JP2008113699A - Ultrasonic diagnostic apparatus and catheter navigation system - Google Patents
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Description
本発明は、超音波ガイド下で血管内にカテーテルを挿入する場合に用いられ、特にカテーテルを所望とする血管に簡便且つ正確に挿入するために使用されるものである。 The present invention is used when a catheter is inserted into a blood vessel under an ultrasonic guide, and is particularly used for easily and accurately inserting a catheter into a desired blood vessel.
超音波診断は、超音波プローブを体表から当てるだけの簡単な操作で心臓の拍動や胎児の動きの様子がリアルタイム表示で得られ、かつ安全性が高いため繰り返して検査を行うことができる。この他、システムの規模がX線、CT、MRIなど他の診断機器に比べて小さく、ベッドサイドへ移動していっての検査も容易に行えるなど簡便な診断手法であると言える。この超音波診断において用いられる超音波診断装置は、それが具備する機能の種類によって様々に異なるが、小型なものは片手で持ち運べる程度のものが開発されており、超音波診断はX線などのように被曝の影響がなく、産科や在宅医療等においても使用することができる。 Ultrasound diagnosis can be performed repeatedly by simply touching the ultrasound probe from the body surface, and the heart beats and fetal movements can be obtained in real time, and it is highly safe. . In addition, it can be said that this is a simple diagnostic method in which the scale of the system is smaller than other diagnostic devices such as X-rays, CT, and MRI, and inspection can be easily performed while moving to the bedside. Ultrasound diagnostic devices used in this ultrasound diagnosis vary depending on the types of functions that they have, but small ones that can be carried with one hand have been developed. Thus, there is no influence of exposure, and it can be used in obstetrics and home medical care.
近年、血管内カテーテルによる治療(血管インターベンション)において、体内のカテーテルの位置をモニタリングする方法として、X線による血管造影の他に、超音波も用いられている。これは、超音波画像では血管壁(すなわち、血流及びその周辺組織)とカテーテルの両方の画像を映像化することができるため、例えば血管分岐が存在する場合に、目的とする血管にカテーテルが挿入されているか(True)、別の分岐した血管に挿入されているか(Sub)を容易に判断することができ、カテーテルを進め易いこと等の利点があるからである。血管インターベンションは、頚動脈、腎動脈、大動脈、冠動脈、上肢動脈/静脈、下肢動脈/静脈など多く血管を適用対象としている。 In recent years, in the treatment with an intravascular catheter (vascular intervention), in addition to angiography using X-rays, ultrasound is also used as a method for monitoring the position of the catheter in the body. This is because, in an ultrasound image, images of both the blood vessel wall (that is, the blood flow and its surrounding tissues) and the catheter can be visualized. For example, when a blood vessel branch exists, the catheter is placed in the target blood vessel. This is because it is possible to easily determine whether it is inserted (True) or whether it is inserted into another branched blood vessel (Sub), and there are advantages such as easy advancement of the catheter. The vascular intervention is applied to many blood vessels such as the carotid artery, renal artery, aorta, coronary artery, upper limb artery / vein, lower limb artery / vein.
なお、本願に関連する公知文献としては、例えば次のようなものがある。
しかしながら、従来の超音波診断装置を用いて血管インターベンションでのモニタリング画像を取得する場合、血管を通るスキャン断面を得るために、操作者がプローブを移動させながら例えば図8(a)、(b)に示すような適切な角度、位置等を探さなければならない。そのため、カテーテル操作を行う血管インターベンションでは作業が繁雑となり、術中における作業負担が大きい。また、血管は曲がっていたり、分岐していたりなど立体的な構造をしており、一次元アレイプローブを用いる場合、血管の走行方向に沿った超音波断面像を抽出ことは困難である。 However, when a monitoring image in blood vessel intervention is acquired using a conventional ultrasonic diagnostic apparatus, the operator moves the probe in order to obtain a scan section passing through the blood vessel, for example, FIG. Appropriate angles, positions, etc. as shown in) must be sought. Therefore, the operation is complicated in the blood vessel intervention for performing the catheter operation, and the work load during the operation is large. In addition, blood vessels have a three-dimensional structure such as bent or branched, and when a one-dimensional array probe is used, it is difficult to extract an ultrasonic cross-sectional image along the traveling direction of the blood vessels.
上記問題点を解決するため、例えばドプラ情報や血管壁の情報を用いて超音波ボリュームデータにおける血管の走行を判定し、血管の走行方向中心軸に沿った超音波断面像を描出し、さらに血管が曲がっている場合には、二次元断層像も曲面として描出する方法がある。しかしながら、この方法では、生体内に超音波ガイド下でカテーテルを挿入し、所望とする部位まで到達させるためには、画像上の複数の血管の中からカテーテルが入っている血管を人為的に判断しなければない。従って、術者の作業負担は依然大きいと言える。 In order to solve the above problem, for example, the blood vessel traveling in the ultrasonic volume data is determined using Doppler information or blood vessel wall information, an ultrasonic cross-sectional image along the central axis of the blood vessel traveling direction is drawn, and the blood vessel When is bent, there is a method of drawing a two-dimensional tomographic image as a curved surface. However, in this method, in order to insert a catheter into a living body under ultrasound guidance and reach a desired site, the blood vessel containing the catheter is artificially determined from a plurality of blood vessels on the image. I have to do it. Therefore, it can be said that the work burden on the surgeon is still large.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、超音波ガイド下での血管インターベンションにおいて、現在のカテーテルの位置、カテーテルが挿入されている血管、カテーテルを進行させるべき位置を良好に視認することができる超音波画像を提供可能な超音波診断装置及びカテーテルナビゲーションシステムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in the vascular intervention under the ultrasound guide, the current position of the catheter, the blood vessel in which the catheter is inserted, and the position where the catheter should be advanced are visually recognized. An object of the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and a catheter navigation system capable of providing an ultrasonic image that can be performed.
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
本発明の第1の視点は、被検体に挿入されるカテーテルの挿入予定経路に関する位置情報である第1の位置情報を記憶する記憶手段と、前記被検体を超音波走査し超音波走査領域に関する画像データを取得するデータ取得手段と、前記超音波走査領域に関する位置情報である第2の位置情報を取得する位置情報取得手段と、前記第1の位置情報と、前記第2の位置情報と、カテーテルの位置検出装置から供給されるカテーテルの位置情報である第3の位置情報との間の対応付けを行う対応付け手段と、対応付けられた前記第1乃至第3の位置情報と前記超音波走査領域に関する画像データとに基づいて、前記カテーテルの挿入予定経路及び現在のカテーテルの位置が明示された超音波画像であるナビゲーション画像を生成する画像生成手段と、前記ナビゲーション画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。 A first aspect of the present invention relates to an ultrasonic scanning region in which the first position information, which is position information related to a planned insertion path of a catheter to be inserted into a subject, is stored, and the subject is ultrasonically scanned. Data acquisition means for acquiring image data, position information acquisition means for acquiring second position information that is position information relating to the ultrasonic scanning region, the first position information, and the second position information; Corresponding means for associating with the third position information which is the position information of the catheter supplied from the catheter position detecting device, the associated first to third position information and the ultrasonic wave Image generation means for generating a navigation image, which is an ultrasound image in which the planned insertion path of the catheter and the current position of the catheter are clearly shown based on image data relating to a scanning region; An ultrasonic diagnostic apparatus characterized by comprising a display means for displaying the navigation image.
本発明の第2の視点は、カテーテルの挿入予定経路に関する位置情報である第1の位置情報を記憶する記憶手段と、前記被検体を超音波走査し超音波走査領域に関する画像データを取得するデータ取得手段と、前記超音波走査領域に関する位置情報である第2の位置情報を取得する位置情報取得手段と、被検体に挿入されるカテーテルの位置情報である第3の位置情報を検出するカテーテル位置検出手段と、前記第1の位置情報と、前記第2の位置情報と、前記第3の位置情報との間の対応付けを行う対応付け手段と、対応付けられた前記第1乃至第3の位置情報と前記超音波走査領域に関する画像データとに基づいて、前記カテーテルの挿入予定経路及び現在のカテーテルの位置が明示された超音波画像であるナビゲーション画像を生成する画像生成手段と、前記ナビゲーション画像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とするカテーテルナビゲーションシステムである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided storage means for storing first position information, which is position information related to a catheter insertion planned route, and data for ultrasonically scanning the subject to obtain image data related to an ultrasonic scanning region. An acquisition unit, a position information acquisition unit that acquires second position information that is position information related to the ultrasonic scanning region, and a catheter position that detects third position information that is the position information of a catheter inserted into the subject. Detecting means; association means for associating the first position information; the second position information; and the third position information; and the associated first to third information Based on the position information and the image data related to the ultrasonic scanning region, a navigation image, which is an ultrasonic image in which the planned insertion path of the catheter and the current catheter position are specified, is generated. An image generating means, a catheter navigation system characterized by comprising a display means for displaying the navigation image.
以上本発明によれば、超音波ガイド下での血管インターベンションにおいて、現在のカテーテルの位置、カテーテルが挿入されている血管、カテーテルを進行させるべき位置を良好に視認することができる超音波画像を提供可能な超音波診断装置及びカテーテルナビゲーションシステムを実現することができる。 As described above, according to the present invention, in the vascular intervention under the ultrasound guide, the ultrasound image that can favorably visually recognize the current position of the catheter, the blood vessel in which the catheter is inserted, and the position where the catheter should be advanced is obtained. An ultrasonic diagnostic apparatus and a catheter navigation system that can be provided can be realized.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
図1は、本実施形態に係るカテーテルナビゲーションシステム1の構成を示した図である。同図に示すように、本カテーテルビゲーションシステム1は、カテーテルシステム2、超音波診断装置3とを具備している。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
カテーテルシステム2は、カテーテル2aと、当該カテーテルの所定の位置(例えば、その先端)に設けられるカテーテル位置検出装置2bとを有する。カテーテル2aは、血管インターベンションに用いられ、目的に応じてその先端にバルーン、カッター等を備え、血管内を経由して所定の位置に挿入される。カテーテル位置検出装置2bは、超音波診断装置3と有線又は無線で接続され、カテーテル2aの先端の空間的位置を特定するための情報(カテーテル位置情報)を超音波診断装置3に送信する。
The catheter system 2 includes a
なお、本実施形態では、説明を具体的にするため、図2に示すように、下肢部の血管インターベンション(左足の付け根から血管にカテーテルを挿入し、つま先に進行させて足首周辺の到達予定位置までカテーテルを進行させる血管インターベンションを例とする。しかしながら、本発明の技術的思想は、超音波ガイド下で被検体内にカテーテルを挿入するものであればよく、例えばカテーテルの種類、挿入部位に拘泥されない。 In this embodiment, for the sake of specific explanation, as shown in FIG. 2, a blood vessel intervention of the lower limbs (a catheter is inserted into the blood vessel from the base of the left foot and advanced to the toe to reach the ankle periphery) For example, vascular intervention in which a catheter is advanced to a position is taken as an example, however, the technical idea of the present invention is only to insert a catheter into a subject under an ultrasonic guide, for example, the type of catheter and the insertion site. Is not bound by
図3は、本システム1の超音波診断装置3のブロック構成図を示している。同図に示すように、本超音波診断装置3は、装置本体11、超音波プローブ12、入力装置13、モニター14を具備している。
FIG. 3 shows a block configuration diagram of the ultrasonic diagnostic apparatus 3 of the
超音波プローブ12は、装置本体11からの駆動信号に基づき超音波を発生し、被検体からの反射波を電気信号に変換する複数の圧電振動子、当該圧電振動子に設けられる整合層、当該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している。当該超音波プローブ12から被検体Pに超音波が送信されると、当該送信超音波は、体内組織の音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、エコー信号として超音波プローブ12に受信される。このエコー信号の振幅は、反射することになった反射することになった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や心臓壁等の表面で反射された場合のエコーは、ドプラ効果により移動体の超音波送信方向の速度成分を依存して、周波数偏移を受ける。なお、当該超音波プローブ12からの超音波送受信によって走査される領域を超音波走査領域と呼ぶ。超音波走査領域は、例えば二次元画像取得の場合には二次元走査面となり、三次元画像取得の場合には三次元走査空間となる。
The
また、この超音波プローブ12には、プローブ位置検出装置120が設けられている。このプローブ位置検出装置120は、超音波プローブ12の空間的位置を検出する。検出された超音波プローブ12の空間的位置は、有線又は無線によって超音波装置3に送信される。
The
入力装置13は、装置本体11に接続され、オペレータからの各種指示、条件、関心領域(ROI)の設定指示、種々の画質条件設定指示等を装置本体11に取り込むための各種スイッチ、ボタン、トラックボール、マウス、キーボード等を有している。例えば、操作者が入力装置13の終了ボタンやフリーズボタンを操作すると、超音波の送受信は終了し、当該超音波診断装置は一時停止状態となる。また、例えば所定のスイッチを操作することで、当該超音波診断装置3の動作は、後述するナビゲーション画像の生成や付帯情報を表示するナビゲーションモードに移行する。
The
モニター14は、装置本体11からのビデオ信号に基づいて、生体内の形態学的情報や血流情報を画像として表示する。また、モニター14は、後述するナビゲーション画像の生成や付帯情報を所定の形態で表示する。
The
装置本体11には、超音波送信ユニット21、超音波受信ユニット22、Bモード処理ユニット23、ドプラ処理ユニット24、画像生成ユニット25、ナビゲーション画像生成ユニット26、画像合成ユニット27、制御プロセッサ(CPU)28、記憶ユニット29、インターフェースユニット30が設けられている。以下、個々の構成要素の機能について説明する。
The apparatus main body 11 includes an
超音波送信ユニット21は、図示しないトリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路等を有している。パルサ回路では、所定のレート周波数fr Hz(周期;1/fr秒)で、送信超音波を形成するためのレートパルスが繰り返し発生される。また、遅延回路では、チャンネル毎に超音波をビーム状に集束し且つ送信指向性を決定するのに必要な遅延時間が、各レートパルスに与えられる。トリガ発生回路は、このレートパルスに基づくタイミングで、プローブ12に駆動パルスを印加する。
The
なお、超音波送信ユニット21は、制御プロセッサ28の指示に従って所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更可能な機能を有している。特に送信駆動電圧の変更については、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、又は複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。
The
超音波受信ユニット22は、図示していないアンプ回路、A/D変換器、加算器等を有している。アンプ回路では、プローブ12を介して取り込まれたエコー信号をチャンネル毎に増幅する。A/D変換器は、増幅されたエコー信号に対し受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、その後加算器は加算処理を行う。この加算により、エコー信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。
The
Bモード処理ユニット23は、送受信ユニット21からエコー信号を受け取り、対数増幅、包絡線検波処理などを施し、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータを生成する。
The B-
ドプラ処理ユニット24は、送受信ユニット21から受け取ったエコー信号から速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワー等の血流情報を多点について求める。得られた血流情報は画像生成ユニット25に送られ、平均速度画像、分散画像、パワー画像、これらの組み合わせ画像としてモニター14にカラー表示される。
The
画像生成ユニット25は、Bモード処理ユニット23からの信号列(超音波スキャンの走査線信号列)を、テレビなどに代表される一般的なビデオフォーマットの走査線信号列に変換し、超音波診断画像データ(二次元断層画像データ、ボリューム画像データ)を生成する。この時、エッジ強調や時間平滑化、空間平滑化など、種々の画像フィルタも施され、ユーザの好みに応じた画質を提供できるようになっている。なお、当該画像生成ユニット25に入る以前のデータは、「生データ」と呼ばれることがある。
The
ナビゲーション画像生成ユニット26は、超音波走査領域に対応するボリュームデータ及び当該超音波走査領域の位置情報と、カテーテルの位置情報と、カテーテル挿入予定経路の位置情報に基づいて、ナビゲーション画像を生成する。このナビゲーション画像の生成については、後で詳しく説明する。
The navigation
画像合成ユニット27は、画像生成ユニット25又はナビゲーション画像生成ユニット26から受け取った画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号としてモニター14に出力する。特に、画像合成ユニット27は、ナビゲーション画像と、制御プロセッサ28において実行される現在のカテーテル位置の正誤判定の結果とを所定の形態で表示する。
The
制御プロセッサ28は、情報処理装置(計算機)としての機能を持ち、本超音波診断装置本体の動作を制御する。制御プロセッサ28は、記憶ユニット29から画像生成・表示等を実行するための制御プログラム、カテーテルナビゲーション機能を実現するための専用プログラム等を読み出して自身が有するメモリ上に展開し、各種処理に関する演算・制御等を実行する。特に、制御プロセッサ28は、超音波プローブ12の空間的位置と当該超音波プローブに対する超音波走査領域の位置とに基づいて、当該超音波走査領域の空間的位置を特定するための位置情報(超音波走査領域の位置情報)を計算する。さらに、制御プロセッサ28は、超音波走査領域の位置情報、カテーテル位置情報、カテーテル挿入予定経路の位置情報(又は事前に取得されたボリュームデータの位置情報)との対応付け、後述する付帯情報の生成等を行う。
The
記憶ユニット29は、送受信条件、画像生成、表示処理を実行するための制御プログラムや、診断情報(患者ID、医師の所見等)、診断プロトコル、プローブの走査線角度情報、プローブの位置情報、ボディマーク生成プログラム、カテーテルナビゲーション機能を実現するための専用プログラムその他のデータ群が保管されている。また、記憶ユニット29は、超音波走査領域に関する画像データ、カテーテル位置情報、カテーテル挿入予定経路の位置情報、事前に取得された領域Rに関するボリュームデータ等を記憶する。この記憶ユニット29のデータは、インターフェースユニット80を経由して他の装置へ転送することも可能となっている。
The
インターフェースユニット30は、入力装置13、ネットワーク、新たな外部記憶装置(図示せず)、カテーテル位置検出装置2b、プローブ位置検出装置120に関するインタフェースである。なお、当該装置によって得られた超音波画像等のデータや解析結果等は、インターフェースユニット30よって、ネットワークを介して他の装置に転送可能である。
The
(カテーテルナビゲーション機能)
次に、本超音波診断装置3が有するカテーテルナビゲーション機能について説明する。この機能は、大きくナビゲーション画像生成機能と付帯情報提供機能とに分けられる。以下、各機能について説明する。
(Catheter navigation function)
Next, the catheter navigation function of the ultrasonic diagnostic apparatus 3 will be described. This function is roughly divided into a navigation image generation function and an accompanying information provision function. Each function will be described below.
[ナビゲーション画像生成機能]
ナビゲーション画像生成機能とは、図3に示すような、カテーテル挿入予定経路及び現在のカテーテル位置に関する情報を含む二次元又は三次元の超音波画像(ナビゲーション画像)を生成しリアルタイム表示する機能である。カテーテル挿入予定経路は、カテーテルの(血管への)挿入開始予定位置からカテーテル到達予定位置までを少なくとも含む領域に関するボリュームデータを予め収集し、これを利用して当該ボリュームデータ上にカテーテル挿入予定経路を指定する。ボリュームデータは、どの様なモダリティによって収集されたものであってもよい。従って、超音波診断装置に拘泥されず、例えばX線コンピュータ断層撮影装置、磁気共鳴イメージング装置によって収集されたものであってもよい。なお、本実施形態では、説明を具体的にするため、図2に示す領域Rを含む範囲のボリュームデータが、所定のモダリティによって収集されているのもとする。
[Navigation image generation function]
The navigation image generation function is a function for generating and displaying in real time a two-dimensional or three-dimensional ultrasound image (navigation image) including information on the catheter insertion planned route and the current catheter position as shown in FIG. The planned catheter insertion path is obtained by collecting in advance volume data relating to an area including at least the catheter insertion start position (to the blood vessel) from the catheter insertion planned position to the catheter arrival planned position, and using this, the catheter insertion planned path is created on the volume data. specify. The volume data may be collected by any modality. Therefore, it may be collected by, for example, an X-ray computed tomography apparatus or a magnetic resonance imaging apparatus without being limited to the ultrasonic diagnostic apparatus. In this embodiment, for the sake of specific description, it is assumed that volume data in a range including the region R shown in FIG. 2 is collected by a predetermined modality.
また、このボリュームデータと共に、所定の基準位置に対する当該ボリュームデータの(空間的)位置情報も予め収集しておく。このボリュームデータの位置情報の収集方法には特に限定はなく、例えば、磁気的手法や光学的手法等を採用することができる。また、基準位置については、被検体の所定部位(例えば、臍等)を採用することが好ましい。被検体部位であれば、ボリュームデータ取得時とカテーテル挿入時(超音波画像によるモニタリング時)との間で例えば被検体の体勢や装置に対する位置が異なる場合であっても、正確に対応付けができるからである。 In addition to this volume data, (spatial) position information of the volume data with respect to a predetermined reference position is also collected in advance. There is no particular limitation on the method of collecting the position information of the volume data, and for example, a magnetic method or an optical method can be employed. As for the reference position, it is preferable to employ a predetermined part (eg, umbilicus) of the subject. If it is a subject part, even if the subject's posture or position with respect to the apparatus is different between when volume data is acquired and when the catheter is inserted (at the time of monitoring with an ultrasonic image), it can be accurately associated. Because.
なお、カテーテル挿入予定経路(すなわち、カテーテル挿入開始位置からカテーテル到達予定位置までのカテーテルを移動させるのに予定される経路)は、図4に示すような事前に取得された領域Rのボリュームデータ上において予め設定される。より具体的には、例えば領域Rのボリュームデータを用いて得られる三次元画像(例えば、ボリュームレンダリング画像)上において、所望するカテーテル挿入予定経路をマウス等で指定することで、カテーテル挿入予定経路を設定することができる。 It should be noted that the planned catheter insertion path (that is, the path planned to move the catheter from the catheter insertion start position to the catheter arrival planned position) is based on the volume data of the region R acquired in advance as shown in FIG. In advance. More specifically, for example, by designating a desired catheter insertion planned path with a mouse or the like on a three-dimensional image (for example, a volume rendering image) obtained using volume data of the region R, the catheter insertion planned path is determined. Can be set.
図5は、ナビゲーション画像生成機能に従う処理(ナビゲーション画像生成処理)の流れを示したフローチャートである。同図に示すように、制御プロセッサ28は、プローブ位置検出装置120から超音波プローブ12の空間的位置を、カテーテル位置検出装置2bからカテーテル位置情報をそれぞれ取得する(ステップS1)。制御プロセッサ28は、超音波プローブ12の空間的位置と当該プローブ12に対する超音波走査領域の位置を用いて超音波走査領域の位置情報を計算した後、カテーテル位置情報、超音波走査領域の位置情報、事前に設定されたカテーテル挿入予定経路の位置情報の対応付けを行う(ステップS2)。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of processing (navigation image generation processing) according to the navigation image generation function. As shown in the figure, the
次に、ナビゲーション画像生成部28は、カテーテル2の現在の位置、カテーテル挿入予定経路が明示された(例えば重畳表示等された)超音波画像であるナビゲーション画像を生成する(ステップS3)。すなわち、ナビゲーション画像生成部28は、対応付けられた各位置情報を用いて二次元超音波画像又は三次元超音波画像上におけるカテーテル2の現在の位置、カテーテル挿入予定経路を特定し、カテーテル挿入予定経路に対応する血管及びカテーテル2の現在の位置がそれぞれ固有の強調表示(例えば、高輝度表示、色別表示、矢印による明示、線による領域描出等)されたナビゲーション画像を生成する。生成されたナビゲーション画像は、所定の形態で表示される(ステップS4)。
Next, the navigation
[付帯情報提供機能]
付帯情報提供機能とは、生成されたナビゲーション画像と共に血管インターベンション等において有益な付帯情報(例えば、現在のカテーテル位置がカテーテル挿入予定経路上にあるか否かの判定結果等)を提供するものである。
[Attached information provision function]
The supplementary information providing function provides supplementary information useful for vascular intervention or the like (for example, a determination result as to whether or not the current catheter position is on the planned catheter insertion route) together with the generated navigation image. is there.
図6、図7は、ナビゲーション画像Nと共に表示される付帯情報例を示した図である。例えば図6に示すように、現在のカテーテルの位置がカテーテル挿入予定経路から外れている場合には、ユーザに現在のカテーテル位置(又は進路)がカテーテル挿入予定経路から外れていることを知らせるための情報(例えば、現在のカテーテル位置が誤りである旨のメッセージ等)をナビゲーション画像Nと共に表示する。また、例えば図7に示すように、現在のカテーテルの位置がカテーテル挿入予定経路上に存在する場合には、ユーザに現在のカテーテル位置(又は進路)がカテーテル挿入予定経路上に存在することを知らせるための情報(例えば、現在のカテーテル位置が正しい旨のメッセージ等)をナビゲーション画像Nと共に表示する。また、メッセージの出力は映像に限定されず、例えば音声を単独で又は映像と共に用いて、メッセージを出力するようにしてもよい。 6 and 7 are diagrams showing examples of incidental information displayed together with the navigation image N. FIG. For example, as shown in FIG. 6, when the current catheter position is out of the planned catheter insertion path, the user is notified that the current catheter position (or course) is out of the planned catheter insertion path. Information (for example, a message indicating that the current catheter position is incorrect) is displayed together with the navigation image N. Further, for example, as shown in FIG. 7, when the current catheter position exists on the planned catheter insertion path, the user is notified that the current catheter position (or course) exists on the planned catheter insertion path. Information (for example, a message indicating that the current catheter position is correct) is displayed together with the navigation image N. Further, the output of the message is not limited to the video, and for example, the message may be output using audio alone or together with the video.
なお、この判定は、例えば制御プロセッサ28が、現在のカテーテルの位置とカテーテル挿入予定経路の位置とのずれを監視し、そのずれが所定の閾値を超えていない場合には現在のカテーテル位置(又は進路)が適切であると判定する一方、そのずれが所定の閾値を超えた場合には現在のカテーテル位置(又は進路)が適切でないと判定し、その判定結果に応じたメッセージがナビゲーション画像と同時に表示されるように、画像合成ユニット27を制御することで実現することができる。現在のカテーテルの位置とカテーテル挿入予定経路の位置とのずれの監視は、ナビゲーション画像上で行ってもよいし、超音波走査領域に対応するボリュームデータ上や事前に取得されたボリュームデータ上において直接行うようにしてもよい。
In this determination, for example, the
なお、付帯情報提供処理における判定は、カテーテル位置情報とカテーテル挿入予定経路の位置情報を用いて、バックグラウンド処理として実行することができる。従って、必ずしもナビゲーション画像の生成は必要ではなく、従って当該付帯情報の提供は、通常の超音波画像によるガイド下においても実行することが可能である。 The determination in the incidental information provision process can be executed as a background process using the catheter position information and the position information of the catheter insertion planned route. Therefore, it is not always necessary to generate a navigation image. Therefore, provision of the supplementary information can be performed even under the guidance of a normal ultrasonic image.
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the configuration described above, the following effects can be obtained.
本カテーテルナビゲーションシステムによれば、カテーテルの現在の位置と、事前に設定されたカテーテル挿入予定経路とを、リアルタイムで取得している超音波画像上に明示的に映像化したナビゲーション画像を生成し表示することができる。従って、ユーザは、表示されたナビゲーション画像を観察することで、現在のカテーテルの位置が予定したルートのどの位置まで達しているか、現在のカテーテルの位置は間違っていないか、カテーテルをこれからどの方向に移動させればよいか等を容易且つ迅速に判断することができる。 According to the present catheter navigation system, a navigation image is generated and displayed by explicitly imaging the current position of the catheter and a preset catheter insertion route on an ultrasonic image acquired in real time. can do. Therefore, the user can observe the displayed navigation image to see how far the current catheter position has reached the planned route, whether the current catheter position is correct, and in what direction the catheter will be moved from now on. It is possible to easily and quickly determine whether or not to move.
また、本カテーテルナビゲーションシステムによれば、カテーテル挿入予定経路の位置とカテーテルの現在の位置とに基づいて、カテーテルの現在の位置が正しいか否かを判定し、その判定結果を所定の形態にて表示等する。従って、ユーザは、例えばカテーテルの現在の位置が正しいと判定された場合には安心してカテーテル操作を続けることができ、一方、カテーテルの現在の位置が正しくないと判定された場合には迅速にカテーテルの位置を修正することができる。その結果、ユーザの人為的判断に加えて、装置によってカテーテルの現在の位置の適否が判定されるため、血管インターベンションにおけるカテーテルの誤操作を防止することができ、医療行為の質の向上に寄与することができる。 Further, according to the catheter navigation system, it is determined whether or not the current position of the catheter is correct based on the position of the planned catheter insertion path and the current position of the catheter, and the determination result is displayed in a predetermined form. Display. Therefore, the user can continue to operate the catheter with peace of mind, for example, if the current position of the catheter is determined to be correct, while quickly determining that the current position of the catheter is incorrect. Can be corrected. As a result, in addition to the user's human judgment, the device determines whether or not the current position of the catheter is appropriate, so that it is possible to prevent erroneous operation of the catheter during vascular intervention and contribute to improving the quality of medical practice. be able to.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Specific examples of modifications are as follows.
(1)本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク(フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスクなど)、光ディスク(CD−ROM、DVDなど)、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。 (1) Each function according to the present embodiment can also be realized by installing a program for executing the processing in a computer such as a workstation and developing the program on a memory. At this time, a program capable of causing the computer to execute the technique is stored in a recording medium such as a magnetic disk (floppy (registered trademark) disk, hard disk, etc.), an optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), or a semiconductor memory. It can also be distributed.
(2)カテーテルの現在の位置がカテーテル挿入予定経路から外れている場合には、ナビゲーション画像と共に提供される付帯情報に、例えばカテーテル先端の現在の位置とカテーテル挿入予定経路との最短距離(ずれ量)を定量的情報を含めるようにしてもよい。この定量的情報は、カテーテル先端の現在の位置とカテーテル挿入予定経路の位置とを用いて、容易に計算することができる。 (2) When the current position of the catheter is out of the planned catheter insertion path, the supplementary information provided together with the navigation image includes, for example, the shortest distance (deviation amount) between the current position of the catheter tip and the planned catheter insertion path. ) May include quantitative information. This quantitative information can be easily calculated using the current position of the catheter tip and the position of the planned catheter insertion path.
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
以上本発明によれば、超音波ガイド下での血管インターベンションにおいて、現在のカテーテルの位置、カテーテルが挿入されている血管、カテーテルを進行させるべき位置を良好に視認することができる超音波画像を提供可能な超音波診断装置及びカテーテルナビゲーションシステムを実現することができる。 As described above, according to the present invention, in the vascular intervention under the ultrasound guide, the ultrasound image that can favorably visually recognize the current position of the catheter, the blood vessel in which the catheter is inserted, and the position where the catheter should be advanced is obtained. An ultrasonic diagnostic apparatus and a catheter navigation system that can be provided can be realized.
1…超音波診断装置31…装置本体、12…超音波プローブ、13…入力装置13、14…モニター、21…超音波送信ユニット、22…超音波受信ユニット、23…Bモード処理ユニット、24…ドプラ処理ユニット、25…画像生成ユニット、26…ナビゲーション画像生成ユニット、27…画像合成ユニット、28…制御プロセッサ(CPU)、29…記憶ユニット、30…インターフェースユニット
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記被検体を超音波走査し超音波走査領域に関する画像データを取得するデータ取得手段と、
前記超音波走査領域に関する位置情報である第2の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
前記第1の位置情報と、前記第2の位置情報と、カテーテルの位置検出装置から供給されるカテーテルの位置情報である第3の位置情報との間の対応付けを行う対応付け手段と、
対応付けられた前記第1乃至第3の位置情報と前記超音波走査領域に関する画像データとに基づいて、前記カテーテルの挿入予定経路及び現在のカテーテルの位置が明示された超音波画像であるナビゲーション画像を生成する画像生成手段と、
前記ナビゲーション画像を表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。 Storage means for storing first position information which is position information related to a planned insertion path of a catheter to be inserted into a subject;
Data acquisition means for ultrasonically scanning the subject and acquiring image data relating to an ultrasonic scanning region;
Position information acquisition means for acquiring second position information which is position information relating to the ultrasonic scanning region;
Association means for associating the first position information, the second position information, and the third position information that is the position information of the catheter supplied from the catheter position detection device;
A navigation image which is an ultrasound image in which the planned insertion path of the catheter and the current catheter position are specified based on the associated first to third position information and image data related to the ultrasound scanning region Image generating means for generating
Display means for displaying the navigation image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
前記表示手段は、前記判定手段による判定結果を表示すること、
を特徴とする請求項1記載の超音波診断装置。 Based on the first position information and the second position information, further comprising a determination means for determining whether or not the catheter is present on a planned insertion path of the catheter;
The display means displays a determination result by the determination means;
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
前記被検体を超音波走査し超音波走査領域に関する画像データを取得するデータ取得手段と、
前記超音波走査領域に関する位置情報である第2の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
被検体に挿入されるカテーテルの位置情報である第3の位置情報を検出するカテーテル位置検出手段と、
前記第1の位置情報と、前記第2の位置情報と、前記第3の位置情報との間の対応付けを行う対応付け手段と、
対応付けられた前記第1乃至第3の位置情報と前記超音波走査領域に関する画像データとに基づいて、前記カテーテルの挿入予定経路及び現在のカテーテルの位置が明示された超音波画像であるナビゲーション画像を生成する画像生成手段と、
前記ナビゲーション画像を表示する表示手段と、
を具備することを特徴とするカテーテルナビゲーションシステム。 Storage means for storing first position information which is position information related to a catheter insertion planned path;
Data acquisition means for ultrasonically scanning the subject and acquiring image data relating to an ultrasonic scanning region;
Position information acquisition means for acquiring second position information which is position information relating to the ultrasonic scanning region;
Catheter position detecting means for detecting third position information which is position information of the catheter inserted into the subject;
Association means for associating the first position information, the second position information, and the third position information;
A navigation image which is an ultrasound image in which the planned insertion path of the catheter and the current catheter position are specified based on the associated first to third position information and image data related to the ultrasound scanning region Image generating means for generating
Display means for displaying the navigation image;
A catheter navigation system comprising:
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