JP2023551131A - 解剖学的構造の３ｄ表現のガイド取得 - Google Patents

Abstract

超音波撮像プローブなどの撮像プローブが解剖学的構造に対して所望の方向及び／又は位置にあるかどうかを決定するための機構が提案されている。撮像プローブの画像データは、解剖学的構造の解剖学的ランドマークを有する3Dランドマークモデルを生成するために処理される。次いで、3Dランドマークモデルを処理して、撮像プローブが所望の方向及び／又は位置にあるかどうかを決定する。

Description

本発明は3D撮像の分野に関し、特に、3D撮像システムのためのガイド機構に関する。

先天性心疾患(CHD)は最も一般的なタイプの先天性欠損であり、生児出生の1％に影響を及ぼす。CHDは胎児生活において無症候性であり得るが、出生後に有意な罹患率及び死亡率を引き起こす。早期のCHDが診断されれば、出生時の結果及び治療選択肢がより良くなる。特に、低形成左心症候群のための子宮内大動脈弁形成術などの特定のCHD病変のための有効な子宮内療法が利用可能になりつつあり、疾患の自然歴及び予後を有意に改善することが示されている。

しかしながら、これらの潜在的利益は、CHDの正確な胎児超音波診断に依存する。コミュニティにおけるCHDの胎児診断率は、先進国において胎児超音波が普遍的であっても、30乃至50％の領域にあることが認識されている。しかし、理論的には、胎児心臓の徹底的なスクリーニングが異常の90％を検出することができるはずである。

この診断ギャップの主な理由は右心平面を取得し、胎児心臓画像を解釈する際の不十分／不均一な専門知識である。これは、主に、小さい速く拍動する胎児心臓によって提示される診断上の課題、及び介護者の間のそれぞれの特定のタイプの先天性心疾患への比較的低い曝露に起因すると考えられる。心臓疾患の徴候は多くの場合、微妙であり、弁、中隔、心筋などの心臓内の様々な構造に接触することができ、注意深く標的化される検査を必要とする複数の形態／関連(ファロー四徴)の下で存在する。

したがって、心臓異常の識別を容易にするために、胎児心臓の直感的、正確、動的、及び対話型のディスプレイが必要とされている。

米国特許出願公開第2019／200964(A1)号は、臓器の超音波画像及びプローブ位置データに基づいて患者固有の臓器モデルを生成するためのシステム及び方法を開示している。

US 2006／241445 A1は、超音波センサの測定される位置及び方向座標と、取得される超音波画像における関心輪郭とに基づいて、解剖学的構造をモデリングするための方法を開示する。

この発明は、請求項によって規定される。

本発明の一態様による例によれば、個々の解剖学的構造の撮像プロセスをガイドするコンピュータ実装方法が提供される。

コンピュータ実装方法は、撮像プローブを有する撮像システムから解剖学的構造の画像データを取得することと、一つ又はそれより多くの2D画像の一つ又はそれより多くのセットを取得するために画像データを処理することであって、各識別される一つ又はそれより多くの2D画像のセットは解剖学的構造の異なる所定のビューを表す、処理することと、一つ又はそれより多くの2D画像の各セット中の一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを識別することと、一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを処理して3Dランドマークモデルを生成することと、3Dランドマークモデルを処理することによって、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して所定の範囲内にあるかどうかを決定することとを含む。

本開示は、画像化プローブを用いて画像化プロセスを実行する際に臨床医を支援又はガイドするための機構を提供する。これは、3D空間における解剖学的ランドマーク(画像データから得られる)の相対位置を識別する3Dランドマークモデル又は「ポーズモデル」を使用することによって達成される。これは、他のアプローチの中でもとりわけ、例えば、解剖学的ランドマークが予期される位置にあるかどうか、及び／又は撮像プローブの視野が所望の視野に一致するかどうか(例えば、プローブによって画像されるボリューム／領域が画像されるべき所望のボリューム／領域に一致するかどうか)を識別することによって、撮像プローブの所望の方向／位置が達成されるかどうかの識別を容易にする。

撮像プローブの方向及び／又は位置が所定の範囲内であるかどうかを決定することは、撮像処理のガイダンスを支援するために、例えば、解剖学的構造の所望の角度又は画像を捕捉するために撮像処理を実行するタスクの実行を支援するために有利である。

一例として、時空間画像相関(STIC)技法を使用して撮像を実行するとき、効果的かつ正確な撮像を実行するために、特定の位置から(又は特定の範囲の位置内で)撮像を開始することが有益である。例えば、胎児心臓モニタリング中に、臨床的に有用な画像を得るために胎児の十分な範囲を画像化することが重要であり、適切な開始位置の選択が、適切な範囲を得ることができるかどうかを決定する。

さらに、(超音波撮像システムのための)適切な照射角度の選択は、(胎児の心臓を撮像する場合)胎児の脊椎及びリブからのシャドウアーチファクトなどの解剖学的構造の超音波画像におけるシャドウアーチファクトを低減するのに有益である。

好ましくは、一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを処理するステップが一つ又はそれより多くの2D画像の各セット内の一つ又はそれより多くの所定のランドマークを3D座標系にマッピングし、それによって3Dランドマークモデルを生成することを含む。このようにして、3Dランドマークモデルは、3D座標系における一つ又はそれより多くの所定のランドマークの位置を定義する。

好ましくは、一つ又はそれより多くの所定のランドマークが複数の所定のランドマークを含む。いくつかの例では、一つ又はそれより多くの所定のランドマークの異なるセットが一つ又はそれより多くの2D画像の各セットにおいて識別され得る。

本方法は、3Dランドマークモデルを処理して、撮像プローブについて、解剖学的構造に対する所望の方向及び／又は位置を決定するステップをさらに含むことができる。解剖学的ランドマークは、解剖学的構造の重要な特徴の位置を表す。所望の方向及び／又は位置は、解剖学的構造の重要な特徴に対する所望の位置に基づいて決定することができる。このアプローチは、有利には所望の方向及び／又は位置が画像を受ける個々に特異的に適合又は個別化され得ることを手段する。

本方法は撮像のための所望の解剖学的特徴を示すユーザ入力を取得するステップをさらに含むことができ、所望の方向及び／又は位置を決定するために3Dランドマークモデルを処理するステップは、撮像のための所望の解剖学的特徴に基づいて所望の方向及び／又は位置を識別するために3Dランドマークモデルを処理するステップを含む。

本方法は、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内にないと決定することに応答して、撮像プローブの識別される現在の方向及び／又は位置に基づいて、撮像プローブを解剖学的構造に対する撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に移動させるためのガイド情報を生成することをさらに含み得る。

いくつかの実施形態では、方法がガイダンス情報に応答してユーザが知覚可能な出力を提供することを含む。例えば、本方法は、撮像プローブを所望の方向及び／又は位置に整列させるために撮像プローブを移動させるべき方向の視覚的インジケータを提供することを含んでもよい。このアプローチは、ガイドされるヒューマンマシンインタラクション処理を使用することによって、改善される撮像処理の性能を達成することができる機構を提供する。

本方法は、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内にあると決定することに応答して、解剖学的構造の第2の異なる画像データの取得をトリガするために撮像システムにトリガ信号を送信することを含むことができる。

それによって、撮像システムは、所定の範囲内にある撮像プローブの方向及び／又は方向に応答して画像データを取得するようにトリガされ得る。この手段、撮像装置は撮像プローブが最も適切な位置又は所望の位置にあるときに、自動的に撮像データを取得し始めることができる。

好ましくは撮像システムが超音波撮像システムであり、第2の画像データは時空間画像相関技術を使用して取得される画像データである。いくつかの例では、第1の画像データが所望の方向／位置に達する前に処理能力及びエネルギーを節約するために、時空間画像相関(STIC)技法を使用して取得されない画像データであり得る。本発明は、STICデータの精度及び／又は適合性が撮像プロセス中の開始位置に特に敏感であるので、STICデータを取得するために使用されるときを制御するのに特に適している。

本方法は、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内にあると決定したことに応答して、ユーザが知覚可能な出力を提供することをさらに含むことができる。このユーザが知覚可能な出力は、オーディオ、ビジュアル、又はハプティックフィードバックを含むことができる。この情報は例えば、撮像プローブが適切な位置にあるときを示す情報を提供することによって、撮像プロセスを実行する際にユーザを支援するための臨床的に有用な情報を提供する。例えば、ユーザは、撮像プロセスを開始又は開始することによって、ユーザが知覚可能な出力に応答することができる。

個々の解剖学的構造の撮像プロセスをガイドするコンピュータ実装方法も提案されており、この方法は、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内になるまで、前述の方法の何れかを反復的に繰り返すことを含む。

個々の解剖学的構造の画像処理をガイドするコンピュータ実装方法も提案され、コンピュータ実装方法は撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内になるまで、反復的に、請求項1乃至8の何れか一項に記載の方法(すなわち、画像処理をガイドする前述の何れかの方法)を実行することと、位置及び／又は方向センサを使用して撮像プローブの後続する動きを追跡することと、予測される撮像プローブの方向及び／又は位置が所定の範囲内になるまで、追跡される動きに基づいて、撮像プローブの方向及び／又は位置が撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して所定の範囲内にあるかどうかを反復的に予測することとを含む。

好ましい例では、解剖学的構造は心臓である。本開示は少なくとも心臓の解剖学的ランドマークを識別するための技術の洗練さと、胎児心臓異常の早期認識のための利益とのために、心臓、特に胎児心臓の分析に特に適している。しかしながら、他の適切な解剖学的構造、例えば、脳、肺、腎臓又は他の器官は、当業者には明らかであろう。

いくつかの例では、一つ又はそれより多くの2D画像の各識別されるセットが、4心室ビュー、左心室流出路ビュー、右心室流出路ビュー、3血管ビュー、3血管及び気管ビュー、腹部部位ビュー、大動脈弓ビュー、及び／又は管弓ビューの異なる1つを表す。

いくつかの例では、画像データを処理するステップが一つ又はそれより多くの2D画像の一つ又はそれより多くのセットを識別するために機械学習方法を使用して画像データを処理することを含む。

また、処理システムを有するコンピューティング装置上で実行されると、処理システムに、本明細書に記載の任意のステップの全てを実行させるコンピュータプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムプロダクトが提案される。

また、個々の解剖学的構造の撮像プロセスをガイドするための処理システムが提案されている。

処理システムは撮像プローブを有する撮像システムから解剖学的構造の画像データを取得し、画像データを処理して、一つ又はそれより多くの2D画像の一つ又はそれより多くのセットを取得し、各識別される一つ又はそれより多くの2D画像のセットは解剖学的構造の異なる所定のビューを表し、一つ又はそれより多くの2D画像の各セット内の一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを識別し、一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを処理して、3Dランドマークモデルを生成し、3Dランドマークモデルを処理することによって、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が、撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して所定の範囲内にあるかどうかを決定するように構成される。

処理システムは、本明細書に記載される任意の方法を実行するように適合されてもよく、それに応じて適合されてもよい。同様に、本明細書に記載される任意の方法は、必要な変更を加えて、処理システムに関連して記載される任意のステップを実行するように適合され得る。

当業者は本明細書に記載される任意の方法を実行するために、本明細書に記載される任意の処理システムを容易に適応させることができる。同様に、当業者は本明細書に記載の任意の処理システムの動作を実行するために、本明細書に記載の任意の方法を容易に適合させることができる。

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であり、それらを参照して説明される。

本発明をより良く理解し、どのように実施することができるかをより明確に示すために、ここで、単なる例として、添付の図面を参照する。

一実施形態による方法を示す。 解剖学的構造の現在の撮像ボリューム及び所望の撮像ボリュームを図示する。 解剖学的構造の現在の撮像ボリューム及び所望の撮像ボリュームを図示する。 一実施形態による方法を示す。 一実施形態による処理システムを備えるシステムを示す。 心周期にわたる超音波画像データから得られた胎児心臓の1組の2D画像を示す。 処理システムを示す。

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、例示のみを目的とするものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことを理解される。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よく理解されるのであろう。図は単に概略的なものであり、縮尺通りに描かれていないことを理解される。また、同じ又は同様の部分を示すために、図面全体を通して同じ参照番号が使用されることを理解される。

本発明は、超音波画像などの撮像プローブが解剖学的構造に対して所望の方向及び／又は位置にあるかどうかを決定するための機構を提供する。撮像プローブの画像データは、解剖学的構造の解剖学的ランドマークを含む3Dランドマークモデルを生成するために処理される。次いで、3Dランドマークモデルを処理して、撮像プローブが所望の方向及び／又は位置にあるかどうかを決定する。

本開示は、撮像プローブによって得られる画像データから生成される3Dランドマークモデルが撮像プローブの方向及び／又は位置が変化することにつれて変化するという認識に基づく。したがって、既知の解剖学的ランドマークの位置を処理することによって、撮像プローブが所望の方向及び／又は位置にある(すなわち、所定の範囲内にある)かどうかに関する決定を行うことができる。

実施形態は例えば、胎児心臓分析のために実行されるものなどの超音波画像処理において使用され得る。実施形態は、画像データのSTIC取得を実行するための開始位置を開始又は決定するために特に有利である。

図1は本開示の基礎をなす概念を理解するために、一実施形態によって実行される方法100を含むワークフロー10を概略的に示す。ワークフロー10及び方法100の両方が、本発明の概念の実施形態を表す。

ステップ110において、解剖学的構造の画像データ191が取得される。したがって、画像データは、超音波画像データ、磁気共鳴画像データ、コンピュータ断層撮影画像データ、X線画像データなどの医用画像データである。画像データは、処理されると、解剖学的構造の3D画像又は3D表現を生成することができる任意のデータである。

画像データは、画像データを取得するために超音波プローブなどの撮像プローブを使用する撮像システムから取得される。X線スキャナ、CTスキャナ、又はMRIスキャナーなどの他の形態の有向撮像システムを使用することができることが考えられる。画像データは例えば、低解像度3Dデータ、例えば、撮像プローブを使用して解剖学的構造の迅速な掃引を実行するときに得られるデータを含んでもよい。

画像データは撮像プローブが解剖学的構造に対して同じ位置又は位置にある間に、すなわち撮像プローブが静止している間に得られる。例えば、超音波画像の場合、超音波プローブは、被検体の表面上の同じ点で臨床医によって保持される。このシナリオでは、画像データ191が3D超音波画像及び／又は一連の2D超音波画像(3D撮像ボリュームを表すことができる)を取得する、固定の撮像プローブを使用して3D超音波画像取得プロセスを実行することによって取得される画像データであり得る。画像データが超音波データを含む場合、これは、撮像プローブが超音波パルスを異なる方向に送信し、異なる方向の超音波パルスに対する応答を監視することによって実行することができる。

撮像プローブの位置及び／又は方向は、それによって、撮像プローブの現在／今の撮像ボリューム、すなわち、撮像プローブによって現在撮像されているエリア／ボリュームを画定する。それによって、画像データは(静止)撮像プローブによって撮像される現在／今の撮像ボリュームの画像データを表し、超音波画像データを含むことができる。

画像データは例えば、解剖学的構造の粗い3Dスキャン、すなわち、撮像システムの可能な限り最高の品質で実行されないスキャンを実行することによって取得される画像データを含むことができる。

本方法はまた、画像データ191から一つ又はそれより多くの(2D)画像セット193を取得するステップ130を実行する。各画像セット193は特定の解剖学的視点からの解剖学的構造の一つ又はそれより多くの2D画像を含み、その結果、各画像セットは、解剖学的構造の異なる解剖学的視点を提供する。特定の解剖学的視点からの画像は、解剖学的構造の特定のビューの画像を提供する。心臓の4室心臓ビューを提供する画像は特定の解剖学的視点から撮影される画像の一例であるが、他の例も当業者には容易に明らかであろう。

一つ又はそれより多くの画像セット193は、ステップ130において、画像データ191を処理することによって取得される。一例では、分類器又は機械学習方法(例えば、(畳み込み)ニューラルネットワーク又は他の機械学習方法)を使用して、画像データの2D画像又は2Dスライスを分類し、特定の解剖学的視点から画像を識別する。別の例ではタグ付けされる画像(例えば、画像処理プロセス中に臨床医によってタグ付けされる画像)は各画像のタグに基づいて特定の解剖学的視点からの画像を識別するために処理される。

次いで、ステップ140において、一つ又はそれより多くの画像セット193が処理されて、一つ又はそれより多くの2D画像の各セット内の解剖学的ランドマーク(「ランドマーク点」又は「鍵点」)が識別される。解剖学的ランドマークは個々の種内で相同性を示すが、異なる個々に関して異なり得る個々の解剖学的構造の点であり、例えば、僧帽弁の点、卵円窩の位置、大動脈弁の位置などである。

一つ又はそれより多くの2D画像の各セットにおいて識別される解剖学的ランドマークは2D画像のセットの解剖学的視点に応じて、例えば、特定の解剖学的視点のためにどの解剖学的ランドマークが存在すると想定されるかが分かるように、異なり得る。プロセス140は、各2D画像内の一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを識別するための画像セグメンテーションプロセスを含むことができる。2D医用画像における解剖学的ランドマークの(自動化される)識別のためのアプローチは広く知られており、理解されており、機械学習方法、分類器、及び／又はエッジ検出技法を使用することができる。

次いで、ステップ150において、識別される解剖学的ランドマークが処理されて、3Dランドマークモデル194が生成される。特に、識別されるランドマークは3Dランドマークモデルを生成するために、3D座標空間にマッピングされ得る。これは、画像セット内の各画像の解剖学的視点が既に知られている(すなわち、画像セットの画像と3D空間との間の関係が既に知られている)ために達成可能である。このようにして、解剖学的ランドマークは3D座標に対して直接マップ又は登録することができ、3Dにマップされる主要な解剖学的特徴／接合部を有する患者固有3Dランドマークモデルを与える。

3Dランドマークモデルは例えば、3D座標空間における各解剖学的ランドマークの座標を定義する情報を含むことができる。

3Dランドマークモデルは、撮像プローブの特定の位置及び／又は方向に対する解剖学的ランドマークの位置を表す。したがって、3D空間内の3Dランドマークモデル(及びその中に含まれる解剖学的ランドマーク)の位置及び／又は方向は、撮像プローブの位置及び／又は方向に本質的にリンクされる。撮像プローブが移動され、移動される撮像プローブから得られた新しい画像データから構築される新しい3Dランドマークモデルがあれば、3Dランドマークモデルの位置及び／又は方向自体が変化することが理解されるのであろう。

例えば、各解剖学的ランドマークの3D座標位置は、撮像プローブが移動される場合に変化し得る。

したがって、3Dランドマークモデルの方向及び／又は位置は、撮像プローブの位置及び／又は方向にリンクされる撮像プローブの現在の画像ボリュームが変化することにつれて変化する。

次いで、方法100は、3Dランドマークモデルを処理することによって、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して所定の範囲内にあるかどうかを決定するステップ160を実行する。

前述のように、撮像プローブの位置及び／又は方向と3Dランドマークモデルとの間の空間的関係が知られている。これは、3Dランドマークモデルが撮像プローブによって生成される撮像データから構築されるからである。概念的には、3Dランドマークモデルがステップ110で取得される画像データ191内の解剖学的ランドマークの位置を表すので、この空間的関係は知られている。この関係は、撮像プローブの位置及び／又は方向が所望の位置及び／又は方向の範囲内にあるか否かの識別を容易にする。

いくつかの例では、ステップ160が3Dランドマークモデルを処理することによって撮像プローブの所望の方向及び／又は位置を識別するステップ165を含むことができる。これは、例えば、3Dランドマークモデルの解剖学的ランドマーク間の所望の空間的関係を識別し、この所望の空間的関係を達成する撮像プローブの方向及び／又は位置を識別することによって実行することができる。

例えば、撮像プローブの所望の方向及び／又は位置は、特定の視点から解剖学的構造の特定の所定の体積を画像する所望の方向及び／又は位置であってもよい。この所定のボリュームは、異なる解剖学的ランドマーク間の所定の空間的関係を有する、解剖学的ランドマークのための所定の所望の位置に関連付けられる。所望の撮像ボリュームを表すボックス又は所定の形状を、3Dランドマークモデルの解剖学的ランドマークの周りに適合させて、3Dランドマークモデルの所望の方向を識別することができる。

単なる例として、解剖学的構造が心臓であり、撮像プローブの所望の方向及び／又は位置が4心室ビューを達成する方向及び／又は位置である場合、所望の方向及び／又は位置は、4心室ビューを達成するために解剖学的ランドマークが特定の構成で位置付けられる位置であり得る。

いくつかの例では、ステップ165が3Dランドマークモデルを処理することによって所望の撮像ボリュームを識別することを含んでもよい。これは、3Dランドマークモデルを処理して、解剖学的ランドマークを所望の位置に、及び／又は互いに対して所望の空間的関係で位置決めする撮像ボリュームを識別することによって実行することができる。所望の撮像ボリュームは、(プローブによって撮像される撮像ボリュームを定義する)撮像プローブの所望の位置及び／又は方向に本質的にリンクされる。

この所望の撮像ボリュームは現在の撮像ボリュームが所望の撮像ボリュームに対して所定の範囲内にあるかどうか、したがって、撮像プローブの現在の位置及び／又は方向が、撮像プローブの所望の位置及び／又は方向の所定の範囲内にあるかどうかを決定するために使用され得る。言い換えれば、現在の撮像ボリュームが所望の撮像ボリュームと位置合わせされるかどうかに関して評価を行うことができる。

いくつかの実施形態では、ステップ165が撮像のための所望の解剖学的特徴又は所望のビュー(点)を示すユーザ入力を取得することを含み、所望の方向及び／又は位置は3Dランドマークモデルを処理して、撮像のための所望の解剖学的特徴又は視点(点)に基づいて所望の方向及び／又は位置を識別することを含む(すなわち、所望の解剖学的特徴は撮像プローブの所望の方向及び／又は位置から撮像されるとき、又は所望のビューが達成されるように撮像される)。ステップ165はユーザ入力を処理して、所望の解剖学的特徴又は視点(点)を決定し、所望の解剖学的特徴又は視点(点)に基づいて(例えば、ルックアップテーブル又は他の適切なマッピングシステムに設定され得る、最良の既知の医療慣行に従って)撮像プローブの所望の位置及び／又は方向を識別することを含み得る。所望の解剖学的特徴は例えば、ドップラーゲーティングのための特定の解剖学的特徴(例えば、後続のドップラー撮像プロセスにおいて評価されるべき特徴)であってもよい。

所望の撮像プロセスに応じて、任意の適切な所望の解剖学的特徴が示されてもよい。例えば、頭蓋画像の場合、所望の解剖学的特徴は、例えば脳梁の無形成の評価のための、ウィリス又は脳梁の円であってもよい。他の例では、例えば、心臓画像のために、所望の解剖学的特徴は心臓の所望のビュー、例えば、4心室ビューを含むことができる。

いくつかの例では、撮像プローブの所望の方向及び／又は位置が例えば、医療標準に従って、又は特定の撮像システムのために、位置及び／又は位置又は将来の撮像を定義するために、予め決定され、及び／又は事前設定される。一例として、撮像システムは胎児心臓超音波のために特に設計されてもよく、所望の方向及び／又は位置はSTIC取得プロセスなどの撮像プロセスを開始するための最も臨床的に適切な位置(既知の医学的研究に従って)であるように予め決定されてもよい。

いくつかの例では、ステップ160が3Dランドマークモデルを所望の位置／回転に再配置するために必要な3Dランドマークモデルの修正又は変換(例えば、並進及び／又は回転)を決定することを含む。これは、新しい画像データを取得し、新しい画像データから新しい3Dランドマークモデルを構築する場合、新しい3Dランドマークモデルが所望の位置／回転に方向付けられ、及び／又は位置付けられるように、撮像プローブがどのように位置付けられ、及び／又は方向付けられるべきかを効果的に定義する。

したがって、3Dランドマークモデルは、3Dランドマークモデル(したがって、撮像プローブ)の現在の位置及び／又は方向と、3Dランドマークモデルの所望の位置及び／又は方向との間の誤差を効果的に決定するために使用され得る。この情報は、撮像プローブの位置及び／又は方向が所望の位置及び／又は方向の範囲内にあるか否かを決定するために使用することができる。この情報はまた、所望の位置及び／又は方向に到達するために、撮像プローブの位置及び／又は方向をどのように修正するかについてのガイダンスを提供するために使用され得る。

したがって、ステップ160は、所望の方向と現在の方向との間の差を決定するステップ167を含むことができる。決定される差は、現在の方向及び／又は位置と所望の方向及び／又は位置との間の必要な差を表す数値又は測定である。これは、例えば、必要とされる方向の変化(例えば、度数又はラジアン)及び／又は位置の変化(例えば、距離測定)を決定することによって実行され得る。

例えば、ステップ167はランドマークモデルに適用される必要がある変換を決定して、ランドマークモデルを、ランドマークモデルの所望の位置及び／又は方向に位置合わせさせること、すなわち、解剖学的ランドマークが互いに対して所望の位置及び／又は位置に配置されるようにすることを含んでもよい。この変換はランドマークモデルの位置及び／又は方向と、撮像プローブの位置及び／又は方向とが(例えば、所定の及び／又は既知の関係によって)リンクされるので、撮像プローブの位置及び／又は方向の必要な変化を定義する。

これらのパラメータのいくつかの組み合わせは、ステップ167の目的のために差を定義するために使用され得る。

ステップ160はまた、撮像プローブの現在の位置及び／又は方向が、撮像プローブの所望の位置及び／又は方向に対して所定の範囲内にあるかどうかを決定するステップ169を含んでもよい。これは、例えば、決定される差(例えば、ステップ167で計算される差)が所定の閾値を超えるか、又は超えるかどうかを決定することによって達成することができる。

別の例では、ステップ160が例えば、3Dランドマークモデルが撮像プローブが解剖学的構造に対して所望の位置及び／又は方向にあることを実証するかどうかを決定するために、3Dランドマークモデルが3Dランドマークモデルのための所望のパターンの所定の範囲内にあるかどうかを決定することを含み得る。

3Dランドマークモデルが3D座標空間内の複数の解剖学的ランドマークの座標を定義する情報を含む場合に使用され得る一例では、ステップ160が各解剖学的ランドマークについて、解剖学的ランドマークの位置と基準位置との間の距離(撮像プローブの所望の位置及び／又は方向のための3D座標空間内の解剖学的ランドマークの位置を表す)を決定することを含み得る。平均距離は、撮像プローブの現在の位置及び／又は方向と撮像プローブの所望の位置及び／又は方向との間の誤差の尺度として使用され得る。この誤差の尺度がある所定の閾値を超える場合、これは、撮像プローブが撮像プローブの所望の位置及び／又は方向の所定の範囲内にないことを示す。

図2及び3は、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して所定の範囲内にあるかどうかを決定するための例示的なプロセスを概念的に示す。

特に、図2は、3Dランドマークモデル210(3Dランドマークモデルの2D投影として示される)を示す。3Dランドマークモデルは、前述のように撮像データから構築される。これにより、3Dランドマークモデルは現在の撮像ボリューム220、すなわち、撮像プローブの現在の位置及び／又は方向を反映する、を定義する。特に、3Dランドマークモデルの1つの表面(例えば、超音波画像のために、撮像ボリュームを表す錐台の最上面)は、撮像プローブの位置及び／又は方向を表すことができる。
3Dランドマークモデルから、例えば、3Dランドマークモデルの解剖学的ランドマークを所望の位置に、及び／又は所望の空間的関係で位置付ける撮像ボリューム230を識別することによって、撮像プローブの所望の位置及び／又は方向を識別することが可能である。

より具体的には、図2が3Dランドマークモデルから所望の撮像ボリューム230をどのように決定することができるかを示し、例えば、3Dランドマークモデル210の解剖学的ランドマークの位置が所望の位置にあるように(例えば、特定の解剖学的特徴を撮像するために、及び／又は特定の解剖学的ビューを達成するために)、所望の撮像ボリュームを選択することができる。

現在の撮像ボリューム220と所望の撮像ボリューム230との間の差を決定することができ、すなわち、撮像プローブの現在の位置及び／又は方向と、撮像プローブの所望の位置及び／又は方向との間の差を表すデータを決定することができる。例えば、差は3Dランドマークモデルに適用される場合、3Dランドマークモデルが所望の方向及び／又は位置に位置合わせされることになる変換(例えば、方向及び／又は位置の変化を定義する)であってもよい。

図3は、図2に表される、3Dランドマークモデルを生成する際に使用するのに適した画像データの断面を図示する。3Dランドマークモデル210の解剖学的ランドマークの相対位置、並びに現在の撮像ボリューム220及び所望の撮像ボリューム230の相対位置も示されている。

図1に戻ると、ワークフロー10はユーザのためのガイダンス、例えば、ユーザインターフェースを制御することによってユーザに提示されるガイダンスを生成するステップ170をさらに含むことができる。ガイダンスは、イメージングプローブの所望の方向及び／又は位置を達成するために撮像プローブの方向及び／又は位置をどのように変更するかに関する情報を提供することができる。例えば、ガイダンスは所望の撮像ボリュームと位置合わせする撮像ボリュームをもたらすために、撮像プローブの方向及び／又は位置をどのように変更するかに関する情報を提供し得る。このガイダンスは例えば、超音波画像のための撮像プローブの仰角及び方位角補正角度を含むことができる。

このガイダンスは視覚的に(例えば、テキスト出力及び／又は矢印等のグラフィック出力の使用を通じて)及び／又は聴覚的に(例えば、ユーザのための可聴指示の使用を通じて)表されてもよい。

少なくとも1つの実施形態では、ステップ170がユーザのためのガイダンス(情報)を生成するために3Dランドマークモデルを処理することを含む。

一例ではこのプロセスが3Dランドマークモデルに適用される変換を決定することを含むことができ、その結果、3Dランドマークモデルは基準3Dランドマークモデルとマッチング又はアライメントする。この変換と撮像プローブの必要な移動との間の関係は(3Dランドマークモデルが撮像プローブによって得られた画像データから生成されるので)知られているか、又は予め決められており、その結果、撮像プローブがどのように移動されるべきかについてのガイダンス(情報)を決定することができる。

第2の例では、ステップ170が現在の撮像ボリュームと所望の撮像ボリュームとの間の差を決定することを含む(これは解剖学的ランドマークを所望の基準位置に配置する形状を識別するために3Dランドマークモデルを処理することによって定義される)。この差を処理して、現在の撮像ボリュームに対する必要な変化、例えば、並進及び／又は方向を決定し、現在の撮像ボリュームを所望の画像ボリュームと位置合わせすることができる。この情報は所望の撮像ボリュームを達成するために、撮像ボリューム(したがって、撮像プローブの方向及び／又は位置)をどのように変更するかについてユーザをガイドするためのガイダンス(情報)を生成するように処理され得る。

いくつかの例では、図示のように、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内にないと判定される場合(ステップ169において)、ガイドが生成される。

ワークフロー10は、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内にあると決定したことに応答して、撮像プローブが所望の方向及び／又は位置と位置合わせされていることを示す出力を生成するステップ192をさらに含むことができる。この出力は、電気信号又は電気信号の変化であってもよい。

いくつかの例では、ステップ192で生成される出力がユーザとこのアライメントを通信するためのユーザインターフェースを制御するために使用され得る(例えば、緑色光をトリガすること、テキスト出力を生成すること、及び／又は撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所望の方向及び／又は位置とアライメントされることを示すビープ音／振動を生成すること)。したがって、ステップ192の出力はユーザが知覚可能な出力(たとえば、視覚的、オーディオ、又は触覚的出力)であってもよい。

このユーザが知覚可能な出力は、撮像プローブが所定の位置又は所望の位置にあるときを理解するための有用な臨床情報をユーザ、例えば臨床医に提供する。次いで、ユーザは例えば、撮像プローブの所望の位置及び／又は方向で開始されるさらなる撮像プロセスを手動でトリガすることが可能であり得る。

いくつかの例では、ステップ160の出力が(同じ撮像プローブ／システムを使用して)解剖学的構造の第2の異なる画像データの取得を自動的にトリガするために使用され得る。

したがって、いくつかの例では、ワークフロー10が撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内にあると決定したことに応答して、解剖学的構造の第2の異なる画像データの取得をトリガするためにトリガ信号を撮像システムに送信するステップ195を備え得る。

特に好ましい実施形態では、画像データの解像度及び／又は品質が第2の画像データの解像度よりも低い。したがって、撮像プローブは高品質撮像データを取得するために後で使用される前に、低品質画像データを処理することによって、所望の／好ましい位置及び／又は方向にガイドされ得る。

ステップ195の使用は撮像システムが超音波撮像システムであり、第2の画像データが時空間画像相関(STIC)技法を使用して取得される画像データである場合に特に有利である。これは、STIC画像がかなりの処理能力を必要とし、特定の位置及び／又は方向から開始されることから著しく恩恵を受けるからである。

いくつかの例では解剖学的構造が胎児心臓である場合、撮像プローブの所望の位置及び／又は方向は撮像プローブが胎児心臓の4腔ビューを取得することができ、プローブが前胎児胸部の上に位置するように位置決めされる、位置及び／又は方向であり得る。この位置は、STIC画像の特に高品質の取得を提供することが示されている。当業者は、そのような位置が3Dランドマークモデルのための特定の配置又はパターン、すなわち、特定の位置に配置及び／又は配向される3Dランドマークモデルに関連付けられることを理解するのであろう。

いくつかの例では、ステップ195が3Dランドマークモデルに基づいて(例えば、自動的にトリガされる撮像のための)一つ又はそれより多くの撮像パラメータを設定することを含んでもよい。一つ又はそれより多くの画像パラメータを設定するこのプロセスは、撮像が自動的にトリガされなくても実行されてもよい。

例えば、超音波撮像システムによって実行される超音波撮像プロセスの焦点は、3Dランドマークモデルにおける所定の解剖学的ランドマークの位置に基づいて設定され得る。一例として、胎児心臓超音波画像の場合、超音波画像プロセスの焦点は、下腿(心臓の中心)を表す解剖学的ランドマークの位置及び／又は位置に基づいて決定され得る。

別の例として、ステップ195は3Dランドマークモデルに基づいて、一つ又はそれより多くのドップラーウィンドウパラメータを設定すること(例えば、ドップラーベースの撮像プロセスを使用して生成されるべき超音波画像の領域の位置を設定すること)を含んでもよい。例えば、3Dランドマークモデルは、ドップラーシフトが記録される超音波画像のゲート、ウィンドウ、領域、又はボリュームを配置するための適切な／所望の位置を識別するために処理され得る。これは、3Dランドマークモデルが超音波画像に対する所望の位置の識別を容易にし、これにより、所望の位置におけるドップラー撮像のためのゲートの配置が可能になるので、達成可能である。所望の位置はユーザ入力によって、又は(例えば、過去のデータ、文献などに記載されているよう)標準的な動作実施に基づいて、示され得る。

いくつかの例では、方法100が例えば、撮像プローブが撮像プローブの所望の位置及び／又は方向の範囲内にあるかどうかを反復的に決定するために、撮像プローブが移動することにつれて反復的に繰り返され得る。

図4は、本発明の一実施形態による方法400を示すフローチャートである。方法400は個々の解剖学的構造の撮像プロセスをガイドするように設計され、コンピュータ実装方法は撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内になるまで、反復的に行うことを含む。

方法400は、前述の方法100又はワークフロー10を実行することを含む。

方法400はまた、撮像プローブが撮像プローブの所望の方向及び／又は位置の所定の範囲内にないことを予測する方法100に応答して、例えば、ユーザインターフェースを制御することによって、ユーザのためのガイダンスを生成するステップ410を含む。ガイダンスは、イメージングプローブの所望の方向及び／又は位置を達成するために撮像プローブの方向及び／又は位置をどのように変更するかに関する情報を提供することができる。

ステップ410は前述のステップ170と同様／同一の方法で実行されてもよく、省略されてもよい(例えば、ステップ170が方法100の一部として実行される場合)。

方法400は、撮像プローブの(後続の)動きを追跡するステップ420も含む。ステップ420は加速度計(例えば、撮像プローブ自体に搭載される)、光学追跡システム、カメラベースの追跡システム(例えば、撮像プローブを監視し、画像認識技術を使用する)、磁気ベースの追跡システムなどの位置及び／又は方向センサを使用して実行される。撮像プローブなどのオブジェクトの位置及び／又は方向を追跡するためにそのようなセンサを使用するための機構は周知であり、従来技術において周知である。

方法400は例えば、撮像プローブの予測される方向及び／又は位置が所定の範囲内になるまで、追跡される動きに基づいて、撮像プローブの方向及び／又は位置が、撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して所定の範囲内にあるか否かを反復的に予測する処理430を含む。

言い換えれば、撮像プローブの位置及び／又は方向の変化を追跡し、撮像プローブが撮像プローブの所望の方向及び／又は位置と位置合わせされているかどうかを確立するために使用することができる。撮像プローブのために必要な方向及び／又は位置の変化に関する情報は、前述のように3Dランドマークモデルから導出される。

このアプローチは画像データが取得される必要がある回数を減らし、例えば、方法100を反復的に／反復的に実行する必要を回避し、撮像プローブが、撮像プローブのための所望の方向及び／又は位置の所定の範囲内にあるかどうかを予測する。

効果的には、方法400が3Dランドマークモデルを使用して、所望の位置及び／又は方向を達成するために超音波プローブの位置及び／又は方向に対する任意の変化を決定し、続いて、超音波プローブの所望の方向及び／又は位置が達成されるときを決定／予測するために、位置及び／又は方向センサを使用して超音波プローブの動きを追跡することを提案する。これは、(例えば、方法100が単純に繰り返される場合に必要とされるように)画像データの繰り返し取得を必要とせずに、撮像プロセスの高度に正確なガイドのためのアプローチを提供する。

いくつかの例では、撮像プローブの方向及び／又は位置が所定の範囲内にあることを予測する処理430に応答して、方法100が繰り返される(すなわち、方法100の第2のインスタンスが実行される)。これは、撮像プローブが撮像プローブの所望の方向及び／又は位置の所定の範囲内にあるか否かのより正確／正確な予測の性能を容易にする。

方法100のこの第2の例に応答して、撮像プローブが撮像プローブの所望の方向及び／又は位置の所定の範囲内にないことを予測し、方法はステップ410／420に戻ることができる。そうでなければ、ステップ192及び／又は195(図1を参照して前述した)が実行されてもよい。

図5は、本発明の一実施形態による処理システム510を備えるシステム500を示す。システム500はまた、撮像システム520及び出力表示530を備える。処理システム510は、個々の解剖学的構造の撮像プロセスをガイドするように設計される。

処理システム510は撮像プローブを有する撮像システム520から解剖学的構造の画像データを取得するように構成され、画像データを処理して、一つ又はそれより多くの2D画像の一つ又はそれより多くのセットを取得し、各識別される一つ又はそれより多くの2D画像のセットは解剖学的構造の異なる所定のビューを表し、一つ又はそれより多くの2D画像の各セット中の一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを識別し、一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを処理して、3Dランドマークモデルを生成し、3Dランドマークモデルを処理することによって、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が、撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して所定の範囲内にあるかどうかを決定する。

したがって、処理システム510は、図1を参照して説明した方法100を実行するように構成される。処理システム510は、必要な変更を加えて、任意の前述の方法を実行するように適切に構成され得る。

一例として、処理システム510は例えば、出力表示530などのユーザインターフェースを制御することによって、ユーザのためのガイダンスを生成するように構成され得る。

ガイダンスは、イメージングプローブの所望の方向及び／又は位置を達成するために撮像プローブの方向及び／又は位置をどのように変更するかに関する情報を提供することができる。例えば、ガイダンスは所望の撮像ボリュームと位置合わせする撮像ボリュームをもたらすために、撮像プローブの方向及び／又は位置をどのように変更するかに関する情報を提供し得る。このガイダンスは例えば、超音波画像のための撮像プローブの仰角及び方位角補正角度を含むことができる。

このガイダンスは出力表示530を介して視覚的に(例えば、テキスト出力及び／又は矢印などのグラフィカル出力を使用して)表され得る。

このようにして、処理システム510は、撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して所定の範囲内にあるかどうかの決定に応答して、出力表示530を制御するように構成され得る。

出力表示530は例えば、処理システム510によって提供されるように、ガイダンスの視覚的出力を提供するように構成されるモニタ又はスクリーンを備えてもよい。

図6は、心周期にわたる超音波画像データから得られた胎児心臓の1組の2D画像600を示す。それによって、図6は、図1を参照して前述したステップ130の例示的な結果を示す。

このセットは心周期の異なる位相における胎児心臓の4心室ビューを表し、12個の解剖学的ランドマークが位相にわたって追跡される。点601及び602は僧帽弁及び三尖弁の中間点であり、点603は心臓の脚部であり、点604及び605は僧帽弁及び三尖弁の終点であり、点606は脊椎であり、点607は大動脈であり、点608は心臓の頂点であり、点609及び610は左心房及び右心房であり、点611及び612は、左心室及び右心室である。

2D画像のさらなるセットは、それぞれが異なる所定のビューを表す、同じ超音波撮像データから取得され得る。例えば、左心室流出路ビュー、右心室流出路ビュー、3血管ビュー、3血管及び気管ビュー、腹部部位ビュー、大動脈弓ビュー及び／又は管弓ビューに対応する2D画像のさらなるセットが、超音波画像データから取得され得る。2D画像の各セットにおいて見える解剖学的ランドマークは、心周期の全てのフェーズにわたって追跡され得る。すべてのビューにわたる追跡される点は、3Dランドマークモデルを生成するために3D座標にマッピングされ得る。

STIC取得プロセスを開始するために画像を適切に位置決めするという文脈で例を説明してきたが、当業者は提案されるシステムが特定の位置又は特定の位置に画像を配置することから恩恵を受ける任意の適切な撮像プロセスにどのように使用できるかを理解するのであろう。例えば、ドップラー(超音波)画像プロセスは所望の解剖学的特徴(例えば、経頭蓋ドップラー画像のための心臓又はウィリスの円を画像するための心室内中隔)のドップラー画像を標的とするのに適した位置に撮像プローブを配置することから利益を得る。

図7は、本開示の実施形態による処理システム510の概略図である。図示のように、処理システム510は、(データ)プロセッサ760と、メモリ764と、通信モジュール768とを含み得る。これらの要素は例えば、一つ又はそれより多くのバスを介して、互いに直接的又は間接的に通信することができる。

プロセッサ760は、本明細書で説明する動作を実行するように構成される中央処理装置(CPU)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、ASIC、コントローラ、FPGA、別のハードウェアデバイス、ファームウェアデバイス、又はそれらの任意の組合せを含み得る。プロセッサ760はまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する一つ又はそれより多くのマイクロプロセッサ、又は任意の他のそのような設定として実装され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサが分散処理システムであり、例えば、分散プロセッサのセットから形成される。

メモリ764はキャッシュメモリ(たとえば、プロセッサ760のキャッシュメモリ)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、磁気抵抗RAM(MRAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、フィールドプログラマブルゲートアレイ読み取り専用メモリ(PROM)、消去可能フィールドプログラマブルゲートアレイ読み取り専用メモリ(EPROM)、電気的消去可能フィールドプログラマブルゲートアレイ読み取り専用メモリ(EEPROM)、フラッシュメモリ、ソリッドステートメモリ装置、ハードディスクドライブ、他の形態の揮発性及び不揮発性メモリ、又は異なるタイプのメモリの組合せを含み得る。一実施形態では、メモリ764が非一時的コンピュータ可読媒体を含む。非一時的コンピュータ可読媒体は、命令を記憶し得る。たとえば、メモリ764、又は非一時的コンピュータ可読媒体は、その上に記録されるプログラムコードを有し得、プログラムコードは処理システム510、又は処理システム510の一つ又はそれより多くの構成要素、特にプロセッサ760に、本明細書で説明する動作を実行させるための命令を含む。例えば、処理システム510は、方法700の動作を実行することができる。命令766は、コード又はプログラムコードと呼ばれることもある。「命令」及び「コード」という用語は、任意のタイプのコンピュータ可読ステートメントを含むように広く解釈されるべきである。たとえば、「命令」及び「コード」という用語は一つ又はそれより多くのプログラム、ルーチン、サブルーチン、関数、プロシージャなどを指すことがあり、「命令」及び「コード」は、単一のコンピュータ可読ステートメント又は多くのコンピュータ可読ステートメントを含み得る。コードが記録されるメモリ764は、コンピュータプログラム製品と呼ばれることがある。

通信モジュール768は、処理システム510、浸透装置、及び／又はユーザインターフェース(又は他のさらなる装置)の間のデータの直接的又は間接的通信を容易にするための任意の電子回路及び／又は論理回路を含むことができる。この点に関して、通信モジュール768は、入出力(I／O)デバイスとすることができる。いくつかの事例では、通信モジュール768が処理回路510の様々な要素及び／又はシステム(図5)の間の直接的又は間接的な通信を容易にする。

開示される方法は、好ましくはコンピュータで実施される方法であることが理解されるのであろう。したがって、コンピュータ又は分散プロセッサのセットなどの処理システム上で前記プログラムが実行されるときに、任意の説明される方法を実装するためのコンピュータプログラムコードを備えるコンピュータプログラムの概念も提案される。

一実施形態によるコンピュータプログラムのコードの異なる部分、線、又はブロックは本明細書に記載の方法を実行するために、処理システム又はコンピュータによって実行され得る。いくつかの代替実装形態では、ブロック図又はフローチャートに記載される関数が図に記載される順序から外れて発生し得る。例えば、連続して示される2つのブロックは実際には実質的に同時に実行されてもよく、又はブロックが関与する機能に応じて、逆の順序で実行されてもよい。

本開示はプログラムがコンピュータ又は処理システムによって実行されると、コンピュータ又は処理システムに、本明細書に記載の任意の方法(のステップ)を実行させる命令を含むコンピュータプログラム(製品)を提案する。コンピュータプログラム(製品)は、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶され得る。

同様に、コンピュータ又は処理システムによって実行されると、コンピュータ又は処理システムに、本明細書に記載される任意の方法(のステップ)を実行させる命令を含むコンピュータ可読(記憶)媒体も提案される。前述のコンピュータプログラム(製品)を記憶したコンピュータ可読データキャリアも提案されている。前述のコンピュータプログラム(製品)を搬送するデータキャリア信号も提案される。

当業者は、本明細書に記載される任意の方法を実行するための処理システムを容易に開発することができる。したがって、フローチャートの各ステップは、処理システムによって実行される異なるアクションを表し得、処理システムのそれぞれのモジュールによって実行され得る。

開示される実施形態に対する変形は図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解され、実行され得る。請求項において、単語「有する(comprising)」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。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得ないことを示すものではない。

単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲に列挙されるいくつかのアイテムの機能を満たすことができる。コンピュータプログラムは他のハードウェアとともに、又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶／配布され得るが、インターネット又は他の有線もしくはワイヤレス電気通信システムなどの他の形態で配布されてもよい。

「乃至に適合される」という用語が特許請求の範囲又は説明において使用される場合、「乃至に適合される」という用語は、「乃至に構成される」という用語と等価であることが意図されることに留意される。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. 個々の解剖学的構造の撮像プロセスをガイドするコンピュータ実装方法であって、前記方法は、
   撮像プローブを有する撮像システムから前記解剖学的構造の画像データを取得するステップと、
   前記画像データを処理して、一つ又はそれより多くの2D画像の一つ又はそれより多くのセットを取得するステップであって、一つ又はそれより多くの2D画像の各識別されるセットは、前記解剖学的構造の異なる所定のビューを表す、ステップと、
   一つ又はそれより多くの2D画像の各セットにおいて、一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを識別するステップと、
   前記一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを処理して、3Dランドマークモデルを生成するステップと、
   前記3Dランドマークモデルを処理することによって前記撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して、前記撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内にあるかを決定するステップと
   を有する、コンピュータ実装方法。
2. 前記一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを処理するステップは、一つ又はそれより多くの2D画像の各セットにおける前記一つ又はそれより多くの所定のランドマークを3D座標系にマッピングし、それによって3Dランドマークモデルを生成するステップを有する、請求項1に記載のコンピュータ実装方法。
3. 前記3Dランドマークモデルを処理して、前記撮像プローブについて、前記解剖学的構造に対して前記所望の方向及び／又は位置を決定するステップをさらに有する、請求項1乃至2の何れか一項に記載のコンピュータ実装方法。
4. 撮像のための所望の解剖学的特徴を示すユーザ入力を取得するステップをさらに有し、前記3Dランドマークモデルを処理して所望の方向及び／又は位置を決定するステップは、前記3Dランドマークモデルを処理して撮像のための前記所望の解剖学的特徴に基づいて所望の方向及び／又は位置を識別するステップを有する、請求項3に記載のコンピュータ実装方法。
5. 前記撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が前記所定の範囲内にないと決定することに応答して、前記撮像プローブの前記識別される現在の方向及び／又は位置に基づいて、前記解剖学的構造に対して前記撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に前記撮像プローブを移動させるためのガイド情報を生成するステップをさらに有する、請求項1乃至4の何れか一項に記載のコンピュータ実装方法。
6. 前記撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が前記所定の範囲内にあると決定することに応答して、前記解剖学的構造の第2の異なる画像データの取得をトリガするためにトリガ信号を前記撮像システムに送信するステップをさらに有する、請求項1乃至5の何れか一項に記載のコンピュータ実装方法。
7. 前記撮像システムは超音波撮像システムであり、前記第2の画像データは、時空間画像相関技術を使用して取得される画像データである、請求項6に記載のコンピュータ実装方法。
8. 前記撮像プローブの現在の方向及び／又は位置は前記所定の範囲内にあると決定することに応答して、ユーザ知覚可能な出力を提供するステップをさらに有する、請求項1乃至7の何れか一項に記載のコンピュータ実装方法。
9. 個々の解剖学的構造の撮像プロセスをガイドするコンピュータ実装方法であって、
   前記撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が前記所定の範囲内になるまで、請求項1乃至8の何れか一項に記載の方法を反復的に繰り返すステップ
   を有する、方法。
10. 個々の解剖学的構造の撮像プロセスをガイドするコンピュータ実装方法であって、前記コンピュータ実装方法は、
    請求項1乃至8の何れか一項に記載の方法を実行するステップと、
    位置及び／又は方向センサを使用して前記撮像プローブの後続する動きを追跡するステップと、
    前記撮像プローブの予測される方向及び／又は位置が前記所定の範囲内になるまで、前記追跡される動きに基づいて前記撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して前記撮像プローブの方向及び／又は位置が前記所定の範囲内にあるかを反復的に予測するステップと
    を、前記撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が前記所定の範囲内になるまで反復的に実行するステップを有する、コンピュータ実装方法。
11. 前記解剖学的構造は心臓である、請求項1乃至10の何れか一項に記載のコンピュータ実装方法。
12. 一つ又はそれより多くの2D画像の各識別されるセットは、4心室ビュー、左室流出路ビュー、右室流出路ビュー、3本の血管ビュー、3本の血管及び気管のビュー、腹部内臓ビュー、大動脈弓ビュー、及び／又は管弓ビューの異なる1つを表す、請求項11に記載のコンピュータ実装方法。
13. 前記画像データを処理するステップは、機械学習方法を使用して前記画像データを処理して、一つ又はそれより多くの2D画像の一つ又はそれより多くのセットを識別するステップを有する、請求項1乃至12の何れか一項に記載のコンピュータ実装方法。
14. 処理システムを有するコンピューティング装置上で実行されるとき、前記処理システムに、請求項1乃至13の何れか一項に記載の方法のステップの全てを実行させるコンピュータ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プロダクト。
15. 個々の解剖学的構造の撮像プロセスをガイドするための処理システムであって、前記処理システムは、
    撮像プローブを有する撮像システムから前記解剖学的構造の画像データを取得するステップと、
    一つ又はそれより多くの2D画像の一つ又はそれより多くのセットを取得するために前記画像データを処理するステップであって、一つ又はそれより多くの2D画像の各識別されるセットは、前記解剖学的構造の異なる所定のビューを表す、ステップと、
    前記一つ又はそれより多くの2D画像の各セットにおける一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを識別するステップと、
    3Dランドマークモデルを生成するために、前記一つ又はそれより多くの所定の解剖学的ランドマークを生成するステップと、
    前記3Dランドマークモデルを処理することによって前記撮像プローブの所望の方向及び／又は位置に対して、前記撮像プローブの現在の方向及び／又は位置が所定の範囲内にあるかを決定するステップと
    を実行するように構成される、処理システム。

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