(57)【要約】【課題】心臓の解剖学的目標物（２９２及び２９６）の位置を特定する。【解決手段】プロセッサ（３０、４０、及び／又は５０）は、受信信号に応答して、時間周期（２７０から２８０）にわたる心内構造物の運動を表す分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０，４３０、及び／又は４４０）を生成し、且つ分析パラメータ値のセットの要素を分析して解剖学的目標物（２９２及び２９６）の位置情報（２９８及び２９９）を自動的に導き出すようにする。ディスプレイ（７５）は、解剖学的目標物の位置情報（２９８及び２９９）に対応する画像（５００）上に指標（４１０及び４２０）を重畳するように配置される。解剖学的目標物の位置はリアルタイムで追跡される。
2006510454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の運動する心内構造物（１５０）に対応する画像（５００）を生成する超音波機器（５）において、前記運動する心内構造物（１５０）の解剖学的目標物（２９２及び２９６）の位置を特定する装置であって、
前記運動する心内構造物（１５０）内へ超音波を送信し、且つ時間周期（２７０から２８０）にわたって該運動する心内構造物（１５０）から後方散乱される超音波に応答して受信される信号を生成するように配置されたフロントエンド（２０）と、
前記受信信号に応答して、前記時間周期（２７０から２８０）にわたり前記運動する心内構造物（１５０）の区域に沿った運動を表す分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）を生成するプロセッサ（３０、４０、及び／又は５０）と、
を備え、
前記プロセッサ（３０、４０、及び／又は５０）が前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）の要素を分析して前記解剖学的目標物（２９２及び２９６）の位置情報（２９８及び２９９）を自動的に導き出すことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記解剖学的目標物（２９２及び２９６）の位置情報（２９８及び２９９）に対応する前記画像（５００）上に指標（４１０及び４２０）を重畳するように配置されたディスプレイ（７５）を更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記時間周期(２７０から２８０）が、ＥＣＧ信号、心音図信号、圧力波信号、脈波信号、呼吸器信号、速度信号、及び歪み率信号の少なくとも１つを含むタイミング事象信号（６６）から選択可能な心拍周期の一部であることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項４】
前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）が、前記時間周期（２７０から２８０）にわたる、組織速度値、時間積分組織速度値、Ｂモード組織輝度値、組織歪み率値、血流値、及び僧帽弁推定値の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記位置情報（２９８及び２９９）が、前記画像（５００）内の解剖学的目標物の長手方向奥行き、横方向位置、及び角度位置の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記解剖学的目標物（２９２及び２９６）が、心臓の心尖（２９２）及び該心臓のＡＶ面（２９６）の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記プロセッサ（３０、４０、及び／又は５０）が、前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）の少なくとも一部に対してピーク検出法、ゼロ交差法、及び推定法の少なくとも１つを用いて前記位置情報（２９８及び２９９）を導き出すことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）が、前記運動する心内構造物（１５０）の心筋部分（２２０）内に指定された解剖学的ポイント（２９０）に一致することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
人間のオペレータが前記画像（５００）内の心筋部分（２２０）を選択することを可能にするユーザ・インターフェース（６０）を更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記プロセッサ（３０、４０、及び／又は５０）が、前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）を生成するために、分割、閾値設定、重心設定、及び指定を含む技術を使用して心筋部分（２２０）を分離及び抽出することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記プロセッサ（３０、４０、及び／又は５０）が、長手方向奥行き寸法（３４０）、横方向位置寸法（３０２）、及び角度位置寸法の少なくとも１つにおいて、経時的に解剖学的ポイント（２９５）を追跡する追跡法を使用することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
被検体内の運動する心内構造物（１５０）に対応する画像（５００）を生成する超音波機器（５）において、前記運動する心内構造物（１５０）の解剖学的目標物（２９２及び２９６）の位置を特定する方法であって、
前記運動する心内構造物（１５０）内への超音波の送信し、且つ時間周期（２７０から２８０）にわたって該運動する心内構造物（１５０）から後方散乱される超音波に応答する受信信号を生成する段階と、
前記受信信号に応答して、前記時間周期（２７０から２８０）にわたる前記運動する心内構造物（１５０）の区域に沿った移動を表す分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）を生成する段階と、
前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）の要素を分析することにより、該分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）からの解剖学的目標物（２９２及び２９６）の位置情報（２９８及び２９９）を導き出す段階と、
を含む方法。
【請求項１３】
前記解剖学的目標物（２９２及び２９６）の位置情報（２９８及び２９９）に対応する前記画像（５００）上に指標（４１０及び４２０）を重畳する段階を更に含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記時間周期(２７０から２８０）が、ＥＣＧ信号、心音図信号、圧力波信号、脈波信号、呼吸器信号、速度信号、及び歪み率信号の少なくとも１つを含むタイミング事象信号（６６）から選択可能な心拍周期の一部であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）が、前記時間周期（２７０から２８０）にわたる、組織速度値、時間積分組織速度値、Ｂモード組織輝度値、組織歪み率値、血流値、及び僧帽弁推定値の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記位置情報（２９８及び２９９）が、前記画像（５００）内の解剖学的目標物の長手方向奥行き、横方向位置、及び角度位置の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記解剖学的目標物（２９２及び２９６）が、心臓の心尖（２９２）と前記心臓のＡＶ面（２９６）とを少なくとも含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）の少なくとも一部に対してピーク検出法、ゼロ交差法、及び推定法の少なくとも１つを用いて前記位置情報（２９８及び２９９）を導き出す段階を更に含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）が、前記運動する心内構造物（１５０）の心筋部分（２２０）内の解剖学的ポイント（２９０）に一致することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
人間のオペレータが、前記画像（５００）内の心筋部分（２２０）を選択することを可能にする段階を更に含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記分析パラメータ値のセット（２４０、２６０、３２０、３５０、３７０、４３０、及び／又は４４０）を生成するために、分割、閾値設定、重心設定、及び指定を含む技術を使用して心筋部分（２２０）内の解剖学的ポイント（２９０）を分離及び抽出する段階を更に含む請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
長手方向奥行き寸法（３４０）、横方向位置寸法（３０２）、及び角度位置寸法の少なくとも１つにおいて、経時的に解剖学的ポイント（２９５）を追跡する追跡法を使用する段階を更に含む請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の特定の実施形態は、心臓内の解剖学的目標物の位置を特定するための超音波機器に関する。より具体的には、特定の実施形態は、画像内の心臓の解剖学的目標物の位置を自動的に求め、解剖学的目標物の位置を示す指標を画像上に重畳することに関する。
【背景技術】
【０００２】
心エコー検査法は、現在のところ主観的な画像評価と主要量的パラメータの抽出とを組み合わせた超音波領域の１つの分野である。心臓壁機能の評価診断は、例えば冠動脈疾患の評価における精度と客観性を高めるために用いることができる十分に確立したパラメータが欠けることにより妨げられてきた。負荷心エコーはこのような実施例である。負荷心エコーで記録する壁運動の主観的部分は、オペレータの訓練と経験に高度に依存することが示されている。また、壁運動評価の主観的性質により、エコーセンター間の観測者間変動が許容できない程度に高いことも示されている。
【０００３】
多くの技術的及び臨床的研究がこの問題に集中し、量的パラメータを定義して有効性を検証することに向けられた。有望な臨床的有効性検証研究が報告されてきたが、これは例えば冠動脈疾患の診断における客観性と精度を高めるために使用できる可能性のある新しいパラメータのセットを示すものである。新しいパラメータの多くは、リアルタイムに生成される超音波画像の視診によって直接評価することは困難であるか又は不可能であった。通常、定量化には必要なパラメータを抽出するために冗長的な人手による分析を伴う後処理段階が必要であった。心臓内の解剖学的目標物の位置特定も例外ではない。時間集約的な後処理法又は複雑で計算集約的なリアルタイムの手法は望ましいものではない。
【０００４】
Ｓｈｅｅｈａｎらに付与された米国特許第５，６０１，０８４号の方法では、イメージング・データを用いた心臓のイメージング及び３次元モデリング部分について記載している。Ｔｏｒｐらに付与された米国特許第６，０９９，４７１号の方法は、リアルタイムでの歪み速度の計算及び表示について記載している。Ｏｌｓｔａｄらに付与された米国特許第５，５１５，８５６号の方法は、構造物の運動中に心機能などの生体の生物学的構造物の検査のための解剖学的Ｍモード表示の生成について記載している。Ｇｒｏｎｎｉｎｇｓａｅｔｅｒらに付与された米国特許第６，０１９，７２４号の方法は、超音波イメージングによる処置を導くための準リアルタイムのフィードバックの生成について記載している。
【特許文献１】米国特許第５，６０１，０８４号公報
【特許文献２】米国特許第６，０９９，４７１号公報
【特許文献３】米国特許第５，５１５，８５６号公報
【特許文献４】米国特許第６，０１９，７２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
心尖及び心房／心室（ＡＶ）面などの心臓の解剖学的目標物の自動的な位置特定、表示、及び追跡における簡単なリアルタイム技術に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの実施形態は、心臓をイメージングし、心臓内の解剖学的目標物の位置を自動的に特定し、解剖学的目標物の位置に対応する心臓の画像上に指標を重畳し、及び解剖学的目標物を追跡するための超音波システムを提供する。
【０００７】
被検体の心臓内の運動している構造物に応答して表示される画像上に指標を重畳して該指標が心臓内の解剖学的目標物の位置を示すようにする装置が超音波機器内に備えられる。このような状況において、指標を表示する装置は、構造物内へ超音波を送信し、時間周期にわたって構造物から後方散乱される超音波に応答して受信される信号を生成するように配置されたフロントエンドを含むのが好ましい。プロセッサは、受信信号に応答して時間周期にわたり心内構造物の運動を表す分析パラメータ値のセットを生成し、分析パラメータ値のセットの要素を分析し、自動的に解剖学的目標物の位置情報を導き出して、この目標物の位置を追跡する。ディスプレイは、運動している構造物の画像上に位置情報に対応する指標を重畳し追跡される解剖学的目標物の位置をオペレータに示すように配置される。
【０００８】
被検体の心臓内の運動している構造物に応答して表示される画像上に指標を重畳し該指標が心臓内の解剖学的目標物の位置を示すようにする方法が超音波機器において提供される。このような状況において、指標を表示する方法は、構造物へ超音波を送信する段階と、時間周期にわたって構造物から後方散乱される超音波に応答して受信される信号を生成する段階を含むのが好ましい。分析パラメータ値のセットは、時間周期にわたる心内構造物の運動を表す受信信号に応答して生成される。解剖学的目標物の位置情報は自動的に導き出され、次いで目標物の位置が追跡される。位置情報に対応する指標は、運動している構造物の画像上に重畳されて追跡される解剖学的目標物の位置をオペレータに示すようにする。
【０００９】
本発明の特定の実施形態は、従来技術においてこれまでは達成できなかった程の利便性と精度を備えながら心尖及びＡＶ面などの心臓の主要な解剖学的目標物の位置を自動的に特定してこの目標物を追跡する比較的単純な手法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上述の発明の開示並びに以下の本発明の特定の実施形態の詳細な説明は、添付図面と共に読むとより理解されるであろう。しかしながら、本発明は添付図面に示される配置及び手段に限定されるものでないことは理解されるべきである。
【００１１】
本発明の１つの実施形態は、心臓の解剖学的目標物のリアルタイムでの位置特定及び追跡を可能にする。運動している心内構造物は機能を果たすように監視される。明細書及び請求項で用いられる構造物とは、心臓壁組織などの非液体及び非気体の物質を意味する。本発明の１つの実施形態は、心尖及びＡＶ面などの心臓の主要な解剖学的目標物のリアルタイムの視覚化及び評価の改善を確立するのに役立つ。運動構造物は、心臓の心筋部分内の解剖学的ポイントに対応する分析パラメータ値のセットにより特徴付けられる。分析パラメータ値のセットは、例えば組織速度値、時間積分組織速度値、Ｂモード組織輝度値、組織歪み率値、血流値、及び僧帽弁推定値を含むことができる。
【００１２】
図１は、超音波機器５を含む本発明の１つの実施形態の概略ブロック図である。トランスデューサ１０は、電気アナログ信号を超音波エネルギに変換することにより超音波を被検体へ伝送し、且つ超音波エネルギをアナログ電気信号に変換することにより被検体から後方散乱される超音波を受信するのに用いられる。受信部、送信部、及びビームフォーマを含むフロントエンド２０は、種々のイメージングモードに使用される必要な送信波形、ビーム・パターン、受信フィルタ処理技術、及び復調方式を生成するのに使用される。フロントエンド２０は、デジタルデータをアナログ・データに、或いはその逆に変換することにより機能する。フロントエンド２０は、アナログ・インターフェース１５でトランスデューサ１０に接続され、デジタルバス７０を介して非ドップラープロセッサ３０とドップラープロセッサ４０と制御プロセッサ５０に接続される。デジタルバス７０は、幾つかのデジタル・サブバスを含むことができ、各サブバスは独自の一意的な構成を有し、超音波機器５の種々の部分とのデジタルデータ・インターフェースを形成する。
【００１３】
非ドップラープロセッサ３０は、Ｂモード、ＢＭモード、及び高調波イメージングなどのイメージングモードに用いられる振幅検出機能及びデータ圧縮機能を備える。ドップラープロセッサ４０は、組織速度イメージング（ＴＶＩ）、ストレインイメージング（ＳＲＩ）、カラーＭモードなどのイメージングモードに使用されるクラッタフィルタ処理機能及び運動パラメータ推定機能を含む。２つのプロセッサ３０及び４０は、フロントエンド２０からデジタル信号データを受け取り、該デジタル信号データを推定パラメータ値に処理して、デジタルバス７０を介してプロセッサ５０及びディスプレイ７５に送る。推定パラメータ値は、当業者に公知の方法で送信された信号の基本波、高調波、又は分数調波を中心とする周波数帯で受信された信号を用いて生成することができる。
【００１４】
ディスプレイ７５は、スキャン変換機能、カラーマッピング機能、及び組織／フロー調整（ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ）機能を含み、これらはプロセッサ３０、４０、及び５０からのデジタル・パラメータ値を受け取り、デジタルデータを表示用に処理、マッピング、及びフォーマットして、デジタル表示データをアナログ表示信号に変換し、該アナログ表示信号をモニタ９０に送るディスプレイ・プロセッサ８０によって行われる。モニタ９０は、ディスプレイ・プロセッサ８０からアナログ表示信号を受け取り、モニタ９０上で得られた画像をオペレータに表示する。
【００１５】
ユーザ・インターフェース６０により、オペレータは制御プロセッサ５０を介して超音波機器５へユーザ・コマンドを入力することが可能となる。ユーザ・インターフェース６０は、キーボード、マウス、スイッチ、ノブ、ボタン、トラックボール、及びオンスクリーンメニューを含む。
【００１６】
タイミング事象ソース６５は、被検体の心臓波形を表す心臓タイミング事象信号６６を発生するのに用いられる。タイミング事象信号６６は、制御プロセッサ５０を通して超音波機器５に入力される。
【００１７】
制御プロセッサ５０は、超音波機器５のメイン中央プロセッサであり、デジタルバス７０を介して超音波機器５の他の種々の部分に接続される。制御プロセッサ５０は、種々のイメージング及び診断モード用の種々のデータ・アルゴリズム及び機能を実行する。デジタルデータ及びコマンドは、制御プロセッサ５０と超音波機器５の他の種々の部分との間で送受することができる。或いは、制御プロセッサ５０によって行われる機能は、複数のプロセッサによって行うことができ、又はプロセッサ３０、４０、又は８０、或いはこれらのいずれかの組合せに組み込むことができる。或いはまた、プロセッサ３０、４０、５０、及び８０の機能は、単一のＰＣバックエンドに組み込むことができる。
【００１８】
本発明の１つの実施形態による図２を参照すると、段階１００において、オペレータはトランスデューサ１０を用いて被検体の解剖学的構造物（心臓組織１５０（図３参照）など）内に超音波エネルギをイメージングモード（組織速度イメージング（ＴＶＩ）１６０など）で送信し、これは望ましい解剖学的構造物（通常は心臓の２次元心尖断面１７０）の望ましい分析パラメータ値のセットをもたらす。超音波エネルギはトランスデューサ１０内で受信され、構造物から後方散乱される超音波に応答して信号がフロントエンド２０内で受信される。非ドップラープロセッサ３０及び／又はドップラープロセッサ４０によって計算された結果として得られる分析パラメータ値は通常、組織速度、Ｂモード組織輝度、及び組織歪み率の少なくとも１つの推定値を含む。
【００１９】
本発明の１つの実施形態において、図２の段階１１０で、オペレータは、ユーザ・インターフェース６０を介してモニタ９０上に関心領域（ＲＯＩ）２３０を提示し、モニタ９０上のイメージングモードのカラーＴＶＩ画像１６０における心臓の心筋部分２２０に沿った解剖学的ポイントを指示する。カラーレジェンド１９５は、ＴＶＩイメージングモード１６０における心筋部分２２０内の組織速度値を示す。望ましい心筋部分２２０に対応する分析パラメータ値（例えば組織速度値）は、本発明の１つの実施形態による分割アルゴリズムと連動して例えばＢモード組織輝度を用いるプロセッサ５０によって心臓腔及び他の心内構造物のパラメータ値から自動的に分離される。解剖学的ポイント２９０（図４参照）は、心筋部分２２０内で自動的に指定される。分析パラメータ値のセットの少なくとも１つに作用する公知の分割、閾値設定、重心設定、及び指定技術は、本発明の１つの実施形態による指定ポイント２９０を設定するのに用いられる。
【００２０】
心筋部分２２０のこのような指定により、分析パラメータ値のセットが自動的に抽出されて引き続き処理され、結果として得られる心臓の解剖学的目標位置が表示される。本発明の別の実施形態として、オペレータが心筋部分２２０の周りにＲＯＩ２３０を画定する代わりに、ＴＶＩイメージングモード１６０の全体の画像をホストプロセッサ５０により自動的に分析して、本発明の１つの実施形態による自動分割、閾値設定、重心設定、及び指定技術を用いて心筋部分又は複数部分を分離することができる。
【００２１】
望ましい心筋部分２２０内に解剖学的ポイント２９０が指定されると、本発明の１つの実施形態に従って、指定ポイントの各々のリアルタイム追跡が実行される。指定された解剖学的ポイント２９０に対応する分析パラメータ値のセットは、非ドップラープロセッサ３０及び／又はドップラープロセッサ４０から制御プロセッサ５０へ送信され、そこで追跡機能が分析パラメータ値の少なくとも一部に適用される。図５は、本発明の１つの実施形態による追跡機能によって生成された特定のプロフィール３５０及び３７０を示す。ポイント２９５（図４参照）は、追跡されるべき解剖学的ポイントの実施例である。
【００２２】
本発明の１つの実施形態による追跡機能への導入として、心筋２２０の所与のサンプリングされた解剖学的ポイント（例えば２９５）の追跡速度パラメータ・プロフィール３５０（Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖｎ）（図５）は、制御プロセッサ５０により、推定組織速度値のセットを経時的に運動パラメータ・プロフィール３７０に変換することにより生成される。プロフィールの生成は、連続的な時間積分（Ｓ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ）を計算することにより行われ、ここで、
Ｓｉ＝Ｔ＊（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・＋Ｖｉ）  （１）
であり、式中Ｔは、２つの連続する速度推定値の間の時間遅延である（Ｔは通常イメージングモードのフレームレートに基づく）。すなわち、Ｓｉ（運動値、例えば３８０）は心筋２９５内の組織のサンプルが時間区域Ｔｉで（あるゼロ基準位置３７５から）移動したミリメートルで示した長手方向距離であり、従って制御プロセッサ５０により（超音波ビームに沿って）長手方向３０１において分離組織サンプルを追跡することが可能になる。追跡機能は、時間区域Ｔｉ後毎に解剖学的組織サンプルの新たな空間的位置を推定し、この新たな空間的位置での速度推定値を導き出す。追跡は心筋部分２２０に沿った指定された解剖学的ポイント２９０の全てについて実行される。
【００２３】
図５の上部分は、画像内の指定された解剖学的ポイント（例えば２９５）の結果として得られた追跡速度パラメータ・プロフィール３５０を全心拍周期に対する時間の関数として示す。速度スケール３９０は、時間軸４０１にわたる速度の変化を、例えばｃｍ／ｓｅｃ単位で示している。図５の下部は、画像内の同じ指定された解剖学的ポイント（例えば２９５）の対応する結果として得られた長手方向運動パラメータ・プロフィール３７０（時間積分された速度プロフィールＳ１、Ｓ２、・・・、Ｓｎ）を示す。距離軸４００は、時間軸４０１にわたる長手方向偏差の変化を、例えばミリメートル単位で示している。超音波ビーム方向３０１に沿ったミリメートルの運動３００は、対応する解剖学的位置に対して適切な速度パラメータ・プロフィールを生成することができる技術を用いて正確に追跡することができる。指定された各解剖学的ポイントの追跡速度パラメータ・プロフィールは、サンプリングされた組織速度値のアレイとして制御プロセッサ５０のメモリ内に格納される。その結果、格納されたパラメータ・プロフィール履歴は、単に画像の空間的位置ではなく、指定された各解剖学的ポイントに相当する。
【００２４】
構造物の運動の実質的部分が超音波ビーム方向３０１に対して直交方向３０２であるときには、正確な追跡のために２次元速度推定が必要とされる。追跡は、本発明の種々の実施形態により、長手方向奥行き、横方向位置、及び角度位置の任意の組合せで実行することができる。他の追跡技術も同様に使用することができる。
【００２５】
次に、好ましい追跡機能の詳細を、本発明の１つの実施形態による心筋部分内の所定の指定解剖学的ポイントに関して説明する。この方法論は、追跡のために運動値Ｓｉを計算することができるように、図２の段階１００で組織速度値のセットを最小限生成する。組織速度値は、ＴＶＩイメージングモードなどの公知の方法でドップラープロセッサ４０により生成される。
【００２６】
プロセッサ５０は、画像内の指定された解剖学的ポイントの速度値Ｖｉを、ｉ＝１でＴ１となる時間Ｔｉに対応する推定組織速度値の空間的セットから選択する。プロセッサ５０は、指定された解剖学的ポイント（例えば２９５）の運動値Ｓｉを、以下のようにして計算する。
Ｓｉ＝Ｔ＊（Ｖ１＋Ｖ２＋・・・＋Ｖｉ）  （１）
（ｉ＝１、Ｓ１＝Ｔ＊Ｖ１である点に留意されたい）
次いで、プロセッサ５０は、Ｖｉを追跡速度パラメータ・プロフィール・アレイ３５０内に格納し、Ｓｉは、指定された解剖学的ポイント（例えば２９５）の現在の空間的位置（例えば２９８）と共に運動パラメータ・プロフィール・アレイ３７０内に格納される。次にｉが（次のサンプル時間Ｔ秒後に対応して）１だけ増分され、次のＶｉは、本発明の１つの実施形態により、これまでに計算された運動パラメータＳｉ及び解剖学的配置の前の空間的位置に基づく速度値の空間的セットから選択される（Ｓｉは、時間間隔Ｔｉ＝ｉ＊Ｔにわたる指定された解剖学的ポイントのミリメートルでの長手方向空間的移動を表す）。
【００２７】
次いで、追跡機能は、次の運動パラメータ値Ｓｉを式（１）を用いて同じ方法で連続して計算する。指定された解剖学的ポイントを連続して追跡するために反復処理が引き続き行われる。追跡機能は、心筋部分内の指定された解剖学的ポイント２９０の各々に対して同時に実行される。図５は、指定された解剖学的ポイントの結果として得られた運動パラメータ・プロフィールを示す。運動パラメータ・プロフィール３７０は、指定された解剖学的ポイントの経時的な長手方向運動の履歴である。推定組織速度値が時間にわたり積分されると、結果として得られる運動パラメータ値（図６の斜線部分２６０）は、ミリメートル（ｍｍ）などの長さの単位で動いた距離である。
【００２８】
図２の段階１２０において、オペレータは、ユーザ・インターフェース６０を介して本発明の１つの実施形態による心拍周期の部分区間である、心収縮期などの推定分析パラメータ値を処理するための望ましい時間周期を選択する。図６において、時間周期はＴｓｔａｒｔ２７０とＴｅｎｄ２８０とによって定義される。時間周期は、タイミング事象ソース６５（図１）から生成される心臓タイミング信号６６（図１及び図６）、及び／又は推定分析パラメータ値の特徴シグネチャから求められる。このような心臓タイミング信号の実施例はＥＣＧ信号である。また超音波における当該技術分野では、心音図信号、圧力波信号、脈波信号、又は呼吸器信号などの他のソースの信号からタイミング事象を導く方法は公知である。スペクトル・ドップラー又はＭモードなどの超音波法もまた、心臓タイミング情報を取得するのに用いることができる。
【００２９】
Ｔｓｔａｒｔ２７０は通常、ＥＣＧ信号におけるＲ事象からの補正値としてオペレータにより選択される。Ｔｅｎｄ２８０は、時間間隔が収縮期などの心拍周期の選択された部分の範囲を含むように設定される。また、全心拍周期に対応する時間周期を選択することも可能である。心拍周期の他の部分区間もまた、本発明の他の実施形態により選択することができる。
【００３０】
図６は、推定パラメータ・プロフィールのセット２４０の特徴シグネチャに基づく望ましい時間周期に分割することができる、例示的なカラーＴＶＩ画像５００における心筋組織２２０内の解剖学的ポイントの組織速度の典型的なセット２４０を図示している。時間周期は、自動的又は手動と自動的方法を組み合わせて選択することができる。例えば時間周期は、本発明の１つの実施形態による制御プロセッサ５０に組み込まれたアルゴリズムにより自動的に求めることができる。アルゴリズムは、図６に示すように、推定パラメータ・プロフィールのセット２４０を分析する公知の技術を用いて、基本的な特徴シグネチャを探して特徴に基づく時間周期を定義し、或いは同様にＥＣＧ信号（例えば６６）を分析することができる。必要であれば、選択された時間周期から不要な事象を認識して排除する自動機能を実装してもよい。
【００３１】
本発明の１つの実施形態によれば、時間周期が設定されると、指定された解剖学的ポイント２９０の各々に対する格納される追跡速度パラメータ・プロフィール・アレイ（例えば３５０）は、制御プロセッサ５０によって時間周期Ｔｓｔａｒｔ２７０からＴｅｎｄ２８０にわたって積分されて、画像奥行き３４０にわたる運動パラメータ値が形成される。時間積分機能は、次式のように追跡値を加算することにより、真の時間積分に近似させる制御プロセッサ５０で積分を実行する。
Ｓｉｎｔ＝Ｔ＊（Ｖｓｔａｒｔ＋Ｖ２＋Ｖ３＋・・・＋Ｖｅｎｄ）  （２）
ここで、Ｓｉｎｔは時間積分値（運動パラメータ値）であり、ＶｓｔａｒｔはＴｓｔａｒｔ２７０に対応する追跡速度パラメータ・プロフィール・アレイにおける値、及びＶｅｎｄはＴｅｎｄ２８０に対応する値である。図６におけるプロフィール２４０の下の各斜線部分２６０は、時間間隔Ｔｓｔａｒｔ２７０からＴｅｎｄ２８０にわたる組織速度値を積分することにより計算された運動パラメータ値を表す。時間積分機能は、心筋部分２２０内の指定された解剖学的ポイント２９０の各々に対して同時に行われて、図４に示されるような画像奥行き３４０にわたる運動勾配プロフィール３２０を構成する運動パラメータ値のセットを形成する。
【００３２】
オペレータは、エイリアシングが起こらないようにイメージングモードのナイキスト周波数１９０及び２１０を調整するよう注意を払う必要がある。データ中にエイリアシングが存在すると、誤った結果を生じる可能性がある。或いはまた、公知の自動エイリアシング補正技術を用いてもよい。
【００３３】
図２の段階１３０において、指定された追跡解剖学的ポイント２９０（運動勾配プロフィール３７０）の各々についての時間積分速度パラメータ値Ｓｉｎｔは、プロセッサ５０により、本発明の１つの実施形態による画像内の心臓の心尖２９２の長手方向奥行き位置２９９及びＡＶ面２９６の長手方向奥行き位置２９８の位置を特定するのに使用される。
【００３４】
図４は、画像内の心筋部分２２０に沿った指定された追跡解剖学的ポイント２９０に対応する例示的な運動勾配プロフィール３２０を示す。サンプリング位置が心尖２９２からＡＶ面２９６に向かって下方へ移動するにつれ、プロフィールの大きさ３００がどのように増大するか（ゼロ基準３０５に対してよりプラスに大きくなる）を理解することができる。具体的には、心収縮期間の運動値は、心尖２９２から下方のＡＶ面２９６まで増大する。運動値はＡＶ面２９６又はその近傍で正のピーク値３３０に達し、心房２９７である底部に近づくにつれて減少し始める。従って、正のピーク値３３０は、ＡＶ面２９６の長手方向奥行き２９８の位置を特定するのに用いられる。
【００３５】
また、わずかに負の運動値３１０は、心尖２９２内の心筋壁厚肥の結果として心尖２９２で見られる場合が多い。従って、負のピーク値は心尖２９２の長手方向奥行き２９９の位置を特定するのに用いられる。プロセッサ５０は、奥行き３４０にわたる運動勾配プロフィール３２０のピーク検出によって、心尖２９２及びＡＶ面２９６の位置を特定する。本発明の１つの実施形態によれば、正の最高ピーク３３０はＡＶ面２９６の位置として探索及び見出され、負のピーク３１０は、ＡＶ面２９６の上方にあり、心尖２９２の位置として探索され見出される。ＡＶ面２９６及び心尖２９２は図４の右側の図に鮮明に示されているが、実際に表示される画像では解剖学的位置はこれほど明白ではない場合が多く、従って本発明の必要性は明らかである。
【００３６】
図２の段階１４０において、本発明の１つの実施形態によれば、解剖学的目標物（心尖２９２及びＡＶ面２９６）の長手方向奥行き２９８及び２９９における画像内の別個の解剖学的ポイントは、図７に示すような指標４１０及び４２０を用いて自動的にラベル付けされる。解剖学的ポイントは、イメージングが継続すると前述の技術を用いて連続的に追跡される。指標４１０及び４２０の位置は、解剖学的目標物に対応する追跡解剖学的ポイントの後を辿るように継続的に更新されて表示される。
【００３７】
図８は、（指標４１０及び４２０によって識別される）目標物の位置が、生のイメージング中に心拍周期の拡張末期４５０から収縮末期４６０までどのように移動することができるかを示す。上述の追跡及び指標ラベル付け技術を用いる場合には、オペレータはこの運動を観察することができる。
【００３８】
解剖学的目標物の位置（奥行き）を予期して超音波機器内に予め設定することができるように、臨床試験を行うことができる。目標物の位置を特定するアルゴリズム及び機能は、例えばピークを探索するのに必要な運動勾配プロフィールの一部を制限することでより効率的に実施することができる。
【００３９】
本発明の１つの別の実施形態として図９及び図１０を参照すると、心筋部分内の指定された各追跡解剖学的ポイントに対する推定組織速度値は、時間周期Ｔｓｔａｒｔ２７０からＴｅｎｄ２８０にわたりピークを検出することができ、経時的に速度値を積分する代わりに、ピーク速度値４０１の速度勾配プロフィール４４０を形成する。従って、上述のピーク検出法は、前述と同じ方法で解剖学的目標物の位置を特定するようために速度勾配プロフィールに適用することができる。図９及び図１０には、ピーク検出された組織速度プロフィール２４０を使用したピーク・パラメータ値４３０の生成が示されている。時間周期にわたる積分の代わりに、速度プロフィールがピーク検出される。結果として得られた速度勾配プロフィール４４０は、図１０に示されるように、奥行き３４０にわたってピーク値４３０から構成される。しかしながら、運動勾配プロフィール３２０の構成は、速度を積分することにより、プロフィール３２０内のノイズ含量を低減し、勾配プロフィール内のピーク値の位置特定のより堅牢なソースを与える。
【００４０】
本発明の更に別の実施形態として、組織歪み率値が、ドップラープロセッサ４０によって生成され、心筋部分内の追跡解剖学的ポイントの歪み率勾配プロフィールを生成するのに用いることができる。歪み率は速度の空間微分であるので、プロフィールのゼロ交差を見出すことによりＡＶ面の位置を特定することができる。
【００４１】
本発明の別の実施形態において、僧帽弁がＡＶ面の心室に結合されているので、僧帽弁の位置を特定することができる場合には、ＡＶ面の位置特定を推論することができる。僧帽弁はＢモード・イメージングにより識別することができる特徴的な形状を有し、心臓で最大速度となる組織反射体である。また、血流のカラー血流、ＰＷドップラー、及び／又はＣＷドップラーを用いて、心拍周期の特定の時間において僧帽弁を通る既知の血流の特異性によりＡＶ面の位置を特定することができる。
【００４２】
本発明の更に別の実施形態において、追跡解剖学的目標物の位置情報は、超音波機器から記録され、及び／又は解剖学的目標物に対応するディスプレイ上で指標を重畳する代わりに、後で分析するために記憶装置に取り込むことができる。
【００４３】
本発明の別の実施形態として、データは、前述の２次元方法の代わりに３次元方法で収集及び処理することができる。
【００４４】
本発明の更に別の実施形態として、運動勾配プロフィール３２０（又は速度勾配プロフィール４４０）は、モニタ上でＴＶＩ画像の側面に沿って表示することができる。次いで、オペレータは、表示された勾配のピーク３１０及び３３０に基づき、ＡＶ面２９６及び心尖２９２が画像のどこに位置付けられるかを視覚化することができる。次にオペレータは、自動的に追跡することができる画像のポイントとして目標物配置を手動で指定することができる。
【００４５】
本発明の更に別の実施形態として、画像内の１つより多い心筋部分を同時に指定して処理することができる。
【００４６】
本発明を特定の実施形態に関して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を行い、均等物で代用し得ることは、当業者には理解されるであろう。更に、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して特定の状況又は材料に適合するように多くの修正を行うことができる。従って、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものでなく、添付の請求項の範囲内にある全ての実施形態を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の１つの実施形態に従って作成された超音波機器の概略ブロック図。
【図２】本発明の１つの実施形態による図１に示された機器によって実行される方法のフローチャート。
【図３】本発明の１つの実施形態による図１の超音波機器によって生成された、心臓の心尖断面と心臓の例示的な組織速度画像。
【図４】本発明の１つの実施形態による、組織速度値を含む分析パラメータ値から導出されて得られた例示的な運動勾配プロフィールと、心筋部分の長さに沿って指定された解剖学的ポイントを示す図。
【図５】本発明の１つの実施形態による、図１の超音波機器によって実行された長手方向追跡機能により生成され且つ心筋部分内の指定されたポイントに対応する、追跡速度パラメータ・プロフィール及び運動パラメータ・プロフィールの例示的なグラフの組。
【図６】本発明の１つの実施形態による、指定された時間周期にわたる運動を示す心臓の心筋部分のカラー画像に沿った別個のポイントにおける幾つかの例示的な組織速度推定値プロフィール。
【図７】本発明の１つの実施形態による心臓の目標物を示す、心臓の画像上に重畳された例示的な指標。
【図８】本発明の１つの実施形態による図１の超音波機器によって長手方向に追跡される図７に示される指標の移動。
【図９】例示的なカラー画像の心筋部分に沿った別個のポイントに対応し、指定された時間周期にわたるプロフィールのピークを示す図６に示されるような幾つかの例示的な速度プロフィール。
【図１０】本発明の１つの実施形態による図９の例示的な速度プロフィールのピークから導出されて得られた速度勾配プロフィール。
【符号の説明】
【００４８】
１０  トランスデューサ
２０  フロントエンド
３０  非ドップラープロセッサ
４０  ドップラープロセッサ
５０  制御プロセッサ
６０  ユーザ・インターフェース
６５  タイミング事象ソース
７５  ディスプレイ
８０  表示プロセッサ
９０  モニタ
【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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【国際調査報告】
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