CN114617571A - 超声波诊断装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及超声波诊断装置。在显示器(16)设置有相机(24)。通过相机图像的解析，运算被检者的代表坐标(S12)。显示器(16)的朝向被控制，以使得代表坐标进入相机图像中的目标区域内(S18)。基于相机图像，也可以控制显示器(16)的位置以及姿势，以使得不产生照明拍进(S20)。

Description

超声波诊断装置

技术领域

本公开涉及超声波诊断装置，特别是涉及显示器的朝向的控制。

背景技术

超声波诊断装置是基于通过对被检者(生物体)发送超声波并接收来自被检者的内部的反射波而得到的接收信号来形成超声波图像的医用装置。作为超声波诊断装置，各种超声波诊断装置被实用化。其中，对手推车式的超声波诊断装置进行说明。通过超声波诊断装置主体经由升降机构支承操作面板(operation panel)。在设置于操作面板的里侧的台座上设置有支承机构，由支承机构保持显示器。支承机构是多关节机构。根据需要，通过检查者(用户)将显示器的位置以及姿势变更为喜欢的位置以及姿势。

在文献1(日本特开2007-21088号公报)中，公开了在预先设定的位置具备自动地定位显示器的功能的超声波诊断装置。

检查者的头部的位置在超声波检查的过程中即在探针操作的过程中会随时变化。为了容易观察显示器所显示的超声波图像，有时希望调整显示器的朝向，但在探针操作中由检查者改变显示器的朝向通常是困难的。作为其理由，可列举出手无法够到显示器、想要从探针以及操作面板的操作的需求中尽可能缩短双手被占用的检查时间等。

发明内容

本公开的目的在于，辅助检查者对超声波图像的观察。或者，本公开的目的在于，无论检查者的头部的位置如何，都能容易观察超声波图像。

本公开所涉及的超声波诊断装置的特征在于，包括：显示器，显示超声波图像；相机，从所述显示器或者其附近拍摄包括检查者的前方空间，生成相机图像；支承机构，是支承所述显示器的机构，具备变更所述显示器的位置以及姿势中的至少一方的驱动源；以及控制器，基于所述相机图像所包括的检查者像来控制所述驱动源。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的超声波诊断装置的框图。

图2是表示实施方式所涉及的超声波诊断装置的侧视图。

图3是表示实施方式所涉及的控制算法的图。

图4是表示追随控制的一例的图。

图5是表示追随控制方法的图。

图6是表示照明像的拍进的图。

图7是表示回避照明像的拍进的图。

图8是表示拍进回避方法的图。

图9是表示追随控制以及回避控制的图。

具体实施方式

以下，基于附图，对实施方式进行说明。

(1)实施方式的概要

实施方式所涉及的超声波诊断装置具有显示器、相机、支承机构以及控制部。在显示器显示有超声波图像。相机从显示器或者其附近拍摄包括检查者的前方空间，生成相机图像。支承机构是支承显示器的机构，具备变更显示器的位置以及姿势中的至少一方的驱动源。控制部基于相机图像所包括的检查者像来控制驱动源。控制部也可以称为控制器。

根据上述结构，根据前方空间内的检查者的位置等，自动地变更显示器的位置以及姿势中的至少一方。例如，适应性地变更显示器的朝向，以使得朝向检查者的头部(或者面部)。由此，能够实现超声波图像的观察上的方便。

在检查者的双手被占用而无法手动地变更显示器的朝向的情况下，在未保持探针的手无法到达显示器的情况下，在为了缩短检查时间而不存在进行显示器的朝向的调整的时间上的富余的情况下等，上述结构有效地发挥功能。

在实施方式中，相机被固定于显示器。相机的摄影视野与显示器的观察视野重合。根据该结构，显示器与相机被一体化，因此，显示器与检查者之间的空间关系被拍进相机图像内的检查者像的位置。也可以将相机埋设于显示器，也可以将相机外置地固定于显示器。无论如何，相机与显示器的空间关系都被固定，拍摄显示器前方的空间。摄影视野相当于能够进行图像化的范围，观察视野相当于能够进行观察的范围。实际上，适于图像诊断的观察视野并不那么大。

在实施方式中，控制部对相机图像中的检查者像的代表位置进行运算，并基于代表位置来变更显示器的位置以及姿势中的至少一方。作为代表位置，可列举出头部像内的特定的位置、面部像内的特定的位置、两个眼睛的位置、两个眼睛的中间位置等。

在实施方式中，代表位置根据检查者像中的头部像来运算。控制部变更显示器的位置以及姿势中的至少一方，以使得代表位置与相机图像中的目标位置一致或者接近。根据该结构，能够使显示器的画面持续朝向检查者的头部或者面部。目标位置可以是点，也可以是线，也可以是区域。

在实施方式中，控制部基于相机图像判定检查者是否朝向显示器一方，在检查者朝向显示器一方的情况下进行驱动源的控制。根据该结构，能够回避显示器的位置或者姿势的无用的变更。在冻结中、探针从生物体表面离开的状况下，也可以自动地停止驱动源的控制。

在实施方式中，控制部根据所指定的响应条件，确定变更显示器的位置以及姿势中的至少一方时的运动速度。无论显示器的位置、姿势的变化过快还是过慢，都会对检查者施加应力。根据上述结构，能够消除或者缓和这种应力。

在实施方式中，控制部基于相机图像所包括的照明像来判定向显示器的显示画面的照明拍进，在判定了照明拍进的情况下，通过变更显示器的位置以及姿势中的至少一方来减轻或者消除照明拍进。根据该结构，能够消除或者减轻由照明拍进引起的问题(图像观察困难性)。

在实施方式中，控制部在照明像的轮廓或者代表坐标进入相机图像内的判定区域的情况下判定照明拍进，控制部变更显示器的位置以及姿势中的至少一方，以使得照明像的轮廓或者代表坐标从判定区域脱离。在该情况下，例如，也可以同时变更显示器的高度和倾斜角。

实施方式所涉及的超声波诊断装置具备使显示器持续朝向检查者的方向的追随控制、以及自动地回避或者减轻照明拍进的回避控制。它们基本上相互独立，但也可以将它们组合来执行。均是以相机图像为基础来辅助检查者的技术。

(2)实施方式的详细

在图1中，作为框图示出了实施方式所涉及的超声波诊断装置的结构例。超声波诊断装置是设置于医院等医疗机构的医用装置。在超声波诊断装置中，对被检者(生物体)发送超声波，接收来自被检者的内部的反射波，基于由此得到的信息形成有表示被检者内的组织的超声波图像。实施方式所涉及的超声波诊断装置是手推车式的超声波诊断装置。

超声波诊断装置具有主体(超声波诊断装置主体)10。探针(超声波探针)12能够装卸地连接于主体10。通过主体10，经由升降机构支承操作面板14。在操作面板14的里侧设置有台座，在该台座上搭载有支承机构18。支承机构18如后述那样是多关节机构。支承机构18保持显示器16。显示器16是平板显示器，具体而言，由LCD、有机EL显示器件等构成。

支承机构18作为驱动源20具备多个马达(或者多个致动器)。支承机构18中的各可动部分由各马达驱动。从驱动器组22向多个马达并行地供给多个驱动信号。驱动器组22设置于支承机构18的外部或者设置于其内部。驱动器组22也可以设置于主体10内。

操作面板14是具有多个开关、多个按钮、轨迹球、键盘等的输入器件。在超声波检查时，通常用检查者的一只手保持探针12，用检查者的另一只手操作操作面板14。

在显示器16的上部固定配置有相机24，在本实施方式中被埋设。如后面说明的那样，由相机24拍摄存在于显示器16的前方的空间(包括检查者的空间)，以作为动态图像。显示器16的观察视野与相机24的摄影视野重叠。观察视野是能够进行显示器16的观察的空间范围，摄影视野是能够进行拍摄的空间范围。观察视野实际上是能够进行图像诊断的范围，这是一般不那么宽的范围。相机24是黑白相机或者彩色相机。也可以设置有多台相机。也可以在显示器16的外侧固定地配置有相机24。

探针12由探针头、电缆以及连接器构成。在探针头内设置有包含排列成直线状或者圆弧状的多个振动元件(transducer elements)的振动元件阵列。从振动元件阵列向被检体内发送超声波，通过振动元件阵列接收来自被检体内的反射波。更详细而言，通过振动元件阵列，形成超声波波束(发送波束以及接收波束)，通过该电子扫描，形成扫描面(波束扫描面)。作为电子扫描方式，已知有电子扇形扫描方式、电子线性扫描方式等。探针头是主要部分，是由检查者保持的部分。也可以设置有二维振动元件阵列来代替一维振动元件阵列。

发送接收部(transmission/reception unit)26是作为发送波束形成器以及接收波束形成器发挥功能的电子电路。在发送时，从发送接收部26对振动元件阵列并行地供给多个发送信号。由此形成发送波束。在接收时，若在振动元件阵列中接收来自生物体内的反射波，则从振动元件阵列向发送接收部26输出多个接收信号。在发送接收部26中，通过针对多个接收信号的调相加法运算(phase alignment and summing(延迟加法运算delay andsumming))生成接收波束数据。通常，通过超声波波束的1次扫描，构成一个接收帧数据。一个接收帧数据由在电子扫描方向上排列的多个接收波束数据构成。一个接收波束数据由在深度方向上排列的多个回波数据构成。反复进行超声波波束的电子扫描，由此反复生成多个接收帧数据。这些接收帧数据构成接收帧数据串。

图像形成部32基于接收帧数据串生成断层图像数据串。具体而言，图像形成部32具有数字扫描转换器(DSC)。DSC是具有坐标变换功能、像素插值功能、帧率变换功能等的专用处理器。在图示的结构例中，从图像形成部32向控制部30发送断层图像数据串。

控制部30由执行程序的处理器构成。具体而言由CPU构成。控制部30除了控制构成超声波诊断装置的各结构要素的动作的功能以外，还具备图像处理功能、显示处理功能等。实施方式所涉及的控制部30在超声波检查过程中同时或者选择性地执行追随控制以及回避控制。追随控制是将显示器16的画面持续朝向检查者的面部的控制。回避控制是在从检查者观察时不在显示器16的画面内拍进照明的控制。实际上，通过驱动源20的动作的控制，将显示器的位置以及姿势最佳化。

从相机24向控制部30发送相机图像数据。从控制部30向显示器16发送超声波图像数据。在显示器16上显示超声波图像。根据需要，也可以在显示器16上显示由相机24取得的相机图像。

在图2中，示出了超声波诊断装置的外观。主体10具有箱状的形态，在其下部设置有四个脚轮。在主体10与操作面板14之间设置有升降机构33。经由升降机构33由主体10支承操作面板14。在操作面板14的里侧设置有台座34，在该台座34上设置有支承机构18。

支承机构18是作为多关节机构的臂机构，其具备作为驱动源的多个马达。由支承机构18保持显示器16。通过支承机构18的形态等的变更，变更显示器16的位置以及姿势。

在图示的结构例中，支承机构18具有第一臂36、第二臂38、第三臂40、第四臂42、倾斜机构44等。第一臂36相对于台座34进行旋转运动。第二臂38具有平行连杆，相对于第一臂36进行倾斜运动。第二臂38的上端部与第三臂40的基端部连结。第三臂40相对于第二臂38进行旋转运动。第三臂40也具备平行连杆，相对于第二臂38进行倾斜运动。第四臂42相对于第三臂进行旋转运动。倾斜机构44使显示器16绕水平旋转轴旋转运动。图示的支承机构18只不过是一例。作为支承机构18，能够采用自动地运动的多种机构。

显示器16的前侧是画面。在显示器16的上部中央埋设有相机24。显示器16的观察视野46与相机24的摄影视野48重叠。通过相机图像，能够确定显示器16与检查者之间的空间关系。此外，通过解析相机图像，能够确定检查者的位置，特别是检查者的头部的位置。另外，观察视野46和摄影视野48即使从上方观察它们也重叠，特别是它们的中心轴一致。

图3示出控制算法。在S10中，判定是否执行追随控制和/或回避控制。也可以由用户选择要执行的控制模式。只要进行超声波的发送接收，也可以执行追随控制。

例如，如S10A所示，也可以基于相机图像中的检查者像来判定检查者的面部的朝向，具体而言，判定检查者是否朝向显示器一方，仅限于检查者朝向显示器的方向的情况下，允许执行S12以及S14以后的多个工序。反过来说，在检查者未朝向显示器的方向的情况下，也可以禁止执行S12以及S14以后的多个工序。也可以在冻结中、探针空中放置状态下使支承机构的控制暂时停止。

在指示了追随控制的执行的情况下，执行S12以及S18。在S12中的图像解析中，基于相机图像IM来确定检查者像中的头部像(或者面部像)，并基于头部像来确定代表坐标。在S18中，根据指定的追随条件，基于检查者的代表坐标来控制显示器的画面的朝向。例如，判定代表坐标偏离相机图像内的目标区域，以使得代表坐标属于目标区域内，适应性地控制显示器的画面的朝向(同时相机的朝向)。由此，能够使画面持续朝向检查者的方向。在超声波检查时，检查者的面部的位置发生变化，但画面的朝向根据该变化而自动地最佳化。

追随条件包括作为响应条件的时间常数τ1。若减小时间常数τ1，则追随变成高速，若增大时间常数τ1，则追随变成低速。作为追随条件，也可以确定目标区域的尺寸、位置。

在指示了执行回避控制的情况下，执行S14以及S20。在S14中的图像处理中，基于相机图像判定照明拍进，在判定了照明拍进的情况下，提取照明像的轮廓。在S20中，根据回避条件，变更画面的位置以及姿势，以使得照明像的轮廓像从相机图像中的判定区域脱离。例如，在提升显示器的高度的同时，显示器的朝向降低。由此，从检查者观察，从画面内去除照明像。也可以取代照明像的轮廓而利用照明像的代表坐标。

回避条件包括作为响应条件的时间常数τ2。若减小时间常数τ2，则回避速度变成高速，若增大时间常数τ2，则回避速度变成低速。作为回避条件，也可以确定判定区域的尺寸、位置。

在S16中，也可以执行追随控制(S18)和回避控制(S20)这两者。在该情况下，也可以使一方的控制优先，只要能够进行另一方的控制就可以使其执行。

以下，关于追随控制以及回避控制，分别对具体例进行说明。

在图4中示出了追随控制的一例。与超声波诊断装置50相邻地设置有床52。被检者54躺在床52上。符号16A表示显示器的最初的姿势。在该情况下，检查者的头部58A位于显示器16A的前方(正面)。符号60A表示视线方向。例如，通过探针56向被检者54的抵接、抵接位置的变更，检查者的头部58A的位置随时变化。符号58B表示变化后的头部。此时的视线方向用符号60B表示。伴随着头部位置的变化，显示器姿势变化。变化后的显示器用符号16B表示。检查者在持续观察超声波图像的过程中，能够使显示器16B的画面自动地持续朝向检查者。由此，容易对超声波图像进行判读。

在图5中，示出了用于追随控制的图像解析方法的一例。相机图像62包括检查者像64。检查者像64包括头部像(或者面部像)64A。为了提取其，自动地设定关注区域66。例如，能够使用图像识别技术来确定头部像或其所在的区域。

基于头部像64A，确定其所包括的代表坐标70。在该情况下，也可以确定两个眼睛的位置68R、68L，并将代表坐标70决定为它们的中间点。也可以将其他位置设为代表坐标。例如，也可以将头部像64A的重心点、中点等作为代表坐标。

在相机图像62内的中央部设定有目标区域(目标位置)(未图示)。在代表坐标从目标区域偏离的情况下，变更显示器的朝向(姿势)(参照符号74)，以使得代表坐标属于目标区域内。在朝向变更时，也可以运算从代表坐标朝向目标区域中心点的矢量。也可以基于定义该矢量的两个分量来决定变更旋转角θ以及倾斜角

的方向、速度。此时，除了显示器的朝向之外，也可以变更其位置。

在图5所示的例子中，在朝向变更后取得相机图像72。在其中央部定义有目标区域71，代表坐标70属于目标区域71内。实际上，针对每个帧，执行包括图像解析的追随控制，伴随着头部的移动，显示器的朝向连续地变化。但是，此时的运动速度根据时间常数τ1。

能够根据头部像(或者面部像)64A中的代表坐标的位置来判定面部的朝向。只要检查者朝向显示器一方的情况下，也可以执行追随控制。也可以通过其他方法来判定面部的朝向。例如，也可以通过视线矢量的检测来确定面部的朝向。

在图6中示出了照明拍进状态。显示器16由支承机构18A保持。显示器16的画面17朝上。检查者的头部用符号76表示，其视线用符号78A表示。照明80设置于检查室的天花板。来自照明80的光线80A在画面17反射，由此产生的光线80B进入检查者的视野。即，在画面17内拍进照明像，其妨碍超声波图像的观察。检查室通常为暗室，但由于不会完全消除照明，因此根据状况，可能会产生照明像的拍进。

在实施方式所涉及的超声波诊断装置中，如图7所示，在判定了照明拍进的情况下，执行回避控制。具体而言，支承机构18的驱动源被控制，显示器16的高度被提升(参照符号80)，同时，显示器16的倾斜角度被变更，画面17的朝向被降低(参照符号82)。由此，即使来自照明8的光线84在画面17上反射而产生光线86，也能够回避该光线86进入检查者的视野内(参照符号78A)。即使假设该光线86进入检查者的视野内，也能够减轻照明拍进的问题。在回避控制后，确定显示器的位置以及姿势显示器的位置以及姿势，以使得尽量使画面与检查者的头部正对。

在图8中，示出了用于回避控制的图像解析方法的一例。(A)表示回避前的状态，(B)表示回避后的状态。如(A)所示那样，在相机图像88内包括检查者像90。例如，能够根据头部像中的代表坐标94的位置来判定检查者朝向显示器的方向。在相机图像88内拍进照明像92。根据观察视野与摄影视野的重复关系，能够基于相机图像88内的照明像92的位置，大致判定画面上有无拍进(实际上是基于检查者与显示器之间的空间关系)。

例如，确定在相机图像88中判定拍进的判定区域96。此时，也可以将头部像或者代表坐标94作为基准。在照明像或者其轮廓属于判定区域96内的情况下，判定拍进。也可以根据照明像92的代表坐标(例如中心位置)是否进入判定区域96内来判定有无拍进。

在判定了拍进的情况下，在实施方式中，显示器的高度被提升(摄影视野向z方向被提升)，并且，倾斜角

向负方向变更(摄影视野被改变为向下)。也可以预先登记多个回避模式，根据状况自动地选择最佳的回避模式。

如(B)所示那样，在变更后的相机图像100中，照明像92A从判定区域106向上方偏离(代表坐标98A也同样地偏离)。在图示的例子中，判定区域106是以相机图像100内的检查者像102中的代表坐标104为基准而设定的。例如，也可以以代表坐标104为中心来定义判定区域。

在图9中，示出同时执行追随控制和回避控制的结果。通过显示器的位置以及姿势的控制，照明像92A从对相机图像110设定的判定区域脱离。但是，检查者像112的代表坐标114从相机图像110的中央部大幅偏移。通过追随控制，使显示器旋转，由此取得相机图像118。相对于该相机图像118来定义目标区域116，代表坐标114属于目标区域116内。在相机图像118中，设定有新的判定区域120，但照明像92A不进入此处。换句话说，使显示器的画面朝向检查者的方向，同时回避了照明拍进。在不能同时进行两个控制的情况下，也可以优先预先确定的控制。或者，也可以折衷地实施两个控制。

根据上述实施方式，由于能够在显示器上固定地设置相机，通过该图像解析来实现追随控制以及回避控制，因此，能够得到在实现这些控制时无需设置复杂的结构这样的优点。也可以在支承机构中的各可动部分设置限制器，在产生了一定以上的负载的情况下，使运动停止。

Claims (8)

1.一种超声波诊断装置，其特征在于，包括：

显示器(16)，显示超声波图像；

相机(24)，从所述显示器(16)或者其附近拍摄包括检查者的前方空间，生成相机图像；

支承机构(18)，是支承所述显示器(16)的机构，具备变更所述显示器(16)的位置以及姿势中的至少一方的驱动源(20)；以及

控制器(30)，基于所述相机图像所包括的检查者像来控制所述驱动源(20)。

2.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述相机(24)固定于所述显示器(16)，

所述相机(24)的摄影视野与所述显示器(16)的观察视野重合。

3.根据权利要求2所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述控制器(30)

运算所述相机图像中的所述检查者像的代表位置，

基于所述代表位置来变更所述显示器的位置以及姿势中的至少一方。

4.根据权利要求3所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述代表位置根据所述检查者像中的头部像来运算，

所述控制器(30)控制所述显示器(16)的位置以及姿势中的至少一方，以使得所述代表位置与所述相机图像中的目标位置一致或者接近。

5.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述控制器(30)基于所述相机图像来判定所述检查者是否朝向所述显示器(16)的方向，

在所述检查者朝向所述显示器(16)的方向的情况下，进行所述驱动源(20)的控制。

6.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述控制器(30)按照所指定的响应条件，确定变更所述显示器(16)的位置以及姿势中的至少一方时的运动速度。

7.根据权利要求1所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述控制器(30)基于所述相机图像所包括的照明像来判定向所述显示器(16)的画面的照明拍进，

在判定了所述照明拍进的情况下，通过变更所述显示器(16)的位置以及姿势中的至少一方，从而减轻或者消除所述照明拍进。

8.根据权利要求7所述的超声波诊断装置，其特征在于，

所述控制器(30)在所述照明像的轮廓或者代表坐标进入所述相机图像内的判定区域的情况下判定所述照明拍进，

变更所述显示器(16)的位置以及姿势中的至少一方，以使得所述照明像的轮廓或者代表坐标脱离所述判定区域。

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