(57)【要約】  本開示によるマルチパッチ超音波アレイは、トランスデューサー要素の複数のパッチであって、複数のパッチが、アレイの第１の方向に沿って配置された、複数のパッチと、複数のパッチのうちの隣接しているものが第１の方向に直交したアレイの第２の方向において互いに対して滑動可能にするように複数のパッチを接続するフレームとを含む。本開示による超音波システムは、複数の超音波パッチを備えるマルチパッチウルトラソニックアレイであって、複数の超音波パッチの各々が、関心領域に向けて超音波を送信するように、及び、関心領域からエコーを受信するように個々に動作可能であり、各パッチが、アレイの高さ方向において隣接したパッチに対して可動である、マルチパッチウルトラソニックアレイと、受信されたエコーから超音波像を生成するように構成された超音波スキャナと、超音波スキャナに複数のパッチの各々を選択的に結合するように構成された通信リンクとを含む。
2020505974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸と前記第１の軸に直交した第２の軸とを規定するマルチパッチウルトラソニックアレイであって、前記マルチパッチウルトラソニックアレイは、
前記マルチパッチウルトラソニックアレイの前記第１の軸に実質的に沿って配置された、トランスデューサー要素の複数のパッチと、
隣接した前記パッチが前記第２の軸の方向に互いに対して滑動可能であるように前記複数のパッチを接続するフレームと、
を備える、
マルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項２】
前記フレームは、各セルが前記複数のパッチのうちの単一のパッチを囲む、複数のセルを備える、
請求項１に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項３】
前記各セル及びそれぞれのパッチが、当該セルに対する当該パッチの場所を提供するセンサーに動作可能に関係している、
請求項２に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項４】
前記各セルは、当該セル内に囲まれた前記パッチの長さと実質的に同じ長さをもち、当該セルが、当該セル中に囲まれた前記パッチの幅より大きな幅をもつ、
請求項２に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項５】
前記各セルは横断側壁を備え、各パッチが、それぞれの前記セルの前記横断側壁間において摩擦により保持される、
請求項２に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項６】
前記各セルは横断側壁を備え、各パッチが、それぞれの前記セルの両側の前記横断側壁とともにスライダージョイントを形成している、
請求項２に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項７】
前記各セルの内部は、前記セル内に位置する前記パッチの対応する寸法より大きく、前記パッチと前記セルの前記内部との間に形成された空洞が、音響結合流体により充填されている、
請求項２に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項８】
前記各セルは、前記マルチパッチウルトラソニックアレイの送信側に沿った可撓膜を備える、
請求項２に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項９】
前記パッチは、互いに対して手動で可動である、
請求項１に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項１０】
各パッチは、ユーザーが当該パッチを別のパッチに対して手動で滑動させることを可能にするノブを送信面の反対側の面に含む、
請求項９に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項１１】
前記パッチは、電気機械的に作動させられる、
請求項１に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項１２】
前記複数のパッチの各々は、前記トランスデューサー要素の一次元又は二次元サブアレイを備える、
請求項１に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項１３】
前記フレームは、相互に滑動可能に連結された複数の個々のハウジングを備え、前記個々のハウジングの各々が、前記複数のパッチのうちの１つを囲む、
請求項１に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項１４】
前記個々のハウジングは、前記第２の軸に平行な軸の周りで互いに旋回可能である、
請求項１３に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項１５】
前記フレームは、像形成される対象者の表面に機械的に固定されるように構成されている、
請求項１に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項１６】
前記フレームは、前記マルチパッチウルトラソニックアレイの送信側に沿った接着剤を介して機械的に固定される、
請求項１５に記載のマルチパッチウルトラソニックアレイ。
【請求項１７】
広視野を提供するための超音波像形成システムであって、前記超音波像形成システムは、
マルチパッチウルトラソニックアレイの第１の軸に実質的に沿って配置された複数の超音波パッチを備える前記マルチパッチウルトラソニックアレイであって、前記複数の超音波パッチの各前記超音波パッチが、関心領域に向けて信号を送信するように、及び、前記関心領域から信号を受信するように個々に動作可能であり、前記複数の超音波パッチの各前記超音波パッチが、前記マルチパッチウルトラソニックアレイの視野をカスタマイズするために前記第１の軸に直交した前記マルチパッチウルトラソニックアレイの第２の軸に沿って隣接した前記超音波パッチに対して滑動可能である、マルチパッチウルトラソニックアレイと、
受信された前記信号から前記視野の少なくとも一部の超音波像を生成する超音波スキャナと、
前記超音波スキャナに前記複数の超音波パッチの各々を選択的に結合する通信リンクと、
を備える、
超音波像形成システム。
【請求項１８】
前記通信リンクは、任意の所与の時点において前記複数の超音波パッチからの前記複数の超音波パッチを前記超音波スキャナに通信可能に結合するデータ転送リンクを備える、
請求項１７に記載の超音波像形成システム。
【請求項１９】
前記通信リンクは、任意の所与の時点において前記複数の超音波パッチからの１つの超音波パッチのみを前記超音波スキャナに結合するマルチプレクサーを備える、
請求項１７に記載の超音波像形成システム。
【請求項２０】
前記通信リンクは、介入型デバイスに位置する追跡デバイスから受信された追跡データに基づいて、前記複数の超音波パッチからの超音波パッチのうちの１つ又は複数を前記超音波スキャナに結合する、
請求項１７に記載の超音波像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１７年１月１９日に出願された米国特許出願第６２／４４８，０３０号の利益及び優先権を主張し、同出願の全体が参照により組み込まれる。
【０００２】
本出願は、マルチパッチ像形成システム及び関係する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[001]  末梢動脈疾患（ＰＡＤ：Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ａｒｔｅｒｙ  ｄｉｓｅａｓｅ）は、狭窄動脈が肢に対する血流量を減らす一般的な循環の問題である。ＰＡＤは動脈の狭窄及び硬化につながる。これは、血流量の減少を引き起こし、血流量の減少が、痛み、組織の損傷、さらには組織の壊死を結果的にもたらし得る。ＰＡＤは、米国において８００万人から１２００万人の特に５０歳を越えた人に影響を与える一般的な異常である。症状が深刻な（例えば、肢における血流が完全に、又はほぼ完全に塞がれている）場合、投薬に加えて、脈管形成、ステント配置、及びバイパス手術などの手順が必要である。これらの手順は、多くの場合、対象者を放射線にさらし、連続的なリアルタイムフィードバックを欠いたＸ線案内（蛍光透視法、動脈造影図）下で実施される。
【０００４】
[002]  慢性完全閉塞（ＣＴＯ：Ｃｈｒｏｎｉｃ  Ｔｏｔａｌ  Ｏｃｃｌｕｓｉｏｎｓ）を患った患者において、血管内技術は、ＣＴＯを横断する直径１ｍｍ未満の長い金属ワイヤ−である案内ワイヤの使用を必要とする（例えば、介入前及び介入後における大腿動脈９１０のｘ線像を示す図９Ａ及び図９Ｂを参照されたい）。案内ワイヤの横断に成功した後、多くの場合、バルーン膨張又は粥腫切除などの治療が、血管腔を拡大するために、又は、通りを良くするために使用される。これらの患者では、塞がれた領域９１２及び塞がれた領域の遠位にある血管のセグメントは、動脈造影図（図９Ａにより示されるように、Ｘ線のもとで血管腔を可視化する造影剤の注入）を使用して可視化されることができない。ＭＲＩ／ＣＴから取得された術前像の使用は可能であるが、これは、コストを上げて、像の位置合わせなどの他の技術的な課題をもたらす。概して、図９Ａは、蛍光透視法のもとでＣＴＯ横断をナビゲートすることに付随する問題を示す。血管の一部が処置前に塞がれているので、血管の塞がれた部分が蛍光透視法を使用して像形成されることができない。さらに、反復した、又は広範囲に及ぶＸ線放射線の連続は望ましくない。従って、ＣＴＯ横断などの介入手順中におけるガイダンスのための異なる技術が所望される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[003]  蛍光透視法及び脈管造影法の代替として外部超音波が研究されている。超音波は有益なことに放射線も、有害な造影剤の使用も必要としないが、現在の超音波技術は高度に熟練した音波検査者が介入型手順を連続的に像形成するために、超音波トランスデューサープローブを連続的に操舵すること、及び操ることを必要とする。煩わしいことに加えて、熟練した音波検査者に対する要求は長い手順時間に起因してＣＴＯ及び他のＰＡＤ介入に対して超音波像形成が実用的でないことを示す。
【０００６】
[005]  本発明は、超音波案内介入型手順のためのシステム及び方法を提供する。特定の態様において、本発明は、ＰＡＤの診断、処置、及び監視、及び他の手順における使用のための、１０ｃｍより長い距離、及びいくつかの場合において３０ｃｍ以上にわたって広がる血管を外部から像形成するための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[006]  本開示によるマルチパッチ超音波アレイは、トランスデューサー要素の複数のパッチを含み、複数のパッチは、アレイの第１の軸又は第１の方向に実質的に沿っている。複数のパッチのうちの隣接しているものが第１の軸又は方向に直交した軸の方向において互いに対して滑動可能であるように、アレイが複数のパッチを接続するフレームをさらに含む。各パッチは、トランスデューサー要素の一次元又は二次元サブアレイを含む。
【０００８】
[007]  いくつかの実施形態において、フレームは、複数のセルを含み、各セルが、複数のパッチのうちの単一のパッチを囲む。いくつかの実施形態において、各セル及びそれぞれのパッチは、セルに対するパッチの場所を提供するように構成されたセンサーと動作可能に関係する。いくつかの実施形態において、各セルは、セル内に囲まれたパッチの幅と実質的に同じ幅、及び、セル内に囲まれたパッチの長さより大きな長さをもつ。いくつかの実施形態において、各セルは、横断側壁を含み、各パッチは、所与のパッチを囲むセルの横断側壁間に摩擦により保持される。他の実施形態において、各パッチは、パッチを囲むセルの反対側の横断側壁とともにスライダージョイントを形成する。
【０００９】
[008]  いくつかの実施形態において、各セルの内部は、セル内に位置するパッチの対応する寸法より大きなものであり、パッチとセルの内部との間に形成された空洞は、音響結合流体により充填される。いくつかの実施形態において、各セルは、アレイの送信側に沿った可撓膜を含み、可撓膜がアレイの送信側と対象者との間における音響結合の改善を可能にする。
【００１０】
[009]  いくつかの実施形態において、パッチは、互いに対して手動で可動であるように構成される。例えば、各パッチは、送信面の反対側の面にノブを含み、ノブは、ユーザーがパッチを別のパッチに対して手動で滑動させることを可能にするように構成されている。いくつかの実施形態において、アレイは、上部の上方（例えば、アレイの非送信側）に可撓膜を含み、可撓膜は、ユーザーが、例えばパッチの場所を調節するために、膜の下方に位置する個々のパッチを手動で操ることを可能にする。いくつかの実施形態において、パッチは、例えば、各パッチに動作可能に関係した電気機械アクチュエータ、サーボ、又はソレノイドを介して、電気機械的に作動させられる。
【００１１】
[010]  いくつかの実施形態において、フレームは、互いに滑動可能に連結された複数の個々のハウジングを含み、個々のハウジングの各々が複数のパッチのうちの１つを囲む。いくつかの実施形態において、個々のハウジングは、さらに、例えば、高さ方向に平行な軸の周りで互いに旋回可能である。いくつかの実施形態において、フレームは、像形成される対象者の表面に機械的に固定されるように構成される。いくつかの実施形態において、フレームと対象者との間における機械的な装着は、アレイがエアポケットを最小化するために対象者に十分な圧力を印加することをもたらし、従って、アレイの送信側と対象者との間における音響結合を改善する。いくつかの実施形態において、フレームは、アレイの送信側に沿って提供された接着剤を介して機械的に固定されるように構成される。いくつかの実施形態において、フレームは、１つ又は複数のストラップ、又は、アレイを対象者に固定するためのスリーブなどの、別の機械的装着デバイスと動作可能に関係する。
【００１２】
[011]  本開示による超音波システムは、複数の超音波パッチを備えるマルチパッチウルトラソニックアレイであって、複数の超音波パッチの各々が、関心領域に向けて超音波を送信するように、及び、関心領域からエコーを受信するように個々に動作可能であり、各パッチが、アレイの高さ方向において隣接したパッチに対して可動である、マルチパッチ超音波アレイと、受信されたエコーから超音波像を生成するように構成された超音波スキャナと、超音波スキャナに複数のパッチの各々を選択的に結合するように構成された通信リンクとを含む。
【００１３】
[012]  いくつかの実施形態において、通信リンクは、任意の所与の時点において複数のパッチからの複数のパッチを超音波スキャナに通信可能に結合するように構成されたデータ転送リンクにより提供される。いくつかの実施形態において、通信リンクは、任意の所与の時点において複数のパッチからの１つのパッチのみを超音波スキャナに結合するように構成されたマルチプレクサーにより提供される。いくつかの実施形態において、通信リンクは、介入型デバイスに位置する追跡デバイスから受信された追跡データに基づいて、複数のパッチからのパッチのうちの１つ又は複数を超音波スキャナに結合するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】[013]  本開示による大腿動脈を像形成するための例示的な使用シナリオにおけるマルチパッチアレイの図である。
【図２】[014]  本開示の一実施形態によるマルチパッチアレイの等角図である。
【図３】[015]  図２におけるマルチパッチアレイの底面等角図である。
【図４Ａ】[016]  本開示による滑動インターフェースの簡略化された断面図である。
【図４Ｂ】本開示による滑動インターフェースの簡略化された断面図である。
【図４Ｃ】本開示による滑動インターフェースの簡略化された断面図である。
【図５】[017]  本開示のさらなる実施形態によるマルチパッチアレイのブロック図である。
【図６】[018]  本開示による別の滑動インターフェースの簡略化された断面図である。
【図７】[019]  本開示による超音波像形成システムのブロック図である。
【図８】[020]  本開示による超音波像形成システムの別のブロック図である。
【図９Ａ】[021]  介入前及び介入後における大腿動脈のｘ線像を示す図である。
【図９Ｂ】介入前及び介入後における大腿動脈のｘ線像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[022]  特定の例示的な実施形態の以下の説明は、本質的に例示にすぎず、どのような観点からも、本発明、又は本発明の用途又は使用を限定することは意図されない。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、本出願の一部を構成する添付図面が参照され、説明されるシステム及び方法が実施される特定の実施形態が添付図面において例示として示される。これらの実施形態は、本明細書において開示されるシステム及び方法を当業者が実施することができるように十分詳細に説明され、及び他の実施形態が利用されること、及び、本システムの趣旨及び範囲から逸脱することなく構造的な、及び理論的な変更がなされることが理解される。さらに、明確であることを目的として、特定の特徴の詳細な記述が当業者に明らかである場合、本システムの説明が不明瞭とならないように、その特定の特徴の詳細な記述は説明されない。従って、以下の詳細な説明は限定的な意味に解釈されず、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規定される。
【００１６】
[023]  本開示は、医療超音波像形成に関し、特に、広い視野を取得するためにマルチパッチアレイを使用し、例えば、血管が単一のトランスデューサープローブを使用して取得され得るものより著しく大きな距離にわたって広がる脈管像形成に適した超音波システム及び方法に関する。説明されるように、脈管形成、ステント配置、及びバイパス手術などの手順が、ＰＡＤを処置するために実施される。これらの手順は、多くの場合、対象者を放射線にさらし、連続的なリアルタイムフィードバックを欠いたＸ線案内（蛍光透視法、動脈造影図）下で実施される。超音波像形成は、例えば、ＣＴＯ病変を可視化することが期待される。しかし、超音波像形成の使用は音波検査者の技量に大きく依存する。ＣＴＯ病変の長さは３０ｃｍ以上であり得る（実際、診断されたＣＴＯ病変のほぼ半分が、少なくとも１０ｃｍの長さをもつ傾向がある）ので、単一の超音波プローブの使用は臨床ワークフローを複雑にし得、看護師／補助者は多くの場合に著しく蛇行した血管セグメントを通したワイヤの進みに沿うように、ＵＳプローブを能動的に再度位置させることが必要とされる。ＣＴＯ内における石灰化部位は、ワイヤの先端を可視化することを困難にし得、石灰化部位は、さらに、プローブを再度位置させることを困難かつ時間のかかるタスクにし得る。
【００１７】
[024]  本明細書における例は、音波検査者が、血管を像形成している間にプローブを動かすことを不要にする。加えて、本明細書における例は、マルチパッチアレイの視野が、蛇行した血管の場合でさえ血管のより長い距離を網羅することを可能にする手法でアレイを配置することを可能にする。例えば、図１に示されるように、マルチパッチアレイ１０は、血管（例えば、大腿動脈３）の一部を像形成するために対象者（例えば、患者１）に位置する。マルチパッチアレイ１０は、トランスデューサー要素の複数のパッチを含む（この例において、６つのパッチ１２がアレイ１０に含まれる）。各パッチは、トランスデューサー要素の一次元（１Ｄ）又は二次元（２Ｄ）サブアレイを含む。パッチは、アレイ１０の第１の方向１１に沿って配置される。フレーム１６は、パッチ１２を一緒に接続してアレイ１０を形成する。例えば、音波検査者が、場合によっては蛇行した、血管のより大きな部分を像形成することを可能にするために、パッチ１２のうちの隣接しているものが互いに対して滑動する（すなわち、第２の方向１３に沿って動く）ことを可能にするように、フレーム１６が構成されている。
【００１８】
[025]  図２及び図３は、一実施形態によるマルチパッチアレイの上面図及び底面図を示す。アレイ２００は、複数のパッチ２１０及びフレーム２２０を含む。アレイ２００は、任意の数の個々のパッチ、例えば、３つ、４つ、５つ以上のパッチ、示される例のような１０個のパッチ又は、それより多くのパッチを含む。各パッチ２１０は、従来知られているようなウルトラソニックアレイのコンポーネント（例えば、圧電又はＣＭＵＴ要素を備えるトランスデューサースタック、非送信方向における音を減衰させる、及び／又は、熱エネルギーを放散する裏打ち層、１つ又は複数の適合層、及び、サブアレイの送信側におけるレンズ）を含む。例えば、各パッチは、１Ｄ又は２Ｄアレイに配置された複数のトランスデューサー要素２１２（例えば、ＣＭＵＴ又は、圧電トランスデューサー要素）を含む。個々のトランスデューサー要素のビーム形成及び／又は放出の制御は、アレイ２００が接続された超音波スキャナのコンポーネントにより制御される。個々のパッチは、各セルに関係した、及び、各セル内に囲まれたそれぞれのパッチに接続された（すなわち、配線接続された）電気コネクタに接続されたケーブルを介して超音波スキャナに電気的に、従って通信可能に結合される。ケーブルは、さらに詳しく説明されるように、マルチプレクサーを介して個々のパッチをスキャナに接続する。
【００１９】
[026]  個々のパッチ２１０の各々は、例えば、アレイ２００における任意の他のパッチが活性であるか否かに関わらず、超音波像を取得するように独立して動作可能である。いくつかの実施形態において、スキャナ及びアレイ２００を含む超音波像形成システムは、任意の所与の時点においてアレイの単一のパッチのみが活性であるように構成される。これは、隣接したパッチから送信された信号間における干渉を減らす。いくつかの実施形態において、任意の所与の時点において複数のパッチが活性であり、複数のパッチにより検出されたエコーは、組み合わされた像を形成するために使用される。いくつかの例において、パッチ間でスイッチングすること（例えば、侵襲性ツールが進行させられるときに通される領域を像形成するために、例えば、隣接したパッチを連続して活性化すること）は、（例えば、オペレーター入力に応答して）手動で、又は、（例えば、侵襲性ツールに関係した追跡データに基づいて）自動的に実施される。これらのパッチから獲得された像は、広視野像を取得するために一緒に連結され得る。これらのパッチの相対的な場所は、例えば、サブ像を組み合わせるために、後述の溝及び／又はセンサーを通して取得される。
【００２０】
[027]  図２及び図３に示されるように、個々のパッチ２１０は、正方形又は長方形の形状であり、長さ（ＬＰ）及び幅（ＷＰ）をもつ。従って、個々のパッチの各々は、長さ（ＬＰ）及び幅（ＷＰ）により規定された視野を提供し、従って、概ね長さ（ＬＰ）にパッチの数を乗じたものに等しい長さをもつアレイ２００の拡張された視野を提供する。個々のパッチ２１０は、実質的に平らな送信側を含み、線形アレイ又は段階的な線形アレイとして構成される。いくつかの例において、パッチの送信側は、高さ方向における、より幅の広い視野のために、高さ方向に湾曲したものである（例えば、各パッチが曲線状サブアレイである）。各パッチに対する視野は、さらに操縦可能ビームを使用した２Ｄパッチアレイを使用して高さ方向に拡張され得る（エレベーション面におけるセクター走査）。
【００２１】
[028]  フレーム２２０は、対応する数のセル２２２を含み、セル２２２の各々が、単一のパッチを囲む。セル２２２は、正方形又は長方形の形状を含み、セル内に囲まれたパッチを収容するように構成された長さ（ＬＣ）及び幅（ＷＣ）をもつ。パッチ２１０は、第１の方向（例えば、アレイ２００の縦方向１１）に沿って一方側から他方側まで配置されている。パッチ２１０の各々は、第１の方向に直交した少なくとも第２の方向（例えば、アレイ２００の横方向又は横断方向１３）に沿って調節可能（例えば、滑動可能）である。この点で、各セルは、パッチに対する調節範囲を提供するセル内に囲まれたパッチの長さより大きな長さをもつ。例えば、個々のパッチは、１ｃｍ、２ｃｍ、３ｃｍ以上の幅Ｗｐをもつ。各セルの幅Ｗｃは、囲まれたパッチの幅の２、３、４倍以上である。セルの長さは、パッチの長さとほぼ同じである（例えば、隙間のために、及び／又は、滑動インターフェース２４０のコンポーネントを収容するために必要な程度にわずかに大きいのみである）。フレーム２２０は、対象者との音響結合を改善する半可撓性材料（例えば、ＰＥＴ、又は、別の種類のプラスチック材料）から作られる。従って、フレーム２２０は、（例えば、縦方向に沿って）わずかに曲がるように構成され、このことが、対象者と音響結合する（例えば、エアポケットを除去する）ためにアレイに印加される必要のある力を減らし、従って、像形成中における対象者の快適さを改善する。さらに、フレーム２２０は、例えば、フレームの屈曲、及び／又は、（例えば、図６Ａ及び図６Ｂを参照して説明されるような）隣接したパッチ間の旋回結合に起因して、個々のパッチが第１の方向と第２の方向とに直交した第３の方向１５に動くことを可能にする。
【００２２】
[029]  説明されるように、フレーム２２０の各セル２２２は、単一のパッチ２１０を収容する。各セルの壁（例えば、縦壁及び横断壁）が空洞２２６を規定し、空洞２２６は、パッチの調節機能を可能にするために、空洞２２６内に収容されたパッチより大きい。ここでさらに図４Ａを参照すると、パッチにより占有されていない空洞２２６のボリュームの部分は、音響結合流体２２８（例えば、超音波ゲル）により充填される。図４Ａは、図２における４Ａ−４Ａ線により示されるようにアレイ２００の滑動インターフェースの断面図を示す。図４Ａにおける断面図は、アレイ２００のそれぞれのパッチ２１０−１及び２１０−２を囲む２つの隣接したセル２２２−１及び２２２−２の一部を示す。図４Ａに示されるように、セルの送信側（例えば、下側２０２）は、可撓膜２２４−ａにより封止されている。膜２２４−ａは、アレイの送信面の実質的に全体にわたって配置された可撓性材料の連続的なシートである。他の例において、個々の膜２２４−ａは、個々のセルの下側を囲む。送信側に提供された音響結合流体２２８及び可撓膜２２４−ａは、例えば、アレイの下面が像形成される対象者の表面に調和することを可能にすることにより、アレイ２００の送信側を対象者に音響的に結合することに役立つ。
【００２３】
[030]  いくつかの例において、セルの上側２０１も可撓膜２２４−ｂにより封止される。いくつかの実施形態において、パッチは、互いに対して手動で可動であるように構成される。例えば、個々のパッチは、例えば、ノブ２５０に対する横方向の力Ｆの印加を介して、手動で調節可能である（図２参照）。ノブは、パッチの送信側の反対側（上側２０１）に位置し、ユーザーが１つのパッチ（例えば２１０−１）を別のパッチ（例えば２１０−２）に対して手動で滑動させることを可能にするように構成されている。上側２０１における可撓膜２４０−ｂ、及びノブ２５０の形状は、ユーザーがノブ２５０を把持して高さ方向１３に沿ってパッチを滑動させることを可能にする。いくつかの実施形態において、パッチは、代替的に、例えば、各パッチに動作可能に関係したサーボ又はソレノイドなどの電気機械アクチュエータを介して電気機械的に作動させられる。
【００２４】
[031]  示されるように、図２の実施形態におけるアレイは、１０個のパッチを含み、１０個のパッチの各々が、約３ｃｍの長さをもち、約４ｃｍの幅をもち、１０個のパッチが、第１の方向１１に沿った約３０ｃｍの拡張された視野（ＦＯＶ）をもつマルチパッチアレイを提供する。他の例において、（１０個より少ない、又は１０個より多い）異なる数のパッチが使用され、パッチの各々が、特定の用途に適切な寸法をもつ。例えば、１０個より多いパッチ、又は、より長い個々のパッチが、３０ｃｍを上回るアレイ２００のＦＯＶを取得するために使用される。いくつかの例において、個々のパッチの長さは、幅より２、３、４倍大きなものである。いくつかの例において、（例えば、約１ｃｍの幅の、例えば、像形成される血管の幅よりわずかに幅が広い）比較的狭いパッチが、より幅の広い（例えば、パッチより最大１０倍幅の広い）セル内に囲まれる。これは、血管の湾曲に沿うようにアレイの長さ方向に沿った十分な調節機能を提供するとともに、個々のパッチの全体寸法を小さくするのでアレイのコストを減らす。いくつかの例において、例えば、より小さな、より蛇行した、又は、より密な間隔の脈管構造をもつより小さな対象者を像形成するために、個々のパッチは、像形成される血管の経路に調和するように微細な調節を可能にするために、比較的小さな（例えば、長さ及び／又は幅がより短い）ものである。他の例において、例えば、図５〜図６を参照して以下でさらに説明される実施形態のように、旋回調節などの他の方向に沿った調節機能がさらに提供される。
【００２５】
[032]  図４Ｂの実施形態などのいくつかの実施形態において、個々のパッチ（例えば、パッチ２１０−１及び２１０−２）は、それぞれのセル（例えば、セル２２２−１及び２２２−２）の対向する横断壁間の摩擦により保持される。パッチがセルの対向する干渉壁間に摩擦により保持されるように、パッチは、セルとの締まりばめのために寸法決めされ、すなわち、パッチの長さ（ＬＰ）は、長さ（ＬＣ）よりわずかに大きなものである。
【００２６】
いくつかの実施形態において、パッチは、パッチを囲むセルの反対側の横断側壁とともにスライダージョイントを形成する。図４Ｂ及び図４Ｃは、さらなる例によるマルチパッチアレイの滑動インターフェースを示す。同様のコンポーネントは同じ参照符号を使用して示される。図４Ｂは、図２のアレイ２００に使用される滑動インターフェース２４０’の断面図を示す。図４Ｂの断面図は、アレイ２００のそれぞれのパッチ２１０−１及び２１０−２を囲む２つの隣接したセル２２２−１及び２２２−２の一部を示す。図４Ｂにおける例において、パッチの各々（例えば、パッチ２１０−１及び２１０−２）は、フレーム２２０に滑動可能に接続されており、従って、舌及び溝タイプのジョイントを介して互いに対して滑動可能である。図４Ａにおける例と同様に、パッチにより占有されていない空洞２２６の部分は、音響結合流体２２８により充填される。この実施形態において、隣接したセル２２１−１及び２２２−２を分離するインターフェース壁２２３は、それぞれのパッチの突起２２８−１、２２８−２を収容するように構成された溝２２５−１及び２２５−２を含む。溝及び突出部は、連携した滑りばめのために形作られ、（例えば、示されるような長方形、円形、蟻継形などの）任意の適切な断面形状をもつ。示されるものと異なる溝及び突出部の配置が使用される。例えば、突出部と溝との場所は反転される（例えば、インターフェース壁は、パッチにおける溝に係合するように構成された突出部を含む）。いくつかの実施形態において、インターフェース壁は、一方側における突出部と、反対側における溝とを含み、これに対応して、パッチは、インターフェース壁と動作可能に係合するように、一方側における突出部と他方における溝とを含む。パッチは、（例えば、ノブを介して、及び、調節された位置にパッチを維持するために摩擦による補助を受けて）手動で調節可能であるか、又は、（例えば、ソレノイドを介して）電気機械的に作動可能である。さらに、本明細書における例のうちの任意の例のセル及びそれぞれのパッチは、セルに対するパッチの場所を提供するように構成されたセンサーと動作可能に関係する。センサーとして、光センサー（例えば、小型ＩＲ接近センサー）、電気機械、電磁、又は容量センサー、又は、別の種類のセンサーが挙げられる。これらは、例えば、セルの壁とパッチの側部との間の距離を測定するように配置されるか、又は、基準位置に対する、セルの長さに沿ったパッチの変位量を測定するように配置される。いくつかの例において、センサーは、パッチの位置を特定するように、及び／又は、超音波スキャナに、及び任意選択的にパッチのポジトンを電気機械的に調節するためのアクチュエータに位置を提供するように構成されるリニアエンコーダを含む。
【００２７】
[033]  図４Ｃは、図２のアレイ２００に使用される別の滑動インターフェース２４”の断面図を示す。図４Ｃの断面図は、アレイ２００のそれぞれのパッチ２１０−１及び２１０−２を囲む２つの隣接したセル２２２−１及び２２２−２の一部を示す。図４Ｂにおける例と同様に、パッチにより占有されていない空洞２２６の部分は、音響結合流体２２８により充填されている。図４Ｃにおける例では、壁２２３の両側においてトラック２２７内に載置されたローラー２２９を含むスライダージョイントを介して横断壁２２３を滑動可能に係合する。パッチ２１０−１及び２１０−２の各々の側部がそれぞれのトラックに収容されているので、パッチの滑動の動きはローラーにより円滑化される。滑動インターフェースのための異なる種類のスライダージョイント又は配置体が、他の例において使用される。
【００２８】
[034]  理解されるように、フレームの各セルは、その中に囲まれたパッチの長さと実質的に同じ長さ、及び、その中に囲まれたパッチの幅より大きな幅をもつ。「実質的に同じ」という用語は、公称力Ｆ（例えば、パッチの重量に等しい力）を越える十分な摩擦力を提供し、従って、セルの壁間における適所にパッチを維持するにもかかわらず、公称力より大きな力の印加時にパッチが動かされることを可能にするために、セルの長さに等しいか、又は、セルの長さよりわずかに大きなパッチの長さを包含する。さらに、「実質的に同じ」という用語は、（例えば、スライダージョイントの場合）セルの長さよりわずかに小さなパッチの長さを包含し、隣接したパッチ間のギャップを最小化するとともに、パッチがセルに対して（例えば、電気機械的作動のもとで）自在に動くことを可能にするための十分な隙間を提供するように、長さの差が選択される。
【００２９】
[035]  いくつかの実施形態において、フレームは、像形成される対象者の表面に機械的に固定されるように構成される。いくつかの実施形態において、フレームと対象者との間における機械的な装着は、アレイが対象者に十分な圧力を印加してエアポケットを最小化することをもたらし、従って、アレイの送信側と対象者との間における音響結合を改善する。例えば、フレームは、ストラップを備え、及び／又は、対象者にフレームを固定するためにスリーブ内に囲まれる。いくつかの実施形態において、フレームは、代替的に、又は追加的に、アレイの送信側に沿って提供された接着剤を介して固定される。
【００３０】
[036]  図５は、別の一実施形態によるマルチパッチアレイを示す。マルチパッチアレイ５００は、複数のパッチ２１０及びフレーム５２０を含む。マルチパッチアレイ５００は、同じ参照符号を使用して識別されるアレイ２００と同様の１つ又は複数のコンポーネントを含む。例えば、アレイ５００は、個々のパッチ２１０を含み、パッチ２１０の各々が、１Ｄ又は２Ｄアレイに配置された複数のトランスデューサー要素（例えば、ＣＭＵＴ又は圧電トランスデューサー要素）を含む。パッチが単体のフレームによりサポートされた図２の実施形態と対照的に、この実施形態では、個々のパッチが個々のハウジング又はケーシング５２２内に囲まれている。個々のケーシングの各々がモジュール式フレーム５２０の部分（例えば、セル）を形成する。隣接したケーシング（例えば、５２２−１及び５２２−２）は、互いに可動に結合されている。例えば、ケーシング及びそのケーシングの中に囲まれたパッチがアレイの高さ方向１３に可動であるように、隣接したケーシング（例えば、５２２−１及び５２２−２）が滑動可能に結合されている。個々のケーシング５２２は、滑動インターフェース５３０を介して連結されている。図２を参照して説明されるように、各パッチは、それぞれのセルに関係した電気コネクタ５６２及びケーブル５６４を介して超音波スキャナ５６０に通信可能に結合されている。いくつかの例において、チャンネルの総数を減らすために、個々のパッチ２１０がマルチプレクサー５６８を通してスキャナ５６０に通信可能に結合され、マルチプレクサー５６８は、任意の所与の時点において、個々のパッチ２１０のうちの１つ又は複数、及び、概して、個々のパッチ２１０のうちのすべてより少ない数をスキャナ５６０に通信可能に結合するように構成されている。
【００３１】
[037]  図６Ａ及び図６Ｂは、いくつかの例による滑動インターフェースの簡略化された断面図を示す。図６Ａは、図５における６Ａ−６Ａ線において得られるインターフェース５４０の簡略化された断面を示し、図６Ｂは、図６Ａにおける６Ｂ−６Ｂ線において得られるインターフェース５４０の簡略化された断面を示す。図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、一例において、隣接したケーシング（例えば、５２２−１及び５２２−２）は、滑動インターフェース５４０を使用して結合され、滑動インターフェース５４０は、隣接したセルのうちの１つ（例えば、ケーシング５２２−２）の側壁から延びた突出部５４２（例えば、レール）、及び、他方の隣接したセル（例えば、ケーシング５２２−１）の側壁内に形成されて突出部５４２を収容する溝５４４（例えば、トラック）により形成される。溝及び突出部は、互いに対して２つのケーシングが１自由度において並進移動すること（例えば、方向１３に沿って滑動すること）を可能にするが、互いに対して装着した状態に留まる（例えば、他の２つの並進移動の自由度に沿った動きを制限する）ように形作られており、寸法決めされている。いくつかの実施形態において、溝及び突出部は、２つのケーシング５２２−１、５２２−２、従って、２つのケーシング５２２−１、５２２−２内に囲まれた２つのパッチ２１０−１、２１０−２が互いに対して旋回することをさらに可能にするように形作られる。例えば、突出部及び溝は円柱形であり、円柱形の基部において溝５４４の開口が突出部５４２の幅より幅が広く、従って、２つが滑動するだけでなく互いに対してわずかに旋回することを可能にする。方向１３に沿った２つのケーシングの相対的な動きは、例えば、２つのセルが調節されたときに分離することをさらに防ぐ滑動可能インターフェース５４０に組み込まれたハードストップにより制限される。いくつかの例において、ハードストップは、（いくつかの場合において、モジュール式フレームの組立体を可能にする取り外し可能なキャップ５４９により）両端部においてキャップされる突出部におけるスロット５４８と、溝５４４の壁から延びた突起５４６とを使用して実施される。突起５４６は、スロット５４８の長さより短いものであり、２つの長さの差は滑動インターフェース５４０の相対的な動きの量（例えば、調節範囲）を決定する。異なる種類の滑動可能ジョイントが、セル間の滑動可能インターフェースを実施するために使用される。
【００３２】
[038]  図７は、本開示の一実施形態による超音波システム７００を示す。超音波システムは、超音波スキャナ７２０に接続されたマルチパッチウルトラソニックアレイ７１０を含む。マルチパッチウルトラソニックアレイ７１０は、関心領域７０５に向けて超音波を送信するように、及び、関心領域７０５からエコーを受信するように動作可能な複数の超音波パッチ７１２を含む。個々のパッチ７１２は、アレイ７１０の高さ方向において互いに対して可動である。例えば、アレイ７００は、本明細書において説明されるマルチパッチアレイのうちの任意のマルチパッチアレイ（例えば、アレイ２００、又は、アレイ５００）を使用して実施される。
【００３３】
[039]  超音波スキャナ７２０は、超音波像形成システム（例えば、図８を参照して以下でさらに説明される超音波像形成システム８００）の１つ又は複数のコンポーネントを含む。超音波スキャナ７２９は、マルチパッチウルトラソニックアレイ７１０により受信されたエコーから超音波像を生成するように構成される。超音波スキャナ７２０は、非常にポータブルなデバイスである。例えば、超音波スキャナ７２０は、手持ち式デバイス（例えば、タブレット、スマートフォンなど）に実施された超音波像形成システム、例えば、ＰＨＩＬＩＰＳにより提供されるＶＩＳＩＱ又はＬＵＭＩＦＹ超音波システムである。いくつかの例において、超音波スキャナ７２０は、様々な像形成機能（例えば、Ｂモード、Ｍモード、カラーフロードップラー、ＰＷドップラー、スペクトルドップラー、及び、他の超音波像形成モード）を提供する、より前の従来の、より大きいが依然として典型的にはポータブルベースのものとして実施される超音波像形成システムである。例えば、超音波スキャナ７２０は、ＰＨＩＬＩＰＳにより提供されるＳＰＡＲＱ又はＥＰＩＱ超音波システムなどの超音波像形成システムである。他の超音波システムは、使用される。
【００３４】
[040]  システム７００は、超音波スキャナに複数のパッチの各々を選択的に結合するように構成された通信リンク７３０をさらに含む。いくつかの例において、超音波スキャナ７２０は、限られた数のチャンネルを含み、任意の所与の時点においてアレイの単一のパッチのみから入力を受信するように構成される。このような例において、通信リンク７３０は、任意の所与の時点においてマルチパッチアレイの単一のパッチのみを結合するように構成される。
【００３５】
[041]  いくつかの例において、超音波スキャナ７２０は、高チャンネル数コネクタを含み、アレイの複数のパッチからエコー情報を同時に受信するように構成される。このような例において、通信リンク７３０は、任意の所与の時点において複数のパッチからの複数のパッチを超音波スキャナ７２０に通信可能に結合するように構成されたデータ転送リンクにより提供される。例えば、並列データリンクは、複数のパッチからデータを同時に送信するために使用される。いくつかの例において、アレイ７１０は、例えば、無線通信インターフェース７３４を介して超音波スキャナ７２０に無線結合される。いくつかの例において、通信リンク７３０は、マルチプレクサー７３２（ＭＵＸ：ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）を含む。マルチプレクサー７３２は、（有線又は無線接続を介して）個々のパッチの各々に接続され、任意の所与の時点において複数のパッチ７１２のうちの１つ又は部分集合を超音波スキャナ７２０に選択的に結合するようにスイッチング機能を実施するように構成される。図示されるように、マルチプレクサー７３２は、超音波スキャナ７２０に有線又は無線接続を介して接続され、及び、活性化しているパッチから超音波スキャナ７２０にエコー情報を送信する。
【００３６】
[042]  いくつかの実施形態において、通信リンクは、介入型デバイスに位置する追跡デバイスから受信された追跡データに基づいて、複数のパッチからのパッチのうちの１つ又は複数を超音波スキャナに結合するように構成される。追跡データは、インサイチュウルトラソニック追跡システム、電磁（ＥＭ）追跡システム、又は現在知られている、又は、後に開発される別の種類の追跡技術により提供される。例えば、その開示があらゆる目的において全体として参照により本明細書に組み込まれる、発明の名称を「Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｏｆ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ（ｓ）  ａｂｏａｒｄ  ａｎ  ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ  ｔｏｏｌ」とする米国特許出願第１３／６４３，３７４号において説明される、例えば、任意選択的なその場追跡システムが、スキャナに追跡情報を提供するようにシステムＸと動作可能に関係する。一例において、超音波追跡技術は、像形成プローブのビームがＦＯＶを掃引しながら追跡センサーにより受信された信号を分析することにより、超音波トランスデューサープローブの視野（ＦＯＶ）内における受動超音波センサー（例えば、ＰＺＴ、ＰＶＤＦ、共重合体、又は他の圧電材料）の位置を推定する。飛行時間測定が像形成アレイからのＰＺＴセンサーの軸方向／半径方向距離を提供するとともに、振幅測定値及びビーム放出シーケンスの知識情報は、センサーの横／角度位置を提供する。３Ｄトランスデューサー（すなわち、２Ｄマトリックスアレイ）とともに使用されるとき、追跡センサーの高さ位置が同様の手法でさらに取得され得る。従って、追跡センサーが像形成プローブのＦＯＶ内に存在することを条件として追跡センサーの３Ｄ位置がリアルタイムで推定され得る。追跡センサーは、例えば、針、カニューレ、カテーテル、案内ワイヤなどの任意の介入型器具に付着され得る。本開示に関する文脈において、超音波システムは、追跡情報を受信するように、及び、その視野内に追跡センサーを含むことが特定された、パッチのうちの特定の１つを活性化するように構成される。
【００３７】
[043]  図８は、本開示の原理により構築された超音波像形成システム８００のブロック図を示す。超音波像形成システム８００は、Ｂモード像形成、ドップラー像形成、及び２つの組み合わせを実施するように構成される。
【００３８】
[044]  図８の実施形態における超音波像形成システム８００は、互いに対して滑動可能な複数のパッチ８１４を含むマルチパッチアレイ８１２に接続される。説明されるように、個々のパッチの各々は、超音波を送信するように、及び、エコー情報を受信するように構成される。パッチ８１４の各々に対して様々なトランスデューサーアレイ、例えば、線形アレイ、湾曲したアレイ、又は段階的なアレイが使用される。個々のパッチ８１４は、例えば、２Ｄ及び／又は３Ｄ像形成のために仰角と方位角との両方の次元において走査することが可能なトランスデューサー要素の二次元アレイを含む。パッチ８１４は、各パッチのサブアレイにより信号の送信と受信とを制御するアレイ８１２に、又は、超音波システム基体に位置するマイクロビーム形成器に結合される。アレイ８１２は、基体における送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ８１８に（有線又は無線接続を介して）結合されるマルチプレクサー８１６を介して超音波システム基体に結合される。マルチプレクサーは、基体に（例えば、ビーム形成器８２２に）パッチ８１４のうちの１つ又は複数を選択的に結合する。Ｔ／Ｒスイッチ８１８は、例えば、高エネルギー送信信号から主ビーム形成器８２２を保護するために、送信と受信との間でスイッチングするように構成される。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８１８及び他の要素の機能は、マルチプレクサー８１６に組み込まれる。超音波システム基体は、典型的には、信号処理及び像データ生成のための回路、及び、ユーザーインターフェースを提供するための実行可能命令を含むソフトウェア及びハードウェアコンポーネントを含む。
【００３９】
[045]  活性化しているパッチ８１４のアレイからのウルトラソニックパルスの送信は、ユーザーインターフェース８２４のユーザーの操作からの入力を受信する、Ｔ／Ｒスイッチ８１８に結合された送信制御装置８２０及びビーム形成器８２２により方向付けされる。ユーザーインターフェース８２４は、１つ又は複数の機械的制御部（例えば、ボタン、エンコーダなど）、タッチ感応式制御部（例えば、トラックパッド、タッチスクリーンなど）、及び他の知られた入力デバイスを含む、１つ又は複数の入力デバイス、例えば制御パネル８５２を含む。送信制御装置８２０により制御される別の機能は、ビームが操縦される方向である。ビームは、アレイ８１２の送信側からまっすぐに（アレイ８１２の送信側に直交するように）、又は、より幅の広い視野のために異なる角度で操縦される。ビーム形成器８２２は、個々のパッチのトランスデューサー要素のグループからの部分的にビーム形成された信号を完全にビーム形成された信号に組み合わせる。ビーム形成された信号は、信号プロセッサ８２６に結合される。
【００４０】
[046]  信号プロセッサ８２６は、帯域通過フィルタ処理、デシメーション、Ｉ及びＱ成分の分離、及び高調波信号分離などの様々な手法で、受信されたエコー信号を処理し得る。信号プロセッサ８２６は、追加的な信号強調、例えば、スペックル低減、信号コンパウンディング、及びノイズ除去をさらに実施する。処理された信号は、Ｂモード像データを生成するためにＢモードプロセッサ８２８に結合される。Ｂモードプロセッサは、体内における構造物の像形成のために振幅検出を使用し得る。Ｂモードプロセッサ８２８により発生させられた信号は、スキャンコンバーター８３０及び多断面再形成器８３２に結合される。スキャンコンバーター８３０は、所望の像形式で、エコー信号が受信される空間的関係によりエコー信号を配置するように構成されている。例えば、スキャンコンバーター８３０は、二次元（２Ｄ）セクター形の形式、又は、ピラミッド形又は別の形状の三次元（３Ｄ）形式によりエコー信号を配置する。多断面再形成器８３２は、例えば、米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）において説明されているように、体のボリュメトリック領域における共通面における点から受信されたエコーを、その面のウルトラソニック像（例えば、Ｂモード像）に変換し得る。ボリュームレンダラー８３４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、所与の基準点から見た３Ｄデータ集合の像を生成する。
【００４１】
[047]  さらに、信号プロセッサ８２６からの信号は、ドップラーシフトを推定するように、及び、ドップラー像データを生成するように構成されるドップラープロセッサ８６０に結合される。ドップラー像データは色データを含み、次に、色データが表示のためにＢモード（又は、グレースケール）像データに重ねられる。例えば、ドップラープロセッサは、自動相関器などのドップラー推定器を含み、ドップラー推定器では、速度（ドップラー周波数）推定がラグ１自己相関関数の偏角に基づき、ドップラーパワー推定はラグ０自己相関関数の大きさに基づく。運動は、また知られた位相領域（例えば、パラメトリック周波数推定器、例えば、ＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＲＩＴなど）、又は、時間領域（例えば、相互相関）信号処理技術により推定され得る。速度の時間分布又は空間分布に関係した他の推定器、例えば、加速度、又は、時間的な、及び／又は空間的な速度の導関数の推定器が、速度推定器の代わりに、又は、速度推定器に加えて使用され得る。いくつかの例において、速度及びパワー推定は、ノイズを低減する閾値検出及び、セグメント分け、及び、後処理、例えば、充填及び平滑化を受ける。次に、速度及びパワー推定は、色マップに従って所望の範囲の表示色にマッピングされる。ドップラー像データとも呼ばれる色データは、次に、スキャンコンバーター８３０に結合され、スキャンコンバーター８３０において、ドップラー像データが所望の像形式に変換され、血流を含む組織構造のＢモード像に重ねられて、色ドップラー像を形成する。
【００４２】
[048]  スキャンコンバーター８３０、多断面再形成器８３２、及び／又は、ボリュームレンダラー８３４からの出力（例えば、像）は、像ディスプレイ８３８に表示される前に、さらなる強調、バッファリング、及び、一時的な記憶のために像プロセッサ８３６に結合される。グラフィックプロセッサ８４０は、像との、表示のためのグラフィックオーバーレイを生成する。これらのグラフィックオーバーレイは、例えば、標準的な識別情報、例えば、患者名、像の日時、像形成パラメータなどを含み得る。これらの目的のために、グラフィックプロセッサは、ユーザーインターフェース８２４から、打ち込まれた患者名又は他の注釈などの入力を受信するように構成される。いくつかの実施形態においてグラフィックプロセッサ、像プロセッサ、ボリュームレンダラー、及び多断面再形成器のうちの少なくとも１つの１つ又は複数の機能は、これらのコンポーネントの各々を参照して説明される特定の機能がディスクリート型処理ユニットにより実施されるのではなく、集積型像処理回路に組み合わされる（集積型像処理回路の動作は並列に動作する複数のプロセッサ間で分担される）。さらに、例えば、Ｂモード像又はドップラー像を生成することを目的とした、エコー信号の処理は、Ｂモードプロセッサ及びドップラープロセッサを参照しながら説明されるが、これらのプロセッサの機能は、単一のプロセッサに統合されることが理解される。
【００４３】
[049]  理解されるように、本発明の原理に従った例は、典型的には、はるかに小さな視野（例えば、最大４ｃｍ）に適応された像形成モダリティを介して広い視野を提供する。本例により取得可能な結果として得られる視野は、個々に可動なパッチの数に応じて、１０ｃｍ以上であり、いくつかの例において、最大３０ｃｍ以上である。説明されるように、本開示によるマルチパッチアレイの視野は、血管の湾曲に対して調節可能である。説明されるように、各パッチは、血管が視野内にあるように、独立して制御される。活性化しているパッチの選択、及び／又は、互いに対するパッチの位置は、ユーザー（例えば、臨床医、音波検査者、登録された脈管技術者）により手動で調節され得るか、又は、像形成基体からのコマンドに応答して自動的に調節され得る。後者のために、調節は、入力、血管の像セグメント分けからのフィードバック、又は、隣接したパッチの場所を追跡することに基づく。一実施形態において、例えば、約６×２５ｃｍ２の面積をカバーする２つ〜６つのパッチを含むマルチパッチアレイが、本明細書における例により実施される。説明されるように、個々のパッチの各々は、容量性微細加工ウルトラソニックトランスデューサー（ＣＭＵＴ）要素、圧電トランスデューサー要素、又は現在知られている、又は後に開発される他の種類のウルトラソニックトランスデューサー要素を含む。
【００４４】
[050]  マルチパッチアレイを使用して像形成するための工程は、対象者に複数の調節可能なパッチを含むアレイを位置させることと、アレイの高さ方向において１つ又は複数のパッチを滑動させることにより１つ又は複数の個々のパッチの場所を調節することと、複数のパッチのうちの少なくとも１つを使用して、超音波を送信する、及び、エコーを受信することと、超音波スキャナのディスプレイにエコーに応答して像を表示することとを有する。いくつかの実施形態において、工程は、介入ツールを含む対象者の領域を像形成するために、アレイのパッチを選択的に活性化及び不活性化することをさらに有する。
【００４５】
[051]  個々のパッチの視野が血管を含むように、アレイにおけるパッチの各々が手動で、又は電子的に位置させられる。これは、介入手順前に実行され得、この段階において獲得された任意の像は、介入手順中に基準像（例えば、血管モデル）として使用され得る。（任意の所与の時点において単一の又は少数のパッチが像を送信することができる場合、）手順中、パッチのうちの大部分が不活性である。介入ツールの進入場所の最も近くに位置する１つ又は複数だがすべてより少ないパッチが活性化される。ツールが血管内を進行するとき、ツール進行の方向における連続したパッチの活性化、及び、反対側端部におけるパッチの不活性化が、ユーザー入力に応答して、又は、超音波スキャナからのコマンドに応答して自動的に発生する。パッチを選択的に活性化／不活性化するコマンドは、介入ツールに位置する追跡センサーからの追跡情報に応答して生成される。いくつかの例において、パッチを選択的に活性化／不活性化するコマンドは、追加的に、又は代替的に、像処理により取得された介入ツールの場所に関する情報に応答して生成される。例えば、セグメント分けは、ツールの先端部が活性化しているパッチのうちの任意のものの視野内にあるか否かを判定するために、活性化しているパッチからの像に実施される。例えば、ツールの先端部が最前部のパッチのＦＯＶ内にないと判定された場合、超音波システムは、ツールの先端部が、現在活性化しているパッチにより像形成される血管内に過度に遠くまで進行させられたと判定し、最前部のパッチに隣接したパッチが活性化される。任意選択的に、例えば、グラフィック処理リソースを節約するために、最後部のパッチが不活性化される。この手順は、介入手順（例えば、ＣＴＯ横断）が完了となるまで繰り返される。
【００４６】
[052]  いくつかの例において、例えば、インサイチュ追跡を使用するとき、介入ツールにおける追跡センサーからの信号が最も強く検出されるように、パッチが位置させられる。例えば、これは、セルの調節範囲を通して所与のパッチを動かすこと、各ステップにおける追跡信号及び対応するパッチの場所を記録すること、及び、最も強い追跡信号が記録されていた場所を特定し、次に、最も強い信号に対応する場所にパッチを位置させることにより実施される。いくつかの例において、パッチは、最初に、各パッチが所定の量ぶん（例えば、先行するパッチのいずれかの側に対して１ｍｍ〜３ｍｍ）移動させられるように位置させられる。血管内では極端な湾曲は典型的には想定されないので、これはパッチの適切な初期配置である。従って、血管をより最適に捕捉するように（例えば、ＦＯＶ内にできる限り多くの血管を含めるように、及び／又は、使用される場合に追跡センサーからできる限り強い信号を受信するように）、パッチを位置させるために、調節が後で像形成中に行われ得る。
【００４７】
[053]  理解されるように、１つ又は複数の利点が本発明により達成される。例えば、本開示は、例えば、ＰＡＤ診断又は処置に必要とされる、より広い面積を像形成するための典型的なモダリティであるＸ線の代わりに、超音波の使用を提案するので、本明細書における例によると、有害なＸ線への曝露が限定され、場合によっては排除される。さらに、本開示は、塞がれた動脈、従って、横断するワイヤ及びカテーテルが通る「経路」がＸ線動脈造影図のもとで可視化されることができない慢性完全閉塞を含む血管の可視化を改善する。本発明は、動脈造影図の２Ｄビューに比べて深さ（ボリュメトリック像形成）及び血流（ドップラー）の追加的な情報をさらに提供する。現在の技術は、閉塞された血管内における介入型デバイス（案内ワイヤ、カテーテル）の進行のためのリアルタイムフィードバックを含まない。本発明は、さらに、介入型手順及び手順後評価にわたってＸ線像又は超音波パノラマビューを捕捉するための熟練した音波検査者又は放射線技師の必要性を最小化することにより、ワークフローを改善する。像形成及びワークフローのさらなる改善は、介入デバイスの任意選択的なインサイチュ追跡により達成される。本明細書の実施形態は、これらの利点のうちのいくつかの、又は任意のものを提供する必要がないことが理解される。
【００４８】
[054]  様々な実施形態において、コンポーネント、システム、及び／又は方法は、コンピュータベースのシステム又はプログラム可能論理回路などのプログラム可能デバイスを使用して実施され、上述のシステム及び方法が、様々な知られた、又は後に開発されるプログラミング言語のうちの任意のもの、例えば、「Ｃ」、「Ｃ＋＋」、「ＦＯＲＴＲＡＮ」、「Ｐａｓｃａｌ」、「ＶＨＤＬ」などを使用して実施され得ることが理解されなければならない。従って、コンピュータなどのデバイスに上述のシステム及び／又は方法を実施するように指示し得る情報を含み得る様々な記憶媒体、例えば、磁気コンピュータディスク、光ディスク、電子メモリなどが用意され得る。適切なデバイスが記憶媒体に格納された情報及びプログラムにアクセス可能となったとき、記憶媒体は、デバイスに情報及びプログラムを提供し得、従って、デバイスが本明細書において説明されるシステム及び／又は方法の機能を実施することを可能にする。例えば、適切な素材、例えば、ソースファイル、オブジェクトファイル、実行可能ファイルなどを格納したコンピュータディスクが、コンピュータに提供された場合、コンピュータは、情報を受信でき、コンピュータ自体を適切に構成し、及び、様々な機能を実施するための上述の図面及びフロー図において概説された様々なシステム及び方法の機能を実施する。すなわち、コンピュータは、上述のシステム及び／又は方法の異なる要素に関係して、ディスクから情報の様々な部分を受信し、個々のシステム及び／又は方法を実施し、及び上述の個々のシステム及び／又は方法の機能を連動させ得る。
【００４９】
[055]  本開示の観点から、様々な本明細書において説明される方法及びデバイスが、ハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアにおいて実施され得ることに留意されたい。さらに、様々な方法及びパラメータは単なる例示として含まれるのであり、何らかの限定的な意味で含まれるわけではない。本開示の観点から、当業者は、本発明の範囲内に留まりながら、それら独自の技術、及び、これらの技術に影響を与えるために必要とされる機器を特定する際に、本教示を実施し得る。本明細書において説明されるプロセッサのうちの１つ又は複数のものの機能は、より少ない数の、又は単一の処理ユニット（例えば、ＣＰＵ）に組み込まれてよく、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は、本明細書において説明される機能を実施する実行可能命令に応答するようにプログラムされた汎用処理回路を使用して実施されてよい。
【００５０】
[056]  本システムは超音波像形成システムを特に参照しながら説明されるが、本システムが、体系的手法により１つ又は複数の像が取得される他の医療像形成システムに拡張され得ることも想定される。従って、本システムは、これらに限定されないが腎臓、精巣、胸部、卵巣、子宮、甲状腺、肝、肺、筋骨格、脾臓、心臓、動脈、及び脈管系、並びに、超音波案内介入に関係した他の像形成用途に関係した像情報を取得及び／又は記録するために使用される。さらに、本システムは、従来の像形成システムが本システムの特徴及び利点を提供するように、従来の像形成システムとともに使用される１つ又は複数のプログラムをさらに含んでよい。本開示の特定の追加的な利点及び特徴は、本開示に学んだ当業者に明らかであるか、又は、本開示の新規なシステム及び方法を使用する人により経験される。本システム及び方法の別の利点は、従来の医療像システムが本システム、デバイス、及び方法の特徴及び利点を組み込むように簡単にアップグレードされ得ることである。
【００５１】
[057]  もちろん、本明細書において説明される例、実施形態、又は工程のうちの任意の１つが、１つ又は複数の他の例、実施形態、及び／又は工程と組み合わされるか、又は、本システム、デバイス、及び方法に従って独立したデバイス又はデバイスの部分の間で分離及び／又は実施されることが理解される。
【００５２】
[058]  最後に、上述の説明は本システムの例示にすぎないことが意図され、添付の特許請求の範囲を任意の特定の実施形態又は一群の実施形態に限定すると解釈されてはならない。従って、本システムが例示的な実施形態を参照しながら特に詳細に説明されるとともに、後述の特許請求の範囲に記載された本システムのより広い及び意図される趣旨及び範囲から逸脱することなく、多くの変更例及び代替的な実施形態が当業者により考案されることも理解されなければならない。従って、本明細書及び図面は例示的な手法で考慮され、添付の請求項の範囲を限定するようには意図されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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