(57)【要約】本開示は、第１のモードおよび第２のモードで動作する超音波撮像システムに連結される介入デバイスにリアルタイムガイダンスを提供するための方法を含む。本方法は、第１のモードでは、超音波撮像装置の変換器からの超音波信号の伝送を停止し、介入デバイスのヘッド部分上に搭載された音響センサを介して、その時に変換器によって受信された超音波信号を伝送し、ヘッド部分の場所の第１の画像を生成することと、第２のモードでは、音響センサから超音波信号を伝送することを停止し、変換器を介して、超音波信号を伝送し、伝送された超音波信号のエコーを受信し、物体構造の第２の画像を生成することと、第１の画像と第２の画像を組み合わせ、物体構造のヘッド部分の相対的場所を表示および強調する第３の画像を導出することとを含む。
2016512130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のモードおよび第２のモードで動作する超音波撮像システムであって、前記超音波撮像システムは、
変換器と、
前記変換器に連結されたプロセッサと、
介入デバイスのヘッド部分上に搭載された音響センサと
を備え、
前記第１のモードにおいて、前記変換器は、超音波信号を伝送することを停止し、前記音響センサは、その時に前記変換器によって受信され、かつ前記ヘッド部分の場所の第１の画像を生成するために使用される超音波信号を伝送し、
前記第２のモードにおいて、前記音響センサは、超音波信号を伝送することを停止し、前記変換器は、超音波信号を伝送し、物体構造の第２の画像を生成するために使用される前記伝送された超音波信号のエコーを受信し、
前記プロセッサは、前記第１の画像と前記第２の画像を組み合わせ、前記物体構造に対する前記ヘッド部分の場所を表示する第３の画像を導出する、超音波撮像システム。
【請求項２】
前記介入デバイスは、診断または治療用の侵襲的手技において使用される、針、カテーテル、または任意の他のデバイスである、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記音響センサの一方向点広がり関数を示す前記第１の画像を生成する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項４】
前記プロセッサは、前記第１の画像および前記第２の画像内の対応する画素の値の画素別総和を行い、前記第３の画像の画素を生成することに基づいて、前記第３の画像を導出する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項５】
前記プロセッサは、
前記第１の画像の画素の値に第１の加重値を適用し、前記第１の画像の加重画素値を求めることと、
前記第２の画像の対応する画素の値に第２の加重値を適用し、前記第２の画像の対応する加重画素値を求めることと、
前記第１の画像の加重画素値と、前記第２の画像の対応する加重画素値の画素別総和を行い、前記第３の画像の画素を生成することと
に基づいて、前記第３の画像を導出する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項６】
前記第１の画像を前記第２の画像に関連させて記憶するための画像データベースをさらに備え、前記第１の画像は、前記第１の画像を一意に識別する第１の一意の識別子によって、前記第２の画像と関連付けられ、
第２の一意の識別子は、前記第１の一意の識別子に基づいて取得され、前記関連付けられた第２の画像を一意に識別する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項７】
前記プロセッサは、前記場所を明るくすること、前記場所を着色すること、あるいはテキストまたは記号を使用して前記場所をマーキングすることによって、前記第３の画像内の前記ヘッド部分の相対的場所を強調する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項８】
第１のモードおよび第２のモードで動作する超音波撮像システムに連結された介入デバイスにリアルタイムガイダンスを提供するためのコンピュータ実装方法であって、前記方法は、
前記第１のモードにおいて、
前記超音波撮像システムの変換器からの超音波信号の伝送を停止することと、
前記介入デバイスのヘッド部分上に搭載された音響センサを介して、超音波信号を伝送することと、
前記変換器を介して、前記伝送された超音波信号を受信することと、
前記受信された超音波信号に基づいて、前記ヘッド部分の場所の第１の画像を生成することと
を含み、
前記第２のモードにおいて、
前記音響センサから超音波信号を伝送することを停止することと、
前記変換器を介して、超音波信号を伝送することと、
物体構造から反射された前記伝送された超音波信号のエコーを受信することと、
前記受信されたエコーに基づいて、前記物体構造の第２の画像を生成することと
を含み、
前記第１の画像と前記第２の画像を組み合わせ、前記物体構造に対する前記ヘッド部分の場所を表示する第３の画像を導出すること
を含む、方法。
【請求項９】
前記第１の画像を生成することは、前記音響センサの一方向点広がり関数を示すことを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の画像と前記第２の画像を組み合わせ、前記第３の画像を導出することは、前記第１の画像および前記第２の画像内の対応する画素の値の画素別総和を行い、前記第３の画像の画素を生成することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の画像と前記第２の画像を組み合わせ、前記第３の画像を導出することは、
前記第１の画像の画素の値に第１の加重値を適用し、前記第１の画像の加重画素値を求めることと、
前記第２の画像の対応する画素の値に第２の加重値を適用し、前記第２の画像の対応する加重画素値を求めることと、
前記第１の画像の加重画素値と、前記第２の画像の対応する加重画素値の画素別総和を行い、前記第３の画像の画素を生成することと
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の画像を前記第２の画像と関連させて記憶することをさらに含み、前記第１の画像は、前記第１の画像を一意に識別する第１の一意の識別子によって、前記第２の画像と関連付けられ、
第２の一意の識別子は、前記第１の一意の識別子に基づいて取得され、前記関連付けられた第２の画像を一意に識別する、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３の画像を導出するために前記第１の一意の識別子および前記第２の一意の識別子に基づいて、記憶域から、前記第１の画像および前記関連付けられた第２の画像を提供することをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記場所を明るくすること、前記場所を着色すること、あるいはテキストまたは記号を使用して前記場所をマーキングすることによって、前記第３の画像内の前記ヘッド部分の相対的場所を強調することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
介入デバイスに連結された超音波撮像装置であって、前記超音波撮像装置は、
変換器と、
前記変換器に連結されたプロセッサと
を備え、
前記変換器は、第１のモードにおいて、超音波信号を伝送することを停止し、前記介入デバイスのヘッド部分上に搭載された音響センサによって伝送された超音波信号を受信し、前記受信された超音波信号は、前記ヘッド部分の場所の第１の画像を生成するために使用され、
前記変換器は、前記第２のモードにおいて、超音波信号を伝送し、物体構造から反射された前記伝送された超音波信号のエコーを受信し、前記受信されたエコーは、前記物体構造の第２の画像を生成するために使用され、
前記プロセッサは、前記第１の画像と前記第２の画像を組み合わせ、前記物体構造に対する前記ヘッド部分の場所を表示する第３の画像を導出する、超音波撮像装置。
【請求項１６】
前記プロセッサは、前記音響センサの一方向点広がり関数を示す前記第１の画像を生成する、請求項１５に記載の超音波撮像装置。
【請求項１７】
前記プロセッサは、前記第１の画像および前記第２の画像内の対応する画素の値の画素別総和を行い、前記第３の画像の画素を生成することに基づいて、前記第３の画像を導出する、請求項１５に記載の超音波撮像装置。
【請求項１８】
前記プロセッサは、
前記第１の画像の画素の値に第１の加重値を適用し、前記第１の画像の加重画素値を求めることと、
前記第２の画像の対応する画素の値に第２の加重値を適用し、前記第２の画像の対応する加重画素値を求めることと、
前記第１の画像の加重画素値と、前記第２の画像の対応する加重画素値の画素別総和を行い、前記第３の画像の画素を生成することと
に基づいて、前記第３の画像を導出する、請求項１５に記載の超音波撮像装置。
【請求項１９】
前記第１の画像を前記第２の画像に関連させて記憶するための画像データベースをさらに備え、前記第１の画像は、前記第１の画像を一意に識別する第１の一意の識別子によって、前記第２の画像と関連付けられ、
第２の一意の識別子は、前記第１の一意の識別子に基づいて取得され、前記関連付けられた第２の画像を一意に識別する、請求項１５に記載の超音波撮像装置。
【請求項２０】
前記プロセッサは、前記場所を明るくすること、前記場所を着色すること、あるいはテキストまたは記号を使用して前記場所をマーキングすることによって、前記第３の画像内の前記ヘッド部分の相対的場所を強調する、請求項１５に記載の超音波撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願への相互参照）
本出願は、２０１３年３月１５日に出願された「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔ  ａｎｄ  Ｐｒｅｓｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ｖｉａ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ」という題名の米国仮出願第６１／７９０，５８６号に対して優先権およびその利益を主張する。上記文献は、その全体として参照することによって本明細書において援用される。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、概して、超音波撮像に関し、より具体的には、音響センサを使用して、超音波撮像を介して、針、カテーテル等の介入デバイスに誘導指示を提供するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
超音波を使用して、介入デバイス（例えば、針またはカテーテル）を伴う診断または治療用の侵襲的手技を誘導することは、臨床分野において、ますます一般的になりつつある。介入超音波は、超音波撮像を介して、介入デバイスの先端またはヘッドを正確に特定することを要求する。いくつかの既存の技術は、電気センサを介入デバイスの先端上に搭載し、心臓から電気信号を収集することを提案している。しかしながら、それらの既存の技術は、限界を有する。多くの場合、介入デバイスは、標的の近傍に設置され、全くまたは非常に弱い心臓信号しか収集されることができず、したがって、介入デバイスの先端の正確な場所は、超音波画像内で検出および提示されることができない。他の既存の技術は、電気センサを介入デバイスの先端上に搭載し、撮像変換器から伝送された超音波パルスを受信し、パルスを電気信号に変換し、信号を超音波デバイスに返すことを提案している。しかしながら、それらの既存の技術下では、超音波画像内で介入デバイスの先端を可視化することは、超音波パルスを弱化させるような強力な組織クラッタが画像内に存在するとき、困難である。また、それらの既存の技術では、どの伝送された音響ビームが電気センサをトリガするかを正確に判定することが困難であり、したがって、介入デバイスの先端の正確な場所は、検出されることができない。さらに、ヒトまたは動物の身体内を進行する超音波パルスは、非常に高速で減衰され、弱化し、安定しないため、それらの既存の技術が、介入デバイスの先端において、雑音と実パルス信号を区別することは困難である。要するに、既存の技術は、介入デバイスの先端の近似的な正確ではない場所を計算することができるにすぎない。
【０００４】
したがって、超音波撮像を介して、針、カテーテル等の介入デバイスの位置を容易かつ正確に検出および提示するための方法およびシステムを開発し、先行技術システムの限界を克服する必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（要約）
本開示は、第１のモードおよび第２のモードで動作する超音波撮像システムに連結される介入デバイスにリアルタイムガイダンスを提供するための例示的方法を含む。本方法の実施形態は、第１のモードでは、超音波撮像システムの変換器からの超音波信号の伝送を停止することと、介入デバイスのヘッド部分上に搭載された音響センサを介して、超音波信号を伝送することと、変換器を介して、伝送された超音波信号を受信することと、受信された超音波信号に基づいて、ヘッド部分の場所の第１の画像を生成することとを含む。本方法の実施形態はまた、第２のモードでは、音響センサから超音波信号を伝送することを停止することと、変換器を介して、超音波信号を伝送することと、物体構造から反射された伝送された超音波信号のエコーを受信することと、受信されたエコーに基づいて、物体構造の第２の画像を生成することとを含む。本方法の実施形態はさらに、第１の画像と第２の画像を組み合わせ、物体構造に対するヘッド部分の場所を表示する第３の画像を導出することを含む。本方法のいくつかの実施形態はまた、場所を明るくすること、場所を着色すること、あるいはテキストまたは記号を使用して場所をマーキングすることによって、第３の画像内のヘッド部分の相対的場所を強調することを含む。
【０００６】
本開示による例示的システムは、変換器と、変換器に連結されたプロセッサと、介入デバイスのヘッド部分上に搭載された音響センサとを備える。開示されるシステムが、第１のモードで動作するとき、変換器は、超音波信号を伝送することを停止し、音響センサは、その時に変換器によって受信され、ヘッド部分の場所の第１の画像を生成するために使用される、超音波信号を伝送する。開示されるシステムが、第２のモードで動作するとき、音響センサは、超音波信号を伝送することを停止し、変換器は、超音波信号を伝送し、物体構造の第２の画像を生成するために使用される、伝送された超音波信号のエコーを受信する。いくつかの実施形態では、プロセッサは、第１の画像と第２の画像を組み合わせ、物体構造に対するヘッド部分の場所を表示する第３の画像を導出する。ある実施形態では、プロセッサは、場所を明るくすること、場所を着色すること、あるいはテキストまたは記号を使用して場所をマーキングすることによって、第３の画像内のヘッド部分の相対的場所を強調する。
【０００７】
前述の一般的説明および以下の発明を実施するための形態は両方とも、例示的かつ説明的にすぎず、請求される本発明の制限ではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示による、例示的システムのブロック図を図示する。
【図２】図２は、図１の例示的システムの実施形態を図示する、ブロック図である。
【図３】図３は、図２の実施形態における例示的プロセスフローを図示する、機能略図である。
【図４】図４は、図２の実施形態における別の例示的プロセスフローを図示する、機能略図である。
【図５】図５は、例示的センサ画像を図示する。
【図６】図６は、例示的超音波画像を図示する。
【図７】図７は、図５のセンサ画像と図６の超音波画像を組み合わせる、例示的増強された可視化画像を図示する。
【図８】図８は、リアルタイムで生成された一連の例示的増強された可視化画像を図示する。
【図９】図９は、超音波撮像を介して、誘導指示を介入デバイスに提供するために、音響センサを使用する例示的方法を表す、フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（詳細な説明）
ここで、付随の図面に図示される例示的実施形態を詳細に参照する。可能である場合、同一の参照番号は、図面全体を通して、同一のまたは類似部品を指すために使用されるであろう。
【００１０】
本明細書に開示される方法およびシステムは、前述の必要性に対処する。例えば、例示的実施形態は、針、カテーテル等の介入デバイスのヘッド部分上に搭載された音響センサを含む。音響センサは、ビーコンとして使用される。心臓から電気信号を受信する、または撮像変換器から音響パルスを受信する代わりに、本明細書に開示される音響センサは、音響パルスを伝送するための超音波撮像システムの一部となるであろう。超音波撮像システムの第１のモードでは、撮像変換器自体は、音響パルスを伝送しない、またはゼロ電力で伝送する。代わりに、システムは、音響センサに、センサ画像を形成するための撮像変換器の伝送開口の中心に位置するかのようなタイミングで音響パルスを伝送するように命令する。伝送開口は、１つ以上の変換器要素を備える。２次元（「２Ｄ」）または３次元（「３Ｄ」）画像である、センサ画像は、変換器が伝送しているかのように形成される。その結果、音響センサの一方向点広がり関数（「ＰＳＦ」）が、センサ画像上に見られることができる。撮像深度は、一方向特性のために、２によって乗算されるべきである。本センサ画像は、物体構造の超音波画像と組み合わせられ、物体構造に対する介入デバイスのヘッド部分の場所を示す、増強された可視化画像を導出することができる。本明細書に開示される音響センサによって伝送された音響パルスは、変換器要素によって伝送された音響ビームおよびビームのエコーよりはるかに強力であり、かつより安定しており、センサ画像内で容易かつ正確に検出および記録されることができる。本明細書に開示される方法およびシステムは、ライブ超音波撮像において、介入デバイスのヘッド部分のリアルタイムかつ正確な位置を提供する。
【００１１】
図１は、本開示による、例示的システム１００のブロック図を図示する。例示的システム１００は、診断または治療用の侵襲的手技において、超音波撮像を介して、リアルタイム誘導指示を介入デバイスに提供する、任意のタイプのシステムであることができる。例示的システム１００は、とりわけ、超音波撮像場１２０を有する超音波装置１００Ａと、超音波装置１００Ａに連結される介入デバイス１１０のヘッド部分に搭載された音響センサ１１２とを含むことができる。音響センサ１１２は、直接または介入デバイス１１０を通して、超音波装置１００Ａに連結されることができる。
【００１２】
超音波装置１００Ａは、超音波を利用して、超音波撮像場１２０の範囲内に位置する物体を検出および測定し、超音波画像内に測定された物体を提示する、任意のデバイスであることができる。超音波画像は、グレイスケール、カラー、またはそれらの組み合わせであることができ、かつ２Ｄまたは３Ｄであることができる。
【００１３】
介入デバイス１１０は、診断または治療用の侵襲的手技において使用される、任意のデバイスであることができる。例えば、介入デバイス１１０は、針、カテーテル、または任意の他の診断または治療用のデバイスとして提供されることができる。
【００１４】
音響センサ１１２は、電気パルスから変換される、音響パルスまたは信号（すなわち、超音波パルスまたは信号）を伝送する、任意のデバイスであることができる。例えば、音響センサ１１２は、あるタイプの微小電気機械的システム（「ＭＥＭＳ」）であることができる。いくつかの実施形態では、音響センサ１１２はまた、別のデバイスから伝送された音響パルスを受信することができる。
【００１５】
図２は、例示的システム１００内の超音波装置１００Ａをより詳細に図示する、ブロック図である。超音波装置１００Ａは、ディスプレイ１０２と、超音波変換器１０４と、プロセッサ１０６と、超音波ビーム形成器１０８とを含む。超音波装置１００Ａの図示される構成は、例示にすぎず、および当業者は、種々の図示される要素が、離散要素として提供される、または組み合わせられる、かつハードウェアおよびソフトウェアの任意の組み合わせとして提供されてもよいことを理解するであろう。
【００１６】
図２を参照すると、超音波変換器１０４は、電気パルスを伝送される音響ビームに変換し、伝送された音響ビームのエコーを受信するための複数の圧電要素を有する、任意のデバイスであることができる。伝送された音響ビームは、対象（ヒトまたは動物の身体等）内に伝搬し、異なる音響インピーダンスを伴う物体構造（ヒトまたは動物の身体内の組織等）間の界面からのエコーは、変換器に反射される。変換器要素は、エコーを電気信号に変換する。音響ビーム伝送時間とエコー受信時間との間の時間差に基づいて、物体構造の画像が、生成されることができる。
【００１７】
超音波ビーム形成器１０８は、音響信号伝送または受信の指向性または空間的選択性を可能にする、任意のデバイスであることができる。特に、超音波ビーム形成器１０８は、伝送される音響ビームを同一の方向における点に集束させ、異なる物体構造からの反射として受信されたエコー信号を集束させる。いくつかの実施形態では、超音波ビーム形成器１０８は、異なる要素に到着したエコー信号を遅延させ、エコー信号を整合し、等位相平面を形成する。超音波ビーム形成器１０８は、次いで、遅延されたエコー信号をコヒーレントに総和する。ある実施形態では、超音波ビーム形成器１０８は、エコー信号から変換された電気またはデジタル信号上でビーム形成を行ってもよい。
【００１８】
プロセッサ１０６は、超音波装置１００Ａの他の部分の動作を制御および協調し、データまたは信号を処理し、超音波画像を生成し、生成された超音波画像をディスプレイに出力する、任意のデバイスであることができる。いくつかの実施形態では、プロセッサ１０６は、生成された超音波画像をプリンタに、またはデータネットワークを通して、遠隔デバイスに出力してもよい。例えば、プロセッサ１０６は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）、印刷回路基板（ＰＣＢ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）等であることができる。
【００１９】
ディスプレイ１０２は、超音波画像を表示する、任意のデバイスであることができる。例えば、ディスプレイ１０２は、モニタ、ディスプレイパネル、プロジェクタ、または任意の他のディスプレイデバイスであることができる。ある実施形態では、ディスプレイ１０２は、ユーザが、タッチを通して、相互作用し得る、タッチスクリーンディスプレイであることができる。いくつかの実施形態では、ディスプレイ１０２は、ユーザが、遠隔ジェスチャによって相互作用し得る、ディスプレイデバイスであることができる。
【００２０】
図３は、第１のモードで動作する、例示的システム１００内でセンサ画像を生成するための例示的プロセスフローを図示する、機能略図である。第１のモードでは、システム１００は、超音波変換器１０４への伝送電力がゼロの状態で、１フレームまたはボリューム撮像を行う。しかしながら、システムは、超音波信号を伝送するための変換器の要素として扱われ得る音響センサ１１２に、伝送信号を送信する。本フレームまたはボリュームは、音響センサ可視化のためのものである。したがって、第１のモードでは、超音波変換器１０４は、超音波信号を伝送しないが、音響センサ１１２は、超音波信号を伝送し、超音波変換器１０４は、それらを受信する。ここで、図示されるプロセスフローは、ステップを修正する、ステップを削除する、または付加的ステップを含むように改変されることができることが、当業者によって理解されるであろう。
【００２１】
超音波装置１００Ａによって提供される（３０２）電気パルスを受信後、音響センサ１１２は、超音波変換器１０４に、電気パルスから変換される音響パルス（超音波信号）を伝送する（３０４）。変換は、音響センサ１１２または別の構成要素によって行われることができる。音響センサ１１２から伝送された音響パルスの受信に応じて（３０４）、超音波変換器１０４は、受信された音響パルスを電気信号に変換し、超音波ビーム形成器１０８に自動転送される（３０６）。いくつかの実施形態では、電気信号は、デジタル信号に変換され、次いで、ビーム形成のために、超音波ビーム形成器１０８に自動転送される（３０６）。
【００２２】
ビーム形成プロセスに続いて、超音波ビーム形成器１０８は、処理された電気またはデジタル信号をプロセッサ１０６に伝送し（３０８）、信号を処理し、音響センサ１１２の一方向点広がり関数（「ＰＳＦ」）の画像を生成する。図５は、プロセッサ１０６が生成する、例示的センサ画像５００を図示する。図５に示されるように、明るい点５０２は、音響センサ１１２の一方向ＰＳＦの画像を示し、これはまた、音響センサ１１２が搭載される、介入デバイス１１０のヘッド部分の場所でもある。
【００２３】
図３に戻って参照すると、音響信号が変換器と物体との間を往復する通常の超音波撮像と異なり、センサ画像の形成では、音響パルスは、音響センサ１１２から超音波変換器１０４へと一方向に進行する。したがって、センサ画像を生成する際、音響パルスの深度（変換器１０４と音響センサ１１２との間の距離を示す）または速度は、２倍にされるべきである。
【００２４】
いくつかの実施形態では、センサ画像は、後の読み出しおよび関連付け目的のために、一意の識別子（画像ＩＤ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、センサ画像は、後の処理のために、記憶域またはデータベース内に記憶されることができる。
【００２５】
図４は、ここでは、第２のモードで動作する、例示的システム１００内で超音波画像を生成するための例示的プロセスフローを図示する、機能略図である。第２のモードでは、音響センサ１１２は、超音波信号を伝送しないが、超音波変換器１０４は、超音波信号を伝送し、そのエコーを受信する。ここで、図示されるプロセスフローは、ステップを修正する、ステップを削除する、または付加的ステップを含むように改変されることができることが、当業者によって理解されるであろう。
【００２６】
超音波ビーム形成器１０８のビーム形成制御（４０２）下、超音波変換器１０４は、超音波信号を伝送し（４０４）、超音波撮像場１２０内の物体構造（例えば、ヒトまたは動物の身体の組織、器官、骨、筋肉、腫瘍等）から反射されたエコー信号を受信する（４０６）。超音波変換器１０４は、受信されたエコー信号を電気信号に変換し、超音波ビーム形成器１０８にパスされる（４０８）。いくつかの実施形態では、電気信号は、デジタル信号に変換され、次いで、ビーム形成のために、超音波ビーム形成器１０８にパスされる（４０８）。
【００２７】
ビーム形成プロセスに続いて、超音波ビーム形成器１０８は、処理された電気またはデジタル信号をプロセッサ１０６に伝送し（４１０）、信号を処理し、物体構造の超音波画像を生成する。図６は、物体構造の例示的超音波画像６００を図示する。図６に示されるように、物体構造６０２は、超音波画像６００内で可視化される。
【００２８】
図３に戻って参照すると、いくつかの実施形態では、物体構造の超音波画像は、後の読み出しおよび関連付け目的のために、一意の識別子（画像ＩＤ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、超音波画像は、後の処理のために、記憶域またはデータベース内に記憶されることができる。
【００２９】
プロセッサ１０６は、第１のモードで生成されたセンサ画像と、第２のモードで生成された超音波画像を組み合わせ、増強された可視化画像を導出し、ディスプレイ１０２に出力させる（４１２）。いくつかの実施形態では、プロセッサ１０６は、超音波画像の画像ＩＤに対応する、画像ＩＤに基づいて、記憶域またはデータベース内に記憶されたセンサ画像を読み出し、増強された可視化画像を導出する。ある実施形態では、増強された可視化画像は、後の読み出しおよび関連付け目的のために、一意の識別子（画像ＩＤ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、増強された可視化画像は、後の処理のために、記憶域またはデータベース内に記憶されることができる。
【００３０】
センサ画像は、超音波画像と同一のサイズを有するため、いくつかの実施形態では、プロセッサ１０６は、センサ画像および超音波画像の対応する座標内の画素値の和に基づいて、増強された可視化画像を導出する。例えば、プロセッサ１０６は、画素別総和を行うことができる。すなわち、プロセッサ１０６は、センサ画像のある座標における画素値を超音波画像の対応する座標における画素値に加え、増強された可視化画像のための画素値を導出し、次いで、増強された可視化画像のための次の画素値を同様に算出する等と続く。
【００３１】
他の実施形態では、プロセッサ１０６は、センサ画像および超音波画像の対応する座標における画素値の加重画素別総和に基づいて、増強された可視化画像を導出する。例えば、プロセッサ１０６は、画素総和を行う前に、加重値をセンサ画像の画素値に適用し、別の加重値を超音波画像の対応する画素値に適用する。
【００３２】
ある実施形態では、プロセッサ１０６は、センサ画像および超音波画像の対応する画素の算出最大値に基づいて、増強された可視化画像を導出する。例えば、プロセッサ１０６は、センサ画像のある座標における画素値と、超音波画像の対応する座標における画素値を比較することによって、最大値を判定し、最大値を増強された可視化画像のための画素値として使用する。プロセッサ１０６は、次いで、増強された可視化画像のための次の画素値を同様に算出する等と続く。
【００３３】
図４を参照すると、増強された可視化画像は、物体構造に対する音響センサ１１２の場所（すなわち、介入デバイス１１０のヘッド部分の場所）を示す。いくつかの実施形態では、増強された可視化画像は、例えば、場所を明るくする、場所を着色する、あるいはテキストまたは記号を使用して場所をマーキングすることによって、場所を強調する。
【００３４】
図７は、図５のセンサ画像５００と図６の超音波画像６００を組み合わせる、例示的増強された可視化画像７００を図示する。図７に示されるように、増強された可視化画像７００は、物体構造６０２に対する介入デバイス１１０のヘッド部分の場所を示し、強調する。
【００３５】
図８は、超音波撮像を介して、リアルタイム誘導指示を介入デバイス１１０に提供するように生成される、一連の例示的増強された可視化画像７００を図示する。図８に示されるように、各時間点において、超音波装置１００Ａは、超音波画像６００と以前に生成されたセンサ画像５００を組み合わせ、増強された可視化画像７００を導出し、超音波画像６００と次の生成されたセンサ画像５００（該当する場合）を組み合わせ、次の増強された可視化画像７００を導出する。いくつかの実施形態では、超音波装置１００Ａは、画像ＩＤに基づいて、センサ画像５００を読み出し、超音波画像６００と関連付ける。例えば、超音波装置１００Ａは、画像ＩＤ「Ｎ」を伴う超音波画像６００および画像ＩＤ「Ｎ−１」を伴うセンサ画像５００を読み出し、画像ＩＤ「Ｍ」を伴う増強された可視化画像７００を導出する。同様に、超音波装置１００Ａは、画像ＩＤ「Ｎ」を伴う超音波画像６００と、画像ＩＤ「Ｎ＋１」を伴うセンサ画像５００を組み合わせ、画像ＩＤ「Ｍ＋１」を伴う増強された可視化画像７００を導出する等と続く。このように、介入デバイス１１０へのリアルタイム誘導指示は、ライブ超音波撮像を介して提供されることができる。他の実施形態では、他の方法が、生成されたセンサ画像および超音波画像を読み出し、増強された可視化画像を導出するために使用されてもよい。
【００３６】
図９は、超音波撮像を介して、誘導指示を介入デバイスに提供するために、音響センサを使用する例示的方法を表す、フロー図である。ここで、図示される手技は、ステップを削除する、ステップの順番を変更する、または付加的ステップを含むように改変することができることが、当業者によって理解されるであろう。
【００３７】
初期開始ステップ後、超音波装置は、第１のモードで動作し、その変換器からの超音波信号の伝送を停止する（９０２）。第１のモードでは、超音波装置は、介入デバイスのヘッド部分上に搭載された音響センサに、超音波信号を伝送する（９０４）ように命令し、変換器に、超音波信号を受信する（９０６）ように命令する。超音波装置は、ヘッド部分の場所を示す、音響センサの第１の画像を生成する。
【００３８】
第２のモードでは、超音波装置は、音響センサからの超音波信号の伝送を停止し（９０８）、変換器に、超音波信号を伝送し、物体構造から反射されたエコー信号を受信する（９１０）ように命令する。受信されたエコー信号に基づいて、超音波装置は、物体構造の超音波画像である、第２の画像を生成する。
【００３９】
超音波装置は、次いで、第１の画像と第２の画像を組み合わせ（９１２）、物体構造に対する介入デバイスのヘッド部分の場所を表示する、第３の画像を導出する。超音波装置は、上に説明されたように、組み合わせを行う。
【００４０】
超音波装置は、物体構造内の介入デバイスのヘッド部分の場所を強調し得る、第３の画像を表示する（９１４）。プロセスは、次いで、終了へと進む。
【００４１】
本明細書に開示される方法は、コンピュータプログラム製品、すなわち、データ処理装置、例えば、プログラマブルプロセッサ、コンピュータ、または複数のコンピュータの動作によって実行するため、またはそれを制御するために、非一過性情報担体、例えば、機械可読記憶デバイス、または有形非一過性コンピュータ可読媒体内に有形に具現化されたコンピュータプログラムとして実装されてもよい。コンピュータプログラムは、コンパイルまたは解釈言語を含む、プログラミング言語の任意の形式で書き込まれてもよく、独立型プログラムまたはモジュールとして、構成要素、サブルーチン、またはコンピューティング環境内で使用するために好適な他のユニットを含む、任意の形式で展開されてもよい。コンピュータプログラムは、１つのコンピュータ上で、あるいは１つの場所における、または複数の場所にわたって分散され、通信ネットワークによって相互接続される複数のコンピュータ上で実行するように展開されてもよい。
【００４２】
本明細書に開示される方法の一部または全部はまた、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ）、印刷回路基板（ＰＣＢ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、プログラマブル論理構成要素およびプログラマブルインターコネクトの組み合わせ、単一中央処理ユニット（ＣＰＵ）チップ、マザーボード上に組み合わせられたＣＰＵチップ、汎用コンピュータ、あるいは本明細書に開示される画像コンテンツに基づいて、２Ｄ／３Ｄ画像変換のための深度マップ生成を行うことが可能なデバイスまたはモジュールの任意の他の組み合わせによって実装されてもよい。
【００４３】
前述の明細書では、本発明は、具体的例示的実施形態を参照して説明された。しかしながら、種々の修正および変更が、以下の請求項に記載のように、本発明のより広義の精神および範囲から逸脱することなく、行われてもよいことは明白となるであろう。明細書および図面は、故に、制限ではなく、例証として見なされるものとする。本発明の他の実施形態も、明細書の検討および本明細書に開示される本発明の実践から当業者に明白となり得る。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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