WO2014129425A1

WO2014129425A1 - 超音波診断装置及び医用画像処理装置

Info

Publication number: WO2014129425A1
Application number: PCT/JP2014/053657
Authority: WO
Inventors: 淙姚; 新一橋本
Original assignee: 株式会社東芝; 東芝メディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2014-08-28
Also published as: CN104994792B; US20150320391A1; CN104994792A; JP2014161444A

Abstract

　実施形態に係る超音波診断装置（１）は、生成部（１４０）と、検知部（１４ｂ）と、表示制御部（１７１）とを備える。生成部（１４０）は、超音波プローブによって受信された反射波に基づいて、超音波画像を生成する。検知部（１４ｂ）は、被検体に挿入される穿刺針の向きを検知する。表示制御部（１７１）は、検知された前記穿刺針の向きに応じて、生成された超音波画像の向きを変えて表示する。

Description

超音波診断装置及び医用画像処理装置

　本発明の実施形態は、超音波診断装置及び医用画像処理装置に関する。

　従来、被検体の体内の様子を容易に観察するために、体表から体内へ超音波を送信し、その反射波に基づいて超音波画像を生成する超音波診断装置が広く用いられている。例えば、超音波診断装置は、他の診断機器と比較して小型の超音波プローブを体表に当てることで、その体内の様子を略リアルタイム（画像生成処理時間によりやや遅れて画像が生成される場合や、コマ送り状に静止画を次々と撮影する場合を含む）で画像化できるので、超音波プローブは様々な向きで体表に当接されて利用されている。

特開２０１１－２２９８３７号公報

　本発明が解決しようとする課題は、超音波画像を直感的にわかりやすく表示することができる超音波診断装置及び医用画像処理装置を提供することである。

　実施形態に係る超音波診断装置は、生成部と、検知部と、表示制御部とを備える。生成部は、超音波プローブによって受信された反射波に基づいて、超音波画像を生成する。検知部は、被検体に挿入される穿刺針の向きを検知する。表示制御部は、検知された前記穿刺針の向きに応じて、生成された超音波画像の向きを変えて表示する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成を説明するための図である。図２Ａは、表示領域の向きと画像の向きとの関係について説明するための図である。図２Ｂは、表示領域の向きと画像の向きとの関係について説明するための図である。図３Ａは、従来の超音波診断装置において表示される超音波画像の一例を示す図である。図３Ｂは、従来の超音波診断装置において表示される超音波画像の一例を示す図である。図４は、表示制御部が抽出する角度成分について説明するための図である。図５は、第１の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。図６は、第１の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。図７は、第１の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。図８は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理手順を示すフローチャートである。図９は、第２の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。図１０は、第３の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。図１１は、第４の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。図１２は、第４の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。図１３は、第４の実施形態に係る表示制御部の処理を説明するための図である。図１４Ａは、第５の実施形態に係る画像生成部及び表示制御部の処理を説明するための図である。図１４Ｂは、第５の実施形態に係る画像生成部及び表示制御部の処理を説明するための図である。図１５は、第６の実施形態に係る医用情報システムの構成を説明するための図である。

　以下、図面を参照して、実施形態に係る超音波診断装置及び医用画像処理装置を説明する。

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の構成を説明するための図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブ１１と、穿刺針１３と、入力装置１６と、モニタ１７と、装置本体１００とを有し、ネットワークに接続されている。

　超音波プローブ１１は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１００が有する送受信部１１０から供給される駆動信号に基づき超音波を発生し、さらに、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ１１は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。

　超音波プローブ１１から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ１１が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。

　なお、本実施形態は、複数の圧電振動子が一列で配置された１次元超音波プローブである超音波プローブ１１により、被検体Ｐを２次元で走査する場合であっても、１次元超音波プローブの複数の圧電振動子を機械的に揺動する超音波プローブ１１（メカ４Ｄプローブ）や複数の圧電振動子が格子状に２次元で配置された２次元超音波プローブである超音波プローブ１１（２Ｄアレイプローブ）により、被検体Ｐを３次元で走査する場合であっても、適用可能である。

　穿刺アダプタ１２は、超音波プローブ１１に対して所定の位置及び向きで穿刺を行うために、超音波プローブ１１に装着されるアタッチメントである。例えば、穿刺アダプタ１２は、超音波プローブ１１に対して穿刺針１３を所定の位置及び向きで取り付けるための溝（穿刺ガイドレール）を有する。この穿刺ガイドレールは、一例としては、超音波プローブ１１により走査される走査平面上を、超音波ビームの送信位置から５ｃｍの位置から、超音波ビームの送信方向に対して３０度、４５度及び６０度それぞれの角度で穿刺針１３が通過するように、予め設計されている。

　なお、ここで言う超音波ビームの送信位置及び送信方向とは、走査範囲の中心を通る代表的な超音波ビームの送信位置及び送信方向、或いは、各走査線における超音波ビームの平均的な送信位置及び平均的な送信方向を指す。また、穿刺アダプタ１２は、穿刺針１３が取り付けられている穿刺ガイドレールを自動的に検知して、超音波プローブ１１に対する穿刺針１３の位置及び角度を装置本体１００へ出力する構成であっても良い。

　穿刺針１３は、生体組織検査やラジオ波焼灼治療などの穿刺を行うために、穿刺アダプタ１２に取り付けられる医療器具である。例えば、穿刺針１３は、穿刺アダプタ１２のいずれかの穿刺ガイドレールを通過することで、超音波プローブ１１に対して所定の位置及び角度で被検体Ｐに挿入される。一例としては、医師は、モニタ１７に表示される超音波画像を参照しながら、穿刺アダプタ１２に取り付けられた穿刺針１３を被検体Ｐの関心領域（ＲＯＩ：Region　of　Interest）まで挿入する。

　プローブ用センサ１４ａ、穿刺針用センサ１４ｂ及びトランスミッタ１５は、実空間における超音波プローブ１１の向き及び穿刺針１３の向きを取得するための装置である。例えば、プローブ用センサ１４ａは、超音波プローブ１１に設置される磁気センサであり、実空間における超音波プローブ１１の向きを検知する。また、例えば、穿刺針用センサ１４ｂは、穿刺針１３に設置される磁気センサであり、実空間における穿刺針１３の向きを検知する。また、例えば、トランスミッタ１５は、任意の位置に配置され、自装置を中心として外側に向かって磁場を形成する装置である。

　プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂは、トランスミッタ１５によって形成された３次元の磁場を検出する。そして、プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂは、検出した磁場の情報に基づいて、トランスミッタ１５を原点とする空間における自装置の座標及び角度を算出し、算出した座標及び角度を後述する表示制御部１７１へ送信する。ここで、プローブ用センサ１４ａは、自装置が位置する３次元空間における角度を、超音波プローブ１１の向きとして表示制御部１７１へ送信する。また、穿刺針用センサ１４ｂは、自装置が位置する３次元空間における角度を、穿刺針１３の向きとして表示制御部１７１へ送信する。

　なお、第１の実施形態において、プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂは、磁気センサに限定されるものではない。例えば、プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂは、物体の角度や角速度を検知するジャイロスコープ（ジャイロセンサ）であっても良い。すなわち、第１の実施形態においては、超音波プローブ１１の向き及び穿刺針１３の向きを検知可能な装置を、プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂとして任意に適用可能である。

　また、第１の実施形態において、超音波診断装置１は、プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂのうち少なくとも一方を有していればよい。これは、穿刺アダプタ１２を用いることにより、穿刺針１３が所定の位置及び向きで超音波プローブ１１に取り付けられるので、超音波プローブ１１の向きと穿刺針１３の向きとが相互に変換可能となるからである。

　入力装置１６は、トラックボール、スイッチ、ボタン、タッチコマンドスクリーンなどを有し、超音波診断装置１の操作者からの各種指示を受け付け、装置本体１００に対して受け付けた各種指示を転送する。例えば、入力装置１６は、超音波プローブ１１に対して穿刺針１３を所定の位置及び角度で挿入する旨の指示（穿刺を行う穿刺ガイドレールを選択する旨の指示）を操作者から受け付ける。入力装置１６は、受け付けた超音波プローブ１１に対する穿刺針１３の位置及び角度を内部記憶部１６０に格納する。

　モニタ１７は、超音波診断装置１の操作者が入力装置１６を用いて各種指示を入力するためのＧＵＩ（Graphical　User　Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像データを超音波画像として表示したりする。

　装置本体１００は、超音波プローブ１１が受信した反射波に基づいて、超音波画像データを生成する装置である。図１に示す装置本体１００は、２次元の反射波信号に基づいて２次元の超音波画像データを生成可能であり、３次元の反射波信号に基づいて３次元の超音波画像データを生成可能である。

　装置本体１００は、図１に示すように、送受信部１１０と、Ｂモード処理部１２０と、ドプラ処理部１３０と、画像生成部１４０と、画像メモリ１５０と、内部記憶部１６０と、制御部１７０と、インターフェース部１８０とを有する。

　送受信部１１０は、後述する制御部１７０の指示に基づいて、超音波プローブ１１が行う超音波送受信を制御する。送受信部１１０は、パルス発生器、送信遅延部、パルサ等を有し、超音波プローブ１１に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延部は、超音波プローブ１１から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。送信遅延部は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波の送信方向を任意に調整する。

　また、送受信部１１０は、プリアンプ、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延部、加算器等を有し、超音波プローブ１１が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプは、反射波信号をチャネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延部は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器は、受信遅延部によって処理された反射波信号の加算処理を行って反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調され、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

　なお、送受信部１１０は、被検体Ｐを２次元走査する場合、超音波プローブ１１から２次元の超音波ビームを送信させる。そして、送受信部１１０は、超音波プローブ１１が受信した２次元の反射波信号から２次元の反射波データを生成する。また、送受信部１１０は、被検体Ｐを３次元走査する場合、超音波プローブ１１から３次元の超音波ビームを送信させる。そして、送受信部１１０は、超音波プローブ１１が受信した３次元の反射波信号から３次元の反射波データを生成する。

　このように、送受信部１１０は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信部１１０は、後述する制御部１７０の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更においては、瞬時に値を切り替えることが可能であるリニアアンプ型の発振回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。また、送受信部１１０は、１フレームもしくはレートごとに、異なる波形を送信して受信することも可能である。

　Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０は、送受信部１１０が反射波信号から生成した反射波データに対して、各種の信号処理を行う信号処理部である。Ｂモード処理部１２０は、送受信部１１０から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。また、ドプラ処理部１３０は、送受信部１１０から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。なお、図１に例示するＢモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０は、２次元の反射波データ及び３次元の反射波データの両方について処理可能である。

　画像生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０が生成した２次元のＢモードデータから反射波の強度を輝度で表した２次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１４０は、ドプラ処理部１３０が生成した２次元のドプラデータから移動体情報を表す２次元ドプラ画像データを生成する。２次元ドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。

　ここで、画像生成部１４０は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等に代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）し、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成部１４０は、超音波プローブ１１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成部１４０は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理（平滑化処理）や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理（エッジ強調処理）等を行う。また、画像生成部１４０は、超音波画像データに、付帯情報（種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディマーク等）を合成する。

　すなわち、Ｂモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像生成部１４０が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用の超音波画像データである。なお、Ｂモードデータ及びドプラデータは、生データ（Raw　Data）とも呼ばれる。画像生成部１４０は、スキャンコンバート処理前の２次元超音波画像データである「２次元Ｂモードデータや２次元ドプラデータ」から、表示用の２次元超音波画像データである「２次元のＢモード画像データや２次元ドプラ画像データ」を生成する。

　また、画像生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０が生成した３次元のＢモードデータに対して座標変換を行うことで、３次元Ｂモード画像データを生成する。また、画像生成部１４０は、ドプラ処理部１３０が生成した３次元のドプラデータに対して座標変換を行うことで、３次元ドプラ画像データを生成する。画像生成部１４０は、「３次元のＢモード画像データや３次元ドプラ画像データ」を「３次元超音波画像データ（ボリュームデータ）」として生成する。

　また、画像生成部１４０は、ボリュームデータをモニタ１７にて表示するための各種２次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行う。画像生成部１４０が行うレンダリング処理としては、例えば、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi　Planer　Reconstruction）を行ってボリュームデータからＭＰＲ画像データを生成する処理がある。また、画像生成部１４０が行うレンダリング処理としては、例えば、３次元の情報を反映した２次元画像データを生成するボリュームレンダリング（ＶＲ：Volume　Rendering）処理がある。

　また、画像生成部１４０は、穿刺ガイドラインを表示するための画像データを生成する。例えば、画像生成部１４０は、穿刺アダプタ１２が超音波プローブ１１に装着されている場合に、超音波プローブ１１に対する穿刺針１３の位置及び向きを、後述する内部記憶部１６０から取得する。具体的には、画像生成部１４０は、走査平面上において、超音波ビームの送信位置から５ｃｍの位置から、超音波ビームの送信方向に対して４５度の角度で穿刺針１３が挿入されることを取得する。そして、画像生成部１４０は、取得した位置及び向きを用いて、走査範囲に対応する位置及び向きで穿刺ガイドラインを表示するための画像データを生成する。そして、画像生成部１４０は、生成した穿刺ガイドラインを走査範囲に重畳させた超音波画像データを生成する。

　画像メモリ１５０は、画像生成部１４０によって生成された造影像や組織像などの画像データを記憶する。また、画像メモリ１５０は、画像生成部１４０による処理結果を記憶する。さらに、画像メモリ１５０は、送受信部１１０を経た直後の出力信号や画像の輝度信号、種々の生データ、ネットワークを介して取得した画像データなどを必要に応じて記憶する。画像メモリ１５０が記憶する画像データのデータ形式は、後述する制御部１７０によりモニタ１７に表示されるビデオフォーマット変換後のデータ形式であっても、Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０によって生成されたＲａｗデータである座標変換前のデータ形式でもよい。

　内部記憶部１６０は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルや各種ボディマーク等の各種データを記憶する。また、内部記憶部１６０は、必要に応じて、画像メモリ１５０が記憶する画像の保管などにも使用される。なお、内部記憶部１６０が記憶するデータは、後述するインターフェース部１８０を経由して、外部の周辺装置へ転送することができる。

　また、内部記憶部１６０は、超音波プローブ１１に取り付けられた穿刺アダプタ１２から被検体Ｐに対して挿入される穿刺針１３の位置及び向きを記憶している。例えば、内部記憶部１６０は、走査平面上において、超音波ビームの送信位置から５ｃｍの位置から、超音波ビームの送信方向に対して４５度の角度で穿刺針１３が挿入されることを記憶する。また、内部記憶部１６０は、モニタ１７の表示サイズを記憶している。

　制御部１７０は、超音波診断装置１における処理全体を制御する。具体的には、制御部１７０は、入力装置１６を介して操作者から入力された各種指示や、内部記憶部１６０から読込んだ各種制御プログラムおよび各種設定情報に基づき、送受信部１１０、Ｂモード処理部１２０、ドプラ処理部１３０および画像生成部１４０の処理を制御したり、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像データ等をモニタ１７にて表示するように制御したりする。

　インターフェース部１８０は、入力装置１６又はネットワークと、装置本体１００との間での各種情報のやり取りを制御するインターフェースである。

　以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、以下、詳細に説明する処理により、超音波画像を直感的にわかりやすく表示することが可能となるように構成されている。

　ここで、従来の超音波診断装置において生成された超音波画像は、例えば、超音波プローブから送信される超音波ビームの送信方向がモニタの下方向に対応するように表示される。このため、画像における重力方向が、必ずしも表示領域の下方向に対応するように表示されるとは限らず、表示される画像は閲覧者にとって直感的にわかりにくいものとなってしまう。なお、重力方向とは、地球の重力がはたらく方向を表す。

　図２Ａ及び図２Ｂは、表示領域の向きと画像の向きとの関係について説明するための図である。図２Ａ及び図２Ｂには、ゴルフを行っている人物の画像が、表示装置２０の表示領域に表示される場合を例示する。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、表示領域の横方向は、右方向を正の方向とし、表示領域の縦方向は、下方向を正の方向とする。

　図２Ａに示すように、画像における重力方向２１が表示領域の縦方向に一致する場合には、表示装置２０は、ゴルフを行っている人物の画像を、閲覧者にとって直感的にわかりやすく表示することができる。これに対して、図２Ｂに示すように、画像における重力方向２１が表示領域の縦方向に一致しない場合には、表示装置２０は、ゴルフを行っている人物の画像を、閲覧者にとって直感的にわかりやすく表示できず、違和感を与えてしまう。

　図３Ａ及び図３Ｂは、従来の超音波診断装置において表示される超音波画像の一例を示す図である。図３Ａ及び図３Ｂには、一例として、被検体Ｐの腹部の断層像が、従来の超音波診断装置２２のモニタに表示される場合を例示する。具体的に、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、左図は、検査台上に横たわった被検体Ｐの腹部の横断面と、腹部に当接される超音波プローブ２３の向きとの位置関係の一例である。また、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、右図は、左図に例示した位置関係で得られる超音波画像がモニタの表示領域に表示される場合を例示する。なお、図３Ａ及び図３Ｂにおいて、表示領域の横方向は、右方向を正の方向とし、表示領域の縦方向は、下方向を正の方向とする。

　図３Ａの左図に示すように、超音波プローブ２３が被検体Ｐの腹部に真上から当接された状態で超音波画像が生成される場合には、走査範囲２４を走査する超音波ビームの送信方向は、実空間における重力方向２１に一致している。ここで、従来の超音波診断装置２２は、図３Ａの右図に示すように、走査範囲２４を走査する超音波ビームの送信方向を表示領域の縦方向に一致させて、生成した超音波画像を表示する。この場合、超音波画像における重力方向２１が表示領域の縦方向に一致している。すなわち、走査範囲２４に表示される被検体Ｐの断層像の向きが、実空間における被検体Ｐの向きに一致しているので、図３Ａの超音波画像は、閲覧者にとって直感的にわかりやすく表示されている。

　一方、図３Ｂの左図に示すように、超音波プローブ２３が被検体Ｐの腹部に３０度の角度で当接された状態で超音波画像が生成される場合には、走査範囲２４を走査する超音波ビームの送信方向２５は、実空間における重力方向２１に一致しておらず、３０度傾いている。ここで、従来の超音波診断装置２２は、図３Ｂの右図に示すように、走査範囲２４を走査する超音波ビームの送信方向２５を表示領域の縦方向に一致させて、生成した超音波画像を表示する。この場合、超音波画像における重力方向２１が表示領域の縦方向に一致しておらず、３０度傾いている。すなわち、走査範囲２４に表示される被検体Ｐの断層像の向きが、実空間における被検体Ｐの向きと異なるので、図３Ｂの超音波画像は、閲覧者にとって違和感を与えてしまう可能性がある。

　このように、従来の超音波診断装置２２は、超音波プローブ２３の向き次第で超音波画像における重力方向を変えて表示するので、必ずしも超音波画像を直感的にわかりやすく表示できていなかった。更に、従来の超音波診断装置２２は、超音波プローブ２３が操作者によって動かされるごとに、超音波ビームの送信方向２５が様々な角度に変化してしまうので、被検体Ｐの断層像の向きを様々な角度に回転させてしまう場合もあった。

　そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波画像を直感的にわかりやすく表示するために、以下に説明する表示制御部１７１の処理を実行する。

　表示制御部１７１は、検知された超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きに応じて、生成された超音波画像の向きを変えて表示する。例えば、表示制御部１７１は、超音波プローブ１１の向きをプローブ用センサ１４ａから受信する。或いは、表示制御部１７１は、穿刺針１３の向きを穿刺針用センサ１４ｂから受信する。そして、表示制御部１７１は、受信した超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きから、超音波プローブ１１の左右方向に対応する角度成分を抽出する。そして、表示制御部１７１は、抽出した角度成分を用いて、画像生成部１４０によって生成された超音波画像の走査範囲２４を傾けて表示する。

　図４は、表示制御部１７１が抽出する角度成分について説明するための図である。図４には、プローブ用センサ１４ａ又は穿刺針用センサ１４ｂによって検知可能な超音波プローブ１１の角度成分を例示する。図４において、超音波プローブ１１から送信される超音波ビームの送信方向２５をｚ軸とする。また、超音波プローブ１１の内部でｚ軸を通る任意の点を原点Ｏとする。また、原点Ｏを通り、超音波プローブ１１の走査範囲２４に直交する方向をｙ軸とし、ｙ軸及びｚ軸に直交する方向をｘ軸とする。また、ｘ軸回りの角度をピッチ角、ｙ軸回りの角度をロール角、ｚ軸回りの角度をヨー角とする。このような座標系において、プローブ用センサ１４ａは、重力方向２１に対するピッチ角、ロール角及びヨー角をそれぞれ検知し、検知した角度を超音波プローブ１１の向きとして表示制御部１７１へ送信する。

　図４に示すように、表示制御部１７１は、超音波プローブ１１の向きとして、重力方向２１に対するピッチ角、ロール角及びヨー角をそれぞれ受信する。そして、表示制御部１７１は、受信した超音波プローブ１１の向きのうちロール角を、超音波プローブ１１の左右方向に対応する角度成分として抽出する。なお、以下では、超音波ビームの送信方向２５を走査平面上で矢印２６の方向に回転させる角度を正の方向とし、矢印２７の方向に回転させる角度を負の方向として説明する。

　なお、図４の例では、プローブ用センサ１４ａが検出したピッチ角、ロール角及びヨー角を表示制御部１７１へ送信する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、プローブ用センサ１４ａが検出した角度のうち、ロール角のみを表示制御部１７１へ送信する場合であっても良い。

　また、図４の例では、プローブ用センサ１４ａによって検知される超音波プローブ１１の向きについて説明したが、穿刺針用センサ１４ｂによって検知される穿刺針１３の向きについてもこれと同様であるので、説明を省略する。

　図５から図７は、第１の実施形態に係る表示制御部１７１の処理を説明するための図である。図５から図７において、左図は、検査台上に横たわった被検体Ｐの腹部の横断面と、腹部に当接される超音波プローブ１１の向きとの位置関係の一例である。また、図５から図７において、右図は、左図に例示した位置関係で得られる超音波画像がモニタの表示領域に表示される場合を例示する。なお、図５から図７において、表示領域の横方向は、右方向を正の方向とし、表示領域の縦方向は、下方向を正の方向とする。

　図５を用いて、表示制御部１７１が超音波プローブ１１の向きに応じて超音波画像の走査範囲２４を傾けて表示する場合を説明する。図５の左図に示すように、超音波プローブ１１が被検体Ｐの腹部に対してロール角「＋３０度」で当接された状態で超音波画像が生成される場合を例示する。この場合、表示制御部１７１は、超音波プローブ１１の向きとして、ロール角「＋３０度」を抽出する。

　そして、図５の右図に示すように、表示制御部１７１は、超音波画像の走査範囲２４を、ロール角「＋３０度」傾けてモニタ１７に表示させる。具体的には、表示制御部１７１は、走査範囲２４を走査する超音波ビームの送信方向２５を、表示領域の縦方向に対してロール角「＋３０度」傾けて、生成した超音波画像をモニタ１７に表示させる。より具体的には、表示制御部１７１は、画像生成部１４０によって生成された超音波画像データに含まれる各画素位置を座標変換することにより、モニタ１７の表示領域に向かって反時計回りに３０度回転させて、超音波画像をモニタ１７に表示させる。この結果、超音波画像における重力方向２１が表示領域の縦方向に一致することとなる。すなわち、走査範囲２４に表示される被検体Ｐの断層像の向きが、実空間における被検体Ｐの向きに一致しているので（図３Ａ参照）、図５の超音波画像は、閲覧者にとって直感的にわかりやすく表示されている。

　図６を用いて、表示制御部１７１が超音波プローブ１１の向きに応じて、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像を傾けて表示する場合を説明する。図６の左図に示すように、超音波プローブ１１が被検体Ｐの腹部に対してロール角「＋３０度」で当接され、穿刺針１３が超音波プローブ１１に対してロール角「－４５度」で取り付けられた状態で超音波画像が生成される場合を例示する。この場合、表示制御部１７１は、超音波プローブ１１の向きとして、ロール角「＋３０度」を抽出する。

　そして、図６の右図に示すように、表示制御部１７１は、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像の走査範囲２４を、ロール角「＋３０度」傾けてモニタ１７に表示させる。具体的には、表示制御部１７１は、走査範囲２４を走査する超音波ビームの送信方向２５を、表示領域の縦方向に対してロール角「＋３０度」傾けて、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像をモニタ１７に表示させる。より具体的には、表示制御部１７１は、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像データに含まれる各画素位置を座標変換することにより、モニタ１７の表示領域に向かって反時計回りに３０度回転させて、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像をモニタ１７に表示させる。この結果、超音波画像における重力方向２１が表示領域の縦方向に一致することとなる。すなわち、走査範囲２４に表示される被検体Ｐの断層像の向きが、実空間における被検体Ｐの向きに一致するとともに（図３Ａ参照）、穿刺ガイドライン２８の向きも実空間における穿刺針１３の挿入角度に一致するので、図６の超音波画像は、閲覧者にとって直感的にわかりやすく表示されている。

　図７を用いて、表示制御部１７１が穿刺針１３の向きに応じて超音波画像の走査範囲２４を傾けて表示する場合を説明する。図７の左図に示すように、超音波プローブ１１が被検体Ｐの腹部に対してロール角「＋３０度」で当接され、穿刺針１３が超音波プローブ１１に対してロール角「－４５度」で取り付けられた状態で超音波画像が生成される場合を例示する。すなわち、この状態において、穿刺針１３は、重力方向２１に対してロール角「－１５度」で被検体Ｐの腹部に挿入される。この場合、表示制御部１７１は、穿刺針１３の向きを穿刺針用センサ１４ｂから受信する。例えば、表示制御部１７１は、穿刺針１３の向きとして、穿刺針１３が重力方向２１に対してロール角「－１５度」で挿入されることを、穿刺針用センサ１４ｂから受信する。そして、表示制御部１７１は、受信した穿刺針１３の向きから、ロール角「－１５度」を抽出する。また、表示制御部１７１は、穿刺針１３が超音波プローブ１１に対してロール角「－４５度」で挿入されることを、入力装置１６から受け付ける。ここで、入力装置１６は、穿刺針１３を超音波プローブ１１に対してロール角「－４５度」で挿入する旨の指示を操作者から受け付け済みである。そして、表示制御部１７１は、重力方向２１に対する穿刺針１３のロール角「－１５度」から、超音波プローブ１１に対する穿刺針１３のロール角「－４５度」を減算することで、重力方向に対する超音波プローブ１１のロール角「＋３０度」を算出する。

　そして、図７の右図に示すように、表示制御部１７１は、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像の走査範囲２４を、ロール角「＋３０度」傾けてモニタ１７に表示させる。具体的には、表示制御部１７１は、走査範囲２４を走査する超音波ビームの送信方向２５を、表示領域の縦方向に対してロール角「＋３０度」傾けて、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像をモニタ１７に表示させる。より具体的には、表示制御部１７１は、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像データに含まれる各画素位置を座標変換することにより、モニタ１７の表示領域に向かって反時計回りに３０度回転させて、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像をモニタ１７に表示させる。この結果、超音波画像における重力方向２１が表示領域の縦方向に一致することとなる。すなわち、走査範囲２４に表示される被検体Ｐの断層像の向きが、実空間における被検体Ｐの向きに一致するとともに（図３Ａ参照）、穿刺ガイドライン２８の向きも実空間における穿刺針１３の挿入角度に一致するので、図７の超音波画像は、閲覧者にとって直感的にわかりやすく表示されている。

　このように、表示制御部１７１は、超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きから、超音波プローブ１１の左右方向に対応する角度成分を抽出し、抽出した角度成分を用いて、超音波画像の走査範囲２４を傾けて表示する。

　図８は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の処理手順を示すフローチャートである。図８に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１においては、画像生成部１４０は、超音波画像データを生成する（ステップＳ１０１）。そして、プローブ用センサ１４ａ又は穿刺針用センサ１４ｂは、超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きを検知する（ステップＳ１０２）。そして、表示制御部１７１は、超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きに応じて、超音波画像の向きを変えて表示する（ステップＳ１０３）。

　上述してきたように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波プローブによって受信された反射波に基づいて、超音波画像を生成する。そして、超音波診断装置１は、実空間における超音波プローブ１１の向き、又は、穿刺針１３の向きを検知する。そして、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きに応じて、生成した超音波画像の向きを変えて表示する。このため、超音波診断装置１は、超音波画像を直感的にわかりやすく表示することができる。

　また、例えば、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１が操作者によって動かされるごとに、その動きに対応するロール角で超音波画像の向きを傾けて表示する。このため、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１がどの向きに向けられたとしても、走査範囲２４に表示される被検体Ｐの断層像の向きを実空間における被検体Ｐの向きに一致させて表示するので、閲覧者にとって直感的にわかりやすく表示することができる。

　なお、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、必ずしも、図１に示した全ての構成を有していなくても良い。具体的には、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１の向きに応じて超音波画像の走査範囲２４を傾けて表示する処理を実現する場合には（図５の処理）、穿刺アダプタ１２、穿刺針１３及び穿刺針用センサ１４ｂを有していなくても良い。また、超音波診断装置１は、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像を傾けて表示する処理を実現する場合には（図６の処理）、穿刺針用センサ１４ｂを有していなくても良い。また、超音波診断装置１は、穿刺針１３の向きに応じて超音波画像の走査範囲２４を傾けて表示する処理を実現する場合には（図６の処理）、プローブ用センサ１４ａを有していなくても良い。

（第２の実施形態）
　第１の実施形態では、穿刺アダプタ１２を用いて穿刺が行われる場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置１は、穿刺アダプタ１２を用いることなく穿刺を行う場合、すなわち、フリー穿刺を行う場合にも、超音波画像の向きを変えることができる。そこで、第２の実施形態では、超音波診断装置１が、フリー穿刺を行う場合に、超音波画像の向きを変える処理について説明する。

　第２の実施形態に係る超音波診断装置１の構成は、図１において説明した超音波診断装置１の構成と基本的に同様であるが、プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂを両方とも有する点と、画像生成部１４０及び表示制御部１７１によって行われる処理の一部が相違する。そこで、第２の実施形態では、第１の実施形態と相違する点について説明することとし、同様の点については説明を省略する。

　第２の実施形態に係る画像生成部１４０は、第１の実施形態において説明した機能と同様の機能を有する。更に、第２の実施形態に係る画像生成部１４０は、超音波プローブ１１の位置及び向きと、穿刺針１３の位置及び向きとを用いて、穿刺針１３の穿刺経路を表す穿刺ガイドライン２８を超音波プローブ１１の走査範囲に重畳させた超音波画像を生成する。

　例えば、画像生成部１４０は、超音波プローブ１１の位置及び向きをプローブ用センサ１４ａから取得するとともに、穿刺針１３の位置及び向きを穿刺針用センサ１４ｂから取得する。そして、画像生成部１４０は、穿刺針１３の位置を走査平面上に投影することで、穿刺ガイドライン２８を表示するための画像データを生成する。続いて、画像生成部１４０は、走査範囲２４において、走査平面と穿刺ガイドライン２８との交点を算出する。そして、画像生成部１４０は、走査範囲２４の走査平面（交点）よりも手前側にある穿刺ガイドライン２８を実線で表示し、奥側にある穿刺ガイドライン２８を破線で表示するように、穿刺ガイドライン２８を走査範囲２４に重畳させた超音波画像を生成する。なお、ここで、交点が算出されるのは、フリー穿刺では、必ずしも穿刺針１３が走査平面上にあるとは限らないからである。

　図９は、第２の実施形態に係る表示制御部１７１の処理を説明するための図である。図９において、左図は、検査台上に横たわった被検体Ｐの腹部の横断面と、腹部に当接される超音波プローブ１１の向きとの位置関係の一例である。また、図９において、右図は、左図に例示した位置関係で得られる超音波画像がモニタの表示領域に表示される場合を例示する。なお、図９において、表示領域の横方向は、右方向を正の方向とし、表示領域の縦方向は、下方向を正の方向とする。

　図９の左図に示すように、超音波プローブ１１が被検体Ｐの腹部に対してロール角「＋３０度」で当接された状態で超音波画像が生成される場合を例示する。この場合、表示制御部１７１は、超音波プローブ１１の向きとして、ロール角「＋３０度」を抽出する。

　そして、図９の右図に示すように、表示制御部１７１は、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像の走査範囲２４を、ロール角「＋３０度」傾けてモニタ１７に表示させる。この結果、超音波画像における重力方向２１が表示領域の縦方向に一致することとなる。すなわち、走査範囲２４に表示される被検体Ｐの断層像の向きが、実空間における被検体Ｐの向きに一致するとともに（図３Ａ参照）、穿刺ガイドライン２８の向きも実空間における穿刺針１３の挿入角度に一致するので、図９の超音波画像は、閲覧者にとって直感的にわかりやすく表示されている。

　なお、ここでは、表示制御部１７１が超音波プローブ１１の向きを用いて超音波画像を傾けて表示する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、表示制御部１７１は、穿刺針１３の向きと、超音波プローブ１１及び穿刺針１３の位置関係を用いて、超音波画像を傾けて表示しても良い。ここで、超音波プローブ１１及び穿刺針１３の位置関係とは、超音波プローブ１１の位置及び向きと、穿刺針１３の位置及び向きとから算出可能である。

　上述してきたように、第２の実施形態に係る超音波診断装置１は、プローブ用センサ１４ａを用いて、重力方向に対する超音波プローブ１１の位置及び向きを検知するとともに、穿刺針用センサ１４ｂを用いて、重力方向に対する穿刺針１３の位置及び向きを検知する。そして、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１の位置及び向きと、穿刺針１３の位置及び向きとを用いて、穿刺針１３の穿刺経路を表す穿刺ガイドライン２８を超音波プローブ１１の走査範囲２４に重畳させた超音波画像を生成する。そして、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きを用いて、超音波画像を傾けて表示する。このため、超音波診断装置１は、フリー穿刺が行われる場合にも、超音波画像を直感的にわかりやすく表示することができる。

（第３の実施形態）
　上述した実施形態では、超音波画像が実空間における向きで表示される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置１は、穿刺ガイドラインの向きが操作者の任意の表示角度になるように、超音波画像を傾けて表示することができる。そこで、第３の実施形態では、超音波診断装置１が、穿刺ガイドラインの向きが操作者の任意の表示角度になるように、超音波画像を傾けて表示する場合について説明する。

　第３の実施形態に係る超音波診断装置１の構成は、図１において説明した超音波診断装置１の構成と基本的に同様であるが、プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂを両方とも有していなくても良い点が相違する。そこで、第３の実施形態では、第１の実施形態と相違する点について説明することとし、同様の点については説明を省略する。

　第３の実施形態に係る入力装置１６は、穿刺針１３の穿刺経路を表す穿刺ガイドライン２８を表示する表示角度の指示を操作者から受け付ける。例えば、入力装置１６は、穿刺ガイドライン２８を、表示領域の縦方向に対してロール角「－４５度」で表示する旨の指示を操作者から受け付ける。そして、入力装置１６は、操作者によって指示された表示角度を表示制御部１７１へ送信する。

　また、入力装置１６は、第１の実施形態と同様に、超音波プローブ１１に対して穿刺針１３を所定の位置及び向きで挿入する旨の指示を操作者から受け付ける。例えば、入力装置１６は、超音波ビームの送信位置から５ｃｍの位置から、超音波プローブ１１に対してロール角「－６０度」で穿刺針１３が取り付けられている旨の指示を操作者から受け付ける。そして、入力装置１６は、操作者によって指示された超音波プローブ１１に対する穿刺針１３の位置及び向きを表示制御部１７１へ送信する。

　第３の実施形態に係る表示制御部１７１は、指示された表示角度に応じて、超音波画像を傾けて表示する。

　図１０は、第３の実施形態に係る表示制御部１７１の処理を説明するための図である。図１０において、左図は、検査台上に横たわった被検体Ｐの腹部の横断面と、腹部に当接される超音波プローブ１１の向きとの位置関係の一例である。また、図１０において、右図は、左図に例示した位置関係で得られる超音波画像がモニタの表示領域に表示される場合を例示する。なお、図１０において、表示領域の横方向は、右方向を正の方向とし、表示領域の縦方向は、下方向を正の方向とする。

　図１０の左図に示すように、穿刺針１３が超音波プローブ１１に対してロール角「－６０度」で取り付けられた状態で超音波画像が生成される場合を例示する。この場合、表示制御部１７１は、穿刺ガイドライン２８を表示領域の縦方向に対してロール角「－４５度」で表示する旨の指示と、超音波プローブ１１に対してロール角「－６０度」で穿刺針１３が取り付けられている旨の指示とを入力装置１６から受信する。

　そして、図１０の右図に示すように、表示制御部１７１は、穿刺ガイドライン２８が表示領域の縦方向に対してロール角「－４５度」になるように、穿刺ガイドライン２８が重畳された超音波画像を傾けてモニタ１７に表示させる。具体的には、表示制御部１７１は、超音波ビームの送信方向に対してロール角「－６０度」で穿刺針１３が取り付けられているので、超音波画像の走査範囲２４をロール角「＋１５度」傾けて表示する。

　上述してきたように、第３の実施形態に係る超音波診断装置１は、穿刺針１３の穿刺経路を表す穿刺ガイドライン２８を表示する表示角度の指示を操作者から受け付ける。そして、超音波診断装置１は、穿刺ガイドライン２８を超音波プローブ１１の走査範囲２４に重畳させた超音波画像を生成する。そして、超音波診断装置１は、指示された表示角度に応じて、超音波画像の走査範囲を傾けて表示する。このため、第２の実施形態に係る超音波診断装置１は、穿刺ガイドラインの向きが操作者の任意の表示角度になるように、超音波画像を傾けて表示することができる。

　なお、第３の実施形態においては、プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂを両方とも有していない場合を説明したが、両方を有していても良い。この場合、超音波診断装置１は、フリー穿刺が行われる場合の超音波画像（図９に例示の超音波画像）を、穿刺ガイドラインの向きが操作者の任意の表示角度になるように、傾けて表示することができる。

　すなわち、超音波診断装置１は、プローブ用センサ１４ａを用いて、重力方向に対する当該超音波プローブ１１の位置及び向きを検知するとともに、穿刺針用センサ１４ｂを用いて、重力方向に対する穿刺針１３の位置及び向きを検知する。そして、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１の位置及び向きと、穿刺針１３の位置及び向きとを用いて、穿刺針１３の穿刺経路を表す穿刺ガイドライン２８を超音波プローブ１１の走査範囲２４に重畳させた超音波画像を生成する。そして、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１の位置及び向き、穿刺針１３の位置及び向き、及び、指示された表示角度に応じて、超音波画像の走査範囲２４を傾けて表示する。

（第４の実施形態）
　上述した実施形態では、超音波画像の向きを変えて表示する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置１は、超音波画像の向きを変えて表示する場合に、他の種類の画像の向きを変えて並べて表示しても良い。そこで、第４の実施形態では、超音波診断装置１が、超音波画像の向きを変えて表示する場合に、他の種類の画像の向きを変えて並べて表示する場合について説明する。

　第４の実施形態に係る超音波診断装置１の構成は、図１において説明した超音波診断装置１の構成と基本的に同様であるが、表示制御部１７１における処理の一部が相違する。そこで、第４の実施形態では、第１の実施形態と相違する点について説明することとし、同様の点については説明を省略する。

　第４の実施形態に係る表示制御部１７１は、生成した超音波画像と、生成した超音波画像とは異なる他の種類の画像との位置合わせを行い、生成した超音波画像の向きを変えて表示する場合に、位置合わせを行った他の種類の画像の向きを変えて表示する。

　図１１から図１３は、第４の実施形態に係る表示制御部１７１の処理を説明するための図である。図１１から図１３において、左図は、検査台上に横たわった被検体Ｐの腹部の横断面と、腹部に当接される超音波プローブ１１の向きとの位置関係の一例である。また、図１１から図１３において、右図は、左図に例示した位置関係で得られる超音波画像と、その超音波画像に対応する２次元Ｘ線ＣＴ（Computed　Tomography）画像（以下、ＣＴ画像と略記）２９がモニタ１７の表示領域に表示される場合を例示する。なお、図１１から図１３において、表示領域の横方向は、右方向を正の方向とし、表示領域の縦方向は、下方向を正の方向とする。

　図１１を用いて、表示制御部１７１が位置合わせを行う処理について説明する。図１１に示すように、表示制御部１７１は、例えば、超音波プローブ１１が被検体Ｐの腹部に真上から当接された状態で生成された超音波画像と、略同一断面のＣＴ画像２９とをモニタ１７に表示させる。ここで、モニタ１７に表示されるＣＴ画像２９は、検査対象となる被検体Ｐのターゲット部位が撮影されたＸ線ＣＴボリュームデータからＭＰＲ処理により生成される一断面である。例えば、操作者は、ターゲット部位が描出されたＣＴ画像２９がモニタ１７に表示されるように、入力装置１６を介してＭＰＲ処理用の切断面の位置を調整する。そして、表示制御部１７１は、操作者が調節した切断面（以下、初期断面）によりＸ線ＣＴボリュームデータを切断したＣＴ画像２９を画像生成部１４０に生成させ、ＣＴ画像２９をモニタ１７に表示させる。

　また、操作者は、モニタ１７に表示された超音波画像と略同一断面のＣＴ画像２９が表示されるように、Ｘ線ＣＴボリュームデータにおける初期断面の位置を再調整する。そして、操作者は、モニタ１７に表示されたＣＴ画像２９と超音波画像とが略同一断面であると判断した場合、入力装置１６を用いて確定ボタンを押下する。表示制御部１７１は、確定ボタンが押下された時点でプローブ用センサ１４ａから取得した超音波プローブ１１の３次元位置情報を初期位置情報と設定する。また、表示制御部１７１は、確定ボタンが押下された時点でのＸ線ＣＴボリュームデータにおける初期断面の位置を、最終的な初期断面の位置として決定する。なお、ここでは、操作者によって確定ボタンが押下されることで位置合わせが行われる場合を例示したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、超音波画像と略同一断面のＣＴ画像２９を自動的に抽出し、位置合わせを行う場合であっても良い。

　その後、表示制御部１７１は、プローブ用センサ１４ａから取得した超音波プローブ１１の実空間における位置及び向きと初期位置情報とから、超音波プローブ１１の走査断面に関する移動情報を取得し、取得した移動情報に基づいて初期断面の位置を変更することで、ＭＰＲ用の切断面を再設定する。そして、表示制御部１７１は、再設定した切断面によりＸ線ＣＴボリュームデータからＣＴ画像２９を画像生成部１４０に生成させ、ＣＴ画像２９と超音波画像とを並列させた画像データを生成する。これにより、表示制御部１７１は、超音波画像と、その超音波画像と略同一断面のＣＴ画像２９とを、モニタ１７の画面に同時に表示する。

　図１２を用いて、表示制御部１７１が超音波画像の向きを変えて表示する場合に、位置合わせを行った他の種類の画像の向きを変えて表示する処理について説明する。図１２の左図に示すように、超音波プローブ１１が被検体Ｐの腹部に対してロール角「＋３０度」で当接された状態で超音波画像が生成される場合を例示する。この場合、表示制御部１７１は、超音波プローブ１１の向きとして、ロール角「＋３０度」を抽出する。

　そして、図１２の右図に示すように、表示制御部１７１は、超音波画像の走査範囲２４を、ロール角「＋３０度」傾けてモニタ１７に表示させる場合に、位置合わせを行った略同一断面のＣＴ画像２９の向きを連動させて傾ける。この結果、超音波画像における重力方向２１及びＣＴ画像２９における２１が表示領域の縦方向にそれぞれ一致することとなる。すなわち、超音波画像及びＣＴ画像２９に表示される被検体Ｐの断層像の向きが、実空間における被検体Ｐの向きに一致しているので、図１２の超音波画像及びＣＴ画像２９は、閲覧者にとって直感的にわかりやすく表示されている。

　これに対して、図１３には、表示制御部１７１が超音波画像の向きを変えずに表示する場合を例示する。図１３の左図に示すように、超音波プローブ１１が被検体Ｐの腹部に対してロール角「＋３０度」で当接された状態で超音波画像が生成される場合を例示する。この場合、図１３の右図に示すように、超音波画像及びＣＴ画像２９に表示される被検体Ｐの断層像の向きが、実空間における被検体Ｐの向きと異なるので、図１３の超音波画像及びは、閲覧者にとって違和感を与えてしまう可能性がある。

　上述してきたように、第４の実施形態に係る超音波診断装置１は、超音波画像と、超音波画像とは異なる他の種類の画像との位置合わせを行い、超音波画像の向きを変えて表示する場合に、位置合わせを行った他の種類の画像の向きを変えて表示する。このため、超音波診断装置１は、超音波画像と位置合わせが行われた画像についても、直感的にわかりやすく表示することができる。

　なお、第４の実施形態では、超音波画像と、ＣＴ画像２９とを連動させて向きを変えて表示する場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第４の実施形態に係る超音波診断装置１は、ＰＥＴ（Positron　Emission　Tomography）画像やＭＲ（Magnetic　Resonance）画像等の他の医用画像と、超音波画像との位置合わせを行って、両者を連動させて向きを変えて表示しても良い。また、例えば、超音波診断装置１は、超音波画像とは異なる所定の画像との位置合わせを行い、両者を連動させて向きを変えて表示しても良い。具体例を挙げると、超音波診断装置１は、超音波画像と、代表的な症例の超音波画像や同一患者の過去の超音波画像等と位置合わせを行って、両者を連動させて向きを変えて表示しても良い。例えば、超音波診断装置１は、超音波画像と、病変部位と他の部位との間の解剖学的な位置関係が描出されたイラストと位置合わせを行って、両者を連動させて向きを変えて表示しても良い。また、超音波診断装置１は、３つ以上の画像を連動させても良い。

（第５の実施形態）
　また、例えば、超音波診断装置１は、フリー穿刺において、穿刺ガイドラインの向きが操作者の任意の表示角度になるように、超音波画像を傾けて表示しても良い。そこで、第５の実施形態では、超音波診断装置１が、フリー穿刺において、穿刺ガイドラインの向きが操作者の任意の表示角度になるように、超音波画像を傾けて表示する場合について説明する。

　第５の実施形態に係る超音波診断装置１の構成は、図１において説明した超音波診断装置１の構成と基本的に同様であるが、プローブ用センサ１４ａ及び穿刺針用センサ１４ｂを両方とも有する点と、入力装置１６、画像生成部１４０、及び表示制御部１７１によって行われる処理の一部が相違する。そこで、第５の実施形態では、第１の実施形態と相違する点について説明することとし、同様の点については説明を省略する。

　第５の実施形態に係る入力装置１６は、穿刺針１３の穿刺経路を表す穿刺ガイドライン２８を表示する表示角度の指示を操作者から受け付ける。例えば、入力装置１６は、穿刺ガイドライン２８を、表示領域の縦方向に対してロール角「０度」で表示する旨の指示を操作者から受け付ける。そして、入力装置１６は、操作者によって指示された表示角度を表示制御部１７１へ送信する。

　第５の実施形態に係る画像生成部１４０は、第２の実施形態において説明した機能と同様の機能を有する。すなわち、第５の実施形態に係る画像生成部１４０は、超音波プローブ１１の位置及び向きと、穿刺針１３の位置及び向きとを用いて、穿刺針１３の穿刺経路を表す穿刺ガイドライン２８を超音波プローブ１１の走査範囲に重畳させた超音波画像を生成する。

　第５の実施形態に係る表示制御部１７１は、指示された表示角度に応じて、超音波画像を傾けて表示する。

　図１４Ａ及び図１４Ｂは、第５の実施形態に係る画像生成部１４０及び表示制御部１７１の処理を説明するための図である。図１４Ａ及び図１４Ｂでは、フリー穿刺において、穿刺ガイドラインの向きが表示領域の縦方向に対してロール角「０度」になるように、超音波画像を傾けて表示する場合を説明する。具体的には、図１４Ａ及び図１４Ｂでは、フリー穿刺が行われている最中に、超音波プローブ１１の位置及び向きが、ロール角「３０度」の状態（図１４Ａ）からロール角「０度」の状態（図１４Ｂ）に変化する場合を説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、左図は、検査台上に横たわった被検体Ｐの腹部の横断面と、腹部に当接される超音波プローブ１１の位置及び向きと、被検体Ｐに挿入される穿刺針１３の位置及び向きとの位置関係の一例である。また、図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、右図は、左図に例示した位置関係で得られる超音波画像がモニタの表示領域に表示される場合を例示する。なお、図１４Ａ及び図１４Ｂにおいて、表示領域の横方向は、右方向を正の方向とし、表示領域の縦方向は、下方向を正の方向とする。

　図１４Ａの左図を用いて、画像生成部１４０の処理を説明する。例えば、画像生成部１４０は、超音波プローブ１１の位置及び向き（ロール角「３０度」）をプローブ用センサ１４ａから取得するとともに、穿刺針１３の位置及び向き（ロール角「－３０度」）を穿刺針用センサ１４ｂから取得する。そして、画像生成部１４０は、超音波プローブ１１と穿刺針１３との位置関係に基づいて、走査範囲２４に対する穿刺ガイドライン２８の角度を算出する。図１４Ａの左図に示す例では、超音波プローブ１１は重力方向２１に対してロール角「３０度」で被検体Ｐの腹部に当接されており、穿刺針１３は重力方向２１に対してロール角「－３０度」で被検体Ｐの腹部に挿入されている。この場合、画像生成部１４０は、走査範囲２４を走査する超音波ビームの送信方向２５に対する穿刺ガイドライン２８の角度がロール角「－６０度」であると算出する。続いて、画像生成部１４０は、走査範囲２４において、走査平面と穿刺ガイドライン２８との交点を算出する。ここで、交点が算出されるのは、フリー穿刺では、必ずしも穿刺針１３が走査平面上にあるとは限らず、穿刺針１３が走査平面に交差している場合があるからである。そして、画像生成部１４０は、走査範囲２４の走査平面（交点）よりも手前側にある穿刺ガイドライン２８を実線で表示し、奥側にある穿刺ガイドライン２８を破線で表示するように、穿刺ガイドライン２８を走査範囲２４に重畳させた超音波画像を生成する（図１４Ａの右図）。この超音波画像において、超音波ビームの送信方向２５に対する穿刺ガイドライン２８の角度は、「－６０度」である。

　続いて、図１４Ａの右図を用いて、表示制御部１７１の処理を説明する。表示制御部１７１は、穿刺ガイドライン２８を表示領域の縦方向に対してロール角「０度」（表示角度）で表示する旨の指示を入力装置１６から受信する。そして、表示制御部１７１は、画像生成部１４０によって生成された超音波画像を、穿刺ガイドライン２８が表示領域の縦方向に対してロール角「０度」になるように傾けてモニタ１７に表示させる。

　ここで、超音波プローブ１１の位置及び向きが、ロール角「３０度」の状態（図１４Ａの左図）からロール角「０度」の状態（図１４Ｂの左図）に変化した場合には、画像生成部１４０及び表示制御部１７１は、以下のように処理を行う。

　図１４Ｂの左図を用いて、画像生成部１４０の処理を説明する。画像生成部１４０は、超音波プローブ１１の位置及び向き（ロール角「０度」）をプローブ用センサ１４ａから取得するとともに、穿刺針１３の位置及び向き（ロール角「－３０度」）を穿刺針用センサ１４ｂから取得する。図１４Ｂの左図に示す例では、超音波プローブ１１は重力方向２１に対してロール角「０度」で被検体Ｐの腹部に当接されており、穿刺針１３は重力方向２１に対してロール角「－３０度」で被検体Ｐの腹部に挿入されている。この場合、画像生成部１４０は、走査範囲２４を走査する超音波ビームの送信方向２５に対する穿刺ガイドライン２８の角度がロール角「－３０度」であると算出し、上述の処理と同様に、穿刺ガイドライン２８を走査範囲２４に重畳させた超音波画像を生成する。この超音波画像において、超音波ビームの送信方向２５に対する穿刺ガイドライン２８の角度は、「－３０度」である。

　続いて、図１４Ｂの右図を用いて、表示制御部１７１の処理を説明する。表示制御部１７１は、画像生成部１４０によって生成された超音波画像を、穿刺ガイドライン２８が表示領域の縦方向に対してロール角「０度」（表示角度）になるように傾けてモニタ１７に表示させる。

　このように、第５の実施形態に係る超音波診断装置１は、フリー穿刺において、穿刺ガイドラインの向きが操作者の任意の表示角度になるように、超音波画像を傾けて表示することができる。例えば、超音波診断装置１は、フリー穿刺において、超音波プローブ１１の位置及び向きがロール角「３０度」の状態（図１４Ａの左図）からロール角「０度」の状態（図１４Ｂの左図）に変化した場合にも、穿刺ガイドライン２８の向きを一定の角度で表示することができる（図１４Ａの右図及び図１４Ｂの右図）。このため、超音波診断装置１は、フリー穿刺においても穿刺ガイドラインを基準とし、超音波画像を直感的にわかりやすく表示することができる。

（第６の実施形態）
　さて、これまで第１から第５の実施形態について説明したが、上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。

（医用画像処理装置）
　上述した実施形態では、超音波診断装置１が、生成した超音波画像の向きを、超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きに応じて傾けて表示する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、医用画像処理装置が、超音波診断装置１によって生成された超音波画像を再生する場合に、超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きに応じて超音波画像を傾けて表示することもできる。

　図１５は、第６の実施形態に係る医用情報システムの構成を説明するための図である。図１５に示すように、第６の実施形態に係る医用情報システムは、超音波診断装置１と、医用画像診断装置２と、医用画像保管装置３と、医用画像処理装置４とを備える。各装置は、例えば、病院内に設置された院内ＬＡＮ（Local　Area　Network）２により、直接的又は間接的に相互に通信可能な状態となっている。例えば、医用情報システムにＰＡＣＳ（Picture　Archiving　and　Communication　System）が導入されている場合、各装置は、ＤＩＣＯＭ（Digital　Imaging　and　Communications　in　Medicine）規格に則って、医用画像データ等を相互に送受信する。

　医用画像診断装置２は、Ｘ線診断装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置、ＳＰＥＣＴ（Single　Photon　Emission　Computed　Tomography）装置、ＰＥＴ（Positron　Emission　computed　Tomography）装置、ＳＰＥＣＴ装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化されたＳＰＥＣＴ－ＣＴ装置、ＰＥＴ装置とＸ線ＣＴ装置とが一体化されたＰＥＴ－ＣＴ装置、検体検査装置等の装置である。例えば、医用画像診断装置２は、被験者を撮影する撮影技師からの操作に応じて被験者を撮影し、医用画像データや検査結果を生成する。

　医用画像保管装置３は、医用画像データを保管する装置である。例えば、医用画像保管装置３は、医用画像データを記憶するデータベースを備え、医用画像診断装置２により生成された医用画像データや検査結果をデータベースに格納し、これを保管する。

　医用画像処理装置４は、医用画像データに対して画像処理を行う画像処理装置である。例えば、医用画像処理装置４は、医用画像保管装置３から医用画像データや検査結果を取得し、取得した医用画像データや検査結果をモニタに表示する。

　図１５に示すように、医用画像処理装置４は、取得部４ａと、表示制御部４ｂと、画像データ記憶部４ｃとを備える。

　取得部４ａは、超音波診断装置１において生成された超音波画像データを取得し、これを画像データ記憶部４ｃに格納する。例えば、取得部４ａは、超音波画像と、超音波画像が生成された時の超音波プローブ１１の向き、又は、穿刺針１３の向きとを取得する。そして、取得部４ａは、取得した超音波画像と、超音波画像が生成された時の超音波プローブ１１の向き、又は、穿刺針１３の向きとをフレームごとに対応付けて、画像データ記憶部４ｃに格納する。

　表示制御部４ｂは、超音波診断装置１によって生成された超音波画像を、その超音波画像が生成されたタイミングの超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きに応じて傾けて表示する。なお、表示制御部４ｂは、図１において説明した表示制御部１７１と同様の機能を有する。

　画像データ記憶部４ｃは、超音波画像と、超音波画像が生成された時の超音波プローブ１１の向き、又は、穿刺針１３の向きとをフレームごとに対応付けて記憶する。

　これにより、第６の実施形態に係る医用画像処理装置４は、超音波診断装置１において生成された超音波画像を、直感的にわかりやすく表示することができる。

　なお、図１５にて説明した内容は、あくまで一例に過ぎない。例えば、第２の実施形態にて説明したように、フリー穿刺が行われた場合には、超音波プローブ１１の位置及び向きと、穿刺針１３の位置及び向きとをフレームごとに記憶しても良い。具体的には、取得部４ａは、超音波画像と、超音波画像が生成された時の超音波プローブ１１の位置及び向きと、穿刺針１３の位置及び向きとを取得する。そして、取得部４ａは、取得した超音波画像と、超音波画像が生成された時の超音波プローブ１１の位置及び向きと、穿刺針１３の位置及び向きとをフレームごとに対応付けて、画像データ記憶部４ｃに格納する。このため、超音波診断装置１は、フリー穿刺が行われる場合にも、超音波画像を直感的にわかりやすく表示するとともに、その時の穿刺針１３の位置及び向きを表示することができる。

　また、例えば、画像データ記憶部４ｃは、必ずしもフレームごとに、超音波画像が生成された時の超音波プローブ１１の向き、又は、穿刺針１３の向きを記憶しなくても良い。つまり、画像データ記憶部４ｃは、所定の期間に含まれる複数フレームの超音波画像データに対応づけて、所定の期間における超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きを記憶しても良い。この場合、表示制御部４ｂは、画像データ記憶部４ｃに記憶された超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きに応じて、所定の期間に含まれる複数フレームの超音波画像の向きを変えて表示する。

　具体的には、例えば、穿刺が行われている間には、超音波プローブ１１の向きや穿刺針１３の向きは一定の角度に保たれる場合が多い。つまり、穿刺が行われている間、時系列で並ぶ複数フレームの超音波画像データに対応づけられた超音波プローブ１１の向きや穿刺針１３の向きは、ほぼ同一の角度である。このような場合には、これら複数フレームの超音波画像データに対して、唯一の超音波プローブ１１の向き、又は、唯一の穿刺針１３の向きを記憶しても良い。例えば、医用画像処理装置４において、取得部４ａは、複数フレームの超音波画像データにそれぞれ対応づけられた超音波プローブ１１の向きの平均角度（平均値）を算出する。そして、取得部４ａは、複数フレームの超音波画像データと、算出した平均角度とを対応づけて、画像データ記憶部４ｃに格納する。これにより、例えば、医用画像処理装置４は、記憶すべきデータ量を低減したり、表示にかかる処理付加を低減したりすることができる。なお、複数フレームの超音波画像データに対応づけられる超音波プローブ１１の向きや穿刺針１３の向きが同一の角度となるのは、穿刺に限らず、医師が他の処置を行う場合や一定時間観察する場合などであっても良い。

　すなわち、医用画像診断装置２において、画像データ記憶部４ｃは、超音波画像と、超音波プローブ１１の向き又は被検体に挿入される穿刺針の向きとを対応付けて記憶する。表示制御部４ｂは、画像データ記憶部４ｃに記憶された超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きに応じて、超音波画像の向きを変えて表示する。

（並列表示）
　また、例えば、超音波診断装置１は、超音波プローブ１１の向き又は穿刺針１３の向きに応じて超音波画像の向きを変えた場合の画像と、変える前の画像とを、同時に並列表示しても良い。具体例を挙げると、超音波診断装置１は、図５の右図と、図３Ｂの右図とを同時に並列表示しても良い。

（穿刺ガイドレールを備える超音波プローブ）
　また、上述した実施形態では、穿刺アダプタ１２を用いることで、超音波プローブ１１に対して穿刺針１３を所定の位置及び向きで取り付ける場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波プローブ１１が穿刺ガイドレールを備える場合であっても良い。この穿刺ガイドレールは、超音波プローブ１１に対して所定の位置及び向きで備えられている。このため、超音波診断装置１において、穿刺ガイドレールを備える超音波プローブ１１を用いることで、穿刺アダプタ１２を用いることなく、超音波プローブ１１に対して穿刺針１３を所定の位置及び向きで取り付けることが可能となる。なお、穿刺ガイドレールは、挿入部とも称される。

（画像処理による穿刺針の検知）
　上述した実施形態では、超音波プローブ１１や穿刺針１３に設けられたセンサによって穿刺針１３の向きを検知する場合を説明したが、超音波画像上に描出される穿刺針の向きを画像処理によって検知し、その方向に応じて超音波画像の向きを変えて表示しても良い。具体的には、例えば超音波診断装置１又は医用画像処理装置４は、図示しない画像処理部を備える。当該画像処理部は、超音波画像における所定の閾値以上の輝度値を有する部分を穿刺針１３に係る像と認識し、当該超音波画像における穿刺針１３の向きを検知する。表示制御部１７１は、当該画像処理部によって検知された穿刺針１３の向きと、操作者によって予め設定された表示角度と、が実質的に一致するように、当該超音波画像の向きを変えて所定の表示手段に表示させる。この場合、超音波プローブ１１や穿刺針１３にセンサを設ける必要はなく、超音波プローブ１１や穿刺針１３の構成をより簡略化することができる。

　以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、超音波画像を直感的にわかりやすく表示することができる。

　以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。

　例えば、図１に例示した超音波診断装置１の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く超音波診断装置１が有することを要しない。すなわち、超音波診断装置１の各構成要素の分散・統合の具体的形態は図示のものに限定されるものではない。一例としては、第４の実施形態に係る表示制御部１７１において、位置合わせを行う処理は、表示制御部１７１とは異なる処理部が実行することとしても良い。　

Claims

　超音波プローブによって受信された反射波に基づいて、超音波画像を生成する生成部と、
　被検体に挿入される穿刺針の向きを検知する検知部と、
　検知された前記穿刺針の向きに応じて、生成された超音波画像の向きを変えて表示する表示制御部と、
　を備える、超音波診断装置。
　前記検知部は、前記穿刺針の向きとして、実空間における、前記超音波プローブに装着された穿刺アダプタ又は前記超音波プローブの挿入部から挿入される穿刺針の向きを検知し、
　前記表示制御部は、前記穿刺針の向きと、前記超音波プローブに対する前記穿刺アダプタ又は前記挿入部の向きとを用いて、前記超音波画像の向きを変えて表示する、請求項１に記載の超音波診断装置。
　前記検知部は、超音波プローブに設置されたセンサを用いて、重力方向に対する当該超音波プローブの位置及び向きを検知するとともに、穿刺針に設置されたセンサを用いて、重力方向に対する当該穿刺針の位置及び向きを検知し、
　前記生成部は、前記超音波プローブの位置及び向きと、前記穿刺針の位置及び向きとを用いて、当該穿刺針の穿刺経路を表す穿刺ガイドラインを前記超音波プローブの走査範囲に重畳させた超音波画像を生成する、請求項１に記載の超音波診断装置。
　前記生成部は、前記超音波画像として、前記穿刺針の穿刺経路を表す穿刺ガイドラインを前記超音波プローブの走査範囲に重畳させた超音波画像を生成する、請求項１に記載の超音波診断装置。
　前記穿刺ガイドラインを表示する表示角度の指示を操作者から受け付ける受付部を更に備え、
　前記表示制御部は、前記表示角度で前記穿刺ガイドラインが表示されるように、当該穿刺ガイドラインが重畳された前記超音波画像の向きを変えて表示する、請求項３又は４に記載の超音波診断装置。
　超音波プローブによって受信された反射波に基づいて、超音波画像を生成する生成部と、
　前記超音波プローブの向き又は被検体に挿入される穿刺針の向きを検知する検知部と、
　前記超音波画像と、前記超音波画像とは異なる所定の画像との位置合わせを行い、前記検知部によって検知された前記超音波プローブの向き又は前記穿刺針の向きに応じて、前記超音波画像及び前記所定の画像の向きを変えて表示する表示制御部と、
　を備える、超音波診断装置。
　超音波画像と、超音波プローブの向き又は被検体に挿入される穿刺針の向きとを対応付けて記憶する記憶部と、
　前記記憶部に記憶された前記超音波プローブの向き又は前記穿刺針の向きに応じて、前記超音波画像の向きを変えて表示する表示制御部と、
　を備えることを特徴とする医用画像処理装置。
　前記記憶部は、前記超音波画像と、当該超音波画像が生成された時の前記超音波プローブの向き又は前記穿刺針の向きとをフレームごとに対応付けて記憶し、
　前記表示制御部は、前記超音波画像のフレームごとに対応づけられた前記超音波プローブの向き又は前記穿刺針の向きに応じて、前記超音波画像の向きを変えて表示する、請求項７に記載の医用画像処理装置。
　前記記憶部は、所定の期間に含まれる複数フレームの超音波画像と、当該所定の期間における前記超音波プローブの向き又は前記穿刺針の向きとを対応付けて記憶し、
　前記表示制御部は、前記記憶部に記憶された前記超音波プローブの向き又は前記穿刺針の向きに応じて、前記所定の期間に含まれる複数フレームの超音波画像の向きを変えて表示する、請求項７に記載の医用画像処理装置。