(57)【要約】  方法及びシステムは、対象が生体組織内の関心領域内に配置される間に、前記対象の場所を追跡し、前記対象の場所が追跡座標系に対して決定され、前記関心領域の音響画像を生成し、前記音響画像が前記追跡座標系と異なる音響画像座標系に対して生成され、前記対象の場所を前記追跡座標系から前記音響画像座標系に変換し、前記音響画像座標系に対する前記対象場所に応答して前記音響画像の少なくとも１つの画像分解能パラメータを自動的に調整する。
2016507288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁追跡装置から場所データを受信するステップであって、前記場所データが、生体組織内の関心領域内で前記電磁追跡装置により追跡される対象の場所を示し、前記データが、前記電磁追跡装置により採用される電磁追跡座標系に対する前記対象の場所を示す、ステップと、
前記関心対象の音響画像を表示するために音響画像データを生成するのに音響ビームを採用する音響撮像装置により採用される音響画像座標系が、前記電磁追跡座標系と異なる場合に、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するのにプロセッサを採用するステップと、
前記音響画像を前記対象の場所に焦点合わせするように前記音響撮像装置により採用される少なくとも１つの画像分解能パラメータを前記音響撮像装置に調整させるように前記音響撮像装置に対する少なくとも１つのコマンドを生成するのに前記変換されたデータを使用するステップと、
前記少なくとも１つのコマンドを通信チャネル上で前記音響撮像装置に通信するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記対象が、手術用具であり、前記場所データが、前記手術用具の先端の場所を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記手術用具が、前記先端に配置された電磁センサを持つ針である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの画像分解能パラメータが、前記音響撮像装置により採用される、前記音響ビームの焦点距離、前記音響ビームの画像深度、時間利得補償、及びズーム窓の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記画像分解能パラメータが、前記音響ビームの前記焦点距離及び前記画像深度の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記通信チャネルが、インターネット接続を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するステップが、前記場所データを前記電磁追跡座標系から基準座標系に変換する第１の変換、及び前記場所データを前記基準座標系から前記音響画像座標系に変換する第２の変換を使用するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
較正パラメータを生成するように較正手順を実行するステップと、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するのに前記較正パラメータを採用するステップとを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
電磁追跡装置から場所データを受信する入力部であって、前記場所データが、生体組織内の関心領域内で前記電磁追跡装置により追跡される対象の場所を示し、前記データが、前記電磁追跡装置により採用される電磁追跡座標系に対する前記対象の場所を示す、入力部と、
前記関心対象の音響画像を表示するために音響画像データを生成するのに音響ビームを採用する音響撮像装置により採用される音響画像座標系が、前記電磁追跡座標系と異なる場合に、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換し、前記音響画像を前記対象の場所に焦点合わせするように前記音響撮像装置により採用される少なくとも１つの画像分解能パラメータを前記音響撮像装置に調整させるように前記音響撮像装置に対する少なくとも１つのコマンドを生成するのに前記変換されたデータを使用するプロセッサと、
前記少なくとも１つのコマンドを通信チャネル上で前記音響撮像装置に通信する出力部と、
を有する装置。
【請求項１０】
前記出力部が、インターネット接続を有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記対象が、手術用具であり、前記場所データが、前記手術用具の先端の場所を示す、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記手術用具が、前記先端に配置された電磁センサを持つ針である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの画像分解能パラメータが、前記音響撮像装置により採用される、前記音響ビームの焦点距離、前記音響ビームの画像深度、時間利得補償、及びズーム窓の少なくとも１つを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのパラメータが、前記音響ビームの前記焦点距離及び前記画像深度の少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換することが、前記場所データを前記電磁追跡座標系から基準座標系に変換する第１の変換、及び前記場所データを前記基準座標系から前記音響画像座標系に変換する第２の変換を使用することを有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１６】
対象が生体組織内の関心領域内に配置されている間に前記対象の場所を追跡するステップであって、前記対象の場所が追跡座標系に対して決定される、ステップと、
前記関心領域の音響画像を生成するステップであって、前記音響画像が前記追跡座標系と異なる音響画像座標系に対して生成される、ステップと、
前記対象の場所を前記追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するのにプロセッサを採用するステップと、
前記音響画像座標系に対する前記対象の場所に応答して前記音響画像の少なくとも１つの画像分解能パラメータを自動的に調整するステップと、
を有する方法。
【請求項１７】
音響撮像装置が、前記関心領域の前記音響画像を生成し、前記対象の場所に応答して前記音響画像の少なくとも１つの画像分解能パラメータを自動的に調整するステップが、前記音響撮像装置が接続される通信チャネルを介して前記音響撮像装置において少なくとも１つのコマンドを受信するステップを有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのコマンドが、前記音響撮像装置により採用される、焦点距離、画像深度、時間利得補償、及びズーム窓の少なくとも１つを前記音響撮像装置に調整させる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記通信チャネルが、イーサネットプロトコルを採用する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記対象の場所を前記追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するステップが、前記場所データを前記追跡座標系から基準座標系に変換する第１の変換、及び前記場所データを前記基準座標系から前記音響画像座標系に変換する第２の変換を使用するステップを有する、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響撮像システム及び方法に関し、特に、超音波ガイド医療処置中に音響撮像システムの焦点ゾーン（focal zone）を自動的に調整するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響撮像において、分解能は、互いから空間的に又は時間的に分離される２つの対象を区別するための音響撮像装置の能力を示す。音響画像品質（又は分解能）が、主に４つの因子、すなわち、軸（axial）、方位（lateral）、仰角（elevation）、及び時間分解能に依存することが知られている。例えば、M. Peikari et al., "Effects of Ultrasound Section-Thickness on Brachytherapy Needle Tip Localization Error," 14TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MEDICAL IMAGE COMPUTING AND COMPUTER-ASSISTED INTERVENTION (MICCAI), 2011を参照されたい。図１Ａは、音響撮像装置における軸、方位、及び仰角方向の間の関係を示す。図１Ｂに示されるように、軸分解能は、音響ビームの方向に平行な、異なる深度に位置する２つの対象を区別する音響撮像装置の能力に依存する。軸分解能は、音響パルス長に依存する（一般に、これは、パルス長の半分におおよそ等しい）。図１Ｃに示されるように、方位分解能は、互いのそばに、かつ音響ビームに垂直に位置する２つの対象を区別する音響撮像装置の能力を示す。方位分解能は、隣接する要素ビームの間の距離（すなわち、ビーム幅）に依存する。図１Ｄに示されるように、仰角分解能は、音響スライス厚である。最後に、時間分解能は、音響撮像装置のフレームレートを示す。
【０００３】
一般に、音響撮像装置は、このような画像分解能パラメータを調整するために複数のスケールを持つ。音響ビームが、音響トランスデューサから発せられる場合、これは、狭い幅を持つが、前記幅は、画像の全ての深度において一様な幅ではない。代わりに、これは、「焦点ゾーン」の点に集束し、遠位に進むにつれて幅広くなる。焦点ゾーンは、音響ビームの最も細い部分である。
【０００４】
例えば図２に見られるように、深度及びビーム焦点設定の最適化は、音響画像の品質において実質的な違いをもたらす（see T.K. Chen et al., "A Real-Time Freehand Ultrasound Calibration System with Automatic Accuracy Feedback and Control," ULTRASOUND IN MED. & BIOL., Vol. 35, No. 1, pp. 79-93, (2009))）。特に、図２は、音響画像におけるナイロンワイヤの断面の外観に対する軸分解能及び方位分解能の効果を示す。軸分解能は、画像深度とともに変化しないが、しかしながら、ドットの横幅は、方位分解能に直接的に比例する。
【０００５】
典型的には、近接照射療法のような超音波ガイド医療処置において、医師は、表示画面又はモニタ上で針先端（又はカテーテル先端）の現在の位置を視覚的に見つける。更に、医師は、前立腺及び肝臓に対する生検処置のような他の医療処置を実行する場合に表示画面又はモニタ上で針の現在の位置を視覚的に見つけてもよい。針先端は、表示画面上の画像において明るいスポットとして表れる。針の正確な位置特定は、音響画像に存在するアーチファクトのため困難な課題である。音響画像が、面内（軸及び方位ビーム軸）及び面直交（仰角ビーム幅）音響ビーム形成の両方により引き起こされる複数のアーチファクトを含みうることが示されている。
【０００６】
撮像パラメータの適切な調整は、アーチファクトを減少させ、結果として、針先端の位置特定の誤差を減少させるのを助けることができる。特に、このような画像アーチファクトを減少させるために、焦点ゾーン（音響ビームの最も細い部分）は、前記ゾーンを針先端の正確な場所に焦点合わせするように調整されるべきである。
【０００７】
現在、このような調整は、音響撮像装置のオペレータにより手動で制御される。例えば、近接照射処置中に、臨床医師は、針先端のおおよその場所を視覚的に識別し、それに応じて音響撮像装置のゲイン、ビーム焦点及び深度を手動で調整する。
【０００８】
しかしながら、これは、音響スライスに沿った非一様なビーム形成（方位分解能）が、針先端の正確な位置特定の誤差を引き起こしうるので、かなり困難であることができる。これは、かなり退屈な、時間のかかるものになり、人間の目の誤差による誤った結果を生じることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、オペレータによる手動の調整に対する必要なしに医療処置中に手術用具、例えば針の先端の位置にマッチするように、音響撮像システムにより採用される音響ビームの焦点、及び結果として生じる音響画像を自動的に調整することは、望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様において、方法は、電磁追跡装置から場所データを受信するステップであって、前記場所データが、生体組織内の関心領域内で前記電磁追跡装置により追跡される対象の場所を示し、前記データが、前記電磁追跡装置により採用される電磁追跡座標系に対する前記対象の場所を示す、ステップと、前記関心領域の音響画像を表示するために音響画像データを生成するのに音響ビームを採用するように構成された音響撮像装置により採用される音響画像座標系が前記電磁追跡座標系と異なる場合に、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するのにプロセッサを使用するステップと、前記音響画像を前記対象の場所に焦点合わせするように前記音響撮像装置により採用される少なくとも１つの画像分解能パラメータを前記音響撮像装置に調整させるように前記音響撮像装置に対する少なくとも１つのコマンドを生成するのに前記変換されたデータを使用するステップと、前記少なくとも１つのコマンドを通信チャネル上で前記音響撮像装置まで通信するステップとを有する。
【００１１】
一部の実施例において、前記対象は、手術用具であり、前記場所データは、前記手術用具の先端の場所を示す。
【００１２】
これらの実施例の一部のバージョンにおいて、前記手術用具は、先端に配置された電磁センサを持つ針である。
【００１３】
一部の実施例において、前記少なくとも１つの画像分解能パラメータは、前記音響撮像装置により採用される、前記音響ビームの焦点距離、前記音響ビームの画像深度、時間利得補償、及びズーム窓の少なくとも１つを含む。
【００１４】
これらの実施例の一部のバージョンにおいて、前記画像分解能パラメータは、前記音響ビームの焦点距離及び画像深度の少なくとも１つを含む。
【００１５】
一部の実施例において、前記通信チャネルは、インターネット接続を有する。
【００１６】
一部の実施例において、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するステップは、前記場所データを前記電磁追跡座標系から基準座標系に変換する第１の変換及び前記場所データを前記基準座標系から前記音響画像座標系に変換する第２の変換を使用するステップを有する。
【００１７】
一部の実施例において、前記方法は、較正パラメータを生成するように較正手順を実行するステップと、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するのに前記較正パラメータを採用するステップとを有する。
【００１８】
本発明の他の態様において、装置は、電磁追跡装置から場所データを受信するように構成された入力部であって、前記場所データが、生体組織内の関心領域内で前記電磁追跡装置により追跡される対象の場所を示し、前記データが、前記電磁追跡装置により採用される電磁追跡座標系に対する前記対象の場所を示す、入力部と、前記関心領域の音響画像を表示するために音響画像データを生成するのに音響ビームを採用するように構成される音響撮像装置により採用される音響画像座標系が、前記電磁追跡座標系と異なる場合に、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換し、前記音響画像を前記対象の場所に焦点合わせするのに前記音響撮像装置により採用される少なくとも１つの画像分解能パラメータを前記音響撮像装置に調整させるように前記音響撮像装置に対する少なくとも１つのコマンドを生成するのに前記変換されたデータを使用するように構成されるプロセッサと、前記少なくとも１つのコマンドを通信チャネル上で前記音響撮像装置に通信するように構成される出力部とを有する。
【００１９】
一部の実施例において、前記入力部及び前記出力部は、インターネット接続を有する。
【００２０】
一部の実施例において、前記対象は、手術用具であり、前記場所データは、前記手術用具の先端の場所を示す。
【００２１】
これらの実施例の一部のバージョンにおいて、前記手術用具は、先端に配置された電磁センサを持つ針である。
【００２２】
一部の実施例において、前記少なくとも１つの画像分解能パラメータは、前記音響撮像装置により採用される、前記音響ビームの焦点距離、前記音響ビームの画像深度、時間利得補償、及びズーム窓の少なくとも１つを含む。
【００２３】
これらの実施例の一部のバージョンにおいて、前記少なくとも１つの画像分解能パラメータは、前記音響ビームの焦点距離及び画像深度の少なくとも１つを含む。
【００２４】
一部の実施例において、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系への変換は、前記場所データを前記電磁追跡座標系から基準座標系に変換する第１の変換、及び前記場所データを前記基準座標系から前記音響画像座標系に変換する第２の変換の使用を有する。
【００２５】
本発明の他の態様において、方法は、対象が生体組織内の関心領域内に配置されている間に前記対象の場所を追跡するステップであって、前記対象の場所が追跡座標系に対して決定される、ステップと、前記関心対象の音響画像を生成するステップであって、前記音響画像が前記追跡座標系とは異なる音響画像座標系に対して生成される、ステップと、前記対象の場所を前記追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するのにプロセッサを採用するステップと、前記音響画像座標系に対する前記対象の場所に応答して前記音響画像の少なくとも１つの画像分解能パラメータを自動的に調整するステップとを有する。
【００２６】
一部の実施例において、音響撮像装置が、前記関心領域の前記音響画像を生成し、前記対象の場所に応答して前記音響画像の少なくとも１つの画像分解能パラメータを自動的に調整するステップは、前記音響撮像装置が接続される通信チャネルを介して前記音響撮像装置において少なくとも１つのコマンドを受信するステップを有する。
【００２７】
これらの実施例の一部のバージョンにおいて、前記少なくとも１つのコマンドは、前記音響撮像装置により採用される、焦点距離、画像深度、時間利得補償、及びズーム窓の少なくとも１つを前記音響撮像装置に調整させる。
【００２８】
これらの実施例の一部のバージョンにおいて、前記通信チャネルは、イーサネット（登録商標）プロトコルを採用する。
【００２９】
一部の実施例において、前記対象の場所を前記追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するステップは、前記場所データを前記追跡座標系から基準座標系に変換する第１の変換、及び前記場所データを前記基準座標系から前記音響画像座標系に変換する第２の変換を使用するステップを有する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１Ａ】音響撮像装置における軸、方位、仰角、及び時間分解能の概念を示す。
【図１Ｂ】音響撮像装置における軸、方位、仰角、及び時間分解能の概念を示す。
【図１Ｃ】音響撮像装置における軸、方位、仰角、及び時間分解能の概念を示す。
【図１Ｄ】音響撮像装置における軸、方位、仰角、及び時間分解能の概念を示す。
【図２】音響画像におけるナイロンワイヤの断面の外観に対する軸分解能及び方位分解能の効果を示す。
【図３】関心領域内の対象の場所を追跡する音響画像を生成する構成の一実施例の機能的ブロック図である。
【図４】音響撮像装置の一実施例の制御パネルの一部を示す。
【図５】関心対象内の対象の場所を追跡する手段を含む音響画像を生成する構成の一実施例の動作原理を示す。
【図６】関心領域内の対象の場所を追跡する音響画像を生成するプロセスの一実施例の動作を示す。
【図７】医療処置中に針の先端の場所を追跡する音響ビームを示す。
【図８】関心領域内の対象の場所を追跡する音響画像を生成する方法の一実施例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、本発明の好適な実施例が図示される添付の図面を参照して以下に更に十分に記載される。本発明は、しかしながら、異なる形式で実施されてもよく、ここに記載される実施例に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施例は、本発明の教えるための例として提供される。
【００３２】
図３は、関心領域内で対象の場所を追跡する音響（例えば、超音波）画像を生成する構成（arrangement）３００の一実施例の機能的ブロック図である。構成３００は、電磁（ＥＭ）追跡システム３１０、音響（例えば、超音波）撮像システム３２０、音響プローブ３３０、表示装置３４０、及びコントローラ３５０を含む。
【００３３】
また、図３に示されるのは、生体組織（例えば、人体）内の関心領域１０、及びこの特定の例において手術用具、より具体的には針である対象２０である。より具体的な実例及び例を提供するために、以下の記載は、対象２０を針２０と称するが、一般に、以下に説明される原理が、様々な異なる手術用具又は器具を含む様々な異なる対象に適用されることができると理解されるべきである。針２０は、例えば針２０の先端２１に配置されるＥＭセンサ又はトランスデューサ２２を含む。
【００３４】
コントローラ３５０は、プロセッサ３５４及びメモリ３５６を含んでもよい。メモリ３５６は、ランダムアクセスメモリのような揮発性メモリ、及び／又は読取専用メモリ及び／又はＦＬＡＳＨメモリのような不揮発性メモリを含んでもよい。とりわけ、メモリ３５６は、１以上のアルゴリズム、例えばここに記載される様々なアルゴリズム、特に図８に対して以下に記載されるアルゴリズムをプロセッサ３５４に実行させるように構成されるソフトウェア又はプログラムコードを記憶してもよい。コントローラ３５０は、通信チャネル３０５及び通信チャネル３１５のような１以上の通信チャネルに接続されうる１以上の入力部３５１及び１以上の出力部３５２を持ちうる。一部の実施例において、コントローラ３５０の入力部３５１及び出力部３５２は、共通の入出力部を有してもよい。一部の実施例において、コントローラ３５０の入出力部は、イーサネットネットワークに接続するイーサネットポートを有してもよい。一部の実施例において、通信チャネル３０５及び通信チャネル３１５は、インターネットを含んでもよい。一部の実施例において、コントローラ３５０の一部又は全ての機能は、音響撮像システム３２０又はＥＭ追跡システム３１０のコンポーネント（例えば、プロセッサ）内に存在してもよい。
【００３５】
音響プローブ３３０は、関心領域１０内に音響ビームを送信し、関心領域１０から音響エコー又は反射を受信するように構成される複数の音響トランスデューサを含む。音響プローブ３３０は、音響撮像システム３２０に接続され、音響撮像システム３２０の制御下で動作する。音響撮像システム３２０は、音響プローブ３３０から受信された信号から音響画像データを生成し、前記音響画像データを音響画像として表示するように表示装置３４０とともに動作する。音響撮像システム３２０は、音響プローブ３３０内の音響トランスデューサに加えられる電気信号を制御するようにも動作する。これらの電気信号の相対的な強度及び位相を制御することにより、音響撮像システム３２０及び音響プローブ３３０は、前記送信される音響ビームの方向及び焦点深度を所望の焦点ゾーンに操作することができ、これは、一般に、音響エコー及び反射を受信する音響プローブ３３０に対する焦点ゾーンになる。これは、以下で音響撮像システム３２０の焦点ゾーンと称されてもよい。
【００３６】
図４は、音響撮像システム３２０の一実施例の制御パネルの一部を示す。図４に示されるように、音響撮像システム３２０は、動作に対して様々な手動制御を含む。特に、音響撮像システム３２０は、音響撮像システム３２０により採用される１以上の画像分解能パラメータを手動で調整する複数の制御部を含む。一部の実施例において、これらの手動制御部は、ユーザが音響撮像システム３２０により採用される前記音響ビームの前記焦点ゾーン、及び表示装置３４０に表示される対応する音響画像を手動で調整することを可能にしてもよい。図４に示される実施例において、これらの手動制御部は、音響撮像システム３２０の前記焦点ゾーンを調整するためにズーム制御部３２２、焦点制御部３２４、及び深度制御部３２６を含む。
【００３７】
図３に示されるように、音響撮像システム３２０は、音響撮像システム３２０が動作を制御するための１以上のコマンドを受信することができる通信チャネル３０５に接続する通信インタフェース３２１をも含む。通信インタフェース３２１は、音響撮像システム３２０により採用される１以上の画像分解能パラメータ（例えば、前記音響ビームの焦点距離、前記音響ビームの画像深度、時間利得補償、ズーム窓等）を調整させる１以上のコマンドを受信しうる。一部の実施例において、１以上のコマンドは、音響撮像システム３２０により生成される前記音響画像のズーム、焦点及び／又は深度を音響撮像システム３２０に調整させるように通信インタフェース３２１を介して通信チャネル３０５上で音響撮像システム３２０に提供されうる。一部の実施例において、前記１以上のコマンドは、音響撮像システム３２０により採用される前記音響ビームの焦点距離及び／又は画像深度を前記音響撮像システムに調整させうる。この動作の更なる細部は、以下に記載される。
【００３８】
ここで、音響撮像システム３２０が、音響画像を生成及び表示するために独自の特定の座標系を採用すると理解されるべきである。すなわち、音響撮像システム３２０は、三次元において動作し、前記三次元は、３つの直交する方向により規定される。直交する方向のこのセットは、ここで座標系と称される。一般に、いかなる三次元空間内の座標又は場所も、無限の異なる座標系に対して規定されうる。音響撮像システム３２０は、関心領域１０内の場所を規定するのに独自の選択された座標系を採用し、ここで我々は、この座標系を音響画像座標系と称する。
【００３９】
ＥＭ追跡システム３１０は、関心領域１０内の針２０の場所、より具体的には、針２０の先端２１におけるＥＭセンサ２２の場所を追跡するように構成される。有益には、ＥＭ追跡システムは、針２０が関心領域１０内で移動されるときに、針２０の場所、又はより具体的には針２０の先端２１をリアルタイムで追跡する。ＥＭ追跡システム３１０は、リアルタイムでＥＭセンサ２２／針先端２１の追跡された場所を示すことができる表示装置を含んでもよい。
【００４０】
ＥＭ追跡システム３１０は、関心領域１０内の針２０の先端の場所を規定するのに独自の選択された座標系を採用し、ここで我々は、この座標系を追跡座標系、又はより具体的に電磁追跡座標系と称する。
【００４１】
構成３００の動作は、図５−８を参照して、より詳細に記載される。特に、以下に記載されるのは、関心領域１０内の対象（例えば、針２０、及び特に針２０の先端）の場所を自動的に追跡する音響画像を生成する構成及び方法である。
【００４２】
図５は、関心領域内の対象の場所を追跡する手段を含む音響画像を生成する構成の一実施例の動作原理を示す。上で論じられ、図５においてより詳細に示されるように、ＥＥＭ追跡システム３１０は、電磁追跡座標系を使用して関心領域内でリアルタイムで針２０の場所を追跡するように構成される。同時に、一般に、ＥＭ追跡システム３１０は、音響撮像システム３２０とは独立に動作しうるので、音響撮像システム３２０は、前記電磁追跡座標系とは異なる音響撮像座標系で動作する。しかしながら、これら２つの座標系の各々における場所は、対応する座標系変換により共通の基準座標系における場所に変換されうる。適切な座標系変換は、較正手順を介して決定される較正パラメータから生成されてもよく、これにより較正対象は、１つ又は複数の（好ましくは、少なくとも３つの）異なる場所に配置され、各場所に対して、音響撮像システム３２０は、前記対象の場所に焦点合わせされるように手動で調整される。ＥＭ追跡システム３１０の場所データは、この場合、音響撮像システム３２０の焦点ゾーンに対する対応する場所データと比較されてもよく、座標系変換は、前記２つの異なる座標系に対して生成されうる。このプロセスは、前記ＥＭ追跡座標系及び前記音響撮像座標系の両方における場所を共通の基準系に変換することに関して説明されているが、代わりに、前記ＥＭ追跡座標系における場所を前記音響撮像座標系に直接的に変換する変換が開発されてもよいと理解されるべきである。
【００４３】
図６は、関心領域内の対象の場所を追跡する音響画像を生成するプロセスの一実施例の動作を示す。特に、図６は、関心領域内の針２０の先端２１の場所を追跡する音響画像を生成するプロセスの３つの態様又はコンポーネントを示す。第１のコンポーネントは、追跡システム、例えばＥＭ追跡システム３１０を使用する針２０の先端２１のリアルタイム追跡を含む。第２のコンポーネントは、音響撮像システム３２０の制御下で音響プローブ３３０により生成される前記音響ビームに対する焦点の所望の深度を得るように、ＥＭ追跡システム３１０により得られた針２０の先端２１に対する場所データを前記ＥＭ追跡座標系から音響撮像システム３２０により採用される前記音響撮像座標系に変換することを含む。第３のコンポーネントは、医療器具（例えば、針２０）の先端２１のリアルタイムの場所にマッチするように音響撮像システム３２０の１以上の画像分解能パラメータ（例えば焦点距離、画像深度、時間利得補償、ズーム窓等）を音響撮像システム３２０に調整させるように音響撮像システム３２０により理解可能なフォーマットで音響撮像システム３２０に対する１以上のコマンドを生成することを含む。
【００４４】
これらのコンポーネントを図３に示される構成３００に適用して、一実施例において、前記プロセスは、以下のように動作しうる。
【００４５】
ＥＭ追跡システム３１０は、リアルタイムで生体組織（例えば、人体）内の関心領域１０内の針２０の先端２１の場所を追跡する。結果として、ＥＭ追跡システム３１０は、電磁追跡システム３１０により採用される電磁追跡座標系に対する針２０の先端２１の現在の場所を示す場所データを得る。
【００４６】
一実施例において、ＥＭ追跡システム３１０は、前記場所データを通信チャネル３１５上でコントローラ３５０に通信し、これは、コントローラ３５０の入力部により受信され、コントローラ３５０のプロセッサに提供される。前記プロセッサは、音響撮像システム３２０により採用される音響画像座標系が前記電磁追跡座標系とは異なる場合に、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換する。前記プロセッサは、針２０の先端２１の場所にマッチするように音響撮像システム３２０により採用される１以上の画像分解能パラメータ（例えば、前記音響ビームの焦点距離及び／又は画像深度、時間利得補償、ズーム窓等）を音響撮像システム３２０に調整させるように音響撮像システム３２０に対する１以上のコマンドを生成するのに前記変換されたデータを使用する。前記プロセッサは、次いで、前記コマンドを通信チャネル３０５上で音響撮像システム３２０に通信する。前記コマンドに応答して、音響撮像システム３２０は、前記焦点ゾーンが針２０の先端２１に配置されるように前記１以上の画像分解能パラメータを調整する（例えば、前記音響ビームの焦点距離及び／又は画像深度を調整する）。
【００４７】
図７は、医療処置中に針２０の先端２１の場所を追跡する音響ビームを示す。針２０の先端２１が、第１の位置にある場合、音響撮像システム３２０は、前記第１の位置に焦点ゾーンを持つように前記音響ビームを調整する。針２０の先端２１が第２の位置に移動されると、上記のプロセスにより、音響撮像システム３２０は、前記第２の位置に焦点ゾーンを持つように前記音響ビームを自動的に調整する。
【００４８】
図８は、関心領域内の対象の場所を追跡する音響画像を生成する方法８００の一実施例のフローチャートである。一般に、方法８００は、様々な機器構成を使用して実行されうるが、具体的な実例を提供するために、方法８００は、図３に示される構成３００に対して記載される。
【００４９】
第１の動作８１０において、較正パラメータが、追跡システム（例えば、ＥＭ追跡システム３１０）により採用される追跡座標系から音響撮像システム３２０により採用される音響撮像座標系に場所データを変換するために決定される。一部の実施例において、これらの２つの座標系の各々における場所は、対応する座標系変換により共通の基準座標系における場所に変換されてもよい。この場合、適切な座標系変換は、較正手順により動作８１０において決定された較正パラメータから生成されうる。一実施において、較正対象が、１つ又は複数の（好ましくは、少なくとも３つの）異なる場所に配置され、各場所に対して、音響撮像システム３２０は、前記対象の場所に焦点合わせされるように手動で調整される。前記追跡システムの前記場所データは、次いで、音響撮像システム３２０の焦点ゾーンに対する対応する場所データと比較されてもよく、座標系変換は、前記２つの異なる座標系に対して生成されてもよい。
【００５０】
動作８２０において、音響画像システム３２０は、音響画像データを生成するように音響プローブ３３０とともに動作する。音響画像は、前記音響画像データから音響画像を生成及び表示する表示装置３４０と併せて動作してもよい。
【００５１】
動作８３０において、前記追跡システム（例えば、ＥＭ追跡システム３１０）は、リアルタイムで生体材料内の関心領域１０内の関心対象、例えば針２０のような医療用具の場所を追跡する。前記追跡システムは、前記追跡システムにより採用される前記追跡座標系に対する前記対象の現在の場所を示す対象場所データを生成しうる。
【００５２】
動作８４０において、前記追跡システムは、前記対象場所データをプロセッサ、例えばコントローラ３５０に含まれるプロセッサに提供する。
【００５３】
動作８５０において、前記対象場所データは、前記追跡座標系から前記音響画像座標系に変換される。一部の実施例において、この変換は、まず、前記場所データを基準座標系に変換し、次いで、前記場所データを前記基準座標系から前記音響画像座標系に変換することを有してもよい。
【００５４】
動作８６０において、前記変換された対象場所データは、前記音響画像の焦点を前記対象の場所にマッチさせるように音響撮像システム３２０により採用される少なくとも１つの画像分解能パラメータ（例えば、前記音響ビームの焦点距離及び画像深度、時間利得補償、ズーム窓等）を音響撮像システム３２０に調整させるように音響撮像システム３２０に対する少なくとも１つのコマンドを生成するのに採用される。より具体的には、１以上のコマンドは、前記対象の場所に配置された焦点ゾーンを持つように音響ビームを調整する音響撮像システムに生成される。
【００５５】
動作８７０において、前記コマンドは、通信チャネル３０５を介して音響撮像システム３２０の通信インタフェース３２１に通信される。前記コマンドは、音響撮像システム３２０により理解されるフォーマットで存在する。
【００５６】
動作８８０において、音響撮像システム３２０により受信される前記コマンドは、前記音響画像を前記対象の場所に焦点合わせするために、少なくとも１つの画像分解能パラメータ、例えば、音響ビームのパラメータを音響撮像システム３２０に調整させる。一部の実施例において、前記コマンドは、前記音響画像座標系に対する前記対象（例えば、針２０の先端２１）の場所にマッチするように前記音響ビームの焦点距離及び／又は画像深度（並びにこれにより前記音響画像）を音響撮像システム３２０に調整させる。特に、音響撮像システム３２０は、針２０の先端２１の場所に配置されるように前記音響ビームの焦点ゾーンを調整しうる。
【００５７】
この場合、前記プロセスは、動作８２０に戻り、前記音響撮像システムは、リアルタイムで前記関心対象内の前記対象の移動を自動的に追跡するように焦点を調整し、前記対象の移動を追うように前記音響画像の焦点を繰り返し調整し続ける。
【００５８】
好適な実施例がここに詳細に開示されるが、本発明の概念及び範囲内にとどまる多くの変形例が可能である。例えば、関心対象、例えば針の先端の場所を追跡するのに電磁追跡システムを採用する、特に有益な実施例が、詳細に開示されている。しかしながら、一般に、他の追跡技術、例えば、光学的追跡技術、対象が超音波センサを備える超音波追跡技術等が、採用されてもよい。このような変形例は、明細書、図面及び請求項の閲覧後に当業者に明らかになる。本発明は、したがって、添付の請求項の範囲内であることを除いて限定されるべきでない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月8日(2015.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁追跡装置から場所データを受信するステップであって、前記場所データが、生体組織内の関心領域内で前記電磁追跡装置により追跡される対象の場所を示し、前記データが、前記電磁追跡装置により採用される電磁追跡座標系に対する前記対象の場所を示す、ステップと、
前記関心対象の音響画像を表示するために音響画像データを生成するのに音響ビームを採用する音響撮像装置により採用される音響画像座標系が、前記電磁追跡座標系と異なる場合に、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するのにプロセッサを採用するステップと、
前記音響画像を前記対象の場所に焦点合わせするように前記音響撮像装置により採用される少なくとも１つの画像分解能パラメータを前記音響撮像装置に調整させるように前記音響撮像装置に対する少なくとも１つのコマンドを生成するのに前記変換されたデータを使用するステップと、
前記少なくとも１つのコマンドを通信チャネル上で前記音響撮像装置に通信するステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記対象が、手術用具であり、前記場所データが、前記手術用具の先端の場所を示す、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記手術用具が、前記先端に配置された電磁センサを持つ針である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの画像分解能パラメータが、前記音響撮像装置により採用される、前記音響ビームの焦点距離、前記音響ビームの画像深度、時間利得補償、及びズーム窓の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記画像分解能パラメータが、前記音響ビームの前記焦点距離及び前記画像深度の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記通信チャネルが、インターネット接続を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するステップが、前記場所データを前記電磁追跡座標系から基準座標系に変換する第１の変換、及び前記場所データを前記基準座標系から前記音響画像座標系に変換する第２の変換を使用するステップを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
較正パラメータを生成するように較正手順を実行するステップと、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換するのに前記較正パラメータを採用するステップとを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
電磁追跡装置から場所データを受信する入力部であって、前記場所データが、生体組織内の関心領域内で前記電磁追跡装置により追跡される対象の場所を示し、前記データが、前記電磁追跡装置により採用される電磁追跡座標系に対する前記対象の場所を示す、入力部と、
前記関心対象の音響画像を表示するために音響画像データを生成するのに音響ビームを採用する音響撮像装置により採用される音響画像座標系が、前記電磁追跡座標系と異なる場合に、前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換し、前記音響画像を前記対象の場所に焦点合わせするように前記音響撮像装置により採用される少なくとも１つの画像分解能パラメータを前記音響撮像装置に調整させるように前記音響撮像装置に対する少なくとも１つのコマンドを生成するのに前記変換されたデータを使用するプロセッサと、
前記少なくとも１つのコマンドを通信チャネル上で前記音響撮像装置に通信する出力部と、
を有する装置。
【請求項１０】
前記出力部が、インターネット接続を有する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記対象が、手術用具であり、前記場所データが、前記手術用具の先端の場所を示す、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記手術用具が、前記先端に配置された電磁センサを持つ針である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの画像分解能パラメータが、前記音響撮像装置により採用される、前記音響ビームの焦点距離、前記音響ビームの画像深度、時間利得補償、及びズーム窓の少なくとも１つを含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのパラメータが、前記音響ビームの前記焦点距離及び前記画像深度の少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記場所データを前記電磁追跡座標系から前記音響画像座標系に変換することが、前記場所データを前記電磁追跡座標系から基準座標系に変換する第１の変換、及び前記場所データを前記基準座標系から前記音響画像座標系に変換する第２の変換を使用することを有する、請求項９に記載の装置。
【国際調査報告】
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