(57)【要約】ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波画像を生成する方法および装置は、超音波を生成することと、該超音波を第一の位置にいる被験体に超音波を送信することであって、該被験体から得られたＥＣＧ信号の第一の基準点が超音波送信をトリガする、ことと、該第一の位置にいる該被験体から反射される超音波を受信することと、該超音波を第二の位置にいる被験体に超音波を送信することであって、該被験体から得られたＥＣＧ信号の第二の基準点が超音波送信をトリガする、ことと、該第二の位置にいる該被験体から反射される超音波を受信することと、超音波カラートレースを形成するために、該受信した超音波を処理することと、該超音波画像を形成するために、該超音波カラートレースを再構築することとを包含する。
2007525299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を生成することと、
該超音波を第一の位置にいる被験体に超音波を送信することであって、該被験体から得られたＥＣＧ信号の第一の基準点が超音波送信をトリガする、ことと、
該第一の位置にいる該被験体から反射される超音波を受信することと、
該超音波を第二の位置にいる被験体に超音波を送信することであって、該被験体から得られたＥＣＧ信号の第二の基準点が超音波送信をトリガする、ことと、
該第二の位置にいる該被験体から反射される超音波を受信することと、
超音波カラートレースを形成するために、該受信した超音波を処理することと、
該超音波画像を形成するために、該超音波カラートレースを再構築することと
を包含する、超音波画像を生成する方法。
【請求項２】
約２０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数の超音波を生成することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
血流を描写するために、前記超音波を小動物に使用することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記小動物がマウスである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
血流速度評価を生成するために、前記超音波を小動物に使用することをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記小動物がマウスである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記超音波画像を、レトロスペクティブＢスキャン超音波画像と重ね合わせることをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記超音波は、単一エレメントの機械的走査トランスデューサによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記超音波は、電気的に操縦可能なアレイトランスデューサによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
複数のカラーフロートレースを生成することをさらに包含し、
各カラーフロートレースは、特定の位置で取得され、ＥＣＧ信号の基準点によってトリガされた超音波データから生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
フレームを形成するために、前記複数のカラーフロートレースをアセンブリすることをさらに包含する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
シネループを形成するために、複数のフレームを連続して表示することをさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
超音波画像を開発するためのシステムであって、
超音波エネルギを送受信可能なトランスデューサを有する超音波プローブと、
ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波画像を生成するプロセッサと
を備える、システム。
【請求項１４】
前記超音波は、約２０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数範囲で発生する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記超音波は、小動物の血流を描写するために実行される、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記小動物がマウスである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
被検体の生体構造の位置で、複数の超音波パルスを送信するように構成された送信サブシステムをさらに備え、
該複数の超音波パルスは、ＥＣＧ信号の基準点によってトリガされたとき、該位置に送信される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ＥＣＧ信号上の基準点によってトリガされたとき、前記複数の超音波パルスが、被検体の生体構造上の第一の位置に送信され、
前記ＥＣＧ信号上の基準点によってトリガされたとき、第二の複数の超音波パルスが、被検体の生体構造上の第二の位置に送信される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
ソフトウェアをさらに備え、
超音波データは、被検体の生体構造上の位置から、該ソフトウェアへ入力され、対応するカラーフロートレースは、該ソフトウェアによって出力される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
第二のソフトウェアをさらに備え、
前記カラーフロートレースは、被検体の領域またはポーションにわたる血流の表現を形成する該第二のソフトウェアによって処理される、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の参照）
本出願は、２００４年３月１日出願の米国仮出願第６０／５４９，０４１号の利益を主張する。前記出願の全体を本明細書中に援用する。
【背景技術】
【０００２】
小動物研究または実験動物研究は近代生物医学の進歩における基礎である。小動物を使用した研究は、研究者が複雑な生物医学メカニズムを理解したり、人間および動物の疾患の進行を理解したり、人間や動物の多くの疾病を治療するための新規な薬物を開発したりすることを可能にする。小動物研究は、神経生物学、発生生物学、心血管研究、癌生物学を含む多くの生物医学研究の領域において重要である。
【０００３】
生物医学研究の多くの領域において、所定の臓器または構造を介して血流特性を正確に決定することが重要である。たとえば腫瘍学の分野では、腫瘍における血流の決定が癌生物学の理解を深め、また、腫瘍は成長し転移するのに血液を必要とするため、抗癌治療学の確認および開発を促す。
【０００４】
カラーフローイメージングシステムは、後方散乱した信号間の時間または周波数の位相変化を測定することによって血流速度を評価する。マウス等の小動物や人間における血流速度のカラーフローイメージングは、目的の領域にかけてトランスデューサを走査させることによって遂行されてきた。しかし、この技術には組織のクラッタアーチファクトを含む制限がある。クラッタアーチファクトとは走査させる速度によって誘導され、低い流量を検出する能力を制限する。その他の制限として、脈動する流れを視覚化する際、特にプローブの通過周波数に対してパルス周波数が大きい場合に生じる時間空間的な非相関性のアーチファクトが挙げられる。また、さらなる制限として位置毎に取得された無線周波数（ＲＦ）データラインの数による流速評価の正確性が制限されることが挙げられる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態によれば、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー（ＥＣＧ−ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ  ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  ｃｏｌｏｒ−ｆｌｏｗ）超音波画像を生成する方法は、超音波を生成することと、該超音波を第一の位置にいる被験体に超音波を送信することであって、該被験体から得られたＥＣＧ信号の第一の基準点が超音波送信をトリガする、ことと、該第一の位置にいる該被験体から反射される超音波を受信することと、該超音波を第二の位置にいる被験体に超音波を送信することであって、該被験体から得られたＥＣＧ信号の第二の基準点が超音波送信をトリガする、ことと、該第二の位置にいる該被験体から反射される超音波を受信することと、超音波カラートレースを形成するために、該受信した超音波を処理することと、該超音波画像を形成するために、該超音波カラートレースを再構築することとを包含する。
【０００６】
図面および好ましい実施形態の詳細な説明を参照し、本発明のその他の装置、方法、および局面と利点とを論じる。
【０００７】
本発明を、例示の方法によって、例示的な実施形態の説明において、特定に添付図面を参照して記載する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
全体において使用する単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、コンテキストが別段に指示しない限り、複数形の指示対象を含むものとする。したがって、たとえば、「１つのトレース（ａ  ｔｒａｃｅ）」、「１つのフレーム（ａ  ｆｒａｍｅ）」または「１つのパルス（ａ  ｐｕｌｓｅ）」に対する言及は、コンテキストが別段に指示しない限り、２つ以上のこのようなトレース、フレームまたはパルスを含み得る。
【０００９】
個体は「被験体」によって意味される。被験体という用語は、人間を含む霊長類同様に小動物または実験動物をも含む。実験動物として、マウスまたはラットのようなげっ歯類が挙げられるが、それらに限定されるわけではない。実験動物という用語はまた、動物、小動物、小実験動物または被験体という用語と交換可能に用いられ、マウス、ラット、ネコ、イヌ、魚類、ウサギ、モルモット、げっ歯類等を含む。実験動物という用語は、特定の年齢や性別を指定しない。したがって、雌雄を問わず、成体の動物および新生の動物も胎児（胎芽を含む）と同様に含まれる。
【００１０】
図１は、イメージングシステム１００を示すブロック図である。システム１００は被験体１０２上で動作する。超音波画像情報を得るために、超音波プローブ１１２が被験体１０２の付近に配置される。超音波プローブ１１２は、機械的走査トランスデューサ１０９を備え得る。トランスデューサ１０９は超音波データ１１０を収集するために使用され得る。一般的に、トランスデューサ１０９は、単一エレメントの機械的に走査された(ｓｉｎｇｌｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ  ｓｃａｎｎｅｄ）トランスデューサである。超音波プローブ１１２は、超音波ビームの位置を変更する（および空間位置を記録する）ためのメカニズムを備える。一実施形態において、位置決定メカニズムは、米国特許出願第１０／６８３，８９０号（発明の名称「Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，Ｈｉｇｈ  Ｆｒａｍｅ−Ｒａｔｅ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ」）に記載されているように、高分解能のステッピングモーターに接続された光学位置エンコーダを備える。当該出願を本明細書中に援用する。別の実施形態において、トランスデューサはピエゾ電気エレメント（図示せず）のアレイを備える。ピエゾ電気エレメントは、可変パルシングおよび遅延メカニズムを用いて電気的に操縦され得る。
【００１１】
トランスデューサ１０９、すなわち使用されている場合であればアレイは、高周波数で超音波エネルギを生成することができる。周波数は２０ＭＨｚよりも高く、２５ＭＨｚ、３０ＭＨｚ、３５ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、４５ＭＨｚ、５０ＭＨｚ、５５ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、６５ＭＨｚ、７０ＭＨｚ、７５ＭＨｚ、８０ＭＨｚ、８５ＭＨｚ、９０ＭＨｚ、９５ＭＨｚ、１００ＭＨｚおよびそれ以上を含む周波数などであるが、それらに限定されるわけではない。さらに、動作周波数は、以上に挙げた周波数よりも非常に高い周波数も予期される。トランスデューサ１０９、すなわち使用されている場合であればアレイは、臨床（ｃｌｉｎｉｃａｌ）周波数においても超音波エネルギを生成することができる。周波数は、１ＭＨｚ、２ＭＨｚ、３ＭＨｚ、４ＭＨｚ、５ＭＨｚ、１０ＭＨｚ、または、１５ＭＨｚ等であるが、それらに限定されるわけではない。開示されたこれらの高周波数および臨床周波数は、例示的な名目上の中心周波数を指す。中心周波数において、トランスデューサ１０９すなわちアレイは超音波エネルギを生成・送信することができる。当業者には明白であろうが、このような周波数は変動し得る。
【００１２】
心臓のリズムすなわち信号（図３）を被験体１０２から得るために、被験体１０２は心電図（ＥＣＧ）電極１０４に接続される。電極１０４からの心臓信号は、超音波システム１３１への準備のために信号を調節するＥＣＧ増幅器１０６へ送信される。信号プロセッサまたはその他のこのようなデバイスが、信号を調節するためにＥＣＧ増幅器の代わりに用いられるという点を認識されたい。
【００１３】
電極１０４からの心臓信号が得られたままで適切な場合、増幅器１０６や信号プロセッサの使用は完全に避けられよう。
【００１４】
超音波システム１３１は、制御サブシステム１２７と、画像構築サブシステム１２９と、送信サブシステム／ビームフォーマー１１８と、受信サブシステム／ビームフォーマー１２０と、モータ制御サブシステム１１９と、ユーザ入力デバイス１３６とを含む。画像構築サブシステム１２９は、ときに「走査コンバータ」と呼ばれることもある。ビームフォーマーは、トランスデューサが電気的に操縦可能なアレイを備える場合に用いられる。プロセッサ１３４は、制御サブシステム１２７およびディスプレイ１１６と接続されている。
【００１５】
メモリ１２１がプロセッサ１３４へ接続されている。メモリ１２１は任意のタイプのコンピュータメモリであり得、一般的にランダムアクセスメモリ「ＲＡＭ」と呼ばれる。ランダムアクセスメモリ内には、本発明のシステムソフトウェア１２３と、速度評価ソフトウェア１２４と、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５とが備わっている。システムソフトウェア１２３と、速度評価ソフトウェア１２４と、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５とは超音波データ１１０の取得、処理、および表示を制御し、超音波システム１３１がレトロスペクティブカラーフロー画像を表示することを可能にする。システムソフトウェア１２３と、速度評価ソフトウェア１２４と、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５とは、超音波システム１３１からのデータを取得、処理および表示するための１つ以上のモジュールを備える。ソフトウェアは、超音波サブシステムを調整する機械コードの多様なモジュールを備える。
【００１６】
データは、超音波システムから取得され、画像を形成するために処理され、次いで、ディスプレイ１１６に表示される。システムソフトウェア１２３、速度評価ソフトウェア１２４、および、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５は、マルチ取得セッションの管理を可能とし、これらセッションとの関連データを保存し、ロードすることを可能とする。画像を取得するための超音波データの後処理も、また、システムソフトウェア１２３、速度評価ソフトウェア１２４、および、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５を介して可能となる。
【００１７】
ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージングは、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ使用で、インプリメントされ得る。システムのハードウェアインプリメンテーションには、以下の任意の技術、または、以下の技術の組み合わせを含む。これら技術は、個別電子コンポーネント、データ信号を受けてロジック機能をインプリメントするロジックゲートを有する個別ロジック回路、適切なロジックゲートを有する特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）など、いずれも業界で周知である。
【００１８】
システム用のソフトウェアには、ロジック機能をインプリメントするために、実行可能な命令を順番にリスト化したものを備え、任意のコンピュータ読み出し可能な媒体で、具現化され得る。その具現化は、コンピュータベースのシステム、プロセッサを含むシステム、あるいは、命令実行システム、装置またはデバイスから命令を取り出すことができ、その命令を実行できる他のシステムのような命令実行システム、装置またはデバイスを使用することによって、あるいは、これらと接続して使用することによる。
【００１９】
本明細書のコンテキストにおいて、「コンピュータ読み出し可能な媒体」とは、命令実行システム、装置またはデバイスによって、あるいは、これらと接続して、プログラムを含有、格納、伝播または運搬可能な任意の媒体であり得る。コンピュータ読み出し可能な媒体には、例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線、または、半導体によるシステム、装置、デバイス、または、伝播媒体であり得るが、これらに限定されない。コンピュータ読み出し可能な媒体で、より特定的な例としては（完全に網羅するリストではない）、１つ以上のワイヤを有する電気接続（電子）、携帯コンピュータディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）（磁気）、光ファイバ（光学）、および、携帯コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤＲＯＭ）（光学）が挙げられる。コンピュータ読み出し可能媒体は、紙または他の適切な媒体で、その上にプログラムが印刷されているものですらあり得ることに留意すべきである。なぜなら、プログラムは、例えば、紙または他の媒体を光学的に走査し、電子的にキャプチャされ得て、次いで、コンパイルされ、解釈され、あるいは、さもなくば、適切な方法で処理され得る。また、その後、必要であれば、コンピュータメモリに格納され得る。
【００２０】
メモリ１２１は、イメージングシステム１００によって取得された超音波データ１１０を含み得る。コンピュータ読み出しストレージ媒体１３８は、超音波システム１３１の動作に関連するステップまたはアルゴリズムを実行するために、プロセッサに命令を与えるため、および／または、プロセッサを構成するため、プロセッサに結合される。コンピュータ読み出し可能媒体には、例として挙げるに過ぎないが、磁気ディスク、磁気テープ、ＣＤ  ＲＯＭのような光学読み出し媒体、ＰＣＭＣＩＡカードのような半導体メモリのようなハードウェアおよび／またはソフトウェアを含み得る。いずれの場合も、媒体は、小型ディスク、フロッピー（登録商標）ディスケット、カセットのような携帯アイテムの形でもあり得るし、ハードディスクドライブ、固体メモリカードまたはサポートシステムの中で提供されるＲＡＭのように比較的大きなアイテムまたは固定アイテムでもあり得る。上記に例として挙げた媒体は、単独でも、組み合わせてでも使用され得る。
【００２１】
超音波システム１３１は、超音波システム１３１の様々なコンポーネントの動作を指示する制御サブシステム１２７を含み得る。制御サブシステム１２７および関連コンポーネントは、汎用目的プロセッサを命令するためのソフトウェアとして、ハードウェアのインプリメンテーションにおける特殊電子機器として、提供され得る。一実施形態において、制御サブシステム１２７は、送信サブシステム１１８に提供する連続波（ＣＷ）信号を生成し得るマスタ発振器８０４（図８）を含み得る。
【００２２】
制御サブシステム１２７は、超音波送信信号を超音波プローブ１１２に提供するために、送信サブシステム／ビームフォーマ１１８に接続される。送信サブシステム１１８は、図１に示すように、超音波システム１３１の内部にあり得る。一実施形態において、送信サブシステム１１８のポーションは、超音波システム１３１の外部にあり得る。例えば、一実施形態において、任意波形発生器８１２（ＡＷＧ）（図８）およびＲＦ増幅器８１４（図８）は、超音波プローブ１１２に送信信号を提供するために使用され得る。送信サブシステム１１８によって、トランスデューサ１０９は被検体１０２の中に数多くの超音波パルス４０２（図４）を送信する。多数のパルスが送信され得る。また、この多数の送信されるパルスを、全体を通して「パルストレイン」と呼ぶ。「パルストレイン」または「トレイン」は、例えば、毎秒約５００、１０００、２０００、３０００、４０００、５０００、  １０，０００、あるいは、それを上回るパルスを含み得る。しかしながら、当業者には明らかなように、パルストレインまたはトレインにおけるパルスの数は、変動し得る。
【００２３】
超音波プローブ１１２は、超音波受信信号を、受信サブシステム／ビームフォーマ１２０に提供する。受信サブシステム１２０は、また、受信した信号を代表する信号をイメージ構築サブシステム１２９に提供する。一実施形態において、受信サブシステム１２０は、復調装置８０６（図８）およびアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器８０８（図８）を含み得る。Ａ／Ｄ変換器８０８は、受信した超音波信号を制御サブシステム１２７およびイメージ構築システム１２９に提供するために、条件付けし得る。復調装置８０６は、トランスデューサ１０９から受信したＲＦデータ信号のエンベロープを使用し、その信号を同相（Ｉ）および直交位相（Ｑ）形式に変換するエレメントである。復調装置８０６からのＩデータとＱデータは、制御サブシステム１２７およびイメージ構築システム１２９に提供するために、アナログデジタル変換器８０８によって、デジタルに変換され得る。別の実施形態において、エンベロープがサンプルされ、ＩデータとＱデータを生成するのではなく、むしろ、ＲＦ信号が業界で既知の方法で直接、サンプルされ得る。
【００２４】
超音波システム１３１は、受信した超音波反射によって生成した電気信号を、プロセッサ１３４によって操作され、ディスプレイ１１６にイメージとして表現され得るデータに変換するためのイメージ構築サブシステム１２９を含む。イメージ構築サブシステム１２９は、超音波データ１１０を使用してディスプレイへのイメージを表現するために、受信したデータに動作する制御サブシステム１２７によって、指示される。また、制御サブシステム１２７は、以下に記載されるように、超音波プローブ１１２の動きを被検体１１２の位置Ｋ（図２）に制御して、モータ制御信号をモータ１１１に提供するために、モータ制御サブシステム１１９にも結合される。イメージ構築サブシステム１２９は、制御サブシステム１２７によって、指示される。
【００２５】
超音波システム１３１は、ＥＣＧ増幅器１０６からの信号を受信するように構成されたＥＣＧ信号プロセッサ１０８を含み得る。ＥＣＧ信号プロセッサ１０８は、制御サブシステム１２７に、様々な信号を提供する。ＥＣＧ信号は、トランスデューサ１０９によって、超音波エネルギの多数のパルスあるいはパルストレインの送信をトリガするために使用され得る。ＥＣＧ信号プロセッサ１０８から制御サブシステム１２７に提供された信号は、被検体１０２の生体構造領域にわたる超音波データ１１０の取得をトリガし得る。
【００２６】
他の実施形態において、超音波エネルギの送信をトリガするのではなく、受信サブシステム１２０は、ＥＣＧタイムスタンプをＥＣＧ信号プロセッサ１０８から受信し得る。これは、米国特許出願第１０／７３６，２３２号（発明の名称「Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ａｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｍａｇｅ  ｕｓｉｎｇ  Ｌｉｎｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」）に記載されており、この出願は、本明細書にて援用される。この援用される実施形態において、ＥＣＧ信号は、パルスの送信をトリガするために使用されるのではなく、その代わりに、ＥＣＧが連続的に、超音波データ１１０と同時に記録される。記録されたＥＣＧ信号から、一連のタイムスタンプは、各位置において収集されたどのＲＦデータが、シネループ（ｃｉｎｅｌｏｏｐ）の第一のフレームを再構築するために使用されるか、そして、そこから引き続くフレームを再構築するために使用されるかを判断するために、選択され、使用される。本明細書全体にわたって使用されるように、シネループは、比較的速いフレーム速度で、表示される一連のイメージを含む映画である。
【００２７】
超音波システム１３１は、超音波プローブ１１２を介して、超音波データを送受信し、イメージンシステム１００の動作パラメータを制御するために、ユーザにインターフェースを提供し、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージを形成するために適切なデータを処理する。本明細書全体を通して使用されるように、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージは、被検体１０２の心臓周期に特定な相対的な時間において、被検体のＥＣＧトレースから検出されたトリガ信号の検出後に得られたデータセットから再構築された対象領域にわたるフロー（すなわち、血流）のイメージを含むイメージである。イメージはディスプレイ１１６を介して表現される。一連のイメージは、シネループとして、ディスプレイ１１６に表現され得る。
【００２８】
人間−機械インターフェース１３６は、ユーザから入力を得て、超音波プローブ１１２の動作を制御するために、そのような入力を翻訳する。人間−機械インターフェース１３６は、また、ディスプレイ１１６を介して、処理されたイメージおよびデータをユーザに表示する。
【００２９】
システムソフトウェア１２３、速度評価ソフトウェア１２４およびレトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５は、イメージ構築サブシステム１２９と協働して、被検体１０２の生体構造のＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージを明らかにするために、受信サブシステム１２０によって明らかになった電気信号で動作する。
【００３０】
システムソフトウェア１２３は、プロセッサ１３４と協働して、以下に記載のように、超音波データ１１０の取得を指示する。速度評価ソフトウェア１２４は、プロセッサ１３４と取得した超音波データ１１０と協働して、以下に記載のように、速度評価またはカラーフロートレースを提供するために、取得したデータを処理し得る。速度評価ソフトウェア１２４は、超音波データを、例えば、Ｋａｓａｉ自動相関カラーフロー技術を使用して、処理し得る。この技術は、例えば、ＬｏｕｐａｓらによるＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｕｌｔｒａｓｏｎ．Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒ．Ｆｒｅｑ．Ｃｏｎｔ．４２（４）：６７２−６８７（１９９５）に記載されている。速度評価ソフトウェア１２４は、また、相互相関（ｃｒｏｓｓ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）方法、フーリエ方法を用いて、あるいは、業界で周知の他の方法を用いて、超音波データ１１０を処理し得る。レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５は、プロセッサ１３４、速度評価ソフトウェア１２４によって生成した速度評価、および、イメージ構築サブシステム１２９と協働して、以下の記載のように、ディスプレイ１１６に表示するために、取得・処理されたデータのカラーフローレトロスペクティブイメージを生成し得る。再構築されたイメージは、ディスプレイ１１６に表示され得る。そして、一連のイメージは、映画またはシネループとして上映され得る。
【００３１】
ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波イメージを生成する上述したイメージングシステム１００を使用する方法は、データ取得、カラーフロー処理、および、カラーフロー再構築を含み得る。
【００３２】
図２は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波イメージを生成するためのイメージングシステム１００による超音波データ１１０取得の実施形態の動作を示す流れ図２００である。流れ図のブロックは、図に示す順番でも、図に示すのと異なる順番でも、あるいは、同時にでも実行され得る。ブロック２０２において、イメージングシステム１００は、データ取得処理を開始する。ブロック２０４において、トランスデューサ１０９を含む超音波プローブ１１２は、位置Ｋにある被検体１０２と相対的な位置に置かれる。ここで、Ｋ＝１、２、・・・Ｍである。各位置Ｋにおいて、ＲＦデータがパルス反射技術を使用して取得される。
【００３３】
超音波プローブ１１２は、最初に、手動で、あるいは、モータ制御サブシステム１１９、制御サブシステム１２７およびシステムソフトウェア１２３の制御下にあるモータ１１１を使用して、位置Ｋ＝１に置かれる。位置Ｋ＝１は、最初の超音波信号が送受信される被検体１０２の生体構造のポーションに対応する。引き続くＫの各値Ｋ＝２、３、・・・Ｍは、以下に記載のように、引き続く超音波信号が送受信される被検体１０２生体構造のポーションに対応する引き続く位置に対応する。
【００３４】
Ｋの各値は、被検体１０２に沿って、所定の距離だけ離れた横方向の（ｌａｔｅｒａｌ）位置に対応し得る。例えば、各位置Ｋは、約１マイクロメートル（μｍ）、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍ、３５μｍ、４０μｍ、４５μｍ、５０μｍ、１００μｍ、５００μｍずつ、あるいは、それを上回って離れ得る。超音波プローブ１１２は、人間−機械インターフェース１３６の入力に基づき、そして、モータ制御サブシステム１１９およびシステムソフトウェア１２３の制御下にあるモータ１１１の使用を介して、各位置Ｋに置かれ得て、各位置Ｋの間を移動し得る。
【００３５】
各位置Ｋの間の距離は、人間−機械インターフェース１３６にいるユーザによって選択され得て、そのユーザによって入力され得る。位置Ｋ間の距離は、典型的には、「ステップサイズ」と称される。ステップサイズに関する選択は、当業者によってなされ得る。また、その選択は、一般的には、発生する超音波ビームの幅、撮影されるべき被検体の生体構造の領域またはポーションのサイズ、および／または、撮影されるべき被検体の生体構造の領域またはポーションを通じた血流または液流の特徴を含むファクタに関連し得る。例えば、十分な位置Ｋの数が被検体の生体構造にわたって規定されるようなステップサイズを、当業者は選択し得る。このように、撮影されるべき被検体の生体構造の領域が小さい場合、その領域に沿って十分な数の位置Ｋで送信され得るように、小さなステップサイズが使用され得る。また、撮影されるべき被検体の生体構造の領域またはポーションにおける血流速度の差に基づいても、当業者はステップサイズを選択し得る。例えば、その領域内で、速度が急速に変化する場合、その領域全体において比較的速度が均一である場合に比べ、より小さなステップサイズが選択され得る。
【００３６】
ブロック２０６において、超音波システム１３１は、ＥＣＧ信号処理モジュール１０８からのＥＣＧトリガを検出する。ＥＣＧトリガは、被験体１０２のＥＣＧ信号に基づく。ＥＣＧ信号は、ＥＣＧ電極１０４とＥＣＧ増幅器１０６との使用を介して、ＥＣＧ信号処理モジュール１０８に提供される。例示的なＥＣＧ信号は、図３において、参照番号３００によって示される。ＥＣＧ信号は、トレース３０２によって表現される。超音波システム１３１のＥＣＧ処理モジュール１０８は、Ｒ波パルス３０４のピーク検出を使用して、ＥＣＧ信号トレース３０２上の一定の繰り返される点を、自動的に検出する。この点から超音波送信信号またはパルスの送信をトリガできる。このように、ブロック２０６において、Ｒ波パルス３０４のピークが発生した（ＥＣＧトリガを表す）かどうかが判断される。被験体のＥＣＧ信号トレース３０２の他の波、または、その波のピークも、また、超音波送信信号またはパルスをトリガするために、使用され得る。例えば、Ｐ波、Ｑ波、Ｓ波およびＴ波、または、そのピークも、取得をトリガするために使用され得る。上記に参照した各波は、超音波エネルギの送信をトリガする基準点を表わし得る。ＥＣＧ信号トレース３０２は、各波に多数のピークを含み得て、また、各ピークは、超音波エネルギの送信をトリガし得る。このようにして、ＥＣＧトレースは、上述した波のピークの第一のピーク、第二のピーク、あるいは、さらなるピークを含み得る。各ピークは、超音波エネルギの送信をトリガするＥＣＧ信号の基準点として提供され得る。所定の波タイプのピークが、超音波エネルギの送信をトリガするように選択されたら、同じ波タイプの引き続くピークは、超音波エネルギの引き続く送信をトリガするように使用され得る。
【００３７】
ブロック２０６において、ＥＣＧトリガが検出されたら、ブロック２０８において、送信サブシステム１１８は、トランスデューサ１０９から被験体１０２へと、超音波エネルギのＮ個のパルス送信を引き起こす。Ｎ個のパルス（パルストレイン）送信は、撮影中の被験体から取得されるＥＣＧ信号によって、トリガされる。送信パルストレインは、最大パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）を有する多数の送信パルス（１〜Ｎ）を含む。このＰＲＦは、トランスデューサから撮影中のフローまでの距離と、撮影中の被験体１０２の生体構造のポーションの特性（すなわち、音速および最大流速）とによって決定される。１０ｋＨｚのＰＲＦの場合、毎秒１０，０００パルスが、各トランスデューサ１０９の位置に送信される。ＰＲＦは、撮影されるべき流速に従う最大可能値より下げられ得る。例えば、１０ｋＨｚのＰＲＦを有する４０ＭＨｚパルスを使用して、１００ミリメートル毎秒（ｍｍ／ｓ）より大きな軸流速度を検出するとき、フローのエイリアシングは発生する。低速流の領域では、所望の速度分解能に応じて、低いＰＲＦが使用可能である。高いＰＲＦは、結果として得られるレトロスペクティブカラーフローシネループにおいて、高いフレーム速度を生成するために、使用され得る。最大可能なフレーム速度は、ＰＲＦに等しい。各位置において、ＲＦデータ形式で受信されたパルス（１〜Ｎ）は、受信サブシステム１２０によって、ＩデータとＱデータとに変換され、超音波データ１１０として、メモリ１２１内に復調されたＩ形式とＱ形式で格納される。超音波データ１１０は、また、ＲＦ形式でも格納され得る。超音波データ１１０がＲＦ形式で格納されたとき、高いフレーム取得サンプリング頻度が使用され得る。
【００３８】
ブロック２０６において、ＥＣＧトリガが検出されなかった場合、ブロック２１０において、超音波システム１３１は、ＥＣＧトリガを待つ。ブロック２１２において、トランスデューサによって送信された超音波エネルギＮの各パルスに対し、ＲＦ超音波エネルギ反射は、トランスデューサ１０９によって受信され、受信サブシステム１２０を用いて、超音波システム１３１に提供される。この受信超音波エネルギは、収集され、復調された超音波データ１１０のＮ個のトレースとして、格納される。
【００３９】
ブロック２１４において、トランスデューサ１０９を含む超音波プローブ１１２は、被験体１０２に沿って新たな位置Ｋに再度置かれる。ここで、Ｋ＝Ｋ＋１である。ブロック２１４において、ＫがＭより大きい場合、ブロック２１６において、データ取得が完了する。ブロック２１４において、ＫがＭより小さいか等しい場合、データ取得は完了せずに、ブロック２１０において、超音波システム１３１は、引き続くＥＣＧトリガを待つ。
【００４０】
図４は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波イメージを生成するためのイメージングシステム１００を使用して、超音波データ１１０の取得を示した模式図である。図４は、上述のように、流れ図２００で詳述したような超音波トランスデューサに対する位置Ｋ（Ｋ＝１、２、・・・Ｍ）を示す。各位置Ｋ＝１、２、・・・Ｍにおいて、トランスデューサ１０９は、時間Ｔ＝１／ＰＲＦずつ離れているＮ個の超音波パルス（１〜Ｎ）のトレイン４０２を被験体１０２に送信し、各パルス４０２の送信後、ＲＦ反射４０３を受信する。Ｎ個のパルスのトレイン４０２は、被験体１０２からのＥＣＧトレース３０２から派生したＥＣＧトリガ信号４０４に基づいて、送信される。
【００４１】
図５は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波イメージを生成するためのイメージングシステム１００によってカラーフロー処理の動作を示す流れ図５００である。流れ図のブロックは、図に示す順番でも、図に示すのと異なる順番でも、あるいは、同時にでも実行され得る。ブロック５０２において、超音波システム１３１は、カラーフロー処理を開始する。各位置Ｋにおいて取得された超音波データ１１０は、復調されたＩデータとＱデータのＮ個のトレースから、Ｎ’個のカラーフロートレースに処理される。カラーフロートレースの数は、典型的には、Ｎマイナス１より小さいか等しく、カラーフロー処理で使用されるアンサンブルのサイズに依存する。アンサンブルとは、１つのカラーフロートレースを生成するのに使用される連続的なＲＦ線のグループである。
【００４２】
カラーフロー処理は、プロセッサ１３４および取得・収集された超音波データ１１０とともに、速度評価ソフトウェア１２４によって実行される。ブロック５０４において、超音波データ１１０は、位置Ｋから取り出される。ここで、Ｋ＝１、２、・・・Ｍである。ブロック５０６において、位置Ｋに対する超音波データ１１０は、Ｎ個の復調されたトレースとして、速度評価ソフトウェア１２４に入力される。速度評価ソフトウェア１２４は、Ｎ個の復調されたトレースの入力を受け取り、Ｎ’個のカラーフロートレースを出力する。ここで、Ｎ’は、Ｎマイナス１より小さいか等しい。
【００４３】
速度評価ソフトウェア１２４は、各位置Ｋで収集された入力のＮ個のトレースに速度評価の相関付けを実行する。この相関速度評価を実行するために、速度評価ソフトウェア１２４は、例えば、Ｋａｓａｉの自動相関カラーフロー技術を使用し得る。この技術はＬｏｕｐａｓらによるＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｕｌｔｒａｓｏｎ．Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒ．Ｆｒｅｑ．Ｃｏｎｔ．４２（４）：６７２−６８７（１９９５）に記載されており、これは、本明細書において、参考として援用される。しかしながら、速度評価の他の方法も使用され得る。例えば、相互相関方法、フーリエ方法など、業界で周知の方法が使用され得る。ブロック５０８において、超音波データ１１０は、位置Ｋ＝Ｋ＋１に対して、取り出される。ブロック５０８において、ＫがＭより大きい場合、ブロック５１０において、カラーフロー処理が完了する。ブロック５０８において、ＫがＭより小さいか等しい場合、ブロック５０４および５０６において上述したように、位置Ｋ＝Ｋ＋１に対する処理が実行される。
【００４４】
図６は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波イメージを生成するためのイメージングシステム１００によってカラーフロー再構築の動作を示す流れ図６００である。流れ図のブロックは、図に示す順番でも、図に示すのと異なる順番でも、あるいは、同時にでも実行され得る。カラーフローイメージ再構築は、カラーフロー処理されたトレースＮ’を被験体の生態組織の領域またはポーションにわたるフローの表示として、マッピングするレトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５によって、指示される。このトレースＮ’は、速度評価ソフトウェア１２４によって生成されたものであり、各トランスデューサ位置（Ｋ＝１、２、・・・Ｍ）で取得したＲＦデータのＮ個のトレースに対応する。
【００４５】
ブロック６０２において、超音波システム１３１は、カラーフロー再構築を開始する。ブロック６０４において、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５は、フレームＦを再構築する。ここで、ＦはＦ＝１、２、・・・Ｎ’である。再構築されるカラーフロー再構築におけるフレームＮ’の数は、ブロック５０６の出力であるカラーフロー処理されたトレースの数Ｎ’で決定される。
【００４６】
ブロック６０６において、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５は、トランスデューサの位置Ｋから取られたＲＦデータアンサンブルに対応するカラーフロートレース番号Ｆ（１〜Ｎ’）を受信する。ここで、Ｋ＝１、２、・・・Ｍである。ブロック６０８において、各位置Ｋからの各トレース番号Ｆが、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５によって、ライン７０２、番号Ｋ（Ｋ＝１、２、・・・Ｍ）のように（図７）フレーム番号Ｆにマッピングされる。各フレームＦを含むライン７０２の数は、トランスデューサ位置の数Ｍによって決定される。この位置にわたって、データは取得される。
【００４７】
ブロック６１０において、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５は、次の位置Ｋ＝Ｋ＋１に進み、ＫがＭより大きいか、あるいは、ＫがＭより小さいか等しいかを判断する。ＫがＭより大きい場合、ブロック６１２において、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５は、次のフレームＦ＝Ｆ＋１を再構築するために進む。ブロック６１０において、ＫがＭより小さいか等しい場合、ブロック６０６において記載されたように、引き続くトレース番号Ｎ’が取り出される。ブロック６１２において、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５は、再構築されたフレーム番号Ｆが、ブロック６０４のカラーフロートレースの数Ｎ’よりも大きいかどうか判断する。ここで、Ｆ＝１、２、・・・Ｎ’である。ＦがＮ’より大きい場合、ブロック６１４において、再構築は完了する。ＦがＮ’より小さいか等しい場合、ブロック６０４において、引き続くフレームが構築される。このように、レトロスペクティブ再構築ソフトウェア１２５は、トランスデューサ位置Ｋで取得されたＲＦトレースのアンサンブルから、フレームＦ（１〜Ｎ’）のライン（１〜Ｍ）に処理されたカラーフロートレース番号Ｆ（１〜Ｎ’）を挿入することで、進行する。
【００４８】
図７は、レトロスペクティブカラーフロー再構築を示す概略図である。位置ＫごとにＮ’個のカラーフロートレースを生成するために、全ての位置Ｋ（Ｋ＝１、２、・・・Ｍ）でデータ取得、および、データ処理後、カラーフローフレーム番号Ｆ（Ｆ＝１、２、・・・Ｎ’）は、各位置Ｋ（Ｋ＝１、２、・・・Ｍ）で生成されたカラーフロートレース番号Ｆ（Ｆ＝１、２、・・・Ｎ’）を、フレーム番号Ｆのライン番号Ｋに置くことで、再構築される。フレームＦ（１〜Ｎ’）の再構築後、複数のフレームは、フレームからアセンブリされ得て、シネループとして連続的に表示される。例えば、シネループは、フレーム１から開始し、フレームＮ’で終了するようにアセンブリされ得て、被験体の血流を示す。
【００４９】
上述のように、開示したシステムで送信された超音波は、周波数は異なり得る。所望の周波数は、本システムと方法が適用されるイメージング技術に基づき、また、当業者によって決定され得る。例えば、被験体で撮影されるべき対象または血流の生体構造、サイズおよび深さに応じて、その所望のサイズおよび深さでの撮影のために、特定の周波数が選択され得る。被験体の所望のサイズおよび深さで撮影用の特定の超音波周波数を選択することは、当業者によって、容易に決定される。同様に、ＰＲＦも、トランスデューサ１０９からのフローの距離、および、撮影されるべき流速に従って、選択され得る。高いＰＲＦは、カラーフロー速度評価において、エイリアシングが生じないように、速い流速で使用される。
【００５０】
ＥＣＧトリガ信号４０４（図４）と、被験体１０２の血管構造を介した脈動血流との相関付けによって、トレースは、互いに、暗に一列に並んでいる（ｉｍｐｌｉｃｉｔｌｙ  ａｌｉｇｎｅｄ）。脈動血流の周波数は、通常、心臓の鼓動のように収縮拡張する対象の周波数と相関付けられる。超音波送信をトリガし、ＥＣＧ信号トリガを使用してＲＦデータ取得すると、時間ポイントの範囲にわたって、鼓動フローサイクルと関連する同じ時間ポイントに、被験体１０２の各位置Ｋで、カラーフローが評価され得る。
【００５１】
本明細書に記載のシステムおよび方法は、造影剤（微小気泡造影剤および標的微小気泡造影剤を含む）とともに、使用され得る。これに関しては、米国特許出願第１１／０４０，９９９号（発明の名称「Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ａｇｅｎｔｓ」）に記載されており、この出願を本明細書では援用する。
【００５２】
上述のように生成されたＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージはレトロスペクティブＢスキャンイメージに、業界で周知の重ね合わせ技術によって、重ね合わせられ得る。例えば、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージは、ラインベースの再構築を用いて、形成されるイメージに、重ね合わせられ得る。これに関しては、米国特許出願第１０／７３６，２３２号（発明の名称「Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  ａｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｌｉｎｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ」）に記載されている。この出願は、本明細書で参考として援用する。例えば、被験体１０２の生体構造のポーションの第一のイメージは、再構築方法に基づいて、一体化されたラインを使用して生成され得る。ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローデータまたはイメージは、第一のイメージに重ね合わせられ得る。重ね合わされたカラーフローイメージは、ラインベースの再構築方法によって生成された第一のイメージに描かれた生体構造のポーション内の対象領域に対応する。このように、流速を示すＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージは、ラインベースの再構築技術によって生成した生体構造の強調するポーションのイメージに重ね合わせることができる。例えば、ＥＣＧトリガカラーフローイメージ再構築による血管中の血流のイメージは、血管の生体構造のラインベースの再構築イメージと、重ね合わせることができる。ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージは、また、以下の実施例１に記載するような方法を使用して生成されたレトロスペクティブＢスキャンイメージに重ね合わせることもできる。
【００５３】
（実施例）
以下の実施例は、本発明を単に例示することを意図するものであり、発明者らが発明者ら自身の発明としてみなす範囲を限定することは意図していない。
【００５４】
（実施例１）
ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージングを用いたインビボ頚動脈イメージング
掃引走査データ取得において、Ｖｅｖｏ６６０超音波生体顕微鏡（ＵＢＭ）システム８０２（図８）（Ｖｉｓｕａｌｓｏｎｉｃｓ、Ｔｏｒｏｎｔｏ、ＯＮ、カナダ）が、超音波データの送受信に使用された。このシステムは、マスタ発振器８０４によって生成されたＣＷ信号を内部でゲーティングし、増幅することで、７サイクルのパルスを発生するように設定された。
【００５５】
インビボ頚動脈イメージングのために、４０ＭＨｚのパルスが、トランスデューサ１０９を有する超音波プローブ１１２によって送信された。例えば、１０ｋＨｚのＰＲＦで、４０ＭＨｚトランスデューサ（焦点距離６ｍｍ）を備えたＲＭＶ６０４プローブが使用された。カラーフローイメージングのために、受信した信号は、自身のマスタ発振器８０４からのＣＷ信号を使用するＶｅｖｏ６６０  ８０２の復調エレメント８０６を使用して、復調された。これは、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ）８０８によってデジタル化された同相（Ｉ）信号および直交位相（Ｑ）信号を生成するためである。
【００５６】
送信されたパルスは、Ｖｅｖｏ６６０  ８０２のマスタ発振器８０４によって提供されるＣＷ信号を使用して、生成された。このＣＷ信号は、外部とゲーティングされ、ＲＦパワーアンプ８１４（Ｍ３２０６、ＡＭＴ、Ａｎａｈｅｉｍ、ＣＡ）によって増幅された。１０，０００個の矩形パルスのトレインを含むゲーティング信号が、１００μｍ（ＰＲＦ＝１０ｋＨｚ）の等時間間隔で、任意波形発生器ＡＷＧ８１２（ＡＷＧ２０２１、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ、Ｂｅａｖｅｒｔｏｎ、ＯＲ）によって、提供された。受信された信号は、Ｖｅｖｏ６６０  ８０２によって、内部で復調された。ＡＷＧ８１２によって提供されたゲーティング信号も、また、Ａ／Ｄ基板８０２によって、ＡＷＧ８１２によって提供されたサンプリングクロックに、データ取得をトリガするために使用された。
【００５７】
データ取得のために、トランスデューサは、被験体の（マウス）組織に関連する連続的な位置に固定して保持された。各位置において、１０，０００個のパルスからなるトレインが送信され、データはトランスデューサが次の位置に移動するまでに収集された。パルストレインの送信は、モニタリングシステムによるマウスの心拍数からのＥＣＧ信号によってトリガされた。モニタリングシステムは、上述のように、ＥＣＧ電極１０４、ＥＣＧ増幅器１０６、ＥＣＧ信号プロセッサ１０８を備え得る。マウスからのＥＣＧ信号からの周期的なトリガであるとすれば、各位置における番号ｎ（１≦ｎ≦１０，０００）のパルス送信後のデータは、被験体１０２の心臓周期で獲得された。エキスパンダ・リミッタエレメント８１６も、また、使用された。エキスパンダは、低振幅で送信された電子ノイズが、受信された超音波信号と干渉するのを避けるために使用され得る。リミッタは、送信された高電圧の電気的励起（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）が、受信する電子機器にダメージを与えないように使用され得る。リミッタとエキスパンダとは、エキスパンダ・リミッタエレメント８１６として、組み合わせることもできるが、開示されたシステムを個別のコンポーネントとすることもできる。マウスの頚動脈のカラーフロー断面図は、１０，０００フレーム毎秒（ｆｐｓ）のフレーム速度で生成された。
【００５８】
マウスは、イソフルラン（酸素中に２％）で麻酔され、温度フィードバックと心拍数モニタリングを備えたマウスイメージングステージ（ＴＨＭ１００、Ｉｎｄｕｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｈｏｕｓｔｏｎ、ＴＸ）に置かれた。脱毛クリーム（ＮａｉｒＴＭ、Ｃａｒｔｅｒ−Ｈｏｒｎｅｒ、Ｍｉｓｓｉｓｓａｕｇａ、ＯＮ、カナダ）が、対象領域からの脱毛に使用された。マウスの心臓または頚動脈の場合、対象領域は、胸郭または咽喉をそれぞれ含んだ。超音波ジェル（ＡｑｕａｓｏｎｉｃＴＭ  １００、Ｐａｒｋｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｆａｉｒｆｉｅｌｄ、ＮＪ）が、ＲＭＶプローブと皮膚の間を結合する流体として使用された。Ｖｅｖｏ６６０システムのＢモードイメージングを使用して、プローブは、マウスの頚動脈の縦断面または断面のいずれかを提供するように置かれ、トランスデューサの焦点領域は、対象領域に置かれた。
【００５９】
収集された超音波データは、上述したように、Ｋａｓａｉ自動相関カラーフロー技術を使用して、処理された。各位置で収集された１０，０００のパルスからの６４の連続的な復調トレースのアンサンブルは、一連のカラーフロートレースを生成するために使用された。時間当たりの分解能を最大限にするため、各アンサンブルは、１つの復調されたトレースによって、前のアンサンブルからシフトされた。その結果、２つの連続するアンサンブルの９８．５％が重なり合う。Ｎ＝９９３７のアンサンブル全てが生成し、各トランスデューサ位置で、１００μｓの時間分解能で９９３７個のカラーフロートレースを生成した。カラーフローのシネループを生成するために、カラーフロートレースは、次いで、シネループのフレーム「番号ｎ」（１≦ｎ≦Ｎ）が、各位置で収集された「番号ｎ」個のカラーフロートレースで構成されるように、再びアセンブリされた。最後のシネループのフレーム速度は、ＰＲＦに等しかった（すなわち、１０ｋＨｚ）。
【００６０】
図１０は、レトロスペクティブＢスキャンイメージを生成する超音波システムを示すブロック図である。ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローシステムと同様に、レトロスペクティブｂスキャンイメージングのデータ取得は、Ｖｅｖｏ６６０  ＵＢＭシステム１００２（Ｖｉｓｕａｌｓｏｎｉｃｓ、Ｔｏｒｏｎｔｏ、ＯＮ、カナダ）を使用して実行された。頚動脈イメージングを得るために、４０ＭＨｚパルスが超音波トランスデューサ１０９を備えた超音波プローブ１１２によって送信された。例えば、４０ＭＨｚトランスデューサ（焦点距離６ｍｍ）を備えたＲＭＶ６０４プローブが、１０ｋＨｚのＰＲＦで、使用された。受信信号のエンベロープは、エンベロープ検出エレメント１００８によって検出され、Ｖｅｖｏ６６０  ＵＢＭシステムによるアナログデジタル変換器１００４によって、デジタル化された。１サイクルが３０ＭＨｚまたは４０ＭＨｚのパルスが、任意波形発生器１０１４（ＡＷＧ２０２１、Ｔｅｋｔｒｏｎｉｘ、Ｂｅａｖｅｒｔｏｎ、ＯＲ）によってトリガされた高周波数単一サイクルパルス発生器１００４（ＡＶＢ２−Ｃ、Ａｖｅｔｅｃｈ  Ｅｌｅｃｔｒｏｓｙｓｔｅｍ、Ｏｇｄｅｎｓｂｕｒｇ、ＮＹ）を使用して送信された。トリガ信号は、１００μｓ（ＰＲＦ＝１０ｋＨｚ）ずつ離れた１０，０００個の矩形パルスからなるトレインを含んだ。ＡＷＧ１０１４によって提供されたトリガ信号は、また、ＡＷＧ１０１４によって提供されたサンプリングクロックで、Ａ／Ｄ基板１０１０によるトリガデータ取得にも使用された。トランスデューサは、マウスの組織に関連する連続的な位置に固定され続けた。各位置において、１０，０００個のパルスからなるトレインが送信され、トランスデューサが次の位置に移動する前にデータは収集された。データは、動脈に垂直な平面の１．５ｍｍにわたって、動脈に平行な平面で４ｍｍにわたって、３０μｍのステップサイズで、１０ｋＨｚのＰＲＦで取得された。エキスパンダ・リミッタエレメント１００６も、また使用され得る。エキスパンダは、低振幅で送信された電子ノイズが、受信された超音波信号と干渉するのを避けるために使用され得る。リミッタは、送信された高電圧の電気的励起が、受信する電子機器にダメージを与えないように使用され得る。リミッタとエキスパンダとは、エキスパンダ・リミッタエレメント１００６として、組み合わせることもできるが、開示されたシステムを個別のコンポーネントとすることもできる。
【００６１】
図９は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波イメージング技術を用いて、マウスの頚動脈の再構築フレームで選択されたものを示す。ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージ９０２は、レトロスペクティブＢモードイメージング技術を使用して取得されたＢスキャンイメージ９０４の上に重ね合わせられた。検出された速度は、１０〜２６０ｍｍ／ｓの間で変動した。これは、パルス波のドップラ測定と良好な一致を示した。頚動脈での最大検出速度は、１０ｋＨｚのＰＲＦで評価され得る速度の上限を超えた。クラッタフィルタリングは、ドップラスペクトルに適用された。
【００６２】
頚動脈において、血液は一方向にのみしか流れないと仮定すると、−ＰＲＦ／２〜０の周波数範囲のドップラスペクトルの負のコンポーネントは、アンラップされる（すなわち、ＰＲＦ／２〜ＰＲＦの周波数範囲に移動される）。スペクトルコンポーネントを−ＰＲＦから０にゼロ合わせした後に、スペクトルは、上述した方法を用いて処理された時間ドメインとカラーフローに、逆変換された。
【００６３】
最小限の組織クラッタアーチファクトのみが観察された。トランスデューサは各データ取得中、静止しているので、これらのアーチファクトは、組織の真の移動によってのみ誘発されたのである。空時間的アーチファクトは、ＥＣＧトリガデータ取得方法の固有の特性により、発生しなかった。１０，０００フレーム／秒の効果的なフレーム速度が、推定される最適取得時間２０〜３０秒（心拍数約１００〜１５０に相当）で達成された。
【００６４】
（実施例２）
ファントムを用いるインビトロＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージング
掃引走査（ｓｗｅｐｔ−ｓｃａｎ）カラーフローイメージングと、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローイメージングとの双方が、５Ｈｚの正弦波的に変動する速度プロファイルを有するファントムを用いて比較された。ファントムは、ディスクを回転するごとに、ＥＣＧのようなパルスを発生する光学センサ付きの偏心回転ディスクを備える。
【００６５】
掃引走査技術を用いると、４ｍｍ／ｓ〜３５ｍｍ／ｓの間の良好な速度評価が達成された。一方、上述したレトロスペクティブ技術を用いると、２ｍｍ／ｓ〜３５ｍｍ／ｓの間の良好な速度評価が達成された。時空間的な非相関アーチファクトも、また、各技術について調査された。掃引走査カラーフローマッピングの多数のフレームは、速度コンポーネントの配置が掃引周波数に依存するフレーム速度で、フレーム間に整合性なく置かれていることを示した。しかしながら、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフローマッピングの多数のフレームは、ファントムの速度プロファイルに従って、段階的な速度変化を示した。効率的なフレーム速度である１０，０００ｆｐｓが達成された。これに比べ、掃引走査方法では４ｆｐｓであった。
【００６６】
以上の詳細な記述は、本発明の例示的なインプリメンテーションを理解するためにのみ、与えられたのであり、その記述でもって、何ら不必要な限定はされないと理解されるべきである。なぜなら、添付の請求項およびその均等物の範囲から逸脱することなく、改変できることは、当業者には明白であるからである。
【００６７】
本明細書において、様々な文献が援用されている。これら文献は、開示したシステムおよび方法が関連する最先端をより十分に記載しているので、その全体を参考として、本明細書にて援用する。開示された参考文献は、本明細書にて、参考として、その参考文献が関連している文章で議論される参考文献に含まれるマテリアルに関して、個別に、特定的に援用される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】図１は、例示的なイメージングシステムを示すブロック図である。
【図２】図２は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波画像を形成するための例示的なイメージングシステムによって取得される超音波データの操作を示す流れ図である。
【図３】図３は、例示的な被験体からの例示的なＥＣＧを示す。
【図４】図４は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波画像を形成するための例示的なイメージングシステムを用いた超音波データの取得を示す概略図である。
【図５】図５は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波画像を形成するための例示的なイメージングシステムによるカラーフロー処理の操作を示す流れ図である。
【図６】図６は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波画像を形成するための例示的なイメージングシステムによるカラーフロー再構築の操作を示す流れ図である。
【図７】図７は、レトロスペクティブカラーフローを示す概略図である。
【図８】図８は、例示的なレトロスペクティブカラーフローを示す概略図である。
【図９】図９は、ＥＣＧトリガレトロスペクティブカラーフロー超音波イメージング技術を用いた、マウスの頚動脈の選択された再構築されたフレームを示す。
【図１０】図１０は、例示的なレトロスペクティブＢモードイメージングシステムを示すブロック図である。
【図１】
2007525299.tif 000003
【図２】
2007525299.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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