JP4555100B2 - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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本発明は、被検体内に挿入される穿刺針の位置を確認する機能を備えた超音波診断装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus having a function of confirming the position of a puncture needle inserted into a subject.
超音波診断装置を用いて得られた被検体、特に人体内の患部の超音波画像を観察しながら、その患部組織の一部を診察用に摘出したり、またはその患部に薬液を注入する目的で、その被検体内の患部に穿刺針を挿入することが行われる。 The purpose of extracting a part of the affected tissue for diagnosis or injecting medicinal solution into the affected part while observing the ultrasonic image of the subject, especially the affected part in the human body, obtained using an ultrasonic diagnostic apparatus Thus, a puncture needle is inserted into the affected area in the subject.
人体内の患部に穿刺針を挿入する際には、超音波診断装置の超音波プローブに、使用する超音波プローブに対応した穿刺針を案内するガイド部材を装着し、そのガイド部材に設けられた案内孔を通して穿刺針を人体内に挿入し、その患部の超音波画像を観ながら、穿刺針を所望の位置に到達させる。 When inserting the puncture needle into the affected part in the human body, a guide member for guiding the puncture needle corresponding to the ultrasonic probe to be used is attached to the ultrasonic probe of the ultrasonic diagnostic apparatus, and the guide member is provided on the guide member. The puncture needle is inserted into the human body through the guide hole, and the puncture needle is made to reach a desired position while observing the ultrasonic image of the affected part.
図6は、従来の超音波診断装置において、穿刺針を人体内に挿入する前に、穿刺針の装着位置を確認する手順を示すフローチャートである。図6において、まず、使用する超音波プローブに対応した穿刺針の通過範囲を示す穿刺ガイドラインがモニタ上に表示される(ステップS601)。次に、作業者に対して、『穿刺針を装着し、水槽など水中に浸した状態で穿刺針の超音波画像が重畳表示された穿刺ガイドライン内に表示されているか確認して下さい』という督促がモニタ上に表示される(ステップS602)。 FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for confirming the mounting position of the puncture needle before the puncture needle is inserted into the human body in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus. In FIG. 6, first, a puncture guideline indicating the passing range of the puncture needle corresponding to the ultrasonic probe to be used is displayed on the monitor (step S601). Next, prompt the operator to confirm that the ultrasound image of the puncture needle is displayed in the superimposed puncture guideline with the puncture needle attached and immersed in water such as a water tank. Is displayed on the monitor (step S602).
このように、従来の超音波診断装置では、穿刺針の装着位置が適正か否かの確認機能は、作業者に対しての始業点検の実施督促表示を行うのみ、または穿刺針の装着位置が適正か否かの確認機能は存在しない形態であった。
しかしながら、従来の超音波診断装置においては、穿刺作業という高度に患者の安全に関わる作業にもかかわらず、穿刺針が作業者により適正に装着されているか否かを判断する機能が不十分なために、作業者のレベルによっては適正に装着されていない状況が起こり得る、という問題があった。 However, in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, the function of determining whether or not the puncture needle is properly attached by the operator is insufficient in spite of the highly puncture work related to the patient safety. In addition, there is a problem that depending on the level of the operator, a situation where the wearer is not properly worn may occur.
また、従来の超音波診断装置においては、穿刺針の装着位置の精度評価を行う際に、穿刺ガイドラインとの相対位置関係を目視による精度で確認しており、精度が定量化されていないため、作業者の熟練度に依存して穿刺針の装着位置にばらつきがあり客観性に欠ける、という問題があった。 In addition, in the conventional ultrasonic diagnostic apparatus, when evaluating the accuracy of the mounting position of the puncture needle, the relative positional relationship with the puncture guideline is confirmed with visual accuracy, and the accuracy is not quantified. Depending on the skill level of the operator, there is a problem that the mounting position of the puncture needle varies and lacks objectivity.
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現した超音波診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and quantitatively and inexpensively evaluates whether or not the position of the puncture needle in the subject is appropriate, and increases the skill level of the operator. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that realizes support for ensuring the safety of puncturing work that does not depend on the object.
前記の目的を達成するため、本発明に係る超音波診断装置は、被検体に対し超音波を送受波し得られた超音波エコー信号に基づいて超音波画像を表示する超音波診断装置であって、被検体に当接されて超音波の送受信を行うとともに、被検体内に挿入される穿刺針を装着する手段を有する超音波プローブと、穿刺針の被検体内への挿入位置を示す2本の穿刺ガイドラインを超音波画像上に重畳表示する手段と、2本の穿刺ガイドライン間の超音波画像の輝度をヒストグラム化して輝度ヒストグラムを算出する手段と、輝度ヒストグラムにおける平均値を算出する手段と、穿刺針を超音波プローブに装着する前と後の輝度ヒストグラムの平均値の差に応じて、穿刺針の装着位置が適正か否かを判断する手段とを備えた構成を有している。 In order to achieve the above object, an ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is an ultrasonic diagnostic apparatus that displays an ultrasonic image based on an ultrasonic echo signal obtained by transmitting and receiving ultrasonic waves to a subject. 2 indicates an ultrasonic probe having means for attaching and receiving a puncture needle to be inserted into the subject, and an insertion position of the puncture needle into the subject. Means for superimposing and displaying the puncture guideline on the ultrasound image, means for calculating the brightness histogram by histogramming the brightness of the ultrasound image between the two puncture guidelines, and means for calculating an average value in the brightness histogram And means for determining whether or not the puncture needle mounting position is appropriate according to the difference between the average values of the luminance histogram before and after the puncture needle is mounted on the ultrasonic probe.
この構成により、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現した超音波診断装置を提供することが可能になる。 With this configuration, it is possible to quantitatively and inexpensively evaluate whether or not the position of the puncture needle in the subject is appropriate, and to realize the support for ensuring the safety of the puncture work that does not depend on the skill level of the operator. An ultrasonic diagnostic apparatus can be provided.
また、本発明に係る超音波診断装置は、穿刺針を超音波プローブに装着した状態で2つの穿刺ガイドライン間の距離を変化させながら輝度ヒストグラム算出手段により算出された輝度ヒストグラムに基づいて、穿刺針の位置精度を算出する手段を備えるものである。 Further, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention is based on the luminance histogram calculated by the luminance histogram calculating means while changing the distance between the two puncture guidelines with the puncture needle attached to the ultrasonic probe. Means for calculating the positional accuracy of the.
この構成により、穿刺針の装着位置の精度を数値で評価することができる。 With this configuration, the accuracy of the attachment position of the puncture needle can be evaluated numerically.
また、本発明に係る超音波診断装置は、穿刺針を超音波プローブに装着した状態で2つの穿刺ガイドライン間を空間的に分割して、該分割された各領域について輝度ヒストグラム算出手段により算出された輝度ヒストグラムに基づいて、分割された各領域における穿刺針の占有割合を比較することで、穿刺針の変形を検知する手段を備えることが好ましい。 Further, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention spatially divides two puncture guidelines with the puncture needle attached to the ultrasonic probe, and the divided regions are calculated by the luminance histogram calculation means. It is preferable to provide means for detecting deformation of the puncture needle by comparing the occupation ratio of the puncture needle in each of the divided areas based on the brightness histogram.
この構成により、被検体内に穿刺針を挿入する前に、穿刺位置の確認工程において穿刺針の変形、例えば曲がり等を予め検知することで、穿刺作業の安全性をより高めることができる。 With this configuration, before inserting the puncture needle into the subject, it is possible to further improve the safety of the puncture operation by detecting in advance the deformation of the puncture needle, such as bending, in the puncture position confirmation step.
本発明によれば、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現した超音波診断装置を提供することが可能になる、という格別な効果を奏する。 According to the present invention, it is quantitatively and inexpensively evaluated whether or not the position of the puncture needle in the subject is appropriate, and support for ensuring the safety of the puncture work independent of the skill level of the operator is realized. It is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that can be provided.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る超音波診断装置の一構成例を示すブロック図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1において、超音波プローブ100には、超音波プローブ100に対応した穿刺針101の案内孔を有する装着部材102(穿刺針の装着手段)が取り付けられる。穿刺作業に入る前の穿刺位置の確認作業として、穿刺位置確認用水槽103の水を被検体とみなして、超音波プローブ100が水面に設置されている。超音波送受信部104は、超音波プローブ100の超音波振動子(不図示)を駆動し、水内で反射して超音波振動子に戻ってきた超音波を受信して受信信号を得る。超音波送受信部104からの受信信号は、画像メモリ105に格納され、画像メモリ105から読み出された受信信号は、ディジタル・スキャン・コンバータ(DSC)106により超音波画像に変換されてモニタ107に表示される。
In FIG. 1, an attachment member 102 (a puncture needle attachment means) having a guide hole for a
システム制御部108は、穿刺針の被検体内への挿入位置を示す2本の穿刺ガイドラインをDSC106を介して超音波画像上に重畳表示する手段と、2本の穿刺ガイドライン間の超音波画像の輝度をヒストグラム化して輝度ヒストグラムを算出する手段と、輝度ヒストグラムにおける平均値を算出する手段と、穿刺針を超音波プローブに装着する前と後の輝度ヒストグラムの平均値の差に応じて、穿刺針の位置が適正か否かを判断する手段として機能する。
The
操作卓109は、後述するが、作業者が、穿刺位置の確認開始、超音波プローブ100の設置終了、穿刺針101の挿入終了などの入力を行うものである。
As will be described later, the
図2Aは、穿刺ガイドライン201が超音波画像としての穿刺針202と重畳表示される様子を示すモニタ107の表示例である。
FIG. 2A is a display example of the
次に、以上のように構成された本実施の形態による超音波診断装置の動作について、図1に加えて、図2B、図2Cおよび図3を参照して説明する。 Next, the operation of the ultrasound diagnostic apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. 2B, 2C, and 3 in addition to FIG.
図2Bは、穿刺位置の確認時(穿刺針無し)のモニタ107の表示例および輝度ヒストグラムL1を示す図で、図2Cは、穿刺位置の確認時(穿刺針有り)のモニタ107の表示例および輝度ヒストグラムL2を示す図である。図3は、穿刺位置を確認する手順を示すフローチャートである。
2B is a diagram showing a display example of the
図3において、操作卓109からの穿刺位置確認入力によって手順が開始される。
In FIG. 3, the procedure is started by a puncture position confirmation input from the
穿刺針101(図2Aの202)の装着位置の範囲を示す2本の穿刺ガイドライン201(図2A)は、システム制御部108によって、現在選択されている超音波プローブ100に対応したものが表示される(ステップS301)。
The two puncture guidelines 201 (FIG. 2A) indicating the range of attachment positions of the puncture needle 101 (202 in FIG. 2A) are displayed by the
システム制御部108によって、穿刺位置確認用水槽103への超音波プローブ100の設置の督促表示がモニタ107上に出される(ステップS302)。
The
この時点で、操作卓109からの設置終了入力待ちの状態となる(ステップS303)。作業者は、超音波プローブ100の設置が終了すると、操作卓109から設置終了を入力すると、システム制御部108は、図2Bの画面例に示す2つの穿刺ガイドライン201内領域の超音波画像の輝度ヒストグラムL1を計算をする(ステップS304)。
At this time, it is in a state of waiting for an installation end input from the console 109 (step S303). When the operator finishes the installation of the
次に、システム制御部108によって、穿刺針101(202)の挿入の督促表示がモニタ107上に出される(ステップS305)。
Next, the
この時点で、操作卓109からの挿入終了入力待ちの状態となる(ステップS306)。作業者は、超音波プローブ100に取り付けられた装着部材102の案内孔を介して穿刺針101の挿入が終了すると、操作卓109から挿入終了を入力する。
At this time, it is in a state of waiting for an insertion end input from the console 109 (step S306). When the operator finishes inserting the
システム制御部108は、操作卓109から挿入終了入力を受けると、図2Cに示す2つの穿刺ガイドライン201内領域の超音波画像の輝度ヒストグラムL2を計算をする(ステップS307)。
Upon receiving the insertion end input from the
次に、システム制御部108は、穿刺針の位置を表す、ステップS304で算出された輝度ヒストグラムL1における平均値ave(L1)(図2Bでは、0.27)とステップS307で算出された輝度ヒストグラムL2における平均値ave(L2)(図2Cでは、0.55)との差LD(=0.28)を算出する(ステップS308)。
Next, the
システム制御部108は、ステップS308で算出されたL1とL2の平均値の差LDが、予め設定される輝度差閾値LDth(例えば、0.2)より大きいか否かを判断し(ステップS309)、LD>LDthである場合(Yes)、穿刺針202が2つの穿刺ガイドライン201内領域に適正に挿入されていると判定し、正常表示(「穿刺針が正しく挿入されています」)を出力し(ステップS310)、穿刺位置の確認作業を終了する。
The
一方、ステップS309の判断でLD≦LDthである場合(No)、システム制御部108は、穿刺針202が2つの穿刺ガイドライン201内領域に挿入されていないと判定し、エラー表示(「穿刺針が正しく挿入されていません」)を出力し(ステップS311)、ステップS302へ戻り、作業者に穿刺針101の装着の確認を促し、適正になるまでステップS302からS311を繰り返す。
On the other hand, if LD ≦ LDth is determined in step S309 (No), the
以上の手順で穿刺針101の装着位置の評価がなされる。
The mounting position of the
以上のように、本実施の形態によれば、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現した超音波診断装置を提供することが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, it is quantitatively and inexpensively evaluated whether or not the position of the puncture needle in the subject is appropriate, and puncture work that does not depend on the skill level of the operator. It is possible to provide an ultrasonic diagnostic apparatus that realizes support for ensuring safety.
(第2の実施の形態)
図4Aおよび図4Bは、本発明の第2の実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するためのモニタ107(図1)の表示例を示す模式図である。なお、本実施の形態による超音波診断装置は、図1に示す第1の実施の形態と同じ構成を有するものとする。
(Second Embodiment)
4A and 4B are schematic views showing display examples of the monitor 107 (FIG. 1) for explaining the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the second embodiment of the present invention. It is assumed that the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.
本実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、システム制御部108が、第1の実施の形態の機能に加えて、穿刺針101を超音波プローブ100に装着した状態で2つの穿刺ガイドライン間の距離を変化させながら算出した輝度ヒストグラムに基づいて、穿刺針101の位置精度を算出する手段としても機能する点にある。
This embodiment differs from the first embodiment in that the
図4Aに示すような2つの穿刺ガイドライン間の距離D1において、システム制御部108が、第1の実施の形態で説明したように、輝度ヒストグラムから平均値を算出し、次に、2つの穿刺ガイドライン間の距離をD2(D2<D1)に変化させて、輝度ヒストグラムから平均値を算出する。2つの穿刺ガイドライン間の距離がD1である場合とD2である場合とで、穿刺針101の輝度占有割合が変化するため、輝度ヒストグラムにおける平均値を比較することで、穿刺針101の装着位置の精度を算出することができる。
At the distance D1 between the two puncture guidelines as shown in FIG. 4A, the
以上のように、本実施の形態によれば、穿刺針の装着位置の精度を数値で評価することができる。 As described above, according to the present embodiment, the accuracy of the attachment position of the puncture needle can be evaluated numerically.
(第3の実施の形態)
図5は、本発明の第3の実施の形態に係る超音波診断装置の動作を説明するためのモニタ107(図1)の表示例を示す模式図である。なお、本実施の形態による超音波診断装置は、図1に示す第1の実施の形態と同じ構成を有するものとする。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a schematic diagram showing a display example of the monitor 107 (FIG. 1) for explaining the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the third embodiment of the present invention. It is assumed that the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.
本実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、システム制御部108が、第1の実施の形態の機能に加えて、穿刺針101を超音波プローブ100に装着した状態で2つの穿刺ガイドライン間を空間的に分割して(図5では、4分割)、該分割された各領域について算出した輝度ヒストグラムに基づいて、分割された各領域における穿刺針101の占有割合を比較することで、穿刺針101の曲がり等の変形を検知する手段としても機能する点にある。
This embodiment differs from the first embodiment in that the
以上のように、本実施の形態によれば、被検体内に穿刺針を挿入する前に、穿刺位置の確認工程において穿刺針の変形、例えば曲がり等を予め検知することで、穿刺作業の安全性をより高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, before inserting the puncture needle into the subject, the deformation of the puncture needle, such as bending, is detected in advance in the puncture position confirmation step, so that the puncture operation is safe. The sex can be increased.
以上のように、本発明にかかる超音波診断装置は、被検体内への穿刺針の装着位置が適正であるか否かを定量的かつ安価に評価し、作業者の熟練度に依存しない穿刺作業の安全性確保の支援を実現できるという利点を有し、医療機関における病理解析や診療において有用である。 As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus according to the present invention quantitatively and inexpensively evaluates whether or not the position of the puncture needle in the subject is appropriate, and does not depend on the skill level of the operator. It has the advantage of providing support for ensuring work safety, and is useful for pathological analysis and medical treatment in medical institutions.
100 超音波プローブ
101 穿刺針
102 穿刺針の装着部材
103 穿刺位置確認用水槽
104 超音波送受信制御部
105 画像メモリ
106 DSC
107 モニタ
108 システム制御部
109 操作卓
DESCRIPTION OF
107
Claims (3)
前記被検体に当接されて超音波の送受信を行うとともに、前記被検体内に挿入される穿刺針を装着する手段を有する超音波プローブと、
前記穿刺針の前記被検体内への挿入位置を示す2本の穿刺ガイドラインを超音波画像上に重畳表示する手段と、
前記2本の穿刺ガイドライン間の超音波画像の輝度をヒストグラム化して輝度ヒストグラムを算出する手段と、
前記輝度ヒストグラムにおける平均値を算出する手段と、
前記穿刺針を前記超音波プローブに装着する前と後の前記輝度ヒストグラムの平均値の差に応じて、前記穿刺針の装着位置が適正か否かを判断する手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置。 An ultrasound diagnostic apparatus that displays an ultrasound image based on an ultrasound echo signal obtained by transmitting and receiving ultrasound to and from a subject,
An ultrasound probe having means for attaching and receiving a puncture needle to be inserted into the subject while transmitting and receiving ultrasound in contact with the subject;
Means for superimposing and displaying on the ultrasound image two puncture guidelines indicating the insertion position of the puncture needle into the subject;
Means for calculating a luminance histogram by histogramming the luminance of the ultrasonic image between the two puncture guidelines;
Means for calculating an average value in the luminance histogram;
Means for determining whether or not the puncture needle mounting position is appropriate according to the difference between the average values of the luminance histogram before and after the puncture needle is mounted on the ultrasonic probe. Ultrasound diagnostic device.
The two puncture guidelines are spatially divided while the puncture needle is attached to the ultrasonic probe, and based on the luminance histogram calculated by the luminance histogram calculation means for each of the divided areas, The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising means for detecting deformation of the puncture needle by comparing the occupation ratio of the puncture needle in each of the divided areas.
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