(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に動いている対象に対するボリュメトリック走査を処理する方法であって、
周期的に動いている対象に対して、一連の隣接走査面からなるボリュメトリック走査を実行する工程と、
前記ボリュメトリック走査により得られた前記走査データから決定された運動情報に基づいて、前記周期的に動いている対象の周期的運動の時間間隔（２０６）を特定する工程と、
特定された前記時間間隔（２０６）に基づいて前記ボリュメトリック走査を再編成する工程と、を含む方法。
【請求項２】
前記ボリュメトリック走査がさらに隣接する走査面（１７０）を備えると共に、
前記時間間隔（２０６）内で隣接する走査面（１７０）の数を特定する工程と、
前記時間間隔（２０６）に基づいて前記隣接する走査面（１７０）を分割する工程と、
前記時間間隔（２０６）に関して同じ時点にある走査面（２６０〜２９０）を合成する工程と、をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ボリュメトリック走査がさらに、２つの次元方向の空間情報と、１つの次元方向の合成時空間情報と、を備えている請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ボリュメトリック走査を実行する工程が、さらに前記周期的に動いている対象を単一の方向で１回走査する工程を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
周期的に動いている対象に対するボリュメトリック走査を収集するための装置であって、
周期的に動いている対象を含む関心対象エリアに超音波信号を送信しかつ該関心対象エリアから該超音波信号を受信するためのアレイ状の素子を備えているトランスジューサと、
前記アレイ状の素子を駆動させて前記周期的に動いている対象を単一の方向で１回走査するための送信器と、
隣接する一連の走査面を含むような前記超音波信号を受信するための受信器と、
前記隣接する一連の走査面をボリュメトリック・データ組として格納するためのメモリと、
前記隣接する一連の走査面を処理するためのプロセッサであって、前記周期的に動いている対象の運動の時間間隔を、前記一連の走査面からの前記ボリュメトリック・データ組から決定された運動情報に基づいて特定し、特定された前記時間間隔に基づいて前記隣接する一連の走査面を再編成するプロセッサを備えたことを特徴とする装置。
【請求項６】
前記動いている対象が、胎児の心臓、心臓、心臓弁、静脈及び動脈のうちの１つを含む、ことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記プロセッサが、
前記各走査面上で少なくとも１つの共通点を特定する工程と、
前記少なくとも１つの共通点の強度値を特定する工程と、
前記時間間隔がその強度値に基づくようにして少なくとも２つのピーク強度値を決定する工程と、
をさらに処理することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記プロセッサが、さらに、
前記各走査面上で関心対象の複数の共通点を特定する工程と、
前記複数の共通点の各々に関する強度値を特定する工程と、
前記強度値の自己相関を計算する工程と、
前記時間間隔がその平均値に基づくようにして前記自己相関の平均値を計算する工程と、
をさらに処理することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記プロセッサが、
前記各走査面上で関心対象の複数の共通点を特定する工程と、
前記複数の共通点の強度値を特定する工程と、
前記強度値のパワースペクトルを計算する工程と、
前記パワースペクトル内のゼロ点及び第１の有意極大値に基づいて前記時間間隔を特定する工程と、
をさらに処理することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には診断用超音波システムに関する。本発明は特に、身体内で周期的に動いている対象に対するボリュメトリック走査を得るための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
胎児の心臓など身体内において高速で、またより律動的にまたはより律動的でなく動いているような対象に対する多次元超音波走査を実行するには、目下のところ問題点が存在する。この収集のためには、目下のところ縦方向（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に機械的に移動させる従来型の１次元（１Ｄ）アレイや電子駆動式の２Ｄアレイを有するボリューム探触子が使用されることがある。この技法は、ピラミッド形のボリューム・データ組を収集することを可能にしている。胎児の心臓の撮像のためには、収集しているのが２Ｄデータ組であるか３Ｄデータ組であるかによらず、高フレームレートの収集が必要である。３Ｄデータ組のリアルタイムでの収集に関する制約の１つは、１５４０ｍ／ｓの一定の音速である。すなわち、１秒あたりに収集できるデータ量が制限され、このためこうした収集はフレームレートと画質との間での妥協となる。高フレームレートの収集及び実現のためには、ライン密度を低下させなければならず、このため横方向及び縦方向の分解能が大幅に損なわれる。
【０００３】
対処法の１つは、参照によってその全体を本明細書に組み込むＰｉｎｉに付与された米国特許第５，１５９，９３１号（１９９２年１１月３日）に記載されているようなＥＣＧトリガ式のボリュメトリック収集を実行することであり、このボリュメトリック収集は成人の心臓の撮像の際には十分に機能するが、胎児では適当なＥＣＧ信号が存在しないため胎児の心臓に関しては一般に利用することができない。また別に、幾つかの固定した位置において幾つかの心拍サイクルからなるデータを位置センサを用いて記録して収集し、かつ参照によってその全体を本明細書に組み込むＮｅｌｓｏｎらの「Ｔｈｒｅｅ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｅｔａｌ  Ｈｅａｒｔ  Ａｎａｔｏｍｙ  ａｎｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，  Ａｎａｌｙｓｉｓ，  ａｎｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ」（Ｊ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｍｅｄ  １５：１〜９（１９９６））に記載されているフーリェ変換法を介して心臓の運動情報を取得することができる。胎児と羊水との間の関係によって大きな動きが許容されている時期である妊娠初期に胎児の２Ｄ心エコー図を用いて胎児の心臓を撮像する際には別の問題点が見られる。胎児が極めて活動的であると、十分な心臓データを収集するには時間がかかることや、定期検査の時間では不可能であることがある。
【特許文献１】米国特許第５，１５９，９３１号
【非特許文献１】Ｎｅｌｓｏｎら、「Ｔｈｒｅｅ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｅｃｈｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｆｅｔａｌ  Ｈｅａｒｔ  Ａｎａｔｏｍｙ  ａｎｄ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，  Ａｎａｌｙｓｉｓ，  ａｎｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ」（Ｊ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｍｅｄ  １５：１〜９（１９９６））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、上で指摘した問題点やこれまでに体験された別の問題点に対処している、身体内部で高速で動いている対象に対する多次元データ組を取得するためのシステム及び方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施の一形態では、周期的に動いている対象に対するボリュメトリック走査を処理する方法は、周期的に動いている対象に対するボリュメトリック走査を実行することを含む。この対象の周期的運動の時間間隔をそのボリュメトリック走査内において特定し、さらにこの時間間隔に基づいてボリュメトリック走査を再編成させている。
【０００６】
実施の一形態では、周期的に動いている対象の診断画像を収集する方法は、一連の走査面を収集することを含む。この一連の走査面は、時間の経過と共にある運動サイクルを反復しているような動いている対象を備えており、またこの一連の走査面は、少なくとも２回の運動サイクルにわたって収集を受ける。この一連の走査面の各々の内部において、関心対象の少なくとも１つの共通点を特定している。一連の走査面同士においてこの関心対象共通点の強度値が比較される。この比較の結果に基づいて少なくとも２つの強度値を特定し、さらにこの強度値に基づいてこれらの一連の走査面を再編成させる。
【０００７】
実施の一形態では、周期的に動いている対象に対するボリュメトリック走査を収集するための装置は、超音波信号をある関心対象エリアに送信しかつ該関心対象エリアから受信するためのアレイ状の素子を有するトランスジューサを備えている。この関心対象エリアは周期的に動いている対象を含んでいる。このアレイ状の素子は、周期的に動いている対象を単一の方向で１回走査するように送信器によって駆動させている。隣接する一連の走査面を含む超音波信号を受信器によって受信している。これらの隣接する一連の走査面をメモリによって１つのボリュメトリック・データ組として保存し、かつこれらの隣接する一連の走査面をプロセッサによって処理している。このプロセッサは周期的に動いている対象に基づいて時間間隔を特定し、かつこの時間間隔に基づいて隣接する一連の走査面を再編成させている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明の実施の一形態に従って形成させた超音波システム１００のブロック図を表している。超音波システム１００は、パルス状の超音波信号を身体内に放出させるように探触子１０６内部のトランスジューサ１０４を駆動している送信器１０２を含んでいる。多種多様な幾何学構成を使用することができる。この超音波信号は、血球や筋肉組織など身体内の構造体によって後方散乱を受け、トランスジューサ１０４に戻されるようなエコーが発生する。このエコーは受信器１０８によって受信している。受信したエコーは、ビーム形成を実行しかつＲＦ信号を出力しているビーム形成器１１０に通される。次いで、このＲＦ信号はＲＦプロセッサ１１２に通される。別法として、そのＲＦプロセッサ１１２は、エコー信号を表すＩＱデータ対を形成するようにＲＦ信号を復調している複素復調器（complex demodulator:図示せず）を含むことがある。次いで、このＲＦまたはＩＱ信号データは、一時的な保存のためにＲＦ／ＩＱバッファ１１４まで直接導かれる。
【０００９】
超音波システム１００はさらに、収集した超音波情報（すなわち、ＲＦ信号データまたはＩＱデータ対）を処理して表示システム１１８上に表示するための超音波情報のフレームを作成するために、信号プロセッサ１１６を含んでいる。この信号プロセッサ１１６は、収集した超音波情報に応じて選択可能な複数の超音波様式に従って１つまたは複数の処理動作を実行するように適応させている。したがって、この信号プロセッサ１１６は、以下に記載するようなＳＴＩＣ解析器／変換器４２及びボリューム表示プロセッサ４６の機能を実行するために使用することができる。収集した超音波情報は、走査セッション中にエコー信号を受信しながらリアルタイムで処理されることがある。追加としてまたは別法として、この超音波情報は、走査セッションの間にＲＦ／ＩＱバッファ１１４内に一時的に保存され、ライブまたはオフライン動作でリアルタイム性がより低い処理を受けることがある。即座に表示させる予定がない収集超音波情報の処理済みのフレームを保存するために、画像バッファ１２２を含めてある。この画像バッファ１２２は周知の任意のデータ記憶媒体を備えることができる。
【００１０】
図２は、本発明の実施の一形態に従って形成させた超音波システムを表している。このシステムは、送信器１２及び受信器１４と接続させた探触子１０を含んでいる。この探触子１０は、超音波のパルスを送信し、また走査を受ける超音波ボリューム１６の内部にある構造体からエコーを受信している。メモリ２０は、走査を受けた超音波ボリューム１６から導出された受信器１４からの超音波データを保存している。ボリューム１６は、様々な技法（例えば、３Ｄ走査、リアルタイム３Ｄイメージング、ボリューム走査、位置決めセンサを有するトランスジューサによる２Ｄ走査、ボクセル相関技法、２Ｄまたはマトリックスアレイ・トランスジューサを使用したフリーハンド走査、その他）によって取得することができる。
【００１１】
トランスジューサ１０は、関心領域（ＲＯＩ）の走査中に、直線状経路や弓状経路などに沿って移動させている。直線状または弓状の各位置において、トランスジューサ１０は走査面１８を取得する。これらの走査面１８は、メモリ２０内に保存され、次いで空間及び時間的画像相関（ＳＴＩＣ）解析器／変換器４２に送られる。幾つかの実施形態では、そのトランスジューサ１０は走査面１８ではなくラインを取得することがあり、またメモリ２０は走査面１８ではなくトランスジューサ１０が取得したラインを保存することがある。ＳＴＩＣ解析器／変換器４２によって出力されたデータは、ボリューム・メモリ４４内に保存され、ボリューム表示プロセッサ４６によるアクセスを受ける。ボリューム表示プロセッサ４６はこのデータに対して、ボリューム・レンダリング及び／または別の画像処理技法を実行する。ボリューム表示プロセッサ４６の出力は、ビデオ・プロセッサ５０及びディスプレイ６７に送られる。
【００１２】
各エコー信号サンプル（ボクセル）の位置は、幾何学的確度（すなわち、あるボクセルから次のボクセルまでの距離）、超音波応答、並びに超音波応答から導出された値に関して規定されている。適当な超音波応答としては、Ｂフロー、グレイスケール値、カラーフロー値、並びにアンギオまたはパワードプラ情報が含まれる。
【００１３】
図３は、図１及び／または２の超音波システム１００によって収集した一連の投射走査面を表している。各ライン１５０〜１５６は当該ページとなるような１つの走査面を表しており、また走査の縦方向１６４を示している。図３では走査面を扇形状に表しているが、この扇形は限定ではなく、例えば平行な走査面を有する長方形などの別の形状を収集することも可能であることを理解すべきである。以下の検討は、胎児の心臓を示すデータの収集に基づくことにするが、成人の心臓、心臓弁、動脈、静脈、その他など周期的に動いている別の対象も同様に走査して処理することが可能であることを理解すべきである。さらに、検討する様式は超音波としているが、ＣＴ、ＭＲＩ、その他など別の様式による画像収集及び処理技法を使用することもできる。
【００１４】
同様に、超音波システム１００が収集する情報は、Ｂモード情報だけに限定されるものではなく、同じサンプル・ボリュームからの幾つかのラインを評価することによって収集した情報（例えば、カラードプラ、パワードプラ、組織ドプラ、Ｂフロー、コード化励起（ｃｏｄｅｄ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）、高調波イメージング、その他）を含むこともできる。異なる超音波様式または走査方式によるこれらのデータは同時に収集されることもあり、また解析または表示のいずれか、あるいはこの両者のために使用されることもある。
【００１５】
探触子１０は、収集の全体を通じて１つの位置に保持されており、また胎児の心臓などの関心対象を表すデータが収集されるように位置決めされている。トランスジューサ１０４（または、トランスジューサ１０４からなるアレイ）は、隣接する走査面に沿った走査のために超音波発射を長手方向に導くように電子的または機械的に焦点合わせされており、外部の位置検知は必要がない。
【００１６】
隣接する走査面１８を収集している単一で低速の収集掃引は、単に一例として、境界１５８の位置で開始し、かつ境界１６０の位置で終了させることがある。収集掃引について別の開始点と終了点を使用することもできる。単に一例として、その収集掃引は２０度の掃引角１６２と、胎児の心臓の運動サイクルの数回分あるいはその少なくとも２回分を含むような時間間隔と、を有することがある。別の掃引角１６２を使用することもできる。この収集掃引は、超音波発射の焦点を連続して移動させること、あるいはその焦点を小さい増分間隔で変化させることによって達成させることができる。
【００１７】
別法として、その収集掃引は複数回の運動サイクルに及ぶ収集時間間隔を有することがあり、またその掃引角１６２は走査を受ける解剖構造の種類及び／または大きさを反映させるようにして変更されることがある。より長い収集時間による収集ではより多くのデータが収集されることになり、またその空間分解能はより短い収集時間にわたって収集される走査と比較してより良好となる。より高いフレームレートによる収集では、より低いフレームレートにより収集される走査と比べて時間分解能がより良好となる。トランスジューサ１０４は、互いに対して空間的に極めて接近した隣接走査面１８が収集されるように焦点合わせされている。
【００１８】
図３のライン１５０〜１５６で表される各走査面は、ある１つの時間分解能を有する２Ｄ画像である。単に一例として、その時間分解能が５０〜１５０Ｈｚの範囲内にある場合、５０〜１５０個の走査面のそれぞれは、掃引角１６２の各２度ごとに、１０秒間の収集時間及び２０度の掃引角１６２にわたって収集されることがある。時間分解能は、この例によって限定されるものではない。明瞭にするため、走査面はその全部が図示されているものではない。
【００１９】
図１３は胎児の心臓の一連の走査面３１０を表している。収集中の胎児の心臓の拍動によって、心臓の直径はある律動性のパターンで変化する。これらの走査面は、時空間の合成方向３１２で収集されている。マーカ３１４及び３１６は、胎児の心拍数を示すために含めてある。胎児の心拍数の計算については以下で検討する。
【００２０】
図４は、図３で収集した隣接する走査面などの隣接する一連の走査面１７０を表している。これらの走査面は、アキシャル方向１７２と方位（ａｚｉｍｕｔｈ）方向１７４が図示のようであるとして時空間の合成１７６にわたって表している。したがって、この縦方向は走査面１７０と直角となる。胎児の心臓の１つの走査面を示すデータを有する２Ｄ画像１７８は、隣接する走査面１７０の終端位置に表示される。再び図１３を参照すると、２Ｄ画像３１８はさらに、胎児の心臓の１つの走査面に関するデータを備えている。
【００２１】
図５は、図４の隣接する走査面１７０の１つの２Ｄスライス１９０を表している。この走査面データから胎児心臓の動きを抽出するには、画像相関技法が使用される。
【００２２】
図４に戻ると、信号プロセッサ１１６は、画像収集系座標からｘ、ｙ座標の点１８２を選択する。単に一例として、この座標は、極座標、直角座標、その他とすることがあり、ある特定の収集幾何学構成に限定されるものではない。点１８２は、各走査面上で特定される。図５には、ライン１９２を表している。ライン１９２は点１８２に対応しており、したがって同じｘ、ｙ座標位置にある隣接する一連の走査面１７０を通るように延びている。
【００２３】
図６は、点１８２に関する強度１９４を時間及び空間１９６にわたってプロットした図２００である。したがって、各画像フレーム上で点１８２に関する強度値を特定し、これを時間の経過に従って強度ライン１９８として表示している。胎児の心臓の周期的運動によって（強度ライン１９８の律動性のパターンで示すような）周期的な強度の変動が導入される。この強度の変動は、運動情報を得るためにＳＴＩＣ解析器／変換器４２によって解析を受ける。プロット２００は単に代表例であること、またこの特定した強度値をメモリ２０、ボリューム・メモリ４４または画像バッファ１２２内に保存することなどの別の方法も使用することができることを理解すべきである。
【００２４】
図７は、強度ライン１９８の自己相関１８４を表している。この自己相関１８４は、次式を使用するなど、強度ライン１９８に関する自己相関関数を取ることによってＳＴＩＣ解析器／変換器４２を用いて計算することができる。
【００２５】
【数１】
0004699724.tif 000002
【００２６】
上式において、Ａ（ｙ）は信号ｓの自己相関関数であり、ｘは空間−時間領域の積分変数であり、ｙは自己相関関数のラグであり、またｓは強度ライン１９８である。
【００２７】
自己相関１８４を計算することによって、ゼロ位置におけるピーク２０２が特定される。このピーク２０２が最も高いピークである、すなわちこのピークが最も多くのエネルギーを備えている。次いで、ＳＴＩＣ解析器／変換器４２によって、その次に最大のエネルギーを有するピークである第１の有意極大値(significant local maximum)２０４を特定する。ＳＴＩＣ解析器／変換器４２は、ピーク２０２と第１の有意極大値２０４の間の時間間隔２０６を計算する。この時間間隔２０６によって心拍サイクルの周期が特定される。時間間隔２０６が既知となった後、ＳＴＩＣ解析器／変換器４２は、この時間間隔２０６内で隣接する走査面が幾つ収集されたのかを決定する。
【００２８】
別法として、高速フーリェ変換解析（ＦＦＴ）を用いて心拍サイクルを計算することができる。ＳＴＩＣ解析器／変換器４２または信号プロセッサ１１６は、運動の周波数を、強度ライン１９８のパワースペクトル内における第１の有意極大値２０４の位置として特定することができる。さらに、組織の運動速度を決定して対象の特定の運動状態（例えば、心収縮期、心拡張期、その他）を特定するためにドプラ法を使用することができる。
【００２９】
図８は、強度ライン２０８（図５）の自己相関２１０を表している。この自己相関関数は、心臓の外部に特定した点１８６（図４）に対応する強度ライン２０８に関して取ったものである。したがって、周期的運動はほとんどないかまったく存在せず、また強度ライン２０８は単一の有意のピーク２１２を有している。時間間隔は計算することができない。
【００３０】
図９は、図４の２Ｄ画像１７８と同様の単一の２Ｄ画像２２０を表している。簡略とするために、心臓やその他の動いている関心対象は、概ね２Ｄ画像２２０の中央部にあるものと仮定している。したがって、信号プロセッサは、２Ｄ画像２２０の内部部分２３２の周りに境界２２２を画定する。この境界２２２は、上２２４、下２２６、横２２８、２３０から２Ｄ画像２２０の内部部分２３２に向かって事前定義の画素数だけ内側とすることがある。この境界２２２はすべての辺に沿って対称である必要はない。
【００３１】
ＳＴＩＣ解析器／変換器４２は、この内部部分２３２の内部に多数の点２３４（図４の点１８２及び１８６と同様の点）を規定している。この多数の点２３４は、規定されたサイズ及び分解能を有するパターンによって規定することができる。例えば、このパターンは、１つ置きに点が選択されるようなチェス盤に類似させることがある。別法として、４点置きや１０点置きの選択も可能である。このパターンは、ユーザの選好や走査を受けている解剖構造に基づいて変更されることがある。例えば、胎児の心臓、心臓弁、動脈、その他に関して異なるテンプレートを提供することがある。任意選択では、そのＳＴＩＣ解析器／変換器４２は内部部分２３２内において事前定義の数の点２３４をランダムに選択することができる。点２３４の数及び／またはそのパターンのサイズと分解能は、処理速度、画像分解能、その他などの要因に応じて様々となりうる。
【００３２】
図５に戻ると、この多数の点２３４のうちの各点（図９）ごとに（ライン１９２及び２０８と同様な）１つのラインが規定される。この多数の点２３４に対応するラインのそれぞれに対して、１つの強度ライン１９８（図６）、すなわち強度値が規定される。次いで、各強度ライン１９８に関して自己相関１８４が取られる。
【００３３】
図９は２Ｄ画像を表しているが、上述した方法は、ドプラ、Ｂフロー、その他など別の収集モードを用いて収集したデータに対して適用することもできることを理解すべきである。
【００３４】
図１０は、合成した自己相関２４０を表している。ＳＴＩＣ解析器／変換器４２は、多数の点２３４の各点に関して取った自己相関を合計する。自己相関を合計することによって、この合成した自己相関２４０からノイズ２１４（図７）が事実上除去される。さらに、心臓より上側や下側など運動が見られない部位に位置する点（点１８６）によって、ＳＴＩＣ解析器／変換器４２による平均時間間隔２４６の計算が妨害されることはない。別法として、ノイズ２１４の除去に加えて、フィルタまたはウィンドウ機能を用いることができる。
【００３５】
ＳＴＩＣ解析器／変換器４２は、上で検討したようにして、ゼロの位置における（最高の強度を有する）ピーク２４２と、第１の有意極大値２４４と、を特定している。このゼロ・ピーク２４２と第１の有意極大値２４４の間で計算した時間間隔は、１回の運動サイクルの平均時間間隔２４６である。ＳＴＩＣ解析器／変換器４２はここで、平均時間間隔２４６内に生じる走査面の数、すなわち心拍サイクルを決定する。
【００３６】
図１１は、図４の隣接する走査面１７０と同様の隣接する一連の走査面２５０を表している。時間間隔２５２〜２５８は、この隣接する一連の走査面２５０を、ＳＴＩＣ解析器／変換器４２によって決定される多数のスライスとなるように分離している。隣接する一連の走査面２５０の内部における時間間隔２５２〜２５８の位置は、必ずしも心拍サイクルの開始及び終了に対応している必要はない。したがって、ＳＴＩＣ解析器／変換器４２は、時間間隔２５２〜２５８へのデータの区分を開始する際に、この隣接する一連の走査面２５０の範囲内で任意の走査面を選択することができる。ＳＴＩＣ解析器／変換器４２は、時間間隔２５２〜２５８へのデータの区分のために隣接する一連の走査面２５０内を通って前後に移動することができる。単に一例として、その隣接する一連の走査面２５０は、各時間間隔２５２〜２５８の範囲内に４つの走査面を備えている。時間間隔２５２は２６０〜２６６を含み、時間間隔２５４は２６８〜２７４を含み、時間間隔２５６は２７６〜２８２を含み、かつ時間間隔２５８は２８４〜２９０を含む。しかし、胎児の心臓や上で検討したような別の解剖構造を撮像する際には、各時間間隔２５２〜２５８の範囲内でさらに多くの数の走査面を収集することになる。
【００３７】
ＳＴＩＣ解析器／変換器４２は、走査面２６０〜２９０の順序を再編成させ、かつ心拍サイクル内の同じフェーズ（すなわち、同じ時点）にあるが異なる横方向位置から収集した走査面を合成して１つのボリュームとしている。図１１に示すように、走査面Ａ１（２６０）、Ｂ１（２６８）、Ｃ１（２７６）及びＤ１（２８４）は、心拍サイクル内の同じフェーズ中に収集されている。同様に、走査面からなる次の部分集合、［走査面Ａ２（２６２）、Ｂ２（２７０）、Ｃ２（２７８）、Ｄ２（２８６）］、［走査面Ａ３（２６４）、Ｂ３（２７２）、Ｃ３（２８０）、Ｄ３（２８８）］、並びに［走査面Ａ４（２６６）、Ｂ４（２７４）、Ｃ４（２８２）、Ｄ４（２９０）］は、心拍サイクル内の同じフェーズ中に収集されている。
【００３８】
図１２は、図１１の走査面２６０〜２９０の部分集合に対応する一連のボリューム２９２を表している。図１１のボリューム２５０は２つの純粋な空間次元と１つの合成空間−時間次元を統合したものであるが、図１２のボリューム２９４〜３００の各々は、３つの純粋な空間次元を有しており、単一の時点（心拍サイクルを基準として）からのデータをカバーしている。
【００３９】
ＳＴＩＣ解析器／変換器４２は、走査面２６０〜２９０からなる各部分集合を合成して１つのボリュームにしている。したがって、ボリューム１（２９４）は、走査面Ａ１（２６０）、Ｂ１（２６８）、Ｃ１（２７６）及びＤ１（２８４）からなる画像データを含んでいる。ボリューム２（２９６）は、走査面Ａ２（２６２）、Ｂ２（２７０）、Ｃ２（２７８）及びＤ２（２８６）からなる画像データを含んでいる。ボリューム３（２９８）は、走査面Ａ３（２６４）、Ｂ３（２７２）、Ｃ３（２８０）及びＤ３（２８８）からなる画像データを含んでいる。ボリューム４は、走査面Ａ４（２６６）、Ｂ４（２７４）、Ｃ４（２８２）及びＤ４（２９０）からなる画像データを含んでいる。各ボリューム２９４〜３００は、１回の単一拍動中の胎児心臓に関する速写像（ｓｎａｐｓｈｏｔ）を含んでいる。
【００４０】
一連のボリューム２９２は、シネループなどのように直交する３つの面内で順繰りに表示されることがあり、これによってユーザは、ボリューム２９４〜３００の全体を閲覧し、個々のボリュームを観察することができる。胎児の心臓を撮像する場合、例えば、概ね４０〜６０個のボリューム２９４〜３００を生成させてディスプレイ６７上に表示させることがある。４０〜６０個のボリューム２９４〜３００の各々は、心拍サイクル内のある１つの固定点を表している。
【００４１】
別法として、そのデータは別の方法で処理し表示させることがある。例えば、心臓の内側３Ｄ構造を示すように、ボリューム表示プロセッサ４６によってその画像データをレンダリングすることがある。例えば、最大強度投影、最小強度投影、平均投影、その他を計算して表示させることがある。さらに、単一のボリューム２９４〜３００、またはボリューム２９４〜３００のうちの一部分または１つのスライスを選択して表示させることもある。この選択した部分は、ディスプレイ６７上で回転させたり、残りのボリューム・データとは別にさらに処理したりすることができる。さらに、そのボリューム内の選択した単一点を表している解剖学的Ｍモード画像を時間の経過と共に表示させることができる。心拍数及び／またはその他のデータも表示させることができる。
【００４２】
このように一連のボリューム２９２が生成されたので、これを、超音波データ・メモリ２０、画像バッファ１２２、ハードドライブ、フレキシブルディスク、ＣＤまたはＤＶＤドライブなどのメモリ内、あるいはネットワーク上にあるサーバ上に保存することができる。一連のボリューム２９２及び／または未処理のボリュメトリック・データは、患者の検査を終えた後に別の場所でさらに処理して再検討できるように、ネットワークを介したり上述の可搬型ディスクのうちの１つを介して転送することもできる。データが後から再検討して処理できるようになっていることは、胎児と羊水の間の関係によって大きな動きが許容されている時期である妊娠初期において特に有利となる。胎児の２Ｄ心エコー図に関連して上で検討したように、データを収集し終えた後では、胎児の動きはもはや問題とならない。
【００４３】
本発明を、具体的な様々な実施形態に関して記載してきたが、当業者であれば、本発明が本特許請求の範囲の精神及び趣旨の域内にある修正を伴って実施できることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の一形態に従って形成させた超音波システムのブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態に従って形成させた超音波システムの図である。
【図３】本発明の実施の一形態に従って図１及び／または２の超音波システムによって収集した一連の投射走査面の図である。
【図４】本発明の実施の一形態に従って収集した隣接する一連の走査面の図である。
【図５】本発明の実施の一形態による図４の隣接する走査面の１つの２Ｄスライスの図である。
【図６】本発明の実施の一形態に従ってｘ、ｙ点の強度を時間及び空間にわたってプロットした図である。
【図７】本発明の実施の一形態によるｘ、ｙ点の強度ラインの自己相関の図である。
【図８】本発明の実施の一形態によるｘ、ｙ点の強度ラインの自己相関の図である。
【図９】本発明の実施の一形態による単一の２Ｄ画像である。
【図１０】本発明の実施の一形態による合成自己相関の図である。
【図１１】本発明の実施の一形態に従って収集した隣接する一連の走査面の図である。
【図１２】本発明の実施の一形態に従った、図１１の走査面の部分集合に対応する一連のボリュームを表した図である。
【図１３】本発明の実施の一形態に従った胎児の心臓の一連の走査面の図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  探触子
１２  送信器
１４  受信器
１６  超音波ボリューム
１８  走査面
２０  メモリ
４２  ＳＴＩＣ解析器／変換器
４４  ボリューム・メモリ
４６  ボリューム表示プロセッサ
５０  ビデオ・プロセッサ
６７  ディスプレイ
１００  超音波システム
１０２  送信器
１０４  トランスジューサ
１０６  探触子
１０８  受信器
１１０  ビーム形成器
１１２  ＲＦプロセッサ
１１４  ＲＦ／ＩＱバッファ
１１６  信号プロセッサ
１１８  表示システム
１２２  画像バッファ
１５０  ライン
１５２  ライン
１５４  ライン
１５６  ライン
１５８  境界
１６０  境界
１６２  掃引角
１６４  走査の縦方向
１７０  走査面
１７２  アキシャル方向
１７４  方位方向
１７６  時空間合成方向
１７８  ２Ｄ画像
１８２  ｘ、ｙ座標の点
１８４  自己相関
１８６  心臓の外部に特定した点
１９０  ２Ｄスライス
１９２  ライン
１９４  強度
１９６  空間
１９８  強度ライン
２０２  ゼロ位置のピーク
２０４  第１の有意極大値
２０６  時間間隔
２０８  強度ライン
２１０  自己相関
２１２  ピーク
２１４  ノイズ
２２０  ２Ｄ画像
２２２  境界
２２４  上
２２６  下
２２８  横
２３０  横
２３２  内部部分
２３４  内部の点
２４０  自己相関
２４２  ゼロ位置のピーク
２４４  第１の有意極大値
２４６  平均時間間隔
２５０  走査面
２５２  時間間隔
２５４  時間間隔
２５６  時間間隔
２５８  時間間隔
２６０  走査面Ａ１
２６２  走査面Ａ２
２６４  走査面Ａ３
２６６  走査面Ａ４
２６８  走査面Ｂ１
２７０  走査面Ｂ２
２７２  走査面Ｂ３
２７４  走査面Ｂ４
２７６  走査面Ｃ１
２７８  走査面Ｃ２
２８０  走査面Ｃ３
２８２  走査面Ｃ４
２８４  走査面Ｄ１
２８６  走査面Ｄ２
２８８  走査面Ｄ３
２９０  走査面Ｄ４
２９２  一連のボリューム
２９４  ボリューム１
２９６  ボリューム２
２９８  ボリューム３
３００  ボリューム４
３１０  胎児心臓の走査面
３１２  時空間合成方向
３１４  マーカ
３１６  マーカ
３１８  ２Ｄ画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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