(57)【要約】  ここに記載されているシステムと方法とは、方向調節可能な撮像装置（５０２）を有している、医用超音波撮像システムを用いて、３次元撮像を可能にするものである。撮像装置は、２次元の撮像範囲を撮像するように構成されている変換器アレイ（１０６）を含有するものである。撮像装置は、また、３次元においてアレイの方向を調節するように構成されている方向調節ユニット（１０４）を含有している。アレイは、多数の異なる方向で２次元撮像範囲を撮像するように構成することができるものである。画像処理システム（３０６）は、アレイと通信に関して結合されており、アレイの多数の方向で各撮像範囲を横切って収集された画像データを組み立てるように構成されている。組み立てられたデータは、その後、３次元画像として表示することができる。
2008526437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の３次元撮像用の医用超音波撮像システムであって、
撮像装置を含んでおり、
上記撮像装置が、生体に挿入可能なものであり、且つ、生体の内部を撮像するように構成されており、
上記撮像装置が、超音波変換装置と、方向調節ユニットと、を含んでおり、
上記超音波変換装置が、撮像範囲を有しており、
上記方向調節ユニットが、超音波変換装置の方向を調節し、これによって超音波変換装置の撮像範囲が変わるように、構成されており、
上記方向調節ユニットが、フレキシブル回路によって、超音波変換装置に結合されている、システム、
【請求項２】
超音波変換装置が、複数の変換器要素を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
超音波変換装置が、複数の変換器要素の線形アレイである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
方向調節ユニットが、変換装置を線形に動かすことによって、超音波変換装置の方向を調節するものである、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
方向調節ユニットが、変換装置を非線形な方法で動かすことによって、超音波変換装置の方向を調節するものである、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
方向調節ユニットが、音響エネルギーを射出することができる、アレイ内の異なる変換要素を選択することによって、アレイの方向を調節するものである、請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
撮像範囲が、実質、１次元と２次元とに位置する、請求項３に記載のシステム。
【請求項８】
超音波変換装置の方向が、第１位置から第２位置へと軸周りに調節可能であり、これによって、３次元において、第１位置の超音波変換装置の撮像範囲が、第２位置の超音波変換装置の撮像範囲から分離されているものである、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
変換器要素の少なくとも１つが、圧電変換器要素である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
変換器要素の少なくとも１つが、容量性マイクロマシン超音波変換器（ＣＭＵＴ)要素である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
方向調節ユニットが、方向制御ユニットを含んでおり、
方向制御ユニットが、超音波変換装置の方向を制御するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
方向制御ユニットが、超音波変換装置の方向を電気制御するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
方向制御ユニットが、超音波変換装置の方向を磁気制御するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
方向制御ユニットが、超音波変換装置の方向を機械制御するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
方向調節ユニットが、更に、マルチプレクサを含んでいる、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
アレイが、変換器要素のアレイであり、マルチプレクサが第１の複数の通信ポートを含んでおり、変換器要素の各々が通信ポートに通信に関して結合されているものである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
マルチプレクサが、更に、第２の複数の通信ポートを含んでおり、変換器要素から第１の複数の通信ポートへ入力された信号を、第２の複数の通信ポートへ向けて多重化するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
第２の複数の通信ポートが、第１の複数の通信ポートに満たない数のポートを含んでいるものである、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
マルチプレクサが、更に、第２の複数の通信ポートを含んでおり、第２の通信ポートに入力された信号を、第１の複数の通信ポートへと向けて逆多重化するように、構成されており、第２の複数の通信ポートが、第１の複数の通信ポートに満たない数のポートを含んでいるものである、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
フレキシブル回路が、マルチプレクサを含有しているものである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
各変換器要素が、容量性マイクロマシン超音波変換器（ＣＭＵＴ)要素である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
マルチプレクサが、共通の半導体基板上で超音波変換装置と共に集積化されているものである、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
方向調節ユニットが、超音波変換装置の調節率を制御するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
方向調節ユニットが、超音波変換装置の方向を定めるように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
超音波変換装置が、撮像方向において撮像するように構成されており、撮像方向が、撮像範囲内の第１角位置である、請求項２に記載のシステム。
【請求項２６】
超音波変換装置が、複数の異なる撮像方向において撮像するように構成されており、各撮像方向が、撮像範囲内の異なる角位置に位置するものである、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
超音波変換装置が、画像処理システムと通信に関して結合されており、画像処理システムが、超音波変換装置の各要素からの出力信号を受信するように、構成されており、１又は複数の出力信号が、撮像方向内において受信されたエコーを表すものである、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
画像処理システムが、撮像方向を制御するように構成されている、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
画像処理システムが、１又は複数の出力信号をエコーデータへと処理し、エコージェニックレコード内にエコーデータを記憶するように構成されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
１つのエコージェニックレコードが、超音波変換装置によって撮像された、各角位置で生成されたものである、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
超音波変換装置が、第１方向と第２方向とで撮像するように構成されており、画像処理システムが、第１方向で生成されたエコージェニックデータレコードを、第１画像データセットに記憶するように構成されており、第２方向で生成されたエコージェニックレコードが、第２画像データセット内に記憶されている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
画像処理システムが、３次元画像として、第１、第２データセットを表示するように構成されている、請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
画像処理システムが、超音波変換装置によって撮像された領域の３次元画像を生成するように構成されている、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３４】
超音波変換装置が、単一変換器要素である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３５】
生体の３次元撮像用の医用超音波撮像システムであって、
撮像装置を含んでおり、
上記撮像装置が、生体に挿入可能なものであり、且つ、生体の内部を撮像するように構成されており、
上記撮像装置が、超音波変換装置と、方向調節ユニットと、を含んでおり、
上記超音波変換装置が、撮像範囲を有しており、
上記方向調節ユニットが、超音波変換装置に結合されており、且つ、超音波変換装置の方向を調節するように構成されており、方向調節ユニットが、超音波変換装置の方向を感知するセンサを含んでいる、システム。
【請求項３６】
超音波変換装置が、変換器要素の線形アレイである、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
撮像範囲が、実質、１次元と２次元とに位置する、請求項３５に記載のシステム。
【請求項３８】
超音波変換装置の方向が、第１位置から第２位置へと軸周りに調節可能であり、これによって、３次元において、第１位置の超音波変換装置の撮像範囲が、第２位置の超音波変換装置の撮像範囲から分離されているものである、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
方向調節ユニットが、方向制御ユニットを含んでおり、
方向制御ユニットが、超音波変換装置の方向を制御するように構成されている、請求項３５に記載のシステム。
【請求項４０】
方向調節ユニットが、更に、調節可能な取り付け台を含んでおり、超音波変換装置が、その上に調節可能なように取り付けられているものである、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
方向調節ユニットが、超音波変換装置の調節率を制御するように構成されている、請求項３５に記載のシステム。
【請求項４２】
方向調節ユニットが、センサを用いて超音波変換装置の方向を定めるように構成されている、請求項３５に記載のシステム。
【請求項４３】
超音波変換装置が、超音波ビームを用いて撮像するように構成されており、ビーム方向が、調節可能なものである、請求項３５に記載のシステム。
【請求項４４】
超音波変換装置が、撮像方向において、撮像するように構成されており、撮像方向が、撮像範囲内の第１角位置である、請求項３５に記載のシステム。
【請求項４５】
超音波変換装置が、複数の異なる撮像方向において、撮像するように構成されており、各撮像方向が、撮像範囲内の異なる角位置に設けられている、請求項４４に記載のシステム。
【請求項４６】
超音波変換装置が、画像処理システムに通信に関して結合されており、画像処理システムが、超音波変換装置内の各要素からの出力信号を受信するように構成されており、１又は複数の出力信号が、撮像方向内において受信されたエコーを表すものであり、画像処理システムが、１又は複数の出力信号をエコーデータへと処理し、エコージェニックレコード内にエコーデータを記憶するように構成されている、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
画像処理システムが、撮像方向を制御するように構成されている、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
１つのエコージェニックレコードが、超音波変換装置によって撮像された、各角位置用に、生成されたものである、請求項４７に記載のシステム。
【請求項４９】
超音波変換装置が、第１方向と第２方向とにおいて撮像を行うように構成されており、画像処理システムが、第１方向で生成されたエコージェニックデータレコードを、第１画像データセットに記憶するように構成されており、第２方向で生成されたエコージェニックレコードが、第２画像データセット内に記憶されている、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
画像処理システムが、３次元画像として、第１、第２データセットを表示するように構成されている、請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
画像処理システムが、超音波変換装置によって撮像された領域の３次元画像を生成するように構成されている、請求項４６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本システムと方法とは、概ね、医用超音波撮像に関するものであり、特に、方向調節アレイを備えている３次元撮像に関するものである。
【背景技術と発明が解決しようとする課題】
【０００２】
生体の内部の３次元（３Ｄ)超音波撮像を行うことができる、ということは、多くの診断、治療上の利点を提供するものである。しかし、例えば、血管内超音波又は心臓エコー検査（ＩＣＥ)撮像システム等、血管内又は他の内部に挿入する撮像システムを用いる３次元撮像は、難しいものである。このことは、主に、内部撮像装置使用時のその固有の大きさが原因である。
【０００３】
例えば、従来の３次元撮像システムは、多くの変換器要素を有している２次元（２Ｄ)位相アレイを必要とする。この２次元アレイは、方向可変の撮像ビームを提供するものである。該方向可変の撮像ビームとは、ある１方向を撮像するものであり、且つ、更に２方向に向きを変えることができるため、結果として、３次元の能力を提供するものである。しかし、２次元アレイは、非常に高価なものであり、典型的には、例えば、狭い血管等、生体内のほとんどの領域に挿入するのには大きすぎるものである。更に、各要素は、典型的には、外部の撮像システムと連絡を取るための、例えば、ケーブルといった、分離通信線に結合されているものである。これらの通信線は、挿入可能な装置へ、所望しない断面積を追加するものである。上記挿入可能な装置とは、（例えば、カテーテル等）体内においてアレイの配置、操縦を行うのに用いるものである。この追加された断面積、又は、幅は、また、体の狭い領域内でアレイを使用することを妨げるものである。この結果、２次元アレイは、深刻な機能低下を引き起こす、要素間のクロストークの影響を受けやすくなる。
【０００４】
他の従来の３次元撮像システムは、回転駆動シャフトの遠位端に取り付けられている単一要素変換器を用いるものである。この単一要素変換器は、駆動シャフトの中心軸に対して、垂直又は横軸に放射状に広がる、１次元を撮像する。変換器が、第２方向に回転したとき、収集された画像データは、体内組織の２次元断面画像を生成するのに用いることができる。駆動シャフトは、典型的には、外部のシース内に設けられており、駆動シャフトの中心軸に沿って、シース内において、近位、遠位において摺動することができるものである。多重２次元断面画像は、中心軸に沿って異なる位置で得られるものである。そして、画像処理システムは、これらの画像を、生体の３次元画像を組み立て、又は、再構築するのに用いることができる。しかし、この処理は、リアルタイムで行うことができない。というのは、予め得られた２次元画像が必要だからである。
【０００５】
従って、従来の３次元撮像システムの欠点を克服する、３次元撮像用の改善されたシステムと方法とが必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに記載されているシステムと方法とは、生体に挿入可能で、且つ、生体の内部の撮像を行うように構成されている、方向調節可能な撮像装置を備えている、生体の３次元撮像用に構成された、医用超音波撮像システムを、提供するものである。後述される、ある実施例において、撮像装置は、超音波アレイと、方向調節ユニットとを含有している。超音波アレイは、撮像範囲を有しており、方向調節ユニットは、アレイに結合されており、アレイの方向を調節するように構成されている。アレイは、１次元軸に沿って並べられた線形アレイとして構成されている、多重変換器要素を含有することができる。アレイの方向が３次元内で調節されたとき、３次元領域からの画像データが収集できるように、アレイは、好ましくは、２次元撮像範囲を、撮像することができるものである。
【０００７】
方向調節ユニットは、任意の方法によってアレイの方向を調節することができるように構成されている。ある実施例において、方向調節ユニットは、軸周りにアレイの傾斜角度を調節する。方向調節ユニットは、方向制御ユニットを含有することができる。方向制御ユニットは、アレイの方向を制御し、アレイの調節率を制御し、且つ、アレイの方向を随意に定めるように構成されている。方向制御ユニットは、電気、機械、磁気等の任意の方法によってアレイの方向を制御することができる。方向調節ユニットは、また、その上にアレイを取り付けるための調節可能な取り付け台を含有することができる。ある実施例において、調節可能な取り付け台は、アレイへ送受信する信号を多重化するためのマルチプレクサを有している、フレキシブル回路である。
【０００８】
撮像システムは、また、アレイに通信に関して結合されている画像処理システムを含有することができる。後述する実施例において、画像処理システムは、アレイの撮像方向を制御するように構成することができ、且つ、アレイ内の各要素からの出力信号を受信するように構成することができる。１又は複数の出力信号が、撮像方向において受信されたエコーを表すものである。この画像処理システムは、また、受信した出力信号を処理し、受信した出力信号から３次元画像を生成するように、構成されている。ある実施例において、画像処理システムは、１又は複数の出力信号をエコーデータへと処理し、エコージェニック（echogenic）レコード内に記憶するように構成することができる。１つのエコージェニックレコードは、アレイによって撮像された各撮像方向用に生成される。画像処理システムは、分離画像データセットとして、アレイの各方向で生成されたエコージェニックレコードを記憶するように構成することができ、且つ、アレイの多重方向に相当する画像データセットから３次元画像を生成するようにも構成することができる。
【０００９】
本発明の、他のシステム、方法、特徴、利点は、添付の図面と、詳細な説明を調べることによって、当業者に明らかなものであり、又は、明らかになるものであろう。全ての上記追加システム、方法、特徴、利点は、この説明に含有されているものであり、本発明の範囲内にあるものであり、添付の請求の範囲によって保護されるものであることが、意図されている。また、本発明は、詳細な実施例に限定されるものではない、ということを意図している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
製造、構成、操作を含有している、本発明の詳細は、同様のセグメントには同様の参照番号を付している、添付の図面を参照することによって得られる。
【００１１】
ここに記載されているシステムと方法とは、方向調節可能な撮像装置を用いている医用超音波撮像システムを用いる３次元撮像を提供するものである。図１Ａ〜図１Ｃは、方向調節可能な撮像装置１０２を有している、超音波撮像システム１００の一実施例を描いているものである。撮像装置１０２は、好ましくは、カテーテルや内視鏡等の、柔軟な細長い医用装置１０１の部品である。医用装置１０１は、生体に挿入可能なものであり、且つ、撮像装置１０２を用いて生体の内部の撮像を可能にするものである。撮像システム１００は、ＩＶＵＳ撮像システム、ＩＣＥ撮像システム、又は、他の撮像システムのような、挿入可能な撮像装置１０２を有している超音波撮像システムの任意のタイプのものとすることができる。撮像装置１０２は、好ましくは、方向調節ユニット１０４と、好ましくは２次元の撮像範囲１０８を撮像するように構成されている超音波変換装置１０６と、を含有しているものである。超音波変換装置１０６は、好ましくは、変換器アレイであるが、非アレイ構成の多重変換器要素、又は、単一要素変換器のものとすることもできる。方向調節ユニット１０４は、好ましくは、アレイ１０６が、体の３次元領域を撮像することができるように、方向１１１、１１３によって示されている３次元において、アレイ１０６の方向を調節することができるように、構成されている。
【００１２】
図１Ａ〜図１Ｃに描かれている実施例において、アレイ１０６は、動作レンジ１１６にわたり調節することができるものである。この実施例において、アレイ１０６は、軸１１７周りに回転可能である。図１Ａ〜図１Ｃは、動作レンジ１１６内の分離方向にあるアレイ１０６を、各々描いている。図１Ａは、動作レンジ１１６の略中心に位置する第１方向にあるアレイ１０６を描いている。図１Ｂは、第２方向にあるアレイ１０６を描いている。ここでは、アレイ１０６の傾斜角度が、角度１１２によって方向１１１に調節されている。一方で、図１Ｃは、第３方向にあるアレイ１０６を描いている。ここでは、アレイ１０６の傾斜角度が、角度１１４によって方向１１３に調節されている。ここで、動作レンジ１１６は、略１２０度であるが、しかし、動作レンジ１１６の限界は、応用の必要に完全に依存するものであり、適切な範囲、又は、複数の範囲に設定することができるものである。
【００１３】
レンジ１１６内の各方向で、アレイ１０６は、範囲１０８を撮像するのに用いることができる。好ましくは、アレイ１０６は、動作レンジ１１６を横切って前後に走査しながら、３次元画像を生成するのに用いることができる、２次元撮像範囲１０８を横切る画像データの収集を、行う。動作レンジ１１６は、方向１１１，１１３の動作のみに限定されるものではないということに、注意すべきである。アレイ１０６の方向は、任意の方法によって、かつ、任意の動作レンジに調節することができる。例えば、動作レンジ１１６は、上昇／下降作動機構、左／右作動機構、前／後作動機構、回転作動機構、傾斜角調節作動機構、軸回転作動機構、揺動作動機構、振動作動機構、他のタイプの作動機構を、含有することができるものである。
【００１４】
図２Ａは、共通の軸２０４に沿って並べられている一連の独立した変換器要素２０２を含有している、線形、湾曲した線形、又は、１次元（１Ｄ)の位相アレイとして構成されている、アレイ１０６のある実施例の斜視図を描いている。この実施例では、アレイ１０６は、可変方向２０６内において、撮像ビーム２０５を生成するように構成されている。特に、アレイ１０６は、方向２０６に沿って超音波単一ビーム２０５を発信し、且つ、方向２０６に沿ってアレイ１０２に帰還伝搬するエコーを受信するように構成されている。エコーは、一般に、体内組織に発信された超音波信号の衝突の結果生じるものである。方向２０６は、可変で可動なものであり、且つ、アレイ１０６は、好ましくは、多くの異なる方向２０６の体内組織を撮像するように、構成されている。単一要素変換器のような、一方向のみの撮像を行う撮像装置１０２の他の実施例において、方向調節ユニット１０４は、好ましくは、３次元撮像を考慮して２次元内で撮像装置を移動するように、構成されている。
【００１５】
図２Ｂは、可動撮像ビーム２０５を用いるアレイ１０６の実施例を上から見た図を描いている。撮像ビーム２０５は、それぞれがアレイ１０６に関して異なる角位置２０８である、多くの異なる方向２０６において生成することができるものである。ここで、各角位置２０８において生成された超音波ビーム２０５は、アレイ１０６の撮像範囲１０８を定める。好ましくは、撮像行為中、ビーム２０５は、ある角位置２０８の方向２０６で撮像した後、第２隣接角位置２０８へと、調節、又は、可動し、再度撮像を行う。この方法において、ビーム２０５は、撮像範囲１０８を横切って走査する。撮像範囲１０８は、実質Ｘ、Ｙの２方向に広がっているため、撮像範囲１０８の各走査から収集されたデータは、体内組織の２次元画像データを収集するのに用いることができる。
【００１６】
実際には、ビーム２０５は、有限な断面エリアを有しており、且つ、撮像範囲１０８は、僅かにＺ方向へと広がっている。しかし、この量は、一般に、３次元撮像処理のためには無視しても良く、そのため、撮像範囲１０８は、実質２次元のものとして、ここでは引用されている。当業者は、ビーム２０５の形状を既に認識しており、応用の必要によって要請されるＺ方向のより高い分解能を提供するように調節することができるものである。
【００１７】
図２Ｃは、アレイ１０６の他の実施例を上から見た図を描いているものである。ここで、アレイ１０６は、多くの方向２０６の撮像を行うように構成されており、各方向２０６は、アレイ１０６の面２１２に実質垂直なものであり、面２１２に沿って異なる位置に設けられているものである。面２１２に沿って位置を調節することによって、ビーム２０５は、撮像範囲１０８を走査し、体内組織の２次元画像データを収集することができる。
【００１８】
アレイ１０６の第１方向で撮像範囲１０８の全体に渡って２次元画像データを収集した後、方向調節ユニット１０４は、好ましくは、第２方向で撮像範囲１０８の全体に渡って２次元画像データを収集するため、アレイ１０６を該第２方向へと、調節する。この処理は、所望の数のアレイ１０６の異なる方向について、２次元画像データが収集されるまで繰り返し実行される。この収集された２次元画像データは、その後、（後述する）画像処理システム３０６によって、体内組織の３次元画像を生成するように、組み立て、又は、再構築することができる。故に、この実施例において、１次元アレイ１０６は、１つには、１次元アレイ１０６の使用の結果生じるクロストークの可能性減少に起因して、従来のシステムに比べて高品質な３次元画像を生成することができる。
【００１９】
しかし、任意のタイプの変換器アレイ１０６が、２次元アレイ、他の適切な変換器構成を含め、用いることができる。アレイ１０６は、線形、又は、位相アレイとすることができる。アレイ１０６は、また、所望される任意の方法により製造することができる。例えば、アレイ１０６は、圧電変換器要素、マイクロマシン超音波変換器（ＭＵＴ)要素を含有することができる。マイクロマシン超音波変換器（ＭＵＴ)要素には、例えば、複数の容量性マイクロマシン超音波変換器（ＣＭＵＴｓ）、複数の圧電マイクロマシン超音波変換器（ＰＭＵＴｓ）、又は、他の周知の変換器アレイ構成等がある。
【００２０】
撮像装置１０２の方向が調節される率は、応用の必要によるものであり、且つ、所望に応じて高速、又は、低速とすることができるものである。また、方向調節は、連続的に、又は、階段状に進めることができる。調節率は、また、例えば、リアルタイム３次元撮像を可能にするように、撮像システム１００の撮像フレーム率に関連させることができる。ある例において、ビデオフレームは、動作レンジ１１６内において異なる傾斜角度に各々位置している、１００の分離撮像範囲１０８から収集された画像データを含有するものでもよい。撮像フレーム率が１秒当たりに３０枚であるなら、動作レンジ１１６を横切るアレイ１０６の各走査は、０．０３３３秒より長くとることができない。傾斜角度が段階的に調節されるのであれば、ある１つの撮像範囲１０８を撮像するのに２０マイクロ秒取られるため、ある傾斜角度から次の傾斜角度にアレイ１０６を調節する時間は、１３３マイクロ秒より長くとることができない。これらの値は、単なる一例を与えるものであり、ここに記載されているシステム、方法を制限するものでは全くない。
【００２１】
図３は、撮像システム１００の他の実施例のブロック図を描いているものである。ここで、アレイ１０６は、医用装置１０１の遠位端３０４、又は、その近くに位置し、１又は複数の通信線３０８を介して、画像処理システム３０６に通信に関して結合されている。画像処理システム３０６は、好ましくは、医用装置１０１の近位端３１０で生体の外部に、位置付けられている。画像処理システム３０６は、好ましくは、ビーム２０５の撮像方向２０６を制御するように、構成されている。画像処理システム３０６は、また、好ましくは、アレイ２０６内の各要素２０２からの出力信号を受信し、且つ、出力信号を、方向２０６においてアレイ１０６によって受信されている、エコーを表すエコーデータへと処理するように、構成されている。
【００２２】
ある実施例において、画像処理システム３０６は、エコージェニックレコード内にエコーデータを記憶するように、構成されている。各エコージェニックレコードは、撮像範囲１０８内のある角位置２０８で、方向２０６内において受信されたエコーデータを含有している。あるエコージェニックレコードは、アレイ１０６のある方向の撮像範囲１０８内の各角位置２０８において生成することができるものである。与えられた撮像範囲１０８からのエコージェニックレコードの全ては、その後、画像処理システム３０６によって画像データセットにグループ分けされる。画像処理システム３０６は、好ましくは、画像データセットの各々を組み立て、体内組織の３次元画像を生成するように、構成されている。画像処理システム３０６は、好ましくは、システム１００を操作している医師又は技術士の便益のため、リアルタイム、又は、略リアルタイムで、３次元画像を生成する、ハードウェア、及び／又は、ソフトウェアによる処理を、含有している。
【００２３】
図４は、撮像装置１０２をより詳細に示している、撮像システム１００の他の実施例の概略図を描いているものである。ここで、撮像装置１０２は、基底構造４０４に結合されているハウジング４０２を含有している。基底構造４０４は、次に、細長いシャフト４０８の遠位端４０６に結合されている。細長いシャフト４０８は、例えば、撮像装置１０２をその長手方向軸に沿って動かすことによって、撮像を行うための所望の領域近傍へと、撮像装置１０２を位置決めするのに用いることができる。アレイ１０６と、方向調節ユニット１０４とは、好ましくは、ハウジング４０２内に内蔵されている。ハウジング４０２は、撮像窓４１０を随意に含有している。該撮像窓４１０は、周知の音波透過性材料を含有しているものであって、超音波信号の送受信を実質的に妨げることのない材料からできている。窓４１０は、また、ハウジング４０２内の開口とすることもできる。好ましくは、窓４１０は、アレイ１０６の全動作レンジ１１６を横切って撮像するのに十分な場所を提供する大きさのものである。他の実施例において、内腔を有している、細長い管状の外部シース（図示せず）が提供されている。内腔は、撮像装置１０２とシャフト４０８とを摺動可能に受け入れるように構成されている。
【００２４】
“方向”という語は、生体内でアレイ１０６を動かし、操縦し、ガイドするのに用いる構造又は装置に対するアレイ１０６の位置であると、ここで定義する。この実施例において、シャフト４０８は、例えば、撮像装置１０２を、撮像するための所望領域近傍へと位置付けるように、生体内で撮像装置１０２を動かすのに用いることができるが、アレイ１０６の方向は、シャフト４０８が動かない状態の時にでさえ、依然として調節することができるものである。
【００２５】
この実施例において、方向調節ユニット１０４は、例えば、アレイ１０６のトラッキングを可能にするため、任意の与えられた時間に、アレイ１０６の方向を制御し、且つ、アレイ１０６の方向を定めることができるように、構成されている。方向調節ユニット１０４は、アレイ１０６の方向を、制御し、定めるための、方向制御ユニット４１２を含有している。方向制御ユニット４１２は、応用の必要に応じて、任意の方法によって構成することができる。
【００２６】
例えば、方向制御ユニット４１２は、電気式、機械式、磁気式、又は、これらの組合せによって、アレイ１０６の方向を操作又は制御するように構成することができる。一実施例において、方向制御ユニット４１２は、アレイ１０６の方向を調節するための１又は複数のアクチュエータを含有するものである。用いることができるアクチュエータの一例は、ここに記載されているシステムと方法とに限定されるものはないが、圧電フィルムアクチュエータである。他の実施例において、方向制御ユニット４１２は、アレイ１０６の方向制御のための圧電駆動部を含有している。さらにもう１つの実施例において、方向制御ユニット４１２は、回転ホィールと、アレイ１０６にワイヤ又はテザー(tether)によって結合されている、ホィールに動力を供給するための、電力サーボモータとを含有している。回転ホィールの調節は、ワイヤ又はテザーを介してアレイに張力を印加するものであり、且つ、アレイ１０６の方向を制御、調節するのに用いることができるものである。方向調節ユニット１０４は、また、任意の与えられた時間に、アレイ１０６の方向を定めるため、１又は複数のセンサ４１８を、随意に含有している。センサ４１８は、電気、光学、磁気、容量性、誘導性等の任意のタイプのセンサ技術を用いることができる。
【００２７】
方向制御ユニット４１２は、アレイ１０６に調節可能な状態で結合することができる。例えば、ある実施例において、方向制御ユニット４１２は、アレイ１０６に物理的に結合されているフレキシブル回路である。代わりに、方向調節ユニット１０４は、アレイ１０６を方向制御ユニット４１２に調節可能に結合するための、位置調節可能な取り付け台４１４を、含有することもできる。任意のタイプの位置調節取り付け台４１４が、応用の必要に応じて用いることができる。例えば、ある実施例において、通信線３０８は、柔軟なものであり、且つ、位置調節取り付け台４１４として機能するものである。他の実施例において、          位置調節取り付け台４１４は、動作レンジ１１６内で単独で動くように、アレイ１０６の動作を制限するように構成されている、蝶番タイプの構成のものである。これらの実施例は、単なる一例であって、ここに記載されているシステムと、方法とに限定するものではない、ということを理解すべきである。
【００２８】
方向調節ユニット１０４は、また、マルチプレクサ４１６を含有している。図５は、マルチプレクサ４１６を備えている撮像装置１０２の実施例を描いているブロック図である。この実施例において、各アレイ要素２０２−１乃至２０２―Ｎ（“Ｎ"は、与えることができる要素２０２の任意の数を示している）は、分離通信線５０２−１乃至５０２−Ｎに結合されている。マルチプレクサ４１６は、通信線５０２−１乃至５０２−Ｎを通って各要素２０２−１乃至２０２−Ｎに結合されている、通信ポート５０４−１乃至５０４−Ｎを含有している。
【００２９】
マルチプレクサ４１６は、また、通信ポート５０６−１乃至５０６−Ｍ（特に断りのない限り、“Ｍ"は、与えることができる通信ポート５０６の任意の数を示している）を含有している。各通信ポート５０６−１乃至５０６−Ｍは、好ましくは、通信線３０８−１乃至３０８−Ｍに、結合されており、且つ、シャフト４０８を用いて画像処理システム３０６へと通じている。好ましくは、マルチプレクサ４１６は、ポート５０４−１乃至５０４−Ｎへ入力された信号を多重化し、ポート５０６−１乃至５０６−Ｍから多重化された信号を出力するように構成されている、Ｎ:Ｍマルチプレクサである。Ｍは、Ｎに満たない数値である。マルチプレクサ４１６は、また、好ましくは、ポート５０６−１乃至５０６−Ｍに入力された信号を逆多重化し、ポート５０４−１乃至５０４−Ｎからアレイ１０６へと、逆多重化された信号を出力する回路構成の、対応するＭ:Ｎデマルチプレクサを、含有しているものである。また、画像処理システム３０６は、好ましくは、アレイ１０６と連絡を取るために、補助的な多重化と逆多重化とを行う、ハードウェア及び／又はソフトウェアを、含有しているものである。
【００３０】
ＭがＮに満たない数値である、マルチプレクサ４１６の使用は、アレイ１０６と、画像処理システム３０６との間において信号を搬送するのに必要な通信線３０８の数を減少させるものである。通信線３０８の数の減少は、クロストークの可能性を減少し、また、装置１０１の放射状の断面積、又は、幅を最小化することを可能にするものである。即ち、体内のより狭い領域への、装置１０１の導入を可能にするものである。
【００３１】
また、マルチプレクサ４１６は、アレイ１０６に調節可能な支持を与える、位置調節取り付け台４１４として、又は、台４１４と併せて、用いることができる。例えば、ある実施例において、マルチプレクサ４１６は、アレイ１０６に結合されているフレキシブル回路である。更に、アレイ１０６の要素２０２が、複数のＭＵＴである実施例において、マルチプレクサ４１６と、アレイ１０６とは、共通の半導体基板上に、モノリシックに集積化することができるものである。同一基板上への、マルチプレクサ４１６と、アレイ１０６との集積化は、撮像装置１０２のサイズを減少し、且つ、アレイ１０６と、マルチプレクサ４１６との間のインターフェース機能を向上することができる。
【００３２】
図６は、更に、方向調節可能な撮像装置１０２の撮像能力を図解している、撮像システム１００の他の実施例の斜視図である。この実施例において、３次元空間領域６０２は、撮像装置１０２が、Ｚ方向の撮像装置１０２の方向、又は、傾斜角度を調節し、且つ、多重２次元撮像範囲１０８からの画像データを収集することによって、撮像できる領域を表している。ここで、撮像装置１０２は、医用装置１０１に対し側方監視構成に設けられている。撮像装置１０２は、また、要求に応じ、体内で撮像装置１０２の全体の位置を調節するために動かすことができる。例えば、シャフト１０８は、中心軸６０４に沿って、近くに、そして、遠くに動かすことができ、且つ、方向６０６に、中心軸６０４周りに回転させることができる。
【００３３】
図７は、撮像装置１００の他の実施例のブロック図を描いているものである。ここで、撮像装置１０２は、医用装置１０１に対し前方監視構成に設けられている。ここで、アレイ１０６の方向は、医用装置１０１の遠位端３０４が、遠位に設けられている生体組織の撮像が可能になるように、動作レンジ１１６を横切るように調節することができる。当業者のある者は、撮像装置が、医用装置１０１内に任意の方法によって、且つ、医用装置１０１の任意の位置に設けることができる、ということをたやすく認識するだろう。この実施例において、先方監視アレイ１０６は、左右対称又は非対称なビームパターンを用いる環状アレイ、非分散アレイ等のものとすることができる。
【００３４】
前述した明細書において、本発明は、その具体的な実施例を参照することによって記載された。しかし、種々の改良、変形が、発明の広範な精神、範囲から逸脱することなく生成することができる、ということは、明らかなことである。例えば、ある実施例の各特徴は、他の実施例において示された他の特徴と、混合し、且つ、整合することができるものである。当業者に周知の特徴と処理とは、同様に、要求に応じて組み込むことができる。追加の、そして、明らかな、特徴は、要求に応じて、加えたり、削除したりすることができる。従って、本発明は、添付の請求の範囲と、その均等なものを照らして見ること以外には、限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１Ａ】方向調節可能な撮像装置を備えている医用撮像システムの実施例を描いているブロック図である。
【図１Ｂ】方向調節可能な撮像装置を備えている医用撮像システムの実施例を描いているブロック図である。
【図１Ｃ】方向調節可能な撮像装置を備えている医用撮像システムの実施例を描いているブロック図である。
【図２Ａ】方向調節可能な撮像装置の実施例を描いている斜視図である。
【図２Ｂ】方向調節可能な撮像装置の追加実施例を上から見た図である。
【図２Ｃ】方向調節可能な撮像装置の追加実施例を上から見た図である。
【図３】方向調節可能な撮像装置を備えている医用撮像システムの他の実施例を描いているブロック図である。
【図４】方向調節可能な撮像装置の実施例を描いている略図である。
【図５】マルチプレクサを備えている医用撮像システムの他の実施例を描いているブロック図である。
【図６】方向調節可能な撮像装置を備えている医用撮像システムの他の実施例を描いている斜視図である。
【図７】方向調節可能な画像装置を備えている医用撮像システムの他の実施例を描いているブロック図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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【国際調査報告】
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