WO2014081013A1 - X線診断用のジェスチャー検知支援システム及びx線診断装置 - Google Patents
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Abstract
実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システムは、記憶装置、検出系及び操作系を備える。記憶装置は、ユーザのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する。検出系は、ユーザのジェスチャーを検出する。操作系は、ジェスチャーの検出結果に基づいて、X線診断装置に操作情報を出力する。検出系は、センサ、検出部及び取付け器具を有する。検出部は、センサからの出力に基づいてジェスチャーを検出する。取付け器具は、X線診断装置が設置される検査室の天井、X線診断装置の撮影系を駆動させるためのアーム、点滴台、造影剤のインジェクタ、X線防護板及びX線診断装置によって撮影されたX線画像データを表示させるためのモニタの少なくとも1つにセンサを取付ける。
Description
本発明の実施形態は、X線診断用のジェスチャー検知支援システム及びX線診断装置に関する。
従来、深度センサと光学カメラとを用いることによって、ジェスチャーを検知する技術が知られている。更に、ジェスチャーの検知技術を応用してゲーム機をジェスチャーによってコントロールする技術も知られている。そこで、X線診断装置を操作するためにジェスチャーを用いる技術が提案されている。
しかしながら、X線診断装置が設置される検査室や術中におけるX線診断装置の操作者には、様々な制約がある。例えば、検査室内には、様々な医用機器が設置されている。このため、深度センサや光学カメラ等の検出器の設置場所によっては、検出器の視野が医用機器によって遮られる恐れがある。また、術者ができるだけ手技に集中できるように、X線診断装置の操作のための動作や動作範囲を極力少なくすることが望まれる。
このようにX線診断には、特有の制約がある。このため、ジェスチャーによるX線診断装置の操作機能を効果的に使用できない場合がある。
そこで、本発明は、ジェスチャーによるX線診断装置の操作機能をX線診断に特有な制約下において有効に活用することを可能とするX線診断用のジェスチャー検知支援システム及びX線診断装置を提供することを目的とする。
本発明の実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システムは、記憶装置、検出系及び操作系を備える。記憶装置は、ユーザのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する。検出系は、ユーザのジェスチャーを検出する。操作系は、前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する。前記検出系は、前記ジェスチャーを検出するための少なくとも1つのセンサ、検出部及び取付け器具を有する。検出部は、前記センサからの出力に基づいて前記ジェスチャーを検出する。取付け器具は、前記X線診断装置が設置される検査室の天井、前記X線診断装置の撮影系を駆動させるためのアーム、点滴台、造影剤のインジェクタ、X線防護板及び前記X線診断装置によって撮影されたX線画像データを表示させるためのモニタの少なくとも1つに前記センサを取付ける。
また、本発明の実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システムは、記憶装置、検出系、操作系及び制御系を備える。記憶装置は、ユーザのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する。検出系は、センサからの出力に基づいてユーザのジェスチャーを検出する。操作系は、前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する。制御系は、ユーザの手首と肘との相対的な位置関係及びカテーテルの少なくとも一方を前記又は他のセンサからの出力に基づいて検出し、前記手首と肘との相対的な位置関係が所定の条件となった場合又は前記カテーテルがユーザの手によって保持されていると判定される場合に、前記検出系及び前記操作系の少なくとも一方の処理を停止させる。
また、本発明の実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システムは、記憶装置、検出系及び操作系を備える。記憶装置は、ユーザの前腕のみによるジェスチャー又は肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する。検出系は、センサからの出力に基づいてユーザの前腕のみによるジェスチャー又は肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーを検出する。操作系は、前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する。
また、本発明の実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システムは、記憶装置、検出系及び操作系を備える。記憶装置は、ユーザのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する。検出系は、センサからの出力に基づいて複数のユーザの候補からジェスチャーを検出すべきユーザを特定し、特定されたユーザのジェスチャーを前記又は他のセンサからの出力に基づいて検出する。操作系は、前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する。
また、本発明の実施形態に係るX線診断装置は、前記X線診断用のジェスチャー検知支援システムと、X線画像収集系とを備える。X線画像収集系は、前記操作情報に従ってX線撮影を実行する。
また、本発明の実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システムは、記憶装置、検出系、操作系及び制御系を備える。記憶装置は、ユーザのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する。検出系は、センサからの出力に基づいてユーザのジェスチャーを検出する。操作系は、前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する。制御系は、ユーザの手首と肘との相対的な位置関係及びカテーテルの少なくとも一方を前記又は他のセンサからの出力に基づいて検出し、前記手首と肘との相対的な位置関係が所定の条件となった場合又は前記カテーテルがユーザの手によって保持されていると判定される場合に、前記検出系及び前記操作系の少なくとも一方の処理を停止させる。
また、本発明の実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システムは、記憶装置、検出系及び操作系を備える。記憶装置は、ユーザの前腕のみによるジェスチャー又は肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する。検出系は、センサからの出力に基づいてユーザの前腕のみによるジェスチャー又は肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーを検出する。操作系は、前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する。
また、本発明の実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システムは、記憶装置、検出系及び操作系を備える。記憶装置は、ユーザのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する。検出系は、センサからの出力に基づいて複数のユーザの候補からジェスチャーを検出すべきユーザを特定し、特定されたユーザのジェスチャーを前記又は他のセンサからの出力に基づいて検出する。操作系は、前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する。
また、本発明の実施形態に係るX線診断装置は、前記X線診断用のジェスチャー検知支援システムと、X線画像収集系とを備える。X線画像収集系は、前記操作情報に従ってX線撮影を実行する。
本発明の実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システム及びX線診断装置について添付図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施形態に係るX線診断用のジェスチャー検知支援システムを備えたX線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。
X線診断装置1は検査室2に設置される。更に、検査室2には、X線診断装置1の付属システム或いはX線診断装置1から独立したシステムとしてジェスチャー検知支援システム3が設けられる。図1に示す例では、X線診断装置1がX線画像収集系4及びジェスチャー検知支援システム3を備えている。尚、図1は主として機能を示す図であり、図1に示す各機器の配置と実際の配置とは必ずしも一致しない。
X線画像収集系4は、被検体OにX線を曝射することによって被検体OのX線診断画像データを収集するX線診断装置1の本体を構成するシステムである。具体的には、X線画像収集系4は、アーム5の両端にX線管6とX線検出器7とを設けて構成される撮影系8、コンソール9、コンソール9の操作情報に従って撮影系8に制御情報を出力する撮影系制御部10、撮影系8によって収集されたX線検出データからX線画像データを生成するデータ処理部11、X線画像データを表示させるためのモニタ12及び被検体Oをセットするための寝台13を有する。
ジェスチャー検知支援システム3は、X線診断装置1をジェスチャーによって操作するために、ユーザUのジェスチャーを検知するためのシステムである。従って、X線診断装置1のX線画像収集系4は、ジェスチャー検知支援システム3からの操作情報に従ってX線撮影を実行するように構成される。一方、ジェスチャー検知支援システム3は、入力装置14、表示装置15、記憶装置16、検出系17、操作系18及び制御系19を有する。
ジェスチャー検知支援システム3の構成要素のうち、デジタル情報の処理を実行する構成要素については、コンピュータ20にX線診断用のジェスチャー検知支援プログラムを読込ませることによって構築することができる。従って、ジェスチャー検知支援プログラムはコンピュータ20を、X線診断用のジェスチャー検知支援システム3の一部又は全部として機能させるプログラムであると言うことができる。ジェスチャー検知支援プログラムは、汎用コンピュータをジェスチャー検知支援システム3の少なくとも一部として利用できるように情報記録媒体に記録してプログラムプロダクトとして流通させることもできる。もちろん、情報記録媒体を介さずにネットワーク経由でジェスチャー検知支援プログラムをコンピュータ20にダウンロードすることもできる。
但し、ジェスチャー検知支援システム3の構成要素のうち、デジタル情報の処理を実行する構成要素であっても回路を用いて構成することもできる。ここでは、コンピュータ20にジェスチャー検知支援プログラムを読込ませ、かつ必要なハードウェアをコンピュータ20に接続することによってジェスチャー検知支援システム3を構成する場合を例に説明する。
記憶装置16は、ユーザUのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置1の操作内容を記憶する機能を有する。従って、記憶装置16は、ジェスチャー記憶部として機能する。特に、記憶装置16には、検出位置に応じたジェスチャーに対応するX線診断装置1の操作内容を記憶することができる。X線診断装置1が設置される検査室2には様々な医用機器が設置され、これらはジェスチャーの検出に対する障害物となる恐れがある。そこで、障害物を避けることが可能な位置において検出されるジェスチャーとX線診断装置1の操作内容とを対応付けることができる。
図2は、前腕のみによるジェスチャーの例を示す図である。
ジェスチャーは、一般にはユーザUの腕の動きによって作り出されるが、ジェスチャーを行うための腕は、肘を境に肩に近い側の上腕と手を含む前腕とに分けられる。そこで、図2に示すようにユーザUの前腕のみによるジェスチャーと関連付けられたX線診断装置1の操作内容を記憶装置16に保存することができる。これにより、検査室2の天井2A等のユーザUの上方からジェスチャーを検出する場合であっても、ジェスチャーによるX線診断装置1の操作が可能となる。
図3は、肩と手首のみによるジェスチャーの例を示す図である。
別の例として、ジェスチャーをユーザUの上方から斜め方向に俯瞰する位置で検出する場合には、肘の検出が困難となる。従って、ユーザUの肘を検出しようとすると、ジェスチャーの検出エラーの発生や検出処理負荷の増加に繋がる。そこで、図3に示すように肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーと関連付けられたX線診断装置1の操作内容を記憶装置16に記憶することができる。これにより、肘を省いてジェスチャーを検出することが可能となる。また、ユーザUの腰よりも低い位置についてはジェスチャー検出の対象領域外とすることが好適である。このようなジェスチャーの検出領域の制限によってユーザUの腰よりも高い位置からのジェスチャーを有効に検出することが可能となる。
実用的な例としては、ユーザUの手首及び肩の2点の位置又は位置変化をジェスチャーとする方法やユーザUの手首と肩を繋ぐ線分の位置又は位置変化をジェスチャーとする方法が挙げられる。この場合、ユーザUの手首及び肩を少なくとも検出すれば、ジェスチャーを特定することができる。尚、実際には、腕全体の検出を行い、手首や肩等のジェスチャー検出に必要な部位以外の検出データを除去するようにしてもよい。
このように、腕全体によらないジェスチャーをX線診断装置1の操作内容と関連付けて記憶装置16に登録することができる。これにより、腕の一部が検出できないような場合でもジェスチャーによるX線診断装置1の操作を行うことが可能となる。但し、もちろん腕全体によるジェスチャーをX線診断装置1の操作内容と関連付けて記憶装置16に登録することもできる。ジェスチャーと関連付けられるX線診断装置1の操作内容としては、X線画像収集系4の動作に限らずジェスチャー検知支援システム3自体の動作に関する操作内容とすることができる。
検出系17は、ユーザUのジェスチャーを検出する機能と、ジェスチャーの検出結果を操作系18に与える機能とを有する。そのために、検出系17には、ジェスチャーを検出するための少なくとも1つのセンサ17A及びセンサ17Aからの出力に基づいてジェスチャーを検出する検出部17Bが設けられる。図示された例では、検出部17Bがコンピュータ20の機能として検出系17に設けられている。
従って、検出系17は、センサ17Aからの出力に基づいて検出部17BによりユーザUのジェスチャーを検出するように構成される。上述したように記憶装置16には、前腕のみによるジェスチャー又は肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーが登録可能である。従って、検出系17は、センサ17Aからの出力に基づいてユーザUの前腕のみによるジェスチャー又は肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーを検出できるように構成される。
各センサ17Aには、それぞれセンサ17Aを所定の位置に取付けるための取付け器具17Cが設けられる。センサ17Aは、検査室2内において障害物を避けてユーザUのジェスチャーやユーザUの候補を検出することが可能な適切な位置に設置されることが望ましい。従って、検査室2内の所定の高さよりも高い天井2Aや壁面等の位置又は所定の高さよりも高い位置に設けられる機器にセンサ17Aを取付けるための取付け器具17Cが検出系17に設けられる。
また、センサ17Aには、検出方向を示すためにレーザの照射機能を設けることができる。すなわち、レーザ光源17Dをセンサ17Aに設けることができる。この場合、レーザ光源17Dの動作の切換えを行うためのスイッチ17Eを操作することによって、センサ17A側から検出方向に向けてレーザを照射することができる。レーザが照射されると、検出方向に存在する障害物に反射して輝点が生じる。このため、ユーザUは、センサ17Aの検出方向を把握し、センサ17Aの検出方向を意識したジェスチャーを行うことができる。
更に、検出系17には、必要に応じてセンサ17Aの位置を移動させるための移動機構17F、センサ17Aの向きを変えるための移動機構17G及び各移動機構17F、17Gを制御する制御部17Hを設けることができる。尚、センサ17Aの位置を移動させるための移動機構17Fとセンサ17Aの向きを変えるための移動機構17Gは、共通にしてもよい。制御部17Hについては、図示されるようにコンピュータ20の機能として検出系17に設けることができる。
移動機構17F、17Gが検出系17に設けられる場合には、センサ17AとユーザUとの相対的な位置関係が変わり得る。そこで、制御部17Hは、センサ17Aの位置及び向きの少なくとも一方が、適切となるように移動機構17F、17Gを制御するように構成される。
加えて、検査室2には、複数の医師や技師等の関係者が存在する。各関係者は、交代でジェスチャー検知支援システム3のユーザUとなり得る。従って、センサ17Aの視野内には、複数のユーザUの候補が存在する場合がある。そこで、検出系17は、センサ17Aからの出力に基づいて複数のユーザUの候補からジェスチャーを検出すべきユーザUを特定し、特定されたユーザUのジェスチャーを同一又は他のセンサ17Aからの出力に基づいて検出できるように構成される。
この場合、ユーザUを特定するための情報を取得するための第1のセンサと、ジェスチャーを検出するための第2のセンサとを個別に検出系17に設けることもできる。従って、検出系17のセンサ17Aとしては、ジェスチャーの検出方式に応じた深度センサ、光学カメラ又は赤外線カメラ等の任意の第1のセンサに加え、複数のユーザUの候補を認識するための光学カメラ又は赤外線カメラ等の第2のセンサが用いられる。
但し、ジェスチャーの検出用のセンサと複数のユーザUの候補を認識するためのセンサとが同種のセンサであれば共通にすることができる。或いは、ジェスチャーの検出及び複数のユーザUの候補の検出の双方について複数のセンサを組合わせて使用するようにしてもよい。図1に示す例では、ジェスチャーの検出用の第1のセンサとして赤外線カメラが設けられ、ユーザU特定用の第2のセンサとして光学カメラが設けられている。
一方、複数のユーザUの候補からジェスチャーの検出対象となるユーザUを選択する処理は、ジェスチャーの検出部17Bにおいて実行することができる。複数のユーザUの候補からユーザUを特定するための条件としては、センサ17Aの設置位置やセンサ17Aの種類に応じて適切な条件を設定することができる。
具体例として、検出系17においてカテーテルを検出できる場合には、センサ17Aからの出力に基づいて、カテーテルを最後に保持していたと判定されるユーザUをジェスチャーの検出対象に決定することができる。
カテーテルはワイヤ状であり、赤外線カメラのみでもジェスチャーとカテーテルの双方を検出することができる。具体的には、赤外線カメラで撮影された赤外線画像データに対するエッジ検出処理によって線状物としてカテーテルを検出することができる。尚、カテーテルを画像処理によって容易に検出できるようにカテーテル全体を線状のマーカとしてもよい。
但し、光学カメラと赤外線カメラとを近接させて設置し、ジェスチャー及びカテーテルの双方を検出できるようにすることが好適である。この場合、検出部17Bでは、赤外線カメラで撮影された赤外線画像データと光学カメラで撮影された光学画像データとのマッチングによってユーザUの手によってカテーテルが握られているか否かを判定することできる。従って、光学カメラを用いれば、カテーテルの検出精度を向上させることができる。カテーテルが検出できれば、カテーテルを保持しているユーザU又はカテーテルに最も近いユーザUを、ジェスチャーの検出対象として検出部17Bにおいて自動判定することができる。
別のユーザUの特定方法として、モニタ12の正面にいると判定されるユーザU又はX線診断装置1を操作するためのコンソール9の前にいると判定されるユーザUを、ジェスチャーを検出すべきユーザUとして特定する方法が挙げられる。この場合、検出部17Bでは、モニタ12又はコンソール9とユーザUとの相対的な位置関係に応じてモニタ12又はコンソール9の正面にいるユーザUを特定する処理が実行される。
また、複数の条件を組合わせてユーザUの特定処理を実行することもできる。この場合、単に複数の条件が満たされたユーザUをジェスチャーの検出対象とする方法に限らず、条件ごとに優先度を設定して択一的に選択された条件を基準とする方法によってユーザUを特定することもできる。また、複数の条件のうちの1つの条件が満たされる度に優先順位を上げるようにし、最も優先順位が高いユーザUをジェスチャーの検出対象とすることもできる。
そして、このようなユーザU特定についての自動判定処理によって、ユーザUを特定するためのジェスチャーを省略することができる。但し、ユーザUの特定をジェスチャーによって実行できるようにすることも可能である。
一旦、ジェスチャーの検出対象として特定されたユーザUは、制御部17Hによる移動機構17F、17Gの制御によってセンサ17Aで常に検出できるように追跡することができる。具体的には、ジェスチャーの検出対象となるユーザUの特定情報とともにユーザUの空間的な位置情報が検出部17Bから移動機構17F、17Gの制御部17Hに与えられる。そして、制御部17Hは、特定されたユーザUがセンサ17Aの視野内となるようにユーザUの位置情報に基づいて移動機構17F、17Gをフィードバック制御する。これによりユーザUの自動追跡によるジェスチャーの継続的な検出が可能となる。
移動機構17F、17Gの制御は、このような検出部17Bからの検出情報に限らず、他の情報に基づいて実行することもできる。
具体例としてジャイロセンサ(角速度センサ)からの検出信号を入力信号として移動機構17F、17Gを制御する方法が挙げられる。センサ17A又は移動機構17F、17Gにジャイロセンサを取付けると、センサ17A又は移動機構17F、17Gの角度又は角速度を把握することが可能となる。そこで、ジャイロセンサからの検出信号に基づいてセンサ17A又は移動機構17F、17Gが特定の角度となるように、移動機構17F、17Gを制御することができる。
また、センサ17Aの位置及び向きをジェスチャー検知支援システム3の入力装置14の操作によってプリセットすることもできる。センサ17Aの位置及び向きをプリセットすれば、ジェスチャー検出に先立って自動的にセンサ17Aの位置決めを行うことが可能となる。センサ17Aの位置及び向きのプリセット方法の具体例としては、手技内容に応じてセンサ17Aの位置及び向きをプリセットする方法が挙げられる。すなわち、手技内容に応じたセンサ17Aの位置及び向きのテーブルを制御部17Hに準備しておくことができる。
ジェスチャー検出の際における手技内容の特定方法については、入力装置14の操作によって制御部17Hに手技内容を通知する方法の他、他の条件と手技内容とを関連付ける方法が挙げられる。
具体例として、X線診断装置1を制御するための検査プロトコル、X線診断に使用されるアプリケーションソフトウェア或いは撮影系8の配置と手技内容とを関連付けることができる。そして、手技内容に対応する検査プロトコルが選択された場合、手技内容に対応するアプリケーションソフトウェアが起動された場合、撮影系8が手技内容に対応する位置に位置決めされた場合を制御部17Hが検出し、検出結果に応じて自動的に手技内容に応じた適切な位置及び向きにセンサ17Aが位置決めされるように移動機構17F、17Gを制御することができる。これにより、手技内容に応じたセンサ17Aの自動位置決めが可能となる。
尚、制御部17Hにおいて手技内容の特定処理のために必要となる検査プロトコルの選択情報、アプリケーションソフトウェアの起動情報及び撮影系8の位置情報については、X線診断装置1の撮影系制御部10から移動機構17F、17Gの制御部17Hに通知されるように構成することができる。
センサ17Aの位置は、このような移動機構17F、17Gの自動制御又は半自動制御の他、移動機構17F、17Gの手動制御によって調整することができる。センサ17Aの位置を手動で調整する場合には、入力装置14の操作又はジェスチャーによって移動機構17F、17Gの制御を行うことができる。ジェスチャーにより移動機構17F、17Gを制御する場合には、予めジェスチャーと移動機構17F、17Gの駆動内容とを関連付けて記憶装置16に登録すればよい。この場合、制御部17Hは、検出部17Bにおいて検出されたジェスチャーに対応する移動機構17F、17Gの駆動内容に従って移動機構17F、17Gを制御することとなる。一方、入力装置14から制御部17Hに移動機構17F、17Gの駆動内容を指示することによってマニュアルで移動機構17F、17Gを制御することが可能である。これによりセンサ17Aのマニュアル操作が可能となる。
次に、センサ17Aの配置例及びセンサ17Aの位置に応じた検出系17の機能と構成について説明する。尚、以降においてセンサ17Aが1つ設置される例を示すがジェスチャーの検出用の第1のセンサに加えてユーザU特定用の第2のセンサが設けられる場合には、ユーザUの特定方法に応じて第2のセンサを第1のセンサと同等な位置又は別の適切な位置に設けることができる。
図4は、図1に示すセンサ17Aの取付位置の第1の例を示す図である。
図4に示すように、X線診断装置1のX線管6及びX線検出器7を駆動させるためのアーム5に沿ってセンサ17Aを移動可能に設置することができる。この場合、アーム5に取付けるための取付け器具17Cがセンサ17Aに設けられる。また、X線診断装置1の撮影系8を駆動させるためのアーム5に沿ってセンサ17Aを移動させるための移動機構17F、17Gがアーム5に設けられる。取付け器具17C及び移動機構17F、17Gの構造は任意であるが、例えば、C型アームをレールとして移動する移動機構17F、17Gに固定金具等の取付け器具17Cでセンサ17Aを取付けることができる。
この場合、センサ17Aがレールに沿って移動するため、ユーザUを俯瞰できる位置にセンサ17Aを配置することができる。また、センサ17AとユーザUとの間に障害物となり得る機器がなく、かつレールに沿ってセンサ17Aの位置を容易に調整できるため、確実にユーザUをセンサ17Aの視野内とすることができる。
更に、センサ17Aによって少なくともユーザUの前腕部を確実に検出することができる。従って、前腕部を左右に動かすジェスチャーを記憶装置16に登録しておくことにより、ジェスチャーの検出エラーを防止することができる。また、ユーザUが腕を上げて行うジェスチャーのように、手技の妨げになるような負担の大きいジェスチャーを回避することができる。
図5は、図1に示すセンサ17Aの取付位置の第2の例を示す図である。
図5に示すように、点滴台30にセンサ17Aを取付けることもできる。この場合、点滴台30に取付けるための固定金具等の取付け器具17Cがセンサ17Aに設けられる。尚、点滴台30に限らず、造影剤のインジェクタ等のユーザUの近傍に設けられる機器にセンサ17Aを取付けることができる。この場合、センサ17Aの位置がユーザUの近傍となり、かつセンサ17AとユーザUとの間に障害物となり得る機器がないため、ユーザUのジェスチャーを良好に検出することが可能となる。
図6は、図1に示すセンサ17Aの取付位置の第3の例を示す図である。
図6に示すように、X線診断装置1によって撮影されたX線画像データを表示させるためのFPD (flat panel display)等のモニタ12の縁に沿ってセンサ17Aを移動可能に設置することもできる。この場合、モニタ12に取付けるための取付け器具17Cがセンサ17Aに設けられる。また、モニタ12の縁に沿ってセンサ17Aを移動させるための移動機構17F、17Gが設けられる。取付け器具17C及び移動機構17F、17Gの構造は任意であるが、例えば、図示されるようにモニタ12の縁をレールとして移動する取付け器具17Cを兼ねた移動機構17F、17Gに固定金具等でセンサ17Aを取付けることができる。
モニタ12は、通常、ユーザUの側面側の近傍に設置される。従って、モニタ12とセンサ17Aとの間には障害物がない。しかも、移動機構17F、17Gの駆動によってセンサ17Aの位置をモニタ12の縁に沿って平行移動させることができる。このため、障害物のない適切な位置からユーザUのジェスチャーを検出することができる。
尚、X線ライブ像用のモニタ等の大画面のモニタ12は、モニタ12を設置するためのモニタ台自体が移動可能な場合がある。そこで、モニタ12の位置に応じてセンサ17Aの位置を調整するようにしてもよい。
更に、センサ17Aの向きを変えられるように、移動機構17Gとしてセンサ17Aの首振り機能を設けることもできる。この場合、センサ17Aの平行移動に加え、回転移動が可能となる。このため、センサ17Aの位置及び向きの調整によってユーザUを常にセンサ17Aの視野内にすることができる。
尚、センサ17Aの首振り機能を有する移動機構17Gは、モニタ12に限らず、アーム5等の様々な対象に設けることができる。センサ17Aの位置及び向きを調整するための移動機構17F、17Gの制御は、制御部17Hにより実行される。移動機構17F、17Gの制御は、任意のアルゴリズムに従って実行することができる。また、制御部17Hが検出部17Bにおける処理結果を参照して移動機構17F、17Gの制御を実行できるようにしてもよい。
例えば、上述したように検出部17Bにおいて光学カメラ等のセンサ17Aにより撮影された画像データから静止中又は動いているユーザUをマーカ検出やエッジ検出等の任意の画像処理によって検出し、検出したユーザUをセンサ17Aで追跡するように制御部17Hが移動機構17F、17Gを制御することができる。
或いは、アーム5や大画面モニタのようにセンサ17A及び移動機構17F、17Gの取付け対象となる機器が移動する場合には、取付け対象となる機器の位置情報を制御部17Hが取得し、取付け対象となる機器の移動量がキャンセルされるように移動機構17F、17Gを制御することができる。これにより、センサ17Aの取付け対象となる機器が移動しても、センサ17Aの位置を一定に保つことができる。尚、移動し得るセンサ17Aの取付け対象の例としては、上述したように撮影系8を移動させるアーム5やライブ像用の大画面モニタが挙げられる。
この他、上述したようにセンサ17Aの位置及び向きが手技内容に応じてプリセットされた位置及び向きとなるように制御部17Hが移動機構17F、17Gを制御することもできる。制御部17Hによる移動機構17F、17Gの制御条件は、上述のような複数の条件を組合わせて択一的に或いは優先順位を設けて決定することもできる。
従って、制御部17Hは、センサ17Aの位置及び向きの少なくとも一方が、センサ17Aの位置、ユーザUの位置、アーム5の位置、モニタ12の位置及びX線診断における手技内容の少なくとも1つに応じて適切となるように移動機構17F、17Gを制御するように構成することができる。特に、制御部17Hは、アーム5又はモニタ12に対する相対位置に基づいて複数のユーザUから選択されたユーザUのジェスチャーを検出できるように移動機構17F、17Gを制御するように構成することもできる。
図7は図1に示すセンサ17Aの取付位置の第4の例を示す図である。
図7に示すように、X線診断装置1が設置される検査室2の天井2Aにセンサ17Aを取付けることもできる。この場合、検査室2の天井2Aに取付けるための固定金具等の取付け器具17Cがセンサ17Aに設けられる。もちろん、天井2Aにレールを固定して移動機構17F、17Gによってセンサ17Aを移動できるようにしてもよい。
センサ17Aを天井2Aに取付けると、図2に示すようにユーザUの真上からジェスチャーを検出することが可能となる。このため、障害物を避けつつ、前腕のみのジェスチャーを好適に検出することができる。従って、ユーザUが腕を上げる動作を回避することができる。特に、センサ17Aを天井2Aに設ければセンサ17AがユーザUの前腕部分に正対する。従って、ユーザUを斜め方向から俯瞰するモニタ12等の位置にセンサ17Aを設ける場合に比べて前腕部の動きの検出精度を向上させることができる。
但し、図7に示すようにモニタ12にもセンサ17Aを設け、モニタ12側のセンサ17Aからは肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーを検出するようにしてもよい。これにより、ユーザUの立ち位置に依らず、ジェスチャーの検出精度を向上させることができる。
上述の例の他、センサ17Aは検査室2内における様々な箇所に取付けることができる。例えば、ユーザU近傍のX線防護板にセンサ17Aを取付ければ、障害物を回避することができる。
次に、ジェスチャー検知支援システム3の他の構成要素の機能について説明する。
操作系18は、検出系17によるジェスチャーの検出結果に基づいてX線診断装置1に操作情報を出力する機能を有する。より具体的には、操作系18は、ジェスチャーの検出結果に基づいて、X線診断装置1の対応する操作内容を記憶装置16から取得し、取得した操作内容に基づいてX線診断装置1に操作情報を出力するように構成される。
また、ジェスチャーとセンサ17Aの移動機構17F、17Gの制御内容とが関連付けられている場合もある。その場合には、操作系18は、ジェスチャーの検出結果に基づいて、対応する移動機構17F、17Gの操作内容を記憶装置16から取得し、取得した操作内容に基づいて移動機構17F、17Gの制御部17Hに制御情報を出力するように構成される。
制御系19は、ジェスチャー検知支援システム3の各構成要素を制御する機能を有する。例えば、ジェスチャーの検出が適切でない条件が検出された場合には、制御系19が検出系17及び操作系18の少なくとも一方の処理を停止させるように構成される。これにより、ジェスチャーの検出エラーを防止することができる。
ジェスチャーの検出が適切でない場合として代表的なのはユーザUが手技を行っている場合である。そこで、手技を行っていることを示す任意の条件をジェスチャーの検出が適切でない場合として定義することができる。
具体例として、ユーザUがカテーテルを操作していれば、手技の最中と判定することができる。一方、ユーザUがジェスチャーによってX線診断装置1を操作しようとする場合には、カテーテルからユーザUの手が離れることとなる。そこで、深度センサや光学カメラをセンサ17Aとして上述したようにカテーテルを検出し、カテーテルから手が離れていない場合をジェスチャーの検出が適切でない条件、つまりジェスチャーによる操作の停止条件とすることができる。
図8は、カテーテルからユーザUの手が離れているか否かに応じてジェスチャーによる操作機能を切換える例を示す図である。
図8(A)は、ユーザUがカテーテル40を手で操作している状態を示し、図8(B)は、ユーザUがカテーテル40から手を離した状態を示す。図8(A)に示すように、ユーザUの手がカテーテル40に接触していると判定される場合には、ジェスチャーによる操作機能をOFFにすることができる。逆に、図8(B)に示すように、ユーザUの手がカテーテル40に接触していないと判定される場合には、ジェスチャーによる操作機能をONにすることができる。
このような制御により、カテーテル40からユーザUの手が離れている場合のみジェスチャーの検出又は検出されたジェスチャーに基づくX線診断装置1の操作を実行することができる。この結果、ジェスチャーの誤検知を回避することができる。
別の例として、ユーザUがカテーテル40を操作している最中には、ユーザUの手首が肘よりも極端に高くならない。そこで、センサ17AによりユーザUの手首と肘とを検出し、手首の位置が肘よりも所定の距離以上高くなった場合をジェスチャーの検出が適切でない条件、つまりジェスチャーによる操作の停止条件とすることができる。
図9は、ユーザUの手首と肘の高さの関係に基づいてジェスチャーによる操作機能を切換える例を示す図である。
図9(A)に示すように、ユーザUがカテーテル40を操作している最中には、一般にユーザUの手首が肘よりも低くなる。このため、ユーザUの個人差を考慮して手首の位置が肘よりも所定の距離以上高くなっていない場合には、ジェスチャーによる操作機能をOFFにすることができる。逆に、図9(B)に示すように、ユーザUの手首の位置が肘よりも所定の距離以上高くなった場合には、ジェスチャーによる操作機能をONに切換えることができる。
図8及び図9に示す条件は組合わせて設定することもできる。従って、ユーザUの手首と肘との相対的な位置関係及びカテーテル40の少なくとも一方を、ジェスチャー検出用のセンサ17Aと同一又は他のセンサ17Aからの出力に基づいて検出し、手首と肘との相対的な位置関係が所定の条件となった場合又はカテーテル40がユーザUの手によって保持されていると判定される場合に、検出系17及び操作系18の少なくとも一方の処理を停止させることができる。そのため、制御系19は、検出系17の検出部17Bからジェスチャーによる操作の停止条件の判定に必要な検出データを取得し、取得した検出データに基づいてジェスチャーによる操作の停止条件が満たされているか否かを判定できるように構成される。
上述のような特徴の他、検出系17及び操作系18の少なくとも一方は、所定の高さよりも高い範囲を対象として処理を実行するように構成することができる。具体例として、ユーザUの腰に対応する高さとして設定された高さよりも高い範囲を対象としてジェスチャーの検出又は検出されたジェスチャーに基づく操作情報の特定処理を実行することができる。
上述のようにセンサ17AをユーザUの上方に配置すると、寝台13等が障害物となってユーザUの腰よりも低い部分がセンサ17Aの視野外となる場合がある。そこで、ユーザUの腰に対応する高さよりも低い範囲については、ジェスチャーの検出又は検出されたジェスチャーに基づく操作情報の特定処理を実行しないようにすることができる。これにより、ジェスチャーの誤検知、無駄な演算処理及びコンピュータ20の暴走を回避することができる。
次にジェスチャー検知支援システム3及びX線診断装置1の動作及び作用について説明する。
図10は、図1に示すジェスチャー検知支援システム3及びX線診断装置1によるジェスチャーによる操作を伴うX線診断の流れの一例を示すフローチャートである。
まずステップS1において、ジェスチャー検知支援システム3のセンサ17Aが検査室2内のジェスチャー検出に適切な位置に取付けられる。具体例として、図4から図7に例示されるように、X線診断装置1のアーム5、点滴台30、モニタ12或いは天井2A等の任意の位置に単一又は複数のセンサ17Aが取付け器具17Cにより取付けられる。
次に、ステップS2において、ジェスチャー検知支援システム3の記憶装置16に、センサ17Aの取付位置に応じたジェスチャーにX線診断装置1の操作内容が関連付けられて登録される。特に、前腕のみによるジェスチャーや肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーなど、X線診断の検査室2内における障害物の多い状況を考慮したジェスチャーを登録することができる。
次に、ステップS3において、センサ17Aの移動機構17F、17Gが設けられる場合には、センサ17Aの位置が初期位置に移動される。例えば手技内容に対応する位置としてプリセットされた位置にセンサ17Aを位置決めすることができる。
次に、ステップS4において、ジェスチャーの検出条件が満たされているか否かがジェスチャー検知支援システム3の制御系19において判定される。具体的には、光学カメラ等のセンサ17Aからの出力に基づいて、ユーザUの手首と肘との位置関係やカテーテル40と手首との位置関係など、手技の最中であるか否かを間接的に示す情報が制御系19により参照される。
そして、ジェスチャーの検出条件が満たされていないと判定された場合には、制御系19が検出系17及び操作系18の少なくとも一方の動作をOFFに切換える。このため、ジェスチャー検知支援システム3は、ジェスチャーの検出条件が満たされていると判定されるまで待機状態となる。
一方、ジェスチャーの検出条件が満たされていると判定された場合には、ステップS5において、複数のユーザUの候補からジェスチャーの検出対象を特定する処理が、検出系17において実行される。具体的には、光学カメラや赤外線カメラ等のセンサ17Aからの出力に基づいて検出部17Bにおいて最後にカテーテル40を持っていたと判定されたユーザUやモニタ12或いはコンソール9の前にいると判定されたユーザUがジェスチャーの検出対象となるユーザUとして特定される。
尚、ステップS5におけるユーザUの特定処理は、ステップS4におけるジェスチャーの検出条件が満たされているか否かの判定処理の前に実行するようにしてもよい。
次に、ステップS6において、ジェスチャーの検出及び検出されたジェスチャーに基づくX線診断装置1の操作が実行される。具体的には、ユーザUがジェスチャーを行うと、センサ17Aによって撮影されたジェスチャーの画像データが検出部17Bに出力される。そうすると、検出部17Bは、画像データに対する公知の処理によってジェスチャーを検出する。
この場合、ユーザUが移動した場合など、必要に応じて移動機構17F、17Gの駆動によるユーザUの追跡が行われる。ユーザUを追跡する場合には、センサ17Aによって撮影されたユーザUの画像データが検出部17Bを通じて制御部17Hに与えられる。そして、制御部17HによりユーザUがセンサ17Aの視野内となるようにセンサ17Aの移動機構17F、17Gが制御される。
次に、検出されたジェスチャーは、操作系18に与えられる。そうすると、操作系18は、ジェスチャーの検出結果に基づいて、記憶装置16からジェスチャーに対応する操作内容を取得する。そして、操作系18は、取得した操作内容に基づいてX線診断装置1に操作情報を出力する。
このため、X線診断装置1は、操作情報に従って駆動する。例えば、操作情報がX線撮影の開始指示であればX線画像収集系4によりX線撮影が開始され、撮影系8の駆動指示であれば撮影系8が駆動指示に従って所定の位置に位置決めされる。
次に、ステップS7において、ジェスチャーによるX線診断装置1の操作が完了したか否かが制御系19において判定される。例えば、入力装置14からジェスチャー操作の終了指示が制御系19に入力された場合や、コンソール9からX線診断装置1に動作の終了指示が入力され、X線診断装置1の撮影系制御部10から制御系19に動作の終了指示が与えられた場合には、制御系19がジェスチャーによる操作が完了したと判定する。この場合、ジェスチャー検知支援システム3の動作が終了する。
一方、制御系19においてジェスチャーによる操作が完了していないと判定された場合には、再びステップS4において、ジェスチャーの検出条件が満たされているか否かが制御系19において判定される。そして、ジェスチャーによるX線診断装置1の操作を繰返すことによってX線画像を参照した大動脈弁置換(TAVI: Trans-catheter Aortic Valve Implantation或いはTAVR: Trans-catheter Aortic Valve Replacement)等の手技を実行することができる。
つまり以上のようなジェスチャー検知支援システム3及びX線診断装置1は、様々な医用機器や器具が設置された検査室2内において、ユーザUのジェスチャーを有効に検知して操作できるようにしたものである。
このため、ジェスチャー検知支援システム3及びX線診断装置1によれば、ジェスチャーによる操作機能が有効に働き、ユーザUの操作負担を軽減することができる。具体例として、ジェスチャーを検出するためのセンサ17Aが適切な位置に取付けられ、かつセンサ17Aの取付位置に応じたジェスチャーの登録が可能である。このため、手技等のための通常の動作範囲内におけるジェスチャーでX線診断装置1を操作することができる。また、ユーザUの腕の一部がセンサ17Aによって検出できない場合であっても、ジェスチャーを検出してX線診断装置1を操作することが可能である。
また、センサ17Aの移動機構17F、17Gを設けることによって、センサ17Aの視野をユーザUの位置に合わせることができる。加えて、複数のユーザUの候補が検出された場合においてジェスチャーの検出対象となるユーザUを自動検出し、かつ検出したユーザUを追跡することができる。このため、ユーザUを認識させるためのジェスチャーを省略することができる。
更に、カテーテル40をユーザUが握っている場合など、ユーザUの腕が動くにも関わらずジェスチャーによるX線診断装置1の操作が想定されない場合には、ジェスチャーの検出を自動的にOFFにすることができる。このため、ジェスチャーによるX線診断装置1の誤動作を回避することができる。
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
Claims (12)
- ユーザのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する記憶装置と、
ユーザのジェスチャーを検出する検出系と、
前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する操作系と、
を備え、
前記検出系は、
前記ジェスチャーを検出するための少なくとも1つのセンサと、
前記センサからの出力に基づいて前記ジェスチャーを検出する検出部と、
前記X線診断装置が設置される検査室の天井、前記X線診断装置の撮影系を駆動させるためのアーム、点滴台、造影剤のインジェクタ、X線防護板及び前記X線診断装置によって撮影されたX線画像データを表示させるためのモニタの少なくとも1つに前記センサを取付けるための取付け器具と、
を有するX線診断用のジェスチャー検知支援システム。 - 前記検出系に、
前記X線診断装置のX線管及びX線検出器を駆動させるためのアーム又は前記X線診断装置によって撮影されたX線画像データを表示させるためのモニタの縁に沿って前記センサを移動させるための移動機構と、
前記移動機構を制御する制御部と、
を設けた請求項1記載のX線診断用のジェスチャー検知支援システム。 - 前記制御部は、前記センサの位置及び向きの少なくとも一方が、前記センサの位置、ユーザの位置、前記アームの位置、前記モニタの位置及びX線診断における手技内容の少なくとも1つに応じて適切となるように前記移動機構を制御するように構成される請求項2記載のX線診断用のジェスチャー検知支援システム。
- 前記制御部は、前記アーム又は前記モニタに対する相対位置に基づいて複数のユーザの候補から選択されたユーザのジェスチャーを検出できるように前記移動機構を制御するように構成される請求項3記載のX線診断用のジェスチャー検知支援システム。
- ユーザのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する記憶装置と、
センサからの出力に基づいてユーザのジェスチャーを検出する検出系と、
前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する操作系と、
ユーザの手首と肘との相対的な位置関係及びカテーテルの少なくとも一方を前記又は他のセンサからの出力に基づいて検出し、前記手首と肘との相対的な位置関係が所定の条件となった場合又は前記カテーテルがユーザの手によって保持されていると判定される場合に、前記検出系及び前記操作系の少なくとも一方の処理を停止させる制御系と、
を備えるX線診断用のジェスチャー検知支援システム。 - ユーザの前腕のみによるジェスチャー又は肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する記憶装置と、
センサからの出力に基づいてユーザの前腕のみによるジェスチャー又は肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーを検出する検出系と、
前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する操作系と、
を備えるX線診断用のジェスチャー検知支援システム。 - ユーザのジェスチャーと関連付けられたX線診断装置の操作内容を記憶する記憶装置と、
センサからの出力に基づいて複数のユーザの候補からジェスチャーを検出すべきユーザを特定し、特定されたユーザのジェスチャーを前記又は他のセンサからの出力に基づいて検出する検出系と、
前記ジェスチャーの検出結果に基づいて、前記X線診断装置の対応する操作内容を前記記憶装置から取得し、取得した前記操作内容に基づいて前記X線診断装置に操作情報を出力する操作系と、
を備えるX線診断用のジェスチャー検知支援システム。 - 前記検出系は、前記センサからの出力に基づいて、カテーテルを最後に保持していたと判定されるユーザ、前記X線診断装置によって撮影されたX線画像データを表示させるためのモニタの正面にいると判定されるユーザ又は前記X線診断装置を操作するためのコンソールの前にいると判定されるユーザを前記ジェスチャーを検出すべきユーザとして特定するように構成される請求項7記載のX線診断用のジェスチャー検知支援システム。
- 前記検出系は、前腕のみによるジェスチャー又は肩と手首とを含み肘を除く部分によるジェスチャーを検出するように構成される請求項1記載のX線診断用のジェスチャー検知支援システム。
- 前記検出系は、前記又は他のセンサからの出力に基づいて複数のユーザの候補から前記ジェスチャーを検出すべきユーザを特定し、特定されたユーザのジェスチャーを前記センサからの出力に基づいて検出するように構成される請求項1記載のX線診断用のジェスチャー検知支援システム。
- 前記検出系及び前記操作系の少なくとも一方は、所定の高さよりも高い範囲を対象として処理を実行するように構成される請求項1記載のX線診断用のジェスチャー検知支援システム。
- 請求項1記載のX線診断用のジェスチャー検知支援システムと、
前記操作情報に従ってX線撮影を実行するX線画像収集系と、
を備えるX線診断装置。
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