(57)【要約】【課題】  衝撃波をレンズのピントを合わせるように焦点収束の原理を利用して腎結石のような内臓結石を有効に撃砕する体外結石破砕装置、および、この装置に適用して好適な結石追跡位置決定方法を提供する。【解決手段】  体外結石破砕装置は、Ｘ線装置１と、超音波スキャナと、移動用プラット・フォーム３とを含み、装置台上に配置されたＸ線装置を０度から３０度の立体角の範囲で照射して結石の区域を確認し、超音波スキャナの走査した結果をモニタ４に表示し、振動コップ５を結石位置に照準して結石を撃砕する。この破砕装置の結石追跡位置決定システムの応用方法には、初期値設定、影像のグラッビング、結石探知、影像のフレーム・マッチング、結石位置決定などのステップを含んでいる。【選択図】図１
2005102987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体内の結石を破砕する体外結石破砕装置であって、Ｘ線装置と、超音波スキャナと、移動用プラット・フォームとを含み、
前記Ｘ線装置は、装置台上に配置され、０度から３０度の立体角の区内で照射して結石の区域を確認し、
前記超音波スキャナは、前記移動用プラット・フォームの下部で前記Ｘ線装置と、装置台上に置かれた振動コップの交差線上に配置され、患者の結石区域の軸線方向に沿って移動することにより、その走査した結果をモニタに表示し、
運動制御器で前記移動用プラヅト・フォームを駆動して患者の結石位置に前記振動コップを照準し、衝撃波を正確に結石に命中させてこれを破砕することを特徴とする、体外結石破砕装置。
【請求項２】
体外結石破砕装置の結石追跡位置決定において、
各種のパラメータの初期値を設定し、かつ影像グラッビング・カードを原点化して、グラッビングの指令を待つ初期値設定のステップと、
マルチスレッド技術で影像をグラッビングして、これをバッファにストアする影像グラッビングのステップと、
使用者が有効区域（ＲＯＩ）を定義し、結石判別のしきい値を設定して、影像の二値化処理を行う結石探知のステップと、
毎回の前記影像グラッビング・カードから得た影像を前記設定した結石判別しきい値で二値化処理した後、これを前回における影像の二値化処理結果と比較し、その重畳する部分のピクセルあるいは重畳していない部分のピクセルに、各々異なる値を加えて調整し、画面の移動ベクトルを得る影像のフレーム・マッチングのステップと、
前記のステップにて得られた画面の移動ベクトルに、以前に判定した結石位置を加算して、結石の移動位置を決定する結石位置決定のステップと、を含むこと特徴とする体外結石破砕装置の結石追跡位置決定方法。
【請求項３】
前記影像グラッビングのステップにおいて、イベントドリブンのスキームを利用して、グラフィカルユーザーインターフェイスから入る各種の要求を処理し、使用者の各動作に対する応答時間を短縮することを特徴とする請求項２に記載の結石追跡位置決定方法。
【請求項４】
前記影像グラッビングのステップにおいて、ダブルバッファリング技術を利用して影像の流失を防ぎ、即時追跡の効果を発揮することを特徴とする請求項２に記載の結石追跡位置決定方法。
【請求項５】
前記結石探知のステップにおいて、下記式（１）を利用して、結石のグレイ・レベルしきい値を求めることを特徴とする請求項２に記載の結石追跡位置決定方法。
【数１】
2005102987.tif 000005
【請求項６】
前記影像のフレーム・マッチングのステップにおいて、符合する値（ＦＯＭ）を影像のフレーム・マッチングした結果、符合であると判定する根拠となし、先行の画面中結石区域の画素が、目前の画面中最大区域の画素と符合する場合、最高の符合値をあたえ、符合値は下記式（２）により求め、式中Ｐは先行の画面、Ｃは目前の書面、Ｗは増加値を各々表していることを特徴とする請求項２に記載の結石追跡位置決定方法。
【数２】
2005102987.tif 000006
【請求項７】
前記影像のフレーム・マッチングのステップにおいて、目前の画面中の有効区域（ＲＯＩ）を各方向に移動して二値化影像を取得した後、さらに各方向の二値化影像を各各先行の画面の二値化影像と比較して、各方向における敏感値（ＦＯＭ）を求めた後、最高の符合値を有する方向を画面移動の方向とすることを特徴とする請求項６に記載の結石追跡位置決定方法。
【請求項８】
体外結石破砕装置の結石追跡位置決定において、
各種のバラメータの初期値を設定し、かつ影像グラッビング・カードを初期化して、グラッビングの指令を待つ初期値設定のステップと、
マルチスレッド技術で影像をグラッビングして、これをバッファにストアする影像グラッビングのステップと、
使用者が有効区域（ＲＯＩ）を定義し、結石判別のしきい値を設定して、影像の二値化処理を行う結合探知のステップと、
毎回の前記影像グラッブング・カードから得た影像を前記設定した結石判別しきい値で二値化処理した後、これを前回における影像の二値化処理結果と比較し、その重畳する部分のピクセルあるいは重畳していない部分のピクセルに、各々異なる値を加えて調整し、画面の移動ベクトルを得る影像のフレーム・マッチングのステップと、
前記のステップにて得られた画面の移動ベクトルに、以前に判定した結石位置を加算して、結石の移動位置を決定する結石位置決定のステップと、
前記結石探知ステップ終了後、同時に扇形画面輪郭と、決定した捜査径路に沿って、候補用のサンプルを取得し、これら候補用のサンプルを比較し、陰影の径路を選定して、確実な結石の位置を決定する結石陰影補助位置決定のステップと、を含む体外結石破砕装置の結石追跡位置決定方法。
【請求項９】
前記結石陰影補助位置決定のステップは、先ず捜査径路を定義して、結石の陰影と捜査径路が互いに符合する場合を最良の比較結果となし、引続き結石の存在する可能な位置を探し出し、この結石存在の可能な点上で結石陰影シミュレーションを行うことを特徴とする請求項８に記載の結石追跡位置決定方法。
【請求項１０】
前記結石陰影補助位置決定のステップは、その捜査径路の起点を超音波スキャナのプローブと適当な距離を保つ位置に置き、捜査径路の後方に沿って候補用のサンプルを取得して、これら候補用サンプル各個のグレイ・レベル値の平均値を計算し、候補サンプル中最大のグレイ・レベル値（尖頭グレイ・レベル値）を求め、尖頭グレイ・レベル値とグレイ・レベル平均値との差額値が最大の候補用サンプルを結石となすことを特徴とする請求項９に記載の結石追跡位置決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体外結石破砕装置およびその結石追跡位置決定システムの応用方法に関する。体外結石破砕装置は、Ｘ線装置、超音波スキャナ、移動用プラット・フォーム、モニタおよび結石追跡位置決定システムを有し、Ｘ線装置で０度から３０度の立体角範囲内を照射して結石の区域を確認し、移動用プラット・フォームの下端に位置する超音波スキャナでスキャニングし、結石追跡位置決定システムの応用により、結石の移動位置をとらえ、運動制御器で移動用プラット・フォームを駆動して、振動コップを患者の結石位置に照準を合わせて、正確に衝撃波を結石に命中、これを的確に破砕するものである。
【背景技術】
【０００２】
生活水準のレベルアップは、国民の飲食の質の向上を来し、大量の蛋白質を取入れることになった、この高蛋白質の飲食と遺伝素子やその他の要因が相俟って、多数の腎臓結石患者の出現を来した。腎結石は、疼痛、吐気、幅吐などの症状を伴い、悪化すると一命にかかわることにもなりかねない。
【０００３】
この２０年来、結石の対症療法としての外科方法で結石を取除く方法は、体外衝撃波破砕装置で結石を破砕する方法に取って代わられた。この方法は現在では泌尿科の結石治療術の主流となり、腎臓、尿管、膀胱などの結石療法に広く利用されている。
【０００４】
体外衝撃波破砕装置の原理は、衝撃波を水や人体の組織を媒介にして体内に引導し、これをレンズのピントを合わせるように焦点収束の原理を利用して結石に集中させ、瞬間的に作用する高エネルギで結石を撃砕するものである。微塵となった破片は、人体の組織内から自然に排泄されて、症状が消失する。結石に対する衝撃波の命中率は、治療効果の良否に大きな影響を及ぼす。
【０００５】
しかしながら、人の呼吸作用により、腹腔内の内臓は常時微動しているので、結石の位置も随時移動しており、一定の位置には定まっていない。結石の位置が破砕装置の焦点からずれると、結石に対する衝撃波の命中率が落ち、結石を破砕するという所期の目的を達成できなくなる。本件発明者らは、このようなことがないように鋭意研究した結果、結石に対する衝撃波の命中率が落ちることを防止し、結石を破砕するという所期の目的を十分に達成し得る体外結石破砕装置およびその結石追跡位置決定システムの応用方法を開発するに至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、衝撃波をレンズのピントを合わせるように焦点収束の原理を利用して腎結石のような内臓結石を有効に撃砕する体外結石破砕装置、および、この装置に適用して好適な結石追跡位置決定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、人体内の結石を破砕する体外結石破砕装置であって、Ｘ線装置と、超音波スキャナと、移動用プラット・フォームとを含み、
前記Ｘ線装置は、装置台上に配置され、０度から３０度の立体角の区内で照射して結石の区域を確認し、
前記超音波スキャナは、前記移動用プラット・フォームの下部で前記Ｘ線装置と、装置台上に置かれた振動コップの交差線上に配置され、患者の結石区域の軸線方向に沿って移動することにより、その走査した結果をモニタに表示し、
運動制御器で前記移動用プラヅト・フォームを駆動して患者の結石位置に前記振動コップを照準し、衝撃波を正確に結石に命中させてこれを破砕することを特徴とする、体外結石破砕装置である。
【０００８】
また、体外結石破砕装置の結石追跡位置決定システムの応用方法には、初期値設定、影像グラッビング、結石探知、影像のフレーム・マッチング、結石位置決定などのステップを含んでいる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る体外結石破砕装置および結石追跡位置決定方法の応用により、有効、かつ、迅速に結石の存在する位置を探知して、確実に結石を撃砕することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１および図３は、本発明に係る体外結石破砕装置を示す概略斜視図、図２は、振動コップの構造を示す概略構成図である。
【００１１】
図１および図３を参照して、体外結石破砕装置は、Ｘ線装置１と、超音波スキャナ２と、移動用プラット・フォーム３と、モニタ４と、振動コップ５と、駆動制御装置６とを含んでいる。Ｘ線装置１は、半円形の回転アーム１１上に取付けられている。振動コップ５は、回転アーム１１の下端の適当な位置に収付けられている。超音波スキャナ２は、Ｘ線装置１の鉛直線下の位置に取付けられている。超音波スキャナ２は、駆動制御装置６により、軸方向に移動しなから患者の結石部分を走査する。
【００１２】
図２を参照して、振動コップ５の内部に含まれた１組の電磁式衝撃波発生器モジュール７は、固定用基台７１の内側にレンズ配置用フレーム７２と、衝撃波の焦点を合わす双面凹レンズ７３と、その下端に設けられた衝撃波発生装置７４を有している。衝撃波発生装置７４は、高圧絶縁セラミック基台７４１の中に、高圧電磁コイル７４２、テフロン（登録商標）製双面接着フィルム７４３、金属フィルム７４４、ゴムフィルム７４５の順序で各素子が配置されている。通電して高圧電磁コイル７４２が励磁されて磁場が発生したとき、金属フィルム７４４は短いタイム・インターバルで振動し、衝撃波発生器モジュール７の基台７１内に含まれた水状体を打撃して衝撃波を発生する。衝撃波は、双面凹レンズ７３を経て焦点を合せられた後、人体内臓内の結石に照準集中され、これにより結石が撃砕される。
【００１３】
図４は、体外結石破砕装置を示す側面図、図５は、Ｘ線装置の回転状態を示す説明図である。
【００１４】
図４および図５を参照して、Ｘ線装置１は、駆動制御装置６の駆動により、回転アーム１１を０度から３０度の立体角範囲内の二次空間方式で正確に結石区を探査する。また、Ｘ線装置１、超音波スキャナ２および振動コップ５の中心線は一点に交会し、結石を破砕する目標区となる。Ｘ線装置１で結石区を確定した後、超音波スキャナ２を軸方向に移動しながら走査し、その結果をモニタ４に表示する。
【００１５】
さらに、運動制御器を、駆動器、モータ、エンコーダ、移動用プラット・フォーム下部に取付けている幾組かの駆動器ＡＣモータ、エンコーダ、減速器、デコーダなどに連結して、移動用プラット・フォームを三次元空間で移動させ、衝撃波の目標区と患者の結石区を照合ないし一致させるのである。
【００１６】
図６は、本発明に係る体外結石破砕装置の結石追跡位置決定方法のプロセスを示すフローチャートである。
【００１７】
本発明による結石追跡位置決定システムの応用方法に含まれるステップは図６に示すとおりである。すなわち、
初期値設定（ｉｎｉｔｉａｌ  ｓｅｔｕｐ）：
先ずメモリを準備し、結石追跡に必要な影像バッファを提供して、各種のパラメータの初期値を設定するとともに、影像グラッビング（ｇｒａｂｂｉｎｇ）カードを原点化して、グラッビングの指令を待つ。
【００１８】
影像グラッビング（ｉｍａｇｅ  ｇｒａｂｂｉｎｇ）：
マルチスレッド（ｍｕｌｔｉｔｈｒｅａｄ）技術で影像をグラッビングして、これをバッファにストアする。このステップでは、イベントドリブン（ｅｖｅｎｔ  ｄｒｉｖｅｎ）のスキーム（ｓｃｈｅｍｅ）を利用して、グラフィカルユーザーインターフェイス（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ）から入る各種の要求を処理し、使用者の各動作に対する応答時間を短縮する。この他に、さらに、ダブルバッファリング技術（ｄｏｕｂｌｅ  ｂｕｆｆｅｒｉｎｇ）を利用して影像の流失を防ぎ、即時追跡の効果を発揮する。
【００１９】
結石探知：
結石の判別は使用者の定義する有効区域（ＲＯＩ、ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）で実施する。有効区域は後で判定される結石区に向って移動するゆえ、有効区域内での可能な結石区域は、適当な結石判別のしきい値を設定して、影像の二値ないし二元化処理を行う。有効区域内のピクセル（ｐｉｘｅｌ）強度が設定された結石判別のしきい値より大なる場合は、結石の候補区（ｓｔｏｎｅ  ｒｅｇｉｏｎ）とみなす。有効区域内のあらゆる候補区はすべて標示ないしマークされ、メモリにストアされる。
【００２０】
影像のフレーム・マッチング（ｆｒａｍｅ  ｍａｔｃｈｉｎｇ）：
毎回の影像グラッビング・カードから得た映像を設定した結石判別しきい値で二値化処理した後、これを前回における映像の二値化処理結果と比較する。２枚の影像の中、重畳する部分のピクセルあるいは重畳していない部分のピクセルに、各々異なる値を加えて調整し、画面の移動ベクトルを得る。具体的には、白色区域が重畳した部分のピクセルはやや高い増値を与え、重畳していないピクセルにはやや低い増値を与え、各増値を加算した結果を符合値（ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｖａｌｕｅ）とする。有効区域を各方向に移動し、各方向での応答値を計算し、その最高値が存在する方向を画面の移動ベクトル（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏ  ｖｅｃｔｏｒ）とする。
【００２１】
結石位置決定（ｓｏｔｎｅ  ｌｏｃａｔｉｏｎ）：
求め得た画面の移動ベクトルに、以前に判定した結石位置を加算して、結石の移動した位置を決定する。そして目下の画面中、この位置にもっとも接近しているのを結石候補区（ｓｏｔｎｅ  ｒｅｇｉｏｎ）となし、この結石候補区内のあらゆるピクセルのグレイ・レベル値の質量中心を求め、新しい結石位置を得て、この位置を中心として新しい有効区域（ＲＯＩ）を定義する。
【００２２】
以下各図面を参照して、各々のフローの詳細を説明する。
【００２３】
図７は、結石探知ステップを示すフローチャート、図８（ａ）は、有効区域グレイ・レベル値の座標図、図８（ｂ）は、有効区域グレイ・レベルしきい値の座標図、図９は、結石探知中の超音波の走査図、図１０は、結石探知完了後の超音波走査波分布図である。図７に示すように、「結石探知」のステップは下記のフローを含む。
【００２４】
結石影像入力――使用者の参与――最大化されたしきい値――外形の簡化処理――区域表示――結石探知結果――結石中心の算出――結石辺界の算出。
【００２５】
以上の中で使用者参与の部分はマウスでＲＯＩを表示するのみである。ＲＯＩを定義した後、ＲＯＩ中に含まれるあらゆるピクセルのグレイ・レベル値を求め、図８（ａ）のグレイ・レベル値分布図（ｇｒｅｙ  ｌｅｖｅｌ  ｈｉｓｔｏｇｒａｍ）が得られる。臨床の経験によれば、画面中グレイ・レベル値の高い部分程、結石の可能性がある。結石のグレイ・レベル値しきい値（図８（ｂ）の０−ｇｔ）の判別は、下記の式（１）により求められる。
【００２６】
【数３】
2005102987.tif 000003
【００２７】
このしきい値でＲＯＩ内の影像を二元化ないし二値化（図９参照）し、白色のピクセルを潜在化した結石のピクセルとみなし、形状簡素化処理プロセス（ｓｉｍｐｌｅ  ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を経た後、やや平担な結石輪郭（図１０参照）が得られる。二元化されたＲＯＩの内、あまたの白色区域の中で、その面積が最大で、かつ、ＲＯＩの辺界と重畳しない部分はすなわち結石であり、探知された後、その中心と辺界を求めるのである。
【００２８】
大部分の情況において、このシステムではＲＯＩ中の結石を正確に判別できる。但し、結石は人体内の内臓の運動にしたがって移動するから、影像中の結石の大きさは常に変化するので、追跡のテクニックは、非常に重要となる。第１枚目の画像のＲＯＩ内で既に結石を正しく判別したら、その後は後続の画面中では「結石探知」のステップで判別したあらゆる可能性のある結石候補区以外に、さらに「影像のフレーム・マッチング」のステップで、移動した後の結石の所在を探知しなければならない。
【００２９】
図１１は、影像のフレーム・マッチングのステップを示すフローチャート、図１２は、影像のフレーム・マッチングのステップにおける超音波の走査図である。図１１に示すように、「影像のフレーム・マッチング」のプロセスには下記のフローが含まれる。
【００３０】
前回の画面のＲＯＩ二元化後の影像――任意の一方向にＲＯＩを移動――移動したＲＯＩで目前の画面のＲＯＩ二元化影像を取得――目前の画面のＲＯＩ二元化影像と前回の画面のＲＯＩ二元化影像との比較――各方面の敏感値（ｆｉｇｕｒｅ  ｏｆ  ｍｅｒｉｔ  ＦＯＭ）を反覆計算した後、最大の符合値の方向がすなわち画面移動の方向であり、この方向のベクトルにより、移動後の結石の位置を判断する。以下に、これらのプロセスを詳細に説明しよう。
【００３１】
先ず、符合する値ないし敏感値（ＦＯＭ）を画面中影像の比較で、符合するか否かの根拠とする。前回の画面中の結石区域のピクセルが目前の画面中最大区域のピクセルと符合する場合、最高の符合値を与える。下記の式（２）がその算出式で、Ｐは前回の画面、Ｃは目前の画面、Ｗは増値を表わしている。
【００３２】
【数４】
2005102987.tif 000004
【００３３】
計算に当り、目前の画面中のＲＯＩを各方向に移動子、二元化した影像を得、さらに各方向での二元化影像と、前回の画面の二元化影像とそれぞれ比較し、あるいは式（２）を用いて、各方向の符合値（ＦＯＭ）を算出した後、最大の符合値の方向がすなわち画面移動の方向である。
【００３４】
求め得た方向の移動ベクトルと先に判定した結石位置（ｓｔｏｎｅ  ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を加えて、結石が移動した後の位置を判断し、目前の画面中で表示したあらゆる結石の候補区中から、この位置に最も接近する結石候補区を選択し、この結石区内のあらゆるピクセルのグレイ・レベル値の質量中心を求めたら、新しい結石の位置が得られる。
【００３５】
図１２に示すように、図の右側に前回の画面（Ｐ）と、目前の画面（Ｃ）のＲＯＩ二元化影像が表示されている。画面（Ｐ）中の比較的大きい区域がすなわち結石位置で、画面（Ｃ）中、人体の移動のため、結石の映像は部分的に縮小し、その他の組織は大きくなる。但し、「映像のフレーム・マッチング」により、得られた画面の移動ベクトルで、このシステムは正確に結石区域が判断でき、判別に供する面積の大小による誤差は起こらない。
【００３６】
これで分かるように、上記の影像のフレーム・マッチングのステップを利用して、正確に結石の人体内での移動方向と位置が分り、結石が人体内臓の動きによって移動するという問題も解決でき、結石の撃砕も正確に遂行され、他の内臓組織に損傷を及ぼすこともない。
【００３７】
結石位置判断の正確度を高めるため、本発明ではさらにもう１つの結石陰影補助位置決定システムを開発した。すなわち陰影を利用して結石を探知するのである。いわゆる「陰影探知」とは、超音波が結石と骨格を貫通できない特性を利用して、照射走査に当り、結石後方に生じる長条形の陰影や、超音波が結石に打当った際、やや大きい反応が発生する特性を利用して探知するのである、オペレータが腎結石としてあつかう際、陰影がグレイ・レベル値の比較的に高い区域に対し、結石とみなされるか否か判断上の重要根拠となる。もし該区域のグレイ・レベル値が高く、その後方に陰影が発生している場合、この区域に結石が存在すると確定できるのである。もし、その区域のグレイ・レベル値が高くても陰影が発生していない場合、結石は存在しないものとみなされる。
【００３８】
図１３は、「結石陰影補助位置決定」を示すフローチャート、図１４は、結石陰影補助位置決定における第１超音波走査図、図１５は、結石陰影補助位置決定における第２超音波走査図、図１６は、結石陰影補助位置決定における第３超音波走査図、図１７は、結石陰影補助位置決定のプロセスで得られたグレイ・レベルの座標図、図１８は、結石陰影補助位置決定における第４超音波走査図である。
【００３９】
図１３に示すように、「結石陰影補助位置決定」は、下記のプロセスを含んでいる。すなわち、肩形画面の輪郭に沿って捜査ルートを決定――候補サンプルを取得――候補サンプルを比較――陰影のルートを選定――結石の位置を確認、が含まれる。
【００４０】
実施に当り、先ず、捜査ルートを定義し（図１４参照）、もし結石陰影が捜査ルート上にあれば、最好適な比較結果となる。結石陰影のサンプルには２つの特徴がある。すなわち、結石の部分と陰影の部分とであり、これを２つのステップに分けて比較する。第１のステップは、結石が存在可能な位置を探し出し、第２のステップは、これら結石存在可能な点上で、結石陰影のシミユレーションを行うことである。
【００４１】
捜査ルートに沿ってグレイ・レベル値が最大のピクセルを探し出したら、これは結石か、あるいは結石上部の内臓組織であり、結石ではないか、組織が過度にプローブや結石の上に接近して、高いグレイ・レベル値の発生を防ぐため、捜査ルートを影像の座標ｙ＝１５０から開始する（図１５参照）。このように捜査ルートをブローブの位置から離れるようにしながら、捜査ルートに沿って陰影サンプルを収得するのである。
【００４２】
捜査ルートに沿って可能な結石の位置を探し出したら、また、結石位置から後方に向って捜査ルートに沿い２００個のピクセルを取り、これを候補サンプルとする。サンプルの取り方としてはピクセルを求め、その付近で８つの像のグレイ・レベル値の平均を取るのである。結石位置の後方に２００個のピクセルがあり、この２００個のグレイ・レベル値の平均値を求めてこれを捜査ルート上の候補サンプルとするのである。
【００４３】
図１６に示す捜査ルート（２）（３）（４）の候補サンプルを比較して、そのグレイ・レベル値を図１７に示した。０−２５を結石、５０−２００を陰影と定義すれば、図１７（ｂ）のサンプルは最好適な陰影の特徴に符合する。０−２５の狭隘な範囲内では図１７（ｂ）のグレイ・レベル値が比較的高く、５０−２００では持続的に低減する。
【００４４】
陰影サンプルの比較法則として全部の候補サンプル中から最大のグレイ・レベル値をもつ候補サンプルを探し出し、この値をグレイ・レベルの尖頭値とする。次に５０〜２００間のグレイ・レベル平均値を計算し、その尖頭値と平均値との差を求め、差値の最大のものを選出すれば、これが最も陰影の特徴に符合するサンプルであり、このサンプル中の結石位置が”結石判別”の根拠となるのである。
【００４５】
図１７（ａ）と図１７（ｂ）とは一見すればよく似ているようであるが、０〜２５間には相当接近したグレイ・レベルの尖頭値があるけれども、５０〜２００間のグレイ・レベル平均値では明らかに異なる値を示している。図１７（ａ）のグレイ・レベル平均値は図１７（ｂ）のそれと較べて明らかに高い。したがって、グレイ・レベルの尖頭値と陰影区におけるグレイ・レベル平均値の差から、図１７（ｂ）はより強い陰影特徴を持つ陰影サンプルとみなすことができるのである。
【００４６】
図１９は、結石追跡位置決定と、結石陰影補助位置決定とを示すフローチャートである。
【００４７】
図１９に示すように「結石陰影補助位置決定システム」は、連続した影像のフレーム・マッチングと同時に、結石判読を行うことで、より精密に結石の存在する区域を判定できる。その後、影像の「フレーム・マッチング」、「結石陰影補助位置決定システム」の応用プロセスで正碓に移動中の結石を捕捉できるのである。
【００４８】
本発明に関する装置とシステムの応用フローチャートを図２０に示す。
【００４９】
先ず装置に電源を印加するために、制御器で電源供給器を駆動し、Ｉ／Ｏモジュールで高圧回路を駆動して、Ｘ線装置の回転アーム１１を０度から３０度の立体角間で回転させ、正確に患者の結石区を捕捉する。それと同時に制御器とサーボモータとで超音波スキャナを駆動して、患者の体を走査し、結石の深さを探知する。引続く超音波結石映像位置決定のブロセスと、超音波結石影像即時追跡位置決定のプロセス（図２１、図２２（ａ）（ｂ）を参照）では、装置器操作者が先ず結石区を標示し（図２１を参照）、さらに位置決定プロセスで、現在取得した影像（図２２（ｂ）を参照）と、前回取得した影像（図２２（ａ）を参照）とを比較して、正確に結石区とその移動ベクトルを判定するのである、制御器とサーボモータを同時に駆動して、病床を移動し、患者の結石区を目標に照準するのである。反覆比較の後、結石の位置が確定したら、破砕装置の振動コップを高圧の電磁振動波で振動させ、結石を衝撃波で撃砕するのである。
【００５０】
なお、本発明はその技術的思想から逸脱することなく、他の種々の形態で実施することができる。前述の実施形態はあくまでも、本発明の技術内容を明らかにするだけのものであって、そのような具体例のみに限定して、本発明を狭義に解釈すべきものではなく、本発明の精神と特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による、体外結石破砕装置の組立図である。
【図２】振動コップの構造を示す概略図である。
【図３】図１の破砕装置を別な角度から見た立体図である。
【図４】本発明の側面図である。
【図５】木発明のＸ線装置の回転状態を示す説明図である。
【図６】結石追跡位置決定のプロセスのフローチャートである。
【図７】結石探知ステップのフローチャートである。
【図８】図８（ａ）は有効区域グレイ・レベル値の座標図、図８（ｂ）は有効区域グレイ・レベルしきい値の座標図である。
【図９】結石探知中超音波の走査図である。
【図１０】結石探知完了後の超音波走査波分布図である。
【図１１】影像のフレーム・マッチングのステップのフローチャートである。
【図１２】影像のフレーム・マッチングのステップにおける、超音波の走査図である。
【図１３】結石陰影補助位置決定のフローチャートである。
【図１４】結石陰影補助位置決定における、第１超音波走査図である。
【図１５】結石陰影補助位置決定における、第２超音波走査図である。
【図１６】結石陰影補助位置決定における、第３超音波走査図である。
【図１７】図１７（ａ）（ｂ）（ｃ）は結石陰影補助位置決定のプロセスで得られたグレイ・レベルの座標図である。
【図１８】結石陰影補助位置決定における、第４超音波走査図である。
【図１９】結石追跡位置決定と、結石陰影補助位置決定のフローチャートである。
【図２０】本発明のブロック図である。
【図２１】本発明による、超音波走査状態の例を示すである。
【図２２】図２２（ａ）は前回のＲＯＩ定義区の表示図、図２２（ｂ）は次回のＲＯＩ定義区の表示図である。
【符号の説明】
【００５２】
１      Ｘ線装置、
２      超音波スキャナ、
３      移動用プラット・フォーム、
４      モニタ、
５      振動コップ、
６      駆動制御装置、
７      電磁式振動波発生器モジュール、
１１    回転アーム、
７１    基台、
７２    フレーム、
７３    双面凹レンズ、
７４    振動発生装置、
７４１  高圧絶縁セラミック基台、
７４２  電磁コイル、
７４３  双面接着フィルム、
７４４  金属フィルム、
７４５  ゴムフィルム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１８】
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【図２１】
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【図２２】
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