(57)【要約】超音波トランシーバーは膀胱の質量を測定するために膀胱の厚みと表面積を測定するために三次元の配列で膀胱を走査する。膀胱壁の厚みと質量は膀胱の前部、後部と側部の位置に対して測定できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波トランシーバーを使って膀胱壁厚みを測定する方法において、
膀胱壁の少なくとも一部が超音波トランシーバーの範囲内に収まるように前記超音波トランシーバーの外側を患者に当て、
膀胱壁の前記一部の外面と内面に無線周波数パルスを送信し、そこからエコーしたパルスを受信し、そのパルスに基づいて
膀胱壁の前記一部の
（ａ）外部と内部の表面積と、
（ｂ）外部と内部の表面間の距離と、
を計算することを含む方法。
【請求項２】
前記無線周波数超音波パルスは、走査面、らせん形およびランダム線からなるグループより選択する一つ以上の形状で膀胱に送られる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記選択形状は走査面で、前記走査面は配列に関連付けられ、前記配列は並進配列、ウェッジ配列および回転配列からなるグループより選択される請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記配列の前記走査面は、均一間隔、不均一間隔および均一間隔と不均一間隔の走査面の組み合わせからなるグループから選択する請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記走査面は複数の走査線から成り、前記走査線は均一間隔、不均一間隔および均一間隔と不均一間隔の走査面の組み合わせからなるグループより選択する請求項４記載のシステム。
【請求項６】
各走査面間の前記均一間隔は約７．５度である請求項５記載のシステム。
【請求項７】
各走査線間の前記均一間隔は約１．５度である請求項５記載のシステム。
【請求項８】
前記エコーは横と縦の構成要素に分類される請求項１記載の方法。
【請求項９】
膀胱壁の部位の領域から反射する前記エコーの前記横と縦の構成要素はＳと定義し、複数の曲面パッチｓｉ，ｊから成り、ｉとｊは前記横と縦の構成要素を表し、膀胱壁の部位のＳの領域は、複数パッチの合計
【数１】
2007524474.tif 000017
である請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記曲面パッチｓｉ，ｊはさらにベクトルｓｉ，ｊ（ｕ，ｖ）＝ｘｉ，ｊ（ｕ，ｖ）ｉ＋ｙｉ，ｊ（ｕ，ｖ）ｊ＋ｚｉ，ｊ（ｕ，ｖ）ｋによって定義され、ｉ，ｊ，ｋはそれぞれｘ−、ｙ−、ｚ−方向の単位ベクトルであり、ｕとｖは曲面パッチ座標である請求項９記載の方法。
【請求項１１】
表面積を分離している厚みは、最大（ＲＦｒ＝ｒ−ｗ／２，ｒ＋ｗ／２）および最小（ＲＦｒ＝ｒ−ｗ／２，ｒ＋ｗ／２）＋ｗの項が、サンプルの任意数ｎの走査線沿いに任意深度ｒを中心とする長さｗのウィンドウの最大と最小の無線周波数（ＲＦ）値を指し、よってフラクタル次元は任意の深度ｒを中心とするウィンドウの最大無線周波数（ＲＦ）信号値との相違から計算して走査線ｎのサンプルの合計数で正規化するところの
【数２】
2007524474.tif 000018
関係から決定されるｆｄｒである請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記内面と外面の壁の面積を分離している厚みｆｄｒは走査線ｒ沿いの前記深度で方物線の関数を定義する３つのパラメータ（ａ，ｂとｃ）と、ランダム要素ｅの加算で、下付き記号ｉがｒ、ｆｄ、ｅの特定値を示す関係式fdi=ari2＋bri+c＋εiから決められる形式の放物線の関数によって調節される請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記放物線の関数は、ハット（＾）の付いた前記パラメータは値がそのパラメータの最小二乗推定値であることを示す関係式
【数３】
2007524474.tif 000019
で算出するフラクタル次元の最大値の少なくとも９７％である請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
各膀胱壁の面積は、約０ミリリットルから１０００ミリリットルまでを含む膀胱に対して測定される請求項１記載の方法。
【請求項１５】
超音波トランシーバーを使って膀胱壁質量を測定する方法において、
膀胱壁の少なくとも一部が超音波トランシーバーの範囲内に収まるように前記超音波トランシーバーの外側を患者に当て、
膀胱壁部位の外面と内面に無線周波数パルスを送信し、そこからエコーしたパルスを受信し、そのパルスに基づいて
膀胱壁の部位の
（ａ）膀胱壁の外部と内部の表面積と、
（ｂ）前記表面積の間の厚みと、
（ｃ）前記表面積の間の質量と、
を計算することを含む方法。
【請求項１６】
前記無線周波数超音波パルスは複数の形状で臓器に送られ、前記形状は走査面、らせん形、およびランダム線からなるグループより選択される請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記走査面は配列に関連付けられ、前記配列は並進配列、ウェッジ配列および回転配列からなるグループより選択される請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記回転配列の走査面は複数の走査線を有し、前記走査面はさらに隣接する走査面から約７．５度離れており、前記走査面内の前記走査線は隣接する走査線から約１．５度離れている請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記膀胱壁部位の質量は前記計算した表面積と厚みの関数として計算する請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
内部の臓器の質量を測定するシステムにおいて、
複数の走査面で無線周波数超音波パルスを患者の臓器に送信し、前記臓器から反射した前記パルスのエコーを受信し、前記エコーを横と縦の構成要素に受信するよう設定されたトランシーバーと、
マイクロプロセッサと、前記エコーの前記横と縦の構成要素を基に前記臓器の表面積、厚みおよび質量を測定するためにマイクロプロセッサで操作可能な内蔵プログラミング指示を含むメモリと、を有する前記トランシーバーと交信するコンピュータシステムと、を含むシステム。
【請求項２１】
前記無線周波数超音波パルスは複数の形状で前記臓器に送られ、前記形状は走査面、らせん形とランダム線からなるグループより選択される請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
前記走査面は配列に関連し、前記配列は並進配列、ウェッジ配列と回転配列からなるグループより選択される請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
前記回転配列の前記走査面は複数の走査線を有し、前記走査面はさらに隣接する走査面から約７．５度離れており、前記走査面内の前記走査線は隣接する走査線から約１．５度離れている請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
前記臓器は膀胱である請求項２０記載のシステム。
【請求項２５】
前記トランシーバーは二次元で走査面の画像と三次元で複数の走査面を示す表示部が含まれる請求項２０記載のシステム。
【請求項２６】
前記メモリの前記内蔵プログラミング指示はさらに膀胱壁の１つ以上の前部、後部または側部の膀胱壁の表面積と膀胱壁の厚みを計算するための複数の方程式から成る請求項２０記載のシステム。
【請求項２７】
膀胱壁の表面積を測定する前記複数の方程式は、
【数４】
2007524474.tif 000020
を含む請求項２６記載のシステム。
【請求項２８】
膀胱壁の厚みを計算する前記方程式は、
【数５】
2007524474.tif 000021
fdi=ari2＋bri+c＋εiおよび
【数６】
2007524474.tif 000022
を含む請求項２７記載のシステム。
【請求項２９】
前記膀胱壁の質量は膀胱壁の面積、厚みと膀胱壁の比重の積として計算する請求項２０記載のシステム。
【請求項３０】
膀胱壁の前記比重は約０．９６である請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】
膀胱の厚みは複数の走査した膀胱の位置に基づき計算した複数の膀胱壁の厚みの平均値である請求項３０記載のシステム。
【請求項３２】
前記コンピュータシステムはインターネットウェブベースのシステム経由で遠隔操作用に構成され、前記インターネットウェブベースのシステムは、臓器の厚みと質量の測定値を収集、分析および格納する複数のプログラムを有し、それによって内部の臓器が肥大する比率が測定できる請求項２０記載のシステム。
【請求項３３】
前記複数のプログラムはさらに疾病の追跡、経過把握を可能にし、患者への教育指示を提供する請求項２０記載のシステム。
【請求項３４】
内部の臓器の質量を測定するためのシステムにおいて、
患者の前記臓器に複数の走査面で無線周波数超音波パルスを送信して、前記臓器から反射した前記パルスのエコーを受信するよう構成されたトランシーバーと、
前記トランシーバーから受信した前記エコーに基づき、前記臓器の表面積と前記臓器の厚みを測定し、さらに前記臓器の質量を前記臓器の厚みと面積の関数として計算する方法と、を含むシステム。
【請求項３５】
前記トランシーバーは男性および女性患者の生体構造に合わせて調整する請求項３４記載のシステム。
【請求項３６】
前記臓器の表面積を測定する方法は、前記トランシーバーが受信した前記エコーを分析するための第１の複数方程式を含み、前記第１複数方程式は
【数７】
2007524474.tif 000023
を含む請求項３４記載のシステム。
【請求項３７】
前記臓器の厚みを測定する方法は、前記トランシーバーが受信した前記エコーを分析するための第２の複数方程式を含み、前記第２の複数方程式は
【数８】
2007524474.tif 000024
fdi=ari2＋bri+c＋εiおよび
【数９】
2007524474.tif 000025
を含む請求項３４記載のシステム。
【請求項３８】
前記臓器の質量は前記臓器の表面積、厚みと密度の積から測定される請求項３４記載のシステム。
【請求項３９】
内部の臓器を表示し、前記内部の臓器の壁の厚みを測定するためのシステムにおいて、
患者の前記臓器に無線周波数超音波パルスを送信し、前記臓器から反射したパルスのエコーを受信するよう構成されたトランシーバーと、
マイクロプロセッサとメモリを有するコンピュータシステムで、前記メモリはさらに
ａ）前記臓器の三次元レンダリングを表示し、
ｂ）前記トランシーバーから受信した前記エコーに基づき前記臓器の厚みを測定することを
前記マイクロプロセッサで操作可能な内蔵プログラミング指示を含むメモリを有する前記トランシーバーと交信するコンピュータシステムと、を含むシステム。
【請求項４０】
前記三次元レンダリングは
画像分割プロセスと、
超音波エコーアーチファクトを修正する画像向上プロセスと、
二次元で所見領域を選択するプロセスと、
三次元の補間プロセスと、
二次元画像上の三次元投影プロセスと、
を含む請求項３９記載のシステム。
【請求項４１】
前記分割プロセスは一本以上の走査線の閾値処理を含む請求項４０記載のシステム。
【請求項４２】
超音波エコーアーチファクトを修正する前記画像向上プロセスは、
反射表面の深度の違いによる超音波エコー強度偏差を正規化するための一般的なソフトウェア時間利得制御アルゴリズムと、
超音波表面の反射率の違いが原因となる超音波エコーを区別するための残響制御アルゴリズムと、
液体部位と周辺組織間の超音波伝導相違による超音波エコー強度偏差を正規化するための液体下補正アルゴリズムと、を含む請求項４０記載のシステム。
【請求項４３】
前記二次元で所見領域を選択するプロセスは、所見領域を定義するために走査面内に輪郭描写ピクセルを含む請求項４０記載のシステム。
【請求項４４】
前記三次元の補間プロセスは、隣接する走査面間の所見領域ピクセル間に及ぶ三次元ボクセルを定義するために、走査面の前記所見領域内のピクセルを選択することを含む請求項４０記載のシステム。
【請求項４５】
前記二次元画像上の三次元投射プロセスは、ソフトウェアレンダリングツールを用いて前記二次元画像上に前記三次元ボクセルを浅浮き彫り状に分散させることを含む請求項４０記載のシステム。
【請求項４６】
前記臓器は膀胱である請求項３９記載のシステム。
【請求項４７】
超音波トランシーバーを使って膀胱壁の厚みを測定する方法において、
膀胱壁の少なくとも一部が超音波トランシーバーの範囲内に収まるように前記超音波トランシーバーの外側を患者に当て、
膀胱壁の前記一部の外面と内面に無線周波数パルスを複数の三次元分散走査線として送信し、そこからエコーしたそのパルスを受信し、そのパルスに基づいて
膀胱壁の前記一部の
（ｃ）外部と内部の表面積と、
（ｄ）外部と内部の表面間の距離と、
を計算することを含む方法。
【請求項４８】
前記複数の三次元分散走査線は、膀胱の複数の画像信号を有する走査円錐形を形成する請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
前記画像信号は前記トランシーバーと交信する、マイクロプロセッサと前記画像信号に基づいて膀胱の三次元レンダリングを表示するための前記マイクロプロセッサで操作可能な内蔵プログラミング指示を有すメモリを有するコンピュータシステムによって処理される請求項４８記載の方法。
【請求項５０】
前記三次元レンダリングは、
画像分割プロセスと、
超音波エコーアーチファクトを修正する画像向上プロセスと、
二次元で所見領域を選択するプロセスと、
三次元の補間プロセスと、
二次元画像上の三次元投影プロセスと、
を含む請求項４９記載のシステム。
【請求項５１】
前記分割プロセスは一本以上の走査線の閾値処理を含む請求項５０記載のシステム。
【請求項５２】
走査円錐形での膀胱の前記三次元投影プロセスは、二次元の浅浮き彫り画像として２つのほぼ等しい半球形を形成する請求項５１記載の方法。
【請求項５３】
前記膀胱の半球形は膀胱壁、膀胱内の内部構造、および膀胱壁の内部の内部構造と厚みの断面図を示す請求項５２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、２００２年１１月５日申請の米国仮特許出願番号６０／４２３，８８１および２００２年８月２日申請の米国仮特許出願番号６０／４００，６２４に対し優先権を主張するところの、２００３年５月１２日申請の米国特許出願番号１０／４４３，１２６に対する優先権を主張する、２００３年７月３１日申請の米国特許出願番号１０／６３３，１８６に対する優先権を主張する、２００３年１１月５日申請の米国特許出願番号１０／７０１，９５５の一部継続出願であり、優先権を主張するものである。
【０００２】
本出願はまた、２００２年６月７日申請の米国特許出願番号１０／１６５，５５６の一部継続出願であり、優先権を主張する  
本出願はまた、２００２年１１月５日申請の米国仮特許出願番号６０／４２３，８８１および２００２年８月２日申請の米国仮特許出願番号６０／４００，６２４に対する優先権を主張するところの、２００３年８月１日申請のＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０３／２４３６８の一部継続出願であり、優先権を主張する。
【０００３】
本出願はまた、２００２年６月７日申請の米国特許出願番号１０／１６５，５５６の継続出願である、２００３年５月９日申請のＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０３／１４７８５の一部継続出願であり、優先権を主張する。
【０００４】
本出願はまた、２００２年１１月５日申請の米国仮特許出願番号６０／４２３，８８１および２００２年８月２日申請の米国仮特許出願番号６０／４２３，８８１に対する優先権を主張する米国特許出願番号１０／６３３，１８６と、２００２年１１月５日申請の米国仮特許出願番号６０／４２３，８８１および２００２年８月２日申請の米国仮特許出願番号６０／４００，６２４に対する優先権を主張する２００３年５月２０日申請の米国特許出願番号１０／４４３，１２６の一部継続出願であり優先権を主張する。
【０００５】
本出願はまた、２００３年５月１２日申請の米国仮特許出願番号６０／４７０，５２５への優先権と、２００２年６月７日申請の米国特許出願番号１０／１６５，５５６に対する優先権を主張する。上記の全出願書はここで完全に記載されたかのように参照としてその全体がここに組み込まれる。
【０００６】
発明の属する技術分野
本発明は、一般に膀胱機能または障害の診断における超音波適用に関する。
【背景技術】
【０００７】
膀胱機能障害の診断には様々な技法が使われてきた。係る技法とは一般に、膀胱の大きさまたは膀胱体積を測るもので、つまり膀胱内の尿量の測定法である。一例として、米国特許番号６，１１０，１１１（バーナード）では、膀胱の表面と球面を比較するために超音波を使用した膀胱膨満査定システムを開示している。バーナードは、膀胱の形状が球状に近いほど、膀胱内の圧力が高いと主張する。
【０００８】
膀胱質量測定はまた、数種の異なる臨床症状の診断に使用できる。膀胱壁厚さおよび膀胱質量を使用し、膀胱排尿障害および膀胱膨満を示すことができる。排尿障害は尿の圧力を上昇させ、それに対して膀胱筋は収縮する。その際の尿の圧力上昇によって、筋肉により強い力がかかり、その結果膀胱筋肥大を引き起こす。膀胱筋肥大の症状としては、壁の厚さと質量の増加が含まれる。長年の間、膀胱壁厚さを排尿筋肥大の指標として使用することが知られてきた。（参照：マシューズＰＮ、クェールＪＢ、ジョゼフＡＥＡ、ウィリアムズＪＥ、ウィルキンソンＫＷ、リドルＰＲ、Ｔｈｅ  ｕｓｅ  ｏｆ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｒｏｓｔａｔｉｓｍ（前立腺症調査における超音波の使用）、Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｕｒｏｌｏｇｙ、５４：５３６−５３８、１９８２；およびカスシオンＣＪ、バルトンＦＦ、フセインＭＢ、Ｔｒａｎｓａｂｄｏｍｉｎａｌ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｖｅｒｓｕｓ  ｅｘｃｒｅｔｏｒｙ  ｕｒｏｇｒａｐｈｙ  ｉｎ  ｐｒｅｏｐｅｒａｔｉｖｅ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐａｔｉｅｎｔｓ  ｗｉｔｈ  ｐｒｏｓｔａｔｉｓｍ（前立腺症患者の術前評価における経腹壁的超音波対排泄性尿路造影）、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｕｒｏｌｏｇｙ、１３７；８８３−８８５，１９８７）膀胱壁の厚さを膀胱壁体積（または膀胱壁体積を膀胱組織の比重で掛けた膀胱質量）に変換することにより、膀胱体積とは独立した単数が得られる。体積が上昇するにつれて膀胱壁は薄くなるが、膀胱壁の総体積（または膀胱質量）は不変である。
【０００９】
もう一つの膀胱機能性の主要パラメータとして、膀胱膨満がある。膀胱体積と膀胱圧が上昇するにしたがい、膀胱壁は伸張し薄くなる。膀胱膨満に関連する二つの顕著な疾患として、失禁と過剰膨満がある。
【００１０】
膀胱圧および膀胱膨満が上昇するにつれ、膀胱括約筋が尿を保持できないために失禁症状が頻繁に起こる。多くの個人の場合、この失禁が一定の体積で発生する。その結果、この体積を知り、膀胱体積を長期間測定することができれば、失禁症状を予防することができる。さらに、様々な方法を通して、膀胱容量と膀胱体積の失禁点の両方を上昇できることが研究で判明している。この技法は、遺尿性患者に効果的に使用されている。
【００１１】
過剰膨満とは、膀胱が極端なレベルまで充満されるために過度な膀胱圧が溜まってしまう症例のことで、腎障害、腎不全を生じる可能性があり、さらに脊髄損傷を持つ患者は自律神経反応障害から死に至る可能性もある。失禁と同様、過剰膨満は非侵襲性膀胱体積測定を使ってうまく回避されてきた。
【００１２】
膀胱の体積が小さい時点での膀胱反応は、人間一様である。正常な成人は一般に、50ミリリットル以下の尿を残した排尿を問題なく行える。従って、正常な残尿量（ＰＶＲ）と医学上問題の可能性があるＰＶＲは比較的容易に設定できる。膀胱の体積が小さい時点での、膀胱膨満の情報はそれほど有用ではない。ただし、正常な人間の膀胱容量は幅広く異なる。したがって、過剰膨満または失禁が発生する体積の閾値を決定するのはより困難である。膀胱が充満するにしたがって、膀胱膨満の定量化がより有用となる。これは、膀胱膨満測定基準が過剰膨満および膀胱容量をより有効に示すと考えられるので特にそうである。
【００１３】
膀胱壁厚さの現行測定方法は、一次元（Ａモード）と二次元（Ｂモード）超音波に依存しており、操作者の誤作動に大きく影響を受けやすく、時間がかかり、不正確である。一次元または二次元超音波を使用する操作者は、膀胱壁の画像が充分に見えるまで、通常膀胱のより前方部分に、超音波探触子を繰り返し再配置しなければならない。さらに、一次元および二次元超音波に制限があるため、膀胱を不正確な球形モデルに想定することが求められる。おそらく上記およびその他の理由のため、業界では膀胱壁の厚さ測定は、膀胱膨満定量化には信頼性に欠けるまたは非効果的な方法であると結論づけた。たとえばバーナードの米国特許番第６１１０１１１号の第１段第５０〜５９行を参照。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、膀胱膨満の診断に使用するため、膀胱壁の厚さを正確に測定するシステムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、患者の膀胱を走査するための三次元超音波装置を採用する。超音波走査で収集されたデータは、二次元走査面の配列と、膀胱壁を示す膀胱半球体の実質的に浅浮き彫りの二次元で表示される。収集したデータは膀胱の厚さと質量を計算するために分析される。次に膀胱質量の情報を用いて膀胱の機能障害を判定する。
【００１６】
発明の好ましい実施例において、患者の体外に配置されたマイクロプロセッサをベースとした超音波装置は、患者の膀胱を超音波パルスで複数面走査し、各面に沿って反射したエコーを受け取り、エコーをアナログ信号に変換し、アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号をコンピュータシステムにダウンロードする。
【００１７】
様々な走査方法、及び分析方法が本発明に基づいて適しているであろうが、好ましい一実施例では、コンピュータシステムは、膀胱壁の内面（粘膜下）と外面（しょう膜下）から反射したエコーの数学的分析から、膀胱の一部分を三次元で円錐形に成形した画像を得るためにダウンロードしたデジタル信号の走査変換を行う。円錐形の画像は、二次元走査面の三次元配列を入手するために、無線周波数（ＲＦ）超音波（約２−１０メガヘルツ）を使用して反響する三次元のＣモード超音波パルスを通じて入手される。走査面は規則的に間隔をあけた配列の場合もあり、不規則的に間隔をあけた配列、または規則的に間隔をあけた配列と不規則的に間隔をあけた配列の組合せになる場合もある。二次元走査面が、次に一次元走査線（超音波Ａ線）の配列によって形成される。走査面は、規則的に間隔をあけた配列の場合もあり、不規則的に間隔をあけた配列、または規則的に間隔をあけた配列と不規則的に間隔をあけた配列の組合せになる場合もある。二次元走査面の三次元配列は、立体角の走査円錐形となる。
【００１８】
あるいは立体角走査円錐形は、膀胱を三次元分散走査線の三次元走査円錐形で走査するよう構成された、三次元超音波装置から得られる三次元データセットからも入手できる。三次元走査円錐形は二次元走査面の三次元配列ではなく、複数の内面および周辺の一次元走査線によって形成される立体角走査円錐形である。走査線は、必ずしも走査面内に限定されているとは限らない超音波Ａ線であり、さもなければ二次元走査面の三次元配列にある相互走査面の空間を占有する。
【００１９】
二次元走査面の三次元配列または三次元分散走査線のどちらかとして、あるいは三次元走査円錐形として、立体角走査円錐形は、膀胱壁部位または膀胱壁の内面と外面の曲面パッチを特定する根拠を提供する。各曲面パッチの位置はフラクタル解析法を使って判断され、内面と外面の曲面パッチ間の距離または厚みを測定する。膀胱壁の質量が、膀胱の表面の面積、膀胱壁の厚みおよび膀胱壁の比重の積として計算される。膀胱壁全体または膀胱の前後面と側面部位を含む各種部位の厚みと質量を計算する。
【００２０】
発明の代替実施例では、ダウンロードしたデジタル信号を、インターネットウェブベースのシステム制御の遠隔マイクロプロセッサ装置と互換性をもたせるように設定している。インターネットのウェブベースのシステムには、臓器の厚さおよび質量測定を収集、分析および保存する複数プログラムが含まれる。代替実施例は従って、内部の臓器が経時的に肥大する比率を測定する能力を提供する。さらに、係るプログラムには、疾病の追跡、進行状況把握を可能にする説明や患者への教育指導が包括されている。
【００２１】
発明のもう一つの実施例は、二次元走査面の三次元配列または三次元分散走査線の三次元走査円錐形から入手された膀胱を、実質的に二次元の浮き彫り画像で提示する。その効果として、三次元超音波装置の機能を仮想膀胱鏡として使用できる。浅浮き彫り画像により、膀胱を断面半球形に提示し、膀胱、膀胱壁厚みおよび膀胱内と膀胱壁の構造が仮想の三次元のような画像で可視できる。遠隔で非侵害的な超音波走査処理により入手した仮想浅浮き彫り画像は、他の場合は侵害的な可視光膀胱鏡で得られる同様の画像を表示する。
【００２２】
本発明の好ましい実施例および代替実施例を、以下の図面を参照して詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の超音波トランシーバーの携帯用実施例を図１に示す。トランシーバー１０には、トリガー１４と性別変換器１６の付いたハンドル１２、ハンドル１２に取り付けられたトランシーバーの筐体１８、トランシーバードーム２０およびトランシーバードーム２０の反対側の端でトランシーバー筐体１８に取り付けられたユーザーとの対話用の表示部２４が含まれる。トランシーバー１０は、患者の体に当るようにユーザーが保持する。操作中、トランシーバーは無線周波数超音波信号（２〜１０メガヘルツ範囲）を体に送信して返ってくるエコー信号を受信する。返ってきたエコー信号は画像処理用の画像信号を提供する。性別変換器１６は、男性患者と女性患者の生体構造に合わせて無線周波数超音波の送受信を調節する。トランシーバーは、マイクロプロセッサと、そのマイクロプロセッサに関連するソフトウェアとコンピュータシステムのデジタル信号プロセッサによって制御される。本発明で使用される「コンピュータシステム」という用語は、任意のマイクロプロセッサ・ベースまたは作業指示を実行したりデータを操作したりできるその他コンピュータシステムを幅広く包含し、従来のデスクトップやノートブックコンピュータに限定されるものではない。表示部２４は、一連の走査を開始するためのトランシーバー１０の適切または最適な配置場所を示す英数字データを表示する。代替実施例では、走査面の二次元または三次元画像を図１の表示部２４に表示することもできる。
【００２４】
好ましい超音波トランシーバーが上記に説明され図１に描写されているが、他のトランシーバーを使うこともできる。例えば、トランシーバーは電池式または携帯用である必要はなく、上部取付けの表示部２４を使う必要もなく、その他多くの特徴または相違点を包含することができる。トランシーバー１０は、膀胱などの内部の臓器分析に使うデータ収集のために体内を非侵襲的に精査できさえすればよい。表示部２４は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）あるいは英数字データまたはグラフィック画像を表示できる任意の適切な表示部であればよい。
【００２５】
走査のため腹部上に最適に配置されると、トランシーバー１０は超音波信号（好ましい実施例では約３．７メガヘルツ、および一般的に２〜１０メガヘルツ範囲）を膀胱部位に送信する。超音波信号は、図２で示されるように、一般に走査線として知られるリニア信号バーストの形状をしている。それぞれ約２０センチメートル長で、トランシーバードーム２０を発信元とする走査線は、走査面３２を形成する走査線の束でドームのカットアウト３０を作成する。走査面３２内には、共通の回転角（θ）を共有するが、特異な一傾斜角 (φ ) を有する複数の走査線がある。好ましい実施例において、各面は７７本の走査線を含むが、本発明の範囲内で線数が異なることも可能であり、本発明の範囲内で線間の角距離は異なり得る。
【００２６】
線間の角の離し距離または間隔は、均一（例えば各走査線間が１．５度のように、ほぼ均等な角間隔）または不均一（ほぼ不均等な角間隔）にしてもよい。不均一な角間隔の一例として、「１．５−６．８−１５．５−７．２など」のシーケンスで、１番目と２番目の線間は１．５度、２番目と３番目の線間は６．８度、３番目と４番目の線間は１５．５度、４番目と５番目の線間は７．２度のようにできる。角の離し距離も例えば「１．５−１．５−１．５−７．２−１４．３−２０．２−８．０−８．０−８．０−４．３−７．８など」の角間隔のシーケンスといった均一と不均一の角間隔を組み合わせることができる。
【００２７】
走査線の面が送信された後、トランシーバーの回転角θはわずかに増加され、パルス・エコー信号の別の面が送受信されて新しい走査面が形成される。本過程が必要なだけ繰り返されて、各面が選択回転角θ間隔だけ前の面からわずかに回転された一連の走査面が作成される。走査面間の回転角θ間隔または空間は、均一か不均一にできる。走査面間を均一間隔にする場合、各走査面は最近傍からほぼ同じ度合いで距離をとる。例えば図３で示すとおり、好ましい実施例では各走査面３２は送受信され、配列の最近傍から各走査面から回転角θ約７．５度ずつ分離された２４の面の配列に表示される。これに対して、配列の走査面間で例えば「３．０−１８．５−１０．２など」のシーケンスを有する不均一な間隔は、１番目と２番目の走査面間では回転角θ間隔が３．０度、２番目と３番目の走査面間のθ間隔は１８．５度、そして３番目と４番目の走査面間のθ間隔は１０．２度などとなる。走査面間隔もまた、均一または不均一な回転角θ間隔の組合せが可能で、例えば、「３．０−３．０−３．０−１８．５−１０．２−２０．６−７．５−７．５−７．５−１６．０−５．８など」のθ間隔シーケンスが可能である。図３で示すように、傾斜角φ はマイナス６０度と６０度の間の合計１２０度の角度を走査する。
【００２８】
図４は２４の面の配列の上面図を示し、２４の面の配列は各走査面間に均一な回転角θを有す。配列の走査面数は、最低２つで２つ以上に変更することができる。配列の回転角θ間隔は変更が可能で、均一でも不均一でも可能である。
【００２９】
ウェッジおよび並進の配列に対して、走査面は同様に均一間隔、不均一間隔または均一と不均一間隔の走査面を組み合わせることができる。
【００３０】
走査線が送受信されると、返ってきたエコーはトランスデューサによってアナログの電気信号に変更され、アナログからデジタルへの変換器でデジタル信号に変換され、膀胱壁の位置測定分析のためにコンピュータシステムのデジタル信号プロセッサに伝達される。コンピュータシステム自体は描写されていないが、好ましい実施例では、マイクロプロセッサとＲＡＭ、処理指示およびトランシーバー１０で生成されたデータを格納するためのハードドライブ、光ドライブまたはその他メモリが含まれる。
【００３１】
図５は、トランシーバー１０から放射され走査円錐形３５を形成する複数の三次元分散走査線の図示である。走査円錐形３５は、複数の内面および周辺走査線から成る複数の三次元分散走査線によって形成される。走査線は、トランシーバー１０から異なる座標方向に放射される一次元の超音波Ａ線で、円錐形から集合体として取得される。三次元分散Ａ線（走査線）は、必ずしも走査面内に限定されるものでなく、走査円錐形３５の内面と周辺面沿い全体に渡って走査するよう方向付けられる。三次元分散走査線は、二次元走査面の三次元配列における任意の走査面を占有するだけでなく、円錐軸から円錐周辺までの相互走査面の空間をも占有する。トランシーバー１０は、図１と同じ図示機能を示すが、走査円錐形３５を形成するために、超音波Ａ線が三次元空間全体を通して異なる座標方向の分散するように構成される。
【００３２】
内面走査線は走査線３７Ａ−Ｃで示される。トランシーバー１０から放射される内面走査線の数と位置は、走査円錐形３５内の構造または映像を充分に視覚化するために、異なる位置座標において、走査円錐３５内に分散する必要のある内面走査線の数である。内面走査線は、周辺走査線ではない。周辺走査線は走査線３９Ａ−Ｆで示され、円錐周辺を占有するため、走査円錐形３５の周辺境界線を表す。
【００３３】
一旦壁の位置が確認されると、膀胱壁前方部位における壁の位置、復調振幅データおよび直交振幅変調信号のサブセットが、発明の好ましい実施例の図６で示すアルゴリズムにしたがって、更なる分析のためにマイクロプロセッサに送られる。まず、１番目のブロック５０で示すように膀胱に関する超音波データが得られる。一般に、膀胱固有のデータはトランシーバー１０を操作するユーザーが、表示画面で受信データを見ながら、膀胱が図３で示す円錐形、または図５で示す走査円錐形３５の視野範囲内に充分に入るように必要に応じてトランシーバー１０を配置して得ることができる。
【００３４】
超音波による膀胱のデータを入手後、２番目のブロック５１に示すように、超音波データを処理して、膀胱が約２００から４００ミリリットルを含んでいるかどうかを判断する。もし「ノー（Ｎｏ）」である場合は、３番目のブロック５２に示すように、膀胱に約２００から４００ミリリットルまで溜まるまで待つか、またはもし「イエス（Ｙｅｓ）」つまり膀胱にすでに好ましい約２００〜４００ミリリットルの体積を有している場合には、４番目のブロック５３に示すように、膀胱壁の位置決定を開始することができる。超音波走査内での臓器壁の位置およびその他外面境界線の測定は、現在市場に出ている超音波装置の能力の範囲内である。しかしながら一般にその過程では、トランシーバードームから膀胱壁までの走査線の長さが測定される。壁の位置を含むデータは、コンピュータメモリに格納される。
【００３５】
一旦超音波振幅データの完全な円錐形が走査され、壁の位置がデジタル信号プロセッサによって測定されると、マイクロプロセッサは壁の位置の検出ミスを訂正し膀胱体積を測定するために、データをさらに分析する。これを行うための２つの特定の技法が、米国特許番号４，９２６，８７１（ガングリーその他）および米国特許番号５，２３５，９８５（マクモローその他）で詳しく開示され、参照により開示に含まれる。この２つの特許は、膀胱に関する超音波信号を非侵襲的に送信し、受信し処理してから、膀胱体積を計算することを詳しく説明している。
【００３６】
上述の’８７１及び’９８５米国特許が提供する方法を使用し、得られたデータは膀胱体積が約２００から４００ミリリットルの範囲内であるかどうかを判定するのに用いられる。膀胱体積がその範囲内である場合、５番目のブロック５４で示すように、超音波データは壁の位置から実際の表面積を測定するのに用いられる。表面積の計算を、以下でさらに詳しく説明する。５番目のブロック５４で表面積を計算する間に、６番目のブロック５６で示すように、反射するＲＦ超音波が膀胱壁の前方部から受信される。これらのタスクは並行処理が好ましいが、順次処理でもよい。その後、７番目のブロック５８で示すように、膀胱壁の厚さが壁の位置で重複するコヒーレント信号から測定される。膀胱壁の厚さの測定は、以下でさらに詳しく説明する。最後に、７番目のブロック５８で示すように、膀胱質量が厚さ、面積および膀胱の密度の積として計算される。
【００３７】
前節で説明した体積に関する制限は、膀胱質量の最適な測定を可能にする膀胱体積の範囲を定義する。質量の計算は、この範囲外の体積でも行えるが、一般に測定の精度が低くなる。例えば、２００ミリリットル以下および４００ミリリットル以上の膀胱体積でも測定できるが、精度が低くなる。４００ミリリットルを大幅に超える体積、例えば１，０００ミリリットルから複数リットルの膀胱体積では、好ましい実施例では大きな膀胱に合わせて２０センチメートル以上の走査線を利用する。好ましい実施例は、人間および動物の内部の臓器の厚さと質量の測定に適用できる。走査線の長さは、走査する内部の臓器の寸法に合わせて調節する。
【００３８】
表面積の測定 ５番目のブロック５４の表面積測定は、壁の位置で定義された表面のパッチの関数を補間する面積を積分することで行われる。数学的な計算を以下に詳しく説明する。
【００３９】
膀胱の表面をＳとして定義する。この表面は、膀胱の壁の位置分析によって測定された膀胱の実際の表面に相当する。この形状は前もって知られていないため、膀胱を球形または楕円形としてモデル化することは、表面の大雑把な見積もりしか得られない。その代わり、表面Ｓは一連の個別曲面パッチｓｉ，ｊの構築として定義され、地球表面を緯度と経度線で分割するのと同様に、ｉとｊは表面の緯度と経度の構成要素を通して計算する。膀胱表面積Ｓは、全個別曲面パッチの和
【数１０】
2007524474.tif 000003
【００４０】
として定義される。
【００４１】
図７に三次元で示すように例として、５本の走査線３２〜４８が３軸小区画グリッド６９を基準にしてしょう膜下壁の位置７２をほぼ縦方向に走るよう送信される。５本の走査面には、１番目の走査面３２、２番目の走査面３６、３番目の走査面４０、４番目の走査面４４および５番目の走査面４８が含まれる。走査面は、先行する公式で下付き記号変数ｊとして表示される。５本の縦方向の走査面に実質的に垂直の関係にあるのは、５本の横方向の統合線６０〜６８で、１番目の統合線６０、２番目の統合線６２、３番目の統合線６４、４番目の統合線６６および５番目の統合線６８を含む。統合線は先行公式で下付き記号変数ｉとして表示される。
【００４２】
例として、４つの曲面パッチの関数が、しょう膜下壁の位置７２として図７にハイライトされている。前記の下付き記号ｉとｊは、膀胱表面の緯度と経度の線の指数に相当する。ｉとｊの意義は数学的に同等結果と置換可能であるが、ここではｉは経度線そしてｊは緯度線に相当する。図７に提供する走査面と統合線の定義を使って、４つの曲面パッチ関数が、ｓ３６，６２，ｓ４０，６２，ｓ４０，６４，ｓ３６，６４．のように、上部左から時計回りの方向で定義される。
【００４３】
曲面パッチは、パッチ座標ｓｉ，ｊ（ｕ，ｖ）の関数として定義される。パッチ座標ｕとｖは、０≦ｕ，ｖ＜１で定義され、０は開始緯度または経度の座標（ｉとｊの位置）を表し、１は次の緯度または経度座標（ｉ＋ｌおよびｊ＋ｌの位置）を表す。表面関数は、デカルト座標でも表現でき、ｓｉ，ｊ（ｕ，ｖ）＝ｘｉ，ｊ（ｕ，ｖ）ｉ＋ｙｉ，ｊ（ｕ，ｖ）ｊ＋ｚｉ，ｊ（ｕ，ｖ）ｋのｉ、ｊ、ｋはそれぞれｘ−，ｙ−，ｚ−方向の単位ベクトルである。ベクトル形では、曲面パッチ関数の定義は方程式１に示される。
【数１１】
2007524474.tif 000004
【００４４】
曲面パッチ関数の定義が完了したので、図６の５番目のブロック５４に示す表面積の計算に移る。Ｓ，Ａ（Ｓ）の表面積は、方程式２に示すように、表面Ｓの面積要素統合として定義される。Ｓは複数のパッチ表面関数から成るため、表面Ｓの面積の計算は、方程式３のように個別の曲面パッチ関数の面積の和として書き換えられる。
【数１２】
2007524474.tif 000005
【００４５】
同様に、表面全体の方程式２に対して、曲面パッチ面積は方程式４のように面積の要素を曲面パッチで積分する。曲面パッチ関数の積分は、表面の統合をパッチ座標ｕとｖの二重積分へ変換することによって、計算の簡素化ができる。表面積分とパッチ座標積分間の変換が方程式５に示される。
【数１３】
2007524474.tif 000006
【００４６】
方程式５を方程式４に、方程式４を方程式３に置き換えることにより、全体の表面積を計算できる。これらの置換結果を方程式６に示す。
【数１４】
2007524474.tif 000007
【００４７】
曲面パッチ関数は、一次導関数で連続的であればどの関数でもよい。示す実施例では、どのような表面関数でも使用可能であるが、立体Ｂ−スプライン補間関数が曲面パッチの補間関数に使われる。この補間関数は、方程式１に示す各デカルト座標関数に適用される。ｓｉ，ｊパッチ関数のｘ座標用補間方程式が方程式７に示される。同様の計算が曲面パッチ関数のｙｉ，ｊとｚｉ，ｊ構成要素にも行われる。
【数１５】
2007524474.tif 000008
【００４８】
各パッチ関数の補間関数は立体表面であるため、積分は求積公式を使って正確に行える。このアプリケーションで使う公式は、方程式８に示される。
【００４９】
方程式８．
【数１６】
2007524474.tif 000009
【００５０】
ｓｉ，ｊ（ｕ，ｖ）  は、デカルト座標（方程式１）ではベクトル関数として定義されていることを思い起こすと、偏導関数のクロス乗積のノルムは次のように書くことができる。
【００５１】
方程式９．
【数１７】
2007524474.tif 000010
【００５２】
物理的なｘ−、ｙ−、ｚ−の位置が補間関数に使われる場合、表面積はｘ、ｙ、ｚの単位の二乗で計算される。この時点で、図６の５番目のブロック５４の計算は完了する。
【００５３】
壁の厚み測定 質量計算の２番目の構成要素は膀胱筋壁の厚さの測定である。この厚さは、膀胱壁の粘膜下としょう膜下表面の間の標準厚さであると定義される。
【００５４】
壁の厚さの部位のＲＦ信号のフラクタル次元から壁の厚さを計算する。膀胱筋を通した界面の反射の多重度により、フラクタル次元は増加する。膀胱筋壁を通したフラクタル次元の増加および減少は放物線としてモデル化でき、ここでのフラクタル次元は膀胱壁部位の深度関数である。そして膀胱の厚さは、フラクタル次元の最大値の最低９７％である放物線モデル部位として決定される。計算を以下の方程式１０で検討する。
【数１８】
2007524474.tif 000011
【００５５】
フラクタル次元の計算は、図６の４番目のブロック５６に相当する。フラクタル次元は長さｗのウィンドウ用に計算される。現在の実施例では、ｗの値は５で、走査線沿いのサンプル点の数である。しかしながらその値は可変である。フラクタル次元は任意の深度ｒを中央とするウィンドウの最大ＲＦ信号値と、同じウィンドウの最小値間の差により計算される。ウィンドウｗの長さはその差に追加され、その結果がウィンドウの長さで正規化される。その結果の対数は次に走査線ｎのサンプルの合計数の比率の対数でウィンドウの長さに割られる。走査線沿いの各深度でのフラクタル次元の計算を方程式１０に示す。このフラクタル次元測定は走査線の中心ｎ−ｗサンプルを計算する。
【００５６】
フラクタル次元の測定を超音波信号に基づいて計算した後で、膀胱壁の厚さを計算できる。以下の計算は図６の７番目のブロック５８に相当する。
【００５７】
膀胱筋部位でのＲＦ信号のフラクタル次元ｆｄは、次に深度ｒの関数としての方物線方程式としてモデル化される。単一深度点の方程式モデルを方程式１１に示す。この方程式は、走査線ｒ沿いの深度で方物線を定義する３つのパラメータ（ａ、ｂ、ｃ）とランダム要素εの加算で、下付き記号ｉは、ｒ、ｆｄ、ε  の特定値を示す。
【００５８】
方程式１１． fdi=ari2＋bri+c＋εi
方程式１１の形式での方程式は、壁部位の各深度点を求める。観測の数は変数で、超音波信号で観測される膀胱壁の厚さによって決まる。ｎ組の観測があると仮定して、下付き記号ｉは１からｎまでの観測数を表す。方程式１１の形式でのｎ方程式組は、方程式１２にある行列方程式にまとめることができる。ｆｄ、ε、Ｘの行列の各行がｎ観察の１つに相当する。方程式１１の方物線パラメータはベクトルβに収集される。
【数１９】
2007524474.tif 000012
【００５９】
次の段階では、観測の組合せにより、方程式１１または行列方程式１２の形式のｎ方程式の組合せの方物線パラメータの値を見積もる。パラメータの最小二乗推定値を使い、これらの推定値の計算が方程式１３に示される。方程式１３では、上付き記号ｔが行列転置を示し、上付き記号−１が逆行列を示す。ハット記号（＾）のパラメータは、値がこれらパラメータの最小二乗推定値であることを示す。
【数２０】
2007524474.tif 000013
【００６０】
の推定値は、方程式１４に示すように、各深度ｒでの推定フラクタル次元を計算するために方物線モデルに置き換えることができる。最大フラクタル次元の位置は、方物線モデルの一次導関数が０に等しい（方程式１５）と設定してｒを解いて決定できる。フラクタル次元が最大である位置が方程式１６に示される。
【数２１】
2007524474.tif 000014
【００６１】
方物線モデルが定義する最大フラクタル次元を決定するには、方程式１６を方程式１４に置き換えてｆｄｍａｘを解けばよい。結果となる値を方程式１７に示す。
【数２２】
2007524474.tif 000015
【００６２】
フラクタル次元が最大値の９７％である位置を決定するには、方程式１７を０．９７で掛け、その結果を方程式１４に置き換えて、二次方程式を使ってｒを解く。フラクタル次元が最大値（ｒ９７％，）  の９７％である位置を方程式１８に示す。
【数２３】
2007524474.tif 000016
【００６３】
ｒ９７％  に対する２つの値は、方程式１８から計算される。これら２つの値の差は、任意走査線に沿った膀胱筋の厚さを特定する。これらの走査線は膀胱筋の表面と垂直である場合も、そうでない場合もあり、膀胱壁の厚さは膀胱表面に垂直な線に沿って測定する必要があるため、これら測定値を合わせて膀胱壁の実際の厚さを測定する。
【００６４】
これらの測定は、膀胱筋壁の任意の表面で行える。図８は３本の走査線（第１走査線３６、第２走査線４０、第３走査線４４）が、トランスデューサに最も近い前部壁とトランスデューサから最も離れた後部壁の２地点で膀胱筋が交差するのを示す。点線部分は、膀胱筋壁を通り抜ける走査線の部位を表す。第１走査線３６、第２走査線４０、第３走査線４４がしょう膜下壁の位置７２と粘膜下壁の位置７４を通って送信されているのが示されている。前部壁と後部壁の厚さを測定するため、前記の方物線モデルをそれぞれに２回適用できる。これらの厚さの最大、最小および平均値を質量計算とデータの履歴追跡に使用する。示す実施例では、この最終の厚さ測定が、図６の７番目のブロック５８で示す過程の終わりを示す。
【００６５】
好ましい実施例では、膀胱は均一の壁の厚さを有すると想定されるため、壁の平均厚さ値は走査データから抽出され、膀胱質量の測定に使われる。一面に３本の走査線のみが示され、それぞれお互いに１．５度ずつ離れている。面の走査線数と面内で各走査線を分離する角度は変更できる。
【００６６】
膀胱質量の測定       厚さと表面積が測定されると、膀胱の質量を計算できる。筋肉組織の体積は、表面積と壁の厚さの積であると想定され、それは膀胱周辺の全点における壁の厚さが均一であるという前提に基づく。質量はそして、筋組織の体積、膀胱筋組織の比重および水の濃度の積である。膀胱筋の比重は、医学参考文献にて公知の値である。示す実施例では、この質量計算は図６の８番目のブロック５９に相当する。
【００６７】
代替実施例では、ダウンロードしたデジタル信号を通じて壁の厚さデータおよび質量データを入手する方法は、インターネットウェブベースのシステム経由で遠隔操作用マイクロプロセッサ・システムによって設定が可能である。インターネットウェブベースのシステム（「Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｏｂｔａｉｎｅｄ  Ｂｙ  Ａ  Ｐｒｏｇｒａｍ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｄａｔａ  Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ（プログラム・アプリケーション固有のデータ収集装置で入手する超音波情報の遠隔評価システム）」）は、同時係属中で本発明の譲受人に譲渡された特許出願番号０９／６２０，７６６に説明されており、参照により開示に含まれる。このインターネットウェブベースのシステムは、臓器の厚さおよび質量の測定を収集、分析および保存する複数のプログラムを有する。これらの代替実施例は、よって内部の臓器の経時的な肥大する率を測定する能力を提供し、疾病の追跡、進行状態の把握、および患者と介護者への教育的指示の提供を可能にする。
【００６８】
図９は、膀胱の左半分（１番目）と右半分（２番目）の膀胱半球図の、実質的に浅浮き彫りの二次元体積レンダリング図である。１番目と２番目の半球図は、光膀胱鏡で見たときと同様の膀胱の様子を医師に提供する仮想画像であり、画像円錐形に表示されるデジタル化された超音波エコー画像処理からの体積レンダリングを使って、膀胱関連のプログラム診断をするための非侵襲性方法を提供する。画像円錐形は、二次元走査面の三次元配列か、三次元分散走査線の三次元走査円錐形のどちらかである。画像処理には、走査線沿いの不均衡な強度分布の正常化（一般ソフトウェア時間取得制御）、表面反射率の相違が原因となる超音波エコー偏差の正常化（残響制御）、液体部位と周辺組織間の超音波伝導相違の正常化（液体下補正）のためのアルゴリズム、および実質的に浅浮き彫りの二次元表示のための三次元表示ソフトウェアツールが含まれる。浅浮き彫りの二次元表示体積レンダリングを得るための画像処理アルゴリズムは、同時係属中で本発明の譲受人に譲渡された仮特許出願番号＃６０／４７０，５２５  （「Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｃｙｓｔｏｓｃｏｐｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ（超音波仮想膀胱鏡システムとその方法）」）  に説明されており、参照により開示に含まれる。左膀胱半球は、膀胱壁３０４Ａと超音波画像のアーチファクト、および音響影３０８を示す。同様に、右膀胱半球は、膀胱壁３０４ｂおよびデータセットに人工的に追加された模擬膀胱結石３１２を示す。
【００６９】
音響影３０８の超音波アーチファクトは、模擬膀胱結石３０８の視覚化を促進するため、本発明のシステムと方法により活用される。音響影３０８の近くには、模擬膀胱結石３１２の輪郭を描く一組の低解像度縦線がある。図９の白い矢印は、走査線沿いの模擬膀胱結石３１２下部位近くにある一本の縦線を指しており、音響影３０８の周辺部位は、模擬膀胱結石３１２の近くに描写される。
【００７０】
上記するように本発明の好ましい実施例を図示し説明したが、本発明の範囲および精神から外れることなく多くの変更を行うことができる。したがって、本発明の範囲は、好ましい実施例の開示に制限されるものではない。
【００７１】
独占財産または特権を主張する本発明の実施例を次に定義する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】マイクロプロセッサ制御のトランシーバーである。
【図２】面を形成するため共通の回転角度を共有する走査線を示す。
【図３】相互に約７．５度離した走査面の集合体の側面図を示している。
【図４】相互に７．５度ずつ回転させた面の集合体の上面図を示している。
【図５】走査円錐形を形成するトランシーバーから放出される複数の三次元分散走査線のグラフィック表示である。
【図６】膀胱の厚さと質量を測定するためのアルゴリズムである。
【図７】パッチを囲む１６箇所の周辺地点からそれぞれ構築された４つの曲面パッチ要素を示している。
【図８】膀胱の粘膜下およびしょう膜下壁の位置を通る３本の走査線を示している。
【図９】膀胱の左半分と右半分の膀胱半球形をレンダリングした実質的に浅浮き彫りの二次元で表示された体積を表している。
【図１】
2007524474.tif 000026
【図２】
2007524474.tif 000027
【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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【国際調査報告】
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