(57)【要約】  【課題】  被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、穿刺作業の安全性確保の支援を実現した超音波診断装置を提供する。  【解決手段】  システム制御部１０８が、穿刺針１０１の被検体内への挿入位置を示す２本の穿刺ガイドラインをＤＳＣ１０６を介して超音波画像と重畳表示し、２本の穿刺ガイドライン間の超音波画像の輝度をヒストグラム化して輝度ヒストグラムを算出し、輝度ヒストグラムにおける平均値を算出し、穿刺針を超音波プローブ１００に装着する前と後の輝度ヒストグラムの平均値の差に応じて、穿刺針の装着位置が適正か否かを判断する。【選択図】  図１
2006204443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対し超音波を送受波し得られた超音波エコー信号に基づいて超音波画像を表示する超音波診断装置であって、
前記被検体に当接されて超音波の送受信を行うとともに、前記被検体内に挿入される穿刺針を装着する手段を有する超音波プローブと、
前記穿刺針の前記被検体内への挿入位置を示す２本の穿刺ガイドラインを超音波画像上に重畳表示する手段と、
前記２本の穿刺ガイドライン間の超音波画像の輝度をヒストグラム化して輝度ヒストグラムを算出する手段と、
前記輝度ヒストグラムにおける平均値を算出する手段と、
前記穿刺針を前記超音波プローブに装着する前と後の前記輝度ヒストグラムの平均値の差に応じて、前記穿刺針の装着位置が適正か否かを判断する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記穿刺針を前記超音波プローブに装着した状態で前記２つの穿刺ガイドライン間の距離を変化させながら前記輝度ヒストグラム算出手段により算出された輝度ヒストグラムに基づいて、前記穿刺針の位置精度を算出する手段を備えた請求項１記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記穿刺針を前記超音波プローブに装着した状態で前記２つの穿刺ガイドライン間を空間的に分割して、該分割された各領域について前記輝度ヒストグラム算出手段により算出された輝度ヒストグラムに基づいて、前記分割された各領域における前記穿刺針の占有割合を比較することで、前記穿刺針の変形を検知する手段を備えた請求項１記載の超音波診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体内に挿入される穿刺針の位置を確認する機能を備えた超音波診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置を用いて得られた被検体、特に人体内の患部の超音波画像を観察しながら、その患部組織の一部を診察用に摘出したり、またはその患部に薬液を注入する目的で、その被検体内の患部に穿刺針を挿入することが行われる。
【０００３】
人体内の患部に穿刺針を挿入する際には、超音波診断装置の超音波プローブに、使用する超音波プローブに対応した穿刺針を案内するガイド部材を装着し、そのガイド部材に設けられた案内孔を通して穿刺針を人体内に挿入し、その患部の超音波画像を観ながら、穿刺針を所望の位置に到達させる。
【０００４】
図６は、従来の超音波診断装置において、穿刺針を人体内に挿入する前に、穿刺針の装着位置を確認する手順を示すフローチャートである。図６において、まず、使用する超音波プローブに対応した穿刺針の通過範囲を示す穿刺ガイドラインがモニタ上に表示される（ステップＳ６０１）。次に、作業者に対して、『穿刺針を装着し、水槽など水中に浸した状態で穿刺針の超音波画像が重畳表示された穿刺ガイドライン内に表示されているか確認して下さい』という督促がモニタ上に表示される（ステップＳ６０２）。
【０００５】
このように、従来の超音波診断装置では、穿刺針の装着位置が適正か否かの確認機能は、作業者に対しての始業点検の実施督促表示を行うのみ、または穿刺針の装着位置が適正か否かの確認機能は存在しない形態であった。
【特許文献１】特開２００１−３５３１４６号公報
【特許文献２】特開平８−２９９３４４号公報
【特許文献３】特開平６−２０５７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の超音波診断装置においては、穿刺作業という高度に患者の安全に関わる作業にもかかわらず、穿刺針が作業者により適正に装着されているか否かを判断する機能が不十分なために、作業者のレベルによっては適正に装着されていない状況が起こり得る、という問題があった。
【０００７】
また、従来の超音波診断装置においては、穿刺針の装着位置の精度評価を行う際に、穿刺ガイドラインとの相対位置関係を目視による精度で確認しており、精度が定量化されていないため、作業者の熟練度に依存して穿刺針の装着位置にばらつきがあり客観性に欠ける、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現した超音波診断装置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】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、被検体に対し超音波を送受波し得られた超音波エコー信号に基づいて超音波画像を表示する超音波診断装置であって、被検体に当接されて超音波の送受信を行うとともに、被検体内に挿入される穿刺針を装着する手段を有する超音波プローブと、穿刺針の被検体内への挿入位置を示す２本の穿刺ガイドラインを超音波画像上に重畳表示する手段と、２本の穿刺ガイドライン間の超音波画像の輝度をヒストグラム化して輝度ヒストグラムを算出する手段と、輝度ヒストグラムにおける平均値を算出する手段と、穿刺針を超音波プローブに装着する前と後の輝度ヒストグラムの平均値の差に応じて、穿刺針の装着位置が適正か否かを判断する手段とを備えた構成を有している。
【００１０】
この構成により、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現した超音波診断装置を提供することが可能になる。
【００１１】
また、本発明に係る超音波診断装置は、穿刺針を超音波プローブに装着した状態で２つの穿刺ガイドライン間の距離を変化させながら輝度ヒストグラム算出手段により算出された輝度ヒストグラムに基づいて、穿刺針の位置精度を算出する手段を備えるものである。
【００１２】
この構成により、穿刺針の装着位置の精度を数値で評価することができる。
【００１３】
また、本発明に係る超音波診断装置は、穿刺針を超音波プローブに装着した状態で２つの穿刺ガイドライン間を空間的に分割して、該分割された各領域について輝度ヒストグラム算出手段により算出された輝度ヒストグラムに基づいて、分割された各領域における穿刺針の占有割合を比較することで、穿刺針の変形を検知する手段を備えることが好ましい。
【００１４】
この構成により、被検体内に穿刺針を挿入する前に、穿刺位置の確認工程において穿刺針の変形、例えば曲がり等を予め検知することで、穿刺作業の安全性をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現した超音波診断装置を提供することが可能になる、という格別な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示すブロック図である。
【００１８】
図１において、超音波プローブ１００には、超音波プローブ１００に対応した穿刺針１０１の案内孔を有する装着部材１０２（穿刺針の装着手段）が取り付けられる。穿刺作業に入る前の穿刺位置の確認作業として、穿刺位置確認用水槽１０３の水を被検体とみなして、超音波プローブ１００が水面に設置されている。超音波送受信部１０４は、超音波プローブ１００の超音波振動子（不図示）を駆動し、水内で反射して超音波振動子に戻ってきた超音波を受信して受信信号を得る。超音波送受信部１０４からの受信信号は、画像メモリ１０５に格納され、画像メモリ１０５から読み出された受信信号は、ディジタル・スキャン・コンバータ（ＤＳＣ）１０６により超音波画像に変換されてモニタ１０７に表示される。
【００１９】
システム制御部１０８は、穿刺針の被検体内への挿入位置を示す２本の穿刺ガイドラインをＤＳＣ１０６を介して超音波画像上に重畳表示する手段と、２本の穿刺ガイドライン間の超音波画像の輝度をヒストグラム化して輝度ヒストグラムを算出する手段と、輝度ヒストグラムにおける平均値を算出する手段と、穿刺針を超音波プローブに装着する前と後の輝度ヒストグラムの平均値の差に応じて、穿刺針の位置が適正か否かを判断する手段として機能する。
【００２０】
操作卓１０９は、後述するが、作業者が、穿刺位置の確認開始、超音波プローブ１００の設置終了、穿刺針１０１の挿入終了などの入力を行うものである。
【００２１】
図２Ａは、穿刺ガイドライン２０１が超音波画像としての穿刺針２０２と重畳表示される様子を示すモニタ１０７の表示例である。
【００２２】
次に、以上のように構成された本実施の形態による超音波診断装置の動作について、図１に加えて、図２Ｂ、図２Ｃおよび図３を参照して説明する。
【００２３】
図２Ｂは、穿刺位置の確認時（穿刺針無し）のモニタ１０７の表示例および輝度ヒストグラムＬ１を示す図で、図２Ｃは、穿刺位置の確認時（穿刺針有り）のモニタ１０７の表示例および輝度ヒストグラムＬ２を示す図である。図３は、穿刺位置を確認する手順を示すフローチャートである。
【００２４】
図３において、操作卓１０９からの穿刺位置確認入力によって手順が開始される。
【００２５】
穿刺針１０１（図２Ａの２０２）の装着位置の範囲を示す２本の穿刺ガイドライン２０１（図２Ａ）は、システム制御部１０８によって、現在選択されている超音波プローブ１００に対応したものが表示される（ステップＳ３０１）。
【００２６】
システム制御部１０８によって、穿刺位置確認用水槽１０３への超音波プローブ１００の設置の督促表示がモニタ１０７上に出される（ステップＳ３０２）。
【００２７】
この時点で、操作卓１０９からの設置終了入力待ちの状態となる（ステップＳ３０３）。作業者は、超音波プローブ１００の設置が終了すると、操作卓１０９から設置終了を入力すると、システム制御部１０８は、図２Ｂの画面例に示す２つの穿刺ガイドライン２０１内領域の超音波画像の輝度ヒストグラムＬ１を計算をする（ステップＳ３０４）。
【００２８】
次に、システム制御部１０８によって、穿刺針１０１（２０２）の挿入の督促表示がモニタ１０７上に出される（ステップＳ３０５）。
【００２９】
この時点で、操作卓１０９からの挿入終了入力待ちの状態となる（ステップＳ３０６）。作業者は、超音波プローブ１００に取り付けられた装着部材１０２の案内孔を介して穿刺針１０１の挿入が終了すると、操作卓１０９から挿入終了を入力する。
【００３０】
システム制御部１０８は、操作卓１０９から挿入終了入力を受けると、図２Ｃに示す２つの穿刺ガイドライン２０１内領域の超音波画像の輝度ヒストグラムＬ２を計算をする（ステップＳ３０７）。
【００３１】
次に、システム制御部１０８は、穿刺針の位置を表す、ステップＳ３０４で算出された輝度ヒストグラムＬ１における平均値ａｖｅ（Ｌ１）（図２Ｂでは、０．２７）とステップＳ３０７で算出された輝度ヒストグラムＬ２における平均値ａｖｅ（Ｌ２）（図２Ｃでは、０．５５）との差ＬＤ（＝０．２８）を算出する（ステップＳ３０８）。
【００３２】
システム制御部１０８は、ステップＳ３０８で算出されたＬ１とＬ２の平均値の差ＬＤが、予め設定される輝度差閾値ＬＤｔｈ（例えば、０．２）より大きいか否かを判断し（ステップＳ３０９）、ＬＤ＞ＬＤｔｈである場合（Ｙｅｓ）、穿刺針２０２が２つの穿刺ガイドライン２０１内領域に適正に挿入されていると判定し、正常表示（「穿刺針が正しく挿入されています」）を出力し（ステップＳ３１０）、穿刺位置の確認作業を終了する。
【００３３】
一方、ステップＳ３０９の判断でＬＤ≦ＬＤｔｈである場合（Ｎｏ）、システム制御部１０８は、穿刺針２０２が２つの穿刺ガイドライン２０１内領域に挿入されていないと判定し、エラー表示（「穿刺針が正しく挿入されていません」）を出力し（ステップＳ３１１）、ステップＳ３０２へ戻り、作業者に穿刺針１０１の装着の確認を促し、適正になるまでステップＳ３０２からＳ３１１を繰り返す。
【００３４】
以上の手順で穿刺針１０１の装着位置の評価がなされる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によれば、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現した超音波診断装置を提供することが可能になる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するためのモニタ１０７（図１）の表示例を示す模式図である。なお、本実施の形態による超音波診断装置は、図１に示す第１の実施の形態と同じ構成を有するものとする。
【００３７】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、システム制御部１０８が、第１の実施の形態の機能に加えて、穿刺針１０１を超音波プローブ１００に装着した状態で２つの穿刺ガイドライン間の距離を変化させながら算出した輝度ヒストグラムに基づいて、穿刺針１０１の位置精度を算出する手段としても機能する点にある。
【００３８】
図４Ａに示すような２つの穿刺ガイドライン間の距離Ｄ１において、システム制御部１０８が、第１の実施の形態で説明したように、輝度ヒストグラムから平均値を算出し、次に、２つの穿刺ガイドライン間の距離をＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）に変化させて、輝度ヒストグラムから平均値を算出する。２つの穿刺ガイドライン間の距離がＤ１である場合とＤ２である場合とで、穿刺針１０１の輝度占有割合が変化するため、輝度ヒストグラムにおける平均値を比較することで、穿刺針１０１の装着位置の精度を算出することができる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態によれば、穿刺針の装着位置の精度を数値で評価することができる。
【００４０】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するためのモニタ１０７（図１）の表示例を示す模式図である。なお、本実施の形態による超音波診断装置は、図１に示す第１の実施の形態と同じ構成を有するものとする。
【００４１】
本実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、システム制御部１０８が、第１の実施の形態の機能に加えて、穿刺針１０１を超音波プローブ１００に装着した状態で２つの穿刺ガイドライン間を空間的に分割して（図５では、４分割）、該分割された各領域について算出した輝度ヒストグラムに基づいて、分割された各領域における穿刺針１０１の占有割合を比較することで、穿刺針１０１の曲がり等の変形を検知する手段としても機能する点にある。
【００４２】
以上のように、本実施の形態によれば、被検体内に穿刺針を挿入する前に、穿刺位置の確認工程において穿刺針の変形、例えば曲がり等を予め検知することで、穿刺作業の安全性をより高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる超音波診断装置は、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現できるという利点を有し、医療機関における病理解析や診療において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示すブロック図
【図２Ａ】図１に示す超音波診断装置において、２つの穿刺ガイドラインが超音波画像としての穿刺針と重畳表示される様子を示すモニタの表示例
【図２Ｂ】図１に示す超音波診断装置における穿刺位置の確認時（穿刺針無し）のモニタの表示例および輝度ヒストグラムＬ１を示す図
【図２Ｃ】図１に示す超音波診断装置における穿刺位置の確認時（穿刺針有り）のモニタの表示例および輝度ヒストグラムＬ２を示す図
【図３】図１に示す超音波診断装置における穿刺位置を確認する手順を示すフローチャート
【図４Ａ】本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置において、２つの穿刺ガイドライン間の距離Ｄ１の場合におけるモニタの表示例を示す模式図
【図４Ｂ】本発明の第２の実施の形態に係る超音波診断装置において、２つの穿刺ガイドライン間の距離をＤ１からＤ２に変化させた場合におけるモニタの表示例を示す模式図
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するためのモニタの表示例を示す模式図
【図６】従来の超音波診断装置における穿刺位置を確認する手順を示すフローチャート
【符号の説明】
【００４５】
１００  超音波プローブ
１０１  穿刺針
１０２  穿刺針の装着部材
１０３  穿刺位置確認用水槽
１０４  超音波送受信制御部
１０５  画像メモリ
１０６  ＤＳＣ
１０７  モニタ
１０８  システム制御部
１０９  操作卓
【図１】
2006204443.tif 000003
【図２Ａ】
2006204443.tif 000004
【図２Ｂ】
2006204443.tif 000005
【図２Ｃ】
2006204443.tif 000006
【図３】
2006204443.tif 000007
【図４Ａ】
2006204443.tif 000008
【図４Ｂ】
2006204443.tif 000009
【図５】
2006204443.tif 000010
【図６】
2006204443.tif 000011