(57)【要約】  超音波イメージングシステムは、心筋の向かい合う壁部間に均等に間隔が空けられた曲線として頂部と僧帽弁面との間に腔の縦方向の中心軸をプロットすることによって、左心室のより診断し易い心臓画像を生成する。横方向画像面は、均等に間隔が空けられ中心軸から出ている線上の短軸像内に位置決めされた制御ポイントを伴う湾曲した中心軸に対して、直角に位置決めされる。短軸像が楕円形腔である場合、横方向画像は、結果として編集制御ポイントをより良く位置決めすることになるより円形の外観を心臓に与えるために伸張される。
2018535781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波プローブ、及び、
プロセッサ、
を備える、心臓診断用の超音波診断イメージングシステムであって、
前記プロセッサにより、超音波診断イメージングシステムは、
前記プローブを使用して、心臓を含む３次元超音波画像データセットを獲得すること、
心筋及び心室の画像データを生成すること、
縦方向に分離された頂部と弁面との間で、前記心筋の向かい合う壁部間にほぼ均等に位置決めされた前記心室の湾曲した中心軸を画成すること、及び、
前記湾曲した中心軸の面内に心室画像を表示すること
を実行する、超音波診断イメージングシステム。
【請求項２】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、前記湾曲した中心軸の面内に長軸心室画像を表示することを実行する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項３】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、前記湾曲した中心軸に垂直な短軸像を画成することを実行する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項４】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、心筋境界を画成することを実行する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項５】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、長軸心筋境界を画成することを実行する、請求項４に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項６】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、前記長軸心筋境界の周辺に複数の編集制御ポイントを配置することを実行する、請求項５に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項７】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、短軸心筋境界を画成することを実行する、請求項４に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項８】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、前記湾曲した中心軸から出て前記短軸心筋境界と交差する線上に編集制御ポイントを画成することを実行する、請求項７に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項９】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、より円形の心筋の画像を生成するために前記画像データ内の前記心筋を伸張することを実行する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、前記湾曲した中心軸を伴う心室画像、及び、直線化された前記湾曲した中心軸を伴う心室画像を生成することを実行する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、前記湾曲した中心軸が直線化された中心軸に変化していく一連の心室画像を生成することを実行する、請求項１０に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサにより、前記超音波診断イメージングシステムは、前記湾曲した中心軸の直線化された中心軸への変化がアニメーションとして再生される一連の超音波画像を表示することを実行する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
【請求項１３】
心臓の一連の３次元画像データセットを獲得するステップと、
心筋及び心室の長軸像を抽出するステップと、
頂部と弁面との間で、前記心筋の向かい合う壁部間に均等な間隔で配置された前記心室の湾曲した中心軸を画成するステップと、
を含む、超音波心臓イメージングによって患者を診断する方法。
【請求項１４】
前記湾曲した中心軸にほぼ直角な面内にある、前記心筋の短軸像を抽出するステップと、
前記湾曲した中心軸を通過する線上にある前記短軸像内の前記心筋の境界上に、編集制御ポイントを配置するステップと
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記短軸像内の前記心筋を、より円形の外観に伸張するステップ
を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用超音波診断システムに関し、特に、軸湾曲及び横方向不規則性を伴う心臓の心臓評価を実行する超音波システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波イメージングは、心臓の状態を評価及び診断するために幅広く使用されている。患者の身体の胸郭直下に超音波プローブが押し当てられ、心臓をその頂部から見るために上方に向けられる。心臓がリアルタイム画像内で完全に視野に入るとき、心臓の拍動サイクルにわたって一連の３次元画像データセットが獲得される。３次元画像データは、左心室の内皮境界、駆出率、及び心筋運動などの、心臓の様々な機能及び特徴を識別するために、セグメント化プロセッサによって分析される。心臓解析のための２つのこうしたプロセッサは、米国特許第６，４９１，６３６号（Ｃｈｅｎａｌ等）に記載された自動境界検出プロセッサ、並びに、米国特許第７，１０１，１６４号（Ｗｅｅｓｅ等）及び米国特許公開第２０１０／０１８９３１７号（Ｌｅｈｍａｎｎ等）に記載されたＨｅａｒｔ  Ｍｏｄｅｌプロセッサである。臨床医は、こうした分析ツールを用いて、心臓の拍動サイクルにわたって心臓データをセグメント化し、心臓の弁及び心室を識別し、診断を進めていく元になる標準ＡＳＥ像における心臓を表示するように、プロセッサに命じることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、患者の体格、体形、並びに心臓の形状及び向きに関して、患者間で大きなばらつきがあるため、臨床医は自動的に画成された境界を、臨床医が画像内で知覚する解剖学的境界線に最も合うように編集することになる。この編集に関して問題を引き起こす２つの特徴は、心臓の明白な縦方向の湾曲及び／又は横方向の偏心形状である。左心室の縦方向湾曲は、ＭＰＲ（多断面構造化）画像面が、３次元画像データを介してすべての標準ＡＳＥ像において適切な長軸プレゼンテーションを表示できるようにすることを妨げる可能性がある。心臓の横方向偏心は、境界画成をより困難にし、編集制御間隔をより不規則にする可能性がある。したがって、超音波心臓診断プロセッサは、各標準ＡＳＥ像において良好な境界直交性及び編集制御間隔を伴うように、心臓の長軸像を適切に提示することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
いくつかの態様において、本発明は超音波のシステム及び方法を含む。例えば本発明は、心臓診断用の超音波診断イメージングシステムを含むことができる。システムは、実行されたときに、プローブを使用して心臓を含む３次元超音波画像データセットを獲得すること、心筋及び心室の画像データを生成すること、縦方向に分離された頂部と弁面との間で心筋の向かい合う壁部間にほぼ均等に位置決めされた心室の湾曲した中心軸を画成すること、及び、湾曲した中心軸の面内に心室画像を表示することを、システムに実行させる命令を有することができる。
【０００５】
或る態様において、本発明のシステムは、心臓を含む３次元超音波画像データセットを獲得するように構成されたプローブ、心筋及び心室の画像データを生成するように構成された第１のプロセッサ、縦方向に分離された頂部と弁面との間で心筋の向かい合う壁部間にほぼ均等に位置決めされた心室の湾曲した中心軸を画成するように構成された第２のプロセッサ、及び、湾曲した中心軸の面内に心室画像を表示するためのディスプレイを含む、心臓診断用超音波診断イメージングシステムを含むことができる。
【０００６】
いくつかの態様において、本発明は、超音波心臓イメージングによって患者を診断する方法を含む。方法は、心臓の一連の３次元画像データセットを獲得すること、心筋及び心室の長軸像を抽出すること、及び、頂部と弁面との間で心筋の向かい合う壁部間に均等な間隔で配置された心室の湾曲した中心軸を画成することを、含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】拡張末期及び収縮末期での心臓の標準ＡＳＥ像を示す図である。
【図２ａ】２つの標準像における左心室腔の面の交差を示す図である。
【図２ｂ】編集用の制御ポイントを備える左心室の３次元メッシュを示す図である。
【図３ａ】均一に対称な心臓形状について、縦及び横方向の心臓画像の中心軸及び制御ポイントを示す図である。
【図３ｂ】縦方向に湾曲した形状の心臓について、縦及び横方向の心臓画像の中心軸及び制御ポイントを示す図である。
【図３ｃ】横方向に偏心した形状の心臓について、縦及び横方向の心臓画像の中心軸及び制御ポイントを示す図である。
【図３ｄ】本発明の原理に従った、これらの不規則性が補正された心臓の縦及び横方向の心臓画像の中心軸及び制御ポイントを示す図である。
【図４】縦方向の湾曲を伴う心臓の３つの心臓画像を示す図である。
【図５】本発明の原理に従った、湾曲ＭＰＲを用いた補正後の同じ心臓データを示す図である。
【図６】本発明に従った、心臓の平面から湾曲へのＭＰＲの遷移のアニメーションを示す図である。
【図７ａ】標準像における、右心室腔のＭＰＲ面の交差を示す図である。
【図７ｂ】標準像における、右心室腔のＭＰＲ面の交差を示す図である。
【図８】本発明の原理に従って構築された超音波システムを、ブロック図形式で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の原理に従い、超音波心臓画像における心臓の湾曲及び横方向偏心を補正する、超音波診断のシステム及び方法が示されている。通常の直線中心軸は、房室壁間に均等な間隔で配置され、頂部から僧帽弁面へと延在する、湾曲線としてプロットされる。横方向偏心は、より均一な形状を生成するために画像内の心筋を伸張することによって減少する。これらの処置の結果として、心室の境界は、房室壁が視野面に対してより等距離且つ直角であるように提示され、より完全な長軸ＭＰＲ像の作成を可能にし、セグメント化された境界線及び制御ポイントのより等距離且つ直角な変位を表すために横方向ＭＰＲ面の面内編集を可能にする。湾曲中心軸を通過する曲線スライスである、非短縮長軸ＭＰＲ像が生成される。ここで、標準像のうちの１つにおける制御ポイントの編集は、他の像とはより独立に動作し、画成されるインターフェースの視覚化及び診断を向上させることになる。
【０００９】
図１は、診断を進めていく元になる心臓の３枚の標準像、並びに、心尖部四腔断層（ＡＰ４）像、心尖部三腔断層（ＡＰ３）像、及び、心尖部二腔断層（ＡＰ２）像を示す。上部の３つの画像ａ、ｂ、及びｃは、拡張末期段階の心臓の画像であり、下部の３つの画像ｄ、ｅ、及びｆは、収縮末期段階の心臓の画像である。フィリップスヘルスケア社（マサチューセッツ州アンドーバー）超音波システムのＱＬＡＢ機能の一部である、Ｈｅａｒｔ  Ｍｏｄｅｌなどの画像分析ツールは、これらの標準画像面を心臓のボリューム（３Ｄ）データからＭＰＲ画像面として自動的にセグメント化することができる。ＱＬＡＢ機能は、図１に示されるようなこれらのビューにおける左心室（ＬＶ）の境界線２１０、２１２、及び２１４、並びに僧帽弁面２２０などの、超音波心臓画像における心臓の境界を自動的にトレースすることも可能である。同様に、境界は、右心室などの心臓の他の特徴についても自動的にトレースすることができる。
【００１０】
３つの標準像面は、ＬＶの共通中心軸で、およそ０°、６０°、及び１００°の相対回転角で互いに交差する。標準像面のうちの２つの交差は図２ａに示されており、ここで、２１０で略述されたＡＰ４像内のＬＶ面は、２１２で略述されたＡＰ２像のＬＶ面と、中心軸２００で交差するように示されている。図２ａでは、横（短軸）像面がボリューム画像データからＭＰＲ像として再構築可能なことを示す、線２２２も示されている。これらすべての２次元像面は同じボリューム像データから抽出されるため、それらの心臓壁の輪郭は、図２ｂに示されるような３次元左心室腔のメッシュ又はワイヤフレームモデルとして編成することができる。異なる境界トレーシングが互いに交差するポイントは、図内でａ、ｂ、ｃとマークされる。図２ａは理想的なケースを表しているが、実際には３Ｄ画像データは、すべての境界トレーシング２１０、２１２、２３２、２３４、及び２３６（及びその他）全体を自動的に完全には識別できないか、或いは、少なくとも診断する医師を完全に満足させられない可能性がある。したがって、ＱＬＡＢ画像診断プログラムは、画像に対して境界トレーシングを再配置するために医師によって操作可能な自動的に描画された境界周辺に制御ポイントを作成する。医師が、トラックボール又はマウスなどのポインティングデバイスを用いて、像面内の制御ポイントをプル又は移動させるとき、境界トレーシングは制御ポイントと共に新しい位置に移動するが、隣接する制御ポイントに滑らかに接続されたままであり、このプロセスは「ラバーバンディング」と呼ばれる。図２ｂにおいて、交差ポイントａ、ｂ、及びｃは、図示された境界トレーシングのための制御ポイントとして使用することができる。しかしながら、制御ポイントが互いに近過ぎるように配置されている場合は、問題が生じる。こうしたケースでは、境界処理プログラムは、接続された境界トレーシングを滑らかに再位置付けすることができない。代わりに、医師が制御ポイントを移動させようとすると、トレーシングはジャンプし不安定になる。さらに、１つの像面内で制御ポイントを再位置付けしようとすると、制御ポイントが互いに近過ぎる場合、別の像面内でのトレーシング及び制御ポイントの位置に影響を与える可能性がある。図２ｂに示されるように、異なる像面の境界はすべて、それらの共通３Ｄ画像データセットに対する関係によって空間的に相関される。したがって、制御ポイントの位置を編集することによって、トレーシングの不安定さを生じさせないように、又は、他の像面内の境界トレーシング及び制御ポイントに影響を与えないように、制御ポイントの規則的な、均等な間隔を有することが望ましい。
【００１１】
縦方向に真っすぐであり、均一に対称な心臓の画像では、一般にこれらの編集問題は生じない。図３ａは、縦方向に真っすぐな対称の心臓の心筋６０を示す。心臓の頂部２３０とＬＶの底部の僧帽弁面２２０の中心との間に自動的に描画される、その中心軸２００は、ＬＶ腔の中心を真っすぐ下がる。真っすぐな中心軸２００を通過する平坦像面は、ＬＶの完全な非短縮長軸像をキャプチャする。横方向の像面２２２が中心軸２００に対して直角に作成される場合、図３ａの右側に示されるように、対称心筋６０はほぼ円形に見える。均等な角度で配分される制御ポイント位置決め線２０２が中心軸２００から出るように配置されるとき、心臓壁とのそれらの交差は、均等に分散された制御ポイントａ、ｂ、ｃ、ｄ、及びｅを生成する。さらに、位置決め線は、心筋と直角に交差するように見える。これによって、バー２０６によって示されるように、正しい心筋の厚みを測定するのに役立つ心内膜境界及び心筋を介する短経路２０４を生成する。
【００１２】
しかしながら、すべての心臓がこの画像分析にとって理想的な形状という訳ではない。図３ｂは、湾曲した縦形状を備える心臓、いわゆるバナナ型心臓の心筋６０を示す。中心軸２００が頂部２３０と僧帽弁面２２０との間に描画されるとき、図に示されるように、心臓の左側に近く、心臓の右側からは遠いことがわかる。直角に配置された横方向面２２２は、図の右側に示されるように、中心軸２００が心臓の左側に近く、右側からは遠いように見える。制御ポイント位置決め線２０２が中心軸２００から出るように描画されるとき、心筋６０と交差するそれらのポイントは、心臓周辺に均一に配分されない。制御ポイントｂ、ｃ、及びｄは大きく分離され、ポイントａ、ｆ、及びｅは互いにかなり近い。医師が制御ポイントｆを再位置決めしようとするとき、間近に隣接したポイントａ及びｅの不安定性及び不注意な再位置決めを生じさせる可能性がある。さらに、位置決め線２０２は心臓壁と直角に交差せず、異なる角度で交差している。図の右側のバー２０６を介する傾斜した位置決め線によって示されるように、心内膜境界及び心筋厚みの測定は歪められ、不正確である。
【００１３】
図３ｃは、心筋が縦方向には湾曲していないが、図の右側に示されるように横方向には円形というよりはむしろ楕円形である状態を示す。心筋の楕円形状により、制御ポイントａ、ｂ、及びｄ、ｅはかなり近くに配置され、制御ポイントｃ及びｆはそれらの隣接する制御ポイントから大きく分離されることになる。水平の制御ポイント位置決め線は、短軸像において心筋６０と直角に交差しているが、他の位置決め線２０２の交差は直角ではなく、ここでも、２０４及びバー２０６に示されるように、位置決め線に沿った心筋の厚みに歪みを生じさせている。
【００１４】
本発明の原理によれば、これらの問題は、図３ｄに示されるように湾曲した中心軸２００をプロットすることによって緩和される。中心軸２００は、頂部２３０と僧帽弁面２２０との間の直線としてではなく、図３ｄに示されるように、像面内の心臓の向かい合う側面間に均等に間隔が空けられた曲線として描画される。曲線は、心臓組織を厳密に辿るのではなく、画像処理ソフトウェアによって、ギザギザな急速に変化する曲線ではなく、滑らかな曲線に平滑化される。こうした滑らかに湾曲する軸については、二次曲線モデルが好ましい。結果は、図３ｄの左側に平滑な中心軸曲線２００によって示されている。図３ｂと比較すると、湾曲した中心軸によって、直角な横軸画像面がより中心に配置された中心軸２００を有することになり、図３ｄの右側に示されるように、均等に間隔が空けられた制御ポイント位置決め線２０２は、短軸内の心筋とより直角に交差することになる。これによって、２０４及びバー２０６によって示されるように、心筋が真の心筋厚みを正確に示す、より直角な経路を作成することになる。本発明の更なる態様によれば、図３ｄの右側で矢印によって示されるように、より円形の形状を生成するために画像処理ソフトウェアを用いて画像内の心筋を「伸張する」ことによって、短軸図内の心筋の任意の顕著な楕円状態が減じられる。中心線直交アフィン伸張は、この画像処理にとって好ましい。これらの修正がどちらも適用された場合、心臓の横方向ビュー及びその切断面は、むしろ図３ａの理想的な心臓形状に近いように見え、診断する医師が求めるものにより近い心臓測定が可能になる。
【００１５】
超音波システムのための表示媒体はフラットディスプレイであるため、湾曲した中心軸を通過する曲線スライスを生成するために３Ｄ画像データをサンプリングすることによって、診断する医師にとって長軸像についての中心軸湾曲の利点が最良に提示され、その後、湾曲した画像は表示のために平坦な面に直線化される。したがって最終画像は、表示されるときに中心軸を直線として示すことになる。湾曲した中心軸と交差する湾曲面の弾性変形の結果は、図４及び図５の画像を見ることによって理解できよう。図４のＬＶの解剖学的に正確な画像における中心軸２００は、心臓画像ａ、ｂ、及びｃにおいて上記で考察したように湾曲している。湾曲した中心軸２００によって画定される湾曲面を、超音波システム画像ディスプレイの面内に平坦面として表示するために、弾性変形が実行されるとき、ＬＶは、図５においてそれぞれａ、ｂ、及びｃとして表され、中心軸は直線として示される。画像が示すように、図５の処理された画像におけるＬＶの境界線及びエリアはそれほど不規則ではなく、より容易に診断及び測定が行える。
【００１６】
図５の処理された画像は、超音波システムによって獲得された解剖学的に正確な画像ではないが、診断及び測定がより行い易いように処理されていることを、診断する医師が認識することが重要である。本発明の更なる態様によれば、本発明の超音波システムは、図６に示されるように、湾曲した中心軸画像を伴う画像から湾曲が直線化された画像への変化のアニメーションを生成することが可能である。図６の左側の画像は図４ａの画像であり、中心軸は、解剖学的に正確なＬＶの向かい合う側壁間に均等に位置決めされた湾曲線として描画されている。図６の右側の画像は図５ａの画像であり、湾曲した軸ＭＰＲ面から直線への変形によって生じる。図６の左右の両端間にある中間画像は、中心軸の一連の進行する直線化において生成された２つの画像を示す。これらの画像（及びその他）が、診断する医師に対して、画像処理ソフトウェアによるアニメーションシーケンスとしての役割を果たすとき、医師は左側の元の画像上の画像処理効果を容易に把握することが可能であり、右側のより診断し易いが解剖学的にはより正確でない画像へと、どのように変化したかを観察することができる。
【００１７】
左心室について説明したが、本開示は右心室（ＲＶ）などの他の心室にも同様に使用可能である。図７Ａ及び図７Ｂは、湾曲した右心室に湾曲ＭＰＲ面を使用する例を示す。図７ＡにおけるＡＰ４像は、破線によって識別されるように、直線ＭＰＲ心尖部１（ＳＭＡ１）、直線ＭＰＲ心尖部２（ＳＭＡ２）、及び湾曲ＭＰＲ心尖部１（ＣＭＡ１）と呼ばれる、３つのＭＰＲ面を示している。ＳＭＡ１は三尖弁（ＴＶ）の中心に、さらにＡＰ４像面及び短軸像面（ＳＡＸ）に対して直角に、位置決めされる。ここで、ＳＭＡ１は結果としてＲＶ腔の短縮像を生じさせる。代替として、ＳＭＡ２は、ＴＶ及びＲＶの頂部を通過するように配向可能であるが、この像も結果として、ＲＶ腔の短縮像又は不正確な像を生じさせる。図に示されるように、前述のＬＶ分析と同様に決定されるＣＭＡ１面は、右心室の側壁間に均等に位置決めされ、三尖弁及びＲＶの頂部の両方を含む。
【００１８】
図７Ｂは、図７Ａの右心室の短軸像を、ＡＰ４像の切断線と共に示す。ＳＭＡ１及びＳＭＡ２の問題と同様に、直線ＭＰＲ短軸１（ＳＭＳ１）として識別されるＭＰＲ面は、右心室の中心に位置決めされるが、三日月形ＲＶを十分にスライスするものではない。これに対して、湾曲ＭＰＲ面、湾曲ＭＰＲ短軸１（ＣＭＳ１）は、短軸像において見られるようにＲＶの中心軸に位置決めされ、三日月形ＲＶの両端に及んでいる。
【００１９】
図８は、前述のように湾曲した中心軸及びそれほど楕円状態でない横断面を伴う心臓画像を処理するための、本発明に従って構築された超音波システムを示す。超音波プローブ１１２は、超音波パルスを送受信する超音波トランスデューサのアレイ１１４を含む。アレイは、２次元イメージングのための１次元の線形又は湾曲アレイとすることができるが、好ましくは、機械的に掃引される１次元アレイ、又は３次元での電子ビームステアリングのためのトランスデューサ要素の２次元マトリクスである。前述の３次元データセット及び画像は、好ましくは、心臓の３Ｄデータセットを獲得することが可能な、これらのアレイタイプの３Ｄプローブを用いて獲得される。アレイ１１４内の超音波トランスデューサは、超音波エネルギーを送信し、この送信に応答して戻されたエコーを受信する。伝送周波数制御回路２０は、アレイ１１４内の超音波トランスデューサに結合された送信／受信（「Ｔ／Ｒ」）スイッチ２２を介して、望ましい周波数又は周波数帯での超音波エネルギーの伝送を制御する。信号を伝送するためにトランスデューサアレイが活動化される時点は、内部システムクロック（図示せず）と同期されるか、又は、ＥＣＧデバイス２６によって心臓拍動サイクル波形が提供される、心臓拍動サイクルなどの身体機能と同期される。心拍が、拡張末期又は収縮末期などの、ＥＣＧデバイス２６によって提供される波形によって決定されたその拍動サイクルの望ましい段階にあるとき、プローブは超音波画像データセットを獲得するように命じられる。２次元アレイが電子的にステアリング及びフォーカスされると、３Ｄデータセットを３Ｄ心臓データセットのリアルタイムシーケンスとして獲得することができる。伝送周波数制御回路２０によって生成される超音波エネルギーの周波数及び帯域幅は、中央制御装置２８によって生成される制御信号ｆｔｒによって制御される。
【００２０】
送信された超音波エネルギーからのエコーは、アレイ１１４内のトランスデューサによって受信され、Ｔ／Ｒスイッチ２２を介して結合され、システムがデジタルビームフォーマを使用するときにアナログ−デジタル（「Ａ／Ｄ」）変換器３０によってデジタル化される、エコー信号を生成する。アナログビームフォーマも使用可能である。Ａ／Ｄ変換器３０は、中央制御装置２８によって生成される信号ｆｓによって制御されるサンプリング周波数で、受信されるエコー信号をサンプリングする。サンプリング理論によって指示される所望のサンプリングレートは、受信される通過帯域の最高周波数の少なくとも２倍であり、少なくとも約３０〜４０ＭＨｚである。最小要件よりも高いサンプリングレートも望ましい。
【００２１】
アレイ１１４内の個々のトランスデューサからのエコー信号サンプルは、コヒーレントなエコー信号を形成するためにビームフォーマ３２によって遅延及び合計される。２次元アレイを伴う３Ｄイメージングの場合、米国特許第６，０１３，０３２号（Ｓａｖｏｒｄ）及び米国特許第６，３７５，６１７号（Ｆｒａｓｅｒ）に記載されたように、プローブ内に配置されたマイクロビームフォーマとシステムメインフレーム内のメインビームフォーマとの間のビームフォーマを区分することが好ましく、その米国特許の両方が参照により本明細書に組み込まれる。その後、デジタルコヒーレントエコー信号は、デジタルフィルタ３４によってフィルタリングされる。デジタルフィルタ３４は信号を帯域通過フィルタリングし、周波数帯域をより低く、又はベースバンド周波数レンジへとシフトさせることも可能である。デジタルフィルタは、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，８３３，６１３号に開示されたタイプのフィルタとすることができる。中央制御装置２８は、デジタルフィルタ３４のためのフィルタ重み及びデシメーション制御変数を提供する。組織からのフィルタリングされたエコー信号は、従来のＢモード処理のためにデジタルフィルタ３４からＢモードプロセッサ３６へと結合される。
【００２２】
マイクロバブルなどの造影剤のフィルタリングされたエコー信号は、コントラスト信号プロセッサ３８に結合される。造影剤は、心室の血液プール内の造影剤に関して心内膜壁をより明白に画成するため、又は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，６９２，４３８号に記載されたように、心筋の微小血管系のかん流検査を実行するために、しばしば用いられる。コントラスト信号プロセッサ３８は、好ましくは、パルス反転技法によって調波造影剤から戻されるエコーを分離し、ここでは、基本信号成分を取り消し、調和成分を増強するために、画像位置への複数パルスの伝送によって生じるエコーが組み合わせられる。好ましいパルス反転技法は、例えば米国特許第６，１８６，９５０号に記載され、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２３】
デジタルフィルタ３４からのフィルタリングされたエコー信号は、速度及びパワーのドップラー信号を生成するために、ドップラー処理用のドップラープロセッサ４０にも結合される。これらのプロセッサからの出力信号は平面画像として表示され、３Ｄ画像メモリ４４に記憶される３次元画像のレンダリングのために、３Ｄ画像プロセッサ４２にも結合される。３次元レンダリングは、米国特許第５，７２０，２９１号並びに米国特許第５，４７４，０７３号及び第５，４８５，８４２号に記載されたように実行され、そのすべてが参照により本明細書に組み込まれる。ＭＰＲ面を生成するための方法はよく知られており、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，４４３，８９６号に記載されたように、身体の体積領域内の共通面内のポイントからのデータをその面の超音波画像に変換することを含む。
【００２４】
コントラスト信号プロセッサ３８、Ｂモードプロセッサ３６、及びドップラープロセッサ４０からの信号、並びに３Ｄ画像メモリ４４からの３次元画像信号は、Ｃｉｎｅｌｏｏｐ（登録商標）メモリ４８に結合され、ここで多数の超音波画像の各々について画像データを記憶する。画像データは、好ましくはＣｉｎｅｌｏｏｐメモリ４８内にセットで記憶され、画像データの各セットはそれぞれの時点で取得された画像に対応する。データセット内の画像データは、心拍中のそれぞれの時点での組織内かん流を示すパラメトリック画像を表示するために使用可能である。Ｃｉｎｅｌｏｏｐメモリ４８内に記憶された画像データのセットは、後に分析するためにディスクドライブ又はデジタルビデオレコーダなどの永久メモリデバイス内にも記憶することができる。本実施形態において、画像データセットは、ＱＬＡＢプロセッサ５０にも結合され、ここで画像は、心室の湾曲した中心軸を生成するために処理され、前述のように楕円状態を低減させるために伸張される。ＱＬＡＢプロセッサは、前述のように平坦面内でそれらを再生するために湾曲したＭＰＲ画像を処理すること、及び、湾曲した面像から同じ面の平坦像への漸進的変化のアニメーションを再生することも可能である。ＱＬＡＢプロセッサは、米国特許公開第ＵＳ２００５／００７５５６７号及びＰＣＴ公開第２００５／０５４８９８号に記載されるように、画像内の解剖学的構造の様々な態様の定量化測定も行い、自動化境界トレーシングによって組織の境界線及び境界も画成し、これらの文献のすべてが参照により本明細書に組み込まれる。これは、米国特許第６，４９１，６３６号に記載されるような完全に自動化された手段によって、又は、前述の米国特許公開第ＵＳ２００５／００７５５６７号内に記載されるような支援自動境界検出によって、実行可能であり、これらの文献のすべてが参照により本明細書に組み込まれる。ＱＬＡＢプロセッサによって生成されるデータ及び画像は、ディスプレイ５２上に表示される。
【００２５】
ブロック図例の各ブロック、及びブロック図例におけるブロックの組み合わせ、並びに本明細書に開示されるシステム及び方法の任意の部分は、コンピュータプログラム命令によって実施可能であることを理解されよう。これらのプログラム命令は、機械を生成するためにプロセッサに提供され、プロセッサ上で実行する命令は、ブロック図のブロック内に指定され、本明細書に開示されたシステム及び方法について記述された、アクションを実施するための手段を作成することになる。コンピュータ実施プロセスを生成するためにプロセッサによって一連の動作ステップを実行させるために、コンピュータプログラム命令はプロセッサによって実行される。コンピュータプログラム命令は、動作ステップのうちの少なくともいくつかを並行して実行させることもできる。さらに、ステップのうちのいくつかは、マルチプロセッサコンピュータシステム内で生じるように、複数のプロセッサにまたがって実行することもできる。加えて、本発明の範囲又は趣旨を逸脱することなく、１つ以上のプロセスを他のプロセスと同時に実行するか、或いは例示された順序とは異なる順序で実行することもできる。
【００２６】
コンピュータプログラム命令は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ又は他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）又は他の光学ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又は他の磁気ストレージデバイス、或いは、所望の情報を記憶するために使用可能でありコンピューティングデバイスによってアクセス可能である、任意の他の媒体を含むが、限定されない、任意の好適なコンピュータ可読ハードウェア媒体上に記憶することが可能である。プロセッサは、マイクロプロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、集積回路などの、ハードウェアを含むことが可能である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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