JP5908784B2 - 位置検出装置及び超音波画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象の位置を検出する位置検出装置及び超音波診断装置に関する。

例えば、特許文献１には、磁場発生コイルにより磁場を発生させ、この磁場を検出コイルで検出して超音波プローブの位置を算出する位置検出装置を備えた超音波診断装置が記載されている。この超音波診断装置では、被検体におけるリアルタイムの超音波画像の断面と同一断面のＸ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像を表示することができる。

特開平１０−１５１１３１号公報

上述のように、磁場発生コイルの磁場によって形成される座標空間における対象の位置を検出コイルで検出する位置検出装置においては、磁場発生コイルの位置がずれてしまうと、磁場発生コイルによって形成される座標空間にずれが生じ、対象の位置検出に誤差が生じる。このような検出誤差が生じると、超音波画像と同一断面のＸ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像を表示させようとしても、異なる断面の画像が表示されるといった不都合が生じる。しかし、磁場発生コイルの位置がずれたことを操作者が気付かない場合もあり、異なる断面の画像が表示されていることを認識できないことがある。

以上のようなことから、前記磁場発生コイルなどのように、空間に対して磁力などの物理的作用を及ぼして座標空間を形成する座標空間形成部の位置がずれたことを検出することができる位置検出装置及び超音波画像表示装置が望まれている。

上述の課題を解決するためになされた発明は、空間に対して物理的作用を及ぼして座標空間を形成する座標空間形成部と、前記座標空間における対象の位置を検出する位置検出部と、前記座標空間形成部の移動を検出する移動検出部と、を備えることを特徴とする位置検出装置である。

上記観点の発明によれば、前記移動検出部によって前記座標空間形成部の移動が検出され、前記座標空間形成部の位置がずれたことを検出することができる。

第一実施形態の位置検出装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 前記磁場発生部が移動したことを示す文字情報からなる画像が表示された表示部を示す図である。 第二実施形態の超音波診断装置の概略構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す超音波診断装置における表示制御部の構成を示すブロック図である。 超音波画像と参照医用画像とが表示された表示部を示す図である。 図１に示す超音波診断装置における制御部の構成を示すブロック図である。 第二実施形態の作用を説明するフローチャートである。 前記磁場発生部が移動したことを示す文字情報からなる画像が表示された表示部を示す図である。 第二実施形態の第二変形例における超音波診断装置の概略構成の一例を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。
（第一実施形態）
先ず、第一実施形態について図１及び図２に基づいて説明する。図１に示す位置検出装置１は、対象Ｔの位置を検出する装置であり、磁場発生部２、磁気センサー（ｓｅｎｓｏｒ）３、加速度センサー４、装置本体５を備えている。

前記磁場発生部２は、例えば磁場発生コイル（ｃｏｉｌ）である。この磁場発生部２によって発生する磁場により、座標空間が形成される。この磁場発生部２に、前記加速度センサー４が設けられている。前記磁場発生部２は、本発明における座標空間形成部の実施の形態の一例である。前記加速度センサー４は、本発明における移動検知センサーの実施の形態の一例である。

前記磁気センサー３は、例えばホール（Ｈａｌｌ）素子で構成され、前記磁場発生部２で発生した磁場を検知する。前記磁気センサー３は、前記対象Ｔに設けられている。前記磁気センサー３は、本発明における物理的作用検知センサーの実施の形態の一例である。

前記装置本体５は、例えば汎用型のパーソナルコンピュータ（ｐｅｒｓｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などであり、制御部５１及び報知部５２を有している。ただし、前記制御部５１及び前記報知部５２以外の前記装置本体５の構成であって、コンピュータとして公知の構成については、図１において図示省略されている。

前記制御部５１はＣＰＵ（ＣｅｎｔＲａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、位置検出信号処理部５１１及び移動検出信号処理部５１２を有している。前記位置検出信号処理部５１１には、前記磁気センサー３の磁場検知信号が入力される。前記位置検出信号処理部５１１は、磁場検知信号に対して、前記磁場発生部２によって形成された座標空間における前記対象の位置を検出する信号処理を行なう。前記磁気センサー３及び前記位置検出信号処理部５１１は、本発明における位置検出部の実施の形態の一例である。

また、前記移動検出信号処理部５１２には、前記加速度センサー４の加速度検知信号が入力される。前記移動検出信号処理部５１２は、前記加速度検知信号に対して、前記磁場発生部２の加速度を検出する信号処理を行なう。この加速度を検出する信号処理は、本発明における座標空間形成部の移動を検出する信号処理の実施の形態の一例である。前記加速度センサー４及び前記移動検出信号処理部５１２は、本発明における移動検出部の実施の形態の一例である。

前記報知部５２は、前記移動検出信号処理部５１２によって前記磁場発生部２の移動が検出された場合に、この磁場発生部２の移動を報知する。前記報知部５２は、本発明における報知部の実施の形態の一例である。

例えば、前記報知部５２は、前記磁場発生部２が移動したことを示す文字情報からなる画像を表示する表示部であってもよい。この場合、表示部は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などである。図２には、前記磁場発生部２が移動したことを示す文字情報からなる画像Ｘとして、「位置ずれ発生！」の文字情報が表示された表示部Ｄが示されている。ただし、文字情報は一例である。

また、前記報知部５２は、前記磁場発生部２が移動したことを音で知らせるスピーカー（ｓｐｅａｋｅｒ）であってもよい。

さて、本例の作用について説明する。前記磁場発生部２の磁場は、前記磁気センサー３で検知され、その磁気検知信号は前記位置検出信号処理部５１１に入力される。そして、この位置検出信号処理部５１１により、前記磁場発生部２によって形成される座標空間における前記対象Ｔの位置が検出される。

前記加速度センサー４の検知信号に基づいて、前記移動検出信号処理部５１２によって加速度が検出される。検出される加速度が零ではない場合、又は所定の閾値を超えた場合、前記報知部５２は、前記磁場発生部２が移動したことを報知する。これにより、前記磁場発生部２の位置がずれたことを知ることができる。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態について図３〜図８に基づいて説明する。なお、第一実施形態と同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図３に示す超音波診断装置１００は、超音波プローブ１０１、送受信部１０２、エコーデータ（ｅｃｈｏ ｄａｔａ）処理部１０３、表示制御部１０４、表示部１０５、操作部１０６、制御部１０７、記憶部１０８を備える。超音波診断装置１００は、本発明における超音波画像表示装置の実施の形態の一例である。

前記超音波プローブ１０１は、アレイ（ａｒｒａｙ）状に配置された複数の超音波振動子（図示省略）を有して構成され、この超音波振動子によって被検体に対して超音波を送信し、そのエコー信号を受信する。前記超音波プローブ１０１は、本発明における超音波プローブの実施の形態の一例である。

前記超音波プローブ１０１には、前記磁気センサー３が設けられている。この磁気センサー３により、前記磁場発生部２から発生する磁気が検出されるようになっている。前記磁気センサー２における検出信号は、前記制御部１０７の位置検出信号処理部５１１（図６参照）へ入力されるようになっている。前記磁気センサー３における検出信号は、図示しないケーブル（ｃａｂｌｅ）を介して前記位置検出信号処理部５１１へ入力されてもよいし、無線で前記位置検出信号処理部５１１へ入力されてもよい。前記磁場発生部２及び前記磁気センサー３は、後述のように前記超音波プローブ１０１の位置及び傾きを検出するためのセンサーである。

また、第一実施形態と同様に、前記磁場発生部２には前記加速度センサー４が設けられている。この加速度センサー４の加速度検知信号は、前記制御部１０７の移動検出信号処理部５１２（図６参照）へ入力される。

前記送受信部１０２は、前記超音波プローブ１０１から所定の走査条件で超音波を送信するための電気信号を、前記制御部１０７からの制御信号に基づいて前記超音波プローブ１０１に供給する。また、前記送受信部１０２は、前記超音波プローブ１０１で受信したエコー信号について、Ａ／Ｄ変換、整相加算処理等の信号処理を行ない、信号処理後のエコーデータを前記エコーデータ処理部１０３へ出力する。

前記エコーデータ処理部１０３は、前記送受信部１０２から出力されたエコーデータに対し、超音波画像を作成するための処理を行なう。例えば、前記エコーデータ処理部１０３は、対数圧縮処理及び包絡線検波処理等を含むＢモード処理を行なってＢモードデータを作成したり、直交検波処理及びフィルタ処理等を含むドプラ（ｄｏｐｐｌｅｒ）処理を行なってドプラデータを作成したりする。

前記表示制御部１０４は、図４に示すように、超音波画像データ作成部１０４１及び表示画像制御部１０４２を有する。前記超音波画像データ作成部１０４１は、前記エコーデータ処理部１０３で作成されたデータをスキャンコンバータ（Ｓｃａｎ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）によって走査変換して、超音波画像データを作成する。超音波画像データは、例えば前記Ｂモードデータに基づいて作成されたＢモード画像データや、前記ドプラデータに基づいて作成されたドプラ画像データである。

前記表示画像制御部１０４２は、図５に示すように、前記超音波画像データに基づくリアルタイムの超音波画像ＵＧを前記表示部１０５に表示させる。また、前記表示画像制御部１０４２は、前記超音波画像ＵＧとともに、後述する前記制御部１０７の位置検出信号処理部５１１によって得られたエコー信号の位置情報に基づいて、前記超音波画像ＵＧと被検体において同一断面の参照医用画像ＭＧを表示させる。前記表示画像制御部１０４２は、本発明における表示画像制御部の実施の形態の一例である。

前記超音波画像ＵＧは、例えばＢモード画像やカラードプラ画像などである。また、前記参照医用画像ＭＧは、リアルタイムの超音波画像ＵＧ以外の医用画像であって、被検体について取得されたボリュームデータに基づく医用画像である。具体的には、前記参照医用画像ＭＧは、前記超音波診断装置１以外の医用画像装置８０で予め取得された医用画像、すなわち例えばＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置などで予め取得されたＸ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像であってもよい。また、前記参照医用画像ＭＧは、予め取得された超音波画像であってもよい。超音波画像は、前記超音波診断装置１００において取得されたものであってもよいし、図示しない他の超音波診断装置において取得されたものであってもよい。従って、前記医用画像装置８０は、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、他の超音波診断装置などである。

また、前記表示画像制御部１０４２は、前記超音波画像ＵＧ及び前記参照医用画像ＭＧ以外の画像を前記表示部１０５に表示させる。詳細は後述する。

前記表示部１０５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）などで構成される。前記操作部１０６は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード（ｋｅｙｂｏａｒｄ）及びポインティングデバイス（ｐｏｉｎｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）など（図示省略）を含んで構成されている。

前記制御部１０７は、ＣＰＵであり、前記記憶部１０８に記憶されたプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）を読み出し、前記超音波診断装置１００の各部における機能を実行させる。また、前記制御部１０７は、第一実施形態の前記制御部５１と同様に、図６に示すように、前記位置検出信号処理部５１１及び前記移動検出信号処理部５１２を有している。

本例では、前記位置検出信号処理部５１１は、前記磁気センサー３の磁場検知信号に対して、前記磁場発生部２によって形成された座標空間における前記超音波プローブ１０１の位置及び傾きの情報（以下、「プローブ位置情報」と云う）を検出する信号処理を行なう。さらに、前記位置検出信号処理部５１１は、前記プローブ位置情報に基づいてエコー信号の前記座標空間における位置情報を検出する。

この第二実施形態においては、少なくとも前記磁場発生部２、前記磁気センサー３、前記加速度センサー４、前記位置検出信号処理部５１１、前記移動検出信号処理部５１２により、本発明における位置検出装置の実施の形態の一例が構成される。

前記記憶部１０８は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）や半導体メモリ（ｍｅｍｏｒｙ）などである。この記憶部９には、例えば前記参照医用画像ＭＧのボリュームデータが記憶される。

さて、本例の作用について図７のフローチャート、図５及び図８に基づいて説明する。先ず、図７のステップＳ１では、参照医用画像ＭＧのデータが前記記憶部１０８に記憶される。本例では、予め前記医用画像装置８０で取得された前記参照医用画像のデータ（ボリュームデータ）が前記記憶部１０８に記憶される。

次に、ステップＳ２では、前記超音波プローブ１０１を被検体の体表面に当接させて超音波の送受信を開始する。そして、前記表示画像制御部１０４２は、エコー信号に基づいて作成されたリアルタイムの二次元の超音波画像ＵＧを前記表示部１０５に表示させる。また、前記表示画像制御部１０４２は、前記記憶部１０８に記憶されたボリュームデータに基づいて二次元の参照医用画像ＭＧを表示させる。前記参照医用画像ＭＧは、被検体における任意の断面の画像である。前記表示画像制御部１０４２は、図５に示すように、前記超音波画像ＵＧ及び前記参照医用画像ＭＧを前記表示部１０５に並べて表示させる。

次に、ステップＳ３では、前記超音波画像ＵＧの座標系と前記参照医用画像ＭＧの座標系との位置合わせ処理を行なう。具体的には、操作者は前記表示部１０５に表示された前記超音波画像ＵＧと前記参照医用画像ＭＧとを見比べながら、いずれか一方又は両方の画像の断面を移動させ、同一断面の超音波画像ＵＧと参照医用画像ＭＧとを表示させる。前記超音波画像ＵＧの断面の移動は、前記超音波プローブ１０１の位置を変えることによって行なう。また、前記参照医用画像ＭＧの断面の移動は、前記操作部１０６を操作して断面を変更する指示を入力することにより行なう。

同一断面か否かは、例えば操作者が特徴的な部位を参照するなどして判断する。操作者は、同一断面についての超音波画像ＵＧ及び参照医用画像ＭＧが表示されると、前記操作部１０６のトラックボール等を用いて、前記超音波画像ＵＧの任意の点を指定する。また、操作者は前記超音波画像ＵＧにおいて指定された点と同一位置と思われる点を前記参照医用画像ＭＧにおいても指定する。操作者は、このような点の指定を複数点について行なう。

ここで、前記参照医用画像ＭＧのボリュームデータは位置情報を有している。従って、上述のように前記超音波画像ＵＧと前記参照医用画像ＭＧとで同一位置と思われる点を指定すると、これら超音波画像ＵＧの座標系と参照医用画像ＭＧの座標系との対応位置が特定される。そして、前記超音波画像ＵＧの座標系と参照医用画像ＭＧの座標系との対応点が複数点特定されることで、前記超音波画像ＵＧの座標系と前記参照医用画像ＭＧの座標系との座標変換が可能になる。以上により位置合わせ処理が完了する。

前記超音波画像ＵＧの座標系は、前記磁場発生部２によって形成される座標空間である。

前記ステップＳ３における位置合わせ処理が完了すると、ステップＳ４では、前記表示画像制御部１０４２は、リアルタイムの超音波画像ＵＧとともに、前記位置検出信号処理部５１１で検出されたエコー信号の位置情報に基づいて、前記超音波画像ＵＧと被検体において同一断面についての参照医用画像ＭＧを表示させる。

具体的には、前記表示画像制御部１０４２は、前記位置検出信号処理部５１１で検出されたエコー信号の位置情報を、前記参照医用画像ＭＧの座標系の位置情報に座標変換して、前記参照医用画像ＭＧのボリュームデータにおいて前記エコー信号の位置と対応する領域を特定する。次に、前記表示画像制御部１０４２は、この対応領域を含む断面のデータに基づく参照医用画像ＭＧを、図５に示すようにリアルタイムの超音波画像ＵＧとともに表示させる。

以上のようにして同一断面の超音波画像ＵＧ及び参照医用画像ＭＧが表示されている時に、前記磁場発生部２の位置がずれた場合、前記移動検出信号処理部５１２によって所定の加速度が検出される。この移動検出信号処理部５１２によって、検出される加速度が零ではない場合、又は所定の閾値を超えた場合、前記表示画像制御部１０４２は、図８に示すように、前記磁場発生部２が移動したことを示す文字情報からなる画像Ｘとして、「位置ずれ発生！」の文字情報を前記表示部１０５に表示させる。これにより、操作者は、前記磁場発生部２の位置がずれたことを知ることができる。前記表示画像制御部１０４２は、本発明における報知部の実施の形態の一例である。

次に、第二実施形態の変形例について説明する。先ず、第一変形例について説明する。この第一変形例では、前記移動検出信号処理部５１２は、前記加速度センサー４の加速度検知信号に基づいて、前記磁場発生部２の移動距離及び三次元の移動方向を算出する。

ここで、前記磁場発生部２の位置が移動すると、座標空間も移動するので、前記超音波プローブ１０１の位置情報に誤差が生じる。これにより、再度前記ステップＳ３の位置合わせを行なわない限り、前記超音波画像ＵＧとは異なる断面の参照医用画像ＭＧが表示されることになる。

そこで、この第一変形例においては、前記表示画像制御部１０４２は、前記移動検出信号処理部５１２によって算出される移動距離及び移動方向に基づいて、被検体において前記超音波画像ＵＧが表示されている断面と同一断面の前記参照医用画像ＭＧが表示されるように、参照医用画像ＭＧの表示断面の位置ずれ補正を行なう。これにより、前記磁場発生部２の位置がずれても、被検体において同一断面の前記超音波画像ＵＧ及び前記参照医用画像ＭＧが表示される。

この第一変形例においては、「位置ずれ発生！」の文字情報からなる前記画像Ｘを表示してもよいし、表示しなくてもよい。また、前記表示画像制御部１０４２は、位置ずれ補正が行われたことを示す文字情報からなる画像を前記表示部１０５に表示させてもよい。

次に、第二変形例について説明する。第二変形例の超音波診断装置１００′は、図９に示すように、スピーカー（ｓｐｅａｋｅｒ）１０９を備えている。前記制御部１０７は、前記移動検出信号処理部５１２によって検出される加速度が零ではない場合、又は所定の閾値を超えた場合、前記スピーカー１０９から音を出すための信号を出力する。このスピーカー１０９から出る音により、操作者は前記磁場発生部２が移動したことを知ることができる。前記スピーカー１０９は、本発明における報知部の実施の形態の一例である。

以上、本発明を前記実施形態によって説明したが、本発明はその主旨を変更しない範囲で種々変更実施可能なことはもちろんである。

１ 位置検出装置
２ 磁場発生部（座標空間形成部）
３ 磁気センサー（物理的作用検知センサー）
４ 加速度センサー（移動検知センサー）
５２ 報知部
１００ 超音波診断装置
１０１ 超音波プローブ
５１１ 位置検出信号処理部
５１２ 移動検出信号処理部
１０４２ 表示画像制御部

Claims (6)

1. 空間に対して物理的作用を及ぼして座標空間を形成する座標空間形成部と、
   前記座標空間における対象の位置を検出する位置検出部と、
   前記座標空間形成部の移動を検出する移動検出部と、
   該移動検出部によって検出された前記座標空間形成部の移動を報知する報知部と、
   を備えることを特徴とする超音波画像表示装置。
2. 前記移動検出部は、前記座標空間形成部の移動を検知する移動検知センサーと、該移動検知センサーからの入力信号に基づいて前記座標空間形成部の移動を検出する信号処理を行なう移動検出信号処理部と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の超音波画像表示装置。
3. 前記位置検出部は、前記対象に設けられて前記座標空間形成部による物理的作用を検知する物理的作用検知センサーと、該物理的作用検知センサーの検知信号に基づいて前記対象の位置を検出する信号処理を行なう位置検出信号処理部と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の超音波画像表示装置。
4. 前記位置検出部は、前記対象の位置検出として、被検体に対して超音波を送信してエコー信号を受信する超音波プローブの位置検出を行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波画像表示装置。
5. 前記被検体について予め取得された参照医用画像と、前記超音波プローブで受信されたエコー信号に基づく超音波画像とを表示させる表示画像制御部であって、前記超音波プローブの位置に基づいて特定される前記被検体における前記超音波画像の位置と同一位置の参照医用画像を表示させる表示画像制御部を備えることを特徴とする請求項４に記載の超音波画像表示装置。
6. 前記表示画像制御部は、前記移動検出部で検出された前記座標空間部の移動距離及び移動方向に基づいて、被検体において同一位置の前記超音波画像及び前記医用画像が表示されるように位置ずれ補正を行なって前記医用画像を表示させることを特徴とする請求項５に記載の超音波画像表示装置。