(57)【要約】  本開示は、対象者の胸部領域の超音波スキャン中に現れるＢラインを特定及び表示するように構成された超音波撮像システムを説明する。いくつかの実施例において、システムは、超音波プローブと、プローブにおいて受信された超音波エコーから複数のイメージフレームを生成するように構成された少なくとも２つのプロセッサとを含む。プロセッサは更に、複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定し、各胸膜線の下方に関心領域を定め、関心領域内で１つ又は複数の候補Ｂラインを特定し、各候補Ｂラインの１つ又は複数のパラメータを評価することによって、１つ又は複数のＢラインを特定し、少なくともＢラインの数又は強度を最大化するイメージフレームを特定することによって、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択するように構成される。
2020531131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の肺領域を撮像するために前記対象者からの超音波エコーを受信する超音波プローブと、
前記超音波プローブと通信する少なくとも２つのプロセッサであって、前記少なくとも２つのプロセッサは、
前記超音波エコーから複数のイメージフレームを生成することと、
前記複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定することと、
各胸膜線の下方に関心領域を定めることと、
前記関心領域内の１つ又は複数の候補Ｂラインから、各候補Ｂラインの１つ又は複数のパラメータを評価することによって、１つ又は複数のＢラインを特定することと、
特定されたＢラインの最大強度を提供するイメージフレームを特定することによって、前記複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択することであって、Ｂラインの強度はＢラインスコアを含み、前記Ｂラインスコアは、前記関心領域内に存在する少なくとも１つの肋間腔内のＢラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく、選択することと
を行う、少なくとも２つのプロセッサと
を備える、超音波撮像システム。
【請求項２】
前記１つ又は複数のパラメータは、強度均一性のレベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、又は複数のイメージフレームにわたって検知された運動のレベルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項３】
前記プロセッサのうちの少なくとも１つと通信するユーザインタフェースを更に備え、前記ユーザインタフェースは、前記ターゲットイメージフレームを、前記超音波プローブにおいて受信された前記超音波エコーに応じたリアルタイム画像と同時に表示する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項４】
前記ユーザインタフェースは、前記ターゲットイメージフレームが前記リアルタイム画像と重複しないように前記リアルタイム画像に隣接して前記ターゲットイメージフレームを表示する、請求項３に記載の超音波撮像システム。
【請求項５】
前記ユーザインタフェースは、ユーザによって選択可能な２つ以上のサブ領域を表示し、各サブ領域は、前記対象者の前記肺領域の一部分に対応する、請求項３に記載の超音波撮像システム。
【請求項６】
前記プロセッサは更に、各サブ領域内で１つ又は複数のＢライン及びターゲットフレームを特定する、請求項５に記載の超音波撮像システム。
【請求項７】
前記ユーザインタフェースは、各サブ領域について、Ｂラインの数、当該Ｂラインの数が所定の閾値を超えるか否かの指標、又は各Ｂラインの開始及び終了ロケーション、のうちの１つ以上を表示する、請求項６に記載の超音波撮像システム。
【請求項８】
前記プロセッサは更に、各サブ領域についてＢラインスコアを求め、前記Ｂラインスコアは、各サブ領域内に存在する少なくとも１つの肋間腔内のＢラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく、請求項６に記載の超音波撮像システム。
【請求項９】
前記ユーザインタフェースは、前記肺領域全体のＢラインの分布が表示されるように、前記Ｂラインスコアの指標、及び、各サブ領域について前記Ｂラインスコアが正常であるか又は異常であるかの指標を提供する、請求項８に記載の超音波撮像システム。
【請求項１０】
前記ユーザインタフェースは、前記対象者の前記肺領域に対する前記超音波プローブのロケーションの指標を受信する、請求項３に記載の超音波撮像システム。
【請求項１１】
前記Ｂラインの強度は、Ｂラインの数又は１つ以上ののＢラインの幅のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記関心領域内に軸方向投影曲線すなわちＡＰ曲線を生成することによって１つ又は複数の候補Ｂラインを特定し、前記軸方向投影は、対応する横方向幅における前記候補Ｂラインの強度の正規化された値を提供する、請求項１に記載の超音波撮像システム。
【請求項１３】
前記プロセッサは更に、前記関心領域内の２つ以上のサブロケーション内で２つ以上のサブＡＰ曲線を生成し、前記サブＡＰ曲線の各々と前記ＡＰ曲線との間の正規化された相互相関係数を求める、請求項１２に記載の超音波撮像システム。
【請求項１４】
超音波プローブを介して肺組織の領域の画像データを取得するステップと、
前記画像データから複数のイメージフレームを生成するステップと、
前記複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定するステップと、
各胸膜線の下方に関心領域を定めるステップと、
前記関心領域内の１つ又は複数の候補Ｂラインから、各候補Ｂラインの１つ又は複数のパラメータを評価することによって、１つ又は複数のＢラインを特定するステップと、
Ｂラインの最大強度を提供するイメージフレームを選択することによって、前記複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択するステップであって、Ｂラインの強度はＢラインスコアを含み、前記Ｂラインスコアは、前記関心領域内に存在する少なくとも１つの肋間腔内のＢラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく、選択するステップと
を有する、方法。
【請求項１５】
前記ターゲットイメージフレームを、前記肺組織のリアルタイム画像と同時に表示するステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
１つ又は複数の候補Ｂラインの運動を検知するために、２つ以上のイメージフレームを比較するステップを更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記１つ又は複数のパラメータは、強度均一性レベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、又は検知された前記運動のレベルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記関心領域内の肋骨の少なくとも１つのペアの間の肋間腔を特定するステップと、
１つ又は複数のＢラインによってカバーされる前記肋間腔の比率を求めるステップと、
前記比率に基づいてＢラインスコアを生成するステップと
を更に有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
複数のＢラインスコアの図形的表現を生成及び表示するステップであって、各Ｂラインスコアは、前記肺組織の前記領域内のサブ領域に対応する、生成及び表示するステップを更に有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
実行可能な命令を備える非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記実行可能な命令は、実行されたときに、１つ又は複数のプロセッサに、請求項１４から１９のいずれか一項に記載の方法を実施させる、非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年１１月１３日出願の欧州特許出願第１７２０１６２９．２号及び２０１７年８月２１日出願の国際特許出願（ＰＣＴ）第ＰＣＴ／ＣＮ２０１７／０９８２７２号の利益及び優先権を主張し、それらの各々はその全体が参照によって組み込まれる。
【０００２】
本出願は、超音波撮像に関し、より詳細には、肺の画像においてＢラインを検知し、複数のイメージフレームにわたってＢラインを評価し、Ｂライン情報を表示するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
肺超音波検査は、超音波トランスデューサを、肋骨に対して垂直な長手方向と肋間腔に沿った斜め方向との両方において位置決めすることによって実施され得る。気胸症（「ＰＴＸ」）、肺炎、肺水腫などの症状を診断するために肺超音波検査を介して評価される様々な特徴の中に、Ｂラインとして知られる視覚的アーチファクトがある。Ｂラインは、典型的には下向きに延在、例えば、胸膜線から最大撮像深さにより近づくように延在する個別の／融合した垂直の高エコーの反響であり、胸壁と肺との間の界面のマークとなる。Ｂラインのスコアリングは、肺疾患を特徴付け、ＰＴＸを診断するため、及びいくつかの肺状態を示す血管外肺水分を見積もるためにも非常に重要である。そのため、不正確なＢライン評定は、肺状態の不正確な診断及び評価につながる。Ｂラインを特定することは、動的フレーム・ツー・フレームライブ撮像において、特には経験の浅いユーザが、肺超音波画像シーケンスからの各超音波画像内で主観的にＢラインを解釈し、手動で計数しつつ超音波プローブを操作する場合に、困難で、時間がかかる。Ｂラインを検知及び／又は表示するためのより正確で、使いやすいアプローチのための技術が、広範な医療機関、例えば、二、三の例を挙げると、緊急治療センター、集中治療室（「ＩＣＵ」）、特別集中治療室（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｃａｒｅ  ｕｎｉｔ）における臨床的適用において求められている。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書において提供されるのは、肺における改善されたＢライン検知及び評定のための超音波システム及び方法である。様々な実施例は、最大の及び／又は最も明るいＢラインを含むターゲットイメージフレームを特定及び表示するために、複数のイメージフレームにおいて具現化された超音波エコーを受信及び評価するように構成されたシステムを含む。いくつかの実施例において、ターゲットフレームは、基準フレームとして、例えば、エンドユーザへの最終的な報告において、最大Ｂラインイベントがいつ、どこで（左側又は右側、上側又は下側）起こったかを示す表現として使用され得る。この情報は、緊急的な状況における迅速な意思決定のための価値を臨床報告に追加する。システムは、超音波エコーを受信するように構成された超音波プローブと、複数のイメージフレームを生成するように構成された信号プロセッサと、胸膜線と、各胸膜線に近接した、例えばその下方の関心領域とを特定するように構成されたデータプロセッサとを含む。データプロセッサは、各関心領域内で、１つ又は複数の候補Ｂラインを特定するように構成される。候補は、１つ又は複数のパラメータを評価することによって除外又は本物のＢラインとして選択され、パラメータは、各候補Ｂラインの強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）均一性のレベル、一貫したラインの長さ、開始ロケーション、及び／又は終了ロケーションを含む。システムは、ターゲットイメージフレームと、超音波プローブと連動して動作するデータプロセッサによって求められた様々なＢライン特性とを表示するように構成されたユーザインタフェースも含む。本明細書において開示されるシステムは、自動化され、リアルタイムに動作し、それによって、検査時間及び解釈エラーを減少させる。
【０００５】
いくつかの実施例によると、超音波撮像システムは、対象者の肺領域を撮像するために対象者からの超音波エコーを受信するように構成された超音波プローブを含む。少なくとも２つのプロセッサが、超音波プローブと通信する。プロセッサは、超音波エコーから複数のイメージフレームを生成することと、複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定することと、各胸膜線の下方に関心領域を定めることと、関心領域内の１つ又は複数の候補Ｂラインから、各候補Ｂラインの１つ又は複数のパラメータを評価することによって、１つ又は複数のＢラインを特定することと、特定されたＢラインの強度を最大化するイメージフレームを特定することによって、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択することとを行うように構成される。
【０００６】
いくつかの実施例において、１つ又は複数のパラメータは、強度均一性のレベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、又は複数のイメージフレームにわたって検知された運動のレベルのうちの少なくとも１つを含む。例示的なシステムは、プロセッサのうちの少なくとも１つと通信するユーザインタフェースを更に含む。ユーザインタフェースは、ターゲットイメージフレームを、超音波プローブにおいて受信された超音波エコーに応じたリアルタイム画像と同時に表示するように構成される。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、ターゲットイメージフレームがリアルタイム画像と重複しないようにリアルタイム画像に隣接してターゲットイメージフレームを表示するように構成される。いくつかの実施例において、ユーザインタフェースは、ユーザによって選択可能な２つ以上のサブ領域を表示するように構成され、各サブ領域は、対象者の肺領域の一部分に対応する。様々な実施形態において、プロセッサは、各サブ領域内で１つ又は複数のＢライン及びターゲットフレームを特定するように構成される。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、各サブ領域について、Ｂラインの数、Ｂラインの数が所定の閾値を超えるか否かの指標、例えば、スキャン当たり３つのＢラインよりも少ないか又は等しいかの指標、及び／又は各Ｂラインの開始及び終了ロケーションのうちの１つ又は複数を表示するように構成される。いくつかの実施形態において、プロセッサは、各サブ領域についてＢラインの数及び／又はＢラインスコアを求めるように構成される。Ｂラインスコアは、各サブ領域内に存在する少なくとも１つの肋間腔内のＢラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、Ｂラインの数の指標、Ｂラインスコアの指標、及び／又は各サブ領域についてＢラインスコアが正常であるか又は異常であるかの指標を、胸部（例えば、肺領域）全体のＢラインの分布が表示されるように提供するように構成される。様々な実施形態において、ユーザインタフェースは、対象者の肺領域に対する超音波プローブのロケーションの指標を受信するように構成される。
【０００７】
いくつかの実施例において、Ｂラインの強度は、Ｂラインの数、１つ又は複数のＢラインの幅、又はＢラインスコアのうちの少なくとも１つを含み、Ｂラインスコアは、関心領域内に存在する少なくとも１つの肋間腔内のＢラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施形態において、プロセッサは、関心領域内に軸方向投影（「ＡＰ」）曲線を生成することによって、１つ又は複数の候補Ｂラインを特定するように構成される。いくつかの実施形態において、プロセッサは、複数のＡＰ曲線を生成し、複数のＡＰ曲線のうちの１つ又は複数に関連する１つ又は複数の係数に基づいて１つ又は複数の候補Ｂラインを特定するように構成される。例えば、プロセッサは、関心領域内の２つ以上のサブロケーション内で２つ以上のサブＡＰ曲線を生成し、サブＡＰ曲線の各々とＡＰ曲線との間の、又は全ての隣接する２つのサブＡＰ曲線（例えば、ｎ番目のサブＡＰ曲線及び（ｎ＋１）番目のサブＡＰ曲線）の間の正規化された相互相関係数を求めるように構成される。
【０００８】
本開示よる方法は、超音波プローブを介して肺組織の領域の画像データを取得するステップと、画像データから複数のイメージフレームを生成するステップと、複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定するステップと、各胸膜線の下方に関心領域を定めるステップと、関心領域内の１つ又は複数の候補Ｂラインから、各候補Ｂラインの１つ又は複数のパラメータを評価することによって、１つ又は複数のＢラインを特定するステップと、Ｂラインの強度を最大化するイメージフレームを選択することによって、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択するステップとを有する。
【０００９】
いくつかの実施形態において、方法は、ターゲットイメージフレームを、肺組織のリアルタイム画像と同時に表示するステップを更に有する。いくつかの実施形態において、方法は、１つ又は複数の候補Ｂラインの運動を検知するために、２つ以上のイメージフレームを比較するステップも有する。様々な実施形態において、１つ又は複数のパラメータは、強度均一性レベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、又は検知された運動のレベルのうちの少なくとも１つを含む。
【００１０】
いくつかの実施例において、方法は、関心領域内の肋骨の少なくとも１つのペアの間の肋間腔を特定するステップと、１つ又は複数のＢラインによってカバーされる肋間腔の比率を求めるステップと、この比率に基づいてＢラインスコアを生成するステップとを更に有する。いくつかの実施形態において、方法は、複数のＢラインスコアの図形的表現を生成及び表示するステップであって、各Ｂラインスコアは、肺組織の領域内のサブ領域に対応する、生成及び表示するステップを更に有する。いくつかの実施例において、１つ又は複数のサブ領域に対応するＢラインスコアは、対象者についてトータルＢラインスコアを計算するために合計される。
【００１１】
加えて、ターゲットイメージフレームを選択及び／又は表示するための技術のうちの任意のものは、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶された実行可能な命令において具現化され、実行可能な命令は、実行されたときに、プロセッサ又は医療用撮像システムを、非一時的コンピュータ可読媒体において具現化されたプロセスを実施するようにプログラムする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の原理による超音波撮像システムのブロック図である。
【図２Ａ】本開示の原理による超音波プローブによって撮影された肺超音波画像である。
【図２Ｂ】胸膜線及びＢラインの指標を含む図２Ａの肺超音波画像である。
【図２Ｃ】追加的なＢラインの指標を含む図２Ｂの肺超音波画像である。
【図２Ｄ】図２Ｃにおいて示されたＢラインの幅及び振幅を示すグラフである。
【図３Ａ】複数のイメージフレームにおいて時間の経過に伴って検知されたＢラインの強度マップである。
【図３Ｂ】図３Ａにおいて図示された強度マップのライントレースマップである。
【図４】Ｂラインスコアリングシステムのグラフ表現である。
【図５Ａ】対象者の関心領域内の複数のサブ領域の図である。
【図５Ｂ】図５Ａにおいて図示された関心領域についての定性的なＢラインスコアを報告する表である。
【図５Ｃ】図５Ａにおいて図示された各関心領域についての定量的なＢラインスコアを報告する表である。
【図６】本開示の原理による超音波撮像システムのブロック図である。
【図７】本開示の原理によるターゲットイメージフレームにおいて撮影された肺超音波画像である。
【図８】本開示の原理による超音波撮像方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
特定の例示的な実施形態の以下の説明は、単に例示的な性質のものであって、決して本発明又はその用途若しくは使用を限定することを意図されるものではない。本システム及び方法の実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部をなし、説明されるシステム及び方法が実践される具体的な実施形態が例として図示される添付の図面への参照がなされる。これらの実施形態は、当業者がここに開示されるシステム及び方法を実践することを可能とするように十分に詳細に説明される。他の実施形態が利用され得ること、及び本システムの主旨及び範囲から逸脱することなく構造的及び論理的変更がなされ得ることを理解されたい。更には、明確化のために、特定の特徴の詳細な説明は、それらが当業者には明らかである場合には、本システムの説明を曖昧にしないために、論じられない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に取るべきではなく、本システムの範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定められる。
【００１４】
また、本技術は、本実施形態による方法、装置（システム）及び／又はコンピュータプログラム製品のブロック図及び／又はフローチャート図を参照して以下に説明される。ブロック図及び／又はフローチャート図のブロック、並びにブロック図及び／又はフローチャート図におけるブロックの組合せは、コンピュータが実行可能な命令によって実現されることが理解されるものである。これらのコンピュータが実行可能な命令は、コンピュータ及び／又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、ブロック図及び／又はフローチャートの１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実現する手段を生成するような機械を生むように、汎用コンピュータ、特定用途コンピュータ及び／又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、コントローラ又は制御ユニットに提供される。
【００１５】
図１は、本開示による、Ｂラインを可視化及び評価するためにターゲットイメージフレームを特定及び表示するように構成された例示的な超音波システム１００を図示する。図示されるように、システム１００は超音波データ取得ユニット１１０を含む。超音波データ取得ユニット１１０は、超音波信号又はビーム１１３を対象者の領域１１４、例えば肺に送信し、送信されたビームに応じた超音波信号又はエコー１１５を受信するように構成された超音波センサアレイ１１２を含む超音波プローブを含む。更に図示されるように、いくつかの実施例において、超音波データ取得ユニット１１０は、アレイ１１２において受信された超音波エコー１１５から複数の個別のイメージフレーム１１９を生成するように構成されたビーム形成器１１６及び信号プロセッサ１１８を含む。システム１００は、アレイ１１２において受信されて信号プロセッサ１１８によって処理された超音波エコー１１５に基づいて候補Ｂラインを検知及び評価するように構成されたデータプロセッサ１２０、例えば、計算モジュール又は回路も含む。いくつかの実施形態において、システム１００は、データプロセッサ１２０に結合された少なくとも１つのユーザインタフェース１２２を含む。ユーザインタフェース１２２は、スキャンされている領域の様々な画像１２４、例えば、Ｂラインを含むターゲットイメージフレーム、スキャンが実施されている間に取得されるライブ超音波画像、及び／又はスキャンされている対象者の領域にわたるＢライン分布の図形的表現を表示する。ユーザインタフェース１２２は１つ又は複数のインジケータ１２６を表示するようにも構成され、これは、特定されたＢラインの存在及び／又は特性に関する１つ又は複数のタイプの情報を具現化する。ユーザインタフェース１２２は、超音波スキャンの前、最中、又は後の任意のときにユーザ入力１２８を受信するようにも構成される。図１において図示されたシステム１００の構成は、変更され得る。例えば、システム１００は、据え置き型でも可搬型でもよい。様々な可搬型デバイス、例えば、ラップトップ、タブレット、スマートフォンなどが、システム１００の１つ又は複数の機能を実現するために使用される。このようなデバイスを内蔵する実施例において、超音波センサアレイ１１２は、例えば、ＵＳＢインタフェースを介して接続可能である。
【００１６】
超音波データ取得ユニット１１０は、ユーザ、例えば、音波検査者、医師又は超音波技術者によって選択可能な１つ又は複数の関心領域について超音波データを取得するように構成される。本開示の実施形態によると、関心領域は、一方又は両方の肺を包囲する胸部領域を含む。超音波センサアレイ１１２は、超音波エネルギーを送信及び受信するように構成された少なくとも１つのトランスデューサアレイを含む。いろいろなトランスデューサアレイ、例えば、線形アレイ、凸型アレイ、又はフェーズドアレイが使用される。センサアレイ１１２に含まれるトランスデューサ要素の数及び配置は、種々の実施例によって異なる。例えば、超音波センサアレイ１１２は、線形アレイ及びマトリックスアレイプローブにそれぞれ対応するトランスデューサ要素の１Ｄ又は２Ｄアレイを含む。２Ｄマトリックスアレイは、２Ｄ又は３Ｄ撮像のために、仰角及び方位角次元の両方において（フェーズドアレイビーム形成を介して）電子的にスキャンするように構成される。いくつかの実施例において、例えば、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第６，０１３，０３２号（Ｓａｖｏｒｄ）において説明されるように、２Ｄマトリックスアレイは、マイクロビーム形成器を使用してサブアレイビーム形成を実施するように構成される。一次元的アレイは、２Ｄ画像を（フェーズドアレイビーム形成を介して）電子的にスキャンし、又は追加的に、３Ｄ画像を生むために、電気的にスキャンされた次元に対して垂直方向に、関心領域にわたって機械的に掃引されるように構成される。
【００１７】
データ取得ユニット１１０は、超音波センサアレイ１１２に結合された、例えばマイクロビーム形成器又はマイクロビーム形成器と主ビーム形成器との組合せを備えるビーム形成器１１６も含む。ビーム形成器１１６は、例えば超音波パルスを集束ビームへと形成することによって、超音波エネルギーの送信を制御する。ビーム形成器１１６は、他のシステムコンポーネントに補助されて、判別可能な画像データが生成及び処理されるように、超音波信号の受信を制御するようにも構成される。ビーム形成器１１６の役割は、多様な種々の超音波プローブによって異なる。いくつかの実施形態において、ビーム形成器１１６は、２つの別個のビーム形成器、すなわち、対象者内への送信のための超音波エネルギーのパルスシーケンスを受信及び処理するように構成された送信ビーム形成器と、受信された超音波エコー信号を増幅、遅延及び／又は合計するように構成された別個の受信ビーム形成器とを備える。いくつかの実施形態において、ビーム形成器１１６は、送信及び受信ビーム形成の両方のためにそれぞれグループ入力及び出力に作用する主ビーム形成器に結合され、送信及び受信ビーム形成の両方のためにセンサ要素の集合に作用するマイクロビーム形成器を備える。
【００１８】
図１において更に図示されるように、信号プロセッサ１１８などの少なくとも１つのプロセッサは、通信可能に、動作可能に、及び／又は物理的にセンサアレイ１１２に結合される。図１に含まれる信号プロセッサ１１８は、データ取得ユニット１１０の内部コンポーネントとして図示されている。いくつかの実施形態において、信号プロセッサ１１８は、別個のコンポーネントを備える。信号プロセッサ１１８は、センサアレイ１１２において受信された超音波エコー１１５を具現化する超音波データを受信するように構成される。このデータから、信号プロセッサ１１８は、ユーザが対象者の領域１１４をスキャンしたときに、複数のイメージフレーム１１９を生成する。動作においては、超音波センサアレイ１１２を含むプローブは、複数のロケーションにおいて画像データを収集するために領域１１４の表面上で移動される。ユーザは、１つ又は複数のロケーションにおいて一時停止し、取得ユニット１１０において受信された超音波エコー１１５に基づいて一連のイメージフレームが生成される間、センサアレイ１１２を静止させておく。このようにして、少なくとも１つの呼吸サイクル（時間が許すならば、好ましくは２つ以上のサイクル）にわたるイメージフレーム１１９が、ユーザによって検査される各ロケーションにおいて収集され、このロケーションは、集合的に、両方の肺を含む全体的胸部領域にわたる。個別のロケーションの数は、ユーザの目的及び医療機関によって異なる。例えば、ＥＲ／ＩＣＵ機関においては、約４つから約６つのロケーションが検査され、内科用途においては、約２５から約３５のロケーションのより徹底的な検査を含む。様々な実施形態において、ロケーションの数は、約１から約４０、約２６から約３４、約２５から約３０、約２から約３０、約４から約２０、又は約６から約８の範囲である。複数のイメージフレーム１１９を各ロケーションにおいて収集することによって、システム１００は、１つ又は複数のＢラインの運動及び／又はその形状における変化を検知し、その各々は、呼吸中に肺が拡張及び収縮するときにしばしば発生するものである。例えば、１つのフレームの個別のＢラインが呼吸中に融合して、後続フレームにおいては単一の、より太いＢラインのように見えることがある。
【００１９】
所与のロケーションにおいて信号プロセッサ１１８によって生成されるイメージフレーム１１９の数は、センサアレイ１１２の超音波パルスレート及び各ロケーションにおいて費やされる時間の長さによって異なる。いくつかの実施例において、フレーム（パルス）レートは、約２０Ｈｚから約１００Ｈｚ、約２５Ｈｚから約８０Ｈｚ、約３０Ｈｚから約６０Ｈｚ、約３５Ｈｚから約５０Ｈｚ、約４０から約４８Ｈｚ、又は約４２Ｈｚから約４６Ｈｚの範囲である。パルスレートが高くなると、より詳細なデータ収集が可能となり、最終的に特定されるターゲットイメージフレームに含まれるＢラインの数及び／又は強度が最大化される。それ故、パルスレートは、より徹底的な検査のために増加され、このことは、Ｂラインの数及び／又は構造における小さな変化、及び／又は呼吸中に急速に変化する一時的なＢラインの特徴を検知するために必要である。各ロケーションにおいて費やされる時間の長さも、スキャンされている対象者の呼吸レートによって異なり、約２から約６秒の範囲である。個別のロケーションにおいて生成されるイメージフレームの合計数は、約４０から約６００の範囲である。
【００２０】
データプロセッサ１２０は、信号プロセッサ１１８によって生成されるイメージフレーム１１９を使用して、更なる検査及び／又は表示のために、Ｂラインを特定し、及び／又はターゲットイメージフレームを選択するためのいくつかの動作を実施するように構成される。例えば、Ｂラインは胸膜線において始まるので、データプロセッサ１２０は、複数のイメージフレームの各々において（もしも胸膜線が各フレームに含まれるならば）胸膜線を特定する。いくつかの実施例において、胸膜線を特定することは、垂直方向を向いていても胸膜線から始まっていない他の高エコーの特徴からＢラインを確実に区別するために必要である。様々な胸膜線特定技術が、この動作を実施するデータプロセッサ１２０によって行われる。例えば、データプロセッサ１２０は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｂａｌａｓｕｎｄａｒらによる「Ｔａｒｇｅｔ  Ｐｒｏｂｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｌｕｎｇ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ」と題された関連する米国特許出願において開示される自動化された処理技術のうちの任意のものを、システム１００の他のコンポーネントと連携して実施する。いくつかの実施例において、データプロセッサ１２０は追加的に、各イメージフレームにおいて検知された胸膜線の強度及び／又は明瞭度を評価し、複数のイメージフレームを比較して、更なる処理のために、より強い胸膜線を優先させる。いくつかの実施形態において、データプロセッサ１２０は、１つ又は複数の胸膜線を特定するために、ハフ変換を行う。データプロセッサ１２０は、胸膜線及びその境界を特定するために、様々な強度閾値化技術を適用する。実施形態は、これもその全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Ｗａｎｇ，Ｓｈｏｕｇａｎｇ、Ｒａｊｕ，Ｂａｌａｓｕｎｄａｒ、Ｘｕ，ＪｉｎｇＰｉｎｇ、Ｚｈｏｕ，Ｓｈｉｗｅｉ、Ｇａｄｅｓ，Ｔｏｎｙ、及びＰｏｌａｎｄ，ＭｃＫｅｅよる「Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  ａ  Ｌｕｎｇ  Ｓｌｉｄｉｎｇ」と題された別の関連する米国特許出願において説明される胸膜線特定のための１つ又は複数の技術も含む。
【００２１】
データプロセッサ１２０は更に、特定された胸膜線のうちの１つ又は複数に近接した関心領域を定めるように構成される。各イメージフレーム内のエリアを定められた関心領域に絞り込むことによって、不必要な処理が最小化され、及び／又は偽陽性の数、例えば、実際にはＢラインではないがシステム１００によってＢラインとして検知されるラインの数が減少される。関心領域は、肋骨から離間するように下向きに延在する、胸膜線の下方の領域を含む。関心領域のサイズは様々であり、Ｂライン画像のサンプル及び／又は公開された臨床データを通じて求められた平均Ｂライン長さに少なくとも部分的に基づく。Ｂラインは、胸膜線において始まって関心領域の底部まで延在する垂直なラインとして定められるので、不十分な深さまでしか及んでいない関心領域が過度に含まれていることがある。撮像される対象者の表面に対して、関心領域は、約２ｃｍから約８ｃｍ、約３ｃｍから約６ｃｍ、約３ｃｍから約５ｃｍ、又は約２．５ｃｍから約３．５ｃｍの深さまで延在する。
【００２２】
データプロセッサ１２０は、関心領域内で、各イメージフレームにおいて１つ又は複数の候補Ｂラインを特定するように構成される。候補は、胸膜線において始まる垂直な高エコーのラインを含む。データプロセッサ１２０は、各候補の１つ又は複数のパラメータを評価することによって、候補Ｂラインのプールから本物のＢラインを特定し、これは、データプロセッサにプログラムされた１つ又は複数のＢライン分類規則を適用することを伴う。パラメータは、各候補の開始ポイント、各候補の強度、各候補の終了ロケーション又は長さ、及び／又は複数のイメージフレームにわたって検知された各候補の任意の運動を含む。これらのパラメータは、いくつかのＢライン特性に基づく。例えば、述べられたように、Ｂラインは胸膜線において始まる。それ故、データプロセッサ１２０は、胸膜線において始まっていない垂直ラインのいずれも除外する。加えて、各Ｂラインは、関心領域の底部まで延在するとともに、ラインの長さに沿って比較的均一な強度を有し、いくつかの実施例において、ラインはその長さに沿って一貫しており、弱まっていくことがない。Ｂラインは、各ラインの長さに沿ってほぼ均一な幅も有する。データプロセッサ１２０は、いくつかの実施例において、各Ｂラインの境界を求める閾値化技術を適用することによって、イメージフレーム１１９内でこれらのパラメータの各々を測定するように構成される。各Ｂライン候補の横方向幅は、各ラインの長さに沿った様々なポイントにおいて測定され、測定された幅は、候補Ｂラインがほぼ等しい幅を維持しているか否かを判定するために比較される。データプロセッサ１２０は、Ｂモード画像処理を介して各Ｂラインの強度を測定するようにも構成される。個々の各Ｂライン候補の長さに沿った複数のロケーションにおける強度レベルを比較することによって、データプロセッサが、Ｂライン強度の均一性を評価することが可能となる。指定された閾値よりも上の均一性のレベルを有する候補が、Ｂラインとして選択される。更に、Ｂラインはしばしば、対象者が呼吸すると移動する。結果として、Ｂラインは、任意の２つの連続的に収集されたフレームの間で異なる位置に現れる。故に、候補Ｂラインは、フレームからフレームでの移動を検知するために、複数のイメージフレームにわたって比較される。
【００２３】
データプロセッサ１２０は、各イメージフレーム内で特定された１つ又は複数のＢラインの特性を求めるために追加的な動作を実施する。例えば、データプロセッサ１２０は、Ｂラインの数、各Ｂラインの幅、Ｂラインの１つ又は複数のペアの間の距離、及び／又は各フレームにおける肋間腔の幅（肋骨の隣接するペアの間の横方向距離）を求める。いくつかの実施例において、データプロセッサ１２０は、Ｂラインスコアを求める。Ｂラインスコアは、様々な手法で計算される。例えば、いくつかの実施形態は、２つ以上の測定されたパラメータ、例えば、幅、強度、均一性、数、濃度などを組み合わせ、複合値を求めることによってＢラインスコアを計算することを伴う。いくつかの実施形態において、Ｂラインスコアは、少なくとも１つの肋間腔内のＢラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく。このような実施例によると、より高いＢラインスコアは、より広いＢラインカバー範囲を反映し、例えば、Ｂラインカバー範囲が８０％であると、Ｂラインカバー範囲が２０％のみのときよりも高いＢラインスコアを生む（追加的な説明については図４を参照）。
【００２４】
データプロセッサは更に、生成された他のイメージフレームに比べてＢラインの数及び／又は強度を最大化するイメージフレームを特定することによって、より綿密な検査及び／又は表示のためにターゲットイメージフレームを選択する。具体的なロケーションにおいて収集された全てのイメージフレームのうち、ターゲットイメージフレームは、最も強いＢラインの存在するフレームであり、故に、（他のフレームと比較して）最適なイメージフレームである。いくつかの実施例は、最も高いＢラインスコアを有するイメージフレームを特定することによって、ターゲットイメージフレームを選択することを伴う。いくつかの実施形態において、複数のターゲットイメージフレームが選択され、各ターゲットイメージフレームは、一連のイメージフレームが収集された対象者の胸部の個別のロケーションに対応する。故に、各ターゲットイメージフレームは、ユーザインタフェース１２４に表示される個別のサブ領域に対応する。データプロセッサ１２０は更に、後になって見るために、各ターゲットイメージフレームのコピーを、メモリ記憶デバイスに自動的にセーブするように構成される。ターゲットイメージフレームをアーカイブすることは、合理化されたビリングの実践も促進する。
【００２５】
図１において更に図示されるように、システム１００は、少なくとも１つのユーザインタフェース１２２を含む。ユーザインタフェースは、動作可能に、物理的に、及び／又は通信可能に超音波データ取得ユニット１１０及びデータプロセッサ１２０に結合される。ユーザインタフェース１２２は、ユーザからの手動の、電子的、及び／又は無線の入力１２８を受信するように構成され、この入力は、対象者の肺領域に対する超音波プローブのロケーションの指標を含む。いくつかの実施例において、ユーザインタフェース１２２はタッチスクリーンを含む。ユーザインタフェースは、データプロセッサ１２０によって特定されたターゲットイメージフレームを含む様々な画像１２４、及び少なくとも１つのインジケータ１２６を表示するように構成される。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェース１２２は、ターゲットイメージフレームを、センサアレイ１１２において受信されつつある超音波エコーを介して取得されたリアルタイム超音波画像、例えばライブ超音波画像と同時に表示する。故に、ターゲットイメージフレームは、静止画像として現れ、リアルタイム画像は動画である。リアルタイム画像との重なりを低減又は回避するように、ユーザインタフェース１２２は、ターゲットイメージフレームをリアルタイム画像に隣接して表示する。このように画像を隣り合わせに表示することは、リアルタイム画像へのターゲットイメージフレームの重畳から生じる如何なる干渉も最小化することによって、ユーザがリアルタイム画像を解釈することを容易にする。
【００２６】
いくつかの実施例において、ユーザインタフェース１２２は、スキャンされている領域内の２つ以上のサブ領域を表示するようにも構成される。上述のように、データプロセッサ１２０は、各サブ領域内で１つ又は複数のＢライン及びターゲットイメージフレームを特定するように構成され、その各々は、ユーザインタフェース１２２によって表示される。サブ領域のうちの１つ又は複数について、ユーザインタフェース１２２は、データプロセッサ１２０によって検知されたＢラインの数、それらの寸法、開始／終了ポイント、及び／又は強度レベルを表示する。例示的なユーザインタフェース１２２は、任意の所与のサブ領域においてＢラインの数が所定の閾値を超えるか否かの指標も表示する。Ｂラインスコアは、肺領域全体のＢラインの分布が表示されるように、各サブ領域についても、データプロセッサ１２０によって求められ、ユーザインタフェース１２２によって表示される。
【００２７】
図２Ａ〜図２Ｄは、イメージフレーム内でＢラインを特定するために、システム１００によって用いられる技術の異なる態様を示す。図２Ａは、胸膜線２０２、胸膜線の下方に定められた関心領域２０３、及び関心領域内の複数の候補Ｂライン２０４を含むＢモードイメージフレーム２００である。画像深さは画像のｙ軸に表示され、横方向幅はｘ軸に表示される。イメージフレーム２００は、超音波データ取得ユニット、例えばデータ取得ユニット１１０と通信する、信号プロセッサ１１８などの１つ又は複数のプロセッサによって生成される。図示されるように、Ｂライン候補２０４は、約２ｃｍの深さで胸膜線２０２において始まり、およそ７ｃｍの深さまで下向きに延在する。
【００２８】
図２Ｂは、胸膜線２０２及び候補Ｂライン２０４を含む、同一のイメージフレーム２００を示す。図２Ｂにおいて、イメージフレーム２００は、胸膜線２０２及び候補Ｂライン２０４のうちの１つが特定されたように注釈が付けられている。データプロセッサ１２０などの１つ又は複数のプロセッサは、イメージフレーム２００上でこれらの特徴を特定するように構成される。様々な実施例において、データプロセッサ１２０は、イメージフレーム上に実際に特徴をマークするものではない。それ故、図２において図示されている注釈は、説明目的のためのみに提供されている。
【００２９】
図２Ｃもイメージフレーム２００を示すが、２つの追加的なＢライン候補２０４が示されている。図示されるように、候補Ｂラインの各々は、胸膜線２０２から関心領域２０３内に下向きに延在する垂直な高エコーのアーチファクトとして現れる。
【００３０】
図２Ｄは，図２Ａ〜図２Ｃにおいて図示されたＢライン候補２０４の主な軸方向投影（「トータルＡＰ」）カーブ２１２及び平均化された相互相関（「ＣＣ」）係数曲線２１４のグラフ２１０を示す。いくつかの実施例において、データプロセッサ１２０は、各イメージフレーム内の深さにわたる類似性メトリックを求めることによって候補Ｂライン２０４を特定するために、トータルＡＰ曲線２１２及び平均化されたＣＣ係数曲線２１４を生成するように構成される。例えば、もしも関心領域内にＢラインが存在するならば、それらは、最もあり得ることには、トータルＡＰ曲線上のピークとして現れ、これもデータプロセッサ１２０によって特定される。いくつかの実施形態において、単一のイメージフレーム内の各関心領域２０３は、データプロセッサ１２０によってサブ領域に分割される。サブ領域の数は、約４から約２０の範囲で、種々の実施形態によって異なる。関心領域２０３内の各サブ領域について、データプロセッサ１２０は、サブＡＰ曲線を計算するとともに、全てのサブＡＰ曲線とトータルＡＰ曲線２１２との間の正規化されたＣＣ係数を計算する。より高いＣＣ値、例えば、０．７、０．８、０．９又はそれより大きな値よりも上の任意の値又は範囲は、Ｂライン候補のプールを絞り込むために使用され得、というのは、このような値は、サブバンドＡＰ曲線の各々とトータルＡＰ曲線との間のより大きな類似性を示し、その結果、典型的なＢラインを示す画像深さにわたる特徴的な一貫した性質（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ）（幅、強度など）を反映するからである。図２Ｃにおいて特定された３つのＢライン候補２０４の各々は、図２Ｄにおいて描かれたトータルＡＰ曲線の単一のピークに対応する。
【００３１】
正規化されたＣＣ係数を求めることで、異なる深さの焦点ゾーンにおいて検知されたＢラインのシステムによる解釈の食い違いが低減又は解消される。例えば、ある超音波技術者はおよそ胸膜線に位置する焦点ゾーンを好む一方で、他の超音波技術者は約４ｃｍの深さにおける焦点ゾーンを好む。異なる深さにおける焦点ゾーンは、複数のイメージフレームに現れるＢラインの均一性に影響する。Ｂライン均一性はＢライン解釈のための重要な特性であるので、異なる焦点深さに由来する如何なるばらつきもＢライン特定に影響しないことが不可欠である。ＣＣ係数値を正規化することで、食い違いは解消又は少なくとも最小化される。異なるサブバンドにおけるＢライン強度における類似性を測定することで、所与のイメージフレームにおいて背景強度レベルと類似の強度レベルを有するＢラインも区別される。概して、前述のアプローチに従って強度類似性メトリックを計算することによる候補Ｂライン、及び、いくつかの実施例においては、本物のＢラインは、計算負荷を低減し、いくつかの実施例においては、ポータブル超音波システムで、Ｂライン及び／又はターゲットイメージフレームを特定可能である。
【００３２】
図３Ａ及び図３Ｂは、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択することによって、本明細書において開示されるシステム１００によって生成、利用、及び／又は表示されるグラフ表現を示す。特には、図３Ａ及び図３Ｂは、全体的な強度が最大のイメージフレーム（これはターゲットイメージフレームに対応する）に対応する時間ポイント及び深さを求めるために複数のイメージフレームから集められたトータル強度データの利用を示す。図３Ａは、横方向幅（ｙ軸）及び時間（ｘ軸）の関数として、複数のイメージフレームにわたって検知された軸方向強度投影を図示する強度マップ３０２である。図示されるように、強度マップ３０２は、複数の高強度領域３０４を含む。図３Ｂは、図３Ａにおいて図示された強度マップ３０２のライントレースマップ３０６であり、複数の高強度領域３０４を含む。ライントレースマップ３０６は、横方向幅（ｙ軸）及び時間（ｘ軸）の関数として、軸方向強度投影のロケーションを図示する。ライントレースマップ３０６において、Ｂラインを含むイメージフレームは、特定の閾値よりも低い軸方向強度投影から可変的な影を除去することによって示される。故に、Ｂラインを含むイメージフレームを表現している見込みのない低強度投影のエリアを取り除くために、又は、いくつかの実施例においては、含まれるＢラインが少数であるか若しくは低から中程度の強度のＢラインを含むイメージフレームを取り除くために、閾値が適用される。
【００３３】
図示された実施例において、Ｂライン強度データは、４４Ｈｚのフレームレートで約１２秒の持続期間にわたって収集され、故に、トータルで５２４のイメージフレームを生成し、その各々は、例えば、各フレームについて軸方向強度投影データを求めるために、データプロセッサ１２０によって分析される。故に、図３Ａにおいて図示される強度マップは、全ての５２４のイメージフレームからのトータル軸方向投影曲線マップを表す。図３Ａ及び図３Ｂにおいて描かれているＢライン強度の周期的パターンは、呼吸サイクルを反映している。図示されるように、最も強いＢライン強度値はおよそ１．４秒の周りで群れになっている。故に、データプロセッサ１２０によって選択されるターゲットイメージフレームは、１．４秒において又はその付近で生成されたイメージフレームを含む。データプロセッサ１２０などの１つ又は複数のプロセッサは、約１．４秒において生成されたイメージフレームを選択し、このイメージフレームを、表示のために、ユーザインタフェース１２２などのユーザインタフェースに通信するように構成される。いくつかの実施例において、１．４秒におけるイメージフレームは、Ｂラインスコアを計算するためにも使用される。いくつかの実施例において、ターゲットイメージフレームは、定められた時間量にわたって選択される。いくつかの実施形態において、ターゲットイメージフレームは、定められた数のイメージフレーム及び／又は定められた数の呼吸サイクルにわたって選択される。追加的に又は代替的に、ターゲットイメージフレームは、所与のイメージフレームにおける全てのピクセルの全体的な強度レベルを合計することによって選択される。合計された強度の最も高いイメージフレームがターゲットイメージフレームを表す。
【００３４】
ユーザインタフェース１２２などのユーザインタフェースは、ターゲットイメージフレーム内の検知されたＢラインのエリアを色分けするように構成される。いくつかの実施例において、ターゲットイメージフレームは、図３Ｂにおいて図示された例のようなＢライントレースマップとして提示される。ユーザインタフェース１２２は、各Ｂラインのロケーションとともに、１つ又は複数のＢラインスコア、各Ｂラインが複数のイメージフレームにわたって残存する持続期間、及び／又はＢラインマップにおけるフレームごとの相違点を表示するように構成される。
【００３５】
図４は、本開示の実施形態によるＢラインスコアリングシステム４００のグラフ表現である。スコアリングシステム４００は、１つ又は複数の肋間腔におけるＢラインカバー範囲の比率に基づき、２つの変形例、すなわち、線形スコアリングモデル４０２と階段状スコアリングモデル４０４とを含む。用いられる具体的なスコアリングモデルに関わらず、肋間腔の全体を占めるＢラインは、可能な限りで最も高いＢラインスコア、例えば１０を与えられ、肋間腔にＢラインが存在しないときは可能な限りで最も低いＢラインスコア、例えば０に対応する。連続的モデル４０２によって生成されたスコアは、階段状モデル４０４と比較して、Ｂラインカバー範囲におけるより小さな変化を補足する。例えば、図４において図示されるように、階段状モデルによって計算されたＢラインスコアは、２０％から３０％の間のＢラインカバー範囲において一定のままであるが、連続的モデル４０２による同一のカバー範囲の範囲にわたって計算されたＢラインスコアは、Ｂラインカバー範囲の比率が増加するにつれて連続的に増加している。
【００３６】
肋間腔は、様々な方法に従って判定される。例えば、長手方向スキャン中に、肋間腔は、肋間腔にかかっている胸膜線の実際の長さに基づいた２つの隣接する肋骨の間の幅又は、肋骨によって生じた影の２つの境界の間の幅として定められる。横方向スキャンについては、肋間腔は、Ｂモード画像上に現れた胸膜線の実際の長さとして定められる。
【００３７】
いくつかの実施例において、１つ又は複数のＢラインスコアは、１つ又は複数の肋間腔内に存在する個別のＢラインの数に基づいて計算される。このような実施例において、個別のＢラインの幅が定められる。単一のＢラインの標準的な幅は、例えば、肋間腔の幅の５０％未満として定められ、これはおよそ２ｃｍである。５０％未満の幅を有する個別のＢラインの数は、全体的なＢラインスコアと等しく、又はこれと直接的に関係する。例えば、単一の肋間腔内で検知された４つのＢラインは、Ｂラインスコア「４」（１から１０までの段階評価）に対応する。より大きな幅のＢラインは、融合及び／又は合流したＢラインを示し、これは融合／合流した幅に基づいてスコアが割り当てられる。例えば、もしも幅が肋間腔の５０％よりも大きいが７５％未満であれば、融合及び／又は合流したＢラインは、スコア「６」が割り当てられる。もしも幅が７５％よりも大きいが１００％未満であれば、融合／合流したＢラインは、スコア「７」が与えられる。もしも幅が肋間腔の１００％であれば、融合／合流したＢラインはスコア「８」が与えられる、などとなる。
【００３８】
図５Ａは、対象者の関心領域内の複数のゾーン又はサブ領域の図である。図５Ａにおいて図示される図５０２は、ユーザインタフェース、例えばユーザインタフェース１２２において生成及び表示される。図５０２は、対象者の胸部領域の概略を含み、これは８つの別個のゾーン又はサブ領域５０４に分割されている。１つ又は複数のサブ領域５０４は、例えばタッチインタフェースを介して、ユーザによって選択可能である。サブ領域５０４の選択の際に、ユーザインタフェース１２２は、特定のサブ領域内で検知されたＢラインに関する様々なタイプの統計的情報、例えば、検知されたＢラインの数及び／又は１つ又は複数のＢラインスコアを表示する。図５Ａに図示された特定の実施形態は、８つのサブ領域５０４を含む。いくつかの実施例において、８つよりも多い又は少ないサブ領域が含まれてもよい。図５Ａにおいて図示されたサブ領域５０４のうちの３つ（サブ領域＃１、＃２及び＃３）は、残りのサブ領域とは異なる色で影が付けられている。これは、いくつかの実施形態において、これらの３つのゾーンが、ユーザによって検査のために既に選択されていることを示す。
【００３９】
図５Ｂは、図５Ａにおいて図示された各サブ領域について定性的なＢラインスコアを報告する表である。表５０６は、異なるスコアに異なる色を割り当てることによってＢラインスコアを報告する。例えば、サブ領域＃３は赤色の影が付けられ、高Ｂラインスコア、例えば、５に等しいかそれよりも大きいスコアを示す。対照的に、サブ領域＃１及び＃２は、緑色又は青色で影が付けられ、低Ｂラインスコア、例えば、０に等しいかそれよりも大きいが３未満であるスコアを示す。色分けは、データプロセッサ、例えばデータプロセッサ１２０によって決定される。
【００４０】
図５Ｃは、図５Ａにおいて図示された各関心領域について定量的なＢラインスコアを報告する表である。図５Ｃにおいて図示された例示的な表５０８は３つの列、すなわち、図５Ａにおいて示された図５０２において図示されたサブ領域番号を示す第１列、特定のサブ領域番号において検知されたＢラインの数を示す第２列、及び各サブ領域について、計算されたＢラインスコアを１から１０までの段階評価で示す第３列を含む。図５Ｂにおいて図示された表５０６と同じく、表５０８でも、評価されたサブ領域のうちゾーン＃３が最も高いＢラインスコア（６）を有することが確認される。表５０８に含まれる定量的データは、血管外肺水分の見積もりを通知し、及び／又は時間経過に伴う症状、例えば肺水腫の正確な監視を容易にする。
【００４１】
図５Ａ〜図５Ｃのうちの１つ又は複数は、所与のユーザインタフェース上に同時に表示される。いくつかの実施例において、ユーザは、ユーザインタフェース上の画像を切り替えることができ、例えば、表ビュー、図ビュー、定量的ビュー、定性的ビュー、及び／又はライブ画像フィードの間で切り替えることができる。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、図５Ｃにおいて図示された表５０８などの１つ又は複数の表に対する直接的な手動入力を受信するように構成される。Ｂライン情報を含む表が埋められた後、表は後になって見るためにアーカイブされる。
【００４２】
図６は、本発明の原理に従って構築された超音波撮像システム６００を示す。図６において図示された１つ又は複数のコンポーネントは、対象者の領域内でＢラインを特定し、Ｂラインの画像を含むターゲットイメージフレームを選択し、及び／又は、ユーザに対して、Ｂラインスコア及び／又は統計情報とともに、ターゲットイメージフレームを表示するように構成されたシステム内に含まれる。例えば、信号プロセッサ１１８及びデータプロセッサ１２０の上述の機能のうちの任意のものは、例えば、コンピュータが実行可能な命令を介して、システム６００の既存のプロセッサにプログラムされる。いくつかの実施例において、データプロセッサ１２０の機能は、図６において図示された処理コンポーネント、例えば、Ｂモードプロセッサ６２８、スキャンコンバータ６３０、多平面リフォーマッタ６３２、ボリュームレンダラ６３４及び／又は画像プロセッサ６３６などのうちの１つ又は複数によって実現及び／又は制御される。
【００４３】
図６の超音波撮像システムにおいて、超音波プローブ６１２は、肺を含む領域内に超音波を送信し、送信された超音波に応じたエコー情報を受信するためのトランスデューサアレイ６１４を含む。トランスデューサアレイ６１４は、個々に作動されるように構成された複数のトランスデューサ要素を含むマトリックスアレイである。他の実施形態において、トランスデューサアレイ６１４は一次元的線形アレイである。トランスデューサアレイ６１４は、アレイにおけるトランスデューサ要素によって信号の送信及び受信を制御するプローブ６１２におけるマイクロビーム形成器６１６に結合される。図示された実施例において、マイクロビーム形成器６１６は、プローブケーブルによって、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ６１８に結合され、これは、送信と受信とを切り替え、主ビーム形成器６２２を高エネルギー送信信号から保護する。いくつかの実施形態において、システムにおけるＴ／Ｒスイッチ６１８及び他の要素は、別個の超音波システムベースではなくトランスデューサプローブに含まれてよい。マイクロビーム形成器６１６の制御下でのトランスデューサアレイ６１４からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ６１８及びビーム形成器６２２に結合された送信コントローラ６２０によって指示され、これは、例えば、ユーザインタフェース又は制御パネル６２４のユーザ操作からの入力を受信する。送信コントローラ６２０によって制御される機能のうちの１つは、ビームが向けられる方向である。ビームは、トランスデューサアレイから（垂直に）真っ直ぐ正面に向けられ、又はより広い視野のために異なる角度に向けられる。マイクロビーム形成器６１６によって生み出された部分的にビーム形成された信号は、主ビーム形成器６２２に結合され、そこでトランスデューサ要素の個々のパッチからの部分的にビーム形成された信号は、完全にビーム形成された信号へと結合される。
【００４４】
ビーム形成された信号は、信号プロセッサ６２６に結合される。信号プロセッサ６２６は、受信されたエコー信号を、帯域通過フィルタリング、デシメーション、Ｉ及びＱコンポーネント分離、高調波信号分離などの様々な手法で処理する。信号プロセッサ６２６によって用いられる種々の処理技術によって生成されたデータは、胸膜線、Ｂライン、又は内部構造、例えば肋骨、を特定するため、及びそれらのパラメータを特定するために、データプロセッサによって使用される。信号プロセッサ６２６は、スペックル低減、信号合成、ノイズ除去などの追加的な信号増強も実施する。処理された信号は、Ｂモードプロセッサ６２８に結合され、これは、例えば、肋骨、心臓、及び／又は胸膜界面（ｐｌｅｕｒａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などの身体内の構造の撮像のために振幅検知を用い得る。Ｂモードプロセッサによって生み出された信号は、スキャンコンバータ６３０及び多平面リフォーマッタ６３２に結合される。スキャンコンバータ６３０は、所望の画像フォーマットにおいて、エコー信号をそれらが受信された空間的関係に配置する。例えば、スキャンコンバータ６３０は、エコー信号を、２次元的（２Ｄ）セクタ形状フォーマットに配置する。多平面リフォーマッタ６３２は、米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）において説明されているように、身体のボリューム領域の共通平面におけるポイントから受信されたエコーをその平面の超音波画像に変換し得る。ボリュームレンダラ６３４は、例えば、米国特許第６，５３０，８８５号（Ｅｎｔｒｅｋｉｎら）において説明されているように、３Ｄデータセットのエコー信号を、所与の基準ポイントから見た投影３Ｄ画像に変換する。２Ｄ又は３Ｄ画像は、画像ディスプレイ６３８上での表示のための更なる増強、バッファリング、及び一時的保存のために、スキャンコンバータ６３０、多平面リフォーマッタ６３２、及びボリュームレンダラ６３４から、画像プロセッサ６３６へと結合される。グラフィックプロセッサ６４０は、超音波画像とともに表示するためのグラフィック重畳を生成し得る。これらのグラフィック重畳は、例えば、患者名、画像の日付及び時間、撮像パラメータなどの標準的な識別情報を含み得るとともに、様々なＢライン統計情報及び／又はＢラインスコアも含み得る。グラフィック重畳は、ターゲットイメージフレームが取得されたこと及び／又はシステム６００がターゲットイメージフレームを特定する処理の最中であること示す１つ又は複数の信号も含む。グラフィックプロセッサは、ユーザインタフェース６２４から、タイプされた患者名などの入力を受信する。ユーザインタフェース６２４は、システム６００によって使用される設定及び／又はパラメータの調節を促す入力も受信する。ユーザインタフェースは、複数の多平面リフォーマット（ＭＰＲ）された画像の表示の選択及び制御のために、多平面リフォーマッタ６３２にも結合され得る。
【００４５】
図７は、本明細書において説明される実施形態に従って選択されたターゲットイメージフレームにおいて撮影された肺領域の肺超音波画像７００である。図７において図示される画像７００は、組織高調波撮像モードにおいて線形アレイトランスデューサによって取得される。画像７００は、胸膜線７０２及び３つのＢライン７０４を含み、各Ｂラインは、胸膜線７０２から始まり、下向きに延在している。図７は、検知されたＢライン及び／又はこのようなＢラインの暗示に関する１つ又は複数の指標を提供するためにスクリーンに表示されるインジケータ７０６の例も描いている。様々な実施例において、インジケータ７０６は、ユーザに対して、ターゲットイメージフレームが表示されていることを示す。インジケータ７０６は、ユーザに対して、画像７００に描かれているＢラインの数が、Ｂラインの１つ又は複数の閾値数を満足していることを示す。例えば、Ｂラインの数は、血管外肺水分の存在及び／又はボリュームを示す。インジケータ７０６は、例えば、もしも所与の画像において３つ以上のＢラインが特定されたならば、血管外肺水分が肺に存在することをユーザに警告するために表示され、及び／又はその外見が変化する。いくつかの実施形態において、インジケータ７０６は、ユーザに対して、画像に描かれた肺領域が正常であること又は異常であることを示す。インジケータ７０６は、画像上に表示されるか又は表示されない絶対２値信号から成り、又はインジケータ７０６は、イメージフレームに含まれるＢラインの強度に基づいて変化する段階的信号を提供する。例えば、Ｂラインの数が特定の閾値よりも上に増加すると、血管外肺水分の重大性が強まる。インジケータ７０６は、強度におけるこの段階的な変化を、例えば、明るさ又は色を変えることによって反映する。いくつかの実施形態において、インジケータ７０６は、表示される図の像を全く含まず、代わりに、例えば、音響的合図及び／又は触覚的刺激を含む。いくつかの実施例において、追加的な情報が、画像７００上に表示される。例えば、画像７００に図示されるＢラインの数が所与の閾値を満足するか否かの指標が含まれる。
【００４６】
図７において描かれたものなどのターゲットイメージフレームにおいて伝えられる情報は、いろいろな用途に従って利用される。例えば、ＰＴＸは、１００％の特異性で、所与のロケーションにおけるＢラインの存在又は非存在に基づいて診断される。具体的には、Ｂラインの存在は、患者をＰＴＸと診断する可能性を除外するために使用される。様々な輸液療法も、Ｂラインの数、Ｂラインの幅、及び／又はＢラインの任意のペアの間の平均距離に基づいて判定された血管外肺水分ボリューム及びロケーションに関する情報によってガイドされる。
【００４７】
図８は、本開示の原理による超音波撮像方法のブロック図である。図８の例示的な方法８００は、Ｂラインを特定し、表示のためにＢラインを含むターゲットイメージフレームを選択するために、本明細書において説明されるシステム及び／又は装置によって任意のシーケンスにおいて利用されるステップを図示する。方法８００は、システム８００、又は、例えば、Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ  Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｎ．Ｖ．（「Ｐｈｉｌｉｐｓ」）によるＬＵＭＩＦＹなどのモバイルシステムを含む他のシステムなどの超音波撮像システムによって実施される。更なる例示的なシステムとしては、これもＰｈｉｌｉｐｓによって生産されたＳＰＡＲＱ及び／又はＥＰＩＱなどがある。
【００４８】
図示された実施形態において、方法８００は、ブロック８１０において「超音波プローブを介して肺組織の領域の画像データを取得する」ステップによって始まる。画像データは、超音波データ取得ユニットを介して集められ、これは、図１に関して上述されたものなど、センサアレイの様々な構成を含む。領域は、全体的な胸部領域に、又は、その少なくとも１つ又は複数の部分にわたる。領域内の１つ又は複数のロケーションが、もしもこのようなロケーションが１つ又は複数の異常、例えば肺水腫及び／又は血管外肺水分を抱えるものとして前もって特定されていたならば、超音波データ取得ユニットを操作するユーザの目標とされる。
【００４９】
ブロック８１２において、方法は「画像データから複数のイメージフレームを生成する」ステップを有する。イメージフレームは、データ取得ユニットにおいて受信された超音波エコーを処理することによって生成される。イメージフレームの集合は、撮像されている肺組織の領域全体にわたって様々な個別のロケーションにおいて連続して収集される。イメージフレームのうちの１つ又は複数は、方法８００を実施するように構成された１つ又は複数のデバイスによって捕捉及び記憶される。イメージフレームのうちの１つ又は複数は、少なくとも１つの胸膜線及び１つ又は複数のＢラインを含む。いくつかの実施例において、Ｂラインを含むイメージフレームがないこともある。
【００５０】
ブロック８１４において、方法は「複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定する」ステップを有する。様々な技術が、胸膜線を特定するために、例えばデータプロセッサによって用いられる。このような技術は、１つ又は複数の胸膜線の存在及び／又はその境界を特定するために、強度閾値化を適用する。
【００５１】
ブロック８１６において、方法は「各胸膜線の下方に関心領域を定める」ステップを有する。関心領域は、胸膜線の下のエリア、すなわちより深い深さのエリアを含む。もしも１つ又は複数のＢラインが所与のイメージフレームに存在するならば、Ｂラインは、胸膜線の下に現れる。いくつかの実施例において、関心領域は均一な寸法である。いくつかの実施形態において、関心領域のサイズは、複数のイメージフレームにおいて、及び／又は方法８００の様々な実施態様によって異なる。
【００５２】
ブロック８１８において、方法は、「関心領域内の１つ又は複数の候補Ｂラインから、各候補Ｂラインの１つ又は複数のパラメータを評価することによって、１つ又は複数のＢラインを特定する」ステップを有する。いくつかの実施例において、候補は、各イメージフレーム内の深さにわたる強度類似性メトリック求めることによって特定される。いくつかの実施形態において、候補Ｂラインは、個々の各イメージフレーム内に定められた関心領域内の１つ又は複数のサブ領域にわたって軸方向強度投影データを測定することによって選択される。相互相関係数は、軸方向投影強度データにおけるピークがＢラインに対応する可能性を評価するために、複数のサブバンドにわたって正規化される。いくつかの実施形態において、Ｂラインは、最大のＢラインを示す１つ又は複数のパラメータを測定することによって特定される。様々な実施例において、パラメータは、強度均一性レベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、及び／又は検知された運動のレベルを含む。例えば、Ｂラインは、典型的には、胸膜線において始まる。加えて、Ｂラインは、通常、各Ｂラインの長さに沿って均一な強度及び寸法で現れる。また、Ｂラインは、胸膜線から関心領域の底部へと延在する。
【００５３】
ブロック８２０において、方法は「Ｂラインの強度を最大化するイメージフレームを選択することによって、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択する」ステップを有する。いくつかの実施例において、ターゲットイメージフレームは、一連のイメージフレームのうち、計算されたＢラインスコアが最も高いフレームである。Ｂラインスコアは、１つ又は複数のＢラインによってカバーされる肋間腔の比率に基づく。ターゲットイメージフレームは、複数のイメージフレームと比較して最も高い全体的な強度を有するイメージフレームに対応する。
【００５４】
方法８００は、例えば、ターゲットイメージフレームを、肺組織のリアルタイム画像と同時に表示するステップ、及び／又は１つ又は複数の候補Ｂラインの運動を検知するために、２つ以上のイメージフレームを比較するステップを更に有する。また、いくつかの実施形態において、方法８００は、関心領域内の肋骨の各ペアの間の肋間腔を判定するステップと、１つ又は複数のＢラインによってカバーされる各肋間腔の比率を求めるステップと、この比率に基づいて各肋間腔についてＢラインスコアを生成するステップとを有する。このような方法は、複数のＢラインスコアの図形的表現を生成及び表示するステップであって、各Ｂラインスコアは、肺組織の領域内のサブ領域に対応する、生成及び表示するステップも有する。
【００５５】
当然のことであるが、本明細書において説明される実施例、実施形態又は処理のうちの任意のものは、本システム、デバイス及び方法に従って、１つ又は複数の他の実施例、実施形態及び／又は処理と組み合わされ得、又は、分離され得、及び／若しくは別個のデバイス又はデバイスの部分の間で実施され得ることを理解されたい。上記の説明は、本システムを単に例示するものであると意図され、添付の特許請求の範囲を任意の特定の実施形態又は実施形態の集合に限定するものと解釈されるべきではない。故に、本システムは、例示的な実施形態を参照して特に詳細に説明されたが、後続の特許請求の範囲において述べられる本システムの広範な、意図された主旨及び範囲から逸脱することなく、多くの修正実施形態及び代替実施形態が当業者によって工夫され得ることも理解されるべきである。それ故、本明細書及び図面は、例示的なものと見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲を限定することを意図していない。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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