JP2015123112A - 穿刺アダプタ、超音波プローブ並びに超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短軸穿刺時に、穿刺針ガイド部を所望の位置に移動させて穿刺することにより、穿刺時の操作性を向上させることが可能な穿刺アダプタ、超音波プローブ並びに超音波診断装置を提供する。【解決手段】実施形態の穿刺アダプタは、ブラケット、穿刺針ガイド部、および、移動機構を有する。ブラケットは、所定方向に配列された多数の圧電素子から関心領域に向けて超音波を送信し、送信された超音波の反射エコーを受信し、反射エコーに基づいて前記関心領域に対する超音波画像を生成する超音波プローブに装着可能である。穿刺針ガイド部は、前記関心領域に対する超音波画像を参照しながら挿入される前記穿刺針を案内する。移動機構は、前記多数の圧電素子が配列された方向を長手方向とする前記ブラケットの外周面に沿って、前記穿刺針ガイド部を移動可能に構成される。【選択図】図５Ａ

Description

本発明の実施形態は、穿刺アダプタ、超音波プローブ並びに超音波診断装置に関する。

被検体内を超音波で走査し、被検体内からの反射波から生成した受信信号を基に当該被検体の内部状態を画像化する超音波診断装置がある。このような超音波診断装置は、超音波プローブから被検体内に超音波を送信し、被検体内部で音響インピーダンスの不整合によって生じる反射波を超音波プローブで受信して受信信号を生成する。超音波プローブは、送信信号に基づいて振動して超音波を発生し、反射波を受けて受信信号を生成する圧電素子を走査方向に複数個、配設している。走査方法、圧電素子の配列により、セクタ、コンベックス、リニア形状があることがよく知られている。圧電素子２４の背後にはバッキング材２５が設置され、圧電素子２４と音響レンズ２６の間に音響整合層２７が設けられる（図１、図２参照）。

なお、圧電素子２４を「超音波振動子」、また、単に「素子」という場合がある。さらに、圧電素子２４、バッキング材２５、音響レンズ２６、および、音響整合層２７を有するものを「超音波プローブ」、また、単に「プローブ」という場合がある。さらに、走査方向、圧電素子２４の配列方向を「長手方向」、また、単に、「素子配列方向」という場合がある。さらに、長手方向に沿った超音波プローブの外周面を「長軸面」といい、長手方向に直交する方向である短手方向に沿った超音波プローブの外周面を「短軸面」という場合がある。

ところで、医療診断法の１つに穿刺手技がある。体表から体内に穿刺針を穿刺することは幅広く行なわれている。例えば、体内患部の生体組織や細胞の一部を採取して検査をしたり、患部に挿入した針に高周波を印加して焦灼治療を行なうことも知られている（一般的にＲＦＡ治療と呼ばれる）。また、体表からカテーテルを体内の血管に挿入し、血管塞栓の治療や静脈内に直接薬液を投入することなどにも利用されている。本手法は、ＣＶ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｖｅｉｎ）カテーテル留置術、また、ＣＶカテーテルやＣＶ穿刺と呼ばれる。ＣＶカテーテルは大腿静脈、内頚静脈、鎖骨下静脈などから挿入されることが多い。なお、穿刺針を刺入することを、「穿刺」または「刺入」という場合がある。また、穿刺針を単に「針」という場合がある。

超音波診断装置では体内の断層像（超音波画像）をリアルタイムで得ることができるため、穿刺行為の際に併用することで穿刺対象部位、穿刺針を確認することができ、操作性がよい。近年は、超音波ガイド下で刺入位置、経路、目標を確認しながらカテーテル穿刺を行なうことが多い。超音波診断装置では穿刺術を補助するために、超音波プローブ外部に穿刺針をガイドするアダプターを装着することが多い。穿刺アダプタは、超音波プローブに固定するためのブラケット部と穿刺針をガイドする穿刺針ガイド部の２つの部分で構成されることが多い。

一般的な穿刺アダプタは、プローブ周囲を覆うようにブラケットが装着され、プローブ長手方向（走査方向；圧電素子の配列方向）の延長線が直交する面、すなわち短軸面に、穿刺針ガイド部、ブラケットが取り付けられる（短軸面取付）。本方法では、超音波画像面に沿った方向に穿刺針が進むことになる。以下、本方法を長軸穿刺と呼ぶ。この場合、プローブの超音波送受信領域の外から穿刺針を刺入することになり、刺入位置、またその近傍は断層像の表示領域外となり、超音波診断装置には描出されない。更に、穿刺対象部位に対して穿刺経路が長くなることが多いため、穿刺時のリスクが高くなり、操作性が低い問題がある。

上記と異なる方法として、長手方向に沿った超音波プローブの外周面である長軸面に穿刺針ガイド部、ブラケットが取り付けられる場合もある（長軸面取付）。本例では、プローブの素子配列方向中央部に相当する位置のブラケットに穿刺針ガイド固定突起が設けてある。本方法では、超音波画像面と略直交する方向に穿刺針が進むことになる。以下、本方法を短軸穿刺と呼ぶ。ここからは、ＣＶ穿刺を対象に考察進める。内頚静脈、鎖骨下静脈を穿刺する場合、身体状況によっては、超音波プローブを自由に移動させることができない場合があるという問題がある。

図３Ａは頸部Ｎに当てられた超音波プローブ２０を示す斜視図、図３Ｂは頸部Ｎに当てられた超音波プローブ２０の概念図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、頸部Ｎが短いとき、また、頸部Ｎの長さ方向をその長手方向としてプローブ２０を当てたとき、プローブ２０を長手方向に移動させることができない。穿刺アダプタ３０の穿刺針ガイド部３１がプローブ２０に固定されているため、このままでは、穿刺針の刺入位置を所望の位置にし難い。穿刺針の刺入位置を所望の位置にするために、頸部Ｎに対するプローブ２０の当て方を様々に変える必要がある。それにより、操作性良く穿刺ができないという問題がある。

図３Ｃは鎖骨下ＣＬに当てられた超音波プローブ２０を示す斜視図、図３Ｄは鎖骨下ＣＬに当てられた超音波プローブ２０の概念図である。図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、痩せていて、鎖骨の周辺に対し鎖骨の部分が大きくもり上がっているとき、鎖骨下ＣＬに安定してプローブ２０を当てることができない。また、プローブ２０と鎖骨下ＣＬとが接した位置Ｂを含む関心領域の超音波画像が取得可能である。仮に、取得された超音波画像の中に穿刺対象部位（例えば、患部）が含まれたとき、その位置Ｂに相当する穿刺針ガイド部３１の位置が操作者が所望する位置となる。しかし、穿刺アダプタ３０の穿刺針ガイド部３１がプローブ２０に固定されるため、このままでは、穿刺針の刺入位置を所望の位置にするために、鎖骨下ＣＬに対するプローブ２０の当て方を様々に変える必要がある。それにより、操作性良く穿刺ができない問題がある。一方で、穿刺経路を短くしたり、穿刺術者の意図した刺入位置、刺入角度で穿刺したい要求があり、短軸穿刺を行なうことが多い。

穿刺針刺入位置を変化することができる公知例（例えば、特許文献１）としては、針ガイドアダプタ（本提案では、ブラケットと同義）に対して針セット（本提案では穿刺針ガイド部）が２次元的位置に調整可能となる構造を有する。

特開２０１０−６８９２３号公報

しかし、同文献に記載された構造では、特に短軸穿刺の場合、針セット部が刺入位置から遠くなる問題があり、操作性が劣る。更に、針ガイドアダプタが円弧上で動くことから、特に短軸穿刺の場合、針ガイドアダプタをプローブよりも離れた位置に設定する必要があり、ＣＶ穿刺の場合、十分な空間を確保できずに使用できない恐れがある。

また、超音波プローブの超音波送受信面の一部を欠き、そこに穿刺針を通す穿刺専用の複数の切り欠き（穿刺針ガイド部）を持ったプローブも存在する。本プローブでは、穿刺針ガイド部が長手方向（素子配列方向）に沿って複数設けられているが、選択できる穿刺針刺入位置は不変であり、所望の刺入位置を選択できる構造になっておらず、ＣＶ穿刺に対する課題を解決するには至っていない。

この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、短軸穿刺時に、穿刺針ガイド部を所望の位置に移動させて穿刺することにより、穿刺時の操作性を向上させることが可能な穿刺アダプタ、超音波プローブ並びに超音波診断装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、実施形態の穿刺アダプタは、ブラケット、穿刺針ガイド部、および、移動機構を有する。ブラケットは、所定方向に配列された多数の圧電素子から関心領域に向けて超音波を送信し、送信された超音波の反射エコーを受信し、反射エコーに基づいて前記関心領域に対する超音波画像を生成する超音波プローブに装着可能である。穿刺針ガイド部は、前記関心領域に対する超音波画像を参照しながら挿入される前記穿刺針を案内する。移動機構は、前記多数の圧電素子が配列された方向を長手方向とする前記ブラケットの外周面に沿って、前記穿刺針ガイド部を移動可能に構成される。

超音波プローブのヘッドの断面図。 ヘッドの斜視図。 頸部に当てられた超音波プローブを示す斜視図。 頸部に当てられた超音波プローブの概念図。 鎖骨下に当てられた超音波プローブを示す斜視図。 鎖骨下に当てられた超音波プローブの概念図。 第１実施形態に係る超音波診断装置の構成ブロック図。 超音波プローブに装着されたブラケットの正面図。 超音波プローブに装着されたブラケットの側面図。 穿刺針ガイド部および移動機構の断面図。 変形例に係る移動機構の説明図。 頸部に当てられた超音波プローブの概念図。 鎖骨下に当てられた超音波プローブの概念図。 第２実施形態に係る超音波プローブの正面図。 超音波プローブの側面図。 穿刺針ガイド部および移動機構の断面図。 第３実施形態に係る超音波プローブに装着されたブラケットの正面図。 穿刺針の挿入方向が表示された表示部の図。 穿刺針ガイド部の位置が検出されてから穿刺針の挿入方向の識別情報が表示されるまでの一連の動作を示すフローチャート。 第４実施形態において、穿刺針の挿入方向の識別情報が選択可能に表示されてから穿刺針ガイド部が長手方向のいずれかの位置に移動されるまでの一連の動作を示すフローチャート。 第５実施形態に係る穿刺針ガイド部を概念的に示す平面図。

（超音波プローブ２０）
超音波プローブ２０の基本的な構成について説明する。なお、超音波プローブ２０の一例としてリニアプローブを挙げて説明するが、コンベックス、セクタ、２Ｄアレイ、メカ４Ｄのプローブでもよい。

図４は超音波診断装置の構成ブロック図、図５Ａは、超音波プローブに装着されたブラケットの正面図である。図４および図５Ａに示すように、超音波プローブ２０は、本体２２と、本体２２内に収容され、走査方向に複数配列され、送信信号に基づいて振動して関心領域に向けて超音波を発生し、反射波を受けて受信信号を生成する超音波振動子（圧電素子）２４とを有する。超音波診断装置１０は、前記受信信号に基づいて関心領域に対する超音波画像を生成し、表示部１４（後述する）に表示させる。

本体２２の外周面は、超音波振動子２４の配列方向（走査方向；長手方向）に沿った長軸面２２１と、それと直交する短軸面２２２とを有する。

医療診断法の一例である穿刺手技では、超音波プローブ２０に穿刺アダプタ３０が装着され、関心領域に対する超音波画像を参照しながら穿刺針が挿入される。

＜第１実施形態＞
次に、第１実施形態に係る穿刺アダプタ３０について図５Ａ〜図５Ｃを参照して説明する。図５Ｂは、超音波プローブに装着されたブラケットの側面図、図５Ｃは、穿刺針ガイド部および移動機構の断面図である。図５Ａおよび図５Ｂは、穿刺針ガイド部３１を省略した超音波プローブ２０を示す。

〔穿刺アダプタ３０〕
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、穿刺アダプタ３０は、穿刺針ガイド部３１、ブラケット３３、および、移動機構４０を有する。

（ブラケット３３）
図５Ａに示すように、ブラケット３３は、長辺部３３１および短辺部３３２を含む略矩形状の環状体を有し、超音波プローブ２０の外周面に嵌合して装着されるように構成される。長辺部３３１および短辺部３３２は、ブラケット３３が超音波プローブ２０の外周面に装着されたとき、長軸面２２１および短軸面２２２に沿うように形成される。ブラケット３３は、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等の樹脂材により形成される。あるいは、ブラケット３３は、ステンレスなどの金属材料で形成されてもよい。

［移動機構４０］
図５Ｂは超音波プローブ２０に装着されたブラケット３３の側面図、図５Ｃは移動機構４０および穿刺針ガイド部３１を長手方向に対し直交する方向に切断したときの断面図である。ここで、長手方向および短手方向（図５Ｃにおいて左右方向で示す）に直交する方向を幅方向（図５Ｃにおいて上下方向で示す）という。

（案内レール部４１）
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、移動機構４０は、穿刺針ガイド部３１を移動可能に構成される。移動機構４０は、案内レール部４１を有する。案内レール部４１は、ブラケット３３の長辺部３３１に長手方向に沿って延設される。案内レール部４１は、溝状断面形状に形成され、溝口４１１、両溝壁４１２、および、溝底４１３を有する。溝口４１１の幅は、両溝壁４１２の間の幅（溝底４１３の幅）より狭い。

（スライダ４２）
図５Ｃに示すように、スライダ４２は、首部４２１と頭部４２２と胴部４２３を有する。スライダ４２は、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等の樹脂材により成形される。

首部４２１の幅は溝口４１１の幅よりわずかに狭い。頭部４２２の幅は両溝壁４１２間の幅よりわずかに狭く、溝口４１１の幅より広い。なお、図５Ｃでは、溝口４１１と首部４２１との間の隙間、および、溝壁４１２と頭部４２２との間の隙間を強調して示す。これらの隙間は、スライダ４２が案内レール部４１に沿って長手方向に移動されるとき、引っ掛かり等がなく円滑で（摺動抵抗が小さく）、かつ、短手方向および幅方向のガタツキがなく、かつ、その姿勢が保たれるように配慮される。

（案内レール部４１とスライダ４２との嵌合）
首部４２１が溝口４１１に嵌め込まれ、頭部４２２が両溝壁４１２の間に嵌め込まれる。それにより、スライダ４２が案内レール部４１に移動可能に係合される。このとき、頭部４２２の幅が溝口４１１の幅より広いため、スライダ４２が案内レール部４１から脱落しない。

なお、案内レール部４１及び／またはスライダ４２を、弾力性や柔軟性を有する天然ゴム、合成樹脂により成形する。それにより、頭部４２２を案内レール部４１に嵌め込むことが可能となる。また、案内レール部４１とスライダ４２とが係合された３次元データを基に立体を造形する３Ｄプリンタを用いて、案内レール部４１およびスライダ４２を成形してもよい。

胴部４２３は、案内レール部４１の外面側に位置する。図５Ｃでは、胴部４２３と案内レール部４１の外面との間の隙間を強調して示す。隙間は、スライダ４２が案内レール部４１に沿って移動されるとき、引っ掛かり等がなく円滑で（摺動抵抗が小さく）、かつ、短手方向および幅方向のガタツキがなく、かつ、その姿勢が保たれるように配慮される。

［穿刺針ガイド部３１］
図５Ｃに示すように、胴部４２３に穿刺針ガイド部３１が固定される。それにより、穿刺針ガイド部３１は、スライダ４２を介して長手方向に移動可能となる。
穿刺針ガイド部３１は、第１ガイド溝３１１、第２ガイド溝３１２、および、保持部３１３を有する。穿刺針ガイド部３１は、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂等の樹脂材により形成される。

（第１ガイド溝３１１、第２ガイド溝３１２）
第１ガイド溝３１１は、穿刺針の挿入方向が長手方向に沿った超音波プローブの外周面である長軸面２２１に沿った方向となるように穿刺針を案内する。第２ガイド溝３１２は、挿入方向が長軸面２２１を含む面に対し交差するように穿刺針を案内する。

（保持部３１３）
図５Ｃに示すように、保持部３１３は、案内レール部４１に当接したときの案内レール部４１からの摩擦抵抗により、穿刺針ガイド部３１を長手方向のいずれかの位置に保持するように構成される。

（穿刺針ガイド部３１の移動操作）
以上のように構成された穿刺針ガイド部３１を、長手方向のいずれかの位置に移動するときの操作について説明する。

穿刺針ガイド部３１を移動するとき、保持部３１３と案内レール部４１との間に隙間が空くように穿刺針ガイド部３１を少し持ち上げながら移動させる。穿刺針ガイド部３１を長手方向のいずれかの位置に移動したとき、穿刺針ガイド部３１を持ち上げるのを止める。それにより、穿刺針ガイド部３１が自重により下がり、保持部３１３が案内レール部４１に当接し、穿刺針ガイド部３１を移動させようとしても、案内レール部４１からの摩擦抵抗を受けて、穿刺針ガイド部３１が長手方向のいずれかの位置に保持される。

なお、例えば、保持部３１３が楔形状を有し、穿刺針ガイド部３１を長手方向のいずれかの位置に移動したとき、楔形状を案内レール部４１に食い込ませることにより、穿刺針ガイド部３１を長手方向のいずれかの位置に保持するように構成してもよい。

（移動機構４０の変形例）
次に、移動機構４０の変形例について図６を参照して説明する。図６は、変形例に係る移動機構の説明図である。図６では、穿刺針を案内するガイド溝３１１、３１２を省略する。

前述した移動機構４０は、案内レール部４１とそれに移動可能に係合するスライダ４２とを有し、手操作により穿刺針ガイド部３１が移動されるように構成される。

これに対し、変形例に係る移動機構４０は、図６に示すように、案内レール部４１およびスライダ４２に加えて、モータ４３、ピニオン４４、および、ラックギア４５を有する。

モータ４３は保持部３１３に設けられる。ピニオン４４はモータ４３により回転される。ラックギア４５は長手方向に延ばされ案内レール部４１に設けられる。ピニオン４４がラックギア４５に噛み合わされる。モータ４３が回転すると、ピニオン４４がラックギア４５上を転動する。それにより、穿刺針ガイド部３１が自走する。

以上の構成により、モータ４３の動力により穿刺針ガイド部３１を長手方向のいずれかの位置に移動させることが可能となる。モータ４３を回転停止させると。モータ４３の自己保持力により、穿刺針ガイド部３１が長手方向のいずれかの位置に保持される。

（穿刺アダプタ３０の動作）
以上に、第１実施形態に係る穿刺アダプタ３０の構成について説明した。
次に、穿刺アダプタ３０の動作について図７および図８を参照して説明する。図７は頸部に当てられた超音波プローブの概念図、図８は鎖骨下に当てられた超音波プローブの概念図である。図７に頸部を“Ｎ”で示す。図８に鎖骨下を“ＣＬ”で示す。

穿刺手技をするとき、穿刺アダプタ３０のブラケット３３が超音波プローブ２０の外周面（本体２２の長軸面２２１、短軸面２２２）に装着される。このとき、長辺部３３１が長軸面２２１に沿うようになり、短辺部３３２が短軸面２２２に沿うようになる。穿刺針ガイド部３１は、超音波プローブ２０の長軸面２２１に取り付けられる（長軸面取付）。それにより、超音波画像面と略直交する方向に穿刺針が進むことで、穿刺経路が短い短軸穿刺が可能となる。

次に、頸部Ｎの長さ方向をその長手方向として超音波プローブ２０を当てる。しかし、頸部Ｎが短いとき、超音波プローブ２０を自由に移動することができないことがある（図３Ａ，図３Ｂ参照）。このとき、図７に示すように、穿刺針ガイド部３１を、案内レール部４１により長手方向（図７に矢印で示す）のいずれかの位置に移動させる。それにより、穿刺術者の意図した刺入位置に穿刺針ガイド部３１を移動させることが可能となる。

また、痩せている患者の鎖骨下ＣＬに超音波プローブ２０を当てる。しかし、鎖骨の周辺に対し鎖骨の部分が大きくもり上がっているため、超音波プローブ２０は、鎖骨の部分に当たるが、鎖骨の周辺から浮いた状態となり、超音波プローブ２０を安定して鎖骨下ＣＬに当てることができない（図３Ｃ、図３Ｄ参照）。

図８に示すように、超音波プローブ２０と鎖骨下ＣＬとが位置Ｂで接するとき、位置Ｂを含む関心領域の超音波画像が取得可能となる。取得された超音波画像の中に穿刺対象部位（例えば、患部）が映されたとき、穿刺針ガイド部３１を、案内レール部４１により長手方向のいずれかの位置（このときは、位置Ｂに相当する位置）に移動させる。それにより、穿刺術者の意図した刺入位置に穿刺針ガイド部３１を移動させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る移動機構４０Ａについて図９Ａ〜図９Ｃを参照して説明する。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同じ構成については同一番号を付してその説明を省略し、異なる構成について主に説明する。図９Ａは超音波プローブの正面図、図９Ｂは超音波プローブの側面図、図９Ｃは穿刺針ガイド部および移動機構の断面図である。なお、図９Ａおよび図９Ｂは、穿刺針ガイド部３１を省略した超音波プローブ２０を示す。

［移動機構４０Ａ］
移動機構４０Ａが穿刺針ガイド部３１を長手方向に沿って移動可能に構成される点で、第１実施形態に係る移動機構４０と同じである。

（案内レール部４１Ａが設けられる位置）
図５Ａおよび図５Ｂにおいて、移動機構４０の案内レール部４１がブラケット３３の長辺部３３１に設けられたのに対し、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、移動機構４０Ａの案内レール部４１Ａが長手方向に沿った超音波プローブ２０の外周面である長軸面２２１に設けられる点が異なる。

（案内レール部４１Ａ、スライダ４２Ａ）
さらに、図５Ｃにおいて、案内レール部４１が溝状断面形状に形成され、スライダ４２が首部４２１およびと頭部４２２を有するのに対し、図９Ｃに示すように、案内レール部４１Ａが首部４１１Ａと頭部４１２Ａを有し、スライダ４２Ａが溝状断面形状に形成される点が異なる。

（保持部３１３Ａ）
さらに、図５Ｃにおいて、保持部３１３が穿刺針ガイド部３１の本体と一体的に形成されたのに対し、図９Ｃに示すように、保持部３１３Ａが穿刺針ガイド部３１の本体と別体で形成され、その本体に対し、案内レール部４１Ａに当接した位置と離間した位置との間を短軸方向に移動するように支持される点が異なる。

（案内レール部４１Ａとスライダ４２Ａとの嵌合）
図９Ｃに示すように、スライダ４２Ａは、溝口４２１Ａ、両溝壁４２２Ａ、および、溝底４２３Ａを有する。溝口４２１Ａの幅は、両溝壁４２２Ａ間の幅（溝底４２３Ａの幅）より狭い。首部４１１Ａの幅は溝口４２１Ａの幅よりわずかに狭い。頭部４１２Ａの幅は両溝壁４２２Ａの幅よりわずかに狭く、溝口４２１Ａの幅より広い。なお、図９Ｃでは、溝口４２１Ａと首部４１１Ａとの間の隙間、および、溝壁４２２Ａと頭部４１２Ａとの間の隙間を強調して示す。

首部４１１Ａが溝口４２１Ａに嵌め込まれ、頭部４１２Ａが両溝壁４２２Ａの間に嵌め込まれる。それにより、スライダ４２Ａが案内レール部４１Ａに移動可能に係合される。このとき、頭部４１２Ａの幅が溝口４２１Ａの幅より広いため、スライダ４２Ａが案内レール部４１Ａから脱落しない。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、長手方向における案内レール部４１Ａの両端が開放されているため、案内レール部４１Ａの端からスライダ４２Ａを嵌め込むことが可能となる。

スライダ４２Ａは、溝口４２１Ａの反対側において穿刺針ガイド部３１に固定される。それにより、穿刺針ガイド部３１は、スライダ４２Ａを介して長手方向に移動可能となる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る超音波プローブ２０について、図４、図１０Ａ、および、図１０Ｂを参照して説明する。図１０Ａは超音波プローブ２０に装着されたブラケット３３の正面図、図１０Ｂは穿刺針の挿入方向の識別情報が表示された表示部１４を示す図である。図１０Ａに、穿刺針ガイド部３１の位置の識別情報ｎを数字（ｎ＝０、１、２、…、９）で示す。図１０Ｂに、表示部１４に表示された複数の挿入方向を点線で、挿入方向の識別情報ｍを数字（ｍ＝０、１、２、…、９）で示す。また、図１０Ｂに、表示部１４に表示された超音波画像を“Ｇ”で示す。なお、図１０Ａは、穿刺針ガイド部３１を省略した超音波プローブ２０を示す。

なお、第３実施形態において、第１実施形態と同じ構成については同一番号を付してその説明を省略し、異なる構成について主に説明する。

前記実施形態では、穿刺針ガイド部３１を長手方向のいずれかの位置に移動可能に構成したものを示した。それにより、超音波プローブを自由に移動させることができないような、また、超音波プローブを安定して当てることができないような身体状況であっても、穿刺術者の意図した刺入位置に穿刺針ガイド部３１を移動させることが可能となる。しかし、前記実施形態では、穿刺針ガイド部３１が長手方向のいずれかの位置に移動されるため、関心領域に対する超音波画像において穿刺針がどのような方向から挿入されるかを術者が予測するとき、困難を伴う。

そこで、第３実施形態では、穿刺針ガイド部３１の位置を検出すための検知部２３を有し、穿刺針ガイド部３１の位置を検出することにより、検出された位置に対応する穿刺針の挿入方向の識別情報ｍを関心領域に対する超音波画像に重ねて表示するように構成する。

（検知部２３）
超音波プローブ２０には、長手方向における穿刺針ガイド部３１の位置を検出する検知部２３が設けられる。

検知部２３の一例としては、投光器、受光器、増幅器で構成され、物体が光路を遮ったときに接点を開閉する光電スイッチ、あるいは、物体の接近及び、近傍の物体の有無を非接触で検出する近接スイッチなどの公知の位置検出手段と、モータ４３に出力されるパルスの数を計数するパルスカウンタ（図示しない）とを組み合わせたものが用いられる。
例えば、初期位置にあるときの穿刺針ガイド部３１が公知の位置検出手段により検出され、検出された信号が出力されたとき、カウント値Ｃがリセットされる（Ｃ＝０）。カウント値Ｃは、記憶部１２（図４参照）に逐次記憶される。

ここで、穿刺針ガイド部３１の位置の識別情報ｎが１つ増えるごとに、カウント値Ｃがｒ（一定）個増え、反対に、識別情報ｎが１つ減るごとに、カウント値Ｃがｒ個減るものとすると、カウント値Ｃは、次の式（１）で表される。
Ｃ＝ｒ＊（ｎ−Ｐ） （１）
ここで、Ｐは、初期位置の識別情報とし、０〜９のうちのいずれか一つに予め定められる。

また、穿刺針ガイド部３１の位置ｎ、穿刺針の挿入方向の識別情報ｍは次の式（２）、（３）で表される。
ｎ＝Ｃ／ｒ＋Ｐ （２）
ｍ＝ｎ （３）

ここで、式（３）に示す関係が、記憶部１２に記憶された穿刺針ガイド部３１の位置の識別情報ｎと穿刺針の挿入方向の識別情報ｍとの対応関係となる。検出された穿刺針ガイド部３１の位置の識別情報ｎと、穿刺針の挿入方向の識別情報ｍとの対応関係は、予め定められ、超音波診断装置１０の記憶部１２に記憶される。

次に、第３実施形態に係る超音波プローブ２０の一連の動作について、図１０Ａ、図１０Ｂ、および、図１１を参照して説明する。図１１は、穿刺針ガイド部３１の位置が検出されてから穿刺針の挿入方向の識別情報ｍが表示されるまでの一連の動作を示すフローチャートである。ここで、「穿刺針ガイド部３１の位置が検出され」とは、カウント値Ｃが読み出されることをいう場合がある。

図１１に示すように、先ず、穿刺針ガイド部３１が長手方向のいずれかの位置に移動される（ステップＳ１０１）。穿刺針ガイド部３１の移動は、手動でもよく、変形例に係る移動機構４０を用いた自動でもよい。

次に、検知部２３により穿刺針ガイド部３１の位置が検出される（カウント値Ｃが読み出される）（ステップＳ１０２）。カウント値Ｃが超音波診断装置１０に出力される。

次に、制御部１１（図４参照）は、カウント値Ｃに基づき、式（２）、および、式（３）を参照して、穿刺針の挿入方向の識別情報ｍを求める（ステップＳ１０３）。求めた識別情報ｍを表示制御部１３（図４参照）に送る。

次に、表示制御部１３は、記憶部１２に記憶された、関心領域に対する超音波画像Ｇ上の座標と、穿刺針ガイド部３１の位置に対応する穿刺針の挿入方向の識別情報ｍとの関連付け（後述する）に基づいて、穿刺針の挿入方向の識別情報ｍを関心領域に対する超音波画像Ｇに重ねて表示部１４（図４参照）に表示させる（ステップＳ１０４）。それにより、穿刺針の挿入方向を容易に予想することが可能となる。

第３実施形態では、穿刺針ガイド部３１の位置の識別情報ｎと穿刺針の挿入方向の識別情報ｍとの対応関係を０〜９に設定した。これに限らず、検知部２３などの構成を変えないで、単に、ｒ（一定）個を減らすことにより、それらの対応関係をさらに多数に設定することが可能である。それにより、ＣＶ穿刺時の操作性をさらに向上させることが可能となる。

さらに、前記実施形態では、案内レール部４１とスライダ４２との嵌合により、穿刺針ガイド部３１が長手方向のいずれかの位置に円滑に移動するものを示したが、これに限らない。例えば、案内レール部４１側の、識別情報ｎに相当する位置に凹部を設け、スライダ４２側に、凹部に弾発的に係止する凸部を設け、穿刺針ガイド部３１が識別情報ｎに相当する位置に移動したとき、弾性力により凸部が凹部に係止することで保持され、このとき、操作者にクリック感を与え、識別情報ｎに相当する位置から穿刺針ガイド部３１を長手方向に移動させると、弾性力に抗して凸部が凹部から外れるように構成されてもよい。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る超音波診断装置１０について、図４、図１０Ａ、および、図１０Ｂを参照して説明する。図１０Ｂに、選択可能に表示された挿入方向、および、その挿入方向の識別情報ｍを数字で示す。

なお、第４実施形態において、第１実施形態と同じ構成については同一番号を付してその説明を省略し、異なる構成について主に説明する。

前記第３実施形態では、穿刺針ガイド部３１が長手方向のいずれかの位置ｎに移動される（Ｓ１０１）。検知部２３により穿刺針ガイド部３１の位置が検出される（カウント値Ｃが読み出される）（Ｓ１０２）。制御部１１が穿刺針の挿入方向の識別情報ｍを求める（Ｓ１０３）。表示制御部１３が穿刺針の挿入方向の識別情報ｍを関心領域に対する超音波画像に重ねて表示させる（Ｓ１０４）。以上の手順を示した。この手順を実行することより、穿刺術者が穿刺針の挿入方向を簡単に予測できるという利点がある。

次に、上記手順に対し逆の手順について図１２を参照して説明する。図１２は、穿刺針の挿入方向の識別情報が選択可能に表示されてから、穿刺針ガイド部３１が長手方向のいずれかの位置に移動されるまでの一連の動作を示すフローチャートである。

図１２に示すように、先ず、関心領域に対する超音波画像上に穿刺針の挿入方向の識別情報ｍが選択可能に表示される（ステップＳ２０１）。

次に、穿刺針の挿入方向の識別情報ｍが選択される（ステップＳ２０２）。

次に、選択された穿刺針の挿入方向の識別情報ｍを受けて、制御部１１が穿刺針ガイド部３１の位置の識別情報ｎを求め、識別情報ｎに基づいて、移動機構４０に制御信号を出力する（ステップＳ２０３）。

次に、制御信号を受けて、移動機構４０が穿刺針ガイド部３１を長手方向のいずれかの位置に移動させる（ステップＳ２０４）。この手順が実行されると、ＣＶ穿刺時の操作性がさらに向上する。なお、ここでいう移動機構４０は、上述するモータ４３、ピニオン４４、および、ラックギア４５を有する変形例に係る移動機構４０である。

以下、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の手順を実行させるための構成について説明する。
図４に示すように、超音波診断装置１０は、制御部１１、記憶部１２、表示制御部１３、表示部１４、および、入力部１５を有する。

（記憶部１２）
記憶部１２は、関心領域に対する超音波画像上の座標と、穿刺針ガイド部３１の位置に対応する穿刺針の挿入方向の識別情報ｍとを関連づけて記憶する。

（表示制御部１３、表示部１４、入力部１５）
表示制御部１３は、関心領域に対する超音波画像に重ねて、複数の挿入方向の識別情報ｍを選択可能に表示部１４に表示させる。表示制御部１３は、入力部１５の操作を受けて、記憶部１２に記憶された、関心領域に対する超音波画像上の座標と、穿刺針ガイド部３１の位置に対応する穿刺針の挿入方向の識別情報ｍとの関連付けに基づいて、挿入方向の識別情報ｍを選択する。

（制御部１１）
制御部１１は、選択された挿入方向の識別情報ｍに基づいて、これと穿刺針ガイド部３１の位置の識別情報ｎとの対応関係（ｍ＝ｎ）、および、式（１）を参照して、カウント値Ｃ´を求め、移動機構４０に、制御信号（ここでは、求めたカウント値Ｃ´と現在の穿刺針ガイド部３１の位置の識別情報ｎであるカウント値Ｃとの差（Ｃ´−Ｃ））を出力する。移動機構４０は、制御信号（Ｃ´−Ｃ）に相当する数のパルスをモータ４３に出力し、穿刺針ガイド部３１を数字ｎで示す位置に移動させる。

表示部１４に表示された穿刺針の挿入方向の識別情報ｍを選択すれば、それと対応する識別情報ｍの位置に穿刺針ガイド部３１が自動的に移動するので、ＣＶ穿刺時の操作性がさらに向上する。

この実施形態では、関心領域に対する超音波画像上の座標と、穿刺針ガイド部３１の位置に対応する穿刺針の挿入方向の識別情報ｍとの関連付けを、０〜９に設定し、穿刺針ガイド部３１の位置の識別情報ｎと穿刺針の挿入方向の識別情報ｍとの対応関係を０〜９に設定した。これに限らず、制御部１１などの構成を変えないで、単に、１つの挿入方向の識別情報に対応する座標上の領域を狭くすることにより、また、ｒ（一定）個を減らすことにより、それらの対応関係をさらに多数に設定することが可能である。それにより、ＣＶ穿刺時の操作性をさらに向上させることが可能となる。

さらに、超音波診断装置１０は、送信器１６、増幅器１７、信号処理部１８、および、画像構成部１９を有する。

（送信器１６）
送信器１６は、超音波振動子２４によって所望の超音波信号を出力するための電気信号を出力する電気信号発生部と、超音波振動子２４を駆動するためのドライバとにより構成される。ここでは、送信のタイミングだけでなく、送信強度や周波数の制御も行われる。

（増幅器１７、信号処理部１８、画像構成部１９）
関心領域から反射して戻ってきた超音波は超音波振動子２４によって電気信号に変換される。増幅器１７はその電気信号を増幅する。信号処理部１８は、増幅された信号から雑音を除去することでＳ／Ｎを上げる。さらに、良好な画像を得るために、信号の非線形圧縮、深度補正、および、検波処理をする。画像構成部１９は、処理された信号に基づいて超音波画像（断層画像）を生成する。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態に係る穿刺針ガイド部３１について図１３を参照して説明する。図１３は、穿刺針ガイド部３１を概念的に示す平面図である。図１３に穿刺針を“ＰＮ”を付して示す。

前記実施形態に係る穿刺針ガイド部３１に設けられた第１ガイド溝３１１および第２ガイド溝３１２は、案内可能な穿刺針の太さが予め定められている。すなわち、第１ガイド溝３１１等は、太さが異なる複数の穿刺針を案内できない構造をしている。

（断面略Ｖ字状溝３１４等）
これに対し、第５実施形態に係る穿刺針ガイド部３１は、図１３に示すように、断面略Ｖ字状溝３１４と、断面略Ｖ字状溝３１４の底部に向かって進出する方向（図１３で左方向）、底部から後退する方向（図１３で右方向）に移動可能に設けられた押圧子３１５と、押圧子３１５を介して穿刺針ＰＮを断面略Ｖ字状溝３１４の底部に弾発的に押し付ける方向（図１３で左方向）に付勢する付勢手段３１６と、を有する。第５実施形態の穿刺針ガイド部３１では、穿刺針ＰＮの太さに拘わらず、押圧子３１５および付勢手段３１６により、穿刺針ＰＮが断面略Ｖ字状溝３１４の底部に弾発的に押し付けられるため、太さが異なる複数の穿刺針に対応可能となる。

前記実施形態に係る穿刺針ガイド部３１に設けられた第１ガイド溝３１１および第２ガイド溝３１２は、穿刺針の挿入角度が予め定められている。すなわち、第１ガイド溝３１１等は、穿刺針の挿入角度の調整ができない構造をしている。

（挿入角度の調整機構）
前記実施形態に対し、第５実施形態に係る穿刺針ガイド部３１は、針セット部を有し、針セット部において、針ガイドが仰角方向に回転可能に保持される。それにより、穿刺針の挿入角度を調整可能とする特開２０１０−６８９２３号公報に開示された技術が用いられる。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１０ 超音波診断装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１３ 表示制御部
１４ 表示部
１５ 入力部
１６ 送信器
１７ 増幅器
１８ 信号処理部
１９ 画像構成部
２０ 超音波プローブ
２２ 本体
２２１ 長軸面
２２２ 短軸面
２３ 検知部
２４ 超音波振動子（圧電素子）
２５ バッキング材
２６ 音響レンズ
２７ 音響整合層
３０ 穿刺アダプタ
３１ 穿刺針ガイド部
３１１ 第１ガイド溝
３１２ 第２ガイド溝
３１３ 保持部
３１３Ａ 保持部
３３ ブラケット
４０ 移動機構
４１ 案内レール部
４１１ 溝口
４１２ 溝壁
４１３ 溝底
４１Ａ 案内レール部
４１１Ａ 首部
４１２Ａ 頭部
４２ スライダ
４２１ 首部
４２２ 頭部
４２３ 胴部
４２Ａ スライダ
４２１Ａ 溝口
４２２Ａ 溝壁
４２３Ａ 溝底
４３ モータ
４４ ピニオン
４５ ラックギア

Claims (8)

1. 所定方向に配列された多数の超音波振動子から関心領域に向けて超音波を送信し、送信された超音波の反射エコーを受信し、反射エコーに基づいて前記関心領域に対する超音波画像を生成する超音波プローブに装着可能なブラケットと、
   穿刺針の挿入方向を案内する穿刺針ガイド部と、
   前記多数の超音波振動子が配列された方向を長手方向とする前記ブラケットの外周面に沿って、前記穿刺針ガイド部を移動可能に構成された移動機構と、
   を有することを特徴とする穿刺アダプタ。
2. 前記穿刺針ガイド部が前記ブラケットの外周面における前記長手方向のいずれかの位置に保持されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の穿刺アダプタ。
3. 所定方向に配列された多数の超音波振動子から関心領域に向けて超音波を送信し、送信された超音波の反射エコーを受信し、反射エコーに基づいて前記関心領域に対する超音波画像を生成する超音波プローブにおいて、
   前記関心領域に対する超音波画像を参照しながら穿刺針を挿入可能に案内する穿刺針ガイド部と、
   前記多数の超音波振動子が配列された方向を長手方向とする前記超音波プローブの外周面に沿って、前記穿刺針ガイド部を移動可能に構成された移動機構と、
   を有することを特徴とする超音波プローブ。
4. 前記穿刺針ガイド部の位置を検出し、前記検出した前記穿刺針ガイド部の位置情報を前記超音波診断装置に出力して、前記位置情報に対応する前記穿刺針の挿入方向を前記関心領域に対する超音波画像に重ねて表示可能にする検知部と、
   を有することを特徴とする請求項３に記載の超音波プローブ。
5. 前記穿刺針ガイド部が前記超音波プローブの外周面における前記長手方向のいずれかの位置に保持されるように構成されることを特徴とする請求項３または４に記載の超音波プローブ。
6. 前記穿刺針ガイド部は、太さが異なる複数の穿刺針に対応可能、かつ、前記穿刺針が挿入されるときの複数の挿入角度を調整可能に構成されることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の超音波プローブ。
7. 所定方向に配列された多数の超音波振動子から関心領域に向けて超音波を送信し、送信された超音波の反射エコーを受信し、反射エコーに基づいて前記関心領域に対する超音波画像を生成する超音波プローブと、前記超音波プローブに装着され、穿刺針を案内する穿刺針ガイド部と、を有し、前記関心領域に対する超音波画像を参照しながら前記穿刺針を挿入することが可能な超音波診断装置において、
   前記多数の超音波振動子が配列された方向を長手方向とする前記超音波プローブの外周面に沿って、前記穿刺針ガイド部を移動可能に構成された移動機構と、
   表示部に複数の位置情報を選択可能に表示させる表示制御部と、
   前記選択された前記位置情報に基づいて、前記穿刺針ガイド部を移動させるように前記移動機構を制御する制御部と、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
8. 前記穿刺針ガイド部の位置を検出する検知部と、
   前記関心領域に対する超音波画像上の座標と、前記穿刺針ガイド部の位置に対応する前記穿刺針の挿入方向とを関連づけて記憶する記憶部と、
   前記検出された前記穿刺針ガイド部の位置情報に基づいて、前記関連づけて記憶された前記関心領域に対する超音波画像上の座標および前記穿刺針の挿入方向を参照して、前記穿刺針の挿入方向を前記関心領域に対する超音波画像に表示部に重ねて表示させる表示制御部と、を有することを特徴とする請求項７に記載の超音波診断装置。

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