(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサ（１０６）およびディスプレイ装置（１１８）を含む超音波画像化システム（１００）を用いて超音波画像化する方法（２００）であって、
超音波チャネルデータをプローブ（１０６）で取得すること（２０２）、
前記プロセッサ（１１０）で、鏡面反射体特徴を有する前記超音波チャネルデータのサブセットを識別すること（２０４）であって、前記超音波チャネルデータは、前記識別することの間においてビーム形成されていない、識別すること、
鏡面反射体（４０８、６１４、７０４）の位置および向きの少なくとも一方を計算するため、前記プロセッサ（１１０）で、前記超音波チャネルデータの前記サブセットに鏡面反射体処理法を実施することであって、前記超音波チャネルデータは、前記実施することの間においてビーム形成されていない、実施すること、
前記鏡面反射体特徴を有する前記超音波チャネルデータのサブセットを識別すること（２０４）の後に、前記超音波チャネルデータを加算法を用いてビーム形成して超音波画像を生成すること、および
前記プロセッサ（１１０）で、前記鏡面反射体の前記位置および前記向きの少なくとも一方に基づいて、前記超音波チャネルデータ又は前記超音波画像にアクションを実行して、前記超音波画像において前記鏡面反射体の表現を強調すること（２０８）
を含む方法（２００）。
【請求項２】
前記プローブ（１０６）が２Ｄマトリクスアレイプローブを備える、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項３】
前記アクションを実行することが、前記鏡面反射体の前記位置および前記向きの少なくとも一方に基づいて前記鏡面反射体の強調した表現を前記超音波画像と共通表示することを含む、請求項１又は２に記載の方法（２００）。
【請求項４】
前記鏡面反射体の前記強調した表現がラインまたは曲線を含む、請求項３に記載の方法（２００）。
【請求項５】
鏡面反射体の前記強調した表現が、前記鏡面反射体の前記位置および前記向きを表すアイコン（６２４）を含む、請求項３に記載の方法（２００）。
【請求項６】
前記鏡面反射体処理法を実施することにより鏡像が生成され、前記方法が前記超音波画像上に重ね合わされた前記鏡像を表示することをさらに含む、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項７】
前記アクションを実行することが、前記鏡面反射体の前記位置および前記向きの少なくとも一方を外部システムに送信することを含む、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項８】
前記外部システムが手術ナビゲーションシステムを備える、請求項７に記載の方法（２００）。
【請求項９】
前記鏡面反射体特徴を有する前記超音波チャネルデータの前記サブセットを識別することが、前記超音波チャネルデータの分散を解析することを含む、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項１０】
前記鏡面反射体処理法が、前記鏡面反射体の前記位置および前記鏡面反射体の前記向きの少なくとも一方を、前記鏡面反射体が入射角に等しい反射角で超音波エネルギーを反射すると仮定することによって計算することを含む、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項１１】
前記アクションを実行することが、前記超音波画像内の前記鏡面反射体の予め設定された距離以内の領域のヘーズアーチファクトを除去または低減することを含む、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項１２】
前記超音波チャネルデータを取得することが、非集束超音波エネルギーを送ることを含む、請求項１に記載の方法（２００）。
【請求項１３】
プローブ（１０６）と、
ディスプレイ装置（１１８）と、
前記プローブ（１０６）と電子通信する受信機（１０８）と、
前記受信機（１０８）および前記ディスプレイ装置（１１８）と電子通信するプロセッサ（１１０）と
を備える超音波画像化システム（１００）であって、
前記プロセッサ（１１０）が、
前記受信機（１０８）から超音波チャネルデータを受信し、
鏡面反射体特徴を有する前記超音波チャネルデータのサブセットであって、ビーム形成されていない超音波チャネルデータのサブセットを識別し、
前記ビーム形成されていない前記超音波チャネルデータの前記サブセットに鏡面反射体処理法を実施して鏡面反射体（４０８、６１４、７０４）の位置および向きの少なくとも一方を計算し、
前記超音波チャネルデータのサブセットに前記鏡面反射体処理法を実施することの後に、前記超音波チャネルデータをビーム形成して超音波画像を生成し、
前記鏡面反射体の前記位置および前記向きの少なくとも一方に基づいて、前記超音波チャネルデータ又は前記超音波チャネルデータから生成された前記超音波画像にアクションを実行して、前記超音波画像において前記鏡面反射体の表現を強調する
ようにプログラムされる、超音波画像化システム（１００）。
【請求項１４】
前記プロセッサ（１１０）が、前記鏡面反射体の前記位置および前記向きの少なくとも一方を外部システムに送信するアクションを実行するようにプログラムされる、請求項１３に記載の超音波画像化システム（１００）。
【請求項１５】
前記プロセッサ（１１０）が、前記鏡面反射体の強調した表現を前記超音波画像に重ね合せることによって強調画像を生成し、前記強調画像を表示すアクションを実行するようにプログラムされる、請求項１３に記載の超音波画像化システム（１００）。
【請求項１６】
前記プロセッサ（１１０）が、前記強調画像をリアルタイムに更新するようにプログラムされる、請求項１５に記載の超音波画像化システム（１００）。
【請求項１７】
前記プロセッサ（１１０）が、前記超音波チャネルデータを解析して鏡面反射体を表す信号分布を有する前記超音波チャネルデータのサブセットを識別することにより、前記超音波チャネルデータの前記サブセットを識別するようにプログラムされる、請求項１３に記載の超音波画像化システム（１００）。
【請求項１８】
前記プロセッサ（１１０）が、前記プローブ（１０６）を制御して前記プローブ（１０６）によって送信されるビームを前記鏡面反射体の前記位置および前記向きの少なくとも一方に基づいて前記鏡面反射体の方へ向け、それによって反射ビームが前記プローブ（１０６）によって検出可能となるようにさらにプログラムされる、請求項１３に記載の超音波画像化システム（１００）。
【請求項１９】
前記プローブ（１０６）、前記プロセッサ（１１０）、および前記ディスプレイ装置（１１８）と電子通信するコントローラ（１１６）をさらに備え、前記コントローラ（１１６）が、前記プローブ（１０６）を制御して前記超音波チャネルデータを取得すると共に、前記プロセッサ（１１０）を制御して前記超音波チャネルデータの前記サブセットを識別し、前記鏡面反射体処理法を実施し、前記鏡面反射体の前記位置および前記向きの前記少なくとも一方に基づいて前記アクションを実行するようにプログラムされる、請求項１３に記載の超音波画像化システム（１００）。
【請求項２０】
前記プロセッサ（１１０）が、ソフトウェアビームフォーマまたはソフトウェアビームフォーマの構成要素を備える、請求項１３に記載の超音波画像化システム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、超音波チャネルデータに基づいて鏡面反射体（ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を追跡し、鏡面反射体の位置および向きの少なくとも一方に基づいてアクションを実行するための超音波画像化システム（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の超音波ビーム形成法（ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）は、受信反射音響が超音波エネルギーを実質的に全方向に反射する拡散反射体から来ることを前提としている。この前提で、患者の軟部組織を画像化するときに有用かつ効果的であることが分かる。しかしながら、鏡面反射の基礎となる物理的現象は拡散反射とは大きく異なる。鏡面反射は、硬い水平面に超音波エネルギーを当てることによって得られる鏡のような反射である。鏡面反射は、介入装置（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ）や埋込み型装置（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ  ｄｅｖｉｃｅｓ）などの金属体を画像化するときに共通している。鏡面反射は、拡散反射の場合のように超音波エネルギーを実質的にすべての方向に反射するのではなく、一般に、反射ビームの反射角が入射角に等しい位置で非常に強く、鏡面反射は、他の大半の場所で信号をほとんど生成しない。
【０００３】
鏡面反射体は、鏡面反射体に近接する領域内のヘーズアーチファクト（ｈａｚｅ  ａｒｔｉｆａｃｔ）などのアーチファクトを画像化するのに寄与することができる。鏡面反射体が十分薄い場合、鏡面反射体は、鏡面反射体内で前後に反射する超音波から生成されるリンギングアーチファクト（ｒｉｎｇｉｎｇ  ａｒｔｉｆａｃｔ）に寄与することもできる。ヘーズアーチファクトおよびリンギングアーチファクトは共に、得られる超音波画像の質を低下させる可能性があり、極端な場合、臨床医が超音波データに基づいて不正確な結論を出すことにつながる可能性すらある。
【０００４】
一般に鏡面反射体である介入装置、例えば、カテーテル、ガイドワイヤ、針、およびその他の装置のリアルタイム位置を追跡するために超音波画像化を使用することが望ましい。従来の超音波画像化システムは、鏡面反射体がこのシステムのトランスデューサアレイと垂直であるときに、鏡面反射体から非常に強い反射信号を受信することができる。鏡面反射体が、反射された超音波エネルギーがトランスデューサアレイにほとんどまたは全くあたらないように配置された状況では、鏡面反射体を画像化するのは不可能となる。しかしながら、さらに他の状況によれば、鏡面的に反射された超音波エネルギーの一部がアレイにあたる可能性がある。これにより、入射角が反射角と同じである素子に対応するチャネルのほんの一部の中で非常に強い信号になる。しかしながら、他のすべてのチャネルの中では、鏡面反射体から超音波信号はほとんど受信されない。標準的なビーム形成法は、反射体が拡散反射体として挙動することを前提としている。したがって、標準的なビーム形成法は、一般に、超音波画像を形成するために複数のチャネルからの信号を合計する。この手法は、画像化される材料が拡散反射体のように挙動する軟部組織またはその他の環境にとって非常に有効であることが分かっているが、鏡面反射体を画像化するときには有効でない。鏡面反射体は、入射角が反射角に等しい素子以外の素子に重要な信号を与えることはない。従来のビーム形成法が鏡面反射を含む超音波データに適用される場合、鏡面反射体の寄与は、加算プロセス中に最小限に抑えられる傾向がある。したがって、従来のビーム形成法は、鏡面反射体を画像化するために有効ではない。
【０００５】
超音波画像化システム上の介入装置の位置を表示することは望ましいことが多い。従来のシステムは、介入装置の位置をリアルタイムに決定するために、電磁追跡システムや光学追跡システムなどの外部追跡システムを使用することがある。しかしながら、外部追跡システムを使用すると、システム全体に追加の費用および複雑性が加わる。さらに、超音波システムは、介入装置の位置および／または軌道を示すデータがリアルタイムに表示されるべきである場合に追跡システムとインタフェースをとるように構成される必要がある。
【０００６】
画像化されている針に対してプローブを一定の相対位置に保つ固定具として働く針ガイドを使用することも知られている。この手法は針を画像化するために有効であるが、プローブおよび針と組み合わされる針ガイドは、独立した針よりもかさばりかつ操作するのが潜在的に困難である。さらに、この手法は、患者の中に完全に配置される他の種類の介入装置を追跡するのに役立たない。
【０００７】
これらおよびその他の理由で、鏡面反射体を追跡し、鏡面反射体の位置および／または向きに基づいてアクションを実行するための改良された方法および超音波画像化システムが所望される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第２４９４９２６号明細書
【発明の概要】
【０００９】
上述した短所、欠点および問題は本明細書において対処され、これは、下記明細書を読み理解することによって理解されるであろう。
【００１０】
一実施形態では、プロセッサおよびディスプレイ装置を含む超音波画像化システムを用いて超音波画像化する方法が、超音波チャネルデータを取得すること、および、プロセッサで、鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別すること、を含む。方法は、プロセッサで、超音波チャネルデータのサブセットに鏡面反射体処理法を実施して鏡面反射体の位置および向きの少なくとも一方を計算することを含む。方法は、プロセッサで、鏡面反射体の位置および向きの少なくとも一方に基づいてアクションを実行することを含む。
【００１１】
一実施形態では、超音波画像化システムが、プローブと、ディスプレイ装置と、プローブと電子通信する受信機と、受信機およびディスプレイ装置と電子通信するプロセッサと、を含む。プロセッサは、受信機から超音波チャネルデータを受信し、鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別するように構成される。プロセッサは、超音波チャネルデータのサブセットに鏡面反射体処理法を実施して鏡面反射体の位置および向きの少なくとも一方を計算するように構成される。プロセッサは、鏡面反射体の位置および向きの少なくとも一方に基づいてアクションを実行するように構成される。
【００１２】
別の実施形態では、プロセッサおよびディスプレイ装置を含む超音波画像化システムを用いて患者の中で超音波画像化する方法が、患者の中の関心領域内で介入装置を操作することを含む。方法は、関心領域の超音波チャネルデータを取得すること、および介入装置が操作されるときに下記ステップをリアルタイムに実行することを含む。プロセッサで、鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別するステップ。プロセッサで、超音波チャネルデータのサブセットに鏡面反射体処理法を実施して介入装置の位置および向きの少なくとも一方を計算するステップ。超音波チャネルデータを加算法に従ってビーム形成して超音波画像を生成するステップ。プロセッサで、鏡面反射体の強調した表現を生成するステップ、および超音波画像上に強調画像を表示して介入装置の位置を示すステップ。
【００１３】
本発明の他の様々な特徴、目的、および利点は、添付図面および添付図面の詳細な説明から当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態による超音波画像化システムの概略図である。
【図２】一実施形態による方法の流れ図である。
【図３】一実施形態による鏡面反射および拡散反射の概略図である。
【図４】一実施形態による鏡面反射の概略図である。
【図５】一実施形態による方法の流れ図である。
【図６】一実施形態による強調画像の概略図である。
【図７】一実施形態による強調画像の概略図である。
【図８】一実施形態による強調画像の概略図である。
【図９】一実施形態による強調画像の概略図である。
【図１０】一実施形態による方法の流れ図である。
【図１１】一実施形態による画像化構成の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明では、この説明の一部を形成する添付図面を参照し、添付図面には、実施することができる特定の実施形態が例として示されている。これらの実施形態は、当業者が実施形態を実施することができるように十分詳細に説明されており、他の実施形態が利用され得ること、ならびに論理的変更、機械的変更、電気的変更およびその他の変更が実施形態の範囲から逸脱することなくなされ得ることを理解すべきである。したがって、以下の詳細な説明は本発明の範囲を限定するものと見なされるべきでない。
【００１６】
図１は、一実施形態による超音波画像化システム１００の概略図である。超音波画像化システム１００は、パルス状超音波信号を組織（図示せず）の中へ放出するためにプローブ１０６内の素子１０４を駆動する送信ビームフォーマ（ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ）１０１および送信機１０２を含む。プローブ１０６は、直線アレイ、フェーズドアレイ、曲線アレイ、機械的３Ｄプローブ、または２Ｄマトリクスアレイプローブ、あるいは様々な実施形態による他の種類の超音波プローブとすることができる。例示的な一実施形態によれば、プローブ１０６は、方位角方向と仰角方向の両方向に完全に操縦できるようにするために２Ｄマトリクスアレイプローブとすることができる。パルス状超音波信号は血球や筋肉組織などの組織内の構造から後方散乱されて、素子１０４に戻るエコーを生成する。エコーは、素子１０４によって電気信号、すなわち超音波チャネルデータに変換され、電気信号は受信機１０８によって受信される。本開示の目的で、「超音波チャネルデータ」という用語は、ビーム形成前に複数の異なるチャネルからのデータを含むものと定義される。したがって、超音波チャネルデータは、プローブ１０６か受信機１０８のどちらかからのデータを意味することができる。プロセッサ１１０は、受信機１０８から超音波チャネルデータを受信する。プロセッサ１１０は、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、または論理演算を実行することができる他の種類のプロセッサのうちの任意の１つまたは複数を含む１つまたは複数のプロセッサを備えることができる。プロセッサ１１０はソフトウェアビームフォーマを備えることができるが、プロセッサ１１０は、他の実施形態ではソフトウェアビームフォーマから分離していてもよいことが理解されるべきである。上記のように、プロセッサ１１０は、受信機１０８から超音波チャネルデータを受信する。その場合、プロセッサ１１０は、関心領域または関心ボリューム内の特定の場所に焦点を合わせるために、超音波チャネルデータに適切な遅延を適用する。プロセッサ１１０は、超音波チャネルデータで遡及的送信ビーム形成（ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ  ｔｒａｎｓｍｉｔ  ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ）を実行するように構成することができる。
【００１７】
プロセッサ１１０は、超音波チャネルデータで複数の選択可能な超音波モダリティに従って１つまたは複数の処理演算を実行するようになされてもよい。超音波チャネルデータは、エコー信号が受信されるときに走査セッション中にリアルタイムで処理することができる。本開示の目的で、「リアルタイム」という用語は、何らの意図的な遅延なしに実行される手順を含むものと定義される。例えば、一実施形態は、７〜２０フレーム数／秒のリアルタイムフレームレートでデータを取得し表示することができる。しかしながら、リアルタイムフレームレートは、データの各フレームを取得するためにかかる時間の長さに依存し得ることが理解されるべきである。したがって、比較的大きい領域またはボリュームのデータを取得するとき、リアルタイムフレームレートは遅くなることがある。したがって、いくつかの実施形態は、２０フレーム数／秒よりもかなり速いリアルタイムフレームレートを有することができるが、他の実施形態は、７フレーム数／秒よりも遅いリアルタイムフレームレートを有することができる。データは、走査セッション中にバッファ（図示せず）に一時的に保存され、ライブまたはオフライン動作でリアルタイム未満で処理することができる。本発明のいくつかの実施形態は、処理タスクをこなすために複数のプロセッサ（図示せず）および／またはマルチコアプロセッサを含むことができる。
【００１８】
他の実施形態（図示せず）によれば、図１に示されているプロセッサ１１０は、２つ以上の別個の構成要素に置き換えることができる。例えば、一実施形態は、受信機１０８とコントローラ１１６との間に共に並列接続されたプロセッサおよび別個のソフトウェアビームフォーマ（図示せず）を含むことができる。この実施形態によれば、プロセッサおよびソフトウェアビームフォーマは共に、受信機１０８から超音波チャネルデータを受信することになる。ソフトウェアビームフォーマは、例えばビーム形成演算を実行することになり、プロセッサは、鏡面反射体の識別に関連する計算を超音波チャネルデータで実行することになる。一実施形態によれば、プロセッサは、鏡面反射体の位置および向きを超音波チャネルデータで計算し、任意の鏡面反射体の位置および／または向きを指定する座標をコントローラ１１６に送信することができる。別の実施形態によれば、ソフトウェアビームフォーマは、超音波チャネルデータに基づいて画像を生成することができ、プロセッサは２次画像を生成することができる。２次画像は、例として、鏡面反射体の図を示す情報を含むことができる。コントローラ１１６は、２次画像を標準超音波画像の上部にオーバーレイとして表示することができ、あるいは２次画像は、標準超音波画像の一部または全部を置き換えることができる。任意の鏡面反射体に関連する情報を表示する様々な方法について、様々な実施形態に従って以下に説明する。
【００１９】
いくつかの例示的な実施形態によれば、プローブ１０６は、送信ビームフォーミングおよび／または受信ビームフォーミングの一部または全部を行う構成要素を収容することができる。例えば、送信ビームフォーマ１０１、送信機１０２、受信機１０８、およびプロセッサ１１０の一部または全部がプローブ１０６の中にあってもよい。「走査（ｓｃａｎ）」または「走査する（ｓｃａｎｎｉｎｇ）」という用語はまた、本開示では、超音波信号を送受信するプロセスを通じてデータを取得することを指して用いられることがある。さらに、「データ」または「超音波チャネルデータ」という用語は、本開示では、超音波画像化システムで取得される１つまたは複数のデータセットを指して用いられることがある。ユーザインタフェース１１５は、患者データの入力を制御すること、走査パラメータまたは表示パラメータを変更すること、などを含む、超音波画像化システム１００の動作を制御するために使用することができる。
【００２０】
超音波画像化システム１００は、送信ビームフォーマ１０１、送信機１０２、および受信機１０８を制御するためのコントローラ１１６も含む。コントローラ１１６は、いくつかの実施形態に従ってプロセッサ１１０を制御することができる。他の実施形態によれば、プロセッサ１１０は、コントローラ１１６の下位構成要素とすることができる。他の実施形態によれば、プロセッサ１１０は、図１に示されているように処理済みデータをコントローラ１１６に送信することに代えて、表示用の画像をメモリ１２０またはディスプレイ装置１１８に直接出力することができる。図１を再び参照すると、コントローラ１１６はプローブ１０６と電子通信する。コントローラ１１６は、データを取得するためにプローブ１０６を制御することができる。コントローラ１１６は、素子１０４のうちのどれが能動的であるかを制御すると共に、プローブ１０６から放出されるビームの形状を制御する。コントローラ１１６はディスプレイ装置１１８とも電子通信し、コントローラ１１６は超音波チャネルデータを処理して、ディスプレイ装置１１８上に表示するための画像にすることができる。本開示の目的で、「電子通信」という用語は、有線接続と無線接続の両方を含むものと定義することができる。コントローラ１１６は、一実施形態に従って中央処理装置（ＣＰＵ）を含むことができる。他の実施形態によれば、コントローラ１１６は、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、グラフィックボードなどの他の電子構成要素を含むことができる。他の実施形態によれば、コントローラ１１６は、処理機能を実行することができる複数の電子構成要素を含むことができる。
【００２１】
超音波画像化システム１００は、超音波チャネルデータを、例えば１０Ｈｚ〜３０Ｈｚのフレームレートで連続的に取得することができる。超音波チャネルデータから生成される画像は、同様のフレームレートでリフレッシュすることができる。他の実施形態は、超音波チャネルデータを異なるレートで取得し表示することができる。例えば、いくつかの実施形態は、関心領域のサイズおよび対象とする用途に応じて超音波チャネルデータを１０Ｈｚ未満または３０Ｈｚ超のフレームレートで取得することができる。その後の時間に表示用の処理済み画像フレームを保存するためにメモリ１２０が含められる。各画像フレームは、メモリ１２０からの適切な順序での検索を容易にするために、取得の時間または相対的時間を示す関連タイムスタンプを含むことができる。メモリ１２０は、任意の既知のデータ記憶媒体を備えることができる。
【００２２】
随意に、本発明の諸実施形態は造影剤を利用して実施することができる。コントラストイメージングは、マイクロバブルを含む超音波造影剤を使用するときに身体内の解剖学的構造および血流の強調画像を生成する。造影剤を使用しているときに超音波チャネルデータを取得した後、画像解析は、高調波成分および線形成分を分離すること、高調波成分を強調すること、および強調された高調波成分を利用することにより超音波画像を生成すること、を含む。受信信号からの高調波成分の分離は、適切なフィルタを使用して行われる。超音波画像化に造影剤を使用することは、当業者にはよく知られており、したがってさらに詳細には説明しない。
【００２３】
本発明の様々な実施形態では、超音波チャネルデータは、プロセッサ１１０によって他のまたは異なるモード関連モジュール（例えば、Ｂモード、カラードップラ、Ｍモード、カラーＭモード、スペクトルドップラ、エラストグラフィ、ＴＶＩ、歪み、歪み速度、など）で処理して２Ｄまたは３Ｄデータを作ることができる。例えば、１つまたは複数のモジュールが、Ｂモード、カラードップラ、Ｍモード、カラーＭモード、スペクトルドップラ、エラストグラフィ、ＴＶＩ、歪み、歪み速度、およびそれらの組合せ、などを生成することができる。画像ビームおよび／または画像フレームは保存され、データがメモリに取得された時を示すタイミング情報を記録することができる。上記モジュールは、例えば、画像フレームを座標ビーム空間から表示空間座標に変換するために走査変換演算を実行する走査変換モジュールを含むことができる。患者に処置が実施されている間にメモリから画像フレームを読み取り、その画像フレームをリアルタイムで表示する映像プロセッサモジュールが設けられてもよい。映像プロセッサモジュールは画像フレームを画像メモリに保存することができ、画像は画像メモリから読み取られ表示される。
【００２４】
図２は、例示的な一実施形態による方法の流れ図である。流れ図の個々のブロックは、方法２００に従って実行され得る各ステップを表す。追加の実施形態は異なる順序で示されるステップを実行することができ、かつ／または追加の実施形態は図２に示されていない追加のステップを含むことができる。方法２００の技術的効果は、鏡面反射体の位置および向きの少なくとも一方に基づいてアクションを実行することである。
【００２５】
ここで図１および図２を参照すると、ステップ２０２で、コントローラ１１６は、送信ビームフォーマ１０１、送信機１０２、およびプローブ１０６を制御して超音波チャネルデータを取得する。超音波チャネルデータは、２Ｄ超音波チャネルデータまたは３Ｄ超音波チャネルデータを含むことができる。各チャネルは、プローブ１０６内の１つまたは複数の素子１０４からデータを搬送することができる。超音波チャネルデータは、プローブ１０６の面に対して実質的に垂直な方向の複数のラインに沿って取得することができる、または、これらのラインの一部または全部は、ラインがプローブ１０６の面に対して垂直にならないように方位角方向か仰角方向のどちらかの方向に操縦することができる。別の実施形態によれば、ステップ２０２の間に超音波チャネルデータを取得するために非集束超音波エネルギーを使用することができる。例えば、ステップ２０２の間に超音波チャネルデータを取得するために、様々な種類の集束送信ビームに加えて平面波、球面波、または他の種類の非集束伝送方式を使用することができる。コントローラ１１６は、例として、関心領域または関心ボリューム内に離散焦点を有する送信ビームを放出するように送信ビームフォーマ１０１および送信機１０２を制御することができる。次に、プローブ１０６は、各ラインに沿って反射超音波信号を受信する。受信機１０８は、トランスデューサアレイの能動受信開口内にある素子１０４のすべてから未処理または生の超音波チャネルデータを受信する。プロセッサ１１０は、走査線に沿って異なる深さを表す複数の異なる点に画素値またはボクセル値を形成するために、生の超音波チャネルデータを処理することができる。プロセッサ１１０は、各チャネルからのデータを表す生の超音波チャネルデータにアクセスできる。生の超音波チャネルデータを受信した後、ソフトウェアビームフォーマは、各走査線に沿って特定の深さに焦点を合わせるために、超音波チャネルデータに適切な遅延をかけることができる。プロセッサ１１０は、従来のハードウェアビームフォーマを模倣し、受信ビームを各走査線に沿って深さの関数として動的に集束させることもできる。ソフトウェアビームフォーマは、マルチライン取得（ＭＬＡ）を実行するように構成することができる。例えば、プロセッサ１１０は、各送信ラインに２、４、６、８、または１６本の受信ラインを取得することができる。プロセッサ１１０は、他の実施形態に従って各送信ラインに他の数の受信ラインを取得することができることが理解されるべきである。
【００２６】
別の取得方式によれば、コントローラ１１６は、送信ビームフォーマ１０１および送信機１０２を制御して異なる焦点を持つ２つ以上の異なる波を送信することができ、したがって視野内の各場所は少なくとも２つの異なる方向から高周波の音波を当てられる。したがって、視野内の各場所に対して少なくとも２つのサンプルが複数の方向から取得される。プロセッサ１１０は、プローブ１０６から超音波チャネルデータを受信し、超音波チャネルデータに遡及的な動的集束（ＲＴＦ）を適用することができる。ＲＴＦを実行するとき、プロセッサ１１０は、各場所で取得された２つ以上のサンプルのうちの少なくとも１つに時間オフセットを適用する。次いで、プロセッサ１１０は、オフセットが適用された後でサンプルを合成することができる。オフセットを適用することによりサンプルを同相で合成することが可能になり、したがって、プロセッサ１１０は、取得されたサンプルを用いて、それぞれが異なる焦点を持つ２つ以上の異なる送信事象に基づいて画像を生成することができる。別の実施形態によれば、コントローラ１１６は、例えば平面波や球面波などの非集束超音波エネルギーを放出するように送信ビームフォーマ１０１を制御することができる。
【００２７】
図２を参照すると、ステップ２０４で、プロセッサ１１０は、鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別する。超音波チャネルデータのサブセットを識別するために使用される手法について、以下に詳細に説明する。
【００２８】
図３は、鏡面反射３０２および非鏡面反射または拡散反射３０６の概略図である。図３は、鏡面反射３０２のグラフ図、鏡面反射ビームプロファイル３０４、拡散反射３０６のグラフ図、および拡散ビームプロファイル３０８を含む。鏡面反射３０２のグラフ図は入射ビーム３１０および反射ビーム３１２を含む。反射ビーム３１２は、入射角θｉに等しい反射角θｒを有する。拡散反射は、１つの入射ビーム３１４および複数の反射ビーム３１６を含む。複数の反射ビーム３１６はそれぞれ、点３１８を起源とする様々な方向に反射する。拡散反射３０６に示されている表面はでこぼこで不規則なものとして示されているのに対して、鏡面反射３０２に示されている表面は滑らかなものとして示されていることに留意されたい。鏡面反射は一般に、鏡面反射３０２に示されているように、表面が滑らかであるときにより多く見られる。
【００２９】
鏡面反射ビームプロファイル３０４は、比較的高い振幅を持つ明確なピーク３２０を示している。ピーク３２０の振幅は、いくつかの実施形態に従って送信パルスとほぼ同じ程度とすることができる。受信信号の大部分は、ピークの位置３２３の設定距離以内にある。対照的に、拡散ビームプロファイル３０８には明確なピークがない。代わりに、拡散ビームプロファイル３０８はぎざぎざになっており、複数の異なるチャネルにわたって広がる多数のピークを有する。拡散ビームプロファイル３０８は、拡散反射３０６に示されているように各拡散反射が複数の反射ビームを生成するために多数の極大値を含む。
【００３０】
図４は、一実施形態による鏡面反射の概略図である。図４は、複数の素子（図示せず）を含むトランスデューサアレイ４００を含む。トランスデューサアレイ４００は、第１の複数のトランスデューサ素子を備える送信開口４０２と第２の複数のトランスデューサ素子受信開口４０４とを含む。送信開口４０２内の第１の複数のトランスデューサ素子は、送信ビーム４１０を放出するように制御される。送信ビームフォーマ１０１および送信機１０２は、送信ビーム４１０を鏡面反射体４０６の表面上に示されている点４０８に集束させるために、送信開口４０２内の第１の複数のトランスデューサ素子に遅延をかける。例示的な送信ビームプロファイル４１３が送信開口４０２内の素子の上方に示されている。受信開口４０４は反射ビーム４１４を受信する。送信ビームプロファイル４１３は一般に例示的な一実施形態による凸曲線であるが、受信ビームプロファイル４１８には、送信ビームプロファイル４１３よりも狭い明確なピーク４２０がある。さらに、図４に示されている受信ビームプロファイル４１８は２つの極大値４２２を含む。
【００３１】
図２を再び参照すると、ステップ２０４で、プロセッサ１１０は、鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別する。図３および図４に関して論じたように、拡散反射体は、拡散反射３０６などの拡散反射を生成する傾向がある。超音波エネルギーで高周波の音波を当てられる拡散反射体の各点は、ある程度超音波エネルギーの非集束エミッタとして働く。拡散反射体は、複数の反射ビーム３１６で示されているように、超音波エネルギーをある程度均等に全方向に反射する傾向がある。拡散ビームプロファイル３０８は拡散反射の全方向性の性質を反映する。というのは、受信開口内の全チャネルにわたる平均信号強度がほぼ同じであり、拡散ビームプロファイル３０８に示されているピークがすべてほぼ同じ高さであるからである。さらに、拡散ビームプロファイル３０８内のピークは、受信開口内のチャネルにわたってある程度均等に分散される。
【００３２】
前述したように、鏡面反射３０２は、明確なピーク３２０を持つ鏡面プロファイル３０４になる。受信チャネルは、鏡面反射体からエコーを受信したときに、チャネルのサブセット内に鏡面反射ビームプロファイル３０４と類似の受信ビームプロファイルを示すことになる。他の受信チャネル内の信号は、一般に、鏡面反射体を画像化したときに非常に低い。したがって、ステップ２０４で、プロセッサ１１０は、鏡面反射体特徴のチャネルデータを解析することができる。鏡面反射体特徴は、チャネルデータ内の受信信号の分布または分散を解析することによってチャネルデータで識別することができる。例えば、一点の例示的な鏡面反射体特徴は、ほとんどのチャネルの比較的低い信号値と図３に示されているピーク３２０などの単一ピークとを含むことができる。鏡面反射体を表すピークを示すチャネルは、一般に、トランスデューサアレイ内に互いに空間的に近接して配置される素子に対応することになる。鏡面反射ビームプロファイル３０４は、例えば、トランスデューサアレイ内に互いに隣接する少数の素子からのピーク３２０を含む。鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別する別の方法は、超音波チャネルデータの分散を解析することである。分散は、各チャネル内の信号値が平均信号値からどれくらい離れているかという測定値である。分散は下記の数式で表される。
【００３３】
【数１】
0006576947.tif 000002
上式で、σ２は分散であり、μは全チャネルにわたる平均値であり、Ｎは分布内の項数、すなわちチャネル数であり、Ｘは項の値またはチャネルの信号値である。一実施形態によれば、平均値およびチャネル数は共に、超音波チャネルデータが取得される対象の各位置に対して計算される。
【００３４】
再び図３を参照すると、鏡面反射ビームプロファイル３０４は、拡散ビームプロファイル３０８よりもずっと高い分散を含んでいる。平均ライン３２４は鏡面プロファイル３０４の平均信号値を表し、平均ライン３２６は拡散プロファイル３０８の平均信号値を表す。鏡面反射ビームプロファイル３０４は、拡散ビームプロファイル３０８に比べて相対的に高い分散を含んでいる。一実施形態によれば、プロセッサ１１０は、超音波チャネルデータのすべてに基づいて平均分散を決定し、次いで、この平均分散を使用して、平均分散よりも高い分散を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別することができる。プロセッサ１１０は、付加的にまたは代替的に、別の手法を用いて超音波チャネルデータの特定のサブセットが鏡面反射体を表すか否かを決定するための閾値を識別することができる。例えば、閾値は、経験的データに基づいてまたは他の手法に従って決定することができる。さらに、他の実施形態は、鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別するために、追加の解析手法を使用することができる。例えば、他のアルゴリズムが、極大値が鏡面プロファイルの形状および幅の確定基準に合致するかどうかを確認するために、極大値の相対間隔およびピーク幅を考慮することができる。プロセッサ１１０は、鏡面反射体特徴を識別するために超音波チャネルデータに他の手法を実施できることが当業者によって理解されるべきである。例えば、プロセッサ１１０は、高次モーメントを解析すること、多項式フィットパラメータを計算すること、または超音波チャネルデータ内の鏡面反射体特徴を識別する他の統計的手法を含む、チャネル全体の振幅分布を特徴付けるための他のメトリクスを使用することができる。
【００３５】
ステップ２０４で、プロセッサ１１０は、２Ｄ超音波チャネルデータ、３Ｄ超音波チャネルデータ、または４Ｄ（リアルタイム３Ｄ）超音波チャネルデータに基づいて、鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別することができる。図３および図４は２Ｄ超音波チャネルデータを用いる実施形態を対象としているが、プロセッサ１１０は、データ内の１つまたは複数の鏡面反射体特徴を識別するために３Ｄ超音波チャネルデータまたは４Ｄ超音波チャネルデータを解析できることが当業者によって理解されるべきである。例えば、プロセッサ１１０は、チャネルデータに基づいて１つまたは複数の鏡面反射体特徴を識別するために多次元のチャネルデータを解析することができる。
【００３６】
図２を再び参照すると、ステップ２０６で、プロセッサ１１０は、鏡面反射体処理法を実施して鏡面反射体の位置および／または向きを計算する。図３に関して前述したように、反射角θｒは、鏡面反射３０２に関して入射角θｉに等しい。プロセッサ１１０は、ステップ２０４で識別された超音波チャネルデータのサブセットに基づいて鏡面反射体の位置を決定することができる。例示的な処理法では、プロセッサ１１０は、鏡面反射ビームプロファイル３０４のピークの位置３２３を識別する。位置３２３はチャネルに対応し、チャネルは、反射ビームのピーク値を受信した素子に対応する。他の実施形態によれば、プロセッサ１１０は、別の手法に従って受信ビームの中心位置を決定することができる。例えば、プロセッサ１１０は、分布内のピーク３２０に対応する中心領域３２２内のすべての信号値に平均化関数を実施することができる。
【００３７】
鏡面反射の中心を表すトランスデューサアレイ上の素子または位置を識別した後、プロセッサ１１０は、既知の超音波処理法および様々な組織内での音速に関するよく確立された情報を用いて、送信ビームが出射された位置およびビームの総飛行時間に基づいて鏡面反射体の位置を計算することができる。上述した手法は、鏡面反射体の表面上の一点の位置を識別する。アレイに対する送信の角度および鏡面反射体の向きに応じて、鏡面反射体の表面に沿った複数の点の位置を計算することが可能となり得る。複数の点の位置が識別されると、プロセッサ１１０は、これらの点の位置を使用して鏡面反射体の反射面の位置および／または向きを計算することができる。画像診断では、何度もカテーテル、ガイドワイヤ、針などの鏡面反射体を追跡することが有用である。これらの介入装置の多くが主に１次元である。プロセッサ１１０は、これらの装置の位置および向きの一方または両方を、反射面の計算された位置および／または向きに基づいて決定することができる。
【００３８】
方法２００のステップ２０８で、プロセッサ１１０は、ステップ２０６で計算された位置および向きの少なくとも一方に基づいてアクションを実行する。アクションを実行するステップは、以下に説明する様々な実施形態に従って様々なアクションを含むことができる。
【００３９】
一実施形態によれば、アクションは、強調画像の生成および表示を含むことができる。図５は、例示的な一実施形態による方法の流れ図であり、アクションは強調画像を生成し表示することを含む。流れ図の個々のブロックは、方法５００に従って実行することができるステップを表す。追加の実施形態は異なる順序で示されるステップを実行することができ、かつ／または追加の実施形態は図５に示されていない追加のステップを含むことができる。方法５００の技術的な効果は強調画像を表示することである。
【００４０】
ステップ５０２で、コントローラ１１６は、超音波チャネルデータの取得を制御する。ステップ５０４で、プロセッサ１１０は、鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別する。ステップ５０６で、プロセッサ１１０は、鏡面反射体処理法を実施して鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別する。ステップ５０２は、図２の方法２００に関して前述したステップ２０２と同様であり、ステップ５０４は、図２の方法２００に関して前述したステップ２０４と同様であり、ステップ５０６は、図２の方法２００に関して前述したステップ２０６と同様である。したがって、ステップ５０２、５０４、および５０６について、さらに詳細には説明しない。
【００４１】
ステップ５０８で、プロセッサ１１０は、ステップ５０２の間に取得された超音波チャネルデータに基づいて超音波画像を生成する。この画像は、任意の種類の画像化モードに基づくことができる。例示的な一実施形態によれば、画像はＢモード画像とすることができる。ステップ５１０で、プロセッサ１１０は、ステップ５０６の間に計算された鏡面反射体の位置および／または向きに基づいて強調画像を生成する。様々な実施形態による強調画像の例および特定の詳細について以下に説明する。プロセッサ１１０は、ステップ５１２の間にディスプレイ装置１１８上に強調画像を表示する。
【００４２】
ステップ５１４で、コントローラ１１６は、追加の超音波チャネルデータを取得することが望ましいかどうかを決定する。リアルタイムの超音波取得および表示の間、ステップ５１４でのデフォルトは、ユーザが視野を能動的に走査するのをやめるまで追加の超音波チャネルデータを取得すること、とすることができる。他の実施形態によれば、コントローラ１１６は、予め設定された間隔またはユーザによって決定された間隔で追加の超音波チャネルデータを取得することができる。追加の超音波チャネルデータを取得することが望ましい場合、ステップ５０２、５０４、５０８、５１０、５１２、および５１４は反復的に繰り返される。追加の超音波チャネルデータを取得することが望ましくない場合、方法５００は一実施形態に従って終了することができる。
【００４３】
図６、図７、図８、および図９はすべて、様々な実施形態による方法５００に従って生成され得る強調画像の例である。図６は、一実施形態による強調画像６００の概略図である。強調画像６００は、超音波画像６０２、ライン６０４、および照準ライン６０６を含む。ステップ５０８に関して説明したように、超音波画像はＢモード画像とすることができる。
【００４４】
鏡面反射体の強調した表現は、鏡面反射体の位置および／または向きを強調または指示する任意の方法を含むことができる。鏡面反射体の強調した表現は、以下の選択肢、すなわち、鏡面反射体の位置および／または向きを強調画像６００上のラインまたは曲線で表すこと、鏡面反射体の表現６０４を、鏡面反射体の表現６０４と超音波画像６０２とを区別する色でカラー化すること、鏡面反射体の位置および向きを表すアイコンを表示すること、ならびに鏡像を表示すること、のうちの１つまたは複数を含むことができる。鏡面反射体の強調した表現は、従来の超音波画像化モードに従って超音波チャネルデータから生成される超音波画像と同時に共通表示することができる。
【００４５】
図６に示されている鏡面反射体の強調した表現６０４は、この表現６０４を超音波画像６０２からさらに差別化するようにカラー化され得るライン６０４を含む。一実施形態によれば、鏡面反射体は針とすることができ、強調画像６００は、針が現在の軌道に沿って画像化されている組織内にさらに深く挿入された場合に針が接触するであろう組織を示すために、照準ライン６０６をさらに含むことができる。照準ライン６０６は図６に直線で示されているが、他の実施形態は、曲線軌道をたどるであろう介入装置に関連して湾曲照準ラインを含むことができる。ユーザは、照準ライン６０６を「ＯＦＦ」状態と「ＯＮ」状態との間で切り換えることができる。他の実施形態は、強調画像に照準ライン６０６を含めなくてもよい。
【００４６】
別の実施形態では、カテーテル先端部が筋肉またはその他の目標組織と接触する前に残る距離の推定値をユーザに提供するために、強調画像を使用することができる。例えば、強調画像は、明瞭に画定されたカテーテル先端部を含むカテーテルの強調した表現を含むことができる。この強調画像は、ユーザに患者の解剖学的組織の内部のカテーテルのより良い視覚化を提供する。カテーテルの強調した表現は、例として、心房細動またはその他の心臓疾患を治療するためのリアルタイムＥＰアブレーション手順を案内するのに役立つように使用することができる。強調画像は、カテーテル先端部と目標筋肉組織との間に残る推定距離の目盛または値を随意に含むことができる。この推定距離は、カテーテルの位置がＥＰアブレーション手順の前または間に調整されるときにリアルタイムで更新することができる。カテーテル先端部の視覚化は、他の実施形態に従ってＥＰアブレーション以外の手順と共に使用され得ることが理解されるべきである。
【００４７】
図７は、一実施形態による強調画像６１０の概略図である。強調画像６１０は、超音波画像６１２および曲線６１４を含む。曲線６１４は、介入装置などの湾曲した鏡面反射体の位置および向きを表すことができる。鏡面反射体の強調した表現６１４は、この表現６１４を超音波画像６１２からより明瞭に差別化するためにカラー化することができる。別の実施形態によれば、鏡面反射体の強調した表現６１４は、画像の非鏡面部分よりも高い反射率で描画することができる。図２および図７を共に参照すると、一実施形態によれば、ステップ２０８でアクションを実行することは、画像からヘーズアーチファクトを除去または低減することを含むことができる。ヘーズアーチファクトは、一般に、鏡面反射体に隣接する領域またはボリューム内に存在する。プロセッサ１１０は、例として、鏡面反射体に近接する所定の領域内のヘーズアーチファクトを明確に除去または低減する画像処理法を適用することができる。図７は、鏡面反射体６１４と鏡面反射体６１４から所定の距離を置いた領域６１６とを含む。プロセッサ１１０は、鏡面反射体６１４の位置を決定した後で領域６１６の位置を計算することができる。次いで、プロセッサ１１０は、領域６１６内のヘーズアーチファクトを明確に低減または除去するアルゴリズムを実施することができる。３Ｄ超音波チャネルデータを処理するときに、プロセッサ１１０は、鏡面反射体６１４から所定の距離以内のボリュームを識別することができる。別の実施形態によれば、プロセッサ１１０は、ヘーズアーチファクトを低減するように構成されたアルゴリズムを実施するときに、鏡面反射体の位置をシード位置として使用することができる。ヘーズ低減アルゴリズムのための鏡面反射体に近い領域またはボリュームを明確に標的にすることにより、全体画像に適用することができるアルゴリズムと比べてヘーズの影響を低減するために、より積極的な画像処理法を利用することが可能である。これにより、アーチファクトが低減され診断的有用性が向上した最終画像になる。
【００４８】
図８は、一実施形態による強調画像６２０の概略図である。強調画像６２０は、超音波画像６２２と超音波画像６２２に対する鏡面反射体の位置を表すアイコン６２４とを含む。鏡面反射体が介入装置である実施形態によれば、アイコン６２４は、例えば、介入装置のモデルまたは図を含むことができる。鏡面反射体およびアレイの位置に応じて、鏡面反射体の表面に沿った位置をすべて取得することが可能となり得る。しかしながら、プロセッサ１１０は、画像化されている組織内の介入装置の位置および向きを表す超音波画像６２２上の位置にアイコン６２４の向きを定めるために、ステップ５０６で計算された位置および／または向きのデータを使用することが可能となり得る。一実施形態によれば、アイコン６２４は、ルックアップテーブルまたはその他の種類のメモリから選定することができる。例えば、アイコンは、特定の介入装置の詳細な形状および特徴を有するＣＡＤファイルから生成することができる。ユーザは介入装置のリストから介入装置を選定することが可能となり得る、または、プロセッサ１１０は、ステップ５０６で計算された位置およびまたは向きのデータに基づく介入装置の検出済み特徴に基づいてルックアップテーブルから最も適切なアイコンを自動的に選定することができる。一実施形態によれば、プロセッサ１１０は、アイコン６２４の遠近法が組織内の介入装置の向きと相関するように、既知の描画手法に従ってアイコン６２４を描画することが可能となり得る。
【００４９】
図９は、一実施形態による強調画像６４０の概略図である。強調画像６４０は、超音波画像６４２と超音波画像６４２上に重ね合わされた鏡像とを含む。鏡像は、ステップ５０６の間に計算された１つまたは複数の鏡面反射体の位置および向きのデータに基づいて画像を生成することを含むことができる。別の実施形態によれば、鏡像は、鏡面反射体を表す各画素の尤度に基づいて画像を含むことができる。確率は、強度、色、不透明度、または他の画素表示パラメータによって表すことができる。例えば、画素が鏡面反射体を表す可能性が高い場合、画素は高い強度値を受け取ることができる。画素が鏡面反射体を表す可能性が低い場合、画素は低い強度値を受け取ることができる。さらに、画素が鏡面反射体または拡散反射体を表すか否かについての確実性が乏しい場合、画素の強度および／または色に中間値を与えることができる。
【００５０】
強調画像６４０では、鏡像は、鏡面反射体である可能性がある３つの不連続形状を含む。すなわち、第１のライン６４４、第２のライン６４６、および第３のライン６４８を含む。鏡像は、第１のライン６４４、第２のライン６４６、および第３のライン６４８で構成される。上述したように、鏡像は、他の実施形態では、鏡面反射体をいくらか表す可能性がある、または表す可能性がない面積または領域の表示も含むことができる。鏡像を考える代替方法は、各画素が鏡面反射体を表す確率に基づいて検討することである。
【００５１】
図１０は、例示的な一実施形態による方法６５０の流れ図であり、アクションを実行することが、プローブによって鏡面反射体に向かって放出されるビームを調整することを含む。流れ図の個々のブロックは、方法６５０に従って実行され得るステップを表す。追加の実施形態は異なる順序で示されるステップを実行することができ、かつ／または追加の実施形態は図１０に示されていない追加のステップを含むことができる。方法６５０の技術的な効果は、プローブによって鏡面反射体に向かって放出される超音波ビームを、反射ビームがプローブのトランスデューサアレイと接触するような態様で操縦しかつ／または集束させることである。
【００５２】
ステップ６５２で、コントローラ１１６は、超音波チャネルデータの取得を制御する。一実施形態によれば、超音波チャネルデータは通常の超音波チャネルデータを含むことができる、または、超音波チャネルデータは、鏡面反射体の位置を検出するように明確に構成されたスカウト走査の一部として取得することができる。ステップ６５４で、プロセッサ１１０は、鏡面反射体特徴を有する超音波チャネルデータのサブセットを識別する。次に、ステップ６５６で、プロセッサ１１０は、鏡面反射体処理法を実施して超音波チャネルデータの識別済みサブセットに基づいて鏡面反射体の位置および／または向きを識別する。ステップ６５２、６５４および６５６はそれぞれ、図２に関して先に論じたステップ２０２、２０４および２０６によく似ている。したがって、ステップ６５２、６５４、および６５６について、方法６５０に関して説明しない。
【００５３】
次に、ステップ６５８で、コントローラ１１６は、追加の超音波チャネルデータを取得することが望ましいかどうかを決定する。追加の超音波チャネルデータを取得することが望ましい場合、方法６５０はステップ６６０へ進む。追加の超音波チャネルデータを取得することが望ましくない場合、方法６５０は終了する。追加の超音波チャネルデータが望ましい場合、コントローラ１１６は、鏡面反射体の計算された位置または向きに基づいてビームを調整する。ビームを調整することは、複数のビームパラメータを単独であるいは組み合わせて調整することを含むことができる。
【００５４】
図１１は、一実施形態による画像化構成の概略図である。画像化構成は、トランスデューサアレイ７０２および鏡面反射体７０４を含む。画像化構成は、第１の送信ビーム７０６および第１の反射ビーム７０８を示す。第１の反射ビーム７０８はトランスデューサアレイ７１０と接触しないことに留意されたい。第１の反射ビーム７０８はトランスデューサアレイ７１０と接触しないので、第１の送信ビーム７０６および第１の反射ビーム７０８を使用して鏡面反射体７０４に関する情報を決定することは不可能である。しかしながら、図１０を再び参照すると、トランスデューサアレイ７１０および鏡面反射体７０４の相対的幾何形状に応じて、鏡面反射体７０４に関するさらなる情報を得るためにビームを調整することが可能となり得る。
【００５５】
例えば、図１１は、第２の送信ビーム７１２および第２の反射ビーム７１４も含む。第１の送信ビーム７０６および第２の送信ビーム７１２は共に、点７１６で鏡面反射体と接触する。しかしながら、第２の反射ビーム７１４はトランスデューサアレイ７０２と接触するのに対して、第１の反射ビーム７０８はトランスデューサアレイ７０２と接触しなかったことに留意されたい。図１１は１つの例示的な方法を示し、コントローラ１１６は、反射ビームがトランスデューサアレイと接触することを確実にするために、ステップ６７０で送信ビームを調整することができる。さらに、鏡面反射体を画像化するとき、送信ビームは鏡面反射体上に集束されることが望ましい。方法６５０のステップ６５６の間に得られる鏡面反射体の位置および／または向きに関する情報を使用することにより、コントローラ１１６は、鏡面反射体を画像化するようになされた、方向付けられる１つまたは複数の後続ビームのパラメータを調整することができる。コントローラ１１６がビームに必要な調整を行ってから、方法６５０はステップ６５２に戻ることができる。ステップ６５２、６５４、６５６、６５８、および６７０は、所望に応じてまたは必要に応じて何度でも反復的に実行することができる。
【００５６】
他の実施形態は、以前に取得された超音波チャネルデータから計算された鏡面反射体の位置または向きの情報に基づいて鏡面反射体に向けて明確に操縦および／または集束される１つまたは複数のフレームを有する標準的な画像化フレームをインタリーブすることができる。多くの用途では、ラインごとに鏡面反射体に向けて明確に操縦されるビームを送信することは不要または望ましくないであろう。代わりに、ビームのわずかなパーセンテージを鏡面反射に向けて送信することが好ましいことがある。例示的な一実施形態によれば、送信ビームの約１０％が鏡面反射体に向けて明確に操縦されることが望ましいことがある。送信ビームの他の９０％は、Ｂモードまたは他の超音波モードなどの、標準的な超音波画像化フレームを取得するようになされたビームとすることができる。他の実施形態は、上述した比率とは異なる比率で鏡面反射体に向けて直接操縦されるフレームを有する標準的なフレームをインタリーブできることが当業者によって理解されるべきである。鏡面反射体に向かって操縦されるフレームの数もまた調整可能とすることができる。例えば、急速に動いている鏡面反射体を画像化または追跡するときに、鏡面反射体に向けて操縦されるさらなるフレームを有することが有利となり得る。他方、鏡面反射体が相対的に静止している場合、取得済みフレームと鏡面反射体で方向付けられるフレームのより低い比率を有することがより望ましいことがある。
【００５７】
別の実施形態によれば、アクションを実行することは、方法２００のステップ２０８に示されているように、鏡面反射体の位置および／または向きの情報を外部システムに送ることを含むことができる。外部システムは、例えば手術ナビゲーションシステムとすることができる。
【００５８】
プロセッサとコントローラの両方を含む例示的な諸実施形態は上記開示に記述されている。プロセッサ１１０およびコントローラ１１６の一方によって実行される前述のステップはいずれも、他の実施形態に従ってプロセッサ１１０およびコントローラ１１６の他方によって実行され得ることが当業者によって理解されるべきである。さらに、プロセッサ１１０およびコントローラ１１６のどちらか一方に起因する処理タスクは、様々な実施形態に従って任意の数のハードウェア構成要素全体に分散させることができる。
【００５９】
上述した実施形態は、超音波チャネルデータのみに基づいて鏡面反射体を検出、表示、および追跡することを可能にする。鏡面反射体の位置をリアルタイムに迅速かつ正確に識別するために、外部装置または追跡システムは必要ない。さらに、前述の実施形態は、より正確な画像の表示を可能にする。鏡面反射体を明確に識別することにより、これらの手法およびシステムにより、ユーザが鏡面反射体を有する領域の画像をより高度な確信を持って解釈することが可能になる。
【００６０】
本明細書は、最良の形態を含めて本発明を開示するために、それにまた、当業者が、任意の装置またはシステムを製作し使用すること、および任意の組み込まれた方法を実行することを含めて本発明を実施できるようにするために、例を使用している。本発明の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義され、当業者が想起する他の例を含むことができる。そのような他の例は、それらの例が特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、またはそれらの例が特許請求の範囲の文言とは実質的に差異のない等価構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。
【符号の説明】
【００６１】
１００  超音波画像化システム
１０１  送信ビームフォーマ
１０２  送信機
１０４  素子
１０６  プローブ
１０８  受信機
１１０  プロセッサ
１１５  ユーザインタフェース
１１６  コントローラ
１１８  ディスプレイ装置
１２０  メモリ
２００、５００、６５０  方法
３０２  鏡面反射
３０４  鏡面反射ビームプロファイル
３０６  非鏡面反射または拡散反射
３０８  拡散ビームプロファイル
３１０、３１４、４１０  入射ビーム
３１２、３１６、４１４  反射ビーム
３１８、４０８、７１６  点
３２０、４２０  明確なピーク
３２２  中心領域
３２３  位置
３２４、３２６  平均ライン
４００  トランスデューサアレイ
４０２  送信開口
４０４  受信開口
４０６、７０４  鏡面反射体
４１３  送信ビームプロファイル
４１８  受信ビームプロファイル
４２２  ２つの極大値
６００、６１０、６２０、６４０  強調画像
６０２、６１２、６２２、６４２  超音波画像
６０４  ライン、表現
６０６  照準ライン
６１４  曲線、表現、鏡面反射体
６１６  領域
６２４  アイコン
６４４  第１のライン
６４６  第２のライン
６４８  第３のライン
７０２  トランスデューサアレイ
７０６  第１の送信ビーム
７０８  第１の反射ビーム
７１０  トランスデューサアレイ
７１２  第２の送信ビーム
７１４  第２の反射ビーム
【図１】
0006576947.tif 000003
【図２】
0006576947.tif 000004
【図３】
0006576947.tif 000005
【図４】
0006576947.tif 000006
【図５】
0006576947.tif 000007
【図６】
0006576947.tif 000008
【図７】
0006576947.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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