JP6585352B2 - Ultrasonic observation apparatus, ultrasonic endoscope, ultrasonic diagnostic system, operation method of ultrasonic observation apparatus, and operation program of ultrasonic observation apparatus - Google Patents
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本発明は、超音波を用いて観測対象の組織を観測する超音波観測装置、超音波内視鏡、超音波診断システム、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムに関する。 The present invention relates to an ultrasonic observation apparatus, an ultrasonic endoscope, an ultrasonic diagnostic system, an operation method of an ultrasonic observation apparatus, and an operation program for the ultrasonic observation apparatus that observe an observation target tissue using ultrasonic waves.
観測対象である生体組織または材料の特性を観測するために、超音波を適用することがある。具体的には、観測対象に超音波を送信し、その観測対象によって反射された超音波エコーに対して所定の信号処理を施すことにより、観測対象の特性に関する情報を取得する。 Ultrasound may be applied to observe the characteristics of the biological tissue or material that is the object of observation. Specifically, ultrasonic waves are transmitted to the observation target, and predetermined signal processing is performed on the ultrasonic echoes reflected by the observation target, thereby acquiring information related to the characteristics of the observation target.
超音波を用いて被検体内の組織を診断する超音波診断システムでは、被検体の関心部位に穿刺を行うための処置具である穿刺針を用いることがある。穿刺針を使用する場合には、その針先の位置をリアルタイムで確認しながら関心部位に正確に穿刺することが非常に重要である。 In an ultrasound diagnostic system that diagnoses a tissue in a subject using ultrasound, a puncture needle that is a treatment tool for puncturing a site of interest of the subject may be used. When using a puncture needle, it is very important to accurately puncture the site of interest while checking the position of the needle tip in real time.
従来、穿刺針を関心部位へ正確に穿刺するための技術として、モニタ上で関心部位と針先とを結ぶ直線を表示し、穿刺針の関心部位への穿刺方向をガイドする技術が開示されている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, as a technique for accurately puncturing a puncture needle into a site of interest, a technique for displaying a straight line connecting the site of interest and the needle tip on a monitor and guiding the puncture direction of the puncture needle to the site of interest has been disclosed. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1が開示する技術では、モニタ上に表示された直線を確認しながら術者が穿刺方向を調整しなければならず、所望の位置に穿刺針を穿刺することが困難な場合があった。
However, in the technique disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、穿刺針による関心部位への穿刺を容易に行うことができる超音波観測装置、超音波内視鏡、超音波診断システム、超音波観測装置の作動方法および超音波観測装置の作動プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an ultrasonic observation apparatus, an ultrasonic endoscope, an ultrasonic diagnostic system, and an ultrasonic observation apparatus that can easily puncture a region of interest with a puncture needle It is an object of the present invention to provide an operation method of the above and an operation program of an ultrasonic observation apparatus.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る超音波観測装置は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信するとともに、穿刺針を挿通して先端から突出可能であり、所定の軸方向に対して起上して前記穿刺針の突出方向を規制する規制部材を備えた超音波内視鏡に接続可能な超音波観測装置であって、前記超音波内視鏡が受信した超音波信号に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部と、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置と、前記超音波画像における前記穿刺針の突出位置とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an ultrasonic observation apparatus according to the present invention transmits ultrasonic waves to an observation target, receives ultrasonic waves reflected by the observation target, and sets a puncture needle. An ultrasonic observation apparatus that can be inserted and protruded from a distal end and that can be connected to an ultrasonic endoscope provided with a regulating member that rises in a predetermined axial direction and regulates the protruding direction of the puncture needle. A puncture position detector for detecting a puncture position of the puncture needle at a site of interest in an ultrasonic image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic endoscope, and the puncture position detected by the puncture position detector And a restricting member control unit that controls the protruding direction of the puncture needle by the restricting member based on the protruding position of the puncture needle in the ultrasonic image.
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記規制部材制御部は、前記穿刺位置と前記突出位置とに基づいて前記規制部材の起上角度を算出することを特徴とする。 In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the restricting member control unit calculates a rising angle of the restricting member based on the puncture position and the protruding position.
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、当該超音波観測装置に接続された前記超音波内視鏡を識別する識別部をさらに備え、前記規制部材制御部は、前記識別部の識別結果に応じた前記突出位置に基づいて前記穿刺針の突出方向を制御することを特徴とする。 The ultrasonic observation apparatus according to the present invention further includes an identification unit that identifies the ultrasonic endoscope connected to the ultrasonic observation apparatus in the above invention, and the regulation member control unit identifies the identification unit. The protruding direction of the puncture needle is controlled based on the protruding position according to the result.
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記穿刺位置検出部は、輪郭抽出処理によって前記関心部位を検出することを特徴とする。 In the ultrasonic observation apparatus according to the present invention as set forth in the invention described above, the puncture position detection unit detects the region of interest by contour extraction processing.
本発明に係る超音波観測装置は、上記発明において、前記超音波画像とともに、前記穿刺位置と前記突出位置との間の距離を、少なくとも前記超音波画像を表示する表示部に表示させる制御を行う制御部をさらに備えたことを特徴とする。 The ultrasonic observation apparatus according to the present invention performs control to display at least a distance between the puncture position and the protruding position on the ultrasonic image display unit together with the ultrasonic image in the above invention. A control unit is further provided.
本発明に係る超音波内視鏡は、穿刺針を先端から突出可能な超音波内視鏡であって、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子と、所定の軸方向に対して起上可能であり、前記穿刺針の突出方向を規制する規制部材と、前記超音波振動子が受信した超音波に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部と、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置と、前記超音波画像における前記穿刺針の突出位置とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御部と、を備えた超音波観測装置の制御のもと、前記規制部材を起上させる動作部と、を備えたことを特徴とする。 An ultrasonic endoscope according to the present invention is an ultrasonic endoscope capable of projecting a puncture needle from a tip, and transmits an ultrasonic wave to an observation target and receives an ultrasonic wave reflected by the observation target. The ultrasonic transducer, a regulating member that can be raised with respect to a predetermined axial direction and regulates the protruding direction of the puncture needle, and a region of interest in an ultrasonic image based on the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer The puncture position detection unit that detects the puncture position of the puncture needle in the puncture position detection unit, the puncture position detected by the puncture position detection unit, and the puncture position of the puncture needle in the ultrasonic image, the puncture by the restriction member And a control member control unit that controls the protruding direction of the needle, and an operation unit that raises the control member under the control of the ultrasonic observation apparatus.
本発明に係る超音波診断システムは、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信するとともに、穿刺針を挿通して先端から突出可能であり、所定の軸方向に対して起上して前記穿刺針の突出方向を規制する規制部材を備えた超音波内視鏡と、前記超音波内視鏡が受信した超音波信号に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部と、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置と、前記超音波画像における前記穿刺針の突出位置とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御部と、を備えたことを特徴とする。 The ultrasonic diagnostic system according to the present invention transmits an ultrasonic wave to an observation target, receives an ultrasonic wave reflected by the observation target, can be inserted through a puncture needle and protrude from the tip, and has a predetermined axial direction. An ultrasonic endoscope provided with a regulating member that rises relative to the puncture needle and regulates the protruding direction of the puncture needle, and a region of interest in an ultrasonic image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic endoscope The puncture needle by the restriction member based on the puncture position detection unit for detecting the puncture position of the puncture needle, the puncture position detected by the puncture position detection unit, and the protruding position of the puncture needle in the ultrasonic image And a restricting member control unit for controlling the protruding direction of the head.
本発明に係る超音波観測装置の作動方法は、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信するとともに、穿刺針を挿通して先端から突出可能であり、所定の軸方向に対して起上して前記穿刺針の突出方向を規制する規制部材を備えた超音波内視鏡に接続可能な超音波観測装置の作動方法であって、穿刺位置検出部が、前記超音波内視鏡が受信した超音波信号に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部ステップと、規制部材制御部が、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置と、前記超音波画像における前記穿刺針の突出位置とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御ステップと、を含むことを特徴とする。 The method for operating the ultrasonic observation apparatus according to the present invention is capable of transmitting ultrasonic waves to an observation target, receiving ultrasonic waves reflected by the observation target, inserting a puncture needle and projecting from the tip, An ultrasonic observation apparatus connectable to an ultrasonic endoscope provided with a regulating member that rises with respect to the axial direction of the puncture needle and regulates the protruding direction of the puncture needle, wherein the puncture position detector comprises: A puncture position detection unit step for detecting a puncture position of the puncture needle at a site of interest in an ultrasonic image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic endoscope; a regulating member control unit; and the puncture position detection unit And a restricting member control step of controlling the protruding direction of the puncture needle by the restricting member based on the detected puncture position and the protruding position of the puncture needle in the ultrasonic image.
本発明に係る超音波観測装置の作動プログラムは、観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信するとともに、穿刺針を挿通して先端から突出可能であり、所定の軸方向に対して起上して前記穿刺針の突出方向を規制する規制部材を備えた超音波内視鏡に接続可能な超音波観測装置の作動プログラムであって、穿刺位置検出部が、前記超音波内視鏡が受信した超音波信号に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部手順と、規制部材制御部が、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置と、前記超音波画像における前記穿刺針の突出位置とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御手順と、を前記超音波観測装置に実行させることを特徴とする。 The operation program of the ultrasonic observation apparatus according to the present invention transmits an ultrasonic wave to an observation target, receives an ultrasonic wave reflected by the observation target, and can be inserted through a puncture needle and protrude from the tip. Is an operation program of an ultrasonic observation apparatus that can be connected to an ultrasonic endoscope provided with a regulating member that rises with respect to the axial direction of the puncture needle and regulates the protruding direction of the puncture needle, A puncture position detection unit for detecting a puncture position of the puncture needle at a site of interest in an ultrasonic image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic endoscope, a regulating member control unit, and the puncture position detection unit A control member control procedure for controlling the protruding direction of the puncture needle by the control member based on the detected puncture position and the protruding position of the puncture needle in the ultrasonic image is caused to be executed by the ultrasonic observation apparatus. Specially To.
本発明によれば、穿刺針による関心部位への穿刺を容易に行うことができるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to easily puncture a site of interest with a puncture needle.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)を説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態)
図1は、本発明の一実施の形態に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を示す模式図である。同図に示す超音波診断システム1は、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡2と、超音波内視鏡2が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置3と、超音波観測装置3が生成した超音波画像を表示する表示装置4と、被検体の関心部位に穿刺を行うための穿刺針51を有する処置具5と、を備える。
(Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic system including an ultrasonic observation apparatus according to an embodiment of the present invention. An ultrasonic
超音波内視鏡2は、体内に挿入される細長の挿入部20と挿入部20の基端に連設された操作部21と、操作部21の側部から延出したユニバーサルコード22と、を具備して構成されている。
The ultrasonic endoscope 2 includes an
ここで、ユニバーサルコード22の基端部には、光源装置(図示せず)に接続されるコネクタ22が配設されている。コネクタ221からは、カメラコントロールユニット(図示せず)にコネクタ222aを介して接続されるケーブル222と、超音波観測装置3にコネクタ223aを介して着脱自在に接続されるケーブル223と、が延出されている。そして、超音波内視鏡2には、コネクタ223aを介して超音波観測装置3が接続され、さらに、超音波観測装置3を介して表示装置4が接続されている。
Here, a
挿入部20は、先端側から順に、先端硬質部(以下、「先端部」という)201と、先端部201の後端に位置する湾曲部202と、湾曲部202の後端に位置して操作部21に至る細径かつ長尺で可撓性を有する可撓管部203と、が連設されて要部が構成されている。
The
図2は、本発明の一実施の形態に係る超音波診断システムの超音波内視鏡が備える鉗子台の構成を説明する模式図である。先端部201の先端側には、超音波振動子23が配設されている。超音波振動子23よりも基部側において、先端部201には、照明光学系を構成する照明用レンズと、観察光学系の観察用レンズ(ともに図示せず)と、処置具挿通路の導出口および吸引口を兼用する先端開口である鉗子口201aと、鉗子口に配設され、穿刺針51を保持するとともに、穿刺針51の突出方向を規制する鉗子台201b(規制部材)と、が設けられている。鉗子台201bには操作ワイヤが接続され、該操作ワイヤの進退動作によって、処置具挿通路から導出される穿刺針51の導出角度の調整を行えるようになっている。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a forceps table provided in the ultrasonic endoscope of the ultrasonic diagnostic system according to the embodiment of the present invention. An
鉗子台201bは、軸201cのまわりに回転自在に設けられる。軸201cは、先端部201の長手方向と直交する方向に延びる。換言すれば、鉗子台201bは、先端部201の長手方向に対して起上可能となっている。本実施の形態では、鉗子台201bの長手方向(穿刺針51を突出させる方向)が、先端部201の長手方向と平行な位置にある場合を基本位置とする。なお、図2に示す鉗子台201bに限らず、穿刺針51の突出方向を規制可能な部材、例えば、穿刺針51を挿通可能なパイプ状の部材などであってもよい。
The forceps table 201b is rotatably provided around the
図3は、本発明の一実施の形態に係る超音波診断システムの超音波内視鏡が備える鉗子台の構成を説明する模式図であって、鉗子台201bが起上した場合を示す図である。なお、破線Pは、図2における基本位置での鉗子台201bを示している。図3に示すように、鉗子台201bは、この基本位置から起上する(図3参照)。この際、超音波内視鏡2は、基本位置における鉗子台201bの長手軸N1と、起上した際の鉗子台201bの長手軸N2とがなす傾斜角を制御することにより、鉗子台201bの起上量を調整する。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a configuration of a forceps table included in the ultrasonic endoscope of the ultrasonic diagnosis system according to the embodiment of the present invention, and shows a case where the forceps table 201b is raised. is there. A broken line P indicates the forceps table 201b at the basic position in FIG. As shown in FIG. 3, the forceps table 201b rises from this basic position (see FIG. 3). At this time, the ultrasonic endoscope 2 controls the inclination angle formed between the longitudinal axis N1 of the forceps table 201b at the basic position and the longitudinal axis N2 of the forceps table 201b when raised, so that the forceps table 201b Adjust the startup amount.
操作部21には、湾曲部20を所望の方向に湾曲制御するアングルノブ211と、送気および送水操作を行う送気送水ボタン212と、吸引操作を行う吸引ボタン213と、体内に導入する処置具の入口となる処置具挿入口214と、が配設されている。
The
ここで処置具挿入口214は、挿入部20の内部に設けられた処置具挿通チャンネル(図示せず)を介して鉗子口に連通されている。この処置具挿入口214には、超音波用処置具(図示せず)のシースを挿入することが可能となっている。そして、シース内に挿通された穿刺針51を鉗子口201aから突出させることにより、超音波振動子23の観察視野内に穿刺針51を進退可能に配置させることが可能となっている。
Here, the treatment
図4は、本発明の一実施の形態に係る超音波観測装置を備えた超音波診断システムの構成を示すブロック図である。超音波内視鏡2は、先端部201に、超音波観測装置3から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス(音響パルス)に変換して被検体へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号(超音波信号)に変換して出力する超音波振動子23と、鉗子台201bの起上動作を行う鉗子台動作部24と、当該超音波内視鏡2の機種情報(例えば機種IDなど)を記憶する機種情報記憶部25と、を有する。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of an ultrasonic diagnostic system provided with an ultrasonic observation apparatus according to an embodiment of the present invention. The ultrasonic endoscope 2 converts an electrical pulse signal received from the
超音波振動子23は、コンベックス振動子、リニア振動子およびラジアル振動子のいずれでも構わない。超音波内視鏡2は、超音波振動子23をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子23として複数の素子(素子群232)をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。
The
鉗子台動作部24は、例えば、鉗子台201bを起上させるモータが用いられる。鉗子台201bの起上角度は、例えば、モータの回転量により制御する。なお、角度センサを用いて検出結果に基づいてフィードバック制御を行って鉗子台201bの起上角度を調整するものであってもよい。 For example, a motor that raises the forceps table 201b is used for the forceps table operation unit 24. The raising angle of the forceps table 201b is controlled by, for example, the amount of rotation of the motor. Note that feedback control may be performed based on the detection result using an angle sensor to adjust the rising angle of the forceps table 201b.
超音波内視鏡2は、通常は撮像光学系および撮像素子を有しており、被検体の消化管(食道、胃、十二指腸、大腸)、または呼吸器(気管・気管支)へ挿入され、消化管、呼吸器やその周囲臓器(膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等)を撮像することが可能である。また、超音波内視鏡2は、撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡2の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。 The ultrasonic endoscope 2 usually has an imaging optical system and an imaging device, and is inserted into a digestive tract (esophagus, stomach, duodenum, large intestine) or respiratory organ (trachea / bronchi) of a subject for digestion. Images of ducts, respiratory organs and surrounding organs (pancreas, gallbladder, bile duct, biliary tract, lymph node, mediastinal organ, blood vessel, etc.) can be imaged. The ultrasonic endoscope 2 has a light guide that guides illumination light to be irradiated onto the subject during imaging. The light guide has a distal end portion that reaches the distal end of the insertion portion of the ultrasonic endoscope 2 into the subject, and a proximal end portion that is connected to a light source device that generates illumination light.
超音波観測装置3は、送受信部31と、信号処理部32と、画像処理部33と、識別部34と、穿刺位置検出部35と、鉗子台動作制御部36(規制部材制御部)と、入力部37と、制御部38と、記憶部39と、を備える。
The
送受信部31は、超音波内視鏡2と電気的に接続され、所定の波形および送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号(パルス信号)を超音波振動子23へ送信するとともに、超音波振動子23から電気的な受信信号であるエコー信号を受信してデジタルの高周波(RF:Radio Frequency)信号のデータ(以下、RFデータという)を生成、出力する。
The transmission /
送受信部31が送信するパルス信号の周波数帯域は、超音波振動子23におけるパルス信号の超音波パルスへの電気音響変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。
The frequency band of the pulse signal transmitted by the transmission /
送受信部31は、制御部38が出力する各種制御信号を超音波内視鏡2に対して送信するとともに、超音波内視鏡2から識別用のIDを含む各種情報を受信して制御部38へ送信する機能も有する。
The transmission /
信号処理部32は、送受信部31から受信したRFデータをもとにデジタルのBモード用受信データを生成する。具体的には、信号処理部32は、RFデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルのBモード用受信データを生成する。対数変換では、RFデータを基準電圧Vcで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。信号処理部32は、生成した1フレーム分のBモード用受信データを、画像処理部33へ出力する。信号処理部32は、CPU(Central Proccesing Unit)や各種演算回路等を用いて実現される。
The
画像処理部33は、送受信部31から受信したRFデータに基づいて画像データを生成する。画像処理部33は、Bモード用受信データに対して、スキャンコンバーター処理、ゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた信号処理を行うとともに、表示装置4における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってBモード画像データを生成する。スキャンコンバーター処理では、Bモード用受信データのスキャン方向を、超音波のスキャン方向から表示装置4の表示方向に変換する。Bモード画像は、色空間としてRGB表色系を採用した場合の変数であるR(赤)、G(緑)、B(青)の値を一致させたグレースケール画像である。
The
画像処理部33は、信号処理部32からのBモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Bモード用受信データ間の補間処理を施すことによってBモード用受信データ間の空隙を埋め、Bモード画像データを生成する。
The
識別部34は、超音波内視鏡2との接続が検知されると、機種情報記憶部25を参照して機種情報を取得し、接続された超音波内視鏡2の機種を識別する。識別部34は、識別結果を制御部38に出力する。
When the connection with the ultrasound endoscope 2 is detected, the
穿刺位置検出部35は、画像処理部33により生成されたBモード画像をもとに、穿刺対象となる関心部位を検出し、検出した関心部位の穿刺位置を検出する。具体的には、穿刺位置検出部35は、Bモード画像に対して輪郭抽出処理を施して関心部位を検出し、該検出した関心部位(輪郭)の重心を検出して、重心を穿刺位置とする。なお、穿刺位置は、重心のほか、中心や、縁端、入力部37を介して指示された位置を検出して穿刺位置としてもよい。また、関心部位の検出は、上述した輪郭抽出処理のほか、パターンマッチングなどにより関心部位としてもよいし、入力部37を介して入力された領域を関心部位としてもよい。
The puncture
鉗子台動作制御部36は、鉗子台201bの起上角度を算出し、算出した起上角度で鉗子台201bが傾斜するように鉗子台動作部24を制御する。鉗子台動作制御部36は、鉗子台201bの起上角度を算出する角度算出部36aを有する。角度算出部36aは、識別部34により識別された機種のBモード画像における穿刺針51の突出位置と、穿刺位置検出部35が検出した穿刺位置と、に基づく起上角度を算出する。
The forceps table
入力部37は、キーボード、マウス、タッチパネル、トラックボール等のユーザインタフェースを用いて実現され、各種情報の入力を受け付ける。各種情報としては、穿刺針51による関心部位への穿刺を行うための穿刺モードの設定入力情報などが挙げられる。
The input unit 37 is realized using a user interface such as a keyboard, a mouse, a touch panel, and a trackball, and receives input of various types of information. Examples of the various types of information include puncture mode setting input information for puncturing a region of interest with the
制御部38は、超音波診断システム1全体を制御する。制御部38は、演算および制御機能を有するCPUや各種演算回路等を用いて実現される。制御部38は、記憶部39が記憶、格納する情報を記憶部39から読み出し、超音波観測装置3の作動方法に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置3を統括して制御する。なお、制御部38を信号処理部32と共通のCPU等を用いて構成することも可能である。
The
記憶部39は、超音波診断システム1を動作させるための各種プログラム、および超音波診断システム1の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータなどを記憶する。記憶部39は、例えば、超音波内視鏡2の機種ごとの鉗子台の起上角度や、Bモード画像における穿刺針51の突出位置(超音波振動子23と鉗子台201bとの間の距離)を記憶している。
The
また、記憶部39は、超音波診断システム1の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、CD−ROM、DVD−ROM、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
In addition, the
以上の構成を有する記憶部39は、各種プログラム等が予めインストールされたROM(Read Only Memory)、および各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するRAM(Random Access Memory)等を用いて実現される。
The
図5は、以上の構成を有する超音波観測装置3が行う鉗子台201bの起上制御処理の概要を示すフローチャートである。まず、制御部38は、超音波内視鏡2が接続されたことを示す超音波内視鏡接続検出信号があるか否かを判断する(ステップS101)。制御部38は、例えば、超音波内視鏡2と超音波観測装置3とが電気的に接続されていることを示す信号の入力があるか否かで判断する。ここで、制御部38は、超音波内視鏡2が接続されたことを示す超音波内視鏡接続検出信号がない場合(ステップS101:No)、超音波内視鏡接続検出信号の検出動作を繰り返す。
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of the raising control process of the forceps table 201b performed by the
制御部38は、超音波内視鏡2が接続されたことを示す超音波内視鏡接続検出信号がある場合(ステップS101:Yes)、ステップS102に移行する。ステップS102では、識別部34が、接続された超音波内視鏡2の機種情報記憶部25を参照して機種情報を取得し、接続された超音波内視鏡2の機種を識別する。識別部34は、識別結果を制御部38に出力する。
When there is an ultrasonic endoscope connection detection signal indicating that the ultrasonic endoscope 2 is connected (step S101: Yes), the
その後、制御部38は、識別部34からの識別結果をもとに、記憶部39を参照して、接続された超音波内視鏡2の穿刺針51の突出位置(穿刺針突出位置)を取得する(ステップS103)。
Thereafter, the
続いて、制御部38は、入力部37が、穿刺モードに設定する旨の設定入力を受け付けたか否かを判断する(ステップS104)。制御部38は、入力部37が、穿刺モードに設定する旨の設定入力を受け付けていない場合(ステップS104:No)、設定入力の受け付け確認を繰り返す。なお、穿刺モード以外のモード(例えばフローモードなど)の設定入力がある場合は、該設定入力されたモードの設定処理を行う。また、当該穿刺モードは起上角度の算出処理を行うか否かを判断するものであり、術者が起上角度の算出処理を行わずに、穿刺を行う場合もある。
Subsequently, the
制御部38は、入力部37が、穿刺モードに設定する旨の設定入力を受け付けていると判断した場合(ステップS104:Yes)、超音波観測装置3の動作モードを穿刺モードに設定し、ステップS105に移行する。ステップS105〜S108では、穿刺位置検出部35が穿刺針51の穿刺位置を検出し、鉗子台動作制御部36が鉗子台201bの起上角度を算出する。
When the
図6は、本発明の一実施の形態に係る超音波診断システムの角度算出部が行う起上角度算出処理を説明する模式図である。角度算出部36aは、基本位置における鉗子台201bの長手軸N1と対応する第1軸L3と、起上した際の鉗子台201bの長手軸N2とがなす傾斜角を起上角度として算出する。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a startup angle calculation process performed by the angle calculation unit of the ultrasonic diagnostic system according to the embodiment of the present invention. The
穿刺位置検出部35は、画像処理部33により生成されたBモード画像100に対して輪郭抽出処理を施すことにより、穿刺対象となる関心部位Sを検出し、検出した関心部位S(輪郭)の重心を検出して、該重心を穿刺位置(図6に示す穿刺位置P)とする(ステップS105:穿刺位置検出ステップ)。なお、検出した関心領域(穿刺位置)が複数存在する場合、表示装置4に穿刺位置を表示して、術者に選択させるようにしてもよいし、穿刺位置検出部35が予め設定された条件を満たす穿刺位置を選択するものであってもよい。
The puncture
その後、鉗子台動作制御部36は、ステップS103で取得された穿刺針突出位置(図5に示す穿刺針突出位置Q)と、ステップS105で検出された穿刺位置Pとを結ぶ直線L1を生成し、該直線L1の長さを測定することにより、穿刺位置Pと穿刺針突出位置Qとの間の距離を計測する(ステップS106)。具体的には、角度算出部36aが、直線L1の長さを計測後、計測長さにBモード画像の倍率を乗じることにより実際の距離を計測する。なお、角度算出部36aは、直線L1の長さのみ求めるものであってもよい。以後の処理のスケールが揃っていれば、実際の距離であっても、直線L1の長さであってもよい。
Thereafter, the forceps table
続いて、角度算出部36aは、穿刺位置Pと穿刺針突出位置Qとの位置関係をもとに、穿刺位置Pと穿刺針突出位置Qとの間のビーム方向の距離を計測する(ステップS107)。具体的には、角度算出部36aは、直線L1のビーム方向の成分である直線L2を抽出する。直線L2を抽出後、計測長さにBモード画像の倍率を乗じることにより実際の距離を計測する。なお、ここでいう「ビーム方向」とは、超音波の送信方向であって、先端部201の長手方向(挿入部20の挿入軸)と直交する方向のことをいう。本実施の形態では、ビーム方向が、鉗子台201bの基本位置における長手軸N1方向と直交するものとして説明する。
Subsequently, the
角度算出部36aは、直線L1,L2に応じた各距離を計測後、直線L1,L2のなす角度θ0を下式(1)により算出し、基本位置における鉗子台201bの長手軸N1に応じた直線L3と、穿刺位置Pと穿刺針突出位置Qとを結ぶ直線L1であって、穿刺方向を示す直線L1とがなす傾斜角θ1を下式(2)により算出して、傾斜角θ1を鉗子台201bの起上角度とする(ステップS108)。
θ0=arccos(L2/L1) ・・・(1)
θ1=90°−θ0 ・・・(2)
After measuring each distance according to the straight lines L1 and L2, the
θ 0 = arccos (L2 / L1) (1)
θ 1 = 90 ° −θ 0 (2)
鉗子台動作制御部36は、起上角度を算出後、該起上角度を含む制御情報を鉗子台動作部24に出力することにより、鉗子台201bの起上制御を行う(ステップS109:規制部材制御ステップ)。
After calculating the raising angle, the forceps table
上述した起上角度算出処理により求められた起上角度となるように鉗子台201bを起上させることにより、穿刺針51の突出方向が決まり、該突出方向において関心部位Sの穿刺位置Pが存在することとなるため、術者は、穿刺針51を突出させるのみで関心部位の穿刺位置に穿刺針51を穿刺することができる。
By raising the forceps table 201b so as to obtain the rising angle obtained by the above-described rising angle calculation processing, the protruding direction of the
また、制御部38の制御のもと、ステップS106で算出された穿刺位置Pと穿刺針突出位置Qとの間の距離を、表示装置4に表示させるようにしてもよい。穿刺位置Pと穿刺針突出位置Qとの間の距離を表示させることで、術者は、穿刺針51の最適な突出量(突出長さ)を確認することができるため、より適した穿刺量で関心部位を穿刺することが可能となる。
Further, under the control of the
ここで、鉗子台201bの起上動作を行う鉗子台動作部24について図面を参照して説明する。図7〜9は、本発明の一実施の形態に係る超音波診断システムの超音波内視鏡が備える鉗子台の駆動系の一例を示す模式図である。鉗子台動作部24は、例えば、図7に示すように、操作部21に設けられたモータ26と、モータ26と鉗子台201bとを接続するワイヤ261と、からなる。モータ26は、鉗子台動作制御部36から取得した起上角度に基づいて、ワイヤ261を引くことにより、鉗子台201bを起上させる。
Here, the forceps table operation unit 24 that performs the raising operation of the forceps table 201b will be described with reference to the drawings. 7 to 9 are schematic diagrams illustrating an example of a driving system of a forceps table included in the ultrasonic endoscope of the ultrasonic diagnostic system according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, for example, the forceps table operation unit 24 includes a
また、鉗子台動作部24は、例えば、図8に示すように、先端部201に設けられたモータ27と、モータ27と鉗子台201bとを接続するワイヤ271と、からなるものであってもよい。モータ27は、鉗子台動作制御部36から取得した起上角度に基づいて、ワイヤ271を引くことにより、鉗子台201bを起上させる。本構成では、先端部201にモータ27が設けられているため、ワイヤ271を短くすることができ、ワイヤ261を用いる場合と比して起上精度を向上させることができる。
Further, for example, as shown in FIG. 8, the forceps table operation unit 24 may include a
また、鉗子台動作部24は、例えば、図9に示す駆動系214のように、操作部21に設けられた鉗子操作軸214aと、鉗子操作軸214aの一端に設けられる把持部214bと、鉗子操作軸214aの他端と鉗子台201bとを接続するワイヤ214cと、からなるものであってもよい。把持部214bを操作して鉗子操作軸214aを回転させることにより、ワイヤ214cを引いて鉗子台201bを起上させる。この場合は、操作部21の側面などに、鉗子操作軸214aの傾斜角度と、鉗子台201bの起上角度とを示す案内部が設けられることが好ましい。術者は、表示装置4に表示された起上角度を確認後、案内部を見ながら鉗子操作軸214aを傾斜させることで、鉗子台201bを所望の起上角度とすることができる。
The forceps table operation unit 24 includes, for example, a
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、穿刺位置検出部35が、Bモード画像をもとに関心部位の穿刺位置を検出し、鉗子台動作制御部36が、穿刺位置と穿刺針51の突出位置とをもとに鉗子台201bの起上角度を算出し、算出した起上角度で鉗子台201bが傾斜するように鉗子台動作部24を制御するようにしたので、穿刺針による関心部位への穿刺を容易に行うことができる。
According to the embodiment of the present invention described above, the puncture
なお、上述した実施の形態では、検出された穿刺位置や、予め設定されている穿刺針51の突出位置をもとに算出された起上角度となるように鉗子台201bを起上させ、術者が穿刺針51を挿通して突出させるものとして説明したが、穿刺位置や、突出位置を表示装置4に表示して、術者に各位置の微調整が必要であるか否かの確認を促すようにしてもよい。また、関心部位や穿刺位置、穿刺針突出位置は、術者がトラックボールなどにより入力部37を介して指示入力した位置としてもよい。
In the above-described embodiment, the forceps table 201b is raised so that the rising angle is calculated based on the detected puncture position and the preset protruding position of the
また、上述した実施の形態では、予め設定されている穿刺針51の突出位置を用いるものとして説明したが、穿刺針51の先端を含むBモード画像を取得して、角度算出部36aが、画像処理により穿刺針51の先端や穿刺針51の長手軸を検出し、検出結果に基づいて突出位置を決定するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the projection position of the
また、上述した実施の形態において、穿刺針51の太さをパラメータとして有し、該パラメータに基づいて、穿刺針突出位置を補正するようにしてもよい。穿刺針51の太さにより、鉗子台201bからの突出位置がずれることがあり、上述した補正を行うことで、一層正確な起上角度を算出することができる。
In the above-described embodiment, the thickness of the
ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、観測対象が生体組織であることを例に説明したが、材料の特性を観測する工業用の超音波内視鏡であっても適用できる。本発明にかかる超音波内視鏡は、体内、体外を問わず適用可能である。 So far, the embodiment for carrying out the present invention has been described, but the present invention should not be limited only by the embodiment described above. For example, the case where the observation target is a living tissue has been described as an example, but the present invention can also be applied to an industrial ultrasonic endoscope that observes the characteristics of a material. The ultrasonic endoscope according to the present invention can be applied to both inside and outside the body.
このように、本発明は、特許請求の範囲に記載した技術的思想を逸脱しない範囲内において、様々な実施の形態を含みうるものである。 As described above, the present invention can include various embodiments without departing from the technical idea described in the claims.
1 超音波診断システム
2 超音波内視鏡
3 超音波観測装置
4 表示装置
5 処置具
20 挿入部
21 操作部
22 ユニバーサルコード
23 超音波振動子
24 鉗子台動作部(動作部)
25 機種情報記憶部
31 送受信部
32 信号処理部
33 画像処理部
34 識別部
35 穿刺位置検出部
36 鉗子台動作制御部(規制部材制御部)
36a 角度算出部
37 入力部
38 制御部
39 記憶部
51 穿刺針
DESCRIPTION OF
25 Model
36a Angle calculation unit 37
Claims (11)
前記超音波内視鏡が受信した超音波信号に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部と、
前記超音波画像上において算出される、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置、および前記穿刺針の突出位置を結ぶ第1の直線と、前記第1の直線における前記所定の軸方向と直交する方向の成分である第2の直線とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御部と、
を備えたことを特徴とする超音波観測装置。 The ultrasonic wave is transmitted to the observation target, the ultrasonic wave reflected by the observation target is received, and the puncture needle can be inserted through the puncture needle and protrude from the tip. An ultrasonic observation apparatus that can be connected to an ultrasonic endoscope provided with a regulating member that regulates the protruding direction of
A puncture position detector for detecting a puncture position of the puncture needle at a site of interest in an ultrasonic image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic endoscope;
The calculated on the ultrasound image, the puncture position detection unit detected prior Symbol puncturing position, and a first straight line connecting the projecting position of the puncture needle, and the predetermined axial direction of the first straight line A restricting member control unit that controls a protruding direction of the puncture needle by the restricting member based on a second straight line that is a component in a direction orthogonal to each other ;
An ultrasonic observation apparatus comprising:
前記規制部材制御部は、前記識別部の識別結果に応じた前記突出位置に基づいて前記穿刺針の突出方向を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の超音波観測装置。 An identification unit for identifying the ultrasonic endoscope connected to the ultrasonic observation apparatus;
The ultrasonic observation apparatus according to claim 1, wherein the restriction member control unit controls a protruding direction of the puncture needle based on the protruding position according to the identification result of the identification unit.
観測対象へ超音波を送信し、該観測対象で反射された超音波を受信する超音波振動子と、
所定の軸方向に対して起上可能であり、前記穿刺針の突出方向を規制する規制部材と、
前記超音波振動子が受信した超音波に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部と、前記超音波画像上において算出される、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置、および前記穿刺針の突出位置を結ぶ第1の直線と、前記第1の直線における前記所定の軸方向と直交する方向の成分である第2の直線とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御部と、を備えた超音波観測装置の制御のもと、前記規制部材を起上させる動作部と、
を備えたことを特徴とする超音波内視鏡。 An ultrasonic endoscope capable of projecting a puncture needle from the tip,
An ultrasonic transducer that transmits ultrasonic waves to an observation target and receives ultrasonic waves reflected by the observation target;
A regulating member that can be raised with respect to a predetermined axial direction and regulates the protruding direction of the puncture needle;
A puncture position detector for detecting a puncture position of the puncture needle at a site of interest in an ultrasonic image based on the ultrasonic wave received by the ultrasonic transducer, and the puncture position detector calculated on the ultrasonic image There detected before Symbol puncturing position, and a first straight line connecting the projecting position of the biopsy needle, based on a second straight line is the direction of the component orthogonal to the predetermined axis direction in said first linear A control member control unit that controls a protruding direction of the puncture needle by the control member, and an operation unit that raises the control member under the control of an ultrasonic observation device comprising:
An ultrasonic endoscope characterized by comprising:
前記超音波内視鏡が受信した超音波信号に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部と、
前記超音波画像上において算出される、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置、および前記穿刺針の突出位置を結ぶ第1の直線と、前記第1の直線における前記所定の軸方向と直交する方向の成分である第2の直線とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御部と、
を備えたことを特徴とする超音波診断システム。 The ultrasonic wave is transmitted to the observation target, the ultrasonic wave reflected by the observation target is received, and the puncture needle can be inserted through the puncture needle and protrude from the tip. An ultrasonic endoscope provided with a regulating member for regulating the protruding direction of
A puncture position detector for detecting a puncture position of the puncture needle at a site of interest in an ultrasonic image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic endoscope;
A first straight line connecting the puncture position detected by the puncture position detection unit and the protruding position of the puncture needle , calculated on the ultrasonic image, and orthogonal to the predetermined axial direction on the first straight line a regulating member control unit for controlling the projecting direction of the puncture needle by the regulating member based on the second straight line is the direction of the component,
An ultrasonic diagnostic system comprising:
穿刺位置検出部が、前記超音波内視鏡が受信した超音波信号に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部ステップと、
規制部材制御部が、前記超音波画像上において算出される、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置、および前記穿刺針の突出位置を結ぶ第1の直線と、前記第1の直線における前記所定の軸方向と直交する方向の成分である第2の直線とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御ステップと、
を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。 The ultrasonic wave is transmitted to the observation target, the ultrasonic wave reflected by the observation target is received, and the puncture needle can be inserted through the puncture needle and protrude from the tip. An operation method of an ultrasonic observation apparatus connectable to an ultrasonic endoscope provided with a regulating member that regulates the protruding direction of
A puncture position detecting unit for detecting a puncture position of the puncture needle at a site of interest in an ultrasonic image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic endoscope;
Regulating member control unit, in the calculated on the ultrasound image, the puncture position detection unit detected prior Symbol puncturing position, and a first straight line connecting the projecting position of the puncture needle, the first straight line A restricting member control step of controlling a protruding direction of the puncture needle by the restricting member based on a second straight line that is a component in a direction orthogonal to the predetermined axial direction ;
A method for operating an ultrasonic observation apparatus, comprising:
穿刺位置検出部が、前記超音波内視鏡が受信した超音波信号に基づく超音波画像内の関心部位における前記穿刺針の穿刺位置を検出する穿刺位置検出部手順と、
規制部材制御部が、前記超音波画像上において算出される、前記穿刺位置検出部が検出した前記穿刺位置、および前記穿刺針の突出位置を結ぶ第1の直線と、前記第1の直線における前記所定の軸方向と直交する方向の成分である第2の直線とに基づいて前記規制部材による前記穿刺針の突出方向を制御する規制部材制御手順と、
を前記超音波観測装置に実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。 The ultrasonic wave is transmitted to the observation target, the ultrasonic wave reflected by the observation target is received, and the puncture needle can be inserted through the puncture needle and protrude from the tip. An operation program for an ultrasonic observation apparatus that can be connected to an ultrasonic endoscope provided with a regulating member that regulates the protruding direction of
A puncture position detection unit detects a puncture position of the puncture needle at a site of interest in an ultrasonic image based on an ultrasonic signal received by the ultrasonic endoscope; and
Regulating member control unit, in the calculated on the ultrasound image, the puncture position detection unit detected prior Symbol puncturing position, and a first straight line connecting the projecting position of the puncture needle, the first straight line A restricting member control procedure for controlling a protruding direction of the puncture needle by the restricting member based on a second straight line that is a component in a direction orthogonal to the predetermined axial direction ;
Is executed by the ultrasonic observation apparatus. A program for operating the ultrasonic observation apparatus.
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