WO2019026115A1

WO2019026115A1 - 超音波画像表示装置及び方法、並びにプログラムを格納した記録媒体

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Publication number: WO2019026115A1
Application number: PCT/JP2017/027658
Authority: WO
Inventors: 稔道石黒; 秀斗大石; 政太朗鈴木
Original assignee: 本多電子株式会社
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2019-02-07
Also published as: JPWO2019026115A1; JP6484781B1

Abstract

煩雑な操作や画像応答性の低下を伴わずに、被検体における目的部位や穿刺針の全貌を確実に捉えてそれを超音波画像として表示可能なため、正確な穿刺を行うことができる超音波画像表示装置の提供。この装置（１）では、第１断層画像（８）の略中央部を通る仮想直線（Ｌ２）上に、ライン状のマッピング領域（８１）が指定される。指定されたライン状のマッピング領域（８１）に限ってカラーフローマッピング法に基づく信号処理を行い、カラーフローマッピング画像（８４，８５）を生成するためのカラーフローマッピングデータを生成する。生成されたカラーフローマッピングデータに基づいてカラーフローマッピング画像（８４，８５）を生成し、それを第１断層画像（８）内のライン状のマッピング領域（８１）上に重畳して表示させる。

Description

超音波画像表示装置及び方法、並びにプログラムを格納した記録媒体

　本発明は、超音波プローブを用いて被検体の超音波断層画像を取得し、穿刺針の位置を確認しながら穿刺を行うための超音波画像表示装置及び方法、並びにプログラムを格納した記録媒体に関するものである。

　医療現場では、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、生体組織（被検体）に対して穿刺する行為が広く行われている。神経ブロック注射やカテーテルの挿入などの処置を行う場合、被検体における目的の部位に対して正確に穿刺を行わないと、生体組織を損傷させてしまう可能性がある。このような背景の中、近年では、超音波プローブを用いて目的の部位及び穿刺針の様子を捉え、超音波断層画像でそれらを観察しながら穿刺を行うといった超音波ガイド技術が提案されている。

　従来、超音波ガイド技術を用いた装置では、通常の超音波プローブ（いわゆるシングルプレーン型プローブ）を用いて１つの断層画像を捉え、この断層画像を表示することで穿刺を行っていた。しかしながら、従来の装置では、短軸像（横断面）及び長軸像（縦断面）のいずれか一方しか確認することができず、被検体における目的の部位及び穿刺針の全貌を同時に捉えることができなかった。そのため、穿刺針が正確に穿刺されていないような場合でも、作業者がそれに気付きにくいという問題があった。従って、正確な穿刺を行うためには、細かいプローブ操作を繰り返しながら、少しずつ穿刺針の前進させるようにして穿刺を行わなければならず、操作が煩雑であった。

　そこで、本願発明者らは、目的の部位及び穿刺針の全貌を同時に捉えるべく、直交する２断面（横断面及び縦断面）で同時に観察をすることができる超音波プローブ（いわゆるバイプレーン型プローブ）を過去に提案している（例えば、特許文献１等参照）。そしてこのタイプの超音波プローブを用いれば、各断面の超音波画像（短軸像及び長軸像）を表示することができ、作業者はこれら２つの超音波画像を観察することで、目的の部位及び穿刺針の全貌を同時に捉えることが可能になる。

特許第５２９２５８１号公報特許第４６５３４５４号公報

　ところが、特許文献１に記載の従来技術によると、例えば動脈と静脈との判別や、血管と神経との判別が超音波画像上にて困難になることがある。ここで、超音波診断装置の付加機能であるカラーフローマッピング（ＣＦＭ）を利用すれば、血液の流れから生じるドプラシフト（周波数偏移）を抽出して生成されたカラーフローマッピング画像が超音波画像上に重畳される。その結果、カラーフローマッピング画像の色の有無や種類を観察することで、これらの判別を容易に行うことが可能になる。なお、１つの断層画像を表示するタイプの装置であるが、例えば特許文献２には、超音波画像上において指定されたマッピング領域にてカラーフローマッピング画像を重畳する技術が開示されている。

　その反面、カラーフローマッピングの操作（マッピング領域の指定等）は煩雑であるうえに、カラーフローマッピング法に基づく信号処理自体の負荷により、超音波画像のフレームレートが極端に低下する。その結果、超音波断層画像の応答性が悪化してしまうという問題があった。

　また、穿刺の際には、目的の部位及び穿刺針（特に先端）の様子を同時に捉えながら穿刺針を前進させる必要があるが、例えば特許文献２に開示されたようなサイズのマッピング領域を指定したとすると、カラーフローマッピング画像によって血管壁や先端の画像が埋没してしまう。このため、血管壁を貫通した後の先端の様子が分かりにくくなり、正確な穿刺を行うにあたり不具合を生じるという問題があった。

　本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、煩雑な操作や画像応答性の低下を伴わずに、被検体における目的部位や穿刺針の全貌を確実に捉えてそれを超音波画像として表示可能なため、正確な穿刺を行うことができる超音波画像表示装置及び超音波画像表示方法を提供することにある。また、別の目的は、上記超音波画像表示装置に内蔵されるコンピュータを動作させるためのプログラムを格納した記録媒体を提供することにある。

　上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、被検体の横断面を示す第１断層画像と、前記横断面に交差する方向の縦断面を示す第２断層画像とを取得すべく超音波をリニア走査するための複数の超音波振動子が直交配列されたプローブ本体を備えた超音波プローブを用いて超音波の送受信を行うことにより、前記縦断面に沿って前記被検体に穿刺針を挿入する穿刺を行う際の前記第１断層画像と前記第２断層画像とを同一画面上に同時に表示する装置であって、前記第１断層画像の略中央部を通る仮想直線上に、ライン状のマッピング領域を指定するマッピング領域指定手段と、指定された前記ライン状のマッピング領域に限ってカラーフローマッピング法に基づく信号処理を行い、カラーフローマッピング画像を生成するためのカラーフローマッピングデータを生成するマッピングデータ生成手段と、生成された前記カラーフローマッピングデータに基づいて前記カラーフローマッピング画像を生成し、それを前記第１断層画像内の前記ライン状のマッピング領域上に重畳して表示させるカラーフローマッピング画像生成表示手段とを備えたことを特徴とする超音波画像表示装置をその要旨とする。

　従って、請求項１に記載の発明によると、マッピング領域指定手段が指定したライン状のマッピング領域に限り、マッピングデータ生成手段が所定の信号処理を行うことにより、カラーフローマッピングデータを生成する。そして、カラーフローマッピング画像生成表示手段は、当該データに基づいて生成したカラーフローマッピング画像をライン状のマッピング領域上に重畳して表示させる。この場合、表示されるカラーフローマッピング画像は、幅狭であって被検体における目的部位の画像よりも十分小さいことから、被検体における目的部位の画像を埋没させにくい。よって、被検体における目的部位や穿刺針の全貌を確実に捉えてそれを超音波画像として表示することが可能となり、作業者はその超音波画像を観察することで正確な穿刺を行うことができる。また、マッピング領域の指定は、作業者が行うのではなくマッピング領域指定手段が行うので、煩雑な操作を回避することができる。さらに、上記のようなごく狭い範囲でのマッピング領域の指定及びその範囲での限定的な信号処理によれば、カラーフローマッピング法に基づく信号処理の負荷が小さくなる。その結果、超音波画像のフレームレートの低下が抑制され、超音波断層画像の応答性の低下が回避される。

　請求項２に記載の発明は、請求項１において、予め設定された所定の角度で前記被検体に前記穿刺針を挿入するよう、前記穿刺針を案内する穿刺ガイド機構と、前記穿刺ガイド機構により案内された前記穿刺針の挿入角度に基づいて、前記第１断層画像において前記穿刺針の先端が見え始める深さ位置を予測するとともに、作業者に対してその位置を事前に示すガイドマークを前記第１断層画像の前記仮想直線上に表示するガイドマーク表示手段とをさらに備え、前記マッピング領域指定手段は、前記仮想直線上において前記ガイドマークを除く位置に前記ライン状のマッピング領域を指定することをその要旨とする。

　従って、請求項２に記載の発明によると、第１断層画像の仮想直線上に表示されたガイドマークを視認することで、穿刺針の先端が見え始める位置を容易にかつ正確に予見することができる。また、ライン状のマッピング領域は仮想直線上においてガイドマークを除く位置に指定されるため、カラーフローマッピング画像を重畳してもガイドマークが埋没することがない。よって、ガイドマーク及び穿刺針の先端の視認性を維持することができる。

　請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、前記マッピング領域指定手段は、前記仮想直線上にて表示されている管状構造物の画像の内径よりも小さい幅となるように、前記ライン状のマッピング領域を指定することをその要旨とする。

　従って、請求項３に記載の発明によると、ライン状のマッピング領域が血管などの管状構造物の画像の内径よりも小さい幅となるように指定されることから、カラーフローマッピング画像が管状構造物の画像全体ではなくその一部に重畳されることになる。ゆえに、管状構造物の画像がカラーフローマッピング画像により埋没しなくなり、管状構造物の管壁の様子が分かりやすくなる。

　請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記マッピング領域指定手段は、前記穿刺針の先端に対応した画像の直径の０．５倍以上２倍以下の幅となるように、前記ライン状のマッピング領域を指定することをその要旨とする。

　従って、請求項４に記載の発明によると、カラーフローマッピング画像の視認性を維持しつつ、穿刺針の先端に対応した画像や管状構造物の画像の埋没を阻止することができる。よって、穿刺針の先端や管状構造物の管壁の様子が分かりやすくなる。ここで、前記直径の０．５倍未満の幅であると、カラーフローマッピング画像の幅が狭くなりすぎて、カラーフローマッピング画像の視認性が悪くなってしまう。また、前記直径の２倍超の幅であると、カラーフローマッピング画像によって穿刺針の先端に対応した画像が埋没したり、管状構造物の画像が埋没したりするおそれがある。

　請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記マッピング領域指定手段は、前記ガイドマークに対応した画像の最大幅よりも小さい幅となるように、前記ライン状のマッピング領域を指定することをその要旨とする。

　従って、請求項５に記載の発明によると、通常、管状構造物の内径よりも小さい寸法に設定されるガイドマークを基準とし、そのガイドマークに対応した画像の最大幅よりも小さい幅となるように、ライン状のマッピング領域が指定される。このため、カラーフローマッピング画像が管状構造物の画像全体ではなく、その一部に重畳されることになる。ゆえに、管状構造物の画像がカラーフローマッピング画像により埋没しなくなり、管状構造物の管壁の様子が分かりやすくなる。

　請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記仮想直線は、前記第１断層画像の略中央部を通って垂直方向に延びる直線であり、前記第１断層画像において前記直線に対応する位置に垂直ラインを表示することをその要旨とする。

　請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記垂直ラインは、前記カラーフローマッピング画像に用いられる青及び赤以外の有彩色を用いて表示されることをその要旨とする。

　従って、請求項７に記載の発明によると、前記仮想直線を実際に第１断層画像上に可視化して表示することで、穿刺針が通過する予定のラインをより正確に把握することができる。なお、可視化された仮想直線（即ち垂直ライン）はカラーフローマッピング画像に用いられる青及び赤以外の有彩色を用いて表示されるため、カラーフローマッピング画像と混同することなく視認することができる。

　請求項８に記載の発明は、被検体の横断面を示す第１断層画像と、前記横断面に交差する方向の縦断面を示す第２断層画像とを取得すべく超音波をリニア走査するための複数の超音波振動子が直交配列されたプローブ本体を備えた超音波プローブを用いて超音波の送受信を行うことにより、前記縦断面に沿って前記被検体に穿刺針を挿入する穿刺を行う際の前記第１断層画像と前記第２断層画像とを同一画面上に同時に表示する方法であって、前記第１断層画像の略中央部を通る仮想直線上に、ライン状のマッピング領域を指定するマッピング領域指定ステップと、指定された前記ライン状のマッピング領域に限ってカラーフローマッピング法に基づく信号処理を行い、カラーフローマッピング画像を生成するためのカラーフローマッピングデータを生成するマッピングデータ生成ステップと、生成された前記カラーフローマッピングデータに基づいて前記カラーフローマッピング画像を生成し、それを前記第１断層画像内の前記ライン状のマッピング領域上に重畳して表示させるカラーフローマッピング画像生成表示ステップとを含むことを特徴とする超音波画像表示方法をその要旨とする。

　従って、請求項８に記載の発明によると、マッピング領域指定ステップではライン状のマッピング領域が指定され、続くマッピングデータ生成ステップではその領域に限り所定の信号処理が行われることにより、カラーフローマッピングデータが生成される。そして、カラーフローマッピング画像生成表示ステップでは、当該データに基づいて生成したカラーフローマッピング画像が、ライン状のマッピング領域上に重畳された状態で表示される。この場合、表示されるカラーフローマッピング画像は、幅狭であって被検体における目的部位の画像よりも十分小さいことから、被検体における目的部位の画像を埋没させにくい。よって、被検体における目的部位や穿刺針の全貌を確実に捉えてそれを超音波画像として表示することが可能となり、作業者はその超音波画像を観察することで正確な穿刺を行うことができる。また、マッピング領域の指定は、作業者が行うのではなくマッピング領域指定手段等が行うものとすれば、煩雑な操作を回避することができる。さらに、上記のようなごく狭い範囲でのマッピング領域の指定及びその範囲での限定的な信号処理によれば、カラーフローマッピング法に基づく信号処理の負荷が小さくなる。その結果、超音波画像のフレームレートの低下が抑制され、超音波断層画像の応答性の低下が回避される。

　請求項９に記載の発明は、請求項８において、予め設定された所定の角度で前記被検体に前記穿刺針を挿入するよう、前記穿刺針を案内する穿刺ガイド機構を用いた場合に、前記穿刺ガイド機構により案内された前記穿刺針の挿入角度に基づいて、前記第１断層画像において前記穿刺針の先端が見え始める深さ位置を予測するとともに、作業者に対してその位置を事前に示すガイドマークを前記第１断層画像の前記仮想直線上に表示するガイドマーク表示ステップをさらに含み、前記マッピング領域指定ステップでは、前記仮想直線上において前記ガイドマークを除く位置に前記ライン状のマッピング領域を指定することをその要旨とする。

　従って、請求項９に記載の発明によると、ガイドマーク表示ステップにおいて、作業者は、第１断層画像の仮想直線上に表示されたガイドマークを視認することで、穿刺針の先端が見え始める位置を容易にかつ正確に予見することができる。また、マッピング領域指定ステップでは、ライン状のマッピング領域は仮想直線上においてガイドマークを除く位置に指定されるため、カラーフローマッピング画像を重畳してもガイドマークが埋没することがない。よって、ガイドマーク及び穿刺針の先端の視認性を維持することができる。

　請求項１０に記載の発明は、被検体の横断面を示す第１断層画像と、前記横断面に交差する方向の縦断面を示す第２断層画像とを取得すべく超音波をリニア走査するための複数の超音波振動子が直交配列されたプローブ本体を備えた超音波プローブを用いて超音波の送受信を行うことにより、前記縦断面に沿って前記被検体に穿刺針を挿入する穿刺を行う際の前記第１断層画像と前記第２断層画像とを同一画面上に同時に表示する装置に内蔵されるコンピュータを、前記第１断層画像の略中央部を通る仮想直線上に、ライン状のマッピング領域を指定するマッピング領域指定手段と、指定された前記ライン状のマッピング領域に限ってカラーフローマッピング法に基づく信号処理を行い、カラーフローマッピング画像を生成するためのカラーフローマッピングデータを生成するマッピングデータ生成手段と、生成された前記カラーフローマッピングデータに基づいて前記カラーフローマッピング画像を生成し、それを前記第１断層画像内の前記ライン状のマッピング領域上に重畳して表示させるカラーフローマッピング画像生成表示手段として動作させるためのプログラムを格納した記録媒体をその要旨とする。

　従って、請求項１０に記載の発明によると、上記コンピュータを所定のマッピング領域指定手段、マッピングデータ生成手段、カラーフローマッピング画像生成表示手段として確実に動作させることができる。

　請求項１１に記載の発明は、請求項１０において、前記コンピュータを、予め設定された所定の角度で前記被検体に前記穿刺針を挿入するよう、前記穿刺針を案内する穿刺ガイド機構を用いた場合に、前記穿刺ガイド機構により案内された前記穿刺針の挿入角度に基づいて、前記第１断層画像において前記穿刺針の先端が見え始める深さ位置を予測するとともに、作業者に対してその位置を事前に示すガイドマークを前記第１断層画像の前記仮想直線上に表示するガイドマーク表示手段として動作させるためのプログラムを格納するとともに、前記マッピング領域指定手段は、前記仮想直線上において前記ガイドマークを除く位置に前記ライン状のマッピング領域を指定することをその要旨とする。

　従って、請求項１１に記載の発明によると、上記コンピュータをさらに所定のガイドマーク表示手段として確実に動作させることができる。

　以上詳述したように、請求項１～９に記載の発明によると、煩雑な操作や画像応答性の低下を伴わずに、被検体における目的部位や穿刺針の全貌を確実に捉えてそれを超音波画像として表示可能なため、正確な穿刺を行うことができる。また、請求項１０～１１に記載の発明によると、上記超音波画像表示装置に内蔵されるコンピュータを確実に動作させることができる。

本発明を具体化した第１実施形態の血管撮影装置を示す全体概略図。第１実施形態の血管撮影装置の電気的構成を示すブロック図。第１実施形態における超音波プローブのプローブ本体を示す斜視図。第１実施形態において、穿刺針の挿入前かつカラーフローマッピング画像重畳前の状態の第１断層画像及び第２断層画像を示す説明図。第１実施形態において、穿刺針の挿入前かつカラーフローマッピング画像重畳後の状態の第１断層画像及び第２断層画像を示す説明図。第１実施形態において、穿刺針の挿入後かつカラーフローマッピング画像重畳後の状態の第１断層画像及び第２断層画像を示す説明図。上記超音波プローブの使用方法を示す説明図。第２実施形態において、穿刺針の挿入前かつカラーフローマッピング画像重畳前の状態の第１断層画像及び第２断層画像を示す説明図。第２実施形態において、穿刺針の挿入前かつカラーフローマッピング画像重畳後の状態の第１断層画像及び第２断層画像を示す説明図。第２実施形態において、穿刺針の挿入後かつカラーフローマッピング画像重畳後の状態の第１断層画像及び第２断層画像を示す説明図。別の実施形態において、（ａ）は穿刺針の挿入前かつカラーフローマッピング画像重畳前の状態の第１断層画像、（ｂ）は穿刺針の挿入前かつカラーフローマッピング画像重畳後の状態の第１断層画像を示す説明図。別の実施形態において、（ａ）は穿刺針の挿入前かつカラーフローマッピング画像重畳前の状態の第１断層画像、（ｂ）は穿刺針の挿入前かつカラーフローマッピング画像重畳後の状態の第１断層画像を示す説明図。

［第１実施形態］
　以下、本発明を超音波画像表示装置としての血管撮影装置に具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態の血管撮影装置１を示す全体概略図であり、図２は、その血管撮影装置１の電気的構成を示すブロック図である。

　図１及び図２に示されるように、本実施形態の血管撮影装置１は、装置本体２と、その装置本体２に接続される超音波プローブ３とを備えている。この血管撮影装置１は、例えば生体組織４（被検体）内の静脈８２にカテーテルなどの穿刺針６を挿入する際に使用される。この血管撮影装置１は、静脈８２の横断面を示す第１断層画像８（短軸像）と静脈８２の縦断面を示す第２断層画像９（長軸像）とを同一の画面１０上に同時に表示する（図４～図６参照）。

　図１～図３に示されるように、超音波プローブ３は、信号ケーブル１１と、信号ケーブル１１の先端に接続されるプローブ本体１２と、プローブ本体１２に対して着脱可能に固定される穿刺ガイド用アタッチメント１４（穿刺ガイド機構）と、信号ケーブル１１の基端に設けられるプローブ側コネクタ１５とを備える。装置本体２にはコネクタ１６が設けられ、そのコネクタ１６に超音波プローブ３のプローブ側コネクタ１５が接続されている。

　超音波プローブ３は、リニア式電子走査を行うためのリニアプローブであり、例えば、５ＭＨｚの超音波を直線的に走査する。プローブ本体１２の底面となる振動子設置面２０上には、配列方向が相互に直交して略Ｔ字状となるように複数の超音波振動子２３，２４（探触子）が配列されている。

　より詳しくは、プローブ本体１２は、第１断層画像８を取得するための複数の第１の超音波振動子２３を収納する第１素子ユニット２５と、第２断層画像９を取得するための複数の第２の超音波振動子２４を収納する第２素子ユニット２６とを有する。第１素子ユニット２５における複数の第１の超音波振動子２３は、横断面に対応した短軸方向Ｘに沿って直線的に配列されている。また、第２素子ユニット２６における複数の第２の超音波振動子２４は、縦断面に対応した長軸方向Ｙに沿って直線的に配列されている。本実施形態において、第１素子ユニット２５に収納される第１の超音波振動子２３の素子数は、例えば４８個であり、第２素子ユニット２６に収納される第２の超音波振動子２４の素子数は、それよりも多い数（例えば８０個）である。従って、各超音波振動子２３，２４の配列方向の長さは、第１素子ユニット２５よりも第２素子ユニット２６の方が長くなっている。

　第２素子ユニット２６において、長軸方向Ｙに延びる超音波振動子列２７は、振動子設置面２０におけるプローブ本体１２の中心線Ｌ０上に位置している。さらに、この超音波振動子列２７は、始端が短軸方向Ｘの超音波振動子列２８のほぼ中央に位置している。

　本実施形態の超音波プローブ３において、略Ｔ字状の超音波振動子列２７，２８における超音波の走査は、例えば、短軸方向Ｘの超音波振動子列２８の一端（例えば図２の右端となる始端）の超音波振動子２３から開始される。そして、短軸方向Ｘの超音波振動子列２８の他端（例えば図２の左端となる終端）の超音波振動子２３に向けて１素子ずつ順番に行われる。その後、短軸方向Ｘの超音波振動子列２８のほぼ中央に位置する長軸方向Ｙの超音波振動子列２７の一端（図２では下端となる始端）の超音波振動子２４から他端（図２では上端となる終端）の超音波振動子２４に向けて１素子ずつ順番に超音波の走査が行われる。

　本実施の形態の超音波プローブ３では、プローブ本体１２において底面に位置する振動子設置面２０が生体組織４との接触面であり、超音波の送受信を行うための送受信面となる。この振動子設置面２０において、略Ｔ字状に超音波振動子列２７，２８が配置される部分には、図示しない音響整合層を介して略Ｔ字状の音響レンズ２９が配設されている。音響レンズ２９は、例えばシリコーン樹脂からなり、第１素子ユニット２５及び第２素子ユニット２６において超音波振動子２３，２４の超音波放射面３０側に設けられている。音響レンズ２９は、生体組織４と接触する外面が湾曲した凸面状に形成されており、超音波振動子２３，２４の超音波放射面３０からその法線方向に出力される超音波のビームを絞って所定の焦点位置にて収束させる。また、超音波振動子２３，２４において超音波放射面３０の反対側には、後方への超音波の伝播を防止するための図示しないバッキング材が配設されている。

　プローブ本体１２において、長軸方向Ｙの超音波振動子列２７の延長線（振動子設置面２０におけるプローブ本体１２の中心線Ｌ０）上かつ振動子設置面２０の端縁部（図２では下側、図３では左側の端縁部）には、位置決め部３１が設けられている。位置決め部３１は、生体組織４に対する穿刺針６の挿入位置を決める際に、穿刺針６の先端７１側を当接させて案内するための凹部である。さらに、生体組織４が接触するプローブ本体１２の振動子設置面２０において、短軸方向Ｘの両端部には、生体組織４の観察部位の圧迫を回避するための凸条部３２が長軸方向Ｙに沿って設けられている（図３参照）。プローブ本体１２の振動子設置面２０にて一対の凸条部３２を離間して設けることで、振動子設置面２０側における一対の凸条部３２間の領域があまり強く圧迫されなくなる。よって、観察部位にある静脈８２が押し潰されることが防止され、静脈８２への穿刺を確実に行うことが可能となる。

　図１、図２に示されるように、穿刺ガイド用アタッチメント１４は、穿刺針６を案内するためのガイド溝３３が形成された穿刺針ガイド部３４と、穿刺針６の挿入角度を多段階的に調整可能な角度調整機構３５と、プローブ本体１２の側面下部に嵌め込んで固定する固定部３６とを備える。穿刺ガイド用アタッチメント１４は、第１断層画像８が示す横断面の中央部に穿刺針６が位置した状態で、第２断層画像９が示す縦断面に沿って穿刺針６が所定の角度で生体組織４に挿入されるように、穿刺針６を案内する。本実施形態の穿刺ガイド用アタッチメント１４は、可撓性を有する樹脂材料を用いて形成された樹脂成型部品である。

　プローブ本体１２の下部は、先端側に配置される第１素子ユニット２５が横方向に出っ張ったハンマーヘッド型の外形形状（略Ｔ字形状）を有する（図２及び図３参照）。穿刺ガイド用アタッチメント１４において、固定部３６は、そのハンマーヘッド型の外形形状に沿って環状に形成されている。固定部３６の内周側には、例えば係合凹部（図示略）が形成されており、プローブ本体１２に形成された係合凸部（図示略）に係合凹部が係合することによって、穿刺ガイド用アタッチメント１４がプローブ本体１２に固定されている。

　穿刺ガイド用アタッチメント１４において、固定部３６の一端に角度調整機構３５が設けられ、角度調整機構３５に穿刺針ガイド部３４が着脱可能に装着されている。穿刺針ガイド部３４は、振動子設置面２０から上方に離間した位置にて突出している。角度調整機構３５は、プローブ本体１２の位置決め部３１を中心とした周方向に穿刺針ガイド部３４を多段階的に移動させるとともに各位置にて固定可能に設けられた調整機構である。この角度調整機構３５には、例えば３段階の切り替え位置が設けられている。

　穿刺針ガイド部３４のガイド溝３３は、振動子設置面２０からの投影視にて、プローブ本体１２の中心線Ｌ０上に存在するとともに、その中心線Ｌ０に沿って延びるように形成されている。穿刺針ガイド部３４は、長軸方向Ｙの超音波振動子列２７の配列方向と平行な方向に延設されかつ基端部が互いに連結された２本の棒状部材４０により構成され、上方から見た形状が略Ｕ字状となるよう形成されている。そして、穿刺針ガイド部３４において２本の棒状部材４０間に設けられた隙間がガイド溝３３となっている。穿刺ガイド用アタッチメント１４をプローブ本体１２に装着した状態では、プローブ本体１２の中心線Ｌ０上にガイド溝３３が配置される。ガイド溝３３には、穿刺針６を導入するための開口４１と、導入した穿刺針６を当接させる底部４２とが設けられている。さらに、穿刺針ガイド部３４のガイド溝３３には、開口４１の側に行くに従って徐々に溝幅が広くなるよう形成された穿刺針導入部４３が設けられている。

　そして、ガイド溝３３の底部４２とプローブ本体１２の位置決め部３１との組み合わせにより穿刺針６の挿入角度が決定される。つまり、プローブ本体１２の位置決め部３１に穿刺針６の先端７１を当接させるとともに、ガイド溝３３の底部４２に穿刺針６の側面を当接させることによって、生体組織４に対する穿刺針６の挿入角度が決定される。また、穿刺ガイド用アタッチメント１４において、角度調整機構３５を操作し、穿刺針ガイド部３４を移動させてガイド溝３３の底部４２の位置を変更することにより、底部４２と位置決め部３１とにより決定される穿刺針６の挿入角度が多段階的に調整されるようになっている。

　次に、図２に基づいて血管撮影装置１における電気的な構成について詳述する。

　図２に示されるように、血管撮影装置１の装置本体２は、コントローラ５０、パルス発生回路５１、送信回路５２、受信回路５３、信号処理部５４、画像処理部５５、メモリ５６、記憶装置５７、入力装置５８、表示装置５９等を備える。コントローラ５０は、周知の中央処理装置（ＣＰＵ）を含んで構成されたコンピュータであり、メモリ５６を利用して制御プログラムを実行し、装置全体を統括的に制御する。

　パルス発生回路５１は、コントローラ５０からの制御信号に応答して動作し、所定周期のパルス信号を生成して出力する。送信回路５２は、超音波プローブ３における超音波振動子２３，２４の素子数に対応した複数の遅延回路（図示略）を含み、パルス発生回路５１から出力されるパルス信号に基づいて、各超音波振動子２３，２４に応じて遅延させた駆動パルスを出力する。各駆動パルスの遅延時間は、超音波プローブ３から出力される超音波が所定の照射点で焦点を結ぶように設定されている。

　受信回路５３は、図示しない信号増幅回路、遅延回路、整相加算回路を含む。この受信回路５３では、超音波プローブ３における各超音波振動子２３，２４で受信された各反射波信号（エコー信号）が増幅されるとともに、受信指向性を考慮した遅延時間が各反射波信号に付加された後、整相加算される。この加算によって、各超音波振動子２３，２４の受信信号の位相差が調整される。

　信号処理部５４は、第１信号処理ブロック５４ａと第２信号処理ブロック５４ｂとを有している。

　第１信号処理ブロック５４ａは、図示しない対数変換回路、包絡線検波回路、Ａ／Ｄ変換回路などから構成されており、受信回路５３からの反射波信号データに基づいて、信号強度を輝度の明るさで表現したデータ（Ｂモードデータ）を生成する。対数変換回路は反射波信号を対数変換し、包絡線検波回路は対数変換回路の出力信号の包絡線を検波する。また、Ａ／Ｄ変換回路は、包絡線検波回路から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。

　第２信号処理ブロック５４ｂは、受信回路５３からの反射波信号データに基づいて、指定された所定の領域における速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流エコー成分を抽出し、血流の平均速度、分散、パワーなどの情報を多点について抽出したデータ（カラーフローマッピングデータ）を生成する。

　より具体的にいうと、第２信号処理ブロック５４ｂは、第１断層画像８の略中央部を通る仮想直線Ｌ２上に、ライン状のマッピング領域８１を指定する処理を行うマッピング領域指定手段として機能する（図４～図６参照）。また、第２信号処理ブロック５４ｂは、指定された前記ライン状のマッピング領域８１に限ってカラーフローマッピング法に基づく信号処理を行い、血流の動態を示すカラーフローマッピング画像８４，８５を生成するためのカラーフローマッピングデータを生成するマッピングデータ生成手段として機能する。

　画像処理部５５は、第１画像処理ブロック５５ａと第２画像処理ブロック５５ｂとを有している。

　第１画像処理ブロック５５ａは、第１信号処理ブロック５４ａが生成したＢモードデータに基づいて所定の画像処理を行い、Ｂモードの超音波画像（断層画像）を生成する。具体的には、第１画像処理ブロック５５ａは、反射波信号の振幅（信号強度）に応じた輝度の画像データを生成する。第１画像処理ブロック５５ａで生成された画像のデータは、逐次メモリ５６に記憶される。なおここでは、生体組織４の横断面を示す第１断層画像８及び生体組織４の縦断面を示す第２断層画像９の画像データが生成され、メモリ５６に記憶される。そして、メモリ５６に記憶された１フレーム分の画像データに基づいて、生体組織４の第１断層画像８及び第２断層画像９が白黒の濃淡で表示装置５９に表示される（図４～図６参照）。

　第２画像処理ブロック５５ｂは、第２信号処理ブロック５４ｂが生成したカラーフローマッピングデータに基づいて所定の画像処理を行い、カラーフローマッピング画像８４，８５を生成する。第２画像処理ブロック５５ｂで生成されたカラーフローマッピング画像８４，８５のデータは、逐次メモリ５６に記憶される。つまり、本実施形態の第２画像処理ブロック５５ｂは、カラーフローマッピング画像生成表示手段の一部として機能する。

　入力装置５８は、キーボード６１やトラックボール６２などで構成されており、ユーザからの要求や指示等の入力に用いられる。表示装置５９は、例えば、ＬＣＤやＣＲＴなどのディスプレイであり、生体組織４の第１断層画像８及び第２断層画像９や、各種設定の入力画面を表示するために用いられる。

　本実施形態の表示装置５９の画面１０には、図４～図６に示すように、第１断層画像８及び第２断層画像９が左右に並べて同時に表示される。第１断層画像８の中央部には画面垂直方向に沿って直線的に延びる仮想直線Ｌ２が存在するものとした場合、その仮想直線Ｌ２に対応する位置には、穿刺針６の進む方向を示す第１のガイドライン６５（垂直ライン）が実際に表示される。また、第２断層画像９上には、穿刺針６の挿入角度での進路を示す第２のガイドライン６６が、画面左上から右下の方向に向かって直線的に延びるように表示される。第１断層画像８上及び第２断層画像９上の各ガイドライン６５，６６は、本実施形態では同じ線種（例えば破線）及び線色（例えば黄色）で表示される。つまり、垂直ラインとしての第１のガイドライン６５は、カラーフローマッピング画像８４，８５に用いられる青及び赤以外の有彩色を用いて表示されるようになっている。

　さらに、第１断層画像８上及び第２断層画像９上には、穿刺針６の先端７１が見え始める深さ位置を作業者に事前に示す位置表示部が表示される。本実施形態では、位置表示部として、水平ライン６７及びガイドマーク６８が表示される。本実施形態のガイドマーク６８は、第１断層画像８上におけるガイドライン６５と水平ライン６７との交差位置において、枠内に断層画像を表示した四角形の枠状のマークである。このガイドマーク６８は、穿刺針６の先端７１に対応した画像の直径よりも大きなサイズ（例えば１．５倍～３倍程度大きなサイズ）を有している。なお、本実施形態においてコントローラ５０は、表示装置５９にガイドマーク６８を表示させるガイドマーク表示手段として機能する。

　水平ライン６７は、プローブ本体１２における振動子設置面２０に対して水平なラインである。水平ライン６７は、ガイドライン６５，６６と異なる線種（例えば一点鎖線）及び異なる線色（例えば緑色）で表示される。一方、ガイドマーク６８は、ガイドライン６５，６６と同じ線種（例えば点線）及び線色（例えば黄色）で表示される。つまり、水平ライン６７も、カラーフローマッピング画像８４，８５に用いられる青及び赤以外の有彩色を用いて表示されるようになっている。なお、上記の各ガイドライン６５，６６、水平ライン６７及びガイドマーク６８の画像データはメモリ５６内に格納されており、コントローラ５０はこれら画像データを読み出して表示装置５９に表示させるようになっている。

　記憶装置５７は、磁気ディスク装置や光ディスク装置などであり、制御プログラム及び各種のデータを記録媒体に格納している。コントローラ５０は、入力装置５８による指示に従い、プログラムやデータを記憶装置５７からメモリ５６へ転送し、それを逐次実行する。なお、コントローラ５０が実行するプログラムとしては、メモリカード、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、光ディスクなどの記憶媒体に記憶されたプログラムや、通信媒体を介してダウンロードしたプログラムでもよく、その実行時には記憶装置５７にインストールして利用する。

　ここで、マッピング領域指定手段として機能する第２信号処理ブロック５４ｂは、仮想直線Ｌ２上（実際には垂直ラインとしての第１のガイドライン６５上）にて表示されている管状構造物（即ち静脈８２や動脈８３）の画像の内径よりも小さい幅（例えば１／２０～１／３程度の幅）となるように、ライン状のマッピング領域８１を指定するように設定されている。また、第２信号処理ブロック５４ｂは、穿刺針６の先端７１に対応した画像の直径の０．５倍以上２倍以下の幅、好ましくは１倍以上２倍以下の幅となるように、ライン状のマッピング領域８１を指定するように設定されている。さらに、第２信号処理ブロック５４ｂは、ガイドマーク６８に対応した画像の最大幅よりも小さい幅（例えば１／１０～１／２程度の幅）となるように、ライン状のマッピング領域８１を指定するように設定されている。

　次に、本実施形態の血管撮影装置１を用いてカテーテルの穿刺針６を生体組織４の静脈８２に挿入する際の操作例について説明する。

　ここでは、医者などの作業者は、まず患者の処置部に適した穿刺針６の挿入角度を判断する。そして、作業者は、その挿入角度となるように角度調整機構３５を操作して穿刺針ガイド部３４の位置を設定した穿刺ガイド用アタッチメント１４をプローブ本体１２に装着する。その後、作業者は、位置情報入力手段としての入力装置５８のキーボード６１を操作し、角度調整機構３５で設定している穿刺針６の挿入角度の設定位置に応じた位置情報を入力する。このとき、コントローラ５０は、その位置情報をメモリ５６に一旦記憶する。

　さらに、作業者は、処置部となる生体組織４の表面（例えば、図７に示すような静脈８２がある前腕４ａの表面）に、音響媒体（無菌ゲルや滅菌ゲル）を塗った後、その音響媒体を介してプローブ本体１２の振動子設置面２０を接触させる。この後、作業者は、入力装置５８に設けられている走査開始ボタン（図示略）を操作する。すると、コントローラ５０は、そのボタン操作を判断し、生体組織４の断層画像８，９を表示するための処理を開始する。

　この処理において、コントローラ５０は、パルス発生回路５１を動作させ、超音波プローブ３による超音波の送受信を開始させる。具体的には、コントローラ５０から出力される制御信号に応答してパルス発生回路５１が動作し、所定周期のパルス信号が送信回路５２に供給される。そして、送信回路５２では、パルス信号に基づいて、各超音波振動子２３，２４に対応した遅延時間を有する駆動パルスが生成され、超音波プローブ３に供給される。これにより、超音波プローブ３の各超音波振動子２３，２４が振動して超音波が生体組織４に向けて照射される。生体組織４内を伝搬する超音波の一部は、生体組織４における組織境界面（例えば血管壁）などで反射して超音波プローブ３で受信される。このとき、超音波プローブ３の各超音波振動子２３，２４によって反射波が電気信号（反射波信号）に変換される。そして、その反射波信号は、受信回路５３で増幅等された後、信号処理部５４に入力される。

　信号処理部５４における第１信号処理ブロック５４ａでは、対数変換、包絡線検波、Ａ／Ｄ変換といった信号処理が行われ、デジタル信号に変換された反射波信号が画像処理部５５に供給される。画像処理部５５における第１画像処理ブロック５５ａでは、その反射波信号に基づいて、断層画像８，９の画像データを生成するための画像処理が行われる。また、信号処理部５４における第２信号処理ブロック５４ｂでは、仮想直線Ｌ２上にライン状のマッピング領域８１を指定する処理が行われるとともに（マッピング領域指定ステップ）、そのライン状のマッピング領域８１に限ってカラーフローマッピング法に基づく信号処理が行われ、カラーフローマッピングデータが生成される（マッピングデータ生成ステップ）。画像処理部５５における第２画像処理ブロック５５ｂでは、カラーフローマッピングデータに基づいてカラーフローマッピング画像８４，８５を生成する処理が行われる。そして、コントローラ５０は、画像処理部５５で生成された各画像データをメモリ５６に一旦記憶する。

　コントローラ５０は、メモリ５６に記憶された各画像データを読み出し、第１断層画像８及び第２断層画像９を表示装置５９に表示させるための表示データと、カラーフローマッピング画像８４，８５を表示装置５９に表示させるための表示データとを生成する。また、挿入角度判定手段としてのコントローラ５０は、メモリ５６に記憶された位置情報を読み出し、その位置情報に基づいて穿刺針６の挿入角度を判断する。そして、ガイドライン表示手段としてのコントローラ５０は、穿刺針６の挿入角度に応じたガイドライン６５，６６の表示データを生成する。さらに、位置表示手段としてのコントローラ５０は、穿刺針６の挿入角度に基づいて、第１断層画像８と第２断層画像９とにおいて、穿刺針６の先端７１が見え始める深さ位置を予測するとともに、作業者に対してその深さ位置を事前に示す位置表示部（水平ライン６７及びガイドマーク６８）の表示データを生成する。

　その後、コントローラ５０は、生成した断層画像８，９の表示データ、カラーフローマッピング画像８４，８５の表示データ、ガイドライン６５，６６、水平ライン６７及びガイドマーク６８の表示データをそれぞれ表示装置５９に出力する。この結果、図３に示されるように、表示装置５９の画面１０に第１断層画像８及び第２断層画像９が左右に並べて同時に表示される。そして、これらの断層画像８，９上には、ガイドライン６５，６６、水平ライン６７及びガイドマーク６８が重畳されて表示される（ガイドマーク表示ステップ）。同時に、第１断層画像８内にて指定されたライン状のマッピング領域８１上には、カラーフローマッピング画像８４，８５が重畳して表示される（カラーフローマッピング画像生成表示ステップ）。なお、本実施形態では、最も奥側に断層画像８，９が表示される。カラーフローマッピング画像８４，８５は第１断層画像８の手前側に重畳され、ガイドライン６５、水平ライン６７及びガイドマーク６８はさらにその手前側に重畳されるようになっている。また、ガイドライン６６及び水平ライン６７は、第２断層画像９の手前側に重畳されるようになっている。

　次いで作業者は、表示装置５９に表示された第１断層画像８及び第２断層画像９を視認しながら、超音波プローブ３の位置を調整する。具体的には、まず、第１断層画像８（短軸像）上に静脈８２の横断面が撮影されるとともに第１断層画像８上の第１のガイドライン６５が静脈８２の中心に位置するように、超音波プローブ３の第１素子ユニット２５側を移動させる。さらに、第２断層画像９（長軸像）上に沿って静脈８２の縦断面が撮影されるように、超音波プローブ３の第２素子ユニット２６側を移動させて、静脈８２が延びる方向（軸方向）とプローブ本体１２の長軸方向Ｙとを一致させる。なおこのとき、超音波プローブ３の第１素子ユニット２５側（短軸側）の位置をキープした状態で、後側となる第２素子ユニット２６側（長軸側）を左右に振るようにして位置合わせを行うようにする。

　ここで作業者は、第１断層画像８上及び第２断層画像９上の水平ライン６７及びガイドマーク６８、第２断層画像９上の第２のガイドライン６６に基づいて、穿刺針６の挿入角度が静脈８２への穿刺に適した角度か否かを判断する。なお、図４、図５には穿刺針６を挿入する前の様子が示されており、第１断層画像８上及び第２断層画像９上において、静脈８２への穿刺を行う処置部よりも水平ライン６７及びガイドマーク６８が上方に位置している。穿刺針６の挿入角度が静脈８２への穿刺に適した角度であると判断した場合、作業者は、穿刺ガイド用アタッチメント１４の穿刺針ガイド部３４において、ガイド溝３３の開口４１からカテーテルの穿刺針６を導入する。そして、作業者は、プローブ本体１２の位置決め部３１の位置に穿刺針６の先端７１を当接させるとともに、ガイド溝３３の底部４２に穿刺針６の側面を当接させた後、生体組織４（前腕４ａ）に対して穿刺針６を挿入させていく。

　すると、穿刺針６を挿入した後の様子を示す図６を見てもわかるように、第１断層画像８及び第２断層画像９に穿刺針６が表示されるようになる。ここではまず、穿刺針６が第１断層画像８におけるガイドマーク６８の枠内に表示された後、第２断層画像９における第２のガイドライン６６上に表示される。作業者は、第２断層画像９における第２のガイドライン６６に沿って穿刺針６の挿入位置を確認しつつ、穿刺針６を挿入していく。

　このとき作業者は、第１断層画像８の仮想直線Ｌ２上に表示されたガイドマーク６８を視認することで、穿刺針６の先端７１が見え始める位置を容易にかつ正確に予見することができる。また、ライン状のマッピング領域８１は仮想直線Ｌ２上においてガイドマーク６８を除く位置に指定される。そのため、カラーフローマッピング画像８４，８５を重畳してもガイドマーク６８及びそれにより囲まれる領域が埋没することがない。よって、ガイドマーク６８及び穿刺針６の先端７１の視認性を維持することができる。また、この枠状のガイドマーク６８は、穿刺針６の先端７１に対応した画像の直径よりも大きなサイズで表示されるので、ガイドマーク６８自体と穿刺針６の画像とが重なり合わず、穿刺針６が見え始める瞬間をより確実に確認することができる。

　図６等に示されるように、被検体である生体組織４（前腕４ａ）において比較的浅い位置には管状構造物である静脈８２が位置しており、比較的深い位置には同じく管状構造物である動脈８３が位置している。そして、第１断層画像８の仮想直線Ｌ２上には幅の狭いライン状のマッピング領域８１が指定されており、そのライン状のマッピング領域８１にはカラーフローマッピング画像８４，８５が重畳された状態で表示されている。ここで、静脈８２内にて表示されるカラーフローマッピング画像８４と、動脈８３内にて表示されるカラーフローマッピング画像８５とでは色調が異なっている。即ち、静脈８２内には第１断層画像８の手前側方向から奥側方向に向かう血流（第２断層画像９の右側方向から左側方向に向かう血流）が存在していることから、前者のカラーフローマッピング画像８４は青色を呈する。これに対して、動脈８３内には第１断層画像８の奥側方向から手前側方向に向かう血流（第２断層画像９の左側方向から右側方向に向かう血流）が存在していることから、後者のカラーフローマッピング画像８５は赤色を呈する。従って、穿刺針６の先端７１を血管壁に対して挿入する前に、作業者は、カラーフローマッピング画像８４，８５の色の違いによって、静脈８２及び動脈８３を簡単にかつ正確に判別することができる。

　また、これらのカラーフローマッピング画像８４，８５は、いずれも幅狭であって被検体における目的部位の画像、即ち静脈８２及び動脈８３の断層画像よりも十分小さい。具体的にいうと、カラーフローマッピング画像８４，８５の幅は、静脈８２及び動脈８３の断層画像の１／２０～１／３程度、穿刺針６の先端７１に対応した画像の直径の１倍～２倍程度、ガイドマーク６８に対応した画像の最大幅の１／１０～１／２程度である。よって、カラーフローマッピング画像８４，８５は、静脈８２及び動脈８３の断層画像全体ではなく、その一部に対して重畳されることになる。ゆえに、カラーフローマッピング画像８４，８５を重畳表示したときでも、静脈８２及び動脈８３の断層画像がカラーフローマッピング画像８４，８５により埋没しなくなり、血管壁の様子が分かりやすくなる。また、この程度の幅を有するカラーフローマッピング画像８４，８５であれば、小面積すぎて赤色及び青色の判別が難しくなるといったこともなく、好適な視認性を維持することができる。

　そして作業者は、上記の要領で静脈８２の血管壁に穿刺針６の先端７１が到達したと判断したら、次いでその血管壁を穿刺針６の先端７１で貫通させ、静脈８２内に穿刺針６の先端７１を挿入する。作業者は、第２断層画像９に基づいて穿刺針６の先端７１が静脈８２内に到達したことを確認した後、穿刺針６の穿刺動作を止める。

　その後、作業者は、入力装置５８に設けられている走査終了ボタン（図示略）を操作する。コントローラ５０は、そのボタン操作を判断し、生体組織４の断層画像８，９を表示するための処理を終了する。さらに、作業者は、穿刺針６の穿刺状態を維持したまま（穿刺ルートを残したまま）、ガイド溝３３に沿ってプローブ本体１２を移動させる。そして、作業者は、ガイド溝３３の開口４１を通して超音波プローブ３（穿刺ガイド用アタッチメント１４及びプローブ本体１２）を穿刺針６から取り外す。この後、作業者は、カテーテル操作を行い、静脈８２内にカテーテルを挿入して所定の治療を行う。

　従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

　（１）本実施形態の血管撮影装置１によると、上述したとおり、幅狭のライン状のマッピング領域８１があらかじめ指定され、そこにカラーフローマッピング画像８４，８５が重畳された状態で表示される。この場合、表示されるカラーフローマッピング画像８４，８５は、幅狭であって静脈８２及び動脈８３の断層画像よりも十分小さいことから、これらの画像を埋没させにくい。よって、静脈８２及び動脈８３や穿刺針６の全貌を確実に捉えてそれを超音波画像として表示することが可能となり、作業者はその超音波画像を観察することで正確な穿刺を行うことができる。

　（２）この血管撮影装置１では、ライン状のマッピング領域８１の指定は、作業者が行うのではなく、所定のプログラムに基づいてマッピング領域指定手段が行うので、煩雑な操作を回避することができる。

　（３）この血管撮影装置１では、上記のようなごく狭い範囲（具体的には画面１０の１／２０～１／１００程度の面積）でのマッピング領域８１の指定及びその範囲での限定的な信号処理を行うことを特徴としている。このため、比較的広面積（例えば画面１０の１／２～１／５程度の面積）でマッピング領域８１の指定を行っていた従来装置に比べて、カラーフローマッピング法に基づく信号処理の負荷が小さくなる。その結果、超音波画像のフレームレートの低下が抑制され、超音波断層画像の応答性の低下を回避することができる。

［第２実施形態］
　次に、本発明を超音波画像表示装置としての血管撮影装置１に具体化した第２実施形態を図８～図１０に基づき詳細に説明する。図８は、穿刺針６の挿入前かつカラーフローマッピング画像８４，８５を重畳する前の状態の第１断層画像８及び第２断層画像９を示している。図９、穿刺針６の挿入前かつカラーフローマッピング画像８４，８５を重畳した後の状態の第１断層画像８及び第２断層画像９を示している。図１０は、穿刺針６の挿入後かつカラーフローマッピング画像８４，８５を重畳した後の状態の第１断層画像８及び第２断層画像９を示している。なお、ここでは上記第１実施形態と共通の部分については詳細な説明を割愛し、相違している部分を中心に説明する。

　本実施形態の血管撮影装置１は、第１実施形態と同様に、装置本体２と超音波プローブ３とを備えるものであるが、ここで使用される超音波プローブ３は、信号ケーブル１１、プローブ本体１２及びプローブ側コネクタ１５を備える一方で、穿刺ガイド用アタッチメント１４を備えていない。また、超音波プローブ３は、第１実施形態と同様に、コントローラ５０、パルス発生回路５１、送信回路５２、受信回路５３、信号処理部５４、画像処理部５５、メモリ５６、記憶装置５７、入力装置５８、表示装置５９等を備える装置本体２に電気的に接続されている。なお、穿刺ガイド機構に関する構成については、装置本体２から省略されている。

　本実施形態の表示装置５９の画面１０には、図８～図１０に示すように、第１断層画像８及び第２断層画像９が左右に並べて同時に表示される。第１断層画像８の中央部における仮想直線Ｌ２に対応する位置には、第１のガイドライン６５（垂直ライン）が重畳されて表示される。その一方、本実施形態では、第２のガイドライン６６、水平ライン６７及びガイドマーク６８は特に表示されない。また、第１断層画像８内にて指定されたライン状のマッピング領域８１上には、カラーフローマッピング画像８４，８５が重畳して表示されるようになっている。従って、穿刺針６の先端７１を血管壁に対して挿入する前に、作業者は、カラーフローマッピング画像８４，８５の色の違いによって、静脈８２及び動脈８３を簡単にかつ正確に判別することができる。ゆえに、本実施形態によると、煩雑な操作や画像応答性の低下を伴わずに、静脈８２及び動脈８３や穿刺針６の全貌を確実に捉えてそれを超音波画像として表示可能な血管撮影装置１を提供することができる。

　なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

　・上記第１、第２実施形態では、第１断層画像８の中央部を通る１本の仮想直線Ｌ２上にライン状のマッピング領域８１を指定するようにしたが、仮想直線Ｌ２の数は必ずしも１本に限定されず複数本であってもよい。例えば、図１１（ａ）、（ｂ）に示す別の実施形態では、第１断層画像８の略中央部を通るように３本の平行な仮想直線Ｌ２が存在しており、それら仮想直線Ｌ２上にライン状のマッピング領域８１が指定されている。

　・上記第１、第２実施形態では、ライン状のマッピング領域８１が、仮想直線Ｌ２に沿って連続的に形成された帯状を呈するものであったが、断続的に形成されていてもよい。例えば、図１２（ａ）、（ｂ）に示す別の実施形態では、小面積かつ矩形状の領域８６が仮想直線Ｌ２に沿って等間隔かつライン状に配置されており、その結果全体として「ライン状のマッピング領域８１」となっている。

　・上記各実施形態では、ライン状のマッピング領域８１のサイズ、形状、位置等は、基本的に１種類のみ設定されていて変更不能であったが、これをあらかじめ複数種類設定しておき、それらの中から任意に選択できるように構成してもよい。

　・上記各実施形態では、常時、ライン状のマッピング領域８１上にカラーフローマッピング画像８４，８５が重畳表示されるように構成したが、これに限定されない。例えば、カラーフローマッピング画像８４，８５を表示状態または非表示状態に切り替える選択機能を設けてもよい。具体的には、コントローラ５０は、表示装置５９の設定画面において、カラーフローマッピング画像８４，８５の表示、非表示を切り替えるための選択ボタンを表示させるようにすればよい。

　・上記第１実施形態の血管撮影装置１において、水平ライン６７及びガイドマーク６８について、表示または非表示に設定する選択機能を設けてもよい。具体的には、コントローラ５０は、表示装置５９の設定画面において、水平ライン６７及びガイドマーク６８を表示または非表示に設定するための選択ボタンを表示させるようにすればよい。そして、コントローラ５０は、作業者のボタン操作に基づいて、第１断層画像８上及び第２断層画像９上に水平ライン６７及びガイドマーク６８を表示したり、消去したりする。例えば、血管撮影装置１の操作に慣れた熟練の作業者は、各断層画像８，９に表示されているガイドライン６５，６６の位置に基づいて、穿刺針６の先端７１が見え始める位置を予測することができる。このため、熟練の作業者が血管撮影装置１を使用する場合には、水平ライン６７及びガイドマーク６８を表示させない状態で穿刺針６の穿刺を行ってもよい。また、血管撮影装置１の操作に慣れていない作業者が使用する場合には、水平ライン６７及びガイドマーク６８を表示させることにより、穿刺針６の穿刺を安心して確実に行うことが可能となる。

　・上記第１実施形態において、位置表示部としてのガイドマーク６８は、四角形の枠状であったが、三角形や円形の枠状としてもよい。また、ガイドマーク６８は枠状のマークに限定されるものではなく、位置を認識できるマークであれば、例えば十字形状のマークや点状のマーク等であってもよい。勿論、第２実施形態等のようにガイドマーク６８の表示を行わないようにしてもよい。

　・上記各実施形態の血管撮影装置１では、静脈８２等の断層画像８，９を表示してカテーテルを用いた治療を行うものであったが、採血などの他の処置を行う場合に血管撮影装置１を用いてもよい。また、血管撮影装置１に限定されるものではなく、血管以外に神経などの断層画像を表示して神経ブロック注射などの他の処置を行う超音波画像表示装置に本発明を具体化してもよい。

　１…超音波画像表示装置としての血管撮影装置
　３…超音波プローブ
　４…被検体としての生体組織
　６…穿刺針
　８…第１断層画像
　９…第２断層画像
　１０…画面
　１２…プローブ本体
　１４…穿刺ガイド機構としての穿刺ガイド用アタッチメント
　２３…（第１の）超音波振動子
　２４…（第２の）超音波振動子
　５０…カラーフローマッピング画像生成表示手段、ガイドマーク表示手段を構成するコントローラ
　５４ｂ…マッピング領域指定手段、マッピングデータ生成手段としての第２信号処理ブロック
　５５ｂ…カラーフローマッピング画像生成表示手段を構成する第２画像処理ブロック
　５７…記録媒体を備える記憶装置
　６５…垂直ラインとしての第１のガイドライン
　６８…ガイドマーク
　７１…穿刺針の先端
　８１…ライン状のマッピング領域
　８２…管状構造物としての静脈
　８３…管状構造物としての動脈
　８４…（赤色で示された）カラーフローマッピング画像
　８５…（青色で示された）カラーフローマッピング画像
　Ｌ２…仮想直線

Claims

　被検体の横断面を示す第１断層画像と、前記横断面に交差する方向の縦断面を示す第２断層画像とを取得すべく超音波をリニア走査するための複数の超音波振動子が直交配列されたプローブ本体を備えた超音波プローブを用いて超音波の送受信を行うことにより、前記縦断面に沿って前記被検体に穿刺針を挿入する穿刺を行う際の前記第１断層画像と前記第２断層画像とを同一画面上に同時に表示する装置であって、
　前記第１断層画像の略中央部を通る仮想直線上に、ライン状のマッピング領域を指定するマッピング領域指定手段と、
　指定された前記ライン状のマッピング領域に限ってカラーフローマッピング法に基づく信号処理を行い、カラーフローマッピング画像を生成するためのカラーフローマッピングデータを生成するマッピングデータ生成手段と、
　生成された前記カラーフローマッピングデータに基づいて前記カラーフローマッピング画像を生成し、それを前記第１断層画像内の前記ライン状のマッピング領域上に重畳して表示させるカラーフローマッピング画像生成表示手段と
を備えたことを特徴とする超音波画像表示装置。
　予め設定された所定の角度で前記被検体に前記穿刺針を挿入するよう、前記穿刺針を案内する穿刺ガイド機構と、
　前記第１断層画像において前記穿刺針の先端が見え始める深さ位置を事前に示すガイドマークを前記第１断層画像の前記仮想直線上に表示するガイドマーク表示手段と
をさらに備え、
　前記マッピング領域指定手段は、前記仮想直線上において前記ガイドマークを除く位置に前記ライン状のマッピング領域を指定する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波画像表示装置。
　前記マッピング領域指定手段は、前記仮想直線上にて表示されている管状構造物の画像の内径よりも小さい幅となるように、前記ライン状のマッピング領域を指定することを特徴とする請求項１または２に記載の超音波画像表示装置。
　前記マッピング領域指定手段は、前記穿刺針の先端に対応した画像の直径の０．５倍以上２倍以下の幅となるように、前記ライン状のマッピング領域を指定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波画像表示装置。
　前記マッピング領域指定手段は、前記ガイドマークに対応した画像の最大幅よりも小さい幅となるように、前記ライン状のマッピング領域を指定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波画像表示装置。
　前記仮想直線は、前記第１断層画像の略中央部を通って垂直方向に延びる直線であり、前記第１断層画像において前記直線に対応する位置に垂直ラインを表示することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の超音波画像表示装置。
　前記垂直ラインは、前記カラーフローマッピング画像に用いられる青及び赤以外の有彩色を用いて表示されることを特徴とする請求項６に記載の超音波画像表示装置。
　被検体の横断面を示す第１断層画像と、前記横断面に交差する方向の縦断面を示す第２断層画像とを取得すべく超音波をリニア走査するための複数の超音波振動子が直交配列されたプローブ本体を備えた超音波プローブを用いて超音波の送受信を行うことにより、前記縦断面に沿って前記被検体に穿刺針を挿入する穿刺を行う際の前記第１断層画像と前記第２断層画像とを同一画面上に同時に表示する方法であって、
　前記第１断層画像の略中央部を通る仮想直線上に、ライン状のマッピング領域を指定するマッピング領域指定ステップと、
　指定された前記ライン状のマッピング領域に限ってカラーフローマッピング法に基づく信号処理を行い、カラーフローマッピング画像を生成するためのカラーフローマッピングデータを生成するマッピングデータ生成ステップと、
　生成された前記カラーフローマッピングデータに基づいて前記カラーフローマッピング画像を生成し、それを前記第１断層画像内の前記ライン状のマッピング領域上に重畳して表示させるカラーフローマッピング画像生成表示ステップと
を含むことを特徴とする超音波画像表示方法。
　予め設定された所定の角度で前記被検体に前記穿刺針を挿入するよう、前記穿刺針を案内する穿刺ガイド機構を用いた場合に、前記第１断層画像において前記穿刺針の先端が見え始める深さ位置を事前に示すガイドマークを前記第１断層画像の前記仮想直線上に表示するガイドマーク表示ステップをさらに含み、
　前記マッピング領域指定ステップでは、前記仮想直線上において前記ガイドマークを除く位置に前記ライン状のマッピング領域を指定する
ことを特徴とする請求項８に記載の超音波画像表示方法。
　被検体の横断面を示す第１断層画像と、前記横断面に交差する方向の縦断面を示す第２断層画像とを取得すべく超音波をリニア走査するための複数の超音波振動子が直交配列されたプローブ本体を備えた超音波プローブを用いて超音波の送受信を行うことにより、前記縦断面に沿って前記被検体に穿刺針を挿入する穿刺を行う際の前記第１断層画像と前記第２断層画像とを同一画面上に同時に表示する装置に内蔵されるコンピュータを、
　前記第１断層画像の略中央部を通る仮想直線上に、ライン状のマッピング領域を指定するマッピング領域指定手段と、
　指定された前記ライン状のマッピング領域に限ってカラーフローマッピング法に基づく信号処理を行い、カラーフローマッピング画像を生成するためのカラーフローマッピングデータを生成するマッピングデータ生成手段と、
　生成された前記カラーフローマッピングデータに基づいて前記カラーフローマッピング画像を生成し、それを前記第１断層画像内の前記ライン状のマッピング領域上に重畳して表示させるカラーフローマッピング画像生成表示手段と
して動作させるためのプログラムを格納した記録媒体。
　前記コンピュータを、
　予め設定された所定の角度で前記被検体に前記穿刺針を挿入するよう、前記穿刺針を案内する穿刺ガイド機構を用いた場合に、前記第１断層画像において前記穿刺針の先端が見え始める深さ位置を事前に示すガイドマークを前記第１断層画像の前記仮想直線上に表示するガイドマーク表示手段として動作させる
ためのプログラムを格納するとともに、
　前記マッピング領域指定手段は、前記仮想直線上において前記ガイドマークを除く位置に前記ライン状のマッピング領域を指定する
ことを特徴とする請求項１０に記載の記録媒体。