JP7462624B2 - 深層学習に基づく超音波撮像ガイダンス並びに関連するデバイス、システム、及び方法 - Google Patents
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Description
T∈SE(3) (1)
ここで、Tはプローブを移動させるための剛体(例えば、候補運動制御構成252)の出力最適運動制御構成320(例えば、回転及び/又は並進)を表し、SE(3)は特殊ユークリッド群を表す。
cameraTDL=cameraTmarker×markerTprobe×probeTDL (2)
ここで、probeTDLは、ローカルな解剖学的に定められた座標系(例えば、深層学習ネットワーク810の第1の座標系)からプローブ802への座標系変換を表す。ローカルな解剖学的構造に基づく座標系は、訓練プロセスにおいて任意的に選ばれてよい。markerTprobeは、プローブ802からARマーカー804への座標系変換を表す。cameraTmarkerは、ARマーカー804からカメラ801への座標系変換(例えば、座標系変換822)を表す。cameraTDLは、座標系変換コンポーネント830によって実施される座標系変換、すなわち、深層学習ネットワーク810によって出力された第1の運動制御構成812(例えば、患者の心臓などの関心対象の解剖学的構造のローカルな座標に対して)と、カメラに基づく追跡アルゴリズム820との間の変換を表す。こうして、変換cameraTDLは、深層学習ネットワーク810とカメラ801との間の座標系の位置合わせを表す。
patientTDL=patientTcamera×cameraTmarker×markerTprobe×probeTDL (3)
ここで、patientTcameraは、カメラ801から診察されている患者への座標変換を表す。患者座標系は、患者マーカー760と同様の患者マーカーによって定められ得る。
Claims (17)
- 超音波画像を取得するためのガイダンスシステムであって、前記ガイダンスシステムは、超音波撮像デバイス、カメラ、及びディスプレイと通信するプロセッサを備え、前記プロセッサは、
第1の位置から対象者の解剖学的構造の目標画像ビューに向かって前記超音波撮像デバイスを再位置決めするために、第1の予測ネットワークの座標系である第1の座標系に基づいて前記第1の位置を表す前記第1の予測ネットワークに基づいて決定される第1の運動制御構成を取得することであって、前記プロセッサは、
前記超音波撮像デバイスから、前記超音波撮像デバイスが前記第1の位置に位置決めされたときに前記対象者の解剖学的構造を表す超音波画像を受信することと、
前記第1の運動制御構成を生成するために前記第1の予測ネットワークを前記超音波画像に適用することと
によって、前記第1の運動制御構成を取得することと、
前記カメラによって撮影された画像に基づいて前記超音波撮像デバイスに関連する位置情報を求めることであって、前記画像は、前記対象者の解剖学的構造と、前記第1の位置に位置決めされた前記超音波撮像デバイスとを含み、前記カメラの座標系である第2の座標系に基づいて前記第1の位置を表す、前記位置情報を求めることと、
前記位置情報に基づいて前記第1の座標系と前記第2の座標系との間の座標系変換を決定することと、
前記第1の運動制御構成及び前記座標系変換に基づいて第2の運動制御構成を決定することと、
前記第1の運動制御構成及び前記第2の運動制御構成に基づいて、前記第1の位置から第2の位置へと前記超音波撮像デバイスを再位置決めする指示を決定し、前記指示を前記ディスプレイに対して出力することと、
を行う、ガイダンスシステム。 - 前記プロセッサは、前記第1の運動制御構成と前記第2の運動制御構成とを結合することによって前記指示を決定する、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記プロセッサは、前記第1の運動制御構成と前記第2の運動制御構成との比較に基づいて前記指示を決定する、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記超音波撮像デバイスはマーカーに結合され、前記画像は前記マーカーを含み、前記プロセッサは、前記超音波撮像デバイスと前記マーカーとの間の相対位置に基づいて前記座標系変換を決定する、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記プロセッサは、前記カメラと前記対象者の解剖学的構造との間の相対位置に基づいて前記座標系変換を決定する、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記プロセッサは、前記カメラと前記対象者上に位置決めされたマーカーとの間の相対位置に基づいて前記座標系変換を決定する、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記第1の運動制御構成は、第1の回転又は第1の並進のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記プロセッサは、前記対象者の解剖学的構造及び前記超音波撮像デバイスを含む前記画像と、前記超音波撮像デバイスを前記第2の位置に再位置決めするための回転又は並進のうちの少なくとも1つのグラフィカル表現の重畳とを表示するように前記指示を出力する、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記カメラと前記ディスプレイとを更に備える、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記カメラと、前記プロセッサと、前記ディスプレイとを備えるモバイルデバイスを更に備える、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記プロセッサは、前記第1の運動制御構成を生成するために前記第1の予測ネットワークを前記超音波画像の関心領域に適用することによって前記第1の運動制御構成を取得する、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 前記プロセッサは、
前記プロセッサと通信するユーザインタフェースから、前記関心領域の選択を受信すること、又は、
第2の予測ネットワークに基づいて前記関心領域を決定すること
のうちの少なくとも一方によって前記第1の運動制御構成を取得する、
請求項11に記載のガイダンスシステム。 - 前記プロセッサは、前記超音波画像内の関心領域を決定し、決定された前記関心領域に基づいて前記第1の運動制御構成を決定するために前記第1の予測ネットワークを適用することによって前記第1の運動制御構成を取得する、請求項1に記載のガイダンスシステム。
- 超音波撮像ガイダンスを提供する方法であって、前記方法は、
第1の位置から対象者の解剖学的構造の目標画像ビューに向かって位置決めされた超音波撮像デバイスを再位置決めするために、第1の予測ネットワークの座標系である第1の座標系に基づいて前記第1の位置を表す前記第1の予測ネットワークに基づいて決定される第1の運動制御構成を取得するステップであって、
前記超音波撮像デバイスから、前記超音波撮像デバイスが前記第1の位置に位置決めされたときに前記対象者の解剖学的構造を表す超音波画像を受信するステップと、
前記第1の運動制御構成を生成するために前記第1の予測ネットワークを前記超音波画像に適用するステップと
を含む、前記第1の運動制御構成を取得するステップと、
カメラによって撮影された画像に基づいて前記超音波撮像デバイスに関連する位置情報を求めるステップであって、前記画像は、前記対象者の解剖学的構造と、前記第1の位置に位置決めされた前記超音波撮像デバイスとを含み、前記カメラの座標系である第2の座標系に基づいて前記第1の位置を表す、前記位置情報を求めるステップと、
前記位置情報に基づいて前記第1の座標系と前記第2の座標系との間の座標系変換を決定するステップと、
前記第1の運動制御構成及び前記座標系変換に基づいて第2の運動制御構成を決定するステップと、
前記第1の運動制御構成及び前記第2の運動制御構成に基づいて、前記第1の位置から第2の位置へと前記超音波撮像デバイスを再位置決めする指示を決定し、前記指示をディスプレイ上に表示するステップと、
を有する、方法。 - 前記第1の運動制御構成と前記第2の運動制御構成とに結合関数を適用すること、又は、前記第1の運動制御構成と前記第2の運動制御構成とに比較関数を適用することのうちの少なくとも一方によって、前記指示を決定するステップを更に有する、請求項14に記載の方法。
- 前記超音波撮像デバイスはマーカーに結合され、前記画像は前記マーカーを含み、前記方法は、前記超音波撮像デバイスと前記マーカーとの間の相対位置に基づいて前記座標系変換を決定するステップを更に有する、請求項14に記載の方法。
- 前記カメラと前記対象者の解剖学的構造との間の相対位置に基づいて前記座標系変換を決定するステップを更に有する、請求項14に記載の方法。
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