JP7325544B2 - 頭蓋超音波データの取得をガイドするための方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、超音波撮像の分野に関し、より具体的には、頭蓋超音波撮像の分野に関する。

脳血管の血行動態測定は、大人及び小児集団における多くの症状を診断及び監視するために使用される。放射線不透過性ＣＴトレーサ及びＭＲＩ造影剤技術が提供する時間分解能は、典型的には、血行動態を適切に評価するためには貧弱であり、多数の機器及び設定を必要とし、高価である。

治療現場において、非侵襲的に、比較的低コストで、優れた時間分解能で血行動態を監視するために、経頭蓋ドップラ（ＴＣＤ）超音波技術が使用される。ＴＣＤは、外科又は外来環境において、放射線なしに、頭蓋内動脈瘤、卵円口開存、血管痙攣、狭窄、脳死、脳室心房、微小塞栓を検知及び監視し得る。更に、正確なＴＣＤ測定は、卒中、腫瘍の成長の結果としての、又は頭部外傷に起因する脳血管の状態の重要な指標である頭蓋内圧（ｎＩＣＰ）の非侵襲的な測定を可能とし得る。他のＩＣＰ監視方法は、典型的には非常に侵襲的であり、実質内又は脳室センサを設置するために頭蓋骨の外科的貫通が必要であり、それ故、監視及び／又は脳脊髄液（ＣＳＦ）の排液が必要とされる重症例に制限される。Ｎ．Ｂａｄｊａｔｉａらによる「Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ Ｐｒｅｈｏｓｐｉｔａｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｒａｕｍａｔｉｃ Ｂｒａｉｎ Ｉｎｊｕｒｙ ２ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ」、Ｐｒｅｈｏｓｐ．Ｅｍｅｒｇ．Ｃａｒｅ、ｖｏｌ．１２、ｎｏ．ｓｕｐ１、Ｓ１～Ｓ５２ページ、Ｊａｎ、２００８において概説されているように、傷害の現場での早期でのＴＢＩの管理は、患者の結果に大いに影響するものと示唆されており、エビデンスに基づく入院前及び入院中のＴＢＩ治療ガイドラインにつながる。

現在、頭蓋骨の減衰及び収差並びに穿孔性の脳の血管の変動性及びねじれのため、安定したＴＣＤ測定を得ることは困難である。結果として、Ａ．Ｖ．Ａｌｅｘａｎｄｒｏｖｒらによる「Ｐｒａｃｔｉｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｃｒａｎｉａｌ Ｄｏｐｐｌｅｒ（ＴＣＤ） Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ．Ｐａｒｔ ＩＩ．Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｅｘｐｅｃｔｅｄ Ｏｕｔｃｏｍｅｓ」、Ｊ．Ｎｅｕｒｏｉｍａｇｉｎｇ、ｖｏｌ．２２、ｎｏ．３、２１５～２２４ページ、Ｊｕｌ、２０１２において説明されているように、ＴＣＤは、単一要素のトランスデューサを使用して、相当なレベルの特殊な訓練を受けたユーザによって実施されなければならない。このような経験豊かなオペレータの必要性は、臨床的ツールとしてのＴＣＤの範囲を著しく限定する。更に、経験豊かなオペレータも、彼らの測定には実質的にオペレータ間でのばらつきが出てしまう。

もしも初心者の超音波ユーザがデバイスを安定的に操作することができたならば、救急処置室、地方の医療センター、戦場、及び救急車などの環境において、脳血管系を含む複数の症状のための継続的な監視、トリアージ、エビデンスに基づく療法の適用のために、ＴＣＤは日常的に実施され得る。

従って、脳の超音波データの取得をガイドする手段への需要が存在する。

本発明は特許請求の範囲によって定められる。

本発明の態様に従った実施例によると、３Ｄ視野内での超音波データの取得をガイドするためのコンピュータによって実施される方法が提供され、方法は、
第１の撮像場所における縮小された視野から対象者の頭蓋領域の初期２ＤＢモード超音波データを取得するステップと；
第１の撮像場所から初期２ＤＢモード超音波データに基づいて関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するか否かを判定するステップと；
もしも関心対象血管が３Ｄ視野内に位置しないならば、
初期２ＤＢモード超音波データに基づいてガイダンス命令を生成するステップであって、ガイダンス命令は更なる超音波データを取得するための第２の撮像場所を示すように適合される、ステップと；
もしも関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するならば、
３Ｄ視野から頭蓋領域の３Ｄドップラ超音波データを取得するステップと
を有する。

方法は、頭蓋領域における関心対象血管の３Ｄカラードップラ超音波データのガイドされた取得を提供する。

先ず、制限された視野を使用した２ＤＢモード超音波データによって関心対象血管の場所を特定することによって、超音波データのフレームレートが大きく増加され、それによって、関心対象血管の場所特定の正確性が増加される。

実施形態において、関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するか否かを判定するステップは、
初期２ＤＢモード超音波データに基づいて、縮小された視野内で、解剖学的特徴、例えば骨構造を特定するステップと；
特定された解剖学的特徴に基づいて関心対象血管が３Ｄ視野内に位置する可能性を判定するステップと
を有する。

頭蓋領域における典型的な関心対象血管は、骨構造などの他の個別の解剖学的特徴に極めて接近して位置する。故に、超音波データ内でこのような構造を特定することによって、関心対象血管の場所が、所与の可能性の範囲内で判定される。血管が３Ｄ視野内にある可能性は、２つのやり方、すなわち、血管が存在すると判定すること、又は、第２の撮像場所の更なる命令によって血管が存在しないとユーザに通知することのうちの１つによって表現され得、更なる命令は、異なるモダリティからの画像の比較分析に基づき得る。

更なる実施形態において、特定された解剖学的特徴に基づいて関心対象血管が３Ｄ視野内に位置する可能性を判定するステップは、第１の撮像場所における縮小された視野から２Ｄカラードップラ超音波データを取得するステップを有する。

このようにして、関心対象血管がプローブの視野内に本当にあるか否かを確認するために迅速なドップラ画像が提供される。予期される場所に流動が存在することをチェックするために、２Ｄカラードップラ超音波は、２ＤＢモード画像データから取得された構造情報を使用して、縮小された視野から取得される。

実施形態において、関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するか否かを判定するステップは、初期２ＤＢモード超音波データに畳み込みニューラルネットワークを適用するステップを有する。

更なる実施形態において、畳み込みニューラルネットワークは、２Ｄ二重カラードップラデータを使用して訓練される。

二重カラードップラデータは、Ｂモード画像に重畳された２Ｄドップラ画像を含む。故に、構造的特徴（Ｂモードデータによって示される）に対する血管の場所（ドップラ画像によって示される）が示される。これらの画像を使用してネットワークを訓練することによって、ネットワークは、Ｂモードデータのみから関心対象血管の存在を推測する。

実施形態において、超音波データは超音波プローブによって取得され、方法は、
第１の撮像位置における超音波プローブの向きを判定するステップと；
超音波プローブの向きと初期２ＤＢモード超音波データとに基づいてプローブ操作命令を生成するステップであって、プローブ操作命令は、第２の撮像位置に到達するために超音波プローブがどのように調節されるべきかを示すように適合される、ステップと
を更に有する。

このようにして、ユーザ又は自動化されたシステムは、関心対象血管の最適なビューを達成するためにプローブをどのように操作するかを命令される。

更なる実施形態において、超音波プローブの向きを判定するステップは、
超音波プローブの向きに関する追跡データを取得するステップと；
追跡データに第２の畳み込みニューラルネットワークを適用するステップと
を有する。

ニューラルネットワークは、現在の向きと、以前の正しい向きとの差を認識し、それに従ってガイダンスを生成するように訓練される。

実施形態において、もしも関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するならば、方法は、
３Ｄ視野内の骨構造を測定するステップと；
骨構造の空間的フィルタリングのためのカーネルを生成するステップと；
カーネルを３Ｄドップラ超音波データに適用するステップと
を更に有する。

このようにして、視野内にあるが関心対象ではない構造からの干渉が低減又は除去される。

実施形態において、方法は、
追加的な２ＤＢモード超音波データを周期的に取得するステップと；
追加的な２ＤＢモード超音波データを初期２ＤＢモード超音波データと比較するステップと；
比較に基づいて、関心対象血管の運動を判定するステップと
を更に有する。

このようにして、時間経過に伴う関心対象血管の運動（例えば、対象者の運動に起因する）が監視及び補正される。

更なる実施形態において、超音波データは超音波プローブによって取得され、方法は、比較に基づいて超音波プローブの運動を判定するステップを更に有する。

このようにして、時間経過に伴う関心対象のプローブの運動（例えば、ユーザの運動に起因する）が監視及び補正される。

本発明の態様に従った実施例によると、３Ｄ視野内での超音波データの取得をガイドするように適合された医療システムが提供され、医療システムは、プロセッサを備え、
プロセッサは、
第１の撮像場所における縮小された視野から対象者の頭蓋領域の初期２ＤＢモード超音波データを取得することと；
第１の撮像場所から初期２ＤＢモード超音波データに基づいて関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するか否かを判定することと；
もしも関心対象血管が３Ｄ視野内に位置しないならば、
初期２ＤＢモード超音波データに基づいてガイダンス命令を生成することであって、ガイダンス命令は更なる超音波データを取得するための第２の撮像場所を示すように適合される、ことと；
もしも関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するならば、
３Ｄ視野から頭蓋領域の３Ｄドップラ超音波データを取得することと
を実施するように適合されている。

実施形態において、医療システムは、プロセッサと通信する超音波プローブを更に備え、超音波トランスデューサは２Ｄ超音波データ及び３Ｄ超音波データを取得するように適合され、プロセッサは、制限された視野を有する２ＤＢモード超音波取得モードにおいて超音波プローブを始動させ、もしも関心対象血管が全体的な３Ｄ視野内に位置するならば、超音波プローブを全体的な視野を有する３Ｄカラードップラ超音波取得モードに切り替えるように適合される。

更なる実施形態において、医療システムは、超音波プローブの向きに関する追跡データを生成するように適合されたプローブ追跡器を更に備え、プロセッサは、更に、追跡データに基づいて超音波プローブの向きを判定するように適合される。

更なる実施形態において、プローブ追跡器は、
光学的追跡器；及び
運動追跡器
のうちの１つ又は複数を備える。

実施形態において、医療システムは、超音波プローブを受け入れ、超音波プローブを所与の撮像位置に保持するように適合されたプローブ保持器を更に備え、プローブ保持器は、超音波プローブを所与の撮像位置に選択的にロックするように適合される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかであり、これらを参照して明瞭にされるであろう。

次に、本発明のより良好な理解のために、及び、本発明がどのように実行に移されるかをより明確に示すために、添付の図面が例示のみを目的として参照される。

全体的な動作を説明するために超音波診断撮像システムを図示する図である。 本発明の方法を図示する図である。 関心対象血管と対象者の頭蓋骨内の構造との間の空間的関係の例を図示する図である。 関心対象血管と対象者の頭蓋骨内の構造との間の空間的関係の例を図示する図である。

本発明が図面を参照して説明される。

詳細な説明及び特定の実施例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示すが、例示のみを目的とすると意図されるものであり、本発明の範囲を限定すると意図されるものでないことが理解されるべきである。本発明の装置、システム及び方法のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からより良好に理解されよう。図面は単なる概略であって、縮尺通りに描かれていないことが理解されるべきである。図面全体を通じて同一の又は類似の部分を示すために同一の参照番号が使用されることも理解されるべきである。

本発明は、３Ｄ視野内での超音波データの取得をガイドするための方法を提供する。方法は、第１の撮像場所における、３Ｄ視野と比べて縮小された視野から対象者の頭蓋領域の初期２ＤＢモード超音波データを取得するステップと、縮小された視野内で取得された初期２ＤＢモード超音波データに基づいて関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するか否かを判定するステップとによって始まる。もしも関心対象血管が３Ｄ視野内に位置しないならば、初期２ＤＢモード超音波データに基づいてガイダンス命令が生成され、ガイダンス命令は更なる超音波データを取得するための第２の撮像場所を示すように適合される。もしも関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するならば、３Ｄ視野から頭蓋領域の３Ｄドップラ超音波データが取得される。

最初に、例示的な超音波システムの一般的な動作が、図１を参照して、システムの信号処理機能を強調して説明され、というのは、本発明は、トランスデューサアレイによって測定される信号の処理に関するからである。

システムは、超音波を送信し、エコー情報を受信するためのトランスデューサアレイ６を有するアレイトランスデューサプローブ４を備える。トランスデューサアレイ６は、ＣＭＵＴトランスデューサ、ＰＺＴ又はＰＶＤＦなどの材料で形成された圧電トランスデューサ、又は任意の他の適切なトランスデューサ技術を備える。本実施例において、トランスデューサアレイ６は、関心領域の２Ｄ平面又は３次元的ボリュームをスキャン可能なトランスデューサ８の２次元的アレイである。別の実施例において、トランスデューサアレイは１Ｄアレイである。

トランスデューサアレイ６は、トランスデューサ要素による信号の受信を制御するマイクロビーム形成器１２に結合される。マイクロビーム形成器は、米国特許第５，９９７，４７９号（Ｓａｖｏｒｄら）、米国特許第６，０１３，０３２号（Ｓａｖｏｒｄ）及び米国特許第６，６２３，４３２号（Ｐｏｗｅｒｓら）において説明されているように、「グループ」又は「パッチ」と一般的に呼ばれるトランスデューサのサブアレイによって受信された信号の少なくとも部分的なビーム形成を行うことが可能である。

マイクロビーム形成器は全体的に任意選択的であることに留意されたい。更に、システムは、マイクロビーム形成器１２が結合され得る送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１６を含み、これは送信及び受信モード間でアレイをスイッチングし、マイクロビーム形成器が使用されず、トランスデューサアレイが主システムビーム形成器によって直接的に動作される場合に主ビーム形成器２０を高エネルギー送信信号から保護する。トランスデューサアレイ６からの超音波ビームの送信は、Ｔ／Ｒスイッチ１６によってマイクロビーム形成器に結合されたトランスデューサコントローラ１８及び主送信ビーム形成器（図示せず）によって指示され、主送信ビーム形成器は、ユーザインタフェース又は制御パネル３８のユーザ操作から入力を受信し得る。コントローラ１８は、送信モード中にアレイ６のトランスデューサ要素を（直接的に又はマイクロビーム形成器を介して）駆動するように構成された送信回路を含み得る。

典型的なラインごとの撮像シーケンスにおいて、プローブ内のビーム形成システムは、以下のように動作する。送信中に、ビーム形成器（実施態様に応じてマイクロビーム形成器でも主システムビーム形成器であってもよい）は、トランスデューサアレイ、又はトランスデューサアレイのサブ開口を作動させる。サブ開口は、より大きなアレイ内のトランスデューサの１次元的ライン又はトランスデューサの２次元的パッチである。送信モードにおいて、アレイ又はアレイのサブ開口によって生成された超音波ビームのフォーカシング及びステアリングは以下に説明されるように制御される。

対象者から後方散乱エコー信号を受信すると、受信された信号は、受信された信号を整列させるために（以下に説明されるように）受信ビーム形成され、サブ開口が使用されている場合には、次いで、サブ開口が、例えば１つのトランスデューサ要素分だけシフトされる。次いで、シフトされたサブ開口が作動され、トランスデューサアレイの全てのトランスデューサ要素が作動されるまでプロセスが繰り返される。

各ライン（又はサブ開口）について、最終的な超音波画像の関連付けられたラインを形成するために使用されるトータルな受信された信号は、受信期間中に所与のサブ開口のトランスデューサ要素によって測定された電圧信号の和である。以下のビーム形成プロセスに従って結果としてもたらされるライン信号は、典型的には無線周波数（ＲＦ）データと称される。次いで、様々なサブ開口によって生成された各ライン信号（ＲＦデータセット）は、最終的な超音波画像のラインを生成するための追加的な処理を受ける。時間経過に伴うライン信号の振幅における変化は、深度に伴う超音波画像の輝度における変化の一因となり、高振幅ピークは最終的な画像における明るいピクセル（又はピクセルの集合）に対応する。ライン信号の開始近くで現れるピークは、浅い構造からのエコーを表し、その一方で、ライン信号において後になって次第に現れるピークは、対象者内のより深い深さにおける構造からのエコーを表す。

トランスデューサコントローラ１８によって制御される機能のうちの１つは、ビームがステアリング及びフォーカシングされる方向である。ビームは、トランスデューサアレイから真っ直ぐ前方に（トランスデューサアレイに直交するように）ステアリングされ、又は、より広い視野のために異なる角度にステアリングされる。従って、コントローラ１８は、３Ｄ視野に対応する３Ｄボリュームにおける縮小された視野内でビームステアリングを方向付けすることを可能とし得る。送信ビームのステアリング及びフォーカシングは、トランスデューサ要素作動時間の関数として制御される。

２つの方法が、一般的な超音波データ取得において区別され得る。すなわち、平面波撮像及び「ビームステアリング」撮像である。２つの方法は、送信モード（「ビームステアリング」撮像）及び／又は受信モード（平面波撮像及び「ビームステアリング」撮像）におけるビーム形成の存在によって区別され得る。

先ずフォーカシング機能について見てみると、トランスデューサ要素の全てを同時に作動させることによって、トランスデューサアレイは、対象者内を進むにつれて発散する平面波を生成する。この場合、超音波のビームは、フォーカシングされないままである。トランスデューサの作動に位置依存性時間遅延を導入することによって、焦点ゾーンと称される所望のポイントにビームの波頭を収斂させることが可能である。焦点ゾーンは、横方向ビーム幅が送信ビーム幅の半分未満となるポイントとして定義される。このようにして、最終的な超音波画像の横方向解像度が向上される。

例えば、もしも時間遅延が、トランスデューサアレイの最も外側の要素から始めて中央の要素で終了するようにトランスデューサ要素を連続的に作動させるならば、焦点ゾーンは、中央の要素に沿ってプローブから離間した所与の距離において形成される。プローブからの焦点ゾーンの距離は、トランスデューサ要素の作動の各後続ラウンドの間の時間遅延に応じて変化する。ビームは、焦点ゾーンを通過した後、発散を開始し、遠距離場撮像領域を形成する。トランスデューサアレイに接近して位置する焦点ゾーンでは、超音波ビームは遠距離場において迅速に発散し、最終的な画像におけるビーム幅アーチファクトにつながることに留意されたい。典型的には、トランスデューサアレイと焦点ゾーンとの間に位置する近距離場は、超音波ビームの重複が大きいために詳細をほとんど表さない。故に、焦点ゾーンの場所を変化させることで、最終的な画像の品質に著しい変化をもたらし得る。

送信モードにおいては、超音波画像が複数の焦点ゾーン（その各々が異なる送信焦点を有する）に分割されない限り、ただ１つの焦点が定められることに留意されたい。

加えて、対象者内からエコー信号を受信すると、受信フォーカシングを実施するために、上述されたものと逆の処理を実施可能である。換言すれば、到来する信号は、トランスデューサ要素によって受信され、信号処理のためにシステム内に渡される前に電子的に時間遅延される。このことの最も単純な実施例は遅延和ビーム形成と称される。トランスデューサアレイの受信フォーカシングは、時間の関数として動的に調節可能である。

次にビームステアリングの機能について見てみると、トランスデューサ要素への時間遅延の正確な適用を通じて、超音波ビームがトランスデューサアレイを離れるに従って超音波ビームに所望の角度を与えることが可能である。例えば、トランスデューサアレイの第１のサイドのトランスデューサを作動させ、次いでアレイの反対サイドにおける残りのトランスデューサをシーケンスの終了時に作動させることによって、ビームの波頭には、第２のサイドに向かう角度が付けられる。トランスデューサアレイの法線に対するステアリング角度の大きさは、後続のトランスデューサ要素の作動の合間の時間遅延の大きさに依存する。

更に、ステアリングされたビームをフォーカシングさせることが可能であり、各トランスデューサ要素に適用される総時間遅延は、フォーカシング時間遅延及びステアリング時間遅延の両方の和である。この場合、トランスデューサアレイは、位相式アレイと称される。

作動のためにＤＣバイアス電圧を必要とするＣＭＵＴトランスデューサの場合、トランスデューサアレイのためのＤＣバイアス制御器４５を制御するためにトランスデューサコントローラ１８が結合され得る。ＤＣバイアス制御器４５は、ＣＭＵＴトランスデューサ要素に印加されるＤＣバイアス電圧を設定する。

トランスデューサアレイの各トランスデューサ要素について、典型的にはチャンネルデータと称されるアナログ超音波信号が、受信チャンネルを経由してシステムに入力される。受信チャンネルにおいて、部分的にビーム形成された信号が、マイクロビーム形成器１２によってチャンネルデータから生成され、次いで、主受信ビーム形成器２０に渡され、そこで、トランスデューサの個々のパッチからの部分的にビーム形成された信号は、無線周波数（ＲＦ）データと称される全体的にビーム形成された信号へと合成される。各ステージにおいて実施されるビーム形成は、上述されたように実行され、又は、追加的な機能を含む。例えば、主ビーム形成器２０は、１２８個のチャンネルを有し、その各々が、数ダース又は数百個のトランスデューサ要素のパッチから部分的にビーム形成された信号を受信する。このようにして、トランスデューサアレイの数千個のトランスデューサによって受信された信号は、１つのビーム形成された信号に効果的に寄与し得る。

ビーム形成された受信信号は、信号プロセッサ２２に結合される。信号プロセッサ２２は、受信されたエコー信号を、帯域通過フィルタリング、デシメーション、Ｉ及びＱ成分分離、組織及び微小気泡から戻ってきた非線形的（基本周波数のより高い高調波）エコー信号の識別を可能とするように線形的及び非線形的信号を分離するように働く高調波信号分離など、様々なやり方で処理し得る。信号プロセッサは、スペックル低減、信号合成、及びノイズ除去等の追加的な信号増強も実施する。信号プロセッサにおける帯域通過フィルタはトラッキングフィルタでもよく、その通過帯域は、エコー信号がより深い深さから受信されるにつれて、高周波数帯域から低周波数帯域にスライドし、それによって、典型的には解剖学的情報を欠いたより深い深さからのより高い周波数のノイズを拒絶する。

送信及び受信のためのビーム形成器は、異なるハードウェアにおいて実現され、異なる機能を有し得る。勿論、受信機ビーム形成器は、送信ビーム形成器の特性を考慮して設計される。図１においては、簡略化のために、受信機ビーム形成器１２、２０だけが図示されている。完全なシステムにおいては、送信マイクロビーム形成器及び主送信ビーム形成器を有する送信チェーンも存在するであろう。

マイクロビーム形成器１２の機能は、アナログ信号経路の数を減少させるために、信号の初期合成を提供することである。これは、典型的には、アナログドメインにおいて実施される。

最終的なビーム形成は、主ビーム形成器２０において、典型的にはデジタル化の後になされる。

送信及び受信チャンネルは、固定的な周波数帯域を有する同一のトランスデューサアレイ６を使用する。しかしながら、送信パルスが占める帯域幅は、使用される送信ビーム形成に応じて変化し得る。受信チャンネルは、全体的なトランスデューサ帯域幅を捕捉し得（これは古典的な手法である）、又は、帯域通過処理を使用することによって、所望の情報（例えば、主高調波の高調波）を含む帯域幅だけを抽出し得る。

次いで、ＲＦ信号（取得された超音波データを表現する）は、Ｂモード（すなわち、輝度モード又は２Ｄ撮像モード）プロセッサ２６及び／又はドップラプロセッサ２８に結合される。Ｂモードプロセッサ２６は、器官の組織及び血管などの身体内の構造の撮像のために、受信された超音波信号に対して振幅検知を実施する。ラインごとの撮像の場合には、各ライン（ビーム）は、関連付けられたＲＦ信号によって表現され、その振幅は、Ｂモード画像におけるピクセルに割り当てられる輝度値を生成するために使用される。画像内のピクセルの正確な場所は、ＲＦ信号に沿った関連付けられた振幅測定の場所及びＲＦ信号のライン（ビーム）番号によって求められる。米国特許第６，２８３，９１９号（Ｒｏｕｎｄｈｉｌｌら）及び米国特許第６，４５８，０８３号（Ｊａｇｏら）において説明されるように、このような構造のＢモード画像は、高調波又は基本画像モードにおいて、又はこの両者の組合せにおいて形成される。ドップラプロセッサ２８は、画像野における血球の流動などの運動する物質の検知のために、組織運動及び血流から生じる時間的に互いに異なる信号を処理する。ドップラプロセッサ２８は、典型的には、身体内の選択されたタイプの物質から戻ったエコーを通過又は拒絶するように設定されたパラメータを有する壁フィルタを含む。

Ｂモード及び／又はドップラプロセッサによって生成される構造及び運動信号は、スキャンコンバータ３２と多平面リフォーマッタ４４とに結合され得る。スキャンコンバータ３２は、エコー信号をそれらが受信された空間的関係に、所望の画像フォーマットにおいて配置する。換言すれば、スキャンコンバータは、ＲＦデータを円柱座標系から画像ディスプレイ４０上での超音波画像の表示に適したデカルト座標系へと変換するように働く。Ｂモード撮像の場合においては、所与の座標におけるピクセルの輝度は、その場所から受信されたＲＦ信号の振幅に比例する。例えば、スキャンコンバータは、エコー信号を、２次元的な（２Ｄ）扇形状フォーマット又はピラミッド状の３次元的な（３Ｄ）画像に配置する。スキャンコンバータは、Ｂモード構造画像を画像野のポイントにおける運動に対応する色と重畳し得、ここで、ドップラ推定速度は所与の色を生む。合成されたＢモード構造画像及びカラードップラ画像は、構造画像野内の組織及び血流の運動を表す。米国特許第６，４４３，８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）において説明されているように、多平面リフォーマッタは、身体のボリューム領域における共通平面内のポイントから受信されたエコーを、その平面の超音波画像へと変換する。米国特許第６，５３０，８８５号（Ｅｎｔｒｅｋｉｎら）において説明されているように、ボリュームレンダラ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３Ｄ画像に変換する。

２Ｄ又は３Ｄ超音波画像は、画像ディスプレイ４０上での表示のための更なる分析、増強、バッファリング、及び一時的保存のために、スキャンコンバータ３２、多平面リフォーマッタ４４、及びボリュームレンダラ４２から、画像プロセッサ３０に結合される。撮像プロセッサは、例えば強い減衰又は屈折に起因する音響陰影、例えば弱い減衰に起因する後方増強、例えば反射率の高い組織界面が極めて接近して位置する残響アーチファクトなどの特定の撮像アーチファクトを最終的な超音波画像から除去するように適合される。加えて、画像プロセッサは、最終的な超音波画像のコントラストを向上させるために、特定のスペックル低減機能を取り扱うように適合される。

撮像のために使用されることに加えて、ドップラプロセッサ２８によって生成された血流値及びＢモードプロセッサ２６によって生成された組織構造情報は、定量化プロセッサ３４に結合され得る。定量化プロセッサは、器官のサイズ及び在胎齢などの構造的測定値に加えて、血流のボリュームレートなどの種々の流動状態の測定値を生成する。定量化プロセッサは、ユーザ制御パネル３８から、測定が行われるべき画像の解剖学的構造におけるポイントなどの入力を受信する。

定量化プロセッサからの出力データは、ディスプレイ４０上の画像による測定グラフィック及び値の再現のため、及び、画像ディスプレイ４０からの音響出力のために、グラフィックプロセッサ３６に結合され得る。グラフィックプロセッサ３６は、超音波画像とともに表示するためのグラフィック重畳も生成し得る。これらのグラフィック重畳は、患者名、画像の日付及び時間、撮像パラメータなどの標準的な識別情報を含み得る。これらの目的のために、グラフィックプロセッサは、ユーザインタフェース３８から、患者名などの入力を受信する。ユーザインタフェースは、トランスデューサアレイ６からの超音波信号の生成、従って、トランスデューサアレイ及び超音波システムによって生成される画像を制御するために、送信コントローラ１８にも結合され得る。コントローラ１８の送信制御機能は、実施される機能のうちの１つに過ぎない。コントローラ１８は、動作のモード（ユーザによって与えられる）、対応して必要な送信機構成、及び受信機のアナログ－デジタルコンバータにおける帯域通過構成も考慮する。コントローラ１８は、固定的な状態のステートマシンであってよい。

ユーザインタフェースは、多平面リフォーマット（ＭＰＲ）画像の画像野における定量化された測定を実施するために使用される複数のＭＰＲ画像の平面の選択及び制御のために多平面リフォーマッタ４４にも結合される。

本明細書において説明される方法は、処理ユニット上で実施される。このような処理ユニットは、図１を参照して上述されたシステムなどの超音波システム内に位置する。例えば、上述された画像プロセッサ３０が、以下に詳述される方法のステップのいくつか又は全てを実施する。代替的に、処理ユニットは、対象者に関連する入力を受信するように適合された、監視システムなどの任意の適切なシステム内に位置する。

図２は、３Ｄ視野内での超音波データの取得をガイドするためのコンピュータによって実施される方法１００を図示する。

方法は、ステップ１１０において、第１の撮像場所における縮小された視野から対象者の頭蓋領域の初期２ＤＢモード超音波データを取得することによって始まり、この撮像場所は３Ｄ視野内にある。

提案される方法は、関心対象血管の場所を特定し、血流を定量化する３Ｄカラードップラ、又はパワードップラ撮像ルーチンに切り替える前に、超音波プローブを最初に位置決めするために初期２ＤＢモード超音波データを利用する画像ガイダンスルーチンとして実現される。このようにして、２ＤＢモード撮像において利用可能な高フレームレートが、プローブを正確に位置決めするために使用され、しばしば取得のためにはより長い時間を要する３Ｄドップラ技術の堅牢な流動の定量化によって、ユーザは関心対象血管の正確な測定値を取得することができる。

言い方を変えると、方法は、位置決め段階において、全体的な３Ｄドップラ撮像を使用するのではなく、高フレームレートの２ＤＢモード撮像を使用して、経頭蓋血管撮像のための超音波プローブの位置の正確性を迅速に判定する手段を提供する。

換言すれば、２ＤＢモード撮像を使用することによって、３Ｄドップラ撮像を使用した後続の流動監視のために超音波プローブを迅速に向き付けることが可能となる。

ステップ１２０において、第１の撮像場所から初期２ＤＢモード超音波データに基づいて関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するか否かが判定される。

関心対象血管が第１の撮像場所から３Ｄ視野内に位置するか否かの判定は、いくつかのやり方によって実施される。

例えば、関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するか否かを判定するステップは、初期２ＤＢモード超音波データに基づいて、縮小された視野内で、解剖学的特徴、例えば骨構造を、非限定的な実施例においてはプロセッサ３０によって、特定するステップと、特定された解剖学的特徴に基づいて血管が３Ｄ視野内に位置する可能性を判定するステップとを有する。このような解剖学的特徴の特定は、２Ｄ超音波画像の取得されたＢモード超音波データを、頭蓋骨の骨及び血管構造を示す他の画像モダリティのデータベースと比較することによって実施され得る。プロセッサ３０は、このようなデータベースにアクセスし、初期２ＤＢモード超音波データに畳み込みニューラルネットワークを適用するように適合された手段を有する。代替的に、解剖学的特徴の特定のステップは、プロセッサ３０の物理的な場所とは異なる場所（例えば、クラウド）において実施され得る。

脳及び頭部の磁気共鳴血管造影、ＣＴ血管造影、デジタル減算血管造影、及び放射性撮像が、人間の脳血管系を示す他の画像モダリティの３Ｄ地図を提供する。結果として、ＭＣＡなどの主な脳の血管の場所は、頭蓋骨における骨構造に対して一貫して位置されていることが知られている。

換言すれば、関心対象血管が超音波プローブの視野内に位置する可能性が、視野内の骨構造の認識に基づいて判定される。

頭蓋骨内の構造に対する関心対象血管の場所の例が、以下において図３Ａ及び図３Ｂを参照して議論される。

特定された解剖学的特徴に基づいて血管が３Ｄ視野内に位置する可能性を判定するステップは、第１撮像場所における縮小された視野から２Ｄカラードップラ超音波データを取得するステップを有する。

２Ｄカラードップラ超音波データは、縮小された視野内の任意の運動、すなわち血流を明らかにする。撮像平面に対する流動の方向、並びに流動の大きさ及び流量は、関心対象血管が本当に示されているか否かを判定するために使用される。

関心対象血管が３Ｄ視野内に位置するか否かの判定は、初期２ＤＢモード超音波データに畳み込みニューラルネットワークを適用するステップを有する。例えば、畳み込みニューラルネットワークは、任意の適切な画像認識技術を使用して視野内の骨構造を認識し、認識された構造に基づいて血管が視野を占める可能性を判定するために用いられる。畳み込みニューラルネットワークは、カラードップラデータとＢモードデータとの組合わせである２Ｄ二重カラードップラデータを使用して訓練され、これは、構造（Ｂモードデータによって示される）に対する流動のエリアの場所（ドップラデータによって示される）が学習されることを意味する。

ステップ１２０において、関心対象血管が３Ｄ視野内に位置しないと判定されたならば、方法はステップ１３０に進む。

ステップ１３０において、初期２ＤＢモード超音波データに基づいてガイダンス命令が生成され、ガイダンス命令は更なる超音波データを取得するための第２の撮像場所を示すように適合される。次いで、方法は、ステップ１１０に戻り、そこでは、初期超音波データの代わりに、この更なる超音波データが使用される。

ガイダンス命令は、方法及びシステムの実施態様に基づいて変化する。例えば、超音波データは、超音波プローブによって取得される。上述された超音波データを収集するために使用される超音波プローブにはいくつかの実施態様がある。例えば、超音波プローブは、線形トランスデューサアレイ、複数の線形トランスデューサアレイ、又は２Ｄトランスデューサアレイを含む。

ユーザに提供されるガイダンス命令は、間接的なやり方で提供されてよい。換言すれば、システムは、初期超音波データを分析し、超音波プローブとは別個のガイダンス手段によってガイダンス信号を生成する。例えば、視覚的ガイダンス信号が生成される場合、ユーザが超音波プローブを移動させるべき方向を示す矢印がスクリーン（画像ディスプレイ４０）上に表示される。スクリーンは、患者監視システムのスクリーンと同一のスクリーンであってもよい。

代替的に、ユーザにガイダンスを提供するための手段は超音波プローブ自体に含まれる。例えば、超音波プローブは、ユーザを第２の撮像位置にガイドするための音響的命令、視覚的命令、電子制御信号、触覚的命令のうちの１つ又は複数を生成するように適合される。

視覚的フィードバックの場合、超音波プローブは、１つ又は複数のＬＥＤを備え、これは、超音波プローブがどのように移動されるべきかに関する視覚的信号をユーザに提供する。音響的命令の場合、音響的命令をユーザに供給するために１つ又は複数のスピーカが備えられる。触覚的フィードバックが使用される場合、超音波プローブは、１つ又は複数の振動モジュールを備え、これは、ユーザによって解釈される触覚的命令を提供するように作動（又は作動停止）する。電子命令信号の実施例の場合、フィードバックは、モニタなどの遠隔のデジタル表示手段に提供され、これは、適切な形態の命令をユーザに提示する。

ガイダンス命令は畳み込みニューラルネットワークを使用して生成され、これは、初期超音波データの以前のセット及び正しい撮像位置に到着するために必要とされる運動によって訓練される。このようにして、畳み込みニューラルネットワークは、プローブを初期撮像位置から第２の撮像位置へと移動させるためのより効率的な運動を学習する。

ユーザガイダンス情報によって任意の数の更なる撮像場所が示されてよいことに留意されたい。例えば、初期２ＤＢモード超音波データから、関心対象血管はいくつかの異なる撮像場所から撮像され得ると判定される。この場合、ユーザガイダンス命令は、代替的な撮像場所の各々について生成されてユーザに提供され、次いで、ユーザは、超音波プローブを移動させるための代替的な撮像場所のうちの１つを選択する。更に、システムは、更なる撮像が将来のユーザに必要とされるであろうから、代替的な撮像場所を記憶する。

ステップ１２０において、関心対象血管が３Ｄ視野内に位置すると判定されたならば、方法はステップ１４０に進む。

ステップ１４０において、３Ｄ視野を使用して３Ｄドップラ超音波データが頭蓋領域から取得される。換言すれば、関心対象血管が３Ｄ視野内にあると初期２ＤＢモード超音波データが確認されると、これもプロセッサ３０に結合されたコントローラ１８によって、撮像モードが所望の３Ｄドップラ撮像モードに切り替えられる。

次いで、３Ｄドップラ超音波データは、関心対象血管内の血流を（例えば、ドップラプロセッサ２８によって）分析するために使用される。

加えて、関心対象血管が３Ｄ視野内に位置すると判定されたならば、方法は、例えばプロセッサ３０を使用して、３Ｄ視野内の骨構造を測定するステップと、この骨構造の空間的フィルタリングのためのカーネルを生成するステップと、カーネルを３Ｄドップラ超音波データに適用するステップとを更に有する。

換言すれば、関心対象血管に関する３Ｄドップラ超音波データを遮断し、最終画像において干渉を起こす視野内の構造は、専用的に生成されたカーネルを使用してフィルタリングによって取り除かれる。

上述された方法は、図１を参照して上述されたシステムなどの超音波システム内で実行される。図１において、システムの別個の機能ユニットが別個の要素として説明され、図示されたが、それらの正確な実施態様は、より少ない量のハードウェア要素によって実現され得、その各々がいくつかのユニットの機能を実施する。しかしながら、この方法は、超音波データを受信可能な任意のデバイス上で用いられてもよい。例えば、超音波プローブが、超音波データを取得するために使用され、次いで、超音波データは、上述された方法を実行するために別個の患者モニタに提供される。データは、任意の適切な通信手段によって提供される。

超音波データが超音波プローブによって直接的に取得される場合、方法は、第１の撮像位置における超音波プローブの向きを判定するステップと、超音波プローブの向きと初期２ＤＢモード超音波データとに基づいてプローブ操作命令を生成するステップとを更に有する。

プローブ操作命令は、第２の撮像位置に到達するために超音波プローブがどのように調節されるべきかを示すように適合される。プローブ操作命令は、上述されたガイダンス命令と同様のやり方で送達される。

加えて、方法は、特には３Ｄドップラ撮像モードにあるときに、追加的な２ＤＢモード超音波データを周期的に取得するステップも有する。視野内の関心対象血管の運動を判定するために、追加的な２ＤＢモード超音波データは初期２ＤＢモード超音波データと比較される。更に、超音波プローブの運動もこのようにして判定される。

３Ｄドップラ超音波データを取得するときに正しい位置にプローブが確実に保持されるために、新規のガイダンス命令が、検知された運動に基づいて生成される。

上述された方法は、Ｄ．Ｈ．Ｂａｌｌａｒｄによる「Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｉｎｇ ｔｈｅ Ｈｏｕｇｈ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｓｈａｐｅｓ」、Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔ、ｖｏｌ．１３、ｎｏ．２、１１１～１２２ページ、Ｊａｎ、１９８１において説明される高速の２Ｄ一般化ハフ変換、及び／又は、Ｙｕｈａｉ Ｌｉ、Ｊｉａｎ Ｌｉｕ、Ｊｉｎｗｅｎ Ｔｉａｎ、及びＨｏｎｇｂｏ Ｘｕによる「Ａ ｆａｓｔ ｒｏｔａｔｅｄ ｔｅｍｐｌａｔｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｏｉｎｔ ｆｅａｔｕｒｅ」、２００５，ｖｏｌ．６０４３、６０４３１Ｐ～６０４３－７ページにおいて説明されるテンプレートマッチング技術を利用する。

図３Ａは、超音波検査中の対象者の頭部内での脳の血管２１０と骨構造（翼口蓋窩２２０（この例においては関心対象血管に隣接している）、後頭基部２３０、前方骨傾斜２４０など）との間の空間的関係の例２００を図示する。ここで、中大脳動脈、つまり関心対象血管２１０は、Ｂモード超音波画像において視認できる前方骨傾斜２４０、後頭基部２３０及び翼口蓋窩２２０に極めて接近している。図３Ｂは、磁気共鳴（ＭＲ）血管造影における翼口蓋窩２２０及び関心対象血管の近傍を図示する。

例として、上述された方法は、以下のように実現される。

ユーザ、例えば臨床医は、対象者の側頭骨の上に超音波プローブを設置する。実施例において、ユーザは、ユーザインタフェースを介して、どの血管を見つけることを望むか示す。次いで、ガイダンス命令がユーザの選択に基づいて生成される。

次いで、ユーザは、超音波プローブを大まかに、例えばミリメートル単位の並進及び関節への小さな角度付けを実施することによって、選択された関心対象血管が視野内にあると判定されるまで操作する。この段階において、超音波プローブは、２ＤＢモード撮像モードにおいて動作しており、これは、ユーザへのプローブガイダンスフィードバックが高い更新レート（例えば、＞１０Ｈｚ）を有することを意味する。

プローブが血管の方に向けられていると判定されると、ユーザは、プローブを所定位置に固定するようにガイドされる。最適なプローブの場所／向きが特定されると、３Ｄドップラモード撮像への撮像システムの自動的な遷移、及び、関心対象血管の予期される場所に基づくドップラ窓の初期位置の自動的設置がなされる。

上に議論されたように、説明される方法は、任意の医療システムのプロセッサ上で実現される。超音波システムの実施例を見ると、上述された方法は、少なくともＢモード撮像モード及びカラードップラ撮像モードの組合わせにおいて、及び、追加的に、パワードップラ撮像モード及び／又はｍモード撮像モードにおいて動作可能なコンパクトな超音波システムにおいて実現される。対象者の頭蓋領域に位置する関心対象血管は、しばしば、エコー源性の骨構造に極めて接近して位置しているので、超音波システムは、モデルの訓練のために使用される複数の平面（例えば、ｘ平面又は複数の標高面）の取得を駆動する。

超音波システムは経頭蓋超音波プローブを含み、これは、ユーザによって耳の前方の頭部の表面に沿って操作され得るコンパクトなマトリックス超音波プローブであり、対象者の頭蓋領域のボリュメトリック取得を可能とする。

プローブの視野内に関心対象血管が見つからないなら、ユーザは、所望のビューを達成するためにプローブがどのように操作されるべきかに関するガイダンス命令を受信する。

実施例において、畳み込みニューラルネットワークは、差動的姿勢（すなわち、血管流動の撮像に最適な向きにプローブを位置付けるために必要とされる並進及び／又は角度付け）の形態のプローブガイダンスをユーザに提供するように訓練される。この場合、初期２ＤＢモード超音波データ（又は、追加的に、二重２Ｄカラードップラ超音波データ、又はパワードップラ超音波データ、並びに／又は多平面２ＤＢモード超音波データ）が、ネットワークへの入力として使用される。次いで、畳み込みニューラルネットワークは、関心対象血管の撮像のための向きにプローブを向けるために必要とされる差動的姿勢（例えば、プローブ運動の５自由度を有する）を出力する。

この畳み込みニューラルネットワークは、いくつかのやり方によって訓練される。例えば、多くの対象者から予測的なやり方によって、グラウンドトルースデータが取得される。実施例において、一連の対象者（例えば２５人の対象者）が、スキャン処理中のプローブの運動を追跡するためにプローブ本体及び患者頭部に強固に固定された光学的追跡マーカを有する超音波プローブを使用して両側性のＴＣＤスキャンを受ける。関心対象血管のＴＣＤ撮像は、経験豊かなＴＣＤ音波検査者によって通常の標準治療に従って進められ、追跡及び二重カラードップラ画像は、同期的にメモリに保存される。関心対象血管の場所が特定されると、データ取得は終了される。超音波撮像の各フレームについて、最終フレームにおける姿勢に対する差動的姿勢が計算される。換言すれば、各２Ｄ超音波画像について、プローブの３Ｄ視野内で関心対象血管が中心になる場所へとプローブを操作するために必要とされる運動が測定され、モデル訓練におけるグラウンドトルースとして使用される。

いったん訓練されると、ネットワークは、プローブ操作のためにユーザに提供される、入力された２ＤＢモード超音波データに基づくガイダンス命令を生成するために使用される。

超音波データの取得中に、プローブ又は血管は運動することがある。それ故、システムは、プローブ又は血管の運動の迅速な、流動から独立した判定を提供するように適合される。

例えば、デフォルトで設定された及び／又はユーザによって修正された周期的な間隔において、システムは、ライブ２ＤＢモード画像を、関心対象血管の場所の特定に成功した後に取得されたパイロット２ＤＢモード画像のセットと比較する。これらの画像は、従来の２Ｄ手法において、又は多平面的手法（例えば、ｘ平面又は複数の標高面）において取得され得る。プローブの再構成中の画像マッチングが、ライブ画像を関心対象血管の場所の特定に成功した後に取得された標高面のセットと繰り返し比較することによって、画像の相互相関を使用して実施される。

加えて、プローブは、運動センサを備える。大まかな指向性運動を判定するために、プローブ操作フェイズ中のプローブの運動の追跡は、２ＤＢモード超音波データと組合わされ得る。更に、もしも関心対象血管が視野から失われたと判定されたならば、運動の期間のジャイロスコープ記録が、関心対象血管の場所が特定されたときのプローブの元の向きに向かって戻すようにガイドするために使用される。

説明された方法及びシステムは、超音波プローブを操作しているユーザ又は自動化されたシステムにガイダンスを提供するために使用される。超音波プローブは、選択的にプローブを対象者の頭部に強固に固定するデバイスに装着される。このようなデバイスは、プローブの１つ又は複数の自由度を有し、ロック機構を備える。

特許請求された発明を実践するにあたって、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、開示された実施形態に対する変形例が、当業者によって理解及び実行され得る。特許請求の範囲において、「備える、含む、有する」という語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は、複数性を排除するものではない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲に列挙されたいくつかのアイテムの機能を完遂し得る。特定の手段が互いに異なる従属請求項において列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合わせが有利に使用され得ないことを示すものではない。上記においてコンピュータプログラムが議論されているならば、コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又はその一部として供給される、光学的記憶媒体又は固体媒体などの適切な媒体上に記憶／分配されてよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線の遠隔通信システムを介してなど、他の形態において分配されてもよい。「適合される」という語が特許請求の範囲又は説明において使用されているならば、「適合される」という語は「構成される」という語と等価であると意図されることに留意されたい。特許請求の範囲における任意の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. ３Ｄ視野内での超音波データの取得をガイドするためのコンピュータによって実施される方法であって、前記方法は、
   第１の撮像場所において、前記３Ｄ視野内の縮小された視野から対象者の頭蓋領域の初期２ＤＢモード超音波データを取得するステップと、
   前記初期２ＤＢモード超音波データに基づいて、前記第１の撮像場所において関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置するか否かを判定するステップと、
   もしも前記関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置しないならば、
   前記初期２ＤＢモード超音波データに基づいてガイダンス命令を生成するステップであって、前記ガイダンス命令は更なる超音波データを取得するための第２の撮像場所を示し、前記第２の撮像場所は前記第１の撮像場所とは異なる場所である、ステップと、
   もしも前記関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置するならば、
   前記３Ｄ視野から前記頭蓋領域の３Ｄドップラ超音波データを取得するステップと
   を有する、方法。
2. 前記関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置するか否かを判定するステップは、
   前記初期２ＤＢモード超音波データに基づいて、前記縮小された視野内で、解剖学的特徴、例えば骨構造を特定するステップと、
   特定された前記解剖学的特徴に基づいて前記関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置する可能性を判定するステップと
   を有する、請求項１に記載の方法。
3. 特定された前記解剖学的特徴に基づいて前記関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置する可能性を判定するステップは、前記第１の撮像場所における前記縮小された視野から２Ｄカラードップラ超音波データを取得するステップを有する、請求項２に記載の方法。
4. 前記関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置するか否かの可能性を判定するステップは、前記初期２ＤＢモード超音波データに畳み込みニューラルネットワークを適用するステップを有する、請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記畳み込みニューラルネットワークは、２Ｄ二重カラードップラデータを使用して訓練される、請求項４に記載の方法。
6. 前記超音波データは超音波プローブによって取得され、前記方法は、
   前記第１の撮像場所における前記超音波プローブの向きを判定するステップと、
   前記超音波プローブの前記向きと前記初期２ＤＢモード超音波データとに基づいてプローブ操作命令を生成するステップであって、前記プローブ操作命令は、前記第２の撮像場所に到達するために前記超音波プローブがどのように調節されるべきかを示す、ステップと
   を更に有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記超音波プローブの前記向きを判定するステップは、
   前記超音波プローブの前記向きに関する追跡データを取得するステップと、
   前記追跡データに第２の畳み込みニューラルネットワークを適用するステップと
   を有する、請求項６に記載の方法。
8. もしも前記関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置するならば、前記方法は、
   前記３Ｄ視野内の骨構造を測定するステップと、
   前記骨構造の空間的フィルタリングのためのカーネルを生成するステップと、
   前記カーネルを前記３Ｄドップラ超音波データに適用するステップと
   を更に有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 追加的な２ＤＢモード超音波データを周期的に取得するステップと、
   前記追加的な２ＤＢモード超音波データを前記初期２ＤＢモード超音波データと比較するステップと、
   前記比較に基づいて、前記関心対象血管の運動を判定するステップと
   を更に有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記超音波データは超音波プローブによって取得され、前記方法は、前記比較に基づいて前記超音波プローブの運動を判定するステップを更に有する、請求項９に記載の方法。
11. ３Ｄ視野内での超音波データの取得をガイドする医療システムであって、前記医療システムはプロセッサを備え、
    前記プロセッサは、
    第１の撮像場所において、前記３Ｄ視野内の縮小された視野から対象者の頭蓋領域の初期２ＤＢモード超音波データを取得することと、
    前記初期２ＤＢモード超音波データに基づいて、前記第１の撮像場所において関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置するか否かを判定することと、
    もしも前記関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置しないならば、
    前記初期２ＤＢモード超音波データに基づいてガイダンス命令を生成することであって、前記ガイダンス命令は更なる超音波データを取得するための第２の撮像場所を示し、前記第２の撮像場所は前記第１の撮像場所とは異なる場所である、ことと、
    もしも前記関心対象血管が前記３Ｄ視野内に位置するならば、
    前記３Ｄ視野から前記頭蓋領域の３Ｄドップラ超音波データを取得することと
    を実施する、医療システム。
12. 前記医療システムは、前記プロセッサと通信する超音波プローブを更に備え、前記超音波プローブは２Ｄ超音波データ及び３Ｄ超音波データを取得し、前記プロセッサは、制限された視野を有する２ＤＢモード超音波取得モードにおいて前記超音波プローブを始動させ、もしも前記関心対象血管が全体的な前記３Ｄ視野内に位置するならば、前記超音波プローブを全体的な視野を有する３Ｄカラードップラ超音波取得モードに切り替える、請求項１１に記載の医療システム。
13. 前記医療システムは、前記超音波プローブの向きに関する追跡データを生成するプローブ追跡器を更に備え、前記プロセッサは、更に、前記追跡データに基づいて前記超音波プローブの前記向きを判定する、請求項１２に記載の医療システム。
14. 前記プローブ追跡器は、光学的追跡器及び運動追跡器のうちの１つ又は複数を備える、請求項１３に記載の医療システム。
15. 前記医療システムは、前記超音波プローブを受け入れて所与の撮像位置に保持するプローブ保持器を更に備え、前記プローブ保持器は、前記超音波プローブを前記所与の撮像位置に選択的にロックする、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の医療システム。

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