(57)【要約】【課題】滅菌処理等の煩雑な作業を伴わずに、ＩＶＲを行う術者自身が画像診断装置の制御を行えるようにする。【解決手段】像認識部３３が、光射出部３２と光検出部３１との間の空間Ａに挿入された手Ｈの像の位置Ｐ、形状Ｓ等の状態を光検出部３１の出力に基づいて認識し、操作制御部３４が、画像診断装置２を制御するための操作パネルＣ上で、その像の状態に対応した操作を実行する。操作パネルＣの画像はモニタ３５２に表示される。これにより、非接触による画像診断装置２のユーザインタフェースを構築する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の空間に挿入された術者の身体の一部の像を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記身体の一部の像に基づいて、画像診断装置の制御条件を指定するための指定手段の操作を行う操作制御手段とを備える画像診断装置用制御装置。
【請求項２】
前記検出手段は、
光検出素子を２次元的に複数配設してなる光検出面を有し、前記光検出素子の出力信号に基づいて前記光検出面上で光が検出された位置を表す光検出位置情報を出力する光検出部と、
前記光検出部と前記所定の空間を隔てて配されており、前記光検出面に向けて光を射出する光射出部と、
前記光検出部から出力された光検出位置情報に基づいて、前記術者が前記所定の空間に前記身体の一部を挿入したときに前記光検出面に現れる該身体の一部の像の状態を認識する像認識手段とを有する請求項１に記載の画像診断装置用制御装置。
【請求項３】
前記光射出部は、平行光を射出する請求項２に記載の画像診断装置用制御装置。
【請求項４】
前記光検出素子は、フォトダイオードである請求項２または請求項３に記載の画像診断装置用制御装置。
【請求項５】
前記前記身体の一部の像の状態は、該像の形状および位置を含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像診断装置用制御装置。
【請求項６】
前記指定手段は、操作パネル上に設けられた複数のボタンと前記操作パネル上の位置を示すポインタとを含み、
前記操作は、前記操作パネル上における前記ポインタの移動と前記ポインタによる前記ボタンの選択とを含む請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像診断装置用制御装置。
【請求項７】
前記身体の一部は、手である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像診断装置用制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像診断装置用制御装置と、該画像診断装置用制御装置により指定された制御条件に基づいて制御される画像診断装置とを備える画像診断システム。
【請求項９】
前記画像診断装置は、Ｘ線造影撮影系またはＸ線ＣＴガントリを有する請求項８に記載の画像診断システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像診断装置用制御装置、およびその制御装置を用いた画像診断システム(system)に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、Ｘ線ＣＴ(Computed Tomography)装置等の画像診断装置を用いて被検体の透視像を検査室内のモニタ(monitor)に表示し、その透視像を見ながら被検体を診断、治療、あるいは手術する、インターベンショナルラジオロジー（Interventional Radiology、以下ＩＶＲという）が行われている。
【０００３】
一方、画像診断装置の制御や検査室内のモニタに表示する透視像の切換え制御などは、検査室とは別の操作室に備えられた操作コンソール(console)にて行うことが一般的である。そのため、ＩＶＲでは、検査室内の術者が、画像診断装置の設定や表示する透視像の設定に関し、所望の条件を操作室内の操作者に口頭で伝え、操作者がこれらの制御を行うことが多い。
【０００４】
しかし、術者が画像診断装置の制御や透視像の切換え制御を操作者に依頼する上記方法では、非常に煩雑で時間が掛かる作業を強いられるだけでなく、術者の所望の条件を設定し難いため、これらの制御を術者自身が行いたい場合がある。
【０００５】
そこで、検査室内の術者自身が、画像診断装置の制御や透視像の切換え制御等を実行できるシステムが種々提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献１では、被検体が載置される寝台の近傍に、レバー(lever)が揺動可能に取り付けられたジョイスティック(joystick)を設け、このジョイスティックを操作することで透視像の切換え制御を可能にする撮影装置が提案されている。
【０００７】
また例えば、特許文献２では、術者の体の一部に位置センサ(sensor)を取り付けて、そのセンサの指示する位置に基づいて、画像診断装置の仮想制御盤におけるスイッチ(switch)の選択を可能にする制御装置が提案されている。
【特許文献１】特開平６−１６５７７４号公報
【特許文献２】特開平８−１７３４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の手法によれば、術者がジョイスティックを直接触わるため、ジョイスティックに対する術前術後の滅菌処理やその管理が必要になり、これらの作業は非常に煩雑である。
【０００９】
また、特許文献２の手法によれば、術者は位置センサを取り付ける作業を強いられ、さらに、位置センサが指示する位置と仮想制御盤における位置との対応関係を初期設定する必要があり、やはり煩雑な作業が存在する。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、煩雑な作業を伴わずに、ＩＶＲを行う術者自身が画像診断装置の制御を行うことができる画像診断装置用制御装置、およびその制御装置を用いた画像診断システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１の観点では、本発明は、所定の空間に挿入された術者の身体の一部の像を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記身体の一部の像に基づいて、画像診断装置の制御条件を指定するための指定手段の操作を行う操作制御手段とを備える画像診断装置用制御装置を提供する。
【００１２】
第２の観点では、本発明は、前記検出手段が、光検出素子を２次元的に複数配設してなる光検出面を有し、前記光検出素子の出力信号に基づいて前記光検出面上で光が検出された位置を表す光検出位置情報を出力する光検出部と、前記光検出部と前記所定の空間を隔てて配されており、前記光検出面に向けて光を射出する光射出部と、前記光検出部から出力された光検出位置情報に基づいて、前記術者が前記所定の空間に前記身体の一部を挿入したときに前記光検出面に現れる該身体の一部の像の状態を認識する像認識手段とを有する上記第１の観点の画像診断装置用制御装置を提供する。
【００１３】
第３の観点では、本発明は、前記光射出部が、平行光を射出する上記第２の観点の画像診断装置用制御装置を提供する。
【００１４】
第４の観点では、本発明は、前記光検出素子が、フォトダイオード(photodiode)である上記第２の観点または第３の観点の画像診断装置用制御装置を提供する。
【００１５】
第５の観点では、本発明は、前記身体の一部の像の状態が、該像の形状および位置を含む上記第１の観点から第４の観点のいずれか１つの観点の画像診断装置用制御装置を提供する。
【００１６】
第６の観点では、本発明は、前記指定手段が、前記操作パネル(panel)上に設けられた複数のボタン(button)と前記操作パネル上の位置を示すポインタ(pointer)とを含み、前記操作が、前記操作パネル上における前記ポインタの移動と前記ポインタによる前記ボタンの選択とを含む上記第１の観点から第５の観点のいずれか１つの観点の画像診断装置用制御装置を提供する。
【００１７】
第７の観点では、本発明は、前記身体の一部が手である上記第１の観点から第６の観点のいずれか１つの観点の画像診断装置用制御装置を提供する。
【００１８】
第８の観点では、本発明は、上記第１の観点から第７の観点のいずれか１つの観点の画像診断装置用制御装置と、該画像診断装置用制御装置により指定された制御条件に基づいて制御される画像診断装置とを備える画像診断システムを提供する。
【００１９】
第９の観点では、本発明は、前記画像診断装置が、Ｘ線造影撮影系またはＸ線ＣＴガントリ(gantry)を有する上記第８の観点の画像診断システムを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、検出手段が、所定の空間に挿入された術者の身体の一部の像を検出し、操作制御手段が、検出手段により検出された上記身体の一部の像に基づいて、画像診断装置の制御条件を指定するための指定手段の操作を行うので、位置センサ等を術者に取り付けることなく非接触による画像診断装置のユーザインタフェース(user interface)を構築することができ、煩雑な作業を伴わずに、ＩＶＲを行う術者自身が画像診断装置の制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明にかかる実施形態について図を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態にかかる画像診断システム１の概略構成を示すブロック(block)図である。図１に示すように、本システム１は、画像診断装置２と、画像診断装置２を制御するための画像診断装置用制御装置（以下、単に制御装置という）３とを有する。
【００２３】
画像診断装置２は、Ｘ線ＣＴガントリ２１と、寝台２２と、操作コンソール２３とを有する。
【００２４】
なお、Ｘ線ＣＴガントリ２１、寝台２２、および制御装置３は、検査室に配置されており、操作コンソール２３は、検査室とは別の操作室に配置されている。
【００２５】
Ｘ線ＣＴガントリ２１は、空洞部を挟んで相対向して設けられたＸ線管およびＸ線検出器を有する不図示のデータ(data)収集系を有する。このデータ収集系を、空洞部に搬送された被検体の回りで回転させてスキャン(scan)することにより、被検体の投影データが収集される。
【００２６】
寝台２２は、被検体を載置する天板を有する。天板は、ｚ方向と上下方向に移動可能であり、被検体が載置された天板を移動させることで、被検体を撮影や手術の最適位置へ搬送する。
【００２７】
操作コンソール２３は、操作者による操作に応じて、Ｘ線ＣＴガントリ２１、および寝台２２に制御信号を送り、これらの空間的な配置や設定条件の制御、モニタに表示する透視像の切換え制御等を行う。また、操作コンソール２３は、Ｘ線ＣＴガントリ２１から送られてきた投影データに基づいて画像データを生成し、操作コンソール２３の表示装置や検査室内の制御装置３が有するモニタの画面に、その画像データが表す画像を表示する。また、操作コンソール２３は、制御装置３と信号のやり取りをして、制御装置３からの操作コンソール２３の遠隔操作を可能にする。
【００２８】
制御装置３は、光検出部３１、光射出部３２、像認識部３３、操作制御部３４、および表示部３５を有する。
【００２９】
光検出部３１は、光検出面３１ｓと、不図示の光検出位置データ生成部とを有している。光検出面３１ｓは、手術等を行う術者が手をかざし易い適当な位置に、その面を上方に向けて配される。光検出面３１ｓは、例えば、Ａ３サイズ程度の直方形状であり、フォトダイオード（光検出素子）３１ａをマトリクス(matrix)状（２次元的）に配設して構成される。光検出位置データ生成部は、光検出面３１ｓを構成する各フォトダイオード３１ａの出力信号の束に基づいて、光検出面３１ｓ上で光が検出された座標位置を表す光検出位置データ（光検出位置情報）を生成し出力する。
【００３０】
なお、光検出面３１ｓを構成する光検出素子としては、例えば、ＣＣＤ(charge-coupled device memory)やＣＭＯＳ(complementary metal-oxide semiconductor)のセンサ素子等を用いることもできるが、応答速度が速く安価なフォトダイオードが好適である。
【００３１】
光射出部３２は、光検出部２１と所定の空間を隔てて配されており、光射出面３２ｓを有する。光射出面３２ｓは、光検出面３１ｓと空間Ａを挟んで対向する位置に配される。また、光射出面３２ｓは、例えば、Ａ３サイズ(size)程度の直方形状であり、複数の発光ダイオード(LED;
Light-Emitting Diode)３２ａをマトリクス状に配設して構成される。各発光ダイオードは、指向性の強い光を光検出面３１ｓに向けて発する。これにより、平行光Ｌが光射出面３２ｓから光検出面３１ｓに向けて射出される。
【００３２】
なお、光射出部３２としては、例えば、白熱球、蛍光灯等を用いることもできるが、長寿命で指向性が強く安価な発光ダイオードを用いるものが好適である。
【００３３】
像認識部３３は、光検出部３１から出力された光検出位置データに基づいて、術者が空間Ａに手Ｈを挿入したときに光検出面３１ｓに現れる手の像Ｓの状態を認識する。手の像Ｓの状態には、手の像Ｓの形状および位置が含まれる。
【００３４】
像認識部３３は、例えば、図２に示すような各種の手の形状を認識する。すなわち、手を結んでから人差し指だけ立てた状態に対応する第１の形状Ｓ１、手を結んでから人差し指と中指を立てた状態（じゃんけんのチョキ）に対応する第２の形状Ｓ２、手を開いた状態（じゃんけんのパー）に対応する第３の形状Ｓ３等を認識する。形状の認識には、例えば、テンプレートマッチング(template matching)等を用いる。また、像認識部３３は、認識した形状の基準位置、例えば手の人差し指の先端に相当する位置が光検出面３１ｓ上のどの位置に対応するかを求め、その位置を像の位置ｔとして認識する。さらに、像認識部３３は、像の位置ｔの時間的変化に基づいて、像の位置ｔの移動方向Ｄおよびその速度Ｖを認識する。
【００３５】
操作制御部３４は、画像診断装置２を制御するための操作パネルＣにおいて、像認識部３３により認識された手の像Ｓの状態にと対応付けられた操作を行う。操作パネルＣは、ここでは、操作コンソール２３の表示装置に表示される操作パネルと実質的に同じものであり、操作コンソール２３から得られる情報に基づいて仮想的に生成される。
【００３６】
図３は、光検出面３１ｓに現れる手の像Ｓと操作パネルＣの一例を示す図である。操作パネルＣは、図３に示すように、画像診断装置２の制御条件を指定するための複数のボタンＢとポインタＰ（指定手段）を有する。操作パネルＣは、複数種類のパネルを有しており、ボタンの選択とともに必要に応じて操作可能なパネルが切り換わる。パネルの種類によっては、図３に示すように、透視像Ｋの挿入エリアが含まれる。透視像Ｋは、Ｘ線ＣＴガントリ２１を用いたＣＴ撮影によって得られた被検体の透視像である。ポインタＰは、この操作パネルＣ上でアクション(action)を起こすべき位置を指し示す。複数のボタンＢは、パネルの切換え、条件の確定、数値の変更等、所定の処理に対応した機能ボタンであり、ボタンが選択されるとそのボタンに対応した処理が操作コンソール２３で実行される。
【００３７】
操作制御部３４は、像認識部３３により認識された手の像Ｓの状態に応じて、操作パネルＣ上におけるポインタＰの移動や、ポインタＰが指し示す位置で所定のアクションを起こす。例えば、操作制御部３４は、像認識部３３により第１の形状Ｓ１が認識されているときには、ポインタＰを移動可能にする。そして、ポインタＰを、図３に示すように、像認識部３３により認識された像の位置ｔの移動方向Ｄおよび速度Ｖに対応する方向Ｄ′および速度Ｖ′で、操作パネルＣ上を移動させる。また、像認識部３３により第２の形状Ｓ２が認識されているときには、第１の形状Ｓ１と同様にポインタＰを移動可能にするとともに、操作コンソール２３におけるマウス(mouse)の左ボタンが押された状態に対応するアクションを起こす。また、第３の形状Ｓ３が認識されているときには、第１の形状Ｓ１と同様にポインタＰを移動可能にするとともに、マウスの右ボタンが押された状態に対応するアクションを起こす。
【００３８】
操作パネルＣ上で行われた操作の情報は、表示部３５および操作コンソール２３に送られる。操作コンソール２３は、この操作の情報に基づいて、Ｘ線ＣＴガントリ２１や寝台２２に対する制御、操作パネルＣに挿入する透視像Ｋの切換え制御等を含む各種の処理を実行する。
【００３９】
表示部３５は、表示制御部３５１とモニタ３５２とを有する。表示制御部３５１は、操作制御部３４で行われた操作が反映された操作パネルＣを表す画像信号をモニタ３５２に送り、モニタ３５２は、その画像信号に基づいて操作パネルＣの画像を画面に表示する。例えば、操作制御部３５１によりポインタＰを移動する操作が行われたときには、モニタ３５２には、例えば、ポインタＰの移動する様子が表示される。また例えば、操作制御部３５１により操作パネルＣ上の所定のボタンを選択する操作が行われたときには、そのボタンが選択された状態を表す画像を表示する。
【００４０】
このように構成される制御装置３により、一般的なＧＵＩ(Graphical User Interface)を非接触で実現することができる。
【００４１】
これより、制御装置３を中心に、画像診断システム１の動作について説明する。
【００４２】
術者は、ＩＶＲの作業中、例えば、Ｘ線ＣＴガントリ２１や寝台２２の配置を変えたり、操作パネルＣに挿入され、モニタ３５２で表示される透視像Ｋを切り換えたりしたいとき、制御装置３を用いて、これらを制御する。具体的には、術者は、モニタ３５２に表示される操作パネルＣの画像を見ながら、空間Ａに手Ｈを挿入し、その手の形状や位置を変化させることによって操作パネルＣ上でポインタＰを操作し、操作コンソール２３を遠隔操作する。この際、制御装置３は、次のように動作する。
【００４３】
光射出部３２は、光射出面３２ｓから平行光Ｌを光検出面３１ｓに向けて連続的に射出する。射出された光の一部は術者の手Ｈによって遮られ、残りの光は光検出面３１ｓに到達し、光検出面３１ｓには手の像Ｓが現れる。光検出面３１ｓを構成する各フォトダイオードのうち、光を検出したフォトダイオードだけが検出信号、例えば、一定レベルを超える電気信号を出力する。光検出部３１の光検出位置データ生成部は、この検出信号を出力したフォトダイオードの位置に基づいて、光検出面３１ｓ上で光が検出された位置を表す光検出位置データを生成し出力する。この光検出位置データは、所定の時間間隔、例えば０．１秒間隔で順次生成され出力される。像認識部３３は、順次生成される光検出位置データを受け取り、所定の間隔、例えば０．１秒間隔で、光検出面３１ｓに現れる手の像の形状Ｓ、位置Ｐ、およびその位置Ｐの移動方向Ｄと移動速度Ｖを認識する。操作制御部３４は、この認識された像の形状Ｓ、位置Ｐ、位置Ｐの移動方向Ｄと移動速度Ｖに基づいて、この像の状態に対応する操作を操作パネルＣ上で実行する。例えば、像認識部３３が、第１の形状Ｓ１の像が方向Ｄ１に速度Ｖ１で移動していることを認識したときには、操作制御部３４は、操作パネルＣ上でポインタＰを方向Ｄ１に速度Ｖ１と略同じ速度Ｖ１′で移動する操作を実行する。また例えば、第２の形状Ｓ２の像を認識したときには、ポインタＰが操作パネルＣ上で指し示す位置で、マウスの左ボタンが押されたのと同等の操作を実行する。このような操作の情報は、表示制御部３５１に送られるとともに、操作コンソール２３にも送られる。
【００４４】
操作コンソール２３は、その操作の情報に基づいて、Ｘ線ＣＴガントリ２１や寝台２２に制御信号を送ってその配置やスキャンのオンオフを制御したり、操作制御部３４に操作パネルＣに挿入すべき透視像Ｋの画像データを送ってモニタ３５２に表示される透視像Ｋを切換え制御したりする。表示制御部３５１は、操作制御部３４から送られてくる操作の情報が表す操作が反映された操作パネルＣの画像を、モニタ３５２に表示させる。術者は、モニタ３５２の画面を見ることで、実行された操作を確認したり、所望の透視像Ｋを観察したりすることができる。
【００４５】
このように本実施形態によれば、像認識部３３が、光射出部３２と光検出部３１との間の空間Ａに挿入された手Ｈの像の位置Ｐ、形状Ｓ等の状態を光検出部３１の出力に基づいて認識し、操作制御部３４が、画像診断装置２を制御するための操作パネルＣ上で、その像の状態に対応した操作を行うので、位置センサ等を術者に取り付けることなく非接触による画像診断装置２のユーザインタフェースを構築することができ、センサの取り付けや操作機器の滅菌処理の管理など煩雑な作業を伴わずに、ＩＶＲを行う術者自身が画像診断装置２の制御を行うことができる。
【００４６】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の実施形態およびその変形例を考えることができる。
【００４７】
例えば、本実施形態では、術者の手の像に基づいて画像診断装置の制御条件の指定を可能にしているが、他の身体の一部、例えば足や肘などを利用してもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、像の形状と位置の両方に基づいて操作を行っているが、像の形状および位置のいずれか一方に基づいて操作を行ってもよい。
【００４９】
また、画像診断装置２は、Ｘ線ＣＴガントリ２１を有する装置のほか、単純Ｘ線撮影系や、血管造影撮影系を有する装置、あるいはこれらを組み合わせた装置であってもよい。
【００５０】
また、制御装置３は、画像診断装置２だけでなく、画像診断装置２に接続された機器、例えば、被検体に造影剤を注入するためのインジェクタ(injector)等も含めて制御できるようにしてもよい。
【００５１】
また、光は可視光に限らず赤外線等の非可視光であってもよい。
【００５２】
また、光射出部３２が射出する光、および光検出部が検出する光の電磁波の周波数帯は、光学的フィルタ等を用いて所定の周波数幅の帯域に限定してもよい。これにより、光射出部３２以外の光源から発せられた光が光検出部３１で検出される割合を減らし、手の像の状態を認識する際に障害となる光検出位置データのノイズ成分を抑制することができる。
【００５３】
また、光射出部３２は、発光ダイオードの指向性を利用するのではなく、レンズ等の光学系を用いて、平行光Ｌを射出するものであってもよい。
【００５４】
また、光射出部３２は、白熱球等、光を放射状に射出する光源であってもよい。ただし、この場合は、空間Ａに挿入された手Ｈの光源からの位置が変化すると、光検出面３１ｓに現れる手Ｈの像の大きさも変化するため、像の状態を認識するときはこの点を考慮する必要がある。
【００５５】
また、光検出面３１ｓおよび光射出面３２ｓの形状および大きさ、面の向きは任意である。
【００５６】
また、操作パネルＣ上で行われた操作の情報は、操作コンソール２３に送らず、Ｘ線ＣＴガントリ２１や寝台２２等に直接送ってこれらを制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本実施形態による画像診断システムの構成を示すブロック図である。
【図２】認識すべき手の像の形状の一例を示す図である。
【図３】画像診断装置を制御するための操作パネルを含む仮想空間の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  画像診断システム
２  画像診断装置
３  制御装置（画像診断装置用制御装置）
２１  Ｘ線ＣＴガントリ
２２  寝台
２３  操作コンソール
３１  光検出部
３１ｓ  光検出面
３２  光射出部
３２ｓ  光射出面
３３  像認識部（像認識手段）
３４  操作制御部（操作制御手段）
３５  表示部
３５１  表示制御部
３５２  モニタ
【図１】
2009254665.tif 000003
【図２】
2009254665.tif 000004
【図３】
2009254665.tif 000005