JP6836664B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法に係り、特に、穿刺針等の挿入物を備える超音波診断装置および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。一般的に、超音波診断装置は、複数の素子が配列されたアレイトランスデューサから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーをアレイトランスデューサで受信して素子データを取得する。さらに、超音波診断装置は、取得した素子データを電気的に処理して、被検体の部位が写る超音波画像を生成することができる。

また、従来、被検体に穿刺針等の挿入物を挿入することにより、試料採取および薬液注入等の処置が行われている。このように、挿入物を使用して試料採取および薬液注入等の処置を行う際に、被検体の安全のため、挿入物の先端部の位置が確認できるように種々の工夫がなされている。

例えば、特許文献１には、挿入物の先端近傍に超音波センサを埋め込むことにより、被検体に挿入された挿入物の位置を検出し、挿入物の先端部の位置を、生成された超音波画像内に表示するシステムが開示されている。
また、特許文献２に、生成された超音波画像に対して画像処理を施すことにより、被検体に挿入された挿入物の位置を検出する超音波診断装置が開示されている。特許文献２には、さらに、ドプラ信号を順次検出することにより血管の位置を検出し、挿入物と血管とが互いに近づいた場合に挿入物の進行を自動的に停止させることが開示されている。

特表２０１６−５４０６０４号公報 特開２００４−２３０１８２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、例えば、ユーザは、挿入物が進行することが好ましくない血管等の部位に対して挿入物が近づかないように、超音波画像を目視で確認し、挿入物の位置を判断する必要がある。このように、特許文献１に開示されている技術を用いて挿入物の位置を把握することは、ユーザの注意力に依るところが大きいため、血管等の部位に対して挿入物が接触してしまうリスクが大きいという問題がある。

また、特許文献２に開示されている技術では、被検体に挿入された挿入物の進行を自動的に停止することができるが、ドプラ信号を絶えず検出する必要がある。このように、ドプラ信号を絶えず検出する場合には、一般的に、生成される超音波画像のフレームレートが遅くなるため、特許文献２の超音波診断装置により挿入物が血管に接近したことが判断され且つ挿入物の進行が停止されるまでに一定の時間が必要となり、血管等の部位に対して挿入物が接触してしまうリスクが大きいという問題がある。

また、特許文献１および特許文献２に開示されている技術では、いずれも、１フレームの超音波画像が生成されて初めて、ユーザが挿入物の位置を確認することができる。そのため、超音波画像上でユーザが確認した挿入物の位置と、実際の挿入物の位置とに時間的なずれが生じる場合がある。これにより、血管等の部位に挿入物が接触することを回避するために、ユーザが挿入物の進行を即座に停止することができないことがある。

本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、挿入物の挿入深さを検出し、かつ、挿入物の進行が好ましくない部位に対して挿入物が接近した際に、ユーザが対処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、本発明の超音波診断装置は、アレイトランスデューサを有するプローブと、アレイトランスデューサから被検体に向けて、複数の走査ラインに沿ってそれぞれ超音波ビームを送信する送信部と、被検体による超音波エコーを受信したアレイトランスデューサから得られる超音波受信信号を画像化して被検体の超音波画像を生成する超音波画像生成部と、被検体内に挿入可能であり、且つ光音響波発生部を有する挿入物と、挿入物の光音響波発生部に光を照射することにより光音響波発生部から光音響波を発生させる光源と、アレイトランスデューサにより、定められた数の走査ラインに沿って超音波エコーの受信を行う毎に、アレイトランスデューサにより、光音響波の受信が行われるように、送信部および光源を制御するシーケンス制御部と、アレイトランスデューサにより得られた光音響波受信信号に基づいて挿入物の挿入深さを検出する挿入深さ検出部と、挿入深さ検出部により検出された挿入物の挿入深さが定められた深さよりも深い場合に、ユーザへの報知を行う報知部とを備えたことを特徴とする。

シーケンス制御部は、アレイトランスデューサにより、１つの走査ラインに沿った超音波エコーの受信毎に光音響波の受信がなされるように送信部および光源を制御することができる。
もしくは、シーケンス制御部は、アレイトランスデューサにより、複数の走査ラインに沿った超音波エコーの受信毎に光音響波の受信がなされるように送信部および光源を制御することもできる。

また、定められた深さを設定する深さ設定部をさらに備えることができる。
さらに、ユーザが入力操作を行うための操作部をさらに備え、深さ設定部は、操作部を介してユーザにより入力された深さを定められた深さとして設定することができる。
より具体的には、深さ設定部は、操作部を介してユーザにより指定された超音波画像上の位置における深さを定められた深さとして設定することができる。

また、超音波画像に対して画像解析を行って、挿入物の進入が禁止される禁止部位を検出する画像解析部をさらに備えることができる。
さらに、ユーザが入力操作を行うための操作部と、画像解析部により検出された禁止部位に基づいて定められた深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示する深さ候補提示部をさらに備え、深さ設定部は、複数の深さ候補のうち操作部を介してユーザにより選択された深さ候補から定められた深さを設定することができる。

また、深さ設定部は、画像解析部により検出された禁止部位が占める領域のうち、最も浅い位置における深さを定められた深さとして設定することもできる。
また、定められた数の走査ラインに沿った超音波エコーがアレイトランスデューサにより受信される毎に超音波画像を更新する超音波画像更新部をさらに備え、画像解析部は、超音波画像更新部により更新された超音波画像に対して禁止部位を検出することもできる。
さらに、超音波画像更新部により超音波画像が更新される毎に、画像解析部により検出された禁止部位が占める領域に基づいて定められた深さを更新する深さ更新部をさらに備えることができる。

また、シーケンス制御部は、送信部を制御して、被検体に対してプリスキャンを行い、画像解析部は、プリスキャンにより得られる超音波画像に対して画像解析を行うことができる。

報知部は、警告音の発生およびプローブの振動の少なくとも１つによりユーザへの報知を行うことができる。
もしくは、超音波画像を表示する表示部をさらに備え、報知部は、表示部における警告表示によりユーザへの報知を行うこともできる。
さらに、報知部は、警告表示として、挿入物の挿入深さと定められた深さとの差に応じて表示部に表示される挿入物の先端部の色を変更することができる。

もしくは、超音波画像を表示する表示部をさらに備え、報知部は、表示部における超音波画像のフリーズによりユーザへの報知を行うこともできる。
また、挿入物は、穿刺針、カテーテルまたは鉗子とすることができる。

また、本発明に係る超音波診断装置の制御方法は、被検体に向けて、複数の走査ラインに沿ってそれぞれ超音波ビームを送受信し、被検体内に挿入可能であり且つ光音響波発生部を有する挿入物に向けて光を出射し、出射した光が光音響波発生部に照射されることにより光音響波発生部から発生した光音響波を受信し、定められた数の走査ラインに沿って超音波エコーを受信する毎に光音響波を受信するように、超音波ビームの送受信、挿入物に向けた光の出射および光音響波の受信を制御し、受信した光音響波の信号に基づいて挿入物の挿入深さを検出し、検出された挿入物の挿入深さが定められた深さよりも深い場合に、ユーザへの報知を行うことを特徴とする。

本発明によれば、超音波診断装置は、アレイトランスデューサにより、定められた数の走査ラインに沿って超音波エコーの受信を行う毎に、アレイトランスデューサにより、光音響波の受信が行われるように、送信部、受信部および光源を制御するシーケンス制御部と、アレイトランスデューサにより受信された光音響波の信号に基づいて挿入物の挿入深さを検出する挿入深さ検出部と、挿入深さ検出部により検出された挿入物の挿入深さが定められた深さよりも深い場合に、ユーザへの報知を行う報知部とを備えるため、挿入物の挿入深さを迅速に検出し、かつ、挿入物の進行が好ましくない部位に対して挿入物が接近した際に、ユーザが即座に対処することができる。

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における挿入物の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における光源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における受信部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における超音波画像生成部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における超音波画像の表示例である。 本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における超音波の送信タイミング、超音波エコーの受信タイミング、光の出射タイミングおよび光音響波の受信タイミングを表す概念図である。 本発明の実施の形態１において挿入物が検知される様子を表す概念図である。 本発明の実施の形態１において挿入物の挿入深さが限界深さよりも深い場合を表す概念図である。 本発明の実施の形態２に係る超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における超音波の送信タイミング、超音波エコーの受信タイミング、光の出射タイミングおよび光音響波の受信タイミングを表す概念図である。 本発明の実施の形態３に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３における超音波画像生成部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３における限界深さの設定動作を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における限界深さの候補の表示例である。 本発明の実施の形態４における限界深さの設定動作を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態４における限界深さの候補の表示例である。 本発明の実施の形態５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５において自動的に決定された限界深さの表示例である。 本発明の実施の形態５において自動的に決定された限界深さの他の表示例である。 本発明の実施の形態６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６に係る超音波診断装置の動作を表すフローチャートである。 本発明の実施の形態６において超音波画像の更新が行われる時点を示す概念図である。

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。
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１Ａの構成を示す。図１に示すように、超音波診断装置１Ａは、アレイトランスデューサ２を備えており、アレイトランスデューサ２に、送信部３および受信部４がそれぞれ接続されている。受信部４には、データ分離部５、超音波画像生成部６、表示制御部７および表示部８が順次接続されている。また、データ分離部５に、挿入深さ検出部９が接続されており、挿入深さ検出部９に、報知部１１が接続されている。報知部１１には、深さ設定部１０および表示制御部７がそれぞれ接続されている。また、超音波診断装置１Ａは、挿入物１２を備えており、挿入物１２は、光源１３に接続されている。また、送信部３、受信部４、挿入深さ検出部９および光源１３に、シーケンス制御部１４が接続されており、挿入深さ検出部９とシーケンス制御部１４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。

さらに、超音波画像生成部６、表示制御部７、挿入深さ検出部９、深さ設定部１０およびシーケンス制御部１４に、装置制御部１５が接続されており、装置制御部１５に、操作部１６および格納部１７がそれぞれ接続されている。装置制御部１５と格納部１７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、アレイトランスデューサ２は、プローブ１８に含まれており、送信部３、受信部４、データ分離部５、超音波画像生成部６、表示制御部７、挿入深さ検出部９、深さ設定部１０、報知部１１、シーケンス制御部１４、装置制御部１５により、プロセッサ１９が構成されている。

図１に示す挿入物１２は、超音波診断の際に被検体内に挿入されて、試料採取および薬液注入等の処置をするために使用される。挿入物１２としては、例えば、穿刺針、カテーテル、鉗子等を用いることができるが、例えば、図２に示すような穿刺針を用いることができる。図２に示す挿入物１２は、その内部において、外部に配置される光源１３から挿入物１２の先端部ＦＥ近傍まで至るように、光ファイバー等の導光部材２０が設けられている。また、挿入物１２の内部において、挿入物１２の先端部ＦＥ近傍に、光音響波発生部２１が配置されており、光音響波発生部２１に、導光部材２０の先端部Ｅが埋設されている。

この光音響波発生部２１は、光を吸収する材料、例えば、黒色顔料が混合されたエポキシ樹脂、フッ素樹脂またはポリウレタン樹脂等の合成樹脂からなり、光が照射されることにより、収縮および膨張し、光音響波を発生する。図２に示す挿入物１２では、光源１３から出射された光が導光部材２０を介して光音響波発生部２１に照射されることにより、光音響波発生部２１から光音響波が発生する。

光源１３は、図３に示すように、レーザロッド２２、フラッシュランプ２３、ミラー２４、ミラー２５、Ｑスイッチ２６を有している。レーザロッド２２は、レーザ媒質であり、レーザロッド２２に、例えば、アレキサンドライト結晶を用いることができる。フラッシュランプ２３は、励起光源であり、レーザロッド２２に励起光を照射する。励起光源は、フラッシュランプ２３には限定されず、フラッシュランプ２３以外の光源を励起光源として用いることもできる。

ミラー２４および２５は、レーザロッド２２を挟んで互いに対向しており、ミラー２４および２５により光共振器が構成されている。この光共振器においては、ミラー２５が出力側となる。光共振器内には、Ｑスイッチ２６が挿入されており、Ｑスイッチ２６により、光共振器内の挿入損失が大きい状態から挿入損失が小さい状態へと急速に変化させることにより、パルスレーザ光を得ることができる。光源１３の出力側のミラー２５から出射されたパルスレーザ光は、導光部材２０を介して挿入物１２に導光される。

図１に示すプローブ１８のアレイトランスデューサ２は、１次元または２次元に配列された複数の素子（超音波振動子）を有している。これらの素子は、それぞれ送信部３から供給される駆動信号に従って超音波を送信し、かつ、被検体からの反射波を受信して超音波受信信号を出力する。さらに、これらの素子は、光源１３から挿入物１２の光音響波発生部２１に光が照射されることにより発生する光音響波を受信して、光音響波受信信号を出力する。
各素子は、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した振動子を用いて構成される。

プロセッサ１９の送信部３は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、シーケンス制御部１４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、アレイトランスデューサ２の複数の素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素子に供給する。このように、アレイトランスデューサ２の素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、プローブ１８のアレイトランスデューサ２に向かって伝搬する。このようにアレイトランスデューサ２に向かって伝搬する超音波エコーは、アレイトランスデューサ２を構成するそれぞれの素子により受信される。この際に、アレイトランスデューサ２を構成するそれぞれの素子は、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超音波受信信号として受信部４に出力する。

また、光源１３から出射された光が挿入物１２の光音響波発生部２１に照射されることにより発生した光音響波も、アレイトランスデューサ２を構成するそれぞれの素子により受信される。この際に、アレイトランスデューサ２を構成するそれぞれの素子は、超音波を受信したときと同様に、光音響波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光音響波受信信号として受信部４に出力する。

プロセッサ１９の受信部４は、シーケンス制御部１４からの制御信号に応じて、アレイトランスデューサ２から出力される超音波受信信号の処理および光音響波受信信号の処理を行う。図４に示すように、受信部４は、増幅部２７およびＡＤ（Analog Digital）変換部２８が直列接続された構成を有している。増幅部２７は、アレイトランスデューサ２を構成するそれぞれの素子から入力された超音波受信信号および光音響波受信信号を増幅し、増幅した受信信号をＡＤ変換部２８に送信する。ＡＤ変換部２８は、増幅部２７から送信された超音波受信信号および光音響波受信信号を、それぞれ、デジタル化されたデータに変換し、これらのデータをプロセッサ１９のデータ分離部５に送出する。

プロセッサ１９のデータ分離部５は、受信部４から出力された超音波受信信号のデータと光音響波受信信号のデータとを分離し、超音波受信信号のデータを超音波画像生成部６に出力し、光音響波受信信号のデータを挿入深さ検出部９に出力する。

プロセッサ１９の超音波画像生成部６は、図５に示すように、信号処理部２９、ＤＳＣ（Digital Scan Converter：デジタルスキャンコンバータ）３０および画像処理部３１が直列接続された構成を有している。信号処理部２９は、装置制御部１５からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づき、設定された音速に従う超音波受信信号の各データにそれぞれの遅延を与えて加算（整相加算）を施す、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が１つの走査ラインに絞り込まれた音線信号が生成される。また、信号処理部２９は、生成された音線信号に対して、超音波が反射した位置の深度に応じて伝搬距離に起因する減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施して、被検体内の組織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。このように生成されたＢモード画像信号は、ＤＳＣ３０に出力される。

超音波画像生成部６のＤＳＣ３０は、Ｂモード画像信号を通常のテレビジョン信号の走査方式に従う画像信号にラスター変換する。超音波画像生成部６の画像処理部３１は、ＤＳＣ３０において得られた画像データに対して、明るさ補正、諧調補正、シャープネス補正および色補正等の各種の必要な画像処理を施した後、Ｂモード画像信号を表示制御部７に出力する。

プロセッサ１９のシーケンス制御部１４は、送信部３、受信部４および光源１３を制御することにより、超音波の送信タイミング、超音波エコーの受信動作の開始タイミング、光源１３からの光の出射タイミングおよび光音響波の受信動作の開始タイミングを制御する。本発明では、超音波画像を生成しながら、光音響波を受信することにより、挿入物１２の挿入深さをより早く検出することが可能である。実施の形態１における超音波の送信タイミング、超音波エコーの受信動作の開始タイミング、光源１３からの光の出射タイミングおよび光音響波の受信動作の開始タイミングについては、後に詳述する。

また、シーケンス制御部１４は、挿入深さ検出部９が挿入物１２の挿入深さを検出できるように、受信部４によるアレイトランスデューサ２を介した光音響波の受信動作の開始タイミングを挿入深さ検出部９に出力する。

プロセッサ１９の挿入深さ検出部９は、データ分離部５から出力された光音響波受信信号のデータに対して受信フォーカス処理を行い、光音響波の焦点が１つの走査ラインに絞り込まれた信号を生成する。さらに、挿入深さ検出部９は、１つの走査ラインに沿った光音響波受信信号のデータと、シーケンス制御部１４から出力された、光音響波の受信動作の開始タイミングとに基づいて挿入物１２の挿入深さを検出する。挿入深さ検出部９による挿入深さの具体的な検出方法については、後に詳述する。

ここで、挿入深さ検出部９は、光音響波に関する受信信号の強度が一定の値以上となる受信信号を検出した際に、光音響波発生部２１からの光音響波に対応する受信信号を検出したと判断し、挿入物１２を検知することができる。
また、挿入深さ検出部９は、検出した挿入物１２の挿入深さを、報知部１１および表示制御部７を介して表示部８に表示させる。この際に、例えば、図６に示すように、表示部８に表示された超音波画像Ｕにおいて、挿入物１２の光音響波発生部２１の位置にマーカＭを表示することができる。これにより、ユーザは、挿入物１２の挿入深さを視覚的に容易に把握することができる。

プロセッサ１９の深さ設定部１０は、挿入物１２の挿入深さに対して、限界深さを設定する。この際に、深さ設定部１０は、操作部１６を介してユーザから入力された深さを限界深さとして設定する。ここで、限界深さとは、挿入物１２の進行が禁止される限界の深さのことであり、例えば、プローブ１８が配置される被検体の体表から被検体の動脈に近接した位置までの距離を限界深さとして設定することができる。

プロセッサ１９の報知部１１は、挿入深さ検出部９により検出された挿入物１２の挿入深さが、深さ設定部１０により設定された限界深さよりも深くなった場合に、ユーザに対する報知を行う。例えば、報知部１１は、挿入物１２の挿入深さが限界深さよりも深い旨の警告表示を、表示制御部７を介して表示部８に表示することができる。この際に、報知部１１は、例えば、警告表示として、テキストメッセージおよび警告を表す画像を表示部８に表示することができる。

プロセッサ１９の装置制御部１５は、格納部１７等に予め記憶されているプログラムおよび操作部１６を介したユーザの操作に基づいて、超音波診断装置１Ａの各部の制御を行う。
プロセッサ１９の表示制御部７は、装置制御部１５の制御の下、超音波画像生成部６により生成された超音波画像、挿入深さ検出部９により検出された挿入物１２の挿入深さ等に所定の処理を施して、表示部８に表示可能な画像を生成する。

超音波診断装置１Ａの表示部８は、表示制御部７により生成された画像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）等のディスプレイ装置を含む。
超音波診断装置１Ａの操作部１６は、ユーザが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。

格納部１７は、超音波診断装置１Ａの動作プログラム等を格納するもので、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、送信部３、受信部４、データ分離部５、超音波画像生成部６、表示制御部７、挿入深さ検出部９、深さ設定部１０、報知部１１、シーケンス制御部１４および装置制御部１５を有するプロセッサ１９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、デジタル回路を用いて構成されてもよい。また、これらの送信部３、受信部４、データ分離部５、超音波画像生成部６、表示制御部７、挿入深さ検出部９、深さ設定部１０、報知部１１、シーケンス制御部１４および装置制御部１５を部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵに統合させて構成することもできる。

次に、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１Ａの動作について詳細に説明する。
まず、ステップＳ１において、深さ設定部１０は、操作部１６を介してユーザから入力された深さを限界深さとして設定する。この際に、例えばユーザは、体表から挿入物１２の進行が禁止される動脈等の禁止部位までの一般的な距離を、設定する深さとして入力することができる。また、例えばユーザは、被検体に対して過去に撮像した超音波画像等を確認することにより、設定する深さを入力することもできる。また、例えば、装置制御部１５は、表示部８に表示された超音波画像において、操作部１６を介してユーザから指定された位置を受け付けることができる。この場合に、ユーザは、表示部８に表示された超音波画像上の位置を、操作部１６を介して指定することにより、設定する深さを入力することができる。

続くステップＳ２〜ステップＳ５において、シーケンス制御部１４は、図８に概念的に示すように、超音波の送信タイミング、超音波エコーの受信タイミング、光源１３からの光の出射タイミングおよび光音響波の受信タイミングを制御する。

まず、ステップＳ２において、シーケンス制御部１４は、被検体に向けた、１つの走査ラインに沿った超音波の送信が、期間Ｐ１の間、アレイトランスデューサ２により行われるように送信部３を制御する。
被検体に対する超音波の送信が完了すると、ステップＳ３においてシーケンス制御部１４は、ステップＳ２において送信された超音波の走査ラインと同一の走査ラインに沿った超音波エコーの受信動作が、期間Ｐ２の間、アレイトランスデューサ２を介して行われるように受信部４を制御する。

ステップＳ３において超音波エコーの受信動作が完了すると、ステップＳ４においてシーケンス制御部１４は、挿入物１２に向けた光の照射が、期間Ｐ３の間、光源１３により行われるように光源１３を制御する。
挿入物１２に対する光源１３からの光の照射が完了すると、ステップＳ５においてシーケンス制御部１４は、ステップＳ２において送信された超音波と同一の走査ラインに沿った光音響波の受信動作が、期間Ｐ４の間、アレイトランスデューサ２を介して行われるように受信部４を制御する。このように、シーケンス制御部１４は、１つの走査ラインに沿った超音波エコーの受信が行われる毎に同一の走査ラインに沿った光音響波の受信が行われるように、送信部３、受信部４および光源１３を制御する。

ここで、超音波エコーの受信時間は、アレイトランスデューサ２から送信された超音波が被検体の検査部位に到達するまでの時間と、反射した超音波エコーがアレイトランスデューサ２に到達するまでの時間の和、すなわち、検査部位からアレイトランスデューサ２までの距離を超音波が往復する時間である。一方、光音響波の受信時間は、挿入物１２の光音響波発生部２１において発生した光音響波がアレイトランスデューサ２に到達する片道の時間であるため、光音響波の受信動作が行われる期間Ｐ４は、超音波エコーの受信動作が行われる期間Ｐ２の半分である。

続くステップＳ６において、挿入深さ検出部９は、ステップＳ５において受信された光音響波受信信号から挿入物１２が検知されたか否か、すなわち、挿入物１２の光音響波発生部２１が発した光音響波が検出されたか否かを判定する。挿入物１２が検知されていないとステップＳ６において判定された場合には、次の走査ラインに対してステップＳ２〜ステップＳ６の処理が行われる。このようにして、挿入深さ検出部９により挿入物１２が検知されるまで、各走査ラインに対してステップＳ２〜ステップＳ６の処理が順次行われ、挿入深さ検出部９により挿入物１２が検知されたとステップＳ６において判定された場合に、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、挿入深さ検出部９は、シーケンス制御部１４から出力された光音響波の受信タイミングと光音響波の検出信号に基づいて、挿入物１２の挿入深さを検出する。例えば、挿入深さ検出部９は、図９に概念的に示すように、アレイトランスデューサ２が光音響波の受信動作を開始した時点Ｔ１から、挿入物１２の光音響波発生部２１が発した光音響に対応する光音響波受信信号ＲＳを検出した時点Ｔ２、すなわち挿入物１２を検出した時点Ｔ２までの時間間隔Ｑ１に対して、光音響波の音速を乗じることにより、体表から挿入物１２の光音響波発生部２１までの距離すなわち挿入物１２の挿入深さを得ることができる。

ステップＳ７において挿入物１２の挿入深さが検出されると、報知部１１は、検出された挿入物１２の挿入深さがステップＳ１において設定された限界深さよりも深いか否かをステップＳ８において判定する。例えば、図１０に概念的に示すように、アレイトランスデューサ２が光音響波の受信動作を開始した時点Ｔ１から挿入物１２が検知された時点Ｔ２までの時間間隔Ｑ１が限界深さに対応する時間間隔Ｑ２よりも大きい場合に、報知部１１は、挿入物１２の挿入深さが限界深さよりも深いと判定する。これに対して、例えば、図示しないが、アレイトランスデューサ２が光音響波の受信動作を開始した時点Ｔ１から挿入物１２が検知された時点Ｔ２までの時間間隔Ｑ１が限界深さに対応する時間間隔Ｑ２以下である場合に、報知部１１は、挿入物１２の挿入深さが限界深さ以下であると判定する。

挿入物１２の挿入深さが限界深さ以下であると報知部１１により判定された場合には、次の走査ラインに対してステップＳ２〜ステップＳ７までの処理が行われることにより、挿入物１２の挿入深さが検出され、検出された挿入深さが限界深さよりも深いか否かが報知部１１により判定される。このように、ステップＳ７において検出された挿入物１２の挿入深さが限界深さ以下である間は、各走査ラインに対して、順次、ステップＳ２〜ステップＳ８の処理が繰り返される。

ステップＳ８において、挿入物１２の挿入深さが限界深さよりも深いと報知部１１により判定された場合に、ステップＳ９に進み、報知部１１によりユーザへの報知が行われる。
ステップＳ９においてユーザへの報知が行われると、ステップＳ７において検出される挿入物１２の挿入深さが限界深さ以下となるまでステップＳ２〜ステップＳ９が繰り返され、ユーザへの報知が続けられる。

以上のように、実施の形態１に係る超音波診断装置１Ａによれば、１つの走査ラインに沿った超音波エコーの受信が行われる毎に、光音響波により挿入物１２の挿入深さが検出され、検出された挿入深さが限界深さよりも深いか否かが判定され、さらに、検出された挿入深さが限界深さよりも深い場合に、ユーザへの報知が行われるため、挿入物１２の挿入深さを迅速に検出し、かつ、挿入物１２の進行が好ましくない禁止部位に挿入物１２が接近した際に、ユーザが即座に対処することができる。

なお、挿入深さ検出部９は、光音響受信信号の強度が一定の値以上となる受信信号を検出することにより、挿入物１２を検知しているが、実際には、受信部４により受信される光音響波受信信号にノイズが含まれていることが多く、このノイズは、挿入物１２に対する誤検知の要因となる。そのため、光音響波受信信号からノイズを除去することにより、挿入物１２に対する誤検知を防ぐことができる。例えば具体的に、挿入深さ検出部９は、光音響波発生部２１からの光音響波に対応する受信信号の強度と、ノイズに対応する受信信号の強度の差が一定の値、例えば、２０ｄＢ以上となった場合に、光音響波発生部２１からの光音響波に対応する受信信号を検出したと判断し、挿入物１２を検知することができる。

また、報知部１１は、挿入物１２の挿入深さが限界深さよりも深い旨の警告表示を、表示制御部７を介して表示部８に表示することができるが、本発明は、この態様に限定されない。例えば、図示しないが、表示部８に順次表示されている超音波画像をフリーズさせることにより、ユーザに対する報知を行うことができる。また、例えば、図示しないが、超音波診断装置１Ａに音声発生装置を設けた場合に、報知部１１は、ユーザへの報知を、音声等の警告音の発生により行うことができる。また、例えば、図示しないが、プローブ１８に振動を発生させる装置を設けた場合に、報知部１１は、プローブ１８をわずかに振動させることにより、ユーザへの報知を行うことができる。また、例えば、図示しないが、超音波診断装置１Ａの筐体等に警告灯を設置した場合には、報知部１１は、警告灯の点灯および点滅等によりユーザへの報知を行うことができる。

また、例えば、報知部１１は、挿入物１２の挿入深さが限界深さ以下である場合に図６に示すようなマーカＭの表示を消去または薄く表示しておき、挿入物１２の挿入深さが限界深さよりも深くなった場合に、表示部８にマーカＭを明確に表示させることにより、ユーザへの報知を行うことができる。

また、例えば、報知部１１は、挿入物１２の挿入深さと限界深さとの差に応じて表示部８に表示される挿入物１２の先端部分の色、すなわち、マーカＭの色を変更することができる。この際に、例えば、報知部１１は、挿入物１２の挿入深さと限界深さとの差が１０ｍｍ以上の場合にマーカＭの色を緑色に表示し、挿入物１２の挿入深さと限界深さとの差が１ｍｍより大きく１０ｍｍ未満の場合にマーカＭの色を黄色に表示し、挿入物１２の挿入深さと限界深さとの差が１ｍｍ以下の場合にマーカＭの色を赤色に表示することができる。

また、深さ設定部１０は、挿入物１２の進行が禁止される限界深さを設定しているが、挿入物１２が最終的に到達する目標の深さである目標深さを設定することもできる。例えば、深さ設定部１０は、ユーザが薬液を注入したい部位の深さおよび試料を採取したい部位の深さを目標深さとして設定することができる。また、この場合に、報知部１１は、例えば、挿入物１２が限界深さに到達した際にユーザに対する報知を行う代わりに、挿入物１２が目標深さに到達した際にユーザに対する報知を行うことができる。また、報知部１１は、挿入物１２が目標深さに到達した時点および挿入物１２が限界深さに到達した時点で、それぞれ、ユーザに対する報知を行うこともできる。この場合に、報知部１１は、例えば、挿入物１２が目標深さに到達した時点と、限界深さに到達した時点とで、マーカＭの色を変更して表示部８に表示する等、互いに異なる報知方法を用いて、ユーザへの報知を行うことができる。

実施の形態２
実施の形態１では、１つの走査ラインに沿った超音波の送受信を行う毎に、超音波を送受信した走査ラインと同一の走査ラインに沿った光音響波の受信を行っているが、複数の走査ラインに沿った超音波の送受信を行う毎に光音響波の受信を行うこともできる。
ここで、実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａは、実施の形態１に係る超音波診断装置１Ａと同一の構成を有している。

図１１に、実施の形態２に係る超音波診断装置１Ａの動作を表すフローチャートを示す。図１１に示す実施の形態２におけるフローチャートは、図７に示す実施の形態１におけるフローチャートにおいて、ステップＳ３の直後にステップＳ１０が加えられており、ステップＳ１〜ステップＳ３、ステップＳ４〜ステップＳ９は、実施の形態１と実施の形態２とにおいて互いに同一である。

実施の形態２における超音波診断装置１Ａの動作において、まず、ステップＳ１で挿入物１２に対する限界深さが設定される。
続くステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ１０、ステップＳ４およびステップＳ５において、シーケンス制御部１４は、図１２に概念的に示すように、超音波の送信タイミング、超音波エコーの受信タイミング、光源１３からの光の出射タイミングおよび光音響波の受信タイミングを制御する。

まず、ステップＳ２において、シーケンス制御部１４は、被検体に向けた、１つの走査ラインに沿った超音波の送信が、期間Ｐ１の間、アレイトランスデューサ２により行われるように送信部３を制御する。ステップＳ２における超音波の送信が完了すると、ステップＳ３において、シーケンス制御部１４は、ステップＳ２において送信された超音波の走査ラインと同一の走査ラインに沿った超音波エコーの受信動作が、期間Ｐ２の間、アレイトランスデューサ２を介して行われるように受信部４を制御する。

続くステップＳ１０において、装置制御部１５は、アレイトランスデューサ２によりＮ回の超音波の送受信が連続して行われたか否かを判定する。ここで、Ｎは２以上の自然数である。Ｎ回の超音波の送受信が連続して行われていないとステップＳ１０において判定された場合に、ステップＳ２に戻り、次の１つの走査ラインに沿って超音波の送信が行われ、続くステップＳ３において、超音波が送信された走査ラインと同一の走査ラインに沿って超音波エコーが受信される。このようにして、Ｎ回の超音波の送受信が連続して行われたと判定されるまで、複数の走査ラインに対して順次、ステップＳ２、ステップＳ３およびステップＳ１０の処理が繰り返される。

Ｎ回の超音波の送受信が連続して行われたとステップＳ１０において判定された場合には、ステップＳ４に進む。ステップＳ４において、シーケンス制御部１４は、光源１３を制御して、挿入物１２の光音響波発生部２１に向けた光の出射を行わせる。
続くステップＳ５において、シーケンス制御部１４は、ステップＳ３において最後に超音波エコーの受信動作が行われた走査ラインに沿った光音響波の受信動作がアレイトランスデューサ２を介して行われるように受信部４を制御する。

このようにして、超音波の送受信がＮ回行われる毎に光源１３による光の出射およびアレイトランスデューサ２を介した光音響波の受信動作が行われる。図１２に示す例では、Ｎ＝４であり、超音波の送信と超音波エコーの受信動作とが交互に４回行われた直後に、光源１３からの光の出射とアレイトランスデューサ２を介した光音響波の受信動作が行われている。

ステップＳ５における光音響波の受信動作が完了すると、ステップＳ６において挿入深さ検出部９は、挿入物１２が検知されたか否かを判定する。挿入物１２が検知されていないとステップＳ６において判定された場合には、ステップＳ２に戻り、被検体に向けた超音波の送信が行われる。この際に、アレイトランスデューサ２は、前回のステップＳ２において超音波の送信が行われ、前回のステップＳ３において最後に受信動作が行われた走査ラインの次の走査ライン、すなわち、ステップＳ５において光音響波の受信動作が行われた走査ラインの次の走査ラインに沿って超音波の送信を行う。続くステップＳ３では、直前のステップＳ２において超音波の送信が行われた走査ラインに沿って超音波エコーの受信動作がアレイトランスデューサ２を介して行われる。

ステップＳ３においてアレイトランスデューサ２を介した超音波エコーの受信動作が行われると、ステップＳ１０により、Ｎ回の超音波の送受信が連続して行われたか否かが判定される。Ｎ回の超音波の送受信が連続して行われたとステップＳ１０において判定されるまで、複数の走査ラインに対して順次、ステップＳ２、ステップＳ３およびステップＳ１０の処理が繰り返され、Ｎ回の超音波の送受信が連続して行われたとステップＳ１０において判定された場合に、ステップＳ４に進む。

続くステップＳ４およびステップＳ５において、光源１３からの光の出射およびアレイトランスデューサ２を介した光音響波の受信動作が行われ、ステップＳ６において挿入深さ検出部９は、挿入物１２が検知されたか否かを判定する。このように、挿入物１２が検知されたとステップＳ６において判定されるまで、ステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ１０、およびステップＳ４〜ステップＳ６が繰り返され、挿入物１２が検知されたとステップＳ６において判定された場合に、ステップＳ７に進む。

続くステップＳ７において、挿入深さ検出部９により、挿入物１２の挿入深さが検出されると、報知部１１により挿入物１２の挿入深さが限界深さより深いか否かがステップＳ８において判定される。ここで、挿入物１２の挿入深さが限界深さ以下であるとステップＳ８において判定された場合には、次の走査ラインに沿った超音波の送信がステップＳ２において行われ、同一の走査ラインに沿った超音波エコーの受信動作がステップＳ３において行われる。挿入物１２の挿入深さが限界深さより深いとステップＳ８において判定された場合には、ステップＳ９に進み、報知部１１によるユーザへの報知が行われる。

以上のように、本発明の実施の形態２の超音波診断装置１Ａによれば、複数の走査ラインに沿った超音波の送信および超音波エコーの受信動作が行われる毎に光音響波の受信動作が行われるため、１つの走査ラインに沿った超音波エコーの受信動作毎に光音響波の受信動作が行われる場合と比較して、超音波診断装置１Ａの計算に要する負荷を低減することができる。また、本発明の実施の形態２の超音波診断装置１Ａにおいては、１つの走査ラインに沿った超音波エコーの受信動作毎に光音響波の受信動作が行われる場合と比較して、単純に、光音響波の受信動作が少ないため、１フレームの超音波画像を形成するために要する時間を短縮することができる。そのため、これらの理由から、本発明の実施の形態２の超音波診断装置１Ａは、超音波画像の生成および挿入物１２の検知をより迅速に行うことができる。

なお、実施の形態２においては、複数の走査ラインに沿って超音波エコーの受信動作が行われる毎に１つの走査ラインに沿って光音響波の受信動作が行われるが、複数の走査ラインに沿って超音波エコーの受信動作が行われる毎に複数の走査ラインに沿って光音響波の受信動作を行うこともできる。例えば、図示しないが、Ｍ個の走査ラインに沿って超音波エコーの受信動作が行われる毎に、超音波エコーの受信動作が行われたＭ個の走査ラインに沿った光音響波の受信動作が行われるように、光源１３からの光の出射およびアレイトランスデューサ２を介した光音響波の受信動作を順次行うことができる。これにより、挿入物１２の検出精度を維持したまま、超音波画像の生成および挿入物１２の検知を迅速に行うことが可能である。

また、実施の形態２においては、光源１３により１回の光の出射が行われる毎に、アレイトランスデューサ２を介して１つの走査ラインに沿った光音響波の受信動作が行われるが、光音響波の受信動作において、いわゆる並列受信の技術を適用することにより、受信動作が行われる走査ラインの数を仮想的に増加させることができる。ここで、並列受信の技術とは、超音波の受信技術として一般的に知られている技術であり、１回の超音波の送信により得られる超音波エコーを複数の走査ラインに沿って一度に受信する技術である。この並列受信を光音響波の受信動作に適用すれば、例えば、Ｋ回の並列受信を行うことにより、１フレームの超音波画像を形成するために要する時間を維持したまま、光音響波の走査ラインの数を仮想的にＫ倍に増加させ、挿入深さ検出部９が挿入物１２を検知する精度を向上させることができる。

また、実施の形態２におけるステップＳ１０において装置制御部１５は、Ｎ回の超音波の送受信が連続して行われたか否かを判定しているが、この数Ｎは、予め格納部１７等に記録されて、都度、装置制御部１５により読み出されてもよく、操作部１６を介してユーザにより設定されてもよい。

実施の形態３
実施の形態１および実施の形態２においては、操作部１６を介してユーザが予め限界深さを入力し、深さ設定部１０により限界深さを設定しているが、挿入物１２の検知が行われる前に超音波画像を取得するプリスキャンを行い、画像解析に基づいて限界深さを設定することができる。

図１３に、実施の形態３の超音波診断装置１Ｂの構成を示す。図１３に示す超音波診断装置１Ｂは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１Ａと比較して、超音波画像生成部６に代えて超音波画像生成部３２を備えていること、画像解析部３３および深さ候補提示部３４をさらに備えていることを除いて同一の構成を有している。

実施の形態３の超音波診断装置１Ｂにおいて、データ分離部５に超音波画像生成部３２が接続されており、超音波画像生成部３２に、表示制御部７および画像解析部３３が接続されている。また、画像解析部３３に深さ候補提示部３４が接続されており、深さ候補提示部３４に、表示制御部７が接続されている。さらに、超音波画像生成部３２および画像解析部３３は、装置制御部１５に接続されている。
また、送信部３、受信部４、データ分離部５、表示制御部７、挿入深さ検出部９、深さ設定部１０、報知部１１、シーケンス制御部１４、装置制御部１５、超音波画像生成部３２、画像解析部３３および深さ候補提示部３４により、プロセッサ３５が構成されている。

図１４に、プロセッサ３５の超音波画像生成部３２の内部構成を示す。超音波画像生成部３２は、Ｂモード画像生成部３６とドプラ画像生成部３７を有しており、ドプラ画像生成部３７は、Ｂモード画像生成部３６に接続されている。
ここで、Ｂモード画像生成部３６は、図１および図５に示す実施の形態１における超音波画像生成部６と同一の構成を有しており、図示しないが、信号処理部２９、ＤＳＣ３０および画像処理部３１を有している。

また、超音波画像生成部３２のドプラ画像生成部３７は、例えば、カラードプラ法を用いてドプラ画像を生成する。ドプラ画像生成部３７は、図示しないが、超音波受信信号の周波数解析を行ってドプラ偏移周辺数を算出し、アレイトランスデューサ２に対する被検体の組織の相対的な移動速度の情報をドプラデータとして取得する。さらに、ドプラ画像生成部３７は、各組織におけるそれぞれのドプラデータを、その速度に対応する色情報に変換し、諧調処理等の各種の必要な画像処理を施して、カラードプラ画像信号すなわちドプラ画像を生成する。生成されたドプラ画像は、例えば、Ｂモード画像生成部３６により生成された超音波画像中の対応する組織に重畳されるように、超音波画像に合成される。

プロセッサ３５の画像解析部３３は、超音波画像生成部３２により生成された超音波画像に対して画像解析を行って、挿入物１２の進行が禁止される部位である禁止部位を検出する。例えば、画像解析部３３は、超音波画像生成部３２により生成されたドプラ画像を用いて血流を検出することにより、静脈および動脈等の血管を禁止部位として検出することができる。

プロセッサ３５の深さ候補提示部３４は、画像解析部３３により検出された禁止部位に基づいて、限界深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示する。例えば、深さ候補提示部３４は、複数の禁止部位を検出した場合に、それぞれの禁止部位が占める領域のうち最も浅い位置における深さと最も深い位置における深さを、それぞれ深さ候補として、これらの深さ候補を、表示制御部７を介して表示部８に表示することができる。

次に、図１５に示すフローチャートを用いて、実施の形態３における限界深さの設定動作について説明する。
まず、ステップＳ１１において、装置制御部１５は、プリスキャンを行うか否かの判定を行う。この際に、例えば、装置制御部１５は、操作部１６を介したユーザによる指示に応じてプリスキャンが行われるか否かの判定をすることができる。この際に、例えば、装置制御部１５は、プリスキャンを行うか否かを問う旨のメッセージを表示部８に表示し、ユーザが、このメッセージを参照して、プリスキャンを行う旨の指示またはプリスキャンを行わない旨の指示を、操作部１６を介して入力すると、装置制御部１５は、ユーザによる指示に応じて、プリスキャンを行うか否かの判定を行う。プリスキャンが行われない場合には、実施の形態１および実施の形態２と同様に、ステップＳ１２においてユーザにより限界深さが入力され、ステップＳ１６において深さ設定部１０により限界深さが設定される。

ステップＳ１１においてプリスキャンが行われると判定された場合に、ステップＳ１３に進み、超音波画像生成部３２により、ドプラ画像が合成された超音波画像が生成される。
ステップＳ１３において超音波画像が生成されると、ステップＳ１４において画像解析部３３は、ステップＳ１４において生成されたドプラ画像に対して画像解析を行って血流を検出することにより、超音波画像において禁止部位を検出する。

ステップＳ１４において禁止部位が検出されると、深さ候補提示部３４は、禁止部位に基づいて、限界深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示する。例えば、深さ候補提示部３４は、図１６に示すように、禁止部位Ａ１の占める領域のうち最も浅い位置を示す候補線ＣＬ１、禁止部位Ａ１の占める領域のうち最も深い位置を示す候補線ＣＬ２、禁止部位Ａ２の占める領域のうち最も浅い位置を示す候補線ＣＬ３および禁止部位Ａ２の占める領域のうち深い位置を示す候補線ＣＬ４を、超音波画像Ｕに重畳して表示することにより、限界深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示することができる。

ユーザは、深さ候補提示部３４により提示された複数の深さ候補から１つを選択することができる。このようにして、１つの深さ候補が選択されると、ステップＳ１６において、深さ設定部１０は、ユーザにより選択された深さ候補から限界深さを設定し、実施の形態３における限界深さの設定動作が終了する。

図１５に示すフローチャートに従った限界深さの設定動作が完了すると、挿入物１２の検知が行われる。この際に、超音波診断装置１Ｂは、例えば、図７に示す実施の形態１におけるステップＳ２〜ステップＳ９に従って、超音波の送信、超音波エコーの受信動作および光の出射および光音響波の受信動作を行い、挿入物１２を検知し、挿入物１２の挿入深さが限界深さより深い場合に、ユーザに対する報知を行う。

以上のように、実施の形態３の超音波診断装置１Ｂによれば、プリスキャンを行ってドプラ画像を取得し、このドプラ画像を解析することにより血流を検出し、限界深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示することができるため、限界深さを決定する際のユーザへの負担を軽減することができる。

なお、実施の形態３において、深さ設定部１０は、深さ候補提示部３４が提示した複数の深さ候補のうち、ユーザにより選択された深さ候補から、限界深さを設定しているが、ユーザが複数の深さ候補を参照しながら操作部１６を介して入力した深さを限界深さとして設定することもできる。これにより、深さ設定部１０は、例えば、ユーザがより適切であると判断した位置に基づいて限界深さを設定することができる。

実施の形態４
実施の形態３において、画像解析部３３は、ドプラ画像を解析することにより禁止部位を検出しているが、Ｂモード画像信号からなる超音波画像、いわゆるＢモード画像に対して画像解析を行うことにより禁止部位を検出することもできる。

実施の形態４の超音波診断装置１Ｂは、図１３に示す実施の形態３の超音波診断装置１Ｂと同一の構成を有している。
ここで、図１７に、実施の形態４における超音波診断装置１Ｂによる限界深さの設定動作を表すフローチャートを示す。図１７に示すフローチャートは、図１５に示す実施の形態３におけるステップＳ１３がステップＳ１７に置き換わったことを除いて、図１５に示すフローチャートと同一である。

まず、ステップＳ１１において、装置制御部１５は、プリスキャンを行うか否かを判断する。プリスキャンが行われないと判断された場合には、ステップＳ１２において操作部１６を介してユーザにより限界深さが入力され、ステップＳ１６においてユーザにより入力された深さから限界深さが設定される。ステップＳ１１においてプリスキャンが行われると判定された場合に、ステップＳ１７に進み、超音波画像生成部３２により、Ｂモード画像が生成される。

続くステップＳ１４において、画像解析部３３は、ステップＳ１７において生成された超音波画像に対して画像解析を行うことにより、超音波画像において禁止部位を検出する。例えば、画像解析部３３は、図１８に示すような、超音波画像において輝度が低く且つ連続した領域を禁止部位Ａ３として検出する。

ステップＳ１４において禁止部位が検出されると、深さ候補提示部３４は、禁止部位に基づいて、限界深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示する。例えば、深さ候補提示部３４は、図１８に示すように、禁止部位Ａ３の占める領域のうち最も浅い位置を示す候補線ＣＬ５と最も深い位置を示す候補線ＣＬ６を、超音波画像Ｕに重畳して表示することにより、限界深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示することができる。
ユーザは、深さ候補提示部３４により提示された複数の深さ候補から１つを選択することができる。

ユーザにより深さ候補が選択されると、深さ設定部１０は、ステップＳ１６においてユーザにより選択された深さ候補から限界深さを設定し、実施の形態４における限界深さの設定動作が終了する。

図１７に示すフローチャートに従った限界深さの設定動作が完了すると、挿入物１２の検知が行われる。この際に、超音波診断装置１Ｂは、例えば、図７に示す実施の形態１におけるステップＳ２〜ステップＳ９に従って、超音波の送信、超音波エコーの受信動作および光の出射および光音響波の受信動作を行い、挿入物１２を検知し、挿入物１２の挿入深さが限界深さより深い場合に、ユーザに対する報知を行う。

以上のように、実施の形態４の超音波診断装置１Ｂによれば、プリスキャンを行ってＢモード画像を取得し、この超音波画像に対して画像解析を行うことにより禁止部位を検出し、限界深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示することができるため、限界深さを決定する際のユーザへの負担を軽減することができる。

なお、実施の形態４の超音波診断装置１Ｂは、実施の形態３の超音波診断装置１Ｂと同一の構成を有しているが、実施の形態４においては、ドプラ画像を生成しないため、ドプラ画像生成部３７を有する超音波画像生成部３２の代わりに、図１および図５に示す実施の形態１における超音波画像生成部６を備えていてもよい。

また、実施の形態３では、ドプラ画像に対して画像解析を行うことにより禁止部位を検出し、実施の形態４では、Ｂモード画像に対して画像解析を行うことにより禁止部位を検出しているが、超音波診断装置１Ｂは、ドプラ画像に対する画像解析を行うかＢモード画像に対する画像解析を行うかを選択できるような動作に従ってプリスキャンを行うこともできる。

実施の形態５
実施の形態３および実施の形態４においては、超音波画像に対して画像解析を行った結果に基づいて限界深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示しているが、画像解析の結果に基づいて、限界深さを自動的に設定することもできる。

図１９に、実施の形態５の超音波診断装置１Ｃの構成を示す。実施の形態５の超音波診断装置１Ｃにおいて、画像解析部３３に、深さ設定部３８が接続されており、深さ設定部３８は、表示制御部７、報知部１１および装置制御部１５に接続されている。ここで、実施の形態５の超音波診断装置１Ｃは、図１３に示す実施の形態３の超音波診断装置１Ｂと比較して、深さ候補提示部３４を備えておらず、深さ設定部３８が画像解析部３３と接続されていることを除いて、同一の構成を有している。
また、送信部３、受信部４、データ分離部５、表示制御部７、挿入深さ検出部９、報知部１１、シーケンス制御部１４、装置制御部１５、超音波画像生成部３２、画像解析部３３および深さ設定部３８により、プロセッサ３９が構成されている。

プロセッサ３９の深さ設定部３８は、画像解析部３３が超音波画像に対する画像解析をすることにより検出した禁止部位に基づいて、限界深さを自動的に設定し、設定された限界深さをユーザに提示することができる。
例えば、超音波画像生成部３２がドプラ画像を生成した場合に、画像解析部３３は、ドプラ画像に対して画像解析を行うことにより血流を検出し、禁止部位を検出する。この際に、画像解析部３３は、血流の速さおよび血流の速さの時間変化から、検出された血流が動脈の血流か静脈の血流かを判断し、動脈を禁止部位として検出することができる。この場合に、深さ設定部３８は、例えば図２０に示すように、禁止部位Ａ２の占める領域のうち最も浅い位置における深さを限界深さとして設定することができる。この際に、深さ設定部３８は、図２０に示すように、限界深さを表す深さ設定線ＬＬ１を、超音波画像Ｕに重畳して表示部８に表示することができる。

また、例えば、超音波画像生成部３２が、Ｂモード画像を生成した場合に、画像解析部３３は、超音波画像に対して画像解析を行うことにより、禁止部位を検出する。この際に、画像解析部３３は、輝度が低く且つ連続した領域を禁止部位の領域として検出することができる。この場合に、深さ設定部３８は、例えば図２１に示すように、禁止部位Ａ３の占める領域のうち最も浅い領域における深さを限界深さとして設定することができる。この際に、深さ設定部３８は、図２１に示すように、限界深さを表す深さ設定線ＬＬ２を、超音波画像Ｕに重畳して表示部８に表示することができる。

なお、実施の形態３および実施の形態４と同様に、実施の形態５においても、限界深さの設定動作が完了すると、挿入物１２の検知が行われる。この際に、超音波診断装置１Ｃは、例えば、図７に示す実施の形態１におけるステップＳ２〜ステップＳ９に従って、超音波の送信、超音波エコーの受信動作および光の出射および光音響波の受信動作を行い、挿入物１２を検知し、挿入物１２の挿入深さが限界深さより深い場合に、ユーザに対する報知を行う。

実施の形態６
実施の形態１〜実施の形態５では、挿入物１２の検知が行われる前に設定された深さを、終始、限界深さとして使用しているが、実際の限界深さは、プローブ１８を被検体の体表に接触させる角度、プローブ１８を被検体に押し付ける強さ、心臓の拍動等により時々刻々と変化することがある。このような、臓器の動きに対応するため、挿入物１２の検知をしながら限界深さを更新することができる。

図２２に、実施の形態６の超音波診断装置１Ｄの構成を示す。図２２に示す実施の形態６の超音波診断装置１Ｄは、図１に示す実施の形態１の超音波診断装置１Ａと比較して、画像解析部３３、超音波画像更新部４０、深さ更新部４１をさらに備え、深さ設定部１０が深さ更新部４１に接続されていることを除いて、同一の構成を有している。また、実施の形態６における画像解析部３３は、図１３に示す実施の形態３における画像解析部３３と同一である。

実施の形態６の超音波診断装置１Ｄにおいて、超音波画像生成部６に超音波画像更新部４０が接続されており、超音波画像更新部４０に、表示制御部７と画像解析部３３が接続されている。また、超音波画像更新部４０に、画像解析部３３、深さ更新部４１および深さ設定部１０が順次接続されており、深さ設定部１０に、表示制御部７および報知部１１が接続されている。また、超音波画像更新部４０、深さ更新部４１および深さ設定部１０に、それぞれ、装置制御部１５が接続されている。
また、送信部３、受信部４、データ分離部５、超音波画像生成部６、表示制御部７、挿入深さ検出部９、報知部１１、シーケンス制御部１４、装置制御部１５、画像解析部３３、超音波画像更新部４０、深さ更新部４１および深さ設定部１０により、プロセッサ４２が構成されている。

プロセッサ４２の超音波画像更新部４０は、新たな走査ラインに沿った超音波エコーがアレイトランスデューサ２により受信される毎に、アレイトランスデューサ２から新たに出力された超音波受信信号を用いて、超音波画像生成部６により既に生成されている超音波画像を更新する。

プロセッサ４２の深さ更新部４１は、超音波画像更新部４０により超音波画像が更新される毎に、画像解析部３３により検出された禁止部位が占める領域に基づいて限界深さを更新する。深さ更新部４１により更新された限界深さは、深さ設定部１０を介して表示制御部７および報知部１１に出力される。

次に、図２３に示すフローチャートを用いて実施の形態６における超音波診断装置１Ｄの動作について説明する。図２３に示すフローチャートにおけるステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４〜ステップＳ９は、図７に示す実施の形態１におけるステップＳ２、ステップＳ３、ステップＳ４〜ステップＳ９と互いに同一である。

まず、ステップＳ１８において、シーケンス制御部１４は、送信部３および受信部４を制御してアレイトランスデューサ２から被検体に向けて超音波の送受信を行わせる。さらに、超音波エコーを受信したアレイトランスデューサ２から出力された超音波受信信号に対して、受信部４および超音波画像生成部６により所定の処理がなされ、超音波画像が取得される。

ステップＳ１８において超音波画像が取得されると、ステップＳ１９において、ユーザは、操作部１６を用いて、ステップＳ１８において取得された超音波画像上で禁止部位の指定を行う。さらに、操作部１６を介してユーザから限界深さが入力されると、深さ設定部１０は、ユーザから入力された深さを限界深さとして設定する。

続くステップＳ２において、シーケンス制御部１４は、被検体に向けた、１つの走査ラインに沿った超音波の送信が、図２４に概念的に示すように期間Ｐ１の間、アレイトランスデューサ２により行われるように送信部３を制御する。ステップＳ２における超音波の送信が完了すると、ステップＳ３においてシーケンス制御部１４は、ステップＳ２において送信された超音波の走査ラインと同一の走査ラインに沿った超音波エコーの受信動作が、期間Ｐ２の間、アレイトランスデューサ２を介して行われるように受信部４を制御する。

ステップＳ３における超音波エコーの受信動作が完了するとステップＳ２０に進み、超音波画像更新部４０は、ステップＳ３において得られた超音波受信信号を用いて超音波画像を更新する。例えば、超音波画像更新部４０は、図２４に概念的に示すように、超音波エコーの受信動作が完了した直後の時点Ｔ３において超音波画像を更新する。この際に、例えば、超音波画像更新部４０は、ステップＳ３で超音波エコーの受信動作が行われた走査ラインと同一の走査ラインに対応し且つ直前のフレームの超音波画像の生成に用いられた超音波受信信号を、新たに得られた超音波受信信号に置き換えることにより、超音波画像を更新する。

ステップＳ２０において超音波画像の更新が完了すると、画像解析部３３は、ステップＳ２１において更新された超音波画像に対して画像解析を行って、ステップＳ１９において操作部１６を介してユーザから指定された禁止部位を検出する。この際に、画像解析部３３は、例えば、いわゆるテンプレートマッチング、オプティカルフロー解析および特徴点マッチング等の公知の技術を用いて、ステップＳ１９においてユーザから指定された位置を検出することができる。

ステップＳ２１における画像解析が完了すると、ステップＳ２２において深さ更新部４１は、ステップＳ２０において更新された超音波画像において禁止部位が占める領域とステップＳ１９においてユーザから入力された限界深さから、更新された超音波画像における限界深さの算出および更新を行う。この際に、例えば、深さ更新部４１は、ステップＳ１９においてユーザにより指定された禁止部位がステップＳ１８において取得された超音波画像を占める領域のうち最も浅い位置における深さと、ステップＳ１９においてユーザにより入力された深さの位置の差を算出し、ステップＳ２０において更新された超音波画像において禁止部位が占める領域のうち最も浅い位置における深さから、算出した差を減ずることにより、限界深さを算出することができる。

続くステップＳ４において、シーケンス制御部１４は、図２４に概念的に示すように、挿入物１２に向けた光の照射が、期間Ｐ３の間、光源１３により行われるように光源１３を制御する。ステップＳ４における光の照射が完了すると、ステップＳ５においてシーケンス制御部１４は、ステップＳ２において送信された超音波と同一の走査ラインに沿った光音響波の受信動作が、期間Ｐ４の間、アレイトランスデューサ２を介して行われるように受信部４を制御する。

続くステップＳ６において挿入深さ検出部９は、ステップＳ５において挿入物１２が検知されたか否かを判定する。挿入物１２が検知されていないとステップＳ６において判定された場合に、ステップＳ２に戻り、アレイトランスデューサ２により次の走査ラインに沿った超音波が被検体に向けて送信され、続くステップＳ３において同一の走査ラインに沿った超音波エコーの受信動作が行われる。

ステップＳ３における超音波エコーの受信動作が完了すると、ステップＳ２０において、受信動作により新たに得られた超音波受信信号を用いて超音波画像が更新される。この際に、超音波画像更新部４０は、例えば、図２４に示すように、時点Ｔ３において超音波画像が更新された後、さらに１回の超音波の送受信が完了した直後の時点Ｔ４に再び超音波画像を更新する。このようにして、超音波画像更新部４０は、新たな１つの走査ラインに沿った超音波エコーが受信される毎に、超音波画像を更新する。

ステップＳ２０において超音波画像が更新されると、ステップＳ２１において更新された超音波画像に対して画像解析が行われ、ステップＳ２２において限界深さが更新される。続いて、ステップＳ４における光の出射、ステップＳ５における光音響波の受信動作が完了すると、ステップＳ５において挿入物１２が検知されたか否かの判定がステップＳ６において行われる。

ステップＳ５において挿入物１２が検知されたと、ステップＳ６において判定された場合に、ステップＳ７に進み、ステップＳ５において得られた光音響波受信信号から挿入物１２の挿入深さが検出される。
ステップＳ７において挿入物１２の挿入深さが検出されると、検出された深さがステップＳ２２において最後に更新された限界深さよりも深いか否かが報知部１１により判定される。ここで、ステップＳ７において検出された深さが限界深さ以下であると判定された場合に、ステップＳ２に戻り、ステップＳ７において検出された深さが限界深さよりも深いと判定された場合に、ステップＳ９に進み、ユーザへの報知が報知部１１により行われる。

以上のように、実施の形態６の超音波診断装置１Ｄによれば、新たな走査ラインに沿った超音波エコーが受信される毎に、超音波画像を更新し、さらに、限界深さを更新するため、実際の限界深さの位置が、プローブ１８を被検体の体表に接触させる角度、プローブ１８を被検体に押し付ける強さ、心臓の拍動等により時々刻々と変化しても、挿入物１２の進行が好ましくない部位に対して挿入物１２が接近した際に、ユーザが即座に対処することができる。

なお、実施の形態６における超音波診断装置１Ｄの動作では、ステップＳ１８において超音波画像を取得し、ステップＳ１９において操作部１６を介してユーザが限界深さに相当する位置の指定をすることにより、限界深さが設定されるが、ステップＳ１８およびステップＳ１９においてなされる処理を、実施の形態３〜実施の形態５に記載されている限界深さの設定動作に置き換えることができる。

実施の形態６におけるステップＳ１８およびステップＳ１９においてなされる処理を実施の形態３および実施の形態４における限界深さの設定動作に置き換える場合には、例えば、図示しないが、実施の形態６の超音波診断装置１Ｄに、深さ候補提示部３４を設け、超音波画像生成部６において生成された超音波画像に基づいて、複数の深さ候補が深さ候補提示部３４によりユーザに提示される。さらに、操作部１６を介してユーザが、複数の深さ候補のうち１つを選択することにより、限界深さが設定される。
実施の形態６におけるステップＳ１８およびステップＳ１９においてなされる処理を実施の形態５における限界深さの設定動作に置き換える場合には、例えば、超音波画像生成部６において生成された超音波画像に基づいて自動的に限界深さが設定される。

また、実施の形態６において、超音波画像更新部４０は、新たな１つの走査ラインに沿った超音波エコーがアレイトランスデューサ２により受信される毎に超音波画像を更新しているが、複数の走査ラインに沿った超音波エコーがアレイトランスデューサ２により受信される毎に超音波画像を更新することもできる。
これにより、超音波画像更新部４０が超音波画像を更新する頻度を減少させて、超音波診断装置１Ｄの計算負荷を軽減することができ、より迅速に挿入物１２の検知を行うことができる。

上記記載から、以下の付記項１に記載の超音波診断装置を把握することができる。
［付記項１］
アレイトランスデューサを有するプローブと、
前記アレイトランスデューサから被検体に向けて、複数の走査ラインに沿ってそれぞれ超音波ビームを送信する送信プロセッサと、
前記被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから得られる超音波受信信号を画像化して前記被検体の超音波画像を生成する超音波画像生成プロセッサと、
前記被検体内に挿入可能であり、且つ光音響波発生プロセッサを有する挿入物と、
前記挿入物の前記光音響波発生プロセッサに光を照射することにより前記光音響波発生プロセッサから光音響波を発生させる光源と、
前記アレイトランスデューサにより、定められた数の走査ラインに沿って超音波エコーの受信を行う毎に、前記アレイトランスデューサにより、前記光音響波の受信が行われるように、前記送信プロセッサおよび前記光源を制御するシーケンス制御プロセッサと、
前記アレイトランスデューサにより得られた光音響波受信信号に基づいて前記挿入物の挿入深さを検出する挿入深さ検出プロセッサと、
前記挿入深さ検出プロセッサにより検出された前記挿入物の挿入深さが定められた深さよりも深い場合に、ユーザへの報知を行う報知プロセッサと
を備えた超音波診断装置。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 超音波診断装置、２ アレイトランスデューサ、３ 送信部、４ 受信部、５ データ分離部、６，３２ 超音波画像生成部、７ 表示制御部、８ 表示部、９ 挿入深さ検出部、１０，３８ 深さ設定部、１１ 報知部、１２ 挿入物、１３ 光源、１４ シーケンス制御部、１５ 装置制御部、１６ 操作部、１７ 格納部、１８ プローブ、１９，３５，３９，４２ プロセッサ、２０ 導光部材、２１ 光音響波発生部、２２ レーザロッド、２３ フラッシュランプ、２４，２５ ミラー、２６ Ｑスイッチ、２７ 増幅部、２８ ＡＤ変換部、２９ 信号処理部、３０ ＤＳＣ、３１ 画像処理部、３３ 画像解析部、３４ 深さ候補提示部、３６ Ｂモード画像生成部、３７ ドプラ画像生成部、４０ 超音波画像更新部、４１ 深さ更新部、Ａ１，Ａ２，Ａ３ 禁止部位、ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４，ＣＬ５，ＣＬ６ 候補線、Ｅ，ＦＥ 先端部、ＬＬ１，ＬＬ２ 深さ設定線、Ｍ マーカ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 期間、Ｑ１，Ｑ２ 時間間隔、ＲＳ 光音響波受信信号、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ 時点、Ｕ 超音波画像。

Claims (18)

1. アレイトランスデューサを有するプローブと、
   前記アレイトランスデューサから被検体に向けて、複数の走査ラインに沿ってそれぞれ超音波ビームを送信する送信部と、
   前記被検体による超音波エコーを受信した前記アレイトランスデューサから得られる超音波受信信号を画像化して前記被検体の超音波画像を生成する超音波画像生成部と、
   前記被検体内に挿入可能であり、且つ光音響波発生部を有する挿入物と、
   前記挿入物の前記光音響波発生部に光を照射することにより前記光音響波発生部から光音響波を発生させる光源と、
   前記アレイトランスデューサにより、定められた数の走査ラインに沿って超音波エコーの受信を行う毎に、前記アレイトランスデューサにより、前記光音響波の受信が行われるように、前記送信部および前記光源を制御するシーケンス制御部と、
   前記アレイトランスデューサにより得られた光音響波受信信号に基づいて前記挿入物の挿入深さを検出する挿入深さ検出部と、
   前記挿入深さ検出部により検出された前記挿入物の挿入深さが定められた深さよりも深い場合に、ユーザへの報知を行う報知部と
   を備えた超音波診断装置。
2. 前記シーケンス制御部は、前記アレイトランスデューサにより、１つの走査ラインに沿った超音波エコーの受信毎に光音響波の受信がなされるように前記送信部および前記光源を制御する請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記シーケンス制御部は、前記アレイトランスデューサにより、複数の走査ラインに沿った超音波エコーの受信毎に光音響波の受信がなされるように前記送信部および前記光源を制御する請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記定められた深さを設定する深さ設定部をさらに備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
5. ユーザが入力操作を行うための操作部をさらに備え、
   前記深さ設定部は、前記操作部を介してユーザにより入力された深さを前記定められた深さとして設定する請求項４に記載の超音波診断装置。
6. 前記深さ設定部は、前記操作部を介してユーザにより指定された前記超音波画像上の位置における深さを前記定められた深さとして設定する請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記超音波画像に対して画像解析を行って、前記挿入物の進入が禁止される禁止部位を検出する画像解析部をさらに備える請求項４に記載の超音波診断装置。
8. ユーザが入力操作を行うための操作部と、
   前記画像解析部により検出された前記禁止部位に基づいて前記定められた深さに関する複数の深さ候補をユーザに提示する深さ候補提示部をさらに備え、
   前記深さ設定部は、前記複数の深さ候補のうち前記操作部を介してユーザにより選択された深さ候補から前記定められた深さを設定する請求項７に記載の超音波診断装置。
9. 前記深さ設定部は、前記画像解析部により検出された前記禁止部位が占める領域のうち、最も浅い位置における深さを前記定められた深さとして設定する請求項７に記載の超音波診断装置。
10. 定められた数の走査ラインに沿った超音波エコーが前記アレイトランスデューサにより受信される毎に超音波画像を更新する超音波画像更新部をさらに備え、
    前記画像解析部は、前記超音波画像更新部により更新された超音波画像に対して前記禁止部位を検出する請求項７または９に記載の超音波診断装置。
11. 前記超音波画像更新部により超音波画像が更新される毎に、前記画像解析部により検出された前記禁止部位が占める領域に基づいて前記定められた深さを更新する深さ更新部をさらに備える請求項１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記シーケンス制御部は、前記送信部を制御して、前記被検体に対してプリスキャンを行い、
    前記画像解析部は、前記プリスキャンにより得られる前記超音波画像に対して画像解析を行う設定される請求項７〜１１のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
13. 前記報知部は、警告音の発生および前記プローブの振動の少なくとも１つによりユーザへの前記報知を行う請求項１〜１２のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
14. 超音波画像を表示する表示部をさらに備え、
    前記報知部は、前記表示部における警告表示によりユーザへの前記報知を行う請求項１〜１２のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
15. 前記報知部は、前記警告表示として、前記挿入物の前記挿入深さと前記定められた深さとの差に応じて前記表示部に表示される前記挿入物の先端部の色を変更する請求項１４に記載の超音波診断装置。
16. 超音波画像を表示する表示部をさらに備え、
    前記報知部は、前記表示部における超音波画像のフリーズによりユーザへの前記報知を行う請求項１〜１２のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
17. 前記挿入物は、穿刺針、カテーテルまたは鉗子である請求項１〜１６のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
18. 被検体に向けて、複数の走査ラインに沿ってそれぞれ超音波ビームを送受信し、
    前記被検体内に挿入可能であり且つ光音響波発生部を有する挿入物に向けて光を出射し、
    前記出射した光が前記光音響波発生部に照射されることにより前記光音響波発生部から発生した光音響波を受信し、
    定められた数の走査ラインに沿って超音波エコーを受信する毎に前記光音響波を受信するように、前記超音波ビームの送受信、前記挿入物に向けた光の出射および前記光音響波の受信を制御し、
    受信した前記光音響波の信号に基づいて前記挿入物の挿入深さを検出し、
    検出された前記挿入物の挿入深さが定められた深さよりも深い場合に、ユーザへの報知を行う超音波診断装置の制御方法。