(57)【要約】【課題】  超音波画像と超音波画像のスキャン領域とを簡便に示す。【解決手段】  実施例によれば、スキャン領域へ超音波を送信し、その反射波を受信することによりエコー信号を得る超音波プローブと、前記エコー信号に基づいて第１の超音波画像を生成する第１の超音波画像生成手段と、前記スキャン領域の位置情報を検出する位置検出手段と、前記スキャン領域の位置情報に基づいて、前記第１の超音波画像から第２の超音波画像を生成する第２の超音波画像生成手段と、前記第２の超音波画像を表示する表示手段とを有することを特徴とする。【選択図】  図４
2012170747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャン領域へ超音波を送信し、その反射波を受信することによりエコー信号を得る超音波プローブと、
前記エコー信号に基づいて第１の超音波画像を生成する第１の超音波画像生成手段と、
前記スキャン領域の位置情報を検出する位置検出手段と、
前記スキャン領域の位置情報に基づいて、前記第１の超音波画像から第２の超音波画像を生成する第２の超音波画像生成手段と、
前記第２の超音波画像を表示する表示手段と
を有することを特徴とする超音波診断装置。
【請求項２】
前記第２の超音波画像生成手段は、前記スキャン領域の位置情報に基づいて前記第１の超音波画像の大きさあるいは傾きの少なくともいずれか一方を変化させ、前記変化させた第１の超音波画像を前記スキャン領域に対応する位置へ配置することで、前記第２の超音波画像を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は撮影画像を取得する撮影手段を有し、
前記超音波プローブは前記超音波プローブの少なくとも一側面に設けられた位置認識マーカを有し、
前記位置検出手段は前記撮影画像中に含まれる前記位置認識マーカに基づいて前記スキャン領域の位置情報を検出する
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
【請求項４】
前記表示手段は、頭部に装着するゴーグル型のディスプレイによって構成されるものであって、
前記撮影手段は前記ディスプレイに設けられ、
前記第２の超音波画像生成手段は、前記変化させた第１の超音波画像を前記撮影画像中における前記スキャン領域に対応する位置へ配置することで、前記第２の超音波画像を生成する
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波診断装置。
【請求項５】
前記位置検出手段は、前記表示手段の位置情報を検出する第１の位置センサと、前記超音波プローブの位置情報を検出する第２の位置センサとを有し、
前記位置検出手段は前記表示手段及び前記超音波プローブの位置情報に基づいて前記スキャン領域の位置情報を検出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の超音波診断装置。
【請求項６】
コンピュータに、
スキャン領域へ超音波を送信して得られたエコー信号を用いて第１の超音波画像を生成するステップと、
前記スキャン領域の位置情報を検出するステップと、
前記スキャン領域の位置情報に基づいて、前記第１の超音波画像から第２の超音波画像を生成するステップと、
前記第２の超音波画像を表示させるステップと
を実現させることを特徴とする超音波診断プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超音波画像を用いて診断を行う超音波診断装置、及び超音波診断プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断装置は、超音波プローブに内蔵された超音波振動子から超音波を被検体に対して送信し、被検体内で生じた反射波（以下、単にエコー信号と記載する）を超音波振動子で受信して、エコー信号に基づく超音波画像を生成する装置である。
【０００３】
超音波画像のスキャン領域が被検体上のどの位置に対応するかを示すために、超音波画像に併せて被検体を模したボディマークをモニタに表示する超音波診断装置が実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６６９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先述したような超音波診断装置を用いて、超音波画像を視認しながら被検体の診断を行う場合について考える。診断を行う操作者は、モニタに表示された超音波画像を視認するのと同時に、超音波画像のスキャン領域が被検体上のどの位置に対応しているかを確認するために、超音波プローブの被検体上の接触位置を視認しなければならない。このため、操作者は視線をモニタと超音波プローブとの間で交互に、かつ頻繁に移動させながら診断を行わなければならない。
【０００６】
先述したボディマークによるスキャン領域の表示を行った場合であっても、ボディマークと実際の被検体とはその形状が大きく異なり、また超音波プローブと被検体との位置関係をリアルタイムで反映するものではないために、ボディマークによってはスキャン領域の概略しか把握することができない。正しいスキャン領域を把握するためには、操作者は被検体上の超音波プローブの位置を確認する必要があった。
【０００７】
被検体上のスキャン領域と超音波画像とを簡便に視認できなかったことは、操作者の視線の移動による負担を強いるとともに、診断の効率を悪化させていた。
【０００８】
そこで本開示においては、超音波画像と超音波画像のスキャン領域とを簡便に示すことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため実施形態の超音波診断装置においては、スキャン領域へ超音波を送信し、その反射波を受信することによりエコー信号を得る超音波プローブと、前記エコー信号に基づいて第１の超音波画像を生成する第１の超音波画像生成手段と、前記スキャン領域の位置情報を検出する位置検出手段と、前記スキャン領域の位置情報に基づいて、前記第１の超音波画像から第２の超音波画像を生成する第２の超音波画像生成手段と、前記第２の超音波画像を表示する表示手段とを有する。
【００１０】
また、上記課題を解決するため実施形態の超音波診断プログラムは、コンピュータに、スキャン領域へ超音波を送信して得られたエコー信号を用いて第１の超音波画像を生成するステップと、前記スキャン領域の位置情報を検出するステップと、前記スキャン領域の位置情報に基づいて、前記第１の超音波画像から第２の超音波画像を生成するステップと、前記第２の超音波画像を表示させるステップとを実現させる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例に係る超音波診断装置の内部構成を示すブロック図。
【図２】実施例に係る透過型ゴーグルを示す図。
【図３】実施例に係る超音波プローブを示す図。
【図４】実施例に係る診断の様子と、透過型ゴーグルを通して見た被検体の様子を示す図。
【図５】実施例に係る投影超音波画像の表示処理を示すフローチャート。
【図６】実施例に係る超音波プローブを移動させた際の、透過型ゴーグルを通して見た被検体の様子を示す図。
【図７】実施例に係る超音波プローブを用いてボリュームデータを収集する様子を示す図。
【図８】実施例に係る透過型ゴーグルを複数用いた場合の診断の様子と、各透過型ゴーグルを通して見た被検体の様子を示す図。
【図９】第2の実施例に係る超音波診断装置の内部構成を示すブロック図。
【図１０】第3の実施例に係る超音波診断装置の内部構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（超音波診断装置１の構成）
以下、本開示の実施例について図面を参照して説明する。図１は、各実施例に係る超音波診断装置１の内部構成を示したブロック図である。超音波診断装置１は、システム制御部１０、超音波プローブ２０、および透過型ゴーグル３０とを組み合わせることにより構成される。なお、本発明における超音波診断装置１の構成はこれに限られるものではなく、適宣構成要素を追加しても構わないし、超音波診断装置１の構成の幾つかを省略して、超音波診断装置１の外部に接続した処理装置が省略された構成要素の役割を果たすものであっても構わない。例えば超音波の送受信及び超音波画像の生成を行う超音波診断モジュールと、後に述べる投影用超音波画像を表示する表示モジュールと、位置情報を検出して投影用超音波画像を生成する超音波診断プログラムを実行するコンピュータとを別々に設け、それぞれを別体として動作させても構わない。
【００１３】
システム制御部１０は、入力部１１、記憶部１２、位置情報処理部１３、超音波画像生成部１６、送受信部１７、Ｂモード処理部１８、ドプラ処理部１９から構成される。システム制御部１０は各構成要素へ制御命令を出力し、超音波診断装置１を統括的に制御する。  超音波プローブ２０は、システム制御部１０に接続される部材である。超音波プローブ２０は超音波振動子２１を内蔵し、送受信部１７から出力された駆動信号に基づいて超音波振動子２１を駆動するよう制御する。
【００１４】
超音波振動子２１は、超音波プローブ２０を介して入力された駆動信号に基づいて超音波を発生し、また被検体から反射された超音波を受信して電気信号に変換する部材である。超音波振動子２１は超音波を受信することにより生じた電気信号（以下、単にエコー信号と記載する）を送受信部１７へと出力する。
【００１５】
図２に本実施例における超音波プローブ２０を示した図である。図２に示すように、超音波プローブ２０の例えば側面にはマーカ２５が付される。マーカ２５は後述する撮像素子３２によって撮影され、撮像素子３２から見た超音波プローブ２０の位置及び方向を確認するためのものである。マーカ２５は例えば超音波プローブ２０の４つの側面に付され、各側面のマーカ２５はそれぞれ異なる形状からなる。本実施例においてマーカ２５はそれぞれ形状が異なるものとして示すが、マーカ２５の構成はこれに限られるものではない。例えばマーカ２５の形状以外に、各側面で色や、記号や文字、あるいは大きさなどが異なるように構成しても構わない。また、本実施例においてマーカ２５は超音波プローブ２０に接続されるケーブルに近い側に付されるものとして示すが、マーカ２５を付す位置はこれに限られるものではない。例えば超音波振動子２１が内蔵された側に付しても構わないし、あるいは超音波プローブ２０に接続されるケーブルにマーカ２５を付しても構わないし、あるいは超音波プローブ２０に板状の部材を取り付け、この板状の部材にマーカ２５を付しても構わない。
【００１６】
また、本実施例における超音波プローブ２０は、リニア形、コンベックス形、セクタ形などの2次元平面をスキャンする種々の形状によって構成されていても構わないし、あるいはメカ４Ｄプローブ（機械式３次元プローブ）あるいは２Ｄアレイプローブ（マトリクスアレイプローブ）などの3次元空間をスキャンする種々の形状により構成されるものであっても構わない。
【００１７】
透過型ゴーグル３０は、表示部３１と撮像素子３２からなる、操作者の頭部に装着されるゴーグルである。図３は透過型ゴーグル３０を示した図である。図３に示すように、透過型ゴーグル３０には操作者の視界を覆う部分に表示部３１が、操作者の視線に対応する方向を撮影するように撮像素子３２が設けられる。
【００１８】
表示部３１は、例えばＬＣＤ（Ｌｕｃｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）ディスプレイから構成される、透明且つ板状のディスプレイである。例えば表示部３１の上端及び下端には電極が設けられ、各電極は任意の位置にある液晶素子へ電圧を印加する。電圧の印加された液晶素子の透過度が変化する。表示部３１は各液晶素子の透過度を制御することにより、ディスプレイ上に任意の画像、例えば超音波画像生成部１６から出力された投影用超音波画像を表示する。なお本実施例において表示部３１はＬＣＤにより構成されるものとして示すが、表示部３１の構成はこれに限られるものではなく、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどの任意の方法により表示部３１を構成しても構わない。
【００１９】
撮像素子３２は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサから構成される、映像を撮影するための部材である。撮像素子３２は例えば透過型ゴーグル３０のつるの部分に設けられ、透過型ゴーグル３０を装着した操作者の視界と同じ方向を撮影するように取り付けられ、撮影画像を位置情報処理部１３へと出力する。なお本実施例において撮像素子３２はＣＣＤイメージセンサにより構成されるものとして示すが、撮像素子３２の構成はこれに限られるものではなく、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの任意の方法により撮像素子３２を構成しても構わない。
【００２０】
送受信部１７は、超音波プローブ２０が受信したエコー信号を処理するアンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを備える。アンプ回路は、超音波プローブ２０が受信したエコー信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器へ出力する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅されたエコー信号の受信指向性を決定するために必要な遅延時間をエコー信号に与え、加算器へと出力する。加算器は遅延時間を与えられたエコー信号を加算することで、超音波を送信するスキャンラインに対応したエコー信号を得る。送受信部２１はスキャンラインに対応したエコー信号をＢモード処理部１８あるいはドプラ処理部１９へと出力する。また送受信部１７は、超音波振動子２１を駆動し超音波を送信するための駆動信号を超音波プローブ２０へと出力する。
【００２１】
Ｂモード処理部１８は、送受信部１７が出力したエコー信号の振幅強度に応じて変化するＢモード信号を生成する。Ｂモード処理部１８はＢモード信号を生成すると、これを超音波画像生成部１６へと出力する。
【００２２】
ドプラ処理部１９は、エコー信号の周波数遷移を検出して、組織あるいは血流の移動速度を抽出したドプラ信号を生成する。ドプラ処理部１９はドプラ信号を生成すると、これを超音波画像生成部１６へと出力する。
【００２３】
超音波画像生成部１６は、Ｂモード処理部１８あるいはドプラ処理部１９から出力されたＢモード信号やドプラ信号に基づいて、超音波画像を生成する。超音波画像の生成は、例えばＢモード信号から算出された画素値を超音波の送受信方向に対応した２次元平面にマッピングすることにより行われる。超音波画像生成部１６が生成する超音波画像はこれに限られるものではなく、例えばドプラ信号から算出された速度値を色情報に変換した画素、変換した色情報を２次元平面にマッピングしても構わない。あるいは、超音波プローブ２０が3次元空間のスキャンを行った場合には、超音波画像生成部１６はＢモード信号やドプラ信号から求められる画素値を３次元空間にマッピングしたボリュームデータを生成する。そして、超音波画像生成部１６はボリュームデータを任意の視点から投影した投影画像や、あるいはボリュームデータの任意の断面における画素値を２次元平面にマッピングした断層画像を生成する。
【００２４】
更に超音波画像生成部１６は、生成した超音波画像の表示位置、表示倍率、及び表示方向などを変更した投影用超音波画像を生成する。この投影用超音波画像の生成は、後述する位置情報処理部１３が検出した超音波プローブ２０の位置情報に基づいて行われる。位置情報処理部１３が超音波プローブ２０の位置情報を検出すると、位置情報処理部１３は検出した位置情報に基づいて超音波画像の表示位置、表示倍率及び表示方向を算出する。超音波画像生成部１６は、位置情報処理部１３が算出した各パラメータに基づいて超音波画像を変更して投影用超音波画像を生成する。超音波画像生成部１６は生成した投影用超音波画像を表示部３１へと出力する。この投影用超音波画像の生成及び表示処理については、後に詳しく述べる。
【００２５】
位置情報処理部１３は、撮像素子３２が撮影した映像に基づいて、超音波プローブ２０と透過型ゴーグル３０との相対的な位置関係を位置情報として検出する。位置情報処理部１３は、撮像素子３２が撮影した撮影画像中における、超音波プローブ２０上のマーカ２５の大きさや位置、傾きに基づいて超音波プローブ２０の位置情報を検出する。より具体的には、位置情報処理部１３は撮影画像中に写りこむマーカ２５を検出するために、まずマーカ２５に対応した辞書パターンを記憶部１２から読み出す。この辞書パターンは、例えばマーカ２５と同じ色・形状を有する画像情報であり、撮像素子３２から規定の距離だけ離れた基準位置にマーカ２５がある場合に、撮影画像中にどのような大きさでマーカ２５が写りこむかを定義する情報である。位置情報処理部１３は辞書パターンを読み出すと、撮影画像中にこの辞書パターンと同じ色・形状の画像情報が含まれていないかを探索処理する。位置情報処理部１３は辞書パターンの大きさや傾きを様々に変化させながら探索処理を行うことで、例えば撮影画像中にマーカ２５が傾いて映っている場合であっても、マーカ２５を検出することができる。位置情報処理部１３は撮影画像中のマーカ２５を検出すると、検出したマーカ２５に基づいて超音波プローブ２０の位置情報を検出する。より具体的には、例えば超音波プローブ２０がある座標Ａから、撮像素子３２に対し遠ざかった座標Ｂへと移動したとすると、位置情報処理部１３が撮影画像中に検出するマーカ２５の大きさは小さいものへ変化する。同様に、例えば超音波プローブ２０がある位置Ａから回転した位置Ｂへと移動したとすると、位置情報処理部１３が撮影画像中に検出するマーカ２５も回転したものへと変化する。位置情報処理部１３は記憶部１２に記憶された変形度−位置情報変換テーブルを用いて、撮影画像中に検出されたマーカ２５の大きさや傾きが、辞書パターンにおけるマーカ２５の基準位置からどれだけ変化したかによって、撮像素子３２と超音波プローブ２０との相対的な位置関係を算出し、相対的な位置関係を位置情報として超音波画像生成部１６へと出力する。
【００２６】
入力部１１は、例えば機械的なボタン、ダイヤル、トラックボール、スライダやホイールなどの種々の操作デバイスを用いて構成され、使用者が行った入力を電気信号に変換してシステム制御部１０へ出力する部材である。操作部１１は入力に応じて、例えば送受信部１７にスキャンの開始・停止を指示する指示信号や、超音波画像生成部１６が画像を生成するモードを切り替える指示信号などの種々の指示信号を出力する。
【００２７】
記憶部１２は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ、及びＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）などから構成される記憶媒体である。記憶部１２は超音波画像生成部１６が生成した超音波画像や、あるいは位置情報処理部１３がマーカ２５の検出に用いる辞書パターンなどを記憶する。また、記憶部１２は撮影画像中に検出されたマーカ２５の大きさや傾きの変化の度合いからマーカ２５の位置情報を導出するための変形度−位置情報変換テーブルを記憶する。
【００２８】
（投影用超音波画像の表示処理）
先に述べた各構成要素に基づいて、超音波診断装置１は投影用超音波画像の生成及び表示を行う。図４は、被検体Ｐに超音波プローブ２０を接触させてスキャンを行うことにより超音波画像１００（以下、本実施例に係る超音波画像を総称して超音波画像１００と記載する）を生成するとともに、投影用超音波画像１０１（以下、本実施例に係る投影用超音波画像を総称して投影用超音波画像１０１と記載する）を表示部３１に投影した様子を示す図である。なお、図４以降の説明においてシステム制御部１０を構成するＣＰＵや制御基板などの部材は、筐体４０内に収容されるものとする。
【００２９】
なお、図４の視界１０２は投影用超音波画像１０１を表示部３１に投影した状態で、投影型ゴーグル３０を装着した操作者が表示部３１を通して見た視界の様子を示す。図４に示す視界１０２からわかるように、投影用超音波画像１０１は超音波プローブ２０のスキャン領域と対応した位置に表示される。これにより、操作者は投影用超音波画像１０１があたかも超音波プローブ２０の先端から表示されているようにして、被検体Ｐ及び投影用超音波画像１０１を観察することができる。これにより、操作者は被検体Ｐとスキャン領域の位置関係、及び投影用超音波画像１０１と直感的に結びつけて診断を行うことができる。
【００３０】
図５は、投影用超音波画像１０１の表示処理を行う際の、超音波診断装置１の処理の流れを示したフローチャートである。以下、図５に沿って処理の流れについて述べる。
【００３１】
まず、超音波診断装置１の使用者が診断を開始する（ステップ１０００）と、システム制御部１０は超音波プローブ２０によりスキャンを行って、被検体Ｐのエコー信号を収集する（ステップ１００１）。被検体Ｐのエコー信号の収集は、超音波振動子２１の超音波送受信方向と被検体Ｐの診断部位とが一致するように超音波プローブ２０を配置した状態で送受信部１７が超音波振動子２１に超音波を送信させ、またエコー信号の収集を行わせることで行われる。システム制御部１０はエコー信号を収集すると、エコー信号を用いて超音波画像１００を生成する（ステップ１００２）。超音波画像１００の生成は、Ｂモード処理部１８あるいはドプラ処理部１９がエコー信号を信号処理し、超音波画像生成部１６が信号処理によって得た画素値をマッピングすることにより行われる。なお、本実施例においてはＢモード処理部１８が信号処理を行うことで、超音波画像生成部１６がＢモードの2次元画像を生成するものとして説明を行う。しかし、超音波画像生成部１６が生成する超音波画像１００の種類はこれに限定されるものではなく、例えばドプラ画像やエラストグラフィ画像、あるいは造影像などの任意の手法により撮影された画像を生成するものであっても構わない。
【００３２】
システム制御部１０が超音波画像１００の生成を行うと共に、システム制御部１０は撮像素子３２を用いて撮影画像を取得する（ステップ１００３）。先述したように撮像素子３２は投影型ゴーグル３０を装着した使用者の視界に対応する範囲を撮影するように向きが調節されて取り付けられている。従って、取得された撮影画像は使用者の視界と同じ範囲を撮影したものとなる。システム制御部１００は撮影画像を取得すると、位置情報検出部１３を用いて撮影画像中に写りこんだマーカ２５を検出し、これに基づいて超音波プローブ２０の位置情報を算出する（ステップ１００４）。なお図５には図示しないが、位置情報検出部１３が撮影画像中にマーカ２５を検出できなかった場合は、システム制御部１０は表示部３１に検出に失敗した旨を示すメッセージを表示し、再びステップ１００３の処理に戻る。
【００３３】
なお本実施例においては、ステップ１００１及びステップ１００２がステップ１００３及びステップ１００４に対し並列に処理されるものとして述べる。しかし各ステップの処理の順番はこれに限られるものではなく、例えばシステム制御部１０がステップ１００１、ステップ１００２、ステップ１００３、ステップ１００４の順番に各ステップの処理を行うものであっても構わない。
【００３４】
システム制御部１０が超音波画像１００の生成と位置情報の算出を行うと、超音波画像生成部１６は位置情報に基づいて、投影用超音波画像１０１内における超音波画像１００の表示方向、表示位置、表示の大きさ（以下、単に変形パラメータ）を設定する（ステップ１００５）。例えば辞書パターンに比べて撮影画像中のマーカ２５が小さい大きさで検出された場合、つまり超音波プローブ２０が辞書パターンの基準位置に比べ遠い位置にある場合には、超音波画像生成部１６は超音波画像１００を縮小するように変形パラメータを設定する。一方、辞書パターンに比べて撮影画像中のマーカ２５が回転した状態で検出された場合、つまり超音波プローブ２０が辞書パターンの基準位置に比べ回転した位置にある場合には、超音波画像生成部１６は超音波画像１００を回転するように変形パラメータを設定する。超音波画像生成部１６はこのようにして、表示方向、表示位置、表示の大きさの各パラメータを組み合わせて変形パラメータを設定する。超音波画像生成部１６が変形パラメータを設定すると、超音波画像生成部１６は変形パラメータに基づいて超音波画像１００を変形して、投影用超音波画像１０１を生成する（ステップ１００７）。超音波画像生成部１６は投影用超音波画像１０１を生成すると、これを表示部３１へ出力する。
【００３５】
表示部３１は超音波画像生成部１６から出力された投影用超音波画像１０１を受信すると、これを表示する（ステップ１００７）。投影用超音波画像１０１を表示した表示部３１を通して見た視界１０２は、図４に示すように超音波プローブ２０のスキャン領域に投影用超音波画像１０１が表示されたものとなる。
【００３６】
表示部３１が投影用超音波画像１０１を表示すると、システム制御部１０は入力部１１がスキャンの一時停止を指示する、所謂Ｆｒｅｅｚｅ操作を検出したか否かを判断する（ステップ１００８）。入力部１１がＦｒｅｅｚｅ操作を検出した場合（ステップ１００８のＹｅｓ）は、システム制御部１０はステップ１００３に戻って位置情報の検出及び投影用超音波画像１０１の生成・表示を行う。このときシステム制御部１０はステップ１００１及びステップ１００２におけるエコーデータの収集及び超音波画像１００の生成を行わないため、表示部３１に表示される投影用超音波画像１０１は、過去の時点で生成した超音波画像１００と表示内容は変わらず、超音波画像１００の表示方向、表示位置、表示の大きさだけがマーカ２５の検出位置に応じて変化することとなる。
【００３７】
一方入力部１１がＦｒｅｅｚｅ操作を検出しなかった場合（ステップ１００８のＮｏ）、入力部１１はスキャン終了を指示する操作を検出したか否かを判断する（ステップ１００９）。入力部１１がスキャン終了を指示する操作を検出した場合（ステップ１００９のＹｅｓ）は、システム制御部１０はステップ１００１及びステップ１００３に戻って超音波画像１００の生成及び位置情報の検出を行う。この場合、超音波画像１００の生成および位置情報の検出の両方を行う。従ってステップ１００８でＦｒｅｅｚｅ操作を受け付けた場合とは異なり、表示部３１に表示される投影用超音波画像１０１は、超音波画像１００の表示内容と表示方向、表示位置、表示の大きさをそれぞれリアルタイムで更新するものとなる。
【００３８】
一方入力部１１がスキャン終了を指示する操作を検出した場合（ステップ１００９のＮｏ）は、システム制御部１０は処理を終了する（ステップ１０１０）。
【００３９】
（ボリューム像の表示）
先述した実施例においては例として、超音波画像生成部１６が2次元の画像を生成する場合について述べたが、超音波診断装置１の動作はこれに限られるものではない。例えば超音波プローブ２０が3次元の空間領域をスキャンし、超音波画像生成部１６がこれを投影したボリューム像（投影像）を生成するものであっても構わない。
【００４０】
図６は、超音波画像生成部１６がボリューム像を生成する場合の、投影用超音波画像１０１及び視界１０２の例である。図６では例として、超音波プローブ２０が移動しながらスキャンを行うことで、3次元の空間領域をスキャンする場合を示している。
【００４１】
超音波プローブ２０が3次元の空間領域をスキャンすると、Ｂモード処理部１８あるいはドプラ処理部１９はエコー信号に基づいて画素値を定め、超音波画像生成部１６はこの画素値を3次元空間にマッピングしたボリュームデータを生成する。超音波画像生成部１６がボリュームデータを生成すると、超音波画像生成部１６は位置情報処理部１３が検出した位置情報に基づいて、ボリュームデータを所定の方向から投影処理したボリューム像を生成する。ボリューム像の生成は、例えば以下の手順により行われる。まず、超音波画像生成部１６はボリュームデータの3次元空間における視点及び視線方向を設定する。この視点及び視線方向は、例えば撮像素子３２の配置位置及び撮影方向に対応する。この配置位置及び撮影方向は、位置情報処理部１３が検出した撮像素子３２と超音波プローブ２０の相対的な位置情報に基づいて位置情報処理部１３が算出する。視点及び視線方向の設定が行われると、超音波画像生成部１６は視点と視線方向に基づくボリューム像の投影面を算出し、ボリュームデータの3次元空間中に投影面を設定する。次に、超音波画像生成部１６は視点と投影面とを結ぶ直線状にある各ボクセルのボクセル値を調べ、所定の透過閾値を超えるボクセルのうち、最も視点に近いボクセルのボクセル値を抽出して投影面にマッピングする。このボクセル値の抽出及びマッピングを投影面の各画素について行うことで、超音波画像生成部１６はボリューム像の生成を行う。以上の処理によりボリューム像は、ボリュームデータの３次元空間内において透過閾値を超える値を持つ構造物１００を、任意の視点から視線方向に沿って見た超音波画像として得られる。
【００４２】
超音波画像生成部１６はボリューム像を生成すると、位置情報に基づいてボリューム像の表示位置及び表示の大きさを変化させて、投影用超音波画像１０１を生成する。超音波画像生成部１６は投影用超音波画像１０１を生成すると、これを表示部３１に出力する。これにより、視界１０２には超音波プローブ２０のスキャン領域に対応した場所にボリューム像が表示されることとなる。被検体Ｐのスキャン領域に対応した位置にボリューム像を表示することにより、操作者は被検体Ｐの体内の様子をより直感的に把握することができる。
【００４３】
なお、本実施例においては超音波プローブ２０を移動させることにより3次元の空間領域をスキャンする動作について述べたが、超音波診断装置１の構成はこれに限られるものではない。例えば図７に示すように、超音波プローブ２０をスキャン方向の中心を回転軸として回転させながらスキャンすることにより、円錐形状の空間領域をスキャンしても構わない。あるいは超音波振動子２１をメカ４Ｄプローブ（機械式３次元プローブ）あるいは２Ｄアレイプローブ（マトリクスアレイプローブ）を用いて構成することで、3次元の空間領域をスキャンしても構わない。
【００４４】
なお、本実施例においては超音波画像生成部１６がボリューム像を生成する例について述べたが、超音波診断装置１の構成はこれに限られるものではない。例えば超音波画像生成部１６がボリューム像の替わりに、ボリュームデータを任意の断面で切り取った断層画像を生成しても構わない。このとき断層画像を生成する断面は、位置情報処理部１３が検出した位置情報に合わせて変更しても構わない。
【００４５】
（複数の透過型ゴーグルを用いた表示制御）
これまでの実施例においては透過型ゴーグル３０が１つの場合について説明を行ったが、透過型ゴーグル３０は１つのシステム制御部１０に対して複数設けられるものであっても構わない。図８は、２つの透過型ゴーグル３０（ａ，ｂ）それぞれに投影用超音波画像１０１（ａ，ｂ）を表示する例を示している。
【００４６】
透過型ゴーグル３０（ａ）の撮像素子３２と透過型ゴーグル３０（ｂ）の撮像素子３２が撮影する超音波プローブ２０の向きはそれぞれ異なる。この向きの違いは、撮影画像中に検出されたマーカ２５の位置、大きさ、及び傾きの違いとして現れる。位置情報検出部１３は透過型ゴーグル３０（ａ）の撮像素子３２と透過型ゴーグル３０（ｂ）の撮像素子３２が撮影した複数の撮影画像それぞれについて、マーカ２５の検出及び位置情報の算出を行う。超音波画像生成部１６は複数の位置情報に基づいて、それぞれ異なる変形パラメータで超音波画像１００を変形した投影用超音波画像１０１を生成し、各透過型ゴーグル（ａ，ｂ）の表示部３１へと出力する。各透過型ゴーグル（ａ，ｂ）の表示部３１はそれぞれ出力された投影用超音波画像１０１を表示する。
【００４７】
以上の処理により、超音波画像処理部１６は位置情報ごとに異なる投影用超音波画像１０１を生成して、それぞれ異なる透過型ゴーグル３０へと出力する。これにより、図８に示すように、例えば超音波プローブ２０を右側から見る透過型ゴーグル３０（ａ）を通じた視界１０２（ａ）と、左側から見る透過型ゴーグル３０（ｂ）を通じた視界１０２（ｂ）とでは、それぞれ視線方向に合わせて左右反転した投影用超音波画像１０１が表示されることとなる。
【００４８】
これにより、複数人数により被検体Ｐの診断を行った場合であっても、各透過型ゴーグル３０には超音波プローブ２０の位置に対応して異なる投影用超音波画像１０１が表示される。そのため、透過型ゴーグル３０を装着した各人が被検体Ｐとスキャン領域の位置関係、及び投影用超音波画像１０１と直感的に結びつけて診断を行うことができる。これは、共通の超音波画像１００を複数人数で観察できるため、例えば手術などの被検体Ｐに対する処置を複数人で行う場合に特に有用である。
【００４９】
（位置センサを用いた位置情報の検出）
以上の実施例においては撮像素子３２とマーカ２５とを用いて超音波プローブ２０の位置情報を検出する動作について述べたが、位置情報の検出動作はこれに限定されるものではない。図９に、位置センサを用いて超音波プローブ２０の位置情報を検出するための、超音波診断装置１の構成を示す。
【００５０】
図１との構成の違いは、透過型ゴーグル３０の撮像素子３２の替わりに位置センサ３４が設けられたこと、及び超音波プローブ２０にマーカ２５の替わりに位置センサ２４が設けられたことである。位置センサ３４及び位置センサ２４は、例えば磁場を検出する磁場センサにより構成され、筐体４０の図示せぬ位置に設けられた磁場発生装置から発生した磁場を検出することで磁場発生装置と位置センサ３４及び位置センサ２４との相対的な位置関係、及び磁場発生装置に対する向きを検出する。位置情報処理部１３は、位置センサ３４と位置センサ２４が検出した位置関係及び向きを比較して、位置センサ３４と位置センサ２４との相対的な位置関係を位置情報として算出する。位置情報処理部１３が算出した位置情報は図５で述べた実施例と同様に、投影用超音波画像１０１を生成するための変形パラメータの設定に用いられる。マーカ２５を用いた場合では例えば操作者の腕などがマーカ２５を覆ってしまい、撮像素子３２がマーカ２５を撮影できない場合があるのに対し、マーカ２５と撮像素子３２の組み合わせの替わりに位置センサ３４及び位置センサ２４を用いることにより、操作者は任意の体勢で超音波プローブ２０の操作を行うことができる。
【００５１】
（モニタを用いた投影用超音波画像の表示）
以上の実施例においては透過型ゴーグル３０に投影用超音波画像１０１を表示する動作について述べたが、投影用超音波画像１０１を表示する部材はこれに限定されるものではない。図１０に、投影型ゴーグル３０に替えて表示モニタ４０を用いて投影用超音波画像１０１を表示するための、超音波診断装置１の構成を示す。
【００５２】
図１との構成の違いは、表示部３１と撮像素子３２からなる投影用ゴーグル３０の替わりに、表示モニタ４０と撮像素子３２が別々に設けられる点である。図１０の構成においても、超音波プローブ２０の例えば側面にはマーカ２５が付される。
【００５３】
撮像素子３２は例えば筐体４０の側面や、超音波診断装置１を設置した部屋の壁面に取り付けられる。撮像素子３２は撮影画像を位置情報処理部１３へ出力するとともに、表示モニタ４０へも撮影画像を出力する。撮影画像を受信した位置情報処理部１３は撮影画像中のマーカ２５を検出して、これを超音波画像生成部１６へと出力する。超音波画像生成部１６は位置情報に基づいて変形パラメータを設定し、変形パラメータに基づいて超音波画像１００を変形した投影用超音波画像１０１を生成し、これを表示モニタ４０へ出力する。
【００５４】
表示モニタ４０は、撮像素子３２が撮影した撮影画像と、投影用超音波画像１０１を重畳して表示する。これにより、表示モニタ４０に表示される重畳画像は、撮像素子３２から見た被検体Ｐ及び超音波プローブ２０と、スキャン領域に対応した投影用超音波画像１０１とが重ねて表示されたものとなる。操作者は表示モニタ４０に表示された重畳画像を視認することにより、被検体Ｐとスキャン領域の位置関係、及び投影用超音波画像１０１と直感的に結びつけて診断を行うことができる。更に、操作者は透過型ゴーグル３０などの装着する部材なしに重畳画像の視認を行うことができる。
【００５５】
（効果）
以上に述べた一実施例によれば、超音波診断装置１が投影用超音波画像１０１を表示することにより、操作者は被検体Ｐとスキャン領域の位置関係、及び投影用超音波画像１０１とを直感的に結びつけて診断を行うことができる。
【００５６】
また、以上に述べた一実施例によれば、撮像素子３２あるいは位置センサ２４、３４がリアルタイムに超音波プローブ２０の位置情報を検出し、検出した位置情報に合わせて投影用超音波画像１０１の変形パラメータの設定を行う。これにより、操作者が視線方向や超音波プローブ２０の位置を変更させた場合であっても、変更に追従して投影用超音波画像１０１を更新して表示することができる。
【００５７】
また、以上に述べた一実施例によれば、透過型ゴーグル毎３０に撮像素子３２を設けることにより、複数の透過型ゴーグル３０を用いて診断を行う場合であっても、それぞれの透過型ゴーグルの位置に合わせた投影用超音波画像１０１を表示することができる。これにより、複数人で被検体Ｐとスキャン領域との位置関係、及び投影用超音波画像１０１の視認を共有して行うことができる。
【００５８】
また、以上に述べた一実施例によれば、マーカ２５と撮像素子３２の組み合わせの替わりに位置センサ３４及び位置センサ２４を用いることにより、操作者は任意の体勢で超音波プローブ２０の操作を行うことができる。
【００５９】
また、以上に述べた一実施例によれば、透過型ゴーグル３０を廃して表示モニタ４０に重畳画像を表示するため、操作者は透過型ゴーグル３０などの装着する部材なしに重畳画像の視認を行うことができる。
【００６０】
以上に本発明のいくつかの実施例を説明したが、これらの実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
Ｐ      被検体
１      超音波診断装置
１０    システム制御部
１１    入力部
１２    記憶部
１３    位置情報処理部
１６    超音波画像生成部
１７    送受信部
１８    Ｂモード処理部
１９    ドプラ処理部
２０    超音波プローブ
２１    超音波振動子
２４    位置センサ
２５    マーカ
３０    透過型ゴーグル
３１    表示部
３２    撮像素子
３４    位置センサ
４０    表示モニタ
１００  超音波画像
１０１  投影用超音波画像
１０２  視界
【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９】
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【図１０】
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