JP2013172772A - 超音波診断装置及びその制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】操作者が指示をすることなく、息を止めるタイミングが近づいていることを被検体が知ることができる超音波診断装置を提供する。
【解決手段】被検体における穿刺対象を指示するマーカーと穿刺針の刺入経路を示す穿刺ガイドラインとの距離を算出する距離算出部と、被検体が息を止めるタイミングが近づいていることを音で報知するスピーカー１０であって、前記距離算出部で算出された距離に応じて、異なる音を出すスピーカー１０を備えることを特徴とする。スピーカー１０からは、距離算出部で算出される距離が第一の距離になると音が出る。また、距離算出部で算出される距離が第一の距離よりも小さい第二の距離になると、スピーカー１０から息を止めるよう音声が発せられてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、被検体の息止めに関する情報を報知する超音波診断装置及びその制御プログラムに関する。

生体組織の採取や、ラジオ波による焼灼治療を行なうために、被検体に対して穿刺針を刺入することがある。穿刺針を刺入する前には、被検体に対して超音波の送受信を行なってリアルタイムで被検体の超音波画像を表示させながら穿刺針を刺入する場所を特定している（例えば、特許文献１参照）。

穿刺針を被検体に刺入する時に、被検体の呼吸によって組織が移動すると、穿刺対象である病変部に穿刺針を刺すことができないおそれがある。従って、穿刺針を刺入する時には、被検体は息を止める必要がある。従来は、息止めのタイミングを操作者が口頭で指示している。

特開２０１１−２２９８３７号公報

しかし、被検体にとってみれば、操作者からいきなり息を止めるよう指示されても、なかなかタイミングが合わず、操作者が指示したタイミングで息を止めることが困難な場合があった。被検体が、息を止めるタイミングが近づいていることを知ることができれば、例えば息を止めるタイミングの前から呼吸を浅くしていくなど、息を止める準備をすることができ、適切なタイミングで容易に息を止めることができると考えられる。しかし、操作者が、刺入箇所を探しながら被検体に対して、息を止めるタイミングが近づいていることを指示したり、さらには息止めの指示をしたりするのは、非常に煩雑である。

上述の課題を解決するためになされた発明は、被検体における穿刺対象と穿刺針の刺入経路を示す穿刺ガイドラインとの距離を算出する距離算出部と、被検体が息を止めるタイミングが近づいていることを報知する報知部であって、前記距離算出部で算出された距離に応じて、異なる報知を行なう報知部を備えることを特徴とする超音波診断装置である。

上記観点の発明によれば、被検体が息を止めるタイミングが近づいていることを報知する報知部が、穿刺対象と穿刺ガイドラインとの距離に応じて異なる報知を行なうので、操作者が指示をすることなく、息を止めるタイミングが近づいていることを知ることができる。

本発明に係る超音波診断装置の実施形態の概略構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す超音波診断装置における表示制御部の構成を示すブロック図である。 図１に示す超音波診断装置における制御部の構成を示すブロック図である。 マーカーが設定された超音波画像が表示された表示部を示す図である。 超音波画像に表示された穿刺ガイドラインをマーカーに近づける時の超音波画像が表示された表示部を示す図である。 穿刺ガイドライン上にマーカーが位置している状態の超音波画像が表示された表示部を示す図である。 マーカーと穿刺ガイドラインとの距離に応じて高さが変わるバーが表示された表示部を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜図６に基づいて説明する。図１に示す超音波診断装置１は、超音波プローブ２、送受信部３、エコーデータ（ｅｃｈｏ ｄａｔａ）処理部４、表示制御部５、表示部６、操作部７、制御部８、記憶部９、スピーカー（ｓｐｅａｋｅｒ）１０を備える。

前記超音波プローブ２は、アレイ（ａｒｒａｙ）状に配置された複数の超音波振動子（図示省略）を有して構成され、この超音波振動子によって被検体に対して超音波を送信し、そのエコー信号を受信する。前記超音波プローブ２は、本発明における超音波プローブの実施の形態の一例である。

前記超音波プローブ２には、例えばホール（ｈａｌｌ）素子で構成される磁気センサ（ｓｅｎｓｏｒ）１１が設けられている。この磁気センサ１１により、例えば磁気発生コイル（ｃｏｉｌ）で構成される磁気発生部１２から発生する磁気が検出されるようになっている。前記磁気センサ１１における検出信号は、前記表示制御部５へ入力されるようになっている。前記磁気センサ１１における検出信号は、図示しないケーブル（ｃａｂｌｅ）を介して前記表示制御部５へ入力されてもよいし、無線で前記表示制御部５へ入力されてもよい。前記磁気センサ１１及び前記磁気発生部１２は、後述のように前記超音波プローブ２の位置及び傾きを検出するためのものであり、本発明における位置センサの実施の形態の一例である。

また、前記超音波プローブ２には、穿刺針ガイド（ｇｕｉｄｅ）治具１３によって穿刺針１４が取り付けられている。

前記送受信部３は、前記超音波プローブ２から所定の走査条件で超音波を送信するための電気信号を、前記制御部８からの制御信号に基づいて前記超音波プローブ２に供給する。また、前記送受信部３は、前記超音波プローブ２で受信したエコー信号について、Ａ／Ｄ変換、整相加算処理等の信号処理を行ない、信号処理後のエコーデータを前記エコーデータ処理部４へ出力する。

前記エコーデータ処理部４は、前記送受信部３から出力されたエコーデータに対し、超音波画像を作成するための処理を行なう。例えば、前記エコーデータ処理部４は、対数圧縮処理及び包絡線検波処理等を含むＢモード処理を行なってＢモードデータを作成したり、直交検波処理及びフィルタ処理等を含むドプラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）処理を行なってドプラデータを作成したりする。

前記表示制御部５は、図２に示すように、位置算出部５１、距離算出部５２、表示画像制御部５３を有する。前記位置算出部５１は、前記磁気センサ１１からの磁気検出信号に基づいて、前記磁気発生部１２を原点とする三次元空間における前記超音波プローブ２の位置及び傾きの情報（以下、「プローブ位置情報」と云う）を算出する。さらに、前記位置算出部５１は、前記プローブ位置情報に基づいてエコーデータの前記三次元空間における位置情報を算出する。前記位置算出部５１は、本発明における位置算出部の実施の形態の一例である。また、前記磁気発生部１２を原点とする三次元空間は、本発明における三次元空間の実施の形態の一例である。

前記距離算出部５２は、被検体における穿刺対象Ｔと、前記穿刺針１４の刺入経路を示す穿刺ガイドラインＧＬ（図５，６参照）との距離を算出する（距離算出機能）。本例では、後述するように、前記距離算出部５２は、穿刺対象Ｔに設定されたマーカーＭと前記穿刺ガイドラインＧＬとの距離ｄを算出する。前記距離算出部５２は、本発明における距離算出部の実施の形態の一例である。

前記表示画像制御部５３は、前記エコーデータ処理部４で作成されたデータをスキャンコンバータ（Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によって走査変換して、超音波画像データを作成する。そして、前記表示画像制御部５３は、前記超音波画像データに基づく超音波画像を前記表示部６に表示させる。前記超音波画像は、例えばＢモード画像やカラードプラ画像などである。

また、前記表示画像制御部５３は、後述するように、前記超音波画像ＵＧに穿刺ガイドラインＧＬや、マーカー（ｍａｒｋｅｒ）Ｍを表示させる（図５，６参照）。本例では、前記穿刺ガイドラインＧＬは直線である。前記超音波画像ＵＧにおける穿刺ガイドラインＧＬの位置は、前記超音波プローブ２の種類や前記穿刺ガイド治具１３の種類に応じて予め決まっている。前記超音波画像ＵＧにおける前記穿刺ガイドラインＧＬの位置情報は、前記記憶部９に記憶されていてもよい。この場合、前記表示画像制御部５３は、前記記憶部９に記憶されている位置情報に基づいて、前記超音波画像ＵＧの所定の位置に前記穿刺ガイドラインＧＬを表示させる。

前記マーカーＭは、前記穿刺針１４を刺す対象（穿刺対象）を指示するための標識である。前記表示画像制御部５３は、前記操作部７における操作者の入力に基づいて、前記マーカーＭを、前記超音波画像ＵＧに表示させる。本例では、前記マーカーＭは、「×」印である。

前記表示部６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などで構成される。前記操作部７は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）及びポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）など（図示省略）を含んで構成されている。操作者は、前記操作部７を操作して前記マーカーＭを設定する。前記操作部７は、本発明における入力部の実施の形態の一例である。

前記制御部８は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔＲａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有して構成される。この制御部８は、前記記憶部９に記憶されたプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）を読み出し、前記距離算出機能を始めとする前記超音波診断装置１の各部における機能を実行させる。

また、前記制御部８は、図３に示すように音信号出力部８１を有している。これら音信号出力部８１も、プログラムによって実行される機能の一つである。

音信号出力部８１は、前記距離ｄが所定の閾値ＴＨ１以下になると、前記スピーカー１０から音を出すための信号を出力する。前記スピーカー１０から出る音によって被検体が息を止めるタイミングが近づいていることが報知される。前記閾値ＴＨ１は、息を止めるタイミングが近いことを被検体に知らせるために最適な距離に設定される。前記閾値ＴＨ１は、本発明における第一の距離の実施の形態の一例である。

また、前記音信号出力部８１は、前記距離ｄが所定の閾値ＴＨ１以下である場合において、前記距離ｄに応じて、前記スピーカー１０からの音が変わるように、前記スピーカー１０へ信号を出力する。詳細は後述する。前記音信号出力部８１及び前記スピーカー１０は、本発明における報知部の実施の形態の一例である。

前記記憶部９は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）や半導体メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）などである。

さて、本例の超音波診断装置１の作用について説明する。先ず、操作者は前記超音波プローブ２を用いて超音波の送受信を開始し、超音波画像ＵＧを前記表示部６に表示する。次に、図４に示すように表示部６に表示されたリアルタイムの超音波画像ＵＧにおける穿刺対象Ｔに、操作者がマーカーＭを設定する。前記穿刺対象Ｔは、例えば腫瘤などの病変である。前記マーカーＭが設定されると、前記磁気発生部１２を原点とする前記三次元空間における前記マーカーＭの位置情報が前記記憶部９に記憶される。前記三次元空間における前記マーカーＭの位置情報は、前記位置算出部５１によって算出されるエコーデータの位置情報に基づいて特定される。

操作者は、前記マーカーＭを設定した後に、前記超音波プローブ２の位置や角度を調節して、図５に示すように、前記超音波画像ＵＧに表示された穿刺ガイドラインＧＬに前記マーカーＭを近づける。ちなみに、前記超音波画像ＵＧにおける前記穿刺ガイドラインＧＬの位置は固定であるので、前記超音波プローブ２の位置や角度を調節すると、前記表示部６では前記穿刺対象Ｔが動いているように見える。

前記穿刺ガイドラインＧＬは、前記マーカーＭが設定された後に表示されてもよいし、前記マーカーＭが設定される前から表示されていてもよい。

前記距離算出部５２は、前記超音波画像ＵＧに設定されたマーカーＭと前記超音波画像ＵＧに表示された穿刺ガイドラインＧＬとの距離を算出する。前記距離算出部５２は、前記記憶部９に記憶された前記マーカーＭの位置情報及び前記三次元空間における前記穿刺ガイドラインＧＬの位置情報に基づいて、前記距離ｄを算出する。前記超音波画像ＵＧにおける前記穿刺ガイドラインＧＬの位置が予め記憶されているので、前記三次元空間における穿刺ガイドラインＧＬの位置情報は、前記位置算出部５１で算出されるエコーデータの位置情報に基づいて特定される。

前音信号出力部８１は、前記マーカーＭと、穿刺ガイドラインＧＬとの距離ｄが所定の閾値ＴＨ１以下になると、前記スピーカー１０から音を出すための信号を出力する。

前記音信号出力部８１は、前記距離ｄに応じて音が変わるように、信号を出力する。例えば、前記スピーカー１０から出る音が「ピー」という音である場合、前記距離ｄが小さくなるほど「ピピピピ」とテンポを速めてもよい。また、前記距離ｄに応じて音の高低を変えてもよい。

操作者は、前記穿刺ガイドラインＧＬが、所望の位置になると、口頭で息止めの指示をする。例えば、図６に示すように、前記穿刺ガイドラインＧＬ上に前記マーカーＭが位置すると、操作者は口頭で息止めの指示をする。その後、操作者は被検体に対して前記穿刺針１４を刺入する。

本例によれば、前記距離ｄが前記閾値ＴＨ１以下になると、前記スピーカー１０から音が出る。しかも、前記距離ｄが小さくなるほど音のテンポが速くなったり、音の高低が変わったりするので、被検体は息を止めるタイミングが近づいていることを知ることができる。また、操作者は、息止めのタイミングが近づいていることを指示する必要がないので、操作者の負担が増えることもない。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。前記音信号出力部８１は、前記距離ｄが前記閾値ＴＨ１よりも小さい閾値ＴＨ２（ＴＨ２＜ＴＨ１）以下になると、「息を止めてください」という音声が前記スピーカー１０から発せられるよう信号を出力してもよい。前記閾値ＴＨ２は零（すなわち、前記マーカーＭが前記穿刺ガイドラインＧＬ上に位置している状態）であってもよい。

この変形例では、前記距離ｄが前記閾値ＴＨ１以下になると前記スピーカー１０から音が出るとともに、前記ＴＨ２以下になると前記スピーカー１０から「息を止めてください」という音声が発せられるので、操作者の負担を軽減することができる。

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。例えば、前記スピーカー１０から音を出す代わりに、被検体が息を止めるタイミングが近づいていることを報知する画像を、前記表示画像制御部５３が前記表示部６に表示させてもよい。例えば、前記距離ｄが前記閾値ＴＨ１以下になると、前記表示画像制御部５３は、息を止めるタイミングが近づいていることを伝える文字情報を前記表示部６に表示させる。また、前記距離ｄが前記閾値ＴＨ２以下になると、前記表示画像制御部５３は、息を止めるよう指示する文字情報を前記表示部６に表示させてもよい。

また、息を止めるタイミングが近づいていることを報知する画像として、前記距離ｄが前記閾値ＴＨ１以下になると、前記表示画像制御部５３は、図７に示すように、距離に応じて高さが変わるバーＢａを前記表示部６に表示させてもよい。

また、被検体の呼吸による生体組織の動きに応じて、前記スピーカー１０から音を出すようにしてもよい。具体的には、前記超音波画像の動きを検出する検出部を前記表示制御部５が有し（図示省略）、前記超音波画像が動いている時に、前記音信号出力部８１が前記スピーカー１０から音を出すための信号を出力する。このように、呼吸によって超音波画像が動いている時に音を出すことにより、操作者は被検体の呼吸に合わせて適切なタイミングで息止めの指示をすることができる。また、操作者は被検体が息を止めている時を知ることができるので、前記穿刺針１４を刺入するタイミングを容易に知ることができる。さらに、被検体が呼吸をしているときには音が鳴り、呼吸を止めている時には音が鳴らないので、被検体が呼吸を止めようという意識を強く持つことも期待される。

１ 超音波診断装置
２ 超音波プローブ
７ 操作部（入力部）
５１ 位置算出部
５２ 距離算出部
１０ スピーカー（報知部）
８１ 音信号出力部（報知部）
１１ 磁気センサ（位置センサ）
１２磁気発生部（位置センサ）
１４ 穿刺針
Ｍ マーカー
ＧＬ 穿刺ガイドライン

Claims (9)

1. 被検体における穿刺対象と穿刺針の刺入経路を示す穿刺ガイドラインとの距離を算出する距離算出部と、
   被検体が息を止めるタイミングが近づいていることを報知する報知部であって、前記距離算出部で算出された距離に応じて、異なる報知を行なう報知部を備える
   ことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記報知部は、前記距離算出部で算出された距離が第一の距離になると報知を開始することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記報知部は、前記距離算出部で算出された距離が、前記第一の距離よりも小さい第二の距離になると、息を止めるタイミングも報知することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記被検体の超音波画像において、前記穿刺対象を指示する入力を行なう入力部を備え、
   前記報知部は、前記入力部で指定された穿刺対象と前記穿刺ガイドラインとの距離に基づいて報知を行なう
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. 前記距離算出部は、前記入力部によって前記超音波画像に設定されたマーカーと前記超音波画像に表示された前記穿刺ガイドラインとの距離を算出することを特徴とする請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記被検体に対して超音波の送受信を行なってエコー信号を取得する超音波プローブと、
   該超音波プローブの位置及び角度を検出するための位置センサと、
   該位置センサの検出情報に基づいて、所定の点を原点とする三次元空間の座標系における前記エコー信号の位置を算出する位置算出部とを備え、
   前記距離算出部は、前記位置算出部で算出された前記エコー信号の位置に基づいて、前記穿刺対象と前記穿刺ガイドラインとの距離を算出する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
7. 前記報知部は、被検体の息止めのタイミングを音によって報知するものであり、前記距離算出部で算出された距離に応じて音を変えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
8. 前記報知部は、被検体の息止めのタイミングを画像によって報知するものであり、前記距離算出部で算出された距離に応じて画像を変えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
9. コンピュータに、
   被検体における穿刺対象と穿刺針の刺入経路を示す穿刺ガイドラインとの距離を算出する距離算出機能と、
   被検体が息を止めるタイミングが近づいていることを被検体の息止めのタイミングを報知する報知機能であって、前記距離算出機能で算出された距離に応じて、異なる報知を行なう報知機能と、
   実行させることを特徴とする超音波診断装置の制御プログラム。