JP2015134132A - Ultrasonic diagnostic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波診断装置に関し、特に、穿刺針などの挿入器具の挿入において利用される超音波診断装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic diagnostic apparatus, and more particularly to an ultrasonic diagnostic apparatus used in insertion of an insertion instrument such as a puncture needle.
超音波診断装置を利用した診断において、穿刺針により腫瘍などの異常組織から組織片を採取し、その組織片を分析して病変等を診断する手法が知られている。また、腫瘍などの異常組織に穿刺針を刺し、穿刺針からラジオ波を照射して異常組織を焼灼して治療するラジオ波焼灼治療（ＲＦＡ：Radio Frequency Ablation）なども知られている。 In diagnosis using an ultrasonic diagnostic apparatus, a technique is known in which a tissue piece is collected from an abnormal tissue such as a tumor with a puncture needle, and the tissue piece is analyzed to diagnose a lesion or the like. Also known is radio frequency ablation (RFA), in which an abnormal tissue such as a tumor is pierced with a puncture needle and irradiated with radio waves to cauterize the abnormal tissue.
穿刺針を利用した診断や治療において、超音波診断装置を利用することにより、被検者の体内に挿入される穿刺針を視覚的に確認することができる。例えば、超音波診断装置により被検者の体内のＢモード画像を表示し、リアルタイムのＢモード画像内に映し出される対象組織と穿刺針の画像を見ながら、医師等のユーザが目標位置に向けて穿刺を行う。医師等のユーザは、Ｂモード画像内に穿刺針が映し出されるように、超音波プローブと穿刺針の位置や姿勢を調整しつつ、必要に応じて穿刺針の抜き差しを行うなどして、対象組織への穿刺を行う。しかし、Ｂモード画像のみでは穿刺針の位置等を三次元的に把握することが難しい。 In the diagnosis and treatment using the puncture needle, the puncture needle inserted into the body of the subject can be visually confirmed by using the ultrasonic diagnostic apparatus. For example, a B-mode image in the body of the subject is displayed by the ultrasonic diagnostic apparatus, and a user such as a doctor is directed toward the target position while viewing the target tissue and the puncture needle image displayed in the real-time B-mode image. Perform a puncture. A user such as a doctor adjusts the positions and postures of the ultrasonic probe and the puncture needle so that the puncture needle is displayed in the B-mode image, and inserts and removes the puncture needle as necessary. Puncture to. However, it is difficult to grasp the position of the puncture needle and the like three-dimensionally using only the B-mode image.
特許文献１には、穿刺針の先端に内蔵された位置センサにより穿刺針の先端の位置を確認し、三次元空間内における穿刺針の先端の位置を視覚的に把握できるように、三次元空間内に多数の断層画像を配置して表示する技術が開示されている。しかし、多数の断層画像から直観的に穿刺針の先端の位置を三次元的に把握するのは容易ではない。 In Patent Document 1, a position sensor built in the tip of the puncture needle is used to confirm the position of the tip of the puncture needle so that the position of the tip of the puncture needle in the three-dimensional space can be visually grasped. A technique for disposing and displaying a large number of tomographic images therein is disclosed. However, it is not easy to intuitively grasp the position of the tip of the puncture needle three-dimensionally from a large number of tomographic images.
ちなみに、特許文献２には、超音波診断装置を利用して得られる超音波画像と内視鏡を利用して得られる内視画像に基づいて、広い領域に亘る超音波画像上に局所領域を表現した内視画像を合成した画像を表示する画期的な技術が開示されている。穿刺針などの挿入器具を利用した診断や治療においても、医師等のユーザにとって好適な超音波画像の登場が望まれている。 Incidentally, Patent Document 2 discloses a local region on an ultrasonic image over a wide region based on an ultrasonic image obtained using an ultrasonic diagnostic apparatus and an endoscopic image obtained using an endoscope. An epoch-making technique for displaying an image obtained by synthesizing an expressed endoscopic image is disclosed. In diagnosis and treatment using an insertion instrument such as a puncture needle, the appearance of an ultrasound image suitable for a user such as a doctor is desired.
上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、穿刺針などの挿入器具の挿入において参照される超音波画像の改良について研究開発を重ねてきた。 In view of the background art described above, the inventor of the present application has been researching and developing an improvement of an ultrasonic image referred to in insertion of an insertion instrument such as a puncture needle.
本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、挿入器具の挿入において好適な超音波画像を形成する装置を提供することにある。 The present invention has been made in the course of research and development, and an object thereof is to provide an apparatus for forming an ultrasonic image suitable for insertion of an insertion instrument.
上記目的にかなう好適な超音波診断装置は、超音波を送受するプローブと、プローブを制御することにより対象組織を含む領域から複数のエコーデータを得る送受信部と、複数のエコーデータに基づいて構成されるボリュームデータ内において、対象組織を抽出することにより抽出ボリュームデータを得る抽出処理部と、対象組織に向けて挿入される挿入器具の位置情報と前記抽出ボリュームデータに基づいて、挿入器具側からの視線により、挿入方向の前方にある対象組織を示した超音波前方画像を形成する画像形成部と、を有することを特徴とする。 An ultrasonic diagnostic apparatus suitable for the above-described object is configured based on a probe that transmits and receives ultrasonic waves, a transmission / reception unit that obtains a plurality of echo data from an area including a target tissue by controlling the probe, and a plurality of echo data In the volume data to be extracted, the extraction processing unit that obtains the extracted volume data by extracting the target tissue, the position information of the insertion instrument that is inserted toward the target tissue, and the extracted volume data from the insertion instrument side And an image forming unit that forms an ultrasound front image showing a target tissue ahead of the insertion direction.
上記超音波診断装置は、挿入器具側からの視線により、挿入方向の前方にある対象組織を示した超音波前方画像を形成する。例えば、穿刺針などの挿入器具の先端またはその近傍を視点として、対象組織を立体的に表現した超音波前方画像が形成される。ボリュームデータ内において対象組織が抽出されているため、例えば、対象組織のみを明示した又は対象組織を強調した超音波前方画像を形成することができる。なお、対象組織の手前（挿入器具側）にある血管等を表示するようにしてもよい。 The ultrasonic diagnostic apparatus forms an ultrasonic front image showing a target tissue in front of the insertion direction by a line of sight from the insertion instrument side. For example, an ultrasonic front image representing the target tissue in three dimensions is formed with the tip of the insertion instrument such as a puncture needle or the vicinity thereof as a viewpoint. Since the target tissue is extracted in the volume data, for example, an ultrasonic front image in which only the target tissue is clearly specified or the target tissue is emphasized can be formed. Note that a blood vessel or the like in front of the target tissue (on the insertion instrument side) may be displayed.
上記超音波診断装置によれば、例えば、医師等のユーザは、超音波前方画像により、穿刺針等の挿入器具側から対象組織を視覚的に確認し、挿入器具と対象組織との間の位置関係を直観的に把握することができる。 According to the ultrasonic diagnostic apparatus, for example, a user such as a doctor visually confirms a target tissue from the side of an insertion instrument such as a puncture needle using an ultrasound front image, and a position between the insertion instrument and the target tissue. The relationship can be grasped intuitively.
望ましい具体例において、前記画像形成部は、前記位置情報に基づいて、前記超音波前方画像内に、挿入器具が到達する予定位置を示す照準マークを形成する、ことを特徴とする。 In a desirable specific example, the image forming unit forms an aiming mark indicating a planned position where the insertion instrument reaches in the ultrasonic front image based on the position information.
望ましい具体例において、前記画像形成部は、挿入器具の先端が到達する予定位置と当該先端が予定位置からずれる予想範囲を示した前記照準マークを形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the image forming unit forms the aiming mark indicating a planned position where the distal end of the insertion instrument reaches and an expected range where the distal end deviates from the planned position.
望ましい具体例において、前記超音波診断装置は、挿入器具の挿入状態を検知するセンサからの信号に基づいて挿入器具の先端の位置情報を得る位置情報取得部をさらに有し、前記画像形成部は、前記位置情報に基づいて、挿入器具の先端の移動に追従するように視点を移動させつつ、当該視点からの視線により前記超音波前方画像を形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the ultrasonic diagnostic apparatus further includes a position information acquisition unit that obtains position information of a distal end of the insertion instrument based on a signal from a sensor that detects an insertion state of the insertion instrument, and the image forming unit includes The ultrasonic front image is formed from the line of sight from the viewpoint while moving the viewpoint to follow the movement of the distal end of the insertion instrument based on the position information.
望ましい具体例において、前記抽出処理部は、前記ボリュームデータ内において対象組織と血管を抽出することにより前記抽出ボリュームデータを生成し、前記画像形成部は、挿入器具側からの視線により、挿入方向の前方において対象組織の手前にある血管を含んだ前記超音波前方画像を形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the extraction processing unit generates the extracted volume data by extracting a target tissue and a blood vessel in the volume data, and the image forming unit is configured to detect an insertion direction in accordance with a line of sight from the insertion instrument side. The ultrasonic front image including a blood vessel in front of a target tissue in front is formed.
望ましい具体例において、前記画像形成部は、挿入器具と対象組織を含む断面から得られる複数のエコーデータに基づいて超音波断層画像を形成し、当該超音波断層画像と前記超音波前方画像に基づいて表示画像を形成する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the image forming unit forms an ultrasonic tomographic image based on a plurality of echo data obtained from a cross section including an insertion instrument and a target tissue, and based on the ultrasonic tomographic image and the ultrasonic front image. And forming a display image.
望ましい具体例において、複数のエコーデータに基づいて形成される画像内において、挿入器具の先端に対応した画像位置を追跡する先端画像追跡部をさらに有する、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the image forming apparatus further includes a tip image tracking unit that tracks an image position corresponding to the tip of the insertion instrument in an image formed based on a plurality of echo data.
望ましい具体例において、前記挿入器具は穿刺針であり、前記プローブに取り付けられた穿刺支援具により穿刺針が対象組織に向けて挿入され、前記穿刺支援具による穿刺針の挿入状態を検知するセンサからの信号に基づいて、前記位置情報として穿刺針の先端の座標情報を得る、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the insertion instrument is a puncture needle, and the puncture needle is inserted toward a target tissue by a puncture support tool attached to the probe, and from a sensor that detects an insertion state of the puncture needle by the puncture support tool Based on this signal, coordinate information of the tip of the puncture needle is obtained as the position information.
望ましい具体例において、前記挿入器具は穿刺針であり、ユーザが把持する穿刺装置により穿刺針が対象組織に向けて挿入され、前記穿刺装置による穿刺針の挿入状態を検知するセンサからの信号に基づいて、前記位置情報として穿刺針の先端の座標情報を得る、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the insertion instrument is a puncture needle, and the puncture needle is inserted toward a target tissue by a puncture device held by a user, and based on a signal from a sensor that detects an insertion state of the puncture needle by the puncture device. Thus, coordinate information of the tip of the puncture needle is obtained as the position information.
望ましい具体例において、前記挿入器具は穿刺針であり、アーム機構により駆動される穿刺装置により穿刺針が対象組織に向けて挿入され、前記アーム機構の駆動状態を示す信号に基づいて、穿刺針の挿入状態を確認し、前記位置情報として穿刺針の先端の座標情報を得る、ことを特徴とする。 In a preferred embodiment, the insertion instrument is a puncture needle, and the puncture needle is inserted toward a target tissue by a puncture device driven by an arm mechanism, and based on a signal indicating the drive state of the arm mechanism, The insertion state is confirmed, and coordinate information of the tip of the puncture needle is obtained as the position information.
本発明は、挿入器具の挿入において好適な超音波画像を形成する装置を提供する。例えば、本発明の好適な態様によれば、医師等のユーザは、超音波前方画像により、穿刺針等の挿入器具側から対象組織を視覚的に確認し、挿入器具と対象組織との間の位置関係を直観的に把握することができる。 The present invention provides an apparatus for forming an ultrasound image suitable for insertion of an insertion instrument. For example, according to a preferred aspect of the present invention, a user such as a doctor visually confirms a target tissue from the side of an insertion instrument such as a puncture needle by using an ultrasound front image, and between the insertion instrument and the target tissue. It is possible to grasp the positional relationship intuitively.
図１は、本発明の実施において好適な超音波診断装置の全体構成を示す図である。プローブ１０は、対象組織Ｔを含む三次元の診断領域内において超音波を送受波する超音波探触子である。プローブ１０は、各々が超音波を送受する複数の振動素子を備えており、複数の振動素子が送受信部１２によって送信制御されて送信ビームが形成される。また、複数の振動素子が診断領域から反射された超音波を受波し、これにより得られた信号が送受信部１２へ出力され、送受信部１２が受信ビームを形成する。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ultrasonic diagnostic apparatus suitable for implementing the present invention. The
プローブ１０は、超音波ビーム（送信ビームと受信ビーム）を立体的に走査して三次元の診断領域内からエコーデータを収集する３Ｄプローブである。例えば、一次元的に配列された複数の振動素子（１Ｄアレイ振動子）によって電子的に形成される走査面を機械的に動かすことにより超音波ビームが三次元的に走査される。また、二次元的に配列された複数の振動素子（２Ｄアレイ振動子）を電子的に制御して超音波ビームが立体的に走査されてもよい。
The
送受信部１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々に対応した送信信号を供給することにより、超音波の送信ビームが立体的に走査されるようにプローブ１０を送信制御する。つまり、送受信部１２は、送信ビームフォーマの機能を備えている。
The transmission /
また、送受信部１２は、プローブ１０が備える複数の振動素子の各々から得られる受信信号に対して整相加算処理などを施すことにより、立体的に走査される送信ビームに追従するように受信ビームを形成して、受信ビームに沿って複数のエコーデータを得る。つまり、送受信部１２は、受信ビームフォーマの機能を備えている。
In addition, the transmission /
送受信部１２により得られた各エコーデータは、そのエコーデータが得られた各位置（各座標）に対応付けられてメモリに記憶される。そして、三次元の診断領域内における各位置に対応付けられた複数のエコーデータによりボリュームデータが構成される。
Each echo data obtained by the transmission /
図１の超音波診断装置は、挿入器具の具体例である穿刺針Ｃを生体に挿入する診断や治療に利用することができる。プローブ１０にはセンサＳが設けられている。センサＳは、三次元空間内におけるプローブ１０の位置と方向を検知するデバイスである。センサＳの具体例は磁気センサであるが、他の公知のデバイスが利用されてもよい。
The ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1 can be used for diagnosis and treatment in which a puncture needle C, which is a specific example of an insertion instrument, is inserted into a living body. The
また、プローブ１０には、穿刺針Ｃの挿入を支援するガイドブラケットＧが取り付けられている。ガイドブラケットＧには、穿刺針Ｃを通す貫通孔または溝が設けられており、その貫通孔または溝に沿って穿刺針Ｃが挿入される。つまり、ガイドブラケットＧにより穿刺針Ｃの挿入方向が定められる。穿刺針Ｃは、例えば、生体内に挿入され、組織片の採取や組織の治療などに利用される。なお、穿刺針Ｃの挿入は、例えば医師等の専門家により慎重に行われるべきことは言うまでもない。
Further, a guide bracket G that supports insertion of the puncture needle C is attached to the
ガイドブラケットＧには、穿刺針Ｃの挿入状態を検知するセンサＳ１，Ｓ２が設けられている。センサＳ１は、例えば穿刺針Ｃを通す貫通孔または溝の出口近傍に配置され、ガイドブラケットＧから突き出る穿刺針Ｃの先端の初期位置を検出する。センサＳ１の具体例は磁気式の位置センサであるが、他の公知のデバイスが利用されてもよい。一方、センサＳ２は、例えば穿刺針Ｃを通す貫通孔または溝の入口近傍に配置され、穿刺針Ｃの挿入量（挿入方向の移動量）を検出する。センサＳ２の具体例は、機械式センサ、光学式センサまたは磁気式センサであるが、他の公知のデバイスが利用されてもよい。 The guide bracket G is provided with sensors S1 and S2 for detecting the insertion state of the puncture needle C. The sensor S1 is disposed, for example, in the vicinity of the exit of a through hole or groove through which the puncture needle C passes, and detects the initial position of the tip of the puncture needle C protruding from the guide bracket G. A specific example of the sensor S1 is a magnetic position sensor, but other known devices may be used. On the other hand, the sensor S2 is arranged, for example, in the vicinity of the entrance of a through hole or groove through which the puncture needle C passes, and detects the insertion amount (movement amount in the insertion direction) of the puncture needle C. A specific example of the sensor S2 is a mechanical sensor, an optical sensor, or a magnetic sensor, but other known devices may be used.
位置情報取得部２０は、例えば、センサＳ１によって検知される穿刺針Ｃの先端の初期位置と、ガイドブラケットＧによる穿刺針Ｃの挿入方向と、センサＳ２によって検知される穿刺針Ｃの挿入量（挿入方向の移動量）に基づいて、挿入によって移動する穿刺針Ｃの先端の位置情報を得る。例えば、プローブ１０に対するガイドブラケットＧの取り付け位置と穿刺針Ｃの挿入方向が既知であれば、センサＳ１，Ｓ２から得られる検知結果に基づいて、プローブ１０を基準とする座標系において、穿刺針Ｃの先端の位置情報を得ることができる。つまり、プローブ１０を利用して得られるボリュームデータ内における穿刺針Ｃの先端の位置情報を得ることができる。
The position
なお、位置情報取得部２０は、センサＳ１，Ｓ２による検知結果に加え、例えば、センサＳによって検知されるプローブ１０の位置と方向に基づいて、ボリュームデータ内における穿刺針Ｃの先端の位置情報を得るようにしてもよい。
In addition to the detection results of the sensors S1 and S2, the position
抽出処理部３０は、複数のエコーデータに基づいて構成されるボリュームデータ内において、対象組織Ｔを抽出することにより抽出ボリュームデータを得る。また、抽出処理部３０は、ボリュームデータ内において、対象組織Ｔに加えて血管も抽出することが望ましい。対象組織Ｔと血管の抽出にあたっては、各種の画像処理を利用することができる。
The
抽出処理部３０は、例えば、三次元コントラストエコー法や三次元組織弾性イメージング法などを利用して得られるデータに基づいて、対象組織Ｔに対応したエコーデータを特定する。また、抽出処理部２０は、例えば、ドプラ法または血管造影法などを利用して得られるデータに基づいて、血管に対応したエコーデータを特定する。なお、ボリュームデータを構成する各エコーデータの大きさに基づいて、例えば閾値等を利用した識別処理により、対象組織Ｔに対応したエコーデータと血管に対応したエコーデータが特定されてもよい。また、医師等のユーザにより、対象組織Ｔと血管に対応した画像部分が指定され、その指定に基づいて、抽出処理部３０がボリュームデータ内で、対象組織Ｔに対応したエコーデータと血管に対応したエコーデータを特定してもよい。
The
画像形成部４０は、抽出処理部３０から得られる抽出ボリュームデータと、位置情報取得部２０から得られる穿刺針Ｃの先端の位置情報に基づいて、穿刺針Ｃ側からの視線により、挿入方向の前方にある対象組織Ｔを示した超音波前方画像を形成する。また、画像形成部４０は、穿刺針Ｃと対象組織Ｔを含む断面から得られる複数のエコーデータに基づいて超音波断層画像を形成する。そして、画像形成部４０は、超音波前方画像と超音波断層画像に基づいて表示画像を形成し、その表示画像が表示部４２に表示される。
Based on the extracted volume data obtained from the
先端画像追跡部５０は、複数のエコーデータに基づいて形成される画像内において、穿刺針Ｃの先端に対応した画像位置を追跡する。穿刺針Ｃの先端は、比較的高輝度な超音波反射体であるため、先端画像追跡部５０は、例えばエコーデータの大きさ（輝度値）に基づいて、穿刺針Ｃの先端に対応したエコーデータを特定する。先端画像追跡部５０は、三次元のボリュームデータ内において穿刺針Ｃの先端に対応したエコーデータを追跡してもよいし、穿刺針Ｃと対象組織Ｔを含む断面内において穿刺針Ｃの先端に対応したエコーデータを追跡してもよい。
The tip
制御部６０は、図１に示す超音波診断装置内を全体的に制御する。図１に示す各構成（各機能ブロック）のうち、送受信部１２，位置情報取得部２０，抽出処理部３０，画像形成部４０，先端画像追跡部５０は、それぞれ、例えば、電気電子回路やプロセッサ等のハードウェアを利用して実現することができ、その実現において必要に応じてメモリ等のデバイスが利用されてもよい。また、表示部４２の好適な具体例は液晶ディスプレイ等である。そして、制御部６０は、例えば、ＣＰＵやプロセッサやメモリ等のハードウェアと、ＣＰＵやプロセッサの動作を規定するソフトウェア（プログラム）との協働により実現することができる。
The
図１の超音波診断装置の全体構成は以上のとおりである。次に、図１の超音波診断装置による実現される機能等について詳述する。なお、図１に示した構成（機能ブロック）については、以下の説明において図１の符号を利用する。 The overall configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus in FIG. 1 is as described above. Next, functions and the like realized by the ultrasonic diagnostic apparatus of FIG. 1 will be described in detail. In addition, about the structure (functional block) shown in FIG. 1, the code | symbol of FIG. 1 is utilized in the following description.
図２は、超音波前方画像の視点と視線を説明するための図である。図２には、対象組織Ｔに向けて挿入される穿刺針Ｃが図示されている。画像形成部４０は、対象組織Ｔが抽出された抽出ボリュームデータと、穿刺針Ｃの先端の位置情報に基づいて、穿刺針Ｃ側からの視線により、穿刺針Ｃの挿入方向の前方にある対象組織Ｔを示した超音波前方画像を形成する。例えば、穿刺針Ｃの先端または先端近傍を視点としたボリュームレンダリング処理により超音波前方画像が形成される。これにより、遠近感のある超音波前方画像を形成することができる。もちろん、ボリュームレンダリング処理とは異なる他の画像形成処理により超音波前方画像が形成されてもよい。
FIG. 2 is a diagram for explaining the viewpoint and line of sight of the ultrasound front image. FIG. 2 illustrates a puncture needle C that is inserted toward the target tissue T. Based on the extracted volume data from which the target tissue T has been extracted and the position information of the tip of the puncture needle C, the
図３は、超音波前方画像の具体例を示す図である。図３＜Ａ＞には、穿刺針の先端または先端近傍を視点として対象組織Ｔを映し出した超音波前方画像が図示されている。画像形成部４０は、対象組織Ｔが抽出された抽出ボリュームデータを利用しているため、例えば、対象組織Ｔのみを明示した又は対象組織Ｔを強調した超音波前方画像を形成することができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a specific example of the ultrasonic front image. FIG. 3 <A> shows an ultrasonic front image in which the target tissue T is projected with the tip of the puncture needle or the vicinity of the tip as a viewpoint. Since the
なお、抽出処理部３０において対象組織Ｔに加えて血管も抽出しておくことにより、図３＜Ｂ＞に示すように、対象組織Ｔの手前（穿刺針側）にある血管を示した超音波前方画像を形成することができる。これにより、対象組織Ｔの手前にある血管の位置を視覚的に確認しつつ、対象組織Ｔに向けて穿刺針を挿入することが可能になる。
In addition, by extracting blood vessels in addition to the target tissue T in the
また、画像形成部４０は、位置情報取得部２０から得られる穿刺針の先端の位置情報に基づいて、超音波前方画像内に、穿刺針の先端が到達する予定位置を示す照準マークＭを形成してもよい。例えば、図３に示すように、プラス（＋）形状の破線マークの交点により、穿刺針の先端が到達する予定位置を示し、穿刺針の先端が予定位置からずれる予想範囲を円形の破線マークで示した照準マークＭが形成される。これにより、いわゆるガンサイト（ＧＵＮＳＩＧＨＴ）と呼ばれる視点による超音波画像が実現できる。なお、図３に示す照準マークＭの表示態様はあくまでも一つの具体例に過ぎず、他の表示態様が利用されてもよい。
Further, the
図４は、穿刺針の挿入状態に応じて変化する超音波前方画像の具体例を示す図である。穿刺針が挿入されている最中に、画像形成部４０は、位置情報取得部２０から得られる位置情報に基づいて、穿刺針の先端の移動に追従するように視点を移動させつつ、その視点からの視線により超音波前方画像を形成する。これにより、例えば、図４に示すように、穿刺針の先端が対象組織Ｔに接近するに従って対象組織Ｔが徐々に大きく表示され、対象組織Ｔと穿刺針の位置関係を直観的に把握することができるようになる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a specific example of an ultrasonic front image that changes in accordance with the insertion state of the puncture needle. While the puncture needle is being inserted, the
また、画像形成部４０は、穿刺針の先端から対象組織Ｔまでの距離に基づいて、穿刺針の先端が到達する予想範囲を決定して照準マークＭを形成することが望ましい。これにより、例えば、穿刺針の先端が対象組織Ｔに接近するに従って、円形の破線マークで示される予想範囲が徐々に小さくなる照準マークＭが形成され、これにより、穿刺の予定位置に加えて穿刺の精度に係る情報を視覚的に把握することが可能になる。
Further, it is desirable that the
図５は、表示画像４４の具体例を示す図である。画像形成部４０は、超音波前方画像に加え、穿刺針Ｃと対象組織Ｔを含む断面から得られる複数のエコーデータに基づいて超音波断層画像を形成することが望ましい。そして、画像形成部４０は、超音波前方画像と超音波断層画像に基づいて、例えば図５に示す表示画像４４を形成する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of the display image 44. The
図５の表示画像４４を表示することにより、例えば、超音波断層画像により穿刺針Ｃから対象組織Ｔまでの距離を視覚的に確認しつつ、超音波前方画像により穿刺の予定位置や穿刺の精度に係る情報を視覚的に把握することが可能になる。また、腫瘍表面、或いは腫瘍内部のターゲットとなる位置と穿刺針先端間の距離を演算して表示することもできる。また、プログレスバーのようなインジケータを表示して、ターゲットまでの距離を視覚的に理解しやすいようにすることもできる。 By displaying the display image 44 in FIG. 5, for example, while confirming the distance from the puncture needle C to the target tissue T visually by the ultrasonic tomographic image, the puncture planned position and the puncture accuracy are confirmed by the ultrasonic front image. It is possible to visually grasp the information related to. Also, the distance between the tumor surface or the target position inside the tumor and the tip of the puncture needle can be calculated and displayed. An indicator such as a progress bar can also be displayed to make it easier to visually understand the distance to the target.
なお、超音波前方画像として、血管を表示せずに対象組織Ｔを表示した超音波前方画像Ａと、対象組織Ｔの手前（穿刺針側）にある血管も示した超音波前方画像Ｂを形成し、図５に示すように、超音波前方画像Ａと超音波前方画像Ｂを並べて表示した表示画像４４が形成されてもよいし、超音波前方画像Ａと超音波前方画像Ｂのいずれか一方を選択的に表示する表示画像４４が形成されてもよい。 As the ultrasound front image, an ultrasound front image A in which the target tissue T is displayed without displaying blood vessels, and an ultrasound front image B in which the blood vessels in front of the target tissue T (the puncture needle side) are also formed are formed. As shown in FIG. 5, a display image 44 in which the ultrasonic front image A and the ultrasonic front image B are displayed side by side may be formed, or either the ultrasonic front image A or the ultrasonic front image B may be formed. A display image 44 may be formed to selectively display.
図１には、ガイドブラケットＧを利用して穿刺針Ｃを挿入する具体例を示したが、ガイドブラケットＧに代えて、他の機器または装置を利用して穿刺針Ｃが挿入されてもよい。 FIG. 1 shows a specific example of inserting the puncture needle C using the guide bracket G, but instead of the guide bracket G, the puncture needle C may be inserted using another device or apparatus. .
図６は、穿刺針Ｃの挿入に利用されるハンドガンＨを示す図である。ハンドガンＨは、医師等のユーザが把持して利用する装置であり、例えば、ハンドガンＨが備えるトリガをユーザが前後に操作することにより、穿刺針Ｃが挿入され、穿刺針Ｃが抜き出される。例えば、トリガを動かす量に応じた速度で穿刺針の挿入と抜き出しが行われる。 FIG. 6 is a view showing a handgun H used for insertion of the puncture needle C. As shown in FIG. The handgun H is a device that is held and used by a user such as a doctor. For example, when the user operates the trigger provided in the handgun H back and forth, the puncture needle C is inserted and the puncture needle C is extracted. For example, insertion and extraction of the puncture needle is performed at a speed corresponding to the amount by which the trigger is moved.
また、例えばハンドガンＨの先端に設けられたセンサにより、ハンドガンＨの位置と方向が検知され、穿刺針Ｃの先端の初期位置や挿入方向が確認される。さらに、ハンドガンＨによる穿刺針の抜き差しを、例えばマイクロステッピングモータなどを利用して行う構成とすることにより、当該モータの駆動量により穿刺針Ｃの挿入量（挿入方向の移動量）を確認することができる。 Further, for example, the position and direction of the hand gun H are detected by a sensor provided at the tip of the hand gun H, and the initial position and insertion direction of the tip of the puncture needle C are confirmed. Further, by inserting / removing the puncture needle with the hand gun H using, for example, a microstepping motor or the like, the insertion amount (movement amount in the insertion direction) of the puncture needle C is confirmed by the driving amount of the motor. Can do.
位置情報取得部２０は、ハンドガンＨから得られる穿刺針Ｃの先端の初期位置と穿刺針Ｃの挿入方向と穿刺針Ｃの挿入量に基づいて、挿入によって移動する穿刺針Ｃの先端の位置情報を得る。なお、ハンドガンＨを利用する場合には、例えば、センサＳ（図１）から得られるプローブ１０の位置と方向に基づいてプローブ１０を基準とする座標系が特定され、ハンドガンＨを基準とする座標系との間において、座標系を一致させる処理（座標変換処理）を行うことにより、プローブ１０を基準としたボリュームデータ内における穿刺針Ｃの先端の位置情報を得ることができる。
The position
ハンドガンＨを利用することにより、例えば、医師等のユーザが、一方の手でハンドガンＨを操作し、他方の手でプローブ１０を操作できるため、一人の作業で穿刺針Ｃの挿入を実現することができる。これにより、プローブにセットされたガイドブラケットを用いずに穿刺することができ、最適なエコー画像を描出しながら、最も穿刺しやすい位置からの穿刺が可能となる。
By using the hand gun H, for example, a user such as a doctor can operate the hand gun H with one hand and operate the
図７は、アーム機構Ａを備えた穿刺システムの具体例を示す図である。図７に示す穿刺システムにおいては、ハンドガンＨ（例えば図６のハンドガンＨ）がアーム機構Ａにより駆動され、ハンドガンＨにより穿刺針の抜き差しが行われる。そして、例えば、アーム機構Ａのアームジョイントにおける回転や角度を検出するエンコーダから得られる情報に基づいて、ハンドガンＨの位置と方向、つまり穿刺針の先端の初期位置や挿入方向が確認される。さらに、ハンドガンＨによる穿刺針の抜き差しを、例えばマイクロステッピングモータなどを利用して行う構成とすることにより、当該モータの駆動量により穿刺針Ｃの挿入量（挿入方向の移動量）を確認することができる。 FIG. 7 is a diagram illustrating a specific example of the puncture system including the arm mechanism A. In the puncture system shown in FIG. 7, the hand gun H (for example, the hand gun H in FIG. 6) is driven by the arm mechanism A, and the puncture needle is inserted and removed by the hand gun H. For example, the position and direction of the handgun H, that is, the initial position and insertion direction of the tip of the puncture needle are confirmed based on information obtained from an encoder that detects the rotation and angle of the arm joint of the arm mechanism A. Further, by inserting / removing the puncture needle with the hand gun H using, for example, a microstepping motor or the like, the insertion amount (movement amount in the insertion direction) of the puncture needle C is confirmed by the driving amount of the motor. Can do.
位置情報取得部２０は、アーム機構Ａから得られる穿刺針Ｃの先端の初期位置と穿刺針Ｃの挿入方向と、ハンドガンＨから得られる穿刺針Ｃの挿入量に基づいて、挿入によって移動する穿刺針Ｃの先端の位置情報を得る。なお、図７に示す穿刺システムにおいても、例えば、センサＳ（図１）から得られるプローブ１０の位置と方向に基づいてプローブ１０を基準とする座標系が特定され、ハンドガンＨを基準とする座標系との間において、座標系を一致させる処理（座標変換処理）を行うことにより、プローブ１０を基準としたボリュームデータ内における穿刺針Ｃの先端の位置情報を得ることができる。
The position
位置情報取得部２０は、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ（図１）から得られる信号、ハンドガンＨ（図６，図７）から得られる信号、アーム機構Ａ（図７）から得られる信号を利用し、穿刺針が直線的に挿入されることを前提に、穿刺針の先端の位置情報を導出している。そのため、挿入において穿刺針が生体内で曲がってしまった場合には、位置情報取得部２０において得られる位置情報が、実際の穿刺針の先端の位置からずれてしまう場合がある。
The position
図８は、穿刺針Ｃの先端のずれを説明するための図である。図８において、実線で示す穿刺針Ｃは、対象組織Ｔに向けて挿入された実際の穿刺針Ｃであり、挿入において穿刺針Ｃが生体内で曲がってしまった具体例を示している。一方、破線で示す予想進路は、位置情報取得部２０から得られる穿刺針Ｃの先端の位置情報に基づく進路であり、直線となっている。このように、位置情報取得部２０において得られる位置情報が、実際の穿刺針Ｃの先端の位置からずれてしまう場合がある。
FIG. 8 is a diagram for explaining the deviation of the tip of the puncture needle C. FIG. In FIG. 8, a puncture needle C indicated by a solid line is an actual puncture needle C inserted toward the target tissue T, and shows a specific example in which the puncture needle C is bent in vivo during insertion. On the other hand, the expected course indicated by a broken line is a course based on the position information of the tip of the puncture needle C obtained from the position
そこで、先端画像追跡部５０（図１）により、穿刺針Ｃの先端に対応した画像位置が追跡される。これにより、実際の穿刺針Ｃの先端の位置情報を確認することができる。例えば、実際の穿刺針Ｃの先端の位置情報に基づいて、生体内における穿刺針Ｃの撓み量を算出し、その撓み量に基づいて、位置情報取得部２０における位置情報を修正するようにしてもよい。なお、穿刺針Ｃの先端に例えば超音波センサを組み込んで、その超音波センサからの情報に基づいて、実際の穿刺針Ｃの先端の位置を確認するようにしてもよい。さらに、例えば、穿刺針Ｃの撓みを低減するように、穿刺針Ｃの挿入が調整されてもよい。
Therefore, the image position corresponding to the tip of the puncture needle C is tracked by the tip image tracking unit 50 (FIG. 1). Thereby, the position information of the tip of the actual puncture needle C can be confirmed. For example, the amount of bending of the puncture needle C in the living body is calculated based on the actual position information of the tip of the puncture needle C, and the position information in the position
図９は、穿刺針Ｃの調整を説明するための図である。例えば、穿刺針Ｃの撓み量が比較的大きく、穿刺針Ｃが比較的大きく曲がっていると判断される場合に、穿刺針Ｃを回転させるなどして、穿刺針Ｃの曲がりを調整するようにしてもよい。例えば、ガイドブラケットＧ（図１）やハンドガンＨ（図６，図７）に、穿刺針Ｃを回転させる機構を設けてもよい。さらに、穿刺針Ｃの撓み量に応じて、穿刺針Ｃを回転させる機構を制御し、穿刺針Ｃが直線的に進むように調整されてもよい。 FIG. 9 is a view for explaining adjustment of the puncture needle C. FIG. For example, when it is determined that the amount of bending of the puncture needle C is relatively large and the puncture needle C is relatively bent, the bending of the puncture needle C is adjusted by rotating the puncture needle C or the like. May be. For example, a mechanism for rotating the puncture needle C may be provided on the guide bracket G (FIG. 1) or the hand gun H (FIGS. 6 and 7). Furthermore, the mechanism for rotating the puncture needle C may be controlled in accordance with the amount of deflection of the puncture needle C, and adjustment may be made so that the puncture needle C advances linearly.
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, embodiment mentioned above is only a mere illustration in all the points, and does not limit the scope of the present invention. The present invention includes various modifications without departing from the essence thereof.
１０ プローブ、１２ 送受信部、２０ 位置情報取得部、３０ 抽出処理部、４０ 画像形成部、５０ 先端画像追跡部、６０ 制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
プローブを制御することにより対象組織を含む領域から複数のエコーデータを得る送受信部と、
複数のエコーデータに基づいて構成されるボリュームデータ内において、対象組織を抽出することにより抽出ボリュームデータを得る抽出処理部と、
対象組織に向けて挿入される挿入器具の位置情報と前記抽出ボリュームデータに基づいて、挿入器具側からの視線により、挿入方向の前方にある対象組織を示した超音波前方画像を形成する画像形成部と、
を有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 A probe for transmitting and receiving ultrasound,
A transmission / reception unit for obtaining a plurality of echo data from an area including the target tissue by controlling the probe;
In the volume data configured based on a plurality of echo data, an extraction processing unit that obtains extracted volume data by extracting a target tissue;
Image formation for forming an ultrasound front image showing a target tissue in front of the insertion direction based on the position information of the insertion instrument inserted toward the target tissue and the extracted volume data, based on the line of sight from the insertion instrument side And
Having
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記画像形成部は、前記位置情報に基づいて、前記超音波前方画像内に、挿入器具が到達する予定位置を示す照準マークを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1,
The image forming unit forms an aiming mark indicating a planned position where the insertion instrument reaches in the ultrasonic front image based on the position information.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記画像形成部は、挿入器具の先端が到達する予定位置と当該先端が予定位置からずれる予想範囲を示した前記照準マークを形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 2,
The image forming unit forms the aiming mark indicating the expected position where the distal end of the insertion instrument reaches and the expected range where the distal end deviates from the planned position.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
挿入器具の挿入状態を検知するセンサからの信号に基づいて、挿入器具の先端の位置情報を得る位置情報取得部をさらに有し、
前記画像形成部は、前記位置情報に基づいて、挿入器具の先端の移動に追従するように視点を移動させつつ、当該視点からの視線により前記超音波前方画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 3,
Based on a signal from a sensor that detects the insertion state of the insertion tool, further includes a position information acquisition unit that obtains position information of the tip of the insertion tool,
The image forming unit forms the ultrasonic front image with a line of sight from the viewpoint while moving the viewpoint to follow the movement of the distal end of the insertion instrument based on the position information.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記抽出処理部は、前記ボリュームデータ内において、対象組織と血管を抽出することにより前記抽出ボリュームデータを生成し、
前記画像形成部は、挿入器具側からの視線により、挿入方向の前方において対象組織の手前にある血管を含んだ前記超音波前方画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 In the ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The extraction processing unit generates the extracted volume data by extracting a target tissue and blood vessel in the volume data,
The image forming unit forms the ultrasonic front image including a blood vessel in front of the target tissue in front of the insertion direction by a line of sight from the insertion instrument side.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記画像形成部は、挿入器具と対象組織を含む断面から得られる複数のエコーデータに基づいて超音波断層画像を形成し、当該超音波断層画像と前記超音波前方画像に基づいて表示画像を形成する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The image forming unit forms an ultrasonic tomographic image based on a plurality of echo data obtained from a cross section including an insertion instrument and a target tissue, and forms a display image based on the ultrasonic tomographic image and the ultrasonic front image. To
An ultrasonic diagnostic apparatus.
複数のエコーデータに基づいて形成される画像内において、挿入器具の先端に対応した画像位置を追跡する先端画像追跡部をさらに有する、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 6,
A tip image tracking unit for tracking an image position corresponding to the tip of the insertion instrument in an image formed based on a plurality of echo data;
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記挿入器具は穿刺針であり、前記プローブに取り付けられた穿刺支援具により穿刺針が対象組織に向けて挿入され、
前記穿刺支援具による穿刺針の挿入状態を検知するセンサからの信号に基づいて、前記位置情報として穿刺針の先端の座標情報を得る、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The insertion instrument is a puncture needle, and the puncture needle is inserted toward a target tissue by a puncture support tool attached to the probe,
Based on a signal from a sensor that detects the insertion state of the puncture needle by the puncture support tool, the coordinate information of the tip of the puncture needle is obtained as the position information.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記挿入器具は穿刺針であり、ユーザが把持する穿刺装置により穿刺針が対象組織に向けて挿入され、
前記穿刺装置による穿刺針の挿入状態を検知するセンサからの信号に基づいて、前記位置情報として穿刺針の先端の座標情報を得る、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The insertion instrument is a puncture needle, and the puncture needle is inserted toward a target tissue by a puncture device held by a user,
Based on a signal from a sensor that detects an insertion state of the puncture needle by the puncture device, the coordinate information of the tip of the puncture needle is obtained as the position information.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
前記挿入器具は穿刺針であり、アーム機構により駆動される穿刺装置により穿刺針が対象組織に向けて挿入され、
前記アーム機構の駆動状態を示す信号に基づいて、穿刺針の挿入状態を確認し、前記位置情報として穿刺針の先端の座標情報を得る、
ことを特徴とする超音波診断装置。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The insertion instrument is a puncture needle, the puncture needle is inserted toward the target tissue by a puncture device driven by an arm mechanism,
Based on a signal indicating the driving state of the arm mechanism, the insertion state of the puncture needle is confirmed, and coordinate information of the tip of the puncture needle is obtained as the position information.
An ultrasonic diagnostic apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014007426A JP2015134132A (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | Ultrasonic diagnostic equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2014007426A JP2015134132A (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | Ultrasonic diagnostic equipment |
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|---|---|
| JP2015134132A true JP2015134132A (en) | 2015-07-27 |
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Family Applications (1)
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| JP2014007426A Pending JP2015134132A (en) | 2014-01-20 | 2014-01-20 | Ultrasonic diagnostic equipment |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015134132A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017136213A (en) * | 2016-02-03 | 2017-08-10 | 株式会社ニデック | Optical interference tomography device |
| JP2017225819A (en) * | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | Medical image diagnostic device and medical image processing device |
| WO2019246162A1 (en) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Ultrasound imaging system with automatic image saving |
-
2014
- 2014-01-20 JP JP2014007426A patent/JP2015134132A/en active Pending
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| WO2019246162A1 (en) * | 2018-06-19 | 2019-12-26 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Ultrasound imaging system with automatic image saving |
| US11529116B2 (en) | 2018-06-19 | 2022-12-20 | Fujifilm Sonosite, Inc. | Ultrasound imaging system with automatic image saving |
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