(57)【要約】  本発明は、超音波（US）イメージングにおいてニードルの視覚化の向上のための方法及び装置と、USイメージングシステムとを提供する。この装置は、フレームのシーケンスでランダム変換（RT）を実行し、フレームにおける線の特徴を検出するRTユニットであり、フレームは、対象へのニードルの挿入を監視する間に取得されたUS無線周波数（RF）データ又はRFデータから再現されたUS画像を有するRTユニットと、フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去する虚偽ニードル特徴除去ユニットと、フレームのUS画像にニードルとしての線の特徴の位置を重ね、表示される向上した画像を生成するオーバーレイユニットとを有する。
2015503383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波イメージングにおけるニードルの視覚化の向上の方法であって、
フレームのシーケンスでランダム変換（RT）を実行し、前記フレームにおける線の特徴を検出するステップであり、フレームは、対象へのニードルの挿入を監視する間に取得された超音波（US）無線周波数（RF）データ又は前記RFデータから再現されたUS画像を有するステップと、
前記フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、前記フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去するステップと、
フレームのUS画像に前記ニードルとしての前記線の特徴の位置を重ね、表示される向上した画像を生成するステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、前記フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去するステップは、
互いのフレームに基づいて前記フレーム間で検出された線の特徴の位置を比較し、
前記フレーム間での線の特徴の位置の差が閾値より下である場合、線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、前記フレーム間での線の特徴の位置の差が前記閾値より上である場合、線の特徴をニードルとして見つけることを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、前記フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去するステップは、
前記RTの後の前記シーケンスの２つの連続するフレーム毎に、前記２つのフレーム間で検出された線の特徴の位置の差を決定し、前記線の特徴の前記位置の差を累積し、前記線の特徴の累積した位置の差を取得し、
線の特徴の前記累積した位置の差が閾値より下である場合、線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、線の特徴の前記累積した位置の差が前記閾値より上である場合、線の特徴をニードルとして見つけることを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記RTを実行する前に、前記方法は、
参照フレームに対する前記フレームのそれぞれのグローバル動きベクトルを計算するステップと、
前記グローバル動きベクトルを使用して前記フレームのそれぞれについて動き補償を実行するステップとを更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記フレームは、前記RTが実行される前に、閾値判定により明暗のフレームに２値化される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記フレームのシーケンスで時間合成を実行し、合成フレームを生成するステップと、
前記合成フレームのUS画像に前記ニードルとしての前記線の特徴の位置を重ね、向上した画像を生成するステップと
を更に有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
超音波イメージングにおけるニードルの視覚化の向上のための装置であって、
フレームのシーケンスでランダム変換（RT）を実行し、前記フレームにおける線の特徴を検出するRTユニットであり、フレームは、対象へのニードルの挿入を監視する間に取得された超音波（US）無線周波数（RF）データ又は前記RFデータから再現されたUS画像を有するRTユニットと、
前記フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、前記フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去する虚偽ニードル特徴除去ユニットと、
フレームのUS画像に前記ニードルとしての前記線の特徴の位置を重ね、表示される向上した画像を生成するオーバーレイユニットと
を有する装置。
【請求項８】
前記虚偽ニードル特徴除去ユニットは、
互いのフレームに基づいて前記フレーム間で検出された線の特徴の位置を比較し、
前記フレーム間での線の特徴の位置の差が閾値より下である場合、線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、前記フレーム間での線の特徴の位置の差が前記閾値より上である場合、線の特徴をニードルとして見つけるように更に適合される、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記虚偽ニードル特徴除去ユニットは、
前記RTの後の前記シーケンスの２つの連続するフレーム毎に、前記２つのフレーム間で検出された線の特徴の位置の差を決定し、前記線の特徴の前記位置の差を累積し、前記線の特徴の累積した位置の差を取得し、
線の特徴の前記累積した位置の差が閾値より下である場合、線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、線の特徴の前記累積した位置の差が前記閾値より上である場合、線の特徴をニードルとして見つけるように更に適合される、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
参照フレームに対する前記フレームのそれぞれのグローバル動きベクトルを計算し、前記グローバル動きベクトルを使用して前記フレームのそれぞれについて動き補償を実行するように適合された動き補償ユニットを更に有する、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記フレームのシーケンスで時間合成を実行し、合成フレームを生成するように適合された時間合成ユニットを更に有し、
前記オーバーレイユニットは、前記合成フレームのUS画像に前記ニードルとしての前記線の特徴の位置を重ね、向上した画像を生成するように適合される、請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
超音波（US）無線周波数（RF）信号を取得するように適合された超音波トランスデューサアレイと、
フレームのシーケンスでランダム変換（RT）を実行し、前記フレームにおける線の特徴を検出し、ただし、フレームは、対象へのニードルの挿入を監視する間に取得されたUS無線周波数（RF）データ又は前記RFデータから再現されたUS画像を有し、前記フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、前記フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、フレームのUS画像に前記ニードルとしての前記線の特徴の位置を重ね、表示される向上した画像を生成するように適合された画像プロセッサと、
前記向上した画像を表示するように適合されたディスプレイと
を有する超音波イメージングシステム。
【請求項１３】
前記画像プロセッサは、
互いのフレームに基づいて前記フレーム間で検出された線の特徴の位置を比較し、
前記フレーム間での線の特徴の位置の差が閾値より下である場合、線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、前記フレーム間での線の特徴の位置の差が前記閾値より上である場合、線の特徴をニードルとして見つけるように更に適合される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記画像プロセッサは、
前記RTの後の前記シーケンスの２つの連続するフレーム毎に、前記２つのフレーム間で検出された線の特徴の位置の差を決定し、前記線の特徴の前記位置の差を累積し、前記線の特徴の累積した位置の差を取得し、
線の特徴の前記累積した位置の差が閾値より下である場合、線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、線の特徴の前記累積した位置の差が前記閾値より上である場合、線の特徴をニードルとして見つけるように更に適合される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
RTを実行する前に、前記画像プロセッサは、
参照フレームに対する前記フレームのそれぞれのグローバル動きベクトルを計算し、
前記グローバル動きベクトルを使用して前記フレームのそれぞれについて動き補償を実行するように更に適合される、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波（US：ultrasound）イメージングに関し、特に対象内でのニードルの動きを監視する間に超音波画像でのニードルの視覚化を向上させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
ニードルバイオプシー（needle  biopsy）及び何らかのインターベンショナル治療（interventional  therapy）の間に、臨床医は、目的のかたまり（mass）に到達するためにニードルを身体のような対象に挿入する必要がある。通常では、ニードル挿入手順を生で監視するために、USイメージングが使用される。安全且つ成功した手順を与えるために、誘導されたUS画像において正確にニードルを見つけることが重要である。不都合なことに、臨床上では従来のUS画像におけるニードルの視覚化は悪く、その結果、臨床医がニードルを正確に挿入することを困難にしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
US画像において更に良好なニードルの視覚化を実現するために異なる技術が使用されている。例えば、ニードルの音響反射を改善するためにUSビームをニードルの方向に適応的に向け、向けられていないUS画像と合成すること、音響反射を向上させるためにニードルの表面被覆、外形及び直径を操作すること、US画像におけるニードルの位置をトラッキングするためにニードルに追加の光又は電磁気位置センサを提供すること等である。これらの技術では、特に設計されたニードルが使用されるか、追加の位置センサがニードルに取り付けらるか、USイメージングシステムがニードルの視覚化を向上させるために操作される。これらの手法は、向上したニードルの視覚化を提供する全体コストの増加をもたらす。
【０００４】
本発明は、表示されるUS画像におけるニードルの視覚化を改善する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、USイメージングにおいてニードルの視覚化の向上の方法が提供され、フレームのシーケンスでランダム変換（RT：Random  transform）を実行し、フレームにおける線の特徴を検出するステップであり、フレームは、対象へのニードルの挿入を監視する間に取得されたUS無線周波数（RF：radio-frequency）データ又はRFデータから再現されたUS画像を有するステップと、フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去するステップと、フレームのUS画像にニードルとしての線の特徴の位置を重ね、表示される向上した画像を生成するステップとを有する。
【０００６】
ニードルの特徴の位置を抽出してそれをUS画像に重ねることにより、観察者に提示されるニードルの視覚化が改善される。
【０００７】
本発明の実施例によれば、フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去するステップは、互いのフレームに基づいてフレーム間で検出された線の特徴の位置を比較し、フレーム間での線の特徴の位置の差が閾値より下である場合、線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、フレーム間での線の特徴の位置の差が閾値より上である場合、線の特徴をニードルとして見つけることを更に有する。
【０００８】
本発明の実施例によれば、フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去するステップは、RTの後のシーケンスの２つの連続するフレーム毎に、２つのフレーム間で検出された線の特徴のそれぞれの位置の差を決定し、線の特徴の位置の差を累積し、線の特徴の累積した位置の差を取得し、線の特徴の累積した位置の差が閾値より下である場合、線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、線の特徴の累積した位置の差が閾値より上である場合、線の特徴をニードルとして見つけることを有する。
【０００９】
位置の差の累積により、ニードルの特徴を見つけ、虚偽のニードルの特徴を除去することが更にロバストになり得る。
【００１０】
本発明の実施例によれば、RTを実行する前にフレームのシーケンスについて動き補償が実行されてもよい。動き補償は、計算されたニードルの位置において潜在的な患者の動きのアーチファクト（artifact）の効果を相殺してもよい。グローバル動き補償は、参照フレームに対するフレームのそれぞれのグローバル動きベクトルを計算し、そのグローバル動きベクトルを使用してフレームのそれぞれについて動き補償を実行することを有してもよい。
【００１１】
本発明の実施例によれば、フレームのシーケンスは、RTが実行される前に明暗のフレームに２値化されてもよい。例えば、フレームの画素の値は、閾値判定により“0”又は“1”の値に２値化される。閾値は、実験値（例えば、0.8・Imax、ただし、Imaxは最大の画素値）として設定されてもよく、閾値は、フレームの値の平均として設定されてもよく、平均を率で乗算することから生じた値として設定されてもよい。閾値判定は、以下のRTの処理を容易にし得る。
【００１２】
本発明の実施例によれば、シーケンスのそれぞれ個々のフレームと比較して改善した視覚化を有する合成フレームを生成するために、フレームのシーケンスについて時間合成が実行されてもよい。ニードルとして検出された線の特徴は、合成フレームのUS画像に重ねられ、向上した画像を生成してもよい。このように、ニードルの位置及びUS画像は、表示された画像において向上し得る。
【００１３】
本発明の他の態様によれば、USイメージングにおいてニードルの視覚化の向上のための装置が提供され、フレームのシーケンスでランダム変換（RT）を実行し、フレームにおける線の特徴を検出するRTユニットであり、フレームは、対象へのニードルの挿入を監視する間に取得されたUS  RFデータ又はRFデータから再現されたUS画像を有するRTユニットと、フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去する虚偽ニードル特徴除去ユニットと、フレームのUS画像にニードルとしての線の特徴の位置を重ね、表示される向上した画像を生成するオーバーレイユニットとを有する。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、USイメージングシステムが提供され、US  RF信号を取得するように適合されたUSトランスデューサアレイと、フレームのシーケンスでランダム変換（RT）を実行し、フレームにおける線の特徴を検出し、ただし、フレームは、対象へのニードルの挿入を監視する間に取得されたUS  RFデータ又はRFデータから再現されたUS画像を有し、フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、フレームのUS画像にニードルとしての線の特徴の位置を重ね、表示される向上した画像を生成するように適合された画像プロセッサと、向上した画像を表示するように適合されたディスプレイとを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に従って対象内で動くニードルの位置を監視するUSシステムの概略図
【図２】本発明の実施例に従ってニードルの視覚化がUS画像で向上する向上した画像を生成する向上モジュールのブロック図
【図３】本発明の実施例に従ってニードルの視覚化がUS画像で向上する向上した画像を生成する方法のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の他の目的及び利点は、添付図面と共に与えられる説明を参照して明らかになり、容易に理解できる。
【００１７】
本発明について、図面を参照して実施例と組み合わせて以下に詳細に記載及び説明する。
【００１８】
図面において同じ参照符号は同様の特徴及び／又は機能又は対応する特徴及び／又は機能を示す。
【００１９】
本発明の実施例について、図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施例に従って対象110の領域内で動くニードル120の位置を監視するUSシステム100の概略図を示している。対象110は、人間、動物又は無生物でもよい。ニードル120は、他の専門用語に従って異なって呼ばれてもよく、本発明が適用可能な線分の形状の機器を示す。
【００２１】
USシステム100は、対象へのニードルの挿入を誘導する間に、対象110の領域の画像を生成するように構成される。図１に示すように、USシステム100は、USトランスデューサ130と、イメージングプロセッサ140と、ディスプレイ150とを含む。USトランスデューサ130は、US信号を対象110の領域に送信し、及び／又は送信されたUS信号に応じて対応する反射したUS信号を受信するトランスデューサのアレイでもよい。トランスデューサ130は、反射したUS信号を、無線周波数（RF：radio  frequency）信号を示す電気信号に変換し、電気信号をイメージングプロセッサ130に送信してもよい。イメージングプロセッサ130は、（例えば、適切なソフトウェア及び／又は電子機器を用いて）対象の画像（例えば、画像の画素の強度）を決定し、画像を表示するために画像をディスプレイ150に送信してもよい。
【００２２】
イメージングプロセッサは、画像再現モジュール141と、向上モジュール145とを含んでもよい。本発明の実施例によれば、USシステム100は、まず、画像再現モジュール141が従来のBモードUS画像のようなUS画像を再現する従来の方法で動作してもよく、向上モジュールが起動していない従来の方法で動作してもよい。向上モジュールは、いつでもオペレータにより起動されてもよい。例えば、ニードル120を対象110に挿入する前に、臨床医のようなオペレータは、ニードル向上モジュールを起動してもよく、これにより、向上モジュール145は向上した画像を提供するために起動される。当然に、向上モジュール145は、システム100の電源がオンになったときに自動的に起動されてもよい。
【００２３】
図２は、本発明の実施例に従ってニードルの視覚化がUS画像において向上する向上した画像を生成する向上モジュール200のブロック図である。向上モジュール200は、図１に示す向上モジュール145でもよい。向上モジュール200は、トランスデューサ130により収集されたUS  RFデータから再現モジュール141により再現されたUS画像のシーケンスを処理し、向上した画像を生成してもよい。向上モジュール200はまた、向上した画像を生成するためにトランスデューサ130により収集されたUS  RFデータのシーケンスを直接処理してもよい。例示の目的で、US画像のシーケンス又はUS  RFデータのシーケンスは、併せてフレームのシーケンスと呼ばれることがある。フレームのシーケンスは、２次元（2D）／３次元（3D）US画像シーケンス又は2D／3D  US  RFシーケンスを示してもよい。
【００２４】
図２に示すように、向上モジュール200は、動き補償ユニット210と、閾値判定ユニット220と、ランダム変換（RT：Random  transform）ユニット230と、虚偽ニードル特徴除去ユニット240と、時間合成ユニット250と、オーバーレイユニット260とを含んでもよい。
【００２５】
動き補償ユニット210は、フレームのシーケンスについてグローバル動き補償を実行するように適合される。
【００２６】
閾値判定ユニット220は、閾値判定によりフレームを明暗のフレームに２値化するように適合される。
【００２７】
RTユニット230は、フレームのシーケンスでRTを実行し、フレームにおける線の特徴を検出するように適合される。
【００２８】
虚偽ニードル特徴除去ユニット240は、フレームのシーケンス間で伸びる線の特徴をニードルとして見つけつつ、フレームのシーケンス間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去するように適合される。
【００２９】
時間合成ユニット250は、フレームのシーケンスで時間合成を実行し、合成フレームを生成するように適合される。
【００３０】
オーバーレイユニット260は、フレームのUS画像にニードルとしての線の特徴の位置を重ね、表示される向上した画像を生成するように適合される。線の特徴が重ねられるフレームは、合成フレームでもよく、フレームのシーケンスのいずれか１つ（例えば、フレームのシーケンスの最後のもの）でもよい。
【００３１】
図１に示すモジュール及び図２に示すユニットは、プロセッサ（例えば、イメージングプロセッサ140）に実装されてもよく、或いは複数のハードウェアコンポーネントに実装されてもよいことが分かる。例えば、画像再現モジュールは、特にUS画像再現のために設計されたデジタルシグナルプロセッサ（DSP：Digital  Signal  Processor）又は特定用途向け集積回路（ASIC：Application  Specific  Integrated  Circuit）等のような専用の処理ユニットに実装されてもよい。向上モジュール又はそのユニットは、汎用プロセッサ、コントローラ等に実装されてもよい。
【００３２】
図１に示すモジュール及び図２に示すユニットは、コンピュータプログラムプロダクトとしてソフトウェアに実装されてもよいことが分かる。モジュール及び／又はユニットの機能は、プログラム若しくはコードとしてコンピュータ可読媒体上に格納又は送信されてもよい。コンピュータ可読媒体は、１つの場所から他の場所にコンピュータプログラムの伝達を実現し、コンピュータによりアクセス可能ないずれかの媒体を含むものとして考えられる。例えば、コンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM若しくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶デバイス、又は命令若しくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを伝達若しくは格納し、コンピュータによりアクセス可能な他の媒体を含んでもよい。
【００３３】
図３は、本発明の実施例に従ってニードルの視覚化がUS画像で向上する向上した画像を生成する方法300のフローチャートである。次に、この方法について、図１及び２に示す図示のシステム又は装置に関して説明する。
【００３４】
この方法は、ステップ310において、向上モジュールによりフレームのシーケンスを受信することで始まる。説明の目的で、n個のフレーム、すなわち、フレーム1からフレームnを含むシーケンスを仮定してもよい。これらのフレームから、向上したフレームが向上モジュールで生成される。例えば、次のシーケンスは、フレーム2からフレームn+1を含んでもよく、更に次のシーケンスは、フレーム3からフレームn+2を含んでもよく、以下同様である。従って、向上モジュール200は、連続的に向上したフレームを供給する。
【００３５】
受信したフレーム（例えば、フレーム1〜n）に対して動き補償が動き補償ユニット210により実行されてもよい（ステップ320）。動き補償ユニット210は、参照フレームに対する各フレームのグローバル動きベクトルを計算し、そのグローバル動きベクトルを使用してフレーム毎に動き補償を実行してもよい。参照フレームは、受信したフレームの１つ（例えば、フレームのシーケンスの最初のもの）として選択されてもよい。このグローバル動き補償は、潜在的な患者の動きを相殺するために受信したフレーム毎に実行されてもよい。潜在的な患者の動きは、最終的に計算されたニードルの位置にアーチファクトをもたらす可能性がある。動き補償ステップは、本発明の好ましい実施例で実行されることが好ましい。しかし、例えば、ニードル操作の手順の間に対象が実質的に静止したままである場合、本発明の実装にとって必然的なステップではない。
【００３６】
フレームのシーケンスは、例えば閾値判定ユニット220により、明暗のフレームに２値化されてもよい（ステップ330）。例えば、フレームの画素の値は、第１又は第２の値に２値化されてもよい。例えば、第１又は第２の値は、0又は1、0又は255、或いは他の値でもよい。閾値は、実験値（例えば、0.8Imax、ただし、Imaxは最大の画素値）として設定されてもよく、閾値は、フレームの画素値の平均として設定されてもよく、平均を率で乗算することから生じた値として設定されてもよい。閾値判定ステップから生じたフレームのシーケンスは、実行されるRTの計算負荷の軽減を実現してもよい。しかし、事前に実行される閾値判定ステップなしにフレームのシーケンスについてRTが実行されてもよいことを、当業者は理解するべきである。
【００３７】
閾値判定ステップの後に、RTは、例えばRTユニット230により、フレームのシーケンスで実行されてもよい（ステップ340）。RTは、画像データにおける線の特徴を検出することを可能にする特性を有する線形変換である。RTの詳細は従来技術で入手可能であり、例えば、Toft  R,  The  Radon  Transform,  Theory  and  Implementation,  PhD  Thesis,  Technical  University  of  Denmark,  p.23-80及びDean  S.,  The  Radon  Transform  and  Some  of  its  Applications,  John  Wiley  and  Sons:  New  Yorkに参照が行われてもよい。フレームの線の特徴を検出するために、適応RTがフレームで実行されてもよい。同時に、RTは、コメット・テール（comet-tail）のようなアーチファクトを除去する機能を有する。RTをフレームに適用した後に、フレームの投影角及びベクトルパラメータが取得される。線の特徴は、ランダム変換されたフレームにおいてピーク（すなわち、局所最大値）として示され、投影角はフレームの線の特徴の角度を表し、投影ベクトルは元の投影までの線の特徴の最小距離を表す。RTで局所ピークを検出することにより、フレームの線の特徴が検出されてもよい。線の特徴の位置は、投影角及び対応するピークのベクトルにより決定される。説明の目的で、RTで取得された投影角及びベクトルを、線の特徴の位置情報と呼ぶことがある。
【００３８】
ニードルは、対象への挿入中に湾曲してもよい。湾曲したニードルが検出されることを確保するために、RTの許容量は、小さい湾曲を有する線の特徴をトラッキングするために、大きい値に設定されてもよい。ニードルから生じる線の特徴に加えて、フレームにおける他の線の特徴もRTにより検出されてもよい。後者の線の特徴は、虚偽のニードルの特徴と呼ばれることがある。RTが提供する許容量が大きいほど、多くの線の特徴がRTにより検出され得る。本発明の実施例によれば、RTは、シーケンスの各フレームで実行される。実施例の他の変形が予想され得る。例えば、RTは、ニードルの線の特徴を検出するために、シーケンスのいずれか２つ以上のフレームで実行されてもよい。
【００３９】
RTの後に、虚偽のニードルの特徴を除去することは、例えば虚偽ニードル特徴除去ユニット240により、フレームのシーケンスで実行されてもよい（ステップ350）。前述のように、RTは、複数の線の特徴を生成することがある。本発明の発明者は、線の特徴の特性を注意深く研究し、ニードルの特徴は挿入手順の間に隣接する画像で伸びるが、虚偽のニードルの特徴は隣接するフレーム間で実質的に静止したままであることに気づいた。従って、ステップ350において、虚偽ニードル特徴除去ユニット240は、フレーム間で実質的に静止したままである線の特徴を虚偽のニードルとして除去し、フレーム間で伸びる線の特徴をニードルとして見つける。
【００４０】
本発明の実施例によれば、ステップ350において、虚偽ニードル特徴除去ユニット240は、互いのフレームに基づいてシーケンスのいずれか２つ以上のフレームの検出された線の特徴の位置を比較してもよい。例えば、虚偽ニードル特徴除去ユニット240は、１つのフレームの検出された線の特徴の位置と、他のフレームの検出された線の特徴の位置とを比較し、２つのフレーム間で線の特徴の位置の差がごくわずかである場合、換言すると、位置の差が閾値より下である場合、線の特徴を除去されるべき虚偽のニードルとして識別し、２つのフレーム間で線の特徴の位置の差が閾値より上である場合、線の特徴を、残すべきニードルとして識別してもよい。他の例では、虚偽ニードル特徴除去ユニット240は、フレームの線の特徴の位置の差を比較し、最大の位置の差を有する線の特徴を、残すべきニードルとして識別してもよい。前述のように、RTで取得されたピークの投影角及び投影ベクトルは、ピークに対応する線の特徴の位置情報である。線の特徴の位置の差は、フレームの線の特徴に対応するピークの投影角及び投影ベクトルと、他のフレームの線の特徴に対応するフレームの線の特徴とを比較することにより取得されてもよい。
【００４１】
本発明の実施例によれば、ニードルは特定の方向にのみ挿入され得るため、虚偽ニードル特徴除去ユニット240は、特定の範囲の投影角（例えば、20〜70度及び110〜170度）を有する線の特徴のみを、潜在的なニードルとして考慮し、この範囲外の投影角を有する線の特徴を虚偽の特徴として直接除去してもよい。
【００４２】
RTをフレーム1〜nのシーケンスに適用した後に、線の特徴の位置情報、すなわち、フレームにおける線の特徴のピークの投影角及びベクトルパラメータが検出される。ニードル挿入中に、投影ベクトルは増加する一方、ニードルから生じた線の特徴の投影角は時間と共にあまり変化しない。画像1〜nのシーケンスの投影角及びベクトルを比較することにより、このようなパターンに従う線の特徴がニードルとして見なされる。例えば、虚偽ニードル特徴除去ユニット240は、シーケンスのそれぞれ２つの連続するフレーム間の線の特徴の位置の差を決定し、線の特徴の結果の位置の差を累積し、線の特徴の累積した位置の差を取得してもよい。例えば、虚偽ニードル特徴除去ユニット240は、フレーム1とフレーム2との間、フレーム2とフレーム3との間、．．．フレームn-1とフレームnとの間での線の特徴の位置の差を決定し、結果の位置の差を累積し、シーケンスにおける線の特徴の累積した位置の差を実現してもよい。前述のように、線の特徴の累積した位置の差を閾値と又は互いに比較することにより、ニードルの線の特徴が見つけられてもよく、虚偽のニードルの線の特徴が除去されてもよい。ニードルの特徴の対応する投影角及びベクトルが識別された後に、US画像におけるニードルの特徴の位置も、投影角及びベクトルから定められる。
【００４３】
本発明の実施例によれば、画像の歪みによる外れ値の採用も考慮されてもよい。すなわち、RTにおける局所最大値の投影角及び／又はベクトルのような位置情報の１つの急激な上昇は外れ値として考えられてもよく、ニードルの特徴として考えられなくてもよい。
【００４４】
本発明の実施例によれば、前のフレームからのニードルの投影角は、フレーム2〜n+1の次のシーケンスにおいてニードルの特徴を検索する初期値として使用されてもよい。例えば、ニードルの特徴の前の投影角に対して±10度の範囲の投影角を有する線の特徴のみが、潜在的なニードルの特徴として考えられてもよい。一例として、RTは、このような角度の範囲で実行されてもよい。
【００４５】
ニードルが画像のシーケンスにおいて実質的に静止したままであることも考えられる。このような場合、ニードルの線の特徴は、虚偽ニードル特徴除去ステップ350において、虚偽のニードルの線の特徴と共に除去される。換言すると、ニードルとしての線の特徴は見つけられない。本発明の実施例によれば、虚偽ニードル特徴除去ユニット240は、ニードルが現時点で実質的に静止したままであるかを決定し、前に決定されたニードルの線の特徴を現在のものとして採用してもよい。
【００４６】
シーケンスのそれぞれ個々のフレームと比較して改善した視覚化を有する合成フレームを生成するために、時間合成処理は、例えば時間合成ユニット250により、フレーム1〜nのシーケンスで実行されてもよい（ステップ360）。一例では、時間合成ユニット250は、再現モジュール141から出力された再現されたUS画像のシーケンスで時間合成を実行してもよい。他の例では、時間合成ユニット250は、US  RFデータのシーケンスで時間合成を実行し、合成画像を再現するために、結果の時間合成したUS  RFデータを再現モジュール141に提供してもよい。時間合成の例として、フレームのシーケンスは、合成フレームを実現するために平均化されてもよく、合成フレームを実現するためにフレームのシーケンスについて重み付き平均が実行されてもよい。時間合成ステップ360は任意選択のステップである。一例では、高いフレームレートを有する2D  USイメージングでは、時間合成はUS画像のニードルを向上させるために使用されてもよい。他の例として、3D  USイメージングでは、フレームレートが十分に高くない場合、時間合成はイメージングのための適切なフレームレートを確保するために使用されなくてもよい。
【００４７】
ニードルの位置が向上した向上した画像を生成するために、虚偽ニードル特徴除去ステップ350において決定されたニードルとしての線の特徴の位置は、オーバーレイユニット260により、フレームのUS画像に重ねられてもよい（ステップ370）。一例では、オーバーレイユニット260は、時間合成ステップ360で実現された合成フレームに、ニードルとしての線の特徴の位置を重ね、向上した画像を生成してもよい。他の例では、オーバーレイユニット260は、向上した画像を生成するために、フレームのシーケンスの１つのUS画像に、ニードルとしての線の特徴の位置を重ねてもよい。例えば、シーケンスの最後のフレームのUS画像に、線の特徴の位置を重ねてもよい。一例では、オーバーレイユニット260は、認識可能な強度又は色で、US画像にニードルとしての線の特徴の位置をハイライトさせてもよい。
【００４８】
向上した画像は、対象へのニードルの挿入を実行している臨床医のような観察者に表示するためにディスプレイ150に出力されてもよい。向上したUS画像における改善したニードルの視覚性により、臨床医が困難なく正確に所望の位置にニードルを配置するのに役立ち得る。
【００４９】
前述の実施例は、本発明を限定するものではなく例示するものであり、当業者は特許請求の範囲を逸脱することなく、別の実施例を設計することができる点に留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧の間にある如何なる参照符号も特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。“有する”という用語は、特許請求の範囲又は説明において記載されていない要素又はステップの存在を除外するものではない。単数の要素は、このような要素の複数の存在を除外しない。複数のユニットを列挙したシステムの請求項において、これらのユニットのいくつかはソフトウェア及び／又はハードウェアの同一のアイテムに具現されてもよい。第１、第２及び第３等の用語の使用は、順序を示すものではない。これらの用語は名前として解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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