JP2023519877A - 組織イメージングバイオマーカを製造するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

乳房組織内の関心領域をマッピングするシステム及び方法は、複数の情報層を利用して、乳房組織のユニークなデジタルフィンガープリントを生成する。Ｘ線および超音波イメージングをエラストグラフィおよびドップラと組み合わせて、一つまたは複数の関心領域をマークする座標を含む乳房の構造マップを作成する。この地図は、今後の画像診断や手術の際に、過去に生検された病変の位置を自動的且つ仮想的に示すために利用することができる。アーキテクチャマップは、コンピューティングデバイスのユーザインターフェースに表示され、画像処理中にユーザを関心領域へ誘導することができる。

Description

本出願は、ＰＣＴ国際特許出願として２０２１年３月２４日に出願され、２０２０年３月２７日に出願された米国仮特許出願第６３／０００，７０７号に対する優先権の利益を主張し、その開示全体は参照により組み込まれる。

背景
医用画像は、患者の内部構造を視覚化するための非侵襲的な方法を提供する。視覚化方法は、患者の癌のスクリーニング及び診断に使用することができる。例えば、早期スクリーニングは、癌である可能性のある乳房内部の病変を検出することができるので、病気の初期段階で治療を行うことができる。

マンモグラフィ及びデジタル乳房トモシンセシス（ＤＢＴ）は、乳房組織を可視化するためにＸ線放射を利用する。これらの技術は、潜在的に癌性の病変について患者をスクリーニングするためにしばしば使用される。従来のマンモグラムは、様々な角度から乳房の２次元画像を取得することを含む。トモシンセシスは、乳房の厚さ全体にわたる層またはスライスの複数のＸ線画像をそれぞれ作成する。トモシンセシスは、２次元画像から乳房の３次元可視化をつなぎ合わせる。

病変が発見された場合、腫瘍があるかどうかを判断するために、次のステップとして超音波診断が行われることが多い。超音波は、典型的には圧電トランスデューサによって生成される音波を用いて、患者の組織を画像化する。超音波画像診断では、組織を異なる角度から見ることができるため、固形物の塊を容易に識別することができる。超音波プローブは、円弧状の音波を発生させて音波を収束させ、その音波は体内を伝わり、患者の異なる組織間の層から部分的に反射される。反射された音波は、トランスデューサによって検出され、超音波スキャナによって処理され、組織の超音波画像を形成することができる電気信号に変換される。

画像処理中に病変が識別された後、病変内の組織に対して生検を行うべきであると判断される場合がある。米国などでは、放射線科医や外科医などの医療専門家が、病変から組織の小部分を切除し、将来の参考のためにその位置に印を付けるのが一般的である。マーカは組織に埋め込まれ、チタン、セラミック、ニチノールなど様々な材料で構成されている。マーカは、今後の画像診断において、以前に生検した部位を識別するのに有用である。さらに、生検の結果、病変を除去するために手術を行うべきであることが判明した場合、マーカにより、外科医は病変の位置を容易に識別することができる。

マーカは患者に有害でない材料で作られているが、患者に異物を残すことに関連する問題がある。生検の約８５％は病変が良性であることが判明している。特に表在性の病変では、患者が感じることができるマーカもある。これらのマーカは、生検の結果、癌と診断されたかどうかにかかわらず、患者にストレスの多い医療体験を思い出させる不快なものである。さらに、約１５％のマーカは外科医が追跡手術のために位置を特定することができない。したがって、生検部位をマーキングするためのより効果的な方法が必要とされている。

本開示は、このような背景からなされたものである。技術及び改良が本明細書で提供される。

要約
本開示の例は、乳房内部の関心部位をマッピングする方法に向けられている。

一態様では、乳房内部のターゲット部位をマッピングする方法は、乳房内部のターゲット部位を含む乳房組織の診断用医用画像を撮影することを含む。ターゲット部位を含む乳房組織の脈管及び硬さが測定される。画像、脈管、及び硬さは、電子記録内のアーキテクチャマップに保存される。幾つかの例では、乳房組織のスペクトルパラメータが記録され、アーキテクチャマップとともに保存される。幾つかの例では、乳房組織のアーキテクチャマップは、ターゲット部位の周囲の正常組織のマージンを含む。

別の態様では、乳房内部の関心領域をマッピングするためのシステムは、少なくとも一つのデータストアと、処理デバイスと、プロセッサによって実行されると動作の実行を容易にする命令を記憶するメモリとを含む。動作は、診断用医用画像を用いて関心領域の少なくとも一つの画像を記録することによって乳房内部の関心領域をマッピングすること、関心領域の脈管を測定すること、及び関心領域の密度を測定することを含む。動作は、少なくとも一つの画像、脈管、及び密度をアーキテクチャマップとして、乳房に関連付けられる電子記録内に保存することを、更に含む。

更に、別の態様では、非一時的機械可読記憶媒体は、プロセッサによって実行されると動作の実行を促進する実行可能命令を格納する。動作は、乳房全体の超音波画像を撮影することと、乳房内部の関心領域の位置座標を記録することと、マイクロフロードップラを用いて、関心領域を含む乳房組織の脈管を測定することと、せん断波エラストグラフィを用いて、関心領域を含む乳房組織の硬さを測定することと、画像、位置座標、脈管及び硬さをアーキテクチャマップとして乳房に関連付けられる電子記録中に保存することとを含む。前記動作は、後の時点で、前記乳房の撮像から得られるスキャン情報を受信することと、前記乳房に関連付けられる電子記録から前記アーキテクチャマップにアクセスすることと、前記スキャン情報を解析して前記アーキテクチャマップに基づき前記関心領域を識別することとを、更に含む。

一つ以上の技法の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載されている。これらの技術の他の特徴、目的、及び利点は、説明、図面、及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

図１は、乳房内部の関心領域をマッピングするための例示的なシステムを示す図である。 図２は、イメージングデータを含むヘルスケアデータを管理するための例示的なシステムの概略図である。 図３は、例示的なＸ線イメージングシステムの概略図である。 図４は、図３のＸ線撮像システムの透視図である。 図５は、左縦断（ＬＭＬＯ）イメージング方向に対する乳房位置決め状態におけるＸ線イメージングシステムを描いている。 図６は、例示的な超音波イメージングシステムを描いている。 図７は、患者の乳房に使用されている図６の超音波撮像システムの一例を描いている。 図８は、乳房のアーキテクチャマップを作成するために使用される情報の異なる層の概略図である。 図９は、乳房内部の関心領域をマッピングする例示的な方法を示す流れ図である。 図１０は、図１のグラフィカルユーザインターフェースの表示例を示す図である。 図１１は、本開示の一つ又は複数の態様を実施するのに使用可能な例示的なコンピューティングシステムの概略図である。

詳細な説明
本開示は、乳房組織内の関心領域をマッピングするためのシステム及び方法に関するものである。特に、乳房組織のユニークなデジタルフィンガープリントは、様々な撮像技術を組み合わせることによって作成される。超音波検査の間、２Ｄスライド、エラストグラフィ、テクスチャ解析、定量的超音波、及びスペクトルパラメトリックマップのうちの二つ以上からその領域のアーキテクチャマップを作成することによって関心領域をマークすることができる。このアーキテクチャマップは、今後の画像診断や手術の際に、関心領域の位置を自動的かつ仮想的に示すために利用することができる。アーキテクチャマップは、コンピューティングデバイスのユーザインターフェース上に表示され、撮像中にユーザを関心領域へ誘導することができる。いくつかの例では、関心領域は、生検された部位である。生検部位は、物理的なマーカでマークされ得ることもあるし、され得ないこともある。

いくつかの例では、関心領域を含む乳房組織の固有の「フィンガープリント」を提供するために、二つ以上のイメージングデータセットが組み合わされる。一組のデータは、乳房のトップダウン画像（胸壁から皮膚まで）である。トップダウン画像は、Ｘ線画像と超音波画像の一方または両方を使用することができる。２つ目のデータは、関心領域の位置を特定するためのナビゲーション座標である。これは、乳房組織内の特定の病変または生検の場所を指し示すことができる。この座標には、乳首からの「時計位置」、乳房内部の深さ、乳首からの距離などが含まれることがある。３つ目のデータは、関心領域のすぐ周りの組織の詳細なビューを提供する。これは超音波技術で画像化され、組織の血管や硬さを測定することができる。血管はマイクロフロードップラで測定し、病変周辺の血流パターンを可視化することができる。硬さ、即ち、密度は、ＳＨＥＡＲＷＡＶＥ（登録商標）エラストグラフィで測定でき、組織体積全体の硬さの相対値を示すカラーマップが出力される。エラストグラフィは、乳房組織内の微小石灰化の発見に基づいて、患者がフォローアップ画像検査を必要とするかどうかを決定するために使用することもできる。いくつかの例では、乳房組織に関する追加情報を提供するために、定量的超音波画像処理技術を使用することができる。得られた「フィンガープリント」又はアーキテクチャマップは、乳房超音波検査中に医療従事者が特定の関心領域へナビゲートするのに役立つように使用される。

図１は、例示的な組織マッピングシステム１００を示す。いくつかの例では、組織マッピングシステム１００は、乳房組織をイメージングするために使用可能な仮想バイオマーカーを生成するように動作する。システム１００は、コンピューティングシステム１０２と、Ｘ線イメージングシステム１０４と、超音波イメージングシステム１０６とを含む。いくつかの例では、組織マッピングシステム１００は、Ｘ線イメージングシステム１０４及び超音波イメージングシステム１０６から受信した情報を用いて乳房組織のデジタルアーキテクチャマップを作成するように動作する。デジタルアーキテクチャマップは、乳房内部の関心領域を仮想的にマークするために使用することができる。

コンピューティングシステム１０２は、Ｘ線イメージングシステム１０４及び超音波イメージングシステム１０６から受信した情報を処理及び記憶するように動作する。図１の例では、コンピューティングシステム１０２は、組織マッピングエンジン１１０及びデータストア１１２を含む。いくつかの例では、組織マッピングエンジン１１０及びデータストア１１２は、コンピューティングシステム１０２のメモリ内に収容される。いくつかの例では、コンピューティングシステム１０２は、クラウドコンピューティング環境などのリモートサーバから組織マッピングエンジン１１０及びデータストア１１２にアクセスする。いくつかの例では、コンピューティングシステム１０２はまた、組織変形モデル１０７及び病変マッチングエンジン１０９を含む。

組織マッピングエンジン１１０は、様々な種類の情報を組み合わせて乳房組織のデジタルアーキテクチャマップを作成し、関心領域のイメージングバイオマーカを生成するように動作する。いくつかの例では、組織マッピングエンジン１１０は、アーキテクチャマップ生成器１２６と、トライモードスキャナ１２８と、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）１３０とを含む。

いくつかの例では、組織マッピングエンジン１１０は、エラストグラフィ、ドップラ、Ｘ線、及び超音波からのデータを受信し、解析し、合成して、乳房内部の関心領域のデジタルアーキテクチャマップを生成する。アーキテクチャマップ生成器１２６は、情報の３つの層を一緒に合成して、乳房内部の関心領域の位置をデジタル的にマークする。

情報の一つの層は、関心領域（ＲＯＩ）の位置のアノテーションである。関心領域は、病変が潜在的に癌であると識別された場所である可能性がある。病変は生検された可能性があり、医療従事者Ｈは、将来の参考のためにその位置をマークすることを望む。これらの例では、ＲＯＩは生検のために組織に針が挿入された点である。ＲＯＩの位置の注釈を記録することに加えて、物理的なマーカを生検部位に配置してもよいし、配置しなくてもよい。他の例では、ＲＯＩは、トモグラフィの間に識別された病変である。いくつかの例では、アノテーションは、乳房内部の関心領域の位置を記述する座標のセットである。いくつかの例では、座標は、乳首に対する時計位置、乳房の表面からの深さ、及び乳首からの距離を含む。いくつかの例では、座標は、以下に説明するように、組織変形モデル１０７を使用して決定することができる。

情報の別の層は、乳房全体の画像である。胸壁から皮膚表面までの全ての組織を画像化するために、Ｘ線画像及び超音波画像のうちの一つ又は複数が乳房について撮影される。これは、乳房内部の関心領域の完全なズームアウトされたビューを提供する。いくつかの例では、画像はＢモード超音波を使用して撮影される。いくつかの例では、画像はトモシンセシスを使用して撮影される。一つ以上のタイプの撮像を一緒に使用することができる。

情報の第３層は、関心領域及び周辺組織の脈管及び硬さパターンである。脈管は、ドップラなどの超音波画像技術を使用して測定することができる。超音波画像は、赤血球の跳ね返る高周波音波を検出して血管の画像を作成することにより、血流を描写することができる。いくつかの例では、マイクロフロードップライメージングが、関心領域を含む及びその周囲の乳房組織における血管のパターンを決定するために採用される。

乳房組織の硬さは、エラストグラフィの測定で決定することができる。典型的には、組織の相対的な硬さを視覚化するために、超音波又は磁気共鳴イメージング技術が利用される。準静的エラストグラフィは、組織に外圧を加える前と後の組織の超音波画像を比較する。圧力を受けても変形が少ない組織の部分は、硬さが最も大きい。音響放射力インパルスイメージング（ＡＲＦＩ）とせん断波弾性イメージング（ＳＷＥＩ）は、音響放射力を利用して組織を押し出すものである。ＡＲＦＩでは、複数の場所を押したときに組織がどの程度動くかを測定し、質的な硬さの２次元マップを作成する。ＳＷＥＩは、組織が押された場所から様々な横方向への波の伝搬速度を測定し、その間にある組織の硬さを推測する。ＳｕｐｅｒＳｏｎｉｃ Ｉｍａｇｉｎｅ社が開発したＳｈｅａｒＷａｖｅ（登録商標） ＰＬＵＳ技術は、定量的なリアルタイムの２次元マップを提供する、組織の硬さを測定する別の方法である。ＳｈｅａｒＷａｖｅ（登録商標）は、ＰＬＵＳはＳＷＥＩと同じ概念を利用するが、超音速で動くせん断波で実装し、波の伝搬を登録するために超高速イメージングが使用される。

磁気共鳴エラストグラフィ（ＭＲＥ）は、患者の体の表面に機械的な振動機を使用し、より深い組織へと伝わるせん断波を発生させる。この波の速度は磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）で測定され、組織の硬さ（せん断弾性率）を推測するために使用される。ＭＲＥは、従来の３次元ＭＲＩ画像と同様に、組織の硬さの定量的な３次元マップを作成する。組織の硬さを決定する他の方法も可能である。

オプションの第４層又は第５層は、乳房組織に関する追加の情報を含む。この情報は、組織のスペクトルパラメータを得るために定量的超音波技術を使用して得ることができる。

組織変形モデル１０７は、Ｘ線撮像中に乳房内の関心領域について得られた情報を解析し、その情報を超音波撮像中に同じ関心領域にナビゲートするのに使用可能な位置識別情報に変換するために利用される。乳房組織が圧迫されている間に、マンモグラム中に判定される関心領域の座標は、圧迫されていない乳房組織の超音波撮像中に関心領域の位置を特定するために用いられる異なる座標のセットに変換される。組織変形モデル１０７は、画像化される乳房の密度及び体積に基づいて超音波座標を予測する。

いくつかの例では、組織変形モデル１０７は、これが乳房撮影パドル上に記録される乳房組織の広がり量に基づいて決定される変形曲線に基づく。パドルの既知の圧縮力及びＸ線によって決定された密度を用いて、組織変形モデル１０７は各患者について計算される。

病変マッチングエンジン１０９は、ターゲット病変のＸ線画像と潜在的病変の超音波画像を解析し、潜在的病変がターゲット病変と同じかどうかを判定するように動作する。超音波で確認されたＤＢＴ症例に対して人工知能システムを学習させ、画像分類器を生成する。この分類器を用いて画像を解析し、乳房内部の形状、色、余白、方向、テクスチャ、パターン、大きさ、深さなどの特徴に基づいて病変を比較する。超音波で識別された病変がトモシンセシスで識別された同じ病変である可能性を示す信頼度スコアが生成され得る。

データストア１１２は、Ｘ線イメージングシステム１０４、超音波イメージングシステム１０６、及び組織マッピングエンジン１１０から受信した情報を格納するように動作する。いくつかの例では、データストア１１２は、実際には二つ以上の別個のデータストアである。例えば、一つのデータストアは、Ｘ線撮像システムからの画像を格納するリモートデータストアであり得る。別のデータストアは、コンピューティングシステム１０２内にローカルに収容され得る。いくつかの例では、データストア１１２は、電子医療記録（ＥＭＲ）システムの一部であり得る。

Ｘ線イメージングシステム１０４は、Ｘ線放射を使用して乳房組織の画像を撮影するように動作する。Ｘ線イメージングシステム１０４は、Ｘ線イメージングデバイス１１４と、Ｘ線イメージングデバイス１１４と通信しているＸ線コンピューティングデバイス１１６とを含む。いくつかの例では、Ｘ線イメージングシステム１０４はトモシンセシスを実行する。Ｘ線イメージングデバイス１１４は、図３－５に関連して更に詳細に説明される。Ｘ線コンピューティングデバイス１１６は、医療従事者Ｈから入力を受け取ってＸ線イメージングデバイス１１４を動作させ、Ｘ線イメージングデバイス１１４から受け取った画像を見るように動作する。

超音波イメージングシステム１０６は、超音波を使用して乳房組織の画像を撮影するように動作する。いくつかの例では、超音波イメージングシステム１０６は、エラストグラフィ、テクスチャ解析、及びドップラのうちの一つ又はそれ以上を実行するように動作する。超音波イメージングシステム１０６は、図６－７に関連して更に詳細に説明される。超音波イメージングシステム１０６は、超音波コンピューティングデバイス１１８及び超音波イメージングデバイス１２０を含む。超音波コンピューティングデバイス１１８は、医療従事者Ｈから入力を受け取って超音波イメージングデバイス１２０を動作させ、超音波イメージングデバイス１２０から受け取った画像を表示するように動作する。

図１は、Ｘ線イメージングシステム１０４及び超音波イメージングシステム１０６から得られた情報が、コンピューティングシステム１０２上で動作する組織マッピングエンジン１１０によってどのように利用され得るかを示す図である。医療従事者Ｈは、Ｘ線コンピューティングデバイス１１６を動作して、Ｘ線イメージングデバイス１１４を使用して患者Ｐの乳房のＸ線画像を撮像する。Ｘ線画像は、定期的な健康診断の一部として撮影されることがある。スクリーニングの間、医療従事者Ｈは、患者Ｐの乳房において、それらの関心領域内部の病変が潜在的に癌であり生検を必要とするかどうかを判定するために追加の解析を必要とする一つ以上の関心領域を識別する。医療従事者Ｈは、例えば、外科医、医師、看護師、検査技師、及び超音波検査技師を含むことができる。

いくつかの例では、関心領域の座標は、Ｘ線コンピューティングデバイス１１６で記録され、コンピューティングシステム１０２に通信され得る。Ｘ線コンピューティングデバイス１１６で記録された座標は、組織変形モデル１０７を用いて解析される。いくつかの例では、第１の座標のセットは、乳房が圧迫されている間に識別された病変の、位置を識別する。第１の座標のセットは、乳房が圧迫されていない間に識別される病変の、予測される位置を識別する第２の座標のセットに変換される。第２の座標のセットに対応する、超音波画像中の関心領域が、識別される。これにより、技術者は超音波画像内の潜在的病変を識別することができる。

いくつかの例では、Ｘ線画像は、超音波イメージングデバイス１２０から受信される超音波画像と共に超音波コンピューティングデバイス１１８のユーザインターフェース上に表示される。幾つかの実施例では、画像上にターゲット病変の位置を示す視覚的マーカが表示される。超音波コンピューティングデバイス１１８を動作する医療従事者Ｈは、同じ患者ＰのＸ線画像において以前に識別された病変と潜在的に一致する超音波画像内の病変の位置を特定し、超音波画像及び潜在的病変の表示は、解析のためにコンピューティングシステム１０２に伝達される。いくつかの例では、マンモグラフィ画像、ターゲット関心領域、及びＢモード撮像は、同じＧＵＩ上に表示される。ＧＵＩ１３０は、超音波システムのオペレータを関心領域へ視覚的に案内するのに役立つ一方、超音波プローブの位置、向き、及び注釈の文書化を自動化することも可能である。

いくつかの例では、識別された病変を含むＸ線画像及び潜在的病変を含む超音波画像は、コンピューティングシステム１０２の病変マッチングエンジン１０９によって解析される。病変マッチングエンジン１０９は、潜在的病変に対する信頼度レベルのインジケータを出力し、その信頼度レベルのインジケータを超音波コンピューティングデバイス１１８に伝達する。信頼度レベルのインジケータは、超音波コンピューティングデバイス１１８上のＧＵＩ上に表示される数値、色、又はカテゴリであり得る。

画像処理手順の間、医療従事者は、患者の記録と共に記録される一つ又は複数の関心領域を示す。これらの関心領域は、処置中に生検された病変であり得る。いくつかの例では、関心領域は、更なる観察のために識別された病変である。マークされた位置座標は、各関心領域について決定される。

Ｘ線イメージングシステム１０４及び超音波イメージングシステム１０６によって生成された画像及び測定値は、組織マッピングエンジン１１０で受信される。組織マッピングエンジン１１０は、少なくとも一つの関心領域を含む患者の乳房のアーキテクチャマップを生成し、マップをデータストア１１２に保存する。

その後、患者が別の検査又は手術のために戻ってきたとき、医療従事者は、患者の乳房内部の以前に識別された病変又は他の関心領域を見つけたいと思うかもしれない。数分、数時間、数日、又は数週間が経過した後に、別の画像処理手順が実行される。いくつかの例では、医療機関への同じ訪問の間に、同じ患者が二つの異なる画像処理手順で検査される可能性がある。幾つかの例では、医療従事者Ｈは、乳房組織の組成に全体的な変化があるかどうかを判断することに関心を持つかもしれない。例えば、患者は、患者の乳房組織が前回撮像されたときから化学療法及び／又は放射線を受けたことがあり、医療従事者は、治療が乳房組織の健康にどのような影響を与えたかを確認したいと思う。

一実施例では、医療従事者Ｈは、患者Ｐの乳房を画像化するために超音波コンピューティングデバイス１１８を動作し得る。超音波コンピューティングデバイス１１８は、データストア１１２から患者Ｐに関連するアーキテクチャマップにアクセスする。組織マッピングエンジン１１０は、超音波コンピューティングデバイス１１８に表示するためのＧＵＩ１３０を生成する。トライモードスキャナ１２８は、Ｂモード超音波画像、脈管、及び硬さを含む乳房のトライモードビューを提示する。トライモードスキャナは、患者の乳房に対する超音波プローブの位置を読み取り、以前に識別された関心領域の位置座標へのナビゲーションを補助する。

図２は、画像データを含むヘルスケアデータを管理するための例示的なシステム１５０の概略図である。システム１５０は、通信ネットワーク１５２を介して互いに通信している複数のコンピューティングコンポーネントを含む。コンピューティングコンポーネントは、図１で説明したコンピューティングシステム１０２、Ｘ線イメージングシステム１０４、超音波イメージングシステム１０６、及びデータストア１１２に加えて、トラッキングシステム１５４、ナビゲーションシステム１５６、電子医療記録（ＥＭＲ）システム１５８、及びディスプレイシステム１６０を含むことができる。

「システム」は機能ブロックとして図１に示されているが、異なるシステムが共通の装置に統合されてもよく、通信リンクはシステムの全てよりも少ないものの間に結合されてもよいことに留意すべきである。例えば、トラッキングシステム１５４、ナビゲーションシステム１５６及びディスプレイシステム１６０は、放射線科スイートにおける画像の取得を制御し得る取得ワークステーション又は技師ワークステーションに含まれてもよい。あるいは、ナビゲーションシステム１５６及びトラッキングシステム１５４は、超音波イメージングシステム１０６に統合されてもよいし、ディスプレイ１６０、Ｘ線イメージングシステム１０４及び超音波イメージングシステム１０６への個別の通信リンクを有するスタンドアロンモジュールとして提供されてもよい。同様に、当業者は、通信ネットワーク１５２が、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、無線ネットワーク、インターネット、イントラネット、又は他の同様の通信ネットワークであり得ることを追加的に理解するであろう。

一実施例では、Ｘ線イメージングシステム１０４は、Ｘ線管が乳房上の経路を横切って走査する際に患者の乳房の投影画像のセットを捕捉するトモシンセシス捕捉システムである。一組の投影画像は、その後、任意の平面に沿ったスライスとして見ることができる３次元ボリュームに再構成される。３次元ボリュームは、Ｘ線イメージングシステム１０４（Ｘ線イメージングデバイス１１４上又はＸ線コンピューティングデバイス１１６上のいずれか）又は通信ネットワーク１５２を介してＸ線イメージングシステム１０４と通信しているデータストア１１２などのデータストアに局所的に格納されてもよい。いくつかの例では、３次元ボリュームは、電子医療記録（ＥＭＲ）システム１５８内の患者のファイルに格納され得る。例示的なＸ線撮像システムに関する追加の詳細が、図３－５に関連して説明される。

Ｘ線イメージングシステム１０４は、３次元Ｘ線画像ボリュームを通信ネットワーク１５２を介してナビゲーションシステム１５６に送信し、そこでかかるＸ線画像を保存し、見ることができるようにし得る。ナビゲーションシステム１５６は、Ｘ線撮像システムによって得られたＸ線画像を表示する。ナビゲーションシステム１５６に表示するために再構成されると、Ｘ線画像は、任意の平面及び任意のスライス位置又は方向で画像を見るために再フォーマット及び再位置決めされることができる。いくつかの例では、ナビゲーションシステム１５６は、Ｘ線画像スライスの代替的な位置又は配向を示す複数のフレーム又はウィンドウを同一画面上に表示する。

熟練者は、Ｘ線イメージングシステム１０４によって得られたＸ線画像ボリュームは、任意の時点でナビゲーションシステム１５６に送信することができ、必ずしもＸ線画像ボリュームを得た後すぐに送信する必要はなく、代わりにナビゲーションシステム１５６の要求に応じて送信することができることを理解されよう。代替例では、Ｘ線画像ボリュームは、フラッシュドライブ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ディスケット、又は他のそのような輸送可能な媒体装置によってナビゲーションシステム１５６に送信される。

超音波イメージングシステム１０６は、典型的には超音波プローブを使用して、超音波プローブの視野内にある患者の組織の一部を画像化するために、患者の組織の超音波画像を得る。例えば、超音波イメージングシステム１０６は、乳房を画像化するために使用されてもよい。超音波イメージングシステム１０６は、超音波プローブの視野内の患者の解剖学的構造の超音波画像を取得して表示し、典型的には、患者が画像化されているときにリアルタイムで画像を表示する。いくつかの例では、超音波画像は、さらに、後の時間における再構成又は再生のために、ハードドライブ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、フラッシュドライブ又はディスケットなどの記憶媒体に保存することができる。超音波画像化システムに関する追加の詳細は、図６－７を参照して説明される。

いくつかの実施例では、ナビゲーションシステム１５６は超音波画像にアクセスすることができ、そのような実施例では、超音波イメージングシステム１０６は通信ネットワーク１５２に更に接続され、超音波イメージングシステム１０６によって得られた超音波画像のコピーは通信ネットワーク１５２を介してナビゲーションシステム１５６に送信することができる。他の実施例では、ナビゲーションシステム１５６は、通信ネットワーク１５２を介して超音波画像に遠隔でアクセスし、コピーすることができる。代替例では、超音波画像のコピーは、通信ネットワーク１５２を介してナビゲーションシステム１５６と通信しているデータストア１１２又はＥＭＲシステム１５８に格納され、ナビゲーションシステム１５６によって遠隔的にアクセスされることができる。

トラッキングシステム１５４は、通信ネットワーク１５２を介してナビゲーションシステム１５６と通信しており、超音波イメージングシステム１０６が患者の組織をイメージングしている物理的位置を追跡することができる。いくつかの例では、トラッキングシステム１５４は、直接通信リンク又は無線通信リンクを介してナビゲーションシステム１５６に直接接続されることができる。トラッキングシステム１５４は、超音波イメージングシステム１０６に接続された送信機の位置を追跡し、ナビゲーションシステム１５６にトラッカー座標空間におけるそれらの座標を表すデータを提供する。いくつかの例では、トラッキングシステム１５４は、光学カメラ及び光学送信機からなる光学追跡システムであってもよいが、当業者は、空間内の物体の位置を追跡することができる任意の装置又はシステムを使用することができることを理解されよう。例えば、当業者は、いくつかの例において、ＲＦ受信機及びＲＦ送信機からなる無線周波数（ＲＦ）トラッキングシステムを使用することができることを理解するであろう。

超音波イメージングシステム１０６は、トラッキングシステム１５４を用いた較正プロセスによって、ナビゲーションシステム１５６と共に使用するように構成されることができる。超音波イメージングシステム１０６の超音波プローブに接続される送信機は、その位置をトラッキングシステム１５４にトラッカー座標空間において送信してもよく、トラッキングシステム１５４は、この情報をナビゲーションシステム１５６に提供する。例えば、トラッキングシステム１５４が超音波プローブの位置及び向きを監視し、この情報をトラッカー座標空間でナビゲーションシステム１５６に提供できるように、送信機が超音波イメージングシステム１０６のプローブ上に配置されてもよい。ナビゲーションシステム１５６は、この追跡された位置を使用して、送信機の追跡された位置に対して、超音波プローブの位置及び向きを決定することができる。

いくつかの実施例では、構成は構成ツールを用いて行われる。このような例では、構成ツールの位置及び方向は、トラッキングシステム１５４によって追加的に追跡されてもよい。構成中、構成ツールは、超音波イメージングシステム１０６の超音波プローブのトランスデューサフェースに接触し、トラッキングシステム１５４は、トラッカー座標空間における構成ツールの位置及び向きを表す情報をナビゲーションシステム１５６に送信する。ナビゲーションシステム１５６は、超音波プローブに接続された送信機の追跡された位置に基づいて、トラッカー座標空間における超音波プローブの視野の位置及び向きを決定するために使用できる構成マトリックスを決定してもよい。代替例では、様々な超音波プローブの複数のブランド又はモデルの構成データを有するデータベースを使用して、構成中に視野構成をナビゲーションシステム１５６に予めロードすることができる。

超音波イメージングシステム１０６がナビゲーションシステム１５６と共に構成されると、患者の組織が超音波イメージングシステム１０６で撮像されることができる。超音波撮像中、トラッキングシステム１５４は、超音波イメージングシステム１０６の超音波プローブの位置及び向きを監視し、この情報をトラッカー座標空間においてナビゲーションシステム１５６に提供する。超音波イメージングシステム１０６は、ナビゲーションシステム１５６と共に使用するように構成されているので、ナビゲーションシステム１５６は、超音波イメージングシステム１０６の超音波プローブの視野の位置及び向きを決定することが可能である。

ナビゲーションシステム１５６は、超音波画像をＸ線画像と共整合するように構成することができる。いくつかの例では、ナビゲーションシステム１５６は、超音波プローブの視野の位置及び向きを、トラッカー座標空間からＸ線画像内の位置及び向き、例えば、Ｘ線システム座標に変換するように構成することができる。これは、超音波プローブの位置及び向きを追跡し、トラッカー座標空間におけるこの位置情報をナビゲーションシステム１５６に送信し、この位置情報をＸ線座標系に関連付けることによって達成することができる。いくつかの実施例では、共整合された画像はＧＵＩ１３０上に表示される。

例えば、ユーザは、Ｘ線画像内の解剖学的平面を選択することができ、次に、ユーザは、超音波プローブの視野を選択された解剖学的平面に整合させるために追跡された超音波プローブの位置及び向きを操作することができる。アライメントが達成されると、超音波画像の関連する追跡空間座標を捕捉することができる。Ｘ線画像とトラッカー座標空間との間の解剖学的軸（上－下（ＳＩ）、左－右（ＬＲ）及び前－後（ＡＰ））の登録は、当業者に周知の技術を用いて、追跡超音波視野方向と選択された解剖学的平面との相対回転差から判定され得る。

この構成は、例えば、ユーザが解剖学的目標を選択することを可能にするインターフェースを用いて、Ｘ線画像内のランドマークを選択することを更に含むことができる。いくつかの例では、ランドマークは、静脈又は動脈などの内部組織ランドマークとすることができ、他の例では、ランドマークは、乳首などのフィデューシャル皮膚マーカ又は外部ランドマークとすることができる。Ｘ線画像で選択された同じランドマークを超音波プローブで位置決めすることができ、位置決めの際に、トラッカー座標空間におけるターゲットの表現の座標を取り込むための機構が提供され得る。Ｘ線画像におけるターゲットの座標とトラッカー座標空間におけるターゲットの座標の相対的な差は、二つの座標空間の位置合わせに必要な並進パラメータを決定するために使用される。以前に取得された平面方位情報は、並進パラメータと組み合わされて、二つの座標空間を共整合することができる完全な４×４変換行列を提供することができる。

次に、ナビゲーションシステム１５６は、表示されている組織のスライスが超音波イメージングシステム１０６の超音波プローブの視野と同じ平面及び同じ向きになるように、変換行列を使用して表示されているＸ線画像を再フォーマットすることができる。一致した超音波画像及びＸ線画像は、次に、単一の画像表示フレームにおいて並んで表示されてもよく、又は直接重ねられて表示されてもよい。いくつかの例では、ナビゲーションシステム１５６は、表示画面上の別個のフレーム又は位置で追加のＸ線画像を表示することができる。例えば、Ｘ線画像は、超音波イメージングシステム１０６の視野のグラフィカル表現と共に表示することができ、視野のグラフィカル表現は、Ｘ線画像の３Ｄ表現を通してスライスして表示される。他の実施例では、注釈を追加的に表示することができ、これらの注釈は、例えば、生検針、誘導ワイヤ、イメージングプローブ又は他の同様の装置など、超音波イメージングシステム１０６によってイメージングされた器具の位置を表すものである。

他の実施例では、超音波イメージングシステム１０６によって表示されている超音波画像は、ユーザがＸ線画像と超音波画像の両方を同じディスプレイ上に重ねて同時に見ることができるように、ナビゲーションシステム１５６によって表示されているＸ線画像のスライス上に重ね合わせることができる。乳房の圧縮及び配向は使用される技術によって異なるので、超音波画像をＸ線画像に重ね合わせることは一般に困難である。コンピューティングシステム１０２は、人工的に合成された画像を生成するために、画像に対して実行された解析に基づいて画像を修正することができる。いくつかの例では、ナビゲーションシステム１５６は、スーパーインポーズされた超音波又はＸ線画像の特定の態様を強化して、得られる結合された画像の品質を向上させることができる。

図１に記載されているように、組織マッピングエンジン１１０を動作させるコンピューティングシステム１０２は、Ｘ線画像、超音波画像、位置座標、スペクトルパラメータ、脈管測定、及び硬さ測定からの情報を組み合わせて、乳房組織のアーキテクチャマップを構築する。マップは、コンピューティングシステム１０２のディスプレイ又は超音波イメージングシステム１０６と通信しているコンピューティングデバイスを使用して見ることができ、撮像中に関心領域の位置を特定することができる。幾つかの例では、組織の脈管及び硬さの視覚化は、乳房内の以前にマークされた関心領域の識別を支援するための組み合わせビューを生成するためにＢモード超音波画像をオーバーレイする。他の例では、組み合わせビューは、図１０の例に示すように、関心領域の表示と超音波プローブの現在の位置とで超音波画像を単に表示する。ＲＯＩのＸ線画像も超音波画像の隣に表示することができる。

電子医療記録システム１５８は、複数の電子医療記録（ＥＭＲ）を格納する。各ＥＭＲは、患者の医療及び治療履歴を含む。電子医療記録システム１５８の例としては、Ｅｐｉｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｃｅｒｎｅｒ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ａｌｌｓｃｒｉｐｔｓ、及びＭｅｄｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｉｎｃ．（Ｍｅｄｉｔｅｃｈ）によって開発及び管理されるものが挙げられる。

図３は、例示的なＸ線イメージングシステム１０４の概略図である。図４は、Ｘ線イメージングシステム１０４の透視図である。図３及び図４を同時に参照すると、Ｘ線イメージングシステム１０４は、静的乳房支持プラットフォーム２０６及び可動圧縮パドル２０８を含む乳房圧縮イモビライザユニット２０４を介してＸ線イメージング（マンモグラフィ及びトモシンセシスのいずれか又は両方）のために患者の乳房２０２を固定化する。乳房支持プラットフォーム２０６及び圧縮パドル２０８はそれぞれ、乳房２０２を圧縮して固定化するために互いに向かって移動する圧縮面２１０及び２１２を有している。既知のシステムでは、圧縮面２１０、２１２は、乳房２０２に直接接触するように露出している。プラットフォーム２０６はまた、画像レセプタ２１６と、任意に傾斜機構２１８と、任意に散乱防止グリッドを収容する。イモビライザユニット２０４は、Ｘ線源２２２から発せられるイメージングビーム２２０の経路内にあり、ビーム２２０が画像レセプタ２１６に衝突するようになっている。

イモビライザユニット２０４は、第１の支持アーム２２４に支持され、Ｘ線源２２２は第２の支持アーム２２６に支持される。マンモグラフィの場合、支持アーム２２４及び２２６は、システム１０４が各方向でマンモグラム投影画像を撮影できるように、ＣＣ及びＭＬＯなどの異なる撮影方向間で軸２２８を中心にユニットとして回転することが可能である。動作において、画像が撮影される間、画像レセプタ２１６はプラットフォーム２０６に対して所定位置に留まる。イモビライザユニット２０４は、アーム２２４、２２６の異なる撮像方向への移動のために乳房２０２を解放する。トモシンセシスの場合、支持アーム２２４は乳房２０２を固定化して定位置に留まり、少なくとも第２の支持アーム２２６はＸ線源２２２を軸２２８を中心としてイモビライザユニット２０４及び圧縮された乳房２０２に対して相対的に回転させる。システム１０４は、乳房２０２に対するビーム２２０のそれぞれの角度で、乳房２０２の複数のトモシンセシス投影画像を撮影する。

同時かつ任意に、画像レセプタ２１６は、乳房支持プラットフォーム２０６に対して、第２の支持アーム２２６の回転と同期して傾斜させることができる。傾斜は、Ｘ線源２２２の回転と同じ角度を通ることができるが、ビーム２２０が複数の画像の各々について画像レセプタ２１６上の同じ位置に実質的に留まるように選択される異なる角度を通ることもできる。傾斜は、軸２３０を中心とすることができ、この軸は、画像レセプタ２１６の画像平面内にあることができるが、そうである必要はない。画像レセプタ２１６に結合される傾斜機構２１８は、画像レセプタ２１６を傾斜動作で駆動することができる。

トモシンセシス撮像及び／又はＣＴ撮像の場合、乳房支持プラットフォーム２０６は水平にすることができ、又は水平に対して斜めにすることができ、例えばマンモグラフィにおける従来のＭＬＯ撮像の場合と同様の向きで、水平にすることも可能である。Ｘ線イメージングシステム１０４は、単独でマンモグラフィシステム、ＣＴシステム、又は単独でトモシンセシスシステム、又は複数の形態の撮像を実行できる「コンボ」システムであり得る。このようなコンボシステムの例は、本発明の譲受人によって、Ｓｅｌｅｎｉａ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓという商品名で提供されている。

システムが作動すると、画像レセプタ２１６は、イメージングビーム２２０による照明に応答して画像情報を生成し、それをイメージプロセッサ２３２に供給して乳房Ｘ線画像を処理し生成させる。ソフトウェアを含むシステムコントロール及びワークステーションユニット２３８は、システムの動作を制御し、オペレータと相互作用してコマンドを受け取り、処理されたＸ線画像を含む情報を提供する。

図５は、左縦断斜めＭＬＯ（ＬＭＬＯ）撮像方向に対する乳房位置決め状態における例示的なＸ線イメージングシステム１０４を示す図である。システム１０４のチューブヘッド２５８は、システム１０４のガントリ２５６に対して概ね平行になるように、又はそうでなければ乳房が置かれる支持アーム２６０の平坦部分に対して法線上にないように、向きが設定される。この位置では、技師は、チューブヘッド２５８の下に潜ったりしゃがんだりすることなく、乳房をより容易に位置決めすることができる。

Ｘ線イメージングシステム１０４はＸ線イメージングシステム１０４を床上に支持するための床マウント又はベース２５４を含む。ガントリ２５６は、フロアマウント２５２から上方に延び、チューブヘッド２５８及び支持アーム２６０の両方を回転可能に支持する。チューブヘッド２５８及び支持アーム２６０は、互いに離散的に回転するように構成され、また、異なる高さの患者に対応するようにガントリの面２６２に沿って上昇及び下降させることができる。本明細書の他の箇所で説明され、ここでは示されていないＸ線源が、チューブヘッド２５８内に配置される。支持アーム２６０は、その中にＸ線受容器及び他の構成要素（図示せず）を含む支持プラットフォーム２６４を含む。圧縮アーム２６６は、支持アーム２６０から延び、撮像処置中に患者の乳房を圧縮するための圧縮パドル２６８を（支持アーム２６０に対して）直線的に昇降するように構成される。チューブヘッド２５８及び支持アーム２６０を合わせてＣアームと呼ぶことがある。

Ｘ線イメージングシステム１０４には、多数のインターフェース及びディスプレイスクリーンが配置されている。これらには、フットディスプレイスクリーン２７０、ガントリインターフェース２７２、支持アームインターフェース２７４、及び圧迫アームインターフェース２７６が含まれる。一般に、様々なインターフェース２７２、２７４、及び２７６は、Ｘ線イメージングシステム１０４とのユーザ対話及び制御を可能にするように、一つ以上の触覚ボタン、ノブ、スイッチ、並びにグラフィックユーザインターフェース（ＧＵＩ）を有する容量性タッチスクリーンを含む一つ以上のディスプレイスクリーンを含んでもよい。例では、インターフェース２７２、２７４、２７６は、図１のＸ線コンピューティングデバイス１１６などのシステムコントロール及びワークステーションでも利用可能な制御機能性を含んでもよい。任意の個々のインターフェース２７２、２７４、２７６は、所定の設定、ユーザの好み、または動作要件に少なくとも部分的に基づいて、継続的または選択的に、他のインターフェース２７２、２７４、２７６で利用可能な機能性を含んでもよい。一般的に、および以下に説明するように、フットディスプレイスクリーン２７０は主に表示画面であるが、必要または所望の場合は静電容量式タッチスクリーンが利用され得る。

実施例では、ガントリインターフェース２７２は、撮像方向の選択、患者情報の表示、支持アーム昇降又は支持アーム角度（傾斜又は回転）の調整、安全機能等の機能性を可能にし得る。例では、支持アームインターフェース２７４は、支持アーム昇降又は支持アーム角度（傾斜又は回転）の調整、圧迫アーム昇降の調整、安全機能等の機能性を可能にすることができる。例では、圧迫アームインターフェース２７６は、圧迫アーム昇降の調節、安全機能などの機能性を可能にすることができる。更に、圧迫アームインターフェース２７６に関連する一つ以上のディスプレイは、加えられた圧迫アーム力、選択された撮像方向、患者情報、支持アーム昇降又は角度設定等の、より詳細な情報を表示してもよい。フットディスプレイスクリーン２７０は、特定の用途に必要又は望まれるように、圧迫アームインターフェース２７６のディスプレイによって表示されるような情報、又は追加的又は異なる情報を表示することもできる。

図６は、超音波イメージングシステム１０６の一例を描いている。超音波イメージングシステム１０６は、超音波トランスデューサ３０４を含む超音波プローブ３０２を含む。超音波トランスデューサ３０４は、超音波３０６のアレイを放射するように構成される。超音波トランスデューサ３０４は、電気信号を超音波３０６に変換する。超音波トランスデューサ３０４は、乳房内部の病変などの患者の内部部分から反射された超音波音波などの超音波音波を検出するように構成されることもある。いくつかの例では、超音波トランスデューサ３０４は、容量性トランスデューサ及び／又は圧電トランスデューサ、並びに他の適切な変換技術を組み込んでもよい。

超音波トランスデューサ３０４はまた、ディスプレイ３１０に動作可能に（例えば、有線又は無線で）接続される。ディスプレイ３１０は、超音波画像を生成及び解析するように構成されたプロセッサ及びメモリを含む図２の超音波コンピューティングデバイス１１８のようなコンピューティングシステムの一部であってよい。ディスプレイ３１０は、患者の超音波撮像に基づく超音波画像を表示するように構成される。

超音波イメージングシステム１０６において実行される超音波画像化は、主としてＢモード撮像であり、その結果、患者の内部の一部の断面の２次元超音波画像が得られる。結果として得られる画像のピクセルの輝度は、一般に、反射された超音波の振幅又は強度に対応する。

他の超音波イメージングモードも利用され得る。例えば、超音波プローブは、乳房の３Ｄモデルを構築するために、乳房に対する複数の角度から超音波画像データを取得する３Ｄ超音波モードで動作してもよい。

いくつかの例では、超音波画像は、取得プロセス中に表示されないことがある。むしろ、Ｂモード画像が表示されることなく、超音波データが取得され、乳房の３Ｄモデルが生成される。

超音波プローブ３０２は、プローブローカライゼーショントランシーバ３０８を含むこともできる。プローブローカライゼーショントランシーバ３０８は、超音波プローブ３０２のためのローカライゼーション情報を提供する信号を発するトランシーバである。プローブローカライゼーショントランシーバ３０８は、情報を送受信するための無線周波数識別（ＲＦＩＤ）チップ又は装置、並びに加速度計、ジャイロスコープ装置、又は方向情報を提供することができる他のセンサを含んでもよい。例えば、プローブローカライゼーショントランシーバ３０８によって発せられた信号は、超音波プローブ３０２の向き又は位置を決定するために処理されてもよい。超音波プローブ３０２の向き及び位置は、デカルト座標又は球座標などの３次元成分で決定又は提供されてもよい。また、超音波プローブ３０２の向き及び位置は、切開器具、マーカ、磁気方向、重力に対する法線など、他の項目との相対関係で決定又は提供されてもよい。超音波プローブ３０２の向き及び位置により、以下でさらに説明するように、患者内の病変に外科医を誘導するのを支援するために、追加の情報を生成して外科医に提供することができる。トランシーバという用語が本明細書で使用されているが、この用語は、送信機、受信機、及びトランシーバの両方を、それらの任意の組み合わせと共にカバーすることが意図されている。

図７は、患者の乳房３１２に使用されている超音波イメージングシステム１０６の一例を描いている。超音波プローブ３０２は、乳房３１２の一部と接触している。図７に描かれた位置では、超音波プローブ３０２は、乳房３１２の病変３１４を画像化するために使用されている。病変３１４を画像化するために、超音波トランスデューサ３０４は、乳房３１２の内部に超音波３０６のアレイを放射する。超音波３０６の一部は、病変が視野内にある場合、病変３１４などの乳房の内部構成要素から反射され、反射した超音波３１６として超音波プローブ３０２に戻る。反射した超音波３１６は、超音波トランスデューサ３０４によって検出されてもよい。例えば、超音波トランスデューサ３０４は、反射した超音波３１６を受信し、反射した超音波３１６を電気信号に変換し、処理及び解析してディスプレイ３１０上に超音波画像データを生成することができる。

撮像面における病変３１４等の深さは、超音波プローブ３０２から超音波３０６のパルスが放射されてから反射した超音波３１６が超音波プローブ３０２によって検出されるまでの時間から判断することができる。例えば、音速は周知であり、軟部組織に基づく音速の影響も判断可能である。従って、超音波３０６の飛行時間（より具体的には、飛行時間の半分）に基づいて、超音波画像内のオブジェクトの深さを決定することができる。組織を通る波の屈折及び変速を補償するような、物体深度を決定するための他の補正又は方法もまた、実施されてもよい。当業者であれば、医療用超音波イメージング技術における深さ測定の更なる詳細を理解するであろう。このような深さ測定及び決定は、乳房３１２の３Ｄモデルを構築するために使用されてもよい。この３Ｄモデルは、３Ｄモデルが他の種類の技術によって使用される他の３Ｄ乳房スキームと相関する他の様々な用途に有用であり得る。

さらに、超音波技術の複数の周波数またはモードが利用されてもよい。例えば、イメージング周波数及びキャプチャ周波数と同様に、ローカライゼーション周波数のリアルタイム及び同時送受信多重化が実施されてもよい。これらの能力の利用は、ディスプレイ３１０上での病変及び他の医用画像の視覚化を可能にするために、超音波技術からの複数のデータセットを共整合又は融合するための情報を提供する。撮像周波数及びキャプチャシーケンスは、他の撮像モード及び技術の中でも、Ｂモード撮像（複合化あり又はなし）、ドップラモード（例えば、カラー、二重）、高調波モード、せん断波及び他のエラストグラフィモード、並びに造影超音波を含んでもよい。

図８は、乳房のアーキテクチャマップを構築するために使用される情報の様々な層の概略図である。乳房全体のＸ線画像３５２及び超音波画像３５４が撮影され、互いの上に位置合わせされる。図１の組織変形モデル１０７は、関心領域の位置座標３５６を決定するために利用することができる。関心領域が病変である場合、病変マッチングエンジン１０９は、超音波画像で見つかった同じ病変がマンモグラムで最初に識別されたものであることを確認するために使用され得る。エラストグラフィ３５８及びドップラ３６０は、関心領域の周囲の組織の硬さ及び脈管を判定するために使用される。相対的な硬さ及び脈管パターンを示すマップは、乳房のＸ線画像及び超音波画像の上に敷かれ、結果として得られるアーキテクチャマップ３６２において乳房及び関心領域の全体的なビューを提供する。

ここで図９を参照すると、乳房内部の関心領域をマッピングする例示的な方法５００が説明されている。いくつかの例では、図１－７に記載されたシステム及びデバイスが、方法５００を実施するのに用いられ得る。特に、図１－２のコンピューティングシステム１０２は、乳房内部の関心領域のアーキテクチャマップを生成し、後にイメージング手順又は手術の間にてその関心領域を見つける際に医療従事者を支援するために、方法５００のステップを実施するよう動作する。

動作５０２で、乳房内部の関心領域の画像が記録される。関心領域は、病変又は一つ以上の病変を含む組織の領域とすることができる。いくつかの例では、一つ以上の関心領域が乳房内部で識別される。幾つかの例では、関心領域の周囲の組織のマージンも撮像される。マージン組織の量は様々であるが、関心領域を比較するためにいくつかの「正常」な組織を提供することを意図している。いくつかの例では、胸壁から皮膚までの乳房全体の画像が撮影される。画像は、Ｘ線及び超音波イメージング技術の一方又は両方を用いて記録することができる。

動作５０４において、関心領域の位置を示す一連の座標が任意選択で記録され得る。医療従事者から、イメージングデバイスに関連付けられるコンピューティングデバイス上で関心領域を示す入力を受け取ることができる。座標は、医療従事者によって示された位置に対して生成される。いくつかの例では、座標は、乳首に対する時計位置、乳首からの距離、及び乳房の皮膚からの深さを含む。

動作５０６で、関心領域の脈管が測定される。いくつかの例では、脈管は、ドップラなどの超音波検査技法で測定される。いくつかの例では、関心領域の周囲の組織のマージンも、正常組織のベースラインを確立するために測定される。

動作５０８において、関心領域の硬さが測定される。幾つかの例では、硬さは、せん断波弾性イメージングなどの超音波検査技法で測定される。いくつかの例では、関心領域の周囲の組織のマージンも、正常組織のベースラインを確立するために測定される。

動作５０９で、関心領域のスペクトルパラメータが任意選択で記録される。スペクトルパラメータは、スペクトル・フロー及び散乱パラメータなどの定量的超音波技術を含む。

動作５１０において、記録された画像、脈管測定値、及び硬さ測定値は、アーキテクチャマップを生成するために組み合わされる。いくつかの例では、超音波イメージング及びＸ線イメージングの両方が、アーキテクチャマップを作成するために組み合わせて使用される。いくつかの例では、アーキテクチャマップは、さらに、位置座標を含む。いくつかの例では、スペクトルパラメータもアーキテクチャマップに含まれる。アーキテクチャマップは、より多くの情報が含まれるほど、より正確かつ有用となる。アーキテクチャマップは、乳房に関連する電子記録内に保存される。

動作５１２において、乳房の後の撮像からのスキャン情報が受信される。一般にこれは、リアルタイムで撮像される超音波画像であり得る。乳房は、病変を除去するための手術を行う目的で、後の時点で撮像され得る。ある実施態様では、乳房は、以前の撮像と比較して組織に何らかの変化が生じたかどうかを判断するために撮像され得る。例えば、生検が行われた場所又は病変が切除された場所を囲む組織が、その場所で癌組織が成長し始めたことを示す何らかの変化が生じているかどうかを判断するために、乳房が撮像されるかもしれない。いくつかの例では、乳房の後の撮像は、動作５０２の撮像の少なくとも１時間後に行われる。いくつかの例では、後の撮像は少なくとも１日後に行われる。幾つかの例では、後の撮像は少なくとも１ヶ月後に起こる。

動作５１４において、乳房のアーキテクチャマップは、電子記録からアクセスされる。いくつかの例では、アーキテクチャマップは、電子医療記録（ＥＭＲ）システム内に格納された患者の記録からアクセスされる。

動作５１６において、スキャン情報は、アーキテクチャマップに基づいて関心領域を識別するために解析される。いくつかの例では、関心領域へ超音波プローブを誘導するために座標が使用される。座標は、医療従事者を関心領域に案内するために、トラッキングシステム１５４からの情報と共に図２のナビゲーションシステム１５６のようなナビゲーションシステムによって使用され得る。

動作５１８において、乳房の画像が、グラフィカルユーザインターフェース上にアーキテクチャマップからの情報とともに表示される。いくつかの例では、関心領域の位置の表示と重ね合わせたＸ線及び／又は超音波画像を含む乳房組織の結合ビューが表示される。この結合ビューは、医療従事者が乳房内部の関心領域を識別し、ナビゲートするのを支援するのに有効である。さらに、結合ビューは、乳房組織内で発生したあらゆる変化を識別するのに有用である。そのような変化は、組織の脈管又は硬さに影響を与える可能性がある。さらに、組織の密度の変化は、結合ビューに含まれる超音波画像又はＸ線画像で識別することができる。この結合ビューの一例が図１０に示されている。

図１０は、図１のＧＵＩ１３０の一例を示す。いくつかの例では、ＧＵＩ１３０は、図１の超音波コンピューティングデバイス１１８のようなコンピューティングデバイス上に表示される。図１０の例では、ＧＵＩ１３０は、乳房２０２のＸ線画像６０２及び超音波画像６０４を並べて表示する。Ｘ線撮像の間に予め識別されたターゲット病変６０６は、Ｘ線画像６０２において視覚的マーカで示される。乳房２０２の対応する超音波画像６０４は、潜在的病変６０８の表示を示している。ターゲット病変６０６と潜在的病変６０８とが一致する可能性をパーセンテージで提供する信頼度レベルのインジケータ６１０が表示される。この例では、９９．９％の一致がある。

ＧＵＩ１３０はまた、超音波画像６０４が撮影されている乳房２０２上の位置を示す図６１２を含む。この図６１２は、ＲＯＩ位置のマーカ６２０と、超音波プローブの現在の位置のインジケータ６１８とを含む。さらに、座標６１４が表示される。この例では、座標６１４は、乳首から２ｃｍの１１時の位置にある右乳房の潜在的な病変の位置を示している。

図１１は、コンピューティングデバイス４００の物理的構成要素の一例を示すブロック図である。コンピューティングデバイス４００は、コンピューティングシステム１０２、Ｘ線コンピューティングデバイス１１６、及び超音波コンピューティングデバイス１１８などの、組織マッピングシステム１００又は画像データを管理するためのシステム１５０と組み合わせて利用される任意のコンピューティングデバイスであり得る。

図１１に示す例では、コンピューティングデバイス４００は、少なくとも一つの中央処理装置（「ＣＰＵ」）４０２と、システムメモリ４０８と、システムメモリ４０８をＣＰＵ４０２に結合するシステムバス４２２と、を含む。システムメモリ４０８は、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）４１０と、リードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）４１２とを含む。起動時など、コンピューティングデバイス４００内の要素間で情報を転送するのに役立つ基本ルーチンを含む基本入出力システムは、ＲＯＭ４１２に格納される。コンピューティングシステム４００は、さらに、大容量記憶装置４１４を含む。大容量記憶装置４１４は、ソフトウェア命令およびデータを格納することができる。

大容量記憶装置４１４は、システムバス４２２に接続された大容量記憶コントローラ（図示せず）を介して、ＣＰＵ４０２に接続されている。大容量記憶装置４１４およびその関連するコンピュータ可読記憶媒体は、コンピューティングデバイス４００のための不揮発性、非一時的データストレージを提供する。本明細書に含まれるコンピュータ可読記憶媒体の説明は、ハードディスクまたはソリッドステートディスクなどの大容量記憶装置に言及しているが、コンピュータ可読データ記憶媒体は、ＣＰＵ４０２がデータおよび／または命令を読み取ることができる任意の利用可能な有形、物理デバイスまたは製造物品を含むことができることを当業者は理解するはずである。特定の例では、コンピュータ可読記憶媒体は、完全に非一時的な媒体を含む。

コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読ソフトウェア命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実装された揮発性および不揮発性、取り外し可能および非取り出し可能な媒体を含む。コンピュータ可読データ記憶媒体の例示的なタイプには、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリまたは他の固体メモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（「ＤＶＤ」）、他の光学記憶媒体、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気記憶装置、または所望の情報を格納するために使用でき、コンピューティングデバイス４００によってアクセスできる他の任意の媒体があるが、これだけに限られるわけではない。

いくつかの例によれば、コンピューティングデバイス４００は、無線ネットワーク、インターネット、または別のタイプのネットワークなどのネットワーク１５２を介してリモートネットワークデバイスへの論理接続を使用して、ネットワーク化された環境で動作することができる。コンピューティングデバイス４００は、システムバス４２２に接続されたネットワークインターフェースユニット４０４を介してネットワーク１５２に接続することができる。ネットワークインターフェースユニット４０４は、他のタイプのネットワークおよびリモートコンピューティングシステムに接続するために利用されることもできることを理解されたい。コンピューティングデバイス４００はまた、タッチユーザインターフェースディスプレイ画面、または別のタイプの入力デバイスを含む多数の他のデバイスから入力を受信し処理するためのインプット／アウトプットコントローラ４０６を含む。同様に、インプット／アウトプットコントローラ４０６は、タッチユーザインターフェースディスプレイ画面、または他のタイプの出力デバイスに出力を提供してもよい。

上で簡単に述べたように、コンピューティングデバイス４００の大容量記憶装置４１４およびＲＡＭ４１０は、ソフトウェア命令およびデータを格納することができる。ソフトウェア命令は、コンピューティングデバイス４００の動作を制御するのに適したオペレーティングシステム４１８を含む。大容量記憶装置４１４および／またはＲＡＭ４１０は、ＣＰＵ４０２によって実行されると、コンピューティングデバイス４００に本明細書で論じる機能を提供させる、ソフトウェア命令も格納する。

本明細書に記載される方法及びシステムは、乳房組織を撮像するための既存のソリューションと比較して多くの効率及び利点を提供する。位置座標を有する複数のイメージングモダリティの合成は、撮像処置中に医療従事者によって識別される乳房内部の病変又は他の関心領域の識別において、より高い精度を提供する。このシステムは、乳房組織の情報豊かなビューを作成するために、超音波および／またはＸ線画像と硬さおよび弾性マップを調整する。医療従事者は、組織の評価を行うために複数の異なる種類の画像にアクセスし、それを見る必要はない。これらの情報セットを自動的に組み合わせることによって、コンピューティングシステムとのインタラクションがより少なくなる。いくつかの例では、乳房のトライモードビューは、患者のＥＭＲから患者のアーキテクチャマップに自動的にアクセスすることによって生成される。データに対するより少ない要求が必要とされ、したがって、コンピューティングシステムの機能が改善される。

様々な実施形態及び例が本明細書に記載されているが、当業者であれば、本開示の範囲内でそれらに多くの変更を加えることができることを理解するであろう。したがって、提供された例によって本開示の範囲がいかなる形でも限定されることは意図されない。

Claims (29)

1. 乳房内部のターゲット部位をマッピングする方法であって、
   乳房内部のターゲット部位を含む乳房組織の診断用医用画像を撮影するステップと、
   ターゲット部位を含む乳房組織の脈管を測定するステップと、
   ターゲット部位を含む乳房組織の硬さを測定するステップと、
   画像、脈管、及び硬さを、ターゲット部位のアーキテクチャマップとして、電子記録に保存するステップと
   を含む、方法。
2. 更に、
   乳房組織のスペクトルパラメータを記録するステップと、
   スペクトルパラメータを構造マップと共に保存するステップと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 更に、
   後の時点で、乳房の撮像から得られるスキャン情報を受信するステップと、
   乳房に関連付けられる電子記録にアクセスするステップと、
   前記スキャン情報を解析して、前記アーキテクチャマップに基づくターゲット部位を識別するステップと
   を含む、請求項２に記載の方法。
4. 更に、
   前記スキャン情報を前記電子記録内のアーキテクチャマップと比較して、乳房組織のあらゆる変化を識別するステップ
   を含む、請求項３に記載の方法。
5. スキャン情報が受信される後の時間は、診断用医用画像の撮影から少なくとも１時間後である、
   請求項３に記載の方法。
6. 更に、
   超音波プローブの現在の位置に基づいて、ターゲット部位への視覚的ガイダンスを、ディスプレイ上に、提示するステップ
   を含む、請求項３に記載の方法。
7. 乳房組織のアーキテクチャマップが、ターゲット部位の周囲の正常組織のマージンを含む、請求項１に記載の方法。
8. 乳房組織の診断用医用画像は、超音波を用いて撮影される、
   請求項１に記載の方法。
9. 超音波が、Ｂモード撮像を行う、
   請求項１に記載の方法。
10. 乳房組織の画像が、デジタル乳房トモシンセシスを用いても撮像される、
    請求項８に記載の方法。
11. 乳房組織の診断用医用画像が、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）を用いて撮像される、
    請求項１に記載の方法。
12. 更に、
    ターゲット部位の位置座標を記録するステップ
    を含む、請求項１に記載の方法。
13. ターゲット部位の位置座標が、乳房の乳首に対する時計位置、乳房の表面からの深さ、及び乳首からの距離によって定義される、請求項１２に記載の方法。
14. 脈管がドップライメージングを用いて測定される、
    請求項１３に記載の方法。
15. ドップライメージングがマイクロフロードップライメージングである、
    請求項１４に記載の方法。
16. エラストグラフィを用いて、硬さが測定される、
    請求項１に記載の方法。
17. エラストグラフィが、せん断波エラストグラフィである、
    請求項１６に記載の方法。
18. 乳房内部の関心領域をマッピングするためのシステムであって、該システムは、
    少なくとも一つのデータストアと、
    プロセッサと、
    前記プロセッサによって実行されるときに動作の実行を促進する命令を記憶するメモリと
    を含み、
    前記命令は、
    診断用医用イメージングを用いて関心領域の少なくとも一つの画像を記録すること、
    関心領域の脈管を測定すること、及び、
    関心領域の密度を測定すること
    により、乳房内部の関心領域のマッピングを行うことと、
    少なくとも一つの前記画像、座標のセット、脈管、及び密度を、乳房に関連付けられる電子記録内のアーキテクチャマップとして保存することと
    を含む、システム。
19. 更に、
    前記動作は、
    後の時点で、前記乳房の撮像から得られたスキャン情報を受信することと、
    乳房に関連付けられる電子記録からアーキテクチャマップにアクセスすることと、
    前記スキャン情報を解析して、前記アーキテクチャマップに基づいて前記関心領域を識別することと
    を含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 超音波プローブのプローブローカライゼーショントランシーバから超音波プローブの現在の位置及び向きを受信することと、
    乳房の走査の間に得られる乳房の画像を含むグラフィカルユーザインターフェース上に、乳房に対する超音波プローブの現在の位置及び向きを表示することと
    を行うように構成されているトラッキングシステムを、更に含む、請求項１９に記載のシステム。
21. カメラシステムによって撮像される画像に基づいて超音波プローブの現在の位置及び向きを判定することと、
    乳房の走査の間に得られる乳房の画像を含むグラフィカルユーザインターフェース上に、乳房に対する超音波プローブの現在の位置及び向きを表示することと
    を行うように構成されているトラッキングシステムを、更に含む、請求項１９に記載のシステム。
22. 前記診断用医用イメージングは、超音波イメージング及びＸ線イメージングである、
    請求項１８に記載のシステム。
23. 更に、
    前記動作は、
    前記関心領域の位置を示す座標のセットを記録することと、
    前記座標のセットを前記アーキテクチャマップと共に保存することと
    を含む、請求項１８に記載のシステム。
24. 前記脈管及び前記密度は、超音波を用いて測定される、
    請求項１８に記載のシステム。
25. 前記超音波が、Ｂモード撮像を行う、
    請求項２４に記載のシステム。
26. Ｘ線イメージングが、デジタル乳房トモシンセシスを用いて行われる、
    請求項２２に記載のシステム。
27. プロセッサによって実行されるときに動作の実行を促進する実行可能な命令を含む、非一時的機械可読記憶媒体であって、
    前記動作は、
    乳房全体の超音波画像を撮影することと、
    乳房の乳房組織内部の関心領域の位置座標を記録することと、
    マイクロフロードップラを用いて、前記関心領域を含む乳房組織の脈管を測定することと、
    せん断波エラストグラフィを用いて、前記関心領域を含む乳房組織の硬さを測定することと、
    前記超音波画像、前記位置座標、前記脈管、及び前記硬さをアーキテクチャマップとして前記乳房に関連付けられる電子記録に保存することと、
    後の時点で、乳房の撮像から得られるスキャン情報を受信することと、
    乳房に関連付けられる電子記録からアーキテクチャマップにアクセスすることと、
    前記スキャン情報を解析して、前記アーキテクチャマップに基づいて前記関心領域を識別することと
    を含む、非一時的機械可読記憶媒体。
28. 前記関心領域は生検部位である、
    請求項２７に記載の非一時的機械可読記憶媒体。
29. 前記後の時点は、前記乳房全体の超音波画像が撮像されてから少なくとも１日後であり、
    前記乳房の撮像から得られるスキャン情報を前記アーキテクチャマップと比較して解析し、前記乳房組織に何らかの変化が生じたかどうかを判定する、
    請求項２７に記載の非一時的機械可読記憶媒体。

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