JP2018507738A - 単一自由度の心腔セグメント化による心臓性能の超音波診断 - Google Patents

Abstract

超音波診断イメージングシステムは、ユーザ制御器を有し、ユーザ制御器によって、ユーザは、マシン描画された２つの心腔トレーシングに対し、心腔境界のユーザ選択を位置付ける。ユーザ選択された境界は、ユーザ決定される１つの値の関数として境界を位置付ける単一自由度制御器によって位置付けられる。これは、マシン描画される境界のばらつき及び臨床医によるそれらの受け入れを克服し、臨床医は、繰り返し描画される境界を生成することができ、同じ結果を得るために他人による使用のために制御値を交換することができる。

Description

本発明は、医療超音波診断システムに関し、特に、単一自由度の心腔セグメント化の使用に関する。

超音波イメージングは、例えば駆出率及び心拍出量のようなパラメータの測定によって心臓性能を診断するために日常的に使用されている。このような測定は、心臓サイクルのさまざまな位相における心腔の血液のボリュームが、心腔の２又は３次元画像において輪郭描出されることを必要とする。一般に、例えば左心室のような心腔のボリュームの測定は、ユーザの手で心腔の心内膜境界をトレースすることによって生成されている。このようなトレーシングは、個々の異なるユーザがどこにトレーシングを位置付けるべきかを判断する際に利用する基準の違いにより、大きなばらつきを受ける。この境界トレーシングを自動化することを試みる自動の方法が開発されており、例えば米国特許第6,491,636号（Chenal他）公報に記述される自動化された境界トレーシング手順のような方法がある。

この技法において、僧帽弁平面のコーナー及び心室の心尖部を含む心腔の解剖学的ランドマークが位置付けられる。専門家により検証された複数の標準の心内膜形状のうちの１つが、これらのランドマークにフィットされる。自動的に描かれる境界は、ラバーバンディングによって手動で調整されることができ、それによって、ユーザは、心内膜上でその最終位置を調整するために境界上で制御ポイントを移動させる。この処理は、収縮末期及び拡張末期の心臓位相で取得される画像に関して行われる。２つの境界は、駆出率又は心臓出力を算出するために比較され又は減算されることができる。例えば、米国特許第2009/0136109号公報には、識別された心内膜境界（心筋の内側表面を規定する）及び識別された心外膜境界（心筋の外側表面を規定する）を比較することによって、心筋厚さボリュームを生成することが開示されている。米国特許第2009/0136109号公報の心筋厚さボリュームは、中空であり、中空の空間の内部には、心腔のボリュームである。同様のアプローチが、欧州特許出願公開第2434454A2号公報に記述されており、左心室（ＬＶ）のボリュームが、検出されたＬＶ境界に基づいて計算される。欧州特許出願公開第2434454A2号公報のシステムは、心臓壁を位置特定する及び追跡するためにさまざまな機械学習を使用する。これらの訓練技法は、訓練データセットに基づき、訓練データセットは、機械学習のために収集される知られている事例のデータベースを使用する。駆出率は、心臓の各々の収縮によって駆出される腔ボリュームの割合を測定するために、自動化されたシンプソンのアルゴリズム（rule of disks、ディスク規則）のような確立した方法によって良好に算出されることができる。

しかしながら、自動化された画像解析は、必ずしもすべてのユーザに受け入れ可能な心腔の輪郭描出を与えない。このような成功の欠如は、自動の方法では、境界が配置されるべきであると任意の所与のユーザが考える境界を、一貫性をもって位置特定することができないことが主な理由である。この貧弱な性能のほとんどは、真の境界が位置する場所を指定する解剖学的ランドマークが何であるかについての、個々の異なるユーザ間のバリエーションに起因する。

本発明の目的は、受け入れ可能な心腔境界のロケーションを輪郭描出するための、簡単な自動化されたツールをユーザに提供することである。本発明の他の目的は、このような輪郭描出が標準化され、比較が可能であり、それぞれ異なるユーザの間の反復可能な結果の生成が可能なことである。このような結果は、１人の臨床医の単一の値へのアプローチを可能にし、かかる単一の値は、同じツールを有する他の臨床医によって理解され他の臨床医に伝達されることができる。

本発明の原理によれば、心臓性能を診断する超音波診断法システム及び方法が記述される。心腔の画像が取得され、画像は、心筋の内側境界及び外側境界を輪郭描出するようにセグメント化され、又は、代替として、心筋のいくつかの（３＋）境界を輪郭描出するようにセグメント化される。好適には、これは、心臓モデルデータを使用するような、自動化された画像解析プロセッサによって行われる。セグメント化境界の一方、両方、又はいくつかに対し、ユーザが好む心腔境界ロケーションをユーザが規定することを可能にするための、ユーザ制御（器）が提供される。ユーザ制御は、例えばセグメント化された境界に対する距離のパーセンテージのような、単一自由度の単一の値を提供し、ユーザは、単一の値を、真の心腔境界を位置付けるために変更する。単一の値は、同じツールの他のユーザと共有されることができ、他のユーザが他の画像に関して同じ結果を得、ゆえに心室境界アイデンティフィケーションの標準化を得ることを可能にする。

本発明の原理により構成される超音波診断イメージングシステムを示すブロック図。 本発明の原理による図１のＱＬＱＢプロセッサの境界検出の詳細を示すブロック図。 境界検出に有用である左心室のランドマークを示す図。 境界検出に有用である左心室のランドマークを示す図。 自動化された境界検出のために使用される、専門家により導出された心内膜境界形状を示す図。 自動化された境界検出のために使用される、専門家により導出された心内膜境界形状を示す図。 自動化された境界検出のために使用される、専門家により導出された心内膜境界形状を示す図。 左心室の画像における心外膜境界及び心内膜境界の輪郭描出を示す図。 左心室の画像における心外膜境界及び心内膜境界の輪郭描出を示す図。 本発明により心臓境界を見つけるために変形可能な心臓モデルの動作のフローチャート。 心内膜境界及び肉柱化心筋と緻密化心筋との間のインタフェースがトレースされている、拡張末期及び収縮末期における左心室の心臓画像を示す図。 心内膜境界及び肉柱化心筋と緻密化心筋との間のインタフェースがトレースされている、拡張末期及び収縮末期における左心室の心臓画像を示す図。 図７ｂの収縮末期の超音波画像を示し、ユーザ規定される境界が、図７ｂにおいて輪郭描出された２つの心臓境界の間の距離の０％のところに位置付けられている図。 図７ｂの収縮末期の超音波画像を示し、ユーザ規定される境界が、図７ｂにおいて輪郭描出された２つの心臓境界の間の距離の１００％のところに位置付けられている図。 心臓画像を示し、ユーザ規定される境界が、心内膜トレーシングから緻密化心筋インタフェースへ向かう距離の４０％のところに位置する図。 本発明の実施形態による単一自由度のユーザ制御を示しており、ユーザ規定される境界が、心筋のいくつかの境界に対し位置付けられる図。 ディスク規則を使用してボリュメトリックに測定されるバイプレーン画像からユーザ規定された心腔を示す図。 ボリュメトリック測定前に、３Ｄ超音波画像からユーザ規定された心腔ワイヤフレームモデルを示す図。

図１を最初に参照して、本発明の原理により構成される超音波診断イメージングシステム１０が、ブロック図の形で示されている。超音波プローブ１２は、超音波パルスを送信し及び受信する超音波トランスデューサのアレイ１４を有する。アレイは、２次元イメージング用の１次元の線形アレイ又はカーブしたアレイでありえ、又は３次元の電子ビームステアリング用のトランスデューサ素子の２次元マトリクスでありうる。アレイ１４の超音波トランスデューサは、超音波エネルギーを送信し、この送信に応じて戻ってくるエコーを受信する。送信周波数制御回路２０は、アレイ１４の超音波トランスデューサに結合される送信／受信（「Ｔ／Ｒ」）スイッチ２２を通じて、所望の周波数又は周波数の帯域での超音波エネルギーの送信を制御する。トランスデューサアレイが信号を送信するために活性化される時間は、内部システムクロック（図示せず）に同期されることができ、又は例えば心臓サイクルのような身体の機能に同期されることができ、心臓サイクル波形は、ＥＣＧデバイス２６によって提供される。心拍が、ＥＣＧデバイス２６によって提供される波形によって決定される、そのサイクルの所望の位相にあるとき、プローブは、超音波画像を取得するよう命令される。例えば、これは、拡張末期及び収縮末期の心臓位相での取得を可能にする。送信周波数制御回路２０によって生成される超音波エネルギーの周波数及び帯域幅は、中央コントローラ２８によって生成される制御信号ｆ_ｔｒによって制御される。

送信された超音波エネルギーからのエコーは、アレイ１４のトランスデューサによって受信され、トランスデューサは、エコー信号を生成し、エコー信号は、システムがデジタルビームフォーマを使用する場合、Ｔ／Ｒスイッチ２２を通じてアナログデジタル（「Ａ／Ｄ」）コンバータ３０に結合され、Ａ／Ｄコンバータ３０によってデジタル化される。アナログビームフォーマが更に使用されることができる。Ａ／Ｄコンバータ３０は、中央コントローラ２８によって生成される信号ｆ_ｓによって制御されるサンプリング周波数で、受信エコー信号をサンプリングする。サンプリング理論によって指図される所望のサンプリングレートは、受信される通過帯域の最大周波数の少なくとも２倍であり、３０−４０ＭＨｚのオーダーでありうる。最小限の要求よりも高いサンプリングレートが更に望ましい。

アレイ１４の個別のトランスデューサからのエコー信号サンプルは、コヒーレントなエコー信号を形成するために、ビームフォーマ３２によって遅延され合計される。２次元アレイを用いる３Ｄイメージングの場合、米国特許第6,013,032号公報（Savord）及び米国特許第6,375,617号公報（Fraser）に記述されるように、プローブに位置するマイクロビームフォーマとシステムメインフレームの主ビームフォーマとの間でビームフォーマを区分することが好ましい。デジタルのコヒーレントエコー信号が、デジタルフィルタ３４によってフィルタリングされる。図示される超音波システムにおいて、送信周波数及び受信器周波数は、ビームフォーマ３２は、高調波帯域のような送信帯域とは異なる周波数の帯域を受信することができるように、個別に制御される。デジタルフィルタ３４は、信号をバンドパスフィルタし、更に、より低い又はベースバンドの周波数レンジに周波数帯域をシフトすることができる。デジタルフィルタは、例えば、米国特許第5,833,613号公報に開示されるタイプのフィルタでありうる。組織からのフィルタされたエコー信号は、従来のＢモード画像処理の場合、デジタルフィルタ３４からＢモードプロセッサ３６に結合される。

造影剤（例えばマイクロバブル）のフィルタされたエコー信号は、造影剤信号プロセッサ３８に結合される。造影剤は、しばしば、心腔の血液プール内の造影剤に対して心内膜壁を一層明確に輪郭描出するために使用され、又は例えば米国特許第6,692,438号に記述されるように心筋の微小血管系の灌流スタディを実施するために使用される。造影剤信号プロセッサ３８は、好適には、パルス反転技法によって高調波造影剤から戻ってきたエコーを分離し、複数の異なる態様で変調されたパルスの画像ロケーションへの送信から生じているエコーは、基本信号成分をキャンセルし及び高調波信号成分を強調するために、合成される。例えば、好適なパルス反転技法は、米国特許第6,186,950号公報に記述される。

デジタルフィルタ３４からのフィルタされたエコー信号は更に、速度及びパワードップラ信号を生成するために、従来のドップラ処理のためのドップラープロセッサ４０に結合される。これらのプロセッサから出力信号は、プラナー画像として表示されることができ、更に、３次元画像をレンダリングする３Ｄ画像プロセッサ４２に結合され、３次元画像は、３Ｄ画像メモリ４４に記憶される。３次元レンダリングは、米国特許第5,720,291号公報、米国特許第5,474,073号公報及び米国特許第5,485,842号公報に記述されるように、実施されることができ、これらの内容はすべて参照によってここに盛り込まれる。

造影剤信号プロセッサ３８、Ｂモードプロセッサ３６及びドップラプロセッサ４０からの信号、並びに３Ｄ画像メモリ４４からの３次元画像信号は、多数の超音波画像の各々について画像データを記憶するシネループメモリ４８に結合される。画像データは、好適には、シネループメモリ４８に複数の組で記憶され、画像データの各組は、個々の時間に取得された画像に対応する。或るグループの中の画像データは、心拍の間の個々の時間における組織灌流を示すパラメトリック画像を表示するために使用されることができる。シネループメモリ４８に記憶される画像データのグループは更に、例えばのちの解析のために、ディスクドライブ又はデジタルビデオレコーダのような永続的なメモリ装置に記憶されることができる。この実施形態において、画像は更に、ＱＬＡＢプロセッサ５０に結合され、ＱＬＡＢプロセッサ５０において、画像は、心臓の境界を自動的に輪郭描出するために解析され、それにより、ユーザが心臓の内腔の真の境界を最も正確に示すと確信するとき、ユーザが境界を位置付けることを可能にする。ＱＬＡＢプロセッサは更に、画像内の解剖学的構造のさまざまな見地の定量化された測定を行い、米国特許出願公開第2005/0075567号公報及び国際公開第2005/054898号公報に記述されるように、自動化された境界トレーシングによって、組織境界及び辺縁を輪郭描出する。ＱＬＡＢプロセッサによって生成されるデータ及び画像は、ディスプレイ５２に表示される。

図２は、本発明の原理に従って、ユーザ規定される心腔境界を輪郭描出するためのＱＬＡＢプロセッサの動作の更なる詳細を示す。心臓超音波画像は、心臓画像データ６０のソースによって提供され、ソースは、図１のシネループメモリ４８、３Ｄ画像メモリ４４又は画像プロセッサ３６、３８又は４０のうちの１つでありうる。心臓画像は、自動境界検出（ＡＢＤ）プロセッサ６２に送信される。ＡＢＤプロセッサは、心臓画像内で心腔の境界を輪郭描出する完全自動又は半自動の（ユーザ支援される）画像プロセッサでありえ、それらのいくつかが以下に記述される。典型的な半自動のＡＢＤシステムにおいて、ユーザは、超音波システム制御パネル７０上に通常は位置するマウス又はトラックボールのようなポインティングデバイスにより、又は画像にわたってカーソルを操作するワークステーションキーボードにより、心臓画像内に第１のランドマークを指定する。図３ａの例において、例えば、指定される第１のランドマークは、図示されるビューにおいて左心室（ＬＶ）の底部の内側僧帽弁環（medial mitral annulus、ＭＭＡ）である。ユーザが画像内でＭＭＡをクリックすると、図中の数字「１」によって示される白い制御ポイントのようなグラフィックマーカが現れる。その後、ユーザは、第２のランドマークを、この例では、外側僧帽弁環（lateral mitral annulus、ＬＭＡ）を、指定し、第２のランドマークが、図３ｂの数字「２」によって示される第２の白い制御ポイントによってマークされる。その後、ＡＢＤプロセッサによって生成されるラインが、２つの制御ポイントを自動的に接続し、ラインは、左心室のこの長手方向のビューの場合、僧帽弁平面を示す。ユーザはポインタを心内膜心尖部へ移動させ、これは、左心室のキャビティの中の一番上のポイントである。ユーザが、画像内においてこの第３のランドマークにポインタを移動させる場合、左心室の心内腔のテンプレート形状は、図５ａに示すようにユーザ操作されるポインタがＬＶ腔の心尖部をさがすに従って、歪んだり拡張しながら、カーソルを動的にたどる。図５ａにおいて白いラインとして示されるこのテンプレートは、第１及び第２の制御ポイント１及び２によってアンカー（固定）され、第３の制御ポイントを通り、かかる第３の制御ポイントは、ユーザが心尖部においてポインタをクリックして第３の制御ポイント３を位置付けるとき、心尖部に位置付けられる。典型的なＬＶ腔境界テンプレートが、図４ａ、図４ｂ及び図４ｃに示される。これらのテンプレートは、多くの患者のＬＶ心内膜境界の多くの専門家トレーシングから決定される。図４ａのテンプレート８０は、多くの正常患者に特有の細長のテンプレートである。図４ｂのテンプレート８２は、形状が一層ふくらんでおり、これは、多くの鬱血性心不全患者に特徴的である。テンプレート８４は、第３の可能性であり、より一層の涙形（teardrop）である。ユーザによって識別される３つの解剖学的ランドマークをベストフィットさせるテンプレートは、ＡＢＤプロセッサ６２によって選択され、３つのユーザ規定されるランドマークをフィットさせるように歪められる。図５ａに示すように、心内腔テンプレート８０、８２又は８４は、それらがランドマークに位置付けられフィットされるとき、ＬＶの心内膜の近似のトレーシングを提供する。図５ａの例において、左心室を二分する黒いラインは、ポインタが心尖部に近づくとき、ポインタに追従し、心尖部を示す。この黒いラインは、僧帽弁平面を示すラインの中心と左心室の心尖部との間にアンカーされて、僧帽弁の中心とキャビティの心尖部との間の中心線を本質的に示す。

ＡＢＤプロセッサ６２は、ＬＶの心内膜ライニングを見出すと、次に心外膜境界を見つけることを試みる。これは図５ｂに示され、ユーザは、カーソルを移動させ、画像内の暗色の心筋の外側の心尖部４をクリックした。図５の画像は、造影剤強調高調波画像であり、ＬＶ腔は造影剤でいっぱいであるが、造影剤は、心筋にまだ完全には潅流しておらず、そういう理由で、この画像において、より暗い周囲心筋に対して、ＬＶ腔が非常に明るく見える。ユーザが心外膜心尖部をクリックすると、ＡＢＤプロセッサは、上述したのと同様に、図４のテンプレートと同様に外側の又は心外膜テンプレートを選択し、図５ｂに示されるように、それを心外膜にフィットさせる。心臓画像は、現在、血液プール−心筋インタフェースであるその心内膜境界（マーカ１、３及び２を接続するライン）と、心臓の最も外側の表面であるその心外膜境界（マーカ１、４及び２を接続するライン）と、の両方を有する。

これら心内膜境界及び心外膜境界は、グラフィクス生成器６６によって生成されるトレーシングによって、画像内において輪郭描出される。

ユーザインタラクションを必要とする半自動の動作に代わって、上述した米国特許第6,491,636号公報に記述されるように、ＡＢＤプロセッサは、ＬＶの境界を完全に自動的に輪郭描出することができる。それに関して説明されるように、画像プロセッサは、僧帽弁コーナー及び心尖部を自動的に見つけ、テンプレートを、自動的に位置特定されたランドマークにフィットさせるように構成されることができる。しかしながら、図６に示されるように、心筋境界を自動的に輪郭描出するための好適な技法は、心臓モデルである。心臓モデルは、典型的な心臓の組織構造を表す、空間的に規定される数学的記述である。

心臓が診断画像に現れる場合、心臓モデルは、心臓にフィットされることができ、それによって、イメージングされた心臓の特定の解剖学的構造を規定する。図６のプロセスは、９０において、心臓画像の取得から開始される。心臓の位置は、９２において、一般化ハフ変換により画像データを処理することによって、心臓画像内において場所を突き止められる。ここで、心臓の姿勢は、規定されておらず、９４において、画像データにおける心臓の並進、回転及びスケーリングのミスアライメントが、心臓モデル全体の１つの相似変換を使用することによって、補正される。９６において、モデルは変形され、アフィン変換が、心臓の特定の領域に割り当てられる。変形に関する制約は、９８において、心臓モデルが区分的アフィン変換（piecewise affine transformation）に関して変形することを可能にすることによって、緩和され、形状制約付き変形可能なモデルは、大きさを変更され、変形され、モデルの各部分は、心臓サイクルの取得された位相において、画像に示すように実際の患者の解剖学的構造をフィットさせる。こうして、モデルは、心臓画像に示される器官境界に正確に適応され、それによって、心内膜ライニング、肉柱化（trabeculaeted）した心筋と緻密化した心筋との間のインタフェース、及び心外膜境界を含む個々の境界を規定する。このような心臓モデルの好適な実現例において、肉柱化した心筋と緻密化した心筋との間のインタフェースが最初に見つけられ、これは、超音波画像において明るく照明された領域と穏やかに照明された領域との間の良好に規定される勾配のようにみえる。心内膜境界は、それが超音波画像に現れる場合にあまり良好に規定されない内皮ライニングの可変のロケーションを見つけることを可能にしたいという要望のため、心臓モデルにおいて、概してあまり良好に規定されない。図５ａ及び図５ｂの造影剤強調心臓画像と異なり、非増強超音波画像は、概して、心筋を囲む相対的に高強度のエコー組織と、中程度の強度の心筋との間に、相対的に強い強度勾配を示し、心筋と低強度の内腔の血液プールのとの間では相対的により小さい勾配を示す。これは、造影剤無しの状態で画像を診断する場合に、最初に外側の心筋境界を識別し、次に内側の心内膜境界を識別することを要する。境界の座標が見つけられると、それらはグラフィクス生成器６６に伝送され、グラフィクス生成器６６は、計算された位置において画像上に置かれるトレースを生成する。

図７は、２つの超音波画像を示し、第１の画像は、拡張末期において、輪郭を描かれた心筋の両方の境界を有し（図７ａ）、第２の画像は、収縮末期において、トレースされた両方の心筋境界を有する（図７ｂ）。緻密化した心筋境界は、黒でトレースされ、心内膜境界は、これらの画像において白でトレースされている。こうして両方の境界が描かれ、ユーザは、真の腔境界が位置するとユーザが考える２つのトレーシングの間のロケーションを示すために、制御パネル７０上のユーザ制御器により、心腔境界描出器６４を制御する。１つの実現例において、ユーザは、一変数制御器を操作し、ユーザは、かかる制御器によって、すでに描かれた心内膜境界と、肉柱化した心筋及び緻密化した心筋の間ですでに描かれたインタフェースと、の間の距離の選択されたパーセンテージだけ変位されるロケーションに、真の心内膜境界を位置付けることができる。図８ａは、一変数制御器が０％に設定される場合の図７ｂの収縮末期画像を示し、図８ｂは、ユーザ制御により１００％に設定された同じ画像を示し、この場合、白いライン境界が心筋の外側に位置している。ユーザ規定される境界の視覚的なトレーシングが更に、超音波画像上のオーバレイのために、図１のシステムのグラフィクス生成器６６によって生成される。ユーザ設定される境界は、心内膜トレーシングと直交して測定される望まれるロケーションであって、２つの境界の間の距離の望まれるパーセンテージのところに、位置づけられる。これらの例において、２つの心筋境界トレーシングは、説明の簡略化のために図示されていないが、１つの可能性のある実現例であり、所望の場合、自動的に描かれるトレーシングが図示されることもできる。

図８ｃは、境界が心内膜トレーシングから緻密化心筋インタフェースの方へ４０％の距離のところにあるように、ユーザにより位置付けられる境界（白いラインとして図示される）をユーザが調整した状況を示す。これは、スライダ１００をそのスロット１０２において左又は右に移動させることによって行われる。スライダが、ユーザによって操作されるに従って、ユーザ制御される境界トレーシング１１０が、心筋の２つの境界の間で行ったり来たり移動される。図８ｃの例において、スライダ１００は、マウス又は他のユーザインタフェース制御器によって操作される表示スクリーン上のソフトキー制御器として図示されているが、代替として、スライドは、物理的なスライダ、ノブ、又はスイッチ、又は従来の超音波システムコントロールパネル上のトラックボールでありうる。ユーザ制御器は、ロッカー制御器、トグルボタン、リストボックス又は数値入力ボックスとして実現されることもできる。ユーザは、多くのケースで好適なパーセンテージを有する場合、これは、デフォルト値として保存されることができる。図８ｃの例において、数値パーセンテージは、スクリーン上に表示され、スライダ１００が移動されるに従って変化する。更に、識別された心筋境界の部分の拡大ビュー１０４が、図８ｄに示されている。ユーザは、画像の心筋のポイントで左にクリックし、心筋の当該部分が、拡大ビュー１０４に現れ、ユーザ操作される境界１１０が、心筋境界１０６（外側境界線）と１０８（内側境界線）の間に示される。ユーザが、スライダ１００を操作するに従って、境界１１０は、システムにより描かれた２つの境界１０６及び１０８の間で移動される。

ユーザ操作される境界１１０は更に、拡大ビュー１０４'に示すように、１００％以上のレンジを使用して、位置付けられることができる。ユーザ規定される位置Ａ（１１０'Ａ）は、緻密化心筋境界１０６'を越えて位置付けられ、１００％以上のレンジで表現され、ユーザ規定される位置Ｃ（１１０'Ｃ）が心内膜トレーシング１０８'の範囲内に位置付けられ、負のパーセンテージレンジで表現される。心内膜及び緻密化した心筋境界との間に位置付けられるユーザ規定される位置Ｂ（１１０'Ｂ）は、０％と１００％の間のレンジで表現されることができる。

代替として、ユーザ便宜のために、ユーザ操作される（規定される）境界は、図８ｄ（右下のビュー１０４'）に示すように、３つの輪郭に対して移動されることができ、ここで、３つの輪郭は、上述の例と同じパーセンテージ１００％及び０％にそれぞれ対応する緻密化心筋境界１０６'及び心内膜境界１０８'、並びに２００％のパーセンテージ値に対応する付加の境界１０９'、であり、付加の境界１０９'は、心外膜境界に位置する。図示される例において、スライダ１００は、緻密化心筋境界１０６'及び心外膜境界１０９'の間のユーザ規定される境界１１０'位置に対応する１５０％の値のところに調整される。第３の境界の代替例は、緻密化心筋境界（１０６'）を超えたところに（付加の境界として本例で示されている）心外膜境界である別の境界があるということに対処し、この心外膜境界は、超音波画像内で目立つ検出可能な勾配によって特徴付けられることもでき、それは単一自由度スライダを抑制するために使用されることができる。この心外膜境界は、境界画像プロセッサによって更に識別されることができる。スライダは、単一自由度の制御器である。ユーザは、スライダによって制御される単一の値を単にセットすることによって、腔の周囲全体に境界１１０の位置をセットする。値は、他のユーザに伝えられることができ、他のユーザは、同一の数値を用いて同じ結果を得ることができる。

図９及び図１０は、本発明のユーザ規定される心腔境界が、パラメータ（例えば心拍出量及び駆出率）を測定するためにどのように使用されることができるかを説明する。図９の斜視図において、ＬＶの同時に取得されたバイプレーン画像のユーザ規定された２つの境界２１０及び２１２が、僧帽弁平面を表す基底２２０上に示されている。２つの境界の心尖部マーカは、２３０に示されている。本例において、２つのバイプレーン画像境界の画像平面は互いに直交する。２つの境界２１０及び２１２内のボリュームは、基底平面２２０と平行である間隔を置かれた複数の平面２２２に、数学的に分割される。これらの平面は、ａ、ａに示すように境界２１０の左側と交差し、ｃ、ｃに示すように境界２１０の右側と交差する。平面は、ｂ，ｂに示すようにトレーシング２１２の手前側と交差する。

楕円が、図９に示すように各平面２２２の４つの交差ポイントａ、ｂ、ｃ、ｄに数学的にフィットされる。円弧及び不規則な形状を含む、楕円以外の曲線又はスプラインが使用されることができるが、楕円は、楕円によって実施される場合にシンプソンの公式が臨床的に有効と認められている利点を提供する。平面２２２及び楕円によって規定されるディスクのボリュームは、ＬＶのボリュームを算出するために、ディスク規則によって計算されることができる。

図１０は、３次元心腔画像のユーザ規定された境界で構成されるワイヤフレームモデルを示す。ワイヤフレームの水平セクション２３２、２３４、２３６は、交差ポイントａ、ｂ、ｃ及びｄで垂直境界セクション２１０、２１２と交差する境界線である。水平セクションは、僧帽弁平面基底部２２０と平行である。ワイヤフレーム内のボリュームは、修正されたディスク規則の計算又は他のボリュメトリック算出技法によって決定されることができる。図９又は図１０に示される収縮末期の位相画像について計算されたボリュームが、拡張末期の画像について計算されたボリュームから減算され、同じ拡張末期ボリュームで除算されるとき、その結果は、駆出率の算出値である。

上述の他の変更例が、当業者に容易に思いつくであろう。パーセンテージ定量化の代わりに、ユーザ規定される境界は、手動又は自動でトレースされた境界からインクリメントされた距離のところに位置付けられることができる。例えば、ユーザ規定される境界の位置が、基準境界から、ユーザ決定されるミリメートル単位の距離だけオフセットされるように、スライダが距離を較正されることができる。トレースされる２つの境界を使用することに代わって、ユーザ規定される境界は、単一の境界トレーシングに対して位置付けられることができ、又は２つの境界から、補間されたオフセットのところに位置付けられうる。ユーザ規定される境界は、１００％以上のレンジを使用して位置付けられることもでき、ユーザ規定される境界は、心内膜トレーシングの範囲内に、又は、心外膜又は緻密化心筋境界を超えて位置付けられることができる。

Claims (15)

1. 超音波画像において心臓の内腔の境界を決定する超音波診断イメージングシステムであって、
   心臓画像データのソースと、
   前記心臓画像データに応答する境界検出プロセッサであって、前記心臓画像データにおいて心筋の少なくとも内側境界及び外側境界を識別する境界検出プロセッサと、
   ユーザが、前記内側境界及び前記外側境界に対しユーザ規定される心腔境界を示すことを可能にするユーザ制御器と、
   前記ユーザ制御器及び前記境界検出プロセッサに結合される心腔境界描出器であって、前記心臓画像データにおいて、前記境界検出プロセッサによって識別された前記内側境界及び前記外側境界の少なくとも一方に対し、前記ユーザ規定される心腔境界を位置付ける、心腔境界描出器と、
   を有する、超音波診断イメージングシステム。
2. 前記ユーザ制御器は更に、前記ユーザ規定される前記心腔境界のロケーションについて可変である単一自由度を調整するよう構成される、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
3. 前記内側境界が、心内膜、又は心筋−血液プールのインタフェースを更に有し、
   前記外側境界が、心外膜、又は肉柱化した心筋と緻密化した心筋との間のインタフェース、を更に有する、請求項２に記載の超音波診断イメージングシステム。
4. 前記ユーザ制御器が、スライダ、ノブ、スイッチ、トラックボール、ロッカー制御、トグルボタン、リストボックス又は数値入力ボックスを更に有する、請求項２に記載の超音波診断イメージングシステム。
5. 前記ユーザ制御器は、ソフトキー制御又は物理的な制御を更に有する、請求項４に記載の超音波診断イメージングシステム。
6. 前記可変の単一自由度は、パーセンテージ又はミリメートルの一方で較正され、前記パーセンテージは、前記内側境界及び前記外側境界に対する距離に関連する、請求項２に記載の超音波診断イメージングシステム。
7. 前記心臓画像データのソースが、２次元心臓画像をもつメモリ装置を更に有する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
8. 前記心臓画像データが左心室のビューを含む、請求項７に記載の超音波診断イメージングシステム。
9. 前記境界検出プロセッサが、半自動の心臓境界画像プロセッサを更に有する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
10. 前記半自動の心臓境界画像プロセッサが、前記ユーザ制御器に結合され、更に、心臓画像におけるランドマークを規定するユーザ入力に応答する、請求項９に記載の超音波診断イメージングシステム。
11. 前記境界検出プロセッサは更に、自動の心臓境界画像プロセッサを更に有する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
12. 前記自動の心臓境界画像プロセッサは、ユーザ入力なしで、前記心臓画像データにおける心筋の境界を識別するよう動作可能である、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
13. 前記境界検出プロセッサに結合され、内側及び外側の心筋境界の表示トレースを生成するグラフィクス生成器と、
    前記心臓画像データの前記ソースに及び前記グラフィクス生成器に結合され、前記内側及び外側の心筋境界の前記生成された表示トレースと共に心臓画像を表示するディスプレイと、
    を更に有する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
14. 前記心腔境界描出器に結合され、ユーザ規定される心腔境界の表示トレースを生成するグラフィクス生成器と、
    前記心臓画像データの前記ソースに及び前記グラフィクス生成器に結合され、前記心腔境界の表示トレースと共に心臓画像を表示するディスプレイと、
    を更に有する、請求項１に記載の超音波診断イメージングシステム。
15. 単一自由度のパーセンテージのレンジが、０％より小さいか、１００％より大きいか、それら両方である、請求項６に記載の超音波診断イメージングシステム。

Images