JP2020092830A - 携帯型超音波画像診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波画像を確認しながら、目的の部位の血管に対して穿刺針を確実に穿刺する。【解決手段】携帯型超音波画像診断装置は、血管方向に直交する断面を示す第１超音波画像を取得する第１プローブと、第１プローブと平行で前記断面が得られる位置とは異なる位置で血管方向に直交する断面を示す第２超音波画像を取得する第２プローブと、第１プローブと第２プローブとの間に設けられ血管方向に沿った断面を示す第３超音波画像を取得する第３プローブとを少なくとも有し、超音波プローブが収納される収納部と、使用者が把持する把持部とを有し、収納部の外側面のうち少なくとも第１プローブの近傍に位置する外側面の下端部で且つ第１プローブの長手方向の中心となる位置に血管に穿刺する穿刺針を支持するとともに、穿刺針の穿刺方向を規制する凹部を設けた装置本体と、装置本体に設けられ第１、第２、及び第３超音波画像を表示する表示手段と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、例えば穿刺針の穿刺を行う際に、超音波プローブを生体の血管に対して位置決めする携帯型超音波画像診断装置に関する。

医療機関において、一般的な注射、神経ブロック注射、採血、カテーテルの挿入など、患者に対して穿刺する処置が行われている。これら処置のうち、例えば中心静脈カテーテルの挿入においては、処置後の合併症に起因した死亡の事例が報告されている。処置後の合併症の原因として、例えば留置中の感染や抜去時の肺血栓塞栓症の併発の他、穿刺が挙げられる。

穿刺に起因した合併症を抑止する方法として、例えば、超音波画像で目的の部位の状態を観察しながら穿刺を行う超音波ガイド法が挙げられる。超音波ガイド法は、例えば超音波プローブを用いて得られた超音波画像から目的の部位の生体の組織を観察しながら、穿刺する方法である。超音波ガイド法に用いられる超音波プローブは、例えば血管が延びる方向における血管断面（以下、縦断面）、又は血管が延びる方向に直交する血管断面（以下、横断面）のいずれかの断面を示す超音波画像しか得ることができない。その結果、施術者は、穿刺針が写り込んでいる超音波画像を観察したときに、超音波画像に写る穿刺針を先端でないにも関わらず穿刺針の先端と誤認する恐れがある。その結果、穿刺針が血管を突き破る、又は例えば神経など、体内の他の組織を傷つけるという事象を発生させてしまう。

このような事象の発生を解決するために、上述した縦断面及び横断面の超音波画像を同時に取得し、取得した超音波画像を観察しながら穿刺針を穿刺する行為を行うことを可能とする装置が種々提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。

特許第５２９２５８１号公報 特許第５７７１８０６号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２の場合、縦断面及び横断面の２つの超音波画像を確認しながら血管の位置を調整する動作は熟練を有する行為であり、これら２つの超音波画像を確認しながら、目的の部位の血管に対して穿刺針を確実に穿刺できるとは言い難い。

本発明は斯かる課題に応えるために為されたもので、本発明は、超音波画像を確認しながら、目的の部位の血管に対して穿刺針を確実に穿刺できるようにした技術を提供することにある。

本発明の超音波画像診断装置は、血管の延出方向に直交する第１断面を示す第１超音波画像を取得する第１のプローブ部と、前記第１のプローブ部と平行に配置され、前記第１断面が得られる位置とは異なる位置で前記血管の延出方向に直交する第２断面を示す第２超音波画像を取得する第２のプローブ部と、前記第１のプローブ部と第２のプローブ部との間に設けられ、前記血管の延出方向に沿った第３断面を示す第３超音波画像を取得する第３のプローブ部とを少なくとも有し、前記第３のプローブ部が、前記第１のプローブ部の長手方向における中心から前記第２のプローブ部の長手方向の中心に亘って配置される超音波プローブと、前記超音波プローブが収納される収納部と、使用者が把持する把持部とを有し、前記収納部の外側面のうち、少なくとも前記第１のプローブ部の近傍に位置する外側面の下端部で、且つ前記第１のプローブ部の長手方向の中心となる位置に、前記血管に穿刺する穿刺針を支持するとともに、前記穿刺針の穿刺方向を規制する凹部を設けた装置本体と、前記装置本体に設けられ、前記第１超音波画像、前記第２超音波画像及び前記第３超音波画像を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。

また、前記第１超音波画像及び前記第２超音波画像における前記血管の中心位置を求める位置検出手段と、前記位置検出手段によって検出された前記血管の中心位置が、前記第１超音波画像及び前記第２超音波画像の中心に一致しているか否かを判定する第１判定手段と、前記第１判定手段による判定結果に基づき、前記血管の中心位置が前記第１超音波画像及び前記第２超音波画像の中心に一致したことを報知する第１報知手段と、を有することを特徴とする。

また、前記超音波プローブに働く圧力を検出する圧力検出手段を、有し、前記表示手段は、前記第１超音波画像、前記第２超音波画像及び前記第３超音波画像を表示する際に、前記圧力を表示することを特徴とする。

この場合、前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定された圧力となるか否かを判定する第２判定手段と、前記第２判定手段による判定結果に基づき、前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定された圧力と一致したことを報知する第２報知手段と、を有することが好ましい。

また、前記装置本体は、前記収納部の内部で、且つ前記凹部の近傍に、前記穿刺針を吸着して、前記穿刺針の穿刺方向を規制する磁性体を有することを特徴とする。

また、前記超音波プローブは、前記第２のプローブ部の外方に、長手方向が前記第３のプローブ部の長手方向と同一となるように配置され、前記第３断面とは異なる位置で、前記血管の延出方向に沿った第４断面を示す第４超音波画像を取得する第４のプローブ部をさらに有することを特徴とする。

本発明によれば、超音波画像を確認しながら、目的の部位の血管に対して穿刺針を確実に穿刺できる。

（ａ）本実施形態の携帯型超音波画像診断装置の正面側の外観の一例を示す斜視図、（ｂ）は、背面側の外観の一例を示す斜視図である。 （ａ）図１に示す携帯型超音波画像診断装置の上面図、（ｂ）携帯型超音波診断装置の底面図である。 図１に示す携帯型超音波画像診断装置の右側面図である。 （ａ）は装置本体の下端部に設けられる凹部の一例を示す斜視図、（ｂ）は穿刺針の吸着状態を示す斜視図である。 表示装置における表示画面を示す模式図である。 携帯型超音波画像診断装置の電気的構成の一例を示す機能ブロック図である。 携帯型超音波画像診断装置を血管に対して位置決めするときの処理の一例を示すフローチャートである。 （ａ）は携帯型超音波画像診断装置を血管に対して斜めに配置したときの超音波プローブ部と血管との位置関係を示す図、（ｂ）は表示装置の表示画面に表示される超音波画像の一例を示す図である。 （ａ）は携帯型超音波画像診断装置を血管に対して平行に配置したときの超音波プローブ部と血管との位置関係を示す図、（ｂ）は表示装置の表示画面に表示される超音波画像の一例を示す図である。 （ａ）は携帯型超音波画像診断装置を血管に対して正確に位置決めしたときの超音波プローブ部と血管との位置関係を示す図、（ｂ）は表示装置の表示画面に表示される超音波画像の一例を示す図である。 （ａ）は携帯型超音波画像診断装置を血管に対して正確に位置決めした状態で穿刺針を生体に穿刺するときの状態を示す図、（ｂ）から（ｄ）は穿刺針を生体に穿刺する過程で表示装置の表示画面に表示される超音波画像の一例を示す図である。 携帯型超音波画像診断装置を生体に押し付けたときの押圧力が適正であるか否かの判定に係る処理の一例を示すフローチャートである。 携帯型超音波画像診断装置を生体に対して適正な押圧力以上の押圧力で押し付けた場合に表示装置に表示される第１から第３超音波画像の一例を示す図である。 （ａ）は携帯型超音波画像診断装置の別の実施形態における正面側の外観の一例を示す斜視図、（ｂ）は、背面側の外観の一例を示す斜視図である。

以下、図面を用いて本実施形態の携帯型超音波画像診断装置について説明する。

図１から図３に示すように、携帯型超音波画像診断装置１０は、装置本体１５と、表示装置１６とを有する。なお、図１から図３に示す携帯型超音波画像診断装置１０における装置本体１５の外形形状については一例を示したに過ぎず、本発明を実施できるのであれば、他の形状を採用することが可能である。なお、図示は省略するが、携帯型超音波画像診断装置１０は、例えばラテックス製やポリウレタン製のプローブカバーに収納され、使用時に体液や血液からの汚染を防止する。

装置本体１５は、使用者が把持する把持部１５ａと、超音波プローブ２０が収納される収納部１５ｂとを有する。超音波プローブ２０は、互いに平行に配置された２つのプローブ部２１，２２と、これらプローブ部２１，２２の間で、各プローブ部２１，２２に直交するように配置されるプローブ部２３とを有する。なお、プローブ部２３は、長手方向の両端部がプローブ部２１，２２の長手方向の中心部分に位置するように配置される。したがって、これらプローブ部２１，２２，２３は、Ｈ字形状となるように配置される。これらプローブ部の配置に合わせて、上述した収納部１５ｂは、ｘｙ平面における形状がＨ字形状となる。

以下、互いに平行に配置された２つのプローブ部２１，２２を、第１短軸用プローブ部２１及び第２短軸用プローブ部２２と称し、これらプローブ部２１，２２の間で、各プローブ部２１，２２に直交するように配置されるプローブ部２３を長軸用プローブ部２３と称する。図示は省略するが、これらプローブ部２１，２２，２３は、直線上に配置された複数の超音波振動子（圧電素子）を有する振動子アレイと、音響整合層と、音響レンズと、とを有し、これらが装置本体１５の底面側から、音響レンズ、音響整合層、振動子アレイ、の順で配置された構造である。なお、各プローブ部２１，２２，２３が有する音響レンズの表面が探触面となる。

なお、第１短軸用プローブ部２１は、血管が延びる方向（血管の延出方向）に直交する断面（第１断面）の超音波画像を取得するために設けられる。また、第２短軸用プローブ部２２は、第１短軸用プローブ部とは異なる位置で、血管の延出方向に直交する断面（第２断面）の超音波画像を取得するために設けられる。また、長軸用プローブ部２３は、第１断面が取得される位置と第２断面が取得される位置との間における、血管の延出方向に沿った断面の超音波画像を取得するために設けられる。

これらプローブ部２１，２２，２３の上部には圧力センサ２６，２７，２８が各々配置される。圧力センサ２６，２７，２８は、携帯型超音波画像診断装置１０の上記探触面を生体の表面に押圧したときに、超音波プローブ２０のプローブ部２１，２２，２３の各々に加わる押圧力を検出する。以下、第１短軸用プローブ部２１の上部に配置される圧力センサ２６を第１圧力センサ２６、第２短軸用プローブ部２２の上部に配置される圧力センサ２７を第２圧力センサ２７、長軸用プローブ部２３の上部に配置される圧力センサ２８を第３圧力センサ２８と称する。

なお、各プローブ部２１，２２，２３の各々に圧力センサ２６，２７，２８を設けて、超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３に加わる押圧力を検出するようにしているが、これに限定する必要はなく、例えば各プローブ部２１，２２，２３が有する複数の超音波振動子を利用して、超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３に加わる押圧力を検出することも可能である。

また、各プローブ部２１，２２，２３の各々に圧力センサ２６，２７，２８を設けて、超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３に加わる押圧力を検出するようにしているが、これに限定する必要はなく、少なくとも、第１短軸用プローブ部２１、第２短軸用プローブ部２２に対応して圧力センサを設けられていればよいので、長軸用プローブ部２３に対応する圧力センサについては省略することも可能である。

装置本体１５は、収納部１５ｂを構成する側面３１の下端縁に凹部３２を、収納部１５ｂを構成する側面３３の下端縁に凹部３４を各々有する。凹部３２が設けられる位置は、第１短軸用プローブ部２１の長手方向の中点に合わせた位置である。同様に、凹部３４が設けられる位置は、第２短軸用プローブ部２２の長手方向の中点に合わせた位置である。
つまり、これら凹部３２，３４は、側面３１，３３の幅方向における中点に設けられる。これら凹部３２，３４の形状は同一であることから、以下では、凹部３２について説明し、凹部３４についての説明は省略する。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、凹部３２は、側面３１から底面側に亘って、例えば三角錐状に切り欠かれた形状である。凹部３２は、内壁面３２ａ，３２ｂが穿刺針３６の先端部に各々線接触して、穿刺針３６の傾きを規定する。ここで、凹部３２の稜線３２ｃは、水平面（ｘｙ平面）に対して所定の角度θ傾斜している。なお、所定の角度θは特に限定するものではないが、穿刺針３６を血管に沿って穿刺することを考慮すると、θは３０°以下となるように設定されることが望ましい。なお、凹部３２の形状については、上記に限定されるものではなく、例えば側面３１側から縮径されるようにテーパ状に切り欠かれた凹部など、穿刺針３６の穿刺方向を規定できる形状であればよい。

ここで、上述した凹部３２を設けることで、装置本体１５の底面において、凹部と第１短軸用プローブ部２１との間の距離が他の箇所に比べて少なくなる。つまり、凹部３２を設けることで、凹部３２にガイドされながら穿刺針３６を穿刺するときに取得される超音波画像から、穿刺針３６の先端部の位置を視認しやすくする効果を有する。

上述した側面３１の内部には、凹部３２の近傍に、永久磁石３５が配置される。永久磁石３５は、穿刺針３６を吸着することで、穿刺針３６の穿刺する方向を規定する。そして、穿刺針３６を内壁面３２ａ，３２ｂに線接触した状態を保ったまま穿刺針３６の血管への穿刺を行う。つまり、凹部３２は、穿刺針の穿刺する際に穿刺方向をガイドする機能を有する。なお、側面３３の内部にも、凹部３４の近傍に永久磁石が設けられている。

ここで、凹部３２，３４近傍に永久磁石を配置しているが、磁性体であれば、永久磁石に限定する必要はなく、電磁石を配置することも可能である。

本実施形態では、側面３１の下端部及び側面３３の下端部の各々に穿刺針３６を穿刺する際のガイドの機能を有する凹部３２，３４を設けた場合を説明しているが、表示装置１６が配置される側の側面３１のみに凹部３２を設ければよく、側面３３側の凹部３４は必ずしも設ける必要はない。

図１から図３に戻って、表示装置１６は、上述した超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３により得られた超音波画像を表示する。また、表示装置１６は、上述した装置本体１５を生体の表面に押圧したときの押圧力を表示する。ここで、表示装置１６は、装置本体１５との間で有線又は無線によりデータや信号の送受信ができるようになっている。なお、本実施形態では、表示装置１６は、装置本体１５との間でのデータや信号の送受信を無線通信により実行する場合について表している。

表示装置１６は、球面軸受けを有する連結手段４０を介して装置本体１５の把持部１５ａに、直接的に又は間接的に取り付けられる。連結手段４０を介して装置本体１５の把持部１５ａに表示装置１６を間接的に取り付ける方法としては、例えば表示装置１６を保持する保持機構を連結手段４０に設けることが挙げられる。本実施形態に示す表示装置１６は、装置本体１５の連結部材４０に対して着脱自在としてもよいし、連結手段４０に固定されていてもよい。

連結手段４０を介して取り付けられた表示装置１６は、装置本体１５の把持部１５ａに対して、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の少なくともいずれか１軸を中心にして回動させることが可能となる。なお、表示装置１６における表示内容や、携帯型超音波画像診断装置１０の使用状況を考えると、表示装置１６はｘ軸方向のみを中心として回動させることが好ましい。

図５に示すように、携帯型超音波画像診断装置１０の使用時には、表示装置１６の表示領域１６ａには、以下の表示画像が表示される。表示画像は、超音波プローブ２０の第１及び第２短軸用プローブ部２１，２２、長軸用プローブ部２３の各プローブ部により取得した超音波画像を表示する領域４１，４２，４３を有する。なお、これら領域４１，４２，４３は、表示装置１６の長手方向に沿って設けられる。例えば領域４１は、第１短軸用プローブ部２１により得られた超音波画像（以下、第１超音波画像）が表示される領域である。また、領域４２は、長軸用プローブ部２３により得られた超音波画像が表示される領域（以下、第３超音波画像）である。また、領域４３は、第２短軸用プローブ部２２により得られた超音波画像（以下、第２超音波画像）が表示される領域である。さらに、図５に示す領域４４は、携帯型超音波画像診断装置１０を生体の表面に押し付けたときの押圧力を表示する領域である。なお、図示を省略しているが、表示領域１６ａには、表示する画像を切り替える切替ボタン、表示装置１６のオンオフを切り替える電源ボタンなど、各種のボタンが表示される領域も設けられる。

図６は、本実施形態の携帯型超音波画像診断装置１０の電気的構成の一例を示す機能ブロック図である。上述したように、携帯型超音波画像診断装置１０は、装置本体１５と、表示装置１６とを有する。装置本体１５は、上述した超音波プローブ２０、第１圧力センサ２６、第２圧力センサ２７及び第３圧力センサ２８の他に、送受信回路５１、バッファメモリ５２、Ｂモード処理回路５３、ドプラ処理回路５４、画像生成回路５５、画像メモリ５６、制御回路５７及び通信回路５８を有する。

送受信回路５１は、超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３に駆動信号を供給するとともに、超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３にて受信した信号に対して、Ａ／Ｄ変換処理、加算処理などを行い、エコー信号を取得する。

バッファメモリ５２は、送受信回路５１において、超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３毎に生成されたエコー信号を一時的に記憶する。

Ｂモード処理回路５３は、バッファメモリ５２に記憶された各プローブ部２１，２２，２３のエコー信号を読み出し、読み出した各プローブ部２１，２２，２３のエコー信号に対して、対数増幅、包絡線検波処理、対数圧縮等を行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（以下、Ｂモードデータ）を生成する。

ドプラ処理回路５４は、バッファメモリ５２に記憶された各プローブ部のエコー信号を読み出し、読み出した各プローブ部のエコー信号を周波数解析することで、ドプラ偏移（ドプラシフト周波数）を抽出し、抽出したドプラ偏移を利用して、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、パワー等の移動体情報を多点又は１点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。

画像生成回路５５は、Ｂモード処理回路５３及びドプラ処理回路５４が生成したデータを用いて表示用の画像データ（超音波画像データ）を生成する。なお、表示用の画像としては、Ｂモードデータから生成したエコー信号の強度を輝度にて表したＢモード画像や、ドプラデータから作成した血流情報を表す速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのカラードプラ画像が挙げられる。

画像メモリ５６は、画像生成回路５５が生成した各画像データを記憶するメモリである。

制御回路５７は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３を有する。ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶された制御プログラム６４を実行することで、装置本体１５の各部を駆動制御するとともに、表示装置１６が有するＣＰＵ８１との間でデータや信号の送受信を行う。ＲＯＭ６２は、携帯型超音波画像診断装置１０を駆動制御するための制御プログラム６４を記憶する。ＲＡＭ６３は、ＣＰＵ６１がＲＯＭ６２に記憶された制御プログラム６４を実行する際に、該制御プログラム６４を展開するとともに、該制御プログラム６４を実行する際に使用する演算子やデータを一時記憶する。

上述したＣＰＵ６１は、上述した制御プログラム６４を実行することで、位置判定部（第１判定手段）７１及び圧力判定部（第２判定手段）７２の機能を実行する。

位置判定部７１は、第１短軸用プローブ部２１及び第２短軸用プローブ部２２から得られたエコー信号に基づいて生成された２つのＢモード画像データを用いて、各Ｂモード画像における血管の中心位置を求める。位置判定部７１は、まず、血管の断面を示す基準画像を用いて、得られたＢモード画像に対してテンプレートマッチングを行い、Ｂモード画像内の血管を特定する。なお、基準画像の元になる画像データは、予めＲＯＭ６２に記憶させておけばよい。位置判定部７１は、特定された血管の中心位置の座標を算出し、ｘ軸方向における、血管の中心位置からＢモード画像の中心まで距離を求める。最後に、位置判定部７１は、求めたｘ軸方向の距離が０であるか否かを判定する。位置判定部７１は、各Ｂモード画像において、血管の中心位置からＢモード画像の中心まで距離が０となる場合に、一致したことを示す信号を表示装置１６に向けて出力する。なお、血管の特定としてテンプレートマッチングを行うことを例に挙げているが、これに限定する必要はなく、ドプラ処理回路５４により求めたデータを用いて血管の位置を特定することも可能である。

圧力判定部７２は、第１圧力センサ２６、第２圧力センサ２７及び第３圧力センサ２８から出力される信号から、各プローブ部２１，２２，２３にかかる押圧力を算出する。各プローブ部２１，２２，２３における押圧力の算出の後、圧力判定部７２は、算出した押圧力の平均値を求める。圧力判定部７２は、管理端末８６が有するデータベース８８から読み出した基準押圧力の値と、算出した押圧力の平均値が一致するか否かを判定する。圧力判定部７２は、読み出した基準押圧力の値と、算出した押圧力の平均値が一致する場合に、一致したことを示す信号を表示装置１６に向けて出力する。

ここで、管理端末８６において、基準押圧力としては、携帯型超音波画像診断装置１０を目的の部位に押し当てたときに、目的の部位に存在する血管がつぶれない押圧力を示す。なお、この基準押圧力の値は、例えば性別、体型、年齢、測定部位などによって異なる。したがって、基準押圧力の値は、被験者のみの統計値であることが好ましい。また、この他に、基準押圧力として適正である押圧力の範囲を予め統計などにより求めておき、測定された押圧力の平均値が基準押圧力の値の範囲に含まれるか否かを判定することも可能である。

通信回路５８は、装置本体１５と表示装置１６との間でデータや信号の送受信を行う回路である。また、この他に、通信回路５８は、ネットワーク８７を介して管理端末８６との間でデータの送受信を行う。

表示装置１６は、表示部７５、制御回路７６、通信回路７７を有する。表示部７５は、例えばＬＣＤパネル７８及びタッチパネル７９を有する。なお、ＬＣＤパネル７８の他に、有機ＥＬディスプレイを用いることも可能である。タッチパネル７９は、ＬＣＤパネル７８の前面に配置され、使用者の入力操作を受け付ける。

制御回路７６は、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３を有する。ＣＰＵ８１は、ＲＯＭ８２に記憶された表示制御プログラム８４を実行することで、表示装置１６の各部を制御する。詳細には、ＣＰＵ８１は、超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３から得られるＢモード画像の表示や、押圧力の表示を行う。その際に、ＣＰＵ８１は、各画像に対して必要な座標系の表示や、数値や単位などの表示を重畳する。また、位置判定部７１や圧力判定部７２の判定結果に基づく報知を、ＬＣＤパネル７８やスピーカ８５を用いて実行する。なお、携帯型超音波画像診断装置１０において、表示装置１６を装置本体１５から取り外すことが可能である場合には、表示装置１５は、ネットワーク８７を介して管理端末８６との間でデータ野心号の送受信を行うようにしてもよい。

管理端末８６は、ネットワーク８７を介して装置本体１５との間でデータや信号の送受信を行う。管理端末８６は、医療記録データなどが記憶されたデータベース８８を有し、装置本体１５から出力されたデータをデータベース８８に記憶し、これらデータを管理する。なお、管理端末８６は、データベース８８に医療記録データを記憶管理する他に、医療管理データに基づいて、上述した押圧力の統計値などを更新する。

次に、携帯型超音波画像診断装置１０を血管に対して位置決めするときの処理の一例について説明する。

ステップＳ１０１は、超音波プローブにおけるスキャンを開始する処理である。ＣＰＵ６１は、送受信回路５１に向けてスキャン開始を示す信号を出力する。この信号を受けて、送受信回路５１は、超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３に駆動信号を供給する。これにより、目的の箇所のエコー信号が、各プローブ部２１，２２，２３により取得される。

ステップＳ１０２は、Ｂモードデータを生成する処理である。Ｂモード処理回路５３は、バッファメモリ５２に記憶された各プローブ部のエコー信号に対して、対数増幅、包絡線検波処理、対数圧縮等を行なって、Ｂモードデータを生成する。

ステップＳ１０３は、ドプラデータを生成する処理である。ドプラ処理回路５４は、バッファメモリ５２に記憶された各プローブ部のエコー信号を周波数解析することで、ドプラ偏移（ドプラシフト周波数）や、該ドプラ偏移を用いて、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出することで、ドプラデータを生成する。

ステップＳ１０４は、第１から第３超音波画像データを生成する処理である。画像生成回路５５は、ステップＳ１０３にて生成したＢモードデータやステップＳ１０４にて生成したドプラデータを使用して超音波プローブ２０の各プローブ部２１，２２，２３に対応する第１から第３超音波画像データを生成する。なお、第１から第３超音波画像データの画像サイズが大きい場合には、画像生成回路５５は、表示装置１６において表示可能な画像サイズとなるように縮小処理を行い、元の画像サイズの第１から第３超音波画像データとともに、画像メモリ５６に記憶する。

ステップＳ１０５は、第１から第３超音波画像データを送信する処理である。ＣＰＵ６１は、画像メモリ５６から第１から第３超音波画像データを読み出し、表示開始信号とともに通信回路５８に出力する。これを受けて、通信回路５８は、表示開始信号と、第１から第３超音波画像データとを表示装置１６に送信する。なお、第１から第３超音波画像データの画像サイズが大きい場合には、ＣＰＵ６１は、縮小処理された第１から第３超音波画像データを画像メモリ５６から読み出し、表示装置１６に送信する。これにより、表示装置１６においては、受信した画像データに基づく画像（第１から第３超音波画像）を表示部７５に表示する。ここで、制御回路５７を介して表示装置１６に送信された画像データは、ＲＡＭ８２に記憶してもよいし、表示装置１６が有する画像メモリ（図示省略）に記憶してもよい。

ステップＳ１０６は、第１及び第２超音波画像データの各々を用いて血管の中心位置を座標を算出する処理である。ＣＰＵ６１は、第１超音波画像データに対してテンプレートマッチングを行って血管の位置を特定した後、特定された血管の中心位置の座標を算出する。

ステップＳ１０７は、血管の中心位置のずれ量を算出する処理である。ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０６にて求めた血管の中心位置の座標と、超音波画像における中心位置の座標とから、ｘ軸方向における血管の中心位置のずれ量を算出する。なお、ＣＰＵ６１は、第１及び第３超音波画像データの各々を用いて、上記ずれ量を算出する。

ステップＳ１０８は、第１及び第２超音波画像データの各々において、ずれ量が０であるか否かを判定する処理である。例えば、第１及び第２超音波画像データのいずれか一方において、血管の中心位置のずれ量が０にならない場合には、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０８の判定処理をＮｏとする。この場合、ステップＳ１０１に戻る。

一方、第１及び第２超音波画像データの両画像データにおいて、血管の中心位置のずれ量が０になる場合、言い換えれば、第１及び第２超音波画像データの両画像と、両画像に含まれる血管の中心位置が一致した場合には、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０８の判定処理をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０９は、一致したことを示す信号を送信する処理である。ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０８の判定結果がＹｅｓとなる場合に、一致したことを示す信号を通信回路５８を介して表示装置１６に送信する。これにより、表示装置１６は、第１及び第２超音波画像データの両画像と、両画像に含まれる血管の中心位置が一致したことを報知する。この報知は、表示部７５において所定の領域を点灯又は点滅させる、又はスピーカ８５から報知音を再生するなどが挙げられる。

例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、目的の箇所における生体の表面に携帯型超音波画像診断装置１０を押し付けたときに、目的の箇所に存在する血管１００が延びる方向と、長軸用プローブ部２３の長手方向とが一致していない（交差する）場合、断面形状が楕円形状で、且つ画像の中心からずれた位置に血管１００が撮像された第１超音波画像１０１及び第２超音波画像１０２が表示画面１１０に表示される。なお、図８（ｂ）において符号１１１，１１２で示す一点鎖線は第１超音波画像１０１及び第２超音波画像１０２のｘ軸方向における中心を各々示す線であり、第１超音波画像１０１及び第２超音波画像１０２を表示画面１１０に表示したときに、これら画像に対して重畳表示される。また、この場合、血管１００が延びる方向と、長軸用プローブ部２３の長手方向とが交差しているので、断面が管楕円状となる血管１００が撮像された第３超音波画像１０３が表示画面１１０に表示される。

また、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、携帯型超音波画像診断装置１０における長軸用プローブ部２３が、その長手方向と目的の箇所に存在する血管１００が延びる方向と一致し（平行となり）、血管１００の中心位置が第１短軸用プローブ部２１の長手方向の中心及び第２短軸用プローブ部２２の長手方向の中心からずれている場合もある。この場合、例えば血管１００の断面が撮像された第１超音波画像１０１及び第２超音波画像１０２が表示画面１１０に表示される。また、血管１００の断面における中心は、各超音波画像におけるｘ軸方向の中心からずれた位置となるが、血管１００が延びる方向と長軸用プローブ部２３の長手方向とが平行となる。したがって、血管１００の中心から外れた箇所の断面、或いは血管１００の断面が写らない第３超音波画像１０３が表示画面１１０に表示される。なお、図９（ｂ）においては、血管１００の断面が写っていない第３超音波画像１０３が表示画面１１０に表示された場合を示す。

一方、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、血管１００に対して携帯型超音波画像診断装置１０を正確に位置決めできたときには、血管１００は略円形状で、且つその中心が各超音波画像の中心に一致した位置で撮像された第１超音波画像１０１及び第２超音波画像１０２が表示画面１１０に表示される。この場合、血管１００が延びる方向と、長軸用プローブ部２３の長手方向とが平行となるので、血管１００の中心を通る断面が写り込んだ第３超音波画像１０３が表示画面１１０に表示される。この状態では、使用者に対して一致したことを示す報知が実行される。この報知は、表示装置１６の表示画面１１０において所定の領域を点灯又は点滅させる、又はスピーカから報知音を再生するなどが挙げられる。

そして、図１１（ａ）に示すように、穿刺針３６を凹部３２に吸着させて穿刺針３６における穿刺方向が規制された状態で穿刺針３６を目的の血管１００に穿刺する。凹部３２は、側面３１から底面に掛けて切り欠かれている。したがって、図１１（ｂ）に示すように、穿刺針３６を生体の表面に穿刺するとすぐに、第１短軸用プローブ部２１によって、穿刺針３６が撮像される。したがって、穿刺針３６が写り込んだ第１超音波画像１０１が表示画面１１０に表示される。

穿刺方向が規制された穿刺針３６をさらに穿刺すると、穿刺針３６は、第１短軸用プローブ部２１だけでなく、長軸用プローブ部２３により撮像される。したがって、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）に示すように、第１超音波画像１０１だけでなく。穿刺針３６が血管１００に穿刺する様子を示す第３超音波画像１０３が表示画面１１０に表示される。

なお、穿刺針３６をガイドする凹部３２の位置は、第１短軸用プローブ部２１の長手方向における中心となる位置であることから、携帯型超音波画像診断装置１０を血管１００に対して正確に位置決めしていることで、穿刺針３６は、血管１００に正確に穿刺することが可能となる。

なお、図１１の場合には、凹部３２に穿刺針３６をガイドさせながら穿刺針３６を生体に穿刺する場合を説明しているが、凹部３４に穿刺針３６をガイドさせながら穿刺針３６を生体に穿刺する場合も同様である。

上述した携帯型超音波画像診断装置を血管１００に対して正確に位置決めする際には、携帯型超音波画像診断装置１０の押圧力が計測され、その押圧力が適正であるか否かの判定が行われる。以下、図１２に示すフローチャートを用いて、携帯型超音波画像診断装置１０を生体に押し付けたときの押圧力が適正であるか否かの判定に係る処理について説明する。

なお、携帯型超音波画像診断装置１０を生体に押し付けたときの押圧力が適正であるか否かの判定に係る処理は、図７に示した携帯型超音波画像診断装置１０を血管１００に対して位置決めするときの処理の後に実施される。

ステップＳ２０１は、押圧力を検出する処理である。携帯型超音波画像診断装置１０を生体に押し付けることで、第１圧力センサ２６、第２圧力センサ２７及び第３圧力センサ２８により圧力（押圧力）が測定され、その測定信号がＣＰＵ６１に出力される。

ステップＳ２０２は、押圧力の平均値を算出する処理である。ＣＰＵ６１は、第１圧力センサ２６、第２圧力センサ２７及び第３圧力センサ２８から出力された測定信号から第１短軸用プローブ部２１、第２短軸用プローブ部２２及び長軸用プローブ部２３の各々に作用する押圧力を算出する。そして、ＣＰＵ６１は、算出された押圧力の平均値を求める。

ステップＳ２０３は、基準押圧力を読み出す処理である。ＣＰＵ６１は、通信回路５８を介して管理端末８６のデータベース８８から基準押圧力のデータを読み出す。

ステップＳ２０４は、押圧力の平均値が基準押圧力の値と一致するか否かを判定する処理である。ＣＰＵ６１は、ステップＳ２０２にて求めた押圧力の平均値と、ステップＳ２０３にて取得した基準押圧力の値とを比較する。例えば、押圧力の平均値と基準押圧力の値が一致する場合、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２０４の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２０５に進む。一方、押圧力の平均値と基準押圧力の値が一致しない場合、ＣＰＵ６１は、ステップＳ２０４の判定結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２０５は、押圧力の平均値及び適正押圧力であることを示す信号を送信する処理である。ＣＰＵ６１は、通信回路５８を介して、表示装置１６に向けて、押圧力の平均値及び適正押圧力であることを示す信号を送信する。これを受けて、表示装置１６のＣＰＵ８１は、ＬＣＤパネル７８における表示画面１１０の領域４４に押圧力の値を表示する。また、同時に、表示装置１６のＣＰＵ８１は、適正押圧力を示すことを報知する。この報知は、ＬＣＤパネル７８の表示画面１１０において所定の領域を点灯又は点滅させる、又はスピーカ８５から報知音を再生するなどが挙げられる。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、血管１００に対して携帯型超音波画像診断装置１０を正確に位置決めできたときには、血管１００の断面は、血管１００の中心が各超音波画像の中心に一致した位置に写り込んだ第１超音波画像１０１及び第２超音波画像１０２が表示画面１１０に表示される。同時に、血管１００の中心を通る断面が写り込んだ第３超音波画像１０３が表示される。

図１０（ｂ）に示すように、例えば携帯型超音波画像診断装置１０を正確に位置決めしたときに携帯型超音波画像診断装置１０を生体に適正な押圧力で押し付けた場合には、第１超音波画像１０１及び第２超音波画像１０２における血管１００の断面は略円形状で示される。一方、図１３に示すように、例えば携帯型超音波画像診断装置を正確に位置決めしたにも関わらず、携帯型超音波画像診断装置１０を生体に対して適正な押圧力以上の押圧力で押し付けた場合には、第１超音波画像１０１及び第２超音波画像１０２における血管１００の断面は、略楕円形状、又は上部が押しつぶされた形状となる。なお、本発明においては、適正な押圧力で携帯型超音波画像診断装置１０を生体に押し付けたときには、適正な押圧力であることが報知されるので、その報知や押圧力の表示を確認しながら、携帯型超音波画像診断装置１０を生体に押し付け、携帯型超音波画像診断装置１０を血管１００に位置決めすることが可能となる。したがって、使用者の技量や経験がなくとも、適切な押圧力で携帯型超音波画像診断装置１０を生体に押し付けながらの、位置決めを正確に行うことができる。

本実施形態では、携帯型超音波画像診断装置１０を生体に押し付けたときの押圧力が適正であるか否かの判定処理を、携帯型超音波画像診断装置１０を血管１００に対して位置決めするときの処理の後に行うようにしているが、携帯型超音波画像診断装置１０を生体に押し付けたときの押圧力が適正であるか否かの判定処理は、携帯型超音波画像診断装置１０を血管１００に対して位置決めするときの処理と同時に実施してもよいし、省略してもよい。

本実施形態では、第１短軸用プローブ部２１、第２短軸用プローブ部２２及び長軸用プローブ部２３をＨ字状に配置した超音波プローブ２０を有する場合を一例として取り上げているが、例えば長軸用プローブ部をさらに追加した超音波プローブを採用することも可能である。以下、図１と同一の構成となる箇所については同一の符号を付している。図１４（ａ）に示すように、携帯型超音波画像診断装置１０’を構成する装置本体１５’を把持部１５ａと、収納部１５ｂ’とする。収納部１５ｂ’に収納される超音波プローブ２０’を、第１短軸用プローブ部２１、第２短軸用プローブ部２２、第１長軸用プローブ部２３’の他に、第２長軸用プローブ部１２０から構成する。これらプローブ部のうち、第１短軸用プローブ部２１、第２短軸用プローブ部２２、第１長軸用プローブ部２３’をＨ字形状に配置し、第２長軸用プローブ部１２０を、その長手方向が第１長軸用プローブ部２３’の長手方向と一致するように配置する。なお、図示は省略するが、個のプローブ部を配置した超音波プローブ２０’を装置本体１５’に設けた場合には、各プローブ部により得られた超音波画像は、穿刺針の挿入方向に合わせて一列に配置する。その結果、本実施形態と同様に、カテーテルなど正常に血管１００内を移動しているか否かを広範囲で確認することが可能となる。

１０、１０’…携帯型超音波画像診断装置、１５、１５’…装置本体、１５ａ…把持部、１５ｂ，１５ｂ’…収納部、１６…表示装置、２０…超音波プローブ、２１…第１短軸用プローブ部（第１のプローブ部）、２２…第２短軸用プローブ部（第２のプローブ部）、２３…長軸用プローブ部（第３のプローブ部）、２３’…第１長軸用プローブ部、２６…第１圧力センサ、２７…第２圧力センサ、２８…第３圧力センサ、３２，３４…凹部、３５…永久磁石、３６…穿刺針、７１…位置判定部（第１判定手段）、７２…圧力判定部（第２判定手段）、７８…ＬＣＤパネル（第１、第２報知手段）、８５…スピーカ（第１、第２報知手段）、１２０…第２長軸用プローブ部

本発明の超音波画像診断装置は、血管の延出方向に直交する第１断面を示す第１超音波画像を取得する第１のプローブ部と、前記第１のプローブ部と平行に配置され、前記第１断面が得られる位置とは異なる位置で前記血管の延出方向に直交する第２断面を示す第２超音波画像を取得する第２のプローブ部と、前記第１のプローブ部と第２のプローブ部との間に設けられ、前記血管の延出方向に沿った第３断面を示す第３超音波画像を取得する第３のプローブ部とを少なくとも有し、前記第３のプローブ部が、前記第１のプローブ部の長手方向における中心から前記第２のプローブ部の長手方向の中心に亘って配置される超音波プローブと、前記超音波プローブが収納される収納部と、使用者が把持する把持部とを有する装置本体と、前記第１のプローブ部の長手方向に直交する方向に且つ水平面に対して所定の角度で前記第１のプローブ部に向けて下り傾斜する稜線を有し、前記収納部の外側面のうち、少なくとも前記第１のプローブ部の近傍に位置する外側面の下端部に且つ前記第１のプローブ部の長手方向の中心となる位置に設けられて、前記血管に穿刺する穿刺針を支持しながら前記穿刺針の穿刺方向を前記稜線に沿った方向に規制する凹部と、前記装置本体が有する前記把持部の側面のうち、前記第１のプローブ部が配置される収納部の側面に連なる側面に対して取り付けられ、前記超音波プローブが有する前記第１のプローブ部により取得した前記第１超音波画像、前記第２のプローブ部により取得した前記第２超音波画像、及び前記第３のプローブ部により取得した前記第３超音波画像を同時に表示する表示手段と、前記第１超音波画像及び前記第２超音波画像を用いて、各超音波画像における前記血管の中心位置を画像毎に求める位置検出手段と、超音波画像における中心位置と、該超音波画像における前記血管の中心位置とが一致しているか否かの判定を、前記第１超音波画像及び前記第２超音波画像の各々に対して行う第１判定手段と、前記第１判定手段による判定結果に基づき、各超音波画像から得られる前記血管の中心位置が、前記第１超音波画像及び前記第２超音波画像の各々における中心位置に一致したことを報知する第１報知手段と、を備えたことを特徴とする。

ステップＳ１０６は、第１及び第２超音波画像データの各々を用いて血管の中心位置を座標を算出する処理である。ＣＰＵ６１は、第１及び第２超音波画像データに対してテンプレートマッチングを行って血管の位置を特定した後、特定された血管の中心位置の座標を算出する。

ステップＳ１０７は、血管の中心位置のずれ量を算出する処理である。ＣＰＵ６１は、ステップＳ１０６にて求めた血管の中心位置の座標と、超音波画像における中心位置の座標とから、ｘ軸方向における血管の中心位置のずれ量を算出する。なお、ＣＰＵ６１は、第１及び第２超音波画像データの各々を用いて、上記ずれ量を算出する。

Claims (6)

1. 血管の延出方向に直交する第１断面を示す第１超音波画像を取得する第１のプローブ部と、前記第１のプローブ部と平行に配置され、前記第１断面が得られる位置とは異なる位置で前記血管の延出方向に直交する第２断面を示す第２超音波画像を取得する第２のプローブ部と、前記第１のプローブ部と第２のプローブ部との間に設けられ、前記血管の延出方向に沿った第３断面を示す第３超音波画像を取得する第３のプローブ部とを少なくとも有し、前記第３のプローブ部が、前記第１のプローブ部の長手方向における中心から前記第２のプローブ部の長手方向の中心に亘って配置される超音波プローブと、
   前記超音波プローブが収納される収納部と、使用者が把持する把持部とを有し、前記収納部の外側面のうち、少なくとも前記第１のプローブ部の近傍に位置する外側面の下端部で、且つ前記第１のプローブ部の長手方向の中心となる位置に、前記血管に穿刺する穿刺針を支持するとともに、前記穿刺針の穿刺方向を規制する凹部を設けた装置本体と、
   前記装置本体に設けられ、前記第１超音波画像、前記第２超音波画像及び前記第３超音波画像を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする携帯型超音波画像診断装置。
2. 請求項１に記載の携帯型超音波画像診断装置において、
   前記第１超音波画像及び前記第２超音波画像における前記血管の中心位置を求める位置検出手段と、
   前記位置検出手段によって検出された前記血管の中心位置が、前記第１超音波画像及び前記第２超音波画像の中心に一致しているか否かを判定する第１判定手段と、
   前記第１判定手段による判定結果に基づき、前記血管の中心位置が前記第１超音波画像及び前記第２超音波画像の中心に一致したことを報知する第１報知手段と、
   を有することを特徴とする携帯型超音波画像診断装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の携帯型超音波画像診断装置において、
   前記超音波プローブに働く圧力を検出する圧力検出手段を、有し、
   前記表示手段は、前記第１超音波画像、前記第２超音波画像及び前記第３超音波画像を表示する際に、前記圧力を表示することを特徴とする携帯型超音波画像診断装置。
4. 請求項３に記載の携帯型超音波画像診断装置において、
   前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定された圧力となるか否かを判定する第２判定手段と、
   前記第２判定手段による判定結果に基づき、前記圧力検出手段により検出された圧力が予め設定された圧力と一致したことを報知する第２報知手段と、
   を有することを特徴とする携帯型超音波画像診断装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の携帯型超音波画像診断装置において、
   前記装置本体は、前記収納部の内部で、且つ前記凹部の近傍に、前記穿刺針を吸着して、前記穿刺針の穿刺方向を規制する磁性体を有することを特徴とする携帯型超音波画像診断装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の携帯型超音波画像診断装置において、
   前記超音波プローブは、前記第２のプローブ部の外方に、長手方向が前記第３のプローブ部の長手方向と同一となるように配置され、前記第３断面とは異なる位置で、前記血管の延出方向に沿った第４断面を示す第４超音波画像を取得する第４のプローブ部をさらに有することを特徴とする携帯型超音波画像診断装置。

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