(57)【要約】【課題】硬組織の凸凹をマッピングするシステム及び方法を提供する。【解決手段】本方法は、硬組織に向けて第１の入射角で超音波エネルギーを送信する工程と、硬組織からのエコー反射を受け取った場合にその送信の起点を記録する工程と、送信の起点を６つの自由度で規定する工程と、エコー反射を生じさせている点の位置座標を計算する工程と、送信の起点を変化させる工程と、を反復式に含んでいる。本方法はさらに、硬組織の表面にある凸凹のマップが作成されるように位置座標を編集する工程を含んでいる。本システムは、少なくとも１つの超音波トランスジューサと、中央処理ユニットと、位置ロケータ／調整機構と、を含んでおり、これらは開示した方法を実現させるように動作可能に接続可能として構成されている。
2005526539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標物内部の硬組織の表面にある凸凹をマッピングする方法であって、
（ａ）ある規定された位置にある超音波トランスジューサから、硬組織の表面に向かって第１の斜方向入射角で超音波エネルギーの集束ビームを送信する工程と、
（ｂ）前記硬組織の表面からのエコー反射を前記トランスジューサによって受信した場合にその場合にのみ前記規定された位置を記録する工程と、
（ｃ）前記トランスジューサの前記位置を６つの自由度で規定する工程と、
（ｄ）硬組織の表面の前記エコー反射を生じさせる一部分に関する一組の位置座標を計算する工程と、
（ｅ）前記超音波トランスジューサを別の規定された位置まで移動させる工程と、
（ｆ）工程（ａ）から（ｅ）までを反復する工程と、
（ｇ）直前の斜方向角度から少なくとも２０度離れた追加的な角度を用いて工程（ａ）から（ｆ）までを反復する工程と、
（ｈ）硬組織の表面の前記エコー反射を生じさせる一部分に関する前記一組の位置座標の各々に関して反射ダイヤグラムの少なくとも一部分を決定する工程と、
（ｉ）さらに、反射ダイヤグラムの前記少なくとも一部分の各々に関して、組織の表面にある凸凹のマップを作成するための所定の規則に従って正規性の度合いを決定する工程と、
（ｊ）硬組織の表面の一部分に関する前記一組の位置座標の任意の座標を分類する工程であって、反射ダイヤグラムの前記少なくとも一部分は正規性の度合いが低いことによって前記所定の規則に従って表面凸凹に相当するものと特徴付けされるような分類工程と、
（ｋ）位置座標の前記組の少なくとも一部分を編集し、硬組織の表面にある凸凹のマップを作成する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記反復の工程は前記入射角を少なくとも１つの第２の入射角となるように調整する工程を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ｉ）前記エコー反射に関するデータと、
（ｉｉ）硬組織の表面の前記エコー反射を生じさせる前記一部分に関する前記一組の位置座標と、
（ｉｉｉ）前記マップの少なくとも一部分と、
からなる群より選択した少なくとも１つの項目を表示デバイス上に表示する工程（ｌ）をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記方法の少なくとも一部分の実行を中央処理ユニットによって制御する工程（ｌ）をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記方法の少なくとも一部分の実行を中央処理ユニットによって制御する工程（ｉ）をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記制御の工程は前記調整の工程と前記記録の工程からなる群より選択した少なくとも１つの項目を含んでいる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記制御の工程は、機械式制御、アレイからの選択及び電子式制御からなる群より選択した少なくとも１つの制御機構を指示している、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記調整の工程と前記記録の工程からなる群より選択した少なくとも１つの項目が該方法の施術者によって手作業で実行されている、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記マップが２次元マップである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
目標物内部の硬組織の表面にある凸凹をマッピングするためのシステムであって、
（ａ）少なくとも１つの超音波トランスジューサであって、
（ｉ）該少なくとも１つのトランスジューサは規定された位置に位置決めされており、
（ｉｉ）該少なくとも１つのトランスジューサは、硬組織の表面に向かって第１の入射角で超音波エネルギーの集束ビームを送信することが可能であり、
（ｉｉｉ）該少なくとも１つのトランスジューサは、前記エネルギーの少なくとも一部分を硬組織の表面からのエコー反射として受信することが可能であり、
（ｉｖ）該少なくとも１つのトランスジューサは中央処理ユニットと通信することが可能である、
ような少なくとも１つの超音波トランスジューサと、
（ｂ）前記少なくとも１つのトランスジューサに動作可能に接続可能であると共に、
（ｉ）前記中央処理ユニットからのコマンドに応答して前記集束ビームと硬組織の表面の間の前記入射角の調整が可能であること、
（ｉｉ）さらに、前記トランスジューサの前記位置を６つの自由度をもつ一組の位置座標として規定すると共に該一組の座標を中央処理ユニットに送信することが可能であること、
（ｉｉｉ）さらに、前記少なくとも１つの超音波トランスジューサを一連の別の規定された位置まで移動させることが可能であること、
が得られるように設計されかつ製作されている位置ロケータ／調整機構と、を備えており、
（ｃ）前記中央処理ユニットは、
（ｉ）さらに、前記少なくとも１つのトランスジューサの前記位置を規定している前記一組の位置座標を前記位置ロケータ／調整機構から受け取ることが可能であること、
（ｉｉ）さらに、硬組織の表面の前記エコー反射を生じさせる一部分に関して追加的な一組の位置座標を計算することが可能であること、
（ｉｉｉ）さらに、前記複数の位置座標の組を編集して硬組織の表面のマップを作成することが可能であること、
が得られるように設計されかつ製作されているシステム。
【請求項１１】
（ｄ）前記中央処理装置と通信することが可能な表示デバイスであって、
（ｉ）前記エコー反射に関するデータを表示すること、
（ｉｉ）硬組織の表面の前記エコー反射を生じさせる一部分に関する前記追加的な一組の位置座標を表示すること、
（ｉｉｉ）前記マップの少なくとも一部分を表示すること、
からなる群より選択した少なくとも１つの機能を実行するように設計されかつ製作された表示デバイスをさらに備える請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記中央処理ユニットはさらに、前記少なくとも１つのトランスジューサを前記一連の別の規定された位置まで移動させるコマンドを前記位置ロケータ／調整機構に送信することが可能であるように設計されかつ製作されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コマンドは、機械式制御に対するコマンド、前記少なくとも１つのトランスジューサの別のトランスジューサに切り替えるコマンド、及び電子式制御に対するコマンドからなる群より選択される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記位置ロケータ／調整機構は、システムのオペレータによる手動位置調整と該オペレータが前記中央処理ユニットに送信した少なくとも１つの命令とからなる群より選択される入力を該システムのオペレータから受け取るように設計されかつ構成されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記マップが２次元マップである、請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００２年１月７日に提出された米国特許出願第６０／３４４，８０３号，及び２００２年３月１日に提出された米国特許出願第６０／３６１，０９１号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、硬組織の凸凹をマッピングするシステム及び方法に関する。具体的には、本発明は、骨（例えば、骨折、関節異常及び埋込式外科アンカー）など硬組織にある凸凹の検出に関する。
【背景技術】
【０００３】
米国整形外科学会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃ  Ｓｕｒｇｅｏｎｓ）によれば、米国だけで毎年概ね６５０万件の骨折症例が診断されている。整形外科医療は従来から骨折や形成異常を含むような骨の異常を診断する手段として骨組織の放射線画像（例えば、Ｘ線やＣＴスキャン）に依拠してきた。これらの方法では患者を放射線に曝露させることが必要となる。
【０００４】
Ｌｅｄｌｅｙに対して発行された米国特許第４，７９８，２１０号は、３Ｄ画像を生成するために第１の画像を第２の画像と合成しているような超音波法を用いて３Ｄ物体の３Ｄ画像を作成するための方法について記載している。ここでも、Ｌｅｄｌｅｙの教示には、骨のレンダリングやその不完全性を超音波によって取り出せるようなヒントも示唆も含まれていない。
【０００５】
Ｐｏｌｚに対して発行された米国特許第５，９２４，９８９号は、心臓や呼吸器系の別の部分などの動的な臓器の画像を取り込むための３次元超音波システムの別の一例である。Ｌｅｄｌｅｙと同様に、Ｐｏｌｚは３次元画像を完成させるために異なる画像の組み合わせを利用している。ここでも、Ｐｏｌｚの教示には、骨のレンダリングやその不完全性を超音波によって取り出せるようなヒントも示唆も含まれていない。
【０００６】
Ｈｏｓｓａｃｋらに対して発行された米国特許第５，９２８，１５１号は、３次元超音波走査システムの別の一例である。ここでも、この発明の教示には、骨のレンダリングやその不完全性を超音波によって取り出せるようなヒントも示唆も含まれていない。むしろ逆のことが言える、すなわち、造影剤を用いずに機能できることに重点を置いていることからＨｏｓｓａｃｋは軟部組織用途のみを想定していることが推察される。
【０００７】
Ｓｈａｒｐに対して発行された米国特許第６，１２０，４５３号は１つの３次元超音波システムである。この特許の教示はＬｅｄｌｅｙ及びＰｏｌｚの教示と同様である。ここでも、Ｓｈａｒｐは３次元画像の生成のため幾つかの画像の合成を利用している。ここでも、Ｓｈａｒｐは、骨のレンダリングやその不完全性を超音波によって取り出せるようなヒントも示唆も提供していない。
【０００８】
要約すると、この第１のグループの各特許はどれも、骨の凸凹のマップを超音波テクノロジを用いて作成することが可能であることを含意していない。これらの特許はそれよりむしろ、軟部組織の３Ｄ画像の分解能を上昇させる様々な手段に重点を置いている。軟部組織のエコー反射特性は硬組織のものと同様でないため、これらの方法を硬組織に直接適用することは実用的でない。
【０００９】
骨の超音波イメージングに関する概念が知られていない訳ではない。しかし、以下の第２のグループの従来技術の参考文献によって例証されるように、超音波によって取り出した骨画像は典型的には３次元的ではない。
【００１０】
Ｓｏｒｅｎｓｏｎらに対して発行された米国特許第４，４７６，８７３号は、骨格構造の撮像に使用される超音波走査システムの１つである。この走査システムは、硬組織と軟部組織を識別することができ、これを用いて側弯症を検出することができる。しかし、この特許の図１４〜１８から、データを３次元的に収集してはいるが出力がグラフとして提供されることは極めて明瞭である。したがって、Ｓｏｒｅｎｓｏｎに固有の欠点は、走査の結果として画像が提供されないことである。Ｓｏｒｅｎｓｏｎは空気と骨を含む肺の区別について教示している。空気と軟部組織とが交互になった層を成している肺組織は、筋肉などのその他の軟部組織との違いと比べて骨との違いがより大きい。さらに、Ｓｏｒｅｎｓｏｎは、スネルの法則によって典型的には、送信されたエネルギーの大部分が送信用トランスジューサの長手方向の軸とある角度をなす１つの線に沿って反射されることを教示している。したがって、Ｓｏｒｅｎｓｏｎは、この軸に沿って戻される反射エネルギーのうちのわずかな量を大幅に増幅すること、あるいは別法として、１つまたは複数の追加的なトランスジューサ位置において反射エネルギーを取り込むことを教示している。したがって、Ｓｏｒｅｎｓｏｎは、ある点の座標を（６つの自由度ではなく）３つの自由度で決定することを教示している。したがって、表面の角度の距離全体にわたる変化は、これらの教示によっては決定することができない。このことは、長い骨の表面の凸凹を撮像する際に使用するのにこれらの教示が不適当であるという顕著で本質的な欠点となる。
【００１１】
Ｓｔｏｕｆｆｅｒらに対して発行された米国特許第５，１４０，９８８号は、動物の死体の骨構造を撮像するための方法及び装置である。この特許の図２及び３は、Ｓｔｏｕｆｆｅｒの教示が骨の２次元画像に関するものであることを示している。Ｓｔｏｕｆｆｅｒは、骨折など骨の表面にある凸凹の撮像については教示し得ていない。
【００１２】
Ｍａｚｅｓｓらに対して発行された米国特許第５，８４０，０２９号は、超音波を用いて骨を計測するための一方法である。Ｍａｚｅｓｓは、骨の特性の計測に主に関心を示している。Ｍａｚｅｓｓは、骨折など骨の表面にある凸凹の撮像については教示し得ていない。
【００１３】
Ｃｈｉｂｒｅｒａらに対して発行された米国特許第５，８７９，３０１号は、超音波を用いて骨の特性を検出するため（具体的には、骨粗鬆症を発見するため）の一方法である。Ｃｈｉｂｒｅｒａの本質的な欠点は、計測した骨やその表面の凸凹の画像の作成について教示していないことである。
【００１４】
Ｂｕｈｌｅｒらに対して発行された米国特許第６，０１５，３８３号は、骨の辺縁が検出された箇所の骨組織の特性を検出するための音響解析について教示している。しかし、この特許の図３〜６から、出力がグラフとして提供されることは極めて明瞭である。したがって、Ｂｕｈｌｅｒに固有の欠点は、走査の結果として画像が提供されないことである。
【００１５】
Ｐａｓｓｉらに対して発行された米国特許第６，３２２，５０７号は、骨組織を評価するための超音波システムの１つである。このグループのその他の特許と同様に、この特許は出力が画像ではなくグラフで提供されるという固有の欠点を有している。さらに、これらの教示に従った計測は音響的特性に関するものであって表面位置座標に関するものではない。
【００１６】
したがって、第２の特許グループの各特許は、超音波テクノロジを用いた骨の定量法（ａｓｓａｙ）について教示しているが、これらの特許は骨の表面の凸凹のマップの生成については教示し得ていない。
【００１７】
骨の超音波イメージングを扱っている別の特許を以下に示す。
【００１８】
Ｓｐｉｖｅｙに対して発行された米国特許第５，３０５，７５２号は、音波を利用して身体内の組織を撮像するためのシステムの１つである。Ｓｐｉｖｅｙは軟部組織と骨の両方を表している単一の超音波画像の形成について教示しているが、この画像は断面像（すなわち、２次元画像）である。Ｓｐｉｖｅｙは、骨折などの表面の凸凹の撮像については教示していない。
【００１９】
Ｆｏｒｔらに対して発行された米国特許第５，４６５，７２２号は、３Ｄ超音波システムに関するものである。この教示には骨の３Ｄ画像の作成（図１３）が含まれているが、これには、骨折などの表面の凸凹の撮像は含まれていない。Ｓｏｆｅｒｍａｎらに対して発行された米国特許第６，３７５，６１６号は、子宮内の胎児の体重を決定するための一方法である。Ｓｏｆｅｒｍａｎは画像内で骨を他の組織から分離するためのグレイレベルしきい値の適用について教示しているが、Ｓｏｆｅｒｍａｎの教示は骨折などの表面の凸凹の撮像を含んでいない。
【００２０】
Ｂｏｖａらに対して発行された米国特許第６，３９０，９８２号は、３次元画像を作成する一方法である。Ｂｏｖａの教示は、骨の位置特定に関する第２の撮像テクノロジに対する追加手段とした超音波探触子を目的としている。このことは、超音波画像データだけから３次元画像を作成することがＢｏｖａの教示の範囲を超えていることを意味する。さらに、Ｂｏｖａは、骨折などの表面の凸凹の撮像について教示していない。
【００２１】
Ｗｕらに対して発行された米国特許第６，４１３，２１５号は、人工関節の装着を検出するための超音波システムの１つである。Ｗｕの教示は、関節液内でのキャビテーションの発生の結果による超音波エネルギーの散乱に依拠している。さらに、Ｗｕは、粒子位置としてではなく粒子サイズ情報としてデータを出力することについて教示している。要約すると、キャビテーションは、硬組織表面の凸凹の典型的な計測では発生しないと想定されるため、これらの教示は本出願にほとんど適合しない。
【特許文献１】米国特許第４，７９８，２１０号
【特許文献２】米国特許第５，９２４，９８９号
【特許文献３】米国特許第５，９２８，１５１号
【特許文献４】米国特許第６，１２０，４５３号
【特許文献５】米国特許第４，４７６，８７３号
【特許文献６】米国特許第５，１４０，９８８号
【特許文献７】米国特許第５，８４０，０２９号
【特許文献８】米国特許第５，８７９，３０１号
【特許文献９】米国特許第６，０１５，３８３号
【特許文献１０】米国特許第６，３２２，５０７号
【特許文献１１】米国特許第５，３０５，７５２号
【特許文献１２】米国特許第５，４６５，７２２号
【特許文献１３】米国特許第６，３７５，６１６号
【特許文献１４】米国特許第６，３９０，９８２号
【特許文献１５】米国特許第６，４１３，２１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
したがって、上述の限界なしに硬組織の凸凹をマッピングするシステム及び方法に対して広く認められた必要性が存在すると共に、該システム及び方法があると極めて有利となる。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の一態様では、目標物内部の硬組織の表面にある凸凹をマッピングする方法を提供する。本方法は、（ａ）ある規定された位置にある超音波トランスジューサから、硬組織の表面に向かって第１の斜方向入射角で超音波エネルギーの集束ビームを送信する工程と、（ｂ）該硬組織の表面からのエコー反射を該トランスジューサによって受信した場合にその場合にのみ該規定された位置を記録する工程と、（ｃ）該トランスジューサの該位置を６つの自由度で規定する工程と、（ｄ）硬組織の表面の該エコー反射を生じさせる一部分に関する一組の位置座標を計算する工程と、（ｅ）該超音波トランスジューサを別の規定された位置まで移動させる工程と、（ｆ）工程（ａ）から（ｅ）までを反復する工程と、（ｇ）直前の斜方向角度から少なくとも２０度離れた追加的な角度を用いて工程（ａ）から（ｆ）までを反復する工程と、（ｈ）硬組織の表面の前記エコー反射を生じさせる一部分に関する前記一組の位置座標の各々に関して反射ダイヤグラムの少なくとも一部分を決定する工程と、（ｉ）さらに、反射ダイヤグラムの前記少なくとも一部分の各々に関して、組織の表面にある凸凹のマップを作成するための所定の規則に従って正規性の度合い（ｄｅｇｒｅｅ  ｏｆ  ｎｏｒｍａｌｃｙ）を決定する工程と、（ｊ）硬組織の表面の一部分に関する前記一組の位置座標の任意の座標を分類する工程であって、反射ダイヤグラムの前記少なくとも一部分は正規性の度合いが低いことによって前記所定の規則に従って表面凸凹に相当するものと特徴付けされるような分類工程と、（ｋ）位置座標の該組の少なくとも一部分を編集し硬組織の表面にある凸凹のマップを作成する工程と、を含んでいる。
【００２４】
本発明の別の態様では、目標物内部の硬組織の表面の凸凹をマッピングするためのシステムを提供する。本システムは、少なくとも１つの超音波トランスジューサと、位置ロケータ／調整機構と、中央処理ユニットと、を含んでいる。この少なくとも１つのトランスジューサは、規定された位置に位置決めされており、硬組織の表面に向かって第１の斜方向入射角で超音波エネルギーの集束ビームを送信することが可能であり、さらに該エネルギーの少なくとも一部分を硬組織の表面からのエコー反射として受信することが可能であり、さらに中央処理ユニットと通信することが可能である。位置ロケータ／調整機構は、該少なくとも１つのトランスジューサに動作可能に接続可能であると共に、該中央処理ユニットからのコマンドに応答して該集束ビームと硬組織の表面の間の該斜方向入射角の調整が可能であること、該トランスジューサの該位置を６つの自由度をもつ一組の位置座標として規定し該一組の座標を中央処理ユニットに送信することがさらに可能であること、並びに該少なくとも１つの超音波トランスジューサを一連の別の規定された位置まで移動させることがさらに可能であること、が得られるように設計されかつ製作されている。該中央処理ユニットは、該少なくとも１つのトランスジューサの該位置を規定している該一組の位置座標を該位置ロケータ／調整機構から受け取ることが可能であること、硬組織の表面の該エコー反射を生じさせる一部分に関して追加的な一組の位置座標を計算することがさらに可能であること、並びに該複数の位置座標の組を編集して硬組織の表面のマップを作成することがさらに可能であること、が得られるように設計されかつ構成されている。
【００２５】
以下に記載している本発明の好ましい実施形態の別の特徴によれば、本方法はさらに、（ｈ）硬組織の表面の該エコー反射を生じさせる一部分に関する該一組の位置座標の各々に関して反射ダイヤグラムの少なくとも一部分を決定する工程と、（ｉ）さらに、反射ダイヤグラムの該少なくとも一部分の各々に関して、組織の表面にある凸凹のマップを作成するための所定の規則に従って正規性の度合いを決定する工程と、（ｊ）硬組織の表面の一部分に関する該一組の位置座標の任意の座標を分類する工程であって、反射ダイヤグラムの該少なくとも一部分は正規性の度合いが低いことによって該所定の規則に従って表面凸凹に相当するものと特徴付けされるような分類工程と、を含んでいる。
【００２６】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、この反復の工程は斜方向入射角を少なくとも１つの第２の斜方向入射角となるように調整する工程を含んでいる。
【００２７】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、本方法はさらに、該方法の少なくとも一部分の実行を中央処理ユニットによって制御する工程を含んでいる。
【００２８】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、この制御の工程は、該調整の工程と該記録の工程からなる群より選択した少なくとも１つの項目を含んでいる。
【００２９】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、この制御の工程は、機械式制御、アレイからの選択及び電子式制御からなる群より選択した少なくとも１つの制御機構を指示している。
【００３０】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、該調整の工程と該記録の工程からなる群より選択した少なくとも１つの項目が本方法の施術者によって手作業で実行されている。
【００３１】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、該中央処理ユニットはさらに、該少なくとも１つのトランスジューサを該一連の別の規定された位置まで移動させるコマンドを該位置ロケータ／調整機構に送信することが可能であるように設計されかつ製作されている。
【００３２】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、このコマンドは、機械式制御に対するコマンド、該少なくとも１つのトランスジューサの別のトランスジューサに切り替えるコマンド、及び電子式制御に対するコマンドからなる群より選択される。
【００３３】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、位置ロケータ／調整機構は、システムのオペレータによる手動位置調整及びオペレータが中央処理ユニットに送った少なくとも１つの命令からなる群より選択されるような入力をシステムのオペレータから受け取るように設計されかつ構成されている。
【００３４】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、本方法はさらに、（ｉ）該エコー反射に関するデータと、（ｉｉ）硬組織の表面の該エコー反射を生じさせる一部分に関する一組の位置座標と、（ｉｉｉ）該マップの少なくとも一部分と、からなる群より選択した少なくとも１つの項目を表示デバイス上に表示することを含んでいる。
【００３５】
記載した好ましい実施形態のさらに別の特徴によれば、このマップは２次元マップである。
【００３６】
本発明は、骨（例えば、骨折、関節異常及び埋込式外科アンカー）にある不完全性などの硬組織の凸凹をマッピングするシステム及び方法を提供することによって目下のところ知られている構成の欠点に対処し得ている。
【００３７】
本発明の方法及びシステムの実現形態では、選択したタスクまたは工程を、手動式、自動式、あるいはこれらの組み合わせによって実行または完了させることが不可欠である。さらに、本発明の方法及びシステムの好ましい実施形態の実際の機器及び装置によれば、選択された幾つかの工程は、ハードウェアによる、任意のファームウェアの任意のオペレーティング・システム上のソフトウェアによる、あるいはこれらの組み合わせによることによって実現することが可能である。例えば、ハードウェアでは、本発明の選択された工程は、１つのチップまたは１つの回路として実現することが可能である。ソフトウェアでは、本発明の選択された工程は、適当な任意のオペレーティング・システムを用いてコンピュータによって実行されている複数のソフトウェア命令として実現することが可能である。いずれの場合においても、本発明の方法及びシステムの選択された工程は、複数の命令を実行するためのコンピューティング・プラットフォームなどのデータ処理装置によって実行されるように記載することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
ここで本発明を、単に一例として添付の図面を参照しながら記載することにする。ここで具体的に図面を詳細に参照すると、一例としてまた単に本発明の好ましい実施形態の例証的な検討を目的としてその細目を表しており、この細目は本発明の原理及び概念的特徴に関する最も有用でありかつ理解が容易な記述であると考えられるものを提供するために提示していることを強調しておきたい。この際、本発明の構造上の詳細を本発明の基本的な理解に必要となる以上により詳細に示そうとするものではなく、本説明は図面と共に読むことによって本発明の幾つかの形態を実際に具現化する方法を当業者に対して明らかとさせるようとするものである。
【００３９】
本発明は、骨にある不完全性を検出するために使用することが可能であるような硬組織の凸凹をマッピングするシステム及び方法に関するものである。
【００４０】
具体的には、本発明は、骨折、関節異常及び埋込式外科アンカーのマップを提供するために使用することができる。
【００４１】
図面及び付属の説明を参照することによって、本発明によるシステム及び方法の原理及び動作をより深く理解できよう。
【００４２】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明の適用が、以下の説明に登場する構成要素や図面に表した構成要素に関する製作の詳細及び配置に限定されないことを理解すべきである。本発明は、別の実施形態とすることや、様々な方法で実施または実行することが可能である。さらに本明細書で使用する表現法や用語は説明を目的としたものであり、限定と見なすべきではないことを理解すべきである。
【００４３】
本発明は、目標物６９（図３）内部の硬組織７０の表面６８（図２）にある凸凹をマッピングする方法２０（図１）によって優先的に具現化される。目標物６９には例えば、皮膚と、脂肪と、筋肉と、血管と、内部臓器と、実質的に軟かいか流体性であるか低密度であるような別の任意の生体組織と、を含めることができる。方法２０は、規定された位置６４において超音波トランスジューサ６２から超音波エネルギーの集束ビーム６６を第１の斜方向入射角度７６で硬組織７０の表面６８に向けて送出する工程２２を含んでいる。
【００４４】
本明細書並びに添付の特許請求の範囲の目的では、「超音波の（ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ）」という語は、概ね２０ｋＨｚを超える周波数、さらに好ましくは１ＭＨｚから２０ＭＨｚまでのレンジにある周波数を有する音波に関連している。
【００４５】
本明細書並びに添付の特許請求の範囲の目的では、「集束させた（ｆｏｃｕｓｅｄ）」という語は、送信されるエネルギーの大部分が送信されたビームの軸を取り囲むある規定のエリア内に集中していることを意味している。送信された複数のビームの干渉によって集束を生じさせることができる。送信用トランスジューサの配置に応じて、この干渉は空間成分のみならず時間成分（すなわち、目標物からより遠くに位置するトランスジューサが先に送信しており、目標物のより近くに位置するトランスジューサが後から送信すること）も含むことがある。
【００４６】
本明細書並びに添付の特許請求の範囲の目的では、「ビーム（ｂｅａｍ）」という語は、１つまたは複数の発生源から送信されるエネルギー線束を示している。
【００４７】
本発明の好ましい実施形態では、ビーム６６は、パルス状のビームであることが好ましい。本明細書並びに添付の特許請求の範囲の目的では、「パルス状の（ｐｕｌｓｅｄ）」という語は時間的な規定を意味している。
【００４８】
本明細書並びに添付の特許請求の範囲の目的では、「硬組織（ｈａｒｄ  ｔｉｓｓｕｅ）」という語は、皮質骨や海綿骨などの骨を含む、ただしこれらに限らない。骨（ｂｏｎｅ）とは、スネルの法則に概ね従う超音波エコー反射を生成させることが可能な石灰化した完全成長した骨を意味している。成長中の胎児も骨を有しているが、これら胎児の骨は主に、典型的には分娩後に十分な石灰化によって置き換えられることになるような軟骨質であるため、胎児の骨はこの硬組織の規定からは除外することにする。
【００４９】
方法２０はさらに、硬組織７０の表面６８からのエコー反射６５がトランスジューサ６２によって受信された場合にだけ規定された位置６４を記録する工程２４を含んでいる。
【００５０】
方法２０はさらに、トランスジューサ６２の位置６４を６つの自由度で規定する工程２６を含んでいる。
【００５１】
方法２０はさらに、硬組織７０の表面６８のうちエコー反射６５を生じさせる部分に関する一組の位置座標４６を計算する工程２８を含んでいる。
【００５２】
方法２０はさらに、超音波トランスジューサ６２を別の規定された位置６４に移動させる工程３０を含んでいる。
【００５３】
方法２０はさらに、送信の工程２２、記録の工程２４、規定の工程２６及び計算の工程２８からなるシーケンスを反復する工程３２を含んでいる。反復の工程３２は、少なくとも１つの第２の斜方向入射角７６となるように斜方向入射角７６を調整する工程２９（ただし、これに限らない）を含むことがある。追加的な角度７６は、第１の角度７６から少なくとも２０度離すことが好ましい。
【００５４】
方法２０はさらに、位置座標の組４６の少なくとも一部を編集して硬組織７０の表面６８の凸凹のマップ４８を作成する工程を含んでいる。
【００５５】
方法２０はさらに、硬組織７０の表面６８のうちエコー反射６５を生じさせる部分に関する位置座標４６の各組ごとに、反射ダイヤグラムの少なくとも一部分を決定する工程３６を含むことが好ましい。本明細書並びに添付の特許請求の範囲の目的では、硬組織７０の表面６８上の１つの点に関する「反射ダイヤグラム（ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｄｉａｇｒａｍ）」という表現は、硬組織７０の表面６８上のこの点に向けて送信された超音波ビームの反射エネルギー６５と送信エネルギー６６の比を、ビーム６６と表面６８の間の様々な入射角７６の関数として表したダイヤグラムのことを指す。表面６８にある凸凹をマッピングする際にこの種の反射ダイヤグラムが有用となり得るような方法の例を、図４ａ〜ｄ及び図５ａ〜ｄに示している。
【００５６】
方法２０及びシステム６０は、超音波ビーム６６の波長に匹敵するスケールまたはこれ未満の起伏（図４ｃ、４ｄ、５ｂ及び５ｄの８６）をまったく含まないという条件で、硬組織７０の表面６８を１つの鏡面反射体（図４ａ）と見なすことができるということに依拠している。硬組織７０の表面６８が１つまたは複数の凸凹８６を示す場合、これらには、骨折、破裂、亀裂または断裂などの病理学的な不連続性または不均一性（図４ｃ及び５ｃ）を含むことがある。凸凹８６は超音波ビーム６６を、鏡面反射に加えてまたは鏡面反射に代えて、様々な方向（可能性として、超音波発生源６２に向かう方向を含む）に向きを変えさせる（すなわち、散乱させる）ことがある（図４ｃ及び４ｄの６５、並びに図５ａ〜５ｄの影付けしたエリア）。
【００５７】
硬組織７０には、通常の条件下において実質的に固体状態であるような任意の生体材料が含まれる。ヒトでは、硬組織７０には例えば、骨、軟骨、腱、歯及び爪が含まれる。ヒト以外の生物の硬組織７０ではさらに、牙、角、鉤爪（ｃｌａｗ）及び甲羅（ただし、これらに限らない）を含んでいる。
【００５８】
硬組織７０の表面６８にある凸凹８６は、多種多様な病変に起因することがある。これらの病変には例えば、骨折、破裂、亀裂及び断裂などの病理学的な不連続性及び不均一性（ただし、これらに限らない）が含まれる。ヒトの骨折は例えば、外傷の発現（例えば、落下、打撲やその他の衝撃）によること、骨に加えられる継続的な応力（例えば、運動または軍事活動）によること、あるいは骨の変質によることが多い。骨の変質（例えば、骨粗鬆症）は老化の結果であることが多い。
【００５９】
図４ａ〜４ｄは、軟部組織目標物６９を通過させて検査対象の硬組織７０に向けて送信される超音波ビーム６６の経路の様々な例を表している。例示を目的としているため、ビーム６６は１本の線（波の伝播方向を示している矢印）として表現しているが、ビーム６６は現実的には、ビーム６６が進むに連れてさらに変化することがあるようなある幅または体積を有している。
【００６０】
ここで図４ａを参照すると、その寸法が超音波ビーム６６の幅と比べてより大きいような硬組織７０の表面６８に対して垂直に（すなわち、法線方向入射で）超音波ビーム６６が送信されている場合には、超音波エネルギーは超音波発生源６２に向かってその一部が反射（６５）されることになることはよく知られている。
【００６１】
ここで図４ｂを参照すると、さらに一般的に、入射角７６（法線方向入射に対する角度）αiが増加すると、超音波発生源６２に向かって反射（６５）されるエネルギーの量は減少することもよく知られている。入射角７６（αi）が実質的に０°（法線方向入射）以外の場合には、エネルギーは、入射角７６（αi）と実質的に等しい反射角７６’（αr）で発生源６２から離れるように反射（６５）されることになる。図４ａ及び４ｂに関連して言及している反射は、「鏡面反射（ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）」と呼ばれることが多い。硬組織７０の表面６８は、超音波ビーム６６の波長に匹敵するスケールまたはこれ未満の起伏がその表面にまったく含まれないという条件で、１つの鏡面反射体と見なすことができる。
【００６２】
ここで図４ｃ及び４ｄを参照すると、硬組織７０が１つまたは複数の表面凸凹８６（例えば、病理学的な不連続性、不均一性、骨折、破裂、亀裂または断裂）を呈している場合、凸凹８６は、ビーム６６の反射６５を様々な方向（可能性として、超音波発生源６２に向かう方向を含む）に向きを変えさせる（すなわち、散乱させる）ことがある。この散乱のことを、「非鏡面反射（ｎｏｎ−ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）」と呼んでいる。
【００６３】
本発明を実現させると、反射６５が散乱を受ける度合い（すなわち、非鏡面性）によって凸凹８６の性質が示されることが分かった。一方、反射６５の鏡面性の度合いによって表面６８の平滑性が示される。
【００６４】
ここで図４ｄを参照すると、健全な硬組織７０であっても表面６８は完全には平坦ではなく、場所によって凸形、凹形、湾曲、並びに硬組織７０の固有の解剖構造に由来するような様々な大きさ及び形状をもつその他の種類の幾何形状を呈していることに留意すべきである。こうした解剖学的幾何形状はまったく病変に関連するものではないが、ビーム６６の反射６５を同様に様々な方向（可能性として、超音波発生源６２に向かう方向を含む）に向きを変えさせる（すなわち、散乱させる）ことがある。
【００６５】
本明細書の以下において、病理学的な不連続性または不均一性８６からの超音波エネルギー６６の反射６５（図４ｃ）は、鏡面性であるか非鏡面性であるかによらず、「病変エコー（ｐａｔｈｏｌｏｇｙ  ｅｃｈｏｅｓ）」と呼ぶことにする、また本明細書の以下においては、解剖学的幾何形状８６から反射された超音波エネルギー（図４ｄ）は、鏡面性についても非鏡面性についても、「幾何学性エコー（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  ｅｃｈｏｅｓ）」と呼ぶことにする。
【００６６】
病変エコー及び幾何学性エコーは多くの場合に鏡面性でありかつ非鏡面性であるが、硬組織７０の健全で実質的に平坦な表面６８からのエコー反射６５は主に鏡面性である（すなわち、これらの反射は主にある反射角に限定されている）ため、病理学的な不連続性（図４ｃ及び５ｃの８６）及び解剖学的幾何形状（図４ｄ及び５ｄの８６）の反射ダイヤグラム（本明細書の上で規定したダイヤグラム）はそれぞれ、健全で実質的に平坦な硬組織７０の反射ダイヤグラムと識別できることになる。
【００６７】
病理学的な不連続性や解剖学的幾何形状など硬組織７０の表面６８上のある反射体によって生じる非鏡面反射の範囲は幾つかの要因に依存する。これらの要因には、反射体のサイズ、形状及び平滑性（すなわち、粗度）、入射ビーム６６の波長、入射角７６（ただし、これらに限らない）が含まれる。骨折などの病理学的な不連続性及び不均一性は、典型的には解剖学的幾何形状と異なるサイズ、形状及び粗度を有している。したがって、本発明を実現させると、病理学的な不連続性及び不均一性の反射ダイヤグラムは解剖学的幾何形状の反射ダイヤグラムから識別可能であることが分かった。
【００６８】
図５ａ〜５ｄは、硬組織７０の表面６８上での様々な反射体の反射ダイヤグラムの例を表している。これらの図において、それぞれの影付けしたエリアは、超音波発生源に向かう鏡面性または非鏡面の反射が最大値に近づくような入射角の範囲を表している。これらのダイヤグラムは例証を目的として単に２次元だけで表現しているが、実際の反射は３次元で生じていること、したがって、例えばこれらの図において円の一部分として表しているものは、実際には半球体の一部分であることがあることを理解されたい。
【００６９】
ここで図５ａを参照すると、硬組織７０の表面６８上の健全で実質的に平坦なエリアの反射ダイヤグラムの一例を表している。こうしたケースでは、戻されるエコー６５（図４ａ）の最大振幅は法線方向入射の周辺（すなわち本例では、入射角α11とα12の間）にある。したがって、実質的に平坦な反射体からの反射は角度依存性が強いことは明白である。
【００７０】
図５ｂを参照すると、硬組織７０の表面６８上の若干湾曲したエリアの反射ダイヤグラムの一例を表している。この入射エリアの周囲での傾斜が入射ビーム６６の波長と比べて小さく、またこの局所表面が十分に平滑であるという条件において、戻されるエコーの最大振幅は局所的に規定された法線方向入射の周囲（すなわち本例では、α21とα22の間）にとどまる。したがって、超音波ビームの波長と比べて傾斜が小さいことによって特徴付けされている湾曲した表面からの反射は、平坦な表面によって作成される反射ダイヤグラムと同様に角度依存性が強いことが理解できよう。
【００７１】
図５ｃを参照すると、硬組織７０の表面６８の上の病理学的な不連続性８６の反射ダイヤグラムの一例を表している。不連続性８６は、例えば、骨折、破裂、亀裂、断裂、あるいは本明細書の上で述べたその他の病変を含むことができる。本発明は、病理学的な不連続性８６の反射ダイヤグラムが比較的広範囲の入射角（すなわち本例では、α31からα32まで）の全体にわたって概ね最大に保たれるという原理に依拠している。さらに、病理学的な不連続性８６によって生じる散乱は、比較的広範囲の入射角（α）の全体にわたって均一になる傾向がある。したがって、病理学的な不連続性は角度独立性が大きいような反射ダイヤグラムによって特徴付けされる。
【００７２】
図５ｄを参照すると、硬組織７０の表面６８上の解剖学的幾何形状８６（例えば、ある局所的な凹形）の反射ダイヤグラムの一例を表している。健全な硬組織７０にある解剖学的幾何形状の反射ダイヤグラムは、典型的には、１つまたは複数の顕著な極値（本例では、α41とα42の間にある第１の極大値、α43とα44の間にある第２の極大値、及びα45とα46の間にある第３の極大値）を呈している。したがって、解剖学的幾何形状８６を含むような硬組織７０の健全な表面からの非鏡面反射は、図５ａ及び５ｂの平坦な表面や若干湾曲した表面の場合と同様に角度に依存する、ただしその程度はこれらより小さい。
【００７３】
要約すると、硬組織７０の表面６８上にある病理学的な不連続性や不均一性８６の反射ダイヤグラムは、典型的には、健全な硬組織７０の反射ダイヤグラムと比べてより幅広くかつより均一である、すなわち角度依存性がより低い。このことは、その反射ダイヤグラムが解剖学的幾何形状から得られたダイヤグラムに匹敵する場合であっても成り立つ。より具体的には、病理学的な不連続性または不均一性は、超音波発生源に向けられる非鏡面反射を、解剖学的幾何形状を有するか有しないかによらず健全な組織の場合と比べてより広い範囲の入射角にわたらせる。さらに、病理学的な不連続性または不均一性からの非鏡面反射は比較的広範囲の入射角の全体にわたってほぼ最大値にとどまっている（すなわち、角度独立性が高い）が、解剖学的幾何形状からの反射は、典型的には、１つまたは複数の極値を呈する（すなわち、角度依存性が高い）。
【００７４】
したがって、本発明の具体的で基本的な特徴の１つは、その反射ダイヤグラムの解析並びに健全な硬組織７０の隣接する表面６８によって作成した反射ダイヤグラムとの比較に基づいて硬組織７０の表面６８上にある病理学的な不連続性及び不均一性の検出（結果としては、位置特定）、マッピング及び撮像が可能であることである。
【００７５】
方法２０はさらに、反射ダイヤグラムの少なくとも一部分に関して、硬組織７０の表面６８にある凸凹のマップを作成するための所定の規則に従って正規性の度合いを決定する工程３８を含むことが好ましい。したがって方法２０は、硬組織７０の表面６８に関する任意の位置座標４６を分類する工程であって、反射ダイヤグラムの少なくとも一部分は正規性の度合いが低いことによって所定の規則に従って表面凸凹に相当するものと特徴付けされる分類工程を含むことが任意選択であるが好ましい。
【００７６】
方法２０はさらに、方法２０の少なくとも一部分の実行を中央処理ユニット７２によって制御する工程５０を含むことが好ましい。この制御工程５０は、例えば、調整の工程２９や記録の工程２４を含んでいる。制御工程５０は例えば、機械式制御機構、アレイからの選択または電子式制御を利用することによって達成させることができる。本発明での使用に適したトランスジューサ６２のアレイの例を図３ａ〜ｃに表している。アレイを使用して大幅な移動３０を実現することによって位置座標４６及びマップ４８を生成させる際に用いる速度が上昇する。
【００７７】
任意選択であるが好ましくは、方法２０の一部分（例えば、調整の工程２９及び／または記録の工程２４）は本方法の施術者によって手作業で実行することができる。
【００７８】
したがって、本発明はさらに、目標物内部の硬組織７０の表面６８にある凸凹をマッピングするためのシステム６０によって具現化される。システム６０は、少なくとも１つのトランスジューサ６２と、位置ロケータ／調整機構７４と、中央処理ユニット７２と、を含んでいる。
【００７９】
トランスジューサ６２は規定された位置６４に位置決めされており、また硬組織７０の表面６８に向けて超音波エネルギーの集束ビーム６６を第１の入射角度７６で送信することが可能である。トランスジューサ６２はさらにこのエネルギーの少なくとも一部分６５を硬組織７０の表面６８からのエコー反射として受信することが可能である。トランスジューサ６２はさらに、データの送信及び受信を目的として中央処理ユニット７２と通信することが可能である。このデータは、位置情報（例えば、６４または７６または４６）並びにコマンドを含むことがある。
【００８０】
位置ロケータ／調整機構７４はトランスジューサ６２（複数のこともある）と動作可能に接続可能であるか該トランスジューサ６２と一体に形成されており、また中央処理ユニット７２からのコマンドに応答して集束ビーム６６と硬組織７０の表面６８との間の斜方向入射角７６を調整すること（２９）が可能となるように設計されかつ製作されている。
【００８１】
位置ロケータ／調整機構７４はさらに、トランスジューサ６２の位置を一組の位置座標６４として６つの自由度で規定すること（２６）、並びにこの一組の座標６４を中央処理ユニット７２に送信することが可能である。位置ロケータ／調整機構７４はさらに、トランスジューサ６２を一連の異なる規定された位置６４に移動させること（３０）が可能である。
【００８２】
中央処理ユニット７２は、トランスジューサ６２の位置を規定する位置座標６４を位置ロケータ／調整機構７４から受け取ることが可能であり、またさらに硬組織７０の表面６８のエコー反射６５を生じさせる部分に関する追加的な一組の位置座標４６を計算すること（２８）が可能であり、またさらに硬組織の表面のマップが作成されるようにこの位置座標の複数の組を編集すること（３４）が可能となるように設計されかつ構成されている。
【００８３】
中央処理ユニット７２は例えば、ＤＯＳ、Ｗｉｎｄｏｗｓ（商標）、ＯＳ／２（商標）またはＬｉｎｕｘなどのオペレーティング・システムを有するパーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などのコンピュータ；Ｍａｃｉｎｔｏｓｈ（商標）、Ｐａｌｍ  ＯＳ（商標）、ＥＰＯＣ（商標）コンピュータ；オペレーティング・システムとしてＪａｖａ（商標）−ＯＳを有するコンピュータ；Ｓｕｎ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ（商標）やＳｉｌｏｃｏｎ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ（商標）のコンピュータなどのグラフィック・ワークステーション、またはＡＩＸ（商標）やＳｕｎ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ（商標）のＳＯＬＡＲＩＳ（商標）などＵＮＩＸ（商標）オペレーティング・システムのいずれかのバージョンを有する別のコンピュータ；あるいは、その各々が固有のまたは接続可能な表示デバイス８２を含むものとして知られているような周知でありかつ入手可能な別の任意のオペレーティング・システムまたは携帯情報端末（ＰＤＡ）、を含むことがある。
【００８４】
任意選択ではあるが好ましくは、中央処理ユニット７２はさらに、少なくとも１つのトランスジューサ６２を一連の異なる規定された位置６４に移動させる（３０）コマンドを位置ロケータ／調整機構７４に送信することが可能であるように設計されかつ構成されている。このコマンドは例えば、機械式制御に対するコマンド、トランスジューサ６２のアレイの別のトランスジューサ６２に切り替えるコマンド（図４、３ａ〜ｃ参照）、あるいは電子式制御に対するコマンドとすることがある。
【００８５】
代替であるが好ましくは、位置ロケータ／調整機構７４は、システム６０のオペレータから入力を受け取るように設計されかつ構成されている。この入力は例えば、システム６０のオペレータによるトランスジューサ６２の手動位置調整を含むことがある。代替としてまたは追加として、その入力は、オペレータによって中央処理ユニット７２に送信される少なくとも１つの命令を含むことがある。この命令は、システム６０の一部分とすることが好ましいような入力デバイス８４によって送信されることがある。入力デバイス８４は、ＣＰＵ７２などの計算デバイスにデータを入力するための任意のデバイスとすることがある。したがって、入力デバイス８４は、キーボード、コンピュータ・マウス、トラックパッド、トラックボール、スタイラス（ｓｔｙｌｕｓ）、タッチスクリーンあるいはマイクロフォン（ただし、これらに限らない）を含むことがある。
【００８６】
したがって、方法２０はさらに、好ましくはシステム６０内に含めている表示デバイス８２上にデータを表示する工程を含むことが好ましい。表示デバイス８２は、データをユーザに視覚的に提示するような任意のデバイスを含むことがある。したがって、表示デバイス８２は例えば、陰極線管表示スクリーン、液晶ディスプレイ（例えば、アクティブ・マトリクス方式またはパッシブ・マトリックス方式）、プラズマ・スクリーン、プリントアウト、あるいは発光ダイオードのアレイとすることがある。デバイス８２上に表示させるデータ４４はエコー反射６５に関するものとすることが好ましく、また硬組織７０の表面６８のエコー反射６５を生じさせる部分に対応した１つまたは複数の組の位置座標４６及び／またはマップの少なくとも一部分４８を含むことがある。マップ４８は２次元的であることが好ましい。
【００８７】
したがって、本発明は、硬組織７０の表面６８上の各点または各エリアが１つまたは複数の特定の入射角７６からではなく様々な入射角７６から検査される場合に最も効率よく機能する。さらに、利用する入射角７６の数が多いほど、表面６８にある凸凹を識別する能力が高まる。さらに、本発明の具体的な特徴の１つは、硬組織７０の表面６８上のあるエリアが病理学的な不連続性または不均一性を呈するか否かの判定が、１つまたは複数の特定の入射角ではなくある広い範囲の入射角７６で送信された信号のエコーに対する解析に基づくことである。したがって、入射角７６の範囲が大きいほど、表面６８にある凸凹を識別する能力が高まる。その結果、本発明では、走査手順の全体にわたって、例えば硬組織７０に対してある特定の入射角を維持するために硬組織７０の向きを決定または評価することが不要となる。この特徴は、例えば硬組織７０が湾曲した形状または追跡不可能な形状であるため、あるいは軟部組織の厚い層が探触子と硬組織７０の間に介在しているために検査対象の硬組織７０の向きをインビボで決定することが困難であるような場合に特に有用である。
【００８８】
本発明のある種の特徴について、明瞭にするために個別の実施形態のコンテキストで記載しているが、こうした特徴はさらに単一の実施形態内で組み合わせて提供されることもあることを理解されたい。逆に、本発明の様々な特徴について、簡潔とするために単一の実施形態のコンテキストで記載しているが、こうした特徴は個別にあるいは適当な任意の部分組み合わせで提供されることもある。
【００８９】
本発明についてその特定の実施形態に関連して記載してきたが、多くの代替形態、修正形態及び変形形態は当業者には明らかとなることは明白である。したがって、添付の特許請求の範囲の精神及び広範な趣旨の域内に属するようなこうした代替形態、修正形態及び変形形態のすべてを包含するように意図している。
【００９０】
本明細書で言及したすべての出版物、特許及び特許出願は参照によりその全体を本明細書に組み込むものとするが、その程度は、個々の各出版物、特許または特許出願をあたかも具体的かつ個別に参照により本明細書に組み込まれるように指示したのと同様である。さらに、本明細書内でのいかなる参考文献の引用や同定も、こうした参考文献が本発明に対する従来技術として利用可能であることを認めているものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明による方法を実施する際に実行される一連の手順を表している簡略な流れ図である。
【図２】本発明によるシステムの概要図である。
【図３ａ】本発明のコンテキストで使用するための超音波トランスジューサのアレイ状の配置を表した図である。
【図３ｂ】本発明のコンテキストで使用するための超音波トランスジューサのアレイ状の配置を表した図である。
【図３ｃ】本発明のコンテキストで使用するための超音波トランスジューサのアレイ状の配置を表した図である。
【図４ａ】本発明に従って硬組織に向けて軟部組織を通過して送信された超音波ビームのエコー反射を表した図である。
【図４ｂ】本発明に従って硬組織に向けて軟部組織を通過して送信された超音波ビームのエコー反射を表した図である。
【図４ｃ】本発明に従って硬組織に向けて軟部組織を通過して送信された超音波ビームのエコー反射を表した図である。
【図４ｄ】本発明に従って硬組織に向けて軟部組織を通過して送信された超音波ビームのエコー反射を表した図である。
【図５ａ】図４に示した反射から得られる反射ダイヤグラムである。
【図５ｂ】図４に示した反射から得られる反射ダイヤグラムである。
【図５ｃ】図４に示した反射から得られる反射ダイヤグラムである。
【図５ｄ】図４に示した反射から得られる反射ダイヤグラムである。
【符号の説明】
【００９２】
４６  位置座標
４８  マップ
６２  超音波トランスジューサ
６４  規定された位置
６５  エコー反射
６６  超音波エネルギー・ビーム
６８  硬組織の表面
６９  目標物
７０  硬組織
７２  中央処理ユニット
７４  位置ロケータ／調整機構
７６  第１の斜方向入射角度
８２  表示デバイス
８４  入力デバイス
８６  不連続性、不均一性
【図１】
2005526539.tif 000003
【図２】
2005526539.tif 000004
【図３ａ】
2005526539.tif 000005
【図３ｂ】
2005526539.tif 000006
【図３ｃ】
2005526539.tif 000007
【図４ａ】
2005526539.tif 000008
【図４ｂ】
2005526539.tif 000009
【図４ｃ】
2005526539.tif 000010
【図４ｄ】
2005526539.tif 000011
【図５ａ】
2005526539.tif 000012
【図５ｂ】
2005526539.tif 000013
【図５ｃ】
2005526539.tif 000014
【図５ｄ】
2005526539.tif 000015
【国際調査報告】
2005526539.tif 000016