本發明的實施方式涉及超聲波診斷裝置以及超聲波診斷支援裝置。

背景技術：

超聲波診斷裝置是將從內置于超聲波探頭的振動元件產生的超聲波脈沖、超聲波連續波向被檢體內放射，并通過振動元件將因被檢體組織的聲阻抗的差異而產生的超聲波反射轉換為電信號，來以非侵害的方式收集被檢體內的信息的裝置。使用了超聲波診斷裝置的醫療檢查由于能夠通過使超聲波探頭接觸于體表的操作來容易地收集各種動態圖像數據、實時圖像數據，所以被廣泛用于臟器的形態診斷、功能診斷。

另外，還公知有為了收集三維圖像數據而具備使1維陣列機械地擺動的4d探頭或二維陣列探頭的3d超聲波診斷裝置、幾乎實時地按時間序列收集三維圖像數據的4d超聲波診斷裝置。

并且，也提出了一種通過使機器人手臂保持超聲波探頭，并預先將由熟練的操作者進行的體表面的掃描作為程序，來實現檢查的加速的超聲波診斷裝置等。

專利文獻1：日本特開2010－82333號公報

使用了超聲波診斷裝置的診斷與使用了ct裝置、mri裝置的診斷相比，被認為客觀性較低。作為該理由之一，可舉出超聲波圖像的取得依賴于醫生、技師等操作者的技能的程度較大。

例如，即便是對相同的臟器進行檢查的情況，由于也根據病例而從各種方向進行掃描，所以取決于操作者，所取得的圖像也各式各樣。由于超聲波圖像的畫質受到氣體、骨頭、人工制品(artefact)等的影響，所以需要根據檢查的目的來設定最佳的探頭的位置、角度，并沿著最佳的路徑使探頭移動來進行掃描。但是，這成為超聲波圖像產生對操作者的技能的依賴性的理由之一。另外，關于被記錄的圖像，由于也只記錄由操作者選擇的圖像，所以還會存在不進行操作的醫生僅根據所記錄的圖像難以客觀地觀察病例的情況。并且，有時根據醫院，也存在難以穩定地確保具有規定技能的醫生、技師的情況。

另外，由于在體表面通過手動使探頭移動，所以即便是具有技能的醫生、技師，也難以總是以恒定的速度使探頭移動，另外，難以總是以恒定的剖面間隔收集剖面圖像。另外，在如健康診斷等那樣對多個臟器整體進行檢查的常規檢查的情況下，是否無遺漏地掃描了各臟器的判斷也依賴于操作者的主觀判斷，無法進行客觀的確認。

鑒于此，迫切期望有一種能夠解決因通過手動使探頭移動而引起的上述的各種課題的超聲波診斷裝置。

技術實現要素：

實施方式的超聲波診斷裝置具備：超聲波探頭；機器人手臂，保持上述超聲波探頭，使上述超聲波探頭沿著被檢體的體表面移動；存儲部，存儲用于通過上述機器人手臂使上述超聲波探頭移動的指示軌跡信息；以及控制部，對上述機器人手臂的驅動進行控制，以便按照所存儲的上述指示軌跡信息使上述超聲波探頭移動。

附圖說明

圖1是表示本實施方式涉及的超聲波診斷裝置的基本構成的圖。

圖2是表示本實施方式涉及的超聲波診斷裝置的第1變形例的構成的圖。

圖3是表示本實施方式涉及的超聲波診斷裝置的第2變形例的構成的圖。

圖4是表示本實施方式涉及的超聲波診斷裝置的第3變形例的構成的圖。

圖5是表示本實施方式涉及的超聲波診斷裝置的基本構成的、更詳細的構成的框圖。

圖6是表示本實施方式涉及的超聲波診斷裝置的第1變形例的、更詳細的構成的框圖。

圖7是表示本實施方式涉及的超聲波診斷裝置的第2變形例的、更詳細的構成的框圖。

圖8是表示本實施方式涉及的超聲波診斷裝置的第3變形例的、更詳細的構成的框圖。

圖9是表示生成參照軌跡信息的階段(phase)的第1處理例的流程圖。

圖10是表示生成參照軌跡信息的階段的第2處理例的流程圖。

圖11是例示參照軌跡信息的一個例子與生物體基準位置的圖。

圖12是表示對參照軌跡信息進行修正或者編輯來生成指示軌跡信息的階段的處理例的流程圖。

圖13是表示對參照軌跡信息進行修正來生成指示軌跡信息的第1例的圖。

圖14是表示對參照軌跡信息進行修正來生成指示軌跡信息的第2例的圖。

圖15是表示對參照軌跡信息進行修正來生成指示軌跡信息的第3例的圖。

圖16是表示對參照軌跡信息進行修正來生成指示軌跡信息的第4例的圖。

圖17是表示基于ct圖像、mri圖像修正參照軌跡信息而生成指示軌跡信息的例子的圖。

圖18是表示對多個參照軌跡信息進行最佳化處理，生成被最佳化的指示軌跡信息的例子的圖。

圖19是表示按照指示軌跡信息對機器人手臂進行驅動的階段的處理例的流程圖。

圖20是表示實施方式的超聲波診斷支援裝置的構成例的圖。

【附圖標記說明】

1-超聲波診斷裝置；110-機器人手臂；111-臂傳感器；112-探頭傳感器；120-超聲波探頭；121-探頭傳感器；122-探頭適配器；130-攝像機(監視攝像機)；131、132-監視器(監視攝像機監視器)；140-機器人手臂控制部(控制部)；150-磁發送器；160-帶觸覺的輸入器件；170-生物體基準位置傳感器；190-針位置傳感器；210-第1處理電路；220-第2處理電路；221-參照軌跡信息生成部；222-指示軌跡信息生成部；225-軌跡學習部；226-帶觸覺的輸入器件控制部；242-參照軌跡信息存儲電路；243-指示軌跡信息存儲電路；244-生物體信息數據庫。

具體實施方式

以下，基于附圖對本發明的實施方式進行說明。

(全盤以及構成)

圖1是表示本實施方式涉及的超聲波診斷裝置1的概略的基本構成的圖。超聲波診斷裝置1至少具備超聲波診斷裝置主體200(以下，簡稱為裝置主體200)、超聲波探頭120、機器人手臂110、以及機器人手臂控制部140。

機器人手臂110例如在其前端部保持超聲波探頭120，能夠按照來自機器人手臂控制部140的控制信號，使超聲波探頭120以6個自由度移動。能夠以6個自由度移動例如是指使其以相互正交的x軸方向、y軸方向、z軸方向的平移3個方向分量(x、y、z)、繞x軸、繞y軸、繞z軸的旋轉3個方向分量(θx、θy、θz)這6個分量的任意組合移動。換言之，機器人手臂110能夠將超聲波探頭120在三維空間內以任意的位置、任意的傾斜進行設置，并以任意的軌跡、任意的速度使其移動。

在機器人手臂110設有臂傳感器111，通過臂傳感器111來檢測機器人手臂110的各部的動作。作為臂傳感器111，在機器人手臂110至少設置位置傳感器，通過該位置傳感器來檢測上述的6個分量的位置。另外，機器人手臂110也可以在位置傳感器的基礎上，還設置速度傳感器來作為臂傳感器111，并且，也可以在位置傳感器和速度傳感器的基礎上，還設置加速度傳感器來作為臂傳感器111。

另外，優選機器人手臂110具備壓力傳感器作為臂傳感器111。超聲波探頭120的生物體接觸壓力經由超聲波探頭適配器122傳遞至機器人手臂110，被內置于機器人手臂110的壓力傳感器檢測。

在圖1中，表示了臂傳感器111被設置在機器人手臂110的前端部的關節的例子，但臂傳感器的設置位置并不限定于一處。在機器人手臂110如圖1所例示那樣具有多個關節的情況下，也可以在前端部的關節以外設置臂傳感器111，另外，還可以使臂傳感器111所具備的多個傳感器分散設置于多個關節。

也可以取代上述的臂傳感器111、或者在臂傳感器111的基礎上，使超聲波探頭120本身安裝壓力傳感器、位置傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等探頭傳感器112。

上述的位置傳感器以及壓力傳感器的檢測信號、或者進而加上了速度傳感器、加速傳感器的檢測信號而得到的這些檢測信號被用于由機器人手臂控制部140執行的反饋控制。如后述那樣，機器人手臂110按照指示軌跡信息被機器人手臂控制部140驅動。指示軌跡信息是對超聲波探頭120的位置、傾斜、移動路徑、移動速度、生物體接觸壓力等進行規定的信息。移動路徑基本上由機器人手臂移動的三維的坐標空間(機器人坐標系)規定。并且，為了和與生物體的臟器等的位置建立關聯，對生物體設定的坐標系(生物體坐標系)與機器人坐標系的關聯信息有時也包含于指示軌跡信息。機器人手臂控制部140使用該指示軌跡信息和來自各臂傳感器的檢測信號，對機器人手臂110進行反饋控制，以使超聲波探頭120按照指示軌跡信息動作。

如上所述，機器人手臂110能夠在機器人手臂控制部140的控制之下，按照指示軌跡信息，使超聲波探頭120沿著被檢體p的體表面自動地移動。以下將該動作模式稱為指示移動模式。

另一方面，也能夠與此相反，在超聲波探頭120被保持于機器人手臂110的狀態下，操作者通過手動使超聲波探頭120移動。以下將該動作模式稱為手動移動模式。在手動移動模式中，機器人手臂110從機器人手臂控制部140斷開，按照操作者對超聲波探頭120的基于手動的操作來動作。在該情況下，安裝于機器人手臂110的位置傳感器、壓力傳感器等臂傳感器111也繼續動作，由各臂傳感器111檢測出的位置、速度、加速度、生物體接觸壓力等檢測信號被依次發送至裝置主體200。

此外，也可以設置手動支援模式。在手動支援模式中，在操作者通過手動使超聲波探頭120移動的情況下，機器人手臂110不從機器人手臂控制部140斷開地支援由操作者通過對超聲波探頭120的手動進行的操作。通過手動支援模式，例如在操作者手動操作超聲波探頭120時，機器人手臂110能夠提供支撐探頭的重量、將探頭的移動速度保持為恒定、抑制探頭的抖動、將生物體接觸壓力保持恒定等各種支援。

圖2是表示本實施方式的第1變形例的構成的圖。在第1變形例的超聲波診斷裝置1中，除了圖1的基本構成以外，還具備攝像機130以及監視器132。攝像機130監視機器人手臂110的動作。

通過對攝像機130的圖像進行解析，能夠檢測機器人手臂110、超聲波探頭120的位置、動作。另外，通過對由攝像機130拍攝到的生物體的圖像進行解析，能夠識別體表的位置、大致的臟器的位置。攝像機130可以構成為可視攝像機，也可構成為紅外線攝像機。

也可以使在裝置主體200的附近設置的監視器132顯示攝像機130的圖像。監視器132除了該拍攝圖像的顯示之外，還能夠通過切換、并列的顯示方法來顯示超聲波圖像。

圖3是表示本實施方式的第2變形例的構成的圖。在第2變形例的超聲波診斷裝置1中，除了第1變形例的構成(圖2)以外，還具備帶觸覺的輸入器件160和監視器131。帶觸覺的輸入器件160和監視器131例如被設置在遠離裝置主體200的遠處。帶觸覺的輸入器件160經由因特網等網絡161與裝置主體200、機器人手臂控制部140。帶觸覺的輸入器件160構成為通過操作者一邊觀看監視器131一邊操作帶觸覺的輸入器件160，能夠通過手動來驅動機器人手臂110。這里，帶觸覺是指具備所謂的觸覺裝置(觸覺器件：hapticdevice)。

在帶觸覺的輸入器件161中，再現由搭載于機器人手臂110的臂傳感器111檢測出的超聲波探頭120的生物體接觸壓力。另外，通過監視器131，能夠進行探頭在體表的掃描位置、動作的確認。另外，也能夠與監視器132同樣地通過監視器131來觀察超聲波圖像。

圖4是表示本實施方式的第3變形例的構成的圖。在第3變形例的超聲波診斷裝置1中，除了第2變形例的構成(圖3)以外，還具備基于磁或紅外線等的位置傳感器。在圖4所示的構成例中，具備磁發送器150、磁傳感器121、以及磁傳感器190等位置傳感器。

通過磁發送器150，在包括探頭121、被檢體p的區域生成磁場空間。以磁發送器150為原點的磁場坐標系和機器人坐標系能夠根據各自的坐標系的原點和軸而相關聯。

通過設置于超聲波探頭120的磁傳感器121，能夠獲得比由監視攝像機130獲得的探頭的位置信息更準確的位置、旋轉的信息。結果，通過磁傳感器121，能夠提高由機器人手臂110進行的超聲波探頭120的精度。

另一方面，設置于被檢體p的體表的磁傳感器190檢測生物體的特定部位的位置信息。在因體動而機器人坐標系與生物體坐標系的位置關系發生了變化時，能夠根據設置于體表的磁傳感器190檢測的被檢體p的動作的信息除去體動的影響。雖然通過監視攝像機130也能夠檢測體表的位置信息，但通過磁傳感器190能夠以更高精度檢測穩定的位置信息。

也能夠將磁傳感器190設置于穿刺針。該情況下，穿刺針的把手、針尖位置既能通過機器人坐標系檢測也能通過生物體坐標系檢測。另外，機器人手臂110也能夠支承設置有磁傳感器190的穿刺針。該情況下，能夠在支承了穿刺針的狀態下，監視生物體內的穿刺針的針尖位置，來移動、調整針尖位置。并且，還能夠將穿刺針的針尖引導至生物體內外的規定位置。

圖5是表示本實施方式的超聲波診斷裝置1的更詳細的構成的框圖，尤其圖示了裝置主體200的細節部分構成。圖5所示的框圖與圖1所示的基本構成對應。

如上所述，裝置主體200上連接著超聲波探頭120、機器人手臂110、臂傳感器111、以及臂控制電路140(在圖1中為機器人手臂控制部140)。此外，ecg/呼吸傳感器180也能夠與裝置主體200連接。另外，也可以如前述那樣，取代臂傳感器111或者在臂傳感器111的基礎上，將與臂傳感器111相同的探頭傳感器112安裝于超聲波探頭120。

裝置主體200具備發送電路231、接收電路232、第1處理電路210、顯示器250、輸入器件260、第2處理電路220、參照軌跡信息存儲電路242、指示軌跡信息存儲電路243、生物體信息數據庫244。

發送電路231具有觸發產生電路、延遲電路、脈沖電路等，向超聲波探頭120供給驅動信號。觸發產生電路以規定的速率頻率(ratefrequency)反復產生速率脈沖(ratepulse)。延遲電路是按超聲波探頭120所具有的每個振動元件，使速率脈沖延遲規定的延遲量的電路，是用于使發送波束(beam)會聚或者指向為所希望的方向的電路。脈沖電路基于延遲后的速率脈沖來生成脈沖信號，并施加給超聲波探頭120的各振動元件。

超聲波探頭120向被檢體發送超聲波信號，另一方面，接收來自被檢體內部的超聲波反射信號。作為超聲波探頭120，能夠將通常檢查所利用的1d陣列探頭，1.25d陣列探頭、1.5d陣列探頭、1.75d陣列探頭、能夠連續顯示3d圖像的2d陣列探頭、或者使1d陣列探頭擺動以及或者旋轉而能夠連續地收集三維數據的機械式4d探頭安裝于裝置主體200。由超聲波探頭120接收到的超聲波信號被各振動元件轉換成電信號，并向接收電路232供給。

接收電路232具有放大電路、a/d轉換電路、波束形成電路等。在將從超聲波探頭120的各振動元件供給的模擬接收信號通過放大電路放大之后，通過a/d轉換電路轉換成數字信號。然后，在波束形成電路中，按每個振動元件賦予延遲量，通過將它們相加，來形成與所希望的波束方向對應的接收信號。

第1處理電路210例如具備處理器和存儲器，通過執行存儲器中保存的程序來實現各種功能。第1處理電路210例如實現b模式處理功能211、彩色模式處理功能212、多普勒模式處理功能213、顯示控制功能214、圖像解析功能215、三維圖像處理功能216等。

b模式處理功能211針對接收信號實施包絡線檢波、對數轉換處理等來生成b模式圖像。彩色模式處理功能212針對接收信號實施mti濾波處理、自相關處理來生成彩色模式圖像。多普勒模式處理功能213針對接收信號實施傅立葉轉換處理等來生成光譜圖像。生成的b模式圖像、彩色模式圖像、光譜圖像被保存到由hdd(harddiskdrive：硬盤驅動器)等構成的圖像存儲電路241。

顯示控制功能214進行用于使顯示器250顯示b模式圖像、彩色模式圖像、光譜圖像等的顯示控制，使這些圖像、與這些圖像相關的數據顯示于顯示器250。

圖像解析功能215針對b模式圖像、彩色模式圖像、光譜圖像等進行各種圖像解析，使解析結果顯示于顯示器250。三維圖像處理功能216以帶位置信息的方式對收集到的b模式波束數據、彩色模式波束數據進行三維重建，并通過mpr(multi-planarreconstruction/reformation：多平面重建)法生成任意方向的剖面圖像，或通過vr(volumerendering：體繪制)法、mip(maximumintensityprojection：最大密度投影)法生成三維圖像。顯示器250例如是具備液晶面板等的顯示裝置。

輸入器件260是用于根據操作者的操作等輸入各種數據、信息的器件。輸入器件260例如可包括鍵盤、鼠標、跟蹤球、操縱桿、觸摸面板等操作器件、聲音輸入器件等各種信息輸入器件。

第2處理電路220與第1處理電路210同樣，例如具備處理器和存儲器，通過執行存儲器中保存的程序來實現各種功能。

第2處理電路220例如實現參照軌跡信息生成功能221、指示軌跡信息生成功能222、制約條件設定功能223、以及軌跡學習功能225。

參照軌跡信息是指基于手動移動信息而生成的軌跡信息，該手動移動信息是操作者通過手動使保持于機器人手臂110的超聲波探頭120移動而獲得的。參照軌跡信息生成功能221是基于臂傳感器111的檢測信號從由操作者引起的超聲波探頭120的動作取得手動移動信息，并根據該手動移動信息生成參照軌跡信息的功能。生成的參照軌跡信息被保存于由hdd等存儲器構成的參照軌跡信息存儲電路242。

參照軌跡信息是包括超聲波探頭120的位置、傾斜、移動路徑、移動速度、生物體接觸壓力等的信息。移動路徑基本上由機器人手臂110移動的三維的坐標空間(機器人坐標系)規定。并且，為了與生物體的臟器等的位置相關聯，參照軌跡信息中也有時包括對生物體設定的坐標系(生物體坐標系)與機器人坐標系的關聯信息。

預先在生物體坐標系登記生物體臟器的特定的位置、例如心口的位置，將由機器人手臂110支承的超聲波探頭120設置在對應的生物體臟器的特定的位置。記錄此時的機器人坐標系中的超聲波探頭120的位置、機器人坐標系中的超聲波圖像所顯示的特定位置。通過生物體臟器的特定的位置由生物體坐標系和機器人坐標系規定，能夠使機器人坐標系與生物體坐標系建立相關。探頭的移動路徑能夠在生物體坐標系中也記述。

指示軌跡信息是用于驅動機器人手臂110來使保持于機器人手臂110的超聲波探頭120自動移動的軌跡信息。指示軌跡信息生成功能222是對由參照軌跡信息生成功能221生成的參照軌跡信息進行修正而生成指示軌跡信息，或者基于參照軌跡信息而生成指示軌跡信息的功能。生成的指示軌跡信息被存儲到由hdd等存儲器構成的指示軌跡信息存儲電路243。

臂控制電路140(控制部)控制機器人手臂110的驅動，以使超聲波探頭120按照指示軌跡信息存儲電路243中存儲的指示軌跡信息自動移動。臂控制電路140也與第1、第2處理電路210、220相同，例如具備處理器和存儲器，通過執行存儲器中保存的程序來實現各種功能。

制約條件設定功能223例如是從安全上的觀點等出發用于設定對機器人手臂110的動作進行限制的制約條件的功能。制約條件例如由操作者經由輸入器件260來設定。制約條件被輸入至臂控制電路140，來限制機器人手臂110的動作。例如，當在床邊設置了機器人手臂110時，會規定機器人手臂110的可動空間。由此，能夠防止機器人手臂110在運轉過程中碰到患者、醫生、看護師、床、檢查設備、治療設備、墻壁、頂棚等。

軌跡學習功能225是針對多個參照軌跡信息進行最佳化處理，生成最佳化的指示軌跡信息的功能。最佳化后的指示軌跡信息被存儲于指示軌跡信息存儲電路243，利用于機器人手臂110的驅動控制。使用了多個參照軌跡信息的最佳化處理包括基于所謂的機械學習的最佳化處理。

生物體信息數據庫244是將被檢體的體格、臟器位置等生物體信息、由其他的模態(modality)裝置例如ct裝置或mri裝置拍攝被檢體而得到的圖像數據等與被檢體的識別信息建立關聯進行存儲的數據庫。生物體信息數據庫244中存儲的生物體信息被利用于指示軌跡信息的修正處理。

圖6是表示本實施方式的第1變形例的超聲波診斷裝置1的更詳細的構成的框圖。圖6所示的框圖與圖2所示的第1變形例的構成對應。在圖6中，對圖5的框圖附加了監視攝像機130、監視攝像機監視器132、以及攝像機圖像解析功能224。

攝像機圖像解析功能224是對拍攝了機器人手臂110、超聲波探頭120的動作的監視攝像機130的圖像進行解析，并根據解析結果來檢測機器人手臂110的動作、超聲波探頭120動作的功能。通過對生物體的圖像進行解析，能夠識別體表的位置、大致的臟器的位置。檢測出的機器人手臂110的動作、超聲波探頭120動作、生物體的動作根據必要被利用于參照軌跡信息的生成。

圖7是表示本實施方式的第2變形例的超聲波診斷裝置1的更詳細的構成的框圖。圖7所示的框圖與圖3所示的第2變形例的構成對應。在圖7中，對圖6的框圖附加了帶觸覺的輸入器件160、監視攝像機監視器131、以及帶觸覺的輸入器件控制功能226。

帶觸覺的輸入器件控制功能226是用于控制前述的帶觸覺的輸入器件160的功能。將由機器人手臂110的壓力傳感器檢測到的生物體接觸壓力發送給帶觸覺的輸入器件160，另一方面，將為了驅動機器人手臂110而將來自帶觸覺的輸入器件160的信號向臂控制電路140供給。

另外，由于監視攝像機130的圖像被顯示于監視攝像機監視器131，所以帶觸覺的輸入器件160的操作者在遠處也能夠觀察由機器人手臂110進行的超聲波探頭120的探頭掃描。另外，通過監視攝像機監視器131除了能夠確認探頭在體表的掃描位置、探頭的動作之外，同時還能夠進行超聲波圖像的觀察。

圖8是表示本實施方式的第3變形例的超聲波診斷裝置1的更詳細的構成的框圖。圖8所示的框圖與圖4所示的第3變形例的構成對應。第3變形例的超聲波診斷裝置1對第2變形例附加了基于磁或紅外線等的位置傳感器和位置傳感器控制電路245。

在圖8所示的例子中，具有被安裝于超聲波探頭120的作為磁位置傳感器的探頭傳感器121、和被設置在生物體的規定的基準位置的作為磁位置傳感器的生物體基準位置傳感器170。通過被位置傳感器控制電路245控制的探頭傳感器121以及生物體基準位置傳感器170，能夠在以磁場發送器150為原點的磁場坐標系中檢測各個傳感器的位置。位置信息經由位置傳感器控制電路245被傳遞至參照軌跡信息生成功能221。

另一方面，磁場坐標系和機器人坐標系能夠將各自的坐標系的原點和軸建立關聯。另外，機器人坐標系與生物體坐標系也相互建立關聯。因此，即便是因體動而使得機器人坐標系與生物體坐標系的位置關系發生了變化的情況，也能夠根據設置于體表的生物體基準位置傳感器170的動作的信息將體動的影響除去。

另外，作為磁位置傳感器，也可以在穿刺針設置針位置傳感器190。通過針位置傳感器190，在機器人坐標系和生物體坐標系中都能夠檢測穿刺針的把手、針尖的位置。

(與機器人手臂相關的動作)

實施方式的超聲波診斷裝置1如上所述具備機器人手臂110。以下，分為第1階段、第2階段、以及第3階段對實施方式的超聲波診斷裝置1中的與機器人手臂110相關聯的動作更具體地進行說明。

第1階段是通過操作者手動使被保持于機器人手臂110的超聲波探頭120沿著被檢體的體表面移動來生成參照軌跡信息的階段。第2階段是對參照軌跡信息進行修正或者編輯來生成指示軌跡信息的階段。第3階段是按照所生成的指示軌跡信息驅動機器人手臂110，使保持于機器人手臂110的超聲波探頭120沿著被檢體的體表面自動移動的階段。

圖9是表示生成參照軌跡信息的階段(第1階段)的第1處理例的流程圖。圖9對應于設置有生物體基準位置傳感器170的情況(參照圖4以及圖8)。

在步驟st100中，使保持于機器人手臂110的超聲波探頭120以與檢查目的對應的所希望的路徑沿著被檢體的體表面移動。

在步驟st102中，取得被安裝于機器人手臂110的臂傳感器111的檢測信息。臂傳感器111例如是被安裝于機器人手臂110的各關節等的多個位置傳感器、速度傳感器、加速度傳感器等，通過這些傳感器來取得6個自由度的位置信息、速度信息、加速度信息。另外，臂傳感器111包括壓力傳感器，還取得從超聲波探頭120經由探頭適配器122傳遞的生物體接觸壓力的信息。臂傳感器111的各信息與取得這些信息的時刻一同被輸入至參照軌跡信息生成功能221。

另外，在步驟st102中，也可以從安裝于超聲波探頭120的探頭傳感器112、121取得超聲波探頭120的位置信息等。

臂傳感器111、以及/或者探頭傳感器112、121的各信息也可以由機器人手臂110和超聲波探頭120的形狀信息被換算為超聲波探頭120的開口面的中心位置，并輸入至參照軌跡信息生成功能221。另外，由壓力傳感器檢測出的壓力信息也可以被換算為超聲波探頭120的體表接觸面的生物體接觸壓力，并輸入至參照軌跡信息生成功能221。

由臂傳感器111檢測的機器人手臂110的位置信息以及/或者由探頭傳感器112、121檢測的超聲波探頭120的位置信息例如能夠規定為以本裝置的附近的規定空間位置為原點、并將規定的正交3個方向設為x、y、z方向的機器人坐標系中的位置信息。

機器人坐標系中規定的參照軌跡信息不取決于被檢體相對于診視床的相對位置、被檢體的姿勢。

與此相對，在以被檢體體表面上的規定的位置(以下稱為生物體基準位置)和規定的方向(例如，體軸方向、即頭足方向)為基準的生物體坐標系中規定參照軌跡信息大多情況下比較便利。在這樣的情況下，在成為被檢體的體表面上的基準的位置、即生物體基準位置安裝生物體基準位置傳感器170。作為生物體基準位置，例如可考慮與劍狀突起(胸骨的向下端突出的突起)的位置對應的體表面位置等。生物體基準位置傳感器170例如是磁傳感器，檢測磁發送器150(參照圖4)生成的磁場，來檢測生物體基準位置。生物體基準位置傳感器170的數量可以是一個，也可以設置多個。例如，在劍狀突起上設置一個，在從劍狀突起沿體軸方向延伸的線上設置一個。

在步驟st103中，取得生物體基準位置傳感器170的檢測信息。由生物體基準位置傳感器170檢測的位置也成為機器人坐標系。

在步驟st104中，判定超聲波探頭120的移動是否結束。該判定例如基于從輸入器件260輸入的操作信息等來判定。

在步驟st105中，根據在步驟st102中取得的臂傳感器111以及/或者探頭傳感器112、121的信息來生成參照軌跡信息。

在步驟st106中，根據需要，使用生物體基準位置信息，將參照軌跡信息轉換成相對于生物體基準位置的相對位置信息。即，將機器人坐標系中規定的參照軌跡信息轉換成生物體坐標系中規定的參照軌跡信息。

然后，在步驟st107中，將生成的參照軌跡信息保存到參照軌跡信息存儲電路242。

其中，步驟st102至步驟st107的處理由第2處理電路221進行。另外，步驟st102至步驟st107的處理不被規定為圖3所示的順序。例如，也可以同時取得各傳感器的信息，還可以在探頭的移動中依次生成參照軌跡信息。

圖10是表示生成參照軌跡信息的階段(第1階段)的第2處理例的流程圖。生物體基準位置信息不必一定利用生物體基準位置傳感器170。鑒于此，在第2處理例中，取代利用生物體基準位置傳感器170來取得生物體基準位置信息的步驟(圖9的步驟st103)而設置步驟st110。其他的步驟與圖9相同。

在步驟st110中，使超聲波探頭120移動至生物體基準位置，在機器人坐標系中取得生物體基準位置的位置信息。通過將支承于機器人手臂110的超聲波探頭120置于生物體基準位置、例如心口，能夠將此時的機器人坐標系中的位置設為生物體基準位置信息。并且，通過在超聲波圖像中將對象區域、對象物圖像化，并在超聲波圖像上指定對象物，也能夠成為生物體基準位置信息。

圖11是例示參照軌跡信息的一個例子和生物體基準位置的圖。在該例子中，生物體基準位置傳感器170被設置在劍狀突起的位置。通過操作者使保持于機器人手臂110的超聲波探頭120移動，來生成圖11中用粗箭頭線表示的參照軌跡信息。

參照軌跡信息除了超聲波探頭120的位置的時間序列的排列之外，還包括各位置處的超聲波探頭120的傾斜(姿勢角)、各位置處的與生物體接觸壓力有關的信息。并且，還可以包括移動超聲波探頭120之際的速度、加速度信息。

另外，參照軌跡信息也可以轉換為被指定了成為檢查對象的被檢體的構造物、或以體軸方向為基準的生物體坐標系。

圖12是表示對參照軌跡信息進行修正或者編輯來生成指示軌跡信息的階段(第2階段)的處理例的流程圖。

在步驟st200中，讀入參照軌跡信息存儲電路242中存儲的參照軌跡信息。

在步驟st201中，對參照軌跡信息的變動、不均一性進行修正，來生成平滑或者均一性高的指示軌跡信息。參照軌跡信息基于醫生、技師等操作者手動使超聲波探頭120移動的軌跡來生成。因此，即便是熟練的操作者，也會伴隨某些變動。例如，即使想要使超聲波探頭120的移動速度恒定，也不會完全恒定。另外，即使想要將超聲波探頭120的傾斜保持恒定地進行移動，傾斜也不會完全恒定。另外，因手抖動會在軌跡中產生相對于體表的上下的變動。

圖13的上段表示參照軌跡信息中的超聲波探頭120的移動速度不恒定的例子，圖13的下段例示了通過步驟st201的處理修正成移動速度變為恒定的指示軌跡信息。

另外，圖14的上段表示了參照軌跡信息中的超聲波探頭120的傾斜不恒定的例子，圖14的下段例示了通過步驟st201的處理修正成傾斜變為恒定的指示軌跡信息。

另外，圖15的上段表示了參照軌跡信息中的超聲波探頭120的位置(上下方向)因手抖動而不恒定的例子，圖15的下段例示了通過步驟st201的處理修正成位置(上下方向)變為恒定的指示軌跡信息。

指示軌跡信息能夠通過基于最小平方法對參照軌跡信息所包含的移動速度的時間序列數據、超聲波探頭120的傾斜的時間序列數據進行直線近似、或以規定的次數的曲線進行近似，而生成為平滑的線。

保持于機器人手臂110的超聲波探頭120按照指示軌跡信息自動地移動。常常對相同的被檢體(患者)反復進行超聲波探頭120的掃描。在這樣的情況下，最初的掃描由操作者進行，但第二次以后由機器人手臂110基于根據通過最初的掃描而生成的參照軌跡信息所生成的指示軌跡信息來自動地進行。因此，能夠不對操作者施加負擔地進行再現性高的探頭掃描。

并且，如上所述，由于指示軌跡信息是參照軌跡信息的變動、不均一性被修正后的信息，所以能夠以即便是熟練的操作者也無法實現那樣的確保了高水準的均一性的狀態使超聲波探頭120移動。例如，通過總是以恒定的速度使超聲波探頭120移動，也能夠拍攝間隔完全均一的剖面圖像。

此外，有時對不同的被檢體進行針對相同的臟器(例如，肝臟)的檢查、或在健康診斷等中對不同的被檢體反復進行相同的檢查。該情況下，由于取得了參照軌跡信息的被檢體(第1患者)與想要進行使用了指示軌跡信息的自動掃描的被檢體(第2患者)不同，所以也充分考慮在第2患者與第1患者之間，體格、臟器位置大不相同的情況。在這樣的情況下，根據從第1患者取得的參照軌跡信息生成的指示軌跡信息與第2患者的臟器位置不符合。

圖16表示了左側的被檢體(第1患者)與右側的被檢體(第2患者)體格大不相同的例子，臟器位置也當然不同。鑒于此，在這樣的情況，在步驟st202中根據被檢體的體格、臟器位置進一步修正指示軌跡信息。

例如，將根據過去的多數的檢查結果等生成的、與體重、身高、性別、年齡等患者體型對應的臟器位置信息預先保持于生物體信息數據庫244。然后，分別從生物體信息數據庫244取得與生成了參照軌跡信息的被檢體(第1患者)的患者體型、和想要通過機器人手臂110自動掃描的被檢體(第2患者)的患者體型建立了關聯的臟器位置信息，能夠基于兩者的臟器位置之差，對參照軌跡信息進行修正來生成指示軌跡信息。

另外，在存在想要通過機器人手臂110自動掃描的被檢體(第2患者)的診斷圖像、例如ct圖像、mri圖像的情況下，能夠參照這些診斷圖像更準確地對參照軌跡信息進行修正來生成指示軌跡信息。在這樣的情況下，例如經由醫院內網絡等取得被檢體(第2患者)的ct圖像、mri圖像，并保存到生物體信息數據庫244。

然后，在步驟st203中，從生物體信息數據庫244取得被檢體(第2患者)的ct圖像、mri圖像，基于這些診斷圖像對參照軌跡信息進行修正。圖17表示了基于心臟的ct圖像、mri圖像修正參照軌跡信息，來生成指示軌跡信息的例子。例如，在不同的患者間的ct數據中，進行非剛體的對位、或基于解剖學的特征形狀(landmark)的對位。而且，根據因這些對位引起的臟器的變形信息，使參照軌跡信息變形。或者，在被檢體(第2患者)的ct圖像、mri圖像的三維圖像上進行虛擬的探頭掃描。生成該虛擬的探頭掃描的軌跡作為參照軌跡信息。

在步驟st204中，將由上述的步驟st201至步驟st203修正或者生成的參照軌跡信息作為指示軌跡信息保存于指示軌跡信息存儲電路243。

另外，步驟st200至步驟st204的各處理也由第2處理電路221進行。

指示軌跡信息也能夠根據多個參照軌跡信息生成。多個參照軌跡信息被存儲于參照軌跡信息存儲電路242。例如，圖18的上段中例示那樣的多個參照軌跡信息被存儲于參照軌跡信息存儲電路242。

第2處理電路221的軌跡學習功能225針對多個參照軌跡信息進行最佳化處理，生成圖18的下段所例示那樣的一個最佳化的指示軌跡信息。最佳化后的指示軌跡信息被存儲于指示軌跡信息存儲電路243，利用于機器人手臂110的驅動控制。

能夠通過多個超聲波診斷裝置大量收集針對相同部位、相同疾病生成的參照軌跡信息。通過該大量收集的參照軌跡信息與收集圖像的品質評價，也能夠采用機械學習來將探頭移動軌跡最佳化。而且，能夠將通過機械學習而被最佳化的探頭移動軌跡作為指示軌跡信息，使用該指示軌跡信息來驅動機器人手臂110。基于機械學習的指示軌跡信息能夠通過使參照軌跡信息隨時間經過依次增加來提高其品質。

圖19是表示第3階段、即按照指示軌跡信息存儲電路243中存儲的指示軌跡信息來驅動機器人手臂110的階段的處理例的流程圖。

在步驟st300中，從指示軌跡信息存儲電路243讀入指示軌跡信息。然后，在步驟st301中，臂控制電路140按照指示軌跡信息驅動機器人手臂110，使超聲波探頭120以遵照指示軌跡信息的動作移動。指示軌跡信息中除了超聲波探頭120的位置以外，還規定了超聲波探頭120的傾斜(姿勢角)、生物體接觸壓力或者進一步規定了移動速度，超聲波探頭120按照這些指示軌跡信息，沿著被檢體的體表面自動移動。

由于指示軌跡信息基于參照軌跡信息而生成，所以在針對相同的被檢體反復進行相同的檢查的情況下，能夠使操作者無操作負擔地以高的再現性反復進行。另外，指示軌跡信息能夠沒有因手動操作引起的超聲波探頭120的移動速度與傾斜的變動或搖晃地、實現超過熟練的操作者地穩定的探頭掃描。

并且，由于能夠使用多個參照軌跡信息以通過機械學習等而最佳化了的指示軌跡信息使超聲波探頭120移動，所以能夠進行更恰當的診斷。

另外，即使在取得了參照軌跡信息的被檢體與此后想要進行檢查的被檢體不同的情況下，也能夠參照生物體信息數據庫、ct圖像或mri圖像等診斷圖像，以適合于檢查對象的被檢體的臟器位置的指示軌跡信息使超聲波探頭120移動。

在步驟st301中的機器人手臂110的驅動處理中，也可以使用安裝于被檢體的磁傳感器等生物體基準位置傳感器的檢測信號來更新指示軌跡信息。被檢體相對于診視床的相對位置有可能按每次檢查而不同。另外，在檢查中，也存在被檢體的姿勢發生變化的可能性。在這樣的情況下，安裝于被檢體的生物體基準位置傳感器的檢測信號根據被檢體的位置、姿勢或者被檢體的動作而時刻變化。通過使用該檢測信號對指示軌跡信息存儲電路243中存儲的指示軌跡信息時刻進行更新，能夠與診視床上的被檢體的動作連動地使超聲波探頭120移動，實現沿著當初預定的體表面的路徑的探頭掃描。被檢體的姿勢的變化也能夠通過解析監視攝像機130的圖像來檢測。

如前述那樣，也能夠通過在遠離裝置主體200的場所設置的帶觸覺的輸入器件160來驅動機器人手臂110。由安裝于機器人手臂110的壓力傳感器檢測的生物體接觸壓力的信息被傳遞給帶觸覺的輸入器件160。因此，帶觸覺的輸入器件160的操作者根據監視攝像機130的監視器131的圖像，不僅能夠控制保持于機器人手臂110的超聲波探頭120的動作，還能一邊感受超聲波探頭120的生物體接觸壓力一邊控制生物體接觸壓力。

另外，被檢體的臟器位置根據心搏的時相、呼吸的時相而變化。鑒于此，將檢測心搏的時相的ecg傳感器、檢測呼吸的時相的呼吸傳感器(ecg/呼吸傳感器180)與裝置主體200連接。而且，例如可以檢測因心搏、呼吸引起的臟器位置的變動少的時相，僅在臟器位置的變動少的時相的期間，為了使超聲波探頭120移動而限制機器人手臂110的動作。呼吸的時相也能夠通過解析監視攝像機130的圖像來檢測。

此外，從針對被檢體的安全上的觀點出發也需要限制機器人手臂110的驅動。另外，也存在因裝置主體200的周圍的器材的配置、診視床的位置等而不得不限制機器人手臂110的驅動的情況。制約條件設定功能223用于實現這樣的功能。作為制約條件，例如可舉出機器人手臂110的驅動范圍、超聲波探頭120的移動速度的限制范圍、生物體接觸壓力的允許范圍等。這些制約條件經由輸入器件260來設定，并被存儲于規定的存儲器。

在步驟st302中，判定指示軌跡信息或者從臂傳感器111獲得的機器人手臂110的位置、速度、或者生物體接觸壓力是否是上述的制約條件的范圍內，在是范圍外的情況下，進入步驟st303，停止機器人手臂110的驅動、或者退避到安全的位置。

進而，在步驟st304中，判定在超聲波探頭120的自動移動中是否輸入了使機器人手臂110的驅動停止的信息。例如，在診視床上的被檢體突然改變姿勢或大幅移動而發生了當初未預定的狀況的情況下，操作者與機器人手臂110接觸。操作者與機器人手臂110的該接觸成為用于使機器人手臂110的驅動停止的信息。根據該接觸信息，在步驟st304中判定為輸入了使驅動停止的信息，在步驟st303中停止機器人手臂110的驅動。

此外，作為使機器人手臂110的驅動停止的信息，有被檢體(患者)的聲音信息、生物體信息、安裝于被檢體(患者)的磁傳感器等的信息、操作者的聲音信息、監視攝像機130的拍攝圖像的解析信息、超聲波圖像的解析信息等。根據這些信息，在步驟st304中判定為輸入了使驅動停止的信息，在步驟st303中，停止機器人手臂110的驅動。

另外，在步驟st305中，判定在超聲波探頭120的自動移動中是否輸入了變更機器人手臂110的移動軌跡的信息。作為軌跡變更信息的例子，例如可舉出由帶觸覺的輸入器件160指示的路徑信息。在輸入了軌跡變更信息的情況下，在步驟st306中按照輸入的軌跡變更信息來變更對機器人手臂110進行驅動的軌跡。

在步驟st307中，判定機器人手臂110的驅動是否結束，在未結束的情況下，返回到步驟st301而繼續驅動。

另外，步驟st300至步驟st307的處理由臂控制電路140進行。

(超聲波診斷支援裝置)

在圖20的下段表示了本實施方式的超聲波診斷支援裝置300的構成例。超聲波診斷支援裝置300具有從此前說明的超聲波診斷裝置1的構成(圖5所示的構成)除去了圖20的上段所示的構成(即，超聲波探頭120、發送電路231、接收電路232、第1處理電路210、圖像存儲電路324、顯示器250、以及輸入器件260)的構成。

換言之，超聲波診斷支援裝置300構成為具備機器人手臂110、機器人手臂控制電路140、探頭傳感器112、臂傳感器111、第2處理電路220、參照軌跡信息存儲電路242、指示軌跡信息存儲電路243、生物體信息數據庫244、ecg/呼吸傳感器180。

另外，也能夠使本實施方式的超聲波診斷支援裝置300的構成成為從圖6至圖8所示的第1至第3變形例的構成除去了超聲波探頭120、發送電路231、接收電路232、第1處理電路210、圖像存儲電路324、顯示器250、以及輸入器件260的構成。其中，由于超聲波診斷支援裝置300的構成以及動作在此之前已經說明了，所以省略其說明。

通過將本實施方式的超聲波診斷支援裝置300與以往的超聲波診斷裝置(即，圖20的上段所示的構成)連接，能夠進行在此之前說明的與機器人手臂110相關的各種控制，能夠使用機器人手臂110使超聲波探頭120以穩定的軌跡移動。超聲波診斷裝置能夠從超聲波診斷支援裝置300取得超聲波圖像的三維空間的位置信息，進行三維圖像的生成。另外，超聲波診斷裝置能夠進行利用了各圖像的位置信息、軌跡信息的圖像顯示。其中，超聲波診斷支援裝置300具有能夠將超聲波探頭120的位置以及超聲波圖像的位置的至少一個發送給以往的超聲波診斷裝置的接口。

如以上說明那樣，根據實施方式的超聲波診斷裝置1，能夠不取決于醫生、技師等操作者的技能地，以超過熟練者地穩定的軌跡(例如，總是以恒定的速度、總是以恒定的傾斜、總是以恒定的剖面間隔)使超聲波探頭120移動。另外，即便是反復進行相同的目的的探頭掃描的情況，也能夠不對操作者施加負擔地實現再現性高的探頭掃描。

其中，圖2中記載的第1處理電路210、第2處理電路220、臂控制電路140如前述那樣，例如具備處理器和存儲器，通過執行程序被保存于存儲器的程序來實現規定的功能。

另外，上述說明中使用的“處理器”這一用語例如意味著專用或者通用的cpu(centralprocessingunit)、或者定制集成電路(applicationspecificintegratedcircuit：asic)、可編程邏輯器件(例如，簡單可編程邏輯器件(simpleprogrammablelogicdevice：spld)、復雜可編程邏輯器件(complexprogrammablelogicdevice：cpld)、以及現場可編程門陣列(fieldprogrammablegatearray：fpga))等電路。

第1處理電路210、第2處理電路220、臂控制電路140中使用的處理器通過讀出存儲電路中保存的或直接編入處理器的電路內的程序并加以執行來實現各功能。第1處理電路210、第2處理電路220、以及臂控制電路140也可以是分別設置1個以上的處理器的構成。或者，也可以構成為一個處理器執行第1處理電路210、第2處理電路220、以及臂控制電路140中的任意兩個電路的處理，還可以構成為執行3個電路的全部處理。

其中，實施方式的臂控制電路、指示軌跡信息存儲電路、參照軌跡信息生成功能、以及指示軌跡信息生成功能分別是技術方案的控制部、存儲部、參照軌跡信息生成部、以及指示軌跡信息生成部的一個例子。

對本發明的幾個實施方式進行了說明，但這些實施方式只是例示，不意圖對發明的范圍進行限定。這些實施方式能夠以其他的各種方式加以實施，在不脫離發明主旨的范圍能夠進行各種省略、置換、變更。這些實施方式以及其變形包含在發明的范圍、主旨中，并且，包含在技術方案所記載的發明和其等同的范圍。