JP5428795B2 - 超音波診断システム、超音波診断装置用ロボット、及びプログラム - Google Patents
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前記超音波診断装置は、前記超音波画像に基づく画像処理により、前記超音波画像が得られた時の前記超音波プローブの血管に対する配置状態を検出するプローブ状態検出機能を備え、
前記超音波診断装置用ロボットは、前記超音波プローブを保持して動作させるロボットアームと、当該ロボットアームの動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記超音波診断装置で検出された前記超音波プローブの配置状態に基づき、前記超音波診断装置でのデータ計測時に最適な状態で前記超音波プローブが配置されるように、前記ロボットアームの動作を制御する、という構成を採っている。
引き続き、各走査線Aの下方に向かって輝度を調べ、輝度が前記第1の閾値よりも高い点が出現したら、その点を暗区間線の下端とする。従って、暗区間線は、走査線A毎に、0、1又は複数本抽出されることになる。
そこで、画面の最も上端側に存在する第1グループ開始点のy座標と、その右隣の走査線A上に存在する全ての特定暗区間線A1の下端のy座標とを比較し、その差の絶対値が予め設定された第3の閾値以下となる特定暗区間線A1については、同一グループに含める。ここで、第3の閾値は、前記第2の閾値の1/2に設定される。そして、当該同一グループに含められた特定暗区間線A1の下端のy座標と、その右隣の走査線A上に存在する全ての特定暗区間線A1の下端のy座標とを比較し、その差の絶対値が前記第3の閾値以下となる特定暗区間線A1については、同一グループに含める。この作業を画面右に向かって全ての走査線Aについて行う。この際、右隣の走査線A上に、前述の第3の閾値以下となる特定暗区間線A1が存在しない場合には、前回の開始点のy座標を保持し、後述する処理に用いるペナルティーとして、数「1」をその都度当該グループに加算する。従って、同一グループ中に特定暗区間線A1が多く存在する程、当該グループでカウントされるペナルティーの総数が少なくなる。そして、以上のグループ化処理を全てのグループ開始点について行う。前述の図6の超音波画像においては、図10に示されるように、4つのグループ1〜4が生成される。
ここで、各グループに属する特定暗区間線A1の上端のy座標が、予め設定された第4の閾値以下であれば、当該グループのペナルティーを無限大とする。これは、超音波画像では、皮膚の直下に黒い均質な領域が現れ易いことから、この領域を血管と誤検出されることを排除するためである。従って、前記第4の閾値としては、あり得る最小の頸動脈の深度から決定される。
M=1−(TP/TA)
ここで、TPは、ペナルティーの総和、すなわち、血管内腔線A2の属するグループにおけるペナルティーの総数であり、TAは、最初に設定した走査線Aの総本数である。
(中間スコア)=(平均内径)−α×(ペナルティー)
ここで、αは、予め設定された定数であり、平均内径の変化による中間スコアの変化率よりも、ペナルティーの変化による中間スコアの変化率の方が高くなるように設定されている。
(輝度勾配)=(対象ピクセルの輝度)−(対象ピクセルの一つ前のピクセルの輝度)
ここで、一つ前のピクセルは、ROI用走査線上を走査させた際における一つ前のピクセルであり、画面上のx座標が同一で、画面上のy座標が血管の一つ内側に位置するピクセルである。
(内膜検出スコア)=(内膜として抽出されたピクセル数)/(画面x軸方向の総ピクセル数)
11 超音波診断装置
12 超音波診断用ロボット
15 超音波プローブ
20 接触面
23 プローブ状態検出機能(プローブ状態検出装置)
27 接触判定手段
28 平行配置判定手段
29 交差状態検出手段
30 頸動脈判定手段
31 傾斜角度判定手段
32 最適状態検出手段
34 接触検出部
35 端部非接触検出部
37 血管輪郭生成部
38 平行配置判定部
40 不完全断面検出部
41 姿勢特定部
43 平均径算出部
44 頸動脈判定部
46 傾斜角度算出部
47 傾き判定部
49 内膜探索部
50 最適状態特定部
53 ロボットアーム
54 制御装置
56 平行配置用動作制御手段
57 血管判別用動作制御手段
58 頸動脈再探索動作制御手段
59 皮膚接触動作制御手段
60 角度調整動作制御手段
61 内膜探索動作制御手段
62 復元動作制御手段
64 経路算出用制御部
65 血管探索用制御部
A 走査線
A2 血管内腔線
B 血管(頸動脈)
B1 血管内壁輪郭
Claims (6)
- 被検者の皮膚に超音波プローブの接触面を接触させることにより、皮下の血管断面の超音波画像を取得して当該超音波画像から前記血管に関するデータを求める超音波診断装置と、前記超音波プローブを所定の空間内で動作させる超音波診断装置用ロボットとを備えた超音波診断システムにおいて、
前記超音波診断装置は、前記超音波画像に基づく画像処理により、前記超音波画像が得られた時の前記超音波プローブの血管に対する配置状態を検出するプローブ状態検出機能を備え、
前記超音波診断装置用ロボットは、前記超音波プローブを保持して動作させるロボットアームと、前記超音波診断装置で検出された前記超音波プローブの配置状態に基づき、前記超音波診断装置でのデータ計測時に最適な状態で前記超音波プローブが配置されるように、前記ロボットアームの動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記超音波プローブを血管上に平行配置させる平行配置動作制御手段と、前記超音波プローブを平行配置した血管が頸動脈か否かを判別するために前記超音波プローブを前記皮膚に押し付けるように動作させる血管判別用動作制御手段と、前記超音波プローブの動作中に超音波画像中の頸動脈が消失したときに、当該超音波画像中に頸動脈が再度現れるように前記超音波プローブを所定範囲内で動作させる頸動脈再探索動作制御手段と、前記接触面が皮膚から浮いたときに、当該接触面を再度皮膚に接触させるように前記超音波プローブを動作させる皮膚接触動作制御手段と、得られた超音波画像中の血管の延出方向の角度を調整するために前記超音波プローブを動作させる角度調整動作制御手段と、前記超音波画像中で頸動脈の内膜がより明瞭に現れる前記超音波プローブの配置状態を探索する内膜探索動作制御手段と、前記超音波プローブが最適となる配置状態から外れたときに、当該最適配置状態に再度復元させるために前記超音波プローブを所定範囲内で動作させる復元動作制御手段とを備えたことを特徴とする超音波診断システム。 - 前記平行配置動作制御手段は、皮下に存在する血管の探索時における前記超音波プローブの移動経路を求めるための経路算出用制御部と、前記超音波プローブが前記血管に対して平行配置されるように、前記移動経路上で前記血管を探索するための血管探索用制御部とを備え、
前記経路算出用制御部では、前記超音波プローブの配置状態を前記超音波診断装置で検出しながら、所定間隔毎の皮膚上の複数位置で前記超音波プローブを接触させるように前記ロボットアームの動作制御をし、皮膚接触時の前記超音波プローブの位置及び姿勢を前記位置毎に記憶し、これら各位置の位置及び姿勢を線形補間することで、前記被検者の皮膚表面形状に応じた前記移動経路が生成され、
前記血管探索用制御部では、前記移動経路に沿って前記超音波プローブを移動させ、当該超音波プローブの移動過程で、前記超音波診断装置により検出された前記超音波プローブの配置状態に応じ、前記超音波プローブが前記血管に対して平行配置されるように前記ロボットアームの動作制御を行うことを特徴とする請求項1記載の超音波診断システム。 - 前記経路算出用制御部では、前の位置から次の位置に前記超音波プローブが移動したときに、前の位置で皮膚上から離間した距離と後の位置で皮膚上から離間した距離との差に応じて、次の位置での前記超音波プローブの姿勢を変化させ、前後各位置での前記超音波プローブの接触時の皮膚表面に対する姿勢を同一に維持するように、前記ロボットアームの動作制御を行うことを特徴とする請求項2記載の超音波診断システム。
- 前記内膜探索動作制御手段では、前記超音波プローブを所定範囲内で動作させ、前記超音波診断装置で、超音波画像中の内膜が所定以上現れていると判断されたときに、当該超音波画像が得られた前記超音波プローブの配置状態にするように、前記ロボットアームの動作制御を行うことを特徴とする請求項1記載の超音波診断システム。
- 被検者の皮膚に超音波プローブの接触面を接触させることにより、皮下の血管断面の超音波画像を取得して当該超音波画像から前記血管に関するデータを求めるとともに前記超音波画像に基づく画像処理により、当該超音波画像が得られた時の前記超音波プローブの血管に対する配置状態を検出する超音波診断装置用として、その画像演算処理に対応して動作可能なロボットにおいて、
前記超音波プローブを動作させるロボットアームと、前記超音波プローブの配置状態に関する情報に基づき、前記超音波診断装置でのデータ計測時に最適な状態で前記超音波プローブが配置されるように、前記ロボットアームの動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記超音波プローブを血管上に平行配置させる平行配置動作制御手段と、前記超音波プローブを平行配置した血管が頸動脈か否かを判別するために前記超音波プローブを前記皮膚に押し付けるように動作させる血管判別用動作制御手段と、前記超音波プローブの動作中に超音波画像中の頸動脈が消失したときに、当該超音波画像中に頸動脈が再度現れるように前記超音波プローブを所定範囲内で動作させる頸動脈再探索動作制御手段と、前記接触面が皮膚から浮いたときに、当該接触面を再度皮膚に接触させるように前記超音波プローブを動作させる皮膚接触動作制御手段と、得られた超音波画像中の血管の延出方向の角度を調整するために前記超音波プローブを動作させる角度調整動作制御手段と、前記超音波画像中で頸動脈の内膜がより明瞭に現れる前記超音波プローブの配置状態を探索する内膜探索動作制御手段と、前記超音波プローブが最適となる配置状態から外れたときに、当該最適配置状態に再度復元させるために前記超音波プローブを所定範囲内で動作させる復元動作制御手段とを備えたことを特徴とする超音波診断装置用ロボット。 - 請求項1又は請求項5に記載された超音波診断装置用ロボットに設けられたコンピュータに所定の手順を実行させるためのプログラムであって、
血管の長軸方向に沿って前記超音波プローブを平行配置させるステップと、前記超音波プローブが平行配置された血管について、頸動脈か否かを判別するために前記超音波プローブで皮膚を押圧するステップと、皮膚に対する前記超音波プローブの傾きを調整するために前記超音波プローブを動作させるステップと、超音波画像中に頸動脈の内膜がより明瞭に現れるように前記超音波プローブを最適な状態で配置するステップとを順に前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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