JP6563942B2 - 病変サイズ傾向をモニタリングするシステムおよびその動作方法 - Google Patents

Description

本システムは、一般には医療撮像システムに関し、より詳細には、画像評価技法をもつ超音波撮像システムおよびその動作方法に関する。

癌の治療における重要な要因は、医師が治療の効能を判定する能力である。治療の効能は、腫瘍生長が遅くなることまたは低減、腫瘍血管新生の低減または他の生物学的パラメータによって定義されうる。医師が治療の効能を正確に判定できないとき、癌患者は、生活の質を低下させる有害な副作用を伴う効果のない治療を無用に受けさせられることがありうる。貧弱な効能判定は、患者の癌を治療することにより効果があることがありうる治療に患者を移行させることの遅延をも引き起こしうる。この遅延は、患者の転帰に対して負の影響をもつことがある。

米国特許第6,443,896号（Detmer） 米国特許第6,530,885号（Entrekin et al.）

腫瘍治療の効能はしばしば、非侵襲的な撮像方法を使って評価される。腫瘍部位の繰り返される外科的調査は実際的でないまたは不可能であることがありうるからである。電離放射線を必要としない、超音波撮像のような撮像方法は、患者が複数回の評価を必要とするときは有利でありうる。医師が腫瘍生長または低減についての結論を引き出すためには、各時点から新たな画像が得られる次の各時点にかけて一貫した測定をもつことが有利である。測定の非一貫性は、個別の変動、取得されるビューについての取得パラメータの回転または変更、医師の変化または他の要因によって導入されうる。これらの非一貫性は、医師が腫瘍治療の効能を評価する能力を妨害しうる。

開示される発明のある例示的実施形態によれば、医療撮像システムは、たとえば病変の第一の画像情報および第二の情報を時間を追って受領し、前記画像情報に基づいて第一の体積および第二の体積をレンダリングし、前記第一および第二の体積をオーバーレイするよう構成される。本システムはさらに、前記画像情報における位置情報に対応する座標情報を決定するよう構成されていてもよい。前記座標情報は、計算された画像輪郭情報に基づいていてもよい。前記画像情報はさらに、病変の血管情報を含んでいてもよい。前記コントローラは、前記血管情報に基づいて血管インデックスを決定するよう構成されていてもよい。前記第一の体積および前記第二の体積の血管インデックスは、前記コントローラによって比較されてもよい。前記血管インデックスは、血流を含む前記体積の割合として定義されてもよい。前記血管情報は、ドップラー情報から導出されてもよい。前記撮像システムはさらに、前記画像情報を取得するための超音波プローブを有していてもよい。

本発明のもう一つの開示される例示的実施形態によれば、画像処理方法は、第一の時点において第一の画像情報を、第二の時点において第二の情報を受領する段階であって、前記第一および第二の画像情報は組織内の病変に対応するデータを含む、段階と；前記画像情報から前記病変の第一の体積および第二の体積をレンダリングする段階と；前記病変の前記第二の体積および前記第一の体積をオーバーレイする段階とを含んでいてもよく、それらの体積は、撮像システムによって生成されるワイヤフレームまたはメッシュによって定義されることができる。本方法はまた、超音波プローブから画像情報を取得する工程をも含んでいてもよい。本画像処理方法は、病変体積における変化を同定するために時間を追って画像のシーケンスを取得することを含んでいてもよい。本画像処理方法は、病変、たとえば腫瘍の前記第一および第二の体積の比を取ることを含んでいてもよい。本画像処理方法はさらに、前記第一および第二の体積の表面積を計算することを含んでいてもよい。本画像処理方法は次いで、前記第一および第二の体積の表面積を時間に対してプロットしてもよく、さらに、前記第一の時点と第二の時点の間の体積の表面積の変化率を計算してもよい。本画像処理方法は、前記体積についてのワイヤフレームまたは表面をレンダリングしてもよい。

本発明のもう一つの側面によれば、超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションが開示される。本アプリケーションは、撮像システムにおけるコントローラに、第一の画像情報および第二の画像情報を受領する段階であって、前記第一および第二の画像情報は組織内の病変に対応するデータを含む、段階と；前記病変の前記画像情報から第一および第二の体積をレンダリングする段階と；前記第二の体積を前記第一の体積にオーバーレイする段階とを実行させるコードを含んでいてもよい。さらに、前記コードは、前記コントローラに、前記第一および第二の体積についてのインジケータを計算させてもよい。前記コントローラはさらに、前記第一の体積についてのインジケータと前記第二の体積についてのインジケータの間の差を計算してもよい。前記インジケータは前記血管インデックスであってもよい。

本システムに基づく画像捕捉システムの実施形態の概略図である。 本システムに基づく超音波撮像システムの実施形態の概略図である。 Ａは、本システムのある実施形態に従って実行されるプロセスを示すフローチャートであり、Ｂは、本システムのある実施形態に従って実行されるもう一つのプロセスを示すフローチャートである。 本システムに基づく画像ディスプレイを示すスクリーンショットである。 本システムに基づくもう一つの画像ディスプレイを示すスクリーンショットである。 本システムに基づくさらなる画像ディスプレイを示すスクリーンショットである。

ある種の例示的実施形態の以下の記述は、単に例示的な性質であり、本発明またはその応用または使用をいかなる仕方であれ限定することは意図されていない。本システムおよび方法の実施形態の以下の詳細な説明において、その一部をなす付属の図面が参照される。図面では、例として、記載されるシステムおよび方法が実施されうる具体的な実施形態が示される。これらの実施形態は、ここに開示されるシステムおよび方法を当業者が実施できるようにするよう十分詳細に記載されている。他の実施形態が利用されてもよいこと、本システムの精神および範囲から外れることなく構造的および論理的な変更がなされてもよいことは理解しておくものとする。

したがって、以下の詳細な説明は、限定する意味で解釈されるものではなく、本システムの範囲は付属の請求項によってのみ定義される。本願の図面における参照符号の先頭の数字（単数または複数）は図面番号に対応するが、例外として、複数の図面に現われる同一のコンポーネントは同じ参照符号によって特定されている。さらに、明確のため、ある種の特徴の詳細な説明は、当業者に明白であろうときは、本システムの記述を埋没させないよう、論じられない。

ある実施形態では、医療画像報告を標準化するよう、複数の時点において充実性腫瘍のような病変の医学的評価を系統的に実行するためのシステム、アプリケーションおよび／または方法が提供される。これは、評価時間および誤りを低減しうる。よって、医療画像を取得、報告および／または評価するためのコストが軽減されうる。治療効能の評価も改善されうる。

本発明のある実施形態に基づく画像捕捉システム１００のある実施形態の概略図が図１Ａに示されている。画像捕捉システム１００は、コントローラ１０２、メモリ１０４、ディスプレイ１０６、モデム１０８、オーディオ入力装置（MIC）１１０、オーディオ出力装置（SPK）１１２、画像取得装置（IAD）１１０、画像取得制御（IAC）装置１１６、ユーザー・インターフェース（UI）１１８、ネットワーク１２０、リモート記憶装置１２２およびリモート装置もしくは端末１２４のうちの一つまたは複数を含んでいてもよい。

コントローラ１０２は、画像捕捉システム１００の全体的な動作を制御するまたは制御するよう構成されており、同じ位置または異なる位置に位置されうる一つまたは複数のコントローラを含んでいてもよい。たとえば、コントローラの一つまたは複数は、リモート装置１２４に位置されていてもよい。よって、本発明のプロセスの一つまたは複数によって実行されるある種のアクションは、リモート装置において実行されてもよい。

メモリ１０４は、コントローラ１０２とインターフェースをもってもよく、画像捕捉システム１００によって読まれるおよび／または記憶されることができるプログラムおよびデータを記憶してもよい、または記憶するよう構成されていてもよい。メモリ１０４は、ハードディスク、読み出し専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、フラッシュドライブ、光学式ドライブおよび／または他の好適なメモリ・デバイスのうちの一つまたは複数を含んでいてもよい。さらに、メモリ１０４は、種々の型のメモリを含んでいてもよく、複数の位置に位置されていてもよい。メモリは、前記プログラムおよび／または本システム、装置および／または方法の動作によって生成されたデータを含んでいてもよい。

ディスプレイ１０６は、たとえばコントローラ１０２のような一つまたは複数のコントローラの制御のもとで情報を表示してもよい。ディスプレイ１０６は、たとえば、陰極線管（CRT）、液晶ディスプレイ（LCD）、プラズマ・ディスプレイ、タッチスクリーンなどのような任意の好適なディスプレイを含んでいてもよい。ディスプレイ１０６は、異なる位置に位置されていてもよい複数のディスプレイを含んでいてもよい。ディスプレイ１０６は、ユーザー入力を受領してもよい。

モデム１０８は、コントローラ１２０の制御のもとで動作してもよく、たとえばネットワーク１２０を介して、コントローラ１０２との間でさまざまな位置にデータを送受信してもよい。モデム１０８は、いかなる好適なモデム（単数または複数）を含んでいてもよく、有線および／または無線リンクを介して通信してもよい。

オーディオ入力装置１１０（MIC）は、たとえばマイクロフォンおよび／またはトランスデューサのような、オーディオ情報を入力するためのいかなる好適な装置を含んでいてもよい。オーディオ入力装置１１０は、受領されたオーディオ情報を、たとえば符号化器／復号器（コーデック）を介してコントローラ１０２に伝送してもよい。オーディオ入力装置１１０は、リモート位置に位置されていてもよく、たとえばネットワーク１２０を介して情報を伝送してもよい。オーディオ入力装置１１０はたとえばユーザーからオーディオ入力を受領してもよい。次いで、音声認識プログラムが、コントローラ１０２による使用のためにこれらのコマンドを翻訳してもよい。たとえば発話‐テキスト変換器のような翻訳プログラムが、音情報（たとえばユーザーの声、コマンドなど）をテキストまたは他のデータに変換するために使用されてもよい。

オーディオ出力装置１１２（SPK）はユーザーの便宜のためにオーディオ情報を出力してもよい。オーディオ出力装置１１２はスピーカー１１２を含んでいてもよく、たとえばコントローラ１０２からたとえばコーデックを介して受領されたオーディオ情報を出力してもよい。さらに、翻訳プログラムがパラメータ（たとえばテキスト、データなど）を視覚的に出力されるよう翻訳してもよい。それにより、該パラメータは、オーディオ出力装置１１２を介して出力されることができる。

画像取得プローブ１１４は、コントローラ１０２の制御のもとで所望される情報を取得し、この情報をコントローラ１０２に伝送してもよく、コントローラ１０２において該情報が処理されてもよい。画像取得プローブ１１４は一つまたは複数のトランスデューサ・アレイなどを含んでいてもよい。たとえば、本システムは、たとえばフィリップス（登録商標）によるC5-1トランスデューサのようなトランスデューサを含んでいてもよい。

画像取得制御（IAC）装置１１６は、コントローラ１０２によって制御されてもよく、画像取得プローブ（IAD）１１４の位置を制御しうる安定化制御装置（たとえば、アレイ・スタビライザーなど）を含んでいてもよい。たとえば、IAC装置１１６は、たとえば一つまたは複数のトランスデューサ・アレイの、ハンドルなどに対するヨー、ピッチおよび／またはロールを制御するための一つまたは複数の装置を含んでいてもよい。よって、IAC装置は、x,yまたはz軸のまわりの前記一つまたは複数のトランスデューサ・アレイの位置を制御するおよび／または所望されない高調波、振動などを低減することができる。さらに、IAC装置１１６は、前記一つまたは複数のトランスデューサ・アレイの振動などを制御するために、カウンターバランス〔釣り合いおもり〕、モーター、制御システムなどを含んでいてもよい。

ユーザー・インターフェース（UI）またはユーザー入力装置１１８は、ユーザー入力を受領し、これらの入力をたとえばコントローラ１０２に伝送してもよい。ユーザー入力装置１１８は、キーボード、マウス、タッチパッド、トラックボール、ポインター、デジタイザー、タッチスクリーン、指紋読み取り器などといった、ユーザー入力を受領できるいかなる好適な入力装置を含んでいてもよい。さらに、ユーザー入力装置は、たとえば指紋読み取り器、虹彩読み取り器などといった、バイオメトリック情報を入力するためのバイオメトリック読み取り器を含んでいてもよい。

ネットワーク１２０は、ローカル・エリア・ネットワーク（LAN）、広域ネットワーク（WAN）、インターネット、イントラネット、独自ネットワーク、システム・バスおよび／または画像捕捉システム１００のさまざまな装置間で情報を伝送しうる他の伝送デバイス（能動的および／または受動的）のうちの一つまたは複数を含んでいてもよい。ネットワーク１２０は、いかなる好適な伝送方式を使って動作してもよい。

リモート記憶装置１２２は、画像捕捉システム１００によって要求される情報を記憶することができるいかなる好適なメモリ装置を含んでいてもよい。よって、リモート記憶装置１２２は、メモリ１０４を参照して記述されたようなメモリ装置を含んでいてもよい。さらに、リモート記憶装置は、独立なディスクの冗長なアレイ（RAID）および／または他の記憶構成を含んでいてもよい。さらに、リモート記憶装置１２２はたとえば、記憶エリア・ネットワーク（SAN）を含んでいてもよい。リモート記憶装置１２２は、ネットワーク１２０および／またはモデム１０８を介してコントローラ１０２との間で情報を送受信してもよい。

図１Ｂを参照するに、本発明の原理に従って構築された超音波撮像システムがブロック図の形で示されている。図１Ｂの超音波診断撮像システムでは、超音波を送出し、エコー情報を受領するために、トランスデューサ・アレイ１０′が超音波プローブ１０内に設けられている。トランスデューサ・アレイ１０′は好ましくは、3D撮像のために、三次元方向で、たとえば僧帽弁の位置のまわりの仰角および方位角の方向でスキャンすることができるトランスデューサ素子の二次元アレイである。トランスデューサ・アレイは、アレイ素子による信号の送受信を制御する当該プローブ内のマイクロビームフォーマー１２に結合されている。マイクロビームフォーマーはプローブ・ケーブルによって送受切り換えスイッチ（T/Rスイッチ）１６に結合されている。このT/Rスイッチが送信と受信の間で切り換えを行ない、主ビームフォーマー２０を高エネルギーの送信信号から保護する。マイクロビームフォーマー１２の制御のもとでのトランスデューサ・アレイ１０からの超音波ビームの送信は、ユーザー・インターフェースまたはコントロール・パネル３８のユーザーの操作から入力を受領する、ビームフォーマー２０およびT/Rスイッチに結合された送信コントローラ１８によって指揮される。送信コントローラによって制御される機能の一つは、ビームが操縦される方向である。ビームはトランスデューサ・アレイから真正面に（直交方向に）、あるいはより広い視野のために異なる角度で方向制御されてもよい。マイクロビームフォーマー１２によって生成された部分的にビームフォーミングされた信号が主ビームフォーマー２０に結合され、そこで素子の個々のパッチからの部分的にビームフォーミングされた信号が組み合わされてフルにビームフォーミングされた信号になる。

ビームフォーミングされた信号は信号プロセッサ２２に結合される。信号プロセッサ２２は、帯域通過フィルタリング、間引き、IおよびQ成分分離および高調波信号分離といったさまざまな仕方で受信されたエコー信号を処理できる。信号プロセッサは、スペックル削減、信号複合化（signal compounding）およびノイズ消去といった追加的な信号向上をも実行してもよい。処理された信号はBモード・プロセッサ２６およびドップラー・プロセッサ２８に結合される。Bモード・プロセッサ２６は、腫瘍のような身体中の構造の撮像のために、振幅検出を用いる。ドップラー・プロセス２８は、画像フィールドにおける血球の流れのような物質の動きの検出のために、組織および血流からの時間的に相異なる信号を処理する。Bモード・プロセッサおよびドップラー・プロセッサによって生成された構造および動き信号はスキャン・コンバーター３２および多断面再構成器（multiplanar reformatter）４４に結合される。スキャン・コンバーターは、所望される画像フォーマットにおいて、エコー信号を、該エコー信号がそこから受領された空間的関係において配列する。たとえば、スキャン・コンバーターはエコー信号を二次元（2D）の扇形フォーマットまたは角錐状の三次元（3D）画像に配列してもよい。スキャン・コンバーターはBモード構造画像に、ドップラー推定された速度に対応する画像フィールドの諸点における動きに対応する色を重ねて、画像フィールドにおける組織および血流の動きを描くカラー・ドップラー画像を生成することができる。多断面再構成器は、特許文献１に記載されるように、身体の体積領域における共通平面内の諸点から受領されるエコーをその平面の超音波画像に変換できる。体積レンダラー４２は、3Dデータセットのエコー信号を、所与の基準点から見た投影された3D画像に変換する。これはたとえば特許文献２に記載される。2Dまたは3D画像は、画像ディスプレイ４０上での表示のためのさらなる向上、バッファリングおよび一時的記憶のために、スキャン・コンバーター３２、多断面再構成器４４および体積レンダラー４２から画像プロセッサ３０に結合される。

本発明の原理によれば、ドップラー・プロセッサ２８によって生成された血流速度値は病変血管新生プロセッサ（lesion vascularization processor）３４に結合される。病変血管新生プロセッサは下記のように動作して、システムによって撮像されている腫瘍の中またはまわりの血流の指標を生成する。病変血管新生プロセッサはユーザー・コントロール・パネル３８から、腫瘍の位置の初期推定のような入力を受領してもよい。病変血管新生プロセッサからの出力データは、該プロセッサからの出力データを前記画像とともにディスプレイ４０上で再生するために、グラフィック・プロセッサ３６に結合される。グラフィック・プロセッサ３６は、超音波画像と一緒に表示するためのグラフィック・オーバーレイをも生成できる。これらのグラフィック・オーバーレイは、患者名、画像の日時、撮像パラメータなどといった標準的な識別情報を含むことができる。これらの目的のために、グラフィック・プロセッサはユーザー・インターフェース３８から、タイプされた患者名のような入力を受領する。ユーザー・インターフェースは、トランスデューサ・アレイ１０′からの超音波信号の生成を、よってトランスデューサ・アレイおよび超音波システムによって生成される画像を制御する送信コントローラ１８にも結合される。ユーザー・インターフェースは、下記のように本発明に従って腫瘍のMPR画像における血流を定量化するために使用されうる複数の多断面再構成された（MPR）画像の表示の選択および制御のために、多断面再構成器４４にも結合される。

本システムのある実施形態に基づく、画像を捕捉し、病変体積を解析するプロセスについてこれから述べる。本システムのある実施形態に基づくプロセスに対応するフローチャートが図２Ａに示されている。プロセス１５０は、直接、および／またはネットワークを通じて通信する一つまたは複数のコンピュータによって制御されてもよい。プロセス１５０および本方法に基づく他のプロセスは、コントローラ１０２または本稿に記載されるシステムの他の同様のコンポーネントによる、たとえば（メモリ１０４のような）コンピュータ可読媒体上に具現された命令の実行によって、実行されてもよい。プロセッサまたはコントローラ１０２は、特定用途向けのまたは汎用の集積回路（単数または複数）であってもよい。さらに、プロセッサ１０２は、本システムに従って実行するための専用プロセッサであってもよく、あるいは本システムに従って実行するために多数の機能のうちの一つのみが動作する汎用プロセッサであってもよい。プロセッサ１０２は、プログラム部分、複数のプログラム・セグメントを利用して動作してもよく、あるいは専用のまたは多目的の集積回路を利用するハードウェア装置であってもよい。

プロセス１５０は、以下のステップ、工程または動作のうちの一つまたは複数を含んでいてもよい。さらに、これらのステップ、工程または動作の一つまたは複数は、所望されるなら、サブステップ、サブ工程またはサブ動作に組み合わされたりおよび／または分離されたりしてもよい。工程１５２では、たとえば腫瘍モニタリング自動化プロセスのようなモニタリング・プロセスが始まり、工程１５４に進む。

工程１５４では、画像取得プロセスが実行されて、現在画像情報を取得する。すべての必要な画像が工程１５４において取得されるべきであるが、工程１５４は他の必要な画像を取得するために他の時点で繰り返されてもよい。工程１５４を完了後、プロセスは工程１５６に進む。

工程１５６では、現在の画像情報（たとえば画像体積）がたとえばローカル・メモリ、データベースまたは他の好適なメモリに記憶されてもよい。工程１５６の完了後、プロセスは工程１５８に進んでもよい。

工程１５８では、プロセスは、画像処理ルーチンを使って現在画像情報と以前（たとえば前月、前年など）に取得された前の画像情報とを解析／比較してもよい。たとえば、本プロセスによれば、ユーザーは、（たとえばQLAB（商標）における）自動スタック輪郭ルーティング方法（auto stack contour routing method）を使って自動的にまたは（たとえばQLAB（商標）におけるトレーシング機能を使って）手動で病変を測定してもよい。次いで、病変の測定、位置および／または輪郭が、当該体積のワイヤフレームまたはメッシュを生成してたとえばx,yおよび／またはz座標をユーザー定義された関心点（たとえば血管）に割り当てることによって、定義および／または記録されてもよい。エッジ、輪郭またはユーザー定義された関心点のx,yおよび／またはz座標は、取得された画像に関連付けられた位置情報であってもよい。次いで、この位置は、データベースまたは他の好適なエリアに、のちの使用のために記憶されてもよい。

この情報は、次いで、たとえばフォローアップ撮像技法を実施するときなどのちの時点で使われてもよい。たとえば、患者が、現在画像情報が取得される相続く腫瘍モニタリング検査を有するとき、一つまたは複数の以前の検査で取得された画像情報が、メモリ１０４または記憶１２２から取得またはダウンロードされて、たとえばQLAB（商標）のような任意の好適な画像処理アプリケーションを使って解析されてもよい。該解析は、奥行き、焦点ゾーン位置圧縮（focal zone location compression）、輪郭および／またはx,y,z座標、ドップラー技法からの速度情報、エコー強度といったある種の撮像パラメータを決定してもよい。そのような撮像パラメータの一つまたは複数は、現在の検査において、一つまたは複数の以前の腫瘍モニタリング検査において使われた同様の撮像パラメータと一致させられてもよい。このプロセスは、ユーザーによって実行されても、あるいはシステムによって自動的に実行されてもよい。よって、本システムは、一つまたは複数の以前の腫瘍モニタリング検査において使われた画像パラメータに関係した情報を得るために画像パラメータ情報にアクセスしてもよい。同じモニタリング検査における異なる面において取得された複数の画像を横断して腫瘍体積を定義するために、（たとえばQLAB（商標）における）自動スタック輪郭方法（auto stack contours method）が適用されてもよい。

本発明のある実施形態によれば、前の検査と対応する画像情報の（たとえば病変、血管などと対応する）ある種の位置のたとえばx,yおよび／またはz座標のような位置情報が、現在の検査に関連する画像情報の対応する情報と比較されてもよい。たとえば、前の検査からの体積のワイヤフレームが現在の検査の視覚化された体積に埋め込まれてもよく、あるいはその逆でもよい。これは、時間を横断して一貫した測定を行なうことにおいて操作者を支援し、評価の信頼性を高めうる。追加的な画像情報の自動相関および／または重畳も実行されてもよい。

工程１５８後、プロセスは工程１６０に続いてもよい。

工程１６０では、プロセスは、ユーザーの便宜のために対応する報告を表示してもよい。報告が表示されるとき、ユーザーは、追加的なテキストおよび／または注釈を必要に応じて入力してもよい。

本システムによれば、システムは、定義された任意の位置における現在および／または以前の測定についての数値を外挿してもよい。次いで、対応する測定は、自動スタック輪郭の解析の間、x,yおよび／またはzフォーマットで記憶されてもよい。さらに、任意の時点においてユーザーがたとえば病変定義、病変識別などといった病変に対応する情報を入力するために、「手動オーバーライド」オプションが設けられてもよい。

工程１６０の完了後、プロセスは工程１６２に続いてもよい。

工程１６２では、プロセスはレポートを生成するおよび／またはのちの使用および／または解析のために画像情報および任意の対応する情報（たとえば、患者およびプローブ配向マーカー、病変位置、病変定義、ユーザー情報、日付情報、患者情報など）をたとえばデータベースなどといった任意の好適な位置に保存することができる。

工程１６２の完了後、プロセスは工程１６４に続いてもよい。

工程１６４では、たとえばQLAB（商標）のような好適な画像処理プログラムを使って、取得された画像をさらに解析してもよい。医師は、二つ以上の取得された腫瘍体積画像を取り出し、表示してもよい。それらの画像は、同じ腫瘍について異なる時点において取得されたものであってもよい。医師は、腫瘍体積に対する表面またはワイヤフレームをレンダリングするために（そのようなレンダリングがすでに生成されて好適な位置に保存されていない場合）画像処理プログラムを使ってもよい。レンダリングは、腫瘍体積内または腫瘍体積近傍の血管の境界をも含んでいてもよい。これは、腫瘍の血管新生に対して腫瘍治療がもつ効果を医師が見ることを許容しうる。医師はそれらの体積を隣り合わせで見てもよいが、腫瘍体積画像、レンダリングされた表面、ワイヤフレームまたはそれらの組み合わせをオーバーレイすることが有利でありうる。

図２のＢは、本システムのある実施形態に基づく、腫瘍体積画像をオーバーレイするプロセス２００のフローチャートを示している。第一の画像情報が工程２０５において受領され、第二の画像情報が工程２１０において受領される。逐次的に示されているが、画像情報はどの順にロードされても、あるいは並列にロードされてもよい。次いでそれらの画像が工程２１５においてオーバーレイされる。血管および／または操作者が定義した関心点のような二つの画像の間で共通でありうるある種の位置を整列させるために、画像情報に含まれる位置情報が工程２１５の間に使われてもよい。プロセス２００は、先述した画像処理プログラム中に組み込まれてもよく、あるいは別個のソフトウェア・プログラムまたはプロセッサによって実行されてもよい。任意的に、図２に示されるプロセスは図１における工程１５８において実行されてもよい。取得角度の違いを手動で補正するために、医師は、それらの画像を独立して回転させることもできてもよい。体積間の比較を向上させるために、医師は、それらの画像のアルファ・ブレンディング（すなわち、各画像の不透明度）を調整できてもよい。次いで、医師は腫瘍形状、体積および血管新生における時間的変化を観察しうる。

医師は、腫瘍体積、腫瘍表面積および画像間の比計算された体積または表面積を定量化するために好適な画像処理プログラムを使ってもよい。たとえば、病変血管新生プロセッサ３４を用いて、画像処理プログラムは、当該体積内の血流をもつピクセルの数（「血管インデックス」）および／または血流の速度（「流れインデックス」）を計算してもよい。これらの測定は、血管新生インジケータと考えられてもよい。血流の存在は、ドップラー効果に起因する送信信号に対する反射信号の波長のシフトから判別される。シフトの大きさが、流れの方向および速度の決定を許容する。好適な画像処理プログラムが、インジケータについての各画像からの計算された値を時間を追ってプロットしてもよい。それにより、医師は時間を追ったこれらのインジケータの傾向を見ることができる。傾向は、たとえば、インジケータにおける変化レートおよび時間を追った全変化を含みうる。

医師による視覚的解析ならびに体積、表面積および血管新生インジケータについて計算された定量的な値は、腫瘍治療の効能をより正確に評価し、将来の治療を計画することにおいて、医師を支援しうる。たとえば、治療の種々の時点に取られた、腫瘍のワイヤフレームで向上された隣り合わせの3Dビューを呈示することによって、本システムおよび方法は、時間を追った一貫した腫瘍測定をすることにおいて医師を支援し、それにより評価における信頼性を増すことができる。さらに、時間を追った脈管構造の変化を見ることができることは、どの血管分枝が影響を受けた腫瘍セグメントに血液供給を与えているかを判別することにおいても医師を支援しうる。その際、医師は、より目標を絞られた薬物送達を提供できることがありうる。たとえば、医師は二つのワイヤフレーム・フレームを比較し、腫瘍のどのセグメント（単数または複数）が縮小または生長しつつあるかを判別する。血管新生情報を相関させることにより、医師は、どの血管（単数または複数）が影響を受けた腫瘍セグメントに血液供給を与えているかを識別し、次いで治療をしかるべく変更することもできる。

病変において脈管構造特徴における変化を視覚化し、定量化できることは、腫瘍における血管形成をターゲットとするより多くの治療が開発されるにつれて、ますます重要になることがありうる。たとえば、血管形成抑制療法（anti-angiogenic therapies）は、腫瘍体積における変化が検出されうる前に効果的であるとき、脈管構造に対して早期の効果をもちうる。ある種の血管特徴も、場合によっては、腫瘍の悪性度および患者予後のインジケータでありうる。

本システムのある実施形態に基づく画像表示を示すスクリーンショット３００が図３に示されている。スクリーンショット３００は、腫瘍に対応しうるデータを使って表示されうる画面を示している。スクリーンショット３００は、レポートにおいて保存されてもよいデータと対応してもよい。このデータは、取得された画像情報、メモ、注釈、測定、曜日、日付、時間、たとえば数字、名前などといった患者の識別情報（ID）、医療専門家データ（たとえば超音波技師の名前、医師の名前、医療センターの名前、位置、患者バイオメトリック情報など）、閲覧／編集履歴、変化情報などを含んでいてもよい。スクリーンショット３００は、ユーザー情報、位置（たとえば「テスト病院」）、曜日、日付、時間、検査の種別（たとえば「TMR」）および／またはある種の試験パラメータが表示される一つまたは複数の情報エリアを含んでいてもよい。（図示せず。）画像閲覧エリアは、本システムの実施形態のプロセス（たとえば画像取得プロセス、ダウンロード・プロセスなど）の間に取得されたものであってもよいたとえば画像３０５および３１０のような一つまたは複数の画像を表示してもよい。画像３０５は、治療が施される前の時点において測定された腫瘍体積についてレンダリングされたワイヤフレームの画像であってもよい。画像３１０は、治療後または治療中の時点において取得された腫瘍体積についてレンダリングされたワイヤフレームの画像であってもよい。ユーザーに対して方向を与えるのを支援するために、画像３０５、３１０において、再構成面（reconstruction plane）３１５ａ〜３１５ｃの概形が描かれていてもよい。ユーザーがたとえばズーム、パンおよびクロップといった一般的に使われるツールに簡単にアクセスできるようにするために、メニュー２３０が設けられてもよい。画像３０５、３１０の下に、ユーザーは、腫瘍についての傾向データのチャート３４０を観察しうる。図３に示した例では、腫瘍表面積が計算されているが、体積または血管新生のような他のインジケータが計算されてもよい。腫瘍について第一の時点３２０および第二の時点３２５について計算された面積が、チャート３４０にプロットされてもよい。いくつかの実施形態では、より多くの時点が計算され、プロットされてもよい。プロットされた諸時点について、最良当てはめ直線３５５が計算されてもよい。ユーザーがズームおよびパンといった、チャートを操作するための一般的に使われるツールに簡単にアクセスできるようにするために、メニュー３３５が設けられてもよい。他のツールも設けられてもよい。

図示していないが、画像を選択することにおけるユーザーの便宜のために、他の各画像の小さな画像（または類似物）がより小さなフォーマットで（たとえばアイコンとして）表示されてもよい。これは、ある検査または関心のある時間期間と対応するすべての画像が閲覧エリア内に表示できないときに有用でありうる。よって、ユーザーは、該より小さな画像の一つを選択して、選択された画像の拡大されたレンダリングを見てもよい。このように、（たとえばマウスのダブルクリックを使うなどして）画像を選択することによって、ユーザーは本プロセスに、画像を拡大させてもよい。さらに、他の画像（たとえばより小さなビュー、アイコンなど）を表示するウィンドーより大きくてもよいウィンドー内に選択されたビューが表示されうるよう、拡大ビュー設定が提供されてもよい。さらに、図のように、血管のような関心点が本プロセスによって検出されるとき、その血管は自動的に識別子（ID）および他の情報を割り当てられてもよい。この情報は、画像との関連で表示されてもよく、画像情報に含められて、後の使用のために保存されてもよい。

本システムのある実施形態に基づくさらなる画像表示を示すスクリーンショット４００が図４に示されている。スクリーンショット４００は、図３のワイヤフレーム３０５と対応する詳細な画像である画像４１０を示している。ユーザーは、取得された体積画像についてワイヤフレーム４０５を生成するためまたは表面をレンダリングするためにメニュー・オプション４３０を使ってもよい。腫瘍体積内の画像４１０において血管４２０を見ることができる。焦点ゾーン位置インジケータ・バー（図示せず）が画面上に表示されてもよく、ユーザーは、たとえばキーボード、マウスまたはタッチ感応性画面の場合には画面にタッチするポインターといった任意のユーザー・インターフェースまたはコントロール・パネル３８を介して、それを変更しうる。ユーザーは、選択を介して画像強度／コントラストを調整してもよい。もちろん、所望に応じて、さらなるユーザー制御を提供するために、他の任意の所望されるインジケータまたは選択バーが表示されうる。たとえば、ユーザーが画像をスクロールさせうるようスクロール／位置バーが表示されてもよい。ユーザーの選択を入力したのち、画像３１０ならびにたとえば注釈、カリパス情報および／または他の情報といった対応する画像情報が、のちの使用および吟味のために保存されてもよい。ユーザーは、腫瘍体積画像の体積、血管新生インデックスおよび／または他のパラメータを計算するためにメニュー・オプションを使ってもよい。サイド・パネル４２５は、計算されたパラメータを表示するために使われてもよい。図４に示される例では、体積（Volume）、血管インデックス（VI: vascular index）、流れインデックス（FI: flow index）および血管流れインデックス（VFI: vascular flow index）（この実施形態では、血管流れインデックス＝血管インデックス×流れインデックス）が、たとえば病変血管新生プロセッサ３４を使って計算されており、表示されている。次いで、ユーザーは、図３で先に示したように、所望されるパラメータの時間を追ったプロットを表示してもよい。

本システムに基づくさらにもう一つの画像表示を示す例示的なスクリーンショット５００が図５に示されている。スクリーンショット５００は、第一の時点における腫瘍体積５０８ａを含む第一の画像５０２を示している。腫瘍脈管構造５０６ａはBモード画像において同定されることもでき、血液の流れがドップラー・イメージングにより決定されることができる。第二の画像５０４が第二の時点において捕捉され、腫瘍体積５０８ｂのワイヤフレーム表現を用いて表示される。各時点におけるそれぞれの腫瘍体積が比較されることができる。たとえば、挿入図５１０は、画像５０２において生成されたワイヤフレームを画像５０４において生成されたワイヤフレームとオーバーレイした合成を示す。同様の手法は、上記の画像３０５および３１０について使われることができる。二つのワイヤフレームが示されているが、いくつかの実施形態では三つ以上の体積がオーバーレイされてもよい。挿入図または表示の別のエリアにおいて、５０８ａおよび５０８ｂのような異なる腫瘍体積を比較するために、計算された体積差５１２も医師に対して示されることができる。さらに、たとえば矢印５１４によって示されるように、腫瘍サイズ変化に関してどこで血液供給が影響されうるかを示すために、腫瘍脈管構造５０６ａおよび５０６ｂが解析されることもできる。さらに、時間を追った腫瘍の形状および／または体積の変化の追加的解析のために、腫瘍体積における視覚的な差５１６がユーザーに対して表示されることができることが構想されている。差を識別するために色または他の視覚的インジケータを使うことができる。ユーザーの選択を入力したのち、画像５０２および５０４ならびにたとえば注釈、カリパス情報および／または他の情報といった任意の対応する画像情報が、のちの使用および吟味のために保存されてもよい。図示していないが、ユーザーは体積、血管新生インデックスおよび／またはワイヤフレームの他のパラメータを計算し、図３と同様の値をプロットするために、メニュー・オプションを使ってもよい。

図示していないが、画面３００、４００および／または５００は、ユーザーによって選択されうるたとえばアイコンまたはメニュー項目を含んでいてもよいユーザー選択をも示してもよい。たとえば所望に応じてスキャンする、ファイルする、プリントする、（たとえばあるディスプレイから別のディスプレイに）画像を転送する、ミュートする、転写するおよび／またはヘッドピースを使うためである。さらに当技術分野において既知の一つまたは複数のメニューがユーザーの便宜のために提供されてもよい。表示された画像および関連するデータは、図１のＢに示されるプロセスの間またはその後の医師の解析の間の任意の時点において保存されてもよい。しかしながら、ユーザーがもとの情報を参照するおよび／またはたとえば生成されるレポートにおいて保存されてもよい情報に対するある種の変更をいつおよび／または誰がしたかを判別することができるよう、データがいつ追加および／または編集されたことがありうるかを示す情報を集めるよう、履歴モードがアクティブ化されてもよい。さらに、それらの変更はのちの使用のために保存されてもよい。

本システムは、腫瘍超音波撮像システムを参照して記述してきたが、本システムは異なる時点において系統的な仕方で複数の画像が得られる他の医療撮像システムに拡張することができることも構想されている。よって、本システムは、腎臓、睾丸、乳房、卵巣、子宮、甲状腺、肝臓、脾臓、心臓、動脈および脈管系に関係した画像情報を取得および／または記録するためならびに他の撮像用途に使用されうる。さらに、本システムは、通常の撮像システムとともに使用されうるまたは複数のプログラムをも含んでいてもよく、それによりそうした撮像システムが本システムの特徴および利点を提供しうるようになってもよい。

さらに、本システム、装置および方法は、明瞭な目印が定義され、再現されることができるいかなる小さな部分の撮像にも拡張されうる。さらに、本方法は、たとえば超音波撮像システムのような既存の撮像システムに適用されうるプログラム・コードに埋め込まれてもよい。好適な超音波撮像システムは、たとえば、小さな部分の撮像に好適でありうる通常のブロードバンド線形アレイ・トランスデューサをサポートしうるフィリップス（商標）超音波システムを含んでいてもよい。さらに、たとえばQLAB（商標）のような解析技法が撮像装置と一緒に搭載されて（on-cart）利用可能であってもよく、あるいは検査室の外部で実行されうる後処理プログラムとして利用可能であってもよい。さらに、複数の結節、小胞のような解剖学的実体または他の検出可能な物体が、本システムを用いて追跡されうる。さらに、本システムの方法は、例えばX-matrix（商標）または機械的トランスデューサを含みうるたとえば2Dアレイ・トランスデューサのようなトランスデューサを使って取得される体積に適用されてもよい。

本発明のある種の追加的な利点および特徴は、本開示を吟味すれば当業者に明白になりうる。あるいは、本発明の新しいシステムおよび方法を採用する者により経験されうる。代表的な利点および特徴は、より信頼できる画像取得システムおよびその動作方法が提供されることである。本システムおよび方法のもう一つの利点は、従来の医用画像システムが、本システム、装置および方法の特徴および利点を組み込むよう容易にアップグレードできるということである。

当然ながら、上記の実施形態はプロセスの任意のものが、一つまたは複数の他の実施形態および／またはプロセスと組み合わされることができ、あるいは本システム、装置および方法に従う個別の装置もしくは装置部分の間で分離されるおよび／または実行されることができる。

最後に、上記の議論は、本システムを単に例示することが意図されており、添付される請求項を何らかの特定の実施形態または実施形態のグループに制限するものとして解釈するべきではない。したがって、本システムは、例示的な実施形態を参照して特に詳細に説明されているが、数多くの修正および代替の実施形態が、付属の請求項において記載される本システムの講義の意図される精神および範囲から逸脱することなく、当業者によって考案されうることも理解されるべきである。したがって、本明細書および図面は、例示的な仕方でみなされるべきであり、添付される請求項の範囲を制限することを意図するものではない。
いくつかの態様を記載しておく。
〔態様１〕
コードを有する医療撮像システムであって、前記コードは、実行されると、当該システムに：
第一の時点において取得された、病変を含む第一の画像に対応する、位置情報を含む第一の画像情報を受領する段階と；
第二の時点において取得された第二の画像に対応する、位置情報を含む第二の画像情報を受領する段階と；
前記第一の画像情報に基づいて前記病変の第一の体積を表わす第一のワイヤフレームをレンダリングする段階と；
前記第二の画像情報に基づいて前記病変の第二の体積を表わす第二のワイヤフレームをレンダリングする段階と；
少なくとも部分的には前記第一の画像情報および前記第二の画像情報の位置情報に基づいて前記第二のワイヤフレームおよび前記第一のワイヤフレームをオーバーレイする段階とを実行させるものである、
撮像システム。
〔態様２〕
選択された時点において前記病変の体積画像データを取得するよう構成された超音波プローブをさらに有する、態様１記載の撮像システム。
〔態様３〕
前記命令が、当該システムにさらに、前記第一の画像情報および／または前記第二の画像情報における前記位置情報に対応する座標情報を決定させる、態様１記載の撮像システム。
〔態様４〕
前記座標情報が、選択された時点として前記病変の計算された画像輪郭情報に基づく、態様３記載の撮像システム。
〔態様５〕
前記第一の画像情報および前記第二の画像情報が前記病変に関係する血管情報を含み、前記病変は腫瘍を含む、態様１記載の撮像システム。
〔態様６〕
前記コントローラは、前記第一の画像情報における血管情報に基づく第一の血管インデックスおよび前記第二の画像情報における血管情報に基づく第二の血管インデックスを決定するよう構成されている、態様５記載の撮像システム。
〔態様７〕
当該システムが、当該システムに前記第一の血管インデックスを前記第二の血管インデックスと比較させる命令をさらに含む、態様６記載の撮像システム。
〔態様８〕
前記血管インデックスは、前記病変における血流を含む体積の割合である、態様７記載の撮像システム。
〔態様９〕
前記血管情報がドップラー情報から導出される、態様５記載の撮像システム。
〔態様１０〕
第一の時点において取得された第一の画像に対応する第一の画像情報を受領する段階であって、前記第一の画像は病変を含む、段階と；
第二の時点において取得された第二の画像に対応する第二の画像情報を受領する段階と；
前記第一の画像情報に基づいて前記病変の第一の体積を表わす第一のワイヤフレームをレンダリングする段階と；
前記第二の画像情報に基づいて前記病変の第二の体積を表わす第二のワイヤフレームをレンダリングする段階と；
前記第二のワイヤフレームおよび前記第一のワイヤフレームをオーバーレイする段階とを含む、
画像処理方法。
〔態様１１〕
超音波プローブから前記第一の画像情報に関係した情報を取得する工程をさらに含む、態様１０記載の画像処理方法。
〔態様１２〕
前記第一の画像情報および前記第二の画像情報が前記病変に関係する血管情報を含む、態様１０記載の画像処理方法。
〔態様１３〕
前記第一の体積と前記第二の体積の比を取る段階をさらに含む、態様１０記載の画像処理方法。
〔態様１４〕
前記第一の体積および前記第二の体積の表面積を計算する段階をさらに含む、態様１０記載の画像処理方法。
〔態様１５〕
前記第一の体積の表面積および前記第二の体積の表面積を時間に対してプロットする段階をさらに含む、態様１４記載の画像処理方法。
〔態様１６〕
前記第一の時点と前記第二の時点との間での前記第一の体積および前記第二の体積の表面積の変化率を計算する段階をさらに含む、態様１５記載の画像処理方法。
〔態様１７〕
前記第一の体積については表面がレンダリングされ、前記第二の体積については前記ワイヤフレームがレンダリングされる、態様１０記載の画像処理方法。
〔態様１８〕
超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションであって、当該アプリケーションは：
コードを有し、該コードはコントローラに：
第一の時点において取得された、病変を含む第一の画像に対応する第一の画像情報を受領する段階と；
第二の時点において取得された第二の画像に対応する第二の画像情報を受領する段階と；
前記第一の画像情報から前記病変の第一の体積をレンダリングする段階と；
前記第二の画像情報から前記病変の第二の体積をレンダリングする段階と；
前記第二の体積および前記第一の体積をオーバーレイする段階とを実行させるものである、
アプリケーション。
〔態様１９〕
態様１８記載の、超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションであって、前記コントローラに、前記病変の前記第一の体積および前記病変の前記第二の体積のそれぞれについて血管新生インジケータを計算させるコードをさらに有する、アプリケーション。
〔態様２０〕
態様１９記載の、超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションであって、コントローラに、前記第一の体積についての血管新生インジケータと前記第二の体積についての血管新生インジケータとの間の差を計算させるコードをさらに有する、アプリケーション。
〔態様２１〕
態様１９記載の、超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションであって、前記血管新生インジケータが血管インデックスである、アプリケーション。

Claims (12)

1. 命令を有する医療撮像システムであって、前記命令は、実行されると、当該システムに：
   第一の時点において取得された、病変を含む第一の画像に対応する、位置情報を含む第一の画像情報を受領する段階と；
   第二の時点において取得された、前記病変を含む第二の画像に対応する、位置情報を含む第二の画像情報を受領する段階と；
   前記第一の画像情報に基づいて前記病変の第一の体積を表わす第一のワイヤフレームをレンダリングする段階と；
   前記第二の画像情報に基づいて前記病変の第二の体積を表わす第二のワイヤフレームをレンダリングする段階と；
   少なくとも部分的には前記第一の画像情報および前記第二の画像情報の位置情報に基づいて前記第二のワイヤフレームおよび前記第一のワイヤフレームをオーバーレイする段階と；
   前記第一の画像情報における血管情報に基づく第一の血管インデックスおよび前記第二の画像情報における血管情報に基づく第二の血管インデックスを決定する段階であって、前記血管インデックスは、前記病変における血流を含む体積の割合である、段階とを実行させるものである、
   撮像システム。
2. 選択された時点において前記病変の体積画像データを取得するよう構成された超音波プローブをさらに有する、請求項１記載の撮像システム。
3. 前記命令が、当該システムにさらに、前記第一の画像情報および／または前記第二の画像情報における前記位置情報に対応する座標情報を決定させる、請求項１記載の撮像システム。
4. 前記座標情報が、選択された時点として前記病変の計算された画像輪郭情報に基づく、請求項３記載の撮像システム。
5. 前記病変は腫瘍を含む、請求項１記載の撮像システム。
6. 当該システムが、当該システムに前記第一の血管インデックスを前記第二の血管インデックスと比較させる命令をさらに含む、請求項１ないし５のうちいずれか一項記載の撮像システム。
7. 前記血管情報がドップラー情報から導出される、請求項５記載の撮像システム。
8. 超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションであって、当該アプリケーションは：
   コードを有し、該コードはコントローラに：
   第一の時点において取得された、病変を含む第一の画像に対応する第一の画像情報を受領する段階と；
   第二の時点において取得された、前記病変を含む第二の画像に対応する第二の画像情報を受領する段階と；
   前記第一の画像情報から前記病変の第一の体積をレンダリングする段階と；
   前記第二の画像情報から前記病変の第二の体積をレンダリングする段階と；
   前記第二の体積および前記第一の体積をオーバーレイする段階と；
   前記病変の前記第一の体積および前記病変の前記第二の体積のそれぞれについて血管新生インジケータを計算する段階とを実行させるものである、
   アプリケーション。
9. 請求項８記載の、超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションであって、コントローラに、前記第一の体積についての血管新生インジケータと前記第二の体積についての血管新生インジケータとの間の差を計算させるコードをさらに有する、アプリケーション。
10. 請求項８記載の、超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションであって、前記コントローラに、前記第一の体積および前記第二の体積の表面積を計算させるコードをさらに有する、アプリケーション。
11. 請求項１０記載の、超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションであって、前記コントローラに、前記第一の体積の表面積および前記第二の体積の表面積を時間に対してプロットさせるコードをさらに有する、アプリケーション。
12. 請求項１１記載の、超音波プローブから画像情報を受領するよう構成された、非一時的なコンピュータ可読媒体上に具現されているアプリケーションであって、前記コントローラに、前記第一の時点と前記第二の時点との間での前記第一の体積および前記第二の体積の表面積の変化率を計算させるコードをさらに有する、アプリケーション。

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