リアルタイム超音波多重面イメージングのための方法及び装置
【課題】定少なくとも３つの異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に沿って対象から超音波情報を連続的に収集する（２０２）。
【解決手段】これらの走査面（１３８、１４０、１４２）は探触子（１０６）から対象を通って延びる軸に沿って互いに交差している。超音波情報に基づいてこの少なくとも３つの異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に対応するデータ・スライスを格納する（２０４）ためにメモリ（１１４）が含まれている。さらに、メモリ（１１４）にアクセス（２０６）してデータ・スライスを選択かつ取得すると共に、このデータ・スライスに基づいて超音波画像（３０２、３０４、３０６）を作成する（２０６）ための処理装置（１１６、１１８、１２０、１２２）が含まれている。これらの超音波画像（３０２、３０４、３０６）を併行表示する（２０８）ためにディスプレイ（１２４）が含まれている。
【解決手段】これらの走査面（１３８、１４０、１４２）は探触子（１０６）から対象を通って延びる軸に沿って互いに交差している。超音波情報に基づいてこの少なくとも３つの異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に対応するデータ・スライスを格納する（２０４）ためにメモリ（１１４）が含まれている。さらに、メモリ（１１４）にアクセス（２０６）してデータ・スライスを選択かつ取得すると共に、このデータ・スライスに基づいて超音波画像（３０２、３０４、３０６）を作成する（２０６）ための処理装置（１１６、１１８、１２０、１２２）が含まれている。これらの超音波画像（３０２、３０４、３０６）を併行表示する（２０８）ためにディスプレイ（１２４）が含まれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本発明は、診断用超音波の方法及びシステムに関する。詳細には、本発明は、走査対象に関する複数の走査面をリアルタイムで併行表示するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医学診断で使用するためには多数の超音波法及びシステムが存在している。患者の超音波画像に基づいた患者の検査及び診断を容易にするために様々な機能が提唱されている。例えば、ある種のシステムは対象（例えば、ヒトの心臓）に対する２方面（ｂｉｐｌａｎｅ）撮像を提供している。この２方面画像のうちの一方の画像はトランスジューサに対してある固定の向きを有しており、またもう一方の画像は固定の基準画像に対して変更されることがある。２方面撮像機能を備えた少なくとも幾つかのシステムは、一方の画像をもう一方の画像に対して回転させることや、一方の画像をもう一方の画像に対して傾斜させることがある。
【特許文献１】米国特許第６４３６０４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これまでの超音波法及びシステムでは、３つ以上の撮像面に対する多重面撮像を、リアルタイム表示や走査した多重面情報の解析に有用となるほど十分に迅速に収集することができなかった。さらに従来のシステムは、画像ディスプレイに定量的データ（例えば、組織速度（ｖｅｌｏｃｉｔｙ）やひずみ速度（ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ））を視覚表示させることができなかった。
【０００４】
定量的データの任意選択による表示を伴って、対象の３つ以上の画像面に関するリアルタイムによる収集及び表示を提供する改良型の方法及びシステムに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、少なくとも３つの異なる走査面に沿って対象から超音波情報を連続して収集するための探触子を含んだ超音波システムを提供する。本実施形態に関する探触子の一例は２Ｄアレイ探触子である。これらの走査面は、探触子から対象を通過して延びる軸に沿って互いに交差することがある。この少なくとも３つの異なる走査面に対応するデータ・スライスをその超音波情報に基づいて格納するためにメモリが含まれている。さらに、このメモリにアクセスしてデータ・スライスを選択かつ取得すると共に、このデータ・スライスに基づいて超音波画像を作成するために、処理装置が含まれている。この超音波画像を併行表示するためにディスプレイが含まれている。
【０００６】
別の実施形態では、少なくとも３つの異なる走査面に沿って対象から超音波情報を連続して収集するための超音波法を提供する。その連続性は、第１の面に対するすべての走査情報の収集、次いで次の面に対するすべての走査情報の収集、以下同様のように各面単位とすることがあり得る。代替的な一実施形態では、その連続性は、ベクトル１／面１、ベクトル２／面２、ベクトル３／面３、ベクトル２／面１、等々の順序で走査情報が収集されるような各ベクトル単位とすることがあり得る。別の実施形態では、多重ライン収集（ＭＬＡ）を使用して、第１の面に対する走査情報を収集し、次いで次の面に対する走査情報を収集し、以下同様とすることがある。さらに別の実施形態では、ＭＬＡは面１に対して実施され、次いで面２に対して実施され、次いで面３に対して実施され、さらにすべての面に関するすべてのデータが収集されるまで面１、面２、面３に対して反復されることがある。本発明の実施形態は、ある走査パターン（例えば、２方面または３方面）としたすべての面に対する走査データを連続収集するこの多数の可能性によって限定されるものではない。これらの走査面は探触子から対象を通過して延びる軸に沿って互いに交差することがある。本方法は、少なくとも３つの異なる走査面に対応するデータ・スライスを超音波情報に基づいて格納する工程と、このデータ・スライスに基づいて超音波画像を作成する工程と、この超音波画像を併行表示する工程と、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の一実施形態に従って形成した超音波システム１００のブロック図である。超音波システム１００は３Ｄ空間内で音響ビームを進路制御することが可能であり、また対象または患者内の関心領域（ＲＯＩ）の複数の２次元（２Ｄ）表現または画像に対応する情報を収集するように構成可能である。こうしたＲＯＩのうちの１つは、ヒトの心臓、あるいはヒトの心臓の心筋層とすることがある。超音波システム１００は、３つ以上の面方向で２Ｄ画像を収集するように構成可能である。超音波システム１００は、ビーム形成器１１０のガイド下で、アレイ状トランスジューサ１０６の内部の複数のトランスジューサ素子１０４を駆動させて身体内に超音波信号を送出する送信器１０２を含んでいる。アレイ状トランスジューサ１０６内の素子１０４は、ビーム形成器１１０から受け取った制御情報に基づいた送信器１０２から受け取った励起信号によって励起される。トランスジューサ素子１０４は、励起されると、送信ビームに沿って対象内に導かれる超音波波形を発生させる。この超音波は身体内の密度境界面及び／または構造（例えば、血球や筋肉組織）から後方散乱され、トランスジューサ素子１０４に戻されるエコーを発生させる。このエコー情報はトランスジューサ素子１０４によって受け取られて電気信号に変換される。この電気信号はアレイ状トランスジューサ１０６によって受信器１０８に送られ、次いでビーム形成器１１０に送られる。記載した実施形態では、そのビーム形成器１１０は１つの送信／受信ビーム形成器として動作する。代替的な一実施形態では、そのアレイ状トランスジューサ１０６は探触子内部におけるサブアパーチャＲＸビーム形成を伴う２Ｄアレイである。
【０００８】
ビーム形成器１１０は、各電気信号についてアレイ状トランスジューサ１０６から受け取った別の電気信号とで遅延、アポダイゼーション及び合成を行う。この合成信号は超音波ビームまたはラインからのエコーを表している。この合成信号はビーム形成器１１０からＲＦ処理装置１１２に出力される。ＲＦ処理装置１１２は、複数の走査面または様々な走査パターンに関して様々なデータタイプ（例えば、Ｂモード、カラー・ドプラ（速度／パワー／バリアンス）、組織ドプラ（速度）、及びドプラ・エネルギー）を作成することがある。例えば、ＲＦ処理装置１１２は３つの（３方面）走査面に関する組織ドプラ・データを作成することがある。ＲＦ処理装置１１２は複数のデータ・スライスに関連する情報（例えば、Ｉ／Ｑ、Ｂモード、カラー・ドプラ、組織ドプラ、及びドプラ・エネルギー情報）を集めると共に、このデータ情報をタイムスタンプ及び方向／回転情報と一緒に画像バッファ１１４内に格納する。方向／回転情報は、あるデータ・スライスの基準面または別のデータ・スライスに対する角度回転を示すことがある。例えば、３つの別々の方向の走査面または像に関して、ある短かい時間（例えば、１／２０秒）以内に超音波情報を実質的に同時または継続的に収集するような３方面の実現形態では、あるデータ・スライスは角度０度と関連付けされ、別のデータ・スライスは角度６０度と関連付けされ、また第３のデータ・スライスは角度１２０度と関連付けされることがある。したがって、データ・スライスは０度、６０度、１２０度、．．．、０度、６０度、１２０度、．．．という反復順序で画像バッファ１１４に追加されることがある。画像バッファ１１４内の第１と第４のデータ・スライスは、共通の第１の面方向を有している。第２と第５のデータ・スライスは共通の第２の面方向を有しており、また第３と第６のデータ・スライスは共通の第３の面方向を有している。
【０００９】
別法として、方向／回転情報を格納するのではなく、データ・スライスと一緒にデータ・スライスのシーケンス番号を画像バッファ１１４内に格納することがある。したがって、データ・スライスは画像バッファ１１４内で、例えば１、２、３、．．．、１、２、３、．．．のようにシーケンス番号を反復することによる順序付けを受けることがある。３方面撮像では、シーケンス番号１は基準面に対する角度回転０度の面に対応することがあり、シーケンス番号２は基準面に対する角度回転６０度の面に対応することがあり、またシーケンス番号３は基準面に対する角度回転１２０度の面に対応することがある。画像バッファ１１４内に格納したデータ・スライスは、２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０によって処理される。
【００１０】
２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０は、画像バッファ１１４からのデータ・スライスを処理する際に別法として、ラウンドロビン方式でも逐次動作することができる。例えば、表示処理装置１１６、１１８及び１２０は、画像バッファ１１４内のデータ・スライスのすべてに対してアクセスすることができるが、ある１つの角度方向を有するデータ・スライスに対して動作するように構成されている。例えば、表示処理装置１１６は、画像バッファ１１４からの角度回転０度すなわちシーケンス番号１に関連付けされたデータ・スライスだけを処理することがある。同様に、表示処理装置１１８は６０度を向いた、すなわちシーケンス番号２のデータ・スライスだけを処理することがあり、また表示処理装置１２０は１２０度を向いた、すなわちシーケンス番号３のデータ・スライスだけを処理することがある。コンピュータ・ディスプレイ１２４の選択した四分区画１２６内には、面同士の相対角度を示す図形表示子１４４を表している。
【００１１】
２Ｄ表示処理装置１１６は、共通の方向を有する画像バッファ１１４からの１組のデータ・スライスを処理し、コンピュータ・ディスプレイ１２４の四分区画１２６内に表示させる走査対象の２Ｄ画像または像を作成することがある。四分区画１２６内に再生される画像フレームのシーケンスが１つのシネループを形成することがある。同様に、表示処理装置１１８は共通の方向を有する画像バッファ１１４からの１組のデータ・スライスを処理し、四分区画１３０内に表示させる走査対象の別の第２の２Ｄ像を作成することがある。表示処理装置１２０は共通の方向を有する画像バッファ１１４からの１組のデータ・スライスを処理し、四分区画１２８内に表示させる走査対象の別の第３の２Ｄ像を作成することがある。
【００１２】
例えば、表示処理装置１１６によって処理されたデータ・スライスは、四分区画１２６内に表示させる心臓の心尖２腔像を生成することがある。表示処理装置１１８によって処理されたデータ・スライスは、四分区画１３０内に表示させるための心臓の心尖４腔像を生成することがある。表示処理装置１２０は、四分区画１２８内に表示させるための心臓の心尖長軸像を形成するようにデータ・スライスを処理することがある。ヒトの心臓に関する３つの像の全部が、コンピュータ・ディスプレイ１２４の３つの四分区画１２６、１２８及び１３０内に同時にリアルタイムで表示されることがある。
【００１３】
２Ｄ表示処理装置（例えば、処理装置１１６）は、画像バッファ１１４から受け取ったデータ・スライス情報に対するフィルタ処理、並びに処理済み画像フレームを生成するためのデータ・スライスに対する処理を実行することがある。処理済みの画像フレームに関する幾つかの形式は、Ｂモード・データ（例えば、エコーの信号強度または振幅）とすることや、ドプラ・データとすることがある。ドプラ・データの例には、カラー・ドプラ速度データ（ＣＤＶ）、カラー・ドプラ・エネルギー・データ（ＣＤＥ）、あるいはドプラ組織データ（ＤＴＩ）が含まれる。次いで、表示処理装置１１６は、コンピュータ・ディスプレイ１２４上に表示させるためにデータを極座標系からデカルト座標系にマッピングするような走査変換を実行することがある。
【００１４】
任意選択では、３Ｄ表示処理装置１２２が、これ以外の２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０からの出力を処理するために設けられることがある。処理装置１２２は、２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０から作成された３つの像からのフレームを合成させ、コンピュータ・ディスプレイ１２４の四分区画１３２内に１つの３方面像（ナビゲーション画像とも呼ぶ）を形成させることがある。この３方面像は、この３方面の交差する３つの面１３８、１４０及び１４２に対して整列させた３Ｄ画像（例えば、ヒトの心臓の３Ｄ画像）を示すことがある。この３つの面１３８、１４０及び１４２は、探触子の表面から対象を通過して延びている共通の回転軸（図１では図示せず）の位置で交差することがある。
【００１５】
ユーザインタフェース１３４は、ユーザが走査パラメータ１３６を入力できるようにするために設けられている。走査パラメータの例としては、２方面、３方面、深度、走査角度、走査線の数、回転角度、及びトランスジューサ表面に対する傾斜角度が含まれる。走査パラメータ１３６によって、ユーザは希望する走査面の数を指定することができる。この走査パラメータによって、３方面の面１３８、１４０及び１４２のそれぞれについて、対象に対する走査の深度及び幅を調整することが可能となることがある。３つの走査面１３８、１４０及び１４２からのデータ・スライスの同時収集を実行する際に、ビーム形成器１１０は送信器１０２と連携してアレイ状トランスジューサ１０６を制御し、対象を通過して延びる３つの面１３８、１４０及び１４２の内部に位置する走査線に沿って焦点合わせされた超音波ビームを生成させている。走査シーケンス制御（ビーム順序）によって走査情報が連続して集められる。その連続性は、第１の面に対するすべての走査情報の収集、次いで次の面に対するすべての走査情報の収集、以下同様のように各面単位とすることがあり得る。代替的な一実施形態ではその連続性は、ベクトル１／面１、ベクトル２／面２、ベクトル３／面３、ベクトル２／面１、等々の順序で走査情報が収集されるような各ベクトル単位とすることがあり得る。別の実施形態では、多重ライン収集（ＭＬＡ）を使用して、第１の面に対する走査情報を収集し、次いで次の面に対する走査情報の収集し、以下同様とすることがある。さらに別の実施形態では、ＭＬＡは面１に対して実施され、次いで面２に対して実施され、次いで面３に対して実施され、さらにすべての面に関するすべてのデータが収集されるまで面１、面２、面３に対して反復されることがある。本発明の実施形態は、ある走査パターン（例えば、２方面または３方面）としたすべての面に対する走査データを連続収集するこの多数の可能性によって限定されるものではない。反射された超音波エコーが集められ、画像バッファ１１４内に格納されるデータ・スライスが生成される。ＲＦ処理装置１１２によって画像バッファ１１４が満たされている際に、一方では２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０によって画像バッファ１１４が空にされている。２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０は、観察のための画像フレーム・データを形成させる。四分区画１２６、１３０及び１２８内での３つの像の表示、並びに四分区画１３２におけるこの３つの像の合成像の任意選択による表示はリアルタイムで実施される。リアルタイム表示は、データが表示に利用可能となった時点でそのデータ・スライスを利用する。
【００１６】
図２は、複数の走査面からの超音波データに対するリアルタイムでの収集、処理及び表示のための例示的な一方法の流れ図２００である。ここでは、３つの面（３方面）という１つの例示的な実施形態を用いているが、本発明はデータ・スライスをその面に沿って収集できる走査面の数に関して何ら制限されるものではない。２０２では、対象からの超音波データが少なくとも３つの異なる走査面から連続的に収集される。この３つの走査面は、互いに対して０度、６０度及び１２０度の対応する方向を有することがあり、また超音波探触子表面から対象を通過して延びる共通の回転軸に沿って互いに交差することがある。この軸は、軸の端点を位置決めし直すために走査パラメータを変更しようとするユーザによって調整されることがある。回転軸の方向に対する調整によって、この回転軸に沿った３つの面の方向が自動的に調整される。さらに、走査パラメータに対する調整を通じて、１つまたは複数の面が別の面に対して傾けられることがある。データ・スライスは、この３つの異なる走査面に沿って５０ミリ秒未満の間で同時に収集されている。
【００１７】
この３つの面からの超音波情報は、対象の動きの周期内のある所定の時点のものとすることがある。例えば、この３つの面は、心拍周期の心拡張フェーズの終了時点でのヒトの心臓の同時像に関するデータ・スライスを提供することがある。これらの面は、心拍周期中のある所定の瞬間における心臓の心尖２腔像、心尖４腔像、及び心尖長軸像を表示するように選択されることがある。
【００１８】
超音波情報が収集されると、この情報はビーム形成器１１０によってデータ・スライスの形に編集されると共に、２０４において２Ｄデータ・スライスとして画像バッファ１１４内に格納される。各２Ｄデータ・スライスは、タイムスタンプ及びフレーム方向、または他のデータ・スライスを基準としたシーケンス番号と一緒に格納される。３方面走査のこの例では、その２Ｄデータ・スライスが対応している面は、フレーム方向角度（例えば、０度、６０度、または１２０度）によるか、あるいは１、２または３というシーケンス番号によって識別されることがある。ある方向またはシーケンス番号をもつデータ・スライスのすべてはこの３つの面のうちの同じ１つの面から取得されると共に、当該の面または像からの対象のリアルタイム表示用画像をシネループの形で作成するためにこれらのデータ・スライスが使用されることがある。データ・スライスは、方向またはシーケンス番号に従った収集順に画像バッファ１１４内に格納される。例えばシーケンス番号による場合では、シーケンス番号１、２、３、１、２、３、．．．という反復組に従って３方面データ・スライスが格納される。ある所定の数のサイクル分のデータ・スライスを格納し終わると、画像バッファ１１４はバッファの始点で開始することによって追加のデータ・スライスを格納できるという点で画像バッファ１１４はリング型と考えることができる。この方式では、画像バッファ１１４はリング状に自身のおいて折り返している。画像バッファ１１４内にデータ・スライスが格納されると、データ・スライスが上書きされる速度でデータ・スライスが除去される。各シーケンス番号またはフレーム方向は、１組の関連する走査パラメータを有することがある。例えば、シーケンス番号１のデータ・スライスはある所定の走査幅及び深度を有することがあり、またシーケンス番号２のデータ・スライスはある異なる所定の走査幅及び深度を有することがある。シーケンス番号３のデータ・スライスはさらに別の異なる所定の走査幅及び深度を有することがある。
【００１９】
２０６では、画像バッファからデータ・スライスが取り出されて、２Ｄ画像処理装置１１６、１１８及び１２０によって処理される。各２Ｄ画像処理装置１１６は、所与の方向またはシーケンス番号をもつデータ・スライスを処理するようにプログラムされ／割り当てられることがある。この３方面の例では、３つの２Ｄ画像処理装置１１６、１１８及び１２０が設けられることがある。ある処理装置はシーケンス番号１を有するデータ・スライスを処理し、別の処理装置はシーケンス番号２を有するデータ・スライスを処理し、また第３の処理装置はシーケンス番号３を有するデータ・スライスを処理する。あるデータ・スライスが２Ｄ画像処理装置１１６に対して利用可能になると、そのシーケンス番号または方向が２Ｄ画像処理装置１１６のものと一致した場合にだけ、２Ｄ画像処理装置１１６によってそのデータ・スライスが処理される。
【００２０】
フレームデータに対する空間的及び時間的な２Ｄフィルタ処理や、画像バッファから取り出されたフレームの走査変換などの機能を実行すること以外に、２Ｄ画像処理装置１１６はコンピュータ・ディスプレイによる画像の表示の準備としてフレーム画像にカラーを付加することがある。２Ｄ画像処理装置１１６によってＢモード画像上にカラーが重ね合わせられ、これにより例えば、画像の局所領域内にある組織の速度をこのカラーによって示すことがある。その超音波データ収集モード（例えば、カラー・ドプラ、組織ドプラ、Ｂモード収集）に応じて、その処理済み走査データは、組織または血流速度データを含んでおり、これから速度情報が導出されることがある。速度のカラー指示は、２Ｄ画像処理装置１１６〜１２０によって超音波画像に付加される。より高いフレームレートを達成するために、２Ｄ画像処理装置１１６は各フレームごとに画像フレームのバックグラウンド（Ｂモード・データ）を更新しないことがある。速度データに関してより高いフレームレートを達成するために、各カラーフレームまたは組織速度フレームごとにＢモード・フレームの一部（例えば、２分の１フレーム）だけが走査されるように走査シーケンス制御することがある。一実施形態では、３方面撮像に関して毎秒１５フレームのカラー・フレームまたは毎秒２５フレームのモノクロ・フレームのフレームレートが達成されることがある。
【００２１】
２０８では、２Ｄ画像処理装置１１６〜１２０から作成した画像フレームが併行表示される。３方面走査による３つの画像の併行表示に加えて、表示された画像のうちの少なくとも１つの画像のユーザ選択領域から速度トレースが表示されることがある。ユーザインタフェース１３４を介してユーザは、四分区画１２６〜１３２のうちの１つの区画内など画像表示のうちの１つの内部にある選択した関心領域上にマウス・カーソルを位置決めしてマウスをクリックし、画像の当該部分を選択しこの部分に対する時間経過に伴う速度トレースを作成することがある。この速度トレースはコンピュータ・ディスプレイ１２４上で、このトレースが対応する画像と共に表示されることがある。
【００２２】
図３は、３つの対応する像または面３０８、３１０及び３１２から形成されて併行表示された３つの超音波画像３０２、３０４及び３０６を表示させた例示的な画面表示３００である。さらに、別の２Ｄ画像３０２、３０４及び３０６から形成させた３Ｄ合成画像３１４を表示している。この合成画像３１４は、共通の回転軸３１６を有しており、この軸に沿ってこれら３つの面３０８、３１０及び３１２が交差している。ユーザが最後にマウスクリックした画像である画像３０６がハイライト表示されており、またどの面がこのハイライトされた画像３０６に対応するかをユーザに対して示すために合成画像３１４内の対応する面３１２がハイライト表示されている。ユーザが画像３０４をマウスクリックすると、画像３０４がハイライト表示になると共に、合成画像３１４中の対応する面３１０がハイライト表示される。この方式により、画面表示３００はユーザに対して、現在ハイライト表示されている画像を形成するために走査データが取得された方向である面の方向を提示している。この３つの画像３０２、３０４及び３０６は、この３つの画像３０２、３０４及び３０６に関する走査データが同時収集（この同時とは本明細書で定義した意味を有する）されているため、概ね同じ時点における走査対象の像を示している。画像３０２、３０４及び３０６は対応する走査データのデータ収集時刻から１秒または２秒以内に表示されるため、ユーザは走査を進行させながらリアルタイム画像の表示を受けられる。この３つの画像３０２、３０４、３０６は、心拍動すなわち心拍サイクルのうちの特定の時点における患者の心臓から得られることがある。別法として、この３つの画像３０２、３０４及び３０６は、心臓が拍動している間の患者の心臓の連続した動きを示していることがある。一実施形態では、ある面（例えば、面３１０）は、ユーザが面３１０に関連する選択した走査パラメータを変更することによって、これ以外の面に対して傾斜される（本図では図示していない）ことがあり、またこれ以外の面に対する角度回転が変更されることもある。
【００２３】
図４は、３方面超音波走査のうちの１つの撮像面４０８内部の選択した関心領域（ＲＯＩ）４１０に対する速度トレース４１２を表した例示的な画面表示４００である。ユーザは、平面像４０２について撮像対象の内部にあるＲＯＩ４１０をマウスを用いてクリックしてこれを選択することがある（例えば、選択されるＲＯＩ４１０は患者の心臓の心筋層のうちの基底中隔領域内とすることがある）。３方面像４０４は、走査データを収集した３つの面を表すと共に、この３方面のうちのどの面が平面像４０２内に表示されているのかをユーザに伝えるために、平面像４０２のカラー境界に合わせて面４０８の輪郭をハイライト表示させかつ／またはカラー整合させている。例えば、平面像４０２のカラー境界が黄色でハイライト表示されることがあり、かつ３方面像４０４内の面４０８の輪郭が黄色でハイライト表示されることがある。ユーザは、ユーザインタフェース（図４では図示せず）内のフリーズ・ボタンをマウスクリックすることによって、ＲＯＩ４１０の速度トレースを開始させる時点を選択することがある。この例示的な画面表示４００では、ユーザは心拍周期の心拡張フェーズ４１４の終了時点で速度トレース４１２を開始させている。この速度トレース４１２は、秒を単位とした時間（水平軸）に対してプロットしたｃｍ／ｓ単位とした速度（垂直軸）を表している。図４のモノクロ画像では見えていないが、速度トレース４１２は黄色で表示されており、この黄色は、平面像４０２のカラー境界及び面４０８の輪郭に対して使用されている黄色と整合している。この速度トレースは、Ｂモード・フレーム（１〜３または１〜４）と一緒に集められた組織速度画像（ＴＶＩ）フレームから抽出される。２Ｄ処理装置はフィルタ処理、走査変換及び混合を通じてこのＢモード・フレームとＴＶＩフレームを合成する。フリーズ・ボタンをマウスクリックすると、ＴＶＩデータとＢモード・データからなるシネループが作成される。速度はＴＶＩデータから計算され、画面表示４００の速度表示部４０６の速度トレース４１２のように表示される。
【００２４】
図５は、ＲＯＩ５１０の速度トレース５１２を図４の速度トレース４１２と重ね合わせて図示した例示的な画面表示５００である。図４に関する説明と同様に、ユーザは平面像５０２の撮像対象内部のＲＯＩ５１０の上をマウスを用いてクリックしてＲＯＩ５１０を選択することがある（例えば、選択されるＲＯＩ５１０は、患者の心臓の心筋層のうちの基底前方領域内にあることがある）。３方面像５０４は、走査データを収集した３つの面を表すと共に、この３方面のうちのどの面が平面像５０２内に表示されているのかをユーザに伝えるために、平面像５０２のカラー境界に合わせて面５０８の輪郭をハイライト表示させかつ／またはカラー整合させている。例えば、平面像５０２のカラー境界が青色でハイライト表示されることがあり、かつ３方面像５０４内の面５０８の輪郭が青色でハイライト表示されることがある。ＲＯＩ５１０の選択以外に、ユーザはさらに、図４に関して記載したようにＲＯＩ４１０も選択することがある。ユーザは、ユーザインタフェース（図５では図示せず）内のフリーズ・ボタンをマウスクリックすることによって、速度トレースを開始させる時点を選択することがある。この例示的な画面表示５００では、ユーザは心拍周期の心拡張フェーズ４１４の終了時点で速度トレース４１２及び５１２を開始させている。この速度トレース５１２（青色）は速度トレース４１２（黄色）の上に重ね合わせられており、ここでこの速度トレースの両者は、秒を単位とした時間（水平軸）に対してプロットしたｃｍ／ｓ単位とした速度（垂直軸）を表している。図５のモノクロ画像では見えていないが、速度トレース５１２は青色で表示されており、この青色は、平面像５０２のカラー境界及び面５０８の輪郭に対して使用されている青色と整合している。フリーズ・ボタンをマウスクリックすると、ＴＶＩデータとＢモード・データからなる２つのシネループが作成され、これから速度トレース４１２及び５１２が計算されて画面表示５００の速度表示部５０６に表示される。
【００２５】
速度トレースを作成するためにフリーズ・ボタンを選択する前に、ユーザは速度を計算して表示させるための複数のＲＯＩを選択することがある。ユーザは任意選択で、３方面のうちの１つの面内で１つまたは複数のＲＯＩを選択すること、かつ／または複数の面内でＲＯＩを選択することがある。フリーズ・ボタンを選択すると、図４に関して行った説明と同様にして選択したすべてのＲＯＩに関する速度トレースが作成されて表示される。したがって、複数のＲＯＩを選択して、心臓拍動の同じサイクル内にそのすべてが表示されるような速度トレースを作成することができる。こうした機能は心臓の局所的及び全体的機能（例えば、タイミングや隆起（ｂｕｌｇｉｎｇ））に関する定量的情報（例えば、速度やひずみ速度）を提供するために使用されることがある。
【００２６】
図６は、超音波データ・スライスをバッファリングするための画像バッファ６００を表した図である。データ・スライスは走査情報から作成されて画像組（例えば、画像組６０２、６０４及び６０６）として画像バッファ６００内に格納される。画像組６０２は複数のデータ・スライスであり、この画像組６０２内のデータ・スライスの数は走査を受けた走査面の数に等しい。３方面走査の例では、それぞれが３方面の各走査面に対応する３つのデータ・スライスが画像組６０２内に含まれている。同様に、画像組６０４及び６０６のそれぞれにも３つのデータ・スライスが含まれている。画像バッファ６００の内部でデータ・スライスは画像組として編成されかつ順序付けされているが、画像バッファ６００内には個々にデータ・スライスが格納され画像バッファ６００内から個々に取り出されることがある。図１のＲＦ処理装置１１２などのＲＦ処理装置によってデータ・スライスが作成され画像バッファ６００内に格納されている際に、一方では２Ｄ表示処理装置（例えば、図１の表示処理装置１１６、１１８及び１２０）によって画像バッファ６００の反対の端からデータ・スライスが取り出され／空にされている。画像バッファ６００もまた１つのリング・バッファであり、次のデータ・スライスに関する格納位置を特定する指標が画像バッファ６００の終わりに到達すると、指標は画像バッファ６００の始点までリセットされる。画像バッファ６００からのデータ・スライスを処理する速度は、データ・スライスが画像バッファ内に格納される速度と等しいか該速度より大きい。速度に関するこの関係を維持していれば、画像バッファ６００内へのデータ・スライスの格納によって画像バッファ６００内に直前に格納されたデータ・スライスが上書きされることがない。
【００２７】
上では、診断用超音波システムの例示的な実施形態について詳細に記載した。本システムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、各システムの構成要素は本明細書に記載した別の構成要素と独立にまた個別に利用されることもある。各システムの構成要素は別のシステムの構成要素と組み合わせて使用することも可能である。
【００２８】
本発明を、具体的な様々な実施形態に関して記載してきたが、当業者であれば、本発明が本特許請求の範囲の精神及び趣旨の域内にある修正を伴って実施できることを理解するであろう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に従って形成させた超音波システムのブロック図である。
【図２】超音波３方面データに対するリアルタイムによる収集、処理及び表示のための例示的な一方法の流れ図である。
【図３】走査対象の３つの面または像から形成させて併行表示した３つの超音波画像を表している例示的な画面表示である。
【図４】１つの走査面の内部の選択した関心領域（ＲＯＩ）に関する速度トレースを表した例示的な画面像である。
【図５】ＲＯＩの速度トレースを、図４の速度トレースに重ね合わせて表した例示的な画面像である。
【図６】超音波データ・スライスをバッファリングするためのリング・バッファを表した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００ 超音波システム
１０２ 送信器
１０４ トランスジューサ素子
１０６ アレイ状トランスジューサ
１０８ 受信器
１１０ ビーム形成器
１１２ ＲＦ処理装置
１１４ 画像バッファ
１１６ ２Ｄ表示処理装置
１１８ ２Ｄ表示処理装置
１２０ ２Ｄ表示処理装置
１２２ ３Ｄ表示処理装置
１２４ コンピュータ・ディスプレイ
１２６ 四分区画
１２８ 四分区画
１３０ 四分区画
１３２ 四分区画
１３４ ユーザインタフェース
１３６ 走査パラメータ
１３８ 走査面
１４０ 走査面
１４２ 走査面
１４４ グラフィック・インジケータ
３００ 画面表示
３０２ 超音波画像
３０４ 超音波画像
３０６ 超音波画像
３０８ 走査面
３１０ 走査面
３１２ 走査面
３１４ ３Ｄ合成画像
３１６ 共通回転軸
４００ 画面表示
４０２ 平面像
４０４ ３方面像
４０６ 速度表示部
４０８ 撮像面
４１０ 関心領域（ＲＯＩ）
４１２ 速度トレース
４１４ 心拡張フェーズ
５００ 画面表示
５０２ 平面像
５０４ ３方面像
５０６ 速度表示部
５０８ 面
５１０ ＲＯＩ
５１２ 速度トレース
６００ 画像バッファ
６０２ 画像組
６０４ 画像組
６０６ 画像組
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本発明は、診断用超音波の方法及びシステムに関する。詳細には、本発明は、走査対象に関する複数の走査面をリアルタイムで併行表示するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医学診断で使用するためには多数の超音波法及びシステムが存在している。患者の超音波画像に基づいた患者の検査及び診断を容易にするために様々な機能が提唱されている。例えば、ある種のシステムは対象（例えば、ヒトの心臓）に対する２方面（ｂｉｐｌａｎｅ）撮像を提供している。この２方面画像のうちの一方の画像はトランスジューサに対してある固定の向きを有しており、またもう一方の画像は固定の基準画像に対して変更されることがある。２方面撮像機能を備えた少なくとも幾つかのシステムは、一方の画像をもう一方の画像に対して回転させることや、一方の画像をもう一方の画像に対して傾斜させることがある。
【特許文献１】米国特許第６４３６０４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これまでの超音波法及びシステムでは、３つ以上の撮像面に対する多重面撮像を、リアルタイム表示や走査した多重面情報の解析に有用となるほど十分に迅速に収集することができなかった。さらに従来のシステムは、画像ディスプレイに定量的データ（例えば、組織速度（ｖｅｌｏｃｉｔｙ）やひずみ速度（ｓｔｒａｉｎ ｒａｔｅ））を視覚表示させることができなかった。
【０００４】
定量的データの任意選択による表示を伴って、対象の３つ以上の画像面に関するリアルタイムによる収集及び表示を提供する改良型の方法及びシステムに対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態では、少なくとも３つの異なる走査面に沿って対象から超音波情報を連続して収集するための探触子を含んだ超音波システムを提供する。本実施形態に関する探触子の一例は２Ｄアレイ探触子である。これらの走査面は、探触子から対象を通過して延びる軸に沿って互いに交差することがある。この少なくとも３つの異なる走査面に対応するデータ・スライスをその超音波情報に基づいて格納するためにメモリが含まれている。さらに、このメモリにアクセスしてデータ・スライスを選択かつ取得すると共に、このデータ・スライスに基づいて超音波画像を作成するために、処理装置が含まれている。この超音波画像を併行表示するためにディスプレイが含まれている。
【０００６】
別の実施形態では、少なくとも３つの異なる走査面に沿って対象から超音波情報を連続して収集するための超音波法を提供する。その連続性は、第１の面に対するすべての走査情報の収集、次いで次の面に対するすべての走査情報の収集、以下同様のように各面単位とすることがあり得る。代替的な一実施形態では、その連続性は、ベクトル１／面１、ベクトル２／面２、ベクトル３／面３、ベクトル２／面１、等々の順序で走査情報が収集されるような各ベクトル単位とすることがあり得る。別の実施形態では、多重ライン収集（ＭＬＡ）を使用して、第１の面に対する走査情報を収集し、次いで次の面に対する走査情報を収集し、以下同様とすることがある。さらに別の実施形態では、ＭＬＡは面１に対して実施され、次いで面２に対して実施され、次いで面３に対して実施され、さらにすべての面に関するすべてのデータが収集されるまで面１、面２、面３に対して反復されることがある。本発明の実施形態は、ある走査パターン（例えば、２方面または３方面）としたすべての面に対する走査データを連続収集するこの多数の可能性によって限定されるものではない。これらの走査面は探触子から対象を通過して延びる軸に沿って互いに交差することがある。本方法は、少なくとも３つの異なる走査面に対応するデータ・スライスを超音波情報に基づいて格納する工程と、このデータ・スライスに基づいて超音波画像を作成する工程と、この超音波画像を併行表示する工程と、を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の一実施形態に従って形成した超音波システム１００のブロック図である。超音波システム１００は３Ｄ空間内で音響ビームを進路制御することが可能であり、また対象または患者内の関心領域（ＲＯＩ）の複数の２次元（２Ｄ）表現または画像に対応する情報を収集するように構成可能である。こうしたＲＯＩのうちの１つは、ヒトの心臓、あるいはヒトの心臓の心筋層とすることがある。超音波システム１００は、３つ以上の面方向で２Ｄ画像を収集するように構成可能である。超音波システム１００は、ビーム形成器１１０のガイド下で、アレイ状トランスジューサ１０６の内部の複数のトランスジューサ素子１０４を駆動させて身体内に超音波信号を送出する送信器１０２を含んでいる。アレイ状トランスジューサ１０６内の素子１０４は、ビーム形成器１１０から受け取った制御情報に基づいた送信器１０２から受け取った励起信号によって励起される。トランスジューサ素子１０４は、励起されると、送信ビームに沿って対象内に導かれる超音波波形を発生させる。この超音波は身体内の密度境界面及び／または構造（例えば、血球や筋肉組織）から後方散乱され、トランスジューサ素子１０４に戻されるエコーを発生させる。このエコー情報はトランスジューサ素子１０４によって受け取られて電気信号に変換される。この電気信号はアレイ状トランスジューサ１０６によって受信器１０８に送られ、次いでビーム形成器１１０に送られる。記載した実施形態では、そのビーム形成器１１０は１つの送信／受信ビーム形成器として動作する。代替的な一実施形態では、そのアレイ状トランスジューサ１０６は探触子内部におけるサブアパーチャＲＸビーム形成を伴う２Ｄアレイである。
【０００８】
ビーム形成器１１０は、各電気信号についてアレイ状トランスジューサ１０６から受け取った別の電気信号とで遅延、アポダイゼーション及び合成を行う。この合成信号は超音波ビームまたはラインからのエコーを表している。この合成信号はビーム形成器１１０からＲＦ処理装置１１２に出力される。ＲＦ処理装置１１２は、複数の走査面または様々な走査パターンに関して様々なデータタイプ（例えば、Ｂモード、カラー・ドプラ（速度／パワー／バリアンス）、組織ドプラ（速度）、及びドプラ・エネルギー）を作成することがある。例えば、ＲＦ処理装置１１２は３つの（３方面）走査面に関する組織ドプラ・データを作成することがある。ＲＦ処理装置１１２は複数のデータ・スライスに関連する情報（例えば、Ｉ／Ｑ、Ｂモード、カラー・ドプラ、組織ドプラ、及びドプラ・エネルギー情報）を集めると共に、このデータ情報をタイムスタンプ及び方向／回転情報と一緒に画像バッファ１１４内に格納する。方向／回転情報は、あるデータ・スライスの基準面または別のデータ・スライスに対する角度回転を示すことがある。例えば、３つの別々の方向の走査面または像に関して、ある短かい時間（例えば、１／２０秒）以内に超音波情報を実質的に同時または継続的に収集するような３方面の実現形態では、あるデータ・スライスは角度０度と関連付けされ、別のデータ・スライスは角度６０度と関連付けされ、また第３のデータ・スライスは角度１２０度と関連付けされることがある。したがって、データ・スライスは０度、６０度、１２０度、．．．、０度、６０度、１２０度、．．．という反復順序で画像バッファ１１４に追加されることがある。画像バッファ１１４内の第１と第４のデータ・スライスは、共通の第１の面方向を有している。第２と第５のデータ・スライスは共通の第２の面方向を有しており、また第３と第６のデータ・スライスは共通の第３の面方向を有している。
【０００９】
別法として、方向／回転情報を格納するのではなく、データ・スライスと一緒にデータ・スライスのシーケンス番号を画像バッファ１１４内に格納することがある。したがって、データ・スライスは画像バッファ１１４内で、例えば１、２、３、．．．、１、２、３、．．．のようにシーケンス番号を反復することによる順序付けを受けることがある。３方面撮像では、シーケンス番号１は基準面に対する角度回転０度の面に対応することがあり、シーケンス番号２は基準面に対する角度回転６０度の面に対応することがあり、またシーケンス番号３は基準面に対する角度回転１２０度の面に対応することがある。画像バッファ１１４内に格納したデータ・スライスは、２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０によって処理される。
【００１０】
２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０は、画像バッファ１１４からのデータ・スライスを処理する際に別法として、ラウンドロビン方式でも逐次動作することができる。例えば、表示処理装置１１６、１１８及び１２０は、画像バッファ１１４内のデータ・スライスのすべてに対してアクセスすることができるが、ある１つの角度方向を有するデータ・スライスに対して動作するように構成されている。例えば、表示処理装置１１６は、画像バッファ１１４からの角度回転０度すなわちシーケンス番号１に関連付けされたデータ・スライスだけを処理することがある。同様に、表示処理装置１１８は６０度を向いた、すなわちシーケンス番号２のデータ・スライスだけを処理することがあり、また表示処理装置１２０は１２０度を向いた、すなわちシーケンス番号３のデータ・スライスだけを処理することがある。コンピュータ・ディスプレイ１２４の選択した四分区画１２６内には、面同士の相対角度を示す図形表示子１４４を表している。
【００１１】
２Ｄ表示処理装置１１６は、共通の方向を有する画像バッファ１１４からの１組のデータ・スライスを処理し、コンピュータ・ディスプレイ１２４の四分区画１２６内に表示させる走査対象の２Ｄ画像または像を作成することがある。四分区画１２６内に再生される画像フレームのシーケンスが１つのシネループを形成することがある。同様に、表示処理装置１１８は共通の方向を有する画像バッファ１１４からの１組のデータ・スライスを処理し、四分区画１３０内に表示させる走査対象の別の第２の２Ｄ像を作成することがある。表示処理装置１２０は共通の方向を有する画像バッファ１１４からの１組のデータ・スライスを処理し、四分区画１２８内に表示させる走査対象の別の第３の２Ｄ像を作成することがある。
【００１２】
例えば、表示処理装置１１６によって処理されたデータ・スライスは、四分区画１２６内に表示させる心臓の心尖２腔像を生成することがある。表示処理装置１１８によって処理されたデータ・スライスは、四分区画１３０内に表示させるための心臓の心尖４腔像を生成することがある。表示処理装置１２０は、四分区画１２８内に表示させるための心臓の心尖長軸像を形成するようにデータ・スライスを処理することがある。ヒトの心臓に関する３つの像の全部が、コンピュータ・ディスプレイ１２４の３つの四分区画１２６、１２８及び１３０内に同時にリアルタイムで表示されることがある。
【００１３】
２Ｄ表示処理装置（例えば、処理装置１１６）は、画像バッファ１１４から受け取ったデータ・スライス情報に対するフィルタ処理、並びに処理済み画像フレームを生成するためのデータ・スライスに対する処理を実行することがある。処理済みの画像フレームに関する幾つかの形式は、Ｂモード・データ（例えば、エコーの信号強度または振幅）とすることや、ドプラ・データとすることがある。ドプラ・データの例には、カラー・ドプラ速度データ（ＣＤＶ）、カラー・ドプラ・エネルギー・データ（ＣＤＥ）、あるいはドプラ組織データ（ＤＴＩ）が含まれる。次いで、表示処理装置１１６は、コンピュータ・ディスプレイ１２４上に表示させるためにデータを極座標系からデカルト座標系にマッピングするような走査変換を実行することがある。
【００１４】
任意選択では、３Ｄ表示処理装置１２２が、これ以外の２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０からの出力を処理するために設けられることがある。処理装置１２２は、２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０から作成された３つの像からのフレームを合成させ、コンピュータ・ディスプレイ１２４の四分区画１３２内に１つの３方面像（ナビゲーション画像とも呼ぶ）を形成させることがある。この３方面像は、この３方面の交差する３つの面１３８、１４０及び１４２に対して整列させた３Ｄ画像（例えば、ヒトの心臓の３Ｄ画像）を示すことがある。この３つの面１３８、１４０及び１４２は、探触子の表面から対象を通過して延びている共通の回転軸（図１では図示せず）の位置で交差することがある。
【００１５】
ユーザインタフェース１３４は、ユーザが走査パラメータ１３６を入力できるようにするために設けられている。走査パラメータの例としては、２方面、３方面、深度、走査角度、走査線の数、回転角度、及びトランスジューサ表面に対する傾斜角度が含まれる。走査パラメータ１３６によって、ユーザは希望する走査面の数を指定することができる。この走査パラメータによって、３方面の面１３８、１４０及び１４２のそれぞれについて、対象に対する走査の深度及び幅を調整することが可能となることがある。３つの走査面１３８、１４０及び１４２からのデータ・スライスの同時収集を実行する際に、ビーム形成器１１０は送信器１０２と連携してアレイ状トランスジューサ１０６を制御し、対象を通過して延びる３つの面１３８、１４０及び１４２の内部に位置する走査線に沿って焦点合わせされた超音波ビームを生成させている。走査シーケンス制御（ビーム順序）によって走査情報が連続して集められる。その連続性は、第１の面に対するすべての走査情報の収集、次いで次の面に対するすべての走査情報の収集、以下同様のように各面単位とすることがあり得る。代替的な一実施形態ではその連続性は、ベクトル１／面１、ベクトル２／面２、ベクトル３／面３、ベクトル２／面１、等々の順序で走査情報が収集されるような各ベクトル単位とすることがあり得る。別の実施形態では、多重ライン収集（ＭＬＡ）を使用して、第１の面に対する走査情報を収集し、次いで次の面に対する走査情報の収集し、以下同様とすることがある。さらに別の実施形態では、ＭＬＡは面１に対して実施され、次いで面２に対して実施され、次いで面３に対して実施され、さらにすべての面に関するすべてのデータが収集されるまで面１、面２、面３に対して反復されることがある。本発明の実施形態は、ある走査パターン（例えば、２方面または３方面）としたすべての面に対する走査データを連続収集するこの多数の可能性によって限定されるものではない。反射された超音波エコーが集められ、画像バッファ１１４内に格納されるデータ・スライスが生成される。ＲＦ処理装置１１２によって画像バッファ１１４が満たされている際に、一方では２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０によって画像バッファ１１４が空にされている。２Ｄ表示処理装置１１６、１１８及び１２０は、観察のための画像フレーム・データを形成させる。四分区画１２６、１３０及び１２８内での３つの像の表示、並びに四分区画１３２におけるこの３つの像の合成像の任意選択による表示はリアルタイムで実施される。リアルタイム表示は、データが表示に利用可能となった時点でそのデータ・スライスを利用する。
【００１６】
図２は、複数の走査面からの超音波データに対するリアルタイムでの収集、処理及び表示のための例示的な一方法の流れ図２００である。ここでは、３つの面（３方面）という１つの例示的な実施形態を用いているが、本発明はデータ・スライスをその面に沿って収集できる走査面の数に関して何ら制限されるものではない。２０２では、対象からの超音波データが少なくとも３つの異なる走査面から連続的に収集される。この３つの走査面は、互いに対して０度、６０度及び１２０度の対応する方向を有することがあり、また超音波探触子表面から対象を通過して延びる共通の回転軸に沿って互いに交差することがある。この軸は、軸の端点を位置決めし直すために走査パラメータを変更しようとするユーザによって調整されることがある。回転軸の方向に対する調整によって、この回転軸に沿った３つの面の方向が自動的に調整される。さらに、走査パラメータに対する調整を通じて、１つまたは複数の面が別の面に対して傾けられることがある。データ・スライスは、この３つの異なる走査面に沿って５０ミリ秒未満の間で同時に収集されている。
【００１７】
この３つの面からの超音波情報は、対象の動きの周期内のある所定の時点のものとすることがある。例えば、この３つの面は、心拍周期の心拡張フェーズの終了時点でのヒトの心臓の同時像に関するデータ・スライスを提供することがある。これらの面は、心拍周期中のある所定の瞬間における心臓の心尖２腔像、心尖４腔像、及び心尖長軸像を表示するように選択されることがある。
【００１８】
超音波情報が収集されると、この情報はビーム形成器１１０によってデータ・スライスの形に編集されると共に、２０４において２Ｄデータ・スライスとして画像バッファ１１４内に格納される。各２Ｄデータ・スライスは、タイムスタンプ及びフレーム方向、または他のデータ・スライスを基準としたシーケンス番号と一緒に格納される。３方面走査のこの例では、その２Ｄデータ・スライスが対応している面は、フレーム方向角度（例えば、０度、６０度、または１２０度）によるか、あるいは１、２または３というシーケンス番号によって識別されることがある。ある方向またはシーケンス番号をもつデータ・スライスのすべてはこの３つの面のうちの同じ１つの面から取得されると共に、当該の面または像からの対象のリアルタイム表示用画像をシネループの形で作成するためにこれらのデータ・スライスが使用されることがある。データ・スライスは、方向またはシーケンス番号に従った収集順に画像バッファ１１４内に格納される。例えばシーケンス番号による場合では、シーケンス番号１、２、３、１、２、３、．．．という反復組に従って３方面データ・スライスが格納される。ある所定の数のサイクル分のデータ・スライスを格納し終わると、画像バッファ１１４はバッファの始点で開始することによって追加のデータ・スライスを格納できるという点で画像バッファ１１４はリング型と考えることができる。この方式では、画像バッファ１１４はリング状に自身のおいて折り返している。画像バッファ１１４内にデータ・スライスが格納されると、データ・スライスが上書きされる速度でデータ・スライスが除去される。各シーケンス番号またはフレーム方向は、１組の関連する走査パラメータを有することがある。例えば、シーケンス番号１のデータ・スライスはある所定の走査幅及び深度を有することがあり、またシーケンス番号２のデータ・スライスはある異なる所定の走査幅及び深度を有することがある。シーケンス番号３のデータ・スライスはさらに別の異なる所定の走査幅及び深度を有することがある。
【００１９】
２０６では、画像バッファからデータ・スライスが取り出されて、２Ｄ画像処理装置１１６、１１８及び１２０によって処理される。各２Ｄ画像処理装置１１６は、所与の方向またはシーケンス番号をもつデータ・スライスを処理するようにプログラムされ／割り当てられることがある。この３方面の例では、３つの２Ｄ画像処理装置１１６、１１８及び１２０が設けられることがある。ある処理装置はシーケンス番号１を有するデータ・スライスを処理し、別の処理装置はシーケンス番号２を有するデータ・スライスを処理し、また第３の処理装置はシーケンス番号３を有するデータ・スライスを処理する。あるデータ・スライスが２Ｄ画像処理装置１１６に対して利用可能になると、そのシーケンス番号または方向が２Ｄ画像処理装置１１６のものと一致した場合にだけ、２Ｄ画像処理装置１１６によってそのデータ・スライスが処理される。
【００２０】
フレームデータに対する空間的及び時間的な２Ｄフィルタ処理や、画像バッファから取り出されたフレームの走査変換などの機能を実行すること以外に、２Ｄ画像処理装置１１６はコンピュータ・ディスプレイによる画像の表示の準備としてフレーム画像にカラーを付加することがある。２Ｄ画像処理装置１１６によってＢモード画像上にカラーが重ね合わせられ、これにより例えば、画像の局所領域内にある組織の速度をこのカラーによって示すことがある。その超音波データ収集モード（例えば、カラー・ドプラ、組織ドプラ、Ｂモード収集）に応じて、その処理済み走査データは、組織または血流速度データを含んでおり、これから速度情報が導出されることがある。速度のカラー指示は、２Ｄ画像処理装置１１６〜１２０によって超音波画像に付加される。より高いフレームレートを達成するために、２Ｄ画像処理装置１１６は各フレームごとに画像フレームのバックグラウンド（Ｂモード・データ）を更新しないことがある。速度データに関してより高いフレームレートを達成するために、各カラーフレームまたは組織速度フレームごとにＢモード・フレームの一部（例えば、２分の１フレーム）だけが走査されるように走査シーケンス制御することがある。一実施形態では、３方面撮像に関して毎秒１５フレームのカラー・フレームまたは毎秒２５フレームのモノクロ・フレームのフレームレートが達成されることがある。
【００２１】
２０８では、２Ｄ画像処理装置１１６〜１２０から作成した画像フレームが併行表示される。３方面走査による３つの画像の併行表示に加えて、表示された画像のうちの少なくとも１つの画像のユーザ選択領域から速度トレースが表示されることがある。ユーザインタフェース１３４を介してユーザは、四分区画１２６〜１３２のうちの１つの区画内など画像表示のうちの１つの内部にある選択した関心領域上にマウス・カーソルを位置決めしてマウスをクリックし、画像の当該部分を選択しこの部分に対する時間経過に伴う速度トレースを作成することがある。この速度トレースはコンピュータ・ディスプレイ１２４上で、このトレースが対応する画像と共に表示されることがある。
【００２２】
図３は、３つの対応する像または面３０８、３１０及び３１２から形成されて併行表示された３つの超音波画像３０２、３０４及び３０６を表示させた例示的な画面表示３００である。さらに、別の２Ｄ画像３０２、３０４及び３０６から形成させた３Ｄ合成画像３１４を表示している。この合成画像３１４は、共通の回転軸３１６を有しており、この軸に沿ってこれら３つの面３０８、３１０及び３１２が交差している。ユーザが最後にマウスクリックした画像である画像３０６がハイライト表示されており、またどの面がこのハイライトされた画像３０６に対応するかをユーザに対して示すために合成画像３１４内の対応する面３１２がハイライト表示されている。ユーザが画像３０４をマウスクリックすると、画像３０４がハイライト表示になると共に、合成画像３１４中の対応する面３１０がハイライト表示される。この方式により、画面表示３００はユーザに対して、現在ハイライト表示されている画像を形成するために走査データが取得された方向である面の方向を提示している。この３つの画像３０２、３０４及び３０６は、この３つの画像３０２、３０４及び３０６に関する走査データが同時収集（この同時とは本明細書で定義した意味を有する）されているため、概ね同じ時点における走査対象の像を示している。画像３０２、３０４及び３０６は対応する走査データのデータ収集時刻から１秒または２秒以内に表示されるため、ユーザは走査を進行させながらリアルタイム画像の表示を受けられる。この３つの画像３０２、３０４、３０６は、心拍動すなわち心拍サイクルのうちの特定の時点における患者の心臓から得られることがある。別法として、この３つの画像３０２、３０４及び３０６は、心臓が拍動している間の患者の心臓の連続した動きを示していることがある。一実施形態では、ある面（例えば、面３１０）は、ユーザが面３１０に関連する選択した走査パラメータを変更することによって、これ以外の面に対して傾斜される（本図では図示していない）ことがあり、またこれ以外の面に対する角度回転が変更されることもある。
【００２３】
図４は、３方面超音波走査のうちの１つの撮像面４０８内部の選択した関心領域（ＲＯＩ）４１０に対する速度トレース４１２を表した例示的な画面表示４００である。ユーザは、平面像４０２について撮像対象の内部にあるＲＯＩ４１０をマウスを用いてクリックしてこれを選択することがある（例えば、選択されるＲＯＩ４１０は患者の心臓の心筋層のうちの基底中隔領域内とすることがある）。３方面像４０４は、走査データを収集した３つの面を表すと共に、この３方面のうちのどの面が平面像４０２内に表示されているのかをユーザに伝えるために、平面像４０２のカラー境界に合わせて面４０８の輪郭をハイライト表示させかつ／またはカラー整合させている。例えば、平面像４０２のカラー境界が黄色でハイライト表示されることがあり、かつ３方面像４０４内の面４０８の輪郭が黄色でハイライト表示されることがある。ユーザは、ユーザインタフェース（図４では図示せず）内のフリーズ・ボタンをマウスクリックすることによって、ＲＯＩ４１０の速度トレースを開始させる時点を選択することがある。この例示的な画面表示４００では、ユーザは心拍周期の心拡張フェーズ４１４の終了時点で速度トレース４１２を開始させている。この速度トレース４１２は、秒を単位とした時間（水平軸）に対してプロットしたｃｍ／ｓ単位とした速度（垂直軸）を表している。図４のモノクロ画像では見えていないが、速度トレース４１２は黄色で表示されており、この黄色は、平面像４０２のカラー境界及び面４０８の輪郭に対して使用されている黄色と整合している。この速度トレースは、Ｂモード・フレーム（１〜３または１〜４）と一緒に集められた組織速度画像（ＴＶＩ）フレームから抽出される。２Ｄ処理装置はフィルタ処理、走査変換及び混合を通じてこのＢモード・フレームとＴＶＩフレームを合成する。フリーズ・ボタンをマウスクリックすると、ＴＶＩデータとＢモード・データからなるシネループが作成される。速度はＴＶＩデータから計算され、画面表示４００の速度表示部４０６の速度トレース４１２のように表示される。
【００２４】
図５は、ＲＯＩ５１０の速度トレース５１２を図４の速度トレース４１２と重ね合わせて図示した例示的な画面表示５００である。図４に関する説明と同様に、ユーザは平面像５０２の撮像対象内部のＲＯＩ５１０の上をマウスを用いてクリックしてＲＯＩ５１０を選択することがある（例えば、選択されるＲＯＩ５１０は、患者の心臓の心筋層のうちの基底前方領域内にあることがある）。３方面像５０４は、走査データを収集した３つの面を表すと共に、この３方面のうちのどの面が平面像５０２内に表示されているのかをユーザに伝えるために、平面像５０２のカラー境界に合わせて面５０８の輪郭をハイライト表示させかつ／またはカラー整合させている。例えば、平面像５０２のカラー境界が青色でハイライト表示されることがあり、かつ３方面像５０４内の面５０８の輪郭が青色でハイライト表示されることがある。ＲＯＩ５１０の選択以外に、ユーザはさらに、図４に関して記載したようにＲＯＩ４１０も選択することがある。ユーザは、ユーザインタフェース（図５では図示せず）内のフリーズ・ボタンをマウスクリックすることによって、速度トレースを開始させる時点を選択することがある。この例示的な画面表示５００では、ユーザは心拍周期の心拡張フェーズ４１４の終了時点で速度トレース４１２及び５１２を開始させている。この速度トレース５１２（青色）は速度トレース４１２（黄色）の上に重ね合わせられており、ここでこの速度トレースの両者は、秒を単位とした時間（水平軸）に対してプロットしたｃｍ／ｓ単位とした速度（垂直軸）を表している。図５のモノクロ画像では見えていないが、速度トレース５１２は青色で表示されており、この青色は、平面像５０２のカラー境界及び面５０８の輪郭に対して使用されている青色と整合している。フリーズ・ボタンをマウスクリックすると、ＴＶＩデータとＢモード・データからなる２つのシネループが作成され、これから速度トレース４１２及び５１２が計算されて画面表示５００の速度表示部５０６に表示される。
【００２５】
速度トレースを作成するためにフリーズ・ボタンを選択する前に、ユーザは速度を計算して表示させるための複数のＲＯＩを選択することがある。ユーザは任意選択で、３方面のうちの１つの面内で１つまたは複数のＲＯＩを選択すること、かつ／または複数の面内でＲＯＩを選択することがある。フリーズ・ボタンを選択すると、図４に関して行った説明と同様にして選択したすべてのＲＯＩに関する速度トレースが作成されて表示される。したがって、複数のＲＯＩを選択して、心臓拍動の同じサイクル内にそのすべてが表示されるような速度トレースを作成することができる。こうした機能は心臓の局所的及び全体的機能（例えば、タイミングや隆起（ｂｕｌｇｉｎｇ））に関する定量的情報（例えば、速度やひずみ速度）を提供するために使用されることがある。
【００２６】
図６は、超音波データ・スライスをバッファリングするための画像バッファ６００を表した図である。データ・スライスは走査情報から作成されて画像組（例えば、画像組６０２、６０４及び６０６）として画像バッファ６００内に格納される。画像組６０２は複数のデータ・スライスであり、この画像組６０２内のデータ・スライスの数は走査を受けた走査面の数に等しい。３方面走査の例では、それぞれが３方面の各走査面に対応する３つのデータ・スライスが画像組６０２内に含まれている。同様に、画像組６０４及び６０６のそれぞれにも３つのデータ・スライスが含まれている。画像バッファ６００の内部でデータ・スライスは画像組として編成されかつ順序付けされているが、画像バッファ６００内には個々にデータ・スライスが格納され画像バッファ６００内から個々に取り出されることがある。図１のＲＦ処理装置１１２などのＲＦ処理装置によってデータ・スライスが作成され画像バッファ６００内に格納されている際に、一方では２Ｄ表示処理装置（例えば、図１の表示処理装置１１６、１１８及び１２０）によって画像バッファ６００の反対の端からデータ・スライスが取り出され／空にされている。画像バッファ６００もまた１つのリング・バッファであり、次のデータ・スライスに関する格納位置を特定する指標が画像バッファ６００の終わりに到達すると、指標は画像バッファ６００の始点までリセットされる。画像バッファ６００からのデータ・スライスを処理する速度は、データ・スライスが画像バッファ内に格納される速度と等しいか該速度より大きい。速度に関するこの関係を維持していれば、画像バッファ６００内へのデータ・スライスの格納によって画像バッファ６００内に直前に格納されたデータ・スライスが上書きされることがない。
【００２７】
上では、診断用超音波システムの例示的な実施形態について詳細に記載した。本システムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、各システムの構成要素は本明細書に記載した別の構成要素と独立にまた個別に利用されることもある。各システムの構成要素は別のシステムの構成要素と組み合わせて使用することも可能である。
【００２８】
本発明を、具体的な様々な実施形態に関して記載してきたが、当業者であれば、本発明が本特許請求の範囲の精神及び趣旨の域内にある修正を伴って実施できることを理解するであろう。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に従って形成させた超音波システムのブロック図である。
【図２】超音波３方面データに対するリアルタイムによる収集、処理及び表示のための例示的な一方法の流れ図である。
【図３】走査対象の３つの面または像から形成させて併行表示した３つの超音波画像を表している例示的な画面表示である。
【図４】１つの走査面の内部の選択した関心領域（ＲＯＩ）に関する速度トレースを表した例示的な画面像である。
【図５】ＲＯＩの速度トレースを、図４の速度トレースに重ね合わせて表した例示的な画面像である。
【図６】超音波データ・スライスをバッファリングするためのリング・バッファを表した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００ 超音波システム
１０２ 送信器
１０４ トランスジューサ素子
１０６ アレイ状トランスジューサ
１０８ 受信器
１１０ ビーム形成器
１１２ ＲＦ処理装置
１１４ 画像バッファ
１１６ ２Ｄ表示処理装置
１１８ ２Ｄ表示処理装置
１２０ ２Ｄ表示処理装置
１２２ ３Ｄ表示処理装置
１２４ コンピュータ・ディスプレイ
１２６ 四分区画
１２８ 四分区画
１３０ 四分区画
１３２ 四分区画
１３４ ユーザインタフェース
１３６ 走査パラメータ
１３８ 走査面
１４０ 走査面
１４２ 走査面
１４４ グラフィック・インジケータ
３００ 画面表示
３０２ 超音波画像
３０４ 超音波画像
３０６ 超音波画像
３０８ 走査面
３１０ 走査面
３１２ 走査面
３１４ ３Ｄ合成画像
３１６ 共通回転軸
４００ 画面表示
４０２ 平面像
４０４ ３方面像
４０６ 速度表示部
４０８ 撮像面
４１０ 関心領域（ＲＯＩ）
４１２ 速度トレース
４１４ 心拡張フェーズ
５００ 画面表示
５０２ 平面像
５０４ ３方面像
５０６ 速度表示部
５０８ 面
５１０ ＲＯＩ
５１２ 速度トレース
６００ 画像バッファ
６０２ 画像組
６０４ 画像組
６０６ 画像組
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差している少なくとも３つの異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に沿って対象から超音波情報を連続的に収集（２０２）するための探触子（１０６）と、
前記少なくとも３つの異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に対応するデータ・スライスを前記超音波情報に基づいて格納（２０４）するメモリ（１１４）と、
前記メモリ（１１４）にアクセスして前記データ・スライスを取得し前記データ・スライスに基づいて超音波画像（３０２、３０４、３０６）を作成（２０６）する処理装置（１１６、１１８、１２０、１２２）と、
前記超音波画像（３０２、３０４、３０６）を併行表示（２０８）するディスプレイ（１２４）と、
を備える超音波システム（１００）。
【請求項２】
互いに交差している前記走査面（１３８、１４０、１４２）は、前記探触子（１０６）から前記対象を通って延びる軸に沿って交差している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項３】
前記探触子（１０６）は、第１、第２及び第３の走査面（１３８、１４０、１４２）のそれぞれに沿った収集が完了した時点で、前記探触子（１０６）が対象に対して物理的に移動することなく該第１、第２及び第３の走査面（１３８、１４０、１４２）間で走査を自動的に切り替えている、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項４】
前記メモリ（１１４）は、
その各々が別々の異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に沿って収集したデータ・スライスを包含している複数組のデータ・スライス（６０２、６０４、６０６）を含んだ一連の前記データ・スライスを格納するリング・バッファ（６００）を含むこと、並びに
対応するデータ・スライスが取得された時点を特定しているタイムスタンプと前記データ・スライスが取得された方向にあたる対応する走査面（１３８、１４０、１４２）を特定している向きスタンプのうちの少なくとも一方を前記データ・スライスのそれぞれに関連付けして格納（２０４）していること、
を特徴とする請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項５】
前記ディスプレイ（１２４）は、前記少なくとも３つの異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に対応した少なくとも３つの超音波画像（３０２、３０４、３０６）を、該ディスプレイ（１２４）の隣接した四分区画（１２６、１２８、１３０）内に同時に併行表示（２０８）している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項６】
前記ディスプレイ（１２４）は、少なくとも１つの超音波画像（３０２、３０４、３０６）と、前記少なくとも３つの切断面（１３８、１４０、１４２）を表すナビゲーション画像（３１４）と、を同時に併行表示（２０８）している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項７】
前記ディスプレイ（１２４）は、対応する走査面（３０８、３１０、３１２）に沿って互いに交差している前記少なくとも３つの超音波画像（３０２、３０４、３０６）の斜視像（３１４）を表示（２０８）している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項８】
前記処理装置（１１６、１１８、１２０、１２２）は、前記データ・スライスに対して時間フィルタ処理と空間フィルタ処理のうちの少なくとも一方を実行している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項９】
前記走査面（１３８、１４０、１４２）は互いを基準として事前定義の角度を向いている、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項１０】
前記探触子（１０６）は２次元アレイ状のトランスジューサ素子（１０４）を含んでいる、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項１】
互いに交差している少なくとも３つの異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に沿って対象から超音波情報を連続的に収集（２０２）するための探触子（１０６）と、
前記少なくとも３つの異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に対応するデータ・スライスを前記超音波情報に基づいて格納（２０４）するメモリ（１１４）と、
前記メモリ（１１４）にアクセスして前記データ・スライスを取得し前記データ・スライスに基づいて超音波画像（３０２、３０４、３０６）を作成（２０６）する処理装置（１１６、１１８、１２０、１２２）と、
前記超音波画像（３０２、３０４、３０６）を併行表示（２０８）するディスプレイ（１２４）と、
を備える超音波システム（１００）。
【請求項２】
互いに交差している前記走査面（１３８、１４０、１４２）は、前記探触子（１０６）から前記対象を通って延びる軸に沿って交差している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項３】
前記探触子（１０６）は、第１、第２及び第３の走査面（１３８、１４０、１４２）のそれぞれに沿った収集が完了した時点で、前記探触子（１０６）が対象に対して物理的に移動することなく該第１、第２及び第３の走査面（１３８、１４０、１４２）間で走査を自動的に切り替えている、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項４】
前記メモリ（１１４）は、
その各々が別々の異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に沿って収集したデータ・スライスを包含している複数組のデータ・スライス（６０２、６０４、６０６）を含んだ一連の前記データ・スライスを格納するリング・バッファ（６００）を含むこと、並びに
対応するデータ・スライスが取得された時点を特定しているタイムスタンプと前記データ・スライスが取得された方向にあたる対応する走査面（１３８、１４０、１４２）を特定している向きスタンプのうちの少なくとも一方を前記データ・スライスのそれぞれに関連付けして格納（２０４）していること、
を特徴とする請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項５】
前記ディスプレイ（１２４）は、前記少なくとも３つの異なる走査面（１３８、１４０、１４２）に対応した少なくとも３つの超音波画像（３０２、３０４、３０６）を、該ディスプレイ（１２４）の隣接した四分区画（１２６、１２８、１３０）内に同時に併行表示（２０８）している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項６】
前記ディスプレイ（１２４）は、少なくとも１つの超音波画像（３０２、３０４、３０６）と、前記少なくとも３つの切断面（１３８、１４０、１４２）を表すナビゲーション画像（３１４）と、を同時に併行表示（２０８）している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項７】
前記ディスプレイ（１２４）は、対応する走査面（３０８、３１０、３１２）に沿って互いに交差している前記少なくとも３つの超音波画像（３０２、３０４、３０６）の斜視像（３１４）を表示（２０８）している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項８】
前記処理装置（１１６、１１８、１２０、１２２）は、前記データ・スライスに対して時間フィルタ処理と空間フィルタ処理のうちの少なくとも一方を実行している、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項９】
前記走査面（１３８、１４０、１４２）は互いを基準として事前定義の角度を向いている、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【請求項１０】
前記探触子（１０６）は２次元アレイ状のトランスジューサ素子（１０４）を含んでいる、請求項１に記載の超音波システム（１００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−６９３５（Ｐ２００６−６９３５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７９０４５（Ｐ２００５−１７９０４５）
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２０日（２００５．６．２０）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【氏名又は名称原語表記】ＧＥＮＥＲＡＬ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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