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技術 肺超音波検査におけるBラインの検知、提示及び報告

出願人 コーニンクレッカフィリップスエヌヴェ
発明者 シュージンピンラジュバラサンダーイヤヴワンショウガン
出願日 2018年8月17日 (2年7ヶ月経過) 出願番号 2020-510515
公開日 2020年11月5日 (5ヶ月経過) 公開番号 2020-531131
状態 未査定
技術分野 超音波診断装置
主要キーワード 解釈エラー トータル強度 ラインマップ 可搬型デバイス データ取得ユニット 軸方向投影 ライン候補 動的フレーム
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図面 (15)

課題・解決手段

本開示は、対象者胸部領域超音波スキャン中に現れるBラインを特定及び表示するように構成された超音波撮像システムを説明する。いくつかの実施例において、システムは、超音波プローブと、プローブにおいて受信された超音波エコーから複数のイメージフレームを生成するように構成された少なくとも2つのプロセッサとを含む。プロセッサは更に、複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定し、各胸膜線の下方に関心領域を定め、関心領域内で1つ又は複数の候補Bラインを特定し、各候補Bラインの1つ又は複数のパラメータを評価することによって、1つ又は複数のBラインを特定し、少なくともBラインの数又は強度を最大化するイメージフレームを特定することによって、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択するように構成される。

概要

背景

超音波検査は、超音波トランスデューサを、肋骨に対して垂直な長手方向と肋間腔に沿った斜め方向との両方において位置決めすることによって実施され得る。気胸症(「PTX」)、肺炎肺水腫などの症状を診断するために肺超音波検査を介して評価される様々な特徴の中に、Bラインとして知られる視覚アーチファクトがある。Bラインは、典型的には下向きに延在、例えば、胸膜線から最大撮像深さにより近づくように延在する個別の/融合した垂直の高エコー反響であり、胸壁と肺との間の界面のマークとなる。Bラインのスコアリングは、肺疾患特徴付け、PTXを診断するため、及びいくつかの肺状態を示す血管外肺水分見積もるためにも非常に重要である。そのため、不正確なBライン評定は、肺状態の不正確な診断及び評価につながる。Bラインを特定することは、動的フレーム・ツー・フレームライブ撮像において、特には経験の浅いユーザが、肺超音波画像シーケンスからの各超音波画像内で主観的にBラインを解釈し、手動計数しつつ超音波プローブを操作する場合に、困難で、時間がかかる。Bラインを検知及び/又は表示するためのより正確で、使いやすいアプローチのための技術が、広範な医療機関、例えば、二、三の例を挙げると、緊急治療センター集中治療室(「ICU」)、特別集中治療室(critical care unit)における臨床的適用において求められている。

概要

本開示は、対象者胸部領域超音波スキャン中に現れるBラインを特定及び表示するように構成された超音波撮像システムを説明する。いくつかの実施例において、システムは、超音波プローブと、プローブにおいて受信された超音波エコーから複数のイメージフレームを生成するように構成された少なくとも2つのプロセッサとを含む。プロセッサは更に、複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定し、各胸膜線の下方に関心領域を定め、関心領域内で1つ又は複数の候補Bラインを特定し、各候補Bラインの1つ又は複数のパラメータを評価することによって、1つ又は複数のBラインを特定し、少なくともBラインの数又は強度を最大化するイメージフレームを特定することによって、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択するように構成される。

目的

いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、Bラインの数の指標、Bラインスコアの指標、及び/又は各サブ領域についてBラインスコアが正常であるか又は異常であるかの指標を、胸部(例えば、肺領域)全体のBラインの分布が表示されるように提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

対象者肺領域撮像するために前記対象者からの超音波エコーを受信する超音波プローブと、前記超音波プローブと通信する少なくとも2つのプロセッサであって、前記少なくとも2つのプロセッサは、前記超音波エコーから複数のイメージフレームを生成することと、前記複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定することと、各胸膜線の下方に関心領域を定めることと、前記関心領域内の1つ又は複数の候補Bラインから、各候補Bラインの1つ又は複数のパラメータを評価することによって、1つ又は複数のBラインを特定することと、特定されたBラインの最大強度を提供するイメージフレームを特定することによって、前記複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択することであって、Bラインの強度はBラインスコアを含み、前記Bラインスコアは、前記関心領域内に存在する少なくとも1つの肋間腔内のBラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく、選択することとを行う、少なくとも2つのプロセッサとを備える、超音波撮像システム

請求項2

前記1つ又は複数のパラメータは、強度均一性のレベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、又は複数のイメージフレームにわたって検知された運動のレベルのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の超音波撮像システム。

請求項3

前記プロセッサのうちの少なくとも1つと通信するユーザインタフェースを更に備え、前記ユーザインタフェースは、前記ターゲットイメージフレームを、前記超音波プローブにおいて受信された前記超音波エコーに応じたリアルタイム画像と同時に表示する、請求項1に記載の超音波撮像システム。

請求項4

前記ユーザインタフェースは、前記ターゲットイメージフレームが前記リアルタイム画像と重複しないように前記リアルタイム画像に隣接して前記ターゲットイメージフレームを表示する、請求項3に記載の超音波撮像システム。

請求項5

前記ユーザインタフェースは、ユーザによって選択可能な2つ以上のサブ領域を表示し、各サブ領域は、前記対象者の前記肺領域の一部分に対応する、請求項3に記載の超音波撮像システム。

請求項6

前記プロセッサは更に、各サブ領域内で1つ又は複数のBライン及びターゲットフレームを特定する、請求項5に記載の超音波撮像システム。

請求項7

前記ユーザインタフェースは、各サブ領域について、Bラインの数、当該Bラインの数が所定の閾値を超えるか否かの指標、又は各Bラインの開始及び終了ロケーション、のうちの1つ以上を表示する、請求項6に記載の超音波撮像システム。

請求項8

前記プロセッサは更に、各サブ領域についてBラインスコアを求め、前記Bラインスコアは、各サブ領域内に存在する少なくとも1つの肋間腔内のBラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく、請求項6に記載の超音波撮像システム。

請求項9

前記ユーザインタフェースは、前記肺領域全体のBラインの分布が表示されるように、前記Bラインスコアの指標、及び、各サブ領域について前記Bラインスコアが正常であるか又は異常であるかの指標を提供する、請求項8に記載の超音波撮像システム。

請求項10

前記ユーザインタフェースは、前記対象者の前記肺領域に対する前記超音波プローブのロケーションの指標を受信する、請求項3に記載の超音波撮像システム。

請求項11

前記Bラインの強度は、Bラインの数又は1つ以上ののBラインの幅のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の超音波撮像システム。

請求項12

前記プロセッサは、前記関心領域内に軸方向投影曲線すなわちAP曲線を生成することによって1つ又は複数の候補Bラインを特定し、前記軸方向投影は、対応する横方向幅における前記候補Bラインの強度の正規化された値を提供する、請求項1に記載の超音波撮像システム。

請求項13

前記プロセッサは更に、前記関心領域内の2つ以上のサブロケーション内で2つ以上のサブAP曲線を生成し、前記サブAP曲線の各々と前記AP曲線との間の正規化された相互相関係数を求める、請求項12に記載の超音波撮像システム。

請求項14

超音波プローブを介して肺組織の領域の画像データを取得するステップと、前記画像データから複数のイメージフレームを生成するステップと、前記複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定するステップと、各胸膜線の下方に関心領域を定めるステップと、前記関心領域内の1つ又は複数の候補Bラインから、各候補Bラインの1つ又は複数のパラメータを評価することによって、1つ又は複数のBラインを特定するステップと、Bラインの最大強度を提供するイメージフレームを選択することによって、前記複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択するステップであって、Bラインの強度はBラインスコアを含み、前記Bラインスコアは、前記関心領域内に存在する少なくとも1つの肋間腔内のBラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく、選択するステップとを有する、方法。

請求項15

前記ターゲットイメージフレームを、前記肺組織のリアルタイム画像と同時に表示するステップを更に有する、請求項14に記載の方法。

請求項16

1つ又は複数の候補Bラインの運動を検知するために、2つ以上のイメージフレームを比較するステップを更に有する、請求項14に記載の方法。

請求項17

前記1つ又は複数のパラメータは、強度均一性レベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、又は検知された前記運動のレベルのうちの少なくとも1つを含む、請求項16に記載の方法。

請求項18

前記関心領域内の肋骨の少なくとも1つのペアの間の肋間腔を特定するステップと、1つ又は複数のBラインによってカバーされる前記肋間腔の比率を求めるステップと、前記比率に基づいてBラインスコアを生成するステップとを更に有する、請求項14に記載の方法。

請求項19

複数のBラインスコアの図形的表現を生成及び表示するステップであって、各Bラインスコアは、前記肺組織の前記領域内のサブ領域に対応する、生成及び表示するステップを更に有する、請求項18に記載の方法。

請求項20

実行可能な命令を備える非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記実行可能な命令は、実行されたときに、1つ又は複数のプロセッサに、請求項14から19のいずれか一項に記載の方法を実施させる、非一時的コンピュータ可読媒体。

技術分野

0001

本出願は、2017年11月13日出願の欧州特許出願第17201629.2号及び2017年8月21日出願の国際特許出願(PCT)第PCT/CN2017/098272号の利益及び優先権を主張し、それらの各々はその全体が参照によって組み込まれる。

0002

本出願は、超音波撮像に関し、より詳細には、の画像においてBラインを検知し、複数のイメージフレームにわたってBラインを評価し、Bライン情報を表示するためのシステム及び方法に関する。

背景技術

0003

超音波検査は、超音波トランスデューサを、肋骨に対して垂直な長手方向と肋間腔に沿った斜め方向との両方において位置決めすることによって実施され得る。気胸症(「PTX」)、肺炎肺水腫などの症状を診断するために肺超音波検査を介して評価される様々な特徴の中に、Bラインとして知られる視覚アーチファクトがある。Bラインは、典型的には下向きに延在、例えば、胸膜線から最大撮像深さにより近づくように延在する個別の/融合した垂直の高エコー反響であり、胸壁と肺との間の界面のマークとなる。Bラインのスコアリングは、肺疾患特徴付け、PTXを診断するため、及びいくつかの肺状態を示す血管外肺水分見積もるためにも非常に重要である。そのため、不正確なBライン評定は、肺状態の不正確な診断及び評価につながる。Bラインを特定することは、動的フレーム・ツー・フレームライブ撮像において、特には経験の浅いユーザが、肺超音波画像シーケンスからの各超音波画像内で主観的にBラインを解釈し、手動計数しつつ超音波プローブを操作する場合に、困難で、時間がかかる。Bラインを検知及び/又は表示するためのより正確で、使いやすいアプローチのための技術が、広範な医療機関、例えば、二、三の例を挙げると、緊急治療センター集中治療室(「ICU」)、特別集中治療室(critical care unit)における臨床的適用において求められている。

0004

本明細書において提供されるのは、肺における改善されたBライン検知及び評定のための超音波システム及び方法である。様々な実施例は、最大の及び/又は最も明るいBラインを含むターゲットイメージフレームを特定及び表示するために、複数のイメージフレームにおいて具現化された超音波エコーを受信及び評価するように構成されたシステムを含む。いくつかの実施例において、ターゲットフレームは、基準フレームとして、例えば、エンドユーザへの最終的な報告において、最大Bラインイベントがいつ、どこで(左側又は右側、上側又は下側)起こったかを示す表現として使用され得る。この情報は、緊急的な状況における迅速な意思決定のための価値を臨床報告に追加する。システムは、超音波エコーを受信するように構成された超音波プローブと、複数のイメージフレームを生成するように構成された信号プロセッサと、胸膜線と、各胸膜線に近接した、例えばその下方の関心領域とを特定するように構成されたデータプロセッサとを含む。データプロセッサは、各関心領域内で、1つ又は複数の候補Bラインを特定するように構成される。候補は、1つ又は複数のパラメータを評価することによって除外又は本物のBラインとして選択され、パラメータは、各候補Bラインの強度(intensity)均一性のレベル一貫したラインの長さ、開始ロケーション、及び/又は終了ロケーションを含む。システムは、ターゲットイメージフレームと、超音波プローブと連動して動作するデータプロセッサによって求められた様々なBライン特性とを表示するように構成されたユーザインタフェースも含む。本明細書において開示されるシステムは、自動化され、リアルタイムに動作し、それによって、検査時間及び解釈エラーを減少させる。

0005

いくつかの実施例によると、超音波撮像システムは、対象者肺領域を撮像するために対象者からの超音波エコーを受信するように構成された超音波プローブを含む。少なくとも2つのプロセッサが、超音波プローブと通信する。プロセッサは、超音波エコーから複数のイメージフレームを生成することと、複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定することと、各胸膜線の下方に関心領域を定めることと、関心領域内の1つ又は複数の候補Bラインから、各候補Bラインの1つ又は複数のパラメータを評価することによって、1つ又は複数のBラインを特定することと、特定されたBラインの強度を最大化するイメージフレームを特定することによって、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択することとを行うように構成される。

0006

いくつかの実施例において、1つ又は複数のパラメータは、強度均一性のレベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、又は複数のイメージフレームにわたって検知された運動のレベルのうちの少なくとも1つを含む。例示的なシステムは、プロセッサのうちの少なくとも1つと通信するユーザインタフェースを更に含む。ユーザインタフェースは、ターゲットイメージフレームを、超音波プローブにおいて受信された超音波エコーに応じたリアルタイム画像と同時に表示するように構成される。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、ターゲットイメージフレームがリアルタイム画像と重複しないようにリアルタイム画像に隣接してターゲットイメージフレームを表示するように構成される。いくつかの実施例において、ユーザインタフェースは、ユーザによって選択可能な2つ以上のサブ領域を表示するように構成され、各サブ領域は、対象者の肺領域の一部分に対応する。様々な実施形態において、プロセッサは、各サブ領域内で1つ又は複数のBライン及びターゲットフレームを特定するように構成される。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、各サブ領域について、Bラインの数、Bラインの数が所定の閾値を超えるか否かの指標、例えば、スキャン当たり3つのBラインよりも少ないか又は等しいかの指標、及び/又は各Bラインの開始及び終了ロケーションのうちの1つ又は複数を表示するように構成される。いくつかの実施形態において、プロセッサは、各サブ領域についてBラインの数及び/又はBラインスコアを求めるように構成される。Bラインスコアは、各サブ領域内に存在する少なくとも1つの肋間腔内のBラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、Bラインの数の指標、Bラインスコアの指標、及び/又は各サブ領域についてBラインスコアが正常であるか又は異常であるかの指標を、胸部(例えば、肺領域)全体のBラインの分布が表示されるように提供するように構成される。様々な実施形態において、ユーザインタフェースは、対象者の肺領域に対する超音波プローブのロケーションの指標を受信するように構成される。

0007

いくつかの実施例において、Bラインの強度は、Bラインの数、1つ又は複数のBラインの幅、又はBラインスコアのうちの少なくとも1つを含み、Bラインスコアは、関心領域内に存在する少なくとも1つの肋間腔内のBラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施形態において、プロセッサは、関心領域内に軸方向投影(「AP」)曲線を生成することによって、1つ又は複数の候補Bラインを特定するように構成される。いくつかの実施形態において、プロセッサは、複数のAP曲線を生成し、複数のAP曲線のうちの1つ又は複数に関連する1つ又は複数の係数に基づいて1つ又は複数の候補Bラインを特定するように構成される。例えば、プロセッサは、関心領域内の2つ以上のサブロケーション内で2つ以上のサブAP曲線を生成し、サブAP曲線の各々とAP曲線との間の、又は全ての隣接する2つのサブAP曲線(例えば、n番目のサブAP曲線及び(n+1)番目のサブAP曲線)の間の正規化された相互相関係数を求めるように構成される。

0008

本開示よる方法は、超音波プローブを介して肺組織の領域の画像データを取得するステップと、画像データから複数のイメージフレームを生成するステップと、複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定するステップと、各胸膜線の下方に関心領域を定めるステップと、関心領域内の1つ又は複数の候補Bラインから、各候補Bラインの1つ又は複数のパラメータを評価することによって、1つ又は複数のBラインを特定するステップと、Bラインの強度を最大化するイメージフレームを選択することによって、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択するステップとを有する。

0009

いくつかの実施形態において、方法は、ターゲットイメージフレームを、肺組織のリアルタイム画像と同時に表示するステップを更に有する。いくつかの実施形態において、方法は、1つ又は複数の候補Bラインの運動を検知するために、2つ以上のイメージフレームを比較するステップも有する。様々な実施形態において、1つ又は複数のパラメータは、強度均一性レベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、又は検知された運動のレベルのうちの少なくとも1つを含む。

0010

いくつかの実施例において、方法は、関心領域内の肋骨の少なくとも1つのペアの間の肋間腔を特定するステップと、1つ又は複数のBラインによってカバーされる肋間腔の比率を求めるステップと、この比率に基づいてBラインスコアを生成するステップとを更に有する。いくつかの実施形態において、方法は、複数のBラインスコアの図形的表現を生成及び表示するステップであって、各Bラインスコアは、肺組織の領域内のサブ領域に対応する、生成及び表示するステップを更に有する。いくつかの実施例において、1つ又は複数のサブ領域に対応するBラインスコアは、対象者についてトータルBラインスコアを計算するために合計される。

0011

加えて、ターゲットイメージフレームを選択及び/又は表示するための技術のうちの任意のものは、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶された実行可能な命令において具現化され、実行可能な命令は、実行されたときに、プロセッサ又は医療用撮像システムを、非一時的コンピュータ可読媒体において具現化されたプロセスを実施するようにプログラムする。

図面の簡単な説明

0012

本開示の原理による超音波撮像システムのブロック図である。
本開示の原理による超音波プローブによって撮影された肺超音波画像である。
胸膜線及びBラインの指標を含む図2Aの肺超音波画像である。
追加的なBラインの指標を含む図2Bの肺超音波画像である。
図2Cにおいて示されたBラインの幅及び振幅を示すグラフである。
複数のイメージフレームにおいて時間の経過に伴って検知されたBラインの強度マップである。
図3Aにおいて図示された強度マップのライントレースマップである。
Bラインスコアリングシステムのグラフ表現である。
対象者の関心領域内の複数のサブ領域の図である。
図5Aにおいて図示された関心領域についての定性的なBラインスコアを報告する表である。
図5Aにおいて図示された各関心領域についての定量的なBラインスコアを報告する表である。
本開示の原理による超音波撮像システムのブロック図である。
本開示の原理によるターゲットイメージフレームにおいて撮影された肺超音波画像である。
本開示の原理による超音波撮像方法のブロック図である。

実施例

0013

特定の例示的な実施形態の以下の説明は、単に例示的な性質のものであって、決して本発明又はその用途若しくは使用を限定することを意図されるものではない。本システム及び方法の実施形態の以下の詳細な説明において、本明細書の一部をなし、説明されるシステム及び方法が実践される具体的な実施形態が例として図示される添付の図面への参照がなされる。これらの実施形態は、当業者がここに開示されるシステム及び方法を実践することを可能とするように十分に詳細に説明される。他の実施形態が利用され得ること、及び本システムの主旨及び範囲から逸脱することなく構造的及び論理的変更がなされ得ることを理解されたい。更には、明確化のために、特定の特徴の詳細な説明は、それらが当業者には明らかである場合には、本システムの説明を曖昧にしないために、論じられない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に取るべきではなく、本システムの範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ定められる。

0014

また、本技術は、本実施形態による方法、装置(システム)及び/又はコンピュータプログラム製品のブロック図及び/又はフローチャート図を参照して以下に説明される。ブロック図及び/又はフローチャート図のブロック、並びにブロック図及び/又はフローチャート図におけるブロックの組合せは、コンピュータが実行可能な命令によって実現されることが理解されるものである。これらのコンピュータが実行可能な命令は、コンピュータ及び/又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、ブロック図及び/又はフローチャートの1つ又は複数のブロックにおいて指定された機能/動作を実現する手段を生成するような機械生むように、汎用コンピュータ特定用途コンピュータ及び/又は他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、コントローラ又は制御ユニットに提供される。

0015

図1は、本開示による、Bラインを可視化及び評価するためにターゲットイメージフレームを特定及び表示するように構成された例示的な超音波システム100を図示する。図示されるように、システム100は超音波データ取得ユニット110を含む。超音波データ取得ユニット110は、超音波信号又はビーム113を対象者の領域114、例えば肺に送信し、送信されたビームに応じた超音波信号又はエコー115を受信するように構成された超音波センサアレイ112を含む超音波プローブを含む。更に図示されるように、いくつかの実施例において、超音波データ取得ユニット110は、アレイ112において受信された超音波エコー115から複数の個別のイメージフレーム119を生成するように構成されたビーム形成器116及び信号プロセッサ118を含む。システム100は、アレイ112において受信されて信号プロセッサ118によって処理された超音波エコー115に基づいて候補Bラインを検知及び評価するように構成されたデータプロセッサ120、例えば、計算モジュール又は回路も含む。いくつかの実施形態において、システム100は、データプロセッサ120に結合された少なくとも1つのユーザインタフェース122を含む。ユーザインタフェース122は、スキャンされている領域の様々な画像124、例えば、Bラインを含むターゲットイメージフレーム、スキャンが実施されている間に取得されるライブ超音波画像、及び/又はスキャンされている対象者の領域にわたるBライン分布の図形的表現を表示する。ユーザインタフェース122は1つ又は複数のインジケータ126を表示するようにも構成され、これは、特定されたBラインの存在及び/又は特性に関する1つ又は複数のタイプの情報を具現化する。ユーザインタフェース122は、超音波スキャンの前、最中、又は後の任意のときにユーザ入力128を受信するようにも構成される。図1において図示されたシステム100の構成は、変更され得る。例えば、システム100は、据え置き型でも可搬型でもよい。様々な可搬型デバイス、例えば、ラップトップタブレットスマートフォンなどが、システム100の1つ又は複数の機能を実現するために使用される。このようなデバイスを内蔵する実施例において、超音波センサアレイ112は、例えば、USBインタフェースを介して接続可能である。

0016

超音波データ取得ユニット110は、ユーザ、例えば、音波検査者医師又は超音波技術者によって選択可能な1つ又は複数の関心領域について超音波データを取得するように構成される。本開示の実施形態によると、関心領域は、一方又は両方の肺を包囲する胸部領域を含む。超音波センサアレイ112は、超音波エネルギーを送信及び受信するように構成された少なくとも1つのトランスデューサアレイを含む。いろいろなトランスデューサアレイ、例えば、線形アレイ凸型アレイ、又はフェーズドアレイが使用される。センサアレイ112に含まれるトランスデューサ要素の数及び配置は、種々の実施例によって異なる。例えば、超音波センサアレイ112は、線形アレイ及びマトリックスアレイプローブにそれぞれ対応するトランスデューサ要素の1D又は2Dアレイを含む。2Dマトリックスアレイは、2D又は3D撮像のために、仰角及び方位角次元の両方において(フェーズドアレイビーム形成を介して)電子的にスキャンするように構成される。いくつかの実施例において、例えば、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第6,013,032号(Savord)において説明されるように、2Dマトリックスアレイは、マイクロビーム形成器を使用してサブアレイビーム形成を実施するように構成される。一次元的アレイは、2D画像を(フェーズドアレイビーム形成を介して)電子的にスキャンし、又は追加的に、3D画像を生むために、電気的にスキャンされた次元に対して垂直方向に、関心領域にわたって機械的に掃引されるように構成される。

0017

データ取得ユニット110は、超音波センサアレイ112に結合された、例えばマイクロビーム形成器又はマイクロビーム形成器と主ビーム形成器との組合せを備えるビーム形成器116も含む。ビーム形成器116は、例えば超音波パルス集束ビームへと形成することによって、超音波エネルギーの送信を制御する。ビーム形成器116は、他のシステムコンポーネント補助されて、判別可能な画像データが生成及び処理されるように、超音波信号の受信を制御するようにも構成される。ビーム形成器116の役割は、多様な種々の超音波プローブによって異なる。いくつかの実施形態において、ビーム形成器116は、2つの別個のビーム形成器、すなわち、対象者内への送信のための超音波エネルギーのパルスシーケンスを受信及び処理するように構成された送信ビーム形成器と、受信された超音波エコー信号を増幅遅延及び/又は合計するように構成された別個の受信ビーム形成器とを備える。いくつかの実施形態において、ビーム形成器116は、送信及び受信ビーム形成の両方のためにそれぞれグループ入力及び出力に作用する主ビーム形成器に結合され、送信及び受信ビーム形成の両方のためにセンサ要素集合に作用するマイクロビーム形成器を備える。

0018

図1において更に図示されるように、信号プロセッサ118などの少なくとも1つのプロセッサは、通信可能に、動作可能に、及び/又は物理的にセンサアレイ112に結合される。図1に含まれる信号プロセッサ118は、データ取得ユニット110の内部コンポーネントとして図示されている。いくつかの実施形態において、信号プロセッサ118は、別個のコンポーネントを備える。信号プロセッサ118は、センサアレイ112において受信された超音波エコー115を具現化する超音波データを受信するように構成される。このデータから、信号プロセッサ118は、ユーザが対象者の領域114をスキャンしたときに、複数のイメージフレーム119を生成する。動作においては、超音波センサアレイ112を含むプローブは、複数のロケーションにおいて画像データを収集するために領域114の表面上で移動される。ユーザは、1つ又は複数のロケーションにおいて一時停止し、取得ユニット110において受信された超音波エコー115に基づいて一連のイメージフレームが生成される間、センサアレイ112を静止させておく。このようにして、少なくとも1つの呼吸サイクル(時間が許すならば、好ましくは2つ以上のサイクル)にわたるイメージフレーム119が、ユーザによって検査される各ロケーションにおいて収集され、このロケーションは、集合的に、両方の肺を含む全体的胸部領域にわたる。個別のロケーションの数は、ユーザの目的及び医療機関によって異なる。例えば、ER/ICU機関においては、約4つから約6つのロケーションが検査され、内科用途においては、約25から約35のロケーションのより徹底的な検査を含む。様々な実施形態において、ロケーションの数は、約1から約40、約26から約34、約25から約30、約2から約30、約4から約20、又は約6から約8の範囲である。複数のイメージフレーム119を各ロケーションにおいて収集することによって、システム100は、1つ又は複数のBラインの運動及び/又はその形状における変化を検知し、その各々は、呼吸中に肺が拡張及び収縮するときにしばしば発生するものである。例えば、1つのフレームの個別のBラインが呼吸中に融合して、後続フレームにおいては単一の、より太いBラインのように見えることがある。

0019

所与のロケーションにおいて信号プロセッサ118によって生成されるイメージフレーム119の数は、センサアレイ112の超音波パルスレート及び各ロケーションにおいて費やされる時間の長さによって異なる。いくつかの実施例において、フレーム(パルス)レートは、約20Hzから約100Hz、約25Hzから約80Hz、約30Hzから約60Hz、約35Hzから約50Hz、約40から約48Hz、又は約42Hzから約46Hzの範囲である。パルスレートが高くなると、より詳細なデータ収集が可能となり、最終的に特定されるターゲットイメージフレームに含まれるBラインの数及び/又は強度が最大化される。それ故、パルスレートは、より徹底的な検査のために増加され、このことは、Bラインの数及び/又は構造における小さな変化、及び/又は呼吸中に急速に変化する一時的なBラインの特徴を検知するために必要である。各ロケーションにおいて費やされる時間の長さも、スキャンされている対象者の呼吸レートによって異なり、約2から約6秒の範囲である。個別のロケーションにおいて生成されるイメージフレームの合計数は、約40から約600の範囲である。

0020

データプロセッサ120は、信号プロセッサ118によって生成されるイメージフレーム119を使用して、更なる検査及び/又は表示のために、Bラインを特定し、及び/又はターゲットイメージフレームを選択するためのいくつかの動作を実施するように構成される。例えば、Bラインは胸膜線において始まるので、データプロセッサ120は、複数のイメージフレームの各々において(もしも胸膜線が各フレームに含まれるならば)胸膜線を特定する。いくつかの実施例において、胸膜線を特定することは、垂直方向を向いていても胸膜線から始まっていない他の高エコーの特徴からBラインを確実に区別するために必要である。様々な胸膜線特定技術が、この動作を実施するデータプロセッサ120によって行われる。例えば、データプロセッサ120は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Balasundarらによる「Target Probe Placement for Lung Ultrasound」と題された関連する米国特許出願において開示される自動化された処理技術のうちの任意のものを、システム100の他のコンポーネントと連携して実施する。いくつかの実施例において、データプロセッサ120は追加的に、各イメージフレームにおいて検知された胸膜線の強度及び/又は明瞭度を評価し、複数のイメージフレームを比較して、更なる処理のために、より強い胸膜線を優先させる。いくつかの実施形態において、データプロセッサ120は、1つ又は複数の胸膜線を特定するために、ハフ変換を行う。データプロセッサ120は、胸膜線及びその境界を特定するために、様々な強度閾値化技術を適用する。実施形態は、これもその全体が参照によって本明細書に組み込まれる、Wang,Shougang、Raju,Balasundar、Xu,JingPing、Zhou,Shiwei、Gades,Tony、及びPoland,McKeeよる「Ultrasound System and Method for Detecting a Lung Sliding」と題された別の関連する米国特許出願において説明される胸膜線特定のための1つ又は複数の技術も含む。

0021

データプロセッサ120は更に、特定された胸膜線のうちの1つ又は複数に近接した関心領域を定めるように構成される。各イメージフレーム内のエリアを定められた関心領域に絞り込むことによって、不必要な処理が最小化され、及び/又は偽陽性の数、例えば、実際にはBラインではないがシステム100によってBラインとして検知されるラインの数が減少される。関心領域は、肋骨から離間するように下向きに延在する、胸膜線の下方の領域を含む。関心領域のサイズは様々であり、Bライン画像サンプル及び/又は公開された臨床データを通じて求められた平均Bライン長さに少なくとも部分的に基づく。Bラインは、胸膜線において始まって関心領域の底部まで延在する垂直なラインとして定められるので、不十分な深さまでしか及んでいない関心領域が過度に含まれていることがある。撮像される対象者の表面に対して、関心領域は、約2cmから約8cm、約3cmから約6cm、約3cmから約5cm、又は約2.5cmから約3.5cmの深さまで延在する。

0022

データプロセッサ120は、関心領域内で、各イメージフレームにおいて1つ又は複数の候補Bラインを特定するように構成される。候補は、胸膜線において始まる垂直な高エコーのラインを含む。データプロセッサ120は、各候補の1つ又は複数のパラメータを評価することによって、候補Bラインのプールから本物のBラインを特定し、これは、データプロセッサにプログラムされた1つ又は複数のBライン分類規則を適用することを伴う。パラメータは、各候補の開始ポイント、各候補の強度、各候補の終了ロケーション又は長さ、及び/又は複数のイメージフレームにわたって検知された各候補の任意の運動を含む。これらのパラメータは、いくつかのBライン特性に基づく。例えば、述べられたように、Bラインは胸膜線において始まる。それ故、データプロセッサ120は、胸膜線において始まっていない垂直ラインのいずれも除外する。加えて、各Bラインは、関心領域の底部まで延在するとともに、ラインの長さに沿って比較的均一な強度を有し、いくつかの実施例において、ラインはその長さに沿って一貫しており、弱まっていくことがない。Bラインは、各ラインの長さに沿ってほぼ均一な幅も有する。データプロセッサ120は、いくつかの実施例において、各Bラインの境界を求める閾値化技術を適用することによって、イメージフレーム119内でこれらのパラメータの各々を測定するように構成される。各Bライン候補横方向幅は、各ラインの長さに沿った様々なポイントにおいて測定され、測定された幅は、候補Bラインがほぼ等しい幅を維持しているか否かを判定するために比較される。データプロセッサ120は、Bモード画像処理を介して各Bラインの強度を測定するようにも構成される。個々の各Bライン候補の長さに沿った複数のロケーションにおける強度レベルを比較することによって、データプロセッサが、Bライン強度の均一性を評価することが可能となる。指定された閾値よりも上の均一性のレベルを有する候補が、Bラインとして選択される。更に、Bラインはしばしば、対象者が呼吸すると移動する。結果として、Bラインは、任意の2つの連続的に収集されたフレームの間で異なる位置に現れる。故に、候補Bラインは、フレームからフレームでの移動を検知するために、複数のイメージフレームにわたって比較される。

0023

データプロセッサ120は、各イメージフレーム内で特定された1つ又は複数のBラインの特性を求めるために追加的な動作を実施する。例えば、データプロセッサ120は、Bラインの数、各Bラインの幅、Bラインの1つ又は複数のペアの間の距離、及び/又は各フレームにおける肋間腔の幅(肋骨の隣接するペアの間の横方向距離)を求める。いくつかの実施例において、データプロセッサ120は、Bラインスコアを求める。Bラインスコアは、様々な手法で計算される。例えば、いくつかの実施形態は、2つ以上の測定されたパラメータ、例えば、幅、強度、均一性、数、濃度などを組み合わせ、複合値を求めることによってBラインスコアを計算することを伴う。いくつかの実施形態において、Bラインスコアは、少なくとも1つの肋間腔内のBラインカバー範囲のレベルに少なくとも部分的に基づく。このような実施例によると、より高いBラインスコアは、より広いBラインカバー範囲を反映し、例えば、Bラインカバー範囲が80%であると、Bラインカバー範囲が20%のみのときよりも高いBラインスコアを生む(追加的な説明については図4を参照)。

0024

データプロセッサは更に、生成された他のイメージフレームに比べてBラインの数及び/又は強度を最大化するイメージフレームを特定することによって、より綿密な検査及び/又は表示のためにターゲットイメージフレームを選択する。具体的なロケーションにおいて収集された全てのイメージフレームのうち、ターゲットイメージフレームは、最も強いBラインの存在するフレームであり、故に、(他のフレームと比較して)最適なイメージフレームである。いくつかの実施例は、最も高いBラインスコアを有するイメージフレームを特定することによって、ターゲットイメージフレームを選択することを伴う。いくつかの実施形態において、複数のターゲットイメージフレームが選択され、各ターゲットイメージフレームは、一連のイメージフレームが収集された対象者の胸部の個別のロケーションに対応する。故に、各ターゲットイメージフレームは、ユーザインタフェース124に表示される個別のサブ領域に対応する。データプロセッサ120は更に、後になって見るために、各ターゲットイメージフレームのコピーを、メモリ記憶デバイスに自動的にセーブするように構成される。ターゲットイメージフレームをアーカイブすることは、合理化されたビリングの実践も促進する。

0025

図1において更に図示されるように、システム100は、少なくとも1つのユーザインタフェース122を含む。ユーザインタフェースは、動作可能に、物理的に、及び/又は通信可能に超音波データ取得ユニット110及びデータプロセッサ120に結合される。ユーザインタフェース122は、ユーザからの手動の、電子的、及び/又は無線の入力128を受信するように構成され、この入力は、対象者の肺領域に対する超音波プローブのロケーションの指標を含む。いくつかの実施例において、ユーザインタフェース122はタッチスクリーンを含む。ユーザインタフェースは、データプロセッサ120によって特定されたターゲットイメージフレームを含む様々な画像124、及び少なくとも1つのインジケータ126を表示するように構成される。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェース122は、ターゲットイメージフレームを、センサアレイ112において受信されつつある超音波エコーを介して取得されたリアルタイム超音波画像、例えばライブ超音波画像と同時に表示する。故に、ターゲットイメージフレームは、静止画像として現れ、リアルタイム画像は動画である。リアルタイム画像との重なりを低減又は回避するように、ユーザインタフェース122は、ターゲットイメージフレームをリアルタイム画像に隣接して表示する。このように画像を隣り合わせに表示することは、リアルタイム画像へのターゲットイメージフレームの重畳から生じる如何なる干渉も最小化することによって、ユーザがリアルタイム画像を解釈することを容易にする。

0026

いくつかの実施例において、ユーザインタフェース122は、スキャンされている領域内の2つ以上のサブ領域を表示するようにも構成される。上述のように、データプロセッサ120は、各サブ領域内で1つ又は複数のBライン及びターゲットイメージフレームを特定するように構成され、その各々は、ユーザインタフェース122によって表示される。サブ領域のうちの1つ又は複数について、ユーザインタフェース122は、データプロセッサ120によって検知されたBラインの数、それらの寸法、開始/終了ポイント、及び/又は強度レベルを表示する。例示的なユーザインタフェース122は、任意の所与のサブ領域においてBラインの数が所定の閾値を超えるか否かの指標も表示する。Bラインスコアは、肺領域全体のBラインの分布が表示されるように、各サブ領域についても、データプロセッサ120によって求められ、ユーザインタフェース122によって表示される。

0027

図2A図2Dは、イメージフレーム内でBラインを特定するために、システム100によって用いられる技術の異なる態様を示す。図2Aは、胸膜線202、胸膜線の下方に定められた関心領域203、及び関心領域内の複数の候補Bライン204を含むBモードイメージフレーム200である。画像深さは画像のy軸に表示され、横方向幅はx軸に表示される。イメージフレーム200は、超音波データ取得ユニット、例えばデータ取得ユニット110と通信する、信号プロセッサ118などの1つ又は複数のプロセッサによって生成される。図示されるように、Bライン候補204は、約2cmの深さで胸膜線202において始まり、およそ7cmの深さまで下向きに延在する。

0028

図2Bは、胸膜線202及び候補Bライン204を含む、同一のイメージフレーム200を示す。図2Bにおいて、イメージフレーム200は、胸膜線202及び候補Bライン204のうちの1つが特定されたように注釈が付けられている。データプロセッサ120などの1つ又は複数のプロセッサは、イメージフレーム200上でこれらの特徴を特定するように構成される。様々な実施例において、データプロセッサ120は、イメージフレーム上に実際に特徴をマークするものではない。それ故、図2において図示されている注釈は、説明目的のためのみに提供されている。

0029

図2Cもイメージフレーム200を示すが、2つの追加的なBライン候補204が示されている。図示されるように、候補Bラインの各々は、胸膜線202から関心領域203内に下向きに延在する垂直な高エコーのアーチファクトとして現れる。

0030

図2Dは,図2A図2Cにおいて図示されたBライン候補204の主な軸方向投影(「トータルAP」)カーブ212及び平均化された相互相関(「CC」)係数曲線214のグラフ210を示す。いくつかの実施例において、データプロセッサ120は、各イメージフレーム内の深さにわたる類似性メトリックを求めることによって候補Bライン204を特定するために、トータルAP曲線212及び平均化されたCC係数曲線214を生成するように構成される。例えば、もしも関心領域内にBラインが存在するならば、それらは、最もあり得ることには、トータルAP曲線上のピークとして現れ、これもデータプロセッサ120によって特定される。いくつかの実施形態において、単一のイメージフレーム内の各関心領域203は、データプロセッサ120によってサブ領域に分割される。サブ領域の数は、約4から約20の範囲で、種々の実施形態によって異なる。関心領域203内の各サブ領域について、データプロセッサ120は、サブAP曲線を計算するとともに、全てのサブAP曲線とトータルAP曲線212との間の正規化されたCC係数を計算する。より高いCC値、例えば、0.7、0.8、0.9又はそれより大きな値よりも上の任意の値又は範囲は、Bライン候補のプールを絞り込むために使用され得、というのは、このような値は、サブバンドAP曲線の各々とトータルAP曲線との間のより大きな類似性を示し、その結果、典型的なBラインを示す画像深さにわたる特徴的な一貫した性質(signature coherent properties)(幅、強度など)を反映するからである。図2Cにおいて特定された3つのBライン候補204の各々は、図2Dにおいて描かれたトータルAP曲線の単一のピークに対応する。

0031

正規化されたCC係数を求めることで、異なる深さの焦点ゾーンにおいて検知されたBラインのシステムによる解釈の食い違いが低減又は解消される。例えば、ある超音波技術者はおよそ胸膜線に位置する焦点ゾーンを好む一方で、他の超音波技術者は約4cmの深さにおける焦点ゾーンを好む。異なる深さにおける焦点ゾーンは、複数のイメージフレームに現れるBラインの均一性に影響する。Bライン均一性はBライン解釈のための重要な特性であるので、異なる焦点深さに由来する如何なるばらつきもBライン特定に影響しないことが不可欠である。CC係数値を正規化することで、食い違いは解消又は少なくとも最小化される。異なるサブバンドにおけるBライン強度における類似性を測定することで、所与のイメージフレームにおいて背景強度レベルと類似の強度レベルを有するBラインも区別される。概して、前述のアプローチに従って強度類似性メトリックを計算することによる候補Bライン、及び、いくつかの実施例においては、本物のBラインは、計算負荷を低減し、いくつかの実施例においては、ポータブル超音波システムで、Bライン及び/又はターゲットイメージフレームを特定可能である。

0032

図3A及び図3Bは、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択することによって、本明細書において開示されるシステム100によって生成、利用、及び/又は表示されるグラフ表現を示す。特には、図3A及び図3Bは、全体的な強度が最大のイメージフレーム(これはターゲットイメージフレームに対応する)に対応する時間ポイント及び深さを求めるために複数のイメージフレームから集められたトータル強度データの利用を示す。図3Aは、横方向幅(y軸)及び時間(x軸)の関数として、複数のイメージフレームにわたって検知された軸方向強度投影を図示する強度マップ302である。図示されるように、強度マップ302は、複数の高強度領域304を含む。図3Bは、図3Aにおいて図示された強度マップ302のライントレースマップ306であり、複数の高強度領域304を含む。ライントレースマップ306は、横方向幅(y軸)及び時間(x軸)の関数として、軸方向強度投影のロケーションを図示する。ライントレースマップ306において、Bラインを含むイメージフレームは、特定の閾値よりも低い軸方向強度投影から可変的な影を除去することによって示される。故に、Bラインを含むイメージフレームを表現している見込みのない低強度投影のエリアを取り除くために、又は、いくつかの実施例においては、含まれるBラインが少数であるか若しくは低から中程度の強度のBラインを含むイメージフレームを取り除くために、閾値が適用される。

0033

図示された実施例において、Bライン強度データは、44Hzのフレームレートで約12秒の持続期間にわたって収集され、故に、トータルで524のイメージフレームを生成し、その各々は、例えば、各フレームについて軸方向強度投影データを求めるために、データプロセッサ120によって分析される。故に、図3Aにおいて図示される強度マップは、全ての524のイメージフレームからのトータル軸方向投影曲線マップを表す。図3A及び図3Bにおいて描かれているBライン強度の周期的パターンは、呼吸サイクルを反映している。図示されるように、最も強いBライン強度値はおよそ1.4秒の周り群れになっている。故に、データプロセッサ120によって選択されるターゲットイメージフレームは、1.4秒において又はその付近で生成されたイメージフレームを含む。データプロセッサ120などの1つ又は複数のプロセッサは、約1.4秒において生成されたイメージフレームを選択し、このイメージフレームを、表示のために、ユーザインタフェース122などのユーザインタフェースに通信するように構成される。いくつかの実施例において、1.4秒におけるイメージフレームは、Bラインスコアを計算するためにも使用される。いくつかの実施例において、ターゲットイメージフレームは、定められた時間量にわたって選択される。いくつかの実施形態において、ターゲットイメージフレームは、定められた数のイメージフレーム及び/又は定められた数の呼吸サイクルにわたって選択される。追加的に又は代替的に、ターゲットイメージフレームは、所与のイメージフレームにおける全てのピクセルの全体的な強度レベルを合計することによって選択される。合計された強度の最も高いイメージフレームがターゲットイメージフレームを表す。

0034

ユーザインタフェース122などのユーザインタフェースは、ターゲットイメージフレーム内の検知されたBラインのエリアを色分けするように構成される。いくつかの実施例において、ターゲットイメージフレームは、図3Bにおいて図示された例のようなBライントレースマップとして提示される。ユーザインタフェース122は、各Bラインのロケーションとともに、1つ又は複数のBラインスコア、各Bラインが複数のイメージフレームにわたって残存する持続期間、及び/又はBラインマップにおけるフレームごとの相違点を表示するように構成される。

0035

図4は、本開示の実施形態によるBラインスコアリングシステム400のグラフ表現である。スコアリングシステム400は、1つ又は複数の肋間腔におけるBラインカバー範囲の比率に基づき、2つの変形例、すなわち、線形スコアリングモデル402と階段スコアリングモデル404とを含む。用いられる具体的なスコアリングモデルに関わらず、肋間腔の全体を占めるBラインは、可能な限りで最も高いBラインスコア、例えば10を与えられ、肋間腔にBラインが存在しないときは可能な限りで最も低いBラインスコア、例えば0に対応する。連続的モデル402によって生成されたスコアは、階段状モデル404と比較して、Bラインカバー範囲におけるより小さな変化を補足する。例えば、図4において図示されるように、階段状モデルによって計算されたBラインスコアは、20%から30%の間のBラインカバー範囲において一定のままであるが、連続的モデル402による同一のカバー範囲の範囲にわたって計算されたBラインスコアは、Bラインカバー範囲の比率が増加するにつれて連続的に増加している。

0036

肋間腔は、様々な方法に従って判定される。例えば、長手方向スキャン中に、肋間腔は、肋間腔にかかっている胸膜線の実際の長さに基づいた2つの隣接する肋骨の間の幅又は、肋骨によって生じた影の2つの境界の間の幅として定められる。横方向スキャンについては、肋間腔は、Bモード画像上に現れた胸膜線の実際の長さとして定められる。

0037

いくつかの実施例において、1つ又は複数のBラインスコアは、1つ又は複数の肋間腔内に存在する個別のBラインの数に基づいて計算される。このような実施例において、個別のBラインの幅が定められる。単一のBラインの標準的な幅は、例えば、肋間腔の幅の50%未満として定められ、これはおよそ2cmである。50%未満の幅を有する個別のBラインの数は、全体的なBラインスコアと等しく、又はこれと直接的に関係する。例えば、単一の肋間腔内で検知された4つのBラインは、Bラインスコア「4」(1から10までの段階評価)に対応する。より大きな幅のBラインは、融合及び/又は合流したBラインを示し、これは融合/合流した幅に基づいてスコアが割り当てられる。例えば、もしも幅が肋間腔の50%よりも大きいが75%未満であれば、融合及び/又は合流したBラインは、スコア「6」が割り当てられる。もしも幅が75%よりも大きいが100%未満であれば、融合/合流したBラインは、スコア「7」が与えられる。もしも幅が肋間腔の100%であれば、融合/合流したBラインはスコア「8」が与えられる、などとなる。

0038

図5Aは、対象者の関心領域内の複数のゾーン又はサブ領域の図である。図5Aにおいて図示される図502は、ユーザインタフェース、例えばユーザインタフェース122において生成及び表示される。図502は、対象者の胸部領域の概略を含み、これは8つの別個のゾーン又はサブ領域504に分割されている。1つ又は複数のサブ領域504は、例えばタッチインタフェースを介して、ユーザによって選択可能である。サブ領域504の選択の際に、ユーザインタフェース122は、特定のサブ領域内で検知されたBラインに関する様々なタイプの統計的情報、例えば、検知されたBラインの数及び/又は1つ又は複数のBラインスコアを表示する。図5Aに図示された特定の実施形態は、8つのサブ領域504を含む。いくつかの実施例において、8つよりも多い又は少ないサブ領域が含まれてもよい。図5Aにおいて図示されたサブ領域504のうちの3つ(サブ領域#1、#2及び#3)は、残りのサブ領域とは異なる色で影が付けられている。これは、いくつかの実施形態において、これらの3つのゾーンが、ユーザによって検査のために既に選択されていることを示す。

0039

図5Bは、図5Aにおいて図示された各サブ領域について定性的なBラインスコアを報告する表である。表506は、異なるスコアに異なる色を割り当てることによってBラインスコアを報告する。例えば、サブ領域#3は赤色の影が付けられ、高Bラインスコア、例えば、5に等しいかそれよりも大きいスコアを示す。対照的に、サブ領域#1及び#2は、緑色又は青色で影が付けられ、低Bラインスコア、例えば、0に等しいかそれよりも大きいが3未満であるスコアを示す。色分けは、データプロセッサ、例えばデータプロセッサ120によって決定される。

0040

図5Cは、図5Aにおいて図示された各関心領域について定量的なBラインスコアを報告する表である。図5Cにおいて図示された例示的な表508は3つの列、すなわち、図5Aにおいて示された図502において図示されたサブ領域番号を示す第1列、特定のサブ領域番号において検知されたBラインの数を示す第2列、及び各サブ領域について、計算されたBラインスコアを1から10までの段階評価で示す第3列を含む。図5Bにおいて図示された表506と同じく、表508でも、評価されたサブ領域のうちゾーン#3が最も高いBラインスコア(6)を有することが確認される。表508に含まれる定量的データは、血管外肺水分の見積もり通知し、及び/又は時間経過に伴う症状、例えば肺水腫の正確な監視を容易にする。

0041

図5A図5Cのうちの1つ又は複数は、所与のユーザインタフェース上に同時に表示される。いくつかの実施例において、ユーザは、ユーザインタフェース上の画像を切り替えることができ、例えば、表ビュー、図ビュー、定量的ビュー、定性的ビュー、及び/又はライブ画像フィードの間で切り替えることができる。いくつかの実施形態において、ユーザインタフェースは、図5Cにおいて図示された表508などの1つ又は複数の表に対する直接的な手動入力を受信するように構成される。Bライン情報を含む表が埋められた後、表は後になって見るためにアーカイブされる。

0042

図6は、本発明の原理に従って構築された超音波撮像システム600を示す。図6において図示された1つ又は複数のコンポーネントは、対象者の領域内でBラインを特定し、Bラインの画像を含むターゲットイメージフレームを選択し、及び/又は、ユーザに対して、Bラインスコア及び/又は統計情報とともに、ターゲットイメージフレームを表示するように構成されたシステム内に含まれる。例えば、信号プロセッサ118及びデータプロセッサ120の上述の機能のうちの任意のものは、例えば、コンピュータが実行可能な命令を介して、システム600の既存のプロセッサにプログラムされる。いくつかの実施例において、データプロセッサ120の機能は、図6において図示された処理コンポーネント、例えば、Bモードプロセッサ628、スキャンコンバータ630、多平面リフォーマッタ632、ボリュームレンダラ634及び/又は画像プロセッサ636などのうちの1つ又は複数によって実現及び/又は制御される。

0043

図6の超音波撮像システムにおいて、超音波プローブ612は、肺を含む領域内に超音波を送信し、送信された超音波に応じたエコー情報を受信するためのトランスデューサアレイ614を含む。トランスデューサアレイ614は、個々に作動されるように構成された複数のトランスデューサ要素を含むマトリックスアレイである。他の実施形態において、トランスデューサアレイ614は一次元的線形アレイである。トランスデューサアレイ614は、アレイにおけるトランスデューサ要素によって信号の送信及び受信を制御するプローブ612におけるマイクロビーム形成器616に結合される。図示された実施例において、マイクロビーム形成器616は、プローブケーブルによって、送信/受信(T/R)スイッチ618に結合され、これは、送信と受信とを切り替え、主ビーム形成器622を高エネルギー送信信号から保護する。いくつかの実施形態において、システムにおけるT/Rスイッチ618及び他の要素は、別個の超音波システムベースではなくトランスデューサプローブに含まれてよい。マイクロビーム形成器616の制御下でのトランスデューサアレイ614からの超音波ビームの送信は、T/Rスイッチ618及びビーム形成器622に結合された送信コントローラ620によって指示され、これは、例えば、ユーザインタフェース又は制御パネル624のユーザ操作からの入力を受信する。送信コントローラ620によって制御される機能のうちの1つは、ビームが向けられる方向である。ビームは、トランスデューサアレイから(垂直に)真っ直ぐ正面に向けられ、又はより広い視野のために異なる角度に向けられる。マイクロビーム形成器616によって生み出された部分的にビーム形成された信号は、主ビーム形成器622に結合され、そこでトランスデューサ要素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、完全にビーム形成された信号へと結合される。

0044

ビーム形成された信号は、信号プロセッサ626に結合される。信号プロセッサ626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コンポーネント分離、高調波信号分離などの様々な手法で処理する。信号プロセッサ626によって用いられる種々の処理技術によって生成されたデータは、胸膜線、Bライン、又は内部構造、例えば肋骨、を特定するため、及びそれらのパラメータを特定するために、データプロセッサによって使用される。信号プロセッサ626は、スペックル低減信号合成ノイズ除去などの追加的な信号増強も実施する。処理された信号は、Bモードプロセッサ628に結合され、これは、例えば、肋骨、心臓、及び/又は胸膜界面(pleural interface)などの身体内の構造の撮像のために振幅検知を用い得る。Bモードプロセッサによって生み出された信号は、スキャンコンバータ630及び多平面リフォーマッタ632に結合される。スキャンコンバータ630は、所望の画像フォーマットにおいて、エコー信号をそれらが受信された空間的関係に配置する。例えば、スキャンコンバータ630は、エコー信号を、2次元的(2D)セクタ形状フォーマットに配置する。多平面リフォーマッタ632は、米国特許第6,443,896号(Detmer)において説明されているように、身体のボリューム領域共通平面における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に変換し得る。ボリュームレンダラ634は、例えば、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、3Dデータセットのエコー信号を、所与の基準ポイントから見た投影3D画像に変換する。2D又は3D画像は、画像ディスプレイ638上での表示のための更なる増強、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630、多平面リフォーマッタ632、及びボリュームレンダラ634から、画像プロセッサ636へと結合される。グラフィックプロセッサ640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を生成し得る。これらのグラフィック重畳は、例えば、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とともに、様々なBライン統計情報及び/又はBラインスコアも含み得る。グラフィック重畳は、ターゲットイメージフレームが取得されたこと及び/又はシステム600がターゲットイメージフレームを特定する処理の最中であること示す1つ又は複数の信号も含む。グラフィックプロセッサは、ユーザインタフェース624から、タイプされた患者名などの入力を受信する。ユーザインタフェース624は、システム600によって使用される設定及び/又はパラメータの調節を促す入力も受信する。ユーザインタフェースは、複数の多平面リフォーマット(MPR)された画像の表示の選択及び制御のために、多平面リフォーマッタ632にも結合され得る。

0045

図7は、本明細書において説明される実施形態に従って選択されたターゲットイメージフレームにおいて撮影された肺領域の肺超音波画像700である。図7において図示される画像700は、組織高調波撮像モードにおいて線形アレイトランスデューサによって取得される。画像700は、胸膜線702及び3つのBライン704を含み、各Bラインは、胸膜線702から始まり、下向きに延在している。図7は、検知されたBライン及び/又はこのようなBラインの暗示に関する1つ又は複数の指標を提供するためにスクリーンに表示されるインジケータ706の例も描いている。様々な実施例において、インジケータ706は、ユーザに対して、ターゲットイメージフレームが表示されていることを示す。インジケータ706は、ユーザに対して、画像700に描かれているBラインの数が、Bラインの1つ又は複数の閾値数満足していることを示す。例えば、Bラインの数は、血管外肺水分の存在及び/又はボリュームを示す。インジケータ706は、例えば、もしも所与の画像において3つ以上のBラインが特定されたならば、血管外肺水分が肺に存在することをユーザに警告するために表示され、及び/又はその外見が変化する。いくつかの実施形態において、インジケータ706は、ユーザに対して、画像に描かれた肺領域が正常であること又は異常であることを示す。インジケータ706は、画像上に表示されるか又は表示されない絶対2値信号から成り、又はインジケータ706は、イメージフレームに含まれるBラインの強度に基づいて変化する段階的信号を提供する。例えば、Bラインの数が特定の閾値よりも上に増加すると、血管外肺水分の重大性が強まる。インジケータ706は、強度におけるこの段階的な変化を、例えば、明るさ又は色を変えることによって反映する。いくつかの実施形態において、インジケータ706は、表示される図の像を全く含まず、代わりに、例えば、音響的合図及び/又は触覚的刺激を含む。いくつかの実施例において、追加的な情報が、画像700上に表示される。例えば、画像700に図示されるBラインの数が所与の閾値を満足するか否かの指標が含まれる。

0046

図7において描かれたものなどのターゲットイメージフレームにおいて伝えられる情報は、いろいろな用途に従って利用される。例えば、PTXは、100%の特異性で、所与のロケーションにおけるBラインの存在又は非存在に基づいて診断される。具体的には、Bラインの存在は、患者をPTXと診断する可能性を除外するために使用される。様々な輸液療法も、Bラインの数、Bラインの幅、及び/又はBラインの任意のペアの間の平均距離に基づいて判定された血管外肺水分ボリューム及びロケーションに関する情報によってガイドされる。

0047

図8は、本開示の原理による超音波撮像方法のブロック図である。図8の例示的な方法800は、Bラインを特定し、表示のためにBラインを含むターゲットイメージフレームを選択するために、本明細書において説明されるシステム及び/又は装置によって任意のシーケンスにおいて利用されるステップを図示する。方法800は、システム800、又は、例えば、Koninklijke Philips N.V.(「Philips」)によるLUMIFYなどのモバイルシステムを含む他のシステムなどの超音波撮像システムによって実施される。更なる例示的なシステムとしては、これもPhilipsによって生産されたSPARQ及び/又はEPIQなどがある。

0048

図示された実施形態において、方法800は、ブロック810において「超音波プローブを介して肺組織の領域の画像データを取得する」ステップによって始まる。画像データは、超音波データ取得ユニットを介して集められ、これは、図1に関して上述されたものなど、センサアレイの様々な構成を含む。領域は、全体的な胸部領域に、又は、その少なくとも1つ又は複数の部分にわたる。領域内の1つ又は複数のロケーションが、もしもこのようなロケーションが1つ又は複数の異常、例えば肺水腫及び/又は血管外肺水分を抱えるものとして前もって特定されていたならば、超音波データ取得ユニットを操作するユーザの目標とされる。

0049

ブロック812において、方法は「画像データから複数のイメージフレームを生成する」ステップを有する。イメージフレームは、データ取得ユニットにおいて受信された超音波エコーを処理することによって生成される。イメージフレームの集合は、撮像されている肺組織の領域全体にわたって様々な個別のロケーションにおいて連続して収集される。イメージフレームのうちの1つ又は複数は、方法800を実施するように構成された1つ又は複数のデバイスによって捕捉及び記憶される。イメージフレームのうちの1つ又は複数は、少なくとも1つの胸膜線及び1つ又は複数のBラインを含む。いくつかの実施例において、Bラインを含むイメージフレームがないこともある。

0050

ブロック814において、方法は「複数のイメージフレームの各々において胸膜線を特定する」ステップを有する。様々な技術が、胸膜線を特定するために、例えばデータプロセッサによって用いられる。このような技術は、1つ又は複数の胸膜線の存在及び/又はその境界を特定するために、強度閾値化を適用する。

0051

ブロック816において、方法は「各胸膜線の下方に関心領域を定める」ステップを有する。関心領域は、胸膜線の下のエリア、すなわちより深い深さのエリアを含む。もしも1つ又は複数のBラインが所与のイメージフレームに存在するならば、Bラインは、胸膜線の下に現れる。いくつかの実施例において、関心領域は均一な寸法である。いくつかの実施形態において、関心領域のサイズは、複数のイメージフレームにおいて、及び/又は方法800の様々な実施態様によって異なる。

0052

ブロック818において、方法は、「関心領域内の1つ又は複数の候補Bラインから、各候補Bラインの1つ又は複数のパラメータを評価することによって、1つ又は複数のBラインを特定する」ステップを有する。いくつかの実施例において、候補は、各イメージフレーム内の深さにわたる強度類似性メトリック求めることによって特定される。いくつかの実施形態において、候補Bラインは、個々の各イメージフレーム内に定められた関心領域内の1つ又は複数のサブ領域にわたって軸方向強度投影データを測定することによって選択される。相互相関係数は、軸方向投影強度データにおけるピークがBラインに対応する可能性を評価するために、複数のサブバンドにわたって正規化される。いくつかの実施形態において、Bラインは、最大のBラインを示す1つ又は複数のパラメータを測定することによって特定される。様々な実施例において、パラメータは、強度均一性レベル、長さ、開始ロケーション、終了ロケーション、及び/又は検知された運動のレベルを含む。例えば、Bラインは、典型的には、胸膜線において始まる。加えて、Bラインは、通常、各Bラインの長さに沿って均一な強度及び寸法で現れる。また、Bラインは、胸膜線から関心領域の底部へと延在する。

0053

ブロック820において、方法は「Bラインの強度を最大化するイメージフレームを選択することによって、複数のイメージフレームからターゲットイメージフレームを選択する」ステップを有する。いくつかの実施例において、ターゲットイメージフレームは、一連のイメージフレームのうち、計算されたBラインスコアが最も高いフレームである。Bラインスコアは、1つ又は複数のBラインによってカバーされる肋間腔の比率に基づく。ターゲットイメージフレームは、複数のイメージフレームと比較して最も高い全体的な強度を有するイメージフレームに対応する。

0054

方法800は、例えば、ターゲットイメージフレームを、肺組織のリアルタイム画像と同時に表示するステップ、及び/又は1つ又は複数の候補Bラインの運動を検知するために、2つ以上のイメージフレームを比較するステップを更に有する。また、いくつかの実施形態において、方法800は、関心領域内の肋骨の各ペアの間の肋間腔を判定するステップと、1つ又は複数のBラインによってカバーされる各肋間腔の比率を求めるステップと、この比率に基づいて各肋間腔についてBラインスコアを生成するステップとを有する。このような方法は、複数のBラインスコアの図形的表現を生成及び表示するステップであって、各Bラインスコアは、肺組織の領域内のサブ領域に対応する、生成及び表示するステップも有する。

0055

当然のことであるが、本明細書において説明される実施例、実施形態又は処理のうちの任意のものは、本システム、デバイス及び方法に従って、1つ又は複数の他の実施例、実施形態及び/又は処理と組み合わされ得、又は、分離され得、及び/若しくは別個のデバイス又はデバイスの部分の間で実施され得ることを理解されたい。上記の説明は、本システムを単に例示するものであると意図され、添付の特許請求の範囲を任意の特定の実施形態又は実施形態の集合に限定するものと解釈されるべきではない。故に、本システムは、例示的な実施形態を参照して特に詳細に説明されたが、後続の特許請求の範囲において述べられる本システムの広範な、意図された主旨及び範囲から逸脱することなく、多くの修正実施形態及び代替実施形態が当業者によって工夫され得ることも理解されるべきである。それ故、本明細書及び図面は、例示的なものと見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲を限定することを意図していない。

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