JP7334345B2 - 超音波パッチを配置するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波撮像の分野に関し、特に超音波撮像パッチの分野に関する。

典型的には、超音波装置が、超音波専門家によって動作され、必要な画像を取り込むプローブである。プローブは、診断に対して非常に有用であるが、血管アクセス、ＣＴＯ交差、動静脈瘻及び膝下（ＢＴＫ）治療などの処置中のモニタリング及び視覚化に対してあまり有用ではない。主な理由は、臨床医が処置を実行することを可能にするように、画像をハンズフリー方式で実行されなければならないことである。

多くの異なる超音波パッチは、この目的のために設計されてきたが、しかしながら、ハンズフリー撮像の問題を解決するが、様々な問題が、依然として存在する。例えば、現在の超音波パッチは、治療／モニタリング中の対象の配置置及び移動におけるパッチの小さなずれを補正する手段、長いモニタリング期間にわたって安定した画像を生成する手段、及び様々な深度で血管を撮像するための焦点深度の変化を処理する手段を提供しない。

対象の表面に対する超音波プローブの固定の間、小さな移動が、可能である。加えて、治療中、皮膚は、装置を挿入する間の皮膚の操作及び対象の移動により、血管に対して移動する。両方とも、結果として、より正確でない最終画像をもたらし、パッチの交換を必要とすることさえありうる。

更に、撮像される必要がある血管は、しばしば、皮膚の下の深度において変化する。いくつかの血管は、皮膚の直下にあり、一方、他の領域では、血管が、皮膚の表面の下５０ｍｍまで、又はそれ以上である。これは、異なる焦点深度を必要とし、これは、現在、単一の標準プローブでは不可能である。現在、臨床医は、時々、この目的のためにＵＳゲルで満たされた手袋を使用するが、しかしながら、その使用は、非常に煩わしい。

したがって、対象の表面における、超音波プローブを配置するより信頼性の高い手段及び、特に超音波パッチが必要とされている。

米国特許出願公開第２０１０／０１６８５７７号明細書は、固定システムと、固定システムに接続するように構成されたプローブとを含む、患者から超音波生成データを取得するための装置を開示している。

本発明は、請求項により規定される。

本発明の一態様による例によれば、対象の表面上に超音波パッチを配置するための装置が、提供され、装置は、
第１の固定ユニットであって、第１の位置において対象の表面に固定されるように構成される、第１の固定ユニットと、
第２の固定ユニットであって、前記第１の位置と前記第１の位置とは異なる第２の位置との間に前記対象の露出面の空間を有する、前記第２の位置において前記対象の表面に固定されるように構成される、第２の固定ユニットと、
前記空間内の前記対象の露出面上に配置するための保持ユニットであって、前記超音波パッチを受け入れるように構成される、保持ユニットと、
を有し、
前記保持ユニットが、前記対象の表面において前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットと結合されるように構成され、これによって、前記対象の前記露出面に隣接して前記保持ユニットを固定し、前記保持ユニットが、前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットに結合される場合に、前記保持ユニットの位置が、前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットに対して調整可能である。

装置は、超音波画像が最初に対象に固定された後に、取り込まれた画像を微調整するために、超音波変換器の位置が、ユーザによる手動調整によって、又は機械的調整機構を使用する自動調整によって調整され得る、ハンズフリー超音波撮像の手段を提供する。

このようにして、超音波プローブの位置は、プローブ及び保持ユニットの全体再配置を必要とせずに、配置又は対象の移動における誤差を補償するように調整されてもよい。

ハウジングユニットを受ける２つの固定ユニットの間に対象の表面の露出部分を有するように、２つの異なる位置において対象に固定されるように構成された２つの別個の固定ユニットを設けることによって、固定ユニットは、任意の好適な寸法のハウジングユニットを受けるように配置されてもよい。加えて、固定ユニットが、ハウジングユニットのいずれかの側に配置されると、クランプ圧力が、ハウジングユニット又は超音波パッチに直接的に印加されず、これは、パッチ及び撮像領域の歪みを引き起こし、それによって、装置とともに使用される場合にパッチの撮像精度を高めることができる。

一実施形態では、保持ユニットの位置は、
平行移動調整と、
回転調整と、
のうちの１つ又は複数によって調整可能である。

このようにして、プローブの位置は、必要とされる任意の方法で調整され得る。プローブの位置は、対象の表面に接する平面において、又は対象の表面に接する平面において調整されてもよい。

一実施形態では、装置は、保持ユニットの位置が変更されることができないように、保持ユニットを対象の表面に固定するように構成された永久固定ユニットを更に有する。

このようにして、正しい位置が見つかると、保持ユニット（及び超音波プローブ）は、長期間の撮像のために適所に固定され得る。

一実施形態では、装置は、保持ユニットに取り外し可能に結合されるように構成された一時的ハンドルを有する。

このようにして、ハンドルが、対象により装着される場合に装置の一部を残すことをハンドルに要求せずに、配置及び調整の精度を向上させるように設けられてもよい。

更なる実施形態では、一時的ハンドルが、磁石を介して保持ユニットに結合される。

一実施形態によると、保持ユニットは、超音波トランスデューサと対象の表面との間の距離を調整するように構成されたスタンドオフ部分を有する。

このようにして、異なる焦点深度が、トランスデューサによって撮像されてもよい。

更なる実施形態では、装置は、トランスデューサアレイを有する超音波パッチを更に有し、スタンドオフ部分は、対象の表面に隣接する開口窓を有し、開口窓は、第１の幅を有する第１の部分と、第１の部分のいずれかの側に位置する第２の幅を有する第２の部分とを有し、第１の幅は、第２の幅よりも小さく、開口窓は、使用時にトランスデューサアレイが開口窓とアラインされるように構成される。

更なる実施形態では、スタンドオフ部分は、超音波トランスデューサと対象の表面との間に音響結合を提供するように構成されたスタンドオフ材料を有する。このようにして、音響結合が、改善されうる。

更なる実施形態では、スタンドオフ材料が、アクアゲル材料を有する。

このようにして、音響結合は、長い撮像期間に対して維持され得る。

一実施形態では、第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットは、それぞれ、
対象の表面に適合し、付着するように構成された接着パッチと、
保持ユニットを受け入れるように構成された凹部を有する受け入れユニットと、
を有し、
保持ユニットは、受け入れユニットによって受け入れられるように構成された突出部を有する。

本発明の一態様による例によれば、対象の表面上に超音波パッチを配置するための装置が、提供され、装置は、
第１の位置において対象の表面に固定されるように構成される第１の固定ユニットと、
第１の位置と前記第１の位置とは異なる第２の位置との間に対象の露出面の空間を有する、前記第２の位置において、対象の表面に固定されるように構成されるように構成される第２の固定ユニットと、
前記空間内の対象の露出面上に配置する保持ユニットであって、超音波パッチが、保持ユニットと一体的に形成される、保持ユニットと、
を有し、
保持ユニットが、対象の表面において第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットと結合されるように構成され、保持ユニットが、第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに結合される場合に、保持ユニットの位置が、第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに対して調整可能である。

本発明の一態様による例によれば、対象の表面上に超音波パッチを配置するための方法が、提供され、方法は、
第１の位置において対象の表面に第１の固定ユニットを固定するステップと、
第１の位置と前記第１の位置とは異なる第２の位置との間に対象の露出面の空間を有する、前記第２の位置において第２の固定ユニットを対象の表面に固定するステップと、
前記空間内の対象の露出面上に、超音波パッチを保持するように構成された保持ユニットを配置するステップと、
超音波トランスデューサを保持するように構成された保持ユニットを、対象の表面において第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに結合し、それによって、対象の露出面に隣接して保持ユニットを固定するステップと、
第１の固定ユニット及び／又は第２の固定ユニットに対する保持ユニットの位置を調整するステップと、
を有する。

一実施形態では、保持ユニットの位置を調整するステップは、
平行移動調整を実行するステップと、
回転調整を実行するステップと、
のうちの１つ又は複数を有する。

一実施形態では、保持ユニットは、超音波パッチと対象の表面との間の距離を調節するように構成されたスタンドオフ部分を有し、保持ユニットの位置を調節するステップは、スタンドオフ部分にスタンドオフ材料を提供するステップを更に有し、スタンドオフ材料は、超音波パッチと対象の表面との間の音響結合を提供するように構成される。

一実施形態では、本方法は、保持ユニットの位置の調整後に、保持ユニットを対象の表面に固定するステップを更に有する。

本発明の一態様による例によれば、超音波パッチが提供され、超音波パッチは、
第１の向きを有する一次トランスデューサアレイを有する第１のアレイグループと、
第１の向きとは異なる向きを各々有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイを有する第２のアレイグループと、
を有し、
第２のアレイグループは、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが一次トランスデューサアレイのいずれかの側に配置されるように構成される。

超音波パッチは、複数の画像ストリームを取り込む手段を提供し、その各々は、異なった目的に対して構成され得る。言い換えれば、超音波パッチは、単一ユニット内の多機能画像キャプチャの手段を提供してもよく、これは、超音波パッチが、機能ごとに交換される必要がないことを意味する。したがって、超音波パッチは、より効率的なワークフローを提供する。

一実施形態では、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが、同じ向きを有する。

更なる実施形態では、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが、一次トランスデューサアレイに対して垂直である。

このようにして、一次垂直面のいずれかの側に配置された２つの平面内で超音波データを取り込むことが可能であり、それによって、一次撮像平面のいずれかの側における断面図を提供する。

一実施形態では、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが、異なる向きを有する。

一実施形態では、第１のアレイグループが、複数の一次トランスデューサアレイを有する。

このようにして、超音波パッチを再配置する必要なしに、第１の向きで複数のビューを取り込むことが、可能である。

一実施形態では、第１のアレイグループが、超音波パッチを配置するための予備的な超音波データを取り込むように構成される。

一実施形態では、第２のアレイグループが超音波パッチを配置するための予備的な超音波データを取り込むように構成される。

このようにして、保持ユニットの位置は、全てのアレイグループが一度に作動されることを必要とせずに、到来する超音波データに基づいて調整され得る。

一実施形態では、一次トランスデューサアレイ及び少なくとも２つの二次トランスデューサアレイは、ＣＭＵＴを有する。

一実施形態では、超音波プローブは、フリップチップ接続を有する。

このようにして、超音波トランスデューサアレイの素子は、超音波プローブのＰＣＢ又はフレキシブル回路に直接的に接合されてもよく、それによって、トランスデューサ素子間の空間の量を減少し、トランスデューサアレイのカバレッジを改善する。

本発明の一態様による例によれば、対象の表面に超音波プローブを配置するためのシステムが、提供され、システムは、

上記のような超音波パッチと、

対象の表面上に超音波パッチを配置するための装置と、
を有し、
前記装置は、
第１の位置において対象の表面に固定されるように構成される第１の固定ユニットと、
第１の位置とは異なる第２の位置において対象の表面に固定されるように構成される第２の固定ユニットと、
超音波パッチを受け取るように構成される保持ユニットと、
を有し、
保持ユニットは、対象の表面において第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットと結合されるように構成され、保持ユニットは、第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに結合される場合には、保持ユニットの位置は、第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに対して調整可能である。

本装置は、超音波画像が最初に対象に固定された後に、超音波パッチの位置が、取り込まれた画像を微調整するように調整されうるハンズフリー超音波撮像の手段を提供する。

このようにして、超音波パッチの位置は、プローブ及び保持ユニットの全体再配置を必要とせずに、配置又は対象の移動における誤差を補償するように調節されてもよい。

一実施形態によると、装置は、超音波パッチと対象の表面との間の距離を調節するためのスタンドオフ部分を更に有する。

このようにして、装置の焦点深度の位置は、超音波パッチが変更される必要なく変更されうる。プローブの実際の焦点深度は変化せず、むしろ、対象内の焦点の位置はスタンドオフ部分を使用して変化することに注意されたい。

一実施形態によると、スタンドオフ部分は、対象の表面に隣接する開口窓を有し、スタンドオフ部分が所与の値未満の厚さを有する場合、開口窓は、一次トランスデューサアレイとアラインされた第１の部分と、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイとアラインされた第２の部分とを有する。

このようにして、開口窓は、スタンドオフ部分の安定性を低下させることなく、超音波が対象に到達することを可能にするためにトランスデューサアレイとアラインされてもよい。

本発明の一態様による例によれば、対象の表面上に超音波パッチを配置するための方法が提供され、方法は、
超音波パッチを保持ユニットに提供するステップであって、前記超音波パッチは、
第１の向きを有する一次トランスデューサアレイを有する第１のアレイグループ、及び
第１の向きとは異なる向きを各々有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイを有する第２のアレイグループであって、
少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが一次トランスデューサアレイのいずれかの側に配置されるように構成される第２のアレイグループ、
を有する、ステップと、
第１の位置において対象の表面に第１の固定ユニットを固定するステップと、
第１の位置とは異なる第２の位置において対象の表面に第２の固定ユニットを固定するステップと、
対象の表面において第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに保持ユニットを結合するステップと、
第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに対して保持ユニットの位置を調整するステップと、
を有する。

一実施形態では、方法は、
第１のアレイグループから予備的な超音波データを取得するステップと、
予備的な超音波データに基づいて、第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに対する保持ユニットの位置を調整するステップと、
を更に有する。

一実施形態では、方法は、
第２のアレイグループから予備的な超音波データを取得するステップと、
予備的な超音波データに基づいて第一の固定ユニット及び第二の固定ユニットに対する保持ユニットの位置を調整するステップと、
を更に有する。

このようにして、保持ユニットの位置は、全てのアレイグループが一度に作動されることを必要とせずに、到来する超音波データに基づいて調整され得る。

本発明の一態様による例によれば、対象の表面上に超音波プローブを配置するための装置が、提供され、装置は、
第１の位置において対象の表面に固定されるように構成される第１の固定ユニットと、
第１の位置とは異なる第２の位置において対象の表面に固定されるように構成される第２の固定ユニットと、
超音波プローブを受けるように構成される保持ユニットと、
を有し、
保持ユニットは、対象の表面において第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットと結合されるように構成され、保持ユニットが第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットと結合される場合に、保持ユニットの位置は、第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに対して調整可能である。

本発明の一態様による例によれば、対象の表面上に超音波プローブを配置するための方法が、提供され、方法は、
第１の位置において対象の表面に第１の固定ユニットを固定するステップと、
第１の位置とは異なる第２の位置において対象の表面に第２の固定ユニットを固定するステップと、
対象の表面における第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに、超音波トランスデューサを保持するように構成された保持ユニットを結合するステップと、
第１の固定ユニット及び／又は第２の固定ユニットに対して保持ユニットの位置を調整するステップと、
を有する。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、これらを参照して説明される。

本発明をより良く理解するため、及び本発明がどのように実施されるかをより明確に示すために、単なる例として、添付の図面が参照される。

一般的な動作を説明するための超音波診断撮像システムを示す。 超音波プローブを対象の表面上に配置するための装置を示す。 保持ユニットが第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに結合される、図２Ａの装置を示す。 図２Ａ及び図２Ｂの装置の例示的な実装２００を示す。 対象の腕に適用される場合の図３の装置の一例を示す。 対象の表面に適用される場合の装置の断面図を示す。 スタンドオフ部分を有する図５Ａの装置を示す。 一時的ハンドルを有する装置の一例を示す。 本発明の方法を示す。 超音波パッチの一例を示す。 図５Ｂの装置内に収容された場合の図８の超音波パッチを示す。 超音波パッチの更なる例を示す。 超音波パッチのいくつかの更なる例を示す。

本発明は、図面を参照して説明される。

詳細な説明及び特定の例は、装置、システム及び方法の例示的な実施形態を示しているが、例示のみを目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。本発明の装置、システム及び方法のこれら及び他の特徴、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く理解されるであろう。図面は、単に概略的なものであり、一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。また、同じ参照番号が、同じ又は類似の部分を示すために、図面全体にわたって使用されることを理解されたい。

本発明は、対象の表面上に超音波パッチを配置するための装置を提供する。このシステムは、両者の間に対象の露出面の空間を有する、それぞれ第１の位置及び第２の位置において対象の表面に固定されるように構成される第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットを含む。システムは、更に、固定ユニットの間の空間内で対象の露出表面上に配置するための保持ユニットを有し、保持ユニットは、超音波パッチを受けるように構成される。

この保持ユニットは、対象の表面において第１及び第２の固定ユニットと結合されるように構成され、保持ユニットが第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに結合される場合には、保持ユニットの位置が、第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに対して調整可能である。

本発明の更なる態様は、第１の向きを有する一次トランスデューサアレイを有する第１のアレイグループと、第１の向きとは異なる向きを各々有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイを有する第２のアレイグループとを有する超音波パッチを提供する。第２のアレイグループは、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイが一次トランスデューサアレイのいずれかの側に位置するように構成される。

例示的な超音波システム２の一般的な動作が、図１を参照して最初に説明される。

このシステムは、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を有する。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有してもよい。この例では、トランスデューサアレイ６が、関心領域の２Ｄ平面又は３次元体積のいずれかをスキャンすることができるトランスデューサ８の２次元アレイである。別の例では、トランスデューサアレイが、１Ｄアレイであってもよい。

トランスデューサアレイ６は、トランスデューサ素子による信号の受信を制御するマイクロビームフォーマ１２に結合される。マイクロビームフォーマは、米国特許第５，９９７，４７９号（Savord他）、第６，０１３，０３２号（Savord）、及び第６，６２３，４３２号（Powers他）に記載されるように、トランスデューサの、一般に「グループ」又は「パッチ」と称される、サブアレイによって受信される信号の少なくとも部分的なビーム形成が可能である。

マイクロビームフォーマは、完全に任意選択であることに注意されたい。更に、システムは、送信／受信（Ｔ／Ｒ）スイッチ１６を含み、マイクロビームフォーマ１２は、アレイに結合されることができ、送信モードと受信モードとの間でアレイを切り替え、マイクロビームフォーマが使用されず、トランスデューサアレイがメインシステムビームフォーマによって直接的に動作される場合には、主ビームフォーマ２０を高エネルギ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及びメイン送信ビームフォーマ（図示せず）によってマイクロビームフォーマに結合されたトランスデューサコントローラ１８によって方向付けられ、メイン送信ビームフォーマは、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することができる。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素子を（直接的に又はマイクロビームフォーマを介して）駆動するように構成された送信回路を含むことができる。

典型的なラインバイライン撮像シーケンスでは、プローブ内のビーム形成システムは、以下のように動作してもよい。送信中に、ビームフォーマ（実装に応じて、マイクロビームフォーマ又はメインシステムビームフォーマであってもよい）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する。サブ開口は、トランスデューサの一次元ライン、又はより大きなアレイ内のトランスデューサの二次元パッチであってもよい。送信モードでは、アレイ又はアレイのサブ開口によって生成される超音波ビームの焦点合わせ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。

対象から後方散乱エコー信号を受信すると、受信信号は、受信信号をアラインするために（以下に説明されるように）受信ビーム形成を受け、サブ開口が使用される場合に、サブ開口は、例えば１つのトランスデューサ素子だけ、シフトされる。シフトされたサブ開口は、この場合、作動され、このプロセスは、トランスデューサアレイのトランスデューサ素子の全てが作動されるまで繰り返される。

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するラインを形成するために使用される全受信信号は、受信期間中に所与のサブ開口のトランスデューサ素子によって測定された電圧信号の合計である。以下のビーム形成プロセスに続いて得られるライン信号は、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る各ライン信号（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に付加的な処理を受ける。時間に対するライン信号の振幅の変化は、深度に対する超音波画像の輝度の変化に寄与し、高振幅ピークは、最終画像における明るい画素（又は画素の集合）に対応する。ライン信号の開始付近に現れるピークは、浅い構造からのエコーを表し、一方、ライン信号において次第に遅く現れるピークは、対象内の増大する深度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１つは、ビームがステアリング及び焦点合わせされる方向である。ビームは、トランスデューサアレイから真っ直ぐに（直交して）、又はより広い視野のために異なる角度で、ステアリングされてもよい。送信ビームのステアリング及び焦点合わせは、トランスデューサ素子作動時間の関数として制御されてもよい。

２つの方法、すなわち、平面波撮像及び「ビームステアリング」撮像が、一般的な超音波データ取得において区別されることができる。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る。

最初に焦点合わせ機能を見ると、全てのトランスデューサ素子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、対象を通過する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、未集束のままである。トランスデューサの作動に位置依存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点においてビームの波面を収束させることが、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である点として規定される。このようにして、最終的な超音波画像の横方向の解像度が、改善される。

例えば、時間遅延が、トランスデューサ素子にトランスデューサアレイの最外側素子で始まり、中央素子（複数可）において終わる系列において作動させる場合、焦点ゾーンは、中央素子（複数可）と一直線上で、プローブから離れた所与の距離において形成されるであろう。プローブからの焦点ゾーンの距離は、トランスデューサ素子作動の各後続ラウンド間の時間遅延に応じて変化する。ビームが焦点ゾーンを通過した後、発散し始め、遠視野撮像領域を形成する。トランスデューサアレイに近接して配置される焦点ゾーンについては、超音波ビームが、最終的な画像においてビーム幅アーチファクトをもたらす遠視野において迅速に発散す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配置された近接場は、超音波ビームにおける大きな重複のために、ほとんど詳細を示さない。したがって、焦点ゾーンの位置を変化させることは、最終画像の品質に著しい変化をもたらす可能性がある。

送信モードでは、超音波画像が複数の焦点ゾーン（それぞれが異なる送信焦点を有し得る）に分割されない限り、１つの焦点のみが規定され得ることに留意されたい。

加えて、対象内からのエコー信号を受信すると、受信焦点合わせを実行するために上述した処理の逆を実行することが可能である。換言すれば、到来する信号は、トランスデューサ素子によって受信され、信号処理のためにシステムに渡される前に電子的な時間遅延を受けてもよい。これの最も単純な例は、遅延及び合計ビーム形成と称される。時間の関数としてトランスデューサアレイの受信焦点合わせを動的に調整することが可能である。

ここで、ビームステアリングの機能を見ると、トランスデューサ素子に対する時間遅延の正しい適用を通して、トランスデューサアレイを離れるときに、超音波ビームに所望の角度を付与す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の側面上のトランスデューサを作動させ、続いて、アレイの反対側で終了するシーケンスにおいて残りのトランスデューサを作動させることによって、ビームの波面は、第２の側面に向かって角度を付けられる。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、後続トランスデューサ素子の作動の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焦点合わせすることが可能であり、ここで、各トランスデューサ素子に適用される合計時間遅延は、焦点合わせ時間遅延と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、フェーズドアレイと称される。

それらの作動のために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、トランスデューサコントローラ１８は、トランスデューサアレイのためのＤＣバイアス制御部４５を制御するために結合されることができる。ＤＣバイアス制御部４５は、ＣＭＵＴトランスデューサ素子に印加されるＤＣバイアス電圧（ｓ）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素子に対して、典型的にはチャネルデータと称されるアナログ超音波信号が、受信チャネルを介してシステムに入る。受信チャネルでは、部分的にビーム形成された信号が、マイクロビームフォーマ１２によってチャネルデータから生成され、次いで、メイン受信ビームフォーマ２０に渡され、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が、無線周波数（ＲＦ）データと称される完全にビーム形成された信号に結合される。各段階で実行されるビーム形成は、上述のように実行されてもよく、又は追加の機能を含んでもよい。例えば、メインビームフォーマ２０は、１２８のチャネルを有してもよく、その各チャネルは、数ダース又は数百のトランスデューサ素子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のトランスデューサによって受信される信号は、単一のビーム形成された信号に効率的に寄与することができる。

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、組織及びマイクロバブルから戻された非線形（基本周波数の高次高調波）エコー信号の識別を可能にするように、線形及び非線形信号を分離するように作用する、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、及び高調波信号分離のような、様々な方法で受信されたエコー信号を処理することができる。また、信号プロセッサは、スペックル低減、信号複合化、及びノイズ除去などの追加のシグナル強化を実行してもよい。信号プロセッサ内の帯域通過フィルタは、追跡フィルタであることができ、その通過帯域は、エコー信号が増大する深度から受信されるときに、より高い周波数帯域からより低い周波数帯域へとスライドし、それによって、典型的には解剖学的情報を欠く、より大きな深度からより高い周波数におけるノイズを排除する。

送信及び受信のためのビームフォーマは、異なるハードウェアで実装され、異なる機能を有することができる。もちろん、受信器ビームフォーマは、送信ビームフォーマの特性を考慮に入れて設計される。図１では、受信器ビームフォーマ１２、２０のみが、単純化のために示されない。完全なシステムでは、送信マイクロビームフォーマ、及びメイン送信ビームフォーマを有する送信チェーンも存在するであろう。

マイクロビームフォーマ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の組み合わせを提供することである。これは、典型的には、アナログ領域で実行される。

最終的なビーム形成は、メインビームフォーマ２０において行われ、典型的にはデジタル化後である。

送信及び受信チャネルは、固定周波数帯域を有する同じ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することができる。受信チャネルは、トランスデューサ帯域幅全体（これは古典的なアプローチである）を取り込むことができ、又は帯域処理を使用することによって、所望の情報（例えば、メイン高調波の高調波）を含む帯域幅のみを抽出することができる。

次いで、ＲＦ信号、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及びドップラプロセッサ２８に結合され得る。Ｂモードプロセッサ２６は、器官組織及び血管のような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出を実行する。ラインバイライン画像の場合、各ライン（ビーム）は、関連するＲＦ信号によって表され、その振幅は、Ｂモード画像内の画素に割り当てられるべき輝度値を生成するために使用される。画像内の画素の正確な位置は、ＲＦ信号に沿った関連する振幅測定の位置と、ＲＦ信号のライン（ビーム）数によって決定される。このような構造のＢモード画像は、米国特許６，２８３，９１９（Ｒｏｕｎｄｈｉｌｌら）及び米国特許６，４５８，０８３（Ｊａｇｏら）に記載されているように、高調波若しくは基本波画像モード、又は両方の組み合わせで形成されてもよい。ドップラプロセッサ２８は、画像フィールド内の血球の流れのような移動する物質の検出のために、組織移動及び血流から生じる時間的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、体内の選択されたタイプの材料から戻されたエコーを通過させる又は拒絶するように設定されたパラメータを有するウォールフィルタを含む。

Ｂモード及びドップラプロセッサによって生成される構造及び動き信号は、スキャンコンバータ３２及び多平面リフォーマッタ４４に結合される。スキャンコンバータ３２は、エコー信号を所望の画像フォーマットで受信された空間関係に配置する。換言すれば、スキャンコンバータは、ＲＦデータを、円筒座標系から、超音波画像を画像ディスプレイ４０に表示するのに適した直交座標系に変換するように作用する。Ｂモード撮像の場合、所与の座標における画素の輝度は、その位置から受信されるＲＦ信号の振幅に比例する。例えば、スキャンコンバータは、エコー信号を二次元（２Ｄ）扇形状形式又はピラミッド状三次元（３Ｄ）画像内に配置されてもよい。スキャンコンバータは、Ｂモード構造画像に、画像フィールド内の点における動きに対応する色をオーバレイすることができ、ドップラ推定速度が、所与の色を生成する。組み合わされたＢモード構造画像及びカラードップラ画像は、構造画像フィールド内の組織の動き及び血流を描く。多平面リフォーマッタは、米国特許第６４４３８９６号（Ｄｅｔｍｅｒ）に記載されているように、身体の体積領域内の共通平面内の点から受信されたエコーをその平面の超音波画像に変換する。 ボリュームレンダラ４２は、米国特許第６５３０８８５号（Ｅｎｔｒｅｋｉｎら）に記載されているように、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画像は、画像ディスプレイ４０上に表示するための、更なる強化、バッファリング、及び一時記憶のために、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、強い減衰器又は屈折によって引き起こされる、音響シャドウ、例えば、弱い減衰器によって引き起こされる、後方強化、及び、例えば、高反射性組織界面が近接して配置される場合の、残響アーチファクト等のような、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構成されてもよい。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改善するために、特定のスペックル低減機能を処理するように構成されてもよい。

撮像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に結合される。定量化プロセッサは、器官のサイズ及び妊娠期間などの構造的測定に加えて、血流の体積速度などの異なる流れ状態の測定値を生成する。定量化プロセッサは、測定が行われるべき画像の解剖学的構造内の点のような、ユーザ制御パネル３８からの入力を受信しうる。

定量化プロセッサからの出力データは、ディスプレイ４０上の画像を用いて測定グラフィックス及び値の再生のため、及びディスプレイ装置４０からの音声出力のために、グラフィックスプロセッサ３６に結合される。グラフィックスプロセッサ３６は、超音波画像と共に表示するためのグラフィックオーバレイを生成することもできる。これらのグラフィックオーバレイは、患者名、画像の日時、撮像パラメータ等のような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、患者名のような入力をユーザインタフェース３８から受け取る。また、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、したがって、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の生成を制御するために、送信コントローラ１８に結合される。コントローラ１８の送信制御機能は、実行される機能のうちの１つに過ぎない。コントローラ１８は、また、動作モード（ユーザによって与えられる）と、受信器アナログ－デジタル変換器における対応する必要な送信器設定及び帯域通過設定とを考慮する。コントローラ１８は、固定状態を有するステートマシンであることができる。

ユーザインタフェースは、ＭＰＲ画像の画像フィールドにおいて定量化された測定を実行するために使用され得る複数の多平面リフォーマット（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。

図２Ａは、超音波パッチなどの超音波プローブ１１０を対象の表面上に配置するための装置１００を示す。この超音波プローブ１１０は、アレイトランスデューサプローブ４に関して上述したのと同様の方法で超音波システム２と共に動作するように構成されることができる。

この装置は、それぞれ第１の位置及び第２の位置において対象の表面に固定されるように構成された第１の固定ユニット１２０及び第２の固定ユニット１３０を有する。第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットは、これらの間に対象の露出面の空間を有するように、対象の表面に固定される。第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットは、任意の適切な手段によって対象の表面に固定されてもよい。いくつかのこのような適切な手段の例は、図３を参照して以下に更に論じられる。

装置は、超音波プローブを受けるように構成された保持ユニット１４０を更に有する。保持ユニットは、第１及び第２の固定ユニット間の空間内において、対象の露出面上に配置されるように構成される。言い換えると、保持ユニットは、超音波スキャン中に超音波を所定の位置に保持する。超音波プローブ１１０は、保持ユニットと一体的に形成されてもよいことに留意されたい。

保持ユニットは、対象の表面において第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットと結合される１５０ように構成される。

図２Ｂは、図２Ａの装置を示し、保持ユニット１４０は、第１の固定ユニット１２０及び第２の固定ユニット１３０に結合される。

保持ユニットが第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに結合する場合、保持ユニットの位置は、矢印で示されるように第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに対して調整可能である。

保持ユニットの位置は、保持ユニット及び第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットの実装に応じて、平行移動調整又は回転調整によって調整可能であってもよい。

装置は、臨床医に対する最小の強要で、最良の画像を生成するようにプローブの最初の配置後に超音波プローブの位置を微調整する手段を提供する。言い換えると、超音波プローブの位置は、保持ユニットが対象の表面に隣接して保持ユニットを固定する第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに結合された後に、わずかに調整されてもよい。従って、ユーザは、超音波トランスデューサを対象の表面に保持する動作と、トランスデューサの位置を微調整する動作の両方を実行することを必要とされない。

従って、装置は、超音波トランスデューサによって取り込まれる画質及び精度の増大をもたらす。

保持ユニットと第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットとの結合は、例えば、対象の表面における保持ユニットの配置の後の３乃至５ｍｍの保持ユニットの位置の微調整を提供してもよい。保持ユニットの位置の微調整は、超音波プローブの適用に従って、５ｍｍよりも大きくてもよい。例えば、保持ユニットは、対象の腕において超音波トランスデューサを受け取り、それを皮膚の表面で保持してもよく、一方、装置は、依然として、結合後に３乃至５ｍｍのいくらかの移動を提供する。

左側又は右側のような保持ユニットの片側のみを操作することによって、回転調整が、実行されてもよい。平行移動調整と組み合わせて、装置は、撮像されている血管／複数の血管に対する皮膚の任意の所与の誤配置又は移動を補正するための調整を提供する。

更に、装置は、画像を高速且つ簡単な方法で再最適化するように進行中の測定又はモニタリング中に容易に調整されてもよい。調整後、ユーザは、超音波システムをハンズフリー方式で使用し続けてもよい。

装置は、再使用可能な超音波モジュール、超音波トランスデューサ、及び微調整機構を有する使い捨て保持ユニットを組み合わせる。装置の構成要素は、モジュール式であってもよく、各ユニットは、所与の用途に応じて適合される。そのようなモジュラーアプローチを使用して、装置は、特定用途の要件を満たすように調整されてもよく、一方、超音波モジュールは、保持ユニットに普遍的に適用可能であることができる。言い換えれば、保持ユニットは、同じ超音波モジュールを依然として受け入れることができる一方で、異なる状況に適合するように構成された多数の形態で提供されてもよい。

図３は、図２Ａ及び図２Ｂの装置の例示的な実装２００を示す。

図３に示される例は、第１の固定ユニット２１０の分解図を含み、この分解図は、対象の表面に適合し、接着するように構成された接着パッチ２２０と、保持ユニット２６０の突出部分２５０を受け入れるように構成された凹部２４０を有する受け入れユニット２３０とを含む。受け入れユニットは、剛性又は可撓性であってもよい。本明細書内の全ての示される保持ユニット（１４０、２６０など）は、受け入れユニット内に配置されるように構成された突出部分を有するように構成されてもよいことが、当業者には理解されるべきである。

図３に示される例は、固定ユニットを対象の表面に固定する１つの可能な手段と、保持ユニットを第１及び第２の固定ユニットに結合する１つの可能な手段との１つの組み合わせのみを提供する。

例えば、第１及び第２の固定ユニットは、図３を参照して説明されたような接着パッチ、対象の周りを通るストラップであって、対象の表面の第１又は第２の位置において保持ユニットと結合する手段を保持するストラップ、吸引によって対象の表面に対してそれ自身を保持するように構成された吸着カップ、対象の周りを通る弾性帯等のうちの１つ又は複数によって、対象の表面に固定されてもよい。

更に、ハウジングユニットと第１及び第２の固定ユニットとの間の結合は、図３を参照して上述した突出部及び受け入れ部、ハウジングユニットに形成される突出部、固定ユニット又はハウジングユニットに形成される複数の突出部及びハウジングユニット又は固定ユニットに形成される複数の受け入れ部、磁気結合、ボタン及び孔構成、並びに圧入構成等のうちの１つ以上によって達成されてもよい。

上述した固定手段のいずれかが、上述した結合手段のいずれかと併せて使用されてもよい。

図４は、対象３２０の腕に適用される場合に、示される第２の固定ユニット３１０とともに、図３の装置の一例３００を示す。

装置は、保持ユニットの位置が変更されることができないように、保持ユニットを対象の表面に固定するように構成された永久固定ユニットを更に含んでもよい。

永久固定ユニットは、保持ユニットが対象の表面に対して移動しないように、保持ユニットを対象の表面に取り付ける任意の手段であってもよい。固定ユニットは、微孔性テープ又は石膏などによって半永久的に、又は除去するために溶剤を必要とする接着剤などによって永久的に、保持ユニットを対象の表面に取り付けてもよい。

例えば、長期モニタリングを受けている対象については、粘着性プラスタによって得られるよりも良好な固定を有することが必要とされ得る。保持ユニットの位置の初期配置及び微調整の後、第２の粘着性プラスタが、超音波パッチを皮膚にしっかりと固定するために適用されてもよい。この場合、装置は、複数日にわたって皮膚上に留まりうる。超音波パッチの一部のみが、粘着性プラスタによって覆われてもよく、又は完全な超音波パッチが、領域を完全に密封するために粘着性プラスタによって覆われることができる。

図５Ａは、対象の表面４２０に適用された場合の装置４１０の断面図４００を示す。図５Ａに示される例では、装置は、皮膚の表面の下１０乃至８０ｍｍ以上の深度に位置する血管４３０を撮像するために使用されている。

図５Ｂは、対象の表面４２０に適用された場合の装置４１０の断面図４４０を示す。図５Ｂに示される例では、装置は、皮膚の表面から１０ｍｍ未満の深度に位置する血管４３５を撮像するために使用されている。

図５Ｂは、超音波トランスデューサと対象の表面との間の距離を調整するように構成されたスタンドオフ部分４５０を有する装置を更に示す。

超音波プローブは、例えば、２Ｄ撮像に使用されるトランスデューサの１Ｄアレイのためのような、電子超音波ビームステアリング又は焦点合わせが可能ではな８用途において、超音波信号のビームを単一点に集束させるための超音波レンズを含んでもよい。

スタンドオフ部分は、超音波プローブの焦点深度の位置を変更するための手段を提供し、これは、さもなければ焦点が合っていない,表面に近い関心領域を撮像するために対象の表面に保持されるとき、プローブ自身のレンズに応じて、超音波プローブから典型的には１０乃至４５ｍｍに位置する。言い換えれば、スタンドオフ部分及びスタンドオフ材料は、超音波プローブ及びレンズの組み合わせの固定焦点を補償するために使用されてもよく、対象の身体内の知覚される焦点を変化させる手段を提供する。

換言すると、装置は、超音波画像生成装置を変更する必要なしに、保持ユニットの位置に応じて様々な焦点深度を生成するために様々なスタンドオフ部分と組み合わせられてもよい。０ｍｍから１５ｍｍの間で変化する高さを持つ専用のスタンドオフ部分を使用して、超音波装置の現在の焦点深度を、現在の撮像用途に応じて変化させることが可能である。任意の高さのスタンドオフ部分が、使用されてもよく、例えば、１５ｍｍを超える高さのスタンドオフ部分が、使用されてもよいことに留意されたい。

例えば、図５Ａに示される血管４３０のような浅い血管を撮像する場合、保持ユニットは、超音波の焦点を血管深度４３０に配置するために、対象の表面４２０に直接的に適用されてもよい。音響ゲルなどのスタンドオフ材料が、保持ユニットと対象の表面との間に配置されてもよい。

更なる例として、図５Ｂに示される血管４３５などの皮膚レベルにおける血管を撮像する場合、装置は、超音波を皮膚レベルに集束させるために、１５ｍｍまでの厚さを有するスタンドオフ部分４５０を有してもよい。スタンドオフ部分は、音響結合材料などのスタンドオフ材料４６０を含んでもよい。スタンドオフ材料は、保持ユニット内の超音波プローブと対象の表面との間に音響結合を提供することができる任意の材料であってもよい。

超音波プローブの焦点の深度を変更することに加えて、スタンドオフ部分及びスタンドオフ材料は、超音波プローブの高さ、すなわち超音波プローブと対象の表面との間の距離を微調整するための平行移動調整を実行するのに使用されてもよい。更に、スタンドオフ部分及びスタンドオフ材料は、対象の表面に対する超音波プローブの回転調整を実行するために採用されてもよい。

場合によっては、長期モニタリングが必要とされる。モニタリング時間の延長期間中に、ある液体ベースのスタンドオフ材料が、乾燥し、撮像が歪んだ領域をもたらしうる。したがって、水性ゲル材料が、経時的な乾燥効果を低減するためにスタンドオフ部分内のスタンドオフ材料として提供されてもよく、それによって、数日までのような、より長い期間にわたって正確な画像を提供する。

換言すると、スタンドオフ部分及びスタンドオフ材料は、超音波信号を妨害することなく、超音波プローブの高さのオフセットを提供してもよい。様々な市販の材料が、スタンドオフ材料として使用されてもよい。一例では、スタンドオフ材料が、適切な容器内に保持された標準的な超音波ゲルであってもよい。スタンドオフ材料は、また、最初の適用後の装置の移動を可能にし得る。言い換えると、スタンドオフ材料は、上述した微調整調整の間、保持ユニットの移動を助けうる。

スタンドオフ部分は、装置のモジュラー性に対して追加態様を提供し、これは、超音波トランスデューサのような全ての電気部品を含む単一の再利用可能モジュール、及び上述のような内蔵微調整機構を用いて焦点深度（０乃至１５ｍｍ）を変化させるための幾つかの使い捨て保持ユニット及びスタンドオフ部分を使用してもよい。

スタンドオフ部分は、図９を参照して以下に更に詳述される。

図６は、保持ユニット５２０に取り外し可能に結合されるように構成された一時的ハンドル５１０を有する装置５００の一例を示す。保持ユニットに対する一時的ハンドルの一時的な結合は、一時的ハンドル上に位置する磁石と、保持ユニット上に位置する対応する磁石とによって達成されてもよい。

一時的ハンドルは、対象の皮膚上への保持ユニットの配置を容易にするために使用されてもよい。このようにして、保持ユニットの初期配置は、より正確であってもよいが、また、微調整調整の正確さが、増大されてもよい。

図７は、対象の表面上に超音波プローブを配置するための方法６００を示す。図６に示される例では、超音波プローブが、血管などの撮像関心領域６０５に近接する表面上に配置されている。

ステップ６１０では、第１の固定ユニット６１５が、第１の位置において対象の表面に固定される。

ステップ６２０では、第２の固定ユニット６２５が、第１の位置とは異なる第２の位置において対象の表面に固定される。

ステップ６３０では、超音波トランスデューサを保持するように構成された保持ユニット６３５が、対象の表面において第１の固定ユニット及び第２の固定ユニットに結合される。

ステップ６４０において、保持ユニットの位置は、保持ユニットを撮像される血管のような関心領域と一致させるために、第１の固定ユニット及び／又は第２の固定ユニットの周りの調整６４５を受ける。本発明の固定ユニットの配置は、最適化された画質取得のためにトランスデューサを移動させる、診断用超音波プローブに共通の柔軟性をユーザに提供する。

ステップ６５０では、保持ユニットが、永久固定ユニット６５５を介して保持ユニットの位置の調整後に対象の表面に固定される。このステップは、一度最適な位置が識別されると、ユーザが関心領域に対するトランスデューサの位置を固定することを可能にする。

代わりに、第１及び第２の固定ユニットが、まず、保持ユニット及び超音波プローブに固定され、次いで、対象の表面上に配置されてもよい。次いで、超音波プローブは、第１及び第２の固定ユニットを対象の表面に固定する前に、保持ユニットの位置が大部分は正しいことを確認するのに採用されてもよい。次いで、保持ユニットの位置は、上述のように微調整されてもよい。

図８は、第１の向きを有する一次トランスデューサアレイ７３０を有する第１のアレイグループ７２０と、それぞれが第１の向きとは異なる向きを有する少なくとも２つの二次トランスデューサアレイ７５０を有する第２のアレイグループ７４０とを有する超音波パッチ７１０の例７００を示す。

図８に示されるように、第２のアレイグループ７４０は、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイ７５０が一次トランスデューサアレイ７３０のいずれかの側に位置するように構成される。この例では、第１のアレイグループ７２０が、２つの一次トランスデューサアレイを有する。

超音波パッチ７１０は、上述した装置に使用される超音波プローブ１１０として使用されてもよい。

図８に示される超音波パッチ７１０のような超音波パッチの設定は、パッチの臨床用途及びユーザ要件に依存する。例えば、臨床要件は、超音波パッチを関心領域にナビゲートする手段と、関心領域内の装置の配置をガイドする手段と、血管の径及び血流などのパラメータについて対象をモニタリングする手段と、カテーテルの配置などの処置をガイドする手段と、処置の結果をモニタリングする手段などを含んでもよい。

図８に示される例では、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイ７５０が、関心領域上に超音波パッチ７１０を配置するのを助けるのに使用されてもよい。一次トランスデューサアレイの両側に二次トランスデューサアレイを提供することによって、適切な臨床ビューを提供することに加えて、配置の精度が、高められてもよい。更に、この特徴を上述の装置の微調整能力と組み合わせて、超音波トランスデューサパッチの配置の精度が、更に高められてもよい。

介入処置の間、いつカテーテルが血管内に配置されるかが、認識されている。２つの二次アレイ７５０は、一次超音波トランスデューサ７３０が血管の軸と完全にアラインされていない場合であっても、カテーテルが関心領域に入り、存在するかどうかを、ユーザが追跡することを可能にし、それによって、解剖学的構造の部分画像のみを提供する。

例えば、超音波パッチを使用して血管上の処置をモニタリングする場合、両方の二次トランスデューサアレイは、関心血管の断面図を生成し、関心血管の正確な長手方向画像を取得するために血管と同一平面における第１のアレイグループの配置をガイドするのを助けるのに使用されてもよい。加えて、配置が完了した後、第２のトランスデューサアレイは、血管の血流及び直径を決定するために使用され得、それによって、超音波パッチの機能性を増加させる。

一次及び二次トランスデューサアレイは、ＣＭＵＴセルを利用してもよい。ＣＭＵＴセルは、最適な設定がモニタリング用途及び画像ガイダンス用途をサポートすることを可能にする。このようにして、複数のトランスデューサアレイが、単一読み出し電子機器を使用しながら、「リアルタイム」撮像のために使用されることができる。

ＣＭＵＴは、ＤＣバイアス電圧が印加されたときにのみアクティブであるため、別個のトランスデューサアレイが、個別に作動されることができ、一方、依然として、全てのトランスデューサアレイのビーム形成チャネルを共有する。従って、単一読み出しシステムのみが、全てのトランスデューサアレイに対して必要とされる。ＤＣバイアス電圧の切り替えは、関心領域のリアルタイム画像が取得されることができるように、自動化され、十分な高速度であってもよい。

臨床用途の文脈では、一次超音波トランスデューサ７３０が、広い視野を提供する。例えば、二次トランスデューサアレイが、関心血管の上の一次超音波トランスデューサアレイの配置をガイドするために利用された場合、狭窄のような問題のフルビューが、視覚化されることができる。

一次及び二次トランスデューサアレイは、用途に応じて、２Ｄ及び３Ｄ超音波撮像の両方を実行してもよい。

図９は、上述の装置内に保持された場合の、図８の超音波パッチ７１０を示しており、このパッチは、対象の表面に隣接して配置されるように構成された開口窓７７０を有するスタンドオフ部分７６０を有する。

スタンドオフ部分が、所与の値未満、例えば３ｍｍ未満のような厚さ５ｍｍ未満の厚さを有する場合、開口窓は、一次トランスデューサアレイとアラインされた第１の部分７８０と、少なくとも２つの二次トランスデューサアレイとアラインされた第２の部分７９０とを有する。

第１の部分の幅ｗ₁は、第２の部分の幅ｗ₂よりも小さく、それによってスタンドオフ部分の剛性を増加する。

このように開口窓を成形することによって、スタンドオフ部分及びスタンドオフ材料の剛性が、増加されることができ、それによって、超音波パッチと対象の表面との間の良好な音響接触を保証する。例えば、スティフナは、スティフナが撮像プロセスを妨害しないように、非撮像位置におけるスタンドオフ材料において設けられてもよい。より大きい厚さについては、Ｈ形状は、この場合、装置及び皮膚との良好な接触を妨げる材料特性として許容されない。

図１０は、二次トランスデューサアレイ８１０が互いに異なる角度で配向され、一次トランスデューサアレイ８２０に対して垂直でない超音波パッチの例８００を示す。

図１０に示される特定の配置は、二次アレイを使用して正確な血流測定を実行するように最適化される。正確な血流測定を実行するためには、超音波ビームの方向における運動が存在しなければならない。流れがビームに垂直である場合、パルスからパルスへの相対運動は、存在しない。したがって、一次トランスデューサアレイを血管の長さに沿ってアラインすることによって、二次トランスデューサが、血流に対して垂直になることが防止され、それによって、血流の正確な測定を保証する。したがって、二次トランスデューサは、最適な方法で血管の断面を取得することを可能にするだけでなく、関心領域を通過する血流のモニタリングをも可能にする。

図１１は、一次トランスデューサアレイ９１０及び二次トランスデューサアレイ９２０の異なる設定を利用する、超音波トランスデューサパッチの様々な例９００を示す。これらの例から分かるように、一次アレイ及び二次アレイの任意の数及び配置は、所与の用途の要件に従って、利用されてもよい。更に、超音波パッチは、第１のトランスデューサアレイ及び第２のトランスデューサアレイを補完するように構成されているが、第１のアレイグループ又は第２のアレイグループ内に入らない、１つ又は複数の三次トランスデューサアレイ９３０を含んでもよい。

開示された実施形態に対する変形例は、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の検討から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。請求項において、単語「有する」は、他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」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、請求項に列挙されるいくつかの項目の機能を果たしてもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムが上述される場合、コンピュータプログラムは、適切な媒体、例えば他のハードウェアと一緒に或いはその一部として供給される光記憶媒体若しくはソリッドステート媒体に記憶又は配布されてもよいが、他の形態、例えばインターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介して配布されてもよい。「ように適応される」という用語が請求項又は明細書に用いられる場合、「ように適応される」という用語は、「ように構成される」と言う用語と同様であることを意図することに注意されたい。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 対象の表面上に超音波パッチを配置するための装置であって、前記装置は、
   第１の位置において前記対象の表面に直接的に固定されるように構成される第１の固定ユニットと、
   前記第１の位置と前記第１の位置とは異なる第２の位置との間に前記対象の露出面の空間を有する、前記第２の位置において前記対象の表面に直接的に固定されるように構成される第２の固定ユニットと、
   前記空間内の前記対象の前記露出面上に配置するための保持ユニットであって、前記超音波パッチを受け入れるように構成される、保持ユニットと、
   を有し、
   前記保持ユニットは、前記対象の表面において前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットと結合されるように構成され、これにより、前記対象の前記露出面に隣接して前記保持ユニットを固定し、前記保持ユニットが前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットに結合される場合には、前記保持ユニットの位置は、前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットに対して調整可能である、
   装置。
2. 前記保持ユニットの位置は、
   平行移動調整と、
   回転調整と、
   の１つ以上によって調節可能である、請求項１に記載の装置。
3. 前記装置は、前記保持ユニットの位置が変更されることができないように、前記保持ユニットを前記対象の表面に固定するように構成された永久固定ユニットを更に有する、請求項１乃至２のいずれか一項に記載の装置。
4. 前記装置は、前記保持ユニットに取り外し可能に結合されるように構成された一時的ハンドルを有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記一時的ハンドルは、磁石によって前記保持ユニットに結合される、請求項４に記載の装置。
6. 前記保持ユニットは、前記超音波パッチと前記対象の表面との間の距離を調整するように構成されたスタンドオフ部分を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記装置は、トランスデューサアレイを有する超音波パッチを更に有し、前記スタンドオフ部分は、前記対象の表面に隣接する開口窓を有し、前記開口窓は、第１の幅を有する第１の部分と、前記第１の部分のいずれかの側に位置する第２の幅を有する第２の部分とを有し、前記第１の幅が、前記第２の幅よりも小さく、前記開口窓が、使用時に前記トランスデューサアレイが前記開口窓とアラインされるように構成される、請求項６に記載の装置。
8. 前記スタンドオフ部分は、前記超音波パッチと前記対象の表面との間に音響結合を提供するように構成されたスタンドオフ材料を有する、請求項６乃至７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記スタンドオフ材料が、アクアゲル材料を有する、請求項８に記載の装置。
10. 前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットは、それぞれ、
    前記対象の表面に適合し、付着するように構成された接着パッチと、
    前記保持ユニットを受け入れるように構成された凹部を有する受け入れユニットと、
    を有し、
    前記保持ユニットは、前記受け入れユニットによって受け入れられるように構成された突出部分を有する、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
11. 対象の表面上に超音波パッチを配置するための装置において、前記装置は、
    第１の位置において対象の表面に直接的に固定されるように構成される第１の固定ユニットと、
    前記第１の位置と前記第１の位置とは異なる第２の位置との間に前記対象の露出面の空間を有する、前記第２の位置において前記対象の表面に直接的に固定されるように構成される第２の固定ユニットと、
    前記空間内の前記対象の前記露出面上に配置する保持ユニットであって、前記超音波パッチが前記保持ユニットと一体的に形成される、保持ユニットと、
    を有し、
    前記保持ユニットは、前記対象の表面において前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットと結合されるように構成され、前記保持ユニットが前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットに結合される場合には、前記保持ユニットの位置は、前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットに対して調整可能である、
    装置。
12. 対象の表面上に超音波パッチを配置するための方法において、
    第１の位置において前記対象の表面に第１の固定ユニットを直接的に固定するステップと、
    前記第１の位置と前記第１の位置とは異なる第２の位置との間に前記対象の露出面の空間を有する、前記第２の位置において、第２の固定ユニットを前記対象の表面に直接的に固定するステップと、
    前記空間内の前記対象の前記露出面上に超音波パッチを保持するように構成された保持ユニットを配置するステップと、
    前記対象の表面における前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットに前記保持ユニットを結合し、これにより、前記対象の前記露出面に隣接して前記保持ユニットを固定するステップと、
    前記第１の固定ユニット及び前記第２の固定ユニットに対する前記保持ユニットの位置を調整するステップと、
    を有する方法。
13. 前記保持ユニットの位置を調整するステップは、
    平行移動調整を実行するステップと、
    回転調整を実行するステップと、
    のうちの１つ以上を有する、請求項１２に記載の方法。
14. 前記保持ユニットは、前記超音波パッチと前記対象の表面との間の距離を調節するように構成されたスタンドオフ部分を有し、前記保持ユニットの位置を調節するステップは、前記スタンドオフ部分にスタンドオフ材料を設けるステップを更に有し、前記スタンドオフ材料は、前記超音波パッチと前記対象の表面との間に音響結合を提供するように構成される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記保持ユニットの位置の調整後に、前記保持ユニットを前記対象の表面に固定するステップを更に有する、請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の方法。

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