(57)【要約】      （修正有）【課題】患者の外部表面に密着しボリュームスキャンする際のアーティファクトを低減することのできる超音波イメージングスタンドオフを提供する。【解決手段】超音波イメージングスタンドオフ２８は、ボリューム変換器３０と接触するためのより硬質の部分３２と、患者に適合するための粘性流体３６で満たされた可撓性部分３４とを有し、その結果、空隙がほとんどないか、空隙が全くなくなる。結合組織を平坦にさせるために、スタンドオフ２８を通して圧力がかけられ、その結果、陰影アーティファクトが低減する。【選択図】図１
2016067925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波イメージング用のコンフォーマルインターフェイスであって、
反対側の第二表面（３４）よりも硬質の第一表面（３２）を有する密封容器（２８）であって、前記第二表面（３４）は、患者の外部表面に対してコンフォーマルであり、前記第一表面（３２）は、超音波変換器アレイ（３０）と音響的に接触するように構成される、密封容器（２８）と、
前記密封容器（２８）内の水よりも粘性の高い流体（３６）と、
を含む、
ことを特徴とするコンフォーマルインターフェイス。
【請求項２】
前記第一表面（３２）は、縁部を有する正方形または長方形のフレームを含み、前記縁部は、前記フレームの周囲にあって且つ前記第二表面（３４）から遠ざかる方向に延びている、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項３】
前記第一表面（３２）は、前記第二表面（３４）よりも厚い、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項４】
前記第二表面（３４）は弾性を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項５】
前記第二表面（３４）は、ＰＥＢＡＸであり、前記第一表面（３２）はＰＥＢＡＸである、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項６】
前記第一および第二の表面（３２、３４）は、異なる種類のＰＥＢＡＸである、
ことを特徴とする請求項５に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項７】
前記第一表面（３２）は、任意の方向に少なくとも１０ｃｍの直径を有し、超音波イメージングのために手で圧力がかけられている間、平面から０．５ｃｍ未満しか互いに反対側の縁が偏移しない程度に、前記第一表面（３２）が硬質である、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項８】
前記第一表面（３２）は実質的に平坦である、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項９】
前記第一表面（３２）は、接着性潤滑油を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項１０】
前記流体（３６）は、油を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項１１】
前記流体（３６）は、１気圧よりも大きい圧力下で、前記密封容器（２８）内にある、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項１２】
前記密封容器（２８）は、前記流体（３６）を注入し、１気圧よりも大きい圧力下で前記流体（３６）を保持するように構成されたポートを含み、前記圧力は前記注入によって設定可能である、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項１３】
前記密封容器（２８）内の力センサ（４０）をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１に記載のコンフォーマルインターフェイス。
【請求項１４】
臨床診断超音波ボリュームイメージングにおいて乳房をスキャンする（４８）ための方法であって、
患者の前記乳房に接触して圧力下で、粘性流体（３６）で満たされたバッグ（２８）を配置すること（４２）と、
前記バッグ（２８）に接触してボリュームスキャン（４８）変換器を位置決めすること（４４）と、
前記バッグ（２８）に前記ボリュームスキャン（４８）変換器で圧力をかけること（４６）であって、前記圧力は重力によって引き起こされるよりも大きい、ことと、
前記ボリュームスキャン（４８）変換器で前記バッグ（２８）を通って前記乳房をボリュームスキャンすること（４８）と、
を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記バッグ（２８）は、実質的に強固な変換器表面と、可撓性乳房接触表面とを含み、前記圧力をかけること（４６）は、前記乳房が前記圧力をかけられている間、前記乳房に対して前記可撓性乳房接触表面を適合することを含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
配置すること（４２）は、前記圧力が１気圧よりも大きく、前記粘性流体（３６）が油であって、前記バッグ（２８）が密封されたバッグ（２８）で配置すること（４２）を含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
ボリュームスキャンすること（４８）は、前記乳房を通る複数の平面をスキャンすること（４８）を含み、前記スキャンすること（４８）から画像を作成することをさらに含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記圧力をかけること（４６）は、音波検査者の手またはロボットアームで押し付けることを含み、前記ボリュームスキャン（４８）変換器と前記乳房との間の前記バッグ（２８）内の空隙およびしわが存在しないように、前記バッグ（２８）は、前記ボリュームスキャン（４８）変換器の放射面に適合し、前記乳房に適合する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記バッグ（２８）内の圧力を検知すること（５２）と、
前記スキャン（４８）に応じて、力および弾性または歪みデータの関数として組織特性を計算すること（５４）と、
をさらに含む、
ことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項２０】
超音波イメージング用のスタンドオフであって、
筐体（２８）に含まれる粘性流体（３６）を含み、前記筐体（２８）は第一部分において可撓性弾性材料（３４）であり、第二部分において、比較的より硬質の材料（３２）であって、前記粘性流体（３６）および前記筐体（２８）は音響的伝導性を有する、
ことを特徴とするスタンドオフ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ボリューム測定超音波は、女性の高密度の乳房のイメージングなど、患者をイメージングするために利用される。高密度の乳房のボリュームイメージングに関しては、多数の障害が存在する。ボリュームスキャン変換器は、乳房の大部分とは接触できず、または、より小さい乳房の場合には、乳房の表面全体と接触することができない。この結果、変換器の部品と患者との間には空隙または他の間隙が生じ、与えられた位置からスキャンすることができるボリュームを限定する。その後、音波検査者は、他の位置からボリュームスキャンを繰り返し、別々に取得されたボリュームの重ね合わせを必要とする。ボリューム超音波における他の問題点は、陰影である。乳頭および他の結合乳房組織は音響的陰影の原因となる。音響的陰影は、画像アーティファクトの原因となる。
【発明の概要】
【０００２】
導入として、以下に記述される好ましい実施形態は、超音波イメージング用の方法、スタンドオフ（ｓｔａｎｄｏｆｆ）、コンフォーマルインターフェイス、変換器アレイおよびシステムを含む。スタンドオフは、ボリューム変換器と接触するためのより硬質の部分と、患者に適合（ｃｏｎｆｏｒｍ）するための粘性流体で満たされた可撓性部分とを有し、その結果、空隙をより小さくするか、または空隙をなくすことができる。結合組織を平坦化するためにスタンドオフを通して圧力がかけられ、その結果、陰影アーティファクトを低減することができる。
【０００３】
第一の態様においては、超音波イメージング用のコンフォーマルインターフェイスが提供される。密封容器は、反対側の第二表面よりも硬質の第一表面を有する。第二表面は、患者の外部表面に対してコンフォーマルであり、第一表面は超音波変換器アレイと音響的に接触するように構成される。密封容器内には、水よりも粘性の高い流体がある。
【０００４】
第二の態様においては、臨床診断超音波ボリュームイメージングにおいて乳房をスキャンするための方法が提供される。圧力下において、粘性流体で満たされたバッグが患者の乳房に接触して配置される。ボリュームスキャン変換器はバッグに接触して配置される。ボリュームスキャン変換器で、バッグに対して圧力がかけられる。圧力は、重力による力よりも大きい。乳房は、ボリュームスキャン変換器によって、バッグを通してボリュームスキャンされる。
【０００５】
第三の態様においては、超音波イメージング用のスタンドオフが提供される。筐体は粘性流体を含む。筐体は、第一部分においては、可撓性な弾性材料であり、第二部分においては、比較的より硬質の材料である。粘性流体および筐体は、音響的伝導性を有する。
【０００６】
本実施形態は以下の請求項によって定義され、発明の概要における如何なる記載も、請求項に対する限定として解釈されるべきではない。上述された態様のうちの任意の一態様またはそのうちの任意の二つ以上の組み合わせが使用されてもよい。本発明のさらなる態様および利点は、好ましい実施形態と共に、以下に記述される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
構成要素および図面は、必ずしも同じ縮尺で描かれているとは限らず、その代わりに、本発明の原理を示すために強調されることがある。さらに、図面においては、類似の参照番号は異なる図面を通して対応する部分を示す。
【図１】超音波スキャン用のコンフォーマルインターフェイスの一実施形態を示す。
【図２】スタンドオフを有する超音波イメージング用の方法の一実施形態のフローチャート図である。
【図３】乳房と、図１のコンフォーマルインターフェイスとの例示的相互作用を示す。
【図４】ボリュームスキャン用の超音波システムの一実施形態のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
コンフォーマルな陰影低減インターフェイスは、超音波ボリュームスキャンまたはその他のスキャン用に利用される。コンフォーマルインターフェイスは、密封された、音響的に伝導性を有する粘性流体で満たされたバッグである。バッグは、変換器と、患者の乳房との間にコンフォーマルインターフェイスを作り出す。全ての乳房は、異なる形状および構造を有する。バッグは、胸部方向に圧迫された変換器と仰向けの患者の乳房との間に高圧力インターフェイスを作り出すことができる。コンフォーマルな設計によって、音響的接触や患者の快適性を向上させ、その結果、陰影を低減することができる。
【０００９】
ボリューム測定超音波システムは、従来のハンドヘルド超音波と類似する陰影を有する一ボリュームの取得において、全体にわたって、より低密度の乳房の画像を取得することができる。コンフォーマルインターフェイスは、乳房のより大きい部分へと、間隙なしで音響的経路を提供してもよい。
【００１０】
本明細書では、例として乳房イメージングが使用される。他の実施形態においては、コンフォーマルインターフェイスは患者の他の部分をスキャンするために使用される。他の例としては、腹部、小器官および末梢血管がある。
【００１１】
図１は、超音波イメージング用のコンフォーマルインターフェイスの一実施形態を示す。コンフォーマルインターフェイスは、超音波変換器３０と患者との間に配置するためのスタンドオフ２８である。スタンドオフ２８は、患者に適合する表面３４と接続される変換器接触表面３２を含み、流体３６で満たされた容器を形成する。容器を満たすためのポート３８と、力センサ４０も示されている。ポート３８および／または力センサ４０がない場合など、追加コンポーネント、異なるコンポーネントまたはより少数のコンポーネントが提供されてもよい。
【００１２】
変換器接触表面３２はＰＥＢＡＸなどのエラストマーである。他の材料が使用されてもよい。材料は滅菌可能であるため、洗浄および再利用のために熱と蒸気に晒されることがある。材料は、音響的に伝導性も有し、水および組織に類似する音響インピーダンスを有するなど、流体３６および変換器３０に対して整合された音響インピーダンスを提供する。
【００１３】
変換器接触表面３２は、超音波変換器３０と音響的に接触するように構成される。超音波変換器３０と音響的に接触するための変換器接触表面３２を構成するために、種々の配置のうちの任意の一配置またはその組み合わせが使用されてもよい。アーティファクトを回避するために、音響的整合が提供される。インピーダンスの音響的不整合を最小限化することによって、音響エネルギーは、界面または境界を通ってより伝達しやすい。組織をスキャンするために、変換器３０の放射面と皮膚との間に空気のない接触を提供するためにゲルが使用される。皮膚、ゲルおよび患者は、類似した音響インピーダンスを有するが、空気は音響インピーダンスが異なる。
【００１４】
一実施形態においては、変換器接触表面３２は、硬化させるまたは、患者適合表面３４よりも硬くすることによって接触するように構成される。例えば、変換器接触表面３２は、患者適合表面３４の３−４倍の厚さ（例えば、１０−１５ミル）など、さらなる厚みを有する。変換器接触表面３２を硬化させるために、隆起部などの構造が使用されてもよい。例えば、変換器接触表面３２の全周またはその一部にわたって縁部（リップ）が形成される。縁部または隆起部は屈曲を制限する。
【００１５】
変換器接触表面３２は、実質的に平坦かつ強固である。変換器３０の強固な放射面と変換器接触表面３２との間が接触するほどごく僅かであるような、平面からの実質的な偏移量が、エアポケットなしで、少なくともゲルを通して維持される。例えば、変換器接触表面３２は、超音波イメージング用に変換器接触表面３２に接触して、変換器３０によって圧力が加えられている間、互いに反対側の縁が０．５ｃｍを超えて平面から偏移しないように、変換器接触表面３２は十分に硬質である。多少の偏移または屈曲量が提供されてもよい。この硬さによって、患者の高周波（例えば、２−１０ＭＨｚ）スキャン用に、変換器３０を変換器接触表面３２に接触して使用することが可能となる。
【００１６】
別の実施形態においては、変換器接触表面３２は、形状を通して音響的に接触するように構成される。変換器３０の放射面は、平面または曲面であって、任意の周囲形状を有する。変換器接触表面３２は、それに合った（ｍａｔｉｎｇ）形状および湾曲を有する。例えば、変換器３０は、１５ｃｍ×１５ｃｍである。同様に、変換器接触表面３２は、１５ｃｍ×１５ｃｍまたはそれよりわずかに大きい（例えば、３ｃｍ以内）。別の例として、変換器３０は、任意の方向に少なくとも１０ｃｍの直径を有する。変換器接触表面３２は、その方向において、同一直径またはわずかに大きい直径を有する。
【００１７】
さらに別の実施形態においては、変換器接触表面３２は、位置合わせ穴またはロッドなどの、合わせ構造を通して音響的に接触するように構成される。一つのアプローチにおいては、変換器接触表面３２の周囲に縁部（リップ）が延びる。縁部は、変換器接触表面３２および患者から遠ざかる方向に、変換器３０に向かって延びている。変換器３０は、変換器接触表面３２に接触して、縁部の間に適合する。例えば、変換器３０の正方形または長方形の放射面は、縁部内に適合するか、または縁部によって包囲され、縁部は、それに合った楕円形、円形、正方形または長方形の凹部を画定する。水、ゲルまたは他の音響的に整合された合わせ材料が、変換器３０と変換器接触表面３２との間の音響的接触を形成するために、凹部内に配置されてもよい。
【００１８】
変換器接触表面３２は、全体として平面であってもよいし、隆起または他の構造を有してもよい。隆起または他の構造は、摩擦を低減することもあるし、摩擦を増加させるように設計されることもある。一実施形態においては、使用中にゲルが回避される。その代わりに、エッチングされた変換器接触表面３２上に、接着性の潤滑油がコーティングされるか、堆積されるか、包理されるか、または形成される。接着性潤滑油は、変換器接触表面３２に接着し、変換器３０との音響的接触を可能とする。製造段階などにおいて接着性潤滑油を予め適用することによって、変換器３０または変換器３０の一部がスキャン中に滑動できるように、永久的または半永久的な（例えば、３回以上使用できる）音響整合材料が提供される。
【００１９】
患者接触表面３４は、ＰＥＢＡＸなどのエラストマーのシートである。他の材料が使用されてもよい。患者接触表面３４は、生体適合性を有し、滅菌可能であり、薄く、良好な感触の材料で作成される。皮膚に接触することによって、患者に快適性が提供される。幾らかの柔軟性を保持しつつ、如何なる厚さが使用されてもよい。患者接触表面３４は、しわを回避する十分な厚さを有する。一例においては、患者接触表面３４は、１−５ミルの厚さの材料で形成される。より大きい厚さまたはより小さい厚さが使用されてもよい。
【００２０】
患者接触表面３４は、変換器接触表面３２と同一材料または異なる材料である。一実施形態においては、異なる種類の同一の材料が使用される。例えば、患者接触表面３４は、ＰＥＢＡＸ  ＳＡ  ＭＥＤで形成され、変換器接触表面３２は、より低い摩擦係数を有するＰＥＢＡＸ  ７０３３で形成される。
【００２１】
患者接触表面３４は、患者に対してコンフォーマルである。患者は、ほぼ平面または曲面を有する。例えば、乳房は、乳頭によって形成される突出を有した、ほぼ曲面である。患者接触表面３４は、患者に接触して押し付けられたときに、患者の表面のうちの大部分または表面全体に適合する材料のシートである。一実施形態においては、患者接触表面は弾性を有し、圧力によって伸びる。可撓性で弾性を有する患者接触表面３４は、表面３４の少なくとも一部にわたって、患者の形状を持つようになる。
【００２２】
患者接触表面３４は、静止時、または流体３６からの圧力下であっても患者に接触しては押し付けられていない間に任意の形状を有する。図１の例においては、患者接触表面３４は、変換器接触表面３２に接続された材料のシートで形成される。シートは、流体３６によって影響を受ける以外は平坦であるか、図１に表されるように椀形状または湾曲を有してもよい。中心で２−３インチなどあらゆる深度が提供されてもよい。他の実施形態においては、患者接触表面３４は、仰向けの患者の乳房に合わせて予め配置するためのカップを形成する伏せ椀形状を有するなど、他の形状を有する。他の実施形態においては、患者接触表面３４が鼓膜状表面を形成するように、変換器接触表面３２から側壁が形成される。
【００２３】
患者接触表面３４は、平坦または平滑である。質感が備えられてもよい。一実施形態においては、予め形成された凹部または永久的な凹部が、乳頭と合わせるために備えられる。
【００２４】
患者接触表面３４は、変換器接触表面３２と直接接続する。接着性、音波溶接、熱溶接または他の接続が使用されてもよい。別の実施形態においては、患者接触表面３４と変換器接触表面３２との間に、側壁または他の中間構造が提供される。
【００２５】
接続は、密封容器を形成する。流体３６は、漏れることなく密封容器内に保持される。密封は、戻すことができないか、または解除することができる。一実施形態においては、ポート３８が提供される。ポート３８は、一方向弁または二方向弁である。ポート３８によって、密封容器から流体３６を追加および／または除去することが可能である。シリンダまたはポンプが、流体３６の水圧の増減のために提供されてもよい。一実施形態においては、流体３６の幾らかを注入または除去するためのシリンジ筐体流体３６に対する配管を介して、ポート３８が接続する。
【００２６】
流体３６は、粘性を有する。例えば、流体３６は水よりも粘性が高い。油（例えば、調理油）などの如何なる流体が使用されてもよい。流体３６は、水および組織と類似した音響インピーダンスを有し、患者と密封容器（例えば、患者接触表面３４と、変換器接触表面３２によって形成される筐体）との実質的不整合を回避する。
【００２７】
流体３６は、圧力下で密封容器内に収容される。例えば、圧力は１気圧よりも大きい。ポート３８または製造中に注入するために使用された他の構造が、所望の圧力で流体３６を保持する。ポート３８によって、圧力は、必要に応じて増減されてもよい。圧力は、注入または除去によって設定可能である。
【００２８】
圧力で満たされることによって、流体は、オペレータによる著しい胸部方向の圧迫下であっても、患者と変換器３０との間に残りやすい。流体３６は、乳房全体にわたって確実に均一な圧力場を作り出す。均一な圧力は、乳房全体にわたる結合組織による陰影を低減する可能性がある。厚みがあり、粘性のある流体によって、接触表面全体にわたって圧力を分散させて、患者上に流体で満たされたバッグを配置することを可能にする。水などの粘性の低い流体は、それほど圧力をかけることができない。その結果、中間流体なしで、変換器接触表面３２と患者接触表面３４との間の接触を可能とすることによって、より不均一な圧力分散になる。粘性流体は、オペレータによって胸部方向に圧力がかけられる下での変位および流れを遅らせる可能性がある。
【００２９】
スタンドオフ２８が筐体内に含まれた粘性流体を提供する。筐体は、第一部分において可撓性の弾性材料であり、第二部分においては、比較的より硬質の材料である。変換器によって圧力がかけられても硬質部分は全く変形しないかほとんど変形せず、音響的接触を保持する。可撓性の、弾性部分によって、より小さい領域に圧力ピークが生じることによって患者に不快な思いをさせることなく、乳房全てまたはその大部分にわたって圧力を分散させることができる。粘性流体は、乳房にわたって、より均一な圧力を確実にし、スキャン用の位置決めを可能とする。音響的伝導性を有することによって、スタンドオフ２８は、超音波スキャン用に使用されてもよい。滅菌可能であることにより、スタンドオフ２８は、複数回（例えば、３回以上）使用されてもよい。粘性流体および柔らかい感触の材料の組み合わせによって、乳房全体にかけられる著しい胸部方向圧力を可能とし、患者の不快な思いを抑えながら陰影を減らすことができる。スタンドオフ２８は、経済的で半永久的な結合装置である。
【００３０】
一実施形態においては、一つ以上の力センサ４０は、スタンドオフ２８上またはスタンドオフ２８内に提供される。歪みゲージ、距離測定用超音波、または圧力センサなどのあらゆる力センサ４０が使用されてもよい。例えば、圧力センサはスタンドオフ２８内にある。密封容器内の圧力センサは、流体圧力を測定する。流体圧力は、スタンドオフ２８内の流体３６の圧力に対応し、変換器３０によってスタンドオフ２８にかけられるあらゆる胸部方向圧力に対応するものである。乳房にわたってかけられる力が測定されうるため、均一な圧力場を測定することによって、精巧な弾性計算を支援する可能性がある。
【００３１】
図２は、臨床診断超音波ボリュームイメージングにおいて乳房をスキャンするための方法の一実施形態のフローチャート図である。乳房をスキャンするために、図１のスタンドオフ２８または異なるスタンドオフが超音波イメージングシステムで使用される。スキャンは、患者の乳房に対してスタンドオフ２８を動かすことなく、および／または変換器筐体を再配置することなく、乳房全体または乳房の一部に対して行われる。再配置または移動は、患者の異なる部分をスキャンするために提供されてもよい。
【００３２】
方法は、示された順序で実施されてもよいし、別の順序で実施されてもよい。例えば、動作４６は、動作４８および／または動作５０を実施している間にも実施される。追加動作、異なる動作またはより少ない動作が提供されてもよい。例えば、動作５０、５２および／または５４が実施されなくてもよい。別の例として、弾性イメージングまたはスキャン構成用の動作が実施される。
【００３３】
動作４２において、圧力下で粘性流体を満たされたバッグが患者の乳房に接触して配置される。例えば、水よりも粘性の高い油または他の流体を含む粘性流体によって１気圧を超える流体内圧で密封されたバッグが配置される。図１のスタンドオフが適用されてもよい。配置前に、ゲルまたは他の音響的結合がバッグまたは乳房に対して適用されてもよい。
【００３４】
動作４４において、ボリュームスキャン変換器がバッグに接触して配置される。変換器は、乳房とは反対側のバッグ側面に接触して配置される。配置前に、ゲルまたは他の音響的結合が変換器またはバッグに適用されてもよい。一実施形態においては、音響的に結合するおよび／またはバッグに沿った摩擦が少なくなり、変換器のアレイを動かすことができるように、バッグは、半永久的潤滑油で満たされるか、予めコーティングされる。
【００３５】
ボリュームスキャン変換器は、変換器筐体が静止している間、超音波で２以上の平面をスキャンするための、２次元アレイ、ウォブラ（ｗｏｂｂｌｅｒ）、または他の変換器である。一実施形態においては、変換器はトラックに取り付けられた一次元アレイである。ギアまたは滑車が、ボリュームスキャン用の一次元アレイを機械的に移動させる。バッグが変換器筐体を収受するためのフレームまたは他の構造を有する場合、ウインドウまたは他のカバーが放射面上に提供されなくてもよい。別の実施形態においては、カバーが提供され、カバーはバッグとの音響的接触を形成する。
【００３６】
動作４６において、乳房に圧力がかけられる。変換器は、バッグに接触して押し付けられる。圧力は、バッグおよび変換器における重力によって生じる力よりも大きい。音波検査者の手またはロボットアームが圧力をかける。如何なる量の圧力がかけられてもよい。バッグにかけられる圧力は患者にもかけられる。
【００３７】
圧力の結果として、バッグの流体を満たされた可撓性部分は患者の乳房に適合する。乳房はより平坦になるように押し付けられる。バッグは、乳房の形状に適合するように曲がるか、および／または広がる。この配置において、バッグのうちのより硬質の部分またはより平坦な部分が変換器と音響的に接触し、可撓性部分は乳房に適合する。１／２波長以上のオーダの空隙が予防されるか、存在しないように、可撓性材料および圧力をかけられた粘性流体が乳房に適合する。同様に、厚さ、弾性および／または圧力によって、バッグの可撓性材料がしわを生じにくくする。
【００３８】
図３は一例を示す。患者接触表面３４は、側面に押し付けられるが、幾らかの流体３６は患者接触表面３４全体に沿って保持され、乳房３７のうちの大部分またはその全てに沿ってほぼ等しい圧力をかける。ピークを有する、または放物線状である（中心で圧力が高く、両端において圧力が少ない）位置の関数として圧力のプロファイルを有するのではなく、プロファイルはより平坦である（空間がより大きくなるにつれて、圧力がより均等になる）。
【００３９】
図２の動作４８において、乳房がボリュームスキャンされる。バッグを通してスキャンが行われる。ボリュームスキャン変換器アレイは、乳房内に焦点を合わせられた音響エネルギーを送信する。音響エネルギーは、バッグを通って患者へと通り抜ける。少なくとも７０％、８０％、９０％以上の音響エネルギーが、バッグの境界によって反射されるのではなく、患者へと通り抜ける。伝送される音響エネルギーに応じた音響エコーがバッグを通りぬけて伝達し、変換器に達する。
【００４０】
ボリュームスキャンは、或るボリューム（例えば、乳房）を通って分布した走査線に沿って送信し、受信する。例えば、乳房内の複数平面がスキャンされる。ボリュームスキャンが電子的ステアリング（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）で実施される。あるいは、ウォブラアレイなどで、一方向に沿って機械的ステアリングが提供され、別方向では、電子的ステアリングが提供される。一実施形態においては、異なる平面をスキャンするために一次元アレイがバッグ表面に沿って移動し、ボリュームスキャンを形成する。
【００４１】
変換器アレイによってバッグに沿って音響的に接触することによって、乳房ボリュームのうちの全てまたはその大部分が、ある位置でバッグおよび変換器筐体でスキャンされてもよい。小さい乳房から中程度の乳房に対しては、乳房に呼応してボリュームアレイの異なる配置に関連する２以上（例えば、典型的には４−５）のボリュームを別々にスキャンするのではなく、一度の配置および位置決めが使用される。別の実施形態において、またはより大きい乳房に対しては、バッグは、乳房ボリュームの異なる部分を別々にボリュームスキャンするために、乳房の別の位置に再配置されてもよい。
【００４２】
動作５０においては、画像がスキャンから生成される。スキャンは、ビーム形成される電気信号を生成する。ビーム形成されたサンプルは、乳房内の３次元グリッドまたはサンプリングパターン内の異なるボクセルまたは位置を表す。超音波システムを利用して、ビーム形成されたサンプルは、Ｂモードイメージングまたは速度に対する強度、カラー流体イメージング用のパワーまたは分散の概算などが検出される。フィルタ処理、スキャン変換、３次元デカルト座標グリッドに対する補間または他の処理が実施される。
【００４３】
画像は、検出されたデータから作成される。３次元に分布したボクセルから表示するための二次元画像をレンダリングするなど、３次元レンダリングが作成されてもよい。投影または表面レンダリングが使用されてもよい。代替的または追加的に、平面画像が作成される。ボリュームを通る平面が画定され、乳房を通る平面の二次元画像を生成するためにその平面に沿ったボクセルデータが使用される。複数平面再構築が提供されてもよい。
【００４４】
変換器によってバッグにかけられる圧力によって、画像内の陰影が低減される。結合組織はより高密度であるため、音響エネルギーをより大きく減衰させる。その結果、変換器と比較すると、結合組織を超える応答またはエコーは弱くなり、陰影の原因となる。より深部の結合組織を有すると、より陰影を生じる原因となる。より均等化された圧力をかけることによって、結合組織３９（図３を参照。ここでは、線が結合組織を表す）は、より平坦または水平分布になるようにされる。この結果、陰影が低減される。
【００４５】
弾性または歪みイメージングにおいて、組織に対して力が加えられる。例えば、変換器からの圧力がかけられる。その後、組織の歪み、柔軟性または弾性が測定される。弾性または歪みは、どれほどの力が加えられたかがわからなくても測定されることがある。ヤング率などの組織の特性を決定するために、加えられる力の量が利用される。動作５２において、力はバッグ内から検知される。圧力または他の力センサは、組織または皮膚に加えられる力の量を決定する。乳房内に加えられる力は、バッグ内の圧力または皮膚にかけられる力から推定されてもよい。動作５４において、組織特性は、スキャン（例えば、弾性または歪みデータ）および力からのデータを利用して計算される。ヤング率または他の組織特性が計算される。
【００４６】
図４は、臨床診断超音波イメージング用のシステム１０を示す。システム１０は、乳房のボリュームスキャンなど、患者をスキャンするために、図１のスタンドオフ２８などのスタンドオフと使用されてもよい。システム１０は、変換器プローブ１２、ビーム形成器１４、プロセッサ１６、検出器１８、メモリ２２およびディスプレイ２４を含む。追加コンポーネント、異なるコンポーネントまたはより少ないコンポーネントが備えられてもよい。例えば、システム１０はユーザインターフェイスを含む。一実施形態においては、システム１０は、臨床診断超音波イメージングシステムである。他の実施形態においては、プロセッサ１６および／またはメモリ２２は、超音波イメージングシステムとは異なる、または超音波イメージングシステムとは分離されたワークステーションまたはコンピュータの一部である。ワークステーションは、超音波イメージングシステムに隣接しているか、または超音波イメージングシステムからは遠隔にある。幾つかの実施形態においては、変換器プローブ１２は、他のコンポーネントなしで提供される。
【００４７】
一実施形態においては、システムは、自動乳房ボリュームスキャナを表す。変換器プローブ１２は、乳房をスキャンするために提供される。変換器プローブ１２は、ハンドヘルドであるか、または自動スキャンシステムの一部であってもよい。例えば、変換器プローブ１２は、ロボットアームまたは支持アームによって支持される。重力、サーボ、モータ、スプリング、油圧機構またはその他の機構が、患者の乳房に接触した位置に変換器プローブ１２を保持する。乳房イメージング以外の用途も提供されてもよい。
【００４８】
変換器プローブ１２は、臨床診断超音波イメージング用の変換器アレイである。変換器プローブ１２は、プローブ筐体と変換器アレイとを含む。ケーブルおよび／または電子機器などの追加コンポーネント、異なるコンポーネントまたはより少ないコンポーネントが提供されてもよい。
【００４９】
変換器プローブ１２は、変換器素子の平面アレイ、曲面アレイ、二次元アレイ、放射状アレイ、環状アレイまたは他の多次元アレイを含む。例えば、変換器プローブ１２は、多次元または二次元アレイを含む。二次元アレイは、複数方向に離隔された素子を有する（例えば、Ｎ×Ｍで、ＮおよびＭは１よりも大きい）が、必ずしも各方向に同程度に素子を有するわけではない。多次元アレイは、直線ではなくある面積にわたる素子の１．２５Ｄ、１．５Ｄ、１．７５Ｄ、環状、放射状、またはその他の配置を含む。
【００５０】
別の実施形態においては、変換器プローブ１２は、ガイドと接続する一次元アレイを有する。ガイドは、レール、滑車、油圧装置、ねじ駆動、機械的連結、ボールベアリング、ラックおよびピニオン、または回転移動もしくは横方向移動において変換器アレイを誘導するための他の機構である。例えば、ガイドは、二つの溝を含み、変換器アレイはこの溝内で静止し、滑車または鎖に接続される。溝は、高さ方向など、ほぼ垂直にアレイが動くように支援する。モータは、滑車またはギアを通して、アレイと接続する。モータは変換器アレイを動かすために力を加える。変換器アレイを移す、または動かすために、任意の移動速度が提供されてもよい。スキャンヘッドは、短軸に平行な方向に機械的に移され、全ボリュームにわたって送信平面を掃引させる。コントローラは、所望の時間および／または速度でモータを動作させる。ステッパモータ、電気モータまたはポンプなどあらゆる種類のモータが使用されてもよい。
【００５１】
変換器プローブ１２は、プローブ筐体を含む。乳房撮像素子に対して、プローブ筐体は、プラスチック、繊維ガラス、金属および／または他の材料のポッドまたは外部シェルである。変換器アレイとパッドとの間に、ゲルまたは他の超音波透過性物質ありで、またはゲルまたは他の超音波透過性物質なしで、可撓性バッグなどの音響ウインドウが提供される。例えば、パッドは、圧迫された乳房の形状に適合する。パッドと変換器アレイとの間のゲルは、適合を可能とし、変換器アレイから乳房への音響経路を提供する。あるいは、プローブ筐体は、乳房Ｘ線撮影（マンモグラフィ）システムまたは任意の他の乳房圧迫またはスキャンシステムの一部である。
【００５２】
乳房をスキャンする用途、または、他の用途のための別の実施形態においては、プローブ筐体はハンドヘルド用途のためのものである。プローブ筐体の形状および表面の質感は、プローブ筐体の手動移動のためのグリップまたはハンドルを含む。プラスチックまたはレンズなどの音響ウインドウが提供されてもよい。
【００５３】
プローブ筐体は、変換器アレイ周囲の保護フレームワークを収容するか、その大部分を包囲するか、変換器アレイ周囲の保護フレームワークである。プローブ筐体は、ハンドル、グリップ、ラッチ、接続、変換器ケーブルまたは他のコンポーネントを含んでもよい。プローブ筐体内に電子機器が提供されてもよいが、プローブ筐体は、アクティブな（例えば、トランジスタ、スイッチまたは前置増幅器）電子機器を有さなくてもよい。
【００５４】
変換器プローブ１２の音響素子は、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）圧電変換材料、強誘電性リラクサまたはＰＶＤＦ材料、容量性膜超音波変換器（ｃＭＵＴ）材料、微細加工膜またはビーム、微小電気機械デバイス、他の圧電材料、または音響−電気変換および／もしくは電気−音響変換用のその他の手段である。例えば、音響素子は、音響エネルギーと電気エネルギーの間で変換するために、間隙の各側に電極を有する間隙にわたって吊るされた少なくとも一つの可撓性膜など、ｃＭＵＴまたは微細加工構造である。各音響素子は、一つ以上（例えば、４−８）、１０などの数の膜および間隙（即ち“鼓膜”またはｃＭＵＴセル）で形成される。与えられた素子に対する各膜および間隙の電極は、単一の音響素子を形成するために共通に接続される。
【００５５】
音響素子の全ては、同一種の材料を含むが、異なる音響素子のために複数種の音響変換器材料が使用されてもよい。音響素子は、三角形、長方形、正方形、多角形、六角形、円形、不規則形状または音響素子の面上の任意の形状の組み合わせ（即ち、スキャンされるボリュームに隣接して配置された素子の一部）などの、種々の可能性のある形状のうちの一つを有する。
【００５６】
変換器プローブ１２は、患者の身体領域をスキャンするために電気信号と音響エネルギーとを変換する。スキャンされる身体領域は、変換器アレイの種類と患者に対する変換器プローブ１２の位置との関数である。線形アパーチャは、身体の長方形または正方形、平面領域をスキャンしてもよい。別の例として、曲線線形アパーチャが身体のパイ形状領域をスキャンしてもよい。Ｖｅｃｔｏｒ（商標）スキャンなどの、身体内の他の幾何学的領域または形状に適合するスキャンが使用されてもよい。スキャンは、アパーチャに対して異なる方位角度でスキャンするなど、二次元平面のものである。異なる平面または平面の異なるセグメントは、変換器アレイを動かすことによってスキャンされてもよい。乳房ボリュームをスキャンするために、変換器アレイは、同様に、または代替的に、異なる高さ方向に離隔した平面をスキャンするために機械的に動かされる。
【００５７】
ビーム形成器１４は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアによって構成される。例えば、焦点テーブルは、音響ビームをステアリングするための遅延または位相を決定するために使用される。ソフトウェア制御に従って、送信動作用に所望の波形が生成され、所望の受信プロセスが実現される。
【００５８】
一実施形態においては、ビーム形成器１４は、送信アパーチャの各素子に対して電気的波形を生成するための送信器または波形生成器を含む。波形は、位相および振幅に関連付けられる。与えられた送信イベントに対する波形は、同一位相または異なる位相を有してもよい。電気的波形は、所望の位相および振幅特性で音響ビームを形成するために、相対的に重みづけされ、遅延する。例えば、他の音響ビームに関連する所望の位相および振幅を有する連続的にステアリングされるパルスを生成するために、送信ビーム形成器は、増幅器、位相回転子、および／またはコントローラを含む。集光、分岐または平面ビームが使用されてもよい。
【００５９】
ビーム形成器１４は、動的な焦点合わせで一つ以上の受信ビームを形成するために受信信号を相対的に遅延させて、合計するための、遅延、位相回転子、増幅器および／または加算器を含んでもよい。例えば、共有処理、個別処理またはその組み合わせを用いて、複数（例えば、数十または数百の）パラレル受信ビーム形成器が提供され、与えられた送信ビームに応じて複数の其々の受信ビームを形成する。或いは、ビーム形成器１４は、スキャンされた領域の異なる空間的位置を表すサンプルを作成するために、受信された信号のフーリエ解析またはその他の解析用のプロセッサを含む。他の実施形態においては、唯一つ、または少数（例えば、９個以下）の受信ビームが各送信ビームに対して生成される。
【００６０】
受信ビーム形成器は、前置増幅後、あらゆる信号調整（例えば、フィルタ処理）後およびアナログデジタル変換後に、変換器アレイの受信素子と接続する。受信ビーム形成器は、素子とともにオンチップであってもよい。
【００６１】
送信ビーム形成器チャネルは同軸ケーブルを介して変換器プローブ１２に接続するなど、変換器プローブ１２およびビーム形成器１４は、ともに接続される。変換器プローブ１２およびビーム形成器１４は、平面領域または平面領域のセグメントをスキャンするように構成される。ビーム形成器１４は、スキャンを実施するように制御されるか、またはプログラムされる。相対的遅延および／または焦点用の位相、アポディゼーション、ビーム振幅、ビーム位相、周波数その他のビーム形成器のパラメータが設定される。変換器プローブ１２における送信用アパーチャおよび受信用アパーチャが設定される。ビーム形成器１４および変換器プローブ１２は、アパーチャ用の波形を生成し、ビームを送信するための音響エネルギーに波形を変換するために使用される。ビーム形成器１４および変換器プローブ１２は、受信アパーチャで音響エネルギーを受信し、音響エネルギーを電気エネルギーに変換し、受信された電気信号をビーム形成するために使用される。
【００６２】
平面をスキャンするために電気的ステアリングが使用されてもよい。ボリュームスキャンは、変換器アレイの機械的移動またはさらなる電気的ステアリングを利用して実施されてもよい。走査線および／またはアパーチャのあらゆるパターンまたは分布が使用されてもよい。音響エネルギーは、データを取得するために、各スキャン平面に沿って種々の既知または今後開発されるスキャンパターンのうちのいずれかで送信される。その後、スキャン平面は、変換器アレイを動かすことによって、ボリューム内の別の位置に変えられる。ガイドに沿って変換器アレイを動かすことによってボリュームがスキャンされてもよい。ボリュームは、複数の平面に対するデータによって表される。
【００６３】
各平面位置に対して、ビーム形成器は、一度平面をスキャンするように構成される。あるいは、平面は、複数回スキャンされるが、空間的に合成するために、異なる走査線角度で方位スキャンされる。異なる角度から与えられた位置をスキャンするために、異なるアパーチャ位置が使用されてもよい。
【００６４】
与えられたボリュームに対して、スキャンは繰り返されてもよい。スキャンを繰り返すことによって、ボクセルデータのフレームのシーケンスが取得される。各フレームは、３次元スキャンされたボリューム全体を表すが、平面などの、ボリューム内のより小さい領域だけを表すこともある。スキャンを繰り返すことによって、ボリュームおよび／または平面を表すビーム形成されたデータの複数フレームが取得される。走査線、フレームの一部、フレームまたはフレームインターリービングの集合のうちのいずれが使用されてもよい。
【００６５】
検出器１８は、変換器アレイに応じてビーム形成器１４によって出力されたデータを検出するように構成される。検出器１８は、超音波検出器である。検出器は、ビーム形成された、および／または補間されたデータから検出するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアによって構成される。Ｂモード、ドップラまたはカラーフローモード、高調波モード、または他の既知もしくは今後開発されるモードなどのあらゆる検出が使用されてもよい。Ｂモードおよび幾つかの高調波モードは、検出用に単一パルススキャン技術を利用する。興味ある周波数帯域内で受信された信号強度が計算される。速度またはエネルギーのフローモード計算など、複数パルス技術が使用されてもよい。
【００６６】
検出器１８は、ボリュームスキャン用の送信ビームに対する応答を検出する。検出されたデータの空間的および／または時間的解像度は、ビーム形成またはスキャン解像度に基づく。ボリュームを表す検出データが提供される。
【００６７】
プロセッサ１６は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアによって構成されたレンダリングプロセッサである。プロセッサ１６は、汎用プロセッサ、制御プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、グラフィクス処理ユニット、デジタル回路、アナログ回路、デジタル信号プロセッサ、それらの組み合わせ、または異なる平面でボリュームスキャンされた三次元レンダリングを生成するための既知または今後開発されるデバイスである。プロセッサ１６は、単一のデバイスまたはデバイスの集合である。例えば、プロセッサ１６は、パラレルまたはシーケンスで動作する個別のプロセッサを含む。別の例として、プロセッサ１６は、パラレルまたはシーケンスで分散処理するためのデバイスのネットワークである。一実施形態においては、プロセッサ１６は、グラフィクス処理ユニット、グラフィクスカード、またはレンダリング用の他のデバイスなどの三次元画像レンダリング用の専用デバイスである。
【００６８】
プロセッサ１６は、表面レンダリング、投影レンダリング、アルファブレンディング、またはその他の既知もしくは今後開発されるレンダリングを利用する。データは、規則的なボクセルグリッドに再サンプリングされてもよい。あるいは、レンダリングは、実際の走査線および／または補間された走査線に関連するような、スキャンフォーマットにおけるデータから実施されてもよい。さらに他の実施形態においては、プロセッサ１６は、スキャンされたボリュームからスキャンされた平面または平面の再構築を表す二次元画像を作成するためのスキャン変換器を備えていないか、または、そのようなスキャン変換器である。
【００６９】
プロセッサ１６、検出器１８または個別のプロセッサは、検出器１８からのボリュームスキャンおよび／または平面スキャンまたは他のデータ出力から画像を作成する。例えば、グレイスケールおよび／またはカラーコーディングは、Ｂモード、ドップラモードまたはＢモードおよびドップラモードの組み合わせを作成するために使用される。三次元レンダリングなどのあらゆる画像がディスプレイ２４に出力される。
【００７０】
ディスプレイ２４は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、プラズマ、プロジェクタ、プリンタまたは他の既知または今後開発されるディスプレイデバイスである。ディスプレイ２４は、プロセッサ１６または他のコンポーネントから画像データを受信して、画像を作成する。三次元レンダリング、二次元画像または他の画像が表示される。
【００７１】
メモリ２２は、キャッシュ、バッファ、レジスタ、ＲＡＭ、リムーバブル媒体、ハードドライブ、光学記憶デバイスまたは他のコンピュータ可読記憶媒体などの有形（非一時的）コンピュータ可読記憶媒体である。メモリ２２は、信号ではなくデバイスであることによって有形であるといえる。コンピュータ可読記憶媒体は、種々のタイプの揮発性および不揮発性記憶媒体を含む。メモリ２２はプロセッサ１６によってアクセスすることができる。
【００７２】
メモリ２２は、プログラムされたプロセッサ１６、ビーム形成器１４のプロセッサおよび／または、超音波でスキャンするおよび／もしくは変換器プローブ１２のモータを制御するためのプロセッサによって実行可能な命令を表すデータを格納する。本明細書で記述されたプロセス、方法および／または技術を実現するための命令は、コンピュータ可読記憶媒体またはメモリに提供される。図面に示されるか、または本明細書で記述された機能、動作またはタスクは、コンピュータ可読記憶媒体内またはコンピュータ可読記憶媒体上に格納された一つ以上の命令の集合に応じて実行される。機能、動作またはタスクは、特定の種類の命令の集合、記憶媒体、プロセッサまたは処理ストラテジーとは関係なく、単独または協働して動作するソフトウェア、ハードウェア、集積回路、ファームウェア、マイクロコードなどによって実施されてもよい。同様に、処理ストラテジーは、マルチプロセッシング、マルチタスキング、パラレルプロセッシングなどを含んでもよい。一実施形態においては、ローカルまたはリモートシステムによって読み出すためのリムーバブルメディアデバイスに命令が格納される。他の実施形態においては、コンピュータネットワークまたは電話回線を介して伝送するために、命令は遠隔位置に格納される。さらに他の実施形態においては、任意のコンピュータ、ＣＰＵ、ＧＰＵまたはシステム内に命令が格納される。
【００７３】
種々の実施形態を参照して本発明が上述されてきたが、本発明の範囲を逸脱することなく多数の変更および改変を行うことができることを理解されたい。上記の実施形態は例に過ぎない。したがって、前述の詳細な説明は、本発明の現時点での好ましい実施形態の例示として理解することを意図されたものであって、本発明の定義として理解されるべきではない。本発明の範囲を定義することを意図されるものは、全ての均等物を含む以下の請求項のみである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
【発明の名称】
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【技術分野】
【０００１】
（該当する記載なし）
【背景技術】
【０００２】
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【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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【図面の簡単な説明】
【０００４】
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【発明を実施するための形態】
【０００５】
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【要約】
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【選択図】図１
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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