(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータまたはプロセッサ（１６）、メモリ（１８）およびディスプレイ（１４）を備える装置を使用する、対象物（２５６）の定量的測定結果および形態構造の複合４次元プレゼンテーション（２１２４）のための方法であって、
前記コンピュータまたはプロセッサ（１６）が、ボリュメトリック画像データにおいて関心領域（２０２）を特定するステップ（２２０２）と、
前記コンピュータまたはプロセッサ（１６）が、以下のステップ（１）乃至（４）のステップ、
（１）対象物画像データの前記関心領域中で前記対象物の壁部（２２０７）をトラッキングして、変位場（２１０８）を生成するステップ（２２０６）、
（２）表示データに前記変位場を適用して、向上したレンダリングデータを生成するステップ（２２０８）、
（３）前記向上したレンダリングデータをボリュームレンダリングして、向上したボリュームレンダリング（２２１４）を生成するステップ（２２１０）、および
（４）前記向上したボリュームレンダリングを表示するステップ（２２１２）
を複数回繰り返すステップと、
を含み、
前記繰り返しにより４次元の向上したボリュームレンダリングが生成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記４次元画像データは、超音波画像データ（１１０）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ボリュメトリック画像データは、超音波画像データであり、前記対象物は、患者の心臓であり、表示データ（２１１０）が、超音波イメージング以外の画像モダリティによる静止画像３次元データ（２１１４）、心臓の人工３次元モデル（２１１６）、および心臓の合成画像データ（２１１２）の中の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
超音波イメージング以外の前記モダリティ（２１１４）は、磁気共鳴イメージングおよび３次元コンピュータ断層イメージングの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記変位場から少なくとも１つの定量パラメータを抽出するステップ（２２１４）と、前記少なくとも１つの定量パラメータを適用して前記向上したボリュームレンダリングの上にカラーコーディングされたデータを重畳するステップ（２２１６）とからなる繰り返されるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
コンピュータまたはプロセッサ（１６）、メモリ（１８）およびディスプレイ（１４）を備えた装置（１０）であって、
この装置は、ボリュメトリック画像データ（１１０）において対象物（２５６）の関心領域（２０２）を特定する（２２０２）ように構成され、さらに、
前記関心領域中で前記対象物の壁部（２２０７）をトラッキングして、変位場を生成する（２２０６）ように構成される、トラッキングモジュール（２１０６）と、
表示データに前記変位場を適用して、向上したレンダリングデータを生成するように構成される、データ検索／レジストレーションモジュールと、
前記向上したレンダリングデータをレンダリングして、向上したボリュームレンダリング（２１２４）を生成する（２２１０）ように構成される、ボリュームレンダリングモジュール（１０６）と、
前記向上したボリュームレンダリングを表示する（２２１２）ように構成されるディスプレイ（１４）とを具備し、
前記トラッキングモジュール、前記データ検索／レジストレーションモジュールおよびボリュームレンダリングモジュールは、反復的に作動して、それによって４次元の向上したボリュームレンダリングを生成するように構成されたこと、
を特徴とする装置（１０）。
【請求項７】
前記装置は、超音波プローブ（１２）をさらに備える超音波イメージング装置（１０）であり、前記装置は、前記頂音波プローブを使用して４次元画像データを取得するように構成され、前記４次元画像データは、超音波画像データであることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
超音波イメージング以外の画像モダリティ（２１１４）による静止画像３次元データ、心臓の人工３次元モデル（２１１６）、および心臓の合成画像データ（２１１２）の中の少なくとも１つを含む表示データ（２１１０）をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
超音波イメージング以外の前記モダリティは、磁気共鳴イメージングおよび３次元コンピュータ断層イメージングの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記変位場から少なくとも１つの定量パラメータを抽出し（２２１４）、前記少なくとも１つの定量パラメータを適用して前記向上したボリュームレンダリングの上にカラーコーディングされたデータを重畳する（２２１６）ように構成された定量解析モジュール（２１２２）をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、概して定量的測定結果および形態構造のプレゼンテーションのための方法および装置に関する。この方法および装置は、特に医用イメージングにおいて有用である。
【背景技術】
【０００２】
新しい医用イメージング技術により、患者の心臓の心筋層などの対象物の局所的定量４次元解析が可能である。局所的定量４次元解析は、対象物の全ての質点の運動および変形に関する詳細な情報をもたらす。しかし、この新しいイメージング技術には、新しい表示方法および装置が必要である。例えば、定量パラメータが３次元解剖学的構造に直接的にマッピングされる直観的表示が必要である。パラメータを３次元解剖学的構造に直接的にマッピングするための少なくとも１つの既知の方法は、データのスライス化と、パラメータの２次元画像への投影または、パラメータデータのサーフェスモデルへの投影とを含む。この方法により、定量的データの表示は簡便になるが、利用可能な詳細な形態構造情報と運動および変形の視覚的認知との損失という代償を伴う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００７７０１３号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００７４４２７号公報
【特許文献３】米国特許第７，１５１，８５７号公報
【特許文献４】米国特許第７，０３５，４８０号公報
【特許文献５】米国特許出願公開第２００５／０１５２５８８号公報
【特許文献６】米国特許出願公開第２００５／００９６５２３号公報
【特許文献７】米国特許出願公開第２００３／０１９７７０４号公報
【特許文献８】ＷＯ２００６／０８８４２９Ａ１
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】GE Healthcare Patent Application Specification, METHODS AND APPARATUS FOR VOLUME RENDERING, GE Docket No. 221506, Serial No. 11/800, 742, filed May 7, 2007, (21) pages
【非特許文献２】GE Healthcare Patent Application, METHOD FOR MOTION ENCODING OF TISSUE STRUCTURES IN ULTRASONIC IMAGING, Patent No. 5,568,811, issued 10/29/1996
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様においては、本発明のいくつかの実施形態は、対象物の定量的測定結果および形態構造の複合４次元プレゼンテーションのための方法を提供する。この方法は、コンピュータまたはプロセッサ、メモリおよびディスプレイを備える装置を使用する。この方法自体は、ボリュメトリック画像データにおいて関心領域を特定するステップを含む。次いで、４次元ボリュームレンダリングを生成するために、以下のステップが反復される。反復されるステップは、関心領域中で対象物の壁部をトラッキングして、変位場を生成するステップと、変位場を表示データに適用して、向上したレンダリングデータを生成するステップと、向上したレンダリングデータをボリュームレンダリングして、向上したボリュームレンダリングを生成するステップと、向上したボリュームレンダリングを表示するステップとを含む。
【０００６】
別の態様においては、本発明のいくつかの実施形態は、コンピュータまたはプロセッサ、メモリおよびディスプレイを備える装置を提供する。この装置は、ボリュメトリック画像データにおいて関心領域を特定するように構成される。さらに、この装置は、対象物の関心領域の画像データ中で対象物の壁部をトラッキングして変位場を生成するように構成されるトラッキングモジュールと、表示データに変位場を適用して向上したレンダリングデータを生成するように構成されるデータ検索／レジストレーションモジュールと、向上したレンダリングデータをレンダリングして向上したボリュームレンダリングを生成するように構成されるボリュームレンダリングモジュールと、向上したボリュームレンダリングを表示するように構成されるディスプレイとを備える。トラッキングモジュール、データ検索／レジストレーションモジュールおよびボリュームレンダリングモジュールは、反復的に作動して、それによって４次元の向上したボリュームレンダリングを生成するように構成される。
【０００７】
さらに別の態様においては、本発明のいくつかの実施形態は、コンピュータまたはプロセッサ、メモリおよびディスプレイを備える装置に命令するように構成された命令を記録している機械可読媒体または複数の媒体を提供する。この命令は、装置に、対象物の関心領域を指定し、以下のステップを複数回繰り返して、ボリュメトリック画像データを用いて４次元の向上されたボリュームレンダリングを生成するように命令する。繰り返されるステップは、対象物の関心領域の画像データ中で対象物の壁部をトラッキングして変位場を生成するステップ、表示データに変位場を適用して向上したレンダリングデータを生成するステップ、向上したレンダリングデータをボリュームレンダリングして向上したボリュームレンダリングを生成するステップ、および向上したボリュームレンダリングを表示するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の種々の実施形態により形成される超音波イメージング装置のブロック図である。
【図２】本発明の種々の実施形態により形成される小型超音波イメージング装置の絵画図である。
【図３】本発明の種々の実施形態により形成されるハンドヘルド超音波イメージング装置の絵画図である。
【図４】ボリュームレンダリングによる視覚化の方法を示す図である。
【図５】本発明の種々の実施形態による、ボリュメトリック対象物の境界を検出するように構成される３次元セグメンテーションアルゴリズムにより出力された、境界およびサーフェスモデルを示す図である。
【図６】２次元において示されるトラッキングにより生成された変位場の図である。
【図７】境界の両側の画像データ領域を示す腔の対象物境界の概略図である。
【図８】セグメンテーションを利用して最適化されたボリュームレンダリング（シミュレーションにもとづく）を示す図である。
【図９】変位場を使用してレジストレーションすることが可能な静止画像３次元ＣＴボリュームレンダリングの例を示す図である。
【図１０】対象物の壁部の外方から見た場合の重畳された縦歪を伴うセグメンテーションを用いて最適化されたボリュームレンダリングを示す図である。
【図１１】対象物の内方から見た場合の重畳された縦歪を伴うセグメンテーションを用いて最適化されたボリュームレンダリングを示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態の動作を示すブロック図である。
【図１３】ボリュームレンダリングデータの表示をもたらす、本発明の一実施形態の動作の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
前述の概要ならびに以下の本発明の特定の実施形態の詳細な説明は、添付の図面と共に読まれることによりさらによく理解されるであろう。これらの図面が種々の実施形態の機能ブロックの図を示す程度まで、これらの機能ブロックは、必ずしもハードウェア回路間の分割を示唆するわけではない。したがって、例えば、１つまたは複数の機能ブロック（例えばプロセッサまたはメモリ）が、単体のハードウェア（例えば汎用信号プロセッサまたは、ランダムアクセスメモリ、ハードディスクなどのブロック）として実装されてよい。同様に、プログラムは、スタンドアローンプログラムであってもよく、オペレーティングシステムにおけるサブルーチンとして組み込まれてもよく、インストールされたソフトウェアパッケージにおける機能でもよい、などとなる。種々の実施形態は、図面に示される構成および手段に限定されないことを理解されたい。
【００１０】
本明細書において使用される際に、単数で挙げられ「１つの」（「ａ」または「ａｎ」）の語を伴い記される要素およびステップは、特に明記しない限り、複数の前記要素またはステップを除外しないものとして理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」の参照は、挙げられた特徴をやはり含む他の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図しない。さらに、逆のことを特に明記しない限り、ある特定の特性を有する１つの要素または複数の要素を「備える」または「有する」実施形態が、この特性を有さない他のそのような要素を含んでよい。さらに、本明細書においては、「コンピュータ」および「プロセッサ」という用語は、デジタル信号処理、制御、データ操作および／または計算を実施するための専用ハードウェア、あるいは、同一の機能を実施するようにプログラムするおよび／または外部デジタル信号に連係するように適合させることが可能な汎用コンピュータのいずれかを指すために、互換的に用いられる。したがって、「コンピュータまたはプロセッサ」および「プロセッサまたはコンピュータ」という表現は、各用語のそれぞれについて均等な範囲を有することが意図され、これら２つの用語間の二分性を示唆することは意図されない。
【００１１】
本発明の実施形態の技術的効果は、改善された定量的データ表示を提供しつつ、詳細な形態構造を維持することを含む。さらに、本発明のいくつかの実施形態は、対象の区域とは無関係な情報を排除することによるボリュームレンダリング表示の改善における、定量パラメータの抽出の際に実施される任意のセグメンテーションの利用を容易にする。この情報の排除は、定量パラメータのカラーコーディングと組み合わせて使用する場合には、４次元の定量的データの非常に直観的な表示を可能にする。
【００１２】
図１は、未処理の医用画像データを取得するように構成されたプローブまたはトランスデューサ１２を有する医用イメージングシステム１０のブロック図である。いくつかの実施形態においては、プローブ１２は、超音波トランスデューサであり、医用イメージングシステム１０は、超音波イメージング装置である。また、ディスプレイ１４（例えば内蔵ディスプレイ）が提供され、医用画像を表示するように構成される。データメモリ２２が、取得された未処理画像データを記憶し、このデータは、本発明のいくつかの実施形態においては、ビームフォーマ２０により処理され得る。
【００１３】
プローブ１２を用いて医用画像を表示させるために、バックエンドプロセッサ１６が、場合によってはビームフォーマ２０によってさらに処理されるプローブ１２から取得された未処理の医用画像データを用いてフレーム処理および走査変換を実施するための命令を含む、ソフトウェアまたはファームウェアメモリ１８を備える。図１においては別々に図示されるが、ソフトウェアメモリ１８とデータメモリ２２とが、物理的に独立したメモリである必要はない。専用ハードウェアを、走査変換を実施するためのソフトウェアおよび／またはファームウェアの代わりに使用してよく、または、専用ハードウェアおよびソフトウェアの組合せ、または汎用プロセッサもしくはデジタル信号プロセッサと組み合わされたソフトウェアを使用してよい。このようなソフトウェアおよび／またはハードウェアおよび／または専用ハードウェアに関する要件が、本明細書に含まれる本発明の実施形態の説明を理解することにより把握された際には、任意の特定の実装形態の選択は、ハードウェアのエンジニアおよび／またはソフトウェアのエンジニアに委ねられてよい。しかし、いずれの専用のおよび／または特殊用途のハードウェアもしくは特殊用途のプロセッサも、「バックエンドプロセッサ１６」と記されるブロックに包含されるものとして見なされる。
【００１４】
ソフトウェアまたはファームウェアメモリ１８は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、小型ハードドライブ、フラッシュメモリカード、もしくは、機械可読媒体または複数の機械可読媒体５２からの命令を読み込むように構成された任意の種類のデバイス（または複数のデバイス）を含むことが可能である。本発明のいくつかの実施形態においては、アクセシブルメディアリーダ５０が提供される。さらに、ソフトウェアまたはファームウェアメモリ１８に含まれる命令は、ディスプレイ１４での表示に適した解像度の医用画像を生成する、および／または、データメモリ２２に記憶された、取得された未処理のもしくは走査変換された画像データを、コンピュータなどの外部デバイス２４に送信する命令、ならびに以下に説明される他の命令を含む。画像データは、プロセッサ１６およびユーザインターフェース２８の制御の下で、バックエンドプロセッサ１６から外部デバイス２４へ、有線または無線ネットワーク２６を介して（または、例えばシリアルケーブルまたはパラレルケーブルまたはＵＳＢポートを介して直接接続により）送信されてよい。いくつかの実施形態においては、外部デバイス２４は、ディスプレイおよびメモリを有するコンピュータまたはワークステーションであってよい。また、ユーザインターフェース２８（ディスプレイ１４を含んでもよい）は、ユーザからデータを受信し、このデータをバックエンドプロセッサ１６に供給する。いくつかの実施形態においては、ディスプレイ１４は、データ点およびデータ位置のユーザ入力を容易にするための、接触認識面（ｔｏｕｃｈ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｓｕｒｆａｃｅ）およびスタイラス（図示せず）などのｘ−ｙ入力装置を含んでよい。
【００１５】
図２は、ハンドキャリードデバイスとして構成された医用イメージングシステム１０の一実施形態の絵画図である。ハンドキャリード医用イメージングデバイス１０は、ディスプレイ１４およびユーザインターフェース２８を備える。本発明のいくつかの実施形態においては、ボタン８２からなるタイプライタ様キーボード８０が、ユーザインターフェース２８に含まれ、ならびに、医用イメージングデバイス１０の操作モードに応じて機能を割り当てられ得る１つまたは複数のソフトキー８４が、ユーザインターフェース２８に含まれる。ディスプレイ１４の一部分が、ソフトキー８４用のラベル８６のために割り当てられてよい。例えば、図２に図示されるラベルは、ユーザが、目下未処理の医用画像データを保存する、ディスプレイ１４で画像７０のある部分について拡大表示する、未処理の医用画像データを外部デバイス２４（図１に図示）にエクスポートする、または画像を表示（またはエクスポート）することを可能にする。また、このデバイスは、特殊目的機能のための追加キーおよび／または制御装置８８を有してよい。
【００１６】
図３は、小型デバイスとして構成された医用イメージングシステム１０の一実施形態を図示する。本明細書において使用される際に、「小型」は、超音波システム１０が、ハンドヘルドまたはハンドキャリードデバイスである、あるいは人間の手中、ブリーフケースサイズのケースの中またはバックパックの中に入れて持ち運ばれるように構成されることを意味する。例えば、医用イメージングシステム１０は、例えば、高さが約２．５インチ、幅が約１４インチ、縦が約１２インチの寸法である典型的なラップトップコンピュータのサイズのハンドキャリードデバイスであってよい。医用イメージングシステム１０の重量は、約１０ポンドであってよい。
【００１７】
超音波プローブ１２は、医用イメージングシステム１０のＩ／Ｏポート１１を介して超音波システム１０に連係するコネクタ端部１３を有する。プローブ１２は、コネクタ端部１３と、患者をスキャンするために使用されるスキャニング端部１７とを接続するケーブル１５を有する。また、医用イメージングシステム１０は、ディスプレイ１４およびユーザインターフェース２８を備える。
【００１８】
本発明の実施形態は、いくつかのアクションを実施するようにコンピュータに命令するソフトウェアまたはファームウェアを備えることが可能である。本発明のいくつかの実施形態は、メモリ、ディスプレイおよびプロセッサを備えるスタンドアローン型ワークステーションコンピュータを含む。また、ワークステーションは、ユーザ入力インターフェース（例えばこれは、マウス、タッチスクリーンおよびスタイラス、カーソルキーを有するキーボード、またはそれらの組合せを含んでよい）を備えてよい。メモリは、例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリまたはリードオンリーメモリを含んでよい。また、簡略化のために、コンピュータプログラムが記録される媒体を読み取るおよび／または書き込むことが可能なデバイスを、「メモリ」という用語の範囲内に含む。このような適切なデバイスにより読み取ることが可能な媒体の限定的なリストが、ＣＤ、ＣＤ−ＲＷ、あらゆるタイプのＤＶＤ、磁気媒体（フロッピー（登録商標）ディスク、テープおよびハードドライブを含む）、スティック、カードの形態および他の形態のフラッシュメモリ、ＲＯＭなど、ならびにそれらの組合せを含む。
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態は、図１の超音波イメージングシステム１０などの医用イメージング装置に組み込まれてよい。スタンドアローン型ワークステーションとの対応において、「コンピュータ」は、この装置それ自体として、またはこの装置自体の構成要素の少なくとも一部分として見なすことが可能である。例えば、バックエンドプロセッサ１６は、メモリを有する汎用プロセッサを含んでよく、または別々のプロセッサおよび／またはメモリが提供されてよい。ディスプレイ１４は、ワークステーションのディスプレイに相当し、ユーザインターフェース２８は、ワークステーションのユーザインターフェースに相当する。スタンドアローン型ワークステーションまたはイメージング装置のいずれが使用されるかにかかわらず、ソフトウェアおよび／またはファームウェア（これ以降、概して「ソフトウェア」と呼ぶ）は、本明細書において説明される本発明の複合アクションを実施するようにコンピュータに命令するために使用することが可能である。ソフトウェアの複数部分が、特定の機能を有してよく、本明細書においては、これらの部分は「モジュール」または「ソフトウェアモジュール」と呼ばれる。しかし、いくつかの実施形態においては、これらのモジュールは、１つまたは複数の電子ハードウェアコンポーネント、あるいは、ソフトウェアモジュールと同一の目的を達するように、またはソフトウェアモジュールのパフォーマンスを補助するように構成され得る特殊目的ハードウェアコンポーネントを備えてよい。したがって、「モジュール」は、ハードウェア、または、ある機能を果たすハードウェアおよびソフトウェアの組合せを指してもよい。
【００２０】
ボリュームレンダリングによる視覚化は、ボリュメトリック対象物２０３のリアルな像を生成することでよく知られている技術である。図４に図示されるように、ボリュームレンダリングは、対象ボリューム２０２のを貫通するレイ２０５のキャスティングにより実施され得る。像平面２０４に記録される「レイ値」は、対象のボリューム２０２を貫通して像平面２０４に至る経路の間で交わるボクセルの全てまたはいくつかの値の組合せであり、したがって「ボリュームレンダリング」と名づけられる。本発明の種々の実施形態においては、この組合せは、「オパシティ関数」、または一般的には「伝達関数」と呼ばれる荷重係数により乗算される各ボクセル値の合計である。さらに、オブジェクトオーダーレンダリング（ｏｂｊｅｃｔ  ｏｒｄｅｒ  ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）（データセット内の平面またはボクセルのビュー平面への投影）などの他のボリュームレンダリング技術を、レイトレーシングの代わりに使用してよい。マテリアルトラッキングを活用することにより、運動および変形の視覚的認知が維持された、向上したボリュームレンダリングを生成することが可能になる。
【００２１】
図５は、ボリュメトリック対象物２５６の境界を検知するように構成される３次元セグメンテーションアルゴリズムにより出力された、境界２５２およびサーフェスモデル２５４を示す図である。本明細書において用いられる例においては、画像は、心エコー検査画像であり（すなわち心臓２５６の超音波画像）、ボリュメトリック対象物は、左心室２５８である。本発明のいくつかの実施形態は、ボリュメトリック画像データについてのセグメンテーションおよびトラッキングアルゴリズムを供給する、または前提条件として必要とする。
【００２２】
図６は、変位場２１０８を示す図である。変位場２１０８は、適切なトラッキング方法を用いて評価することが可能である。ここでは、変位場２１０８は、簡略化のために２次元画像６０２にもとづき示される。
【００２３】
図７は、境界４００の両側の画像データ領域４０２、４０４を示す対象物境界４００を表すセグメント化された対象物２５６の概略図である。本発明のいくつかの実施形態は、表示データと組み合わせて定量的測定結果を表示するために、形態構造的に正確なボリュームレンダリングを用いる。このような表示は、心筋の運動および変形の視覚化において特に有用である。
【００２４】
心筋の運動および変形の視覚化のために用いられるいくつかの実施形態においては、ボリュームレンダリングは、心内膜および心外膜の大まかな評価がともに検出される３次元歪みによるセグメンテーションを用いて最適化された、または少なくとも改善されたボリュメトリックデータより生成される。セグメンテーションを用いて最適化されたボリュームレンダリングによりもたらされる画像を示すシミュレーション１７００が、図８に図示される。同様の表示は、ボリュームレンダリングが、セグメンテーションおよびマテリアルトラッキングの結果にもとづく合成生成された４次元データより生成される実施形態から得られる。
【００２５】
心筋の運動および変形の視覚化のために用いられるいくつかの他の実施形態においては、ボリュームレンダリングは、他のイメージングモダリティ（例えばＭＲＩ、３次元ＣＴなど）により得られる静止画像３次元データから生成される。３次元ＣＴにより得られるような静止画像１８００の一例が、図９に図示される。いくつかの他の実施形態は、評価された変位場にもとづき変形された人工心臓モデルより生成されるボリュームレンダリングを用いる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態においては、ボリュームレンダリングにおける対象物は、評価された定量パラメータにもとづきカラーコーディングされる。図１０および図１１は、そのようなカラーコーディングの図である。図１０は、壁部の外方から見た場合の重畳された縦歪１９０２を伴うトラッキングを用いて最適化されたボリュームレンダリング１９００を示す。図１１は、同一の重畳された縦歪１９０２を伴う同一のセグメンテーションであるが、壁部の内方から見た場合の切取図２０００である。
【００２７】
図１２は、本発明の一実施形態のブロック図２１００である。ユーザ入力２１０２および画像データ１１０が、壁部トラッキングモジュール２１０６に供給され、壁部トラッキングモジュール２１０６は、画像データ１１０の対象の区域内に示される壁部を少なくとも初めに決定する。ユーザ入力２１０２は、本発明の全ての実施形態について必ずしも必要ではなく、いくつかの実施形態は、適宜に、または他の様式により、ユーザ入力２１０２を収集するためのいかなる機能性も提供する必要がない。ユーザ入力２１０２は、もし供給される場合には、１つまたは複数の壁部の手動のまたは半自動のセグメンテーションなどの初期化データを含む。壁部トラッキングモジュール２１０６は、画像データ１１０中の対象物をトラッキングし、壁部内に変位場２１０８を生成するために使用することが可能な、任意の既知の方法であることが可能である。
【００２８】
データ検索／レジストレーションモジュール２１１８が、表示データ２１１０と、壁部トラッキングモジュール２１０６により生成される変位場２１０８とを処理するために提供される。本明細書において使用される際に、「表示データ」という用語は、画像データ１１０、合成画像データ２１１２、二次（または三次など）モダリティの画像データ２１１４（例えば、ＣＴ画像またはＭＲＩ画像）、および心臓モデル２１１６または他のボリュメトリック解剖学的構造モデルの中の任意の１つまたは複数を含んでよい。したがって、本発明の実施形態は、表示すべき２セット以上のデータ２１１０を提供してよいが、必ずしも提供する必要はない。表示すべき２セット以上のデータ２１１０を提供する実施形態は、いずれのセットのデータ２１１０を表示すべきかについての選択肢を提供してよいが、必ずしも提供する必要はない。データ検索／レジストレーションモジュール２１１８は、表示データ２１１０に変位場２１０８を適用して、それに応じて表示データを変形させる。その結果がボリュームレンダリングモジュール１０６に送られて、表示データ２１１０の向上したボリュームレンダリング２１２４を生成し、このデータ内の壁部の変位を表示する。
【００２９】
また、本発明のいくつかの実施形態は、変位場２１０８から少なくとも１つの定量パラメータを抽出する定量的解析モジュール２１２２を提供する。したがって、いくつかの実施形態は、変位場２１０８から抽出された１つまたは複数のこれらの定量パラメータを適用して、ボリュームレンダリングモジュール１０６がボリュームレンダリング２１２４にカラーコーディングされたデータを重畳することを可能にする。
【００３０】
より詳細には、本発明のいくつかの実施形態は、対象物２５６の測定結果および形態構造の４次元プレゼンテーションを向上させることにより対象物の変形のユーザによる視覚的認知を向上させるための方法を提供する。この方法は、コンピュータまたはプロセッサ１６、メモリ２２およびディスプレイ１４を備える装置１０を使用する。図１３は、この方法を示す流れ図２２００である。この方法は、２２０２で、ボリュメトリック画像データ１１０において対象物２５６の関心領域を特定するステップを含む。この特定するステップは、プロセッサ１６およびメモリ２２によって実施されてよく、またディスプレイ１４およびユーザインターフェース２８を伴ってよい。この特定は、図５に示されるようなものであってよく、壁部トラッキングモジュール２１０６により実施されてよい。対象物２５６の関心領域の特定は、１度実施される必要があるに過ぎず、以下のステップが、ボリュメトリック画像データ１１０の各受信セットについて反復される。次に、２２０６で、対象物２５６の壁部２２０７（図８、図１０および図１１を参照）が、対象物２５６の関心領域２０２内のボリュメトリック画像データ１１０においてトラッキングされて、変位場２１０８を生成する。次に、２２０８で、変位場２１０８は、表示データ２１１０に適用されて、向上したボリュームレンダリング２１１４を生成する。次いで、この向上したボリュームレンダリングは、２２１２でディスプレイ１４に表示される。２２０６で、処理が続き、それによりトラッキングされたボリュメトリック画像データを使用して４次元の向上したボリュームレンダリングを生成する。
【００３１】
上述で挙げられた方法の変形形態が、本発明のいくつかの実施形態において使用される。例えば、いくつかの実施形態においては、表示データ２１１０は、対象物２５６の関心領域の画像データ１１０を含む。さらに、いくつかの実施形態においては、表示データ２１１０は、対象物の形態構造に関連するデータを含み、このデータ自体は、超音波イメージング以外の画像モダリティによる静止画像３次元データ２１１４、心臓の人工３次元モデル２１１６、および／または心臓の合成画像データ２１１２の中の少なくとも１つを含んでよい。さらに、いくつかの実施形態においては、ボリュメトリック画像データは、超音波画像データである。
【００３２】
この方法のいくつかの変形形態においては、対象物２５６は、患者の心臓であり、表示データ２１１０は、超音波イメージング以外の画像モダリティによる静止画像３次元データ２１１４、心臓の人工３次元モデル２１１６および心臓の合成画像データ２１１２の中の少なくとも１つを含む。超音波イメージング以外のモダリティは、例えば磁気共鳴イメージングおよび／または３次元コンピュータ断層イメージングであってよい。
【００３３】
さらに、この方法のいくつかの変形形態は、２２１４で、変位場から少なくとも１つの定量パラメータを抽出するステップと、２２１６で、定量パラメータまたは複数のパラメータを適用して、向上したボリュームレンダリング１９００または２０００の上にカラーコーディングされたデータ１９０４を重畳するステップを含む。
【００３４】
本発明の構成は、表示すべきデータ２１１０が種々の変位特性を有する異なる対象物を表すデータとなる、心臓に関する用途または医療用途に限定されないことに留意されたい。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態においては、コンピュータまたはプロセッサ１６、メモリ１８および２２、ならびにディスプレイ１４を備える装置１０が提供される。装置１０は、対象物のボリュメトリック画像データ１１０における関心領域を特定するように（プログラムソフトウェアおよび／またはファームウェアによって、ならびに構造的に）構成される。さらに、装置１０は、記憶されたプログラムによりプロセッサまたはコンピュータ内で、および／または、特殊用途ハードウェア内で実行され得るモジュールを備える。これらのモジュールは、画像データ１１０内の対象物２５６の壁部２２０７をトラッキングして、変位場２１０８を生成するように構成されたトラッキングモジュール２１０６を備える。また、対象物２５６の関心領域２０２の画像データ１１０、および対象物２５６の形態構造に関するデータ２１１２、２１１４、２１１６の中の少なくとも１つを含む表示画像データ２１１０に、変位場２１０８をレジストレーションして、向上したレンダリングデータを生成するように構成されたデータ検索／レジストレーションモジュール２１１８と、向上したレンダリングデータをレンダリングして向上したボリュームレンダリング２１２４を生成するように構成されたボリュームレンダリングモジュール１０６とを備える。さらに、この装置は、向上したボリュームレンダリング２１２４を表示するように構成されたディスプレイ１４を備える。トラッキングモジュール２１０６、データ検索／レジストレーションモジュール２１１８およびボリュームレンダリングモジュール１０６は、反復的に作動して、それによりボリュメトリック画像データを用いて向上したボリュームレンダリング２１２４を生成するように構成される。
【００３６】
いくつかの実施形態においては、装置内の記憶されたデータ２１１０は、対象物２５６の関心領域２０２の画像データ１１０を含む。また、いくつかの他の実施形態においては、記憶されたデータ２１１０は、対象物の形態構造に関連するデータ２１１２、２１１４および／または２１１６を含む。また、いくつかの実施形態においては、装置１０は、超音波プローブ１２を備える超音波イメージング装置である。装置１０は、超音波プローブ１２を用いて４次元画像データを取得するように構成され、４次元画像データは、超音波画像データである。これらの実施形態のいくつかにおいては、記憶されたデータ２１１０は、超音波イメージング以外の画像モダリティによる静止画像３次元データ２１１４、心臓の人工３次元モデル２１１６、および／または心臓の合成画像データ２１１２を含む。これらの実施形態のいくつかにおいては、超音波イメージング以外のモダリティが、磁気共鳴イメージングおよび／または３次元コンピュータ断層イメージングを含む。
【００３７】
さらに、装置１０のいくつかの変形形態は、変位場２１０８から少なくとも１つの定量パラメータを抽出し、定量パラメータまたは複数のパラメータを適用して向上したボリュームレンダリング２１２４の上にカラーコーディングされたデータを重畳するように構成された、定量的解析モジュール２１２２を備える。
【００３８】
本発明のさらに他の実施形態においては、機械可読媒体または複数の媒体５２（磁気ディスクおよび磁気ディスケット、光学ディスクおよび光学ディスケット、および／またはＲＯＭ、フラッシュＲＯＭ、および／またはバッテリーバックアップＲＡＭ、または任意の他の適切な磁気、光学または電子媒体または複数の媒体などであるが、それらに限定されない）が、１つまたは複数の適切なメディアリーダ５０と共に提供される。媒体（または複数の媒体）５２には、コンピュータまたはプロセッサ１６、メモリ１８、２２およびディスプレイ１４を備える装置１０に命令するように構成された命令が記録されている。この命令は、ボリュメトリック画像データ１１０において関心領域２５６を特定する命令を含む。さらに、この命令は、以下のステップを複数回繰り返す命令を含む。繰り返されるステップは、対象物２５６の関心領域２０２の画像データ１１０中で対象物２５６の壁部２２０７をトラッキングして、変位場２１０８を生成するステップと、表示データ２１１０に変位場２１０８を適用して、向上したレンダリングデータを生成するステップと、向上したレンダリングデータをボリュームレンダリングして、向上したボリュームレンダリング２１２４を生成するステップとを含む。さらに、この繰り返される命令は、向上したボリュームレンダリング２１２４を表示するステップを含む。このようにして、この繰り返しにより、ボリュメトリック画像データを用いて４次元の向上したボリュームレンダリングが生成される。
【００３９】
種々の実施形態においては、媒体または複数の媒体５２は、超音波プローブ１２を有する超音波イメージング装置１０に命令するように構成された命令をさらに含む。これらの命令は、超音波イメージング装置が超音波プローブ１２を使用して４次元画像データを取得する命令を含み、４次元画像データは、超音波画像データである。さらに別の変形形態においては、媒体または複数の媒体５２には、変位場から少なくとも１つの定量パラメータを繰り返し抽出し、定量パラメータまたは複数のパラメータを繰り返し適用して向上したボリュームレンダリング２１２４の上にカラーコーディングされたデータを重畳するようにこの装置に命令する命令が記録されている。そのようなカラーコーディングの結果は、図１０および図１１に見ることが可能である。
【００４０】
さらに別の変形形態においては、対象物２５６の関心領域２０２の表示データ２１１０、および／または、対象物２５６の形態構造に関連するデータ２１１２、２１１４および／または２１１６は、具体的には、対象物２５６の関心領域２０２の画像データ１１０を含む。さらに別の変形形態においては、対象物２５６の関心領域２０２の表示データ２１１０、および／または、対象物２５６の形態構造に関連するデータ２１１２、２１１４および／または２１１６は、具体的には、この対象物の形態構造に関連するデータ２１１２、２１１４および／または２１１６を含む。
【００４１】
したがって、本発明の実施形態は、利用可能な詳細な形態構造情報を損失することなく、対象物の形態構造にマッピングされるパラメータの直観的表示を実現することが理解されよう。関心領域とは無関係な情報を排除することによって、ボリュームレンダリングは向上し、より直観的な表示を実現することが可能となる。本発明の実施形態は、心筋の運動および変形を表示する、形態構造的に正確なボリュームレンダリングを生成するためには特に有用である。
【００４２】
上述の説明は、例示のものとしておよび非限定的なものとして意図されることを理解されたい。例えば上述の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて用いられてよい。さらに、本発明の特許請求の範囲から逸脱することなく、ある特定の状況または材料を本発明の教示に適応させるために、多数の修正がなされてよい。本明細書において説明される材料の寸法およびタイプは、本発明のパラメータを規定するためのものであり、これらは決して限定的なものではなく、例示の実施形態である。上述の説明を考察することにより、多数の他の実施形態が当業者には明らかになろう。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照とし、この特許請求の範囲の権利が受けられる均等物の全範囲と併せて決定されるべきである。
【００４３】
この記述説明は、本発明を開示するために、最良の形態を含む例を用い、また任意の当業者が本発明を実施することを可能にするために、任意のデバイスまたはシステムを製造し使用し、任意の組み合わされる方法を実施することを含む例を用いる。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲により規定され、当業者が思いつく他の例を含んでよい。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言通りの意味における言葉と差異のない構造的要素を有する場合には、またはそれらが特許請求の範囲の文言通りの意味における言葉と実質的に差異のない均等構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の範囲内に含まれるように意図される。
【符号の説明】
【００４４】
１０  医用イメージングデバイス／超音波システム
１１  Ｉ／Ｏポート
１２  超音波プローブまたはトランスデューサ
１３  コネクタ端部
１４  ディスプレイ
１５  ケーブル
１６  （バックエンド）コンピュータまたはプロセッサ
１７  スキャニング端部
１８  ソフトウェアまたはファームウェアメモリ
２０  ビームフォーマ
２２  データメモリ
２４  外部デバイス
２６  有線または無線ネットワーク
２８  ユーザインターフェース
５０  メディアリーダ
５２  機械可読媒体または複数の媒体
７０  画像
８０  タイプライタ様キーボード
８２  ボタン
８４  ソフトキー
８６  ラベル
８８  制御装置
１０６  ボリュームレンダリングモジュール
１１０  （セグメント化された／ボリュメトリック）対象物画像データ
２０２  対象のボリュームまたは領域
２０３  ボリュメトリック対象物
２０４  像平面
２０５  レイ
２５２  境界
２５４  サーフェスモデル
２５６  （４次元）対象物
２５８  左心室
４００  対象物境界
４０２  画像データ領域
６０２  ２次元画像
１７００  シミュレーション
１８００  静止画像
１９００  （向上した）ボリュームレンダリング
１９０２  重畳された縦歪
１９０４  カラーコーディングされたデータ
２０００  切取図
２１００  ブロック図
２１０２  ユーザ入力
２２０７  壁部
２１０６  トラッキングモジュール
２１０８  変位場
２１１０  表示データ
２１１２  （心臓の）合成画像データ
２１１４  異なるモダリティの画像データ
２１１４  静止画像３次元データ
２１１６  人工３次元（心臓）モデル
２１１８  検索／レジストレーションモジュール
２１２２  定量的解析モジュール
２１２４  向上したボリュームレンダリング
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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