JP2001511373A - 運動オブジェクトの超音波画像を撮影する方法 - Google Patents

運動オブジェクトの超音波画像を撮影する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】運動オブジェクトの超音波画像を撮影する方法に関する。 【解決手段】オブジェクトの運動が最大である際に、何等撮像が行われないか、僅かな画像しか撮られない。オブジェクトが極僅か動くとき、オブジェクト（１）の個々画像部分領域（９）の複数の画像が撮られ及び／又は分析される。個々画像部分領域（９）をオブジェクト（１）の対応の運動状態に割り当てることによって、オブジェクト（１）の選択的な個々の運動状態または全体の運動シーケンスが実時間で示すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動いているオブジェクトの、特に、生物の血管又は器官の、超音波
画像を撮影する、請求項１の前提部分に記載の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波装置によってオブジェクトを撮影するために、超音波を放射する超音波
送信器はオブジェクトに向けられ、他方、超音波受信器はオブジェクトから反射
される超音波を受信する。このためには、通常、超音波送信器及び超音波受信器
を含む複数の超音波ヘッドが用いられる。これらの超音波ヘッドが多数の２次元
画像を撮影するために、被検査オブジェクトに沿って移動され、その間、オブジ
ェクトの個々の画像は撮られる。この場合、超音波ヘッドの移動は、リニアに、
円形に、アーチ状に、又は任意の他の方向に、例えばフリーハンドでなし得る。
これらの画像はオブジェクトの個々の画像部分領域を描写し、データ処理システ
ム内で組み立てられるので、３次元の立体画像が生成される。この場合、３次元
の立体画像は、被検査オブジェクトの個々の「層」を常に示す個々の画像部分領
域の積み重ねからなる。被検査オブジェクトに沿って超音波ヘッドを移動するこ
とによって、オブジェクトは層毎に走査され、リニアな走査の場合、単位長当た
りの層の数が、結果として生じる超音波画像の解像度を決定する。円形の又は他
の走査移動の際に、超音波画像は、個々の画像部分領域の増分の撮像に応じて、
組み立てられかつ描写される。
【０００３】 超音波ヘッドの移動は、機構によって、超音波ヘッドに統合された超音波偏向
手段(Schallablenkeinrichtung) によって、あるいは、超音波画像を３次元で割
り当てるための磁石式又は光学式のセンサ装置を用いたフリーハンドの画像撮影
よって、なされる。オブジェクトの個々の「層」の割当は、例えば、出願人が行
なった平行特許出願の方法によってもなし得る。第３の次元を検知するための超
音波画像の組立は、通常、ビデオ出力信号又は超音波システムのデジタル出力信
号を検知し、それに応じて評価するデータ処理システム内で行われる。超音波ヘ
ッド又は超音波受信器は対応の信号を供給する。
【０００４】 自身の移動によって、あるいは隣り合ったオブジェクトの移動によって動きの
ぶれを発生するオブジェクトの、その撮像は、通常、このような移動によって同
期化して撮影される。オブジェクトの対応の運動（帯状の撮影）への同期化なく
しては、各々の運動状態にあるオブジェクトの不明瞭な画像又は描写が生じる。
オブジェクトの運動に同期された撮影の際には、各々のオブジェクトの運動状態
毎に、１つの立体画像(Volumenbild) が生成される。これの例は、心臓の３次元
の超音波撮像である。心臓の対応の立体画像は、心臓の収縮（心収縮）と心臓の
弛緩（拡張）との間のあらゆる段階（位相）を連続的に示している。心臓の個々
の立体画像の連続描写は心臓の４次元の描写に対応しており、第４の次元は心臓
の対応の運動を表わしている。
【０００５】 オブジェクトの対応の運動の所定の時点での被検査オブジェクトの個々の状態
を診断するためには、その時々に、オブジェクトの１つの状態のみが重要である
。例えば、心電図の、あるいは患者の呼吸、胃の動き、食道の蠕動の所定の時点
では、適切な診断のためにその時々の器官状態が重要である。例えば、拡張の時
点での血管の狭窄（狭い箇所）が観察される。
【０００６】 血管又は器官の撮影の際に、運動同期、例えば、収縮ー拡張周期（ＲーＲ間隔
）につき、只１つの層が撮影される（図３参照）。この場合、達成可能な画像撮
影速度は非常に低い。心臓の動きに従う、すなわち、患者の脈拍数に従う撮影の
ために、１秒につき、約１つの層が撮影される。但し、脈拍数が１分間につき約
６０の心拍を示す場合に限る。達成可能な画質は良好であるが、長い撮影時間は
大抵の場合ルーチンでは受け入れられない。
【０００７】 カテーテルによる冠状血管の画像撮影の際に、検査の時間は非常に短く保たれ
なくてはならない。何故ならば、カテーテルが患者にとって危険因子である血管
を全的か部分的に閉じるからである。ここでは、上記の長い撮影時間は患者にと
って大きな負担である。
【０００８】 ３次元又は４次元の画像で運動の人工産物となる、患者の運動は、画像撮影の
長時間に亘って、例えば、頸動脈（嚥下、くしゃみ、咳、頭の動き又は喉の動き
等）の場合には、除き得ない。人工産物、すなわち超音波画像中のぶれは、（器
官又は器官の一部の移動による、画像部分領域に対応する個々の超音波画像の、
誤った空間的配置、あるいは器官と超音波ヘッドとの間の誤った配置）の結果で
ある。逃げ道としては従来の方法は層当たり非常に大きなステップ幅を用いるか
、あるいは、検査される器官に沿って非常に速い超音波ヘッドの移動の作業がな
される。このことは、超音波ヘッドの運動方向における、３次元の立体画像中の
不均等な解像度をもたらす。
【０００９】 超音波ヘッドの移動中の連続的な画像撮影の際に及びビデオ規格、例えばＰＡ
Ｌへの超音波ヘッドの結合の際に、１秒につき約２５の層が撮影される。しかし
乍ら、３次元の画像は、収縮中及び拡張中の器官又は血管の運動によって、著し
く損なわれる。画像は、後続の評価のために、縮小して用いられることがあり、
医者による画像内容の誤った解釈があり得る（図２を参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
動いているオブジェクトの超音波画像を撮影する際に動きのぶれを最小限にす
ると同時に、撮影時間を短縮するという課題が本発明の基礎になっている。この
場合、この方法を取扱い容易に構成し、従来の超音波装置及びデータ処理システ
ムを用いて実施することができるようにすることが意図される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は請求項１の特徴部分によって解決される。本発明の特別な
実施の形態は複数の副請求項に記載されている。
【００１２】 超音波ヘッドが、動いているオブジェクトの個々の画像部分領域の撮影のため
に、オブジェクトに沿って移動され、所定の時点で、オブジェクトの個々の「層
」を表わし、後でデータ処理システム内で組み立てられ、３次元の立体画像にな
る、オブジェクトの画像を撮る間に、個々の画像部分領域の撮影のために、オブ
ジェクトの運動状態が検知される。画像部分領域の撮像はオブジェクトの運動状
態に割り当てられ、オブジェクトの運動状態に応じて組み立てられかつ描写され
る。
【００１３】 特に、オブジェクトの個々の画像部分領域を撮影する時点は、オブジェクトの
運動経過によって制御される。例えば、動いているオブジェクトの個々の画像部
分領域を撮影する時点は、オブジェクトの最大の運動中に何等撮像が行われない
か、又は僅かの画像しか撮られず、オブジェクトの少ない運動の時点では複数の
画像が撮られるように、決定又は制御される。
【００１４】 生物の血管又は器官を撮影するために、収縮周期中には、何等撮像は行われな
いか、僅かの画像しか撮られず、拡張周期中には、血管又は器官の個々の画像部
分領域の画像は撮られる。検査されるオブジェクトの運動が知られているときは
、個々の画像部分領域を、非連続の、すなわち確定された時点でも撮影すること
ができる。心拍によって動いている、生物内のオブジェクトを、撮影するために
は、生物の心電図の信号によって個々の画像部分領域を撮影するための時点の制
御は適切である。
【００１５】 超音波ヘッドが生物の器官に沿って移動される間、オブジェクトの種々の画像
部分領域の個々の画像が連続的に撮影される。撮影時間を生物の心電図に結合す
ることによって、収縮期は省かれる。すなわち、例えば、約２００ｍｓ（６０の
脈拍数の場合）の時間中に、画像は撮られず、続いて、心電図に応じて約１２０
乃至２００ｍｓ毎に拡張中に複数の画像が撮られる。このことは、オブジェクト
の連続的な撮影によっても可能であり、データ処理システムは対応の画像を選別
し、所望の画像を処理する。脈動による最大の運動人工産物の時間に、対応の撮
影が省かれ、他方、その後に、１秒につき例えば２５の層の撮影速度では、例え
ば５番目毎の画像が撮影される。超音波ヘッドの走査移動は連続的になされる。
このことによって、１秒につき約４つの層の走査のためのほぼ均等な部分解像度
(Ortsaufloesung)が達成される。
【００１６】 この方法は特にＩＶＵＳ( 脈管内超音波）の分野で使用可能である。ここでは
、長い撮影時間は患者のために受け入れ難い（例えば、１分につき脈が６０の鼓
動の場合に０．１ｍｍの増分に関して３０ｍｍ。このことは約３００の層に対応
し、約５分の全撮影時間を生じさせる）。
【００１７】 本発明に係わる方法では、撮影時間は（心電図の起動の際に）従来の撮影時間
の約２５％に短縮される。収縮周期中に撮像が利用されず、拡張周期中には、動
いている器官の個々の画像部分領域の約２乃至２０、特に２乃至１０の撮像が利
用される。特に、この方法は、カラー描写のために、すなわち、動いているオブ
ジェクトの、又はオブジェクトの個々の領域の、カラーで示した描写に基づいて
適切である。
【００１８】 この方法は、超音波ヘッドが被検査オブジェクトに沿っての移動中に、オブジ
ェクトの個々の画像部分領域を連続的に撮影し、続いて、データ処理システムが
オブジェクトの最大運動の時点の画像を濾過することによっても実施される。こ
の濾過は、例えば拡張中にも、期外収縮、すなわち、器官の又は検査されるオブ
ジェクトの異常な運動が生じ、そのとき、これらの撮像が濾過されることができ
るときに、個々の画像部分領域の撮影のための時点を、生物の心電図によって制
御する撮影方法の場合にも適切である。適切な濾過によって、不整脈を患ってい
る患者の使用可能な画像も撮られる。但し、ここでは、心臓の弛緩された位相中
にまだ十分な数の画像を撮ることが保証されていなくてはならない。
【００１９】 或るオブジェクトの画像部分領域が連続的に撮影されるとき、オブジェクトの
個々の運動状態に関連する超音波画像をその時々に組み立てて、オブジェクトの
状態画像を形成する可能性がある。オブジェクトの各位相は、所定の運動状態を
形成すべく撮影された多数の超音波画像を組み立てることによって、対応の立体
画像を生じさせる。これらの立体画像の連続的な並列は、「映画」と比較される
、オブジェクトの実時間での運動経過の描写を生み出す。僅かな撮影時間にも拘
らず、運動オブジェクトのいわゆる４次元の描写は、可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して特別な実施の形態を説明する。
【００２１】 図１は、頸動脈を検査するための、すなわち、運動オブジェクト１を検査する
ための超音波画像検査装置の概略図を示している。超音波ヘッド３は、移動方向
６の方に、被検査オブジェクト１に沿って移動され、他方、オブジェクト１の種
々の「層」すなわち画像部分領域９が撮影される。超音波ヘッド３と体壁２との
間には、通常、超音波８を超音波ヘッド３から体壁２へ伝達する音伝搬媒体７、
例えば油、ゲル又は水がある。超音波ヘッド３は対応の画像信号をデータ処理シ
ステム４に送り、このデータ処理システムは、複数の超音波画像の処理後、３次
元画像又は４次元の画像（すなわち３次元の運動画像）を表示装置５に送る。
【００２２】 個々の画像部分領域９はデータ処理システム４内で組み立てられるので、表示
装置５には３次元又は４次元の画像が生成される。データ処理システム４又はこ
こに示されない制御装置が超音波ヘッド３の制御及び超音波ヘッド３の移動を担
う。
【００２３】 図２は、検査を受ける患者の頸動脈の、図１に示した断面ＡーＡを、示してい
る。ここに示した超音波画像は、個々の画像部分領域９の連続撮影によって生成
される。
【００２４】 図２に示した超音波画像には、波線として示されている頸動脈壁が認められる
。この頸動脈壁は、スキャン過程（毎秒約２５枚の画像）中に患者の心拍動によ
って頸動脈が動き、すなわち、その都度大径又は小径を有し、このような変化す
る直径が１枚の画像に示されることによって生成される。かくて、心臓の収縮及
び拡張中に、頸動脈の小径又は大径及び／又は状態変化(Lageaenderung) が生じ
る。図２に示した超音波画像では心臓の約８つの脈拍が認められ、各脈拍は収縮
周期１０と拡張周期１１とに区分される。個々の画像部分領域９は図解されてお
り、ここに示した超音波画像は約２００の画像部分領域９から構成された。
【００２５】 図３に略示される心電図１２は、心臓の運動経過８（患者の心拍）を表わし、
均等な間隔で運動最大値１４を有し、他方、運動最大値の間、すなわち、心臓の
弛緩の間には、本発明では、少ない運動時間が見出だされる。
【００２６】 図３の下部に認められる複数の撮影時点１３は、心臓の運動最大値１４に対応
して配置されている。それ故に、この撮影方法により、常に収縮周期１０の開始
前の、心拍によって動かされる複数の臓器の運動状態が帯状に示される。タイム
オフセットによる撮影時点の時間のずれは通常あり得る。
【００２７】 図４は、同様に、運動最大値１４を有する、或る患者の心電図１２を略示して
いる。本発明に係わる方法により、ここでは、拡張周期中に撮影される幾つかの
異なった撮影時点１３が定められる。収縮周期中に、すなわち、心臓の最大運動
中には、３次元の超音波画像の動きのぶれを回避するために、撮像は行われない
。この方法によって、患者の心拍により動かされかつその都度検査される、拡張
周期１１中の器官が、示される。ここでは、弛緩周期１１中に画像部分領域９を
多数撮影することにより、超音波画像の動きのぶれが最小限にされる。撮影時間
は同時に何倍も短縮される。
【００２８】 図５は図３に示した心電図１２の図並びに個々の運動状態の本発明に係わる撮
影時点及び前記運動状態の割当を示している。複数の画像部分領域９は連続的に
撮影される。個々の撮影時点の、すなわち、対応の画像部分領域９の、オブジェ
クト１のその時々の運動状態への割当によって、オブジェクトの個々の運動状態
に関する対応の３次元の立体画像が生成される。位相に応じて、すなわち、オブ
ジェクト１の運動状態に応じて、個々の画像部分領域９は組み立てられ（「積み
重ねられ」）、オブジェクト１の３次元画像を生成し、所定の運動状態を示す。
これらの個々の立体画像の並列は、映画のように、オブジェクトの運動の実時間
の描写を生成する。このことにより、オブジェクトの運動の速いか又は遅い（ス
ローモーション）描写も実現化される。個々の画像部分領域を立体画像へ割り当
てるデータ処理システムは個々の撮影時点の選択を担う。
【図面の簡単な説明】
【図１】 患者の頸動脈を検査するための超音波システム（超音波画像検査装置）の断面
を示している。
【図２】 図１に示した頸動脈を従来の方法で非同期化ですなわち連続的に撮影すると
きに生じる超音波画像を示している。
【図３】 心拍の図（例えば心電図）及び従来の方法の非連続撮影時点を示している。
【図４】 図３に示した心拍の図（例えば心電図）及び拡張中の本発明に係わる撮影時点
を示している。
【図５】 図３に示した心拍の図（例えば心電図）並びに個々の運動状態の本発明に係わ
る撮影時点及びこれらの撮影時点の割当を示している。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月２４日（２０００．３．２４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】 自身の移動によって、あるいは隣り合ったオブジェクトの移動によって動きの
ぶれを発生するオブジェクトの画像は、通常、このような移動によって同期化し
て撮影される。オブジェクトの対応の運動（帯状の撮影）への同期化なくしては
、各々の運動状態にあるオブジェクトの不明瞭な画像又は描写が生じる。オブジ
ェクトの運動に同期された撮影の際には、各々のオブジェクトの運動状態毎に、
１つの立体画像(Volumenbild) が生じる。これの例は、心臓の３次元の超音波撮
像である。心臓の対応の立体画像は、心臓の収縮（心収縮）と心臓の弛緩（拡張
）との間のあらゆる段階（位相）を連続的に示している。心臓の個々の立体画像
の連続描写は心臓の４次元の描写に対応しており、第４の次元は心臓の対応の運
動を表わしている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】 オブジェクトの対応の運動の所定の時点での被検査オブジェクトの個々の状態
を診断するためには、その時々に、オブジェクトの１つの状態のみが重要である
。例えば、心電図の、あるいは患者の呼吸、胃の動き、食道の蠕動の所定の時点
では、適切な診断のためにその時々の器官状態が重要である。例えば、拡張の時
点での血管の狭窄（狭い箇所）が観察される（トムテック・イメージング・シス
テム・ゲーエムベーハーのパンフレット『テクノロジー・メイキング・ア・ディ
ファレンス』を参照せよ）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】 EP 0 736 284 A2 からは、血管又は器官の撮影の際に、運動同期、例えば、収
縮−拡張周期（Ｒ−Ｒ間隔）につき、只１つの層を撮影する（図３参照）方法が
、公知である。この場合、達成可能な画像撮影速度は非常に低い。心臓の動きに
従う、すなわち、患者の脈拍数に従う撮影のために、１秒につき、約１つの層が
撮影される。但し、脈拍数が１分間につき約６０の心拍を示す場合に限る。達成
可能な画質は良好であるが、長い撮影時間は大抵の場合ルーチンでは受け入れら
れない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カイザー、ディートマール ドイツ連邦共和国、デー − 85368 モ ースブルク、クロイツシュトラーセ ２ Ｆターム(参考） 4C301 EE07 EE10 FF27 FF28 5J083 AA02 AB17 AC29 AC30 AD13 BA01 BD02 BD03 EA14 EA18

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超音波をオブジェクトに放射するための超音波送信器と、前
    記オブジェクトから反射される超音波を受信するための超音波受信器とで、運動
    オブジェクトの、特に、血管の超音波画像を撮影する方法であって、前記超音波
    送信器及び／又は前記超音波受信器を前記オブジェクトに沿って移動させ、この
    オブジェクトの動きに応じて、所定の時点で、前記オブジェクトの個々の画像部
    分領域の撮像を行う方法において、 前記個々の画像部分領域（９）を撮影するために、前記オブジェクト（１）の
    運動状態を検知し、前記個々の画像部分領域（９）の撮影を前記オブジェクト（
    １）の運動状態に割り当て、そして、前記個々の画像部分領域（９）の撮像を前
    記オブジェクト（１）の運動状態に応じて組み立てかつ描写することを特徴とす
    る方法。
  2. 【請求項２】 前記オブジェクト（１）の前記個々の画像部分領域（９）を
    撮影する時点を、前記オブジェクト（１）の運動経過によって制御することを特
    徴とする方法。
  3. 【請求項３】 前記オブジェクト（１）の前記個々の画像部分領域（９）を
    撮影する時点を、心電図の、呼吸の、胃の運動の、食道の蠕動の信号によって、
    あるいは生物のこれら信号の組合せによって制御することを特徴とする請求項２
    に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記オブジェクト（１）の最大運動の時点では、何等撮像を
    行わないか、僅かの画像しか撮らず、前記オブジェクト（１）の小さな運動の時
    点では、前記オブジェクト（１）の個々の画像部分領域（９）の複数の画像を撮
    ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 生物の血管又は器官を撮影するために、収縮周期（１０）中
    には、何等撮像を行わないか、僅かの画像しか撮らず、拡張周期（１１）中には
    、血管又は器官の個々の画像部分領域（９）の複数の画像を撮ることを特徴とす
    る請求項１乃至４のいずれか１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 血管又は器官の前記個々の画像部分領域（９）を、非連続の
    、確定された時点で撮影することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記
    載の方法。
  7. 【請求項７】 血管又は器官の個々の画像部分領域（９）を撮影する時点を
    、心電図の、呼吸の、胃の運動の、食道の蠕動の信号によって、あるいは生物の
    これら信号の組合せによって制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
    か１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 収縮周期（１０）中に何等撮像を行わず、拡張周期（１１）
    中に血管又は器官の個々の画像部分領域（９）の２乃至１０の画像のみを撮るこ
    とを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記オブジェクト（１）の個々の画像部分領域（９）を連続
    的に撮影し、そしてデータ処理システム（４）によって前記オブジェクト（１）
    の最大の運動時点の画像を濾過することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか
    １に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記オブジェクト（１）の前記個々の画像部分領域（９）
    を連続的に撮影し、そして個々の画像部分領域（９）の画像を、前記オブジェク
    ト（１）の反復される運動状態に応じて、前記オブジェクト（１）の状態画像に
    組み立てかつ描写することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記オブジェクト（１）の個々の運動状態の複数の状態画
    像を、前記オブジェクト（１）の運動経過に応じて、連続的に描写することを特
    徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記オブジェクト（１）の個々の画像部分領域（９）を撮
    影するための時点を、生物の心電図の信号によって制御し、そしてデータ処理シ
    ステム（４）によって、前記オブジェクト（１）の最大の運動時点の個々の画像
    を濾過することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記超音波送信器及び／又は前記超音波受信器を前記オブ
    ジェクトに沿って、リニアに、円形に、アーチ状に、又はフリーハンドに移動さ
    せることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記オブジェクト（１）の個々の領域を、特に、前記オブ
    ジェクト（１）の、動きの異なる領域を、カラーで印すことを特徴とする請求項
    １乃至１３のいずれか１に記載の方法。
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