JP2016116747A - 血管穿刺用補助装置、及びこれを用いた血管穿刺装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波の送受信により得た画像を利用して、手技の難易度を下げられるようにした血管穿刺用補助装置、及びこれを利用した血管穿刺装置を提供すること。【解決手段】穿刺手段で穿刺しようとする被術者の血管周辺領域ＢＢとの間で超音波を送受信する超音波プローブ３１と、超音波プローブ３１の送受信に基づいた血管周辺領域ＢＢに関する画像を表示する画像形成手段４０と、を備えた血管穿刺用補助装置であって、超音波プローブ３１は、被術者の身体に対して位置決め可能とされており、画像形成手段４０は、穿刺する深さ方向Ｚと略直交する方向（ＸＹ方向）の血管周辺領域の断面画像である横断面画像を、身体に少なくとも隣接させて穿刺方向を案内するように表示することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、血管に穿刺をする際に用いられる血管穿刺用補助装置、及びこれを利用した体外循環装置用の血管穿刺装置に関するものである。

従来より、経皮的心肺補助（以下「ＰＣＰＳ」という）や人工透析などでは、留置針や穿刺針などを経皮的に挿入する手技が行われている。
例えば、ＰＣＰＳは、ポンプと人工肺を用いた閉鎖回路の人工心肺装置（体外循環装置）により心肺補助を行うものであり、大腿静脈に挿入された静脈側カニューレ、及び大腿動脈に挿入された動脈側カニューレを介して、人工心肺装置と身体とをつなぐようになっている（例えば、特許文献１参照）。
これらカニューレと呼ばれる管は経皮的に挿入されるため、Ｘ線透視下で、先ず留置針を患者の大腿動静脈に穿刺するのが好ましく、そして、この穿刺した留置針を利用しながらカニューレを大腿動静脈に挿入するようにしている。このような手技を有するＰＣＰＳ等については、留置針をいかに正確かつ迅速に血管に挿入できるかが成功の鍵となっている。

特開平７−６７９５４号公報

ところで、救急場面における患者については、Ｘ線透視下で手技をしたくても、例えば救急処置室やドクターカー等における放射線管理区外ではＸ線透視を利用できずに、留置針の穿刺などの手技を余儀なくされている。
そこで、昨今、超音波エコー装置を用いて血管に穿刺をする手法の実現が望まれている。即ち、留置針などを穿刺する血管周辺に超音波プローブを押し当てて、超音波を送受信して血管周辺の断層画像を見ながら、血管に穿刺する手法の実現である。
しかし、超音波エコー装置についてはＸ線装置に比べて画像解像度が低いなど、血管穿刺の手技の難易度を相当に下げるには未だ問題があり、スタンダードになっていないのが現状である。

本発明は、超音波の送受信により得た画像を利用して、手技の難易度を下げられるようにした血管穿刺用補助装置、及びこれを利用した血管穿刺装置を提供することを目的とする。

上記課題は、穿刺手段で穿刺しようとする被術者の血管周辺領域との間で超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブの前記送受信に基づいた前記血管周辺領域に関する画像を表示する画像形成手段と、を備えた血管穿刺用補助装置であって、前記超音波プローブは、前記被術者の身体に対して位置決め可能とされており、前記画像形成手段は、前記穿刺する深さ方向と略直交する方向の前記血管周辺領域の断面画像である横断面画像を、前記身体に少なくとも隣接させて前記穿刺方向を案内するように表示する血管穿刺用補助装置により達成される。

前記構成によれば、血管穿刺用補助装置は、穿刺手段で穿刺しようとする被術者の血管周辺領域との間で超音波を送受信する超音波プローブと、超音波プローブの送受信に基づいた血管周辺領域に関する画像を表示する画像形成手段とを有している。従って、血管周辺領域の画像を見ながら、留置針などの穿刺手段を穿刺することができる。
そして、超音波プローブは、被術者の身体に対して位置決め可能とされている。従って、超音波プローブを身体に固定して、安定した画像を得ることができる。また、一人で手技を行う場合は、両手を自由に使えることで、手技の確実性を増すことができる。また、二人以上で手技を行う場合であっても、プローブを扱う者と穿刺をする者との難しいコミュニケーションを図る必要がなく、手技が容易になる。
さらに、画像形成手段は、穿刺する深さ方向と略直交する方向の血管周辺領域の断面画像である横断面画像（即ち、血管の横断面の画像、及びその血管周辺の当該横断面で切断した画像）を、身体に少なくとも隣接させて穿刺方向を案内するように表示する。
そうすると、血管周辺領域の断面画像が身体に少なくとも隣接して表示されるため、穿刺する際、手技者は手元に近い画像を視認しながら、手元に集中して穿刺をすることができ、手技の難易度を下げることができる。しかも、穿刺する深さ方向と略直交する方向の血管周辺領域の断面画像である横断面画像が穿刺方向を案内するように表示されるため、手技者は、この横断面画像が案内する穿刺方向に従って穿刺をすれば、穿刺手段を血管に正確・迅速に穿刺できる。

また、好ましくは、前記画像形成手段は、前記横断面画像が表示された領域以外の領域である余剰領域を有するディスプレイであることを特徴とする。従って、このディスプレイの余剰領域に、手技の確実・迅速性に資する他の情報（好ましくは、穿刺する深さ方向の断層画像である縦断層画像）を表示するなどして、手技の正確・迅速性をより増すことができる。

また、好ましくは、前記余剰領域は、前記超音波プローブの上に配置されておらず、かつ、前記横断面画像の血管の位置および血管が延びる方向に略対応して、長孔状の切り欠き部が形成されていることを特徴とする。従って、穿刺方向と余剰領域における切り欠き部の方向が概ね対応することになり、手技者は、切り欠き部に沿って穿刺手段を押し進めれば、穿刺手段が血管に到達し易くなり、手技の難易度をより下げられる。

また、好ましくは、前記超音波プローブと前記画像形成手段とは着脱自在であることを特徴とする。従って、穿刺をする際に出血した血液が画像形成手段に付着したとしても、画像形成手段だけを取り換えることができる。

また、好ましくは、前記切り欠き部は、前記横断面画像の血管の位置に合わせるように移動可能であることを特徴とする。このため、横断面画像の血管の位置と切り欠き部の位置とが合わない場合であっても、装置全体を身体に取り付け直すことなく、切り欠き部を移動させて、画像形成手段の血管の位置と切り欠き部の位置とを合わせることができる。従って、迅速に手技を終わらせることができる。

また、好ましくは、前記画像形成手段は、前記穿刺手段に穿刺される生体適合性を有するシート部材に前記横断面画像を投影する投影装置からなることを特徴とする。そうすると、この投影装置によりシート部材に横断面画像が投影されるため、上述したように、手技者は、シート部材上の横断面画像が案内する穿刺方向に従って穿刺をすれば、穿刺手段を血管に正確・迅速に穿刺できる。そして、この横断面画像が投影されるシート部材は、穿刺手段による穿刺が可能であり、かつ、生体適合性を有する。従って、血管がシート部材上のどの位置に投影されていても、投影された血管の位置及び方向に合わせて、シート部材の上から穿刺できる。この際、この穿刺でシート部材に孔を開けた際に穿刺手段の先端にシート部材の欠片が身体に入ったとしても、シート部材は生体適合性を有するため問題はない。なお、このようなシート部材は、超音波プローブに対して着脱自在であることが好ましく、これにより、シート部材を身体に対して位置決め固定できると共に、血液等で汚れたシート部材を交換できる。

また、上記課題は、前記血管穿刺用補助装置と、体外循環装置のカニューレを挿入するための前記穿刺手段としての留置針と、を有し、前記画像形成手段は、カラードプラにより血流の方向情報が表示されるようになっており、前記留置針は、前記穿刺方向を示す標識部を有する血管穿刺装置により、より好ましく解決される。
このため、体外循環装置用の留置針を血管に穿刺する際、血流と留置針の穿刺方向の双方を把握できる。従って、被術者の静脈側に血流の方向に沿って穿刺される脱血側の留置針と、動脈側に血流と反対方向に沿って穿刺される送血側の留置針とを間違えることなく、適切に動脈と静脈に留置針を穿刺できる。また、留置針の穿刺方向が分かるため、徐々に身体に穿刺していく様子が分かり易く、手技がより容易になる。

以上説明したように、本発明によれば、超音波の送受信により得た画像を利用して、手技の難易度を下げられるようにした血管穿刺用補助装置、及びこれを利用した血管穿刺装置を提供することができる。

体外循環装置、及びこれに用いられる本発明の第１実施形態に係る血管穿刺装置の主な構成を示す概略図。 図１の血管穿刺装置に用いられる血管穿刺用補助装置を被術者に装着した図であり、図２（Ａ）はその正面図、図２（Ｂ）はその側面図。 図２の血管穿刺用補助装置の部分正背面図であり、図３（Ａ）はその部分正面図、図３（Ｂ）はその部分背面図。 図２の血管穿刺用補助装置の画像形成手段に画像を表示した使用状態図。 切り欠き部の変形例に係る正面図。 図４の血管穿刺用補助装置の画像形成手段を他のモードに切り替えた図。 図２の血管穿刺用補助装置の特徴的な部分を示す概略ブロック図。 本発明の第１実施形態の第１変形例に係る血管穿刺用補助装置であり、超音波プローブと画像形成手段とを分離した状態の斜視図。 図８の超音波プローブと画像形成手段とを接続して、図８のＡ−Ａ線の位置で切断した場合の概略断面図。 図８及び図９の血管穿刺用補助装置の使用状態を説明する図であり、図１０（Ａ）が画像形成手段に血管を表示した図、図１０（Ｂ）が図１０（Ａ）の画像形成手段を視認した後に、画像形成手段を移動させた図。 本発明の第１実施形態の第２変形例に係る血管穿刺用補助装置の正面図。 図１１の内部機構を省略したＢ−Ｂ断面図。 本発明の第２実施形態に係る血管穿刺用補助装置を被術者に装着して、画像形成手段で画像を投射している図。 図１３の血管穿刺用補助装置のシート部材に画像を表示した使用状態図。 図１３の血管穿刺用補助装置の概略ブロック図。

以下、この発明の好適な実施の形態を、添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の図において、同一の符号を付した箇所は同様の構成である。

〔第１実施形態〕
図１は、体外循環装置１、及びこれに利用される本発明の第１実施形態に係る血管穿刺装置２０の主な構成を示す概略図である。
図１に示す体外循環装置１は、患者Ｐの血液の体外循環を行う装置であり、この「体外循環」には「体外循環動作」と「補助循環動作」が含まれる。
「体外循環動作」は、体外循環装置１の適用対象である患者（被術者）Ｐの心臓に血液が循環しないため患者Ｐの体内でガス交換ができない場合に、この体外循環装置１により、血液の循環動作と、この血液に対するガス交換動作（酸素付加及び／又は二酸化炭素除去）を行うことである。
また、「補助循環動作」とは、体外循環装置１の適用対象である患者（被術者）Ｐの心臓に血液が循環し、患者Ｐの肺でガス交換を行える場合で、体外循環装置１によっても血液の循環動作の補助を行うことである。装置によっては血液に対するガス交換動作を行う機能を持つものもある。

図の場合の体外循環装置１は、経皮的心肺補助（ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ ｓｕｐｐｏｒｔ）に用いられる装置（以下、「ＰＣＰＳ」という）を例示しており、このＰＣＰＳは、比較的早く装着できる即応性を備えているため、病院の救急処置室やドクターカー等の救急場面、また、補助循環動作を行う場面などにおいて好適に用いることができる。
具体的に、ＰＣＰＳは、静脈（大腿静脈）に挿入された静脈側カニューレ（脱血側カニューレ）５で体外に静脈血を引き出して、人工肺（好ましくは中空糸膜型人工肺）２でガス交換を行い、酸素加された血液を、動脈（大腿動脈）に挿入された動脈側カニューレ（送血側カニューレ）６で患者Ｐに戻す構成となっている。この回路における血液の循環動作は、人工肺２より上流側にあるポンプ（好ましくは遠心ポンプ）３で行われ、脱血チューブ１１内の血液はＶ方向に流れ、送血チューブ１２内の血液はＷ方向に流れる。なお、ＰＣＰＳの全体的な制御はコントローラ１０で行われる。

そして、ＰＣＰＳでは上述した脱血側カニューレ５及び送血側カニューレ６は、経皮的に患者の血管内に挿入され、この挿入の際に使用されるのが血管穿刺装置２０である。
血管穿刺装置２０は血管穿刺セットとも言え、血管穿刺用補助装置３０と留置針２１，２２（本発明の穿刺手段の一例）とを備えている。
留置針２１，２２は、脱血及び送血側カニューレ５，６を血管内に挿入するための導入針である。即ち、留置針２１，２２を穿刺して血管内に挿入させ、その外套管２３，２４を残して内針２５を抜き取り、次いで、不図示のガイドワイヤーを外套管２３，２４の中に通した後に外套管２３，２４を抜き取り、次いで、ガイドワイヤーに沿って脱血及び送血側カニューレ５，６を血管内に挿入するようになっている。図の留置針２１は脱血側カニューレ５を挿入するための脱血側留置針２１であり、留置針２２は送血側カニューレ６を挿入するための送血側留置針２２である。

ここで、図示するように、脱血側留置針２１及び送血側留置針２２の外套管２３，２４には、それぞれ、標識部である例えば、略円形のマーカーＭが複数配置されている。
脱血側留置針２１は、その外套管２３の基端側（把持部２６側）に２つのマーカーＭが連接（又は連続）して配置されている。また、この２つのマーカーＭと所定間隔を開けて、先端側に１つのマーカーＭが配置されている。
一方、送血側留置針２２は、外套管２４の基端側（把持部２７側）に４つのマーカーＭが連接等して配置されている。また、この４つのマーカーＭと所定間隔を開けて、先端側に１つのマーカーＭが配置されている。
これらのマーカーＭは、好ましくはレーザーにより、外套管２３，２４の表面の極浅い部分にマーキングでき、生体への適合性が損なわれることがない。

このように、脱血側留置針２１と送血側留置針２２のマーカーＭは、互いに外観上区別し得るようにして、手技者等は、外観上から一見して直ちに、いずれの留置針であるかを判断できる構成としている。なお、本実施形態では、マーカーＭの数・配置により外観上区別しているが、本発明はこれに限られず、マーカーＭを異なる形状にしてもよい。
そして、マーカーＭは、穿刺方向も直ちに把握できる標識部ともなる。即ち、図の場合、脱血側留置針２１では、連接している２つマーカーＭから所定間隔を設けて配置される１つのマーカーＭに向かう方向が穿刺方向となる。また、送血側留置針２２では、連接している４つのマーカーＭから所定間隔を設けて配置される１つのマーカーＭに向かう方向が穿刺方向となる。

このように、脱血及び送血側カニューレ５，６の挿入に先立って、先ず留置針２１，２２を血管に穿刺して挿入するようにしており、そこで、留置針２１，２２を正確・迅速に挿入するための装置として、血管穿刺用補助装置３０がある。血管穿刺用補助装置３０は、超音波エコーにより血管周辺領域（血管及びその周辺領域）の画像を映し出して、その画像を視認しながら留置針２１，２２を穿刺するための装置であり、血管探査装置、血管撮像装置、或いは超音波画像装置とも言える。

以下、この血管穿刺用補助装置３０について、図２乃至図４を用いて説明する。
図２は血管穿刺用補助装置３０を患者Ｐの大腿部に装着した図であり、図２（Ａ）はその正面図、図２（Ｂ）はその側面図である。図３は図２の血管穿刺用補助装置３０の部分正背面図であり、図３（Ａ）はその部分正面図、図３（Ｂ）はその部分背面図である。図４は図２の血管穿刺用補助装置３０の画像形成手段３１に画像を表示した使用状態図である。なお、図３では図２（Ｂ）に示すベルト３２を省略して図示している。

図２に示すように、血管穿刺用補助装置３０は、人手だけで搬送可能な大きさで、全体的にタブレット状をしており、留置針で穿刺しようとする患者Ｐの血管周辺領域ＢＢとの間で超音波を送受信する超音波プローブ３１と、超音波プローブ３１で得られた血管周辺領域ＢＢに関する画像を表示する画像形成手段４０とを有している。

超音波プローブ３１は、図３（Ｂ）に示す裏面に、超音波プローブ３１の一部３１ｄが露出しつつ、不図示の電源部や集積回路を搭載した基板などの部品と同じハウジング３７内に配設されて、これら部品と一体とされている。換言すれば、超音波プローブ３１の中に上記部品が収容されていると言える。そこで、以下、特に言及がない限り、上記部品及びハウジング３７を含めて超音波プローブ３１と言う。
本実施形態の超音波プローブ３１は三次元（３Ｄ）画像用のプローブであり、超音波を送受信する複数の圧電振動子（不図示）を図３（Ｂ）に示すようにｎ１〜ｎＸ個だけライン状に配列し、この複数の圧電振動子を図３（Ａ）の幅方向Ｗ１に走査するようにしている。なお、本発明の三次元画像用プローブはこれに限られず、圧電振動子を図３の幅方向Ｗ１に配列して、高さ方向Ｈ１に走査させてもよい。或いは、圧電振動子をマトリックス状に配列した公知の２Ｄアレイプローブであっても構わない。
圧電振動子から送信した超音波は、図２（Ｂ）に示す穿刺しようとする血管周辺領域ＢＢで反射し（血管壁では比較的強く反射される）、その反射波を受信して電気信号に変換したデータに基づいて、血管周辺領域ＢＢに関する所定の画像が画像形成手段４０に表示される。なお、超音波プローブ３１は、リニア走査型やコンベックス走査型のいずれを用いることもできるが、本実施形態では、直線的に超音波を送信して接地表面付近を大きく視認でき、かつ、身体との接触面が略平坦なリニア型プローブが用いられている。

このような超音波プローブ３１は、被術者Ｐの身体に対して位置決め可能とされている。具体的には、超音波プローブ３１は、図３（Ｂ）の通し孔３４に挿通された図２（Ｂ）に示すベルト３２で身体に着脱可能とされ、バックル３３を利用してベルト３２を締付けて身体に固定できる。また、ベルト３２を緩めて、身体に固定する超音波プローブ３１の位置を調整可能とされている。なお、このように超音波プローブ３１の位置を固定し、また、位置を調整する手段はベルト３２に限られるものではなく、環状のゴム等のその他の位置決め調整手段を用いることができる。

この超音波プローブ３１は図２（Ｂ）に示すように階段状になっており、装着状態において、裏面側の身体に密着する密着部３１ａと、表面側（図２（Ｂ）の場合は上側）の表面部３１ｂとを有している。密着部３１ａは、図３に示すように、高さ寸法（大腿部に装着した際の脚部の長手方向の寸法）Ｈ１は表面部３１ｂの高さ寸法Ｈ２に比べて大きく、図２（Ｂ）に示すように段部３１ｃが形成されている。なお、圧電振動子が配置されて超音波を送受信する領域ＡＲは密着部３１ａの方に配置され、この超音波を送信する領域ＡＲは、留置針で穿刺し始める部位ＰＲ（本実施形態の場合、後述する切り欠き部５０）に近接するのが好ましい。

画像形成手段４０は、超音波プローブ３１の走査により得た画像データをもとに、リアルタイムに画像を表示するものである。本実施形態の画像形成手段４０は全体的に略平板状であり、患者Ｐの身体に少なくとも隣接するように配置可能となっている（密着しても構わない）。具体的には、画像形成手段４０は、図２及び図４に示すように、留置針で穿刺し始める部位ＰＲに隣接して配置される。なお、画像形成手段４０は可及的に薄いものが好ましく、例えば液晶ディスプレイを用いることができ、また、大腿部の外形に略沿って湾曲した有機ＥＬディスプレイを用いてもよい。

この画像形成手段４０は、超音波プローブ３１に接続され、好ましくは少なくとも超音波プローブ３１の上に配置されている。
本実施形態の場合、画像形成手段４０は、密着部３１ａの上に配置された第１の画像形成手段４１と、さらに、超音波プローブ３１からはみ出た（密着部３１ａの上に載置されていない）第２の画像形成手段４２とを有している。
第１の画像形成手段４１には、図２及び図４に示すように、留置針が穿刺する深さ方向（図のＺ方向）と略直交する方向の血管周辺領域ＢＢの断面画像である横断面画像が表示され、この横断面画像は穿刺方向（図４の血管が延びる方向ＤＲ）を案内するように表示される。例えば、仰向けに寝た患者Ｐの大腿動静脈ＢＶに留置針２１，２２を挿入しようとする図４の状態では、第１の画像形成手段４１には大腿動静脈ＢＶが存在する領域の略水平断面（図の略ＸＹ面で切断した断面）が表示され、この表示された大腿動静脈ＢＶの画像が実際の大腿動静脈ＢＶの位置及び方向に沿って表示される。これにより手技者は、第１の画像形成手段４１の縁４１ａに近接すると共に、第１の画像形成手段４１に映しだされた大腿動静脈ＢＶの位置に対応した位置ＰＲから穿刺して、表示された大腿動静脈ＢＶが向かう方向ＤＲに向けて留置針２１，２２を押し進めて、大腿動静脈ＢＶに留置針２１，２２を正確かつ迅速に穿刺及び挿入させることができる。

第２の画像形成手段４２は、画像形成手段４０の内、上述した横断面画像が表示された領域以外の領域である余剰領域にあり、手技の確実・迅速性に資する第１の画像形成手段４１とは異なる種々の情報を表示するようにしており、好ましくは、図４に示すように、穿刺する深さ方向Ｚの血管周辺領域の断層画像である縦断層画像を表示するとよい。これにより、手技者は、穿刺方向における深さ方向と、それに直交する方向の双方をもって血管位置を把握することができ、手技の確実性をさらに増すことができる。
なお、図の第１の画像形成手段４１と第２の画像形成手段４２とは、物理的に分離して形成されているが、本発明はこれに限られず、物理的に分離せずに同じ表示画面の中で画面を分割するようにして構成してもよい。

そして、この画像形成手段４０については、横断面画像が表示された領域以外の余剰領域には、横断面画像の血管ＢＶの位置および血管ＢＶが延びる方向に略対応して、長孔状の切り欠き部５０が形成されている。本実施形態の場合、画像形成手段４０の筐体４５に、第１の画像形成手段４１に表示された血管ＢＶの位置に対応させて、長孔状の切り欠き部５０を形成し、上述した穿刺し始める位置ＰＲをこの切り欠き部５０の中に存在させている。即ち、大腿動静脈に留置針２１，２２を挿入しようとする図４において、筐体４５は、足側の端部４５ａから、第１の画像形成手段４１の下の大腿動静脈が存在する可能性の高い付近に向けて切り欠かれている。これにより手技者は、この切り欠き部５０の長孔状に沿って留置針２１，２２を押し進めれば、留置針２１，２２が血管に到達し易くなる。このように、第１の画像形成手段４１に表示された穿刺方向（図４のＤＲ方向）の画像が穿刺をガイドする第１の案内手段、切り欠き部５０が穿刺をガイドする第２の案内手段であると言える。
この点、切り欠き部５０は、その変形例である図５に示すように、超音波プローブ３１の上に配置された第１の画像形成手段４１側の幅Ｗ２に比べて端部４５ａ側の幅Ｗ３が広いのが好ましく、これにより穿刺をする際、手が筐体４５や第２の画像形成手段４２に当たることを有効に防止できる。さらに切り欠き部５０は、第１の画像形成手段４１から端部４５ａに向うに従って幅が大きくなるのがより好ましく、これにより、血管の穿刺方向ＤＲと切り欠き部５０の延びる方向Ｙとが合っていなくても、留置針を押し進め易くなる。

なお、リニア型プローブが用いられている本実施形態において、第１の画像形成手段４１は、図３の超音波を送信する領域ＡＲと同様の面積及び位置であるのが好ましい。
また、第１の画像形成手段４１は、本実施形態のように大腿部に装着される場合、高さ寸法Ｈ３に比べて、幅方向の寸法Ｗ１が大きいのが好ましく、これにより、図４に示すように、大腿動静脈ＢＶの横方向（図４のＸ方向）の位置が分かり易くなる。
また、血管周辺領域の縦断層画像を表示する第２の画像形成手段４２は、切り欠き部５０に隣接して配置され、そして、該縦断層画像の血管ＢＶは、長孔状の切り欠き部５０の長手方向Ｙとは異なる方向に沿って、好ましくは、長手方向Ｙと略直交する方向Ｘに沿って表示可能としている。これにより、切り欠き部５０の長手方向Ｙに沿って穿刺を進めていく手技者は、第２の画像形成手段４２を見た場合であっても、穿刺すべき方向ＤＲを混乱して間違えないようにしている。

なお、画像形成手段４０の内、横断面画像が表示された領域以外の余剰領域には、切り欠き部５０を挟んで、第２の画像形成手段４２の反対側に、各種の操作を行うタッチセンサー式のメニュー表示エリア４６が設けられている。緊急用のＰＣＰＳに用いられる図４の血管穿刺用補助装置３０の場合、メニュー表示エリア４６には画面切替ボタン４７〜４９が設けられている。ボタン４７は、血管周辺領域の横断面画像および縦断層画像を所謂Ｂモードで表示するためのものである。ボタン４８は、三次元（３Ｄ）画像用の超音波プローブ３１で取得した画像を三次元で表示するモードに切替えるためのものである。ボタン４９は、カラードプラにより血流の方向情報を表示するモードに切替えるためのものである。

図６は、この血流の方向情報を表示するモードに切り替えた時の図である。このモードでは、反射した超音波の周波数が変化するドプラ効果を利用して、血流が超音波プローブに近づいているのか遠ざかっているのかを判別可能なモードであり、本実施形態では、Ｂモード画像上に流速変化を色分けするカラードプラモードにしている。この「色分け」は、例えば、プローブ３１に近づいて来る血流を「赤色Ｒ」で示し、プローブ３１から遠ざかる血流は「青色Ｂ」で示す構成となっている。

これにより、手技者は、穿刺しようとしている血流の方向を判断でき、さらに、本実施形態では、図１に示す脱血側留置針２１と送血側留置針２２については既に述べたマーカーＭを有している。従って、静脈側に血流の方向に沿って穿刺すべき脱血側留置針２１と、動脈側に血流と反対方向に沿って穿刺すべき送血側留置針２２とを間違えることなく、適切に動脈と静脈に留置針を穿刺できる。例えば、図６の場合、血流は赤色Ｒから青色Ｂの方向であることが分かる。また、把持部側に連接した複数のマーカーＭと先端側の一つマーカーＭにより、留置針は矢印の方向ＧＳに向かって進んでいるのが分かり、これで血流の方向に沿って穿刺していることが分かる。さらに、図１に示す脱血側留置針２１と送血側留置針２２のマーカーＭは互いに外観上区別されており、このため、例えば図６では連接した複数のマーカーＭは２つであり、脱血側留置針２１であることが分かる。このように、血流の方向、留置針を穿刺している方向、留置針の種類の３つを把握して、緊急時等であっても留置針の適切かつ迅速な穿刺が可能となる。

次に、図２〜図６で説明した血管穿刺用補助装置３０のシステム構成を、図７を用いて説明する。図７は血管穿刺用補助装置３０の特徴的な部分を示す概略ブロック図の一例である。
図７の血管穿刺用補助装置３０は、超音波プローブ３１と、処理された画像データに基づいて血管周辺領域の画像を表示する画像形成手段４０とを有している。
超音波プローブ３１のハウジング３７には、公知の送受信部５０・コントローラ５６・信号処理部５１・画像生成部５２が格納されている。

超音波プローブ３１は上述した通りであり、圧電振動子がライン状又はマトリックス状に配置され、走査することによって３次元的に超音波を送信し、また、反射してきた超音波を受信する探触子である。
送受信部５０は、超音波プローブ３１に駆動信号を供給して超音波を発生させる送信部と、超音波プローブ３１からの信号を受信する受信部とを備えている。なお、送受信部５０の送信部は、走査を行うための遅延回路を有する。送受信部５０の受信部は、超音波プローブ３１から出力される信号を増幅するプリアンプ回路、増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路、その他、受信遅延や加算回路などを有している。
信号処理部５１は、送受信部５０の受信部から入力された反射波データを信号処理するため回路であり、本実施形態の場合、信号強度を輝度で表現するＢモードデータを生成するためのＢモード処理部５３と、カラードプラで必要なＦＴＦ解析を行い、ドプラ信号を処理するドプラ処理部５４を有している。

画像生成部５２は、画像データを生成する回路であり、信号処理部５１から出力された生データを読み込んで、これを表示用のデータに変換（スキャンコンバージョン処理）し、また、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）等のレタリング処理を行う。具体的には、Ｂモード処理部５３からデータを受けてスキャンコンバージョン処理がなされると、Ｂモード断層像データが生成される。また、複数位置のＢモード断層像データに対して座標変換を行うことで三次元画像データを生成する。また、ドプラ処理部５４からデータを受けてスキャンコンバージョン処理がなされると、血流の速度情報などのドプラデータが生成される。また、本実施形態の画像生成部５２では、三次元画像データから血管壁の位置を特定している。特定方法としては、例えば、血管壁からは強い反射波が取得されるため、Ｂモード断層像データでは他の部分よりも明るい輝度であり、この明るい輝度の一部分を操作者がマウスパッド等（不図示）で特定すると、公知の輪郭追跡処理などを行って血管壁の位置を特定するようになっている。そして、この特定した血管壁の横断面画像に係るＢモード断層像データを生成可能とされている。

なお、これら送受信部５０、信号処理部５１、画像生成部５２はコントローラ５６により処理全体が制御されている。また、これら送受信部５０、信号処理部５１、画像生成部５２は、集積回路などのハードウェアで構成されているが、ソフトウェア的に構成されてもよい。即ち、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等からなるコンピュータのプログラムにより上記各部５０，５１，５２の処理をモジュール的に行ってもよい。

このようにして画像生成部５２で処理された画像データは表示制御部５５に出力され、表示制御部５５は第１の画像形成手段４１と第２の画像形成手段４２に画像を振り分けて表示させる。具体的には、操作部（タッチセンサー）４６の操作により、各モードに応じた表示がなされる。例えば、Ｂモードのボタン４７（図４参照）を選択すると、Ｂモード断層画像が表示され、本実施形態では、好ましい形態として、第１の画像形成手段４１に血管周辺領域の横断面画像が、第２の画像形成手段４２には血管周辺領域の縦断層画像が表示される。また、カラードプラモードのボタン４９（図４参照）を選択すると、カラードプラのデータが表示される。三次元モードのボタン４８（図４参照）を選択すると、三次元画像データからなる三次元画像が表示される。

本発明の第１実施形態は以上のように構成され、超音波プローブ３１は、身体に位置決め可能とされているので、安定した画像を得ることができ、また、両手を自由に使えるなど、手技の確実性を増すことができる。さらに、画像形成手段４０は、穿刺し始める位置ＰＲに隣接して配置されるため、手技者は手元に近い画像形成手段を視認可能であり、手元に集中しながら穿刺して、手技の難易度を下げることができる。しかも、超音波プローブ３１上にある第１の画像形成手段４１は、図４に示すように、穿刺する深さ方向と直交するＸＹ面方向の血管周辺領域の断面画像である横断面画像を、穿刺方向を案内するように表示するため、手技者は、この表示された血管の位置及び延びる方向に従って穿刺をすれば、留置針を血管に正確かつ迅速に穿刺できる。
なお、第１実施形態の超音波プローブ３１は直線的に超音波を送信するリニア型プローブであるため、図３に示すように、横断面画像を表示する第１の画像形成手段４１の概ねの部分は、超音波プローブ３１の領域ＡＲの上に配置されているが、本発明はこのような態様に限られない。例えば、超音波プローブ３１に円弧状に揺動するコンベックス型プローブを用いた場合、圧電振動子を図３の幅方向Ｗ１に並べて高さ方向Ｈ１に揺動させれば、第１の画像形成手段４１を超音波プローブ３１の上からはみ出した部分を有するように接続してもよい。或いは、各種の超音波プローブ３１において、超音波の送信角度によっては、第１の画像形成手段４１が超音波プローブ３１の上に全く配置されていなくてもよい。

〔第１実施形態の第１変形例〕
図８〜図１０は本発明の第１実施形態の第１変形例に係る血管穿刺用補助装置６０であり、図８はその超音波プローブ３１と画像形成手段４０とを分離した状態の斜視図、図９は図８の超音波プローブ３１と画像形成手段４０とを接続して、図８のＡ−Ａ線の位置で切断した場合の概略断面図、図１０（Ａ）はその画像形成手段４０に血管を表示した図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の画像形成手段４０を視認した後に、画像形成手段４０を移動させた図である。なお、これらの図では図２で示したベルトは省略して図示している。また、図９では内部機構を省略して図示している。
これらの図において、図１ないし図７の血管穿刺用補助装置３０と同一の符号を付した箇所は同様の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
本第１変形例に係る血管穿刺用補助装置６０が上述した実施形態と異なるのは、超音波プローブ３１と画像形成手段４０との接続構造についてである。

すなわち、血管穿刺用補助装置６０は、図８及び図９に示すように、超音波プローブ３１と画像形成手段４０とが着脱自在になっている。
具体的には、段部３１ｃを有する階段状の超音波プローブ３１側については、身体に密着する密着部３１ａの上に、上側に突出したコネクタ６２が設けられている。これに対して、画像形成手段４０側については、第１の画像形成手段４１の裏側の筐体４５の部分に、凹部６４が形成され、この凹部６４の中に図示しない端子が配設されている。そして、コネクタ６２と凹部６４とが嵌合して、超音波プローブ３１と筐体４５が機械的に接続され、また、コネクタ６２の中のピン（不図示）と凹部６４の中の端子（不図示）が接触して電気的に接続され、図７の画像生成部５２と表示制御部５５とが接続される。従って、穿刺をする際に出血した血液が付着し易い画像形成手段４０の方だけを取り換えることができる。

この点、コネクタ６２は切り欠き部５０が延びる方向Ｙと直交する方向Ｘにスライド可能となっている。図の場合、密着部３１ａの上部には図のＸ方向に長い溝部６５が形成されており、コネクタ６２はこの溝部６５に係合しながら、Ｘ方向にスライドする構成となっている。このコネクタ６２のスライドは、可動許可スイッチ６７を押す等の操作により初めて可能とされている。具体的には、可動許可スイッチ６７を押すと、押す前に筐体４５の有底の穴５９に嵌合するように入り込んでいた密着部３１ａの上に突出したピン６８が引っ込んで、画像形成手段４０がＸ方向にスライド可能となる。

これにより、横断面画像（患者の図のＸＹ面の断面画像）が表示された領域以外の余剰領域に形成された切り欠き部５０は、第１の画像形成手段４１の横断面画像に表示された血管ＢＶの位置に合わせるように移動できる。従って、例えば図１０（Ａ）に示すように、第１の画像形成手段４１に表示された血管ＢＶの例えば中心線ＣＬが切り欠き部５０にかかっておらず、穿刺し難くい状態であったとしても、図１０（Ｂ）に示すように、切り欠き部５０を含む筐体４５をスライドさせて、血管ＢＶの位置と切り欠き部５０の位置とを合わせることができる。即ち、切り欠き部５０と血管の中心線ＣＬとがＸ方向に相違した距離ＳＬ分だけ、筐体４５をＸ方向にスライドさせればよい。なお、血管ＢＶの中心線ＣＬは第１の画像形成手段４１に表示されると、スライドすべき距離を把握し易いので好ましい。さらに好ましくは、図１０（Ｂ）に示すように、筐体４５をスライドさせた際、第１の画像形成手段４１に表示された血管ＢＶは、筐体４５がスライドした距離ＳＬ分だけ、当該移動した方向と反対側に第１の画像形成手段４１の画像の中で移動（図の一点鎖線の位置から実線の位置に移動）するとよい。

〔第１実施形態の第２変形例〕
図１１及び図１２は本発明の第１実施形態の第２変形例に係る血管穿刺用補助装置７０であり、図１１はその正面図、図１２は図１１の内部機構を省略したＢ−Ｂ断面図である。なお、これらの図では図２で示したベルトは省略して図示している。
これらの図において、図１ないし図１０の血管穿刺用補助装置３０，６０と同一の符号を付した箇所は同様の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
本第２変形例に係る血管穿刺用補助装置７０が上述した実施形態及びその変形例に係る血管穿刺用補助装置３０，６０と異なるのは、主に筐体４５の構造である。

すなわち、本第２変形例の筐体４５は、第１の画像形成手段４１が配置されている第１の筐体７３と、切り欠き部５０が形成されている第２の筐体７４とを有し、第２の筐体７４は第１の筐体７３に対して、切り欠き部５０が延びる方向Ｙと直交する方向Ｘにスライド可能となっている。具体的には、図１２に示すように、第２の筐体７４は第１の筐体７３側の端面にＸ方向に長い溝部７５を有している。また、第１の筐体７３は第２の筐体７４側の端面にＸ方向に長いレール７６が突設されている。そして、溝部７５の中でレール７６がスライド可能に係合している。また、図１１に示すように、表示制御部５５（図７も参照）は第２の筐体７４の中に収容されており、この表示制御部５５と第１の画像形成手段４１とは図のようにケーブル７２を介して電気的に接続されるか、或いはＷｉ−Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ等の公知の無線通信技術を用いて無線での接続が可能となっている。
これにより、切り欠き部５０は、第１の画像形成手段４１に表示された血管ＢＶの位置に合わせるように移動することができ、また、その移動の際、第１の画像形成手段４１に表示された血管ＢＶを画像的に移動させる必要もない。

〔第２実施形態〕
図１３〜図１５は本発明の第２実施形態に係る血管穿刺用補助装置８０であり、図１３は血管穿刺用補助装置８０を患者（被術者）Ｐに装着して、シート部材８２に画像を投射している図、図１４はそのシート部材８２に画像を表示した使用状態図、図１５は血管穿刺用補助装置８０の概略ブロック図である。なお、図１３では投影装置８３を支持するための脚部が省略して図示してある。
これらの図において、図１ないし図１２の血管穿刺用補助装置３０，６０，７０と同一の符号を付した箇所は同様の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。

本第２実施形態に係る血管穿刺用補助装置８０が上述した実施形態及びその変形例に係る血管穿刺用補助装置３０，６０，７０と異なるのは、主に画像形成手段の構成についてである。
すなわち、画像形成手段は、身体に隣接又は密着しているシート部材８２に画像を直接投影する投影装置８３からなる。
具体的には、図１３及び図１４に示すように、超音波プローブ３１は縦断面形状が階段上ではなく、略矩形のパネル状になっている。そして、この超音波プローブ３１の上面の略全面にシート部材８２などが剥離自在な接着剤で貼付され、超音波プローブ３１とシート部材８２とは着脱自在になっている。
シート部材８２は、薄いシート状の部材であり、投影装置８３の画像が鮮明に投影される素材が好ましい。

そして、このシート部材８２は穿刺手段である留置針２１で穿刺して孔を開けることができ、かつ、生体適合性を有する素材から形成されている。生体適合性のある素材としては、生物医学用分解性ポリマーを利用することができ、例えば、天然ポリマー（セルロース、デンプン等）や、合成ポリマー（ポリグリコール酸又はその共重合体、ポリ乳酸又はその共重合体等）が利用できる。
投影装置８３としては、所謂プロジェクターを利用でき、この際、シート部材８２をカメラ（不図示）で撮像して３次元立体物データとして取り入れ、この３次元立体物データの形状に合うように血管の画像データを補正処理するプロジェクションマッピングを行ってもよい。これにより、シート部材８２に可撓性を有する素材を用いて、患者の体形に密着させても、血管の形状を正確に投影することができる。また、このプロジェクションマッピングについては、複数のプロジェクターを用いて立体的表示を行うこともできる。なお、本実施形態の場合、図１５に示すように、表示制御部５５は超音波プローブ３１のハウジング３７に収容されており、表示制御部５５と投影装置８３とはインターフェースを介して（好ましくは、無線通信で）電気的に接続される。また、操作部４６も超音波プローブ３１側に配設されている。

本第２実施形態は以上のように構成されており、シート部材８２は投影装置８３により画像が投影されるため、第１実施形態と同様、手技者は、シート部材８２の横断面画像の血管ＢＶの位置及び延びる方向に従って穿刺をすれば、留置針２１を血管ＢＶに正確かつ迅速に穿刺できる。そして、このシート部材８２は、留置針２１による穿刺が可能な部材であるため、血管ＢＶの画像がシート部材８２上のどの位置に投影されていても、投影された血管ＢＶの位置及び方向に合わせて、シート部材８２の上から穿刺できる。しかも、この穿刺の際にシート部材８２の欠片が身体に入ったとしても、シート部材８２は生体適合性を有するため問題はない。

本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施形態では、超音波プローブ３１は、電源部や集積回路が搭載された基板などの部品と同じハウジング３７内に配設されて、これら部品と一体とされているが、本発明はこれに限られず、超音波プローブ３１とその他の部品とを分離しても構わない。
また、上記実施形態では、画像形成手段４０は超音波プローブ３１からはみ出した余剰領域（上記実施形態では第２の画像形成手段４２など）を有しているが、本発明では、画像形成手段４０は超音波プローブ３１の上だけに配置されていてもよい。
また、超音波プローブ３１の上に配置された画像形成手段（上記実施形態では第１の画像形成手段４１）には、横断面画像（穿刺する深さ方向と直交する方向の血管周辺領域の断面画像）が表示可能であれば、その他の画像が表示される構成でも構わず、例えば、横断面画像と縦断層画像（穿刺する深さ方向の血管周辺領域の断層画像）とを操作者の任意に切り替えられるようにしてもよい。
また、本第２実施形態では、画像形成手段である投影装置８３によって画像を投影する媒体として、シート部材８２を挙げたが、本実施形態はこれに限定されず、投影装置８３により投影の可能なものあればよく、例えば、公知のプロジェクションマッピングの処理を行って、シート部材８２を設けずに、直接、被術者の脚などに画像を投影しても良い。

１・・・体外循環装置、２０・・・血管穿刺装置、２１，２２・・・穿刺手段（留置針）、３０，６０，７０，８０・・・血管穿刺用補助装置、３１・・・超音波プローブ、４０、８３・・・画像形成手段、４１・・・第１の画像形成手段、４２・・・第２の画像形成手段（余剰領域）、４６・・・メニュー表示エリア（余剰領域）、５０・・・切り欠き部

Claims (8)

1. 穿刺手段で穿刺しようとする被術者の血管周辺領域との間で超音波を送受信する超音波プローブと、前記超音波プローブの前記送受信に基づいた前記血管周辺領域に関する画像を表示する画像形成手段と、を備えた血管穿刺用補助装置であって、
   前記超音波プローブは、前記被術者の身体に対して位置決め可能とされており、
   前記画像形成手段は、前記穿刺する深さ方向と略直交する方向の前記血管周辺領域の断面画像である横断面画像を、前記身体に少なくとも隣接させて前記穿刺方向を案内するように表示する
   ことを特徴とする血管穿刺用補助装置。
2. 前記画像形成手段は、前記横断面画像が表示された領域以外の領域である余剰領域を有するディスプレイであることを特徴とする請求項１に記載の血管穿刺用補助装置。
3. 前記余剰領域は、前記超音波プローブの上に配置されておらず、かつ、前記横断面画像の血管の位置および血管が延びる方向に略対応して、長孔状の切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の血管穿刺用補助装置。
4. 前記切り欠き部は、前記横断面画像の血管の位置に合わせるように移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の血管穿刺用補助装置。
5. 前記超音波プローブと前記画像形成手段とは着脱自在であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の血管穿刺用補助装置。
6. 前記画像形成手段は、前記穿刺手段に穿刺される生体適合性を有するシート部材に前記横断面画像を投影する投影装置からなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の血管穿刺用補助装置。
7. 前記超音波プローブと前記シート部材とは着脱自在であることを特徴とする請求項６に記載の血管穿刺用補助装置。
8. 前記請求項１乃至７のいずれかの血管穿刺用補助装置と、
   体外循環装置のカニューレを挿入するための前記穿刺手段としての留置針と、
   を有し、
   前記画像形成手段は、カラードプラにより血流の方向情報を表示するようになっており、
   前記留置針は、前記穿刺方向を示す標識部を有する
   ことを特徴とする体外循環装置用の血管穿刺装置。
   
   

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