(57)【要約】  画像を記録するデバイスおよびシステムが、画像を記録する方法とともに開示される。システムと通信し得る手動の撮像デバイスが有する撮像プローブは、組織のボリュームを走査して走査画像を出力するように構成され得る。システムは、第1および第2の画像を電子的に受け取って、第1の画像と第2の画像の画像から画像への間隔を計算するようにさらに構成され得る。システムは、走査画像に対する画像品質分析をさらに遂行することができ、撮像プローブの運動が検出され、走査画像が画像品質分析を満たす場合には走査画像を記録することができる。システムは位置追跡システムも含むことができる。撮像プローブの位置および方向を判定するために、位置センサおよび/または方向センサが撮像プローブに結合され得る。システムは、位置および方向のデータを、走査された画像に関連付けるように構成され得る。
2016523658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織撮像システムであって、
撮像プローブを有する手動の撮像デバイスと通信する画像記録システムであって、前記手動の撮像デバイスは、組織のボリュームを走査して第1の走査画像および第2の走査画像を出力するように構成されており、前記画像記録システムは、
前記第1および第2の走査画像を電子的に受け取り、
前記第1の走査画像と前記第2の走査画像の画像から画像への間隔を計算し、
前記画像から画像への間隔が前記撮像プローブによる運動を示すかどうか判断し、
前記画像から画像への間隔が運動を示す場合、前記第1および第2の走査画像の画像品質を判定し、
前記計算された画像から画像への間隔が前記撮像プローブによる運動を示すとともに、前記画像品質分析が、前記第1および第2の走査画像が所定の画像品質を満たすことを示す場合、前記第1および第2の走査画像を記録するように構成されている、画像記録システムと、
前記撮像プローブの位置を検出して追跡し、前記第1および第2の走査画像に関する位置識別子情報をもたらすように構成されている位置追跡システムであって、前記画像記録システムに対してプローブの位置データおよび前記位置識別子情報を電子的に出力する、位置追跡システムと
を備える組織撮像システム。
【請求項２】
前記画像記録システムが、前記計算された画像から画像への間隔と比較するためのユーザ定義の画像から画像への距離の許容値を記憶し、前記計算された画像から画像への間隔が前記ユーザ定義の画像から画像への距離の許容値以上であって前記第1および第2の走査画像が前記所定の画像品質を満たす場合には、前記第1および第2の走査画像を自動的に記録するように構成されている請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記ユーザ定義の画像から画像への間隔が約1mm以下である請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
電磁式位置センサをさらに備える請求項1に記載のシステム。
【請求項５】
磁気式位置センサをさらに備える請求項1に記載のシステム。
【請求項６】
マイクロ波位置センサをさらに備える請求項1に記載のシステム。
【請求項７】
複数のカメラによって撮像される光学マーカである位置センサをさらに備える請求項1に記載のシステム。
【請求項８】
前記位置センサが複数のカメラによって撮像される赤外線マーカである請求項1に記載のシステム。
【請求項９】
前記位置センサが複数のカメラによって撮像される紫外線マーカである請求項1に記載のシステム。
【請求項１０】
前記画像品質が、前記走査画像に存在する組織の撮像された情報の割合に基づいて判定される請求項1に記載のシステム。
【請求項１１】
前記所定の画像品質が、前記走査画像の中に約50%を上回って存在する組織の撮像された情報である請求項10に記載のシステム。
【請求項１２】
前記割合が、近接した画素の、画像領域内におけるグレイスケールでの変化に対応するユーザ定義の値である請求項10に記載のシステム。
【請求項１３】
前記画像領域内の前記グレイスケールにおける変化に関する前記ユーザ定義の値が、256レベルのグレイスケール上の16未満の数値の画素値差に対応する請求項12に記載のシステム。
【請求項１４】
前記撮像プローブの運動を示し、かつ前記画像品質分析を満たす画像のみを記録するように構成されている請求項1に記載のシステム。
【請求項１５】
方向センサをさらに備える請求項1に記載のシステム。
【請求項１６】
組織構造の画像を記録する方法であって、
撮像デバイスから生成された第1の走査画像を電子的に受け取るステップと、
撮像デバイスから生成された第2の走査画像を電子的に受け取るステップと、
前記撮像デバイスに結合された複数のセンサから受け取った位置データに基づいて、前記第1の走査画像と前記第2の走査画像の画像から画像への間隔を計算するステップと、
前記計算された画像から画像への間隔を、記憶された所定の距離値と比較するステップと、
前記画像から画像への間隔が前記記憶された所定の距離値を上回る場合、前記第1および第2の走査画像に対する画像品質分析を遂行するステップと、
前記第1の走査画像が前記画像品質分析を満たす場合、前記第1の走査画像を記録するステップと、
前記第2の走査画像が前記画像品質分析を満たす場合、前記第2の走査画像を記録するステップと
を含む方法。
【請求項１７】
前記画像品質分析が画素色分析である請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記画素色分析が、ユーザ定義の値の256レベルのグレイスケール上で16の数値の範囲内にある近接した画素をグループにまとめるステップを含む請求項17に記載の方法。
【請求項１９】
プロセッサが、前記第1および第2の走査画像をセグメントに分割して、画像品質分析のために各セグメントの画素値を計算するように構成されている請求項16に記載の方法。
【請求項２０】
前記撮像デバイスが超音波プローブである請求項16に記載の方法。
【請求項２１】
前記センサが位置センサを備える請求項16に記載の方法。
【請求項２２】
前記センサが方向センサを備える請求項16に記載の方法。
【請求項２３】
前記第1および第2の走査画像が記録されるのは、前記画像から画像への間隔が前記所定の距離値を上回り、前記第1および第2の走査画像が前記画像品質分析を満たす場合のみである請求項16に記載の方法。
【請求項２４】
前記画像品質が、前記走査画像に存在する組織の撮像された情報の割合に基づいて判定される請求項16に記載の方法。
【請求項２５】
前記所定の画像品質が、前記走査画像の中に約50%を上回って存在する組織の撮像された情報である請求項24に記載の方法。
【請求項２６】
前記ユーザ定義の画像から画像への間隔が約1mm以下である請求項16に記載の方法。
【請求項２７】
組織構造の画像を記録する方法であって、
撮像プローブに結合された位置センサおよび/または方向センサから前記撮像プローブの位置データを電子的に受け取って、前記撮像プローブの運動を検出するステップと、
前記撮像プローブから生成された第1の走査画像を電子的に受け取るステップと、
前記撮像プローブの運動が検出された場合、前記第1の走査画像に対する画像品質分析を遂行するステップと、
前記第1の走査画像が前記画像品質分析を満たし、前記撮像プローブの運動が検出された場合、前記第1の走査画像を記録するステップと
を含む方法。
【請求項２８】
前記プローブの前記運動が、前記プローブに結合された位置センサおよび/または方向センサに基づいて検出される請求項27に記載の方法。
【請求項２９】
運動が、プロセッサによって計算された画像から画像への間隔に基づいて判定され、前記プロセッサに記憶された所定の距離値と比較される請求項28に記載の方法。
【請求項３０】
前記所定の距離値が約1mm以下である請求項29に記載の方法。
【請求項３１】
前記画像品質が、前記走査画像に存在する組織の撮像された情報の所定の割合に基づいて判定される請求項27に記載の方法。
【請求項３２】
前記所定の画像品質が、前記走査画像の中に約50%を上回って存在する組織の撮像された情報である請求項31に記載のシステム。
【請求項３３】
前記画像品質分析が画素色分析である請求項27に記載の方法。
【請求項３４】
前記画素色分析が、ユーザ定義の値の256レベルのグレイスケール上で16の数値の範囲内にある近接した画素をグループにまとめるステップを含む請求項33に記載の方法。
【請求項３５】
組織撮像システムであって、
撮像プローブを有する手動の撮像デバイスと通信する画像記録システムであって、前記手動の撮像デバイスは、組織のボリュームを走査して第1の走査画像および第2の走査画像を出力するように構成されており、前記画像記録システムは、
前記第1および第2の走査画像を電子的に受け取り、
前記第1の走査画像と前記第2の走査画像の画像から画像への間隔を計算し、
前記画像から画像への間隔が前記撮像プローブによる運動を示すかどうか判断し、
前記画像から画像への間隔が運動を示す場合、前記第1および第2の走査画像の画像品質を判定し、
前記計算された画像から画像への間隔が前記撮像プローブによる運動を示し、前記画像品質分析が、前記第1および第2の走査画像が所定の画像品質を満たすことを示す場合、前記第1および第2の走査画像を自動的に記録するように構成されている、画像記録システムと、
前記撮像プローブの位置または位置と方向のみを検出して追跡し、前記第1および第2の走査画像に関する位置識別子情報をもたらすように構成されている位置追跡システムであって、前記画像記録システムに対してプローブの位置データおよび前記位置識別子情報を電子的に出力する、位置追跡システムと
を備える組織撮像システム。
【請求項３６】
位置センサまたは位置と方向のセンサをさらに備える請求項35に記載のシステム。
【請求項３７】
前記画像記録システムが、前記計算された画像から画像への間隔と比較するためのユーザ定義の画像から画像への距離の許容値を記憶し、前記計算された画像から画像への間隔が前記ユーザ定義の画像から画像への距離の許容値以上であれば、前記第1および第2の走査画像を自動的に記録するように構成されている請求項35に記載のシステム。
【請求項３８】
前記ユーザ定義の画像から画像への間隔が約1mm以下である請求項37に記載のシステム。
【請求項３９】
前記画像品質が、前記走査画像に存在する組織の撮像された情報の割合に基づいて判定される請求項35に記載のシステム。
【請求項４０】
前記所定の画像品質が、前記走査画像の中に約50%を上回って存在する組織の撮像された情報である請求項39に記載のシステム。
【請求項４１】
前記割合が、近接した画素の、画像領域内におけるグレイスケールでの変化に対応するユーザ定義の値である請求項39に記載のシステム。
【請求項４２】
近接した画素の、前記画像領域内の前記グレイスケールにおける変化に関する前記ユーザ定義の値が、256レベルのグレイスケール上の16未満の数値の画素値差に対応する請求項41に記載のシステム。
【請求項４３】
前記撮像プローブの運動を示して前記画像品質分析を満たす画像のみを記録するように構成されている請求項35に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その開示が参照によって本明細書に組み込まれている、2013年6月28日に出願した米国特許出願第61/840,805号の利益を主張するものである。
【０００２】
参照による組込み
本明細書で言及される公開および特許出願はすべて、あたかも個々の公開または特許出願が参照によって具体的かつ個々に示されて組み込まれたのと同じように参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本明細書で説明される実施形態は、画像記録のためのシステムおよび方法に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
手持ち式撮像プローブを使用して画像を記録するには、一度にいくつかの機能を制御する能力ならびに目と手の協調関係が必要とされる。画像がフレーム/秒の定数の時間的なやり方で記録される場合、記録される順次画像の数は、記録機能が「オン」になっている時間の長さの関数である。記録された各画像が、コンピュータメモリのリソースと、オペレータが評価するための時間とを必要とするので、一定の記録は望ましくないことがある。
【０００５】
例として、記録機能が「オン」であってもプローブが組織に接触していなければ、記録された画像には情報がない。システムは、これらの「空の」画像を記憶するのにコンピュータの記憶装置のリソースを浪費し、これらの空の画像を評価する評者の時間を浪費することになる。
【０００６】
別の例として、プローブが組織上にあれば、はっきりした情報を伴う画像が記録されることになるが、プローブが移動しなければ、複数の画像において得られるのは同一の情報になるはずである。システムは、これらの「同一の」画像を記憶するのにコンピュータの記憶装置のリソースを浪費し、これらの同一の画像を評価する評者の時間を浪費することになる。
【０００７】
この問題を解決する方法の1つは、ユーザが画像の記録を望むとき記録機能を意識的に活性化し、ユーザが画像の記録を望まないとき記録機能を意識的に非活性化することであろう。したがって、ユーザは、デバイスが記録に値する情報を伴う画像を有し、撮像プローブが移動して、記録された画像が独特であるように一連の画像が変化していると判定したとき、記録機能を「オン」にすることができるであろう。その意識的な「オン」および「オフ」の機能には、手動で活性化されるボタン、フットペダル、または音声駆動(たとえば記録をオンにするために語「オン」を言い、記録をオフにするために語「オフ」を言うこと)があり得る。
【０００８】
この方法は厄介であり、大抵の場合不可能である。手持ち式プローブで走査するとき、大抵の場合、一方の手でプローブを操作し、走査される組織を他方の手で安定化する必要がある。この手順では、自由な手で「オン」および「オフ」手順を操作することはできない。それに加えて、ユーザは、組織を走査するとき、走査される組織上に視覚を集中し、また、押すべき「オン」または「オフ」のボタンを見いだすためにその視覚化力をそらさなければならないことが多い。手動ボタンの視覚化の問題と同じことが、押下するフットペダルを見いだすことに当てはまる。加えて、聞き取れる指令を用いると患者を当惑させる恐れがある。
【０００９】
そのため、本明細書で説明される実施形態は、撮像デバイスの運動および/または記録された画像の品質に基づく、撮像デバイスによる画像記録の起動および停止の自動化または制御のためのシステムおよび方法に関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願第13/854,800号
【特許文献２】米国特許出願第61/753,832号
【特許文献３】米国特許出願第61/817,736号
【特許文献４】米国特許出願第61/840,277号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書では、組織のボリュームのスクリーニングにおいて超音波診断コンソールとともに使用するための方法、装置、およびシステムが開示される。対象とされるヒト組織は、人間の乳房を含み得る。
【００１２】
一般に、一実施形態では、組織の撮像システムは、撮像プローブを有する手動の撮像デバイスと通信する画像記録システムを含む。手動の撮像デバイスは、組織のボリュームを走査して第1の走査画像および第2の走査画像を出力するように構成されている。画像記録システムは、第1および第2の走査画像を電子的に受け取り、第1の走査画像と第2の走査画像の画像から画像への間隔を計算し、画像から画像への間隔が撮像プローブによる運動を示すかどうか判断し、画像から画像への間隔が運動を示す場合、第1および第2の走査画像の画像品質を判定し、計算された画像から画像への間隔が撮像プローブによる運動を示し、画像品質分析が、第1および第2の走査画像が所定の画像品質を満たすことを示す場合、第1および第2の走査画像を記録するように構成されている。位置追跡システムは、撮像プローブの位置を検出して追跡し、第1および第2の走査画像に関する位置識別子情報をもたらすように構成されている。位置追跡システムは、画像記録システムに対してプローブの位置データおよび位置識別子情報を電子的に出力するように構成され得る。
【００１３】
この実施形態および他の実施形態は、以下の特徴のうち1つまたは複数を含むことができる。画像記録システムは、計算された画像から画像への間隔と比較するためにユーザ定義の画像から画像への距離の許容値を記憶し、計算された画像から画像への間隔がユーザ定義の画像から画像への距離の許容値以上であって走査画像が所定の画像品質を満たす場合には、第1および第2の走査画像を自動的に記録するように構成され得る。ユーザ定義の画像から画像への間隔は約1mm以下であり得る。システムは電磁式位置センサをさらに含むことができる。システムは磁気式位置センサをさらに含むことができる。システムはマイクロ波位置センサをさらに含むことができる。システムは、複数のカメラによって撮像される光学マーカである位置センサをさらに含むことができる。位置センサは複数のカメラによって撮像される赤外線マーカであり得る。位置センサは複数のカメラによって撮像される紫外線マーカであり得る。画像品質は、走査画像に存在する組織の撮像された情報の割合に基づいて判定され得る。所定の画像品質は、走査画像の中に約50%を上回って存在する組織の撮像された情報であり得る。割合は、近接した画素の、画像領域内におけるグレイスケールでの変化に対応するユーザ定義の値であり得る。画像領域内のグレイスケールにおける変化に関するユーザ定義の値は、256レベルのグレイスケール上の16未満の数値の画素値差に対応することができる。システムは、撮像プローブの運動を示して画像品質分析を満たす画像のみを記録するように構成され得る。システムは方向センサをさらに含むことができる。
【００１４】
一般に、一実施形態では、組織構造の画像を記録する方法は、(1)撮像デバイスから生成された第1の走査画像を電子的に受け取るステップと、(2)撮像デバイスから生成された第2の走査画像を電子的に受け取るステップと、(3)撮像デバイスに結合された複数のセンサから受け取った位置データに基づいて、第1の走査画像と第2の走査画像の画像から画像への間隔を計算するステップと、(4)計算された画像から画像への間隔を、記憶された所定の距離値と比較するステップと、(5)画像から画像への間隔が記憶された所定の距離値を上回る場合、第1および第2の走査画像に対する画像品質分析を遂行するステップと、(6)第1の走査画像が画像品質分析を満たす場合、第1の走査画像を記録するステップと、(7)第2の走査画像が画像品質分析を満たす場合、第2の走査画像を記録するステップとを含む。
【００１５】
この実施形態および他の実施形態は、以下の特徴のうち1つまたは複数を含むことができる。画像品質分析は画素色分析であり得る。画素色分析は、ユーザ定義の値の256レベルのグレイスケール上で16の数値の範囲内にある近接した画素をグループにまとめるステップを含むことができる。プロセッサは、第1および第2の走査画像をセグメントに分割して、画像品質分析のために各セグメントの画素値を計算するように構成され得る。撮像デバイスは超音波プローブであり得る。センサは位置センサを含むことができる。センサは方向センサを含むことができる。第1および第2の走査画像が記録され得るのは、画像から画像への間隔が所定の距離値を上回り、走査画像が画像品質分析を満たす場合のみである。画像品質は、走査画像に存在する組織の撮像された情報の割合に基づいて判定され得る。所定の画像品質は、走査画像の中に約50%を上回って存在する組織の撮像された情報であり得る。ユーザ定義の画像から画像への間隔は約1mm以下であり得る。
【００１６】
一般に、一実施形態では、組織構造の画像を記録する方法は、(1)撮像プローブに結合された位置センサおよび/または方向センサから撮像プローブの位置データを電子的に受け取って、撮像プローブの運動を検出するステップと、(2)撮像プローブから生成された第1の走査画像を電子的に受け取るステップと、(3)撮像プローブの運動が検出された場合、第1の走査画像に対する画像品質分析を遂行するステップと、(4)第1の走査画像が画像品質分析を満たし、撮像プローブの運動が検出された場合、第1の走査画像を記録するステップとを含む。
【００１７】
この実施形態および他の実施形態は、以下の特徴のうち1つまたは複数を含むことができる。プローブの運動は、プローブに結合された位置センサおよび/または方向センサに基づいて検出され得る。運動は、プロセッサによって計算された画像から画像への間隔に基づいて判定され、プロセッサに記憶された所定の距離値と比較され得る。所定の距離値は約1mm以下であり得る。画像品質は、走査画像に存在する組織の撮像された情報の所定の割合に基づいて判定され得る。所定の画像品質は、走査画像の中に約50%を上回って存在する組織の撮像された情報であり得る。画像品質分析は画素色分析であり得る。画素色分析は、ユーザ定義の値の256レベルのグレイスケール上で16の数値の範囲内にある近接した画素をグループにまとめるステップを含むことができる。
【００１８】
一般に、一実施形態では、組織の撮像システムは、撮像プローブを有する手動の撮像デバイスと通信する画像記録システムを含む。手動の撮像デバイスは、組織のボリュームを走査して第1の走査画像および第2の走査画像を出力するように構成されている。画像記録システムは、第1および第2の走査画像を電子的に受け取り、第1の走査画像と第2の走査画像の画像から画像への間隔を計算し、画像から画像への間隔が撮像プローブによる運動を示すかどうか判断し、画像から画像への間隔が運動を示す場合、第1および第2の走査画像の画像品質を判定し、計算された画像から画像への間隔が撮像プローブによる運動を示すとともに、画像品質分析が、第1および第2の走査画像が所定の画像品質を満たすことを示す場合、第1および第2の走査画像を自動的に記録するように構成されている。位置追跡システムは、撮像プローブの位置または位置と方向のみを検出して追跡し、第1および第2の走査画像に関する位置識別子情報をもたらすように構成されている。位置追跡システムは、画像記録システムに対してプローブの位置データおよび位置識別子情報を電子的に出力するように構成され得る。
【００１９】
この実施形態および他の実施形態は、以下の特徴のうち1つまたは複数を含むことができる。システムは、位置センサまたは位置センサと方向センサとをさらに含むことができる。画像記録システムは、計算された画像から画像への間隔と比較するための、ユーザ定義の画像から画像への距離の許容値を記憶し、計算された画像から画像への間隔がユーザ定義の画像から画像への距離の許容値以上であれば、第1および第2の走査画像を自動的に記録するように構成され得る。ユーザ定義の画像から画像への間隔は約1mm以下であり得る。画像品質は、走査画像に存在する組織の撮像された情報の割合に基づいて判定し得る。所定の画像品質は、走査画像の中に約50%を上回って存在する組織の撮像された情報であり得る。割合は、近接した画素の、画像領域内におけるグレイスケールでの変化に対応するユーザ定義の値であり得る。近接した画素の画像領域内のグレイスケールにおける変化に関するユーザ定義の値は、256レベルのグレイスケール上の16未満の数値の画素値差に対応することができる。システムは、撮像プローブの運動を示して画像品質分析を満たす画像のみを記録するように構成され得る。
【００２０】
本発明の斬新な特徴が、続く特許請求の範囲において詳細に説明される。本発明の特徴および利点が、本発明の原理が利用されている例示的実施形態を示す以下の詳細な説明および添付図面を参照することによって、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】組織ボリュームの画像を示す図である。
【図１Ｂ】限定的な接触による部分的なシャドーイングを示す組織ボリュームの画像の図である。
【図２Ａ】超音波画像を示す図である。
【図２Ｂ】図2Aからシャドーイングの度合いが変化した超音波画像を示す図である。
【図３Ａ】セグメント化を伴う2つの画像を示す図である。
【図３Ｂ】セグメント化を伴う2つの画像を示す図である。
【図４Ａ】利用可能な情報対利用不可能な情報の2つの画像を示す図である。
【図４Ｂ】利用可能な情報対利用不可能な情報の2つの画像を示す図である。
【図５Ａ】続いて起こる画像セグメントの分析を示す図である。
【図５Ｂ】続いて起こる画像セグメントの分析を示す図である。
【図５Ｃ】続いて起こる画像セグメントの分析を示す図である。
【図６Ａ】動きおよび画像品質によって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図６Ｂ】画像品質によって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図６Ｃ】画像品質によって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図６Ｄ】動きおよび画像品質によって記録を開始する画像記録セッションを示す図である。
【図７Ａ】動きおよび画像品質によって記録を開始する画像記録セッションを示す図である。
【図７Ｂ】動きによって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図７Ｃ】動きおよび画像品質によって記録を開始する画像記録セッションを示す図である。
【図７Ｄ】動きおよび画像品質によって記録を開始する画像記録セッションを示す図である。
【図８Ａ】動きおよび画像品質によって記録を開始する画像記録セッションを示す図である。
【図８Ｂ】動きおよび画像品質によって記録を開始する画像記録セッションを示す図である。
【図８Ｃ】動きによって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図８Ｄ】動きによって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図９Ａ】動きおよび画像品質によって記録を開始する画像記録セッションを示す図である。
【図９Ｂ】動きによって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図９Ｃ】動きによって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図９Ｄ】画像品質によって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図１０Ａ】画像品質によって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図１０Ｂ】動きによって記録を停止する画像記録セッションを示す図である。
【図１０Ｃ】動きおよび画像品質によって記録を開始する画像記録セッションを示す図である。
【図１０Ｄ】動きおよび画像品質によって記録を開始する画像記録セッションを示す図である。
【図１１】例示的記録プロセスの流れ図である。
【図１２】画素配列の図である。
【図１３】画像記録システム、位置追跡システム、および撮像システムを有する例示的組織撮像システムの図である。
【図１４】走査シーケンスにおける個別の画像を示す図である。
【図１５】超音波プローブによって走査された乳房の断面図である。
【図１６】走査シーケンスにおける画素密度を示す図である。
【図１７】画像からの画素を示す図である。
【図１８Ａ】グレイスケール部分を有する画像を示す図である。
【図１８Ｂ】図18Aとは異なるグレイスケール部分を有する画像を示す図である。
【図１８Ｃ】図18A、図18Bとは異なるグレイスケール部分を有する画像を示す図である。
【図１８Ｄ】図18A〜図18Cとは異なるグレイスケール部分を有する画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
説明される実施形態は、システムが記録に値する画像を生成しているかどうか、またプローブが移動している(たとえば異なる画像または固有の画像を生成している)かどうかを、測定するために、画像分析と、位置センサまたは位置センサと方向センサの組合せとを使用するものである。
【００２３】
［画像品質に基づく記録］
超音波画像の例では、画像自体が画素の配列である(図12を参照されたい)。各画素122は、組織の一部分の音響反射特性を表す。画素は、灰色を含む、白色から黒色への様々なシェードになる傾向がある。ユーザがプローブを正確に当てなければ、音響伝搬の完全性が失われて、画像の一部分が反射特性を示さない可能性がある。図1Bに示されるように、反射特性が完全に損なわれると、画像114の一部分が、白色から黒色までの(灰色を含む)画素110の集合を有することなく、ほとんど完全に黒色になる。図1Bは、組織とプローブの間の限定的な接触のための部分的シャドーイングを示す。この場合、損なわれているのは画像の10%である。そのため、重要な情報は引き続き入手可能である。
【００２４】
超音波画像の例では、画像自体が画素の配列である。各画素は、組織の一部分の音響反射特性を表す。ユーザがプローブを正確に当てなければ、音響伝搬の完全性が失われて、画像の一部分が反射特性を示さない可能性がある。画像の全体の部分116が黒色であり得る(図2A)。患者との接触がなければ、音響反射がないか、またはプローブ先端に残っている可能性がある音響ジェルの薄い層の機能としてのみの小さな音響反射しかないことがある(図2B)。図2Aは、限定的な接触のための顕著なシャドーイング116を示す。この場合、画像の67%が損なわれている。部分的情報は引き続き入手可能である。図2Bは、限定的接触または無接触のための、ほぼ完全なシャドーイング118を示す。部分的画像は、プローブ先端の超音波ジェルの層によるものであろう。この場合、画像の90%が損なわれている。ほとんどの情報が失われている。
【００２５】
企図されるいくつかの実施形態は、その画像を記録すべきかどうか判断するために、画像の一部分を分析するためのコンピュータプログラミングロジックを用いる画像記録システムおよび方法を提供するものである。たとえば、画像の近接した画素の部分が黒色であると分かれば、システムは黒色領域の割合を計算してよい。この割合が、事前設定の許容値と比較され得る。計算された割合が許容限度内にあれば、システムは画像を記録することになる。そうでなければ画像は記録されない。ユーザが情報のないものとして画像にラベルを付けるために、たとえば基本的に黒色のセグメントの67%の値を選択すると、どの画像を記録してどの画像を無視すべきか判断するための基準が確立され得る。いくつかの実施形態では、走査された画像の組織画像の割合は、ユーザによって画像品質分析のためにあらかじめ定められている。いくつかの実施形態では、画像品質分析の既定値は約25%以上の組織画像である。いくつかの実施形態では、画像品質分析の既定値は約33%以上の組織画像である。いくつかの実施形態では、画像品質分析の既定値は約50%以上の組織画像である。いくつかの実施形態では、画像品質分析の既定値は約66%以上の組織画像である。いくつかの実施形態では、画像品質分析の既定値は約75%以上の組織画像である。
【００２６】
画像における利用可能な情報または利用不可能な情報の割合を判定するために、画像の1つまたは複数の画像セグメントが分析されてよい。図3A〜図3Bに示されるように、いくつかの実施形態では、一旦画像が受け取られると、画像は分析のためにセグメント化される。図3Aは、利用可能な情報を有する画像130を示す。図3Bは、利用可能な情報がない部分を有する画像132を示す。どちらの画像も、分析のために部分(たとえば133a〜133jおよび135a〜135j)へとセグメント化されている。
【００２７】
図4A〜図4Bを参照して、いくつかの実施形態では、画像セグメントは、可能性のある利用可能な画像情報(図4A)を表す様々な画素色、または利用不可能な画像情報(図4B)を表す基本的に1つの色があるかどうか、判断するために分析される。いくつかの変形形態では、画像の領域が基本的に1つの色かどうか判断することもユーザ定義の問題である。ほとんどの電子画像プレゼンテーション装置では、単一の画素は灰色の256のシェードのうちの1つで表され得る。組織は異種であるため、所与の領域内の画素のほとんどが同一の画素色を有するということはありそうもない。例として、画素の50%が白色、黒色、または灰色の正確に同一のシェードでも、その画像は実際の組織を表していない。反対に、プローブが組織に触れておらず、プローブが空気、または水、または何らかの他の均質媒質の中にあることを画像が表す場合、画素の100%が正確に同一の色であり得る。
【００２８】
加えて、「同一の色」という用語または実質的に同一の色は、画素色が正確に同一の色であることを必要とするわけではない。たとえば、2つの画素が灰色の同一レベルでなくてもよい。むしろ、これらの用語は、依然として「同一の」カテゴリに分類される画素間の色の差の範囲を含み得る。限定的でない例として、256レベルのグレイスケール上の16の数値未満の画素値差は、同一の色または実質的に同一の色と見なされ得る。図17に見られるように、組織の超音波画像の個々画素は、一般に組織パターンの画像を示す広範な濃淡値を有する。画素の色が均一または比較的均一であれば、超音波反射が組織を説明していないことを示す。走査の右上部分は、不均一な画像を複数の色で示す。走査の右上部分は、120の平均画素値および26.4の画素値標準偏差を有する。走査の右側中間部分は、基本的に「同一の」色で120の平均画素値および8.7の画素値標準偏差を有する部分を示す。右下部分は、全く同一の色で0の平均画素値および0の画素値標準偏差を有する部分を示す。
【００２９】
そのため、いくつかの変形形態において、本明細書で説明された実施形態は、セグメントの特定の割合が同一の色または類似の色であるかどうか判断するために、セグメントの色、近接した画素の色、または画像の部分の色を分析する。図4Aを参照して、セグメント133jは、異種の組織基体に関連する濃淡のレベルの変化を示す。それと対照的に、図4Bのセグメント135jは均一な黒色を有する均質媒質が撮像されたことを示し、これは恐らく目標組織ではない。
【００３０】
画像をセグメントに分けるかまたは分割するために、いくつかの実施形態は画像を3つの部分へと配分することになる。場合によっては、部分は、左の1/3、中央の1/3、および右の1/3である。場合によっては、部分は、上の1/3、中央の1/3、および下の1/3である。いくつかの実施形態では、中央の1/3は、各側の画像の1/4を含まない。図18A〜図18Dは、単色部分を有する図の例を提供するものである。一番上の走査画像は100%の組織画像を有する。上から2番目の走査画像では、66%が組織画像であって33%には画像がない。下から2番目の走査画像では、33%が組織画像であって66%には画像がない。一番下の走査画像では、10%が組織画像であって90%には画像がない。
【００３１】
企図された実施形態に含まれる画像記録システムおよび方法は、画像の1つまたは複数のセグメントの色彩設計およびパターンを分析して、少なくとも、目標組織の情報を含んでいない画像の部分があるかどうか判断し、目標組織の情報を含んでいる画像の割合を判定する。いくつかの実施形態では、画像の既定の値または割合が組織情報を含んでいなければ、画像は記録されないことになる。この品質制御機能により、組織の適切な撮像および効率的な画像記憶が改善される。
【００３２】
図5A〜図5Cに示されるように、続いて起こる画像セグメントは、可能性のある利用可能な画像情報を表している様々な画素色(図5A、図5B、および図5Cの左側ならびに図5Cの右側)、または利用可能な画像情報を表さない基本的には1つの色(図5Aおよび図5Bの右側)があるかどうか、判断するためにも分析されてよい。示されるように、いくつかの画像では、画像のほとんどまたは大部分が実質的に同一の色を含むことがあり、画像の大部分が恐らく目標構造に関する情報を含まないことを示すことになる。他の例では、画像の小さな部分に利用不可能な情報があり得、その一方で画像のほとんどが関連情報をもたらす。
【００３３】
いくつかの変形形態では、画像分析は、各画素から減算の「黒色」値を減じるステップを含む。「減算の黒色」値は、組織反射がないことを示す背景であり、「黒色」でなくてもよい。たとえば、完全な黒色値は約10〜20の間の値を有してよく、一方、組織を表していない均一な背景は105と135の間の値を有してよく(図17を参照されたい)、「黒色」には見えない。均一の領域を黒色にして、実際の組織を表す画素をより記述的にするために、すべての画素から背景値が減算されてよい。次いで、非組織画素から組織画素を区別する能力が増強される。減算の黒色値は、実行時間において自動調整され得る。次いで、画像のそれぞれのセグメント化された部分に関する平均サンプル値が計算される。セグメント化された数値のうちいずれかかがカットオフを上回る場合、画像が記録され得る。そうでなければ、画像は記録されることなく削除される。
【００３４】
加えて、画像を分析するために、いくつかの実施形態は分析の前に画像を修正する。たとえば、超音波の場合、これらの画像には組織情報を含んでいないフレームまたは帯などの画像の輪郭を描く部分が含まれ得る。そのため、いくつかの実施形態は、画像分析に先立ってフレームまたは帯を除去するかまたは無視するステップを含む。場合によっては、画像の上部15%が画素分析の前に除去されるかまたは無視される。
【００３５】
一旦、画像が十分利用可能な情報を有すると判断されると、画像記録システムは画像を記録する。いくつかの実施形態では、受け取った画像に十分な量の利用可能な情報があれば、自動画像記録システムの記録モードが活性化されることになる。たとえば、分析された画像の単色(たとえば黒色)が「X」パーセント未満であれば、記録が開始される。
【００３６】
［運動に基づく記録］
追加の実施形態では、画像記録システムは、撮像デバイスの運動に基づいて画像を記録してよい。いくつかの実施形態では、画像記録システムが、受け取った画像の記録/削除を制御するために、撮像デバイスの運動が、単独で、または説明された画素分析と組み合わせて用いられ得る。
【００３７】
超音波デバイス用の手動の撮像プローブの運動などの撮像デバイスの運動は、撮像デバイスの位置を検出することによって測定され得る。撮像デバイスの位置を検出するためのシステム、デバイスおよび方法は、2013年4月1日に出願した米国特許出願第13/854,800号、2013年1月17日に出願した米国特許出願第61/753,832号、および2013年4月30日に出願した米国特許出願第61/817,736号に詳細に説明されており、それらの全体が参照によって組み込まれる。たとえば、図13が示す限定的でない例示のシステムが有する位置センサおよび/または方向センサは、撮像プローブの位置および運動を検出するのに使用され得る。図13は2つのサブシステムを示す。第1のサブシステムは手持ち式撮像システム12であり、手持ち式撮像監視コンソール18、ディスプレイ17、手持ち式撮像プローブ14および接続ケーブル16を含む。本発明による第2のシステム(以下「画像記録システム」と称する)は、全体として10で表されている。画像記録システム10が備えるデータ収集および表示のモジュール/コントローラ40は、マイクロコンピュータ/記憶装置/DVD ROM記録ユニット41、およびディスプレイ3を含む。
【００３８】
画像記録システム10には位置追跡システム20も備わっており、これは、例として磁界送信器24などの位置追跡モジュール22および位置センサ探知器を含む。それに加えて、画像記録システム10は、手持ち式撮像プローブ14に結合された、または貼付された複数の位置センサ32a、32bおよび32cも備える。手持ち式撮像システム12は、走査完全性監査システム10から分離したサブシステムとして示されているが、いくつかの実施形態では、2つのシステムは同一の全体システムの一部分である。場合によっては、撮像デバイスは走査完全性監査システムの一部分でよい。
【００３９】
引き続き図13を参照して、手持ち式撮像システム12はデータ伝送ケーブル46によってデータ収集および表示のモジュール/コントローラ40に接続され、マイクロコンピュータ/記憶装置/DVD ROM記録ユニット41が画像データの各フレーム(一般に1フレーム当り約1000万の画素を含む)を受け取ることができ、受け取る頻度は、未処理の画像データであろうと、処理された画像データの映像出力であろうと、手持ち式撮像システム12のマイクロコンピュータ/記憶装置/DVD ROM記録ユニット41の記録能力および画像データ伝送能力の関数である。複数の位置センサ32a、32b、および32cからの位置情報は、伝送ケーブル48を介してデータ収集および表示のモジュール/コントローラ40に伝送される。ケーブル46は、着脱可能なコネクタ43を用いて、データ収集および表示のモジュール/コントローラ40のマイクロコンピュータ/記憶装置/DVD ROM記録ユニット41に取外し可能に取り付けられており、コネクタ47を用いて超音波診断システム12に取外し可能に接続されている。
【００４０】
位置追跡モジュール22はデータ伝送ケーブル48を介してデータ収集および表示のモジュール/コントローラ40に接続されており、ケーブル48は、コネクタ45を用いてデータ収集および表示のモジュール/コントローラ40のマイクロコンピュータ/記憶装置/DVD ROM記録ユニット41に取外し可能に取り付けられており、コネクタ49を用いて位置追跡モジュールに取外し可能に接続されている。磁界送信器24などの位置センサ探知器は、ケーブル26を介して着脱可能なコネクタ25によって位置追跡モジュール22に接続されている。手持ち式撮像プローブ組立体30は、例として位置センサ32a〜32cを含み、これらは手持ち式撮像プローブ14に貼付されており、リード34a〜34cおよび着脱可能なコネクタ36a〜36cをそれぞれ介して、位置追跡モジュール22に位置データを通信する。位置センサケーブル34a〜34cは、図13に見られるように、複数の位置において、ケーブル支持クランプ5a〜5fを使用して超音波システムケーブル16に取外し可能に取り付けられてよい。
【００４１】
場所および位置のデータを供給するために任意の適切なセンサが使用されてよい。たとえば、磁気センサ、光学マーカ(たとえばカメラによって撮像される)、赤外線マーカ、および紫外線センサは適切な選択肢の例である。さらに、位置センサは撮像デバイスに付加された個別のセンサでよく、そうでなくてもよい。場合によっては、センサは、たとえばプローブのコーナーといった、撮像デバイスの幾何学的フィーチャまたは目標フィーチャ(landmark feature)である。いくつかの実施形態では、光学的カメラ、赤外線カメラ、または紫外線カメラが、プローブの画像を取得して、目標フィーチャを撮像デバイス上の固有の位置として解釈することがある。
【００４２】
(たとえば図13といった)特定の位置認識方法および動き認識方法が説明されてきたが、任意の位置および動きの認識方法、ソフトウェア、デバイスまたはシステムを、説明された実施形態とともに使用し得ることが理解され得る。たとえば、ソナー、レーダー、マイクロ波、または任意の動き検出または位置検出の手段およびセンサが採用されてよい。
【００４３】
その上、いくつかの実施形態では、撮像デバイスにセンサを追加する必要がないこともある。むしろ、位置検出システムおよび動き検出システムは、撮像デバイスの幾何学的なフィーチャまたは目標フィーチャを用いることにより、撮像デバイスの位置を追跡するのに使用され得る。たとえば、位置システムは、超音波診断プローブが目標組織にわたって走査している間に、そのコーナーまたは縁端部を追跡してよい。
【００４４】
加えて、センサは、ピッチ、ロール、およびヨーなどの方向データも供給し得る。そのようなセンサは、位置データおよび/または方向データのいずれかを検出する位置および/または方向センサでよい。場合によっては、位置センサが位置のみを検出してよい。次いで、必要に応じて、システムが、検出されていない方位情報を導出してよい。他の実施形態では、センサが位置と方向の両方を検出してよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、撮像デバイスの運動が、記録システムを活性化してよい。たとえば、記録システムは、撮像プローブの動揺(shaking)、回転またはタッピングなどの運動の特定パターンを検出した後に記録モードを活性化する。その運動が位置追跡システムによって検出されて、特定の運動が検出されたとき活性化する記録システムに通信されてよい。いくつかの変形形態では、記録システムは、記録機能を活性化するために撮像デバイスの運動と画像分析の両方を用いる。たとえば、記録システムは、一旦起動動作が検出されると、撮像プローブ/デバイス/システムから画像を受け取り始める。次いで、記録システムは、画像の画素分析を遂行して、画像を記録すべきかどうか判断する。
【００４６】
さらなる実施形態では、画像の記録は、2つの連続した画像の画像から画像への間隔にも依拠し得る。ユーザは、画像から画像への間隔に対して、「運動」を表す空間的限度を設定することができる。たとえば、2つの連続した画像に0.01mm、0.1mm、もしくは1mm、または何らかの他のユーザ定義の限度を超えた間隔があれば、プローブが「動いている」と見なされて記録が可能になり得る。
【００４７】
画像から画像への間隔は、それらの全体が参照によって組み込まれる、2013年4月1日に出願した米国特許出願第13/854,800号、2013年1月17日に出願した米国特許出願第61/753,832号、および2013年4月30日に出願した米国特許出願第61/817,736号において説明されたものを含む、任意の適切な方法またはシステムによって判定され得る。いくつかの実施形態では、走査シーケンスにおける個々の画像間の間隔または距離の測定もしくは計算は、走査シーケンスにおける個別の画像間の画像から画像への分解能または間隔を判定することと称され得る。あるいは、フレームからフレームの分解能も走査シーケンスにおける画像間の間隔/距離を記述するために用いられ得る。説明されるように、個々の画像間の計算された間隔または距離が最小限または最大限の数値を満たす場合、画像記録システムはこれらの画像を記録してよい。加えて、画像記録システムは、特定の画像が記録を保証する十分利用可能な情報を有するかどうか判断するために、画素色分析などの画像分析も遂行してよい。
【００４８】
図14〜図16は、走査シーケンスにおける画像から画像への間隔を計算する例示的方法およびシステムに関するものである。例として先ず図13〜図14を参照すると、手持ち式超音波プローブ組立体30は人の手700によって皮膚の表面にわたって移動される。その移動は直線状または非直線状の経路704を辿ることになって、一連の対応する超音波ビーム位置50s〜50vがあり、それぞれが、画像記録システム10によって受け取られる、対応する超音波画像を有する。具体的には、超音波画像が、マイクロコンピュータ/記憶装置/DVD ROM記録ユニット41によって受け取られるように、データ伝送ケーブル46を介して収集および表示のモジュール/コントローラ40に通信されてよく、その頻度は、マイクロコンピュータ/記憶装置/DVD ROM記録ユニット41の記録能力と画像データ伝送能力との関数である。
【００４９】
再び図14を参照して、画像は、画素94a〜94lを含む1組の画素として記憶され、これらは画素の2次元マトリクスに表示され、各マトリクスが水平の行708a〜708hおよび垂直の列712a〜712hから成る。単一の画素94a〜94hが、固有の表示アドレスP(rx, cx)を有して表示され、rxは画像における画素の行であり、r1は、たとえば708eといった最初の行、またはプローブに最も近い構造を表す行であり、rlastは、たとえば708fといった最後の行、またはプローブから最も遠い構造を表す行であって、cxは画像における画素の列であり、c1は、(評者から見たとき、たとえば712gといった)左の列であり、clastは、(評者から見たとき、たとえば712hといった)右の列である。一般的な超音波画像は、300〜600本の水平の行708および400〜800本の垂直の列712を有することになる。したがって、一般的な超音波画像は120,000〜480,000個の画素94を有するものとなる。
【００５０】
再び図14を参照して、各超音波ビーム位置50s〜50vの画像は同一の画素フォーマットを有することになる。対応する行は行708であり、すべての画像において上から垂直に同一距離に表示される。深さは、プローブからの距離として測定されるので、対応する水平の行708について同一のものとなる。例として、ある画像の8番目の水平の行708における情報は、それらが生成された時間における、別の画像の、その画像が生成された時間における8番目の水平の行708における情報の位置と、プローブから同じ距離の構造を表す。対応する垂直の列712にも同一のロジックが当てはまる。例として、ある画像の12番目の垂直の列712における情報は、それが記録された時間における、別の画像の、その画像が記録された時間における12番目の垂直の列712における情報の位置と、プローブの中心から水平方向に同じ距離の構造を表す。したがって、ある画像の任意の1つの画素94において記述された情報P(rx, cx)は、別の画像における同一の画素94の位置P(rx, cx)において記述された情報と、プローブの表面およびプローブの中心ラインから、同一の距離(深さ)にある。画像の組における個別の画像のための画像フォーマットにおける共通の位置を共有する画素94は、対応する画素94と称される。
【００５１】
画像間の距離を判定するための一実施形態は、任意の2つの隣接した画像フレーム間の最大距離を計算するものである。フレームが平坦であるので、任意の2つのフレーム間の最大距離は、4つのコーナーのうち1つにある、対応する画素94において生じることになる。したがって、任意の2つの対応するフレーム間の最大距離716は次式となる。
{任意の2つの対応するフレーム間の最大距離}=
MAX(DISTANCE(P(FIRST-ROW, FIRST-COLUMN)-P'(FIRST-ROW, FIRST-COLUMN)),
DISTANCE(P(FIRST-ROW, LAST-COLUMN)-P'(FIRST-ROW, LAST-COLUMN)),
DISTANCE(P(LAST-ROW, FIRST-COLUMN)-P'(LAST-ROW, FIRST-COLUMN)),
DISTANCE(P(LAST-ROW, LAST-COLUMN)-P'(LAST-ROW, LAST-COLUMN)))
この式で、PおよびP'は2つの隣接した画像の対応する画素94であり、MAXは、その組の数(この例では4つの数)のうち最大値を選択する最大値関数であり、DISTANCEは対応する画素間の絶対距離716である。
他の実施形態では、2つの隣接した画像間の相対距離は、画像の4つのコーナーのそれぞれの間の距離({x0, y0, z0}-{x0', y0', z0'}, {x1, y1, z1}-{x1', y1', z1'}, {x2, y2, z2}-{x2', y2', z2'}, {x3, y3, z3}-{x3', y3', z3'})の最大値を計算することによって測定される。これらの距離はピタゴラスの方法によって見いだすことができ、{x0, y0, z0}-{x0', y0', z0'}=sqrt({x0-x0'}2+{y0-y0'}2+{z0-z0'}2)である。
【００５２】
例示の距離は、図14において、画素94aと対応する画素94bの間の716a、画素94bと画素94cの間の716b、94cと94dの間の716c、94eと94iの間の716d、94fと94iの間の716e、94gと94kの間の716f、および94iと94lの間の716gに示されている。画像から画像への間隔を測定するこの方法により、画像記録システムは、撮像デバイスがたとえば組織ボリュームにわたって動いているとき、検出することが可能になる。画素間の距離が許容できる間隔/距離を満たす場合、画像記録システムは画像分析および/または画像記録活動を活性化し得る。
【００５３】
場合によっては、許容できる間隔/距離は、あらかじめ選択されたまたは所定の値である。場合によっては、その値はユーザ定義の限界値である。他の実施形態では、システムが、試験のタイプまたは走査のための患者もしくは対象範囲の特性に基づいて、選択の範囲または許容できる間隔/距離を用意してよい。
【００５４】
図15は、フレームからフレームまたは画像から画像への間隔を評価する別の方法を提供するものである。図15は、2つの隣接位置30dと30iにおける手持ち式超音波プローブ組立体30を示す。この例については、新規の超音波画像を生成するレートが10フレーム/秒で達成されるものと想定する。手持ち式超音波プローブ組立体30が、対応する超音波ビーム50dおよび対応する超音波画像を伴う位置30dから、対応する超音波ビーム50iおよび対応する超音波画像を伴う位置30iまで移動されるとき、超音波ビーム50e〜50hによって見られるように4つの中間位置がある。
【００５５】
走査における画像の間隔(たとえば画像から画像への間隔)は、目標組織上での撮像デバイスの回転、移動、または運動を検出するのに用いられ得る。画像から画像への間隔は、超音波呼掛け信号の最大の意図された深度(すなわち現行の例では乳房組織の最大深度)における連続した平坦な超音波走査フレーム間の最大の翼弦または距離xを計算することによって判定され得る。超音波走査フレームが生成されて記録されるとき、すべての時点において、超音波トランスジューサ配列57の位置および/または手持ち式超音波プローブ組立体30の方向が正確に分かるので、この最大距離xは、それぞれの連続した超音波走査フレームの遠位の境界の間(たとえば超音波ビーム50gおよび50hと対応する画像の間)で計算され得る。
【００５６】
Ascension Technology社の位置センサ製品を使用する一実施形態の場合、それぞれのセンサの位置は1秒当り120回のレートで測定され(Ascension Technology社が販売している製品の例示的バージョンの1つであるが、データ更新レートはより高いことも低いこともあり得るので、限定を意図するものではない)、これは超音波走査フレームの繰返しレートよりも1桁高い頻度である。各超音波走査フレームが超音波システム12によって生成されて、データ収集および表示のモジュール/コントローラ40によって記録されるので、結果として、3次元空間における超音波走査フレームの正確な位置が知られ、それによって各超音波走査フレームの範囲内の240,000個の画素の正確な位置が知られることになる。したがって、それぞれの連続したフレームの範囲内のすべての画素の位置を知ることにより、連続したフレームの対応する画素間の最大距離を計算して、最も遠く離れている、すなわち超音波トランスジューサ配列57から最も遠く離れている記録された走査フレーム内の位置におけるものと分かる連続した超音波ビーム50d〜50hの一部分および対応する超音波画像に焦点を合わせることができる。
【００５７】
次に図16を参照すると、撮像デバイス(たとえば手持ち式超音波プローブ組立体30)の運動を検出するための別のアルゴリズムが示されている。これは、N本の超音波ビーム50[i, j(i)]および関連する記録されたフレームを含んでいる走査シーケンスiの行程容積90の範囲内の各単位ボリューム96における画素密度の計算を含み、iは走査シーケンスの数に等しく、j(i)は、各走査シーケンスiに関する放射されたビーム50および関連する記録されたフレームの数に等しい。
【００５８】
［運動および画像品質に基づく記録］
いくつかの実施形態では、運動の係数と画像品質の係数を組み合わせることによってパラメータを設定することが可能になり得、その結果、システムは、(ボタン、フットペダル、または音声指令などの)ユーザの積極的な関与を必要とすることなく自動的に画像を記録する。このシナリオ(図6〜図10を参照されたい)では、画像が情報を有し、情報を有するその画像と前画像(記録されていても記録されていなくても)との間に「運動」がある限り、その画像が記録される。
【００５９】
図6A〜図6Dは、運動の基準と画像品質の基準の両方が一旦満たされると記録機能が自動的に活性化されることを示すものである。図6Aは非記録モードの撮像デバイスを示す。撮像デバイスからの画像が画像記録システムによって記録されることはない。これは、画像記録システムが撮像デバイスの運動を検出しないためである。その上、画像記録システムによって撮像デバイスから受け取られた画像は、組織撮像に対応する画素着色パターンがなく「黒色」である。そのため、受け取られた画像の画素分析によって記録が活性化されることはない。
【００６０】
図6B〜図6Cは、撮像デバイスによる運動はあるが画像記録システムによる記録はないことを示す。自動の記録システムはプローブによる運動を検出するが、画像分析(たとえば画素分析)は、利用可能な情報の閾値が満たされていないことを示す。
【００６１】
図6Dは画像記録システムによる画像の記録を示す。運動の基準と画像品質の基準の両方が一旦満たされると、記録システムは自動的に記録し始める。
【００６２】
図7A〜図7Dは、画像品質の基準および運動の基準が満たされないとき記録が停止される例を提供するものである。図7Bに示されるように、動きのない満足すべき画像は記録をもたらさない。図7Aおよび図7C〜図7Dは、画像品質の基準と運動の基準の両方が満たされた記録モードを示す。
【００６３】
図8A〜図8Dは別の例を示す。図8A〜図8Bにおける画像品質および運動は画像の記録をもたらす。しかし、図8C〜図8Dでは画像が記録されない。図9A〜図10Dは追加の例を提供するものである。
【００６４】
図11は、説明されたシステムの記録プロセスの一例を示す。患者が撮像プロシージャのために配置されている。いくつかの実施形態では、患者に関する基準ポイントおよび他の位置データが収集されてよい。たとえば、患者の前頭面、矢状面、および横断面が決定され得る。患者の基準情報(たとえばマッピング情報)を収集するための方法およびシステムに関するさらなる詳細が、2013年6月27日に出願した米国特許出願第61/840,277号に提供されており、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【００６５】
図11および図13を参照して、いくつかの実施形態では、自動の画像記録システム10が、撮像デバイス(たとえば超音波プローブ)によって生成された画像を電子的に受け取るかまたは取り込むことになる。記録システム10は、位置追跡システム20から受け取った位置データに基づいて、画像に対してx値、y値、z値などの位置識別子を追加することができる。画素配列から形成された平坦な長方形または正方形の画像の場合、コーナーまたはコーナーの画素に関するx値、y値、z値が計算されてよい。これらのステップは、撮像システム12から取得した、または受け取った第2の画像に対して繰り返される。
【００６６】
第1の画像と第2の画像の間の距離が計算される。これは、ピタゴラスの定理を含む任意の数学的方法によって遂行され得る。
【００６７】
第1の画像と第2の画像の間の距離が最小距離を満たさなければ画像は記録されない。場合によっては第1の画像が記録される。第2の画像は、以前の画像からの距離が最小基準を満たすまで記録されない。次の画像は、その距離が最小基準を満たすまで記録されない。
【００６８】
第1の画像と第2の画像の間の距離が最小距離を満たすと画像分析動作が遂行される。記録システムは、画像が十分利用可能な情報を含むかどうか判断する。あるいは、記録システムは、画像が受け入れがたい量の利用不可能な情報を含むかどうか判断することができる。場合によっては、利用不可能な情報は、単色領域に対応するものである。記録システムは、画像の計算された利用不可能な情報の量をユーザ定義の限度または他の既定値と比較してよい。画像が画像分析基準を満たすと画像が記録される。
【００６９】
いくつかの実施形態では、画像記録システムは、前述の画像分析および/または画像デバイスの運動分析を遂行して、画像を記録するかどうか判断するように構成されている。画像記録システムが含み得るコンピュータソフトウェアの命令または命令のグループにより、コンピュータまたはプロセッサが、動作を遂行し、かつ/または判定する。いくつかの変形形態では、システムは、アナログ回路、デジタル信号プロセッサ回路、特定用途向け集積回路(ASIC)または他の論理デバイスなどを含む機能的に等価な回路によって機能または動作を遂行してよい。いくつかの実施形態では、画像記録システムは、前述の機能または動作を遂行するプロセッサまたはコントローラを含む。このために、プロセッサ、コントローラ、またはコンピュータはソフトウェアまたは命令を実行してよい。
【００７０】
本明細書で用いられる「ソフトウェア」は、それだけではないが、コンピュータまたは他の電子デバイスに機能、動作を遂行させ、かつ/または所望のやり方で作用させる、1つまたは複数のコンピュータ可読命令および/またはコンピュータ実行可能命令を含む。命令は、オブジェクト、ルーチン、アルゴリズム、動的にリンクされたライブラリからの個別のアプリケーションまたはコードを含んでいるモジュールまたはプログラムなどの様々な形式で実施されてよい。ソフトウェアは、スタンドアロンプログラム、関数呼出し、サーブレット、アプレット、メモリに記憶された命令、オペレーティングシステムの一部分または他のタイプの実行可能命令などの様々な形式でも実施され得る。たとえば、ソフトウェアの形式は、所望のアプリケーションの要件、所望のアプリケーションが動作する環境、および/または設計者/プログラマなどの要望に依拠し得ることが当業者には理解されよう。コンピュータ可読命令および/またはコンピュータ実行可能命令は、1つのロジックの中に配置され得、あるいは2つ以上の通信するロジック、協働するロジック、および/または並行処理ロジックの間に分配され得て、したがって逐次のやり方、並行するやり方、塊状で並行するやり方および他のやり方でロードされ得、かつ/または実行され得ることも理解されよう。
【００７１】
いくつかの実施形態では、説明された方法を遂行し得る画像記録システムは、単一の走査トラックおよび続いて起こる走査トラックの画像の範囲および分解能の測定ならびに組織マップの生成などの付加的な他の機能も遂行する。
【００７２】
別様にわざわざ指定されていなければ、明細書および特許請求の範囲において本明細書で用いられるすべての数は、例で用いられているものを含めて、「約」または「ほぼ」という用語が、特になくても、あたかも前置きされているかのように読み取られてよい。「約」または「ほぼ」という慣用句は、大きさおよび/または位置を記述するとき、記述された数値および/または位置が適切な予期された値および/または位置の範囲内にあることを示すのに用いられ得る。たとえば、数値は、明示された数値(または値域)の±0.1%、明示された数値(または値域)の±1%、明示された数値(または値域)の±2%、明示された数値(または値域)の±5%、明示された数値(または値域)の±10%などの値を有し得る。本明細書に列挙されたあらゆる数値域が、その中に包含されるすべてのサブ範囲を含むように意図されている。
【００７３】
本発明に関係のある追加の詳細に関しては、当業者のレベルの範囲内として材料および生産技術が採用されてよい。同じことが、一般的または論理的に採用される追加の動作の観点から、本発明の方法ベースの態様に該当し得る。また、説明された独創的な変形形態の任意の選択機能が、独立して、あるいは本明細書で説明された特徴の任意の1つまたは複数と組み合わせて説明され、かつ特許請求されることが企図されている。同様に、単数形の項目に対する参照は、複数の同じ項目が存在する可能性を含んでいる。より具体的には、本明細書および添付の特許請求の範囲で用いられる、単数形「1つの(a)」、「および」、「前記」、および「その(the)」は、文脈が明確に別様の指示をしなければ複数の指示対象を含む。特許請求の範囲は、いかなる任意選択の要素も除外するように立案され得ることがさらに留意される。そのため、この記述は、請求項要素の記述に関連した、「単独で」、「のみ」などのような排他的な用語法の使用、または「消極的な」制限の使用のための先行のベースとしての働きをするように意図されている。本明細書で用いられるすべての技術的用語および科学用語は、本明細書で別様に定義されなければ、本発明が属する当業者によって一般に理解されるのと同一の意味を有する。本発明の広さは対象の明細書によって限定されるべきでなく、採用される請求項の用語の普通の意味によってのみ限定されるべきである。
【符号の説明】
【００７４】
3  ディスプレイ
5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f  ケーブル支持クランプ
10  画像記録システム
12  手持ち式撮像システム
14  手持ち式撮像プローブ
16  接続ケーブル
17  ディスプレイ
18  手持ち式撮像監視コンソール
20  位置追跡システム
22  位置追跡モジュール
24  磁界送信器
25  着脱可能なコネクタ
26  ケーブル
30  手持ち式超音波プローブ組立体
30d  隣接位置
30i  隣接位置
32a, 32b, 32c  位置センサ
34a, 34b, 34c  位置センサケーブル
36a, 36b, 36c  着脱可能なコネクタ
40  データ収集および表示のモジュール/コントローラ
41  マイクロコンピュータ/記憶装置/DVD ROM記録ユニット
43  着脱可能なコネクタ
45, 47, 49  コネクタ
46, 48  データ伝送ケーブル
50, 50d, 50e, 50f, 50g, 50h, 50i  超音波ビーム
50s, 50t, 50u, 50v  超音波ビーム位置
57  超音波トランスジューサ配列
90  行程容積
94, 94a, 94b, 94c, 94d, 94e, 94f, 94g, 94h, 94i, 94j, 94k, 94l  画素
96  単位ボリューム
110  画素
114  画像
116  顕著なシャドーイング
118  ほぼ完全なシャドーイング
122a, 122b  画素
130  利用可能な情報を有する画像
132  利用可能な情報がない部分を有する画像
133a-j  画像のセグメント
135a-j  画像のセグメント
700  人の手
704  直線状または非直線状の経路
708a-h  水平の行
712a-h  垂直の列
716a  画素94aと対応する画素94bの間の距離
716b  画素94bと対応する画素94cの間の距離
716c  画素94cと対応する画素94dの間の距離
716d  画素94eと対応する画素94iの間の距離
716e  画素94fと対応する画素94iの間の距離
716f  画素94gと対応する画素94kの間の距離
716g  画素94iと対応する画素94lの間の距離
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図１１−Ａ】
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【図１１−Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【国際調査報告】
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