JP2016168332A - サブボリュームの連続適応強化超音波イメージング - Google Patents

Abstract

【課題】組織を検出し表示するボリュームデータとサブボリュームデータの様々な組み合わせが、好適なイメージングを提供し同時に組織の定期的検出を可能にする。
【解決手段】サブボリュームの強化超音波イメージング方法であって、超音波イメージングシステムによって、患者のボリュームを、前記ボリュームの他の部分と異なる前記ボリュームのサブボリュームの走査設定の様々な値で走査する段階（３６）と、プロセッサによって、組織のボリューム内の位置を、前記走査する段階（３６）により得られたデータを使用してトラッキングする段階（４０）と、前記プロセッサによって、前記ボリューム内の前記サブボリュームの位置を、前記トラッキングする段階（４０）に基づいて、前記組織が前記サブボリューム内になるように変更する段階（３４）と、前記走査する段階（３６）を、前記変更された位置で繰り返す段階と、前記走査する段階（３６）の前記データと前記走査する段階（３６）の繰り返しからそれぞれ第１と第２の画像を順次生成する段階（４２）とを含む。
【選択図】図１

Description

本実施形態は、超音波のボリュームイメージングに関する。詳細には、関心領域のボリュームイメージングが提供される。

超音波イメージングでは、フレームレートと分解能と浸透率とコントラストの間にトレードオフがあることが知られている。例えば、実時間ボリューム画像を適切な視野で心臓病学に許容されるレートで取得すると、必然的に、それより低いレートで達成された最良品質に対して画像品質（例えば、分解能及び／又はコントラスト）が著しく犠牲になる。幾つかの例では、弁などの心臓内の組織の特定部分に主な関心があるときは、心臓などのより大きい組織の全視野を維持することが望ましいか又は必要になる。この結果、特に関心のある組織の画像品質が低下する。

組織の特定部分の画像品質を改善するために、ユーザは、標的特徴形状のまわりの関心領域を手動で位置変更し、走査領域のサイズを区切られた関心領域だけを含むように縮小し、次に更にイメージングパラメータを調整して画像品質を強化する。そのようなプロセスは厄介である。このプロセスは、また、特にボリュームイメージングコンテキストで、ユーザの側に専門知識と注意を必要とする。更に、このプロセスは、視野の縮小により、コンテキストを失う原因となる。

視野の縮小は、組織に対するプローブの動きのために失敗することが多い。プローブと組織のどちらかが動き、それにより、関心特徴が小さいボリュームから出て見えなくなることがある。これが起こる可能性は、関心領域を関心組織より控え目に大きくし、視野を動きの最大範囲より大きく維持することによってのみ低下する。但し、視野のサイズを大きくすると、必然的に、小さいボリューム内のフレームレート及び／又は画像品質が犠牲になる。

前置きとして、後述する好ましい実施形態が、サブボリュームの強化超音波イメージング方法及びシステムを含む。ボリューム全体が走査される。サブボリュームは、ビーム成形パラメータの様々な設定で別々に走査され、サブボリュームの画像品質を高めると同時にボリュームからのコンテキストを提供することができる。関心組織は、定期的に検出され、サブボリュームが、関心組織をカバーする位置にシフトされ、サブボリュームの高品質イメージングによる比較的連続したボリュームイメージングが可能になる。ボリュームスライスとサブボリュームスライスによるインターリービングは、相対フレームレートと画像品質のきめ細かい最適化を可能にすることがある。OLE_LINK1OLE_LINK2組織を検出し表示するためのボリュームデータとサブボリュームデータの様々な組み合わせは、望ましいイメージングを提供すると同時に組織の定期的検出を可能にする。OLE_LINK1OLE_LINK2これらの特徴の任意の１つ以上が、単独又は組み合わせで使用されうる。

第１の態様では、サブボリュームの強化超音波イメージング方法が提供される。超音波イメージングシステムは、患者のボリュームを、ボリュームの他の部分と異なるボリュームのサブボリュームの走査設定の値で走査する。プロセッサは、組織のボリューム内の位置をトラッキングする。トラッキングは、走査によって得られたデータを使用する。プロセッサは、トラッキングに基づいて、組織がサブボリューム内にあるようにボリューム内のサブボリュームの位置を変更する。走査は、変更された位置で繰り返される。第１と第２の画像がそれぞれ、走査のデータから順次生成され、走査の繰り返しで生成される。

第２の態様では、サブボリュームの強化超音波イメージングシステムが提供される。トランスデューサが、送信及び受信ビームフォーマと接続可能である。ビームフォーマコントローラは、送信及び受信ビームフォーマに、患者のボリュームを走査させ、ボリュームが、ボリュームの走査中に順次走査された複数のボリューム領域を含み、ボリュームのサブボリュームを走査させ、サブボリュームが、サブボリュームの走査中に順次走査された複数のサブボリューム領域を含み、ボリューム領域の走査をサブボリューム領域の走査とインターリーブさせ、それにより、ボリューム領域の少なくとも１つが、サブボリューム領域を全て走査する前に走査され、サブボリューム領域の少なくとも１つが、ボリューム領域を全て走査する前に走査されるように構成される。画像プロセッサは、ボリュームの走査からのデータとサブボリュームの走査からのデータを使用して患者の画像を生成するように構成される。ディスプレイは、画像を表示するように構成される。

第３の態様では、サブボリュームの強化超音波イメージング方法が提供される。ボリュームが走査される。ボリュームのサブボリュームが、より大きいフレームレート、分解能、コントラスト又はこれらの組み合わせで走査される。ボリュームの走査によるデータは、サブボリュームの走査からのデータと結合される。結合データから測定が行なわれる。ボリュームの走査によるデータとサブボリュームの走査によるデータが、三次元レンダラに渡される。三次元レンダラが画像を生成し、メインボリュームのデータが、サブボリュームのデータと違うようにレンダリングされる。

本発明は、特許請求の範囲によって規定され、本欄のいかなる記載も特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の更に他の態様及び利点は、好ましい実施形態と関連して以下に開示され、後で独立して又は組み合わせて請求されることがある。

構成要素と図は、必ずしも一律の倍率ではなく、むしろ本発明の原理を示すために強調されている。更に、類似の参照数字は、様々な図全体を通して対応する部分を示す。

サブボリュームの強化超音波イメージング方法の一実施形態のフローチャートである。 ボリュームとサブボリュームのインターリーブされた走査の一実施形態を示す図である。 サブボリュームデータをボリュームデータと混合するための例示的な重み付けを示す図である。 ボリュームとサブボリュームからのデータの様々な経路と使用の一実施形態を示す図である。 サブボリュームの強化超音波イメージングシステムの一実施形態のブロック図である。

サブボリュームの自動化された連続適応拡張イメージングが提供される。組織の標的部分の画像品質の強化は、組織のまわりのより大きい領域のイメージングとも適合するように提供される。強化サブボリュームイメージングを全ボリュームイメージングと組み合わせて提供すると、ワークフローが実際的でほとんど透明になる。ユーザは、単に特定の組織用のボリュームイメージングシステムを構成し、このイメージングシステムは、コンテキスト（例えば、フルボリューム）と高品質情報（例えば、サブボリューム）の両方をエンドユーザに提供する。自動化された連続組織検出と強化されたライブボリュームイメージングの組み合わせが提供される。組織のイメージングが改善されること以外、通常のユーザエクスペアリエンスや測定ワークフローが損なわれることはほとんどない。

サブボリュームは、ライブ走査中に自動検出された組織特徴のまわりで連続的に適応され、サブボリューム内の走査が強化され、特徴の優れたイメージングが達成される。サブボリュームの適応は、事前設定されて実行される自動バックグラウンドプロセスであり、特別なユーザ対話を必要としない。ライブ走査中のサブボリューム位置を設定するために、組織の動きの検出を使用して組織の将来位置を予測することができる。

ボリュームとサブボリュームの走査は、スライスごとにインターリーブされてもよく、全ボリューム走査を全サブボリューム走査とインターリーブするよりも画像品質とフレームレートのトレードオフを改善することができる。サブボリューム走査とメインボリューム走査のインターリーブは、方位角掃引に基づいて行われてもよい。サブボリュームとメインボリュームの間に、ある範囲の非整数相対ボリュームレートが提供されてもよく、横方向分析処理を支援するために時間的コヒーレンスが各掃引で最大化される。

組織検出又は他の測定に使用される望ましい情報が、ライブイメージング用のと異なることがあるので、複数のデータ経路が使用されることがある。サブボリュームデータとボリュームデータは、測定のために混合されるが、イメージング用にレンダリングするまで分離されたままである。例えば、１つ経路が、測定による消費のためのプレ・シネ（pre-CINE)を混合し、別の経路が、ユーザが見るサブボリュームの表示を強化するためにポスト・シネ（post-CINE）を混合する。

図１は、サブボリュームの強化超音波イメージング方法の一実施形態を示す。一般に、三次元超音波イメージング中の関心組織は、ボリューム走査から自動的に検出される。検出組織のまわりのサブボリュームとして関心領域が定義される。サブボリュームは、ボリュームの走査とインターリーブ走査され、ボリュームの残りの部分とは異なる走査設定でサブボリューム情報を提供する。走査の繰り返しで組織の検出を繰り返すことによって、組織位置が更新され、関心組織で適応された強化イメージングで自動ボリュームイメージングが提供される。

方法は、図５に示されたシステム又は異なるシステムによって実行される。例えば、動作３０及び３６で、医療診断超音波イメージングシステムが走査し、動作３２及び４０で、プロセッサが検出し、動作３４で、ビームフォーマコントローラがボリューム内のサブボリュームを位置決めし、動作３８で、プロセッサがデータを組み合わせ、動作４２で、イメージングシステムが表示画像を生成する。他の装置が、動作のいずれを実行してもよく、例えば、プロセッサが、全ての非走査動作を実行してもよい。

動作は、示された順序又は別の順序で実行される。例えば、動作４２は、動作３８と４０及び／又は動作３４又は３６の繰り返しの前、後又はそれと同時に行なわれる。

追加の動作、異なる動作、又はより少数の動作が使用されてもよい。例えば、動作４２が実行されなくてもよい。別の例として、動作３８は、実行されなくてもよく、組織は、サブボリュームデータとの結合なしにボリュームデータを使用して検出される。更に別の例では、動作４０から動作３２までの繰り返しループと動作４０のトラッキングが実行されず、例えばその場合、動作３８及び４２が、単一画像のために２つの経路で結合データ又は非結合データで実行される。

動作３０で、患者のボリュームが走査される。この走査は、第１走査などの初期走査である。初期走査は、最初に行われる走査でもよく、初期走査の前に他の走査が行われる場合でも、動作３２で組織が検出される前に行われる走査でもよい。

初期走査は、ボリューム全体のものである。ボリューム全体は、走査によって確立された視野である。横方向範囲と深さは、走査されたボリュームの範囲を規定する。様々な設定に基づいて、様々なサイズのボリュームが、走査ボリューム全体を構成してもよい。ユーザ又はシステムは、視野とその結果生じる走査ボリューム全体を決定する。

視野を超音波で走査するために、超音波システムによって送信及び受信ビームが構成される。セクタ、リニア、Ｖｅｃｔｏｒ（登録商標）及び対応する視野などの任意の走査形式が使用されうる。走査は、三次元領域又はボリュームである。走査線は、電気的及び／又は機械的操縦によって三次元で分散され、ボリューム（例えば、Ｎ×Ｍ×Ｒのボリューム、ここで、Ｎ、Ｍ及びＲは、１より大きい整数）を表わすデータを提供する。走査平面が一緒にボリュームを表わすように実質的に平面に沿った走査など、任意の三次元形式が使用されうる。

送信及び／又は受信ビーム特性は、設定されてもよく、パラメータの値に応じてもよい。視野の深さ及び／又は横方向範囲が設定される。同様に、送信ビーム焦点深度、送信周波数、受信周波数、線密度、サンプリング密度、送信波形（例えば、サイクル数及び／又はエンベロープ形状）、フレームレート、アパーチャ、及び／又は他の走査特性が設定される。走査線１本当たりの送信焦点位置の数（例えば、１又は２）が設定されてもよい。異なる走査、追加の走査又は少ない走査（例えば、送信及び／又は受信）パラメータが使用されてもよい。

受信ビーム成形によって、応答データが、視野内にサンプルを表わす。走査から受け取ったデータが検出される。Ｂモード検出器が、受信データによって表わされた音響エコーの強度を決定する。例えば、受信データは、同相及び直角位相データとしてフォーマットされる。同相及び直角位相項の二乗の和の平方根が、強度として求められる。音響エコーの大きさの他の尺度が、Ｂモード検出に使用されてもよい。

他のＢモード処理は、パラメータの値に基づいて行なわれてもよい。例えば、検出されたＢモードデータが、空間フィルタリングされる。別の例として、視野全体の対応する走査シーケンスからフレームシーケンスが収集される。得られたＢモードフレームのデータの様々な対又は他のサイズグループが、時間的にフィルタリングされる。無限インパルス又は有限インパルス応答フィルタリングが使用されてもよい。別の例では、一般又は全体利得が適用される。１つ以上のパラメータが、全体利得を確立してもよい。追加又は代替として、深さ依存利得が適用されてもよい。異なるＢモード処理パラメータ、追加のＢモード処理パラメータ、又はより少数のＢモード処理パラメータが使用されてもよい。

他の実施形態では、他のタイプの検出及び対応する走査が行なわれる。例えば、カラーフロー（例えば、ドップラ）評価が使用される。速度、出力及び／又は分散が評価される。別の例として、基本送信周波数の第二調波でのイメージングなど、高調波モードが使用される。モードの組み合わせが使用されてもよい。

処理の後、必要に応じて、検出データが走査変換される。二次元画像が生成されてもよい。例えば、Ｂモード画像は、Ｂモード視野内での音響エコーの戻りの強度を表わす。強度又はＢモードデータは、ディスプレイのダイナミックレンジの範囲内でグレースケールにマッピングされる。グレースケールは、画素を制御するためにディスプレイによって使用される等しいか又は類似の赤、緑、青（ＲＧＢ）値でよい。任意の色又はグレースケールマッピングが使用されうる。

他の動作に使用されるデータは、処理経路内の任意のポイントからのものである。一実施形態では、検出され走査変換されたスカラ値が、任意のカラー又は表示マッピングの前に使用される。他の実施形態では、検出前のビーム成形サンプル、走査変換前の検出データ又は表示マッピング後の表示値が使用される。

最初に、走査のパラメータの値が、任意のプロセスを使用して設定される。一実施形態では、パラメータの１つ以上が、ユーザによる入力、所定の値、及び／又はアプリケーション若しくは構成の選択に基づいて設定される。例えば、ユーザは、心臓弁などの特定の組織のボリューム又は三次元イメージングを選択する。代替又は追加の実施形態では、パラメータの１つ以上が、走査により受け取ったデータに対するフィードバック又は適合に基づいて設定される。パラメータの値の自動設定が行なわれる。例えば、Ｂモードデータの全体利得及び／又はダイナミックレンジは、視野内の組織と関連した位置のＢモードデータの識別に基づいて、また利得及び／又はダイナミックレンジを設定するために組織位置の平均、中間又は他のＢモード強度を使用して設定される。

パラメータの値は、所望のイメージング品質強化のために最初に設定されてもよい。別々に走査されるサブボリュームの値が、事前設定により設定される。様々な試験タイプのために、複数タイプの組織と画像強化が選択されてもよい。ユーザは、特定組織のボリュームイメージングアプリケーションを選択する。ボリュームとサブボリュームの走査設定の値は、事前決定され、アプリケーションの選択に基づいて使用される。ユーザは、ボリューム及び／又はサブボリューム走査のどの値も変更又は変化させることができる。

追加又は代替の実施形態では、パラメータの１つ以上が、ユーザ入力又は調整に基づいて設定されてもよい。例えば、ユーザは、マルチヘルツ／空間時間選択又は他の入力を使用して、周波数又はフレームレート及び／又は線密度を選択する。別の例として、ユーザは、メインボリューム（例えば、ボリューム全体）とサブボリューム間の相対フレームレートを選択する。別の例では、ユーザは、サブボリュームの所望の最小フレームレートを入力する。更に別の例では、出力管理トレードオフのために、メインボリュームとサブボリュームの相対的重みが入力される。ユーザは、ボリュームとサブボリュームのフレームレート及び／又は送信出力設定を確立する相対温度負担を示す。あるいは、これらの相対設定の１つ以上の相対設定の値が、アプリケーションのプリセット又はユーザ選択を使用して確立される。

ライブ又は実時間イメージング中（患者がトランスデューサを付けるのと同時又はその間に画像を走査し出力する）、一般に、標的サブボリュームのためのユーザの特別な対話は必要とされず期待されない。ユーザは、アプリケーション（例えば、弁の三次元イメージング）だけを選択してもよく、残りの構成は自動的に行われる。ユーザは、設定の１つ以上を事前設定してもよく、その場合、イメージングは、ユーザによる更なる変更なしに行われる。他の実施形態では、サブボリューム及び／又はボリュームイメージングの設定は、更に、ライブイメージング中に可能である。ユーザは、走査パラメータの１つ以上の値を、通常ワークフローの一部として変更することを必要とされず期待されることなく変更してもよい。

動作３２で、プロセッサは、初期走査のデータから組織を検出する。関心組織を検出するために、患者のボリュームを表わすデータが処理される。例えば、ユーザは、組織を見つけるために患者に対する視野を並進及び／又は回転させる（即ち、トランスデューサを移動させる）。組織が視野内にあったとき、プロセッサは、組織を検出する。例えば、心臓の少なくとも一部分を含むボリュームを表わすＢモードデータから、弁が自動的に検出される。

検出は、ライブイメージング中に自動的に行われる。組織の位置のユーザ入力を必要とせずに、プロセッサは、フィルタリング、エッジ検出、パターンマッチング、モデルマッチング又は他のコンピュータ支援分類を適用してデータの組織を検出する。一実施形態では、機械学習クラシファイアが適用される。ボリュームデータから、ハール（Haar）、勾配、方向又は他の特徴が計算され、機械学習クラシファイヤに入力される。機械学習クラシファイヤは、関心組織を他の組織又は流体から区別する既知の事実によってデータをトレーニングすることによる学習に基づいて、組織がボリュームのデータによって表わされているかどうかを示す。確率的ブースティングツリー、ベイズネットワーク、ニューラルネットワーク、サポートベクタマシンなどの任意の機械学習が使用されうる。任意の特徴又は特徴セットが使用されうる。

代替実施形態では、組織の代わりに、外科用器具やインプラントなどの装置が検出される。組織と付加装置が両方とも所定のボリューム内で検出されることがある。異なるか又は同じ検出器が、様々な組織及び／又は装置を検出する。

更に他の実施形態では、ユーザは、大きいボリューム内の任意の組織特徴を識別する。ユーザは、組織の位置（例えば、トレーシング）を入力する。ユーザがシードポイントを入力するような半自動化手法が使用されてもよく、この手法は、組織を見つけるために使用される。

検出された組織又は装置は、任意の空間範囲を有する。例えば、組織は、複数のボクセルによって１つ以上の次元で拡張する。

動作３４で、プロセッサは、検出組織のまわり又は検出組織に基づいてサブボリュームを割り当てる。検出組織が関心組織である場合、サブボリュームは、０．５ｃｍなどの最小マージンで関心組織を包含するように位置決めされる。検出されたとき、プロセッサは、特徴又は組織のまわりのサブボリュームを規定する。サブボリュームは、立方体、球体、他の形状などの任意の形状を有する。サブボリュームは、全ての関心組織を含むと同時にマージンに適合するようにサイズ決めされる。サブボリュームは、マージンがないか所定のマージンを有する関心組織としてサイズ決めされ形成されてもよい。他の実施形態では、サブボリュームは、左心室の検出に基づく弁のサブボリュームの位置決めなど、関心組織以外の組織に基づいて位置決めされる。

サブボリュームは、三次元に拡張する。サブボリュームは、ボリューム内にあり、例えば、完全にボリューム内にあるか、ボリューム内にあるが共通の縁を有する。サブボリュームは、ボリュームの２分の１未満、３分の１未満、又は４分の１未満でもよく、別のサイズ比を有してもよい。

サブボリュームは、初期割り当てとして組織のまわりに位置決めされる。トランスデューサ及び／又は関心組織が、患者に対して動くことがあるので、サブボリュームは、任意の動きをカバーするようにサイズ決めされ、かつ／又は動きを考慮するように位置（動作４０を参照）が変更されてもよい。サブボリュームのフレームレート及び／又は画像品質強化を最適化するために、サイズは、起こりうる動きを考慮するため小さい。初期割り当ての後、サブボリュームを再位置決めするために他の割り当てが行われてもよい。

動作３６で、患者のボリュームが、ボリュームの他の部分とは異なるボリュームのサブボリュームの走査設定の様々な値で走査される。超音波イメージングシステムが、ボリュームを走査する。サブボリュームの超音波イメージングシステムによって別の走査が行なわれる。ボリューム走査は、サブボリュームの一部分又は全てを含むボリューム全体のものである。ボリュームは、少ないサンプル及び／又は走査線密度で走査されてもよいが、ボリューム走査によって、患者の同じ部分をサブボリュームボクセルとして表わすボスセルが生じることがある。あるいは、ボリューム走査は、サブボリュームに含まれないボリュームの部分だけを対象とする。

ボリューム全体又は全視野を走査するためのパラメータの値は、動作３０の初期走査を行なう値と同じである。超音波イメージングシステムは、連続的に全視野を撮像する。全視野の走査によって、標的組織に対する外科装置の向きを表示し、又は周囲の組織の文脈で関心組織を表示することができる。サブボリューム外のボリュームの他の部分が引き続き走査される。

サブボリュームと重なるボリューム走査からのデータが、サブボリュームの一部として使用されてもよく、別のサブボリューム走査からのデータだけが使用されてもよい。１つ以上の送信とその結果得られる受信データだけが、サブボリュームに使用される。

サブボリュームとボリュームに別の走査が行なわれる。異なる送信とそれに応答する受信イベントは、ボリューム走査ではなくサブボリューム走査のために行われる。ボリュームは、サブボリュームとは異なる値を有する走査設定で走査される。任意の１つ以上（例えば、複数）のパラメータが、様々な値を有する。例えば、線密度、送信出力、フレームレート、線（走査）方向、走査形式、軸方向応答（例えば、異なるパルス波形、又はサブボリューム内の高調波イメージングの導入）及び／又は送信焦点は、ボリューム走査とサブボリューム走査とで異なる。一実施形態では、サブボリュームは、それより大きいボリュームと比較して、より大きいフレームレート、分解能、コントラスト又はこれらの組み合わせで走査される。例えば、線密度は、ボリュームよりサブボリュームの方が大きい。

弁の例では、サブボリュームの走査設定は、ボリュームより大きいフレームレートを有するように弁イメージングに最適化される。フレームレートは、分解能やコントラストより重要なことがあり、分解能及び／又はコントラストを犠牲して高く設定されてもよい。サブボリュームの分解能及び／又はコントラストは、ボリュームと同じでもよく、ボリュームより高くても低くてもよい。焦点は、ボリューム走査を使用するよりも集束を良くするために、サブボリュームの中心にあってもよい。サブボリュームの送信エネルギーは、ボリュームの送信エネルギーより高くてもよい。値は、関心組織に関して設定され、したがって、サブボリュームでは互いに対して設定され、ボリュームに対して設定されてもよい。他の組織の走査は、同じか又は異なるトレードオフを使用することができる。

サブボリュームの走査の向きは、ボリュームで同じでもよく異なってもよい。図２は、ボリューム５０が、スライス５４に沿って走査され、サブボリューム５２がスライス５６に沿って走査された例を示す。走査線は、スライス５４，５６に沿っており、例えば、走査線は、スライス５４では垂直（即ち、トランスデューサアレイに対して直角）、スライス５６では垂直以外である。２つの線形走査を比較するために、少なくとも１０度異なる任意の角度差が使用されてもよい。セクタ又はベクトル走査が提供される場合、この差は、中心線から少なくとも１０度又は走査線の半分以上による。走査線を様々に操縦することによって、組織の様々な態様をイメージングで強調することができる。心臓に対するエネルギーの角度と異なる入射音響エネルギー角度から弁が最もよく見える。別の走査を使用することによって、ボリュームとサブボリュームを、組織に適切な設定で走査することができる。メインボリュームは、特定の試験又は介入のための標準規則である組織特徴の投射を示すために、必要に応じて、徐々に展開する形で１度又は連続的に向きが変更されることがある。

ボリュームの走査モードなどの走査タイプは、サブボリュームと同じでもよく異なってもよい。例えば、サブボリュームには高調波イメージングが使用されるが、サブボリュームには基本Ｂモードが使用される。サブボリューム又は他の関心領域の非Ｂモード走査（例えば、ボリュームカラードップラ、スペクトルドップラ又はエラストグラフィ）も、サブボリュームと共に適応されることがある。

ボリューム及びサブボリュームは、インターリーブ式に走査される。サブボリュームは、ボリュームの走査ごとに１回、２回又はそれを超える回数走査される。完全サブボリュームを完全ボリューム走査とインターリーブすることによって、限られた数のフレームレート比が提供される。

別の実施形態では、インターリービングは、ボリュームの領域又は準部分とサブボリュームの完全又は準部分のものである。このインターリービングは、フレームレート比でより大きい範囲又は分解能を提供することがある。ボリューム及び／又はサブボリュームの任意の領域分割が使用されてもよい。図２は、スライスによってインターリーブする例を示す。各スライス５４及び５６は、平面走査領域である。ボリューム５０の１つ以上の平面走査領域が、サブボリューム５２の平面走査領域ごとに走査されるか、又はその逆に走査される。ボリューム５０の任意数のスライス５４の走査が、サブボリューム５２の任意数のスライス５６の走査とインターリーブされてもよい。サブボリューム５２の走査は、より大きいボリューム５０の走査とインターリーブされる。

走査は、掃引間でインターリーブされる（即ち、１つ以上のスライス５４及び５６）。掃引は、同じ平面内で進行する時間的に連続した送信／受信イベントの集合である。イメージングボリューム５０及び５２は、一般に、走査の複数の掃引から構成される。この粒度は、連続的に収集されたビーム間の横方向コヒーレント処理を改善するために、走査インターリービングで維持される。サブボリュームのＮ回の掃引は、メインボリュームのＭ回の掃引ごとに走査され、ここで、ＮとＭは、１以上の整数である。図２では、ボリューム５０は、８つのスライス５４に分割される。サブボリューム５２は、５つのスライス５６に分割される。これにより、サブボリュームフレームレートとメインボリュームフレームレートの有効比率（Ｎ＊ＮｕｍＭａｉｎｖｏｌｕｍｅＳｗｅｅｐｓ）／（Ｍ＊ＮｕｍＳｕｂｖｏｌｕｍｅＳｗｅｅｐｓ）（例えば、Ｎ＊８／Ｍ＊５）が得られる。

ボリュームスライス５４の各掃引は、８ｍｓなどの所定の時間を必要とする。これは、サブボリュームの取得なしに、６４ｍｓの周期（１５．５２５Ｈｚ）を有する。関心特徴を識別した後で、サブボリュームは、より高いビーム密度と独立した向きを有する５つの方位角掃引で取得され、その結果、サブボリュームの各掃引には２ｍｓが必要となる。他のタイミングが提供されてもよい。

図２では、数字は、メインボリュームとサブボリュームの間のインターリーブされた掃引取得順序を示す。例えば、番号０及び３が付けられたスライス５４は、サブボリューム内の２つのスライスの走査によって分離される。 サブボリュームスライスは、（上から下に）１、８、１６、・・・；２、１０、１７・・・；４、１１、１９、・・・；５、１３、２０、・・・；及び７、１４、２２、…として示されることがある。ラベル番号は、１から２２まで連続的に掃引又はスライスによる走査順序を示す。

ＮとＭを比率Ｎ／ｍ＝ＮｕｍＳｕｂｖｏｌｕｍｅＳｗｅｅｐｓ／ＮｕｍＭａｉｎｖｏｌｕｍｅＳｗｅｅｐｓとなるように選択することによって、サブボリュームとメインボリューム間で同一フレームレートが達成されうる。サブボリュームのフレームレートを高めるには、メインボリューム５０の掃引ごとにサブボリューム５２の複数の掃引が行なわれる。例えば、サブボリューム周期は５＊２＋２．５＊８＝３０ｍｓであり（３３．３３Ｈｚ）、メインボリュームの周期は８＊（４＋８）＝９６ｍｓ（１０．４２Ｈｚ）である。サブボリュームフレームレートの１１３％の相対的増大と分解能向上は、メインボリュームフレームレートの３３％の低下とトレードオフされる。図２の例では、サブボリュームとメインボリュームレートの他の可能な関係には、１．０、１．６、２．０、２．４、３．０．３．２、４．０、・・・がある。

１つの手法では、プロセッサは、最小積Ｍ＊Ｎを見つけ（ここで、Ｍ＞Ｎ）、それにより、サブボリュームの最小標的フレームレートが達成される。事前設定又は他の選択手法が使用されてもよい。標的フレームレートは、関心組織などに基づいて提供される。この開始基準を考慮して他の走査パラメータが設定される。

提案されたインターリービングは、二次元イメージングにも有効であり、二次元フレームは、フレームが単一掃引だけを含むボリュームイメージングの劣化版として表示される。この場合、メイン関心領域に対するサブ関心領域のフレームレートの大きさは整数倍である。

図１を再び参照すると、動作３８で、サブボリュームを表わすデータが、ボリュームを表わすデータと結合される。サブボリュームとボリュームの別々の走査によって取得されたサンプルは、フィルタ又はプロセッサによって結合される。ボリューム走査が、サブボリューム以外の部分のものである場合、この結合により、ボリューム全体を重なりなく表わすデータセットが提供される。ボリューム走査がサブボリュームを含む場合、両方のデータセットで表された任意の位置に関して、重なりのデータが平均化され、最大値が選択されるか、最小値が選択されるか、又は他の方法で結合される。結合後に得られたデータはボリュームを表わすが、サブボリュームの強化された情報を有する。

ボリュームのデータは、サブボリュームとは異なる空間分解能及び／又は時間分解能で取得されることがある。例えば、サブボリュームデータは、サブボリュームを１．５倍の空間分解能（例えば、１．５ラインとサンプル密度）と２倍のフレームレートで表わす。測定に使用されたイメージング又はデータ内のアーティファクトを回避又は制限するために、空間的及び／又は時間的混合方式によって、サブボリュームとそれより大きいメインボリュームとの間のフレームレート、幾何学形状及び表示差が調和される。

時間的補間が使用されてもよい。高いフレームレートに等しいフレームレートを提供するために、低いフレームレートデータセットが時間的に補間されて介在データセットが作成される。例えば、ボリュームのフレームレートは、各隣接対のデータセットの中間でデータフレームを時間的に補間することによって２倍にされる。補間は、様々な時間による同じ位置のデータ間のものである。補間は、サブボリュームのフレームレートで混合フレームを提供し、このフレームレートは、メインボリュームのフレームレートより大きいか又は等しい。

一実施形態では、ｍ_ｋは、検出後でかつ走査変換前又は後の各メインボリュームフレームｋに対応するサンプル強度のベクトルである。ｓ_ｌは、検出後のフレームｌ後でかつ走査変換前又は後の各サブボリュームに対応するサンプル強度のベクトルである。ｔ_ｋは、各メインボリュームフレームｋの取得が完了した時間である。ｔ_ｌは、各サブボリュームフレームｋの取得が完了した時間である。各サブボリュームｓｌに関して、サンプルの混合出力フレームは、次のように計算される。ｏ_ｌ＝Ｗ［αｍ_ｎ−βｍ_ｎ−１］＋ｓ_ｌ、ここで、フレームｎ及びｎ−１は、時間ｔ_ｎ≧ｔ_ｌ≧ｔ_ｎ−１に取得された最も時間的に近いメインボリュームフレームであり、α＝（ｔ_ｎ−ｔ_ｌ）／Ｔ_ｍ、ここで、Ｔ_ｍはメインボリュームフレーム周期であり、β＝１−α、Ｗ［］は、サブボリュームの境界内にある全てのメインボリュームサンプルをゼロに設定するマスキング関数である。したがって、出力フレームレートは、サブボリュームフレームレートに等しく、サブボリュームの外の出力フレームサンプルは、サブボリュームフレームのすぐ前と後のメインボリュームフレーム間で線形補間され、サブボリューム内にあるサンプルは、サブボリュームから無修正で取得される。動き補償を使用する他の手法が使用されてもよい。

代替又は追加として、データは、同じ有効空間分解能を有するように結合される。例えば、サブボリュームは、より大きいサンプル及び／又は線密度を有する。ボリュームのデータは、一致するサンプル及び／又は線密度を有するように空間的に補間される。同じ時間からのデータの空間的補間が使用される。混合フレームは、サブボリュームの分解能と一致する稠密な音響グリッドを有する。

結合のため、ボリュームデータからのボクセルが、サブボリュームデータからのボクセルと重なることがある。ボリュームとのサブボリューム境界の境界アーティファクトを制限又は回避するために空間的混合が使用される。混合は、より高い空間分解能からのより段階的な遷移及び／又はボリュームとサブボリュームのコントラストを提供し、急な遷移による目障りな画像アーティファクトを回避する。

サブボリューム内の重複ボクセルの境界領域が規定される。この境界領域内で、加重結合が行なわれる。ボリュームの近くでは、ボリュームからのデータ又はボクセルが、加重平均で重く加重される。サブボリューム内の位置では、サブボリュームからのデータ又はボクセルが、加重平均で重く加重される。重みを移行する任意のマッピング関数が使用されてもよい。図３は、サブボリュームの境界が明らかでなくなる平滑加重方式を示す。図３で、サブボリュームデータに加えられた重みはＷ（ｘ）であり、ボリュームデータに加えられた重みは１−Ｗ（ｘ）である。サブボリューム外でのボリュームの位置では、ボリュームデータに加えられた重みは１である。寸法(dimension)に沿ってサブボリューム内のサブボリュームデータに適用された加重プロファイルは、寸法に沿ったサブボリューム内のメインボリュームデータに適用されたプロファイルと反対である。同じ又は異なる加重プロファイルが、他の寸法に適用される。

他の加重プロファイルが使用されてもよい。一実施形態では、球対称の重み付けが使用される。サブボリュームの中心からの距離は、相対的な重みを示す。中心から離れたボクセル位置ほど、ボリュームデータが重く加重される。

図１を再び参照すると、２つの経路をたどるボリューム及びサブボリューム走査からのデータが示される。１つの経路は、組織位置をトラッキングする動作３８及び４０を含む。例えば、シネ（CINE）又は測定プロセスに送られたデータストリームは、既に混合されたボリュームとサブボリュームデータを含む。サブボリューム取得は、動作３２での組織の検出を含む、既存の測定又は他のアプリケーションに対して透明である。別の経路は、映像後にデータを混合又は組み合わせ、サブボリュームに対する視覚的強調を有するボリュームのイメージングを可能にする。異なるレンダリング、伝達関数、シェーディング又は他のイメージングプロセスが、ボリュームではなくサブボリュームに適用される。この個別の処理のため、ボリュームとサブボリュームからのデータが、後映像又はレンダリング混合のために別々に渡される。

図４は、この分割の例を示す。ビームフォーミング及び検出６０が行なわれ、データが、シネ(CINE)６２に２つの経路（即ち、前映像混合６６を通る経路と、前映像混合がない経路）で渡される。混合データは、特徴検出及び／又は測定６４（例えば、既存のボリューム、領域、ボリュームフロー、又は他の診断若しくはプロセス測定）に使用される。測定は、サブボリュームの位置を設定するためのものでよく、サブボリューム配置とその結果得られる走査順序７０を規定するために動き予測６８が使用される。非結合データが、サブボリュームとボリュームの強化されたレンダリング又は異なるレンダリングと混合するためにレンダラ７２に提供される。

図１を再び参照すると、動作４０で、混合データが、測定に使用される。この測定は、ボリューム内の組織の位置をトラッキングすることである。プロセッサは、走査から得られたデータを組み合わせとして使用してトラッキングする。例えば、プロセッサは、動作３２の検出を行なって、組織の現在位置を決定する。組織と組織の位置を検出するために、組み合わせデータにクラシファイヤが適用される。検出は、サブボリュームデータをボリュームデータと組み合わせることによって作成されたデータセットを使用して行なわれる。代替実施形態では、トラッキングは、空間オフセット及び／又は回転を類似性又は相関性により決定する。組織は、データのカレントボリューム内で最も高い相関性を有する以前のデータボリュームからのデータを使用して組織の位置を見つけることによってトラッキングされる。

トラッキングは、組織の位置を示すユーザ入力なしに行なわれる。プロセッサは、組織の位置のユーザ識別なしに検出を行なう。あるいは、ユーザは、組織位置を入力する。

組織の現在位置を検出することによって、サブボリュームの位置及び／又は範囲が、連続的に再定義される。組織の検出は、できるだけ連続的であり、サブボリューム走査シーケンスに対応する更新が定期的に行われる。連続検出は、少なくとも５秒ごとでもよい。より頻繁な検出（例えば、ボリュームデータセットごとに１回）が使用されてもよい。サブボリュームのビームは、サブボリュームの更新１回当たりの計算を最小にするために、あらかじめ計算された稠密格子から選択されてもよい。

トラッキングは、組織とそれに対応するサブボリュームの位置の変更を示す。動作３４で、組織の最も最近の検出に基づいて、サブボリュームが位置決めされる。動作３４が、繰り返される。プロセッサは、組織の最も最近の検出に基づいて、サブボリュームの位置及び／又は範囲を設定する。組織がボリュームに対して動くとき（例えば、トランスデューサ及び／又は患者の動きにより）、ボリューム視野の組織に従うようにサブボリューム位置が更新される。

変更は、予測可能でもよい。動きが連続的なことがあるので、組織の位置は、サブボリュームが走査される時間だけシフトすることがある。動作３６で走査を完了し動作３６で走査を再び開始するまでの遅延によって、組織が、前の走査で検出された位置と異なる位置になることがある。この不正確さは、サブボリュームのマージンを考慮して許容可能なことがある。あるいは、プロセッサは、次の位置を予測する。１つ以上の以前の取得データセット対からの動きは、次の走査が行われる次の位置を予測するために使用される。組織が所定の速さと方向で動く場合、その速さと方向は、サブボリュームの次の走査が行われるまでの位置を予測するために使用される。例えば周期的動きと関連した動きの履歴が、予測に使用されてもよい。現在の位相は、後の走査の予想速さと方向を決定するために使用される。予測は、特徴検出と実時間取得の間の遅れを補償する。

動作４０から３２へのフィードバック矢印は、進行中又は連続的な走査を表わす。走査が繰り返され、組織の繰り返し検出に基づいてサブボリュームの位置が変更される。ライブ又は実時間イメージングではこのプロセスがある期間にわたって継続し、ボリューム内の組織をトラッキングする。関心組織は、動きに関係なく、より大きいフレームレート、分解能、及び／又はコントラスト（即ち、画像品質）から、ある期間にわたって利益を得続ける。自動的にトラッキングすることによって、サブボリュームが小さくされ、組織の最適化されたイメージングを可能にすると同時に大きいボリュームからのコンテキストを提供する。

動作４２で、動作３６の走査からのデータを使用して画像を生成する。プロセッサ、レンダラ又は他の装置が、ボリュームとサブボリュームデータからの画像を生成する。例えば、ボリュームの走査からのデータとサブボリュームの走査からのデータが、三次元レンダラに渡される。

データは、非結合データとして渡される。例えば、データは、シネメモリや他のメモリに混合なしに記憶される。レンダラは、非結合データを取得し、画像を生成する。この経路では、ボリュームとサブボリュームに別個の画像データストリームがイメージングに使用される。これにより、様々なテクスチャ、透明度、カラーマッピング、シェーディング、レンダリング又は他のイメージングなどによって、サブボリュームの強化度レンダリングを表示することができる。他の画像プロセス（ボリュームなしにイメージングするサブボリュームのズームなど）は、混合による変更なしにサブボリュームデータを使用することがある。結合による平滑加重によって、表示画像内のサブボリューム境界が隠れることがある。データを変更せずに、様々なレンダリング設定を使用して、強化された分解能やコントラストなどによってサブボリュームを最良表示することができる。

サブボリュームとボリュームは、別々にレンダリングされてもよい。２つの異なる画像が、互いに隣接して表示される。別の実施形態では、サブボリュームがレンダリングされ、得られた画像は、ボリュームからのレンダリングの上に重ねられる。両方のレンダリングに、同じ透視法であるが異なるレンダリング（例えば、伝達関数、レンダリングのタイプ、カラーマッピング、透明度又はシェーディング）が使用される。組織は、表示内で、明るさ、色、グラフィックフレーム、又は他の可視インジケータによって特別にマークされてもよい。

更に別の実施形態では、サブボリュームデータは、異なる伝達関数などによって違うように処理されるが、ボリュームデータと結合される。得られた混合データが、画像としてレンダリングされる。組み合わせは、動作３８と同じか又は異なる。サブボリュームと他の部分からのサンプルは、画像がボリューム全体を表わすように時間的かつ空間的に混合される。

１連の画像が生成される。走査が繰り返されるとき、対応する画像生成も繰り返される。サブボリューム及び／又はボリュームを表わすそれぞれ新しく取得されたデータセットが使用されて、画像が生成される。データが利用可能になるときに更新されるライブイメージングが行なわれる。画像は、サブボリューム及び／又はボリュームが走査するのと同じフレームレートで生成される。例えば、ボリューム及びサブボリューム走査の最高フレームレートで画像を提供するために、空間的及び時間的混合が行なわれる。別の例として、最も最近獲得されたデータと関連した画像の部分が、更新されるか置き換えられる。

画像は、Ｂモード画像であるが、他のモードでもよい。画像は、サブボリュームを示すグラフィックなしに生成される。サブボリュームは、ボリュームと混合されるが、大きい実際の分解能、コントラスト及び／又はフレームレートを有する。ボリュームは、補間で作成されたフレームレート及び／又は分解能を有する。あるいは、グラフィック又は他の差異が、サブボリュームを示す。

イメージングは、診断及び／又は治療ガイダンスに使用される。弁の強化イメージングは、心臓病学的介入と構造的心臓病を支援することができる。システムは、全視野をイメージングし続け、標的組織に対する外科装置の向きが主な関心事である介入用途も支援する。他の組織の強化イメージングは、他の処置に有益なことがある。

一実施形態では、イメージングは、既存のユーザワークフローに対する妨害が最小限である。ユーザは、気が散ったり必要以上に苦労したりすることなく、標的組織特徴の著しく改善された画像品質を単純に見る。ボリュームとサブボリュームを示す一連の画像には、サブボリュームの位置以外の様々な設定の同じ値が使用される。送信焦点の値、線方向及び／又はアパーチャは、ある画像から別の画像へのサブボリュームの変化に基づいて変化することがある。

フレームレートが可能な場合、同じ大きいボリューム内で複数の特徴が強化されることがある。トラッキングは、同じボリューム内の様々な組織から行なわれる。両方のトラッキングされた組織をカバーする様々なサブボリューム又はより大きいサブボリュームが使用される。

三次元画像は、レンダリングによって生成される。投射や表面レンダリングなどの任意のレンダリングが使用されうる。シェーディングが追加されてもよい。

図５は、サブボリュームの強化超音波イメージングシステム１０の一実施形態を示す。ユーザは、ボリュームイメージング固有の組織のアプリケーションの選択など、ボリューム又は三次元イメージングシステム１０を構成する。ユーザは、必要に応じて、１つ以上のプリセットの値を変更してもよい。走査が開始した後で、システム１０は、組織を自動的に検出し、組織を視野内の残りのボリュームと違うように走査し、ボリュームとサブボリュームの両方を示す画像を生成するが、サブボリュームではイメージング品質が強化される。組織を継続的にトラッキング又は検出することによって、システム１０は、強化イメージングのためにボリュームに対するサブボリュームの向きを変更し、全視野のボリュームイメージングを関心組織に適した画像品質で自動的に提供する。スライスでインターリーブすることによって、サブボリュームのフレームレートが、ボリュームのフレームレートに対して粒状に強化されることがある。システム１０における様々なデータ経路は、結合ボリューム、非結合ボリューム及びサブボリュームデータに使用されてもよい。

システム１０は、超音波イメージャである。一実施形態では、超音波イメージャは、医療診断用超音波イメージングシステムである。代替実施形態では、超音波イメージャは、同じ場所にあるか又は実時間若しくは取得後イメージングのためのネットワーク上に分散されたパーソナルコンピュータ、ワークステーション、ＰＡＣＳステーション若しくは他の機構である。

システム１０は、図１の方法又は他の方法を実施する。システム１０は、送信ビームフォーマ１２、トランスデューサ１４、受信ビームフォーマ１６、画像プロセッサ１８、混合プロセッサ２０、レンダラ２１、ディスプレイ２２、ビームフォーマコントローラ２４、及びメモリ２６を含む。追加の構成要素、異なる構成要素、又はより少数の構成要素が提供されてもよい。例えば、受信ビームフォーマ１６からディスプレイ２２までは、超音波イメージャのＢモード処理経路を表わす。この経路には、空間フィルタ、走査変換器、ダイナミックレンジを設定するためのマッピングプロセッサ、利得を適用するための増幅器などの他の構成要素が提供されてもよい。別の例として、ユーザ入力が提供される。

送信ビームフォーマ１２は、超音波トランスミッタ、メモリ、パルサ、アナログ回路、デジタル回路、又はこれらの組み合わせである。送信ビームフォーマ１２は、異なるか又は相対的な振幅、遅延及び／又は整相の複数のチャネルの波形を生成して、得られたビームを１つ以上の深さで合焦させるように構成される。波形は、任意のタイミング又はパルス繰返周波数で生成されトランスデューサアレイに印加される。例えば、送信ビームフォーマ１２は、様々な横方向及び／又はレンジ領域のための一連のパルスを生成する。パルスは、中心周波数を有する。

送信ビームフォーマ１２は、伝送／受信スイッチなどを介してトランスデューサ１４に接続する。トランスデューサ１４から音波を送信すると、生成された音波に応じて、所定の送信イベント中に１つ以上のビームが形成される。ビームは、Ｂモード又は他のモードのイメージング用のものである。セクタ、Ｖｅｃｔｏｒ（登録商標）、線形又は他の走査フォーマットが使用されうる。一連の画像を生成するために同じ領域が複数回走査される。形成されたビームは、アパーチャ、トランスデューサ１４上の発生源、及びトランスデューサ１４に対する角度を有する。視野内のビームは、所望の線密度と形式を有する。

トランスデューサ１４は、圧電素子又は容量型の薄膜素子の１、１．２５、１．５、１．７５又は２次元アレイである。トランスデューサ１４は、音響エネルギーと電気エネルギー間の変換のために複数の素子を有する。例えば、トランスデューサ１４は、約６４〜２５６個の素子を有する一次元ＰＺＴアレイである。

トランスデューサ１４は、電気波形を音響波形に変換するために送信ビームフォーマ１２に接続し、音響エコーを電気信号に変換するために受信ビームフォーマ１６に接続する。トランスデューサ１４は、送信ビームを送信し、その波形は、周波数を有し、患者内の対象組織領域又は位置で集束される。音響波形は、電気波形のトランスデューサ素子への印加に応じて生成される。トランスデューサ１４は、音響エネルギーを送信し、エコーを受信する。受信信号は、トランスデューサ１４の素子に当たる超音波エネルギー（エコー）に応じて生成される。

受信ビームフォーマ１６は、増幅器、遅延及び／又は位相回転子を有する複数のチャネルと、１つ以上の加算器とを含む。各チャネルは、１個以上のトランスデューサ素子に接続する。受信ビームフォーマ１６は、相対遅延、位相、及び／又はアポダイゼイションを適用して、検出のために各送信に応じて１つ以上の受信ビームを形成する。受信時に動的集束が提供されてもよい。受信ビームフォーマ１６は、受信音響信号を使用して空間位置を表わすデータを出力する。様々な要素からの信号の相対遅延及び／又は整相及び加算が、ビーム形成を提供する。代替実施形態では、受信ビームフォーマ１６は、フーリエ又は他の変換を使用してサンプルを生成するプロセッサである。受信ビームフォーマ１６によるサンプリング密度は、一連の深さに関するものである。タイミングは、サンプリングが行われる深さの範囲を選択するために使用される。受信ビームは、アパーチャを使用する向きで所望の走査線密度を有する。

受信ビームフォーマ１６は、フィルタ（例えば、送信周波数帯に対する第二調波や他の周波数帯で情報を分離するためのフィルタ）を含んでもよい。そのような情報は、所望の組織、造影剤及び／又はフロー情報を含むことが多い。別の実施形態では、受信ビームフォーマ１６は、メモリ又はバッファと、フィルタ又は加算器とを含む。第二調波、立方基本波、他の周波数帯などの所望の周波数帯域で情報を分離するために、２つ以上の受信ビームが結合される。あるいは、基本周波数帯域が使用されてもよい。

受信ビームフォーマ１６は、空間位置を表わすビーム加算データを出力する。ボリューム及び／又はサブボリュームのための位置のデータが出力される。

ビームフォーマコントローラ２４及び／又は別のプロセッサが、ビームフォーマ１２，１６を構成する。ビームフォーマコントローラ２４は、プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、デジタル回路、アナログ回路、これらの組み合わせ、又は送信及び受信ビームフォーマ１２，１６を構成する他の装置である。

ビームフォーマコントローラ２４は、メモリ２６を使用して、様々なビームフォーマパラメータの値を取得しかつ／又はバッファリングしてもよい。値は、ビームフォーマ１２，１６によってアクセスされ、かつ／又はビームフォーマ１２，１６を構成するためにメモリ２６からビームフォーマ１２，１６のバッファにロードされる。操作に使用されるレジスタ又はテーブルに値をロードすることによって、三次元イメージングのためにビームフォーマ１２，１６によって使用される取得パラメータの値が設定される。イメージングシーケンスを確立するために、任意の制御構造又は形式が使用されうる。ビームフォーマ１２，１６は、三次元イメージング用のデータをフレームレート、送信焦点、イメージング周波数帯、深度、線密度、サンプル密度、及び／又は線方向で収集するように操作される。１つ以上の取得又は走査パラメータの様々な値により、様々なフレームレート、信号対雑音比、浸透率、コントラスト及び／又は分解能が得られる。

ビームフォーマコントローラ２４は、ビームフォーマ１２，１６に患者のボリュームを走査させる。任意の三次元走査形式が使用されてもよい。同様に、ビームフォーマコントローラ２４は、ビームフォーマ１２，１６にボリュームのサブボリュームを走査させる。サブボリュームを走査するために、任意の三次元走査形式が使用されうる。

サブボリューム走査は、ボリュームの残りの部分と別でありかつ／又はボリュームの残りの部分に取得されない追加データを取得する。例えば、サブボリュームは、ボリュームの残り部分と異なる角度の走査線で走査される。組織及び／又はトランスデューサに対する角度が異なる。ボリュームとサブボリュームは、様々な向きで走査される。他のパラメータは、ボリュームの残りの部分と比較して大きい分解能、コントラスト及び／又はフレームレートでサブボリュームを走査するように設定されてもよい。

ビームフォーマコントローラ２４は、ボリュームとサブボリュームの走査をインターリーブするようにビームフォーマ１２，１６を構成する。走査は、完全ボリューム／サブボリューム走査又は部分によってインターリーブされてもよい。部分によってインターリーブする一実施形態では、走査ボリュームは、ボリュームの走査中に連続的に走査される複数のボリューム領域を含む。ボリューム領域は、平面スライスでもよいが、他の走査線グループが使用されてもよい。ボリュームは、順次走査（例えば、様々な平面を順次走査する）のために様々な領域に分割される。走査されたサブボリュームは、サブボリュームの走査中に順次走査された複数のサブボリューム領域を含む。サブボリューム領域は、平面スライスでもよいが、他の走査線グループが使用されてもよい。サブボリュームは、順次走査（例えば、様々な平面を順次走査する）ために様々な領域に分割される。ボリューム領域の走査は、サブボリューム領域の走査とインターリーブされ、したがって、ボリューム領域の少なくとも１つが、サブボリューム領域を全て走査する前に走査され、サブボリューム領域の少なくとも１つが、ボリューム領域を全て走査する前に走査される。例えば、サブボリューム領域のうちのＮ個の走査は、ボリューム領域のうちのＭ個の各走査とインターリーブされ、ここで、ＮとＭは１以上の整数である。ビームフォーマコントローラ２４は、相対フレームレートを設定するように構成される（例えば、Ｎ＊Ｍの最小積を見つける。標的フレームレートが行われる場合にＭ＞Ｎ）。

画像プロセッサ１８は、ビーム成形されたサンプルから検出（例えば、強度の検出）を行う。Ｂモード及び／又はカラーフロー検出などの任意の検出が使用されてもよい。一実施形態では、Ｂモード検出器は、汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路、又はフィールドプログラマブルゲートアレイである。ログ圧縮は、Ｂモードデータのダイナミックレンジがディスプレイのダイナミックレンジに対応するように、Ｂモード検出器によって提供されてもよい。画像プロセッサ１８は、走査変換器を含んでもよい。

画像プロセッサ１８によって出力されたボリューム及びサブボリュームデータ用の１つのデータ経路では、ボリューム及びサブボリュームデータが、別々に又は様々なデータセットとしてレンダラ２１に出力される。レンダラ２１は、三次元レンダリング用のグラフィック処理ユニット、グラフィックカード、別個コンピュータ、プロセッサ又は他の装置である。レンダラ２１は、ボリューム及びサブボリュームデータから患者の画像を生成するソフトウェア、ハードウェア及び／又はファームウェアによって構成される。ボリュームとサブボリュームに別個の画像が生成されてもよい。代替又は追加として、ボリュームとサブボリュームの両方を単一表現で表わす画像が生成される。ボリューム及びサブボリュームデータは、別々に処理され（例えば、色又は輝度にマッピングされる）、次にレンダリング用に結合されてもよい。あるいは、ボリューム及びサブボリュームデータが別々にレンダリングされ、次に、得られた描画データが、画像に結合される。１連のそのような画像が生成されてもよい。

ディスプレイ２２は、１つの画像又は１連の画像を表示するためのＣＲＴ、ＬＣＤ、モニタ、プラズマ、プロジェクタ、プリンタ、又は他の装置である。任意の現在既知の、又は将来高度に発達したディスプレイ２２が使用されてもよい。ディスプレイ２２は、三次元表現を表示する。ディスプレイ２２は、ボリュームとサブボリュームを表わす１つ以上の画像を表示する。

空間分解能及び／又は画像品質は、取得又は走査パラメータに部分的に基づく。様々な取得パラメータを使用する超音波イメージャによって、様々な空間分解能、時間分解能、又は画像品質の表示画像が得られる。画像のサブボリューム部分は、ボリューム部分より高い画像品質を有するが、コンテキストのためにボリューム部分も提供される。サブボリュームは、トラッキングにより位置がシフトし、ユーザは、ボリュームの残りの部分より高い品質を有する関心組織を、ユーザ入力を必要とせずシームレスに見続けることができる。

混合プロセッサ２０は、データを処理するための汎用プロセッサ、コントローラ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、グラフィック処理装置、デジタル回路、アナログ回路、これらの組み合わせ又は他の装置である。混合プロセッサ２０は、サブボリュームの走査によるデータをボリュームの走査によるデータと混合するハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアによって構成される。ボリューム走査データだけを使用するのではなく、サブボリュームデータがボリュームデータに混合されて、サブボリュームより高い品質を有するボリュームの表現を提供することができる。

混合プロセッサ２０は、ボリュームとサブボリュームからのデータを結合するように構成される。空間的、時間的、又は空間的時間的ハーモナイゼーションが適用されてもよい。混合に任意の重み付けが使用されてもよい。混合は、イメージングに使用されるものと同じか又は異なる。代替又は追加の実施形態では、混合プロセッサ２０は、レンダリングのために結合データをレンダラ２１に出力する。

システム１０によって実施される１つ以上のプロセスは、ボリューム全体を表わすデータを処理するように要求又は設計されてもよい。プロセスは、混合情報でよりよく動作することがある。例えば、混合データは、定量化に使用される。測定がサブボリュームからの情報を使用する限り、測定は、時間又は空間分解能の向上により正確になることがある。また、測定がボリュームからの情報を含む限り、組み合わせによってそのような測定が可能になる。ボリューム及びサブボリュームデータは、定量化のためにイメージングと違うふうに処理されてもよい。

一実施形態では、混合データは、組織を検出するために使用される。サブボリューム情報は、高い品質によって信頼性の高い検出を可能にすることがある。ボリューム情報は、組織がサブボリュームから部分的に又は完全に出た場合の検出を可能にすることがある。データを結合したことにより、組織のより正確で一貫した検出が提供される。

混合プロセッサ２０、ビームフォーマコントローラ２４、画像プロセッサ１８、レンダラ２１又は他のプロセッサが、組織を検出するように構成される。ボリューム内の組織の位置を検出するために、混合データにクラシファイヤが適用される。組織の位置を様々な時間にトラッキングするために、ある期間にわたって検出が繰り返される。将来の組織の位置が、組織の動きの過去の検出及び／又はモデリングから予測されうる。ビームフォーマコントローラ２４は、送信及び受信ビームフォーマ１２，１６が、ある期間にわたる検出組織の位置に基づいて、ある期間にわたるボリューム内のサブボリュームの組織の位置をトラッキングするように構成される。

ビームフォーマコントローラ２４、画像プロセッサ１８、混合プロセッサ２０、レンダラ２１、及び／又は超音波イメージャは、メモリ２６又は別のメモリに記憶された命令にしたがって動作する。命令は、図１の動作を行うようにシステムを構成する。命令は、コントローラにロードされ、値のテーブル（例えば、弾性イメージングシーケンス）をロードさせ、かつ／又は実行されることにより動作するように構成される。メモリ２６は、非一時的コンピュータ可読記憶媒体である。本明細書で述べるプロセス、方法及び／又は技術を実施するための命令は、キャッシュ、バッファ、ＲＡＭ、着脱可能媒体、ハードディスク又は他のコンピュータ可読記憶媒体などのコンピュータ可読記憶媒体又はメモリ上に提供される。コンピュータ可読記憶媒体は、様々なタイプの揮発性媒体及び持久記憶媒体を含む。図に示されたか本明細書で述べられた機能、動作又はタスクは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶された１組以上の命令に応じて実行される。機能、動作又はタスクは、特定タイプの命令セット、記憶媒体、プロセッサ又は処理方式に依存せず、単独又は組み合わせで動作するソフトウェア、ハードウェア、集積回路、ファームウェア、マイクロコードなどによって実行されてもよい。同様に、処理方式は、多重処理、マルチタスキング、平行処理などを含んでもよい。一実施形態では、命令は、ローカル又はリモートシステムによって読み取るための取り外し式媒体装置に記憶される。他の実施形態では、命令は、コンピュータネットワーク又は電話線による転送のために遠隔地に記憶される。更に他の実施形態では、命令は、所定のコンピュータ、ＣＰＵ、ＧＰＵ又はシステム内に記憶される。

本発明が様々な実施形態と関連して前述されたが、本発明の範囲から逸脱しない限り多くの変更及び修正を行なうことができることを理解されたい。したがって、以上の詳細な説明は、限定ではなく例示と見なされ、均等物を含む以下の特許請求の範囲が、本発明の趣旨と範囲を規定するものであることを理解されたい。

１２ 送信ビームフォーマ
１６ 受信ビームフォーマ
１８ 画像プロセッサ
２０ 混合プロセッサ
２１ レンダラ
２２ ディスプレイ
２４ ビームフォーマコントローラ
２６ メモリ

Claims (22)

1. サブボリュームの強化超音波イメージング方法であって、
   超音波イメージングシステムによって、患者のボリュームを、前記ボリュームの他の部分と異なる前記ボリュームの前記サブボリュームの走査設定の様々な値で走査する段階（３６）と、
   プロセッサによって、組織のボリューム内の位置を、前記走査する段階（３６）により得られたデータを使用してトラッキングする段階（４０）と、
   前記プロセッサによって、前記ボリューム内の前記サブボリュームの位置を、前記トラッキングする段階（４０）に基づいて、前記組織が前記サブボリューム内になるように変更する段階（３４）と、
   前記走査する段階（３６）を、前記変更された位置で繰り返す段階と、
   前記走査する段階（３６）の前記データと前記走査する段階（３６）の繰り返しからそれぞれ第１と第２の画像を順次生成する段階（４２）とを含む方法。
2. 前記走査する段階（３６）が、前記ボリュームを第１の線密度で走査する段階（３６）と、前記ボリュームの前記サブボリュームを前記第１の線密度より高い第２の線密度で走査する段階（３６）とを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記走査する段階（３６）が、線密度、送信出力、フレームレート、焦点深度、線方向、周波数、軸方向応答及び送信焦点のうちの２つ以上を含む前記様々な値を有する前記走査設定で前記ボリュームを走査する段階（３６）を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記走査する段階（３６）が、前記ボリュームの前記他の部分を、前記患者に対して第１の向きの走査線で走査する段階（３６）と、前記サブボリュームを、前記患者に対して第２の向きの走査線で走査する段階（３６）とを含み、前記第１の向きが、前記走査線の半分以上にわたって前記第２の向きと少なくとも１０度異なる、請求項１に記載の方法。
5. 前記走査する段階（３６）が、前記ボリュームの前記他の部分を平面スライスで走査する段階（３６）と、前記サブボリュームを平面スライスで走査する段階（３６）とを含み、前記走査する段階（３６）が、更に、前記他の部分を平面スライスによって走査する段階（３６）と前記サブボリュームを前記平面スライスによって走査する段階（３６）の間を、前記平面スライスの取得間の設定可能な相対周波数でインターリービングする段階を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記ボリュームを走査する段階（３６）が、前記ボリューム全体の走査の一部として他の部分を走査する段階（３０）を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記トラッキングする段階（４０）が、前記組織を組織クラシファイヤで検出する段階（３２）を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記トラッキングする段階（４０）が、前記組織の前記位置を示すユーザ入力なしにトラッキングする段階（４０）を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記サブボリュームの前記走査する段階（３０）からのサンプルを、前記ボリュームの前記他の部分の前記走査する段階（３６）からのサンプルと結合する段階（３８）を更に含み、前記トラッキングする段階（４０）の前記データが、前記結合されたサンプルを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記走査する段階（３６）の前記繰り返しが、ある期間にわたって続き、更に、前記ある期間にわたって前記トラッキングする段階（４０）と前記変更する段階（３４）を繰り返す段階を含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記変更する段階（３４）が、前記走査する段階（３６）の繰り返しが行われるときに将来時間における前記位置を予測する段階を含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記生成する段階（４２）が、前記サブボリュームと前記他の部分からのサンプルを時間的かつ空間的に混合して、それにより、前記第１と第２の画像が、前記ボリューム全体を、前記第１と第２の画像の前記全体の同じフレームレートと分解能で表わすようにする段階を含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記ボリューム全体を最初に走査する段階（３０）と、
    前記プロセッサによって、前記最初に走査する段階（３０）の結果から前記組織を検出する段階（３２）と、
    前記プロセッサによって、前記検出組織を含むように前記サブボリュームの位置を最初に割り当てる段階（３４）とを更に含む、請求項１に記載の方法。
14. 前記サブボリュームの前記走査する段階（３６）からのサンプルを、前記ボリュームの前記他の部分の前記走査する段階（３６）からのサンプルと結合する第１の段階（３８）であって、前記トラッキングする段階（４０）の前記データが、前記第１のサンプル組み合わせを含む段階と、
    前記サブボリュームの前記走査する段階（３６）からの前記サンプルを、前記ボリュームの前記他の部分の前記走査する段階（３６）からのサンプルと結合する第２の段階（３８）であって、前記第１と第２の画像を生成する段階（４２）が、前記第２の組み合わせのサンプルによって生成する段階（４２）を含む、請求項１に記載の方法。
15. 前記サブボリュームの強化超音波イメージングシステムであって、
    送信ビームフォーマ（１２）と、
    受信ビームフォーマ（１６）と、
    前記送信及び受信ビームフォーマ（１２，１６）と接続可能なトランスデューサ（１４）と、
    前記送信及び受信ビームフォーマ（１２，１６）に、
    患者のボリュームを走査させ、前記ボリュームが、前記ボリュームの走査中に順次走査される複数のボリューム領域を含み、
    前記ボリュームのサブボリュームを走査させ、前記サブボリュームが、前記サブボリュームの走査中に順次走査される複数のサブボリューム領域を含み、
    前記ボリューム領域の前記走査を前記サブボリューム領域の前記走査とインターリーブさせて、前記ボリューム領域の少なくとも１つが、前記サブボリューム領域の全てを走査する段階（３０）の前に走査され、前記サブボリューム領域の少なくとも１つが、前記ボリューム領域の全てを走査する段階（３０）の前に走査され、前記サブボリューム領域が、前記サブボリューム全体より小さく、前記ボリューム領域が、前記ボリューム全体より小さくなるように構成されたビームフォーマコントローラ（２４）と、
    前記ボリュームの前記走査からのデータと前記サブボリュームの前記走査からのデータとを使用して前記患者の画像を生成するように構成されたレンダラ（２１）と、
    前記画像を表示するように構成されたディスプレイ（２２）とを含むシステム。
16. 前記ビームフォーマコントローラ（２４）が、前記送信及び受信ビームフォーマ（１２，１６）に、前記ボリュームを第１の向きで走査させ、前記サブボリュームを前記第１の向きと異なる第２の向きで走査させるように構成された、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記ビームフォーマコントローラ（２４）が、前記送信及び受信ビームフォーマ（１２，１６）に、前記ボリューム領域のうちのＭ個の走査ごとに前記サブボリューム領域のうちのＮ個の走査をインターリーブさせ、ここで、ＮとＭは１以上の整数である、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記ビームフォーマコントローラ（２４）が、Ｎ＊Ｍの最小積を見つけるように構成され、標的フレームレートが行われる場合にＭ＞Ｎである、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記サブボリュームの前記走査が、前記ボリュームの前記走査より大きい分解能、コントラスト、又は分解能とコントラストを有する、請求項１５に記載のシステム。
20. 前記ボリュームと前記サブボリュームの前記走査による前記データから、ある期間にわたって組織を検出するように構成されたプロセッサ（１８）を更に含み、
    前記ビームフォーマコントローラ（２４）は、前記送信及び受信ビームフォーマ（１２，１６）に、前記ボリューム内の前記サブボリュームのある期間にわたる位置を、前記検出された組織のある期間にわたる位置に基づいてトラッキングさせるように構成された、請求項１５に記載のシステム。
21. 前記サブボリュームの前記走査による前記データを、前記ボリュームの前記走査による前記データと、定量化のために前記画像と違うように混合するように構成されたプロセッサ（２０）を更に含む、請求項１５に記載のシステム。
22. サブボリュームの強化超音波イメージング方法であって、
    ボリュームを走査する段階（３６）と、
    前記ボリュームのサブボリュームを、より大きいフレームレート、分解能、コントラスト又はこれらの組み合わせで走査する段階（３６）と、
    前記ボリュームの前記走査する段階（３６）からのデータを、前記サブボリュームの前記走査する段階（３６）からのデータと結合する段階（３８）と、
    前記結合されたデータから測定する段階（６４）と、
    前記ボリュームの前記走査する段階（３６）からの前記データと、前記サブボリュームの前記走査する段階（３６）からのデータを三次元レンダラ（２１）に渡す段階と、
    前記三次元レンダラ（２１）によって、前記データから画像を生成し、前記メインボリュームの前記データが、前記サブボリュームの前記データと異なるようにレンダリングされる段階（４２）とを含む方法。