WO2021014926A1 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 Download PDF

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WO2021014926A1
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blood vessel
insert
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松本　剛
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富士フイルム株式会社
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    • A61B8/56—Details of data transmission or power supply
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Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus that displays an insert inserted into a blood vessel of a subject on an ultrasonic image and a control method of the ultrasonic diagnostic apparatus.
  • an ultrasonic diagnostic apparatus has been known as a device for obtaining an image of the inside of a subject.
  • An ultrasonic diagnostic apparatus generally includes an ultrasonic probe provided with an oscillator array in which a plurality of ultrasonic oscillators are arranged. With this ultrasonic probe in contact with the body surface of the subject, an ultrasonic beam is transmitted from the transducer array toward the inside of the subject, and the ultrasonic echo from the subject is received by the transducer array to obtain an ultrasonic wave. The electrical signal corresponding to the ultrasonic echo is acquired. Further, the ultrasonic diagnostic apparatus electrically processes the obtained electric signal to generate an ultrasonic image of the site of the subject.
  • the present invention has been made to solve such a conventional problem, and it is possible to automatically adjust the frame rate to an appropriate rate according to the relative positional relationship between the insert and the blood vessel. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic diagnostic apparatus capable of providing a control method for the ultrasonic diagnostic apparatus.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is an ultrasonic diagnostic apparatus that displays an insert to be inserted into a blood vessel of a subject on an ultrasonic image, and has an vibrator array and vibration.
  • a transmission / reception circuit that generates a sound line signal by transmitting an ultrasonic beam from the child array to the subject and processing the reception signal output from the transducer array that received the ultrasonic echo from the subject.
  • An image generation unit that generates an ultrasonic image based on the sound line signal generated by the circuit, an image analysis unit that detects blood vessels and inserts by analyzing the ultrasonic image generated by the image generation unit, and an image analysis unit.
  • a device control unit that controls the transmission / reception circuit so that the image generation unit adjusts the frame rate for generating ultrasonic images based on the relative positional relationship between the blood vessel and the insert detected by the image analysis unit. It is characterized by having.
  • the image generation unit determines the frame rate for generating an ultrasonic image. As a rate, when the distance between the tip of the insert and the blood vessel detected by the image analysis unit is less than or equal to the distance threshold value, the frame rate is switched to the second rate, which is higher than the first rate.
  • the device control unit preferably controls the transmission / reception circuit.
  • the frame rate is set. It is preferable that the device control unit controls the transmission / reception circuit so that the third rate is used. Here, the third rate may be equal to or lower than the first rate. At this time, the device control unit controls the transmission / reception circuit so that the resolution of the ultrasonic image is higher when the frame rate is the third rate than when the frame rate is the second rate. Can be done.
  • the third rate may be equal to or higher than the second rate.
  • the image analysis unit measures any of the detected diameter, radius, outer circumference length and area of the detected blood vessel
  • the device control unit measures the diameter, radius and outer circumference length of the blood vessel measured by the image analysis unit.
  • the transmission / reception circuit can be controlled so that the smaller the area, the higher the second rate.
  • the image analysis unit performs a vein. The distance between the vein and the artery is measured, and the device control unit controls the transmission / reception circuit so that the shorter the distance between the vein and the artery measured by the image analysis unit, the higher the second rate. be able to.
  • a display device that displays the ultrasonic image generated by the image generator, A highlighting unit that highlights the blood vessels and inserts detected by the image analysis unit on the display device can be further provided.
  • the control method of the ultrasonic diagnostic apparatus is a control method of the ultrasonic diagnostic apparatus that displays an insertion inserted into a blood vessel of a subject on an ultrasonic image, and is directed from an oscillator array to the subject.
  • the ultrasonic beam is transmitted and the received signal output from the transducer array that received the ultrasonic echo by the subject is processed to generate a sound line signal, and ultrasonic waves are generated based on the generated sound line signal.
  • a frame rate that detects blood vessels and inserts by generating an image and analyzing the generated ultrasonic image, and generates an ultrasonic image based on the relative positional relationship between the detected blood vessels and inserts. It is characterized by adjusting.
  • the ultrasonic beam is transmitted from the transducer array toward the subject, and the received signal output from the transducer array that has received the ultrasonic echo by the subject is processed to generate a sound line signal.
  • a transmission / reception circuit so that the image generation unit adjusts the frame rate for generating ultrasonic images based on the relative positional relationship between the image analysis unit to be detected and the blood vessels and inserts detected by the image analysis unit. Since the device control unit is provided to control the frame rate, the frame rate can be automatically adjusted to an appropriate rate according to the relative positional relationship between the insert and the blood vessel.
  • Embodiment 1 of this invention It is a block diagram which shows the structure of the ultrasonic diagnostic apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is a block diagram which shows the internal structure of the receiving circuit in Embodiment 1 of this invention. It is a block diagram which shows the internal structure of the image generation part in Embodiment 1 of this invention. It is a schematic diagram of an ultrasonic image showing a state in which the distance between an insert and a blood vessel is larger than the distance threshold value. It is a schematic diagram of the ultrasonic image which shows the state which the distance between an insert and a blood vessel is less than a distance threshold value. It is a schematic diagram of the ultrasonic image which shows the state which the tip of an insert is inserted into a blood vessel.
  • “same” and “same” include an error range generally accepted in the technical field. Further, in the present specification, when the term “all”, “all” or “whole surface” is used, it includes not only 100% but also an error range generally accepted in the technical field, for example, 99% or more. It shall include the case where it is 95% or more, or 90% or more.
  • FIG. 1 shows the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 includes an oscillator array 2, and a transmission circuit 3 and a reception circuit 4 are connected to the oscillator array 2, respectively.
  • the transmission / reception circuit 5 is configured by the transmission circuit 3 and the reception circuit 4, and the image generation unit 6, the display control unit 7, and the display device 8 are sequentially connected to the reception circuit 4.
  • the image analysis unit 9 is connected to the image generation unit 6.
  • the device control unit 13 is connected to the transmission / reception circuit 5, the image generation unit 6, the display control unit 7, and the image analysis unit 9, and the input device 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 in both directions.
  • the oscillator array 2 and the transmission / reception circuit 5 are included in the ultrasonic probe 21.
  • the processor 22 for the ultrasonic diagnostic apparatus 1 is configured by the image generation unit 6, the display control unit 7, the image analysis unit 9, and the device control unit 13.
  • the oscillator array 2 of the ultrasonic probe 21 shown in FIG. 1 has a plurality of oscillators arranged one-dimensionally or two-dimensionally. Each of these oscillators transmits ultrasonic waves according to a drive signal supplied from the transmission circuit 3, receives an ultrasonic echo from a subject, and outputs a signal based on the ultrasonic echo.
  • Each transducer includes, for example, a piezoelectric ceramic represented by PZT (Lead Zirconate Titanate), a polymer piezoelectric element represented by PVDF (PolyVinylidene DiFluoride), and PMN-PT (PMN-PT).
  • Electrodes at both ends of a piezoelectric material made of a piezoelectric single crystal or the like represented by Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate (lead magnesiumidene fluoride-lead zirconate titanate).
  • the transmission circuit 3 includes, for example, a plurality of pulse generators, and is transmitted from the plurality of oscillators of the oscillator array 2 based on a transmission delay pattern selected according to a control signal from the device control unit 13.
  • Each drive signal is supplied to a plurality of oscillators by adjusting the delay amount so that the ultrasonic waves form an ultrasonic beam.
  • a pulsed or continuous wave voltage is applied to the electrodes of the vibrator of the vibrator array 2
  • the piezoelectric body expands and contracts, and pulsed or continuous wave ultrasonic waves are generated from each vibrator.
  • An ultrasonic beam is formed from the combined waves of those ultrasonic waves.
  • the transmitted ultrasonic beam is reflected by, for example, a target such as a site of a subject, and propagates toward the vibrator array 2 of the ultrasonic probe 21.
  • the ultrasonic echo propagating toward the vibrator array 2 in this way is received by each of the vibrators constituting the vibrator array 2.
  • each oscillator constituting the oscillator array 2 expands and contracts by receiving the propagating ultrasonic echo to generate an electric signal, and outputs these electric signals to the receiving circuit 4.
  • the receiving circuit 4 processes the signal output from the oscillator array 2 according to the control signal from the device control unit 13 to generate a sound line signal. As shown in FIG. 2, the receiving circuit 4 has a configuration in which an amplification unit 23, an AD (Analog Digital) conversion unit 24, and a beam former 25 are connected in series.
  • AD Analog Digital
  • the amplification unit 23 amplifies the signal input from each of the vibrators constituting the vibrator array 2, and transmits the amplified signal to the AD conversion unit 24.
  • the AD conversion unit 24 converts the signal transmitted from the amplification unit 23 into digital reception data, and transmits these reception data to the beam former 25.
  • the beam former 25 follows the sound velocity or sound velocity distribution set based on the reception delay pattern selected according to the control signal from the device control unit 13, and is used for each received data converted by the AD conversion unit 24, respectively.
  • the so-called reception focus processing is performed by adding the delays of. By this reception focus processing, each received data converted by the AD conversion unit 24 is phase-adjusted and added, and a sound line signal in which the focus of the ultrasonic echo is narrowed down is acquired.
  • the image generation unit 6 has a configuration in which a signal processing unit 26, a DSC (Digital Scan Converter) 27, and an image processing unit 28 are sequentially connected in series.
  • the signal processing unit 26 corrects the attenuation due to the distance of the sound line signal generated by the receiving circuit 4 according to the depth of the reflection position of the ultrasonic wave, and then performs the envelope detection process to perform the subject.
  • Generates a B-mode image signal which is tomographic image information about the tissue inside.
  • the DSC 27 converts the B-mode image signal generated by the signal processing unit 26 into an image signal according to a normal television signal scanning method (raster conversion).
  • the image processing unit 28 performs various necessary image processing such as gradation processing on the B mode image signal input from the DSC 27, and then outputs the B mode image signal to the display control unit 7 and the image analysis unit 9.
  • the B-mode image signal subjected to image processing by the image processing unit 28 is simply referred to as an ultrasonic image.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can be used when such a procedure is performed by an operator.
  • the image analysis unit 9 analyzes the ultrasonic image generated by the image generation unit 6 to detect the blood vessel B and the insert C included in the ultrasonic image U, for example, as shown in FIG.
  • the image analysis unit 9 can detect the blood vessel B and the insert C in the ultrasonic image U by using a known algorithm.
  • the image analysis unit 9 stores typical pattern data of the blood vessel B and the insert C as a template in advance, calculates the similarity to the pattern data while searching the ultrasonic image U with the template, and is similar. It can be considered that the blood vessel B and the insert C are present at the place where the degree is above the threshold value and becomes the maximum.
  • FIG. 4 illustrates an ultrasonic image including a vertical cross section of the blood vessel B and a vertical cross section of the insert C.
  • the insert C is inserted into the subject in the same plane as the vertical cross section of the blood vessel B.
  • the vertical cross section of the blood vessel B refers to the cut surface of the blood vessel B along the traveling direction of the blood vessel B
  • the vertical cross section of the insert C is the vertical cross section of the insert C along the extending direction of the insert C. Refers to the cut surface.
  • the image analysis unit 9 measures the distance D between the tip P of the detected insert C and the blood vessel B.
  • the image analysis unit 9 can measure the shortest distance in the depth direction between the tip P of the insert C and the blood vessel B as this distance D.
  • the device control unit 13 adjusts the frame rate at which the image generation unit 6 generates the ultrasonic image U based on the relative positional relationship between the blood vessel B and the insert C detected by the image analysis unit 9.
  • the transmission / reception circuit 5 is controlled.
  • the image generation unit 6 when the insert C is inserted into the blood vessel B of the subject, the image generation unit 6 generates an ultrasonic image U so that the operator can grasp the movements of the insert C and the blood vessel B. It is desirable that the frame rate is high. Therefore, for example, as shown in FIG. 4, the device control unit 13 exceeds the distance threshold value TH in which the distance D between the tip P of the insert C and the blood vessel B detected by the image analysis unit 9 is determined.
  • the frame rate at which the ultrasonic image U is generated by the image generation unit 6 is set to the defined first rate, and as shown in FIG. 5, the tip P of the insert C detected by the image analysis unit 9 is set.
  • the image generation unit 6 switches the frame rate for generating the ultrasonic image U to a second rate higher than the first rate.
  • the transmission / reception circuit 5 can be controlled.
  • the transmission circuit 3 supplies a drive signal whose delay amount is adjusted so that the ultrasonic beam converges on the set scanning line to the plurality of transducers of the transducer array 2, but the device control unit 13 superimposes.
  • the transmission circuit 3 controls the transmission circuit 3 so as to reduce the number of scanning lines to which the sound beam is transmitted, the number of scanning lines used to generate the one-frame ultrasonic image U, that is, the one-frame ultrasonic image U
  • the frame rate can be switched from the first rate to the second rate by reducing the number of sound line signals corresponding to. If the number of sound line signals corresponding to the ultrasonic image U in one frame is reduced, the frame rate may increase while the resolution of the generated ultrasonic image U may decrease.
  • the unit 13 controls the transmission / reception circuit 5 so as to increase the number of scanning lines for which reception focus processing is performed instead of decreasing the number of scanning lines for which the ultrasonic beam is transmitted.
  • the resolution of the generated ultrasonic image U can be increased even after the frame rate is switched to the second rate.
  • the device control unit 13 inserts the tip P of the insert C detected by the image analysis unit 9 into the blood vessel B and inserts the insert C in the blood vessel B at a predetermined time.
  • the transmission / reception circuit 5 is controlled so that the frame rate at which the ultrasonic image U is generated by the image generation unit 6 is set as the third rate.
  • the displacement amount of the tip P of the insert C in the blood vessel B at the specified time is the first displacement within the specified time in the state where the tip P of the insert C is located in the blood vessel B. It refers to the linear distance between the position of the tip P of the insert C in the generated ultrasonic image U and the position of the tip P of the insert C in the newly generated ultrasonic image U within a predetermined time. ..
  • the image analysis unit 9 analyzes a plurality of ultrasonic images U continuously generated by the image generation unit 6 to determine the displacement amount of the tip P of the insert C in the blood vessel B at a predetermined time. Can be measured.
  • the device control unit 13 determines whether or not the displacement amount of the tip P of the insert C at the predetermined time measured by the image analysis unit 9 is equal to or less than the displacement threshold value.
  • the third rate can be set to a rate equal to or lower than the first rate. That is, the third rate can be set to a lower rate than the second rate.
  • the device control unit 13 controls the transmission / reception circuit 5 so that the resolution of the ultrasonic image U is higher when the frame rate is the third rate than when the frame rate is the second rate. Can be done. In this case, the operator can accurately grasp the position of the tip P of the insert C located in the blood vessel B of the subject.
  • the third rate can be set to a rate equal to or higher than the second rate. In this case, the operator can accurately grasp the movement of the tip P of the insert C located in the blood vessel B.
  • the device control unit 13 controls each part of the ultrasonic diagnostic device 1 based on a program stored in advance in the storage unit 15 or the like and an input operation by the operator via the input device 14. ..
  • the display control unit 7 performs a predetermined process on the ultrasonic image U generated by the image generation unit 6 and displays the ultrasonic image U on the display device 8.
  • the display device 8 displays an ultrasonic image U, instructions to the operator by the notification unit 12, and the like under the control of the display control unit 7.
  • an LCD Liquid Crystal Display
  • an organic EL Includes display devices such as displays (Organic Electroluminescence Display).
  • the input device 14 is for the operator 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 a control program or the like of the ultrasonic diagnostic apparatus 1, and includes a flash memory, an HDD (Hard Disc Drive), an SSD (Solid State Drive), and an FD (Flexible Disc).
  • Disc Magnetic-Optical disc
  • MT Magnetic Tape: magnetic tape
  • RAM Random Access Memory: random access memory
  • CD Compact Disc
  • DVD Digital Versatile Disc
  • SD card Secure Digital card
  • USB memory Universal Serial Bus memory
  • the processor 22 having the image generation unit 6, the display control unit 7, the image analysis unit 9, and the device control unit 13 is for causing the CPU (Central Processing Unit) and the CPU to perform various processes. It consists of control programs, but is composed of FPGA (Field Programmable Gate Array), DSP (Digital Signal Processor: Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), GPU (Graphics Processing). It may be configured by using a Unit: graphics processing unit) or another IC (Integrated Circuit), or may be configured by combining them.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • DSP Digital Signal Processor: Digital Signal Processor
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • GPU Graphics Processing
  • the image generation unit 6, the display control unit 7, the image analysis unit 9, and the device control unit 13 of the processor 22 can be partially or wholly integrated into one CPU or the like.
  • step S1 an ultrasonic image U in which at least the blood vessel B of the subject is imaged is generated, and the generated ultrasonic image U is displayed on the display device 8.
  • the operator contacts the ultrasonic probe 21 on the body surface of the subject, and ultrasonic waves are emitted into the subject from the plurality of vibrators of the vibrator array 2 according to the drive signal from the transmission circuit 3.
  • the beam is transmitted, and the received signal is output to the receiving circuit 4 from each oscillator that has received the ultrasonic echo from the subject.
  • the received signal received by the receiving circuit 4 is amplified by the amplification unit 23, AD-converted by the AD conversion unit 24, and then phase-aligned and added by the beam former 25 to generate a sound line signal.
  • This sound line signal becomes a B-mode image signal when the signal processing unit 26 performs envelope detection processing in the image generation unit 6, and is output to the display control unit 7 via the DSC 27 and the image processing unit 28.
  • the ultrasonic image U is displayed on the display device 8 under the control of the display control unit 7.
  • step S2 the operator inserts the insert C into the subject while checking the ultrasonic image U that is continuously generated and displayed on the display device 8.
  • the image analysis unit 9 performs a process of detecting the blood vessel B and the insert C such as the puncture needle and the catheter by analyzing the generated ultrasonic image U.
  • the image analysis unit 9 can detect the blood vessel B and the insert C by using a known algorithm such as a template matching, a machine learning method, a general image recognition method using deep learning, or the like. If the blood vessel B and the insert C are not detected in step S2, the process returns to step S1 to generate a new ultrasonic image U, and in the following step S2, the process of detecting the blood vessel B and the insert C is performed again. Will be If the blood vessel B and the insert C are detected in step S2, the process proceeds to step S3.
  • step S3 the image analysis unit 9 measures the distance D between the blood vessel B of the subject and the insert C detected in step S2.
  • the image analysis unit 9 can measure the shortest distance in the depth direction between the tip P of the insert C and the blood vessel B as this distance D.
  • step S4 the device control unit 13 determines whether or not the distance D between the blood vessel B and the insert C measured in step S3 is equal to or less than the distance threshold value TH. As shown in FIG. 4, when the distance D between the blood vessel B and the insert C is larger than the distance threshold value TH, the process proceeds to step S5.
  • step S5 the device control unit 13 controls the transmission / reception circuit 5 so that the frame rate at which the ultrasonic image U is generated by the image generation unit 6 is the first rate, and returns to step S2.
  • the first rate may be equal to or different from the frame rate used when the ultrasonic image U was generated in steps S1 to S4.
  • the operator confirms the ultrasonic image U. , The movement of the insert C inserted in the subject can be grasped more accurately.
  • step S5 the process returns to step S1 and a new ultrasonic image U is generated. Since the ultrasonic image U generated here contains the blood vessel B and the insert C of the subject, the blood vessel B and the insert C are detected in step S2, and the process proceeds to step S3.
  • step S3 the blood vessel B and the insert C of the subject are detected based on the newly generated ultrasonic image U, and the distance D between the detected blood vessel B and the insert C is measured.
  • step S4 It is determined whether or not the measured distance D is equal to or less than the distance threshold value TH. As shown in FIG. 5, when it is determined that the distance D between the blood vessel B and the insert C is equal to or less than the distance threshold value TH, the process proceeds to step S6.
  • step S6 the device control unit 13 controls the transmission / reception circuit 5 so as to switch the frame rate at which the ultrasonic image U is generated from the first rate to the second rate larger than the first rate.
  • the device control unit 13 reduces the number of scanning lines used to generate the ultrasonic image U of one frame, that is, the sound line signal corresponding to the ultrasonic image U of one frame.
  • the frame rate can be switched from the first rate to the second rate. Since the second rate is larger than the first rate, the operator can more accurately grasp the movement of the insert C and the movement of the blood vessel B when the insert C is inserted into the blood vessel B, and insert the insert. The accuracy of inserting the object C into the blood vessel B can be improved.
  • the device control unit 13 generates the ultrasonic image U even after the frame rate is switched to the second rate by increasing the number of received data to be phase-aligned and added in order to generate the sound line signal.
  • the resolution of can be increased.
  • step S8 the image analysis unit 9 analyzes the ultrasonic image U to determine whether or not the tip P of the insert C is located in the blood vessel B.
  • the image analysis unit 9 uses a known algorithm such as a template matching, a machine learning method, a general image recognition method using deep learning, etc. to determine that the tip P of the insert C is located in the blood vessel B. By recognizing, it can be determined that the tip P of the insert C is located in the blood vessel B.
  • the image analysis unit 9 measures the distance D between the blood vessel B and the tip P of the insert C in the same manner as in step S3, and when the measured distance D becomes 0, the tip of the insert C It can be determined that P is located in the blood vessel B.
  • step S8 If it is determined in step S8 that the tip P of the insert C is located outside the blood vessel B, the process returns to step S7, a new ultrasonic image U is generated, and in the following step S8, the insert C is generated. Whether or not the tip P of the tip P is located in the blood vessel B is determined again. If it is determined in step S8 that the tip P of the insert C is located in the blood vessel B, the process proceeds to step S9.
  • step S9 the image analysis unit 9 measures the displacement amount of the tip P of the insert C in the blood vessel B at a predetermined time.
  • the image analysis unit 9 analyzes a plurality of ultrasonic images U continuously generated by the image generation unit 6 to determine the displacement amount of the tip P of the insert C in the blood vessel B at a predetermined time. Can be measured.
  • step S10 the device control unit 13 determines whether or not the displacement amount of the tip P of the insert C measured in step S9 is equal to or less than the displacement amount threshold value.
  • the displacement amount of the tip P of the insert C measured in step S9 is larger than the displacement amount threshold value, it is determined that the position of the tip P of the insert C is not stable in the blood vessel B.
  • step S7 a new ultrasonic image U is generated. In the ultrasonic image U generated here, since the tip P of the insert C is located in the blood vessel B, it is determined in step S8 that the tip P of the insert C is located in the blood vessel B. , Step S9.
  • step S9 the displacement amount of the tip P of the insert C is newly measured, and in step S10, whether or not the displacement amount of the newly measured tip P of the insert C is equal to or less than the displacement threshold value. It is judged. When it is determined that the displacement amount of the tip P of the insert C is equal to or less than the displacement threshold value, it is determined that the position of the tip P of the insert C is stable in the blood vessel B, and the process proceeds to step S11. ..
  • step S11 the device control unit 13 controls the transmission / reception circuit 5 so that the frame rate at which the ultrasonic image U is generated by the image generation unit 6 is set as the third rate.
  • the third rate can be set to a rate equal to or lower than the first rate. That is, the third rate can be set to a lower rate than the second rate.
  • the device control unit 13 controls the transmission / reception circuit 5 so that the resolution of the ultrasonic image U is higher when the frame rate is the third rate than when the frame rate is the second rate. Can be done. In this case, the operator can accurately grasp the position of the insert C located in the blood vessel B of the subject and place the insert C at an appropriate position in the blood vessel B.
  • the third rate can also be set to a rate equal to or higher than the second rate.
  • the operator accurately grasps the movement of the insert C located in the blood vessel B and prevents the tip P of the insert C from coming into contact with the so-called posterior wall of the blood vessel located in the deep part. Can be done.
  • the value of the third rate can be preset by the operator via, for example, the input device 14.
  • step S10 when the processing of step S10 is completed, the process proceeds to step S12, and a new ultrasonic image U is generated under the third rate.
  • the operator performs a procedure such as moving the insert C so as to place the insert C at an appropriate position in the blood vessel B.
  • step S13 it is determined whether or not the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 is terminated. For example, when the operator inputs an instruction to end the operation of the ultrasonic diagnostic device 1 via the input device 14 or the like, it is determined that the operation of the ultrasonic diagnostic device 1 is terminated, and the ultrasonic diagnostic device 1 is terminated. If the instruction to end the operation of 1 is not input, it can be determined that the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 is not ended. If it is determined that the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 is not completed, the process returns to step S12, and a new ultrasonic image U is generated. When it is determined that the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 is terminated, the operation of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 is terminated.
  • the insert C inserted into the subject and the blood vessel B of the subject are detected by analyzing the ultrasonic image U.
  • the transmission / reception circuit 5 is automatically controlled so that the image generation unit 6 adjusts the frame rate for generating the ultrasonic image U based on the relative positional relationship between the detected insert C and the blood vessel B. Therefore, even though the operator is performing the procedure of inserting the insert C into the blood vessel B, the frame rate is automatically adjusted to an appropriate rate according to the relative positional relationship between the insert C and the blood vessel B. be able to. Further, this improves the accuracy with which the operator inserts the insert C into the blood vessel B of the subject, and even when the tip P of the insert C is located in the blood vessel B, the operator can use the insert C. The tip P can be placed at an appropriate position.
  • the image analysis unit 9 measures the distance D between the tip P of the insert C and the blood vessel B by analyzing the ultrasonic image U including the vertical cross section of the blood vessel B and the insert C.
  • the image analysis unit 9 can also measure the distance D between the tip P of the insert C and the blood vessel B by analyzing the ultrasonic image U including the cross section of the blood vessel B and the insert C.
  • the cross section of the insert such as the puncture needle and the catheter is drawn so as to have a high-intensity point shape, and the tip of the insert has a sharp shape. Therefore, it is known that so-called acoustic shadows are less likely to occur on the deeper side than the tip of the insert.
  • the image analysis unit 9 determines that the insert C drawn on the ultrasonic image U is the tip P of the insert C, for example, when no acoustic shadow is generated on the deep side of the insert C.
  • the distance D between the tip P of C and the blood vessel B can be measured.
  • the cross section of the blood vessel B refers to a cut surface of the blood vessel B by a plane orthogonal to the traveling direction of the blood vessel B, and the cross section of the insert C is orthogonal to the direction in which the insert C extends. Refers to the cut surface of the insert C due to the plane to be formed.
  • a so-called echogenic needle having a groove formed on the outer peripheral portion of the puncture needle can be used so that ultrasonic waves can be easily reflected.
  • a puncture needle for example, since ultrasonic waves are easily reflected in the groove formed on the outer peripheral portion of the puncture needle, the portion where the puncture needle exists in the ultrasonic image U becomes high brightness. , The puncture needle can be easily detected.
  • a normal puncture needle having no groove formed on the outer peripheral portion can be used as the insert C to be inserted into the subject.
  • the image analysis unit 9 measures the diameter of the detected blood vessel B by analyzing the ultrasonic image U, and the device control unit 13 increases the smaller the diameter of the blood vessel B measured by the image analysis unit 9.
  • the transmission / reception circuit 5 can be controlled so that the second rate becomes a high rate.
  • the image analysis unit 9 can measure, for example, the radius of the blood vessel B, the length of the outer circumference, the area, and the like. In this case, the image analysis unit 9 can control the transmission / reception circuit 5 so that the smaller the measured radius, outer circumference length, area, or the like of the measured blood vessel B, the higher the second rate. ..
  • the device control unit 13 can control the transmission / reception circuit 5 so that the second rate becomes a high rate when the insert C is inserted into the vein located near the artery.
  • the image analysis unit 9 detects, for example, the blood vessel B of the subject by distinguishing between the vein and the artery, detects the vein into which the insert C is inserted as the blood vessel B, and detects the artery together with the vein. In this case, the linear distance between the detected vein and artery can be measured. Further, the device control unit 13 can control the transmission / reception circuit 5 so that the shorter the distance between the vein and the artery measured by the image analysis unit 9, the higher the second rate.
  • the device control unit 13 says, "Do not pierce the artery with the insert.”
  • a message indicating a warning to the operator can be displayed on the display device 8.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 is provided with a speaker, and the apparatus control unit 13 can control the speaker so as to emit a warning sound or a voice warning not to insert the insert C into the artery. ..
  • FIG. 8 shows the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 1A according to the modified example of the first embodiment of the present invention.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1A is provided with an apparatus control unit 13A instead of the apparatus control unit 13 and a processor 22A instead of the processor 22, and a highlighting unit 31 is added. It is a thing.
  • the highlighting unit 31 is connected to the image analysis unit 9, and the display control unit 7 and the device control unit 13 are connected to the highlighting unit 31.
  • the highlighting unit 31 highlights the blood vessel B and the insert C detected by the image analysis unit 9 on the display device 8. For example, the highlighting unit 31 displays the detected blood vessel B and the insert C on the display device 8 as a highlight in a color different from the parts other than the blood vessel B and the insert C in the ultrasonic image U, although not shown. Can be displayed. Further, for example, the highlighting unit 31 arranges a text indicating that it is a blood vessel in the vicinity of the detected blood vessel B, and a text indicating that it is an insert in the vicinity of the insert C, although not shown, as a highlight. These texts can also be arranged and displayed on the display device 8.
  • the blood vessel B and the insert C detected by the image analysis unit 9 are highlighted on the display device 8, so that the operator can easily confirm the detected blood vessel B and the insert C.
  • the accuracy of inserting the insert C into the blood vessel B can be improved.
  • the transmission / reception circuit 5 is included in the ultrasonic probe 21, it may be provided outside the ultrasonic probe 21. Even in such a case, the transmission / reception circuit 5 transmits an ultrasonic beam from the vibrator array 2 toward the subject in the same manner as when the transmission / reception circuit 5 is included in the ultrasonic probe 21. It is possible to process the received signal output from the oscillator array 2 that has received the ultrasonic echo by the subject.
  • the beam former 25 that performs so-called reception focus processing is included in the reception circuit 4, it can also be included in the image generation unit 6, for example. Even in this case, the ultrasonic image U is generated by the image generation unit 6 as in the case where the beam former 25 is included in the receiving circuit 4.
  • the image generation unit 6 increases the frame rate for generating the ultrasonic image U by reducing the number of scanning lines used to generate the ultrasonic image U of one frame.
  • the method by which the image generation unit 6 increases the frame rate for generating the ultrasonic image U is not limited to this.
  • the transmission circuit 3 supplies a drive signal whose delay amount is adjusted so that the ultrasonic beam converges with respect to a plurality of focal points set in the depth direction to the plurality of vibrators of the vibrator array 2.
  • the device control unit 13 controls the transmission circuit 3 so as to reduce the number of focal points set, for example, to reduce the time required for transmitting ultrasonic waves, so that the image generation unit 6 generates the ultrasonic image U.
  • the frame rate can be increased.
  • the device control unit 13 shortens the ultrasonic transmission interval by controlling the transmission / reception circuit 5 so as to make the depth range of the ultrasonic image U, that is, the viewing depth shallow, for example, and the image generation unit 6 Can increase the frame rate that produces the ultrasonic image U. Further, the device control unit 13 reduces the number of transmissions and receptions of ultrasonic waves and obtains the ultrasonic image U by controlling the transmission / reception circuit 5 so as to narrow the so-called visual field width while maintaining the interval between scanning lines, for example. The frame rate can be increased by reducing the number of scanning lines used for generation.
  • Tissue harmonic imaging (THI) method in which a harmonic component, which is a non-linear component, is extracted from a signal corresponding to an ultrasonic echo to generate an ultrasonic image.
  • TTI tissue harmonic imaging
  • a first ultrasonic pulse and a second ultrasonic pulse whose phases are inverted with each other on the same scanning line are sequentially transmitted into the subject to correspond to the first ultrasonic pulse.
  • a pulse inversion method is known in which a harmonic component is extracted by removing a fundamental wave component which is a linear component from a received signal by adding the received signal to be received and the received signal corresponding to the second received signal to each other.
  • the device control unit 13 uses the fundamental wave component of the received signal by, for example, a normal method that does not use the pulse inversion method.
  • the frame rate at which the image generation unit 6 generates the ultrasonic image U can be increased.
  • the device control unit 13 uses the filter method to generate the ultrasonic image U, for example, the transmission / reception circuit 5 and the image. By controlling the generation unit 6, the frame rate at which the image generation unit 6 generates the ultrasonic image U can be increased.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of the first embodiment has a configuration in which the display device 8, the input device 14, and the ultrasonic probe 21 are directly connected to the processor 22, but for example, the display device 8 and the input device. 14.
  • the ultrasonic probe 21 and the processor 22 can also be indirectly connected via a network.
  • the display device 8, the input device 14, and the ultrasonic probe 21 are connected to the ultrasonic diagnostic apparatus main body 41 via the network NW. ..
  • the ultrasonic diagnostic apparatus main body 41 is the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG. 1, excluding the display device 8, the input device 14, and the ultrasonic probe 21, the transmission / reception circuit 5, and the storage unit 15. And a processor 22.
  • the insert C inserted into the subject by analyzing the ultrasonic image U is the same as the ultrasonic diagnostic apparatus 1 of the first embodiment.
  • the blood vessel B of the subject are detected, and the frame rate for generating the ultrasonic image U is adjusted by the image generation unit 6 based on the relative positional relationship between the detected insert C and the blood vessel B. Since the transmission / reception circuit 5 is automatically controlled, the frame rate is set according to the relative positional relationship between the insert C and the blood vessel B, even though the operator is performing the procedure of inserting the insert C into the blood vessel B. It can be adjusted to an appropriate rate. Further, this improves the accuracy with which the operator inserts the insert C into the blood vessel B of the subject, and even when the tip P of the insert C is located in the blood vessel B, the operator can use the insert C. The tip P can be placed at an appropriate position.
  • the ultrasonic diagnostic device main body 41 can be used as a so-called remote server. ..
  • the operator can diagnose the subject by preparing the display device 8, the input device 14, and the ultrasonic probe 21 at the operator's hand, which is convenient for ultrasonic diagnosis.
  • the sex can be improved.
  • a portable thin computer called a so-called tablet is used as the display device 8 and the input device 14, the operator can more easily perform ultrasonic diagnosis of the subject and ultrasonic waves. The convenience of diagnosis can be further improved.
  • the display device 8, the input device 14, and the ultrasonic probe 21 are connected to the ultrasonic diagnostic device main body 41 via the network NW. At this time, the display device 8, the input device 14, and the ultrasonic probe 21 are connected.
  • the network NW may be wiredly connected or wirelessly connected.
  • 1,1A, 1B ultrasonic diagnostic equipment 2 oscillator array, 3 transmission circuit, 4 reception circuit, 5 transmission / reception circuit, 6 image generation unit, 7 display control unit, 8 display device, 9 image analysis unit, 13 device control unit , 14 input device, 15 storage unit, 21 ultrasonic probe, 22 processor, 23 amplification unit, 24 AD conversion unit, 25 beam former, 26 signal processing unit, 27 DSC, 28 image processing unit, 31 highlighting unit, 41 super Ultrasound diagnostic device body, B blood vessel, C insert, D distance, NW network, P tip, TH distance threshold, U ultrasonic image.

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Abstract

超音波診断装置（１）は、振動子アレイ（２）から被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ被検体による超音波エコーを受信した振動子アレイから出力される受信信号を処理して音線信号を生成する送受信回路（５）と、生成された音線信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部（６）と、生成された超音波画像を解析することにより血管と挿入物とを検出する画像解析部（９）と、検出された血管と挿入物との相対的な位置関係に基づいて、超音波画像を生成するフレームレートが調整されるように、送受信回路（５）を制御する装置制御部（１３）とを備える。

Description

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、被検体の血管に挿入される挿入物を超音波画像上に表示する超音波診断装置およびその超音波診断装置の制御方法に関する。
　従来から、被検体の内部の画像を得るものとして、超音波診断装置が知られている。超音波診断装置は、一般的に、複数の超音波振動子が配列された振動子アレイが備えられた超音波プローブを備えている。この超音波プローブを被検体の体表面に接触させた状態において、振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを振動子アレイにおいて受信して超音波エコーに対応する電気信号が取得される。さらに、超音波診断装置は、得られた電気信号を電気的に処理して、被検体の当該部位に対する超音波画像を生成する。
　このような超音波診断装置を用いて被検体内を観察しながら、いわゆる穿刺針およびカテーテル等の挿入物を被検体の血管内に挿入する手技が知られている。挿入物が血管内に挿入される場合には、操作者が挿入物および血管の動きを把握できるように、超音波画像が生成されるフレームレートが高いレートであることが望ましい。そこで、例えば特許文献１に開示されているように、超音波画像において挿入物が検出されたことをトリガとして超音波画像を生成するフレームレートを自動的に上昇させる超音波診断装置が開発されている。
特開２０１０－８８４８６号公報
　しかしながら、特許文献１の超音波診断装置では、挿入物が検出されたことをトリガとしてフレームレートを上昇させるため、例えば、挿入物と血管との距離が十分に離れている場合であっても、フレームレートが必要以上に高いレートとなってしまい、無駄に消費電力が大きくなるという問題がある。
　仮に、挿入物と血管との相対的な位置関係に応じてフレームレートが変化すれば好ましいが、操作者は、挿入物を血管に挿入する手技に集中する必要があるため、超音波診断の途中で手動によりフレームレートを変更することは困難となる場合がある。
　本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、挿入物と血管との相対的な位置関係に応じてフレームレートを適切なレートに自動的に調整することができる超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、被検体の血管に挿入される挿入物を超音波画像上に表示する超音波診断装置であって、振動子アレイと、振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ被検体による超音波エコーを受信した振動子アレイから出力される受信信号を処理して音線信号を生成する送受信回路と、送受信回路により生成された音線信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、画像生成部により生成された超音波画像を解析することにより血管と挿入物とを検出する画像解析部と、画像解析部により検出された血管と挿入物との相対的な位置関係に基づいて、画像生成部により超音波画像を生成するフレームレートが調整されるように、送受信回路を制御する装置制御部とを備えることを特徴とする。
　画像解析部により検出された挿入物の先端と血管との距離が定められた距離しきい値を超えている場合に、画像生成部により超音波画像を生成するフレームレートを定められた第１のレートとし、画像解析部により検出された挿入物の先端と血管との距離が距離しきい値以下となった場合に、フレームレートを第１のレートよりも高い第２のレートに切り替えるように、装置制御部は、送受信回路を制御することが好ましい。
　さらに、画像解析部により検出された挿入物の先端が血管内に挿入され且つ定められた時間における血管内の挿入物の先端の変位量が変位量しきい値以下である場合に、フレームレートを第３のレートとするように、装置制御部は、送受信回路を制御することが好ましい。
　ここで、第３のレートは、第１のレートに等しい、または、第１のレートよりも低いレートであってもよい。
　この際に、装置制御部は、フレームレートが第２のレートである場合よりもフレームレートが第３のレートである場合の方が超音波画像の解像度が高くなるように送受信回路を制御することができる。
　あるいは、第３のレートは、第２のレートに等しい、または、第２のレートよりも高いレートであってもよい。
　また、画像解析部は、検出された血管の直径、半径、外周の長さおよび面積のいずれかを計測し、装置制御部は、画像解析部により計測された血管の直径、半径、外周の長さ、または、面積が小さいほど第２のレートが高いレートとなるように送受信回路を制御することができる。
　また、画像生成部により生成された超音波画像において、画像解析部により、血管として挿入物が挿入される静脈が検出され、且つ、静脈と共に動脈が検出された場合に、画像解析部は、静脈と動脈との間の距離を計測し、装置制御部は、画像解析部により計測された静脈と動脈との間の距離が短いほど第２のレートが高いレートとなるように送受信回路を制御することができる。
　また、画像生成部により生成された超音波画像を表示する表示装置と、
　画像解析部により検出された血管と挿入物を表示装置に強調表示する強調表示部をさらに備えることができる。
　本発明に係る超音波診断装置の制御方法は、被検体の血管に挿入される挿入物を超音波画像上に表示する超音波診断装置の制御方法であって、振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ被検体による超音波エコーを受信した振動子アレイから出力される受信信号を処理して音線信号を生成し、生成された音線信号に基づいて超音波画像を生成し、生成された超音波画像を解析することにより血管と挿入物とを検出し、検出された血管と挿入物との相対的位置関係に基づいて、超音波画像を生成するフレームレートを調整することを特徴とする。
　本発明によれば、振動子アレイから被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ被検体による超音波エコーを受信した振動子アレイから出力される受信信号を処理して音線信号を生成する送受信回路と、送受信回路により生成された音線信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、画像生成部により生成された超音波画像を解析することにより血管と挿入物とを検出する画像解析部と、画像解析部により検出された血管と挿入物との相対的な位置関係に基づいて、画像生成部により超音波画像を生成するフレームレートが調整されるように、送受信回路を制御する装置制御部とを備えるため、挿入物と血管との相対的な位置関係に応じてフレームレートを適切なレートに自動的に調整することができる。
本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における受信回路の内部構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における画像生成部の内部構成を示すブロック図である。 挿入物と血管との距離が距離しきい値よりも大きい状態を示す超音波画像の模式図である。 挿入物と血管との距離が距離しきい値以下となった状態を示す超音波画像の模式図である。 挿入物の先端が血管内に挿入された状態を示す超音波画像の模式図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波診断装置のブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置のブロック図である。
　以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
　以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
　なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
　また、本明細書において、「垂直」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「垂直」および「平行」とは、厳密な垂直あるいは平行に対して±１０度未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な垂直あるいは平行に対しての誤差は、５度以下であることが好ましく、３度以下であることがより好ましい。
　本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、１００％である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば９９％以上、９５％以上、または９０％以上である場合を含むものとする。
実施の形態１
　図１に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１の構成を示す。超音波診断装置１は、振動子アレイ２を備えており、振動子アレイ２に、送信回路３および受信回路４がそれぞれ接続されている。ここで、送信回路３と受信回路４により、送受信回路５が構成されている、また、受信回路４に、画像生成部６、表示制御部７、表示装置８が順次接続されている。また、画像生成部６に、画像解析部９が接続されている。
　また、送受信回路５、画像生成部６、表示制御部７および画像解析部９に、装置制御部１３が接続されており、装置制御部１３に、入力装置１４と格納部１５が接続されている。なお、装置制御部１３と格納部１５とは、互いに双方向の情報の受け渡しが可能に接続されている。
　また、振動子アレイ２と送受信回路５は、超音波プローブ２１に含まれている。また、画像生成部６、表示制御部７、画像解析部９および装置制御部１３により、超音波診断装置１用のプロセッサ２２が構成されている。
　図１に示す超音波プローブ２１の振動子アレイ２は、１次元または２次元に配列された複数の振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送信回路３から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信して、超音波エコーに基づく信号を出力する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子およびＰＭＮ－ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛－チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成することにより構成される。
　送信回路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２の複数の振動子から送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ２の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。
　送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、超音波プローブ２１の振動子アレイ２に向かって伝搬する。このように振動子アレイ２に向かって伝搬する超音波エコーは、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子により受信される。この際に、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して電気信号を発生させ、これらの電気信号を受信回路４に出力する。
　受信回路４は、装置制御部１３からの制御信号に従い、振動子アレイ２から出力される信号の処理を行って、音線信号を生成する。図２に示すように、受信回路４は、増幅部２３、ＡＤ（Analog Digital：アナログデジタル）変換部２４およびビームフォーマ２５が直列に接続された構成を有している。
　増幅部２３は、振動子アレイ２を構成するそれぞれの振動子から入力された信号を増幅し、増幅した信号をＡＤ変換部２４に送信する。ＡＤ変換部２４は、増幅部２３から送信された信号をデジタルの受信データに変換し、これらの受信データをビームフォーマ２５に送信する。ビームフォーマ２５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いて設定される音速または音速の分布に従い、ＡＤ変換部２４により変換された各受信データに対してそれぞれの遅延を与えて加算することにより、いわゆる受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、ＡＤ変換部２４で変換された各受信データが整相加算され且つ超音波エコーの焦点が絞り込まれた音線信号が取得される。
　画像生成部６は、図３に示されるように、信号処理部２６、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）２７および画像処理部２８が順次直列に接続された構成を有している。
　信号処理部２６は、受信回路４により生成された音線信号に対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報であるＢモード画像信号を生成する。
　ＤＳＣ２７は、信号処理部２６で生成されたＢモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）する。
　画像処理部２８は、ＤＳＣ２７から入力されるＢモード画像信号に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部７および画像解析部９に出力する。以降は、画像処理部２８により画像処理が施されたＢモード画像信号を、単に、超音波画像と呼ぶ。
　ところで、一般的に、超音波診断装置を用いて被検体内を観察しながらいわゆる穿刺針およびカテーテル等の挿入物を被検体の血管内に挿入する手技が知られている。本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１は、操作者により、このような手技が行われる際に用いられることができる。
　画像解析部９は、画像生成部６により生成された超音波画像を解析することにより、例えば図４に示すように、超音波画像Ｕに含まれる血管Ｂと挿入物Ｃとを検出する。ここで、画像解析部９は、公知のアルゴリズムを用いて超音波画像Ｕ内の血管Ｂおよび挿入物Ｃを検出することができる。例えば、画像解析部９は、血管Ｂおよび挿入物Ｃの典型的なパターンデータをテンプレートとして予め記憶しておき、超音波画像Ｕ内をテンプレートでサーチしながらパターンデータに対する類似度を算出し、類似度がしきい値以上かつ最大となった場所に血管Ｂおよび挿入物Ｃが存在するとみなすことができる。
　また、類似度の算出には、単純なテンプレートマッチングの他に、例えば、Csurka et al.: Visual Categorization with Bags of Keypoints, Proc. of ECCV Workshop on Statistical Learning in Computer Vision, pp.59-74 （2004）に記載されている機械学習手法、あるいは、Krizhevsk et al.: ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks, Advances in Neural Information Processing Systems 25, pp.1106-1114 （2012）に記載されているディープラーニングを用いた一般画像認識手法等を用いることができる。
　ここで、図４には、血管Ｂの縦断面と挿入物Ｃの縦断面を含む超音波画像が例示されている。挿入物Ｃは、血管Ｂの縦断面と同一の平面内で被検体内に挿入されている。なお、血管Ｂの縦断面とは、血管Ｂの走行方向に沿った血管Ｂの切断面のことを指し、挿入物Ｃの縦断面とは、挿入物Ｃの延びる方向に沿った挿入物Ｃの切断面のことを指す。
　また、画像解析部９は、図４に示すように、検出された挿入物Ｃの先端Ｐと血管Ｂとの距離Ｄを計測する。例えば、画像解析部９は、この距離Ｄとして、挿入物Ｃの先端Ｐと血管Ｂとの間の深度方向における最短距離を計測することができる。
　装置制御部１３は、画像解析部９により検出された血管Ｂと挿入物Ｃとの相対的な位置関係に基づいて、画像生成部６が超音波画像Ｕを生成するフレームレートが調整されるように、送受信回路５を制御する。ここで、挿入物Ｃが被検体の血管Ｂ内に挿入される場合には、操作者が挿入物Ｃおよび血管Ｂの動きを把握できるように、画像生成部６により超音波画像Ｕが生成されるフレームレートは高いレートであることが望ましい。そこで、例えば、装置制御部１３は、図４に示すように、画像解析部９により検出された挿入物Ｃの先端Ｐと血管Ｂとの距離Ｄが定められた距離しきい値ＴＨを超えている場合に、画像生成部６により超音波画像Ｕが生成されるフレームレートを定められた第１のレートとし、図５に示すように、画像解析部９により検出された挿入物Ｃの先端Ｐと血管Ｂとの距離Ｄが距離しきい値ＴＨ以下となった場合に、画像生成部６により超音波画像Ｕを生成するフレームレートを第１のレートよりも高い第２のレートに切り替えるように、送受信回路５を制御することができる。
　例えば、送信回路３は、設定された走査線上に超音波ビームが収束するように遅延量を調節した駆動信号を振動子アレイ２の複数の振動子に供給するが、装置制御部１３は、超音波ビームが送信される走査線の数を減少させるように送信回路３を制御することにより、１フレームの超音波画像Ｕを生成するために用いられる走査線の本数すなわち１フレームの超音波画像Ｕに対応する音線信号の数を減少させて、フレームレートを第１のレートから第２のレートに切り替えることができる。１フレームの超音波画像Ｕに対応する音線信号の数を減少させると、フレームレートが上昇する一方で、生成された超音波画像Ｕの解像度が低下することが考えられるが、例えば、装置制御部１３は、超音波ビームが送信される走査線の数を減少させる代わりに受信フォーカス処理が行われる走査線の数を増加させるように送受信回路５を制御して、音線信号を生成するために整相加算される受信データの数を増加させることにより、フレームレートを第２のレートに切り替えた後でも、生成される超音波画像Ｕの解像度を高くすることができる。
　また、装置制御部１３は、図６に示すように、画像解析部９により検出された挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に挿入され且つ定められた時間における血管Ｂ内の挿入物Ｃの先端Ｐの変位量が変位量しきい値以下である場合に、画像生成部６により超音波画像Ｕが生成されるフレームレートを第３のレートとするように、送受信回路５を制御する。
　ここで、定められた時間における血管Ｂ内の挿入物Ｃの先端Ｐの変位量とは、挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置している状態において、定められた時間内で最初に生成された超音波画像Ｕにおける挿入物Ｃの先端Ｐの位置と、定められた時間内で新たに生成された超音波画像Ｕにおける挿入物Ｃの先端Ｐの位置との直線距離のことを指す。例えば、画像解析部９は、画像生成部６により連続的に生成される複数の超音波画像Ｕを解析することにより、定められた時間における血管Ｂ内の挿入物Ｃの先端Ｐの変位量を計測することができる。装置制御部１３は、このようにして画像解析部９により計測された定められた時間における挿入物Ｃの先端Ｐの変位量が変位しきい値以下となるか否かを判定する。
　また、第３のレートは、第１のレートに等しい、または、第１のレートよりも低いレートに設定されることができる。すなわち、第３のレートは、第２のレートよりも低いレートに設定されることができる。この際に、装置制御部１３は、フレームレートが第２のレートである場合よりも第３のレートである場合の方が超音波画像Ｕの解像度が高くなるように送受信回路５を制御することができる。この場合に、操作者は、被検体の血管Ｂ内に位置する挿入物Ｃの先端Ｐの位置を正確に把握することができる。
　また、第３のレートは、第２のレートに等しい、または、第２のレートよりも高いレートに設定されることもできる。この場合に、操作者は、血管Ｂ内に位置する挿入物Ｃの先端Ｐの動きを正確に把握することができる。
　また、装置制御部１３は、この他に、格納部１５等に予め記憶されているプログラムおよび入力装置１４を介した操作者による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。
　表示制御部７は、装置制御部１３の制御の下、画像生成部６により生成された超音波画像Ｕに所定の処理を施して、超音波画像Ｕを表示装置８に表示する。
　表示装置８は、表示制御部７による制御の下、超音波画像Ｕ、報知部１２による操作者への指示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。
　入力装置１４は、操作者が入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。
　格納部１５は、超音波診断装置１の制御プログラム等を格納するもので、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive：ハードディスクドライブ）、ＳＳＤ（Solid State Drive：ソリッドステートドライブ）、ＦＤ（Flexible Disc：フレキシブルディスク）、ＭＯディスク（Magneto-Optical disc：光磁気ディスク）、ＭＴ（Magnetic Tape：磁気テープ）、ＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセスメモリ）、ＣＤ（Compact Disc：コンパクトディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタルバーサタイルディスク）、ＳＤカード（Secure Digital card：セキュアデジタルカード）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory：ユニバーサルシリアルバスメモリ）等の記録メディア、またはサーバ等を用いることができる。
　なお、画像生成部６、表示制御部７、画像解析部９および装置制御部１３を有するプロセッサ２２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。
　また、プロセッサ２２の画像生成部６、表示制御部７、画像解析部９および装置制御部１３は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成することもできる。
　以下では、図７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、少なくとも被検体の血管Ｂが撮像されている超音波画像Ｕが生成され、生成された超音波画像Ｕが表示装置８に表示される。この際に、まず、操作者により、被検体の体表面上に超音波プローブ２１が接触されて、送信回路３からの駆動信号に従って振動子アレイ２の複数の振動子から被検体内に超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを受信した各振動子から受信信号が受信回路４に出力される。受信回路４により受け取られた受信信号は、増幅部２３で増幅され、ＡＤ変換部２４でＡＤ変換された後、ビームフォーマ２５で整相加算されて、音線信号が生成される。この音線信号は、画像生成部６において、信号処理部２６で包絡線検波処理が施されることでＢモード画像信号となり、ＤＳＣ２７および画像処理部２８を経て表示制御部７に出力され、図４に示すように、表示制御部７の制御の下で超音波画像Ｕが表示装置８に表示される。
　次に、ステップＳ２において、操作者は、連続的に生成され且つ表示装置８に表示されている超音波画像Ｕを確認しながら被検体内に挿入物Ｃを挿入する。ここで、画像解析部９は、生成された超音波画像Ｕを解析することにより、血管Ｂと、穿刺針およびカテーテル等の挿入物Ｃを検出する処理を行う。この際に、画像解析部９は、例えば、テンプレートマッチング、機械学習手法、ディープラーニング等を用いた一般画像認識手法等の公知のアルゴリズムを用いて血管Ｂと挿入物Ｃを検出することができる。ステップＳ２で血管Ｂと挿入物Ｃが検出されない場合には、ステップＳ１に戻り、新たに超音波画像Ｕが生成され、続くステップＳ２において、再度、血管Ｂと挿入物Ｃを検出する処理が行われる。ステップＳ２で血管Ｂと挿入物Ｃが検出された場合には、ステップＳ３に進む。
　ステップＳ３において、画像解析部９は、図４に示すように、ステップＳ２で検出された被検体の血管Ｂと挿入物Ｃとの距離Ｄを計測する。例えば、画像解析部９は、この距離Ｄとして、挿入物Ｃの先端Ｐと血管Ｂとの間の深度方向における最短距離を計測することができる。
　ステップＳ４において、装置制御部１３は、ステップＳ３で計測された血管Ｂと挿入物Ｃとの距離Ｄが距離しきい値ＴＨ以下であるか否かを判定する。図４に示すように、血管Ｂと挿入物Ｃとの距離Ｄが距離しきい値ＴＨよりも大きい場合には、ステップＳ５に進む。
　ステップＳ５において、装置制御部１３は、画像生成部６により超音波画像Ｕが生成されるフレームレートを第１のレートとするように送受信回路５を制御し、ステップＳ２に戻る。ここで、第１のレートは、ステップＳ１～ステップＳ４で超音波画像Ｕが生成される際に使用されたフレームレートと等しくてもよく、異なっていてもよい。第１のレートが、ステップＳ１～ステップＳ４で超音波画像Ｕが生成される際に使用されたフレームレートよりも高いレートである場合には、操作者は、超音波画像Ｕを確認することにより、被検体内に挿入された挿入物Ｃの動きを、より正確に把握することができる。
　ステップＳ５が完了するとステップＳ１に戻り、新たに超音波画像Ｕが生成される。ここで生成された超音波画像Ｕには被検体の血管Ｂと挿入物Ｃが含まれているため、ステップＳ２において血管Ｂと挿入物Ｃが検出され、ステップＳ３に進む。ステップＳ３において、新たに生成された超音波画像Ｕに基づいて被検体の血管Ｂと挿入物Ｃが検出され且つ検出された血管Ｂと挿入物Ｃとの距離Ｄが計測され、ステップＳ４において、計測された距離Ｄが距離しきい値ＴＨ以下であるか否かが判定される。図５に示すように、血管Ｂと挿入物Ｃとの距離Ｄが距離しきい値ＴＨ以下であると判定された場合に、ステップＳ６に進む。
　ステップＳ６において、装置制御部１３は、超音波画像Ｕが生成されるフレームレートを第１のレートから、第１のレートよりも大きい第２のレートに切り替えるように送受信回路５を制御する。この際に、例えば、装置制御部１３は、１フレームの超音波画像Ｕを生成するために用いられる走査線の本数を減少させるように、すなわち１フレームの超音波画像Ｕに対応する音線信号の数を減少させるように送受信回路５を制御することにより、フレームレートを第１のレートから第２のレートに切り替えることができる。第２のレートは、第１のレートよりも大きいため、操作者は、挿入物Ｃの動きおよび挿入物Ｃが血管Ｂに挿入されたときの血管Ｂの動きをより正確に把握して、挿入物Ｃを血管Ｂに挿入する精度を向上することができる。
　ここで、１フレームの超音波画像Ｕに対応する音線信号の数を減少させると、フレームレートが上昇する一方で、生成された超音波画像Ｕの解像度が低下することが考えられるが、例えば、装置制御部１３は、音線信号を生成するために整相加算される受信データの数を増加させる等により、フレームレートを第２のレートに切り替えた後でも、生成される超音波画像Ｕの解像度を高くすることができる。
　このようにしてフレームレートが第２のレートに切り替わると、ステップＳ７に進み、第２のレートの下で新たに超音波画像Ｕが生成される。
　続くステップＳ８において、画像解析部９は、超音波画像Ｕを解析することにより、挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置しているか否かを判定する。例えば、画像解析部９は、テンプレートマッチング、機械学習手法、ディープラーニング等を用いた一般画像認識手法等の公知のアルゴリズムを用いて挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置していることを認識することにより、挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置していると判定することができる。また、例えば、画像解析部９は、ステップＳ３と同様に血管Ｂと挿入物Ｃの先端Ｐとの距離Ｄを計測し、計測された距離Ｄが０になった場合に、挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置していると判定することができる。
　ステップＳ８において挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂの外側に位置していると判定された場合には、ステップＳ７に戻り、新たに超音波画像Ｕが生成され、続くステップＳ８で、挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置しているか否かの判定が再度なされる。挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置しているとステップＳ８で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、画像解析部９は、定められた時間における血管Ｂ内の挿入物Ｃの先端Ｐの変位量を計測する。例えば、画像解析部９は、画像生成部６により連続的に生成される複数の超音波画像Ｕを解析することにより、定められた時間における血管Ｂ内の挿入物Ｃの先端Ｐの変位量を計測することができる。
　続くステップＳ１０において、装置制御部１３は、ステップＳ９で計測された挿入物Ｃの先端Ｐの変位量が変位量しきい値以下であるか否かを判定する。ステップＳ９で計測された挿入物Ｃの先端Ｐの変位量が変位量しきい値よりも大きい場合には、挿入物Ｃの先端Ｐの位置が血管Ｂ内で安定していないと判断されて、ステップＳ７に戻り、新たに超音波画像Ｕが生成される。ここで生成された超音波画像Ｕにおいて、挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置しているため、ステップＳ８において挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置していると判定されて、ステップＳ９に進む。ステップＳ９において、挿入物Ｃの先端Ｐの変位量が新たに計測され、ステップＳ１０において、新たに計測された挿入物Ｃの先端Ｐの変位量が変位量しきい値以下であるか否かが判定される。
　挿入物Ｃの先端Ｐの変位量が変位量しきい値以下であると判定された場合には、挿入物Ｃの先端Ｐの位置が血管Ｂ内で安定したと判断されて、ステップＳ１１に進む。
　ステップＳ１１において、装置制御部１３は、画像生成部６により超音波画像Ｕが生成されるフレームレートを第３のレートとするように、送受信回路５を制御する。
　ここで、第３のレートは、第１のレートに等しい、または、第１のレートよりも低いレートに設定されることができる。すなわち、第３のレートは、第２のレートよりも低いレートに設定されることができる。この際に、装置制御部１３は、フレームレートが第２のレートである場合よりも第３のレートである場合の方が超音波画像Ｕの解像度が高くなるように送受信回路５を制御することができる。この場合に、操作者は、被検体の血管Ｂ内に位置する挿入物Ｃの位置を正確に把握して、血管Ｂ内の適切な位置に挿入物Ｃを配置することができる。
　また、第３のレートは、第２のレートに等しい、または、第２のレートよりも高いレートに設定されることもできる。この場合には、操作者は、血管Ｂ内に位置する挿入物Ｃの動きを正確に把握して、深部に位置するいわゆる血管後壁に挿入物Ｃの先端Ｐが接触することを防止することができる。
　なお、第３のレートの値は、例えば、入力装置１４を介して操作者により、予め設定されることができる。
　このようにして、ステップＳ１０の処理が完了すると、ステップＳ１２に進み、第３のレートの下で新たに超音波画像Ｕが生成される。第３のレートの下で超音波画像Ｕが生成されると、操作者は、挿入物Ｃを血管Ｂ内の適切な位置に配置するように、挿入物Ｃを移動させる等の手技を行う。
　続くステップＳ１３において、超音波診断装置１の動作を終了するか否かが判定される。例えば、入力装置１４等を介して操作者により、超音波診断装置１の動作を終了する旨の指示が入力された場合に、超音波診断装置１の動作を終了すると判定され、超音波診断装置１の動作を終了する旨の指示が入力されない場合に、超音波診断装置１の動作を終了しないと判定されることができる。超音波診断装置１の動作を終了しないと判定された場合には、ステップＳ１２に戻り、新たに超音波画像Ｕが生成される。超音波診断装置１の動作を終了すると判定された場合には、超音波診断装置１の動作が終了する。
　以上のように、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、超音波画像Ｕを解析することにより被検体に挿入された挿入物Ｃと被検体の血管Ｂを検出し、検出された挿入物Ｃと血管Ｂとの相対的な位置関係に基づいて、画像生成部６により超音波画像Ｕを生成するフレームレートが調整されるように送受信回路５が自動的に制御されるため、操作者が挿入物Ｃを血管Ｂに挿入する手技を行っていながらも、挿入物Ｃと血管Ｂとの相対的な位置関係に応じてフレームレートを適切なレートに自動的に調整することができる。また、これにより、操作者が被検体の血管Ｂに挿入物Ｃを挿入する精度を向上させ、挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置する状態においても、操作者は、挿入物Ｃの先端Ｐを適切な位置に配置することができる。
　なお、画像解析部９が、血管Ｂおよび挿入物Ｃの縦断面を含む超音波画像Ｕを解析することにより、挿入物Ｃの先端Ｐと血管Ｂとの距離Ｄを計測することが説明されているが、画像解析部９は、血管Ｂおよび挿入物Ｃの横断面を含む超音波画像Ｕを解析することにより、挿入物Ｃの先端Ｐと血管Ｂとの距離Ｄを計測することもできる。
　ここで、一般的に、超音波画像Ｕにおいて、穿刺針およびカテーテル等の挿入物の横断面は、高輝度の点形状を有するように描出され、挿入物の先端は、鋭い形状を有しているため、挿入物の先端よりも深部側においていわゆる音響陰影が生じにくいことが知られている。一方、挿入物の先端よりも基端側のいわゆるシャフト部分は、先端よりも太いため、挿入物のシャフト部分よりも深部側において音響陰影が生じやすいことも知られている。そのため、画像解析部９は、例えば、挿入物Ｃの深部側に音響陰影が生じていない場合に、超音波画像Ｕに描出された挿入物Ｃが、その先端Ｐであると判断し、挿入物Ｃの先端Ｐと血管Ｂとの距離Ｄを計測することができる。
　ここで、血管Ｂの横断面とは、血管Ｂの走行方向に対して直交する平面による血管Ｂの切断面のことを指し、挿入物Ｃの横断面とは、挿入物Ｃが延びる方向に直交する平面による挿入物Ｃの切断面のことを指す。
　また、被検体に挿入される挿入物Ｃとして、超音波が反射しやすいように穿刺針の外周部に溝が形成されたいわゆるエコージェニック針を用いることもできる。このような穿刺針が用いられる場合には、例えば、穿刺針の外周部に形成された溝において超音波が反射しやすいため、超音波画像Ｕにおいて穿刺針が存在している箇所が高輝度となり、穿刺針の検出が容易となる。しかしながら、本発明の実施の形態１の超音波診断装置１においては、被検体内に挿入される挿入物Ｃとして、外周部に溝が形成されていない通常の穿刺針が用いられることもできる。
　また、被検体の血管Ｂに挿入物Ｃを挿入する場合に、通常、血管Ｂの直径が大きいほど血管Ｂへの挿入物Ｃの挿入が容易であり、血管Ｂの直径が小さいほど血管Ｂへの挿入物Ｃの挿入が難しくなる。そのため、画像解析部９は、超音波画像Ｕを解析することにより、検出された血管Ｂの直径を計測し、装置制御部１３は、画像解析部９により計測された血管Ｂの直径が小さいほど第２のレートが高いレートとなるように送受信回路５を制御することができる。この場合には、検出された血管Ｂの直径が小さい場合でも、操作者は、超音波画像Ｕを確認することにより、挿入物Ｃおよび血管Ｂの動きを容易に把握することができるため、血管Ｂに挿入物Ｃを挿入する精度を向上することができる。また、画像解析部９は、血管Ｂの直径を計測する代わりに、例えば、血管Ｂの半径、外周の長さ、または、面積等を計測することができる。この場合に、画像解析部９は、計測された血管Ｂの半径、外周の長さ、または、面積等が小さいほど第２のレートが高いレートとなるように送受信回路５を制御することができる。
　また、装置制御部１３は、動脈の近くに位置する静脈に挿入物Ｃが挿入される場合に、第２のレートを高いレートとなるように送受信回路５を制御することができる。この際に、画像解析部９は、例えば、静脈と動脈を区別して被検体の血管Ｂを検出し、血管Ｂとして挿入物Ｃが挿入される静脈が検出され、且つ、静脈と共に動脈が検出された場合に、検出された静脈と動脈との間の直線距離を計測することができる。さらに、装置制御部１３は、画像解析部９により計測された静脈と動脈との間の距離が短いほど第２のレートが高いレートとなるように送受信回路５を制御することができる。
　この場合には、挿入物Ｃが挿入される静脈が動脈の近くに位置していても、操作者は、超音波画像Ｕを確認することにより、挿入物Ｃの動きを容易に把握することができるため、挿入物Ｃが誤って動脈に挿入されてしまうことを防止することができる。
　また、例えば、被検体内に挿入された挿入物Ｃの先端Ｐと動脈との距離が一定値以下となった場合に、装置制御部１３は、「挿入物を動脈に刺さないで下さい」等の操作者に対する警告を表すメッセージを表示装置８に表示することができる。また、図示しないが、超音波診断装置１にスピーカが備えられ、装置制御部１３が、挿入物Ｃを動脈に挿入しないように警告する警告音または音声を発するようにスピーカを制御することもできる。
　図８に、本発明の実施の形態１の変形例に係る超音波診断装置１Ａの構成を示す。超音波診断装置１Ａは、図１に示す超音波診断装置１において、装置制御部１３の代わりに装置制御部１３Ａが、プロセッサ２２の代わりにプロセッサ２２Ａが備えられ、強調表示部３１が追加されたものである。この超音波診断装置１Ａにおいて、画像解析部９に強調表示部３１が接続され、強調表示部３１に、表示制御部７および装置制御部１３が接続されている。
　強調表示部３１は、画像解析部９により検出された血管Ｂと挿入物Ｃを表示装置８に強調表示する。例えば、強調表示部３１は、強調表示として、図示しないが、検出された血管Ｂと挿入物Ｃを、超音波画像Ｕにおける血管Ｂおよび挿入物Ｃ以外の部分とは異なる色で表示装置８に表示することができる。また、例えば、強調表示部３１は、強調表示として、図示しないが、検出された血管Ｂの近傍に血管である旨のテキストを配置し、挿入物Ｃの近傍に挿入物である旨のテキストを配置し、これらのテキストを表示装置８に表示することもできる。
　このようにして、画像解析部９により検出された血管Ｂと挿入物Ｃが表示装置８に強調表示されるため、操作者は、検出された血管Ｂと挿入物Ｃを容易に確認して、血管Ｂに挿入物Ｃを挿入する精度を向上することができる。
　また、送受信回路５は、超音波プローブ２１に含まれることが示されているが、超音波プローブ２１の外部に設けられていてもよい。このような場合であっても、送受信回路５は、送受信回路５が超音波プローブ２１に含まれる場合と同様にして、振動子アレイ２から被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ被検体による超音波エコーを受信した振動子アレイ２から出力される受信信号を処理することができる。
　また、いわゆる受信フォーカス処理を行うビームフォーマ２５は、受信回路４に含まれているが、例えば、画像生成部６に含まれることもできる。この場合であっても、ビームフォーマ２５が受信回路４に含まれる場合と同様に、画像生成部６により超音波画像Ｕが生成される。
　また、１フレームの超音波画像Ｕを生成するために用いられる走査線の本数を減少させることにより、画像生成部６が超音波画像Ｕを生成するフレームレートを上昇させることが例示されているが、画像生成部６が超音波画像Ｕを生成するフレームレートを上昇させる方法は、これに限定されない。例えば、送信回路３は、深度方向に設定された複数の焦点に対してそれぞれ超音波ビームが収束するように、遅延量を調節した駆動信号を振動子アレイ２の複数の振動子に供給するが、装置制御部１３は、例えばこの焦点の設定数を減少させるように送信回路３を制御して、超音波の送信に要する時間を削減することにより、画像生成部６が超音波画像Ｕを生成するフレームレートを上昇させることができる。
　また、装置制御部１３は、例えば、超音波画像Ｕの深度範囲、すなわち、視野深度を浅くするように送受信回路５を制御することにより、超音波の送信間隔を短くして、画像生成部６が超音波画像Ｕを生成するフレームレートを上昇させることができる。
　また、装置制御部１３は、例えば、走査線の間隔を維持したままいわゆる視野幅を狭くするように送受信回路５を制御することにより、超音波の送受信の回数を減少させ且つ超音波画像Ｕを生成するために用いられる走査線の本数を減少させて、フレームレートを上昇させることができる。
　また、一般的に、生成される超音波画像の解像度を向上させるために、被検体内の組織で反射された超音波エコーにより得られる信号の非線形性を利用し、振動子アレイにより受信された超音波エコーに対応する信号から非線形成分である高調波成分を抽出して超音波画像を生成する、いわゆるティシューハーモニックイメージング（ＴＨＩ：Tissue harmonic imaging）法が知られている。さらに、このティシューハーモニックイメージング法として、同一の走査線上において互いに位相を反転させた第１の超音波パルスと第２の超音波パルスを順次被検体内に送信し、第１の超音波パルスに対応する受信信号と第２の受信信号に対応する受信信号とを互いに加算することにより、受信信号から線形成分である基本波成分を除去して高調波成分を抽出するパルスインバージョン法が知られている。
　そのため、パルスインバージョン法を用いて超音波画像Ｕが生成されている場合には、装置制御部１３は、例えば、パルスインバージョン法を用いない通常の方法により、受信信号の基本波成分を用いて超音波画像Ｕを生成するように、送受信回路５および画像生成部６を制御することにより、画像生成部６が超音波画像Ｕを生成するフレームレートを上昇させることができる。
　また、ティシューハーモニックイメージング法の一種として、パルスインバージョン法の他、受信信号に対して周波数フィルタを適用することにより、受信信号から基本波成分を除去し、高調波成分を抽出する、いわゆるフィルタ法が知られている。そのため、パルスインバージョン法を用いて超音波画像Ｕが生成されている場合には、装置制御部１３は、例えば、フィルタ法を用いて超音波画像Ｕを生成するように、送受信回路５および画像生成部６を制御することにより、画像生成部６が超音波画像Ｕを生成するフレームレートを上昇させることができる。
実施の形態２
　実施の形態１の超音波診断装置１は、表示装置８、入力装置１４、超音波プローブ２１がプロセッサ２２に直接的に接続される構成を有しているが、例えば、表示装置８、入力装置１４、超音波プローブ２１、プロセッサ２２がネットワークを介して間接的に接続されることもできる。
　図９に示すように、実施の形態２における超音波診断装置１Ｂは、表示装置８、入力装置１４、超音波プローブ２１がネットワークＮＷを介して超音波診断装置本体４１に接続されたものである。超音波診断装置本体４１は、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１において、表示装置８、入力装置１４、超音波プローブ２１を除いたものであり、送受信回路５、格納部１５およびプロセッサ２２により構成されている。
　超音波診断装置１Ｂがこのような構成を有している場合でも、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を解析することにより被検体に挿入された挿入物Ｃと被検体の血管Ｂを検出し、検出された挿入物Ｃと血管Ｂとの相対的な位置関係に基づいて、画像生成部６により超音波画像Ｕを生成するフレームレートが調整されるように送受信回路５が自動的に制御されるため、操作者が挿入物Ｃを血管Ｂに挿入する手技を行っていながらも、挿入物Ｃと血管Ｂとの相対的な位置関係に応じてフレームレートを適切なレートに調整することができる。また、これにより、操作者が被検体の血管Ｂに挿入物Ｃを挿入する精度を向上させ、挿入物Ｃの先端Ｐが血管Ｂ内に位置する状態においても、操作者は、挿入物Ｃの先端Ｐを適切な位置に配置することができる。
　また、表示装置８、入力装置１４、超音波プローブ２１がネットワークＮＷを介して超音波診断装置本体４１と接続されているため、超音波診断装置本体４１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、操作者は、表示装置８、入力装置１４、超音波プローブ２１を操作者の手元に用意することにより、被検体の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させることができる。
　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装置８および入力装置１４として使用される場合には、操作者は、より容易に被検体の超音波診断を行うことができ、超音波診断の利便性をさらに向上させることができる。
　なお、表示装置８、入力装置１４、超音波プローブ２１がネットワークＮＷを介して超音波診断装置本体４１に接続されているが、この際に、表示装置８、入力装置１４、超音波プローブ２１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。
１，１Ａ，１Ｂ　超音波診断装置、２　振動子アレイ、３　送信回路、４　受信回路、５　送受信回路、６　画像生成部、７　表示制御部、８　表示装置、９　画像解析部、１３　装置制御部、１４　入力装置、１５　格納部、２１　超音波プローブ、２２　プロセッサ、２３　増幅部、２４　ＡＤ変換部、２５　ビームフォーマ、２６　信号処理部、２７　ＤＳＣ、２８　画像処理部、３１　強調表示部、４１　超音波診断装置本体、Ｂ　血管、Ｃ　挿入物、Ｄ　距離、ＮＷ　ネットワーク、Ｐ　先端、ＴＨ　距離しきい値、Ｕ　超音波画像。

Claims (10)

  1. 　被検体の血管に挿入される挿入物を超音波画像上に表示する超音波診断装置であって、
    　振動子アレイと、
    　前記振動子アレイから前記被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ前記被検体による超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力される受信信号を処理して音線信号を生成する送受信回路と、
    　前記送受信回路により生成された前記音線信号に基づいて前記超音波画像を生成する画像生成部と、
    　前記画像生成部により生成された前記超音波画像を解析することにより前記血管と前記挿入物とを検出する画像解析部と、
    　前記画像解析部により検出された前記血管と前記挿入物との相対的な位置関係に基づいて、前記画像生成部により前記超音波画像を生成するフレームレートが調整されるように、前記送受信回路を制御する装置制御部と
    　を備える超音波診断装置。
  2. 　前記画像解析部により検出された前記挿入物の先端と前記血管との距離が定められた距離しきい値を超えている場合に、前記画像生成部により前記超音波画像を生成するフレームレートを定められた第１のレートとし、
    　前記画像解析部により検出された前記挿入物の先端と前記血管との距離が距離しきい値以下となった場合に、前記フレームレートを前記第１のレートよりも高い第２のレートに切り替えるように、
    　前記装置制御部は、前記送受信回路を制御する請求項１に記載の超音波診断装置。
  3. 　前記画像解析部により検出された前記挿入物の先端が前記血管内に挿入され且つ定められた時間における前記血管内の前記挿入物の先端の変位量が変位量しきい値以下である場合に、前記フレームレートを第３のレートとするように、
    　前記装置制御部は、前記送受信回路を制御する請求項２に記載の超音波診断装置。
  4. 　前記第３のレートは、前記第１のレートに等しい、または、前記第１のレートよりも低いレートである請求項３に記載の超音波診断装置。
  5. 　前記装置制御部は、前記フレームレートが前記第２のレートである場合よりも前記フレームレートが前記第３のレートである場合の方が前記超音波画像の解像度が高くなるように前記送受信回路を制御する請求項４に記載の超音波診断装置。
  6. 　前記第３のレートは、前記第２のレートに等しい、または、前記第２のレートよりも高いレートである請求項３に記載の超音波診断装置。
  7. 　前記画像解析部は、検出された前記血管の直径、半径、外周の長さおよび面積のいずれかを計測し、
    　前記装置制御部は、前記画像解析部により計測された前記血管の直径、半径、外周の長さ、または、面積が小さいほど前記第２のレートが高いレートとなるように前記送受信回路を制御する請求項２～６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  8. 　前記画像生成部により生成された前記超音波画像において、前記画像解析部により、前記血管として前記挿入物が挿入される静脈が検出され、且つ、前記静脈と共に動脈が検出された場合に、前記画像解析部は、前記静脈と前記動脈との間の距離を計測し、
    　前記装置制御部は、前記画像解析部により計測された前記静脈と前記動脈との間の距離が短いほど前記第２のレートが高いレートとなるように前記送受信回路を制御する請求項２～７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  9. 　前記画像生成部により生成された前記超音波画像を表示する表示装置と、
    　前記画像解析部により検出された前記血管と前記挿入物を前記表示装置に強調表示する強調表示部をさらに備える請求項１～８のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
  10. 　被検体の血管に挿入される挿入物を超音波画像上に表示する超音波診断装置の制御方法であって、
    　振動子アレイから前記被検体に向けて超音波ビームの送信を行わせ且つ前記被検体による超音波エコーを受信した前記振動子アレイから出力される受信信号を処理して音線信号を生成し、
    　生成された前記音線信号に基づいて前記超音波画像を生成し、
    　生成された前記超音波画像を解析することにより前記血管と前記挿入物とを検出し、
    　検出された前記血管と前記挿入物との相対的位置関係に基づいて、前記超音波画像を生成するフレームレートを調整する
    　超音波診断装置の制御方法。
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