超音波診断教育用シミュレーション装置
【課題】実際の超音波診断における検体と同様の体位で行えるとともに同様の感覚でシミュレーションを行うことができ、携帯性に優れた超音波診断教育用シミュレーション装置を提供する。
【解決手段】胸部および／または腹部の所定位置に磁気を感知する磁気センサが埋設されるとともに光を発する発光部を具える中空の上半身人体模型と、内部に磁石、押圧力を感知する感圧センサ、回転角度を検出するジャイロセンサ、光を感知する受光部および傾斜角度を検出する３軸センサを具える擬似プローブと、心エコーおよび／または腹部エコーの平面実画像データを記憶する記憶部と、各センサから送られる情報を基に擬似プローブの空間位置を演算し、記憶部から該擬似プローブの空間位置に対応する平面実画像データを読み出す演算部と、平面画像データを表示する表示部と、からなる構成とした。
【解決手段】胸部および／または腹部の所定位置に磁気を感知する磁気センサが埋設されるとともに光を発する発光部を具える中空の上半身人体模型と、内部に磁石、押圧力を感知する感圧センサ、回転角度を検出するジャイロセンサ、光を感知する受光部および傾斜角度を検出する３軸センサを具える擬似プローブと、心エコーおよび／または腹部エコーの平面実画像データを記憶する記憶部と、各センサから送られる情報を基に擬似プローブの空間位置を演算し、記憶部から該擬似プローブの空間位置に対応する平面実画像データを読み出す演算部と、平面画像データを表示する表示部と、からなる構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腹部超音波診断法および経胸壁心臓超音波診断法を習得するための教育用シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、心臓や腹部の疾患の診断には超音波診断装置が最も多く使用されているが、医師や検査技師が超音波診断装置を操作して検査を行い、的確な超音波診断を行うことができるようになるまでには、多くの訓練と経験が必要とされる。ことに、超音波プローブの操作には、熟練した技術が要求され、操作者は、超音波プローブを検体に当てる位置、角度および接触圧力等を微妙に調節しながら撮像しなくてはならない。
【０００３】
一方で、超音波診断装置は高度化されていることもあって高価であり、加えて、所定の心臓疾患や内蔵疾患を有する検体を得ることは困難である。さらに、超音波診断画像は透過画像と異なり反射画像であることから、読映に学習と経験を必要とするが故に、医学教育の場においては、実際に使用される超音波診断装置に代えて教育用シミュレーション装置が益々多く使われる傾向にある。
【０００４】
ところで、超音波診断に関する教育用シミュレーション装置における必須の技術要素として、超音波プローブの位置検出技術がある。
この位置検出技術には空間位置センサが使用されるが、従来から使用されている空間位置センサとして、たとえば、磁気を利用した磁気空間センサがある。この磁気空間センサは、磁束の変化によって、コイルに起電力が生ずるという原理を利用しているが、装置が高価であり、付近に磁性体があるとそれが直ちに誤差に結びつく、などの欠点がある。
【０００５】
このような事情を背景に、磁気空間センサに頼らない超音波診断に関する教育用シミュレーション装置が提案されていて、たとえば、特開２００２−３３６２４７号公報に開示の技術がある。
この技術は、発明の名称「画像表示装置及び画像表示方法」に係り、「実際の超音波診断におけるのと同様の感覚で操作訓練を行うことができる画像表示装置を提供する」ことを課題解決としていて、「超音波プローブを模した形状を有し画像の表示範囲を指示するために用いる疑似プローブと、疑似プローブを接触させるための人体表面を模した形状を有し疑似プローブの接触位置を検出する疑似体表と、人体内部の３次元画像データを記憶する画像メモリと、表示すべき人体の断層像の範囲を算出する表示範囲算出部と、表示範囲算出部が算出した範囲に対応する画像信号を生成するエコー信号生成部及び信号処理部と、生成された画像信号に基づいて画像を表示する表示部とを具備する」という構成により、この課題解決を図ったものであるが、疑似プローブの疑似体表に対する傾きを検出する傾き検出手段を、疑似プローブに備えられた発光ダイオードと、発光ダイオードから放射される光を撮影するためのステレオテレビカメラとに拠っている。
【０００６】
ところで、特開２００２−３３６２４７号公報に開示の技術は、腹部から超音波診断できる肝臓、腎臓、脾臓などを対象とするものであり、擬似プローブの位置検出に要求される精度は、心臓を対象とするものほどには高い精度が要求されることはなく、この技術をそのまま心エコー診断教育装置に使用することはできない。また、位置検出センサとして発光ダイオードとステレオテレビカメラを使用しているのであり、ステレオテレビカメラは実際の超音波診断装置には具えられていないものである上、装置も比較的大きくなるという問題を有するものである。
【０００７】
そこで、本願出願人は、心臓を対象とする超音波診断シミュレーション装置であって、実際の超音波診断と同様の感覚でシミュレーションを行うことができ、擬似プローブの位置や傾きを比較的正確に精度よく把握し、さらに、携帯性に優れた心エコー診断教育装置を提供することを目的とした技術を開発し、この技術は、特許４６７９３７９号公報に開示されている。
【０００８】
特許４６７９３７９号公報に開示の技術は、発明の名称「心エコー診断教育装置」に係り、「心臓を対象とする超音波診断シミュレーション装置であって、実際の超音波診断と同様の感覚でシミュレーションを行うことができる心エコー診断教育装置を提供することを目的」としていて、この課題を解決するために「心エコー診断教育装置を、胸部の体表の所定位置に位置センサーが埋設される人体模型と、磁石を内蔵し先端に少なくとも３つの感圧素子からなる感圧センサを具える擬似プローブと、心エコーの立体画像データを記憶する記憶部と、前記各センサーからの情報に基づいて擬似プローブの位置、傾きおよび押圧力を演算し、演算に基づいて立体画像データから平面画像データを切出しする演算部と、切出しされた平面画像データを平面画像として表示する表示部と、からなる構成」としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３３６２４７号公報
【特許文献２】特許４６７９３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許４６７９３７９号公報に開示の技術は、記憶部に記憶される心エコーの画像を立体画像としていて、擬似プローブの走査に合わせて演算部でこの立体画像から平面画像を切り出して、表示部に表示するようにしている。
【００１１】
記憶部に記憶される立体画像からは容易に平面画像の切り出しと、表示が可能であり、立体画像の特徴として平面画像への切り出しが自由に行える特長の故に、検体上で実超音波プローブの走査によるエコー画像の撮像時には実超音波プローブの空間位置情報の収集を必要としなかった。一方で、立体画像から平面画像の切り出しに当たり画像分解能が低下し、超音波画像診断技術には不可欠な要素であるカラードップラ表示および心機能計測を行えない、という問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、心臓や他の臓器を対象とする超音波診断教育用シミュレーション装置であっても、実際の超音波診断における実人体の体位と同様の体位で行えるとともに同様の感覚でシミュレーションを行うことができ、携帯性に優れ画像分解能が低下することのない装置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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、胸部および／または腹部の体表の所定位置に磁気を感知する磁気センサが埋設されるとともに光を発する人体模型側発光部、または光を感知する人体模型側受光部を具える中空の上半身人体模型と、先端部に前記人体模型に対する押圧力を感知する感圧センサと磁石を具え、内部に回転角度を検出するジャイロセンサ、前記人体模型側発光部の光を感知するプローブ側受光部または前記人体模型側受光部に光を発するプローブ側発光部、および傾斜角度を検出する３軸センサを具える実超音波プローブを模した擬似プローブと、心エコーおよび／または腹部エコーの平面画像データを記憶する記憶部と、前記感圧センサが感圧を検出することにより、前記磁気センサが検出する前記擬似プローブの前記人体模型上の位置の情報、前記人体模型側受光部または前記プローブ側受光部が検出する該擬似プローブの回転基準位置の情報、前記ジャイロセンサが検出する該擬似プローブの相対的な回転角度の情報、および前記３軸センサが検出する該擬似プローブの傾斜角度の情報を取得し、該人体模型に対する該擬似プローブの空間位置を演算し、前記記憶部に記憶された前記平面画像データの中から該擬似プローブの空間位置に対応する該平面画像データを読み出す演算部と、読み出された前記平面画像データを表示する表示部と、からなる、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項１に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記感圧センサ、磁気センサ、ジャイロセンサ、３軸センサ、人体模型側受光部またはプローブ側受光部（以下、これらを総称する場合は「各センサ」という。）が検出する情報は制御部により各センサ毎の情報に区分けされて前記演算部に送られる、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項１または請求項２に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記人体模型側発光部または前記人体模型側受光部は前記人体模型の頭部側に固着され、該人体模型側発光部または前記プローブ側発光部は変調された赤外線を発する、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項４に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記平面画像データは検体上で実超音波プローブの走査により撮像した心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データと該実超音波プローブの該検体に対する平面的な位置情報、回転角度情報および傾斜角度情報からなる空間情報とを対応させて前記記憶部に記憶されている、ことを特徴としている。
また、本願請求項５に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項４に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データは所定時間撮像した動画像データまたは静止画像データである、ことを特徴としている。
そして、本願請求項６に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記表示部には前記平面画像データとともに該平面画像データに基づくシェーマが表示される、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
上記解決手段により、本発明は以下の効果を奏する。
（１）本発明は、擬似プローブの位置を検出するセンサとして、人体模型の所定位置に埋設される磁気センサおよび発光部（人体模型側発光部またはプローブ側発光部）と受光部（人体模型側受光部またはプローブ側受光部）からなるフォトセンサから構成されている。磁気センサは極めて小さものであるので、実際の超音波診断に際して必要とする箇所に対応する位置に埋設することができ、人体模型の位置や向きに関係なく作動する。さらに、擬似プローブの基準位置を検出するフォトセンサも光を発する発光部が人体模型に具設されているので、人体模型の位置や向きに関係なく作動する。したがって、人体模型を仰臥位の状態に保持する必要はなく、側臥位あるいは座位のような実際の超音波診断に際して必要とする位置や向きとすることができる。なお、発光部が擬似プローブに具設されている場合も同様の効果を奏する。
（２）擬似プローブに内蔵される各センサ（感圧センサ、ジャイロセンサ、発光部と受光部からなるフォトセンサのいずれか一方のセンサ、および３軸センサ）、および制御回路は小型のものを使用しているので、実際の超音波プローブに擬した形状、質量などを有する擬似プローブとすることができる。
（３）平面画像データは検体上で実超音波プローブの走査により撮像した心エコー画像および／または腹部エコー画像の実画像データとし、そのときの実超音波プローブの空間情報を対応させて記憶部に記憶させ、擬似プローブの操作により表示部に表示される心エコー画像および／または腹部エコー画像が実画像であるため、画像分解能が低下することがなく鮮明な画像が表示される。また、実画像データを動画像データとすることにより、超音波画像診断に不可欠なカラードップラ表示や心機能計測（心エコー診断の場合）を行うことができる。
（４）実際の超音波診断装置において表示部に表示された平面画像がどの部位の画像であるかを読み取ることは、初学者にとっては勿論のこと、熟練者にとっても容易なものではないが、平面画像データとともに該平面画像データに基づくシェーマ（線画やデフォルメした図）を表示部に表示することにより、所定情報の読み取りを容易にし、超音波診断における平面画像の読み取り技術の習得も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置の模式図である。
【図２】実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置のブロック図である。
【図３】実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置の各センサの検出項目説明図である。
【図４】実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置の画像表示フローチャート図である。
【図５】心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データとなる撮像方法説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本願発明を実施するための形態に係る実施例について、図１ないし図４に基づいて説明する。なお、図１ないし図３および図５において、符号１は実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置、符号１０は人体模型、符号１１は磁気センサ、符号１３は人体模型側発光部、符号１５は制御部、符号３０は擬似プローブ、符号３１は磁石、符号３３は感圧センサ、符号３５はジャイロセンサ、符号３７はプローブ側受光部、符号３９は３軸センサ、符号４１は制御回路、符号５０はパーソナル・コンピュータ、符号５１は表示部、符号５３は演算部、符号５５は記憶部、符号６１は検体、符号６３は実超音波プローブ、符号６５は位置検出用センサユニット、符号６７は赤外線発光器、である。
【００１７】
まず、実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置１の構成および作用について、図１ないし図４を基に説明するが、擬似プローブの位置関係の説明では、人体模型を横断する方向をＸ軸とし、人体模型を縦断する方向であって前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とし、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交する方向、すなわち、人体模型を垂直に貫く方向をＺ軸として説明する。
【００１８】
超音波診断教育用シミュレーション装置１は、主に、人体模型１０、擬似プローブ３０およびパーソナル・コンピュータ５０から構成されている。
【００１９】
人体模型１０は、頭部を含む上半身を模し、内部が空洞の筐体となっていて、弾力性を有する合成樹脂製で形成されている。そして、人体模型１０の筐体内には、複数の磁気センサ１１、人体模型側発光部１３、および制御部１５が設置されている。
【００２０】
磁気センサ１１は、擬似プローブ３０に内蔵される磁石３１の磁気を検出する位置センサであって、超音波診断をするときに実際に実超音波プローブを押し当てる所定の位置のそれぞれに配置されて、人体模型１０の胸部や腹部に相当する筐体壁の内面に固着されている。そして、磁気センサ１１が磁石３１の磁気感知情報を後述する演算部５３に送付することにより、演算部５３は、人体模型１０に対する擬似プローブ３０の平面上の位置であるＸ軸およびＹ軸を座標軸とする座標上の位置（ｘ、ｙ）を取得する。
【００２１】
人体模型側発光部１３は、人体模型１０の下顎部に設置され、胸部方向に向けて３８ｋＨｚに変調され拡散した赤外線が発せられるようになっていて、発光源には、赤外線ＬＥＤが使用されている。なお、人体模型側発光部１３の設置位置は、後述するプローブ側受光部３７が発した光を受光することができる位置であれば良く、たとえば、仰臥位で使用する場合には肩口近傍に設置すると良い。
【００２２】
そして、制御部１５は、磁気センサ１１、感圧センサ３３、ジャイロセンサ３５、プローブ側受光部３７および３軸センサ３９から送られる各データを各センサ毎の情報に区分けして、演算部５３に送る役割を担っている。
【００２３】
擬似プローブ３０は、実際の超音波プローブの形状を模したものであって、先端に感圧センサ３３および磁石３１を具え、ジャイロセンサ３５、フォトセンサの一方であるプローブ側受光部３７および３軸センサ３９を内蔵している。
【００２４】
感圧センサ３３は、擬似プローブ３０の先端にあって、人体模型１０に押し当てられると、擬似プローブ３０の中心軸方向の押圧力（Ｐｚ）を検出する。そして、ジャイロセンサ３５は、擬似プローブ３０の相対的な回転角度を検出し、プローブ側受光部３７は、人体模型側発光部１３から発せられた赤外線を感知することにより、人体模型１０に対する擬似プローブ３０の基準となる回転角度を検出する。また、３軸センサ３９は擬似プローブ３０の傾斜角度、すなわち、Ｘ軸に対する傾き（Ｇｘ）、Ｙ軸に対する傾き（Ｇｙ）およびＺ軸に対する傾き（Ｇｚ）を検出する。
なお、受光部を人体模型１０に設置して人体模型側受光部とし、発光部を擬似プローブ３０側に設置してプローブ側発光部としても良く、この場合における人体模型側受光部の役割はプローブ側受光部３７と同一であり、プローブ側発光部の役割は人体模型側発光部と同一である。
【００２５】
そして、感圧センサ３３、ジャイロセンサ３５、プローブ側受光部３７および３軸センサ３９のそれぞれにより検出された押圧力（Ｐｚ）、相対的な回転角度、基準となる回転角度、Ｘ軸に対する傾き（Ｇｘ）、Ｙ軸に対する傾き（Ｇｙ）およびＺ軸に対する傾き（Ｇｚ）のデータは、制御回路４１を介して制御部１５に送られる。
【００２６】
パーソナル・コンピュータ５０は、表示部５１、演算部５３および記憶部５５を具えている。
そして、記憶部５５には、検体上で実超音波プローブの走査により撮像した心エコー画像および／または腹部エコー画像の実画像データであって、実超音波プローブの位置のデータ（ｘ、ｙ）、回転角のデータ（Ｊθ）、およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対する傾きのデータ（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）と対応させて収納されている。また、演算部５３は、人体模型１０および擬似プローブ３０に設置される各センサから送られる擬似プローブ３０の位置データ（ｘ、ｙ）、相対的な回転角度と基準となる回転角度とから算出される絶対的な回転角度（Ｊθ）、および各軸に対する傾き（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）のデータから、対応する平面画像データである実画像データを記憶部５５から選択し、当該平面画像データを表示部５２に送付し平面画像として表示させる。
【００２７】
なお、平面画像データの表示に際しては、この平面画像に対応し、擬似プローブ３０の各データを伴ったシェーマを表示することとしている。そして、このシェーマもまた記憶部５５に収納されている。
【００２８】
つぎに、実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置１の使用形態例について、図４に基づいて順を追って説明する。
【００２９】
（１）超音波診断教育用シミュレーション装置１の電源を入れて、人体模型１０に擬似プローブ３３を当てて押圧すると、演算部５３は感圧センサ３３から送られる擬似プローブ３０の押圧力（Ｐｚ）信号を検出し、この押圧力（Ｐｚ）が所定値以上であれば、超音波診断教育用シミュレーション装置１が作動する（ステップＳ１）。
【００３０】
（２）演算部５３は、複数の磁気センサ１１の内、いずれの磁気センサから送られた信号であるかを検出して疑似プローブ３０の位置データ（ｘ、ｙ）を取得する（ステップＳ２）。
【００３１】
（３）さらに、演算部５３は、ジャイロセンサ３５、およびプローブ側受光部３７の信号から疑似プローブ３０の人体模型１０に対する絶対的な回転角データ（Ｊθ）を取得し（ステップＳ３）、さらに、３軸センサ３９の信号を検出して疑似プローブ３０の傾きデータ（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）を取得する（ステップＳ４）。
【００３２】
（４）演算部５３は、取得した疑似プローブ３０の（ｘ、ｙ）、（Ｊθ）、および（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）データからなる疑似プローブ３０の空間位置データを基に、記憶部５５から該当する平面画像データを選択する。すなわち、演算部５３は、人体模型１０および擬似プローブ３０に設置される各センサから送られる（ｘ、ｙ）、（Ｊθ）、および（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）のデータと実画像データとを対比させて、一致する実画像データを記憶部５５から選択する（ステップＳ５）。
【００３３】
（５）さらに、演算部５３は、ステップＳ５で選択した実画像データに対応するシェーマを記憶部５５から選択して表示部５２に表示させる（ステップＳ６）。
【００３４】
（６）超音波診断教育用シミュレーション装置１の使用を終了する場合は、電源を切れば良いが、さらに、使用を続ける場合には、ステップ１に戻り（ステップＳ７）、所定箇所を擬似プローブ３０で押圧すると、演算部５３は感圧センサ３３から送られる擬似プローブ３０の押圧力（Ｐｚ）信号を検出する（ステップＳ１）。
【００３５】
なお、表示部５２に表示する平面画像は、時間軸を伴った動画像であるので、カラードップラ表示および心エコー診断の場合には心機能計測を行うことができる。
【００３６】
つぎに、心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データの撮像方法を図５に基づいて説明する。
【００３７】
心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データの撮像に際しては、位置検出用センサユニット６５を添着した実超音波プローブ６３を検体６１の所定箇所に押し当てるとともに、検体６１の頭部側に赤外線発光器６７を設置し、この赤外線発光器６７からは下半身方向に向けて赤外線を発して位置検出用センサユニット６５がその赤外線を受光するようにしている。そして、位置検出用センサユニット６５には、赤外線発光器６７から発せられた赤外線を感知することにより実超音波プローブ６３の基準となる回転角度を検出する受光部、および実超音波プローブ６３の相対的な回転角度を検出するジャイロセンサが内蔵されている。なお、実超音波プローブ６３は図示外の超音波診断装置を介して図示外のパーソナル・コンピュータに接続され、位置検出用センサユニット６５はこのパーソナル・コンピュータに接続されている。
【００３８】
超音波診断に係る検査技師が実超音波プローブ６３を操作することにより、撮像された心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データは、実超音波プローブ６３の中心軸方向の押圧力（Ｐｚ）および実超音波プローブ６３の傾斜角度、すなわち、Ｘ軸に対する傾き（Ｇｘ）、Ｙ軸に対する傾き（Ｇｙ）およびＺ軸に対する傾き（Ｇｚ）のデータとともに前記のパーソナル・コンピュータに記録される。さらに、位置検出用センサユニット６５が取得した実超音波プローブ６３の基準となる回転角度および相対的な回転角度は前記のパーソナル・コンピュータに送られ実超音波プローブ６３の検体６１に対する絶対的な回転角度が演算されて、この絶対的な回転角度データと実超音波プローブ６３の所定箇所データを先に記録した各データ（心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データと実超音波プローブ６３の押圧力および傾斜角度のデータ）に同期させて前記のパーソナル・コンピュータに記録する。
そして、記録されたこれらのデータは、パーソナル・コンピュータ５０の記憶部５５に取り込まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置
１０ 人体模型
１１ 磁気センサ
１３ 人体模型側発光部
１５ 制御部
３０ 擬似プローブ
３３ 感圧センサ
３５ ジャイロセンサ
３７ プローブ側受光部
３９ ３軸センサ
５０ パーソナル・コンピュータ
５１ 表示部
５３ 演算部
５５ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腹部超音波診断法および経胸壁心臓超音波診断法を習得するための教育用シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、心臓や腹部の疾患の診断には超音波診断装置が最も多く使用されているが、医師や検査技師が超音波診断装置を操作して検査を行い、的確な超音波診断を行うことができるようになるまでには、多くの訓練と経験が必要とされる。ことに、超音波プローブの操作には、熟練した技術が要求され、操作者は、超音波プローブを検体に当てる位置、角度および接触圧力等を微妙に調節しながら撮像しなくてはならない。
【０００３】
一方で、超音波診断装置は高度化されていることもあって高価であり、加えて、所定の心臓疾患や内蔵疾患を有する検体を得ることは困難である。さらに、超音波診断画像は透過画像と異なり反射画像であることから、読映に学習と経験を必要とするが故に、医学教育の場においては、実際に使用される超音波診断装置に代えて教育用シミュレーション装置が益々多く使われる傾向にある。
【０００４】
ところで、超音波診断に関する教育用シミュレーション装置における必須の技術要素として、超音波プローブの位置検出技術がある。
この位置検出技術には空間位置センサが使用されるが、従来から使用されている空間位置センサとして、たとえば、磁気を利用した磁気空間センサがある。この磁気空間センサは、磁束の変化によって、コイルに起電力が生ずるという原理を利用しているが、装置が高価であり、付近に磁性体があるとそれが直ちに誤差に結びつく、などの欠点がある。
【０００５】
このような事情を背景に、磁気空間センサに頼らない超音波診断に関する教育用シミュレーション装置が提案されていて、たとえば、特開２００２−３３６２４７号公報に開示の技術がある。
この技術は、発明の名称「画像表示装置及び画像表示方法」に係り、「実際の超音波診断におけるのと同様の感覚で操作訓練を行うことができる画像表示装置を提供する」ことを課題解決としていて、「超音波プローブを模した形状を有し画像の表示範囲を指示するために用いる疑似プローブと、疑似プローブを接触させるための人体表面を模した形状を有し疑似プローブの接触位置を検出する疑似体表と、人体内部の３次元画像データを記憶する画像メモリと、表示すべき人体の断層像の範囲を算出する表示範囲算出部と、表示範囲算出部が算出した範囲に対応する画像信号を生成するエコー信号生成部及び信号処理部と、生成された画像信号に基づいて画像を表示する表示部とを具備する」という構成により、この課題解決を図ったものであるが、疑似プローブの疑似体表に対する傾きを検出する傾き検出手段を、疑似プローブに備えられた発光ダイオードと、発光ダイオードから放射される光を撮影するためのステレオテレビカメラとに拠っている。
【０００６】
ところで、特開２００２−３３６２４７号公報に開示の技術は、腹部から超音波診断できる肝臓、腎臓、脾臓などを対象とするものであり、擬似プローブの位置検出に要求される精度は、心臓を対象とするものほどには高い精度が要求されることはなく、この技術をそのまま心エコー診断教育装置に使用することはできない。また、位置検出センサとして発光ダイオードとステレオテレビカメラを使用しているのであり、ステレオテレビカメラは実際の超音波診断装置には具えられていないものである上、装置も比較的大きくなるという問題を有するものである。
【０００７】
そこで、本願出願人は、心臓を対象とする超音波診断シミュレーション装置であって、実際の超音波診断と同様の感覚でシミュレーションを行うことができ、擬似プローブの位置や傾きを比較的正確に精度よく把握し、さらに、携帯性に優れた心エコー診断教育装置を提供することを目的とした技術を開発し、この技術は、特許４６７９３７９号公報に開示されている。
【０００８】
特許４６７９３７９号公報に開示の技術は、発明の名称「心エコー診断教育装置」に係り、「心臓を対象とする超音波診断シミュレーション装置であって、実際の超音波診断と同様の感覚でシミュレーションを行うことができる心エコー診断教育装置を提供することを目的」としていて、この課題を解決するために「心エコー診断教育装置を、胸部の体表の所定位置に位置センサーが埋設される人体模型と、磁石を内蔵し先端に少なくとも３つの感圧素子からなる感圧センサを具える擬似プローブと、心エコーの立体画像データを記憶する記憶部と、前記各センサーからの情報に基づいて擬似プローブの位置、傾きおよび押圧力を演算し、演算に基づいて立体画像データから平面画像データを切出しする演算部と、切出しされた平面画像データを平面画像として表示する表示部と、からなる構成」としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３３６２４７号公報
【特許文献２】特許４６７９３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許４６７９３７９号公報に開示の技術は、記憶部に記憶される心エコーの画像を立体画像としていて、擬似プローブの走査に合わせて演算部でこの立体画像から平面画像を切り出して、表示部に表示するようにしている。
【００１１】
記憶部に記憶される立体画像からは容易に平面画像の切り出しと、表示が可能であり、立体画像の特徴として平面画像への切り出しが自由に行える特長の故に、検体上で実超音波プローブの走査によるエコー画像の撮像時には実超音波プローブの空間位置情報の収集を必要としなかった。一方で、立体画像から平面画像の切り出しに当たり画像分解能が低下し、超音波画像診断技術には不可欠な要素であるカラードップラ表示および心機能計測を行えない、という問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、心臓や他の臓器を対象とする超音波診断教育用シミュレーション装置であっても、実際の超音波診断における実人体の体位と同様の体位で行えるとともに同様の感覚でシミュレーションを行うことができ、携帯性に優れ画像分解能が低下することのない装置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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、胸部および／または腹部の体表の所定位置に磁気を感知する磁気センサが埋設されるとともに光を発する人体模型側発光部、または光を感知する人体模型側受光部を具える中空の上半身人体模型と、先端部に前記人体模型に対する押圧力を感知する感圧センサと磁石を具え、内部に回転角度を検出するジャイロセンサ、前記人体模型側発光部の光を感知するプローブ側受光部または前記人体模型側受光部に光を発するプローブ側発光部、および傾斜角度を検出する３軸センサを具える実超音波プローブを模した擬似プローブと、心エコーおよび／または腹部エコーの平面画像データを記憶する記憶部と、前記感圧センサが感圧を検出することにより、前記磁気センサが検出する前記擬似プローブの前記人体模型上の位置の情報、前記人体模型側受光部または前記プローブ側受光部が検出する該擬似プローブの回転基準位置の情報、前記ジャイロセンサが検出する該擬似プローブの相対的な回転角度の情報、および前記３軸センサが検出する該擬似プローブの傾斜角度の情報を取得し、該人体模型に対する該擬似プローブの空間位置を演算し、前記記憶部に記憶された前記平面画像データの中から該擬似プローブの空間位置に対応する該平面画像データを読み出す演算部と、読み出された前記平面画像データを表示する表示部と、からなる、ことを特徴としている。
また、本願請求項２に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項１に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記感圧センサ、磁気センサ、ジャイロセンサ、３軸センサ、人体模型側受光部またはプローブ側受光部（以下、これらを総称する場合は「各センサ」という。）が検出する情報は制御部により各センサ毎の情報に区分けされて前記演算部に送られる、ことを特徴としている。
そして、本願請求項３に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項１または請求項２に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記人体模型側発光部または前記人体模型側受光部は前記人体模型の頭部側に固着され、該人体模型側発光部または前記プローブ側発光部は変調された赤外線を発する、ことを特徴としている。
さらに、本願請求項４に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記平面画像データは検体上で実超音波プローブの走査により撮像した心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データと該実超音波プローブの該検体に対する平面的な位置情報、回転角度情報および傾斜角度情報からなる空間情報とを対応させて前記記憶部に記憶されている、ことを特徴としている。
また、本願請求項５に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項４に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データは所定時間撮像した動画像データまたは静止画像データである、ことを特徴としている。
そして、本願請求項６に係る超音波診断教育用シミュレーション装置は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波診断教育用シミュレーション装置であって、前記表示部には前記平面画像データとともに該平面画像データに基づくシェーマが表示される、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
上記解決手段により、本発明は以下の効果を奏する。
（１）本発明は、擬似プローブの位置を検出するセンサとして、人体模型の所定位置に埋設される磁気センサおよび発光部（人体模型側発光部またはプローブ側発光部）と受光部（人体模型側受光部またはプローブ側受光部）からなるフォトセンサから構成されている。磁気センサは極めて小さものであるので、実際の超音波診断に際して必要とする箇所に対応する位置に埋設することができ、人体模型の位置や向きに関係なく作動する。さらに、擬似プローブの基準位置を検出するフォトセンサも光を発する発光部が人体模型に具設されているので、人体模型の位置や向きに関係なく作動する。したがって、人体模型を仰臥位の状態に保持する必要はなく、側臥位あるいは座位のような実際の超音波診断に際して必要とする位置や向きとすることができる。なお、発光部が擬似プローブに具設されている場合も同様の効果を奏する。
（２）擬似プローブに内蔵される各センサ（感圧センサ、ジャイロセンサ、発光部と受光部からなるフォトセンサのいずれか一方のセンサ、および３軸センサ）、および制御回路は小型のものを使用しているので、実際の超音波プローブに擬した形状、質量などを有する擬似プローブとすることができる。
（３）平面画像データは検体上で実超音波プローブの走査により撮像した心エコー画像および／または腹部エコー画像の実画像データとし、そのときの実超音波プローブの空間情報を対応させて記憶部に記憶させ、擬似プローブの操作により表示部に表示される心エコー画像および／または腹部エコー画像が実画像であるため、画像分解能が低下することがなく鮮明な画像が表示される。また、実画像データを動画像データとすることにより、超音波画像診断に不可欠なカラードップラ表示や心機能計測（心エコー診断の場合）を行うことができる。
（４）実際の超音波診断装置において表示部に表示された平面画像がどの部位の画像であるかを読み取ることは、初学者にとっては勿論のこと、熟練者にとっても容易なものではないが、平面画像データとともに該平面画像データに基づくシェーマ（線画やデフォルメした図）を表示部に表示することにより、所定情報の読み取りを容易にし、超音波診断における平面画像の読み取り技術の習得も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置の模式図である。
【図２】実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置のブロック図である。
【図３】実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置の各センサの検出項目説明図である。
【図４】実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置の画像表示フローチャート図である。
【図５】心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データとなる撮像方法説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本願発明を実施するための形態に係る実施例について、図１ないし図４に基づいて説明する。なお、図１ないし図３および図５において、符号１は実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置、符号１０は人体模型、符号１１は磁気センサ、符号１３は人体模型側発光部、符号１５は制御部、符号３０は擬似プローブ、符号３１は磁石、符号３３は感圧センサ、符号３５はジャイロセンサ、符号３７はプローブ側受光部、符号３９は３軸センサ、符号４１は制御回路、符号５０はパーソナル・コンピュータ、符号５１は表示部、符号５３は演算部、符号５５は記憶部、符号６１は検体、符号６３は実超音波プローブ、符号６５は位置検出用センサユニット、符号６７は赤外線発光器、である。
【００１７】
まず、実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置１の構成および作用について、図１ないし図４を基に説明するが、擬似プローブの位置関係の説明では、人体模型を横断する方向をＸ軸とし、人体模型を縦断する方向であって前記Ｘ軸に直交する方向をＹ軸とし、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に直交する方向、すなわち、人体模型を垂直に貫く方向をＺ軸として説明する。
【００１８】
超音波診断教育用シミュレーション装置１は、主に、人体模型１０、擬似プローブ３０およびパーソナル・コンピュータ５０から構成されている。
【００１９】
人体模型１０は、頭部を含む上半身を模し、内部が空洞の筐体となっていて、弾力性を有する合成樹脂製で形成されている。そして、人体模型１０の筐体内には、複数の磁気センサ１１、人体模型側発光部１３、および制御部１５が設置されている。
【００２０】
磁気センサ１１は、擬似プローブ３０に内蔵される磁石３１の磁気を検出する位置センサであって、超音波診断をするときに実際に実超音波プローブを押し当てる所定の位置のそれぞれに配置されて、人体模型１０の胸部や腹部に相当する筐体壁の内面に固着されている。そして、磁気センサ１１が磁石３１の磁気感知情報を後述する演算部５３に送付することにより、演算部５３は、人体模型１０に対する擬似プローブ３０の平面上の位置であるＸ軸およびＹ軸を座標軸とする座標上の位置（ｘ、ｙ）を取得する。
【００２１】
人体模型側発光部１３は、人体模型１０の下顎部に設置され、胸部方向に向けて３８ｋＨｚに変調され拡散した赤外線が発せられるようになっていて、発光源には、赤外線ＬＥＤが使用されている。なお、人体模型側発光部１３の設置位置は、後述するプローブ側受光部３７が発した光を受光することができる位置であれば良く、たとえば、仰臥位で使用する場合には肩口近傍に設置すると良い。
【００２２】
そして、制御部１５は、磁気センサ１１、感圧センサ３３、ジャイロセンサ３５、プローブ側受光部３７および３軸センサ３９から送られる各データを各センサ毎の情報に区分けして、演算部５３に送る役割を担っている。
【００２３】
擬似プローブ３０は、実際の超音波プローブの形状を模したものであって、先端に感圧センサ３３および磁石３１を具え、ジャイロセンサ３５、フォトセンサの一方であるプローブ側受光部３７および３軸センサ３９を内蔵している。
【００２４】
感圧センサ３３は、擬似プローブ３０の先端にあって、人体模型１０に押し当てられると、擬似プローブ３０の中心軸方向の押圧力（Ｐｚ）を検出する。そして、ジャイロセンサ３５は、擬似プローブ３０の相対的な回転角度を検出し、プローブ側受光部３７は、人体模型側発光部１３から発せられた赤外線を感知することにより、人体模型１０に対する擬似プローブ３０の基準となる回転角度を検出する。また、３軸センサ３９は擬似プローブ３０の傾斜角度、すなわち、Ｘ軸に対する傾き（Ｇｘ）、Ｙ軸に対する傾き（Ｇｙ）およびＺ軸に対する傾き（Ｇｚ）を検出する。
なお、受光部を人体模型１０に設置して人体模型側受光部とし、発光部を擬似プローブ３０側に設置してプローブ側発光部としても良く、この場合における人体模型側受光部の役割はプローブ側受光部３７と同一であり、プローブ側発光部の役割は人体模型側発光部と同一である。
【００２５】
そして、感圧センサ３３、ジャイロセンサ３５、プローブ側受光部３７および３軸センサ３９のそれぞれにより検出された押圧力（Ｐｚ）、相対的な回転角度、基準となる回転角度、Ｘ軸に対する傾き（Ｇｘ）、Ｙ軸に対する傾き（Ｇｙ）およびＺ軸に対する傾き（Ｇｚ）のデータは、制御回路４１を介して制御部１５に送られる。
【００２６】
パーソナル・コンピュータ５０は、表示部５１、演算部５３および記憶部５５を具えている。
そして、記憶部５５には、検体上で実超音波プローブの走査により撮像した心エコー画像および／または腹部エコー画像の実画像データであって、実超音波プローブの位置のデータ（ｘ、ｙ）、回転角のデータ（Ｊθ）、およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に対する傾きのデータ（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）と対応させて収納されている。また、演算部５３は、人体模型１０および擬似プローブ３０に設置される各センサから送られる擬似プローブ３０の位置データ（ｘ、ｙ）、相対的な回転角度と基準となる回転角度とから算出される絶対的な回転角度（Ｊθ）、および各軸に対する傾き（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）のデータから、対応する平面画像データである実画像データを記憶部５５から選択し、当該平面画像データを表示部５２に送付し平面画像として表示させる。
【００２７】
なお、平面画像データの表示に際しては、この平面画像に対応し、擬似プローブ３０の各データを伴ったシェーマを表示することとしている。そして、このシェーマもまた記憶部５５に収納されている。
【００２８】
つぎに、実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置１の使用形態例について、図４に基づいて順を追って説明する。
【００２９】
（１）超音波診断教育用シミュレーション装置１の電源を入れて、人体模型１０に擬似プローブ３３を当てて押圧すると、演算部５３は感圧センサ３３から送られる擬似プローブ３０の押圧力（Ｐｚ）信号を検出し、この押圧力（Ｐｚ）が所定値以上であれば、超音波診断教育用シミュレーション装置１が作動する（ステップＳ１）。
【００３０】
（２）演算部５３は、複数の磁気センサ１１の内、いずれの磁気センサから送られた信号であるかを検出して疑似プローブ３０の位置データ（ｘ、ｙ）を取得する（ステップＳ２）。
【００３１】
（３）さらに、演算部５３は、ジャイロセンサ３５、およびプローブ側受光部３７の信号から疑似プローブ３０の人体模型１０に対する絶対的な回転角データ（Ｊθ）を取得し（ステップＳ３）、さらに、３軸センサ３９の信号を検出して疑似プローブ３０の傾きデータ（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）を取得する（ステップＳ４）。
【００３２】
（４）演算部５３は、取得した疑似プローブ３０の（ｘ、ｙ）、（Ｊθ）、および（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）データからなる疑似プローブ３０の空間位置データを基に、記憶部５５から該当する平面画像データを選択する。すなわち、演算部５３は、人体模型１０および擬似プローブ３０に設置される各センサから送られる（ｘ、ｙ）、（Ｊθ）、および（Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚ）のデータと実画像データとを対比させて、一致する実画像データを記憶部５５から選択する（ステップＳ５）。
【００３３】
（５）さらに、演算部５３は、ステップＳ５で選択した実画像データに対応するシェーマを記憶部５５から選択して表示部５２に表示させる（ステップＳ６）。
【００３４】
（６）超音波診断教育用シミュレーション装置１の使用を終了する場合は、電源を切れば良いが、さらに、使用を続ける場合には、ステップ１に戻り（ステップＳ７）、所定箇所を擬似プローブ３０で押圧すると、演算部５３は感圧センサ３３から送られる擬似プローブ３０の押圧力（Ｐｚ）信号を検出する（ステップＳ１）。
【００３５】
なお、表示部５２に表示する平面画像は、時間軸を伴った動画像であるので、カラードップラ表示および心エコー診断の場合には心機能計測を行うことができる。
【００３６】
つぎに、心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データの撮像方法を図５に基づいて説明する。
【００３７】
心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データの撮像に際しては、位置検出用センサユニット６５を添着した実超音波プローブ６３を検体６１の所定箇所に押し当てるとともに、検体６１の頭部側に赤外線発光器６７を設置し、この赤外線発光器６７からは下半身方向に向けて赤外線を発して位置検出用センサユニット６５がその赤外線を受光するようにしている。そして、位置検出用センサユニット６５には、赤外線発光器６７から発せられた赤外線を感知することにより実超音波プローブ６３の基準となる回転角度を検出する受光部、および実超音波プローブ６３の相対的な回転角度を検出するジャイロセンサが内蔵されている。なお、実超音波プローブ６３は図示外の超音波診断装置を介して図示外のパーソナル・コンピュータに接続され、位置検出用センサユニット６５はこのパーソナル・コンピュータに接続されている。
【００３８】
超音波診断に係る検査技師が実超音波プローブ６３を操作することにより、撮像された心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データは、実超音波プローブ６３の中心軸方向の押圧力（Ｐｚ）および実超音波プローブ６３の傾斜角度、すなわち、Ｘ軸に対する傾き（Ｇｘ）、Ｙ軸に対する傾き（Ｇｙ）およびＺ軸に対する傾き（Ｇｚ）のデータとともに前記のパーソナル・コンピュータに記録される。さらに、位置検出用センサユニット６５が取得した実超音波プローブ６３の基準となる回転角度および相対的な回転角度は前記のパーソナル・コンピュータに送られ実超音波プローブ６３の検体６１に対する絶対的な回転角度が演算されて、この絶対的な回転角度データと実超音波プローブ６３の所定箇所データを先に記録した各データ（心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データと実超音波プローブ６３の押圧力および傾斜角度のデータ）に同期させて前記のパーソナル・コンピュータに記録する。
そして、記録されたこれらのデータは、パーソナル・コンピュータ５０の記憶部５５に取り込まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 実施例に係る超音波診断教育用シミュレーション装置
１０ 人体模型
１１ 磁気センサ
１３ 人体模型側発光部
１５ 制御部
３０ 擬似プローブ
３３ 感圧センサ
３５ ジャイロセンサ
３７ プローブ側受光部
３９ ３軸センサ
５０ パーソナル・コンピュータ
５１ 表示部
５３ 演算部
５５ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胸部および／または腹部の体表の所定位置に磁気を感知する磁気センサが埋設されるとともに光を発する人体模型側発光部、または光を感知する人体模型側受光部を具える中空の上半身人体模型と、
先端部に前記人体模型に対する押圧力を感知する感圧センサと磁石を具え、内部に回転角度を検出するジャイロセンサ、前記人体模型側発光部の光を感知するプローブ側受光部または前記人体模型側受光部に光を発するプローブ側発光部、および傾斜角度を検出する３軸センサを具える実超音波プローブを模した擬似プローブと、
心エコーおよび／または腹部エコーの平面画像データを記憶する記憶部と、
前記感圧センサが押圧力を検出することにより、前記磁気センサが検出する前記擬似プローブの前記人体模型上の位置の情報、前記人体模型側受光部または前記プローブ側受光部が検出する該擬似プローブの回転基準位置の情報、前記ジャイロセンサが検出する該擬似プローブの相対的な回転角度の情報、および前記３軸センサが検出する該擬似プローブの傾斜角度の情報を取得し、該人体模型に対する該擬似プローブの空間位置を演算し、前記記憶部に記憶された前記平面画像データの中から該擬似プローブの空間位置に対応する該平面画像データを読み出す演算部と、
読み出された前記平面画像データを表示する表示部と、からなる、ことを特徴とする超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項２】
前記感圧センサ、磁気センサ、ジャイロセンサ、３軸センサ、人体模型側受光部またはプローブ側受光部（以下、これらを総称する場合は「各センサ」という。）が検出する情報は制御部により各センサ毎の情報に区分けされて前記演算部に送られる、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項３】
前記人体模型側発光部または前記人体模型側受光部は前記人体模型の頭部側に固着され、該人体模型側発光部または前記プローブ側発光部は変調された赤外線を発する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項４】
前記平面画像データは検体上で実超音波プローブの走査により撮像した心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データと該実超音波プローブの該検体に対する平面的な位置情報、回転角度情報および傾斜角度情報からなる空間情報とを対応させて前記記憶部に記憶されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項５】
前記心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データは所定時間撮像した動画像データまたは静止画像データである、ことを特徴とする請求項４に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項６】
前記表示部には前記平面画像データとともに該平面画像データに基づくシェーマが表示される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項１】
胸部および／または腹部の体表の所定位置に磁気を感知する磁気センサが埋設されるとともに光を発する人体模型側発光部、または光を感知する人体模型側受光部を具える中空の上半身人体模型と、
先端部に前記人体模型に対する押圧力を感知する感圧センサと磁石を具え、内部に回転角度を検出するジャイロセンサ、前記人体模型側発光部の光を感知するプローブ側受光部または前記人体模型側受光部に光を発するプローブ側発光部、および傾斜角度を検出する３軸センサを具える実超音波プローブを模した擬似プローブと、
心エコーおよび／または腹部エコーの平面画像データを記憶する記憶部と、
前記感圧センサが押圧力を検出することにより、前記磁気センサが検出する前記擬似プローブの前記人体模型上の位置の情報、前記人体模型側受光部または前記プローブ側受光部が検出する該擬似プローブの回転基準位置の情報、前記ジャイロセンサが検出する該擬似プローブの相対的な回転角度の情報、および前記３軸センサが検出する該擬似プローブの傾斜角度の情報を取得し、該人体模型に対する該擬似プローブの空間位置を演算し、前記記憶部に記憶された前記平面画像データの中から該擬似プローブの空間位置に対応する該平面画像データを読み出す演算部と、
読み出された前記平面画像データを表示する表示部と、からなる、ことを特徴とする超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項２】
前記感圧センサ、磁気センサ、ジャイロセンサ、３軸センサ、人体模型側受光部またはプローブ側受光部（以下、これらを総称する場合は「各センサ」という。）が検出する情報は制御部により各センサ毎の情報に区分けされて前記演算部に送られる、ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項３】
前記人体模型側発光部または前記人体模型側受光部は前記人体模型の頭部側に固着され、該人体模型側発光部または前記プローブ側発光部は変調された赤外線を発する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項４】
前記平面画像データは検体上で実超音波プローブの走査により撮像した心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データと該実超音波プローブの該検体に対する平面的な位置情報、回転角度情報および傾斜角度情報からなる空間情報とを対応させて前記記憶部に記憶されている、ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項５】
前記心エコー画像データおよび／または腹部エコー画像データは所定時間撮像した動画像データまたは静止画像データである、ことを特徴とする請求項４に記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【請求項６】
前記表示部には前記平面画像データとともに該平面画像データに基づくシェーマが表示される、ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の超音波診断教育用シミュレーション装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１４１４０２（Ｐ２０１１−１４１４０２Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５３２（Ｐ２０１０−１５３２）
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（５０５４７６７７７）エッチ・アール・エス コンサルタントサービス有限会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月６日（２０１０．１．６）
【出願人】（５０５４７６７７７）エッチ・アール・エス コンサルタントサービス有限会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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