(57)【要約】  本開示は、物体又はその特徴をイメージングするための走査ラインパターンを特定するように構成された超音波イメージングシステムについて説明する。システムは、複数の走査ラインパターンに従って超音波信号を送信及び受信することにより対象者のボリュームをイメージングするようにプローブを制御する制御装置を含む。プローブと通信する１つ又は複数のプロセッサは、プローブにおいて受信された信号に基づいて複数の画像データセットを生成し、各データセットは、別個の走査ラインパターンに対応する。これらのデータセットは、イメージングのために対象とされた物体に特有な対象特性に関して評価される。対象特性を含むデータセットが特定された後、１つ複数のプロセッサが、特定された画像データセットに対応する走査ラインパターンを選択する。次に、この走査ラインパターンは、物体を視認するために、ボリュームの後続のイメージングのために使用される。
2020509862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者のボリュームをイメージングするようにプローブを制御する制御装置であって、前記イメージングすることが、複数の走査ラインパターンに従って超音波信号を送信及び受信することを含む、制御装置と、
前記プローブと通信する１つ又は複数のプロセッサと、
を備え、
前記１つ又は複数のプロセッサが、
受信された前記超音波信号から複数の画像データセットを生成することであって、各前記画像データセットが、前記走査ラインパターンのうちの１つに対応する、生成することと、
前記ボリューム内における物体に特有な対象特性に関して前記画像データセットを評価することと、
前記対象特性を含む画像データセットを特定することと、
前記ボリュームの後続のイメージングのために、特定された前記画像データセットに対応する前記走査ラインパターンを選択することと、
を行う、
超音波イメージングシステム。
【請求項２】
前記対象特性が、画像品質閾値を満たす前記物体の特性である、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項３】
前記対象特性が、前記物体に特有な特徴の強度レベルである、
請求項２に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項４】
前記物体が肺であり、前記特徴が胸膜ラインである、
請求項３に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項５】
前記対象特性が、前記物体に特有な特徴の存在である、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項６】
前記物体が肺であり、前記特徴が、胸膜ラインの深さの複数の距離における複数のＡラインである、
請求項５に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項７】
前記走査ラインパターンが、画像面に対応する、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項８】
前記対象特性が、前記物体に特有な特徴の長さ又は面積を含む、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項９】
前記制御装置が、さらに、前記プローブの動きの検出時に前記複数の走査ラインパターンに従って前記超音波信号を再送信及び受信することにより、前記対象者の前記ボリュームをイメージングするように前記プローブを制御する、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１０】
前記プローブをさらに備え、前記プローブが、マトリックスプローブであり、前記送信することが、前記超音波信号を電子的に操縦することを含む、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１１】
前記プローブをさらに備え、前記プローブが、１Ｄアレイプローブであり、前記送信することが、前記超音波信号を機械的に掃引することを含む、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１２】
、特定された前記画像データセットに対応する、前記走査ラインパターンを介して取得された前記物体の画像を、前記複数の走査ラインパターンのうちの他の走査ラインパターンを介して取得された画像を表示せずに表示するディスプレイスクリーンをさらに備える、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１３】
前記制御装置が、選択された前記走査ラインパターンに従ってリアルタイムで画像を取得するように前記プローブを自動的に制御し、前記超音波イメージングシステムが、リアルタイムの画像を表示するディスプレイスクリーンをさらに備える、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１４】
前記物体が、腎臓、心臓、血管、又は内部空洞を含む、
請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１５】
対象者のボリュームをイメージングするようにプローブを制御するステップであって、前記イメージングすることが、複数の走査ラインパターンに従って超音波信号を送信及び受信することを有する、制御するステップと、
受信された前記超音波信号から複数の画像データセットを生成するステップであって、各前記画像データセットが、前記走査ラインパターンのうちの１つに対応する、生成するステップと、
前記ボリューム内における物体に特有な対象特性に関して前記画像データセットを評価するステップと、
前記対象特性を含む画像データセットを特定するステップと、
前記ボリュームの後続のイメージングのために、特定された前記画像データセットに対応する前記走査ラインパターンを選択するステップと、
を有する方法。
【請求項１６】
前記対象特性が、画像品質閾値を満たす前記物体の特性である、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記対象特性が、前記物体に特有な特徴の強度レベルである、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記対象特性が、前記物体に特有な特徴の存在である、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記物体が肺であり、前記特徴が、胸膜ラインの深さの複数の距離における複数のＡラインである、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
１つ又は複数のプロセッサにより実行されたとき、超音波イメージングシステムが請求項１５乃至２０のいずれか一項に記載の方法を実施させる命令を含む、非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２０１７年３月１６日に出願された米国仮出願第６２／４７２，０３１号の利益及び優先権を主張し、同文献の全体が参照により組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
[001]  超音波イメージングは、従来、超音波検査者及び放射線科医などの超音波技術における特殊な訓練を受けたユーザーにより実施されている。超音波イメージングは、十分な訓練を受けた超音波検査者及び放射線科医以外の従来とは異なる人員により益々使用されている。内部的な患者の特徴を視認するために、様々な症状を診断するために、及び、さらには、超音波療法を提供するために、このようなユーザーが、それらのユーザーの経験が不足しているにもかかわらず、正確且つ完全な画像データを取得することができることが重要である。臨床的に重要な画像面を特定することは軽視できない作業であり、典型的には、超音波プローブの熟練した操作を必要とする。例えば、肺イメージングの場合において、特定のイメージング面が、例えば、ラングスライディング、血管外肺水分評価、硬化、その他などの症状を評価又は特定することにおいて特に有用である。適切なイメージング面が選択されない場合、画像データは、正確な診断のための必要な情報を提供しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、対象画像面特定の工程を改善又は簡略化するための技術が所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[002]  選択された走査ラインパターンに沿った様々な物体の自動超音波イメージングのための超音波システム及び方法が本明細書において提供される。様々な例が、イメージングされる、例えば、心臓又は肺といった物体の標示を受信した後、対象者内に複数の走査ラインパターンに従って超音波信号を送信する。標示は、ユーザーがユーザーインターフェースにおける選択肢を選択することにより提供される。複数の走査ラインパターンから、走査ラインパターンが、イメージングされる物体に関係した対象特性、又は物体の特徴のその走査ラインパターンの包含状況に基づいて特定及び選択される。選択された走査ラインパターンに沿った物体の後続のイメージングのために、例は、選択された走査ラインパターンに従って、超音波ビームを自動的に操縦することを伴う。本明細書において開示されるシステムは、制御装置の方向において異なる走査ラインパターンにより超音波エネルギーを送信するように構成されたプローブを含む。プローブに結合された１つ又は複数のプロセッサが、プローブにおいて受信されたエコービームから画像データセットを生成するように、イメージングのために対象とされた物体に特有な対象特性に関して画像データセットを評価するように、対象特性を含む走査ラインパターンを特定するように、且つ、継続的なイメージングのための走査ラインパターンを選択するように構成される。本明細書において説明されるさらなる例は、特定の特徴を特定するために、及び、このような特徴に関係した様々なパラメータを測定するために行われる追加的な処理ステップを伴う。
【０００５】
[003]  いくつかの例による、超音波イメージングシステムは、制御装置を含む。制御装置は、対象者のボリュームをイメージングするようにプローブを制御するように構成され、イメージングすることは、複数の走査ラインパターンに従って超音波信号を送信及び受信することを伴う。システムは、プローブと通信する１つ又は複数のプロセッサをさらに含む。いくつかの例において、１つ又は複数のプロセッサは、受信された超音波信号から複数の画像データセットを生成することであって、各画像データセットが、走査ラインパターンのうちの１つに対応する、生成することと、ボリューム内における物体に特有な対象特性に関して画像データセットを評価することと、対象特性を含む画像データセットを特定することと、ボリュームの後続のイメージングのために、特定された画像データセットに対応する走査ラインパターンを選択することとをするように構成される。
【０００６】
[004]  いくつかの例において、対象特性は、画像品質閾値を満たす物体の特性である。実施形態において、対象特性は、物体に特有な特徴の強度レベルである。このような例のいくつかによると、物体は肺であり、特徴は、胸膜ラインである。いくつかの実施態様において、対象特性は、物体に特有な特徴の存在である。物体は肺であり、特徴は、胸膜ラインの深さの複数の距離における複数のＡラインである。例において、対象特性は、物体に特有な特徴の長さ又は面積をもつ。
【０００７】
[005]  いくつかの実施形態において、走査ラインパターンは、画像面に対応する。いくつかの例において、制御装置は、プローブの動きの検出時に複数の走査ラインパターンに従って、超音波信号を再送信及び受信することにより、対象者のボリュームをイメージングするようにプローブを制御するようにさらに構成される。いくつかの例において、プローブは、マトリックスプローブであり、送信することは、超音波信号を電子的に操縦することを伴う。いくつかの例において、プローブは、１Ｄアレイプローブであり、送信することは、超音波信号を機械的に掃引することを伴う。いくつかの実施形態は、複数の走査ラインパターンのうちの他のものを介して取得された画像を表示せずに、特定された画像データセットに対応する走査ラインパターンを介して取得された物体の画像を表示するように構成されたディスプレイスクリーンをさらに含む。制御装置は、選択された走査ラインパターンに従ってリアルタイムで画像を取得するようにプローブを自動的に制御するように構成され、システムは、リアルタイムの画像を表示するように構成されたディスプレイスクリーンをさらに含む。物体は、腎臓、心臓、血管、又は内部空洞を含む。
【０００８】
[006]  いくつかの例によると、方法は、対象者のボリュームをイメージングするようにプローブを制御することであって、イメージングすることが、複数の走査ラインパターンに従って超音波信号を送信及び受信することを伴う、制御することと、受信された超音波信号から複数の画像データセットを生成することであって、各画像データセットが、走査ラインパターンのうちの１つに対応する、生成することと、ボリューム内における物体に特有な対象特性に関して画像データセットを評価することと、対象特性を含む画像データセットを特定することと、ボリュームの後続のイメージングのために、特定された画像データセットに対応する走査ラインパターンを選択することとを伴う。
【０００９】
[007]  いくつかの例において、対象特性は、画像品質閾値を満たす物体の特性である。いくつかの実施態様において、対象特性は、物体に特有な特徴の強度レベル、及び／又は、物体に特有な特徴の存在である。物体は肺を含み、特徴は、胸膜ラインの深さの複数の距離における複数のＡラインを含む。
【００１０】
[008]  さらに、選択された走査ラインパターンにおいて物体の超音波画像を生成するための技術のうちの任意のものが、実行されたときに、医療イメージングシステムのプロセッサが非一時的なコンピュータ可読媒体において具現化された工程を実施するようにプログラムされることをもたらす非一時的なコンピュータ可読媒体に記憶された実行可能命令において具現化される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】[009]  本開示の原理による、超音波イメージングシステムのブロック図である。
【図２】[010]  本開示の原理による、別の超音波イメージングシステムのブロック図である。
【図３】[011]  本開示の原理による、超音波イメージング方法のブロック図である。
【図４】[012]  本開示の原理による、最適ではない走査ラインパターンを介して取得された肺超音波画像の図である。
【図５】[013]  本開示の原理による、選択された走査ラインパターンに沿って取得された肺超音波画像の図である。
【図６Ａ】[014]  本開示の原理による、超音波プローブから送信される走査ラインパターンの一例の図である。
【図６Ｂ】[015]  本開示の原理による、超音波プローブから送信される走査ラインパターンの別の例の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[016]  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若しく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、他の実施形態が利用されること、並びに、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、及び論理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、本システムの説明を不明瞭にしないために、その特定の特徴の詳細な記述は説明されない。したがって、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。
【００１３】
[017]  本技術は、本実施形態に従った、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／又はフロー図を参照しながら以下でさらに説明される。ブロック図及び／又はフロー図のブロック、並びに、ブロック図及び／又はフロー図におけるブロックの組み合わせが、コンピュータにより実行可能な命令により実施されることが理解される。これらのコンピュータにより実行可能な命令は、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／又はフロー図の１つ若しくは複数のブロックにおいて指定される機能／アクションを実施する手段を生成するように、機械を生成するように汎用コンピュータ、専用コンピュータ、及び／又は他のプログラム可能データ処理装置の、プロセッサ、制御装置、又は制御ユニットに提供される。
【００１４】
[018]  超音波イメージングを介して収集された情報の品質及び量は、超音波機器を操作する人の経験レベルに基づいて大幅に変動する。対象者の内部特徴の不適切なイメージングは、その特徴の正確な医療的評価を妨げ、自動分析プログラムが後続の評価を実施することを妨げる。超音波プローブの最適ではない位置及び配向は、多くの場合、最適ではない超音波画像の生成をもたらす。３Ｄボリューム内における対象者の異なるスライスを可視化するために使用される二次元画像面は、トランスデューサー要素の遅延を変化させること、例えば、フェーズドアレイビーム形成により調節され、それにより、品質の変動する内部特徴の異なるビューを提供する。しかし、超音波システムを操作するユーザーは、各平面に沿って取得された画像を解釈するために依然として必要とされる。
【００１５】
[019]  本明細書において提供される、複数の走査ラインパターンに沿って取得された画像の自動分析は、対象者の様々な内部物体のイメージングを妨害するヒューマンエラーの可能性を排除するか、又は少なくとも低減する。より詳細には、様々な内部物体、例えば、臓器又は臓器内の構造物は、超音波イメージング中に現れる１つ又は複数の特徴と関係付けられる。このような特徴が現れるとき、このような特徴は、対象とされた物体の明確な画像を示す。例えば、肺を走査するとき、「Ａライン」として知られる水平配向された超音波アーチファクトが、超音波画像に現れる。Ａラインは、肺胸膜界面の最適化された、又は強調された画像が、超音波プローブの現在位置により取得されることを示す。このような特徴を検出すること、及び、いくつかの場合において、検出された後に特徴の１つ又は複数のパラメータを測定することにより、イメージングシステムは、本明細書において「対象走査ラインパターン」と呼ばれる走査ラインパターンであって、その走査ラインパターンから最良の、又は少なくとも明確な物体の画像が取得され得る走査ラインパターンを、信頼可能に、及び自動的に特定するように構成される。手作業による介入を受けずに対象走査ラインパターンに沿って対象者の様々な内部物体を可視化するための自動システム及び方法が本明細書において提供される。
【００１６】
[020]  図１は、本開示による様々な患者物体をイメージングするための対象走査ラインパターンを特定及び選択するように構成された例示的な超音波システム１００を示す。示されるように、システム１００は、超音波データ獲得ユニット１１０を含む。超音波データ獲得ユニット１１０は、いくつかの実施形態において、イメージングされる物体１１４を含む３Ｄボリューム１１３内に超音波信号又はビーム１１１を送信するように、且つ、送信されたビームに応答して信号１１５を受信するように構成された超音波センサーアレイ１１２を含む超音波プローブを含む。データ獲得ユニット１１０は、ビーム形成器１１６と、受信された信号１１５から複数の画像データセット１１９を生成するように構成される信号プロセッサ１１８とをさらに含む。システム１００は、超音波データ獲得ユニット１１０に通信可能に結合された、且つ、送信及び受信ビームの方向を制御（すなわち操縦）するように構成された走査ライン制御装置１２０をさらに含む。システム１００は、信号プロセッサ１１８から受信された複数の画像データセット１１９に基づいて対象走査ラインパターン１２５を選択するように構成された、データプロセッサ１２２などの１つ又は複数のプロセッサをさらに含む。画像データセット１１９は、特徴１２１及び少なくとも１つの対象特性１２３を表すデータを含む。実施形態において、対象特性１２３は、例えば、物体に特有な特徴の強度レベルといった画像品質閾値を満たす物体１１４の特性を含む。実施形態において、特徴１２１は、低エコー特徴又は高エコー特徴である。システム１００は、物体１１４の標示１２９を含むユーザー入力１２８を受信するように、且つ、例えば、システム１００と動作可能に関係したディスプレイスクリーンに、超音波画像１２６、例えば、Ｂモード画像を表示するように構成されたユーザーインターフェース１２４をさらに含む。図１に示されるシステム１００の構成は、一定とは限らない。例えば、システム１００は、静止した、又はポータブルなものであり得る。様々なポータブルデバイス、例えば、ラップトップ、タブレット、スマートフォンなどは、システム１００の１つ又は複数の機能を実施するために使用される。このようなデバイスを組み込んだ例において、超音波センサーアレイ１１２は、例えば、ＵＳＢインターフェースを介して接続可能である。
【００１７】
[021]  超音波データ獲得ユニット１１０は、ユーザー、例えば、超音波検査者、臨床医、又は超音波技術者により選択可能な１つ又は複数の関心領域に対して、超音波データを獲得するように構成される。ビーム形成器１１６と組み合わされて、超音波センサーアレイ１１２は、特に、対象者内に超音波ビームの形態で超音波信号を送信するように、且つ、送信されたビームに応答して超音波エコーを受信するように構成される。超音波センサーアレイ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ーアレイを含む。本開示の実施形態によると、様々なトランスデューサーアレイ、例えば、線形アレイ、凸アレイ、又はフェーズドアレイが使用される。センサーアレイ１１２に含まれるトランスデューサー要素の数及び配置は、異なる例において異なる。例えば、超音波センサーアレイ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、トランスデューサー要素の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イメージングのために（フェーズドアレイビーム形成を介して）エレベーション次元とアジマス次元との両方において電子的に走査するように構成される。例えば、全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，０１３，０３２号（Ｓａｖｏｒｄ）において説明されているように、いくつかの例において、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。一次元アレイは、（フェーズドアレイビーム形成を介して）電子的に２Ｄ画像を走査するように、又は、さらに、３Ｄ画像を生成するために、電気的に走査された次元に直交する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。
【００１８】
[022]  動作中、超音波センサーアレイ１１２を含むプローブは、走査が実施されている間、固定位置に保持又は固定される。いくつかの実施形態は、１つの位置にセンサーアレイ１１２を含むプローブを保持するように構成された追加的な装置、例えば、長尺アームを含む。このような実施形態によると、ユーザーは、手動で、又は、装置に結合された動作コンピュータに命令を入力することにより装置を調節し、結果として、装置が関心領域にわたって、例えば、胸部領域にわたって超音波センサーアレイ１１２を配置する。他の実施形態において、ユーザーは、走査が実施されている間、対象者の表面における１つの位置に手動で超音波センサーアレイ１１２を含むプローブを簡単に保持する。さらに違う他の実施形態において、超音波センサーアレイ１１２を含むプローブは、接着剤、又は、イメージングされる対象者の表面にプローブを固定するように構成された１つ若しくは複数のストラップを含む。
【００１９】
[023]  データ獲得ユニット１１０は、例えば、超音波センサーアレイ１１２に結合された、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み合わせを備えるビーム形成器１１６をさらに含む。ビーム形成器１１６は、例えば、超音波パルスを集束されたビームに形成することにより、超音波エネルギーの送信を制御する。ビーム形成器１１６は、識別可能な画像データが他のシステムコンポーネントの補助を受けて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さらに構成される。ビーム形成器１１６の役割は、異なる超音波プローブの多様性により様々である。いくつかの実施形態において、ビーム形成器１１６は、２つの別々のビーム形成器、すなわち、対象者内への送信のために超音波エネルギーのパルス状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、並びに、受信された超音波エコー信号を増幅する、遅延させる、且つ／又は加算するように構成された別の受信ビーム形成器を備える。いくつかの実施形態において、ビーム形成器１１６は、それぞれ送信ビーム形成と受信ビーム形成との両方に対してグループ入力及び出力に対して動作する主ビーム形成器に結合された、送信ビーム形成と受信ビーム形成との両方のためにセンサー要素のグループに対して動作するマイクロビーム形成器を備える。
【００２０】
[024]  データ獲得ユニット１１０の動作は、走査ライン制御装置１２０により制御される。走査ライン制御装置１２０はデータ獲得ユニットに物理的に、動作可能に、及び／又は通信可能に結合される。走査ライン制御装置１２０は、イメージングされる所望の物体１１４の標示１２９を受信するように、且つ、この標示に基づいて、３Ｄボリュームを走査するようにデータ獲得ユニット１１０を操作するように構成された、１つ又は複数のプロセッサ、例えば、演算モジュール又は回路を含む。物体１１４は、例えば、心臓、及び／又は、その副次的部分、例えば、心臓の左心室を含む、１つ若しくは複数の身体構造物又は組織を含む。他の可能な物体の非網羅的なリストは、様々な臓器、例えば、腎臓、骨、血管、内部空洞、及び／又は、界面、例えば、肺の胸膜界面を含む。物体１１４を選択することにより、ユーザーは、物体の超音波画像の品質を増加、強化、及び／又は最大化する対象走査ラインパターン１２５を特定するために必要な走査を始めるように走査ライン制御装置１２０に効果的に命令する。各走査ラインパターン１２５は、形状及び配向という観点において異なる。例えば、走査ラインパターン１２５は、（図１において破線により示される）画像面、錐台、セクター、スラブ（複数の組み合わされた画像面）、又は均等に離隔した走査ラインのウェッジを含む。
【００２１】
[025]  走査ライン制御装置１２０におけるその受信前、イメージングされる物体１１４の標示１２９は、制御装置１２０を介して、超音波センサーアレイ１１２に動作可能に、物理的に、及び／又は通信可能に結合されるユーザーインターフェース１２４において最初に受信される。ユーザーインターフェース１２４は、ユーザーから手動による、電子的な、及び／又は無線による入力を受信するように構成される。いくつかの例において、ユーザーインターフェース１２４は、タッチスクリーンである。ユーザーインターフェース１２４は、ユーザー選択のための複数の選択肢又はプリセットを含み、各選択肢が、イメージングされる少なくとも１つの患者物体を表す。例えば、１つの選択肢は「肺胸膜界面」と表示する一方で、別の選択肢が「左心室」と表示する。ユーザーインターフェース１２４に表示された選択肢を選択することは、選択された物体１１４を探索している患者の３Ｄボリュームを自動的に走査するように、送信走査ライン制御装置１２０の方向にデータ獲得ユニット１１０の超音波センサーアレイ１１２を駆動する。いくつかの例において、超音波センサーアレイ１１２は、ユーザーインターフェース１２４において第２の選択肢が選択されるまで走査を始めない。選択可能な第２の選択肢は、例えば、「自動最適化」又は「検索開始」を含む。
【００２２】
[026]  、ユーザーインターフェース１２４からイメージングされる物体１１４の標示１２９を受信したことに応答して、制御装置１２０は、超音波データ獲得ユニット１１０、特に、超音波センサーアレイ１１２を、複数の走査ラインパターンに従って超音波ビーム１１１を送信するように、且つ、信号１１５を受信するように自動的に制御するように構成される。いくつかの例において、各走査ラインパターンは、３Ｄボリューム１１３を通る単一の画像面に対応するデータ、例えば、画像データを獲得するように構成される。３Ｄボリュームは、ユーザーにより選択された物体１１４を含む。例えば、選択された物体１１４が心臓である場合、制御装置１２０の方向において超音波センサーアレイ１１２により走査される３Ｄボリュームは、対象者の胸部領域である。セット的に複数の走査ラインパターンが３Ｄボリューム全体を走査するように、異なる走査ラインパターンが走査中に物体１１４を含むボリュームを通して連続的にステップ状にされる。
【００２３】
[027]  様々な実施形態において、手法であって、その手法により複数の走査ラインパターンが生成され、及び／又は、３Ｄボリュームを通して掃引される手法は異なり、利用されている超音波センサーアレイ１１２のタイプに依存する。例えば、マトリックスプローブを利用する実施形態は、異なる時点においてトランスデューサー要素の異なるグループを有効化することにより、及び、トランスデューサー要素のグループにおける送信パルス及び検出された受信パルスのタイミングを制御することにより、すなわち、送信及び受信ビーム形成により、ボリュームを通して超音波ビーム１１１を電子的に操縦することを伴う。特に、マトリックスプローブは、３Ｄボリューム全体が走査されるまでエレベーション方向において連続的にステップ状とされたアジマス走査面に沿った複数の個々の走査ラインを送信するように構成される。この手法により、複数の走査ラインパターンを電子的に操縦することは、一連のラスター式走査面を生成する。他の例において、マトリックスプローブは、中心走査ラインの周りで回転角を変化させることにより、３Ｄボリュームを通してアジマス又はエレベーション走査面を回転させるように構成される。マトリックスプローブを使用して異なる走査ラインパターンを生成する追加的なモードも、本開示により実施される。
【００２４】
[028]  他の実施形態は、３Ｄボリュームにわたってトランスデューサー要素のアレイを機械的に操縦するように構成された１Ｄアレイプローブを使用する。特定の実施形態において、１Ｄアレイが弧にわたって振り子様手法により掃引されることにより、そこから生成された２Ｄ走査面のセットが３Ｄボリュームを形成する。このような機械的操縦は、超音波センサーアレイ１１２に物理的に又は動作可能に結合されたモーターにより駆動される。
【００２５】
[029]  いくつかの実施形態において、走査ライン制御装置１２０は、対象ボリューム１１３にわたって超音波ビーム１１１が操縦される速度を制御するようにさらに構成される。例えば、いくつかの状況において、ボリュームを通した比較的速い掃引が所望されるのに対し、他の状況においては、より遅い速度がより適切である。例えば、心臓といったイメージングされる物体が継続的に動いている場合、超音波センサーアレイ１１２が異なる走査ラインパターン間において切り替わる速度は、その各構成において物体１１４の画像データを捕捉するために低減される。低減は、典型的には、パターンにおける走査ラインの数を減らす（例えば、空間を設けてさらに走査ラインを離隔するように広げる）ことにより、又は、所与の送信ビームの非常に近傍における複数の平行受信ビームを処理することにより達成される。より具体的には、走査ライン制御装置１２０は、次の走査ラインパターンに切り替わる前の約０．５から約１．５秒のインターバルにおいて個々の走査ラインパターン１２５に沿って超音波ビーム１１１を送信するように超音波センサーアレイ１１２を方向付けする。このアプローチは、各心拍に関係した心臓組織の完全な拡張及び収縮を通して、例えば、所与の画像面に沿って、各走査ラインパターンが心臓の超音波データを捕捉することを確実なものとする。同様の調節は、対象者が吸気及び呼気するときに発生する肺の形状及び断面積の変化を考慮に入れるために、肺をイメージングするために実施される。時間インターバルは、異なる特徴に対して異なる。様々な実施形態において、走査速度は、ユーザーにより規定及び／若しくは調節され、又は、走査ライン制御装置１２０により自動的に選択される。
【００２６】
[030]  図１にさらに示されるように、信号プロセッサ１１８などの少なくとも１つのプロセッサが、超音波センサーアレイ１１２に通信可能に、動作可能に、及び／又は物理的に結合される。信号プロセッサ１１８は、送信された超音波ビーム１１１に応答して、超音波センサーアレイ１１２において受信された信号１１５から複数の画像データセット１１９を生成するように構成される。画像データセット１１９の各々は、単一の走査ラインパターン１２５に対応する。画像データにおいて具現化された情報は、様々な物体の外観に関係し、イメージングのためにユーザーにより選択された特定の物体１１４が挙げられるがこれに限定されない。データは、物体１１４に関係した１つ若しくは複数の特徴の空間的位置及び／又は明るさの強度に関する情報をさらに含む。信号プロセッサ１１８により収集された画像データは、選択された物体１１４に基づいてデータプロセッサ１２２により特定の情報のために受信及び分析される。
【００２７】
[031]  図１に示される例は、データ獲得ユニット１１０に結合されたデータプロセッサ１２２を示す。実施形態において、データプロセッサ１２２は、データ獲得ユニット１１０の１つ又はすべてのコンポーネントに動作可能に、物理的に、及び／又は通信可能に結合される。特定の例において、データプロセッサ１２２は、信号プロセッサ１１８に直接結合されるので、信号プロセッサにより生成された画像データセット１１９は、データプロセッサによりすぐに受信及び処理される。信号プロセッサ１１８から受信されたデータを分析する前に、データプロセッサ１２２は、ユーザーにより選択された物体１１４に基づいて特徴１２１を選択するように構成される。いくつかの例において、特徴１２１の選択は、制御装置１２０における特徴の標示１２９の受信後、データプロセッサ１２２によりすぐに実施され、制御装置１２０は、図１にさらに示されるように、データプロセッサ１２２にも結合される。データプロセッサ１２２は、各物体１１４を１つ又は複数の特徴１２１及び対象特性１２３に関係付けるようにプログラムされる。
【００２８】
[032]  概括的には、特徴１２１は、イメージングされる物体１１４の特徴的な標示であり、したがって物体ごとに異なる。特徴１２１は、物体１１４の有形の物理的特性、又は、超音波イメージングの視覚アーチファクトである。例えば、イメージングされる物体１１４が肺である場合、特徴１２１は、胸膜ライン及び／又は１つ若しくは複数のＡラインを含む。胸膜ライン、又は胸膜界面は、胸壁と肺との間における物理的境界である。胸膜ラインの検出は、肺の満足のいく画像が取得されたことを示す。胸膜ラインの検出は、特定の症状、例えば、ラングスライディングを監視するためにさらに重要である。Ａラインは、対照的に、超音波ビームが直交した角度で胸膜界面から反射したとき、特に明るくなる反響する超音波エコーにより生成された視覚アーチファクトにすぎない。Ａラインは、胸膜ラインの深さの複数の距離に現れる。胸膜ライン及び１つ又は複数のＡラインの特定は、文献の全体が参照により本明細書に組み込まれるＢａｌａｓｕｎｄａｒらによる「Ｔａｒｇｅｔ  Ｐｒｏｂｅ  Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｌｕｎｇ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ」を名称とする関係する米国特許出願において開示されている処理技術のうちの任意のものにより実施される。別の一例として、イメージングされる物体１１４が腎臓である場合、特徴１２１は、例えば、各々が粗い反射面のカラードップラーイメージング中における入れ替わる色の別個の集束として現れる１つ又は複数の明滅アーチファクトを含む。
【００２９】
[033]  超音波データ獲得ユニット１１０により生成された複数の走査ラインパターン１２５の中から、データプロセッサ１２２が、物体１１４に特有な対象特性１２３に関して画像データセット１１９を評価するように、且つ、対象特性１２３を含む画像データセットを特定するように構成される。対象特性１２３、及び、対象特性１２３を評価するように実施される手段は、実施形態において異なる。いくつかの実施形態において、対象特性１２３は、物体１１４に特有な特徴１２１の存在である。例えば、物体１１４が肺である実施形態において、特徴１２１は、複数のＡラインを含み、対象特性１２３は、Ａラインの存在を含む。このような実施形態によると、プロセッサ１２２は、Ａラインを含む画像データセット１１９に対応する走査ラインパターン１２５を後続のイメージングのために選択するように構成される。様々な例において、対象特性１２３は、低エコー又は高エコーである特徴１２１の長さ及び／又は断面積を含む。いくつかの例において、対象特性１２３は、画像品質閾値を満たす物体１１４の特性又は物体１１４の特徴１２１を含む。閾値は、最大値、最小値、又は事前設定値である。例えば、処理パワーが制限されるモバイル超音波用途では、画像品質閾値は、固定の、又は少なくともよりポータブル性の低いシステム、例えば、概してより多くの処理リソースをもつ自動車ベースのシステムより低い事前設定値により満たされる。特定の実施形態において、対象特性１２３は、物体１１４に特有な特徴１２１の強度レベルである。強度レベルは複数の画像データセットにおいて獲得された特徴１２１の測定された強度レベルを比較することにより特定された最大若しくは最小強度レベルであるか、又は、強度レベルは既定の値である。したがって、データプロセッサ１２２は、複数の画像データセット１１９を比較することにより、対象特性１２３に関して画像データセット１１９を評価するように構成される。実施形態において、画像データセットは、例えば、走査ラインパターン１２５が調節されながら、又は、完全な走査の終了時に、フレームごとに反復して比較される。ここまでに説明されている肺の例では、例えば、データプロセッサ１２２は、胸膜ライン及び／又は１つ若しくは複数のＡラインの明るさを最大化する走査ラインパターン１２５を特定するように構成される。別の一例において、イメージングされる物体１１４は、血管、例えば、動脈又は静脈であり、データプロセッサ１２２は、その血管の断面積が最大化される走査ラインパターン１２５を特定するように構成される。別の一例において、データプロセッサ１２２は、心臓の左心室の低エコーエリアが最大化される走査ラインパターン１２５を特定するように構成される。別の一例において、データプロセッサ１２２は、僧帽弁などの１つ又は複数の心臓弁の最大の長さを含む走査ラインパターンを特定するように構成される。さらに違う別の一例において、データプロセッサ１２２は、対象者の内部空洞内における腸ガスの最小量を含む走査ラインパターン１２５を特定するように構成される。追加的な例において、データプロセッサ１２２は、特徴１２１又はその副次的特徴が強度又は分解能閾値を上回ったときを��定することにより物体１１４の対象特性１２３を特定する１つ又は複数の閾値処理アルゴリズムを適用するように構成される。
【００３０】
[034]  イメージングされる物体１１４に関係した１つ若しくは複数の特徴１２１、及び／又は、データプロセッサ１２２により評価された対象特性１２３に応じて、データプロセッサにより利用される特定の種類のデータは、さらに異なる。例えば、低エコー又は高エコー特徴１２１の異なる物理的パラメータ、例えば、断面幅、長さなどを特定及び測定することは、データ獲得ユニット１１０により集められたグレースケール画像データを分析することにより実施される。対照的に、明滅アーチファクト分析は、走査変換データにおいて特定されたカラーフロー（ドップラー）信号を処理することにより実施される。２Ｄ画像面に沿った特定の位置に存在するガス物質、例えば、腸ガスの量を特定するために、グレースケール画像処理の前に高調波信号がデータプロセッサ１２２により処理される。信号プロセッサ１１８などの信号プロセッサは、このような多岐にわたる種類の超音波データを導出するように、且つ、データプロセッサ１２２にこのデータを伝えるように構成される。データプロセッサ１２２は、１つ又は複数の実施形態においてＢモード、ドップラー、及び／又は、カラーモードデータを分析するその能力に基づいて、様々な特徴を分析するように構成される。
【００３１】
[035]  対象特性１２３を含む画像データセット１１９を特定した後、データプロセッサ１２２は、特定された画像データセットに対応する走査ラインパターン１２５を選択するように構成される。データプロセッサ１２２によりなされた判定に基づいて、走査ライン制御装置１２０は、物体１１４の超音波画像を生成するために対象走査ラインパターン１２５に従って超音波ビーム１１１を出射するように、超音波センサーアレイ１１２を自動的に操縦するように構成される。この手法により、超音波プローブのユーザー操作も、ユーザーインターフェースに表示されたいかなる画像面のユーザーの解釈も伴わずに、物体１１４が対象走査ラインパターン１２５によりイメージングされる。
【００３２】
[036]  対象走査ラインパターン１２５に沿って取得された物体１１４の画像は、画像品質を示す１つ又は複数の閾値を満たす。例えば、物体の分解能は、閾値レベルを満たす。いくつかの例において、画像内に現れる物体の量は、閾値を上回る。別の一例において、画像内に現れる物体の強度は、閾値を上回る。
【００３３】
[037]  ユーザーインターフェース１２４は、超音波データ獲得ユニット１１０を介して取得された、及び、データプロセッサ１２２を介して処理された超音波画像を表示するように構成されたディスプレイスクリーンを含む。いくつかの例において、ディスプレイスクリーンは、１つ又は複数の走査ラインパターンを介して取得された特定の画像のみを選択的に表示することにより、３Ｄボリュームを走査している間に取得された他の画像の表示を防ぐように構成される。例えば、いくつかの実施形態において、ディスプレイスクリーンは、他の走査ラインパターンからの画像を表示せずに対象走査ラインパターン１２５に応答して取得された物体の画像を表示のみとするように構成される。ユーザーインターフェース１２４は、走査中及び／又は走査後に超音波画像を表示するためのスクリーンをさらに含む。例えば、対象走査ラインパターン１２５が特定された後、走査ライン制御装置１２０は（例えば、動きが検出されるまでボリュームの他の部分を走査することなく）対象走査ラインパターン１２５に従うだけで（例えば、リアルタイムで）追加的な画像を取得するようにセンサーアレイ１１２を自動的に制御し、及び、追加的な画像がディスプレイにリアルタイムで表示される。いくつかの実施形態において、ユーザーインターフェース１２４は、対象走査ラインパターン１２５が特定された後にのみ、超音波画像を表示するように構成されるので、対象とされた走査ラインパターンを使用して取得された選択された特徴の画像のみが視認可能となる。他の実施形態において、スクリーンが対象走査ラインパターン１２５を介して取得された画像を表示するとき、ユーザーインターフェース１２４が、ディスプレイスクリーンに標示、例えば、グラフィック又はアイコンを表示するように構成される。
【００３４】
[038]  走査ライン制御装置１２０は、３Ｄボリュームを自動的に再走査するように、且つ、センサーアレイ１１２の動きの検出後に３Ｄボリュームから画像データを再獲得するように、超音波センサーアレイ１１２を制御するようにさらに構成される。例えば、ユーザー若しくは患者が超音波センサーアレイ１１２を意図せず、又は意図的に第１の位置から第２の位置に動かす場合、画像データの再獲得が必要である。第２の位置におけるセンサーアレイ１１２の異なる位置及び／又は角度配向に起因して、以前に特定された対象走査ラインパターン１２５は、もはや対象特性１２３を含む画像データを獲得しないので、対象走査ラインパターン１２５を再特定するために、及び、物体１１４をイメージングするために３Ｄボリュームの新たな走査を必要とする。
【００３５】
[039]  特徴をイメージングするための対象走査ラインパターン１２５を特定した後、システム１００は、追加的な自動処理ステップを実施するようにさらに構成される。例えば、肺がイメージングされる場合、システム１００は、ラングスライディング、血管外肺水分評価のためのＢライン、及び／又は、肺炎を示す組織／流体の硬化を検出するように構成される。様々な症状が、システム１００にプログラムされ、及び、イメージングされる各特徴に関係付けられる。いくつかの実施形態は、イメージングされた特徴の追加的な調査が行われるか否かを制御するための、ユーザーに対する選択肢を含む。このような選択肢は、対象走査ラインパターン１２５が特定された前及び／又は後に選択される。
【００３６】
[040]  追加的な実施形態において、システム１００は、特定の時間長にわたって連続的な、又は少なくとも反復的な処理を実施するように構成される。特に、システム１００は、対象走査ラインパターン１２５を定期的に特定するように構成され、物体１１４の最適画像が手作業による介入を必要とせず経時的に取得されるように、必要に応じて走査ラインパターン調節を実施する。特定の状況は、この種類の連続的な処理を必要とする。例えば、ＩＣＵにおける患者は、肺の反復した監視を必要とする。このような場合において、超音波センサーアレイ１１２は、接着剤又は他の手段を使用して患者の胸部に結合され、対象走査ラインパターン１２５を特定するための手順が指定されたインターバルで反復される。
【００３７】
[041]  システム１００は、例えば、気胸、肺炎、及び心不全といった多くの症状を診断及び／又は評価するために使用される。
【００３８】
[042]  図２は、本発明の原理により構築された超音波イメージングシステム２００を示す。図２に示される１つ又は複数のコンポーネントは、１つ又は複数の選択された特徴をイメージングするための対象走査ラインパターンを特定するように構成されたシステム内に含まれる。例えば、走査ライン制御装置１２０及びデータプロセッサ１２２の上述の機能のうちの任意のものは、例えば、コンピュータにより実行可能な命令を介して既存のシステム２００のプロセッサにプログラムされる。いくつかの例において、データプロセッサ１２２の機能は、例えば、Ｂモードプロセッサ２２８、スキャンコンバーター２３０、多断面再形成器２３２、及び／又は、画像プロセッサ２３６を含む図２に示される処理コンポーネントのうちの１つ又は複数により実施及び／又は制御される。
【００３９】
[043]  図２の超音波イメージングシステムでは、超音波プローブ２１２は、複数の走査ラインパターンに沿って超音波を送信するための、及び、エコー情報を受信するためのトランスデューサーアレイ２１４を含む。トランスデューサーアレイ２１４は、個々に有効化されるように構成された複数のトランスデューサー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、トランスデューサーアレイ２１４は、一次元線形アレイである。トランスデューサーアレイ２１４は、アレイにおけるトランスデューサー要素による信号の送信と受信とを制御するプローブ２１２内におけるマイクロビーム形成器２１６に結合されている。示される例において、マイクロビーム形成器２１６は、送信と受信との間で切り替わる、且つ、高エネルギー送信信号から主ビーム形成器２２２を保護する送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ２１８にプローブケーブルにより結合されている。いくつかの実施形態において、Ｔ／Ｒスイッチ２１８及びシステムにおける他の要素は、別々の超音波システム基体内ではなくトランスデューサープローブに含まれ得る。マイクロビーム形成器２１６の制御下におけるトランスデューサーアレイ２１４からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ２１８に結合された送信制御装置２２０及びビーム形成器２２２により方向付けされ、ビーム形成器２２２は、ユーザーインターフェース又は制御パネル２２４のユーザーの操作から入力、例えば、イメージングされる特徴の標示を受信する。送信制御装置２２０により制御される機能のうちの１つは、ビームが操縦される方向である。ビームは、トランスデューサーアレイからまっすぐに（トランスデューサーアレイに直交して）、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。マイクロビーム形成器２１６により生成された部分的にビーム形成された信号が主ビーム形成器２２２に結合され、主ビーム形成器２２２において、トランスデューサー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が、完全にビーム形成された信号へと組み合わされる。
【００４０】
[044]  ビーム形成された信号は、信号プロセッサ２２６に結合される。信号プロセッサ１１８と同様に、信号プロセッサ２２６は、様々な手法、例えば、帯域通過フィルタ処理、デシメーション、Ｉ成分とＱ成分との分離、及び高調波信号分離により、受信されたエコー信号を処理する。信号プロセッサ２２６により使用される異なる処理技術により生成されたデータは、異なる物体、特徴、対象特性、及び／又はそのパラメータを特定するために、データプロセッサにより使用される。信号プロセッサ２２６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モードプロセッサ２２８に結合され、Ｂモードプロセッサ２２８は、例えば、心臓、肺の胸膜界面、及び／又は１つ若しくは複数の血管といった体内における構造物のイメージングのために、振幅検出を使用し得る。Ｂモードプロセッサにより生成させられた信号は、スキャンコンバーター２３０及び多断面再形成器２３２に結合される。スキャンコンバーター２３０はエコー信号を、所望の像形式で、エコー信号が受信された元の空間的関係により配置する。例えば、スキャンコンバーター２３０は、エコー信号を二次元（２Ｄ）セクター形の形式に配置する。多断面再形成器２３２は、身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、米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）において説明されているように共通面の超音波画像に変換し得る。画像は、像ディスプレイ２３８における表示のためのさらなる強調、バッファリング、及び、一時的な記憶のために、スキャンコンバーター２３０及び多断面再形成器４３２から画像プロセッサ２３６に結合される。グラフィックプロセッサ２３６は、超音波画像を使用した表示のためにグラフィックオーバーレイを生成し得る。これらのグラフィックオーバーレイは、例えば、標準的な特定情報、例えば、患者名、画像の日時、イメージングパラメータなどを含み得る。グラフィックオーバーレイは、対象走査ラインパターンが取得されたこと、及び／又は、システム２００が対象走査ラインパターンを特定する工程にあることを示す１つ又は複数の信号をさらに含む。グラフィックプロセッサは、ユーザーインターフェース２２４から打ち込まれた患者名などの入力を受信する。ユーザーインターフェース２２４は、システム２００により使用される設定及び／又はパラメータの調節を促す入力をさらに受信する。ユーザーインターフェースは、複数の多断面再形成（ＭＰＲ）画像の表示の選択及び制御のために多断面再形成器２３２にさらに結合され得る。
【００４１】
[045]  図３は、本開示の原理による超音波イメージング方法のブロック図である。図３の例示的な方法３００は、特定の身体的物体又はその特徴をイメージングするために使用される、走査ラインパターンを最適化又は改善するための本明細書において説明されるシステム及び／又は装置により任意の順序で利用されるステップを示す。方法３００は、超音波イメージングシステム、例えば、システム１００、又は、例えば、モバイルシステム、例えば、Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ  Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｎ．Ｖ．（「Ｐｈｉｌｉｐｓ」）によるＬＵＭＩＦＹといった他のシステムにより実施される。追加的な例示的なシステムとして、同様にＰｈｉｌｉｐｓにより製造されるＳＰＡＲＱ及び／又はＥＰＩＱが挙げられる。
【００４２】
[046]  示される実施形態では、方法３００は、ブロック３１０において、「対象者のボリュームをイメージングするようにプローブを制御することであって、イメージングすることが複数の走査ラインパターンに従って超音波信号を送信及び受信することを有する、制御すること」により始まる。走査ライン制御装置が、例えば、ブロック３１０に記載されたアクションを実行する。実施形態において、プローブは、マトリックス、直線、湾曲・直線、又はセクタープローブである。いくつかの例において、方法３００は、プローブを制御する前に、イメージングされる物体の標示を受信することをさらに伴う。このような標示は、例えば、ユーザーインターフェースにおけるユーザー入力に応答して受信される。物体として、様々な臓器、臓器の副次的部分、又は様々な他の構造物が挙げられる。特定の一実施形態において、物体は肺である。
【００４３】
[047]  ブロック３１２において、方法３００は、「受信された超音波信号から複数の画像データセットを生成することであって、各画像データセットが、走査ラインパターンのうちの１つに対応する、生成すること」を伴う。１つ又は複数のプロセッサは、複数の画像データセットを生成することに関与する。プロセッサは、超音波プローブのサブコンポーネント、又は、そこに通信可能に結合された別のコンポーネントを備える。超音波ビームは、３Ｄボリュームを通して連続的にステップ状である（又は、例えば、回転させられる）ので、これらのビームに応答した超音波エコーの変換は、複数の別個の画像データセットをもたらす。各データセットが単一の走査ラインパターンに対応するので、各データセットを分析することは、対象とされた物体に関係した各走査ラインパターンの品質又は内容に関する情報もたらす。
【００４４】
[048]  ブロック３１４において、方法３００は、「ボリューム内における物体に特有な対象特性に関して画像データセットを評価すること」を伴う。画像データセットを評価するために様々なプロセッサが利用される。データセットは、複数のデータセットを比較することにより評価され、比較は、フレームごとに、又は完全な走査の終了時に行われる。特定の実施形態は、対象特性を特定するために、各データセット内における特定の特性に互いに重み付けすることをさらに伴う。
【００４５】
[049]  ブロック３１６において、方法３００は、「対象特性を含む画像データセットを特定すること」を伴う。対象特性は、物体に応じて異なる。いくつかの例において、対象特性は、走査前に、方法３００を実施するシステムにより自動的に選択される。他の実施形態において、対象特性は、超音波プローブにおいて受信されたデータに基づいて、走査が実施された後に選択される。例えば、２つ以上の対象特性が、イメージングされる物体に関係する場合、データは、それらの対象特性のうちの１つのみが使用される走査ラインパターンから識別可能であることを明らかにする。この例において、対象特性は、デフォルト設定により選択される。追加的な例において、特定の対象特性が他より大きい優先度を割り当てられるので、特定の高優先度の対象特性を表す弱いエコー信号であっても、さらなる処理のためにその特性を選択するために十分である。対象特性は、画像品質閾値を満たす物体の特性、及び／又は物体に特有な特徴の強度レベルである。対象特性は、物体、例えば、肺に特有な、例えば、複数のＡライン又は胸膜ラインといった特徴の単なる存在をさらに含む。いくつかの例において、対象特性を特定することは、画像データセットのうちの少なくとも１つにおける１つ又は複数の低エコー特徴及び／又は高エコー特徴を特定することを伴う。
【００４６】
[050]  方法３００は、ブロック３１８において、「ボリュームの後続のイメージングのために、特定された画像データセットに対応する走査ラインパターンを選択すること」を伴う。対象特性を含む選択された走査ラインパターンは、他の走査ラインパターンに比べて物体の最適な画像を提供する。ブロック３１８は、また、選択された走査ラインパターンを、プローブ及びプローブに含まれるセンサーアレイを操作するために使用される制御装置に通信する１つ又は複数のプロセッサにより実施される。したがって、走査ラインパターンを選択した後、実施形態は、選択された走査ラインパターンに従って物体のリアルタイムの画像を取得することを伴う。これらの像は、ディスプレイスクリーンに表示される。
【００４７】
[051]  いくつかの例において、方法は、ブロック３１８の後に続く。例えば、方法は、３Ｄボリュームを走査するために、又は、このような走査により収集されたデータを処理するために使用される１つ又は複数のパラメータを調節することをさらに伴う。例えば、方法３００は、走査速度を選択することを伴う。走査速度は、超音波ビームが３Ｄボリュームを通して機械的に、又は電子的に掃引される速度を表す。選択された走査ラインパターンに従って調節される他のパラメータとして、送信焦点深度、送信パルス特性、走査ライン間隔、受信フィルタ処理帯域、空間コンパウンディングなどが挙げられ、すべて、当技術分野においてよく知られている超音波獲得及び処理である。
【００４８】
[052]  図４は、最適ではない走査ラインパターンから取得された肺超音波画像４００を示す。図４は、Ｂモード画像に表示された肺４１０及び胸膜ライン４１２を示す。示されるように、胸膜ライン４１２が不明確であり、肺組織と空気との間の界面が、不鮮明且つ曖昧であると見受けられる。画像の鮮明さのこの欠如に起因して、胸膜ライン及び／又は肺の検査は困難であり、このことが、例えば、胸膜ライン検出に依存する１つ若しくは複数の補助的特徴を妨害するか、又は、さらには利用不能にする。図４を検査する臨床医は、例えば、胸膜界面の厚さ、及び／又は、ラングスライディングの発生といった、特定の肺特性を特定することができない場合がある。
【００４９】
[053]  図５は、本明細書において説明される実施形態による走査ラインパターンにおいて取得された肺超音波画像５００を示す。図５は、胸膜ライン５１２及びＡライン５１４を含む肺５１０を示す。図５は、選択された走査ラインパターンに沿って取得された物体の画像が表示されているときにスクリーンに表示されるインジケーター５１６の一例をさらに示す。図４と比べると、胸膜ライン５１２が気付くほどに、より明るく、より明確であり、及び別のやり方であれば、選択された走査ラインパターンにおいて、さらに視認可能となる。Ａライン５１４は、胸膜ライン５１２の深さの約２倍に現れる。図５に表示されたインジケーター５１６は、画像５００に示される肺及び／又は胸膜ライン５１２が選択された走査ラインパターンにより生成された画像を表すことをユーザーに示す。示される実施形態では、インジケーター５１６は緑色且つ三角形のグラフィックである。他の実施形態において、インジケーター５１６は、任意の他の形状、色、及び／又は寸法である。ユーザーインターフェースにおけるインジケーター５１６の位置は、さらに異なる。示されるように、インジケーター５１６は、左上の角に位置するが、他の例において、インジケーター５１６は、別の場所に位置する。いくつかの実施形態において、インジケーター５１６は、表示されたグラフィックをまったく含まず、代替的に、例えば、音声による手がかり、及び／又は、触覚刺激を含む。図５に示される画像５００を使用することにより、臨床医は肺の様々な特性、及び、対象者の胸部領域における他の特徴を特定することが可能である。胸膜ライン及び／又は肺特徴検出に依存した自動特定工程は、また、画像５００を使用して非常に簡単且つ正確に実施される。
【００５０】
[054]  本開示によるシステム及び方法は、様々な走査ラインパターンのうちの任意のものに沿って、超音波を送信すること、及び、超音波エコーを受信することを伴い、その２つの例が図６Ａ及び図６Ｂに示される。図６Ａにおける例において超音波プローブ６００は、超音波信号を、例えば、走査ライン制御装置１２０（図示されていない）からの制御に応答して（センサーアレイを介して）送信するように、且つ、走査ラインパターン６０４をセット的に形成し、対象者内におけるボリュメトリック領域をイメージングするために使用され得る複数の走査ライン６０２に沿ってエコーを受信するように構成されている。図６Ａに示される走査ラインパターン６０４は、超音波信号がセンサーアレイの視野内におけるすべての走査ラインに沿って送信されるので、「完全な調査パターン」と呼ばれる。走査ラインパターン６０４は、本明細書の本開示により、関心のある物体又はその特徴のためにボリュームを走査するために使用される。他の例において、本開示による走査ラインパターンが、すべてのラインに沿って送信及び／又は受信するものでない場合があるが、代替的に、関心領域を超音波により走査するようにアレイの１つ又は複数の選択開口（例えば、要素の部分セット）を活性化することが理解されよう。
【００５１】
[055]  図６Ｂは、本開示の原理に従って使用される別の例示的な走査ラインパターンの図である。図６Ｂにおいて、超音波プローブ６０６は、第２の走査ラインパターン６１０に従って複数の走査ライン６０８に沿って超音波エネルギーを（センサーアレイを介して、及び、制御装置に応答して）送信及び受信するように構成されている。示されるように、第２の走査ラインパターン６１０において超音波エネルギーは、図６Ａに示される走査ラインパターン６０４において使用されるものと比較してみると、走査ラインの部分セットに沿ってのみ送信及び／又は受信される。第２の走査ラインパターン６１０は、２つの直交した走査面６１２及び６１４に対するイメージングデータを取得するために使用され得、各画像面は、それぞれの平面において複数の走査ラインに沿って受信された信号から再構成される。例えば、超音波エネルギーが概してアレイの中心内においてラインに沿って送信される、且つ外向きに放射するラジアル走査ラインパターン、又は、走査ラインが概して互いに平行である走査ラインパターンといった、他の走査ラインパターンが他の実施形態において使用される。
【００５２】
[056]  図６Ａ及び図６Ｂに示される、且つ説明される３Ｄ走査ラインパターン６０４、６１０は、多くの可能な変形例のうちのいくつかの例を表すにすぎない。例えば、所与の走査ラインパターンは、平面６１２及び６１４などの１つ又は複数の別個の走査面を含む。走査面は、交差し、重なり、又は離れたまま留まり、例えば平行である。しかし、走査面は例示的な走査ラインパターンを構成するにすぎない。したがって、他の実施形態における走査ラインパターンは、走査面を含まないものであり、代替的に、異なる手法により配置された走査ラインのパターンを特徴とする。いくつかの実施形態において、走査ラインパターンは、弓形、点状であり、又は、様々な形状、例えば、錐台、スラブ、若しくはウェッジを含む。走査ラインパターンは、近づくが交差しない走査ラインを含む。本明細書において開示されるシステムは、要素遅延を調節することにより様々な走査ラインパターン間において交替し、結果として、関心のある物体の対象特性に対するボリューム全体を調査するように構成される。
【００５３】
[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つ若しくは複数の他の例、実施形態、及び／又は工程と組み合わされること、或いは、本システム、デバイス、及び方法に従って別々の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。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ており、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。したがって、本システムは例示的な実施形態を参照しながら特に詳細に説明されているが、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えられることも理解されなければならない。したがって、本明細書及び図面は例示的な手法で考慮されるのであり、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】
2020509862.tif 000003
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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