JP5541852B2 - マルチヘッド式撮像探触子、これを用いた撮像システム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、全般的には撮像方法及び撮像システムに関し、さらに詳細には、診断撮像を実行するための方法及びシステムに関する。

診断用撮像（特に、医用撮像）では、患者または関心領域を走査するために様々な撮像様式を用いることがある。例えばエコー撮像を実行するには、探触子またはトランスジューサを患者の皮膚と接触させて配置させる。画像収集を最適化するために検査中に異なる探触子幾何学形状を使用することができる。
米国特許出願公開第２００５／０１１３７００Ａ１号

しかし周知の超音波検査システムを使用する際には、音波検査者は異なる探触子幾何学形状を使用するために患者検査中または患者検査の間に探触子を取り替えるという追加的な動作を実行しなければならなかった。探触子を取り替えるのに要する時間と労力が音波検査者や患者にとって身体的ストレスを生じさせると共に患者検査の所要時間に悪影響を及ぼす可能性がある。こうした問題を軽減するために、異なる幾何学形状をもつ探触子のそれぞれごとに追加的なコネクタが設けられることがある。しかし追加的なコネクタを設けると探触子のサイズ及び可搬性が増大するため、多くの用途において望ましくない。

本発明の一実施形態では、画像収集構成要素と、該画像収集構成要素と動作可能に結合させた信号をそこから送信するための送信器と、該画像収集構成要素と動作可能に結合させた画像データをそこから受け取るためのビーム形成器と、を含むような診断撮像システムを提供する。さらには、収集した画像データから画像を組み上げるように構成されたプロセッサと、該画像を表示するように構成されたディスプレイと、が含まれている。この画像収集構成要素は、撮像セッション中に画像収集構成要素を変更することなく有効トランスジューサの変更を可能にするように構成した複数のトランスジューサを有するマルチヘッド探触子を含む。

本発明の別の実施形態では、撮像装置向けの画像収集デバイスを提供する。本撮像収集デバイスは、その各々が明確に異なる機能を提供するように構成されている複数のトランスジューサを有するマルチヘッド探触子を含む。

本発明のさらに別の実施形態では、患者の超音波画像を取得するための方法を提供する。本方法は、円盤状ケース内に収容された画像収集構成要素と、該画像収集構成要素と動作可能に結合させた信号をそこから送信するための送信器と、該画像収集構成要素と動作可能に結合させた画像データをそこから受け取るためのビーム形成器と、該画像データから画像を組み上げるように構成されたプロセッサと、該画像を表示するように構成されたディスプレイと、を有する超音波撮像システムを利用する。この画像収集構成要素は、撮像セッション中に画像収集構成要素を変更することなく有効トランスジューサの変更を可能にするように構成した複数のトランスジューサを有するマルチヘッド探触子を含む。本方法は、円盤状ケースのうちマルチヘッド探触子の第１のトランスジューサに対応する第１のウィンドウを患者の皮膚に対して押し当てる工程と、検査中に患者の身体上で円盤状ケースを前後に揺り動かす工程と、を含む。本方法はさらに、円盤状ケースのうちマルチヘッド探触子の第２のトランスジューサに対応する第２のウィンドウを選択するために円盤状ケースを回転させる工程と、検査中に患者身体に対して円盤状ケースの第２のウィンドウを押し当てて揺り動かす工程と、を含む。

上述した要約、並びに本発明のある種の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付の図面と共に読むことによってさらに十分な理解が得られよう。これらの図面が様々な実施形態の機能ブロックからなる図を表している場合も、必ずしもこれらの機能ブロックがハードウェア回路間で分割されることを意味するものではない。したがって例えば、１つまたは複数の機能ブロック（例えば、プロセッサやメモリ）を単一のハードウェア（例えば、汎用の信号プロセッサ、ランダムアクセスメモリのブロック、ハードディスク、その他）の形で実現させることがある。同様にそのプログラムは、スタンドアロンのプログラムとすること、オペレーティングシステム内のサブルーチンとして組み込まれること、インストールしたソフトウェアパッケージの形で機能させること、その他とすることができる。こうした様々な実施形態は図面に示した配置や手段に限定されるものではないことを理解すべきである。

本明細書で使用する場合、単数形で「ａ」や「ａｎ」の語を前に付けて記載した要素や工程は、これに関する複数の要素や工程も排除していない（こうした排除を明示的に記載している場合を除く）と理解すべきである。さらに、本発明の「一実施形態」に対する言及は、記載した特徴も組み込んでいる追加的な実施形態の存在を排除すると理解されるように意図したものではない。さらに特に明示的に否定する記述をしない限り、ある具体的な性状を有する１つまたは複数の構成要素を「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」実施形態は、こうした構成要素で当該性状を有しない追加的な構成要素も含むことがある。

本発明の様々な実施形態では図１に示すような診断撮像システム５０を提供する。診断撮像システム５０はハンドへルド型画像収集構成要素５２を用いた任意のタイプのシステムとすることがある。撮像システム５０は例えば、超音波撮像システムやマルチモード撮像システムである。しかしこれら様々な実施形態は、人の撮像を目的とした医用撮像システムに限定するものではなく、非人間を撮像目的とするものや非破壊検査の撮像または試験、セキュリティ用の撮像（例えば、空港のセキュリティ・スクリーニング）、その他の実施を目的とした非医用システムを含むことがある。

診断撮像システム５０は、画像データ（例えば、超音波画像データ）を収集するように構成された収集構成要素５２を含む。本発明の実施形態による収集構成要素５２のことを、以下において対象物や関心対象ボリュームに対する走査あるいは撮像のためのマルチヘッド探触子５２と呼ぶ。「マルチヘッド探触子」とは、その各々が別々の動作を可能とするように互いに物理的に分離されている（したがって、分離された「ヘッド」を備えている）複数のトランスジューサを含んだ単一の探触子である。例えば単一のマルチヘッド探触子５２上に、１つまたは複数のトランスジューサが含まれている。マルチヘッド探触子５２は、画像処理構成要素５４と動作可能に接続されている。画像処理構成要素５４は、複数のトランスジューサのいずれかを使用して収集した画像データの処理が可能な任意のタイプの画像プロセッサである。画像処理構成要素５４はさらに、表示構成要素５６と動作可能に結合されている。表示構成要素５６（制御器とすることもある）は、表示画面６２上に表示させるために処理済み画像データを構成またはフォーマット設定する。表示画面６２は、画像、グラフィックス、テキスト、その他を表示することが可能な任意のタイプの画面とすることがある。例えば表示画面６２は、陰極線管（ＣＲＴ）画面、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面またはプラズマ画面（ただし、これらに限らない）とすることがある。

プロセッサ６４（例えば、コンピュータ）やその他の処理ユニットは、診断撮像システム５０の内部の様々な動作を制御する。例えばプロセッサ６４は、ユーザインタフェース６６からユーザ入力を受け取り、要求された画像データを表示することや、その表示画像データに関する設定を調整することがある。例えばユーザは、表示させる画像や表示画面６２の表示特性を変更するための入力や設定値を提供することがある。

幾つかの実施形態では、診断撮像システム５０は、図２のブロック概要図に示したような超音波システム１００である。超音波システム１００は、マルチヘッド探触子５２の選択したトランスジューサ１０６、１０７内部にある素子１０４（例えば、圧電素子）のアレイを駆動し身体内にパルス状の超音波信号を放出する１つまたは複数の送信器１０２を含む。多種多様な幾何学構成を使用することができる。超音波信号は、血球や筋肉組織などの身体内の構造で後方散乱され選択したトランスジューサ１０６，１０７の素子１０４に戻されるエコーを生成する。このエコーは受信器１０８によって受け取られる。受け取ったエコーは、ビーム形成を実行しＲＦ信号を出力するビーム形成器１１０を通過させる。次いでＲＦ信号はＲＦプロセッサ１１２を通過する。別法としてＲＦプロセッサ１１２は、ＲＦ信号を復調してエコー信号を表すＩＱデータ対を形成する複素復調器（図示せず）を含むことがある。ＲＦまたはＩＱ信号データは次いで、保存のためにメモリに直接導かれることがある。

超音波システム１００はさらに、収集した超音波情報（例えば、ＲＦ信号データまたはＩＱデータ対）を処理しディスプレイ１１８上に表示させる超音波情報フレームを作成するためのプロセッサモジュール１１６を含む。プロセッサモジュール１１６は、収集した超音波情報に対して複数の選択可能な超音波様式に従って１つまたは複数の処理動作を実行するように適応させている。収集した超音波情報は、エコー信号を受信しながら走査セッション中にリアルタイムで処理され表示されることがある。追加としてまたは別法として、超音波情報は走査セッションの間はメモリ１１４内に一時的に保存され、オフライン動作で処理され表示されることがある。

プロセッサモジュール１１６は、プロセッサモジュール１１６の動作を制御できるユーザインタフェース１２４に接続されている（これについては、以下でさらに詳細に説明することにする）。ディスプレイ１１８は、ユーザに対して診断及び解析のための診断用超音波画像を含む患者情報を提示している１つまたは複数のモニタを含む。メモリ１１４とメモリ１２２の一方または両方は、超音波データの３次元データ組を格納することがあり、こうした３Ｄデータ組は２Ｄ及び３Ｄ画像を提示するためにアクセスを受ける。これらの画像は修正されることがあり、またディスプレイ１１８の表示設定はさらにユーザインタフェース１２４を用いて手作業で調整されることがある。

システム１００は、様々な技法（例えば、３Ｄ走査、リアルタイム３Ｄ撮像、ボリューム走査、位置決めセンサを有するトランスジューサによる２Ｄ走査、ボクセル相関技法を用いたフリーハンド走査、２Ｄまたはマトリックスアレイ・トランスジューサ、その他）によってボリュメトリックデータ組を取得することができる。トランスジューサ１０６または１０７は、関心領域（ＲＯＩ）を走査しながら直線軌道や弧状軌道などに沿って移動させている。直線や弧状の各位置において、トランスジューサ１０６または１０７は走査面を取得し、これがメモリ１１４内に保存される。

図３は、本発明の一実施形態に従って製作したユーザインタフェース１２４を表している。ユーザインタフェース１２４は、キーボード１２６、マウス１３３、タッチスクリーン１２８、該タッチスクリーン１２８の近傍にある一連のソフトキー１３０、トラックボール１３２、視野位置ボタン１３４、モードボタン１３６、並びに制御または操作キー１３８を含む。ソフトキー１２６には、選択した検査モード、検査段階、その他に応じてタッチスクリーン１２８上で異なる機能が割り当てられる。トラックボール１３２及びキー１３８は、ディスプレイ１２４上における画像表示の制御、並びに例えばズーム、回転、観察モード、検査モード、その他の様々なオプションの制御のために使用される。例えば視野位置ボタン１３４は、表示させる画像の様々なビューを変化させることができる。任意選択ではその視野位置ボタン１３４は、タッチスクリーン１２８上のタッチ領域１２９として実現されることがある。別のオプションとして、表示させる画像のサイズ、位置及び方向がタッチスクリーン１２８上に設けられたタッチ領域によって及び／またはソフトキー１３０によって、部分的あるいは全体的に制御されることがある。

ユーザインタフェース１２４はさらに、表示させる画像に対するある種の画像特性または変化をセーブまたはリストアするためのセーブコマンド／オプション１４０やリストアコマンド／オプション１４２などの別の制御子を含む。しかし、こうした様々な制御子を用いて様々な設定、表示オプション、その他を調整または制御できることに留意すべきである。例えばユーザインタフェース１２４は、ユーザに画面輝度の手作業調整を可能にさせるための輝度調整ボタン１４４と、ユーザに画面コントラストの手作業調整を可能にさせるためのコントラスト調整ボタン１４６と、を含むことがある。例えば輝度調整ボタン１４４は、輝度上昇と輝度低下をそれぞれ示す上矢印と下矢印を表示することがあるタッチ領域１２９を用いてユーザによるディスプレイ１１８（図２参照）の輝度の増減を可能にさせる輝度調整モードを入力するために使用されることがある。コントラスト調整ボタン１４６は同様に、ここでも矢印によって画面コントラストを増減させているタッチ領域を用いてユーザによるディスプレイ１１８のコントラストの増減を可能にさせるコントラスト制御モードを入力するために使用されることがある。別法としてこうした設定の増減は、トラックボール１３２の上下または左右の移動など別の制御子を用いて提供されることがある。輝度やコントラストを調整するためには、ローラーホイール、専用のトグルまたはボタン、その他など適当な任意の制御子が設けられることがある。

様々な実施形態では、単一探触子体部または収集構成要素５２内で複数の探触子に関する機能が提供される。探触子体部に対して（本明細書で検討したような）１つまたは複数の２次ヘッド（例えば、トランスジューサ１０７）が追加され、これにより特有の機能（例えば、線形アレイを湾曲させたヘッド、２Ｄ機能及び／または３Ｄ機能）を有する複数のヘッド１０６、１０７間での切替能力をユーザに提供するマルチヘッド探触子５２が形成される。マルチヘッド探触子５２は、ユーザの手中での単一の回転で切替が可能となることによって、トランスジューサ１０６と１０７の間での迅速な切替を容易にする。この回転は、マルチヘッド探触子５２自体に関するものとすることや、探触子カバー内部にあるマルチヘッド探触子５２に関するものとすることが可能である。検査中における探触子交換の必要性、並びに患者検査領域と遠隔の探触子ホルダー領域の間のユーザの移動要件を排除または低減することによって検査所要時間が低減される。マルチヘッド探触子５２向けのウィンドウは固定式とすること（すなわち、マルチヘッド探触子が探触子カバー内部で固定されており各ヘッドごとに１つのウィンドウが設けられる）や、光学カメラの絞りと同様に調節可能とすること（幾つかのヘッドごとに１つのウィンドウを設け、マルチヘッド探触子を探触子カバー内部で回転自在とする）が可能であることに留意すべきである。

図４は、マルチヘッド探触子５２の一実施形態の図である。マルチヘッド探触子５２は、それぞれが１つまたは複数のトランスジューサ素子１０４（図４では図示せず）を有する物理的に分離された２つのトランスジューサ１０６及び１０７を備える。物理的に分離されたこのトランスジューサ１０６及び１０７の各々は、それぞれがトランスジューサ素子１０４から患者の身体内に超音波放出を送り出してエコーを受信するのに適しているそれぞれ別々のウィンドウ２００及び２０２によって覆われている。限定の意味ではなく例えば、ウィンドウ２００及び２０２は、ＰＬＥＸＩＧＬＡＳ（商標）などの透明なアクリル樹脂を含むことがあり、これが超音波検査ジェルの層の上から患者の身体に押し当てられる。限定の意味ではなくさらに例えば、ウィンドウ２００が湾曲したアレイ状のトランスジューサ素子１０４を覆い、またウィンドウ２０２が線形アレイ状のトランスジューサ素子１０４を覆うことがある。本発明の幾つかの実施形態では、所望のトランスジューサ１０６または１０７が患者の近傍に位置決めされ、かつ適当なウィンドウ２００または２０２が患者身体に押し当てられるまでマルチヘッド探触子５２を回転させている。本発明の幾つかの実施形態では、トランスジューサ１０６と１０７のどちらを電気的に付勢するかを制御するために、マルチヘッド探触子５２上にそれぞれボタン２０４と２０６が設けられている。ボタン２０４及び２０６は、探触子体部２０１を保持しながらユーザの手が容易に届く位置に配置することができる。さらに幾つかの実施形態ではトランスジューサ１０６と１０７のどちらが付勢されているかの視覚的指示を提供するために、それぞれＬＥＤ２０８及び２１０（あるいは、適当な別のタイプの視覚的または聴覚的信号デバイス）が設けられている。

トランスジューサ１０６及び１０７の撮像システム５０との接続を容易にするために、本発明の一実施形態は撮像システム５０（図１参照）に接続するための単一ケーブル２１２を提供する。撮像システム５０は、ボタン２０４と２０６のどちらが押下されたかに応じてケーブル２１２を介して信号を受け取るように構成されている。これに応じて撮像システム５０は、同じくケーブル２１２を介してトランスジューサ１０６と１０７（及び／または、それぞれの素子１０４）をアドレス付けしている。ＬＥＤ２０８及び２１０が存在する場合、トランスジューサ１０６と１０７のどちらが有効かを指示する適当なＬＥＤを点灯させる。

幾つかの実施形態では取り扱いをさらに容易にするために、ケーブル２１２を非常に細くすると共に、より柔軟性を高くしかつ使用時に絡まったり邪魔になったりしないように非常に細いワイヤ（例えば、直径が細いまたは撚りが細いワイヤ）を含む。ケーブル２１２は例えば、従来知られていた単一ヘッド探触子で使用される太いケーブルではなくＭＰ３プレイヤーのヘッドホンに使用されるタイプのものとすることがある。本発明のさらに別の実施形態では、様々なタイプのパーソナルコンピュータベースの撮像システムに対するマルチヘッド探触子５２の接続を容易にするために探触子体部５２と撮像システム５０の間の接続として標準のコンピュータケーブル（ＵＳＢケーブルなど）が使用される。さらに別の実施形態では、マルチヘッド探触子５２内に電池（図示せず）が設けられる。この電池はリチウムイオン充電電池とすることがある。この電池はさらに、マルチヘッド探触子５２と撮像システム５０の間の有線式接続の変わりとしてワイヤレス送受信器（例えば、限定の意味ではなくＢＬＵＥＴＯＵＴＨ（商標）ワイヤレス送受信器）に電力供給している（ただしこの場合、トランスジューサ１０６または１０７やＬＥＤ２０８及び２１０（存在する場合）を動作させるための電力を提供するのは有線式接続ではなく電池となる）。

本発明は、マルチヘッド探触子５２と撮像システム５０の間で複数の異なる接続様式が可能な実施形態を排除するものではない。例えば、複数の異なる撮像システム５０に対するマルチヘッド探触子５２の接続を容易にするため、かつ／またはケーブル式とワイヤレス式の機器環境間の遷移を容易にするために、マルチヘッド探触子５２に対してケーブル２１２とＢＬＵＥＴＯＵＴＨワイヤレス送受信器の両方を設けることができる。

図５は、本発明の別の実施形態によるマルチヘッド探触子ケース３００の切開図である。探触子ケース３００は、非導電性プラスチックなどの適当な任意の材料を含む。マルチヘッド探触子５２は、ウィンドウ２００及び２０２のそれぞれと一致させたウィンドウ（例えば、ＰＬＥＸＩＧＬＡＳウィンドウ）３０２及び３０４を有するケース３００内に収容されている。探触子ケース３００はさらに、探触子体部５５からのケーブルをその中に通して存在させる開口部３０２を含むことがある。探触子ケース３００はさらに、ボタン２０４及び２０６（または、ボタン２０４及び２０６の機能へのアクセスを可能にする１つまたは複数の同等のスイッチ）のこれを介した押下を可能にするための開口部、及び／またはケース３００に関して同じ機能を実行するための探触子体部５５または撮像システム５０の外部ボタンへの電気的接続を含むことがある。開口部が設けられる場合、塵、ほこり、液体が探触子ケース３００及び／または探触子体部５５に侵入しないようにするために、例えばこれを柔軟なゴムカバーで覆うことがある。ＬＥＤ２０８及び２１０が設けられる場合、探触子体部５５上にＬＥＤ２０８及び２１０を設け探触子体部５５上の追加的な透明なウィンドウによってこれを視認可能とさせることがある。別の実施形態では、ＬＥＤ２０８及び２１０は探触子ケース３００上にあると共に探触子体部５５及び／または撮像システム５０と電気的に接続させている。

図６は、図５の２ヘッド探触子５２と同様であるが、３つのトランスジューサ１０６、１０７及び１０９を有する３ヘッド探触子５３の図である。２ヘッド探触子と３ヘッド探触子を区別するために、前者をマルチヘッド探触子５２と呼びまた後者を３ヘッド探触子５３と呼ぶ。この両タイプの探触子並びにヘッドが４つ以上の探触子は、撮像システム５０での利用に適したマルチヘッド収集デバイスであると考えられる。各トランスジューサ１０６、１０７及び１０９は複数の素子１０４を含む（ただし、図６では個別に図示していない）。３ヘッド探触子５３は、本発明の実施形態がトランスジューサヘッドを２つだけしか有しない探触子体部に限定されないことを例証するためのものである。それどころか本発明の実施形態は、ヘッドのサイズ、並びに選択した数のヘッドを保持するのに十分な大きさをもつ探触子を保持し使用できる実用性のみによる制限はあるが、任意の数のヘッドを含むことができる。図４及び５に図示し説明したのと同じ部品を同じ参照番号によって示している。

図７は、本発明の一実施形態によるマルチヘッド探触子（例えば、３ヘッド探触子５３）を収容している探触子ケース４００の図である。探触子ケース４００は非導電性プラスチックなどの適当な任意の材料を含んでおり、本質的に円盤状である。しかし幾つかの実施形態におけるケース４００は、ユーザの手４０４に対して固定し安定した場所を提供することによってケース４００の保持を容易にするための親指置きまたは窪み４０２を含む。親指置き４０２は、ケース４００の一方の側に設けることも両側に設けることもある。図示した実施形態では、ケース４００内部のマルチヘッド探触子に対する情報の送出及び取り込みを制御するボタン４０８の上にユーザの人差し指４０６が置かれている。ボタン４０８は、撮像装置５０により収集する画像の収集を開始させるため及び収集を中断させるために設けられる。ボタン４０８は必ずしもケース４００上（またはさらには、探触子上）にある必要はないが、同様の機能を含んだ本発明の幾つかの実施形態と同様に、撮像装置５０（図１参照）自体の上にボタン４０８（あるいは、適当な別の制御子）が直接配置されている。

一実施形態ではケース４００は、例えば３ヘッド探触子５３の３つのトランスジューサ１０６、１０７及び１０９のそれぞれごとの３つのウィンドウ４１０、４１２及び４１４（図７では直接見えていないが、その位置によって示した）など適当に位置決めされかつ収容されたマルチヘッド探触子上のトランスジューサ数に等しい数のウィンドウを有する。ウィンドウ４１０、４１２及び４１４は例えば、トランスジューサ１０６、１０７及び１０９のそれぞれと一致するように位置決めされたプラスチック製やＰＬＥＸＩＧＬＡＳ製のウィンドウとすることがある。

本発明のこの実施形態を用いるためには、患者の身体の超音波像を撮像する部分の上に超音波検査ジェルが塗布される。３つのウィンドウ４１０、４１２または４１４のうち選択したトランスジューサ１０６、１０７または１０９に対応した所望の形状を有する適当なウィンドウが、超音波検査ジェルを塗布した患者の皮膚に押し当てられる。ケース４００は、患者の身体上で検査中に必要に応じて前後に揺り動かされる。検査中に形状が異なるトランスジューサが必要になると、ユーザはケース４００を回転させ、所望のトランスジューサ形状に対するウィンドウが患者の皮膚に押し当てられた適所に来るようにする。

図８は、本発明の別の形態によるマルチヘッド探触子（例えば、３ヘッド探触子５３）を収容している探触子ケース４０１の図である。この実施形態では、ケース４０１が有するのはウィンドウ４１０の１つだけであり、またケース４０１の内部で探触子５３は、探触子ケース４０１内部で選択したトランスジューサ１０６、１０７または１０９がウィンドウ４１０に当てられて位置決めされるように回転させる。図示した実施形態において探触子ケース４０１内部で３ヘッド探触子５３を回転させるには、クランク４２０や適当な別の機構や電気機械的手段（例えば、回転式ノブ）が使用される。

図６、７及び８に図示した実施形態では、特定のトランスジューサ１０６、１０７または１０９を起動させるためにボタン２０４、２０６及び２０７を設けることができ、またトランスジューサ１０６、１０７または１０９のどれが有効になっているかを指示するためにそれぞれＬＥＤ２０８、２１０及び２１１を設けることができる。図４及び／または５に図示した実施形態に関連して上で検討したものや、その接続に関する文面で検討した追加的な実施形態と同じ方式でケース４００または４０１上あるいは探触子５３上にボタン及び／またはＬＥＤを設けることができる。さらにケーブル２１２は上で検討したような標準の機器ケーブルまたは細いケーブルとすることがあり、かつ／または探触子５３と撮像デバイス５０は、ケース４０１の内部に充電式や非充電式電池向けの空間を設けてワイヤレス式で（例えば、ＢＬＵＥＴＯＵＴＨ接続によって）連絡させることがある。

ドーナツ様ケース４０３では、必ずしもその内部に３ヘッド探触子５３を収容する必要はない。例えば図９は、探触子ヘッドの一方がもう一方より幅広であるような２ヘッド探触子５２に適したケース４０３の図である。探触子の幅広の部分を収容するためにケース４００に幅が広くなった部分４２２を設けている。

本発明の実施形態は例えば、図１０に示すように移動式台座１４７上に設けた可搬式撮像システム１４５（例えば、可搬式超音波システム）などの撮像システム５０の形で実現することができる。ディスプレイ１１８上には手作業画面調整制御子１５０（例えば、輝度制御子やコントラスト制御子）が設けられる。ディスプレイ１１８はユーザインタフェース１２４と分離されていることや分離可能とさせることがあることを理解されたい。ユーザインタフェース１２４は任意選択ではタッチ式画面であり、これによってユーザは表示されたグラフィックス、アイコン、その他に触れることによってオプションを選択することが可能となる。

図１０のユーザインタフェース１２４はさらに、可搬式撮像システム１４５を希望または必要に応じて及び／または典型的には提供されたように制御するために使用できる別の任意選択の調整ボタン１５２を含む。ユーザインタフェース１２４は、超音波データや表示可能なその他のデータと対話するための物理的な取扱い、並びに情報の入力及び走査パラメータの設定や変更を可能にさせる複数のインタフェースオプションを提供する。インタフェースオプションは、指定の入力、プログラム可能入力、コンテキスト型入力、その他のために使用されることがある。指定のシステム作用を実施し、またこれにより指定のシステム応答を実現するようにユーザに対してより直覚的とさせた様々な物理的な作用として様々なタイプの物理的制御子が設けられている。

例えばディスプレイ１１８の近傍にマルチ機能制御子１６０を位置決めし、複数の異なる物理的状態が提供される。例えば単一のマルチ機能制御子によって、複数の異なる状態（８個や１２個の異なる状態など）を許容するように時計方向／逆時計方向（ＣＷ／ＣＣＷ）回転、上／下トグル、左／右トグル、別の位置トグル、並びにオン／オフまたは押下式のボタンからなる移動機能を提供することがある。異なる組み合わせが可能であり本明細書で検討したものに限ることはない。任意選択では、上／下トグル及び／または左／右トグルなどの少なくとも２つのトグル位置を伴うＣＷ／ＣＣＷ回転式機能など８つ未満の状態が提供されることもある。任意選択では、少なくとも２つのトグル位置に押下ボタン機能が設けられることがある。マルチ機能制御子１６０は例えば、ジョイスティック回転式制御子として構成されることがある。

本発明の実施形態はさらに、ディスプレイ１１８とユーザインタフェース１２４により単一のユニットが形成されるようにして図１１に示すような携行式撮像システム１７０などの撮像システム５０と接続させて設けられることがある。携行式撮像システム１７０は例えば、小型化超音波システムなどのハンドヘルド型や携行式の超音波撮像デバイスとすることがある。本明細書で使用する場合に「小型化」とは、超音波システムがハンドヘルド型または携行式のデバイスであるか、あるいはスタッフの手中、ポケット、書類カバンサイズのケース、あるいはリュックサックで持ち運べるように構成されていることを意味している。例えば携行式撮像システム１７０は、例えば深さが概ね２．５インチ、幅が概ね１４インチ、高さが概ね１２インチの寸法を有する典型的なラップトップコンピュータのサイズを有する携行式デバイスとすることがある。携行式撮像システム１７０は重さが約１０ポンドのことがある。

本発明の実施形態はさらに、ディスプレイ１１８とユーザインタフェース１２４により単一のハンドヘルドユニットが形成されるようにして図１２に示すようなポケットサイズ撮像システム１７６などの撮像システム５０と接続させて設けられることがある。一例としてポケットサイズ撮像システム１７６は、幅が概ね２インチ、長さが概ね４インチかつ深さが概ね０．５インチで、重さが３オンス未満のポケットサイズまたは掌サイズの超音波システムとすることがある。ポケットサイズ撮像システム１７６は一般に、ディスプレイ１１８と、キーボード及び収集デバイス（例えば、マルチヘッド超音波探触子５２）に接続するための入力／出力（Ｉ／Ｏ）ポートを含むことがあるユーザインタフェース１２４と、を含む。ディスプレイ１１８は例えば、３２０×３２０画素のカラーＬＣＤディスプレイ（この上に医用画像１９０を表示することができる）とすることがある。ユーザインタフェース１２４内には、ボタン１８２からなるタイプライター様のキーボード１８０が含まれることがある。マルチ機能制御子１８４にはそれぞれ、上で検討したようなシステムの動作モードに従った機能を割り当てることができる。マルチ機能制御子１８４のそれぞれが複数の異なる物理的作用を提供するように構成できるため、追加的なスペースを要することなく直感的物理的作用に対するシステム応答のマッピングを改善することができる。ディスプレイ１１８上には、必要に応じてマルチ機能制御子１８４に関連付けされたラベル表示エリア１８６が含まれることがある。デバイスはさらに、「フリーズ」、「深度制御子」、「利得制御子」、「カラーモード」、「プリントアウト」及び「保存」（ただし、これらに限らない）を含み得る特殊目的の機能のために追加的なキー及び／または制御子１８８を有することがある。

図１３は、マルチヘッド探触子５２を含む本発明の超音波撮像システムのフロントエンドの一実施形態のブロック概要図である。具体的なこの実施形態では、素子１０４をパルス動作させるために探触子５２内の各トランスジューサ１０６、１０７のそれぞれごとに１つとして２つの送信器１０３が設けらている。送信器の出力はマルチプレクサ４４０内に供給され、これを使用してトランスジューサ１０６または１０７のどちらをパルス動作させるかが選択される。パルス出力はワイヤ２１２を介してケース４００内部のマルチプレクサ／デマルチプレクサ４４２に送られ、またここから探触子５２内部の適当なトランスジューサ１０６または１０７に送られる。エコーは同じトランスジューサによって受信されかつマルチプレクサ／デマルチプレクサ４４２を介して送られており、これにより同じケーブル２１２上でビーム形成器１１０まで出力を戻すことができる。ケーブル２１２を介して送られる信号は、必ずしもディジタル信号である必要はなく、アナログ対ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器及びディジタル対アナログ（Ｄ／Ａ）変換器が、こうした変換を要求する回路を存在させる撮像装置５０及び／または探触子５２内に設けられていればこれに代えてアナログ信号とすることもできる。

図１４は、本発明の超音波撮像システムのフロントエンドに関するワイヤレス式の実施形態のブロック概要図である。図１４に示した実施形態は、ケーブル２１２を排除するためにＢＬＵＥＴＯＵＴＨ送受信器４３０及び４３２が使用されていることを除けば図１３に示した実施形態と同じである。

幾つかの実施形態では、トランスジューサ１０６及び１０７内の素子１０４によって、２つの別々のアドレス空間が形成されており、また必ずしも図１３及び１４の実施形態に示したような２つの送信器及び／またはマルチプレクサは必要としない。

寸法、重量及び電力消費が異なる小型化撮像システムと接続させて様々な実施形態を実現できることに留意すべきである。幾つかの実施形態では、ポケットサイズ超音波システムによってシステム１００（図１参照）と同じ機能を提供することができる。

さらに、様々な実施形態及び／または構成要素（例えば、モニタやディスプレイ、あるいはこれらの内部にある構成要素や制御器）は、１つまたは複数のコンピュータまたはプロセッサの一部として実現させることができる。このコンピュータやプロセッサは、コンピュータ処理デバイス、入力デバイス、表示ユニット、及び例えばインターネットにアクセスするためのインタフェースを含むことがある。このコンピュータやプロセッサは、マイクロプロセッサを含むことがある。このマイクロプロセッサは、通信バスと接続させることがある。このコンピュータやプロセッサはさらにメモリを含むことがある。このメモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と読出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含むことがある。このコンピュータやプロセッサはさらに、ハードディスクドライブ、あるいはフレキシブルディスクドライブ、光ディスクドライブ、その他などの取外し可能な記憶ドライブとし得る記憶デバイスを含むことがある。この記憶デバイスはさらに、コンピュータプログラムやその他の命令をコンピュータやプロセッサにロードするための別の同様の手段とすることがある。

本明細書で使用する場合、「コンピュータ」という用語は、マイクロコントローラを用いたシステム、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、及び本明細書に記載した機能を実行可能な任意の回路やプロセッサを含めプロセッサベースまたはマイクロプロセッサベースの任意のシステムを含むことができる。上述の例は単に例示であり、またしたがっていかなる意味においても「コンピュータ」という用語の定義及び／または意味を限定することを意図していない。

このコンピュータやプロセッサは、入力データを処理するために１つまたは複数の記憶素子内に格納された１組の命令を実行する。この記憶素子はさらに、所望によりまたは必要に応じて、データやその他の情報も記憶することがある。この記憶素子は情報ソースの形態とすることや、処理装置内部にある物理的な記憶素子とすることがある。

この命令の組は、本発明の様々な実施形態の方法や処理などの指定の動作を実行するように処理装置としてのコンピュータまたはプロセッサに指令するための様々なコマンドを含むことがある。この命令の組はソフトウェアプログラムの形態とすることがある。このソフトウェアは、システムソフトウェアやアプリケーションソフトウェアなど様々な形態とすることがある。さらにこのソフトウェアは、個別プログラム、より大きなプログラムの内部のプログラムモジュール、あるいはプログラムモジュールの一部分からなる集合体の形態とすることがある。このソフトウェアはさらに、オブジェクト指向プログラミングの形態をしたモジュール型プログラミングを含むことがある。処理装置による入力データの処理は、ユーザコマンドに応答すること、以前の処理結果に応答すること、あるいは別の処理装置が発した要求に応答することがある。

本明細書で使用する場合、「ソフトウェア」と「ファームウェア」という用語は置き換え可能であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ及び不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含めコンピュータによって実行するためのメモリ内に記憶された任意のコンピュータプログラムを含む。上述のメモリタイプは単に例示であり、またしたがってコンピュータプログラムの記憶に使用可能なメモリのタイプを限定するものではない。

様々な実施形態の少なくとも１つの技術的効果は、ユーザの手中での単純な回転によって探触子ヘッドの切替を可能にすることによってヘッド間の迅速な切替が容易となることである。マルチヘッド探触子の実施形態は、電子式、コネクタ式、ケーブル式またはワイヤレス式の同じ接続を共有することによって費用対効果が高まる。本発明の実施形態はさらに、検査手順中の探触子交換に関連する動作がなくなることによって音波検査者の時間効率が良くなる。本発明の実施形態はさらに、探触子交換関連の動作の反復に関する身体的ストレスのリスクを軽減させることによってユーザの快適性を向上させており、また幾つかの実施形態はさらに、コネクタ及びケーブルの減少によって、オペレータが自分の脚を動かすための空間を空けることができる。本発明の幾つかの構成はさらに、完全可搬式であり、かつ／または音波検査者は病院内の患者寝台の直ぐそば、あるいは緊急状況で病院外において１つまたは複数のタイプの探触子（例えば限定の意味ではなく、湾曲式と線形のアレイ、２Ｄと３Ｄの探触子）を用いて画像を収集することが可能となる。幾つかの実施形態では、超音波検査手順中に２つ以上の探触子に代えて１つのマルチヘッド探触子とし、複数の異なるタイプの探触子の物理的端部形状断面を保持しかつ患者上のその位置決めを最適化して、画質を保持することができる。

上の記述は例示であって限定でないことを理解されたい。例えば上述の実施形態（及び／または、その態様）は、本発明の新たな実施形態を創成するために互いに組み合わせて使用されることがあり、また図示した実施形態に示したフィーチャは必ずしも本発明を利用するようにそのすべてを図示していないことがある。さらに、具体的な状況や材料を本発明の教示に適応させるように本趣旨を逸脱することなく多くの修正を実施することができる。本明細書に記載した材料の寸法及びタイプは本発明のパラメータを規定することを意図していても、これらは決して限定ではなく実施形態の例示である。上の記述を検討することにより当業者には別の多くの実施形態が明らかとなろう。本発明の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲、並びに本請求範囲が規定する等価物の全範囲を参照しながら決定されるべきである。添付の特許請求の範囲では、「を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」や「ようになった（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という表現を「を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」や「であるところの（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という対応する表現に対する平易な英語表現として使用している。さらに添付の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」及び「第３の」その他の表現を単にラベル付けのために使用しており、その対象に対して数値的な要件を課すことを意図したものではない。さらに、添付の特許請求の範囲の限定は手段プラス機能形式で記載しておらず、また３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２、第６パラグラフに基づいて解釈されるように意図したものでもない（ただし、本特許請求の範囲の限定によって「のための手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」の表現に続いて追加的な構造に関する機能排除の記述を明示的に用いる場合を除く）。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明の一実施形態に従って製作した診断撮像システムのブロック図である。 本発明の一実施形態に従って製作した超音波撮像システムのブロック図である。 本発明の一実施形態に従って製作したユーザインタフェースの上平面図である。 本発明の一実施形態に従って製作したマルチヘッド探触子の図である。 本発明の別の実施形態に従った探触子を収容するマルチヘッド探触子ケースの切開図である。 本発明の一実施形態に従って製作した３ヘッド探触子の図である。 本発明の別の実施形態に従って製作した３ヘッド探触子を収容している複数のウィンドウを有する探触子ケースの図である。 本発明の別の実施形態に従って製作したマルチヘッド探触子を収容しているウィンドウが１つの探触子ケースの図である。 探触子ヘッドのうちの一方がもう一方より幅広であるような本発明の一実施形態に従って製作した２ヘッド探触子のケースの図である。 本発明の一実施形態に従って製作した可搬式超音波撮像システムの図である。 本発明の一実施形態に従って製作した携行式超音波撮像システムの図である。 本発明の一実施形態に従って製作したポケットサイズ超音波撮像システムの図である。 本発明の一実施形態に従って製作したマルチヘッド探触子を含む超音波撮像システムのフロントエンドのブロック概要図である。 本発明の一実施形態に従って製作したワイヤレス機能を有する超音波撮像システムのフロントエンドのブロック概要図である。

符号の説明

５０ 診断撮像システム、デバイスまたは装置
５２ マルチヘッド探触子、収集構成要素
５３ ３ヘッド探触子
５４ 画像処理構成要素
５５ 探触子体部
５６ 表示構成要素
６２ 表示画面
６４ プロセッサ
６６ ユーザインタフェース
１００ 超音波システム
１０２ 送信器
１０３ ２つの送信器
１０４ トランスジューサ素子
１０６ トランスジューサ（ヘッド）
１０７ 別のトランスジューサ
１０８ 受信器
１０９ さらに別のトランスジューサ
１１０ ビーム形成器
１１２ ＲＦプロセッサ
１１４ メモリ
１１６ プロセッサモジュール
１１８ ディスプレイ
１２２ 別のメモリ
１２４ ユーザインタフェース
１２６ キーボード
１２８ タッチスクリーン
１２９ タッチ領域
１３０ ソフトキー
１３２ トラックボール
１３３ マウス
１３４ 視野位置ボタン
１３６ モードボタン
１３８ 制御キーまたは操作キー
１４０ セーブコマンド／オプション
１４２ リストアコマンド／オプション
１４４ 輝度調整ボタン
１４５ 可搬式撮像システム
１４６ コントラスト調整ボタン
１４７ 移動式台座
１５０ 手作業画面調整制御子
１５２ 任意選択の別の制御ボタン
１６０ マルチ機能制御子
１７０ 携行式撮像システム
１７６ ポケットサイズ撮像システム
１８０ タイプライター様キーボード
１８２ キーボードボタン
１８４ マルチ機能制御子
１８６ ラベル表示エリア
１８８ 制御子
１９０ 医用画像
２００ ウィンドウ
２０１ 探触子体部
２０２ 別のウィンドウ
２０４ ボタン
２０６ 別のボタン
２０７ さらに別のボタン
２０８ ＬＥＤ
２１０ 別のＬＥＤ
２１１ さらに別のＬＥＤ
２１２ ケーブル
３００ 探触子ケース
３０２ 開口部
３０４ 別の開口部
４００ 探触子ケース
４０１ 別のケース
４０２ 親指置きまたは窪み
４０３ ドーナツ様ケース
４０４ ユーザの手
４０６ 人差し指
４０８ ボタン
４１０ ウィンドウ
４１２ 別のウィンドウ
４１４ さらに別のウィンドウ
４２０ クランク
４２２ 幅広部分
４３０ Ｂｌｕｅｔｏｕｔｈ送受信器
４３２ 別のＢｌｕｅｔｏｕｔｈ送受信器
４４０ マルチプレクサ
４４２ マルチプレクサ／デマルチプレクサ

Claims (10)

1. 画像収集構成要素（５４）と、
   前記画像収集構成要素と動作可能に結合させた信号をそこから送信するための送信器（１０２）と、
   前記画像収集構成要素と動作可能に結合させた画像データをそこから受け取るためのビーム形成器（１１０）と、
   前記画像データから画像を組み上げるように構成されたプロセッサ（１１６）と、
   前記画像を表示するように構成されたディスプレイ（１１８）と、を備える診断撮像システムであって、
   前記画像収集構成要素は、中心部と、該中心部から延びる、それぞれが物理的に分離した複数のアームとを備え、
   各アームは、マルチヘッド探触子（２０１）を形成するヘッドを備え、
   前記マルチヘッド探触子（２０１）は、複数の前記ヘッドの各走査端に少なくとも１つのトランスジューサを備え、
   前記画像収集構成要素は、撮像セッション中に画像収集構成要素を変更することなく有効トランスジューサの変更を可能にする、診断撮像システム。
2. 該診断撮像システムは超音波撮像システム（１００）であると共に、前記トランスジューサは超音波トランスジューサである、請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記マルチヘッド探触子を収容する探触子ケース（３００）であって、前記走査端の各々において前記ヘッドの超音波トランスジューサと一致させたウィンドウ（４１０、４１２及び／または４１４）を有する探触子ケースをさらに備える請求項２に記載の撮像システム。
4. 前記マルチヘッド探触子は２ヘッド探触子と３ヘッド探触子のうちの一方である、請求項２または３に記載の撮像システム。
5. 前記マルチヘッド探触子を収容する探触子ケース（３００）であって、該マルチヘッド探触子の超音波トランスジューサと一致させたウィンドウ（４１０、４１２及び／または４１４）を有すると共に、円盤状でありかつ親指置きまたは窪み（４０２）を含んだ探触子ケースをさらに備える請求項２乃至４のいずれかに記載の撮像システム。
6. 前記マルチヘッド探触子を収容しており、円盤状でありかつ単一のウィンドウ（４１０）を有する探触子ケース（３００）であって、該マルチヘッド探触子をその内部で回転自在としている探触子ケースをさらに備える請求項２乃至４のいずれかに記載の撮像システム。
7. 前記マルチヘッド探触子は、前記送信器及び前記ビーム形成器とワイヤレス式に通信する（４３０、４３２）ように構成されている、請求項２乃至６のいずれかに記載の撮像システム。
8. 前記画像収集構成要素は、前記少なくとも１つのトランスジューサの内の特定のトランスジューサを起動させるためにボタンを備える、請求項２乃至７のいずれかに記載の撮像システム。
9. 円盤状ケース（４００）内に収容された画像収集構成要素（５２）と、該画像収集構成要素と動作可能に結合させた信号をそこから送信するための送信器（１０２）と、該画像収集構成要素と動作可能に結合させた画像データをそこから受け取るためのビーム形成器（１１０）と、該画像データから画像を組み上げるように構成されたプロセッサ（６４）と、該画像を表示するように構成されたディスプレイ（６２）と、を備える超音波撮像システム（５０）を利用している、患者の超音波画像を取得するための方法であって、該画像収集構成要素は撮像セッション中に画像収集構成要素を変更することなく有効トランスジューサの変更を可能にするように構成した複数のトランスジューサ（１０６）を含んだマルチヘッド探触子（５２）を備えると共に、
   前記円盤状ケースのうち前記マルチヘッド探触子の第１のトランスジューサ（１０６）に対応する第１のウィンドウ（４１０）を患者の皮膚に対して押し当てる工程と、
   検査中に患者の身体上で前記円盤状ケースを前後に揺り動かす工程と、
   前記円盤状ケースのうち前記マルチヘッド探触子の第２のトランスジューサ（４１２）に対応する第２のウィンドウ（４１２）を選択するために該円盤状ケースを回転させる工程と、
   検査中に患者身体に対して前記円盤状ケースの第２のウィンドウを押し当てて揺り動かす工程と、
   を含む方法。
10. 前記画像収集構成要素、前記送信器及び前記ビーム形成器の間でデータをワイヤレス式に通信する（４３０、４３２）工程をさらに含む請求項９に記載の方法。
    

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