(57)【要約】  医療用撮像システムのユーザ制御部は、ある画像平面の他の画像平面に相対する位置のような、このシステムの機能を制御するように通常はユーザにより操縦される。例えば平面の相対的なエレベーション位置又は相対的なラテラル位置を変えることができるような、相対的な平面の位置が変えられる複数のモードが存在する。あるモードから他のモードへ切り換えるために、ユーザは、ユーザ制御部を迅速に動かし、制御されている動作のモードの変化を生じさせる。処理器がユーザ制御部の高速の動きを検出し、このユーザ制御部により制御されているモードを新しいモードに変える。ユーザ制御部は、トラックボール、回転つまみ、線形スライダ、タッチパッド又は他のコントロールパネルのユーザ制御部を有してもよい。
2007501470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる機能を実行するように稼動可能であり、前記機能の稼動を調節するために、ユーザにより第１の方式で操作されるユーザ制御部を持つ医療撮像システムにおいて、
−前記ユーザ制御部の操作に応じて前記ユーザ制御部により生成され、前記ユーザ制御部の現在の設定を示すユーザ制御出力信号、
−前記ユーザ制御部の出力信号に応答し、第２の方式で前記ユーザ制御部の操作を検出する処理器、
−第２の方式で前記ユーザ制御部の操作の前記検出に応答し、前記ユーザ制御部により稼動されている前記機能を変更するように作用する機能コントローラ
を有する医療撮像システム。
【請求項２】
前記第１の方式は、比較的低い速度の制御部の動きであり、前記第２の方式は比較的高い速度の制御部の動きである請求項１に記載の医療撮像システム。
【請求項３】
前記ユーザ制御部は、そのインピーダンスが前記ユーザ制御部の操作中に前記ユーザにより調節される可変インピーダンスデバイスをさらに有する請求項２に記載の医療撮像システム。
【請求項４】
前記可変インピーダンスデバイスはポテンショメータを有する請求項３に記載の医療撮像システム。
【請求項５】
前記ユーザ制御部は、可変抵抗、可変誘導又は可変容量デバイスのうち１つを有する請求項３に記載の医療撮像システム。
【請求項６】
前記ユーザ制御部の出力信号は、ユーザにより操作されている制御部の設定の瞬時的な位置を示す信号を有する請求項１に記載の医療撮像システム。
【請求項７】
前記処理器は、前記ユーザ制御部が操作されている方式を計算するために、時間にわたり生成される連続するユーザ制御部の出力信号に応答する請求項１に記載の医療撮像システム。
【請求項８】
前記処理器は、前記ユーザ制御部が操作されている速度を計算するために、時間にわたり生成される連続するユーザ制御部の出力信号に応答する請求項７に記載の医療撮像システム。
【請求項９】
前記処理器はさらに、前記ユーザ制御部が操作されている方向を計算するために、時間にわたり生成される連続するユーザ制御部の出力信号に応答している請求項８に記載の医療撮像システム。
【請求項１０】
前記処理器はさらに、前記ユーザ制御部による制御のために複数の新しい機能のうちの１つを選択するように、前記ユーザ制御部が操作されている前記速度及び前記方向に応答する請求項９に記載の医療撮像システム。
【請求項１１】
前記処理器はさらに、前記ユーザ制御部が第１又は第２の方式のどちらで操作されているかを判断するために、前記処理器により使用されるしきい値を有する請求項１に記載の医療撮像システム。
【請求項１２】
前記しきい値はさらにユーザが調節可能であるしきい値を有する請求項１１に記載の医療撮像システム。
【請求項１３】
前記ユーザ制御部は、トラックボール、タッチパッド、制御つまみ又はスライダ制御のうち１つを有する請求項１に記載の医療撮像システム。
【請求項１４】
前記ユーザ制御部は、その出力信号が前記ユーザ制御部の操作中に変化する可変出力信号デバイスをさらに有する請求項２に記載の医療撮像システム。
【請求項１５】
前記可変出力信号デバイスはシャフトエンコーダを有する請求項１４に記載の医療撮像システム。
【請求項１６】
医療撮像システムにおいて、機能を制御し、ユーザ制御部により制御されている前記機能を変更する方法において、
−第１の方式で第１の機能を制御するように稼動される場合、前記ユーザ制御部を使用し、
−第２の方式で前記ユーザ制御部の使用を検出し、
−前記第２の方式が検出される場合、前記ユーザ制御部により制御されている前記機能を変更し、及び
−前記第１の方式で前記変更された機能を制御するように稼動される場合、前記ユーザ制御部を使用する
ことを有する方法。
【請求項１７】
第１の方式で稼動される場合、前記ユーザ制御部を使用することは、前記システムの機能を制御するための操作を比較的低い速度で稼動される場合、前記ユーザ制御部を使用することを有する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ユーザ制御部の使用を検出することは、前記ユーザ制御部の比較的高い速度での操作を検出することを有する請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ユーザ制御部の比較的高い速度での操作を検出することはさらに、前記ユーザ制御部の位置を定期的な間隔で測定することと、前記ユーザ制御部の前記操作の速度を決めるために、別の位置の測定を比較することとを有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ユーザ制御部の使用を検出することはさらに、前記ユーザ制御部を操作する方向を検出することを有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記ユーザ制御部を使用することは、トラックボール、回転つまみ、線形スライダ制御又はタッチパッドを使用することを有する請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は診断撮像システム、特に複数の機能を実行する診断撮像システムに対する制御部に関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
例えば診断用の超音波撮像システムのような診断撮像システムは、複数の異なる制御パラメタを備える複雑な機器である。ユーザは、最良の診断画像を得るために多数の設定を変えることができる。例えばユーザは、色々とある中で、送信電力、受信利得、時間ゲイン制御、ラテラルゲイン変数、画像深度及び撮像モードを調節することができる。可変である制御パラメタが多数あるので、十分に特徴付けされる撮像システムは、かなりの数の制御部を備えるコントロールパネルを持っている。従って、このようなシステムの設計は、全ての撮像変数を簡単且つ直観的に制御する能力を持ち続けながら、簡単な制御構成をコントロールパネルに提供しようと絶えず努力している。特に、好ましくはユーザが手を動かさずに素早くそれら制御部に届くことができるように、上記コントロールパネルは通常、特定の手順を必要とする制御がコントロールパネル上に密にグループ化されるように前記制御構成を配置しようとしている。例えば、診断撮像システムのコントロールパネル上にあるメインの制御部は、トラックボールと、このトラックボールの周りの円弧に配列されたキーとである。トラックボールはカーソル及び他のマーカーを表示スクリーンの方々に移動させるのに主に用いられる。このトラックボールの周りに配列されたキーは、臨床医により頻繁に用いられるキー、例えば「画像静止」キー、「印刷」キー、「測定」キー、「選択」キー及び「更新」キーである。しかしながら、このようなキーに利用できる空間は限られている。ユーザが簡単に届く範囲内にあるが、必要以上の機械的及び制御的な複雑さを持たない、より優れた機能の制御を可能にする制御構成を持つコントロールパネルが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の原理によれば、複数の機能を実行する診断撮像システムのための可変である制御部が設けられている。ある実施例において、この制御部は、トラックボール、スライダ又はつまみ(knob)のような連続する制御範囲を持つ制御部である。この制御部が通常の方式で操作される場合、第１の形式の制御機能を提供する。前記制御部が素早い方式で操作される場合、制御部が動作する速度が検出され、この制御部は別の制御機能に変化する。本発明の実施例は、複数の機能を制御するために、別の制御部に対する、すなわちユーザの余分な手の移動の必要を無くす。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
図１を参照してみると、本発明の原理により構成される、カートにより運ばれる診断用超音波システムが透視図で示される。このシステムの下位部分３０は、このシステムがこれによって超音波信号を処理及び表示する電源及び回路基板を封入している。超音波プローブ１０のケーブル２０のためのコネクタ２２を含む複数のコネクタがこの下位部分３０の前面に示される。使用しないとき、このプローブ１０はプローブホルダ７４に格納することができる。このシステムの制御を含むコントロールパネル７２が前記下位部分３０の上に置かれ、このコントロールパネル７２により、ユーザがこの超音波システムを操縦及び制御する。このシステムにより生成される超音波画像が表示されるディスプレイ３２は、前記コントロールパネル７２の上にある。
【０００５】
コントロールパネル７２は、連続する調節範囲を持つ複数の制御部を含んでいる。３つの上記制御部は、トラックボール７６、スライダ３６及びつまみ３４である。これら制御部は、連続する移動範囲を持ち、システムの機能又はパラメタを調節するために前記制御部を使用する場合、ユーザはこの範囲を介して制御部を動かす。例えばトラックボール７６は操作員により連続方式で転がされる又は回転されることができる。スライダ３６及びつまみ３４は、通常のトラックボールの無制限の連続する移動範囲を一般的には持たず、機械的に制限される移動範囲を一般的に持っている。スライダ３６の移動は、例えば、制御の長さと、コントロールパネル上にあるその制御部の開口の長さとにより制限される。つまみ３４は、回転の最大限界及び最小限界に終端を一般的に持っている。しかしながら、ずっと回されることができるつまみも知られていて、本発明の実施例に用いられることも可能である。
【０００６】
図２は、トラックボール７６、スライダ３６及びつまみ３４を含むコントロールパネル７２の一部をクローズアップした図である。超音波システムにおけるトラックボールは一般的に、上述した機能を実行する。スライダ３６は、このシステムのＴＣＧ(time gain compensation)曲線のブレークポイント(break point)を設定するのにしばしば用いられる。つまみは利得又は電力の調節のような機能に用いられる。図２に示されるように、つまみ３５は弓形の矢印３５により示されるように、回転する制御調節範囲を持つ。スライダ３６は直線の矢印３７により示されるように、直線の制御調節範囲を持つ。トラックボール７６は一般的に、矢印が示すように、上、下、左及び右の示される４方向を含むどの方向にも回転することができる。これら制御部は、例えば２つの位置の設定だけしか持たない押しボタンのような、不連続な設定である制御部とは異なっている。ディスプレイ上の画像を静止させたり、表示される画像を印刷したり、ディスプレイ上の解剖体の指定される部分を測定したり、指定される設定をディスプレイのカーソルにより選択したり、又は画像を更新したりするような機能を制御する制御キー又は押しボタン５０−５８が上述したようなトラックボール７６の周りに配置される。
【０００７】
本発明の原理によれば、例えば上述したような連続する調節範囲を持つ制御部は幾つかの機能を制御するのに用いられる。例えば、トラックボール７６は、“バイプレーン(biplane)”として知られる３Ｄ超音波撮像モードにおいて画像平面の位置を制御するのに用いられることができる。このバイプレーンモードは、米国特許シリアル番号10/231,704、発明の名称「BIPLANE ULTRASONIC IMAGING」及び米国特許（attorney docket ATL-326  2003年5月12日出願）、発明の名称「IMAGE ORIENTATION DISPLAY FOR A THREE DIMENTIONAL ULTRASONIC IMAGING SYSTEM」において詳細に説明され、これらはここで参照することにより含まれるものとする。これら特許出願に記載のバイプレーンモードにおいて、アレイトランスデューサは、基準画像と呼ばれる前記トランスデューサの表面に対し垂直に延在する１つの画像平面を結像する。この基準画像は二次元での撮像中、通常の２Ｄ画像がそうであるように、トランスデューサに対して配向される。バイプレーンモードにおいて、第２の画像が存在し、この画像の平面は、基準画像に対して移動することができる。あるバイプレーンの機能において、基準画像及び第２の画像は共通の中心線を持つ。第２の画像はこの共通の中心線の周りを回転することができる。これは、これら２つの画像が共面(co-planar)であり、互いに９０°すなわち如何なる中間の回転角方位に配向されることができることを意味する。これは、“回転”バイプレーンモードとして知られている。他のバイプレーン機能は、“ラテラルチルト(lateral tilt)”バイプレーンモードとして知られている。このモードにおいて、前記２つの画像は、互いに９０°に配向され、第２のラインの中心線は、基準画像の選択可能なラインを共有している。これら２つの画像が扇形画像である場合、これは第２の画像がプローブに対し垂直な方位から離れて、基準画像の一方の側方から他方の側方へ傾けられることを意味する。さらに第３のバイプレーン機能は、“エレベーションチルト(elevation tilt)”バイプレーンモードであり、このモードにおいて、第２の画像は、基準画像のエレベーション方向に移動することができる。これは、これら２つの画像が共面である、すなわち第２の画像が基準画像の平面の前面又は背後にあるエレベーション平面に移動することができることを意味する。
【０００８】
本発明の原理によれば、トラックボール７６は、バイプレーンモードの第２の平面の位置を制御するのに用いられる。このトラックボール７６は他のバイプレーン機能のうちの１つ以上に切り換えるのにも使用することができる。これはトラックボールを素早く回転させることにより行われる。超音波システムがこのトラックボールの高速の動きを検出したとき、このシステムは他のバイプレーン機能に切り換わる。このトラックボールは次いで、新しいバイプレーン機能における第２の平面の位置を制御するのに用いられる。これは、関心のある解剖体の最良のビューを探すために、ユーザがあるバイプレーン機能において第２の平面を移動させることを可能にする。ユーザがこれらビューに満足しない場合、ユーザはトラックボールを即座に回転させ、新しいバイプレーン機能に切り換える。ここで、第２の平面は基準平面に対し異なる配向範囲に移動することができる。このようにして、臨床医は、基準ビューを確立するために考慮中の解剖体を基準画像に維持し、全てに同じユーザ制御を用いて、第２の面を広い範囲の他のビュー及び方位に操作する。
【０００９】
例えば、心臓の弁が基準画像の平面に示されるように、臨床医が超音波プローブを保持していると仮定する。この臨床医はバイプレーンモードのエレベーションチルト機能を操縦している。この臨床医はトラックボールを指でそっと動かすので、第２の画像は、基準平面と共面である位置から、心臓の弁の前であると共に、略平行である心室を交差する位置に移動する。心臓の弁が噴出口をもつ場合、第２の平面はこの噴出口を横切って切り取られる。しかしこの方位において、噴出口は第２の画像のエレベーション平面において単なる点(spot)として通常は現れる。臨床医はここでこの第２の画像平面において噴出口の全長を見たいと思ってもよく、この噴出口は前記弁に対し略垂直に延在している。これは、バイプレーンモードのラテラルチルト機能に切り換わることを必要とする。この変化を行うために、臨床医はトラックボールを指で素早く、迅速に回転させる。超音波システムは、トラックボールのこの高速の動きを検出し、ラテラルチルト機能に変化する。臨床医は、このトラックボールの通常の操縦を再開し、前記噴出口の全長が第２の画像の平面に取り込まれるまで、この第２の平面をラテラルに傾斜させることができる。
【００１０】
図３は、超音波システムがトラックボール又は他のユーザ制御部の高速の動きを検出することができる手順のフローチャートを説明する。例えばトラックボールは、このトラックボールを回すことにより調節される２つ又は４つのポテンショメータ(potentiometer)又は直交シャフトエンコーダ(quadrature shaft encoder)を持つことができる。あるシャフトエンコーダは、トラックボールが上又は下に動かされる場合、調節され、出力信号を生成する。他のシャフトエンコーダは、トラックボールを左又は右に動かされる場合、調節され、出力信号を生成する。調節が行われる方向は、上から下へ及び左から右へを識別する方向ビット（＋又は−）により示される。代わりに、これら４方向の各々に対し１つのエンコーダとすることもできる。トラックボールがこれら４つの直交方向以外の方向に動かされる場合、幾つかのシャフトエンコーダが同時に調節され、これら組み合わされた移動は、トラックボールが移動する方向に分解されることができる。このようにして、カーソルは、例えば表示スクリーン上のあるポイントから、このスクリーン上のどんな他のポイントへも直線で移動することができる。
【００１１】
図３のボックス１２において、Δｔ時間増加する毎に制御部の位置Ｐが測定される。例えば、トラックボールのシャフトエンコーダの現在の値が超音波システムにおける処理器により５０ミリ秒毎に読み取られることができる。制御部の位置が測定されるたびに、現在の位置が先に測定された位置と比較される（ボックス１４）。この比較は、位置ΔＰの変化を表す値であり、この変化は時間間隔Δｔで起こるので、この値は速度ｖに等しい。連続して測定された制御部の位置が同じである場合、これは、この制御部が移動していない、ΔＰ＝ｖ＝０であることを意味する。５０ミリ秒の間隔で位置の変化がある場合、制御部は、間隔Δｔ＝ｖ（非零）で位置ΔＰだけ移動する。
【００１２】
ボックス１６において、ｖはしきい値と比較される。このしきい値は、制御部の移動が、この場合では機能の変化が行われない通常の低い速度の動きであるか、又は制御部がこの制御部の機能の変化を要求する高い速度で動いているか判断する。ある実施例において、しきい値は、前記制御部が通常の稼動で操作される方法の経験的な知識を考慮して超音波システム製造業者により、工場で設定されてもよい。他の実施例において、しきい値は、制御操作のユーザ個人のスタイルを考慮して、このユーザにより調節されてもよい。第２の実施例において、ユーザが普通に使用する制御部の速度の全てがしきい値よりも下であるように、ユーザがしきい値を設定する。これは、通常の制御部の調節中に、制御部が異なる機能に不注意に切り換わるのを防ぐ。ｖがしきい値よりも下にある場合、制御部はその現在の機能を行い続け（ボックス１８）、この制御部の動きがこれにより用いられる。例えば、この制御部が第２の平面のエレベーションチルトを調節するのに用いられた場合、トラックボールの新しい設定は、この第２の平面の新しいエレベーションチルトの位置を生じさせるのに用いられる。
【００１３】
しかしながら、ｖが前記しきい値よりも上にある場合、制御部は異常に高い速度で動く。この制御部の機能はこのとき、超音波システムにより変化する（ボックス２６）。この制御部は幾つかの又は多数の測定間隔Δｔの間に異常に高い速度で移動し続ける。この期間中、値ｖは、前記制御部が通常の速度ｖ又はｖ＝０に再び戻るまで、制御部の用途を無視する（ボックス２８）。前記制御部が再び通常に動作する又は休止となる場合、シーケンスが続く（ボックス１２等）。
【００１４】
制御部の機能を変更するために高い速度を使用することは、２つの異なる機能間を切り換えるのに用いられる。上記実施例において、エレベーションチルトモード中にトラックボール７６を素早く動かすことでラテラルチルトモードへ切り換えることができる。ユーザがラテラルチルトモードである場合、トラックボールを素早く回転することで制御部をエレベーションチルトモードの動作に戻すことができる。代わりに、トラックボールを迅速に動かすことは、この制御部を前記回転バイプレーンモードに切り換えることができ、他の迅速な動きは前記モードからエレベーションチルトモードに切り換える。
【００１５】
他の実施例において、制御部が移動する方向が新しい機能を命令することができる。図２が示すように、トラックボール７６は４つの別個の回転方向；上、下、左及び右を持っている。トラックボールを上に回すことで第１の新しい機能に変化させることができる一方、トラックボールを下に回すことで第２の新しい機能に変化させることができる。トラックボールを左又は右に回すことで第３又は第４の新しい機能に変化させることができる。同じような動作は、つまみ３４を用いても可能であり、ここで素早く右に回す動きである新しい機能に変化させることができる一方、素早く左に回す動きで他の新しい機能に変化させることができる。同様に、スライダ３６を素早く左にスライドすることで新しい機能に変化させることができる一方、このスライダを素早く右にスライドすることで他の新しい機能に変化させることができる。
【００１６】
制御部の機能を変化させるために図３のフローチャートを用いたシステムが図４においてブロック図で説明されている。スライダ若しくはつまみの制御部のポテンショメータの出力、又はトラックボール７６のシャフトエンコーダの出力が処理器２０に結合される。この処理器は、ポテンショメータ又はシャフトエンコーダの値、故にトラックボールのボールの位置若しくは他の制御部の設定を定期的に測定し、４つの別個の方向の各々における速度を検出するために、ポテンショメータ及びシャフトエンコーダの連続する位置の設定を比較する。トラックボールの速度が公称の制御限界内（すなわち比較的低い）場合、トラックボールの位置の信号は、現在の機能を制御するための撮像システムに結合される。これら４つの別個な方向のうちの優勢である１方向における高い速度が指定される機能、つまり機能Ａ、機能Ｂ、機能Ｃ又は機能Ｄに変化させる。機能信号は、本実施例に示されるような別々のライン上にあってもよいし、又は１つの制御ライン若しくは１つのマルチビットのバスを使用してもよい。これら機能信号は、コントローラ２２に印加され、これがトラックボール７６により制御されている機能を変化させるための新しい機能信号に反応する。コントローラ２２は撮像システム２４に結合され、この変化を生じさせる。トラックボールにより調節されている機能、例えばカーソル又は画像平面の位置は、システムディスプレイ３２上に示される。
【００１７】
図２に示されるデバイスとは別の制御デバイスが本発明の実施例に用いられてよい。例えば、ユーザ制御部は、ユーザが触れることにより動作される容量性タッチパッドでもよい。ユーザがゆっくりとタッチパッドを横切るように指をスライドさせる場合、可変キャパシタンスは機能の動作を通常のやり方で調節し、ユーザが素早くタッチパッドを横切るように指をスライドさせる場合、制御されているシステムは、タッチパッドにより制御されている他の機能に切り換わる。他の実施例において、可変インダクタンスがユーザ制御部により制御されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の原理により構成される診断用超音波システム。
【図２】図１の超音波システムのコントロールパネルの一部のクローズアップ。
【図３】本発明の原理による制御の動作を決めるフローチャート。
【図４】４つの異なる機能のうちの幾つかに制御を変更することができる機器システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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