JP2013542046A5 - - Google Patents

Claims (32)

1. 様々な変形状態における対象者組織の動的な一連のエコー信号を取得する超音波変換器と、
   前記対象者組織の超音波画像を生成し、且つ表示する画像処理装置と、
   を備えている超音波システムであって、
   前記画像処理装置が、
   前記動的な一連のエコー信号に対応する動的画像を生成し、
   前記生成された画像のうちの第一の画像の対象領域（ＲＯＩ）内の複数の対象者組織を表す画素を特定し、
   前記特定された複数の画素のそれぞれに隣接する画素群に基づき、第一の画像から以後の画像への前記特定された複数の画素の変位、変形、およびエコー強度を追跡することによって局部的な組織の機械的挙動を評価し、
   前記追跡された画素位置で前記対象者の組織機能性を決定し、
   前記追跡された画素位置に対応する動的画像において前記組織機能性を表示し、
   決定された剛性−歪みの関係から推定することのできる前記複数の組織機能性パラメータのヒストグラムまたは確率密度関数図を生成し、
   前記ヒストグラムまたは確率密度関数図のアスペクト比から順序尺度を算出し、
   以前の順序尺度を算出するために使用された撮像データの取得以降に発生した組織の治癒量を判定するために、前記算出された順序尺度と以前の順序尺度とを比較するように構成されており、
   前記局部的な組織の機械的挙動が、前記特定された複数の画素の変位および変形の一方からなり、
   前記組織機能性が、剛性−歪みの関係とこの関係から推定されるその他のパラメータとを備えることを特徴とする超音波システム。
2. 前記処理装置が、判定された剛性−歪みの関係から推定することのできる前記組織機能性パラメータに対応する色彩を有する前記対象者のカラーマップを生成するように構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波システム。
3. 前記画像処理装置が、
   ａ）前記特定された複数の画素の中の一つの画素の最初の変位と、前記第一の画像から前記以後の画像のうちの一つへの前記特定された画素の隣接領域の変形とを推定し、
   ｂ）前記第一の画像内の前記特定された画素の画素位置と前記次の画像内の前記特定された画素の推定位置とに基づき、対応する画素群を用いて数学関数の値を算出し、
   ｃ）前記数学関数の値を終了値と比較し、
   前記値が、前記終了値を超過すれば、前記画像処理装置が、
   前記特定された画素の推定された前記最初の変位と前記特定された画素の前記隣接領域の前記変形とを変動させるように構成されることによって反復し、ステップｂ）に戻るように構成され、
   前記値が前記終了値未満であれば、前記画像処理装置が、
   前記値に基づき前記特定された画素の変位と前記特定された画素の前記隣接領域の変形とを決定し、
   反復を終了させるように構成されることによって、
   前記特定された複数の画素で局部的な組織の機械的挙動を評価するように構成されることを特徴とする請求項１記載の超音波システム。
4. 前記画像処理装置が複数のコンピュータコアからなり、各々のコアが中央処理装置（ＣＰＵ）を備えており、
   前記画像処理装置が、
   前記複数のコンピュータコアのうちの一つを用いて前記第一の画像から前記以後の画像までの前記特定された複数の画素のうちの１つを追跡し、且つ
   前記複数のコンピュータコアのうちの別のコンピュータコアを用いて前記第一の画像から前記以後の画像までの前記特定された複数の画素のうちの別の画素を追跡することによって、
   前記局部的な組織の機械的挙動を評価するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の超音波システム。
5. 組織病変の監視方法であって、
   第一の変形状態にある第一の超音波画像と第二の変形状態にある第二の超音波画像との間の第一の画素の運動または変形に少なくとも部分的に基づき第一の組織機能性ヒストグラム／確率密度関数図を生成する工程と、
   前記第一の組織機能性ヒストグラムに基づき第一の順序尺度アスペクト比を算出する工程と、
   第三の変形状態にある第三の超音波画像と第四の変形状態にある第四の超音波画像との間の第二の画素の運動に少なくとも部分的に基づき第二の組織機能性ヒストグラム／確率密度関数図を生成する工程と、
   前記第二の組織機能性ヒストグラム／確率密度関数図に基づき第二の順序尺度アスペクト比を算出する工程と、
   組織病変の指標として前記第一の順序尺度アスペクト比および前記第二の順序尺度アスペクト比に基づき時系列の図を生成する工程と、
   を備えていることを特徴とする方法。
6. 前記第一の組織機能性ヒストグラム／確率密度関数図を生成する工程が、
   前記第一の超音波画像内の前記第一の画素を選択することと、
   前記選択された第一の画素を取り巻く隣接画素を特定することと、
   前記選択された第一の画素とその隣接画素を用いて、前記第一の超音波画像から前記第二の超音波画像まで前記選択された第一の画素の運動および変形を追跡することと、
   前記第一の画素の少なくとも前記追跡された運動／変形を用いて前記組織の組織機能性マップを生成することと、
   超音波画像の任意のフレームに前記組織の組織機能性を重畳することと、
   前記組織機能性マップを用いて前記第一の組織機能性ヒストグラム／確率密度関数図を生成することと、
   を備えていることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 前記選択された第一の画素の運動を追跡する工程が、
   前記第二の超音波画像内の前記第一の画素の変位および変形を推定することと、
   前記第一の画素、それを取り巻く隣接画素、および前記第一の画素の推定された変位および変形に対応する数学関数の値を算出することと、
   前記算出値と閾値反復値とを比較することと、
   前記推定された変位を調節して、再算出値が前記閾値反復値未満になるまで前記値を再算出することと、
   を備えていることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 前記第二の組織機能性ヒストグラム／確率密度関数図を生成する工程が、
   前記第二の超音波画像内の前記第二の画素を選択することと、
   前記選択された第二の画素を取り巻く隣接画素を特定することと、
   前記選択された第二の画素およびその隣接画素を用いて、前記第三の超音波画像から前記第四の超音波画像まで前記選択された第二の画素の運動を追跡することと、
   前記組織機能性マップを用いて前記第二の組織機能性ヒストグラム／確率密度関数図を生成することと、
   を備えていることを特徴とする請求項６記載の方法。
9. 前記第一および第二の組織機能性ヒストグラム／確率密度関数図を、組織機能性の各量に対応するカラーを有する第一および第二のカラーマップとして提示する工程を備えていることを特徴とする請求項５記載の方法。
10. 様々な変形状態における対象者組織の動的な一連のエコー信号を取得する超音波変換器と、
    前記対象者組織の超音波画像を生成し、且つ表示する画像処理装置と、
    を備えている超音波システムであって、
    前記画像処理装置が、
    前記動的な一連のエコー信号に対応する動的画像を生成し、
    前記生成された画像のうちの第一の画像の対象領域（ＲＯＩ）内の複数の対象者組織を表す画素を特定し、
    前記特定された複数の画素のそれぞれに隣接した領域のなかに位置する画素群に基づき、第一の画像から以後の画像への前記特定された複数の画素の変位、変形、およびエコー強度を追跡することによって局部的な組織の機械的挙動を評価し、
    前記追跡された画素位置で前記対象者の組織機能性を決定し、
    前記追跡された画素位置に対応する動的画像において前記組織機能性を表示し、
    さらに、前記画像処理装置が、
    ａ）前記特定された複数の画素の中の一つの画素の最初の変位と、前記第一の画像から前記以後の画像のうちの一つへの前記特定された画素の隣接領域の変形とを推定し、
    ｂ）前記第一の画像内の前記特定された画素の画素位置と前記次の画像内の前記特定された画素の推定位置とに基づき、対応する画素群を用いて数学関数の値を算出し、
    ｃ）前記数学関数の値を終了値と比較し、
    前記値が、前記終了値を超過すれば、前記画像処理装置が、
    前記特定された画素の推定された前記最初の変位と前記特定された画素の前記隣接領域の前記変形とを変動させるように構成されることによって反復し、ステップｂ）に戻るように構成され、
    前記値が前記終了値未満であれば、前記画像処理装置が、
    前記値に基づき前記特定された画素の変位と前記特定された画素の前記隣接領域の変形とを決定し、
    反復を終了させるように構成されることによって、
    前記特定された複数の画素で局部的な組織の機械的挙動を評価するように構成されていることを特徴とする超音波システム。
11. 様々な変形状態における対象者組織の動的な一連のエコー信号を取得する超音波変換器と、
    前記対象者組織の超音波画像を生成し、且つ表示する画像処理装置と、
    を備えている超音波システムであって、
    前記画像処理装置が、
    前記動的な一連のエコー信号に対応する動的画像を生成し、
    前記生成された画像のうちの第一の画像の対象領域（ＲＯＩ）内の複数の対象者組織を表す画素を特定し、
    前記特定された複数の画素のそれぞれの隣接領域のなかに位置する画素群に基づき、第一の画像から以後の画像への前記特定された複数の画素の変位、変形、およびエコー強度を追跡することによって局部的な組織の機械的挙動を評価し、
    前記追跡された画素位置で前記対象者の組織機能性を決定し、
    前記追跡された画素位置に対応する動的画像において前記組織機能性を表示し、
    前記画像処理装置が複数のコンピュータコアからなり、各々のコアが中央処理装置（ＣＰＵ）を備えており、
    前記画像処理装置が、
    前記複数のコンピュータコアのうちの一つを用いて前記第一の画像から前記以後の画像までの前記特定された複数の画素のうちの１つを追跡し、且つ
    前記複数のコンピュータコアのうちの別のコンピュータコアを用いて前記第一の画像から前記以後の画像までの前記特定された複数の画素のうちの別の画素を追跡することによって、
    前記局部的な組織の機械的挙動を評価するように構成されていることを特徴とする超音波システム。
12. 命令を含むコンピュータプログラムを記憶している、非一時的な、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体であって、一以上のコンピュータによって実行される際、一以上の前記コンピュータに、
    超音波変換器を用いて取得された組織の動的な一連のエコー信号から生成させた第一の画像と第二の画像とにアクセスさせ、当該第二の画像は前記第一の画像よりも異なる変形状態にある前記組織を表しており、
    前記第一の画像内の前記組織を表している第一の複数の画素の位置を特定させ、
    前記第二の画像内の前記組織を表している第二の複数の画素の位置を推定させ、
    前記第一の複数の画素のエコー信号と前記第二の複数の画素のエコー信号とを比較させ、
    前記比較に基づいて、前記第二の複数の画素の実際の位置を導き出させ、
    導き出させた前記第二の複数の画素の実際の位置から前記第一の画像と前記第二の画像との間の前記組織の変形を算出させ、
    前記変形に基づいて前記組織機能性の情報を出力させる処理を実行させることを特徴とする、非一時的な、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
13. 前記命令は、前記コンピュータに、変形に関する前記第一の画像と前記第二の画像との間のエコー強度の比較に基づいて、前記組織の前記機能性の情報を計算させることを特徴とする、請求項１２記載の非一時的な、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
14. 前記命令は、前記コンピュータに、前記第一の画像と前記第二の画像の少なくとも一方に、前記機能性の情報を重畳させることを特徴とする、請求項１２記載の非一時的な、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
15. 前記第一の複数の画素は、第一の目標画素および第一の目標画素の隣接領域に位置する複数の画素を含み、
    前記第二の複数の画素は、第二の目標画素および第二の目標画素の隣接領域に位置する複数の画素を含み、
    さらに、前記命令は、前記コンピュータに、
    前記第一の目標画素の座標を特定させ、
    前記第二の目標画素の座標を推定させ、
    前記第一の目標画素のエコー強度と前記第二の目標画素のエコー強度とを比較し、
    前記比較に基づいて、前記第二の目標画素が前記第一の目標画素と同じ組織を表しているか否かを決定させることを特徴とする、請求項１２記載の非一時的な、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
16. さらに、前記命令は、前記コンピュータに、前記第二の複数の画素のエコー信号と前記第一の複数の画素のエコー信号との違いが閾値を超えている場合に、前記第二の複数の画素の推定された座標を反復して調節させることを特徴とする、請求項１２記載の非一時的な、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
17. 超音波変換器を用いて組織の動的な一連のエコー信号を取得する工程と、
    前記動的な一連のエコー信号から第一の画像と第二の画像とを生成する工程であって、当該第二の画像は前記第一の画像よりも異なる変形状態にある前記組織を表している工程と、
    前記第一の画像内の前記組織を表している第一の複数の画素の位置を特定する工程と、
    前記第二の画像内の前記組織を表している第二の複数の画素の位置を推定する工程と、
    前記第一の複数の画素のエコー信号と前記第二の複数の画素のエコー信号とを比較する工程と、
    前記比較に基づいて、前記第二の複数の画素の実際の位置を導き出す工程と、
    導き出した前記第二の複数の画素の実際の位置から前記第一の画像と前記第二の画像との間の前記組織の変形を算出する工程と、
    前記変形に基づいて前記組織機能性の情報を出力する工程と、
    を備えていることを特徴とする方法。
18. さらに、変形に関する前記第一の画像と前記第二の画像との間のエコー強度の比較に基づいて、前記組織の前記機能性の情報を計算する工程を備えていることを特徴とする請求項１７記載の方法。
19. さらに、前記第二の複数の画素の推定された座標を反復して調節することによって、前記第二の複数の画素の実際の位置を導き出す工程を備えていることを特徴とする特徴とする請求項１７記載の方法。
20. さらに、前記第一の画像内の第一の複数の画素の第一の画素を手動で選択する工程と、
    第一の複数の画素の他の画素を自動的に選択する工程であって、前記他の画素が前記第一の画素の隣接領域に位置する画素を含む工程と、
    を備えていることを特徴とする請求項１７記載の方法。
21. さらに、前記組織の変位、前記組織の変形、および前記第一の複数の画素のエコー強度を、同時に監視する工程を備えていることを特徴とする請求項１７記載の方法。
22. 前記機能性の情報を出力する工程が、
    前記組織の画像上に重畳された機能性の情報を有する複合画像の生成、
    ヒストグラムの生成、
    確率密度関数図の生成、
    のうちの少なくとも一つを含む前記組織機能性の情報を出力することを特徴とする請求項１７記載の方法。
23. 超音波システムであって、
    異なる変形状態にある組織の動的な一連のエコー信号を取得するために適用される超音波変換器と、一またはそれ以上のプロセッサとを備えており、
    前記プロセッサは、
    動的な一連のエコー信号に対応する一連の画像にアクセスし、
    前記一連の画像の第一の画像内の目標画素を特定し、この目標画素は患者の組織を表しており、
    前記目標画素を取り巻く隣接領域を定義し、
    前記目標画素内で表される前記組織の変位と、画素の隣接領域内で表される前記組織の変形と、前記一連の画像の中の前記第一の画像から少なくとも一つの以後の画像までの組織を表している画素のエコー強度と、を同時に監視し、
    監視された前記変位、前記エコー強度、および前記変形に基づいて前記組織機能性の指標を出力することを特徴とする超音波システム。
24. さらに、第一のプロセッサが、前記動的な一連のエコー信号に対応する前記一連の画像を生成するように構成されており、
    第二のプロセッサが、
    前記一連の画像にアクセスし、
    前記目標画素を特定し、
    前記画素の隣接領域を定義し、
    前記変位と前記変形とエコー強度とを監視し、
    前記機能性の指標を出力することを特徴とする請求項２３記載の超音波システム。
25. 前記機能性の指標は、ヒストグラムと確率密度関数図の一方を含むことを特徴とする請求項２３記載の超音波システム。
26. さらに、前記プロセッサが、
    前記一連の画像の第一の画像から複数の目標画素を選択し、
    複数の隣接領域を定義し、それぞれの隣接領域はそれぞれの前記目標画素を取り巻いており、
    前記複数の目標画素内で表される前記組織の変位と、複数の目標画素のエコー強度と、前記一連の画像の前記第一の画像から少なくとも一つの以後の画像までの複数の画素の隣接領域の変形と、を監視
    するように構成されていることを特徴とする請求項２３記載の超音波システム。
27. さらに、前記プロセッサが、
    前記目標画素の選択に続いて、前記画素の隣接領域を自動的に定義するように構成されていることを特徴とする請求項２３記載の超音波システム。
28. さらに、前記プロセッサが、
    その上に重畳されて表示された機能性を有する前記組織の画像を含む複合画像を生成するように構成されていることを特徴とする請求項２３記載の超音波システム。
29. 表示された機能性が、組織機能性のカラーマップによって表示されることを特徴とする請求項２８記載の超音波システム。
30. さらに、前記プロセッサが、
    前記第一の画像の中の前記目標画素の座標を特定し、
    前記第一の画像から以後の画像までの目標画素によって表される前記組織の変位を推定し、
    前記推定した変位に基づいて前記以後の画像内の変位した目標画素の座標を特定し、
    前記第一の画像の前記目標画素のエコー強度と前記変位した目標画素エコー強度とを比較し、
    前記比較に基づいて、前記変位した目標画素が前記目標画素と同じ組織を表しているか否かを決定するように構成されていることを特徴とする請求項２３記載の超音波システム。
31. 前記プロセッサが、
    前記エコー強度を比較するために数学的ノルム値を使用し、
    前記数学的ノルム値が閾値を超えた場合に、前記目標画素と前記隣接領域の新しい座標を推定し、
    前記数学的ノルム値が前記閾値未満の場合に、前記推定した座標を前記目標画素と前記隣接領域の前記以後の画像内の座標として使用するように構成されていることを特徴とする請求項３０記載の超音波システム。
32. さらに、前記プロセッサが、前記目標画素と前記隣接領域の新しい座標を反復して推定するように構成されていることを特徴とする請求項３０記載の超音波システム。