(57)【要約】医療画像形成システムは、３次元（３Ｄ）超音波システム及び３Ｄホログラフィック表示システムを有する。超音波システムは、患者の３Ｄ画像を構成するのに使用可能な３Ｄ超音波データを生成する。表示システムは、３Ｄホログラフィック形式において画像を表示し、ユーザが医療処置を行いながら滅菌野内から表示を制御することを可能にする非接触式入力インターフェースを有する。
2015507490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元超音波データを表示する方法であって、
超音波プローブにより前記３次元超音波データを捕捉するステップと、
前記超音波データを３次元ホログラフィック表示システムへ送り、前記３次元超音波データを前記表示システムで実時間において表示するステップと、
ユーザから非接触式入力を受け取るステップと、
前記非接触式入力に基づき前記表示システムにおいて前記３次元超音波データの表示を構成するステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記３次元超音波データの表示を構成するステップは、前記３次元超音波データによって形成されるホログラフィック画像の回転、平行移動、又はスケーリングを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記３次元超音波データは、インターベンション前後の又は手術前後の心エコー検査プロシージャに関連して捕捉される心エコー検査データである、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記表示システムは、前記プロシージャの対象の上に取り付けられる、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記表示システムは、インターベンション室又はカテーテル検査室の天井に取り付けられる、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記非接触式入力は、手のジェスチャを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記非接触式入力は、音声コマンドを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記非接触式入力に基づき前記表示システムにおいて前記３次元超音波データの表示を構成するステップは、前記超音波プローブによって捕捉されて前記表示システムで示されている前記３次元超音波データのビューを制御するよう信号を前記超音波プローブへ送信することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
対象からの３次元データを捕捉するよう構成される超音波プローブと、
前記３次元データからライブ３次元画像を生成するよう構成される処理システムと、
前記処理システムによって生成された前記ライブ３次元画像を表示するよう構成される３次元ホログラフィック表示システムと、
ユーザからの非接触式入力を検出し、該非接触式入力に応答して前記表示システムにおける前記ライブ３次元画像の画像変換を開始するよう構成されるユーザインターフェースと
を有する医療画像形成システム。
【請求項１０】
前記画像変換は、画像の回転、平行移動、又はスケーリングを含む、
請求項９に記載の医療画像形成システム。
【請求項１１】
前記ユーザインターフェースは、１又はそれ以上の手のジェスチャを検出するよう構成される１又はそれ以上の電磁界センサを有する、
請求項９に記載の医療画像形成システム。
【請求項１２】
前記ユーザインターフェースは、１又はそれ以上の手のジェスチャを検出するよう構成されるコンピュータビジョンシステムを有する、
請求項９に記載の医療画像形成システム。
【請求項１３】
前記超音波プローブは、経食道心エコー検査プローブである、
請求項９に記載の医療画像形成システム。
【請求項１４】
前記３次元ホログラフィック表示システムは、インターベンション室、手術室、又はカテーテル検査室の天井に取り付けられる、
請求項９に記載の医療画像形成システム。
【請求項１５】
前記処理システムは、無線通信インターフェースを通じて前記表示システムと通信する、
請求項９に記載の医療画像形成システム。
【請求項１６】
前記ユーザインターフェースは更に、手のジェスチャに応答して画像のストリームの記録若しくは再生、画像表示の一時停止、又はメニューシステムの操作を開始するよう構成される、
請求項９に記載の医療画像形成システム。
【請求項１７】
滅菌野内でインターベンション前後の又は手術前後の心エコー検査プロシージャを実行する方法であって、
超音波プローブを患者に適用するステップと、
前記超音波プローブによって生成されたデータから導出されて３次元ホログラフィック表示装置で表示される３次元超音波画像を観察するステップと、
前記観察に基づき前記患者を治療するステップと、
非接触式インターフェースを通じて前記３次元ホログラフィック表示装置を制御するステップと
を有する方法。
【請求項１８】
前記患者を治療するステップは、カテーテルに基づく装置を前記患者に適用すること、又は前記患者に外科処置を施すことを含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記３次元ホログラフィック表示装置を制御するステップは、前記３次元ホログラフィック表示装置で提示されている３次元画像のビューイング特性を変更するよう手のジェスチャを行うことを含む、
請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記３次元画像の前記ビューイング特性を変更することは、前記３次元画像の回転、スケーリング、又は平行移動を含む、
請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、医療画像形成及び表示システムを対象とする。特に、ここで開示される様々な方法の発明及び装置は、３次元超音波画像のインタラクティブ表示に係る。
【背景技術】
【０００２】
超音波画像診断は、腱、関節、筋肉、管、及び内臓のような皮下の身体構造を観察するのに使用される医療技術である。超音波画像診断の使用を通じて、臨床医は、それらの構造の様々な病変又は損傷を観察し診断することができる。臨床医はまた、様々なインターベンショナル又は外科的プロシージャを支援するためにも超音波画像診断を使用することができる。
【０００３】
心エコー検査は、心臓を観察するのに使用される特定のタイプの超音波画像診断である。心エコー検査は、超音波トランスデューサ又はプローブを患者の胸壁に置いて、胸壁を通じて画像を捕捉するためにプローブを使用することによって、最も一般的に行われている。これは、経胸壁心エコー検査と呼ばれる。このアプローチに対する代替案は、超音波プローブを患者の食道に通して、食道内から心臓画像形成を行うことである。これは、経食道心エコー検査と呼ばれる。
【０００４】
心エコー検査は、もともとは、心臓の２次元（２Ｄ）スライスのライブ画像を生成するのに使用されてきた。しかしながら、近年の技術の進歩は、心エコー検査が３次元（３Ｄ）において心臓のライブ画像を生成することを可能にした。これは、通常、処理システムへ結合されている画像形成体のアレイを備える超音波プローブによって達成される。画像形成体のアレイは、並行して複数の画像を捕捉し、処理システムは、複数の画像を結合して３Ｄ画像を構成する。
【０００５】
ライブ３Ｄ心エコー検査は、心臓の奇形及び不整脈の観測のような、様々な診断用途を有する。加えて、ライブ３Ｄ心エコー検査は、インターベンショナルプロシージャの部分として、そのプロシージャの前、最中、又は後のいずれかに使用可能であり、インターベンション前後の（peri-interventional）心エコー検査と呼ばれる診療である。インターベンション前後の心エコー検査は、例えば、プロシージャの前に生体構造を解析するために、カテーテルに基づく装置のガイド及び設置において臨床医を支援するために、且つ、プロシージャが終了した後にプロシージャの成功を評価するために、使用され得る。同様に、ライブ３Ｄ心エコー検査はまた、外科的プロシージャの部分として、そのプロシージャの前、最中、又は後のいずれかに使用可能であり、手術前後の（peri-surgical）心エコー検査と呼ばれる診療である。手術前後の心エコー検査は、例えば、胸部を割く前に生体構造を解析するために、心臓弁を治療又は交換する必要性を区別するために、且つ、胸部を閉じる前に手術中のエンドポイントを決定するために、使用され得る。
【０００６】
インターベンション前後又は手術前後のプロシージャの間、ライブ３Ｄ心エコー検査画像は、臨床医が心臓の種々の様子を観察することを可能にするよう２Ｄスクリーンに表示され得る。加えて、表示は、３Ｄビューイング角度、画像コントラスト、又はズームのようなその特性を変更するために制御され得る。これは、一般的に、マウス及びキーボードを備えたパーソナルコンピュータのようなコンピューティングインターフェースの使用を通じて達成される。
【０００７】
一般に、インターベンション前後又は手術前後のプロシージャを実行する臨床医は、プロシージャが行われる滅菌野内から心エコー検査画像の表示を制御することができない。これは、消毒した無傷の手を保つ必要性といった臨床医に対する様々な制約、及びコンピュータ設備のための制限された空間に起因する。然るに、更なる臨床医が、臨床医が必要とされるように画像のビューイング特性を変更するのを支援するために必要とされ得る。これは、しかしながら、通常、プロシージャを行うのに必要な人数を増やし、プロシージャの間に必要な通信の量を増やし、且つ、既に複雑な手続プロトコルにステップを負荷するので、複雑な状態を作り出すことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術のそのような及び他の欠点に起因して、心エコー検査において使用されるようなライブ３Ｄ超音波画像のインタラクティブ表示のための改善された方法及び装置の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、３Ｄ超音波画像のインタラクティブ表示のための発明の方法及び装置に向けられている。例えば、ある実施形態では、３Ｄ超音波システムは３Ｄホログラフィック表示システムへ接続される。ホログラフィック表示システムは、超音波データから構成される３Ｄ画像を表示し、そして、それは、ユーザが手のジェスチャのような非接触式入力により表示を制御することを可能にする。例えば、ユーザは、所望の回転の方向において表示の近くで手を動かすことによって、３Ｄ画像のビューイング角度を回転させることができる。
【００１０】
非接触式入力によりホログラフィック表示システムを制御する能力は、臨床医が、インターベンション前後又は手術前後のプロシージャが行われている滅菌野を汚染することなく、表示されている画像のビューイング特性を制御すること可能にする。それはまた、表示のより高速且つより正確な制御をもたらすことができ、そして、それは、プロシージャを支援するのに必要な臨床医の数を減らすことができる。
【００１１】
概して、一態様において、３次元超音波データを表示する方法は、超音波プローブにより前記３次元超音波データを捕捉するステップと、前記超音波データを３次元ホログラフィック表示システムへ送り、前記３次元超音波データを前記表示システムで実時間において表示するステップと、ユーザから非接触式入力を受け取るステップと、前記非接触式入力に基づき前記表示システムにおいて前記３次元超音波データの表示を構成するステップとを有する。
【００１２】
幾つかの実施形態では、前記３次元超音波データの表示を構成するステップは、前記３次元超音波データによって形成されるホログラフィック画像の回転、平行移動、又はスケーリングを含む。
【００１３】
幾つかの実施形態では、前記３次元超音波データは、インターベンション前後の又は手術前後の心エコー検査プロシージャに関連して捕捉される心エコー検査データである。加えて、幾つかの実施形態では、前記表示システムは、前記プロシージャの対象の上に、例えば、インターベンション室又はカテーテル検査室の天井に、取り付けられる。
【００１４】
幾つかの実施形態では、前記非接触式入力は、手のジェスチャ、又は音声コマンドを含む。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記非接触式入力に基づき前記表示システムにおいて前記３次元超音波データの表示を構成するステップは、前記超音波プローブによって捕捉されて前記表示システムで示されている前記３次元超音波データのビューを制御するよう信号を前記超音波プローブへ送信することを含む。
【００１６】
他の態様において、医療画像形成システムは、対象からの３次元データを捕捉するよう構成される超音波プローブと、前記３次元データからライブ３次元画像を生成するよう構成される処理システムと、前記処理システムによって生成された前記ライブ３次元画像を表示するよう構成される３次元ホログラフィック表示システムと、ユーザからの非接触式入力を検出し、該非接触式入力に応答して前記表示システムにおける前記ライブ３次元画像の画像変換を開始するよう構成されるユーザインターフェースとを有する。
【００１７】
幾つかの実施形態では、前記画像変換は、画像の回転、平行移動、又はスケーリングを含む。
【００１８】
幾つかの実施形態では、前記ユーザインターフェースは、１又はそれ以上の手のジェスチャを検出するよう構成される１又はそれ以上の電磁界センサを有する。
【００１９】
幾つかの実施形態では、前記ユーザインターフェースは、１又はそれ以上の手のジェスチャを検出するよう構成されるコンピュータビジョンシステムを有する。
【００２０】
幾つかの実施形態では、前記超音波プローブは、経食道心エコー検査プローブである。
【００２１】
幾つかの実施形態では、前記３次元ホログラフィック表示システムは、インターベンション室、手術室、又はカテーテル検査室の天井に取り付けられる。
【００２２】
幾つかの実施形態では、前記処理システムは、無線通信インターフェースを通じて前記表示システムと通信する。
【００２３】
幾つかの実施形態では、前記ユーザインターフェースは更に、手のジェスチャに応答して画像のストリームの記録若しくは再生、画像表示の一時停止、又はメニューシステムの操作を開始するよう構成される。
【００２４】
他の態様において、滅菌野内でインターベンション前後の又は手術前後の心エコー検査プロシージャを実行する方法であって、超音波プローブを患者に適用するステップと、
前記超音波プローブによって生成されたデータから導出されて３次元ホログラフィック表示装置で表示される３次元超音波画像を観察するステップと、前記観察に基づき前記患者を治療するステップと、非接触式インターフェースを通じて前記３次元ホログラフィック表示装置を制御するステップとを有する。
【００２５】
幾つかの実施形態では、前記患者を治療するステップは、カテーテルに基づく装置を前記患者に適用すること、又は前記患者に外科処置を施すことを含む。
【００２６】
幾つかの実施形態では、前記非接触式インターフェースは、１又はそれ以上の手のジェスチャを検出するよう構成される１又はそれ以上の電磁界センサを有する。
【００２７】
幾つかの実施形態では、前記３次元ホログラフィック表示装置を制御するステップは、前記３次元ホログラフィック表示装置で提示されている３次元画像のビューイング特性を変更するよう手のジェスチャを行うことを含む。
【００２８】
幾つかの実施形態では、前記３次元画像の前記ビューイング特性を変更することは、前記３次元画像の回転、スケーリング、又は平行移動を含む。
【００２９】
本開示の目的のためにここで使用されるように、次の語は、以下のように解釈されるべきである。
【００３０】
語「超音波データ」は、超音波技術の使用を通じて生成される情報を表す。超音波データは、通常、超音波画像を生成するのに使用され得る未加工の測定（raw  measurement）を有する。例えば、３Ｄ超音波データは、対象の特定の３Ｄ位置に関連する測定値を有することができる。
【００３１】
語「超音波プローブ」は、患者のような、測定される対象に関して超音波データを生成する器具を表す。超音波プローブは、通常、対象に近接して設置される場合に対象の未加工の測定を生成するために超音波を使用するトランスデューサを有する。超音波プローブは、形状及びサイズが様々であってよく、それらは、異なるタイプ及び構成の検知素子を有することができる。
【００３２】
語「３Ｄホログラフィック画像」は、体積空間における対象の視覚表現を作り出す光の集合体を表す。３Ｄホログラフィック画像は、例えば、レーザ光を、例えば、反射、回折、又は重ね合わせによって、制御又は操作することによって、作り出され得る。
【００３３】
語「３Ｄホログラフィック表示システム」は、３Ｄホログラフィック画像を作り出す技術を表す。幾つかの実施形態では、３Ｄホログラフィック表示システムは、そのような画像が形成される容器又は基板を有する。なお、３Ｄホログラフィック表示システムは、そのような構成に制限されない。加えて、ある実施形態では、３Ｄホログラフィック表示システムは、３Ｄホログラフィック画像のビューイング特性を制御するための構成要素を有する。そのような構成要素は、画像表示の近くに設置され得るか、あるいは、それらは、異なる場所に設定され得る。
【００３４】
語「非接触式入力」は、ユーザが物理的な接触によらずにシステムと通信することを可能にするメカニズムを表す。例えば、非接触式入力は、手のジェスチャ又は音声コマンドを有することができる。語「非接触式入力」は、特定の入力操作における全ての物理的な接触を除外すると解釈されるべきではなく、むしろそれは単に、非接触の入力メカニズムの存在を示す。語「手のジェスチャ」は、ユーザの手の特定の動き又は構成が入力値を定義する非接触式入力の１タイプを表す。例えば、ユーザの手の弧を描く動き（sweeping  motion）は、画像を回転させるよう画像表示を制御する入力値を定義してよい。
【００３５】
語「非接触式入力インターフェース」は、システムが非接触式入力を受け取ることを可能にするメカニズムを表す。例えば、幾つかの実施形態では、３Ｄホログラフィック表示システムは、ユーザが特定の手のジェスチャを行ったかどうかを決定するよう、その環境において電磁界を検知する非接触式入力インターフェースを有する。代替的に、非接触式入力インターフェースは、特定のジェスチャを検出するために光トランジスタ又は様々なコンピュータビジョン技術を使用してよい。語「非接触式入力インターフェース」は、インターフェースとの全ての物理的な接触を除外すると解釈されるべきではなく、むしろそれは単に、非接触式入力を受け取る１又は複数のメカニズムの存在を示す。
【００３６】
語「画像変換」は、画像の表示又はビューイング特性の変化を表す。例えば、画像変換は、回転、平行移動、又はスケーリングのような線形変換を含むことができ、あるいは、それは、より複雑な変換関数を必要とすることができる。
【００３７】
語「インターベンション前後のプロシージャ」は、滅菌野内で医療インターベンションの前、最中、又は後に行われる医療プロシージャを表し、語「手術前後のプロシージャ」は、滅菌野内で外科処置の前、最中、又は後に行われる医療プロシージャを表す。
【００３８】
当然ながら、前述の概念及び以下でより詳細に論じられる付加的な概念（そのような概念は相互に矛盾しない。）の全ての組み合わせは、ここで論じられる発明の主題の部分であると考えられる。特に、本開示の終わりに現れる請求される主題の全ての組み合わせは、ここで論じられる発明の主題の部分であると考えられる。また当然ながら、参照により援用されるいずれかの開示においても現れ得る、ここで明示的に用いられている技術は、ここで開示される特定の概念と最も一致する意義を認められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
図面において、同じ参照符号は、概して、異なる図を通じて同じ部分を参照する。また、図面は必ずしも実寸通りではなく、代わりに、強調が、概して、本発明の原理を説明する際に置かれる。
【００４０】
【図１】例となる実施形態に従って経食道心エコー図に使用される超音波システム及び３Ｄホログラフィック表示システムを表す。
【００４１】
【図２】例となる実施形態に従って図１の３Ｄホログラフィック表示システムのビューイング特性を制御するよう実行されるジェスチャを表す。
【００４２】
【図３】例となる実施形態に従って超音波システム及びホログラフィック表示システムを有するシステムを表す。
【００４３】
【図４】例となる実施形態に従って図３の超音波システムの例を表す。
【００４４】
【図５】例となる実施形態に従って図３のホログラフィック表示システムの例を表す。
【００４５】
【図６】例となる実施形態に従って図３のシステムの動作方法を表す。
【００４６】
【図７】例となる実施形態に従って図４のシステムを用いて医療プロシージャを行う方法を表す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
先に論じられたように、３Ｄ超音波画像を表示する従来の方法は、医療プロシージャを複雑にし且つ妨げ得る様々な欠点に悩む。例えば、プロシージャを行いながら滅菌野を保つために、従来の技術は、通常、他の臨床医が超音波器具を操作する間に画像の表示を制御するための一人の臨床医を必要とし、そして、更なる他の臨床医がプロシージャを行う。これは、プロシージャを行うのに必要なステップの数及び通信の量を増大させる傾向がある。それはまた、プロシージャを行う臨床医による制御の量を減らす。
【００４８】
従って、出願人は、臨床医が滅菌野内から３Ｄ超音波画像の表示を制御することを可能にする方法及び装置を提供することが有益であると認識し十分に理解している。例えば、出願人は、手のジェスチャのような非接触式入力により制御され得る３Ｄホログラフィック表示システムを用いて３Ｄ超音波画像を表示することの利点を認識している。そのような方法は、臨床医が滅菌野内から表示を制御することを可能にし、そして、それらはまた、表示に対するより正確且つ直接的な制御を臨床医に提供することができ、これにより、より効率的且つ正確なプロシージャが得られる。
【００４９】
以上を鑑み、本発明の様々な実施形態及び実施は、３Ｄホログラフィック表示システムによる３Ｄ超音波画像のインタラクティブ表示のためのシステム及び方法に向けられる。３Ｄホログラフィック表示システムは、臨床医が、臨床医が滅菌野から離れることを要しない手のジェスチャ、音声コマンド、又は他のタイプの入力を通じて、表示されている画像のビューイング特性を変更することを可能にする非接触式インターフェースにより制御される。然るに、記載される方法及びシステムは、インターベンション前後又は手術前後のプロシージャのような、滅菌野を必要とする医療プロシージャに関連して容易に使用され得る。
【００５０】
ある実施形態は、特に、心エコー検査を含むプロシージャに関係がある。例えば、ある実施形態は、カテーテル室又はインターベンション室において行われる心エコー検査プロシージャに適用され得る。そのようなプロシージャでは、侵襲的治療を行う心臓医のような臨床医は、カテーテルのような器具を対象に挿入しながら、経胸壁又は経食道心エコー検査を通じて生成される超音波データの３Ｄホログラフィック表示システムを制御してよい。この制御は、非接触式インターフェースを通じて実行可能であり、臨床医が、滅菌野汚染することなく、表示されている画像を変更することを可能にする。
【００５１】
図１は、例となる実施形態に従って経食道心エコー図に使用される超音波システム及び３Ｄホログラフィック表示システムを表す。それらのシステムは、臨床医が滅菌野内からプロシージャを行う心臓カテーテル（カテ）室１００に関連して示されている。なお、それらのシステムは、手術室、データレビューイング室、インターベンション室、及び他のような多くの他の状況において使用され得る。
【００５２】
図１を参照すると、超音波システムは、処理システム１１０へ接続されている超音波プローブ１０５を有する。臨床医は、超音波プローブ１０５を患者の心臓近くの食道に置く。超音波プローブ１０５は、患者の心臓の３Ｄ画像を表すデータを生成するために超音波を使用する。データは処理システムへ送られ、処理システムは３Ｄ画像を構成し、次いで、その３Ｄ画像を３Ｄホログラフィック表示システム１１５へ送信する。
【００５３】
３Ｄホログラフィック表示システム１１５は、医療プロシージャの間に患者の心臓の実時間の視覚化を可能にするよう、臨床医の前に設置される。図１の例では、３Ｄホログラフィック表示システム１１５は、空中に浮かんだ球形表示を有する。この表示は、例えば、臨床医の前に交差する光のビームを投影することによって、生成され得る。それらのビームは、例えば、カテ室１００の様々な部分に取り付けられたレーザによって、生成され得る。
【００５４】
図１に示されている表示に対する代替案として、３Ｄホログラフィック表示システム１１５は、空中にホログラフィック画像を形成することよりむしろ、容器のような指定された表示媒体により形成され得る。例えば、表示部は、円筒内に設置された光源の使用を通じて３Ｄホログラフィック画像を生成する円筒形容器の形をとることができる。そのような円筒形表示部は、プロシージャの間の簡便なビューイングを可能にするよう臨床医に近接してカテ室１００の天井又は壁に取り付けられ得る。更なる他の実施形態では、３Ｄホログラフィック表示システムは、円筒又は浮遊した球以外の他の構成において形成され得る。加えて、それは、統一されたフォームファクタを有するよう要求されない。例えば、それは、空中に又は容器若しくは指定された媒体内にホログラフィック画像を作り出すよう共に働く分散した構成要素から形成されてよい。容器を用いる３Ｄホログラフィック装置の１つの市販されている例は、ソニーのＲａｙｍｏｄｅｌｅｒである。
【００５５】
３Ｄホログラフィック表示システム１１５における３Ｄ画像は、通常、何らかの３６０度座標から同時に見られ得る。然るに、ある医療プロシージャの間、１以上の更なる臨床医は、異なる角度から患者の心臓を観察してよい。これは、例えば、器具を正確に位置付けること、又はプロシージャにわたって心臓の調子をモニタすることにおいて、有益であり得る。
【００５６】
３Ｄホログラフィック表示システム１１５は、臨床医が、３Ｄホログラフィック表示システム１１５の周りに矢印によって示される、手のジェスチャ、ポーズ、又は音声コマンドのような非接触式入力により表示を制御することを可能にするユーザインターフェースを更に備える。例えば、幾つかの実施形態では、臨床医は、心臓のビューイング角度を回転させるよう３Ｄホログラフィック表示システム１１５の外側を横切って手を振ることができる。臨床医は３Ｄホログラフィック表示システム１１５をそれに触れることなく制御することができるので、臨床医は患者の周りの滅菌野を汚染することなくそのような制御操作を行うことができる。ユーザインターフェースは、電磁界センサ、コンピュータビジョンシステム、又は他のような様々な技術により実施され得る。幾つかの実施形態では、臨床医はまた、３Ｄホログラフィック表示システム１１５のインターフェースを通じて超音波プローブ１０５の動きを制御するためにも非接触式入力を使用することができる。例えば、臨床医は、超音波プローブ１０５に食道壁の異なる部分へ移動させるよう又は心臓の異なるビューを捕捉させるよう、インターフェース上で手のジェスチャを使用することができる。超音波プローブ１０５の動きを制御することによって、臨床医は、潜在的に、行われているプロシージャについて、より明りょうな画像又はより関連のあるビューを取得することができる。そのような制御を容易にするために、超音波システムは、３Ｄホログラフィック表示システム１１５と超音波プローブ１０５又は処理システム１１０との間の双方向通信又は他のフィードバックメカニズムを備えられてよい。
【００５７】
従来技術による侵襲的な心臓治療において、心エコー検査技師は超音波設備を稼働し且つ経食道プローブを操作してよく、一方、技術者は表示システムを制御し、インターベンション心臓内科医はプロシージャを実行する。しかし、３Ｄホログラフィック表示システム１１５の非接触式インターフェースの使用を通じて、心エコー検査技師又はインターベンション心臓内科医が表示を制御することができるようになり、潜在的に、更なる技術者の必要性が排される。加えて、これは、インターベンション心臓内科医に、表示されている画像を制御し、実行されているプロシージャを改善する更なる能力を与えることができる。
【００５８】
例として、侵襲的なプロシージャにおいて、インターベンション心臓内科医は、血だらけの手袋を身につけていることがある。それにも関わらず、３Ｄホログラフィック表示システム１１５の周りで手のジェスチャを行うことによって、心臓内科医は、手袋を汚染すること又は装置を汚すことなしに、表示されている画像を再構成することができる。心臓内科医がカテーテルを挿入する場合に、表示は、カテーテルのポジショニングの正確な観察を可能にするビューイング角度及びズームレベルへ回転され得る。後に、表示は、身体が閉じられてプロシージャが完了される前に好ましくない漏れが存在しないことを確かめるよう方向付けられ得る。
【００５９】
図１は、医師がインターベンション又は外科的プロシージャの過程において３Ｄホログラフィック表示システム１１５を使用することを示すが、３Ｄホログラフィック表示システム１１５はまた、インターベンション前後及び手術前後のプロシージャにわたって使用され得る。例えば、臨床医が自身の手を消毒する処置等を取った後、例えば、記憶されている画像を手のジェスチャによりレビューすることいった、あるタスクは、侵襲的なプロシージャが行われる前に、滅菌野内から３Ｄホログラフィック表示システム１１５を用いて実行されてよい。加えて、３Ｄホログラフィック表示システム１１５の非接触式インターフェースは、そのシステムが、従来技術が通常は使用されない環境において使用されることを可能にする。例えば、医師は、３Ｄホログラフィック表示システム１１５の使用がデータレビューイング室において何かを触ることを要しないので、自身の手を消毒した後にデータレビューイング室内で３Ｄホログラフィック表示システム１１５を使用してよい。
【００６０】
図２は、例となる実施形態に従って図１の３Ｄホログラフィック表示システムのビューイング特性を制御するよう実行されるジェスチャを表す。図２の例は、ホログラフィック表示システム１１５によって実行され得る多くのジェスチャのうちの１つである。
【００６１】
図２を参照すると、簡単な手のジェスチャは、ホログラフィック表示システム１１５の周囲の周りで点“Ａ”から点“Ｂ”への弧を描く動作において手２０５を動かすことによって実行される。装置の非接触式インターフェースは、動作を検出し、心臓の３Ｄ画像を、３Ｄ表示の中心に示されている垂直軸に関して回転させる。臨床医はまた、図２に矢印によって示されているジェスチャによって他の次元において表示の回転を制御することができる。
【００６２】
３Ｄ画像の回転を制御することに加えて、手のジェスチャはまた、画像のズーム、左右又は上下の移動といった他のビューイング特性を制御するのに使用され得る。加えて、手のジェスチャはまた、画像のストリームの記録及び再生、以前に記録された画像の削除、画像表示の一時停止、メニューシステムの動作等といったホログラフィック表示システム１１５の他の機能を制御するのに使用され得る。
【００６３】
図３は、例となる実施形態に従って３Ｄ超音波システム３０５及び３Ｄホログラフィック表示システム３１０を有するシステム３００を表す。システム３００は、図１に示されているシステムのより一般化された形を表す。
【００６４】
概して、３Ｄ超音波システム３０５は、３Ｄ超音波データを生成することができるあらゆるタイプの超音波設備を有することができる。それは、超音波データから３Ｄ画像を生成するよう構成され得、あるいは、それは、３Ｄ画像を形成するよう、３Ｄホログラフィック表示システム３１０のような他の構成要素へ超音波データを送信することができる。同様に、３Ｄホログラフィック表示システム３１０は、３Ｄ超音波データから３Ｄホログラフィック画像を生成し且つ非接触式入力の使用を通じて表示の制御を可能にすることができるあらゆるタイプの設備を有することができる。
【００６５】
超音波システム３０５及びホログラフィック表示システム３１０は、様々な技術又はテクノロジを用いて互いと一体化され得る。例えば、それらは、ＷｉＦｉ、ブルートゥース、ＵＳＢ、ファイアワイヤ、ＰＣＩ−Ｅ等のような、標準化された無線又は有線通信プロトコルを用いて通信するよう設計され得る。加えて、それらは、都合のよい一体化のために、互換性のあるデータフォーマットを使用するよう設計され得る。
【００６６】
図４は、例となる実施形態に従って図３の超音波システム３０５の例を表す。
【００６７】
図４を参照すると、超音波システム３０５は、超音波プローブ４０５、データ捕捉部４１０、画像構成部４１５、及び通信インターフェース４２０を有する。超音波プローブ４０５は、超音波の使用を通じて３Ｄ超音波データを生成するよう構成されるトランスデューサアレイを有する。データ捕捉部４１０は、３Ｄ超音波データを捕捉及び／又はデジタル化し、それを画像構成部４１５へ送信する。画像構成部４１５は、３Ｄ画像を生成するよう３Ｄ超音波データを処理する。画像は、有利に、ホログラフィック表示システムと互換性があるフォーマットにおいて生成され得る。３Ｄ画像が生成されると、それは通信インターフェース４２０へ送信され、次いで、通信インターフェース４２０は画像をホログラフィック表示システムへ送信する。図４に示されている要素は、通常、それらの機能を、ライブ３Ｄ画像を生成するために、実時間において実行する。然るに、効率的な処理を促すよう、それらは、様々なパイプライン化された及び／又は並列な処理技術を用いて実施され得る。
【００６８】
図５は、例となる実施形態に従って図３のホログラフィック表示システム３１０の例を表す。
【００６９】
図５を参照すると、ホログラフィック表示システム３１０は、通信インターフェース５０５、非接触式入力インターフェース５１０、コントローラ５１５、レンダリングエンジン５２０、及び表示部５２５を有する。通信インターフェース５０５は、超音波システム３０５からデータを受信し、その受信されたデータをコントローラ５１５へ送信する。データは、通常、３Ｄ心エコー図のような３Ｄ超音波画像を表す。通信インターフェース５０５は、様々な有線又は無線通信プロトコルのいずれかにより実施され得る。非接触式入力インターフェース５１０は、ユーザから非接触式入力を受け取り、受け取られた入力をコントローラ５１５へ送る。そのような入力は、例えば、手のジェスチャ又は音声コマンドを有することができる。非接触式入力インターフェース５１０は、電磁界センサのアレイ、カメラに基づくコンピュータビジョンシステム、又は１以上のマイクロホンといった、様々な利用可能な検知技術によって実施され得る。
【００７０】
コントローラ５１５は、３Ｄ画像データを通信インターフェース５０５から受け取り、且つ、コントローラ５１５は、非接触式入力データを非接触式入力インターフェース５１０から受け取る。この受け取られた情報に基づき、コントローラ５１５は、レンダリングエンジン５２０に画像データをレンダリングさせるよう、データ及び／又はコマンドをレンダリングエンジン５２０へ送信する。レンダリングエンジン５２０は、通常、表示部５２５で３Ｄ画像データをレンダリングするよう、画像変換及び他の動作を実行する。３Ｄ画像データは、次いで、表示部５２５によって表示される。
【００７１】
図６は、例となる実施形態に従って図３のシステムの動作方法６００を表す。続く記載において、例となる方法ステップは括弧（Ｓｘｘｘ）によって示されている。  
図６を参照すると、方法は、３Ｄ超音波データを捕捉するステップ（Ｓ６０５）を有する。上述されたように、これは、例えば、経胸壁心エコー図又は経食道心エコー図において、超音波プローブにより達成され得る。次に、捕捉されたデータは、３Ｄホログラフィック表示システムへ送られる（Ｓ６１０）。その後に、３Ｄホログラフィック表示システムは、捕捉された３Ｄ超音波データから導出される３Ｄ画像を表示する（Ｓ６１５）。次いで、３Ｄホログラフィック表示システムは、臨床医のようなユーザから非接触式入力を受け取る（Ｓ６２０）。最後に、表示された画像は、非接触式入力に従って構成される（Ｓ６２５）。表示された画像の構成は、例えば、非接触式入力に従う回転、平行移動、又はスケーリングのような画像変換を実行することによって、行われ得る。代替的に、表示された画像の構成は、捕捉された画像のビューを変更するよう超音波プローブのポジショニングを変更することによって、変更され得る。例えば、弧を描く手のジェスチャのような非接触式入力に応答して、ホログラフィック表示システムは、制御信号を超音波システムへ送信してよく、これにより、超音波システムに、患者の食道内でトランスデューサ先端の（ｘ，ｙ，ｚ）位置を制御すべく信号を超音波プローブへ送信させる。これは、超音波プローブによって捕捉されて表示部で表示されている超音波データのビューを変更することができる。例えば、それは、画像において見られる心臓の部分を変更することができ、あるいは、それは、見られている部分のより明りょうな画像を生成することができる。当業者は、超音波プローブによって捕捉されたビューを制御する多くの方法が存在すると認識するであろう。故に、様々な代替の技術の詳細な説明は、簡潔さのために省略される。
【００７２】
図７は、例となる実施形態に従って図３のシステム３００により医療プロシージャを実行する方法７００を表す。
【００７３】
図７を参照すると、方法は、心エコー図のような３Ｄ超音波画像を生成するよう超音波プローブを患者へ適用するステップ（Ｓ７０５）を有する。次に、方法は、３Ｄホログラフィック表示において３Ｄ超音波画像を観察するステップ（Ｓ７１０）と、観察に基づきプロシージャを実行するステップ（Ｓ７１５）と、非接触式インターフェースを通じてホログラフィック表示を制御するステップ（Ｓ７２０）とを有する。図７の方法は、概して、滅菌野内の臨床医によって行われる。例えば、それは、様々の侵襲的なプロシージャの間に手術室、インターベンション室、又はカテーテル室において実行され得る。前述の説明によって示されたように、図７の方法は、臨床医による表示の制御を改善することができ、そして、それは、より効率的なプロシージャをもたらすことができる。
【００７４】
幾つかの発明実施形態がここで記載及び図示されてきたが、当業者は、機能を実行し且つ／あるいは結果及び／又はここで記載される利点の１以上を取得する様々な他の手段及び／又は構造に容易に想到可能であろう。そして、そのような変形及び／又は改良の夫々は、ここで記載される発明実施形態の適用範囲内にあると見なされる。より一般的に、当業者は、ここで記載される全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成が実例となるよう意図されていること、並びに実際のパラメータ、寸法、材料、及び／又は構成が、発明の教示が使用される具体的な用途に依存するであろうことを容易に理解するであろう。当業者は、日常の体験以上のものによらずに、ここで記載される具体的な発明実施形態と同等の多くのものを認識し、又は確かめることができるであろう。従って、前述の実施形態は単に一例として提示されており、添付の特許請求の範囲及びその均等の適用範囲内で、発明実施形態は具体的に記載及び請求されているのとは別なふうに実施されてよいことが理解されるべきである。本開示の発明実施形態は、ここで記載されている夫々の個々の特徴、システム、項目、材料、キット、及び／又は方法に向けられている。加えて、２又はそれ以上のそのような特徴、システム、項目、材料、キット、及び／又は方法の如何なる組み合わせも、そのような特徴、システム、項目、材料、キット、及び／又は方法が相互に矛盾しない場合に、本開示の発明範囲内に含まれる。
【００７５】
ここで定義及び使用される全ての定義は、辞書の定義、参照により援用される文書における定義、及び／又は定義される語の通常の意味を支配すると理解されるべきである。
【００７６】
明細書において及び特許請求の範囲において本願で使用される単称（英語原文における不定冠詞“a”又は“an”）は、別に明示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。
【００７７】
明細書において及び特許請求の範囲において本願で使用される語句「及び／又は」は、そのように結合されている要素の「いずれか一方又は両方」を意味すると理解されるべきである。すなわち、幾つかの場合に接続詞的に存在し且つ他の場合に選言的に存在する要素。「及び／又は」により挙げられている複数の要素は、同じように解釈されるべきである。すなわち、そのように結合されている要素の「１又はそれ以上」。他の要素は、任意に、「及び／又は」節によって具体的に特定されている要素に関係があろうとなかろうと、具体的に特定されているそれらの要素以外に存在してよい。よって、制限されない例として、「Ａ及び／又はＢ」との言及は、「有する」のような制限のない言語と共に使用される場合に、一実施形態ではＡのみを指し（任意に、Ｂ以外の要素を含む。）、他の実施形態ではＢのみを指し（任意に、Ａ以外の要素を含む。）、更なる他の例では、Ａ及びＢの両方を指す（任意に、他の要素を含む。）、等。
【００７８】
明細書において及び特許請求の範囲において本願で使用されるように、「又は」（「若しくは」、「あるいは」）は、先に定義された「及び／又は」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト内の項目を分ける場合に、「又は」又は「及び／又は」は、包含的であると解釈されるべきである。すなわち、多数の又はリストの要素及び任意に付加的なリストアップされていない項目のうちの少なくとも１つ、しかし１よりも多くを更に含む包含。「のうちの１つのみ」又は「のうちのまさに１つ」、あるいは、特許請求の範囲において使用される場合に、「から成る」といったように、別に明示的に示されている語のみが、多数の又はリストの要素のうちのまさに１つの要素の包含を指す。一般に、ここで使用される語「又は」は、「いずれか一方」、「のうちの１つ」、「のうちの１つのみ」又は「のうちのまさに１つ」といった排他性の語が続く場合にのみ、排他的な代替（すなわち、“一方又は他方であり両方ではない”）を示すと解釈されるべきである。「本質的に〜から成る」は、特許請求の範囲において使用される場合に、特許法の分野において使用されるその通常の意味を有するべきである。
【００７９】
明細書において及び特許請求の範囲において本願で使用されるように、語句「少なくとも１つ」は、１又はそれ以上の要素のリストを参照して、その要素のリストに含まれる要素のいずれか１つ又はそれ以上から選択される少なくとも１つの要素を意味すると理解されるべきであるが、必ずしも要素のリスト内に具体的に挙げられているありとあらゆる要素のうちの少なくとも１つを含まず、要素のリストに含まれる要素の如何なる組み合わせも除外しない。この定義はまた、要素が任意に、語句「少なくとも１つ」が言及する要素のリスト内で具体的に特定されている要素に関係があろうとなかろうと、具体的に特定されているそれらの要素以外に存在してよいことを認める。よって、限定されない例として、「Ａ及びＢの少なくとも１つ」（すなわち、同等に、「Ａ又はＢの少なくとも１つ」、又は同等に、「Ａ及び／又はＢの少なくとも１つ」）は、一実施形態では、任意に１よりも多いＡを含むがＢが存在しない少なくとも１つ（任意に、Ｂ以外の要素を含む。）を指し、他の実施形態は、任意に１よりも多いＢを含むがＡが存在しない少なくとも１つ（任意に、Ａ以外の要素を含む。）を指し、更なる他の実施形態では、任意に１よりも多いＡを含む少なくとも１つ及び任意に１よりも多いＢを含む少なくとも１つ（任意に、他の要素を含む。）を指す、等。
【００８０】
別に明示されない限り、１よりも多いステップ又は動作を含む本願で請求される如何なる方法においても、方法のステップ又は動作の順序は、必ずしも、方法のステップ又は動作が挙げられている順序に制限されない点が更に理解されるべきである。
【００８１】
特許請求の範囲において、更には前述の明細書において、「有する」、「含む」、「担持する」、「持つ」、「包含する」、「伴う」、「保持する」、「構成される」、等のような全ての移行句は、制限がないと、すなわち、含むが制限されないと、理解されるべきである。「から成る」及び「本質的に〜成る」の移行句のみが、米国特許商標局の特許審査手順書のセクション２１１１．０３で記載されているように、夫々、閉鎖的又は半閉鎖的な移行句であるべきである。
【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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【国際調査報告】
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