JP2004181240A - 超音波撮像により撮像される対象物の境界を生成するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像される関心の対象物の実際の境界を正確に検出し、追跡し検索領域を生成する方法及びシステムを提供する。
【解決手段】関心対象物の超音波画像を追跡する際、実際の境界の検索方法で、少なくとも１つの画像データ素子のアレイを含む入力画像データの受信段階と、画像データの処理段階と、処理画像データとグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）上の場所を指し示すカーソルを含むＧＵＩの生成段階と、ＧＵＩ上に含まれる関心対象物の境界追跡に関連付けられるユーザ入力カーソル動作コマンドの受信段階と、カーソルで示されるＧＵＩ上の場所に関連付けられる一連の追跡点を制しえする段階と、各追跡点に関連付けられ、且つ、少なくとも１つの選択可能なパラメータを有する検索領域の生成段階と、実際の境界を表す少なくとも１つの画像データ素子を見つけるべく各検索領域に関連付けられる画像データの検索段階を含む。
【選択図】図５

Description

本発明は一般的に、超音波撮像に関り、特に、追跡においてユーザを支援するシステム及び方法に係る。この支援には、境界を追跡する際に、対象物の実際の境界を見つけるべく選択可能なサイズを有する検索領域を供給することを含む。

患者の診断撮像を行う超音波撮像システムは、一般的に、ディスプレイモニタを有するディスプレイモジュールに接続する、変換器を収容するプローブと、プローブから受信した信号を処理し、且つ、ディスプレイモニタ上で表示される画像を生成するようその信号を更に処理する処理モジュールとを含む。技師は、プローブを患者の上に置いて、患者の体内の関心領域を撮像する。変換器は、患者の体内に音響エネルギーを送り、また、体内からの音響エネルギーを受け取り、受信した超音波を、ディスプレイモジュールに供給される電気信号に変換する。技師は、表示画像をフリーズさせ得る、即ち、プローブからの信号のライブ捕捉を、及び／又は、信号の処理を止め得る。従来において、超音波撮像システムにおいて、測定ツールとして知られるソフトウェアモジュールが設けられ、本願では、追跡ツールとも称する。追跡ツールは、表示画像と共に表示されるカーソルといった位置インジケータを与える。技師は、トラックボールといったポインティングデバイスを用いてカーソルを動かし得る。追跡ツールを用いて、技師は、開始点を選択し、カーソルを動かして、撮像される関心領域内の関心の対象物の輪郭を追跡し、それにより、ディスプレイモニタ上に関心の対象物の輪郭を描く追跡線が生成される。そして、測定及び他の解析を関心の対象物に行うことができる。

しかし、関心の対象物の正確な解析は、関心の対象物の輪郭を決める追跡線の精度に依存する。正確な追跡線を生成する能力は、関心の対象物を正確に見る技師の能力と、ディスプレイモニタ上で表示される画像の精度及び解像度と、追跡を行う際の技師の調整力と、人間によるエラー等により制限される。

従って、超音波撮像により撮像される関心の対象物の実際の境界を正確に追跡する方法及びシステムが必要である。

更に、追跡をする際に、関心の対象物の実際の境界を正確に検出する追跡手順の高速処理を行う方法及びシステムが必要である。

更に、撮像される関心の対象物の実際の境界を検索するための検索領域を生成する方法及びシステムが必要である。

最後に、撮像される関心の対象物の実際の境界を検索するための検索領域を生成し、且つ、その検索領域のサイズを選択可能に制御する方法及びシステムが必要である。

本発明の１つの面は、追跡においてユーザを支援するシステム及び方法を提供する。この支援には、境界を追跡する際に、対象物の実際の境界を見つけるべく選択可能なパラメータを有する検索領域を供給することを含む。超音波撮像システムによって撮像される関心の対象物を追跡する際に、検索機能を行うために、少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能な検索ソフトウェアモジュールを提供する。超音波撮像システムは、少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続し、少なくとも１つのプロセッサに、少なくとも１つの画像データ素子のアレイを含む画像データを供給するプローブと、少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続し、処理された画像データとグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）上の場所を指し示すカーソルを含むＧＵＩを表示するディスプレイ手段と、少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続し、ＧＵＩ上に表示される関心の対象物の境界に沿ってカーソルを動かすことにより、追跡のためのＧＵＩ上の所望の場所を指し示すようカーソルを操作することをユーザに可能にするユーザ入力手段を含む。超音波撮像システムは更に、少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能であり、ＧＵＩを生成するために画像データ及びユーザカーソル動作を処理し、ＧＵＩをディスプレイ手段に供給するディスプレイソフトウェアモジュールと、少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能であり、関心の対象物の境界を追跡する際に、カーソルにより指し示されるＧＵＩ上の場所に関連付けられる一連の追跡点を生成する追跡ツールソフトウェアモジュールと含む。検索ソフトウェアモジュールは、一連の追跡点の各追跡点に関連付けられる検索領域を生成し、各検索領域は、少なくとも１つの選択可能なパラメータを有する。このモジュールは、関心の対象物の実際の境界を表す少なくとも１つの画像データ素子を見つけるべく各検索領域に関連付けられる画像データを検索し、少なくとも１つの画像データ素子は、各検索領域に関連付けられる少なくとも１つの修正点を画成する。

関心の対象物の超音波画像を追跡する際に、関心の対象物の実際の境界を検索する方法を開示する。この方法は、少なくとも１つの画像データ素子のアレイを含む入力画像データを受信する段階と、画像データを処理する段階と、処理された画像データと、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）上の場所を指し示すカーソルを含むＧＵＩを生成する段階と、ＧＵＩに含まれる関心の対象物の境界の追跡に関連付けられるユーザ入力カーソル動作コマンドを受信する段階と、カーソルにより指し示されるＧＵＩ上の場所に関連付けられる一連の追跡点を生成する段階と、各追跡点に関連付けられ、且つ、少なくとも１つの選択可能なパラメータを有する検索領域を生成する段階と、追跡される関心の対象物の実際の境界を表す少なくとも１つの画像データ素子を見つけるべく各検索領域に関連付けられる画像データを検索する段階を含む。

超音波撮像システムの少なくとも１つのプロセッサにより実行されるよう構成されるプログラム可能な命令のセットを格納するコンピュータ可読媒体を更に提供する。プロセッサは、少なくとも１つの画像データ素子のアレイを含む入力画像データを受信する段階と、超音波撮像システムにより撮像される関心の対象物の境界の追跡に対応する画像データ素子のアレイの一連の画像データ素子を取得する段階と、一連の画像データ素子の各画像データ素子に関連付けられ、画像データ素子のアレイのサブセットを含み、画像データ素子のアレイのサブセットを決める少なくとも１つの選択可能なパラメータを有する検索領域を生成する段階と、追跡される関心の対象物の実際の境界を表す少なくとも１つの画像データ素子を見つけるべく各検索領域に関連付けられる画像データのアレイのサブセットを検索する段階を含む。

図面を参照しながら本発明の様々な実施例を以下に説明する。

図１を参照するに、本発明による超音波画像を生成且つ表示する超音波撮像システムを示すブロック図を示す。ここでは、超音波撮像システムには、参照番号１０を付ける。システム１０は、プローブ１４、モニタ１６、及び、ユーザ入力装置１８に接続するコンソール１２を含む。コンソール１２は、ディスプレイモジュール２２と、関連付けられる検索モジュール２５を有する追跡ツールモジュール２４とを有する１つ以上のプロセッサ２０を含む。

プローブ１４は、コンソール１２に、ケーブル２６により接続して、プローブデータ２８をコンソール１２に供給する。プローブ１４は、撮像される患者の体内に音響エネルギーを送り、また、体内からの音響エネルギーを受け取り、受信波を電気信号に変換する変換器（図示せず）を含む。電気信号は、１つ以上の信号プロセッサ３４により処理され、デジタル画像データ３２が生成される。この処理には、例えば、アナログ‐デジタル変換、ビームフォーミング処理、及び／又は、フィルタリング処理等が含まれる。１つ以上の信号プロセッサ３４は、プローブ１４又はコンソール１２内に収容されても、又は、電気信号を受信し画像データ３２を出力するようケーブル２６に接続されてもよい。

ユーザ入力装置１８は、１つ以上のボタン、キーボード、マイクロホン、タッチパッド、及び／又は、１つ以上のスイッチといったユーザデータ捕捉手段や、マウス、ジョイスティック、キー等のポインティングデバイスを含み、コンソール１２にデータ及びコマンドを供給するよう、技師によるデータ入力及びユーザコマンドを得る。モニタ１６は、コンソール１２から表示画像データを受信し、技師に対し、取得した超音波画像と、追跡ツールモジュール２４の出力と、他の情報を表示するためのグラフィカルユーザインタフェース（ＣＵＩ）１７を表示する。ＧＵＩ１７は、カーソルも画面上に表示されることが好適であり、カーソルの場所及び動作は、ポインティングデバイスの１つを用いることにより制御することができる。ユーザ入力装置１８及び追跡ツールスイッチ４０は、インタフェース５２及び５４をそれぞれ介してプロセッサ２０に接続する。

ディスプレイモジュール２２、追跡ツールモジュール２４、及び、検索モジュール２５は、全て、プロセッサ２０によって実行可能なソフトウェアモジュールであり、それぞれ、１つ以上のプロセッサにより実行可能である。ディスプレイモジュール２２と、追跡ツールモジュール２４と、検索モジュール２５のそれぞれの少なくとも一部は、同一のプロセッサ上で実行されることが可能である。検索モジュール２５は、追跡ツールモジュール２４内に含まれても、別個であってもよく、また、追跡ツールモジュール２４によって起動されることが可能である。ディスプレイモジュール２２、追跡ツールモジュール２４、及び、検索モジュール２５は、１つ以上のプロセッサのモジュールの当該技術において知られているように互いに通信する。

ディスプレイモジュール２２、追跡ツールモジュール２４、及び、検索モジュール２５は、コンピュータハードドライブといったメモリ記憶装置、ＲＡＭ又はＲＯＭモジュールといったメモリモジュール、及び／又は、ＣＤ−ＲＯＭといったコンピュータ可読媒体内に格納され、プロセッサ２０によって実行のためにアクセスされることが可能であることが好適である。

技師は、超音波撮像システム１０の一人以上のユーザであり得る。技師は、プローブ１４を操作して、撮像される関心の領域の画像データを取得する。画像データは、例えば、画像画素の二次元アレイの各画素に対応する輝度値を含む。技師は更に、ユーザデータ及び／又はコマンドを入力することによりコンソールを操作し、画像データを表示するようコンソールに命令する。ディスプレイモジュールは、画像データを処理して、表示画像データを生成し、この表示画像データは、ＧＵＩ１７を介して表示のためにモニタに供給される。画像データは、例えば、表示画素の２次元アレイの座標に対応するグレイスケール値を含む。画像に関連付けられる表示データの各表示画素は、画像データの少なくとも１つの画像画素に対応する。

撮像される関心領域の表示は、スナップショット、又は、仮想リアルタイムで生成される一連のフレームとして供給され得る。技師は、撮像される関心の領域に含まれ、ＧＵＩ１７上で表示される関心の特定の対象物に関連付けられる更なるデータを入手するよう選択し得る。例えば、技師は、寸法及び／又は容積といった測定を得ること、関心の対象物内における所望の特徴を見つけ出す及び／又は調査すること、及び／又は、関心の対象物に関連付けられる特性を調査することに興味を抱く場合がある。従って、技師は、例えば、ディスプレイ自体をフリーズすることによって、関心の対象物が表示される画像、及び／又は、フレームに関連付けられる表示画像データを保存する。

ポインティングデバイスにより制御されるカーソルといった追跡ツールを用いて、技師は、ＧＵＩ１７上に表示される関心の対象物の輪郭を追跡する。ユーザ入力装置１８を介して、技師は、追跡モードに入るために追跡ツールを作動させ、これは、追跡ツールモジュール２４を作動させる。技師は、（所望される場合には）追跡設定を入力し（所望されない場合は、デフォルト値が用いられる）、ポインティングデバイスを用いてＧＵＩ１７上に表示されるカーソルで１つの場所を指し示し且つ選択して追跡開始点を選択し、ポインティングデバイスを、関心の対象物の境界に沿って輪郭を描くよう案内することにより、カーソルでＧＵＩ１７上に表示される関心の対象物の輪郭を追跡し、それにより関心の対象物の境界に沿っての輪郭を描く。追跡処理時のカーソルの動作は、追跡データを生成し、追跡データには、カーソルで追跡した追跡輪郭の座標と、好適には、カーソル動作の速度と、カーソルの動作に関連付けられる動きベクトルの加速度及び向きが含まれる。

図２Ａを参照するに、従来の追跡ツールを用いて生成される例示的なＧＵＩ１７ａを示す。実際の境界２０２ａを有する関心の対象物２００ａを示す。技師が追跡した輪郭２０４ａをＧＵＩ１７ａ上に表示する。図示するように、技師により追跡される輪郭２０４ａは、実際の境界２０２ａと一致しない。技師により追跡される輪郭２０４ａと実際の境界２０２ａの格差は、例えば、人間のエラー、正確な輪郭を作成するためのポインティングデバイスを介したカーソルの案内を技師が調整できないこと、実際の境界２０２ａを表示したＧＵＩ上の画面が明瞭ではないことといった要因により引き起こされる。

図２Ｂは、本発明による、検索モジュール２５を介して与えられる検索機能を有する追跡ツールを用いながら生成される例示的なＧＵＩ１７ｂを示す。図２Ａに示すＧＵＩ１７ａと同様に、ＧＵＩ１７ｂも、実際の境界２０２ｂを有する関心の対象物２００ｂと、技師により追跡される輪郭２０４ｂを表示する。修正された輪郭２０６が、ＧＵＩ１７ｂ上に表示され、照準線として示す修正輪郭２０６は、検索モジュール２５によって生成される。図示するように、修正輪郭２０６は、実際の境界２０２ｂに略重なる。

修正輪郭は、技師が追跡を行っている際に、又は、技師が追跡を終了した後に、或いは、それらの組合わせで生成される。追跡が行われているときの修正輪郭２０６の生成を、図３を参照しながら以下に説明する。関心の対象物の実際の境界を示す。技師は、ユーザ入力装置１８を介して追跡モードを選択し、追跡を開始するＧＵＩ１７ｃ上の開始場所を選択することにより、追跡を開始する。また、追跡は、ポインティングデバイスを用いて開始場所を指し示す又はクリックすることにより始められる。追跡ツールモジュール２４は、開始場所にある追跡開始点３０４ａを生成する。追跡ツールモジュール２４は、検索モジュール２５を作動させる又は起動させることによって追跡開始点３０４ａを処理する。検索モジュール２５は、追跡開始点３０４ａに関連付けられる検索領域３０６ａを生成する。検索モジュール２５は、検索領域３０６ａにおいて検索を行い、実際の境界３０２上の１つ以上の点を探す。このことは、検索領域３０６ａ内の最も明るい点又は鋭いエッジを見つける従来のエッジ検出アルゴリズムを用いて、エッジ検出処理を行うことにより行われる。検索領域３０６ａ内で行われる検索の結果見つかった点が、修正点３０８ａとなる。修正点３０８ａは、１つ以上の点であり得る。

技師が、ポインティングデバイスを操作することによってカーソルを動かすと、追跡ツールモジュール２４は、追跡線に沿って一連の追跡点３０４ｂ−３０４ｎｎを生成する。例えば、各追跡点３０４ｂ−３０４ｎｎについて、検索モジュール２５が起動され、それぞれの検索領域３０６ｂ−３０６ｎｎが生成される。各検索領域３０６は、例えば、エッジ検出方法を用いて、実際の境界３０２上の１つ以上の点を見つけるべく連続的に検索され、各検索の結果が、修正点、又は、修正点のセット３０８ｂ−３０８ｎｎとして指定される。１つの修正点３０８ｂ−ｎｎが生成されると、前に生成される修正点３０８ａ−ｎｎは、精巧な輪郭３１０により接続される。この精巧な輪郭３１０は、実際の境界３０２と略一致する又は重なる。

或いは、技師は、関心の対象物の完全な追跡又は一部の追跡を行い、その後に、指示が追跡ツールモジュール２４に自動的に又は技師によって送られ、それまでに生成される追跡点に関して処理が始められるべきことを指示される。指示を受信すると、追跡ツールモジュール２４は、検索ツール２５を起動して、各追跡点３０４ａ−ｎｎを処理する。即ち、各追跡点３０４ａ−ｎｎについて検索領域３０６ａ−ｎｎを生成し、各検索領域３０６ａ−ｎｎ内でエッジ検出アルゴリズムを実行して、実際の境界３０２に実質的にある、又は、近接する修正点３０８ａ−ｎｎを見つける。各修正点３０８ａ−ｎｎは接続されて、修正輪郭３１０を形成する。追跡点３０４ａ−ｎｎは、特に、高速処理が優先される場合には、並列で処理され得る。追跡点３０４ａ−ｎｎは、少なくとも１つの追跡点３０４ａ−ｎｎの処理の結果が次なる追跡点３０４ｂ−ｎｎの処理に用いられる場合、直列で処理され得る。

検索領域３０６内のエッジ検出処理は、エッジ、即ち、関心の対象物の境界を表す強い輝度コントラストを有する画像データにおける点を見つけるために用いられる。当該技術において周知であるエッジ検出処理は、例えば、フーリエドメインにおいて高域周波数フィルタを適用するか、又は、空間ドメインにおいて適切なカーネルで画像データを畳み込み演算することにより行われ得る。エッジは、画像データ中の強い照明勾配に対応し、これは、画像データの導関数に対応する。エッジ検出方法は、画像データの第１の導関数、即ち、勾配、又は、画像データの第２の導関数、即ち、ヘッセ（Ｈｅｓｓｉａｎ）の生成と、それの処理が関連し得る。２次元画像における第１の導関数を生成するために用いる方法は、例えば、プレウィット（Ｐｒｅｗｉｔｔ）、ソーベル（Ｓｏｂｅｌ）、キルシュ（Ｋｉｒｓｃｈ）、及び、ロビンソン（Ｒｏｂｉｎｓｏｎ）カーネルといったカーネルを用いるプレウィットコンパスエッジ検出法と、ソーベル、ロバートクロス（Ｒｏｂｅｒｔｓ Ｃｒｏｓｓ）、カニー（Ｃａｎｎｙ）、及びプレウィットオペレータといったカーネルを用いる勾配エッジ検出法を含む。画像の第２の導関数を生成する方法は、例えば、ガウス（ＬｏＧ）フィルターのラプラシアンを含む。

エッジ検出処理の間に、当該技術において知られるフィルタリング及び／又は平滑化アルゴリズムを画像データ及び抽出された勾配データに用いて、ノイズ感度を最小限にする、ノイズの拡大を最小限にする、また、コヒーレントな勾配データを確実にし得る。フィルタリング及び平滑化は、例えば、ガウスフィルタリング、及び／又は、強い曲率制約を用いる平滑化により、画像データに行われ得る。更に、例えば、エッジ検出処理により検出されたエッジといったように複数のエッジの候補から、修正輪郭３１０に含まれるべきエッジを選択するアルゴリズムを用い得る。例えば、ダイクストラ（Ｄｉｊｋｓｔｒａ）のアルゴリズムといった最短経路処理を行うアルゴリズムを用い得る。

図４Ａ乃至４Ｅに関連して、それぞれ、検索領域４００ａ−ｅの例示的な構成を示す。生成される検索領域の少なくとも１つのパラメータは選択可能であり、その選択は、技師により行われるか、検索モジュール２５により自動的に行われるか、又は、それらの組合わせによって行われる。選択可能なパラメータは、例えば、幅、高さ、又は、直径といった検索領域の寸法「ｄ」か、及び／又は、検索精度であることが好適である。

図４Ａにおいて、例示的な検索領域４００ａは、選択可能な幅「ｄ」を有する矩形に構成される。矩形検索領域４００ａの高さ「ｈ」は、固定されるか、又は、技師及び／又は追跡ツールモジュール２４によって選択可能であり得る。図４Ｂにおいて、例示的な検索領域４００ｂは、長さ「ｌ」と、長さ「ｌ」の中間点において選択可能な幅「ｄ」を有する正三角形に構成され、ここにおいて、長さ「ｌ」は、固定されるか、技師及び／又は追跡ツールモジュール２４によって選択可能であり得る。図４Ｃにおいて、例示的な検索領域４００ｃは、選択可能な直径「ｄ」を有する円形に構成される。図４Ｄにおいて、例示的な検索領域４００ｄは、短軸が選択可能な直径「ｄ」を有する楕円形に構成され、ここにおいて、例えば、主軸の直径といった楕円形の他のパラメータは固定されるか、技師及び／又は追跡ツールモジュール２４によって選択可能であり得る。図４Ｅにおいて、例示的な検索領域４００ｅは、選択可能な幅「ｄ」を有する正方形に構成される。

更に、いずれかの追跡点３０４ａ−ｎｎの位置に対する検索領域４００ａ−ｅの位置に関して、検索領域４００ａ−ｅの構成は、固定されるか、又は、技師及び／又は追跡ツールモジュール２４によって選択可能であり得る。例えば、各例示的な検索領域４００ａ−ｅは、点「ａ」又は点「ｂ」のいずれかに位置付けられる追跡点３０４ａ−ｎｎに対して位置付けられる。

図３を参照するに、検索領域３０６ａ−ｎｎの構成は、同一であっても、選択可能に可変であってもよい。検索領域３０６ａ−ｎｎのパラメータの可変性の選択、及び、可変パラメータの変化の制御は、技師及び／又は検索モジュール２５によって行われる。例えば、技師又は検索モジュール２５は、連続的に検索領域３０６ａ−ｎｎが生成されるに従って、検索領域３０６ａ−ｎｎのサイズ及び形状が変わるよう選択し得る。

検索領域３０６の生成には、１つ以上の前に生成された修正点３０８の位置を含む履歴データの処理が関連し得る。処理された履歴データを用いて検索領域３０６を生成することにより、技師及び／又は追跡ツールモジュール２４は、特に、履歴データが、実際の境界３０２は、予測可能な曲線に従い、実際の境界３０２の検出するには小さい検索領域で十分であり、検索領域３０６は、検索領域３０６の周辺位置に最後の追跡点３０４が置かれて位置付けられるよう順方向にされる。同様に、技師及び／又は追跡ツールモジュール２４は、実際の境界３０２は、予測することが困難な曲線に従っていることを判断すると、大きい検索領域３０６の生成を保証し、検索領域３０６は、最後の追跡点３０４が、検索領域３０６の中心に置かれて位置付けられる。更に、履歴データを用いて、検索領域が方向付けられる。検索領域３０６は、開始追跡点３０４ａに関連して生成され、開始追跡点３０４には、利用可能な履歴データがなく、比較的大きい寸法を有し、追跡点３０４ａは、中間点に置かれて位置付けられる。

処理が最小限にされる１つの実施例では、検索領域３０６の構成は、検索を開始する前に技師によって選択される。ここでは、検索領域３０６ｂ−ｎｎは、不変の順方向検索領域である。検索領域は、開始追跡点３０４ａについて生成されるのではなく、追跡ツールモジュール２４は、技師により入力される開始追跡点３０４ａが比較的正確であることに依存する。

検索領域３０６が一度生成されると、検索モジュール２５は、上述したようなエッジ検出方法を用いて検索アルゴリズムを行う。検索される検索領域３０６に用いられる解像度と、行われる検索の精度は、技師、及び／又は、検索モジュール２５により選択可能であり得る。選択される解像度は、全ての検索領域３０６ａ−ｎｎについて固定されても、又は、解像度は、検索領域３０６ａ−ｎｎについて選択可能に可変であり得る。更に、検索領域内の領域は重み付けられることが可能であり、それにより、各領域は異なる解像度を有する。検索領域３０６、又は、比較的高い解像度を有する領域において、検索は、より綿密に行われ、比較的大量の処理を必要とし、また、その反対も可能である。処理速度を最大限にするために、検索領域及び解像度が一度選択されると、各検索領域３０６における検索処理は、他の検索領域３０６に行われる検索処理とは別個のローカル処理であることが好適である。

上述したように、検索領域３０６の解像度及び／又は構成の選択は、技師及び／又は検索モジュール２５により行われる。例えば、技師及び／又は検索モジュール２５は、例えば、検索領域のサイズを小さくし、順方向検索をテーパ検索領域において用い、及び／又は、解像度を減少することにより、検索の始まりの部分が検索され処理された後には、検索の精度を減少するよう選択し得る。同様に、技師及び／又は検索モジュール２５は、追跡される実際の境界３０２の部分が、比較的予測可能でない曲線により形成されると判断すると、方向付けられていない正方形、矩形、又は、円形の検索領域を用いて、検索領域３０６のサイズを増加して、及び／又は、解像度を増加することによって、検索の精度を増加するよう選択し得る。検索の精度の変更は、選択される関数に応じて連続的に行われるか、又は、例えば、所定の条件を満たすと増分するように行われ得る。

１つの実施例では、検索モジュール２５は、追跡を行っている際に技師がカーソルを動かす速度を判断し、そして、検索モジュール２５は、カーソル動作の速度に比例して検索の精度を選択する。検索の精度は、カーソル動作の速度に反比例する。従って、技師は、例えば、ポインティングデバイスを操作する際の自分の動作の速度を制御することによりカーソルを動かす速度を制御して、検索の精度を制御し得る。１つの実施例では、検索モジュール２５は、修正点３０８の生成に戻る前に、技師による有効化及び／又は補正のために一次停止し、且つ、待機する。

１つの実施例では、マルチ解像度処理を用いて、よりロバストな超音波画像の解析を提供する。この実施例では、サブバンド及びダウンサンプリング画像が、異なる解像度で生成され、互いに別個に解析される。ダウンサンプリングの度合いと解像度は、技師及び／又は検索モジュール２５により選択可能である。各サブバンドについての解析の結果の知識（例えば、単純な輝度又は勾配推定）は、解析により抽出される情報のレベルを飛躍的に増加する。入力画像は、マルチ解像度ラプラシアンピラミッドを用いて分解される。この演算が、異なる解像度におけるサブバンド画像とダウンサンプリング画像を提供し、これらの画像は、全体として、画像データと比較してデータ量が減少される。抽出されるサブバンドの数は、ユーザ及び／又は検索モジュールの選択に応じて、調節可能である。従って、マルチ解像度処理は、選択されるサブバンド画像及びダウンサンプリング画像の解像度を減少することによって処理されるデータ量を最小限にし、一方で、正確な実際の境界検出の精度を維持する。処理が最小限にされると、処理速度が増加し、技師による追跡の高速なカーソル動作に追いつくよう修正境界３１０の高速生成が可能となり、実際の境界３０２の検出と修正境界３１０の生成を実質的にリアルタイムで行うことを可能にする。

１つの実施例では、検索モジュール２５には、撮像される組織の種類、関心の対象物の性質、及び／又は、関心の対象物に関連付けられる組織のプリセットに関するデータが供給される。検索モジュール２５は、最適な検索を行うよう関連するデータに応じて、検索のパラメータを設定するよう選択し得る。

検索モジュール２５により行われる検索機能は、追跡ツールモジュール２４及び／又は技師により、実行可能又は実行不可能にされ得る。検索機能の実行可能化は、例えば、当該技術において知られているように、セットアップメニュ、コンテキストに合わせて変化するメニュ、キー又はボタンの組合わせを介して、又は、右マウスクリックを用いて制御され得る。更に、ゼロの値の直径の選択といった検索パラメータの値の選択は、検索機能を実行不可能にし得る。検索機能が実行不可能にされると、追跡は、従来の追跡ツールと同様に、検索無しで行われる。

別の実施例では、ユーザが、実際の境界３０２を追跡するのを支援するために、カーソルが、最近に生成された修正点に自動的に動かされるオプションが与えられる。ユーザは、手動により入力するカーソル位置によって、自動的に選択されるカーソル位置を無効にし得る。

更なる実施例において、技師及び／又は検索モジュール２５は、ユーザが、所望の場所において、関心の対象物の輪郭に対応しない追跡線を追跡するよう追跡ツールを用いることを可能にするよう選択し得る。検索モジュール２５は、上述したように、実際の境界３０２に対する、技師が位置付けたカーソルの距離に応じて、実際の境界３０２の検索、検出における追跡支援の度合い、及び／又は、追跡点３０４を修正点３０８に置き換えることを重み付けし得る。

追跡モジュール２４と検索モジュール２５は、表示データを、表示モジュール２２に供給して、ディスプレイモジュール２２は、修正輪郭３１０を表示する。ディスプレイは、更に、追跡点３０４、及び／又は、検索領域３０６を表示し得る。これらを表示することは、技師及び／又は検索モジュール２５により選択可能である。

追跡を行う際にＧＵＩ上に表示される、追跡に用いられるカーソルの形状、色等は、検索領域のサイズ、形状、向き、検索の方向、及び、検索の解像度といった検索の精度に関連付けられる１つ以上のパラメータを示し得る。例えば、検索領域の直径は、カーソルの直径により示され得る。

画像データは、３次元で提供され得ることが考えられる。この３次元データは、３次元画像を生成するよう２次元ディスプレイ上で表示される。カーソルは、３次元ポインティングデバイスにより動作され、それにより、追跡を行い、３次元における追跡点を生成する。検索モジュール２５は、各追跡点に関連付けられる選択可能なパラメータを有する３次元検索領域を生成し、検索モジュール２５は、３次元における修正点を見つけるべく各検索領域で検索を行う。３次元の修正輪郭は、修正点を用いて生成される。

本発明による追跡ツールを用いる超音波撮像システム１０の動作を、図５の動作フローチャートを参照しながら説明する。段階５０２において、追跡ツールモジュール２４は、技師が追跡ツールを実行可能にするまで待機する。段階５０４において、追跡ツールモジュール２４は、データの一部が与えられてデータの一部を追跡し、追跡点を生成する。段階５０６において、追跡ツールモジュール２４は、検索モジュール２５を起動させる。段階５０８において、検索モジュール２５は、検索領域パラメータデータを取得する、及び／又は、検索領域パラメータデータを生成する。段階５１０において、検索モジュール２５は、検索領域パラメータデータに応じて、追跡点に関連付けられる検索領域を生成する。段階５１２において、検索モジュール２５は、検索パラメータを取得する、及び／又は、検索パラメータを生成する。段階５１４において、検索モジュール２５は、検索領域３０６内に位置付けられる表示データに対応する画像データにフィルタリング及び／又は平滑化を行う。段階５１６において、検索モジュール２５は、検索パラメータに応じてフィルタリングされ平滑化された画像データ内の実際の境界３０２の検索を行い、修正点を生成する。段階５１８において、修正点は、表示モジュールに供給されて、ＧＵＩ上に表示される。段階５２０において、表示される修正点は、最も近い前の修正点と接続される。当該技術において既知である補間方法を用いて、滑らかな修正境界３１０を生成することが好適である。段階５２０を終了した後、制御は、処理段階５０４に戻る。

本願に開示した実施例に様々な変更を加え得ることを理解するものとする。従って、上述した説明は制限的ではなく、好適な実施例の説明に過ぎない。当業者は、本発明の特許請求の範囲及び技術的思想内の変形を考えることができるであろう。

本発明のシステムを示すブロック図である。 従来技術のシステムにおけるグラフィカルユーザインタフェースの画面を示す図である。 図１のシステムのグラフィカルユーザインタフェースの画面を示す図である。 本発明に従い関心の対象物を追跡する際に生成されるデータ素子を示す図である。 本発明に従い生成される検索領域を示す図である。 本発明に従い生成される検索領域を示す図である。 本発明に従い生成される検索領域を示す図である。 本発明に従い生成される検索領域を示す図である。 本発明に従い生成される検索領域を示す図である。 本発明の演算方法を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 超音波撮像システム
１２ コンソール
１４ プローブ
１６ モニタ
１７、１７ａ、１７ｂ グラフィカルユーザインタフェース
１８ ユーザ入力装置
２０ プロセッサ
２２ ディスプレイモジュール
２４ 追跡ツールモジュール
２５ 検索モジュール
２６ ケーブル
２８ プローブデータ
３２ デジタル画像データ
３４ 信号プロセッサ
４０ 追跡ツールスイッチ
５２、５４ インタフェース
２００ａ、２００ｂ 関心の対象物
２０２ａ、２０２ｂ 実際の輪郭
２０４ａ、２０４ｂ 追跡された輪郭
２０６ 修正された輪郭
３０２ 実際の境界
３０４ 追跡点
３０６ 検索領域
３０８ 修正点
４００ 検索領域

Claims (28)

1. 超音波撮像システムによって撮像される関心の対象物を追跡する際に、検索機能を行うために、少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能な検索ソフトウェアモジュールであって、
   上記超音波撮像システムは、
   上記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続し、上記少なくとも１つのプロセッサに、少なくとも１つの画像データ素子のアレイを含む画像データを供給するプローブと、
   上記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続し、上記処理された画像データとグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）上の場所を指し示すカーソルを含む上記ＧＵＩを表示するディスプレイ手段と、
   上記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続し、上記ＧＵＩ上に表示される関心の対象物の境界に沿って上記カーソルを動かすことにより、追跡のための上記ＧＵＩ上の所望の場所を指し示すよう上記カーソルを操作することをユーザに可能にするユーザ入力手段と、
   上記少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能であり、上記ＧＵＩを生成するために上記画像データ及びユーザカーソル動作を処理し、上記ＧＵＩを上記ディスプレイ手段に供給するディスプレイソフトウェアモジュールと、
   上記少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能であり、上記関心の対象物の上記境界を追跡する際に、上記カーソルにより指し示される上記ＧＵＩ上の場所に関連付けられる一連の追跡点を生成する追跡ツールソフトウェアモジュールと、を含み、
   上記検索ソフトウェアモジュールは、
   上記一連の追跡点の各追跡点に関連付けられる検索領域を生成する手段と、
   上記関心の対象物の実際の境界を表す少なくとも１つの画像データ素子を見つけるべく各検索領域に関連付けられる画像データを検索する手段と、を含み、
   各検索領域は、少なくとも１つの選択可能なパラメータを有し、
   上記少なくとも１つの画像データ素子は、各検索領域に関連付けられる少なくとも１つの修正点を画成する、検索ソフトウェアモジュール。
2. 上記選択可能なパラメータは、上記検索領域のサイズである請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
3. 上記選択可能なパラメータは、上記検索領域の形状である請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
4. 上記選択可能なパラメータは、上記追跡点の場所に対する上記検索領域の位置である請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
5. 上記選択可能なパラメータの現在の選択の指示は、上記ＧＵＩ上に表示される請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
6. 上記画像データを検索する手段は、エッジ検出を行う手段を含む請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
7. 上記画像データを検索する手段は、マルチ解像度処理を行う手段を含み、
   上記マルチ解像度処理を行う手段は、上記検索領域を、少なくとも第１及び第２のサブ検索領域に分割する手段を含み、
   上記少なくとも第１及び第２のサブ検索領域に行われる検索は、少なくとも第１及び第２の解像度を用いる請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
8. 上記画像データを検索する手段は、上記ユーザが上記境界を追跡する際に、上記検索領域の１つに関連付けられる画像データを検索する請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
9. 上記画像データを検索する手段は、検出されるエッジに最短費用の経路処理を行う手段を更に含む請求項６記載の検索ソフトウェアモジュール。
10. 上記一連の追跡点の追跡点に関連付けられる検索領域の上記少なくとも１つの選択可能なパラメータは、少なくとも１つの前の追跡点に関連付けられる検索領域に関連付けられる少なくとも１つの修正点の場所に応じて選択される請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
11. 上記少なくとも１つの選択可能なパラメータは、追跡時の上記カーソルの動作の速度に応じて選択される請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
12. 上記検索手段は、選択可能な解像度を用いて各検索領域に関連付けられる上記画像データを検索する請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
13. 上記一連の追跡点の追跡点に関連付けられる検索領域に関連付けられる画像データに行われる検索の選択可能な解像度は、少なくとも１つの前の追跡点に関連付けられる上記検索領域について生成される上記修正点に応じて選択される請求項１２記載の検索ソフトウェアモジュール。
14. 上記選択可能な解像度は、追跡時の上記カーソルの動作の速度に応じて選択される請求項１２記載の検索ソフトウェアモジュール。
15. 上記ユーザ入力手段は更に、撮像される組織のタイプに対応するタイプを上記ユーザが入力することを可能にし、
    上記検索手段は更に、上記タイプに関連付けられるデータにアクセスする手段と、上記アクセスしたデータに応じて、上記画像データの検索を調整する手段とを含む請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
16. 上記ＧＵＩは、上記一連の追跡点の追跡点と、各追跡点に関連付けられる上記検索領域と、各検索領域について生成される少なくとも１つの修正点とを、選択的に表示する請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
17. 上記検索ソフトウェアモジュールは更に、一連の追跡点に関連付けられる検索領域について生成される少なくとも１つの修正点を接続した表示可能な輪郭を生成する手段を含む請求項１記載の検索ソフトウェアモジュール。
18. 少なくとも１つのプロセッサと、
    上記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続し、上記少なくとも１つのプロセッサに、少なくとも１つの画像データ素子のアレイを含む画像データを供給するプローブと、
    上記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続し、上記処理された画像データとグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）上の場所を指し示すカーソルを含む上記ＧＵＩを表示するディスプレイ手段と、
    上記少なくとも１つのプロセッサに動作可能に接続し、上記ＧＵＩ上に表示される関心の対象物の境界に沿って上記カーソルを動かすことにより、追跡のための上記ＧＵＩ上の所望の場所を指し示すよう上記カーソルを操作することをユーザに可能にするユーザ入力手段と、
    上記少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能であり、上記ＧＵＩを生成するために上記画像データ及びユーザカーソル動作を処理し、上記ＧＵＩを上記ディスプレイ手段に供給するディスプレイソフトウェアモジュールと、
    上記少なくとも１つのプロセッサ上で実行可能であり、上記関心の対象物の上記境界を追跡する際に、上記カーソルにより指し示される上記ＧＵＩ上の場所に関連付けられる一連の追跡点を生成する追跡ツールソフトウェアモジュールと、
    上記プロセッサ上で実行可能な検索ソフトウェアモジュールと、を含み、
    上記検索ソフトウェアモジュールは、
    上記一連の追跡点の各追跡点に関連付けられる検索領域を生成する手段と、
    上記関心の対象物の実際の境界を表す少なくとも１つの画像データ素子を見つけるべく各検索領域に関連付けられる画像データを検索する手段と、を含み、
    各検索領域は、少なくとも１つの選択可能なパラメータを有し、
    上記少なくとも１つの画像データ素子は、各検索領域に関連付けられる少なくとも１つの修正点を画成する、超音波撮像システム。
19. 上記選択可能なパラメータは、上記検索領域のサイズである請求項１８記載の超音波撮像システム。
20. 上記選択可能なパラメータは、上記検索領域の形状である請求項１８記載の超音波撮像システム。
21. 上記パラメータは、上記追跡点の場所に対する上記検索領域の位置である請求項１８記載の超音波撮像システム。
22. 上記画像データを検索する手段は、エッジ検出を行う手段を含む請求項１８記載の超音波撮像システム。
23. 上記画像データを検索する手段は、マルチ解像度処理を行う手段を含み、
    上記マルチ解像度処理を行う手段は、上記検索領域を、少なくとも第１及び第２のサブ検索領域に分割する手段を含み、
    上記少なくとも第１及び第２のサブ検索領域に行われる検索は、少なくとも第１及び第２の解像度を用いる請求項１８記載の超音波撮像システム。
24. 上記画像データを検索する手段は、検出されるエッジに最短費用の経路処理を行う手段を更に含む請求項２２記載の超音波撮像システム。
25. 上記画像を検索する手段は、選択可能な解像度を用いて各検索領域に関連付けられる上記画像データを検索する請求項１８記載の超音波撮像システム。
26. 関心の対象物の超音波画像を追跡する際に、上記関心の対象物の実際の境界を検索する方法であって、
    少なくとも１つの画像データ素子のアレイを含む入力画像データを受信する段階と、
    上記画像データを処理する段階と、
    上記処理された画像データと、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）上の場所を指し示すカーソルを含む上記ＧＵＩを生成する段階と、
    上記ＧＵＩに含まれる関心の対象物の境界の追跡に関連付けられるユーザ入力カーソル動作コマンドを受信する段階と、
    上記カーソルにより指し示される上記ＧＵＩ上の場所に関連付けられる一連の追跡点を生成する段階と、
    各追跡点に関連付けられ、且つ、少なくとも１つの選択可能なパラメータを有する検索領域を生成する段階と、
    追跡される上記関心の対象物の実際の境界を表す少なくとも１つの画像データ素子を見つけるべく各検索領域に関連付けられる画像データを検索する段階と、を含む方法。
27. 少なくとも１つの画像データ素子のアレイを含む入力画像データを受信する段階と、
    超音波撮像システムにより撮像される関心の対象物の境界の追跡に対応する上記画像データ素子のアレイの一連の画像データ素子を取得する段階と、
    上記一連の画像データ素子の各画像データ素子に関連付けられ、上記画像データ素子のアレイのサブセットを含み、上記画像データ素子のアレイの上記サブセットを決める少なくとも１つの選択可能なパラメータを有する検索領域を生成する段階と、
    追跡される上記関心の対象物の実際の境界を表す少なくとも１つの画像データ素子を見つけるべく各検索領域に関連付けられる上記画像データ素子のアレイの上記サブセットを検索する段階と、を含む方法を行うために、上記超音波撮像システムの少なくとも１つのプロセッサにより実行されるよう構成されるプログラム可能な命令のセットを格納するコンピュータ可読媒体。
28. 上記画像データを処理する段階と、
    上記処理された画像データと、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）上の場所を指し示すカーソルを含む上記ＧＵＩを生成する段階と、
    上記追跡に関連付けられるユーザ入力カーソル動作コマンドを受信する段階と、
    上記入力カーソル動作コマンドに従い上記カーソルにより指し示される上記ＧＵＩ上の場所に応じて上記一連の画像データ素子を生成する段階を更に含む請求項２７記載のコンピュータ可読媒体。

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