(57)【要約】  超音波データを使用して、４次元コンピュータトモグラフィのための代用の呼吸信号を決定する方法は、コンピュータトモグラフィイメージングシステム４０２によりコンピュータトモグラフィデータを取得するステップと、１又は複数の呼吸サイクルの間、コンピュータトモグラフィデータを取得することと同時に超音波イメージングシステム４０４の超音波プローブにより超音波データを取得するステップであって、超音波プローブは、被検体の横隔膜の画像を取得するようにアラインされる、ステップと、取得されたコンピュータトモグラフィデータ及び取得された超音波データを同期させるステップと、取得された超音波データから、代用の呼吸信号を決定するステップと、を有する。
2018527091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波データを使用して、４次元コンピュータトモグラフィのための代用の呼吸信号を決定する方法であって、
コンピュータトモグラフィイメージングシステムによりコンピュータトモグラフィデータを取得するステップと、
１又は複数の呼吸サイクルの間、前記コンピュータトモグラフィデータを取得することと同時に、超音波イメージングシステムの超音波プローブにより超音波データを取得するステップであって、前記超音波プローブが被検体の横隔膜の画像を取得するようにアラインされる、ステップと、
前記取得されたコンピュータトモグラフィデータ及び前記取得された超音波データを同期するステップと、
前記取得された超音波データから、代用の呼吸信号を決定するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記代用の呼吸信号を使用して前記コンピュータトモグラフィデータをソートするステップと、
前記ソートされたコンピュータトモグラフィデータを組み合わせて、４次元コンピュータトモグラフィ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３】
前記ソートするステップが、前記代用の呼吸信号に基づいて、同様の振幅を有する前記コンピュータトモグラフィデータの画像スライスをビニングするステップと、被検体の支持体位置に基づいて、前記ビニングされた画像スライスをソートするステップと、を有し、
前記生成するステップが、前記ソートされた画像を結びつけて前記４次元コンピュータトモグラフィを生成することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記取得された超音波データは、Ｍモードで取得された１次元の無線周波数データを有し、
前記代用の呼吸信号を決定する前記ステップが、
前記１次元の無線周波数データの高強度サブ部分を、ベースライン部分として識別するステップと、
呼吸サイクルにわたって、前記ベースライン部分に対する前記高強度サブ部分の移動を追跡するステップと、
前記ベースライン部分のロケーションと前記高強度々サブ部分の追跡された各移動のロケーションとの間の差を計算するステップと、
前記計算された差により、前記代用の呼吸信号を生成するステップと、
を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記取得された超音波データは、Ｍモードで取得された１次元の無線周波数データを有し、
前記代用の呼吸信号を決定する前記ステップが、
１次元の無線周波数データの高強度サブ部分を、ベースライン部分として識別するステップと、
相互相関又は１Ｄデーモンの少なくとも一方により、前記呼吸サイクルにわたって前記高強度サブ部分の移動を追跡するステップと、
前記追跡された移動に基づいて、前記代用の呼吸信号を生成するステップと、
を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記取得された超音波データは、Ｍモードで取得された１次元の無線周波数データを有し、
前記代用の呼吸信号を決定する前記ステップが、
第１の時間おけるベースラインＢモード画像を識別するステップと、
第２の異なる時間に前記Ｍモードで取得された前記無線周波数データの、前記ベースラインＢモード画像に対する相互相関を計算するステップと、
前記代用の呼吸信号として前記相互相関の値を用いるステップと、
を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記取得された超音波データは、Ｂモードで取得された２次元の超音波画像を有し、
前記代用の呼吸信号を決定する前記ステップが、
前記Ｂモードで取得された前記超音波画像において横隔膜表面をセグメント化するステップと、
前記セグメント化された横隔膜表面を、ベースラインのセグメント化横隔膜部分として識別するステップと、
前記呼吸サイクルにわたって、前記ベースラインのセグメント化横隔膜部分に対する、前記セグメント化された横隔膜表面の移動を追跡するステップと、
第１の時間における横隔膜位置と第２の異なる時間におけるベースライン横隔膜位置との間の絶対距離測定により、前記追跡されたセグメント化された横隔膜表面を比較するステップと、
を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記取得された超音波データは、Ｂモードで取得された２次元の超音波画像を有し、
前記代用の呼吸信号を決定する前記ステップが、
前記Ｂモードで取得された前記超音波画像において横隔膜表面をセグメント化するステップと、
前記セグメント化された横隔膜表面を、ベースラインのセグメント化横隔膜部分として識別するステップと、
前記呼吸サイクルにわたって、前記ベースラインのセグメント化横隔膜部分に対する、前記セグメント化された横隔膜表面の移動を追跡するステップと、
第１の時間と以前の時間との間のインクリメンタルな横隔膜動きの和により、前記追跡されるセグメント化された横隔膜表面を比較するステップと、
を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記取得された超音波データは、Ｂモードで取得された２次元の超音波画像を有し、
前記代用の呼吸信号を決定する前記ステップが、
第１の時間に前記Ｂモードで取得された前記超音波画像の、第２の異なる時間に前記Ｂモードで取得されたベースラインの超音波画像に対する相互相関を計算するステップと、
前記代用の呼吸信号として前記相互相関の値を用いるステップと、
を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記取得された超音波データは、Ｂモードで取得された３次元の超音波ボリュームを有し、
前記代用の呼吸信号を決定する前記ステップが、
前記Ｂモードで取得された前記超音波ボリュームにおいて横隔膜表面をセグメント化するステップと、
前記セグメント化された横隔膜表面を、ベースラインのセグメント化横隔膜部分として識別するステップと、
前記呼吸サイクルにわたって、前記ベースラインのセグメント化された横隔膜部分に対する、前記セグメント化された横隔膜表面の移動を追跡するステップと、
を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
第１の時間における横隔膜位置と第２の異なる時間におけるベースライン横隔膜位置との間の絶対距離測定により、前記追跡されるセグメント化された横隔膜表面を比較するステップを更に有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１の時間と以前の時間との間のインクリメンタルな横隔膜動きの和により、前記追跡されるセグメント化された横隔膜表面を比較するステップを更に有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記取得された超音波データは、Ｂモードで取得された３次元の超音波ボリュームを有し、前記代用の呼吸信号を決定する前記ステップが、
第１の時間に前記Ｂモードで取得された前記超音波ボリュームの、第２の異なる時間に前記Ｂモードで取得されたベースライン超音波ボリューム画像に対する相互相関を計算するステップと、
前記代用の呼吸信号として前記相互相関の値を用いるステップと、
を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記超音波データを取得する間、支持体デバイスにより固定位置に前記超音波イメージングシステムのトランスデューサアレイを維持するステップ、又は、
前記超音波プローブを支持するアームの符号器信号の１つにより前記トランスデューサアレイの移動を追跡し、又は前記超音波プローブに配置された前記支持体デバイスを追跡するステップ、
を更に有する、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータトモグラフィイメージングシステムと、
超音波イメージングシステムと、
データ同期及び４次元のコンピュータトモグラフィボリュームプロセッサと、を有し、
前記コンピュータトモグラフィイメージングシステム及び前記超音波イメージングシステムが、コンピュータトモグラフィイメージングデータ及び超音波イメージングデータを同時に取得するように構成され、
前記データ同期及び４次元コンピュータトモグラフィボリュームプロセッサが、
前記超音波イメージングデータを変換し、スキャンされた患者の実際の呼吸サイクルを表す代用の呼吸サイクル信号を決定するよう構成され、
前記データ同期及び４次元コンピュータトモグラフィボリュームプロセッサが、前記代用の呼吸サイクル信号を使用して、４次元コンピュータトモグラフィデータを構成するよう前記コンピュータトモグラフィイメージングデータを変換する、システム。
【請求項１６】
前記超音波イメージングデータは、１次元のデータ、２次元のデータ、又は３次元のデータのうち１又は複数を有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記超音波データを取得する間、前記超音波イメージングシステムのトランスデューサアレイの移動を追跡する追跡装置を更に有する、請求項１５又は１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記超音波データを取得する間、固定位置に前記超音波イメージングシステムのトランスデューサアレイを維持するように構成される支持体を更に有する、請求項１５又は１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記データ同期及び４次元コンピュータトモグラフィボリュームプロセッサは、前記取得されたコンピュータトモグラフィデータ及び前記取得された超音波データを同期し、前記代用の呼吸信号を使用して前記コンピュータトモグラフィデータをソートし、前記ソートされたコンピュータトモグラフィデータを組み合わせて、前記４次元コンピュータトモグラフィを生成する、請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２０】
コンピュータ可読命令によって符号化されたコンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読命令は、コンピューティングシステムのプロセッサによって実行される際、前記プロセッサに、
コンピュータトモグラフィデータ及び超音波データを同時に取得するステップと、
前記超音波データから代用の呼吸信号を決定するステップと、
前記取得されたコンピュータトモグラフィデータ及び前記取得された超音波データを同期するステップと、
前記代用の呼吸信号に基づいて、同様の振幅を有するコンピュータトモグラフィデータの画像スライスをビニングするステップと、
被検体支持体位置に基づいて、前記ビニングされた画像スライスをソートするステップと、
前記ソートされた画像スライスを結びつけることによって前記ソートされた画像スライスを組み合わせて、呼吸フェーズに対応する３次元ボリュームを生成するステップと、
を実行させる、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、コンピュータトモグラフィに関し、特に、超音波を使用した４次元コンピュータトモグラフィ（４Ｄ ＣＴ）イメージングの呼吸動き補償に関する。本発明は更に、他のイメージングモダリティに適用できる。
【背景技術】
【０００２】
呼吸サイクル（すなわち、肺の吸気及び呼気）による動きは、自由呼吸下の静止コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）スキャンの間、ターゲットである関心組織のジオメトリに大きな歪みをもたらしうる。自由呼吸は、概して、患者が、スキャニング中に呼吸することを意味する。すなわち、患者は、彼らの息を止めることを必要としない。静止（static）は、患者支持体がスキャンのために同じ静止位置に保持されることをさす。動き誘導された歪みは、ターゲットの関心組織をランダムに短くし又は長くしうる。歪みは更に、ターゲットである関心組織の中心の位置を変えることができる。図１は、静止ＣＴ画像における関心対象の幾何学的歪みを示す。
【０００３】
これらの歪みのため、自由呼吸下の静止ＣＴスキャンは、特に肺の悪性腫瘍のための放射線治療に関する線量計画にはあまり適さない。４Ｄ ＣＴは、この欠点を軽減するアプローチである。４Ｄ ＣＴにおいて、患者は、関心のあるあらゆる被検体支持体位置において、患者の長軸に沿ってオーバーサンプリングされる。各々のＣＴスライスは、呼吸サイクルの呼吸フェーズと相関付けられる。同じ呼吸フェーズであるが異なる寝台位置で取得されたＣＴスライスは、一緒にビニングされ、寝台位置に基づいてソートされ、３Ｄ画像に結びつける。従って、４Ｄ ＣＴボリュームは、異なる呼吸フェーズに取得された静止ＣＴ画像の連続である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
呼吸フェーズを測定するために、代用の呼吸信号が使用される。１つの代用の呼吸信号は、肺活量測定により決定される。肺活量測定において、肺に入る及び肺から出る空気のフローが、管に囲まれたタービン形状のファンを有するデバイスを通じて呼吸することによって測定される。ファンの回転レートは、空気流量を決定し、呼吸信号として測定される。別の代用の呼吸信号は、患者の胸部又は腹部に配置される反射マーカを追跡することによる。反射マーカは、患者が呼吸する際に動き、それらの動きが、呼吸信号として使用されることができる。別の代用の呼吸情報は、呼吸の最中の腹部サイズの変化を捕える空気ベローベルト（ａｉｒ−ｂｅｌｌｏｗ  ｂｅｌｔ）による。
【０００５】
残念なことに、上述したアプローチは、患者の呼吸サイクルの実際の呼吸フェーズに十分に又は良好に相関しない。結果として、４Ｄ ＣＴボリュームは、多くの場合、動きアーチファクトを有する。図２は、ターゲットが各画像において異なるロケーションに表される４Ｄ ＣＴの４つの異なるフェーズにわたる動きアーチファクトの例を示す。図３は、例示の動きアーチファクト３０２を含む患者の肺、胸部及び肩の４Ｄ ＣＴ画像を示す。少なくとも上記に関して、患者の呼吸サイクルの実際の呼吸フェーズと良好に相関する動き信号を決定するための別のアプローチの解決されていないニーズがある。
【０００６】
本願の見地は、上述した課題及びその他に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの見地により、超音波データを使用した４次元コンピュータトモグラフィの代用の呼吸信号を決定する方法は、コンピュータトモグラフィイメージングシステムによりコンピュータトモグラフィデータを取得するステップと、１又は複数の呼吸サイクルの最中、コンピュータトモグラフィデータを取得することと同時に超音波イメージングシステムの超音波プローブにより超音波データを取得するステップであって、超音波プローブが被検体の横隔膜の画像を取得するようにアラインされる、ステップと、取得されたコンピュータトモグラフィデータ及び取得された超音波データを同期するステップと、取得された超音波データから代用の呼吸信号を決定するステップと、を有する。
【０００８】
別の見地において、システムは、コンピュータトモグラフィイメージングシステム、超音波イメージングシステム、並びにデータ同期及び４次元コンピュータトモグラフィボリュームプロセッサを有する。コンピュータトモグラフィイメージングシステム及び超音波イメージングシステムは、コンピュータトモグラフィイメージングデータ及び超音波イメージングデータを同時に取得するように構成される。データ同期及び４次元コンピュータトモグラフィボリュームプロセッサは、超音波イメージングデータを変換し、スキャンされた患者の実際の呼吸サイクルを表す代用の呼吸サイクル信号を決定するように構成される。データ同期及び４次元コンピュータトモグラフィボリュームプロセッサは、代用の呼吸サイクル信号を使用して、４次元コンピュータトモグラフィデータを構成するようにコンピュータトモグラフィイメージングデータを変換するように構成される。
【０００９】
別の見地において、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピューティングシステムのプロセッサによって実行される際、コンピュータトモグラフィデータ及び超音波データを同時に取得するステップと、超音波データから代用の呼吸信号を決定するステップと、取得されたコンピュータトモグラフィデータ及び取得された超音波データを同期するステップと、代用の呼吸信号に基づいて、同様の振幅又は位相を有するコンピュータトモグラフィデータの画像スライスをビニングするステップと、被検体支持体位置に基づいて、ビニングされた画像スライスをソートするステップと、ソートされた画像を結びつけることによって、ソートされた画像スライスを組み合わせて、呼吸フェーズに対応する３次元ボリュームを生成するステップと、をプロセッサに実行させるコンピュータ可読命令によって符号化される。
【００１０】
本発明の更に別の見地は、以下の詳細な説明を読み理解することにより当業者に理解される。
【００１１】
本発明は、さまざまなコンポーネント及びコンポーネントの取り合わせ、並びにさまざまなステップ及びステップの取り合わせの形を取ることができる。図面は、好適な実施形態を例示するためにだけあり、本発明を制限するものとして解釈されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】静止ＣＴ画像における関心対象の幾何学的歪みを示す図。
【図２】個々の異なるロケーションにターゲットがある４Ｄ ＣＴの４つの異なるフェーズにわたる動きアーチファクトの例を示す図。
【図３】例示の動きアーチファクトをもつ患者の肺部、胸部及び肩部の４Ｄ ＣＴ画像を示す図。
【図４】ＣＴイメージングシステム、超音波イメージングシステム、並びにデータ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサを有するシステムを概略的に示す図。
【図５】４Ｄ ＣＴデータを生成するためにデータをソートし組み合わせることの例を示す図。
【図６】呼吸フェーズの関数として１Ｄ  ＲＦデータの高強度サブ部分を示す図。
【図７】２Ｄ超音波画像データのセグメント化された横隔膜表面を示す図。
【図８】超音波を使用して４Ｄ ＣＴの呼吸動き補償の例示の方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図４は、ＣＴイメージングシステム４０２及び超音波（ＵＳ）イメージングシステム４０４を有するシステム４００を概略的に示す。ＣＴイメージングシステム４０２は、概して、静止ガントリ４０６及び回転ガントリ４０８を有し、回転ガントリ４０８は、静止ガントリ４０６によって回転可能に支持されており、ｚ軸を中心に検査領域４１０の周りを回転する。例えば寝台のような被検体支持体４０７が、検査領域４１０の対象又は被検体を支持する。
【００１４】
例えばＸ線管のような放射線源４１２は、回転ガントリ４０８によって回転可能に支持され、回転ガントリ４０８と共に回転し、検査領域４１０を横切る放射線を放出する。放射線感受性検出器アレイ４１４は、検査領域４１０をはさんで放射線源４１２とは反対側に円弧をなして位置する。放射線感受性検出器アレイ４１４は、検査領域４１０を横切る放射線を検出し、各々の検出された放射線ごとに投影データ又はそれを表す信号を生成する。
【００１５】
再構成器４１６は、信号を再構成し、検査領域４１０に位置する被検体又は対象のスキャンされた部分を示すボリュメトリック画像データを生成する。ＣＴコンソール４１８は、モニタのような人間可読の出力装置、及びキーボード、マウス等の入力装置を有する。ＣＴコンソール４１８に常駐するソフトウェアは、オペレータが、グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を通じて又は他のやり方で、ＣＴイメージングシステム４０２とインタラクトし及び／又はＣＴイメージングシステム４０２を動作させることを可能にする。
【００１６】
超音波（ＵＳ）イメージングシステム４０４は、トランスデューサアレイ４２４を収容するプローブ４２２を有する。トランスデューサアレイ４２４は、トランスデューサ素子のアレイを有し、各トランスデユーサ素子は、音響ウィンドウ４２６を通じて超音波信号を送信し、エコー信号を受信するように構成され、エコー信号は、超音波信号が視野内の構造とインタラクトすることに応じて生成される。トランスデューサアレイ４２４は、１Ｄ、２Ｄ及び／又は３Ｄのデータを生成するように処理されることができるデータを取得する。これは、Ｍモードの単一素子イメージング、Ｂモードの２Ｄイメージング又はＢモードの３Ｄマトリクスイメージングを含む。
【００１７】
図示される例において、プローブ４２２は、デバイス４２９によって支持され、デバイス４２９は、呼吸及びスキャニングの最中、プローブ４２２を支持し、既知の静止位置に維持する。代替として、プローブ４２２は、符号化されたアームに取り付けられ、アーム符号器を使用して呼吸中の符号化されたアームの移動を測定する。代替として、プローブ４２２は、ロボットアームによって支持され、ガイドされる。代替として、光学トラッキング、電磁気（ＥＭ）トラッキング、光学形状検知等を用いる追跡システムが、プローブ４２２を追跡するために利用される。ＥＭ追跡の例は、２０１３年１２月２８日出願の国際出願番号第PCT/IB2013/054405号の明細書等に記述されており、その内容は、参照によってここに盛り込まれる。
【００１８】
図示される例において、プローブ４２２は、ケーブル４２８を通じて超音波コンソール４３０とインタフェースする。代替として、プローブ４２２は、ワイヤレスインタフェースを有することができる。超音波コンソール４３０は、ＣＴコンソール４１８と同様に、モニタのような人間可読の出力装置、及びキーボード、マウス等の入力装置を有する。更に、ＣＴコンソール４１８と同様に、超音波コンソール４３０に常駐するソフトウェアは、オペレータが、グラフィカルユーザーインタフェース（ＧＵＩ）を通じて又は他のやり方で、超音波イメージングシステム４０４とインタラクトし及び／又は超音波イメージングシステム４０４を動作させることを可能にする。
【００１９】
データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２は、ＣＴイメージングシステム４０２によって取得されるＣＴデータ及び超音波イメージングシステム４０４によって取得される超音波データを処理する。追跡システムがトランスデューサアレイ４２４のロケーションを追跡するために使用される場合、追跡情報が更に、データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２に提供される。このデータから、データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２は、各々のＣＴスライスを、超音波データ（１Ｄ、２Ｄ又は３Ｄ）、ＣＴ寝台位置、及びトランスデューサアレイ位置／向き（利用できる場合）に関連付ける。これは、データ内のタイムスタンプに基づくことができ、これは、複数のクロック、単一のクロックを同期する及び／又は他のやり方を含む。
【００２０】
後で詳しく述べるように、データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２は、超音波データを処理し、超音波データから代用の呼吸信号を生成し、かかる代用の呼吸信号は、呼吸サイクルのフェーズを表す。データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２は、この代用の呼吸信号を使用して、ＣＴスライスをソートし組み合わせることで、４Ｄ ＣＴボリュームを生成する。代用の呼吸信号は、横隔膜の実際の移動を反映するので、代用の呼吸信号は、実際の呼吸サイクルと良好に相関し、それにより、肺活量測定、マーカ、ベルト及び他のアプローチを使用することに関連付けられる動き信号が、実際の呼吸サイクルと良好に関連しない信号を生み出し、動きアーチファクトをもたらすことを軽減する。
【００２１】
４Ｄ ＣＴデータを生成するためのソート及び組み合わせの例は、図５に示される。図５において、複数セットのＣＴスライス５０２、５０４、５０６、５０８、...が、寝台位置５１０、５１２、５１４、５１６、...において取得される。各々の画像は、呼吸フェーズ／振幅に対応する。同様の（同じ、又は、１０％の範囲内の）呼吸信号フェーズ／振幅を有するスライスが、一緒にビニングされ（例えば、振幅５２６を有するスライス５２０、５２２及び５２４が一緒にビニングされ、振幅５３４を有するスライス５２８、５３０及び５３２が一緒にビニングされる、など）、それらの寝台位置に基づいてソートされる。データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２は、或る信号フェーズに対応する画像を結び付けて３Ｄボリューム５３６を生成し、結果を表示する。
【００２２】
図示される実施形態において、データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２は、ＣＴイメージングシステム４０２及び超音波イメージングシステム４０４とは別のコンピューティングシステム（プロセッサ、メモリ等を有する）の一部である。別の実施形態において、データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２は、ＣＴイメージングシステムコンソール４１８及び／又は超音波イメージングシステムコンソール４３０の一部である。更に他の実施形態において、データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２は、ＣＴイメージングシステム４０２及び／又は超音波イメージングシステム４０４及び１又は複数の他のコンピューティングシステムにわたって分散される。
【００２３】
ＣＴボリュメトリックデータ、超音波データ（１Ｄ、２Ｄ及び／又は３Ｄ）、追跡データ（取得される場合）、代用の呼吸信号、３Ｄボリューム５３６、４Ｄ ＣＴデータ及び／又は他のデータは、電子的にフォーマットされたデータのようにデータリポジトリに記憶されることができる。適切なデータリポジトリの例は、画像保管通信システム（ＰＡＣＳ）、放射線医学情報システム（ＲＩＳ）、病院情報システム（ＨＩＳ）、電子カルテ（ＥＭＲ）、データベース、サーバ等を含む。このデータは更に、ＣＴイメージングシステム４０２及び／又は超音波イメージングシステム４０４によって記憶されることができる。
【００２４】
上で簡単に説明したように、データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２は、代用のリポジトリ信号を生成するように超音波データを処理する。以下は、代用のリポジトリ信号を生成するために１Ｄ、２Ｄ及び３Ｄ超音波データを使用する非限定的な例を記述する。
【００２５】
単一トランスデューサ素子が、データを取得するためにＭモードで使用される場合、取得された超音波データは、横隔膜インタフェースに対応するＲＦデータの高強度サブ部分を含み、かかる部分は、高エコーである。この例は、図６に示されており、図６において、ＲＦデータ６０４の高強度サブ部分６０２は、ｔ＝０ではロケーション６０６を中心に位置する。
【００２６】
高強度サブ部分６０２は、呼吸サイクルの間、ＲＦデータ６０４の中で移動する。この例もまた、図６に示されており、図６において、サブ部分６０２はシフトされ、ｔ＝ｘではロケーション６０８を中心に位置する。ロケーション６０６と６０８との間で違いは、シフト６１０を表し、横隔膜の動き又は呼吸サイクルに対応する。図６は、複数の呼吸サイクル６１８、６２０...の時間６１６にわたって、ベースライン呼吸フェーズに対する、つまりロケーション６０６に対する動き６１４（すなわち、シフト６１０）のプロット６１２を示す。
【００２７】
この例において、ＲＦデータ６０４（例えばシフト６１０）の高強度サブ部分６０２の移動は、横隔膜移動のインジケータとして使用され、呼吸サイクルの代用物として使用される。知られている及び／又は他の動き検出アルゴリズムが、ＲＦデータ６０４の中の高強度サブ部分６０２の動き検出のために使用されることができ、例えば相互相関又は１Ｄデーモンが使用される。この例において、単一素子トランスデューサは、ここに述べられるように、患者の身体（図４に示すように）に対し空間的に固定される。
【００２８】
２Ｄ超音波画像がＣＴスキャニングの間にＢモードで取得される場合、各々のＣＴスライスは、１つのＢモード画像に関連付けられる。代用の信号が、１又は複数のアプローチに基づいて生成される。
【００２９】
１つのアプローチによれば、横隔膜表面が、Ｂモード画像においてセグメント化される。この例は、図７に示されている。図７において、表面７０２は、セグメント化された横隔膜を表す。横隔膜の動きは、測定され、ベースラインと比較され、例えば、時間ｔでの横隔膜位置と時間０でのベースライン横隔膜位置との間の絶対距離測定を通じて、又は、時間ｔと時間ｔ−１との間のインクリメンタルな横隔膜の動きの合計によって、比較される。
【００３０】
別のアプローチにおいて、時間ｔでのＢモード画像及び（時間０での）ベースラインＢモード画像の相互相関が計算され、相互相関の値が、代用の信号として利用される。このアプローチによれば、横隔膜が動くとき、それは、時間ｔでの画像とベースライン画像との間の非相関の結果をもたらす。両方の場合、プローブ４２２は、好適には、ここに記述されるように、患者の身体に対して固定され又は追跡される。
【００３１】
ボリュメトリック３Ｄ超音波画像データが、ＣＴスキャニング中にＢモードで取得される場合、各々のＣＴスライスは、Ｂモードボリュームに関連付けられる。代用の信号が、１又は複数のアプローチに基づいて生成される。
【００３２】
１つのアプローチによれば、横隔膜表面が、Ｂモードボリュームにおいてセグメント化される。横隔膜の動きが測定され、時間ｔでの横隔膜位置と時間０でのベースライン横隔膜位置との間の絶対距離測定により、又は、時間ｔと時間ｔ−１との間のインクリメンタルな横隔膜の動きの和によって、ベースラインボリュームと比較される。
【００３３】
別のアプローチにおいて、時間ｔでのＢモードボリューム及び（時間０での）ベースラインＢモードボリュームの相互相関が計算され、相互相関の値が、代用の信号として利用される。このアプローチによれば、横隔膜が移動するとき、時間ｔでの画像とベースライン画像との間の非相関の結果をもたらす。両方のケースにおいて、プローブ４２２は、ここに記述されるように、固定され又は追跡される。
【００３４】
図８は、Ｍモードにおいて単一のトランスデューサアレイ４２４素子を使用して呼吸信号を生成し使用する例示の方法を示す。
【００３５】
上述のステップの順序は制限するものではないことが理解されることができる。従って、他の順序もここに企図される。更に、１又は複数のステップが省かれることができ、及び／又は１又は複数の付加のステップが含められることができる。
【００３６】
８０２において、患者は、スキャンのために検査領域４１０の被検体支持体４２０に位置付けられる。
【００３７】
８０４において、超音波イメージングシステム４０４の超音波プローブ４２２が、横隔膜の画像（例えば、２つの可能性は、肋間の又は肋骨下の画像）を取得するために、患者に適切に位置付けられる。
【００３８】
８０６において、ここに及び／又は他のやり方で述べられるように、被検体に関する超音波プローブ４２２のロケーションが、追跡され又は固定される。
【００３９】
８０８において、ＣＴイメージングシステム１０２及び超音波イメージングシステム１０４は、データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２とインタフェースされる。
【００４０】
８１０において、患者が通常通り呼吸する間、ＣＴスキャン及び超音波スキャンが同時に実施される。
【００４１】
８１２において、代用の呼吸信号が、取得された超音波データから生成される。ここに記述されるように、代用の呼吸信号は、１Ｄ、２Ｄ及び／又は３Ｄ超音波データから生成されることができる。
【００４２】
８１４において、データ同期及び４Ｄ ＣＴボリュームプロセッサ４３２が、代用の呼吸信号を用いて、ＣＴスライスをソートし組み合わせることで、４ＤボリュメトリックＣＴデータを生成する。
【００４３】
上述したことは、非一時的コンピュータ可読記憶媒体（物理メモリ：信号、搬送波及び他の一過性媒体を除く）上に符号化され又は埋め込まれることができるコンピュータ可読命令によって実現されることができ、かかるコンピュータ可読命令は、コンピュータプロセッサ（例えば、マイクロプロセッサ、コントローラ、その他）によって実行される際、記述されるステップをコンピュータプロセッサに実施させる。付加的に又は代替として、コンピュータ可読命令の少なくとも１つは、信号、担体波又は他の一過性媒体によって担持される。
【００４４】
本発明は、さまざまな実施形態に関してここに記述されている。変更及び変形が、ここに記述を読み取ると、当業者に思いつくことができる。このような変更及び変形が添付の請求項又はその等価なものの範囲内にある限り、本発明は、すべてのこのような変更及び変形を含むものとして解釈されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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