(57)【要約】  超音波診断イメージングシステムは、体積領域内において互いに平行である複数の平面スライスを走査する。該スライスの像データの検出に続いて、前記スライスのデータが、高さ次元において前記データを投影することによって結合されることで、「厚いスライス」像が生成される。結合は、平均若しくは最大強度検出の手段若しくは重み付け処理の手段により、又は体積レンダリング処理において高さ次元でレイキャスティングを行うことによって実現されて良い。厚いスライス像は、新たに取得されたスライスと、過去の結合で用いられた新たに取得されたスライスとは異なる高さの面から過去に取得されたスライスとを結合することによって、高い表示フレーム速度で表示される。新たな厚いスライス像は、該スライス像の少なくとも1枚が新たに取得されるスライスによって更新される度に生成されて良い。フレーム速度は、前記スライスのマルチライン取得によってさらに改善される。
2010523253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚いスライスのイメージング用超音波診断用イメージングシステムであって：
体積領域全体にわたって走査線を送受信するように備えられているアレイトランスデューサ；
該アレイトランスデューサと結合して、前記体積領域の高さ次元において異なる複数のスライスの像データを生成するように機能する、ビーム形成装置；
該ビーム形成装置と結合して、スライス像データを記憶するスライスメモリ；
該スライスメモリと結合して、前記高さ方向において、新たに取得されたスライス像データを、過去に取得されたスライス像データとを結合する、コンバイナ；及び
該コンバイナに応答して、前記の結合した像データの完全な組を取得する期間のフレーム速度よりも速いフレーム速度で厚いスライス像を表示するディスプレイ；
を有する超音波診断用イメージングシステム。
【請求項２】
前記ビーム形成装置と結合するビーム形成装置コントローラをさらに有する超音波診断用イメージングシステムであって、前記ビーム形成装置コントローラは厚いスライス像についての走査されるスライス数を制御する、請求項1に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項３】
前記アレイトランスデューサが、体積領域全体にわたって走査線を集束及び操縦するように備えられている、請求項2に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項４】
前記ビーム形成装置がマルチラインビーム形成装置をさらに有する、請求項3に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項５】
前記ビーム形成装置コントローラが、送信スライス数と送信スライスあたりの受信スライス数のうちの少なくとも1つをさらに制御する、請求項4に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項６】
前記スライスメモリが、現在取得したスライスのデータを記憶する第1メモリ領域、及び厚いスライス像に結合される過去に取得されたスライスのデータを記憶する第2メモリ領域を有する、請求項1に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項７】
前記スライスメモリが、厚いスライス像のデータを記憶する第3メモリ領域をさらに有する、請求項6に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項８】
前記コンバイナが、前記高さ方向におけるスライスデータの合計、前記高さ方向におけるスライスデータの平均化、前記高さ方向におけるスライスデータの重み付け、又は前記高さ方向におけるスライスデータの最大値の検出のうちの少なくとも1つを実行する、請求項1に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項９】
前記スライスデータ像が、前記スライスメモリ内で記憶される前に、Bモードプロセッサ又はドップラープロセッサのうちの少なくとも1つによって処理される、請求項1に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１０】
前記ビーム形成装置が、前記アレイトランスデューサと結合するマイクロビーム形成装置、及び該マイクロビーム形成装置と結合する主ビーム形成装置をさらに有する、請求項1に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１１】
厚いスライスのイメージング用超音波診断用イメージングシステムであって：
超音波プローブ内に設けられていて、体積領域全体にわたって走査線を送受信するように備えられているアレイトランスデューサ；
前記超音波プローブ内に設けられていて、前記アレイトランスデューサと結合して、高さ次元において互いに平行である前記体積領域内の複数の隣接するスライスにわたる超音波信号の操縦及び集束を制御する、マイクロビーム形成装置；
前記マイクロビーム形成装置と結合して、前記スライスの像データを検出する検出器；
スライス像データを記憶するスライスメモリ；
該スライスメモリと結合して、前記高さ方向において、最近取得されたスライス像データを、過去に取得されたスライス像データとを結合する、コンバイナ；及び
該コンバイナに応答して、前記の最近取得されたスライス像データと過去に取得されたスライス像データとの結合したスライス像データを取得する期間のリアルタイム表示フレーム速度よりも速いリアルタイム表示フレーム速度で厚いスライス像を表示するディスプレイ；
を有する超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１２】
前記アレイトランスデューサが電子的に操縦及び集束される2次元アレイトランスデューサを有する、請求項11に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１３】
前記アレイトランスデューサがビームを送信するように機能し、
該ビームの各々は複数の受信線位置に高周波の超音波を照射し、かつ前記受信線位置から同時にエコーを受信するように機能する、
請求項11に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１４】
前記アレイトランスデューサがビームを送信するように機能し、かつ
該ビームの各々は複数のスライスの受信線位置に高周波の超音波を照射するように機能する、
請求項13に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１５】
前記アレイトランスデューサが、方位走査間隔にわたってビームを送信することによってスライスを走査し、かつ
前記アレイトランスデューサが、前記方位走査間隔中に複数のスライスからのエコー信号を取得する、
請求項14に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１６】
前記検出器が前記複数の像データを検出し、かつ
前記スライスメモリが前記複数の像データを記憶するように動作する、
請求項15に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１７】
前記方位走査間隔に続いて、前記コンバイナが、前記高さ次元において、前記方位走査間隔中に取得された前記の複数のスライスの像データを、複数の過去に取得されたスライスの像データと結合するように機能する、請求項16に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１８】
前記方位走査間隔に続いて前記アレイトランスデューサは第2方位走査間隔を開始し、
該第2方位走査間隔中、エコー信号が第2複数のスライスから取得され、
前記スライスメモリが、前記の過去に取得されたスライスの像データの少なくとも一部に代わって前記第2複数のスライスを記憶するように動作する、
請求項16に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１９】
前記第2方位走査間隔に続いて、前記コンバイナが、前記高さ次元において、前記第1及び第2方位走査間隔中に取得されたスライスの像データを結合するように機能する、請求項18に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療診断用超音波システムに関し、特に高さ次元において高い表示フレーム速度で像データから像を取得して表示する超音波システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波診断イメージングはコヒーレントな信号情報の像を生成するイメージングモダリティである。用いられるコヒーレントな超音波信号の性質-たとえばホログラフィックイメージングに用いられる単色光波-のため、画像化される媒質中で波の建設的及び破壊的干渉が生じる。その結果、像は「スペックル」として知られている像のランダムな斑点である雑音を含むことになる。像のスペックルパターンは一定であってかつ時間変化しないため、その効果を軽減する一般的な方法は、相関しない像データを結合して、√2に比例する平均効果によってスペックルを軽減することである。用いられる相関しないデータの種類は典型的には、異なる周波数のデータであるか、又は各異なる視線方向から取得されるデータである。これらは周波数合成（たとえば特許文献1を参照のこと）及び空間合成（たとえば特許文献2を参照のこと）として一般に知られている。
【０００３】
特許文献3は、3次元イメージング用に設計されたプローブを巧く利用する空間結合の新たな手法について記載している。特許文献3の手法では、3Dイメージングプローブは、高さ次元において互いに実質的に平行な平面の像を取得する。ここで高さ次元は像平面に対する法線である。典型的な実施例では、特許文献3の手法は、方位方向と高さ方向の両方において電子ビームの集束及び操作を行うプローブを用いて、関心スライス面の像だけではなくそのスライス面に対して平行な像平面の像をも取得する。続いてスライスは高さ方向で結合され、高さ次元において少なくともほとんど相関しないデータは、高さ次元における空間合成によってスペックルを軽減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第4350917号明細書
【特許文献２】米国特許第4649927号明細書
【特許文献３】米国特許第6464638号明細書
【特許文献４】米国特許第5318033号明細書
【特許文献５】米国特許第6623432号明細書
【特許文献６】米国特許第6709394号明細書
【特許文献７】国際公開第2005/099579号パンフレット
【特許文献８】米国特許出願第60/777831号明細書
【特許文献９】米国特許第6491636号明細書
【特許文献１０】米国特許第6447453号明細書
【特許文献１１】米国特許出願公開第2005/0075567号明細書
【特許文献１２】国際公開第2005/044108号パンフレット
【特許文献１３】米国特許第6692438号明細書
【特許文献１４】米国特許第5438994号明細書
【特許文献１５】米国特許第5617863号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
たとえ特許文献3に記載された実施例が単一の送信間隔から多数の走査線を取得する並列処理を用いるとしても、空間合成された像が生成される前には、高さ方向のスライスの完全なデータセットを取得することが必要である。これは単一の合成されていないスライス像を取得するのに必要な時間よりも長い。そのためリアルタイムシーケンスの表示フレーム速度は、合成されていないリアルタイムイメージングのフレーム速度よりも遅い。従って、より高いリアルタイム表示フレーム速度で空間合成された像を生成できることが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の原理によると、高い表示フレーム速度で高さ次元におけるデータからの空間合成像を生成する診断用超音波システム及び方法が記載されている。高さ次元において実質的に平行な複数のスライスが、3Dイメージングプローブによって走査される。新たなスライスの取得に続いて、新たなスライスの像データが、高さ次元において、過去に取得されたスライスの像データと結合され、その後表示される。高さデータを結合するのに様々な手法が用いられて良い。様々な手法とはたとえば、平均化、重み付け、又は最大値投影法である。結合されるスライスの全数を取得するのに必要な時間よりも短い時間で表示用の新たな空間合成像のフレームが生成される。図示された実施例では、表示フレーム速度は、それぞれ高さの異なる複数のスライスから複数の走査線を取得することによってさらに増大する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】高さ方向において取得された複数の扇形スライスを図示している。
【図２】高さ方向において取得された複数の直線で構成されるスライスを図示している。
【図３】高さ方向において、それぞれ異なる角度増分での複数のスライスを図示している。
【図４】a-cは、本発明の原理に従ったマルチライン取得によって複数のスライスが同時に取得された様子を図示している。
【図５】本発明の原理に従って構築された超音波イメージングシステムをブロック図で表している。
【図６】本発明の原理に従って構築された超音波イメージングシステムの第2実施例をブロック図で表している。
【図７ａ】本発明の実施例においてスライスの記憶に用いられるデュアルポートメモリを図示している。
【図７ｂ】本発明の実施例においてメモリ領域を分割している様子を図示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
最初に図1を参照すると、体積領域の斜視図が示されている。この例では、体積領域10は扇形であり、本明細書において「スライス」と呼ばれる複数の平面の扇形形状の領域を含む。4つのスライス12-18がこの例では図示されている。スライスは高さ方向において互いに平行に配置している。ここで方位次元及び高さ次元は図の右側に示されている。各スライスは体積領域の上に位置するアレイトランスデューサによって、方位方向においてスライス12-18を横切る連続的な走査線を送信し、かつ高さ方向においてスライス間で進行させることによって走査されて良い。
【０００９】
図2は高さ方向において平行に配置する複数のスライスをも含む直線で構成された体積領域20を図示している。図にはそのようなスライス22-28が4つ図示されている。これらのスライスは、図1のスライスと同じようにして、体積領域20の上に位置しているトランスデューサアレイによって走査されて良い。この例では、スライスは、図1の例で図示されているような共通の原点から角度を増加させた走査線ではなく、方位方向において平行な走査線によって走査される。
【００１０】
図3は体積領域のスライスの別な例を供する。これらのスライスは、上部に頂点34を有するピラミッド形状の体積領域である。この例では、4つの扇形形状のスライスS1-S4の「真横から見た」図が示されている。つまり、スライスの高さ方向は矢印32によって示されていて、方位方向は図の紙面に垂直な方向である。アレイトランスデューサ30についての方位方向及び高さ方向がトランスデューサアレイの上に示されている。この例では、高さ方向において隣り合うスライスは、角度増分Δφだけ離れている。
【００１１】
これらの例の各々では、体積の1つのスライスが走査及び表示されて良い。しかし本発明の原理によると、高さ方向に整合した複数のスライスが走査され、そのデータが結合されることで表示用の像が生成される。高さ方向において別個のスライスの各々が、各異なる送受信信号路を有する走査線によって走査される。そのスライスの各々はその独自のスペックルパターンを示す。高さ次元において明確な厚さを有する複数のスライスの像データを結合することによって、その結合データのスペックルアーティファクトは減少する。
【００１２】
本発明のさらなる態様によると、スライスは、マルチライン取得を行うことによって高速で走査されることが可能である。マルチライン取得を行う際には、一の送信ビームが複数の受信線位置に高周波の音波を照射し、複数の受信線が1回の送信事象に応答して取得される。図4a-4cは、高さ次元において平行に配置している4つのスライスS1-S4のマルチライン取得の例を示している。各スライスは、方位方向にアレイを構成し、図中においてL1、L2、…Lnで識別される受信線で構成される。ここで”n”はたとえば128であって良い。図4では、各受信線は、トランスデューサアレイからの視線を軸とする方向に見える。1本の送信ビームを各線に送信するのではなく、4本の受信線が1本の送信ビームによって高周波の音波の照射を受ける。図4aの例では、送信ビームTxA1-図中の円で表されている-が、スライスS1の受信線L1とL2、及びスライスS2の受信線L1とL2に高周波の音波を照射する。よって方位方向に2本の受信線と高さ方向に2本の受信線の計4本の受信線が同時に取得され、かつ処理される。同時に受信された複数の線の処理についての説明は特許文献4を参照のこと。図4bは次の送信事象を表している。前記次の送信事象では、送信ビームTxA2が、スライスS1の受信線L3とL4、及びスライスS2の受信線L3とL4に高周波の音波を照射する。走査はこのように、スライスS1とS2の線が取得されるまで進められる。よって1つのスライスの全方位-線L1から線Lnまで-が走査される間に、2つのスライスS1とS2からのエコーデータが取得される。続いて処理は、図4cに図示されたように第2方位走査間隔だけ続けられる。図4cでは、送信ビームTxB1によって、スライスS3の受信線L1とL2、及びスライスS4の受信線L1とL2が共に走査される。スライスS3とS4はこの第2方位走査間隔の間、スライスS1とS2が第1方位走査間隔の間走査されるように、走査される。これら2つの走査間隔では、4つのスライスS1-S4のすべてが、従来のライン・バイ・ライン手法で1つのスライスを走査するのに必要とされる時間で走査される。取得速度つまり表示フレーム速度は、この4×のマルチライン取得を用いることによって、4倍増大する。
【００１３】
本発明の原理によって構築される超音波システムが図5においてブロック図で示されている。2次元アレイトランスデューサ30が供されている。この2次元アレイトランスデューサは、マイクロビーム形成装置36、主ビーム形成装置38、及びビーム形成装置コントローラ42を制御しながら体積領域10全体にわたってビームを操縦して集束させる。あるいはその代わりに、一次元アレイトランスデューサが機械的に振動して体積領域を走査しても良い。この場合では、2Dトランスデューサアレイ30を備えたプローブケース内に設けられているマイクロビーム形成装置36は、体積領域10を走査する際、サブアレイ又はパッチと呼ばれる要素の群の走査を制御する。マイクロビーム形成装置36からの部分的にビーム形成された信号は、主ビーム形成装置38によって、完全にビーム形成された信号となる。ビーム形成装置コントローラ42はビーム形成装置及びマイクロビーム形成装置の制御信号を供する。マイクロビーム形成装置を制御した体積領域の走査についてのさらなる詳細は、特許文献5、特許文献6、特許文献7、及び特許文献8において見いだすことができる。この例では、ユーザーコントロールパネル40はビーム形成装置コントローラ42と結合して、体積領域10のスライス12-18の走査に係る多数のパラメータを制御するように動作する。そのようなパラメータには、走査されるスライス数、スライス間の間隔、送信スライス数、及び送信スライスあたりの受信スライス数が含まれる。再び図4a-4cを参照すると、その例では、走査されるスライス数は4で、スライス間の間隔は特定された角度又は直線のパラメータで、送信スライス数は2で、かつ受信スライス数は2であった。
【００１４】
走査されたスライスから受信されるビーム形成されたエコー信号が、Bモードイメージング用のログ検出器52によって検出される。あるいはその代わりに、又はそれに加えて、受信されたエコー信号は、像フィールド中での流れ又は運動を表示するドップラープロセッサ54によってドップラー処理されて良い。各スライスのBモードイメージデータ及びドップラーイメージデータ（たとえばドップラー出力及び/又は速度）はスライス記憶バッファ60内に記憶される。バッファ60をアドレス指定したそのバッファへのデータの書き込み又はそのバッファからのデータの読み出しは、メモリコントローラ62によって制御される。本発明の実施例では、複数の高さの異なるスライスが、スライス記憶バッファ60から読み取られて、コンバイナ64によって結合される。
【００１５】
コンバイナ64は、様々な方法で複数の高さが異なるスライスの像データを結合させて良い。結合は、各スライスにおいて同一の方位座標及び深さ座標を有するそれぞれ異なるスライスからの像データで実行されることが好ましい。あるいはその代わりに、体積レンダリングを行うレイキャスティングのように、光線が複数のスライスを介するように数学的に投影されて良い。光線はスライスの面に対して法線となるように投影される。各光線と交差する像データが結合されるデータである。結合過程では、像データは平均化されて良いし、又は合算及び規格化されても良い。データ値の平均値又は中間値が計算されても良い。あるいは結合されるデータのピーク値が用いられても良い。中心スライスからのデータは、隣接スライスのデータよりも顕著に重み付けされて良い。そのときスライスのデータは、中心スライスからの距離に関連して重み付けされる。スライスデータは、観察者に対するそのスライスデータの近さに関連して重み付けされて良い。ここで体積前方のスライスデータは、体積後方のスライスデータよりも顕著に重み付けされる。よって結合したデータは、スライスの平面ディスプレイとして表示可能な「厚いスライス」を生成する。このときの特徴として、複数のスライスは高さが異なっている。厚いスライスデータは、更なる処理-たとえば所望の表示形式（たとえば扇形又は直線）への走査変換-を行う画像処理装置70と結合して、ディスプレイ76上に表示するためのビデオプロセッサ72によってビデオ信号に処理される。像データはまた、シネループ（登録商標）メモリ78、ハードドライブ、又は他の画像記憶装置内に保存又は記憶されて良い。厚いスライスディスプレイは、取得されたスライスのうちの独立した1つと比較してアーティファクトを減らしていることを示している。
【００１６】
本発明のさらなる態様によると、厚いスライス像の高表示フレーム速度は、図7a及び図7bに図示された装置及び手法によって実現可能である。図7aは、同時に読み書き可能なデュアルポートメモリ160として実装されているスライス記憶バッファ60を表している。そのようなR/Wメモリ160を用いることによって、トランスデューサアレイ及びビーム形成装置によって走査されるスライスの新たなデータを、そのR/Wメモリの一領域へ書き込むことが可能となる一方で、メモリ内においてこれまでに記憶された他のスライスのデータが読み取られ、結合することで厚いスライス像を生成する。メモリ160への新たなスライス像データの書き込みは書き込みアドレスコントローラ162によって制御される一方で、メモリ内の他の位置からのスライス像データの読み取りは読み取りアドレスコントローラ162bの制御下にある。この手法では、新たな厚いスライス像が表示用に結合されて良く、その一方で、新たなスライスからの像データが取得される。結合した4つのスライスからなる厚いスライス像のメモリの割り当ての一例が図7bに図示されている。A-Gのラベルが付された7つの像記憶領域を有するメモリの記憶領域260が図示されている。
【００１７】
4成分のスライスS1-S4についての図4a-4cの4×マルチライン走査手法を用いる例は次の通りである。ユーザーインターフェース40を用いることによって、超音波システムは、2つの送信スライス及び送信スライスあたり2つの受信スライスを用いることによって、所与のスライス間隔が設けられた状態で4つのスライスを走査するように設定されている。最初の2つのスライスの走査は、図4a及び図4bに図示されたような第1走査間隔中に行われる。2つの取得されたスライスS1及びS2のデータは、メモリ領域A及びBに書き込まれる。続いてスライスS3及びS4が第2走査間隔中に走査される。これら2つのスライスのデータはメモリ領域C及びDに書き込まれる。その後トランスデューサアレイ及びビーム形成装置は再びスライスS1及びS2の走査を開始して、スライスS1及びS2の再走査から得られたデータを領域E及びFに書き込む。これらのスライスが再走査されるとき、メモリ領域A、B、C、及びDの像データがメモリから読み取られて、コンバイナ64と結合される。ここでは、個々のスライスデータは厚いスライス像に結合される。その結果生成された厚いスライス像はメモリ領域Gに書き込まれる。前記厚いスライス像はメモリ領域Gから読み取られて、処理及び表示にとって必要となるように画像処理装置（及び後述する他の構成部品）と結合する。典型的な実施例では、厚いスライス像の合成及び像を表示するのに必要な時間は、スライスS1及びS2を再走査するのに必要な時間よりも短い。スライスS1及びS2の再走査が完了した後、メモリ領域C、D、E、及びFに記憶されるスライスS1、S2、S3、及びS4の像データが、新たな厚いスライス像に結合して表示するために読み取られる。新たな厚いスライス像がメモリ領域Gに書き込まれることで、リアルタイムの厚いスライス像が更新される。同時に、スライスS3及びS4が再走査され、かつそれらのスライスデータがメモリ領域A及びBに書き込まれる。次の走査間隔の反復では、スライスS1及びS2が再度走査されて、かつそのデータはメモリ領域C及びDに書き込まれる一方で、メモリ領域E、F、A、及びBのスライスデータは結合されることで、別な厚いスライスデータを生成することで、メモリ領域G内の像を更新する。スライスの取得及び厚いスライス像のうちの他のスライスの最新データと新たなスライスデータとを結合するのに4×マルチラインを用いることで、従来の単一線走査によって走査及び表示される単一スライスの表示フレーム速度に等しい厚いスライス像の表示フレーム速度が可能となる。よってこの手法によって、従来の単一スライスイメージングから4成分スライスの厚いスライスイメージングへ変化するときにも、フレーム速度の悪化は起こらない。本発明の実施例は、特に小さく、局在した断続的な流れの条件-たとえば心臓弁ジェット-の検出-に用いられるカラーフローイメージングに適していることが分かった。カラーフローは、バルブ漏れからのフロージェットの検出、厳密な像の解像度よりも感度の方がはるかに重要な診療用途に長い間用いられてきた。通常この手順は長い時間を要する。なぜなら診療者は心臓弁の周辺の画像面をゆっくりと動かしてジェットの色特性の短い爆発を探すからである。しかし図5のシステムでは、この手順は顕著に改善される。コンバイナが小さな体積領域にわたっ���高さがそれぞれ異なる多数のスライスを結合するので、検出されるために、ジェットが中心面内に生じている必要がない。分裂して厚いスライスに入り込む隣接スライスの面内でのジェットが発生することで、そのジェットが厚いスライスの中心スライス面内に存在しないときでさえも検出可能となる。さらにジェットは、厚いスライス像中でのスペックルアーティファクト及びカラードロップアウトを減少させることによってより容易に検出される。ドップラープロセッサ54による成分スライスの1つを処理することで、スペックルパターンからの破壊的干渉が現れるカラーフローイメージ中に黒い穴が生じる一方で、隣接スライスの異なるスペックルパターンは、像中の同一点でこの問題を示さない。よってカラーフロースライスが高さ次元において厚いスライス像に結合されるとき、1つのスライスの黒い穴は、隣接スライスの有効なカラーフローによって満たされて良い。カラーフローフィールドは、滑らかとなり、かつフィールドの劣化とはほど遠い、中心面から外れたジェットに対してより敏感となる。従ってジェットの検出に対するその手順の感度は改善される。
【００１８】
ドップラーの厚いスライス像を生成するため、エコー信号の集合が、流れ又は運動が存在する地点から受信され、かつドップラープロセッサ54によって処理されることで、これらの地点でのドップラー推定が得られる。ドップラー推定はその地点でのドップラー出力若しくは速度又は分散である。対応するBモード画像もまた必要な場合に取得されて良い。それによりドップラー情報が、運動の構造を表す構造上の詳細に重ね合わせられて良い。ドップラースライス像はスライス記憶装置60に記憶され、続いて選ばれた結合手法を用いることによってコンバイナ64によって結合される。その結果スペックル又はドロップアウトによる流れ又は運動の表示における欠陥は減少する。隣接スライス面における流れ又は運動の欠陥も、高さ次元における多数のドップラースライスの投影により識別される。さらに各流れ又は運動位置からの多数の時間的に異なる試料を取得することでドップラーモードでの取得フレーム速度が減少するので、このフレーム速度悪化の少なくとも一部は、図7a及び図7bに関連して述べた高速の厚いスライスの表示手法を用いることによって解決可能である。
【００１９】
本発明のさらなる態様によると、厚いスライス像はまた、自動又は半自動境界検出器(ABD)80とも結合する。周知であるように、境界検出器は、超音波像における細胞組織の境界を検出するのに用いられる。境界検出器は、最初のユーザーによる関与によって一の像における一の境界上の点を特定するように動作して、その後その入力を利用して境界の全体、及びリアルタイム像シーケンスに係る他の像での境界を自動的に特定する。他の境界検出器は、像中の細胞組織の目印を自動的に特定することによって動作し、その後これらの目印を用いて境界を描く。たとえば特許文献9、特許文献10、及び特許文献11を参照のこと。境界検出器80は、（自動又は半自動の）ユーザー支援を用いても又は用いなくても、厚いスライス像中での細胞組織の境界を特定し、かつ1つ以上の厚いスライス像中での境界の位置を特定するデータをグラフィックプロセッサ74に結合させる。グラフィックプロセッサ74は境界の描画上の輪郭を画像処理装置70に対して生成する。その画像処理装置70は、対応する厚いスライス像全体にわたって特定された境界を上に重ね合わせる。厚いスライスでの自動又は半自動の境界検出器の性能は、匹敵する単一のスライス像での性能よりも良好であることが分かった。この理由は、たとえば心筋の心内膜（endocardinal  border）のような超音波エコーの強い反射体ではない薄い細胞組織によって画定される細胞組織の境界は、単一のスライス像中において不十分な細胞組織境界しか画定できないからである。境界領域での像のドロップアウトは、自動又は半自動の処理によって高い信頼性で追跡することが困難である不明確な像の境界を生成してしまう恐れがある。それに加えて、十分に画定されない境界は、像スペックルパターンによってさらに乱されてしまう恐れがある。厚いスライス像へ高さ次元においてそれぞれ異なる像を結合させることによって、像中でのスペックルアーティファクトが減少して、境界がより明確になる。それに加えて、一のスライスにおいて境界の断片を失うことは、隣接するスライスにおいて識別可能な境界断片によって最適化されることによって、結合した厚いスライス像を、より明確にして、ひいては境界検出器80によって信頼性の高い状態で処理され、かつ識別されることが可能となる。
【００２０】
本発明の他の態様によると、厚いスライスのイメージングが、超音波コントラスト剤の助けを借りることで、かん流の診断及び定量化に用いられる。コントラスト剤が血液プール-たとえば欠陥又は心室-中に存在するとき、そのコントラスト剤は一般的にその血液プール中において顕著な体積及び密度で存在する。相対的に高濃度のコントラスト剤のマイクロ気泡は、超音波像中での迅速でかつ信頼性あるコントラスト剤の検出を可能にする。しかしたとえばかん流が不十分な細胞組織-たとえば梗塞した心筋細胞組織-を検出するコントラスト剤によって実行されるようなかん流の研究では、コントラスト剤は細胞組織をかん流する小さな毛細管中にわずかな量しか存在しない。この低濃度のマイクロ気泡は大抵の場合、検出及び定量化を困難にするか、又は信頼性できないものにしてしまう。これは高分解能が必要となるときである。なぜならかん流欠陥は通常、血液体積が小さくなる可能性があるだけでなく、ゆっくりとした充填になる薄い副心筋領域として現れる。それに加えて、かん流の研究は一般的に、毛細欠陥床中でのマイクロ気泡の破壊又は崩壊、及びマイクロ気泡の損失を回避するため、送信出力レベルを低くして実行される。その結果、かん流像の信号対雑音比は相対的に低くなり、周波数にして標準的なイメージング手法よりも20dB低くなることで、分解能はさらに悪化する。その結果生成された像は、コントラストのない従来の像よりも20dB以下の表示ダイナミックレンジを有する。それにより、スペックルアーティファクトが、像の解像度及び不十分なかん流の副心筋領域の検出にとって顕著に悪影響を及ぼしてしまう。
【００２１】
従ってかん流診断及び/又は定量化のためのコントラスト像が、本発明の原理に従って、高さ次元において複数の面を走査し、かつ高さ次元においてこれらの複数の高さ方向スライスを投影することによって、改善される。係る操作を実行することによって、解像度及び信号対雑音比を犠牲にすることなくスペックルを減少させることが可能である。上述したスライスを合成すなわち結合する方法が用いられて良い。係る方法には、単純な平均及び最大値投影法又は体積レンダリング（たとえばレイキャスティング）からの複合的手法の使用が含まれる。これらの手法を実行することによって、コントラスト剤のスペックルは顕著に減少し、副心筋欠陥がより明確になり、かつパラメトリックイメージングのような定量化手法が良好な結果を得るようになる。さらに「破壊-補充」手法は、厳密に同一高さのスライスが10秒以上維持されることを必要とするので、厚いスライスイメージングは、プローブの小さな変位があっても安定である。なぜなら複数の隣接スライスが、厚いスライス像平面を生成するのに用いられるからである。よって各異なるスライス位置に対するプローブのわずかな変位は、得られた結果に対してわずかにしか影響しない。
【００２２】
本発明の原理に従ってかん流調査用に構築された超音波システムが、図6においてブロックで示されている。図6では、先の図5に記載した素子は同一の参照番号で表されている。このシステムでは、コンバイナ64によって生成されたマイクロ気泡によってかん流された細胞組織の厚いスライス像が、画像処理装置70、ビデオプロセッサ72、及びかん流のリアルタイムグレースケール像を表示するためのディスプレイ76によるBモード処理として処理されて良い。このかん流のリアルタイムグレースケール像は、高さ方向のスライス結合処理によって生じるスペックルの減少により、細胞組織のかん流の解像度が良好になることを示す。この例では、厚いスライスのコントラスト像はかん流検出器90とも結合する。かん流検出器90は、特許文献12及び特許文献7に記載されたコントラスト信号検出器-これらは像中でのコントラスト剤のかん流を検出してその表示を改善する-と同一の方法で構築されて良い。あるいはその代わりに、又はそれに加えて、かん流検出器は、Bモード像のカラーオーバーレイを生成する特許文献13に記載されたコントラスト信号検出器として構成されて良い。そのBモード像は、かん流した細胞組織を、定性的にカラー表示するか、又はかん流曲線又は像中の様々な点の曲線パラメータで定量的に表示する。
【００２３】
本発明の他の変化型は当業者にとってはすぐに想到するものである。たとえば、本発明の基本的な考え方は、マルチライン取得をせずに送信される走査線毎に1本の受信線を取得する実施例にも用いられて良い。特許文献14及び特許文献15に記載されたような隣接する線を連続的に取得する手順以外の様々な線を取得する手順が用いられて良い。例示された4×のマルチラインよりも高次のマルチラインが用いられても良い。そのようなマルチラインには、一の方位走査手順ですべての成分スライスを取得するマルチライン次数が含まれる。カラーフロー以外のドップラーモード-スペクトルドップラー、流れのばらつき、及びカラーMモードが含まれる-は本発明を利用して良い。Mモードは、空間的に異なるMの線を取得して、1本の表示M線に結合する本発明の実施例を利用して良い。本発明の手法は基本イメージング及びハーモニックイメージングのいずれにも適用可能である。
【図１】
2010523253.tif 000003
【図２】
2010523253.tif 000004
【図３】
2010523253.tif 000005
【図４ａ】
2010523253.tif 000006
【図４ｂ】
2010523253.tif 000007
【図４ｃ】
2010523253.tif 000008
【図５】
2010523253.tif 000009
【図６】
2010523253.tif 000010
【図７ａ】
2010523253.tif 000011
【図７ｂ】
2010523253.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年10月14日(2009.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
特許文献3は、3次元イメージング用に設計されたプローブを巧く利用する空間結合の新たな手法について記載している。特許文献3の手法では、3Dイメージングプローブは、高さ次元において互いに実質的に平行な平面の像を取得する。ここで高さ次元は像平面に対する法線である。典型的な実施例では、特許文献3の手法は、方位方向と高さ方向の両方において電子ビームの集束及び操作を行うプローブを用いて、関心スライス面の像だけではなくそのスライス面から補正された像平面の像をも取得する。続いてスライスは高さ方向で結合され、高さ次元において少なくともほとんど相関しないデータは、高さ次元における空間合成によってスペックルを軽減する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図3は体積領域のスライスの別な例を供する。これらのスライスは、上部に頂点34を有するピラミッド形状の体積領域である。この例では、4つの扇形形状のスライスS1-S4の「真横から見た」図が示されている。つまり、スライスの高さ方向は矢印32によって示されていて、方位方向は図の紙面に垂直な方向である。アレイトランスデューサ30についての方位方向及び高さ方向がトランスデューサアレイの上に示されている。この例では、高さ方向において隣り合うスライスは、実質的に平行で、かつ角度増分Δφだけ互いに離れている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明の原理に従ってかん流調査用に構築された超音波システムが、図6においてブロックで示されている。図6では、先の図5に記載した素子は同一の参照番号で表されている。このシステムでは、コンバイナ64によって生成されたマイクロ気泡によってかん流された細胞組織の厚いスライス像が、画像処理装置70、ビデオプロセッサ72、及びかん流のリアルタイムグレースケール像を表示するためのディスプレイ76によるBモード処理として処理されて良い。このかん流のリアルタイムグレースケール像は、高さ方向のスライス結合処理によって生じるスペックルの減少により、細胞組織のかん流の解像度が良好になることを示す。この例では、厚いスライスのコントラスト像はかん流検出器90とも結合する。かん流検出器90は、特許文献12及び特許文献7に記載されたコントラスト信号検出器-これらは像中でのコントラスト剤のかん流を検出してその表示を改善する-と同一の方法で構築されて良い。あるいはその代わりに、又はそれに加えて、かん流検出器は、Bモード像のカラーオーバーレイを生成する特許文献13に記載されたコントラスト信号検出器として構成されて良い。そのBモード像は、かん流した細胞組織を、定性的にカラー表示するか、又はかん流曲線又は像中の様々な点の曲線パラメータで定量的に表示する。
他の概念の異なる手法が、厚いスライス像へ到達するのに用いられても良い。たとえば厚いスライス体積以上の体積が取得されても良い。よって高さの異なるスライスが多面再フォーマットとして知られる処理によって画定される。その処理によって、スライスはデータセット内で識別される。続いてスライスデータは高さ次元において結合されることで、厚いスライスデータを生成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚いスライスのイメージング用超音波診断用イメージングシステムであって：
体積領域全体にわたって走査線を送受信するように備えられているアレイトランスデューサ；
該アレイトランスデューサと結合して、前記体積領域の高さ次元において異なる複数のスライスの像データを生成するように機能する、ビーム形成装置；
該ビーム形成装置と結合して、スライス像データを記憶するスライスメモリ；
該スライスメモリと結合して、前記高さ方向において、新たに取得されたスライス像データを、過去に取得されたスライス像データとを結合する、コンバイナ；及び
該コンバイナに応答して、前記の結合した像データの完全な組を取得する期間のフレーム速度よりも速いフレーム速度で厚いスライス像を表示するディスプレイ；
を有する超音波診断用イメージングシステム。
【請求項２】
前記ビーム形成装置と結合するビーム形成装置コントローラをさらに有する超音波診断用イメージングシステムであって、前記ビーム形成装置コントローラは厚いスライス像についての走査されるスライス数を制御する、請求項1に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項３】
前記ビーム形成装置がマルチラインビーム形成装置をさらに有する、請求項2に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項４】
前記ビーム形成装置コントローラが、送信スライス数と送信スライスあたりの受信スライス数のうちの少なくとも1つをさらに制御する、請求項3に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項５】
前記スライスメモリが、現在取得したスライスのデータを記憶する第1メモリ領域、及び厚いスライス像に結合される過去に取得されたスライスのデータを記憶する第2メモリ領域を有する、請求項1に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項６】
前記スライスメモリが、厚いスライス像のデータを記憶する第3メモリ領域をさらに有する、請求項5に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項７】
前記ビーム形成装置が、前記アレイトランスデューサと結合するマイクロビーム形成装置、及び該マイクロビーム形成装置と結合する主ビーム形成装置をさらに有する、請求項1に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項８】
厚いスライスのイメージング用超音波診断用イメージングシステムであって：
超音波プローブ内に設けられていて、体積領域全体にわたって走査線を送受信するように備えられているアレイトランスデューサ；
前記超音波プローブ内に設けられていて、前記アレイトランスデューサと結合して、高さ次元において互いに平行である前記体積領域内の複数の隣接するスライスにわたる超音波信号の操縦及び集束を制御する、マイクロビーム形成装置；
前記マイクロビーム形成装置と結合して、前記スライスの像データを検出する検出器；
スライス像データを記憶するスライスメモリ；
該スライスメモリと結合して、前記高さ方向において、最近取得されたスライス像データを、過去に取得されたスライス像データとを結合する、コンバイナ；及び
該コンバイナに応答して、前記の最近取得されたスライス像データと過去に取得されたスライス像データとの結合したスライス像データを取得する期間のリアルタイム表示フレーム速度よりも速いリアルタイム表示フレーム速度で厚いスライス像を表示するディスプレイ；
を有する超音波診断用イメージングシステム。
【請求項９】
前記アレイトランスデューサが電子的に操縦及び集束される2次元アレイトランスデューサを有する、請求項8に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１０】
前記アレイトランスデューサがビームを送信するように機能し、
該ビームの各々は複数の受信線位置に高周波の超音波を照射し、かつ前記受信線位置から同時にエコーを受信するように機能する、
請求項8に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１１】
前記アレイトランスデューサが、方位走査間隔にわたってビームを送信することによってスライスを走査し、かつ
前記アレイトランスデューサが、前記方位走査間隔中に複数のスライスからのエコー信号を取得する、
請求項10に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１２】
前記検出器が前記複数の像データを検出し、かつ
前記スライスメモリが前記複数の像データを記憶するように動作する、
請求項11に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１３】
前記方位走査間隔に続いて、前記コンバイナが、前記高さ次元において、前記方位走査間隔中に取得された前記の複数のスライスの像データを、複数の過去に取得されたスライスの像データと結合するように機能する、請求項12に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１４】
前記方位走査間隔に続いて前記アレイトランスデューサは第2方位走査間隔を開始し、
該第2方位走査間隔中、エコー信号が第2複数のスライスから取得され、
前記スライスメモリが、前記の過去に取得されたスライスの像データの少なくとも一部に代わって前記第2複数のスライスを記憶するように動作する、
請求項12に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【請求項１５】
前記第2方位走査間隔に続いて、前記コンバイナが、前記高さ次元において、前記第1及び第2方位走査間隔中に取得されたスライスの像データを結合するように機能する、請求項14に記載の超音波診断用イメージングシステム。
【国際調査報告】
2010523253.tif 000013
2010523253.tif 000014
2010523253.tif 000015