JP7259052B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、挿入物が挿入される被検体の血管を超音波画像上に表示する超音波診断装置およびその超音波診断装置の制御方法に関する。
従来から、被検体の内部の画像を得るものとして、超音波診断装置が知られている。超音波診断装置は、一般的に、複数の超音波振動子が配列された振動子アレイが備えられた超音波プローブを備えている。この超音波プローブを被検体の体表面に接触させた状態において、振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを振動子アレイにおいて受信して超音波エコーに対応する電気信号が取得される。さらに、超音波診断装置は、得られた電気信号を電気的に処理して、被検体の当該部位に対する超音波画像を生成する。
ところで、超音波診断装置を用いて被検体内を観察しながら、いわゆる穿刺針およびカテーテル等の挿入物を被検体の血管に挿入する手技が知られている。このような手技がなされる場合に、通常、医師および看護師等のユーザは、特許文献１に示すような、超音波画像内の任意の２点間の距離を計測可能な超音波診断装置を用いて、被検体の血管の直径および被検体の体表面からの深さを事前に手動で計測し、その計測結果に基づいて、被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管に挿入可能か否かを判断することが多い。
特開２０１０－２６９０１８号公報
しかしながら、特許文献１に開示されているような超音波診断装置を用いて被検体の血管の直径および深さを計測し、その計測結果に基づいて、被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管に挿入可能か否かを判断することは、ユーザにとって、工程が多く、煩雑であることが多かった。また、被検体中の血管の位置および挿入物の種類によっては、挿入物を被検体に対して適切に傾斜させることにより、初めて、挿入物を被検体内の血管に挿入できることがあり、特に、熟練度の低いユーザは、どの挿入物が被検体の血管に挿入可能な挿入物であるかを正確に判断することが困難な場合があった。さらに、超音波診断が行われる国、病院および診療科等の場所に応じて、推奨される挿入物の種類、被検体に挿入物が挿入される際に推奨される挿入物の傾斜角度等が異なることが多く、ユーザは、被検体に挿入しようとしている挿入物が血管に対して挿入可能か否かを判断することが困難な場合があった。
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、ユーザが、被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管に挿入可能か否かを容易に把握することができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、挿入物が挿入される被検体の血管を超音波画像上に表示する超音波診断装置であって、振動子アレイと、振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ被検体による超音波エコーを受信して超音波画像を取得する画像化部と、画像化部により取得された超音波画像を表示する表示装置と、少なくとも１種類の血管用挿入物に関する規格が含まれている規格情報を取得する規格情報取得部と、被検体の血管に挿入しようとする挿入物の種類を特定する種類特定部と、画像化部により取得された超音波画像を解析することにより血管を抽出する血管抽出部と、規格情報取得部により取得された規格情報と種類特定部により特定された挿入物の種類とに基づいて、血管抽出部により抽出された血管に対する挿入物の挿入の可否を判定する挿入可否判定部と、挿入可否判定部による判定結果を報知する報知部とを備えることを特徴とする。
超音波診断装置は、ユーザが入力操作を行うための入力装置と、規格情報取得部により取得された規格情報に含まれている少なくとも１種類の血管用挿入物に基づいてユーザにより入力装置を介して選択された１つの種類の血管用挿入物を受け付ける種類受付部とを備え、種類特定部は、種類受付部により受け付けられた１つの種類の血管用挿入物に基づいて挿入物の種類を特定することができる。
この際に、規格情報取得部により取得された規格情報と種類特定部により特定された挿入物の種類は、表示装置に表示されることが好ましい。
さらに、規格情報取得部により取得された規格情報および種類特定部により特定された挿入物の種類は、ユーザにより入力装置を介して修正可能であることが好ましい。
もしくは、超音波診断装置は、挿入物に付随している種類情報保持具から種類情報を読み取る種類情報リーダを備え、種類特定部は、種類情報リーダにより読み取られた種類情報に基づいて挿入物の種類を特定することもできる。
もしくは、超音波診断装置は、挿入物を撮影して挿入物の画像を取得するカメラ部と、カメラ部により取得された挿入物の画像に基づいて挿入物を認識する挿入物認識部とを備え、種類特定部は、挿入物認識部により認識された挿入物に基づいて挿入物の種類を特定することもできる。
もしくは、超音波診断装置は、画像化部により取得された超音波画像に基づいて挿入物を認識する挿入物認識部を備え、種類特定部は、挿入物認識部により認識された挿入物に基づいて挿入物の種類を特定することもできる。
また、規格情報取得部により取得された規格情報と種類特定部により特定された挿入物の種類は、表示装置に表示されることが好ましい。
この際に、ユーザが入力操作を行うための入力装置を備え、規格情報取得部により取得された規格情報および種類特定部により特定された挿入物の種類は、ユーザにより入力装置を介して修正可能であることが好ましい。
また、報知部は、挿入可否判定部により挿入物の挿入が可能であると判定された血管を表示装置に強調表示することが好ましい。
この際に、挿入物は、規格情報に従って付されたカラーコードを有し、報知部は、挿入物のカラーコードと同じ色により血管を強調表示することができる。
また、超音波画像は、血管抽出部により抽出される複数の血管を含み、挿入可否判定部は、複数の血管に対してそれぞれ挿入物の挿入の可否を判定し、報知部は、複数の血管のうち、挿入可否判定部により挿入物の挿入が可能であると判定された血管と挿入物の挿入が不可能であると判定された血管とを区別して表示装置に表示することができる。
この際に、超音波画像は、画像化部により取得された超音波画像を解析することにより挿入物の挿入角度を算出する挿入角度算出部を備え、挿入可否判定部は、挿入角度算出部により算出された挿入角度に基づいて複数の血管に対してそれぞれ挿入物の挿入の可否を判定し、報知部は、複数の血管のうち、挿入可否判定部により挿入物の挿入が可能であると判定された血管を表示装置に強調表示することができる。
また、複数の規格情報を保存する規格情報保存メモリを備え、規格情報取得部は、規格情報保存メモリに保存されている複数の規格情報のうち１つの規格情報を取得することができる。
また、超音波診断装置は、ネットワークを介して外部のサーバに接続され、規格情報取得部は、サーバを介して規格情報を取得することができる。
この際に、超音波診断装置は、超音波診断装置の位置情報を計測するＧＰＳセンサを備え、規格情報取得部は、ＧＰＳセンサにより計測された位置情報に対応する規格情報を取得することができる。
本発明に係る超音波診断装置の制御方法は、挿入物が挿入される被検体の血管を超音波画像上に表示する超音波診断装置の制御方法であって、振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ被検体による超音波エコーを受信して超音波画像を取得し、取得された超音波画像を表示し、少なくとも１種類の血管用挿入物に関する規格が含まれている規格情報を取得し、被検体の血管に挿入しようとする挿入物の種類を特定し、取得された超音波画像を解析することにより血管を抽出し、取得された規格情報と特定された挿入物の種類とに基づいて、抽出された血管に対する挿入物の挿入の可否を判定し、判定結果を報知することを特徴とする。
本発明によれば、超音波診断装置が、少なくとも１種類の血管用挿入物に関する規格が含まれている規格情報を取得する規格情報取得部と、被検体の血管に挿入しようとする挿入物の種類を特定する種類特定部と、画像化部により取得された超音波画像を解析することにより血管を抽出する血管抽出部と、規格情報取得部により取得された規格情報と種類特定部により特定された挿入物の種類とに基づいて、血管抽出部により抽出され血管に対する挿入物の挿入の可否を判定する挿入可否判定部と、挿入可否判定部による判定結果を報知する報知部とを備えるため、ユーザが、被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管に挿入可能か否かを容易に把握することができる。
本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における送受信回路の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における画像生成部の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１において血管が描出された超音波画像の例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１における規格情報の例を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１において被検体の体表面にジェル層が塗布された場合の超音波画像の例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４において血管および挿入物が描出された超音波画像の例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態５に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態６に係る超音波診断装置と、ネットワークを介して超音波診断装置と接続されたサーバを示す図である。 本発明の実施の形態６の変形例に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。
実施の形態１
図１に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１の構成を示す。超音波診断装置１は、振動子アレイ２を備えており、振動子アレイ２に、送受信回路３、画像生成部４、表示制御部６および表示装置７が順次接続されている。ここで、送受信回路３と画像生成部４により、画像化部５が構成されている。また、画像生成部４に、血管抽出部８が接続されている。また、超音波診断装置１は、規格情報保存メモリ９を備えており、規格情報保存メモリ９に、規格情報取得部１０が接続されている。また、超音波診断装置１は、種類特定部１１を備えている。規格情報取得部１０および種類特定部１１は、表示制御部６に接続されている。また、血管抽出部８、規格情報取得部１０および種類特定部１１は、挿入可否判定部１２に接続されており、挿入可否判定部１２は、報知部１３に接続されている。また、報知部１３は、表示制御部６に接続されている。
また、送受信回路３、画像生成部４、表示制御部６、血管抽出部８、規格情報取得部１０、種類特定部１１、挿入可否判定部１２および報知部１３に、装置制御部１４が接続されている。また、装置制御部１４に、入力装置１５、種類受付部１６および格納部１７が接続されている。入力装置１５は、種類受付部１６に接続されている。また、装置制御部１４と格納部１７とは、互いに双方向の情報の受け渡しが可能に接続されている。
また、振動子アレイ２と送受信回路３は、超音波プローブ２１に含まれている。また、画像生成部４、表示制御部６、血管抽出部８、規格情報取得部１０、種類特定部１１、挿入可否判定部１２および報知部１３により、超音波診断装置１用のプロセッサ２２が構成されている。
図１に示す超音波プローブ２１の振動子アレイ２は、１次元または２次元に配列された複数の振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送受信回路３から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信して、超音波エコーに基づく信号を出力する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子およびＰＭＮ－ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛－チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成することにより構成される。
送受信回路３は、装置制御部１４による制御の下で、振動子アレイ２から超音波を送信し且つ振動子アレイ２により取得された受信信号に基づいて音線信号を生成する。送受信回路３は、図２に示すように、振動子アレイ２に接続されるパルサ２３と、振動子アレイ２から順次直列に接続される増幅部２４、ＡＤ（Analog Digital）変換部２５、ビームフォーマ２６を有している。
パルサ２３は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、装置制御部１４からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ２の複数の振動子から送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ２の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。
送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、超音波プローブ２１の振動子アレイ２に向かって伝搬する。このように振動子アレイ２に向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して、電気信号である受信信号を発生させ、これらの受信信号を増幅部２４に出力する。
増幅部２４は、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子から入力された信号を増幅し、増幅した信号をＡＤ変換部２５に送信する。ＡＤ変換部２５は、増幅部２４から送信された信号をデジタルの受信データに変換し、これらの受信データをビームフォーマ２６に送信する。ビームフォーマ２６は、装置制御部１４からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、ＡＤ変換部２５により変換された各受信データに対してそれぞれの遅延を与えて加算することにより、いわゆる受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、ＡＤ変換部２５で変換された各受信データが整相加算され且つ超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が取得される。
画像生成部４は、図３に示されるように、信号処理部２７、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）２８および画像処理部２９が順次直列に接続された構成を有している。
信号処理部２７は、送受信回路３のビームフォーマ２６により生成された音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
ＤＳＣ２８は、信号処理部２７で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
画像処理部２９は、ＤＳＣ２８から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部６および血管抽出部８に出力する。以降は、画像処理部２９により画像処理が施されたＢモード画像信号を、単に、超音波画像と呼ぶ。
血管抽出部８は、画像生成部４により生成された超音波画像を解析することにより、例えば図４に示すように、超音波画像Ｕに含まれる血管Ｂを抽出する。ここで、血管抽出部８は、公知のアルゴリズムを用いて超音波画像Ｕ内の血管Ｂを抽出することができる。例えば、血管抽出部８は、血管Ｂの典型的なパターンデータをテンプレートとして予め記憶しておき、超音波画像Ｕ内をテンプレートでサーチしながらパターンデータに対する類似度を算出し、類似度がしきい値以上かつ最大となった場所に血管Ｂが存在するとみなすことができる。
また、類似度の算出には、単純なテンプレートマッチングの他に、例えば、Csurka et al.: Visual Categorization with Bags of Keypoints, Proc. of ECCV Workshop on Statistical Learning in Computer Vision, pp.59-74 （2004）に記載されている機械学習手法、あるいは、Krizhevsk et al.: ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks, Advances in Neural Information Processing Systems 25, pp.1106-1114 （2012）に記載されているディープラーニングを用いた一般画像認識手法等を用いることができる。
また、血管抽出部８は、超音波画像Ｕを解析することにより、図４に示すように、抽出された血管Ｂの直径Ｈ、および、血管Ｂの深さすなわち被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄを計測することができる。ここで、血管抽出部８は、血管Ｂの直径Ｈとして、例えば、超音波画像Ｕの深度方向における血管Ｂの幅を血管Ｂの直径として計測することができる。また、血管抽出部８は、超音波画像Ｕの上端部から血管Ｂまでの最短距離を、被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄとして計測することができる。
ところで、一般的に、超音波診断装置を用いて被検体内を観察しながらいわゆる穿刺針およびカテーテル等の挿入物を被検体の血管内に挿入する手技が知られている。このような手技において使用される血管用挿入物は、多くの種類が存在しており、例えば、国、病院および診療科等の場所によって推奨される血管用挿入物の種類が異なる場合がある。
規格情報保存メモリ９は、国、病院および診療科等のそれぞれの場所に対応する複数の種類の血管用挿入物に関する規格が含まれている複数の規格情報を保存しているものである。ここで、血管用挿入物の規格とは、血管用挿入物の特徴を表すものであり、例えば、血管用挿入物の種類、外径、長さ、いわゆるカラーコード、コネクタ形状、血管用挿入物の用途等を含むことができる。また、規格情報とは、例えば図５に示すように、血管用挿入物の規格がまとめられた表であり、少なくとも１種類の血管用挿入物に関する規格を含んでいる。
図５に示す例では、血管用挿入物として注射針に関する規格情報Ｌが示されており、規格情報Ｌに含まれる規格として、種類、外径、長さ、カラーコード、コネクタ形状、用途が示され、注射針の種類として、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３・・・が示されている。また、カラーコードとは、一般的に穿刺針およびカテーテル等に付され、血管用挿入物の用途毎に、血管用挿入物の外径に対応した色を有するものである。血管用挿入物の用途および外径と、カラーコードとの対応関係は、国等によって異なる場合がある。また、用途には、例えば、いわゆる末梢静脈カテーテル（ＰＩＶＣ：Peripherally Intravenous Catheter）用、中心静脈カテーテル（ＣＶＣ：Central Venous Catheter）用、神経ブロック用等の用途が含まれる。
規格情報取得部１０は、規格情報保存メモリ９に保存されている複数の規格情報Ｌのうち１つの規格情報Ｌを取得する。例えば、入力装置１５を介したユーザの入力操作により、規格情報保存メモリ９に保存されている複数の規格情報Ｌのうちの１つが選択されることにより、規格情報取得部１０は、ユーザにより選択された規格情報Ｌを取得することができる。
入力装置１５は、操作者が入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。
種類受付部１６は、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌに含まれている少なくとも１種類の血管用挿入物に基づいて、ユーザにより入力装置１５を介して選択された１つの種類の血管用挿入物を受け付ける。
種類特定部１１は、被検体の血管Ｂに挿入しようとする挿入物の種類を特定する。種類特定部１１は、例えば、入力装置１５を介したユーザの入力操作に従って種類受付部１６により受け付けられた１つの種類の血管用挿入物を、被検体の血管Ｂに挿入しようとする挿入物の種類として特定することができる。
挿入可否判定部１２は、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌと種類特定部１１により特定された挿入物の種類とに基づいて、血管抽出部８により抽出された血管Ｂに対する挿入物の挿入の可否を判定する。挿入可否判定部１２は、例えば、規格情報Ｌを参照して種類特定部１１により特定された挿入物の長さを取得し、取得された挿入物の長さが、血管抽出部８により計測された、被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄ以下である場合に、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入不可能であると判定することができる。
また、挿入可否判定部１２は、取得された挿入物の長さが、血管抽出部８により計測された、被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄよりも長い場合に、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入可能であると判定することができるが、一般的に、穿刺針およびカテーテル等の挿入物が被検体に挿入される場合に、被検体の体表面に対して挿入物が傾斜した状態で、被検体に挿入物が挿入されることが多く、この際の挿入物の挿入角度は、国、病院および診療科等の場所に応じて定められていることが多い。
そのため、推奨される血管用挿入物の挿入角度が規格情報Ｌに含まれている場合に、挿入可否判定部１２は、例えば、挿入物が推奨される挿入角度で被検体に挿入されたと仮定して、挿入物が血管Ｂに届くか否かを推定することができる。この際に、挿入可否判定部１２は、例えば、規格情報Ｌを参照して種類特定部１１により特定された挿入物の長さを取得し、血管抽出部８により計測された血管Ｂの被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄと、取得された挿入物の長さとに基づいて、挿入物が推奨される挿入角度で被検体に挿入されたと仮定した場合に挿入物が血管Ｂに届くか否かを推定する。そして、挿入可否判定部１２は、挿入物が血管Ｂに届くと推定された場合には、挿入物が血管Ｂに対して挿入可能であると判定し、挿入物が血管Ｂに届かないと推定された場合には、挿入物が血管Ｂに対して挿入不可能であると判定することができる。
また、挿入可否判定部１２は、例えば、血管抽出部８により計測された血管Ｂの直径Ｈと種類特定部１１により特定された挿入物の外径との関係を加味して、挿入物が血管Ｂに対して挿入可能か否かを判定することもできる。この際に、挿入可否判定部１２は、血管Ｂの直径に対する挿入物の外径の比がしきい値よりも大きい場合に、挿入物の外径が血管Ｂの直径に対して大きすぎると判断して、たとえ、挿入物が血管Ｂに届くと推定されても、挿入物が血管Ｂに対して挿入不可能と判定することができる。また、挿入可否判定部１２は、挿入物が血管Ｂに届くと推定され且つ血管Ｂの直径に対する挿入物の外径の比がしきい値以下である場合に、挿入物が血管Ｂに対して挿入可能と判定することができる。
報知部１３は、挿入可否判定部１２による判定結果をユーザに報知する。報知部１３は、例えば、挿入物が血管Ｂに対して挿入可能であることを表すメッセージまたは挿入物が血管Ｂに対して挿入不可能であることを表すメッセージを表示装置７に表示させることにより、挿入可否判定部１２による判定結果をユーザに報知することができる。
表示制御部６は、装置制御部１４の制御の下、画像生成部４により生成された超音波画像Ｕ、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌ、種類特定部１１により特定された挿入物の種類、報知部１３によるユーザへの報知を表す情報等に所定の処理を施して、それらを表示装置７に表示する。
表示装置７は、表示制御部６による制御の下、画像生成部４により生成された超音波画像Ｕ、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌ、種類特定部１１により特定された挿入物の種類、報知部１３によるユーザへの報知を表す情報等を表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display）等のディスプレイ装置を含む。
装置制御部１４は、予め記憶している制御プログラム等に基づいて、超音波診断装置１の各部の制御を行う。
格納部１７は、超音波診断装置１の制御プログラム等を格納するもので、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（Solid State Drive：ソリッドステートドライブ）、ＦＤ（Flexible Disc：フレキシブルディスク）、ＭＯディスク（Magneto-Optical disc：光磁気ディスク）、ＭＴ（Magnetic Tape：磁気テープ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタルバーサタイルディスク）、ＳＤカード（Secure Digital card：セキュアデジタルカード）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory：ユニバーサルシリアルバスメモリ）等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
なお、画像生成部４、表示制御部６、血管抽出部８、規格情報取得部１０、種類特定部１１、挿入可否判定部１２、報知部１３および装置制御部１４を有するプロセッサ２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。
また、プロセッサ２２の画像生成部４、表示制御部６、血管抽出部８、規格情報取得部１０、種類特定部１１、挿入可否判定部１２、報知部１３および装置制御部１４は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。
以下では、図６に示すフローチャートを用いて、実施の形態１の超音波診断装置１の操作を詳細に説明する。
まず、ステップＳ１において、規格情報取得部１０は、規格情報保存メモリ９に保存されている、図４に示すような複数の規格情報Ｌのうち１つの規格情報Ｌを取得する。この際に、例えば、入力装置１５を介してユーザにより規格情報Ｌを選択する旨の指示が入力されることをトリガとして、規格情報保存メモリ９に保存されている複数の規格情報Ｌが表示装置７に表示され、表示装置７に表示された複数の規格情報Ｌのうち１つの規格情報Ｌがユーザにより選択されることができる。規格情報取得部１０は、このようにしてユーザに選択された規格情報Ｌを取得することができる。
被検体に挿入物を挿入する手技において、推奨される挿入物は、国、病院、診療科等の場所により異なる場合があるため、このようにして、１つの規格情報Ｌが取得されることにより、ユーザが超音波診断を行う国、病院、診療科等の場所に対応した挿入物を特定することができる。
次に、ステップＳ２において、種類特定部１１は、ステップＳ１で取得された規格情報Ｌに基づいて、ユーザが被検体に挿入しようとする挿入物を特定する。例えば、ステップＳ１で取得された規格情報Ｌが複数の種類の血管挿入物の規格を含んでいる場合に、規格情報Ｌに含まれている複数の種類の血管用挿入物のうち、１つの種類の血管用挿入物が入力装置１５を介してユーザにより選択され、種類受付部１６により、ユーザが選択した１つの血管用挿入物が受け付けられると、種類特定部１１は、種類受付部１６により受け付けられた血管用挿入物を、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物として特定することができる。この際に、例えば、ステップＳ１で取得された規格情報Ｌが表示装置７に表示され、ユーザは、表示装置７に表示された規格情報Ｌに含まれる複数の血管用挿入物のうちの１つを、入力装置１５を介して選択することができる。また、種類特定部１１は、特定された挿入物の種類を表示装置７に表示させる。
また、例えば、ステップＳ１で取得された規格情報Ｌが１種類の血管用挿入物の規格のみを含んでいる場合に、規格情報Ｌに含まれている１種類の血管用挿入物が入力装置１５を介してユーザに選択され、種類受付部１６により、ユーザが選択した１種類の血管用挿入物が受け付けられる。種類特定部１１は、種類特定部１６により受け付けられた血管用挿入物を、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物として特定することができる。
ステップＳ３において、少なくとも被検体の血管Ｂが撮像されている超音波画像Ｕが生成され、生成された超音波画像Ｕが表示装置７に表示される。この際に、まず、ユーザにより、被検体の体表面上に超音波プローブ２１が接触されて、送受信回路３のパルサ２３からの駆動信号に従って振動子アレイ２の複数の振動子から被検体内に超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各振動子から受信信号が送受信回路３の増幅部２４に出力される。受信信号は、増幅部２４で増幅され、ＡＤ変換部２５でＡＤ変換された後、ビームフォーマ２６で整相加算されて、音線信号が生成される。この音線信号は、画像生成部４において、信号処理部２７で包絡線検波処理が施されることでＢモード画像信号となり、ＤＳＣ２８および画像処理部２９を経て表示制御部６に出力され、図４に示すように、表示制御部６の制御の下で超音波画像Ｕが表示装置７に表示される。
ステップＳ４において、血管抽出部８は、ステップＳ３で生成された超音波画像Ｕを解析して、超音波画像Ｕに含まれる血管Ｂを抽出する。この際に、血管抽出部８は、例えば、テンプレートマッチング、機械学習手法、ディープラーニング等を用いた一般画像認識手法等の公知のアルゴリズムを用いて血管Ｂを抽出することができる。また、血管抽出部８は、超音波画像Ｕを解析することにより、図４に示すように、抽出された血管Ｂの直径Ｈおよび被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄを計測する。
ステップＳ５において、挿入可否判定部１２は、ステップＳ１で取得された規格情報Ｌ、ステップＳ２で特定された挿入物の種類およびステップＳ４で抽出された被検体の血管Ｂに基づいて、ステップＳ２で特定された挿入物がステップＳ４で抽出された血管Ｂに対して挿入可能か否かを判定する。
この際に、挿入可否判定部１２は、例えば、規格情報Ｌを参照して種類特定部１１により特定された挿入物の長さを取得し、取得された挿入物の長さが、血管抽出部８により計測された、被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄ以下である場合に、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入不可能であると判定することができる。また、挿入可否判定部１２は、取得された挿入物の長さが、血管抽出部８により計測された、被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄよりも長い場合に、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入可能であると判定することができる。
また、規格情報Ｌに推奨される血管用挿入物の挿入角度が含まれている場合に、挿入可否判定部１２は、例えば、規格情報Ｌを参照して種類特定部１１により特定された挿入物の長さを取得し、血管抽出部８により計測された血管Ｂの被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄと、取得された挿入物の長さとに基づいて、挿入物が推奨される挿入角度で被検体に挿入されたと仮定した場合に挿入物が血管Ｂに届くか否かを推定することができる。さらに、挿入可否判定部１２は、挿入物が血管Ｂに届くと推定された場合に挿入物が血管Ｂに対して挿入可能であると判定し、挿入物が血管Ｂに届かないと推定された場合に挿入物が血管Ｂに対して挿入不可能であると判定することができる。
また、挿入可否判定部１２は、例えば、血管抽出部８により計測された血管Ｂの直径Ｈと種類特定部１１により特定された挿入物の外径との関係を加味して、挿入物が血管Ｂに対して挿入可能か否かを判定することもできる。この際に、挿入可否判定部１２は、血管Ｂの直径に対する挿入物の外径の比がしきい値よりも大きい場合に、挿入物の外径が血管Ｂの直径に対して大きすぎると判断して、たとえ、挿入物が血管Ｂに届くと推定されても、挿入物が血管Ｂに対して挿入不可能と判定することができる。また、挿入可否判定部１２は、挿入物が血管Ｂに届くと推定され且つ血管Ｂの直径に対する挿入物の外径の比がしきい値以下である場合に、挿入物が血管Ｂに対して挿入可能と判定することができる。
ステップＳ６において、報知部１３は、ステップＳ５の判定結果をユーザに報知する。例えば、報知部１３は、ステップＳ５の判定結果を表すメッセージを表示装置７に表示させることにより、ユーザに報知することができる。ユーザは、例えば、被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入可能であることを表す判定結果を確認した場合に、その挿入物を被検体に挿入する手技を実行することができる。一方、ユーザは、被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入不可能であることを表す判定結果を確認した場合に、例えば、その挿入物を新たな挿入物と交換する。このようにして交換された新たな挿入物に基づいて、ステップＳ２～ステップＳ６の処理が行われることにより、新たな挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入可能であるか否かが判定され、その判定結果が報知部１３によりユーザに報知されることができる。
以上により、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、挿入可否判定部１２により、規格情報取得部１０が取得した規格情報Ｌ、種類特定部１１が特定した挿入物の種類、血管抽出部８が抽出した超音波画像Ｕ中の血管Ｂに基づいて、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入可能か否かを判定し、報知部１３が、挿入可否判定部１２による判定結果をユーザに報知するため、超音波診断を行う国、病院、診療科等の場所に関わらず、被検体に挿入物を挿入する前に、ユーザは、被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに挿入可能か否かを容易に把握することができる。
なお、いわゆる受信フォーカス処理を行うビームフォーマ２６は、送受信回路３に含まれているが、例えば、画像生成部４に含まれることもできる。この場合であっても、ビームフォーマ２６が送受信回路３に含まれる場合と同様に、画像生成部４により超音波画像Ｕが生成される。
また、超音波プローブ２１とプロセッサ２２とは、互いに接続されているが、いわゆる有線通信により互いに接続されることができ、いわゆる無線通信により互いに接続されることもできる。
また、血管抽出部８は、超音波画像Ｕの上端部から血管Ｂまでの距離を被検体の体表面から血管Ｂまでの距離Ｄとして計測しているが、超音波画像Ｕ中に被検体の体表面が描出されている場合には、超音波画像Ｕ中に描出された被検体の体表面から血管Ｂまでの最短距離を距離Ｄとして計測することもできる。例えば、超音波プローブ２１と被検体の体表面との間の隙間を埋めて、超音波プローブ２１と被検体の体表面との間で超音波の反射および減衰を低減するために、被検体の体表面にいわゆるジェル層が塗布された場合に、図７に示すように、超音波画像Ｕにジェル層Ｇと被検体の体表面Ｐが描出される。
この場合に、例えば、血管抽出部８は、超音波画像Ｕを解析することにより、被検体の体表面Ｐを認識し、認識された被検体の体表面Ｐから血管Ｂまでの最短距離を、被検体の体表面Ｐから血管Ｂまでの距離Ｄとして計測することができる。この際に、血管抽出部８は、例えば、テンプレートマッチング、機械学習手法、ディープラーニング等を用いた一般画像認識手法等の公知のアルゴリズムを用いて被検体の体表面Ｐを認識することができる。
また、規格情報取得部１０は、規格情報保存メモリ９に保存されている複数の規格情報Ｌのうち入力装置１５を介してユーザにより選択された規格情報Ｌを取得しているが、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌは、例えば、入力装置１５を介したユーザの入力操作により修正されることができる。
また、種類特定部１１は、規格情報Ｌに含まれる少なくとも１つの血管用挿入物に基づいて入力装置１５を介してユーザにより選択された血管用挿入物を、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物として特定しているが、種類特定部１１により特定された挿入物の種類を表す情報についても、入力装置１５を介したユーザの入力操作により修正されることができる。
また、種類特定部１１は、入力装置１５を介したユーザの入力操作に従って、ユーザが被検体に挿入しようとする挿入物の種類を特定しているが、例えば、挿入物のコネクタ形状に基づいて、挿入物の種類を特定することもできる。例えば、図示しないが、挿入物のコネクタを接続することにより、コネクタが接続された挿入物の種類を推定するコネクタ接続部を超音波診断装置１に備えることができる。この場合に、種類特定部１１は、コネクタ接続部により推定された挿入物の種類を表す情報に基づいて、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物の種類を特定する。例えば、種類特定部１１は、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌ内に、コネクタ接続部により推定された挿入物に対応する血管用挿入物を、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物として特定することができる。
また、挿入可否判定部１２が、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入不可能であると判定した場合に、その旨が報知部１３によりユーザに報知されるが、この際に、報知部１３は、例えば、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物の変更を推奨する旨をユーザに報知することもできる。また、この場合に、挿入可否判定部１２は、被検体の血管Ｂに挿入可能な血管用挿入物の種類を規格情報Ｌから選び出し、報知部１３は、挿入可否判定部１２により選び出された血管用挿入物の種類を表す情報をユーザに報知することもできる。
また、挿入可否判定部１２は、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌに基づいて、推奨される挿入角度により被検体に挿入物が挿入されたと仮定した場合に挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入可能か否かを判定することが説明されているが、例えば、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入不可能であると判定した場合に、挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入可能となるような挿入角度を算出することもできる。この場合に、報知部１３は、挿入可否判定部１２により算出された挿入角度をユーザに報知することができる。
また、報知部１３は、挿入可否判定部１２による判定結果を表すメッセージを表示装置７に表示させることにより、判定結果をユーザに報知しているが、判定結果を報知する方法は、これに限定されない。例えば、報知部１３は、ユーザが挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入可能である場合に、超音波画像Ｕ内の血管Ｂを表示装置７において強調表示し、ユーザが挿入しようとしている挿入物が被検体の血管Ｂに対して挿入不可能である場合に、超音波画像Ｕ内の血管Ｂを表示装置７において強調表示しないことができる。ここで、血管Ｂを強調表示することには、例えば、超音波画像Ｕにおける他の部分とは異なる色を血管Ｂに付与して表示すること、血管Ｂの輪郭線を表示すること、血管Ｂを囲う枠線を表示すること、血管Ｂの近傍に矢印等のテキスト、文字等を表示すること等が含まれる。
また、報知部１３は、血管Ｂを表示装置７に強調表示する際に、ユーザが被検体に挿入しようとする挿入物に付されたカラーコードと同一の色で表示させることができる。これにより、ユーザは、表示装置７に表示された超音波画像Ｕを確認することにより、挿入物のカラーコードを確認して、挿入物の外径を容易に確認することができる。
また、超音波診断装置１に報知部１３に接続される図示しないスピーカを備え、報知部１３が、挿入可否判定部１２の判定結果を表す音声をスピーカから発することができる。これにより、ユーザは、表示装置７に視線を向けることなく、挿入可否判定部１２の判定結果を把握できるため、例えば、検査の効率を向上することが可能である。
また、超音波画像Ｕに複数の血管Ｂが含まれている場合に、例えば、血管抽出部８は、超音波画像Ｕに含まれるすべての血管Ｂを抽出し、挿入可否判定部１２は、血管抽出部８により抽出されたすべての血管Ｂに対して、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物が挿入可能か否かを判定することができる。
この場合に、報知部１３は、挿入物を挿入可能な血管Ｂと挿入不可能な血管Ｂを互いに区別するように、表示装置７において血管Ｂを強調表示することができる。例えば、報知部１３は、挿入物を挿入可能な血管Ｂと挿入不可能な血管Ｂとを互いに異なる色で表示装置７に表示させることができる。また、例えば、報知部１３は、挿入物を挿入可能であることを表す「ＯＫ」等のメッセージまたは挿入物を挿入不可能であることを表す「ＮＧ」等のメッセージを超音波画像Ｕ内のすべての血管Ｂの近傍に表示させることもできる。これにより、ユーザは、表示装置７に表示された超音波画像Ｕを確認することにより、挿入物を挿入可能な血管Ｂと、挿入物を挿入不可能な血管Ｂとを容易に把握することができる。
実施の形態２
実施の形態１において、種類特定部１１は、入力装置１５を介したユーザの入力操作に従って、ユーザが被検体に挿入しようとする挿入物の種類を特定しているが、挿入物の種類を特定する方法は、これに限定されない。例えば、挿入物にいわゆるＱＲコード（登録商標）等の２次元コードおよびＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier）タグ等の種類情報保持具が備えられている場合には、種類情報保持具から挿入物の種類を表す種類情報を読み取ることにより、挿入物の種類を特定することもできる。
図８に、本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａの構成を示す。超音波診断装置１Ａは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、種類受付部１６が取り除かれ、種類情報リーダ３１が追加され、装置制御部１４の代わりに装置制御部１４Ａが備えられ、プロセッサ２２の代わりにプロセッサ２２Ａが備えられたものである。超音波診断装置１において、種類情報リーダ３１は、種類特定部１１および装置制御部１４Ａに接続されている。
種類情報リーダ３１は、挿入物に付随している２次元コードおよびＲＦＩＤタグ等の種類情報保持具から種類情報を読み取るものである。種類情報リーダ３１は、読み取った種類情報を、種類特定部１１に送出する。
種類特定部１１は、種類情報リーダ３１により読み取られた種類情報に基づいて、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物の種類を特定する。例えば、種類特定部１１は、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌ内に、種類情報リーダ３１により読み取られた種類情報に対応する血管用挿入物が存在することを確認した場合に、種類情報リーダ３１により読み取られた種類情報に対応する血管用挿入物を、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物として特定することができる。
また、例えば、種類特定部１１は、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌ内に、種類情報リーダ３１により読み取られた種類情報に対応する血管用挿入物が存在しないことを確認した場合に、その旨を表す情報を報知部１３に送出し、報知部１３により、種類情報リーダ３１により読み取られた種類情報に対応する血管用挿入物が規格情報Ｌ内に存在しないことを表す情報を報知することができる。
以上から、実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａによれば、種類情報リーダ３１により、種類情報保持具から種類情報が読み取られることにより、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物の種類が特定されるため、より容易に挿入物の種類を特定することができる。
なお、種類特定部１１により特定された挿入物の種類を表す情報は、入力装置１５を介したユーザの入力操作により修正されることができる。例えば、種類特定部１１により特定された挿入物の種類を表す情報と規格情報Ｌが表示装置７に表示されている状態において、入力装置１５を介してユーザが、規格情報Ｌに含まれている血管用挿入物を選択することにより、種類特定部１１により特定された挿入物の種類を表す情報が修正される。これにより、例えば、種類特定部１１により特定された挿入物の種類が、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物の種類と異なっていても、入力装置１５を介した入力操作により、挿入物の種類を表す情報が容易に修正されることができる。
実施の形態３
例えば、挿入物の光学的な画像を撮影して、撮影された画像に基づいて、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物の種類を特定することもできる。
図９に、本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置１Ｂの構成を示す。超音波診断装置１Ｂは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、種類受付部１６が取り除かれ、カメラ部４１と挿入物認識部４２が追加され、装置制御部１４の代わりに装置制御部１４Ｂが備えられ、プロセッサ２２の代わりにプロセッサ２２Ｂが備えられたものである。超音波診断装置１Ｂにおいて、カメラ部４１は、挿入物認識部４２に接続され、挿入物認識部４２に、種類特定部１１および装置制御部１４Ｂが接続されている。
カメラ部４１は、挿入物を撮影して、挿入物の光学的な画像を取得するものである。例えば、入力装置１５を介してユーザにより、挿入物の光学的な画像を取得する指示が入力されると、装置制御部１４Ｂは、ユーザからの指示に従って、挿入物の画像を撮影するようにカメラ部４１を制御し、カメラ部４１により、挿入物の画像が撮影される。カメラ部４１は、取得された挿入物の画像を挿入物認識部４２に送出する。
挿入物認識部４２は、カメラ部４１により取得された挿入物の画像に基づいて、挿入物を認識し、認識された挿入物の種類を自動的に判別することができる。この際に、挿入物認識部４２は、例えば、テンプレートマッチング、機械学習手法、ディープラーニング等を用いた一般画像認識手法等の公知のアルゴリズムを用いて挿入物を認識し、認識された挿入物の種類を判別することができる。挿入物認識部４２は、このようにして得られた認識結果を種類特定部１１に送出する。
種類特定部１１は、挿入物認識部４２により認識された挿入物に基づいて挿入物の種類を特定する。この際に、種類特定部１１は、例えば、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌ内に、挿入物認識部４２により認識された挿入物に対応する血管用挿入物が存在することを確認した場合に、挿入物認識部４２により認識された挿入物に対応する血管用挿入物を、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物として特定することができる。
以上から、本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置１Ｂによれば、カメラ部４１により撮影された画像に基づいて挿入物認識部４２により挿入物が認識されることにより、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物の種類が特定されるため、より容易に挿入物の種類を特定することができる。
なお、実施の形態３においても、実施の形態２と同様に、種類特定部１１により特定された挿入物の種類を表す情報は、入力装置１５を介したユーザの入力操作により修正されることができる。これにより、例えば、種類特定部１１により特定された挿入物の種類が、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物の種類と異なっていても、入力装置１５を介した入力操作により、挿入物の種類を表す情報が容易に修正されることができる。
実施の形態４
例えば、超音波画像Ｕに描出された挿入物を認識することにより、ユーザが被検体に挿入している挿入物を特定することもできる。
図１０に、本発明の実施の形態４に係る超音波診断装置１Ｃの構成を示す。超音波診断装置１は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、種類受付部１６が取り除かれ、挿入物認識部５１が追加され、装置制御部１４の代わりに装置制御部１４Ｃが備えられ、プロセッサ２２の代わりにプロセッサ２２Ｃが備えられたものである。超音波診断装置１Ｃにおいて、画像生成部４に挿入物認識部５１が接続され、挿入物認識部５１に種類特定部１１および装置制御部１４Ｃが接続されている。
ところで、一般的に、ユーザが被検体に超音波プローブを接触させて被検体内の超音波画像を撮影しながら、被検体に挿入物を挿入する手技が知られている。超音波診断装置１Ｃを用いてこのような手技が行われる場合には、図１１に示すように、被検体の血管Ｂと挿入物Ｎを含む超音波画像Ｕが画像生成部４により生成される。
挿入物認識部５１は、少なくとも挿入物Ｎが含まれる超音波画像Ｕに基づいて挿入物Ｎを認識し、認識された挿入物Ｎの種類を自動的に判別することができる。例えば、挿入物Ｎとして、いわゆるエコージェニック針と呼ばれる、超音波を反射するための複数の溝が形成されている穿刺針が用いられる場合に、挿入物認識部５１は、観察される溝のパターンにより、挿入物Ｎの種類を判別することができる。挿入物認識部５１は、例えば、テンプレートマッチング、機械学習手法、ディープラーニング等を用いた一般画像認識手法等の公知のアルゴリズムを用いて、超音波画像Ｕに含まれる挿入物Ｎを認識し、認識された挿入物Ｎの種類を判別することができる。挿入物認識部５１は、このようにして得られた認識結果を種類特定部１１に送出する。
種類特定部１１は、挿入物認識部５１により認識された挿入物Ｎに基づいて挿入物Ｎの種類を特定する。この際に、種類特定部１１は、例えば、規格情報取得部１０により取得された規格情報Ｌ内に、挿入物認識部４２により認識された挿入物Ｎに対応する血管用挿入物が存在することを確認した場合に、挿入物認識部４２により認識された挿入物Ｎに対応する血管用挿入物を、ユーザが被検体に挿入している挿入物Ｎとして特定することができる。
以上から、本発明の実施の形態４に係る超音波診断装置１Ｃによれば、少なくとも挿入物Ｎが描出されている超音波画像Ｕに基づいて挿入物認識部５１により挿入物Ｎが認識されることにより、ユーザが被検体に挿入している挿入物Ｎの種類が特定されるため、より容易に挿入物Ｎの種類を特定することができる。
なお、被検体に挿入物Ｎを挿入した状態で超音波画像Ｕが撮影されることが説明されているが、被検体に挿入物Ｎを挿入する前に、人体とほぼ等しい音響特性を有する模型である、いわゆるファントムに対して挿入物Ｎを挿入し、ファントムの超音波画像Ｕを撮影することもできる。この場合には、被検体に挿入物Ｎを挿入する前に、ファントムの超音波画像Ｕに基づいて、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物Ｎの種類を特定することができる。
実施の形態５
例えば、被検体に挿入された挿入物Ｎの挿入角度に基づいて、ユーザが被検体に挿入している挿入物Ｎが被検体の血管Ｂに対して挿入可能か否かが判定されることもできる。
図１２に、本発明の実施の形態５に係る超音波診断装置１Ｄの構成を示す。超音波診断装置１Ｄは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、挿入角度算出部６１が追加され、装置制御部１４の代わりに装置制御部１４Ｄが備えられ、プロセッサ２２の代わりにプロセッサ２２Ｄが備えられたものである。超音波診断装置１Ｄにおいて、画像生成部４に挿入角度算出部６１が接続され、挿入角度算出部６１に、挿入可否判定部１２および装置制御部１４Ｄが接続されている。
挿入角度算出部６１は、少なくとも挿入物Ｎが含まれる超音波画像Ｕを解析することにより、図１１に示すように、挿入物Ｎを認識し、その挿入角度Ａを算出する。ここで、挿入角度算出部６１は、例えば、認識された挿入物Ｎと、超音波画像Ｕにおける深度方向と直交する方向とのなす角度を、挿入角度Ａとして算出することができる。また、挿入角度算出部６１は、例えば、テンプレートマッチング、機械学習手法、ディープラーニング等を用いた一般画像認識手法等の公知のアルゴリズムを用いて、超音波画像Ｕに含まれる挿入物Ｎを認識することができる。挿入角度算出部６１は、算出された挿入角度Ａを表す情報を、挿入可否判定部１２に送出する。
挿入可否判定部１２は、挿入角度算出部６１により算出された挿入角度Ａを保ったまま被検体中を挿入物Ｎが進行すると仮定して、挿入物Ｎが被検体の血管Ｂに届くか否かを推定することができる。この際に、挿入可否判定部１２は、例えば、規格情報Ｌを参照して種類特定部１１により特定された挿入物Ｎの長さを取得し、血管抽出部８により計測された血管Ｂの被検体の体表面Ｐから血管Ｂまでの距離Ｄと、取得された挿入物Ｎの長さとに基づいて、挿入物Ｎが血管Ｂに届くか否かを推定する。挿入可否判定部１２は、挿入物Ｎが血管Ｂに届くと推定された場合には、挿入物Ｎが血管Ｂに対して挿入可能であると判定し、挿入物Ｎが血管Ｂに届かないと推定された場合には、挿入物Ｎが血管Ｂに対して挿入不可能であると判定することができる。
以上から、本発明の実施の形態５に係る超音波診断装置１Ｄによれば、挿入角度算出部６１が、被検体に挿入された挿入物Ｎの挿入角度Ａを算出し、挿入可否判定部１２が、挿入角度算出部６１により算出された挿入物Ｎの挿入角度Ａを用いて、被検体に挿入されている挿入物Ｎが被検体の血管Ｂに対して挿入可能か否かを判定するため、推奨される挿入角度に基づいて判定が行われるよりも、その判定の精度を向上させることができる。
なお、挿入可否判定部１２は、被検体に挿入されている挿入物Ｎが被検体の血管Ｂに対して挿入不可能であると判定した場合に、例えば、被検体に、再度、挿入物Ｎを挿入したときに挿入物Ｎが被検体の血管Ｂに対して挿入可能となるような挿入角度Ａを算出することができる。この場合にも、報知部１３は、挿入可否判定部１２により算出された挿入角度Ａをユーザに対して報知することができる。
また、例えば、画像生成部４により生成された超音波画像Ｕに複数の血管Ｂが描出されている場合に、挿入可否判定部１２は、挿入角度算出部６１により算出された挿入角度Ａに基づいて、超音波画像Ｕに含まれるすべての血管Ｂに対してそれぞれ挿入物Ｎの挿入の可否を判定することができる。この場合に、報知部１３は、超音波画像Ｕに含まれるすべての血管Ｂのうち、挿入可否判定部１２により挿入物Ｎの挿入が可能であると判定された血管Ｂを表示装置７に強調表示することができる。
また、実施の形態５の態様は、実施の形態１に適用されることが示されているが、実施の形態２～実施の形態４に対しても同様に適用されることができる。
実施の形態６
実施の形態１において、規格情報取得部１０は、規格情報保存メモリ９に予め保存されている複数の規格情報Ｌのうちの１つの規格情報Ｌを取得しているが、例えば、ネットワークを介して規格情報Ｌを取得することもできる。
図１３に、ネットワークＮＷを介して外部のサーバＳに接続された、実施の形態６に係る超音波診断装置１Ｅを示す。超音波診断装置１Ｅは、図１に示す実施の形態１に係る超音波診断装置１と同一の構成を有している。
サーバＳは、種々の国、病院、診療科等の場所に対応する複数の規格情報Ｌを保存している。超音波診断装置１Ｅは、サーバＳに保存されている規格情報Ｌを取得することができる。
例えば、入力装置１５を介してユーザにより、ユーザが被検体の超音波診断を行っている国、病院、診療科等の場所を表す位置情報が入力されると、ユーザにより入力された位置情報に対応する規格情報ＬがサーバＳから規格情報保存メモリ９にダウンロードされて、ダウンロードされた規格情報Ｌが表示装置７に表示される。規格情報取得部１０は、例えば、入力装置１５を介したユーザの入力操作に基づいて、サーバＳからダウンロードされた規格情報Ｌを取得する。このようにして、規格情報取得部１０は、サーバＳを介して規格情報Ｌを取得することができる。
以上から、本発明の実施の形態６に係る超音波診断装置１Ｅによれば、ネットワークＮＷを介して超音波診断装置１Ｅと接続された外部のサーバＳから規格情報Ｌがダウンロードされ、規格情報取得部１０が、サーバＳからダウンロードされた規格情報Ｌを取得するため、例えば、超音波診断装置１Ｅが位置している国、病院および診療科等の場所に対応する最新の規格情報Ｌに基づいて、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物Ｎの特定およびユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物Ｎの被検体の血管Ｂに対する挿入の可否の判定を行うことができる。これにより、ユーザが被検体に挿入しようとしている挿入物Ｎの被検体の血管Ｂに対する挿入の可否の判定をより正確に行うことが可能である。
また、本発明の実施の形態６に係る超音波診断装置１Ｅによれば、規格情報保存メモリ９に、例えば、複数の国、病院および診療科等の場所に対応する膨大な数の規格情報Ｌを保存する必要が無く、規格情報保存メモリ９に保存する情報量を低減させることができる。
なお、入力装置１５を介したユーザの入力操作をトリガとして、ネットワークＮＷを介してサーバＳから、規格情報Ｌがダウンロードされることが説明されているが、例えば、いわゆるＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）センサにより計測された位置情報に基づいて、規格情報Ｌがダウンロードされることもできる。
図１４に示すように、実施の形態６の変形例に係る超音波診断装置１Ｆは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、ＧＰＳセンサ７１が追加され、装置制御部１４の代わりに装置制御部１４Ｆが備えられ、プロセッサ２２の代わりにプロセッサ２２Ｆが備えられたものである。超音波診断装置１Ｆにおいて、装置制御部１４Ｆに、ＧＰＳセンサ７１が接続されている。
ＧＰＳセンサ７１は、超音波診断装置１Ｆが位置する国、病院および診療科等の場所を表す位置情報を計測する。ＧＰＳセンサ７１により計測された位置情報は、装置制御部１４Ｆに入力される。
図示しないが、装置制御部１４Ｆは、ネットワークＮＷを介してサーバＳに接続されており、ＧＰＳセンサ７１により計測された超音波診断装置１Ｆの位置情報に基づいて、サーバＳから規格情報Ｌをダウンロードする。サーバＳからダウンロードされた規格情報Ｌは、表示装置７に表示される。規格情報取得部１０は、例えば、入力装置１５を介したユーザの入力操作に基づいて、サーバＳからダウンロードされ且つ表示装置７に表示された規格情報Ｌを取得する。
このようにして、規格情報取得部１０は、ＧＰＳセンサ７１により計測された位置情報に対応する規格情報Ｌを取得するため、超音波診断装置１Ｆが位置している場所に対応する最新の規格情報Ｌを、容易に取得することができる。
なお、規格情報保存メモリ９が、複数の国、病院および診療科等の場所に対応する複数の規格情報Ｌを予め保存している場合には、規格情報保存メモリ９に保存されている複数の規格情報Ｌから、ＧＰＳセンサ７１により計測された超音波診断装置１Ｆの位置情報に対応する規格情報Ｌが自動的に選択されることができる。規格情報取得部１０は、規格情報保存メモリ９に保存されている複数の規格情報Ｌから自動的に選択された規格情報Ｌに基づいて、規格情報Ｌを取得する。
このような場合であっても、実施の形態６の変形例に係る超音波診断装置１Ｆによれば、超音波診断装置１Ｆが位置している場所に対応する規格情報Ｌを容易に取得することができる。
また、実施の形態６の態様は、実施の形態１に適用されることが示されているが、実施の形態２～実施の形態５についても同様に適用されることができる。
また、図示しないが、実施の形態１～実施の形態６の超音波診断装置１～１Ｆを、超音波プローブ２１と、超音波プローブ２１に接続され且つプロセッサ２２～２２Ｆを有する診断装置本体として構成することができる。この場合に、診断装置本体を、いわゆるタブレットまたはスマートフォンと呼ばれる携帯型の薄型コンピュータにより構成することができる。これにより、ユーザは、超音波診断装置１～１Ｆを容易に持ち運ぶことができ且つ容易に被検体の超音波診断を行うことができるため、超音波診断における利便性を向上させることができる。
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 超音波診断装置、２ 振動子アレイ、３ 送受信回路、４ 画像生成部、５ 画像化部、６ 表示制御部、７ 表示装置、８ 血管抽出部、９ 規格情報保存メモリ、１０ 規格情報取得部、１１ 種類特定部、１２ 挿入可否判定部、１３ 報知部、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｆ 装置制御部、１５ 入力装置、１６ 種類受付部、１７ 格納部、２１ 超音波プローブ、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｆ プロセッサ、２３ パルサ、２４ 増幅部、２５ ＡＤ変換部、２６ ビームフォーマ、２７ 信号処理部、２８ ＤＳＣ、２９ 画像処理部、３１ 種類情報リーダ、４１ カメラ部、４２，５１ 挿入物認識部、６１ 挿入角度算出部、７１ ＧＰＳセンサ、Ａ 挿入角度、Ｂ 血管、Ｄ 距離、Ｇ ジェル層、Ｈ 直径、Ｌ 規格情報、Ｐ 体表面、ＮＷ ネットワーク、Ｓ サーバ、Ｕ 超音波画像。

Claims (17)

  1. 挿入物が挿入される被検体の血管を超音波画像上に表示する超音波診断装置であって、
    振動子アレイと、
    前記振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ前記被検体による超音波エコーを受信して超音波画像を取得する画像化部と、
    前記画像化部により取得された前記超音波画像を表示する表示装置と、
    少なくとも１種類の血管用挿入物に関する規格が含まれている規格情報を取得する規格情報取得部と、
    前記被検体の血管に挿入しようとする前記挿入物の種類を特定する種類特定部と、
    前記画像化部により取得された前記超音波画像を解析することにより前記血管を抽出する血管抽出部と、
    前記規格情報取得部により取得された前記規格情報と前記種類特定部により特定された前記挿入物の種類とに基づいて、前記血管抽出部により抽出された前記血管に対する前記挿入物の挿入の可否を判定する挿入可否判定部と、
    前記挿入可否判定部による判定結果を報知する報知部と
    を備える超音波診断装置。
  2. ユーザが入力操作を行うための入力装置と、
    前記規格情報取得部により取得された前記規格情報に含まれている前記少なくとも１種類の血管用挿入物に基づいて前記ユーザにより前記入力装置を介して選択された１つの種類の血管用挿入物を受け付ける種類受付部と
    を備え、
    前記種類特定部は、前記種類受付部により受け付けられた前記１つの種類の血管用挿入物に基づいて前記挿入物の種類を特定する請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 前記規格情報取得部により取得された前記規格情報と前記種類特定部により特定された前記挿入物の種類は、前記表示装置に表示される請求項２に記載の超音波診断装置。
  4. 前記規格情報取得部により取得された前記規格情報および前記種類特定部により特定された前記挿入物の種類は、前記ユーザにより前記入力装置を介して修正可能である請求項３に記載の超音波診断装置。
  5. 前記挿入物に付随している種類情報保持具から種類情報を読み取る種類情報リーダを備え、
    前記種類特定部は、前記種類情報リーダにより読み取られた前記種類情報に基づいて前記挿入物の種類を特定する請求項１に記載の超音波診断装置。
  6. 前記挿入物を撮影して前記挿入物の画像を取得するカメラ部と、
    前記カメラ部により取得された前記挿入物の画像に基づいて前記挿入物を認識する挿入物認識部と
    を備え、
    前記種類特定部は、前記挿入物認識部により認識された前記挿入物に基づいて前記挿入物の種類を特定する請求項１に記載の超音波診断装置。
  7. 前記画像化部により取得された前記超音波画像に基づいて前記挿入物を認識する挿入物認識部を備え、
    前記種類特定部は、前記挿入物認識部により認識された前記挿入物に基づいて前記挿入物の種類を特定する請求項１に記載の超音波診断装置。
  8. 前記規格情報取得部により取得された前記規格情報と前記種類特定部により特定された前記挿入物の種類は、前記表示装置に表示される請求項５～７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  9. ユーザが入力操作を行うための入力装置を備え、
    前記規格情報取得部により取得された前記規格情報および前記種類特定部により特定された前記挿入物の種類は、前記ユーザにより前記入力装置を介して修正可能である請求項８に記載の超音波診断装置。
  10. 前記報知部は、前記挿入可否判定部により前記挿入物の挿入が可能であると判定された前記血管を前記表示装置に強調表示する請求項１～９のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  11. 前記挿入物は、前記規格情報に従って付されたカラーコードを有し、
    前記報知部は、前記挿入物の前記カラーコードと同じ色により前記血管を強調表示する請求項１０に記載の超音波診断装置。
  12. 前記超音波画像は、前記血管抽出部により抽出される複数の血管を含み、
    前記挿入可否判定部は、前記複数の血管に対してそれぞれ前記挿入物の挿入の可否を判定し、
    前記報知部は、前記複数の血管のうち、前記挿入可否判定部により前記挿入物の挿入が可能であると判定された血管と前記挿入物の挿入が不可能であると判定された血管とを区別して前記表示装置に表示する請求項１～１１のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  13. 前記画像化部により取得された前記超音波画像を解析することにより前記挿入物の挿入角度を算出する挿入角度算出部を備え、
    前記挿入可否判定部は、前記挿入角度算出部により算出された前記挿入角度に基づいて前記複数の血管に対してそれぞれ前記挿入物の挿入の可否を判定し、
    前記報知部は、前記複数の血管のうち、前記挿入可否判定部により前記挿入物の挿入が可能であると判定された血管を前記表示装置に強調表示する請求項１２に記載の超音波診断装置。
  14. 複数の前記規格情報を保存する規格情報保存メモリを備え、
    前記規格情報取得部は、前記規格情報保存メモリに保存されている前記複数の規格情報のうち１つの前記規格情報を取得する請求項１～１３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  15. ネットワークを介して外部のサーバに接続され、
    前記規格情報取得部は、前記サーバを介して前記規格情報を取得する請求項１～１３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  16. 前記超音波診断装置の位置情報を計測するＧＰＳセンサを備え、
    前記規格情報取得部は、前記ＧＰＳセンサにより計測された前記位置情報に対応する前記規格情報を取得する請求項１５に記載の超音波診断装置。
  17. 画像化部と、表示装置と、規格情報取得部と、種類特定部と、血管抽出部と、挿入可否判定部と、報知部とを備え、挿入物が挿入される被検体の血管を超音波画像上に表示する超音波診断装置の制御方法であって、
    前記画像化部が、振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ前記被検体による超音波エコーを受信して超音波画像を取得し、
    前記表示装置が、取得された前記超音波画像を表示し、
    前記規格情報取得部が、少なくとも１種類の血管用挿入物に関する規格が含まれている規格情報を取得し、
    前記種類特定部が、前記被検体の血管に挿入しようとする前記挿入物の種類を特定し、
    前記血管抽出部が、取得された前記超音波画像を解析することにより前記血管を抽出し、
    前記挿入可否判定部が、取得された前記規格情報と特定された前記挿入物の種類とに基づいて、抽出された前記血管に対する前記挿入物の挿入の可否を判定し、
    前記報知部が、判定結果を報知する
    超音波診断装置の制御方法。
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