JP2009516546A - 医用画像から組織情報を検出し且つ提示するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、医用画像からの組織情報を検出し且つ提示するための、システム及び方法に関するものである。一実施形態では、医用画像システムは、画像トランスデューサアッセンブリと、コンソールと、を有しており、画像トランスデューサアッセンブリは、１つ以上のエネルギーパルスを放射し、１つ以上のエコー信号を受け取るように、構成されており、コンソールは、画像トランスデューサアッセンブリに連結されており、１つ以上のエコー信号を受け取り、１つ以上のエコー信号に基づいて非圧縮画像を生成し、非圧縮画像に基づいてログ圧縮画像を生成し、非圧縮画像に基づいてカラーオーバーレイを生成し、ログ圧縮画像にカラーオーバーレイを適用するように、構成されている。

Description

本発明は、医用画像システムに関するものであり、更に特別には、医用画像から組織情報を検出し且つ提示するためのシステム及び方法、に関するものである。

低侵襲的処置を利用することによる、病状の、管腔内、腔内、血管内、及び、心臓内の、治療及び診断は、医療の多数の分野において、効果的なツールである。これらの処置は、典型的には、画像及び治療のカテーテルを用いて行われており、そのカテーテルは、体内へ、及び、大腿動脈等の、診断及び／又は治療される血管又は臓器から離れた部位における、脈管系のアクセス可能な血管内へ、経皮的に、挿入される。そして、カテーテルは、治療される人体の部位へ、脈管系の血管を通って、進められる。カテーテルは、画像装置、典型的には超音波画像装置、を備えていてもよく、画像装置は、動脈の狭窄部位等の人体の罹患部位を、位置付け且つ診断するために、使用されている。例えば、Hamm他の米国特許第５，３６８，０３５号の開示は、参照することによってここに組み込まれており、血管内超音波画像トランスデューサを有するカテーテルを、示している。

図１ａは、本技術分野において公知の、画像トランスデューサアッセンブリ１の実施例を示している。画像トランスデューサ１は、典型的には、（部分的に示されている）ガイドワイヤの内腔１０内にあり、外側管状壁部材５を、有している。血管の画像を得るために、画像トランスデューサアッセンブリ１は、血管内に挿入できる。そして、トランスデューサアッセンブリ１は、血管内から血管の一部にて、エネルギーパルス、例えば、超音波、を放出し、また、エコー信号又は反射信号を、受け取りながら、同時に回転できる。

図１ｂにおいて、表示画面と、プロセッサと、関連したグラフィックハードウェア（図示せず）と、を有する画像コンソール２０が、医用画像システム３０を形成するために、画像トランスデューサアッセンブリ１と連結できることは、公知である。画像コンソール２０は、画像トランスデューサアッセンブリ１から受け取ったエコー信号を処理し、撮像される部位の画像を形成する。画像を形成するために、画像コンソール２０は、表示画面上に、「ラジアル・ライン」として公知の多重ライン（図示せず）を描く。その多重ラインの各々は、トランスデューサアッセンブリ１の角度位置に対応している。画像コンソール２０のプロセッサは、ラインに対応する角度位置においてトランスデューサアッセンブリ１から受け取ったエコー信号の、マグニチュードレベルに基づいて、ラインの画素に、輝度値を設定する。これらのラジアル・ラインを多数含んでいる図は、血管内超音波システム（ＩＶＵＳ）画像（図示せず）等の画像を、結果としてもたらしている。そのような画像は、特に、撮像される部位の組織、例えば、撮像される部位表面の滑らかさ又は粗さ等を、示すことができる。
米国特許第５，３６８，０３５号

広い範囲のマグニチュードと、多数の組織的に異なった部位８０と、を有する画像７０の実施例は、図１ｃに示されている。支持構造表面の組織及び正確な識別は、医用画像において、重要である。そのような情報は、病状を診断しようとする、放射線科医及び他の臨床医にとって、有用である。医用画像では、異常性が、組織の微かな変化としてのみ検出可能であることが、多い。従って、そのような組織情報を検出し且つ提示するための、改良されたシステム及び方法が、望まれている。

本発明は、医用画像から組織情報を検出し且つ提示するためのシステム及び方法に関するものである。一実施形態では、医用画像システムは、画像トランスデューサアッセンブリと、コンソールと、を有している。画像トランスデューサアッセンブリは、１つ以上のエネルギーパルスを放射し、１つ以上のエコー信号を受け取るように、構成されており、コンソールは、画像トランスデューサアッセンブリに連結されており、１つ以上のエコー信号を受け取り、１つ以上のエコー信号に基づいて非圧縮画像を生成し、非圧縮画像に基づいて圧縮画像を生成し、非圧縮画像に基づいてカラーオーバーレイを生成し、圧縮画像にカラーオーバーレイを適用するように、構成されている。他の実施形態では、圧縮画像は、ログ圧縮画像であってもよい。

更に他の実施形態では、医用画像システムは、画像トランスデューサアッセンブリと、コンソールと、を有している。画像トランスデューサアッセンブリは、１つ以上のエネルギーパルスを放射し、それぞれがマグニチュードレベルを有している、１つ以上のエコー信号を、受け取るように、構成されており、コンソールは、画像トランスデューサアッセンブリに連結されており、１つ以上のエコー信号を受け取り、１つ以上のエコー信号に基づいて画像を生成し、画像のマグニチュードレベルに基づいて画像へ聴覚情報を加えるように、構成されている。

本発明の他の、システム、方法、特徴、及び、利点は、以下の図面及び詳細な説明の審査において、当業者にとっては、明らかであり、又は、明らかになるであろう。追加の、システム、方法、特徴、及び、利点、の全ては、この記述内に含まれており、本発明の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護されている。

上記で述べられた本発明の他の利点及び目的が、どのように得られるかを、より理解するために、上記に簡単に記載された実施形態の更に詳細な記載が、その特有の実施形態を参照することにより、提供され、それは、添付の図面に描かれている。図の要素は、必ずしも縮尺通りではなく、代わりに、本発明の原理を描く際に、強調されていることに注意すべきである。更に、図において、同様の参照符号は、種々の図を通して、対応する部分を示している。しかし、同様の部分が、常に、同様の参照符号を有しているわけではない。更に、全ての図は、概念を伝えることを意図しており、そこでは、関連する大きさ、形状、及び、他の詳細な特性が、そのままに又は正確にというよりもむしろ、図式的に、描かれている。

図１ｂに示すように、典型的な画像システム３０は、画像トランスデューサアッセンブリ１と、画像トランスデューサアッセンブリ１に連結した画像コンソールと、を含んでもよく、画像コンソール２０は、表示画面と、プロセッサと、関連したグラフィックハードウェア（図示せず）と、を有している。血管内超音波システム（ＩＶＵＳ）によって体組織の画像を形成するために、画像トランスデューサアッセンブリ１は、超音波パルス等のエネルギーパルスを放射し、それらが体組織（組織、脂肪、骨、血管、血小板等、又は、他の対象物）によって反射された後、それらのパルスから、エコー信号を、受け取る。必要であれば、画像トランスデューサは、中心軸の周りを回転しながら、同時に、エネルギーパルスを放射してもよく、又は、中心軸に沿って長手方向に変形してもよい。画像コンソール２０は、画像トランスデューサアッセンブリ１からエコー信号を受け取り、トランスデューサアッセンブリ１が回転する際のトランスデューサアッセンブリ１の角度位置にそれぞれ対応したラインを、表示画面上に描く。画像コンソール２０のプロセッサは、対応する角度位置において、トランスデューサアッセンブリ１から受け取ったエコー信号のマグニチュードレベルに基づいて、ラインの画素に輝度値を設定する。これらのライン（ラジアル・ライン）を多数含んでいる図は、結果として、血管内超音波システム（ＩＶＵＳ）画像（図示せず）等の画像をもたらしている。そのような画像は、撮像される部位についての、血液斑点の発生等の組織情報を、提供できる。

受け取られたエコー信号は、特定の角度位置に対応したレコード又はベクトルによって、典型的には、分類される。特定の角度位置における各々のレコード又はベクトルは、広い範囲のマグニチュードに及ぶ、振幅を、含んでいる。最大振幅は、最小振幅の数万倍強い。しかしながら、モニター（ＣＲＴ、液晶画面、プラズマ等）等の表示装置は、限られた数（例えば２５６）のグレーレベルを、典型的には、認識するのみである。従って、組織的に異なる領域間での区別する能力は制限され、幾つかの領域は、不鮮明すぎるためにそのような装置で明瞭に見ることができず、また、隣接した領域と区別することは困難である。

画像７０は、受け取ったエコー信号の画像であるが、その実施例は、広い範囲のマグニチュードと、多数の組織的に異なった領域８０と、を含んでおり、図１ｃに示されている。かなり不鮮明な組織領域は、矢印８５によって印付けられている。画像のマグニチュードの範囲を効果的に変化させるための一方法は、対数スケールを使用することである。結果として、広い範囲のマグニチュードは、全ての画像部分が限られた数のレベルのみを有するグレースケールで表すことができるように、圧縮される。対数スケールを使用して画像を圧縮する過程は、「ログ圧縮」として、知られている。ログ圧縮画像１００の実施例は、図１ｄに示されている。ログ圧縮を適用するのに不利な点は、オリジナルのエコー信号に存在する、幾つかの潜在的に有用な組織情報が、失い得る又は変わり得ることである。例えば、図１ｃにおいて、より組織的に異なった特性が表示されている数本のラインは、図１ｄでは、矢印１１０で印付けられるように、人間の目に対してその異なった様相を失ってしまう。従って、医師、医師助手、又は、看護師等の、ヒト観察者にとって容易に明らかとなるように、そのような画像１００の組織情報を強化する方法を有することは、有用である。

一方法では、カラーを使用するオーバーレイは、グレースケールとは対照的に、オリジナルの非圧縮画像に基づいて、生成される。異なるカラーは、規定の数のレベルに対するマグニチュードレベル、例えばエコー信号のマグニチュードレベルに、設定されてもよい。カラーオーバーレイは、オリジナルの非圧縮画像及びカラー設定に基づいて、生成されてもよく、また、図１ｃに示されたログ圧縮画像１００に、適用されてもよい。そのようなカラーオーバーレイを用いた実施結果の画像１５０は、図２に示されている。図１ｄの画像１００の矢印１１０は、組織的に異なる領域８０を印付けており、その領域８０の組織的な違いは、容易には明らかでない。図２に示すように、カラーオーバーレイを使用することにより、図１ｄの画像１００の矢印１１０によって印付けられたそれらの領域が、１つに青／緑、次に青／明るい青、最後に紫というように、人間の目にとってかなり異なることを、矢印１６０は、示している。

上記記載のように、カラーオーバーレイは、グレースケール画像７０からのデータに基づいて、生成される。一実施形態では、グレースケール画像７０から独立したデータは、また、カラーオーバーレイの生成に貢献することができる。典型的には、温度測定装置（図示せず）又はＸ線装置（図示せず）等の医用画像装置と、同時期に又は同時に使用される、他の電子診断装置が、存在する。例えば、温度測定装置は、撮像装置（例えば、トランスデューサアッセンブリ１）と連結して、撮像される部位の温度を測定するために使用できる。カラーオーバーレイは、例えば、オーバーレイの中に散乱された特定のカラーの形態で、温度測定装置から得られた撮像される部位の温度を、反映できる。当業者が理解するように、そのような情報によって、操作者は、撮像される部位の組織炎症等の異常性に、容易に気付くことができる。

他の実施形態では、内在するグレースケール画像が技術者にとって未だ可視であるように、カラーオーバーレイ中の１つ以上のカラーを、透明とすることができる。従って、対応するカラーオーバーレイには現れない、内在するグレースケール画像によってもたらされる情報は、透明カラーオーバーレイを用いて、未だ可視である。更に、カラーオーバーレイの透明性は、調節可能及び／又は調光可能にすることができる。例えば、ユーザーコントロールは、例えばスライドスケール（図示せず）の形態で、画像コンソール２０に含むことができ、それは、使用者が、カラーオーバーレイの透明度量を制御するのを、可能にする。すなわち、使用者は、内在するグレースケール画像の可視度量を、制御することができる。

他の実施形態では、プロセッサと、ディスプレイと、画像を処理するハードウェア及びソフトウェア（図示せず）と、を有するシステムが、図３に示された方法を実行できる。当業者が理解するように、システムは、画像トランスデューサアッセンブリからエコー信号を受け取り、そして、次に続く機能を実行するように、構成できる。第１に、システムは、画素のオリジナルのマグニチュードに基づいて、オリジナル画像の各画素に対して異なったカラーを設定することができる（作動ブロック２００）。次に、システムは、画素のログ圧縮したマグニチュードに基づいて、各画素に対して輝度レベルを設定することができる（作動ブロック２１０）。次に、システムは、作動ブロック２００で得られたカラー設定と、作動ブロック２１０で得られた輝度設定と、を使用して、色付けされた画像を生成できる（作動ブロック２２０）。そして、色付けされた画像は、更なる分析のために、コンピューターストレージ媒体に、保存できる。

他の実施形態では、画像の様相は、使用者にとって使いやすいインターフェース、例えば、ばね仕掛けのノブ、キーボード、マウス、及び／又は、グラフィカルユーザーインターフェースを有しているソフトウェアアプリケーション等によって、制御できる。特定の目標部位が撮像される場合、特定の目標部位の組織情報の、より近似した又は更なる検査のための、カラーライゼーション量を制御するために、使用者は、例えばノブを回す等して、調節できる。必要であれば、操作者は、ユーザーインターフェースを通して、マグニチュードレベルに設定されたカラーを、変えることができる。そのようなカラー設定のカスタマイゼーションは、ヒト操作者又は一部の色覚異常のヒト操作者にとって、レベルの違いを、より知覚可能にするのを助けることができる。

更に他の実施形態では、エコー信号の異なるマグニチュードレベルに対して、異なるカラーを設定する代わりに、異なるサウンド、例えば、異なるトーン又は異なるパターンを、異なるマグニチュードレベルに対して設定してもよく、組織情報が、聴覚情報として表されるのを、可能にする。更に、そのような粒状度レベルでサウンドを設定する代わりに又は加えて、サウンドは、画像内の異なるマグニチュードレベルの組み合わせに基づいて、設定されてもよい。

また他の実施形態では、エコー信号の異なるマグニチュードレベルに対して異なるカラーを設定するのに加えて、更に、異なるサウンドを、異なるマグニチュードレベルに対して設定してもよく、組織情報が、聴覚情報及び視覚情報として表されるのを、可能にする。更に、そのような粒状度レベルでサウンドを設定する代わりに又は加えて、サウンドは、画像内の異なるマグニチュードレベルの組み合わせに基づいて、設定されてもよい。

他の変形例は、マウス等のポインティングデバイスを含んでいる。従って、例えば、操作者が、画像の特定のラインをポイントするのに、マウス等のポインティングデバイスを使用する場合、システムは、そのマグニチュードレベルに設定された可聴なサウンドを、スピーカーを通して出力する。ポインターを異なるラインへ動かすことによって、マグニチュードレベルの違いは、ヒト操作者によって聴覚的に認識できる。従って、カラースケール又はグレースケールのオーバーレイによって、１つのラインが異なるマグニチュードを有しているかどうか、及び、それはどれほどの違いかを、ヒト操作者が容易に理解できない場合、ヒト操作者は、問題となっているラインのトーンを聴くために、聴覚設定を使用することができる。

上記の明細書において、本発明は、その特定の実施形態に基づいて説明されている。しかしながら、本発明の広い精神及び範囲から逸脱せずに、各種の修正及び変更を行うことは、明らかに可能である。例えば、本明細書で述べた作動プロセスの特定の順序及び組合せは、単なる例示であって、本発明は、異なる又は追加の作動プロセス、或いは、異なる組合せ又は順序の作動プロセスを用いて、実施することができるということを、理解されたい。例えば、本発明は、医用画像装置を含む用途に特に適しているが、一般的な画像装置を含むあらゆるデザインにおいても使用できる。更なる実施例として、一実施形態の各特徴を、他の実施形態に示された他の特徴と、組み合わせたり適合させたりすることができる。加えて且つ明らかに、特徴は、要望通りに、追加したり取り除いたりできる。更に、本発明は、添付の請求項及びそれらの均等物に限定される範囲を除いては、限定されるものではない。

本技術分野において公知である、画像トランスデューサアッセンブリの側面断面図である。 本技術分野において公知である、医用画像システムのブロック略図である。 異なるマグニチュード及び組織を示している、画像の実施例である。 図１ｃからの画像に基づいて、ログ圧縮された画像の、実施例である。 本発明の好ましい実施形態に従って生成された画像の、実施例である。 本発明の好ましい実施形態の操作のダイアグラムである。

Claims (13)

1. 医用画像システムであって、
   画像トランスデューサアッセンブリと、コンソールと、を備えており、
   画像トランスデューサアッセンブリは、患者内の部位において１つ以上のエネルギーパルスを放射し、１つ以上のエコー信号を受け取るように、構成されており、
   コンソールは、画像トランスデューサアッセンブリに連結されており、１つ以上のエコー信号を受け取り、１つ以上のエコー信号に基づいて１つ以上の非圧縮画像を生成し、１つ以上の非圧縮画像に基づいて１つ以上の圧縮画像を生成し、１つ以上の非圧縮画像に基づいてカラーオーバーレイを生成し、カラーオーバーレイを１つ以上の圧縮画像に適用するように、構成されている、ことを特徴とする医用画像システム。
2. １つ以上の圧縮画像が、ログ圧縮画像を含んでいる、請求項１記載の医用画像システム。
3. 画像トランスデューサアッセンブリが、軸を有しており、その軸の回りを回転するように構成されており、
   画像トランスデューサアッセンブリが、エネルギーパルスを放射し、その軸の回りを回転する間に１つ以上のエコー信号を受け取る、請求項１記載の医用画像システム。
4. 画像トランスデューサアッセンブリが、超音波トランスデューサアッセンブリである、請求項１記載の医用画像システム。
5. コンソールが、プロセッサと、表示画面と、グラフィックハードウェアと、を含んでいる、請求項１記載の医用画像システム。
6. コンソールが、カラー設定の調節をするためのコントロールを含んでいる、請求項１記載の医用画像システム。
7. コンソールが、聴覚信号を１つ以上の非圧縮画像に適用できるように構成されている、請求項１記載の医用画像システム。
8. コンソールが、聴覚信号設定を調節するためのコントロールを、更に含んでいる、請求項７記載の医用画像システム。
9. コンソールが、聴覚信号を１つ以上の非圧縮画像に適用できるように構成されている、請求項２記載の医用画像システム
10. コンソールが、聴覚信号設定を調節するためのコントロールを、更に含んでいる、請求項９記載の医用画像システム。
11. カラーオーバーレイが、１つ以上の非圧縮画像とは独立したデータに基づいて、更に生成されている、請求項１記載の医用画像システム。
12. １つ以上の非圧縮画像とは独立したデータが、患者の部位で適用された温度測定装置からのデータである、請求項１１記載の医用画像システム。
13. カラーオーバーレイの透明度が、ユーザーによって調節可能である、請求項１記載の医用画像システム。

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