(57)【要約】  超音波システム１００及び動作方法２００であって、超音波システムは、超音波プローブ１４から胎児の２Ｄ超音波画像フレーム１５０のシーケンス１５を受信し、前記シーケンス内の各画像フレームについて、受信した画像フレームを表示するようにディスプレイ装置を制御し、前記画像フレーム内の前記胎児の関心解剖学的特徴１５１を認識するために画像フレームの分割を試み、前記特徴の認識時に、さらなる処理のために画像フレームを受け付けるように構成され、前記さらなる処理は、受け付けられた各画像フレームについて認識された関心解剖学的特徴の幾何学的特性を求めることと、前記シーケンス内の受け付けられた画像フレームの求められた幾何学的特性を、表示される各画像フレームと共に表示するようにディスプレイ装置を制御することとを含む、超音波システム及び動作方法が開示される。このような動作方法は、超音波システムにインストールするためのコンピュータプログラム製品として提供される。
2020503099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサ装置と前記プロセッサ装置の制御下にあるディスプレイ装置とを含む超音波システムであって、前記プロセッサ装置は、
胎児の２Ｄ超音波画像フレームのシーケンスであって平行移動方向に沿って２Ｄ超音波画像フレームのスライディングウィンドウを規定する前記シーケンスを、超音波プローブから受信し、
前記シーケンス内の各画像フレームについて、
受信した前記画像フレームを表示するように前記ディスプレイ装置を制御し、
前記画像フレーム内の前記胎児の関心解剖学的特徴の認識のために前記画像フレームの分割を試み、
前記関心解剖学的特徴の認識時にさらなる処理のために前記画像フレームを受け付け、
前記さらなる処理は、
受け付けられた各画像フレームの認識された前記関心解剖学的特徴の幾何学的特性を求めることと、
前記シーケンス内の受け付けられた画像フレームの求められた前記幾何学的特性を、表示される各画像フレームと共に表示するように前記ディスプレイ装置を制御することとを含む、超音波システム。
【請求項２】
前記幾何学的特性を求めることが、認識された前記関心解剖学的特徴の寸法を求めることを含む、請求項１に記載の超音波システム。
【請求項３】
前記プロセッサ装置は、前記求められた幾何学的特性の基準値からの偏差を計算し、求められた各幾何学的特性を前記計算の結果を示す方式で表示するように前記ディスプレイ装置を制御する、請求項１又は２に記載の超音波システム。
【請求項４】
前記プロセッサ装置は、前記シーケンス内の前記受け付けられた画像フレームの前記求められた幾何学的特性をグラフとして表示するように前記ディスプレイ装置を制御する、請求項３に記載の超音波システム。
【請求項５】
前記プロセッサ装置は、表示された、受け付けられた画像フレームの認識された前記関心解剖学的特徴の上に重ねて、前記求められた幾何学的特性を含むオーバレイを表示するように前記ディスプレイ装置を制御する、請求項３又は４に記載の超音波システム。
【請求項６】
前記プロセッサ装置は、
複数の前記受け付けられた画像フレーム間の前記求められた幾何学的特性における変動を求め、
求められた前記変動が定義済み閾値を超える場合、前記複数の受け付けられた画像フレームを除外し、
前記除外を示す標識を表示するように前記ディスプレイ装置を制御する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超音波システム。
【請求項７】
前記プロセッサ装置は、
前記求められた変動が前記定義済み閾値を超え、
画像フレームの完全なシーケンスにおける受け付けられた画像フレームの合計数と、画像フレームの前記完全なシーケンス内の画像フレームの合計数との比率が他の定義済み閾値を下回る場合に、前記複数の受け付けられた画像フレームを除外する、請求項６に記載の超音波システム。
【請求項８】
データ記憶装置をさらに含み、前記プロセッサ装置が、前記受け付けられた画像フレームと前記求められた幾何学的特性とを、前記受け付けられた画像フレーム及び／又は前記求められた幾何学的特性を後の時点で評価するために、前記データ記憶装置に記憶する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の超音波システム。
【請求項９】
前記超音波プローブをさらに含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の超音波システム。
【請求項１０】
画像フレームの前記シーケンスがボリュメトリック画像の一部をなす、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の超音波システム。
【請求項１１】
プロセッサ装置と前記プロセッサ装置の制御下にあるディスプレイ装置とを含む超音波システムを動作させる方法であって、前記方法は前記プロセッサ装置によって、
胎児の２Ｄ超音波画像フレームのシーケンスであって平行移動方向に沿って２Ｄ超音波画像フレームのスライディングウィンドウを規定する前記シーケンスを、超音波プローブから受信するステップと、
前記シーケンス内の各画像フレームについて、
受信した前記画像フレームを表示するように前記ディスプレイ装置を制御するステップと、
前記画像フレーム内の前記胎児の関心解剖学的特徴の認識のために前記画像フレームの分割を試みるステップと、
前記関心解剖学的特徴の認識時にさらなる処理のために前記画像フレームを受け付けるステップとを含み、
前記さらなる処理は、
受け付けられた各画像フレームの認識された前記関心解剖学的特徴の幾何学的特性を求めるステップと、
前記シーケンス内の受け付けられた前記画像フレームの求められた前記幾何学的特性を、表示される各画像フレームと共に表示するように前記ディスプレイ装置を制御するステップとを含む、方法。
【請求項１２】
前記求められた幾何学的特性の基準値からの偏差を計算するステップと、求められた各幾何学的特性を前記計算の結果を示す方式で表示するように前記ディスプレイ装置を制御するステップとをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
受け付けられた画像フレームの認識された前記関心解剖学的特徴の上に重ねて、前記求められた幾何学的特性を含むオーバレイを表示するように前記ディスプレイ装置を制御するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
複数の前記受け付けられた画像フレーム間の前記求められた幾何学的特性における変動を求めるステップと、
求められた前記変動が定義済み閾値を超える場合、前記複数の受け付けられた画像フレームを除外するステップと
前記除外を示す標識を表示するように前記ディスプレイ装置を制御するステップとをさらに含む、請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の超音波システムのプロセッサ装置上で実行されると、前記プロセッサ装置に請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の方法を実施させるコンピュータ可読プログラム命令を持つ、コンピュータ可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセッサ装置と、プロセッサ装置の制御下にあるディスプレイ装置とを備える超音波システムであって、プロセッサ装置が超音波プローブから胎児の２Ｄ超音波画像フレームのシーケンスを受信し、ディスプレイ装置を制御して受信した画像フレームを表示させるように構成された超音波システムに関する。
【０００２】
本発明は、さらに、上記の超音波システムを動作させる方法に関する。
【０００３】
本発明は、さらに、上記の超音波システムのプロセッサ装置上で実行されると、プロセッサ装置に上記の方法を実施させるコンピュータ可読プログラム命令が実現されたコンピュータ可読記憶媒体を含むコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００４】
母親の子宮内の胎児、典型的には胎児の発育を評価して、例えば胎児の構造的異常を検出するために、妊娠期間中に通例、超音波イメージングが使用される。臨床医が胎児の必要なそれぞれの視野面の画像を取得するための従来の手法は、２Ｄイメージングプローブの面に所望の解剖学的向きが入るまで母親の腹部にプローブを音響的接触させた状態で、超音波プローブを操作するものである。例えば胎児の全体の関心解剖学的特徴を画像化するためにこのような手順によって複数の視野面を生成する場合、超音波検査者は、２Ｄ画像フレームの時系列的シーケンスを得るために母親の腹部上で特定の方向に超音波プローブを移動させる。
【０００５】
これは、例えば、いわゆる生体測定を使用して胎児、例えば胎児の発育を解析する場合に関心対象となり、生体測定は、胎児の１つ又は複数の関心解剖学的特徴が正しく発育しているか、例えば期待許容範囲内にあるかを調べるため、及び／又は在胎月齢を推定するために使用される。これは、超音波検査者が、上記の測定を行うために撮像された各画像フレームを評価することを必要とする場合があり、これには時間がかかる場合がある。また、母親の腹部に沿った非最適方向の超音波プローブの移動によって画像フレームのシーケンスが得られた場合、それらの画像フレームのうちのいくつかが関心解剖学的特徴を歪んだ状態で含む場合があり、又は関心解剖学的特徴をまったく含まないことがある。これにより、そのような生体測定値の取得がかなり面倒で時間のかかるものとなることがある。
【０００６】
いわゆる画像分割技術を使用して２Ｄ超音波画像フレームから胎児の様々な関心解剖学的特徴を抽出されることがよく知られている。画像分割技術では、関心解剖学的特徴の輪郭が画像フレームの区分として特定され、その後、特定された特徴の生体測定評価を（自動的に）行うことができる。例えば、そのようなよく知られた方式の数例を挙げれば、Ｊｉｎｈｕａ  Ｙｕ等は、Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｉｎ  Ｍｅｄ．＆Ｂｉｏｌ．Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．２，ｐｐ１６９−１８２（２００８）で、２Ｄ超音波画像フレームからの胎児腹部輪郭線抽出及び測定方法を開示しており、Ｊｕｄｉｔｈ  Ｇ．  Ｔｈｏｍａｓ等は、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，  Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ２（１９９１），ｐａｇｅｓ  １８０−１８６で、モルフォロジー演算子を使用した超音波画像の自動分割を開示している。
【０００７】
米国特許第８，８９１，８８１Ｂ２号は、最適画像フレームを特定する方法を開示している。この方法は、関心物の関心解剖学的領域の選択を受け取ることを有する。また、この方法は、選択された関心解剖学的領域に対応する複数の画像フレームを取得することを有する。また、この方法は、取得した複数の画像フレームに対応する、画像フレームの品質を表すリアルタイム標識を判断することも有する。さらに、この方法は、最適画像フレームの選択を助けるためにリアルタイム標識を伝達することを有する。したがって、この方法は、生体測定評価のための最も見込みのある画像フレームを特定するために使用される。しかし、この方法は、胎児の関心解剖学的特徴を確実に認識することができるのに十分な数の２Ｄ画像フレームを生成するために、超音波検査者が超音波プローブの動きの適切な方向を特定する手助けとはならない。
【０００８】
米国特許出願公開第２０１４／０１８５８９５Ａ１号は、合致する胎児の腹部組織の類例の形状を表すトレーニングデータから算出される第１の統計モデルにアクセスすることと、超音波画像内の走査面を表す画像データにアクセスすることとを有する、胎児超音波画像の解析のためのコンピュータ実施方法を開示している。この方法は、さらに、第１の統計モデルを使用して走査面内の腹部を含む関心領域を特定することと、合致する胎児の解剖学的構造の類例の形状を表すトレーニングデータから算出される第２の統計モデルにアクセスすることと、第２の統計モデルを使用して、関心領域内に１つ又は複数の解剖学的構造が存在するか判断することと、関心領域内の１つ又は複数の解剖学的構造の存在に基づいて走査面に評点を付与することとを有する。
【０００９】
米国特許出願公開第２００７／００８１７０５Ａ１号は、胎児の超音波画像における解剖学的構造を分割し、測定する方法であって、３次元格子上の点からなる領域に対応する複数の強度を含む胎児のデジタル化超音波画像を提供するステップと、胎児の画像において解剖学的構造を検出するようにトレーニングされた複数の分類子を提供するステップと、楕円輪郭線分類子を胎児超音波画像に適用することによって、画像分類子を使用して解剖学的構造を分割し、測定するステップとを有し、解剖学的構造を特徴付ける複数の２次元輪郭線が検出される方法を開示している。
【００１０】
米国特許出願公開第２０１６／００４５１５２Ａ１号は、産道における胎児頭部下降を自動的に監視する方法であって、１つ又は複数の画像内の各画像を複数の隣接構成要素に分割することと、１つ又は複数の画像の各画像内の複数の隣接構成要素内の各隣接構成要素に対応する費用関数を求めることと、費用関数に基づいて１つ又は複数の画像内の各画像における、恥骨枝と胎児頭部とを含む少なくとも２つの関心構造体を特定することと、少なくとも２つの関心構造体に基づいて進行角度を測定することと、進行角度に基づいて産道における胎児頭部下降を判断することとを有する方法を開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、超音波検査者が胎児の２Ｄ画像の有用なシーケンスを得るために母親の腹部領域上で超音波プローブを適切な方向に誘導するのを助けることができる超音波システムを提供することを目的とする。
【００１２】
さらに、本発明は、上記超音波システムを動作させる方法を提供することを目的とする。
【００１３】
さらに、本発明は、上記超音波システムのプロセッサ装置上で実行されると、プロセッサ装置に上記方法を実施させるためのコンピュータ可読プログラム命令が実現されたコンピュータ可読記憶媒体を有するコンピュータプログラム製品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一態様によると、プロセッサ装置と前記プロセッサ装置の制御下にあるディスプレイ装置とを含む超音波システムであって、前記プロセッサ装置は、胎児の２Ｄ超音波画像フレームのシーケンスであって平行移動方向に沿って２Ｄ超音波画像フレームのスライディングウィンドウを規定する前記シーケンスを、超音波プローブから受信し、前記シーケンス内の各画像フレームについて、受信した前記画像フレームを表示するように前記ディスプレイ装置を制御し、前記画像フレーム内の前記胎児の関心解剖学的特徴の認識のために前記画像フレームの分割を試み、前記解剖学的特徴の認識時にさらなる処理のために前記画像フレームを受け付けるように構成され、前記さらなる処理は、受け付けられた各画像フレームの認識された前記関心解剖学的特徴の幾何学的特性を求めることと、前記シーケンス内の受け付けられた前記画像フレームの求められた前記幾何学的特性を、表示される各画像フレームと共に表示するように前記ディスプレイ装置を制御することとを含む、超音波システムが提供される。
【００１５】
本発明の実施形態によると、超音波システムは、超音波プローブから受信するそれぞれの画像フレームを評価し、典型的には適切な分割アルゴリズムを使用して画像フレーム内の関心解剖学的特徴を分離（認識）するために画像フレームの分割を試みる。関心解剖学的特徴は、例えば超音波システムの超音波検査者などのユーザによって、例えばユーザインターフェースなどを使用して選択される。システムにより分割が成功したとみなされる画像フレームについて、システムは、様々な受け付けられた画像フレームの幾何学的特性を追跡し、それらの幾何学的特性を、シーケンスの表示される各画像フレームと共に表示し、それによって、表示される画像フレームごとに、シーケンスのそれぞれの画像フレームにおいて得られた幾何学的特性の広がり又は分散を示す標識が超音波検査者に与えられるようにし、それにより、超音波検査者に、超音波検査者が胎児の母親の腹部領域などの関心領域で超音波プローブを移動させる方向の適切性を示す明確な標識を与える。したがって、超音波検査者には、超音波検査者によって超音波プローブが移動される経路の適切性に関するリアルタイムフィードバックが与えられ、それにより、そのフィードバックが最適ではない経路を示している場合には超音波検査者はその経路を変更することができる。
【００１６】
幾何学的特性を求めることは、胎児の頭部又は腹部の直径又は周囲長、大腿骨長、頂部透光性、大横径などの認識された解剖学的特徴の寸法を求めることを含む。自動検出及び分割アルゴリズムをそのために利用可能な任意の解剖学的特徴が企図される。
【００１７】
好ましい一実施形態では、プロセッサ装置は、求められた幾何学的特性の基準値からの偏差を計算し、求められた各幾何学的特性を計算の結果を示す方式で表示するように前記ディスプレイ装置を制御するように構成される。このようにして、超音波検査者などのユーザが、求められた幾何学的特性の信頼性に関する即時の視覚的フィードバックを得る。例えば、信頼性のない特性値、又は偽特性値の可能性のある値の場合、その値が赤で表示され、一方、信頼性のある特性値の場合はその値が緑で表示され、それによって、分割画像フレームにおいて特定された関心解剖学的特徴の求められた幾何学的特性の妥当性をユーザが即座に認識することができるようにする。
【００１８】
プロセッサ装置は、シーケンス内の受け付けられた画像フレームの求められた幾何学的特性を、グラフなどの任意の適切な方式で表示するようにディスプレイ装置を制御するように構成される。グラフ表現は、求められた幾何学的特性の経時的な分散をユーザが端的に認識することができるという利点を有する。
【００１９】
一実施形態では、プロセッサ装置は、表示される画像フレームが受け付けられた画像フレームである場合、認識された解剖学的特徴の上に求められた幾何学的特性を含むオーバレイを表示するようにディスプレイ装置を制御し、それによって、求められた幾何学的特性に対応する受け付けられた画像フレームがディスプレイ装置に表示されるときに、求められた幾何学的特性がユーザにリアルタイムで提示されるように構成される。これは、例えば、求められた幾何学的特性の基準値からの偏差の前述の計算を示す方式でオーバレイを表示することを含み、それによって、ユーザが信頼できる値と偽値の可能性がある値とを容易に区別することができるようにする。
【００２０】
好ましくは、プロセッサ装置は、さらに、画像フレームのシーケンス全体が受け付け可能であるかを評価するように構成される。このために、プロセッサ装置は、複数の受け付けられた画像フレームにわたる求められた幾何学的特性の変動を求め、求められた変動が定義済み閾値を超える場合、複数の受け付けられた画像フレームを除外し、ディスプレイ装置をその除外を示す標識を表示するように制御するように構成される。これは、ユーザに、画像フレームの特定のシーケンスに特に雑音があるというフィードバック情報を提供し、それによってユーザは、関心領域で異なる方向に超音波プローブを移動させることによって画像フレームのシーケンスを再度撮像するように促される。この方向の選択は、関心解剖学的特徴の信頼できる幾何学的特性を求めることが可能な撮像画像フレームに基づく。
【００２１】
プロセッサ装置は、求められた変動が定義済み閾値を超え、且つ、画像フレームの完全なシーケンスにおける受け付けられた画像フレームの合計数と、画像フレームの完全なシーケンスにおける画像フレームの合計数との比率が、他の定義済み閾値を下回る場合、複数の受け付けられた画像フレームの上記の除外を行うように構成される。
【００２２】
好ましい一実施形態では、超音波システムはデータ記憶装置をさらに備え、プロセッサ装置は、画像フレーム及び／又は求められた幾何学的特性を後の時点、例えば任意の適切な時点でデータ記憶装置、例えばメモリから、例えばシーケンスから１つ又は複数の画像を選択するためのユーザインターフェースを使用して画像を取り出すだけで評価するために、受け付けられた画像フレームと求められた幾何学的特性とをデータ記憶装置に記憶するように構成される。
【００２３】
例えば超音波システムが、超音波プローブを装着可能な超音波診断装置を備えるか又は実施する場合、超音波プローブは超音波システムの外部にあってもよいため、超音波システムは必ずしも超音波プローブを含まない。或いは、超音波システムは、超音波プローブをさらに備え、例えば完全な超音波イメージングシステムを形成する。
【００２４】
上記の各実施形態において、画像フレームのシーケンスは、超音波検査者が前述のように関心領域の上で超音波プローブを移動させることによって撮像された２Ｄ画像フレームのシーケンスである。しかし、本発明の実施形態は、３Ｄ画像、すなわち、画像フレームのシーケンスがボリュメトリック画像の一部をなすボリュメトリック画像にも有用に適用される。具体的には、超音波システムは、ボリュメトリック画像を特定の方向にスライスするためのユーザコマンドに応答し、それによって複数の２Ｄ画像スライス（フレーム）を生成し、それに対して超音波システムは各スライスの分割を試み、分割に成功したスライスの関心解剖学的特徴の幾何学的特性を導出し、導出された幾何学的特性の履歴を維持する。この履歴は、特定の関心解剖学的特徴の評価において、選択されたスライス方向の適切性を示す標識を与え、それによってシステムのユーザは、選択されたスライス方向の結果の２Ｄ画像スライスにおける関心解剖学的特徴の最適な視野面を得るために、このフィードバックを使用して異なるスライス方向を選択することができる。
【００２５】
別の態様によると、プロセッサ装置と前記プロセッサ装置の制御下にあるディスプレイ装置とを含む超音波システムを動作させる方法が提供される。この方法は、プロセッサ装置によって、胎児の２Ｄ超音波画像フレームのシーケンスであって平行移動方向に沿って２Ｄ超音波画像フレームのスライディングウィンドウを規定するシーケンスを超音波プローブから受信することと、シーケンス内の各画像フレームについて、受信した画像フレームを表示するようにディスプレイ装置を制御することと、画像フレーム内の胎児の関心解剖学的特徴の認識のために画像フレームの分割を試みることと、特徴の認識時にさらなる処理のために画像フレームを受け付けることとを有し、さらなる処理は、受け付けられた各画像フレームの認識された関心解剖学的特徴の幾何学的特性を求めることと、シーケンス内の受け付けられた画像フレームの求められた幾何学的特性を、表示される各画像フレームと共に表示するように前記ディスプレイ装置を制御することとを有する。このようにして、超音波システムのユーザは画像フレームのシーケンスにわたる幾何学的特性の安定性に関するリアルタイムフィードバック情報を入手する。このフィードバック情報は、胎児の関心解剖学的特徴の幾何学的特性を求めるために画像フレームのシーケンスの安定性を向上させるために、ユーザが、その胎児を妊娠している母親の腹部領域などの関心領域で超音波プローブを移動させる方向を再調整するために使用することができる。
【００２６】
これには、求められた幾何学的特性の基準値からの偏差を計算することと、求められた幾何学的特性が信頼できるものであるかをユーザに対してより明白に強調表示するために、求められた各幾何学的特性をその計算の結果を示す方式で表示するように、ディスプレイ装置を制御することとを含む。
【００２７】
一実施形態では、この方法は、表示される画像フレームが受け付けられた画像フレームである場合、ユーザが幾何学的特性のリアルタイム標識を得るように、求められた幾何学的特性を含むオーバレイを認識された解剖学的特徴の上に表示するようにディスプレイ装置を制御することをさらに含み、この標識はユーザが超音波プローブを関心領域で移動させる方向を再調整するために使用することができる。
【００２８】
さらに、この方法は、複数の受け付けられた画像フレーム間の求められた幾何学的特性の変動を求めることと、求められた変動が定義済み閾値を超える場合、複数の受け付けられた画像フレームを除外することと、取得されたシーケンスが胎児などの胎児の関心幾何学的特性を評価するのに十分な品質であるか否かをユーザが判断するのを助けるために、その除外を示す標識を表示するようにディスプレイ装置を制御することとをさらに含む。
【００２９】
さらに別の態様によると、本発明のいずれかの実施形態による超音波システムのプロセッサ装置上で実行されると、プロセッサ装置に本発明のいずれかの実施形態による方法を実施させるコンピュータ可読プログラム命令が実現されたコンピュータ可読記憶媒体を含むコンピュータプログラム製品が提供される。このようなコンピュータプログラム製品は、例えばコンピュータ可読プログラム命令を超音波システムにインストールすることによって、超音波システムの機能を増強又はその他の仕方で構成するために使用される。
【００３０】
本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら非限定的例を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】患者の身体の一部を走査するために使用される超音波イメージングシステムを示す略図である。
【図２】アレイトランスデューサを備えた超音波イメージングシステムの一実施形態を示す略ブロック図である。
【図３】胎児を走査するための超音波イメージング装置を示す略図である。
【図４】２つの異なる方向から見た、走査される患者を示す略図である。
【図５】患者の身体の関心領域で超音波プローブを移動させることによって撮像された２Ｄ画像フレームのシーケンスを概略的に示す図である。
【図６】一実施形態による超音波システムを動作させる方法のフローチャートである。
【図７】一実施形態による超音波システムを動作させる方法に従ってディスプレイ装置上に生成された表示画面を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図面は概略図に過ぎず、一律の縮尺で描かれてはいないことを理解されたい。また、全図面を通じて同一又は類似の部分を示すために同一の参照番号が使用されていることも理解されたい。
【００３３】
図１に、超音波システム１００、具体的には医療用２次元（２Ｄ）超音波イメージングシステム又は３次元（３Ｄ）超音波イメージングシステムの略図を示す。超音波システム１００は、解剖学的位置、具体的には患者１２の解剖学的位置におけるボリュームを経時的に検査するために適用される。超音波システム１００は、超音波を送信及び／又は受信するための複数のトランスデューサ素子を有する少なくとも１つのトランスデューサアレイを有する超音波プローブ１４を備える。一例では、トランスデューサ素子のそれぞれが特定のパルス持続期間の少なくとも１つの送信インパルス、具体的には複数の連続送信パルスの形態の超音波を送信することができる。トランスデューサ素子は、２Ｄ超音波システム１００の場合は線形アレイ状に配列され、又は、３Ｄ超音波システム１００の場合には特に多断面又は３次元画像を提供するために２次元アレイ状に配列される。
【００３４】
３次元超音波システムの特定の一例は、具体的には本出願人のＸ６−１又はＸ７−２ｔ  ＴＥＥトランスデューサ又は本出願人のｘＭａｔｒｉｘ技術を使用したその他のトランスデューサを備えた、本出願人により販売されているＣＸ４０  Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｘｔｒｅｍｅ超音波システムである。一般に、Ｐｈｉｌｉｐｓ  ｉＥ３３システムに見られるようなマトリックストランスデューサシステム、又は、例えばＰｈｉｌｉｐｓ  ｉＵ２２及びＨＤ１５システムに見られるような機械式３Ｄ／４Ｄトランスデューサ技術を、本発明と共に適用することができる。
【００３５】
また、超音波システム１００は、超音波システム１００を介して２Ｄ又は３Ｄ画像シーケンスの提供を制御する画像再構成ユニット１６を備えるプロセッサ装置を備える。以下で詳述するように、画像再構成ユニット１６は、超音波プローブ１４のトランスデューサアレイを介したデータの取得のみならず、超音波プローブ１４のトランスデューサアレイによって受信された超音波ビームのエコーから２Ｄ又は３Ｄ画像シーケンスを形成する信号及び画像処理も制御する。
【００３６】
超音波システム１００はさらに、２Ｄ又は３Ｄ画像シーケンスをユーザに表示するためのディスプレイ装置１８（以下、ディスプレイ１８とも呼ぶ）を備える。さらに、キー又はキーボード２２と例えばトラックボール２４などの追加の入力装置とを備える入力装置２０が設けられる。入力装置２０は、ディスプレイ１８に、又は直接、画像再構成ユニット１６に接続される。
【００３７】
超音波システム１００は、さらに、以下で詳述するように、例えば後で評価するために、画像再構成ユニット１６が画像フレーム及び画像フレーム処理データを記憶するデータ記憶装置６０、例えば１つ又は複数のメモリデバイス、ハードディスク、光ディスクなどを備える。
【００３８】
図２に、超音波システム１００の略ブロック図を示す。超音波プローブ１４は、例えば、ＣＭＵＴトランスデューサアレイ２６を備える。或いは、トランスデューサアレイ２６は、ＰＺＴ又はＰＶＤＦなどの材料からなる圧電トランスデューサ素子を備える。トランスデューサアレイ２６は、２Ｄイメージングのために２次元を走査するか、又は３Ｄイメージングのために３次元を走査することができるトランスデューサ素子の、１次元又は２次元アレイである。トランスデューサアレイ２６は、ＣＭＵＴアレイセル又は圧電素子による信号の送受信を制御する、プローブ内のマイクロビームフォーマ２８に結合される。マイクロビームフォーマは、米国特許第５，９９７，４７９号（Ｓａｖｏｒｄ等）、第６，０１３，０３２号（Ｓａｖｏｒｄ）、及び第６，６２３，４３２号（Ｐｏｗｅｒｓ等）に記載されているようなトランスデューサ素子のグループ又は「パッチ」によって受信された信号の、少なくとも部分的なビームフォーミングを行うことができる。マイクロビームフォーマ２８は、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ３０にプローブケーブルによって結合され、Ｔ／Ｒスイッチ３０は、送信と受信とを切り換えるとともに、マイクロビームフォーマ２８が使用されずトランスデューサアレイ２６が主ビームフォーマ３４によって直接動作させられる場合に主ビームフォーマ３４を高エネルギー送信信号から保護する。マイクロビームフォーマ２８の制御下でのトランスデューサアレイ２６からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ３０によってマイクロビームフォーマ２８に結合されたトランスデューサコントローラ３２と、ユーザによるユーザインターフェース又はコントロールパネル２２の操作から入力を受け取る主システムビームフォーマ３４とによって指令される。トランスデューサコントローラ３２によって制御される機能の１つは、ビームが向けられ、集束される方向である。ビームは、トランスデューサアレイ２６から（トランスデューサアレイ２６に対して直角に）まっすぐ前方に向けられるか、又はより広い視野とするために異なる角度で向けられる。トランスデューサコントローラ３２は、ＣＭＵＴアレイのためのＤＣバイアスコントロール５８を制御するように結合されることができる。ＤＣバイアスコントロール５８は、ＣＮＵＴセルに印加されるＤＣバイアス電圧を設定する。
【００３９】
受信において、マイクロビームフォーマ２８によって生成された部分的にビームフォーミングされた信号が主ビームフォーマ３４に結合され、そこでトランスデューサ素子の個々のパッチから部分的にビームフォーミングされた信号が組み合わされて完全にビームフォーミングされた信号となる。例えば、主ビームフォーマ３４は、１２８本のチャネルを有し、そのそれぞれが数十個又は数百個のＣＭＵＴトランスデューサセル又は圧電素子のパッチから部分的にビームフォーミングされた信号を受信する。このようにして、トランスデューサアレイ２６の数千個のトランスデューサ素子によって受信された信号は、単一のビームフォーミングされた信号に効率的に寄与することができる。
【００４０】
ビームフォーミングされた信号は、一部をなすシグナルプロセッサ３６に結合される。シグナルプロセッサ３６は、受信エコー信号を、バンドバスフィルタリング、デシメーション、Ｉ成分及びＱ成分分離、及び、組織及び／又は患者１２の身体に事前に塗布された造影剤に含まれる微泡から返された非線形（基本周波数のより高い高調波）エコー信号の特定を可能にするように線形信号と非線形信号とを分離する機能を果たす高調波信号分離など、様々な方式で処理することができる。シグナルプロセッサ３６は、スペックル低減、信号合成、及び雑音除去などの追加の信号強調も行うことができる。シグナルプロセッサ３６のバンドパスフィルタは、トラッキングフィルタであってもよく、その通過帯域は、しだいに深い深度からエコー信号が受信されるにつれてより高い周波数帯からより低い周波数帯にスライドし、それによって、解剖学的情報を有さないより深い深度からのより高い周波数の雑音を除去する。
【００４１】
処理された信号は、Ｂモードプロセッサ３８及びドップラープロセッサ４０に転送される。Ｂモードプロセッサ３８は、身体の器官及び血管の組織など体内の構造体のイメージングのために、受信超音波信号の振幅の検出を採用する。身体の構造体のＢモードプロセッサ画像は、米国特許第６，２８３，９１９号（Ｒｏｕｎｄｈｉｌｌ等）及び米国特許第６，４５８，０８３号（Ｊａｇｏ等）に記載されているように、高調波画像モード又は基本画像モード或いは両者の組み合わせで形成される。
【００４２】
ドップラープロセッサ４０は、画像フィールド内の血球の流れなどの物質の運動の検出のために、組織の移動及び血流からの時間的に異なる信号を処理する。ドップラープロセッサ４０は典型的には、体内の選択された種類の物質から返されたエコーを通過及び／又は除去するように設定されるパラメータを有するウォールフィルタを備える。例えば、ウォールフィルタは、より高速の物質からの比較的振幅の小さい信号を通過させる一方、より低速又はゼロ速度の物質からの比較的強い信号を除去する通過帯域特性を有するように設定することができる。この通過帯域特性は、血流からの信号を通過させる一方、近くの静止物体又は心臓壁などのゆっくり動く物体からの信号を除去する。逆の特性にすると、組織ドップラーイメージングと呼ばれる効果により、血流信号を除去する一方、心臓の動いている組織からの信号を通過させて、組織の運動を検出し、描写する。ドップラープロセッサ４０は、画像フィールド内の異なる地点からの時間的に異なるエコー信号のシーケンスを受信し、処理する。特定の地点からのエコーのシーケンスをアンサンブルと呼ぶ。比較的短い期間中に立て続けに受信したエコーのアンサンブルを使用して血流のドップラー偏移周波数を推定することができ、ドップラー周波数は血流速度を示す速度に対応する。より長い期間にわたって受信したエコーのアンサンブルを使用して、より低速の血流又はゆっくり動く組織の速度を推定する。
【００４３】
Ｂモードプロセッサ及びドップラープロセッサ３８、４０によって生成された構造信号及び運動信号は、次にスキャンコンバータ４４と多断面再構成装置５４とに転送される。スキャンコンバータ４４は、エコー信号が所望の画像形式で受信された空間的関係でエコー信号を配置する。例えば、スキャンコンバータ４４は、エコー信号を２次元（２Ｄ）の扇形形式又はピラミッド形の３次元（３Ｄ）画像として配置する。スキャンコンバータ４４は、画像フィールド内の地点における、それらの地点のドップラー推定速度での運動に対応する色とＢモード構造的画像とを重ね合わせて、画像フィールド内の組織の運動及び血流を描写するカラードップラー画像を生成する。
【００４４】
３Ｄイメージングシステムでは、多断面再構成装置５４は、米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）に記載されているように、身体のボリュメトリック領域内の共通面における地点から受信したエコーを、その面の超音波画像に変換する。ボリュームレンダラー５２が、米国特許第６，５３０，８８５号（Ｅｎｔｒｅｋｉｎ等）に記載されているように、３Ｄデータセットのエコー信号を所与の基準地点から見た経時的な投影３Ｄ画像シーケンス５６に変換する。３Ｄ画像シーケンス５６は、ディスプレイ１８での表示のために、さらなる強調、バッファリング、及び一時記憶のために、スキャンコンバータ４４、多断面再構成装置５４、及びボリュームレンダラー５２から画像プロセッサ４２に転送される。
【００４５】
ドップラープロセッサ４０によって生成された血流値及びＢモードプロセッサ３８によって生成された組織構造情報は、イメージングのために使用されるほか、プロセッサ装置の一部をなす定量化プロセッサ４６に転送される。この定量化プロセッサ４６は、血流のボリューム量などの様々な流動条件の測定指標、及び、器官の大きさ及び在胎月齢などの構造測定値を生成する。定量化プロセッサ４６は、画像の解剖学的構造における測定が行われる地点などの、ユーザ制御パネル２２からの入力を受信する。定量化プロセッサ４６からの出力データは、ディスプレイ１８に測定グラフィックス及び値を画像と共に再現するために、プロセッサ装置の一部をなすグラフィックスプロセッサ５０に転送される。グラフィックスプロセッサ５０は、超音波画像と共に表示するために、グラフィックオーバーレイも生成することができる。以下で詳述するように、これらのグラフィックオーバーレイは、患者名、画像の日時、イメージングパラメータなどの標準的な識別情報を含むことができる。これらの目的のために、グラフィックスプロセッサ５０は、ユーザインターフェース２２から、患者名などの入力を受け取る。ユーザインターフェース２２は、送信コントローラ３２に結合されて、トランスデューサアレイ２６からの超音波信号の生成、したがってトランスデューサアレイ及び超音波システムによって生成される画像を制御する。ユーザインターフェース２２は、３Ｄイメージングシステムの場合には多断面再構成（ＭＰＲ）画像の画像フィールドにおける定量化測定を行うために使用される、複数のＭＰＲ画像の面の選択及び制御のために、多断面再構成装置５４にも結合される。
【００４６】
ここでも、前述の超音波システム１００について、医療用超音波画像処理装置１０の適用の考えられる一例としてのみ説明したことに留意されたい。また、前述の超音波システム１００は、前述の構成要素のすべてを備える必要はないことに留意されたい。一方、超音波システム１００は、必要であれば、追加の構成要素も備える。さらに、複数の前述の構成要素は必ずしもハードウェアとして実現される必要はなく、ソフトウェア構成要素として実現されてもよいことに留意されたい。複数の前述の構成要素は、共通の実体、又は単一の実体に含まれてもよく、図２に概略的に示すように、すべてが別個の実体として実現される必要はない。
【００４７】
図３に、全体が１０で示されている超音波診断装置の略図を示す。超音波診断装置１０は、超音波プローブ１４を使用して、全体が６２で示されている胎児を走査する。超音波プローブ１４は、関心領域をなす、全体が６４で示されている解剖学的位置を走査する。超音波プローブ１４は、超音波データインターフェース６６を介して画像再構成ユニット１６に接続され、画像構成ユニット１６は、分割ユニット６８と、測定ユニット７０と、計算ユニット７２とを備える。画像再構成ユニット１６は、超音波走査の結果を表示するためのディスプレイ１８に接続され、ディスプレイ１８は、医療用超音波診断装置１０を制御する命令を入力するための入力装置２０に接続される。
【００４８】
分割ユニット６８は、超音波プローブ１４によって撮像された３Ｄ超音波データにおける胎児６２の解剖学的構造を分割するために設けられ、分割ユニット６８は、胎児６２の解剖学的構造の分割データを提供する。測定ユニット７２は、分割ユニット６８によって提供された分割データに基づいて胎児６２の解剖学的構造を測定するために設けられる。計算ユニット７２は、分割ユニット６８によって提供された分割データに基づいて胎児６２の少なくとも１つの生体測定パラメータを計算するように構成される。このようにして求められた少なくとも１つの生体測定パラメータに基づいて、様々な生体測定解析を行うことができ、具体的には、胎児６２の頭部における解剖学的構造の測定された大きさに基づいて、胎児６２の在胎月齢を計算することができる。
【００４９】
図４に、超音波プローブ１４によって走査される物体１２の詳細な略図を示す。この特定の事例では、物体は走査される胎児６２であり、胎児６２の頭部内の異なる個別の生体測定パラメータの生体測定サイズに基づいて在胎月齢を求める。
【００５０】
生物測定パラメータを測定するため、まず、モデルに基づく分割とそれに続くモデルに基づく測定とを行うために、図４に示すように、異なる関心領域６４、６４’の異なる地点において複数の超音波走査が行われ、走査内容が超音波データインターフェース６６を介して分割ユニット６８に供給される。
【００５１】
図４に示す特定の事例では、在胎月齢の計算は、すべての異なる個々の生体測定値に対して行われ、モデルに基づく異なる分割測定の測定値間の一致を評価するために、それらの個々の測定値の直接的信用対比を行う。異なる個々の測定値間で一致がある場合、在胎月齢及びすべての他の測定値の精度が評価される。
【００５２】
３Ｄ超音波走査は、典型的には、対象物ボリューム又はボリュメトリック領域として呼ばれる、身体内の特定のボリュームに照射する超音波を放射することを必要とする。これは、複数の異なる角度で超音波を放射することによって実現することができる。次に、反射波を受信し、処理することによって１組のボリュームデータが得られる。この１組のボリュームデータは、身体内の経時的な対象物ボリュームを表すものである。時間は通常、４次元として示されるため、経時的３Ｄ画像シーケンスを供給するこのような超音波システム１００は、４Ｄ超音波イメージングシステムと呼ばれる場合もある。
【００５３】
それに対して２Ｄ超音波システム１００では、そのようなボリュメトリック領域は典型的には、図５に概略的に示すように、関心解剖学的特徴１５１を含む出産前実体の一部の映像を得るために超音波検査者によって評価される２Ｄ画像フレーム１５０のシーケンス１５を撮像するために、超音波検査者が超音波プローブ１４を母親の腹部領域上で物理的に移動させることによって形成される。このような関心解剖学的特徴は、適切な分割アルゴリズムによって画像フレーム１５０において自動的に認識可能な任意の解剖学的特徴である。そのようなアルゴリズム自体はよく知られており、広く入手可能であるため、説明の簡潔さのみを目的として本願では詳述しない。上記の解剖学的特徴の非限定的例としては、胎児頭部、腹部、大腿骨又は脊椎などの骨格などがある。超音波検査者は、在胎発育、異常などを判断するためにこのような解剖学的特徴の評価に関心をもつ場合がある。
【００５４】
ボリュメトリック領域の元の視角が関心解剖学的特徴を正確に表示しないか、又は表示することができなかった場合、より良好な視角を与えるために３Ｄボリュームデータが再スライスされるが、２Ｄイメージングでは、視角は超音波検査者が母親の腹部領域上で超音波プローブ１４を移動させる方向によって決まる。しかし、超音波検査者が関心身体領域（ここでは母親の腹部領域）上で超音波プローブ１４を移動させるべき最適方向を得るのは、技術と経験を要する簡単ではない作業である。したがって、２Ｄ画像スライス１５０のシーケンス１５を取得したとき、後でそのシーケンスを評価すると、関心解剖学的特徴１５１がシーケンス１５にわたって一貫性をもって視認できないこと、例えば、画像スライス１５１の少なくとも一部に欠落及び／又は歪みがあることがわかる場合がある。そのような状況では、超音波検査者は、画像スライス１５０における関心解剖学的特徴１５１の視認性を向上させることを期待して、関心身体領域上で超音波プローブ１４を異なる方向に移動、すなわち平行移動させることによって、２Ｄ画像スライス１５０の新たなシーケンス１５を生成する必要がある。以上からわかるように、これは試行錯誤的作業であり、したがってかなり時間がかかり、超音波検査者にとってもどかしいだけでなく患者にとっても不快な場合がある。
【００５５】
本発明の実施形態は、２Ｄ画像スライス１５０のシーケンス１５の取得中に上記のような関心解剖学的特徴を評価するために、シーケンスの適切性を示すリアルタイム視覚フィードバックを超音波検査者に提供し、それによって超音波検査者がこの視覚フィードバックに従って患者の関心身体領域で超音波プローブ１４を移動させる方向を調整することができるようにすることを目的とする。この目的のために、本発明の一態様によると、超音波システム１００のプロセッサ装置は、そのような視覚フィードバックを生成するために超音波システム１００を動作させる方法２００を実施するように構成される。この方法２００のフローチャートを図６に示す。このフローチャートは、方法２００の例示の一実施形態を示す。しかし、この方法の変形、例えば、このフローチャートに示す動作が行われる順序の変形も、本発明の教示から逸脱することなく企図されることを理解されたい。
【００５６】
プロセッサ装置は、前述のように、単一のプロセッサによって、又は超音波システム全体に分散された複数のプロセッサによって実施され、方法２００の実施形態を実施するために任意の適切な方式で適応化することができる。例えば、所望の機能が超音波イメージング装置１００の１つ又は複数の専用ハードウェア構成要素によって実施されるか、又は適切に構成されたプロセッサ装置上で実行するためのソフトウェアで実現され、ソフトウェアは、例えば、そのような適切に構成されたプロセッサ装置に方法２００を実施させるアルゴリズムなどのコンピュータプログラム命令の形態である。
【００５７】
方法２００は、動作２０１において、例えば、超音波検査者が、典型的には、胎児を妊娠している母親の腹部領域などの患者の関心身体領域に沿って超音波プローブ１４を移動、すなわち平行移動させることによって、超音波プローブ１４による患者の走査を始めることで開始する。動作２０３で、プロセッサ装置、例えば画像再構成ユニット１６が、超音波プローブ１４から２Ｄ画像フレーム１５０を、好ましくはタイムスタンプ１５３と共に受信し、動作２０５で、胎児の関心解剖学的特徴１５１を認識するために前述のように適切な分割アルゴリズムを使用してその受信画像フレームの分割を試みる。一実施形態では、超音波システム１００は、そのような胎児の異なる関心解剖学的特徴を認識するための複数のそのような分割アルゴリズムを備え、この場合、超音波検査者は、ユーザインターフェース２０を使用して、例えばシーケンス１５の撮像を開始する前に動作２０１でディスプレイ装置１８上に表示された選択メニューから関心解剖学的特徴１５１を選択することによって、関心解剖学的特徴を選択する。
【００５８】
動作２０７で、試みた受信画像フレーム１５０の分割が成功したか確認される。成功しなかった場合、画像フレーム１５０は、正しくないか又は少なくとも関心解剖学的特徴の評価には適さないとみなされ、それによって方法２００は動作２０９に移行し、その画像フレーム１５０はさらなる処理のために除外される。これは、その画像フレーム１５０を廃棄することをさらに含むが、その代わりとして除外された画像フレーム１５０をデータ記憶装置６０に、例えば除外標識と共に記憶され、それによって後の評価モードにおいて、除外画像フレームが除外されたものとすぐに認識されるようにする。
【００５９】
一方、動作２０７において、試みた受信画像フレーム１５０の分割が成功したと判断されると、方法２００は２１１に移行し、認識された関心解剖学的特徴１５１の幾何学的特性が分割画像フレーム１５０において例えば分割アルゴリズムを使用して自動的に判断される。当業者には容易にわかるように、このような幾何学的特性は、例えば関心解剖学的特徴１５１の寸法、例えば胎児頭部又は腹部領域の直径又は周囲長、大腿骨長、頂部透光性、大横径などである。認識された関心解剖学的特徴１５１の求められた幾何学的特性は、後で評価するため、例えば以下で詳述するようなシーケンス１５の対話型レビュー動作のために、動作２１３において関連する２Ｄ画像スライス１５０及びそのタイムスタンプ１５３と共にデータ記憶装置６０に記憶される。
【００６０】
動作２１５で、プロセッサ装置は、関心解剖学的特徴１５１の幾何学的特性の時間的分散を判断する。このために、プロセッサ装置は画像フレーム１５０のスライディングウィンドウを維持し、スライディングウィンドウでは、固定数の受け付けられた画像フレームが、スライディングウィンドウで保持されている分割画像フレーム１５０から導出された関心解剖学的特徴１５１の求められた幾何学的特性と共に保持される。例えば、スライディングウィンドウは、サイズＮのバッファとして実施され、Ｎは例えばサイズ１０の、任意の適切なサイズを示す正の整数である。当業者にはわかるように、Ｎの実際の値の選定は設計上の選択であり、この選択は分散の推定の精度と、その分散を推定するために要する演算量とのトレードオフに基づいて行われる。このバッファは、データ記憶装置６０の一部をなすか、又はプロセッサ装置の一部をなし、例えばキャッシュメモリなどのオンチップメモリである。
【００６１】
時間的分散は、スライディングウィンドウ内にある画像フレーム１５０にわたる関心解剖学的特徴１５１の寸法の変動であるか、又はこれに代えて、若しくはこれに加えて、それらの画像フレーム１５０にわたる関心解剖学的特徴１５１のポジショニングの変動、例えば、関心解剖学的特徴の重心の変化であり、これは画像フレーム１５０のシーケンス１５の取得方向が関心解剖学的特徴の典型的な伝搬方向と一致しないことを示しており、それによってそれらの画像フレーム１５０にわたる関心解剖学的特徴１５１の抽出された寸法が不正確になりやすい。
【００６２】
画像フレーム１５０のスライディングウィンドウから導出される関心解剖学的特徴１５１の幾何学的特性の時間的分散は、超音波検査者が被検患者の関心身体領域で超音波プローブ１４を移動させることによって撮像された画像フレーム１５０のシーケンス１５の安定性、したがって信頼性を示す有用な標識である。したがって、シーケンス１５の取得中に、撮像された画像フレーム１５０を表示する際にこの時間的分散を視覚的に表現すれば、超音波検査者にとって、超音波検査者が超音波プローブを被検患者の関心身体領域で移動させる方向が、出産前実体の関心解剖学的特徴１５１の幾何学的特性を確実に得ることができる超音波画像フレーム１５０のシーケンス１５を結果として得られる方向であるか否かを示す有用な標識となる。
【００６３】
この目的のために、動作２１７においてプロセッサ装置は、表示される各画像フレーム１５０と共に、シーケンス１５内の受け付けられた画像フレーム１５０の求められた幾何学的特性、例えば、スライディングウィンドウ内の受け付けられた画像フレーム１５０の求められた幾何学的特性も表示されるようにディスプレイ装置１８を制御し、これによって、典型的には、スライディングウィンドウ内にある画像フレームにわたるそれらの幾何学的特性の時間的分散が、ディスプレイ装置１８を見ている超音波検査者によって容易に認識されることができるようにする。ディスプレイ装置１８に表示されたこのような表示画像３００の非限定的一例を、図７に概略的に示す。この画像３００は、２Ｄ画像フレーム１５０、例えば、前述のように関心解剖学的特徴１５１を分割アルゴリズムによって認識することができる受け付けられた２Ｄ画像フレームを含み、それと共に、前に受信した受け付けられた画像フレーム１５０、例えば前述のようなフレームのスライディングウィンドウを実施する固定サイズバッファに記憶されている、前に受信した固定数の画像フレームから導出された幾何学的特性の履歴３２０を含む。このような履歴３２０は例えばグラフ又は図として表示され、このグラフ又は図から超音波検査者は過去に入手された幾何学的特性にわたる変動を直ちに導き出すことができる。
【００６４】
一実施形態では、プロセッサ装置は、求められた各幾何学的特性を、特定の発育段階にある胎児の正常な発育に基づく幾何学的特性の期待値などの基準値と比較し、ディスプレイ装置１８を制御して、求められた各幾何学的特性を、この比較の結果を示すような方式で表示させるようにさらに構成される。例えば、履歴３２０において、このような基準値の許容範囲に収まる履歴幾何学的特性３２１が、この許容範囲外にある幾何学的特性３２３とは異なる方式で表示され、それによって、ほとんどの履歴幾何学的特性が信頼できるとみなせるか否かを、超音波検査者が直ちに判断することができるようにする。例えば、信頼できる幾何学特性３２１が緑などの第１の色で提示され、一方、信頼できない幾何学的特性３２３は、第１の色とは異なる、赤などの第２の色で提示される。当然ながら、幾何学的特性３２１及び３２３を区別する他の多くの視覚表現が、当業者にはすぐにわかるであろう。履歴３２０によって表されたそれぞれの幾何学的特性の信頼性を超音波検査者が評価するのをさらに助けるために、許容範囲も、例えば表示される各幾何学的特性を中心とした上限と下限を有する信頼区間として表示される。
【００６５】
一実施形態では、プロセッサ装置は、受け付けられた画像フレーム１５０内の認識された関心解剖学的特徴１５１の求められた幾何学的特性を、その画像フレームと共に表示するようにディスプレイ装置１８を制御し、それによってシーケンス１５の取得中に超音波検査者にその解剖学的特徴の幾何学的特性を示すリアルタイム標識を提示するように、さらに構成される。これにより、超音波検査者が被検胎児を評価するのをさらに助ける。求められた幾何学的特性は、例えば、ディスプレイ装置１８に表示される関連する画像フレーム１５０のオーバレイ３１０としてなど、任意の適切な方式で表示される。このようなオーバレイは、前述のように幾何学的特性と基準値との比較に基づいて色分けされ、それによって信頼できる幾何学的特性、例えば、周囲長又は直径などの信頼できる寸法が、信頼できない幾何学的特性から容易に区別することができるようにする。例えば、信頼できる幾何学的特性が緑で示され、信頼できない幾何学的特性が赤で示されるが、当然ながら他の色も選択可能である。好ましくは、履歴３２０において信頼できる幾何学的特性の値と信頼できない幾何学的特性の値との区別のために使用されるのと同じ色分け方式が、オーバレイ３１０にも使用される。
【００６６】
ここで、動作２０９で除外された画像フレーム１５０も、少なくとも生体測定値取得の目的で画像フレーム１５０が除外された旨の警告と共にディスプレイ装置１８に表示されてもよいことを注記しておく。このような警告は、ディスプレイ装置１８の画面上の点滅又は一定した色付き領域などの任意の適切な可視警告、又は可聴警告などである。
【００６７】
方法２００は、さらに、超音波プローブ１４から受信した画像フレーム１５０のシーケンス１５が、関心解剖学的特徴１５１の幾何学的特性の分散の点で十分に安定しているか評価し、それによって、シーケンス１５が信頼できるか、又はシーケンス１５を再撮像する必要があるかを超音波検査者が決定することができるようにする。このために、方法２００は、動作２１９において、シーケンス１５の取得が完了したか確認する。これは、例えば超音波プローブ１４又はユーザインターフェース２０から受け取った、その完了を示すユーザコマンドに基づいて、又はスライディングウィンドウ、例えばデータ記憶バッファがいっぱいであることに基づいて判断される。超音波検査者がシーケンス１５の取得を完了したか判断する他の方式も、当業者には明らかであろう。
【００６８】
動作２１９において、画像フレーム１５０のシーケンス１５の取得がまだ完了していないと判断された場合、方法２００は動作２０３に戻り、シーケンス１５の次の画像フレーム１５０が受信される。一方、動作２１９において、シーケンス１５の取得が完了していると判断された場合、方法２００は動作２２１に移行し、シーケンス１５の画像フレーム１５０内の関心解剖学的特徴１５１の少なくとも安定性、好ましくは安定性及び利用可能性が評価される。例えば、プロセッサ装置は、動作２０７において受け付けられたシーケンス１５の複数の画像フレーム１５０にわたる求められた幾何学的特性の変動を求める。このような変動は、複数の画像フレーム１５０にわたる幾何学的特性の平均値を求めることと、その平均値の特定の許容範囲内にある求められた幾何学的特性が各画像フレーム１５０に附随していることを確認することとを必要とする。或いは、これには、幾何学的特性のそれぞれを前述の基準値と比較することを必要とする。他の適切な評価指標も当業者には明らかであろう。このようにして、シーケンス１５が安定しているか又は雑音があるかを判断することができる。
【００６９】
一実施形態では、この判断は、当該分散を求めることと、シーケンス１５内の受け付けられた画像フレーム１５０の合計数とシーケンス１５内の画像フレーム１５０、すなわち動作２０７において除外された画像フレーム１５０を含む画像フレーム１５０の合計数との比率との組み合わせに基づく。この比率が定義済み閾値を下回る場合、それはシーケンス１５に雑音があることを示す追加的な標識となり、それによって、シーケンス１５にわたる幾何学的特性の分散の少なくとも１つが高過ぎ、動作２０７における画像フレーム１５０の受け付け率が低過ぎる場合には、シーケンス１５は信頼できないとみなされる。
【００７０】
プロセッサ装置は、ディスプレイ装置１８を制御して、動作２２１で得られた評価結果を、雑音のあるシーケンス１５の場合は赤色ライトによって、安定したシーケンス１５の場合は緑色ライトによって表示させる。この評価の、異なる結果を強調表示する他の区別可能な方式も、当業者にはすぐにわかるであろうし、本願の教示の内容の文脈内で同様に企図される。
【００７１】
動作２２１で、画像フレーム１５０のシーケンス１５に雑音があるとみなされた場合、方法２００は動作２２３に移行し、シーケンス１５が除外される。このような除外は自動的であり、画像フレーム１５０と、画像フレーム１５０内の関心解剖学的特徴１５１の幾何学的特性などのそれに附随するデータとが、データ記憶装置６０から削除される。或いは、例えばディスプレイ装置１８に表示されるメッセージによって、超音波検査者に、シーケンス１５をデータ記憶装置６０から削除してよいことを確認するように促す。後者の場合、超音波検査者は、シーケンス１５に雑音があるとみなされるにもかかわらず、シーケンス１５を保持すると決定することも可能であり、その場合、動作２２３はシーケンス１５の受け付けられた画像フレーム１５０をデータ記憶装置６０から削除することを含まない。一方、動作２２１で、画像フレーム１５０のシーケンス１５が十分に安定しているとみなされた場合、方法２００は直接、動作２２５に移行し、超音波検査者が画像フレーム１５０の別のシーケンス１５を取得したいか否かが判断される。この判断は、例えば、超音波プローブ１４又はユーザインターフェース２０を介して与えられる、そのような追加のシーケンス１５を取得したいことを示すユーザ命令に応答するなど、任意の適切な方式により行われる。取得したい場合、方法２００は動作２０３に戻る。それ以外の場合、画像フレーム１５０の取得は２２７で終了し、例えば、方法２００は以下で詳述する対話型レビューモードに入る。
【００７２】
このようにして、超音波検査者によって撮像された画像フレーム１５０のシーケンス１５の信頼性及び適切性に関するリアルタイムフィードバックが超音波検査者に与えられ、それによって超音波検査者には画像フレーム１５０の取得に関するリアルタイムガイダンスが与えられる。このガイダンスは、例えば、上記で詳述したように超音波検査者が超音波プローブ１４を患者の関心身体領域で適切な方向に誘導するのを助ける。
【００７３】
ただし、本発明の実施形態は、超音波検査者へのリアルタイムフィードバックの提供には限定されないことを理解されたい。一実施形態では、上述のように方法２００によって収集されたデータが、超音波システム１００の対話型レビューモードで使用され、その場合、超音波検査者は、記録されている画像フレーム１５０と、画像フレーム１５０において分割アルゴリズムによって認識された関心解剖学的特徴１５１の推定幾何学的特性などのそれに附随する分割情報とを評価するために、ユーザインターフェース２０を使用してデータ記憶装置６０に記憶されている画像フレーム１５０の履歴を閲覧する。ナビゲーションを容易にするために、プロセッサ装置は、例えばディスプレイ装置１８に記憶されている画像フレーム１５０ごとに記録されたタイムスタンプ１５３から導き出されたタイムラインを表示させ、それによって、超音波検査者が、データ記憶装置６０から特定のタイムスタンプに対応する画像フレーム１５０を取り出し、取り出された画像フレーム１５０をディスプレイ装置１８に表示するために、表示されたタイムラインをスクロールすることができるようにする。これは、さらに、この画像フレーム１５０において分割アルゴリズムによって認識された、認識された関心解剖学的特徴１５１の求められた幾何学的特性の表示を含み、この幾何学的特性は、例えば上記で詳述したようにオーバレイとしてなど、任意の適切な方式で表示される。同様に、当業者にはすぐにわかるように、画像フレーム１５０の分割も、オーバレイ又は別の任意の適切な方式で表示される。
【００７４】
このようなタイムラインに沿ったナビゲーションは、さらに、超音波検査者が関心解剖学的特徴１５１が特に良好に、例えば歪みなしに鮮明に視認可能に示されている画像フレーム１５０を特定することができるという利点を有する。このような特定された画像フレーム１５０に附随するタイムスタンプ１５３に基づいて、超音波検査者は、その画像フレームが撮像された関心身体領域上の超音波プローブ１４の位置を推定することができ、それによって、超音波検査者は、所望の場合には、この位置がわかっていることを利用して追加のシーケンス１５を入手し、この追加のシーケンスにおいて関心解剖学的特徴１５１のさらに向上した鮮明度又は視認性を得ることができる。
【００７５】
一実施形態では、プロセッサ装置は、記憶されている画像フレーム１５０のサブセットの平均幾何学的特性を計算し、ディスプレイ装置１８にこの平均幾何学的特性を表示させる。このようなサブセットは、例えば、超音波検査者による特定の画像フレーム１５０の選択に応答して集められ、このサブセットには、選択された画像フレームに隣接するいくつかの画像フレーム１５０が含まれる。これによって超音波検査者には、例えば関心解剖学的特徴１５１の寸法など、関心幾何学的特性の平均値が提示される。これは、例えば、超音波検査者が胎児、例えば胎児のボリュメトリック領域についてその幾何学的特性を得るために一連の個別の画像フレーム１５０を評価する必要がなくなるため、超音波検査者がその解剖学的特徴を評価する際の助けになる。
【００７６】
超音波検査者は、さらに、この対話型レビューモードを使用して、必要であれば幾何学的特性の評価の精度を向上させるために、関心解剖学的特徴１５１の求められた幾何学的特性の手動修正、及び／又は、記憶されている画像フレーム１５０の提案された分割の手動修正を行うことができる。超音波検査者が記憶されている画像フレーム１５０の提案された分割を手動で修正する場合、プロセッサ装置は、関心解剖学的特徴１５１の修正された分割の幾何学的特性を自動的に再計算する。また、プロセッサ装置は、データ記憶装置６０を、超音波検査者の入力に基づいて加えられた修正によって自動的に更新するように構成される。
【００７７】
ここで、本発明の実施形態について、超音波検査者が、それぞれが胎児６２の異なるスライスを画像化した２Ｄ画像フレーム１５０のスライディングウィンドウを規定するように、関心身体領域で超音波プローブ１４の平行移動方向に手動で超音波プローブ１４を移動させることによる、２Ｄ画像フレーム１５０の取得に関して説明したことを注記しておく。しかし、本発明の原理は、３Ｄ超音波画像にも同様に適用されることを理解されたい。その場合、超音波検査者は関心身体領域で超音波プローブ１４を移動させる必要がないが、超音波検査者は、さらなる評価のための２Ｄ画像フレーム１５０に対応する２Ｄ画像スライスを得るため、例えば関心解剖学的特徴１５１の幾何学的特性を求めるために、ボリュメトリック画像をどの方向にスライスするかを決定する必要がある。この場合、方法２００は、上記で詳述したように画像スライスのシーケンスの安定性（変動性）を判断するために、２Ｄ画像スライスのそれぞれを評価し、それによって超音波検査者に選択されたスライス方向の適切性に関するリアルタイムフィードバックを与えることにより、超音波検査者が、ボリュメトリック画像をどの方向にスライスすべきかに関するガイダンスを得ることができるようにする。この場合、スライスの方向は、幾何学的特性を確実に得るために、画像スライスのスライディングウィンドウが生成される平行移動方向を規定する。
【００７８】
方法２００の上述の各実施形態は、超音波システム１００のプロセッサ装置上で実行されると、プロセッサ装置に方法２００を実施させる、コンピュータ可読記憶媒体上で実現されるコンピュータ可読プログラム命令によって実現される。このために、例えば、ＣＤ、ＤＶＤ又はＢｌｕ−Ｒａｙディスクなどの光学式可読媒体、ハードディスクなどの磁気式可読媒体、メモリスティックなどの電子データ記憶装置など、任意の適切なコンピュータ可読記憶媒体が使用される。コンピュータ可読記憶媒体は、インターネットなどのネットワークを介してアクセス可能な媒体であってもよく、それにより、ネットワークを介してコンピュータ可読プログラム命令にアクセスすることができる。例えば、コンピュータ可読記憶媒体は、ネットワーク接続記憶装置、ストレージエリアネットワーク、クラウドストレージなどであってもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読プログラム命令を入手することができるインターネットアクセス可能サービスであってもよい。一実施形態では、超音波イメージング装置は、このようなコンピュータ可読記憶媒体からコンピュータ可読プログラム命令を取り出し、取り出されたコンピュータ可読プログラム命令をデータ記憶装置、例えばデータ記憶装置の一部をなすメモリデバイスなどに記憶することによって新たなコンピュータ可読記憶媒体を作成するように構成される。このデータ記憶装置は、プロセッサ装置にとってアクセス可能であり、これによりプロセッサ装置は実行のためにデータ記憶装置からコンピュータ可読プログラム命令を取り出すことができる。
【００７９】
上記の各実施形態は本発明を限定するものではなく例示するものであることと、及び、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの別の実施形態を設計することができることに留意されたい。特許請求の範囲では、括弧内の参照符号は特許請求の範囲を限定するものと解釈すべきではない。「含む」という語は、請求項に記載されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素の前の「ａ」又は「ａｎ」という語は、複数の当該要素の存在を排除しない。本発明は、いくつかの別個の要素を含むハードウェアによって実施可能である。いくつかの手段を列挙している装置の請求項において、それらの手段のいくつかは１つの同一のハードウェアによって実現可能である。特定の手段が互いに異なる従属請求項において記載されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用することができないことを示すものではない。
【図１】
2020503099.tif 000003
【図２】
2020503099.tif 000004
【図３】
2020503099.tif 000005
【図４】
2020503099.tif 000006
【図５】
2020503099.tif 000007
【図６】
2020503099.tif 000008
【図７】
2020503099.tif 000009
【国際調査報告】
2020503099.tif 000010
2020503099.tif 000011
2020503099.tif 000012