JP2011530370A

JP2011530370A - ハンズフリー制御を用いる音響撮像装置

Info

Publication number: JP2011530370A
Application number: JP2011522603A
Authority: JP
Inventors: ウォーテックスドル
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2011-12-22
Also published as: US20110125021A1; CN102119001A; EP2317927A2; WO2010018532A3; WO2010018532A2; RU2011109232A

Abstract

音響撮像装置１００、２００、３００、４００は、音響信号を受信するよう構成される音響プローブ１１０、上記音響プローブからの上記音響信号を受信及び処理するよう構成される音響信号プロセッサ１２０、上記処理された音響信号に基づき画像を表示するディスプレイ１３０、及び非手動制御デバイス１６０、１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃを含む。音響撮像装置１００、２００、３００、４００は、上記非手動制御デバイス１６０、１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃからの少なくとも１つの信号に基づき、上記音響プローブ１１０、上記音響信号プロセッサ１２０及び上記ディスプレイ１３０の少なくとも１つを制御するよう構成される。非手動制御デバイス１６０、１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃは、人間の足により作動されるか、又は人間の頭に取り付けられ、上記人間の頭の運動により作動される。

Description

本発明は、音響撮像装置に関し、より詳細にはハンズフリー制御を用いる音響撮像装置に関する。

音響波（詳細には、超音波を含む）は、例えば医療診断及び医療処置、機械部品の非破壊制御並びに水中撮像といった多くの科学的又は技術的な領域において有益である。音響波は、光学観測に対して相補的な診断及び視覚化を可能にする。なぜなら、音響波は、電磁波に対して透過的でない媒体内を進むことができるからである。

１つの用途において、音響波は、医療処置を実行する過程で医療専門家により使用される。特に、音響撮像装置は、医療処置の成功を容易にするため、医療専門家に対して関心領域の画像を提供するのに使用される。

斯かる設定の１つの例は、神経ブロック処置である。斯かる処置において、麻酔医は、片方の手で音響撮像装置の音響トランスデューサを制御し、もう片方の手で針を制御する。通常、麻酔医は、処置を始める前に及び無菌領域が導入される前に、所望の画像を得るための音響撮像装置に対するすべての調整を実行する。

しかしながら、しばしば、神経ブロック処置の開始後及び／又はこの領域が無菌化された後に、音響撮像装置に対する調整が必要とされる。残念なことに、その時点では、麻酔医は追加的な調整を自分で行うことができず、任意の調整は、麻酔医の指示に基づきアシスタント又は他の人によりなされなければならない。これは、不便で、わずらわしく、時間の無駄であり、最適な結果未満のものしか生み出さない可能性がある。

他の医療処置も、処置の間音響撮像を採用するときと類似する問題に苦しむ可能性がある。

従って、ユーザによるハンズフリー制御が可能な音響撮像装置を提供することが望ましい。

本発明の１つの側面によれば、超音波撮像装置が、超音波信号を受信するよう構成される超音波プローブと、上記超音波プローブから上記超音波信号を受信及び処理するよう構成される音響信号プロセッサと、上記処理された超音波信号に基づき画像を表示するディスプレイと、人間の足により作動されるか、又は人間の頭に取り付けられ、上記人間の頭の運動により作動されるよう構成される制御デバイスとを有し、上記超音波撮像装置が、上記制御デバイスからの少なくとも１つの信号に基づき、上記超音波プローブ、上記音響信号プロセッサ及び／又は上記ディスプレイの動作を制御するよう構成される。

本発明の他の側面によれば、音響撮像装置は、音響プローブから受信される音響信号を受信及び処理するよう構成される音響信号プロセッサと、上記処理された音響信号に基づき画像を表示するディスプレイと、非手動制御デバイスとを有し、上記音響撮像装置が、上記非手動制御デバイスからの少なくとも１つの信号に基づき、上記音響プローブ、上記音響信号プロセッサ及び上記ディスプレイの動作を制御するよう構成される。

音響撮像デバイスのブロック図である。図１の音響撮像デバイスの一実施形態を示す図である。図１の音響撮像デバイスの別の実施形態を示す図である。図１の音響撮像デバイスの更に別の実施形態を示す図である。

本発明が以下、添付の図面を参照してより完全に記載されるだろう。添付図面において、本発明の好ましい実施形態が示される。しかしながら、本発明は、異なる形式において実現されることができ、本願明細書に記載される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、本発明の例示的な教示として与えられる。

本書で使用される「非手動制御デバイス」という用語は、プロセッサ制御された装置の１つ又は複数の動作を制御するために使用されることができる信号を生み出すため、人間のユーザにより制御されることができるデバイスとして規定される。このデバイスは、ユーザの体の一部の運動に反応するよう構成されるが、人間の手により作動されないように構成される。斯かる非手動制御デバイスの非限定的な例が、後に更に詳細に説明されることになる。

図１は、音響撮像デバイス１００の高レベル機能ブロック図である。当業者により理解されるように、図１に示される様々な「パーツ」は、ソフトウェア制御されたマイクロプロセッサ、ハードワイヤード論理回路又はそれらの組み合わせを用いて物理的に実現されることができる。また、説明目的のため図１においてこのパーツが機能的に分離されるが、これらは任意の物理的な実現において様々な態様で組み合わせられることができる。

音響撮像デバイス１００は、音響（例えば、超音波）プローブ１１０、音響（例えば、超音波）信号プロセッサ１２０、ディスプレイ１３０、プロセッサ１４０、メモリ１５０、非手動制御デバイス１６０、及びオプションで手動制御デバイス１７０を含む。

音響撮像デバイス１００において、音響信号プロセッサ１２０、プロセッサ１４０及びメモリ１５０は、共通の筐体１０５に提供される。しかしながら、ディスプレイ１３０は、音響信号プロセッサ１２０、プロセッサ１４０及びメモリ１５０と同じ筐体１０５に提供されることができる。更に、いくつかの実施形態では、筐体１０５は、非手動制御デバイス１６０及び／又はオプションの手動制御デバイス１７０（存在する場合）のパーツの全てを含むことができる。他の構成も可能である。

音響プローブ１１０は、少なくとも、音響信号を受信するよう構成される。ある実施形態において、音響プローブは、音響信号を送信し、送信された音響信号により生じる音響「エコー」を受信するよう構成される。

ある実施形態において、音響撮像デバイス１００は、一体的な音響プローブ１１０なしに提供されることができ、代わりに、別々に提供されることができる１つ又は複数の種類の音響プローブを用いて作動するよう構成されることができる。

プロセッサ１４０は、音響撮像装置１００に関する機能を提供するためにメモリ１５０と連動して１つ又は複数のソフトウェアアルゴリズムを実行するよう構成される。ある実施形態において、プロセッサは、ディスプレイ１３０を介してユーザにグラフィカルユーザインタフェースを提供するためのソフトウェアアルゴリズムを実行する。有利には、プロセッサ１４０は、音響撮像装置１００の様々な機能を実行することを可能にする実行可能ソフトウェアコードを格納する、自身のメモリ（例えば不揮発性メモリ）を含む。代替的に、実行可能コードは、メモリ１５０内の指定されたメモリ位置に格納されることができる。メモリ１５０は、プロセッサ１４０に応答してデータを格納することもできる。

音響撮像デバイス１００がプロセッサ１４０及び分離した音響信号プロセッサ１２０を含むものとして図１に説明されるが、一般に、プロセッサ１４０及び音響信号プロセッサ１２０は、ハードウェア、ファームウェア及びソフトウェアの任意の組合せを有することができる。特に、ある実施形態において、プロセッサ１４０及び音響信号プロセッサ１２０の動作は、単一の中央処理ユニット（ＣＰＵ）により実行されることができる。本書に開示される音響撮像デバイスに整合する多くの変形例が可能である。

ある実施形態において、プロセッサ１４０は、ディスプレイ１３０と連携して、音響撮像装置１００のユーザにグラフィカルユーザインタフェースを提供するソフトウェアアルゴリズムを実行するよう構成される。

入力／出力ポート１８０は、プロセッサ１４０と他のデバイスとの間の通信を容易にする。入力／出力ポート１８０は、１つ又は複数のＵＳＢポート、Ｆｉｒｅｗｉｒｅポート、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈポート、無線イーサネットポート等を含むことができる。ある実施形態において、プロセッサ１４０は、入力／出力ポート１８０を介して非手動制御デバイス１６０から１つ又は複数の制御信号を受信する。

図１に示されるように、非手動制御デバイス１６０は、入力／出力ポート１８０を介して音響撮像装置１００のプロセッサ１４０に接続される。しかしながら、上述したように、いくつかの実施形態において、筐体１０５は、非手動制御デバイス１６０の全部又は一部を含むことができる。その場合、非手動制御デバイス１６０は、音響撮像装置１００の内部接続又はバスを介してプロセッサ１４０に接続される。同様に、図１において、手動制御デバイス１７０は、入力／出力ポート１８０を介して音響撮像装置１００のプロセッサ１４０に接続される。しかしながら、いくつかの実施形態において、手動制御デバイス１７０は、音響撮像装置１００の内部接続又はバスを介してプロセッサ１４０と接続される。

音響撮像装置１００が、以下その動作に関連して説明されることになる。特に、神経ブロック処置と関連した音響撮像装置１００の例示的な動作が以下説明されることになる。

最初に、ユーザ（例えば、麻酔医）は、処置を始める前及び無菌領域が導入される前に、所望の画像を得るための音響撮像装置１００に対するすべての調整を実行する。斯かる調整は、非手動制御デバイス１６０を介して、又は、有益には、存在する場合には手動制御デバイス１７０を介してなされることができる。手動制御デバイス１７０が使用されるとき、音響撮像装置１００は、手動制御デバイス１７０からの少なくとも１つの信号に基づき、音響プローブ１１０、音響信号プロセッサ１２０及び／又はディスプレイ１３０の動作を制御するよう構成される。有利には、プロセッサ１４０が音響撮像装置１００のユーザにグラフィカルユーザインタフェースを提供するソフトウェアアルゴリズムを実行するよう構成されるとき、ユーザは、手動制御デバイス１７０を介してグラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができる。

音響撮像装置１００が調整され、無菌領域が導入された後、麻酔医は、片手で音響プローブ１１０を操作し、もう片方の手で針を操作することができる。このとき、音響プローブ１１０は、患者の体の目標とされた領域から音響（例えば、超音波）信号を受信する。音響信号プロセッサ１２０は、音響プローブ１１０から音響信号を受信し、これを処理する。ディスプレイ１３０は、処理された音響信号に基づき患者の体の目標とされた領域の画像を表示する。

神経ブロック処置の開始後及び／又はこの領域が無菌化された後に、音響撮像装置１００に対する調整が必要とされる場合がある。その場合、麻酔医は自ら、非手動制御デバイス１６０を介して音響撮像装置１００に追加的な調整をすることができる。音響撮像装置１００は、非手動制御デバイス１６０からの少なくとも１つの信号に基づき、音響プローブ１１０、音響信号プロセッサ１２０及び／又はディスプレイ１３０の動作を制御するよう構成される。有利には、プロセッサ１４０が音響撮像装置１００のユーザにグラフィカルユーザインタフェースを提供するソフトウェアアルゴリズムを実行するよう構成されるとき、麻酔医は、非手動制御デバイス１６０を介してグラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができる。従って、アシスタントに指示又は指導を提供することなしに、音響撮像装置１００に対する調整は、麻酔医によって自らなされることができる。

有利には、非手動制御デバイス１６０は、人間の足により作動されるか、又は人間の頭に取り付けられ、人間の頭の運動により作動されるよう構成される。

図２は、音響撮像デバイス２００の一実施形態を説明する。音響撮像デバイス２００において、非手動制御デバイスは、足操作によるナビゲーションデバイス１６０ａである。足操作によるナビゲーションデバイス１６０ａは、足で操作するジョイスティック２６２及び人間の足により作動されることができる複数のボタン２６４を含む。動作において、ユーザは、自分の足を用いて足操作によるナビゲーションデバイス１６０ａを動かす。これに応じて、足操作によるナビゲーションデバイス１６０ａは、音響プローブ１１０、音響信号プロセッサ１２０及び／又はディスプレイ１３０の動作を制御するのに使用されることができる信号を（例えば、プロセッサ１４０に）提供する。プロセッサ１４０がディスプレイ１３０を介して音響撮像装置２００のユーザにグラフィカルユーザインタフェースを提供するソフトウェアアルゴリズムを実行するよう構成されるとき、ユーザは、足操作によるナビゲーションデバイス１６０ａを介してグラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができる。

図３は、音響撮像デバイス３００の別の実施形態を説明する。音響撮像デバイス３００において、非手動制御デバイスは、ヘッドマウント式の光作動ナビゲーションデバイス１６０ｂである。ヘッドマウント式の光作動ナビゲーションデバイス１６０ｂは、ヘッドマウント式光ポインタ３６２及び制御パッド３６４を含む。ある実施形態において、ヘッドマウント式光ポインタ３６２は、レーザーポインタを含み、制御パネル３６４は、複数の光起動制御パッドを含む。動作において、ユーザは、制御パネル３６４の所望の制御パッド上をヘッドマウント式光ポインタ３６２からの光ビーム（例えば、レーザビーム）が指すよう、彼の頭を動かす。これに応じて、制御パネル３６４は、音響プローブ１１０、音響信号プロセッサ１２０及び／又はディスプレイ１３０の動作を制御するのに使用されることができる信号を（例えば、プロセッサ１４０に）提供する。プロセッサ１４０がディスプレイ１３０を介して音響撮像装置３００のユーザにグラフィカルユーザインタフェースを提供するソフトウェアアルゴリズムを実行するよう構成されるとき、ユーザは、ヘッドマウント式の光作動ナビゲーションデバイス１６０ｂを介してグラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができる。

図４は、音響撮像デバイス４００の更に別の実施形態を説明する。音響撮像デバイス４００において、非手動制御デバイスは、頭追跡ポインタ１６０ｃである。頭追跡ポインタ１６０ｃは、人間の顔の検出画像に基づき信号を生成するカメラを含む。特に、このカメラは、顔の認識アルゴリズムを実行し、画像がカメラによりキャプチャされた人の顔の方向に基づき出力を生成するためのハードウェア及び／又はソフトウェアを用いて作動する。動作において、ユーザは、ディスプレイ１３０を介してユーザインタフェースをナビゲートするために顔を動かし、結果として生じるカメラ出力信号が、音響プローブ１１０、音響信号プロセッサ１２０及び／又はディスプレイ１３０の動作を制御するのに（例えば、顔の認識アルゴリズムと共に）使用されることができる。

従って、上述したように、非手動制御デバイスを含む音響撮像デバイスは、ハンズフリーの態様でユーザにより作動及び制御されることができる。更に、音声認識を使用するシステムとは異なり、非手動制御デバイスを備える音響撮像デバイスは、会話をする多くの人が存在し、かなりのバックグラウンドノイズが存在するような例えば手術室といった用途及び環境においても、ユーザにより確実に制御されることができる。

好ましい実施形態が本願明細書に開示されるが、本発明の概念及び範囲に含まれる多くの変形例が可能である。斯かる変形例は、本願明細書、図面及び請求項を読めば、当業者には明らかであろう。従って、添付の請求項の精神及び範囲を除けば、本発明は何ら限定されることはない。

Claims

超音波撮像装置であって、
超音波信号を受信するよう構成される超音波プローブと、
前記超音波プローブから前記超音波信号を受信及び処理するよう構成される音響信号プロセッサと、
前記処理された超音波信号に基づき画像を表示するディスプレイと、
人間の足により作動されるか、又は人間の頭に取り付けられ、前記人間の頭の運動により作動されるよう構成される制御デバイスとを有し、
前記超音波撮像装置が、前記制御デバイスからの少なくとも１つの信号に基づき、前記超音波プローブ、前記音響信号プロセッサ及び前記ディスプレイのうちの少なくとも１つの動作を制御するよう構成される、超音波撮像装置。
前記制御デバイスが、頭追跡ポインタ及びヘッドマウント式光作動ナビゲーションデバイスのいずれかである、請求項１に記載の超音波撮像装置。
前記超音波撮像装置のユーザにグラフィカルユーザインタフェースを提供するソフトウェアアルゴリズムを実行するよう構成されるプロセッサを更に有し、前記ユーザが、前記制御デバイスを介して前記グラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができる、請求項１に記載の超音波撮像装置。
手動制御デバイスを更に有し、前記ユーザが、前記手動制御デバイスを介して前記グラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができ、前記手動制御デバイスは、マウス、ジョイスティック及びトラックボールのうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の超音波撮像装置。
手動制御デバイスを更に有し、前記プロセッサが、前記手動制御デバイスからの少なくとも１つの信号に基づき、前記音響プローブ、前記音響信号プロセッサ及び前記ディスプレイの少なくとも１つを制御するよう更に構成され、前記手動制御デバイスは、マウス、ジョイスティック及びトラックボールのうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の超音波撮像装置。
前記制御デバイスが、足操作によるナビゲーションデバイスである、請求項１に記載の超音波撮像装置。
前記制御デバイスが、頭追跡ポインタである、請求項１に記載の超音波撮像装置。
前記制御デバイスが、ヘッドマウント式光作動ナビゲーションデバイスである、請求項１に記載の超音波撮像装置。
音響撮像装置であって、
音響プローブから受信される音響信号を受信及び処理するよう構成される音響信号プロセッサと、
前記処理された音響信号に基づき画像を表示するディスプレイと、
非手動制御デバイスとを有し、
前記音響撮像装置が、前記非手動制御デバイスからの少なくとも１つの信号に基づき、前記音響プローブ、前記音響信号プロセッサ及び前記ディスプレイのうちの少なくとも１つの動作を制御するよう構成される、音響撮像装置。
前記非手動制御デバイスが、足操作によるナビゲーションデバイス、頭追跡ポインタ、及びヘッドマウント式光作動ナビゲーションデバイスの１つである、請求項９に記載の音響撮像装置。
前記音響撮像装置のユーザにグラフィカルユーザインタフェースを提供するソフトウェアアルゴリズムを実行するよう構成されるプロセッサを更に有し、前記ユーザが、前記非手動制御デバイスを介して前記グラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができる、請求項１０に記載の音響撮像装置。
手動制御デバイスを更に有し、前記ユーザが、前記手動制御デバイスを介して前記グラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができ、前記手動制御デバイスは、マウス、ジョイスティック及びトラックボールのうちの少なくとも１つを含む、請求項１１に記載の音響撮像装置。
手動制御デバイスを更に有し、前記音響撮像装置が、前記手動制御デバイスからの少なくとも１つの信号に基づき、前記音響プローブ、前記音響信号プロセッサ及び前記ディスプレイの少なくとも１つを制御するよう更に構成され、前記手動制御デバイスは、マウス、ジョイスティック及びトラックボールのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の音響撮像装置。
前記非手動制御デバイスが、足操作によるナビゲーションデバイスである、請求項９に記載の音響撮像装置。
前記非手動制御デバイスが、頭追跡ポインタである、請求項９に記載の音響撮像装置。
前記非手動制御デバイスが、ヘッドマウント式光作動ナビゲーションデバイスである、請求項９に記載の音響撮像装置。
前記音響撮像装置のユーザにグラフィカルユーザインタフェースを提供するソフトウェアアルゴリズムを実行するよう構成されるプロセッサを更に有し、前記ユーザが、前記非手動制御デバイスを介して前記グラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができる、請求項９に記載の音響撮像装置。
手動制御デバイスを更に有し、前記ユーザが、前記手動制御デバイスを介して前記グラフィカルユーザインタフェースをナビゲートすることができ、前記手動制御デバイスは、マウス、ジョイスティック及びトラックボールのうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の音響撮像装置。
手動制御デバイスを更に有し、前記プロセッサが、前記手動制御デバイスからの少なくとも１つの信号に基づき、前記音響プローブ、前記音響信号プロセッサ及び前記ディスプレイの少なくとも１つを制御するよう更に構成され、前記手動制御デバイスは、マウス、ジョイスティック及びトラックボールのうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の音響撮像装置。
前記音響プローブを更に有する、請求項９に記載の音響撮像装置。