JP2022524236A - 対象の移動を追跡するための超音波システム及び方法 - Google Patents

Abstract

対象を追跡する超音波プローブ２０の位置のシフト（故意又は偶発的）が補正されることができる、超音波を使用して身体１６内に受け入れられる対象１４を追跡するためのシステム及び方法である。この方法は、超音波トランスデューサユニットを用いて、身体を通る対象の位置を追跡するステップと、物理的に結合された動きセンサ２６を用いて、超音波トランスデューサユニットの移動を感知するステップとを有する。超音波トランスデューサユニットの移動から、その視野２４の移動が、決定されることができる。視野を通る対象の位置２８の追跡された履歴、及び身体に対する視野の追跡された移動に基づいて、身体を通る対象の動きの方向が、導出されることができる。

Description

本発明は、超音波撮像の分野に関し、より具体的には、超音波を使用して体内に受け入れられたツールなどの対象を追跡する分野に関する。

身体内に受け入れられた対象、例えば、針又はカテーテルなどの医療器具の正確な視覚化は、例えば、特定の低侵襲介入のために、しばしば必要とされる。撮像された解剖学的構造に対する対象のリアルタイムの位置特定も、また、しばしば使用される。

超音波（ＵＳ）撮像は、ツールガイダンス用途のための最も人気のある撮像システムの１つである。超音波撮像は、針、腹腔鏡、ステント、小線源治療に使用される放射性シードなどのツールを撮像するために使用されてもよい。例えば、超音波撮像は、針が組織サンプルを採取し、患者の体内の標的組織に医薬又は電気エネルギを送達するために使用されるので、麻酔学、組織切除における針ガイダンス、又は生検ガイダンスのために使用され得る。これらの処置の間、針及びその先端の視覚化は、患者に対するリスクを最小化し、健康転帰を改善するために非常に重要である。

患者の体内の対象の場所を追跡するための何らかの方法を利用する様々な超音波システムが、市場で利用可能である。このようなシステムは、共通の属性を共有し、共通の属性は、対象の各検出された位置がシステム内でデジタル的に表され、位置の表示を可能にし、位置が、典型的にはアクティブスキャンと関連して定期的に更新され、リアルタイム超音波画像表示が、対象の検出された位置が追跡されていることも示すことができるようにする。

いくつかのシステムは、履歴（対象が由来する）、又は将来の外挿（同じ向きに移動される場合に行く）、又はその両方として、画像内で検出された対象の経路を示す手段を提供する。そのような投影された経路を生成することは、典型的には、当技術分野でよく理解されている手法を用いて行われる。１つの方法は、超音波プローブ上に取り付けられた針ガイドのような機械的固定具を含むことであり、これは、所定の経路をたどるように、すなわち、対象が挿入されると、対象の経路を超音波プローブに対して物理的に拘束するように、対象を単に拘束する。他の手段は、超音波プローブ位置の同様の感知に関して対象の場所の磁気又は電磁（ＥＭ）感知によって装置を位置特定することを含む。更なる例では、超音波ベースの位置センサは、針の位置を追跡するのに使用されることができる。このセンサは、針の挿入された部分に結合され、変化する経路距離を決定するためにＵＳプローブから受け取ったＵＳエネルギを検出するか、又はエネルギをプローブに反射し、プローブがそれに基づいて変化する経路距離を決定するかのいずれかである。

典型的には、２Ｄ又は３Ｄ超音波ガイダンスは、処置が行われている間に対象を視覚化するために使用される。

超音波処置中に追跡される対象の例は、針である。
針生検及び一部の介入治療の間に、臨床医は、目標腫瘤に到達するために、身体などの被検体に針を挿入する。局所麻酔では、針は、典型的には外科的処置の準備において、体内の標的神経束の近傍に麻酔薬を送達するのに使用される。通常、超音波撮像は、針挿入処置のライブ監視のために使用される。安全かつ成功する挿入を実行するために、ガイド超音波画像内に正確に針を位置特定することが、必要である。

既知の超音波追跡プロシージャに伴う特定の障害は、対象の位置が、表示された超音波画像内で連続的かつ正確に位置特定される間に、超音波プローブ自体が、対象に対して回転又は平行移動されてもよく、これが、撮像視野（ＦＯＶ）又は撮像面のシフトをもたらすことである。したがって、これは、事実上、対象が追跡されている座標系のシフトである。視野のシフトは、走査されている媒体内の対象自体の動きとはほとんど区別できず、したがって、対象の位置追跡の不正確さにつながる。

この問題を軽減するためのアプローチが以前に提案されている。ＷＯ２０１８／１４９６７１は、プローブの検出された移動に応答して、追跡された対象位置の計算が、一時的に抑制されて、計算の不正確さにつながる視野のシフトを防止するアプローチを提案する。

しかしながら、対象追跡のこの間欠的抑制は、検出位置における低減された正確さ又は精度につながる。

これは、対象追跡のいくつかの用途に対して許容可能であるが、他の用途では、より正確な位置知識が、必要とされる。例として、血管アクセス（ＶＡ）のために使用される針先端追跡（ＮＴＴ）に対して、針は、典型的には、局所麻酔（ＲＡ）のために使用される場合、ＮＴＴと比較してより大きなベベル長を有する。これは、針先端と針上の超音波センサの位置との間のより大きな距離をもたらし、その結果、（追跡された超音波センサ位置についての）可能な先端位置のより大きな円を生じる。

別の文書ＵＳ６７３３４５８Ｂ１は、統合された侵襲性医療装置ガイダンスシステムを有する診断医療用超音波システムを開示している。ガイダンスシステムは、超音波システムから画像スライスジオメトリ及び他の撮像パラメータを取得して、ガイダンス計算及び侵襲性医療装置及び被検体の撮像部分の視覚的表現を最適化する。更に、超音波システムは、相対位置、すなわち、被検体の撮像部分及び侵襲性医療装置の両方を自動的に最適に撮像するように撮像面及び超音波ビーム特性を最適化するために、トランスデューサ及び撮像面に対する侵襲性医療装置の位置及び／又は向きを示すガイダンスデータを取得する。

別の文献ＵＳ２０１８／０１６８５３７Ａ１は、穿刺装置、超音波トランスデューサ、第１の向き検出器、第２の向き検出器、近接検出器及びプロセッサを含む針ガイドシステムを開示している。超音波トランスデューサは、超音波画像を取得するように構成される。第１の向き検出器は、穿刺装置上に配置され、第２の向き検出器は、超音波トランスデューサ上に配置される。近接検出器は、穿刺装置及び超音波トランスデューサのうちの少なくとも１つの上に配置され、穿刺装置と超音波トランスデューサとの間の相対距離を取得するように構成される。プロセッサは、第１の向き検出器、第２の向き検出器、及び近接検出器を使用することによって、穿刺装置と超音波トランスデューサとの間の空間的関係を取得し、空間的関係にしたがって、超音波画像内の穿刺装置の軌道を予測するように構成される。

別の文献ＵＳ２０１０／０２９８７０４Ａ１は、位置マーカを備えた超音波トランスデューサと、位置マーカを備えた針とを有する超音波システムを開示している。位置マーカは、トランスデューサ及び針の位置及び向きが決定されることを可能にする。ディスプレイは、トランスデューサを介して取得された超音波画像と、超音波画像の面上への針の長手方向軸の投影を表すグラフィカル要素とを描写する。位置マーカからの位置及び向き情報の品質が、監視され、品質が品質閾値未満である場合、ディスプレイは、この事実を示す。

別の文献ＵＳ２０１７／０１７２５３９Ａ１は、一方向遅延を使用する透過超音波の一方向ビーム形成のために構成された超音波受信ビームフォーマに関する。いくつかの実施形態における受信ビーム形成は、関心領域の画像内のカテーテル、針、又は他の手術ツールをリアルタイムで追跡するために使用される。ツールは、その先端において、透過超音波を送信又は受信する小さい超音波送信器又は受信器を埋め込むことができる。オプションとして、追加のトランスデューサが、ツールの向きを提供するようにツールに沿って固定される。

別の文書ＷＯ２０１８／１４９６７１Ａ１は、位置の周期的な比較によって視野内の検出された対象点のフレーム間の移動を測定することと、周期的に検出された対象点の軌道を外挿することと、一連の位置における線形性に対する閾値及び強度の一貫性に対する閾値を計算及び適用することによって軌道を認定することとを含む、対象の投影された追跡を決定するための方法を開示している。この方法は、更に、１つ又は複数の超音波画像上の経路追跡インジケータとして複数の線のレンダリングをその上に含め、ユーザが被検体の関心領域内で追跡された対象を最小距離だけ移動させる場合に、対象の投影された追跡を表示することによって、複数の超音波画像を生成する。この方法は、プローブを持つ動きセンサを利用して、投影された追跡の計算及び表示を抑制することも含む。

超音波プローブ位置をシフトさせる問題が対処され、改良された位置検出精度が提供される、改良された超音波対象追跡アプローチは、価値があるであろう。

本発明は、請求項により規定される。

本発明の一態様による例によれば、身体内に受け入れられた対象の移動を追跡するための超音波システムが、提供され、超音波システムは、
超音波撮像視野ＦＯＶを有する超音波トランスデューサユニットと、
身体に対する超音波トランスデューサユニットの移動を検出するように構成された動き検出器と、
超音波トランスデューサユニット及び動き検出器と動作可能に結合されたコントローラであって、
動き検出器からのデータを使用して、身体に対する前記視野の経時的な移動を検出及び追跡し、
視野内の追跡される対象の経時的な位置を検出及び追跡し、
経時的なＦＯＶ内の検出された対象位置の履歴に基づいて、経時的な身体を通る対象の移動方向の推定を生成し、経時的な身体に対する前記ＦＯＶの検出及び追跡された移動を考慮し、
対象位置を追跡するのに使用するための、ｉ）追跡されるべき対象に組み込まれた超音波センサであって、超音波トランスデューサユニットによって体内に送信された超音波信号を検出するための超音波センサ、又はｉｉ）追跡されるべき対象に組み込まれた超音波エミッタであって、超音波トランスデューサユニットによって検出するために体内に超音波信号を放射する超音波エミッタと通信し、
対象上の指定点（３５）、例えば対象の先端の位置を追跡し、前記指定点と対象に組み込まれた,それぞれｉ）超音波センサ、又はｉｉ）超音波エミッタとの間の既知の距離に基づいて、かつ対象の追跡された位置に基づいて、視野内の対象の前記指定点の可能な現在位置の範囲又はスパンを決定する、
ように構成されるコントローラと、
を有する。

本発明の実施形態は、超音波プローブに結合されたＩＭＵ（慣性測定ユニット）又は他の移動センサのような更なる移動検出器を提供し、超音波画像面と対象位置の履歴との間で基準を保つためにこのセンサを使用することに基づいている。

超音波トランスデューサユニットは、例えば、２Ｄ又は３Ｄ超音波データを取得するように構成されてもよい。３Ｄ超音波撮像が使用される場合、対象追跡は、一例のアプローチとして、３Ｄ視野内の１つ以上の２Ｄ撮像面内の対象の位置を追跡することを有してもよい。

本発明の実施形態は、２つの方法の対象追跡の改善された精度を容易にする。

第１に、追加的に超音波トランスデューサユニット（例えば、超音波プローブ）の移動を経時的に追跡し、これを使用して、経時的に視野の移動を決定することによって、視野の移動は、対象の移動の推定、すなわち、（視野内の対象の検出された移動と組み合わせて）視野シフトを補償又は説明することに因数分解されることができる。これらの２つのパラメータは、共に、対象移動追跡の精度を損なうことなく、視野におけるシフトを克服することを可能にする。

第２に、本発明の実施形態は、単に対象の現在位置ではなく、対象の移動の方向情報を導出する特徴を有する。後述するように、この方向データは、身体内の対象位置をより正確に位置特定する手段を提供する。対象の方向情報は、ＦＯＶ移動データと組み合わせて、処置中の経時的な対象の位置の追跡された履歴から導出される。これらのデータから、経時的な対象の動きの推定結果方向（又は身体を通る対象の軌道）が、プロットされ、導出されることができる。一度対象の方向が既知になると、対象の可能な位置の大幅に狭い範囲が、導出され、ユーザに提供されてもよい。方向情報は、また、正確な対象追跡の一部として、他の潜在的な用途を有する。

したがって、本発明の実施形態は、追跡される対象自体に含まれる部品の数を増加させることなく、対象に関するより正確又は精密な位置及び方向情報を提供することができる。例えば、追跡精度を改善するために、対象のサイズを増大させ、対象を使用して実行される処置を潜在的に損なわせる又は複雑にすることになる、追跡対象内に複数の異なる追跡センサを含めることは、必要ではない。

対象の移動方向は、状況によっては経時的に変化してもよい。したがって、コントローラは、各現在の瞬間又は点における瞬間的な動き方向を導出するように構成されてもよく、及び／又は経時的に身体を通る対象の完全な動き経路又は軌道を決定してもよい。

視野内の追跡対象の経時的な位置の検出及び追跡は、超音波トランスデューサユニットによって生成された超音波データを使用して実行されてもよい。

例えば、経時的な前記視野の移動の検出及び追跡は、超音波トランスデューサユニットによって生成される超音波データの分析に基づいてもよい。いくつかの例では、例えば、画像処理が、（例えば、リアルタイムで）実行されてもよく、画像処理は、視野の生成された超音波画像内の追跡された対象の位置を検出及び追跡するための対象検出プロシージャを含む。

更なる例では、視野内の追跡対象の経時的な位置の検出及び追跡が、追跡される対象に結合された更なる超音波センサの使用に基づいてもよく、センサは、送信された超音波エネルギを検出し、追跡を容易にするためにコントローラと通信するように構成される。これは、以下により詳細に説明される。更なる例では、視野内の追跡対象の経時的な位置の検出及び追跡が、追跡されている対象に結合された超音波エミッタの使用に基づいてもよく、エミッタは、超音波ユニットによる検出のための超音波エネルギを放射し、追跡を容易にするためにコントローラと通信するように構成される。

対象の動き方向の推定は、視野内の移動を考慮に入れながら、視野の検出された移動に応答して１つ又は複数の座標系変換を実行することを含んでもよい。身体に対する視野のための座標系は、超音波トランスデューサユニットの移動を補償又は補正するために、これらのプロセスにおいて変換されてもよい。

本発明の実施形態の主な利点は、面内及び面外の両方の対象移動が追跡されることができることである。面内とは、対象の移動が、トランスデューサユニットによってスキャンされる２Ｄ撮像面と平行又は実質的に平行である対象追跡を指す。面外対象追跡とは、対象の移動が、トランスデューサユニットによってスキャンされる２Ｄ撮像面と非平行であり、例えば、当該２Ｄ撮像面に対して横又は垂直である対象追跡を指す。面外追跡に対して、典型的には、プローブが、掃引されるか又は傾斜されて、身体を通って追跡対象を追うように撮像面を移動させるように掃引又は傾斜される。視野（例えば、撮像面）のいかなる移動も、追跡され、対象位置追跡において自動的に考慮されるので、これらの追跡アプローチ（面内又は面外）のいずれかが、受け入れられることができる。

超音波トランスデューサユニットは、超音波プローブ、例えば、ハンドヘルド超音波撮像プローブであってもよい。超音波トランスデューサユニットは、超音波信号を送受信するように動作可能な１つ又は複数の超音波トランスデューサを有する。超音波トランスデューサユニットは、好ましくは、２Ｄ超音波ユニットである。

動き検出器は、例では、加速度計であってもよい。ジャイロスコープ及び／又は磁力計は、追加的又は代替的に使用されてもよい。身体は、例えば、加速度計によって検出されるあらゆる移動が、身体に対する超音波トランスデューサユニットの移動であると仮定されうるように、地面に対して静止していると仮定されてもよい。

コントローラは、超音波トランスデューサユニット又は対象の配置を調整するためのガイダンス情報を生成するように更に構成されてもよい。

ガイダンス情報は、目標位置、例えば対象を探査若しくは穿刺するための、又は対象を受け取るための目標血管に向かって対象を移動させる際にオペレータをガイドするためのものであってもよい。例えば、対象は、ツール、例えば、超音波ガイド針であってもよい。ガイダンス情報は、対象の改善された視覚化のために、撮像視野内で対象をアラインする際にユーザをガイドするためのものであってもよい。

ガイダンス情報は、例えば、トランスデューサユニットによって取得された２Ｄ画像平面を移動させて対象の位置と一致させるように（すなわち、追跡されている対象を含むように２Ｄ画像平面の位置を調整するように）、超音波トランスデューサユニットの（例えば、初期）配置を調整する際にユーザをガイドするためのものであってもよい。このガイダンスなしで、ユーザは、対象（例えば、針先端）が最初に撮像面位置の前方にあるか又は後方にあるかを知りえない。したがって、追跡対象を捕捉するための正しい結像面位置を達成することは、より困難であり得る。

コントローラは、更に、例えば、異なる時点における動きの導出された方向に基づいて、経時的に身体を通る対象の軌道又は移動経路を決定するように構成されてもよい。

追跡される対象は、経時的な対象位置の追跡を容易にするようにコントローラと通信する超音波センサを含んでもよい。超音波センサは、超音波トランスデューサユニットから超音波信号を受信するための超音波受信器を含む。それは、コントローラと動作可能に結合されてもよい。超音波センサからのセンサ出力に少なくとも部分的に基づいて、コントローラは、経時的に体内の超音波の位置を決定してもよい。例えば、コントローラは、（トランスデューサユニットによる）超音波信号送信と、超音波センサにおける信号受信とのタイミングを比較し、これを用いて、経時的な対象の位置の推定を容易にしてもよい。

超音波センサを含むことの代わりに又は加えて、追跡される対象は、経時的な対象位置の追跡を容易にするようにコントローラと通信する超音波エミッタを含んでもよい。超音波エミッタは、超音波トランスデューサユニットによる検出のための超音波信号を放射する。換言すれば、放射される信号は、超音波トランスデューサユニットによって検出可能な周波数を有してもよい。エミッタは、例えば、放射される超音波信号を生成するための電気信号を提供し得る、コントローラと動作可能に結合されてもよい。超音波エミッタは、したがって、超音波ビーコンとして作用してもよく、それから放射される超音波信号は、超音波エミッタが視野内に配置される場合に、超音波トランスデューサユニットによって検出され得る。超音波トランスデューサユニットによって検出される超音波信号に少なくとも部分的に基づいて、例えば、飛行時間と、超音波信号が検出されるビームであって、超音波トランスデューサユニットの視野を形成するビームから選択されるビームとに基づいて、コントローラは、経時的に体内の超音波エミッタの位置を決定してもよい。例えば、コントローラは、超音波エミッタによる超音波信号放射と、超音波トランスデューサユニットにおける信号受信とのタイミングを比較し、これを用いて、経時的な対象の位置の推定を容易にしてもよい。他の実施例では、超音波信号は、超音波トランスデューサユニットによって検出された超音波撮像信号と同じ方法で、すなわち撮像パイプラインを使用して、処理され、したがって、超音波エミッタからの検出された超音波信号は、超音波画像内に明るい点として現れる。

したがって、システムのコントローラは、追跡される対象に組み込まれた超音波センサと通信するように構成されてもよく、超音波センサは、超音波トランスデューサユニットによって体内に送信された超音波信号を検出する。超音波センサは、対象位置を追跡する際に使用するためのものである。これは、超音波信号受信器を含む。これは、例えば、１つ以上の超音波トランスデューサを含む。

代替的又は追加的に、システムのコントローラは、追跡される対象内に組み込まれた超音波エミッタと通信するように構成されてもよく、超音波エミッタは、超音波トランスデューサユニットによる検出のために超音波信号を体内に放射する。超音波エミッタは、対象位置の追跡に使用するためのものである。これは、超音波信号検出器を含む。これは、例えば、１つ以上の超音波トランスデューサを含む。

超音波センサにおいて受信された信号の処理は、超音波センサにおいて局所的に、又は異なる例ではコントローラによって実行されてもよい。

コントローラは、対象上の指定された点、例えば対象の先端、例えば針の先端の位置を追跡するように構成されてもよい。

超音波センサ／エミッタが対象の追跡を容易にするために使用される場合、対象上の追跡点の位置は、対象内の超音波センサ／エミッタの位置とは異なってもよい。これは、通常、超音波センサ／エミッタの位置のみが、直接検出可能であるため、指定された点の正確な位置においてある程度の不確実性を生じる可能性がある。

コントローラは、視野内の対象の前記指定された点の可能な現在位置の範囲又はスパンを、前記指定された点と対象に組み込まれた超音波センサ／エミッタとの間の既知の距離に基づいて、及び対象の追跡された位置に基づいて決定するように構成されてもよい。これは、可能な位置の円であってもよい。

より好ましくは、これは、視野内の可能な位置の円弧であり、対象の動きの決定された方向に部分的に基づいて決定される。対象の動きの導出された方向を考慮することにより、追跡された点の可能な位置の範囲は、単なる円弧、又は単に円若しくはより小さな円のセクタに低減（狭く）されることができる。

コントローラは、ユーザに表示するためにディスプレイユニットに出力するために、可能な位置の前記決定された範囲又はスパンの視覚的表現を生成するように構成される。コントローラは、（例えば、線での）対象履歴軌道のグラフィック表現を画面上にレンダリングし、対象（例えば、先端）上の指定された追跡点の可能な位置を示す円、円弧、又は円セクタを示してもよい。

表示ユニットは、提供された超音波システムの一部ではない、外部ユニットであってもよく、又は超音波システムの一部であってもよい。

コントローラは、例えば、移動の方向の視覚的表現及び／又は対象の導出された軌道を表示するように表示装置を制御するための制御信号を生成するように構成されてもよい。

例において、対象の動きの方向を推定することは、対象位置の履歴を通して直線をフィットさせることを含み得る。

有利な用途では、対象は、針であってもよく、システムは、針の先端の動きを追跡するように構成される。

特定の実施形態では、提供される超音波システムが、追跡される対象を含んでもよい。対象は、ｉ）超音波プローブによって体内に送信された超音波信号の検出のための超音波センサ、又はｉｉ）超音波プローブによる検出のために体内に超音波信号を放射するための超音波エミッタを組み込んでもよい。この超音波センサ／エミッタは、（対象位置の追跡に使用するために）システムのコントローラと通信するように構成されてもよい。

本発明の更なる態様による例は、身体内で受信された対象の移動を追跡する際に使用するための超音波処理方法を提供し、この方法は、撮像視野を有する超音波トランスデューサユニットを利用し、この方法は、
身体に対する経時的な超音波トランスデューサユニットの移動を検出し、前記検出された移動に基づいて、身体に対する視野の移動を検出及び追跡するステップと、
視野内の追跡された対象の経時的な位置を検出及び追跡するステップと、
経時的なＦＯＶ内の検出された対象位置の履歴に基づいて、及び経時的な身体に対する前記ＦＯＶの検出及び追跡された移動に基づいて、経時的な身体を通る対象の動きの方向の推定を生成するステップと、
を有する。

この方法は、更に、前記指定された点と、ｉ）対象内に組み込まれ、超音波トランスデューサユニットによって身体内に送信される超音波信号を検出するように構成された超音波センサ、又はｉｉ）対象内に組み込まれ、超音波トランスデューサユニットによる検出のために身体内に超音波信号を放射するように構成された超音波エミッタとの間の既知の距離に基づいて、及び対象の追跡された位置に基づいて、視野内の対象の前記指定された点の可能な現在位置の範囲又はスパンを決定するステップを有してもよい。

この方法は、好ましくは、コンピュータ実施方法である。そのような場合、１つ又は複数の、好ましくはすべてのステップが、コンピュータによって実行及び／又は制御される。したがって、コンピュータは、方法ステップを制御又は実行するように構成されたコントローラを有してもよい。

本発明の更なる態様による例は、プログラムがコンピュータによって実行される場合に、コンピュータに、本明細書で説明される例示的な方法のいずれかのステップを実行させる命令を有するコンピュータプログラム製品を提供する。

コンピュータプログラム製品は、ネットワークから記憶可能又はダウンロード可能であってもよく、又は例えばクラウドベースのオペレーションなどのネットワークから実行されてもよく、又はソリッドステートメモリ、磁気ハードディスク、光ディスクなどのコンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。コンピュータプログラム製品は、超音波システム上のメモリに記憶されてもよい。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、これを参照して説明される。

本発明のより良い理解のために、及び本発明がどのように実施されるかをより明確に示すために、単なる例として、添付の図面が参照される。

１つ以上の実施形態による例示的な超音波システムを示す。 使用中の例示的な超音波システムを示す。 面内及び面外移動プロシージャ中に使用される超音波システムの例を示す。 面内及び面外移動プロシージャ中に使用される超音波システムの例を示す。 対象の指定された点に対する可能な位置の円を導出することを示す。 本発明の一実施形態を用いて、可能な位置の範囲を位置の円弧に減少することを示す図である。 本発明の一実施形態を用いて、可能な位置の範囲を位置の円弧に減少することを示す図である。

本発明は、図面を参照して説明される。

詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、例示のみを目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からより良く理解されるであろう。図面は、単に概略的であり、一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。また、同じ参照番号が、同じ又は類似の部分を示すために、図面全体にわたって使用されることを理解されたい。

本発明は、超音波を使用して体内に受け入れられた対象を追跡するためのシステム及び方法を提供し、対象を追跡する超音波プローブの位置のシフト（意図的又は偶発的のいずれか）が、補正されることができる。この方法は、超音波トランスデューサユニットを使用して、身体を通る対象の位置を追跡するステップと、物理的に結合された移動センサを使用して、超音波トランスデューサユニットの移動を感知するステップとを有する。超音波トランスデューサユニットの移動から、その視野の移動が、決定されることができる。視野を通る対象の位置の追跡された履歴と、身体に対する視野の追跡された移動とに基づいて、身体を通る対象の動きの方向が、導出されることができる。

特定の実施形態では、これは、対象上の特定の点、例えば対象の先端の位置をより正確に推定するのに使用されることができる。

本発明の実施形態は、身体内に挿入された医療ツールの位置を追跡するための有利な用途を見出す。一例は、超音波ガイド針である。針先端追跡（ＮＴＴ）は、既知の分野であり、例えば局所麻酔を施すため、又は血管アクセス（ＶＡ）のために、被検体の身体内に挿入された針の先端を追跡するために使用される。血管アクセスは、装置又は化学物質を血流に又は血流から導入又は除去する迅速で直接的な方法を指す。

上述したように、現在のアプローチに関する主要な課題は、対象を追跡する２Ｄ超音波プローブが、身体に対して移動することができることである。２Ｄプローブが移動する場合、超音波画像面は、それに応じて移動し、対象位置の追跡された履歴は、身体に関してそれらの基準を失う。したがって、身体内の位置を検出する精度が、損なわれる。

更に、追加の課題は、対象軌道が超音波プローブ撮像視野と完全にアラインされていない場合に、対象追跡を受け入れる。典型的には、視野は、２Ｄ面である。対象の移動が、この面と平行にアラインされていない場合、対象は、身体を通って移動されるにつれて視野の中及び外に移動する。これは、視野をシフトさせずに視野内のその位置を追跡することを困難にし、これは上述のような不正確さにつながる。

関連する課題は、対象の面外（ＯＯＰ）移動に適応することである。これは、対象が超音波プローブの２Ｄ撮像面に対して非平行な（例えば、垂直又は横）方向に移動されるプロシージャを意味する。ＯＯＰプロシージャでは、超音波プローブが、しばしば、挿入中に対象に追うように移動される。再び、対象は、固定視野内で移動していないので、身体に対する針の移動方向を決定することは困難である。

本発明の実施形態は、（身体に対する）トランスデューサユニットの移動を検出及び監視するために、超音波トランスデューサユニットに組み込まれた動き検出器を提供する。これは、視野の移動を追跡することを可能にする。実施形態は、ＦＯＶを通る追跡された対象の位置とＦＯＶ自体の追跡された移動との両方を考慮に入れて、身体を通る身体の動きの方向を推定することに基づく。したがって、（上述の）プローブの位置シフトに関連する課題が、改善されることができる。

図１は、１つ以上の実施形態による例示的な超音波システムを概略的に示す。超音波システム１０は、身体１６内に受け入れられた対象１４の移動を追跡するためのものである。例えば、身体は、身体への医療ツールの挿入を必要とする軽微な介入を受けている被検体又は患者の身体である。対象は、医療ツール、例えば、麻酔の局所送達を行うための、又は血管アクセスのための針であってもよい。

システムは、超音波トランスデューサユニット２０を有する。超音波トランスデューサユニットは、超音波プローブ、例えばハンドヘルド超音波プローブであってもよい。これは、１つ以上の超音波トランスデューサを含む。これは、好ましくは、トランスデューサアレイを含む。トランスデューサユニットは、好ましくは、２Ｄ超音波画像面を横切って２Ｄ超音波撮像を実行するように動作可能である。

超音波トランスデューサユニット２０は、撮像視野（ＦＯＶ）２４を有する。撮像視野は、いくつかの例では三次元であってもよく、例えば、形状におけるほぼピラミッド形（若しくは切頭ピラミッド形）、又は円錐形（若しくは切頭円錐形）であってもよい。しかしながら、この形状は、本発明にとって本質的なものではなく、任意の他の形状が、可能である。使用中、トランスデューサユニットは、探査される身体１６の表面（例えば、被検体の身体の皮膚）において、対象１４が受け入れられるべき身体内の位置の上に配置される。超音波信号は、トランスデューサユニット２０によって視野２４を横切って体内に送信される。

超音波トランスデューサユニットは、視野の全体又は３Ｄ体積部分を表す３Ｄ超音波データを取得するように構成され得る。代替的に、トランスデューサユニットは、１つ以上の２Ｄ撮像面を取得してもよい。取得される特定の撮像面は、経時的に変化してもよく、例えば、撮像面が体内で取得される深度は、複数の深度での撮像を可能にするように変化してもよい。これらは、単なる例を表し、当業者は、２Ｄ及び３Ｄ超音波撮像の両方を実行するための多くの異なるアプローチに気付くだろう。

本体１６に対する超音波トランスデューサユニット２０の移動を検出するように構成された、動き検出器又はセンサ２６が、更に設けられる。本例では、動き検出器が、超音波トランスデューサユニット内に組み込まれる。これは、例えば、加速度計、ジャイロスコープ及び／又は磁力計を含んでもよい。

超音波トランスデューサユニット２０及びトランスデューサユニットの動き検出器２６と動作可能に結合されたコントローラ３０が、更に設けられる。

コントローラ３０は、対象１４（の少なくとも部分）の位置及び／又は動きの方向の推定値を導出するための処理ステップを実行するように構成される。これらのステップは、ここで概説される。

コントローラ３０は、動き検出器２６からのデータを使用して、身体１６に対する経時的な視野２４の移動を検出及び追跡するように構成される。これは、以下でより詳細に説明される。簡単に説明すると、動きセンサからのセンサ出力信号は、コントローラによって、ＦＯＶの対応する結果の移動に変換される。

コントローラ３０は、更に、超音波トランスデューサユニット２０によって生成された超音波データを使用して、視野２４内の追跡対象１４の経時的な位置を検出及び追跡するように構成される。

コントローラ３０は、経時的なＦＯＶ ２４内の検出された対象の位置２６の履歴に基づいて、及び経時的な身体に対する前記ＦＯＶの検出及び追跡された移動に基づいて、経時的な身体１６を通る身体１４の動きの方向の推定を生成するように構成される。

経時的に視野２４内の対象位置を検出及び追跡することは、異なる方法で行われることができる。有利な例では、追跡される対象１４が、対象位置の経時的な追跡を容易にするようにコントローラ３０と通信する超音波センサ／エミッタ３６を含む。この例が、図１に示される。

超音波センサ／エミッタ３６は、超音波トランスデューサユニットによる検出のための、超音波トランスデューサユニットから超音波信号を受信／放射するための、１つ又は複数の超音波トランスデューサを有する超音波受信器／送信器を含む。これは、コントローラ３０と動作可能に結合されてもよい。ｉ）超音波センサからのセンサ出力、又はｉｉ）超音波エミッタによって放射された超音波信号に応答して超音波トランスデューサユニットによって検出された超音波信号に少なくとも部分的に基づいて、コントローラは、経時的に身体内の超音波センサの位置を決定してもよい。例えば、コントローラは、（トランスデューサユニット／超音波エミッタによる）超音波信号送信と、超音波センサ／トランスデューサユニットにおける信号受信とのタイミングを比較し、これを使用して、経時的な対象の位置の推定を容易にしてもよい。

この例におけるコントローラ３０は、追跡されている対象１４の少なくとも超音波センサ３６と動作可能に結合されている。超音波センサは、超音波トランスデューサユニットによって身体１６内に送信される超音波信号を検出する。例えば、信号の検出のタイミングに基づいて、超音波センサ３６の推定位置は、コントローラ３０によって決定されることができる。次いで、この位置は、身体内の対象１４の位置を表すものとみなされてもよい。同様に、超音波エミッタが使用される場合、超音波エミッタは、身体内に超音波信号を放射し、超音波エミッタ３６の推定位置は、例えば超音波信号の検出時間及び超音波信号が検出される超音波トランスデューサユニットのビームに基づいて、コントローラ３０によって決定されてもよい。

ある例では、信号が、トランスデューサユニット２０の出力面にわたる異なる位置に配置された複数の異なるトランスデューサ又はトランスデューサのサブセットから順次送信されてもよい。ＦＯＶ２４内の超音波センサ３６の位置は、超音波センサ３６における送信された信号の各々の受信のタイミング（又は飛行時間）を分析することに基づいて、より確実に決定されてもよい。三角測量プロセスは、いくつかの例において、複数のトランスデューサユニットの各々から（例えば、順次的に）送信され、超音波センサにおいて受信される信号を使用して、使用されてもよい。

超音波センサ自体は、いくつかの例では、複数の超音波トランスデューサユニットの各々における受信のために、超音波信号を送信するように構成されてもよい。それぞれの超音波トランスデューサへのこれらの信号の各々の飛行時間を分析することは、追跡された対象の位置が、例えば、三角測量又は任意の他の方法を用いて、より正確に決定されることを可能にし得る。

図１の例では、追跡対象が、追跡を容易にするために超音波センサ／エミッタ３６を含むが、これは必須ではない。対象１４の追跡は、超音波トランスデューサユニットから受信又は導出された画像データ又は画像の分析のみに基づいて実行されてもよい。例えば、形状マッチングが、超音波データを使用して生成された各画像フレーム内の対象の位置と、一連のフレームにわたって追跡された位置とを識別し、それによって、経時的に位置を追跡するのに使用されてもよい。

特定の例では、コントローラ３０が、対象１４上の指定された点３４、例えば対象の先端の位置を追跡するように構成されてもよい。これが、図１に示される。

一例として、指定された点３４は、対象の先端、例えば針の先端であってもよい。これは、図１に示されており、示されている対象が、先端で終端するベベル付き遠位端３３を有する針であり、指定された点３４は、針の先端に対応して示されている。針先端追跡（ＮＴＴ）では、針先端の位置が、決定及び追跡される。

指定された点３４は、典型的には、超音波センサ／エミッタ３６の位置に対して対象１４上の異なる位置にあってもよい。図１では、例えば、先端は、超音波センサ／エミッタ３６から距離Ｄ離れた位置に示されている。したがって、この場合の先端位置の追跡は、超音波センサ／エミッタの直接的に導出された位置から先端位置を外挿する必要がある。これは、通常、この点の位置の知識が、超音波センサ／エミッタ３６を中心とし、超音波センサ／エミッタと指定された点との間の距離Ｄに等しい半径を有する、可能な位置の円５２に限定される。これは、図５に示されており、後でより詳細に論じられる。上述の動き情報の更なる導出された方向は、指定された点の可能な位置の範囲を狭めるために使用されることができる。これも、後でより詳細に論じられる。

本発明は、経時的な身体を通る対象の動きの方向を推定することを含む。

対象の動きの方向を導出することは、トランスデューサユニットＦＯＶ ２４内の対象位置の履歴と、視野の検出された移動との両方を考慮する。

これは、異なる特定のアプローチで行われることができる。高レベルでは、コントローラ３０は、視野２４と対象位置の履歴との位置合わせを実行するように構成される。

これは、（本体１６に対する）視野２４の位置のシフトを検出及び追跡し、移動を補償又は補正するように視野の座標系の変換を実行することを含んでもよい。経時的な検出された対象の位置は、この視野座標系に対して記録される。視野のあらゆる移動を補正するために座標系を適切に変換することによって、記録された対象位置と視野との間の正確な位置合わせが、維持される。その結果、記録された対象位置は、身体内の対象の位置の正確な履歴が達成されるように、身体座標系と位置合わせされたままである。

撮像視野２４の位置のシフトは、超音波トランスデューサユニット２０に組み込まれた動きセンサ２６を用いて検出される。このセンサによって検出された移動は、撮像視野内の移動に直接的に対応する。

移動センサ２６は、異なる形態をとることができる。一例として、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、又はこれらの２つ以上の組合せを含んでもよい。例えば、画像に基づく移動検出（プローブ超音波データから導出された超音波画像の分析に基づく移動シフトの検出）のような他の例も可能である。任意の適切な移動検出手段が、使用されうる。

あらかじめ記憶されたアルゴリズムが、移動センサからの生センサ出力信号を、視野内の対応する結果として生じる空間シフトに変換するように適用されてもよい。ルックアップテーブルが、代わりに、単純な例においてこのタスクに対して使用されてもよい。

超音波プローブ２０に結合された動きセンサ２６からの付加的な移動情報は、本体１６を通る対象１４の移動の方向が、より正確かつ確実に確立されることを可能にする。これは、身体を通る対象の経路又は軌道が、より高い精度で確立されることが可能にする。

いくつかの例では、（例えば、経時的な方向の変化に適応するために）異なる時点に対応する、対象１４の動きの一連の局所的又は瞬間的な方向が、導出されてもよい。各時点で、動きの瞬間的な方向が、対象位置の履歴の局所／領域サブセットに基づいて導出されてもよい。

加えて又は代わりに、動きの単一の平均又は全体的な方向が、対象１４の位置の完全な履歴に基づいて導出されてもよい。これは、例えば、各新しい時点で、繰り返し更新されてもよい。

身体１６を通る対象１４の軌道は、対象の追跡された位置の履歴に基づいて導出されてもよい。身体を通る平均軌道に対応する単一の直線軌道が、導出されてもよい。この線の方向性は、対象の動きの平均又は全体的な方向に対応する。代わりに、身体を通る対象の履歴移動の経路が、導出され得、これは、湾曲され得るか、又は異なる方向に向けられたセクションを組み込み得る。対象の移動のこのような経路は、異なる時点に対応する動きの複数の局所的又は瞬間的な方向を組み込んでもよい。

対象１４の動きの方向又は軌道の導出は、対象の位置の履歴（又は少なくともそれらのサブセット）を通る軌道線のフィッティングに基づいて実行されてもよい。コントローラ３０は、このタスクを実行するために予め記憶されたアルゴリズムを適用してもよい。好ましくは、身体を通る対象の軌道を導出するためにコントローラによって適用されるアルゴリズムが、異常値位置点を除外又は管理するための特徴又はステップを含んでもよい。

図２は、使用中の例示的な超音波システム１０を概略的に示す。説明を容易にするために、コントローラ３０は、図２には示されていない。

この例では、追跡される対象１４は、針である。針は、近位ハンドル１５を介してオペレータによって操作される。使用時には、超音波トランスデューサユニット２０は、針の挿入のための位置の上の被検体の皮膚に配置され、針は、オペレータによって、皮膚表面から被検体の身体１６内に挿入される。体内に移動すると、針は、（この説明では）身体を通るおおよそ線形の軌道をたどる。コントローラ３０は、超音波トランスデューサユニット２０からの超音波データと、オプションとして、（超音波センサ／エミッタが設けられている場合）針に組み込まれた超音波センサ／エミッタからのデータも使用して、（例えば、針の遠位に近い部分に含まれる超音波センサ／エミッタの）針の移動位置を追跡する。コントローラは、超音波トランスデューサユニットの撮像視野２４内の対象１４の位置２８の履歴を記録する。対象位置２８の履歴は、図２において断面により表されている。コントローラは、身体を通る針の先端３４の位置を追跡してもよい。

コントローラ３０は、履歴位置２８に基づいて図２に示されるように、及び、超音波プローブ２０の任意の移動を補償するように移動センサ２６からの移動データを使用して、身体１６を通る針１４の軌道線を決定する。コントローラ３０は、身体を通る対象１４の外挿された将来の軌道経路（図２の点線で示される）をプロットしてもよい。

上述のように、超音波システム１０は、面内対象１４挿入プロシージャと面外対象挿入プロシージャの両方に有利に適用されうる。面内とは、対象の動きの方向が、超音波トランスデューサユニット２０の撮像面２４（すなわち、２Ｄ撮像視野２４の面）とアラインされる又は平行である場合を指す。面外は、対象の移動が撮像面に対して斜め又は非平行である場合を意味する。

図３は、面内プロシージャの間、身体１４を通して針を追跡する際の例示的なシステム１０の使用を概略的に示す。針は、標的血管４２に向かってガイドされている。この例では、身体を通る針の軌道が、超音波トランスデューサユニット２０の視野２４と平行（同一面内）である。

図４は、面外プロシージャの間、身体１４を通して針を追跡する際の例示的なシステム１０の使用を概略的に示す。針は、再び目標血管４２に向かってガイドされる。超音波トランスデューサユニットは、手動式超音波プローブ２０の形式である。この例では、超音波プローブ２０の視野（撮像面）２４は、標的血管４２に向かう身体１６内への対象１４の軌道を横切る（例えば、おおよそ垂直である）（すなわち、図４の視点から、ページ内に延びる）。この場合、超音波プローブ２０は、針１４の遠位端に追従するように撮像面２４を移動させるように、針が挿入されるにつれて、身体の皮膚表面に対して傾けられる。

プローブ２０の傾斜及び結果として生じる視野２４のシフトは、上述のように検出及び追跡され、この移動を考慮に入れて身体を通る針の動きの方向が正確に決定される。

コントローラ３０によって実行されるこの処理の結果は、ユーザに有用な情報を提供するために、異なる方法で使用されることができる。

身体を通る対象１４の動きの導出された１つ又は複数の方向は、例えば、コントローラ３０と通信するように配置された表示ユニット上で、ユーザに視覚化されうる。経時的な身体を通る対象の任意の導出された軌道又は経路が、視覚化されてもよい。これは、例えば、身体のレンダリングされた表現上にオーバーレイされた表示された線で視覚化されてもよい。

経時的な対象の動きの導出された方向は、更なる情報又は推定値を導出するために使用されてもよい。

例えば、いくつかの例では、対象１４上の特定の指定された点３５の位置のより正確な推定値を導出するために使用されてもよい。例えば、この点は、超音波視野２４内の対象の位置を追跡するために使用される超音波センサ／エミッタ３６の位置に対して対象上の異なる位置にあってもよい。これは、通常、この点の位置の知識が、超音波センサ／エミッタ３６を中心とし、超音波センサ／エミッタ３６と指定された点３５との間の距離Ｄに等しい半径を有する可能な位置の円に限定される。

一例として、指定された点３５は、対象の先端、例えば針の先端であってもよい。これは、図５に示されており、示されている対象は、針であり、指定された点３５は、針の先端に対応して示されている。針先端追跡（ＮＴＴ）では、針先端の位置が、決定及び追跡される。針先端の可能な位置の円５２が、示されている。この可能な位置の円が、身体１６を通して針をガイドする際にユーザを助けるように、特定の実施形態では関連する表示パネル上でユーザに対してレンダリング及び表示されてもよい。

特定の処置、特に針を使用する血管アクセス（ＶＡ）では、針のベベル（針のベベル付き遠位セクション）が、例えば局所麻酔送達などの特定の他の処置に使用されるものよりも長い。このより長いベベルは、超音波センサ／エミッタと針先端との距離Ｄが、より長くなり、針先端位置の不確実性が、より大きくなる（円５２の半径がより大きくなる）ことを意味する。

針１４の動きの方向の知識は、対象上の指定された点３５の位置が、より確実に推定されることを可能にする。

例えば、針先端３４が追跡される指定された点３５である場合に、針の移動の方向を知ることは、針先端が、身体１６を通る対象１４の導出された線形軌道線と平行であり、前方の点にあると仮定されることができることを意味する。軌道線は、超音波センサ／エミッタ３６と針先端３４、３５との間の既知の距離Ｄに等しい距離だけ前方に単に外挿されてもよい。これは、針先端位置の知識が、可能な位置の円弧５３だけ、又は位置の以前の可能な円５２のセクタだけに狭められることを可能にする。

これは、図６及び図７に概略的に示されており、針先端の可能な位置の円５２の、円のセクタ５３又は円弧への縮小を示している。このセクタは、対象位置の履歴２８を通して線フィッティングの増大する品質とともに、より狭くなる。線フィッティングの質は、部分的には、対象位置の履歴を形成する位置点２８の数の関数である。このように、セクタ５３のサイズは、より高い頻度で、すなわち、対象が身体１６を通って移動されるより頻繁な時間間隔で、対象位置を検出することによって低減されてもよい。

コントローラ３０によって実行される処理の結果は、ユーザのためのガイダンス情報を生成するために、１つ以上の実施形態にしたがって使用されてもよい。これは、対象を目標位置に向けて、例えば、針を、アクセスが望まれる目標血管に向けて移動させる際にオペレータをガイドするための情報を含んでもよい。

ガイダンス情報は、撮像面又は視野２４を対象の動きの方向とより良好にアラインするようにユーザをガイドするために生成されてもよい。これは、超音波トランスデューサユニット２０の位置又は向きを調整するための、又は身体１４を通って移動される対象１４の移動軌道を調整するためのガイダンスであってもよい。

上記の種々の例のシステムは、針先端追跡への適用に関して記載されているが、これは、説明のみのためである。各記載された例、より一般的には本発明が、広範囲の異なる特定の用途に適用され得る。実施形態は、身体に挿入される任意の対象を追跡するために適用されてもよい。身体は、人間又は動物の身体であってもよく、又は無生物の身体であってもよい。対象は、医療用ツールであってもよく、又は例えば、埋め込み可能な要素もしくは装置であってもよく、又は非有機体に挿入されるツールであってもよい。例えば、システムは、壁、床、又は天井腔のような建物の部分を通る、又は例えば配管を通る検査ツールの移動を追跡してもよい。

上述されたように、実施形態は、コントローラを利用する。このコントローラは、必要とされる様々な機能を実行するために、ソフトウェア及び／又はハードウェアを用いて、様々な方法で実施されることができる。プロセッサは、ソフトウェア（例えば、マイクロコード）を用いて必要とされる機能を実行するようにプログラムされうる、１つ以上のマイクロプロセッサを用いるコントローラの一例である。しかしながら、コントローラは、プロセッサを用いて又は用いずに実装されてもよいし、幾つかの機能を実行するための専用ハードウェアと、他の機能を実行するためのプロセッサ（１つ以上のプログラムされるマイクロプロセッサ及び関連する回路）との組み合わせとして実装されてもよい。

本開示の様々な実施形態に用いられてもよいコントローラコンポーネントの例は、これらに限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含む。

様々な実施において、プロセッサ又はコントローラは、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭのような揮発性及び不揮発性コンピュータメモリのような１つ以上の記憶媒体に関連付けられてもよい。記憶媒体は、１つ以上のプロセッサ及び／又はコントローラ上で実行される場合、必要とされる機能を実行する１つ以上のプログラムで符号化されてもよい。様々な記憶媒体は、プロセッサ又はコントローラ内に取り付けられてもよいし、又は記憶媒体に記憶される１つ以上のプログラムがプロセッサ又はコントローラにロードされることができるように、搬送可能であってもよい。

開示された実施形態に対する変形例は、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数性を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に列挙されるいくつかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムが上述されている場合、このコンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体のような適切な媒体に記憶／配布されてもよいが、例えばインターネット、又は有線若しくは無線電気通信システムを介して、他の形態で配布されてもよい。用語「に適応する」が、請求項又は明細書に用いられる場合、用語「に適応する」は、用語「ように構成される」と同等であることを意図される。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 身体内に受け入れられる対象の移動を追跡するための超音波システムにおいて、
   撮像視野ＦＯＶを有する超音波トランスデューサユニットと、
   前記身体に対する前記超音波トランスデューサユニットの移動を検出するように構成された動き検出器と、
   前記超音波トランスデューサユニット及び前記動き検出器と動作可能に結合されたコントローラであって、
   前記動き検出器からのデータを使用して、前記身体に対する経時的な前記視野の移動を検出及び追跡し、
   前記視野内の前記追跡された対象の経時的な位置を検出及び追跡し、
   経時的な前記ＦＯＶ内の前記検出された対象位置の履歴に基づいて、及び経時的な前記身体に対する前記ＦＯＶの前記検出及び追跡された移動に基づいて、経時的な前記身体を通る前記対象の動きの方向の推定を生成し、
   対象位置を追跡するのに使用するために、ｉ）追跡される前記対象に組み込まれ、前記超音波トランスデューサユニットによって前記身体内に送信された超音波信号を検出するための超音波センサ、又はｉｉ）追跡される前記対象に組み込まれ、前記超音波トランスデューサユニットによる検出のために前記身体内に超音波信号を放射する超音波エミッタと通信し、
   前記対象上の指定された点、例えば前記対象の先端の位置を追跡し、
   前記指定された点とそれぞれ前記対象に組み込まれたｉ）前記超音波センサ、又はｉｉ）前記超音波エミッタとの間の既知の距離に基づいて、かつ前記対象の前記追跡された位置に基づいて、前記視野内の前記対象の前記指定された点の可能な現在位置の範囲又はスパンを決定する、
   ように構成されたコントローラと、
   を有する超音波システム。。
2. 前記コントローラは、前記超音波トランスデューサユニット又は前記対象の配置を調整するためのガイダンス情報を生成するように更に構成される、請求項１に記載の超音波システム。
3. 前記コントローラは、経時的な前記身体を通る前記対象の軌道又は移動経路を決定するように更に構成される、請求項１又は２に記載の超音波システム。
4. 前記視野内の前記追跡された対象の経時的な位置の前記検出及び追跡は、前記超音波トランスデューサユニットによって生成された超音波データを使用して実行される、請求項１乃至３のいずれかに記載の超音波システム。
5. 前記視野内の前記対象の前記指定された点の可能な現在位置の前記範囲又はスパンが、経時的な前記対象を通る前記対象の動きの方向の前記生成された推定に基づいて狭められる、請求項１に記載の超音波システム。
6. 可能な位置の前記決定された範囲又はスパンは、前記視野内の可能な位置の円弧であり、前記対象の動きの前記決定された方向に基づいて更に決定される、請求項１に記載の超音波システム。
7. 前記コントローラは、ユーザに表示するために表示ユニットに出力するために、可能な位置の前記決定された範囲又はスパンの視覚的表現を生成するように構成される、請求項１又は６に記載の超音波システム。
8. 前記対象の動きの前記方向を推定するステップは、前記対象位置の履歴を通して直線をフィッティングするステップを含む、請求項１乃至７のいずれかに記載の超音波システム。
9. 前記超音波システムは、追跡される前記対象を含み、前記対象は、前記対象位置を追跡する際に使用するために、ｉ）前記超音波プローブによって前記身体内に送信された超音波信号を検出するための超音波センサ、又はｉｉ）前記超音波トランスデューサユニットによる検出のために前記身体内に超音波信号を放射するための超音波エミッタを組み込む、請求項１乃至８のいずれかに記載の超音波システム。
10. コンピュータによって実行される場合に、前記コンピュータに、身体内に受け入れられる対象の移動を追跡する際に使用するための超音波処理方法を実行させる命令を有するコンピュータプログラムにおいて、
    前記方法は、撮像視野を有する超音波トランスデューサユニットを利用し、
    前記方法は、
    前記身体に対する経時的な前記超音波トランスデューサユニットの移動を検出し、前記検出された移動に基づいて、前記身体に対する前記視野の移動を検出及び追跡するステップと、
    前記視野内の前記追跡された対象の経時的な位置を検出及び追跡するステップと、
    経時的な前記ＦＯＶ内の前記検出された対象位置の履歴に基づいて、及び経時的な前記身体に対する前記ＦＯＶの前記検出及び追跡された移動に基づいて、経時的な前記身体を通る前記対象の動きの方向の推定値を生成するステップと、
    前記対象位置を追跡する際に使用するために、ｉ）追跡される前記対象に組み込まれ、前記超音波トランスデューサユニットによって前記身体内に送信された超音波信号を検出するための超音波センサ、又はｉｉ）追跡される前記対象に組み込まれ、前記超音波トランスデューサユニットによる検出のために前記身体内に超音波信号を放射するための超音波エミッタと通信するステップと、
    前記対象上の指定された点、例えば前記対象の先端の位置を追跡するステップと、
    前記視野内の前記対象の前記指定された点の可能な現在位置の範囲又はスパンを、前記指定された点とそれぞれ前記対象に組み込まれたｉ）前記超音波センサ、又はｉｉ）前記超音波エミッタとの間の既知の距離に基づいて、かつ、前記対象の前記追跡された位置に基づいて決定するステップと、
    を有する、方法。
11. 経時的な前記身体を通る前記対象の軌道又は移動経路を決定することを更に有する、請求項１０に記載のコンピュータプログラム。
12. 前記視野内の前記対象の前記指定された点の可能な現在位置の前記範囲又はスパンが、経時的な前記対象を通る前記対象の動きの方向の前記生成された推定に基づいて狭められる、請求項１０に記載のコンピュータプログラム。
13. 身体内に受け入れられる対象の移動を追跡する際に使用するためのコンピュータ実装超音波処理方法において、
    前記身体に対する経時的な撮像視野を有する超音波トランスデューサユニットの移動を検出し、前記検出された移動に基づいて、前記身体に対する前記視野の移動を検出及び追跡するステップと、
    前記視野内の前記追跡された対象の経時的な位置を検出及び追跡するステップと、
    経時的な前記ＦＯＶ内の前記検出された対象位置の履歴に基づいて、及び経時的な前記身体に対する前記ＦＯＶの前記検出及び追跡された移動に基づいて、経時的な前記身体を通る前記対象の動きの方向の推定値を生成するステップと、
    前記対象位置を追跡する際に使用するために、ｉ）追跡される前記対象に組み込まれ、前記超音波トランスデューサユニットによって前記身体内に送信された超音波信号を検出するための超音波センサ、又はｉｉ）追跡される前記対象に組み込まれ、前記超音波トランスデューサユニットによる検出のために前記身体内に超音波信号を放射するための超音波エミッタと通信するステップと、
    前記対象上の指定された点、例えば前記対象の先端の位置を追跡するステップと、
    前記視野内の前記対象の前記指定された点の可能な現在位置の範囲又はスパンを、前記指定された点とそれぞれ前記対象に組み込まれたｉ）前記超音波センサ、又はｉｉ）前記超音波エミッタとの間の既知の距離に基づいて、かつ、前記対象の前記追跡された位置に基づいて、決定するステップと、
    を有する、方法。
14. 経時的な前記身体を通る前記対象の軌道又は移動経路を決定するステップを更に有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記視野内の前記対象の前記指定された点の可能な現在位置の前記範囲又はスパンが、経時的な前記身体を通る前記対象の動きの方向の前記生成された推定値に基づいて狭められる、請求項１３に記載の方法。

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