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公開番号2024023038
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-21
出願番号2022126576
出願日2022-08-08
発明の名称穿刺手技補助システム、穿刺補助画像生成装置及び穿刺補助画像生成方法
出願人学校法人立命館,学校法人関西医科大学
代理人個人,個人,個人
主分類A61B 8/14 20060101AFI20240214BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】穿刺手技を容易にする。
【解決手段】穿刺手技の補助に利用される穿刺手技補助システムであって、患者の超音波断層像を取得する超音波プローブ51と、穿刺手技に利用される穿刺器具40の位置及び姿勢を計測する計測装置20と、超音波断層像及び計測装置20による計測データに基づいて、穿刺の状態を示す補助画像データを生成し、当該補助画像データをディスプレイ32に表示させる穿刺補助画像生成装置10と、を備え、穿刺補助画像生成装置10は、計測データを用いて、穿刺器具40、超音波プローブ51の断層面、及び、患者体内の穿刺目標点の位置合わせし、位置合わせによって得られた穿刺器具40の穿刺針41、断層面、及び、穿刺目標点の位置関係を示し、超音波断層像に重畳する補助画像データを生成する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
穿刺手技の補助に利用される穿刺手技補助システムであって、
患者の超音波断層像を取得する超音波プローブと、
穿刺手技に利用される穿刺器具の位置及び姿勢を計測する計測装置と、
前記超音波断層像及び前記計測装置による計測データに基づいて、穿刺の状態を示す補助画像データを生成し、当該補助画像データをディスプレイに表示させる穿刺補助画像生成装置と、
を備え、
前記穿刺補助画像生成装置は、
前記計測データを用いて、前記穿刺器具、前記超音波プローブの断層面、及び、患者体内の穿刺目標点の位置合わせし、
前記位置合わせによって得られた前記穿刺器具の穿刺針、前記断層面、及び、前記穿刺目標点の位置関係を示し、前記超音波断層像に重畳する前記補助画像データを生成する、
穿刺手技補助システム。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記ディスプレイ及び周囲環境を撮像するカメラを有し、穿刺手技を行うユーザに装着される装着装置をさらに備え、
前記計測装置は、
前記超音波プローブ及び前記穿刺器具とともに、前記装着装置の位置及び姿勢を計測し、
前記穿刺補助画像生成装置は、
前記カメラで撮影した前記患者、前記穿刺器具及び前記超音波プローブを含む現実環境画像上の、前記計測装置における計測結果を考慮した位置に、前記補助画像データを重ねて表示する
請求項１に記載の穿刺手技補助システム。
【請求項３】
演算装置を備え、穿刺手技の補助に利用される補助画像データを生成する穿刺補助画像生成装置であって、
前記演算装置は、
計測装置から、患者の超音波断層像を取得する超音波プローブと、穿刺手技に利用される穿刺器具の位置及び姿勢を計測した計測データを受け付け、
前記計測データを用いて、前記穿刺器具、前記超音波プローブの断層面、及び、患者体内の穿刺目標点の位置合わせを実行し、
前記超音波プローブから超音波断層像を受け付け、
前記位置合わせによって得られた前記穿刺器具の穿刺針、前記断層面、及び、前記穿刺目標点の位置関係を示し、前記超音波断層像に重畳する前記補助画像データを生成するステップと、
前記超音波断層像が表示される表示装置に前記補助画像データを表示させるステップと、
を実行する穿刺補助画像生成装置。
【請求項４】
前記位置関係を表す情報は、前記穿刺針の先端、及び、前記断層面に位置する前記穿刺目標点との距離を示すガイド図形を含む
請求項３に記載の穿刺補助画像生成装置。
【請求項５】
前記ガイド図形は、前記穿刺針を軸として設けられる複数の錐体の、前記断層面を基準とする断面で表される
請求項４に記載の穿刺補助画像生成装置。
【請求項６】
前記複数の錐体は、
前記穿刺針の中心軸を中心軸とし、前記穿刺針の先端から第１の所定距離後方に頂点が位置し、前記穿刺針の先端が前記穿刺目標点に近接すると、前記断層面での断面が小さくなる第１の錐体と、
前記穿刺針の中心軸を中心軸とし、前記穿刺針の先端から第２の所定距離前方に頂点が位置し、前記穿刺針の先端が前記穿刺目標点に近接すると、前記断層面での断面が大きくなる第２の錐体と、
前記穿刺針の中心軸を中心軸とし、前記穿刺針の先端を頂点とし、前記第２の錐体よりも錐体側面の傾斜が緩やかで、前記穿刺針の先端が前記穿刺目標点を通過すると、前記断層面での断面が大きくなる第３の錐体とを含み、
前記位置関係を表す情報は、
前記穿刺針の先端と前記穿刺目標点との間が前記第２の所定距離以上であるとき、前記第１の錐体の第１の断面のみを含み、
前記穿刺針の先端と前記穿刺目標点との間が前記第２の所定距離未満であるとき、前記第１の断面内に、前記第２の錐体の第２の断面が含まれ、
前記穿刺針の先端が前記穿刺目標点に接触すると、前記第１の断面と前記第２の断面とを重なった状態で含み、
前記穿刺針の先端が前記穿刺目標点を通過すると、前記第２の断面内に、前記第１の断面が含まれるとともに、前記穿刺針の先端の挿入深さに応じて、前記第３の錐体の第３の断面が大きく表される
請求項５に記載の穿刺補助画像生成装置。
【請求項７】
前記複数の錐体は、円錐又は正角錐である
請求項６に記載の穿刺補助画像生成装置。
【請求項８】
前記ガイド図形は、前記穿刺目標点を頂点とし、穿刺針の先端を底面の中心とする底面とする錐体である
請求項４に記載の穿刺補助画像生成装置。
【請求項９】
前記錐体は、円錐又は正角錐である
請求項８に記載の穿刺補助画像生成装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、穿刺手技補助システム、穿刺補助画像生成装置及び穿刺補助画像生成方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、静脈注射や胸腔穿刺等の穿刺手技は、医師の熟練した技術が要求されてきた。例えば、穿刺手技において、穿刺の目標である血管及び穿刺針の先端の双方のサイズが小さく、加えて、血管及び体内に侵入した穿刺針も目視では視認することができないこともあり、非常に困難である。また、体内での穿刺針の状況等は、目視で容易に把握することができないため、若い医師による技術の習得も困難であった。より多くの医師によって容易かつ短時間で穿刺手技が可能となれば、患者の負担も軽減され、また、迅速に必要な処置を受けることができる。
【０００３】
非特許文献１には、事前に複数の超音波断層像から構築したポリゴンモデルを用いて、超音波プローブの位置及び姿勢を計測して、超音波断層像を重畳表示する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Technologies for Augmented Reality Systems: Realizing Ultrasound-Guided Needle Biopsies、Andrei State他6名、SIGGRAPH '96: Proceedings of the 23rd annual conference on Computer graphics and interactive techniques、1996年8月、439－446頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、穿刺手技の補助を実現する穿刺手技補助システム、穿刺補助画像生成装置及び穿刺補助画像生成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の穿刺手技補助システムは、穿刺手技の補助に利用される穿刺手技補助システムであって、患者の超音波断層像を取得する超音波プローブと、穿刺手技に利用される穿刺器具の位置及び姿勢を計測する計測装置と、前記超音波断層像及び前記計測装置による計測データに基づいて、穿刺の状態を示す補助画像データを生成し、当該補助画像データをディスプレイに表示させる穿刺補助画像生成装置と、を備え、前記穿刺補助画像生成装置は、前記計測データを用いて、前記穿刺器具、前記超音波プローブの断層面、及び、患者体内の穿刺目標点の位置合わせを実行するステップと、前記位置合わせによって得られた前記穿刺器具の穿刺針、前記断層面、及び、前記穿刺目標点の位置関係を示し、前記超音波断層像に重畳する前記補助画像データを生成するステップと、を実行する。
【０００７】
本開示の穿刺手技補助システム、穿刺補助画像生成装置及び穿刺補助画像生成方法を使用することにより、容易かつ短時間での穿刺手技を実現することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の穿刺手技補助システム、穿刺補助画像生成装置及び穿刺補助画像生成方法によれば、容易かつ短時間での穿刺手技を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
穿刺手技補助システムを示すブロック図である。
穿刺器具及び超音波プローブを利用する穿刺について説明する概略図である。
計測装置、装着装置、穿刺器具及び超音波プローブの位置関係を示す概略図である。
穿刺補助画像生成装置を示すブロック図である。
穿刺補助画像生成装置の入力装置について説明する概略図である。
穿刺器具と第１のデータを示す円錐について説明する概略図である。
穿刺器具と第１のデータについて説明する他の概略図である。
穿刺器具と第２のデータの生成に利用される第１の円錐について説明する概略図である。
穿刺器具と第２のデータの生成に利用される第２の円錐について説明する概略図である。
穿刺器具と第２のデータの生成に利用される第３の円錐について説明する概略図である。
穿刺針の先端と穿刺目標点との位置関係を説明する概略図である。
穿刺針の先端が穿刺目標点から遠い場合の超音波プローブ、穿刺針及び穿刺目標点の位置関係の一例を説明する概略図である。
図８Ａの場合の断層面、穿刺目標点及び第１の円錐の位置関係を説明する概略図である。
図８Ａの場合の補助画像データの一例である。
穿刺針の先端が穿刺目標点に近づいた場合の超音波プローブ、穿刺針及び穿刺目標点の位置関係の他の例を説明する概略図である。
図９Ａの場合の断層面、穿刺目標点、第１の円錐及び第２の円錐の位置関係を説明する概略図である。
図９Ａの場合の補助画像データの一例である。
穿刺針が断層面に垂直でない場合の補助画像データの一例である。
穿刺針の先端が穿刺目標点である場合の超音波プローブ、穿刺針及び穿刺目標点の位置関係の他の例を説明する概略図である。
図１０Ａの場合の断層面、穿刺目標点、第１の円錐及び第２の円錐の位置関係を説明する概略図である。
図１０Ａの場合の補助画像データの一例である。
穿刺針の先端が穿刺目標点を通過した後の超音波プローブ、穿刺針及び穿刺目標点の位置関係の他の例を説明する概略図である。
図１１Ａの場合の断層面、穿刺目標点、第１の円錐及び第２の円錐の位置関係を説明する概略図である。
図１１Ａの場合の補助画像データの一例である。
穿刺手技の補助画像の生成の処理を説明するフローチャートである。
図１２Ａの処理の一部を詳細に説明するフローチャートである。
位置姿勢データの生成の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して本開示に係る穿刺手技補助システム、穿刺補助画像生成装置及び穿刺補助画像生成方法について説明する。ここでは、穿刺手技補助システムは、医師による患者への穿刺手技の補助に利用することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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