(57)【要約】腹部大動脈の一部に関する３次元超音波走査情報を取得するデータ収集装置である。複数のトランスデューサ要素（３２）が、重なり合うカバレッジを提供するように配置される。このデータ収集装置は、最初、オペレータによって大動脈（４７）の上に位置決めされる。血流に対して作用するドップラ音発生器を用いた１次元走査（３６、３７）が、装置の初期位置決めを確認するのに用いられる。次に、３次元走査情報（５４）が得られ、平面座標から球座標に変換され、結果として生じる走査線平面が大動脈に対して垂直になるようにする。それぞれの走査線平面における情報は、次に、大動脈の境界を決定するのに用いられ、それから、直径情報が計算される（９２）。大動脈のある与えられた領域に関する直径の測定値は、大動脈における動脈瘤を判断しモニタするのに用いることができる。
2005538811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腹部大動脈瘤を評価しモニタするシステムであって、
腹部大動脈の選択された部分の３次元超音波走査情報を、複数の走査線平面の形式で取得するデータ収集手段と、
前記走査線平面情報を、変換された走査線平面が前記大動脈をほぼ垂直に通過するようにスライスする座標に変換するプロセッサと、
前記変換された操作情報から大動脈境界情報を決定するプロセッサと、
前記境界情報から前記大動脈の直径を計算する計算回路と、
を備えており、前記大動脈に沿った複数の位置での前記大動脈の直径情報は、腹部大動脈における動脈瘤の存在を判断する際に有用であることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、前記データ収集手段は１次元の超音波ビームを用いて最初に位置決めされ、このシステムは、前記データ収集手段が前記大動脈の上に位置決めされると可聴音を生じるドップラ処理システムを更に備えており、よって、最初に前記データ収集手段を患者に対して位置決めする際にオペレータを補助することを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項２記載のシステムにおいて、前記ドップラ処理システムは前記大動脈を流れる血液のイメージを提供するように動作し、このイメージは前記大動脈の中に存在するステントが漏れているかどうかを判断するのに有用であることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１記載のシステムにおいて、前記変換された走査平面は、前記大動脈を、超音波信号源の頂点に対して予め選択された傾斜角によって分離された態様でスライスすることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１記載のシステムにおいて、前記境界情報は、０度の傾斜角を有する走査平面を最初に用い次に残りの走査平面を用いて前記大動脈の中心線と前記中心線から外方向の前記大動脈の境界の位置とを生じる楕円適合処理によって提供されることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１記載のシステムにおいて、腸骨の分離点を含む前記大動脈の実質的な部分に沿って相互に重畳する３次元のカバレッジをそれぞれ生じる複数の超音波源を含むことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項５記載のシステムにおいて、前記計算回路は前記大動脈の直径指示を生じるように動作し、前記直径指示は前記大動脈に沿った複数の点に対してなされ、よって、前記大動脈における動脈瘤が識別されモニタされうることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１記載のシステムにおいて、前記境界情報は前記プロセッサによって合成され前記大動脈の表面の視覚的表現が生じることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項８記載のシステムにおいて、前記３次元イメージは前記大動脈の現実的な表現を提供する表面レンダリング・アスペクトを有することを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１記載のシステムにおいて、連続的な走査の結果が記憶されるデータベースを含むことにより時間経過に伴う状態の進行を判断可能であることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
腹部大動脈瘤をモニタするシステムであって、
腹部大動脈の選択された部分の３次元超音波情報を取得し、前記超音波情報を処理して大動脈境界情報を決定する手段と、
前記境界情報を合成して、表面レンダリングされて前記大動脈の現実的な表現を生じる前記大動脈の視覚的表現を生じるプロセッサと、
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１記載のシステムにおいて、連続的に表面レンダリングされた視覚的表現は記憶され累積されて、結果的に、前記動脈瘤の状態の時間経過に伴う進行の視覚的描写を生じることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
腹部大動脈瘤を評価しモニタする方法であって、
腹部大動脈の選択された部分の３次元超音波走査情報を、複数の走査線平面の形式で取得するステップと、
前記走査線平面情報を、変換された走査線平面が前記大動脈をほぼ垂直に通過するようにスライスする座標に変換するステップと、
前記変換された操作情報から大動脈境界情報を決定するステップと、
前記境界情報から前記大動脈の直径を計算するステップと、
を含み、前記大動脈に沿った複数の位置での前記大動脈の直径情報は、腹部大動脈における動脈瘤の存在を判断する際に有用であることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、３次元超音波走査情報を取得するステップは、１次元の超音波ビームを用いて最初に位置決めされるデータ収集手段によって達成され、この方法は、前記データ収集手段が前記大動脈の上に位置決めされると可聴音を生じる更なるステップを含んでおり、よって、最初に前記データ収集手段を患者に対して位置決めする際にオペレータを補助することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の方法において、前記大動脈を流れる血液のイメージを提供するステップを含み、このイメージは前記大動脈の中に存在するステントが漏れているかどうかを判断するのに有用であることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の方法において、前記変換された走査平面は、前記大動脈を、超音波信号源の頂点に対して予め選択された傾斜角によって分離された態様でスライスすることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１３記載の方法において、前記境界情報を決定するステップは、０度の傾斜角を有する走査平面を最初に用い次に残りの走査平面を用いて前記大動脈の中心線と前記中心線から外方向の前記大動脈の境界の位置とを生じる楕円適合処理の使用を含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１３記載の方法において、前記境界情報を合成して前記大動脈の表面の視覚的表現を生じるステップを含み、前記表面情報は、前記大動脈の現実的な表現であるようにレンダリングされることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１３記載の方法において、連続的な走査の結果を記憶することにより時間経過に伴う状態の進行を判断可能となるステップを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、広くは、下行腹部大動脈の超音波画像化（イメージング）のためのシステムに関係し、特に、熟練した超音波検査技師（ソノグラファ）の助力なしで超音波データを取得して解析するそのようなシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
腹部の大動脈は、心臓から腹部領域に血液を運ぶ。腹部大動脈の疾患の１つとして、腹部大動脈瘤として知られているものがあるが、これは、腹部大動脈の動脈壁の永久的な限局性の拡張である。動脈壁の拡張は、典型的なすなわちノミナルな直径の１．５倍以上であるときに、動脈瘤と称される。通常の腹部大動脈が図１に示されている。図１Ａは、１６において、典型的な大動脈瘤を示している。大動脈瘤は、通常は、腎動脈（renal arteries）１８と腎臓動脈（kidney arteries）２０との下であって、大動脈・腸骨分岐部２２の上に存在する。大動脈・腸骨分岐部２２の下部には、更なる動脈が存在する。腹部大動脈瘤は、かなり一般的な疾患であり、６０歳を超えた人口のほぼ５−７％において生じる。腹部大動脈瘤は、結果的に、その大きさにより、隣接する組織構造及び臓器に圧力を生じ、これらの組織／臓器における潜在的な塞栓（embolization）及び／又は血栓（thrombosis）の原因となる。大動脈瘤の破裂は、通常、結果的に死亡につながるのであって、６０歳を超える男性の死亡のほぼ２％に相当する。
【０００３】
腹部大動脈瘤の正確な診断は、動脈瘤の拡大を制御するだけでなく、破裂を防止する際にも重要である。現在は、従来型の２次元Ｂモード超音波走査装置を用いて、大動脈に沿った軸方向（長軸方向）と大動脈を横断する横方向（半径方向）との両方について、大動脈瘤の測定が行われている。典型的には、従来型のＣＴ又はＭＲＩ処理を用いる場合、精度は、動脈瘤の実際の大きさの３ミリメートル以内である。しかし、このような従来型のシステムは、購入するにしてもリースするにしても、そしてその維持管理も非常に高価である。更に、走査結果を解釈するためには、訓練されたソノグラファが必要となる。したがって、多くの動脈瘤が検出されないままであったり、及び／又は、発見されたあとで定期的にモニタされないまま推移し、結局のところ、破裂が生じて患者が死亡するという結果と生じている。
【０００４】
したがって、腹部大動脈瘤を検出し測定するための低コストであって正確なシステムが望まれている。特に、走査結果を解釈するための訓練を受けた技師を必要とすることなく大動脈瘤についての正確な情報を提供する低コストの装置があれば、プライマリケア担当の医師や救急担当者にとって有用であろう。
【発明の開示】
【０００５】
したがって、本発明は、腹部大動脈瘤を評価しモニタするシステム及びそれに対応する方法であって、腹部大動脈の選択された部分の３次元超音波走査情報を、複数の走査線平面の形式で取得するデータ収集手段／ステップと、前記走査線平面情報を、変換された走査線平面が前記大動脈をほぼ垂直に通過するようにスライスする座標に変換するプロセッサ／ステップと、前記変換された操作情報から大動脈境界情報を決定するプロセッサ／ステップと、前記境界情報から前記大動脈の直径を計算する計算回路／ステップと、を含んでいるシステムである。前記大動脈に沿った複数の位置での前記大動脈の直径情報は、腹部大動脈における動脈瘤の存在を判断する際に有用である。
【０００６】
本発明の別の特徴は、腹部大動脈瘤をモニタするシステムであって、腹部大動脈の選択された部分の３次元超音波情報を取得し、前記超音波情報を処理して大動脈境界情報を決定する手段と、前記境界情報を合成して、表面レンダリングされて前記大動脈の現実的な表現を生じる前記大動脈の視覚的表現を生じるプロセッサと、を備えたシステムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
簡単に上述したように、腹部大動脈瘤は、腹部大動脈の壁部の拡張として定義される。平均的な大動脈の直径は、２センチである（男性の方が女性よりもいくぶん大きい）。動脈瘤の定義は平均的な大動脈の直径の１．５倍であるから、大動脈の直径が３センチを超えると、動脈瘤を示唆している。直径が３センチから５センチまでの動脈瘤は定期的にモニタされるべきであるし、直径が５センチを超える動脈瘤は、破裂とその結果おそらく生じる死亡を防ぐため、直ちに外科的な処置が必要である。
【０００８】
本発明では、一般的に、動作すると超音波ビームを発信しそれを受信する通常の超音波トランスデューサが、オペレータによって、患者の身体の腹部大動脈のほぼ上に配置される。これについては、後で詳述する。この装置は、まず最初に、超音波信号を生じ、この信号は、動脈を流れる血流に対するドップラ技術によって処理され、血流に基づく可聴音を生じる。オペレータは、このドップラ音を用いて、装置を大動脈に対して正確に位置決めする。
【０００９】
次に、この装置は、連続的な回転角度において複数の個別の走査線を発生させることによって、３次元走査を生じるように動作する。結果的に得られる３次元走査は、下行大動脈を包囲する。超音波トランスデューサ装置のこのような操作は、救急隊員によって容易に行うことができるものであり、訓練されたソノグラファや超音波技術者は不要である。結果的に得られるデータは、ローカルにあるいはリモートに処理して、動脈瘤の存在の示唆をと動脈瘤の範囲とを生じさせることができる。選択された場合には、動脈瘤の実際のイメージを、句連を受けたソノグラファによる評価のために表示することもできる。しかし、本発明の場合には、これは不要である、すなわち、大動脈の選択された部分の数値情報で十分である。
【００１０】
次に、図２を参照すると、ハンドヘルド型のスキャナ装置における１つ又は複数の超音波トランスデューサによって、超音波ビームが、通常の態様で発生され送信されている。示されている実施例では、それぞれのトランスデューサは、３．７ＭＨｚの周波数で動作して、深度が約１５センチメートル幅が０．０４ラジアンのビーム３０を生じる。それぞれのトランスデューサはモータを含んでおり、このモータが、トランスデューサをまず時計方向に６０度動かし次に反時計方向に６０度動かすことによって、１２０度の角度だけ傾斜させる。ビームの深度はｒによって示されている。これにより、選択された深度の２次元の単一の扇型（平面）イメージが得られる。次に、第２のモータが実施例のトランスデューサをほぼ１５度（角度θ）回転させると、第１のモータの作用により、１２０度の走査平面イメージがもうひとつ得られる。このプロセスは、トランスデューサが１８０度までの角度θ次元で回転するまで反復され、結果的に、選択された既知の深度のデータから成る１２の個々の平面又は扇形で構成される３次元のイメージ・データ・セットが得られる。
【００１１】
図２Ａは、半径がｒで角度φが１２０度の単一の平面又は扇形を示し、図２Ｂは、それぞれの平面／扇形が１５度の角度θで分離されている３次元の円錐形のカバレッジを与えるように配列されているデータから成る１２の平面を示している。この構成では、走査のためのレンジｒ（深度）と、走査又は傾斜角度φと、回転角θとが、３次元のデータ・セットにおける各点を完全に識別している。これは、一般に平面座標と称される。
【００１２】
本発明の１つの重要な特徴は、腹部の診断を得るのに必要なデータの完全な捕捉に先立つスキャナの最初の位置決め、すなわち、照準である。この時点の走査信号は１次元であり、回転角θはゼロである。トランスデューサは、結果的に得られる１次元の走査線が２５度の角度で身体と交差するように大動脈の上にある角度で位置決めされ、よって、大動脈を流れる血流は、トランスデューサとの関係でその速度ベクトルの進行成分を有することになる。なお、ここの２５度という角度は、ある範囲での変動がありうる。これにより、ドップラ後方散乱（Doppler backscatter）は、送信された信号スペクトルの上側帯域の側にシフトされる。結果的なオーディオ・ドップラ信号は、スキャナのスピーカを介して提供される。スキャナは、オペレータによって、最大の血流を示唆する最大の音が聞こえる点まで、回転される。ここで、スキャナは、大動脈の中心位置にあると考えられる。このような構成により、スキャナの初期の位置決めすなわち照準が、訓練を受けた人間を必要としない単純で簡単になる。
【００１３】
このようにして、データ収集装置すなわちスキャナを、イメージを必要とせずに、患者に対して適切に位置決めすることが可能になる。これは、「ブラインド」な（見ることを必要としない）位置決めである。血流の可聴音が聞こえたら、オペレータは、装置上の走査ボタンを押下することにより、スキャナの通常の捕捉（キャプチャ）モードを開始する。すると、この装置は、大動脈の一部をカバーするＢモード・イメージ・データから成る３次元走査円錐を「捕捉」する。この実施例では、走査データはアルゴリズムによって解釈され、大動脈壁に関する情報を生じ、それによって、例えば、大動脈の直径の決定が可能になる。
【００１４】
円錐形の３次元の走査１つでは、腎動脈と腸骨分岐部と上腸間膜動脈とを含む腹部大動脈の全体をカバーすることはできない。複数のアプローチを用いて、視野の多くがカバーされる。
【００１５】
ある実施例では、図３に示されているように、５つの個別のトランスデューサ３２−３２が直線上に配置され、走査ヘッドの間は物理的に分離されている。この場合には、分離は５センチメートルである。ただし、これは変動が可能であるが。典型的には、この５走査ヘッド構成は、腹部領域をカバーして、大動脈の所望の部分の走査カバレッジを提供する。この実施例では、超音波信号は、同一の運動において、相互に干渉しないように並列的に発生される。複数の走査円錐の幾何学的構成は固定されているので、この実施例は、円錐間での最良の協調を与える。これは最速のシステムではあるが、同時に、最もハードウェア集約的であって高価である。結果的に得られたデータは、遠隔的な処理のためにインターネットによって送ることができる。
【００１６】
しかし、トランスデューサのこれ以外の配列や数を用いることもできる。スキャナにおけるトランスデューサの幾何学的な移動は、システムの計算論的な要求を減少させるように構成することができる。例えば、個々のトランスデューサをシーケンシャルに付勢することにより、ただ１つの走査ヘッドからの情報だけを一度に処理するようにすることができる。そして、結果的に得られた情報を組み合わせて、腹部大動脈に関する総合的な走査情報を得ることができる。
【００１７】
このような追加的な配列において、１つの超音波走査円錐を用いた複数走査を行うことができる。ユーザは、患者の腹部を下方向に向かう直線に沿って、装置をその都度再位置決めしながら、大動脈領域の単一円錐走査を複数回行う。すべての走査についてのデータは記憶され、遠隔処理のためにインターネットを介して送られる。
【００１８】
更に別の実施例では、単一の走査円錐と単一の走査とを用いて、走査の後で、装置上に大動脈の直径が表示される。ユーザは、最大の直径を見つけるまで、装置を腹部全体を移動させる。この場合、直径は、完全な３次元走査円錐と単一の２次元パワー・ドップラ平面とのいずれかから計算される。
【００１９】
単一の２次元パワー・ドップラ平面が用いられる場合には、直径情報はより速く与えられ、ユーザは、最大の大動脈直径を探し、最大値が決定されたらボタンを押下し、その結果、この装置は完全な３次元走査を行う。３次元走査では、より正確な最大直径を得ることができ、結果として得られる３次元イメージは後でのウェブ・サーバへのアップロードのために記憶される。しかし、このアプローチでは、ユーザは、２次元の平面が大動脈の真の断面を横断的に切断するように装置の向き付けをしなければならない。パワー・ドップラはこの同じ情報を含むため、ドップラ・オーディオ照準は用いられない。
【００２０】
３次元走査円錐の使用により、このような向き付けの必要性がなくなり、ユーザは、装置を任意の向きに配置することが可能になる。ユーザは、単に、患者の腹部を移動させながら、３次元のイメージ走査を複数行うことになる。完全な３次元のイメージングを行わないときには、この装置は、ドップラ・オーディオを出力して、ユーザによる装置の照準を導く。それぞれの走査の後で、その走査によってカバーされた大動脈の断面の直径が表示され、新たな走査からの直径がそれ以前の直径のいずれかよりも大きい場合には、イメージが記憶される。この実施例で得られるイメージは、パワー・ドップラ平面からのものであっても３次元走査円錐からのものであっても、遠隔的な更なる処理やレンダリングのためにインターネット経由で最適に送信することが可能である。
【００２１】
次に、超音波情報は、図６のブロック図の一部に示されているように処理される。上の説明で１次元走査と称されていたものは、ブロック３６に示されている。既に述べたように、これは、走査ヘッドが固定位置にある単一のビームである。トランスデューサは、単一の角度φでパルス化された超音波信号を送信し、帰ってきた信号を受信する。
【００２２】
図４は、音を生じさせるドップラ処理システムを示している。血流からの帰還信号３６は、トランスデューサ３８を経由してＴＧＣゲイン装置４０に与えられる。ＴＧＣゲイン装置からの信号は、次に、４２において直角対を用いて処理され、４４において血流の速度が推定され、速度に対応するシヌソイド信号が発生器４６において発生される。発生器４６によって生じるシヌソイドは単調であるから、４９において発生器４８からのホワイトノイズがシヌソイド発生器４６からの出力に加えられ、その結果得られる信号はマイクロコントローラ５０に与えられ、マイクロコントローラ５０からの出力はスピーカ５２に与えられ、スピーカ５２が可聴の血流音を生じる。
【００２３】
再び図６を参照すると、ドップラ血流音（ブロック３７）は、上述したようにオペレータによって用いられ、ブロック５４に示されるように、スキャナは完全な３次元走査動作を開始するのに適するように位置決めされる。
【００２４】
既に示したように、それぞれのトランスデューサによる３次元走査の結果は、図２Ａ及び図２Ｂに示されているように、変数ｒ（深度）とφ（走査平面角度）とθ（回転角度）とを含む平面座標での情報である。本発明によるシステムでは、大動脈の３次元での走査を得るために、平面座標で得られた情報は球座標に変換される。球座標に変換することによって、走査データは、大動脈に対してほぼ直角に配置された一連のデータ「スライス」で構成されることになる。これは、境界及び直径情報を正確に決定することを可能にするという点で望ましい。球座標でのこれらのデータの「スライス」は、レンジ又は深度ｒ（平面座標の場合と類似する）と、特定のスライスの中でのビームの傾斜角度βと、垂直軸に対するスライス全体の傾斜角度ψと、回転角度γとを含む４つの変数で表現される。球座標における任意の点Ｐｒは、平面座標における任意の点Ｐから、以下の数式に従って計算することができる。
【００２５】
【数１】
2005538811.tif 000003
平面座標では、それぞれの点の位置は３つのパラメータによって定義されるが、「スライス」球座標では、それぞれの点は４つのパラメータで定義され、球座標の点のパラメータは、平面座標から変換されると、変数であるγを用いて決定することができる。γは任意の値であるから、Ｐｒは、γに応じてそれぞれのボクセル（voxel）に対してある範囲の潜在的な値を有することになる。すなわち、平面座標では、それぞれのボクセルＰに対して一意的な値を有していない。また、与えられた点の球座標の値は、次の数式によって平面座標に変換して戻すことができる。
【００２６】
【数２】
2005538811.tif 000004
図５は、スライス座標への変換の後で平面座標で得られた情報を用いている３次元の修正された走査像を示している。それぞれのスライス４５は、頂点４９からの様々な傾斜角度での大動脈４７の断面を含む。それぞれのスライスは、大動脈に対して（エッジごとに）垂直である。平面座標から球座標への超音波データの変換は、図６のブロック６０によって表されている。次のステップでは、スライスにおける超音波情報は、境界の検出に用いられるが、これは、自動的になされるのであって、ブロック６２に示されている。自動的な境界検出プロセスは、訓練を受けたソノグラファが境界を検出する態様を模倣している。
【００２７】
境界検出プロセスは、図７に示されてる。このプロセスは、大動脈の断面は円か長円（オーバル）であるという事実に基づいて、楕円適合アプローチを用いる。断面スライス（ブロック６４）を用い、垂直方向からの角度が０度である傾斜角ψを有するスライスから出発すると、そのスライスに対する大動脈の中心点は、正方形の「ウィンドウ」を移動させて、そのウィンドウの中のピクセル全部があるスレショルドよりも下であるかどうかを調べることによって、決定される。この中心点は、ブロック・ウィンドウ化のステップによって合格する点を平均化することによって決定される（ブロック６６）。２次元のローパスフィルタが次に用いられ、不所望のノイズが除去される（ブロック６８）。
【００２８】
第１のスライスの中心点から外向きに３６０度にわたって、ブロック７０に示されている再サンプリングによっｔ、強度プロファイルが得られる。大動脈壁の内層すなわち表面は、中心点からレンジを増加させていったときに、その強度がこのプロファイルのスレショルドを超える最初の点である。ここで、楕円適合（ellipse fitting）が用いられて、ブロック７２に示されているように、大動脈壁を画定する。適合された楕円のセントロイドが決定され（ブロック７３）、そしてこの点は次のスライスに射影される（ブロック７４）。次のスライスは、最初のスライスと同じ方法で処理されて、次のスライスの境界が決定される（ブロック７５）。これが、トランスデューサ（走査ヘッド）からのすべてのスライスが処理されるまで継続される。
【００２９】
上で説明された自動境界検出システムは、連続的な超音波スライスにおいて動作する。この情報は、異なる視点から確認し訂正することができる。例えば、スライス座標における境界の点は平面座標に変換して表示することができる。平面イメージでは、境界を確認し修正することができ、平面座標におけるこれらの修正された点は、再処理及び制定のためにスライス座標にもう一度変換することができる。これは、図６のブロック７７及び７８に示されている。
【００３０】
（３次元走査からの）それぞれの３次元データ・セットの境界は、複数走査ヘッドの走査装置（ＤＣＤ）によって得られる位置及び方位情報を用いてすべての境界を重畳させることによって、空間的に合成する、すなわち、相互に加算することができる。しかし、複数走査ヘッドのイメージの合成された境界は、大動脈に沿って相互に交差し重なり合う。それぞれの境界は、原点からの角度が均一に配分されている同数の点を含む。整頓されていない境界はソートされ、ローパスフィルタを用いて想定範囲外のものが除外される。次に、再サンプリングによる線形回帰を用いて、それぞれの境界における点を平面に適合させる。図８Ａから図８Ｄは、重畳（８Ａ）から、ソーティング（８Ｂ）、ローパスフィルタリング（８Ｃ）そして線形回帰を用いた再サンプリング（８Ｄ）までの境界合成ステップを結果を示している。図８Ｃのフィルタリングされた境界点は、単一の平面にはない。線形回帰を用いると、以下で詳述するように、図８Ｄの合成された境界は直径の測定及び表面のレンダリングが可能な状態になる。
【００３１】
このシステムは、また、複数走査ヘッドのＤＣＤの３次元走査情報から、ブロック７９に示されているように、イメージ合成技術を用いる。これによると、イメージ・ウィンドウは、長軸方向の断面全体が正常な大動脈瘤と腸骨分岐部とを含むように、大動脈に沿って長軸方向に拡張される。複数の走査ヘッドを用いるイメージの合成が優れているのは、それぞれの走査ヘッドによって個別に生じる影のパターンを減少させ、ある１つのイメージでは存在しているが別のイメージには存在していないデータが合成されたイメージに現れることを可能にするからである。大動脈の長軸方向の視野の軸は、複数の境界の中心点の接続部であり、３次元データのそれぞれの頂点からこの軸を通過する走査線が収集される。１つの平面に存在しない走査線は、３次元データの５つの頂点を含む平面に射影され、画像化されて、大動脈の長軸方向の視野を形成する。図９は、合成のこの長軸方向の視野を示している。
【００３２】
イメージ合成の結果は、以下で詳細に説明される表面レンダリングに用いられる。
このシステムは、また、ドップラ技術を用いた動脈中の血流解析も行うことができる（ブロック８３）。大動脈壁の識別は重要であるが、大動脈の中の血流も重要である。示されている実施例では、同じ走査ヘッドから４つの連続的な超音波が送信され、その帰還信号が送信速度と同期して、つまり、送信周波数の４倍の速度でサンプリングされる。直交対であるＩ（同相）及びＱ（直交相）は、サンプルから次の数式と図１０に従って計算される。
【００３３】
【数３】
2005538811.tif 000005
それぞれの超音波バーストからの直交対は、Ｉ−Ｑ平面におけるプロットによって比較され、血流が検出される。血流音とカラー・イメージとが、そこから作成される（ブロック８６）。
【００３４】
再び図６を、特にその表面レンダリングのステップを参照すると、大動脈の３次元イメージが、共に既に論じたイメージ合成情報（ブロック８１）と複数の３次元合成情報（ブロック７７）とから作成される。この表面レンダリング画像化（ブロック８８）は、様々な周知の方法を用いて達成することができる。この表面情報は、動脈瘤の位置及びその広がり（ブロック８９）と、結果的なステントの設計（ブロック９０）とを決定する際に役に立つ。
【００３５】
腹部大動脈瘤の直径の測定（ブロック９２）は、複数の３次元合成情報（ブロック７７）から得られる。腹部大動脈の直径は、動脈瘤を検出しモニタすることを可能にする。直径の測定に関しては現時点では一般的に受け入れられている方法は存在しないが、多くの医師は、大動脈を横断する方向の断面を直径として用いている。また、直径は、大動脈の中心線の平均の長さを用い、それを３６０度にわたって大動脈の境界まで拡張することによって決定することもできる。
【００３６】
直径（Ｄ）は、面積又は円周の計算値を用いて、次の数式を用いて計算することができる。次の数式で、「area」とは面積、「circumference」とは円周である。
【００３７】
【数４】
2005538811.tif 000006
任意のイメージ平面において２次元超音波装置を用いた測定値は、実際の断面積を与える。大動脈の断面を示している本発明によるシステムの「スライスされた」イメージ平面は、大動脈の長軸に対して厳密に垂直ではない。これらのスライスから測定された直径は、ほんとうの断面の直径よりもいくぶん大きい。
【００３８】
最大の断面積の測定値は、センチメートル単位で、直径と共に表示されるのが通常である。この装置は、大動脈の中心線と超音波ビームの中心線とに対するイメージの角度を知っているので、超音波の３次元的な広がりに対する訂正が可能であり、結果的に、次で説明するように、軸から独立（off-axis）な正確な直径の測定値が得られる。
【００３９】
超音波データのスライスを用いて断面の直径を決定する基本的な手順のステップは、最初に、既に論じたように、それぞれのスライスの中心の決定を含む。次に、長軸上の同じ間隔での中心又はセントロイド点が、再サンプリングされる。それぞれの平面における中心点に対して任意の平面を傾斜させ、それぞれの平面上の境界点が再サンプリングされ、傾斜角方向の直径が推定される。次に、最小の直径を有する傾斜角が選択され、その傾斜角における直径が計算される。そして、（大動脈の長さにわたる）拡大された直径測定値が、所望の距離にわたって直径をプロットすることによって示される。この直径の測定値は、大動脈瘤（ＡＡＡ）の判断（ブロック９４）に加え、そのサイズ（ブロック９５）と、その動脈瘤が成長したかどうか（モニタリング機能）（ブロック９６）との判断に用いられる。ブロック９４から診断を行うことができ（ブロック９８）、手術が示唆されるかどうかはブロック９５及び９６から決定される（ブロック１００）。
【００４０】
ドップラ・フロー画像化プロセス（ブロック８６）からの情報は、既存のステントが漏れているかどうか（ブロック１０２）、そして、ステントの修理が必要かどうか（ブロック１０４）を判断するのに用いることができる。ブロック９０、９８、１００及び１０４においてなされた決定及び勧告は、提供されている医学的な出力情報を検討する医師によってなされる。このシステム自体は、出力情報と予め設定されたスレショルド値との比較に基づいて、勧告のために用いられる。
【００４１】
従って、本発明では、腹部大動脈瘤を判断しモニタするシステムが開示され、超音波走査とその情報の処理により、選択された大動脈の長さにわたる大動脈の境界及び直径情報を得ることができ、結果的に、動脈瘤の有無の判断することができ、また、動脈瘤が存在する場合には以前の走査の時からの変化を判断することができる。本発明のこれ以外の特徴としては、血流に関するドップラ解析を用いて、先に配置されているステントが漏れているかどうかを判断することができる。
【００４２】
また、大動脈の表面レンダリングにより、大動脈に沿った動脈瘤の位置とステントの設計とを判断するのに役立つ。この表面レンダリングは、重要である。というのは、これにより、医師が治療の選択肢を議論し、医学的な状態の範囲と意義について患者が視覚的に理解することを容易にするからである。
【００４３】
また、ウェブ・サーバがデータベースを組み入れているため、患者の大動脈の状態に関する記録を時間経過にわたって維持管理することが可能である。状態の進行を正確にモニタすることができるし、それによって、よりよい治療上の決定が可能になる。表面レンダリング情報を用いると、この疾病の進行を時間経過にわたって、その臓器の時間経過にわたるビデオ映像のように視覚的に観察することができる。
【００４４】
以上では、本発明の好適実施例を、例示のために開示したが、冒頭の特許請求の範囲の記載によって定義される本発明の技術思想から離れることなく、この実施例に対して、様々な変更、修正、代替を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、大動脈瘤のない及び大動脈瘤のある大動脈を示す簡略化された図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、平面座標における超音波を用いた３次元走査を示す図である。
【図３】腹部大動脈領域の適切なカバレッジのための５つの走査ヘッドの配列を示す図である。
【図４】本発明によるシステムの部分的な図である。
【図５】球座標への変換の後で、大動脈と交差する走査平面を示している。
【図６】本発明によるシステムの機能を、そのソフトウェア部分を含めて示している流れ図である。
【図７】本発明によるシステムの機能を、そのソフトウェア部分を含めて示している流れ図である。
【図８】図８Ａから図８Ｄは、本発明によるシステムの境界決定部分における様々なステップの結果を示している。
【図９】本発明によるシステムの超音波走査の重なり合うカバレッジを示す図である。
【図１０】同期サンプリングを用いた直角復調を示している。
【図１】
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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９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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