(57)【要約】  超音波イメージングシステムは、異なる送信ビーム角度で解剖学的画像およびいくつかのニードルフレームを生成するように構成されたプロセッサを含む。システムはニードルフレームのデータを分析し、その中で介入器具を表す可能性が高いと識別されたセグメントを選択する。組織と介入器具との合成画像を生成するために、一つまたは複数のニードルフレームからのデータが組織の解剖学的画像についてのデータとブレンドされる。【選択図】図４
2020500084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波イメージングシステムであって、
受信した超音波信号から検査中の組織の解剖学的画像についてのエコーデータを取得し、異なる送信ビーム方向を用いて取得された検査中の前記組織の二つ以上のニードルフレームについてのエコーデータを取得するように構成された画像プロセッサと、
セグメントが介入器具を表す可能性がどの程度であるかを示すエコーデータの前記セグメントにスコアを付与するために前記異なる送信ビーム方向を用いて取得された前記二つ以上のニードルフレームについての前記エコーデータを分析し、前記セグメントの前記スコアに基づいて前記組織と前記介入器具との合成画像を生成するために前記解剖学的画像とブレンドするための異なる送信ビーム方向を用いて取得された前記二つ以上のニードルフレームのうち少なくとも一つから前記介入器具を表す可能性のあるセグメントについてのエコーデータを選択するように構成されたプロセッサと、
を備える、超音波イメージングシステム。
【請求項２】
前記プロセッサが、介入器具を表す可能性のある前記ニードルフレーム内のエコーデータのセグメントを識別し、前記ニードルフレームについての前記エコーデータを取得するために使用される前記送信ビームの角度が前記介入器具の方向に対してほぼ垂直であるかどうかを決定するように構成される、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】
前記プロセッサが、前記介入器具の前記方向に対してほぼ垂直である送信ビーム角度で取得されたニードルフレームが取得されるフレームレートを上昇させるように構成される、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】
前記プロセッサが、前記介入器具の前記方向に対してほぼ垂直ではない送信ビーム角度で取得されたニードルフレームが取得されるフレームレートを低下させるように構成される、請求項２に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項５】
前記プロセッサが、介入器具を表す最高スコアのセグメントを有するニードルフレームに対する送信角度を識別し、前記識別された送信角度で取得されたニードルフレームのフレームレートを上昇させるように構成される、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】
前記プロセッサが、介入器具を表す最高スコアのセグメントを有するニードルフレームに対する送信角度を識別し、前記識別された送信角度で取得されたニードルフレームのライン密度を増加させるように構成される、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項７】
前記プロセッサが、介入器具を表す最高スコアのセグメントを有するニードルフレームに対する送信角度を識別し、前記識別された送信角度で取得されたニードルフレームを生成するために各送信ビームについて並列にビーム形成されるいくつかの受信ラインを減少させるように構成される、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】
前記プロセッサが、介入器具を表す最高スコアのセグメントを有するニードルフレームに対する送信角度を識別し、前記識別された送信角度ではない角度で取得されたニードルフレームのフレームレートを低下させるように構成される、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項９】
前記プロセッサが、介入器具を表す最高スコアのセグメントを有するニードルフレームに対する送信角度を識別し、前記識別された送信角度ではない角度で取得されたニードルフレームのライン密度を減少させるように構成される、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】
前記プロセッサが、介入器具を表す最高スコアのセグメントを有するニードルフレームに対する送信角度を識別し、前記識別された送信角度で取得されなかったニードルフレームを生成するために各送信ビームについて並列にビーム形成されるいくつかの受信ラインを減少させるように構成される、請求項１に記載の超音波イメージングシステム。
【請求項１１】
超音波イメージングシステムであって、
受信した超音波信号から検査中の組織の解剖学的画像を生成し、異なる送信ビーム方向を用いて取得された検査中の組織の二つ以上のニードルフレームを生成するように構成された画像プロセッサと、
介入器具を表す可能性のあるエコーデータのセグメントにスコアを付与するために前記異なる送信ビーム方向を用いて生成された前記二つ以上のニードルフレームについてのエコーデータを分析し、前記二つ以上のニードルフレーム内の前記セグメントの前記スコアに基づいて前記解剖学的画像についての前記エコーデータとブレンドするために異なる送信ビーム方向を用いて生成された前記ニードルフレームのうち少なくとも一つからエコーデータをコピーするように構成されたプロセッサと、
を備える、超音波イメージングシステム。
【請求項１２】
超音波イメージングシステムであって、
受信した超音波信号から検査中の組織の解剖学的画像を生成し、異なる送信ビーム方向を用いて取得された検査中の組織の二つ以上のニードルフレームを生成するように構成された画像プロセッサと、
介入器具を表す可能性のある画素のセグメントにスコアを付与するために前記異なる送信ビーム方向を用いて生成された前記二つ以上のニードルフレームについてのデータを分析し、前記セグメントの前記スコアに基づいて解剖学的画像の前記画素とブレンドするために異なる送信ビーム方向を用いて生成された前記ニードルフレームのうち少なくとも一つから画素をコピーするように構成されたプロセッサと、
を備える、超音波イメージングシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサが最高スコアのセグメントを有する前記ニードルフレームの優先度の高いビームステアリング方向を識別するように構成され、前記プロセッサが前記優先度の高いビームステアリング方向ではない送信で取得されたさらなるニードルフレームのフレームレートを調整するように構成された、請求項１２に記載の超音波システム。
【請求項１４】
前記プロセッサが最高スコアの前記セグメントを有するニードルフレームの優先度の高いビームステアリング方向を識別するように構成され、前記プロセッサが前記優先度の高いビームステアリング方向ではない送信角度で取得されたさらなるニードルフレームのライン密度を調整するように構成される、請求項１２に記載の超音波システム。
【請求項１５】
前記プロセッサが最高スコアの前記セグメントを有するニードルフレームの優先度の高いビームステアリング方向を識別するように構成され、前記プロセッサが前記優先度の高いビームステアリング方向ではない送信角度から並列にビーム形成されるいくつかの受信ラインを調整するように構成される、請求項１２に記載の超音波システム。
【請求項１６】
超音波イメージングシステムであって、
受信した超音波信号から検査中の組織の解剖学的画像を生成し、異なる送信ビーム方向を用いて取得された前記検査中の組織の二つ以上のニードルフレームについてのエコーデータを受信するように構成された画像プロセッサと、
介入器具を表す可能性のあるデータのセグメントにスコアを付与するために前記異なる送信ビーム方向での送信に応答して生成された前記ニードルフレームについての前記エコーデータを分析し、前記セグメントの前記スコアに基づいて前記解剖学的画像についての前記エコーデータとブレンドするためにコピーされるエコーデータから前記ニードルフレームのうち一つまたは複数を選択するように構成されたプロセッサと、
を備える、超音波イメージングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連する優先出願］
本出願は、２０１６年１１月１６日に出願された米国特許出願第１５／３４７，６９７号の利益およびこれに基づく優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
［技術分野］
本開示技術は超音波イメージングシステムに関し、特には体内の介入器具を撮像するための超音波イメージングシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
超音波イメージングは体内の所望の位置へ介入器具を誘導する際に使用される標準的な治療としてますます受け入れられてきている。この手順の一般的な使い方の一つには麻酔をかける間の使用があり、医師または医療技術者が超音波画像を見て針を所望の神経または関心領域へと誘導するのを補助する。医師の針を見る能力を高めるために、多くの超音波システムは組織の解剖学的画像および針の画像から合成画像を生成する、いわゆる「針可視化（ｎｅｅｄｌｅ ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）」技術を組み込んでいる。
【０００４】
ほとんどの針可視化技術に関連する一般的な問題の一つは、針を撮像するために使用される超音波システムのビーム方向をユーザが事前に設定しなければならないことである。最良の画像を得るためには、送信ビームの方向は針または他の介入器具に対してほぼ垂直であるべきである。針が組織の合成画像にはっきりと現れない場合、ユーザはビーム方向を変えるために機械上の設定を変更することになっている。オペレータが一方の手に超音波プローブを保持し、他方の手で針を誘導する場合、これは手助けのないオペレータにとってはあまりにも扱いにくい。オペレータに助手がいたとしてもビーム方向の設定を変更するように助手に指示するのは煩わしいことが多く、プローブがどのように保持されているか、および器具が体内をどのように進むかによっては頻繁に調整することが必要になることがある。したがって、針または他の介入器具を可視化するための送信ビーム方向が最適な方向に設定されていない場合は、多くの手順が実行される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本開示技術の一実施形態に基づく、組織および介入器具の合成画像を生成し表示するための超音波イメージングシステムの簡略図である。
【図２】図２は、本開示技術の一実施形態に基づく、超音波イメージングシステムのブロックダイアグラムである。
【図３Ａ】図３Ａは、画像データと、それぞれ浅い送信角度、中程度の送信角度、および急な送信角度での単一のニードルフレーム送信からの介入器具を表すエコーデータとを組み合わせることによって取得される代表的な合成フレームを示す。
【図３Ｂ】図３Ｂは、画像データと、それぞれ浅い送信角度、中程度の送信角度、および急な送信角度での単一のニードルフレーム送信からの介入器具を表すエコーデータとを組み合わせることによって取得される代表的な合成フレームを示す。
【図３Ｃ】図３Ｃは、画像データと、それぞれ浅い送信角度、中程度の送信角度、および急な送信角度での単一のニードルフレーム送信からの介入器具を表すエコーデータとを組み合わせることによって取得される代表的な合成フレームを示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、本開示技術の一実施形態に基づく、図３Ａ−図３Ｃに示されるニードルフレームのうち一つまたは複数からのエコーデータと解剖学的画像用のエコーデータとをブレンドすることによって生成される代表的な合成画像を示す。
【図４】図４は、本開示技術の一実施形態に基づく、介入器具の方向に対してほぼ垂直ではない送信ビーム角度で取得されたフレームについて、一つまたは複数のフレームルート、ライン密度、またはマルチライン処理が調整されるいくつかのニードルフレームを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
以下でさらに詳細に説明されるように、本開示技術は超音波イメージングシステムの改良に関し、特には組織と組織に挿入される介入器具との結合画像を生成するように構成された超音波イメージングシステムに関する。以下の説明において、介入器具は麻酔または他の薬を所望の位置へ届けるために使用される針として説明されている。しかしながら、生検針、組織縫合用の針、体液採取（例えば、羊水穿刺）用の針、ロボット手術器具、カテーテル、ガイドワイヤまたは他の侵襲性医療器具等の他のデバイスも撮像することができる。
【０００７】
一つの実施形態では、超音波システム内のプロセッサは検査中の組織の解剖学的画像を生成するためにいくつかの送信ビームを生成して体に届けるように構成される。加えて、プロセッサは介入器具を撮像するために異なる送信ビーム角度でいくつかの送信ビームを生成するように構成される。介入器具の画像から解剖学的画像を区別するために、器具が針でなくとも介入器具のフレームを「ニードルフレーム（ｎｅｅｄｌｅ ｆｒａｍｅｓ）」と呼ぶことができる。
【０００８】
異なる送信角度での送信から生成されたニードルフレームの各々は介入器具の存在を検出するために分析される。一つの実施形態では、組織および介入器具の位置の両方を示すために、異なる送信ビーム方向を使用してキャプチャされるニードルフレームのうち一つまたは複数からの解剖学的画像およびエコーデータを使用して合成画像が生成される。
【０００９】
図１は、患者の組織を撮像するための本開示技術を実施する代表的な超音波イメージングシステムを示す。一つの実施形態では、スキャンされている組織の画像を生成するため、超音波イメージングシステム１０は超音波信号を関心領域に送信し対応するエコー信号を受信するためにトランスデューサプローブ１２を使用する手持ち、ポータブル、またはカートベースのシステムとすることができる。プローブ１２は一次元または二次元の線形または曲線トランスデューサもしくはフェーズドアレイトランスデューサとすることができ、それらは全て電子的に、送信ビーム角度を選択的に変更することができる。
【００１０】
超音波イメージングシステム１０は受信したエコー信号の特性（例えば、それらの振幅、位相、パワー、周波数シフト等）を定量化して画像としてユーザに表示するデータに変換する。生成された画像はデジタル記録保持のために電子的に格納されるか、または有線もしくは無線通信リンクを介して他のデバイスもしくは場所に送信されてもよい。いくつかの実施形態では、オペレータはプローブ１２を一方の手で保持しながら他方の手で介入器具１５を患者（またはサブジェクト）２０に誘導する。オペレータは組織の合成画像２２および介入器具が組織内のどこに位置しているかの表示２４を見る。器具がターゲットの位置に誘導されている間、合成画像２２はスクリーン上で更新される。そのような位置は麻酔分野における特定の神経部位、または血管もしくは特定の器官（例えば、子宮、前立腺、腫瘍、心臓血管等）のような他の関心領域であってもよい。
【００１１】
当業者には理解されるように、長く細い介入器具を撮像するため最適なビーム方向は器具の長さに対してほぼ垂直な角度にある。しかしながら、器具を撮像するために必要とされるパラメータおよびビーム方向は組織を撮像するのに最適であるそれらのものと同じでないことが多い。本開示技術の一つの実施形態では、ニードルフレームの生成に使用するために特定のビーム角度をユーザが選択する必要はない。代わりに、プロセッサが複数の異なる送信ビーム角度を使用してニードルフレームを生成するようにプログラムされている。これらの異なる送信ビーム角度から生成されたニードルフレーム用のエコーデータは介入器具である可能性のあるオブジェクトの存在を検出するために分析される。異なる送信ビーム方向を使用して取得され、介入器具を表す可能性のあるニードルフレームのうち一つまたは複数からのエコーデータは、組織および介入器具の位置の両方を示す合成画像を生成するためにニードルフレームからコピーされ、解剖学的画像用のエコーデータとブレンドされる。
【００１２】
図２は、本開示技術の一実施形態に基づく超音波イメージングシステムの単純化されたブロックダイアグラムである。当業者には理解されるように、超音波システムは示されているものとは異なる構成要素を用いて構成することができる。加えて、超音波システムは論じられていない部分（例えば、電源等）および本開示技術をどのように成し、使用するかを理解するために必要ではない部分を含む。示される実施形態では、以下で詳細に説明されるように、超音波システムは超音波イメージングシステムを動作させるためにプロセッサによって実行される命令を含む内蔵または外部メモリ（図示されていない）を有するプロセッサ４０を含む。送信経路には、超音波システムは送信ビームフォーマ４２、送信利得制御増幅器４４および送信／受信スイッチ４６を含む。超音波プローブ１２がフェーズドアレイタイプであるかあるいは電子的に送信角度を変更することができる場合、送信ビームフォーマ４２は所望の送信ビーム方向（所望の送信ビーム角度）に建設的に加えるプローブのトランスデューサ素子のいくつかまたは全てから超音波ビームを生成するために選択される相対振幅および位相（タイミング）を有するいくつかの信号を生成するために動作する。送信ビームフォーマからの信号は送信増幅器４４によって十分に高い電圧レベルに増幅され、それによってトランスデューサ素子が検査される組織内に所望の音響信号を生成するようになる。いくつかの実施形態では、デジタル値（例えば、０−２２５）等の制御コマンドを供給するためにプロセッサ４０が利得制御増幅器に接続される。コマンドの値により送信増幅器４４によって供給される利得の量が制御される。
【００１３】
超音波信号のパワーを調整するための他の技術は、超音波信号のパワーを増減させるためにトランスデューサ素子を駆動する波形を変更することを含む。別の実施形態では、駆動信号を生成する増幅器の電圧レール（＋Ｖ、−Ｖ）は超音波信号のパワーを変えるために変更することができる。さらに別の実施形態では、超音波信号のパワーを変更するために駆動信号をより少数または多数のトランスデューサ素子に供給することができる。当業者においては、これらの技術は単なる例示であり、患者に届けられる超音波信号の音響パワーのレベルを調整することが可能な多くの方法が存在することを理解されるであろう。
【００１４】
増幅された送信信号は送信／受信スイッチ４６を介してトランスデューサプローブ１２に供給され、それらがトランスデューサプローブ１２に届けられる時点で感度の高い受信電子機器を送信信号から切断または遮蔽する。信号の送信後、戻ってくる音波がトランスデューサ素子と衝突する際に生成される対応する電子エコー信号を検出するために送信／受信スイッチ４６はトランスデューサ素子と接続する。
【００１５】
受信経路には、超音波イメージングシステムは低ノイズ増幅器５０、時間利得制御（ＴＧＣ）増幅器５２、アナログ−デジタルコンバータ５４、受信ビームフォーマ５６および画像プロセッサ５８を含む。画像プローブによって生成されたアナログエコー信号は送信／受信スイッチ４６を介して低ノイズ増幅器に送られ、そこで増幅される。ＴＧＣ増幅器５２は、深度に対する信号の減衰を打ち消すために、信号の戻り時間を用いて適用される増幅レベルを（例えば、撮像されている組織内の深度に比例して）変える受信信号に可変増幅を適用する。増幅信号は次に、アナログ−デジタルコンバータ５４によってデジタル形式に変換される。デジタル化されたエコー信号は次に、画像プロセッサに供給される前に受信ビームフォーマ５６によって遅延され、合計される。
【００１６】
いくつかの実施形態では、送信ビームおよび受信ビーム（ライン）の数は互いに異なっていてもよい。例えば、受信ビームフォーマは送信ビームごとに二つ以上の隣接する線を並列に（すなわち、同時に）生成することがあり、並列受信ビーム形成またはマルチライン処理として知られることもある技術である。マルチライン処理がフレームあたりの受信ライン数（ライン密度）を一定に保つことが可能な一方で送信ビーム数を減少させることによりイメージングフレームレートを上昇させるために使用されてもよい。あるいは、より高いマルチラインオーダー（単一の送信ビームから並列にビーム形成された受信ライン数）が送信ビーム数、したがってフレームレートを一定に保ちながらフレームあたりの受信ライン数を増加させるために使用されてもよい。ライン密度、フレームレートおよびマルチラインオーダーの他の組み合わせもまた可能である。さらに、集束されていないビーム（平面波）を送信し、その単一の送信ビームからフレームの全ての受信ラインをビーム形成することさえも可能である。このシステムはまた組織の撮像と介入器具の撮像との対比のためにライン密度およびマルチラインオーダーの異なる組み合わせを用いてもよい。しかしながら、当業者においては、フレームレートを上昇させながらより高いマルチラインオーダー、より低いライン密度、または集束されていない送信ビームを使用すると取得される画像の質が低下する可能性があることを理解されるであろう。
【００１７】
受信信号から画像プロセッサ５８により生成された画像はディスプレイ６０に表示される。加えて、画像は将来呼び出して再検討するために画像メモリ（図示されていない）に記録することができる。オペレータが超音波イメージングシステムの様々なオペレーティングパラメータを変更することおよび患者の名前または他の記録保持データ等のデータを入力することが可能になるように、いくつかの入力７２が提供される。加えて、システムが有線（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ、ＵＳＢ、Ｔｈｕｎｄｅｒｂｏｌｔ、Ｆｉｒｅｗｉｒｅ等）または無線（８０２．１１、セルラー、衛星、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ(登録商標)等）の通信リンクを介してコンピュータ通信リンク（ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネット等）に接続することが可能になるように、超音波イメージングシステムは入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路を含む。
【００１８】
超音波イメージングシステムを構成する構成要素の詳細およびそれらがどのように動作するかは、一般に当業者には周知であると考えられる。超音波イメージングシステムが多数の別々の構成要素を有するように示されているが、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、デジタル信号プロセッサ（ＤＰＳ）、ＣＰＵまたはＧＰＵ等のデバイスがこれらの個々の構成要素のうち複数の構成要素の機能を実行するために使用されてもよいことを理解されたい。
【００１９】
前述のように、プロセッサ４０は検査中の組織と組織内に導入されている介入器具との合成画像を生成するようにプログラムされる。一つの実施形態では、スキャンされている組織の深度および特定のタイプについて選択された画像パラメータを用いて検査中の組織の解剖学的画像を生成する。画像プロセッサ５８により生成された解剖学的画像は介入器具を配置するために生成されるニードルフレームのうち一つまたは複数についてのエコーデータと組み合わせるためにメモリに格納される。
【００２０】
一つの実施形態では、介入器具を撮像するために送信電子機器によりいくつかの異なる送信方向に送信ビームが生成される。例えば、プロセッサ４０はトランスデューサプローブの長手方向軸に関して測定されるように、浅い角度、中程度の角度および急な角度で生成された送信ビームを向ける。ほとんどの場合、器具の位置はニードルフレームのうち一つまたは複数にある方が他よりも明瞭に表示される。
【００２１】
一つの実施形態では、異なる送信角度での送信から生成されたニードルフレームの各々についてのエコーデータは介入器具の存在について分析される。様々な器具検出アルゴリズムを使用することができる。例えば、画像を隣接する画素よりもはるかに明るい（例えば、より大きな振幅の）画素の線形セグメントの存在について分析することができ、それにより強い線形反射体の存在を表示する。介入器具を表す可能性のあるセグメントの長さは変わることがあり、またいくつかの実施形態では、介入器具自体が湾曲しているかまたは器具が挿入される際に曲がる場合は湾曲していることがある。あるいは、セグメントが座標系において湾曲しているように見えることがあり、画像が湾曲したトランスデューサ形状（例えば、凸面）を使用して取得された場合に検出が実行される。
【００２２】
一つの実施形態では、明るい画素の各セグメントはそのセグメントが介入器具を表す可能性がどの程度であるかを示すためにスコアが付与される。そのようなスコアは、例えば、一定の閾値を超える明るい画素の長さ、画素のセグメントがどの程度真っ直ぐまたは直線的であるか、明るい画素と隣接する画素との間にどれほど多くのコントラストがあるか、勾配または他のエッジ検出操作によって決定される明るい画素の周囲のエッジがどの程度強いか、等によって調整することができる。ハフ変換または他の同様の技術を線形またはパラメータ化された曲線セグメント上にある画素の位置を決定するために使用することができ、そこからスコアを決定することもできる。
【００２３】
一つの実施形態では、画像の明度データ値はビームラインに沿って隣接する明度値間の差を見ることにより対応する勾配値に変換される。介入器具である針または他の明るい反射体は一般に、トランスデューサから組織の方向に見た場合の明度値における大きな正の勾配（例えば、暗から明）とそれに続く明度値における大きな負の勾配（例えば、明から暗）とによって特徴付けられる。予想される距離の範囲内で介入器具についての正および負の勾配値の大きな変化が確実に起こるようにするために、勾配値をフィルタリングすることができる。次に、隣接するビームライン内の線形パターンにおいて大きな正／負の勾配変化が起こるかどうかを決定するためにハフ変換を使用することができる。大きな勾配変化のセグメントについてのスコアは、勾配変化の長さのうち一つまたは複数、正の勾配変化が負の勾配変化からどの程度近いか、勾配変化がビームからビームへとどのように空間的に整列するか、に応じて増減する可能性がある。
【００２４】
一つの実施形態では、エコーデータのセグメントは、勾配がどの程度大きいか、および隣接するビームラインにおいて勾配がどの程度整列しているかによってスコアが付与される。より大きな勾配を有し、より整列しているこれらのセグメントは、より小さな勾配を有し、より整列していないそれらよりもより大きなスコアが付与される。器具の表示には単一の長いセグメントまたは複数のより短いセグメントを含んでもよく、最高スコアを有する全てのセグメントが同じニードルフレームに由来しなくてもよい。
【００２５】
一つの実施形態では、最高スコアのセグメントを有するこれらの画像からの可能性のある介入器具を表すエコーデータは二つ以上のニードルフレームからコピーされ、解剖学的画像のエコーデータとブレンドされる。別の実施形態では、エコーデータは単一のニードルフレームからコピーされ、解剖学的画像についてのエコーデータとブレンドされる。
【００２６】
超音波画像中の針または他の介入器具の存在を検出するための他の針可視化技術もまた使用することができる。
【００２７】
一つの実施形態では、介入器具を表す可能性のある画素を示すスコアを有する様々な送信角度で行われた送信から生成されたニードルフレームのうち一つまたは複数から画素データのセグメントを識別するようにプログラムされる。プロセッサは器具を表す画素データをコピーし、コピーされた画素データと解剖学的画像の画素データとを組み合わせるためにブレンディング機能を使用する。
【００２８】
図３Ａ−図３Ｃはそれぞれ、画像データと、浅い送信角度、中程度の送信角度および急な送信角度での単一のニードルフレーム送信からの介入器具を表すエコーデータとを組み合わせることにより取得された代表的な合成フレームを示す。示される合成フレームにおいて、いくつかのニードルフレームが他のものよりも介入器具の異なる部分をよく示していることがわかる。一つの実施形態では、プロセッサは介入器具を表す最高スコアを有する複数の発射角度を使用して取得された様々なセグメントについての画素データをコピーし、コピーされた画素データを解剖学的画像にブレンドする。
【００２９】
図３Ｄは、異なる発射角度で取得されたニードルフレームのうち一つまたは複数からコピーされた画素データをブレンドすることによって生成され、介入器具を表す可能性のあるデータを示すスコアを有する、組織の代表的な合成画像を示す。いくつかの実施形態では、介入器具を表すコピーされたデータが合成画像中で強く見えるようにデータがぼかし機能とブレンドされ、一方、器具の周辺の組織が見えるように器具の周辺領域のコピーされたデータが解剖学的画像についてのデータと軽くブレンドされる。
【００３０】
図４は、針が挿入される代表的な関心領域を示す。示される例において、解剖学的画像１００は線形トランスデューサを用いて取得される。いくつかのニードルフレームは異なるビームステアリング角１１０、１１２および１１４で取得される。介入器具１２０が画像に挿入される。示される実施形態では、器具の挿入角度とビーム角１１０および１１２に垂直な角度との間の差はほぼ等しい。したがって、ビームステアリング角１１０および１１２での発射から生成されるニードルフレーム内の器具を表すセグメントのスコアは概ね等しくなるはずである。これらのニードルフレームの各々からの画像データはしたがって、コピーされ、解剖学的画像１００とブレンドすることができる。器具１２０の挿入角度が例えばステアリング角１１４に垂直な線により近い方向であった場合は、次に角度１１４での送信に応答して生成されたニードルフレームからの画素データがコピーされ、解剖学的画像とブレンドされる。
【００３１】
図４に示される例において、ビームステアリング角１１０、１１２は介入器具の挿入角度に垂直であることが最も近いと決定されるか、あるいはこれらの送信角度から受信したエコーデータからのセグメントのスコアに基づいて器具の最良の画像を生成するものとして識別される。一つの実施形態では、角度１１０および１１２のうち一つまたは複数での送信のフレームレートはそれらが優先度の高い角度を表すため上昇させることができるのに対し、ビームステアリング方向１１４から生成されたニードルフレームについてのフレームレート、ライン密度またはマルチライン処理は、以下でさらに説明されるようにその送信角度が優先度の高い角度ではないため調整することができる。
【００３２】
いくつかの実施形態では、超音波画像を表示するために使用される画素データは介入器具の存在を検出するために分析される。しかしながら、表示の準備ができている画素データにまだ変換されていないエコーデータを分析できることを理解されたい。例えば、介入器具を表すデータ中のセグメントを検出し、スコアを付与するために、増幅され、デジタルに変換され、ビーム形成されているもののまだスキャンされていないエコーデータを分析することができる。
【００３３】
当業者には理解されるように、異なる角度でいくつかのニードルフレームを生成することにより超音波イメージングシステムのフレームレートを上昇させることができる。一つの実施形態では、プロセッサは残りのニードルフレーム（低品質のニードルフレーム）よりもニードルフレームのサブセット（例えば、高品質のニードルフレーム）に対してより高いライン密度および／またはより低いマルチライン設定を選択し、高いスコア（すなわち、介入器具の存在についての高い可能性）を有する器具検出アルゴリズムによって検出される構造の方向に基づいて高品質のニードルフレームが適応的に選択される。検出アルゴリズムが複数のニードルフレームにおいて高いスコアを有する同様の方向の構造を見つける場合、プローブの方向に対して垂直に近い角度で介入器具に超音波を照射するイメージングステアリング角を有するニードルフレームを高品質のニードルフレームの取得であるように選択することができ、他のニードルフレームは低品質のニードルフレームとして取得し続けることができる。この適応的に選択された高品質のニードルフレームは「最も可能性の高い（ｍｏｓｔ−ｐｒｏｂａｂｌｅ）」介入器具を高品質に可視化することを保証する一方、残りの低品質のニードルフレームは他の方向の器具を見逃さず、手順中に超音波スキャンヘッドに対する介入器具の角度が変化する場合にオペレータが高品質のニードルフレームを手動で選択する必要がないようにすることを保証する。
【００３４】
システムはまたニードルフレームの数および取得レートならびに検出スコアに基づいて適応的に用いられる角度を変更することがある。例えば、高い検出スコアを有する特徴が一定の角度設定を有するニードルフレーム内で識別される場合、システムはその角度を「優先度の高い角度（ｈｉｇｈ ｐｒｉｏｒｉｔｙ ａｎｇｌｅ）」として選定してその角度設定またはそれに近い角度設定でニードルフレームの取得レートを上昇させるが、高いセグメントスコアを有する特徴を含まないニードルフレームの場合は優先度の高い角度から離れた角度でのニードルフレームの取得レートを低下させる。一つの実施形態では、システムは「スカウティング（ｓｃｏｕｔｉｎｇ）」ニードルフレームとして優先度の高い角度設定から離れた角度を有するニードルフレームを取得および分析し続けるため、システムはより高い検出スコアを有する特徴がそれらのスカウティングニードルフレームを用いて検出された場合はいつでも「優先度の高い角度（ｈｉｇｈ ｐｒｉｏｒｉｔｙ ａｎｇｌｅ）」をその場で再評価し変更することができる。しかしながら、スカウティングニードルフレームの角度はそれらの間に広がる角度がより大きくなるように、および／またはフレームレートに対する全体的な影響を最小限に抑えるために取得レートがより低下するように選択されることがある。
【００３５】
本明細書に記載の主題および操作はデジタル電子回路、または本明細書に記載の構造を含むコンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェアおよびそれらの構造等価物、またはそれらのうち一つまたは複数の組み合わせにおいて実施することができる。本明細書に記載の主題の実施形態は、データ処理装置による実行のために、またはデータ処理装置の動作を制御するために、コンピュータストレージメディア上にエンコードされた一つまたは複数のコンピュータプログラム、すなわち一つまたは複数のコンピュータプログラム命令のモジュールとして実装することができる。
【００３６】
コンピュータストレージメディアは、コンピュータ読み取り可能なストレージデバイス、コンピュータ読み取り可能なストレージ基板、ランダムまたはシリアルアクセスメモリアレイまたはデバイス、またはそれらのうち一つまたは複数の組み合わせとすることができ、またはそれらに含むことができる。さらに、コンピュータストレージメディアは伝搬信号ではないが、コンピュータストレージメディアは人工的に生成された伝搬信号内でエンコードされたコンピュータプログラム命令の送信元または宛先とすることができる。コンピュータストレージメディアは、一つまたは複数の別々の物理的な構成要素または媒体（例えば、複数のＣＤ、ディスク、または他のストレージデバイス）とすることもでき、またはそれらに含まれることもできる。
【００３７】
「プロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）」という語は、例としてプログラム可能なプロセッサ、コンピュータ、システムオンチップ、または前述の複数のもの、またはそれらの組み合わせを含む、データを処理するためのあらゆる種類の装置、デバイス、および機械を包含する。装置は、特殊目的の論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）を含むことができる。装置は、ハードウェアに加えて、問題のコンピュータプログラムの実行環境を生成するコード、例えば、プロセッサファームウェアを構成するコード、プロトコルスタック、データベース管理システム、オペレーティングシステム、クロスプラットフォームランタイム環境、仮想マシン、またはそれらのうち一つまたは複数の組み合わせを含むことができる。装置および実行環境は、ウェブサービス、分散コンピューティングおよびグリッドコンピューティングインフラストラクチャ等の様々な異なるコンピューティングモデルインフラストラクチャを実現することができる。
【００３８】
（プログラム、ソフトウェア、ソフトウェアアプリケーション、スクリプト、またはコードとしても知られる）コンピュータプログラムは、コンパイルまたはインタプリタ言語、宣言型または手続き型言語を含むプログラミング言語の任意の形態で書かれることができ、スタンドアロンプログラムとしての形態またはモジュール、構成要素、サブルーチン、オブジェクト、またはコンピューティング環境での実行に好適な他のユニットとしての形態を含む、任意の形態でデプロイされることができる。コンピュータプログラムは、必ずしもそうである必要はないが、ファイルシステム内のファイルに対応していてもよい。プログラムは、他のプログラムまたはデータ（例えば、マークアップ言語文書に格納されている一つまたは複数のスクリプト）を保持するファイルの一部、問題のプログラム専用の単一のファイル、または複数の調整されたファイル（例えば、一つまたは複数のモジュール、サブプログラム、またはコードの一部を格納するファイル）に格納することができる。コンピュータプログラムは、一つのコンピュータ上または一つのサイトに位置するかまたは複数のサイトにわたって分散し、通信ネットワークにより相互接続されている複数のコンピュータ上で実行されるためにデプロイされることができる。
【００３９】
本明細書に記載のプロセスおよび論理フローは入力データ上で操作し、出力を生成することにより動作を実行するために、一つまたは複数のコンピュータプログラムを実行する一つまたは複数のプログラム可能なプロセッサによって実行することができる。プロセスおよび論理フローは特殊用途の論理回路、例えば、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）またはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によりプロセスおよび論理フローを実行することもでき、またそれらとして装置を実装することもできる。
【００４０】
コンピュータプログラムの実行に好適なプロセッサは、例として汎用および特殊目的のマイクロプロセッサを含む。コンピュータプログラム命令およびデータを格納するのに好適なデバイスは、例として、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイス等の半導体メモリデバイス、例えば内蔵ハードディスクまたはリムーバブルディスク等の磁気ディスク、また磁気光学ディスク、ならびにＣＤ−ＲＯＭおよびＤＶＤ−ＲＯＭディスクを含む、あらゆる形態の不揮発性メモリ、メディアおよびメモリデバイスを含む。プロセッサおよびメモリは、特殊目的の論理回路により補われるか、またはそれに組み入れられることができる。
【００４１】
以上の説明から、例示の目的のために本明細書に本発明の実施形態を記載したが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得ることを理解されたい。したがって、本発明は添付の特許請求の範囲による以外には限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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