JP5225648B2

JP5225648B2 - 超音波画像表示システム

Info

Publication number: JP5225648B2
Application number: JP2007276668A
Authority: JP
Inventors: 英司笠原
Original assignee: Hitachi Aloka Medical Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: JP2009101000A

Description

本発明は、超音波画像表示システムに関し、特に、検査者と被検者とが共に同じ超音波画像を観察できるように構成された超音波画像表示システムに関する。

医療における超音波診断の際には、検査者（医師、検査技師）が被検者（患者等）に超音波画像を見せながら各種の説明を行う場合が多い。その場合、ベッド上に横たわっている被検者が超音波診断装置の主表示器を観察するのは一般に困難である。主表示器を被検者側に向けると、今度は検査者が超音波画像を観察することが困難となる。同じ表示器を共用すると、どうしてもこのような問題が生じる。特に、検査者又は被検者が超音波画像上における位置を指し示しながら説明又は質問したいこともあるが、そのような場合に従来のシステム構成では不自由があった。特許文献１には、検査者用の表示器と被検者用の表示器とを備えた超音波診断用のシステムが開示されている。特許文献２には１つのアームによって、ベッド上方において、２つの表示器を支持することが開示されている。

特開２００７−６８８１６号公報特開平８−６６３５４号公報

上記特許文献１に記載されたシステムでは、検査者及び被検者のそれぞれが超音波画像を間近で観察できるものの、被検者が超音波診断画像上において指し示した部位を検査者に正確に伝達するための仕組みは設けられていない。被検者が検査者から説明を受けるだけの従たる立場にあるのであればそれで足りるかも知れないが、超音波診断結果に関して被検者が検査者に対して質問したり意見を述べたりする上では、被検者の意思（例えば関心部位）を検査者に的確に伝達する仕組みが求められる。あるいは、許される範囲内で、被検者のニーズや意思を超音波診断あるいは画像表示動作に積極的に反映できる操作環境の構築が望まれる。

本発明の目的は、超音波画像に関連して被検者自身が入力を行える超音波画像表示システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、被検者及び検査者の間で意思の疎通（対話）を促進できる超音波画像表示システムを提供することにある。

本発明は、ベッド上の被検者に対して超音波を送受波する送受波器と、前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像形成部と、前記超音波画像を含む検査者用表示画像と前記検査者用表示画像と同一の画像又は部分的に異なる表示画像であって前記超音波画像を含む被検者用表示画像とを生成する表示画像処理部と、前記検査者用表示画像を表示する検査者用表示器と、前記被検者用表示画像を表示する被検者用表示器と前記被検者用表示画像に関して前記ベッド上の被検者が情報を入力するための被検者用入力器とを備えた被検者用ユーザーインターフェイス部と、を含み、前記表示画像処理部は、前記被検者用入力器から入力された被検者入力情報を前記検査者用表示画像及び前記被検者用表示画像に反映させる被検者入力情報反映処理を実行する、ことを特徴とする超音波画像表示システムに関する。

上記構成によれば、ベッド上の被検者は、被検者用ユーザーインターフェイス（ＵＩ）部における被検者用表示器を介して超音波画像を間近で観察でき、しかも、被検者用ＵＩ部における被検者用入力器を利用して、超音波画像に関して情報（被検者入力情報）を入力することが可能となる。被検者入力情報には、超音波画像上における位置を指定する位置情報が含まれる。その場合、被検者は超音波画像上における特定部位を指し示して、それを検査者に正確に伝達することが可能となる。よって、両者間における対話あるいは意思疎通を促進できる。上記構成によれば、被検者をして超音波診断に積極的に参画させて、その者の理解を向上できる。それ故、検査者と被検者との間の相互信頼感を増進できるという利点を得られる。なお、被検者に対して開放される入力としては、座標指定の他に、画像再生時のフレーム選択、再生速度の調整、輝度あるいはコントラストを自己の好みに適合させる調整、三次元画像形成時の視点変更、等の主に画像観察上の便宜を図るものがあげられる。

上記の検査者用表示画像と被検者用表示画像は完全に同一であってもよいし、部分的に異なっていてもよい。例えば、前者の表示画像には属性情報を含め、後者の画像からはそのような属性情報を消去してもよい。基本的には、各表示画像には完全に同一の超音波画像が含まれるが、診断対象部位が同一であれば例外的に異なる内容の超音波画像が含まれてもよい。超音波画像は二次元断層画像であってもよいし、三次元画像であってもよい。

望ましくは、前記検査者用表示画像に関して検査者が検査者入力情報を入力するための検査者用入力器を含み、前記表示画像処理部は前記検査者用入力器から入力された検査者入力情報を前記検査者用表示画像及び前記被検査者用表示画像に反映させる検査者入力情報反映処理を実行する。この構成によれば、相互の入力が反映された表示画像を共有することが可能となる。

望ましくは、前記被検査者入力情報及び前記検査者入力情報はそれぞれ前記超音波画像上の位置を特定する位置情報である。指で画像上をタッチすることをもって座標情報が入力されるように構成するのが望ましい。

望ましくは、前記表示画像処理部は、前記被検者入力情報反映処理において、前記被検者入力情報として入力された位置情報を表す被検者マーカーを前記検査者用表示画像及び前記被検者用表示画像に合成し、前記検査者入力情報反映処理において、前記検査者入力情報として入力された位置情報を表す検査者マーカーを前記検査者用表示画像及び前記被検者用表示画像に合成する。この構成によれば、超音波画像上におけるマーカーの位置あるいは移動軌跡として相手方が指し示している部位を把握できる。

望ましくは、前記表示画像処理部は、前記被検者マーカー及び前記検査者マーカーの表示態様を異ならせる。この構成によればマーカー間の混同を防止できる。

望ましくは、前記検査者用入力器と前記検査者用表示器が検査者用ユーザーインターフェイス部を構成し、前記被検者用ユーザーインターフェイス部及び前記被検者用ユーザーインターフェイス部を前記ベッド上の被検者の上方に保持する位置決め機構が設けられる。望ましくは、２つのＵＩ部が背中合わせ状態で保持される。この構成によれば、対面に近い形式で対話を行える。

検査者用表示器は装置本体に搭載される主表示器であってもよい。その場合、検査者用入力器は操作パネルであってもよい。望ましくは、検査者用表示器及び被検者用表示器は、フラットパネルディスプレイであり、検査者用入力器及び被検者用入力器は、フラットパネルディスプレイのスクリーン上に接合されたあるいは埋め込まれた透明なタッチセンサ（タッチセンサパネル）である。この構成によれば、超音波画像上で特定の部位を指定するのが容易となる。ここで、超音波画像は動画像又は静止画像であり、それは再生画像であってもよい。

以上説明したように、本発明によれば、被検者の意思を超音波診断における当事者として尊重できる。あるいは、本発明によれば、被検者及び検査者の相互間での意思の疎通を促進できる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る超音波画像表示システムの好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示すブロック図である。

プローブ１０は生体表面上に当接して用いられ、あるいは体腔内に挿入して用いられる超音波探触子である。本実施形態において、プローブ１０は複数の振動素子を１次元配列してなる１Ｄアレイ振動子を有している。このアレイ振動子により超音波ビームが形成され、その超音波ビームは電子的に走査される。電子走査方式としては、電子リニア走査、電子セクタ走査等が知られている。プローブ１０に対して２Ｄアレイ振動子を設け、それにより超音波ビームを二次元的に走査して三次元エコーデータ取込空間を形成するようにしてもよい。

送受信部１２は、送信ビームフォーマ及び受信ビームフォーマとして機能する。すなわち、送信時において送受信部１２から複数の送信信号がアレイ振動子に対して供給される。これにより送信ビームが形成される。生体内において反射した反射波はアレイ振動子にて受波され、これによりアレイ振動子から複数の受信信号が送受信部１２へ出力される。送受信部１２においては、複数の受信信号に対して整相加算処理を実行する。整相加算後の受信信号（ビームデータ）は信号処理部１４へ出力される。

信号処理部１４は、ビームデータに対して対数圧縮処理、検波処理等の各種の信号処理を適用し、その結果である処理後のビームデータを画像形成部１６へ出力する。画像形成部１６は、本実施形態において、デジタルスキャンコンバータ（ＤＳＣ）によって構成される。すなわち、複数のビームデータから二次元断層画像（Ｂモード画像）を形成する機能を有している。

画像メモリ１７は、本実施形態においてシネメモリとして構成されており、画像メモリ１７上には時系列順で複数フレームの画像が記憶される。座標変換前の画像が記憶されてもよいし、座標変換後の画像が記憶されてもよい。画像再生モードにおいては、画像メモリ１７上に格納された各フレームの画像が順次読み出される。リアルタイムモードにおいては、画像メモリ１７には常に現在から一定時間過去に遡った複数フレーム分の画像が格納されることになる。画像メモリ１７は一般的にはリングバッファ構造を有する。

表示処理部１８は画像データに対して属性情報を付加したり、またグラフィック画像を付加したりする処理を実行する。本実施形態においては、超音波画像に対して検査者により入力された座標を特定する第１マーカと、被検者によって入力された座標を表す第２マーカとが合成されており、そのような合成処理によって表示画像が構成されている。その画像データはメイン表示器３４に出力される。

メイン表示器３４は、本実施形態においてＣＲＴあるいはフラットパネルディスプレイによって構成される。メイン表示器３４上には表示処理部１８により形成された表示画像が表示されることになる。サブ表示器３６は本実施形態において液晶表示器によって構成され、サブ表示器３６には操作メニュー画像等が表示される。

本実施形態においては、表示処理部１８から出力される表示画像のデータが第１ＵＩ部１９及び第２ＵＩ部２０にも出力されている。ここで、第１ＵＩ部１９は検査者用のユーザーインターフェイスユニットであり、第２ＵＩ部２０は被検者用のユーザーインターフェイスユニットである。第１ＵＩ部１９は本実施形態において背面側に設けられたフラットパネルディスプレイ２４と、その前面側に装着されたタッチセンサ２２とで構成される。これと同様に、第２ＵＩ部２０もフラットパネルディスプレイ２８とタッチセンサ２６とで構成されている。フラットパネルディスプレイ２４，２８には同一の表示画像が表示されているが、それぞれに表示される画像を異ならせるようにしてもよい。本実施形態においては、各フラットパネルディスプレイ２４，２８上にタッチセンサ２２，２６が設けられているため、検査者及び被検者は表示された画像上において特定の部位を指でタッチすることにより、そのタッチされた部位を表す座標情報を制御部３０へ入力することが可能である。

制御部３０は図１に示される各構成の動作を制御している。操作パネル３２はキーボード及びトラックボールを含む入力デバイスである。制御部３０は、本実施形態において、上記のように入力された座標を表すマーカを表示画像上に合成表示させる機能を具備しており、具体的には表示処理部１８に対して検査者が指定した座標及び被検者が指定した座標を表すデータを出力している。これに基づき、表示処理部１８は、表示画像の形成にあたって、検査者が指定した座標を表す第１マーカと、被検者が指定した座標を表す第２マーカとを超音波画像上にグラフィックとして合成する処理を実行する。検査者及び被検者はそのような画像を観察することになるので、その画像を介して双方が入力した座標を相手方に正確且つ適切に伝達することが可能である。ちなみに、二つのマーカの表示に当たってはそれぞれのマーカが視覚的に区別できるように表示するのが望ましく、例えば色や形態を異ならせるのが望ましい。

変形例としては、メイン表示器３４及び操作パネル３２をもって検査者用のユーザーインターフェイスユニットとみなすこともでき、その場合においては第１ＵＩ部１９は不要となる。ただし、後に説明するように、本実施形態においては第１ＵＩ部１９と第２ＵＩ部２０とが被検者の上方空間に背中合わせで位置決めされており、そのような構成によれば、検査者と被検者とが実質的に向き合った状態において対話を行えるという利点がある。

図２には、図１に示されるシステムの動作がフローチャートとして示されている。このフローチャートは特に表示画像に対して検査者及び被検者が入力した情報を反映させる処理を表すものである。Ｓ１０１においては、インタラクティブモードが選択されているか否かが判断され、選択されていればＳ１０２が実行され、選択されていなければ処理がＳ１０３へ移行する。Ｓ１０２においては、表示画像に対して被検者が入力した情報（本実施形態においては座標情報）を反映させる処理が実行される。すなわち、超音波画像に対して被検者が指定した座標を表す第２マーカをグラフィックとして合成する処理が実行される。

一方、Ｓ１０３では、表示画像に対して検査者が入力した情報を反映させる処理が実行される。すなわち、超音波画像上に検査者が入力した座標を特定する第１マーカをグラフィックとして合成する処理が実行される。Ｓ１０２及びＳ１０３が共に実行されると、同じ超音波画像上に第１マーカと第２マーカとが合成表示されることになる。もちろん、検査者及び被検者のいずれもがタッチセンサに触れない場合にはマーカの表示は行われない。

Ｓ１０４及びＳ１０５では、第１ＵＩ部および第２ＵＩ部が有するそれぞれのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に上記のように構成された表示画像が表示されることになる。すなわち、検査者はＦＰＤを介して被検者が指し示した座標を認識することができ、これと同様に、被検者はもう一つのＦＰＤを介して検査者が示した座標を認識することが可能となる。従って、両者間における対話を促進することができ、特に被検者において特定部位について検査者に質問したり自己の意見を述べたりすることが容易となる。Ｓ１０６においては本ルーチンを続行するか否かが判断され、続行する場合にはＳ１０１以降の各工程が実行されることになる。ちなみに、図２には記載されていないが、検査者において双方向表示のモードが解除されると、被検者への画像提供は終了し、被検者からの入力の受付も終了する。

例えば、最初に検査者において第１ＵＩ部を用いて適正な超音波画像の表示を確認した上で当該画像を被検者にも観察させ、そのような画像共有状態において画像を介して相互の意思を伝達して対話を促進するようにしてもよい。そしてそのような対話が終了した段階で被検者への画像提供等を終了させるようにしてもよい。

上記実施形態においては、被検者が入力可能な情報として座標情報が挙げられていたが、この他に、例えば画像フレームの選択、画像再生速度の選択、三次元画像を構築するための視点の設定等の画像表示に関わる条件を被検者に入力させるようにしてもよい。

図３には、表示画像の一例が示されている。この例では同一の表示画像が検査者及び被検者の双方に提供されている。表示画面５０内には表示画像５２が含まれる。超音波画像５２はこの例では二次元断層画像である。もちろん三次元画像、その他の画像が表示されてもよい。超音波画像５２上には第１マーカ５４及び第２マーカ５５がグラフィックとして含まれている。検査者がスクリーン上におけるタッチの位置を変更すると第１マーカ５４がそれに伴って移動する。これと同様に、被検者がタッチスクリーン上における接触位置を移動させれば、それに伴って第２マーカ５５が超音波画像５２上において移動する。もちろん、所定のボタンを操作することによりそれぞれのマーカを画面上から消去させることもできる。図示の例では、第１マーカ５４と第２マーカ５５は互いに異なる形態をもって表示されており、また互いに異なる色が割り当てられている。いずれにしても、それぞれのマーカが区別できるように表現されるのが望ましい。

ちなみに、符号５６は画像再生時の操作ボタン群を表している。符号６０は時系列順において過去側に１枚フレームをめくるためのボタンを表しており、符合６２は時系列順において１枚フレームを先送りするためのボタンを表している。それぞれがコマ送りボタンではなく正方向及び逆方向の再生を表すボタンであってもよい。符号５８は停止ボタンを表している。このようなボタン群５６を画面上に表示させて、被検者においてシネメモリからのループ再生時において所定のフレームを選択させるようにしてもよい。このような手法によれば、被検者を超音波画像の観察時において積極的に参画させることができ、今まで従たる立場におかれていた被検者すなわち患者を限定的ではあるが主たる立場に引き上げることが可能となる。また、三次元画像形成時において必要となる視点の座標を被検者において任意に設定させるようにしてもよい。これによれば、例えば胎児の三次元画像を妊婦が観察したい方向から見ることが可能となる。

各マーカの移動にあたっては残像処理を適用するようにしてもよい。例えば図４に示されるように第１マーカを表示するにあたって、現在から過去において輝度がだんだん小さくなるように表示するようにしてもよい。符号５４ａは最新のフレームにおける第１マーカを表しており、符号５４ｂ〜５４ｆはそれぞれ過去に遡った各時相における第１マーカを表している。このような表示形態によれば、画面上において指をなぞるような場合においてその移動軌跡を容易に認識でき、しかも移動軌跡がすべて残留するわけではないので目ざわり感を解消できるという利点がある。

図５及び図６には、図１に示した第１ＵＩ部１９及び第２ＵＩ部２０の概観図が示されている。図５において、ベッド上には患者である被検者６６が横たわっており、その脇には検査者６４が存在している。符号３４はメイン表示器を表しており、符号３６はサブ表示器を表している。符号１００は２つのＵＩ部１９，２０からなる表示機構を表している。図５に示されるように、第１ＵＩ部１９上において検査者６４が指でスクリーンをタッチすると、図６に示されるように第２ＵＩ部２０上に検査者がタッチした座標を表す第１マーカ５４が表示される。すなわち、被検者６６は間近において超音波画像を観察することができ、しかも検査者が示した部位を第１マーカの位置として明確に認識することが可能である。ちなみに、符号７０は二つのＵＩ部１９，２０を支持しているアームを表している。このアームは装置本体に接続されているものである。

図７には、表示機構１００における要部構成が示されている。アーム７０の先端部には第１軸を回転軸として回転可能なジョイント７２を介して第１ベース７３が連結されている。第１ベース７３に対しては、第２軸を回転軸として回転するジョイント７５を介して第２ベース７４が連結されている。すなわち直交する二軸周りにおいて二つのＵＩ部１９，２０を回転させることが可能である。さらに、第２ベース７４には二つの軸７６，７８が設けられ、それぞれの軸７６,７８を介して第１ＵＩ部１９及び第２ＵＩ部２０は相互に揺動運動あるいは開閉運動を行いうる。これによって第１ＵＩ部１９及び第２ＵＩ部２０の向きの調整を行って、第１ＵＩ部１９をベッドサイドにいる検査者に向け、第２ＵＩ部２０をベッド上に横たわった被検者に向けることができる。ちなみに、符号１９Ａ及び２０ＡはそれぞれのＵＩ部１９，２０が運動した状態を表している。

以上のように、ベッド上、具体的には被検者の胸部あるいは腹部の上方に二つの観察用のディスプレイユニットを設け、それを介して実質的に向き合った状態において検査者及び被検者が相互に意思疎通を図ることができるので、超音波診断の効率を向上でき、また相互の意思疎通を密にしてお互いの信頼関係を向上できるという利点がある。

次に、図８乃至図１０には他の構成例が示されている。この構成例においては図１に示した第１ＵＩ部１９については省略されており、それに代えてメイン表示器３４及び操作パネルが利用されている。もちろん、メイン表示器３４のスクリーン上にタッチセンサを設けるようにしてもよい。図８に示されるように、被検者６６の胸部上方には第２ＵＩ部２０がベッド上に横たわった被検者の方を向くように位置決められており、その第２ＵＩ部２０はアーム７０によって保持されている。検査者６４がメイン表示器３４上における特定の部位を指し示したり、あるいはそれに代えてポインティングデバイスへの座標入力を行うと、図９に示したように、被検者６６用の第２ＵＩ部２０上に検査者が入力した座標が第１マーカ５４として表示される。一方、図１０に示されるように、被検者６６が第２ＵＩ部２０上において特定の部位を指し示すと、メイン表示器３４上に第２マーカが登場することになり、検査者６４はその第２マーカが表示された位置から被検者が指し示した位置を直接的に認識することが可能である。

本発明に係る超音波画像表示システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示したシステムの動作を示すフローチャートである。表示画像の一例を示す図である。残像処理を説明するための図である。第１ＵＩ部及び第２ＵＩ部の位置決め状態を示す概観図である。被検者側から見た様子を示す概観図である。二つのＵＩ部の稼働構成を説明するための図である。他の実施形態に係るＵＩ部の配置を説明するための図である。図８に示した構成において患者から見た概観を示す図である。被検者において画像上への指先の接触状態を示す概観図である。

符号の説明

１６画像形成部、１８表示処理部、１９第１ＵＩ部、２０第２ＵＩ部、２２，２６タッチセンサ、２４，２８フラットパネルディスプレイ、３４メイン表示器、５４第１マーカ、５５第２マーカ。

Claims

ベッド上に横たわっている被検者に対して超音波を送受波する送受波器と、
前記超音波の送受波により得られた受信信号に基づいて超音波画像を形成する超音波画像形成部と、
前記超音波画像を含む検査者用表示画像と、前記検査者用表示画像と同一の画像又は部分的に異なる表示画像であって前記超音波画像を含む被検者用表示画像と、を生成する表示画像処理部と、
前記検査者用表示画像を表示する検査者用表示器と、
前記被検者用表示画像を表示する被検者用表示器と、前記被検者用表示画像に関して前記ベッド上に横たわっている被検者がその指で情報を入力するための被検者用入力器と、を備えた被検者用ユーザーインターフェイス部と、
を含み、
前記表示画像処理部は、前記被検者用入力器から入力された被検者入力情報を前記検査者用表示画像及び前記被検者用表示画像に反映させる被検者入力情報反映処理を実行する、ことを特徴とする超音波画像表示システム。
請求項１記載のシステムにおいて、
前記検査者用表示画像に関して検査者が検査者入力情報を入力するための検査者用入力器を含み、
前記表示画像処理部は前記検査者用入力器から入力された検査者入力情報を前記検査者用表示画像及び前記被検査者用表示画像に反映させる検査者入力情報反映処理を実行する、ことを特徴とする超音波画像表示システム。
請求項２記載のシステムにおいて、
前記被検者入力情報及び前記検査者入力情報はそれぞれ前記超音波画像上の位置を特定する位置情報である、ことを特徴とする超音波画像表示システム。
請求項３記載のシステムにおいて、
前記表示画像処理部は、前記被検者入力情報反映処理において、前記被検者入力情報として入力された位置情報を表す被検者マーカーを前記検査者用表示画像及び前記被検者用表示画像に合成し、前記検査者入力情報反映処理において、前記検査者入力情報として入力された位置情報を表す検査者マーカーを前記検査者用表示画像及び前記被検者用表示画像に合成する、ことを特徴とする超音波画像表示システム。
請求項４記載のシステムにおいて、
前記表示画像処理部は、前記被検者マーカー及び前記検査者マーカーの表示態様を異ならせる、ことを特徴とする超音波画像表示システム。
請求項２乃至５のいずれか１項に記載のシステムにおいて、
前記検査者用入力器と前記検査者用表示器が検査者用ユーザーインターフェイス部を構成し、
前記被検者の方に向く前記被検者用ユーザーインターフェイス部及び前記検査者の方に向く前記被検者用ユーザーインターフェイス部を前記ベッド上の被検者の上方に保持する位置決め機構が設けられた、
ことを特徴とする超音波画像表示システム。
請求項６記載のシステムにおいて、
前記被検者用ユーザーインターフェイス部及び前記被検者用ユーザーインターフェイス部が背中合わせの状態で前記位置決め機構に保持された、
ことを特徴とする超音波画像表示システム。
請求項１記載のシステムにおいて、
前記被検者用ユーザーインターフェイス部を前記ベッド上の被検者に向けて保持する位置決め機構が設けられた、
ことを特徴とする超音波画像表示システム。