(57)【要約】  超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプ（Ｔ１．．ｎ）に対応するイメージングフィールド（Ｂ１．．ｋ）に関して介入デバイス１１の位置を決定するためのシステムである。その位置は、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３と介入デバイス１１に取り付けられた超音波トランスデューサ１５との間で送信された超音波信号に基づいて決定される。画像再構成ユニット（ＩＲＵ）が、イメージングフィールド（Ｂ１．．ｋ）に対応する再構成された超音波画像（ＲＵＩ）を提供する。位置決定ユニット（ＰＤＵ）が、超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプ（Ｔ１．．ｎ）を示す入力を受信する。位置決定ユニット（ＰＤＵ）はまた、イメージングフィールド（Ｂ１．．ｋ）に関して超音波トランスデューサ１５の位置（ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡ）を算出する。位置（ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡ）を算出することは、複数のイメージングプローブタイプ（Ｔ１．．ｎ）に対応するビームシーケンスのグループから、超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプ（Ｔ１．．ｎ）に対応するビームシーケンスを選択することと、検出された超音波信号を、選択されたビームシーケンスに割り当てることとを有する。
2021532924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプに対応するイメージングフィールドに関して介入デバイスの位置を決定することであって、前記介入デバイスの前記位置を、前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブと前記介入デバイスに取り付けられた超音波トランスデューサとの間で送信された超音波信号に基づいて決定するためのシステムにおいて、前記システムは、
前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブによって定義された前記イメージングフィールドに対応する再構成された超音波画像を提供する、画像再構成ユニットと、
前記超音波イメージングシステムに現在接続された前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブの前記タイプを示す入力を受信することと、
前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブと前記超音波トランスデューサとの間で送信された最大検出強度の超音波信号の飛行時間に基づいて、前記イメージングフィールドに関して前記超音波トランスデューサの位置を算出することであって、前記位置を算出することが、複数のイメージングプローブタイプに対応するビームシーケンスのグループから、前記超音波イメージングシステムに現在接続された前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブの前記タイプに対応するビームシーケンスを選択することと、検出された超音波信号を、選択された前記ビームシーケンスに割り当てることとを有する、算出することと、
前記再構成された超音波画像における前記位置を示すことと
を行う、位置決定ユニットと
を備える、システム。
【請求項２】
前記イメージングフィールドが画像面を備え、前記イメージングフィールドに関して前記超音波トランスデューサの前記位置を算出することが、前記最大検出強度の超音波信号の前記最大検出強度及び前記飛行時間に基づいて、前記超音波トランスデューサと前記画像面との間の面外距離を決定することをさらに有し、
前記面外距離を決定することは、モデルのグループから、前記超音波イメージングシステムに現在接続された前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブの前記タイプに対応するモデルを選択することであって、前記モデルが、飛行時間に伴う面内最大検出強度の予想される変動を表す、選択することと、前記最大検出強度の超音波信号の前記飛行時間において、前記最大検出強度を、選択された前記モデルと比較することとを有し、
前記再構成された超音波画像における前記位置を示すことが、前記再構成された超音波画像における前記面外距離を示すことをさらに有する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記位置決定ユニットが、前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブから前記入力を受信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記位置決定ユニットが、前記画像再構成ユニットに前記タイプを表示させる、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記位置決定ユニットは、前記タイプが、サポートされるプローブタイプのグループ中のプローブのタイプに対応する場合のみ、前記位置を示す、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記超音波イメージングシステムをさらに備え、前記画像再構成ユニットが、前記超音波イメージングシステム内に含まれる、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
ビームフォーミング超音波イメージングプローブをさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
超音波トランスデューサが取り付けられた介入デバイスをさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
ビームフォーミング超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプに対応するイメージングフィールドに関して介入デバイスの位置を決定することであって、前記介入デバイスの前記位置を、前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブと前記介入デバイスに取り付けられた超音波トランスデューサとの間で送信された超音波信号に基づいて決定するための方法において、前記方法は、
前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブによって定義された前記イメージングフィールドに対応する再構成された超音波画像を生成するステップと、
前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブの前記タイプを示す入力を受信するステップと、
前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブと前記超音波トランスデューサとの間で送信された最大検出強度の超音波信号の飛行時間に基づいて、前記イメージングフィールドに関して前記超音波トランスデューサの位置を算出するステップであって、前記位置を前記算出するステップが、複数のイメージングプローブタイプに対応するビームシーケンスのグループから、前記ビームフォーミング超音波イメージングシステムに現在接続された前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブの前記タイプに対応するビームシーケンスを選択するステップと、検出された超音波信号を、選択された前記ビームシーケンスに割り当てるステップとを有する、算出するステップと、
前記再構成された超音波画像における前記位置を示すステップと
を有する、方法。
【請求項１０】
前記イメージングフィールドが画像面を備え、前記イメージングフィールドに関して前記超音波トランスデューサの前記位置を前記算出するステップが、前記最大検出強度の超音波信号の前記最大検出強度及び前記飛行時間に基づいて、前記超音波トランスデューサと前記画像面との間の面外距離を決定するステップをさらに有し、
前記面外距離を前記決定するステップは、モデルのグループから、前記ビームフォーミング超音波イメージングシステムに現在接続された前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブの前記タイプに対応するモデルを選択するステップであって、前記モデルが、飛行時間に伴う面内最大検出強度の予想される変動を表す、選択するステップと、前記最大検出強度の超音波信号の前記飛行時間において、前記最大検出強度を、選択された前記モデルと比較するステップとを有し、
前記再構成された超音波画像における前記位置を前記示すステップが、前記再構成された超音波画像における前記面外距離を示すステップをさらに有する、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ビームフォーミング超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプに対応するイメージングフィールドに関して介入デバイスの位置を決定することであって、前記介入デバイスの前記位置を、前記ビームフォーミング超音波イメージングプローブと前記介入デバイスに取り付けられた超音波トランスデューサとの間で送信された超音波信号に基づいて決定するためのシステムのプロセッサ上で実行されたとき、前記プロセッサに、請求項９又は請求項１０に記載の方法のステップを行わせる命令を備える、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、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ（ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｐｒｏｂｅ）のイメージングフィールド（ｉｍａｇｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）に関して介入デバイス（ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  ｄｅｖｉｃｅ）の位置を決定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療針、カテーテル、及び外科用器具など、介入デバイスは、しばしば、特に好ましくない入射角における、それらの反射率の鏡面性により、超音波画像において視覚化することが困難である。
【０００３】
この点において、文献ＷＯ２０１１１３８６９８Ａ１、ＷＯ２０１５１０１９４９Ａ１及びＷＯ２０１６００９３５０Ａ１は、計器に搭載された超音波受信器で、超音波イメージングフィールドにおいて計器を追跡するためのシステムについて説明している。その後、超音波受信器の位置が、超音波イメージングフィールドに対応する超音波画像において表示される。
【０００４】
平面超音波イメージングシステムでは、平面に関してそのような超音波受信器の位置を決定することは、超音波受信器が、画像面の外部にある、すなわち「面外」にあるとき、特に難しくなる。
【０００５】
この点において、文献ＷＯ２０１８０６０４９９Ａ１は、ビームフォーミング超音波イメージングシステムの超音波イメージングプローブによって定義された画像面に関して介入デバイスの介入デバイス特徴の位置を示すためのシステムであって、介入デバイス特徴の位置が、超音波イメージングプローブと介入デバイス特徴から所定の距離離れて介入デバイスに取り付けられた超音波トランスデューサとの間で送信された超音波信号に基づいて決定される、システムについて説明している。アイコン提供ユニットが、所定の距離に対応する半径をもつ円形ゾーンを示す、第１のアイコンを提供する。第１のアイコンは、ビームフォーミング超音波イメージングシステムからの再構成された超音波画像を含む融合された画像において表示される。この文書では、面外距離が、決定された範囲についての面外距離Ｄｏｐに伴う信号強度の変動のモデルに基づいて算出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらのソリューションにもかかわらず、超音波イメージングフィールドに関して介入デバイスの位置を決定するための技法の改善の余地が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
介入デバイスの追跡の改善を提供するために、超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプに対応するイメージングフィールドに関して介入デバイスの位置を決定することであって、介入デバイスの位置を、ビームフォーミング超音波イメージングプローブと介入デバイスに取り付けられた超音波トランスデューサとの間で送信された超音波信号に基づいて決定するためのシステムが提供される。本システムは、画像再構成ユニットと位置決定ユニットとを備える。画像再構成ユニットは、ビームフォーミング超音波イメージングプローブによって定義されたイメージングフィールドに対応する再構成された超音波画像を提供する。位置決定ユニットは、超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプを示す入力を受信する。位置決定ユニットはまた、ビームフォーミング超音波イメージングプローブと超音波トランスデューサとの間で送信された最大検出強度の超音波信号の飛行時間に基づいて、イメージングフィールドに関して超音波トランスデューサの位置を算出する。位置を算出することは、複数のイメージングプローブタイプに対応するビームシーケンスのグループから、超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプに対応するビームシーケンスを選択することと、検出された超音波信号を、選択されたビームシーケンスに割り当てることとを有する。位置決定ユニットはまた、再構成された超音波画像における位置を示す。
【０００８】
本発明では、介入デバイスの位置が、ビームフォーミング超音波イメージングプローブと介入デバイスに取り付けられた超音波トランスデューサとの間で送信された超音波信号に基づいて決定される。より詳細には、送信された超音波信号が最大強度で検出される、すなわち「ビームフォーミング超音波イメージングプローブと超音波トランスデューサとの間で送信された最大検出強度の超音波信号」の、ビームは、超音波トランスデューサが位置するビーム、及び、結果として、超音波イメージングプローブに関するトランスデューサの角度位置を特定する。
【０００９】
ビームフォーミング超音波イメージングプローブは、一般に、タイプによって特定される。タイプは、曲線又は直線などの一般的なレベルにおいて定義され、より詳細には、製造業者の名前、及び究極的にはモデル番号などの詳細を含む。一般に、超音波イメージングフィールド、すなわち、再構成された超音波画像を提供するために超音波信号が送信され、プローブによって検出される領域は、プローブタイプに固有である。その上、プローブのビームシーケンスを表す情報、すなわち、そのビームの各々が送信される時間的順序は、検出された超音波信号を送信された超音波信号と時間的に一致させ、結果として、最大検出強度の超音波信号を介して、超音波トランスデューサがどのビームに位置するかを決定するために、位置決定ユニットによって使用される。
【００１０】
本発明では、超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプに対応するビームシーケンスが、ビームシーケンスのグループから選択される。グループ中の各ビームシーケンスが、固有のイメージングプローブタイプに対応する。検出された超音波信号は、次いで、選択されたビームシーケンスに割り当てられる。このようにして超音波イメージングシステムに現在接続された超音波イメージングプローブについてのビームシーケンスを取得することは、検出された超音波信号が、正しい送信ビームに確実に関連し得ることを意味する。その上、それにより、位置決定ユニットは、複数の異なるプローブタイプで動作することが可能になる。いくつかの実装形態では、各検出された超音波信号の強度は、随意に、共通多次元アレイにマッピングされ、これは、その後、最大強度を決定するために共通アルゴリズムによって分析される。例えば、最大検出強度の超音波信号を決定するために、共通アルゴリズムによって分析されるすべてのプローブタイプのための共通データ構造を提供することにより、各プローブタイプのための異なるアルゴリズムの必要が軽減される。共通アルゴリズムはまた、異なるプローブタイプについての結果の一貫性を提供する。結果として、ビームフォーミング超音波イメージングプローブと超音波トランスデューサとの間で送信された最大検出強度の超音波信号は、複数のタイプの超音波イメージングプローブについて確実に決定され得る。
【００１１】
一態様によれば、超音波イメージングプローブのイメージングフィールドは、画像面を備え、イメージングフィールドに関して超音波トランスデューサの位置を算出することは、超音波トランスデューサと画像面との間の面外距離を決定することを有する。面外距離は、最大検出強度の超音波信号の最大検出強度及び飛行時間に基づいて決定される。その上、面外距離を決定することは、モデルのグループから、超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプに対応するモデルを選択することを有する。モデルは、飛行時間に伴う面内最大検出強度の予想される変動を表す。面外距離を決定することは、最大検出強度の超音波信号の飛行時間において、最大検出強度を、選択されたモデルと比較することをも有する。再構成された超音波画像における位置を示すことは、再構成された超音波画像における面外距離を示すことをさらに有する。
【００１２】
イメージングフィールドが平面であるとき、ユーザは、しばしば、画像面に関して介入デバイスの位置を決定することに関心がある。超音波イメージング面の有限の厚さによって、超音波イメージングフィールドは、画像面のいずれかの側の短い距離、すなわち、短い面外距離にわたって広がる。本発明のこの態様では、この面外領域中の超音波信号が、介入デバイスの位置を決定するために使用され得る。位置決定ユニットは、上記で説明されたのと同様の様式で、すなわち、超音波イメージングプローブと超音波トランスデューサとの間で送信された超音波信号に基づいて、イメージングフィールドに関して超音波トランスデューサの位置を算出し、この位置は、今度は、画像面に関して横方向位置である。その上、面外距離はまた、再構成された超音波画像において示される。面外距離を決定する際に使用されるモデルは、飛行時間に伴う面内最大検出強度の予想される変動を表す。この変動は、同じタイプのイメージングプローブについて再現可能であることがわかっており、有利には、１つの次元、すなわち、飛行時間の変動のみをモデル化する。面外距離は、最大検出強度の超音波信号の飛行時間において、最大検出強度を、選択されたモデルと比較すること、例えば、スケーリングすることによって決定される。これは、面外距離の定性的指示を提供する。その上、使用中の面外距離は、１つの、すなわち、飛行時間の次元のみを調べることが必要とされるので、迅速に提供され得る。モデルのグループから適切なモデルを選択することによって、本システムが、異なるタイプの超音波イメージングプローブで確実に動作することができることが実現される。
【００１３】
別の態様によれば、位置決定ユニットは、ビームフォーミング超音波イメージングシステムに現在接続されたプローブのタイプが、２つ又はそれ以上のサポートされるプローブタイプのグループ中のプローブのタイプに対応する場合のみ、位置を示す。結果として、超音波イメージングシステムは、様々な異なるプローブタイプで動作するが、位置決定ユニットによってサポートされないプローブタイプについて、正しくない位置が表示されることは防がれる。
【００１４】
他の態様によれば、本システムとともに使用される方法及び対応するコンピュータプログラム製品が提供される。
【００１５】
本システムに関して説明される様々な態様は、さらなる有利な効果を提供するために、組み合わせられることに留意されたい。その上、本システムの態様は、本方法と互換的に使用され、その逆も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】面内超音波トランスデューサ１５を備える介入デバイス１１、及びシステム１０の形態の本発明の一実施形態と組み合わせた、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４を示す図である。
【図２】介入デバイスの算出された位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡが円Ｃ１によって示される、再構成された超音波画像ＲＵＩを示す図である。
【図３】面外距離Ｄｏｐ離れて配設された面外超音波トランスデューサ１５を備える介入デバイス１１、及びシステム１０の形態の本発明の一実施形態と組み合わせた、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４を示す図である。
【図４】飛行時間ＴＯＦに伴う面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅ（ｄＢ）の予想される変動を表すモデルＭＯ１を示す図である。
【図５Ａ】関心領域ＲＯＩと、面外距離Ｄｏｐに対応する半径をもつ円形ゾーンを示すアイコンＣｏｐとを含む、再構成された超音波画像ＲＵＩを示す図である。
【図５Ｂ】関心領域ＲＯＩと、面外距離Ｄｏｐに対応する半径をもつ円形ゾーンを示すアイコンＣｏｐとを含む、再構成された超音波画像ＲＵＩを示す図である。
【図５Ｃ】関心領域ＲＯＩと、面外距離Ｄｏｐに対応する半径をもつ円形ゾーンを示すアイコンＣｏｐとを含む、再構成された超音波画像ＲＵＩを示す図である。
【図６】システム１０とともに使用するのに好適である介入デバイス１１を示す図である。
【図７】システム１０とともに使用される方法の様々な方法のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の原理を示すために、医療針によって例示される介入デバイスの位置が、２Ｄビームフォーミング超音波イメージングプローブの線形アレイによって定義された画像面に関して示される、様々なシステムが説明される。その上、いくつかの例では、医療デバイスの特徴の位置も追跡される。特徴は、例えば、医療デバイスの遠位端である。
【００１８】
ただし、本発明は、限定はしないが、カテーテル、ガイドワイヤ、プローブ、内視鏡、電極、ロボット、フィルタデバイス、バルーンデバイス、ステント、僧帽弁クリップ、左心耳閉鎖デバイス、大動脈弁、ペースメーカー、静脈ライン、ドレナージライン、外科用器具、組織封止デバイス、組織切断デバイス、又は埋込み可能なデバイスなど、他の介入デバイスにも適用できることを諒解されたい。そのような介入デバイスの追跡される特徴は、介入デバイスの遠位端、介入デバイスの生検サンプリング点、介入デバイスのカッティングエッジ、介入デバイス内のチャネルの開口、介入デバイスの（例えば、流れ、圧力、温度などを検知するための）センサー、介入デバイスに組み込まれた外科用器具（例えば、スクレーパー）、介入デバイスの薬物送達点、又は介入デバイスのエネルギー送達点を例示的に含む。
【００１９】
さらに、２Ｄビームフォーミング超音波イメージングプローブの例示される線形アレイは、本発明が使用されるビームフォーミング超音波イメージングシステムの超音波トランシーバアレイの一例にすぎないことを諒解されたい。本発明は、関連する超音波トランシーバアレイが、３Ｄイメージングプローブ（又はバイプレーンビュー）、「ＴＲＵＳ」経直腸超音波検査プローブ、「ＩＶＵＳ」血管内超音波プローブ、「ＴＥＥ」経食道プローブ、「ＴＴＥ」経胸腔プローブ、「ＴＮＥ」経鼻プローブ、「ＩＣＥ」心臓内プローブの２Ｄアレイを例示的に含む、他のタイプのビームフォーミング超音波イメージングシステムにおいても適用できる。
【００２０】
図１は、面内超音波トランスデューサ１５を備える介入デバイス１１、及びシステム１０の形態の本発明の一実施形態と組み合わせた、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４を示す。図１では、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４は、画像再構成ユニットＩＲＵ、イメージングシステムプロセッサＩＳＰ、イメージングシステムインターフェースＩＳＩ及びディスプレイＤＩＳＰと通信している、２Ｄビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３を備える。ユニットＩＲＵ、ＩＳＰ、ＩＳＩ及びＤＩＳＰは、従来、２Ｄビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３とワイヤード通信しているコンソール中にある。例えば、光通信リンク、赤外線通信リンク、又はＲＦ通信リンクを使用する、ワイヤレス通信が、ワイヤードリンクに取って代わることも企図される。例えば、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｌｕｍｉｆｙ超音波イメージングシステムの場合のように、ユニットＩＲＵ、ＩＳＰ、ＩＳＩ及びＤＩＳＰのうちのいくつかが、代わりに、２Ｄビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３内に組み込まれることも企図される。図１では、２Ｄビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３は、関心ボリュームＶＯＩをインターセプトする超音波フィールド内で、超音波エネルギーを送信及び受信する、線形超音波トランシーバアレイ１６を備える。超音波フィールドは、図１では扇形であり、画像面１２を定義する複数の超音波ビームＢ１．．ｋを含む。扇形ビームは、説明のために図１に示されているにすぎず、本発明は、特定の形状の超音波フィールドに限定されないことに留意されたい。ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４は、ビームＢ１．．ｋ中の超音波信号を生成及び検出するために、２Ｄビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３によって送信又は受信される信号の位相を増幅及び／又は調整するように構成された、図示されていない電子ドライバと受信器回路とをも備える。したがって、電子ドライバ及び受信器回路は、放出及び／又は受信される超音波ビーム方向を変えるために使用される。
【００２１】
使用中、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４は、以下のようにして動作される。オペレータが、イメージングシステムインターフェースＩＳＩを介した超音波プロシージャを計画する。動作プロシージャが選択されると、イメージングシステムインターフェースＩＳＩは、２Ｄビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３によって送信及び検出される信号を生成及び解釈するアプリケーション固有プログラムを実行するように、イメージングシステムプロセッサＩＳＰをトリガする。ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４は、そのようなプログラムを記憶するためのメモリ（図示せず）をも備える。メモリは、例えば、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３によって送信及び／又は受信される超音波信号のシーケンスを制御するように構成された超音波ビーム制御ソフトウェアを記憶する。代替的にイメージングシステムプロセッサＩＳＰの一部を形成する画像再構成ユニットＩＲＵが、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３から受信されたデータを、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に対応し、したがって、関心ボリュームＶＯＩをインターセプトする、画像に再構成し、その後、ディスプレイＤＩＳＰ上にこの画像を表示する。関心ボリュームＶＯＩを通る平面断面は、本明細書では関心領域ＲＯＩと呼ばれる。したがって、再構成された超音波画像ＲＵＩは、関心領域ＲＯＩを含む。再構成された画像は、例えば、場合によっては「２Ｄモード」画像として知られる超音波輝度モード「Ｂモード」画像、「Ｃモード」画像又はドップラーモード画像、或いは実際には任意の超音波平面画像である。
【００２２】
また、図１には、介入デバイスの一例としての医療針１１、及び、本発明の一実施形態、システム１０が示され、システム１０は、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３の画像面１２に関して、介入デバイス１１、すなわち医療針、又はより詳細にはそれに取り付けられた超音波トランスデューサ１５の位置を示すために使用される。この実施形態、システム１０は、画像再構成ユニットＩＲＵと位置決定ユニットＰＤＵとを備える。これらのユニットは、相互接続矢印によって示されるように、互いと通信している。ユニットＰＤＵ、ＩＲＵのうちの１つ又は複数が、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４のメモリ又はプロセッサ内に、例えば、ユニットＩＳＰの機能をも提供するメモリ又はプロセッサ内に組み込まれることも企図される。追跡される医療針１１は、介入デバイス１１の遠位端１１ａから所定の距離Ｌｐ離れて位置決めされた超音波トランスデューサ１５を備える。
【００２３】
使用中、介入デバイス１１の位置、又はより詳細にはそれに取り付けられた超音波トランスデューサ１５の位置が、超音波トランシーバアレイ１６と超音波トランスデューサ１５との間で送信された超音波信号に基づいて、位置決定ユニットＰＤＵによって、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関して算出される。算出された位置は、その後、図２に見られるように、再構成された超音波画像ＲＵＩにおいて示され、図２は、介入デバイスの算出された位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡが円Ｃ１によって示される、再構成された超音波画像ＲＵＩを示す。
【００２４】
一構成では、超音波トランスデューサ１５は、ビームＢ１．．ｋに対応する超音波信号を受信する検出器である。位置決定ユニットＰＤＵは、超音波トランシーバアレイ１６によって放出された超音波信号を、超音波トランスデューサ１５によって検出された超音波信号と相関させること、すなわち比較することによって、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関して、超音波トランスデューサ１５の横方向位置ＬＡＰを特定する。より詳細には、この相関は、ｉ）超音波トランスデューサ１５によって検出された各ビームＢ１．．ｋに対応する超音波信号の強度と、ｉｉ）各ビームＢ１．．ｋの放出と超音波トランスデューサ１５によるその検出との間の時間遅延、すなわち飛行時間とに基づいて、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関して、超音波トランスデューサ１５の最良適合位置を決定する。これは、以下のように示される。超音波トランスデューサ１５が、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２の近傍にあるとき、ビームＢ１．．ｋのうちの最も近いものからトランスデューサへの超音波信号は、相対的により大きい強度で検出されるが、より遠いビームは、相対的により小さい強度で検出される。一般に、最大検出強度で検出されたビームが、超音波検出器１５に最も近いビームとして特定される。言い換えれば、最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号は、超音波トランシーバアレイ１６と超音波トランスデューサ１５との間の面内角度ΘＩＰＡを特定する。（ビームＢ１．．ｋからの）このビームの放出とその後続の検出との間の飛行時間は、超音波トランシーバアレイ１６と超音波トランスデューサ１５との間のレンジを示す。したがって、最大検出強度ＩＳｍａｘで検出されたビーム中の超音波信号の時間遅延、すなわちＴＯＦＳｍａｘが、すべてのビームの超音波信号から選択された超音波信号である。飛行時間はレンジを示すので、極座標では、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関する超音波トランスデューサ１５の横方向位置は、ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡによって表される。所望される場合、レンジは、時間遅延に超音波伝搬の速度を乗算することによって決定される。
【００２５】
別の構成では、超音波トランスデューサ１５は、１つ又は複数の超音波パルスを放出するエミッタである。そのようなパルスは、例えば、超音波イメージングシステム１４の通常のイメージングフレーム間でインターリーブされる追跡フレーム中に放出される。そのような追跡フレームでは、超音波トランシーバアレイ１６は、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２の近傍から発信した超音波信号を受ける受信専用モードにおいて動作される。したがって、超音波トランシーバアレイ１６は、一方向受信専用ビームフォーマとして構成される。位置決定ユニットＰＤＵは、超音波トランスデューサ１５によって放出された超音波信号と超音波トランシーバアレイ１６によって検出された超音波信号とに基づいて、ビームＢ１．．ｋのうちのどのビームから（１つ又は複数の）パルスが発信したかを特定する。上記の構成の場合のように、位置決定ユニットＰＤＵは相関プロシージャを使用し、相関プロシージャは、最大強度で検出された超音波信号及びその飛行時間に基づいて、同様の様式で、最も近いビーム、及び、したがって超音波信号が放出されたポイント、すなわちその横方向位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを特定する。したがって、超音波トランスデューサ１５がエミッタであるとき、相関プロシージャ、すなわち比較プロシージャが、この場合も、各追跡フレームについて、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関して、その最良適合位置を決定するために使用される。
【００２６】
別の構成では、超音波トランスデューサ１５は、受信器とエミッタの両方として働くか、又は受信器とエミッタの両方を備えるように構成される。この構成では、超音波トランスデューサ１５は、超音波トランシーバアレイ１６から超音波信号を受信すると、１つ又は複数の超音波パルスを放出するようにトリガされ、これは、随意に、超音波イメージングシステム１４の１つ又は複数のフレーム期間に等しい遅延の後に行われる。このようにして、イメージングモード中に超音波トランスデューサ１５によって放出された（１つ又は複数の）パルスは、トリガリングビームＢ１．．ｋに対応する、角度位置における、すなわち画像ラインにおける、再構成された超音波におけるエコーの形態で、超音波トランシーバアレイ１６によって受信される。したがって、超音波トランスデューサ１５は、再構成された画像において輝点として現れる。位置決定ユニットＰＤＵは、その後、再構成された画像においてこの輝点を特定し、したがって、この場合も、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関して、超音波トランスデューサ１５の位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを算出する。
【００２７】
示されていないまた別の構成では、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３は、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３に取り付けられた少なくとも３つの超音波エミッタをさらに備える。少なくとも３つの超音波エミッタは、位置決定ユニットＰＤＵと通信している。その上、位置決定ユニットＰＤＵは、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３に取り付けられた少なくとも３つの超音波エミッタと超音波トランスデューサ１５との間で送信された超音波信号に基づいて、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関して、超音波トランスデューサ１５の位置を算出するように構成される。この構成では、位置決定ユニットＰＤＵは、各エミッタによって放出された超音波信号の飛行時間に基づいて、各エミッタと超音波トランスデューサ１５との間のレンジを決定する。超音波トランスデューサ１５の３次元位置は、その後、三角測量を使用して決定される。これは、少なくとも３つのエミッタがビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３に取り付けられているので、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３に関して、又はより詳細にはイメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関して、超音波トランスデューサ１５の位置を３次元で提供する。３次元位置は、その後、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２にマッピングされ、したがって、この場合も、ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡによって表される。超音波エミッタが、電源がすぐに利用可能である近接したビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３であるとき、広範囲にわたる正確な位置決めのために必要な、超音波エミッタへの高出力超音波信号の供給が、より簡単であるので、超音波エミッタはこの構成では好ましい。したがって、この配置は、介入デバイス１１上に高出力エミッタを位置づけることとは対照的に好ましい。使用中、介入デバイス１１の横方向位置、又はより詳細にはそれに取り付けられた超音波トランスデューサ１５の横方向位置は、したがって、この場合も、少なくとも３つのエミッタと超音波トランスデューサ１５との間で送信された超音波信号に基づいて、位置決定ユニットＰＤＵによって、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関して算出される。
【００２８】
したがって、図１に示されている位置決定ユニットＰＤＵは、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３と超音波トランスデューサ１５との間で送信された超音波信号に基づいて、イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち画像面１２に関して、超音波トランスデューサ１５の位置を算出するために、上記の構成のうちのいずれかにおいて使用される。より一般的に言えば、画像面１２が上記では一例として使用されたが、同じ原理は、すなわち、ボリュメトリック、すなわち３次元の、イメージングフィールドＢ１．．ｋが提供されるとき、イメージングフィールドＢ１．．ｋに関して超音波トランスデューサ１５の位置を決定するために使用される。
【００２９】
ビームフォーミング超音波イメージングプローブは、一般に、本明細書ではＴ１．．ｎとして示される、タイプによって特定され、ｎは、２よりも大きいか又はそれに等しい。タイプＴ１．．ｎは、曲線又は直線などの一般的なレベルにおいて定義され、より詳細には、製造業者の名前、及び究極的にはモデル番号を含む。一般に、図１中の超音波イメージングフィールドＢ１．．ｋ、すなわち、再構成された超音波画像ＲＵＩを提供するために超音波信号が送信され、イメージングプローブ１３によって検出される領域は、プローブタイプに固有である。その上、プローブのビームシーケンスを表す情報、すなわち、そのビームの各々が送信される時間的順序は、検出された超音波信号を送信された超音波信号と一致させ、結果として、最大検出強度の超音波信号を介して、超音波トランスデューサがどのビームに位置するかを決定するために、位置決定ユニットＰＤＵによって使用される。
【００３０】
本発明では、位置決定ユニットＰＤＵが、超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプＴ１．．ｎを示す入力を受信し、ビームフォーミング超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプＴ１．．ｎに対応するビームシーケンスが、ビームシーケンスのグループから選択される。グループ中の各ビームシーケンスが、固有のイメージングプローブタイプＴ１．．ｎに対応する。パラメータｎは、２よりも大きいか又はそれに等しく、したがって、グループは、少なくとも２つのビームシーケンスを含む。その上、各プローブタイプに関連する２つ以上のビームシーケンスがある。ビームシーケンスは、生成されるビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のビームと、それらが生成される順序とを表す。ビームシーケンスは、一般に、所定の視野をイメージングする必要、又は特定の領域における集束を提供する必要に鑑みて、イメージングプローブタイプＴ１．．ｎに固有である。したがって、例えば、曲線プローブについてのビームシーケンスは、直線プローブについてのビームシーケンスとは異なる。検出された超音波信号は、次いで、選択されたビームシーケンスに割り当てられる。より詳細には、検出された超音波信号は、選択されたビームシーケンスの時間的に対応するビームに割り当てられる。タイプＴ１．．ｎを示す入力は、例えば、イメージングプローブ１３に記憶されたコードを受信する位置決定ユニットによって、自動的に受信されるか、又は、例えば、ユーザが２つ又はそれ以上のサポートされるプローブタイプのリストからプローブタイプを選択するイメージングシステムインターフェースＩＳＩを介して、手動で受信される。入力は、代替的に、例えば、イメージングプローブ１３に記憶された対応するコードを読み取るバーコードリーダー又はＲＦＩＤリーダーなど、リーダーデバイスを介して受信される。
【００３１】
イメージングプローブタイプＴ１．．ｎに対応するビームシーケンスのグループは、例示的に、データベース又はライブラリとして記憶され、したがって、そこから選択される。これは、メモリによって提供される。メモリは、例えば、位置決定ユニット内に、又は、超音波イメージングシステム１４の別の部分内に、例えば、イメージングシステムプロセッサＩＳＰのメモリ中に含まれる。
【００３２】
要約すれば、図１及び図２を参照すると、超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプＴ１．．ｎに対応するイメージングフィールドＢ１．．ｋに関して介入デバイス１１の位置を決定することであって、介入デバイス１１の位置を、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３と介入デバイス１１に取り付けられた超音波トランスデューサ１５との間で送信された超音波信号に基づいて決定するためのシステム１０が提供される。システム１０は、画像再構成ユニットＩＲＵと位置決定ユニットＰＤＵとを備える。画像再構成ユニットＩＲＵは、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３によって定義されたイメージングフィールドＢ１．．ｋに対応する再構成された超音波画像ＲＵＩを提供する。位置決定ユニットＰＤＵは、
超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプＴ１．．ｎを示す入力を受信することと、
ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３と超音波トランスデューサ１５との間で送信された最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号の飛行時間ＴＯＦＳｍａｘに基づいて、イメージングフィールドＢ１．．ｋに関して超音波トランスデューサ１５の位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを算出することであって、位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを算出することが、複数のイメージングプローブタイプＴ１．．ｎに対応するビームシーケンスのグループから、超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプＴ１．．ｎに対応するビームシーケンスを選択することと、検出された超音波信号を、選択されたビームシーケンスに割り当てることとを有する、算出することと、
再構成された超音波画像ＲＵＩにおける位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを示すことと
を行う。
【００３３】
このようにして、超音波イメージングシステムに現在接続された超音波イメージングプローブについてのビームシーケンスを取得することと、検出された信号をそれに割り当てることとは、検出された超音波信号が、正しい送信ビームＢ１．．ｋに確実に関連し得ることを意味する。その上、それにより、位置決定ユニットＰＤＵは、複数の異なるプローブタイプで動作することが可能になる。
【００３４】
いくつかの実装形態では、各検出された超音波信号の強度は、随意に、共通多次元アレイにマッピングされ、これは、その後、最大強度を決定するために共通アルゴリズムによって分析される。２次元アレイは、ビーム又は画像ライン番号及び飛行時間のインデックスを例示的に有し、３次元アレイは、フレーム番号のための追加のインデックスを例示的に有する。アレイでは、ビームシーケンスは、再構成された超音波画像における隣接する画像ラインがアレイにおいて互いに隣接するように、ビームが検出された順序によって並べ替えられる。本明細書で定義される画像ラインは、飛行時間、すなわち深さ寸法における、再構成された超音波画像ＲＵＩにおける隣接するスライスである。例えば、最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号を決定するために、共通アルゴリズムによって分析されるすべてのプローブタイプのための共通データ構造を提供することにより、各プローブタイプのための異なるアルゴリズムの必要が軽減される。共通アルゴリズムはまた、異なるプローブタイプＴ１．．ｎについての結果の一貫性を提供する。結果として、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３と超音波トランスデューサ１５との間で送信された最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号は、複数のタイプの超音波イメージングプローブについて確実に決定され得る。
【００３５】
いくつかの例示的な実装形態では、イメージングフィールドＢ１．．ｋが画像面１２を備えるとき、ビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプＴ１．．ｎは、超音波トランスデューサ１５の画像面１２からの距離、すなわち面外距離のプローブタイプ固有の定性的指示を提供する際にさらに使用される。プローブタイプＴ１．．ｎの使用は、したがって、この場合も、異なるプローブでのシステムの動作を容易にする。
【００３６】
それに対して、図３は、面外距離Ｄｏｐ離れて配設された面外超音波トランスデューサ１５を備える介入デバイス１１、及びシステム１０の形態の本発明の一実施形態と組み合わせた、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４を示す。図１とは対照的に、図３では、超音波トランスデューサ１５は、画像面から離れて配設され、すなわち「面外」にある。そのような平面フィールドの場合、ユーザが介入デバイス１１を画像面１２に対してナビゲートすることを可能にするために、ユーザが面外距離を知ることは有用である。この点において、上記で説明されたのと同じプロシージャが、画像面１２に関して超音波トランスデューサ１５の位置を決定するために使用され、この位置は、今度は、横方向位置、すなわち画像面１２上への投影位置である。最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号の強度ＩＳｍａｘ及び飛行時間ＴＯＦＳｍａｘを使用する追加のプロシージャが、その後、面外距離Ｄｏｐの定性的指示を提供するために使用される。図３中の画像面１２は、有限の厚さを有し、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３によって送信された超音波信号は、小さい面外変位において、低減された強度で検出可能である。同様の様式で、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３は、小さい面外変位において発生する超音波反射に反応する。これらの信号は、本発明では、超音波トランスデューサ１５の面外距離Ｄｏｐの定性的指示を提供するために使用される。
【００３７】
それに対して、図４は、飛行時間ＴＯＦに伴う面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅ（ｄＢ）の予想される変動を表すモデルＭＯ１を示す。モデルＭＯ１は、ｎ個の異なるプローブタイプの各々に対応するようなモデルのグループＭＯ１．．ｎからの１つのモデルであり、ｎは、２よりも大きいか又はそれに等しい。モデルのグループは、データベース又はライブラリとして記憶され、したがって、そこから選択される。これは、メモリによって提供される。メモリは、位置決定ユニット内に、又は、超音波イメージングシステム１４の別の部分内に、例えば、イメージングシステムプロセッサＩＳＰのメモリ中に含まれる。モデルＭＯ１は、実線の曲線によって示され、飛行時間ＴＯＦ、すなわち組織への深さが増加するにつれて、検出された超音波信号の面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅが、最初は緩やかに減少し、次により急速に減少し、次に再びより緩やかに減少することを示す。モデルの形状は、超音波信号の減衰の影響を受け、組織又は対応する物質において取得される面内最大強度の理論計算又は経験的測定から決定される。モデルＭＯ１は、飛行時間にのみ依存し、面内角度θＩＰＡに関して不変である。モデルＭＯ１は、最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅを面外距離の関数としてモデル化しないことに留意されたい。結果として、モデルＭＯ１は、限られた量の、すなわち１次元の、較正データのみを必要とする。３次元モデルとは対照的に、使用中の面外距離は、１つの、すなわち飛行時間の、次元のみを探索する必要による低レイテンシを伴う、モデルＭＯ１で決定される。モデル化された面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅは、同じタイプの異なるビームフォーミング超音波イメージングプローブを確実に表すことがわかっており、これは、同じモデルが、同じタイプのビームフォーミング超音波イメージングプローブのために使用されることを意味する。その上、異なるタイプのプローブ間に有意な差があり、したがって、いくつかの実装形態では、ビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプＴ１．．ｎは、面外距離を算出するとき、異なるモデルＭＯ１．．ｎを、対応するプローブタイプに割り当てるために使用される。
【００３８】
図３及び図４を参照すると、使用中、面外距離Ｄｏｐを算出することは、最大検出強度ＩＳｍａｘを、対応するプローブタイプＴ１のためのモデルＭＯ１と比較することを有する。面外距離Ｄｏｐは、その後、再構成された超音波画像ＲＵＩにおいて示される。面外距離は、例えば数値的に示されるか、或いはＤｏｐに応じて変動するアイコンのサイズ又は色として示される。
【００３９】
最大検出強度ＩＳｍａｘをモデルＭＯ１と比較することは、例えば、検出強度ＩＳｍａｘと、算出された横方向位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘに対応する飛行時間ＴＯＦＳｍａｘにおける面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅとの間の差又は比を決定することを伴う。例示的な一実装形態では、超音波トランスデューサの算出された横方向位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡにおける最大検出強度ＩＳｍａｘは、したがって、算出された横方向位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡに対応する飛行時間ＴＯＦＳｍａｘにおける面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅにスケーリングされる。面外距離の定性的指示が、その後、再構成された超音波画像ＲＵＩにおいて示される。例えば、
【数１】
2021532924.tif 000003
に応じて変動するサイズを有するアイコンが表示され、ここで、ｋ１及びｋ２は定数であり、ｋ１は０を含む。
【００４０】
別の例示的な実装形態では、アイコンの色が、飛行時間ＴＯＦＳｍａｘにおけるＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅに対する最大検出強度ＩＳｍａｘの値に基づいて変化するように構成される。例えば、図４を参照すると、ＩＳｍａｘの所定の範囲を表すか、又はＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅに対するその比の範囲をあらかじめ決定する、ゾーンＩ、ＩＩ、及びＩＩＩが、再構成された超音波画像ＲＵＩにおいて表示されるアイコンの異なる色を定義し、各色は、最大検出強度ＩＳｍａｘがそれぞれの範囲にあるとき、アイコンに適用される。
【００４１】
したがって、要約すれば、図３及び図４を参照すると、イメージングフィールドＢ１．．ｋが画像面１２を備えるとき、イメージングフィールドＢ１．．ｋに関して超音波トランスデューサ１５の位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを算出することは、随意に、最大検出強度の超音波信号の最大検出強度ＩＳｍａｘ及び飛行時間ＴＯＦＳｍａｘに基づいて、超音波トランスデューサと画像面との間の面外距離Ｄｏｐを決定することをさらに有する。面外距離Ｄｏｐを決定することは、モデルのグループＭＯ１．．ｎから、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプＴ１．．ｎに対応するモデルを選択することであって、モデルが、飛行時間に伴う面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅの予想される変動を表す、選択することと、最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号の飛行時間ＴＯＦＳｍａｘにおいて、最大検出強度ＩＳｍａｘを、選択されたモデルと比較することとを有する。再構成された超音波画像ＲＵＩにおける位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを示すことは、再構成された超音波画像ＲＵＩにおける面外距離Ｄｏｐを示すことをさらに有する。
【００４２】
所定のモデルのグループＭＯ１．．ｎから適切なモデルを選択することによって、システム１０は、面外位置において、異なるタイプの超音波イメージングプローブで確実に動作することができる。
【００４３】
いくつかの例示的な実装形態では、面外距離Ｄｏｐは、面外距離Ｄｏｐに対応する半径をもつ円形ゾーンによって示される。それに対して、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、各々、関心領域ＲＯＩと、面外距離Ｄｏｐに対応する半径をもつ円形ゾーンを示すアイコンＣｏｐとを含む、再構成された超音波画像ＲＵＩを示す。図５を参照すると、面外距離Ｄｏｐを示すことが、算出された横方向位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡにおいてアイコンＣｏｐを提供することを有し、アイコンＣｏｐは、面外距離Ｄｏｐに対応する半径をもつ円形ゾーンを示す。図５は、関心領域ＲＯＩをも示し、その内部で超音波トランスデューサ１５の横方向位置ＬＡＰが決定された。図５Ａでは、超音波トランスデューサ１５は、画像面１２から、円Ｃｏｐの半径によって示される、ある距離離れている。超音波トランスデューサ１５は、図５Ｂ及び図５Ｃ全体を通して画像面１２のより近くに動かされ、これにより、円Ｃｏｐの半径の対応する低減が生じる。図５では円が示されているが、同様に円形ゾーンを示す、完全な円以外の他のアイコンが、同様の様式で使用され、例えば、ドット又はダッシュの円形配置、半径方向ライン又は矢印の円形配置、円形ゾーンを示す先端などを含む。面外距離を示す円形ゾーンによる、算出された位置におけるアイコンの使用は、円が大きくなるのか小さくなるのかに基づいて、介入デバイスが画像面のほうへ進められているのか、画像面から遠ざけられているのかを、ユーザに直観的に示す。これにより、介入デバイスの誘導が改善される。
【００４４】
いくつかの例示的な実装形態では、面外距離Ｄｏｐに対応する半径は、最大検出強度ＩＳｍａｘを、最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号の飛行時間ＴＯＦＳｍａｘにおける、予想される面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅにスケーリングすることに基づいて決定される。したがって、図３を参照しながら上記で説明されたように、図５中の円Ｃｏｐの半径は、超音波トランスデューサ１５が、画像面１２のほうへ動かされ、画像面１２から遠ざけられるにつれて、変化する。
【００４５】
いくつかの例示的な実装形態では、アイコンＣｏｐは外周を有し、アイコンＣｏｐの外観は、最大検出強度ＩＳｍａｘと、最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号の飛行時間ＴＯＦＳｍａｘにおける、予想される面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅとの比較に基づいて変化するように構成される。アイコンＣｏｐの外観は、以下のうちの少なくとも１つによって変化する。
アイコンＣｏｐの外周の色を変更すること、
アイコンＣｏｐの外周のコントラスト、
ドット又はダッシュによるアイコンＣｏｐの外周、
アイコンＣｏｐの外周に経時的にパルスを発せさせること、
ｉ）最大検出強度ＩＳｍａｘと、最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号の飛行時間ＴＯＦＳｍａｘにおける、予想される面内最大検出強度ＩＳｍａｘＩｎｐｌａｎｅとの比、又は、ｉｉ）最大検出強度ＩＳｍａｘ、が所定の範囲内にある場合。アイコンの他の特徴も同様に変更され、例えば、アイコンＣｏｐは、これらの条件下で、部分透明円形ゾーンの形態をとる。
【００４６】
外周の外観を変更することは、イメージング面に関する所定の位置における介入デバイスの位置をユーザに示す効果を有する。この特徴により、イメージング面に関する介入デバイスの全体的な位置のユーザへの迅速な指示が可能になる。例えば、図４中のゾーンＩ〜ＩＩＩを参照すると、アイコンの色は、最大検出強度又はその比が、予想される面内最大検出強度に近い値を示すとき、すなわちゾーンＩでは緑であり、隣接範囲内の値の場合、すなわちゾーンＩＩでは赤であり、この範囲外の位置の場合、すなわちゾーンＩＩＩでは白である。
【００４７】
図６は、システム１０内で使用するのに好適である介入デバイス１１を示す。超音波トランスデューサ１５は、介入デバイス１１の特徴、すなわち遠位端１１ａから、所定の距離Ｌｐ離れて取り付けられる。超音波トランスデューサ１５は、接着剤を使用することを含む、様々な手段によって介入デバイス１１に取り付けられる。超音波トランスデューサ１１から位置決定ユニットＰＤＵに電気信号を搬送する電気導体も示されているが、上述のように、トランスデューサ信号を位置決定ユニットＰＤＵと通信するためにワイヤレスリンクを代替的に使用することが企図される。
【００４８】
図１、図３及び図６を参照しながら上記で説明された超音波トランスデューサ１５は、様々な圧電材料によって提供される。硬質圧電材料と軟質圧電材料の両方が好適である。容量性機械加工超音波トランスデューサ、すなわちＣＭＵＴデバイスなど、マイクロマシン電気機械構造、すなわちＭＥＭＳデバイスも好適である。超音波トランスデューサが検出器であるとき、好ましくは、それは、機械的特性及び製造プロセスが医療針などの曲面への取付けに向いている、場合によってはＰＶＤＦとして知られる、ポリフッ化ビニリデンから形成される。代替材料は、ポリフッ化ビニリデントリフルオロエチレンなどのＰＶＤＦコポリマー、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ）などのＰＶＤＦターポリマーを含む。好ましくは、超音波トランスデューサは、介入デバイスの軸の周りの約３６０度の回転の検知を行うために、介入デバイスの軸の周りに巻きつけられるが、これは常にそうである必要はない。
【００４９】
いくつかの例示的な実装形態では、位置決定ユニットＰＤＵは、画像再構成ユニットＩＲＵにタイプＴ１．．ｎを表示させる。ユーザに対するこの確認は、再構成された超音波画像において提供され、自動的に決定されたプローブタイプが正しく登録されているという再保証を提供する。
【００５０】
いくつかの例示的な実装形態では、位置決定ユニットＰＤＵは、タイプＴ１．．ｎが、２つ又はそれ以上のサポートされるプローブタイプのグループ中のプローブのタイプに対応する場合のみ、算出された位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを示す。結果として、超音波イメージングシステムは、様々な異なるプローブタイプで動作するが、位置決定ユニットによってサポートされないプローブタイプについて、正しくない位置が表示されることは防がれる。
【００５１】
図７は、システム１０とともに使用される方法の様々なステップを示す。図７を参照すると、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプＴ１．．ｎに対応するイメージングフィールドＢ１．．ｋに関して介入デバイス１１の位置を決定することであって、介入デバイス１１の位置を、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３と介入デバイス１１に取り付けられた超音波トランスデューサ１５との間で送信された超音波信号に基づいて決定するための方法は、
ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３によって定義されたイメージングフィールドＢ１．．ｋに対応する再構成された超音波画像ＲＵＩを生成するステップＧＥＮＲＵＩと、
ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプＴ１．．ｎを示す入力を受信するステップＲＥＣＩＮＰと、
ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３と超音波トランスデューサ１５との間で送信された最大検出強度ＩＳｍａｘの超音波信号の飛行時間ＴＯＦＳｍａｘに基づいて、イメージングフィールドＢ１．．ｋに関して超音波トランスデューサ１５の位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを算出するステップＣＰＯＳであって、位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを算出するステップが、複数のイメージングプローブタイプＴ１．．ｎに対応するビームシーケンスのグループから、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプＴ１．．ｎに対応するビームシーケンスを選択するステップと、検出された超音波信号を、選択されたビームシーケンスに割り当てるステップとを有する、算出するステップＣＰＯＳと、
再構成された超音波画像ＲＵＩにおける位置ＬＡＰＴＯＦＳｍａｘ，θＩＰＡを示すステップＩＮＤＰＯＳと
を有する。
【００５２】
本方法の他の実装形態が、本システムの実装形態に関して説明される１つ又は複数の態様をさらに組み込むことに留意されたい。
【００５３】
本明細書で説明される他の方法のステップを随意に有する、図７に示されている方法のステップは、プロセッサによって実行可能である命令として、コンピュータプログラム製品に記憶される。コンピュータプログラム製品は、専用ハードウェア、又は適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行することが可能なハードウェアによって提供される。プロセッサによって提供されるとき、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共有プロセッサによって、又はそのうちのいくつかが共有され得る複数の個々のプロセッサによって提供され得る。その上、「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語の明示的使用は、ソフトウェアを実行することが可能なハードウェアを排他的に指すと解釈されるべきでなく、限定はしないが、デジタル信号プロセッサ「ＤＳＰ」ハードウェア、ソフトウェアを記憶するための読取り専用メモリ「ＲＯＭ」、ランダムアクセスメモリ「ＲＡＭ」、不揮発性記憶装置などを暗黙的に含むことができる。さらに、本発明の実施形態は、コンピュータ又は任意の命令実行システムによって、又はそれに関して使用するためのプログラムコードを提供する、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体からアクセス可能なコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。本明細書では、コンピュータ使用可能又はコンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによって、又はそれに関して使用するためのプログラムを含むか、記憶するか、通信するか、伝搬するか又はトランスポートする任意の装置であり得る。媒体は、電子、磁気、光、電磁、赤外又は半導体システム、又は装置又はデバイス、或いは伝搬媒体であり得る。コンピュータ可読媒体の例としては、半導体又はソリッドステートメモリ、磁気テープ、リムーバブルコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ「ＲＡＭ」、読取り専用メモリ「ＲＯＭ」、剛性磁気ディスク、及び光ディスクがある。光ディスクの現在の例としては、コンパクトディスク読取り専用メモリ「ＣＤ−ＲＯＭ」、コンパクトディスク読取り／書込み「ＣＤ−Ｒ／Ｗ」、Ｂｌｕ−Ｒａｙ（商標）及びＤＶＤがある。
【００５４】
この点において、システム１０とともに使用するための、コンピュータプログラム製品も開示される。コンピュータプログラム製品は、ビームフォーミング超音波イメージングシステム１４に現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３のタイプＴ１．．ｎに対応するイメージングフィールドＢ１．．ｋに関して介入デバイス１１の位置を決定することであって、介入デバイス１１の位置が、ビームフォーミング超音波イメージングプローブ１３と介入デバイス１１に取り付けられた超音波トランスデューサ１５との間で送信された超音波信号に基づいて決定される、決定することを行うためのシステム１０のプロセッサ上で実行されたとき、プロセッサに、上述の方法のステップを行わせる命令を備える。
【００５５】
要約すれば、超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプに対応するイメージングフィールドに関して介入デバイスの位置を決定することであって、介入デバイスの位置が、ビームフォーミング超音波イメージングプローブと介入デバイスに取り付けられた超音波トランスデューサとの間で送信された超音波信号に基づいて決定される、決定することを行うためのシステムが提供される。本システムは、画像再構成ユニットと位置決定ユニットとを備える。画像再構成ユニットは、ビームフォーミング超音波イメージングプローブによって定義されたイメージングフィールドに対応する再構成された超音波画像を提供する。位置決定ユニットは、超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプを示す入力を受信する。位置決定ユニットはまた、ビームフォーミング超音波イメージングプローブと超音波トランスデューサとの間で送信された最大検出強度の超音波信号の飛行時間に基づいて、イメージングフィールドに関して超音波トランスデューサの位置を算出する。位置を算出することは、複数のイメージングプローブタイプに対応するビームシーケンスのグループから、超音波イメージングシステムに現在接続されたビームフォーミング超音波イメージングプローブのタイプに対応するビームシーケンスを選択することと、検出された超音波信号を、選択されたビームシーケンスに割り当てることとを有する。位置決定ユニットはまた、再構成された超音波画像における位置を示す。
【００５６】
本発明は、医療針に関して図面及び上記の説明において、詳細に示され、説明されてきたが、そのような例示及び説明は、図例的又は例示的と見なされるべきであり、限定的でない。特許請求の範囲中のいかなる参照符号も、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。その上、本明細書で示される様々な例、実装形態及び実施形態は、ビームフォーミング超音波イメージングシステムの画像面に関して介入デバイスの位置を決定するための様々なシステム及び方法を提供するために、組み合わせられ得ることを理解されたい。
【図１】
2021532924.tif 000004
【図２】
2021532924.tif 000005
【図３】
2021532924.tif 000006
【図４】
2021532924.tif 000007
【図５Ａ】
2021532924.tif 000008
【図５Ｂ】
2021532924.tif 000009
【図５Ｃ】
2021532924.tif 000010
【図６】
2021532924.tif 000011
【図７】
2021532924.tif 000012
【国際調査報告】
2021532924.tif 000013
2021532924.tif 000014
2021532924.tif 000015
2021532924.tif 000016