JP6868646B2 - 医療画像における構造物寸法を決定するシステム及び方法 - Google Patents

Description

本出願は、２０１６年５月１２日出願の米国特許仮出願第６２／３３５，６２４号の利益および優先権を主張するものであり、参照によりその全体を本明細書に援用する。

（参照により援用される特許及び特許出願）
以下の特許および刊行物は、その全体が参照により本明細書に援用される。
２００３年１２月１５日出願米国特許第７，０５２，４６０号「ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＲＯＤＵＣＩＮＧ ＡＮ ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ ＩＭＡＧＥ ＵＳＩ ＮＧ ＬＩＮＥ−ＢＡＳＥＤ ＩＭＡＧＥ ＲＥＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ」
２００３年１０月１０日出願米国特許第７，２５５，６４８号「ＨＩＧＨ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ， ＨＩＧＨ ＦＲＡＭＥ−ＲＡＴＥ ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ ＩＭＡＧＩＮＧ ＳＹＳＴＥＭ」
２００６年１１月２日出願米国特許第７，９０１，３５８号「ＨＩＧＨ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＡＲＲＡＹ ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ ＳＹＳＴＥＭ」
２０１２年１１月２７日出願米国特許第８，３１７，７１４号「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＣＡＰＴＵＲＥ ＡＮＤ ＤＩＳＰＬＡＹ ＯＦ ＢＬＯＯＤ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＡＮＤ ＵＬＴＲＡＳＯＵＮＤ ＤＡＴＡ」
２０１３年１１月５日出願米国特許出願第２０１４／０１２８７３８号「Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｆｏｒｍｉｎｇ ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ ｉｍａｇｅｓ」

本発明は一般に医療撮像システムに関する。本発明の実施形態は、１つ以上の超音波画像内の解剖学的構造物の境界及び寸法を決定するための超音波撮像システムの使用に関する。

超音波撮像装置において、被検体の画像はトランスデューサから体内へ１つ以上の音響パルスを送信することにより生成される。パルスに応答して生成される反射エコー信号を、同一又は別のトランスデューサによって検出する。エコー信号がトランスデューサ素子に電子信号を生成させ、その振幅、電力、位相又は周波数シフトなどのエコー信号のいくつかの特性マップを生成するために、それを超音波システムによって解析する。そのマップを使用して２次元（２Ｄ）画像を形成することができる。

被検体の異なる位置から受信する超音波エコー信号で形成される複数の２Ｄ画像を使用して、被検体の３次元（３Ｄ）画像を形成することができる。異なる時間、及び／又は被検体の心周期又は呼吸周期の異なる部分から取得される複数の３Ｄ画像を用いて、被検体の４次元（４Ｄ）画像（例えば、ビデオ及び／又はシネループ（ｃｉｎｅｌｏｏｐ））を形成することができる。オペレータは３Ｄ及び／又は４Ｄ画像セットを用いて、画像内の構造物（例えば心臓及び／又は別の器官又は構造物）の体積を決定することができる。オペレータは、例えば特定の時点及び／又は複数の時点における心臓の体積を計測しようとする場合がある。心臓の体積の決定は典型的には、複数の２Ｄ画像のそれぞれにおける心臓壁の境界をトレースすることを伴う。トレースされた境界を使用して、心臓の体積を表す３Ｄメッシュを形成することができ、心臓の寸法（体積又は表面積など）をその３Ｄメッシュ使って計算することができる。

ただし、複数の３Ｄ画像から構成される４Ｄ画像セットに関しては、各３Ｄ画像の個々の２Ｄ画像フレーム内の構造の輪郭をトレースするのでは、時間がかかり、面倒である。例えば、３Ｄ画像が２０の２Ｄ画像フレームを含み、４Ｄ画像が例えば２０の３Ｄ画像から成るとすると、合計のデータセットは４００の個別画像フレームを含むことになる。いくつかの従来技術の方法では、セグメンテーション、画像解析、及び／又は他の自動トレース手段を用いて、画像内構造の自動トレースを試みる。しかしながら多くの高周波超音波画像では、構造の境界線は非常に不明確であり、したがって、自動解析は困難かつ不正確となり得る。それ故に、器官の解剖学的構造を理解しているオペレータの方が、画像内の境界を引くべき位置をより正確に識別できる。

本開示技術の実施形態では、数ダース、数百さらには数千の画像にも及ぶことのある３Ｄ及び／又は４Ｄの超音波画像セットにおける解剖学的構造の境界決定に必要とされる、オペレータ入力量を減らすことが可能である。例えば一実施形態において、被検体の関心領域の寸法を決定するために超音波撮像システムを操作する方法が、超音波撮像システムに結合されたトランスデューサを用いて、被検体から超音波エコーデータを取得することを含む。超音波エコーデータは、関心領域に対して、複数回、かつ複数位置において取得され得る。この方法にはさらに、取得した超音波エコーデータを用いて関心領域の複数の３Ｄ画像を、超音波撮像システムによって構築することが含まれる。個々の３Ｄ画像は、複数の画像フレームを含むことができ、個々の画像フレームは、複数の位置の１つにおいて、複数の時間の内の１つで取得することができる。超音波撮像システムは手動入力を受信し、これが、例えば、関心領域内の解剖学的境界を画定するユーザ選択ポイントを第１の画像フレーム内に含むことができる。撮像システムは、第１の画像におけるユーザ選択ポイントに基づいて、第２の画像フレーム内の関心領域に解剖学的境界を計算することができる。いくつかの態様において、第１と第２の画像フレームには、同時ではあるが異なる位置で取得された超音波データが含まれる。ただし他の態様では、第１のフレームには第２のフレームと同じ位置であるが異なる時間に取得されたデータが含まれる。システムは、第１の画像フレームにユーザが画定した境界と第２のフレームに計算された境界とを用いて関心領域の寸法（体積又は表面積など）を決定可能であり、関心領域の寸法を超音波撮像システムに結合されたディスプレイに出力することができる。

本開示技術の実施形態によって構成される超音波撮像システムのブロック図である。 本開示技術の実施形態による例示的な超音波画像取得の概略図である。 本開示技術の実施形態を用いて取得した一組の超音波フレームのスクリーンショットである。 本開示技術の実施形態により構築された３Ｄ超音波画像である。 図３Ｂの３Ｄ超音波画像構築に使用した１つの２次元超音波画像である。 解剖学的構造の境界をユーザ入力したことを示す概略図である。 解剖学的構造の境界をユーザ入力したことを示す概略図である。 本開示技術の実施形態による補間法を示す部分概略図である。 本開示技術の実施形態による補間法を示す部分概略図である。 本開示技術の実施形態による別の補間法を示す部分概略図である。 本開示技術の実施形態による別の補間法を示す部分概略図である。 本開示技術の実施形態による、１つ以上の超音波画像の１つ以上の解剖学的構造物の境界を生成するプロセスのフロー図である。 本開示技術のいくつかの実施形態による、解剖学的構造物の境界の補間方法を示す図である。 本開示技術のいくつかの実施形態による、解剖学的構造物の境界の補間方法を示す図である。 本開示技術のいくつかの実施形態による、解剖学的構造物の境界の補間方法を示す図である。 本開示技術のいくつかの実施形態による、解剖学的構造物の境界の補間方法を示す図である。 本開示技術のいくつかの実施形態による、解剖学的構造物の境界の補間方法を示す図である。 本開示技術の実施形態による、１つ以上の超音波画像フレームの１つ以上の解剖学的構造物の境界を生成するプロセスのフロー図である。

図１は撮像システム１００のブロック図である。システム１００は被検体１０２上で動作する。被検体１０２に近接する超音波プローブ１１２は画像情報を取得するように構成されている。超音波プローブは、これに限定されないが、中心周波数が１５ＭＨｚ〜６０ＭＨｚなどの高周波の超音波エネルギを生成する。さらに、上記のものよりはるかに高い超音波動作周波数も使用可能である。被検体１０２は心電図（ＥＣＧ）電極１０４に接続されて、被検体１０２の心律動が取得される。電極１０４は心臓信号をＥＣＧ増幅器１０６に送信して、超音波システム１３１へ提供する信号を調整する。信号の調整に、ＥＣＧ増幅器に代わって、信号プロセッサ又は他のそのような装置が使用できることがわかっている。電極１０４からの心臓信号が適切であれば、増幅器１０６も信号プロセッサも全く使用しないで済む。

超音波システム１３１には、制御サブシステム１２７、「スキャンコンバータ」と呼ばれることもある画像構築サブシステム１２９、送信サブシステム１１８、受信サブシステム１２０、及びヒューマンマシンインタフェース１３６（ユーザインタフェース及び／又はユーザ入力部など）が含まれる。プロセッサ１３４は制御サブシステム１２７に結合され、ディスプレイ１１６はプロセッサ１３４に結合される。メモリ１２１はプロセッサ１３４に結合される。メモリ１２１は任意のコンピュータメモリであってよく、典型的にはランダムアクセスメモリ「ＲＡＭ」と呼ばれて、内部にソフトウェア１２３が格納される。ソフトウェア１２３は超音波データの取得、処理、及びディスプレイを制御し、超音波システム１３１の高フレームレート画像のディスプレイを可能として、素早く動く構造体の移動を撮影できるようにする。ソフトウェア１２３は１つ以上のモジュールを備え、超音波システム１３１からのデータの、取得、処理、及びディスプレイを行う。ソフトウェアは、以下で述べるように超音波サブシステムを調整する、機械語の様々なモジュールを備える。データが超音波システムから取得され、処理されて完全な画像とされた後に、ユーザに対してディスプレイ１１６上に表示される。ソフトウェア１２３は、複数のセッションの取得とこれらのセッションの保存及びロードの管理を可能とする。超音波データの後処理もまた、ソフトウェア１２３により可能となる。

ラインベースの画像再構築を用いる超音波画像生成システムは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせを利用して実装可能である。ラインベースの画像再構築を用いる超音波画像生成のためのシステムのハードウェア実装は、当分野では周知の以下の技術の任意のもの又はその組み合わせを含むことができる。それらは、個別電子部品、データ信号により論理機能を実行する論理ゲートを有するディスクリート論理回路、適切な論理ゲートを有する特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、１つ以上の大規模並列プロセッサ、などである。

ラインベースの画像再構築を用いる超音波画像生成システムのソフトウェアは、論理機能を実行するための実行可能命令の順序付きリストを含む。それは、コンピュータベースシステム、プロセッサ内臓システム、又は命令の取り出し／実行が可能なその他のシステムなどの、命令実行のシステム、装置、若しくはデバイスで使用されるか、又はそれに接続して使用される、任意のコンピュータ可読媒体で実現可能である。

本明細書の内容においては、「非一時的コンピュータ可読媒体」は、命令を実行するシステム、装置又はデバイスにより使用されるか又はそれに接続して使用されるプログラムを、保持、格納、又は輸送可能な任意の物理的手段であってよい。非一時的コンピュータ可読媒体は、これに限らないが例えば、電子、磁気、光学、電磁気、赤外線又は半導体のシステム、装置、又はデバイスであってよい。非一時的コンピュータ可読媒体のより具体的な例（非網羅的なリスト）は以下のものを含み得る。１つ以上のワイヤを有する電気接続（電子）、可搬型のコンピュータディスケット（磁気）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）（磁気）、光ファイバ（光学）、及び可搬型のコンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）（光学）。

メモリ１２１は、超音波システム１００で取得した画像データ１１０を保存できる。非一時的コンピュータ可読記憶媒体１３８は、プロセッサに結合され、命令をプロセッサに提供して、以下でさらに説明するように、超音波システム１３１の操作に関するステップ又はアルゴリズムの遂行をプロセッサに命令するか、遂行するようにプロセッサを構成する。

超音波システム１３１は制御サブシステム１２７を含み、超音波システム１３１の様々な構成部品の動作を指示する。制御サブシステム１２７及び関連する部品は、汎用プロセッサに命令するソフトウェアとして、又はハードウェアで実装された専用電子部品として提供することができる。超音波システム１３１は、画像構築サブシステム１２９を含み、受信した超音波エコーにより生成される電気信号を、プロセッサ１３４により操作可能で、かつディスプレイ１１６上の画像として表示するデータに変換する。制御サブシステム１２７は、送信サブシステム１１８に接続され、超音波送信信号を超音波プローブ１１２に提供する。そして超音波プローブ１１２が超音波受信信号を受信サブシステム１２０に提供する。受信サブシステム１２０はまた、受信信号を表す信号を画像構築サブシステム１２９に提供する。受信サブシステム１２０はまた、制御サブシステム１２７に接続される。スキャンコンバータが制御サブシステム１２７の指示により、受信したデータを操作して、画像データ１１０を用いて表示用画像に変換する。

超音波システム１３１は、ＥＣＧ増幅器１０６から信号を受信するように構成されたＥＣＧ信号プロセッサ１０８を含むことができる。ＥＣＧ信号プロセッサ１０８は様々な信号を制御サブシステム１２７に供給する。いくつかの実施形態において、受信サブシステム１２０はまた、ＥＣＧ信号プロセッサ１０８からのＥＣＧタイムスタンプも受信する。受信サブシステム１２０は制御サブシステム１２７と画像構築サブシステム１２９に接続される。画像構築サブシステム１２９は制御サブシステム１２７で指示される。

超音波システム１３１はさらに、超音波プローブ１１２を移動させるためのモータ１８０（ステップモータ、サーボトルクモータ、ウォブラなど）を含むことができる。モータ１８０は、例えば超音波プローブ１１２を１つ以上の空間方向（Ｘ、Ｙ、及び／又はＺ軸方向など）へ移動、及び／又は超音波プローブ１１２を回転させるように構成可能である。

超音波システム１３１は、超音波プローブ１１２を介して超音波データを送受信し、撮像システム１００の動作パラメータを制御するためのインタフェースをユーザに提供し、解剖学及び／又は生理学を表す静止画像及び動画像の生成に適するデータ処理を行う。画像はインタフェースディスプレイ１１６を介してユーザに提示される。

超音波システム１３１のヒューマンマシンインタフェース１３６はユーザから入力を受け、そのような入力を変換して超音波プローブ１０６の動作を制御する。ヒューマンマシンインタフェース１３６はまた、処理された画像及びデータをディスプレイ１１６を介してユーザに提示する。

ソフトウェア１２３は画像構築サブシステム１２９と協働して、受信サブシステム１２０で生成される電気信号に作用して、被検体１０２の高速で動く解剖学的構造の撮像に使用可能な、高フレームレート超音波画像を生成する。

制御サブシステム１２７は、ユーザ選択パラメータ及びその他のシステム入力に基づいて、超音波プローブ１１２の動作を調整する。例えば、制御サブシステム１２７は各空間位置で、かつＥＣＧ信号に対する各時間ウィンドウごとにデータが確実に取得されるようにする。したがって、すべてのデータセットには、ＥＣＧ信号に沿う各時間ウィンドウに対する生データと、画像フレームの各空間部分に対する生データが含まれる。不完全なデータセットは、完全なデータセットを近似するための適切な補間により、不完全なデータの値の間を補間して使用され得ることが理解される。

送信サブシステム１１８は、ユーザ選択のパラメータに基づいて超音波パルスを生成する。超音波パルスは制御サブシステム１２７によって適切に配列され、被検体１０２に向かって送信するためにプローブ１１２に印加される。

受信サブシステム１２０は被検体１０２から戻るエコーデータを記録して、ユーザ選択のパラメータに基づいて超音波エコーデータを処理する。受信サブシステム１２０はまた、プローブ１１２から空間的な位置決め信号を受信し、受信データに関する位置情報及びタイミング情報を画像構築サブシステム１２９に提供する。
（好適な方法）

図２は、本開示の実施形態による超音波画像取得の概略図である。超音波プローブ１１２が超音波エネルギを関心領域１０３（例えば被検体の心臓及び／又は別の器官）へ送受信する。モータ１８０が超音波プローブ１１２を関心領域１０３に対して、所定の距離（例えば０．１ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ）だけ離れた複数の位置のそれぞれに移動させる。超音波システム１３１は、送信された超音波エネルギに対応する、超音波プローブ１１２からの信号を受信し、関心領域１０３の複数の２次元（２Ｄ）超音波画像フレーム又はスライス２５０ａ〜２５０ｎを形成する。図３Ａ〜図３Ｃを参照して以下で詳細を説明するように、超音波画像フレーム２５０ａ〜２５０ｎはインタフェース１３６において複数の２Ｄ画像として提示可能であるか、関心領域１０３の３次元（３Ｄ）画像形成のために使用可能であるかの少なくともいずれかである。

図３Ａは、例えばプローブ１１２と超音波システム１３１（図１及び図２）で取得されて構築された、複数の超音波フレーム３５０を含む、画像セット３６０のスクリーンショットである。図３Ｂは、超音波画像フレーム３５０ａを含む図３Ａの１つ以上の超音波フレーム３５０を用いて、システム１３１により構築された３Ｄ超音波画像３６５である。図３Ｃは、超音波画像フレーム３５０ａの拡大図である。

図３Ａを参照すると、被検体の関心領域に対する（例えば、図２に示すような）複数の位置で取得された超音波データを用いて、複数の超音波画像フレーム３５０が形成される。超音波システム１３１は画像セット３６０をユーザに提示する。ユーザは１つ以上の画像フレーム３５０を選択して、画像フレーム３５０の少なくとも１つに、解剖学的構造（例えば心臓、肝臓、腎臓、肺などの器官及び／又はそれらの一部）の端、外周又は境界に関する情報を入力可能である。ユーザ入力には、タッチスクリーン、キーボード、マウス、タッチパッドなどによる手動入力が含まれてよい。図３Ａは、トレースされた超音波画像フレーム３５０ａ〜３５０ｋを示し、それぞれが解剖学的構造の端又は輪郭に対応する境界３５２を含む。本開示技術のいくつかの実施形態において以下で更なる詳細を説明するように、超音波システム１３１は画像フレーム３５０ａと３５０ｋの境界３５２についてのみユーザ入力を受信し、システムが中間の画像フレーム３５０ｂ〜３５０ｊの境界を生成する。ただし別の実施形態では、システム１３１が画像フレーム３５０ａ〜３５０ｋのそれぞれに境界３５２に関するユーザ入力を受信する。

次に図３Ａと図３Ｃを共に参照すると、各境界３５２にはユーザが入力した複数の制御ポイント３５４がある。例えばユーザは、３〜６の制御ポイント、又はいくつかの場合にはトレースする解剖学的構造の複雑さに応じて必要とされるそれ以上の制御ポイントを入力する。より複雑な形状ではより多くのユーザ入力を必要とする。超音波システム１３１は複数の隣接する制御ポイント３５４同士の間を複数のセグメント３５６で接続する。そして一実施形態においては、制御ポイント３５４の近似的な中心点３５５を計算する。図３Ｃに示す実施形態では、セグメント３５６は隣接する制御ポイント３５４間の３次スプラインで構成される。ユーザが解剖学的構造（例えば心臓壁）の境界３５２に沿って比較的少ない制御ポイント３５４を描くか入力できるようにすること、及び制御ポイントを滑らかに接続された３次スプラインセグメントでつなぐことで、ユーザが１つ以上の画像に解剖学的構造の境界を画定するのに要する時間を顕著に低減させることができる。さらに、３次スプラインは曲線状の形状を有し、例えば心臓壁などのような解剖学的構造に沿う曲線に自然に一致しやすい。ただしいくつかの実施形態において、セグメント３５６は直線、及び／又は３次スプラインとは異なる形のこともある。他の実施形態では、システム１３１は解剖学的構造の全体をトレースした輪郭を含むユーザ入力を受信する場合もある。システム１３１は、例えばメモリ１２１（図１）に格納されたソフトウェアを用いて、画像フレーム３５０ａ〜３５０ｋ内の境界３５２によって画定される寸法（例えば体積及び／又は表面積）を決定することができる。解剖学的構造の寸法を決定する１つ以上の技法の例は、例えば前の参照により援用される米国特許第８，３１７，７１４号に見出すことができる。

図４Ａ、４Ｂは本開示技術の一実施形態による、ユーザ入力と境界生成を示す図である。図４Ａを参照すると、画像セット４６０には、複数の画像フレーム４５０ａ〜４５０ｈ（例えば図３Ａの画像フレーム３５０ａ〜３５０ｈ）が含まれる。ここでは明瞭かつ分かり易くするために超音波データなしで模式的に示す。画像フレーム４５０ａ〜４５０ｈには、１つ以上のいわゆる「キー」フレーム４５０ａ、４５０ｈと、いくつかの中間フレーム４５０ｂ〜４５０ｇが含まれる。一実施形態によれば、ユーザがキーフレーム４５０ａ内に示される１つ以上の解剖学的構造上に制御ポイントを入力し、撮像システム（例えば図１の超音波システム）が境界４５２ａを描く。ユーザがキーフレーム４５０ｈに対してその手順を繰り返し、撮像システムが境界４５２ｈを描画する。次にシステムが、境界４５２ａと境界４５２ｈの間を補間することにより、中間フレーム４５０ｂ〜４５０ｇに１組の境界４５２ｂ〜４５２ｇを生成する。

一実施形態において、ユーザは、各フレームに示される基礎となる超音波データの操作をしてはいない。むしろ、ユーザは基礎となる超音波データとは分離された、形状を画定する複数のデータポイントを入力する。超音波システム１３１はユーザ入力の間の中間的な形状を決定し、入力され、決定された形状を用いて体積、表面積などを計算する。

図４Ｂを参照するとユーザは、追加の制御ポイントの入力、あるいは制御ポイントの境界４５２ｅ’に沿う移動によって、画像フレーム４５０ｅ上に置かれた制御ポイントを修正することができる。従って超音波システムは修正された制御ポイントから新しい境界を計算する。そうして超音波システムは、境界４５２ａと修正された境界４５２ｅ’を用いて中間のフレームに対する境界４５２ｂ〜４５２ｄの再補間を行う。境界４５２ｆと４５２ｇも同様である。修正された境界４５２ｅ’とユーザ入力境界４５２ｈを用いることにより、中間フレームへのユーザ入力なしで、中間フレーム４５２ｂ〜４５２ｄ、４５２ｆ及び４５２ｇの境界の精度が向上する。

図５Ａは、本開示技術の実施形態による解剖学的構造の境界生成を示す図である。図５Ａは、キーフレーム５５０ａ、５５０ｃを含む画像セット５６０であり、そこにはユーザが既に配置した、心臓壁をトレースする境界５５２ａ、５５２ｃを画定する制御ポイントがある。図３Ａ〜図４Ｂを参照して既に述べたように、ユーザはキーフレーム５５０ａと５５０ｃに１つ以上の制御ポイント５５４（フレーム５５０ａ〜５５０ｃに制御ポイント５５４ａ〜５５４ｃとして番号を付けてある）を入力する。複数のセグメント５５６（例えば３次スプライン）が、個別のキーフレーム５５０ａ、５５０ｃにおいて隣接する制御ポイント５５４を接続する。システム（例えば図１のシステム１３１）は、ライン５５９に沿う補間及び／又はモーフィングによって中間フレーム５５０ｂに対して制御ポイント５５４ｂを自動生成して、中間フレームに制御ポイントを画定することができる。

従来のキーフレームアニメーションのように、両端のフレーム対がキーフレームとなる。内側の、すなわち「中間の」フレームは外側のフレームからの僅かな修正のみを含む。例えば、中間フレームの心臓壁境界は、キーフレームにある情報を利用して十分に近似可能である。中間フレームのトレースは、ユーザが画定したトレースに近似させることを基本にしてモーフィングすることができる。いくつかの実施形態では、ユーザが描画した少数の「キー」フレームにのみ置かれた制御ポイントから、全ての心臓壁をうまくトレースすることが可能である。それ以外のフレーム上のトレースは、これらのキーフレームの境界のモーフィング又は補間された表示であってよい。ユーザがキーフレーム上の制御ポイントを調整すると、中間フレームのいくつか又はすべてにある制御ポイントが、更新された情報に基づいて自動的に調整される。上記のように、ユーザは、心臓壁境界上又はその近くにないと考えられる中間フレーム上の制御ポイントを調整可能である。この追加情報は次に全てのデータセットに適用されて、そのほかの中間フレームの品質が向上する。

図５Ｂは、本開示技術の別の実施形態による解剖学的構造の境界生成を示す図である。画像セット５６１にはキーフレーム５５０ｄ、５５０ｆがあり、心臓壁を表す境界５５２ｄ、５５２ｆを画定する対応の制御ポイントが、画像フレーム上に配置されている。図に示す実施形態では、境界５５２ｄ、５５２ｆは実質的に同じ形状であるが寸法が異なる。ユーザが中間フレームに全く新しい制御ポイントのセットを入力するのではなく、システムが、キーフレーム５５０ｄの制御ポイント５５４ｄとキーフレーム５５０ｆの制御ポイント５５４ｆとの間の補間によって制御ポイント５５４ｅを自動生成することができる。いくつかの例では、例えば境界全体を寸法変更するか又は移動する方がより速く処理できる。システムはいずれかのキーフレームから境界形状の制御ポイントと接続スプラインをコピーして、ユーザが中間フレームに対してその形状を変えずに単純に境界の寸法を拡大又は縮小することができるようにする。いくつかの実施形態では、境界はその寸法や形状を変えずに、新しい位置へ回転及び／又は並進させることも可能である。

図６Ａと図６Ｂは、本開示技術の実施形態による別の補間法を示す。図６Ａと図６Ｂを共に参照すると、システムが隣接する制御ポイント５５４の間のスプライン５５６沿いに複数（例えば１２８、２５６、５１２）のポイント６５８を生成する。ユーザインタラクションは、制御ポイントを提示し、そのユーザ修正を可能とするだけに単純化される。例えば、ユーザが入力した元の境界ポイントは制御ポイントである。ユーザは例えば３、４、５又は任意の数の制御ポイントを入力してもよい。次にシステムは内部ポイント６５８を生成する。これはユーザには提示されないが、内部計算に使用される。いくつかの実施形態では、ポイント６５８の指数付けは、各スプライン５５６に沿う同一回転位置から開始される。例えば、システムは１２時の位置（すなわち０°及び／又は図に示す垂直位置）にあるポイント６５８から順番を開始して、時計方向及び／又は反時計方向に追加のポイント６５８の指数付けを続けることができる。システムは次に左のキーフレーム５５０ｄと右のキーフレーム５５０ｆ（図６Ｂ）から、一致するポイント対を選択することができる。例えば、各ポイントセット６５８、６５８’からｎ番目のポイント（すなわち１６番目のポイント）を選択する。図６Ｂに示すように、フレーム５５０ｄのポイント６５８は、フレーム５５０ｆのポイント６５８’に一致する。各ポイントの座標位置（水平ｘと垂直ｙ、ｍｍ単位）が与えられると、これらの一致ポイント６５８、６５８’の間に媒介変数１次方程式を計算することができる。これらの方程式と画像フレーム位置５５０ｅとを用いて、システムは中間フレーム５５０ｅ上の、新しいポイント６５８’’の座標位置を選択する。いくつかの実施形態では、位置は時間またはフレームでもあり得る。これが計算されたすべての内部ポイント対（例えば１２８、２５６、５１２ポイント対）に対して反復される。その結果は、フレーム５５０ｅ上の境界表示６５８’’となる。

いくつかの実施形態では、１次方程式、例えばｙ＝ｍｘ＋ｂを利用して中間フレーム５５０ｅ上のポイントを計算する。ここで、従属変数ｘはフレーム位置又は時間である。例えば、ポイントの２つの空間パラメータ（水平位置と垂直位置）のそれぞれに対し、ｙ＝ｍｘ＋ｂで定義される１次方程式を利用することで、キーフレーム５５０ｄと５５０ｆからの値を用いて中間フレーム５５０ｅの対応ポイントが決定できる。この方程式では、ｙは１つの空間パラメータ（例えば位置）であり、ｘはフレーム位置であって、例えばフレーム（又は時間や位置）の単位で測定可能である。中間フレーム５５０ｅに対するポイントの物理的な位置を求めるために、変数ｘに正しいフレーム位置を挿入することで定義された１次方程式を利用可能である。例えば、図６Ｂを参照すると、制御ポイントが制御ポイント６５８から６５８’までの時間ポイント内に補間される場合、これらのポイントは座標ｘ、ｙ、ｚで表されてよい。ここでｘは２Ｄ画像５５０ｄ内の水平位置、ｙは２Ｄ画像５５０ｄ内の垂直位置、ｚは３Ｄモータから取得される画像位置を表す。例えば、制御ポイント６５８はｘ，ｙ，ｚ（５．５ｍｍ，３．３ｍｍ，６ｍｍ）であってよい。制御ポイント６５８’は（４．０ｍｍ，５．２ｍｍ，８ｍｍ）であってよい。そのｚ位置が７ｍｍである、フレーム５５０ｅ上に制御ポイント６５８’’の位置を補間するために、ｙ＝ｍｚ＋ｂとｘ＝ｍｚ＋ｂのような１次方程式を２つのパラメータに対して解くことができる。こうして、いずれもｚの関数として、ｘの値に対する方程式が、ｘ＝−０．７５ｚ＋１０．０、ｙの値に対する方程式が、ｙ＝０．９５ｚ−２．４となる。その結果ポイント６５８’’は（４．７５ｍｍ，４．２５ｍｍ，７ｍｍ）となる。時間のポイント間で補間をする場合には、ｚ軸が時間となり、２つのポイントはｘ，ｙ，ｔで表される。ここでｔは時間の単位である。例えば、２つのポイントは、６５８（５．５ｍｍ，３．３ｍｍ，６ｍｓ）と６５８’（４．０ｍｍ，５．２ｍｍ，８ｍｓ）であるとする。２つのパラメータに関して、ｙ＝ｍｔ＋ｂとｘ＝ｍｔ＋ｂのような１次方程式を解く。そうすると、ｘに関するｘ＝−０．７５ｔ＋１０．０と、ｙに関するｙ＝０．９５ｔ−２．４がいずれもｔの関数として得られる。その結果、補間される制御ポイント６５８’’は（４．７５ｍｍ，４．２５ｍｍ，７ｍｓ）となる。上記のプロセスがキーフレーム５５０ｄと５５０ｆのすべてのポイント対に対して繰り返される。その結果、中間フレーム５５０ｅのポイント６５８’’は、図６Ｂに示すような、新しいポイントにより画定される形状を持つ。

いくつかの実施形態では、ユーザが定義した制御ポイント間のスプラインに沿う内部ポイントは、ユーザ定義の制御ポイントを使用せずに中間フレームに対して補間可能である。各フレームは、スプライン沿いに計算された数百ポイント（例えば１２８、２５６、５１２など）を含んでもよい。一実施形態では、これらのポイントのそれぞれは１２時の位置などの共通位置から始まって番号が振られる。数学的ラインは、１つのキーフレーム上のこれらのポイントの全て又はすべてより少ないポイントと、第２のキーフレーム上の同じ番号のポイントとの間で決定可能であって、中間フレーム内の対応ポイントを計算する。

中間フレームに関してユーザに示される補間ポイントの数を減らすために、システムはユーザが決定したキーフレーム内の制御ポイントに最も近い対応する補間ポイントを決定する。例えば、ユーザが１つのキーフレーム内に画定した制御ポイントが１つのキーフレーム内のポイント６３に最も近く、もう一方のキーフレーム内のユーザが画定した対応する制御ポイントがポイント７５に最も近いこともあり得る。キーフレーム５５０ｄ内の制御ポイントの数が、キーフレーム５５０ｆ内の数に一致しない場合には、追加の制御ポイントを計算して、スプライン６５８又は６５８’のうちの少なくとも１つに沿って挿入して、それぞれが同数の制御ポイントを含むようにすることができる。この新しい制御ポイントは内部計算のためにだけ存在してユーザには示されない。上に述べたのと同じ、又は類似の１次補間を使用して、中間フレーム５５０ｅに対する新しい制御ポイント指標の位置を計算することができる。例えば、システム｛６３，６ｍｍ｝と｛７５，８ｍｍ｝に関する１次方程式が、７ｍｍに存在する中間フレームに対して解かれる。このシステムの方程式は、ｘをフレームの位置とすると、指標＝６ｘ＋２７である。７ｍｍにあるフレーム５５０ｅに関して計算すると、この指標は６９となる。したがって、補間ポイント６９が制御ポイントとして選択されて、中間フレーム用にユーザに示される。このプロセスはキーフレーム５５０ｄと５５０ｆ上の各制御ポイント対に対して繰り返される。結果としてフレーム５５０ｅ上に補間制御ポイントのセットが得られ、それがユーザに提示されて選択及び修正を可能とする。

いくつかの実施形態では、２つのフレーム間のポイントと制御ポイント指標の１次補間を用いる代わりに、３次補間又は４次補間も使用され得る。この場合、システムを解くために２つの限界フレームの代わりに、３次補間の場合には３つのフレームが使用され、４次補間の場合には４つが使用される。中間フレームのデータ生成のために、全てのフレームからのデータを利用する、３次スプライン補間もまた使用可能である。

補間ポイントが計算されると、それらが中間フレーム上にプロットされて、補間された制御ポイントをつなぐスプラインが計算可能である。ユーザは計算された制御ポイントの位置を動かすことができる。制御ポイントの位置を、解剖学的特徴によりよく一致させるように動かすと、その中間フレームが次にキーフレームとして指定され、そのフレーム内の制御ポイントの位置を、他の中間フレーム内の制御ポイントの位置決定の基準として使用することができる。いくつかの例では、個々の制御ポイントを修正するよりも、例えば境界全体の寸法変更又は移動をする方がより速い。ユーザはその形状を変更しないで、中間フレームの境界サイズを拡大又は縮小可能である。いくつかの実施形態では、境界はその寸法や形状を変えずに、新しい位置へ回転及び／又は並進させることも可能である。

図７は、１つ以上の２Ｄ超音波画像フレームに、１つ以上の解剖学的構造（例えば心臓、肝臓、腎臓、及び／又はそれらの１つ以上の部分）の境界を生成するプロセス７００を示すフロー図である。いくつかの実施形態では、プロセッサにプロセス７００を実行させる命令は、メモリ（例えば図１のメモリ１２１）に格納されて、超音波撮像システム（例えば図１のシステム１３１）のプロセッサ（例えば図１のプロセッサ１３４）で実行可能である。ブロック７１０において、プロセス７００が、超音波トランスデューサプローブ（例えば図１及び図２のプローブ１１２）から、超音波エネルギ（例えば約１５ＭＨｚより大きい中心周波数を有する超音波エネルギ）を生成して、被検体（例えばヒト又はラットやマウスなどの動物）の関心領域（例えば心臓、肝臓、腎臓）に向けて送信する。ブロック７２０で、プロセス７００は被検体から受信した超音波エコーに対応する超音波データを取得し、取得した超音波データを使って、１つ以上の超音波画像フレーム（例えば図３Ａの画像フレーム３５０）を形成する。いくつかの実施形態では、プロセス７００は関心領域に対して離散的な位置で画像データを取得することができる。例えば図２を参照して前述したように、プロセス７００はモータ（例えばモータ１８０）を制御して、プローブを関心領域に対して所定の増分距離の移動をさせて、複数の位置で超音波データを取得することが可能である。ただし、他の実施形態では、プロセス７００は単一のデータ取得方式によって関心領域からの超音波画像データを取得する。

ブロック７３０において、プロセス７００は所望によりブロック７２０で取得した画像フレームを用いて１つ以上の３Ｄ又は４Ｄ画像を構築する。プロセス７００は、関心領域に対して所定の位置で取得した複数の２Ｄ画像を用いて、３Ｄ画像を形成することができる。プロセス７００は、例えば被検体の心周期の異なる部分で取得した複数の３Ｄ画像を用いて１つ以上の４Ｄ画像を形成することもできる。一実施形態において、プロセス７００は、前に参照して援用した、米国特許出願第２０１４／０１２８７３８号として公開された本出願人の同時継続出願第１４／０７２，７５５号に開示された１つ以上の方法を用いて４Ｄ画像を構築する。他の実施形態では、プロセスは、３Ｄ及び／又は４Ｄ画像を構築しないで、直接ブロック７４０に進む。

ブロック７４０において、プロセス７００はブロック７２０で取得した２Ｄ画像フレーム（例えば図３Ａの画像セット３６０）をオペレータに提示する。オペレータは１つ以上の２Ｄフレームをキーフレームとして選択し、個々の画像フレーム内の解剖学的構造の境界の近く又は境界に沿って、１つ以上のポイントあるいはマーカを制御ポイントとして配置する。

ブロック７５０においてプロセス７００は、ブロック７４０で受信したユーザ入力に基づいて、１つ以上の取得画像フレームに境界を生成する。例えば図４Ａ及び図４Ｂを参照して既に議論したように、ユーザは２つのキーフレームを選択して、そのキーフレーム内の解剖学的境界の周りにポイントをトレース又はプロットすることができる。スプライン又は他の数学的曲線／直線を計算して、制御ポイントを接続し、解剖学的特徴の境界線をトレースすることができる。プロセス７００は、第１のキーフレーム内の個別の制御ポイントと第２のキーフレーム内の対応する制御ポイントとの間を補間して、２つのキーフレームの間にある１つ以上の中間画像フレームに自動的に境界を生成することができる。

ブロック７６０において、プロセスは描画された境界を有する２Ｄ画像フレームを、更なる編集のためにディスプレイを介してユーザに提示する。図４Ｂを参照して既に議論したように、例えばプロセス７００は、さらに境界の精度を増すために、生成されたいかなる境界に対してもユーザ入力を受信することができる。例えば、生成された境界が画像の解剖学的構造の境界に整合しない、１つの中間フレームに生成された境界を調節することができる。ユーザが手動で調節する中間画像のそれぞれは、新しいキーフレームとなり、したがって、そのほかの中間フレームの精度を向上させることができる。

ブロック７７０において、プロセス７００は、２Ｄ画像フレーム内に手動入力されて生成された境界によって画定される領域の寸法（例えば表面積、周囲長、体積）を決定することができる。

ブロック７８０において、プロセス７００は、決定された寸法をオペレータへ出力する。

図８Ａ〜図８Ｅは、本開示技術のいくつかの実施形態による４Ｄ画像セット８６０内の解剖学的構造の境界生成を示す概略図である。図において、実線で示す解剖学的構造はユーザによって入力され、破線で示すものは計算されたものである。図８Ａ〜図８Ｅを共に参照すると、４Ｄ画像セットには、関心領域の複数の２Ｄ画像フレームが、行と列の格子状に配置されている。行Ａ〜行Ｍは、例えば図２を参照して既に説明したように、関心領域に対して異なる位置で得た２Ｄ画像のスライスを表す。列ＴＰ１〜列ＴＰ２は異なる時点及び／又は時間周期において得られた２Ｄ画像を表す。まとめると、各列の２Ｄ画像は、特定の時間ＴＰ１〜ＴＰ９において取得された関心領域の３Ｄ画像を構成する。いくつかの実施形態において、時間ＴＰ１〜ＴＰ９は被検体の心周期の異なる部分に対応する。ＴＰ１は例えば被検体の心周期の第１の時点（時刻０ｍｓ）を表すことができる。ＴＰ５は例えば心周期が約１／２進んだ時点を表すことができる。心拍数によっては、ＴＰ５は（心周期が例えば１００ｍｓであるとすると）５０ｍｓであってよい。いくつかの態様では、ＴＰ９とＴＰ１は通常、心臓が１サイクルを完了して次の周期が始まる時で、同じ又は類似の時点を表す。いくつかの態様では、１／４の点（ＴＰ３）と３／４の点（ＴＰ７）の時点で得られるデータは類似している。

図に示す実施形態では、４Ｄ画像セットは、１３の地点と９の時点で取得された画像フレームを含む。ただしいくつかの実施形態において、４Ｄ画像セットはそれよりも少ないか、あるいは多い地点及び／又は時点で取得された２Ｄ画像フレームを含んでもよい。さらに、個々の２Ｄ画像フレームは、説明の目的で２次元格子として示される。ただし他の実施形態では、２Ｄフレームは任意の好適なフォーマットで提示可能である。例えばいくつかの実施形態では、超音波システムは、一度に１つの画像または画像の一部を提示してもよい。

次に図８Ａでは、オペレータが画像フレーム８５０ａと８５０ｂに解剖学的構造の境界に沿ってポイントを入力する。超音波システム（例えば図１のシステム１３１）が、対応する境界８５２ａ、８５２ｂをそれぞれＴＰ１のフレーム８５０ａ（ＴＰ１−Ａ）、８５０ｂ（ＴＰ１−Ｍ）に描画する。超音波システムは次に、中間フレームＴＰ１−ＢからＴＰ１−Ｌに制御ポイントを生成する。その後オペレータが、この時点（ＴＰ１）に対する全ての境界が解剖学的構造に適切に一致するように、前に説明した方法によって、任意の中間フレームの任意の制御ポイントの位置を修正する。例えば、ユーザはフレームＴＰ１−Ｇの制御ポイントの位置を修正して、超音波画像にキャプチャされた解剖学的構造の境界により一致させることができる。いくつかの実施形態では、境界はＴＰ１−Ａで始まってＴＰ１−Ｍで終わるのではなく、他の位置で始まり、他の位置で終わることもある（例えば、トレースする解剖学的構造の広がりに応じて、オペレータが、制御ポイントを画像フレームＴＰ１−Ｃから置き始めてＴＰ１−Ｋで終わることもあり得る）。

次に図８Ｂを参照すると、システムはユーザに、２つの追加の時点、すなわち１／４の時点ＴＰ３と１／２の時点ＴＰ５で取得された少なくとも２つの画像フレームに対して完全な境界を描画するように指示する。他の実施形態では、スキャン実行に使用される全体の時点の数によって１／４と１／２の時点は違ってくる。オペレータは上記と同様のステップをとってこれらの時点に対するトレースを完結させる。いくつかの実施形態では、システムは自動的に表示を再調整して、オペレータに１／４時点に取得された画像フレームのみを提示してトレースさせるようにする。１／４時点の画像フレームが終了すると、システムは次に１／２時点に移動して、この時点で取得された少なくとも２つの画像フレームに境界を完成させるようにユーザに指示する。これが終わると、ユーザは３つの時点ＴＰ１、ＴＰ３（例えば１／４位置）、及びＴＰ５（例えば１／２位置）に対する完全な境界を描画し終えたことになる。これらの時点に基づいて、システムが中間フレームに対する制御ポイントを生成する。例えば図８Ｂでは、ＴＰ３列のＤ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉ、ＪとＴＰ５列のＥ、Ｆ、Ｈ、Ｉである。オペレータは境界トレースを、第１の位置（例えば位置Ａ）から始めて最後の位置（例えば位置Ｍ）で終わらせる必要はなく、任意の２つの位置で開始と終了を行うことができる。解剖学的構造が例えば心臓であれば、それは心周期の中間で圧縮される。

次に図８Ｃを参照すると、前述したように例えばＴＰ１とＴＰ９が被検体の心周期の同じ位置にある。このことは境界の形状も同じであることを意味する。また、被検体の心周期の１／４と３／４の地点を表す、ＴＰ３とＴＰ７もまた通常同じ境界形状となる。したがって、被検体の心周期の同じ部分における解剖学的構造の境界は同一又は類似のサイズと形状となり得る。一実施形態においてシステムは、時間ＴＰ１から時間ＴＰ９へ、また時間ＴＰ３から時間ＴＰ７へ境界をコピーする。ただし他の実施形態では、オペレータが時間ＴＰ７とＴＰ９で取得されたフレームに境界を手動で入力してもよい。システムがこれらの時点に対する中間フレームにデータを生成する。

次に図８Ｄを参照すると、オペレータが直接描画した点（ＴＰ１、ＴＰ３、及びＴＰ５）でも、これらの既存の境界からシステムがコピーした点（ＴＰ７及びＴＰ９）でもない、残りの全ての時点に対してシステムが境界を生成する。前者の時点は「固定時点」と称されるが、時点ＴＰ２、ＴＰ４、ＴＰ６、ＴＰ８のデータはシステムによって生成され、これらの時点は「中間時点」と称される。いくつかの実施形態では、取得された時点の全数によっては、より多数の中間時点が存在し得る。任意の中間時点で取得されたフレームに対して境界を生成するために、システムは「水平方向」に異なる時点を横断的に見て、「固定時点」で取得された２つの端のフレームからデータを補間する。例えば、フレームＴＰ２−Ｆに境界を生成するために、システムは固定フレームＴＰ１−ＦとＴＰ３−Ｆから補間する。このプロセスがすべての中間時点にあるすべてのフレームに対して繰り返される。

いくつかの実施形態では、トレースされる解剖学的構造は、全ての時点に対して最初から最後の取得位置まで存在するわけではない。心臓の運動により、心臓は心周期の中間に近づくと収縮する。したがって、境界は時点フレームの一部にしか存在しない場合がある（例えば、図８ＤのＴＰ５において境界はＴＰ５−ＤからＴＰ５−Ｊまでのフレーム上に描画される）。システムが中間時点のフレームに境界を生成するとき、端の固定フレームの存在に基づいて各フレーム上に境界が存在するかどうかが判定される。図８Ｅを参照すると、各時点での外側を囲むフレームをつなぐことによって、描画すべき境界を含むフレームとそうでないフレームとを区別する領域マスクを形成することができる。この領域の外側のフレーム（例えば白く描かれているフレーム）は、システムが生成する中間境界を受け入れない。この領域マスクは、オペレータの調節により変化する。

いくつかの実施形態では、画像認識ソフトウェアが２Ｄ画像フレームを解析して、解剖学的構造が見える位置に対する画像フレームのみをユーザに表示することができる。これは、システムが補間された制御ポイントを計算するのに使用する、画像フレームの制御点のユーザ入力を支援することができる。解剖学的構造が存在しない位置での画像フレームは、ユーザに対して隠されて、ユーザが制御ポイントを入力するときに観察すべき画像フレーム数を減らすことができる。

こうしてオペレータはすべての中間及び固定境界の調整が可能となる。変更することですべての中間境界が更新される。例えば、オペレータがフレームＴＰ５−Ｇ（図８Ｃ）の固定境界を調節すると、これによりこの時点の隣接する中間フレーム（例えばＴＰ５−Ｅ、ＴＰ５−Ｆ、ＴＰ５−Ｈ、ＴＰ５−Ｉ）の境界がシステムによって自動的に更新されることになる。これは位置Ｆへの変化をもたらすので、他の中間時点（例えばＴＰ４−Ｆ、ＴＰ２−Ｆ、ＴＰ６−Ｆ、ＴＰ８−Ｆ）もまた更新される。これにより、全ての中間フレームに亘って全体的な変化がもたらされることは理解されるであろう。一実施形態においては、変更することで無限に反復される更新とならないようにするために、ユーザによって１つの時点（その時点の任意のフレーム）が更新されると、その時点の「垂直方向」のフレームの境界のみが更新される。例えば、中間フレームＴＰ５−Ｅは、ＴＰ５のフレーム（例えばＴＰ５−ＤとＴＰ５−Ｇ）に基づいてのみは補間される。また、中間時点（例えばＴＰ４）は「水平方向」にのみ補間される。例えば、中間フレームＴＰ４−Ｅは、ＴＰ３とＴＰ５のフレーム（例えばＴＰ３−ＥとＴＰ５−Ｅ）に基づいてのみは補間される。ユーザがＴＰ４のいずれかの境界に調整をしたとすると、それは中間時点ではなく、固定時点となり、もはや「水平方向」に補間されない。

図９は本開示技術の実施形態による、１つ以上の３Ｄ超音波画像の１つ以上の解剖学的構造物の境界を生成するプロセス９００のフロー図である。ブロック９９０において、ユーザは、心周期の第１のポイント、ほぼ１／４周期後の第２のポイント、ほぼ半周期後の第３のポイントにおけるフレーム内の解剖学的構造の境界をトレースするように指示される。ブロック９９２において、プロセス９００は第１と１／４の画像フレームの境界を、被検体の心周期の近似的に同一又は類似の、ｎ番目の後の時点のフレームへ（例えば図８Ａ〜８Ｅの時点ＴＰ１からＴＰ９へ、そしてＴＰ３からＴＰ７へ）コピーする。

ブロック９９４において、プロセス９００は第１の時点後、及び半周期後の時間に取得された画像フレームに境界を自動生成する。計算されたデータは、心周期の対応する時間周期のフレームへコピーされる。

ブロック９９６において、プロセス９００は、ブロック９９４で生成された１つ以上の画像フレームの制御ポイント位置の調整を指示する入力を受信する。ブロック９９８においてプロセス９００は、ブロック９９６での調整を基に、残りの生成されたフレーム内の境界を調整する。いくつかの実施形態ではプロセス９００は、ブロック９９６の調節されたフレームと同じ位置で取得されたフレームのみを調節する。ただし他の実施形態ではプロセス９００は、オペレータにより調整されたそれぞれの境界に基づいて、全ての生成された境界を調整する。
（結論）

明細書及び請求の範囲を通じて、「備える」、「含む」などの語は、文脈上明らかにそうでない限り、排他的又は網羅的な意味ではなく、包括的な意味、すなわち「含むがそれに限定されない」という意味に解釈されるべきである。本明細書で使用されるように、用語「接続された」、「結合された」、又はそれらの任意の変化形は、２つ以上の要素間の直接的又は間接的な任意の接続又は結合を意味するものであり、その要素間の結合又は接続は、物理的、論理的、又はその組み合わせであってよい。さらには「本明細書における」、「上記の」、「下記の」という語、及び類似の意味の語は、本出願で使用される場合、本出願の全体を指し、本出願のいずれかの特定部分を指すものではない。文脈上許される場合には、単数または複数を用いた上記の詳細な説明における用語は、それぞれ複数又は単数を含み得る。２つ以上の項目のリストを参照する語の「又は」は、リスト内の任意の項目、リスト内のすべての項目、及びリスト内の項目の任意の組み合わせ、という用語の解釈の全てを含む。

上記の本開示技術の実施例の詳細な説明は、網羅的であることも、又は開示技術を上記で開示した形に厳密に限定することも意図するものではない。本開示技術の特定の実施例を上記で説明の目的で記述したが、当業者には理解されるように、開示技術の範囲内で様々な均等な変形が可能である。例えば、プロセス又はブロックは所与の順番で提示されているが、代替の実装では異なる順序のステップを有する手順を実行し、又は異なる順序のブロックを有するシステムを使用することが可能であり、またプロセス又はブロックのあるものが削除、移動、付加、分割、結合、及び／又は変形されて、代替または副次的な組み合わせを提供し得る。これらのプロセス又はブロックのそれぞれは、様々な異なる方法で実装されてよい。また、プロセス又はブロックは時には連続的に実行されるように示されるが、これらのプロセス又はブロックは並列して実行ないしは実装されてもよいし、あるいは別の時に実行されてもよい。さらに、本明細書に記載の特定の数字は単なる例であって、代替実装においては異なる値または範囲が使用され得る。

本明細書に提供される開示技術の教示は、必ずしも上記のシステムではなく、他のシステムに適用することが可能である。上記の様々な実施例の要素および作用は、組み合わせて本開示技術の更なる実装を提供することができる。開示技術のいくつかの代替的実装は、上記の実装に対する追加の要素を含むばかりでなく、より少ない要素を含むこともあり得る。

本開示の技術に対するこれら及びその他の変更は、上記の詳細な説明に照らして行うことができる。上記の説明は本開示技術の特定の実施例を記述し、考えられる最適の形態を記述しているが、それらがいかに詳細に文書化されていようとも、本開示の技術は多くの方法で実行可能である。システムの詳細はその特定の実装において大幅に変化し得るが、それでも本明細書に開示の本開示技術に包含されている。前述したように、開示技術の特定の特徴又は態様を記述する際に使用される特定の用語は、その用語が係わる本開示技術のいずれかの特定の特性、特徴又は態様に限定されるように本明細書で再定義されていることを示唆しているとみなすべきではない。一般に、以下の特許請求の範囲で使用される用語は、上記の詳細な説明部分においてそのような用語を明示的に定義しない限りは、本開示の技術を本明細書に開示の特定の実施例に限定するものとみなすべきではない。

Claims (12)

1. 被検体の解剖学的構造の寸法を決定するための超音波撮像システムの操作方法であって、
   前記超音波撮像システムに結合されたトランスデューサから前記被検体へ超音波エネルギを送信するステップと、
   前記トランスデューサを用いて前記被検体からの超音波エコーデータを取得するステップと、
   前記超音波エコーデータを用いて、前記被検体の関心領域の２次元の画像フレームを、前記超音波撮像システムで表示するステップと、
   前記超音波撮像システムのユーザインタフェースにおいて、異なる時点における、第１と第２の時点で得られた前記２次元の画像フレームの第１と第２の画像フレームの各々に、解剖学的構造の境界を画定するユーザ選択の制御ポイントを設定するユーザ入力を受信するステップと、
   前記第１の画像フレームの前記ユーザ選択の制御ポイントと前記第２の画像フレームの前記ユーザ選択の制御ポイントとを補間して、前記第１と第２の時点の間の時点において取得した前記２次元の画像フレームの中間の画像フレーム内に制御ポイントを生成して前記解剖学的構造の境界を決定するステップと、
   第３の時点に得られた、前記２次元の画像フレームの前記中間の画像フレームの１つに、制御ポイントを追加するための追加入力、又は、制御ポイントを移動させるための移動入力を受信するステップと、
   前記追加入力又は前記移動入力により修正された制御ポイントを有する修正された画像フレームの前記制御ポイントの再補間を行うことで、前記第１の時点と前記第３の時点の間で取得された前記中間の画像フレーム内の前記制御ポイント、及び、前記第３の時点と前記第２の時点との間の前記中間の画像フレーム内の前記制御ポイントを得るステップと
   を含む方法。
2. ユーザ提供の制御ポイントから前記解剖学的構造の境界を計算するステップと、前記境界を心周期の１点で取得した画像フレームから前記心周期の同様の点で取得した画像フレームへコピーするステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記超音波エコーデータを用いて、前記被検体の関心領域の２次元の画像フレームを、前記超音波撮像システムで表示するステップと、
   前記超音波撮像システムのユーザインタフェースにおいて、異なる位置における、第１と第２の時点で得られた前記２次元の画像フレームの第１と第２の画像フレームの各々に、解剖学的構造の境界を画定するユーザ選択の制御ポイントを設定するユーザ入力を受信するステップと、
   前記第１の画像フレームの前記ユーザ選択の制御ポイントと前記第２の画像フレームの前記ユーザ選択の制御ポイントとを補間して、前記第１の時点と第２の時点との間の異なる位置で取得した前記２次元の画像フレームの中間の画像フレーム内に制御ポイントを生成して前記解剖学的構造の境界を決定するステップと、
   第３の時点に得られた、前記２次元の画像フレームの前記中間の画像フレームの１つに、制御ポイントを追加するための追加入力、又は、制御ポイントを移動させるための移動入力を受信するステップと、
   前記追加入力又は前記移動入力により修正された制御ポイントを有する修正された画像フレームの前記制御ポイントの再補間を行うことで、前記第１の時点と前記第３の時点の間で取得された前記中間の画像フレーム内の前記制御ポイント、及び、前記第３の時点と前記第２の時点との間で取得された前記中間の画像フレーム内の前記制御ポイントを得るステップと
   をさらに含む請求項１に記載の方法。
4. ユーザに対して２次元の超音波フレームを、前記解剖学的構造が心周期の様々な部分において延在する位置に表示するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 被検体における関心領域の体積を決定するための超音波撮像システムの操作方法であって、
   前記超音波撮像システムに結合されたトランスデューサを用いて、前記被検体から前記関心領域に対して、複数の時点に、複数の位置で取得された超音波エコーデータを取得するステップと、
   前記超音波エコーデータから、個別の３次元画像の各々が複数の画像フレームで構成され、かつ、該各画像フレームが前記複数の時点の１つの時点に前記複数の位置の１つの位置で取得された３次元画像であって、前記被検体の前記関心領域の３次元画像を、前記超音波撮像システムを用いて構築するステップと、
   前記超音波撮像システムのユーザインタフェースにおいて、前記複数の画像フレームのうち第１の位置で第１の時点に取得された超音波エコーデータから構成される第１の画像フレーム内に、前記第１の画像フレームの前記関心領域のユーザが定義する境界に沿ったユーザ選択の制御ポイントと、前記複数の画像フレームのうち第３の位置で第３の時点に取得された超音波エコーデータから構成される第３の画像フレーム内に、前記第３の画像フレームの前記関心領域のユーザが定義する境界に沿ったユーザ選択の制御ポイントを設定する手動入力を受信するステップと、
   前記第１の画像フレーム内の前記ユーザ選択の制御ポイントと前記第３の画像フレーム内の前記ユーザ選択の制御ポイントを補間することで、前記第１と前記第３の位置の間の１つ以上の第２の位置で、前記第１と第３の時点の間での１つ以上の第２の時点に取得された２つ以上の第２の画像フレーム内に制御ポイントを生成して前記関心領域の境界を生成するステップと、
   第４の時点に得られた、前記第２の画像フレームの１つに、制御ポイントを追加するための追加入力、又は、制御ポイントを移動するための移動入力を受信するステップと、
   前記追加入力又は前記移動入力により修正された制御ポイントを有する修正された第２の画像フレームの前記制御ポイントの再補間を行うことで、前記第１の時点と前記第４の時点との間で得られた第２の画像フレームの前記制御ポイント、及び、前記第４の時点と前記第３の時点との間の第２の画像フレームの前記制御ポイントを得るステップと
   を含む、方法。
6. 前記第２の画像フレームに前記関心領域の前記境界を生成するステップは、
   前記第２の画像フレームの隣接する補間ポイントを３次スプラインで接続するステップと、
   をさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記補間は、第２の位置と第１及び第３のそれぞれの位置との間の距離に基づいて重みづけがされる、請求項６に記載の方法。
8. 前記補間は、前記第２の時点と前記第１及び第３のそれぞれの時点との間の時間差に基づいて重みづけがされる、請求項６に記載の方法。
9. 超音波エネルギは、約２０ＭＨｚ以上の中心周波数を有する、請求項５に記載の方法。
10. 個々の３Ｄ超音波画像は、被検体のある心周期における、心臓の対応する異なる部分を表す、請求項５に記載の方法。
11. 被検体の解剖学的構造の寸法を決定するための超音波撮像システムであって、
    超音波エネルギを被検体に送信し、前記被検体から超音波エコーデータを取得するように構成された超音波トランスデューサと、
    プロセッサとを備え、前記プロセッサが、
    前記取得した超音波エコーデータを用いて、前記被検体の関心領域の複数の２次元の画像フレームを表示し、
    異なる時点における解剖学的境界を画定する、第１と第２の時点で得られた第１と第２の２次元の画像フレームの各々に対するユーザ選択の制御ポイントのユーザ入力を受信し、
    前記第１の画像フレームの前記ユーザ選択の制御ポイントと前記第２の画像フレームの前記ユーザ選択の制御ポイントを補間して、前記第１の時点と第２の時点との間の時点において取得された前記２次元の画像フレームの中間の画像フレーム内に制御ポイントを生成して前記解剖学的境界を画定し、
    第３の時点に得られた、前記２次元の画像フレームの前記中間の画像フレームの１つに、制御ポイントを追加するための追加入力、又は、制御ポイントを移動するための移動入力を受信し、
    前記追加入力又は前記移動入力により修正された制御ポイントを有する修正された画像フレームの前記制御ポイントの再補間を行うことで、前記第１の時点と前記第３の時点との間にある前記中間の画像フレームの前記制御ポイント、及び、前記第３の時点と前記第２の時点との間の前記中間の画像フレームの前記制御ポイントを修正するように構成されたシステム。
12. 前記解剖学的構造は心周期に亘って寸法が変化し、前記プロセッサは、前記心周期の間の時点において前記関心領域の様々な位置で前記解剖学的構造の最大と最小の寸法を見ることができる複数の２次元の画像フレームを表示するように構成される、請求項１１に記載のシステム。

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