本發(fā)明涉及用于支援超聲波引導(dǎo)下的血管穿刺的系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在醫(yī)療的各種場景使用向患者的體內(nèi)組織的穿刺，其中就有超聲波引導(dǎo)下的血管穿刺。在該血管穿刺中，醫(yī)生在目視利用超聲波診斷裝置取得的患者的血管剖面的超聲波圖像的同時在超聲波圖像上搜索期望的血管位置，使穿刺針的前端留置在該血管內(nèi)。此時，為了取得血管的超聲波圖像，通過超聲波探測器在其上方的皮膚按入一定程度，當此時的超聲波探測器的按壓力過大時，有時穿刺對象的血管被嚴重擠壓而難以穿刺。因此，醫(yī)生為了易于進行向血管的穿刺，必須調(diào)整超聲波探測器的按壓力以使血管的擠壓狀態(tài)保持在適當范圍，并將該調(diào)整后的狀態(tài)維持預(yù)定時間。然而，僅通過目視所取得的超聲波圖像無法明確地掌握血管的擠壓情形，難以判斷當前時間點的超聲波探測器的按入狀態(tài)對于該患者而言是否為易于進行血管穿刺的最佳狀態(tài)。

另外，專利文獻1中公開了在根據(jù)超聲波圖像將插管或者針向血管穿刺時，確定最佳的穿刺位置并將插管等自動插入到該血管位置的系統(tǒng)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻1：日本特表2008-539932號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在所述專利文獻1的系統(tǒng)中，根據(jù)血管的位置、大小、種類等參數(shù)確定適當?shù)拇┐涛恢?，在所述參?shù)并非適當范圍的血管位置不進行穿刺，搜尋其它適當位置來進行穿刺。因此，并非不改變血管位置而調(diào)整超聲波探測器的按壓力的技術(shù)，并且也無法提示是否已成為易于穿刺的血管狀態(tài)的信息。

本發(fā)明是著眼于這樣的問題而提出的，其目的在于提供一種在取得穿刺對象的血管的超聲波圖像時，提供與超聲波探測器的按入所致的該血管的擠壓狀態(tài)有關(guān)的信息，能夠使醫(yī)生或者機器人迅速且準確地進行血管穿刺的穿刺支援系統(tǒng)。

為了達成所述目的，本發(fā)明主要為一種系統(tǒng)，用于使用來自超聲波診斷裝置的超聲波圖像來支援血管穿刺，該超聲波診斷裝置通過使超聲波探測器接觸患者的皮膚而取得皮下的血管剖面的所述超聲波圖像，所述系統(tǒng)采用如下結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具備：血管徑檢測單元，檢測取得所述超聲波圖像時的血管徑；穿刺支援信息生成單元，通過比較由該血管徑檢測單元檢測出的當前的血管徑和預(yù)先存儲的標準的血管徑而生成穿刺支援信息，該穿刺支援信息用于根據(jù)所述超聲波探測器向所述皮膚的按壓所致的血管的擠壓狀態(tài)判斷能否穿刺；以及提示單元，提示所述穿刺支援信息。

根據(jù)本發(fā)明，生成用于根據(jù)超聲波探測器的按壓所致的血管的擠壓狀態(tài)判斷能否穿刺的穿刺支援信息，所以醫(yī)生通過在觀察拍攝有穿刺對象的血管的超聲波圖像的同時參照穿刺支援信息，能夠更可靠地掌握當前的超聲波探測器的按入狀態(tài)是否為易于穿刺的狀態(tài)，能夠更迅速且準確地進行血管穿刺。另外，在將本發(fā)明應(yīng)用到保持超聲波探測器而使之動作的穿刺支援機器人的情況下，通過根據(jù)穿刺支援信息進行穿刺支援機器人的動作控制，能夠?qū)⒊暡ㄌ綔y器向患者的皮膚的按入維持為易于穿刺的狀態(tài)，在該情況下也能夠更迅速且準確地進行血管穿刺。

附圖說明

圖1是第一實施方式所涉及的穿刺支援系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖2是第二實施方式所涉及的穿刺支援系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。

(符號說明)

10：穿刺支援系統(tǒng)；11：超聲波診斷裝置；12：穿刺支援信息生成裝置(穿刺支援信息生成單元)；15：超聲波探測器；18：血管徑檢測單元；19：監(jiān)視器(提示單元)；22：存儲部；25：血管壓縮率計算部；26：可穿刺率確定部；30：穿刺支援系統(tǒng)；33：穿刺支援機器人；36：探測器動作裝置；37：力傳感器；38：探測器動作控制裝置；42：判定單元；43：動作指令單元；b：血管；s：皮膚。

具體實施方式

以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式。

(第一實施方式)

圖1表示第一實施方式所涉及的穿刺支援系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)圖。在該圖中，本實施方式的穿刺支援系統(tǒng)10是在醫(yī)生進行超聲波引導(dǎo)下的血管穿刺時對醫(yī)生提供穿刺支援信息的系統(tǒng)，該穿刺支援信息是用于支援該穿刺的信息。

該穿刺支援系統(tǒng)10具備：超聲波診斷裝置11，用于取得包括作為穿刺對象的患者血管b的體內(nèi)部分的超聲波圖像；以及穿刺支援信息生成裝置12(穿刺支援信息生成單元)，根據(jù)所取得的血管b的超聲波圖像生成穿刺支援信息。

所述超聲波診斷裝置11具備：超聲波探測器15，接觸患者的皮膚s而發(fā)送超聲波脈沖及接收回波；圖像生成單元17，由來自超聲波探測器15的信號生成超聲波探測器15所接觸的皮膚s下的體內(nèi)部分的超聲波圖像；血管徑檢測單元18，根據(jù)由圖像生成單元17生成的超聲波圖像的圖像數(shù)據(jù)，測定在該圖像內(nèi)的預(yù)定位置映出的血管b的血管徑；以及監(jiān)視器19，作為對醫(yī)生等提示超聲波圖像和所述穿刺支援信息等的提示單元。

此外，圖像生成單元17以及血管徑檢測單元18應(yīng)用在公知的超聲波診斷裝置11中采用的構(gòu)造以及手法，并非本發(fā)明的本質(zhì)部分，所以在此省略這些結(jié)構(gòu)等的詳細說明。

所述穿刺支援信息生成裝置12包括：輸入部21，輸入患者的信息以及穿刺對象的血管種類等各種信息；存儲部22，存儲有各種數(shù)據(jù)；以及信息生成部23，根據(jù)存儲于存儲部22的數(shù)據(jù)及由所述血管徑檢測單元18檢測出的血管徑，通過運算等生成所述穿刺支援信息。

由該穿刺支援信息生成裝置12生成的穿刺支援信息是用于根據(jù)超聲波探測器15向皮膚s的按壓所致的血管b的擠壓狀態(tài)判斷能否穿刺的信息。在本實施方式中，作為該穿刺支援信息而求出：血管壓縮率，該血管壓縮率表示取得超聲波圖像時即當前的血管徑相對未用超聲波探測器15按壓的狀態(tài)下的標準的血管徑(以下稱為“標準血管徑”)的比值；和可穿刺率，該可穿刺率表示超聲波探測器15的按入所致的當前的血管b的變形狀態(tài)下的穿刺的容易度。

所述存儲部22中存儲有所述標準血管徑的各種數(shù)據(jù)和表示所述可穿刺率相對于所述血管壓縮率的關(guān)系的關(guān)系數(shù)據(jù)。在此，根據(jù)醫(yī)生等的知識以及預(yù)先取得的臨床數(shù)據(jù)等，按年齡(或者成人兒童)、按穿刺對象的血管種類(例如中心靜脈、頸內(nèi)靜脈、鎖骨下靜脈、大腿的靜脈等)、按血壓(最低血壓)的大小而設(shè)定有所述標準血管徑。另外，根據(jù)醫(yī)生等的知識以及預(yù)先取得的臨床數(shù)據(jù)等，以使所述血管壓縮率和所述可穿刺率成為一對一的關(guān)系的方式將所述關(guān)系數(shù)據(jù)設(shè)定為公式或者表格。

所述信息處理部23具備：血管壓縮率計算部25，根據(jù)由所述血管徑檢測單元18檢測出的當前的血管徑求出所述血管壓縮率；以及可穿刺率確定部26，根據(jù)存儲于存儲部22的所述關(guān)系數(shù)據(jù)，根據(jù)由血管壓縮率計算部25計算出的所述血管壓縮率導(dǎo)出取得超聲波圖像時的所述可穿刺率。

在所述血管壓縮率計算部25中，根據(jù)從輸入部21輸入的各種信息即患者的信息(年齡、血壓等)以及穿刺對象的血管類別的信息，從存儲部22抽出與這些信息符合的標準血管徑，將由血管徑檢測單元18檢測出的當前的血管徑除以所抽出的標準血管徑，從而求出其值來作為血管壓縮率。

在所述可穿刺率確定部26中，從存儲部22抽出與由血管壓縮率計算部25求出的血管壓縮率對應(yīng)的可穿刺率，從而確定可穿刺率，該可穿刺率表示取得現(xiàn)狀的超聲波圖像時的血管b的擠壓情形下的穿刺的容易度。

將如以上所述求出的血管壓縮率以及可穿刺率作為所述穿刺支援信息，與當前的超聲波圖像一起顯示于監(jiān)視器19，醫(yī)生能夠視覺辨認。此外，作為穿刺支援信息，監(jiān)視器19中也可以僅提示血管壓縮率或者可穿刺率中的某一方，如果僅提示血管壓縮率，則還能夠省略與導(dǎo)出可穿刺率有關(guān)的上述各種結(jié)構(gòu)。

因此，根據(jù)這樣的第一實施方式，醫(yī)生能夠在觀察超聲波圖像的同時利用穿刺支援信息定量地掌握血管b的擠壓狀態(tài)和穿刺的容易度，根據(jù)該穿刺支援信息，在如難以穿刺的狀態(tài)的情況下，醫(yī)生能夠快速判斷要延緩超聲波探測器15向患者的按入等，能夠迅速且可靠地支援血管穿刺。

此外，也可以對可穿刺率設(shè)置閾值，在小于該閾值的可穿刺率時，通過聲音、圖像等發(fā)出警告。

另外，也可以在超聲波探測器15設(shè)置能夠檢測按入患者的皮膚s時的按壓力的大小的力傳感器，將由該力傳感器檢測出的力的大小與血管壓縮率、可穿刺率關(guān)聯(lián)起來，經(jīng)由監(jiān)視器19提示給醫(yī)生等。

接下來，說明本發(fā)明的其它實施方式。此外，在以下的說明中，設(shè)為對與所述第一實施方式相同或者等同的結(jié)構(gòu)部分附加同一符號，并省略或者簡化說明。

(第二實施方式)

如圖2所示，本實施方式所涉及的穿刺支援系統(tǒng)30的特征在于，相對于所述第一實施方式的結(jié)構(gòu)，其具備根據(jù)由超聲波診斷裝置11取得的超聲波圖像使穿刺針n動作而對血管b內(nèi)的目標進行穿刺的穿刺支援機器人33，利用該穿刺支援機器人33，根據(jù)所述穿刺支援信息控制超聲波探測器15向患者的皮膚s的按入狀態(tài)，從而能夠?qū)⒊暡ㄌ綔y器15的位置以及姿勢維持為易于進行穿刺。

所述穿刺支援機器人33為如下所述的手持型的機器人：分別保持超聲波探測器15以及穿刺針n，醫(yī)生為了取得超聲波圖像能夠手動地進行超聲波探測器15的移動，另一方面，能夠自動地進行超聲波探測器15針對患者的皮膚s的按入狀態(tài)的調(diào)整以及穿刺針n的移動。

該穿刺支援機器人33具備：探測器保持器35，保持超聲波探測器15；探測器動作裝置36，使探測器保持器35在預(yù)定的方向上移動；力傳感器37，安裝于探測器保持器35，能夠檢測超聲波探測器15按入患者的皮膚s時的按壓力；探測器動作控制裝置38，控制探測器動作裝置36的動作；穿刺針動作裝置39，與探測器保持器35一體地設(shè)置，并且保持穿刺針n而進行動作；以及穿刺針動作控制裝置40，控制穿刺針動作裝置39的動作。

所述探測器動作裝置36由圖示省略的各種馬達、鏈桿等各種部件、構(gòu)造構(gòu)成，以使保持于探測器保持器35的超聲波探測器15在相對患者的皮膚s離開或接近的方向上移動，能夠以期望的位置以及姿勢維持超聲波探測器15。

所述探測器動作控制裝置38根據(jù)由所述穿刺支援信息生成裝置12生成的穿刺支援信息控制超聲波探測器15的按壓患者皮膚s的方向的移動，以適當?shù)鼐S持超聲波探測器15對患者的皮膚s的按壓力。

該探測器動作控制裝置38具備：判定單元42，根據(jù)所述穿刺支援信息判定對于超聲波探測器15進行穿刺是否為適當?shù)陌磯籂顟B(tài)；以及動作指令單元43，根據(jù)判定單元42中的判定向探測器動作裝置26發(fā)出動作指令。

在所述判定單元42中，在當前的超聲波探測器15的按入狀態(tài)下的所述可穿刺率是預(yù)先設(shè)定的閾值以上的情況下，判定為是適當?shù)陌磯籂顟B(tài)，另一方面，在所述可穿刺率小于所述閾值的情況下，判定為并非適當?shù)陌磯籂顟B(tài)。另外，此處的判定既可以使用血管壓縮率，也可以根據(jù)該血管壓縮率是預(yù)先設(shè)定的閾值以上還是小于預(yù)先設(shè)定的閾值來判定是否為適當?shù)陌磯籂顟B(tài)。

在所述動作指令單元43中，在由判定單元42判定為是適當?shù)陌磯籂顟B(tài)的情況下，向探測器動作裝置36發(fā)出動作指令，以維持此時由力傳感器37檢測出的按壓力。另一方面，在由判定單元42判定為并非適當?shù)陌磯籂顟B(tài)的情況下，因為已經(jīng)為超聲波探測器15向皮膚s的按入強、血管被擠壓成難以穿刺的程度的狀態(tài)，所以向探測器動作裝置36發(fā)出動作指令，以使超聲波探測器15在遠離皮膚的方向上移動，直到由判定單元42判定為適當?shù)陌磯籂顟B(tài)為止。

所述穿刺針動作裝置39以及所述穿刺針動作控制裝置40除了本發(fā)明者已經(jīng)提出的專利第5531239號公報的結(jié)構(gòu)以及作用以外，還能夠采用其它公知的構(gòu)造、手法等，并非本發(fā)明的本質(zhì)部分，所以在此省略詳細的說明。

在本實施方式的穿刺支援系統(tǒng)30中，醫(yī)生用手把持探測器保持器35，在使超聲波探測器15接觸到患者的皮膚s的同時利用自己的手在預(yù)定范圍內(nèi)移動，從而搜索要進行穿刺的血管b，在觀察監(jiān)視器19的同時，在想要進行穿刺的部位出現(xiàn)在超聲波圖像上時停止超聲波探測器15的移動。關(guān)于此時的超聲波探測器15向皮膚s的按入狀態(tài)，通過穿刺支援信息生成裝置12生成穿刺支援信息。然后，在根據(jù)該穿刺支援信息由判定單元42判定為成為易于穿刺的血管b的狀態(tài)時，鎖定探測器動作裝置36的動作，維持此時的超聲波探測器15的位置以及姿勢。然后，利用穿刺針動作裝置39使穿刺針n動作，進行向血管b內(nèi)的目標的穿刺。另一方面，在由判定單元42判定為未成為易于穿刺的血管的狀態(tài)時，探測器動作裝置36動作，以使超聲波探測器15在成為適當?shù)陌磯籂顟B(tài)之前在遠離患者的皮膚s的方向上移動。

此外，作為穿刺支援機器人33，還能夠采用省略所述穿刺針動作裝置39以及所述穿刺針動作控制裝置40而僅具有能夠進行超聲波探測器15的保持以及移動以使得成為適當?shù)陌磯籂顟B(tài)的功能的機器人。

另外，在所述第一以及第二實施方式中，使超聲波診斷裝置11和穿刺支援信息生成裝置12為獨立的裝置結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不限于此，還能夠?qū)⒋┐讨г畔⑸裳b置12的上述各種結(jié)構(gòu)的一部分或者全部嵌入到超聲波診斷裝置11。

另外，本發(fā)明中的裝置各部的結(jié)構(gòu)不限定于圖示結(jié)構(gòu)例，只要起到實質(zhì)上相同的作用，就能夠進行各種變更。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的穿刺支援系統(tǒng)能夠用作如下的系統(tǒng)：當醫(yī)生在超聲波引導(dǎo)下進行血管穿刺時支援醫(yī)生，以使超聲波探測器的按入狀態(tài)適當。