(57)【要約】  本開示は、組織に対する様々な角度においてせん断波エラストグラフィを用いて異方性組織をイメージングするための超音波システム及び方法を含む。例示的な超音波イメージングシステムは、対象者に対するプローブの位置を追跡するための位置追跡システムに結合されているプローブと、プローブと通信するプロセッサとを含む。プロセッサは、位置追跡システムから位置追跡データを受信する。プロセッサは、異方性組織内の少なくとも１つの対象平面を規定し、プローブの現在位置と、対象平面の位置との間の差を決定し、差の視覚的指標を提供し、プロセッサは、対象平面に対するイメージング平面の位置の変化に応答して、視覚的指標を動的に更新する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
せん断波イメージングのための超音波イメージングシステムであって、前記超音波イメージングシステムは、
対象者の異方性組織のせん断波画像を生成するために超音波エコー信号を取得するプローブであって、位置追跡システムに対する前記プローブの位置を追跡するために前記位置追跡システムに結合されている、プローブと、
前記プローブと通信し、前記位置追跡システムから位置追跡データを受信するプロセッサとを備え、前記プロセッサは、
前記異方性組織の基準平面に対してある角度にある、前記異方性組織内の少なくとも１つの対象平面を規定することと、
前記位置追跡データによって示される位置にある前記プローブのイメージング平面の第１の位置と、前記少なくとも１つの対象平面の第２の位置との間の差を決定することと、
前記超音波システムのディスプレイ上に、前記差の視覚的指標を提供することとをさらに行い、
前記プロセッサは、前記対象平面に対する前記イメージング平面の位置の変化に応答して、前記視覚的指標を動的に更新する、
超音波イメージングシステム。
【請求項２】
前記プローブは、前記プローブの位置を動的に決定するために前記位置追跡システムから情報を受信する少なくとも１つのセンサを備える、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項３】
前記位置追跡システムは、電磁場発生器を備え、前記少なくとも１つのセンサは、前記プローブに取り付けられている少なくとも１つの電磁センサを含む、請求項２に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つの電磁センサは前記プローブに組み込まれている、請求項３に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項５】
前記プロセッサは、さらに、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記差が閾値を下回るときに、少なくとも１つのせん断波画像が自動的に生成されるようにする、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項６】
前記プロセッサが、ユーザ入力に応答して前記基準平面の指標を受信する、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項７】
前記超音波イメージングシステムは、基準平面選択手段をさらに備え、前記プロセッサが、さらに、前記基準平面選択手段の起動に応答して前記基準平面を前記プローブの現在のイメージング平面に設定する、請求項６に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項８】
前記プロセッサが、前記異方性組織の線維の方向に基づいて前記基準平面を決定する、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項９】
前記プロセッサが、前記異方性組織の前記線維の方向と整列するように前記基準平面を設定する、請求項８に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１０】
前記異方性組織が、筋骨格組織、心内膜組織、血管壁組織、及び甲状腺組織から選択され、前記プロセッサが、前記筋骨格組織、前記心内膜組織、前記血管壁組織、又は前記甲状腺組織の線維の方向を推定する、請求項８に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサが、さらに、前記異方性組織の３Ｄ画像に少なくとも部分的に基づいて前記線維の方向を推定する、請求項１０に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサが、さらに、前記基準平面に対する所定の角度において前記少なくとも１つの対象平面を規定する、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサが、前記基準平面に対する所定の角度間隔において複数の対象平面を規定する、請求項１２に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサは、さらに、前記プローブの位置を調整するための命令を生成し、前記命令は、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記差を低減する、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１５】
前記プロセッサは、さらに、前記命令に基づいて前記プローブの位置を自動的に調整するようにアクチュエータを制御する、請求項１４に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１６】
前記視覚的指標は、現在の平面の指標及び対象平面指標を含み、前記現在の平面の指標は、前記プロセッサによって、前記対象平面に対する前記プローブの位置の変化に応答して動的に調整される、請求項１４に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１７】
前記現在の平面の指標は、前記プローブの現在のイメージング平面の視覚的表現である、請求項１６に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１８】
前記対象平面指標は、前記対象平面に対応するイメージング平面の視覚的表現である、請求項１５に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１９】
前記視覚的指標は、数値目盛りを含み、前記数値目盛りは、決定されている前記差の変化に応答して前記数値目盛りに沿って動く動的構成要素を持つ、請求項１３に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項２０】
前記位置追跡システムが、前記プローブの空間的ロケーションと前記基準平面に対する前記プローブの回転とを決定する、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項２１】
せん断波イメージングの方法であって、前記方法は、
プローブに結合されている位置センサから受信されるセンサデータに少なくとも部分的に基づいて生成される位置追跡データに基づいて、異方性組織に対する前記プローブのイメージング平面の位置を決定するステップと、
少なくとも１つの対象平面を規定するステップと、
前記イメージング平面の前記位置と、前記少なくとも１つの対象平面の位置との間の差を決定するステップと、
ディスプレイ上に、決定されている前記差の視覚的指標を提供し、前記イメージング平面の前記位置の変化に応答して、前記視覚的指標を動的に更新するステップと、
前記プローブを用いて前記対象平面の少なくとも１つのせん断波画像を生成するステップと
を含む、方法。
【請求項２２】
前記方法は、前記イメージング平面の前記位置を調整するための命令を生成するステップをさらに含み、前記命令は、決定されている前記差を低減する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
生成された前記命令に基づいて前記イメージング平面の前記位置を調整するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記イメージング平面の前記位置を調整するステップは、前記プローブのロケーションを調整すること、前記プローブの少なくとも１つの角度方向を調整すること、又はこれらの組み合わせを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記イメージング平面の前記位置を制御するアクチュエータに、生成された前記命令を送信するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記異方性組織の向きと前記イメージング平面の前記位置との間の変換を規定するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記異方性組織の向きと整列するように、前記イメージング平面の前記位置を調整するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記異方性組織内に基準平面を規定するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記少なくとも１つの対象平面を規定するステップは、前記少なくとも１つの対象平面と前記基準平面との間の角度を規定することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
決定されている前記位置において生成された前記少なくとも１つのせん断波画像上に前記前記イメージング平面の決定されている前記位置を表示するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[001]  本開示は、組織に対する様々な角度においてせん断波エラストグラフィを用いて異方性組織をイメージングするための超音波システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[002]  カートベースの超音波イメージングシステムなどの超音波イメージングシステムは、典型的には、患者などの対象者からの画像を取得し、表示するために、プローブ及びディスプレイとともに動作するユーザインターフェースを含む。超音波イメージングシステムは、せん断波エラストグラフィを使用して、組織の機械的特性を決定する。せん断波エラストグラフィは、例えば、腫瘍の存在を示す、組織中の剛性が異常である領域を特定するなどのために、スクリーニング及び診断の目的で使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[003]  異なるタイプの組織は異なる特性を有する。肝組織などの特定のタイプの組織は一般的に等方性であり、一方、例えば、筋骨格、血管壁、及び心内膜組織などの特定の他のタイプの組織は、組織の特性（例えば、剛性）が、その特性が測定される方向に基づいて変化し得る、異方性である。異方性組織の特性を特性化するために、組織に対して２つ以上の向きにおいてプローブを用いて測定を行う必要がある。しかしながら、オペレータがプローブの向きを精密に制御又は記録することは困難である。本明細書に記載されている例は、誘導異方性組織イメージングの技術分野における１つ又は複数の課題に対する解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[004]  本開示は、組織に対する様々な角度においてせん断波エラストグラフィを用いて異方性組織をイメージングするための超音波システム及び方法に関する。少なくとも１つの態様において、本開示は、せん断波イメージングのための超音波イメージングシステムに関する。超音波イメージングシステムは、プローブと、プロセッサとを含む。プローブは、対象者の異方性組織のせん断波画像を生成するために超音波エコー信号を送受信する。プローブは、対象者に対するプローブの位置を追跡するための位置追跡システムに結合される。プロセッサは、プローブと通信し、位置追跡システムから位置追跡データを受信するように構成される。プロセッサは、異方性組織の基準平面に対してある角度にある、異方性組織内の少なくとも１つの対象平面を規定する。プロセッサは、位置追跡データによって示される位置にあるプローブのイメージング平面の第１の位置と、少なくとも１つの対象平面の第２の位置との間の差を決定する。プロセッサはまた、超音波システムのディスプレイ上に、その差の視覚的指標を提供し、対象平面に対するイメージング平面の位置の変化に応答して、視覚的指標を動的に更新する。
【０００５】
[005]  少なくとも１つの態様において、本開示は、せん断波イメージングの方法に関する。本方法は、プローブに結合されている位置センサから受信されるセンサデータに少なくとも部分的に基づいて生成される位置追跡データに基づいて、異方性組織に対するプローブのイメージング平面の位置を決定するステップを含む。本方法は、少なくとも１つの対象平面を規定するステップ、及び／又は、イメージング平面の位置と、少なくとも１つの対象平面の位置との間の差を決定するステップを含む。本方法はまた、ディスプレイ上に、決定されている差の視覚的指標を提供し、イメージング平面の位置の変化に応答して、視覚的指標を動的に更新するステップを含む。本方法は、プローブを用いて対象平面の少なくとも１つのせん断波画像を生成するステップを含む。
【０００６】
[006]  本明細書に記載されているユーザインターフェースの特定の要素及び／又は超音波システムのプロセッサによって実施される機能などの、本開示の態様は、プロセッサ実行可能命令を含むコンピュータ可読媒体内で具現化される。例えば、１つ又は複数のグラフィカルユーザインターフェース又はその要素を提供するためのプロセッサ実行可能命令が、例えば、解析ワークステーション上で実行するためのソフトウェアパッケージに組み込まれる。本開示の態様は、下記にさらに説明するオフライン画像解析を容易にするが、本明細書に記載されている原理は、オンライン画像解析（例えば、画像取得中又はその直後に実施される解析）にも等しく適用されることが理解されよう。一実施形態によれば、超音波画像を表示するためのプロセッサ実行可能命令を備える非一時的コンピュータ可読媒体は、第１の複数の記憶されている画像ファイルからの第１の画像フレームを表示することであって、画像ファイルは、第１の画像フレームの取得中のプローブ位置に対応する第１の位置情報を含む、表示することと、ユーザインターフェースを介して、直交ビューを求める要求を受信することと、第１の位置情報を、第２の複数の記憶されている画像ファイルの位置情報と比較して、第１の位置情報に最も近い位置情報と関連付けられる、第２の複数の記憶されている画像ファイル内の１つ又は複数の画像フレームを特定することと、１つ又は複数の画像フレームの各々の表現を、候補直交ビューとして表示することとを行うための命令を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[007]  本開示のいくつかの例に従って構築されている異方性組織の誘導せん断波エラストグラフィのためのシステムのブロック図である。
【図２】[008]  本開示のいくつかの例による超音波システムのブロック図である。
【図３Ａ−３Ｆ】[009]  本開示のいくつかの例による異方性組織に対するプローブ配置の図である。
【図４Ａ−４Ｂ】[010]  本開示のいくつかの例によるプローブ及び／又は電磁場発生器などの、例示的なシステムの構成要素と関連付けられる座標系の図である。
【図５Ａ−５Ｃ】[011]  本開示のいくつかの例による視覚的指標を提供するグラフィカルユーザインターフェース要素の図である。
【図６Ａ−６Ｂ】[012]  本開示のいくつかの例による位置指標を含む筋組織の例示的なせん断波エラストグラフィ画像の図である。
【図７Ａ−７Ｂ】[013]  本開示のいくつかの例によるプローブ及び異方性組織と関連付けられる座標系のブロック図である。
【図８】[014]  本開示のいくつかの例による異方性組織の誘導せん断波エラストグラフィの方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[015]  特定の実施形態の以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明又はその応用若しくは使用を限定するようには決して意図されていない。本発明のシステム及び方法の実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部を形成し、例示として、説明されているシステム及び方法を実践することができる特定の実施形態が示されている、添付の図面が参照される。これらの実施形態は、当業者が、本発明において開示されているシステム及び方法を実践するのに十分に詳細に記載されており、他の実施形態が利用されること、並びに、本発明のシステムの精神及び範囲から逸脱することなく、構造的及び論理的変更が行われることは理解されたい。その上、明瞭にするために、特定の特徴の詳細な説明は、それらが当業者にあきらかであるときは、本発明のシステムの記述を曖昧にしないように、論じられない。それゆえ、以下の詳細な説明は限定的な意味に解釈されるべきではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲のみによって画定される。
【０００９】
[016]  本技術はまた以下においても、本実施形態による方法、装置（システム）及び／又はコンピュータプログラム製品のブロック図及び／又は流れ図を参照して記載されている。ブロック図及び／又は流れ図の各ブロック、並びに、ブロック図及び／又は流れ図内の複数のブロックの組み合わせは、コンピュータ実行可能命令によって実装されることが理解される。これらのコンピュータ実行可能命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、及び／又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサ、コントローラ又は制御ユニットに提供されて機械を生成し、結果、コンピュータ及び／又は他のプラグラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行する命令は、ブロック図及び／又はフローチャートの１つ又は複数のブロックにおいて指定される機能／動作を実施するための手段を創出する。
【００１０】
[017]  組織に対する誘導された角度における異方性組織のせん断波エラストグラフィ画像の信頼可能な取得における特定の問題は、本明細書における例によって、例えば、所望の又は対象のイメージング平面に対するプローブのイメージング平面の位置及び／又は近接性に関するフィードバックをユーザ（例えば、音波検査者）に提供することによって、及び、場合によっては、異方性組織の対象ビューを取得するようにプローブを位置決めするようにプローブ、したがって対応するイメージング平面の位置を調整するための命令を提供することによって対処される。本明細書における例は、付加的に又は代替的に、１つ又は複数の対象平面においてデータを収集することを可能にし、そのようなデータ収集中にプローブ配置の信頼性を増大させ、及び／又は、測定中にプローブ配置を正確に記録することを可能にする。
【００１１】
[018]  様々なタイプの組織が、異方性の特性を有する。例えば、骨格筋は、異方性の機械的特性を呈する、すなわち、組織合成が負荷方向に応じて変化する。骨格筋の剛性を完全に特性化するために、典型的には、トランスデューサイメージング平面と筋線維方向（例えば、２つの極端な事例としては線維内面及び線維断面）との間の複数の異なる角度において、複数の剛性測定点が必要とされる。近年の研究は、全範囲のイメージング角度にわたる多方向剛性測定による、より高い診断の可能性を示している。しかしながら、音波検査者が、プローブの向きを正確に操作し、イメージング平面と筋線維方向との間の角度を決定することは困難であり得る。本開示によるせん断波エラストグラフィのための超音波システム及び方法は、線維方向に対するせん断波イメージング平面の制御を容易にし、負荷方向に応じた筋肉剛性の評価をより正確にし、これによって、異方性挙動を呈する器官及び組織のより完全、正確且つ標準的な定量的剛性測定を可能にする。特定の例が、筋骨格組織に関して本明細書に記載されているが、本開示の原理は、任意のタイプの異方性組織（例えば、血管壁組織、心内膜など）に等しく適用することができることが理解されよう。
【００１２】
[019]  本開示の実施形態による装置、システム、及び方法は、せん断波エラストグラフィイメージングの位置（例えば、空間及び角度におけるロケーション）を組織に対して誘導することに関する。イメージングシステムは、イメージング平面内に組織の画像を形成するために超音波パルスを送受信するためのプローブを含む。プローブに結合されている位置測定システム（例えば、位置追跡システム）は、位置測定システムの座標系（世界座標系）に対するイメージング平面の位置をリアルタイムに決定することができる。イメージング平面の配置を誘導し、決定された位置においてデータをキャプチャするために、世界座標系に対する現在のイメージング平面の位置に関するフィードバックが、システムのユーザに（例えば、グラフィック表示を介して）提供される。システムは、ユーザを、組織の周りの様々な異なる位置においてイメージング平面を（例えば、プローブを位置決めし直し又は回転させることによって）位置決め及び位置決めし直しするように誘導する。複数の位置において、Ｂモード、せん断波エラストグラフィ及び／又は他のモダリティの画像を記録し、各画像が得られた位置を記録することによって、システムは、異方性組織の特性のより完全な絵図を構築する。
【００１３】
[020]  図１は、本開示のいくつかの実施形態による超音波イメージングシステム１１２と関連付けられる動作環境１００を示す。動作環境１００の構成要素は、少なくとも部分的に、本開示の実施形態を実施するために使用される。例えば、図１は、プローブ１０６、超音波ベース１１４及び処理ユニット１１８（いくつかの実施形態においてはベース内にある）を含むか又はこれらに動作可能に結合されている超音波イメージングシステム１１２、位置場発生器１１７、及び、プローブ１０６に取り付けられているセンサ１０８を含むか又はこれらに動作可能に関連付けられている位置追跡システム１１６、並びに、プローブ１０６を用いて対象者１０４を超音波イメージングしているユーザ１０２を示す。図１に示す構成要素は例示に過ぎず、構成要素を排除すること、構成要素を組み合わせること、構成要素を再構成すること、及び構成要素を置換することを含め、他の変形形態がすべて企図される。
【００１４】
[021]  図１の動作環境１００において、ユーザ１０２は、超音波イメージングシステム１１２の一部であり、及び／又は、これに通信可能に接続されているプローブ１０６を利用して、対象者１０４の異方性組織１０５を超音波検査し、より特定的には、対象者１０４の異方性組織１０５の超音波せん断波エラストグラフィ画像を得る。プローブ１０６は、異方性組織１０５の断面を含む測定平面１１０を走査するように、異方性組織１０５に対して配置される。プローブ１０６は、プローブ１０６の位置（例えば、空間的ロケーション及び／又は向き）を決定し、以て、測定平面１１０の位置を決定するために、位置測定システム１１６に結合されているセンサ１０８を含む。一例において、センサ１０８は、位置測定システム１１６の場発生器１１７によって生成される電磁場と相互作用して、センサ１０８の位置を決定する。他の例において、位置測定システム１１６は、光学的追跡（例えば、プローブ上の光学マーカの位置を記録する光センサ）、機械的追跡（例えば、プローブをロボットアーム、剛性定位フレームに取り付けること）、及び／又は超音波画像ベースの追跡を含む。他の実施形態においては、他の位置測定又は追跡システムが使用される。プローブ１０６は、測定平面１１０における画像データを取得するために、超音波システム１１２のイメージングベース１１４内に配置される画像データ取得構成要素に結合される。
【００１５】
[022]  超音波システム１１２は、プローブ１０６に結合されている超音波ベース１１４と、処理ユニット１１８とを含む。処理ユニット１１８は、位置追跡システム１１６及び／又はセンサ１０８からプローブ１０６の位置に関するデータを受信し、超音波ベース１１４から測定データを受信する。いくつかの実施形態において、処理ユニット１１８は、超音波ベース１１４に結合されているコンピュータである。超音波システム１１２は、ディスプレイ１２０と、プロセッサ１２６と、コントローラ１２８と、１つ又は複数のステップ１３３ａ〜１３３ｅを含む命令１３２を含むメモリ１３０とを含む。プロセッサ１２６及び／又はコントローラ１２８は、命令１３２に基づいて、情報を分析し、及び／又は、超音波システム１１２を制御するように動作する。ディスプレイ１２０は、超音波イメージングシステム１１２からの測定データ、並びに／又は、センサ１０８及び／若しくは位置追跡システム１１６からの位置データに基づいて、少なくとも１つの画像１２４及び／又は１つ又は複数の視覚的指標１２２を表示する。
【００１６】
[023]  プローブ１０６は、例えば、異方性組織１０５を含む領域など、生物組織内の関心領域をイメージングするために使用される。図示のように、異方性組織は一般的に、その特性が測定されている組織に対する向きに応じて異なる、剛性などの特性を有する組織である。いくつかの例において、イメージングされている異方性組織１０５は、筋骨格組織、心内膜組織、血管壁組織、甲状腺組織、又はそれらの任意の組み合わせである。本明細書における例は、無論、本明細書に記載されている特定の例以外のタイプの組織にも適用される。異方性組織１０５の、剛性などの１つ又は複数の特性が測定され、傷害、ジストロフィ、及び／又は筋炎などの状態を評価及び／又は診断するために使用される。
【００１７】
[024]  プローブ１０６は、異方性組織１０５のせん断波エラストグラフィ画像を取得するために使用される。その目的のために、プローブ１０６は、異方性組織１０５に向けて「プッシュパルス」を送信するように動作可能であるトランスデューサを含み、それによって、その後、異方性組織１０５を通じて伝播するせん断波が生成される。代替的に、組織中のせん断波は、音響放射力を用いることなく、組織を圧迫するように構成されている機械振動子などによって、組織の外部から加えられる機械力を介して生成される。プローブ１０６は、せん断波が伝播するときの速度を測定するために使用される追跡パルスを放出するようにさらに動作可能である。せん断波の測定速度は、異方性組織１０５の剛性を決定するために（プロセッサ１２６などによって）分析される。せん断波エラストグラフィデータは、せん断波エラストグラフィ画像を生成するために使用される。
【００１８】
[025]  プローブ１０６のトランスデューサは、概して単一のイメージング平面１１０からのデータを受信するように動作可能である線形（又は一次元）トランスデューサである。いくつかの実施形態において、線形プローブは、視野を増大させるために方位角方向においてフェージングされ、又は、ステアリング可能である。それにもかかわらず、線形トランスデューサは、生物組織を通じて高度的に異なるイメージング平面内の画像データを取得するために、物理的に位置決めし直される（例えば、傾倒され若しくは前後に傾転され（ｔｏｅ−ｈｅｅｌｅｄ）、又は、対象者に対して異なる向きに回転される）必要がある。本明細書における例によるシステムを用いて対象者をイメージングするとき、システムは、プローブの空間的ロケーション（３Ｄにおける）、及び、基準フレーム（例えば、位置測定システムの座標系）に対するプローブの、したがって、イメージング平面の向きを含む、プローブ１０６の位置を指定する位置データを受信する。例えば、組織１０５に対する異なる向きにおける画像を取得するための試験が進行するにつれて、超音波システム１１２は、プローブ１０６の位置を変化させ、それによって、イメージング平面１１０の向きを変化させるように、ユーザ１０２に指示する。
【００１９】
[026]  プローブ１０６は、位置追跡システム１１６に対するプローブ１０６の位置を決定するための位置追跡システム１１６に結合される。プローブ１０６は、位置追跡システム１１６から情報を受信する少なくとも１つのセンサ１０８を含む。少なくとも１つのセンサ１０８は、プローブ１０６に取り付けられるか、又は、プローブ１０６と一体的である。位置追跡システムは、対象者１０４と既知の空間的関係を有する。いくつかの例において、位置追跡システムは、例えば、超音波試験の開始時などに、プローブ１０６を対象者に対して空間的に見当合わせすることによって、対象者１０４に対して見当合わせされる。図示のように、位置追跡システム１１６は少なくとも１つのセンサ１０８と相互作用する場を生成する位置場発生器１１７を含む。１つの実施形態において、少なくとも１つのセンサ１０８は、場の特性を測定する。別の実施形態において、少なくとも１つのセンサは、位置場発生器１１７によって測定される場の擾乱を生成する。
【００２０】
[027]  少なくとも１つのセンサ１０８及び／又は位置場発生器１１７からの測定値は、位置場発生器１１７に対する少なくとも１つのセンサ１０８の各々の位置を決定するために使用される。次いで、これらの測定値は、少なくとも１つのセンサ１０８の各々の位置とプローブ１０６の位置との間の既知の関係に基づいて、プローブ１０６の位置を決定するために使用される。測定値は、プローブ１０６の位置を決定するために超音波システム１１２に送信され、又は、これらの計算は、位置追跡システム１１６若しくはプローブ１０６内に位置するプロセッサによって行われる。図１は、位置追跡システム１１６を超音波システム１１２に結合されているものとして示しているが、いくつかの実施形態において、位置追跡システム１１６は、超音波システム１１２に直接的に接続されてはおらず、プローブ１０６のセンサ１０８は、超音波システム１１２に位置測定値を提供する。センサ１０８は、超音波システム１１２に直接的に結合され、又は、プローブ１０６及び／若しくは位置追跡システム１１６を介して間接的に結合される。
【００２１】
[028]  下記により詳細に説明するように、位置追跡システム１１６は、対象者１０４及び／又は異方性組織１０５の位置との既知の関係を有し、プローブ１０６の位置と異方性組織１０５の位置との間の関係が決定されることが可能になる。一例において、位置場発生器１１７は、対象者１０４を支持するマットレスに埋め込まれるなど、対象者１０４の下に配置される。他の例において、組織１０５が位置測定システム１１６に対して動いていないと仮定される場合、プローブ１０６と異方性組織１０５との間の関係は、決定される必要はない。
【００２２】
[029]  位置追跡システム１１６は、対象者１０４及び／又は異方性組織１０５の周りのカバレッジゾーンを有する。カバレッジゾーンは、プローブ１０６のロケーションをその中で決定することができる領域を画定する。カバレッジゾーンのサイズ及び形状は、位置場発生器１１７の特性によって決定される。カバレッジゾーンは、プローブ１０６を動かし、種々のロケーションをマーキングすることによって画定される。一例として、超音波システム１１２は、ユーザ１０２に（例えば、ディスプレイ１２０を介して）、対象者１０４に関する１つ又は複数の設定ロケーションにプローブ１０６を動かすように促す。ロケーションは、予測されるカバレッジゾーンの縁部である。超音波システム１１２は、予測されるカバレッジゾーンのサイズを登録し、後に、プローブ１０６がカバレッジゾーンの縁部にあるか又はその近くにあることを示すためのフィードバックを（例えば、トーン及び／又はディスプレイ１２０を介して）提供する。
【００２３】
[030]  いくつかの実施形態において、位置追跡システム１１６は、電磁追跡システムである。位置場発生器１１７は、対象者１０４の周りに電磁場を生成する電磁場発生器である。センサ１０８は、センサ１０８のロケーションにおける電磁場の特性（例えば、振幅）を検出する電磁センサである。電磁場発生器は、卓上電磁発生器であり、対象者１０４を支持する構造物（例えば、ガーニー、撮影台、ベッド）の上又はその近くに位置決めされる。他の実施形態においては、他の形態の位置追跡システム１１６及びセンサ１０８が使用される。
【００２４】
[031]  図１の例において、超音波システム１１２は、プローブ１０６及び位置追跡システム１１６に通信可能に結合される。超音波システム１１２は、プローブ１０６及び位置追跡システム１１６からデータを受信し、及び／又は、これらの構成要素の動作を変更するためにそれらを制御する。超音波システム１１２は、カート上にあるか、又は、タブレットなどの可搬手持ち式ユニットとしての移動ユニットとして提供される。プローブ１０６及び／又は位置追跡システムは、有線及び／又はワイヤレス（例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））接続によって超音波システム１１２に結合される。超音波システム１１２は、プローブ１０６に結合されている超音波ベース１１４を有する。超音波ベース１１４は、トランスデューサによって送信されるせん断波エラストグラフィを制御し、プローブ１０６からデータを受信する。図１は、超音波ベース１１４及び処理ユニット１１８を、超音波システム１１２の別個の構成要素として示しているが、超音波ベース１１４は、プロセッサ１２６、コントローラ１２８、及びメモリ１３０などの構成要素を、処理ユニット１１８と共有することができることは理解されたい。いくつかの実施形態において、超音波ベース１１４及び処理ユニット１１８は、単一のユニットに結合されている。
【００２５】
[032]  超音波システム１１２は、プローブ１０６（超音波ベース１１４を介して）及び位置追跡システム１１６に結合される動作ユニット１１８を含む。動作ユニット１１８は、プローブ１０６（及び／又は超音波ベース１１４）からせん断波エラストグラフィデータを受信し、１つ又は複数のせん断波エラストグラフィ画像１２４を生成する。プロセッサ１２６は、命令１３２を利用して（例えば、ステップ１３３ａを実行することによって）、プローブ１０６、センサ１０８、及び／又は位置追跡システム１１６からのデータを分析してプローブ１０６の位置を決定する。プローブ１０６の位置はリアルタイムに決定される。位置及び／又は画像１２４は付加的に、メモリ１３０に記憶される。プロセッサ１２６は、画像が（例えば、命令１３２のステップ１３３ｂを実行することによって）取得される１つ又は複数の対象ロケーション又は平面を決定し、プローブ１０６の現在位置と対象平面との間の差を（例えば、ステップ１３３ｃを実行することによって）決定する。プロセッサ１２６は、命令１３２を操作して、（例えば、ステップ１３３ｄを実行することによって）異方性組織１０５の対象平面に対するイメージング平面１１０の現在位置を示す１つ又は複数の視覚的指標１２２を生成する。プロセッサ１２６は、プローブ１０６及び対象平面が位置整合されたときにせん断波画像を生成するための命令１３２（例えば、ステップ１３３ｅ）を実行する。処理ユニット１１８は、画像１２４及び／又は視覚的指標１２２を表示するディスプレイ１２０を含む。命令１３２のある特定のステップ１３３ａ〜１３３ｅが説明されているが、命令１３２は、より多い又はより少ないステップを含むこと、ステップは、反復、再構成、及び／又は選択的に変更されることは理解されたい。
【００２６】
[033]  プロセッサ１２６は、イメージング平面１１０の位置が対象平面の位置に一致するようにプローブ１０６の位置決めを誘導する１つ又は複数の視覚的指標１２２を生成する。視覚的指標１２２は、ユーザ１０２に、プローブ１０６を動かすことによってイメージング平面１１０のロケーションを手動で調整するためのフィードバックを提供する。プロセッサ１２６は、プローブ１０６及び／又はイメージング平面１１０の位置を更新するための命令を生成し、それらの命令に基づいて、対象平面の位置に一致するようにプローブ１０６及び／又はイメージング平面１１０の位置を調整するようにコントローラ１２８を制御することによって、プローブ１０６及び／又はイメージング平面１１０の位置を直接的に調整する。超音波システム１１２は、異方性組織１０５に対する様々な位置における異方性組織１０５のせん断波エラストグラフィイメージングを誘導するために、様々な対象平面を生成する。視覚的指標１２２は、様々な位置の各々におけるプローブ１０６の位置決めの正確度を増大させる。
【００２７】
[034]  超音波システム１１２は、イメージング平面１１０に沿ってせん断波エラストグラフィ画像（データ）をキャプチャし、また、以前に記録されたデータを後に検討するために記憶し、及び／又は、取り出す。画像１２４及び／又は位置データは、メモリ１３０に保存され、必要に応じて呼び出される。超音波システム１１２は、データが収集された特定の位置に基づいて種々の画像を分類し、ユーザ１０２が、これらの分類に基づいて種々の画像をソート又は選択することを可能にする。例えば、超音波システム１１２は、現在表示されている画像に直交する画像を選択する「直交発見（Ｆｉｎｄ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）」ツールを有する。メモリ１３０に保存されているデータの選択に基づいて、レポートが生成される。
【００２８】
[035]  図２は、本開示のいくつかの実施形態による超音波イメージングシステム２００のブロック図を示す。超音波イメージングシステム２００は、少なくとも部分的に、図１の超音波システム１１２を実装するために使用される。図２は、超音波プローブ２０６と、トランスデューサアレイ２７０と、マイクロビームフォーマ２６８と、送受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２５０と、ビームフォーマ２５２と、送信コントローラ２１０と、信号プロセッサ２５４と、Ｂモードプロセッサ２６２と、スキャンコンバータ２６０と、多断面再構成器２６６と、ボリュームレンダラ２６４と、画像プロセッサ２５８と、グラフィックスプロセッサ２５６と、ユーザインターフェース２７４と、入力デバイス２７２と、出力デバイス２２０とを含む超音波イメージングシステム２００を示す。図２に示す構成要素は例示に過ぎず、構成要素を排除すること、構成要素を組み合わせること、構成要素を再構成すること、及び構成要素を置換することを含め、他の変形形態がすべて企図される。
【００２９】
[036]  超音波イメージングシステム２００は、いくつかの実施形態において、図１のプローブ１０６を実装するために使用されるプローブ２０６を含む。プローブ２０６は、対象者の周りに位置決めされ、対象者の組織に関するデータをキャプチャするために使用される。図２の超音波イメージングシステム２００において、超音波プローブ２０６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２７０を含む。例えば、線形アレイ、コンベックスアレイ、又はフェーズドアレイなど、様々なトランスデューサアレイが当該技術分野において周知されている。トランスデューサアレイ２７０は、例えば、２Ｄ及び／又は３Ｄ撮像のための高度次元及び方位次元における走査が可能なトランスデューサ素子の二次元アレイを含むことができる。トランスデューサアレイ２７０は、典型的には、アレイ内のトランスデューサ素子による信号の送信及び受信を制御する超音波プローブ２０６内に位置するマイクロビームフォーマ２６８に結合される。この例において、マイクロビームフォーマ２６８は、プローブケーブルによって又はワイヤレスになどで、送受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２５０に結合され、送受信スイッチは、送信と受信との間で切り替える。したがって、Ｔ／Ｒスイッチ２５０は、ビームフォーマ２５２を高エネルギー送信信号から保護する。いくつかの実施形態において、Ｔ／Ｒスイッチ２５０及びシステムの他の要素は、別個の超音波システム基部（例えば、超音波ベース１１４）ではなく、トランスデューサプローブ内に含まれてもよい。
【００３０】
[037]  マイクロビームフォーマ２６８の制御下でのトランスデューサアレイ２７０からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ２５０に結合されている送信コントローラ２２８及びビームフォーマ２５２によって方向付けられる。送信コントローラ２２８は、ユーザインターフェース２７４の入力デバイス２７２のユーザの操作からの入力を受信する。送信コントローラ２２８は、超音波システム基部の構成要素（例えば、図１の超音波ベース１１４）であるか、又は、超音波システムの汎用コントローラ（例えば、図１のコントローラ１２８）である。ユーザインターフェース２７４は、下記にさらに説明するように、ソフト及び／又はハードコントロールを含む制御パネルなどの１つ又は複数の入力、並びに、１つ又は複数のディスプレイなどの出力デバイスを使用して実装される。送信コントローラ２２８によって制御される機能の１つは、ビームがステアリングされる方向である。ビームは、トランスデューサアレイからまっすぐに（トランスデューサアレイに直交して）、又は、より広い視野に対しては異なる角度においてステアリングされる。マイクロビームフォーマ２６８によって生成される、部分的にビーム形成された信号がビームフォーマ２５２に結合され、ビームフォーマにおいて、トランスデューサ素子の個々のパッチからの部分的にビーム形成された信号が組み合わされて、完全にビーム形成された信号にされる。送信コントローラ２２８は、プローブ２０６に対するビームの位置を記録する。本明細書に記載されているように、ビーム及びプローブ２０６の位置は、イメージング平面（例えば、図１のイメージング平面１１０）の位置を決定するために使用される。
【００３１】
[038]  ビーム形成された信号は、信号プロセッサ２５４に結合される。信号プロセッサ２５４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、及び高調波信号分離のような様々な方法で、受信エコー信号を処理することができる。信号プロセッサ２５４はまた、スペックル低減、信号合成、及びノイズ排除のような追加の信号増強も実施する。処理済み信号はＢモードプロセッサ２６２に結合され、Ｂモードプロセッサは、身体内の構造のイメージングのために振幅検出を利用することができる。Ｂモードプロセッサによって生成される信号は、スキャンコンバータ２６０及び多断面再構成器２６６に結合される。スキャンコンバータ２６０は、エコー信号がそこから所望の画像フォーマットにおいて受信された空間的関係に、エコー信号を構成する。例えば、スキャンコンバータ２６０は、二次元（２Ｄ）扇形フォーマット、又はピラミッド形の三次元（３Ｄ）画像にエコー信号を構成する。多断面再構成器２６６は、米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）に記載されているように、身体の容積領域内の共通の平面内の点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ことができる。ボリュームレンダラ２６４が、例えば、米国特許第６，５３０，８８５号（Ｅｎｔｒｅｋｉｎ他）に記載されているように、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３Ｄ画像に変換する。２Ｄ又は３Ｄ画像は、スキャンコンバータ２６０、多断面再構成器２６６、及びボリュームレンダラ２６４から、出力デバイス２２０に表示するために、さらなる増強、バッファリング及び一時的保存のために画像プロセッサ２５８に結合される。出力デバイス２２０は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、又はプラズマディスプレイ技術などの様々な既知のディスプレイ技術を使用して実装されるディスプレイデバイスを含む。いくつかの実施形態において、出力デバイス２２０は、図１のディスプレイ１２０を実装する。
【００３２】
[039]  グラフィックスプロセッサ２５６は、超音波画像とともに表示するためのグラフィックオーバーレイを生成することができる。これらのグラフィックオーバーレイは、例えば、患者名、画像の日時、イメージングパラメータなどのような標準的な識別情報を含むことができる。グラフィックスプロセッサは、タイプされた患者名のような、入力デバイス２７２からの入力を受信する。入力デバイス２７２は、本明細書においてはハードコントロールとしても参照される、ボタン、ダイヤル、トラックボール、物理キーボードなどのような、１つ又は複数の機械的制御装置を含む。代替的に又は付加的に、入力デバイス２７２は、タッチセンサ式技術（例えば、抵抗式、静電容量式、又は光学式タッチスクリーン）を使用して実装される、ボタン、メニュー、ソフトキーボード、及び他のユーザインターフェースなどの、１つ又は複数のソフトコントロールを含む。その目的のために、超音波イメージングシステム２００は、ソフトコントロールと関連付けられる機能などのユーザインターフェースの動作を制御する、ユーザインターフェースプロセッサ（すなわち、プロセッサ２２６）を含む。ユーザコントロールのうちの１つ又は複数は、制御パネル上で同一場所に配置される。例えば、機械的制御装置のうちの１つ若しくは複数は、コンソール上に設けられ、及び／又は、１つ若しくは複数のソフトコントロールは、コンソールに取り付けられるか若しくはコントロールと一体化されているタッチスクリーン上で同一場所に配置される。例えば、いくつかの実施形態において、入力デバイス２７２は、図１の処理ユニット１１８及び／又は超音波ベース１１４の一部である。
【００３３】
[040]  超音波画像及び関連付けられるグラフィックスオーバーレイは、例えば、オフライン解析のためにメモリ２３０に記憶される。加えて、メモリ２３０は、ユーザインターフェース２７４と関連付けられる機能を実施するための命令を含むプロセッサ実行可能命令を記憶する。いくつかの実施形態において、ユーザインターフェース２７４は、グラフィカルユーザインターフェースを含み、グラフィカルユーザインターフェースは、システム２００のプロセッサに応答して、本明細書における例のいずれかによる異方性組織のせん断波エラストグラフィの実施において音波検査者への誘導を提供するためのグラフィカルユーザインターフェース要素を表示するように構成される。メモリ２３０は、超音波ベースユニットの一部であるか、又は、ベースユニットに結合されているコンピュータシステムの一部である汎用メモリである（例えば、メモリ２３０は、図１の処理ユニット１１８のメモリ１３０である）。ユーザインターフェース２７４はまた、複数の多面リフォーマット（ＭＰＲ）画像の表示の選択及び制御のために多断面再構成器２６６に結合することもできる。いくつかの例において、処理構成要素（例えば、ビームフォーマ２５２、信号プロセッサ２５４、Ｂモードプロセッサ２６２、スキャンコンバータ２６０、多断面再構成器２６６、ボリュームレンダラ２６４、画像プロセッサ２５８、グラフィックスプロセッサ２５６、プロセッサ２２６など）のうちの２つ以上の機能は、図１のプロセッサ１２６などの単一の処理ユニットに組み合わされる。
【００３４】
[041]  プローブ２０６、センサ２０８、マイクロビームフォーマ２６８、及びトランスデューサ２７０は、手持ち式ユニット２７６に組み合わされる。手持ち式ユニット２７６は、ユーザの手で保持されるように成形される。手持ち式ユニット２７６は、トランスデューサ２７０を含み、対象者の表面上に（例えば、皮膚に対して）位置決めされるように成形されている「頭」又は「顔」を有する。センサ２０８は、いくつかの実施形態において、図１の少なくとも１つのセンサ１０８を実装する。図２には単一のセンサ２０８しか示されていないが、センサ２０８は、プローブ２０６の周りに位置決めされている複数のセンサを表すことは理解されたい。センサ２０８は、プローブ２０６のハウジング内に収容されるなど、一体的であるか、プローブ２０６のハウジングの外側に取り付けられる別個の構成要素であるか、又は、一体的と組み合わせとの組み合わせである。センサ２０８は、プローブ２０６に対して固定位置には位置され、結果、センサ２０８の位置を知ることによって、プローブ２０６及びイメージング平面の位置も分かる。
【００３５】
[042]  図３Ａ〜図３Ｆは、本開示の例による異方性組織に対するプローブ配置を示す。プローブの配置は、組織と交差する平面の位置によって規定される。これらの平面の間の関係が決定され、１つ又は複数のイメージング動作中にプローブの配置を誘導するために使用される。図３Ａ〜図３Ｄは、異方性組織３０５、線維３３４、プローブ３０６、イメージング平面３１０、回転されたイメージング平面３１０’及び３１０’’、基準平面３１１、並びに少なくとも１つの対象平面３１３及び３１３ａ〜３１３ｄを示す。図３Ａ及び図３Ｃは、異方性組織に対して２つの異なる位置に配置されているプローブを示す。図３Ｂ及び図３Ｄは、それぞれ図３Ａ及び図３Ｃの位置においてプローブによってキャプチャされる組織を通るイメージング平面を示す。図３Ｅは、対象平面３１３に示す組織のバットレスの上面図である。図３Ｆは、複数のイメージング平面３１３ａ〜３１３ｄが存在することを除いて、図３Ｅと同様の上面図である。図３Ａ〜図３Ｆに示す例は例示に過ぎず、構成要素を排除すること、構成要素を組み合わせること、構成要素を再構成すること、及び構成要素を置換することを含め、他の変形形態がすべて企図される。
【００３６】
[043]  プローブ３０６は、いくつかの実施形態において、図１のプローブ１０６の一実施態様である。プローブ３０６は、異方性組織３０５の領域に近接して、対象者の表面に対して（例えば皮膚上に）位置決めされる。異方性組織３０５は、線維３３４を含み、その向きは、異方性組織３０５の異方性特性を少なくとも部分的に決定する。すなわち、プローブ３０６のイメージング平面が組織３０５の線維の方向と整列された状態で測定されるときの組織３０５の剛性などの所与の特性は、プローブ３０６のイメージング平面が線維の方向と整列されていない状態で測定されるときの所与の特性（例えば、剛性）と異なる。プローブ３０６は、異方性組織３０５の一部を含む可能性があるイメージング平面３１０からのデータを収集する。基準平面３１１が組織中で規定され、イメージング平面３１０の現在位置と基準平面３１１の位置との間の角度θが測定される。１つ又は複数の対象平面３１３、３１３ａ〜ｄもまた、異方性組織３０５中で規定され、これは、基準平面に対する角度α及び現在のイメージング平面３１０に対する角度βを有する。
【００３７】
[044]  図３Ａは、異方性組織３０５の領域のせん断波エラストグラフィイメージングに使用されているプローブ３０６を示す。異方性組織３０５は、線維３３４を含む。線維３３４は概して整列している。線維を横断する方向で測定される線維３３４の機械的特性は、線維に沿った方向で測定される機械的特性とは異なる。いくつかの事例において、線維３３４の向きは、異方性組織３０５の異方性特性を規定する。線維３３４は、例えば筋線維である。プローブ３０６は、組織を通じて延在するイメージング平面３１０からのデータを収集する。
【００３８】
[045]  図３Ｂは、イメージング平面３１０に対応する異方性組織３０５の断面図を示す。この例において、イメージング平面は、概して線維３３４の長軸に沿って整列しているものとして示されている。線維３３４は、イメージング平面３１０を横断して延伸する。イメージング平面３１０は、概して矩形であるものとして示されているが、他の例においては、曲線、台形、扇形、及び／又は放射状などの、他の形状のイメージング平面３１０が使用される。
【００３９】
[046]  図３Ｃ及び図３Ｄは、プローブ３０６が、図３Ａ及び図３Ｂにおけるその位置決めに対して位置を変更しており、ここでは画像平面３１０’からデータを収集していることを除いて、それぞれ図３Ａ及び図３Ｂと同様である。図３Ｃ及び図３Ｄにおいて、イメージング平面３１０’は、概して線維３３４の長軸に対して横断方向に整列されている（例えば、図３Ａ及び図３Ｂから約９０°回転されている）。図３Ｄの画像は、イメージング平面３１０’を出入りして延伸する線維３３４を示している。
【００４０】
[047]  図３Ｅ及び図３Ｆは、プローブ３０６及び異方性組織３０５の単純化された上面図を示している。参照のために、異方性組織３０５は、（例えば、皮膚の下で）視界から隠れる場合であっても、上面図に示されている。異方性組織３０５の線維は、明瞭にするためにこれらの図面から省略されているが、異方性組織３０５は依然として、例えば、このビューにおいて左から右へと延伸する線維を有することは理解されたい。基準平面３１１が異方性組織３０５に対して、イメージング平面３１０の位置が基準平面３１１の位置に対する関係において表されるように、規定される。この例において、基準平面３１１は、線維３３４の長軸と整列した平面として規定される（例えば、図３Ａ及び図３Ｂのイメージング平面３１０の位置）。プローブ３０６の位置は基準平面の位置に対して回転されているため、この事例の画像平面３１０’の位置は、基準平面３１１と画像平面３１０’との間の角度θとして測定される。図３Ｅの場合、角度θは約９０°である。
【００４１】
[048]  いくつかの実施形態において、基準平面３１１は、異方性組織３０５の１つ又は複数の特徴部に関連して規定される。基準平面３１１は、既知の解剖学的構造と（例えば、骨の長軸に沿って又は筋線維の予測される方向に沿って）整列される。基準平面３１１は、異方性組織３０５の特徴部と整列される。基準平面３１１は、例えば、筋組織の線維の長軸と整列される。システム（例えば、図１の超音波システム１１２）は、基準平面３１１のロケーションを決定するために使用される。一例において、異方性組織３０５の３Ｄ走査が実施され、（例えば、図１のプロセッサ１２６を有する）システムによって機械学習などによる技法を用いて、解剖学的特徴部が特定される。その後、システムは、特定された解剖学的特徴部に基づいて基準平面３１１を規定する。１つの実施形態において、システムは、３Ｄ走査に基づいて異方性組織３０５内の線維の方向を推定し、基準平面３１１を線維の推定される長軸と整列させる。他の例においては、基準平面３１１を規定する他の方法が使用される。
【００４２】
[049]  いくつかの実施形態において、基準平面３１１は、ユーザ（図１のユーザ１０２など）によって選択される。プローブ３０６は、基準フレーム選択手段（例えば、ボタン）を含む。基準フレーム選択手段が起動されると、超音波システム（例えば、図１の超音波システム１１２）は、イメージング平面３１０の現在位置を基準平面３１１として記録する。図３Ａ〜図３Ｆの例において、例えば、プローブ３０６が図３Ａ及び図３Ｂの位置にある間に、基準フレーム選択手段が起動されている。他の実施形態においては、基準平面３１１のユーザ選択の他の方法が使用される。
【００４３】
[050]  システム（例えば、図１の超音波システム１１２）は、画像平面３１０’、３１０’’に沿って撮影された画像を、基準平面３１１に対して規定される各画像の位置情報とともに（例えば、各画像は角度θと関連付けられる）保存するために使用される。システムは、「基準平面再較正（Ｒｅｃａｌｉｂｒａｔｅ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｐｌａｎｅ）」ツールを含む。システムは、保存された画像に対して新たな基準平面が選択されることを選択的に可能にする。新たな基準平面は、保存された画像のうちの１つから選択され、システムのユーザによって選択される。システムは、新たな基準平面に対する画像の位置を反映させるために、保存されている位置データを画像によって（例えば、古い位置データを上書きすることによって）更新する。「基準平面再較正」ツールは、例えば、プローブ３０６が測定シーケンスの過程にわたって動かされている場合に、測定位置の経時的な変化を計上するために使用される。
【００４４】
[051]  図３Ｅ及び図３Ｆは、対象平面３１３（図３Ｅ）に対する、又は、複数の対象平面のいずれか１つ（図３Ｆ）に対するプローブ３０６の位置決めのさらなる例を示す。対象平面３１３、３１３ａ〜ｄは、せん断波エラストグラフィ画像を取得することが望ましい位置（又はイメージング平面）を表す。そのため、対象平面３１３の指標が、所望のイメージング平面において画像を取得するためにプローブ３０６のイメージング平面３１０’が整列されるべき位置を表す。超音波システム（図１の超音波システム１１２など）は、ユーザが適切な画像データを取得するのを支援するためのオペレータガイダンス（例えば、１つ又は複数の対象平面の指標を提供するグラフィカルユーザ要素）を生成する。対象平面３１３、３１３ａ〜ｄは、基準平面３１１への関係における所定の位置を有する。いくつかの例において、対象平面３１３は、基準平面３１１に対する所定の角度において（例えば、システムによって、及び／又は、ユーザ入力に応答して）規定される。複数の対象平面３１３ａ〜ｄが、基準平面からの設定角度間隔において規定される。一例において、複数の対象平面が１５°の角度間隔において規定され、結果、第１の対象平面が基準平面に対して１５°において規定され、追加の対象平面が、先行する対象平面から１５°の角度増分において規定される。他の例においては他の角度間隔（例えば、５°、１０°、２０°、２５°など）が使用され、角度間隔及び範囲は、システムのユーザによって選択される。いくつかの例において、システムは、所与の角度間隔において対象平面を規定するようにプリセットされ、プリセットは、いくつかの事例においては、ユーザによって調整可能である。
【００４５】
[052]  対象平面３１３、３１３ａ〜ｄの各々の位置は、基準平面３１１に関連して表される。平面がすべて或る軸を中心として回転されている、図示のような図３Ｅの例において、基準平面３１１の位置と対象平面３１３の位置との間に角度αが存在する。現在のイメージング平面３１０と対象平面３１３との間に角度βが存在する。図３Ａ〜図３Ｄと同様に、基準平面３１１は、異方性組織３０５の線維３３４の長軸と整列するように選択される。対象平面３１３は、基準平面３１１に対して約４５°（反時計回り）になるように選択されている。したがって、この例において、角度αは約４５°である。他の例においては、対象平面の他の角度及びロケーションが使用される。
【００４６】
[053]  イメージング平面３１０の位置は、対象平面３１３の位置に一致するように調整される。これは、角度βを、約０°になるまで、又は、０°の閾値以内になるまで低減するという形態をとる。せん断波エラストグラフィ画像が、イメージング平面３１０が対象平面３１３のロケーションと整列されるときに生成される。せん断波エラストグラフィ画像は、イメージング平面３１０が対象平面３１３に近い（例えば、角度βが選択される閾値を下回る）ときに記録される。せん断波エラストグラフィ画像は、システム（図１の超音波システム１１２など）によって自動的に、又は、ユーザによって選択されるときに記録される。現在の角度θも、せん断波エラストグラフィ画像とともに記録される。図３Ｅの例に示すように、画像平面３１０’は現在、基準平面３１１に対して約９０°の角度θに位置している。イメージング平面３１０’の現在位置は、以前の対象平面のロケーションに一致する。イメージング平面３１０’は、対象平面３１３のロケーションと整列するために、約−４５°（例えば、４５°の時計回りの回転）を通じて回転される必要がある。１つの対象平面３１３及び１回の回転のみがこの例において示されているが、イメージング平面３１０の位置は、次の対象平面に一致するように再び回転される。他の例においては、他の回転及び対象平面ロケーションが使用される。
【００４７】
[054]  図３Ｆの実施形態においては、複数の対象平面３１３ａ〜３１３ｄがシステムによって生成されており、イメージング平面３１０’’が図３Ａ〜図３Ｅのイメージング平面３１０及び３１０’とは異なる位置を有するようにプローブ３０６が回転されることを除いて、図３Ｆは図３Ｅと同様である。図３Ｆにおいて、図３Ａ〜図３Ｅと同様に、異方性組織３０５の線維の軸に沿ってある基準平面３１１が規定されている。超音波イメージングシステムは、複数の対象平面３１３ａ〜ｄを生成し、その後、シーケンスにおける複数の対象平面３１３ａ〜ｄの各々と整列するようにイメージング平面３１０を位置決めするための命令を生成する。システムは、シーケンスの対象平面３１３ａ〜ｄを、シーケンスの各整列間のプローブ３０６の動きを最小化するように順序付ける。図３Ｆに示す例において、超音波システム（例えば、図１の超音波システム１１２）は、基準平面３１１に対する４つの対象平面３１３ａ〜ｄを生成している。対象平面３１３ａ〜３１３ｄの各々は、約２２．５°の角度間隔において離間されている。したがって、基準平面３１１から時計回りに測定すると、対象平面３１３ａは２２．５°にあり、対象平面３１３ｂは約４５°にあり、対象平面３１３ｃは約６７．５°にあり、対象平面３１３ｄは約９０°にある。対象平面３１３ａ〜ｄは定期的な回転間隔において示されているが、対象平面は、様々な基準に基づいて生成されることは理解されたい。いくつかの例において、対象平面は不規則に離間される。いくつかの例において、回転を超過する追加の位置変化が示される。同様に、この例においては４つの対象平面３１３ａ〜ｄのみが示されているが、システムは、より多い又はより少ない対象平面を生成することは理解されたい。
【００４８】
[055]  図３Ｆに示すように、プローブは、現在のイメージング平面３１０’’が第１の対象平面３１３ａと整列するように回転されている。システム（例えば、図１の超音波システム１１２）がこの位置において画像を（自動的に、又は、ユーザに画像を保存するように促した後に）記録すると、システムは、プローブ３０６を次の対象平面３１３ｂと整列して位置決めするための指示を生成するように更新する。したがって、システムは、プローブ３０６が現在のイメージング平面３１０’’の位置から対象平面３１３ｂの位置へと２２．５°回転されるべきであることを示す命令を生成する。このプロセスは、残りの対象平面が存在しないことをシステムが示すまで、対象平面３１３ａ〜ｄの各々において画像が撮影された後に反復する。
【００４９】
[056]  図４Ａ及び図４Ｂは、本開示のさらなる態様を示し、より特定的には、システムのプローブ及び／又は他の構成要素と関連付けられる座標系を示す。図４Ａ及び図４Ｂは、プローブ４０６、異方性組織４０５、線維４３４、位置追跡システム４１６、位置座標系４４０、基準座標系４４２、対象座標系４４４、及び現在の座標系４４６を示す。プローブ４０６は、特定の実施形態において、図１のプローブ１０６の一実施態様である。図４Ａ及び図４Ｂに示す例は例示に過ぎず、構成要素を排除すること、構成要素を組み合わせること、構成要素を再構成すること、及び構成要素を置換することを含め、他の変形形態がすべて企図される。
【００５０】
[057]  図４Ａ及び図４Ｂに示す座標系は、イメージング平面の現在位置と対象平面の位置との間の差を決定し、イメージング平面の位置を対象平面の位置に対して調整するための命令を生成するために、超音波システムによって（例えば、超音波システム１１２のプロセッサ１２６によって）規定され、使用される。座標系は、位置、並びに、それらの位置を最大３つの空間及び３つの回転次元において変更するための指示を決定するために使用される。図４Ａは、異方性組織４０５を通じて延伸する線維４３４の長軸に沿って整列される、基準平面に沿って整列されるプローブ４０６を示す。明瞭にするために、プローブ４０６は、異方性組織４０５上に直接的に位置決めされるものとして示されているが、プローブ４０６と異方性組織４０５の領域との間に対象者の１つ又は複数の追加の組織（例えば、脂肪、皮膚）が存在することは理解されたい。同様に、位置追跡システム４１６は、異方性組織４０５の下面上に位置決めされて示されているが、位置追跡システム４１６と異方性組織４０５との間に、対象者の他の組織、対象者の衣服、空気、寝具などのような、１つ又は複数の物質が存在することは理解されたい。
【００５１】
[058]  基準平面、プローブ４０６、位置追跡システム４１６、及び対象平面は各々、座標系と関連付けられる。座標は、ｘｙｚ座標などの３Ｄ座標である。他の例においては、他の座標系（例えば、極座標）が使用される。座標系は、空間におけるそれらのそれぞれの平面の位置を規定するために使用される。例えば、図４Ａに示すように、基準平面は、基準座標系４４２のｘ軸及びｙ軸に沿って存在する。基準平面、プローブ４０６、位置追跡システム４１６、及び対象平面の位置は各々、それらのそれぞれの座標系内で追跡され、座標系の位置に基づく変換が、これらの要素の互いに対する位置を決定するために使用される。
【００５２】
[059]  位置追跡座標系４４０（又は世界座標系）は、ｘ＿ｗｏｒｌｄ、ｙ＿ｗｏｒｌｄ、及びｚ＿ｗｏｒｌｄとして示されるｘｙｚ座標である。位置追跡座標系４４０は、位置追跡システム４１６の位置と整列され、位置追跡システムは、対象者に対して既知の位置を有する（例えば、試験室内の所定の配置、又は、固定点ベースの見当合わせ方法など、当該技術分野において知られている見当合わせ方法を使用して術中に決定される配置）。したがって、位置追跡座標系４４０は、位置追跡システム４１６、したがって対象者に対する位置を表すために使用される。
【００５３】
[060]  基準座標系４４２は、ｘ＿ｒｅｆ、ｙ＿ｒｅｆ、及びｚ＿ｒｅｆとして示されるｘｙｚ座標である。本明細書に記載されているものとしては、基準座標系４４２は、異方性組織４０５の特徴部と整列し、及び／又は、ユーザによって選択される。基準座標系４４２と世界座標系４４０との間の既知の関係を使用することによって、位置追跡システムに対する組織の位置が分かる。座標情報を基準座標系４４２から世界座標系４４０へと変換するための変換ｗｏｒｌｄＴｒｅｆが決定される。変換が決定されると、対象者は、位置追跡システム４１６に対して固定位置に留まる（例えば、じっとしていることによって）必要がある。
【００５４】
[061]  １つ又は複数の対象平面が、基準平面に対して規定される。対象平面の各々は、対象座標系４４４を有する。対象座標系４４４は、ｘ＿ｔａｒｇｅｔ、ｙ＿ｔａｒｇｅｔ、ｚ＿ｔａｒｇｅｔとして示される軸を有するｘｙｚ座標系である。座標情報を対象座標系４４４から基準座標系４４２へと変換するための変換ｒｅｆＴｔａｒｇｅｔが決定される。対象座標系を基準座標系４４２（位置追跡座標系４４０にリンクされる）にリンクさせることによって、位置追跡システム４１６に対する対象平面の各々の位置を決定することができる。
【００５５】
[062]  プローブ４０６の現在位置は現在の座標系４４６において表現される。現在の座標系４４６はプローブ４０６の位置にリンクされ、プローブ４０６が動くとともに動く。現在の座標系４４６は、ｘ＿ｃｕｒｒｅｎｔ、ｙ＿ｃｕｒｒｅｎｔ、ｚ＿ｃｕｒｒｅｎｔとして示される軸を有するｘｙｚ座標系である。図４Ａに示すように、現在の座標系４４６は基準座標系（４４２）と整列される。図４Ａの矢印によって示すように、基準座標系４４２は、関数ｗｏｒｌｄＴｒｅｆを用いて世界座標系４４０に変換される。図４Ｂに示すように、現在の座標系４４６は対象座標系４４４と整列するために約９０°回転されている。現在の座標系４４６と世界座標系４４０との間の変換は、変換ｗｏｒｌｄＴｃｕｒｒｅｎｔによって決定される。この変換は位置追跡システム４１６によって決定される。
【００５６】
[063]  超音波システムのプロセッサ（例えば、図１のプロセッサ１２６）は、座標系間の変換を使用して、プローブ４０６を位置決めするための指示を生成する。プロセッサは、以下の式１に従って、対象平面位置に対する現在のイメージング平面の位置の変換を生成する。
ｔａｒｇｅｔＴｃｕｒｒｅｎｔ＝（ｒｅｆＴｔａｒｇｅｔ）−１（ｗｏｒｌｄＴｒｅｆ）−１ｗｏｒｌｄＴｃｕｒｒｅｎｔ    式１
プロセッサは、対象平面の位置に対する現在のイメージング平面の位置をリアルタイムに計算する。本明細書に記載されているように、プロセッサは、現在のイメージング平面の位置と対象平面の位置との間の差を低減するようにイメージング平面の位置を調整するためのフィードバック又は命令を生成する。プロセッサは、変換ｔａｒｇｅｔＴｃｕｒｒｅｎｔに基づいてイメージング平面の位置と対象平面の位置との間の差を計算する。本明細書に記載されているように、ディスプレイ（例えば、図１のディスプレイ１２０）は、計算される差がリアルタイムに変化するときに、計算される差に基づいてフィードバック（例えば、図１の視覚的指標１２２）を表示する。
【００５７】
[064]  式１の一般的な変換は、プローブ４０６の位置を調整するための特定の命令を生成するために使用される。図４Ａ及び図４Ｂに示す例において、対象平面座標系４４４は、基準平面座標系４４２に対して、それらの相互のｙ軸ｙ＿ｒｅｆ／ｙ＿ｔａｒｇｅｔを中心として９０°回転される。言い換えれば、ｘ＿ｒｅｆとｘ＿ｔａｒｇｅｔとの間及びｚ＿ｒｅｆとｚ＿ｔａｒｇｅｔとの間には９０°の角度がある。この例において、イメージング平面が受ける必要がある唯一の位置変化は回転である。現在のプローブ位置（現在のプローブの座標系４４６によって決定される）と対象座標系４４４との間の角度βは、以下によって決定される。
【数１】
2021531122.tif 000002
【数２】
2021531122.tif 000003
式中、Ｔは転置演算子であり、ｔａｒｇｅｔＲｃｕｒｒｅｎｔは変換行列ｔａｒｇｅｔＴｃｕｒｒｅｎｔの回転成分であり、
【数３】
2021531122.tif 000004
はｘ＿ｃｕｒｒｅｎｔに沿った変換列単位ベクトルの、対象座標系４４４の軸ｘ＿ｔａｒｇｅｔ及びｚ＿ｔａｒｇｅｔに沿って規定される平面である平面ＸＺｔａｒｇｅｔへの投影であり、
【数４】
2021531122.tif 000005
は正規化されている。角度βはリアルタイムに計算され、１つ又は複数の視覚的指標（例えば、図１の視覚的指標１２２）においてユーザに提示される。この例では、対象平面及び現在のイメージング平面の位置は角度βのみによって変化するが、変換に基づいて追加の角度及び／又は他の位置要素が計算される。いくつかの例において、３つの回転角及び３つの位置ベクトルが、３Ｄ／６ＤＯＦ位置情報を提供するために計算される。
【００５８】
[065]  図５Ａ〜図５Ｃは、本開示のいくつかの例による視覚的指標を含むグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）要素５００、５０５、及び５１０を示す。視覚的指標は、リアルタイムに生成され、１つ又は複数の対象画像平面を取得するためにプローブを位置決めし直し又は操作する方法に関する誘導をオペレータに与える。いくつかの例において、視覚的指標は、プローブのイメージング平面が対象画像平面と整列し、したがって、対象画像における対象者の画像を取得することができるように、プローブを位置決めし直すための命令を含む。視覚的指標はまた、基準平面及び１つ又は複数の対象平面に対するイメージング平面の現在位置に関するフィードバックも提供する。図５Ａ〜図５Ｃは、視覚的指標５２２ａ〜ｃ、基準指標５４８ａ、対象指標５５０ａ〜ｃ、現在の指標５５２ａ〜ｃ、及び組織指標５５４ａを示す。これらの例における視覚的指標は、本開示の視覚的指標のいずれか（例えば、図１の視覚的指標１２２）を実装するために使用される。図５Ａ〜図５Ｃに示す構成要素及びその構成は例示に過ぎず、構成要素を排除すること、構成要素を組み合わせること、構成要素を再構成すること、及び構成要素を置換することを含め、他の変形形態がすべて企図される。
【００５９】
[066]  図５Ａ〜図５Ｃは、現在のイメージング平面の対象平面との整列を誘導するために使用される、例示的な視覚的指標５２２ａ〜ｃを示す。図５Ａ及び図５Ｂは各々、それぞれ現在のイメージング平面が第１の位置及び第２の位置にあるときの２つの視覚的指標５２２ａ、ｂを示す。図５Ｂの視覚的指標は、変化した位置を示すために、５２２ａ’及び５２２ｂ’として表記されている。図５Ｃは、さらなる例による視覚的指標５２２ｃを示す。視覚的指標５２２ａ〜ｃのいずれかは、ディスプレイ上に（例えば、グラフィカルユーザインターフェースのＧＵＩ要素５００、５０５、５１０として）提供される。視覚的指標５２２ａ〜ｃのいずれかは、基準平面の位置を示すように構成されている基準指標５４８、対象平面の位置を示すように構成されている対象指標５５０、イメージング平面の現在位置を示すように構成されている現在の指標５５２、組織の特性（例えば、組織の線維方向）を示すように構成されている組織指標５５４、又はそれらの組み合わせを含む。とりわけ、いくつかの例において、またさらに後述するように、現在の指標は、任意の所与の時点における、対象画像平面と現在の画像平面（すなわち、プローブの現在位置におけるプローブの画像平面）との間の相対角度、又は、現在の画像平面が対象画像平面にどれだけ近いかの何らかの定量的若しくは定性的測度の視覚的指標を提供するように、動的に（例えば、オペレータがプローブを動かすときに）更新するように構成される。
【００６０】
[067]  示されている例において、視覚的指標５２２ａは、イメージングアレイ又はプローブ（例えば、図１のプローブ１０６）のフットプリントを図式的に表す矩形バーの形態の、基準指標５４８ａ、対象指標５５０ａ、及び現在の指標５５２ａを含む。いくつかの例において、種々の指標の各々の矩形バーは、わずかに異なるように表現される。例えば、基準平面と関連付けられる指標（この場合、矩形バー）が、１つの色で表示され、一方、他の画像平面と関連付けられる指標が、異なる色で表現され、又は、場合によっては、１つ又は複数の画像平面は輪郭として表現され、一方、他の画像平面は塗りつぶされる。特定の示されている例において、対象指標５５０ａの矩形バーは輪郭として示されており、一方、現在の指標５５２ａの矩形バーは塗りつぶされたバーとして示されている。オペレータが、（図５Ｂに示すように）対象平面と整列するようにプローブを位置決めすると、塗りつぶされたバーは対象指標と整列し、その輪郭を充填する。他の例において、指標は、別様に構成され、例えば、対象指標又は現在の指標は、一方又は両方の次元において他方の指標よりも長い。他の例において、指標は、色が異なる、及び／又は、境界が異なる（例えば、実線の境界、破線の境界、点線の境界など）など、別様に互いから区別される。いくつかの例において、指標を区別するのを支援するために凡例が与えられる。
【００６１】
[068]  この例において、指標は、異方性組織の線維（例えば、図３の線維３３４）の方向を表すための１つ又は複数の線を含む組織指標５５４の上に重なっている。この例において、視覚的指標５２２ａは、シミュレートされた上面図（例えば、組織に向かってプローブの軸を見下ろしている）を示し、対象平面は基準平面に対して約９０°回転されている。したがって、視覚的指標５２２ａは、基準指標５４８ａから約９０°回転された対象指標５５０ａを示す。システムは、イメージング平面の現在位置を示すために、現在の指標５５２ａをリアルタイムに更新する。
【００６２】
[069]  視覚的指標５２２ｂは、数字目盛りである対象指標５５０ｂに沿った現在の指標５５２ｂによって表される、プローブの現在位置を示す。対象指標５５０ｂは、イメージング平面の現在位置が現在の対象平面にどれだけ近いかを表す（例えば、０〜１００の）数値又はスコアである。したがって、対象指標５５０ｂの一端は、現在の平面が対象平面と完全に整列していること（例えば、１００のスコア）を表し、一方、目盛りの他端（例えば、０のスコア）は、現在の平面が整列から完全に外れている（例えば、対象平面に直交する）ことを表す。現在の指標５５２ｂは、対象平面に対する画像平面の現在の位置付けを表すために対象指標５５０ｂに沿って動く、矢印又はスライダバーの形態で与えられる。
【００６３】
[070]  視覚的指標５５２ｃは、両方ともプローブの３Ｄ形状のレンダリングである現在の指標５５２ｃ及び対象指標５５０ｃを示す。３Ｄレンダリングは、プローブの現実感のある描写であるか、又は、定型化されている。現在の指標５５２ｃは、プローブの現在位置を表す実線のレンダリングである。対象指標５５０ｃは、プローブがその位置にあるときに、プローブによって生成されるイメージング平面が対象平面と整列するような、プローブの位置の透明（又はワイヤフレーム）モデルである。対象指標５５０ｃは、現在の指標５５２ｃとは異なる色でレンダリングされ、プローブの位置の変化に応答して色が変化する。対象指標５５０ｃに一致するために推奨されるプローブの動き（例えば、傾倒）を表す矢印が表示される。
【００６４】
[071]  視覚的指標５２２ａ〜ｃの命令及びフィードバックが、現在の指標５５２ａ〜ｃが対象指標５５０ａ〜ｃに一致するまでプローブの位置を調整するために使用される。システムは、現在のイメージング平面が対象平面と整列している（又は整列の許容範囲内にある）ことを示すためのフィードバック（例えば、色の変化、トーン、又は表示メッセージ）を提供する。システムは、この点においてせん断波エラストグラフィ画像を記録するようにユーザに促し、及び／又は、システムは、せん断波エラストグラフィ画像を自動的に記録する。視覚的指標５２２ａ〜ｃは、その後、対象指標５５０ａ〜ｃによって新たな対象平面を表示するように更新し、又は、測定シーケンスが完了したことを示す。
【００６５】
[072]  一例として、図５Ａは、各々が同じプローブの現在位置を表す２つの視覚的指標５２２ａ及び５２２ｂを示す。両方の事例において、現在の指標５５２ａ、５５２ｂは、プローブが現在、対象プローブと整列していないことを示す。視覚的指標５２２ａは、プローブ位置の単純化された２Ｄ表現（上面図からのような）を示し、現在の指標５５２ａが対象指標５５０ａと整列していないことを示す。視覚的指標５２２ｂは、対象平面との整列を表す最大値（例えば、１００）を下回る数値軸である対象指標５５０ｂに沿った現在の指標５５２ｂを示す。図５Ｂは、イメージング平面が対象平面と整列しているプローブの新たな位置を反映する同じ２つの視覚的指標５２２ａ’及び５２２ｂ’を示す。視覚的指標５２２ａ’の場合、現在の指標５５２ａ’はこの時点で、イメージング平面が対象平面と整列しているプローブの位置を示す輪郭である、対象指標５５０ａ内にある。視覚的指標５２２ｂ’の場合、現在の指標５５２ｂ’は、最大値になるか又はほぼ最大値になるまで対象指標５５０ｂ（数値目盛り）に沿って増大している。またさらなる例において、誘導は、付加的に又は代替的に、非視覚的なキューを与えられる。例えば、視覚的指標に加えて、システムは、プローブのイメージング平面が対象平面と十分に整列するように（例えば、９０〜１００のいずこかに位置する現在の指標５５２ｂに対応する位置）プローブが位置決めされているとシステムが判定すると、触覚的又は聴覚的指標を与える（例えばビープ音又は他の音声を発する）ように構成される。
【００６６】
[073]  図６Ａ及び図６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態によるせん断波エラストグラフィ画像を含む例示的な表示である。画像は、ディスプレイ上で（例えば、図１のディスプレイ１２０上で）ユーザに提示され、及び／又は、後に解析するためにシステムのメモリ（例えば、メモリ１３０）に記憶される。図６Ａ〜図６Ｂは、画像６２４、６２４’及び位置指標６５４、６５４’を示す。画像６２４、６２４’は、特定の実施形態において、図１の画像１２４の一実施態様である。図６Ａ〜図６Ｂに示す構成要素は例示に過ぎず、構成要素を排除すること、構成要素を組み合わせること、構成要素を再構成すること、及び構成要素を置換することを含め、他の変形形態がすべて企図される。
【００６７】
[074]  図６Ａ及び図６Ｂは、ディスプレイ（図１のディスプレイ１２０など）上に提示される例示的な画像６２４、６２４’を示す。画像６２４、６２４’は、ライブでユーザに提示され、及び／又は、後に検討するために（図１のメモリ１３０などに）保存される。画像６２４、６２４’の各々の時点における画像平面の位置の位置情報が計算され、画像６２４、６２４’とともに保存される。画像６２４、６２４’は、基準平面に対する、画像６２４、６２４’に示されているイメージング平面の位置を示す位置指標６５４、６５４’を含む。図６Ａは、位置指標６５４によって示されるものとしての、基準平面と整列した画像６２４を示し、図６Ｂは、位置指標６５４’によって示されるものとしての、その基準平面に直交して整列した画像６２４’を示す。位置指標６５４、６５４’は、画像６２４、６２４’の上に重ねられている。位置指標６５４、６５４’はテキストであり、又は、グラフィック表示又は正規化スコアなどの位置の何らかの他の表現である。
【００６８】
[075]  図７Ａ及び図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態に従って構成されているプローブの配置及び異方性組織の向きによって規定される座標系のブロック図である。組織の向きは、組織の方向の変化（例えば、組織の線維の向きの変化）を計上するためにイメージング平面の位置を決定するときに考慮に入れられる。図７Ａ及び図７Ｂは、異方性組織７０５、プローブ７０６、線維７３４、位置追跡システム７１６、位置（又は世界）座標系７４０、基準座標系７４２、対象座標系７４４、現在の座標系７４６、及び、筋線維と整列している組織座標系７４３を示す。プローブ７０６は、特定の実施形態において、図１のプローブ１０６の一実施態様である。図７Ａ及び図７Ｂに示す構成要素は例示に過ぎず、構成要素を排除すること、構成要素を組み合わせること、構成要素を再構成すること、及び構成要素を置換することを含め、他の変形形態がすべて企図される。
【００６９】
[076]  図７Ａ及び図７Ｂの座標系は、図７Ａ及び図７Ｂが異方性組織７０５の線維のロケーションを表すために組織座標系７４３を導入していることを除いて、図４Ａ及び図４Ｂに示す座標系と概して同様である。組織座標系７４３は、ｘ＿ｔｉｓｓｕｅ、ｙ＿ｔｉｓｓｕｅ、及びｚ＿ｔｉｓｓｕｅを含むｘｙｚ座標系である。図７Ａ及び図７Ｂに示す例において、組織は筋組織であり、そのため、組織座標系７４３は、ｘ＿ｍｕｓｃｌｅ、ｙ＿ｍｕｓｃｌｅ、及びｚ＿ｍｕｓｃｌｅを含む筋座標系である。ここでは筋肉が指定されているが、組織座標系は任意のタイプの異方性組織に整列することは理解されたい。異方性組織７０５は、世界座標系７４０、基準座標系７４２、及び／又は対象座標系７４４のいずれに沿っても整列されていない、線維７３４などの要素を有する。線維７３４の向きは、異方性組織７０５の長さに沿って変化する。したがって、この事例においては線維７３４と整列する組織座標系７４３も、組織７０５の長さに沿って変化する。組織座標系７４３は、ユーザによって規定される。組織座標系７４３は、ハフ変換、線維７３４のセグメント化及びパラメータ化、並びに／又は後方散乱音響特性などによって、画像から線維７３４の向きを抽出することによって自動的に生成される。対象平面は、線維７３４と整列するように選択される。別個の組織座標系７４３があるとき、対象座標と現在の座標との間の変換を定義する式１は、式４に修正される。
ｔａｒｇｅｔＴｃｕｒｒｅｎｔ＝ｔａｒｇｅｔＴｍｕｓｃｌｅｍｕｓｃｌｅＴｒｅｆ（ｗｏｒｌｄＴｒｅｆ）−１ｗｏｒｌｄＴｃｕｒｒｅｎｔ    式４
式中、ｗｏｒｌｄＴｃｕｒｒｅｎｔは、現在の座標系７４６と世界座標系７４０との間の変換であり、ｔａｒｇｅｔＴｍｕｓｃｌｅは組織座標系７４３と対象座標系７４４との間の変換である。式２及び式３の命令と同様に、対象座標系７４４の要素と現在の座標系７４６の要素との間の特定の角度又はロケーションの変更などの特定の命令を生成するために、さらなる計算が行われる。
【００７０】
[077]  図７Ａ及び図７Ｂは、対象平面と整列するように回転されているプローブ７０６を示す。図示の例において、対象平面は、異方性組織７０５の線維７３４と整列される。図７Ａは、基準平面と整列されたプローブ７０６を示す（例えば、現在の座標系７４６及び基準座標系７４２が整列されている）。この例において、プローブ７０６は、現在のイメージング平面を対象平面と整列させるために２回の回転（ｙ＿ｒｅｆを中心とする回転及びｚ＿ｒｅｆを中心とする回転）を受ける必要がある。図７Ｂは、対象座標系７４４と整列されたプローブ７０６を示す。式４において計算されている変換は、リアルタイムにおけるプローブ７０６の必要な位置変更のための命令を生成するために使用され、対象平面が、線維７３４の異なる向きを有する組織の異なる点に沿って選択されることを可能にする。
【００７１】
[078]  図８は、本開示の特定の実施形態によるマルチアングルせん断波イメージングを示す流れ図である。例示的な方法８００は、本明細書に記載されているシステム及び／又は装置によって、任意のシーケンスにおいて利用されるステップを示す。本方法は、図１の超音波システム１１２などの超音波システムによって実施される。いくつかの実施形態において、方法８００は、システム１１２の命令１３２において実装され、プロセッサ１２６によって実行される。
【００７２】
[079]  図示の実施形態において、方法８００は、ブロック８１０において、「プローブに結合されている位置センサから受信されるセンサデータに少なくとも部分的に基づいて生成される位置追跡データに基づいて、異方性組織に対するプローブのイメージング平面の位置を決定する」ことによって開始する。
【００７３】
[080]  ブロック８２０において、方法は、「少なくとも１つの対象平面を規定する」ことを含む。
【００７４】
[081]  ブロック８３０において、方法は、「イメージング平面の位置と、少なくとも１つの対象平面の位置との間の差を決定する」ことを含む。
【００７５】
[082]  ブロック８４０において、方法は、「ディスプレイ上に、決定されている差の視覚的指標を提供し、イメージング平面の位置の変化に応答して、視覚的指標を動的に更新する」ことを含む。
【００７６】
[083]  ブロック８５０において、方法は、「トランスデューサを用いて対象平面の少なくとも１つのせん断波画像を生成する」ことを含む。
【００７７】
[084]  方法８００はまた、イメージング平面の位置を調整するための命令を生成することも含む。命令は、図１の視覚的指標１２２などを介して、ユーザに提供される。ユーザは、命令に応答してプローブの位置を調整し、調整が継続するにつれて、追加のフィードバックを受信する。命令はまた、プローブの位置を変更すること、及び／又は、プローブに対するイメージング平面の位置を変更することなどによって、イメージング平面の位置を自動的に調整するためにも使用される。プローブの位置は、例えば、コントローラ（図１のコントローラ１２８など）によって制御されるアクチュエータによって変更される。プローブに対するイメージング平面の位置は、例えば、平面内でトランスデューサを動かすこと、又は、ビームステアリングを使用することによって変更される。
【００７８】
[085]  方法８００のステップは繰り返される。例えば、ブロック８２０〜８５０は、組織の周りの複数の異なる位置において、複数の対象平面について繰り返される。ブロック８１０など、方法８００のステップは、連続的に作動し、又は、ブロック８５０など、例えば、ユーザによってトリガされるか、若しくは、システムが特定の条件（イメージング平面と対象平面との間の測定される差が閾値を下回るなど）が満たされたことを検出するときにトリガされる入力に応答して実行される。
【００７９】
[086]  構成要素、システム及び／又は方法が、コンピュータベースのシステム又はプログラム可能論理のようなプログラム可能装置を使用して実施される様々な実施形態において、上述したシステム及び方法は、「Ｃ」、「Ｃ＋＋」、「ＦＯＲＴＲＡＮ」、「Ｐａｓｃａｌ」、「ＶＨＤＬ」などのような、様々な既知の又は後に開発されるプログラミング言語のいずれかを使用して実施することができることが留意されるべきである。したがって、コンピュータのような装置に、上述したシステム及び／又は方法を実施するように指示することができる情報を含むことができる、磁気コンピュータディスク、光ディスク、電子メモリなどのような様々な記憶媒体を準備することができる。適切な装置が記憶媒体に含まれる情報及びプログラムにアクセスできるようになると、記憶媒体は、情報及びプログラムを装置に提供することができ、したがって、装置は、本明細書において記載されているシステム及び／又は方法の機能を実施することが可能になる。例えば、ソースファイル、オブジェクトファイル、実行可能ファイルなどのような適切な資料を含むコンピュータディスクが、コンピュータに提供されるとすると、コンピュータは、情報を受信し、コンピュータ自体を適切に構成し、様々な機能を実施するために上記の図及び流れ図に概説されている様々なシステム及び方法の機能を実施することができる。すなわち、コンピュータは、ディスクから、上述したシステム及び／又は方法の種々の要素に関係する情報の様々な部分を受信し、個々のシステム及び／又は方法を実施し、上述した個々のシステム及び／又は方法の機能を協調させることができる。
【００８０】
[087]  本開示に照らして、本明細書において記載されている様々な方法及び装置は、ハードウェア、ソフトウェア及びファームウェアにおいて実施することができることに留意されたい。さらに、様々な方法及びパラメータは、例としてのみ含まれており、いかなる限定的な意味においても含まれていない。本開示に照らして、当業者は、本発明の範囲内に留まりながら、自身の技法及びこれらの技法を行うための必要な設備の決定において本教示を実施することができる。本明細書において記載されているプロセッサのうちの１つ又は複数の機能は、より少数の又は単一の処理ユニット（例えば、ＣＰＵ）に組み込まれ、本明細書において記載されている機能を実施するために実行可能命令に応答してプログラムされる特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）又は汎用処理回路を使用して実施される。
【００８１】
[088]  本発明のシステムは、超音波撮像システムを特に参照して説明されているが、本発明のシステムを、１つ又は複数の画像が系統立てて得られる他の医療撮像システムに拡張することができることも想定される。したがって、限定ではないが、腎臓、精巣、胸部、卵巣、子宮、甲状腺、肝臓、肺、筋骨格、脾臓、心臓、動脈及び静脈の系に関係する画像情報を取得及び／又は記録するために、並びに、超音波誘導介入に関係する他のイメージング用途として、本発明のシステムが使用される。さらに、本発明のシステムはまた、本発明のシステムの特徴及び利点を提供するように、従来のイメージングシステムとともに使用することができる１つ又は複数のプログラムをも含む。本開示の特定の追加の利点及び特徴は、本開示を研究することを受けて当業者に諒解され、又は、本開示の新規のシステム及び方法を利用する人間によって経験される。本発明のシステム及び方法の別の利点は、本発明のシステム、装置、及び方法の特徴及び利点を組み込むために、従来の医療画像システムを容易にアップグレードすることができることである。
【００８２】
[089]  無論、本明細書において記載されている例、実施形態又はプロセスのうちのいずれか１つは、１つ又は複数の他の例、実施形態及び／又はプロセスのうちの１つ又は複数と組み合わされ、又は、本発明のシステム、装置及び方法に従って別個の装置又は装置部分の間で分離及び／又は実施される。
【００８３】
[090]  最後に、上記の論述は本発明のシステムを例示するようにのみ意図されており、添付の特許請求の範囲をいかなる特定の実施形態又は実施形態群に限定するものとしても解釈されるべきではない。したがって、本発明が例示的な実施形態を参照しながら特に詳細に記述されているが、添付の特許請求項に記載されているような本発明のシステムのより広い対象とする精神及び範囲から逸脱することなく多数の修正及び代替の実施形態が当業者によって考案されることも理解されたい。したがって、本明細書及び図面は、例示的な様式において考えられるべきであり、添付の特許請求項の範囲を限定するようには意図されていない。
【図１】
2021531122.tif 000006
【図２】
2021531122.tif 000007
【図３Ａ】
2021531122.tif 000008
【図３Ｂ】
2021531122.tif 000009
【図３Ｃ】
2021531122.tif 000010
【図３Ｄ】
2021531122.tif 000011
【図３Ｅ】
2021531122.tif 000012
【図３Ｆ】
2021531122.tif 000013
【図４Ａ】
2021531122.tif 000014
【図４Ｂ】
2021531122.tif 000015
【図５Ａ】
2021531122.tif 000016
【図５Ｂ】
2021531122.tif 000017
【図５Ｃ】
2021531122.tif 000018
【図６Ａ−６Ｂ】
2021531122.tif 000019
【図７Ａ】
2021531122.tif 000020
【図７Ｂ】
2021531122.tif 000021
【図８】
2021531122.tif 000022
【国際調査報告】
2021531122.tif 000023
2021531122.tif 000024
2021531122.tif 000025