特許 7461530 超音波診断装置及び穿刺支援プログラム

(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】2024-03-26

(45)【発行日】2024-04-03

(54)【発明の名称】超音波診断装置及び穿刺支援プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 8/14 20060101AFI20240327BHJP

【ＦＩ】

A61B8/14

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023032074

(22)【出願日】2023-03-02

(62)【分割の表示】P 2018086957の分割

【原出願日】2018-04-27

(65)【公開番号】P2023060101

(43)【公開日】2023-04-27

【審査請求日】2023-03-02

(73)【特許権者】

【識別番号】594164542

【氏名又は名称】キヤノンメディカルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(72)【発明者】

【氏名】望月 史生

(72)【発明者】

【氏名】栗田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】増田 貴志

【審査官】冨永 昌彦

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１８４０２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１９２４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５５０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８０１６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００９－５０６８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００７３１５５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ８／００ － ８／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波プローブにより実行された超音波スキャンの結果に基づいて、被検体内のスキャン領域のスキャン方向の中心とその近傍を表す第１領域にある血管を識別し、当該第１領域にある血管と前記超音波プローブとの間の距離を計算する計算部と、
前記超音波スキャンの結果に基づく超音波画像を表示部に表示させる表示制御部と、を備え、
前記表示制御部は、前記スキャン領域の前記第１領域に血管がある場合に、前記計算部によって計算された前記距離を前記超音波画像とともに前記表示部に表示させ、前記スキャン領域の前記第１領域に血管がある間、前記計算部によって計算された前記距離を、順次、前記超音波画像とともに前記表示部に表示させ、一方、前記第１領域に血管がなく、前記スキャン領域における前記第１領域以外の第２領域に血管がある場合は、前記計算部によって計算された前記距離を前記表示部に表示させない、
超音波診断装置。

【請求項2】

前記超音波スキャンは、前記スキャン領域のＢモード画像データを取得するための第１スキャンと、前記スキャン領域に含まれる関心領域のドプラ画像データを取得するための第２スキャンを含み、
前記計算部は、前記第１スキャン又は前記第２スキャンの結果のうち、前記スキャン領域の中央部分に対応する一部を解析することで、前記距離を計算する、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項3】

前記超音波スキャンは、前記スキャン領域のＢモード画像データを取得するためのスキャンを含み、
前記計算部は、前記スキャンの結果のうち、前記スキャン領域の中央部分に対応する一部を解析することで前記距離を計算する、
請求項１に記載の超音波診断装置。

【請求項4】

前記表示制御部は、前記距離に基づく数値を前記表示部に表示させ、
前記数値は、前記距離に√２を乗算して得られる数値である、請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波診断装置。

【請求項5】

前記表示制御部は、前記スキャン領域の中央部分に血管が含まれていない場合、前記距離及び前記距離に基づく数値を前記表示部に表示させない、請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波診断装置。

【請求項6】

前記表示制御部は、前記スキャン領域の中央部分に含まれる血管と前記被検体の体表とをつなぐ計測ラインを前記表示部に表示させる、請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波診断装置。

【請求項7】

前記表示制御部は、前記スキャン領域の中央部分に血管が含まれていない場合、前記距離、前記距離に基づく数値、及び前記計測ラインを前記表示部に表示させない、請求項６に記載の超音波診断装置。

【請求項8】

超音波プローブにより実行された超音波スキャンの結果に基づいて、被検体内のスキャン領域のスキャン方向の中心とその近傍を表す第１領域にある血管を識別し、当該第１領域にある血管と前記超音波プローブとの間の距離を計算する計算部と、
前記超音波スキャンの結果に基づく超音波画像を表示部に表示させる表示制御部と、を備え、
前記表示制御部は、前記スキャン領域の前記第１領域に血管がある場合に、前記計算部によって計算された前記距離を前記超音波画像とともに前記表示部に表示させ、一方、前記第１領域に血管がなく、前記スキャン領域における前記第１領域以外の第２領域に血管がある場合は、前記計算部によって計算された前記距離を前記表示部に表示させない、
超音波診断装置。

【請求項9】

超音波プローブにより実行された超音波スキャンの結果に基づいて、被検体内のスキャン領域のスキャン方向の中心とその近傍を表す第１領域にある血管を識別し、当該第１領域にある血管と前記超音波プローブとの間の距離を計算する計算部と、
前記超音波スキャンの結果に基づく超音波画像を表示部に表示させる表示制御部と、を備え、
前記表示制御部は、前記スキャン領域の前記第１領域に血管がある間、前記計算部によって計算された前記距離を、順次、前記超音波画像とともに前記表示部に表示させ、一方、前記第１領域に血管がなく、前記スキャン領域における前記第１領域以外の第２領域に血管がある場合は、前記計算部によって計算された前記距離を前記表示部に表示させない、
超音波診断装置。

【請求項10】

超音波プローブにより実行された超音波スキャンの結果に基づいて、被検体内のスキャン領域のスキャン方向の中心とその近傍を表す第１領域にある血管を識別し、当該第１領域にある血管と前記超音波プローブとの間の距離を計算する計算処理と、
前記超音波スキャンの結果に基づく超音波画像を表示部に表示させる表示制御処理と、をプロセッサに実行させる穿刺支援プログラムであって、
前記表示制御処理は、前記スキャン領域の前記第１領域に血管がある場合に、前記計算処理によって計算された前記距離を前記超音波画像とともに前記表示部に表示させ、前記スキャン領域の前記第１領域に血管がある間、前記計算処理によって計算された前記距離を、順次、前記超音波画像とともに前記表示部に表示させ、一方、前記第１領域に血管がなく、前記スキャン領域における前記第１領域以外の第２領域に血管がある場合は、前記計算処理によって計算された前記距離を前記表示部に表示させない、
穿刺支援プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、超音波診断装置及び穿刺支援プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

超音波診断装置は、複数の超音波振動子が配列された超音波プローブにより被検体に対して超音波を放射し、放射した超音波の反射波を超音波プローブにより受信することで、超音波画像を生成する。

【0003】

近年、術中の安全を確保するため、中心静脈穿刺において超音波診断装置が用いられるようになっている。超音波ガイド下の中心静脈穿刺では、例えば、ターゲットとなる血管の短軸像を参照し、超音波プローブから血管までの距離を取得する。そして、被検体の体表において、取得した距離と同一距離だけ超音波プローブから離れた位置に、血管の走行に沿って皮膚に対して４５度の角度で穿刺針を刺すことで、狙った血管を穿刺する。

【0004】

しかしながら、超音波ガイド下の中心静脈穿刺では、超音波プローブの中心と、ターゲットとなる血管とがずれる場合等がある。このような場合、画像から血管の位置を見誤って針が血管に入らなかったり、画像から血管の深さを見誤って針を深く刺しすぎてしまったり、という手技の失敗が有り得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－０２３６１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

発明が解決しようとする課題は、穿刺術をより簡便かつ安全に実施することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態によれば、超音波診断装置は、超音波プローブ、解析部、及び表示制御部を備える。超音波プローブは、被検体の体表に押し当てられ、前記被検体内のスキャン領域について超音波スキャンを実行する。解析部は、前記超音波スキャンの結果のうち、前記スキャン領域の中央部分に対応する一部を解析することで、前記中央部分に含まれる血管と前記体表との間の距離を計算する。表示制御部は、前記距離及び前記距離に基づく数値のうち少なくともいずれかを、表示部に表示させる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、図１に示される処理回路が穿刺を支援するための画像を表示する際の動作を表すフローチャートである。

【図3】図３は、ＲＯＩ内の血管のドプラデータを取得する処理を表す図である。

【図4】図４は、ＲＯＩ内の血管について取得したドプラデータに基づき血管中心までの距離を算出する処理を表す図である。

【図5】図５は、図１に示される表示機器に表示される断層画像を表す図である。

【図6】図６は、図５に示される血管について取得したドプラデータに基づき血管中心までの距離を算出する処理を表す図である。

【図7】図７は、図１に示される表示機器に表示されるＢモードの短軸画像を表す図である。

【図8】図８は、図７に示される血管について取得したＢモードデータに基づき血管中心までの距離を算出する処理を表す図である。

【図9】図９は、図１に示される表示機器４０に表示される断層画像を表す図である。

【図10】図１０は、ドプラ画像を合成しない場合の表示機器の表示を表す図である。

【図11】図１１は、計測値と共に穿刺針長が表示される場合の表示機器の表示を表す図である。

【図12】図１２は、穿刺針長の算出例を表す図である。

【図13】図１３は、穿刺針長のその他の算出例を表す図である。

【図14】図１４は、穿刺針長のその他の算出例を表す図である。

【図15】図１５は、バイプレーンモードにおける表示機器の表示を表す図である。

【図16】図１６は、補正前のプレーンＢにおける断面画像を表す図である。

【図17】図１７は、補正後のプレーンＢにおける断面画像を表す図である。

【図18】図１８は、針先周囲のドプラ画像のカラー表示が排除された場合の表示を表す図である。

【図19】図１９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

【図20】図２０は、図１９に示される支援画像生成機能により生成される支援画像を表す図である。

【図21】図２１は、図１９に示される支援画像生成機能により生成される支援画像のその他の例を表す図である。

【図22】図２２は、針先の位置を中心とした所定範囲のドプラ画像のカラー表示が排除された場合の表示を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

【0010】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成例を示すブロック図である。図１に示されるように、超音波診断装置１は、装置本体１０、及び超音波プローブ２０を備える。装置本体１０は、ネットワーク１００を介して外部装置３０と接続される。また、装置本体１０は、表示機器４０及び入力装置５０と接続される。

【0011】

超音波プローブ２０は、例えば、装置本体１０からの制御に従い、生体Ｐ内のスキャン領域について超音波スキャンを実行する。超音波プローブ２０は、例えば、複数の圧電振動子、圧電振動子に設けられる整合層、及び圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材等を有する。本実施形態においては、超音波プローブ２０は、例えば、複数の超音波振動子が所定の方向に沿って配列された一次元アレイリニアプローブである。超音波プローブ２０は、装置本体１０と着脱自在に接続される。超音波プローブ２０には、オフセット処理、及び超音波画像のフリーズ等の際に押下されるボタンが配置されてもよい。

【0012】

複数の圧電振動子は、装置本体１０が有する超音波送信回路１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。これにより、超音波プローブ２０から生体Ｐへ超音波が送信される。超音波プローブ２０から生体Ｐへ超音波が送信されると、送信された超音波は、生体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。また、送信された超音波パルスが、移動している血流又は心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向の速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。超音波プローブ２０は、生体Ｐからの反射波信号を受信して電気信号に変換する。

【0013】

なお、図１においては、撮影に用いられる超音波プローブ２０と装置本体１０との接続関係のみを例示している。しかしながら、装置本体１０には、複数の超音波プローブを接続することが可能である。接続された複数の超音波プローブのうちいずれを撮影に使用するかは、切り替え操作によって任意に選択することができる。

【0014】

図１に示される装置本体１０は、超音波プローブ２０により受信された反射波信号に基づいて超音波画像を生成する装置である。装置本体１０は、図１に示されるように、超音波送信回路１１、超音波受信回路１２、内部記憶回路１３、画像メモリ１４（シネメモリ）、入力インタフェース１５、通信インタフェース１６、及び処理回路１７を有する。

【0015】

超音波送信回路１１は、超音波プローブ２０に駆動信号を供給するプロセッサである。超音波送信回路１１は、例えば、トリガ発生回路、遅延回路、及びパルサ回路等により実現される。トリガ発生回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。遅延回路は、超音波プローブ２０から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子毎の遅延時間を、トリガ発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ２０に設けられる複数の超音波振動子へ駆動信号（駆動パルス）を印加する。遅延回路により各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向が任意に調整可能となる。

【0016】

超音波受信回路１２は、超音波プローブ２０が受信した反射波信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成するプロセッサである。超音波受信回路１２は、例えば、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、受信遅延回路、及び加算器等により実現される。アンプ回路は、超音波プローブ２０が受信した反射波信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をデジタル信号に変換する。受信遅延回路は、デジタル信号に受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、遅延時間が与えられた複数のデジタル信号を加算する。加算器の加算処理により、受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調された受信信号が発生する。

【0017】

内部記憶回路１３は、例えば、磁気的若しくは光学的記録媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。内部記憶回路１３は、超音波送受信を実現するためのプログラム、及び穿刺を支援するためのプログラム等を記憶している。また、内部記憶回路１３は、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見等）、診断プロトコル、送信条件、受信条件、信号処理条件、画像生成条件、画像処理条件、ボディマーク生成プログラム、表示条件、及び映像化に用いるカラーデータの範囲を診断部位毎に予め設定する変換テーブル等の各種データを記憶している。なお、上記プログラム、及び各種データは、例えば、内部記憶回路１３に予め記憶されていてもよい。また、例えば、非一過性の記憶媒体に記憶されて配布され、非一過性の記憶媒体から読み出されて内部記憶回路１３にインストールされてもよい。

【0018】

また、内部記憶回路１３は、入力インタフェース１５を介して入力される記憶操作に従い、処理回路１７で発生される２次元Ｂモード画像データ、及び２次元ドプラ画像データ等を記憶する。内部記憶回路１３は、記憶しているデータを、通信インタフェース１６を介して外部装置３０へ転送することも可能である。

【0019】

なお、内部記憶回路１３は、ＣＤ－ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、及びフラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。内部記憶回路１３は、記憶しているデータを可搬性記憶媒体へ書き込み、可搬性記憶媒体を介してデータを外部装置３０に記憶させることも可能である。

【0020】

画像メモリ１４は、例えば、磁気的若しくは光学的記録媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。画像メモリ１４は、入力インタフェース１５を介して入力されるフリーズ操作直前の複数フレームに対応する画像データを保存する。画像メモリ１４に記憶されている画像データは、例えば、連続表示（シネ表示）される。

【0021】

内部記憶回路１３及び画像メモリ１４は、必ずしもそれぞれが独立した記憶装置により実現される訳ではない。内部記憶回路１３及び画像メモリ１４は単一の記憶装置により実現されても構わない。また、内部記憶回路１３及び画像メモリ１４は、それぞれが複数の記憶装置により実現されても構わない。

【0022】

入力インタフェース１５は、入力装置５０を介し、操作者からの各種指示を受け付ける。入力装置５０は、例えば、マウス、キーボード、パネルスイッチ、スライダースイッチ、トラックボール、ロータリーエンコーダ、操作パネル、及びタッチコマンドスクリーン（ＴＣＳ）である。入力インタフェース１５は、例えばバスを介して処理回路１７に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号を処理回路１７へ出力する。なお、本実施形態において入力インタフェース１５は、マウス及びキーボード等の物理的な操作部品と接続するものだけに限られない。例えば、超音波診断装置１とは別体に設けられた外部の入力機器から入力される操作指示に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１７へ出力する回路も入力インタフェース１５の例に含まれる。

【0023】

通信インタフェース１６は、ネットワーク１００等を介して外部装置３０と接続され、外部装置３０との間でデータ通信を行う。外部装置３０は、例えば、各種の医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System）、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステム等のデータベースである。なお、外部装置３０との通信の規格は、如何なる規格であってもよいが、例えば、ＤＩＣＯＭ（digital imaging and communication in medicine）が挙げられる。

【0024】

処理回路１７は、例えば、超音波診断装置１の中枢として機能するプロセッサである。処理回路１７は、内部記憶回路１３に記憶されているプログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。処理回路１７は、例えば、Ｂモード処理機能１７１、ドプラ処理機能１７２、解析機能１７３、画像生成機能１７４、画像処理機能１７５、表示制御機能１７６、及びシステム制御機能１７７を有する。

【0025】

Ｂモード処理機能１７１は、超音波受信回路１２から受け取った受信信号に基づき、Ｂモードデータを生成する機能である。具体的には、Ｂモード処理機能１７１において処理回路１７は、例えば、超音波受信回路１２から受け取った受信信号に対して包絡線検波処理、及び対数増幅処理等を施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。生成されたＢモードデータは、２次元的な超音波走査線（ラスタ）上のＢモードＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。

【0026】

ドプラ処理機能１７２は、超音波受信回路１２から受け取った受信信号を周波数解析することで、スキャン領域に設定されるＲＯＩ（Region Of Interest：関心領域）内にある移動体のドプラ効果に基づく運動情報を抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する機能である。具体的には、ドプラ処理機能１７２において処理回路１７は、例えば、移動体の運動情報として、平均速度、平均分散値、平均パワー値等を、複数のサンプル点それぞれで推定したドプラデータを生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流、心壁等の組織、及び造影剤等である。本実施形態では、処理回路１７は、血流の運動情報（血流情報）として、血流の平均速度、血流の平均分散値、血流の平均パワー値等を、複数のサンプル点それぞれで推定したドプラデータを生成する。生成されたドプラデータは、２次元的な超音波走査線上のドプラＲＡＷデータとして不図示のＲＡＷデータメモリに記憶される。

【0027】

処理回路１７は、ドプラ処理機能１７２を用い、カラーフローマッピング（ＣＦＭ：Color Flow Mapping）法と称されるカラードプラ法を実行可能である。ＣＦＭ法では、超音波の送受信が複数の走査線上で複数回行なわれる。ドプラ処理機能１７２において処理回路１７は、同一位置のデータ列に対してＭＴＩ（Moving Target Indicator）フィルタを掛けることで、静止している組織、又は動きの遅い組織に由来する信号（クラッタ信号）を抑制し、血流に由来する信号を抽出する。そして、処理回路１７は、抽出した血流信号から血流の速度、血流の分散、血流のパワー等の血流情報を推定する。

【0028】

解析機能１７３は、超音波スキャンの結果のうち、スキャン領域の中央部分に対応する一部を解析する機能であり、解析部の一例である。具体的には、解析機能１７３において処理回路１７は、例えば、スキャン領域の中央部分のドプラデータを解析することで、血管と体表との間の距離を計算する。なお、処理回路１７は、スキャン領域の中央部分のＢモードデータを解析することで、血管と体表との間の距離を計算するようにしてもよい。また、ドプラデータの解析と、Ｂモードデータの解析とを組み合わせ、血管と体表との間の距離を計算するようにしてもよい。

【0029】

画像生成機能１７４は、Ｂモード処理機能１７１、及びドプラ処理機能１７２により生成されたデータに基づき、画像データを生成する機能である。例えば、画像生成機能１７４において処理回路１７は、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の画像データを生成する。具体的には、処理回路１７は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたＢモードＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ピクセル変換、例えば、超音波プローブ２０による超音波の走査形態に応じた座標変換を実行することで、ピクセルから構成される２次元Ｂモード画像データを生成する。

【0030】

また、処理回路１７は、ＲＡＷデータメモリに記憶されたドプラＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ピクセル変換を実行することで、血流情報が映像化された２次元ドプラ画像データを生成する。２次元ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又はこれらを組み合わせた画像データを含む。

【0031】

また、処理回路１７は、生成した２次元Ｂモード画像データ、及び２次元ドプラ画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、及びボディマーク等を合成しても構わない。

【0032】

画像処理機能１７５は、２次元Ｂモード画像データ、及び２次元ドプラ画像データに対し、所定の画像処理を施す機能である。具体的には、画像処理機能１７５において処理回路１７は、例えば、画像生成機能１７４により生成された２次元Ｂモード画像データ、又は２次元ドプラ画像データにおける複数の画像フレームを用いて輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を実施する。

【0033】

表示制御機能１７６は、画像処理機能１７５で生成・処理された２次元Ｂモード画像データ、及び２次元ドプラ画像データの表示機器４０における表示を制御する機能である。具体的には、表示制御機能１７６において処理回路１７は、例えば、２次元Ｂモード画像データに、ドプラデータを収集するためのＲＯＩを表す表示を合成する。処理回路１７は、入力装置５０から入力される操作者からの指示に従い、２次元Ｂモード画像データにおける対応する部位に、２次元ドプラ画像データを合成する。このとき、処理回路１７は、操作者からの指示に従い、合成する２次元ドプラ画像データの不透明度を調整するようにしてもよい。

【0034】

また、処理回路１７は、２次元ドプラ画像データが合成された２次元Ｂモード画像データに、計測ライン、及び計測値を合成する。計測ラインは、スキャン領域の中央部分に位置する走査線において、超音波プローブ２０の表面から血管中心までの線を表す。計測値は、計測ラインにおける、超音波プローブ２０の表面から血管中心までの距離を表す。なお、処理回路１７は、２次元Ｂモード画像データに、計測ライン、及び計測値を合成してもよい。

【0035】

また、処理回路１７は、２次元Ｂモード画像データ、又は２次元ドプラ画像データが合成された２次元Ｂモード画像データに対し、ダイナミックレンジ、輝度（ブライトネス）、コントラスト、γカーブ補正、及びＲＧＢ変換等の各種処理を実行することで、画像データをビデオ信号に変換する。処理回路１７は、ビデオ信号を表示機器４０に表示させる。なお、処理回路１７は、操作者が入力装置５０により各種指示を入力するためのユーザインタフェース（ＧＵＩ：Graphical User Interface）を生成し、ＧＵＩを表示機器４０に表示させてもよい。表示機器４０としては、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。

【0036】

システム制御機能１７７は、超音波診断装置１の処理全体を制御する機能である。具体的には、システム制御機能１７７において処理回路１７は、入力装置５０を介して操作者から入力された各種設定要求、並びに、内部記憶回路１３から読み出した各種制御プログラム、及び各種データに基づき、超音波送信回路１１、超音波受信回路１２、及び処理回路１７の機能を制御する。

【0037】

例えば、処理回路１７は、超音波送信回路１１、及び超音波受信回路１２を制御することで、超音波プローブ２０に超音波スキャンを実行させる。具体的には、処理回路１７は、例えば、ＣＦＭ法を実行するため、操作者からの指示に基づき、ドプラデータを収集するためのＲＯＩを設定する。処理回路１７は、超音波送信回路１１、及び超音波受信回路１２を制御することで、ＲＯＩにおけるドプラデータを収集するための超音波スキャンを超音波プローブ２０に実行させる。また、処理回路１７は、超音波送信回路１１、及び超音波受信回路１２を制御することで、ＲＯＩ以外の領域におけるＢモードデータを収集するための超音波スキャンを超音波プローブ２０に実行させる。

【0038】

次に、以上のように構成された超音波診断装置１を用いて中心静脈穿刺を実施する際の超音波診断装置１の動作について説明する。

【0039】

まず、操作者である術者は、患者を穿刺に適した体位に載置する。患者を載置すると、術者は、超音波プローブ２０を用いて静脈のプレスキャンを実施する。プレスキャンは、Ｂモードデータの収集とドプラデータの収集するためのスキャンを含む。Ｂモードデータはスキャン領域について収集され、ドプラデータはスキャン領域内に設定されたＲＯＩについて収集される。超音波プローブ２０から患者へ送信された超音波は、患者の体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ２０で受信される。超音波受信回路１２は、超音波プローブ２０が受信した反射波信号に対して各種処理を施し、受信信号を生成する。

【0040】

超音波診断装置１の処理回路１７は、Ｂモード処理機能１７１により、超音波受信回路１２から受け取った受信信号に基づき、２次元的な超音波走査線上のＢモードＲＡＷデータを生成する。処理回路１７は、画像生成機能１７４により、ＢモードＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ピクセル変換を実行することで、２次元Ｂモード画像データを発生する。

【0041】

また、処理回路１７は、ドプラ処理機能１７２により、超音波受信回路１２から受け取った受信信号に基づき、ＲＯＩ内の超音波走査線上のドプラＲＡＷデータを生成する。処理回路１７は、画像生成機能１７４により、ドプラＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ピクセル変換を実行することで、２次元ドプラ画像データを発生する。処理回路１７は、表示制御機能１７６により、発生した２次元Ｂモード画像データに２次元ドプラ画像データを合成し、合成した画像データを断層画像として表示機器４０に表示させる。

【0042】

術者は、プレスキャンで表示される断層画像に基づいて動静脈を確認すると共に、静脈が穿刺に適しているか否かを評価する。以下では、術者が穿刺部位として、内頸静脈を選択する場合を例に説明する。なお、中心静脈穿刺の穿刺部位は、内頸静脈に限らず、鎖骨下静脈、大腿静脈、及び上腕の尺側皮静脈のいずれかから選択されてもよい。術者は、表示機器４０に表示された、スキャン領域に対応する断層画像を確認しながら、断層画像が内頸静脈の短軸画像となり、内頸静脈が断層画像の中央部分に含まれるように、超音波プローブを動かす。

【0043】

穿刺部位として内頸静脈を選択すると、例えば、術者は、超音波診断装置１に対し、穿刺支援プログラムの実行を指示する。

【0044】

超音波診断装置１の処理回路１７は、上記指示に従って、内部記憶回路１３から穿刺支援プログラムを読み出し、読み出したプログラムを実行する。なお、穿刺支援プログラムは、プレスキャンのときから実行されていても構わない。

【0045】

図２は、図１に示される処理回路１７が穿刺を支援するための画像を表示する際の動作の例を表すフローチャートである。図２に示される処理は、所定の周期、例えば、フレーム周期で実行される。

【0046】

画像処理プログラムを実行すると、処理回路１７は、例えば、解析機能１７３を実行する。解析機能１７３を実行すると処理回路１７は、スキャン領域の中央部分に位置するＮ本の超音波走査線上の平均パワー値を取得する（ステップＳ２１）。処理回路１７は、取得したＮ本の超音波走査線上の平均パワー値について加算平均をとる（ステップＳ２２）。処理回路１７は、加算平均したＭフレーム分の平均パワー値を保持し、保持したＭフレーム分の平均パワー値のうち、最大値を出力する（ステップＳ２３）。処理回路１７は、新たな平均パワー値の加算平均が算出されると、最も古い平均パワー値を削除し、新たな平均パワー値を保持する。

【0047】

図３は、ＲＯＩ内の内頸静脈に対してステップＳ２１～Ｓ２３の処理を実施する際の模式図の例を表す。図３によれば、スキャン領域の中央部分に位置する内頸静脈の中央を通過する走査線上の平均パワー値が取得される。取得された平均パワー値は、中央の走査線の両側に位置する、例えば２本ずつの走査線上の平均パワー値と加算平均がとられる。そして、Ｍフレーム中に加算平均された平均パワー値のうち、最大の平均パワー値が出力される。

【0048】

処理回路１７は、出力された平均パワー値が予め設定している閾値を超えるか否かを判断する（ステップＳ２４）。出力された平均パワー値が閾値を超える場合（ステップＳ２４のＹｅｓ）、処理回路１７は、出力された平均パワー値におけるピーク値を検出し、検出したピーク値が測定される深さ方向のピーク位置を取得する（ステップＳ２５）。

【0049】

処理回路１７は、検出したピーク値からの減衰率が予め設定された値Ｔ［ｄＢ］以下のサンプルを、出力された平均パワー値から抽出する（ステップＳ２６）。なお、サンプルを抽出する際の基準は、減衰率に限定されない。減衰幅が予め設定した値以下のサンプルを抽出するようにしてもよい。処理回路１７は、抽出したサンプルが連続する範囲を、「血流エリア」と判定する（ステップＳ２７）。処理回路１７は、超音波プローブ２０の表面、つまり体表から「血流エリア」の中心位置までの距離（深さ）を算出する（ステップＳ２８）。

【0050】

図４は、ＲＯＩ内の内頸静脈について取得した平均パワー値に対してステップＳ２５～Ｓ２８の処理を実施する際の模式図の例を表す。図４によれば、出力された平均パワー値におけるピーク値が検出される。検出されたピーク値から減衰率Ｔ［ｄＢ］以下のサンプルが、出力された平均パワー値から抽出され、「血流エリア」と判定される。そして、「血流エリア」の中心位置までの距離が算出される。

【0051】

なお、穿刺部位によっては、図５に示されるように、スキャン領域の中央部分に位置する走査線上に複数の血管が含まれる場合がある。図５に示されるように血管が配置される場合、例えば、図６に示される平均パワー値が、ステップＳ２３の処理により出力される。図６に示される平均パワー値が出力される場合、ステップＳ２５～Ｓ２７の処理により、血流エリア１、及び血流エリア２が抽出される。血流エリアを複数抽出すると処理回路１７は、超音波プローブ２０の表面に近い方を計測対象として採用する。すなわち、血流エリア１を計測対象とし、血流エリアの中心位置までの距離を算出する。

【0052】

なお、処理回路１７の解析機能１７３による血流エリアの抽出は、ドプラデータを利用するものに限定されない。たとえば、解析機能１７３において、Ｂモードデータを利用して血流エリアが抽出されても構わない。例えば、図７に示されるＢモード画像が表示機器４０に表示されているとする。このとき、処理回路１７は、スキャン領域の中央に位置するＮ本の超音波走査線上の輝度値を取得する。処理回路１７は、取得したＮ本の超音波走査線上の輝度値について加算平均をとる。

【0053】

血管壁部分における輝度値は、他の部位の輝度値よりも高く、血管内の輝度値は、他の部位の輝度値よりも低い。処理回路１７は、加算平均した輝度値において、高輝度から低輝度へ遷移するパターン、及び低輝度から高輝度へ遷移するパターンを検出することで、血流エリアを抽出する。

【0054】

図８は、図７に示されるＢモードの短軸画像に基づいて出力される輝度値の例を表す模式図である。図８によれば、血管壁部分における輝度値は、他の部位の輝度値よりも高く、血管内の輝度値は、他の部位の輝度値よりも低くなっている。処理回路１７は、出力された輝度値において、高輝度から低輝度へ遷移するパターン、及び低輝度から高輝度へ遷移するパターンを検出する。これにより、出力された輝度値から、血流エリア１、及び血流エリア２が抽出される。処理回路１７は、超音波プローブ２０の表面、つまり体表から、体表により近い血流エリア１の中心位置までの距離を算出する。

【0055】

また、解析機能１７３による血流エリアの抽出は、ドプラデータを利用する解析と、Ｂモードデータを利用する解析とが組み合わされて実施されてもよい。例えば、処理回路１７は、ドプラデータを利用して取得した血流エリアと、Ｂモードデータを利用して取得した血流エリアとが一致する場合、その血流エリアについての中心位置を取得する。

【0056】

「血流エリア」の中心位置までの距離を算出すると、処理回路１７は、表示制御機能１７６を実行する。表示制御機能１７６を実行すると処理回路１７は、２次元Ｂモード画像データに２次元ドプラ画像データを合成した断層画像に、計測ライン、及び計測値を合成する（ステップＳ２９）。計測ラインは、スキャン領域の中央部分に位置する走査線において、超音波プローブ２０の表面からステップＳ２８で算出した中心位置までをつなぐ線を表す。計測値は、超音波プローブ２０の表面からステップＳ２８で算出した中心位置までの距離を表す。

【0057】

図９は、図１に示される表示機器４０に表示される断層画像の例を表す図である。図９によれば、ＲＯＩ表示Ｒ１内に内頸静脈についてのドプラ画像Ｉ１が表示されている。そして、ドプラ画像Ｉ１の中心から超音波プローブ２０の表面までが計測ラインＬ１により表示され、計測ラインＬ１と交わる超音波プローブ２０の表面直上には計測値Ｖ１が表示されている。

【0058】

なお、図９では、ドプラ画像Ｉ１の不透明度が高い状態での表示例を表している。一方で、穿刺針の針先をＢモード画像で確認したい場合には、ドプラ画像を合成しない、又はドプラ画像の不透明度を下げるようにしてもよい。図１０は、ドプラ画像を合成しない場合の表示機器４０の表示例を表す模式図である。図１０によれば、ＲＯＩ表示Ｒ１内に表示されるＢモードの短軸画像の中心から超音波プローブ２０の表面までの線を表す計測ラインＬ１が表示され、計測ラインＬ１と交わる超音波プローブ２０の表面直上に計測値Ｖ１が表示されている。

【0059】

ステップＳ２４において、出力された平均パワー値が閾値を超えない場合（ステップＳ２４のＮｏ）、処理回路１７は、計測ライン、及び計測値の合成を停止し（ステップＳ２１０）、処理を終了させる。

【0060】

断層画像上に表示される、計測ライン、及び計測値を確認すると、術者は、表示に従い、被検体に穿刺針を刺す。このとき、術者は、被検体の体表において、計測値により把握される距離と同一距離だけ超音波プローブ２０から離れた位置に、血管の走行に沿って皮膚に対して４５度の角度で穿刺針を刺す。これにより、術者は、狙った血管に穿刺することが可能となる。なお、穿刺角度を４５度以外、例えば、６０度、及び３０度としたい場合には、穿刺角度に応じた距離だけ超音波プローブ２０から離れた位置に穿刺針を刺す。

【0061】

以上のように、第１の実施形態では、超音波プローブ２０は、被検体内のスキャン領域について超音波スキャンを実施する。超音波診断装置１の処理回路１７は、超音波スキャンの結果のうち、スキャン領域の中央部分に対応する一部を解析することで、中央部分に含まれる血管と体表との間の距離を計算する。そして、処理回路１７は、計算した距離をリアルタイムに表示機器４０に表示させるようにしている。これにより、超音波診断装置１は、術者が穿刺深さを見誤ることを防ぐことが可能となる。

【0062】

また、第１の実施形態では、処理回路１７は、スキャン領域の中央部分に位置する走査線上のドプラデータを利用して血管と体表との間の距離を計算するようにしている。これにより、超音波診断装置１は、血管と体表との間の距離を正確に計算することが可能となる。

【0063】

また、第１の実施形態では、処理回路１７は、超音波プローブ２０の中心と血管中心とを結ぶ計測ラインを、表示機器４０に表示させるようにしている。これにより、超音波診断装置１は、超音波プローブ２０の中心と血管とがずれたまま穿刺が実施されるのを防ぐことが可能となる。

【0064】

また、第１の実施形態では、処理回路１７は、取得した平均パワー値が予め設定した値より小さい場合、計測ライン、及び計測値を表示機器４０に表示させないようにしている。これにより、スキャン領域の中央部分に血管が含まれていない場合、計測ライン、及び計測値が表示機器４０に表示されないようになる。このため、超音波診断装置１は、超音波プローブ２０の中心と、血管とがずれていることを術者へ伝えることが可能となる。

【0065】

なお、第１の実施形態に関わる超音波診断装置１は、上記に限定される訳ではない。例えば、上記実施形態では、処理回路１７が、スキャンコンバージョン前のＢモードデータ、ドプラデータ、及びこれらのうち少なくとも一方のデータを使用して血管と体表との間の距離を計算する場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。処理回路１７は、ビデオフォーマットの走査線信号列に、スキャンコンバージョンされたＢモードデータ、ドプラデータ、及びこれらのうち少なくとも一方のデータを使用して血管と体表との間の距離を計算しても構わない。

【0066】

また、上記実施形態では、断層画像、又はＢモード画像に計測値が合成される場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。処理回路１７は、例えば、計測値に代えて、又は計測値と共に、血管と体表との間の距離に基づいて算出される数値を合成しても構わない。血管と体表との間の距離に基づいて算出される数値は、例えば、穿刺に要する穿刺針の長さである。図１１は、計測値と共に穿刺針長が表示される場合の表示機器４０の表示例を表す模式図である。図１１によれば、計測値Ｖ１と並列して穿刺針長Ｖ２が表示されている。穿刺針長は、例えば、皮膚に対して４５度の角度で穿刺針を刺す場合、図１２で示されるように、血管と体表との間の距離に√２をかけた値となる。また、皮膚に対して６０度の角度で穿刺針を刺す場合、穿刺針長は、図１３で示されるように、血管と体表との間の距離に２／√３をかけた値となる。また、皮膚に対して３０度の角度で穿刺針を刺す場合、穿刺針長は、図１４で示されるように、血管と体表との間の距離に２をかけた値となる。

【0067】

また、上記実施形態では、超音波プローブ２０に、オフセット処理、及び超音波画像のフリーズ等の際に押下されるボタンが配置される例を説明した。しかしながら、超音波プローブ２０に設けられるボタンは、これらに限定されない。例えば、超音波プローブ２０には、断層画像、又はＢモード画像に対し、計測値、及び計測ラインを合成するか否かを切り替える切替ボタンが設けられてもよい。例えば、術者は、計測値、及び計測ラインの表示が不要となった場合に切替ボタンを押下することで、断層画像、又はＢモード画像に表示されている計測値、及び計測ラインを非表示とすることが可能となる。

【0068】

また、超音波プローブ２０には、断層画像、又はＢモード画像に表示されている計測値、及び計測ラインを表示のまま保持させるための保持ボタンが設けられていてもよい。例えば、術者は、血流の拍動性が大きいために血管中心の検出が安定しない等の場合、保持ボタンを押下することで、押下時点の計測値、及び計測ラインの表示を画面上に保持させることが可能となる。超音波プローブ２０には、保持ボタンと共に、画面上に保持させた表示を解除するための解除ボタンが設けられていても構わない。

【0069】

（その他の実施例）
第１の実施形態では、超音波プローブ２０が、一次元アレイリニアプローブである場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。超音波プローブ２０は、複数の超音波振動子が二次元マトリックス状に配列されたプローブである、二次元アレイリニアプローブ、特に二次元アレイリニアプローブであっても構わない。このとき、処理回路１７は、Ｂモード処理機能１７１により、超音波受信回路１２から受け取った３次元の受信信号に基づき、３次元的な超音波走査線上のＢモードＲＡＷデータを生成する。また、処理回路１７は、ドプラ処理機能１７２により、超音波受信回路１２から受け取った３次元の受信信号に基づき、３次元的な超音波走査線上のドプラＲＡＷデータを生成する。

【0070】

処理回路１７は、解析機能１７３により、例えば、超音波スキャンの結果のうち、３次元のスキャン領域の中央部分に対応する一部を解析する。具体的には、処理回路１７は、例えば、３次元のスキャン領域の中央部分の走査線上のドプラデータを解析することで、血管と体表との間の距離を計算する。なお、処理回路１７は、３次元のスキャン領域の中央部分のＢモードデータを解析することで、血管と体表との間の距離を計算するようにしてもよい。また、処理回路１７は、解析機能１７３を、画像生成機能１７４によるスキャンコンバージョン後に実行しても構わない。

【0071】

処理回路１７は、画像生成機能１７４により、３次元のＢモードＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ボクセル変換を実行することで、所望の範囲のボクセルから構成される３次元のＢモード画像データを生成する。また、処理回路１７は、画像生成機能１７４により、３次元のドプラＲＡＷデータに対してＲＡＷ－ボクセル変換を実行することで、所望の範囲のボクセルから構成される３次元のドプラ画像データを生成する。

【0072】

処理回路１７は、内部記憶回路１３に記憶されているプログラムを実行することで、画像処理機能をさらに実現する。画像処理機能において処理回路１７は、３次元のＢモード画像データ、及び３次元のドプラ画像データを、表示機器４０にて２次元表示するためのレンダリング処理を実施する。レンダリング処理には、例えば、ボリュームレンダリング処理、サーフェスレンダリング処理、及び多断面変換処理（ＭＰＲ：Multi Planar Reconstruction）等が含まれる。

【0073】

処理回路１７は、例えば、入力装置５０を介してバイプレーンモードの設定が指示されると、３次元のＢモード画像データ、及び３次元のドプラ画像データに基づき、プレーンＡについての第１断面画像と、プレーンＡに対して直交するプレーンＢについての第２断面画像とを生成する。本実施形態において、プレーンＡは、超音波プローブ２０の超音波振動子の配列方向に形成される面であり、第１断面画像には血管の短軸画像が表示される。プレーンＢは、超音波プローブ２０の超音波振動子の配列方向に対して垂直の面であり、第２断面画像には血管の長軸画像が表示される。

【0074】

そして、処理回路１７は、表示制御機能１７６により、例えば、第１断面画像と第２断面画像とを並列表示させる共に、第１断面画像に、ＲＯＩを表す表示と、超音波プローブ２０の表面から血管中心までの線を表す第１計測ラインとを合成する。また、処理回路１７は、例えば、第２断面画像に、第１計測ラインと対応する第２計測ラインと、この第２計測ラインと交差して穿刺針の挿入経路を表すガイドラインとを合成する。ガイドラインは、例えば、第２計測ラインと、穿刺針の穿刺角度との関係から求められる。また、処理回路１７は、例えば、第１断面画像と第２断面画像との間に、第１計測ライン、及び第２計測ラインにおける、超音波プローブ２０の表面から血管中心までの距離を表す計測値を表示させる。

【0075】

図１５は、バイプレーンモードにおける表示機器４０の表示例を表す模式図である。図１５によれば、プレーンＡの第１断面画像Ｉ２では、ＲＯＩ表示Ｒ１内に表示されるＢモードの短軸画像の中心から超音波プローブ２０の表面までの線を表す第１計測ラインＬ１が表示されている。また、プレーンＢの第２断面画像Ｉ３では、第１計測ラインＬ１に対応する第２計測ラインＬ２と、第２計測ラインＬ２と交差して穿刺針の挿入経路を表すガイドラインＬ３とが表示されている。また、第１断面画像Ｉ２と第２断面画像Ｉ３との間には、計測値Ｖ１が表示されている。

【0076】

なお、図１５では、第１断面画像Ｉ２、及び第２断面画像Ｉ３において、ドプラ画像が合成されていない場合を例に示している。しかしながら、これに限定されない。処理回路１７は、表示制御機能１７６により、第１断面画像Ｉ２、及び第２断面画像Ｉ３において、Ｂモード画像にドプラ画像を合成しても構わない。

【0077】

また、バイプレーンモードで表示されるプレーンＢは、超音波プローブ２０の超音波振動子の配列方向に対して垂直の面に限定されない。処理回路１７は、例えば、穿刺針が被検体内を進行する方向に沿った面をプレーンＢとしても構わない。

【0078】

具体的には、例えば、処理回路１７は、画像処理機能により、プレーンＡと直交する面、及びこの面に対して所定の角度だけ傾いている複数の面についてそれぞれ断面画像を生成する。

【0079】

処理回路１７は、解析機能１７３により、生成した複数の断面画像それぞれにおいて、プレーンＡの第１断面画像に合成された第１計測ラインと対応する第２計測ラインを設定する。処理回路１７は、複数の断面画像それぞれにおいて、第２計測ラインと交差して穿刺針の挿入経路を表すガイドラインを設定する。処理回路１７は、複数の断面画像それぞれにおいて、設定したガイドライン上の輝度の総和を計算する。処理回路１７は、輝度の総和が最大となる断面画像が得られた面をプレーンＢとする。

【0080】

図１６、及び図１７は、プレーンＢの設定角度を補正する場合の例を表す模式図である。図１６、及び図１７では、プレーンＢにおける第２断面画像Ｉ３、及び角度アイコン画像Ｉ４が表示されている。図１６は、プレーンＢの設定角度を補正する前、すなわち、プレーンＢがプレーンＡに対して直交している場合の第２断面画像Ｉ３、及び角度アイコン画像Ｉ４を表す。図１７は、プレーンＢの設定角度を補正した後、すなわち、プレーンＢがプレーンＡに対して９０度＋Ｘ度だけ傾いている場合の第２断面画像Ｉ３、及び角度アイコン画像Ｉ４を表す。

【0081】

処理回路１７は、例えば、プレーンＡと直交する面、及びこの面に対して±Ｘ度だけ傾いている複数の面についてそれぞれ断面画像を生成する。処理回路１７は、生成した複数の断面画像それぞれにおいて、ガイドラインＬ３を設定し、設定したガイドラインＬ３上の輝度の総和を計算する。処理回路１７は、輝度の総和が最大となる断面画像が得られた、Ｘ度をプレーンＢの補正角とする。

【0082】

なお、図１６、及び図１７では、第２断面画像Ｉ３において、ドプラ画像が合成されていない場合を例に示している。しかしながら、これに限定されない。処理回路１７は、表示制御機能１７６により、第２断面画像Ｉ３において、Ｂモード画像にドプラ画像を合成しても構わない。

【0083】

上記第１の実施形態では、Ｂモード画像にドプラ画像を合成する場合、生成したドプラ画像を合成する例を説明した。しかしながら、これに限定されない。Ｂモード画像に合成されるドプラ画像は一部のカラー表示が排除されていても構わない。

【0084】

具体的には、例えば、Ｂモードで表される血管の短軸画像に、不透明度が低下されたドプラ画像が合成されているとする。処理回路１７は、解析機能１７３により、短軸画像において予め設定した輝度を超える高輝度の物体を検出したか否かを判断する。ここで、予め設定した輝度を超える高輝度の物体は、例えば、穿刺により血管中心に到達した穿刺針の針先を表す。短軸画像に針先を検出すると、処理回路１７は、表示制御機能１７６により、検出した針先を中心とした所定の範囲において、合成されているドプラ画像のカラー表示を排除する。

【0085】

図１８は、針先周囲のドプラ画像のカラー表示が排除された場合の表示例を表す模式図である。図１８によれば、短軸画像の中心近傍に出現した高輝度物体、すなわち、穿刺針の針先の周囲においてドプラ画像のカラー表示が排除されている。

【0086】

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、針ナビゲーションシステムに対応していない超音波診断装置１を例に説明した。第２の実施形態では、針ナビゲーションシステムに対応している超音波診断装置１ａについて説明する。

【0087】

図１９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置１ａの構成例を示すブロック図である。図１９に示されるように、超音波診断装置１ａは、装置本体１０ａ、超音波プローブ２０、及び位置センサシステム６０を備える。

【0088】

位置センサシステム６０は、超音波プローブ２０、及び穿刺針の３次元の位置情報を取得するためのシステムである。位置センサシステム６０は、例えば、磁気発生器６１、位置センサ６２、及び位置検出装置６３を備える。磁気発生器６１は、例えば磁気発生コイル等を有する。磁気発生器６１は、任意の位置に配置され、自器を中心として外側に向かって磁場を形成する。

【0089】

位置センサ６２は、例えば、磁気センサであり、磁気発生器６１によって形成される３次元の磁場の強度、及び傾きを検出する。位置センサ６２は、超音波プローブ２０、及び穿刺針に装着される。位置センサ６２は、検出した磁場の強度、及び傾きを位置検出装置６３へ出力する。

【0090】

位置検出装置６３は、位置センサ６２で検出された磁場の強度、及び傾きに基づき、所定の位置を原点とした３次元空間における超音波プローブ２０、及び穿刺針の位置を算出する。このとき、所定の位置は、例えば、磁気発生器６１が配置される位置とする。位置検出装置６３は、算出した位置に関する位置情報を装置本体１０ａへ送信する。

【0091】

通信インタフェース１６ａは、ネットワーク１００等を介して外部装置３０と接続され、外部装置３０との間でデータ通信を行う。また、通信インタフェース１６ａは、位置検出装置６３から送信される、超音波プローブ２０の位置情報、及び穿刺針の位置情報を受信する。

【0092】

超音波診断装置１ａの処理回路１７ａは、内部記憶回路１３に記憶されているプログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。処理回路１７ａは、例えば、支援画像生成機能１７８をさらに有する。

【0093】

支援画像生成機能１７８は、位置センサシステム６０により取得された超音波プローブ２０と穿刺針との相対的な位置関係に基づき、支援画像を生成する機能である。具体的には、支援画像生成機能１７８において処理回路１７ａは、解析機能１７３により算出された血管中心と体表との間の距離に基づき、穿刺針の挿入位置を算出する。処理回路１７ａは、超音波プローブ２０、血管中心、穿刺針の挿入位置、及び現在の穿刺針の位置を表す支援画像を生成する。

【0094】

図２０は、支援画像生成機能１７８により生成される支援画像の例を表す模式図である。図２０によれば、超音波プローブ２０、血管中心、及び穿刺針の挿入位置が表示されると共に、穿刺前の穿刺針の位置を表すガイドグラフィックが表示されている。この表示により、術者は、穿刺針を刺す前に、現在の穿刺針の位置、及び穿刺針の角度を確認することが可能となる。

【0095】

図２１は、支援画像生成機能１７８により生成される支援画像のその他の例を表す模式図である。図２１によれば、超音波プローブ２０、血管中心、及び穿刺針の挿入位置が表示されると共に、穿刺中の穿刺針の位置を表すガイドグラフィックが表示されている。この表示により、術者は、穿刺針を刺している最中において、穿刺針の進行方向、及び刺さっている針の長さを確認することが可能となる。なお、図２１において、血管中心、すなわち、ターゲットまでの残り距離を表示するようにしても構わない。

【0096】

針ナビゲーションシステムに対応している超音波診断装置１ａでは、例えば、以下のように処理することで、Ｂモード画像に合成されるドプラ画像の一部のカラー表示を排除可能である。すなわち、処理回路１７ａは、例えば、解析機能１７３により、位置センサシステム６０から送信される超音波プローブ２０と穿刺針との相対的な位置関係に基づき、穿刺針の針先が血管中心に到達したか否かを判断する。穿刺針の針先が血管中心に到達すると、処理回路１７ａは、表示制御機能１７６により、針先の位置を中心とした所定の範囲において、Ｂモードで表示される血管画像に合成されているドプラ画像のカラー表示を排除する。

【0097】

図２２は、針先の位置を中心とした所定範囲のドプラ画像のカラー表示が排除された場合の表示例を表す模式図である。図２２によれば、短軸画像の中心近傍に到達した穿刺針の針先の周囲においてドプラ画像のカラー表示が排除されている。

【0098】

以上のように、第２の実施形態では、超音波プローブ２０は、被検体内のスキャン領域について超音波スキャンを実施する。超音波診断装置１ａの処理回路１７ａは、超音波スキャンの結果のうち、スキャン領域の中央部分に対応する一部を解析することで、中央部分に含まれる血管と体表との間の距離を計算する。そして、処理回路１７ａは、計算した距離をリアルタイムに表示機器４０に表示させる。また、処理回路１７ａは、位置センサシステム６０により取得された超音波プローブ２０と穿刺針との相対的な位置関係、及び計算した距離に基づき、支援画像を生成するようにしている。これにより、超音波診断装置１ａは、術者が穿刺深さを見誤ることを防ぐと共に、穿刺針を挿入する位置、及び角度を術者に確認させることが可能となる。

【0099】

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、超音波診断装置１，１ａは、より簡便かつ安全に、術者に穿刺術を実施させることができる。

【0100】

実施形態の説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ））、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、上記各実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、上記各実施形態における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

【0101】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0102】

１，１ａ…超音波診断装置
１０，１０ａ…装置本体
１１…超音波送信回路
１２…超音波受信回路
１３…内部記憶回路
１４…画像メモリ
１５…入力インタフェース
１６，１６ａ…通信インタフェース
１７，１７ａ…処理回路
１７１…Ｂモード処理機能
１７２…ドプラ処理機能
１７３…解析機能
１７４…画像生成機能
１７５…画像処理機能
１７６…表示制御機能
１７７…システム制御機能
１７８…支援画像生成機能
２０…超音波プローブ
３０…外部装置
４０…表示機器
５０…入力装置
６０…位置センサシステム
６１…磁気発生器
６２…位置センサ
６３…位置検出装置
１００…ネットワーク

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】