JP2008522661A - System and method for determining the mass of an organ wall with three-dimensional ultrasound - Google Patents

System and method for determining the mass of an organ wall with three-dimensional ultrasound Download PDF

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Abstract

器官の壁の重量および質量を測定する超音波システムおよび方法。器官が膀胱である場合、膀胱重量(UEBW)は手持ち式のトランシーバーあるいは機器に制御された超音波トランシーバーを使って取得された3次元の超音波画像化を使用して割り出される。尿量および膀胱の表面積の計算を可能にするために、膀胱の下部尿路領域の輪郭がこの3Dのデータセットに描かれる。膀胱壁の厚さ(BWT)の計算を可能にするために、膀胱の外側の前壁の輪郭が描かれる。UEBWは、膀胱の表面積と膀胱壁の厚さと膀胱壁の比重の積として計算される。
【選択図】 図2
An ultrasound system and method for measuring the weight and mass of an organ wall. If the organ is a bladder, bladder weight (UEBW) is determined using 3D ultrasound imaging acquired using a handheld transceiver or an instrument controlled ultrasound transceiver. In order to allow calculation of urine volume and bladder surface area, the lower urinary tract region of the bladder is outlined in this 3D data set. To allow calculation of bladder wall thickness (BWT), the outer wall of the outside of the bladder is outlined. UEBW is calculated as the product of bladder surface area, bladder wall thickness, and bladder wall specific gravity.
[Selection] Figure 2

Description

優先権の主張
本出願は2004年12月6日申請の米国仮特許出願通し番号60/633,485の優先権を主張する。
This application claims priority to US Provisional Patent Application Serial No. 60 / 633,485, filed December 6, 2004.

本出願は2005年8月26日申請の米国特許出願番号11/213,284の一部継続出願であり優先権を主張する。   This application is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 11 / 213,284 filed Aug. 26, 2005 and claims priority.

本出願は、2004年4月30日申請の米国仮特許出願通し番号60/566,127の優先権を主張する、2005年4月29日申請の米国特許出願通し番号11/119,355の優先権を主張しその一部継続出願である。本出願はさらに、2003年5月20日申請の米国特許出願通し番号10/443,126の優先権を主張しその一部継続出願である2003年11月5日申請の米国特許出願通し番号10/701,955の優先権を主張しその一部継続出願である。   This application claims priority of US Provisional Patent Application Serial No. 60 / 566,127, filed April 30, 2004, and priority of US Patent Application Serial No. 11 / 119,355, filed April 29, 2005. This is a continuation-in-part application. This application further claims US Patent Application Serial No. 10 / 443,126, filed May 20, 2003, which is a continuation-in-part of US Patent Application Serial No. 10/701, filed November 5, 2003. , 955 claiming priority and is a continuation-in-part application.

本出願は、2004年2月17日申請の米国仮特許出願通し番号60/545,576および2004年4月30日申請の米国仮特許出願通し番号60/566,818の優先権を主張する、2005年2月17日申請の米国特許出願通し番号11/061,867の優先権を主張しその一部継続出願である。   This application claims priority from US Provisional Patent Application Serial No. 60 / 545,576 filed February 17, 2004 and US Provisional Patent Application Serial No. 60 / 566,818 filed April 30, 2004, 2005. This is a continuation-in-part application claiming the priority of US patent application serial number 11 / 061,867 filed on February 17th.

本出願はさらに2004年11月10日申請の米国特許出願通し番号10/704,966の一部継続出願でありその優先権を主張する。   This application is also a continuation-in-part of US patent application serial number 10 / 704,966 filed on November 10, 2004 and claims priority.

本出願は2005年6月27日申請の米国特許出願通し番号10/607,919の一部継続出願でありその優先権を主張する。   This application is a continuation-in-part of US patent application serial number 10 / 607,919 filed June 27, 2005 and claims priority.

本出願は、2002年11月5日申請の米国仮特許出願通し番号60/423,881および2002年8月2日申請の米国仮特許出願通し番号60/400,624の優先権を主張する、2003年8月1日申請のPCT出願通し番号PCT/US03/24368の一部継続出願でありその優先権を主張する。   This application claims priority to US Provisional Patent Application Serial No. 60 / 423,881 filed November 5, 2002 and US Provisional Patent Application Serial Number 60 / 400,624 filed August 2, 2002, 2003. This is a continuation-in-part of PCT application serial number PCT / US03 / 24368 filed on August 1, and claims priority.

本出願はさらに、2002年6月7日申請の米国特許出願通し番号10/165,556の継続出願である2003年5月9日申請のPCT出願通し番号PCT/US03/14785の一部継続出願でありその優先権を主張する。
本出願はさらに2004年7月9日申請の米国特許出願通し番号10/888,735の一部継続出願でありその優先権を主張する。
This application is also a continuation-in-part of PCT application serial number PCT / US03 / 14785 filed May 9, 2003, which is a continuation application of US patent application serial number 10 / 165,556 filed June 7, 2002. Claim its priority.
This application is also a continuation-in-part of US patent application serial number 10 / 888,735 filed July 9, 2004 and claims priority.

本出願はさらに、2002年11月5日申請の米国仮特許出願通し番号60/423,881および2002年8月2日申請の米国仮出願通し番号60/400,624の優先権を主張する2003年5月20日申請の米国特許出願通し番号10/443,126と2002年11月5日申請の米国仮特許出願通し番号60/423,881の優先権を主張する、2003年7月31日申請の米国特許出願通し番号10/633,186の一部継続出願でありその優先権を主張する。本出願はさらに、2003年5月12日申請の米国仮特許出願通し番号60/470,525および2002年6月7日申請の米国特許出願通し番号10/165,556の優先権を主張する。上記の全出願はここで完全に記載されたかのように参照によって本明細書に組み込まれる。   This application further claims priority of US Provisional Patent Application Serial No. 60 / 423,881 filed November 5, 2002 and US Provisional Application Serial No. 60 / 400,624 filed August 2, 2002. US patent filed July 31, 2003 claiming priority of US patent application serial number 10 / 443,126 filed on May 20, and US provisional patent application serial number 60 / 423,881 filed November 5, 2002 This is a continuation-in-part of application serial number 10 / 633,186 and claims its priority. This application further claims priority to US Provisional Patent Application Serial No. 60 / 470,525 filed May 12, 2003 and US Patent Application Serial No. 10 / 165,556 filed June 7, 2002. All of the above applications are incorporated herein by reference as if fully set forth herein.

本発明の技術分野
本発明は一般に超音波ベースの診断システムおよび処置に関する。
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to ultrasound-based diagnostic systems and procedures.

本発明の背景技術
良性の前立腺肥大(BPH)およびその他の障害は力学的な膀胱出口閉塞(BOO)の原因となり得る。BOOを予測するためのマーカーは膀胱壁の重量を測定している。探査する超音波を使用することで、超音波推定の膀胱壁の重量(UEBW)は非侵襲性の方法で取得することができる。UEBWを得る既存の方法では、膀胱は球形状であり膀胱壁の厚みは、ほとんど空からほとんど充満までの膀胱で比較的一定であることを想定している。さらに、既存の2次元の方法は、一連の2次元画像に関して膀胱の対向する壁の前縁から前縁を利用して入念に手動により実行され、分析の誤差を伴う。(宮下浩明、小島宗門、三木恒治、「Ultrasonic measurement of bladder weight as a possible predictor of acute urinary retention in men with lower urinary tract symptoms suggestive of benign prostate hyperplasia(良性の前立腺肥大を示唆する下部尿路症状を持つ男性の急性尿閉の可能な予測値として膀胱の重量の超音波測定)」、Ultrasound in Medicine and Biology 2002年第28巻8号第985−990ページ、K. エールケ、K. ホフナー、B. ウィーゼ、V. グランウエルド、U. ジョナス、「Increase in detrusor wall thickness indicates bladder outlet obstruction in men(排尿筋壁の厚みの増加は男性の膀胱出口閉塞を示す)」、 World J. of Urology、2002年第19巻第6号443−452ページ、 L. ミュラー、T. バーグストロム、M. ヘルストロム、E. スベンソン、B. ジェイコブソン、「Standardized ultrasound method for assessing detrusor muscle thickness in children(小児の排尿筋の厚みを評価するための超音波の標準化方法)」、J. Urol.、200、164:134−138ページ、納谷 佳男、小島宗門、本城久司、落合厚、浮村理、渡辺 泱「Intraobserver and interobserver variance in the measurement of ultrasound-estimated bladder weight(超音波推定の膀胱の重量の測定における測定者内、測定者間での変動)」Ultrasound in Med. & Biol、1999年第24巻第5号、771−773ページ)。
Background of the Invention Benign prostatic hypertrophy (BPH) and other disorders can cause dynamic bladder outlet obstruction (BOO). A marker for predicting BOO measures the weight of the bladder wall. By using ultrasound to probe, ultrasound estimated bladder wall weight (UEBW) can be obtained in a non-invasive manner. Existing methods for obtaining UEBW assume that the bladder is spherical and the thickness of the bladder wall is relatively constant in the bladder from almost empty to almost full. Furthermore, existing two-dimensional methods are carefully performed manually using the leading edge from the leading edge of the opposite wall of the bladder for a series of two-dimensional images, with analysis errors. (Hiroaki Miyashita, Somon Kojima, Tsuneharu Miki, “Ultrasonic measurement of bladder weight as a possible predictor of acute urinary retention in men with lower urinary tract symptoms suggestive of benign prostate hyperplasia” Ultrasonic measurement of bladder weight as a possible predictor of acute urinary retention in men) ”, Ultrasound in Medicine and Biology 2002, 28, 8, 985-990, K. Aerke, K. Hofner, B. Weeze , V. Granweld, U. Jonas, “Increase in detrusor wall thickness indicates bladder outlet obstruction in men”, World J. of Urology, 2002, No. Volume 19, Issue 443-452, L. Müller, T. Bergstrom, M. Helstrom, E. Svenson, B. Jacobson, “Standardized u ltrasound method for assessing detrusor muscle thickness in children ”, J. Urol., 200, 164: 134-138, Yoshio Naya, Somon Kojima, Book Joji Hisashi, Atsushi Ochiai, Osamu Ukimura, Satoshi Watanabe “Intraobserver and interobserver variance in the measurement of ultrasound-estimated bladder weight” Ultrasound in Med. & Biol, 1999, Vol. 24, No. 5, pp. 771-773).

固定された膀胱の仮定形からの誤差および得られた2D超音波画像の手動による画像処理方法によって生成された誤差が生じるのを避けるために、正確に膀胱壁の容積を測定することによって膀胱壁の重量を正確に非侵襲で測定する必要がある。   To avoid the error from the fixed bladder hypothesis and the error generated by the manual image processing method of the resulting 2D ultrasound image, the bladder wall by accurately measuring the bladder wall volume It is necessary to accurately and non-invasively measure the weight.

発明の要約
3次元超音波エコー情報から超音波推定の器官の壁の質量または重量を取得する方法およびシステムを開示する。
SUMMARY OF THE INVENTION A method and system for obtaining ultrasound estimated organ wall mass or weight from 3D ultrasound echo information is disclosed.

本発明の実施形態について以下の図面を参照して詳しく説明する。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the following drawings.

好ましい実施形態の詳細な説明
3次元超音波エコー情報を使って超音波で推定した膀胱等の器官の壁の質量および/または重量を得る方法およびシステムを説明する。3次元(3D)に基づいた超音波情報は、器官または他の関心領域(ROI)に適切に照準を定めて、器官の壁の重量または質量を測定するプロセスの一部として器官の壁の内側(粘膜下)および外側(漿膜下)の壁の境界の輪郭を描くためにアルゴリズムを利用する、超音波トランシーバーを用いたマイクロプロセッサーをベースにしたシステムから生成される。器官が膀胱である場合、膀胱壁のアルゴリズムは膀胱の幾何学的な仮定を行うことなく動作するので、膀胱壁の粘膜下層および漿膜下層の間の形、面積、および厚みがより正確に割り出され、その結果、膀胱壁の容積のより正確な割り出しができる。正確な膀胱の容積を知ることは、膀胱壁の容積と膀胱壁の密度または比重の積として膀胱壁の重量または質量のより正確な割り出しを可能にする。
Detailed Description of Preferred Embodiments A method and system for obtaining ultrasound-estimated mass and / or weight of a wall of an organ, such as a bladder, using 3D ultrasound echo information is described. Ultrasound information based on three dimensions (3D) can be used to properly align an organ or other region of interest (ROI) to the inside of the organ wall as part of the process of measuring the weight or mass of the organ wall. Generated from a microprocessor-based system using an ultrasonic transceiver that uses an algorithm to delineate the boundaries of the (submucosal) and outer (subserosa) walls. If the organ is a bladder, the bladder wall algorithm works without making a geometric assumption of the bladder, so the shape, area, and thickness between the submucosa and subserosa of the bladder wall are more accurately determined As a result, the bladder wall volume can be determined more accurately. Knowing the exact bladder volume allows a more accurate determination of bladder wall weight or mass as the product of bladder wall volume and bladder wall density or specific gravity.

実施形態は3次元画像の解析および3D画像を構成する1次元および2次元の情報の解析に基づいて推定膀胱重量(UEBW)および/または膀胱壁の質量を取得するための自動で便利な処置用のシステムと方法を含む。1つの特定の実施形態において、被検者または患者は超音波トランシーバーを使用して走査される。ワシントン州レッドモンド市所在のダイアグノスティック・ウルトラサウンド・インコーポレーテッドが販売するBladderScan(登録商標)BVM6500に類似した超音波トランシーバーは、3次元の走査円錐の形式で超音波の音像を提供する。3D走査円錐は、超音波で探査されたROIの画像を2D走査面の回転配列の形式で提供し、V−mode(登録商標)の一画像または複数の画像と称される。複数のV−mode画像はまたV字形の配列および平行移動の配列を含んでもよい。   Embodiments are for automated and convenient procedures for obtaining estimated bladder weight (UEBW) and / or bladder wall mass based on analysis of 3D images and analysis of 1D and 2D information comprising 3D images Including systems and methods. In one particular embodiment, the subject or patient is scanned using an ultrasound transceiver. An ultrasound transceiver similar to the BladeScan (R) BVM6500, sold by Diagnostic Ultrasound, Inc., Redmond, Washington, provides an ultrasound image in the form of a three-dimensional scanning cone. The 3D scanning cone provides an image of the ROI probed with ultrasound in the form of a rotating array of 2D scanning planes, referred to as one or more images of V-mode®. The plurality of V-mode images may also include a V-shaped array and a translation array.

走査後、トランシーバーは膀胱に対して探触子を正しく位置付けできるようにトランシーバー用の照準情報を添えて膀胱内に貯留した尿量を表示する。照準情報によって、画像を中央に配置し、および/または膀胱の完全な画像を得るために、ユーザーは必要に応じて走査を繰り返すことができる。   After scanning, the transceiver displays the amount of urine stored in the bladder with the aiming information for the transceiver so that the probe can be correctly positioned relative to the bladder. With aiming information, the user can repeat the scan as needed to center the image and / or obtain a complete image of the bladder.

一旦走査が完了すると、3次元のデータはインターネット等のネットワークに連結された遠隔コンピューター上のサーバーコンピューターに安全に送信できる。あるいは、ローカルコンピューターネットワーク、または独立したスタンドアロンのパーソナルコンピューターも使用してもよい。いずれにしても、コンピューター上の画像処理アルゴリズムは3D画像の2Dの部分または3D画像のボクセル内のピクセルを分析する。画像処理アルゴリズムは次に、どのピクセルまたはボクセルが内壁層または外壁層を占有するか、あるいは構成するかを定義する。それから、内層と外層の壁面積とその間の厚みが割り出される。器官の壁または膀胱壁の重量は、壁層の面積と壁層間の厚みと壁の密度の積として割り出される。
画像処理アルゴリズムは膀胱領域内の膀胱壁の前方部分の外壁と内壁の輪郭を描き、例えば、キットウエア社(米国ニューヨーク州クリフトンパーク)が保持するVTKライブラリーから使用したマーチングキューブズアルゴリズムの修正を使用して、膀胱壁の実際の表面積Sを割り出す。上記アルゴリズムは参照によって本明細書に組み込まれる。膀胱壁の厚さtは、次に膀胱壁の外面と内面の間の距離として計算される。最後に、方程式E1に示すように、膀胱の重量は、表面積と厚みと膀胱筋の比重ρの積として推定される。

Figure 2008522661
Once the scan is complete, the three-dimensional data can be securely transmitted to a server computer on a remote computer connected to a network such as the Internet. Alternatively, a local computer network or an independent stand-alone personal computer may be used. In any case, the image processing algorithm on the computer analyzes the 2D portion of the 3D image or the pixels in the voxels of the 3D image. The image processing algorithm then defines which pixels or voxels occupy or constitute the inner or outer wall layer. Then, the wall area of the inner layer and the outer layer and the thickness between them are determined. The weight of the organ wall or bladder wall is determined as the product of the wall layer area, the thickness between the wall layers, and the wall density.
The image processing algorithm outlines the outer and inner walls of the anterior portion of the bladder wall within the bladder region and uses, for example, a modification of the Marching Cubes algorithm used from the VTK library maintained by Kitware (Clifton Park, NY, USA) Then, the actual surface area S of the bladder wall is determined. The above algorithm is incorporated herein by reference. The bladder wall thickness t is then calculated as the distance between the outer and inner surfaces of the bladder wall. Finally, as shown in equation E1, the weight of the bladder is estimated as the product of the surface area, the thickness, and the specific gravity ρ of the bladder muscle.
Figure 2008522661

本発明の実施形態の1つの利点は、UEBWのより正確でより一貫した推定値を生成することである。より高い精度と一貫性の理由には以下が含まれる。   One advantage of embodiments of the present invention is that it generates a more accurate and more consistent estimate of UEBW. Reasons for higher accuracy and consistency include:

1.表面積と厚みを計算するのに2次元のデータの代わりに3次元のデータを使用する。別の実施例では、膀胱壁の厚さ(BWT)が計算できるように膀胱の外側の前壁の輪郭が描かれる。   1. Instead of 2D data, 3D data is used to calculate surface area and thickness. In another embodiment, the outer wall of the outside of the bladder is outlined so that the bladder wall thickness (BWT) can be calculated.

2.球形模型に基づいた表面積を使用する代わりに測定された表面積を使用する。   2. Instead of using a surface area based on a spherical model, use the measured surface area.

3.膀胱壁の厚さの自動かつ一貫した測定。   3. Automatic and consistent measurement of bladder wall thickness.

UEBWは膀胱の容積の範囲にわたって測定され、一定の容積まで充満させるために患者にカテーテルを挿入する必要がないので、実施形態が与えるさらなる利点として、非侵襲性と使いやすさが含まれる。   Additional benefits provided by embodiments include non-invasiveness and ease of use since UEBW is measured over a range of bladder volumes and does not require insertion of a catheter into the patient to fill to a constant volume.

図1A−Dは、トランシーバー、走査面の走査円錐の配列、およびその配列の走査面の部分的な略図と部分的な等角図である。   1A-D are a partial schematic and partial isometric view of a transceiver, an array of scan cones of a scan plane, and the scan plane of that array.

図1Aは、超音波変換器ハウジング18と患者または被検者を探査するために超音波エネルギーを放射するトランシーバードーム20を有するトランシーバー10Aを示す。探査する超音波から返ってきた超音波エコーからの情報はディスプレイ14に示される。情報は英数字、画像であってもよく、目標の器官またはROIの位置検出を描写する。   FIG. 1A shows a transceiver 10A having an ultrasound transducer housing 18 and a transceiver dome 20 that emits ultrasound energy to explore a patient or subject. Information from the ultrasonic echo returned from the ultrasonic wave to be searched is displayed on the display 14. The information may be alphanumeric, images, depicting the location of the target organ or ROI.

図1Bは、探査する超音波を含有する複数の走査面42のグラフ表示である。複数の走査面42は、トランシーバー10Aのドーム20から外の方向に投射する実質的に円錐の形を有する3次元(3D)の配列形式で走査円錐40を定義する。   FIG. 1B is a graphical representation of a plurality of scan planes 42 containing the ultrasound to be probed. The plurality of scan planes 42 define the scan cone 40 in a three-dimensional (3D) array format having a substantially conical shape that projects outwardly from the dome 20 of the transceiver 10A.

複数の走査面42はトランシーバー10Aを通って延出する軸11のまわりに向いている。一つかそれ以上、またはその代わりに走査面42の各々は軸11のまわりに位置しており、所定の位置角θに位置されてもよい。走査面42は角度θとθで相互に間隔をおいており、その角度の値は可変であってもよい。すなわち、角度θとθからθまではおよそ等しく描かれているが、異なる値の角度であってもよい。他の走査円錐の構成が可能である。例えば、V字形の走査円錐、または他の同様な形がトランシーバー10Aによって生成されてもよい。 The plurality of scan planes 42 are oriented about the axis 11 extending through the transceiver 10A. One or more, or alternatively, each of the scan planes 42 is positioned about the axis 11 and may be positioned at a predetermined position angle θ. The scanning plane 42 is spaced from each other at angles θ 1 and θ 2 , and the value of the angle may be variable. That is, the angles θ 1 and θ 2 to θ n are drawn approximately equal, but angles of different values may be used. Other scan cone configurations are possible. For example, a V-shaped scan cone or other similar shape may be generated by the transceiver 10A.

図1Cは走査面42のグラフ表示である。走査面42は、周辺走査線44および46、トランシーバー10Aから外の方向に走査線44と46の間に延出する長さrを有する内部走査線48を含む。したがって、周辺走査線44と46に沿った選択点ならびに内部走査線48は距離rおよび角度の座標値φとθを基準として定義することができる。長さrはおよそ18センチメートルから20センチメートル(cm)延出するのが好ましいが、他の長さも可能である。ある種の実施形態はドーム20から外の方向に延出するおよそ77本の走査線48を含むが、任意の数の走査線を使用してもよい。   FIG. 1C is a graphical representation of the scan plane 42. The scan plane 42 includes peripheral scan lines 44 and 46 and an internal scan line 48 having a length r that extends between the scan lines 44 and 46 in a direction outward from the transceiver 10A. Therefore, the selection points along the peripheral scanning lines 44 and 46 and the internal scanning line 48 can be defined with reference to the distance r and the angle coordinate values φ and θ. The length r preferably extends from approximately 18 centimeters to 20 centimeters (cm), although other lengths are possible. Some embodiments include approximately 77 scan lines 48 extending outward from the dome 20, although any number of scan lines may be used.

図1Dは、体内の器官の部分の断面を通って延出する単一の走査面42を形成する超音波トランシーバーから放射する複数の走査線48のグラフ表示である。走査面42は周辺走査線44と46によって境界づけられた扇形で半円形のドーム状の切抜き41を有する。一定の走査面42内でトランシーバー10Aから放射する内部走査線の本数および位置は、走査面42内の構造または画像を十分に映像化するために必要に応じて異なる位置座標で軸線11のまわりに分散されてもよい。図示のように、中心から外れた関心領域(ROI)の4つの部分が内部器官の不規則な領域49として示される。3つの部分は走査面42内に完全に映し出すことができ、1つは周辺走査線44によって切られている。   FIG. 1D is a graphical representation of a plurality of scan lines 48 emanating from an ultrasound transceiver that forms a single scan plane 42 that extends through a cross section of a portion of an organ within the body. Scanning surface 42 has a fan-shaped, semi-circular dome-shaped cutout 41 bounded by peripheral scanning lines 44 and 46. The number and position of the internal scan lines radiating from the transceiver 10A within a given scan plane 42 is around the axis 11 with different position coordinates as necessary to fully image the structure or image within the scan plane 42. It may be distributed. As shown, four portions of the off-center region of interest (ROI) are shown as irregular regions 49 of the internal organ. The three parts can be fully projected in the scan plane 42, one being cut by the peripheral scan line 44.

前述したように、変換器の角度の動きは機械的に行われてもよく、および/または電子的にまたは別の方法で生成されてもよい。どちらの場合でも、傾斜角φ(図1C)がおよそ−60度と+60度の間の角度で合計およそ120度の円弧を走査するように線48の本数および線の長さは可変であってもよい。1つのある種の実施形態において、トランシーバー10Aは第1制限走査線44と第2制限走査線46の間で約77本の走査線を生成するように構成される。別のある種の実施形態において、走査線の各々はおよそ18センチメートル(cm)から20センチメートル(cm)の長さを有する。隣接した走査線48間の角距離(図1B)は均等であっても非均等であってもよい。例えば、そして別のある種の実施形態において、角距離θとθからθまで(図1Bに図示)は約1.5度であってもよい。また、別のある実施態様において、角距離θ1、θ2、θは、第1走査線と第2走査線の間に1.5度の距離、第2走査線と第3走査線の間に6.8度の距離、第3走査線と第4走査線の間に15.5度の距離、第4走査線と第5走査線の間に7.2度の距離というように隣接する角度が1.5度、6.8度、15.5度、7.2度等の角度を含める順序で一続きでもよい。隣接した走査線間の角距離は均等・非均等の角度の間隔の組み合わせでもよく、例えば、一連の角度は、1.5度、1.5度、1.5度、7.2度、14.3度、20.2度、8.0度、8.0度、8.0度、4.3度、7.8度等を含む順序であってもよい。 As previously mentioned, the angular movement of the transducer may be performed mechanically and / or generated electronically or otherwise. In either case, the number of lines 48 and the length of the lines are variable so that the tilt angle φ (FIG. 1C) scans an arc of about 120 degrees in total with an angle between about −60 degrees and +60 degrees. Also good. In one certain embodiment, transceiver 10A is configured to generate approximately 77 scan lines between first limited scan line 44 and second limited scan line 46. In certain other embodiments, each of the scan lines has a length of approximately 18 centimeters (cm) to 20 centimeters (cm). The angular distance (FIG. 1B) between adjacent scan lines 48 may be uniform or non-uniform. For example, and in certain other embodiments, the angular distances θ 1 and θ 2 to θ n (shown in FIG. 1B) may be about 1.5 degrees. In another embodiment, the angular distances θ 1, θ 2, θ n are 1.5 degrees between the first scan line and the second scan line, and the second scan line and the third scan line Adjacent, with a distance of 6.8 degrees between them, a distance of 15.5 degrees between the third and fourth scan lines, and a distance of 7.2 degrees between the fourth and fifth scan lines The angle to be performed may be continuous in an order including angles of 1.5 degrees, 6.8 degrees, 15.5 degrees, 7.2 degrees, and the like. The angular distance between adjacent scanning lines may be a combination of uniform and non-uniform angular intervals. For example, the series of angles are 1.5 degrees, 1.5 degrees, 1.5 degrees, 7.2 degrees, 14 degrees The order may include .3 degrees, 20.2 degrees, 8.0 degrees, 8.0 degrees, 8.0 degrees, 4.3 degrees, 7.8 degrees, and the like.

図2は、トランシーバー10Bの部分的な略図で部分的な等角線側面図と3Dに分散した走査線で構成された走査円錐の配列30を示す。走査線の各々はトランシーバー10Bから外の方向に投射する長さrを有する。図示するようにトランシーバー10Bは1次元的な超音波A線である3Dに分散した走査線を走査円錐30内に放射する。集合体として、3Dに分散したA線は走査円錐30の円錐の形を定義する。超音波走査円錐30は、トランシーバー10Bのドーム20から外の方向に延出し軸線11のまわりに集中する(図1B)。走査円錐30の3Dに分散した走査線は、走査円錐30の円周で定義された容積内に分散された複数の内部走査線と周辺走査線を含む。したがって、周辺走査線31A−31Fは走査円錐30の外面を定義し、内部走査線34A−34Cはそれぞれ周辺走査線31A−31Fの間に分散される。走査線34Bは一般に軸11と同一線上であり、走査円錐30は一般に軸線11に同軸状に集中する。   FIG. 2 shows an array 30 of scan cones composed of a partial schematic and partial isometric side view of transceiver 10B and scan lines distributed in 3D. Each of the scan lines has a length r that projects outward from the transceiver 10B. As shown in the figure, the transceiver 10B radiates scanning lines dispersed in 3D, which are one-dimensional ultrasonic A-lines, into the scanning cone 30. As an aggregate, the A lines distributed in 3D define the cone shape of the scanning cone 30. The ultrasonic scanning cone 30 extends outward from the dome 20 of the transceiver 10B and is concentrated around the axis 11 (FIG. 1B). The scan lines distributed in 3D of the scan cone 30 include a plurality of internal scan lines and peripheral scan lines distributed within a volume defined by the circumference of the scan cone 30. Accordingly, the peripheral scan lines 31A-31F define the outer surface of the scan cone 30, and the internal scan lines 34A-34C are each distributed between the peripheral scan lines 31A-31F. The scanning line 34B is generally collinear with the axis 11, and the scanning cone 30 is generally concentrically concentrating on the axis 11.

内部走査線と周辺走査線の位置は、中心走査線34Bから内部走査線と周辺走査線の間の角度の間隔でさらに定義することができる。走査線34Bと周辺走査線または内部走査線の間の角度の間隔は角度Φで示され、内部走査線または周辺走査線の間の角度の間隔は角度θで示される。角度Φ、Φ、Φは走査線34Bから走査線34A、34C、31Dまでのそれぞれ角度の間隔を定義する。同様に、角度Φ、Φ、Φはそれぞれ走査線31Bと31C、31Cと34A、31Dと31Eの間の角度の間隔を定義する。 The positions of the internal scan line and the peripheral scan line can be further defined by an angular interval between the internal scan line and the peripheral scan line from the center scan line 34B. The angular interval between the scanning line 34B and the peripheral scanning line or the internal scanning line is indicated by an angle Φ, and the angular interval between the internal scanning line or the peripheral scanning line is indicated by an angle θ. The angles Φ 1 , Φ 2 , and Φ 3 define angular intervals from the scanning line 34B to the scanning lines 34A, 34C, and 31D, respectively. Similarly, the angles Φ 1 , Φ 2 , and Φ 3 define angular intervals between the scan lines 31B and 31C, 31C and 34A, and 31D and 31E, respectively.

引き続き図2を参照して、複数の周辺走査線31A−Eと複数の内部走査線34A−Dは3次元的に分散したA線(走査線)であり、走査面内に閉じ込められているとは限らず、代わりに内部領域を通って走査円錐30の周囲に沿って走査してもよい。このように、走査円錐30内の任意点は座標r、Φ、θ(一般に値は異なる)で識別することができる。トランシーバー10Bから放射する内部走査線34A−Dの本数および位置は、患者の関心領域(ROI)内の構造あるいは画像を十分に映像化するために必要に応じてこのように異なる位置座標で走査円錐30内に分散されてもよい。トランシーバー10B内の超音波変換器の角度の動きは機械的に行われてもよく、および/または電子的に生成されてもよい。いずれにしても、角度Φは走査線34Bと31Aの間でおよそ−60度の角度で、走査線34Bと31Bの間で+60度の角度で走査するように、線の本数および線の長さは均等であっても、異なってもよい。したがって、角度Φは合計およそ120度の円弧を含むことができる。一実施形態において、トランシーバー10Bはおよそ18センチメートル(cm)から20センチメートル(cm)の長さrを有する走査円錐30内で複数の3Dに分散した走査線を生成するように構成される。   Still referring to FIG. 2, the plurality of peripheral scanning lines 31 </ b> A-E and the plurality of internal scanning lines 34 </ b> A-D are three-dimensionally dispersed A lines (scanning lines) and are confined in the scanning plane. Instead, the scanning may be performed along the circumference of the scanning cone 30 instead through the internal region. Thus, an arbitrary point in the scanning cone 30 can be identified by coordinates r, Φ, θ (generally different values). The number and position of the internal scan lines 34A-D radiating from the transceiver 10B can be adjusted so that the scan cones at such different position coordinates as necessary to fully image the structure or image within the region of interest (ROI) of the patient. 30 may be distributed. The angular movement of the ultrasonic transducer in the transceiver 10B may be mechanically and / or electronically generated. In any case, the number of lines and the length of the lines so that the angle Φ is scanned at an angle of approximately −60 degrees between the scanning lines 34B and 31A and at an angle of +60 degrees between the scanning lines 34B and 31B. May be equal or different. Accordingly, the angle Φ can include a total arc of approximately 120 degrees. In one embodiment, the transceiver 10B is configured to generate a plurality of 3D distributed scan lines within a scan cone 30 having a length r of approximately 18 centimeters (cm) to 20 centimeters (cm).

図3は、コンピューターまたは他のマイクロプロセッサーデバイス(不図示)に無線でアップロードされたデータと通信するのに操作可能な通信クレードル50Aに取り外し可能に置かれたトランシーバー10A(図1)を示す。データは、コンピューターに、またはコンピューターを経由してサーバに安全にアップロードされて、そこで以下でより詳細に説明する膀胱の重量の推定アルゴリズムによって処理される。トランシーバー10Bはクレードル50Aに同様に収容されてもよい。この無線の実施形態において、クレードル50Aは走査円錐40または走査円錐30の情報内容を受信して無線信号50A−2に変換する回路を有している。   FIG. 3 shows a transceiver 10A (FIG. 1) removably placed in a communication cradle 50A operable to communicate with data uploaded wirelessly to a computer or other microprocessor device (not shown). The data is securely uploaded to a computer or via a computer to a server where it is processed by a bladder weight estimation algorithm described in more detail below. The transceiver 10B may be similarly accommodated in the cradle 50A. In this wireless embodiment, cradle 50A has circuitry that receives the information content of scan cone 40 or scan cone 30 and converts it to a radio signal 50A-2.

図4は、データが電気的な接続50B−2によってコンピューターまたは他のマイクロプロセッサーデバイス(不図示)にアップロードされる通信クレードル50Bに取り外し可能に置かれたトランシーバー10Aを示す。データは、コンピューターにまたはコンピューターを経由してサーバに安全にアップロードされて膀胱の重量の推定アルゴリズムによって処理される。トランシーバー10Bは同様にクレードル50Bに取り外し可能に置かれてもよい。本実施形態において、クレードル50Bは走査円錐40または走査円錐30の情報内容を受け取り非無線信号に変換する回路を有しており、その非無線信号は電気信号、光信号、あるいは音ベースの信号を送信することができる電線管50B−2に伝送される。電線管50B−2のある電気的な実施形態は、マイクロプロセサーベースのデバイスとの信号通信にユニバーサルシリアルバス(USB)を含んでもよい。   FIG. 4 shows a transceiver 10A removably placed in a communication cradle 50B where data is uploaded to a computer or other microprocessor device (not shown) via electrical connection 50B-2. The data is securely uploaded to a computer or via a computer to a server and processed by a bladder weight estimation algorithm. The transceiver 10B may similarly be removably placed in the cradle 50B. In the present embodiment, the cradle 50B has a circuit that receives the information content of the scanning cone 40 or the scanning cone 30 and converts it into a non-wireless signal. The non-wireless signal is an electrical signal, an optical signal, or a sound-based signal. It is transmitted to the conduit 50B-2 that can transmit. Certain electrical embodiments of conduit 50B-2 may include a universal serial bus (USB) for signal communication with a microprocessor-based device.

図5は、トランシーバー10Cで走査されている患者68の腹部を示した画像と、臍68および臍中線68Cの左の関心領域(ROI)に当初の照準を定めている間にパーソナルコンピューターに無線でアップロードされているデータを示す。図5は、無線信号の生成が可能なトランシーバー10Cを使って当初の照準を定める段階の間に膀胱壁の質量システム60Aで走査されている患者68を示したイメージである。トランシーバー10Cは、走査円錐40または走査円錐30の情報内容を無線信号25C−1に変換する回路を有しており、その無線信号は可視光線、(赤外線等の)不可視光線、または音ベースの信号の形式であってもよい。図示するように、データは器官またはROIに当初の照準を定める間にパーソナルコンピューター52に無線でアップロードされる。トランシーバー10Cのある種の実施形態において、集束した3.7MHzの単一素子の変換器が使用され120度の走査円錐42を得るために機械的に操縦される。コンピューター52に連結された表示画面54上に、走査円錐画像40Aは器官56Aが中心から外れて切られた図を表示している。   FIG. 5 shows an image showing the abdomen of patient 68 being scanned with transceiver 10C and wireless to a personal computer while initially aiming at the umbilicus 68 and the left region of interest (ROI) of umbilical line 68C. Indicates the data uploaded in. FIG. 5 is an image showing a patient 68 being scanned with the bladder wall mass system 60A during the initial aiming phase using a transceiver 10C capable of generating wireless signals. The transceiver 10C has a circuit that converts the information content of the scan cone 40 or the scan cone 30 into a radio signal 25C-1, which is visible light, invisible light (such as infrared), or sound-based signal. It may be in the form of As shown, the data is uploaded to the personal computer 52 wirelessly while initially aiming the organ or ROI. In certain embodiments of transceiver 10C, a focused 3.7 MHz single element transducer is used and mechanically steered to obtain a 120 degree scan cone. On the display screen 54 connected to the computer 52, the scanning cone image 40A displays a diagram in which the organ 56A is cut off from the center.

UEBWを取得するための走査プロトコールは、恥骨結合のおよそ1インチ上の方に走査ヘッドをやや尾骨の方へ向けてトランシーバー10Cを置くことから始める。スキャナーの走査ボタンを押すことで3次元の超音波データが集められる。走査が完了すると、デバイス10Cのディスプレイ14に照準情報が矢印で表示される。点滅する矢印はデバイスを矢印の方向に向けて再度走査するようにユーザーに知らせる。デバイスが実線の矢印を表示または矢印を表示しなくなるまで、走査は繰り返される。デバイス上のディスプレイ16はさらに計算された膀胱の容積を表示することができる。前述の照準を定めるプロセスは、マクモロウその他の米国特許6,884,217でより完全に説明され、前記特許はここで完全に記載されたかのように参照によって本明細書に組み込まれる。UEBWを測定するために必要な膀胱の容積は200mlと400mlの間である。膀胱容積の読取りが200ml未満である場合、患者にある量の流体を与えて少しの間待ってから走査することができる。走査が完了して患者が200mlと400mlの間の膀胱の容積を有すると、デバイスはパーソナルコンピューターに接続された通信クレードルに置くことができる。米国特許4,926,871号、5,235,985号、6,569,097号、6,110,111号、6,676,605号で説明する他の方法およびシステムはここで完全に記載されたかのように参照によって本明細書に組み込まれる。   The scanning protocol for obtaining the UEBW begins with the transceiver 10C being positioned approximately 1 inch above the pubic joint with the scanning head slightly toward the tailbone. Three-dimensional ultrasound data is collected by pressing the scanning button of the scanner. When the scanning is completed, the aiming information is displayed as an arrow on the display 14 of the device 10C. A flashing arrow tells the user to scan the device again in the direction of the arrow. The scan is repeated until the device displays solid arrows or no longer displays arrows. The display 16 on the device can further display the calculated bladder volume. The aforementioned aiming process is described more fully in McMolow et al., US Pat. No. 6,884,217, which is hereby incorporated by reference as if fully set forth herein. The bladder volume required to measure UEBW is between 200 and 400 ml. If the bladder volume reading is less than 200 ml, the patient can be given a volume of fluid and wait a short while before scanning. When the scan is complete and the patient has a bladder volume between 200 and 400 ml, the device can be placed in a communication cradle connected to a personal computer. Other methods and systems described in US Pat. Nos. 4,926,871, 5,235,985, 6,569,097, 6,110,111, 6,676,605 are now fully described. Incorporated herein by reference as if made.

上記に説明したプロトコールについて詳述し、引き続き図5を参照して、システム60Aはさらにトランシーバー10Cと無線で情報を交換するように構成されたパーソナルコンピューティングデバイス52を含む。しかしながらトランシーバー10Cが使用される場合、情報交換の他の手段を使用してもよい。動作中、トランシーバー10Cを患者68の腹部位の側面に当てる。例えば女性患者の子宮器官の腹部横断画像を得る場合は、トランシーバー10Bは患者68の中心線68Cから中心を外して置かれる。トランシーバー10Bは音響カップリングゲルを含むパッド67を通して患者68に接触してもよく、前記パッドは患者68の実質的に臍68Aおよび中心線68Cの左に置かれる。あるいは、音響カップリングゲルは患者68の皮膚に塗布してもよい。パッド67はトランシーバー10Bから患者68への音響伝導を最大限にすることによって、患者68とトランシーバー10Bの間の超音波減衰を有利に抑える。以下の図6と図7に示すように、超音波画像化システム60Bはコンピューター52と有線で通信するトランシーバー10Dを含む。この有線の実施形態において、トランシーバー10Dは走査円錐40または走査円錐30の情報内容を受け取り非無線信号に変換する回路を有しており、その非無線信号はトランシーバー10Dとコンピューター52の間の電線管に伝送され、その無線信号は電気信号、光信号、または音ベースの信号を含んでもよい。   Details of the protocol described above, and continuing reference to FIG. 5, system 60A further includes a personal computing device 52 configured to wirelessly exchange information with transceiver 10C. However, if transceiver 10C is used, other means of information exchange may be used. In operation, the transceiver 10C is placed against the side of the patient's 68 abdominal region. For example, when obtaining a cross-abdominal image of a female patient's uterine organ, the transceiver 10B is placed off-center from the center line 68C of the patient 68. The transceiver 10B may contact the patient 68 through a pad 67 containing an acoustic coupling gel, which pad is placed substantially to the left of the patient 68 at the umbilicus 68A and centerline 68C. Alternatively, the acoustic coupling gel may be applied to the patient 68 skin. Pad 67 advantageously reduces ultrasonic attenuation between patient 68 and transceiver 10B by maximizing acoustic conduction from transceiver 10B to patient 68. As shown in FIGS. 6 and 7 below, the ultrasound imaging system 60B includes a transceiver 10D that communicates with a computer 52 in a wired manner. In this wired embodiment, the transceiver 10D has circuitry that receives and converts the information content of the scan cone 40 or scan cone 30 into a non-wireless signal that is a conduit between the transceiver 10D and the computer 52. And the wireless signal may include an electrical signal, an optical signal, or a sound-based signal.

無線信号25C−1には、パーソナルコンピューターデバイス52の画像処理アルゴリズムに伝送されて処理されるエコー情報を含む。走査円錐40(図1B)はコンピューターディスプレイ54上に部分画像56Aとして内部器官を表示する。トランシーバー10Bの位置決めのせいで、画像56Aは走査円錐40Aの中央部分と比べて著しく切られており中心から外れている。   The wireless signal 25C-1 includes echo information that is transmitted to the image processing algorithm of the personal computer device 52 and processed. Scan cone 40 (FIG. 1B) displays internal organs as a partial image 56A on computer display. Due to the positioning of transceiver 10B, image 56A is significantly cut and off-center compared to the central portion of scan cone 40A.

図5に示すように、画像の照準を定める段階において腹部を横切って取得した画像が当初取得される。当初照準を定める間に、フリーハンドによる第1の位置は実質的に中心から外れた器官またはROIの56Aを表すかもしれない。トランシーバー10Cは2次元の連続的な取得モードで操作される。2次元の連続モードにおいて、データは連続的に得られ前記で示し説明したように走査面画像として示される。このようにして取得したデータは、操作者がトランシーバー10Cを患者の腹部位の端から端まで物理的に平行移動している間、トランシーバー10Bに連結されたディスプレイ24等のディスプレイ装置上に映し出すことができる。データを取得するのが望ましい時に、操作者はトランシーバー10Cのトリガー14を押し下げてデータを取得して、トランシーバーディスプレイ14上で操作者に提示されるリアルタイムの画像を得ることができる。フリーハンドによる第1の位置の場合のように、トランシーバーの当初の位置が著しく中心から外れている場合、器官またはROI56Aの一部分だけが走査面40Aで見えることになってしまう。   As shown in FIG. 5, the image acquired across the abdomen at the stage of aiming the image is initially acquired. During initial aiming, the first freehand position may represent a substantially off-center organ or ROI 56A. The transceiver 10C is operated in a two-dimensional continuous acquisition mode. In the two-dimensional continuous mode, data is acquired continuously and presented as a scan plane image as shown and described above. The data acquired in this way is displayed on a display device such as the display 24 connected to the transceiver 10B while the operator physically translates the transceiver 10C from end to end of the patient's abdomen. Can do. When it is desirable to acquire data, the operator can depress the trigger 14 of the transceiver 10C to acquire the data and obtain a real-time image presented to the operator on the transceiver display 14. If the initial position of the transceiver is significantly off-center, as in the first freehand position, only a portion of the organ or ROI 56A will be visible on the scan plane 40A.

図6は、トランシーバー10Cで走査される患者68、および無線でパーソナルコンピューターにアップロードされている臍68Aの下で臍中線68Cの近くの腹部において適切に照準を定められたROIのデータを示したイメージである。ここで、トランシーバー10Cで走査されている患者およびパーソナルコンピューター52に無線でアップロードされているデータは、ROI56Bが適切に照準を定められた場合に起こる。等角図は患者の中心腹部位に当てられた超音波画像化システム60Aを示す。トランシーバー10Cは患者68の中心線68C上の臍68Aの下であるフリーハンドによる第2の位置まで平行移動または動かしてもよい。トランシーバー10Cからの情報を有する無線信号25C−2はパーソナルコンピューターデバイス52に伝送される。トランシーバー10C内に位置した慣性基準装置が基準座標系に相対的なトランシーバー10Cの位置の変化を感知する。以下でより詳細に説明する慣性基準装置からの情報は、器官56Bの完全な画像を有する走査円錐40Bが取得できるように、最新でリアルタイムの走査円錐の画像の取得を可能にする。他の実施形態もまた本発明の範囲内である。例えば、トランシーバー10Cもまた、図10に示すように、システム60Aで使用されてもよい。図3に示すトランシーバー10Aおよびサポートクレードル50Aならびに図4のトランシーバー10Aおよびサポートクレードル50Bもまた、それぞれ以下の図7、図8で示すように使用されてもよい。更に、トランシーバー10Aまたは10Bは、患者68に相対するトランシーバー10Aまたは10Bの位置座標を割り出すために慣性基準装置を備えてもよい。慣性基準装置は、位置座標の回転成分を割り出すために位置座標およびジャイロスコープ23の平行移動の成分を測定するために加速度計22を使用してもよい。   FIG. 6 shows the ROI data properly targeted at the abdomen near the midline 68C under the umbilicus 68A being scanned with the transceiver 10C and wirelessly uploaded to a personal computer. It is an image. Here, the data being scanned wirelessly to the patient and personal computer 52 being scanned by the transceiver 10C occurs when the ROI 56B is properly aimed. The isometric view shows the ultrasound imaging system 60A applied to the patient's central abdominal site. The transceiver 10C may translate or move to a second freehand position below the navel 68A on the center line 68C of the patient 68. A radio signal 25C-2 having information from the transceiver 10C is transmitted to the personal computer device 52. An inertial reference device located within the transceiver 10C senses changes in the position of the transceiver 10C relative to the reference coordinate system. Information from the inertial reference device, described in more detail below, allows for the acquisition of an up-to-date, real-time scan cone image so that a scan cone 40B with a complete image of organ 56B can be acquired. Other embodiments are also within the scope of the present invention. For example, transceiver 10C may also be used in system 60A, as shown in FIG. The transceiver 10A and support cradle 50A shown in FIG. 3 and the transceiver 10A and support cradle 50B of FIG. 4 may also be used as shown in FIGS. 7 and 8 below, respectively. Further, the transceiver 10A or 10B may include an inertial reference device to determine the position coordinates of the transceiver 10A or 10B relative to the patient 68. The inertial reference device may use the accelerometer 22 to measure the position coordinate and the component of translation of the gyroscope 23 to determine the rotational component of the position coordinate.

図7は、超音波画像化システム60A−Dと通信するネットワークに接続された超音波システム100の概略図および部分的な等角図である。システム100は通信システム55によってサーバ56に連結された1つかそれ以上のパーソナルコンピューターデバイス52を含む。デバイス52は次に、例えばシステム60A−60Dの1つかそれ以上の超音波トランシーバーに連結される。サーバ56は超音波情報の追加的な処理を提供するために実施可能であってもよく、または例えばカラーにスナップを備えて慣性基準システムを有するトランシーバー10Aまたは10Bの他のサーバ(図7には不図示)およびデバイスにさらに連結されてもよい。その慣性基準装置は位置座標の平行移動の成分を割り出すために少なくとも1つの加速度計22、および位置座標の回転成分を割り出すために少なくとも1台のジャイロスコープ23を使用してもよい。   FIG. 7 is a schematic and partial isometric view of an ultrasound system 100 connected to a network in communication with the ultrasound imaging systems 60A-D. The system 100 includes one or more personal computer devices 52 coupled to a server 56 by a communication system 55. Device 52 is then coupled to one or more ultrasound transceivers of systems 60A-60D, for example. Server 56 may be practicable to provide additional processing of ultrasound information, or other server (eg, in FIG. 7) with transceiver 10A or 10B having an inertial reference system with a snap in the collar. (Not shown) and further connected to the device. The inertial reference device may use at least one accelerometer 22 to determine a translation component of position coordinates and at least one gyroscope 23 to determine a rotation component of position coordinates.

えコンピューターの配列114はシステム60A−Dのコンピューター52に類似の他のコンピューターを含んでもよい。システム110はまた、前述したように慣性基準能力を有するトランシーバー10Aまたは10Bと通信してもよい。   The computer array 114 may include other computers similar to the computer 52 of the systems 60A-D. The system 110 may also communicate with a transceiver 10A or 10B having inertial reference capability as described above.

図9Aは、画像化システム60A−Dからの3.7MHzのパルス周波数で、それぞれ図1A、図2のトランシーバー10A−Bのうちの1つを使用した横断面の膀胱のBモードまたは2次元の超音波画像である。図9Aは、走査面142内で暗色のやや円形またはかぼちゃの形の領域として映像化された膀胱内腔150の横断面の超音波像である。膀胱内腔150は、膀胱内腔の内側の流体の腔または空の腔の本質が低エコーであるため、走査面142の中心領域で暗色の領域として映し出される。より固体のような組織の障壁は入射する、または探査する超音波エネルギーに反響性があり、入射して探査する超音波を反射し返す。障壁が反射する超音波は、走査円錐142で明色の領域として映し出される。変換器のドーム状の切抜き41の近位の膀胱周囲の輪郭を描く反響性の障壁は、膀胱壁の前方領域の粘膜下の146層および漿膜下層148として映し出される。
図9Bは、図9Aの画像のクローズアップであり膀胱の前壁を示す。ズームした画像は一連のログ圧縮したAモードの線から生じたもので膀胱150の前壁の横断面の構造を細密に映し出す。比較的低輝度の領域147は、より明色の粘膜下146と漿膜下層146、148の間にはさまれて映し出される。排尿筋の膀胱壁の筋肉は明色が少ない領域147を占める。層146および148ほど明るくないが、排尿筋の領域147は膀胱内腔150より明るい。
FIG. 9A is a B-mode or two-dimensional cross-sectional bladder using one of the transceivers 10A-B of FIGS. 1A and 2 respectively at a pulse frequency of 3.7 MHz from the imaging system 60A-D. It is an ultrasound image. FIG. 9A is an ultrasound image of a transverse section of the bladder lumen 150 imaged as a dark, slightly circular or pumpkin-shaped region within the scan plane 142. The bladder lumen 150 is projected as a dark region in the central region of the scanning plane 142 because the nature of the fluid cavity or empty cavity inside the bladder lumen is low echo. Tissue barriers, such as more solids, are reflective of the incident or exploring ultrasonic energy and reflect the incident exploring ultrasonic wave back. The ultrasonic wave reflected by the barrier is projected as a light-colored area by the scanning cone 142. An echoic barrier delineating the proximal bladder around the domed cutout 41 of the transducer is projected as a submucosal layer 146 and a subserosa layer 148 in the anterior region of the bladder wall.
FIG. 9B is a close-up of the image of FIG. 9A showing the anterior wall of the bladder. The zoomed image is generated from a series of log-compressed A-mode lines that closely mirror the structure of the cross-section of the anterior wall of the bladder 150. The relatively low brightness area 147 is projected between the lighter submucosa 146 and the lower serosal layer 146,148. The detrusor muscle of the bladder wall occupies a region 147 with less light color. Although not as bright as layers 146 and 148, detrusor region 147 is brighter than bladder lumen 150.

図9Cは、膀胱を通る走査線48に類似した1本の走査線をログ圧縮したAモードの線であり、走査線の位置または膀胱を通る深さの関数として相対的なエコー源性を図示する。壁の粘膜下層、漿膜下層、および排尿筋はズームしたBモードとAモードのこの特定のセットのデータで映像化される。この膀胱壁の2つの層は、超音波ビームが膀胱壁に垂直入射する場合に最もはっきり映し出される。超音波の入射角が垂直から逸脱するにつれて、2つの層は1つとして映し出され始め確実に検出されないかもしれない。多くのデータセットにおいて膀胱壁の上記の2つの層は垂直入射ではっきり映し出される一方で、(腹膜等の)膀胱周囲の組織が膀胱壁に当たり漿膜下の層と結合する場合もいくらかある。腹膜が漿膜下の層と結合した画像のいくつかの標本を図9Cに示す。   FIG. 9C is an A-mode line log-compressed of one scan line similar to scan line 48 through the bladder, illustrating relative echogenicity as a function of scan line position or depth through the bladder. To do. The submucosa, subserosa, and detrusor of the wall are imaged with this particular set of data in zoomed B and A modes. The two layers of the bladder wall are most clearly projected when the ultrasound beam is normally incident on the bladder wall. As the angle of incidence of the ultrasound deviates from normal, the two layers begin to appear as one and may not be reliably detected. In many data sets, the above two layers of the bladder wall are clearly projected at normal incidence, while in some cases, tissue surrounding the bladder (such as the peritoneum) hits the bladder wall and joins with the subserosa layer. Several specimens of images with the peritoneum combined with the subserosa layer are shown in FIG. 9C.

9C図に示すように、ROIが器官またはROIに実質的に垂直な入射超音波で探査される場合に、著しく解像度の高いヒストグラムが得られる。ここでは互いを識別するのに十分な細密さで図9Aおよび9Bの構造の断面が見られる。図1Dの走査線49、走査線31A−F、または図2の走査線34A−Cに類似した、Aラインの走査線に沿った超音波エコー強度の1次元的なヒストグラムのプロットが走査線の深さに対してプロットされる。 漿膜下層148は、より遠位の粘膜下層146よりわずかに強いエコー輝度で示される。漿膜下層148は走査ヘッドドーム20からのおよそ3cmであり、漿膜下層はドーム20からのおよそ3.5cmである。膀胱内腔150は、前方に位置する漿膜下層146の間にわたって9.5cm近くのより後部の深さに示される。より暗色の膀胱内腔150と比較して、比較的より明色の排尿筋領域147がそれよりさらに明色の粘膜下・漿膜下層146と148の間にはさまれて示される。   As shown in FIG. 9C, a significantly higher resolution histogram is obtained when the ROI is probed with incident ultrasound that is substantially perpendicular to the organ or ROI. Here, the cross sections of the structures of FIGS. 9A and 9B are seen with sufficient detail to distinguish each other. A one-dimensional histogram plot of ultrasound echo intensity along the A-line scan line, similar to scan line 49, scan line 31A-F in FIG. 1D, or scan line 34A-C in FIG. Plotted against depth. Subserosa 148 is shown with a slightly stronger echo intensity than the more distal submucosa 146. Serosa lower layer 148 is approximately 3 cm from scan head dome 20, and serosa lower layer is approximately 3.5 cm from dome 20. The bladder lumen 150 is shown at a posterior depth of close to 9.5 cm across the anterior serosa sublayer 146. Compared to the darker bladder lumen 150, a relatively lighter detrusor region 147 is shown sandwiched between the lighter submucosa and subserosa sublayers 146 and 148.

図10は、V−modeの超音波データからのUEBWの計算用のアルゴリズム170である。アルゴリズムは、V−modeの超音波データからUEBWの計算を可能にする。アルゴリズム178のブロック178は膀胱領域の輪郭を描く。次にこの輪郭が描かれた膀胱領域はブロック186で示されるような膀胱の表面積を計算するために使用される。輪郭が描かれた膀胱領域、およびブロック172で取得された入力V−modeデータを使用して、膀胱の前壁が割り出される。この前壁の輪郭描写は膀胱壁の厚さを計算するために使用される。最後に、ブロック198に示すように、表面積と厚さの測定値はUEBWを計算するために組合される。アルゴリズム170は膀胱の壁の重量および/または質量を測定するために使われているが、アルゴリズム170はまた、子宮、心臓、腎臓、または癌性の腫瘍および/または非癌性の起点等の膀胱以外の関心領域に対して使用されてもよい。非癌性の腫瘍は袋状の成長を持つ寄生虫感染症が含まれる。   FIG. 10 shows an algorithm 170 for calculating the UEBW from the ultrasonic data of V-mode. The algorithm allows the calculation of UEBW from the V-mode ultrasound data. Block 178 of algorithm 178 outlines the bladder region. This outlined bladder region is then used to calculate the bladder surface area as indicated by block 186. Using the outlined bladder region and the input V-mode data obtained at block 172, the anterior wall of the bladder is determined. This anterior wall delineation is used to calculate the bladder wall thickness. Finally, as shown in block 198, the surface area and thickness measurements are combined to calculate UEBW. Although the algorithm 170 is used to measure the weight and / or mass of the bladder wall, the algorithm 170 can also be a bladder such as a uterus, heart, kidney, or cancerous tumor and / or non-cancerous origin. May be used for other regions of interest. Non-cancerous tumors include parasitic infections with pouch-like growth.

図11は図10のサブアルゴリズム172の拡張である。ブロック172−2で、超音波探触子は膀胱の少なくとも一部分を超音波走査するように腹部の上に置かれる。膀胱から返ってきたエコーがトランシーバー10Aまたは10Bで受信される。次に、プロセスブロック172−6で、信号が返ってきた超音波エコーの強さに比例して生成される。信号は以下で説明するコンピューター52、ローカルサーバー56、またはインターネット114によってアクセス可能な他のサーバおよびコンピューターにあるマイクロプロセッサーによって実行可能である画像処理アルゴリズムによって超音波画像へと処理される。いずれの場合でも、膀胱の画像は、コンピューターディスプレイ54上にユーザーに見えるように表示される。次に、ひし形の判断ブロック172−8は「膀胱は十分に照準を定められているか?」のクエリーを提出する。 十分に照準を定める割り出し方法は、マクモロウその他の米国特許6,884,217でより完全に説明され、前記特許はここで完全に記載されたかのように参照によって本明細書に組み込まれる。答えが「no」であれば、サブアルゴリズム172はブロック172−2に戻り、ひし形の判断ブロック172−8の方に進む。答えが「yes」であれば次に、サブアルゴリズム172は終了し、続いて行われるサブアルゴリズム178および182に出る。   FIG. 11 is an extension of the sub-algorithm 172 of FIG. At block 172-2, the ultrasound probe is placed on the abdomen to ultrasonically scan at least a portion of the bladder. The echo returned from the bladder is received by the transceiver 10A or 10B. Next, at process block 172-6, a signal is generated in proportion to the intensity of the ultrasound echo that is returned. The signal is processed into an ultrasound image by an image processing algorithm that can be executed by a microprocessor on the computer 52, local server 56, or other server and computer accessible by the Internet 114, described below. In either case, the bladder image is displayed on the computer display 54 so as to be visible to the user. Next, diamond decision block 172-8 submits a query, "Is the bladder well-aimed?" A fully aiming indexing method is described more fully in McMolow et al., US Pat. No. 6,884,217, which is hereby incorporated by reference as if fully set forth herein. If the answer is “no”, sub-algorithm 172 returns to block 172-2 and proceeds to diamond decision block 172-8. If the answer is “yes”, then sub-algorithm 172 ends and exits to subsequent sub-algorithms 178 and 182.

図12Aは図10のサブアルゴリズム178の拡張である。サブアルゴリズム178は、数学用語「200<尿量<400ml」として表現された「尿量は200mlと400mlの間か?」のクエリーに答えるために、ひし形の判断ブロック178−4に入ることから始まる。答えがYesであれば、次に、データは膀胱の輪郭を描くためにブロック178−8で処理される。答えがNoであれば、次にブロック178−6で、膀胱は尿が200mlと400mlの範囲内になるまで蓄積することを許される。尿量が200mlと400mlに範囲内になった後、前方の粘膜下壁および前方の漿膜下壁の位置がブロック178−12で割り出される。次にサブアルゴリズム178はプロセスブロック186または192へと出る。   FIG. 12A is an extension of the sub-algorithm 178 of FIG. The sub-algorithm 178 begins by entering a diamond decision block 178-4 to answer the query "Is the urine volume between 200ml and 400ml?" Expressed as the mathematical term "200 <urine volume <400ml". . If the answer is yes, then the data is processed at block 178-8 to delineate the bladder. If the answer is no, then at block 178-6, the bladder is allowed to accumulate until the urine is in the 200 and 400 ml range. After the urine volume is in the range of 200 ml and 400 ml, the position of the anterior submucosal wall and the anterior subserosa wall is determined at block 178-12. Sub-algorithm 178 then exits to process block 186 or 192.

図12Bは、図10のサブアルゴリズム178の別の実施形態の拡張である。200mlと400mlの間の尿を有する膀胱と比較して精度は最適ではないかもしれないが、200ml未満または400ml以上の容積でUBEWを割り出してもよい。膀胱に200−400mlを蓄積することができない状態の場合、次にプロセスブロック172は直接プロセスブロック178−8に進んでもよく、そこで取得したデータが膀胱の輪郭を描くために処理される。次に、プロセスブロック178−12で、粘膜下および漿膜下の前壁の位置が割り出される。ここから、方法はプロセスブロック186および192に続く。   FIG. 12B is an extension of another embodiment of the sub-algorithm 178 of FIG. Although accuracy may not be optimal compared to a bladder with between 200 and 400 ml of urine, UBEW may be determined in volumes of less than 200 ml or more than 400 ml. If 200-400 ml cannot be stored in the bladder, then process block 172 may proceed directly to process block 178-8, where the acquired data is processed to delineate the bladder. Next, at process block 178-12, the location of the submucosa and subserosa front wall is determined. From here, the method continues to process blocks 186 and 192.

図13は、図12Aおよび12Bの膀胱の輪郭を描くためにデータを処理するサブアルゴリズム178−8の拡張である。サブアルゴリズム178−8は8つのプロセスまたは判断のルーチンで構成され、サブアルゴリズム172が終了した後に、当初の壁を探索すると呼ばれる第1のプロセスブロック178−8Aで始まる。当初の壁を探索するブロック178−8Aの次は、重心を探索すると呼ばれるブロック178−8Bである。その次に、ブロック178−8Cは当初の壁の固定である。当初の壁を固定した後は、「非膀胱であるか?」のクエリーを尋ねる判断ブロック178−8Dである。答えが「yes」、つまりで器官が非膀胱であれば、次のプロセスは壁をクリアするブロック178−8Eである。次に、容積がブロック178−8Hで表示されてプロセス178−8はサブプロセス178−8Jに続く。ひし形の判断ブロック178−8Dに戻って、器官が非膀胱ではない、つまり「no」である場合、次に別の判断178−8Fが「容積は40ml未満か?」のクエリーを提出する。ひし形の判断ブロック178−8Fの答えが「no」である場合、次に容積が端子178−8Hで示されてアルゴリズム178−8はサブアルゴリズム178−8Jに進む。ひし形の判断ブロック178−8Fで「容積は40ml未満か?」のクエリーへの答えが「yes」である場合、別の判断が「膀胱領域であるか?」のクエリーを備えるダイヤモンド178−8Gに提出される。答えが「no」であれば次にサブアルゴリズム178−8はブロック178−8Eの壁をクリアするに進んで、またそこから容積が表示される端子ブロック178−8Hに進む。ひし形の判断ブロック178−8Gで「膀胱領域であるか?」のクエリーへの答えが「yes」である場合は、次に容積が端子178−8Hで表示されてプロセス178−8はアルゴリズム180および186に続く。サブアルゴリズム178−8で、層間線は、例えば子宮または膀胱の器官の壁の当初の位置を概算するために、Bモードの走査面画像に重ねられる。この当初の層間線はシード点あるいは当初の基準点として、器官の壁の内壁層と外壁層の割り出しを調節する基礎としてさらに使用される。またこのアルゴリズムで、走査面の検出された領域が膀胱または子宮であるかないかが割り出される。これは特にトランシーバー10A(図1A)の性別ボタン(不図示)が、走査が女性向けの走査であることを示す場合に生じる。領域が確かに子宮であると分かった場合、クリアされて容積ゼロが表示される。膀胱等の非子宮の領域で、容積が非常に小さい場合、検出された領域が膀胱であって別の組織ではないことを確実にするために、次にその領域内の信号特性の大きさに関する照合が行われる。領域が確かに膀胱領域である場合はその領域は計算されて出力に表示される。   FIG. 13 is an extension of sub-algorithm 178-8 that processes the data to delineate the bladder of FIGS. 12A and 12B. Sub-algorithm 178-8 consists of eight processes or decision routines, and after sub-algorithm 172 ends, begins with a first process block 178-8A called to search the original wall. Following block 178-8A searching for the original wall is block 178-8B called searching for the center of gravity. Next, block 178-8C is the initial wall fixation. After fixing the original wall, decision block 178-8D asks for the query “Is it non-bladder?”. If the answer is “yes”, ie if the organ is non-bladder, the next process is block 178-8E which clears the wall. Next, the volume is displayed at block 178-8H and process 178-8 continues to sub-process 178-8J. Returning to diamond decision block 178-8D, if the organ is not a non-bladder, ie "no", then another decision 178-8F submits a query "is volume less than 40 ml?". If the answer to diamond decision block 178-8F is "no", then the volume is indicated at terminal 178-8H and algorithm 178-8 proceeds to sub-algorithm 178-8J. If the decision to the diamond decision block 178-8F is “yes” to the “volume is less than 40 ml” query, another decision is to ask the diamond 178-8G with the query “bladder region?”. Submitted. If the answer is “no”, then sub-algorithm 178-8 proceeds to clear the walls of block 178-8E and from there to terminal block 178-8H where the volume is displayed. If the diamond decision block 178-8G answers “yes” to the query “Is it a bladder region?” Then the volume is displayed at terminal 178-8H, and the process 178-8 uses algorithm 180 and Continue to 186. In sub-algorithm 178-8, the interlayer lines are superimposed on the B-mode scan plane image, for example, to approximate the initial position of the wall of the organ of the uterus or bladder. This initial interlaminar line is further used as a seed point or initial reference point as a basis for adjusting the index of the inner and outer wall layers of the organ wall. The algorithm also determines if the detected area of the scan plane is a bladder or uterus. This occurs particularly when the gender button (not shown) of the transceiver 10A (FIG. 1A) indicates that the scan is for a woman. If the area is found to be indeed the uterus, it is cleared and a zero volume is displayed. If the volume is very small in a non-uterine region such as the bladder, then it is related to the magnitude of the signal characteristics within that region to ensure that the detected region is the bladder and not another tissue Verification is performed. If the region is indeed a bladder region, that region is calculated and displayed in the output.

図14は、図13の当初の壁を探索するサブアルゴリズム178−8Aの拡張である。サブアルゴリズム178−8Aは、11のプロセスループ、判断、および端子で構成される。サブアルゴリズム178−8Aはプロセス180A2で始まり、そこで局所平均が15個から16個の標本用に計算され、それが信号のノイズを低減するために低域フィルター(LPF)としての機能をする。他の実施形態は15以下および16以上の標本から平均の計算をすることができる。次はブロック180A4でありそこで7組以上の標本から採った中心差分の公式化を使って勾配が計算される。ブロック180A4のプロセスは次にループ始端180A6に進む。ブロック180A6で、標本はそれぞれ検出領域で検討される。それから、ひし形の判断ブロック180A8で、「勾配は最小であるか」のクエリーが実行される。答えが「no」であればひし形の判断ブロック180A18で別のクエリーの「BWと勾配の最大を探索しているのか?」が実行される。ここでBWは後壁を指す。ブロック180A18のクエリーへの答えが「no」であればループ端はブロック180A30に進む。それから、180A30のループ終端から、当初の壁の探索を終了するターミネーターがブロック180A40で達する。ひし形の判断ブロック180A8に戻って、「勾配は最小であるか?」のクエリーの答えが「yes」であれば別のクエリーがひし形の判断ブロック180A10に提出される。180A10のクエリーは「候補のFW/BWは最良か?」であり、FWは前壁、BWは後壁を指す。ブロック180A10のクエリーの答えが「no」であれば、プロセス180A62が使われ、そこで前壁が保存されて別の後壁が探索される。180A10のクエリーの答えが「yes」であれば、プロセスはブロック180A14で行われる候補を保存するである。それから、プロセスはループ始端180A6に返って再開される。ひし形の判断ブロック180A10に戻って、「候補のFW/BWは最良か?」のクエリーの答えが「yes」であれば、プロセスはブロック180A12に進み、そこで候補が後壁/前壁の1組として割り当てられる。その後ブロック180A12から、アルゴリズム186Aはループ始端180A6に戻り、それからプロセスはループ終端180A30で各サンプルの終わりで終了して、そこから当初の壁の探索を終了するサブアルゴリズムの端子180A40に進みサブアルゴリズム178−8Bに進む。サブアルゴリズム178−8は内壁層と外壁層をプロットする点の前壁と後壁の最良の組を見つける試みをする。各走査線の前壁と後壁の最良の組は、しばしば組織デルタ(tissue delta)と呼ばれる後壁の勾配と前壁の勾配の差が最大でありかつ、前壁と後壁の組の間の最小局所平均がピクセル値の最小である前壁と後壁の組と定義される。   FIG. 14 is an extension of sub-algorithm 178-8A that searches the original wall of FIG. The sub-algorithm 178-8A is composed of 11 process loops, judgments, and terminals. Sub-algorithm 178-8A begins at process 180A2, where a local average is calculated for 15 to 16 samples, which acts as a low pass filter (LPF) to reduce signal noise. Other embodiments can calculate an average from 15 or fewer and 16 or more samples. Next is block 180A4 where the gradient is calculated using a central difference formulation taken from more than seven sets of samples. The process of block 180A4 then proceeds to loop start 180A6. At block 180A6, each specimen is considered in the detection area. Then, in the diamond decision block 180A8, a query is performed "Is the slope minimal?" If the answer is “no”, then a diamond decision block 180A18 executes another query, “Are you searching for the maximum BW and slope?”. Here, BW indicates the rear wall. If the answer to the query in block 180A18 is "no", the loop end proceeds to block 180A30. Then, from the loop end of 180A30, a terminator is reached at block 180A40 which ends the initial wall search. Returning to diamond decision block 180A8, if the answer to the query “Is the slope minimal?” Is “yes”, another query is submitted to diamond decision block 180A10. The query of 180A10 is “is the candidate FW / BW the best?”, Where FW indicates the front wall and BW indicates the rear wall. If the answer to the query in block 180A10 is "no", process 180A62 is used where the front wall is saved and another back wall is searched. If the answer to the 180A10 query is “yes”, the process is to save the candidate to be made at block 180A14. The process is then resumed by returning to loop beginning 180A6. Returning to diamond decision block 180A10, if the answer to the query "Candidate FW / BW is best?" Is "yes", the process proceeds to block 180A12 where the candidate is a back / front wall pair. Assigned as. Thereafter, from block 180A12, the algorithm 186A returns to the loop start 180A6, and then the process ends at the end of each sample at the loop end 180A30 and then proceeds to the subalgorithm terminal 180A40 which ends the search for the original wall. Proceed to -8B. Sub-algorithm 178-8 attempts to find the best set of front and back walls for points that plot the inner and outer wall layers. The best set of front and back walls for each scan line is the largest difference between the back and front wall gradients, often referred to as tissue delta, and between the front and back wall pairs. Is defined as the set of front and back walls with the smallest pixel value.

図15は、図13の当初の壁を固定するサブアルゴリズム178−8Cの拡張である。サブアルゴリズム178−8Cはいくつかのひし形の判断ブロックとループのプロセスで構成される。第1に処理される走査面は当初の壁の中央補助にもっとも近い走査面で、それから残りの走査面がその当初の走査面のどちらかの方向に移動して処理される走査面ベースによって、サブアルゴリズム178−8Cは走査面上を操作する。サブアルゴリズム178−8Cは、当初の壁の固定を開始すると呼ばれるブロック180C2で始まる。第1プロセスはブロック180C4で、そこで中心線が必要に応じて修正される。中心線は前壁と後壁の間の勾配の差が最大である走査面上の線として定義される。任意の線での前壁と後壁の位置の修正は整合フィルタリングのようなステップで行われ、そのステップでは検索範囲内の最適な位置は膀胱のすぐ外側の点と膀胱のすぐ内側の点との間の差が最大であるものと定義される。もちろん、ここでは膀胱がある種の実施形態の例として使用されているが、これは膀胱以外の任意の器官に当てはまる。それから、ブロック180C6で、前壁と後壁の平均が5本の中心線用に計算される。ピクセルの基本強度が計算されて、その計算された強度がその深さでのノイズから期待されたものより小さいのであれば線はクリアされて、アルゴリズムはひし形の判断ブロック180C8で「BWレベルはノイズより小さいか?」のクエリーに示すように次の面に進む。ここでBWは膀胱の後壁(あるいは後部壁)を指す。ブロック180C10でこのクエリーの答えが「yes」であれば、壁のデータをクリアするが起動し、そこからターミネーター180C50の当初の壁の固定を終了するに進む。ひし形の判断ブロック180C8に戻って、「BWレベルはノイズより小さいか?」のクエリーの答えが「no」であれば、サブアルゴリズム180Cは3本の中心線の固定と記述されたブロック180C12のプロセスに進む。ここからサブアルゴリズム180Cの終了まで、目的はまず膀胱のどちらかの端、または超音波円錐の端が見つかるまで左半分面(LHP)と呼ぶ中心線の左側の線を修正することである。アルゴリズムはLHPを修正すると、右半分面と呼ぶ中心線の右側の線を修正することに進む。同じステップがすべての線に使われるので、線の位置が中心の左側あるいは中心の右側にあるにかかわらずプロセスブロック180C16〜180C42はLHPと右半分面用に一回の両方に使用される。プロセス180C14の「線指標」は処理された現行の線の識別子を示す。線指標はLHPの処理を開始するのに中心線より2指数少なく設定される。ブロック180C16で開始したループの手続きは線指標が有効な指数(すなわち、走査線に相当する)である間ループし続ける。サブループ180C18は、当初の壁の位置、サブプロセス180C20を修正が必要であれば正確な位置まで調節する目的で開始される。プロセス180C24で終了するこのループは2回の実行を完了する。1回目の実行はサブプロセス180C20を使って現行の線上の膀胱の前壁を修正し、2回目の実行は膀胱の後壁を修正するが、どの壁を最初に修正するかの順序は入れ替えできる。現行の線の壁の位置が修正されると、サブアルゴリズム180Cは「壁の伸長を照合する」のサブプロセス180C28に進む。このサブプロセスは現行の線において膀胱と交差する走査線の長さが修正済みの前の線と比較して著しく伸長していないことを確実にする。好ましい実施形態において、膀胱と交差する走査線の長さは、前の線でよりも1.125倍未満で長くなるように制約される。サブプロセス180C16と180C42で閉じられたループがLHPに実行されている場合、前の線は現行の線指数より1指数ほど大きい。そうでなければ、前の線指標は現行の指数より1指数ほど小さい。サブプロセス180C28が終了した後、「壁の一貫性を照合する」のサブプロセス180C30は、膀胱と交差する現行の走査線の部分が膀胱と交差する前の走査線の部分と一部重複しているのを確認する。サブプロセス180C30が終了した後、判断180C32は「LHPを作業中?」(すなわち、端子180C16と180C42で閉じられたループが中心の左側の線に実行されている)クエリーを実行する。クエリーの答えがyesであれば、次にサブプロセス180C34「線指数の減分」は線指標を1指数ほど減らす。判断180C36は「線指標は無効か」のクエリーを実行する。端子180C16と180C42で閉じられたループは次の現行の走査線に実行される。線指数の減分が無効値に相当したならば、LHPの端部に達したのである。サブプロセス180C38は、調節されていない中心の右側の第1線に線指標をリセットするように呼び出される。端子180C16と180C42で閉じられたループが次に右半分面(RHP)に実行される。判断180C32に戻って、クエリーの答えが「No」であれば、サブプロセス180C40、「線指標を増分する」は線指標を1指数ほど増やす。ループの端子180C42は線指標が実際の走査線と一致する間はループを180C16に返させる。上記の条件が満たされないと直ちにループ端子は、サブアルゴリズム178−8Cを端子180C50「当初の壁の固定を終了する」に進ませて、サブアルゴリズム178−8Dに進む。   FIG. 15 is an extension of the sub-algorithm 178-8C that fixes the original wall of FIG. Sub-algorithm 178-8C is composed of several diamond-shaped decision blocks and a loop process. The scan plane that is processed first is the scan plane that is closest to the original wall center aid, and then the scan plane base that is processed by moving the remaining scan planes in either direction of the original scan plane, Sub-algorithm 178-8C operates on the scan plane. Sub-algorithm 178-8C begins with block 180C2, which is called to start the initial wall anchoring. The first process is block 180C4 where the centerline is modified as necessary. The center line is defined as the line on the scan plane where the gradient difference between the front and back walls is the largest. The correction of the front and rear wall positions at any line is done in a step like matched filtering, where the optimal position within the search range is the point just outside the bladder and the point just inside the bladder. The difference between is defined as the largest. Of course, although the bladder is used here as an example of certain embodiments, this applies to any organ other than the bladder. Then, at block 180C6, the average of the front and rear walls is calculated for the five centerlines. If the basic intensity of the pixel is calculated and the calculated intensity is less than expected from the noise at that depth, then the line is cleared and the algorithm determines in diamond decision block 180C8 that "BW level is noise. Proceed to the next plane, as shown in the query of “is it smaller?”. Here, BW refers to the posterior wall (or posterior wall) of the bladder. If the answer to this query is “yes” at block 180C10, the wall data is cleared but activated to proceed to the end of the initial wall fixing of the terminator 180C50. Returning to diamond decision block 180C8, if the answer to the query "Is BW level less than noise?" Is "no", sub-algorithm 180C is the process of block 180C12 described as fixing three centerlines. Proceed to From here to the end of sub-algorithm 180C, the goal is to first modify the line to the left of the center line, called the left half plane (LHP), until either end of the bladder or the end of the ultrasound cone is found. When the algorithm corrects the LHP, it proceeds to correct the line to the right of the center line called the right half plane. Since the same steps are used for all lines, process blocks 180C16-180C42 are used both for LHP and once for the right half, regardless of whether the line position is on the left side of the center or the right side of the center. The “line index” of process 180C14 indicates the identifier of the current line processed. The line index is set to be 2 indices less than the center line to start the LHP process. The loop procedure started at block 180C16 continues to loop as long as the line index is a valid index (ie, corresponding to a scan line). Sub-loop 180C18 is started with the aim of adjusting the initial wall position, sub-process 180C20 to the correct position if correction is required. This loop, which ends at process 180C24, completes two runs. The first run uses subprocess 180C20 to modify the anterior bladder wall on the current line, and the second run modifies the posterior wall of the bladder, but the order of which wall is modified first can be reversed. . Once the current line wall position has been modified, sub-algorithm 180C proceeds to sub-process 180C28 of "Verify Wall Stretch". This sub-process ensures that the length of the scan line that intersects the bladder in the current line is not significantly extended compared to the corrected previous line. In a preferred embodiment, the length of the scan line intersecting the bladder is constrained to be less than 1.125 times longer than in the previous line. If a loop closed by subprocesses 180C16 and 180C42 is running on LHP, the previous line is one index larger than the current line index. Otherwise, the previous line index is one index smaller than the current index. After sub-process 180C28 is completed, sub-process 180C30 of “Verify Wall Consistency” partially overlaps the part of the scan line before the current scan line that intersects the bladder. Confirm that there is. After sub-process 180C30 is completed, decision 180C32 executes a query “LHP is working?” (Ie, a loop closed at terminals 180C16 and 180C42 is being executed on the center left line). If the answer to the query is yes, then subprocess 180C34 “Decrease Line Index” reduces the line index by one index. The decision 180C36 executes a query “Is the line index invalid?”. The loop closed at terminals 180C16 and 180C42 is executed on the next current scan line. If the line index decrement corresponds to an invalid value, the end of the LHP has been reached. Sub-process 180C38 is called to reset the line index to the first line to the right of the unadjusted center. The loop closed at terminals 180C16 and 180C42 is then executed on the right half plane (RHP). Returning to decision 180C32, if the answer to the query is “No”, sub-process 180C40, “Increment line index” increases the line index by one index. Loop terminal 180C42 returns the loop to 180C16 while the line index matches the actual scan line. As soon as the above conditions are not met, the loop terminal advances sub-algorithm 178-8C to terminal 180C50 “end initial wall fixing” and proceeds to sub-algorithm 178-8D.

図16は、図10の表面積サブアルゴリズム186の拡張である。膀胱の輪郭がサブアルゴリズム178で描かれると、プロセスはブロック186−2に続き、そこで2D走査面は図1Bの走査円錐40または図2の走査円錐30等の3D走査円錐と3D配列内の漿膜下層に組み立てられる。3D走査円錐が、走査線48が一定の走査面42内に閉じ込められた走査面42に実質的に類似した走査面で構成されると、3D配列は回転配列、V字形の配列、平行移動の配列に組み立てられた走査面が含まれてもよい。あるいは、図2の走査円錐30の形の3D走査円錐は、一定の走査面内に閉じ込められていない3Dに分散した走査線の任意に分散された組み立てで作られる。次に、プロセスブロック186−6で、漿膜下層は三角形の組み立てに分割される。それから漿膜下層の表面積が、プロセスブロック186−10でマーチングキューブズまたは他の適切なアルゴリズムを使って計算される。表面積が分かることで、下記に説明するように厚みの割り出しまた器官の壁の密度を考慮して、器官または膀胱の質量を計算することができる。   FIG. 16 is an extension of the surface area sub-algorithm 186 of FIG. Once the bladder outline is delineated with sub-algorithm 178, the process continues to block 186-2 where the 2D scan plane is a 3D scan cone such as scan cone 40 of FIG. 1B or scan cone 30 of FIG. Assembled in the lower layer. When the 3D scan cone is configured with a scan plane that is substantially similar to scan plane 42 with scan lines 48 confined within a constant scan plane 42, the 3D arrangement is a rotational arrangement, a V-shaped arrangement, a translational arrangement. Scan planes assembled into an array may be included. Alternatively, the 3D scan cone in the form of the scan cone 30 of FIG. 2 is made of an arbitrarily distributed assembly of 3D distributed scan lines that are not confined within a fixed scan plane. Next, at process block 186-6, the serosa sublayer is divided into triangular assemblies. The subserosa surface area is then calculated using marching cubes or other suitable algorithm at process block 186-10. Knowing the surface area allows the organ or bladder mass to be calculated taking into account the thickness determination and organ wall density as described below.

図17は、粘膜下層146用に図10の表面積を計算するサブアルゴリズム186を拡張したものである。膀胱の輪郭がサブアルゴリズム178で描かれて漿膜下層148の位置が概算されると、プロセス186はブロック186−12で始まり、そこで2D走査面は走査円錐40または走査円錐30に類似の3D走査円錐と一定の走査面内に閉じ込められていない3Dに分散した走査線内の粘膜下層に組み立てられる。次に、プロセスブロック186−16で、粘膜下層は三角形の組み立てに分割される。それから粘膜下層の表面積が、プロセスブロック186−20でマーチングキューブズまたは他の適切なアルゴリズムを使って計算される。表面積が分かることで、下記に説明するように厚みの割り出しまた器官の壁の密度を考慮して、器官または膀胱の質量を計算することができる。   FIG. 17 is an extension of the sub-algorithm 186 for calculating the surface area of FIG. Once the bladder outline is delineated by sub-algorithm 178 and the position of subserosal layer 148 is approximated, process 186 begins at block 186-12 where the 2D scan plane is a 3D scan cone similar to scan cone 40 or scan cone 30. And assembled into a submucosal layer within a 3D distributed scan line that is not confined within a scan plane. Next, at process block 186-16, the submucosa is divided into triangular assemblies. The submucosal surface area is then calculated using marching cubes or other suitable algorithm at process block 186-20. Knowing the surface area allows the organ or bladder mass to be calculated taking into account the thickness determination and organ wall density as described below.

図18は、漿膜下層148用に図16のサブアルゴリズム186−10を拡張したものである。アルゴリズム186−10は、ブロック186−10Aで漿膜下層148の等値面あるいは暫定的な作業表示として定義されたボクセルまたはピクセルの体素の三角形のメッシュを作成することから始まる。次に、ブロック186−10Cで、等値面層は8個のピクセルの頂点を有する複数のボクセル立方体として定義される。次に、ブロック186−10Eで、漿膜下層148の等値面あるいは暫定的な作業表示の部分として、ボクセルをより分ける、または分類する目的で、ピクセルの頂点の値は、選択したしきい値のボクセルまたはピクセルの輝度値と比較される。ボクセルのより分け方はブロック186−10Gに記述される。ボクセルは漿膜下層148の等値面の構成要素または非構成要素として定義される。ボクセル構成要素がしきい値より大きい光度を持っている場合は、そのボクセル構成要素は構成要素であり、ボクセルがしきい値以下の光度を有する場合は非構成要素と定義される。ブロック186−10Jでボクセルがより分けられて分類された後、頂点の指標値が定義されて正常値がボクセルに組み立てられる。次に、ブロック186−10Mで、等値面の構成要素であるボクセルは漿膜下層148の累積表面積を得るために計算され合計される。アルゴリズムは次にサブアルゴリズム198に続く。   FIG. 18 is an extension of the sub-algorithm 186-10 of FIG. The algorithm 186-10 begins by creating a triangular mesh of voxel or pixel body elements defined as isosurfaces of the subserosal layer 148 or provisional working representation at block 186-10A. Next, at block 186-10C, the isosurface layer is defined as a plurality of voxel cubes having eight pixel vertices. Next, at block 186-10E, for the purpose of further dividing or classifying the voxels as an isosurface of the serosa sublayer 148 or as a part of the temporary work display, the value of the pixel vertex is set to the selected threshold value. Compared to the brightness value of the voxel or pixel. The way of dividing voxels is described in block 186-10G. A voxel is defined as a component or non-component of the isosurface of the serosa sublayer 148. A voxel component is defined as a component if it has a light intensity greater than a threshold, and a non-component if the voxel has a light intensity below a threshold. After the voxels are further divided and classified at block 186-10J, vertex index values are defined and normal values are assembled into voxels. Next, at block 186-10M, the voxels that are components of the isosurface are calculated and summed to obtain the cumulative surface area of the serosa sublayer 148. The algorithm then continues to sub-algorithm 198.

図19は、粘膜下層146用に図16のサブアルゴリズム186−20を拡張したものである。アルゴリズム186−20は、ブロック186−20Aで漿膜下層148の等値面あるいは暫定的な作業表示として定義されたボクセルまたはピクセルの体素の三角形のメッシュを作成することから始まる。次に、ブロック186−20Cで、等値面層は8個のピクセルの頂点を有する複数のボクセル立方体として定義される。次に、ブロック186−20Eで、漿膜下層148の等値面あるいは暫定的な作業表示の部分としてボクセルをより分ける、または分類する目的で、ピクセルの頂点の値は選択したしきい値のボクセルまたはピクセルの輝度値と比較される。ボクセルのより分け方はブロック186−20Gに記述される。ボクセルは漿膜下層148の等値面の構成要素または非構成要素として定義される。ボクセル構成要素がしきい値より大きい光度を持っている場合は、そのボクセル構成要素は構成要素であり、ボクセルがしきい値以下の光度を有する場合は非構成要素と定義される。ブロック186−20Jでボクセルがより分けられて分類された後、頂点の指標値が定義されて正常値がボクセルに組み立てられる。次に、ブロック186−20Mで、等値面の構成要素であるボクセルは漿膜下層148の累積表面積を得るために計算され合計される。アルゴリズムは次にサブアルゴリズム198に続く。   FIG. 19 is an extension of the sub-algorithm 186-20 of FIG. The algorithm 186-20 begins by creating a triangular mesh of voxel or pixel body elements defined as isosurfaces of the subserosal 148 or provisional working representation at block 186-20A. Next, at block 186-20C, the isosurface layer is defined as a plurality of voxel cubes having eight pixel vertices. Next, at block 186-20E, for the purpose of further dividing or classifying the voxels as an isosurface of the serosal sublayer 148 or as part of a provisional work display, the value of the pixel vertex is set to the selected threshold voxel or It is compared with the luminance value of the pixel. The way of dividing the voxels is described in blocks 186-20G. A voxel is defined as a component or non-component of the isosurface of the serosa sublayer 148. A voxel component is defined as a component if it has a light intensity greater than a threshold, and a non-component if the voxel has a light intensity below a threshold. After the voxels are further divided and classified at block 186-20J, vertex index values are defined and normal values are assembled into voxels. Next, at block 186-20M, the voxels that are components of the isosurface are calculated and summed to obtain the cumulative surface area of the serosa sublayer 148. The algorithm then continues to sub-algorithm 198.

図20は、図10の厚みを計算するサブアルゴリズム192を拡張したものである。膀胱の前方筋の内側(粘膜下)と外側(漿膜下)の層の輪郭が描かれると、厚み計算は2つの表面の間の距離の割り出しを必要とする。ブロック180から、プロセス192はブロック192−2で始まり、そこで最大のエコー信号を有するピクセルが内壁層および外壁層の軌跡を得るために識別される。 次にブロック192−6で、内壁層の軌跡と外壁層の軌跡のピクセルの位置の間の差として器官の壁の厚みが計算される。内壁の軌跡と外壁の軌跡の間の平均距離は膀胱の表面にほぼ垂直なすべての走査線に関して割り出される。距離は出力として報告され膀胱の重量の計算にも使用される。出力画像上に描画された膀胱壁はこの平均の厚さを膀胱筋の2つの前縁に沿ってプロットして示す。ここからプロセスアルゴリズム192はアルゴリズム198に出る。   FIG. 20 is an extension of the sub-algorithm 192 for calculating the thickness of FIG. When the inner (submucosal) and outer (subserosa) layers of the anterior bladder muscle are outlined, the thickness calculation requires the determination of the distance between the two surfaces. From block 180, the process 192 begins at block 192-2, where the pixel with the largest echo signal is identified to obtain the inner and outer wall layer trajectories. Next, at block 192-6, the organ wall thickness is calculated as the difference between the pixel location of the inner wall layer trajectory and the outer wall layer trajectory. The average distance between the inner wall trajectory and the outer wall trajectory is determined for all scan lines approximately perpendicular to the bladder surface. The distance is reported as an output and is also used to calculate bladder weight. The bladder wall drawn on the output image shows this average thickness plotted along the two leading edges of the bladder muscle. From here the process algorithm 192 goes to algorithm 198.

図21は、それぞれ走査面242−2、4、6で膀胱の輪郭を描写した見本を示す。ここで膀胱内腔250−2、4、6の周囲は、前述の当初の壁を探索するサブアルゴリズム180Aを使って粘膜下層246−2、4、6によって輪郭が描かれる。低エコーの膀胱内腔250−2、4、6の周囲の輪郭を描くためにこの輪郭を描くことで粘膜下層246−2、4、6の一般的な位置が概算され、尿量を推定する基礎を提供する。粘膜下層と漿膜下層のより正確な位置決めがサブアルゴリズム178−12、186、186−10、182−20によって割り出すことができるように、膀胱が200mlと400mlの間を含有しているかどうかを評価するために尿量が推定される。粘膜下層246−2、4、6の前方でドーム状の切抜き41に向かって、より明るい領域が映し出される。後方の組織がより強いエコー輝度の本質であるため、粘膜下層246−2、4、6の後方の領域は膀胱内腔250−2、4、6より明るい。   FIG. 21 shows a sample depicting the outline of the bladder at the scan planes 242-2, 4 and 6, respectively. Here, the periphery of the bladder lumens 250-2, 4, 6 is outlined by the submucosa 246-2, 4, 6 using the sub-algorithm 180A for searching the original wall described above. This outline is used to outline the hypoechoic bladder lumens 250-2, 4, 6 to approximate the general location of the submucosa 246-2, 4, 6 and to estimate urine volume. Provide the basis. Assess whether the bladder contains between 200 and 400 ml so that more accurate positioning of the submucosa and subserosa can be determined by sub-algorithms 178-12, 186, 186-10, 182-20 Therefore, urine volume is estimated. A brighter area is projected toward the dome-shaped cutout 41 in front of the submucosa 246-2, 4 and 6. The area behind the submucosa 246-2, 4, 6 is brighter than the bladder lumens 250-2, 4, 6 because the posterior tissue is the essence of stronger echo intensity.

膀胱壁または漿膜下の内面の輪郭が1組のデータ面に描かれると、膀胱の3Dの表面積を計算するためにマーチングキューブズアルゴリズムとして知られているコンピュータグラフィックスアルゴリズム、あるいは他の適切なアルゴリズムが使用されてもよい。マーチングキューブズアルゴリズムは三角形から成る3次元の表面を作成し、それは例えば米国クリントンパークのキットウエア社から出ているVTKライブラリーのようなコンピュータグラフィックスエンジンによって描画される。三角形の頂点のピクセルの輝度値は一定のピクセルが一定の壁層の構成要素を構成するかどうかを決める。例えば、選択したしきい値を下回るピクセルの値は表面層のピクセルの構成要素ではないピクセルの位置と定義し、しきい値を上回るピクセルの値は表面層の構成要素と定義される。三角形から成る表面が利用可能になると、その3Dの表面の表面積の計算は3Dの表面を構成するすべての三角形の面積を合計することで得られる。   Once the bladder wall or subserosa inner surface is outlined on a set of data surfaces, a computer graphics algorithm known as the Marching Cube's algorithm, or other suitable algorithm, to calculate the 3D surface area of the bladder May be used. The Marching Cubes algorithm creates a three-dimensional surface consisting of triangles that are rendered by a computer graphics engine such as the VTK library from Kitware, Inc., Clinton Park, USA. The luminance values of the pixels at the vertices of the triangle determine whether a certain pixel constitutes a certain wall layer component. For example, a pixel value below a selected threshold is defined as a pixel location that is not a component of the surface layer pixel, and a pixel value above the threshold is defined as a component of the surface layer. When a surface consisting of triangles becomes available, the calculation of the surface area of that 3D surface is obtained by summing the areas of all triangles that make up the 3D surface.

輪郭が描かれた膀胱の表面を開始点として用いて、厚み計算を可能にするために膀胱筋の前壁がその次に割り出される。膀胱壁を探索するのに、次のモデルが用いられる。超音波ビームが膀胱の表面に垂直入射する場合、膀胱壁は、図9Cに示すように、排尿筋を表わす暗い領域によって分離された粘膜下プラス粘膜層と漿膜下層を表す2つの明るい領域として映し出される。このように、まず膀胱の表面への走査線の入射角が割り出されて、次に膀胱の表面にほぼ垂直なすべての走査線に対して、膀胱内腔のすぐ前方の2つの明るいピークが自動的に見つかり膀胱筋の内壁と外壁として標識される。   Using the outlined bladder surface as a starting point, the anterior wall of the bladder muscle is then determined to allow for thickness calculations. The following model is used to search the bladder wall. When the ultrasound beam is perpendicularly incident on the surface of the bladder, the bladder wall appears as two bright areas representing the submucosal plus mucosal layer and the subserosal layer separated by a dark area representing the detrusor, as shown in FIG. 9C. It is. Thus, the angle of incidence of the scan line on the surface of the bladder is first determined, and then for every scan line approximately perpendicular to the surface of the bladder, two bright peaks just in front of the bladder lumen are present. Automatically found and labeled as the inner and outer walls of the bladder muscle.

図22は、超音波トランシーバー10A−Bによって映し出された標準で拡大された矢状断面像の第1の組である。図22は、それぞれ走査面242−10、12、14で膀胱の膀胱内腔250−10、12、14に隣接した膀胱の前方の膀胱壁の輪郭を描いた標本を示す。パネルの上半分の3枚の画像はほぼ標準表示で完全な画像を示す。下の3枚の画像は、実線で強調された正方形の挿入を拡大またはズームした画像である。膀胱壁の粘膜下層246−10、12、14および漿膜下層248−10、12、14が拡大された画像に重ねた破線で描かれる。膀胱の前方筋の内側(粘膜下)と外側(漿膜下)の層の輪郭が描かれると、厚み計算は2つの表面の間の距離の割り出しを伴う。内壁と外壁の間の平均距離は、膀胱表面にほぼ垂直なすべての走査線上で測定され、この距離は出力として報告され膀胱の重量の計算にも使用される。出力画像上に描画された膀胱壁はこの平均の厚さを膀胱筋の2つの前縁に沿ってプロットして示す。膀胱周囲の組織が膀胱の漿膜下層と結合する場合は、膀胱周囲の組織からの超音波の反射は漿膜下層からの反射と結合して、その結果漿膜下層を表わすピークはそれほどよく定義されなく膀胱壁の厚さは過大評価される。   FIG. 22 is a first set of standard magnified sagittal cross-sectional images projected by the ultrasonic transceiver 10A-B. FIG. 22 shows specimens that outline the bladder wall in front of the bladder adjacent to the bladder lumens 250-10, 12, 14 of the bladder at the scan planes 242-10, 12, 14 respectively. The three images in the upper half of the panel show a complete image in almost standard display. The lower three images are enlarged or zoomed images of square insertions highlighted with solid lines. The bladder wall submucosa 246-10, 12, 14 and the subserosa sublayer 248-10, 12, 14 are drawn with dashed lines superimposed on the enlarged image. When the inner (submucosa) and outer (subserosa) layers of the anterior bladder muscle are outlined, the thickness calculation involves determining the distance between the two surfaces. The average distance between the inner and outer walls is measured on all scan lines approximately perpendicular to the bladder surface, and this distance is reported as an output and is also used to calculate the weight of the bladder. The bladder wall drawn on the output image shows this average thickness plotted along the two leading edges of the bladder muscle. If the tissue around the bladder binds to the bladder's lower serosa, the ultrasound reflection from the tissue around the bladder combines with the reflection from the lower serosa, resulting in a less well defined peak representing the lower serosa. Wall thickness is overestimated.

図23は、超音波トランシーバー10A−Bによって映し出された標準で拡大された矢状断面像の第2の組であり、それぞれ走査面242−16、18、20で膀胱の膀胱内腔250−16、18、2に隣接した膀胱の前方の膀胱壁の輪郭を描いた標本を示す。パネルの上半分の3枚の画像はほぼ標準表示で完全な画像を示す。下の3枚の画像は、実線で強調された正方形の挿入を拡大した画像である。膀胱壁の粘膜下層246−16、18、20および漿膜下層248−16、18、20が拡大された画像に重ねた破線で描かれており、それは膀胱壁の割り出された厚みを表わす。重ねた厚みの線の位置決めおよびその間の分離が自動的に割り出される。腹膜および膀胱壁の漿膜下層が自動的に区別されるように矢状断面像が映し出される。膀胱壁の輪郭描写は、腹膜等の膀胱周囲の組織が膀胱壁の漿膜下層と結合した時に厚みの過大評価が生じる可能性がある。   FIG. 23 is a second set of standard enlarged sagittal images projected by the ultrasound transceiver 10A-B, with the bladder lumens 250-16 of the bladder at the scan planes 242-16, 18, 20 respectively. , 18 and 2 show specimens delineating the bladder wall in front of the bladder. The three images in the upper half of the panel show a complete image in almost standard display. The lower three images are images in which the insertion of a square highlighted with a solid line is enlarged. The bladder wall submucosa 246-16, 18, 20 and the serosa sublayer 248-16, 18, 20 are drawn with dashed lines superimposed on the magnified image, which represents the determined thickness of the bladder wall. The positioning of the overlapping thickness lines and the separation between them are automatically determined. A sagittal cross-sectional image is displayed so that the peritoneum and the lower serosa layer of the bladder wall are automatically distinguished. Bladder wall delineation can result in overestimation of thickness when tissue surrounding the bladder, such as the peritoneum, joins with the serosal sublayer of the bladder wall.

膀胱壁の厚さt、表面積S、が利用可能になると、UEBWは、方程式E1によって簡単に計算される。

Figure 2008522661
Once the bladder wall thickness t and surface area S are available, the UEBW is simply calculated by equation E1.
Figure 2008522661

UEBWの計算に使用された比重ρ、は小島らによって測定されるように0.957である。   The specific gravity ρ, used in the calculation of UEBW, is 0.957 as measured by Kojima et al.

図24は表面の4つの区画の素子の略図である。表面の区画の素子を処理するためのある種の実施形態は異なる表面処理アルゴリズムによって行われてもよい。例えば米国特許番号6,676,605に記述されたB−スプライン補間アルゴリズムはここに参照によって本明細書に組み込まれ、あるいは、キットウエア社(米国ニューヨーク州クリントンパーク)が保持するVTKライブラリーから使用したマーチングキューブズアルゴリズムの応用によるものもまた参照によって本明細書に組み込まれる。図24に3次元で描写するように、一例として5つの走査面320−328が漿膜下の壁の位置332を3軸のグラフグリッド340に対して実質的に縦方向にわたって送信されるのが見える。5つの走査面は第1走査面320、第2走査面322、第3走査面324、第4走査面326、第5走査面328を含む。走査面は前記の公式で添字付き変数jで表わされる。5つの縦断走査面に実質的に垂直なのは5本の緯度的な統合線360−368で、第1統合線360、第2統合線362、第3統合線364、第4統合線366、第5番統合線368を含む。統合線は前記の公式で添字付き変数iで表わされる。   FIG. 24 is a schematic diagram of the elements of the four sections of the surface. Certain embodiments for processing surface compartment elements may be performed by different surface processing algorithms. For example, the B-spline interpolation algorithm described in US Pat. No. 6,676,605 is incorporated herein by reference or used from a VTK library maintained by Kitware (Clinton Park, NY). The application of the marching cubes algorithm is also incorporated herein by reference. As depicted in FIG. 24 in three dimensions, by way of example, it can be seen that five scan planes 320-328 are transmitted across the subserosa wall position 332 substantially longitudinally relative to a three-axis graph grid 340. . The five scan planes include a first scan plane 320, a second scan plane 322, a third scan plane 324, a fourth scan plane 326, and a fifth scan plane 328. The scan plane is represented by the subscripted variable j in the above formula. Substantially perpendicular to the five longitudinal scanning planes are five latitude integrated lines 360-368, a first integrated line 360, a second integrated line 362, a third integrated line 364, a fourth integrated line 366, a fifth Number integrated line 368. The integrated line is represented by the subscripted variable i in the above formula.

表面の4つの区画の関数が漿膜下の壁の位置372として図24にハイライトされている。前述のiとjの添字は膀胱表面の緯度および経度の線の指数に相当する。ここで説明するために、iは経度線に相当しjは緯度線に相当するが、iとjの意味は数学上同じ結果で交換可能であることを言及しておく。図20に定めた走査面および統合線の定義を使用して、表面の4つの区画の関数は左上から始まって時計回り方向で、s322,362、s324,362、s324,364、s322,364とする。 The function of the four compartments on the surface is highlighted in FIG. 24 as the subserosa wall location 372. The aforementioned subscripts i and j correspond to the indices of the latitude and longitude lines on the bladder surface. For the purpose of explanation here, it is noted that i corresponds to a longitude line and j corresponds to a latitude line, but the meanings of i and j are interchangeable with the same mathematical result. Using the scan plane and integration line definitions defined in FIG. 20, the functions of the four sections of the surface start in the upper left and rotate clockwise, s 322 , 362 , s 324 , 362 , s 324 , 364 , s 322 , 364 .

表面の区画は、区画座標、si、j(u、v)の関数として定義される。区画座標uとvは、0 ≦ u、 v < 1で、0は緯度あるいは経度のスタート座標(iとjの位置)を表し、1は、緯度あるいは経度の次の座標(i+1とj+1の位置)を表すと定義される。表面の関数はデカルト座標でsi,j(u,v) = xi,j(u,v)i + yi,j(u,v)j + zi,j(u,v)kと表すことができ、ここでのi、j、kは、それぞれx−、y−、z−の方向の単位ベクトルである。ベクトルの形式で上記方程式1に示した表面の区画の関数の定義はkを説明し、以下の方程式に示すようにそれぞれx−、y−、z−の方向の単位ベクトルである。ベクトルの形式で表面の区画の関数の定義は、方程式E2に示される。

Figure 2008522661
The surface compartment is defined as a function of the compartment coordinates, s i, j (u, v). The partition coordinates u and v are 0 ≦ u, v <1, 0 represents the start coordinate of latitude or longitude (position of i and j), and 1 is the next coordinate of latitude or longitude (position of i + 1 and j + 1) ). The surface function is Cartesian coordinates s i, j (u, v) = x i, j (u, v) i + y i, j (u, v) j + z i, j (u, v) k Where i, j, and k are unit vectors in the x-, y-, and z- directions, respectively. The definition of the surface section function shown in Equation 1 above in vector form describes k and is a unit vector in the x-, y-, and z- directions, respectively, as shown in the following equation. The definition of the surface compartment function in the form of a vector is shown in equation E2.
Figure 2008522661

表面の区画の関数の定義が完了したので、図20の第5ブロック206−10に示す表面積の計算に注目する。方程式E3に示すように、表面積S、A(S)は、表面S上の面積素子の積分として定義することができる。

Figure 2008522661
Now that the definition of the surface compartment function is complete, focus on the surface area calculation shown in the fifth block 206-10 of FIG. As shown in equation E3, the surface areas S, A (S) can be defined as the integral of the area elements on the surface S.
Figure 2008522661

Sが多数の表面の区画の関数からなるので、表面Sの面積の計算は方程式E4に示すように、個々の表面の区画の関数の面積の和として概算することができる。

Figure 2008522661
Since S consists of a function of multiple surface compartments, the calculation of the area of the surface S can be approximated as the sum of the area of the function of the individual surface compartments, as shown in equation E4.
Figure 2008522661

方程式E5に示すように、表面の区画の面積は表面の区画上の面積素子の積分である。

Figure 2008522661
As shown in equation E5, the area of the surface section is the integral of the area elements on the surface section.
Figure 2008522661

図25は、ここでは膀胱を表した器官の漿膜下壁の位置および粘膜下壁の位置を通過する3本の走査線の略図である。3本の走査線362、364、366が膀胱を貫通している。破線の部分は、前方または前壁の位置370Aと後方または後壁の位置370Bで膀胱筋壁を通過する走査線の部分を表わす。第1走査線362、第2走査線364、第3走査線366は漿膜下の前壁の位置372Aと粘膜下の前壁の位置374Aを通って送信されるのが見える。同様に、第1走査線362、第2走査線364、第3走査線366は膀胱の内部領域375を横切り粘膜下の後壁の位置374Bと漿膜下の後壁の位置372Bを通って送信されるのが見える。漿膜下の前部と後部の位置372A、372Bは膀胱壁の外周を占有し粘膜下の前部と後部の位置374A、374Bは膀胱壁の内周を占有する。膀胱壁の厚み値376は、漿膜下の壁の位置372Aと粘膜下の壁の位置374Aの間、または漿膜下の壁の位置372Bと粘膜下の壁の位置374Bの間の、各走査線362−366に沿ったそれぞれの差で得られる。これらの厚みの最大値、最小値および平均値は膀胱壁の質量の計算およびデータの履歴追跡に使用される。選択された実施形態において、膀胱は均等な壁の厚みを持つと仮定されるので、壁の厚みの平均値は走査データから導き出されて膀胱内腔の容積375の割り出しに使用される。互いに7.5度ずつ離れている3本の走査線が1つの面に示されているが、面の走査線数と面内で各走査線を分離する角度は変更できる。   FIG. 25 is a schematic illustration of three scan lines passing through the location of the subserosa wall and the submucosa wall of the organ, here representing the bladder. Three scan lines 362, 364, 366 pass through the bladder. The dashed portion represents the portion of the scan line that passes through the bladder muscle wall at the anterior or anterior wall location 370A and the posterior or posterior wall location 370B. It can be seen that the first scan line 362, the second scan line 364, and the third scan line 366 are transmitted through the sub-serosa front wall position 372A and the submucosal front wall position 374A. Similarly, the first scan line 362, the second scan line 364, and the third scan line 366 are transmitted across the internal region 375 of the bladder through the submucosal posterior wall position 374B and the subserosa posterior wall position 372B. I can see it. The subserosa front and rear positions 372A, 372B occupy the outer periphery of the bladder wall, and the submucosal front and rear positions 374A, 374B occupy the inner periphery of the bladder wall. Bladder wall thickness value 376 may be calculated for each scan line 362 between subserosa wall location 372A and submucosal wall location 374A, or between subserosa wall location 372B and submucosal wall location 374B. With each difference along -366. These maximum, minimum and average thickness values are used for bladder wall mass calculation and data history tracking. In selected embodiments, since the bladder is assumed to have an equal wall thickness, the average wall thickness value is derived from the scan data and used to determine the bladder lumen volume 375. Three scanning lines separated by 7.5 degrees from each other are shown on one surface, but the number of scanning lines on the surface and the angle at which each scanning line is separated within the surface can be changed.

膀胱壁の厚さおよび内側の表面積と外側の表面積が測定されると、膀胱内375等の器官の内部領域の容積は、膀胱内腔375に貫通する各走査線に沿った粘膜下の前壁と後壁の位置374Aと374Bの間のそれぞれの差を割り出すことで計算することができる。粘膜下の前壁と後壁の位置374Aと374Bの間の差が粘膜下内の距離を定義する。次に膀胱内腔375の内部の容積は、貫通する走査線の粘膜下内の距離の関数と漿膜下の境界あるいは膀胱の内周の面積として計算される。膀胱内腔375の容積は、表面積に粘膜下内の距離の関数を掛けたものであると仮定され、その仮定はさらに膀胱の内周のまわりのすべての点で漿膜下の壁境界が均等であることに基づいたものである。図示の実施形態において、この容積計算は図19の第8ブロック206−20に相当する。   When the bladder wall thickness and inner and outer surface areas are measured, the volume of the internal region of the organ, such as the intravesical 375, is the submucosal anterior wall along each scan line that penetrates the bladder lumen 375. And the respective difference between the rear wall positions 374A and 374B. The difference between the submucosal anterior and posterior wall locations 374A and 374B defines the distance within the submucosa. The internal volume of the bladder lumen 375 is then calculated as a function of the submucosal distance of the scan line passing through and the area of the subserosa boundary or the inner periphery of the bladder. The volume of the bladder lumen 375 is assumed to be the surface area multiplied by a function of the submucosal distance, which further assumes that the subserosa wall boundary is even at all points around the inner circumference of the bladder. It is based on something. In the illustrated embodiment, this volume calculation corresponds to the eighth block 206-20 of FIG.

ダウンロードしたデジタル信号を経由して壁の厚みのデータ、質量のデータ、および膀胱内腔375の容積を取得する方法は、インターネットのウェブベースのシステム経由の遠隔操作用のマイクロプロセッサシステムによって設定することができる。インターネットのウェブベースのシステム「System For Remote Evaluation Of Ultrasound Information Obtained By A Program Application-Specific Data Collection Device(プログラムアプリケーション固有データ収集装置によって取得された超音波情報の遠隔評価システム」)は米国特許6,569,097号(ジェラルド・マクモローその他)に説明され、参照によって本明細書に組み込まれる。インターネットのウェブベースのシステムは器官の厚みと器官の質量の割り出しを収集、分析、格納する多数のプログラムを持つ。代替実施形態はこのように器官が時間と共に肥大する速度を測定する能力を提供し、病気の追跡、病気の経過を可能にし、患者に有益な指示を提供する。   A method for obtaining wall thickness data, mass data, and bladder lumen 375 volume via downloaded digital signals is set up by a microprocessor system for remote operation via an internet web-based system. Can do. An Internet web-based system "System For Remote Evaluation Of Ultrasound Information Obtained By A Program Application-Specific Data Collection Device" is US Pat. No. 6,569. , 097 (Gerald McMorrow et al.) And incorporated herein by reference. The Internet web-based system has a number of programs that collect, analyze, and store organ thickness and organ mass index. Alternative embodiments thus provide the ability to measure the rate at which an organ grows over time, enable disease tracking, disease progression, and provide useful instructions to the patient.

図26−28は、24歳と55歳の間の17人の健康な男性被検者からのUEBWの測定値を表形式のグラフで示す。各被検者は1週間の内に2回または3回の訪問中に走査された。公認超音波検査技師が、3つの異なるBVM6500デバイスで各被検者を走査した。音波検査者は、さらに10−5Mhzの線状配列形探触子を使用して、フリーハンドで平行移動可能な超音波トランシーバーで被検者を走査した。膀胱壁の厚さは、フリーハンドで平行移動の超音波探触子による横軸および矢状断面の画像上の漿膜下層の前縁から粘膜下プラス粘膜層の前縁までを手動で測定した。次に被検者は、排尿量の合計を測定するために尿流量測定器の中に排尿した。最後に、排尿後の残留量(PVR)は同じ3つのBVM6500デバイスを使用して測定された。 指定された容積200mlから400mlの範囲外であった走査はすべて解析から排除された。さらに、照準を定める矢印の情報に基づいて、十分に中心に位置する画像または十分に照準の定った画像を生成しなかった走査もまたすべて解析から排除された。 視覚的検査によって、腹膜が膀胱の漿膜下層と結合したケースもすべて確認された。   Figures 26-28 show tabulated graphs of UEBW measurements from 17 healthy male subjects between the ages of 24 and 55. Each subject was scanned during 2 or 3 visits within a week. A certified sonographer scanned each subject with three different BVM6500 devices. The sonographer further scanned the subject with a freehand translatable ultrasound transceiver using a 10-5 Mhz linear array probe. Bladder wall thickness was manually measured from the leading edge of the subserosa sublayer to the leading edge of the submucosa plus mucosal layer on the horizontal and sagittal images with a freehand, translating ultrasound probe. The subject then urinated into the urine flow meter to measure the total amount of urination. Finally, residual volume after urination (PVR) was measured using the same three BVM6500 devices. All scans that were outside the specified volume range of 200 ml to 400 ml were excluded from the analysis. In addition, all scans that did not produce a well-centered or well-targeted image based on the aiming arrow information were also excluded from the analysis. Visual examination also confirmed all cases where the peritoneum was associated with the subserosal layer of the bladder.

図26は、17人の被検者群のUEBWの測定値を示したものである。ある種の実施形態は健康な男性被検者の平均UEBWを測定し、様々な被検者による合計103の検査において標準偏差8.5gで46gとなった。図7は、異なる被検者の実際のUEBWの測定値を示す。UEBWは、200mlと400mlの間の異なる容積で異なる機器の間で単一被検者を通してかなり一貫していることが分かった。UEBWの測定値の平均変動係数(標準偏差を平均値で割ったもの)は、8%であり、異なる被検者で2%から19%の間であった。フリーハンドで平行移動の超音波機器を使用して音波検査者によって測定された厚みをUEBWデバイスのある種の実施形態によって測定された表面積で掛けることでUEBWを計算する場合、平均変動係数11%が分かり、手動で厚みを測定すると一貫性がいくらか低いことを示している。   FIG. 26 shows the measured value of UEBW of a group of 17 subjects. Certain embodiments measured the average UEBW of healthy male subjects, resulting in 46 g with a standard deviation of 8.5 g in a total of 103 tests with various subjects. FIG. 7 shows actual UEBW measurements for different subjects. The UEBW was found to be fairly consistent across a single subject between different instruments with different volumes between 200 ml and 400 ml. The average coefficient of variation (standard deviation divided by the average value) of the measured values for UEBW was 8%, between 2% and 19% for different subjects. When calculating UEBW by multiplying the thickness measured by a sonographer using a freehand, translating ultrasound instrument by the surface area measured by certain embodiments of the UEBW device, an average coefficient of variation of 11% And shows that the manual thickness measurement is somewhat less consistent.

図27は、腹膜が膀胱壁の漿膜下層と結合したケースを除外した後の被検者群のUEBWの測定値を示したものである。17人の被検者について、腹膜が漿膜下層と結合したのが視覚的に確認された11のケースが除外された。この11について、UEBWの測定値の平均変動係数は、最小2%で、最大9%で6%まで落ちた。17人の被検者に対する残りの92のUEBWの測定値のプロットがまた、図8に示される。   FIG. 27 shows the measured values of UEBW of the subject group after excluding the case where the peritoneum was combined with the lower serosa layer of the bladder wall. For 17 subjects, 11 cases were visually excluded where the peritoneum was associated with the subserosa. For this 11, the average coefficient of variation of the measured value of UEBW dropped to 6% at a minimum of 2% and at a maximum of 9%. A plot of the remaining 92 UEBW measurements for 17 subjects is also shown in FIG.

図28は、膀胱の容積に対してプロットされたある種の方法の実施形態によって計算された膀胱の表面積を示す。膀胱の表面積はある種の実施形態の方法によって計算され、膀胱の容積に対してプロットされた。図中の灰色の線は膀胱が球形の構造であると仮定される場合の膀胱の表面積を示す。方法のある種の実施形態によって計算された膀胱の表面積は、球形の仮定の下で計算された表面積より、平均して18%ほど数値が高く(p値<0.001、最小3%で最大67%)、予想通り膀胱の表面は球形によって十分に概算できないことを示している。   FIG. 28 shows the bladder surface area calculated by certain method embodiments plotted against bladder volume. The bladder surface area was calculated by the method of certain embodiments and plotted against the bladder volume. The gray line in the figure indicates the surface area of the bladder when the bladder is assumed to have a spherical structure. The bladder surface area calculated by certain embodiments of the method is on average about 18% higher than the surface area calculated under the spherical assumption (p-value <0.001, maximum at 3% minimum) 67%), as expected, indicates that the surface of the bladder cannot be sufficiently estimated by the spherical shape.

デバイスのある種の実施形態によって測定された排尿前の膀胱の容積は、尿流量測定器で測定した排尿量と排尿後の残留量の和と比較された。平均差−4.6%(95%信頼区間(CI)、−2.7%から−6.4%)が容量の測定で見つかり、これは−17ml(95%CI、−11から−23)の差に相当する。   The volume of the bladder before urination as measured by certain embodiments of the device was compared to the sum of the urine volume measured with a urine flow meter and the residual volume after urination. An average difference of -4.6% (95% confidence interval (CI), -2.7% to -6.4%) was found by volume measurement, which was -17 ml (95% CI, -11 to -23) It corresponds to the difference.

ある種の実施形態は、UEBWを推定する自動で便利な方法を提供する。結果は、UEBWが3DのV−mode超音波を使用して一貫して正確に測定することができることを示す。3D超音波走査が中心に位置し膀胱の容積が200mlと400mlの間である時に、精度と再現精度は向上する。照準情報および膀胱の容積の測定は、最適な走査が得られるように直ちにユーザーに提供される。   Certain embodiments provide an automatic and convenient way to estimate UEBW. The results show that UEBW can be measured consistently and accurately using 3D V-mode ultrasound. Accuracy and reproducibility are improved when the 3D ultrasound scan is centered and the bladder volume is between 200 ml and 400 ml. Aiming information and bladder volume measurements are immediately provided to the user for optimal scanning.

数人の研究者が以前にUEBWの測定を提案しているが、その者らの方法はいくつかの制限があり、ある種の実施形態はその制限を克服している。膀胱の重量を推定する既存の方法の精度は、膀胱の形が球形であるという仮定のために制限されている。ある種の実施形態は、膀胱の形が著しく非球状であることを示す結果を提供している。さらに、既存の方法において厚みが手動で測定されるので、膀胱壁の測定は測定者内、測定者間での大きな変動に見舞われる。さらに、カテーテルを使用して既知の固定した容積まで患者の膀胱を充満させる必要があることと、高価な高分解能Bモードの超音波機器と超音波技師の可用性が必要であることの両方のため、日常の実行においてそのような測定は困難である。ある種の実施形態は非侵襲性で、正確で、信頼性があり、使いやすい。   Several researchers have previously proposed measuring UEBW, but their methods have some limitations, and certain embodiments overcome that limitation. The accuracy of existing methods for estimating bladder weight is limited due to the assumption that the bladder shape is spherical. Certain embodiments provide results indicating that the bladder shape is significantly non-spherical. Furthermore, since the thickness is manually measured in the existing method, the measurement of the bladder wall is subject to large fluctuations within and between the measurers. In addition, both the need to fill the patient's bladder to a known fixed volume using a catheter and the need for expensive high-resolution B-mode ultrasound equipment and the availability of an ultrasound technician Such measurements are difficult in daily practice. Certain embodiments are non-invasive, accurate, reliable and easy to use.

方法のある種の実施形態を使用して判明したUEBWの平均変動係数(CV)8%は、変動性のいくつかの原因の組み合わせから生じたもので、さらなる研究が必要である。表面積と厚さの測定における誤差は起こりうる変動性の原因のうちの2つである。使用される3つのデバイス間の違いもまた、起こりうる変動性の原因である。しかしまた別の変動性の原因は、実際の膀胱の重量の日変化によるものである。さらに別の変動性の原因として、方法のある種の実施形態によって測定された膀胱の重量自体がすべての膀胱の容積において一定ではないのかもしれない。   The UEBW average coefficient of variation (CV) of 8%, found using certain embodiments of the method, resulted from a combination of several causes of variability and requires further study. Errors in surface area and thickness measurements are two of the possible sources of variability. Differences between the three devices used are also a source of possible variability. Yet another source of variability is due to diurnal changes in actual bladder weight. As yet another source of variability, the bladder weight itself as measured by certain embodiments of the method may not be constant in all bladder volumes.

ある種の実施形態は、正常な被検者の平均UEBWの測定値が小島らによって報告された35グラムの平均値より多少高くなる。この差は小島によって強いられた球形状にされた膀胱の仮定によって説明されるかもしれない。実際の膀胱の形は球形とは著しく異なり、実際の表面積を使用することで少なくとも18%高いUEBWの測定値になる。小島らのUEBWの測定値とある種の実施形態の間の差の第2の理由は、厚みの測定方法かもしれない。ある種の実施形態は、粘膜下プラス粘膜層と漿膜下層で映し出されるピークの間の距離を測定することで壁の厚みを測定する。しかしながら小島らは、前縁から前縁の距離を介して膀胱壁の厚さを測定する。前縁から前縁の距離は膀胱の重量にいくらかの差をもたらす。   Certain embodiments have a normal subject average UEBW measurement that is slightly higher than the 35 gram average reported by Kojima et al. This difference may be explained by the assumption of a sphere-shaped bladder forced by islets. The actual bladder shape is significantly different from the spherical shape, and using actual surface area results in a UEBW measurement that is at least 18% higher. A second reason for the difference between the Kojima et al. UEBW measurement and certain embodiments may be the thickness measurement method. Certain embodiments measure wall thickness by measuring the distance between peaks projected in the submucosa plus mucosal layer and the subserosa layer. However, Kojima et al. Measure bladder wall thickness via the distance from the leading edge to the leading edge. The distance from the leading edge to the leading edge makes some difference in the weight of the bladder.

ある種の実施形態は、膀胱出口閉塞の問題の診断マーカーとしてUEBWを推定する自動で、使いやすく、一貫した方法に提供する。超音波推定膀胱重量(UEBW)は、膀胱出口閉塞(BOO)を診断するための重要なインジケータとなる可能性を持っている。様々な実施形態は、3次元の超音波画像化を使用して正確に、一貫して、使いやすく、非侵襲でUEBWを測定するアプローチを確立した。手持ち式の超音波機器を使用して、膀胱の3次元(3D)画像が取得される。膀胱の容積および膀胱の表面積の計算を可能にするために、膀胱の下部尿路領域の輪郭がこの3Dのデータセットに描かれる。膀胱壁の厚さ(BWT)の計算を可能にするために、膀胱の外側の前壁の輪郭が描かれる。UEBWは膀胱の表面積とBWTと膀胱筋の比重の積として測定される。UEBWは17人の異なる健康な被検者について測定され、UEBWの測定値の一貫性を評価するために、被検者はそれぞれ異なる膀胱の容積で数回画像化された。本発明者のアプローチは、健康な被検者の平均UEBWは46g(σ=8.5g)になると測定した。UEBWは、単一の被検者の200mlと400mlの間の異なる膀胱の容積にわたって平均変動係数8%でかなり一貫していることが分かった。本発明者の表面積の測定は、膀胱の形が著しく非球状であることを示している。   Certain embodiments provide an automatic, easy to use, and consistent method of estimating UEBW as a diagnostic marker for bladder outlet obstruction problems. Ultrasound estimated bladder weight (UEBW) has the potential to be an important indicator for diagnosing bladder outlet obstruction (BOO). Various embodiments have established an approach to measure UEBW accurately, consistently, easily and non-invasively using 3D ultrasound imaging. A three-dimensional (3D) image of the bladder is acquired using a handheld ultrasound device. To allow calculation of bladder volume and bladder surface area, the lower urinary tract region of the bladder is outlined in this 3D data set. To allow calculation of bladder wall thickness (BWT), the outer wall of the outside of the bladder is outlined. UEBW is measured as the product of bladder surface area and the specific gravity of BWT and bladder muscle. UEBW was measured on 17 different healthy subjects, and each subject was imaged several times with different bladder volumes to assess the consistency of UEBW measurements. Our approach measured that the average UEBW of healthy subjects was 46 g (σ = 8.5 g). The UEBW was found to be fairly consistent with an average coefficient of variation of 8% across different bladder volumes between 200 ml and 400 ml in a single subject. The inventor's surface area measurements show that the bladder shape is significantly non-spherical.

ある種の実施形態が図示され説明されたが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく数多くの変更を実施することができる。例えば、ある種の実施形態は回転配列の走査面に限定されず、V字形の配列および平行移動の配列で構成された走査面が含まれてもよい。したがって、本発明の範囲は好ましい実施形態の開示に限定されるものではない。むしろ本発明は次の請求項の参照によって完全に判断されるべきである。   While certain embodiments have been shown and described, numerous changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention. For example, certain embodiments are not limited to rotating array scan planes, and may include scan planes configured with V-shaped arrays and translation arrays. Accordingly, the scope of the invention is not limited to the disclosure of the preferred embodiment. Rather, the invention should be determined entirely by reference to the following claims.

トランシーバーである。It is a transceiver. 走査面の回転配列で構成される走査円錐である。It is a scanning cone composed of a rotating array of scanning planes. 配列の走査面の部分的な略図である。2 is a partial schematic diagram of a scan plane of an array. 部分的な等角図である。FIG. 3 is a partial isometric view. トランシーバー、および3Dに分散した走査線で構成される走査円錐配列の部分的な略図および部分的な等角側面図である。FIG. 5 is a partial schematic and partial isometric side view of a transceiver and a scan cone array composed of 3D distributed scan lines. 通信クレードルに収容された超音波トランシーバー、および無線でアップロードされているデータを示す。The ultrasonic transceiver contained in the communication cradle and the data being uploaded wirelessly are shown. データが電気的な接続によってアップロードされる通信クレードルに収容された超音波トランシーバーを示す。Figure 2 shows an ultrasonic transceiver housed in a communication cradle where data is uploaded via an electrical connection. トランシーバーで走査されている患者の腹部、および関心領域(ROI)の初期照準設定中にデータが無線でパーソナルコンピューターにアップロードされているのを示す画像である。FIG. 5 is an image showing data being wirelessly uploaded to a personal computer during initial setting of a patient's abdomen being scanned with a transceiver and a region of interest (ROI). トランシーバーで走査されている患者、および適切に照準が定められた腹部のROIのデータが無線でパーソナルコンピューターにアップロードされているのを示す画像である。FIG. 6 is an image showing a patient being scanned with a transceiver and data of an appropriately aimed abdominal ROI being wirelessly uploaded to a personal computer. 超音波画像化システム60A−Dと通信するネットワーク化された超音波システム100の概略図および部分的な等角図である。FIG. 2 is a schematic and partial isometric view of a networked ultrasound system 100 in communication with ultrasound imaging systems 60A-D. 超音波画像化システム60A−Dと通信するインターネット接続の超音波システム110の概略図および部分的な等角図である。2 is a schematic and partial isometric view of an internet-connected ultrasound system 110 that communicates with ultrasound imaging systems 60A-D. FIG. 3.7MHzパルス周波数を備えたトランシーバー10A−Cのいずれかを使った画像化システム60A−Dからの膀胱の横断面のBモードの超音波画像である。FIG. 5 is a B-mode ultrasound image of a cross-section of the bladder from an imaging system 60A-D using any of the transceivers 10A-C with a 3.7 MHz pulse frequency. 膀胱の前壁を示す図9Aの画像のクローズアップ図である。FIG. 9B is a close-up view of the image of FIG. 9A showing the anterior wall of the bladder. 膀胱を通る走査線48に類似した1本の走査線をログ圧縮したAモードの線であり、走査線の位置または膀胱を通る深さの関数として相対的なエコー源性を図示する。A scan line log-compressed single scan line similar to scan line 48 through the bladder, illustrating relative echogenicity as a function of scan line position or depth through the bladder. V−modeの超音波データからUEBWを計算するアルゴリズムである。It is an algorithm which calculates UEBW from the ultrasonic data of V-mode. 図10のサブアルゴリズム172の拡張である。This is an extension of the sub-algorithm 172 of FIG. 図10のサブアルゴリズム178の拡張である。This is an extension of the sub-algorithm 178 of FIG. 図10のサブアルゴリズム178の別の実施形態の拡張である。FIG. 11 is an extension of another embodiment of the sub-algorithm 178 of FIG. 図12Aおよび12Bの膀胱の輪郭を描くためにデータを処理するサブアルゴリズム178−8の拡張である。12 is an extension of sub-algorithm 178-8 that processes data to delineate the bladder of FIGS. 12A and 12B. 図13の当初の壁を探索するサブアルゴリズム178−8Aの拡張である。This is an extension of the sub-algorithm 178-8A for searching the original wall in FIG. 図13の当初の壁を固定するサブアルゴリズム178−8Cの拡張である。It is an extension of the sub-algorithm 178-8C that fixes the original wall of FIG. 漿膜下層148用の図10の表面積のサブアルゴリズム186の拡張である。FIG. 11 is an extension of the surface area sub-algorithm 186 of FIG. 粘膜下層146用の図10の表面積を計算するサブアルゴリズム186の拡張である。FIG. 11 is an extension of sub-algorithm 186 for calculating the surface area of FIG. 漿膜下層148用の図16のサブアルゴリズム186−10の拡張である。FIG. 17 is an extension of the sub-algorithm 186-10 of FIG. 漿膜下層146用の図17のサブアルゴリズム186−20の拡張である。FIG. 20 is an extension of the sub-algorithm 186-20 of FIG. 図10の厚みを計算するサブアルゴリズム192の拡張である。This is an extension of the sub-algorithm 192 for calculating the thickness of FIG. 膀胱内腔の輪郭を描いた3つの標本の1組である。A set of three specimens that outline the bladder lumen. 超音波トランシーバー10A−Bで映し出された標準的で拡大された矢状断面像の第1組である。FIG. 2 is a first set of standard and enlarged sagittal cross-sectional images projected by an ultrasonic transceiver 10A-B. 超音波トランシーバー10A−Bで映し出された標準的で拡大された矢状断面像の第2組である。It is a 2nd set of the standard and enlarged sagittal cross-sectional images projected by the ultrasonic transceiver 10A-B. 表面の4つの区画素子の略図である。Fig. 4 is a schematic illustration of four compartment elements on the surface. 器官の漿膜下および粘膜下の壁の位置を通過する3本の走査線の略図である。Figure 2 is a schematic illustration of three scan lines passing through the location of the subserosa and submucosa walls of an organ. ある被検者群のUEBWの測定値を示す。The measured value of UEBW of a certain subject group is shown. 腹膜が膀胱壁の漿膜下層と結合したケースを除外した後のその被検者群のUEBWの測定値を示す。The measured value of UEBW of the subject group after excluding the case where the peritoneum combined with the lower serosa of the bladder wall is shown. 特定の方法の実施形態で計算された膀胱の表面積が膀胱の容積に対してプロットされたのを示す。FIG. 5 shows the bladder surface area calculated for a particular method embodiment plotted against bladder volume.

Claims (20)

器官の壁の質量を割り出す方法であって、
前記器官の壁の少なくとも一部分が超音波トランシーバーによって映し出せるように前記トランシーバーの外部を患者に位置決めし、
無線周波数の超音波パルスを送信して前記器官の壁の永遠と内部の表面の部分から反響した前記送信したパルスに相当する反響性のパルスを受信して、
前記器官の壁の前記外部と内部の表面の表面積と
前記表面の間の厚みと
前記表面の間の質量、のうちの少なくとも1つの部分を計算する、ことから成る方法。
A method for determining the mass of an organ wall,
Positioning the exterior of the transceiver to the patient so that at least a portion of the organ wall can be imaged by the ultrasound transceiver;
Transmitting radio frequency ultrasonic pulses and receiving reverberant pulses corresponding to the transmitted pulses reverberated from the eternal and internal surface portions of the organ wall;
Calculating at least one portion of the surface area of the exterior and interior surfaces of the organ wall, the thickness between the surfaces, and the mass between the surfaces.
前記器官の壁の計算は3Dの描写で輪郭が描かれる請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the organ wall calculation is outlined in a 3D depiction. 前記表面積の計算は前記3Dの描写に応用されたマーチングキューブズアルゴリズムによって割り出される請求項2に記載の方法。   The method of claim 2, wherein the surface area calculation is determined by a marching cubes algorithm applied to the 3D depiction. 3Dの描写を割り出すことは2D走査面の配列および3Dに分散した走査線の配列を含む請求項3に記載の方法。   4. The method of claim 3, wherein determining the 3D representation includes an array of 2D scan planes and an array of scan lines distributed in 3D. 前記トランシーバーの位置を決めることは前記器官の壁に実質的に垂直な超音波パルスエコーを生成する請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein locating the transceiver generates an ultrasonic pulse echo substantially perpendicular to the organ wall. 前記器官の壁は膀胱壁である請求項5に記載の方法。   6. The method of claim 5, wherein the organ wall is a bladder wall. 前記膀胱はおよそ200mlと400mlの間の流体を含有する請求項6に記載の方法。   The method of claim 6, wherein the bladder contains between approximately 200 ml and 400 ml of fluid. 前記膀胱壁の重量は前記内壁の表面積と前記壁の厚みと前記壁の密度の積として計算される請求項7に記載の方法。   8. The method of claim 7, wherein the weight of the bladder wall is calculated as a product of the surface area of the inner wall, the thickness of the wall, and the density of the wall. 前記膀胱壁の重量は前記外壁の表面積と前記壁の厚みと前記壁の密度の積として計算される請求項7に記載の方法。   The method of claim 7, wherein the weight of the bladder wall is calculated as a product of the surface area of the outer wall, the thickness of the wall, and the density of the wall. 器官の壁の質量を割り出すシステムであって、
前記器官の壁の少なくとも一部分が超音波トランシーバーによって映し出せるように前記トランシーバーを患者の外部に置いて前記トランシーバーから無線周波数の超音波パルスを受信して前記器官の壁から返ってきた超音波エコーを収集する前記トランシーバーと、
器官の表面積および器官の質量を割り出すために前記エコーからの情報を処理するためにプログラムの実行が実施可能な前記トランシーバーと通信するマイクロプロセッサー、から成るシステム。
A system for determining the mass of an organ wall,
The transceiver is placed outside the patient so that at least a portion of the organ wall can be imaged by an ultrasound transceiver, receiving radio frequency ultrasound pulses from the transceiver and receiving ultrasound echoes returned from the organ wall. The transceiver to collect; and
A system comprising a microprocessor in communication with the transceiver capable of executing a program to process information from the echo to determine an organ surface area and organ mass.
前記器官の壁は3Dの描写で輪郭が描かれ請求項10に記載のシステム。   The system of claim 10, wherein the organ wall is outlined in a 3D depiction. 前記表面積は前記3Dの描写に応用されたマーチングキューブズアルゴリズムによって割り出される請求項10に記載のシステム。   11. The system of claim 10, wherein the surface area is determined by a marching cubes algorithm applied to the 3D depiction. 前記3Dの描写は2D走査面の配列および3Dに分散した走査線の配列を含む請求項10に記載のシステム。   The system of claim 10, wherein the 3D representation includes an array of 2D scan planes and an array of scan lines distributed in 3D. 前記超音波エコーは前記器官の壁に実質的に垂直である請求項10に記載のシステム。   The system of claim 10, wherein the ultrasound echo is substantially perpendicular to the wall of the organ. 前記器官の壁は膀胱壁である請求項10に記載のシステム。   11. The system of claim 10, wherein the organ wall is a bladder wall. 前記膀胱はおよそ200mlとおよそ400mlの間の流体の容積を含有する請求項15に記載のシステム。   The system of claim 15, wherein the bladder contains a volume of fluid between approximately 200 ml and approximately 400 ml. 前記器官の表面層は内側の面積を含み、膀胱壁の重量は前記内側の面積と壁の厚みと前記壁の密度の積である請求項10に記載のシステム。   11. The system of claim 10, wherein the organ surface layer includes an inner area, and the weight of the bladder wall is a product of the inner area, wall thickness, and wall density. 前記器官の表面層は外側の面積を含み、さらに前記膀胱壁の重量は前記外側の面積と壁の厚みと前記壁の密度の積である請求項10に記載のシステム。   The system of claim 10, wherein the organ surface layer includes an outer area, and the weight of the bladder wall is a product of the outer area, wall thickness, and wall density. 前記トランシーバーはさらに前記患者に相対する前記トランシーバーの位置座標を割り出すために慣性基準装置を含む請求項10に記載のシステム。   The system of claim 10, wherein the transceiver further includes an inertial reference device to determine a position coordinate of the transceiver relative to the patient. 前記慣性基準装置は少なくとも1つの加速度計および少なくとも1台のジャイロスコープを含む請求項19に記載のシステム。   The system of claim 19, wherein the inertial reference device includes at least one accelerometer and at least one gyroscope.
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