JP2015136563A - 画像形成装置及び超音波診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被検体、プローブ、スキャン輪郭画像及び超音波断層画像を一画面にて認識できるようにした画像形成装置及び超音波診断装置を提供すること。
【解決手段】 画像形成装置は、被検体３及び超音波プローブ５０の実像に虚像を重ねて表示する表示部２０を含み、操作者の頭部に装着される頭部装着型表示装置１０と、超音波プローブの位置及び姿勢を検出する検出手段３０と、超音波プローブにて受信されたスキャン領域内の反射エコーに基づいて、超音波断層画像２１０Ｂを生成する第１虚像形成部１１０と、超音波プローブの姿勢に基づいてスキャン領域の輪郭を示すスキャン輪郭画像２００Ｂを形成する第２虚像形成部１３１と、を有する。表示部は、超音波プローブの位置に基づいてスキャン領域の輪郭画像を超音波プローブの実像位置に合わせて表示し、かつ、超音波断層画像を超音波プローブの実像及びスキャン領域の輪郭画像に重ならない位置に表示する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、画像形成装置及び超音波診断装置等に関する。

被検体の検査部位を画像診断する装置として、超音波を照射し、反射してくるエコーデータに基づいて超音波断層画像を形成する超音波診断装置が普及している。一般的な超音波診断装置は、大別して２つの装置で構成されている。一つは、被検体に対し超音波を照射し、生体から反射してきた反射波を受信する探触子(プローブ)である。もう一つは、取得した反射波を処理して超音波断層画像を生成する画像生成装置と、生成した超音波断層画像を操作者に提示する表示装置とを含む診断装置である。

現状、画像生成装置と表示装置は所定の位置に設置され、プローブは被検体の検査部位に当てながら操作される。このとき、操作者は、表示装置の超音波断層画像を目視で確認しながら、プローブを操作する。この場合、超音波断層画像を見ながらプローブを操作すると、適切な検査部位にプローブを当てることが困難となってしまう。逆に、被検体を見ながらプローブを操作すると、超音波断層画像を確認できないので、適切な診断を行うための超音波断層画像を取得することが困難となってしまう。

これらのことから、プローブを操作しながら、適切な超音波断層画像を取得するためには、検査部位と表示装置とに交互に視線を移動させる必要がある。また、プローブと表示装置とに交互に視線を移動させるため、検査部位に対する超音波断層画像の解剖学的な位置関係を把握することが困難となってしまう。

特許文献１は、超音波断層画像に加えて、ボディマークと探触子マークとを表示装置に表示している。特許文献２は、操作者の頭部に装着される透過型ゴーグルに設けられた撮像素子によりプローブを撮影し、プローブの位置情報を用いて、被検体に当てられたプローブの先端のスキャン領域に投影用超音波断層画像を重畳表示している。

特開平１０−１３７２４２号公報 特開２０１２−１７０７４７号公報

特許文献１のように、疑似的なボディマークに対して探触子マークの位置と向きを表示しても、実際の被検体に対する探触子の位置と向きを認識することは困難である。この点、操作者の頭部に装着される透過型ゴーグルにより被検体を実像として視認できる特許文献２は、被検体に対するプローブの位置を正確に認識できる。しかし、表示される投影用超音波断層画像は、撮像素子により撮影されたプローブの位置情報により設定される変形パラメータに基づいて、プローブにより撮像された元の超音波断層画像を変形したものである。よって、プローブの向きによっては、投影用超音波断層画像がスキャン方向で圧縮されてしまい、画像として意味をなさないものとなってしまう。

本発明の幾つかの態様は、被検体、プローブ、スキャン輪郭画像及び超音波断層画像を一画面にて認識できるようにした画像形成装置及び超音波診断装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様は、被検体及び超音波プローブの実像に虚像を重ねて表示する表示部を含み、操作者に前記実像及び前記虚像を視認させる、前記操作者の頭部に装着される頭部装着型表示装置と、前記超音波プローブの位置及び姿勢を検出する検出手段と、前記超音波プローブにて受信されたスキャン領域内の反射エコーに基づいて、超音波断層画像を生成する第１虚像形成部と、前記超音波プローブの姿勢に基づいて、前記スキャン領域の輪郭を示すスキャン輪郭画像を形成する第２虚像形成部と、を有し、前記頭部装着型表示装置の前記表示部は、前記超音波プローブの位置に基づいて前記スキャン輪郭画像を前記超音波プローブの実像位置に合わせて表示し、かつ、前記超音波断層画像を、前記超音波プローブの実像及び前記スキャン輪郭画像に重ならない位置に表示する画像形成装置に関する。

本発明の一態様によれば、頭部装着型表示装置の視野に、被検体及び超音波プローブの実像に重ねて、スキャン輪郭画像及び超音波断層画像の虚像を表示することができる。それにより、操作者は被検体に対する超音波プローブの位置、スキャン範囲及び超音波断層画像を一視野内で認識できる。その結果、検査部位に対する超音波断層画像の解剖学的な位置関係を把握しながら、適切な超音波断層画像を取得できる。

（２）本発明の一態様では、前記第２虚像形成部は、予め記憶されたスキャン輪郭基本画像を、前記超音波プローブの姿勢に基づいて変形して、前記スキャン輪郭画像を形成することができる。

このように、スキャン輪郭基本画像を超音波プローブの姿勢に基づいて変形することで、スキャン輪郭画像の生成が容易となる。

（３）本発明の一態様では、前記検出手段は、前記超音波プローブに設けられた３点を検出し、前記第２虚像形成部は、検出された３点の位置関係に基づいて、前記スキャン輪郭基本画像を変形して前記スキャン輪郭画像を形成することができる。

超音波プローブに設けられた３点を検出することにより、超音波プローブの姿勢を検出できる。それにより、超音波プローブの姿勢を反映する超音波プローブ上の３点の位置関係に基づいて、スキャン輪郭基本画像を変形して、スキャン輪郭画像を容易に生成することができる。

（４）本発明の一態様では、前記第２虚像形成部は、前記超音波プローブ上の３点を結ぶ三角形と、前記３点のうちの一つの頂点と前記スキャン輪郭画像中の２点とを結ぶ三角形とが相似形であることを利用して、前記スキャン輪郭画像中の２点を特定することができる。

相似する２つの三角形の対応する各二辺間の長さの比率αは一定である。つまり、△ａｂｃと△ａｄｅとが相似の関係にあると、ｌａｂ／Ｌａｄ＝ｌａｃ／Ｌａｅ＝ｌｂｃ／Ｌｄｅ＝αが成立する。このことから、超音波プローブ上の３点（ａ，ｂ，ｃ）を結ぶ三角形△ａｂｃの各辺の長さと、一定比率αとを用いて、スキャン輪郭画像中の２点（ｄ，ｅ）を特定することができる。このように、２つの三角形の相似関係を利用すると、スキャン輪郭画像を容易に生成することができる。

（５）本発明の他の態様は、（１）〜（４）のいずれかに記載の画像形成装置と、超音波プローブと、を有する超音波診断装置を定義している。この超音波診断装置によれば、検査部位に対する超音波断層画像の解剖学的な位置関係を把握しながら、適切な超音波断層画像を取得できる。

（６）本発明の他の態様では、前記超音波プローブは、把持部を除く領域の３か所にマーカーを形成することができる。それにより、超音波プローブの姿勢を反映する超音波プローブ上の３つのマーカーの位置関係に基づいて、スキャン輪郭画像を容易に生成することができる。

本発明の実施形態に係る超音波診断装置のブロック図である。 図１に示す頭部装着型表示装置の一例を示す図である。 図１に示す超音波プローブの一例を示す図である。 頭部装着型表示装置にて視認される実像と虚像の一例を示す図である。 頭部装着型表示装置にて視認される実像と虚像の他の一例を示す図である。 超音波の送受信動作と超音波断層画像（第１虚像）の生成動作を示すフローチャートである。 超音波プローブの実像とスキャン輪郭基本画像（第２虚像）とを示す図である。 図７の姿勢から縦軸廻りに変位した超音波プローブの実像とスキャン輪郭画像（第２虚像）との関係を示す図である。 図７の姿勢から横軸周りに変位した超音波プローブの実像とスキャン輪郭画像（第２虚像）との関係を示す図である。 図７の姿勢から任意軸周りに変位した超音波プローブの実像とスキャン輪郭画像（第２虚像）との関係を示す図である。 超音波プローブ上の３点のマーカーのうちの頂点を除く２点を仮想点とした時の超音波プローブの実像とスキャン輪郭画像（第２虚像）との関係を示す図である。 動作フローチャートである。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（１）超音波診断装置の全体概要
図１は超音波診断装置のブロック図である。図１において、超音波診断装置１は大別して、医師や看護師などの操作者２の頭部に装着される頭部装着型表示装置（ＨＭＤ：ヘッドマウントディスプレー）１０と、被検体３に当接される超音波プローブ５０と、ＨＭＤ１０及び超音波プローブ５０に接続される診断装置本体１００とを有する。なお、本明細書では、ＨＭＤ１０と診断装置本体１００とを総称して画像形成装置と称する。本実施形態の超音波診断装置１では、フラットパネルに代えてＨＭＤ１０が用いられる。ＨＭＤ１０装着した操作者２は、被検体３及び超音波プローブ５０を含む実像に、超音波プローブ５０のスキャン領域及び超音波断層画像の虚像を重ねて視認できるようになっている。

診断装置本体１００は、制御を司るシステム制御部１０１を有する。システム制御部１０１には、ＨＭＤ１０を制御するＨＭＤ制御部１０２と、超音波プローブ５０を制御するプローブ制御部１０３と、ＨＭＤ１０及び超音波プローブ５０から入力されるアナログ情報をデジタル情報に変換するＡＤ変換器１０４と、が接続されている。システム制御部１０１に接続されたその余の構成については後述する。

（２）頭部装着型表示装置（ＨＭＤ）
ＨＭＤ１０は、図２に示すように、操作者２の頭部に装着される眼鏡本体１１を有する。眼鏡本体１１には、表示部２０及び撮像素子３０が設けられている。表示部２０は、眼鏡本体１１にて透視できる被検体３及び超音波プローブ５０（共に実像）に重畳させて、超音波プローブ５０のスキャン領域及び超音波断層画像（共に虚像）を表示するものである。

表示部２０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレー）等の映像表示部２１、第１ビームスプリッター２２、第２ビームスプリッター２３、第１凹状反射ミラー２４、第２凹状反射ミラー２５、シャッター２６及び凸状レンズ２７等を含むことができる。第１ビームスプリッター２２は、操作者の左眼の正面に配置され、映像表示部２１からの光を部分透過及び部分反射させる。第２ビームスプリッター２３は、操作者の右眼の正面に配置され、第１ビームスプリッター２２からの部分透過光を部分透過及び部分反射させる。第１凹状反射ミラー２４は第１ビームスプリッター２２の正面に配置され、第１ビームスプリッター２２の部分反射光を部分反射させて、第１ビームスプリッター２２を透過させて操作者の左眼に導く。第２凹状反射ミラー２５は第２ビームスプリッター２３の正面に配置され、第２ビームスプリッター２３の部分反射光を部分反射させて、第２ビームスプリッター２３を透過させて操作者の右眼に導く。凸状レンズ２７は、シャッター２６が開放された時に第２ビームスプリッター２３の部分透過光をＨＭＤ１０の外部に導くものである。

ＨＭＤ１０に設けられた撮像素子３０は、例えばＣＣＤカメラ等で形成される。撮像素子３０は、操作者２の視線方向から前方画像を撮像する。本実施形態では、撮像素子３０は、被検体３に当てられている超音波プローブ５０を撮像して、超音波プローブ５０の位置及び姿勢を認識するために用いられる。

（３）超音波プローブ
超音波プローブ５０は、被検体３の腹部等に当接され、診断装置本体１００のプローブ制御部１０３に制御されて、被検体３に超音波を照射し、被検体３内からの反射エコーを受信するものである。図３に示すように、超音波プローブ５０の表面の少なくとも３か所には、マーカー５１，５２，５３が設けられている。マーカー５１，５２，５３は、操作者２の手によって超音波プローブ５０が把持される把持部５４以外の領域に配置される。それにより、ＨＭＤ１０に設けられた撮像素子３０は、操作者２の手によって把持されている超音波プローブ５０の３つのマーカー５１〜５３を撮像することができる。マーカー５１〜５３は、線対称位置に配置することが好ましい。なお、マーカー５１〜５３は超音波プローブ５０の裏面にも設けることができる。

（４）診断装置本体
診断装置本体１００は、図１に示すように、ＨＭＤ１０に表示される画像を形成するための各部１２０，１３０，１３１，１４０，１５０，１６０，１７０が接続されている。この各部について、図４及び図５に示す実像及び虚像の画像例を参照して説明する。図４及び図５は、ＨＭＤ１０を頭部に装着した操作者により視認される画像例を示している。

ＨＭＤ１０は眼鏡機能を有するため、外部光が両目に入力されて実像が結像される。図４及び図５に示すように、被検体３と、超音波プローブ５０と、超音波プローブ５０を把持する操作者２の手２Ａは、それぞれ実像である。

ＨＭＤ１０の表示部２０は、これら実像２Ａ，３，５０に重ねて、虚像としてのスキャン領域の輪郭画像（表示範囲とも称する）２００Ａ（２００Ｂ）と超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）とを、操作者２が視認できるように表示している。特に、スキャン領域の輪郭画像２００Ａ（２００Ｂ）が表示される位置は、実像である超音波プローブ５０の超音波送受波面に続く位置である。また、図５の超音波プローブ５０の姿勢は、図４の超音波プローブ５０を図５に示す縦軸廻りに回転されている。そのため、操作者の視線方向から見て、図４のスキャン領域の輪郭画像２００Ａと、図５のスキャン領域の輪郭画像２００Ｂとは、異なるように表示される。このように、スキャン領域の輪郭画像は、超音波プローブ５０の姿勢により表示が異なり、図４の超音波プローブ５０を縦軸廻りに９０°回転させると、スキャン領域の輪郭画像は１本の線となる。以上のことから、スキャン領域の輪郭画像２００Ａ（２００Ｂ）を表示するには、超音波プローブ５０の位置と姿勢を検出する必要があることが分かる。撮像素子３０は、超音波プローブ５０の位置と姿勢を検出するために設けられている。

超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）は、関心部位である超音波プローブ５０の実像とスキャン領域の輪郭画像２００Ａ（２００Ｂ）とに重ならない位置に表示される。関心部位は、ＨＭＤ１０の視野１２の中心領域となることから、超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）は視野１２の四隅のいずれかに表示されることが好ましい。

（４−１）第１虚像生成部の動作
第１虚像生成部として、図１に示すようにシステム制御部１０１には超音波断層画像生成部１１０が接続されている。超音波断層画像生成部１１０は、超音波プローブ５０からＡＤ変換器１０４を介して入力される情報に基づいて、超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）を生成する。

超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）の生成手順を図６に示す。先ず、プローブ制御部１０３により制御される超音波プローブ５０から超音波を送信する（ＳＴ１）。次に、送信された超音波が被検体３の内部にて反射した反射波を、超音波プローブ５０にて受信する（ＳＴ２）。超音波断層画像生成部１１０は、受信された反射波の情報とともに、超音波送信からの経過時間を、ＡＤ変換器１０４及びシステム制御部１０１を介して取得する。超音波断層画像生成部１１０は、受信された反射波の強さは「輝度」に変換し（ＳＴ３）、超音波伝搬速度（体内:約１５４０ｍ／ｓ)から、経過時間は「距離」に変換する（ＳＴ４）。以上の動作は、超音波送受信を一方向にスキャンしながら繰り返す必要がある。そこで、超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）を生成するための規定送信回数に達したか否かを判断し（ＳＴ５）、ＳＴ５での判断がＹＥＳとなるまでＳＴ１〜ＳＴ４が繰り返し実行される。

（４−２）プローブ位置・姿勢の検出と第２虚像生成部の動作
上述した通り、ＨＭＤ１０に設けられた撮像素子３０は、超音波プローブ５０を撮像する。この撮像情報は、ＡＤ変換器１０４及びシステム制御部１０１を介して、ブローブ位置・姿勢情報算出処理部１２０に入力される。ブローブ位置・姿勢情報算出処理部１２０では、超音波プローブ５０の撮像情報から、例えば、超音波プローブ５０に設けられた３つのマーカー５１〜５３の位置と、２つのマーカーを結ぶ線分と平行な超音波送受波面の位置（図４及び図５に示す超音波プローブ５０の下辺の輪郭線５５）が取得される。

スキャン輪郭画像２００Ａ（２００Ｂ）の基準データは、記憶装置１６０に予め格納されている。本実施形態の基準データは、例えばセクタスキャンの輪郭線であるが、リニアスキャン等、他のスキャン方式の輪郭画像を基準データとして保有していても良い。

スキャン輪郭画像表示位置算出処理部１３０は、ブローブ位置・姿勢情報算出処理部１２０からの超音波プローブ５０の位置情報から、図４及び図５に示す視野１２内での超音波プローブ５０の下辺の輪郭線５５の位置を算出する。ＨＭＤ１０の視野１２と、そのＨＭＤ１０に搭載された撮像素子３０の撮像領域とは相関がある。このことから、撮像素子３０の画像中の位置から、ＨＭＤ１０の視野１２中の位置を指定することができる。これにより、スキャン輪郭画像２００Ａ（２００Ｂ）の上辺の表示位置が特定される。

第２虚像生成部であるスキャン輪郭画像表示範囲算出処理部１３１は、撮像された３つのマーカー５１〜５３より把握される超音波プローブ５０の姿勢から、記憶装置１６０に格納されているスキャン輪郭画像の基本データを変形して表示範囲を設定し、スキャン輪郭画像２００Ａ（２００Ｂ）を生成する。

ここで、３つのマーカー５１〜５３に基づいて、スキャン輪郭画像の基本データを変形する具体的手法の一例を、図７〜図１２を参照して説明する。図７は、操作者２と正対する超音波プローブ５０と、スキャン輪郭画像の基本画像（スキャン輪郭基本画像）２００Ａを示している。超音波プローブ５０上の３つのマーカー５１〜５３を結ぶ三角形を△ａｂｃと定義する。超音波プローブ５０の頂点a（マーカー５１）と、スキャン輪郭基本画像２００Ａの下辺の２点ｄ，ｅとを結ぶ三角形を△ａｄｅと定義する。説明の便宜上、△ａｂｃと△ａｄｅとが相似の関係にあるものとする。

△ａｂｃと△ａｄｅとが相似の関係にあると、
α＝ｌａｂ／Ｌａｄ＝ｌａｃ／Ｌａｅ＝ｌｂｃ／Ｌｄｅ…（１）
が成立する。ただし、ｌａｂは点ａｂを結ぶ線分の長さであり、Ｌａｄは点ａｄを結ぶ線分の長さである。また、係数αは、実際の超音波プローブ５０の大きさとスキャン領域の輪郭画像（表示範囲）の大きさから、求まる値である。

図８は、図７に示す超音波プローブ５０の姿勢から、図８中の縦軸Ｌの廻りに回転させた時の超音波プローブ５０と、その回転角に従いスキャン輪郭基本画像２００Ａを変形させたスキャン輪郭画像２００Ｂとを示している。この場合も、△ａｂ’ｃ’と△ａｄ’ｅ’とが相似の関係にあることから、
α＝ｌａｂ’／Ｌａｄ’＝ｌａｃ’／Ｌａｅ’＝ｌｂ’ｃ’／Ｌｄ’ｅ’…（２）
が成立する。

図９は、図７に示す超音波プローブ５０の姿勢から、図９中の超音波プローブ５０の下辺５５の廻りに回転させた時の超音波プローブ５０と、その回転角に従いスキャン輪郭基本画像２００Ａを変形させたスキャン輪郭画像２００Ｃとを示している。この場合も、△ａ’ｂｃと△ａ’ｄ’ｅ’とが相似の関係にあることから、
α＝ｌａｂ’／Ｌａｄ’＝ｌａ’ｃ／Ｌａ’ｅ’＝ｌｂｃ／Ｌｄ’ｅ’…（３）
が成立する。

図１０は、図７に示す超音波プローブ５０の姿勢から、任意の軸廻りに回転させた時の超音波プローブ５０と、その回転角に従いスキャン輪郭基本画像２００Ａを変形させたスキャン輪郭画像２００Ｄとを示している。この場合も、△ａ’ｂ’ｃ’と△ａ’ｄ’ｅ’とが相似の関係にあることから、
α＝ｌａ’ｂ’／Ｌａ’ｄ’＝ｌａ’ｃ’／Ｌａ’ｅ’＝ｌｂ’ｃ’／Ｌｄ’ｅ’
…（４）
が成立する。

従って、超音波プローブ５０の３点（マーカー５１〜５３）間の距離が解れば、図１０に示すように任意軸廻りに回転された姿勢の超音波プローブ５０の頂点a'を含む三角形△ａ’ｄ’ｅ’の３点間の距離は、
Ｌａ’ｄ’＝（ｌａ’ｂ’／ｌａｂ）×Ｌａｄ＝ｌａ’ｂ’／α
Ｌａ’ｅ’＝（ｌａ’ｃ’／ｌａｃ）×Ｌａｅ＝ｌａ’ｃ’／α
Ｌｄ’ｅ’＝（ｌｂ’ｃ’／ｌｂｃ）×Ｌｄｅ＝ｌｂ’ｃ’／α
…（５）
で求めることができる。
それにより、スキャン輪郭基本画像２００Ａから変形されたスキャン輪郭画像２００Ｂ〜２００Ｄを特定することができる。

なお、図１１に示すように３点マーカーにより形成される△ａｂｃと△ａｄｅとが相似形とならない場合がある。この場合であっても、図１１に示すようにマーカーの２点ｂ，ｃを結ぶ延長線上に仮想点ｂ，ｃを算出することで、スキャン輪郭画像２００Ｅを上記の算出方法を利用して算出することができる。

以上のアルゴリズムを用いると、スキャン輪郭画像表示位置算出処理部１３０は図１２に示す操作手順によりスキャン輪郭基本画像２００Ａからスキャン輪郭画像２００Ｂ〜２００Ｅを生成することができる。先ず、超音波プローブ５０上の３点（ａ，ｂ，ｃ）間の距離lと、プローブ頂点ａから表示範囲２００Ａを含む３点（ａ，ｄ，ｅ）間の距離Ｌの比率α（＝ｌ／Ｌ：式（１）参照）を算出する（ＳＴ１１）。次に、プローブ撮影画像から、例えば図１０に示す超音波プローブ５０上の３点(ａ’，ｂ’，ｃ’)間の距離ｌ’を算出する（ＳＴ１２）。さらに、プローブ頂点ａ’から表示範囲２００Ｅを含む３点(ａ’，ｄ’，ｅ’)間の距離Ｌ’を、Ｌ’＝ｌ’×（Ｌ／ｌ）＝ｌ’／αの式（５）により算出する（ＳＴ１３）。次に、プローブ頂点ａ’からプローブ上の他の２(ｂ’，ｃ’)の延長線上に、上記で算出た距離に応じ、表示範囲２００Ｅの点(ｄ’，ｅ’)の位置を算出する（ＳＴ１４）。最後に、プローブ撮影画像からの２点（ｂ’，ｃ’）と、上記で算出した表示範囲２００Ｅの２点（ｄ’，ｅ’）を用い、表示範囲２００Ｅの画像情報を生成する（ＳＴ１５）。

図１に示す合成画像生成処理部１４０は、図４及び図５に示す虚像であるスキャン輪郭画像２００Ａ（２００Ｂ〜２００Ｅ）と超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）とを、上述した表示位置に設定した合成画像を生成する。ＨＭＤ制御部１０２は、合成画像生成処理部１４０からの合成画像をＨＭＤ１０の表示部２０にて表示制御することで、図４及び図５に示すように操作者２は実像に虚像を重ねて視認することができる。

なお、図１に示す操作用Ｉ／Ｆ制御部１５０は、図示しない操作用Ｉ／Ｆを制御して、操作入力情報を取り込み制御する。また、機器表示用情報変換処理部１７０は、ＨＭＤ１０の表示部２０に表示される機器表示用情報を変換処理する。

以上の通り、本実施形態によれば被検体３の部位と接触している超音波プローブ５０の位置関係を、超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）を見ながら把握できる。そのため、解剖学の知識による被検体３の部位/断面と超音波断層画像の把握が行い易くなる。また、操作者２の視線に対する超音波プローブ５０の位置や姿勢を考慮してスキャン輪郭画像２００Ａ〜２００Ｅの画像表示を行なうことにより、超音波プローブ５０と超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）との位置関係を容易に把握することが可能となる。また、被検体３の体表面の状況などを観察しつつ、超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）を見ることができる。

本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、ＨＭＤ１０、超音波プローブ５０、診断装置本体１００の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、使用される超音波プローブは、二次元超音波断層画像を表示ためのものではなく、三次元超音波断層画像を表示するものを使用しても良い。この場合、表示している二次元断層の表示範囲を複数表示することで、三次元超音波断層画像の断面を把握することができる。

また、超音波プローブ５０に超音波画質調整などを行なう操作機能を付加しても良い。この場合、操作者２の視線上に、画像品質の調整を行う操作機能があることから、操作性の向上につながるものと考える。視界上の超音波断層画像を表示していない領域に、画像品質の設定値やその他の情報(距離のメモリなど)を表示しても良い。視野１２の領域と比較して、超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）の表示範囲は小さい場合がある。超音波断層画像の表示範囲以外に、さまざまな情報を表示しても、診断作業には、大きな影響を及ぼさないものと考えられる。

視野１２の領域と比較して、超音波断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）の表示範囲が非常に大きい場合であっても、着目している中央付近の領域(関心領域)以外であれば、さまざまな情報を表示しても影響は少ない。

操作者２以外が断層画像２１０Ａ（２１０Ｂ）を見ることができるように、ＨＭＤ１０のみではなく、通常のディスプレイなどの表示装置を同時に使用しても良い。ＨＭＤ１０のみの表示であれば、他の医師と共有することができず、また診断を行っている超音波断層画像を基に被検査者（被検体）３への状況を説明することが困難となるからである。

また、超音波プローブ５０上の３点（５１〜５３）の検出手段として、撮像素子３０以外に、例えば超音波や赤外線等を用いても良い。

１ 超音波診断装置、２ 操作者、３ 被検体、１０ 頭部装着型表示装置（ＨＭＤ）、１１ 眼鏡本体、１２ 視野、２０ 表示部、２１ 映像表示部、２２ 第１ビームスプリッター、２３ 第２ビームスプリッター、２４ 第１凹状反射ミラー、２５ 第２凹状反射ミラー、２６ シャッター、２７ 凸状レンズ、３０ 撮像素子、５０ 超音波プローブ、５１ 第１マーカー、５２ 第２マーカー、５３ 第３マーカー、５４ 把持部、５５ プローブ下面（超音波送受波面）、１００ 診断装置本体、１０１ システム制御部、１０２ ＨＭＤ制御部、１０３ プローブ制御部、１０４ Ａ／Ｄ変換部、１１０ 超音波断層画像誠生成処理部（第２虚像生成部）、１２０ プローブ位置・姿勢情報算出処理部、１３０ スキャン輪郭画像表示位置算出処理部、１３１ スキャン輪郭画像表示範囲算出処理部（第１虚像生成部）、１４０ 合成画像生成処理部、１５０ 操作用Ｉ／Ｆ制御部、１６０ 記憶装置、１７０ 機器表示用情報変換処理部

Claims (6)

1. 被検体及び超音波プローブの実像に虚像を重ねて表示する表示部を含み、操作者に前記実像及び前記虚像を視認させる、前記操作者の頭部に装着される頭部装着型表示装置と、
   前記超音波プローブの位置及び姿勢を検出する検出手段と、
   前記超音波プローブにて受信されたスキャン領域内の反射エコーに基づいて、超音波断層画像を生成する第１虚像形成部と、
   前記超音波プローブの姿勢に基づいて、前記スキャン領域の輪郭を示すスキャン輪郭画像を形成する第２虚像形成部と、
   を有し、
   前記頭部装着型表示装置の前記表示部は、前記超音波プローブの位置に基づいて前記スキャン輪郭画像を前記超音波プローブの実像位置に合わせて表示し、かつ、前記超音波断層画像を、前記超音波プローブの実像及び前記スキャン輪郭画像に重ならない位置に表示することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記第２虚像形成部は、予め記憶されたスキャン輪郭基本画像を、前記超音波プローブの姿勢に基づいて変形して、前記スキャン輪郭画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記検出手段は、前記超音波プローブに設けられた３点を検出し、
   前記第２虚像形成部は、検出された３点の位置関係に基づいて、前記スキャン輪郭基本画像を変形して前記スキャン輪郭画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記第２虚像形成部は、前記超音波プローブ上の３点を結ぶ三角形と、前記３点のうちの一つの頂点と前記スキャン輪郭画像中の２点とを結ぶ三角形とが相似形であることを利用して、前記スキャン輪郭画像中の２点を特定することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置と、
   超音波プローブと、
   を有することを特徴とする超音波診断装置。
6. 請求項５に記載の超音波診断装置において、
   前記超音波プローブは、把持部を除く領域の３か所にマーカーが形成されていることを特徴とする超音波診断装置。

Images