JP5568325B2 - 熱付与量を低減した超音波撮像方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は超音波撮像に関し、またさらに詳細には音響放射圧インパルス撮像（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｉｍａｇｉｎｇ：ＡＲＦＩ）に関する。

組織の剛性は疾患に関する標識の１つとなることが分かっている。例えばがん性組織の幾つかは、正常な周囲組織と比べてより硬くなっている。切除などある種の状態の処置によっても組織により硬い領域が生じる。音響放射圧インパルス撮像とは、比較的長くかつ高強度の音響パルスで組織をプッシングした後、組織の変位をトラッキングする方法のことを指す。ＡＲＦＩ撮像法は、組織の剛性に関する情報を与える。

ＡＲＦＩで用いられるこの長くかつ高強度のパルスは、撮像システム並びに撮像対象における熱問題を惹起する可能性がある。典型的には、ＡＲＦＩ中に生成される加熱はトランスジューサ加熱と組織加熱とに分けることができる。

トランスジューサ内の結晶／セラミックまたは別の材料を励起させるために用いた電気エネルギーの一部が熱の形態で失われ、これによりトランスジューサの加熱が生じる。ＡＲＦＩでは大振幅かつ長持続時間のパルスが要求されるため、トランスジューサ加熱が懸念の１つとなる。国際電気標準会議（ＩＥＣ）は、患者に接触する超音波探触子表面の温度が４３℃を超えることがないように要求している（ＩＥＣ ６０６０１−１）。トランスジューサ加熱は一般に、レンズの材料または設計を修正すること、音響スタック内に熱管理機能を含めること、並びに能動冷却デバイスを利用することによって低減することが可能である。

米国特許第５２１３１０３号 米国特許第５５６０３６２号 米国特許第５７２１４６３号 米国特許第６６６９６３８号 米国特許第７０５２４６３号 米国特許出願第２００４０００２６５５号 米国特許出願第２００６０１２６８８４号 米国特許出願第２００７０２３２９２３号 ＪＰ１００７５９５３号 ＷＯ２００５０５３８６３号 ＷＯ２００７０００６８０号

これに対してＡＲＦＩプッシングパルスに関連する組織加熱は、より対処が困難な問題である。撮像中の身体内部の温度上昇は遠隔式温度検知用の超音波ベースやＭＲＩベースの方法によって監視することが可能であるが、これらは煩雑であり、信頼できず、また高価である。典型的には、身体の温度上昇はモデル及び仮定に基づいて推定する必要がある。温度の監視が可能である場合であっても、熱除去の実施が可能なものはほとんどない。したがって、組織内に預託されるエネルギー量を低減させる方法が必要である。

一実施形態では、超音波撮像法を提供する。本方法は、関心領域内部に複数の箇所を特定する工程と、複数の箇所のうちの２つ以上の箇所にある決まった順序でプッシングパルス及びトラッキングパルスを含むパルスシーケンスを伝達する工程と、パルスシーケンスが伝達される複数の箇所の各々に運動補正シーケンスを適用する工程と、を含む。

別の実施形態では、超音波撮像システムを提供する。本システムは、関心領域内の複数の箇所にトラッキングルス及びプッシングパルスを含むＡＲＦＩパルスシーケンスを伝達するように構成されたトランスジューサアレイと、複数の箇所に対するある決まった順序でのＡＲＦＩパルスシーケンス伝達を制御するため、あるいは運動補正シーケンスの伝達を制御しかつパルスシーケンスが伝達される複数の箇所の各々に該運動補正シーケンスを適用するための制御器と、複数のＡＲＦＩパルスシーケンス及び運動補正シーケンスに応答して複数の箇所から受け取ったデータを処理するための信号処理ユニットと、を含む。

本発明に関するこれらの特徴、態様及び利点、並びにその他の特徴、態様及び利点については、同じ参照符号が図面全体を通じて同じ部分を表している添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによってより理解が深まるであろう。

本技法の実施形態に従った関心領域内の熱または熱付与量を低減するための撮像法を表した概要図である。 本技法の実施形態に従った関心領域内の熱または熱付与量を低減するための撮像法を表した概要図である。 本技法の実施形態に従った運動補正を実現するための２Ｄ相互相関アルゴリズムの適用例を表した概要図である。 本技法の実施形態に従った運動補正を実現するための２Ｄ相互相関アルゴリズムの適用例を表した概要図である。 本技法の実施形態に従った運動補正を実現するための２Ｄ相互相関アルゴリズムの適用例を表した概要図である。 本技法の実施形態に従った関心領域内の組織加熱を低減するために利用される例示的アルゴリズムを表した流れ図である。 本技法の実施形態に従った複数の箇所へのパルスシーケンスの伝達の例を表した概要図である。 本技法の実施形態に従った複数の箇所へのパルスシーケンスの伝達の例を表した概要図である。 本技法の実施形態に従った複数の箇所へのパルスシーケンスの伝達の例を表した概要図である。 本技法の実施形態に従った関心領域内の熱または熱付与量を低減するための超音波撮像システムを表した概要図である。

ある種の実施形態では、超音波撮像の方法及びシステムを提供する。本技法の撮像法は、撮像中の関心領域（ＲＯＩ）内の熱の低減を容易にすることができる。本方法は、関心領域内部に複数の箇所を特定する工程と、複数の箇所のうちの２つ以上の箇所にある決まった順序でパルスシーケンスを伝達する工程と、を含む。この複数の箇所は、手作業によりまたは自動式アルゴリズムを利用することによって選択することができる。このＲＯＩは一連のベクトルまたはビームから構成される。本明細書で使用する場合に、ベクトル（ｖｅｃｔｏｒ）とはＡＲＦＩ画像の作成に使用されるプッシング及びトラッキングの箇所を意味している。典型的には超音波撮像でＲＯＩは、同じグループのベクトルを複数回発射（ｆｉｒｅ）しその結果を時間の経過に伴って変化する一連の画像として表示することによって反復して調べられる。通常は、フレームが異なってもそのベクトル箇所は一定に保たれる。本明細書で使用する場合にフレームとは、同じ時点で発射を受けたあるＲＯＩを構成するベクトルの集合体を意味する。一実施形態ではその複数の箇所を単一のフレーム内に存在させることがある。ベクトルを発射する順序は伝達される熱が最小となるように選択されるが、フレームが異なっても同じ箇所が用いられる。別の実施形態ではその複数の箇所は熱付与量の低減を容易にするためにグリッド中間の（ｉｎｔｅｒ−ｇｒｉｄ）箇所とすることがある。この実施形態では、ベクトルの順序が異なるだけではなく、ベクトルの箇所もフレームごとに異なることがある。例えば、第１のフレームで発射した箇所の間にくるような箇所にあるベクトルを第２の発射フレームにおいて発射することがある。これによれば、ピークエネルギー預託の箇所をフレームごとに変化させることが可能である。

パルスシーケンスの伝達に関する決められた順序は、例えば所与の箇所に関する熱または熱付与の総量を最小とするように設計できるようなコスト関数に基づいて選択されることがある。具体的なある箇所に対してパルスシーケンスを１回または複数回伝達することがある。その箇所にパルスシーケンスを１回だけしか伝達しないような実施形態では、そのパルスシーケンスは１つの基準パルス、１つのプッシングパルス及び１つのトラッキングパルスを含むことがある。一方、その複数箇所にパルスシーケンスを２回以上伝達するような実施形態では、その異なるパルスシーケンスは基準パルスを包含することも包含しないこともあり得る。パルスシーケンスが基準パルスを含まないような一実施形態では、当初その箇所にパルスシーケンスが初めて伝達されているときにその箇所に基準パルスを伝達することがあり、かつ後続のパルスシーケンスは基準パルスを伴わずに伝達されることがある。そのパルスシーケンスが基準パルスを含むような別の実施形態では、各パルスシーケンスで基準パルスが伝達されることがある。

ある種の実施形態では、パルスシーケンスが伝達される複数の箇所のそれぞれに運動補正シーケンスが適用されることがある。この運動補正シーケンスは撮像対象（例えば、患者）、トランスジューサ探触子あるいは撮像を実施する人（例えば、超音波検査技師や医師）などの不随意の運動を考慮に入れている。トランスジューサアレイは１次元アレイとすることや２次元アレイとすることがある。運動補正シーケンスはパルスシーケンスの間で伝達されることがある。運動補正シーケンスは、具体的なある箇所へのパルスシーケンス伝達の直前や直後に伝達されることがある。一実施形態ではその運動補正シーケンスはＢモードシーケンスを含むことがある。Ｂモードシーケンスは、完全Ｂモードシーケンスまたは部分Ｂモードシーケンス、あるいは完全Ｂモードシーケンスと部分Ｂモードシーケンスを組み合わせたものとすることがある。

図１は、関心領域内の熱または熱付与量を低減するために利用し得る撮像法の一例を表している。初めに、その関心領域内部において複数の箇所が特定される。図１に示すように、単一のフレーム１４内に複数の箇所を有する関心領域に対して、トランスジューサ探触子１２を用いて原初（ｏｒｉｇｉｎａｌ）フレームＢモードパルスシーケンス１０が伝達される。こうして収集された原初フレームＢモード画像は後続の画像の運動補正における基準画像の役割をする。原初フレームＢモード画像は後続の撮像時の運動補正のための基準線を提供することがある。次に、第１の箇所１８に対してベクトル１６によって示した第１のパルスシーケンスを伝達することがある。

引き続いて、第１のパルスシーケンス１６を伝達したのと同じ箇所１８及び該箇所の周りに、３つのベクトル２０によって示した部分Ｂモードシーケンスを伝達することがある。シーケンス２０などの部分Ｂモードシーケンスから取得した画像は、原初フレームＢモードパルスシーケンス１０から取得した画像と相関させ、パルスシーケンス１６などのパルスシーケンスの実空間における箇所を決定することがある。さらに、パルスシーケンスの後続の発射のすべてを原初フレームＢモード画像と整列させることがある。パルスシーケンスの実空間における箇所を決定することによって、新たに特徴付けした運動に関してパルスシーケンスの後続の発射箇所を補正することができる。さらに、パルスシーケンスの既知の実空間箇所が与えられたときにグリッド（例えば、２次元グリッド）または扇形に対する補間によって画像（例えば、２次元画像）を作成するようなアルゴリズムを適用することがある。一般に、パルスシーケンス（プッシングパルス及びトラッキングパルス）は発射が長く連なったものであり、またこのパルスシーケンスの直前または直後に発射される追加の部分Ｂモードシーケンスは該パルスシーケンスにより用いられる時間のごく一部だけを利用している。

一実施形態ではその部分Ｂモードのサイズは、熱付与量について決定したレベル、撮像時間、複数の箇所のうちの少なくとも１箇所にある組織の運動に基づいて選択されることがある。本明細書で使用する場合に「部分Ｂモードのサイズ」という用語は部分Ｂモード画像の横幅を意味しており、また「部分Ｂモードの密度」という用語は部分Ｂモードのベクトルの数を意味している。部分Ｂモードシーケンスのサイズ及び密度は多くの要因に基づいて選択されることがある。例えば、大きな部分Ｂモードシーケンスは小さい部分Ｂモードシーケンスと比べて相関用データをより多く提供しており、これにより運動補正を向上させている。しかし、部分Ｂモードシーケンスを大きくするほど原初Ｂモードシーケンスで関心領域のウィンドウをスライドさせるためのスペースがより狭くなるため、運動のレンジは小さくなる。さらに、部分Ｂモードシーケンスのサイズを大きくするほどデータの収集に要する時間が増大する。さらに、部分Ｂモード送信による加熱がより大きくなる。さらにＲＯＩの運動がリジッド（ｒｉｇｉｄ）でない場合では、部分Ｂモードシーケンスのサイズが大きくなりすでに歪みが大きいバージョンの原初Ｂモードとで比較が実施されるため、取得される相関が不満足なものとなる。運動が単純な撮像域全体の平行移動であれば、相関処理によって運動が良好にトラッキングされる。しかし、運動がより複雑であり組織の様々な部分が様々な量だけあるいは様々な方向に動く場合は、相関処理の有効性がより低くなる。より小さい部分Ｂモードでは運動を一定とする領域がより小さくてよく、したがって全体的にリジッドでない運動により受ける影響がより小さい。

次に、所望の箇所３０から距離２８だけシフトさせた第２の箇所２４に、ベクトル２２によって示した第２のパルスシーケンスを伝達することがある。所望の箇所３０と実際の箇所２４に関するこのシフトは例えば、トランスジューサ探触子１２の位置の不注意によるシフト２６に由来することがある。

次いで、実際の位置２４に及びその周りに３つのベクトル３２によって示した部分Ｂモードシーケンスが伝達される。次に、例えばトランスジューサ探触子１２の位置の不随意のシフト４４に起因して所望の箇所４０から距離３８だけシフトを受けた実際の箇所３６に対して、ベクトル３４によって示した第３のパルスシーケンスが次いで伝達されることがある。３つのベクトル４６によって示した部分Ｂモードシーケンスは実際の箇所３６に及びその周りに伝達されることがある。

引き続いて、探触子位置のさらなるシフト５２に由来してフレーム１４の外部に属することになった箇所に対して、ベクトル５０によって示した第４のパルスシーケンスを伝達することがある。探触子位置のシフト５２によってパルスシーケンス５０が伝達される所望の箇所５６のシフト５４が生ずる。探触子１２のこのシフト５２のために、部分Ｂモードシーケンス６０が実際の箇所に及びその周りに伝達されることがある。したがって、Ｂモードシーケンス６０の少なくとも一部分はフレーム１４の外部に属することがある。

幾つかの実施形態では、第１、第２、第３及び第４のパルスシーケンス１６、２２、３４及び５０の各々はそれぞれ、１つのプッシングパルスと１つのトラッキングパルスを含む。別の実施形態では、第１のパルスシーケンスはプッシングパルス及びトラッキングパルス以外に基準パルスを含む一方、残りのパルスシーケンスはプッシングパルスとトラッキングパルスだけを含む。幾つかの実施形態では、パルスシーケンスのすべてが基準パルス、プッシングパルス及びトラッキングパルスを含むことがある。基準パルスはその箇所の初期位置を検出するために伝達されることがあり、プッシングパルスはある箇所に対してその箇所の組織を第１の変位位置まで変位させるために伝達されることがあり、かつトラッキングパルスは標的部位の第１の変位位置を検出するために当該箇所に伝達されることがある。プッシングパルスは単一のパルスとすることや組み合わせパルスとすることがある。同様にトラッキングパルスは単一のパルスと一連のパルスのいずれとすることもできる。

具体的なある箇所へのパルスシーケンスの伝達は時間的に分離させることがある。この分離は、組織を具体的なある状態になるように落ち着かせるのに要する時間によって決定されることがあり、この状態は初期状態と若干変位した状態のいずれとすることもできる。一実施形態では、組織加熱の低減を容易にするために、パルスシーケンスの伝達同士の間に冷却時間とも呼ばれる追加の時間を付加することがある。典型的には、プッシングパルスの振幅及び長さによって組織が加熱されるペースが決定される。単一フレームの画像を希望するような実施形態では、組織を大幅に加熱させることなく画像を収集することが可能である。しかし、例えば時間の経過に伴うトラッキングのためあるいは平均的能力を提供するために複数のフレームを希望する場合、累積的な加熱が生ずることがある。一実施形態では、その用途に必要なフレーム数に応じて、個々のパルスシーケンス同士の間の冷却時間を調整することがある。例えば、単一またはわずかな数のフレームが必要であれば冷却時間はより短くてよく、これによればより高速の収集が可能となる。一方、多数のフレームが必要であれば、累積加熱効果を軽減させるためにパルスシーケンス同士の間の冷却時間を増大させることがある。

図２は、ベクトル１６、２２、３４及び５０により形成した収集画像、ベクトル１６、２３、３５及び５１により形成した収集画像、並びに運動補正を伴う走査シーケンスを表している。参照番号２７で示したように、運動補正シーケンスの適用後はパルスシーケンスの所望のベクトルと実際のベクトルは重なっている。初めに探触子位置に変化がなければ、パルスシーケンス１６を発射するための実際の箇所と所望の箇所は同じである。シーケンス１０、２０、３２、４６及び６０などの運動補正シーケンスを用いないパルスシーケンスを利用して画像を取得するように走査変換が実施される場合、取得した画像は歪むことがある。しかし運動補正シーケンスを提供することによって、探触子または撮像対象または撮像を実施する技師の不随意の運動に対する補正を実施することができる。シーケンス２０、３２、４６及び６０によって取り込んだ部分Ｂモード画像は、原初フレームＢモードパルスシーケンス１０の原初フレームＢモード画像に対して位置合わせされることがある。運動補正シーケンスに基づいた画像の再整列はアルゴリズムを利用することによって実施されることがある。こうしたアルゴリズムの非限定の例には、２Ｄブロックマッチング、３Ｄブロックマッチング、１Ｄ相互相関、２Ｄ相互相関、３Ｄ相互相関、差の絶対値和、差の２乗和、及び最小エントロピーを含むことがある。

図１〜２に示した実施形態について単一のフレームに関連して記載することにする。しかし、同様の方法を複数のフレームに適用することもできる。複数のフレームの場合ではこの同じ方法が一連のフレーム内の各フレームごとに反復されることがある。さらに、各ＡＲＦＩフレームの間に基準Ｂモードフレームが発射されることがあり、次いでＡＲＦＩフレームに関して時間的に最も近い基準を用いて運動補正処理が適用されることがある。別法として、各ＡＲＦＩフレームはより以前のＢモード基準フレームに戻って参照することがある。

図３、４及び５は、運動補正を達成するために適用される２Ｄ相互相関アルゴリズムの利用例を表している。図３は、トランスジューサ探触子１０４を用いて関心領域１０６に伝達される単一フレーム１０２のＢモードシーケンス１００を表している。Ｂモードシーケンス１００により作成されるＢモード画像は後続の画像を整列させるための基準画像として用いられることがある。所与の箇所に対して複数のパルスシーケンスが伝達されることがあることが理解されよう。ベクトル１０８はフレーム１０２の様々な箇所に伝達される一連の発射における代表的なパルスシーケンスに関する所望の箇所を表しており、またベクトル１１０はパルスシーケンスに関する実際の箇所１１０を表している。次に、実際のパルスシーケンス１１０と同じ関心領域１１４に対して部分Ｂモードシーケンス１１２が伝達される。この部分Ｂモードシーケンス１１２はパルスシーケンスの箇所１１０を推定するために用いられる。図示したように、ベクトル１１０及び１０８のそれぞれによって示したパルスシーケンスの実際の箇所と所望の箇所にはシフトが存在する。関心領域１１４は部分Ｂモードシーケンス１１２が伝達される領域を表している。パルスシーケンスの所望の箇所１０８とパルスシーケンスの実際の箇所１１０との間の変位差を決定するためには、相互相関アルゴリズムが用いられる。

図４は、関心領域１１４の箇所を基準画像の関心領域１０６を基準として決定するための相互相関アルゴリズムの利用の一例を表している。図示した実施形態ではそのアルゴリズムは関心領域１１４を頭初Ｂモード画像１００の上に整列させる。頭初Ｂモード画像１００内の関心領域１１４の各箇所１２０、１２２、１２４、１２６及び１２８において、部分Ｂモード１１２からのデータと頭初ＢモードのＲＯＩ１１４の移動ウィンドウとの間で相互相関規模が計算される。この相関規模を図５に示している。横軸１３０は関心領域１１４の変位を表しており、また縦軸１３２は相互相関アルゴリズムの適用により導出される相関規模の値を表している。相関規模は、ＲＯＩ１１４がＢモードデータ１０６と最適に整列している箇所である箇所１３４においてピーク値となっている。

図４ではＲＯＩ１１４が左から右にだけ移動するように表しているが、ＲＯＩに関しては別の動きも想定されることを理解されたい。例えば、ＲＯＩを上下に移動させることも可能である。３次元データの場合では、面に出入りするようなＲＯＩの移動が可能である。

シーケンス内のベクトルすべてに関する変位を決定し終えた後、ベクトルの実際の箇所を用いて走査変換によって面内において画像を補間し、これにより運動により導入される任意の歪みを除去することが可能である。

ある種の実施形態では、以前の発射に関する計算箇所に基づいて将来の発射に関する箇所を調整するために図３〜５に記載したのと同様の方法を用いることがある。この方法では、運動の場合においてパルスシーケンスベクトルをより均等に分布させることがある。さらに、将来の運動を予測するために以前のベクトルの運動が用いられることがあり、また予想される運動を補償するように発射箇所の調整が実施されることがある。ユーザに画像に関するフィードバックを提供するために、表示スクリーン上にパルスシーケンスデータの品質インジケータを表示することが可能である。この品質インジケータはパルスシーケンストラッキングの相関規模に基づくことがある。この品質インジケータは、図５で記載したような運動補償アルゴリズムの相関規模に基づくことがある。こうした品質係数は、ユーザの技能を向上させ品質の悪いデータを廃棄させるために表示されることがある。

上で言及したようにある種の実施形態では、関心領域内の組織の加熱が最小となるように走査シーケンスを修正することがある。パルスシーケンスを同じ方向で反復して伝達すると、エネルギーのすべてが同じ箇所に預託されるため組織加熱が増大する結果となる。しかし、空間的に近隣の箇所に時間的に接近させてパルスシーケンスを伝達しても組織加熱の増大につながる可能性がある。したがって、組織加熱を最小にするように走査シーケンスを選択することがある。図６は、関心領域内の組織加熱を低減するために利用できるアルゴリズムの一例に関する流れ図１４０である。図示した実施形態の方法は、関心領域の選択（ブロック１４２）で開始される。この関心領域は例えばオペレータにより選択されることがある。ブロック１４４では、その画像に関する所望の品質レベルが選択される。品質レベルを選択する際に、その組織に対する許容熱付与量と画像から収集される情報の品質またはタイプとの間にトレードオフが生じることがある。医師などのオペレータは、診断から得られる可能性がある恩恵と突き合わせてその熱付与量及び傷害の可能性を比較検討する必要がある。ブロック１４６では、関心領域内部でパルスシーケンスを伝達するための複数の箇所が決定される。所与の関心領域について、画像に関する所望の品質に基づいてその箇所が選択されることがある。

ブロック１４８では、複数の箇所に対するパルスシーケンス伝達の順序が決定される。決定した順序に対する第１のプッシング箇所は、ランダムに選択されること、あるいは以前のフレームからのプッシング箇所とするかオペレータに選択させることのいずれとすることもある。決定される順序は、パルスシーケンスを伝達する可能性がある箇所の各々について評価し得るようなコスト関数に基づくことがある。このコスト関数は、総熱付与量及びピーク温度上昇を最小とするように設計されることがある。一実施形態ではそのコスト関数は、システムの熱モデルに基づいている。ブロック１５０では、複数の箇所の各々にパルスシーケンスが伝達される。コスト関数を最小化する（またしたがって、熱影響を最小化する）プッシング箇所が次のプッシング箇所に選択される。任意選択でブロック１５２において、熱モデルまたは絶対的規則に基づいて、温度上昇を確実に受け容れ可能なレベルにするために上述の走査シーケンス内の任意の点に挿入し得る冷却遅延を存在させることがある。例えば、次の位置のコスト関数がしきい値より高ければ（すなわち、熱付与量が次の発射によって実質的に増加するならば）、アルゴリズムによって冷却遅延が挿入されることがある。この処理は、関心領域全体を発射順序に配置し終わるまで反復される。冷却遅延は例えば、２つ以上のパルスシーケンス伝達の間でトランスジューサ探触子をオフに切り替えることによって挿入されることがある。ブロック１５２では、複数の箇所に対して運動補正シーケンスが適用される。この運動補正シーケンスは、図１〜５に関連して検討したのと同様の方式で適用されることがある。

複数のフレームが撮像されるような実施形態では、後続のフレーム全体にわたって流れ図１４０に示した処理が反復される。これらの実施形態のうちの幾つかでは、ピーク位置における加熱の低減に役立てるようにプッシング箇所をグリッド中間の箇所まで移動させることがある。このシフトは走査変換において考慮することが可能である。この移動が総熱付与量を低減させることがある。

一実施形態ではそのコスト関数は、時空的な熱分布の有限要素モデルに基づいている。この実施形態の有限要素モデルは、トランスジューサ場、超音波場、並びに超音波送信により生成される温度分布のうちの１つまたは幾つかをモデル化することがある。別の実施形態では、温度分布を計算する有限要素モデルに対する入力として、より迅速な計算が可能であるような比較的単純な超音波場モデルを用いることがある。この有限要素モデルは、単純な均質性の材料をモデル化することが可能であり、層状の皮膚、脂肪層及び軟部組織層などの典型的な構成を仮定とすることが可能であり、あるいは超音波、ＣＴ、ＭＲＩやその他の画像から作成される複雑なモデルに基づくこともあり得る。

一実施形態では、発射に関する熱コストを決定するために単純化したモデルが使用されることがある。この実施形態では、プッシングパルス発射により伝達される熱付与量が横寸法方向でガウス型空間分布を有するものと仮定している。この実施形態では、簡略とするために横方向分布に関するモデルを提供している。ただし、アキシャル方向及び上下方向の分布をモデル化することもある。その温度分布は次の式１：

（式１）

（上式において、Ｓ（ｘ）は温度分布の空間変動、ｘは横方向の空間座標、ｘ_０は超音波プッシングビームの焦点の横方向位置（ｌａｔｅｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）、またσはその熱ビームに固有な幅（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｗｉｄｔｈ）である）により提供される形態をとると仮定する。σは、組織の関数でありかつプッシングパルスの関数である。

時空的分布の時間部分は次の式２：

（式２）

（上式において、Ｔ（ｔ）は温度分布の時間変動、ｔは時間、またτは組織の関数である固有減衰時間（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｄｅｃａｙ ｔｉｍｅ）である）により提供される形態の指数型減衰によってモデル化されるものと仮定する。

さらに、具体的なある箇所及び所与の時刻における具体的なあるプッシングパルスからの熱寄与は空間係数と時間係数の積であると仮定する。

Ｄ（ｘ，ｔ）＝Ｓ（ｘ）＊Ｔ（ｔ） （式３）
別法では、具体的なある空間箇所及び時刻における総熱寄与が以前に発射したプッシングビームのすべてに関する熱寄与の和で与えられると仮定している。

ＲＯＩ内であるベクトル組が与えられると、その発射順序は以下のようにして決定することができる。先ず、発射する第１のベクトルが選択される。式（３）を用いて、起こり得る残りのベクトルのそれぞれについてＤ（ｘ，ｔ）値（ここで、ｘは起こり得る発射の箇所であり、またｔは当該の発射時間である）が計算される。以前に発射したプッシングベクトルの各々に関するＤ（ｘ，ｔ）値の和が決定され、その和が最小となるベクトルが次に発射するベクトルとなる。Ｄ（ｘ，ｔ）値の和がしきい値より大きいような実施形態では、次のパルスシーケンスを発射する前に遅延を導入することがある。

次に、起こり得るベクトルのいずれが熱寄与の最小和を有するかに関する判定が実施される。最小和を有するベクトルが次の発射ベクトルとなる。この和がしきい値より大きければ、次の箇所のパルスシーケンス伝達の前に冷却遅延が導入される。この冷却遅延はｔの新たな値に関するＤ（ｘ，ｔ）の和がしきい値を下回るように決定されることがある。次いでこの処理が、ＲＯＩ内のすべてのベクトルが特定の時刻において発射されるように指定し終わるまで反復される。

空間的固有距離σ及び時間的固有時間τは発射順序に影響するのが一般的である。これらの値は、当該の組織及び用いている超音波ビームパラメータごとに決定すべきである。図７〜９は、複数の箇所に対するある決まった順序でのパルスシーケンス伝達の例を表している。図７〜９に図示した実施形態では、σの値が異なっている。図７に図示した実施形態ではσの値が５に維持されており、一方図８ではσの値が２５に維持されており、また図９ではσの値が５０に維持されている。横軸１７０はパルスシーケンスの決定された順序を表しており、また縦軸１７２は当該番号のパルスシーケンスが伝達されている箇所を表している。これらの実施形態では、パルスシーケンスを伝達する複数の箇所は１距離単位だけ離されており、また複数の箇所に対するパルスシーケンス伝達の間の時間は１時間単位だけ離されている。これらの実施形態では、τは１０時間単位の位置で一定に保持されている。図７に示すようにσの値が小さい（σ＝５）場合（すなわち、ビーム幅が狭い場合）には、その決定される順序は変動がより大きい。一方、σの値が増加するに連れて（すなわち、ビーム幅が５（図７）から５０（図９）まで増加するに連れて）、決定される順序は両極の値の間で切り替わる。記載したこのアルゴリズムは複数の箇所に対してパルスシーケンスを伝達する順序を決定するためのコスト関数の選択に依存することがある。

図１０は、トランスジューサアレイ１８２を有する超音波撮像システム１８０を表している。トランスジューサアレイ１８２は１次元アレイとすることも２次元アレイとすることもある。トランスジューサアレイ１８２は１つまたは複数の標的部位を含む２次元面に向けられることがある。このトランスジューサアレイ１８２を用いて、基準パルス、プッシングパルス及びトラッキングパルスが伝達されることがある。典型的には、パルスが伝達されている間トランスジューサアレイ１８２は対象と物理的な接触状態にある。超音波撮像システム１８０はさらに、パルスの伝達とパルスシーケンスが伝達される複数の箇所からの情報の受信とをそれぞれ行うためにトランスジューサアレイ１８２と動作可能に関連付けされた送信回路１８４と受信回路１８６を含むことがある。送信回路１８４と受信回路１８６の両方は制御器１８８と電子的に結合されている。制御器１８８は、プッシングパルス伝達後のトラッキングパルス伝達及び運動補正シーケンス伝達の時間を含むパルスシーケンスを制御する。さらに制御器１８８によって、パルスシーケンスが伝達される複数の箇所から受け取った情報のインデックス付け及び保存を容易にするまたは可能にすることがある。複数の箇所から受け取った情報は、後の時間で処理できるように記憶デバイス１９０内に保存されることがある。一例ではその記憶デバイス１９０はランダムアクセスメモリを含むことがあるが、別の記憶デバイスが用いられることもある。記憶デバイス１９０は、標的部位の初期位置や標的部位の変位位置などの情報を保存するために用いられることがある。次いで信号処理ユニット１９２が記憶デバイス１９０内に保存しておいた情報を処理する。別法として信号処理ユニット１９２は、複数の箇所に関する画像を作成するために制御器１８８からの情報を直接用いることがある。処理済みの画像はモニタなどの表示デバイス１９４を用いて表示される。図示していないが、表示デバイス１９４の代わりに、標的部位の変位のポイント計測のための計測デバイスが利用されることがある。図１０の図示ではある種の要素が省略されることがあり得る、またある種の要素の機能が別の要素と合成されることがあり得る。例えば、信号処理ユニット４１８が制御器１８８の一部として提供されることがある。

幾つかの実施形態では、プッシングパルスやトラッキングパルスの１つまたは複数のパラメータが箇所が異なるに連れて変更されることがある。別の実施形態では、プッシングパルスやトラッキングパルスのパラメータは、同じ箇所に後続のパルスが伝達される間に変更されることがある。一実施形態では、変更されることがある１つまたは複数のパラメータは、振幅、ピークパワー、平均パワー、長さ（プッシングパルスの長さやプッシングパルスパケットの長さ）、周波数、波形、あるいはこれらを組み合わせたものを含むことがある。別の実施形態では、トラッキングパルスのパルス繰返し周波数（ＰＲＦ）が変更されることがある。

本発明のある種の特徴についてのみ本明細書において図示し説明してきたが、当業者によって多くの修正や変更がなされるであろう。したがって添付の特許請求の範囲が、本発明の真の精神の範囲に属するこうした修正や変更のすべてを包含させるように意図したものであることを理解されたい。

１０ Ｂモードパルスシーケンス
１２ トランスジューサ探触子
１４ 単一のフレーム
１６ 第１のパルスシーケンス
１８ 第１の箇所
２０ 部分Ｂモードシーケンス
２２ 第２のパルスシーケンス
２４ 第２の箇所
２６ シフト
２７ 実際の箇所と所望の箇所の重ね合わせ
２８ 距離
３０ 所望の箇所
３２ 部分Ｂモードシーケンス
３４ 第３のパルスシーケンス
３６ 実際の箇所
３８ 距離
４０ 所望の箇所
４４ 不随意のシフト
４６ 部分Ｂモードシーケンス
５０ パルスシーケンス
５２ シフト
５４ シフト
５６ 所望の箇所
６０ Ｂモードシーケンス
１００ Ｂモードシーケンス
１０２ 単一のフレーム
１０４ トランスジューサ探触子
１０６ 関心領域
１０８ 所望の箇所
１１０ 実際の位置
１１２ 部分Ｂモードシーケンス
１１４ 関心領域
１２０ 箇所
１２２ 箇所
１２４ 箇所
１２６ 箇所
１２８ 箇所
１３０ 横軸
１３２ 縦軸
１３４ ピーク
１４０ 流れ図
１４２〜１５２ 流れ図の方法に関連する各ステップ
１７０ 横軸
１７２ 縦軸
１８０ 超音波撮像システム
１８２ トランスジューサアレイ
１８４ 送信回路
１８６ 受信回路
１８８ 制御器
１９０ 記憶デバイス
１９２ 信号処理ユニット
１９４ 表示デバイス

Claims (10)

1. 関心領域内部に複数の箇所を特定する工程と、
   複数の箇所のうちの２つ以上の箇所に該複数の箇所の各々のコスト関数に基づいて決まった順序でプッシングパルス及びトラッキングパルスを含むパルスシーケンスを伝達する工程と、
   パルスシーケンスが伝達される複数の箇所の各々に運動補正シーケンスを適用する工程と、
   を含み、
   前記コスト関数はある箇所に前記プッシングパルスが与える熱の総量またはある箇所の前記プッシングパルスのピーク温度、あるいはこれら両方に関連する、
   超音波撮像法。
2. 複数フレームの撮像を含む請求項１に記載の方法。
3. 複数の箇所を特定する前記工程は前記複数フレームから以前のフレームに基づいて複数の箇所のうちの第１の箇所を選択する工程を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記コスト関数は、時空的な熱分布の有限要素モデルに基づいている、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 運動補正シーケンスを適用する前記工程は、
   関心領域の基準画像を取得するために該関心領域に原初フレームＢモードシーケンスを伝達する工程と、
   関心領域内の第１の箇所に第１のパルスシーケンスを伝達する工程と、
   関心領域内の第１の箇所と重複する第１のＢモードシーケンスを伝達する工程と、
   関心領域内の第２の箇所に第２のパルスシーケンスを伝達する工程と、
   関心領域内の第２の箇所と重複する第２のＢモードシーケンスを伝達する工程と、
   前記第１及び第２のパルスシーケンスから形成した画像を前記第１及び第２のＢモードシーケンスから形成した基準画像と比較する工程と、
   を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 第１のＢモードシーケンスまたは第２のＢモードシーケンス、あるいはこれら両方を伝達する前記工程は、第１のＢモードシーケンスや第２のＢモードシーケンスを該第１のパルスシーケンスや第２のパルスシーケンスのそれぞれの伝達直前または伝達直後に伝達する工程を含む、請求項５に記載の方法。
7. 部分Ｂモードのサイズは、複数の箇所の前記プッシングパルスの熱付与量、撮像時間または組織運動に関する決定レベルに基づいて選択される、請求項５に記載の方法。
8. 前記運動補正シーケンスは、２Ｄブロックマッチング、３Ｄブロックマッチング、１Ｄ相互相関、２Ｄ相互相関、３Ｄ相互相関、差の絶対値和、差の２乗和、または最小エントロピーを含む少なくとも１つの相互相関アルゴリズムを利用する、請求項１乃至７のいずれかに記載の方法。
9. 連続するパルスシーケンスの間に冷却遅延を含める工程を含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
10. 前記運動補正シーケンスに基づいて画像を形成する工程を含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。

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