(57)【要約】  本発明は、対象の関心体積内の所望の撮像面の撮像品質を改良する超音波撮像システム及び超音波撮像方法を提供する。本発明によると、２Ｄマトリクス超音波トランスデューサの性能及び／又は超音波プローブの位置／向きのフレキシビリティを利用することにより前記所望の撮像面を直接的にスキャンすることが可能である。場合により、トランスデューサ素子の設定パラメータは、前記トランスデューサ素子から送信された超音波信号が、前記プローブを移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを導出することができる。前記所望の撮像面が前記超音波プローブの位置／向きを変更することなしに直接的にスキャンされることができない他の場合に、前記超音波プローブの前記位置／向きは、ユーザインタラクションを用いて、特に前記所望の撮像面の直接スキャンを可能にするように前記プローブを移動するように前記ユーザをガイドする命令を出力することにより、調整されることができる。このようにして、前記所望の撮像面の画像は、（前記トランスデューサ素子の前記設定パラメータにより決定される）複数のスキャン面の超音波エコーデータの補間により再構成されず、代わりに、前記所望の撮像面自体の前記超音波エコーデータから再構成される。換言すると、前記所望の撮像面は、前記所望の撮像面自体の超音波エコーデータから再構成される。換言すると、前記所望の撮像面は、直接的にスキャンされる。したがって、前記所望の撮像面の画質は、改良され、医師がより正確な診断を行うのを助けうる。
2017502789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波撮像システムにおいて、
トランスデューサ素子の二次元アレイを持つ超音波プローブであって、前記プローブが対象上の第１の位置に配置され、関心対象に対して第１の角度に傾けられ、前記プローブの前記トランスデューサ素子が設定パラメータの第１のセットを持つ場合に、前記プローブは、超音波信号を送信し、前記対象の前記関心体積の三次元体積データを取得し、前記関心体積の前記三次元体積データは、前記設定パラメータの第１のセットにより規定された複数のスキャン面の超音波エコーデータを有する、プローブと、
前記三次元体積データによって前記関心体積に対する所望の撮像面を決定し、設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が前記プローブを移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在するかどうかの結果を決定する処理ユニットであって、前記処理ユニットは、前記結果が肯定である場合に、前記設定パラメータの第２のセットを導出し、前記結果が否定である場合に、前記プローブが前記対象上の第２の位置に移動され、前記関心体積に対して第２の角度に傾けられる場合に、設定パラメータの第３のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が前記所望の撮像面の超音波エコーデータを導出することができるような前記第２の位置、前記第２の角度及び前記設定パラメータの第３のセットを導出する、処理ユニットと、
前記結果が肯定である場合に、前記導出された設定パラメータの第２のセットによって前記トランスデューサ素子を調整し、前記結果が否定である場合に、前記導出された設定パラメータの第３のセットによって前記トランスデューサ素子を調整するトランスデューサコントローラと、
前記結果が否定である場合に、前記第２の位置に移動され、前記第２の角度に傾けられるように前記プローブを移動するように前記超音波撮像システムのユーザをガイドする命令を出力するディスプレイと、
を有する、超音波撮像システム。
【請求項２】
前記ディスプレイが、前記所望の撮像面の前記超音波エコーデータから再構成された前記所望の撮像面の画像を表示する、
請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項３】
前記トランスデューサ素子の設定パラメータは、いずれのトランスデューサ素子が使用可能にされるべきか及び前記使用可能にされたトランスデューサ素子に対するビーム形成パラメータを有する、
請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項４】
前記処理ユニットが、前記三次元体積データ、臨床的対象及び所定のモデルによって前記関心体積前記所望の撮像面を自動的に決定する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【請求項５】
前記超音波撮像システムが、前記ユーザの入力を受けるユーザインタフェースを有し、
前記ディスプレイが、前記三次元体積データから再構成された複数の画像を表示し、
前記処理ユニットが、前記三次元体積データから再構成された前記複数の画像に基づく前記ユーザの手動選択によって前記関心体積に対する前記所望の撮像面を決定する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波撮像システム。
【請求項６】
前記処理ユニットは、前記プローブの前記第１の位置及び前記第１の角度と前記所望の撮像面との間の空間的位置関係に基づいて並びに前記トランスデューサ素子のレイアウトに基づいて、設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が前記プローブを移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在するかどうかの結果を決定する、
請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項７】
超音波撮像方法において、
トランスデューサ素子の二次元アレイを持つ超音波プローブを用いて、超音波信号を送信し、対象の関心体積の三次元体積データを取得するステップであって、前記プローブは、前記対象上の第１の位置に配置され、前記関心体積に対して第１の角度に傾けられ、前記プローブの前記トランスデューサ素子は、設定パラメータの第１のセットを持ち、前記関心体積の前記三次元体積データは、前記設定パラメータの第１のセットにより規定された複数のスキャン面の超音波エコーデータを有する、ステップと、
前記三次元体積データによって前記関心体積に対する所望の撮像面を決定するステップと、
設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が前記プローブを移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在するかどうかの結果を決定するステップと、
前記結果が肯定である場合に、前記設定パラメータの第２のセットを導出し、前記結果が否定である場合に、前記プローブが前記対象上の第２の位置に移動され、前記関心体積に対して第２の角度に傾けられるときに、設定パラメータの第３のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が前記所望の撮像面の超音波エコーデータを導出することができるような前記第２の位置、前記第２の角度及び前記設定パラメータの第３のセットを導出するステップと、
前記結果が肯定である場合に、前記導出された設定パラメータの第２のセットによって前記トランスデューサ素子を調整し、前記結果が否定である場合に、前記第２の位置に配置され、前記第２の角度に傾けられるように前記プローブを移動するように前記超音波撮像システムのユーザをガイドする命令を出力し、前記導出された設定パラメータの第３のセットによって前記トランスデューサ素子を調整するステップと、
を有する方法。
【請求項８】
前記所望の撮像面の前記超音波エコーデータから再構成された前記所望の撮像面の画像を表示するステップ、
を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記関心体積に対する前記所望の撮像面が、前記三次元体積データ、臨床的対象及び所定のモデルによって自動的に決定される、
請求項７及び８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記関心体積に対する前記所望の撮像面は、前記三次元体積データから再構成された前記複数の画像に基づく前記ユーザの手動選択によって決定される、
請求項７及び８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が前記プローブを移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在するかどうかの結果を決定するステップが、前記プローブの前記第１の位置及び前記第１の角度と前記所望の撮像面との間の空間的位置関係に基づき、前記トランスデューサ素子のレイアウトに基づく、
請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波撮像、より具体的には、対象の関心体積内の所望の撮像面の撮像品質を改良する超音波撮像システム及び超音波撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一次元（１Ｄ）超音波プローブは、超音波信号が発せられうる一列のトランスデューサ素子を有する。更に、前記トランスデューサ素子の下の画像面は、観察領域の不均一性から来る反射超音波信号のエコーを検出することにより観察されうる。超音波トランスデューサを正確に配置及び移動することにより、例えば病変を有する前記対象の関心体積が、観察されうる。
【０００３】
関心体積の超音波撮像において、医師、特に若手の医師にとっての臨床的挑戦は、特定の臨床目的に対して適切な又は望ましい関心体積に対する撮像面をいかにして見つけるかである。医師が所望の撮像面を見つけるのをサポートすることは、非常に価値があり、臨床医に対して高く必要とされる。コンピュータ技術の観点から、一次元超音波プローブにより取得された２Ｄ画像データは、人体が３Ｄ物体であるので、これを行うのに十分な情報を提供しないかもしれない。現在、このゴールに対して行われた研究活動は、主に（トランスデューサ素子の二次元アレイを有するマトリクストランスデューサを使用することにより取得される）３Ｄ又はより高次元のデータに基づき、一度高次元データが取得されると、医師が見たい対象を持つ所望の撮像面が決定され、前記所望の撮像面の対応する２Ｄ画像が表示される。
【０００４】
二次元マトリクス超音波トランスデューサに関して、このようなトランスデューサは、行及び列に配置された超音波トランスデューサ素子のアレイを有しうる。トランスデューサアレイ面は、一次元超音波トランスデューサの場合のように依然として長方形でありうるが、前記トランスデューサ素子のアレイは、２次元マトリクスに配置される。この追加の複雑さは、超音波ビームが、面内のみではなく、三次元空間を通して操作及び焦点合わせされることを可能にしうる。当業者に既知であるように、前記二次元マトリクス超音波トランスデューサは、前記関心体積内の複数のスキャン面の超音波エコーデータから前記関心体積の三次元体積データを取得しうる。前記複数のスキャン面は、前記トランスデューサ素子に対する設定パラメータ、例えば、いずれのライン又は行が使用可能にされるか、及び前記使用可能にされた素子に対するビーム形成パラメータにより決定されうる。
【０００５】
一度前記関心体積の三次元体積データが取得されると、いかなる所望の画像面も、コンピュータ処理アルゴリズムにより、例えば、前記複数のスキャン面の超音波エコーデータの補間（interpolation）により再構成されることができる。
【０００６】
それにもかかわらず、医師にとって、二次元マトリクス超音波トランスデューサを用いて前記関心体積に対する前記所望の撮像面を見つけることが、より容易でありうるが、前記所望の撮像面の再構成及び表示される２Ｄ画像の品質は、不十分でありうる。
【０００７】
特に、前記所望の撮像面の２Ｄ画像を再構成する現在の自動化された手段は、いくつかの不利点、例えば所望の撮像面にかかわらずマトリクストランスデューサの送信素子の固定された使用可能性等を持つ。換言すると、決定された所望の撮像面の画像は、超音波信号の送信方向において構成されえない。超音波信号は、信号集束プロセス及び対応する補間プロセスを持つので、所望の撮像面の画像が送信方向において生成されない（すなわち、所望の撮像面自体の超音波エコーデータにより生成されない）が、関心体積内の複数のスキャン面の超音波エコーデータの補間により再構成される場合、構成された２Ｄ画像の品質は、高度に影響を受けえ、時々、臨床診断は、高いデータ品質が要求される一部の応用例に対して実行されることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、所望の撮像面の撮像品質を改良することができる新しい超音波撮像システム及び方法に対する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によると、超音波撮像システムが提案され、前記超音波撮像システムは、
トランスデューサ素子の二次元アレイを持つ超音波プローブであって、前記超音波プローブは、前記プローブが対象の第１の位置に配置され、関心体積に対して第１の角度に傾けられ、前記プローブの前記トランスデューサ素子が設定パラメータの第１のセットを持つ場合に超音波信号を送信し、前記対象の前記関心体積の三次元体積データを取得し、前記関心体積の前記三次元体積データは、前記設定パラメータの第１のセットにより規定された複数のスキャン面の超音波エコーデータを有する、超音波プローブと、
前記三次元体積データによって前記関心体積に対する所望の撮像面を決定し、設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された超音波信号が前記プローブを移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在するかどうかの結果を決定する処理ユニットであって、前記処理ユニットは、前記結果が肯定である場合に、前記設定パラメータの第２のセットを導出し、前記結果が否定である場合に、前記プローブが前記対象上の第２の位置に移動され、前記関心体積に対して第２の角度に傾けられるときに、設定パラメータの第３のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された超音波信号が前記所望の撮像面の超音波エコーデータを導出することができるような前記第２の位置、前記第２の角度及び前記設定パラメータの第３のセットを導出するように更に構成される、処理ユニットと、
前記結果が肯定である場合に前記導出された設定パラメータの第２のセットによって前記トランスデューサ素子を調整し、前記結果が否定である場合に前記導出された設定パラメータの第３のセットによって前記トランスデューサ素子を調整するトランスデューサコントローラと、
前記結果が否定である場合に、前記第２の位置に配置され、前記第２の角度に傾けられるように前記プローブを移動するように前記超音波撮像システムのユーザをガイドする命令を出力するディスプレイと、
を有する。
【００１０】
このようにして、２Ｄマトリクス超音波トランスデューサの性能及び／又は前記超音波プローブの位置／向きのフレキシビリティを利用することにより前記所望の撮像面を直接的にスキャンすることが可能である。一部の例において、前記トランスデューサ素子の前記設定パラメータは、前記トランスデューサ素子から送信された超音波信号が、前記プローブを移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを導出することができるように調整されることができる。前記所望の撮像面が前記超音波プローブの位置／向きを変えずに直接的にスキャンされることができない他の場合に、前記超音波プローブの位置／向きの調整は、ユーザインタラクションを用いて、特に前記所望の撮像面の直接的なスキャンを可能にするように前記プローブを移動するように前記ユーザをガイドする命令を出力することにより、可能である。
【００１１】
このようにして、前記所望の撮像面の画像は、（前記トランスデューサ素子の前記設定パラメータにより決定される）前記複数のスキャン面の前記超音波エコーデータの補間により再構成されないが、前記画像は、前記所望の撮像面自体の前記超音波エコーデータから再構成される。換言すると、前記所望の撮像面は、直接的にスキャンされる。したがって、前記所望の撮像面の画質は、改良され、医師がより正確な診断を行うことを助けうる。
【００１２】
本発明の一実施例において、前記トランスデューサ素子の前記設定パラメータは、いずれのトランスデューサ素子が使用可能にされるべきか及び前記使用可能にされたトランスデューサ素子に対する前記ビーム形成パラメータを有する。
【００１３】
当業者に理解されることができるように、前記トランスデューサ素子の前記ビーム形成パラメータは、例えば、前記使用可能にされたトランスデューサ素子の各々により送信される前記超音波信号の位相及び／又は受信側のビーム形成素子において前記使用可能にされたトランスデューサ素子により送信された前記超音波信号の前記エコーデータを合成するように構成されたビーム形成ベクトルを有してもよい。
【００１４】
本発明の一実施例において、使用可能にされるべきである前記トランスデューサの前記素子が、第一に決定され、次いで前記使用可能にされた素子に対する前記ビーム形成パラメータが決定される。
【００１５】
第一に使用可能にされるべきである前記トランスデューサの対応する素子を決定することにより、前記関心体積において撮像されることができる面のセットを事前に拘束することが可能である。同時に、全ての素子を使用可能にしないことにより、処理コストが減少される。更に、送信する信号の対応する詳細な方向は、この場合、前記使用可能にされた素子に対するビーム形成パラメータを調整することにより決定される。このようにして、前記使用可能にされた素子から送信する信号は、前記所望の撮像面に一意的に対応する。
【００１６】
本発明の一実施例において、前記処理ユニットは、前記三次元体積データ、臨床的対象及び所定のモデルによって前記関心体積に対する前記所望の撮像面を自動的に決定するように構成される。
【００１７】
医師が見たい面の事前情報を得ることにより、所定のモデルが異なる臨床的対象に対して設定されている場合に利用可能な異なるオプションを持つことが可能である。面検出方法は、異なるハフ変換、セグメンテーションに基づく方法又は異なる対象のグラフィックモデル等であることができる。前記所望の撮像面の自動決定が、ここでリアルタイムで実現され、これは、従来のアプローチと比較して、処理の全体に対して及び後に続くスキャン計画に対してより多くの情報を提供することができることに注意すべきである。
【００１８】
本発明の他の実施例において、前記超音波撮像システムは、前記ユーザの入力を受けるユーザインタフェースを更に有してもよい。この場合、前記ディスプレイは、前記三次元体積データから再構成された複数の画像を表示するように更に構成されてもよく、前記処理ユニットは、前記三次元体積データから再構成された前記複数の画像に基づく前記ユーザの手動選択によって前記関心体積に対する前記所望の撮像面を決定するように更に構成されてもよい。
【００１９】
前記自動的に決定された撮像面が十分に良好ではない、又は自動オプションが利用可能ではない場合、医師は、彼ら自身で前記面を見つける必要がある。前記三次元体積データ内で、医師は、前記面を手動で移動し、前記面の位置は、現在の合計３Ｄデータにおいて表示されるべきである。これは、スキャン処理中にリアルタイムで実行されるべきであるので、前記表示される２Ｄ画像の補間は、従来のスキャン動作より複雑ではないはずである。同時に、空間情報が提供され、これは、医師が前記画像を解釈するのをより便利にする。
【００２０】
本発明の他の態様によると、超音波撮像方法が提案され、前記方法は、
トランスデューサ素子の二次元アレイを持つ超音波プローブを用いて、超音波信号を送信し、対象の関心体積の三次元体積データを取得するステップであって、前記プローブが、前記対象上の第１の位置配置され、前記関心体積に対して第１の角度に傾けられ、前記プローブの前記トランスデューサ素子が、設定パラメータの第１のセットを持ち、前記関心体積の前記三次元体積データが、前記設定パラメータの第１のセットにより規定された複数のスキャン面の超音波エコーデータを有する、ステップと、
前記三次元体積データによって前記関心体積に対する所望の撮像面を決定するステップと、
設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が、前記プローブを移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在するかどうかの結果を決定するステップと、
前記結果が肯定である場合に、前記設定パラメータの第２のセットを導出し、前記結果が否定である場合に、前記プローブが前記対象上の第２の位置に移動され、前記関心体積に対して第２の角度に傾けられるときに、設定パラメータの第３のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が、前記所望の撮像面の超音波エコーデータを導出することができるような前記第２の位置、前記第２の角度及び前記設定パラメータの第３のセットを導出するステップと、
前記結果が肯定である場合に、前記導出された設定パラメータの第２のセットによって前記トランスデューサ素子を調整し、前記結果が否定である場合に、前記第２の位置に配置され、前記第２の角度に傾けられるように前記プローブを移動するように前記超音波撮像システムのユーザをガイドする命令を出力し、前記導出された設定パラメータの第３のセットによって前記トランスデューサ素子を調整するステップと、
を有する。
【００２１】
上述の通り、本発明による超音波撮像方法は、前記所望の撮像面の画質を改良しえ、前記所望の撮像面の画像が前記所望の撮像面とは異なる１以上の撮像面の撮像データを処理することにより再構成されるのではなく、前記所望の撮像面の撮像データを直接的に処理することにより再構成されるので、医師がより正確な診断を行うことを助けうる。
【００２２】
本開示の様々な態様及びフィーチャは、以下に更に詳細に記載される。本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施例を参照して説明され、明らかになる。
【００２３】
本発明は、以下に、実施例と組み合わせ、図面を参照して、より詳細に記載及び説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による超音波撮像システム１０のブロック図である。
【図２】本発明による超音波撮像方法２０のブロック図である。
【図３ａ】所望の撮像面がトランスデューサ素子の二次元アレイと交差する状況を示す。
【図３ｂ】所望の撮像面がトランスデューサ素子の二次元アレイと交差しない状況を示す。
【図４ａ】図３ｂの場合に、どのようにして、超音波撮像システム１０のディスプレイが、本発明の一実施例によってプローブを移動するように超音波撮像システムのユーザをガイドする命令を出力するかを示す。
【図４ｂ】図３ｂの場合に、どのようにして、超音波撮像システム１０のディスプレイが、本発明の一実施例によってプローブを移動するように超音波撮像システムのユーザをガイドする命令を出力するかを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図面内の同じ参照符号は、同様の又は対応するフィーチャ及び／又は機能を示す。
【００２６】
本発明は、特定の実施例に関して、特定の図面を参照して記載されるが、本発明は、これらに限定されず、請求項によってのみ限定される。記載された図面は、概略のみであり、非限定的である。図面において、要素のいくつかのサイズは、誇張され、説明目的で正しいスケールで描かれないこともありうる。
【００２７】
図１は、本発明による超音波撮像システム１０のブロック図である。
【００２８】
以下、超音波撮像システム１０の詳細は、図２と併せて記載され、図２は、本発明による超音波撮像方法２０のブロック図である。
【００２９】
図１からわかるように、本発明による超音波撮像システム１０は、超音波プローブ１１を有する。本発明によると、トランスデューサ素子の二次元アレイ１１０が、プローブ１１において、超音波信号を送信し、対象の関心体積の三次元体積データを取得するのに使用される（図２のステップ２１）。例えば、前記対象は、患者であってもよく、前記対象の前記関心体積は、前記患者の器官であってもよい。
【００３０】
以下、前記三次元体積データが取得されるときにプローブ１１が前記対象上で配置される位置は、第１の位置と称され、前記プローブが前記関心体積に対して傾けられる角度は、第１の角度と称される。
【００３１】
更に、当業者により容易に理解されることができるように、二次元マトリクス超音波トランスデューサは、列及び行に配置された超音波トランスデューサ素子のアレイ１１０を有してもよい。トランスデューサアレイ面は、一次元超音波トランスデューサの場合のように依然として長方形でありうるが、前記トランスデューサ素子のアレイは、二次元マトリクスに配置される。前記三次元体積データを取得する時点で、設定パラメータの第１のセットは、プローブ１１のトランスデューサ素子１１０に対して事前に決定される。換言すると、前記設定パラメータの第１のセットは、いずれのトランスデューサ素子が使用可能にされるべきであるか及び前記使用可能にされたトランスデューサ素子に対するビーム形成パラメータを決定する。したがって、前記設定パラメータの第１のセットは、前記二次元マトリクス超音波トランスデューサの複数のスキャン面が列に若しくは行に、又は対角線方向に配置されることを決定する。これに応じて、前記関心体積の前記取得された三次元体積データは、前記設定パラメータの第１のセットにより規定された前記複数のスキャン面の超音波エコーデータを有する。
【００３２】
図１からわかるように、本発明の一実施例による超音波撮像システム１０は、前記三次元体積データによって前記関心体積に対する所望の撮像面１を決定する処理ユニット１２を更に有する（図２のステップ２１）。
【００３３】
本発明の一実施例において、処理ユニット１２は、前記取得された三次元体積データ、臨床的対象及び所定のモデルによって前記関心体積に対する所望の撮像面１を自動的に決定するように構成されてもよい。
【００３４】
医師が見たい面の事前情報を得ることにより、異なるオプションは、所定のモデルが異なる臨床的対象に対して設定されている場合に利用可能にされることができる。面検出方法は、異なるハフ変換、セグメンテーションに基づく方法又は異なる対象のグラフィックモデル等であることができる。前記所望の撮像面の自動決定が、ここでリアルタイムで実現され、これが、従来のアプローチと比較して、処理の全体に対して及び後に続くスキャン計画に対して、より多くの情報を提供することができることに注意すべきである。
【００３５】
本発明の他の実施例において、超音波撮像システム１０は、前記ユーザの入力を受けるユーザインタフェースを更に有してもよい。この場合、前記ディスプレイは、前記三次元体積データから再構成された複数の画像を表示するように更に構成されてもよく、処理ユニット１２は、前記三次元体積データから再構成された前記複数の画像に基づく前記ユーザの手動選択によって前記関心体積に対する所望の撮像面１を決定するように更に構成されてもよい。
【００３６】
前記自動的に決定された撮像面が十分に良好ではない又は自動オプションが利用可能ではない場合、前記超音波システムは、医師が彼ら自身で前記面を見つけることを可能にするように更に構成されることができる。前記三次元体積データ内で、医師は、前記面を手動で移動する手段を提供されることができ、面位置は、現在の合計３Ｄデータ内に表示されるべきである。これは、スキャンプロセス中にリアルタイムで実行されるべきであるので、前記表示される２Ｄ画像の補間は、従来のスキャン動作より複雑ではないはずである。同時に、空間情報が提供され、これは、医師が前記画像を解釈することをより便利にする。
【００３７】
当業者により容易に理解されることができるように、前記関心体積に対する所望の撮像面１は、前記関心体積の特定の解剖学的構造及び前記関心体積内の特定の目標、例えば潜在的な病変を考慮することにより決定され、したがって、通常は、前記スキャン面の１つではない。しかしながら、前記スキャン面の画像のみが、送信方向において送信する信号から生成される。所望の撮像面１が、前記スキャン面の１つではない場合、その画像は、前記超音波信号の送信方向において再構成されず、すなわち、前記所望の撮像面自体の超音波エコーデータにより生成されないが、前記関心体積内の前記複数のスキャン面の前記超音波エコーデータの補間により再構成されるが、前記再構成された２Ｄ画像の品質は、高度に不利に影響をされえ、時々、臨床診断は、高いデータ品質が要求される応用に対して実行されることができない。
【００３８】
上記の観点から、本発明は、２Ｄマトリクス超音波トランスデューサの性能を利用し、ここで、前記使用可能にされたトランスデューサ素子及び前記使用可能にされた素子に対する前記ビーム形成パラメータは、前記使用可能にされたトランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が、前記プローブを移動せずに又は前記プローブを他の位置に移動し、前記関心体積に対して他の角度に傾けた後に前記所望の撮像面の超音波エコーデータを導出することができるように、調整されてもよい。
【００３９】
これに応じて、本発明の処理ユニット１２は、設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が、プローブ１１を移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在するかどうかの結果を決定するのに更に使用される（図２のステップ２３）。
【００４０】
前記結果が肯定である場合、処理ユニット１２は、前記設定パラメータの第２のセットを導出するように更に構成される（図２のステップ２４）。この場合、超音波撮像システム１０に含まれるトランスデューサコントローラ１３は、前記導出された設定パラメータの第２のセットによってトランスデューサ素子１１０を調整する（図２のステップ２５）。
【００４１】
しかしながら、前記結果が否定である場合、すなわち、プローブ１１が移動されなければならない（すなわち、前記第１の位置及び前記第１の角度のいずれか一方、又は前記第１の位置及び前記第１の角度の両方が変更されなければならない）場合、処理ユニット１２は、プローブ１１に対する第２の位置及び第２の角度を導出し、プローブ１１が前記対象上の前記第２の位置に移動され、前記関心体積に対して前記第２の角度に傾けられる場合に、設定パラメータの第３のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が前記所望の撮像面の超音波エコーデータを導出することができるようなトランスデューサ素子１１０に対する前記設定パラメータの第３のセットを導出するように更に構成される（図２のステップ２６）。この場合、トランスデューサコントローラ１３は、前記導出された設定パラメータの第３のセットによってトランスデューサ素子１１０を調整する（図２のステップ２７）。
【００４２】
本発明の一実施例において、処理ユニット１２は、前記プローブの前記第１の位置及び前記第１の角度と所望の撮像面１との間の空間的位置関係に基づいて並びにトランスデューサ素子１１０のレイアウトに基づいてステップ２３、２４及び２６を実行する。
【００４３】
本発明の一実施例による超音波撮像システム１０は、ディスプレイ１４を更に有する。前記結果が否定である場合、すなわち、プローブ１１が移動されなければならない場合、ディスプレイ１４は、前記第２の位置に配置され、前記第２の角度に傾けられるようにプローブ１１２を移動するように超音波撮像システム１０のユーザをガイドする命令を出力するのに使用される。どのようにしてプローブ１１を移動するように前記ユーザをガイドするのかの概略図は、図４ａ及び図４ｂに示され、以下に説明される。
【００４４】
本発明の一実施例において、ディスプレイ１４は、所望の撮像面１の前記超音波エコーデータから再構成される所望の撮像面１の画像を表示するように更に構成される。
【００４５】
このようにして、所望の撮像面１の前記画像は、（最初の使用可能素子から送信された超音波信号及び最初のビーム形成パラメータに対応する）前記複数のスキャン面の前記超音波エコーデータの補間により再構成されないが、前記所望の撮像面自体の超音波エコーデータから再構成される。したがって、所望の撮像面１の画質は、改良され、医師がより正確な診断を行うのを助けうる。
【００４６】
ステップ２３、すなわち、設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号がプローブ１１を移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在するかどうかの決定の詳細は、所望の撮像面１がトランスデューサ素子１１０の二次元アレイと交差する状況及び所望の撮像面１がトランスデューサ素子１１０の二次元アレイと交差しない状況をそれぞれ示す図３ａ及び３ｂと併せて以下に更に説明される。
【００４７】
図３ａから理解されることができるように、所望の撮像面１がトランスデューサ素子１１０の前記二次元アレイと交差する場合、前記結果が肯定である、すなわち、設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号がプローブ１１を移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在すると決定される。
【００４８】
これに応じて、交線１ａ上の前記トランスデューサ素子が使用可能にされ、交線１ａに隣接した前記トランスデューサ素子は、通常、使用可能にされる。これは、前記関心体積において撮像されることができる面のセットを事前に拘束する。
【００４９】
更に、前記送信信号の対応する詳細な方向は、前記使用可能にされた素子に対するビーム形成パラメータを調整することにより決定される。このようにして、前記使用可能にされた素子からの前記送信信号は、所望の撮像面１に一意的に対応する。
【００５０】
図３ｂから理解されることができるように、所望の撮像面１がトランスデューサ素子１１０の前記二次元アレイと交差しない場合、前記結果は否定である、すなわち、設定パラメータの第２のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号がプローブ１１を移動せずに前記所望の撮像面の超音波エコーデータを取得することができるような前記設定パラメータの第２のセットが存在しないと決定される。換言すると、トランスデューサ素子１１０の前記二次元アレイの限定的なスケールによって、トランスデューサ素子１１０の前記二次元アレイと交差しない所望の撮像面１は、前記第１の位置とは異なる他の位置に前記プローブを移動せずに前記素子の実際の送信信号を用いて撮像されることができない。
【００５１】
上述の通り、前記結果が否定である場合、すなわち、プローブ１１が移動されなければならない場合、処理ユニット１２は、プローブ１１に対する第２の位置及び第２の角度を導出し、プローブ１１が前記対象上の第２の位置に移動され、前記関心体積に対して前記第２の角度に傾けられる場合に、設定パラメータの第３のセットを持つ前記トランスデューサ素子から送信された前記超音波信号が前記所望の撮像面の超音波エコーデータを導出することができるようなトランスデューサ素子１１０に対する前記設定パラメータの第３のセットを導出するように更に構成される（図２のステップ２６）。
【００５２】
当業者により容易に理解されることができるように、通常、前記第２の位置及び前記第２の角度は、両方とも、前記第１の位置及び前記第１の角度とは異なる。しかしながら、場合により、前記第２の角度は、前記第１の角度と同じであってもよい。
【００５３】
図４ａ及び図４ｂは、図３ｂの場合に、いかにして前記超音波撮像システムのディスプレイ１４が本発明の一実施例によって前記プローブを移動するように前記超音波撮像システムのユーザをガイドする命令を出力するのかを示す。
【００５４】
上述の通り、図３ｂの場合、所望の撮像面１は、トランスデューサ素子１１０の前記二次元アレイと交差しない。図４ａ及び４ｂに示されるように、トランスデューサ素子１１０のレイアウトによって、トランスデューサ素子１１０の前記アレイの中心線の下にある中心基準面２が、決定されることができる。更に、プローブ１１の前記位置及び前記第１の角度と所望の撮像面１との間の空間的位置関係によって、プローブ１１が前記対象上の前記第２の位置に移動され、前記関心体積に対して前記第２の角度に傾けられる場合に、前記設定パラメータの第３のセットを持つトランスデューサ素子１１０から送信された前記超音波信号が所望の撮像面１の超音波エコーデータを導出することができるような前記第２の位置、前記第２の角度及び前記設定パラメータの第３のセットである。
【００５５】
例えば、中心基準面２と所望の撮像面１を含む３Ｄ空間内の面３との間の空間的位置関係によって、処理ユニット１２は、プローブ１１が移動されるべきである前記第２の位置を計算することができる。更に、トランスデューサ素子１１０の前記アレイの前記中心線と所望の撮像面１に対する中心基準面２の交線１ｂとの間の空間的位置関係によって、処理ユニット１２は、プローブ１１が前記関心体積に対して傾けられるべきである前記第２の角度を計算することができる。この後に、処理ユニット１２は、前記第２の位置及び前記第２の角度において、前記アレイの前記中心線上の前記トランスデューサ素子（及び前記中心線に隣接した一部の素子）が、使用可能にされるべきであり、前記使用可能にされたトランスデューサ素子に対する前記ビーム形成パラメータが、これに応じて決定されることができ、所望の撮像面１が前記使用可能にされた素子からの前記送信信号により直接的に得られることができることを導出しうる。
【００５６】
当業者により理解されることができるように、上述の中心基準面２は、一実施例として使用されるだけであり、他の基準面が使用されてもよく、前記第２の位置、前記第２の角度及び前記設定パラメータの第３のセットは、前記基準面の選択によって同様に導出されることができる。
【００５７】
前記第２の位置及び前記第２の角度が導出された場合、超音波撮像システム１０のディスプレイ１４は、プローブ１１を移動するように超音波撮像システム１０のユーザをガイドする命令、例えば、プローブ１１を前記第２の位置に移動するように前記ユーザにガイドする図４ｂにおいてＩ1により示される移動方向、及びプローブ１１の前記第２の角度を達成するように前記ユーザをガイドする図４ｂにおいてＩ2により示される回転方向を出力する。前記命令は、テキスト、グラフィックス又はこれらの組み合わせのフォーマットにおいて出力されることができる。一部の実施例において、ディスプレイ１４は、オーディオを出力することができ、前記命令は、オーディオフォーマットにおいて出力されることができる。
【００５８】
更に、当業者により容易に理解されることができるように、複数の手段を列挙する装置請求項において、これらの手段のいくつかは、同一のハードウェアアイテムにより実施されることができる。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。
【００５９】
上述の実施例が、本発明を限定するのではなく説明し、当業者が添付の請求項の範囲から逸脱することなく代替的な実施例を設計することができることに注意すべきである。請求項において、括弧間のいかなる参照符号も、請求項を限定すると解釈されるべきではない。単語「有する」は、請求項及び説明に記載されていない要素又はステップの存在を除外しない。要素に先行する単語"a"又は"an"は、複数のこのような要素の存在を除外しない。いくつかのユニットを列挙するシステム請求項において、これらのユニットのいくつかが、同一のソフトウェア及び／又はハードウェアアイテムにより実施されることができる。第１、第２及び第３等の単語の使用は、順序を示さない。これらの単語は、名称として解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【国際調査報告】
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