(57)【要約】  少なくとも１つの軸又は点の周りの超音波トランスデューサの動きを制限することと、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームに、方位センサが検知した情報をタグ付けすることと、を行うように適合された方法、システム、及び装置。この方法、システム、及び装置は、電子信号の複数のタグ付けされたフレームを、軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、患者の３Ｄ超音波ボリューム画像を生成することが可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄ超音波ボリューム画像を生成する方法であって、
ある軸又は点の周りの超音波トランスデューサの動きを制限しながら、前記超音波トランスデューサと、前記超音波トランスデューサに対して安定化された方位センサとを動かすステップと、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれに、前記軸又は点に対して前記方位センサが検知した情報をタグ付けするステップであって、前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の前記複数のフレームのそれぞれは、前記患者内の情報の平面又は３Ｄボリュームを表す、タグ付けする前記ステップと、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の前記複数のタグ付けされたフレームを、前記軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、前記患者の３Ｄ超音波ボリューム画像を生成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記トランスデューサの位置を位置センサで検知することを含まない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の前記複数のフレームのそれぞれにタグ付けする前記ステップは、複数の２Ｄ超音波画像データのそれぞれに、前記方位センサが検知した情報をタグ付けするステップを含み、３Ｄ超音波ボリューム画像を生成する前記ステップは、前記複数のタグ付けされた２Ｄ超音波画像データを、前記軸又は点に対するそれぞれの方位に配置することにより、前記患者の３Ｄ超音波ボリューム画像を生成するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記複数の２Ｄ超音波画像データのそれぞれにタグ付けする前記ステップは、複数の検出済みデータのそれぞれにタグ付けするステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の前記複数のフレームのそれぞれにタグ付けする前記ステップは、２Ｄ超音波画像データにする処理が行われていない電子信号の複数のフレームのそれぞれにタグ付けするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す前記電子信号を収集する前に、且つ、前記軸又は点の周りの動きを制限しながらトランスデューサを動かす前に、前記方位センサを患者基準に対して較正するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
超音波プローブと動き制限器との間の相互作用によって動きが制限される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記相互作用は、前記超音波プローブの少なくとも１つの面と、前記患者の体表に配置される動き制限器との間の相互作用を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記相互作用は、前記超音波プローブの一部分を中で受けるように構成されたクレードルの中に前記プローブを配置することにより、引き起こされる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記クレードルが単独で、少なくとも２つの軸又は点の周りの動きを制限されることが可能であるように、前記動き制限器が更に構成及び適合される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記動かすステップは、前記トランスデューサ及び前記方位センサが内蔵された超音波プローブを動かすステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記方位センサを含む検知部材を、前記トランスデューサを含む超音波プローブに固定するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記検知部材を固定する前記ステップは、前記検知部材を前記プローブの近位領域に固定するステップを含み、任意選択で、前記近位領域ではケーブルがプローブハウジングから延びる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
超音波スキャナハウジングのデータポートに外部装置を接続するステップを更に含み、前記３Ｄボリュームを生成する前記ステップは、前記外部装置上で前記３Ｄボリュームを生成するステップと、前記外部装置上で前記３Ｄボリュームを表示するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記タグ付けステップは前記外部装置上で実施される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記タグ付けステップは、超音波システムハウジング内で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
３Ｄ超音波ボリューム画像を生成する前記ステップも、前記超音波システムハウジング内で実施される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す前記複数の電子信号と、これに対応する、前記方位センサが検知した情報とを、メモリに記憶させるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す前記複数のタグ付けされた電子信号をメモリに記憶させるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記動きを制限する前記ステップは、前記トランスデューサを含む超音波プローブを、ユーザの手と係合させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記軸又は点は第１の軸又は点であり、第２の軸又は点の周りの前記トランスデューサの動きを制限するステップを更に含み、前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の第２の複数のフレームのそれぞれに、前記第２の軸又は点に対して前記方位センサが検知した情報をタグ付けするステップであって、前記第２の複数の電子信号のそれぞれは、前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す、タグ付けする前記ステップと、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す前記第２の複数のタグ付けされた電子信号を、前記第２の特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、前記患者の第２の３Ｄ超音波ボリュームを生成するステップと、を更に含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記３Ｄ超音波ボリューム画像は第１の３Ｄ超音波ボリューム画像であり、少なくとも前記第１の３Ｄ超音波ボリュームと前記第２の３Ｄ超音波ボリュームとを結合するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１及び第２の３Ｄボリュームを結合する前記ステップは、前記第１及び第２の３Ｄボリュームの個別の視野より拡張された視野を有する結合された３Ｄボリュームを生成する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１及び第２の３Ｄボリュームを結合する前記ステップは、前記第１及び第２の３Ｄボリュームの個別の画質より高められた画質を有する結合された３Ｄボリュームを生成する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記第１の軸又は点、並びに前記第２の軸又は点の周りの動きを制限することは、単一の動き制限器を使用して実施される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の軸又は点の周りの動きを制限することは第１の動き制限器によって実施され、前記第２の軸又は点の周りの動きを制限することは第２の動き制限器によって実施される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の動き制限器を前記第２の動き制限器に、既知の方位で、任意選択で同一平面内で、又は角度を付けて、又は垂直に、固定するステップを更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記患者の３Ｄ超音波ボリューム画像を生成する前記ステップは、前記超音波トランスデューサの動きとともにリアルタイム又は近リアルタイムで実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記患者の３Ｄ超音波ボリューム画像を生成する前記ステップは、前記超音波トランスデューサの動きとともにリアルタイム又は近リアルタイムで実施されるわけではない、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号のフレームにタグ付けする、コンピュータで実行可能な方法であって、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームを入力として受け取るステップであって、電子信号の前記複数のフレームは、患者内の情報の平面又は３Ｄボリュームを表し、前記超音波トランスデューサの動きは、前記患者に対して動かされたときに、ある軸又は点の周りで制限されている、前記電子信号の複数のフレームを入力として受け取る前記ステップと、
前記超音波トランスデューサに対して定位置で安定化されている方位センサが検知した情報を入力として受け取るステップと、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の前記複数のフレームのそれぞれに、方位センサが検知した情報をタグ付けするステップと、
を含む、コンピュータで実行可能な方法。
【請求項３１】
位置センサが検知した、前記トランスデューサの位置情報を入力として受け取ることを含まない、請求項３０に記載の、コンピュータで実行可能な方法。
【請求項３２】
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームを入力として受け取る前記ステップは、複数の２Ｄ超音波画像データを入力として受け取ることを含み、前記タグ付けステップは、前記複数の２Ｄ超音波データのそれぞれに、前記方位センサが検知した情報をタグ付けするステップを含む、請求項３０に記載の、コンピュータで実行可能な方法。
【請求項３３】
超音波データの生成及び／又は処理を行うハードウェア及びソフトウェアを含む超音波システムハウジングの中に配置される、請求項３０に記載の、コンピュータで実行可能な方法。
【請求項３４】
患者の３Ｄボリューム画像を生成する、コンピュータで実行可能な方法であって、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のタグ付けされたフレームを入力として受け取るステップであって、電子信号の前記複数のタグ付けされたフレームは、それぞれが、患者内の情報の平面又は３Ｄボリュームを表し、電子信号の前記受け取られた複数のフレームのそれぞれは、前記超音波トランスデューサに対して定位置で安定化された方位センサが検知した情報をタグ付けされ、前記超音波トランスデューサの動きは、前記患者に対して動かされたときに、ある特定の軸又は点の周りで制限されている、前記受け取るステップと、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の前記複数のタグ付けされたフレームを、前記特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、３Ｄ超音波ボリューム画像を生成するステップと、
を含む、コンピュータで実行可能な方法。
【請求項３５】
位置センサが検知した、前記トランスデューサの位置情報を入力として受け取ることを含まない、請求項３４に記載の、コンピュータで実行可能な方法。
【請求項３６】
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のタグ付けされたフレームを入力として受け取る前記ステップは、複数のタグ付けされた２Ｄ超音波画像データを入力として受け取るステップを含み、前記３Ｄ超音波ボリュームを生成する前記ステップは、前記複数のタグ付けされた２Ｄ超音波画像データを、前記特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置するステップを含む、請求項３４に記載の、コンピュータで実行可能な方法。
【請求項３７】
３Ｄ超音波画像ボリューム生成装置であって、
方位センサと一定の位置関係にある超音波プローブと、
特定の軸又は点の周りの前記超音波プローブの動きを制限するように構成された動き制限器と、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれに、前記特定の軸又は点に対して前記方位センサが検知した情報をタグ付けするように適合されたタグ付けモジュールと、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の前記複数の方位タグ付けされたフレームのそれぞれを、前記特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、３Ｄ画像を生成するように適合された３Ｄボリューム生成モジュールと、
を含む装置。
【請求項３８】
前記動き制限器は前記超音波プローブと一体である、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記動き制限器は、特定の軸又は点の周りの前記超音波プローブの動きを制限するように前記超音波プローブと相互作用する少なくとも１つの面を有するように構成されている、請求項３７に記載の装置。
【請求項４０】
前記方位センサは前記超音波プローブのボディの内部に配置されている、請求項３７に記載の装置。
【請求項４１】
前記方位センサは、前記超音波プローブに取り外し可能に固定されるように適合されている、請求項３７に記載の装置。
【請求項４２】
前記方位センサを含む検知部材を更に含み、前記検知部材は、前記超音波プローブの近位部分に固定されることが可能であるような少なくとも１つの面を有するように構成されており、任意選択で、前記近位部分ではプローブハウジングがプローブケーブルと接触する、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
前記検知部材はプローブ接続部を含み、前記プローブ接続部は開口部を有し、前記開口部の最大直線寸法は１０ｍｍ〜３５ｍｍ、任意選択で１５ｍｍ〜３０ｍｍである、請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
位置センサを含まない、請求項３７に記載の装置。
【請求項４５】
前記動き制限器は軸又は点セレクタを含み、前記軸又は点セレクタは、前記動き制限器が第２の軸又は点の周りの前記超音波プローブの動きを制限することが可能であるように適合されている、請求項３７に記載の装置。
【請求項４６】
前記動き制限器は、患者の体表に配置されることが可能な少なくとも１つの面を有するように構成されている、請求項３７に記載の装置。
【請求項４７】
超音波システムと通信している外部装置を更に含み、前記外部装置は、前記タグ付けモジュールを含み、前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の前記複数のフレームを入力として受け取る、請求項３７に記載の装置。
【請求項４８】
前記外部装置は前記方位センサとも通信している、請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
前記外部装置は更に、前記３Ｄボリューム生成モジュールを含む、請求項４７に記載の装置。
【請求項５０】
前記外部装置は、前記超音波システムの映像出力ポートと通信している、請求項４７に記載の装置。
【請求項５１】
前記外部装置は、ローチャネルデータ、ロービーム形成済みデータ、及び検出済みデータのうちの少なくとも１つを前記超音波システムから入力として受け取ることを可能にする為に、前記超音波システムと通信している、請求項４７に記載の装置。
【請求項５２】
前記動き制限器に対して安定化されるように構成された第２の動き制限器を更に含み、前記第２の動き制限器は、第２の特定の軸又は点の周りの前記超音波プローブの動きを制限するように前記超音波プローブと相互作用する少なくとも１つの面を有するように構成されている、請求項３７に記載の装置。
【請求項５３】
前記タグ付けモジュールは、前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれに、前記第２の特定の軸又は点に対して前記方位センサが検知した情報をタグ付けするように適合されており、前記３Ｄボリューム生成モジュールは、前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の前記第２の複数のタグ付けされたフレームを、前記第２の特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、前記患者の第２の３Ｄ超音波ボリュームを生成するように適合されている、請求項５２に記載の装置。
【請求項５４】
前記３Ｄボリューム生成モジュールは、前記３Ｄ超音波ボリュームと前記第２の３Ｄ超音波ボリュームとをマージするように適合されている、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
前記タグ付けモジュール及び前記３Ｄボリューム生成モジュールは、超音波システムハウジングの中に配置されている、請求項３７に記載の装置。
【請求項５６】
方位センサと一定の位置関係にある超音波プローブと、
前記超音波プローブと相互作用する少なくとも１つの面を有するように構成され、ある軸又は点の周りの前記超音波プローブの動きを制限するように適合された動き制限器であって、患者の体と接触するように適合された少なくとも１つの面を更に含む前記動き制限器と、
を含む超音波画像化装置。
【請求項５７】
前記動き制限器は、少なくとも第１の構成及び第２の構成を有しており、前記第１の構成は、前記軸又は点の周りの前記超音波プローブの動きを制限し、前記第２の構成は、第２の軸又は点の周りの前記超音波プローブの動きを制限する、請求項５６に記載の超音波画像化装置。
【請求項５８】
前記動き制限器は、第１の軸の周りの前記プローブの動きを制限するように適合及び構成されており、前記動き制限器は更に、第２の軸の周りの前記プローブの動きを制限するように適合及び構成されており、前記第１及び第２の軸は同じ平面内にある、請求項５６に記載の超音波画像化装置。
【請求項５９】
前記動き制限器は、前記超音波プローブと相互作用する少なくとも１つの面を有するプローブクレードルを含む、請求項５６に記載の超音波画像化装置。
【請求項６０】
前記動き制限器は更に、軸セレクタを含み、前記軸セレクタは、動き制限の為に少なくとも２つの軸又は点のうちの１つを選択するように動かされるように適合されている、請求項５６に記載の超音波画像化装置。
【請求項６１】
前記動き制限器と安定して接続されるように構成された第２の動き制限器を更に含み、前記第２の動き制限器は、第２の軸又は点の周りの前記超音波プローブの動きを制限するように適合されている、請求項５６に記載の超音波画像化装置。
【請求項６２】
位置センサではなく方位センサと一定の位置関係にあるフリーハンドの超音波トランスデューサを含む３Ｄ超音波ボリューム生成システムであって、
位置センサが検知した情報を使用せず、前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号のフレームにタグ付けされた、前記方位センサから提供される検知情報を使用して３Ｄ超音波ボリュームを生成するように適合されたシステム。
【請求項６３】
ある軸又は点の周りの前記超音波トランスデューサの動きを制限するように、超音波プローブと相互作用するように構成された少なくとも１つの面を有するプローブ動き制限器を更に含む、請求項６２に記載のシステム。
【請求項６４】
３Ｄ超音波画像ボリュームを生成する方法であって、
方位センサと一定の位置関係にある超音波プローブで患者の体をスキャンするステップと、
前記プローブを動かしながら方位情報を検知するが、前記プローブのｘ−ｙ−ｚ位置情報は検知しないステップと、
前記超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームから３Ｄ超音波ボリュームを生成するステップと、
を含む方法。
【請求項６５】
ある軸又は点の周りの前記プローブの動きを制限するステップを更に含む、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
超音波プローブと一定の位置関係にあるように取り外し可能に固定されるように構成された少なくとも１つの面を有する検知部材であって、方位センサを含み、位置センサを含まない前記検知部材。
【請求項６７】
開口部を有し、前記開口部の最大直線寸法は１０ｍｍ〜３５ｍｍ、任意選択で１５ｍｍ〜３０ｍｍである、請求項６６に記載の検知部材。
【請求項６８】
前記検知部材が前記超音波プローブに固定されることが可能であるように変形するように構成された変形可能素子を含む、請求項６６に記載の検知部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄ超音波画像化とこれに関連する方法、装置、及びシステムに関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年６月８日に出願された米国特許仮出願第６２／１７２，３１３号、並びに２０１５年８月１３日に出願された米国特許仮出願第６２／２０４，５３２号の優先権を主張するものであり、これらの開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。
文献の引用
【０００３】
本明細書中において言及される全ての刊行物及び特許出願は、それぞれ個々の刊行物又は特許出願が参照により具体的且つ個別に示されて組み込まれる場合と同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００４】
超音波は、他の幾つかの画像化法、例えば、磁気共鳴画像化（「ＭＲＩ」）、Ｘ線コンピュータ断層撮影（「ＣＴ」）などに比べて、安全、可搬、高速、且つ低コストの画像化法である。ＭＲＩ装置は、一般に非常に大規模であり、スキャン中の患者はじっとしていなければならず、スキャンには時間がかかる場合があり、最長で数分かかる場合すらある。ＣＴスキャナは、一般に非常に大規模であり、スキャン時間はＭＲＩに比べれば比較的短いものの、比較的高線量の電離放射線を患者に送達する。超音波システムは、可搬であり、低コストであり、患者に放射線を送達しない。ＣＴスキャン及びＭＲＩスキャンの利点を幾つか挙げると、画質が超音波より良好である場合が多いこと、患者が既知の固定された基準枠内にあること（例えば、スキャンシリンダ内を平行移動するベッドに仰向けに横たわる）、スキャンによって解剖学的ボリューム画像の完全なデータセットが取り込まれ、これを、スキャン処置後に医師が任意の様々な様式で可視化できること（例えば、３Ｄでレンダリングしたり、任意の主要な解剖学的方向にスライス単位でパンしたりできること）などがある。
【０００５】
幾つかの２Ｄ超音波システムの画質は、比較的粒子が粗いと見なされる場合があり、従って、高画質が求められる幾つかの状況で不十分である場合がある。更に、２Ｄ超音波は、実質的には、患者のボリュームのうちの標準化されていない断面のサンプリングである為、元々取得された平面以外の平面又はボリュームの画像データを可視化することができない。
【０００６】
超音波を使用して患者の一部分の３Ｄボリュームを生成することが可能なシステムが開発されているが、それらは、これまでのところ、非常に高価であり、又、一般に、患者に対して３Ｄボリュームの方位を確定する為の基準枠を与えるものではなかった。基準枠がないことにより、画像の有用性が制限されたり、患者に対する画像の方位の解釈が不正確になって医療ミスが起きたりする可能性がある。例えば、電磁センサや特定用途向けマトリックスアレイプローブが組み込まれたシステムがある。
【０００７】
超音波を使用して３Ｄボリュームの組織を生成する方法であって、３Ｄボリュームの、リアルタイム、近リアルタイム、又は後からの精査での観察及び分析が可能であり、任意選択で、３Ｄボリュームの方位を患者の基準枠に対して正しく確定すること（即ち、患者の主要な解剖学的軸に揃えること）が可能である方法が、使いやすく、コスト効率がよりよい形で存在すれば有益であろう。又、必須ではなく任意選択で、既存の比較的低価格の２Ｄ超音波機器での３Ｄ超音波ボリューム生成を可能にするシステム、装置、及び方法を持つことも有益であると考えられ、これは、農村地域や発展途上国などの低資源環境で重要となる可能性がある。既存の２Ｄ超音波システムで３Ｄ超音波ボリュームを取得する為の、高速で安全で高コスト効率である方法を提供することが有益であると考えられる単に一例示的な環境として、救急部門がある。
【０００８】
任意選択で更に、画像の再構成方法に関係なく、２Ｄ又は３Ｄの超音波画像に注釈や目印を入れることなどにより、医療関係者が患者データを取得して解釈することを支援することが可能な超音波システムを提供することも有益であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、背景技術の課題を解決するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の一態様は方法であり、この方法は、ある軸又は点の周りの超音波トランスデューサの動きを制限しながら、超音波トランスデューサと、超音波トランスデューサに対して安定化された方位センサとを動かすステップと、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれに、軸又は点に対して方位センサが検知した情報をタグ付けするステップであって、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれは、患者内の情報の平面又は３Ｄボリュームを表す、タグ付けするステップと、を含む。本方法は、トランスデューサの位置を位置センサで検知することなく実施可能である。
【００１１】
本方法は又、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のタグ付けされたフレームを、軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、患者の３Ｄ超音波ボリューム画像を生成するステップを含んでよい。
【００１２】
本方法は又、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号を収集する前に、且つ、軸又は点の周りの動きを制限しながらトランスデューサを動かす前に、方位センサを患者基準に対して較正するステップを含んでよい。
【００１３】
実施形態によっては、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号のタグ付けされたフレームは、ローチャネルデータ、ロービーム形成済みデータ、検出済みデータ、及び３Ｄボリュームのいずれかである。
【００１４】
実施形態によっては、患者の３Ｄ超音波ボリューム画像を生成するステップは、超音波トランスデューサの動きとともにリアルタイム又は近リアルタイムで実施される。実施形態によっては、患者の３Ｄ超音波ボリューム画像を生成するステップは、超音波トランスデューサの動きとともにリアルタイム又は近リアルタイムで実施されるわけではない。
【００１５】
実施形態によっては、タグ付けは、超音波システムのコンピューティングステーション（即ち、超音波データの生成及び／又は処理を行うハードウェア及びソフトウェアを含むハウジング）の中に配置されたソフトウェアによって実施される。実施形態によっては、情報の３Ｄボリュームを生成するソフトウェアも、超音波システムのコンピューティングステーションの中に配置される。従って、既存の超音波システムが、タグ付けソフトウェア及び／又は３Ｄボリューム生成ソフトウェアによって更新されてよく、或いは、本明細書に記載の方法を実施する新しいソフトウェア及び／又はハードウェアを含む新しい超音波システムが製造されてよい。
【００１６】
実施形態によっては、外部装置と超音波システムの１つ以上のデータポートとの間で通信が確立される。外部装置は、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号（本明細書に記載の任意のタイプのデータ）の複数のフレームを、超音波システムから入力として受け取るように適合されてよい。タグ付け及び／又は３Ｄボリューム生成の為のソフトウェアは、外部装置に配置されてよい。幾つかの例示的実施形態では、外部装置は、超音波システムの映像出力ポート又は他のデータポートと通信しており、外部装置は、２Ｄ超音波画像データを入力として受け取るように適合されている。実施形態によっては、外部装置は、超音波システムからローチャネルデータを入力として受け取るように適合されている。
【００１７】
実施形態によっては、軸又は点は第１の軸又は点であり、本方法は、第２の軸又は点の周りのトランスデューサの動きを制限するステップを更に含み、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の第２の複数のフレームのそれぞれに、第２の軸又は点に対して方位センサが検知した情報をタグ付けするステップであって、電子信号の第２の複数のフレームのそれぞれは、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す、タグ付けするステップを更に含む。本方法では又、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す第２の複数のタグ付けされた電子信号を、第２の特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、患者の第２の３Ｄ超音波ボリュームを生成することが可能である。任意の数の３Ｄ超音波ボリュームが、本明細書に記載のどの方法で生成されてもよく、本明細書に記載のどの適切な方法で使用されてもよい（例えば、どのタイプの結合手法で使用されてもよい）。
【００１８】
本方法では又、第１の３Ｄ超音波ボリュームと第２の３Ｄ超音波ボリュームとを結合することが可能である。第１及び第２の３Ｄボリュームを結合することにより、第１及び第２の３Ｄボリュームの個別の視野より拡張された視野を有する結合された３Ｄボリュームを生成することが可能である。第１及び第２の３Ｄボリュームを結合することにより、第１及び第２の３Ｄボリュームの個別の画質より高められた画質を有する結合された３Ｄボリュームを生成することが可能である。実施形態によっては、第１の軸又は点、並びに第２の軸又は点の周りの動きを制限することは、単一の動き制限器を使用して実施される。実施形態によっては、第１の軸又は点の周りの動きを制限することは第１の動き制限器によって実施され、第２の軸又は点の周りの動きを制限することは第２の動き制限器によって実施され、任意選択で、第１の動き制限器と第２の動き制限器は、既知の方位で、任意選択で同一平面内で、又は角度を付けて、又は垂直に、互いに対して固定される。
【００１９】
実施形態によっては、超音波プローブと動き制限器との間の相互作用によって動きが制限される。実施形態によっては、動き制限器は、超音波プローブの一部である。実施形態によっては、動き制限器は、プローブとは別個の構成要素であり、超音波プローブと動き制限器との位置関係を安定化するように構成されてよい。実施形態によっては、動き制限器は、患者の体の一部である。実施形態によっては、動き制限器は、プローブのユーザの体の一部（例えば、指）である。
【００２０】
実施形態によっては、トランスデューサ及び方位センサは、超音波プローブ内に配置される。実施形態によっては、方位センサは、超音波プローブに取り外し可能に固定されるように適合及び構成される。
【００２１】
本明細書に記載の超音波プローブは有線でも無線でもよい。
【００２２】
本開示の一態様は、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号のフレームにタグ付けする、コンピュータで実行可能な方法であり、この方法は、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームを入力として受け取るステップであって、電子信号の複数のフレームは、患者内の情報の平面又は３Ｄボリュームを表し、超音波トランスデューサの動きは、患者に対して動かされたときに、ある軸又は点の周りで制限されている、電子信号の複数のフレームを入力として受け取るステップと、超音波トランスデューサに対して定位置で安定化されている方位センサが検知した情報を入力として受け取るステップと、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれに、方位センサが検知した情報をタグ付けするステップと、を含む。この、コンピュータで実行可能な方法は、位置センサが検知したトランスデューサの位置情報を入力として受け取ることなく実行されてよい。
【００２３】
実施形態によっては、この、コンピュータで実行可能な方法は、超音波データの生成及び／又は処理を行うハードウェア及びソフトウェアを含む超音波システムハウジングの中に配置される。実施形態によっては、この、コンピュータで実行可能な方法は、超音波データの生成及び／又は処理を行うハードウェア及びソフトウェアを含む超音波システムハウジングと通信しているように適合された外部コンピューティング装置の中に配置される。
【００２４】
実施形態によっては、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームを入力として受け取るステップは、２Ｄ超音波画像データの複数のフレームを入力として受け取ることを含み、タグ付けステップは、２Ｄ超音波データの複数のフレームのそれぞれに、方位センサが検知した情報をタグ付けするステップを含む。
【００２５】
本開示の一態様は超音波システムであり、このシステムは、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームを入力として受け取るステップであって、電子信号の複数のフレームは、患者内の情報の平面又は３Ｄボリュームを表し、超音波トランスデューサの動きは、患者に対して動かされたときに、ある軸又は点の周りで制限されている、電子信号の複数のフレームを入力として受け取るステップと、超音波トランスデューサに対して定位置で安定化されている方位センサが検知した情報を入力として受け取るステップと、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれに、方位センサが検知した情報をタグ付けするステップと、を実施するように適合されている。超音波システムは更に、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のタグ付けされたフレームを、軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、患者の３Ｄボリューム画像を生成するステップを実施するように適合されてよい。超音波システムは、位置センサが検知したトランスデューサの位置情報を入力として受け取ることなく３Ｄボリュームを生成するように適合されている。
【００２６】
本開示の一態様は超音波システムであり、このシステムは、位置センサが検知した情報を使用せず、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれにタグ付けされた、方位センサから提供される検知情報を使用して３Ｄ超音波ボリュームを生成するように適合されている。検知情報は、超音波トランスデューサと一定の位置関係にある方位センサによって検知されることになる。
【００２７】
本開示の一態様は３Ｄ超音波ボリューム生成システムであり、このシステムは、位置センサではなく方位センサと一定の位置関係にあるフリーハンドの超音波トランスデューサを含み、位置センサが検知した情報を使用せず、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号のフレームにタグ付けされた、方位センサから提供される検知情報を使用して３Ｄ超音波ボリュームを生成するように適合されたシステムである。
【００２８】
実施形態によっては、本システムは更に、ある軸又は点の周りの超音波トランスデューサの動きを制限するように、超音波プローブと相互作用するように構成された少なくとも１つの面を有するプローブ動き制限器を含む。
【００２９】
本開示の一態様は、患者の３Ｄボリューム画像を生成する、コンピュータで実行可能な方法であり、この方法は、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のタグ付けされたフレームを入力として受け取るステップであって、電子信号の複数のタグ付けされたフレームは、それぞれが、患者内の情報の平面又は３Ｄボリュームを表し、電子信号の受け取られた複数のフレームのそれぞれは、超音波トランスデューサに対して定位置で安定化された方位センサが検知した情報をタグ付けされ、超音波トランスデューサの動きは、患者に対して動かされたときに、ある特定の軸又は点の周りで制限されている、受け取るステップと、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のタグ付けされたフレームを、特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、３Ｄ超音波ボリューム画像を生成するステップと、を含む。
【００３０】
この、コンピュータで実行可能な方法は、位置センサが検知したトランスデューサの位置情報を入力として受け取ることなく実行されるように適合されている。
【００３１】
実施形態によっては、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のタグ付けされたフレームを入力として受け取るステップは、複数のタグ付けされた２Ｄ超音波画像データを入力として受け取るステップを含み、３Ｄ超音波ボリュームを生成するステップは、複数のタグ付けされた２Ｄ超音波画像データを、特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置するステップを含む。
【００３２】
本開示の一態様は、３Ｄ超音波画像ボリュームを生成する方法であり、この方法は、方位センサと一定の位置関係にある超音波プローブで患者の体をスキャンするステップと、プローブを動かしながら方位情報を検知するが、プローブのｘ−ｙ−ｚ位置情報は検知しないステップと、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームから３Ｄ超音波ボリュームを生成するステップと、を含む。本方法は更に、ある軸又は点の周りのプローブの動きを制限するステップを含んでよい。
【００３３】
本開示の一態様は超音波画像化装置であり、この装置は、方位センサと一定の位置関係にある超音波プローブと、超音波プローブと相互作用する少なくとも１つの面を有するように構成され、ある軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限するように適合された動き制限器であって、患者の体と接触するように適合された少なくとも１つの面を更に含む動き制限器と、を含む。実施形態によっては、動き制限器は、少なくとも第１の構成（又は状態）及び第２の構成（又は状態）を有しており、第１の構成（又は状態）は、その軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限し、第２の構成（又は状態）は、第２の軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限し、任意選択で、それら２つの軸は直交するか、同じ平面内にある（しかし、そのようには限定されない）。実施形態によっては、動き制限器は、超音波プローブの面と相互作用する少なくとも１つの面を有するプローブクレードルを含む。実施形態によっては、動き制限器は更に、軸セレクタを含み、軸セレクタは、動き制限の為に少なくとも２つの軸又は点のうちの１つを選択するように動かされるか再構成されるように適合されている。実施形態によっては、本装置は更に、動き制限器と安定して接続されるように構成された第２の動き制限器を含み、第２の動き制限器は、第２の軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限するように適合されている。
【００３４】
本開示の一態様は３Ｄ超音波画像ボリューム生成装置であり、この装置は、方位センサと一定の位置関係にある超音波プローブと、特定の軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限するように構成された動き制限器と、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれに、特定の軸又は点に対して方位センサが検知した情報をタグ付けするように適合されたタグ付けモジュールと、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数の方位タグ付けされたフレームのそれぞれを、特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、３Ｄ画像を生成するように適合された３Ｄボリューム生成モジュールと、を含む。
【００３５】
実施形態によっては、動き制限器は超音波プローブと一体である。
【００３６】
実施形態によっては、動き制限器は、特定の軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限するように超音波プローブの面と相互作用する少なくとも１つの面を有するように構成されている。
【００３７】
実施形態によっては、方位センサは、超音波プローブのボディの内部に配置されている。
【００３８】
実施形態によっては、方位センサは、超音波プローブに取り外し可能に固定されるように適合されている。本装置は更に、方位センサを含む検知部材を含んでよく、検知部材は、超音波プローブの近位部分に固定されることが可能であるような少なくとも１つの面を有するように構成されており、任意選択で、近位部分ではプローブハウジングがプローブケーブルと接触する。実施形態によっては、検知部材はプローブ接続部を含み、プローブ接続部は任意選択で開口部を有し、開口部の最大直線寸法は１０ｍｍ〜３５ｍｍ、任意選択で１５ｍｍ〜３０ｍｍである。
【００３９】
実施形態によっては、本装置は位置センサを含まない。
【００４０】
実施形態によっては、動き制限器は軸又は点セレクタを含み、軸又は点セレクタは、動き制限器が第２の軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限することが可能であるように適合されている。
【００４１】
実施形態によっては、動き制限器は、患者の体表に配置されることが可能な少なくとも１つの面を有するように構成されている。
【００４２】
実施形態によっては、本装置は更に、超音波システムと通信している外部装置を含み、外部装置は、タグ付けモジュールを含み、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームを入力として受け取る。外部装置は、方位センサとも通信していてよい。外部装置は更に、３Ｄボリューム生成モジュールを含んでよい。外部装置は、超音波システムの映像出力ポートと通信していてよい。外部装置は、ローチャネルデータ、ロービーム形成済みデータ、及び検出済みデータのうちの少なくとも１つを超音波システムから入力として受け取ることを可能にする為に、超音波システムと通信していてよい。
【００４３】
実施形態によっては、本装置は更に、動き制限器に対して安定化されるように構成された第２の動き制限器を含み、第２の動き制限器は、第２の特定の軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限するように超音波プローブと相互作用する少なくとも１つの面を有するように構成されている。タグ付けモジュールは、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の複数のフレームのそれぞれに、第２の特定の軸又は点に対して方位センサが検知した情報をタグ付けするように適合されてよく、３Ｄボリューム生成モジュールは、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号の第２の複数のタグ付けされたフレームを、第２の特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置することにより、患者の第２の３Ｄ超音波ボリュームを生成するように適合されている。３Ｄボリューム生成モジュールは更に、３Ｄ超音波ボリュームと第２の３Ｄ超音波ボリュームとをマージするように適合されてよい。
【００４４】
実施形態によっては、タグ付けモジュール及び３Ｄボリューム生成モジュールは、超音波データの生成及び／又は処理を行うハードウェア及びソフトウェアを含む超音波システムハウジングの中に配置される。
【００４５】
本開示の一態様は、超音波プローブと一定の位置関係にあるように取り外し可能に固定されるように構成された少なくとも１つの面を有する検知部材であり、検知部材は、方位センサを含み、位置センサを含まない。実施形態によっては、検知部材は、粘着性バッキングを含む。実施形態によっては、検知部材は開口部を有し、任意選択で開口部の最大直線寸法は１０ｍｍ〜３５ｍｍ、任意選択で１５ｍｍ〜３０ｍｍである。実施形態によっては、検知部材は、検知部材が超音波プローブに固定されることが可能であるように変形するように構成された変形可能素子を含む。実施形態によっては、検知部材は、無線通信を行うように適合されている。実施形態によっては、検知部材は、有線通信を行うように適合されている。
【００４６】
本開示の一態様は超音波プローブ動き制限器であり、この動き制限器は、超音波プローブと安定的に相互作用するように構成されている。動き制限器は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、更にはそれ以上の軸又は点の周りのプローブの動きを制限するように適合及び構成されてよい。実施形態によっては、動き制限器は、１つ以上の動き制限器に対して安定化されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】任意選択の較正を含む、３Ｄボリュームを生成する一例示的方法を示す図である。
【図１Ｂ】一例示的較正プロセスを示す図である。
【図１Ｃ】一例示的タグ付けプロセスを示す図である。
【図１Ｄ】一例示的３Ｄボリューム生成プロセスを示す図である。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、軸の周りの超音波プローブの例示的な制限された動きを示す図である。
【図３】超音波プローブ、方位センサ、及び動き制限器を含む一例示的装置を概略図に示す図である。
【図４】一例示的超音波プローブ、一例示的検知部材、及び一例示的動き制限器を含む一例示的装置の斜視図である。
【図５】一例示的超音波プローブ及び一例示的検知部材を概略的に示す図である。
【図６Ａ】図６Ｂ及び図６Ｃに示された例示的動き制限器と相互作用する超音波プローブを示す図であって、動き制限器が、第２の軸の周りのプローブの動きを制限する第２の構成又は状態にある図である。
【図６Ｂ】少なくとも１つの軸の周りのプローブの動きを制限するように構成された単に一例示的な動き制限器と相互作用する超音波プローブを示す図である。
【図６Ｃ】少なくとも１つの軸の周りのプローブの動きを制限するように構成された単に一例示的な動き制限器と相互作用する超音波プローブを示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｂ及び図６Ｃに示された例示的動き制限器と相互作用する超音波プローブを示す図であって、動き制限器が、第２の軸の周りのプローブの動きを制限する第２の構成又は状態にある図である。
【図６Ｅ】図６Ｂ及び図６Ｃに示された例示的動き制限器と相互作用する超音波プローブを示す図であって、動き制限器が、第２の軸の周りのプローブの動きを制限する第２の構成又は状態にある図である。
【図６Ｆ】図６Ｂ及び図６Ｃに示された例示的動き制限器と相互作用する超音波プローブを示す図であって、動き制限器が、第２の軸の周りのプローブの動きを制限する第２の構成又は状態にある図である。
【図６Ｇ】図６Ａ〜６Ｆに示された例示的動き制限器と相互作用する超音波プローブを示す図であって、第３の軸の周りのプローブの動きが制限されていて、第３の軸は第２の軸と同じ平面にある図である。
【図７】３Ｄボリューム生成の一例示的方法を示す図である。
【図８】３Ｄボリュームの生成に使用可能な一例示的装置を概略的に示す図である。
【図９】３Ｄボリュームの生成に使用可能な一例示的装置を概略的に示す図である。
【図１０】図１０Ａ及び図１０Ｂは、例示的患者基準（これは、方位センサ情報を使用するリアルタイム視覚ガイドとして生成可能）、並びに患者の体に対する超音波プローブの相対的な位置付け及び／又は方位が注釈として付けられた画像を示す図である。
【図１１】図１１Ａ及び図１１Ｂは、例示的患者基準（これは、方位センサ情報を使用するリアルタイム視覚ガイドとして生成可能）、並びに患者の体に対する超音波プローブの相対的な位置付け及び／又は方位が注釈として付けられた画像を示す図である。
【図１２】図１２Ａ及び図１２Ｂは、例示的患者基準（これは、方位センサ情報を使用するリアルタイム視覚ガイドとして生成可能）、並びに患者の体に対する超音波プローブの相対的な位置付け及び／又は方位が注釈として付けられた画像を示す図である。
【図１３】図１３Ａ及び図１３Ｂは、例示的患者基準（これは、方位センサ情報を使用するリアルタイム視覚ガイドとして生成可能）、並びに患者の体に対する超音波プローブの相対的な位置付け及び／又は方位が注釈として付けられた画像を示す図である。
【図１４】複数の軸の周りのプローブの動きを制限するように適合及び構成された一例示的装置であって、複数の３Ｄボリュームの生成を可能にする為に使用可能な装置を示す図である。
【図１５】図１５Ａ〜図１５Ｆは、本明細書に記載の幾つかの例示的動き制限器の個々の例示的構成要素を示す図である。
【図１６】本明細書に記載の方法、並びに２Ｄにのみ対応した超音波スキャナ及びプローブを有する既存の超音波システムを使用して収集及び再構成された、３６週の胎児のファントムの顔の、一例示的な生成済み３Ｄボリューム画像を示す図である。
【図１７】図１７Ａ〜図１７Ｅは、検知された方位情報を電子信号のフレームにタグ付けする、本明細書に記載のシステム及び方法を用いて生成された３Ｄボリュームの例示的可視化結果（即ち、生成された３Ｄボリュームから取得可能な更なる画像）を示す図である。
【図１８】図１８Ａ〜図１８Ｅは、検知された方位情報を電子信号のフレームにタグ付けする、本明細書に記載のシステム及び方法を用いて生成された３Ｄボリュームの例示的可視化結果（即ち、生成された３Ｄボリュームから取得可能な更なる画像）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本開示は、全般的には超音波画像化に関し、特に、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号のフレームに、検知された方位情報をタグ付けすることと、タグ付けされたフレームの電子信号を使用して３Ｄボリュームを生成することと、に関する。本明細書に記載の方法は、少なくとも１つの軸又は点の周りの超音波トランスデューサの動きを制限するものであり、位置センサ（即ち、光学式位置センサや電磁場センサなどのｘ−ｙ−ｚセンサ）によって検知される位置情報を必要とせずに、方位センサによって検知された情報を使用して３Ｄボリュームを生成することが可能である。
【００４９】
ボリューム画像生成の為に超音波プローブとともに位置センサ（方位検知機能も組み込まれてよい）を使用することで得られる利点は、超音波プローブの空間内移動の自由度を高めることが可能であること、並びにプローブが患者の体と接触した状態で、且つ患者の体に対して、どこで保持されていようとも、そこから画像平面に関する正確な位置情報が得られることである。超音波プローブとともに位置センサを使用する方法は、早くも１９９０年代から提案及び研究が行われてきたが、正確な位置測定は達成困難な場合があり（且つ、様々な制約を受けたり、臨床環境中の因子（電磁ノイズなど）に敏感であったりする場合が多くあり）、これを達成する為に開発されたセンサや検知システムは、ボリューム画像生成の為に超音波プローブとともに使用されてきたが、非常に複雑である場合が多く、扱いにくいフォームファクタで提供されることがある。こうした理由から、位置センサベースの超音波ボリューム画像生成方法は、限定的な成果しか得られず、一般的には、市販の超音波システムに組み込まれず、市場を牽引する力を得られなかった。本開示は、位置センサの使用を必要とせずに３Ｄ超音波ボリュームを生成することが可能な方法を含む。
【００５０】
本明細書に記載の方法は、任意選択で、患者の方位を基準にして方位センサを較正し、この較正の読みを使用して、２Ｄ画像データ及び３Ｄボリュームの少なくとも一方の方位を、患者の主要な解剖学的軸に対して正しく確定することが可能であり、これによって、超音波画像に正しい基準枠を与えて画像の解釈を支援することが可能である。本明細書に記載の較正方法は多大な利点をもたらすが、これらの方法は任意選択である。
【００５１】
本明細書に記載の方法及びシステムの１つの利点は、少なくとも１つの軸又は点の周りのトランスデューサの動きを制限することにより、位置センサを使用せずに、方位センサからのフィードバックを使用して３Ｄボリュームを生成できることである。方位センサは、フォームファクタが非常に小さくて比較的低価格のものが広く利用可能であるが、位置センサは、比較的高価格であり、システムをより複雑にする。
【００５２】
本明細書に記載の方法及び装置のうちの（全てではなく）幾つかは、更なる利点として、２Ｄ画像データの取得及び表示が可能な既存の超音波システムを強化することが可能であり、或いはそれらの超音波システムとともに使用可能である（既存のシステム及びプローブのほとんどは、２Ｄ画像化機能を有するだけであるが、３Ｄモードを併せ持つものもある）。超音波システムは、強化されると、患者の３Ｄ超音波画像ボリュームを生成することが可能になり、リアルタイム又は近リアルタイムでの観察が可能になり、或いは、それらのボリュームを後で様々な２Ｄ及び３Ｄ表示方法で可視化することが可能になる。これらの実施形態は、既存の２Ｄ超音波システムを使用して患者の有益な３Ｄボリュームを生成する、比較的シンプルで低コストの方法を提供する。これらの実施形態は、用途に制限はないが、農村地域や発展途上国などの低資源環境で重要となる可能性がある。これらは、もちろん、先進地域で使用されてもよく、或いは、よりコスト効率が高いソリューションが有益である任意の環境又は用途で使用されてよい。本明細書では、既存の超音波システムは、大まかには、超音波プローブ（トランスデューサ内蔵）と、超音波データの生成及び／又は処理を行う為のハードウェア及びソフトウェアと、超音波画像を表示する為のモニタと、を含む超音波システムを意味する。既存の超音波システム及びプローブのほとんどは、２Ｄのデータ及び画像の取得、生成、及び表示のみ可能であるが、既存のシステムの中には、一般的には臨床での３Ｄ画像化に使用されなくとも、３Ｄ画像化が可能なものがある。既存の超音波システムは、もちろん、構成要素を追加され、機能を追加されることが可能である。なお、重要なこととして、本明細書に記載のように既存の超音波システムを強化することは、本明細書に記載の方法を使用することの単なる一例であり、本開示はそのようには限定されない。
【００５３】
本開示の一態様は、３Ｄ超音波ボリュームを生成する方法であり、この方法は、任意選択で、超音波プローブと動き制限器との間の相互作用によって、ある軸又は点の周りの超音波トランスデューサの動きを制限しながら、超音波トランスデューサと、超音波トランスデューサに対して安定化された方位センサとを動かすステップと、超音波トランスデューサが受け取った情報（任意選択で２Ｄ超音波画像データ）を表す複数の電子信号のそれぞれに、軸又は点に対して方位センサが検知した情報をタグ付けするステップであって、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す複数の電子信号のそれぞれは、患者内の情報の平面を表す、タグ付けするステップと、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す、複数のタグ付けされた電子信号を、軸又は点に対するそれぞれの方位に配置することにより、患者の３Ｄ超音波ボリューム画像を生成するステップと、を含む。図１Ａは、ステップ４〜６と、任意選択の較正ステップ３と、任意選択の、較正の読みを使用するステップ７と、を含む一例示的方法を示す。
【００５４】
本明細書に記載の使用方法は、プローブの自在な動きを可能にするものであり、これは、人がプローブを自分の手で、ある軸又は点の周りで動かすことができることを意味する。
【００５５】
図１Ｂは一例示的較正方法を示しており、ここでは参照するだけであり、後で詳述する。図１Ｂの較正方法は単に例示的であり、本開示を限定するものではない。この例示的較正方法は修正されてよい。例えば、図１Ｂの方法は、幾つかのステップを除外したり、別のステップを追加したりする修正が施されてよい。
【００５６】
ある特定の軸又は点の周りの超音波トランスデューサの動きを制限することにより、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号のそれぞれに、その特定の軸又は点に対して方位センサが検知したリアルタイム情報（例えば、角度）をタグ付け又は関連付けすることが可能である。従って、その軸又は点は基準軸又は基準点であり、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号は、方位データをタグ付けされて、基準軸又は基準点に対する３Ｄボリュームを生成することに使用されることが可能である。例えば、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す、タグ付けされた電子信号は、その軸又は点に対して適切な角度にある平面に沿う３Ｄボクセルグリッドに挿入されてよい。
【００５７】
図１Ｃは、超音波プローブの使用中（例えば、掃引中）に実施される、単に一例示的なタグ付け処理を示しており、その全てのステップが必ずしも必要というわけではない。ここでは別のタグ付け方法が使用されてもよく、図１Ｃの方法は、タグ付け処理をシンプルに示す為の一例示に過ぎず、本開示は、図１Ｃの特定の方法、又はこの例示的方法の特定のステップに限定されない。図示されるように、プローブは、意図された動きの推定中央平面（即ち、ゼロ角度）と一直線に並べられ、方位センサから基準四元数の読みが取得される。トランスデューサから電子信号が収集され（これについては後で詳述する）、方位センサから四元数の読みとタイムスタンプとが取得され（これらは同時に行われる）、この四元数の読みとタイムスタンプとが電子信号のフレームにタグ付けされる。本方法では、取得された四元数の読みと基準四元数の読みとを比較して、中央平面に対するプローブ／画像平面の相対角度を計算する。この特定の実施形態では、テキストファイルにタイムスタンプ付き角度がタグ付けされ、同じタイムスタンプでタイトルを付けられたバイナリファイルに電子信号データが書き込まれる。本方法は、所定のフレーム数にわたってループされるか、ユーザが掃引を停止するまでループされるか、掃引が完結するまでループされる。この例示的タグ付け方法は、任意選択で、３Ｄボリューム生成前ステップの一環として、電子信号データのバイナリファイルと角度のテキストファイルとをロードし、タイムスタンプ及び／又はインデックスによるそれらのマッチングを行うことが可能である。図１Ｃは、特定の例示的タグ付け処理を示しており、本明細書に記載の全てのタグ付け処理が全てのステップを含むわけではない。ステップの順序は、本明細書に記載のものに必ずしも限定されない。
【００５８】
図１Ｄは、単に一例示的な３Ｄボリューム生成方法を示しており、この方法は、図１Ｃのタグ付け方法、又は他の適切なタグ付け処理で得られるタグ付けされたデータを利用する。もちろん他の３Ｄ生成方法が使用されてもよく、本開示は、この単に例示的な３Ｄボリューム生成方法に限定されない。本方法では、任意選択で、電子信号データ及び角度データのロード及びマッチングを行う。任意選択で、角度データは、フィルタリング／スムージングが行われてよく、これによって、方位センサの読みに含まれるノイズが低減される。本方法では、ボリュームグリッドの寸法を計算する。本方法では、電子信号フレームに対して、各データ点の（ボリュームグリッドを基準とする）極座標を決定する。本方法では、フレーム内のデータ点ごとに、最も近いボリュームグリッドボクセルを見つける。データ点と、最も近いボクセルとの間の距離が特定の閾値を下回る場合、本方法では、そのデータを空のボクセルに挿入するか、そのボクセルの既存データを適応的に修正する（例えば、そのデータと既存のボクセルデータとを平均する）。本方法は、フレームの数にわたってループされるか、それらのステップを繰り返す。任意選択で、本方法は、較正された四元数の読みに基づいてボリュームに回転を適用する。タグ付け及び３Ｄ生成の方法については、後で詳述する。図１Ｃ及び図１Ｄは、本開示全体の文脈での概念の紹介を意図したものである。
【００５９】
本明細書においては、ある軸又は点の周りの「動き」は、ある軸又は点に対する任意の動き、例えば、点の周りの回転、枢動、傾斜、スピン又はツイスト、自由タンブルなどを包含する。自由タンブルは、トランスデューサを複数の次元で動かすことを意味しており、その方法は、一般に、方位センサの四元数方位の読みの全ての座標／次元を使用することを必要とする。図２Ａ及び図２Ｂは、動き制限の例示的タイプを示しており、図２Ａは、物体２の（ページの中及び外に延びる）軸Ａの周りの回転を、異なる位置２’までに制限することを示している。図２Ｂは、物体（図示せず）を軸Ｂ−Ｂの周りでスピン又はツイストさせることを示している。
【００６０】
本明細書に記載のように動きが制限される場合、動きは、特定の軸又は点の周りの動きを制限することが可能な任意の物体によって制限されることが可能である。例えば、機械的固定具、或いは医療関係者又は患者の手（又は指）で動きを制限してよい。例えば、医療関係者が超音波プローブの側部を２本以上の指で「つまむ」ことにより、指を、ある軸又は点の周りの動きを制限する動き制限器として使用することが可能である。実施形態によっては、動き制限器は患者の体である。例えば、経膣超音波検査では、患者の体が動き制限器として働くことが可能である。実施形態によっては、動き制限器は、超音波プローブの一部であるか、超音波プローブと一体である。即ち、動き制限器は、少なくとも１つの特定の軸又は点の周りの動きの制限を可能にする、プローブに組み込まれた任意の形状又は機構であってよい。
【００６１】
本開示の一態様は、３Ｄ超音波画像ボリューム生成装置であり、この装置は、方位センサと一定の位置関係にある超音波プローブと、特定の軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限するように構成された動き制限器と、超音波トランスデューサが受け取った情報（任意選択で２Ｄ超音波画像データ）を表す、電子信号の複数のフレームのそれぞれに、特定の軸又は点に対して方位センサが検知した情報をタグ付けするように適合されたタグ付けモジュールと、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す、電子信号の、複数の、方位がタグ付けされたフレームのそれぞれを、特定の軸又は点に対するそれぞれの方位に位置付けることにより、３Ｄボリューム画像を生成するように適合された３Ｄボリューム生成モジュールと、を含む。
【００６２】
図３は、単に一例示的な装置１０の例示的概略図を示しており、装置１０は、（トランスデューサ１７を内蔵した）超音波プローブ１２と、方位センサ１４と、動き制限器１６と、を含む。方位センサ１４は、プローブ１２内の超音波トランスデューサ１７と一定の位置関係にあり、本明細書に記載の実施形態では、センサは、トランスデューサ及びプローブの両方と一定の位置関係にある。動き制限器１６は、この実施形態では、プローブ１２と相互作用するように構成されており、ユーザ（例えば、医療関係者）がプローブを動かすことに応じて、動き制限器１６がプローブ１２の、少なくとも１つの軸又は点の周りの動きを制限するように構成されている。動き制限器１６は又、患者の体表に配置されることが可能なように構成されている。
【００６３】
図３は概略図であり、装置の一例に過ぎず、本開示はそのようには限定されない。例えば、方位センサは、トランスデューサに対して任意の位置にあってよく、実施形態によっては、方位センサは、プローブのボディに内蔵される。更に、動き制限器は、プローブのボディと一体であってよく、又はプローブのボディに組み込まれてよい。従って、本開示に含まれる超音波プローブは又、方位センサを内蔵するとともに、少なくとも１つの軸又は点の周りのトランスデューサの動きを制限する動き制限器として機能することが可能である。
【００６４】
本明細書に記載のシステム及び方法の利点の１つは、方位センサが検知した情報を使用して３Ｄボリュームを生成することが可能であって、位置センサ（即ち、ｘ，ｙ，ｚセンサ）が検知した情報を必要としないことである。実際、本明細書に記載の実施形態では、本システム及び方法は（特にそれとは反対のことが示されない限り）位置センサを明確に排除する（但し、本システム及び方法に対する修正において位置センサからの情報が使用されることは想定される）。市販の位置センサ（必須ではない）の例として、光学式、電磁式、及静電放電式などがある。電磁式のものは、送信器（トランスデューサ上に配置されてよい）と、３つの受信器（室内の別々の既知の場所に配置される）とを含む。これら３つの受信器が受け取る電磁信号の位相シフト差から、超音波トランスデューサの位置及び方位を測定することが可能である。このような検知方法は、検知装置の外部に三角測量用の高価な機器を必要とし、これらは、病院や診療所に一般的に置かれている他の医療機器との電磁干渉を引き起こす可能性がある。これらのセンサタイプの幾つか、及びその使用方法の更なる不利点として、これらのセンサがスキャン室に設置されていて、システムが較正されていないと、実際のスキャンを行うことができないこと、並びに、これらのレンジが限定されていること、即ち、受信器は、送信器ボックスから約２〜３フィートの範囲でしか正確に運用することができないことが挙げられる。
【００６５】
方位センサ（角度センサと呼ばれることもある）は、単一軸又は複数軸の周りの回転を検知するタイプのセンサであり、これには、容量性ＭＥＭＳ素子、ジャイロスコープ、磁力計、コリオリの力を用いるセンサ、加速度計などがあり、これらに限定されない。方位センサは、プローブの角度方位に対応するリアルタイムフィードバックデータを提供することが可能である。任意の数の慣性モジュール（例えば、１つの方位センサが３軸ジャイロスコープ、３軸磁力計、及び３軸加速度計の各コンポーネントを用いてよく、これは、現代の多くのスマートフォンにおいて一般的である）が、これを行うことが可能であり、比較的低価格で市販されている。方位センサは、検知した方位情報を無線送信するように適合されてもよい。方位センサは、一般に、位置センサ及び位置センサを使用することに比べて低コストであることから、検知された位置情報を必要とせずに、検知された方位情報だけを使用して３Ｄボリュームを生成することが可能な、本明細書に記載のシステム及び方法は、位置センサを含む他の３Ｄ超音波生成方法よりコスト効率が高く、簡略化されたソリューションを提供する。本明細書に記載のシステム及び方法では、既製の方位センサが使用可能である。本明細書に記載の実施形態に対して修正された代替実施形態は位置センサを含んでよいが、これは、本明細書に記載のシステム及び方法の利点を有しないであろう。
【００６６】
図４は、単に一例示的な超音波３Ｄボリューム生成システムの一部分を示す。図４は装置２０を示しており、装置２０は、動き制限器２６、超音波プローブモデル２２（ケーブルは明確さの為に図示せず）、及び検知部材２４を含む。検知部材２４とプローブ２２は、プローブ２２内の超音波トランスデューサと検知部材２４の方位センサとの位置関係が一定となるように接続されている。この実施形態では、検知部材２４は超音波プローブ接続部２４０を含み、超音波プローブ接続部２４０は、プローブ２２に固定されるように構成されており、この実施形態では、プローブ２２の近位部分に固定されるように構成されている。検知部材２４は更にハウジング２４１を含み、ハウジング２４１は、超音波プローブ接続部２４０と一体であってよく（同じ構成要素の一部として製造されてよく）、或いは、これらは、互いに対して固定された２つの別々の構成要素であってよい。この実施形態では、プローブ接続部２４０とハウジング２４１は、大まかには互いに直交しているが、実施形態によっては、互いに直交していなくてもよい（且つ、互いに直交していなくても本方法は適正であることが可能である）。ハウジング２４１は、バッキング２４４に固定された方位センサ２４３を含む。バッキング２４４から延びる細長部材２４５が、この実施形態では、少なくとも１つの、クレードル（後述）と接続される形状を有しており、細長部材２４５は、検知部材がクレードルに取り外し可能に取り付けられることを可能にする。後で例示的クレードルに関して詳述するが、検知部材は、そのようにして、使用されているプローブに応じて、第１のクレードルから第２のクレードルへと（或いは、他の任意の機械的動き制限器へと）容易に動かされることが可能である。ハウジング２４１は更に、通信インタフェース２４２を含み、この実施形態では、ＵＳＢポートを含む。
【００６７】
検知部材２４がプローブ２２に固定されてからは方位センサ２４３と超音波トランスデューサとの位置関係が一定となるように、検知部材２４がプローブ２２に固定されるように構成されている。この実施形態では、プローブ接続部２４０は、プローブ２２の近位領域に直接取り付けられてプローブ２２に対して安定化されてよいが、処置の終了時にはプローブ２２から容易に取り外されてよいように構成されている。この実施形態では、プローブ接続部２４０は２つの安定化アーム２４０１を含み、プローブ接続部２４０は変形可能な材質である。安定化アームは互いに間隔を置いて配置されており、接続部２４０は十分に変形可能であり、これによって、接続部２４０をプローブ２２の近位領域上で摺動させていくと、安定化アームがプローブ２２の近位領域の最大半径部分を通過する際には安定化アーム同士が互いに離れるように変形するが、接続部２４０を前進させ続けると、アーム同士は再び互いに向かって動き、それらの製造時の間隔に向かう。アーム２４０１は、検知部材２４のプローブ接続部２４０がプローブ２２に固定されるのを支援し、従って、検知部材２４がプローブ２２に固定されるのを支援する。図４は、超音波トランスデューサに方位センサを固定する為の単に一例示的な方法を示しており、別の構造も同様に実施可能である。
【００６８】
本明細書に記載のクレードル（その幾つかの例について後で詳述する）はいずれも、プローブ接続部２４０（又は他の任意のタイプの、方位センサ及びトランスデューサの位置を固定する、本明細書に記載のプローブ接続部）を含んでよい。即ち、検知部材はクレードルと一体であってよく、或いは、（クレードルに対して安定化されているかどうかにかかわらず）クレードルとは別個の構成要素であってよい。
【００６９】
本明細書に記載の幾つかの検知部材の利点の１つは、様々なタイプの既存の超音波プローブに固定されることが可能なことであり、これにより、検知部材は、少なくともほとんどの既存の超音波システムとともに使用されることが可能である。これにより、既存のプローブの再設計又は再構成、或いは全く新しい（又は全く異なる）プローブの製作を不要にすることができ、これにより、本明細書で説明される３Ｄボリューム生成の方法のコストを大幅に低減することが可能である。プローブ接続部２４０は、多様なタイプの既存の超音波プローブとともに固定されることが可能なように構成されており、そのような超音波プローブとして、凸状プローブ、直線プローブ、曲線プローブ、フェーズドアレイプローブ、微小凸状プローブ、Ｔ型直線プローブ、２平面プローブ、内腔内プローブ（例えば、血管内プローブ）、又は空洞内プローブ（例えば、経食道プローブ、経膣プローブ、又は直腸内プローブ）などがあり、プローブ接続部２４０は又、同一サイズ又は同等サイズの複数の（コード又はケーブルがそこから延びる）近位領域を有するように構成されている。アーム２４０１同士は、検知部材２４をプローブ２２に固定する際には、無負荷時（即ち、製造時）の間隔から互いに対して離れるように動いて、検知部材２４をプローブ２２に固定することが可能であるように、変形可能である。
【００７０】
実施形態によっては、プローブ接続部２４０の開口部の「直径」は１０ｍｍから３５ｍｍ（例えば、１５ｍｍから３０ｍｍ）であり、様々な標準的な超音波プローブに対応可能なようにサイズ決定されてよい。実施形態によっては、プローブ接続部は、サイズの異なる複数のプローブに固定されることが可能であるように調節可能である。しかしながら、検知部材によってはプローブ固有のものもあり、その場合は、特定タイプのプローブに固定されるようにサイズ及び構成が決定されてよい。直径という用語がプローブ接続部の開口部の文脈で使用される場合、開口部は円形でなくてもよく、直径は、開口部にまたがる最大直線寸法を意味する。図４Ａに見られるように、この実施形態の開口部は大まかにはＣ字形であり、直径は、開口部にまたがる最大直線寸法を意味する。この実施形態では、接続部２４０は、プローブ２２にぴったりと固定されている。プローブ接続部２４０は、例えば、ポリマー材料のような変形可能な材質であってよく、最も標準的な超音波プローブに固定されることが可能なような特定の構成で成形されてよい。
【００７１】
検知部材２４をプローブの近位領域に固定することにより、検知部材がプローブに固定され、検知部材は、ユーザがプローブ２２を動かすことを妨げない。これにより、ユーザは、プローブ２２のボディを把持し、処置中にユーザが通常行うとおりにプローブ２２を使用し、更に検知部材２４をプローブ２２に安定的に固定することができるようになる。プローブ２２に対する検知部材２４の位置、並びに検知部材２４の構成は、ほとんどの既存の超音波プローブとの使用を可能にする。従って、医療関係者は、新しいプローブによる再トレーニングを行う必要がなく、新しいプローブの製作は不要である。
【００７２】
検知部材２４は、プローブ接続部２４０及びハウジング２４１を含み、方位センサを含む。別の実施形態では、検知部材は、方位センサが検知部材内又は検知部材上に含まれている限り、構成や構造は様々であってよい。例えば、プローブ接続部は同じく安定化アームを有していてよいが、それらのアームは、使用時にプローブ２２に対する「把持」の維持を支援する為に、それぞれの端部に磁気素子を有してよい。或いは、検知部材は、他の固定機構でプローブに固定されてもよく、例えば、プローブボディの１つ以上の部分に巻き付けられた１つ以上のストラップ、一時的又は永続的な接着剤、マジックテープ（登録商標）などで固定されてよい。固定機構のタイプは、データ収集中にセンサとトランスデューサとの位置関係が変化しないように、センサとトランスデューサとの位置関係が一定である限り、非常に多様であってよく、任意の適切な機構であってよい。
【００７３】
図５は、検知部材に固定された超音波プローブの、別の単に例示的な実施形態を示す。この実施形態では、超音波プローブ（モデル）４２が検知部材４４に固定されている。検知部材４４は、細長部材４４０１に固定された方位センサ４４０３を含み、細長部材４４０１は任意の数の、例えば、ストラップ（図示せず）でプローブ４２に固定されてよく、例えば、１つのストラップがプローブ４２の近位領域に固定され、１つのストラップがプローブ４２のハンドル部分の遠位領域に固定されてよい。従って、図５は、方位センサに固定された超音波プローブの一代替設計を示しており、方位センサは、プローブ内の超音波トランスデューサと一定の位置関係にある。
【００７４】
図４及び図５は、（センサがプローブの一部でない場合の）トランスデューサとセンサとの位置関係を一定にする方法の一例に過ぎず、本開示はそのようには限定されない。例えば、システムによっては、超音波プローブに取り外し可能に粘着されるように適合された検知部材、又は他の、トランスデューサとの位置関係が一定であることが可能な構成要素を含んでよい。例えば、実施形態によっては、検知部材は、比較的小さな回路及び無線送信器を含み、検知部材は、（既存の超音波システム内にある）離れた受信器（又は既存の超音波ハウジングと通信している独立したコンピューティング装置）に方位情報を無線送信する。使用時には、プローブのユーザは、粘着性バッキングを取り除いて、検知部材を、超音波プローブの任意の所望の位置に粘着させてよい。
【００７５】
図４及び図５では、方位センサは、超音波プローブボディに固定されていて、超音波プローブのボディ内には配置されていない。代替実施形態によっては、方位センサはプローブボディ内に埋め込まれる。例えば、方位センサがプローブのボディ内にある状態で（トランスデューサとの位置関係が一定である状態で）超音波プローブが製造されてよく、方位センサはプローブケーブルを介して外部装置と通信していてよい。
【００７６】
本明細書に記載のシステム及び方法を修正する幾つかの実施形態では、回転が認識される構成要素（例えば、モータ）から方位が検知可能である場合などには、方位センサは任意選択であってよい。例えば、超音波プローブが接続される構成要素は、自動掃引（例えば、自動「ツイスト」又は「首振り」）を実現する為のモータ式回転台を含んでもよい。この場合は、電子モータが、加えている回転の量を正確に認識できることから、位置を測定する為に方位センサが明示的に必要とされることはないかもしれない。認識された回転量は、各２Ｄ画像にタグ付けするタグ付け処置の一部として使用可能である。
【００７７】
上述のように、本明細書に記載の方法は、ある軸又は点に対する方位情報を検知する間、その軸又は点の周りの超音波プローブの動きを制限するステップを含む。所望の点又は軸の周りの（回転であれ、ツイストであれ、タンブルであれ、なんであれ）プローブの動きを制限するステップは、様々な方法で達成可能であり、機械式であっても非機械式であっても（例えば、指又は手で行われても）よい。限定ではない機械式の例として、プローブハウジング自体のデザインに組み込まれた形状（例えば、プローブを手又は他の何らかの機構で保持又はクランプすることを意図された突起、くぼみ、棒、又はホイール）、プローブに取り付け可能であって、ボディ表面に安定した基準を与えることが可能なスタンド、又は患者の体表に配置されることが可能であってプローブと接続可能な固定具をプローブに嵌めることなどがある。
【００７８】
そのようなスタンド又は固定具は、患者の体の表面に配置され、体の表面に対して安定化されるように適合及び／又は構成されてよい。例えば、固定具は、体にとってよりよい形状となるように、ある程度の変形が可能な材料で作られてよい。別の実施形態では、固定具と患者との間の安定性を高めるために、接着剤（例えば、既存のＥＣＧ粘着ステッカを使用するもの）が使用されてよい。実施形態によっては、本システムは、機械的に局所真空吸引を行う（吸引力を引き起こす）ことが可能であるか、穴があいた底面と、真空ラインからの配管をつなぐポートとを有してよい。これら及び他の、動きを制限する構成要素や形状は、比較的低価格の材料（例えば、プラスチック）で作られてよく、３Ｄ印刷などの方法を用いて機械加工又は製造されてよい（図９も参照されたい）。
【００７９】
図６Ａ〜６Ｇは、超音波プローブと相互作用し、１つ以上の異なる軸又は点の周りのプローブの動きを制限するように構成された動き制限器の単に一例示的な実施形態を示す（明確さの為に方位センサは図示せず）。幾つかの代替実施形態では、動き制限器は、例えば、プローブボディの一部であってよい。動き制限器５６は、軸Ａ１−Ａ１（図６Ｂ〜６Ｃを参照）の周りの、センサが有効な超音波プローブ５２の動きを制限する第１の状態又は構成を有しており、軸Ａ１−Ａ１は、動き制限器５６が配置されているボディにほぼ垂直である。動き制限器５６は、第１の状態又は構成から、第２の軸Ａ２−Ａ２の周りのプローブの動きを制限する第２の状態または構成へと変更されることが可能なように構成されている（図６Ｄ〜６Ｆを参照。軸Ａ２−Ａ２は、ほぼ水平、即ち、ボディの表面とほぼ平行である）。動き制限器５６は図４にも示されている。本明細書に記載の動き制限器は、任意の数の軸又は点、例えば、１個、２個、３個、又は４個以上の軸又は点の周りの動きを制限するように適合又は構成されてよい。
【００８０】
動き制限器５６は、基部５６０、及びスリップリング５６１を含み、スリップリング５６１は基部５６０内に配置されている。動き制限器５６は又、プローブクレードル５６２を含み、プローブクレードル５６２は、超音波プローブ５２を受けて安定させるように構成されている。プローブ遠位端５２０は、遠位方向にプローブクレードル５６２より先まで延びているように見える。動き制限器５６は又、軸セレクタ５６３を含み、軸セレクタ５６３は、特定のプローブ制限軸又は点を選択できるように、クレードル５６２に対して再構成されるように適合されている。
【００８１】
図６Ｂ及び図６Ｃでは、軸セレクタ５６３は、プローブクレードル５６２とロックされた第１の構成又は状態（この実施形態では「アップ」構成）にあり、この状態では、軸セレクタ５６３のロック素子５６５がクレードルのロック素子５６６とロックされた関係にある（図６Ａはロック素子５６５及び５６６をより明確に示しているが、それらは、図６Ａでは、ロックされていない関係にある）。ユーザによって（又は別の機構によって自動的に）軸セレクタがそのように「アップ」にフリップされると、ロック素子５６５とロック素子５６６とのロック嵌合により、プローブが（その、クレードル５６２内の嵌合部を介して）ほぼ直立（垂直）位置で安定化される。一方、スリップリング５６１は、軸セレクタが図６Ｂ及び図６Ｃの構成にある場合には、基部５６０内で回転するように適合されている。図６Ｂ及び図６Ｃにおいてスリップリングが回転可能であるのは、図６Ｂ及び図６Ｃに示されるように、軸セレクタの２つのロック素子５６７が基部のロック素子５６８と係合していない為である。従って、この構成では、ユーザがプローブ５２を、軸Ａ１−Ａ１の周りでのみスピン（回転）させることが可能である。プローブ５２、プローブクレードル５６２、スリップリング５６１、及び軸セレクタ５６３は、全てが一緒に回転する。図６Ｃは、プローブが、図６Ｂに示された位置から回転している様子を示す。
【００８２】
動き制限器５６は又、軸セレクタ５６３が基部５６０に対して（第１の状態と異なる）第２の状態又は構成に動かされた場合には第２の軸Ａ２−Ａ２の周りのプローブの動きを制限するように適合されている。図６Ｄ〜６Ｅは第２の状態を示しており、この状態では、軸セレクタが「ダウン」に動かされており、これによって、軸セレクタのロック素子５６７と基部のロック素子５６８とが、ロックされた構成で嵌合している。図６Ｅは上面図である。図６Ｆは、プローブが図６Ｅから回転した様子を示している。軸セレクタ５６３は又、スリップリング５６１と一定の位置関係にあり、従って、この構成では、軸セレクタ５６３は、基部５６０に対するスリップリング５６１の回転位置を固定する。従って、スリップリング５６１は、基部５６０に対して回転することができない。一方、この構成（図６Ａ及び図６Ｄ〜６Ｅに示された構成）では、プローブクレードル５６２は、スリップリング５６１の内側形状に対して自由に枢動する。従って、クレードル５６２内で安定化されているプローブ５２は、ユーザが、図６Ｄ〜６Ｅに示された第２の軸Ａ２−Ａ２の周りでのみ回転させることが可能である。従って、動き制限器５６は、患者の体表に配置されるように適合され、ユーザが複数の軸又は点の周りの動きを制限することを可能にするように適合されている動き制限器である。動き制限器５６は又、ユーザの選択に基づいて、これら２つの軸のうちの一方の周りの超音波プローブの動きを制限するように適合されている。
【００８３】
図６Ｇは、第３の軸Ａ３−Ａ３を示しており、この軸の周りのプローブ５２の動きを制限することが可能である。図６Ｇに示されるように、軸Ａ３−Ａ３は、軸Ａ２−Ａ２から４５度オフセットしている。図６Ｇには、図６Ｅ及び図６Ｆから４５度回転したスリップリング５６１（従って、クレードル及びプローブ）が示されている。（図６Ｅ及び図６Ｆと全く同様に）基部５６０に対して相対的な位置で軸セレクタ５６３がロックされるように、基部５６０は、軸セレクタ５６３と嵌合するように適合されている。この例示的実施形態では、基部に含まれるロック素子は、リング５６１の周囲の０度、４５度、９０度、１３５度、１８０度、２２５度、２７０度、及び３１５度の位置に配置されている。従って、軸セレクタ５６３は、基部に対して、これらの位置のいずれかに固定されることが可能であり、従って、その位置に対応する軸の周りのプローブの動きを制限することが可能である。図６Ｄ及び図６Ｅは、軸Ａ２−Ａ２（０度）の周りに制限されたプローブを示しており、図６Ｇは、軸Ａ３−Ａ３（４５度）の周りに制限されたプローブを示している。図示していないが、９０度、１３５度、１８０度の軸の周りのプローブの動きを制限することも可能であり、これには、スリップリングを、基部に対するそれらの相対位置まで回転させることが必要となる。残りの角度（２２５度、２７０度、及び３１５度）も使用可能ではあるが、これらは他の角度と重複することになる。この例示的実施形態では、動き制限器は、重複しない５つの軸の周りのプローブの動きを制限することが可能である。別の実施形態では、任意の数の所望の軸の周りのプローブの動きを制限することが可能である。
【００８４】
動き制限器５６、及び他の、本明細書に記載の動き制限器は、トランスデューサの、単一画像平面内での動きを制限するように構成されてもよく、これは、例えば、心臓関連用途など、面内視野を広げることが有利となるような状況において役に立つ可能性がある。幾つかの心臓プローブはアパーチャが比較的狭く、面内で前後に揺り動かすことにより、視野を広げることが可能である。
【００８５】
本明細書に記載の動き制限器は、３つ以上の軸（或いは、場合によっては、１つの軸だけ）の周りの動きを制限するように構成されてよい。
【００８６】
これに対し、幾つかの代替実施形態では、特定の軸の周りのプローブの動きを制限するのに、機械式の動き制限器が不要である。例えば、使用方法によっては、医療関係者などのユーザ（又は処置を支援する第２の関係者、場合によっては患者）が、指、又は患者の体と接触しない別の器具により、プローブの側部を効果的につまむことにより、プローブを動かしたときにプローブが指の間の軸で定義される軸の周りでのみ回転するように十分な摩擦を引き起こすことが可能である。従って、これらの実施形態では、指が動き制限器である。従って、本開示は、機械式動き制限器を必ずしも用いずに特定の軸の周りの動きを制限することを含む。しかしながら、機械式動き制限器を使用することに利点がある場合もあり、例えば、動き制限器が、少なくとも第１の軸及び第２の軸の周りの動きを制限するように適合されてよい、という利点がある。
【００８７】
本明細書に記載の幾つかの実施形態では、方位センサは、プローブ以外の構成要素に固定されているが、動いている間のトランスデューサとの位置関係が一定であるように固定されている。例えば、実施形態によっては、方位センサはクレードルに固定されており、クレードルは、図６Ａ〜６Ｇの実施形態では、プローブとともに動く。
【００８８】
図７は、例示的方法（例えば、図１Ａ及び図１Ｃに示された方法）におけるデータ及び情報の流れの高レベル表現を示す。超音波プローブから受け取られた電子信号（ステップ７０）は、本明細書ではまとめてローチャネルデータと呼ばれ、無線周波数（「ＲＦ」）データと同相（「Ｉ」）データと直交位相（「Ｑ」）データとを含む。Ｉデータ及びＱデータは、本明細書では「Ｉ／Ｑ」データと呼ばれてよい。ステップ７２の信号処理は、ビーム形成、エンベロープ検出、及び任意選択でスキャン変換を含んでよい。ビーム形成によってロービーム形成済みデータが作成され、これはＲＦデータ又はＩ／Ｑデータであってよい。エンベロープ検出によって「検出済み」データが作成され、これは、本明細書では「画素」データとも呼ばれてよく、任意の数の形式又はフォーマットがあってよく、例えば、検出済み輝度モード（Ｂモード）データ、或いはスキャン変換済み画素の輝度値及び／又は色値であってよい。従って、信号処理ステップ７２への出力は、ロービーム形成済みデータ（ＲＦ又はＩ／Ｑ）及び検出済みデータを含み、これらは、本明細書で使用されている語句である一般用語「２Ｄ超音波画像データ」に包含される。本明細書が反対のことを示さない限り、「２Ｄ超音波画像データ」を記述する具体例は、検出済み／画素データを意味する。ステップ７０、７２、及び７４で取得される電子データ又は情報は、本明細書では一般に、超音波プローブが受け取った情報を表す電子信号と呼ばれる。即ち、ローチャネルデータ（ＲＦ又はＩ／Ｑ）、ロービーム形成済みデータ（ＲＦ又はＩ／Ｑ）、及び検出済みデータは、全てが、超音波プローブが受け取った情報を表す電子信号の例である。超音波プローブが受け取った情報を表す電子信号の単一取得済みセットのことを、本明細書では、信号の形式、或いは信号の処理済みの程度（例えば、フィルタリング済み、ビーム形成済み、検出済み、及び／又はスキャン変換済み）にかかわらず、データの「フレーム」と呼んでいる。例えば、本明細書に記載の方法及びシステムでは、ローチャネル、ビーム形成済み、及び検出済みのデータのフレームにタグ付けすることが可能である。
【００８９】
更に、データの「フレーム」は、３Ｄボリュームのデータであってもよい。例えば、本明細書に記載の方法は、マトリックスアレイプローブ又はウォブラプローブと３Ｄ対応スキャナとともに使用されてよい。これらの実施形態では、本明細書に記載の方法及びシステムのいずれかを用いて、スキャナの内部にあるデータの３Ｄフレーム（即ち、３Ｄボリューム）に方位センサ情報がタグ付けされる。これらの実施形態では、第１及び第２（又はそれ以上）の３Ｄボリュームを、少なくとも軸又は点に対する既知の方位に基づいて使用して、例えば、より大きな３Ｄ超音波ボリューム画像を生成することが可能である。従って、データのフレームにタグ付けすることに関連する、本明細書に記載の概念は、２Ｄデータ並びに３Ｄデータの両方に当てはまりうる。
【００９０】
本明細書において「超音波プローブが受け取った情報を表す電子信号」という語句が使用された場合、これは、「フレーム」という用語が特に使用されていない場合でも、データのフレームのことを述べている。
【００９１】
この特定の実施形態では、タグ付けステップ７８で、複数の２Ｄ超音波画像データのそれぞれに、方位センサが検知した方位情報（ステップ７６）がタグ付けされ、これは、例えば、特定の軸又は点に対する角度を制限することなく行われる（これの更なる例示的態様を図１Ｃに示している）。
【００９２】
次に、３Ｄボリュームが、リアルタイム又は近リアルタイムで、又は後から、ソフトウェアによって生成され（ステップ８０）、ソフトウェアは、複数のタグ付けされた２Ｄ超音波画像データを、特定の軸又は点に対するそれぞれの方位で配置する。３Ｄ生成方法の例示的詳細を、図１Ｄにも示した。３Ｄ画像ボリュームを生成するソフトウェアは又、検知された位置データを使用せず、検知された方位データに基づいて、複数のタグ付けされた２Ｄ超音波画像データを、３Ｄ空間内の、それぞれの計算された位置に配置する。
【００９３】
図７に示された方法に対する代替方法では、タグ付けステップは、２Ｄ超音波画像データではなく、トランスデューサから受け取ったローチャネルデータ（図７のステップ７０）（例えば、ローチャネルＲＦデータ又はＩ／Ｑデータ）にタグ付けすることを含む。
【００９４】
タグ付け及び３Ｄ生成の方法は、既存の超音波システムに追加されたソフトウェアで実施されてよい。即ち、これらの方法は、既存の超音波システムに組み込まれてよく、或いは、新たな超音波システムの製造に追加されてよい。
【００９５】
或いは、既存の２Ｄ超音波システムが、本明細書に記載の装置又は方法によって、高品質３Ｄボリュームを生成するように強化されてよく、これによって、コストが大幅に低減され、既存の超音波システムを更新すること、又は全く新しい超音波システムを製造することが不要になる。既存の２Ｄ超音波システムは、超音波プローブを既に含んでおり、トランスデューサが受け取るエコー信号に基づいて２Ｄ画像データの生成（及び２Ｄ画像の表示）を行うように既に適合されている。
【００９６】
図８は、方位センサと、３Ｄボリュームを生成するように適合された追加外部装置とによる、既存の超音波システムの強化を示す。既存のシステムは、超音波ハウジング９５、プローブ９２、及びディスプレイ９６を含む。超音波プローブ９２は、図では検知部材９４に固定されており、検知部材９４は方位センサを含む。外部装置９８（例えば、ラップトップ、タブレット、又は他の同様なコンピューティング装置）が、超音波システムハウジング９５及び検知部材９４と（有線又は無線で）通信している。この実施形態では、図８に示されるように、方位センサ９４が検知した方位情報が、外部装置９８への入力として受け取られる。２Ｄ超音波画像データ（例えば、検出済みデータ又はロービーム形成済みデータ）が、超音波システム９５の外部ポート又は他の何らかのデータポートから取得されて、図８に示されるように、（例えば、アクセサリケーブル又は無線アダプタを介して）外部装置９８に入力されてよい。外部装置９８は、超音波プローブが受け取った情報を表す電子信号（任意選択で２Ｄ超音波画像データ）に、検知された方位データをタグ付けすることと、３Ｄボリュームを生成することと、を行う為のソフトウェアを含む。外部装置９８は、３Ｄボリュームの表示、及び３Ｄボリュームとの対話を行う為のディスプレイを有してよい。外部装置９８のディスプレイは、ユーザによるデータ収集をガイド及び／又は推進する為のユーザインタフェース（例えば、プロンプト、命令、構成選択、モードなど）として機能してもよい。外部装置９８は、データ又は情報を記憶するメモリを有してもよく、このデータ又は情報は、収集後の３Ｄ画像ボリューム生成（処理及び再構成）、可視化、及び分析のいずれかに使用されてよい。
【００９７】
このプロセスの任意のステップで取得された情報又はデータはいずれも、更なる可視化を含む今後の使用の為に１つ以上の記憶場所に記憶されてよい。更に、超音波プローブが受け取った情報を表す電子信号、並びに検知された方位データは、別々に記憶されてもよく、一緒に記憶されてもよく、３Ｄボリューム生成ソフトウェアは、記憶されたデータに基づいて、後で３Ｄボリュームを生成するように適合されてもよい。
【００９８】
繰り返すが、図８の例示的システムは、２Ｄ画像データを収集することが可能な任意の既存の超音波システムの使用を可能にし、これによって、３Ｄボリューム生成のコストを低減する。この例示的実施形態では、３Ｄボリューム生成を可能にする追加構成要素として、タグ付けソフトウェア及び３Ｄボリューム生成ソフトウェアを有する外部装置、並びに超音波プローブに固定された検知部材がある。
【００９９】
検知された方位センサ情報は、有線又は無線で方位センサから外部装置に伝達されてよい。例えば、図４の実施形態では、検知部材はＵＳＢ又は他の通信ポートを含み、これは、検知部材と外部装置とを接続する為に使用されてよい。従って、検知されたデータは、検知部材から外部装置に伝達されることが可能である。或いは、検知部材は、外部装置と無線通信を行うように適合されてよく、検知された方位センサデータを無線で外部装置に伝達してよい。
【０１００】
しかしながら、代替実施形態では、本明細書に記載のシステム及び方法の諸態様を組み込む為に既存の超音波システム及びプローブの再設計を行うことが望ましいであろう。それを行うことの一例示的方法は、方位センサを（プローブに固定される独立した構成要素とするのではなく）プローブに内蔵することであり、超音波システムのコンピューティング装置は、タグ付けソフトウェア及び／又は３Ｄボリューム生成ソフトウェアを含むように修正されてよい（従って、独立した外部装置は、本開示の必須態様ではない）。そして、超音波システムのコンピューティング装置は、方位センサからのフィードバックを（プローブケーブルを介して）入力として受け取ることになり、タグ付けソフトウェア及び３Ｄ再構成方法は、そのセンサフィードバックと、既に超音波システム内に存在する、超音波トランスデューサが受け取った情報を表す電子信号（例えば、ローチャネルデータ、ロービーム形成済みデータ、及び検出済みデータ）との両方を使用し、超音波システム内に配置されてよい。そして、既存のモニタが３Ｄ生成済みボリュームを表示してよく、システムは、ユーザが、本明細書に記載の３Ｄボリュームの可視化と対話することを可能にする更新されたユーザインタフェースソフトウェアを含んでよい。このユーザインタフェースは、超音波モニタを２Ｄモードと３Ｄ可視化モードとの間でトグルするように適合されてよい。
【０１０１】
図９は、そのような例示的超音波システムを示す。図９は、例示的システム８０を示しており、このシステムは、（トランスデューサ及び方位センサを内蔵する）プローブ８２と、データを取り扱うハードウェア（例えば、送信器／受信器、ビーム形成器、ハードウェアプロセッサ、及びスキャン変換器のうちの１つ以上）並びに信号処理及びユーザインタフェース用ソフトウェアを含む１つ以上のハウジング８４と、ディスプレイ８６と、を含む。この実施形態、並びに同様の実施形態では、方位センサはプローブハウジング内に配置され、タグ付けソフトウェア及び３Ｄボリューム生成ソフトウェアはハウジング８４内に配置される。繰り返すが、タグ付けステップでは、トランスデューサが受け取った情報を表すデータ（例えば、ローチャネルデータ、ビーム形成済みデータ、又は検出済みデータなど）のフレームのいずれかにタグ付けすることが可能である。
【０１０２】
較正
【０１０３】
上述のように（図１Ａ及び図１Ｂを参照）、本明細書に記載の方法はいずれも、方位センサ（従って、プローブ）を患者の解剖学的軸（基準枠）に対して較正する較正ステップを含んでもよい。プローブ上、プローブ内、又はプローブ付近にある方位センサは、方位センサの読みを取得して、患者に対して方位を較正し、基準枠を与えることに使用されてよい。図１Ｂは、単に一例示的な較正プロセスを示す。較正プロセスの任意選択の一ステップは、検知部材をプローブに正しく取り付ける方法をユーザに教えることである（このステップが使用中のシステムに該当する場合）。一例示的位置決めステップでは、患者が仰向けの場合、（関連付けられた方位センサを有する）超音波プローブの面は、患者の胸骨上に位置決めされ、プローブの軸が患者の体に垂直であり、インデックスマーカ（「突起」）が患者の頭部に向いている。従って、センサの読みによって、患者の１つ以上の特定の解剖学的軸に対してプローブ／センサの方位を較正することが可能である。較正の読みが取得されると（図１Ｂを参照）、この情報を使用して、解剖学的主要方向及び／又は平面の正確なラベルを、テキスト（例を図１０Ｂ、図１１Ｂ、図１２Ｂ、及び図１３Ｂに示す）及び／又は３Ｄグラフィックプローブアイコンとともに、ライブ２Ｄ画像及び／又は生成された３Ｄボリュームに貼り付けることが可能であり、これは、体に対するプローブ方位を模倣する為にリアルタイムで傾斜したりスピンしたりすることが可能であり（例を図１０Ａ、図１１Ａ、図１２Ａ、及び図１３Ａに示す）、これらは全て、２Ｄ又は３Ｄ画像とともに記憶されることが可能である（図１Ｂを参照）。較正の読みを使用して、プローブの方位の変化に応じてライブ２Ｄ画像を自動フリップ又は自動回転させることも可能であり、これによって、ユーザにとっての一貫した基準枠が得られる。較正の読みを使用して、ユーザの注意を促す警告を表示することも可能であり、例えば、プローブの方位が異常又は異例になっていることを知らせる警告を表示することが可能である。較正の読みを使用して、３Ｄボリュームの座標系を患者の座標系（患者の主要な解剖学的軸）と適合するように変換することも可能であり、或いは、３Ｄボリュームを、患者の主要な解剖学的軸と揃っているボクセルグリッドに合わせてサンプリングしなおすことを支援することも可能であり、これによって、医師は、ＣＴ又はＭＲＩ画像化で得られる３Ｄデータセットを精査するのと同様に、横断型、矢状、又は冠状であるスライス画像のスタックに踏み込んだり、全体を「パン」したりすることが可能である。
【０１０４】
較正ステップは、３Ｄボリュームを生成することに適合されていないシステム、又は３Ｄボリュームを生成しないシステムで使用可能である。較正ステップと、これに関連付けられた使用方法は、既存の２Ｄ画像システムとともに有益に使用されることが可能である。例えば、較正ステップを使用して、プローブが患者に対してどのように方向づけられているかを示す視覚インジケータを２Ｄ画像上に与えることが可能である。
【０１０５】
図１０Ａ〜１３Ｂは、患者に対するセンサ及びプローブの方位を較正する、任意選択ながら非常に有利なステップの一例示的プロセス及び利益を示す。図１０Ａは、患者の胸骨１５２上の（センサが取り付けられた）プローブ１５０の面の一例示的較正位置を示しており、インデックス突起が患者の頭部に向いている。図１０Ｂは、この較正位置から取得されるセンサの読みを使用して、リアルタイム又は近リアルタイムの２Ｄボリューム画像を示しており、これには視覚的な注釈が付いており、それらは、患者の解剖学的平面のラベル１５３（この図では「矢状」）、前部（ａｎｔｅｒｉｏｒ）（「Ａ」）方向ラベル１５４、後部（ｐｏｓｔｅｒｉｏｒ）（「Ｐ」）方向ラベル１５５、頭部（ｈｅａｄ）（「Ｈ」）方向ラベル１５６（任意選択で頭部（ｃｅｐｈａｌａｄ）の「ＣＥ」、又は頭部（ｃｒａｎｉａｌ）の「ＣＲ」）、及び足部（ｆｏｏｔ）（「Ｆ」）方向ラベル１５７（任意選択で尾部（ｃａｕｄａｌ）の「ＣＡ」）である。従って、図１０Ｂの画像を見れば誰でも、その画像がどの平面において取得されているか（或いは、そのデータが記憶されている場合は、取得されたか）、並びに患者の頭部及び足部の相対位置、並びに患者の前部方向及び後部方向がすぐにわかる。従って、これらの方法は、方位情報を画像に自動的に埋め込むことによって、（２Ｄ超音波画像であろうと、３Ｄボリューム画像であろうと）そのような画像の有用性を大幅に高めることが可能である。
【０１０６】
図１０Ａはプローブの較正位置を示すものではあるが、図１０Ａ（並びに図１１Ａ、図１２Ａ、及び図１３Ａ）の図解は、実際には、患者に対するプローブの位置を図解する為にモニタに表示されることが可能な（ライブで表示されるか、画像とともに保存されることが可能な）一例示的方位グラフィックであり、これによって、この画像を観察する人によっては、その表示されている画像を生成する為に使用されたデータがキャプチャされたときにプローブが患者に対してどのように方向づけられていたかを素早く理解するであろう。
【０１０７】
図１１Ａ及び図１１Ｂは、プローブ１５０が患者１５２に対して動かされた為に画像化平面ラベル１６３がリアルタイムで「横断型／傾斜した矢状」を示す、プローブ１５０と、右側／頭部（ｈｅａｄ）ラベル１６６（或いは頭部（ｃｒａｎｉａｌ）又は頭部（ｃｅｐｈａｌａｄ））と、左側／足部（ｆｏｏｔ）ラベル１６７（或いは尾部（ｃａｕｄａｌ））と、前部ラベル１６４と、後部ラベル１６５とを示している。
【０１０８】
図１２Ａは、患者１５２に対して動かされたプローブ１５０が横断平面において画像化を行っている様子を示しており、図１２Ｂは、リアルタイム２Ｄ画像を示すとともに、平面ラベル１７３（横断型）、右側ラベル１７６、左側ラベル１７７、前部ラベル１７４、及び後部ラベル１７５を示している。
【０１０９】
図１３Ａは、患者１５２に対して動かされたプローブ１５０が冠状平面において画像化を行っている様子を示している。図１３Ｂは、リアルタイム２Ｄ画像を示すとともに、解剖学的平面ラベル１８３（冠状）、頭部ラベル１８６、足部ラベル１８７、右側ラベル１８４、及び左側ラベル１８５を示している。
【０１１０】
従って、図１０Ａ〜１３Ｂは、任意選択の較正ステップと、その後の、解剖学的平面ラベル及び相対方向ラベル（例えば、頭部／足部、右側／左側、及び前部／後部のいずれか）の少なくとも一方による自動画像ラベリングとがいかに有用であるかを示している。２Ｄ画像及び／又は３Ｄボリュームは、このように、画像化平面及び方向ラベルの少なくとも一方によりラベリングされてよい。
【０１１１】
３Ｄボリュームの結合
【０１１２】
本明細書に記載の幾つかの方法及びシステムの一例示的利点は、それらが複数の軸の周りの制限された動きを可能にすることである（例えば、図６Ａ〜６Ｇ、及び図１０を参照）。運用時には、異なる軸又は点（例えば、体表にほぼ平行な軸や体表にほぼ垂直な軸）の周りでプローブを回転させることにより、同じボリュームの組織が、超音波プローブ及び画像平面によって複数回にわたりスキャン／掃引されることが可能である。そして、ソフトウェアは、複数の３Ｄ画像ボリューム（３Ｄボリュームデータ）を使用して、ボリューム結合（例えば、合成）手法を実施することが可能であり、この手法は、様々な超音波送信アパーチャ及び／又は超音波受信アパーチャからの画像収集結果を結合することにより、スペックルノイズ（即ち、超音波画像における粒子の粗い背景テクスチャ）を低減し、画像のコントラスト及び解像度を高める。従って、本開示は、複数の３Ｄ画像ボリュームを結合して３Ｄボリュームの品質を高めることが可能なソフトウェア方法を含み、例えば、コヒーレント合成（例えば、平面波、合成アパーチャなど）及び非コヒーレント合成を用いる方法を含む。又、画像結合によって、音響伝送に対する画像アーチファクト及びバリアを除去することが可能になる。通常、これらの画像アーチファクト及びバリアは、従来の２Ｄ超音波による構造の可視化を実質的に制限する。複数の相補的な音響窓から収集された画像データを結合して、マージされた単一の３Ｄボリュームにすることにより、（例えば、腸ガス及び／又は骨によって）音響的に陰になる領域が、有効な画像データで置き換えられるか、有効な画像データと優先的にマージされることが可能である。これにより、超音波画像によって与えられる画質及び診断情報が大幅に強化されることが可能であり、場合によってはＣＴ又はＭＲによる画像化が不要になる。
【０１１３】
異なる複数の周波数で動作している超音波トランスデューサを使用して、第１及び第２の３Ｄボリュームを生成することが可能である。例えば、高周波超音波プローブは、比較的高い周波数で動作し、画像解像度は高く、画像化深度は浅い。低周波プローブは、低い周波数で動作し、解像度は概して低いが、よりよい浸透深度を有する。周波数が異なる複数のプローブを使用して生成された３Ｄボリュームを合成することにより、浅い深度での高解像度と、低周波プローブのよりよい浸透深度とを活かすことが可能である。実施形態によっては、動き制限器は、周波数が異なる様々なタイプのプローブと相互作用するように構成され、少なくとも１つの軸又は点の周りの各プローブの動きを制限するように構成される。例えば、システムは、クレードルが交換可能な制限器を含んでよく、各クレードルは、特定タイプのプローブ（又は特定ファミリのプローブ）と接続されるように構成されている。
【０１１４】
実施形態によっては、修正された既存の超音波システムの外部装置上のユーザインタフェースに、ユーザが複数の軸から軸を選択できるボタン（又は同様の作動装置）又はタッチスクリーンがある。次にユーザは、軸又は点の周りの掃引を実施し、ソフトウェアがその画像データを保存する。次にユーザは、別の軸を選択してよく、次に、第２の軸又は点の周りの第２の掃引を実施する。ソフトウェア方法は、次に、その複数の３Ｄ画像ボリュームを合成してよく、これによって高品質３Ｄボリュームが得られる。この文脈での合成は一般に知られており、例示的詳細を含む例示的参考文献として、トラヒー  ＧＥ（Ｔｒａｈｅｙ  ＧＥ）、スミス  ＳＷ（Ｓｍｉｔｈ  ＳＷ）、フォン  ラム  Ｔ（Ｖｏｎ  Ｒａｍｍ  Ｔ）、「外側口の平行移動によるスペックルパターン相関：実験結果及び空間合成への影響（Ｓｐｅｃｋｌｅ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ：  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｒｅｓｕｌｔｓ  ａｎｄ  Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｆｏｒ  Ｓｐａｔｉａｌ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ）」（ＩＥＥＥ超音波・強誘電体・周波数制御関係論文集（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，  ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ．）、１９８６年５月、３３（３）：２５７〜６４頁）がある。
【０１１５】
本明細書に記載の方法はいずれも、任意の２Ｄ画像を３Ｄボリュームに組み込む前に２Ｄ画素品質を評価する信頼性マッピングステップを含んでもよい。信頼性マッピングは、３Ｄボリュームの結合／マージを行う際に少なくとも２つの３Ｄボリュームの間でデータを優先的に選択する為に、本明細書に記載のどの方法で使用されてもよい。これらの実施形態で使用可能な信頼性マッピングの例示的態様が、例えば、カラマリス  Ａ（Ｋａｒａｍａｌｉｓ  Ａ）、ウェイン  Ｗ（Ｗｅｉｎ  Ｗ）、クライン  Ｔ（Ｋｌｅｉｎ  Ｔ）、ナヴァブ  Ｎ（Ｎａｖａｂ  Ｎ）、「ランダムウォークを使用する超音波信頼性マッピング（Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ  ｍａｐｓ  ｕｓｉｎｇ  ｒａｎｄｏｍ  ｗａｌｋｓ）」（メディカル・イメージ・アナリシス（Ｍｅｄｉｃａｌ  ｉｍａｇｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ）、２０１２年８月３１日、１６（６）：１１０１〜１２頁）において見られる。
【０１１６】
本開示は更に、（隣接しているか、部分的に重なり合っていてよい）複数の３Ｄボリュームをマージして（つなぎ合わせて）患者内部の全視野を拡大することにより、より大きな、マージされた３Ｄ画像ボリュームを生成する使用方法を含む。これにより、電離放射線を使用せずにＣＴと同様の即時精査を行う為に、医師が体をより完全にスキャンすることが可能になりうる。各回転軸又は点の相対位置が既知又は確定可能である限り、これら複数の３Ｄボリュームをマージする（つなぎ合わせる）ことが可能である。これらの実施形態では、それらの３Ｄボリューム同士が部分的に重なり合ってよく、その際、第１の３Ｄボリュームが第２の３Ｄボリュームと異なる深度にあってよい。
【０１１７】
複数の３Ｄボリュームの結合（例えば、マージ又はつなぎ合わせ）を可能にするように適合された単に一例示的な装置を、図１４に示す。図１４は、互いに固定された複数の動き制限器９０１Ａ〜Ｆを含む装置を示す。この例示的実施形態では、動き制限器９０１Ａ〜Ｆは、それぞれが、図６Ａ〜６Ｇの動き制限器と同じものである。従って、図６Ａ〜６Ｇの説明は、この実施形態にも同じように当てはまる。明確さの為に、動き制限器９０１Ｃについてのみ、動き制限器の全ての構成要素（例えば、基部、スリップリング、軸セレクタ、プローブクレードル）が示されており、動き制限器９０１Ａ、同９０１Ｂ、及び同９０１Ｄ〜Ｆについては基部構成要素だけが示されている。各基部は、基部の第１の側部に第１及び第２の連結素子５６９Ａ及び５６９Ｂ（図６Ｂを参照）を含み、第１の側部の反対側である、基部の第２の側部に第３及び第４の連結素子を含む。この例示的実施形態では、各基部は六角形状であり、２つの連結素子が六角形状の第１の辺にあり、第３及び第４の連結素子がその反対側の辺にある。これらの連結素子は、２つの基部が互いに固定されて、互いに対して安定化されることを可能にする。図１４では、動き制限器９０１Ａの基部は、連結素子５６９Ａ及び５６９Ｂによって、動き制限器９０１Ｃの基部と連結されている。各基部は更に、動き制限器同士が最密構成で連結されること（例えば、動き制限器９０１Ａと同９０１Ｂとの間の連結、並びに動き制限器９０１Ｂと同９０１Ｃとの間の連結）を可能にする更なる連結素子を有するように構成される。これらの最密連結関係は、六角形状の基部の他の辺にある連結素子によって可能になる。各基部は更に、隣接する動き制限器同士が直線構成で連結されることを可能にする更なる連結素子を有するように構成される。動き制限器９０１Ｃと同９０１Ｆは、直線関係で連結されている。従って、各基部は、動き制限器同士の連結時の様々な構成を可能にするように構成されている。
【０１１８】
装置は又、１つ以上の角度付きコネクタ９０３Ａ及び９０３Ｂを含んでもよく、これらも基部同様の連結素子を有し、従って、基部と接続されるように適合されている。角度付きコネクタに角度が付いていることにより、隣接する動き制限器同士が、互いに対して、ある角度で結合されることが可能である（即ち、平面に沿って一直線になるのではない）。このことは、患者の曲面部分において有利となりうる。そのような場所では、このことは、動き制限器を患者の体に係合させる為に有利又は必須である。角度付きコネクタは、隣接する動き制限器同士を、角度を付けて相対的に結合する為に、任意の所望の場所で使用されてよい。
【０１１９】
患者の体表、及び／又は用途に応じて、任意の数の動き制限器が、様々な構成で、互いに一直線に連結されたり、互いに角度を付けて連結されたりしてよい。
【０１２０】
基部はいずれも、六角形以外の形状、例えば、長方形、正方形、円形、三角形、八角形の形状を有してよく、或いは、患者に対する特定の使い方に応じて１つ以上の形状が特注である場合には不規則な形状を有してもよい。コネクタは、必要に応じて、任意の適切な、様々な構成及び連結部材を同様に有してよい。
【０１２１】
図１４に示された実施形態では、動き制限器のそれぞれが、それ自身のスリップリング、軸セレクタ、及びプローブクレードルを有してよく、或いは、場合によっては、ひと組だけあればよく、プローブがその特定の動き制限器とともに動かされる場合には、そのひと組がひとまとまりとして取り外され、別の基部に配置されてよい。
【０１２２】
この実施形態では、プローブ９２が、動き制限器９０１Ｃに関連付けられたプローブクレードルの中で安定化されているように示されている。プローブは、本明細書に記載のいずれの方法で使用されてもよく、例えば、軸セレクタで特定の軸を選択した後に一方又は両方の軸の周りでプローブを動かしてよい。プローブは、（プローブの内部に、又はプローブに固定された）関連付けられた方位センサを有し、本明細書に記載のように、２Ｄ画像に対して（方位情報及び／又は較正情報による）タグ付けが行われてよい。１つの動き制限器を使用してデータが取得された後に、プローブが別の動き制限器に動かされてよい（そして、おそらくは、スリップリング／プローブクレードル、軸セレクタ装置もまとめて同様に動かされてよい）。プローブは、１つ以上の軸又は点の周りで再度掃引されてよい。プローブは、画像データを取得する為に、任意の数の動き制限器に動かされてよい。情報及びデータは、プロセスのどのステップにおいても、任意の場所に記憶されてよい。
【０１２３】
ある特定の基部に関して、２つの軸の周りの掃引が行われる場合、画像合成は、隣接する動き制限器からの３Ｄボリュームがつなぎ合わされる前に、基部ごとに行われてよい。
【０１２４】
更に、データは各掃引後に保存されてよく、ソフトウェアは、プロセスのどの段階でデータを処理してもよい。
【０１２５】
実施形態によっては、患者とインタフェースする構成要素は、患者に対して固定される。ユーザが動き制限器を患者に対して保持すればよく、或いは、例えば、動き制限器を定位置に保持する為に、一時的な粘着ステッカ又は真空吸引が適用されてよい。実施形態によっては、患者インタフェース構成要素が患者に対して明確に固定されていなくても、ソフトウェアが、画像ランドマークを正確に識別することにより、固定された機械式基準系を用いては収集されなかった、部分的に重なり合う３Ｄボリュームをつなぎ合わせることを支援することが可能である。しかしながら、既知の構成を有する固定された機械系を使用することは、ボリュームのつなぎ合わせを簡略化し、その精度を高めることが可能である。
【０１２６】
実施形態によっては、患者インタフェース（例えば、動き制限器の基部）は、単一の一体型装置であってよい。例えば、図１４の一修正では、１つ以上の基部のうちの１つ以上が、互いに連結された個別構成要素ではなく、互いに対して一体であってよい（例えば、単一モールドから成形されてよい）。例えば、患者を問わず、体の特定領域に対して良好に動作する特定の形状があってよく、従って、複数のプローブ位置を考慮された既製の基部を有することが有利である場合がある。
【０１２７】
本明細書に記載の方法及び装置（例えば、トランスデューサの動きが制限された方位センサ）は、合成アパーチャ画像化で使用されてもよい。合成アパーチャ画像化は、上述のように取得されるＲＦデータ（チャネル又はビーム形成済み）を必要とする。合成アパーチャ画像化は、例えば、（例えば、図１４の装置を使用して）多様な角度位置の２Ｄチャネルデータを保存し、３Ｄ空間内で点ごとにデータ一式のビーム形成を行うことにより、実施されてよい。本明細書に記載の方法で合成アパーチャ画像化を行うことにより、高解像度の画像が有利に生成されるであろう。以下の参考文献に、本明細書に記載の方法に組み込まれることが可能な合成アパーチャ画像化の態様が記述されている。イリターロ，  Ｊ．  Ｔ．（Ｙｌｉｔａｌｏ，  Ｊ．  Ｔ）、エルマート，  Ｈ．（Ｅｒｍｅｒｔ，  Ｈ．）等、「超音波合成アパーチャ画像化：モノスタティック・アプローチ（Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｉｍａｇｉｎｇ：  Ｍｏｎｏｓｔａｔｉｃ  ａｐｐｒｏａｃｈ）」（ＩＥＥＥ超音波・強誘電体・周波数制御関係論文集（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，  ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、４１（３）：３３３〜３３９頁、１９９４年）。フラジール，  Ｃ．  Ｈ．（Ｆｒａｚｉｅｒ，  Ｃ．  Ｈ．）、オブライエン，  Ｊｒ．，  Ｗ．  Ｄ．（Ｏ’Ｂｒｉｅｎ，  Ｊｒ．，  Ｗ．  Ｄ．）等、「仮想ソース素子を用いる合成アパーチャ技術（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｗｉｔｈ  ａ  ｖｉｒｔｕａｌ  ｓｏｕｒｃｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）」（ＩＥＥＥ超音波・強誘電体・周波数制御関係論文集（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，  ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、４５（１）：１９６〜２０７頁、１９９８年）。カラマン，  Ｍ．，  Ｌｉ，  Ｐ．−Ｃ．（Ｋａｒａｍａｎ，  Ｍ．，  Ｌｉ，  Ｐ．−Ｃ．）、オドネル，  Ｍ．（Ｏ’Ｄｏｎｎｅｌｌ，  Ｍ．）等、「小規模システム用合成アパーチャ画像化（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｆｏｒ  ｓｍａｌｌ  ｓｃａｌｅ  ｓｙｓｔｅｍｓ）」（ＩＥＥＥ超音波・強誘電体・周波数制御関係論文集（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ，  Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ，  ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、４２（３）：４２９〜４４２頁、１９９５年）。実施形態によっては、参照によって本明細書に組み込まれるこれらの方法を組み合わせたものが組み込まれるが、好ましい一技術は、モノスタティックアプローチを（従来のスキャン平面においてではなく）エレベーション次元において使用することであってよい。これは、非常に高い解像度の画像／ボリュームを生成する為に、スキャン平面においてマルチスタティックアプローチと結合されてよい。
【０１２８】
ライブ更新
【０１２９】
本明細書に記載の方法はいずれも、超音波プローブの掃引を継続しながら「ライブ更新」処理及び／又は生成された３Ｄボリュームの表示を行うように適合されてもよい。３Ｄボリュームが（本明細書に記載の方法及びシステムのいずれかを使用して）生成されて、プローブが引き続き使用されている場合、ソフトウェアは、方位センサによって示された平面から最新の（即ち、ライブ）２Ｄ画像データを入力として受け取り、ボリューム内の前／現在のデータに追加するか、これに上書きするか、これを更新する為に、最新の画像データを３Ｄデータアレイに挿入するように適合されている。インタフェースは、任意選択で、ボリューム内の「過去の」画像データを、淡色又は半透明であるように表示するように適合されてよく、データの最新／ライブ／つい最近の平面が高輝度、強調表示、及び／又は不透明であるように表示されてよい。従って、ユーザは、この表示から、前のデータと最新のデータとを見分けることができる。ボリューム表示のライブ更新を行うことにより、ユーザが手術時の、又は侵襲性の、又は最小限の侵襲性の処置を行う際に、ユーザを誘導し、ユーザに自信を持たせることが可能である。
【０１３０】
更に、方法によっては、真のライブ更新ではなく、近ライブ更新を行うことが可能である。近ライブ更新は、真のライブ更新ではない、あらゆる更新を包含することを意図されている。例えば、近ライブ更新は、新しいデータが収集されたときに、処置中の３Ｄボリューム全体、又は３Ｄボリュームの一部を置き換えることが可能である。
【０１３１】
付記
【０１３２】
図６Ａ〜６Ｇに示された基部５６０は、ガイド５６１を含み、これは、この実施形態では針ガイドである。このガイドは、他の装置、例えば、ガイドワイヤ、カテーテルなどを誘導することが可能である。このガイドは、２Ｄ画像又は３Ｄボリュームによって患者内部を可視化する間、針が患者内に進むことを可能にするように動作してよい。有効利用の一例として、装置の配置がより確信的で一貫したものになるように、並びに処置のスピード及び安全性を高める為に、患者のリアルタイム画像（短軸又は長軸）を可視化する間、針が挿入されてよい。
【０１３３】
本明細書に記載のように、本明細書に記載の方法、装置、及びシステムは、多くの用途に向けて超音波をより一層、容易且つ直観的に使用することを可能にする。更に、他の画像化技術（例えば、ＣＴ又はＭＲＩ）と比べたときの超音波のスピード、安全性、可搬性、及び低コストにより、３Ｄ画像ボリュームは、素早く収集されることが可能であり、任意選択で、収集後の臨床現場でただちに精査されることが可能であり、後で使用する為、又は収集後の再構成の為に保存されることが可能であり、或いは精査及び解釈の為に遠隔場所に電子的に送られることが可能である。本明細書に記載のシステム、装置、及び方法は又、既存の低価格機器の効果的な使用及び強化を可能にする。このことは、農村地域や発展途上国などの低資源環境、並びにコスト意識が高い先進国環境において重要である。
【０１３４】
リアルタイムかどうかにかかわらず、特定の関心対象構造を隔離して可視化する為に、閾値化、クロッピング、セグメンテーションなどのインタフェース機能及び画像機能が実施されてよい。
【０１３５】
図１５は、本明細書に記載の例示的実施形態の各構成要素を示す。図１５は、図６Ａ〜６Ｇの基部１００、図６Ａ〜６Ｇに示されたスリップリング１０１、クレードル１０２及び１０３（これらのいずれか１つが図６Ａ〜６Ｇの実施形態で使用可能）、図１４の角度付きコネクタ１０４、図６Ａ〜６Ｇの軸セレクタ１０５を示す。これらの構成要素の材料は、変形可能でありながら、プローブの動きによっていかなる力がかかっても自身の形状を維持できるだけの剛性を備えたものであるように選択されてよい。これらの構成要素は、成形（例えば、射出成形又は材料注入成形）又は３Ｄ印刷など、任意の適切な製造技術で作られてよい。型を使用する場合、型は３Ｄ印刷されてよい。
【０１３６】
本明細書に記載の基部はいずれも、底面（体に接触する面）が平坦でなくてよく、必要に応じて、特定の体表になじむ曲率で成形されてよい。
【０１３７】
「トランスデューサ」及び超音波「プローブ」は、本明細書では区別なく用いている場合がある。一般に、超音波プローブは、内蔵されている超音波トランスデューサを包含する。本開示で「プローブ」を参照している場合は、概して、内蔵されているトランスデューサも参照しており、本開示で超音波「トランスデューサ」を参照している場合は、概して、そのトランスデューサを内蔵するプローブも参照している。
【０１３８】
上述の実施形態では、プローブ内の超音波トランスデューサをエネルギ源（即ち、音波パルス）として頼りにするシステム及び方法を説明しているが、本明細書に記載のシステム及び方法はそのようには限定されない。本開示は、エネルギ源が超音波トランスデューサではない任意の方法又はシステムを包含する。これらの実施形態では、超音波トランスデューサは、ソースが何であれ、エネルギが組織内に放射された結果として発生する音響データの検出器（受信器）としても動作可能である。そのような用途の一例として、光音響画像化がある。光音響画像化では、組織をパルスレーザで励振する必要がある。散乱が光伝搬を支配する為、超音波と異なり、光励振は概して体内での空間的集束が不可能であり、光速伝搬は瞬時励振と見なされ、閃光のように、どこでも時刻ゼロと見なすことができる。光エネルギは、様々な組織において様々な程度に吸収されて、非常に高速の、局所化された熱膨張を引き起こし、これが、超音波圧力波を発射する音響源として動作する。結果として得られる超音波が、トランスデューサを内蔵する従来型の手持ち式プローブで検出可能であり、実質的に組織内での光吸収のマップとなる画像を生成することに使用可能である。この例示的実施形態では、超音波画像化の場合の音響エネルギの代わりに光エネルギが組織内に伝送される。従って、光音響画像化に使用される（トランスデューサを内蔵する）プローブは、本明細書に記載のシステム及び方法のいずれとも使用されてよく、例えば、プローブとの位置関係が一定である方位センサを固定することによって使用されてよい。従って、本明細書に記載の実施形態は、超音波トランスデューサが音響エネルギ源であることに限定されない。図８では、ハウジング９５からプローブ９２への伝送矢印が破線（任意選択）になっており、これは、レーザ／光エネルギが伝送される実施形態（例えば、光音響画像化）を反映している。
【０１３９】
上述の方位測定方法（画像の注釈付け、及び参照アイコンの作成を含む）（例えば、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａ、及び図１３Ｂに示されたもの）は、患者からの超音波信号を受信して、それらの受信された超音波信号を使用する方法の文脈で説明されている。或いは、本明細書に記載の方位測定方法は、超音波以外のエネルギ形式を受ける用途も想定される。例えば、本明細書に記載の方法は、他の画像化技術で方向測定を行う為に使用されてよく、そのような画像化技術の限定ではない例として、蛍光透視法（ｘ線）、赤外線、更には、体内に伝送されるか、体内から放射されるエネルギを使用する、まだ発見されていない画像化形式などがある。一特定実施形態では、本明細書に記載の方位測定方法をどれでも利用できる装置の一例として、光センサ（光送受信プローブ）がある。従って、３Ｄ可視化の為の方位測定方法は、超音波、又は本明細書に記載のシステム及び装置に限定されない。
【０１４０】
実施例
【０１４１】
図１６は、本明細書に記載の方法、並びに２Ｄにのみ対応した超音波スキャナ及びプローブを有する超音波システムを使用して収集及び再構成された、３６週の胎児のファントムの顔のボリューム生成済み３Ｄ画像である。従って、図１６は、本明細書に記載の３Ｄボリューム生成のステップの一例であり、本明細書に記載の装置及び／又はシステムによって生成された３Ｄ画像ボリュームの一例である。例えば、３Ｄボリュームを生成することが可能な、本明細書に記載の、コンピュータで実行可能な方法はいずれも、図１６に示されたような３Ｄボリュームを生成することに使用可能である。上述のように、本明細書に記載の装置及びシステムは、現在流通している高級な３Ｄ超音波スキャナ及びプローブの何分の１かのコストであるが、その３Ｄ画質は、それらの高価格ハイエンドシステムに匹敵する。
【０１４２】
図１７Ａ〜Ｅは、検知された方位情報を電子信号にタグ付けする、本明細書に記載のシステム及び方法を用いて生成された３Ｄボリュームの可視化結果（即ち、生成された３Ｄボリュームから取得可能な更なる画像）を示す。これらの可視化結果は、３Ｄ生成済みボリュームをロードして処理する３Ｄスライサというソフトウェアパッケージを使用して作成されているが、そのような作業にはどのような３Ｄ医療画像データ可視化プラットフォーム（例えば、ＯｓｉｒｉＸなどのＤＩＣＯＭビューア）が使用されてよい。この特定の実施形態では、本明細書に記載のシステム及び方法を用いて、（超音波トレーニングシミュレータによって描かれた）血餅、動脈瘤、及び出血がある腹部大動脈の一部分のデータが収集され、超音波データの３Ｄボリュームとして生成されている。図１７Ａは、本明細書に記載のシステム及び方法を用いて取得及び生成された（シミュレートされた）超音波データの３Ｄボリュームを通る、交差する３つの２Ｄ断面平面を示しており、各２Ｄ断面画像の平面は、他の２つの平面とほぼ直交しており、相対的な交差線で互いにマージされて、その解剖学的領域のより詳細な空間描写を与えている。図１７Ａは、結合された２Ｄ超音波画像によって、血餅、出血、及び動脈瘤の位置が容易に識別されることを示している。図１７Ｂは、図１７Ａと同じデータのボリュームの３Ｄレンダリングを示す。血餅及び動脈瘤は、このボリュームの３Ｄレンダリング画像でもラベリングされている。図１７Ｃ〜Ｅは、図１７Ａにおいて交差していることが示されている個々の２Ｄ超音波画像を示している。図１３Ａ〜Ｅの例示的可視化の場合のように、（３Ｄボリューム画像生成中又は生成後の）３Ｄボリュームの可視化及び／又は処理を可能にする為に、本明細書に記載の任意の装置（例えば、超音波スキャナ、外部装置）に、任意の３Ｄ医療画像データ可視化プラットフォーム（例えば、３Ｄスライサ）がロードされてもよい。
【０１４３】
図１８Ａ〜Ｅは、図１７Ａ〜Ｅと同じタイプの可視化結果を示しており、ここでは、健康な人間被験者の大動脈及び下大静脈の可視化結果を示している。この実施形態では、データの３Ｄボリュームは、本明細書に記載のシステム及び方法を用いて生成されており、臨床超音波スキャナ及びプローブが２Ｄ画像を、プローブに取り付けられたセンサの読みとともに、入力として収集する。図１８Ｂでは、大動脈及び大静脈がラベリングされている。
【０１４４】
本明細書に記載の各図では、破線の矢印は、任意選択のステップを示すものとする。
【０１４５】
本明細書に記載の方法はいずれも、本明細書に記載の任意の適切な器具、システム、又は装置とともに使用されてよく、本明細書に記載の任意の適切な方法によって、任意の器具、システム、又は装置が使用されてよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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