JP4789644B2

JP4789644B2 - 超音波診断装置

Info

Publication number: JP4789644B2
Application number: JP2006036624A
Authority: JP
Inventors: 雅山本
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2006-02-14
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2026-02-14
Also published as: JP2007215586A

Description

本発明は、被検体の体内に小線源を留置する小線源治療（ブラキセラピー）に好適な超音波診断装置に関する。

小線源治療とは小線源と呼ばれる小さな放射性物質を治療対象となる臓器に挿入及び留置して行う放射線治療である。
従来の超音波診断装置を用いた前立腺における小線源治療では、超音波探触子により被検体を走査して前立腺を含む超音波断層画像を表示させ、超音波探触子を移動及び回転させて小線源留置用針を超音波断層画像に表示させ、適当な超音波断層画像を選出する。尚、小線源留置用針は、超音波探触子とともに治療治具を構成するテンプレートのガイド孔にガイドされ、当該超音波探触子の長手方向に平行な方向に挿入される。
操作者は、小線源留置用針が表示された断層画像を目視しながら小線源留置用針を軸方向に移動させ、適当な個所に当該小線源留置用針の先端が位置づけられたときに、当該小線源留置用針の先端から小線源を順次留置する（例えば、特許文献１）。

特表２００２−５０９５１７号公報

しかしながら、従来の超音波断層画像の目視による小線源の留置では、前立腺癌治療を例に取ると、操作者により尿道や直腸への小線源の留置は回避されていたが、留置個所に血管が存在するかどうかの判定は、断層画像からでは困難であった。血管に小線源が留置されると、小線源は血管内を移動して治療対象である臓器から離れてしまうため、本来の治療目的が果たされず、患者も無用な放射線を被爆することになる。従って、小線源の留置位置に血管が存在するかどうかを確実に判定することが重要となる。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、小線源治療の効率性及び安全性を向上させることを可能とする超音波診断装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために本発明は、固定台に支持され被検体との間で超音波の送受信を行う超音波探触子と、前記被検体の体内に小線源を留置する小線源留置用針と、前記固定台に支持され前記超音波探触子の長手方向に移動可能に前記小線源留置用針をガイドするガイド孔を有するテンプレートと、前記超音波探触子からの出力信号に基づいて断層像を再構成する画像処理手段と、前記断層像を表示する画像表示部と、を備える超音波診断装置であって、前記画像処理手段により取得した前記断層像を解析して前記小線源留置用針の先端位置を監視する監視手段と、前記監視手段により取得した前記小線源留置用針の先端位置の停止を確認する停止確認手段と、前記停止確認手段による停止確認後、前記監視手段により取得した前記小線源留置用針の先端位置に基づいて、前記小線源を留置する小線源留置予想位置を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した前記小線源留置予想位置に血管が存在するか否かを判定する判定手段と、を具備することを特徴とする超音波診断装置である。

判定手段は、小線源留置予想位置におけるドプラ情報（カラードプラ情報を含む）を取得して欠陥が存在するかどうかを判定する。ここで、判定手段は、前記小線源留置予想位置が点として指定される場合には前記点ごとのドプラ情報を用いて、前記小線源留置予想位置が領域として指定される場合には前記領域ごとのドプラ情報を用いて、前記小線源留置予想位置に血管が存在するか否かを判定する。ドプラ情報による判定とは、例えば、パルス状の超音波を発射してその反射波の周波数偏移を検出することによって、特定部位に血流（血管）があるかどうかを判定するものである。また、カラードプラ情報は、例えば、パルス状の超音波を発射しながら断層面上をスキャンし、断層面上の周波数偏移を二次元カラー分布表示するものであり、そのカラー表示の存在が血流の存在を示すものである。

更に、本超音波診断装置の前記画像処理手段は、前記断層像に、同じ箇所の前記領域ごとのドプラ情報を一定時間重畳して表示させる。

このように、本超音波診断装置によれば、小線源留置予想位置に血管が存在するかどうかを判定することができ、血管内に小線源を挿入することを防止し、患者に対して確実かつ安全な小線源治療を提供することができる。

以下に、添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波診断装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明および添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

図１は、本発明の本実施の形態に係る超音波診断装置１の概略構成を示す図であり、図２は超音波診断装置１のブロック構成図である。
図１は超音波診断装置１の１例を示すが、超音波診断装置１は、大別して、治療治具２、処理装置５、画像表示部６から構成される。治療治具２と画像表示部６は、処理装置５（装置本体）に接続されている。

治療治具２は、探触子３、小線源留置用針４、テンプレート７、固定台８等から構成される。探触子３は複数の超音波振動子群が内蔵されており、固定台８に対して可動なように取り付けられ、その長手方向に前後の移動、及び該長手方向に平行な軸に対してある範囲で回動できる。探触子３は、操作者等により被検体３１に当接され、適当な位置において超音波を送受信することによって得られた断層画像信号を処理装置５に送信する。

テンプレート７はその主面が探触子３の長手方向に直交するように配置され、固定台８に固定支持され、その主面にはマトリクス状に形成されたガイド孔７Ａを有するグリッドテンプレートである。

小線源留置用針４は、テンプレート７に設けられたガイド孔７Ａに挿入支持され、操作者によって操作される。ガイド孔７Ａによって小線源留置用針４の位置情報が特定され、その位置情報は処理装置５に送信される。また、位置情報は操作者がパネル２５から入力することも可能である。

処理装置５及び画像表示部６については図２に示すブロック構成図を用いて以下に説明する。
図２に示すように、処理装置５は、超音波送受信部１２、ドプラ演算部１３、カラードプラ演算部１４、表示情報構成部１５、針先端位置解析部１７、小線源留置予想位置算出部１８、留置予想位置算出基準値管理部１９、治療計画部２０、小線源留置予想位置血管有無判定部２１、音声情報作成部２２、音声出力部２３等からなる。

超音波送受信部１２は、探触子３を駆動して超音波を送信し、得られた反射エコー信号を入力として超音波断層画像を作成する。ドプラ演算部１３は指定されたドプラサンプル点におけるドプラ情報を取得し算出する。カラードプラ演算部１４は、指定された領域の複数の点における速度情報をカラー化するカラードプラ情報を取得し、カラードプラ像という２次元カラー分布を算出する。針先端位置解析部１７は、超音波断層画像上における針先端位置を算出する。

留置予想位置算出基準管理部１９は、小線源留置用針４が操作された場合の小線源留置予想位置を算出するための基準値を管理する。小線源留置予想位置算出部１８は、針先端位置解析部１７により算出された針先端位置と、留置予想位置算出基準値管理部１９で管理される留置予想位置算出基準値とから、小線源の留置予想位置を算出する。

治療計画部２０は、治療計画に従って小線源を留置する位置を計画し、計画に使用した超音波断層画像上の撮像対象物のある点（基点）と、実際の治療時の超音波断層画像の同一対象物との位置関係を合わせることにより、治療時の超音波断層画像上での小線源の留置計画位置を把握する手段を有する。基点は、例えば、超音波断層画像上に撮像された前立腺の基底先端部とすればよい。

小線源留置予想位置血管有無判定部２１は、小線源留置予想位置算出部１８によって算出された小線源留置予想位置における、ドプラ演算部１３或いはカラードプラ演算部１４によって算出されたドプラ情報から、当該小線源留置予想位置に血管が存在するかどうかの判定を行う。

音声情報作成部２２は、ドプラ情報のドプラ音の作成や、小線源留置予想位置血管有無判定部２１によって血管があると判定された場合に、警報や警告といった音声情報を作成し、音声出力部２３はその音声情報を出力する。

治療計画部２０は、小線源留置用針４の進入経路をシミュレーションしておき、小線源留置予想位置血管有無判定部２１は、その進入経路上にドプラ情報が存在するか否かを判定し、ドプラ情報が存在すると判定すると、音声出力部２３に対して警告等を発するように指示することも可能である。

表示情報構成部１５は、超音波送受信部によって作成された超音波断層画像、ドプラ演算部１３により算出されたドプラ像、カラードプラ演算部１４によって算出されたカラードプラ画像、小線源留置予想位置、小線源留置計画位置、小線源留置予想位置血管有無判定部２１による判定結果等を取得し、表示情報を構成する。
画像表示部６は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置であり、表示情報構成部１５によって作成、構成された表示情報を基に画面表示を行う。

ここで、小線源留置予想位置に血管が存在するかどうかを判定する情報として、ドプラ情報を得るか、カラードプラ情報を得るかは、小線源留置予想位置の指定方法により決定される。
図３、図４は、小線源留置用針４の針４１の先端位置と留置予想位置の関係を示す図である。

図３に示すように、針４１の先端位置から距離Ｘ［ｍｍ］の位置Ｐ１が小線源留置予想位置であるとした場合、ドプラ演算部１３は、位置Ｐ１をサンプル点として設定し、位置Ｐ１においてドプラ情報を取得する。

一方、図４に示すように、針４１の先端位置からＸ［ｍｍ］の位置を中心に半径ｈ［ｍｍ］の円の領域Ｓ１を小線源留置予想位置として指定する場合、即ち、小線源留置予想位置が２次元の領域として指定される場合は２次元のカラー分布を示すカラードプラ情報を取得して判定を行うことが推奨される。

次に、超音波診断装置１による血管存在の判定動作について説明する。
図５は、ドプラ情報を取得して判定する場合の超音波診断装置１の動作を示す概略フローチャートである。

針先端位置解析部１７は、超音波送受信部１２によって作成された超音波断層画像を解析し、針及び針先端位置を取得して針先端位置を常に監視し、針先端位置が停止したことを確認する（ステップ２０１）。

針先端位置解析部１７が針先端位置の停止を確認すると、小線源留置予想位置算出部１８は、留置予想位置算出基準管理部１９から小線源留置予想位置算出基準値を取得し（ステップ２０２）、前記基準値と針先端位置とから小線源留置予想位置を算出する（ステップ２０３）。

ドプラ演算部１３は、小線源留置予想位置算出部１８から小線源留置予想位置を取得して、その予想位置におけるドプラ情報を取得する（ステップ２０４）。小線源留置予想位置血管有無判定部２１は、小線源留置予想位置におけるドプラ情報を取得し、そのドプラ情報が血管によるものかどうかを判定する（ステップ２０５）。

ステップ２０５において、ドプラ情報が血管によるものであり、留置予想位置に血管の存在が確認された場合、音声情報作成部２２は警告音声情報等を作成し、音声出力部２３はその警告音声情報を元に警告等を発生する（ステップ２０６）。

（ステップ２０１）
超音波送受信部１２は、被検体３１に当接した探触子３を駆動して超音波を送受信し、超音波断層画像を作成する。表示情報構成部１５は、超音波断層画像を取得し、画像表示部６に表示する。
図６は画像表示部６に表示された超音波断層画像５３の一例を示す。画像表示部６の表示画面５１には、小線源留置用針４の針４１の先端位置の超音波断層画像５３が表示される。

針先端位置解析部１７は、超音波送受信部１２によって作成された超音波断層画像５３を解析し、針４１及びその針４１の先端位置を常に監視して、針先端位置が停止したことを確認する。針先端位置が停止したかどうかの判断は、例えば、針先端位置が一定時間変化しないかを検出してもよいし、断層面上に設けた基準点との位置関係が一定時間変化しないことを検出してもよい。この場合の「一定時間」は任意に設定可能である。

（ステップ２０２〜ステップ２０６）
次に、針先端位置解析部１７が針先端位置の停止を確認すると、小線源留置予想位置算出部１８は、留置予想位置算出基準管理部１９から小線源留置予想位置算出基準値を取得し、その基準値と針先端位置とから小線源留置予想位置を算出する。小線源留置予想位置血管有無判定部２１は小線源留置予想位置をドプラ情報を取得するサンプル点として設定し、ドプラ演算部１３から該サンプル点におけるドプラ情報を取得する。

図７は、表示画面５１に表示された超音波断層画像５５を示す図である。超音波断層画像５５において、針４１の先端位置の前面の小線源留置予想位置にドプラカーソルを合わせるなどして、小線源留置予想位置がドプラ情報のサンプル点４３と設定されると、ドプラ演算部１３はサンプル点４３におけるドプラ情報を取得する。

図８はドプラ情報表示画面の一例を示す図である。表示画面５１には、例えば、サンプル点を含んだ超音波断層画像６３とドプラ像６５が表示される。ドプラ演算部１３は、サンプル点４３におけるドプラ情報を解析し、サンプル点における血流の流速を算出し、ＦＦＴ波形などを求める。表示情報構成部１５は、ドプラ演算部１３から取得したドプラ情報を元にドプラ像６５を表示画面５１に出力する。例えば、ドプラ像６５は、縦軸が流速、横軸が時間を表すＦＦＴ波形であり、この場合周期的に変化する波形であることがわかる。

小線源留置予想位置血管有無判定部２１は、ドプラ演算部１３から小線源留置予想位置におけるドプラ情報を取得して、予想位置における血管の有無を判定する。
この場合では、ドプラ像６５からもわかるように、ＦＦＴ波形の流速が周期的に変化する波形であるので、小線源留置予想位置血管有無判定部２１はサンプル点４３に動脈が存在すると判定する。また、例えばＦＦＴ波形の流速がほぼ一定の定常流である場合、小線源留置予想位置血管有無判定部２１はサンプル点に静脈が存在すると判定する。

こうして、小線源留置予想位置血管有無判定部２１は小線源留置予想位置であるサンプル点４３に血管があると判定し、音声出力部２３は警告音や警告メッセージ等を発して警告する。

次に、カラードプラ情報を用いた超音波診断装置１による血管存在の判定動作について説明する。
図９は、カラードプラ情報を取得して判定する場合の超音波診断装置１の動作を示す概略フローチャートである。

操作者によりカラー像表示がＯＮとされると、カラードプラ演算部１４が作動し、断層面上のカラードプラ像表示がＯＮとなる（ステップ３０１）。
針先端位置解析部１７は、超音波送受信部１２によって作成された超音波断層画像を解析し、針及び針先端位置を取得して針先端位置を常に監視し、針先端位置が停止したことを確認する（ステップ３０２）。

針先端位置解析部１７が針先端位置の停止を確認すると、小線源留置予想位置算出部１８は、留置予想位置算出基準管理部１９から小線源留置予想位置算出基準値を取得し（ステップ３０３）、前記基準値と針先端位置とから小線源留置予想位置を算出する（ステップ３０４）。

小線源留置予想位置血管有無判定部２１は、小線源留置予想位置にカラードプラ情報が存在するかどうかを判定し（ステップ３０５）、カラードプラ情報が存在する場合、留置予想位置に血管が存在すると判断され、音声情報作成部２２は警告音声情報等を作成し、音声出力部２３はその警告音声情報を元に警告等を発生する（ステップ３０６）。

（ステップ３０１、ステップ３０２）
断層面においてカラードップラ情報を得るために、カラードプラ演算部１４を作動させ、カラー表示をＯＮとする。即ち、小線源の治療はカラードプラ像を表示しながら行われる。

超音波送受信部１２は、被検体３１に当接した探触子３を駆動して超音波を送受信し、超音波断層画像を作成する。表示情報構成部１５は、超音波送受信部１２から超音波断層画像を取得し、カラードプラ演算部１４からカラードプラ像を取得して、画像表示部６に表示する。

図１０は画像表示部６に表示された超音波断層画像８３の一例を示す。画像表示部６の表示画面７１には、小線源留置用針４の針４１の先端位置の超音波断層画像８３にカラードプラ像８５ａ、８５ｂ、８５ｃが重ねて表示される。

針先端位置解析部１７は、超音波送受信部１２によって作成された超音波断層画像８３を解析し、針４１及びその針４１の先端位置を常に監視して、針先端位置が停止したことを確認する。針先端位置が停止したかどうかの判断は、前述したとおりである。

（ステップ３０３〜ステップ３０６）
次に、針先端位置解析部１７が針先端位置の停止を確認すると、小線源留置予想位置算出部１８は、留置予想位置算出基準管理部１９から小線源留置予想位置算出基準値を取得し、その基準値と針先端位置とから小線源留置予想位置を算出する。小線源留置予想位置血管有無判定部２１は小線源留置予想位置におけるカラードプラ情報を取得する。

カラードプラ像は血流のある場所に表示されるため、小線源留置予想位置血管有無判定部２１は、指定された小線源予想位置にカラードプラ像があればその個所に血管があると判定し、カラードプラ像が無ければ血管が無いと判定する。

図１１は、小線源留置予想位置９１を表す音波断層画像８４を示す図である。図１１に示す超音波断層画像８４において、小線源留置予想位置９１にはカラードプラ像８５ｂが存在することがわかる。従って、小線源留置予想位置血管有無判定部２１は小線源留置予想位置９１に血管があると判定し、音声出力部２３は警告音や警告メッセージ等を発して警告する。

尚、血管の有無を判定する場合に、ドプラ情報、カラードプラ情報の両方を取得してもよい。
例えば、図３に示す位置Ｐ１において、カラードプラ像があるかどうかを判定することも可能である。
また図４に示すように小線源留置予想位置が２次元の場合、領域Ｓ１の中心や、領域Ｓ１の外周にサンプル点を設定し、そのサンプル点におけるドプラ情報を取得してもよいし、領域Ｓ１内にサンプル点を移動させ、その点におけるドプラ情報を順次取得してもよい。

また、小線源留置予想位置の指定方法は、図３、図４に示す方法に限られず、例えば、表示された超音波断層画像においてＸ、Ｙの矩形領域を予想位置として指定してもよい。

また、微細血管が存在する場合など、カラードップラ像が現れたり消えたりして判定しにくい場合には、同じ個所のカラードプラ情報を一定時間の間重畳して表示させてもよい。

また、本実施の形態では、警告として警告音を発する例について説明したが、警告メッセージ等を画像表示部６に出力させることもできる。

以上説明したように、超音波診断装置１は、小線源留置予想位置を算出し、その予想位置に血管が存在するかどうかを判定し、小線源留置予想位置に血管が存在する場合、操作者に警告する。従って、小線源を血管内に留置することを防ぎ、治療の安全性を確保できる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る超音波診断装置等の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本実施の形態に係る超音波診断装置１の概略構成を示す図超音波診断装置１のブロック構成図留置予想位置Ｐ１を示す図留置予想位置Ｓ１（領域）を示す図ドプラ情報を用いた血管の存在判定処理の概略フローチャート超音波断層画像５３を示す図ドプラ情報のサンプル点４３を含む超音波断層画像５５を示す図ドプラ像６３表示を含む表示画面５１を示す図カラードプラ情報を用いた血管の存在判定処理の概略フローチャートカラードプラ像表示をＯＮとした超音波断層画像８３を示す図留置予想位置９１を含む超音波断層画像８４を示す図

符号の説明

１………超音波診断装置
２………治療治具
３………探触子
４………小線源留置用針
５………処理装置
６………画像表示部
１２………超音波送受信部
１３………ドプラ演算部
１４………カラードプラ演算部
１５………表示情報構成部
１７………針先端位置解析部
１８………小線源留置予想位置算出部
１９………留置予想位置算出基準値管理部
２０………治療計画部
２１………小線源留置予想位置血管有無判定部
２２………音声情報作成部
２３………音声出力部
２５………操作パネル
３１………被検体

Claims

固定台に支持され被検体との間で超音波の送受信を行う超音波探触子と、前記被検体の体内に小線源を留置する小線源留置用針と、前記固定台に支持され前記超音波探触子の長手方向に移動可能に前記小線源留置用針をガイドするガイド孔を有するテンプレートと、前記超音波探触子からの出力信号に基づいて断層像を再構成する画像処理手段と、前記断層像を表示する画像表示部と、を備える超音波診断装置であって、
前記画像処理手段により取得した前記断層像を解析して前記小線源留置用針の先端位置を監視する監視手段と、
前記監視手段により取得した前記小線源留置用針の先端位置の停止を確認する停止確認手段と、
前記停止確認手段による停止確認後、前記監視手段により取得した前記小線源留置用針の先端位置に基づいて、前記小線源を留置する小線源留置予想位置を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出した前記小線源留置予想位置に血管が存在するか否かを判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする超音波診断装置。
前記判定手段は、前記小線源留置予想位置が点として指定される場合には前記点ごとのドプラ情報を用いて、前記小線源留置予想位置が領域として指定される場合には前記領域ごとのドプラ情報を用いて、前記小線源留置予想位置に血管が存在するか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の超音波診断装置。
前記画像処理手段は、前記断層像に、同じ箇所の前記領域ごとのドプラ情報を一定時間重畳して表示させることを特徴とする請求項２記載の超音波診断装置。