WO2020148938A1 - 穿刺針、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

穿刺針、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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ultrasonic
needle
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松本　剛
井上　知己
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富士フイルム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a puncture needle, an ultrasonic diagnostic apparatus that detects a puncture needle inserted into a subject, and a method for controlling the ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus generally includes an ultrasonic probe provided with a transducer array in which a plurality of elements are arranged, and when the ultrasonic probe is in contact with the body surface of the subject, the transducer is An ultrasonic beam is transmitted from the array toward the inside of the subject, and an ultrasonic echo from the subject is received by the transducer array to acquire element data. Further, the ultrasonic diagnostic apparatus electrically processes the obtained element data to generate an ultrasonic image of the part of the subject.
  • the puncture needle is usually inserted in a state inclined with respect to the body surface of the subject, and thus the ultrasonic echo reflected from the puncture needle in the subject is difficult to propagate toward the ultrasonic probe, In some cases, the puncture needle was not clearly visible on the ultrasound image. Therefore, in order to clearly depict the puncture needle in the ultrasonic image, for example, as disclosed in Patent Document 1, a puncture needle that has been processed to reflect the ultrasonic beam from the ultrasonic probe has been developed. Has been done. A plurality of grooves for reflecting an ultrasonic beam are formed on the outer peripheral portion of the puncture needle of Patent Document 1.
  • the puncture needle of Patent Document 1 When the puncture needle of Patent Document 1 is inserted into a subject and the inserted puncture needle is irradiated with an ultrasonic beam, the irradiated ultrasonic beam is reflected by a plurality of grooves formed in the puncture needle. And propagates toward the ultrasonic probe. As a result, a plurality of grooves formed on the puncture needle are drawn in the ultrasonic image. Further, as disclosed in Patent Document 2, the position of the puncture needle may be confirmed by providing a light absorbing portion on a part of the surface of the puncture needle.
  • a groove cannot be formed at the tip of the sharp puncture needle, a user such as a doctor can observe the ultrasonic image depicting the plurality of grooves of the puncture needle and see the tip of the puncture needle. In some cases, it is difficult to guide the tip of the puncture needle to a desired position because it is not possible to clearly grasp the point. Moreover, the groove of the puncture needle on the ultrasonic image may be hidden or disappeared due to a high-intensity reflection signal, acoustic shadow, and the like derived from the tissue in the subject. As a result, the position of the groove on the puncture needle is not specified, and it may be difficult for the user to estimate the position of the tip of the puncture needle. If a light absorbing portion is provided on a part of the surface of the puncture needle as in Patent Document 2, the cost of the puncture needle increases.
  • the present invention has been made to solve such conventional problems, and provides a puncture needle, an ultrasonic diagnostic apparatus, and an ultrasonic diagnostic apparatus that allow a user to accurately grasp the tip portion of the puncture needle.
  • the purpose is to provide a control method.
  • the puncture needle of the present invention includes a shaft portion, a needle tip portion arranged at the tip of the shaft portion, and an outer peripheral portion of the shaft portion arranged along the length direction of the shaft portion.
  • a plurality of processing portions that form an arithmetic progression whose arrangement interval gradually decreases toward the needle tip portion, the first processing portion being apart from the needle tip portion by a predetermined distance and closest to the needle tip portion;
  • the arrangement interval between the processing portion and the second processing portion that is the second closest to the needle tip is less than the tolerance of the arithmetic progression, or the distance from the needle tip to the first processing portion that is the closest to the needle tip is , Is equal to or less than the tolerance of the arithmetic progression and is equal to the difference between the arrangement interval and the tolerance of the first processed portion and the second processed portion that is the second closest to the needle tip.
  • the plurality of processed portions are grooves formed so as to surround the circumference of the shaft portion.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention recognizes a plurality of processed portions of the puncture needle by performing image analysis on the display unit that displays an ultrasonic image in which the puncture needle is imaged and a plurality of processed images.
  • An arrangement interval detection unit that detects the arrangement interval of the processing unit
  • an arithmetic difference sequence determination unit that determines whether the arrangement intervals of the plurality of processing units detected by the arrangement interval detection unit form an arithmetic progression
  • the arithmetic progression determination unit determines that the arithmetic progression is formed, the tolerance of the arithmetic progression is calculated, and the first machining portion closest to the needle tip portion of the plurality of machining portions is calculated based on the tolerance.
  • a needle tip position estimating section that estimates the position of the needle tip based on the position of the first machining section detected by the first machining section detecting section. Characterize.
  • the needle tip position estimation portion only has the distance determined from the first processing portion.
  • the point extending to the tip side of the shaft portion is estimated as the position of the needle tip portion, and the distance from the needle tip portion of the puncture needle to the first processed portion is less than or equal to the tolerance of the arithmetic sequence and the first processed portion and the second processed portion.
  • the distance between the processing portion and the tolerance is equal to the difference between the first processing portion and the second processing portion
  • the point extended from the first processing portion to the tip side of the shaft portion by the difference between the tolerance and the tolerance It can be estimated as the position of the tip.
  • the needle tip end position estimation unit displays the estimated position of the needle tip end portion on the display unit.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus further includes an ultrasonic probe and an image acquisition unit that transmits and receives an ultrasonic beam from the ultrasonic probe to the subject to acquire an ultrasonic image, and at this time, a display
  • the unit displays the ultrasonic image acquired by the image acquisition unit
  • the arrangement interval detection unit recognizes the plurality of processed parts of the puncture needle by performing image analysis on the ultrasonic image acquired by the image acquisition unit, and It is possible to detect the arrangement intervals of the plurality of processed parts.
  • the control method of the ultrasonic diagnostic apparatus of the present invention displays an ultrasonic image in which the puncture needle is imaged, recognizes a plurality of processed portions of the puncture needle by performing image analysis of the ultrasonic image, and Detecting the arrangement intervals of the processing parts, determining whether the detected arrangement intervals of the plurality of processing parts form an arithmetic progression, when it is determined that the arithmetic progression is formed, etc.
  • the tolerance of the difference sequence is calculated, and the first machining portion closest to the needle tip portion of the plurality of machining portions is detected based on the tolerance, and the position of the needle tip portion is determined based on the detected position of the first machining portion. It is characterized by estimating.
  • the puncture needle is arranged at the shaft portion, the needle tip portion arranged at the tip of the shaft portion, the outer peripheral portion of the shaft portion along the length direction of the shaft portion, and the arrangement interval is the needle tip.
  • a plurality of processing portions forming an arithmetic progression that gradually decreases toward the needle portion, and a first processing portion and a needle tip that are closest to the needle tip portion and are apart from the needle tip portion by a predetermined distance among the plurality of processing portions.
  • the second machining portion closest to the second part is less than the tolerance of the arithmetic progression, or the distance from the needle tip to the first machining portion closest to the needle tip is equal to the arithmetic progression. Since it is equal to or less than the tolerance and the difference between the arrangement interval and the tolerance between the first processed portion and the second processed portion that is the second closest to the needle tip portion, the user can accurately grasp the tip portion of the puncture needle.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a state in which the puncture needle according to Embodiment 1 of the present invention is inserted into a subject and an ultrasonic beam is applied to the puncture needle. It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic diagnosing device which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a receiving unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of an image generation unit according to the first embodiment of the present invention.
  • 3 is a flowchart showing an operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing how the position of the needle tip is displayed on an ultrasonic image in the first embodiment of the present invention. It is a figure which shows the puncture needle which concerns on Embodiment 2 of this invention.
  • 7 is a flowchart showing the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic diagnosing device which concerns on Embodiment 3 of this invention.
  • FIG. 1 shows a puncture needle N1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the puncture needle N1 is inserted into the subject to indwell a catheter, a drug, etc. in the subject, and is formed by notching the shaft portion S and the tip of the shaft portion S at an angle. And a sharp needle tip portion T arranged at the tip of the shaft portion S.
  • a plurality of processed portions P1 to P7 which are grooves formed so as to surround the circumference of the shaft portion S, are formed in an array along the length direction of the shaft portion S.
  • the arrangement interval L6 forms an arithmetic progression that gradually decreases toward the needle tip portion T.
  • the arrangement interval forming an arithmetic sequence means that the values of the arrangement interval form an arithmetic sequence
  • the values of the arrangement intervals L1 to L6 are integers, and a specific unit such as mm is used. When these values are aligned, it means that those values form an arithmetic progression. Therefore, in the arrangement intervals L1 to L6 of the plurality of processed portions P1 to P7, the difference between the arrangement intervals adjacent to each other is a so-called arithmetic progression tolerance and has the same value.
  • a first processing portion P1 that is separated from the needle tip portion T by a predetermined distance K and is closest to the needle tip portion T and a second processing portion that is second closest to the needle tip portion T.
  • the arrangement interval L1 with the portion P2 is designed to be equal to or less than the tolerance of the arithmetic progression formed by the arrangement intervals of the plurality of processed portions P1 to P7.
  • the arrangement interval L1 between the first processed portion P1 and the second processed portion P2 is 5 mm
  • the arrangement interval L2 between the second processed portion P2 and the third processed portion P3 is 10 mm
  • the third processed portion P3 to the fourth processed portion is designed to be equal to or less than the tolerance of the arithmetic progression formed by the arrangement intervals of the plurality of processed portions P1 to P7.
  • the arrangement distance L3 between P4 is 15 mm
  • the arrangement distance L4 between the fourth processed portion P4 to the fifth processed portion P5 is 20 mm
  • the arrangement distance L5 between the fifth processed portion P5 to the sixth processed portion P6 is 25 mm
  • the sixth processing is performed.
  • the arrangement interval L6 between the portion P6 and the seventh processed portion P7 set to 30 mm
  • the first processed portion P1 to the seventh processed portion P7 form an arithmetic progression with a tolerance of 5 mm and the first processed portion P1 to the second processed portion.
  • the first processed portion P1 to the seventh processed portion P7 may be formed so that the arrangement interval L1 between the P2 and the tolerance is equal to 5 mm.
  • the tip end portion T of the needle is formed by obliquely notching the tip end portion of the shaft portion S, the tip end portion of the shaft portion S extends in the extending direction of the shaft portion S.
  • an inclined surface E inclined by a predetermined inclination angle is formed, and the first processed portion P1 is formed closer to the base end side of the shaft portion S than the inclined surface E. Therefore, the formation position of the first processed portion P1 can be appropriately set according to the specifications of the puncture needle N1, such as the outer diameter of the shaft portion S, the inclination angle of the inclined surface E with respect to the extension direction of the shaft portion S, and the like.
  • the puncture needle N1 according to the first embodiment of the present invention as described above is, as shown in FIG. 2, in the state of being inserted into the subject, from the ultrasonic probe 2 that comes into contact with the body surface B of the subject. Irradiated with a sound wave beam. The irradiated ultrasonic beam is reflected by the plurality of processing parts P1 to P7, and the reflected ultrasonic beam propagates toward the ultrasonic probe 2. Accordingly, when the puncture needle N1 is imaged by the ultrasonic probe 2, the plurality of processed parts P1 to P7 of the puncture needle N1 are visualized in the ultrasonic image.
  • the first processed portion P1 is formed on the proximal end side of the shaft portion S with respect to the inclined surface E, the circumference of the central axis of the puncture needle N1 is The first processed portion P1 can be visualized in the ultrasonic image regardless of the rotation angle.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 captures an image of the puncture needle N1 inserted in the subject.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 includes an ultrasonic probe 2 having a transducer array 2A built therein, and a transmitter 3 and a receiver 4 are connected to the transducer array 2A.
  • the image generation unit 5, the display control unit 6, and the display unit 7 are sequentially connected to the reception unit 4.
  • the transmission unit 3, the reception unit 4, and the image generation unit 5 constitute an image acquisition unit 8.
  • the arrangement interval detection unit 9 is connected to the image generation unit 5, and the arithmetic sequence determination unit 10 and the first processing unit detection unit 11 are connected to the arrangement interval detection unit 9.
  • the display control unit 6 and the first processing unit detection unit 11 are connected to the arithmetic sequence determination unit 10.
  • the needle tip position estimation unit 12 is connected to the first processing unit detection unit 11, and the display control unit 6 is connected to the needle tip position estimation unit 12.
  • the device control unit 13 is connected to the display control unit 6, the image acquisition unit 8, the arrangement interval detection unit 9, the arithmetic progression determination unit 10, the first processing unit detection unit 11, and the needle tip position estimation unit 12.
  • the input unit 14 and the storage unit 15 are connected to the device control unit 13.
  • the device control unit 13 and the storage unit 15 are connected so that information can be exchanged bidirectionally.
  • the display control unit 6, the image acquisition unit 8, the arrangement interval detection unit 9, the arithmetic progression determination unit 10, the first processing unit detection unit 11, the needle tip position estimation unit 12, and the device control unit 13 cause the processor 16 to operate. It is configured.
  • the transducer array 2A of the ultrasonic probe 2 shown in FIG. 3 has a plurality of transducers arranged one-dimensionally or two-dimensionally. Each of these transducers transmits an ultrasonic wave in accordance with a drive signal supplied from the transmission unit 3, receives an ultrasonic echo from the subject, and outputs a reception signal.
  • Each vibrator is, for example, a piezoelectric ceramic typified by PZT (Lead Zirconate Titanate), a polymer piezoelectric element typified by PVDF (Poly Vinylidene Di Fluoride), or a PMN-PT (Polyvinylidene Fluoride).
  • PZT Lead Zirconate Titanate
  • PVDF Poly Vinylidene Di Fluoride
  • PMN-PT Polyvinylidene Fluoride
  • the transmission unit 3 of the image acquisition unit 8 includes, for example, a plurality of pulse generators, and based on a transmission delay pattern selected according to a control signal from the device control unit 13, a plurality of transducer arrays 2A are provided.
  • the respective drive signals are supplied to the plurality of transducers by adjusting the delay amount so that the ultrasonic waves transmitted from the transducers form ultrasonic beams.
  • a pulsed or continuous wave voltage is applied to the electrodes of the plurality of vibrators of the vibrator array 2A, the piezoelectric body expands and contracts, and pulsed or continuous wave ultrasonic waves are generated from the respective vibrators. Then, an ultrasonic beam is formed from the composite wave of those ultrasonic waves.
  • the transmitted ultrasonic beam is reflected by an object such as a site of a subject and propagates toward the transducer array 2A of the ultrasonic probe 2.
  • the ultrasonic echoes propagating toward the transducer array 2A in this manner are received by the respective transducers forming the transducer array 2A.
  • each transducer forming the transducer array 2A expands and contracts by receiving the propagating ultrasonic echo to generate an electrical signal, and outputs these electrical signals to the receiving unit 4.
  • the reception unit 4 of the image acquisition unit 8 processes the signal output from the transducer array 2A according to the control signal from the device control unit 13. As shown in FIG. 4, the reception unit 4 has a configuration in which an amplification unit 17 and an AD (Analog Digital) conversion unit 18 are connected in series.
  • the amplification unit 17 amplifies the signals input from each of the transducers that make up the transducer array 2A, and transmits the amplified signals to the AD conversion unit 18.
  • the AD conversion unit 18 converts the signal transmitted from the amplification unit 17 into a digitized reception signal, and sends these data to the image generation unit 5 of the image acquisition unit 8.
  • the image generation unit 5 of the image acquisition unit 8 has a configuration in which a signal processing unit 19, a DSC (Digital Scan Converter) 20, and an image processing unit 21 are sequentially connected in series.
  • the signal processing unit 19 gives a delay to each data of the received signal and performs addition (phasing addition) on the basis of the reception delay pattern selected according to the control signal from the device control unit 13. I do.
  • reception focus processing a sound ray signal in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed down to one scanning line is generated.
  • the signal processing unit 19 performs an envelope detection process on the generated sound ray signal, after correcting the attenuation caused by the propagation distance according to the depth of the position where the ultrasonic waves are reflected, A B-mode image signal representing the tissue in the subject is generated.
  • the B-mode image signal thus generated is output to the DSC 20.
  • the DSC 20 of the image generator 5 raster-converts the B-mode image signal into an image signal according to a normal television signal scanning method to generate an ultrasonic image.
  • the image processing unit 21 of the image generation unit 5 performs various necessary image processing such as brightness correction, tone correction, sharpness correction and color correction on the ultrasonic image obtained by the DSC 20, and then performs ultrasonic wave processing.
  • the image is output to the display controller 6 and the arrangement interval detector 9.
  • the arrangement interval detection unit 9 of the processor 16 recognizes the plurality of processed portions P1 to P7 of the puncture needle N1 by performing image analysis on the ultrasonic image of the punctured needle N1, and recognizes the plurality of processed portions P1 to P7. The respective arrangement intervals of the are detected.
  • the arithmetic progression determination unit 10 of the processor 16 determines whether or not the arrangement intervals of the plurality of processing portions P1 to P7 detected by the arrangement interval detection unit 9 form an arithmetic progression. For example, the arithmetic progression determination unit 10 gradually decreases the plurality of arrangement intervals detected by the arrangement interval detection unit 9 in one direction along the arrangement direction of the plurality of processing portions P1 to P7 by a certain length.
  • the arrangement interval L1 is 4.9 mm
  • the arrangement interval L2 is 10.1 mm
  • the arrangement interval L3 is 14.9 mm
  • the values are approximated to integer values to calculate the arithmetic progression. It may be determined whether or not it is formed.
  • the first processing unit detection unit 11 of the processor 16 uses the plurality of arrangement intervals detected by the arrangement interval detection unit 9 based on the determination result of the arithmetic sequence determination unit 10 to determine the plurality of processing units of the puncture needle N1. Of P1 to P7, the first processed portion P1 closest to the needle tip portion T is detected. At this time, when the arithmetic sequence determination unit 10 determines that the arithmetic sequence is formed, the first processing unit detection unit 11 calculates the tolerance of the arithmetic sequence, and calculates the calculated tolerance. Based on this, the first processed portion P1 is detected.
  • one of the plurality of processed parts P1 to P7 of the puncture needle N1 is concealed in the ultrasonic image by a high-intensity reflection signal derived from the tissue in the subject, so-called acoustic shadow, and the like. Or it may disappear.
  • the arithmetic sequence determination unit 10 determines that the arithmetic sequence is not formed, but at this time, the first processing unit detection unit 11 detects the plurality of positions detected by the arrangement interval detection unit 9.
  • the processed parts hidden or disappeared by the high-intensity reflection signal and the acoustic shadow are estimated, and the arithmetic sequence of the arithmetic progressions formed by the arranged intervals of the plurality of processed parts P1 to P7 is estimated.
  • the tolerance is calculated, and the first processed portion P1 is detected based on the calculated tolerance.
  • the needle tip position estimation unit 12 of the processor 16 estimates the position of the needle tip T based on the position of the first processed portion P1 detected by the first processed portion detection unit 11, and estimates the estimated needle tip T.
  • the position of is displayed on the display unit 7.
  • the arrangement interval L1 between the first processed portion P1 and the second processed portion P2 of the puncture needle N1 detected by the arrangement interval detection unit 9 is determined by the first processed portion detection unit 11.
  • a point extending along the length direction of the shaft portion S toward the distal end side of the shaft portion S by a predetermined distance K from the first processed portion P1 is defined as the position of the needle tip portion.
  • the needle tip position estimation unit 12 can use, for example, a value stored in advance as the determined distance K, or can use a value input by the user via the input unit 14. ..
  • the device control unit 13 of the processor 16 controls each unit of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 based on a program previously recorded in the storage unit 15 and the like and a user's input operation via the input unit 14. Under the control of the device control unit 13, the display control unit 6 of the processor 16 controls the ultrasonic image generated by the image generation unit 5 of the image acquisition unit 8 and the needle tip T estimated by the needle tip position estimation unit 12. The position and the like are displayed on the display unit 7.
  • the display unit 7 of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 displays the ultrasonic image generated by the image acquisition unit 8, the position of the needle tip T estimated by the needle tip position estimation unit 12, and the like. It includes a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) and an organic EL display (Organic Electroluminescence Display).
  • the input unit 14 of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 is for a user to perform an input operation, and can be configured to include a keyboard, a mouse, a trackball, a touch pad, a touch panel, and the like.
  • the storage unit 15 stores an operation program of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 and the like, and is a flash memory, an HDD (Hard Disc Drive: hard disk drive), an SSD (Solid State Drive: solid state drive), and an FD (Flexible Disc: flexible).
  • Disc Magnetic Disc: magneto-optical disc
  • MT Magnetic Tape: magnetic tape
  • RAM Random Access Memory: random access memory
  • CD Compact Disc: compact disc
  • DVD Digital Versatile Disc
  • a recording medium such as a digital versatile disk), an SD card (Secure Digital card), a USB memory (Universal Serial Bus memory), a server, or the like can be used.
  • the processor 16 having the display control unit 6, the image acquisition unit 8, the arrangement interval detection unit 9, the arithmetic progression determination unit 10, the first processing unit detection unit 11, the needle tip position estimation unit 12, and the device control unit 13 , A CPU (Central Processing Unit), and a control program for causing the CPU to perform various processes, such as an FPGA (Field Programmable Gate Array) and a DSP (Digital Signal Processor). : Digital signal processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), GPU (Graphics Processing Unit), and other IC (Integrated Circuit) Alternatively, they may be combined.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • DSP Digital Signal Processor
  • the display control unit 6, the image acquisition unit 8, the arrangement interval detection unit 9, the arithmetic progression determination unit 10, the first processing unit detection unit 11, the needle tip position estimation unit 12, and the device control unit 13 of the processor 16 are included. Alternatively, or as a whole, it may be integrated into one CPU or the like.
  • step S1 the user inputs needle information, which is information on the puncture needle N1, via the input unit 14.
  • the needle information input here includes a predetermined distance K from the needle tip portion T to the first processed portion P1.
  • an ultrasonic beam is emitted from the ultrasonic probe 2 contacting the body surface B of the subject toward the puncture needle N1 in the subject, and an ultrasonic image is captured. ..
  • the ultrasonic echoes from the subject and the puncture needle N1 are received by the transducer array 2A of the ultrasonic probe 2 to generate a reception signal, and the generated reception signal is amplified in the amplification unit 17 of the reception unit 4.
  • the A/D conversion unit 18 performs A/D conversion.
  • the received signal that has been A/D converted is output to the image generation unit 5, and the image generation unit 5 generates an ultrasonic image based on the received signal.
  • step S3 the arrangement interval detection unit 9 recognizes the plurality of processed portions P1 to P7 of the puncture needle N1 by performing image analysis on the ultrasonic image generated in step S2, and arranges the plurality of processed portions P1 to P7. Detect the interval.
  • step S4 the arithmetic progression determination unit 10 determines whether or not the plurality of arrangement intervals detected in step S3 form an arithmetic progression. When it is determined in step S4 that the plurality of arrangement intervals form an arithmetic progression, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the first processing portion detection unit 11 calculates the tolerance of the arithmetic progression from the plurality of arrangement intervals detected in step S3, and sets the arrangement interval equal to or less than the calculated tolerance to the first processing portion P1 and the second processing portion P1.
  • the first processing portion P1 is detected by specifying the arrangement interval L1 between the processing portion P2 and the processing portion P2.
  • the plurality of arrangement intervals detected in step S3 are arranged along the arrangement direction of the plurality of processed portions P1 to P7 depicted in the ultrasonic image so as to form an arithmetic progression, and thus the puncture is performed.
  • the length obtained by subtracting the tolerance from the arrangement interval on the proximal end side of the needle N1 is equal to the length of the arrangement interval adjacent to the needle tip portion T side of the puncture needle N1. Therefore, when an arrangement interval having a length equal to or smaller than the tolerance is detected, there is no arrangement interval adjacent to the needle tip portion T side of the puncture needle N1 with respect to the arrangement interval, and the length equal to or smaller than the tolerance. It can be seen that the arrangement interval having the is the arrangement interval L1 between the first processed portion P1 closest to the needle tip portion T and the second processed portion P2 second closest to the needle tip portion T. That is, the first processed portion detection unit 11 can detect the first processed portion P1 by specifying the arrangement interval equal to or smaller than the tolerance as the arrangement interval L1.
  • step S6 the process proceeds to step S6.
  • one of the plurality of processed parts P1 to P7 of the puncture needle N1 is concealed in the ultrasonic image by a high-intensity reflection signal derived from the tissue in the subject, so-called acoustic shadow, and the like. Or part of it may not be rendered, such as disappearing.
  • the puncture needle N1 according to the first embodiment of the present invention is inserted into the subject, even if some of the plurality of processed portions P1 to P7 of the puncture needle N1 are not drawn in the ultrasonic image. , It may be possible to estimate the processed part that is not depicted.
  • the arrangement between the first processed portion P1 and the second processed portion P2 is arranged.
  • the arrangement interval L5 and the arrangement interval L6 between the sixth processed portion P6 and the seventh processed portion P7 are detected in step S3.
  • the tolerance can be calculated by the difference of.
  • the arrangement interval L35 between the third processed portion P3 and the fifth processed portion P5 is equal to the arrangement interval L3 between the third processed portion P3 and the fourth processed portion P4 and the fourth processed portion P4. It is estimated to be the sum of the arrangement interval L4 between the fifth processed portions P5.
  • the arrangement interval L6 between the seventh processing portion P7 is detected in step S3. In this case, since the arrangement interval L5 and the arrangement interval L6 in the three consecutive processed parts P5, P6, P7 are detected in step S3, the tolerance can be calculated from the difference between the arrangement interval L5 and the arrangement interval L6.
  • the arrangement interval L25 between the second processed portion P2 and the fifth processed portion P5 is the arrangement interval L2 between the second processed portion P2 and the third processed portion P3, and the third processed portion P3 It is estimated that it is the sum of the arrangement distance L3 between the fourth processed portions P4 and the arrangement distance L4 between the fourth processed portion P4 and the fifth processed portion P5.
  • the estimated arrangement intervals L2, L3, L4 and the arrangement intervals L1, L5, L6 estimated in step S3 form an arithmetic progression, it is visualized in the ultrasonic image. It is possible to accurately estimate the third processed portion P3 and the fourth processed portion P4 that have not been processed.
  • step S6 the arithmetic progression determination unit 10 determines whether or not the processing unit not depicted in the ultrasonic image can be estimated.
  • the process proceeds to step S7.
  • step S7 the first processing unit detection unit 11 calculates the tolerance of the arithmetic progression from the plurality of arrangement intervals detected in step S3, and uses the calculated tolerance to display the processing unit not depicted in the ultrasonic image. To estimate. In this way, when the processed portion which is not depicted in the ultrasonic image is estimated, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the first processed portion detection unit 11 takes into account the position of the processed portion estimated in step S7, and the tolerance calculated in step S7 among the arrangement intervals of the plurality of processed portions P1 to P7.
  • the first processed portion P1 is detected by specifying the following arrangement interval as the arrangement interval L1 between the first processed portion P1 and the second processed portion P2. In this way, when the first processed portion P1 is detected, the process proceeds to step S8.
  • step S8 the needle tip position estimating unit 12 determines the arrangement direction of the plurality of processed portions P1 to P7 from the first processed portion P1 detected in step S5, that is, the length direction of the shaft portion S of the puncture needle N1.
  • a point extending toward the distal end side of the shaft portion S along the predetermined distance K is estimated as the position of the needle distal end portion T.
  • the needle tip position estimation unit 12 superimposes the estimated position of the needle tip T on the ultrasonic image generated in step S2 and causes the display unit 7 to display the position.
  • the needle tip position estimation unit 12 superimposes a tip mark M indicating the position of the needle tip T of the puncture needle N1 on the ultrasonic image U and displays it on the display unit 7, as shown in FIG.
  • the tip mark M is shown by a black circle for the sake of explanation.
  • step S6 the arithmetic progression determination unit 10 does not recognize that the plurality of arrangement intervals detected in step S3 form an arithmetic progression, and estimates a processing portion that is not depicted in the ultrasonic image U.
  • the process proceeds to step S9.
  • the puncture needle N1 according to the first embodiment of the present invention is not used.
  • a puncture needle in which processed parts arranged according to the arithmetic sequence are not formed is inserted into the subject, it is recognized that the plurality of arrangement intervals detected in step S3 form the arithmetic sequence. Absent.
  • step S9 the arithmetic progression determination unit 10 displays on the display unit 7 that an error has occurred, although not shown. In this way, when the process of step S9 is completed, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 ends.
  • the puncture needle N1 includes the plurality of processing portions P1 to P7 that form the arithmetic progression that gradually decreases toward the needle tip portion T, and includes the needle tip portion T and the first processing portion. Since the distance to the portion P1 is the determined distance K and the arrangement interval between the first processed portion P1 and the second processed portion P2 is less than or equal to the tolerance of the arithmetic progression, for example, by the ultrasonic diagnostic apparatus 1, The position of the needle tip T is easily estimated, and the estimated position of the needle tip T is displayed on the display unit 7. Accordingly, the user can accurately grasp the position of the needle tip portion T of the puncture needle N1 by checking the display unit 7.
  • the plurality of processed portions P1 to P7 are recognized by arranging the ultrasonic image U, and the plurality of processed portions P1 to P7 are arranged.
  • the intervals are detected, it is determined whether or not the detected plurality of arrangement intervals form an arithmetic progression, the tolerance of the arithmetic progression is calculated, and the first processing portion P1 is detected based on the calculated tolerance. Since the position of the needle tip portion T is estimated based on the detected position of the first processed portion P1, the position of the needle tip portion T can be accurately estimated.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention, a plurality of puncture needles N1 in the ultrasonic image U are detected in the ultrasonic image U due to the high-intensity reflection signal and acoustic shadow derived from the tissue in the subject. Even if any of the processed parts P1 to P7 is hidden or disappears, the first processed part detection unit 11 estimates the position of the concealed or disappeared processed part with high accuracy. The position of the needle tip T can be estimated.
  • seven processed portions P1 to P7 are formed on the shaft portion S from the needle tip portion T of the puncture needle N1 toward the base end portion of the shaft portion S. Is not limited to seven.
  • the number of processed portions formed on the shaft portion S may be more than seven, and for example, a plurality of arithmetic progressions that form the arithmetic progression together with the processed portions P1 to P7 are provided on the base end side of the processed portion P7.
  • a processing part can be provided. Further, the number of processed portions may be less than seven, and may be six or five, for example.
  • the first processed portion P1 is formed at a position separated from the needle tip portion T1 of the puncture needle N1 by the predetermined distance K, but the length of the predetermined distance K is It is not particularly limited. However, the shorter the determined distance K is, that is, the closer the first processed portion P1 is formed to the needle tip portion T, the more the position of the needle tip portion T is estimated based on the position of the first processed portion P1. Since the puncture needle N1 is unlikely to be affected by the bending of the puncture needle N1 when the needle is inserted, the estimation accuracy of the needle tip portion T can be improved.
  • the length of the determined distance K is preferably as short as possible, and is, for example, the arrangement interval L1 or less between the first processing portion P1 and the second processing portion P2. It is preferable.
  • a needle information acquisition unit that acquires needle information of the puncture needle N1 by scanning the puncture needle N1, reading a barcode attached to the packaging bag of the puncture needle N1, and the like is provided in the ultrasonic diagnostic apparatus 1. It can be provided. Thereby, for example, the user can save the trouble of manually inputting the needle information via the input unit 14.
  • Embodiment 2 In the puncture needle N1 of the first embodiment, the arithmetic progression is formed by the arrangement intervals of the plurality of processed parts P1 to P7. However, the distance from the needle tip portion to the first processed part P1 and the plurality of processed parts P1. An arithmetic sequence may be formed by the arrangement intervals of P7 to P7.
  • the puncture needle N2 is arranged at the shaft portion S and the tip of the shaft portion S, similarly to the puncture needle N1 of the first embodiment shown in FIG.
  • a plurality of processed portions P1 to P5 are formed in an array on the shaft portion S.
  • the difference between the distance L0 from the needle tip portion T to the first processed portion P1 and the arrangement interval L1 between the first processed portion P1 and the second processed portion P2, and the difference between the arrangement intervals adjacent to each other in the arrangement intervals L1 to L4. are the tolerances of the arithmetic progression, each having the same value.
  • the distance L0 from the needle tip portion T to the first processing portion P1 is less than or equal to the tolerance of the arithmetic progression, and the arrangement interval L1 between the first processing portion P1 and the second processing portion P2, etc. It is assumed that the difference is set to be equal to the tolerance of the sequence. In this way, the distance L0 from the needle tip portion T to the first processed portion P1 and the arrangement intervals L1 to L4 of the plurality of processed portions P1 to P5 form an arithmetic progression that gradually decreases toward the needle tip portion T.
  • the position of the needle tip portion T can be estimated by acquiring the distance L1 and the position of the first processed portion P1.
  • step S2 similarly to the aspect shown in FIG. 2, an ultrasonic beam is emitted from the ultrasonic probe 2 contacting the body surface B of the subject toward the puncture needle N2 in the subject, and the ultrasonic image U Is imaged.
  • step S3 the arrangement interval detection unit 9 recognizes the plurality of processed portions P1 to P5 of the puncture needle N2 by performing image analysis of the ultrasonic image U generated in step S2, and detects the plurality of processed portions P1 to P5. Detect the placement interval.
  • step S4 the arithmetic progression determination unit 10 determines whether or not the plurality of arrangement intervals detected in step S3 form an arithmetic progression. When it is determined in step S4 that the plurality of arrangement intervals form an arithmetic progression, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the first processing unit detection unit 11 calculates the tolerance of the arithmetic progression from the plurality of arrangement intervals detected in step S3, and the tolerance is larger than the calculated tolerance and equal to or less than twice the calculated tolerance.
  • the first processed portion P1 is detected by specifying the arrangement interval as the arrangement interval L1 between the first processed portion P1 and the second processed portion P2.
  • an arrangement interval larger than the tolerance and not more than twice the tolerance is an arrangement interval L1 between the first processed portion P1 closest to the needle tip portion T and the second processed portion P2 second closest to the needle tip portion T.
  • the first processed portion detection unit 11 can specify an arrangement interval that is larger than the tolerance and is equal to or less than twice the tolerance as the arrangement interval L1, and thus the first processed portion P1 can be detected.
  • step S6 the arithmetic progression determination unit 10 determines whether or not the processing unit that is not depicted in the ultrasonic image U can be estimated.
  • step S7 the 1st process part detection part 11 calculates the tolerance of the arithmetic progression from the some arrangement
  • the first processed portion detection unit 11 calculates the processed portions estimated in step S7 from the arrangement intervals among the arrangement intervals of the plurality of processed portions P1 to P5 in step S7, taking into consideration the processed portions.
  • the first processed portion P1 is detected by specifying the arrangement interval at which the value obtained by subtracting the tolerance is equal to or less than the tolerance as the arrangement interval between the first processed portion P1 and the second processed portion P2.
  • step S8 the needle tip position estimation unit 12 determines the arrangement direction of the plurality of processed portions P1 to P5 from the first processed portion P1 detected in step S5, that is, the length direction of the shaft portion S of the puncture needle N2. A point extended to the tip side of the shaft portion S by the difference between the arrangement interval L1 between the first processed portion P1 and the second processed portion and the tolerance calculated in step S6 along the presume. Further, the needle tip position estimating unit 12 adds the tip mark M representing the estimated position of the needle tip T to the ultrasonic image U generated in step S2, for example, in the same manner as in the mode shown in FIG. It is displayed on the display unit 7 in an overlapping manner. When the process of step S8 is completed in this way, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 ends.
  • step S6 the arithmetic progression determination unit 10 does not recognize that the plurality of arrangement intervals detected in step S3 form an arithmetic progression, and estimates a processing portion that is not depicted in the ultrasonic image U.
  • step S9 the arithmetic progression determination unit 10 displays on the display unit 7 that an error has occurred, although not shown. In this way, when the process of step S9 is completed, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 ends.
  • the puncture needle N2 includes the plurality of processing portions P1 to P5 that form the arithmetic progression that gradually decreases toward the needle tip portion T, and includes the needle tip portion T and the first processing portion.
  • the distance K to the portion P1 is equal to or less than the tolerance of the arithmetic progression and is equal to the difference between the arrangement interval and the tolerance between the first processed portion P1 and the second processed portion P2, and thus, for example, the ultrasonic diagnostic apparatus. 1, the position of the needle tip portion T is easily estimated and displayed on the display unit 7. This allows the user to accurately grasp the position of the needle tip portion T of the puncture needle N2, as in the case of using the puncture needle N1 of the first embodiment.
  • Embodiment 3 Although the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment has a configuration in which the ultrasonic probe 2 and the display unit 7 are directly connected to the processor 16, for example, the ultrasonic probe 2, the display unit 7, The processors 16 can also be indirectly connected to each other via a network.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus 1A according to the third embodiment has an ultrasonic probe 2, a display unit 7, and an input unit 14 connected to a diagnostic apparatus main body A via a network NW.
  • the diagnostic apparatus main body A is the same as the ultrasonic diagnostic apparatus 1 shown in FIG. 3, except that the ultrasonic probe 2, the display unit 7, and the input unit 14 are omitted.
  • the ultrasonic probe 2 vibrates.
  • the child array 2A receives the ultrasonic echo reflected inside the subject and generates a reception signal.
  • the ultrasonic probe 2 transmits the generated reception signal to the diagnostic apparatus main body A via the network NW.
  • the reception signal transmitted from the ultrasonic probe 2 in this way is received by the image acquisition unit 8 of the processor 16 of the diagnostic apparatus main body A via the network NW, and the image acquisition unit 8 transmits the ultrasonic wave based on the reception signal.
  • the image U is generated.
  • the ultrasonic image U generated by the image acquisition unit 8 is sent to the display control unit 6 and the arrangement interval detection unit 9.
  • the display control unit 6 performs a predetermined process on the ultrasonic image U received from the image acquisition unit 8, and further displays the ultrasonic image U subjected to the predetermined process on the display unit 7 via the network NW. Send.
  • the ultrasonic image U transmitted from the display control unit 6 of the processor 16 of the diagnostic apparatus body A is received by the display unit 7 via the network NW and displayed on the display unit 7.
  • the arrangement interval detection unit 9 recognizes the plurality of processed portions P1 to P7 of the puncture needle N1 by performing image analysis on the ultrasonic image U received from the image acquisition unit 8 and recognizes the plurality of recognized processed portions P1.
  • the arrangement interval of P7 to P7 is detected.
  • the arithmetic sequence determination unit 10 determines whether or not the plurality of arrangement intervals detected by the arrangement interval detection unit 9 form an arithmetic sequence, and the first processing unit detection unit 11 determines the arithmetic sequence determination unit. Based on the determination result of 10, the first processed portion P1 of the puncture needle N1 is detected.
  • the needle tip position estimation unit 12 is input by the user via the input unit 14 and the position of the first processing unit P1 detected by the first processing unit detection unit 11, and the diagnostic device main body via the network NW.
  • the position of the needle tip portion T of the puncture needle N1 is estimated based on the needle information transmitted to the processor 16 of A.
  • the needle tip position estimation unit 12 superimposes the estimated position information of the needle tip T1 on the ultrasonic image U and transmits the information to the display unit 7 via the network NW. Thereby, the estimated position of the needle tip portion T1 is displayed on the display unit 7.
  • the ultrasonic probe 2, the display unit 7, the input unit 14, and the diagnostic apparatus main body A are connected via the network NW.
  • the plurality of processing parts P1 to P7 are recognized by performing image analysis of the ultrasonic image U and the arrangement intervals of the plurality of processing parts P1 to P7 are detected. Then, it is determined whether or not the plurality of detected arrangement intervals form an arithmetic progression, the tolerance of the arithmetic progression is calculated, and the first processing portion P1 is detected based on the calculated tolerance, and the detection is performed. Since the position of the needle tip portion T is estimated based on the position of the first processed portion P1, the position of the needle tip portion T can be accurately estimated.
  • the diagnostic device body A can be used as a so-called remote server.
  • the user can perform the ultrasonic diagnosis of the subject by preparing only the ultrasonic probe 2, the display unit 7, and the input unit 14 at the user's hand.
  • the convenience can be improved.
  • a portable thin computer called a so-called tablet is used as the display unit 7 and the input unit 14, the user can more easily perform the ultrasonic diagnosis of the subject, and the ultrasonic diagnosis is performed.
  • the convenience at the time of can be improved further.
  • the ultrasonic probe 2, the display unit 7, and the input unit 14 are connected to the diagnostic apparatus main body A via the network NW
  • the ultrasonic probe 2, the display unit 7, the input unit 14, and the diagnostic apparatus main body A are The network NW may be wired or wirelessly connected.

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Abstract

ユーザが穿刺針の先端部を精確に把握することができる穿刺針、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。穿刺針は、シャフト部Ｓと、シャフト部Ｓの先端に配置された針先端部Ｔと、シャフト部Ｓの長さ方向に沿ってシャフト部Ｓの外周部に配列され且つ配置間隔が針先端部Ｔに向かって漸減する等差数列を形成する複数の加工部とを備え、複数の加工部のうち針先端部から定められた距離だけ離れ且つ針先端部Ｔに最も近い第１加工部Ｐ１と針先端部Ｔから２番目に近い第２加工部Ｐ２との配置間隔Ｌ１が、等差数列の公差以下である、または、針先端部から針先端部に最も近い第１加工部Ｐ１までの距離が、等差数列の公差以下で且つ第１加工部Ｐ１と針先端部から２番目に近い第２加工部Ｐ２との配置間隔Ｌ１と公差の差に等しい。

Description

穿刺針、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法

　本発明は、穿刺針、被検体内に挿入された穿刺針を検出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。

　被検体内にカテーテルを留置する等のために、被検体内にいわゆる穿刺針を挿入する手技が存在する。近年では、超音波診断装置を用いて被検体内に挿入された穿刺針を観察しながら、被検体内に穿刺針を挿入する方法が用いられることが多い。

　超音波診断装置は、一般的に、複数の素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おり、超音波プローブを被検体の体表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素子データが取得される。さらに、超音波診断装置は、得られた素子データ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。

　ここで、穿刺針は、通常、被検体の体表に対して傾斜した状態で挿入されるため、被検体内の穿刺針から反射された超音波エコーが超音波プローブに向かって伝搬し難く、穿刺針が超音波画像に明確に描出されないことがあった。そこで、超音波画像に穿刺針を明確に描出するために、例えば、特許文献１に開示されるように、超音波プローブからの超音波ビームを反射するための加工が施された穿刺針が開発されている。特許文献１の穿刺針の外周部には、超音波ビームを反射するための複数の溝が形成されている。特許文献１の穿刺針が被検体内に挿入され、挿入された穿刺針に対して超音波ビームが照射されると、照射された超音波ビームは、穿刺針に形成された複数の溝で反射されて、超音波プローブに向かって伝搬する。これにより、超音波画像において、穿刺針に形成された複数の溝が描出される。また特許文献２に開示されるように、穿刺針の表面の一部に光吸収部分を設けることにより、穿刺針の位置を確認することもある。

特開２０１１－１２５６３２号公報 特許５６３５４６２号

　しかしながら、鋭く尖る穿刺針の先端部には、溝を形成することができないため、医師等のユーザは、穿刺針の複数の溝を描出した超音波画像を観察しても、穿刺針の先端部を明確に把握することができず、所望の箇所に穿刺針の先端部を導くことが困難な場合があった。

　また、被検体内の組織に由来する高強度の反射信号、音響陰影等により、超音波画像上の穿刺針の溝が隠蔽される、または、消失することがあった。これにより、穿刺針における溝の位置が特定されず、ユーザが穿刺針の先端部の位置を推定することも困難なことがあった。また特許文献２のように穿刺針の表面の一部に光吸収部分を設けると、穿刺針のコストが高くなってしまう。

　本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、ユーザが穿刺針の先端部を精確に把握することができる穿刺針、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、本発明の穿刺針は、シャフト部と、シャフト部の先端に配置された針先端部と、シャフト部の長さ方向に沿ってシャフト部の外周部に配列され且つ配置間隔が針先端部に向かって漸減する等差数列を形成する複数の加工部とを備え、複数の加工部のうち針先端部から定められた距離だけ離れ且つ針先端部に最も近い第１加工部と針先端部から２番目に近い第２加工部との配置間隔が、等差数列の公差以下である、または、針先端部から針先端部に最も近い第１加工部までの距離が、等差数列の公差以下で且つ第１加工部と針先端部から２番目に近い第２加工部との配置間隔と公差の差に等しいことを特徴とする。

　複数の加工部は、シャフト部の周を囲むように形成された溝であることが好ましい。

　本発明の超音波診断装置は、上記の穿刺針が撮像されている超音波画像を表示する表示部と、超音波画像を画像解析することにより穿刺針の複数の加工部を認識し且つ複数の加工部の配置間隔を検出する配置間隔検出部と、配置間隔検出部により検出された複数の加工部の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定する等差数列判定部と、等差数列判定部により等差数列が形成されていると判定された場合に、等差数列の公差を算出し且つ公差に基づいて複数の加工部のうち針先端部に最も近い第１加工部を検出する第１加工部検出部と、第１加工部検出部により検出された第１加工部の位置に基づいて針先端部の位置を推定する針先端部位置推定部とを備えたことを特徴とする。

　ここで、針先端部位置推定部は、穿刺針の第１加工部と第２加工部との配置間隔が、等差数列の公差以下である場合に、第１加工部から定められた距離だけシャフト部の先端側に延ばした点を針先端部の位置と推定し、穿刺針の針先端部から第１加工部までの距離が、等差数列の公差以下で且つ第１加工部と第２加工部との配置間隔と公差の差に等しい場合に、第１加工部から、第１加工部と第２加工部との配置間隔と公差の差だけシャフト部の先端側に延ばした点を針先端部の位置と推定することができる。

　また、針先端部位置推定部は、推定された針先端部の位置を表示部に表示することが好ましい。

　また、超音波診断装置は、超音波プローブと、超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送受信を行って超音波画像を取得する画像取得部とをさらに有し、この際に、表示部は、画像取得部により取得された超音波画像を表示し、配置間隔検出部は、画像取得部により取得された超音波画像を画像解析することにより穿刺針の複数の加工部を認識し且つ複数の加工部の配置間隔を検出することができる。

　本発明の超音波診断装置の制御方法は、上記の穿刺針が撮像されている超音波画像を表示し、超音波画像を画像解析することにより穿刺針の複数の加工部を認識し且つ複数の加工部の配置間隔を検出し、検出された複数の加工部の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定し、等差数列が形成されていると判定された場合に、等差数列の公差を算出し且つ公差に基づいて複数の加工部のうち針先端部に最も近い第１加工部を検出し、検出された第１加工部の位置に基づいて針先端部の位置を推定することを特徴とする。

　本発明によれば、穿刺針は、シャフト部と、シャフト部の先端に配置された針先端部と、シャフト部の長さ方向に沿ってシャフト部の外周部に配列され且つ配置間隔が針先端部に向かって漸減する等差数列を形成する複数の加工部とを備え、複数の加工部のうち針先端部から定められた距離だけ離れ且つ針先端部に最も近い第１加工部と針先端部から２番目に近い第２加工部との配置間隔が、等差数列の公差以下である、または、針先端部から針先端部に最も近い第１加工部までの距離が、等差数列の公差以下で且つ第１加工部と針先端部から２番目に近い第２加工部との配置間隔と公差の差に等しいため、ユーザが穿刺針の先端部を精確に把握することができる。

本発明の実施の形態１に係る穿刺針を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る穿刺針が被検体内に挿入されると共に、穿刺針に対して超音波ビームが照射されている様子を模式的に示す図である。 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における受信部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における画像生成部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１つの加工部が超音波画像に描出されていない様子を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１において２つの加工部が超音波画像に描出されていない様子を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１において超音波画像上に針先端部の位置が表示されている様子を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２に係る穿刺針を示す図である。 本発明の実施の形態２におけ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。

　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。

実施の形態１

　図１に、本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１を示す。穿刺針Ｎ１は、被検体内にカテーテル、薬剤を留置する等のために被検体内に挿入されるものであり、シャフト部Ｓと、シャフト部Ｓの先端部を斜めに切り欠くことで形成されてシャフト部Ｓの先端に配置された鋭い針先端部Ｔとを備えている。シャフト部Ｓには、シャフト部Ｓの周を囲むように形成された溝からなる複数の加工部Ｐ１～Ｐ７が、シャフト部Ｓの長さ方向に沿って配列形成されている。また、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３、第４加工部Ｐ４～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ４、第５加工部Ｐ５～第６加工部Ｐ６間の配置間隔Ｌ５、第６加工部Ｐ６～第７加工部Ｐ７間の配置間隔Ｌ６は、針先端部Ｔに向かって漸減する等差数列を形成している。ここにおいて、配置間隔が等差数列を形成とは、配置間隔の値が等差数列を形成していることをいい、配置間隔Ｌ１～Ｌ６の値が整数であって、例えばｍｍといった特定の単位に揃えた場合、それらの値が等差数列を形成していることをいう。そのため、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔Ｌ１～Ｌ６において、互いに隣接する配置間隔の差は、いわゆる等差数列の公差であり、それぞれ、同一の値を有している。

　また、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のうち、針先端部Ｔから定められた距離Ｋだけ離れ且つ針先端部Ｔに最も近い第１加工部Ｐ１と針先端部Ｔから２番目に近い第２加工部Ｐ２との配置間隔Ｌ１は、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔により形成される等差数列の公差以下となるように設計されている。例えば、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１を５ｍｍ、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２を１０ｍｍ、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３を１５ｍｍ、第４加工部Ｐ４～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ４を２０ｍｍ、第５加工部Ｐ５～第６加工部Ｐ６間の配置間隔Ｌ５を２５ｍｍ、第６加工部Ｐ６～第７加工部Ｐ７間の配置間隔Ｌ６を３０ｍｍとして、第１加工部Ｐ１～第７加工部Ｐ７により、公差５ｍｍの等差数列が形成され且つ第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１が公差５ｍｍに等しくなるように、第１加工部Ｐ１～第７加工部Ｐ７が形成されることができる。

　また、図１に示すように、針先端部Ｔは、シャフト部Ｓの先端部が斜めに切り欠かかれることにより形成されるため、シャフト部Ｓの先端部分には、シャフト部Ｓの伸長方向に対して所定の傾斜角度だけ傾斜した傾斜面Ｅが形成されており、第１加工部Ｐ１は、傾斜面Ｅよりもシャフト部Ｓの基端側に形成されている。そのため、第１加工部Ｐ１の形成位置は、シャフト部Ｓの外径、シャフト部Ｓの伸長方向に対する傾斜面Ｅの傾斜角度等、穿刺針Ｎ１の仕様に従って、適宜、設定されることができる。

　以上のような本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１は、図２に示すように、被検体内に挿入された状態で、被検体の体表Ｂに接触する超音波プローブ２から超音波ビームを照射される。照射された超音波ビームは複数の加工部Ｐ１～Ｐ７で反射され、反射された超音波ビームが超音波プローブ２に向かって伝搬する。これにより、超音波プローブ２により穿刺針Ｎ１が撮影された場合に、穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ７が、超音波画像に描出される。

　ここで、本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１においては、傾斜面Ｅよりもシャフト部Ｓの基端側に第１加工部Ｐ１が形成されているため、穿刺針Ｎ１の中心軸まわりの回転角度に関わらず、第１加工部Ｐ１が超音波画像に描出されることができる。

　次に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１について説明する。超音波診断装置１は、被検体内に挿入された穿刺針Ｎ１を撮像するものである。図３に示すように、超音波診断装置１は、振動子アレイ２Ａを内蔵する超音波プローブ２を備えており、振動子アレイ２Ａに送信部３および受信部４が接続されている。受信部４には、画像生成部５、表示制御部６および表示部７が順次接続されている。ここで、送信部３、受信部４、画像生成部５により画像取得部８が構成されている。また、画像生成部５に配置間隔検出部９が接続されており、配置間隔検出部９に、等差数列判定部１０および第１加工部検出部１１が接続されている。また、等差数列判定部１０に、表示制御部６と第１加工部検出部１１が接続されている。また、第１加工部検出部１１に、針先端部位置推定部１２が接続され、針先端部位置推定部１２に、表示制御部６が接続されている。

　さらに、表示制御部６、画像取得部８、配置間隔検出部９、等差数列判定部１０、第１加工部検出部１１、針先端部位置推定部１２に、装置制御部１３が接続されており、装置制御部１３に、入力部１４および格納部１５が接続されている。ここで、装置制御部１３と格納部１５とは、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。

　また、表示制御部６、画像取得部８、配置間隔検出部９、等差数列判定部１０、第１加工部検出部１１、針先端部位置推定部１２および装置制御部１３により、プロセッサ１６が構成されている。

　図３に示す超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａ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、それぞれ送信部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受信信号を出力する。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。

　画像取得部８の送信部３は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、装置制御部１３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２Ａ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２Ａの複数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２の振動子アレイ２Ａに向かって伝搬する。このように振動子アレイ２Ａに向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ２Ａを構成するそれぞれの振動子により受信される。この際に、振動子アレイ２Ａ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を発生させ、これらの電気信号を受信部４に出力する。

　画像取得部８の受信部４は、装置制御部１３からの制御信号に従って、振動子アレイ２Ａから出力される信号の処理を行う。図４に示すように、受信部４は、増幅部１７およびＡＤ（Analog Digital）変換部１８が直列接続された構成を有している。増幅部１７は、振動子アレイ２Ａ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１８に送信する。ＡＤ変換部１８は、増幅部１７から送信された信号をデジタル化された受信信号に変換し、これらのデータを画像取得部８の画像生成部５に送出する。

　画像取得部８の画像生成部５は、図５に示すように、信号処理部１９、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）２０および画像処理部２１が、順次、直列に接続された構成を有している。信号処理部１９は、装置制御部１３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き、受信信号の各データにそれぞれの遅延を与えて加算（整相加算）を施す、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、超音波エコーの焦点が１つの走査ラインに絞り込まれた音線信号が生成される。また、信号処理部１９は、生成された音線信号に対して、超音波が反射した位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施して、被検体内の組織を表すＢモード画像信号を生成する。このように生成されたＢモード画像信号は、ＤＳＣ２０に出力される。

　画像生成部５のＤＳＣ２０は、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ラスター変換して超音波画像を生成する。画像生成部５の画像処理部２１は、ＤＳＣ２０において得られた超音波画像に対して、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施した後、超音波画像を表示制御部６および配置間隔検出部９に出力する。

　プロセッサ１６の配置間隔検出部９は、穿刺針Ｎ１が撮像されている超音波画像を画像解析することにより、穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ７を認識し、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のそれぞれの配置間隔を検出する。

　プロセッサ１６の等差数列判定部１０は、配置間隔検出部９により検出された複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定する。等差数列判定部１０は、例えば、配置間隔検出部９により検出された複数の配置間隔が、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配列方向に沿った一方向に向かって、一定の長さだけ漸減しているか否かを判定することにより、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定することができる。なお、実際に検出された値が例えば、配置間隔Ｌ１が４.９ｍｍ、配置間隔Ｌ２が１０.１ｍｍ、配置間隔Ｌ３が１４.９ｍｍといった場合でも、値を整数値に近似して等差数列を形成しているか否かを判定してよい。

　プロセッサ１６の第１加工部検出部１１は、等差数列判定部１０による判定結果に基づいて、配置間隔検出部９により検出された複数の配置間隔を用いて、穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のうち針先端部Ｔに最も近い第１加工部Ｐ１を検出する。この際に、第１加工部検出部１１は、等差数列判定部１０により等差数列が形成されていると判定された場合に、その等差数列の公差を算出し、算出された公差に基づいて第１加工部Ｐ１を検出する。

　ここで、例えば、被検体内の組織に由来する高強度の反射信号、および、いわゆる音響陰影等により、超音波画像において穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のいずれかが隠蔽される、または、消失することがある。この場合には、等差数列判定部１０により、等差数列が形成されていないと判定されるが、この際に、第１加工部検出部１１は、配置間隔検出部９により検出された複数の配置間隔に基づいて、高強度の反射信号および音響陰影等により隠蔽された、または、消失した加工部を推定して、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔により形成される等差数列の公差を算出し、算出された公差に基づいて第１加工部Ｐ１を検出する。

　プロセッサ１６の針先端部位置推定部１２は、第１加工部検出部１１により検出された第１加工部Ｐ１の位置に基づいて針先端部Ｔの位置を推定し、推定された針先端部Ｔの位置を表示部７に表示する。例えば、針先端部位置推定部１２は、配置間隔検出部９により検出された穿刺針Ｎ１の第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との配置間隔Ｌ１が、第１加工部検出部１１により算出された公差以下である場合に、シャフト部Ｓの長さ方向に沿って、第１加工部Ｐ１から定められた距離Ｋだけシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を針先端部の位置と推定する。

　ここで、針先端部位置推定部１２は、定められた距離Ｋとして、例えば、予め記憶している値を用いることができ、入力部１４を介してユーザにより入力された値を用いることもできる。

　プロセッサ１６の装置制御部１３は、格納部１５等に予め記録されているプログラムおよび入力部１４を介したユーザの入力操作に基づいて、超音波診断装置１の各部の制御を行う。

　プロセッサ１６の表示制御部６は、装置制御部１３の制御の下、画像取得部８の画像生成部５により生成された超音波画像、針先端部位置推定部１２により推定された針先端部Ｔの位置等を表示部７に表示させる。

　超音波診断装置１の表示部７は、画像取得部８により生成された超音波画像、針先端部位置推定部１２により推定された針先端部Ｔの位置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。

　超音波診断装置１の入力部１４は、ユーザ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。

　格納部１５は、超音波診断装置１の動作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、表示制御部６、画像取得部８、配置間隔検出部９、等差数列判定部１０、第１加工部検出部１１、針先端部位置推定部１２および装置制御部１３を有するプロセッサ１６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１６の表示制御部６、画像取得部８、配置間隔検出部９、等差数列判定部１０、第１加工部検出部１１、針先端部位置推定部１２および装置制御部１３を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。

　次に、図６に示すフローチャートを用いて、実施の形態１における超音波診断装置１の動作を詳細に説明する。

　まず、ステップＳ１において、入力部１４を介してユーザにより、穿刺針Ｎ１の情報である針情報が入力される。ここで入力される針情報には、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの定められた距離Ｋが含まれる。

　続くステップＳ２において、図２に示すように、被検体の体表Ｂに接触する超音波プローブ２から被検体内の穿刺針Ｎ１に向けて超音波ビームが照射され、超音波画像が撮像される。この際に、被検体および穿刺針Ｎ１からの超音波エコーが超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａにより受信されて受信信号が生成され、生成された受信信号が受信部４の増幅部１７において増幅され、また、Ａ／Ｄ変換部１８においてＡ／Ｄ変換がなされる。さらに、Ａ／Ｄ変換がなされた受信信号は、画像生成部５に出力され、画像生成部５により、受信信号に基づいて超音波画像が生成される。

　ステップＳ３において、配置間隔検出部９は、ステップＳ２で生成された超音波画像を画像解析することにより穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ７を認識し、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔を検出する。

　ステップＳ４において、等差数列判定部１０は、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定する。複数の配置間隔が等差数列を形成しているとステップＳ４で判定された場合には、ステップＳ５に進む。

　ステップＳ５において、第１加工部検出部１１は、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔から等差数列の公差を算出し、算出された公差以下の配置間隔を第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との間の配置間隔Ｌ１として特定することにより、第１加工部Ｐ１を検出する。

　ここで、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔は、超音波画像に描出された複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配列方向に沿って、等差数列を形成するように並んでいるため、穿刺針Ｎ１の基端側の配置間隔から公差を引いた長さは、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔ側に隣接する配置間隔の長さに等しい。したがって、公差以下の長さを有する配置間隔が検出された場合には、その配置間隔よりも穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔ側に隣接する配置間隔は存在しないことになり、公差以下の長さを有する配置間隔は、針先端部Ｔに最も近い第１加工部Ｐ１と針先端部Ｔから２番目に近い第２加工部Ｐ２との配置間隔Ｌ１であることがわかる。すなわち、第１加工部検出部１１は、公差以下の配置間隔を配置間隔Ｌ１として特定することにより、第１加工部Ｐ１を検出することができる。

　また、ステップＳ４において、等差数列判定部１０により、等差数列が形成されていないと判定された場合には、ステップＳ６に進む。

　ここで、例えば、被検体内の組織に由来する高強度の反射信号、および、いわゆる音響陰影等により、超音波画像において穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のいずれかが隠蔽される、または、消失する等、一部が描出されないことがある。本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１が被検体内に挿入されている場合には、超音波画像において穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の一部が描出されていなくても、描出されていない加工部が推定可能なことがある。

　例えば、図７に示すように、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のうち第４加工部Ｐ４が超音波画像に描出されていない場合には、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２、第３加工部Ｐ３～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ３５、第５加工部Ｐ５～第６加工部Ｐ６間の配置間隔Ｌ５、第６加工部Ｐ６～第７加工部Ｐ７間の配置間隔Ｌ６がステップＳ３で検出される。この場合には、連続する３つの加工部Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３間における配置間隔Ｌ１と配置間隔Ｌ２との差、連続する３つの加工部Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７間における配置間隔Ｌ５と配置間隔Ｌ６との差により公差が算出できる。さらに、算出された公差により、第３加工部Ｐ３～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ３５が、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３と、第４加工部Ｐ４～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ４との和であることが推定される。最後に、推定された配置間隔Ｌ３、Ｌ４と、ステップＳ３で推定された配置間隔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５、Ｌ６が等差数列を形成していることが確認されることにより、超音波画像に描出されていない加工部Ｐ４を精度良く推定することが可能である。

　また、例えば、図８に示すように、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のうち第３加工部Ｐ３、第４加工部Ｐ４が超音波画像に描出されていない場合には、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１、第２加工部Ｐ２～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ２５、第５加工部Ｐ５～第６加工部Ｐ６間の配置間隔Ｌ５、第６加工部Ｐ６～第７加工部Ｐ７間の配置間隔Ｌ６がステップＳ３で検出される。この場合には、連続する３つの加工部Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７における配置間隔Ｌ５と配置間隔Ｌ６がステップＳ３で検出されるため、配置間隔Ｌ５と配置間隔Ｌ６との差により公差が算出できる。さらに、算出された公差により、第２加工部Ｐ２～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ２５が、第２加工部Ｐ２～第３加工部Ｐ３間の配置間隔Ｌ２と、第３加工部Ｐ３～第４加工部Ｐ４間の配置間隔Ｌ３と、第４加工部Ｐ４～第５加工部Ｐ５間の配置間隔Ｌ４との和であることが推定される。最後に、推定された配置間隔Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と、ステップＳ３で推定された配置間隔Ｌ１、Ｌ５、Ｌ６が等差数列を形成していることが確認されることにより、超音波画像に描出されていない第３加工部Ｐ３、第４加工部Ｐ４を精度良く推定することが可能である。

　そこで、ステップＳ６において等差数列判定部１０は、超音波画像に描出されていない加工部が推定可能であるか否かを判定する。超音波画像に描出されていない加工部が推定可能であるとステップＳ６で判定された場合には、ステップＳ７に進む。

　ステップＳ７において第１加工部検出部１１は、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔から等差数列の公差を算出し、算出された公差を用いて、超音波画像に描出されていない加工部を推定する。このようにして、超音波画像に描出されていない加工部が推定されると、ステップＳ５に進む。

　ステップＳ５において、第１加工部検出部１１は、ステップＳ７で推定された加工部の位置を加味して、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のそれぞれの配置間隔のうち、ステップＳ７で算出された公差以下の配置間隔を第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との間の配置間隔Ｌ１として特定することにより、第１加工部Ｐ１を検出する。このようにして、第１加工部Ｐ１が検出されると、ステップＳ８に進む。

　ステップＳ８において、針先端部位置推定部１２は、ステップＳ５で検出された第１加工部Ｐ１から、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配列方向、すなわち、穿刺針Ｎ１のシャフト部Ｓの長さ方向に沿って、定められた距離Ｋだけシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を、針先端部Ｔの位置と推定する。さらに、針先端部位置推定部１２は、推定された針先端部Ｔの位置を、ステップＳ２で生成された超音波画像に重畳して表示部７に表示させる。例えば、針先端部位置推定部１２は、図９に示すように、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置を表す先端マークＭを超音波画像Ｕに重畳して表示部７に表示する。図９に示す例では、先端マークＭは、説明のために、黒塗りの丸印で示されている。

　このようにしてステップＳ８の処理が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。

　また、ステップＳ６において、等差数列判定部１０により、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔が等差数列を形成することが認められず、超音波画像Ｕに描出されていない加工部が推定不可能であると判定された場合には、ステップＳ９に進む。ここで、例えば、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のうち連続する３つの加工部が超音波画像Ｕに描出されず、公差が算出できない場合、本発明の実施の形態１の穿刺針Ｎ１ではなく、等差数列に従って配列された加工部が形成されていない穿刺針が被検体に挿入されている場合等には、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔が等差数列を形成することが認められない。

　ステップＳ９において、等差数列判定部１０は、図示しないが、エラーが発生した旨を表示部７に表示する。このようにして、ステップＳ９の処理が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。

　以上から、本発明の実施の形態１に係る穿刺針Ｎ１は、針先端部Ｔに向かって漸減する等差数列を形成する複数の加工部Ｐ１～Ｐ７を備え、針先端部Ｔと第１加工部Ｐ１との距離が定められた距離Ｋであり且つ第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との間の配置間隔が等差数列の公差以下であるため、例えば超音波診断装置１により、針先端部Ｔの位置が容易に推定され、推定された針先端部Ｔの位置が表示部７に表示される。これにより、ユーザは、表示部７を確認することで、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置を精確に把握することができる。

　また、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、超音波画像Ｕを画像解析することにより複数の加工部Ｐ１～Ｐ７を認識して複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔を検出し、検出された複数の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定し、等差数列の公差を算出し、算出された公差に基づいて第１加工部Ｐ１を検出し、検出された第１加工部Ｐ１の位置に基づいて針先端部Ｔの位置を推定するため、精度良く針先端部Ｔの位置を推定することができる。

　さらに、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、被検体内の組織に由来する高強度の反射信号および音響陰影等により、超音波画像Ｕにおいて穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のいずれかが隠蔽された場合、または、消失した場合でも、第１加工部検出部１１により、隠蔽された、または、消失した加工部の位置が推定されるため、精度良く針先端部Ｔの位置を推定することができる。

　なお、図１に示す例では、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔからシャフト部Ｓの基端部に向かって７つの加工部Ｐ１～Ｐ７がシャフト部Ｓに形成されているが、加工部の数は７つに限定されない。シャフト部Ｓに形成される加工部の数は、７つよりも多くてもよく、例えば、加工部Ｐ７より基端部側に、加工部Ｐ１～Ｐ７と共に等差数列を形成する複数の図示しない加工部を設けることができる。また、加工部の数は、７つよりも少なくてもよく、例えば、６つ、または、５つであってもよい。

　また、実施の形態１において、第１加工部Ｐ１は、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔ１から定められた距離Ｋだけ離れた位置に形成されているが、定められた距離Ｋの長さは、特に限定されない。しかしながら、定められた距離Ｋが短いほど、すなわち、第１加工部Ｐ１が針先端部Ｔの近くに形成されるほど、第１加工部Ｐ１の位置に基づいて針先端部Ｔの位置が推定される際に穿刺針Ｎ１のたわみ等の影響を受けにくいため、針先端部Ｔの推定精度を向上させることができる。そのため、針先端部Ｔの推定精度を向上させる観点から、定められた距離Ｋの長さは、短いほど好ましく、例えば、第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１以下であることが好ましい。

　また、図示しないが、穿刺針Ｎ１のスキャン、穿刺針Ｎ１の包装袋に添付されたバーコード等の読み取り等により、穿刺針Ｎ１の針情報を取得する針情報取得部を超音波診断装置１に備えることもできる。これにより、例えば、ユーザが、入力部１４を介して手動で針情報を入力する手間を省くことができる。

実施の形態２

　実施の形態１の穿刺針Ｎ１では、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔により等差数列が形成されているが、針先端部から第１加工部Ｐ１までの距離と、複数の加工部Ｐ１～Ｐ７のそれぞれの配置間隔とにより等差数列が形成されていてもよい。

　図１０に示すように、本発明の実施の形態２に係る穿刺針Ｎ２は、図１に示す実施の形態１の穿刺針Ｎ１と同様に、シャフト部Ｓと、シャフト部Ｓの先端に配置された針先端部Ｔとを備え、シャフト部Ｓに複数の加工部Ｐ１～Ｐ５が配列形成されているが、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｌ０と、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔Ｌ１～Ｌ４とにより、針先端部Ｔに向かって漸減する等差数列が形成されている。そのため、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｌ０と第１加工部Ｐ１～第２加工部Ｐ２間の配置間隔Ｌ１との差、配置間隔Ｌ１～Ｌ４において互いに隣接する配置間隔の差は、等差数列の公差であり、それぞれ、同一の値を有している。

　ここで、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｌ０は、等差数列の公差以下であり、且つ、第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との間の配置間隔Ｌ１と等差数列の公差との差に等しくなるように設定されているものとする。このように、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｌ０と、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔Ｌ１～Ｌ４が針先端部Ｔに向かって漸減する等差数列を形成しており、針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｌ０が等差数列の公差以下であるため、等差数列の公差と、第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との間の配置間隔Ｌ１と、第１加工部Ｐ１の位置を取得することにより、針先端部Ｔの位置が推定可能である。

　次に、図１１に示すフローチャートを用いて、穿刺針Ｎ２の針先端部Ｔの位置を推定する超音波診断装置１の動作を説明する。

　まず、ステップＳ２において、図２に示す態様と同様に、被検体の体表Ｂに接触する超音波プローブ２から被検体内の穿刺針Ｎ２に向けて超音波ビームが照射され、超音波画像Ｕが撮像される。

　ステップＳ３において、配置間隔検出部９は、ステップＳ２で生成された超音波画像Ｕを画像解析することにより穿刺針Ｎ２の複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を認識し、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配置間隔を検出する。

　ステップＳ４において、等差数列判定部１０は、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定する。複数の配置間隔が等差数列を形成しているとステップＳ４で判定された場合には、ステップＳ５に進む。

　ステップＳ５において、第１加工部検出部１１は、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔から等差数列の公差を算出し、算出された公差よりも大きく且つ算出された公差の２倍以下となる配置間隔を、第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との間の配置間隔Ｌ１として特定することにより、第１加工部Ｐ１を検出する。

　ここで、公差よりも大きく且つ公差の２倍以下の配置間隔が検出された場合には、その配置間隔よりも穿刺針Ｎ２の針先端部Ｔ側に隣接する配置間隔は、公差以下であるため、穿刺針Ｎ２の針先端部Ｔから第１加工部Ｐ１までの距離Ｌ０に等しいことになる。そのため、公差よりも大きく且つ公差の２倍以下の配置間隔が、針先端部Ｔに最も近い第１加工部Ｐ１と針先端部Ｔから２番目に近い第２加工部Ｐ２との配置間隔Ｌ１であることがわかる。すなわち、第１加工部検出部１１は、公差よりも大きく且つ公差の２倍以下の配置間隔を配置間隔Ｌ１として特定することができ、これにより、第１加工部Ｐ１を検出することができる。

　このようにして第１加工部Ｐ１が検出されると、ステップＳ８に進む。

　また、ステップＳ４において、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔により等差数列が形成されていないと判定された場合には、ステップＳ６に進む。

　ステップＳ６において、等差数列判定部１０は、超音波画像Ｕに描出されていない加工部が推定可能であるか否かを判定する。超音波画像Ｕ上で描出されていない加工部が推定可能であるとステップＳ６で判定された場合には、ステップＳ７に進む。

　ステップＳ７において、第１加工部検出部１１は、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔から等差数列の公差を算出し、算出された公差を用いて、超音波画像Ｕに描出されていない加工部を推定する。このようにして超音波画像Ｕに描出されていない加工部が推定されると、ステップＳ５に進む。

　ステップＳ５において、第１加工部検出部１１は、ステップＳ７で推定された加工部を加味して、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５のそれぞれの配置間隔のうち、配置間隔からステップＳ７で算出された公差を引いた値が、公差以下となる配置間隔を、第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との間の配置間隔として特定することにより、第１加工部Ｐ１を検出する。

　ステップＳ８において、針先端部位置推定部１２は、ステップＳ５で検出された第１加工部Ｐ１から、複数の加工部Ｐ１～Ｐ５の配列方向、すなわち、穿刺針Ｎ２のシャフト部Ｓの長さ方向に沿って、第１加工部Ｐ１と第２加工部との配置間隔Ｌ１とステップＳ６で算出された公差との差だけシャフト部Ｓの先端側に延ばした点を、針先端部Ｔの位置と推定する。さらに、針先端部位置推定部１２は、例えば、図９に示す態様と同様にして、推定された針先端部Ｔの位置を表す先端マークＭを、ステップＳ２で生成された超音波画像Ｕに重畳して表示部７に表示させる。

　このようにしてステップＳ８の処理が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。

　また、ステップＳ６において、等差数列判定部１０により、ステップＳ３で検出された複数の配置間隔が等差数列を形成することが認められず、超音波画像Ｕに描出されていない加工部が推定不可能であると判定された場合には、ステップＳ９に進む。

　ステップＳ９において、等差数列判定部１０は、図示しないが、エラーが発生した旨を表示部７に表示する。このようにして、ステップＳ９の処理が完了すると、超音波診断装置１の動作が終了する。

　以上から、本発明の実施の形態２に係る穿刺針Ｎ２は、針先端部Ｔに向かって漸減する等差数列を形成する複数の加工部Ｐ１～Ｐ５を備え、針先端部Ｔと第１加工部Ｐ１との間の距離Ｋが、等差数列の公差以下であり、且つ、第１加工部Ｐ１と第２加工部Ｐ２との配置間隔と公差との差に等しいため、例えば超音波診断装置１により、針先端部Ｔの位置が容易に推定され、表示部７に表示される。これにより、ユーザは、実施の形態１の穿刺針Ｎ１を用いる場合と同様に、穿刺針Ｎ２の針先端部Ｔの位置を精確に把握することができる。

実施の形態３

　実施の形態１に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ２および表示部７がプロセッサ１６に直接的に接続される構成を有しているが、例えば、超音波プローブ２、表示部７、プロセッサ１６がネットワークを介して互いに間接的に接続されることもできる。

　図１２に示すように、実施の形態３に係る超音波診断装置１Ａは、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４がネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａに接続されたものである。診断装置本体Ａは、図３に示す超音波診断装置１において、超音波プローブ２と、表示部７と、入力部１４とを除いたものである。

　ここで、ユーザにより超音波プローブ２が被検体の体表Ｂに押し付けられた状態で、超音波プローブ２から被検体の内部に向けて超音波ビームが送信されると、超音波プローブ２の振動子アレイ２Ａにより、被検体の内部で反射された超音波エコーが受信されて受信信号が生成される。超音波プローブ２は、生成された受信信号を、ネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａに送信する。このようにして超音波プローブ２から送信された受信信号は、ネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａのプロセッサ１６の画像取得部８に受信され、画像取得部８により、受信信号に基づいて超音波画像Ｕが生成される。

　画像取得部８により生成された超音波画像Ｕは、表示制御部６および配置間隔検出部９に送出される。表示制御部６は、画像取得部８から受け取った超音波画像Ｕに対して所定の処理を施し、さらに、所定の処理が施された超音波画像Ｕを、ネットワークＮＷを介して表示部７に送信する。このようにして、診断装置本体Ａのプロセッサ１６の表示制御部６から送信された超音波画像Ｕは、ネットワークＮＷを介して表示部７により受信され、表示部７に表示される。

　また、配置間隔検出部９は、画像取得部８から受け取った超音波画像Ｕを画像解析することにより、穿刺針Ｎ１の複数の加工部Ｐ１～Ｐ７を認識し、認識された複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔を検出する。

　等差数列判定部１０は、配置間隔検出部９により検出された複数の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定し、第１加工部検出部１１は、等差数列判定部１０による判定結果に基づいて、穿刺針Ｎ１の第１加工部Ｐ１を検出する。

　また、針先端部位置推定部１２は、第１加工部検出部１１により検出された第１加工部Ｐ１の位置と、入力部１４を介してユーザにより入力され、ネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａのプロセッサ１６に送信された針情報とに基づいて、穿刺針Ｎ１の針先端部Ｔの位置を推定する。さらに、針先端部位置推定部１２は、推定された針先端部Ｔ１の位置の情報を、超音波画像Ｕに重畳して、ネットワークＮＷを介して表示部７に送信する。これにより、表示部７に、推定された針先端部Ｔ１の位置が表示される。

　以上のように、本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置１Ａによれば、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４、診断装置本体ＡがネットワークＮＷを介して接続されている場合でも、実施の形態１の超音波診断装置１と同様に、超音波画像Ｕを画像解析することにより複数の加工部Ｐ１～Ｐ７を認識して複数の加工部Ｐ１～Ｐ７の配置間隔を検出し、検出された複数の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定し、等差数列の公差を算出し、算出された公差に基づいて第１加工部Ｐ１を検出し、検出された第１加工部Ｐ１の位置に基づいて針先端部Ｔの位置を推定するため、精度良く針先端部Ｔの位置を推定することができる。

　また、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４がネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａに接続されているため、診断装置本体Ａを、いわゆる遠隔サーバとして使用することができる。これにより、例えば、ユーザは、超音波プローブ２と表示部７と入力部１４のみをユーザの手元に用意することにより、被検体の超音波診断を行うことができるため、超音波診断の際の利便性を向上することができる。

　また、例えば、いわゆるタブレットと呼ばれる携帯型の薄型コンピュータが表示部７および入力部１４として使用される場合には、ユーザは、より容易に被検体の超音波診断を行うことができ、超音波診断の際の利便性をさらに向上させることができる。

　なお、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４がネットワークＮＷを介して診断装置本体Ａに接続されているが、超音波プローブ２、表示部７、入力部１４、診断装置本体Ａは、ネットワークＮＷに有線接続されていてもよく、無線接続されていてもよい。

　また、実施の形態３の態様は、実施の形態１に適用されることが説明されているが、実施の形態２についても、同様に適用されることができる。
１，１Ａ　超音波診断装置、２　超音波プローブ、２Ａ　振動子アレイ、３　送信部、４

　受信部、５　画像生成部、６　表示制御部、７　表示部、８　画像取得部、９　配置間隔検出部、１０　等差数列判定部、１１　第１加工部検出部、１２　針先端部位置推定部、１３　装置制御部、１４　入力部、１５　格納部、１６　プロセッサ、１７　増幅部、１８　ＡＤ変換部、１９　信号処理部、２０　ＤＳＣ、２１　画像処理部、Ａ　診断装置本体、Ｂ　体表、Ｌ０　距離、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ２５，Ｌ３，Ｌ３５，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６　

配置間隔、Ｍ　先端マーク、Ｎ１，Ｎ２　穿刺針、ＮＷ　ネットワーク、Ｐ１　第１加工部、Ｐ２　第２加工部、Ｐ３　第３加工部、Ｐ４　第４加工部、Ｐ５　第５加工部、Ｐ６

　第６加工部、Ｐ７　第７加工部、Ｓ　シャフト部、Ｔ　針先端部、Ｕ　超音波画像。

Claims (7)


  1. 　シャフト部と、

    　前記シャフト部の先端に配置された針先端部と、

    　前記シャフト部の長さ方向に沿って前記シャフト部の外周部に配列され且つ配置間隔が前記針先端部に向かって漸減する等差数列を形成する複数の加工部と

    　を備え、

    　前記複数の加工部のうち前記針先端部から定められた距離だけ離れ且つ前記針先端部に最も近い第１加工部と前記針先端部から２番目に近い第２加工部との配置間隔が、前記等差数列の公差以下である、または、前記針先端部から前記針先端部に最も近い第１加工部までの距離が、前記等差数列の公差以下で且つ前記第１加工部と前記針先端部から２番目に近い第２加工部との配置間隔と前記公差の差に等しい穿刺針。

  2. 　前記複数の加工部は、前記シャフト部の周を囲むように形成された溝である請求項１に記載の穿刺針。

  3. 　請求項１または２に記載の前記穿刺針が撮像されている超音波画像を表示する表示部と、

    　前記超音波画像を画像解析することにより前記穿刺針の前記複数の加工部を認識し且つ前記複数の加工部の配置間隔を検出する配置間隔検出部と、

    　前記配置間隔検出部により検出された前記複数の加工部の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定する等差数列判定部と、

    　前記等差数列判定部により前記等差数列が形成されていると判定された場合に、前記等差数列の公差を算出し且つ前記公差に基づいて前記複数の加工部のうち前記針先端部に最も近い第１加工部を検出する第１加工部検出部と、

    　前記第１加工部検出部により検出された前記第１加工部の位置に基づいて前記針先端部の位置を推定する針先端部位置推定部と

    　を備えた超音波診断装置。

  4. 　前記針先端部位置推定部は、

    　前記穿刺針の前記第１加工部と前記第２加工部との配置間隔が、前記等差数列の公差以下である場合に、前記第１加工部から前記定められた距離だけ前記シャフト部の先端側に延ばした点を前記針先端部の位置と推定し、

    　前記穿刺針の前記針先端部から前記第１加工部までの距離が、前記等差数列の公差以下で且つ前記第１加工部と前記第２加工部との配置間隔と前記公差の差に等しい場合に、前記第１加工部から、前記第１加工部と前記第２加工部との配置間隔と前記公差の差だけ前記シャフト部の先端側に延ばした点を前記針先端部の位置と推定する請求項３に記載の超音波診断装置。

  5. 　前記針先端部位置推定部は、推定された前記針先端部の位置を前記表示部に表示する請求項３または４に記載の超音波診断装置。

  6. 　超音波プローブと、

    　前記超音波プローブから被検体に向けて超音波ビームの送受信を行って前記超音波画像を取得する画像取得部とをさらに有し、

    　前記表示部は、前記画像取得部により取得された前記超音波画像を表示し、

    　前記配置間隔検出部は、前記画像取得部により取得された前記超音波画像を画像解析することにより前記穿刺針の前記複数の加工部を認識し且つ前記複数の加工部の配置間隔を検出する請求項３～５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。

  7. 　請求項１または２に記載の前記穿刺針が撮像されている超音波画像を表示し、

    　前記超音波画像を画像解析することにより前記穿刺針の前記複数の加工部を認識し且つ前記複数の加工部の配置間隔を検出し、

    　検出された前記複数の加工部の配置間隔が等差数列を形成しているか否かを判定し、

    　前記等差数列が形成されていると判定された場合に、前記等差数列の公差を算出し且つ前記公差に基づいて前記複数の加工部のうち前記針先端部に最も近い第１加工部を検出し、

    　検出された前記第１加工部の位置に基づいて前記針先端部の位置を推定する超音波診断装置の制御方法。
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