方向に沿って配列形成されている。また、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３、第４加工部Ｐ４～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ４は、針先端部Ｔに向かって漸減する公比２の等比数列を形成している。そのため、配置間隔Ｌ１に対する配置間隔Ｌ２の比、配置間隔Ｌ２に対する配置間隔Ｌ３の比、配置間隔Ｌ３に対する配置間隔Ｌ４の比は、それぞれ、２である。なお、ここにおいて、配置間隔が等比数列を形成とは、配置間隔の値が等比数列を形成していることをいい、配置間隔Ｌ１～Ｌ６の値が整数であって、例えばｍｍといった特定の単位に揃えた場合、それらの値が等比数列を形成していることをいう。

【0018】

また、針先端部Ｔに最も近い第１加工部Ｐ１は、針先端部Ｔから距離Ｋ１だけ離れた位置に形成されており、針先端部Ｔと第１加工部Ｐ１との間の距離Ｋ１は、第１加工部Ｐ１と、針先端部Ｔに２番目に近い第２加工部Ｐ２との間の配置間隔Ｌ１と等しくなるように設計されている。

例えば、具体的に、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ１を５ｍｍ、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１を５ｍｍ、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２を１０ｍｍ、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３を２０ｍｍ、第４加工部Ｐ４～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ４を４０ｍｍとして、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ１が第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１に等しく、且つ、配置間隔Ｌ１～Ｌ４が公比２の等比数列を形成するように、第１加工部Ｐ１～第５加工部Ｐ５が形成されることができる。

【0019】

また、図１に示すように、針先端部Ｔは、シャフト部Ｓの先端部が斜めに切り欠かかれることにより形成されるため、シャフト部Ｓの先端部分には、シャフト部Ｓの伸長方向に対して所定の傾斜角度だけ傾斜した傾斜面Ｅが形成されており、第１加工部Ｐ１は、傾斜面Ｅよりもシャフト部Ｓの基端側に形成されている。そのため、第１加工部Ｐ１の形成位置は、シャフト部Ｓの外径、シャフト部Ｓの伸長方向に対する傾斜面Ｅの傾斜角度等、穿刺針Ｎ１の仕様に従って、適宜、設定されることができる。

【0020】

以上のような本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１は、図２に示すように、被検体内に挿入された状態で、被検体の体表Ｂに接触する超音波プローブ２から超音波ビームを照射される。照射された超音波ビームは複数の加工部Ｐ１～Ｐ５で反射され、反射された超音波ビームが超音波プローブ２に向かって伝搬する。これにより、超音波プローブ２により穿刺針Ｎ１が撮影された場合に、穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が、超音波画像に描出される。

【0021】

ここで、本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１においては、傾斜面Ｅよりもシャフト部Ｓの基端側に第１加工部Ｐ１が形成されているため、穿刺針Ｎ１の中心軸まわりの回転角度に関わらず、第１加工部Ｐ１が超音波画像に描出されることができる。

【0022】

次に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１について説明する。超音波診断装置１は、被検体内に挿入された穿刺針Ｎ１を撮像するものである。図３に示すように、超音波診断装置１は、振動子アレイ２Ａを内蔵する超音波プローブ２を備えており、振動子アレイ２Ａに送信部３および受信部４が接続されている。受信部４には、画像生成部５、表示制御部６および表示部７が順次接続されている。ここで、送信部３、受信部４、画像生成部５により画像取得部８が構成されている。また、画像生成部５に配置間隔検出部９が接続されており、配置間隔検出部９に、等比数列判定部１０および針先端部位置推定部１１が接続されている。また、等比数列判定部１０に、表示制御部６と針先端部位置推定部１１が接続されている。また、針先端部位置推定部１１に、表示制御部６が接続されている。

【0023】

さらに、表示制御部６、画像取得部８、配置間隔検出部９、等比数列判定部１０、針先端部位置推定部１１に、装置制御部１３が接続されており、装置制御部１３に、入力部１４および格納部１５が接続されている。ここで、装置制御部１３と格納部１５とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。

また、表示制御部６、画像取得部８、配置間隔検出部９、等比数列判定部１０、針先端部位置推定部１１および装置制御部１３により、プロセッサ１６が構成されている。

【0024】

図３に示す超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａは、１次元または２次元に配列された複数の振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送信部３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受信信号を出力する。各振動子は、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。

【0025】

画像取得部８の送信部３は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、装置制御部１３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２Ａの複数の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振動子に供給する。このように、振動子アレイ２Ａの複数の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。

【0026】

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２の振動子アレイ２Ａに向かって伝搬する。このように振動子アレイ２Ａに向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ２Ａを構成するそれぞれの振動子により受信される。この際に、振動子アレイ２Ａを構成するそれぞれの振動子は、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を発生させ、これらの電気信号を受信部４に出力する。

【0027】

画像取得部８の受信部４は、装置制御部１３からの制御信号に従って、振動子アレイ２Ａから出力される信号の処理を行う。図４に示すように、受信部４は、増幅部１７およびＡＤ（Analog Digital）変換部１８が直列接続された構成を有している。増幅部１７は、振動子アレイ２Ａを構成するそれぞれの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１８に送信する。ＡＤ変換部１８は、増幅部１７から送信された信号をデジタル化された受信信号に変換し、これらのデータを画像取得部８の画像生成部５に送出する。

【0028】

画像取得部８の画像生成部５は、図５に示すように、信号処理部１９、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）２０および画像処理部２１が、順次、直列に接続された構成を有している。信号処理部１９は、装置制御部１３からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づき、受信信号の各データにそれぞれの遅延を与えて加算（整相加算）を施す、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、超音波エコーの焦点が１つの走査ラインに絞り込まれた音線信号が生成される。また、信号処理部１９は、生成された音線信号に対して、超音波が反射した位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施して、被検体内の組織を表すＢモード画像信号を生成する。このように生成されたＢモード画像信号は、ＤＳＣ２０に出力される。

【0029】

画像生成部５のＤＳＣ２０は、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ラスター変換して超音波画像を生成する。画像生成部５の画像処理部２１は、ＤＳＣ２０において得られた超音波画像に対して、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施した後、超音波画像を表示制御部６および配置間隔検出部９に出力する。

【0030】

プロセッサ１６の配置間隔検出部９は、穿刺針Ｎ１が撮像されている超音波画像を画像解析することにより、穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を認識し、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のそれぞれの配置間隔を検出する。

プロセッサ１６の等比数列判定部１０は、配置間隔検出部９により検出された複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔が公比２の等比数列を形成しているか否かを判定する。等比数列判定部１０は、例えば、配置間隔検出部９により検出された複数の配置間隔が複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配列方向に沿った一方向に向かって漸減し、且つ、隣接する配置間隔の比がそれぞれ１：２であるか否かを判定することにより、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔が公比２の等比数列を形成しているか否かを判定することができる。なお、実際に検出された配置間隔の値の比が厳密に１：２でなくとも、値を近似して等比数列を形成しているか否かを判定してよい。

【0031】

プロセッサ１６の針先端部位置推定部１１は、等比数列判定部１０により公比２の等比数列が形成されていると判定された場合に、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち任意の加工部と、その加工部に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ任意の加工部の配置位置から、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を基準点として検出し、検出された基準点の位置を、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置と推定する。

【0032】

例えば、図１に示すように、第１加工部Ｐ１と、第１加工部Ｐ１に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する第２加工部Ｐ２との配置間隔Ｌ１は、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ１と等しいため、第１加工部Ｐ１の配置位置から配置間隔Ｌ１だけ穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点は、基準点すなわち針先端部Ｔの位置に等しい。

【0033】

また、複数の配置間隔Ｌ１～Ｌ４は、公比２の等比数列を形成しているため、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２は、針先端部Ｔ側に隣接する配置間隔Ｌ１の２倍に等しい。さらに、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ１と第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔とが互いに等しいため、針先端部Ｔから加工部Ｐ２までの距離は、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ１と第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１の和、すなわち、配置間隔Ｌ１の２倍に等しい。したがって、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２は、針先端部Ｔから第２加工部Ｐ２までの距離に等しいため、第２加工部Ｐ２から配置間隔Ｌ２だけ針先端部Ｔ側に延ばした点は、基準点すなわち針先端部Ｔの位置に等しい。

【0034】

また、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３は、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２の２倍、すなわち、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１の４倍に等しい。さらに、針先端部Ｔから第３加工部Ｐ３までの距離は、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ１と、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１と、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２との和、すなわち、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１の４倍に等しい。したがって、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３は、針先端部Ｔから第３加工部Ｐ３までの距離に等しいため、第３加工部Ｐ３から配置間隔Ｌ３だけ針先端部Ｔ側に延ばした点は、基準点すなわち針先端部Ｔの位置に等しい。

【0035】

このように、針先端部位置推定部１１は、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち任意の加工部と、その加工部に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ、任意の加工部の配置位置から穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を基準点として検出し、検出された基準点の位置を、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置と推定することができる。

【0036】

また、例えば、被検体内の組織に由来する高強度の反射信号、および、いわゆる音響陰影等により、超音波画像において穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のいずれかが隠蔽される、または、消失することがある。この場合には、等比数列判定部１０により、公比２の等比数列が形成されていないと判定されるが、この際に、針先端部位置推定部１１は、配置間隔検出部９により検出された複数の配置間隔に基づいて、高強度の反射信号および音響陰影等により隠蔽された、または、消失した加工部を推定することにより基準点を検出することができる。

【0037】

プロセッサ１６の装置制御部１３は、格納部１５等に予め記録されているプログラムおよび入力部１４を介したユーザの入力操作に基づいて、超音波診断装置１の各部の制御を行う。

プロセッサ１６の表示制御部６は、装置制御部１３の制御の下、画像取得部８の画像生成部５により生成された超音波画像、針先端部位置推定部１２により推定された針先端部Ｔの位置等を表示部７に表示させる。

【0038】

超音波診断装置１の表示部７は、画像取得部８により生成された超音波画像、針先端部位置推定部１２により推定された針先端部Ｔの位置等を表示するものであり、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。 超音波診断装置１の入力部１４は、ユーザが入力操作を行うためのものであり、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を備えて構成することができる。

【0039】

格納部１５は、超音波診断装置１の動作プログラム等を格納するもので、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（Solid State Drive：ソリッドステートドライブ）、ＦＤ（Flexible Disc：フレキシブルディスク）、ＭＯディスク（Magneto-Optical disc：光磁気ディスク）、ＭＴ（Magnetic Tape：磁気テープ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタルバーサタイルディスク）、ＳＤカード（Secure Digital card：セキュアデジタルカード）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory：ユニバーサルシリアルバスメモリ）等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。

【0040】

なお、表示制御部６、画像取得部８、配置間隔検出部９、等比数列判定部１０、針先端部位置推定部１１および装置制御部１３を有するプロセッサ１６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）、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。

【0041】

また、プロセッサ１６の表示制御部６、画像取得部８、配置間隔検出部９、等比数列判定部１０、針先端部位置推定部１１および装置制御部１３を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することもできる。

【0042】

次に、図６に示すフローチャートを用いて、実施の形態１における超音波診断装置１の動作を詳細に説明する。

まず、ステップＳ１において、図２に示すように、被検体の体表Ｂに接触する超音波プローブ２から被検体内の穿刺針Ｎ１に向けて超音波ビームが照射され、超音波画像が撮像される。この際に、被検体および穿刺針Ｎ１からの超音波エコーが超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａにより受信されて受信信号が生成され、生成された受信信号が受信部４の増幅部１７において増幅され、また、Ａ／Ｄ変換部１８においてＡ／Ｄ変換がなされる。さらに、Ａ／Ｄ変換がなされた受信信号は、画像生成部５に出力され、画像生成部５により、受信信号に基づいて超音波画像が生成される。

【0043】

次に、ステップＳ２において、配置間隔検出部９は、ステップＳ１で生成された超音波画像を画像解析することにより穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を認識し、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔を検出する。

ステップＳ３において、等比数列判定部１０は、ステップＳ２で検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成しているか否かを判定する。複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成しているとステップＳ３で判定された場合には、ステップＳ４に進む。

【0044】

ステップＳ４において、針先端部位置推定部１１は、超音波画像に描出された複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち選択された任意の加工部と、その加工部に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部、すなわち、複数の配置間隔の長さが次第に増加する方向に隣接する加工部との配置間隔だけ、選択された加工部の配置位置から、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点、すなわち、複数の配置間隔の長さが漸減する方向に延ばした点を基準点として検出する。

【0045】

例えば、針先端部位置推定部１１は、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち第３加工部Ｐ３を選択した場合には、第３加工部Ｐ３と、第３加工部Ｐ３に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する第４加工部Ｐ４との配置間隔だけ、第３加工部Ｐ３の配置位置から穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を、基準点として検出する。

このようにして、ステップＳ４の処理が完了すると、ステップＳ７に進む。

【0046】

また、ステップＳ３において、等比数列判定部１０により、公比２の等比数列が形成されていないと判定された場合には、ステップＳ５に進む。

ここで、例えば、被検体内の組織に由来する高強度の反射信号、および、いわゆる音響陰影等により、超音波画像において穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のいずれかが隠蔽される、または、消失する等、一部が描出されないことがある。本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１が被検体内に挿入されている場合には、超音波画像において穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の一部が描出されていなくても、描出されていない加工部を推定し、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５により公比２の等比数列が形成されていることを確認可能なことがある。

【0047】

例えば、図７に示すように、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち第３加工部Ｐ３が超音波画像に描出されていない場合には、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１、第２加工部Ｐ２～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ２４、第４加工部Ｐ４～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ４がステップＳ２で検出される。この場合には、第４加工部Ｐ４～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ４が第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１の８倍の長さを有していることが確認できる。さらに、第２加工部Ｐ２～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ２４が、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１の６倍であることが確認された場合には、配置間隔Ｌ２４が、配置間隔Ｌ１の２倍の長さを有する第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２と、配置間隔Ｌ１の４倍の長さを有する第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３との和であると推定することができる。これにより、例えば、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち第３加工部Ｐ３が超音波画像に描出されていない場合でも、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が公比２の等比数列を形成していることが確認できる。

【0048】

そこで、ステップＳ５において等比数列判定部１０は、超音波画像に描出されていない加工部が推定可能であるか否かを判定する。超音波画像に描出されていない加工部が推定可能であるとステップＳ５で判定された場合には、ステップＳ６に進む。

【0049】

ステップＳ６において針先端部位置推定部１１は、ステップＳ２で検出された複数の配置間隔と超音波画像に描出されている複数の加工部の位置とに基づいて、超音波画像に描出されていない加工部を推定し、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が公比２の等比数列を形成していることを確認する。このようにして、超音波画像に描出されていない加工部が推定され、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が公比２の等比数列を形成していることが確認されると、ステップＳ４に進む。

【0050】

ステップＳ４において、針先端部位置推定部１１は、ステップＳ６で推定された加工部の位置を加味して、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のそれぞれの配置間隔のうち選択された任意の加工部と、その加工部に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ、選択された加工部の配置位置から、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を基準点として検出する。

このようにして、ステップＳ４の処理が完了すると、ステップＳ７に進む。

【0051】

ステップＳ７において、針先端部位置推定部１１は、ステップＳ４で検出された基準点を穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置と推定する。

ここで、複数の配置間隔Ｌ１～Ｌ４は、公比２の等比数列を形成しているため、例えば、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３は、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１の４倍に等しい。また、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ１は、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１と等しく、且つ、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２は第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１の２倍に等しいため、例えば、針先端部Ｔから第３加工部Ｐ３までの距離すなわち針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ１と、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１と、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２との和は、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１の４倍に等しい。

【0052】

したがって、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３は、針先端部Ｔから第３加工部Ｐ３までの距離に等しいため、針先端部位置推定部１１は、例えば、第３加工部Ｐ３と、第３加工部Ｐ３に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する第４加工部Ｐ４との配置間隔だけ、第３加工部Ｐ３の配置位置から穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点すなわち基準点を、針先端部Ｔの位置と推定することができる。

【0053】

また、針先端部位置推定部１１は、推定された針先端部Ｔの位置を、ステップＳ１で生成された超音波画像に重畳して表示部７に表示させる。例えば、針先端部位置推定部１２は、図８に示すように、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置を表す先端マークＭを超音波画像Ｕに重畳して表示部７に表示する。図８に示す例では、先端マークＭは、説明のために、黒塗りの丸印で示されている。

このようにしてステップＳ７の処理が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。

【0054】

また、ステップＳ５において、等比数列判定部１０により、ステップＳ２で検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成することが認められず、超音波画像Ｕに描出されていない加工部が推定不可能であると判定された場合には、ステップＳ８に進む。ここで、例えば、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち、互いに整数倍となる２つ以上の配置間隔がステップＳ２で検出されず、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５により公比２の等比数列が形成されていることを確認できない場合、本発明の実施の形態１の穿刺針Ｎ１ではなく、公比２の等比数列に従って配列された加工部が形成されていない穿刺針が被検体に挿入されている場合等には、ステップＳ２で検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成することが認められない。

【0055】

ステップＳ８において、等比数列判定部１０は、図示しないが、エラーが発生した旨を表示部７に表示する。このようにして、ステップＳ８の処理が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。

【0056】

以上から、本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１は、針先端部Ｔに向かって漸減する公比２の等比数列を形成する複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を備え、針先端部Ｔと第１加工部Ｐ１との距離Ｋ１が、第１加工部Ｐ１と針先端部Ｔから２番目に近い第２加工部Ｐ２との配置間隔Ｌ１に等しいため、例えば超音波診断装置１により、針先端部Ｔの位置が容易に推定され、推定された針先端部Ｔの位置が表示部７に表示される。これにより、ユーザは、表示部７を確認することで、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置を精確に把握することができる。

【0057】

また、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、超音波画像Ｕを画像解析することにより複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を認識して複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔を検出し、検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成しているか否かを判定し、検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成していると判定された場合に、超音波画像に描出された複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち選択された任意の加工部と、その加工部に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ、選択された加工部の配置位置から、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を基準点として検出し、検出された基準点を針先端部Ｔの位置と推定するため、精度良く針先端部Ｔの位置を推定することができる。

【0058】

さらに、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、被検体内の組織に由来する高強度の反射信号および音響陰影等により、超音波画像Ｕにおいて穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のいずれかが隠蔽された場合、または、消失した場合でも、針先端部位置推定部１１により、隠蔽された、または、消失した加工部の位置が推定されて、複数の配置間隔Ｌ１～Ｌ４により公比２の等比数列が形成されていることが確認されるため、超音波画像Ｕに複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が描出されている場合と同様に、精度良く針先端部Ｔの位置を推定することができる。

【0059】

なお、図１に示す例では、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔからシャフト部Ｓの基端部に向かって５つの加工部Ｐ１～Ｐ５がシャフト部Ｓに形成されているが、加工部の数は５つに限定されない。シャフト部Ｓに形成される加工部の数は、５つよりも多くてもよく、例えば、加工部Ｐ５より基端部側に、第１加工部Ｐ１～第５加工部Ｐ５と共に公比２の等比数列を形成する複数の図示しない加工部を設けることができる。また、加工部の数は、５つよりも少なくてもよく、例えば、４つであってもよい。

【0060】

また、針先端部位置推定部１１は、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち任意の加工部を選択し、選択された加工部とその加工部よりも穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部との間の配置間隔だけ、選択された加工部から、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を基準点として検出し、検出された基準点を針先端部Ｔの位置として推定しているが、選択された加工部がシャフト部Ｓの先端側に位置するほど、シャフト部Ｓの機械的なたわみ等の影響を受けにくいため、基準点の検出精度すなわち針先端部Ｔの推定精度が向上する。そのため、針先端部位置推定部１１は、例えば、超音波画像Ｕに描出された複数の加工部および推定された複数の加工部のうち、最もシャフト部Ｓの先端側に位置する加工部を選択して、基準点を検出することが望ましい。

【0061】

また、針先端部位置推定部１１は、例えば、超音波画像Ｕに描出された複数の加工部および推定された複数の加工部をそれぞれ選択することにより、基準点の複数の検出結果を取得し、取得された複数の検出結果の平均値を、基準点の位置として検出することができる。

【0062】

また、この際に、針先端部位置推定部１１は、例えば、複数の検出結果のばらつきを表す値、例えば検出されたそれぞれの基準点同士の距離の平均値に応じて、図８に示す先端マークＭの色を変更することができる。例えば、針先端部位置推定部１１は、複数の検出結果のばらつきを表す値が定められた値より大きい場合には、先端マークＭを赤く表示し、複数の検出結果のばらつきを表す値が定められた値以下の場合には、先端マークＭを青く表示することができる。これにより、ユーザは、針先端部Ｔの推定精度を容易に把握することができる。

【0063】

また、針先端部位置推定部１１は、例えば、超音波画像Ｕに描出された複数の加工部および推定された複数の加工部をそれぞれ選択し、得られた基準点の複数の検出結果を平均する際に、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に位置する加工部ほど、検出された基準点の位置に重みを付けて、平均値を算出することができる。これにより、針先端部Ｔの推定精度を向上させることができる。

【0064】

実施の形態２

実施の形態１の穿刺針Ｎ１では、基準点が針先端部Ｔに等しいが、基準点の位置を、針先端部Ｔよりもシャフト部Ｓの基端側に設定することもできる。

図９に示すように、本発明の実施の形態２に係る穿刺針Ｎ２は、図１に示す実施の形態１の穿刺針Ｎ１と同様に、シャフト部Ｓと、シャフト部Ｓの先端に配置された針先端部Ｔとを備え、シャフト部Ｓに複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が配列形成されているが、基準点Ｃの位置が、針先端部Ｔよりもシャフト部Ｓの基端側に設定されている。基準点Ｃは、針先端部Ｔから定められた距離Ｊだけ離れた位置に設定されており、基準点Ｃから第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ２は、第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との間の配置間隔Ｌ１に等しい。また、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１と、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２と、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３と、第４加工部Ｐ４～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ４により、公比２の等比数列が形成されている。

【0065】

そのため、複数の配置間隔Ｌ１～Ｌ４が公比２の等比数列を形成していることが確認され、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のいずれかの位置がわかっていれば、基準点Ｃの位置が推定可能である。さらに、針先端部Ｔから基準点Ｃまでの距離Ｊが取得されることにより、取得された距離Ｊと、推定された基準点Ｃの位置に基づいて、針先端部Ｔの位置が推定可能である。

【0066】

次に、図１１に示すフローチャートを用いて、穿刺針Ｎ２の針先端部Ｔの位置を推定する超音波診断装置１の動作を説明する。

まず、ステップＳ８において、入力部１４を介してユーザにより、穿刺針Ｎ２の情報である針情報が入力される。ここで入力される針情報には、針先端部Ｔから基準点Ｃまでの定められた距離Ｊが含まれる。

次に、ステップＳ１において、図２に示す態様と同様に、被検体の体表Ｂに接触する超音波プローブ２から被検体内の穿刺針Ｎ２に向けて超音波ビームが照射され、超音波画像Ｕが撮像される。

【0067】

ステップＳ２において、配置間隔検出部９は、ステップＳ１で生成された超音波画像Ｕを画像解析することにより穿刺針Ｎ２の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を認識し、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔を検出する。

ステップＳ３において、等比数列判定部１０は、ステップＳ２で検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成しているか否かを判定する。複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成しているとステップＳ３で判定された場合には、ステップＳ４に進む。

【0068】

ステップＳ４において、針先端部位置推定部１１は、超音波画像に描出された複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち選択された任意の加工部と、その加工部に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ、選択された加工部の配置位置から、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を基準点Ｃとして検出する。

このようにして基準点Ｃが検出されると、ステップＳ７に進む。

【0069】

また、ステップＳ３において、ステップＳ２で検出された複数の配置間隔により公比２の等比数列が形成されていないと判定された場合には、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、等比数列判定部１０は、超音波画像Ｕに描出されていない加工部が推定可能であるか否かを判定する。超音波画像Ｕ上で描出されていない加工部が推定可能であるとステップＳ５で判定された場合には、ステップＳ６に進む。

【0070】

ステップＳ６において針先端部位置推定部１１は、ステップＳ２で検出された複数の配置間隔と超音波画像に描出されている複数の加工部の位置とに基づいて、超音波画像に描出されていない加工部を推定し、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が公比２の等比数列を形成していることを確認する。このようにして、超音波画像に描出されていない加工部が推定され、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が公比２の等比数列を形成していることが確認されると、ステップＳ４に進む。

【0071】

ステップＳ４において、針先端部位置推定部１１は、ステップＳ６で推定された加工部の位置を加味して、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のそれぞれの配置間隔のうち選択された任意の加工部と、その加工部に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ、選択された加工部の配置位置から、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を基準点Ｃとして検出する。

このようにして、ステップＳ４の処理が完了すると、ステップＳ７に進む。

【0072】

ステップＳ７において、針先端部位置推定部１１は、ステップＳ８で入力された針情報に基づいて、ステップＳ４で検出された基準点Ｃの位置から、定められた距離Ｊだけ穿刺針Ｎ２のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を針先端部Ｔの位置と推定する。さらに、針先端部位置推定部１１は、例えば、図８に示す態様と同様にして、推定された針先端部Ｔの位置を表す先端マークＭを、ステップＳ１で生成された超音波画像Ｕに重畳して表示部７に表示させる。

このようにしてステップＳ７の処理が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。

【0073】

また、ステップＳ５において、等比数列判定部１０により、ステップＳ２で検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成することが認められず、超音波画像Ｕに描出されていない加工部が推定不可能であると判定された場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、等比数列判定部１０は、図示しないが、エラーが発生した旨を表示部７に表示する。このようにして、ステップＳ８の処理が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。

【0074】

以上から、本発明の実施の形態２に係る穿刺針Ｎ２は、針先端部Ｔに向かって漸減する公比２の等比数列を形成する複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を備え、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち針先端部Ｔに最も近い第１加工部Ｐ１よりも針先端部Ｔ側に位置し且つ針先端部Ｔから定められた距離だけ離れた位置に基準点Ｃが設定され、基準点Ｃと第１加工部Ｐ１との距離Ｋ２が、第１加工部Ｐ１と針先端部Ｔから２番目に近い第２加工部Ｐ２との配置間隔Ｌ１に等しいため、例えば超音波診断装置１により、基準点Ｃが容易に検出されると共に、針先端部Ｔの位置が容易に推定され、推定された針先端部Ｔの位置が表示部７に表示される。これにより、ユーザは、表示部７を確認することで、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置を精確に把握することができる。

【0075】

なお、実施の形態２の穿刺針Ｎ２において、基準点Ｃは、針先端部Ｔから定められた距離Ｊだけ離れた位置に形成されているが、定められた距離Ｊの長さは、特に限定されない。しかしながら、定められた距離Ｊが短いほど、第１加工部Ｐ１が針先端部Ｔの近くに形成されることになり、針先端部Ｔの位置が推定される際に穿刺針Ｎ２のたわみ等の影響を受けにくいため、針先端部Ｔの推定精度を向上させることができる。そのため、針先端部Ｔの推定精度を向上させる観点から、定められた距離Ｊの長さは、短いほど好ましく、例えば、基準点Ｃの位置から第１加工部Ｐ１までの距離Ｋ２以下であることが好ましい。

【0076】

また、図示しないが、穿刺針Ｎ２のスキャン、穿刺針Ｎ２の包装袋に添付されたバーコード等の読み取り等により、穿刺針Ｎ２の針情報を取得する針情報取得部を超音波診断装置１に備えることもできる。これにより、例えば、ユーザが、入力部１４を介して手動で針情報を入力する手間を省くことができる。

【0077】

実施の形態３

実施の形態１に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ２および表示部７がプロセッサ１６に直接的に接続される構成を有しているが、例えば、超音波プローブ２、表示部７、プロセッサ１６がネットワークを介して互いに間接的に接続されることもできる。

図１１に示すように、実施の形態３に係る超音波診断装置１Ａは、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４がネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａに接続されたものである。診断装置本体Ａは、図３に示す超音波診断装置１において、超音波プローブ２と、表示部７と、入力部１４とを除いたものである。

【0078】

ここで、ユーザにより超音波プローブ２が被検体の体表Ｂに押し付けられた状態で、超音波プローブ２から被検体の内部に向けて超音波ビームが送信されると、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａにより、被検体の内部で反射された超音波エコーが受信されて受信信号が生成される。超音波プローブ２は、生成された受信信号を、ネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａに送信する。このようにして超音波プローブ２から送信された受信信号は、ネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａのプロセッサ１６の画像取得部８に受信され、画像取得部８により、受信信号に基づいて超音波画像Ｕが生成される。

【0079】

画像取得部８により生成された超音波画像Ｕは、表示制御部６および配置間隔検出部９に送出される。表示制御部６は、画像取得部８から受け取った超音波画像Ｕに対して所定の処理を施し、さらに、所定の処理が施された超音波画像Ｕを、ネットワークＮＷを介して表示部７に送信する。このようにして、診断装置本体Ａのプロセッサ１６の表示制御部６から送信された超音波画像Ｕは、ネットワークＮＷを介して表示部７により受信され、表示部７に表示される。

【0080】

また、配置間隔検出部９は、画像取得部８から受け取った超音波画像Ｕを画像解析することにより、穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を認識し、認識された複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔を検出する。

等比数列判定部１０は、配置間隔検出部９により検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成しているか否かを判定する。

【0081】

また、針先端部位置推定部１１は、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち任意の加工部と、その加工部に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ任意の加工部の配置位置から、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を基準点として検出し、検出された基準点の位置を、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置と推定する。

【0082】

以上のように、本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置１Ａによれば、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４、診断装置本体ＡがネットワークＮＷを介して接続されている場合でも、実施の形態１の超音波診断装置１と同様に、超音波画像Ｕを画像解析することにより複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を認識して複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔を検出し、検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成しているか否かを判定し、検出された複数の配置間隔が公比２の等比数列を形成していると判定された場合に、超音波画像に描出された複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のうち選択された任意の加工部と、その加工部に対して穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの基端側に隣接する加工部との配置間隔だけ、選択された加工部の配置位置から、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を基準点として検出し、検出された基準点を針先端部Ｔの位置と推定するため、精度良く針先端部Ｔの位置を推定することができる。

【0083】

また、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４がネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａに接続されているため、診断装置本体Ａを、いわゆる遠隔サーバとして使用することができる。これにより、例えば、ユーザは、超音波プローブ２と表示部７と入力部１４のみをユーザの手元に用意することにより、被検体の超音波診断を行うことができるため、超音波診断の際の利便性を向上することができる。

また、例えば、いわゆるタブレットと呼ばれる携帯型の薄型コンピュータが表示部７および入力部１４として使用される場合には、ユーザは、より容易に被検体の超音波診断を行うことができ、超音波診断の際の利便性をさらに向上させることができる。

【0084】

なお、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４がネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａに接続されているが、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４、診断装置本体Ａは、ネットワークＮＷに有線接続されていてもよく、無線接続されていてもよい。

【0085】

また、実施の形態３の態様は、実施の形態１に適用されることが説明されているが、実施の形態２についても、同様に適用されることができる。

【符号の説明】

【0086】

１，１Ａ 超音波診断装置、２ 超音波プローブ、２Ａ 振動子アレイ、３ 送信部、４

受信部、５ 画像生成部、６ 表示制御部、７ 表示部、８ 画像取得部、９ 配置間隔検出部、１０ 等比数列判定部、１１ 針先端部位置推定部、１３ 装置制御部、１４

入力部、１５ 格納部、１６ プロセッサ、１７ 増幅部、１８ ＡＤ変換部、１９

信号処理部、２０ ＤＳＣ、２１ 画像処理部、Ａ 診断装置本体、Ｂ 体表、Ｊ，Ｋ１，Ｋ２ 距離、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２４，Ｌ３，Ｌ４ 配置間隔、Ｍ 先端マーク、Ｎ１，Ｎ２ 穿刺針、ＮＷ ネットワーク、Ｐ１ 第１加工部、Ｐ２ 第２加工部、Ｐ３ 第３加工部、Ｐ４ 第４加工部、Ｐ５ 第５加工部、Ｓ シャフト部、Ｔ 針先端部、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】