(57)【要約】  スキャンされている解剖学的身体に関して超音波データを生成するためのシステムは、所定のスキャンプロトコルを利用する。これは、関心構造の超音波スキャンのタイプのシーケンスを特定する。 これらのタイプは、たとえば、解剖学的身体内の異なる構造を表示するのに最も適した異なる撮像モダリティ（静的、動的、2D、3Dなど）である。 受信される超音波画像から、モデルを使用して超音波画像内の関心構造を識別する。 それから、プロトコルのスキャンタイプを作成するための最適な画像が特定され、それらの最適な画像のシーケンスがコンパイルされる。 このようにして、所定のプロトコルに従って構造化される方法で、異なるタイプのスキャンを組み合わせるシーケンスが作成される。 これにより、シーケンスの分析がユーザーにとって最も直感的になり、異なるシーケンス間の比較が簡単になる。
2021519181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキャンされる解剖学的身体に関する超音波データを生成するためのシステムであって、
前記解剖学的身体の２Ｄ及び／又は３Ｄ超音波画像の時間シーケンスを受信するための入力部と、
前記解剖学的身体の関心構造を有する前記解剖学的身体のモデルを記憶し、前記関心構造の超音波スキャンのタイプの時間順シーケンスを特定する所定のスキャンプロトコルを記憶するメモリと、
前記受信される超音波画像を前記モデルにレジストレーションし、それによって前記超音波画像内の前記関心構造を識別し、
前記プロトコルで特定される前記識別される関心構造のスキャンの前記タイプに最適な画像を識別し、
前記プロトコルで特定される前記最適な画像の前記時間順シーケンスをコンパイルする
ように構成されるコントローラと
を有する、システム。
【請求項２】
前記コンパイルされるシーケンスは、それぞれが前記関心構造の１つに対するものであり、ビデオスニペット内のフレームとして前記それぞれの最適な画像を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記解剖学的身体モデルは幾何学的であり、前記関心構造に関する意味論的データを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記解剖学的身体モデルは幾何学的セグメンテーションモデルを有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記受信される超音波画像を前記モデルにレジストレーションして、前記超音波画像内の前記関心構造の前記スキャンタイプを識別するように構成される、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記メモリは、被検体のそれぞれのタイプに特有の複数の異なるスキャンプロトコルを記憶するように構成される、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記スキャンプロトコルが人間の胎児に特有である、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記スキャンプロトコルで特定される前記関心構造の超音波スキャンのタイプの前記シーケンスは、前記モデルに対して前記被検体の少なくとも一つの２Ｄスキャンの異なるビュー平面及び方向を有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記スキャンプロトコルで特定される前記関心構造の超音波スキャンのタイプの前記シーケンスは、２Ｄ及び／又は３Ｄ空間画像の数、期間、及び画質を有する、請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記スキャンプロトコルで特定される前記関心構造の超音波スキャンのタイプの前記シーケンスは、ドップラー及び／又はカラードップラービデオ画像を有する、請求項１乃至９の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
遠隔ビューイングのために前記コンパイルされるシーケンスを送信するように構成される、請求項１乃至１０の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
スキャンされる解剖学的身体に関する超音波データを生成するためのコンピュータ実装方法であって、
前記解剖学的身体の２Ｄ及び／又は３Ｄ超音波画像の時間シーケンスを受信するステップと、
前記解剖学的身体の関心構造を有する前記解剖学的身体のモデルを記憶し、前記関心構造の超音波スキャンのタイプの時間順シーケンスを特定する所定のスキャンプロトコルを記憶するステップと、
前記受信される超音波画像を前記モデルにレジストレーションし、それによって前記超音波画像内の前記関心構造を識別するステップと、
前記プロトコルで特定される前記識別される関心構造のスキャンの前記タイプに最適な画像を識別するステップと、
前記プロトコルで特定される前記最適な画像の前記時間順シーケンスをコンパイルするステップと
を有する、コンピュータ実装方法。
【請求項１３】
前記コンパイルされるシーケンスは、それぞれが前記関心構造の１つに対するものであり、前記ビデオスニペット内のフレームとして前記それぞれの最適な画像を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載のシステムを使用するステップを有する、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載のシステムの画像プロセッサ上で実行されるとき、前記画像プロセッサに、請求項１２乃至１４の何れか一項に記載の方法を実装させるために具現化されるコンピュータ読み取り可能なプログラム命令を有するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スキャンされている解剖学的身体に関して超音波（ＵＳ）データを生成するためのシステム、方法及びコンピュータプログラムに関する。限定されないが、人間の胎児の画像のシーケンスを生成するのに特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
超音波スクリーニングは、子宮内の胎児の発達を監視するための確立された方法であり、2D  USのほかに、これにはドップラー、カラードップラー、及び異なるトランスデューサによる3Dの取得が含まれる。検査中に、超音波検査技師は胎児の年齢と胎児の数を決定し、胎児、胎盤、又は子宮の異常を識別するか、ほとんどの場合、正常な発達を確認する。これは妊娠中のいくつかの段階で行われ、常に、その概観、 体と四肢のサイズ、形、適切さ、 心臓の方向、大きさの関係、流れ等、胎児の正常な解剖学のオーバビューを取得することから始まる。
【０００３】
19乃至22週の妊娠期間（GA）での妊娠後期のスキャンについては、かなり広範な標準化が存在する。これらのスキャン中に、多くの問題が検出され、適切なアクションがトリガーされる。最初の妊娠期間、GAの9乃至13週間での徹底的な解剖学的スキャンはあまり一般的ではない。しかしながら、これにより、妊娠後期のスキャンよりもはるかに早く多くの問題を検出できることが専門家の間で認められている（Kenkhuis, M.J.A.; Bakker, M.; Bardi, F.; Fontanella, F.; Bakker, M.K.; M K, Fleurke−Rozema, H, Bilardo, C M 、無細胞DNA時期の胎児先天異常の早期診断のための12乃至13週間のスキャンの収量、産科婦人科超音波2017）。異常の検出は、専門家によって合意される既定のプロトコルに従う超音波検査技師に大いに依存するので、妊娠初期と妊娠後期の両方のスキャンに対して、プロトコルに従う知識とトレーニングが不可欠である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波検査自体は常に少なくとも3D（2Dシネシーケンス、2D +ドップラー、3D静止画像取得、又は3Dシネシーケンス）であるが、保存されるスクリーンショットは通常2Dであり、更なる3Dスクリーンショットはほとんどない。胎児の解剖学的構造の評価では、生体計測と一般的な評価に適切な2D平面を選択することが非常に重要である。
【０００５】
このため、検査中に2D表示平面を変更して、検査関心構造の3次元印象を得ることが重要である。
【０００６】
胎児の違い、子宮内の胎児の位置、及び超音波イメージングの制限により、最適な2Dビューが常に得られるとは限らない。
【０００７】
胎児又は母親の骨が重要な構造物に影を落とす場合がある（例：腹部から見た臍帯静脈）。
【０００８】
特定の胎児の臍帯静脈が異常に低い場合があるため、胃と一緒に横方向にイメージングすることはできない。
【０００９】
非常に小さな臍静脈がほとんど見えないことがある。又は、
【００１０】
膀胱は単に空になっている場合があり、イメージングすることはできない。
【００１１】
胎児は取得中に動いている可能性があり、音波検査者は最適ではないが鮮明な2D画像を撮ることを決定する場合がある。最適な画像を使用しても、正しい2D平面を複数選択できる場合がある。
【００１２】
ドップラー超音波検査は、心腔、流出路、及び静脈管、脳血管、臍帯、胎盤及び子宮動脈などの他の血管の機能を検査するために不可欠である。ここでは、ドキュメンテーションのために保存されるスクリーンショットだけでなく、動く心臓の時系列を評価することが非常に重要である。さらに、骨の影、胎児の仕様、動きなどの2Dスクリーンショットと同じように、画像選択に同じ制限が適用される。
【００１３】
スキャン条件に関する一般的なコメントは別として、画像が取得される状況についてのドキュメントはないので、スクリーンショットから遡って特定の胎児の品質を判断することはできない。これは、遡及的なレビュー、品質管理、又はトレーニングを妨げる。さらに、現在の胎児スクリーニングのドキュメンテーションには、モーション情報（例：心臓ドップラー）がない。
【００１４】
胎児超音波スキャンの大部分は依然として2D又は2D ＋時間で実行されるが、3Dボリューム超音波の役割も継続的に増加している。外側の奇形などの特定の問題については、3Dレンダリングされるビューの方が2D切断面よりもはるかに適切に評価できる。そのような奇形の例は、口唇口蓋裂、二分脊椎及び胎盤形状の不規則である。 3D超音波のもう1つの利点は、本来はイメージングできない斜めの平面を再構成できることである。例は、骨盤底筋の検査であり、骨盤底に平行な2D平面で分析する必要がある。骨盤底が骨盤内で深すぎるので、腹部横断2D超音波で適切な画像を取得できず、2D会陰面が問題の面に垂直になる。 3D経会陰US（TPUS）を使用すると、分析と診断のために適切な平面を再構成できる（A.Youssef、E.Montaguti、O.Sanlorenzo、L.Cariello、G.Salsi、G.Morganelli、C.Azzarone、G. Pilu 及び N. Rizzo、骨盤裂孔面積測定のための新しい3次元超音波技術の信頼性、産婦人科における超音波2016）。
【００１５】
したがって、子宮内の生きている胎児を徹底的に評価するには、2D超音波「時間」の次元、つまりスキャン位置を身体内で動かして動きを観察すること、ドップラー血管分析、表面レンダリングと斜め平面ビューのための3D超音波を提供でき、比較可能性を高め、異常の検出を改善するためのスキャンの標準化を確実にすることが望ましい。
【００１６】
胎児スクリーニング中に問題を確実に検出するための鍵は、専門家が合意したプロトコルに従う超音波検査技師の優れたトレーニングである。現在、この品質を保証する唯一の方法は、トレーニング環境又は日常の作業環境の何れかで、タスク中に監視することである。遡及的品質チェックの実用性は限られているため、スキャンの遠隔医療又はリモートレビューはリアルタイムで行う必要がある。
【００１７】
したがって、今日、品質管理、トレーニング、セカンドオピニオン、及び標準化はすべて、経験豊富なスタッフの可用性によって制限されている。
【００１８】
さらに、選択されるスクリーンショットの適切性を評価するために検査中の動きが不可欠であるので、生成される2D又は3Dレンダリングされる保存済みビューを確認して超音波試験の正確さを評価することは、コンテキストの欠如によって妨げられる。
【００１９】
本発明の目的は、適切に標準化される超音波スキャン記録を作成するためのコンピュータ実装システム及び方法を提供することにより、訓練を受けた超音波検査技師への依存を減らすことである。
【００２０】
US 2016/038121は、超音波スキャンからデータを受信し、関心解剖学的対象の位置と方向を検出し、データから複数の2次元スライスを生成し、関心解剖学的対象の２次元標準ビューのセットを取得するように関心解剖学的対象のためのそれぞれのスライス位置を定義するように構成される超音波イメージングシステムに関する。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、特許請求の範囲によって規定される。
【００２２】
本発明の一態様による例によれば、スキャンされる解剖学的身体に関する超音波データを生成するためのシステムであって、
【００２３】
前記解剖学的身体の２Ｄ及び／又は３Ｄ超音波画像の時間シーケンスを受信するための入力部と、
【００２４】
前記解剖学的身体の関心構造を有する前記解剖学的身体のモデルを記憶し、前記関心構造の超音波スキャンのタイプの時間順シーケンスを特定する所定のスキャンプロトコルを記憶するメモリと、
【００２５】
前記受信される超音波画像を前記モデルにレジストレーションし、それによって前記超音波画像内の前記関心構造を識別し、
【００２６】
前記プロトコルで特定される前記識別される関心構造のスキャンのタイプに最適な画像を識別し、
【００２７】
前記プロトコルで特定される前記最適な画像の前記時間順シーケンスをコンパイルする
【００２８】
ように構成されるコントローラと
を有する、システムが提供される。
【００２９】
このシステムは、画像が、解剖学的身体の多くの異なる構造のそれぞれの所定のプロトコルとして標準化されることを可能にする。これは、妊娠後期のスキャンよりも標準化が一般的ではなく、妊娠後期のスキャンよりはるかに早く多くの問題の検出が可能である妊娠初期の胎児スキャンに特に有益である。したがって、システムは新しいプロトコルのトレーニングと標準化を可能にする。標準化により、スキャンの解釈の堅牢性と品質が改善され、超音波検査技師のスキルにあまり依存せず、遠隔医療によってリモートで行われるスキャンの後期の読み取りを容易にすることができる。これにより、品質管理のために第二の検査者が同席する必要がなくなる。キャプチャされる超音波画像データのセット全体ではなくシーケンスを使用すると、リモートで表示するために保存及び送信されるデータの量が減る。シーケンスはビデオ録画の形式にすることができ、これはフルスキャンよりもはるかに短くなる。標準化されるシーケンスと短縮される長さにより、レビューがより簡単かつ効率的になる。
【００３０】
所定のスキャンプロトコルは、関心構造の超音波スキャンのタイプの時間順シーケンスを特定する。
【００３１】
コンパイルされるシーケンスは、好ましくは、それぞれが関心構造の１つに対するものであり、ビデオスニペット内のフレームとしてそれぞれの最適な画像を含むビデオスニペットを有する。これにより、最適な画像のコンテキストが確立される。
【００３２】
解剖学的身体モデルは、好ましくは幾何学的であり、例えば（セグメンテーションプロセッサによって生成される）幾何学的セグメンテーションモデルであり、それは好ましくは、関心構造に関連する名称を含むテキストのような存在論的データなどの意味論的データを有する。これにより、胎盤又は胎児又は胎児の心臓などの解剖学的身体内でスキャンが空間的にレジストレーションされ、骨や動脈の名称などの識別情報でラベル付けすることによって認識されることが可能になる。
【００３３】
コントローラは、好ましくは、受信される超音波画像をモデルにレジストレーションして、超音波画像内の関心構造のスキャンタイプを識別するように構成される。たとえば、スキャンから、保存されるデータは、子宮内の胎児のモデルに電子的にレジストレーションされる。それから、コンパイルされるシーケンスを表示するとき、モデルに関連する情報もコンテキストで表示できる。このためのオプションは、コンパイルされるシーケンスの画面ラベル、又は画像の境界でのスキャンプロトコル又は胎児の概略図である。
【００３４】
さらに、コントローラは、検査中に取得されるシーケンスを追跡し、プロトコルのどの程度がすでにカバーされているか、及びどのスキャンが欠けているかを視覚的に表示するように構成され得る。この一実施形態は、スキャンされたアイテムは緑色で表示され、まだスキャンされていないアイテムは赤色で表示されるチェックリストとしてのプロトコルの概略的なグラフィック表現である。
【００３５】
好ましくは、メモリは、被検体のそれぞれのタイプに特有の複数の異なるスキャンプロトコルを記憶するように構成される。これらは、例えば胎児の妊娠初期及び妊娠後期のスキャンのために既存の標準化されるスキャンシーケンスに対応できる。適切なプロトコルを選択して、それからシステムで使用できる。
【００３６】
好ましくは、スキャンプロトコルは人間の胎児に特有のものであるが、成人の器官及び骨などの他の解剖学的特徴をスキャンするためのプロトコルも存在し得る。
【００３７】
スキャンプロトコルで特定される関心構造の超音波スキャンのタイプのシーケンスは、モデルに対する被検体の少なくとも一つの2Dスキャン、しかしながらオプション又は代替として、3Dスキャンとドップラー及び／又はカラードップラースキャンの異なるビュー平面と方向を有する。それは、２Ｄ及び／又は３Ｄ空間画像の数及び持続時間及び品質を有し得る。
【００３８】
システムは、解剖学的特徴又はスキャンタイプに名称を付けるラベルなどのデータをそれぞれ有するビデオスニペットを有するビデオシーケンスとして、遠隔ビューイングのためにコンパイルされるシーケンスを送信するように構成されてもよく、モデルに関連付けられる。これにより、超音波検査技師はスキャンをリモートで確認できる。
【００３９】
別の態様から、本発明は、スキャンされる解剖学的身体に関する超音波データを生成するためのコンピュータ実装方法であって、
【００４０】
前記解剖学的身体の２Ｄ及び／又は３Ｄ超音波画像の時間シーケンスを受信するステップと、
【００４１】
前記解剖学的身体の関心構造を有する前記解剖学的身体のモデルを記憶し、前記関心構造の超音波スキャンのタイプの時間順シーケンスを特定する所定のスキャンプロトコルを記憶するステップと、
【００４２】
前記受信される超音波画像を前記モデルにレジストレーションし、それによって前記超音波画像内の前記関心構造を識別するステップと、
【００４３】
前記プロトコルで特定される前記識別される関心構造のスキャンのタイプに最適な画像を識別するステップと、
【００４４】
前記プロトコルで特定される前記最適な画像の前記シーケンスをコンパイルするステップと
を有する、コンピュータ実装方法を提供する。
【００４５】
コンパイルされるシーケンスは、好ましくは、それぞれが関心構造の１つに対するものであり、ビデオスニペット内のフレームとしてそれぞれの最適な画像を含むビデオスニペットを有する。
【００４６】
本発明は、上記のシステムの何れかを使用することを有するそのような方法を提供する。
【００４７】
別の態様から、本発明は、上述のシステムの画像プロセッサ上で実行されると、画像プロセッサに上述の方法を実施させるための、コンピュータ可読プログラム命令が組み込まれたコンピュータ可読記憶媒体を有するコンピュータプログラム製品を提供する。その結果、既存の超音波画像処理装置は、本発明の方法を実施するために、そのようなコンピュータプログラム製品を使用して再構成又はアップグレードされ得る。
【００４８】
プロトコルは簡単に更新できる。更新を記憶するファイルのROM又はデータ送信を提供し、それらをシステムにロードする。
【００４９】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施形態を参照して明らかになり、解明されるであろう。
【００５０】
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して、非限定的な例として、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】一実施形態によるアレイトランスデューサを備えた超音波撮像システムの一実施形態の概略ブロック図である。
【図２】図１のディスプレイ上の画面表示であり、実施形態に従って製造されるものである。
【図３】実施形態によるコンピュータ実施方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、例示の目的のみを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図していないことを理解される。本発明の装置、システム、及び方法のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からよりよく理解されるであろう。図は単なる概略図であり、一定の縮尺で描かれていないことを理解される。また、図面全体を通して、同じ参照番号が同じ又は同様の部分を示すために使用されていることを理解される。
【００５３】
本発明は、所定のスキャンプロトコルを利用する、スキャンされる解剖学的身体に関する超音波データを生成するためのシステム（及び方法）を提供する。このプロトコルは、関心構造の超音波スキャンのタイプのシーケンスを特定する。これらのタイプは、たとえば、解剖学的身体内の異なる構造を表示するのに最も適した異なる撮像モダリティ（静的、動的、2D、3Dなど）であってもよい。受信される超音波画像から、モデルを使用して超音波画像内の関心構造を識別する。それから、プロトコルのスキャンのタイプを作成するための最適な画像が識別され、それらの最適な画像からシーケンスがコンパイルされる。このようにして、所定のプロトコルに従って構造化される方法で、異なるタイプのスキャンを組み合わせるシーケンスが作成される。これにより、シーケンスの分析がユーザーにとって最も直感的になり、異なるシーケンス間の比較が簡単になる。
【００５４】
以下で説明する本発明の適用の一例は、検査の遡及的レビューを可能にする胎児スクリーニング検査の標準化されるビデオを生成することである。これは、2つの主要な技術機能、すなわち、スクリーンショットの代わりにビデオスニペットを使用してコンテキストを確立すること、及び完全なデータキャプチャから、標準化されるプロトコルシーケンスとして、ビデオの自動化アセンブリによって実現される。これにより、検査中に2人目の超音波検査技師が実際に立ち会う必要なしに、品質管理、第二の読み取り（遠隔医療など）、トレーニングが可能になる。
【００５５】
本発明はトランスデューサアレイによって測定される信号の処理に関するため、図１を参照して、システムの信号処理機能に重点を置いて、例示的な超音波診断イメージングシステムの一般的な動作を最初に説明する。
【００５６】
このシステムは、超音波を送信し、エコー情報を受信するためのトランスデューサアレイ６を有するアレイトランスデューサプローブ４を備える。従来、超音波トランスデューサには圧電材料が使用されてきた。例としては、ジルコン酸チタン酸鉛（PZT）とポリフッ化ビニリデン（PVDF）材料があり、PZTは特に選択の材料として人気がある。単結晶圧電材料は、高性能トランスデューサの高い圧電及び電気機械結合定数を達成するために使用される。
【００５７】
最近の開発により、医療用超音波トランスデューサを半導体プロセスでバッチ製造できる見通しが生まれた。これらのプロセスは、特に3D超音波用のCMOSプロセスなどの超音波プローブに必要な特定用途向け集積回路（ASIC）を生成するために使用されるプロセスと同じであることが望ましい。これらの開発により、マイクロ機械加工される超音波トランスデューサ又はMUTが製造された。好ましい形式は、容量性MUT（CMUT）である。 CMUTトランスデューサーは、受信される超音波信号の音響振動を変調される静電容量に変換する電極を備える、小さなダイヤフラムのようなデバイスである。
【００５８】
特にCMUTトランスデューサは、広い帯域幅で機能し、高解像度と高感度のイメージングを可能にし、大きな圧力出力を生成するため、超音波周波数で音響信号のフィールドの大きな深度を受信できる。
【００５９】
この例では、トランスデューサアレイ6は、2D平面又は3Dイメージング用の3次元ボリュームの何れかをスキャンできるトランスデューサ8の2次元アレイである。別の例では、トランスデューサアレイは１Ｄアレイであってもよく、３Ｄ画像の再構成のために一連の平面を取得するように機械的に掃引することができる１Ｄアレイであってもよい。
【００６０】
トランスデューサアレイ６は、トランスデューサ素子による信号の受信を制御するプローブ内のマイクロビームフォーマ１２に結合される。マイクロビームフォーマは、米国特許第5,997,479号（Savordら）、第6,013,032号（Savord）、第6,623,432号（パワーズら）に記載されているトランスデューサの「グループ」又は「パッチ」と一般に呼ばれるサブアレイによって受信される信号の少なくとも部分的なビームフォーミングが可能である。
【００６１】
マイクロビームフォーマは完全にオプションであることが注意される。以下で説明する例では、プローブによってアナログビームフォーミングが実行されないことを前提としている。
【００６２】
マイクロビームフォーマ１２は、プローブケーブルによって送信／受信（Ｔ ／ Ｒ）スイッチ１６に結合され、送信及び受信（Ｔ ／ Ｒ）スイッチ１６は、マイクロビームフォーマが使用されず、トランスデューサアレイがメインシステムのビームフォーマによって直接操作される場合、高エネルギー送信信号からメインビームフォーマ２０を保護する。トランスデューサアレイ6からの超音波ビームの送信は、T / Rスイッチ16及びメイン送信ビームフォーマ（図示せず）によってマイクロビームフォーマに結合されるトランスデューサコントローラ18によって方向付けられ、ユーザインターフェース又はコントロールパネル38のユーザ操作から入力を受信する。
【００６３】
典型的なラインごとのイメージングシーケンスでは、プローブ内のビームフォーミングシステムは次のように動作する。送信中、ビームフォーマ（実装に依存してマイクロビームフォーマ又はメインシステムビームフォーマであってもよい）がトランスデューサアレイのサブアパーチャをアクティブにする。サブアパーチャは、トランスデューサの1次元ライン又はより大きなアレイ内のトランスデューサの2次元パッチとすることができる。送信モードでは、サブアパーチャによって生成される超音波ビームの集束とステアリングは、以下に説明するように制御される。
【００６４】
被検体から後方散乱エコー信号を受信する際、受信信号は、受信信号をアラインするために受信ビームフォーミング（以下に説明するように）を受け、その後、サブアパーチャが、例えば１つのトランスデューサ素子によってシフトされる。それから、シフトされるサブアパーチャがアクティブ化され、トランスデューサアレイのすべてのトランスデューサ素子がアクティブ化されるまで、このプロセスが繰り返される。各ライン（又はサブアパーチャ）について、最終的な超音波画像の関連するラインを形成するために使用される全受信信号は、受信期間中に所与のサブアパーチャのトランスデューサ素子によって測定される電圧信号の合計になる。下記のビーム形成プロセスに従って、結果として得られるライン信号は、通常、無線周波数（RF）データと呼ばれる。それから、異なるサブアパーチャによって生成される各ライン信号（RFデータセット）は、追加の処理を受けて、最終的な超音波画像のラインを生成する。時間に伴うライン信号の振幅の変化は、深さを伴う超音波画像の明るさの変化に寄与し、高振幅のピークは最終画像の明るいピクセル（又はピクセルの集合）に対応する。ライン信号の開始の近くに現れるピークは、浅い構造からのエコーを表すが、ライン信号の次第に現れるピークは、対象内の深さが増す構造からのエコーを表す。
【００６５】
トランスデューサコントローラ１８によって制御される機能の１つは、ビームが操縦及び集束される方向である。ビームは、トランスデューサアレイから真直ぐに（直角に）、又はより広い視野のために異なる角度で操縦できる。送信ビームのステアリング及び集束は、トランスデューサ素子の作動時間の関数として制御され得る。
【００６６】
最初にフォーカシング機能を見ると、すべてのトランスデューサ素子を同時にアクティブ化することにより、トランスデューサアレイは、被検体を通過するときに発散する平面波を生成する。この場合、超音波ビームは集束されない。トランスデューサの作動に位置依存の時間遅延を導入することにより、ビームの波面を、焦点ゾーンと呼ばれる所望のポイントに収束させることが可能である。焦点ゾーンは、横方向のビーム幅が送信ビーム幅の半分未満になるポイントとして定義される。このようにして、最終的な超音波画像の横方向の解像度が改善される。
【００６７】
たとえば、時間遅延によりトランスデューサ素子が連続してアクティブになる場合、最も外側の素子から始まり、トランスデューサアレイの中央の素子で終了すると、中央の素子に沿ってプローブから離れた所与の距離に焦点ゾーンが形成される。プローブからの焦点ゾーンの距離は、トランスデューサ素子の活性化の各後続するラウンド間の時間遅延に依存して異なる。ビームが焦点ゾーンを通過すると、発散し始め、遠視野イメージング領域が形成される。トランスデューサアレイの近くに配置される焦点ゾーンの場合、超音波ビームは遠視野で急速に発散し、最終的な画像にビーム幅アーチファクトが生じることは注意される。通常、トランスデューサアレイと焦点ゾーンの間に位置する近接場では、超音波ビームの大きな重なりのため、詳細はほとんど示されない。したがって、焦点ゾーンの位置を変更すると、最終的な画像の画質が大幅に変化する可能性がある。
【００６８】
送信モードでは、超音波画像が複数の焦点ゾーン（それぞれに異なる送信フォーカスがある場合がある）に分割されない限り、フォーカスを1つだけ定義できることは注意される。
【００６９】
また、被検体内からのエコー信号を受信すると、受信フォーカスを行うために上記と逆の処理を行うことができる。換言すれば、入力信号は、トランスデューサ素子によって受信され、信号処理のためにシステムに渡される前に電子時間遅延を受ける可能性がある。この最も簡単な例は、遅延加算ビームフォーミングと呼ばれる。時間の関数としてトランスデューサアレイの受信フォーカスを動的に調整することが可能である。
【００７０】
ここでビームステアリングの機能を見ると、トランスデューサ素子に時間遅延を正しく適用することにより、超音波ビームがトランスデューサアレイを離れるときに超音波ビームに所望の角度を与えることが可能である。たとえば、アレイの反対側で終わるシーケンスの残りのトランスデューサによって後続されるトランスデューサアレイの第一の側でトランスデューサをアクティブにすることによって、ビームの波面は第二の側に向かって角度が付けられる。トランスデューサアレイの法線に対するステアリング角度のサイズは、後続のトランスデューサ素子の起動間の時間遅延のサイズに依存する。
【００７１】
さらに、ステアリングされるビームを集束させることが可能であり、各トランスデューサ素子に適用される合計時間遅延は、集束及びステアリング時間遅延の両方の合計である。この場合、トランスデューサアレイはフェーズドアレイと呼ばれる。
【００７２】
トランスデューサコントローラ１８は、トランスデューサアレイのためのＤＣバイアス制御４５を制御するように結合され得る。 ＤＣバイアス制御４５は、トランスデューサ素子に印加されるＤＣバイアス電圧を設定する。
【００７３】
トランスデューサアレイの各トランスデューサ素子について、通常、チャネルデータと呼ばれるアナログ超音波信号が、受信チャネルを経由してシステムに入る。受信チャネルでは、部分的にビーム形成される信号がマイクロビームフォーマ12によってチャネルデータから生成され、それからメイン受信ビームフォーマ20に渡され、トランスデューサの個々のパッチからの部分的にビーム形成される信号が、無線周波数（RF）データと呼ばれる完全にビーム形成される信号に結合される。各段階で実行されるビーム形成は、上記のように実行されてもよく、又は追加の機能を含んでもよい。例えば、メインビームフォーマ２０は、１２８個のチャネルを有することができ、その各々は、数十又は数百のトランスデューサ素子のパッチから部分的にビーム形成される信号を受信する。このようにして、トランスデューサアレイの何千ものトランスデューサによって受信される信号は、単一のビーム形成される信号に効率的に寄与することができる。
【００７４】
ビーム形成される受信信号は、信号プロセッサ２２に結合される。信号プロセッサ２２は、
バンドパスフィルタリング、デシメーション、 I及びQ成分分離、組織とマイクロバブルから返される非線形（基本周波数の高調波）エコー信号を識別できるように線形信号と非線形信号を分離するように作用する高調波信号分離のような、様々な方法で受信されるエコー信号を処理することができる。信号プロセッサは、スペックル低減、信号合成、ノイズ除去などの追加の信号強調も実行できる。信号プロセッサのバンドパスフィルターはトラッキングフィルターとすることができ、エコー信号が増加する深さから受信され、それによって通常解剖学的情報が不足している、より大きな深さからのより高い周波数でのノイズが除去されるので、通過帯域は高周波帯域から低周波帯域にスライドする。
【００７５】
送信及び受信用のビームフォーマは、異なるハードウェアで実装され、異なる機能を持つことができる。もちろん、受信器ビームフォーマは、送信ビームフォーマの特性を考慮するように設計されている。図１では、簡単にするために、受信器ビームフォーマ１２、２０のみが示されている。完全なシステムでは、送信マイクロビームフォーマとメイン送信ビームフォーマを備えた送信チェーンも存在する。
【００７６】
マイクロビームフォーマ１２の機能は、アナログ信号経路の数を減らすために信号の最初の組み合わせを提供することである。これは通常、アナログドメインで実行される。
【００７７】
最終的なビームフォーミングはメインビームフォーマ20で行われ、通常はデジタル化の後に行われる。
【００７８】
送信及び受信チャネルは、固定周波数帯域を有する同じトランスデューサアレイ６を使用する。しかしながら、送信パルスが占有する帯域幅は、使用される送信ビームフォーミングに依存して変わり得る。受信チャネルは、トランスデューサの帯域幅全体（従来のアプローチ）をキャプチャでき、又は、バンドパス処理を使用して、所望の情報（メイン高調波の高調波など）を有する帯域幅のみを抽出できる。
【００７９】
それから、ＲＦ信号は、Ｂモード（すなわち、輝度モード、又は２Ｄイメージングモード）プロセッサ２６及びドップラープロセッサ２８に結合され得る。Ｂモードプロセッサ２６は、器官組織や血管などの体内の構造のイメージングのために受信される超音波信号について振幅検出を実行する。ラインごとのイメージングの場合、各ライン（ビーム）は関連するRF信号によって表され、その振幅は、Bモード画像のピクセルに割り当てられる輝度値を生成するために使用される。画像内のピクセルの正確な位置は、RF信号に沿った関連する振幅測定の位置と、RF信号のライン（ビーム）番号によって決まる。そのような構造のＢモード画像は、高調波又は基本波画像モードで、又は米国特許第6,283,919号（Roundhillら）及び米国特許第6,458,083号（Jagoら）に記載されるように両方の組み合わせで形成することができる。ドップラープロセッサ28は、画像フィールド内の血球の流れなどの移動物質を検出するために、組織の動きと血流から生じる時間的に異なる信号を処理する。ドップラープロセッサ２８は、通常、体内の物質の選択されるタイプから返されるエコーを通過させるか、又は拒絶するように設定されるパラメータを備えた壁フィルタを含む。
【００８０】
この通過帯域特性は、血液の流れからの信号を通過させるが、心臓の壁などの近くの静止した、又は低速の移動物体からの信号を拒絶する。逆特性は、心臓の動いている組織からの信号を通過させるが、組織ドップラーイメージングと呼ばれるものの血流信号を拒絶し、組織の動きを検出及び描写する。ドップラープロセッサは、画像フィールドの異なるポイントからの時間的に離散したエコー信号のシーケンスを受信して処理する。特定のポイントからのエコーのシーケンスはアンサンブルと呼ばれる。比較的短い間隔で急速に連続して受信されるエコーのアンサンブルは、血流のドップラーシフト周波数を推定するために使用されることができ、血流のドップラー周波数は血流速度を示す速度に対応する。長時間にわたって受信されるエコーのアンサンブルを使用して、ゆっくり流れる血液又はゆっくり動く組織の速度を推定する。
【００８１】
Ｂモード及びドップラープロセッサによって生成される構造信号及び運動信号は、スキャンコンバータ３２及びマルチプレーナリフォーマッタ４４に結合される。スキャンコンバータ３２は、エコー信号を、それらが所望の画像フォーマットで受信される空間関係に配置する。言い換えれば、スキャンコンバータは、円筒座標系から、超音波画像を画像ディスプレイ４０に表示するのに適したデカルト座標系にＲＦデータを変換するように機能する。Ｂモードイメージングの場合、所与の座標におけるピクセルの輝度は、その位置から受信したRF信号の振幅に比例する。例えば、スキャンコンバータは、エコー信号を二次元（２Ｄ）の扇形フォーマット、又はピラミッド型の三次元（３Ｄ）画像に構成することができる。スキャンコンバータは、Bモード構造画像を、画像フィールドのポイントでの動きに対応する色でオーバーレイすることができ、ドップラー推定速度は特定の色を生成する。結合されるBモード構造画像とカラードップラー画像は、構造画像フィールド内の血流及び組織の動きを示す。米国特許第6,443,896号（Detmer）に記載されているように、マルチプレーナリフォーマッタは、身体の体積領域の共通平面内のポイントから受信されるエコーをその平面の超音波画像に変換する。米国特許第6,530,885号（Entrekinら）に記載されているように、ボリュームレンダラ４２は、３Ｄデータセットのエコー信号を、所与の基準点から見たときの投影される３Ｄ画像に変換する。
【００８２】
２Ｄ又は３Ｄ画像は、画像ディスプレイ４０上に表示するためのさらなる強調、バッファリング、及び一時的な記憶のため、キャンコンバータ３２、マルチプレーナリフォーマッタ４４、及びボリュームレンダラ４２から画像プロセッサ３０に結合される。好ましくは、すべてのデータのエクスポートを可能にするより永続的なストレージもある。イメージングプロセッサは、強力な減衰器又は屈折などによって引き起こされる音響シャドウイング、 例えば弱い減衰器によって引き起こされる後方強調、反射率の高い組織インターフェースが近接して配置される、残響アーチファクト等、最終的な超音波画像からの特定のイメージングアーチファクトを除去するように適合されてもよい。さらに、最終的な超音波画像のコントラストを改善するために、画像プロセッサは、特定のスペックル低減機能を処理するように構成されることができる。
【００８３】
イメージングに使用されることに加えて、ドップラープロセッサ28によって生成される血流値とBモードプロセッサ26によって生成される組織構造情報は、定量化プロセッサ34に結合される。定量化プロセッサは、器官のサイズや妊娠期間などの構造的測定に加えて、血流の体積レートなどの異なるフロー条件の測定値を生成する。定量化プロセッサは、測定が行われるべき画像の解剖学的構造における点のような、ユーザ制御パネル３８からの入力を受け取ることができる。
【００８４】
定量化プロセッサからの出力データは、ディスプレイ40上の画像で測定グラフィックス及び値の再生、及びディスプレイデバイス40からのオーディオ出力のためにグラフィックスプロセッサ36に結合される。グラフィックスプロセッサ36は、超音波画像との表示のためにグラフィックオーバーレイを生成することもできる。これらのグラフィックオーバーレイには、患者の名前、画像の日時、イメージングパラメータなどの標準の識別情報を含めることができる。これらの目的のために、グラフィックプロセッサは、患者名などのユーザインターフェース38からの入力を受け取る。ユーザインターフェースは、送信器コントローラ１８に結合され、トランスデューサアレイ６からの超音波信号の生成を制御し、したがってトランスデューサアレイ及び超音波システムによって生成される画像を制御する。コントローラ１８の送信制御機能は、実行される機能の１つに過ぎない。コントローラ１８は、（ユーザによって与えられる）動作モード、及び受信器アナログ／デジタル変換器における対応する必要な送信器構成及び帯域通過構成も考慮に入れる。コントローラ１８は、状態が固定されるステートマシン（状態機械）とすることができる。
【００８５】
ユーザインターフェースは、ＭＰＲ画像の画像フィールドにおいて定量化される測定を実行するために使用され得る複数のマルチプレーナ再フォーマット（ＭＰＲ）画像の平面の選択及び制御のためにマルチプレーナリフォーマッタ４４に結合される。
【００８６】
当業者によって理解されるように、超音波診断イメージングシステムの上記の実施形態は、そのような超音波診断イメージングシステムの非限定的な例を与えることを意図している。当業者は、本発明の教示から逸脱することなく、超音波診断撮像システムのアーキテクチャにおけるいくつかの変形が実現可能であることをすぐに理解するであろう。例えば、上記の実施形態でも示されているように、マイクロビームフォーマ１２及び／又はドップラープロセッサ２８は省略されてもよく、超音波プローブ４は３Ｄイメージング機能を有していなくてもよい。他の変形は当業者には明らかであろう。
【００８７】
画像プロセッサ３０は、超音波プローブ４によってキャプチャされる２Ｄ又は３Ｄ超音波データにおいて、胎児などの視野内の解剖学的構造をセグメント化するためのセグメント化ユニット４６を備えることができる。それから、セグメント化ユニット４６は、胎児の解剖学的構造のセグメンテーションデータを提供する。例えば、方向付け検出ユニット（図示せず）は、胸部座標系などの所定の座標系内においてセグメンテーションユニット４６によって提供されるセグメンテーションデータに基づいて、胎児の標的解剖学的構造の相対的方向を検出するために提供されてもよい。例えば、方向検出ユニットは、胎児の脊椎の方向軸及び胎児の心臓の方向軸を検出するように構成され得る。
【００８８】
ほんの一例として、セグメンテーションユニット４６は、最初に、超音波画像の時間シーケンスから所定の座標系において胎児の胸部の方向軸を計算する。この計算は、時間シーケンスの超音波画像の１つ又は複数に対して実行することができる。セグメンテーションユニット４６は、前記時間シーケンスの超音波画像の一つよりも多くにおいて胎児の胸部領域を描写する。この目的のために、例えばハンケル変換アルゴリズム及び変形可能な輪郭セグメント化アルゴリズムなどの任意の適切なセグメント化アルゴリズムを使用することができる。そのようなアルゴリズムはそれ自体よく知られているので、簡潔にするためだけにこれをさらに詳しく説明しない。
【００８９】
例えば、プロセッサ構成は、椎骨構造、例えば輪郭が描かれた胎児の胸部領域内の胎児の脊椎の一部を認識するように構成されてもよい。超音波画像処理装置２は、ランダムフォレストアルゴリズム、ディープラーニングアプローチ、又は胎児の位置及び胎児の胸部領域の関連する位置、及び胎児の胸部領域内の胎児の脊椎の部分が識別される複数の胎児画像がプロセッサ配置に提示される他の適切な学習方法などの機械学習アルゴリズムを使用して、この機能を開発するように訓練することができる。
【００９０】
上記で説明したように、システム２は、検査の遡及的レビューを可能にする胎児スクリーニング検査の標準化されるビデオを生成する。これは、2つの主要な技術機能、すなわちコンテキストを確立するためにスクリーンショットの代わりにビデオスニペットを使用することと、完全なデータキャプチャからの、標準化されるプロトコルシーケンスとしてのビデオの自動アセンブリとによって実現される。これにより、検査中に2人目の超音波検査技師が実際に立ち会う必要なしに、品質管理、第二の読み取り（遠隔医療など）、トレーニングが可能になる。
【００９１】
これには、2Dビデオシーケンス、ドップラー画像及び記録、3Dシーケンス、3D再構成されるスライド、（解剖学的寸法やボリュームなどの）測定値、及び将来必要とされるその他の必要なデータなど、スキャン中の情報の収集と保存が含まれる。システムは、子宮内の胎児のモデルとの保存されるデータのレジストレーションを電子的に実行する。これにより、空間的な位置や解剖学的特徴の名称、スキャンのタイプなど、必要な情報が保存データに追加される。モデルとのレジストレーションを通じて情報が補足される保存データから、標準化されるスクリーニングプロトコルで規定されるすべてのステップを有するようにシステムは2D／3Dと時間標準化ビデオシーケンスとを組み立てる。ビデオスニペットはそれぞれ、最高品質の画像とその時間的に隣接する画像から形成される。異なるスキャンタイプの追加された保存データレコードがそれぞれ、ビデオスニペットの生成に使用され、ビデオスニペットは適切に選択される標準化プロトコルに従って組み立てられる。欠落しているスニペットは、適切な空白のスニペット又は欠落しているものに関する情報の表示に置き換えることができ、欠落しているスニペットは後で取得され、ビデオシーケンスに挿入されることができる。
【００９２】
これらの計算は、画像プロセッサ３０によって、又は画像プロセッサに加えて専用プロセッサによって実行される。スキャンデータは、画像プロセッサ３０の一部を構成するメモリに記憶される。
【００９３】
情報のキャプチャは、2D  USビデオシーケンス、ドップラー画像シーケンス又はドップラーによる心拍数モニタリング、 3D取得フルボリューム、3D取得ボリュームからのレンダリング又は2D表示（再構成又はネイティブ）スライス、大腿骨の長さ、頸部半透明、頭の直径などの2D又は3D取得超音波からのオンスクリーン表示の測定値、及び（これらの測定から利用可能な場合）画面表示で表示するためのラベリングを含む。
【００９４】
子宮内の胎児のモデルは、胎児、胎盤、子宮、子宮全体、子宮動脈、子宮頸部、及び卵管などのプロトコルに従って検査中にイメージングされるすべての構造が含まれている必要がある。推奨モデルには、データの幾何学的表現と、スキャンプロトコルを概略的に表現するのに適した意味論的表現（オントロジーなど）の両方が含まれている。幾何学モデルと意味論モデルはリンクされている。
【００９５】
本発明で使用するための解剖学的モデルは、標準モデルであり得るが、胎児の例では、妊娠期間に関して異なっていてもよく、いくつかの解剖学的領域、例えば骨盤の男性/女性の外観、又は正常又は奇形の脊椎においていくつかの相互に排他的な変動を提供し得る。この意味でのモデルは、潜在的な胎児の1つのインスタンスではなく、位置特有にラベル付けされるバリエーションのコレクションである。したがって、骨盤領域では陰茎と外陰の両方がモデルに存在し、スキャンされている現在の胎児はそれらのうちの1つにのみ関連付けられる。
【００９６】
モデルは、例えば、画像プロセッサ３０のメモリ内の記憶装置から、又は外部データソース（図１には示されていない）からのデータ入力として、システム２によって取得されてもよい。代わりに、スキャンされる画像からセグメンテーションユニット４６により生成されてもよい。
【００９７】
取り込んで保存したデータを幾何学的及び意味論的モデルにレジストレーションすることは、幾何学モデル内のデータの位置と方向、及び取得データと意味論的オントロジーモデルとの関連付けを意味する。これは次のように実行される。
【００９８】
キャプチャされるラベル付き測定に基づいて、意味論的モデルへのテキストベースの関連付けが可能であり、これにより幾何学的モデルとの関連付けが可能になる。この形式のコンピュータ実装の関連付けは、当業者に知られている。
【００９９】
ラベル付けされていない取得データの場合、幾何学的モデルへの画像ベースの関連付けが実行され、これにより、意味論的モデルとの関係を作成できる。これを可能にするテクノロジーは、Christian   Baumgartner、Konstantinos   Kamnitsas、Jacqueline   Matthew、Sandra   Smith、Bernhard   Kainz、Daniel   Rueckertによる、完全畳み込みニューラルネットワークを使用した胎児超音波におけるリアルタイム標準スキャンプレーン検出及び位置特定（MICCAI 2006）に記載の2D   US画像の分類、ランドマークローカリゼーション、及びSchmidt-Richberg   A.、Brosch   T.、Schadewaldt   N.、Klinder   T.、Peters   J.、Lorenz   C.による、胎児及び乳児分析に関するMICCAIワークショップ（FIFI）2017に提出された、CNN駆動の変形可能モデルを使用した3D胎児超音波での腹部セグメンテーションに記載の医療画像における構造の位置特定と構造のセグメンテーションを含む。
【０１００】
幾何学的コンテンツを有するラベル付きデータ（たとえば、ライン測定を伴う2Dスライス）の場合、意味論的モデルとの最初のアライメントを、幾何学的モデルとの第二のアライメントのための初期化として使用できる。これにより、多くの画像ベースのアルゴリズムがより堅牢になる。
【０１０１】
ラベル付きデータの近くにあるラベルなしデータ、例えば測定の前後に取得される2Dスライスの場合、幾何学的及び意味論的なレジストレーションは、近傍のラベル付きデータのレジストレーションに基づいている必要がある。ラベル付きデータから直接推論することができ、又はラベルなしの取得データに関する上記の説明のように、モデルへのレジストレーションが、さらなるローカライズのための初期化として使用されることもできる。
【０１０２】
レジストレーションプロセスの結果は、幾何学的及び意味論的モデルでキャプチャされる情報の各項目のローカライゼーションである。最初の例として、大腿骨の長さの測定値を備える大腿骨の2D超音波画像は、オントロジーの「大腿骨」の構造と、幾何学的モデルにおける骨盤の下及び前脚の上にある大腿骨の幾何学的位置とに関連付けられる。 第二の例として、測定のない心臓の2D +時間シーケンスは、深層学習によって心臓画像として分類でき、それから、心臓の幾何学的位置とオントロジ内の「心臓」の構造に関連付けられるが、先天性心疾患の全ての概念にも関連付けられる。同時に取得されるドップラーシーケンスと心拍数グラフは、同じ構造と位置に関連付けられるが、意味論的用語「ドップラー」又は「心拍数グラフ」にも関連付けられる。 第三の例として、口唇裂/口蓋を除外できるかを調べるための顔のレンダリングを伴う3D USシーケンスが、幾何学的モデルの頭にレジストレーションされる。それから、レンダリングは「顔」の構造に関連付けられるが、「口唇裂/口蓋裂」の概念にも関連付けられる。 3D USボリュームは、ボリュームでカバーされる頭のすべての概念と構造に関連付けられる。
【０１０３】
取り込んだデータは、画像プロセッサ４２によって分析されて、プロトコルの一部による必要なタイプのスキャンについて、画像の各時間シーケンス内の最適な画像を識別する。これは、例えば、超音波検査技師が行った測定、又は画像のコントラスト又はテクスチャ、及び／又はモデルに対するその空間的位置に従って行うことができる。最適な画像ごとに、時間的に隣接する画像を追加して、好ましくは中央に最適な画像を有するビデオスニペットを形成することが好ましい。
【０１０４】
言い換えると、個々の「最適」又は最高の画像のシーケンスを表示する代わりに、2Dだけでなく3Dレンダリングにも、「最適」画像の前後の短いビデオシーケンスが表示される。これにはいくつかの利点があり、超音波の場合、所与の2Dスライスをコンテキストに入れるにはコンテキスト認識が必要である。短い2Dビデオシーケンスで、コンテキストを確立する超音波検査技師のプロセスが示され、品質レビューと画像の理解の両方のためにレビュー可能である。同じことが3Dレンダリングにも当てはまり、短いビデオシーケンスは、単一のスクリーンショットよりもはるかに多くのコンテキストを確立する。いずれにしても一部のアプリケーションでは、心臓の動きに対してビデオシーケンスが必要である。
【０１０５】
それから、ディスプレイ１８又は異なる専用ディスプレイ（図示せず）の表示のためのレンダリングされるビデオシーケンスのスクリーンショットである図２を参照して、画像プロセッサ４２又は他のプロセッサによるビデオシーケンスの組み立てについて説明される。ビデオディスプレイは、画像プロセッサ４２内のソフトウェアによって生成されてもよい。例えば第二のレビューのために、ビデオシーケンスは、インタラクティブ再生表示のために別のデバイスに送信されてもよい。
【０１０６】
スクリーンショット１８として表されるビデオディスプレイは、異なるタイプの画像を表示するための別個の領域を有する。最適な平面における頭部直径の表現を伴う頭部の現在のスキャンは、比較的大きなエリア70に表示される。これに隣接して、6つの表示領域のマトリックスがある。この領域は、プロトコルの各項目について代表的な画像を表示できるように、スクロールバーをさらに表示して、6つよりも多くの表示領域を可能にする。
【０１０７】
エリア７２は、口唇裂を示す顔の表面レンダリングを表示する。エリア74は、3D USで二分脊椎を示す脊椎の表面レンダリングを表示する。エリア76は、エリア70の頭部のより小さなスケールのビューを表示する。エリア78は、エリア74の脊椎の3D  US画像の2D再構成を表示する。エリア80及び82は、心臓のドップラー検査からの2つの同時画像を表示する。 エリア80は18 cm / sの比較的低いPRFを有し、エリア82は44 cm / sのより高いPRFを持つ。
【０１０８】
プロトコルに従ったビデオスニペットは、時間を左から右に進めながら、細長い領域84に表示される安定したビデオストリームに組み立てられる。この例では、領域76の画像の2つのスニペット76aと76bは、領域72の画像の3つのスニペット72a、72b、72cに後続され、エリア74の画像の2つのスニペット74aと74bに後続される。これは、画像80からのドップラースニペット80aと画像82からの82aに後続される。
【０１０９】
ビデオの明るさは、ビデオシーケンスの時間の関数として、エリア90に表示される。
【０１１０】
再生中の瞬間は、矢印88で示される前方又は後方に垂直直線カーソル86を動かすことにより、コントロールパネル38上のGUI又は別のインターフェースデバイス（図示せず）などのユーザインターフェースを介して選択可能である。拡大領域70でスニペットを表示するために使用できる。これは、拡大されたエリア70でスニペットを表示するために使用されることができる。シーケンスを編集して、例えば欠けているスニペットを埋めるために使用することもできる。上記で説明したように、現在使用できないプロトコルで必要なスニペットは、シーケンス内の空白のスニペット又はその他のマーカーで置き換えることができる。これは、たとえばラベル付きの白いスクリーンショットを示すことによって、スクリーンショットエリア72乃至82に示されることもできる。
【０１１１】
したがって、胎児スクリーニングの標準的なスキャンプロトコルは、セマンティック項目（たとえば、大腿骨の長さ）と幾何学的位置（たとえば、大腿骨の矢状スキャン）に関連付けられている。それから、プロトコルの標準的な順序と表示がセマンティック表現にエンコードされる。ビデオシーケンスは、他方のプロトコルの後に1つの項目を表示するように組み立てられる。
【０１１２】
ビデオ全体は、スキャンの完全な記録を表示するよりもはるかに短くなる。プロトコルに従ってビデオシーケンスを編成することにより、ビデオシーケンスは比較されることができる。これにはいくつかの利点がある。順序が固定されているため、視聴者がレビューすることはより簡単で効率的であり、欠落している部品は、スキャン中にも迅速に評価され、注釈を付けられることができる。シーケンスレビューは、トレーニングや品質管理に使用できる。ここでの固定される順序は、プロトコルの確立にも役立ち、新しいプロトコルを考案するために使用できる。すべての超音波検査者を認定するよりも、ビデオアセンブリの新しいバージョンを発行することによって、プロトコルの変更ははるかに簡単に確立される。超音波の検査のキャプチャ中に、プロトコルに従って必要なビデオパーツの取得が追跡されるため、ユーザは簡単なチェックマークパネルで何が完了して何が欠けているかを知ることができる。これは、プロトコルの確立にも役立つ。トランスデューサの位置決めに関する情報を追加することによって、各ビデオスニペットに対して、例えば3Dグラフィックス又は色分けされるグラフィックスにおいて利点を得ることができる。
【０１１３】
例えばドップラー、3D、2Dなどとの異なる超音波モダリティ取得の更なる一貫性チェックは、同じ項目に対するスキャンのセマンティックローカリゼーションの後に追加できる。
【０１１４】
理想的には、ビデオシーケンスの自動化はスキャンと並行して、つまり同時に実行されるので、チェックリストを画面の横に保持して、取得済みのパーツと未取得のパーツをオペレーターに示すことができる。深刻な奇形又は画質の問題のため、分類子が特定のビューを認識しない場合、手動インタラクションで操作することもできる。さらに、オペレーターは、奇形のスクリーンショットをプロトコルに追加することができ、標準化されるシーケンスでは必ずしも表示されない。しかしながら、奇形はすべて解剖学/オントロジーに起因するはずであり、したがって、この解剖学が現れる論理的な位置に順番に表示される。例として、大きな胆嚢嚢胞が見つかった場合、タイトルとして「胆嚢」と入力すると、オントロジーの検索用語として、これは肝臓に属することが示され、正常な肝臓のビュー後にスクリーンショットが表示される。
【０１１５】
スキャンプロシージャの後にビデオシーケンスを組み立てる場合、最低限の要件として、必要に応じてそれを修正するために、例えば半自動的に、取得されるが正しく分類されなかったビューを追加するか、奇形のスクリーンショットを追加することにより、オペレーターによるレビューが必要である。超音波検査技師は、ドキュメントに対する何れかの通常の解剖学的構造のスクリーンショット又は何れかの識別される奇形を撮ることが期待されるので、作業負荷を減らすために、レビューを、保存される2Dスクリーンショットに限定することができる。
【０１１６】
特定のビューが取得できない、又はビデオシーケンスが遡及的に確立されるときに取得されなかった場合、標準化される単語を有する黒、又は異なる色、例えば赤で、又は静止で、取得されていない構造の概略図で、適切な空白フレームが表示されてもよい。これにより、一貫した、つまりすべての患者に対して標準化される同じビデオシーケンスフローを維持しながら、このビューが取得されていないというメッセージが迅速かつ明確に伝わる。
【０１１７】
スキャンの直後に、つまり母親と一緒にビデオを確認し、ソファーでその直後に失われたフレームを再取得することが可能である。しかしながら、胎児の位置（首が曲がっているなど、正常なNT測定ができない）のために、すべてのスキャンを取得できるわけではなく、スキャンの欠落は通常のインシデントと見なされるのは現実的なシナリオである。他の異常所見又は特定のリスクがない限り、これは次の定期的なスキャンまで追跡されない。
【０１１８】
本発明で使用することができる標準プロトコルの例には、Kenkhuis, M.J.A.; Bakker, M.; Bardi, F.; Fontanella, F.; Bakker, M.K.; M K, Fleurke−Rozema, H, Bilardoの113ページの付録にある通常の超音波ワークシート（例）（C M：無細胞DNA時代の胎児先天異常の早期診断のための12乃至13週間のスキャンの収量、上記の出版物である産科婦人科の超音波2017）として説明されているプロトコルが含まれる。胎児の解剖学的構造の超音波検査の外観とこれらの測定値を使用して解釈されるGAに基づいて臨床結論に到達するため、必要な測定値を特定する。測定値は、頭頂部の長さ、頸部の半透明、両頭頂の直径、頭囲、腹囲、及び大腿骨の骨幹長である。
【０１１９】
第一及び第二の妊娠期間のその他の詳細なスキャンプロトコルは、たとえばISUOG（産科婦人科超音波学会）によって次のように公開されている。
【０１２０】
超音波Obstet   Gynecol   2013; 41：102−113（Wiley   Online   Library（wileyonlinelibrary.com）でオンライン公開、 DOI：10.1002 / uog.12342、ISUOG実践ガイドライン：妊娠初期の胎児超音波スキャンの性能）。
【０１２１】
超音波Obstet   Gynecol（2010）（Wiley   Online   Library（wileyonlinelibrary.com）でオンライン公開、DOI：10.1002 / uog.8831、定期的な妊娠中期の胎児超音波スキャンの性能に関する実践ガイドライン、
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/uog.12342/pdf
https://www.isuog.org/uploads/assets/uploaded/c60cd864-13f2-4e12-a4fd7883284058fd.pdf）。
【０１２２】
これらを考慮すると、妊娠初期のスキャンプロトコルの例は次のようになる。
【０１２３】
クラウンランプ長（CRL）の測定による胚の矢状断面を提供すること。
【０１２４】
両頭頂径（BPD）と頭囲（HC）の測定値を有する、頭部の対称最大真軸ビューを提供すること。
【０１２５】
非屈曲の標準化されるビューでの頸部半透明性（NT）の視覚化と測定を提供すること。
【０１２６】
胚が10週間より長いGAの場合：正中線の第3脳室、大脳半球間裂、脈絡叢を視覚化すること。
【０１２７】
胚が13週間より長いGAの場合：視床を視覚化すること。
【０１２８】
顔の矢状面のビューを提供すること。
【０１２９】
脊椎の長手方向及び軸方向のビューを提供すること。
【０１３０】
胸部を通じて掃引して、正常で均質な肺、横隔膜の連続性、及び肝臓と脾臓の正常な腹腔内位置を確立すること。この掃引は完全に確立されるビデオシーケンスの一部になる。
【０１３１】
正常な心臓の位置を提供すること。
【０１３２】
胎児の腹部を通じて掃引し、胃、腎臓、膀胱の外観、及び臍帯の挿入を確立すること（上記のように、最終的なビデオの完全な掃引）。
【０１３３】
手足：上肢と下肢のそれぞれ、及び手と足の両方の存在を確立する必要がある。
【０１３４】
胎盤の外観と位置を評価すること（移行する可能性があるため、結果は限定される）。
【０１３５】
以前に帝王切開を受けた患者では、瘢痕を評価する必要がある。
【０１３６】
これは現在の妊娠初期のプロトコルスキャンである。それから、アルゴリズムをトレーニングして、取得した胎児のビューをクラス（20より多い）に分類し、関心構造にラベルを付ける。
【０１３７】
本発明のこの実施形態によれば、クラウンランプ長（ＣＲＬ）測定は、最適な平面が凍結される前後の胎児をさらに示し、参照範囲及び胎児年齢の推定とともに、測定値を上部に表示する短いビデオシーケンス（スニペット）に埋め込まれる。両頭頂径（BPD）、頭囲（HC）、及び頸部半透明性（NT）も同様に視覚化される。上記の第一の妊娠期間スキャンプロトコルの構造の場合、プロトコルの4番目にリストされるエントリ（正中線第三の脳室、大脳半球間裂、脈絡叢）から、フレームの分類と構造の位置は十分であり、表示される。構造、例えば胸部を通る掃引中の肺の正常度を確立するために掃引が必要な場合、標準化される掃引はビデオシーケンスの一部である必要がある。つまり、フレームを繰り返さずに常に上から始まり、肺を上から下に一定の速度で進む。
【０１３８】
拡張される第一の妊娠スキャンが将来的に標準になると、腹囲（AC）、大腿骨の長さ（FL）、上腕骨の長さ（HL）、詳細な心臓の測定（流入／流出路、4室ビューなどの視覚化）など、第二の妊娠スキャンと同様になる追加の構造が含まれる。
【０１３９】
第二の妊娠スキャンの場合、プロトコルは同様であるが、はるかに拡張される。プロトコルは、例えば、上記のA. Youssefらの参考文献から明らかであろう。
【０１４０】
プロトコルは、妊娠期間の範囲に特有である。上記のプロトコルは、11乃至14週間のGAに適用可能であり、異なる分類子を使用する、18乃至24週間の異なる第二の妊娠期間のスクリーニングプロトコルがある。スキャン中にGAが標準測定を介してとにかく確立され、リピートスキャンでは所定値がとにかくわかっているので、これはプロシージャの始めに利用可能であると想定できる。そのため、適切なプロトコル、したがって適切なビデオシーケンス自動化は自動的に選択される。
【０１４１】
現在のスキャンプロトコルは、純粋に2Dイメージングを必要とする。しかしながら、胎児の顔を視覚化したり、バイオメトリを自動化したり、潜在的な奇形、例えば、二分脊椎又は耳の形の3D外観を評価したりする（非標準の）アプリケーションにより、3D   USの使用が増加している。可能性のある3D取得の限られたセット（たとえば、顔、耳、二分脊椎、へそ挿入）を分類子に追加して、スキャンの適切なセクション、つまり、2D矢状断面後の3D顔取得、頭の評価後の耳で表示できる。
【０１４２】
特定のビューを取得する方法の詳細な説明は、上記の参照文献、又はたとえば、https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5029995/、
Bethune、Mらによる 「妊娠後期の超音波の画像ガイド」（Australas   J   US   Med   2013   Aug、16（3）：98−113）に記載される。
【０１４３】
図３は、実施形態によるコンピュータ実施方法２００のフローチャートである。ステップ２０１において、システム２は、２Ｄ、３Ｄ又はドップラーデータを取り込み、対応する画像をディスプレイ１８に表示する。ステップ２０３において、システム２は、スキャンされている被検体に対応する幾何学的及び意味論的モデル並びにビデオシーケンスの編集に適したプロトコルを取得して記憶する。ステップ２０１と並行して進行し得るステップ２０５において、システム２は、キャプチャされるデータとモデルとの間の関連を幾何学的かつ意味論的に記憶するように、キャプチャされるデータをモデルにレジストレーションする。ステップ２０７では、システムは取り込んだデータを処理して、プロトコルが必要とするスキャンのタイプの各々に対して最適な画像を特定する。ステップ２０９で、システムは、最適な画像のそれぞれについてビデオスニペットを生成し、ステップ２１１で、スニペットを、記憶されている単一のビデオシーケンスに組み立てる。ステップ213で、ビデオシーケンスの編集が完了し、繰り返しスキャンがキャプチャされ、処理されて、シーケンスに挿入されると、ビデオシーケンスは第二のレビューのために外部サーバーに送信され、システム2においてローカルにレビューされることにも利用できるようになる。.次に、検査全体の元の完全なデータセットは削除され、又はアーカイブされることができる。
【０１４４】
方法２００の上述の実施形態は、超音波画像処理装置２のプロセッサ構成で実行されるとプロセッサ構成に方法２００を実装させるコンピュータ可読記憶媒体上で実施されるコンピュータ可読プログラム命令によって実現することができる。この目的のために、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、又はブルーレイディスクなどの光学的に読み取り可能な媒体、ハードディスクなどの磁気的に読み取り可能な媒体、メモリースティックなどの電子データ記憶装置など、適切なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を使用することができる。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読プログラム命令がネットワークを介してアクセスされ得るように、インターネットなどのネットワークを介してアクセス可能な媒体であり得る。例えば、コンピュータ可読記憶媒体は、ネットワーク接続ストレージデバイス、ストレージエリアネットワーク、クラウドストレージなどであり得る。
【０１４５】
コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読プログラム命令を取得することができるインターネットアクセス可能なサービスであってよい。一実施形態では、超音波画像処理装置２は、そのようなコンピュータ可読記憶媒体からコンピュータ可読プログラム命令を取り出し、取り出されるコンピュータ可読プログラム命令をデータ記憶装置に記憶することによって新しいコンピュータ可読記憶媒体を作成するように適合される。データ記憶装置の一部を形成するメモリ装置などにおいて、そのデータ記憶装置は、超音波画像処理装置２のプロセッサ装置にアクセス可能であり、その結果、プロセッサ装置は、実行のためにデータ記憶装置からコンピュータ可読プログラム命令を取り出すことができる。
【０１４６】
請求される本発明の範囲内で、装置及び方法の多くの変形が可能であることは理解されるであろう。
【０１４７】
標準化されるプロトコルは、人間の胎児や胎児の心臓をスキャンするのに特に役立つが、他のプロトコルを使用して、器官などの他の解剖学的対象をスキャンすることもできる。任意のタイプの超音波走査を使用することができる。最適な画像を選択するための任意の適切な基準が使用されてもよく、これらの基準は、ユーザ入力によって、又はプロトコル自体に従って可変であってもよい。ビデオシーケンスはスニペットを有する必要はないが、代わりに必ずしも空間的又は時間的に隣接しているわけではない複数の満足できる画像のシーケンスを有することができ、それらは静止画像であってもよい。ドップラーデータは、モーションが発生している最も重要な領域を示すために、さまざまな方法で表示できる。
【０１４８】
モデルは多種多様な形式の何れかを取ることができ、モデル内の空間情報は、幾何学的セグメンテーションから導出される必要はないが、ドップラーデータと3Dボリューム画像を使用して、別の合成又は実際の測定値から取得できる。モデルのセマンティック部分は、英数字コードや人間が読めるテキストなどの任意の形式の情報を有することができ、スキャンのタイプやスキャンされて識別される解剖学的特徴を表すことができる。
【０１４９】
プロトコルは、イメージングのタイプ、数、期間、品質など、スキャンのさまざまな特性を特定できる。
【０１５０】
開示される実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解及び達成され得る。特許請求の範囲において、「備える」という語は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用できないことを示していない。請求項における参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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