JP7333338B2 - 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドマウントディスプレイを備えた超音波診断装置およびその超音波診断装置の制御方法に関する。

従来から、被検体の内部の画像を得るものとして、超音波診断装置が知られている。超音波診断装置は、一般的に、複数の素子が配列された振動子アレイが備えられた超音波プローブを備えている。この超音波プローブを被検体の体表に接触させた状態において、振動子アレイから被検体内に向けて超音波ビームが送信され、被検体からの超音波エコーを振動子アレイにおいて受信して素子データが取得される。さらに、超音波診断装置は、得られた素子データを電気的に処理して、被検体の当該部位に対する超音波画像を生成する。

このような超音波診断装置は、被検体に穿刺針が挿入される際に、被検体内に挿入された穿刺針を観察するために用いられることがある。この際に、ユーザは、被検体に超音波プローブを接触させながら被検体内に穿刺針を挿入した状態で、モニタ上に表示された超音波画像を確認することにより、超音波画像内に描出された穿刺針を観察しながら被検体内に穿刺針を挿入する。
ここで、通常、超音波画像が表示されるモニタは、ベッドサイド等、超音波プローブから離れた位置に配置されることが多いため、ユーザが手元の穿刺針および超音波プローブとモニタとの間で交互に視線を移動する必要がある。このようなユーザの視線の移動を軽減させるために、例えば、特許文献１に開示されているような、いわゆるヘッドマウントディスプレイを備えた超音波診断装置が開発されている。この超音波診断装置では、穿刺針が描出された超音波画像がヘッドマウントディスプレイの表示部に表示される。

特開２０１１－２００５３３号公報

ところで、ユーザは、穿刺針を被検体内に挿入している際に、安全上の観点から、穿刺針の被検体内に挿入されている部分の長さを把握することが好ましい。特許文献１の超音波診断装置では、ユーザが、ヘッドマウントディスプレイの表示部を視認することにより、視線の移動を軽減しながら、超音波画像上の穿刺針を確認することができるが、超音波画像上の穿刺針を確認するだけでは、穿刺針の被検体内に挿入されている部分の長さを精確に把握することは困難であった。また、穿刺針の被検体内に挿入されている部分の長さを精確に把握するために、例えば、超音波画像上の穿刺針の長さを計測することが挙げられるが、超音波画像上の長さの計測は、通常、ユーザが手動で行うことが多く、実際、ユーザが被検体内に穿刺針を挿入している途中で超音波画像上の穿刺針の長さを計測することは困難であり、精確な長さを計測することも困難であった。

本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたものであり、ユーザが穿刺針の被検体内に挿入している部分の長さを精確に且つ簡便に把握することができる超音波診断装置およびその超音波診断装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る超音波診断装置は、被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置であって、ユーザの頭部に装着され、ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得するカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、カメラ部により穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、視野画像を画像解析することにより穿刺針を認識して、視野画像における穿刺針の長さを算出する穿刺針長さ算出部とを備えることを特徴とする。

超音波診断装置は、被検体内に挿入されていない穿刺針の実際の全長を取得する全長取得部と、被検体内に挿入されていない穿刺針の全体が撮影された視野画像から穿刺針長さ算出部により算出された穿刺針の視野画像における長さと、全長取得部により取得された穿刺針の実際の全長との対応関係を取得し、取得された対応関係に基づいて、穿刺針長さ算出部により算出される穿刺針の視野画像における長さから、視野画像に撮影されている穿刺針の実際の長さを推定する実長さ推定部とをさらに備えることが好ましい。

この際に、全長取得部は、カメラ部により、定められた間隔を隔てて配置された複数の溝が形成され且つ被検体内に挿入されていない穿刺針の全体が撮影された場合に、複数の溝を用いて穿刺針の実際の全長を取得することができる。
あるいは、全長取得部は、カメラ部により、穿刺針の実際の全長を表す長さ情報が記録された長さ情報記録部材が撮影された場合に、長さ情報記録部材に記録された長さ情報を読み取ることにより穿刺針の実際の全長を取得することもできる。
あるいは、全長取得部は、カメラ部により、被検体内に挿入されていない穿刺針の全体と、長さを計測するためのスケールとが互いに並列して撮影された場合に、スケールを用いて穿刺針の実際の全長を取得することもできる。

また、実長さ推定部は、推定された穿刺針の実際の長さを超音波画像上に重畳して表示させることができる。
また、超音波診断装置は、カメラ部により、被検体内に一部が挿入されている穿刺針が撮影された場合に、全長取得部により取得された穿刺針の実際の全長と、実長さ推定部により推定された穿刺針の視野画像に写る未挿入部分の実際の長さとに基づいて、穿刺針の被検体内に挿入されている部分の実際の長さを推定する挿入長さ推定部をさらに備えることが好ましい。
この際に、挿入長さ推定部は、推定された穿刺針の被検体内に挿入されている部分の実際の長さを超音波画像上に重畳して表示させることができる。

また、超音波診断装置は、超音波画像に穿刺の目的部位と穿刺針が描出された場合に、超音波画像を画像解析することにより目的部位と穿刺針とを認識し、目的部位と挿入長さ推定部により推定された穿刺針の被検体内に挿入されている部分の実際の長さとに基づいて、目的部位と穿刺針の先端部との間の距離を算出する距離算出部をさらに備えることが好ましい。
この際に、距離算出部は、算出された目的部位と穿刺針の先端部との間の距離の値を超音波画像に重畳して表示させることができる。

超音波診断装置は、距離算出部により算出された距離が定められた値以下となった場合に、ユーザに報知する報知部をさらに備えることができる。
また、ヘッドマウントディスプレイは、超音波画像を表示する表示部を有することができる。
あるいは、超音波診断装置は、音波画像を表示する表示モニタをさらに備えることもできる。

本発明に係る超音波診断装置の制御方法は、被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置の制御方法であって、ユーザの頭部に装着され、カメラ部を有するヘッドマウントディスプレイにより、ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得し、カメラ部により穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、視野画像を画像解析することにより穿刺針を認識して、視野画像における穿刺針の長さを算出することを特徴とする。

本発明によれば、ユーザの頭部に装着され、ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得するカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、カメラ部により穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、視野画像を画像解析することにより穿刺針を認識して、視野画像における穿刺針の長さを算出する穿刺針長さ算出部とを備えるため、ユーザが穿刺針の被検体内に挿入している部分の長さを精確に且つ簡便に把握することができる。

本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における超音波プローブの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における受信部の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１におけるヘッドマウントディスプレイの例を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるヘッドマウントディスプレイの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１における診断装置本体の構成を示すブロック図である。 穿刺針の例を示す図である。 被検体内に挿入された穿刺針を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。 取得された穿刺針の実際の全長が表示された超音波画像を模式的に示す図である。 取得された穿刺針の実際の全長と推定された穿刺針の長さが表示された超音波画像を模式的に示す図である。 バーコードを有する穿刺針の包装袋を模式的に示す図である。 スケールと穿刺針とが並列して配置されている様子を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態２における装置本体の構成を示すブロック図である。 被検体内に挿入された穿刺針を模式的に示す図である。 取得された穿刺針の実際の全長と穿刺針の被検体内に挿入された部分の長さが表示された超音波画像を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態３における診断装置本体の構成を示すブロック図である。 取得された穿刺針の実際の全長、推定された穿刺針の長さ、目的部位と穿刺針の先端部との距離が表示された超音波画像を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態４における診断装置本体の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態５に係る超音波診断装置の構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「垂直」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「垂直」および「平行」とは、厳密な垂直あるいは平行に対して±１０°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な垂直あるいは平行に対しての誤差は、５°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、１００％である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば９９％以上、９５％以上、または９０％以上である場合を含むものとする。

実施の形態１
図１に、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１の構成を示す。超音波診断装置１は、超音波プローブ２、ヘッドマウントディスプレイ３、診断装置本体４を備えており、超音波プローブ２およびヘッドマウントディスプレイ３は、それぞれ、診断装置本体４と無線状態で接続されている。なお、ヘッドマウントディスプレイ３は、ユーザの頭部に装着され、装着されたユーザに視認される表示装置であり、診断装置本体４からヘッドマウントディスプレイ３に超音波画像等が無線送信され、送信された超音波画像等がヘッドマウントディスプレイ３に表示される。

図２に示すように、超音波プローブ２は、振動子アレイ１１を備えており、振動子アレイ１１に送信部１２および受信部１３がそれぞれ接続されている。受信部１３には、信号処理部１４およびプローブ側無線通信部１５が順次接続されている。また、プローブ側無線通信部１５に、通信制御部１６が接続されている。また、送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、プローブ側無線通信部１５、通信制御部１６に、プローブ制御部１７が接続されており、送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、通信制御部１６およびプローブ制御部１７により、プローブプロセッサ１８が構成されている。また、超音波プローブ２には、バッテリ１９が内蔵されている。

図２に示す超音波プローブ２の振動子アレイ１１は、１次元または２次元に配列された複数の振動子を有している。これらの振動子は、それぞれ送信部１２から供給される駆動信号に従って超音波を送信すると共に、被検体からの超音波エコーを受信して、超音波エコーに基づく信号を出力する。各振動子は、例えば、ＰＺＴ（Lead Zirconate Titanate：チタン酸ジルコン酸鉛）に代表される圧電セラミック、ＰＶＤＦ（Poly Vinylidene Di Fluoride：ポリフッ化ビニリデン）に代表される高分子圧電素子およびＰＭＮ－ＰＴ（Lead Magnesium Niobate-Lead Titanate：マグネシウムニオブ酸鉛－チタン酸鉛固溶体）に代表される圧電単結晶等からなる圧電体の両端に電極を形成することにより構成される。

プローブプロセッサ１８の送信部１２は、例えば、複数のパルス発生器を含んでおり、プローブ制御部１７からの制御信号に応じて選択された送信遅延パターンに基づいて、振動子アレイ１１の複数の振動子から送信される超音波が超音波ビームを形成するようにそれぞれの駆動信号を、遅延量を調節して複数の振動子に供給する。このように、振動子アレイ１１の振動子の電極にパルス状または連続波状の電圧が印加されると、圧電体が伸縮し、それぞれの振動子からパルス状または連続波状の超音波が発生して、それらの超音波の合成波から、超音波ビームが形成される。

送信された超音波ビームは、例えば、被検体の部位等の対象において反射され、超音波プローブ２の振動子アレイ１１に向かって伝搬する。このように振動子アレイ１１に向かって伝搬する超音波は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子により受信される。この際に、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子は、伝搬する超音波エコーを受信することにより伸縮して電気信号を発生させ、これらの電気信号を受信部１３に出力する。

プローブプロセッサ１８の受信部１３は、プローブ制御部１７からの制御信号に従って、振動子アレイ１１から出力される信号の処理を行う。図３に示すように、受信部１３は、増幅部２０、ＡＤ（Analog Digital：アナログデジタル）変換部２１およびビームフォーマ２２が直列接続された構成を有している。

増幅部２０は、振動子アレイ１１を構成するそれぞれの振動子から入力された信号を増幅し、増幅した信号をＡＤ変換部２１に送信する。ＡＤ変換部２１は、増幅部２０から送信された信号をデジタルデータに変換し、これらのデータをビームフォーマ２２に送信する。ビームフォーマ２２は、プローブ制御部１７からの制御信号に応じて選択された受信遅延パターンに基づいて設定される音速または音速の分布に従い、ＡＤ変換部２１により変換された各データに対してそれぞれの遅延を与えて加算することにより、いわゆる受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、ＡＤ変換部２１により変換された各データが整相加算され且つ超音波エコーの焦点が絞り込まれた受信信号が取得される。

プローブプロセッサ１８の信号処理部１４は、受信部１３で生成された受信データに対し、超音波の反射位置の深度に応じて距離による減衰の補正を施した後、包絡線検波処理を施すことにより、被検体内の組織に関する断層画像情報である超音波画像信号を生成する。

超音波プローブ２のプローブ側無線通信部１５は、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、信号処理部１４において生成された超音波画像信号に基づいてキャリアを変調して超音波画像信号を表す伝送信号を生成する。プローブ側無線通信部１５は、このようにして生成された超音波画像信号を表す伝送信号をアンテナに供給してアンテナから電波を送信することにより、超音波画像信号を診断装置本体４に順次無線送信する。キャリアの変調方式としては、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移変調）、ＰＳＫ（Phase Shift Keying：位相偏移変調）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：四位相偏移変調）、１６ＱＡＭ（16 Quadrature Amplitude Modulation：１６直角位相振幅変調）等が用いられる。また、プローブ側無線通信部１５は、超音波プローブ２の動作を指示するための指示情報等を診断装置本体４から受信し、受信した指示情報等をプローブ制御部１７に入力する。

プローブプロセッサ１８の通信制御部１６は、プローブ制御部１７により設定された送信電波強度で超音波画像信号の送信が行われるようにプローブ側無線通信部１５を制御する。
プローブプロセッサ１８のプローブ制御部１７は、予め記憶しているプログラムおよび診断装置本体４から無線送信された指示情報等に基づいて、超音波プローブ２の各部の制御を行う。
超音波プローブ２のバッテリ１９は、超音波プローブ２に内蔵されており、超音波プローブ２の各回路に電力を供給する。

なお、送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、通信制御部１６およびプローブ制御部１７を有するプローブプロセッサ１８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array：フィードプログラマブルゲートアレイ）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor：デジタルシグナルプロセッサ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：アプリケーションスペシフィックインテグレイテッドサーキット）、その他のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）を用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。また、送信部１２、受信部１３、信号処理部１４、通信制御部１６およびプローブ制御部１７は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成させることもできる。

ヘッドマウントディスプレイ３は、ユーザの頭部に装着され且つ装着されたユーザに視認される表示装置であり、図４に示すように、いわゆる眼鏡状の形状を有している。ヘッドマウントディスプレイ３は、２つの表示部３１Ａ、３１Ｂを備えており、２つの表示部３１Ａ、３１Ｂは、橋部Ｂにより互いに連結され、２つの表示部３１Ａ、３１Ｂの端部に、それぞれ蔓部Ａが連結されている。例えば、橋部Ｂがユーザの鼻に、２つの蔓部Ａがユーザの両耳に引っかかることにより、ヘッドマウントディスプレイ３が被検体の頭部に固定される。この際に、２つの表示部３１Ａ、３１Ｂは、それぞれ、ユーザの左右の眼と対面する。

また、左側の表示部３１Ｂと蔓部Ａとの連結部分には、撮影レンズＦが前面に配置されたカメラ部３２が取り付けられている。また、右側の表示部３１Ａに連結された蔓部Ａに、ヘッドマウントディスプレイ３の動作に必要な各種の回路、バッテリ等が収納された収納部Ｄが配置されている。

図５に、ヘッドマウントディスプレイ３の構成を示す。ヘッドマウントディスプレイ３は、ヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３を有しており、ヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３に、カメラ部３２、通信制御部３４および表示制御部３５が接続されている。また、表示制御部３５に、表示部３１が接続されている。また、カメラ部３２、ヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３、通信制御部３４、表示制御部３５に、ヘッドマウントディスプレイ制御部３６が接続されている。
なお、説明のため、図４における２つの表示部３１Ａ、３１Ｂを、まとめて表示部３１を呼んでいる。

また、通信制御部３４、表示制御部３５およびヘッドマウントディスプレイ制御部３６により、ヘッドマウントディスプレイプロセッサ３７が構成されている。また、ヘッドマウントディスプレイ３には、バッテリ３８が内蔵されている。また、ヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３、ヘッドマウントディスプレイプロセッサ３７およびバッテリ３８は、ヘッドマウントディスプレイ３の収納部Ｄに収納されている。

ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２は、撮影レンズＦを通してユーザの前方の視野を撮影した視野画像を生成する。図示しないが、カメラ部３２は、撮影レンズＦを通してユーザの前方の視野を撮影して、アナログ信号である視野画像信号を取得するイメージセンサと、イメージセンサにより取得された視野画像信号を増幅してデジタル信号に変換するアナログ信号処理回路と、変換されたデジタル信号に対してゲイン補正等の各種の補正を行って視野画像を生成するデジタル信号処理回路が内蔵されている。
なお、アナログ信号処理回路、デジタル信号処理回路は、ヘッドマウントディスプレイプロセッサ３７に内蔵されることもできる。

ヘッドマウントディスプレイ３のヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３は、超音波プローブ２のプローブ側無線通信部１５と同様に、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、カメラ部３２により生成された視野画像を診断装置本体４に伝送する。また、診断装置本体４から送信された超音波画像等を受信し、受信した超音波画像等を、表示制御部３５を介して表示部３１に送信する。また、ヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３は、ヘッドマウントディスプレイ３の動作を指示するための指示情報等を診断装置本体４から受信し、受信した指示情報等をヘッドマウントディスプレイ制御部３６に出力する。

ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１は、ユーザがヘッドマウントディスプレイ３を装着した状態においてユーザの視野を確保するために透光性を有している。また、表示部３１は、超音波画像等を表示する表示ディスプレイとなっている。表示部３１は、このような構成を有しているため、例えば、診断装置本体４から送信された超音波画像等を表示することができる。

ヘッドマウントディスプレイプロセッサ３７の表示制御部３５は、ヘッドマウントディスプレイ制御部３６の制御の下、診断装置本体４から送信された超音波画像等に所定の処理を施して、表示部３１に超音波画像等を表示させる。
ヘッドマウントディスプレイプロセッサ３７の通信制御部３４は、ヘッドマウントディスプレイ制御部３６により設定された送受信電波強度で視野画像の送信および超音波画像等の受信が行われるように、ヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３を制御する。

ヘッドマウントディスプレイプロセッサ３７のヘッドマウントディスプレイ制御部３６は、予め記憶しているプログラムおよび診断装置本体４から無線送信された指示情報等に基づいて、ヘッドマウントディスプレイ３の各部の制御を行う。
ヘッドマウントディスプレイ３のバッテリ３８は、ヘッドマウントディスプレイ３に内蔵されており、ヘッドマウントディスプレイ３の各回路に電力を供給する。

なお、通信制御部３４、表示制御部３５およびヘッドマウントディスプレイ制御部３６を有するヘッドマウントディスプレイプロセッサ３７は、ＣＰＵ、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit：グラフィックスプロセッシングユニット）、その他のＩＣを用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。また、通信制御部３４、表示制御部３５およびヘッドマウントディスプレイ制御部３６は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成させることもできる。

図６に示すように、診断装置本体４は、本体側無線通信部４１を有しており、本体側無線通信部４１に、通信制御部４２が接続されている。また、本体側無線通信部４１に、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、表示モニタ４５が順次接続されている。また、本体側無線通信部４１に、穿刺針長さ算出部４６と全長取得部４７が接続されている。穿刺針長さ算出部４６に、実長さ推定部４８が接続され、全長取得部４７に、表示制御部４４と実長さ推定部４８が接続されている。また、実長さ推定部４８に、表示制御部４４が接続されている。また、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７および実長さ推定部４８に、本体制御部４９が接続されており、本体制御部４９に、格納部５０と入力部５１が接続されている。本体制御部４９と格納部５０は、双方向に情報の受け渡しが可能に接続されている。

また、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７、実長さ推定部４８および本体制御部４９により、診断装置本体プロセッサ５２が構成されている。

診断装置本体４の本体側無線通信部４１は、超音波プローブ２のプローブ側無線通信部１５、ヘッドマウントディスプレイ３のヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３と同様に、電波の送信および受信を行うためのアンテナを含んでおり、無線通信によりプローブ側無線通信部１５およびヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３に対して、指示情報等の送信および超音波画像信号、視野画像等の受信を行う。

診断装置本体プロセッサ５２の超音波画像処理部４３は、超音波プローブ２から送信された超音波画像信号を本体側無線通信部４１を介して受け取り、受け取った超音波画像信号に基づいて超音波画像を生成する。この際に、超音波画像処理部４３は、まず、超音波画像信号を通常のテレビジョン信号の操作方式に従う画像信号に変換（ラスター変換）することにより、超音波画像を生成する。また、超音波画像処理部４３は、生成された超音波画像に階調処理等の各種の必要な画像処理を施した後、画像処理が施された超音波画像を本体側無線通信部４１および表示制御部４４に出力する。ここで、本体側無線通信部４１に出力された超音波画像は、無線通信により、ヘッドマウントディスプレイ３に送信される。

診断装置本体プロセッサ５２の穿刺針長さ算出部４６は、ヘッドマウントディスプレイ３から送信された視野画像を本体側無線通信部４１を介して受け取り、受け取った視野画像内に、被検体内に挿入される穿刺針の少なくとも一部が写っている場合に、その視野画像を画像解析することにより穿刺針を認識して、視野画像における穿刺針の長さを算出する。
ここで、穿刺針とは、例えば図７に示すようなものを指し、穿刺針Ｎの一端は被検体に穿刺するために鋭く尖っており、他端には、いわゆる注射器のシリンダー等に取り付けるための取付部Ｅが連結されている。このような穿刺針Ｎは、一般的に、被検体内からの検体の採取、被検体内への薬剤の注入等の目的で使用される。

また、穿刺針長さ算出部４６は、視野画像に写る穿刺針Ｎを認識する際に、例えば、穿刺針の典型的なパターンデータをテンプレートとして予め記憶しておき、視野画像内をテンプレートでサーチしながらパターンデータに対する類似度を算出し、類似度が閾値以上且つ最大となった場所に穿刺針Ｎが存在するとみなすことができる。
類似度の算出には、単純なテンプレートマッチングの他に、例えば、Csurka et al.: Visual Categorization with Bags of Keypoints, Proc. of ECCV Workshop on Statistical Learning in Computer Vision, pp.59-74 （2004）に記載されている機械学習手法、あるいは、Krizhevsk et al.: ImageNet Classification with Deep Convolutional Neural Networks, Advances in Neural Information Processing Systems 25, pp.1106-1114 （2012）に記載されているディープラーニングを用いた一般画像認識手法等を用いることができる。

診断装置本体プロセッサ５２の全長取得部４７は、ヘッドマウントディスプレイ３から送信された視野画像を本体側無線通信部４１を介して受け取り、受け取った視野画像に基づいて、穿刺針Ｎの実際の全長を取得する。例えば、図７に示すように、穿刺針Ｎに、定められた間隔ＬＧを隔てて配置された複数の溝Ｇが形成されており、視野画像内に穿刺針Ｎの全体が写っている場合に、全長取得部４７は、視野画像を画像解析することにより、複数の溝の間の間隔ＬＧを用いて穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを取得する。この際に、全長取得部４７は、例えば、複数の溝Ｇの間の間隔ＬＧの実際の長さを予め記憶し、記憶された間隔ＬＧの実際の長さを参照することにより、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを取得することができる。また、複数の溝Ｇの間の間隔ＬＧの値は、入力部５１を介してユーザにより予め入力されることもできる。

診断装置本体プロセッサ５２の実長さ推定部４８は、被検体内に挿入されていない穿刺針Ｎの全体が撮影された視野画像から穿刺針長さ算出部４６により算出された穿刺針Ｎの視野画像における長さと、全長取得部４７により取得された穿刺針Ｎの実際の全長との対応関係を取得し、取得された対応関係に基づいて、穿刺針長さ算出部４６により算出される穿刺針Ｎの長さから、視野画像に撮影されている穿刺針Ｎの実際の長さを推定する。例えば、図８に示すように、被検体Ｓ内に穿刺針Ｎが挿入され、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により穿刺針Ｎが撮影された場合に、視野画像には、被検体Ｓの外側に位置する穿刺針Ｎの未挿入部分が写る。この場合に、実長さ推定部４８は、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを基準として、穿刺針長さ算出部４６により算出された穿刺針Ｎの視野画像における長さから、穿刺針Ｎの未挿入部分の実際の長さＬＢを推定する。

また、実長さ推定部４８は、推定した穿刺針Ｎの実際の長さの値を、本体側無線通信部４１および表示制御部４４に送出する。本体側無線通信部４１に送出された穿刺針Ｎの実際の長さの値は、無線通信により、ヘッドマウントディスプレイ３に送信される。

診断装置本体プロセッサ５２の表示制御部４４は、本体制御部４９の制御の下、超音波画像処理部４３により生成された超音波画像および実長さ推定部４８により推定された穿刺針Ｎの実際の長さの値等に所定の処理を施して、表示モニタ４５に、超音波画像および推定された穿刺針Ｎの実際の長さを表示させる。
診断装置本体４の表示モニタ４５は、表示制御部４４の制御の下、画像を表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）、有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display）等のディスプレイ装置を含む。

診断装置本体プロセッサ５２の本体制御部４９は、格納部５０等に予め記憶されているプログラムおよび入力部５１を介したユーザの入力操作に基づいて診断装置本体４の各部の制御を行う。
診断装置本体プロセッサ５２の通信制御部４２は、本体制御部４９により設定された送受信電波強度でデータの送受信が行われるように、本体側無線通信部４１を制御する。
診断装置本体４の入力部５１は、ユーザが入力操作を行うためのものであり、キーボード、マウス、トラックボール、タッチパッドおよびタッチパネル等を備えて構成することができる。

なお、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７、実長さ推定部４８および本体制御部４９を有する診断装置本体プロセッサ５２は、ＣＰＵ、および、ＣＰＵに各種の処理を行わせるための制御プログラムから構成されるが、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ、ＧＰＵ、その他のＩＣを用いて構成されてもよく、もしくはそれらを組み合わせて構成されてもよい。また、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７、実長さ推定部４８および本体制御部４９は、部分的にあるいは全体的に１つのＣＰＵ等に統合させて構成させることもできる。

次に、図９のフローチャートを用いて本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１の動作を説明する。
まず、ステップＳ１において、ユーザの頭部に装着されたヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２は、ユーザの前方の視野を撮影することにより、視野画像を生成する。

続くステップＳ２において、ステップＳ１で穿刺針Ｎの全体が撮影されたか否か、すなわち、ステップＳ１で生成された視野画像に穿刺針Ｎの全体が写っているか否かが判定される。この際に、例えば、診断装置本体４の穿刺針長さ算出部４６によりステップＳ１で撮影された視野画像に対して穿刺針Ｎの認識処理が行われ、穿刺針Ｎの全体が認識された場合には、視野画像に穿刺針Ｎの全体が写っていると判定され、穿刺針Ｎの全体が認識されない場合には、視野画像に穿刺針Ｎの全体が写っていないと判定される。

ステップＳ１で穿刺針Ｎの全体が撮影されていないと判定された場合には、ステップＳ１に戻り、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により、新たに視野画像が撮影されて、ステップＳ２に進む。このように、ステップＳ１で穿刺針Ｎの全体が撮影されたとステップＳ２において判定されるまで、ステップＳ１、ステップＳ２の処理が繰り返される。
ステップＳ１で穿刺針Ｎの全体が撮影されたとステップＳ２において判定された場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、穿刺針長さ算出部４６により、ステップＳ１で取得された視野画像に基づいて、視野画像における穿刺針Ｎの全長が算出される。この際に、穿刺針長さ算出部４６は、ステップＳ１で取得された視野画像を画像解析することにより、視野画像に写っている穿刺針Ｎの全体を認識し、認識された穿刺針Ｎの視野画像上の全長を算出する。

続くステップＳ４において、診断装置本体４の全長取得部４７により、穿刺針Ｎの実際の全長が取得される。例えば、図７に示すように、穿刺針Ｎに、定められた間隔ＬＧを隔てて配置された複数の溝Ｇが形成されており、視野画像内に穿刺針Ｎの全体が写っている場合に、全長取得部４７は、視野画像を画像解析することにより、複数の溝の間の間隔ＬＧを用いて穿刺針の実際の全長ＬＡを取得する。この際に、全長取得部４７は、例えば、複数の溝Ｇの間の間隔ＬＧの実際の長さを予め記憶し、記憶された間隔ＬＧの実際の長さを参照することにより、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを取得する。

ステップＳ５において、ステップＳ４で取得された穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡが、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４の表示モニタ４５に表示される。ここで、ステップＳ４で取得された穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡは、以降においても、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４の表示モニタ４５に表示され続ける。これにより、ユーザは、使用している穿刺針Ｎの実際の全長を容易に把握することができる。

ステップＳ６において、診断装置本体４の実長さ推定部４８により、ステップＳ３で算出された視野画像における穿刺針Ｎの全長と、ステップＳ４で取得された穿刺針Ｎの実際の全長とを用いて、穿刺針長さ算出部４６により算出される穿刺針Ｎの視野画像上の長さと、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により撮影されている穿刺針Ｎの実際の長さとの対応関係が取得される。例えば、実長さ推定部４８は、この対応関係として、ステップＳ３で算出された視野画像における穿刺針Ｎの全長に対するステップＳ４で取得された穿刺針Ｎの実際の全長の比率を取得することができる。実長さ推定部４８は、取得された対応関係を用いることにより、穿刺針長さ算出部４６により算出された穿刺針Ｎの長さから、視野画像に撮影されている穿刺針Ｎの実際の長さを推定することができる。

ステップＳ７において、ユーザが超音波プローブ２を被検体Ｓに接触させた状態で振動子アレイ１１から被検体Ｓ内に向かって超音波ビームが送信され、被検体Ｓからの超音波エコーが振動子アレイ１１により受信されて受信信号が生成される。超音波プローブ２の信号処理部１４により受信信号の処理がなされ、超音波画像信号が生成されると、診断装置本体４の超音波画像処理部４３により超音波画像が生成される。このようにして生成された超音波画像は、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１および診断装置本体４の表示モニタ４５に表示される。
なお、ステップＳ８以降においても、超音波画像が順次生成され、生成された超音波画像がヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１および診断装置本体４の表示モニタ４５に表示されるものとする。ユーザは、超音波画像が順次生成されている状態において、被検体Ｓ内に穿刺針Ｎが挿入される箇所を超音波画像に描出させるように、被検体Ｓに超音波プローブ２を接触させながら、被検体Ｓ内に穿刺針Ｎを挿入する。

また、ステップＳ８で生成された超音波画像がヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４の表示モニタ４５に表示される際に、ステップＳ４で取得された穿刺針Ｎの実際の全長が、ステップＳ８で生成された超音波画像に重畳されて、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４の表示モニタ４５に表示される。例えば、穿刺針Ｎが被検体Ｓに挿入されていない状態において、ステップＳ４で取得された穿刺針Ｎの実際の全長は、図１０に示すように、穿刺針長さＶ１として、超音波画像Ｕに重畳される。図１０に例示される超音波画像Ｕには、穿刺針長さＶ１が７０ｍｍである旨が重畳されており、穿刺の目的となる目的部位Ｔが描出されている。

続くステップＳ８において、ステップＳ１と同様に、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により、視野画像が撮影される。
ステップＳ９において、ステップＳ８で穿刺針Ｎの少なくとも一部が撮影されたか否か、すなわち、ステップＳ８で撮影された視野画像に穿刺針Ｎの少なくとも一部が写っているか否かが判定される。ステップＳ８で穿刺針Ｎの少なくとも一部が撮影されていないとステップＳ９において判定された場合には、ステップＳ８に戻り、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により新たに視野画像が撮影され、ステップＳ９に進む。このように、ステップＳ８で穿刺針Ｎの少なくとも一部が撮影されたとステップＳ９において判定されるまで、ステップＳ８およびステップＳ９の処理が繰り返される。

ステップＳ８で穿刺針Ｎの少なくとも一部が撮影されたとステップＳ９において判定された場合には、ステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０において、診断装置本体４の穿刺針長さ算出部４６により、ステップＳ７で撮影された視野画像における穿刺針Ｎの長さが算出される。例えば、図８に示すように、被検体Ｓ内に穿刺針Ｎの一部が挿入されている場合には、視野画像において被検体Ｓの外側に存在する、穿刺針Ｎの未挿入部分の長さが算出される。

ステップＳ１１において、診断装置本体４の実長さ推定部４８により、視野画像に撮影されている穿刺針Ｎの実際の長さが推定される。この際に、実長さ推定部４８は、ステップＳ６で取得された、視野画像における穿刺針Ｎの全長と穿刺針Ｎの実際の全長との対応関係を用いて、ステップＳ１０で算出された穿刺針Ｎの長さから、視野画像に撮影されている穿刺針Ｎの実際の長さを推定する。例えば、図８に示すように、被検体Ｓに穿刺針Ｎの一部が挿入されている場合に、実長さ推定部４８は、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを基準として、穿刺針Ｎの未挿入部分の実際の長さＬＢを推定する。

続くステップＳ１２において、実長さ推定部４８により、ステップＳ１１で推定された穿刺針Ｎの実際の長さが、ステップＳ７で生成された超音波画像Ｕに重畳されて、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１および診断装置本体４の表示モニタ４５に表示される。例えば、被検体Ｓ内に穿刺針Ｎの一部が挿入されている場合に、実長さ推定部４８は、図１１に示すように、ステップＳ１１で推定された穿刺針Ｎの実際の長さを、推定長さＶ２として超音波画像Ｕ上に重畳して表示させる。図１０に例示する超音波画像Ｕには、推定長さＶ２が５０ｍｍである旨が重畳され、穿刺針Ｎと目的部位Ｔが描出されている。
ユーザは、このようにしてヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１または診断装置本体４の表示モニタ４５に表示された、穿刺針Ｎの未挿入部分の長さを確認することにより、現在、被検体Ｓ内にどの程度、穿刺針Ｎが挿入されているかを容易に把握することができる。

最後に、ステップＳ１３において、超音波診断装置１の動作を終了するか否かの判定が行われる。図示しないが、例えば、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１および診断装置本体４の表示モニタ４５に、超音波診断装置１の動作を終了するための終了ボタンが表示されており、診断装置本体４の入力部５１等を介してユーザにより終了ボタンが押されることにより、超音波診断装置１の動作を終了すると判定され、終了ボタンが押されない場合には、超音波診断装置１の動作を終了しないと判定される。
超音波診断装置１の動作を終了しないとステップＳ１３において判定された場合には、ステップＳ８～ステップＳ１３の処理が再び行われる。このように、超音波診断装置１の動作を終了すると判定されるまで、ステップＳ８～ステップＳ１３の処理が繰り返される。超音波診断装置１の動作を終了するとステップＳ１３において判定された場合には、超音波診断装置１の動作が終了する。

以上のように、本発明の実施の形態１に係る超音波診断装置１によれば、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により穿刺針Ｎの少なくとも一部が撮影された場合に、穿刺針長さ算出部４６により、撮影された穿刺針Ｎの長さが算出され、算出された穿刺針Ｎの長さに基づいて、実長さ推定部４８により、穿刺針Ｎの実際の長さが推定され、推定された穿刺針Ｎの実際の長さが、超音波画像Ｕに重畳されて、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１および診断装置本体４の表示モニタ４５に表示されるため、ユーザが、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入している部分の長さを精確に且つ簡便に把握することができる。

なお、実施の形態１では、図７に示すように、定められた間隔ＬＧを隔てて配置された複数の溝Ｇが形成された穿刺針Ｎが例示されているが、穿刺針Ｎの種類として、先端部から一定の長さにわたって、微細な溝を形成する、いわゆるエングレーブ加工がさらに施されているものがある。診断装置本体４の全長取得部４７は、例えば、エングレーブ加工が施された穿刺針Ｎの全体がヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により撮影された場合に、複数の溝Ｇの間の間隔ＬＧの他に、エングレーブ加工が施されている部分の長さを用いて、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを取得することができる。

また、全長取得部４７が、穿刺針Ｎに形成された複数の溝Ｇの間の間隔ＬＧに基づいて、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを取得することが例示されているが、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを取得する方法は、これに限定されない。
例えば、図１２に示すように、穿刺針Ｎの包装袋Ｐには、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを表す長さ情報が記録されたバーコードＢＣが印刷されていることがある。全長取得部４７は、このバーコードＢＣがヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２に撮影された場合に、視野画像に写るバーコードＢＣに記録された長さ情報を読み取ることにより、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを取得することができる。このように、全長取得部４７は、バーコードＢＣ等の長さ情報記録部材に記録された長さ情報を読み取ることにより、穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを取得することもできる。

また、全長取得部４７は、図１３に示すように、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により、被検体Ｓ内に挿入されていない穿刺針Ｎの全体と、長さを計測するためのスケールＳＣとが互いに並列して撮影された場合に、スケールＳＣの目盛りを基準にして穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡを算出することができる。

また、実施の形態１では、診断装置本体４の超音波画像処理部４３により生成された超音波画像Ｕと、実長さ推定部４８により推定された穿刺針Ｎの実際の長さとがヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１および診断装置本体４の表示モニタ４５の双方に表示されることが説明されているが、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１および診断装置本体４の表示モニタ４５のどちらか一方に表示されていてもよい。この場合でも、ユーザは、推定された穿刺針Ｎの実際の長さを確認し、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入している部分の長さを精確に且つ簡便に把握することができる。

また、超音波プローブ２、ヘッドマウントディスプレイ３、診断装置本体４は、無線通信により互いに接続されているが、無線通信を用いる代わりに有線接続されていてもよい。例えば、図示しないが、超音波プローブ２と診断装置本体４とが有線接続され、且つ、ヘッドマウントディスプレイ３と診断装置本体４とが有線接続されることができる。

また、ヘッドマウントディスプレイ３が、ユーザが視認可能な表示部３１とユーザの前方の視野を撮影するためのカメラ部３２を備え且つユーザの頭部に装着可能なものであれば、ヘッドマウントディスプレイ３の形状は、図４に示す形状に限定されない。例えば、ヘッドマウントディスプレイ３は、２つの表示部３１Ａ、３１Ｂの双方を備える代わりに２つの表示部３１Ａ、３１Ｂのどちらか一方のみを備えていてもよく、ユーザの両眼と対面するような唯１つの表示部を備えていてもよい。

また、診断装置本体４に超音波画像処理部４３が備えられているが、診断装置本体４に備えられる代わりに、超音波プローブ２に超音波画像処理部４３が備えられていてもよい。この場合には、超音波プローブ２において超音波画像Ｕが生成されて、生成された超音波画像Ｕがプローブ側無線通信部１５を介して診断装置本体４に送信される。診断装置本体４に送信された超音波画像Ｕは、診断装置本体４の本体側無線通信部４１を介して表示制御部４４に入力されるとともに、本体側無線通信部４１から、ヘッドマウントディスプレイ３に送信される。ヘッドマウントディスプレイ３に送信された超音波画像Ｕは、ヘッドマウントディスプレイ３のヘッドマウントディスプレイ側無線通信部３３を介して表示制御部３５に入力される。この際に、診断装置本体４を経由せずに、超音波プローブ２からヘッドマウントディスプレイ３に直接、超音波画像Ｕが送信されてもよい。

実施の形態２
実施の形態１では、診断装置本体４の実長さ推定部４８により、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２に撮影されている穿刺針Ｎの実際の長さが推定されているが、推定された穿刺針Ｎの長さに基づいて、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入されている部分の長さが推定されることもできる。

実施の形態２に係る超音波診断装置は、実施の形態１における超音波プローブ２とヘッドマウントディスプレイ３が、図１４に示す診断装置本体４Ａに接続されたものである。実施の形態２における診断装置本体４Ａは、図６に示す診断装置本体４において、本体制御部４９の代わりに本体制御部４９Ａが備えられ、挿入長さ推定部５３が追加されたものである。

診断装置本体４Ａにおいて、全長取得部４７と実長さ推定部４８に、挿入長さ推定部５３が接続され、挿入長さ推定部５３に、本体側無線通信部４１と距離算出部５４が接続されている。また、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７、格納部５０、入力部５１および挿入長さ推定部５３に、本体制御部４９Ａが接続されている。
また、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７、実長さ推定部４８、本体制御部４９Ａおよび挿入長さ推定部５３により、診断装置本体プロセッサ５２Ａが構成されている。

診断装置本体プロセッサ５２Ａの挿入長さ推定部５３は、図１５に示すように、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により、被検体Ｓ内に一部が挿入されている穿刺針Ｎが撮影された場合に、全長取得部４７により取得された穿刺針Ｎの実際の全長ＬＡと、実長さ推定部４８により推定された穿刺針Ｎの未挿入部分の実際の長さＬＢとに基づいて、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入されている部分の長さＬＣを推定する。また、挿入長さ推定部５３は、推定された長さＬＣの値を、本体側無線通信部４１と表示制御部４４とに送出し、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４Ａの表示モニタ４５にそれぞれ表示させる。

この際に、挿入長さ推定部５３は、例えば、図１６に示すように、推定された、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入されている部分の長さＬＣを、挿入長さＶ３として、超音波画像Ｕに重畳して表示させる。図１６に例示する超音波画像Ｕには、全長取得部４７により取得された穿刺針Ｎの実際の全長、すなわち、穿刺針長さＶ１が７０ｍｍである旨と、挿入長さＶ３が２０ｍｍである旨が重畳されており、被検体Ｓ内に挿入された穿刺針Ｎと、穿刺の目的となる目的部位Ｔが描出されている。

このように、実施の形態２に係る超音波診断装置によれば、挿入長さ推定部５３により、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入されている部分の長さＬＣが推定され、推定された長さＬＣが超音波画像Ｕに重畳されて、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４Ａの表示モニタ４５に表示されるため、ユーザが、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入している部分の長さを精確に且つ簡便に把握することができる。

なお、実施の形態２では、診断装置本体４Ａの実長さ推定部４８により推定された、視野画像に撮影されている穿刺針Ｎの実際の長さＬＢがヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４Ａの表示モニタ４５に表示される代わりに、挿入長さ推定部５３により推定された、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入されている部分の長さＬＣが表示されているが、穿刺針Ｎの実際の長さＬＢと穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入されている部分の長さＬＣの双方がヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４Ａの表示モニタ４５に表示されてもよい。この場合にも、ユーザは、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入している部分の長さを精確に且つ簡便に把握することができる。

実施の形態３
実施の形態２では、挿入長さ推定部５３により、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入されている部分の長さＬＣが推定されているが、さらに、穿刺の目的である目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との間の距離が算出されることもできる。

実施の形態３に係る超音波診断装置は、実施の形態１における超音波プローブ２とヘッドマウントディスプレイ３が、図１７に示す診断装置本体４Ｂに接続されたものである。実施の形態３における診断装置本体４Ｂは、図１４に示す実施の形態２における診断装置本体４Ａにおいて、本体制御部４９Ａの代わりに本体制御部４９Ｂが備えられ、距離算出部５４が追加されたものである。

診断装置本体４Ｂにおいて、超音波画像処理部４３と挿入長さ推定部５３に、距離算出部５４が接続され、距離算出部５４に、本体側無線通信部４１と表示制御部４４が接続されている。また、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７、実長さ推定部４８、格納部５０、入力部５１、挿入長さ推定部５３および距離算出部５４に、本体制御部４９Ｂが接続されている。
また、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７、実長さ推定部４８、本体制御部４９Ｂ、挿入長さ推定部５３および距離算出部５４により、診断装置本体プロセッサ５２Ｂが構成されている。

診断装置本体プロセッサ５２Ｂの距離算出部５４は、図１８に示すように、超音波画像Ｕに穿刺の目的部位Ｔと穿刺針Ｎとが描出された場合に、超音波画像Ｕを画像解析することにより目的部位Ｔと穿刺針Ｎとを認識し、目的部位Ｔと、挿入長さ推定部５３により推定された、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入されている部分の実際の長さＬＣとに基づいて、目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との間の距離ＤＴを算出する。ここで、距離算出部５４は、目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との距離ＤＴとして、例えば、目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との穿刺針Ｎの伸長方向における距離を算出する。
また、距離算出部５４は、このようにして算出した、目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との間の距離ＤＴを、本体側無線通信部４１と表示制御部４４とに送出し、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４Ａの表示モニタ４５にそれぞれ表示させる。

この際に、距離算出部５４は、例えば、図１８に示すように、算出された、目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との間の距離ＤＴを、目的部位との距離Ｖ４として、超音波画像Ｕに重畳して表示させる。図１８に例示する超音波画像Ｕには、全長取得部４７により取得された穿刺針Ｎの実際の全長、すなわち、穿刺針長さＶ１が７０ｍｍである旨と、挿入長さ推定部５３により推定された、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入されている部分の長さ、すなわち、挿入長さＶ３が２０ｍｍである旨と、目的部位との距離Ｖ４が８ｍｍである旨が重畳されており、被検体Ｓ内に挿入された穿刺針Ｎと、目的部位Ｔが描出されている。

このように、実施の形態３に係る超音波診断装置によれば、距離算出部５４により、穿刺の目的である目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との間の距離ＤＴが算出され、算出された距離ＤＴがヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１と診断装置本体４Ａの表示モニタ４５に表示されるため、ユーザが目的部位Ｔに対する穿刺針Ｎの位置関係を精確に把握することができる。

実施の形態４
実施の形態３では、距離算出部５４により、目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との間の距離ＤＴが算出されているが、さらに、算出された距離ＤＴが短い場合、すなわち、穿刺針Ｎの先端部が目的部位Ｔに接近した場合に、その旨がユーザに報知されることもできる。

実施の形態３に係る超音波診断装置は、実施の形態１における超音波プローブ２とヘッドマウントディスプレイ３が、図１９に示す診断装置本体４Ｃに接続されたものである。実施の形態４における診断装置本体４Ｃは、図１７に示す実施の形態３における診断装置本体４Ｂにおいて、本体制御部４９Ｂの代わりに本体制御部４９Ｃが備えられ、報知部５５が追加されたものである。

診断装置本体４Ｃにおいて、距離算出部５４に、報知部５５が接続され、報知部５５に、本体側無線通信部４１と表示制御部４４が接続されている。また、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７、実長さ推定部４８、格納部５０、入力部５１、挿入長さ推定部５３、距離算出部５４および報知部５５に、本体制御部４９Ｃが接続されている。
また、通信制御部４２、超音波画像処理部４３、表示制御部４４、穿刺針長さ算出部４６、全長取得部４７、実長さ推定部４８、本体制御部４９Ｃ、挿入長さ推定部５３、距離算出部５４および報知部５５により、診断装置本体プロセッサ５２Ｃが構成されている。

診断装置本体プロセッサ５２Ｃの報知部５５は、距離算出部５４により算出された、目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との間の距離ＤＴの値が定められた値以下となった場合に、その旨をユーザに報知する。例えば、図示しないが、報知部５５は、穿刺針Ｎの先端部が目的部位Ｔに接近している旨を表すテキストおよび画像等を、超音波画像Ｕに重畳して、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１および診断装置本体４Ｃの表示モニタ４５に表示させることにより、ユーザへ報知することができる。

このように、実施の形態４に係る超音波診断装置によれば、目的部位Ｔと穿刺針Ｎの先端部との間の距離ＤＴの値が定められた値以下となった場合に、報知部５５が、穿刺針Ｎの先端部が目的部位Ｔに接近している旨をユーザに報知するため、ユーザが、目的部位Ｔに対する穿刺針Ｎの位置関係を精確に且つより明確に把握することができる。

なお、図示しないが、例えば、超音波プローブ２、ヘッドマウントディスプレイ３、診断装置本体４Ｃに、スピーカ等の音源部が備えられている場合には、報知部５５は、音源部を介して報知音または音声等によりユーザに報知することもできる。また、例えば、ヘッドマウントディスプレイ３を振動させるためのモータ等の振動部がヘッドマウントディスプレイ３に備えられている場合には、報知部５５は、振動部によりヘッドマウントディスプレイ３を振動させてユーザに報知することもできる。

実施の形態５
実施の形態１の超音波診断装置１は、超音波プローブ２、ヘッドマウントディスプレイ３が診断装置本体４に無線通信により接続され、また、表示モニタ４５、入力部５１が診断装置本体４の診断装置本体プロセッサ５２に直接的に接続される構成を有しているが、例えば、超音波プローブ２、ヘッドマウントディスプレイ３、表示モニタ４５、入力部５１と、診断装置本体プロセッサ５２とがネットワークを介して間接的に接続されることもできる。

図２０に示すように、実施の形態５に係る超音波診断装置１Ｄは、超音波プローブ２、ヘッドマウントディスプレイ３、表示モニタ４５、入力部５１がネットワークＮＷを介して診断装置本体４Ｄに接続されたものである。診断装置本体４Ｄは、図６に示す実施の形態１における診断装置本体４において、表示モニタ４５、入力部５１を除いたものであり、診断装置本体プロセッサ５２および格納部５０により構成されている。

超音波診断装置１Ｄがこのような構成を有している場合でも、実施の形態１の超音波診断装置１と同様に、ヘッドマウントディスプレイ３のカメラ部３２により穿刺針Ｎの少なくとも一部が撮影された場合に、穿刺針長さ算出部４６により、撮影された穿刺針Ｎの長さが算出され、算出された穿刺針Ｎの長さに基づいて、実長さ推定部４８により、穿刺針Ｎの実際の長さが推定され、推定された穿刺針Ｎの実際の長さが、超音波画像Ｕに重畳されて、ヘッドマウントディスプレイ３の表示部３１および診断装置本体４の表示モニタ４５に表示される。そのため、超音波診断装置１Ｄによれば、ユーザは、穿刺針Ｎの被検体Ｓ内に挿入している部分の長さを精確に且つ簡便に把握することができる。

また、超音波プローブ２、ヘッドマウントディスプレイ３、表示モニタ４５、入力部５１がネットワークＮＷを介して診断装置本体４Ｄに接続されているため、診断装置本体４Ｄを、いわゆる遠隔サーバとして使用することができる。これにより、例えば、ユーザは、ヘッドマウントディスプレイ３を頭部に装着し、超音波プローブ２、表示モニタ４５、入力部５１を手元に用意することにより、被検体Ｓ内を超音波画像Ｕを用いて観察することができるため、被検体Ｓ内を観察する際の利便性を向上させることができる。
また、例えば、いわゆるタブレットと呼ばれる携帯型の薄型コンピュータが表示モニタ４５および入力部５１として使用される場合には、ユーザは、より手軽に被検体Ｓ内の観察を行うことができる。

なお、実施の形態５の態様は、実施の形態１に適用されることが説明されているが、実施の形態２～実施の形態４についても、同様に適用されることができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 超音波診断装置、２ 超音波プローブ、３ ヘッドマウントディスプレイ、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ 診断装置本体、１１ 振動子アレイ、１２ 送信部、１３ 受信部、１４ 信号処理部、１５ プローブ側無線通信部、１６，３４，４２ 通信制御部、１７ プローブ制御部、１８ プローブプロセッサ、１９，３８ バッテリ、２０ 増幅部、２１ ＡＤ変換部、２２ ビームフォーマ、３１，３１Ａ，３１Ｂ 表示部、３２ カメラ部、３３ ヘッドマウントディスプレイ側無線通信部、３５，４４ 表示制御部、３６ ヘッドマウントディスプレイ制御部、３７ ヘッドマウントディスプレイプロセッサ、４１ 本体側無線通信部、４３ 超音波画像処理部、４５ 表示モニタ、４６ 穿刺針長さ算出部、４７ 全長取得部、４８ 実長さ推定部、４９，４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ 本体制御部、５０ 格納部、５１ 入力部、５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ 診断装置本体プロセッサ、５３ 挿入長さ推定部、５４ 距離算出部、５５ 報知部、Ａ 蔓部、Ｂ 橋部、ＢＣ バーコード、Ｄ 収納部、ＤＴ，Ｖ４ 距離、Ｅ 取付部、Ｆ 撮影レンズ、Ｇ 溝、ＬＡ 全長、ＬＢ，ＬＣ 長さ、ＬＧ 間隔、Ｐ 包装袋、Ｎ 穿刺針、ＮＷ ネットワーク、Ｓ 被検体、ＳＣ スケール、Ｔ 目的部位、Ｕ 超音波画像、Ｖ１ 穿刺針長さ、Ｖ２ 推定長さ、Ｖ３ 挿入長さ。

Claims (19)

1. 被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置であって、
   ユーザの頭部に装着され、前記ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得するカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、
   前記カメラ部により前記穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、前記視野画像を画像解析することにより前記穿刺針を認識して、前記視野画像における前記穿刺針の長さを算出する穿刺針長さ算出部と
   を備える超音波診断装置。
2. 被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置であって、
   ユーザの頭部に装着され、前記ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得するカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、
   前記カメラ部により前記穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、前記視野画像を画像解析することにより前記穿刺針を認識して、前記視野画像における前記穿刺針の長さを算出する穿刺針長さ算出部と、
   前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の実際の全長を取得する全長取得部と、
   前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の全体が撮影された前記視野画像から前記穿刺針長さ算出部により算出された前記穿刺針の前記視野画像における長さと、前記全長取得部により取得された前記穿刺針の実際の全長との対応関係を取得し、取得された前記対応関係に基づいて、前記穿刺針長さ算出部により算出される前記穿刺針の前記視野画像における長さから、前記視野画像に撮影されている前記穿刺針の実際の長さを推定する実長さ推定部と
   を備える超音波診断装置。
3. 前記全長取得部は、前記カメラ部により、定められた間隔を隔てて配置された複数の溝が形成され且つ前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の全体が撮影された場合に、前記複数の溝を用いて前記穿刺針の実際の全長を取得する請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記全長取得部は、前記カメラ部により、前記穿刺針の実際の全長を表す長さ情報が記録された長さ情報記録部材が撮影された場合に、前記長さ情報記録部材に記録された前記長さ情報を読み取ることにより前記穿刺針の実際の全長を取得する請求項２に記載の超音波診断装置。
5. 前記全長取得部は、前記カメラ部により、前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の全体と、長さを計測するためのスケールとが互いに並列して撮影された場合に、前記スケールを用いて前記穿刺針の実際の全長を取得する請求項２に記載の超音波診断装置。
6. 被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置であって、
   ユーザの頭部に装着され、前記ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得するカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、
   前記カメラ部により前記穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、前記視野画像を画像解析することにより前記穿刺針を認識して、前記視野画像における前記穿刺針の長さを算出する穿刺針長さ算出部と、
   前記カメラ部により、定められた間隔を隔てて配置された複数の溝が形成され且つ前記被検体に挿入されていない前記穿刺針の全体が撮影された場合に、前記複数の溝を用いて、前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の実際の全長を取得する全長取得部と
   を備える超音波診断装置。
7. 被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置であって、
   ユーザの頭部に装着され、前記ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得するカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、
   前記カメラ部により前記穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、前記視野画像を画像解析することにより前記穿刺針を認識して、前記視野画像における前記穿刺針の長さを算出する穿刺針長さ算出部と、
   前記カメラ部により、前記穿刺針の実際の全長を表す長さ情報が記録された長さ情報記録部材が撮影された場合に、前記長さ情報記録部材に記録された前記長さ情報を読み取ることにより、前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の実際の全長を取得する全長取得部と
   を備える超音波診断装置。
8. 前記実長さ推定部は、推定された前記穿刺針の実際の長さを前記超音波画像上に重畳して表示させる請求項２に記載の超音波診断装置。
9. 前記カメラ部により、前記被検体内に一部が挿入されている前記穿刺針が撮影された場合に、前記全長取得部により取得された前記穿刺針の実際の全長と、前記実長さ推定部により推定された前記穿刺針の前記視野画像に写る未挿入部分の実際の長さとに基づいて、前記穿刺針の前記被検体内に挿入されている部分の実際の長さを推定する挿入長さ推定部をさらに備える請求項２または８に記載の超音波診断装置。
10. 前記挿入長さ推定部は、推定された前記穿刺針の前記被検体内に挿入されている部分の実際の長さを前記超音波画像上に重畳して表示させる請求項９に記載の超音波診断装置。
11. 前記超音波画像に穿刺の目的部位と前記穿刺針が描出された場合に、前記超音波画像を画像解析することにより前記目的部位と前記穿刺針とを認識し、前記目的部位と前記挿入長さ推定部により推定された前記穿刺針の前記被検体内に挿入されている部分の実際の長さとに基づいて、前記目的部位と前記穿刺針の先端部との間の距離を算出する距離算出部をさらに備える請求項９または１０に記載の超音波診断装置。
12. 前記距離算出部は、算出された前記目的部位と前記穿刺針の先端部との間の距離の値を前記超音波画像に重畳して表示させる請求項１１に記載の超音波診断装置。
13. 前記距離算出部により算出された距離が定められた値以下となった場合に、ユーザに報知する報知部をさらに備える請求項１１または１２に記載の超音波診断装置。
14. 前記ヘッドマウントディスプレイは、前記超音波画像を表示する表示部を有する請求項１～１３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
15. 前記超音波画像を表示する表示モニタをさらに備える請求項１～１１１３のいずれか一項に記載の超音波診断装置。
16. ユーザの頭部に装着され且つカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、穿刺針長さ算出部とを備え、被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置の制御方法であって、
    前記ヘッドマウントディスプレイが、前記ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得し、
    前記カメラ部により前記穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、前記穿刺針長さ算出部が、前記視野画像を画像解析することにより前記穿刺針を認識させて、前記視野画像における前記穿刺針の長さを算出する超音波診断装置の制御方法。
17. ユーザの頭部に装着され且つカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、穿刺針長さ算出部と、全長取得部と、実長さ推定部とを備え、被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置の制御方法であって、
    前記ヘッドマウントディスプレイが、前記ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得させ、
    前記カメラ部により前記穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、前記穿刺針長さ算出部が、前記視野画像を画像解析することにより前記穿刺針を認識させて、前記視野画像における前記穿刺針の長さを算出し、
    前記全長取得部が、前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の実際の全長を取得し、
    前記実長さ推定部が、前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の全体が撮影された前記視野画像から算出された前記穿刺針の前記視野画像における長さと、取得された前記穿刺針の実際の全長との対応関係を取得し、取得された前記対応関係に基づいて、前記穿刺針の前記視野画像における長さから、前記視野画像に撮影されている前記穿刺針の実際の長さを推定する超音波診断装置の制御方法。
18. ユーザの頭部に装着され且つカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、穿刺針長さ算出部と、全長取得部を備え、被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置の制御方法であって、
    前記ヘッドマウントディスプレイが、前記ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得し、
    前記カメラ部により前記穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、前記穿刺針長さ算出部が、前記視野画像を画像解析することにより前記穿刺針を認識させて、前記視野画像における前記穿刺針の長さを算出し、
    前記カメラ部により、定められた間隔を隔てて配置された複数の溝が形成され且つ前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の全体が撮影された場合に、前記全長取得部が、前記複数の溝を用いて前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の実際の全長を取得する超音波診断装置の制御方法。
19. ユーザの頭部に装着され且つカメラ部を有するヘッドマウントディスプレイと、穿刺針長さ算出部と、全長取得部を備え、被検体内に挿入された穿刺針を超音波画像に描出する超音波診断装置の制御方法であって、
    前記ヘッドマウントディスプレイが、前記ユーザの前方の視野を撮影した視野画像を取得し、
    前記カメラ部により前記穿刺針の少なくとも一部が撮影された場合に、前記穿刺針長さ算出部が、前記視野画像を画像解析することにより前記穿刺針を認識させて、前記視野画像における前記穿刺針の長さを算出し、
    前記カメラ部により、前記穿刺針の実際の全長を表す長さ情報が記録された長さ情報記録部材が撮影された場合に、前記全長取得部が、前記長さ情報記録部材に記録された前記長さ情報を読み取ることにより、前記被検体内に挿入されていない前記穿刺針の実際の全長を取得する超音波診断装置の制御方法。