JP2017209324A - 超音波測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目標物に対する穿刺針の位置を容易に認識できる超音波測定装置を提供する。
【解決手段】超音波測定装置１は腕６ａに超音波を射出して腕６ａからの反射波を検出して超音波信号を出力する超音波プローブ２と、超音波信号から超音波画像を形成する画像処理部と、超音波画像を表示する第１表示装置９及び第２表示装置１０と、を備え、超音波画像は腕６ａに含まれる血管７を示す血管画像６４及び血管７に挿入される穿刺針８ａを示す減色針画像６６を含み、超音波画像には血管７と穿刺針８ａとの相対位置に応じた所定の色が表示されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、超音波測定装置に関するものである。

被検体に超音波を照射して被検体の内部で反射する反射波を用いて超音波を表示する超音波測定装置が広く活用されている。超音波測定装置を用いて被検体の内部に位置する血管等の臓器に穿刺針を挿入することがある。そして、穿刺針を案内する案内部を備えた超音波測定装置が特許文献１に開示されている。それによると、案内部には穿刺針を案内する孔が設置されている。

操作者が穿刺針を被検体に挿入するとき、超音波の照射範囲に穿刺針が入るように操作する。これにより、超音波画像に穿刺針の像が表示される。操作者は超音波画像を見て穿刺針の進行方向が目的とする場所に合っているかを確認する。操作者は超音波画像を見て穿刺針を挿入する角度を調整して目的とする場所に穿刺針を進行させていた。

特開２００３−３３４１９１号公報

超音波画像を見て穿刺針を挿入するとき、挿入する目標物と穿刺針との相対位置を確認する必要がある。そして、操作者は目標物の中央に穿刺針の先端が位置するように穿刺針を挿入する。特許文献１における超音波画像はモノクロ画像であり目標物の外形と穿刺針の先端の相対位置が確認し難い状態であった。このため、穿刺針が目標物を突き抜ける可能性があった。そこで、操作者が超音波画像を見るとき、目標物に対する穿刺針の位置を容易に認識できる超音波測定装置が望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本適用例にかかる超音波測定装置であって、被写体に超音波を射出して前記被写体からの反射波を検出して超音波信号を出力する超音波プローブと、前記超音波信号から超音波画像を形成する画像処理部と、前記超音波画像を表示する表示部と、を備え、前記超音波画像は前記被写体に含まれる目標物を示す目標物画像及び前記目標物に挿入される穿刺針を示す針画像を含み、前記超音波画像には前記目標物と前記穿刺針との相対位置に応じた所定の色が表示されていることを特徴とする。

本適用例によれば、超音波測定装置は超音波プローブ、画像処理部及び表示部を備えている。超音波プローブは被写体に超音波を射出して被写体からの反射波を検出して超音波信号を出力する。そして、画像処理部が超音波信号から超音波画像を形成し、表示部が超音波画像を表示する。超音波画像は目標物画像及び針画像を含んでいる。被写体の内部には穿刺針を挿入する目標物が位置している。この目標物には血管や神経束が含まれている。そして、操作者が目標物に穿刺針を挿入する。目標物画像は目標物を示す画像である。そして、針画像は被写体に挿入される穿刺針を示す画像である。そして、超音波画像には目標物と穿刺針との相対位置に応じた所定の色が表示されている。その結果、操作者は超音波画像を見ることにより目標物に対する穿刺針の位置を容易に認識することができる。

［適用例２］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記目標物と前記穿刺針との相対位置に応じた所定の色が表示されている場所は前記針画像であることを特徴とする。

本適用例によれば、針画像には目標物と穿刺針との相対位置に応じた所定の色が表示されている。従って、操作者は針画像を見て目標物に対する穿刺針の相対位置を目標物及び針画像の形状と針画像の色情報とを用いて容易に認識することができる。そして、操作者は視線を針画像に合わせるだけで良いので複数の場所に視線を合わせるときに比べて簡便に目標物に対する穿刺針の相対位置を認識することができる。

［適用例３］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記目標物は棒状であり、前記穿刺針が前記目標物の中心部を通過する前の部分と前記目標物の中心部を通過した部分とで前記針画像の色が異なることを特徴とする。

本適用例によれば、目標物は棒状である。穿刺針が目標物の中心部を通過する前の部分と目標物の中心部を通過した部分とで針画像の色が異なっている。従って、操作者は穿刺針の超音波画像の色を見ることにより穿刺針の先端が目標物の中心部を通過しているかいないかを容易に判断することができる。

［適用例４］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記穿刺針が前記目標物に挿入されていない部分と前記目標物に挿入された部分とで前記針画像の色が異なることを特徴とする。

本適用例によれば、穿刺針が目標物に挿入されていない部分と目標物に挿入された部分とで針画像の色が異なっている。従って、操作者は超音波画像の色を見ることにより穿刺針の先端が目標物に挿入されている部分を容易に判断することができる。

［適用例５］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記目標物画像は前記目標物の軸を通り超音波の射出方向と交差する面で前記目標物を切断した画像であり、前記目標物画像は前記目標物の軸を示す軸画像を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、目標物画像は目標物の軸を通り超音波の射出方向と交差する面で目標物を切断した画像である。そして、目標物画像は目標物の軸を示す軸画像を含んでいる。操作者が目標物に穿刺針を挿入するとき、目標物の軸に沿って挿入する。目標物画像は軸画像を含んでいるので、操作者は軸画像をガイドにして穿刺針を目標物に挿入することができる。従って、操作者は容易に目標物の軸に沿って穿刺針を挿入することができる。

［適用例６］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記針画像は前記穿刺針を超音波の射出方向から見た画像であることを特徴とする。

本適用例によれば、針画像は穿刺針を超音波の射出方向から見た画像である。穿刺針を所定の断面としたときには穿刺針の一部のみを示す画像となるので穿刺針の位置が分かり難い。一方、本適用例における針画像は穿刺針を超音波の射出方向から見た画像であるので、針画像は穿刺針の全体の形状を示す画像である。従って、操作者は目標物と穿刺針との相対位置を容易に認識することができる。

［適用例７］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記穿刺針を示す色は前記目標物の内部を示す色に比べて明度または彩度が高いことを特徴とする。

本適用例によれば、穿刺針を示す色は目標物の内部を示す色に比べて明度または彩度が高い。従って、操作者は暗い色を背景にして明るい色の針画像を確認できる為、操作者は見易い画面で針画像を確認することができる。

［適用例８］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記超音波画像は前記針画像の先端を前記目標物画像の軸に近づける方向を案内するマーク画像を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、超音波画像は穿刺針を示す針画像の先端を目標物を示す目標物画像の軸に近づける方向を案内するマーク画像を含んでいる。従って、操作者はマーク画像を見ることにより、穿刺針の先端を目標物の軸に近づけることが容易にできる。

［適用例９］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記表示部は前記超音波プローブに設置されていることを特徴とする。

本適用例によれば、表示部は超音波プローブに設置されている、操作者は超音波プローブに近い場所から穿刺針を挿入するので、操作者の手元は超音波プローブに近い場所に位置する。従って、表示部と操作者の手元とを近づけることができるので、操作者は表示部と手元との確認を短い視線移動で行うことができる。その結果、操作者は表示部を見ながら穿刺針を操作できる為、容易に穿刺針の先端を目標物に近づける操作をすることができる。

［適用例１０］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記目標物画像は前記目標物を前記目標物の軸と交差し超音波の射出方向を通る面で切断した画像を含み、前記針画像は前記穿刺針の先端を前記目標物の軸方向からみた画像を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、目標物画像は目標物を目標物の軸と交差し超音波の射出方向を通る面で切断した画像を含んでいる。そして、針画像は穿刺針の先端を目標物の軸方向からみた画像を含んでいる。目標物画像は目標物及び穿刺針の先端を軸方向から見た図を含んでいる。従って、操作者は目標物及び穿刺針の先端を軸方向から見たときの相対位置を確認できる。その結果、操作者は目標物に対する穿刺針の位置をさらに容易に認識することができる。

［適用例１１］
上記適用例にかかる超音波測定装置において、前記目標物画像は前記目標物の軸を通り超音波の射出方向を通る面で切断した画像を含み、前記針画像は前記穿刺針を前記目標物の軸方向と交差し且つ超音波の射出方向と交差する方向からみた画像を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、目標物画像は目標物の軸を通り超音波の射出方向を通る面で切断した画像を含んでいる。そして、針画像は穿刺針を目標物の軸方向と交差し且つ超音波の射出方向と交差する方向からみた画像を含んでいる。超音波画像は目標物及び穿刺針を軸方向及び超音波の射出方向と交差する方向から見た図を含んでいる。従って、操作者は目標物及び穿刺針を軸方向及び超音波の射出方向と交差する方向から見たときの相対位置を確認できる。その結果、操作者は目標物に対する穿刺針の位置をさらに容易に認識することができる。

超音波測定装置の構成を示す概略斜視図。 超音波プローブの構造を示す模式側断面。 超音波プローブの構造を示す模式側断面。 超音波測定装置の電気制御ブロック図。 穿刺針挿入方法のフローチャート。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。 穿刺針挿入方法を説明するための模式図。

以下、実施形態について図面に従って説明する。尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。

（実施形態）
本実施形態では、超音波測定装置と、この超音波測定装置を用いて血管に穿刺針を挿入する方法との特徴的な例について、図に従って説明する。実施形態にかかわる超音波測定装置について図１〜図４に従って説明する。図１は、超音波測定装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、超音波測定装置１は超音波プローブ２及び制御装置３を備え、超音波プローブ２と制御装置３とは配線４により接続されている。

超音波プローブ２はテープ５により人体６の被写体としての腕６ａに固定されている。腕６ａの内部には腕６ａに沿って目標物としての血管７が存在している。血管７が腕６ａに沿って伸びる方向をＹ方向として、腕６ａの表面から血管７に向かう方向をＺ方向とする。そして、Ｙ方向及びＺ方向と直交する方向をＸ方向とする。血管７は人体６の体内を棒状に延びている部位の１つである。

操作者は注射器８の穿刺針８ａを腕６ａの血管７に向けて挿入する。尚、血管７は静脈でも動脈でも良い。そして、操作者は穿刺針８ａを血管７に挿入し穿刺針８ａの先端が血管７内に到達したところで、穿刺針８ａの移動を停止する。この状態で操作者は血管７中に薬液を投入する。または、操作者は血管７中の血液を注射器８内に吸引する。

超音波プローブ２は腕６ａ内の穿刺針８ａ及び血管７に向けて超音波を射出する。そして、穿刺針８ａ及び血管７にて反射した反射波を受信して電気信号に変換する。電気信号はデジタル信号に変換され、配線４を介して制御装置３に送信される。このデジタル信号が超音波信号に相当する。制御装置３には表示部としての第１表示装置９が設置され、デジタル信号から形成された超音波画像が第１表示装置９に表示される。超音波画像は超音波の反射波を用いて検出された腕６ａの内部の映像を示す。さらに、超音波プローブ２には表示部としての第２表示装置１０が設置されている。そして、第２表示装置１０にも超音波画像が表示される。

制御装置３には回転ツマミ１１やキーボード１２等の入力装置１３が設置されている。操作者は入力装置１３を操作して超音波プローブ２が射出する超音波の進行方向や強度を調整する。そして、操作者は第１表示装置９及び第２表示装置１０を見て血管７に対する穿刺針８ａの先端の位置を確認し、穿刺針８ａを血管７に向けて挿入する。操作者は穿刺針８ａの先端が血管７内に入ったところで穿刺針８ａの移動を停止する。次に、薬液の投入や血液の採取等を行う。

操作は２人で行うのが好ましいが１人でも操作を行うことができる。１人で操作するとき、操作者は第２表示装置１０を見て血管７と穿刺針８ａとの相対位置を確認する。操作者は超音波プローブ２に近い場所から穿刺針８ａを挿入するので、操作者の手元は超音波プローブ２に近い場所に位置する。従って、第２表示装置１０と操作者の手元とを近づけることができるので、操作者は第２表示装置１０と手元との確認を短い視線移動で行うことができる。その結果、操作者は第２表示装置１０を見ながら穿刺針８ａを操作できる為、容易に穿刺針８ａの先端を血管７の軸に近づける操作をすることができる。

図２及び図３は超音波プローブの構造を示す模式側断面である。図２は血管７の長手方向から見た図であり、図３は血管７の長手方向と直交する方向から見た図である。図２及び図３に示すように腕６ａの中には血管７が位置し、血管７の中には血液７ａが流動している。

超音波プローブ２は有底角筒状の第１支持体１４を備えている。第１支持体１４の内部にはＹ方向に移動する移動体１５が設置されている。移動体１５は基板１６を備え、基板１６の＋Ｚ方向側の面には超音波素子アレイ１７が設置されている。

基板１６の＋−Ｘ方向側の両面には第２支持体１８が設置されており、基板１６は第２支持体１８に挟まれて支持されている。＋Ｘ方向側の第２支持体１８には＋Ｘ方向側の面にＹ方向に延びる溝が設置されている。そして、第１支持体１４の内側には−Ｘ方向側の面にＹ方向に延びる溝が設置されている。そして、第１支持体１４と第２支持体１８との各溝の間には複数の球体２１が設置されている。移動体１５及び第１支持体１４の−Ｘ方向側は移動体１５及び第１支持体１４の＋Ｘ方向側と同様の構造になっている。そして、第１支持体１４、第２支持体１８及び球体２１によりリニアーガイド２２が構成されている。リニアーガイド２２では球体２１が転がるので移動時の摩擦抵抗が小さくなっている。

超音波素子アレイ１７ではシリコン基板上に振動板がマトリックス状に設置されている。そして、各振動板上に圧電素子が設置されている。圧電素子に交流波形を印加する。これにより、圧電素子が振動板を振動させて超音波２３を射出する。主に振動板と圧電素子とで超音波素子が構成されている。射出された超音波２３は腕６ａの内部を進行し、血管７や穿刺針８ａにて反射する。超音波素子アレイ１７は超音波２３の反射波を受信する。反射した超音波２３の一部は振動板を振動させ、圧電素子を伸縮させる。これにより、圧電素子は反射波に対応した電圧信号を出力する。制御装置３は各圧電素子が出力した電圧信号を用いて超音波画像を形成する。

超音波素子アレイ１７では１つの超音波素子が超音波の発信と受信との両方を行っても良い。また、超音波の発信特性の良い超音波素子と超音波の受信感度のより超音波素子とを配列しても良い。圧電素子の種類は特に限定されないがＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）素子やＰＤＶＦ（ポリフッ化ビニリデン）素子等の圧電素子を用いることができる。本実施形態では圧電素子にＰＺＴ素子を用いている。

超音波素子アレイ１７の腕６ａ側には音響レンズ２４が設置されている。皮膚の表面にはジェル２５が塗布され、音響レンズ２４と腕６ａとの間にはジェル２５が配置される。ジェル２５は音響レンズ２４と腕６ａとの間の音響インピーダンスを調整する。ジェル２５により超音波２３が音響レンズ２４から腕６ａへ入るときに反射され難くなる。これにより、超音波プローブ２は効率良く超音波２３を腕６ａの内部に射出できる。

超音波素子アレイ１７が超音波２３を射出する方向を射出方向２６とする。射出方向２６はＺ方向になっている。血管７の軸が延在する方向を目標物の軸方向としての血管軸方向２７とする。血管軸方向２７は移動体１５が移動する方向と同じ方向でありＹ方向になっている。音響レンズ２４は円柱を円柱の軸と平行な面で切断した形状である。この円柱の軸が延在する方向をレンズ軸方向２８とする。レンズ軸方向２８はＸ方向になっている。

基板１６の＋Ｚ方向側の面には弾性を有するパッキン２９が設置されている。パッキン２９は超音波素子アレイ１７を囲んで設置されている。移動体１５が移動するときにはパッキン２９が腕６ａの皮膚上を摺動する。皮膚と音響レンズ２４との間にはジェル２５が設置され、ジェル２５もパッキン２９に囲まれている。そして、移動体１５が移動するときにはジェル２５も移動体１５と同行して移動する。このように、超音波素子アレイ１７と音響レンズ２４との間には常にジェル２５が存在する。

ジェル２５により超音波素子アレイ１７と音響レンズ２４との間の音響インピーダンスの変化を小さくできる。その結果、超音波素子アレイ１７と音響レンズ２４との間で超音波２３が反射することを抑制できる。

基板１６において−Ｚ方向側の面には永久磁石３０ａが設置されている。永久磁石３０ａはＹ方向にＳ極とＮ極とが交互に並んで微細なピッチで着磁されている。そして、第１支持体１４において＋Ｚ方向側の面には電磁石３０ｂが設置されている。電磁石３０ｂはＹ方向にコイルが並んで配置されている。そして、永久磁石３０ａと電磁石３０ｂとにより移動部としてのリニアモーター３０が構成されている。リニアモーター３０ではコイルに流れる電流を切り替えることにより、Ｓ極とＮ極とを切り替える。そして、リニアモーター３０は永久磁石３０ａと電磁石３０ｂとの間にローレンツ力を作用させて移動体１５を移動させる。

移動体１５を直動させる機構は電磁式のリニアモーター３０に限らない。リニアモーター３０の他にも、圧電素子で駆動するリニア圧電モーター、振動で移動するリニア共振アクチュエーター等の各種移動機構を用いることができる。

第１支持体１４の−Ｚ方向側には回路基板３１が設置されている。回路基板３１にはリニアモーター３０を駆動するモーター駆動回路３２及び超音波素子アレイ１７を駆動する振動子駆動回路３３が実装されている。回路基板３１は配線４により制御装置３と接続されている。第１支持体１４の−Ｚ方向側には回路基板３１を覆って筐体３４が設置されている。筐体３４により回路基板３１が短絡したり汚れたりすることが防止されている。そして、筐体３４の−Ｚ方向側には第２表示装置１０が設置されている。

図２に示すように、超音波素子アレイ１７はレンズ軸方向２８に長い形状になっている。そして、第１表示装置９に表示される超音波画像はレンズ軸方向２８及び射出方向２６を通る平面の画像を用いて形成される。

図３に示すように、リニアモーター３０は移動体１５を血管軸方向２７に移動させる。換言すれば、リニアモーター３０は音響レンズ２４及び超音波素子アレイ１７と腕６ａとを相対移動させる。これにより、血管軸方向２７において超音波素子アレイ１７が移動する範囲の腕６ａに超音波を射出して反射波を検出することができる。そして、穿刺針８ａが超音波素子アレイ１７の射出方向２６に位置するとき、穿刺針８ａ及び血管７で反射した超音波２３の反射波の一部が超音波素子アレイ１７に入力する。

図４は超音波測定装置の電気制御ブロック図である。図４において、超音波測定装置１は超音波測定装置１の動作を制御する制御装置３を備えている。そして、制御装置３はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ３５（中央演算処理装置）と、各種情報を記憶するメモリー３６とを備えている。振動子駆動回路３３、モーター駆動回路３２、第２表示装置１０、入力装置１３及び第１表示装置９は入出力インターフェイス３７及びデータバス３８を介してＣＰＵ３５に接続されている。

振動子駆動回路３３は超音波素子アレイ１７を駆動する装置である。振動子駆動回路３３はＣＰＵ３５から指示信号を入力する。超音波素子アレイ１７には振動子が設置されている。そして、振動子駆動回路３３は所定の場所の振動子を順次振動させる。振動子が振動した場所では超音波２３が射出される。射出された超音波２３は血管７や穿刺針８ａにて反射して一部の超音波２３が超音波素子アレイ１７に到達する。超音波素子アレイ１７では受信した超音波２３により振動子が振動して電圧信号を振動子駆動回路３３に出力する。振動子駆動回路３３は電圧信号を入力してデジタル信号に変換した超音波信号をＣＰＵ３５に出力する。

モーター駆動回路３２はリニアモーター３０及びリニアエンコーダー４１を駆動する装置である。第１支持体１４にはリニアエンコーダー４１が設置されており、リニアエンコーダー４１は移動体１５の位置を検出する。モーター駆動回路３２はＣＰＵ３５から指示信号を入力する。そして、リニアエンコーダー４１を用いて移動体１５の位置及び移動速度を検出する。そして、指示信号に示される位置に移動体１５が位置するようにモーター駆動回路３２がリニアモーター３０を駆動する。

入力装置１３には回転ツマミ１１やキーボード１２の他、外部コンピューターと有線及び無線の通信を行う装置が含まれる。これらの入力装置１３によりＣＰＵ３５及びメモリー３６に各種のデータが入力される。操作者は入力装置１３を操作して測定条件を入力する。

第１表示装置９及び第２表示装置１０はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）等の表示装置である。第１表示装置９及び第２表示装置１０は測定条件や測定結果である超音波画像を表示する。

超音波プローブ２には振動子駆動回路３３、超音波素子アレイ１７、モーター駆動回路３２、リニアモーター３０及び第２表示装置１０等が設置されている。そして、超音波プローブ２は腕６ａに超音波２３を射出して腕６ａからの反射波を検出して超音波信号を出力する。

メモリー３６は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、超音波測定装置１の動作の制御手順が記述されたプログラムソフト４２を記憶する記憶領域や、超音波素子アレイ１７が検出した超音波データ４３を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、超音波データ４３を用いて形成した超音波画像のデータである超音波画像データ４４を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、リニアモーター３０を駆動する条件のデータであるモーター駆動データ４５を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ３５のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。

ＣＰＵ３５は、メモリー３６内に記憶されたプログラムソフト４２に従って、腕６ａに超音波２３を射出して反射波を検出し超音波画像を生成し表示するものである。具体的な機能実現部としてＣＰＵ３５は超音波受発信制御部４８を有する。超音波受発信制御部４８は振動子駆動回路３３に超音波素子アレイ１７を駆動させて超音波２３の反射波のデータを取得する制御を行う。

他にも、ＣＰＵ３５は移動制御部４９を有する。移動制御部４９はリニアエンコーダー４１が検出する移動体１５の位置データを入力する。そして、移動制御部４９は移動体１５を所定の速度で移動させる制御を行う。そして、移動制御部４９は超音波受発信制御部４８と連携して措定の範囲内の超音波データ４３を取得する。

他にも、ＣＰＵ３５は画像処理部５０を有する。画像処理部５０は振動子駆動回路３３が出力する反射波の電気信号をデジタルデータに変換した超音波信号を入力する。そして、反射波の超音波信号から超音波画像を形成する。つまり、超音波プローブ２が出力する超音波信号から超音波画像を形成する。他にも、ＣＰＵ３５は案内方向演算部５１を有する。案内方向演算部５１は血管７の軸と穿刺針８ａの先端位置を認識する。そして、穿刺針８ａの先端位置を血管７の軸に近づける方向を演算する。尚、本実施形態では、上記の各機能がＣＰＵ３５を用いてプログラムソフトで実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵ３５を用いない単独の電子回路（ハードウェア）によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。

次に上述した超音波測定装置１を用いて血管７まで穿刺針８ａを挿入する穿刺針挿入方法について図５〜図３７にて説明する。図５は、穿刺針挿入方法のフローチャートである。尚、超音波測定装置１の操作は第１操作者と第２操作者の２人の操作者にて行われる。

図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１とステップＳ２〜Ｓ５とは並行して行われる。ステップＳ１は針挿入工程に相当する。この工程では、操作者が腕６ａに穿刺針８ａを挿入する工程である。このとき、操作者は第１表示装置９及び第２表示装置１０に表示される超音波画像を見ながら穿刺針８ａを挿入する。

ステップＳ２は画像取得工程である。この工程は超音波画像を取得する工程である。まず、超音波受発信制御部４８が振動子駆動回路３３に超音波素子アレイ１７を駆動させて腕６ａの内部に向けて超音波２３を射出させる。超音波２３の一部は血管７や穿刺針８ａ等で反射する。反射した超音波２３の一部は超音波素子アレイ１７に到達する。超音波素子アレイ１７では到達した超音波２３により振動子が振動して超音波２３の強度に比例する電圧信号を振動子駆動回路３３に出力する。振動子駆動回路３３は超音波２３の強度に比例する電圧信号をデジタルデータに変換した超音波信号を含む超音波データ４３をメモリー３６に記憶する。ステップＳ３は画像処理工程である。この工程では画像処理部５０が超音波データ４３をメモリー３６から入力する。画像処理部５０は超音波データ４３を合成し、合成した超音波画像のデータである超音波画像データ４４をメモリー３６に記憶する。次にステップＳ４に移行する。

ステップＳ４は表示工程である。この工程は、第１表示装置９及び第２表示装置１０が超音波画像データ４４を表示する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は終了判定工程である。この工程は、穿刺針８ａの超音波画像の表示を終了するか否かを工程である。この工程では、操作者が第１表示装置９及び第２表示装置１０に表示された超音波画像を確認する。そして、穿刺針８ａの先端部が血管７の中央に到達されていないとき、操作者は穿刺針８ａの超音波画像の表示を終了しない判断をする。そして、次にステップＳ２に移行する。穿刺針８ａが血管７に到達して穿刺針８ａの先端部が血管７の中央に挿入されたとき、操作者は穿刺針８ａの表示を終了する判断をする。そして、血管７に穿刺針８ａを挿入する工程を終了する。尚、フローチャートには記載していないが、血管７に穿刺針８ａを挿入する工程の後で薬液を注入する工程や血液を吸引する工程等を行っても良い。

図６〜図３７は穿刺針挿入方法を説明するための模式図である。次に、図６〜図３７を用いて、図５に示したステップＳ１〜Ｓ５と対応させて、穿刺針挿入方法を詳細に説明する。図６及び図７はステップＳ１の針挿入工程及びステップＳ２の画像取得工程に対応する図である。図６に示すように、ステップＳ１において、操作者が腕６ａに穿刺針８ａを挿入し血管７に向けて針先を進行させる。超音波プローブ２の第２表示装置１０には超音波画像が表示されている。超音波画像には血管７及び穿刺針８ａを示す画像が表示されているので、操作者は超音波画像を見ながら穿刺針８ａを挿入する。

ステップＳ２において、超音波プローブ２が超音波データ４３を取得する。超音波受発信制御部４８が振動子駆動回路３３に超音波２３を射出する指示信号を出す。振動子駆動回路３３は指示信号を受けて超音波素子アレイ１７を駆動する。これにより、超音波素子アレイ１７は腕６ａの内部に向けて超音波２３を射出する。超音波２３の一部は血管７や穿刺針８ａ等で反射する。反射した超音波２３の一部は超音波素子アレイ１７に到達する。超音波素子アレイ１７では到達した超音波２３により振動子が振動して超音波２３の強度に比例する電圧の信号を振動子駆動回路３３に出力する。振動子駆動回路３３は超音波２３の強度に比例する電圧信号をデジタルデータに変換した超音波信号等の超音波データ４３をメモリー３６に記憶する。

超音波データ４３の取得と並行して制御装置３は移動体１５を移動させる。移動体１５の移動形態は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、移動体１５が血管軸方向２７に＋Ｙ方向側の端から−Ｙ方向側の端まで１ステップずつ移動する。そして、移動体１５が−Ｙ方向側の端まで到達したとき、移動制御部４９は移動体１５を＋Ｙ方向側の端に高速移動させる。

超音波データ４３がメモリー３６に記憶された時、移動制御部４９はモーター駆動回路３２にリニアモーター３０を駆動させる指示信号を出す。モーター駆動回路３２は指示信号を受けてリニアモーター３０を１ステップのみ駆動させる。そして、移動体１５が１ステップ移動した時、超音波受発信制御部４８が振動子駆動回路３３に超音波信号を取得する指示信号を出す。このように、超音波素子アレイ１７及び振動子駆動回路３３が超音波データ４３を取得してメモリー３６に記憶する工程と移動体１５が１ステップ移動する工程とが交互に行なわれる。

その結果、図７に示すように、血管７、穿刺針８ａを含む３次元の腕６ａの構造を示す超音波データ４３がメモリー３６に記憶される。超音波データ４３はデータの集合体である。図７は３次元の超音波データ４３が示す腕６ａの内部構造を斜視図で表現した図である。超音波データ４３はＸＹＺの各座標における超音波２３の反射強度を示すデータである。血管７は筒状であり、血管７の超音波データ４３は外周面及び内周面を認識可能である。穿刺針８ａの超音波データ４３は穿刺針８ａの外周面及び先端を認識可能である。

図８〜図３７はステップＳ３の画像処理工程に対応する図である。図８に示すように、ステップＳ３において、画像処理部５０は＋Ｙ方向側の端における第１画面５２を超音波データ４３から形成する。第１画面５２は血管７及び注射器８をＹ方向側から見た画像でありＢモードと称される。第１画面５２には血管７の画像である目標物画像としての血管画像５３及び穿刺針８ａの画像である針画像５４が含まれている。画像処理部５０は血管画像５３の重心５３ａの座標を演算する。次に、重心５３ａを通りＸ方向に延びる第１仮想線５３ｂを設定する。さらに、画像処理部５０は−Ｙ方向側の端における第２画面を超音波データ４３から形成する。第２画面には血管７の画像である血管画像５３が含まれている。画像処理部５０は第２画面における血管画像５３の重心の座標を演算する。次に、第２画面における重心５３ａを通りＸ方向に延びる仮想線を設定する。

画像処理部５０は第１画面５２における第１仮想線５３ｂと第２画面における仮想線とを通り−Ｚ方向側を向く第１仮想平面を設置する。次に、図９に示すように、画像処理部５０はこの第１仮想平面を−Ｚ方向側から見た第３画面５５を演算する。第３画面５５には血管画像５３が表示される。さらに、血管画像５３には血管７の外壁を示す外壁画像５３ｃが表示される。さらに、血管画像５３には血管７の内壁を示す内壁画像５３ｄが表示される。第３画面５５における血管画像５３は血管７の軸を通り血管７を射出方向２６と交差する面で切断した画像になっている。

次に、図１０に示すように、画像処理部５０は第３画面５５に２値化等の減色処理を施して各領域を所定の色で表示した第４画面５６を演算する。各領域における所定の色の設定は特に限定されない。本実施形態では、例えば、外壁画像５３ｃと内壁画像５３ｄとの間の血管壁画像５７を白色にして、一対の血管壁画像５７に挟まれた血管内部画像５８を黒色にした。そして、血管壁画像５７の図中左右に位置する一般組織を示す組織画像６１を灰色にした。灰色は白色と黒色とを交互にマトリックス状に配置することにより実現している。灰色の明度は白色と黒色の面積比を変えることで調整する。従って、第４画面５６は白色画素と黒色画素とで構成されている。この方式にすることにより、灰色部分の色データ表示に必要な記憶容量を小さくすることができる。

次に、図１１に示すように、画像処理部５０は血管７の軸を示す軸画像６２を演算し、第４画面５６と軸画像６２とを合成した第５画面６３を演算する。画像処理部５０は一対の血管壁画像５７の中線を演算し、この中線を軸画像６２とする。軸画像６２の色は特に限定されないが本実施形態では、例えば、青色に設定した。血管内部画像５８は黒色であり、軸画像６２は背景を黒色にして青色の線なので、明確に認識することができる。そして、血管壁画像５７及び血管内部画像５８により目標物画像としての血管画像６４が形成され、血管画像６４は血管７の軸を示す軸画像６２を含んでいる。そして、血管画像６４は第３画面５５における血管画像５３と同様に血管７の軸を通り血管７を射出方向２６と交差する面で切断した画像になっている。ステップＳ４では第５画面６３が第１表示装置９及び第２表示装置１０に表示される。

図１２に示す第６画面６５は画像処理部５０が３次元の超音波データ４３から演算した図であり、−Ｚ方向側から超音波画像を見た図である。つまり、血管７及び穿刺針８ａを射出方向２６から見た画像になっている。第６画面６５は血管７及び穿刺針８ａをＸＹ平面に投影した図である。第６画面６５には血管画像５３に加えて線状の針画像５４が表示されている。画像処理部５０は第６画面６５から針画像５４を抽出する。針画像５４を抽出する方法は特に限定されないが、第６画面６５と第３画面５５との差分を演算して算出することができる。針画像５４は白から黒にかけて階調を有する画像であり、白黒の中間の灰色の画像である。

次に、図１３に示すように、画像処理部５０は針画像５４を減色して白色にする。白色にした針画像５４を針画像としての減色針画像６６とする。画像処理部５０は抽出して減色した減色針画像６６と第５画面６３とを合成した超音波画像としての第７画面６７を演算する。第７画面６７には軸画像６２と減色針画像６６とが表示されている。第７画面６７における血管画像６４は血管７の軸を通り血管７を射出方向２６と交差する面で切断した画像になっている。血管画像６４は血管７の軸を示す軸画像６２を含んでいる。第７画面６７は第２表示装置１０に表示される画面であり、第１表示装置９に表示される画面の１つである。操作者は第７画面６７を見ることにより、容易に穿刺針８ａの針先を血管７の軸に接近させることができる。

図１４に示す第８画面６８は血管７及び注射器８をＸ方向側から見た画像でありＢモードと称される。第８画面６８には血管７の画像である血管画像５３及び穿刺針８ａの画像である針画像５４が含まれている。画像処理部５０は針画像５４の先端のＹ方向の位置を演算する。詳しくは、第８画面６８における＋Ｙ方向側の端から針画像５４の先端までの長さ６８ａを演算する。

次に、図１５に示すように、画像処理部５０は＋Ｙ方向側の端からの長さ６８ａのＸＺ平面の画像に２値化等の減色処理を施して各領域を所定の色で表示した超音波画像としての第９画面６９を演算する。各領域の色は第４画面５６や第７画面６７と同じであり、減色針画像６６は白色にしている。第９画面６９には血管壁画像５７及び血管内部画像５８からなる血管画像６４が表示されている。血管内部画像５８は略円形であり、血管壁画像５７は環状に表示される。さらに、減色針画像６６及び組織画像６１が表示されている。第９画面６９では血管画像６４は血管７を血管７の軸と交差し超音波２３の射出方向２６を通る面で切断した画像になっている。そして、減色針画像６６は穿刺針８ａの先端を血管７の軸方向からみた画像になっている。第９画面６９は第１表示装置９に表示される画面の１つである。第９画面６９により操作者は血管７及び穿刺針８ａを血管７の軸方向から見たときの相対位置を確認できる。その結果、操作者は血管７に対する穿刺針８ａの位置をさらに容易に認識することができる。

図８に示す第１画面５２において血管の重心５３ａを通りＺ方向に延びる第２仮想線５３ｅを設定する。さらに、画像処理部５０は−Ｙ方向側の端における第２画面における血管画像５３の重心の座標を演算する。次に、第２画面における重心５３ａを通りＺ方向に延びる第２仮想線を設定する。画像処理部５０は第１画面５２における第２仮想線５３ｅと第２画面における第２仮想線とを通りＸ方向側を向く第２仮想平面を設置する。次に、図１６に示すように、画像処理部５０はこの第２仮想平面をＸ方向側から見た第１０画面７０を演算する。第１０画面７０には血管画像５３が表示される。さらに、血管画像５３には血管７の外壁を示す外壁画像５３ｃが表示される。さらに、血管画像５３には血管７の内壁を示す内壁画像５３ｄが表示される。第１０画面７０における血管画像５３は血管７の軸を通り血管７を射出方向２６を通る面で切断した画像になっている。

次に、図１７に示すように、画像処理部５０は第１０画面７０に２値化等の減色処理を施して各領域を所定の色で表示した第１１画面７１を演算する。各領域の色の設定は第４画面５６、第７画面６７及び第９画面６９と同じ設定になっている。第１１画面７１には血管壁画像５７及び血管内部画像５８からなる血管画像６４が表示されている。

図１８に示す第１２画面７２は画像処理部５０が３次元の超音波データ４３から演算した図であり、＋Ｘ方向側から腕６ａの内部を見た図である。つまり、血管７及び穿刺針８ａを射出方向２６及び血管軸方向２７と直交する方向から見た画像になっている。第１２画面７２は血管７及び穿刺針８ａをＹＺ平面に投影した図である。第１２画面７２には血管画像５３に加えて線状の針画像５４が表示されている。画像処理部５０は第１２画面７２から針画像５４を抽出する。針画像５４を抽出する方法は特に限定されないが、第１２画面７２と第１０画面７０との差分を演算して算出することができる。

次に、図１９に示すように、画像処理部５０は針画像５４を抽出し白色にした減色針画像６６を演算する。画像処理部５０は白色にした減色針画像６６と第１１画面７１とを合成した超音波画像としての第１３画面７３を演算する。第１３画面７３には血管画像６４と減色針画像６６とが表示されている。血管画像６４は血管７の軸を通り射出方向２６を通る面で切断した画像になっている。減色針画像６６は穿刺針８ａを血管７の軸方向と交差し且つ射出方向２６と交差する方向からみた画像になっている。第１３画面７３は第１表示装置９に表示される画面の１つである。操作者は第１３画面７３を見ることにより、血管７及び穿刺針８ａを血管７の軸方向及び射出方向２６と交差する方向から見たときの相対位置を確認できる。その結果、操作者は血管７に対する穿刺針８ａの位置をさらに容易に認識することができる。

図２０及び図２１は減色針画像６６の色を説明するための模式図である。図２０は血管７をＹ方向側から見た図であり、図２１は血管７をＸ方向側から見た図である。図２０及び図２１に示すように、画像処理部５０は減色針画像６６の色を一旦白色にした後で色をつけて表示する。色のパターンは特に限定されない。本実施形態では、例えば、減色針画像６６には第１色７４から第８色８３の８つの色の幾つかが表示される。減色針画像６６の色は穿刺針８ａが通過する領域で別れている。その領域は組織画像６１、血管壁画像５７及び血管内部画像５８が示す領域である。

血管内部画像５８が示す領域はさらに血管内中央部５８ａ、血管内外周部５８ｂ及び血管内最外周部５８ｃの３つに分かれている。血管内中央部５８ａは血管内部画像５８の中心からの距離が半径の５０％未満の領域である。血管内外周部５８ｂは血管内部画像５８の中心からの距離が半径の５０％以上９０％未満の領域である。血管内最外周部５８ｃは血管内部画像５８の中心からの距離が半径の９０％以上１００％以下の領域である。

穿刺針８ａが血管７に到達しないとき、減色針画像６６は第１色７４である白色に表示される。背景である組織画像６１は灰色であり、減色針画像６６が識別可能になっている。血管壁画像５７の場所では減色針画像６６は第２色７５である青色に表示される。背景である血管壁画像５７は白色であり、減色針画像６６が識別可能になっている。穿刺針８ａが血管７に挿入されていない部分と血管７に挿入された部分とで減色針画像６６の色が異なっている。操作者は減色針画像６６の色を見ることにより穿刺針８ａの先端が血管７に挿入されている部分を容易に判断することができる。

穿刺針８ａが血管７の中心に至っていないときに血管内最外周部５８ｃ及び血管内外周部５８ｂの場所では減色針画像６６は第３色７６である水色に表示される。血管内中央部５８ａの場所では減色針画像６６は第４色７７である緑色に表示される。減色針画像６６が血管内中央部５８ａを通過したときの血管内外周部５８ｂの場所では減色針画像６６は第５色７８である黄緑色に表示される。さらに、減色針画像６６が血管内中央部５８ａを通過したときの血管内最外周部５８ｃの場所では減色針画像６６は第６色８１である黄色に表示される。背景である血管内部画像５８は黒色であり、第３色７６、第４色７７、第５色７８及び第６色８１の減色針画像６６は識別可能になっている。

さらに、減色針画像６６が血管内中央部５８ａを通過したときの血管壁画像５７の場所では減色針画像６６は第７色８２である橙色に表示される。さらに、減色針画像６６が血管内中央部５８ａ側から血管壁画像５７を突き抜けて組織画像６１に到達した場所では減色針画像６６が第８色８３である赤色に表示される。第５色７８から第８色８３にかけて段階的に目立つ色に設定されている。そして、減色針画像６６の色を寒色系から暖色系に切り替えている。

第１色７４〜第８色８３は２５６色の８ビットカラーに含まれる色から選択するのが好ましい。色をＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）で合成するとき、ＲとＧ成分に３ビットの８階調を割り当てて、Ｂ成分に２ビットの４階調を割りあてる。この方式では色データを記憶するためのデータ量を小さくすることができる。

図２２は減色針画像６６が血管画像６４に入る前から血管内部画像５８を抜けるまでの減色針画像６６の色の形態を示している。図２２に示すように、第１針画像６６ａは血管画像６４に到達していないので、第１針画像６６ａは第１色７４で表示されている。第２針画像６６ｂは先端が血管壁画像５７に到達しているので、第２針画像６６ｂは先端が第２色７５で表示されている。第３針画像６６ｃは先端が血管内外周部５８ｂに到達しているので、第３針画像６６ｃは先端が第３色７６で表示されている。そして、第３針画像６６ｃは第１色７４、第２色７５及び第３色７６が縞状に表示されている。

第４針画像６６ｄは先端が血管内中央部５８ａに到達しているので、第４針画像６６ｄは先端が第４色７７で表示されている。操作者は減色針画像６６の先端が第４色７７を維持するように注射器８を操作する。第５針画像６６ｅは先端が血管内外周部５８ｂに到達しているので、第５針画像６６ｅは先端が第５色７８で表示されている。第６針画像６６ｆは先端が血管壁画像５７に到達しているので、第６針画像６６ｆは先端が第７色８２で表示されている。図２１に示すように、減色針画像６６の先端が血管壁画像５７を突き抜けるとき、減色針画像６６は先端が第８色８３で表示される。そして、減色針画像６６の色は血管画像６４の各領域に対応した色で表示されている。

減色針画像６６への色の表示は第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３の各画面にて行われる。このように、減色針画像６６には血管７と穿刺針８ａとの相対位置に応じた所定の色が表示される。操作者は減色針画像６６を見ることにより血管７に対する穿刺針８ａの位置を容易に認識することができる。そして、操作者は視線を減色針画像６６に合わせるだけで良いので複数の場所に視線を合わせるときに比べて簡便に血管７に対する穿刺針８ａの相対位置を認識することができる。

また、穿刺針８ａが血管７に挿入されていない部分と血管７に挿入された部分とで減色針画像６６の色が異なっている。操作者は減色針画像６６の色を見ることにより穿刺針８ａの先端が血管７に挿入されている部分を容易に判断することができる。

そして、穿刺針８ａが血管７の中心部を通過する前の部分と血管７の中心部を通過した部分とで減色針画像６６の色が異なっている。穿刺針８ａが血管７の中心部を通過する前の部分では減色針画像６６の色が第１色７４、第２色７５、第３色７６と切り替わる。穿刺針８ａが血管７の中心部を通過した部分では減色針画像６６の色が第５色７８、第６色８１、第７色８２、第８色８３と切り替わる。操作者は減色針画像６６を見ることにより穿刺針８ａの先端が血管７の中心部を通過しているかいないかを容易に判断することができる。

血管内部画像５８における減色針画像６６の色は第３色７６〜第６色８１であり、血管内部画像５８の色は黒色である。従って、血管内部画像５８の色に比べて減色針画像６６の色は明度または彩度が高いので、減色針画像６６が血管内部画像５８内にあるか否かを容易に判断することができる。

図２３〜図３７は案内マークを説明するための模式図である。図２３〜図２５は減色針画像６６の先端が血管内中央部５８ａに至らず血管内外周部５８ｂに位置するときの図であり、図２３は第７画面６７、図２４は第９画面６９、図２５は第１３画面７３を示している。第１表示装置９には第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３が表示され、第２表示装置１０には第７画面６７が表示される。第１表示装置９の第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３を参照するとき、血管画像６４と減色針画像６６との相対位置が分かり易いので、操作者は血管７と穿刺針８ａとの相対位置を容易に把握することができる。

図２３に示すように、第７画面６７では減色針画像６６の先端が軸画像６２の近くに位置している。そして、第７画面６７にはマーク画像としての案内マーク８４が表示されている。案内マーク８４は穿刺針８ａの先端を血管７の軸に近づける方向を案内する。操作者は案内マーク８４を見ることにより、穿刺針８ａの先端を血管７の軸に近づけることを容易に行うことができる。

図中案内マーク８４は下側を示す矢印になっている。下側を示す矢印は穿刺針８ａの先端を深い方に移動する案内を示している。つまり＋Ｚ方向を示している。案内マーク８４が図中右側を示す矢印のとき、案内マーク８４は＋Ｘ方向に穿刺針８ａの先端を移動する案内を示している。案内マーク８４が図中左側を示す矢印のとき、案内マーク８４は−Ｘ方向に穿刺針８ａの先端を移動する案内を示している。案内マーク８４が左右を示さないとき、案内マーク８４は穿刺針８ａの先端をＸ方向に移動しない事を示している。

減色針画像６６の先端の位置は軸画像６２に接近している。また、図２４に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＸ方向の中心線である第１中心線５８ｄ上にある。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａをＸ方向に動かさない案内を表示する判断をする。そして、図２３に示すように、案内マーク８４には左右を示す矢印が表示されない。

そして、案内マーク８４の色は第３色７６になっている。案内マーク８４の色は減色針画像６６の先端の色と同じ色になっている。第７画面６７及び第１３画面７３では減色針画像６６の色が第１色７４、第２色７５及び第３色７６がこの順に縞状に配置されている。そして、第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３では減色針画像６６の先端の色が第３色７６になっている。

図２４に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＺ方向の中心線である第２中心線５８ｅより−Ｚ方向側にある。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａを＋Ｚ方向に動かす案内を表示する判断をする。そして、図２３に示すように、案内マーク８４には図中下側を示す矢印が表示される。操作者は第２表示装置１０に表示された第７画面６７で案内マーク８４を確認する。案内マーク８４と注射器８とは近い場所に配置されているので、操作者は短い視点移動で穿刺針８ａを移動する方向を確認することができる。

図２５に示すように、第１３画面７３では血管画像６４と減色針画像６６とのＺ方向の相対位置が容易に把握することができる。従って、操作者は穿刺針８ａの先端をどの程度＋Ｚ方向側に移動するのがよいのか容易に把握することができる。

図２６〜図２８は減色針画像６６の先端が血管内中央部５８ａに位置するときの第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３を示している。図２６に示すように、第７画面６７では減色針画像６６の先端が軸画像６２に近くに位置している。そして、第７画面６７には案内マーク８４が表示されている。案内マーク８４は丸印であり穿刺針８ａの先端を移動する必要がないことを示している。

減色針画像６６の先端の位置は軸画像６２に接近している。また、図２７に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＸ方向の中心線である第１中心線５８ｄ上にある。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａをＸ方向に動かさない案内を表示する判断をする。そして、案内マーク８４には左右を示す矢印が表示されない。そして、案内マーク８４の色は第４色７７になっている。第７画面６７及び第１３画面７３の減色針画像６６の色は第１色７４、第２色７５、第３色７６及び第４色７７がこの順に縞状に配置されている。そして、第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３では減色針画像６６の先端の色が第４色７７になっている。

図２７に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＺ方向の中心線である第２中心線５８ｅに接近している。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａをＺ方向に移動しない案内を表示する判断をする。そして、図２６に示すように、案内マーク８４には丸印が表示される。操作者は第２表示装置１０に表示された第７画面６７で案内マーク８４を確認する。

図２８に示すように、第１３画面７３では血管画像６４と減色針画像６６とのＺ方向の相対位置が容易に把握することができる。そして、減色針画像６６の先端が血管内部画像５８の中央に位置することを容易に把握することができる。

図２９〜図３１は減色針画像６６の先端が血管内中央部５８ａを通って血管内外周部５８ｂに位置するときの第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３を示している。図２９に示すように、第７画面６７では減色針画像６６の先端が軸画像６２の−Ｘ方向側に位置している。そして、案内マーク８４は図中右側を示す矢印を有し穿刺針８ａの先端を＋Ｘ方向側に移動するように案内している。

減色針画像６６の先端の位置は軸画像６２の−Ｘ方向側に位置している。また、図３０に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＸ方向の中心線である第１中心線５８ｄより−Ｘ方向側にある。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａを＋Ｘ方向に動かす案内を表示する判断をする。図２９に示すように、案内マーク８４には右を示す矢印が表示されている。そして、案内マーク８４の色は第５色７８になっている。第７画面６７及び第１３画面７３では減色針画像６６の色は第１色７４、第２色７５、第３色７６、第４色７７及び第５色７８がこの順に縞状に配置されている。そして、第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３では減色針画像６６の先端の色は第５色７８になっている。

図３０に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＺ方向の中心線である第２中心線５８ｅより＋Ｚ方向側に位置している。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａを−Ｚ方向側に移動する案内を表示する判断をする。そして、図２９に示すように、案内マーク８４には図中上側を示す矢印が表示される。操作者は第２表示装置１０に表示された第７画面６７で案内マーク８４を確認する。

図３１に示すように、第１３画面７３では血管画像６４と減色針画像６６とのＺ方向の相対位置が容易に把握することができる。そして、操作者は穿刺針８ａの先端をどの程度−Ｚ方向側に移動するのがよいのか容易に把握することができる。

図３２〜図３４は減色針画像６６の先端が血管内中央部５８ａに至らず血管内外周部５８ｂに位置するときの第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３を示している。図３２に示すように、第７画面６７では減色針画像６６の先端が軸画像６２の＋Ｘ方向側に位置している。そして、案内マーク８４は図中左側を示す矢印であり、穿刺針８ａの先端を−Ｘ方向側に移動するように案内している。

減色針画像６６の先端の位置は軸画像６２の＋Ｘ方向側に位置している。また、図３３に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＸ方向の中心線である第１中心線５８ｄより＋Ｘ方向側にある。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａを−Ｘ方向に動かす案内を表示する判断をする。図３２に示すように、案内マーク８４には左を示す矢印が表示されている。そして、案内マーク８４の色は第３色７６になっている。第７画面６７及び第１３画面７３では減色針画像６６の色は第１色７４、第２色７５及び第３色７６がこの順に縞状に配置されている。そして、第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３では減色針画像６６の先端の色は第３色７６になっている。

図３３に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＺ方向の中心線である第２中心線５８ｅより−Ｚ方向側に位置している。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａを＋Ｚ方向側に移動する案内を表示する判断をする。そして、図３２に示すように、案内マーク８４には図中下側を示す矢印が表示される。操作者は第２表示装置１０に表示された第７画面６７で案内マーク８４を確認する。

図３４に示すように、第１３画面７３では血管画像６４と減色針画像６６とのＺ方向の相対位置が容易に把握することができる。そして、操作者は穿刺針８ａの先端をどの程度＋Ｚ方向側に移動するのがよいのか容易に把握することができる。

図３５〜図３７は減色針画像６６の先端が血管内中央部５８ａを通って血管内外周部５８ｂに位置するときの第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３を示している。図３５に示すように、第７画面６７では減色針画像６６の先端が軸画像６２の＋Ｘ方向側に位置している。そして、案内マーク８４は図中左側を示す矢印であり穿刺針８ａの先端を−Ｘ方向側に移動するように案内している。

減色針画像６６の先端の位置は軸画像６２の＋Ｘ方向側に位置している。また、図３６に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＸ方向の中心線である第１中心線５８ｄより＋Ｘ方向側にある。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａを−Ｘ方向に動かす案内を表示する判断をする。図３５に示すように、案内マーク８４には左を示す矢印が表示されている。そして、案内マーク８４の色は第５色７８になっている。第７画面６７及び第１３画面７３では減色針画像６６の色は第１色７４、第２色７５、第３色７６、第４色７７及び第５色７８がこの順に縞状に配置されている。そして、第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３では減色針画像６６の先端の色が第５色７８になっている。

第７画面６７は減色針画像６６の先端を軸画像６２に近づける方向を案内する案内マーク８４を含む。操作者は案内マーク８４を見ることにより、穿刺針８ａの先端を血管７の軸に近づけるために穿刺針８ａの先端をどの方向に移動するのが良いかを容易に判断することができる。従って、操作者は穿刺針８ａの先端を血管７の軸に近づけることが容易にできる。

図３６に示すように、減色針画像６６は血管内部画像５８のＺ方向の中心線である第２中心線５８ｅより＋Ｚ方向側に位置している。このとき、案内方向演算部５１は穿刺針８ａを−Ｚ方向側に移動する案内を表示する判断をする。そして、図３５に示すように、案内マーク８４には図中上側を示す矢印が表示される。操作者は第２表示装置１０に表示された第７画面６７で案内マーク８４を確認する。

図３７に示すように、第１３画面７３では血管画像６４と減色針画像６６とのＺ方向の相対位置が容易に把握することができる。そして、操作者は穿刺針８ａの先端をどの程度−Ｚ方向側に移動するのがよいのか容易に把握することができる。

ステップＳ４の表示工程では、制御装置３に設置された第１表示装置９が第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３を表示する。さらに、超音波プローブ２に設置された第２表示装置１０が第７画面６７を表示する。第２表示装置１０は腕６ａに設置されており穿刺針８ａの近くに位置する。そして、第７画面６７には血管７及び穿刺針８ａを第２表示装置１０側から見た画像が表示されている。さらに、第７画面６７には軸画像６２及び案内マーク８４が表示されている。操作者は第２表示装置１０を見ることにより穿刺針８ａの先端を移動する方向を容易に認識することができる。

第１表示装置９に表示された第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３はそれぞれ血管７及び穿刺針８ａを異なる３方向からみた図になっている。操作者は第１表示装置９を見ることにより血管７と穿刺針８ａとの相対位置を容易に把握することができる。従って、操作者は確実に血管７の中心部に穿刺針８ａを挿入することができる。

ステップＳ５の終了判定工程では操作者が第１表示装置９及び第２表示装置１０を見て血管７の中心部に穿刺針８ａを挿入できたかを確認する。血管７の中心部に穿刺針８ａを挿入できていないとき、ステップＳ１〜ステップＳ４を継続する。血管７の中心部に穿刺針８ａを挿入できたとき血管７に穿刺針８ａを挿入する工程を終了する。

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
（１）本実施形態によれば、超音波測定装置１は超音波プローブ２、画像処理部５０、第１表示装置９及び第２表示装置１０を備えている。超音波プローブ２は腕６ａに超音波２３を射出して腕６ａからの反射波を検出して超音波信号を出力する。そして、画像処理部５０が超音波信号から第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３を形成し、第１表示装置９が第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３を表示して、第２表示装置１０が第７画面６７を表示する。第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３は血管画像６４及び減色針画像６６を含んでいる。腕６ａの内部には穿刺針８ａを挿入する血管７が位置している。そして、操作者が血管７に穿刺針８ａを挿入する。血管画像６４は血管７を示す画像である。減色針画像６６は腕６ａに挿入される穿刺針８ａを示す画像である。そして、第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３には血管７と穿刺針８ａとの相対位置に応じた所定の色が表示されている。その結果、操作者は第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３を見ることにより血管７に対する穿刺針８ａの位置を容易に認識することができる。

（２）本実施形態によれば、減色針画像６６には血管７と穿刺針８ａとの相対位置に応じた所定の色が表示されている。従って、操作者は減色針画像６６を見て血管７に対する穿刺針８ａの相対位置を減色針画像６６の位置と色情報とを用いて容易に認識することができる。そして、操作者は視線を減色針画像６６に合わせるだけで良いので複数の場所に視線を合わせるときに比べて簡便に血管７に対する穿刺針８ａの相対位置を認識することができる

（３）本実施形態によれば、穿刺針８ａが血管７の中心部を通過する前の部分と血管７の中心部を通過した部分とで減色針画像６６の色が異なっている。従って、操作者は減色針画像６６の色を見ることにより穿刺針８ａの先端が血管７の中心部を通過しているかいないかを容易に判断することができる。

（４）本実施形態によれば、穿刺針８ａが血管７に挿入されていない部分の減色針画像６６の色は第１色７４であり、血管７に挿入された部分の減色針画像６６の色は第２色７５〜第７色８２である。穿刺針８ａが血管７に挿入されていない部分と血管７に挿入された部分とで減色針画像６６の色が異なっている。従って、操作者は減色針画像６６の色を見ることにより穿刺針８ａにおいて血管７に挿入されている部分を容易に判断することができる。

（５）本実施形態によれば、第７画面６７の血管画像６４は血管７の軸を通り超音波２３の射出方向２６と交差する面で血管７を切断した画像である。そして、第７画面６７の血管画像６４は血管７の軸を示す軸画像６２を含んでいる。操作者が血管７に穿刺針８ａを挿入するとき、血管７の軸に沿って挿入する。血管画像６４は軸画像６２を含んでいるので、操作者は軸画像６２をガイドにして穿刺針８ａを血管７に挿入することができる。従って、操作者は容易に血管７の軸に沿って穿刺針８ａを挿入することができる。

（６）本実施形態によれば、第７画面６７の減色針画像６６は穿刺針８ａを超音波２３の射出方向２６から見た画像である。穿刺針８ａを所定の断面としたときには穿刺針８ａの一部のみを示す画像となるので穿刺針８ａの位置が分かり難い。一方、第７画面６７における減色針画像６６は穿刺針８ａを射出方向２６から見た画像であるので、減色針画像６６は穿刺針８ａの全体の形状を示す画像である。従って、操作者は血管７と穿刺針８ａとの相対位置を容易に認識することができる。

（７）本実施形態によれば、第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３において穿刺針８ａを示す色は血管内部画像５８を示す色に比べて明度または彩度が高い。従って、操作者は暗い色を背景にして明るい色の減色針画像６６を確認できる為、操作者は見易い画面で減色針画像６６を確認することができる。

（８）本実施形態によれば、第７画面６７は穿刺針８ａを示す画像の先端を血管７の軸を示す画像に近づける方向を案内する案内マーク８４を含んでいる。従って、操作者は案内マーク８４を見ることにより、穿刺針８ａの先端を血管７の軸に近づけることを容易にできる。

（９）本実施形態によれば、第２表示装置１０は超音波プローブ２に設置されている。操作者は超音波プローブ２に近い場所から穿刺針８ａを挿入するので、操作者の手元は超音波プローブ２に近い場所に位置する。従って、第２表示装置１０と操作者の手元とを近づけることができるので、操作者は第２表示装置１０と手元との確認を短い視線移動で行うことができる。その結果、操作者は第２表示装置１０を見ながら穿刺針８ａを操作できる為、容易に穿刺針８ａの先端を血管７の軸に近づける操作をすることができる。

（１０）本実施形態によれば、第９画面６９は血管７を血管７の軸と交差し超音波２３の射出方向２６を通る面で切断した画像を含んでいる。そして、減色針画像６６は穿刺針８ａを血管７の軸方向からみた画像を含んでいる。第９画面６９は血管７及び穿刺針８ａを血管７の軸方向から見た図を含んでいる。従って、操作者は血管７及び穿刺針８ａを血管７の軸方向から見たときの相対位置を確認できる。その結果、操作者は血管７に対する穿刺針８ａの位置をさらに容易に認識することができる。

（１１）本実施形態によれば、第１３画面７３の血管画像６４は血管７の軸を通り超音波２３の射出方向２６を通る面で切断した画像である。そして、第１３画面７３の減色針画像６６は穿刺針８ａを血管７の軸方向と交差し且つ超音波２３の射出方向２６と交差する方向からみた画像である。第１３画面７３は血管７及び穿刺針８ａを血管７の軸方向及び超音波２３の射出方向２６と交差する方向から見た図である。従って、操作者は血管７及び穿刺針８ａを血管７の軸方向及び超音波２３の射出方向２６と交差する方向から見たときの相対位置を確認できる。その結果、操作者は血管７に対する穿刺針８ａの位置をさらに容易に認識することができる。

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
（変形例１）
前記実施形態では、減色針画像６６及び案内マーク８４の色を第１色７４〜第８色８３で表示した。第１色７４〜第８色８３を総て表示せずに色数を減らしても良い。例えば、減色針画像６６が血管画像６４に入るときには色を変えずに減色針画像６６が血管画像６４からでるときに色を変えても良い。他にも、例えば、減色針画像６６が血管内中央部５８ａに位置する部分と血管壁画像５７に位置する部分に色を表示しても良い。各種の組合せに変更しても良い。また、第１色７４〜第８色８３はそれぞれ、白色、青色、水色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色にしたが、具体的な色組合せを変更しても良い。

（変形例２）
前記実施形態では、血管７に穿刺針８ａを挿入する例を示した。穿刺針８ａを挿入する棒状の目標物は血管７の他に神経やリンパ線にしても良い。このときにも適切に神経やリンパ線に穿刺針８ａを挿入することができる。他にも、経皮的ラジオ波焼灼療法において腫瘍に電極針を挿入するときに超音波測定装置１を用いても良い。このときの目標物は腫瘍であり、穿刺針８ａとしての電極針を目標物に挿入する。このときにも適切に目標物に穿刺針８ａを挿入することができる。他にも、生体組織診断において臓器に穿刺針８ａを挿入するときに超音波測定装置１を用いても良い。このときにも確実に臓器に穿刺針８ａを挿入することができる。

（変形例３）
前記実施形態では、血管７と穿刺針８ａとの相対位置を示す色を案内マーク８４及び減色針画像６６に表示した。他にも、第７画面６７、第９画面６９及び第１３画面７３に枠を設けて、枠の色で血管７と穿刺針８ａとの相対位置を示しても良い。他にも、画面内に長方形のマークを表示して、このマークの色で血管７と穿刺針８ａとの相対位置を示しても良い。枠やマークに第１色７４〜第８色８３を縞状に表示しても良い。

（変形例４）
前記実施形態では、減色針画像６６の総てに色が表示されていた。色が表示されているのは減色針画像６６の総てでも良く一部でも良い。画面を見易い形態にしても良い。

（変形例５）
前記実施形態では、回路基板３１に振動子駆動回路３３が設置された。振動子駆動回路３３を超音波素子アレイ１７に設置して、回路基板３１は配線４を中継する素子を設置しても良い。回路構成は実装し易い構成にしても良い。

（変形例６）
前記実施形態では、リニアモーター３０が超音波素子アレイ１７を血管軸方向２７に移動した。超音波素子アレイ１７の振動子の個数を増してリニアモーター３０及び音響レンズ２４を省略しても良い。このときにも３次元の超音波画像を検出することができる。

（変形例７）
前記実施形態では、第９画面６９の減色針画像６６は穿刺針８ａの先端のみの画像であったが、穿刺針８ａ全体の画像にしても良い。穿刺針８ａの傾きを確認することができる。

（変形例８）
前記実施形態では、穿刺針８ａが血管７の中心部を通過する前の部分と血管７の中心部を通過した部分とで減色針画像６６の色が異なっていた。減色針画像６６の色を異なる色にする場所は血管７の中心部以外を基準にしても良い。血管７等の目標物において特定の目標部を選択し、選択した目標部を基準にして減色針画像６６の色を異なる色にしても良い。このとき、特定の目標部に対する穿刺針８ａの位置を確認することができる。

１…超音波測定装置、２…超音波プローブ、６ａ…被写体としての腕、７…目標物としての血管、８ａ…穿刺針、９…表示部としての第１表示装置、１０…表示部としての第２表示装置、２３…超音波、２６…射出方向、２７…目標物の軸方向としての血管軸方向、５０…画像処理部、５３，６４…目標物画像としての血管画像、６２…軸画像、６６…針画像としての減色針画像、６７…超音波画像としての第７画面、６９…超音波画像としての第９画面、７３…超音波画像としての第１３画面、８４…マーク画像としての案内マーク。

Claims (11)

1. 被写体に超音波を射出して前記被写体からの反射波を検出して超音波信号を出力する超音波プローブと、
   前記超音波信号から超音波画像を形成する画像処理部と、
   前記超音波画像を表示する表示部と、を備え、
   前記超音波画像は前記被写体に含まれる目標物を示す目標物画像及び前記目標物に挿入される穿刺針を示す針画像を含み、
   前記超音波画像には前記目標物と前記穿刺針との相対位置に応じた所定の色が表示されていることを特徴とする超音波測定装置。
2. 請求項１に記載の超音波測定装置であって、
   前記目標物と前記穿刺針との相対位置に応じた所定の色が表示されている場所は前記針画像であることを特徴とする超音波測定装置。
3. 請求項２に記載の超音波測定装置であって、
   前記目標物は棒状であり、
   前記穿刺針が前記目標物の中心部を通過する前の部分と前記目標物の中心部を通過した部分とで前記針画像の色が異なることを特徴とする超音波測定装置。
4. 請求項２または３に記載の超音波測定装置であって、
   前記穿刺針が前記目標物に挿入されていない部分と前記目標物に挿入された部分とで前記針画像の色が異なることを特徴とする超音波測定装置。
5. 請求項３または４に記載の超音波測定装置であって、
   前記目標物画像は前記目標物の軸を通り超音波の射出方向と交差する面で前記目標物を切断した画像であり、
   前記目標物画像は前記目標物の軸を示す軸画像を含むことを特徴とする超音波測定装置。
6. 請求項４に記載の超音波測定装置であって、
   前記針画像は前記穿刺針を超音波の射出方向から見た画像であることを特徴とする超音波測定装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
   前記穿刺針を示す色は前記目標物の内部を示す色に比べて明度または彩度が高いことを特徴とする超音波測定装置。
8. 請求項３、５または６のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
   前記超音波画像は前記針画像の先端を前記目標物画像の軸に近づける方向を案内するマーク画像を含むことを特徴とする超音波測定装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
   前記表示部は前記超音波プローブに設置されていることを特徴とする超音波測定装置。
10. 請求項５または６に記載の超音波測定装置であって、
    前記目標物画像は前記目標物を前記目標物の軸と交差し超音波の射出方向を通る面で切断した画像を含み、
    前記針画像は前記穿刺針の先端を前記目標物の軸方向からみた画像を含むことを特徴とする超音波測定装置。
11. 請求項５、６または１０のいずれか一項に記載の超音波測定装置であって、
    前記目標物画像は前記目標物の軸を通り超音波の射出方向を通る面で切断した画像を含み、
    前記針画像は前記穿刺針を前記目標物の軸方向と交差し且つ超音波の射出方向と交差する方向からみた画像を含むことを特徴とする超音波測定装置。

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