JP7163195B2 - 人工知能ネットワークを活用した超音波画像認識システムと方法 - Google Patents
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Description
この開示は、一般的には超音波撮像システム(ultrasound imaging systems)と方法に関し、より詳細には、超音波撮像ならびに超音波画像の評価、および患者の1つまたは複数の器官(organs)についての臨床的に望ましい見え方(view)を表す超音波画像が取得されたか否かを判定するシステムならびに方法に用いられる、人工知能に基づくネットワーク(artificial intelligence based networks)に関する。
超音波撮像(Ultrasound imaging)は、典型的には臨床現場において、訓練された超音波熟練者により行われる。超音波画像診断には、器官や他の組織や身体の特徴(たとえば体液や骨や関節など)の特定の見え方が臨床的に重要である。このような見え方は、対象器官や診断目的などによって、超音波技師によってキャプチャされる(captured)見え方として、臨床標準によって規定されている場合がある。超音波技師には、一般に、超音波撮像設備を適切に操作するための、また患者の器官や他の組織や身体の特徴について取得された画像または見え方が、いつ臨床的に望ましい見え方を適切に表しているかを見分けるための、特別な訓練が求められる。それにもかかわらず、超音波技師によってキャプチャされた超音波画像は、典型的には、キャプチャされた画像が臨床的に望ましいかまたは標準的な見え方を十分に表しているか否かを判定するために、医師によって再検討されている。
Claims (34)
- ハンドヘルドのプローブの移動中に患者の超音波画像を取得するように構成された前記ハンドヘルドのプローブを有する超音波撮像装置と、
超音波画像認識モジュールとを含んでおり、
前記超音波画像認識モジュールは、
取得された前記超音波画像を前記超音波撮像装置から受信し、
患者の診察中に前記ハンドヘルドのプローブが移動する間に、継続的に訓練されたニューラルネットワークを実装することによって、受信された前記超音波画像が器官についての臨床的に望ましい見え方を表しているか否かを自動的に判定し、ここで、前記臨床的に望ましい器官の見え方は、胸骨上、肋骨下、短軸傍胸骨、長軸傍胸骨、心尖部2腔、心尖部3腔、心尖部4腔、および心尖部5腔での心臓の見え方の少なくとも一つを含んでおり、
前記器官についての臨床的に望ましい見え方を取得するために、前記ハンドヘルドのプローブについての、特定の使用者の動きを自動的に判定し、
前記特定の使用者の動きについての表示を前記使用者に提供するように構成され、ここで前記表示は、前記ハンドヘルドのプローブについての使用者の回転の表示、および、特定の方向における前記ハンドヘルドのプローブについての使用者の並進の表示のうちの少なくとも一つを含んでおり、
ここで前記超音波画像認識モジュールは、前記受信された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方に連続的に近づいているか、または前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方から連続的に遠ざかっているかを自動的に判定するようになっている
超音波システム。 - 前記訓練されたニューラルネットワークは、深層学習ネットワークおよび畳み込みニューラルネットワークのうちの少なくとも1つを含む
請求項1に記載の超音波システム。 - 前記超音波撮像装置は、前記器官についての複数の前記臨床的に望ましい見え方のうちの1つの選択を受信するように動作可能なユーザインタフェースを含んでおり、前記超音波画像認識モジュールは、前記受信された超音波画像が前記器官についての選択された前記臨床的に望ましい見え方を表しているか否かを判定するように構成されている
請求項1に記載の超音波システム。 - 前記超音波画像認識モジュールは、前記受信された超音波画像が、前記器官についての複数の前記臨床的に望ましい見え方の少なくとも1つを表しているか否かを自動的に判定するように動作可能である
請求項1に記載の超音波システム。 - 前記超音波画像認識モジュールは、前記受信された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方を表しているか否かの判定に応答して、前記超音波撮像装置へフィードバック信号を供給するようにさらに構成されている
請求項1に記載の超音波システム。 - 前記フィードバック信号は、直近に受信された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方を表しているか否かを示す
請求項5に記載の超音波システム。 - 前記フィードバック信号は、前記受信された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方に連続的に近づいているか、または前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方から連続的に遠ざかっているかを示す
請求項5に記載の超音波システム。 - 前記超音波撮像装置は、フィードバック要素を含んでおり、前記超音波撮像装置が、前記フィードバック信号に基づいて前記超音波撮像装置の使用者へフィードバック効果を提供するために前記フィードバック要素を作動させるように構成されている
請求項5に記載の超音波システム。 - 前記フィードバック要素は、視覚的な、可聴的な、または触覚のフィードバック要素のうちの少なくとも1つを含む
請求項8に記載の超音波システム。 - 非一時的なコンピュータ可読記憶媒体をさらに備えており、前記超音波撮像装置は、前記超音波画像認識モジュールが、前記取得された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方を表していると判定することに応答して、取得された超音波画像を、記憶用の前記記憶媒体へ供給するように構成されている
請求項1に記載の超音波システム。 - 前記超音波画像認識モジュールは、前記超音波撮像装置内で動作する
請求項1に記載の超音波システム。 - 超音波撮像装置におけるハンドヘルドのプローブによって患者の超音波画像を前記ハンドヘルドのプローブの移動中に取得するステップと、
前記患者について取得された前記超音波画像を超音波画像認識モジュールへ送信するステップと、
前記患者の診察の間、前記ハンドヘルドのプローブの移動中に、前記取得された超音波画像が器官についての臨床的に望ましい見え方を表しているか否かを、訓練されたニューラルネットワークを実装する前記超音波画像認識モジュールによって自動的に判定するステップと、ここで、前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方は、胸骨上、肋骨下、短軸傍胸骨、長軸傍胸骨、心尖部2腔、心尖部3腔、心尖部4腔、および心尖部5腔での心臓の見え方の少なくとも一つを含んでおり、
前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方を取得するために、ハンドヘルドのプローブについての特定の使用者の動きを自動的に判定するステップと、
前記使用者に前記特定の使用者の動きについての表示を提供するステップ、ここで前記表示は、前記ハンドヘルドのプローブについての使用者の回転、及び、特定の方向における前記ハンドヘルドのプローブについての使用者の並進のうちの少なくとも一つの表示を含んでいる、
を含んでおり、
ここで前記超音波画像認識モジュールは、前記受信された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方に連続的に近づいているか、または前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方から連続的に遠ざかっているかを自動的に判定するようになっている
方法。 - 前記訓練されたニューラルネットワークを実装することは、深層学習ネットワーク、および、畳み込みニューラルネットワークのうちの少なくとも1つの実装を含む
請求項12に記載の方法。 - 複数の前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方の中からの1つの選択を受信するステップをさらに含んでおり、前記超音波画像認識モジュールは、前記受信された超音波画像が前記器官についての選択された前記臨床的に望ましい見え方を表しているか否かを判定するように構成されている
請求項12に記載の方法。 - 前記受信された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方を表しているか否かを判定することに応答して、フィードバック信号を前記超音波撮像装置へ送信するステップをさらに含む
請求項12に記載の方法。 - 前記フィードバック信号は、前記受信された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方に連続的に近づいているか、または前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方から連続的に遠ざかっているかを示す
請求項15に記載の方法。 - 前記超音波撮像装置の使用者にフィードバック効果を提供するために、前記フィードバック信号に基づいて、前記超音波撮像装置内のフィードバック要素を作動させるステップをさらに含む
請求項15に記載の方法。 - 前記取得された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方を表していると判定する前記超音波画像認識モジュールに応答して、取得された超音波画像を非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶するステップをさらに含む
請求項12に記載の方法。 - 1つまたは複数のプロセッサを有するコンピュータ装置上に少なくとも部分的に記憶された超音波画像認識訓練ネットワークと、ここで前記超音波画像認識訓練ネットワークは、超音波訓練画像を受信するように構成され、かつ、受信された前記超音波訓練画像に基づいて超音波画像知識を成長させるように構成されたニューラルネットワークを含んでおり、
ハンドヘルドのプローブの移動中に患者の超音波画像を取得するように構成された前記ハンドヘルドのプローブを有する超音波撮像装置と、
前記超音波撮像装置内の超音波画像認識モジュールとを備えており、ここで前記超音波画像認識モジュールは、
前記超音波画像知識を受信し、
取得された前記超音波画像を前記超音波撮像装置から受信し、
前記患者の診察の間であって前記ハンドヘルドのプローブの移動中に、前記超音波画像知識に基づいて、受信された前記超音波画像が器官についての臨床的に望ましい見え方を表しているか否かを判定し、ここで前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方は、胸骨上、肋骨下、短軸傍胸骨、長軸傍胸骨、心尖部2腔、心尖部3腔、心尖部4腔、および心尖部5腔での心臓の見え方の少なくとも一つを含んでおり、
前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方を取得するために、ハンドヘルドのプローブについての特定の使用者の動きを自動的に判定し、
前記使用者に前記特定の使用者の動きについての表示を提供する、ここで前記表示は、前記ハンドヘルドのプローブの使用者の回転、又は、特定の方向における前記ハンドヘルドのプローブの使用者の並進のうちの少なくとも一つについての表示を含む
ように構成されており、
ここで前記超音波画像認識モジュールは、前記受信された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方に連続的に近づいているか、または前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方から連続的に遠ざかっているかを自動的に判定するようになっている
超音波データ情報システム。 - 前記超音波画像認識訓練ネットワークの前記ニューラルネットワークは、深層学習ネットワーク、および、畳み込みニューラルネットワークの少なくとも1つを含む
請求項19に記載の超音波データ情報システム。 - 前記超音波画像認識モジュールは、前記受信された超音波画像が前記器官についての複数の前記臨床的に望ましい見え方のうちの少なくとも1つを表しているか否かを判定するように動作可能である
請求項19に記載の超音波データ情報システム。 - 前記超音波撮像装置は、さらに、前記超音波画像認識訓練ネットワークをさらに訓練して、更新された超音波画像知識を成長させるために、前記取得された超音波画像を前記超音波画像認識訓練ネットワークへ供給するように構成されている
請求項19に記載の超音波データ情報システム。 - 前記超音波画像認識訓練ネットワークは、超音波訓練画像を受信するように構成されており、前記超音波訓練画像は、初期訓練画像と前記超音波撮像装置によって取得された前記超音波画像とを含む
請求項19に記載の超音波データ情報システム。 - 前記超音波画像認識訓練ネットワークと通信可能に接続されていて、前記超音波画像知識を記憶するように構成された超音波画像知識データベースと、
前記超音波撮像装置と通信可能に接続されていて、前記超音波画像知識の少なくとも一部を記憶するように構成された局所的な超音波画像知識データベースとをさらに含む
請求項19に記載の超音波データ情報システム。 - 前記超音波画像認識モジュールは、前記超音波画像知識に基づいて、前記受信された超音波画像が正常な機能または特定の病変のどちらを示しているかを判定するようにさらに構成されている
請求項19に記載の超音波データ情報システム。 - ニューラルネットワークを含む超音波画像認識訓練ネットワークによって、超音波訓練画像を受信するステップと、
前記超音波画像認識訓練ネットワークによって、受信された前記超音波訓練画像に基づいて超音波画像知識を生成するステップと、
前記超音波画像知識を、ハンドヘルドのプローブを有する超音波撮像装置へ送信するステップとを含み、ここで前記超音波撮像装置は、前記超音波画像認識訓練ネットワークとは別個であって、それから離れて位置しており、
さらに、前記超音波撮像装置により、患者の超音波画像を、前記ハンドヘルドのプローブの移動中に取得するステップと、
前記患者の診察の間、前記ハンドヘルドのプローブの移動中に、前記超音波画像知識に基づいて、前記取得された超音波画像が、構造についての臨床的に望ましい見え方を表しているかどうかを、超音波画像認識モジュールが自動的に判定するステップと、ここで、前記構造についての前記臨床的に望ましい見え方は、胸骨上、肋骨下、短軸傍胸骨、長軸傍胸骨、心尖部2腔、心尖部3腔、心尖部4腔、および心尖部5腔での心臓の見え方の少なくとも一つを含んでおり、
前記構造についての前記臨床的に望ましい見え方を取得するために、ハンドヘルドのプローブについての特定の使用者の動きを自動的に判定するステップと、
前記使用者に前記特定の使用者の動きについての表示を提供するステップと、ここで前記表示は、前記ハンドヘルドのプローブの使用者の回転、および、特定の方向における前記ハンドヘルドのプローブの使用者の並進のうちの少なくとも一つについての表示を含む、
を含んでおり、
前記超音波画像認識モジュールは、前記受信された超音波画像が前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方に連続的に近づいているか、または前記器官についての前記臨床的に望ましい見え方から連続的に遠ざかっているかを自動的に判定するようになっている
方法。 - 前記超音波画像認識訓練ネットワークをさらに訓練し、更新された超音波画像知識を生成するために、前記患者について前記取得された超音波画像を前記超音波画像認識訓練ネットワークへ送信するステップをさらに含む
請求項26に記載の方法。 - 前記ニューラルネットワークは、深層学習ネットワーク、および、畳み込みニューラルネットワークの少なくとも1つを含む
請求項26に記載の方法。 - 前記患者についての送信された前記取得された超音波画像は、前記取得された超音波画像に関連する1つまたは複数の既知の特性を示す訓練データを含む
請求項27に記載の方法。 - 前記取得された超音波画像が正常な機能または特定の病変のどちらを示しているかを、前記超音波画像知識に基づいて判定するステップをさらに含む
請求項26に記載の方法。 - 前記超音波撮像装置は、前記ハンドヘルドのプローブ内に動きセンサを有しており、かつ、前記超音波撮像装置は、前記ハンドヘルドのプローブの位置及び向きを、前記動きセンサの出力に基づいて判定するように構成されている
請求項1に記載の超音波システム。 - 前記超音波画像認識モジュールは、前記器官についての臨床的に望ましい見え方を使用者が取得することを、前記ハンドヘルドのプローブの位置及び向きに基づいて、前記ハンドヘルドのプローブの前記特定の使用者の動きの前記表示を提供することによって支援するように構成されている
請求項31に記載の超音波システム。 - 前記超音波撮像装置は、
前記ハンドヘルドのプローブについての前記判定された位置及び向きにおいて取得された超音波画像が前記器官についての臨床的に望ましくない見え方を表すことを判定するように、そして
前記器官についての臨床的の望ましい見え方を取得するために、前記ハンドヘルドのプローブの前記特定の使用者の動きの表示を提供するように
構成されている請求項31に記載の超音波システム。 - 前記超音波画像認識モジュールは、受信した前記超音波画像が前記器官についての臨床的に望ましい見え方ではないという判定に対応して前記ハンドヘルドのプローブについての前記特定の使用者の動きの前記表示を提供することによって、前記器官についての臨床的に望ましい見え方を使用者が取得することを支援するように構成されている
請求項1に記載の超音波システム。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201662305980P | 2016-03-09 | 2016-03-09 | |
US62/305,980 | 2016-03-09 | ||
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