JP2017525445A - 超音波撮像装置 - Google Patents

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Abstract

超音波イメージング装置（２０）を開示する。該装置は、異なるビューイング方向で対象（１８）の超音波スキャンから得られた複数の超音波データセット（２６、２８）を受け取るように構成されたデータインターフェース（３０）を有する。超音波イメージング装置は、さらに、異なる超音波データセット中の対象の解剖学的構造を分割して、解剖学的構造のセグメンテーションデータを提供するセグメンテーションユニット（３２）と、セグメンテーションデータに基づいて異なる超音波データセットの空間基準（４８、５０、５２、５４）を決定する基準決定ユニット（３４）とを有する。空間基準に基づいて、受け取った超音波データの異なる領域のコンフィデンス値を決定するコンフィデンス決定ユニット（４０）が含まれる。

Description

本発明は、超音波撮像装置に関する。本発明の例示的な技術的応用は、１つまたは複数の取得された３次元超音波スキャンに基づいて胎児の頭蓋骨の２次元画像を生成することである。本発明はさらに、対象物からの超音波画像データを決定する超音波撮像システムに関する。さらに、本発明は、対象の解剖学的部位からの超音波画像データを評価する方法に関し、最後にコンピュータプログラムであって、コンピュータに、対象の解剖学的部位からの超音波画像データを評価させるプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムに関する。
超音波イメージングシステムは、一般に、ヒト患者の解剖学的特徴の検査により知られている。特に、超音波イメージングシステムは、胎児中枢神経系の出生前スクリーニング検査に使用される。対応する超音波システムは、例えば、特許文献１から公知である。
組織内の超音波伝搬の物理的性質のために、解剖学的特徴、特に胎児の頭蓋骨に対する超音波プローブの方向は、超音波画像の画質およびニューロソノグラム（ｎｅｕｒｏｓｏｎｏｇｒａｍ）の場合には重要な影響を及ぼす。組織における超音波伝搬のこの欠点を克服するために、超音波システムのプローブは、通常、最も信頼できる（ｃｏｎｆｉｄｅｎｔ）診断のためのビューを得るために、特定の位置に配置される。
超音波画像の画質を改善するさらなる技術は、異なる画像フレームの操作および／または変換をするトランスデューサアレイを使用して、独立した空間方向から部分的に重なり合う一連の画像フレームを取得することである。
しかしながら、既知の超音波イメージングシステムは、視野内の全ての領域の解剖学的構造を反映することができず、視野の一定の領域にアーチファクトを生じることがあり、臨床診断に悪影響を及ぼす可能性がある。
米国特許出願公開第２００９／００９３７１７ Ａ１号明細書
本発明の目的は、改良された超音波イメージング装置であって、胎児の頭蓋骨などの解剖学的対象の超音波データのより快適でより信頼性の高い解析を可能にするものを提供することである。さらに、本発明の目的は、このような方法を実施する、対応する方法およびコンピュータプログラムを提供することである。
本発明の第１の態様では、超音波イメージング装置が提供される。該装置は、
− 異なるビューイング方向で対象の超音波スキャンから得られた複数の超音波データセットを受け取るように構成されたデータインターフェースと、
− 前記異なる超音波データセット中の前記対象の解剖学的構造を分割して、前記解剖学的構造のセグメンテーションデータを提供するセグメンテーションユニットと、
− 前記セグメンテーションデータに基づいて前記異なる超音波データセットの空間基準を決定する基準決定ユニットと、
− 前記異なる空間基準に基づいて、前記異なる超音波データセットを結合して合成超音波画像とする画像生成ユニットとを有する。
本発明の別の一態様では、超音波イメージング装置が提供される。該装置は、
− 対象の超音波スキャンから得られた超音波データを受け取るように構成されたデータインターフェースと、
− 前記超音波データ中の前記対象の解剖学的構造を分割して、前記解剖学的構造のセグメンテーションデータを提供するセグメンテーションユニットと、
− 前記セグメンテーションデータに基づいて前記超音波データの空間基準を決定する基準決定ユニットと、
− 前記空間基準に基づいて、受け取った前記超音波データの異なる領域のコンフィデンス値を決定するコンフィデンス決定ユニットとを有する。
本発明のさらに別の一態様において、対象の解剖学的部位からの超音波画像データを評価する方法が提供される。該方法は、
− 異なるビューイング方向で前記対象の少なくとも１つの超音波データセットを受け取るステップと、
− 前記超音波データセット中の解剖学的構造を分割し、前記解剖学的構造のセグメンテーションデータとを提供するステップと、
− 前記セグメンテーションデータに基づいて前記超音波データセットの空間基準を決定するステップと、
− 前記空間基準に基づいて、受け取った前記超音波データのコンフィデンス値（５６）を決定するステップ（８８、７６）と、
− 前記異なる空間基準と前記コンフィデンス値とに基づいて、前記異なる超音波データセットを結合して合成超音波画像にするステップであって、前記異なるコンフィデンス値に基づいて、前記異なる超音波データセット中の異なる領域の超音波データが加重され、前記合成画像を構成する、ステップとを含む。
本発明のさらに別の一態様では、コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに、前記方法のステップをコンピュータに実行させるプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムが提示される。
言うまでもなく、特許請求の範囲に記載された方法は、特許請求の範囲に記載の超音波イメージング装置と同様のおよび／または同一の好ましい実施形態を有し、従属請求項に規定されている。
本発明は、異なるビューイング方向または異なる視野で取得された超音波スキャンに基づいて合成超音波画像を生成するという考えに基づいており、その結果、スキャンされた対象物のうち、組織内の超音波伝播の物理的特性により、超音波画像中で遮蔽またはマスクされる領域を低減することができる。異なる超音波データの向きまたは異なるビューイング方向は、対象の解剖学的構造のセグメンテーションによって識別され、データ中に、ある基準構造が識別され、画像生成ユニットが合成超音波画像を形成するために、異なるビューイング方向で取得された異なる超音波データに基づいて、超音波データを再配向することができる。結果として、高画質合成超音波画像を、少ない技術的努力でリアルタイムに提供することができ、その結果、超音波画像の取得がより快適になり、画質が向上する。本発明のさらなるアイデアは、組織内の超音波伝搬に起因して低画質となる可能性がある超音波データ内の領域を識別するために、超音波データの異なる領域のコンフィデンス値（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ）を決定することであり、低画質または低コンフィデンス値の領域を識別し、ユーザに情報（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を提供することができる。したがって、アーチファクトによる誤った臨床診断を減らすことができ、超音波イメージングの信頼性が向上する。異なる超音波データセット内の異なる領域の超音波データは、形成された合成画像がさらに改善された画質を有するように、異なるコンフィデンス値に基づいて重み付けすることができる。
本発明の意味における超音波データの異なる領域のコンフィデンス値は、超音波画像に基づく診断に影響を及ぼし得る測定された超音波データの期待画質および／または信頼性に対応する値である。
好ましい一実施形態では、空間基準は、対象の少なくとも１つの基準位置と１つの基準方向を含む基準フレームを含む。これは、異なる超音波データセットを高い信頼性で合成超音波画像に結合（ｃｏｍｂｉｎｅ）するために、視野内の解剖学的対象の相対位置および向きを識別する可能性である。
好ましい一実施形態では、基準決定ユニットは、それぞれの空間基準に基づいて、２つの超音波データセットの間の空間的変換を決定するように適応されている。これは、様々な超音波データセットの各ボクセルを合成超音波画像の１つのボクセルに対して計算または変換することが可能であり、合成超音波画像は、処理の労力が少なく、時間消費が少なく合成され、ほぼリアルタイムの画像が生成される可能性である。
好ましい一実施形態では、空間変換は、対応する超音波データセットの空間的並行移動と回転を含む。これにより、処理の手間をさらに低減できる。変換は、少ない計算ステップで空間基準から計算できるからである。
好ましい一実施形態では、前記データインターフェースは、前記対象の超音波スキャンと実質的に同時に前記超音波データを、連続したデータセットとして、又は実質的に連続的なデータストリームとして、受け取るように適応され、前記画像生成ユニットは、受け取った前記データセットと実質的に同時に前記合成画像を生成する。これにより、合成超音波画像をリアルタイムで提供することが可能である。対象のスキャン、データセットの送信、データの処理および合成超音波画像の生成が実質的に同時に行われ、各スキャンとほぼ同期して合成超音波画像をリアルタイムで提供することができるからである。言うまでもなく、本発明によれば、実質的に同時とは、対応するデータ処理ステップのために、合成超音波画像を形成するためのスキャン、データ送信、およびデータ処理の間の遅延が存在する可能性があり、遅延は１秒未満の範囲内にあることを意味する。
好ましい一実施形態では、画像生成ユニットは、受け取った超音波データセットを、合成超音波画像を連続的に調整するために、前に生成した合成超音波画像と結合（ｃｏｍｂｉｎｅ）する。言い換えれば、合成超音波画像は、スキャンの開始時に生成され、進行中の超音波スキャンの間に連続的に（ｃｏｎｓｅｃｕｔｉｖｅｌｙ ｏｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ）受信される追加の超音波データセットに基づいて連続的に調整または改善される。これは、臨床診断に必要な画質のレベルが達成されるまで、合成超音波画像を連続的に改善する可能性がある。
好ましい一実施形態では、画像生成ユニットは、合成画像の所望の解像度または合成画像の所望の画質が達成された場合、合成超音波画像生成を自動的にまたはユーザの要求に応じて停止するように適合される。
別の好ましい実施形態では、超音波イメージング装置は、前記空間基準に基づいて、受け取った前記超音波データの様々な領域のコンフィデンス値を決定するコンフィデンス決定ユニットを有する。コンフィデンス値は、様々な領域に対する取得され受信された超音波データの期待される信頼性または画質のレベルを表す。コンフィデンス値は、組織内の超音波伝播の物理的特性、対象の解剖学的構造に対する超音波プローブの向きに基づいて決定され、様々な領域内の受信超音波データの画質が決定されることが好ましい。これにより、低画質または潜在的に低画質の受信された超音波データ内の領域を識別し、この低い画質を克服するための手段がユーザによってとられる可能性がある。例えば、ユーザは、信頼性レベルを向上させるために、臨床診断において低いコンフィデンス値の領域を考慮しないか、またはそれらの領域において追加のスキャンまたは分析を実行することを意味することができる。
好ましい一実施形態では、前記基準決定ユニットは、前記空間基準に基づいて前記超音波スキャンの視野内の前記解剖学的対象の空間配向を決定するように適応され、前記コンフィデンス決定ユニットは、前記視野内の前記解剖学的対象の空間配向に基づいて前記コンフィデンス値を決定するように適応される。これにより、例えば、遮蔽されるエリアを識別できるので、コンフィデンス値が低い領域を容易に識別することができる。
好ましい一実施形態では、前記コンフィデンス値は前記対象の異なる領域の所定基準値に基づいて決定される。これにより、少ない技術的努力でコンフィデンス値を決定することができる。値は、例えば、高いコンフィデンスレベルおよび／または低いコンフィデンスレベルの領域に対する経験値に基づいて、予め決めることができるからである。
好ましい一実施形態では、前記コンフィデンス値は、超音波の前記解剖学的対象の伝搬モデルに基づいて決定される。これにより、対象の組織内の超音波伝搬の物理を考慮して、コンフィデンス値を高精度に決定できるようにすることができる。
好ましい一実施形態では、超音波データの各ボクセルに１つのコンフィデンス値が割り当てられ、前記コンフィデンス値はコンフィデンスマップに格納される。これにより、ボクセルデータおよびコンフィデンスデータの計算が容易に処理されるように、超音波データセットのボクセルを個々のコンフィデンス値とリンクすることが可能である。
好ましい一実施形態では、前記合成画像は前記コンフィデンス値に基づいて生成され、前記異なる超音波データセット中の異なる領域の超音波データは、前記異なるコンフィデンス値に基づいて加重され、前記合成画像を構成する。これにより、合成画像の品質を改善する可能性がある。低コンフィデンス領域の超音波データが考慮されず、コンフィデンスレベルが高い領域の超音波データがより多く考慮されるからである。
好ましい一実施形態では、画像生成ユニットは、合成画像内のコンフィデンス値のグラフィカル表示を提供するように適合される。さらに好ましい実施形態では、コンフィデンス値は、超音波データに重畳された画像構造として表示される。これにより、コンフィデンスの高いまたは低い領域の可視性を改善して、ユーザへの簡単なフィードバックを提供することができる。
以上説明したように、本発明によれば、超音波画像の信頼性を向上させることができる。超音波データを異なるビューイング方向に取り込んで、解剖学的構造のセグメンテーションにより、超音波画像データ中に決定された構造基準に基づいて、合成画像を合成するからである。超音波プローブが超音波データセットを捕捉する様々なビューイング方向のため、超音波データ品質が低い対象の領域の大きさを減らせる。例えば、遮蔽される領域を最小化することができるからである。合成超音波画像は、解剖学的構造に基づいて決定される超音波データ内の基準に基づいて処理されるので、異なるデータセットは、少ない技術的努力で合成超音波画像に合成または組み込みでき、高い画質の合成超音波画像を得ることができる。また、超音波画像データの画質や信頼性に応じて、超音波データの異なる領域に対するコンフィデンス値が決定されるので、超音波分析のコンフィデンス値を向上させることができる。合成超音波画像の合成時にコンフィデンス値を考慮でき、または表示された超音波画像にコンフィデンス値を表示することができ、操作者は高画質及び低画質の領域を容易に識別することができるからである。
本発明の上記その他の態様を、以下に説明する実施形態を参照して明らかにし、説明する。
胎児を含む患者の体のボリュームをスキャンするために使用される超音波イメージングシステムの概略図である。 異なるビューイング方向における異なる超音波スキャンの概略図を示す。 は、超音波撮像装置の実施形態の概略ブロック図を示す。 は、超音波撮像装置の実施形態の概略ブロック図を示す。 は、決定された基準フレームを含むビューイング方向の胎児の頭蓋骨の超音波画像を示す。 は、決定された基準フレームを含む異なるビューイング方向の胎児の頭蓋骨の超音波画像を示す。 低いコンフィデンス（ｌｏｗ ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ）の領域の表示（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を含む超音波画像を示す。 低いコンフィデンスの領域の表示（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を含む異なる超音波画像を示す。 合成画像を決定する方法ステップを示す概略フロー図である。 超音波画像データの異なる領域のコンフィデンス値（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｖａｌｕｅｓ）を決定する方法の概略フロー図を示す。
図１は、参照数字１０で示される、一実施形態による超音波イメージングシステムの概略図を示す。超音波イメージングシステム１０は、解剖学的部位のボリューム、特に患者１２の解剖学的部位を調べるのに用いられる。超音波イメージングシステム１０は、超音波を送信および／または受信する複数のトランスデューサ素子を有する少なくとも１つのトランスデューサアレイを有する超音波プローブ１４を備える。トランスデューサ素子は、好ましくは、二次元アレイに配置され、特に多平面または三次元画像を提供するように構成されている。プローブ１４は、ある方向に超音波を送信し、ある方向から超音波を受信するように構成されている。その方向は超音波プローブ１４の視野１６を形成する。
図１に示した実施形態では、患者１２は妊娠しており、検査される解剖学的対象は胎児１８であり、この胎児は視野１６に入っている。
組織内での超音波伝播の物理的性質のために、視野１６内の領域は、超音波伝搬経路内の他の解剖学的構造によって遮蔽またはマスクされることがあるので、対象１８の解剖学的構造を反映しないことがある。これは、超音波分析法の一般的な問題であり、特に図１に示す例のような出生前のニューロソノグラムの問題である。プローブ１４によって異なるプローブ位置及び異なるビューイング方向を有するプローブ１４によって取得された任意の超音波データは、正確に反射されずコンフィデンスレベル（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｌｅｖｅｌ）が低く及び／又は画質が低い異なる領域を含むからである。以下で説明するように、超音波システム１０は、対象１８の超音波スキャンから生じる異なる超音波データセットを異なるビューイング方向に結合することによって、合成超音波画像を生成し、画質欠陥の量を低減するようにしている。
超音波イメージングシステム１０は、制御ユニットなどの超音波撮像装置２０をさらに備え、これは超音波システム１０を介した超音波画像の供給を制御する以下でさらに説明するように、超音波撮像装置２０は、超音波プローブ１４のトランスデューサアレイから超音波画像セットを受信し、対象１８の異なる超音波データセットから得られた三次元超音波画像を提供する。
超音波イメージングシステム１０は、超音波イメージング装置２０から受信した超音波画像を表示するディスプレイ２２をさらに有する。さらに、入力デバイス２４は、キーまたはキーボードを有しても良いが、さらに入力デバイスを有し、ディスプレイ２２に接続されていてもよく、超音波イメージング装置２０に接続されていてもよい。
図２には、異なるビューイング方向からの対象１８の超音波スキャンを説明するための概略斜視図が示されている。プローブ１４は、異なるビューイング方向から異なる超音波データセット２６，２８を取得するために、矢印２５で示すように患者の身体１２の周りを移動して、対象物１８が視野１６，１６’内で異なって配向され、超音波の伝搬方向に起因して陰影がつき、又は不明瞭となる領域を低減することができる。
高画質の超音波画像を提供するために、以下に詳細に説明するように、対象１８のセグメント化された解剖学的構造に基づいて、超音波撮像装置２０は、視野１６，１６’で識別された異なる空間参照に基づいて、異なるビューイング方向の異なる超音波データセット２６，２８を合成超音波画像に結合する。
図３ａは、超音波撮像装置２０の概略ブロック図を示す。超音波撮像装置２０は、超音波撮像装置２０を超音波プローブ１４に接続し、プローブ１４から超音波データセット２６，２８を受信するデータインターフェース３０を含む。超音波撮像装置２０は、超音波データセット２６，２８を受信するセグメンテーションユニット３２をさらに備える。セグメンテーションユニット３２は、パターン検出に基づいて超音波データセット内の対象１８の解剖学的構造をセグメント化して識別するために設けられている。セグメンテーションユニット３２は、解剖学的構造の対応するセグメンテーションデータを基準決定ユニット３４に提供する基準決定ユニット３４は、視野１６，１６’内の対象１８の位置および向きを決定するために、セグメンテーションデータ内の空間基準を決定する。空間参照は、好ましくは、視野１６，１６’内の対象１８の空間位置を含む解剖学的フレームであり、視野１６，１６’内の対象１８の向きとしての方向である。このように決定された空間基準は、対応する超音波データセットとともに、画像生成ユニット３６に提供される。基準決定ユニット３４は、好ましい実施形態では、２つの異なる超音波データセット２６，２８の間の空間的数学的変換を決定する。これは、異なるセットのそれぞれの超音波データを互いにアライメントするために、超音波データセットの空間的平行移動および回転を含む。
画像生成ユニット３６は、異なる空間基準に基づいて、異なる超音波データセット２６，２８を合成超音波画像３８に結合し、例えば、ディスプレイ２２に合成超音波画像３８を提供する。画像生成ユニット３６は、対象１８の同じボリュームから受け取った異なるデータセット２６，２８の超音波データが合成超音波画像３８において重ね合わされるように、空間基準に基づいて異なるデータセット２６，２８をアライメントする（ａｌｉｇｎ）。したがって、異なるビューイング方向の超音波データが結合されるので、合成超音波画像３８の画質が改善される。一実施形態では、画像生成ユニット３６は、超音波画像データセットを正確に結合するために、２つの連続する超音波データセット間の空間変換を受け取る。空間変換は、空間基準から直接導き出すことができる。空間基準は、対象１８の基準位置および１つまたは好ましくは３つの基準方向を有する基準フレームを含む。
合成超音波画像３８は、好ましくは、超音波データセット２６、２８の取得に対応してリアルタイムで生成され、合成超音波画像３８が超音波スキャンとほぼ同時にディスプレイ２２に表示されるようになっている。リアルタイム画像を実現するため、超音波データセット２６、２８は、連続したデータセットとして、又は実質的に連続なデータストリームとして、データインターフェース３０に提供され、超音波イメージング装置２０により、超音波データセット２６、２８の連続処理が実行できるようになっている。
好ましくは、合成超音波画像３８の画質を連続的に改善するため、合成超音波画像３８は、追加的に受信される各超音波データセット２６、２８に基づき、連続的に調整される。現在利用できる合成超音波画像がディスプレイ２２に表示され、オペレータは、追加的スキャンが必要か、どのビューイング方向からスキャンしたらよいか、及び超音波スキャンを終わらせることができるか、決定することができる。別の一実施形態では、合成超音波画像３８は、オペレータのオンデマンドで表示される。表示される合成超音波画像３８のビューイング方向は、最初の超音波データセット２６、２８のビューイング方向に対応し、又はプローブ１４の現在のビューイング方向に調整されてもよい。
好ましい一実施形態では、超音波イメージング装置２０は、さらにコンフィデンス決定ユニット４０を有する。これは、期待画質に対応する超音波データセット２６、２８における異なる領域のコンフィデンス値（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ）、又は各領域の超音波測定値の信頼性（ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ）を決定する。コンフィデンス決定ユニットは、基準決定ユニット３４からの空間基準と、セグメンテーションデータとを受け取り、セグメンテーションデータに基づいて、対象１８の解剖学的特徴に対するプローブ１４の相対的な位置を決定する。超音波データの品質及び／又は信頼性は超音波の伝搬方向及び解剖学的構造に依存するので、コンフィデンス決定ユニット４０は、期待画質に対応するコンフィデンス値（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｖａｌｕｅｓ）及び／又は対象１８の異なる領域から受け取る超音波データの信頼性を決定できる。
コンフィデンス決定ユニット４０は、内部または外部のデータベースまたはメモリ４２に接続され、一実施形態では、超音波の伝播方向および解剖学的構造に関する高いコンフィデンスまたは低いコンフィデンスの典型的な領域を含むコンフィデンス領域（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｒｅｇｉｏｎｓ）の統計的マップを受け取り、超音波データセット２６，２８内の異なる領域についてのコンフィデンス値を、値の統計的マップに基づいて決定する別の実施形態では、コンフィデンス決定ユニット４０は、メモリ４２から音響波伝搬モデルを受信し、メモリ４２から受信した伝播モデルに基づいて異なる領域のコンフィデンス値を決定する。
コンフィデンス値は、異なるコンフィデンス値が合成超音波画像３８に表示されることができるように、画像生成ユニット３６に提供される。別の実施形態では、好ましくは、超音波画像セット２６，２８の各ボクセルに割り当てられた０と１との間のコンフィデンス値を有する確率マップとして、コンフィデンス決定ユニット４０によってコンフィデンスマップが提供される。合成超音波画像３８は、異なるデータセット２６，２８の加重平均として画像生成ユニット３６によって生成される。各ボクセルは、コンフィデンス確率マップに基づいて異なる重み付けされるので、低コンフィデンス領域は、最終的合成超音波画像３８に弱く寄与し、高コンフィデンス領域は、合成超音波画像３８に強く寄与する。
したがって、超音波データセット２６，２８の異なる領域について決定された異なるビューイング方向およびコンフィデンス値により、合成超音波画像３８を高画質で高い信頼性で提供することができる。
図３ｂは、超音波イメージング装置２０の別の実施形態を示す。同一の要素には同一の参照符号を付しており、ここでは相違点のみを詳細に説明する。プローブ１４は、１つまたは複数のビューイング方向からの超音波データセット２６をインターフェース３０に提供する。セグメンテーションユニット３２は、対象１８の解剖学的構造を分割し、解剖学的構造のセグメンテーションデータを基準決定ユニット３４に提供する。基準決定ユニット３４は、セグメンテーションデータに基づいて超音波データセット２６内の空間基準を決定する。コンフィデンス決定ユニット４０は、上述したように、対象１８の解剖学的特徴に対するプローブ位置を決定することによって、決定された空間基準に基づいて、超音波データセット２６内の異なる領域のコンフィデンス値を決定する。信頼値は、例えば、カラーオーバーラップまたは領域輪郭として、超音波データセット２６に重畳され、画像データとしてディスプレイ２２に提供される。したがって、超音波データの確率および／または画質に関するそれぞれの情報をユーザに提供するために、コンフィデンス値を超音波画像に直接表示することができる。
図３ｂに示す実施形態は、簡単な実施形態であり、異なるビューイング方向から異なる超音波データセットを取得することなく、低いコンフィデンスまたは低い信頼性の領域が超音波画像に存在することを示し、信頼性がより高い超音波診断を、低い技術的努力で達成できる。
言うまでもなく、超音波撮像装置２０はコンピュータであってもよく、超音波撮像装置２０の異なるコンポーネント３２，３４，３６，４０は、対応するコンピュータプログラムがコンピュータ上で実行されるときに実行されるコンピュータプログラム手順であってもよい。
図４ａおよび図４ｂは、プローブ１４の異なるビューイング方向の超音波画像を示し、対象１８の解剖学的特徴は、セグメンテーションユニット３２によって識別され、空間基準は、各超音波データセットにおいて決定される。
図４ａ及び図４ｂに示す超音波画像は、図２に示すように、異なるビューイング方向で捕捉され、視野１６内に胎児１８の頭蓋骨を含む。これらの超音波画像では、胎児１８の解剖学的特徴が、頭蓋骨４４および目４６としてセグメンテーションユニット３２によって識別される。セグメンテーションデータに基づいて、頭蓋骨の重心４８を含む基準フレームが決定される。さらに、中矢状面に及ぶ２つのベクトル５０，５２が決定され、ベクトル５０は目に向かい、目および重心４８によってできる平面に属し、ベクトル５２は、頭蓋骨４４の上部に向かっている。さらに、ベクトル５４は中矢状面に垂直に決定され、基準フレームが正の向きになるように配向される。
プローブ１４が矢印２５で図２に示すように移動すると、異なる超音波データセット２６，２８を合成超音波画像３８に結合するために、各超音波データセット２６，２８の向きを決定できるように、この基準フレーム４８−５４が決定される。
図５ａ及び図５ｂにおいて、図４ｂに示し、一般に５６で示される超音波画像について、コンフィデンス値の表示の実施形態を模式的に示す。
この例では、あるコンフィデンスレベル（ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ ｌｅｖｅｌ）を低いコンフィデンス値を有する超音波画像内の領域のみが示され、オペレータは、画像のこれらの部分画質又は信頼性が低いことを知る。
図５ａでは、低コンフィデンスレベルの領域は、超音波画像に重畳されたオーバーレイ輪郭として示されている。
図５ｂでは、低コンフィデンス領域５６は、超音波画像に重畳されたカラーオーバーレイとして表示される。
ユーザがコンフィデンスの低い領域５６で測定を開始するときはいつでも、ポップアップ警告メッセージ、カラーコード化された測定フィードバック、音など、ユーザに警告を発することができる。あるいは、画像が臨床診断のために使用される場合、例えば、システムに保存され、大きな低コンフィデンス領域５６を含む場合、警告メッセージまたはオーバーレイが表示される。
大きな低コンフィデンス領域５６が検出された場合、オペレータは、より良い画質を有する超音波画像を実現するために、プローブ１４の異なるビューイング方向で測定を再開することができる。
図６ａを参照すると、対象１８の解剖学的部位から合成超音波画像３８を決定する方法のフロー図が概略的に示され、全体的に６０で示されている。方法６０は、ステップ６２に示すように、超音波スキャンから開始し、データインターフェース３０で異なる超音波データセット２６，２８を受信することから始まる。超音波データセット２６，２８は、ステップ６４に示すように、セグメンテーションユニット３２によって分割され、参照フレーム４８−５４は、ステップ６６に示されるように、セグメンテーションデータに基づいて空間基準として決定される。画像生成ユニット３６は、空間基準４８−５４に基づいて異なる超音波データセット２６，２８を結合し、ステップ６８に示すように合成超音波画像３８を決定する。ステップ７０に示すように、画像をユーザに表示するために、合成超音波画像３８がディスプレイ２２に提供される。
超音波データセット２６，２８の受信、および合成超音波画像３８の処理および生成は、連続プロセスであり、ユーザがプロセスを停止するまで、または合成超音波画像３８が所望のコンフィデンスレベルを達成したことをシステムが識別するまで実行される。連続プロセスは、フィードバックループ７２，７４によって示され、ループは、合成超音波画像３８を表示する前に実行されてもよく、ステップ７０で表示中に連続して実行されてもよい。
コンフィデンス値は、ステップ７６において、空間基準、所定の統計値または超音波伝搬モデルに基づいて決定され、ステップ６８で、画像生成ユニット３６に供給されて、コンフィデンス値に基づいて合成超音波画像３８が決定され得る。
図６ｂでは、コンフィデンス値を決定する方法が、概略的に示され、全体的に８０で示されている。この方法は、対象１８の超音波スキャンにおける超音波データセットの取得から始まり、スキャンは、ステップ８２に示されるように、単一のビューイング方向（または異なるビューイング方向）で実行され、超音波スキャンに基づいて行われる。超音波データセット内の対象１８の解剖学的構造は、ステップ８４に示すように、セグメンテーションユニット３２によって分割される。ステップ８６において、空間基準を含む基準フレーム４８−５４が、セグメンテーションデータに基づいて決定される。超音波データセット内の異なる領域に対するコンフィデンス値は、ステップ８８に示すように、統計マップとしての所定の値に基づいて、またはメモリ４２またはデータベース４２から受け取った伝搬モデルに基づいて、視野１６内の解剖学的対象１８の向きに基づいて決定される。ステップ９０において、超音波データセットに基づく超音波画像とコンフィデンス値は、図５ａ及び図５ｂに示すように重ね合わされ、ディスプレイ２２に供給される。方法８０は、前の実施形態と同様の追加のステップ（図示せず）を有してもよい。ステップ８８で決定されたコンフィデンス値を画像生成ユニット３６に提供して、合成超音波画像３８を、コンフィデンス値に基づいて決定できる。
図５ｂに示す方法は、超音波画像データにおける低コンフィデンス領域５６を示す代替案を提供し、測定の信頼性を少ない技術的努力で改善することができる。
方法６０，８０は、コンピュータプログラムによってコンピュータ上で実行されてもよい。
本発明を、図面と上記の説明に詳しく示し説明したが、かかる例示と説明は例であり限定ではなく、本発明は開示した実施形態には限定されない。請求項に記載した発明を実施する際、図面、本開示、及び添付した特許請求の範囲を研究して、開示した実施形態のその他のバリエーションを、当業者は理解して実施することができるであろう。
請求項において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は他の要素やステップを排除するものではなく、「１つの（「ａ」又は「ａｎ」）」という表現は複数ある場合を排除するものではない。単一の要素またはその他のアイテムが請求項に記載した複数のユニットの機能を満たすこともできる。相異なる従属クレームに手段が記載されているからといって、その手段を組み合わせて有利に使用することができないということではない。
コンピュータプログラムは、光記憶媒体や他のハードウェアとともに、またはその一部として供給される固体媒体などの適切な媒体に記憶／配布することができ、インターネットや有線または無線の電気通信システムなどを介して他の形式で配信することもできる。
請求項に含まれる参照符号は、その請求項の範囲を限定するものと解してはならない。

Claims (15)

  1. 超音波イメージング装置であって、
    − 対象の超音波スキャンから得られた超音波データを受け取るように構成されたデータインターフェースと、
    − 前記超音波データ中の前記対象の解剖学的構造を分割して、前記解剖学的構造のセグメンテーションデータを提供するセグメンテーションユニットと、
    − 前記セグメンテーションデータに基づいて前記超音波データの空間基準を決定する基準決定ユニットと、
    − 前記空間基準に基づいて、受け取った前記超音波データの異なる領域のコンフィデンス値を決定するコンフィデンス決定ユニットとを有する、
    超音波イメージング装置。
  2. 前記基準決定ユニットは、前記空間基準に基づいて前記超音波スキャンの視野内の前記解剖学的対象の空間配向を決定するように適応され、前記コンフィデンス決定ユニットは、前記視野内の前記解剖学的対象の空間配向に基づいて前記コンフィデンス値を決定するように適応される、
    請求項１に記載の超音波イメージング装置。
  3. 前記コンフィデンス値は前記対象の異なる領域の所定基準値に基づいて決定される、
    請求項１に記載の超音波イメージング装置。
  4. 前記コンフィデンス値は、超音波の前記解剖学的対象の伝搬モデルに基づいて決定される、
    請求項１に記載の超音波イメージング装置。
  5. 超音波データの各ボクセルに１つのコンフィデンス値が割り当てられ、前記コンフィデンス値はコンフィデンスマップに格納される、
    請求項１に記載の超音波イメージング装置。
  6. 前記超音波データは、異なるビューイング方向での対象の超音波スキャンから得られる複数の異なる超音波データセットを含み、前記超音波イメージング装置は、前記異なる空間基準に基づいて、前記異なる超音波データセットを結合して合成超音波画像にする画像生成ユニットをさらに有する、
    請求項１に記載の超音波イメージング装置。
  7. 前記合成画像は前記コンフィデンス値に基づいて生成され、前記異なる超音波データセット中の異なる領域の超音波データは、前記異なるコンフィデンス値に基づいて加重され、前記合成画像を構成する、
    請求項６に記載の超音波イメージング装置。
  8. 前記データインターフェースは、前記対象の超音波スキャンと実質的に同時に前記超音波データを、連続したデータセットとして、又は実質的に連続的なデータストリームとして、受け取るように適応され、前記画像生成ユニットは、受け取った前記データセットと実質的に同時に前記合成画像を生成する、
    請求項７に記載の超音波イメージング装置。
  9. 対象からの超音波画像データを決定する超音波イメージングシステムであって、
    − 前記対象から超音波データを取得する超音波プローブと、
    − 請求項１ないし６いずれか一項に記載の超音波イメージング装置と、
    − 超音波画像に前記コンフィデンス値を表示するディスプレイとを有する、
    超音波イメージング装置。
  10. 対象の解剖学的部位からの超音波画像データを評価する方法であって、
    − 前記対象の少なくとも１つの超音波データセットを受け取るステップと、
    − 前記超音波データセット中の解剖学的構造を分割し、前記解剖学的構造のセグメンテーションデータとを提供するステップと、
    − 前記セグメンテーションデータに基づいて前記超音波データセットの空間基準を決定するステップと、
    − 前記空間基準に基づいて、受け取った前記超音波データのコンフィデンス値を決定するステップとを含む、
    方法。
  11. 前記空間基準と前記コンフィデンス値とに基づいて、前記超音波データセットを結合して合成超音波画像にするステップをさらに含み、前記異なるコンフィデンス値に基づいて、前記異なる超音波データセット中の異なる領域の超音波データが加重され、前記合成画像を構成する、
    請求項９に記載の方法。
  12. 前記対象は胎児の頭蓋骨である、
    請求項９に記載の超音波イメージング装置。
  13. 前記空間基準は前記頭蓋骨の重心を含む基準フレームを含む、
    請求項１１に記載の超音波イメージング装置。
  14. 前記基準フレームはさらに目を含む、
    請求項１２に記載の超音波イメージング装置。
  15. コンピュータで実行されたとき、前記コンピュータに請求項９に記載の方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
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