超聲成像系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種超聲成像系統(tǒng)和方法包括獲取感興趣區(qū)域（ROI）的運動數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)和方法包括基于運動數(shù)據(jù)來計算質(zhì)量參數(shù)，其中該質(zhì)量參數(shù)指示ROI中的非期望運動量。該系統(tǒng)和方法包括基于質(zhì)量參數(shù)來執(zhí)行動作。
【專利說明】超聲成像系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般涉及用于基于運動數(shù)據(jù)計算質(zhì)量參數(shù)的超聲成像系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與當(dāng)前一代超聲系統(tǒng)耦合的常規(guī)2D矩陣陣列探頭不夠快速以便獲取具有對應(yīng)用(例如胎兒心臟成像)所需的時間和空間分辨率的臨床適合的體積大小。根據(jù)當(dāng)前實踐，已開發(fā)一種方法將期望的感興趣區(qū)域(ROI)劃分成兩個或更多個局部體積。在多個心臟周期上對這些局部體積的每一個收集數(shù)據(jù)，然后通過在空間和時間上將從每個局部體積獲取的體積縫合在一起來重構(gòu)完整的4D體積序列。最終的4D超聲數(shù)據(jù)包含來自所有局部體積的多個心臟階段的數(shù)據(jù)。
[0003]ROI中解剖體與探頭之間的相對運動可能導(dǎo)致運動偽影，該運動偽影顯著地降低了 4D超聲數(shù)據(jù)的質(zhì)量。為了獲取并生成高質(zhì)量圖像，重要的在于超聲探頭的位置不會相對于正在成像的解剖結(jié)構(gòu)(例如心臟)移動。如果在獲取期間發(fā)生相對移動，則最終的4D超聲數(shù)據(jù)可能包含在查看根據(jù)4D超聲數(shù)據(jù)生成的圖像時可見為不連續(xù)的空間偽影和/或時間偽影。
[0004]因為獲取期間的運動可能導(dǎo)致圖像偽影，所以獲取帶有盡可能少的非期望運動的4D超聲是重要的。當(dāng)獲取作為一組局部體積的心臟的4D超聲數(shù)據(jù)時，必要的是在多個心動周期上執(zhí)行獲取。如果出現(xiàn)任何非期望的運動，則通常將僅在完成獲取之后查看電影圖像或隨時間推移的圖像的序列時才將能檢測到該非期望的運動。如果偽影足夠嚴(yán)重，則它可能致使4D超聲數(shù)據(jù)不可使用。如果情況如此，則對操作員來說可能必須重新獲取4D超聲數(shù)據(jù)一次或多次。根據(jù)常規(guī)系統(tǒng)，操作員可能被迫反復(fù)地完成多次獲取，之后才能成功地獲取可接受的4D超聲數(shù)據(jù)。重復(fù)的獲取浪費時間，并且對于操作員和患者來說都是不方便的。
[0005]出于這些和其他原因，期望一種改進(jìn)的方法和超聲成像系統(tǒng)以用于獲取4D超聲數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本文中解決上文提到的不足、缺點和問題，通過閱讀和了解下文說明書將對此進(jìn)
行理解。
[0007]在實施例中，一種超聲成像方法包括將感興趣區(qū)域(ROI)劃分成多個局部體積。該方法包括從多個局部體積中的每個局部體積獲取4D超聲數(shù)據(jù)，并在獲取4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間從多個局部體積的至少其中之一獲取運動數(shù)據(jù)。該方法包括在獲取4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間計算質(zhì)量參數(shù)。該質(zhì)量參數(shù)基于運動數(shù)據(jù)，并表示ROI中非期望運動量。該方法包括基于質(zhì)量參數(shù)來執(zhí)行動作。
[0008]在實施例中，一種超聲成像方法包括將感興趣區(qū)域分成多個局部體積，并從ROI獲取運動數(shù)據(jù)。該方法包括基于運動數(shù)據(jù)來計算質(zhì)量參數(shù)。該質(zhì)量參數(shù)指示ROI中非期望運動量。該方法包括如果質(zhì)量參數(shù)可接受，則獲取多個局部體積的每一個局部體積的4D超聲數(shù)據(jù)。
[0009]在另一個實施例中，超聲成像系統(tǒng)包括探頭、顯示裝置以及與探頭和顯示裝置進(jìn)行電子通信的處理器。該處理器配置成將感興趣區(qū)域(ROI)劃分成多個局部體積，并從多個局部體積的每一個局部體積獲取4D超聲數(shù)據(jù)。該處理器配置成在獲取4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間從多個局部體積的至少其中之一獲取運動數(shù)據(jù)。該處理器配置成基于運動數(shù)據(jù)計算質(zhì)量參數(shù)，確定質(zhì)量參數(shù)是否可接受，并基于質(zhì)量參數(shù)來執(zhí)行動作。
[0010]根據(jù)附圖及其詳細(xì)描述，本發(fā)明的多種其他特征、目的和優(yōu)點將對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯而易見。
[0011]根據(jù)本公開的一方面，一種超聲成像的方法，其包括:將感興趣區(qū)域(ROI)劃分成多個局部體積；從所述多個局部體積的每一個獲取4D超聲數(shù)據(jù)；在獲取所述4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間從所述多個局部體積的至少其中之一獲取運動數(shù)據(jù)；在獲取所述4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間計算質(zhì)量參數(shù)，其中所述質(zhì)量參數(shù)基于所述運動數(shù)據(jù)，并表示所述ROI中非期望運動量；以及基于所述質(zhì)量參數(shù)來執(zhí)行動作。
[0012]其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受，則獲取所述多個局部體積的每一個局部體積的附加4D超聲數(shù)據(jù)。
[0013]其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受，則獲取所述多個局部體積的僅其中之一的附加4D超聲數(shù)據(jù)。
[0014]其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)可接受，則在預(yù)定時間量之后，停止從所述局部體積的每一個局部 體積獲取4D超聲數(shù)據(jù)。
[0015]其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受，則停止從所述局部體積的每一個局部體積獲取4D超聲數(shù)據(jù)。
[0016]其中所述獲取運動數(shù)據(jù)包括，獲取所述多個局部體積的每一個的運動數(shù)據(jù)。
[0017]其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受，則獲取所述多個局部體積的僅其中之一的附加4D超聲數(shù)據(jù)。
[0018]其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)可接受，則顯示基于所述4D超聲數(shù)據(jù)的圖像。
[0019]還包括在獲取所述4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間顯示所述質(zhì)量參數(shù)。
[0020]其中所述獲取運動數(shù)據(jù)包括獲取M模式數(shù)據(jù)或合成M模式數(shù)據(jù)。
[0021]其中所述獲取運動數(shù)據(jù)包括對所述4D超聲數(shù)據(jù)執(zhí)行相關(guān)技術(shù)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種超聲成像的方法，其包括:將感興趣區(qū)域(ROI)劃分成多個局部體積；從所述ROI獲取運動數(shù)據(jù)；基于所述運動數(shù)據(jù)來計算質(zhì)量參數(shù)，其中所述質(zhì)量參數(shù)指示所述ROI中的非期望運動量；以及如果所述質(zhì)量參數(shù)可接受，則獲取所述多個局部體積的每一個局部體積的4D超聲數(shù)據(jù)。
[0023]還包括如果所述質(zhì)量參數(shù)可接受,則顯示基于所述4D超聲數(shù)據(jù)的圖像。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種超聲成像系統(tǒng)，其包括:探頭；顯示裝置；以及與所述探頭和所述顯示裝置進(jìn)行電子通信的處理器，其中所述處理器配置成:將感興趣區(qū)域(ROI)劃分成多個局部體積；獲取所述多個局部體積的每一個的4D超聲數(shù)據(jù)；在獲取所述4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間從所述多個局部體積的至少其中之一獲取運動數(shù)據(jù)；基于所述運動數(shù)據(jù)來計算質(zhì)量參數(shù)；確定所述質(zhì)量參數(shù)是否可接受；以及基于所述質(zhì)量參數(shù)執(zhí)行動作。
[0025]其中所述處理器配置成在獲取4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間以實時方式反復(fù)地計算并更新所述質(zhì)量參數(shù)。
[0026]其中所述動作包括，自動地獲取所述多個局部體積的每一個局部體積的4D超聲數(shù)據(jù)，直到所述質(zhì)量參數(shù)在預(yù)定時間量內(nèi)可接受為止。
[0027]其中所述處理器配置成在所述顯示裝置上顯示所述質(zhì)量參數(shù)。
[0028]其中所述動作包括如果所述質(zhì)量參數(shù)可接受，則顯示基于所述4D超聲數(shù)據(jù)的圖像。
[0029]其中所述動作包括如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受，則自動地獲取所述多個局部體積的至少其中之一的附加4D超聲數(shù)據(jù)。
[0030]其中所述動作包括如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受,則自動地停止獲取所述4D超聲數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是根據(jù)實施例的超聲成像系統(tǒng)的示意圖；
圖2是根據(jù)實施例的體積的示意性表示；
圖3是根據(jù)實施例的方法的流程圖；
圖4是根據(jù)實施例的示出隨時間推移的M模式掃跡的圖形；以及 圖5是根據(jù)實施例的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0032]在下文的詳細(xì)描述中，參考了附圖，這些附圖構(gòu)成描述的一部分并且在附圖中以說明方式示出了可以實施的特定實施例。這些實施例得以足夠詳細(xì)地描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┻@些實施例，并且要理解，可以利用其他實施例，以及在不背離這些實施例的范圍的前提下可以進(jìn)行邏輯、機(jī)械、電和其他的改變。因此，下文詳細(xì)描述不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。
[0033]圖1是根據(jù)實施例的超聲成像系統(tǒng)100的示意圖。超聲成像系統(tǒng)100包括驅(qū)動探頭106內(nèi)的元件104以將脈沖調(diào)制的超聲波信號發(fā)射到人體(未示出)的發(fā)射器102和發(fā)射波束形成器101。根據(jù)實施例，探頭106可以是2D矩陣陣列探頭。但是，根據(jù)其他實施例，可以使用能夠獲取四維(4D)超聲數(shù)據(jù)的任何其他類型的探頭。對于本公開來說，術(shù)語四維超聲數(shù)據(jù)或4D超聲數(shù)據(jù)定義為包括在時間段上獲取的包括多個3D體積的超聲數(shù)據(jù)。4D超聲數(shù)據(jù)包含示出3D體積如何隨時間推移而變化的信息。仍參考圖1，脈沖調(diào)制的超聲波信號從身體中的結(jié)構(gòu)(如血液細(xì)胞或肌肉組織)反向散射，以產(chǎn)生回波，該回波返回到元件104。元件104將回波轉(zhuǎn)換成電信號或超聲數(shù)據(jù)，并且接收器108接收該電信號。表示接收的回波的電信號通過接收波束形成器110，波束形成器110輸出超聲數(shù)據(jù)。根據(jù)一些實施例，探頭106可以包含執(zhí)行發(fā)射和/或接收波束形成的全部或部分的電路。例如，可以將發(fā)射波束形成器101、發(fā)射器102、接收器108和接收波束形成器110的全部或部分置于探頭106內(nèi)。在本公開中還可以使用術(shù)語“掃描”或“掃描中”來指通過發(fā)射和接收超聲波信號的過程來獲取數(shù)據(jù)。在本公開中還可以使用術(shù)語“數(shù)據(jù)”來指利用超聲成像系統(tǒng)獲取的一個或多個數(shù)據(jù)集。用戶接口 115可以用于控制超聲成像系統(tǒng)100的操作，包括控制患者數(shù)據(jù)的輸入、更改掃描或顯示參數(shù)等。
[0034]超聲成像系統(tǒng)100還包括控制發(fā)射波束形成器101、發(fā)射器102、接收器108和接收波束形成器110的處理器116。處理器116與探頭106進(jìn)行電子通信。對于本公開來說，術(shù)語“電子通信”可以定義為包括有線連接和無線連接兩者。處理器116可以控制探頭106以獲取數(shù)據(jù)。處理器116控制元件104中哪些元件處于活動的，以及從探頭106發(fā)射的波束的形狀。處理器116還與顯示裝置118進(jìn)行電子通信，以及處理器116可以將數(shù)據(jù)處理成圖像以用于在顯示裝置118上顯示。根據(jù)實施例，處理器116可以包括中央處理器(CPU)。根據(jù)其他實施例，處理器116可以包括能夠執(zhí)行處理功能的其他電子組件，例如數(shù)字信號處理器、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或圖形板(graphic board)。根據(jù)其他實施例，處理器116可以包括能夠執(zhí)行處理功能的多個電子組件。例如，處理器116可以包括選自包括如下的電子組件列表的兩個或更多個電子組件:中央處理器、數(shù)字信號處理器、現(xiàn)場可編程門陣列和圖形板。根據(jù)另一個實施例，處理器116還可以包括將RF數(shù)據(jù)解調(diào)并生成原始數(shù)據(jù)的復(fù)解調(diào)器(未示出)。在另一個實施例中，可以在處理鏈中較早地執(zhí)行解調(diào)。使處理器116適合根據(jù)多個可選擇的超聲模態(tài)執(zhí)行對數(shù)據(jù)的一個或多個處理操作。該數(shù)據(jù)可以在掃描會話期間在接收回波信號時實時地進(jìn)行處理。對于本公開來說，術(shù)語“實時”定義為包括無任何有意延遲地執(zhí)行的過程。例如，實施例可以按7-20個體積/秒的實時速率獲取圖像。但是，應(yīng)該理解實時體積速率可取決于獲取用于顯示的每個體積的數(shù)據(jù)所花費的時間長度。相應(yīng)地，當(dāng)獲取相對較大體積的數(shù)據(jù)時，實時體積速率可能較慢。由此，一些實施例可以具有大大地快于20 個體積/秒的實時體積速率，而其他一些實施例可以具有慢于7個體積/秒的實時體積速率。在掃描會話期間可以將數(shù)據(jù)臨時性地存儲在緩沖器(未示出)中，并在實況(live)或離線操作中次于實時地進(jìn)行處理。本發(fā)明的一些實施例可以包括多個處理器(未示出)以處置根據(jù)上文描述的示范實施例的處理器116所處置的處理任務(wù)。例如，第一處理器可以用于將RF信號解調(diào)并對其十中抽一(decimate)，而第二處理器可以用于在顯示圖像之前進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)。應(yīng)該認(rèn)識到，其他實施例可以使用處理器的不同布置。
[0035]超聲成像系統(tǒng)100可以連續(xù)地按例如10 Hz至30 Hz的體積速率獲取數(shù)據(jù)。可以采用相似的幀速率刷新根據(jù)該數(shù)據(jù)生成的圖像。其他實施例可以采用不同的速率獲取和顯示數(shù)據(jù)。例如，一些實施例可以按小于10 Hz或大于30 Hz的體積速率來獲取數(shù)據(jù)，這取決于體積的大小和預(yù)期的應(yīng)用。包括存儲器120以用于存儲經(jīng)處理的體積的所獲取的數(shù)據(jù)。在示范實施例中，存儲器120具有足夠容量以存儲相當(dāng)于至少若干秒的體積的超聲數(shù)據(jù)。體積的數(shù)據(jù)以利于根據(jù)其獲取次序或時間對其進(jìn)行檢索的方式來存儲。存儲器120可以包括任何公知的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。
[0036]可選地，本發(fā)明的實施例可以利用對比劑來實現(xiàn)。當(dāng)使用包含微泡的超聲對比劑時，對比成像生成身體中解剖結(jié)構(gòu)和血流的增強的圖像。在使用對比劑時獲取數(shù)據(jù)之后，圖像分析包括分離諧波和線性分量，增強諧波分量并通過利用增強的諧波分量來生成超聲圖像。使用適合的濾波器來執(zhí)行從接收的信號分離諧波分量。使用對比劑來進(jìn)行超聲成像是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，并因此將不予進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0037]在本發(fā)明的各種實施例中，可以由處理器116通過其他或不同的模式相關(guān)的模塊(例如，B模式、彩色多普勒、M模式、彩色M模式、頻譜多普勒、彈性成像、TV1、應(yīng)變、應(yīng)變率等)來處理數(shù)據(jù)以形成2D或3D數(shù)據(jù)。例如，一個或多個模塊可以生成B模式、彩色多普勒、M模式、彩色M模式、頻譜多普勒、彈性成像、TV1、應(yīng)變、應(yīng)變率及其組合等。存儲圖像波束和/或體積，并且可以記錄指示該數(shù)據(jù)被獲取在存儲器的時間的定時信息。該模塊可以包括，例如掃描轉(zhuǎn)換模塊，以用于執(zhí)行將圖像體積從波束空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到顯示空間坐標(biāo)的掃描轉(zhuǎn)換操作。可以提供視頻處理器模塊，該視頻處理器模塊從存儲器讀取圖像體積并在對患者執(zhí)行過程的同時實時地顯示圖像。視頻處理器模塊可以將圖像存儲在圖像存儲器中，從該圖像存儲器中讀取并顯示圖像。[0038]圖2是根據(jù)實施例的體積的示意性表示。體積200可以由圖1所示的探頭106獲取并且如前文所述，探頭106可以是2D矩陣陣列。體積200可以基于其相對于探頭106的尺度來定義。例如，高程方向202、深度方向204和方位角方向206全部是相對于體積200來示出的。正如下文將詳細(xì)描述的，體積200包括第一局部體積208、第二局部體積210和第三局部體積212。
[0039]圖3是根據(jù)示范實施例的方法的流程圖。該流程圖的單獨的框表示可以根據(jù)方法300執(zhí)行的步驟。附加實施例可以按不同的順序執(zhí)行所示的步驟和/或附加實施例可以包括圖3中未示出的附加步驟。方法300的技術(shù)效果是基于從感興趣區(qū)域(下文稱為R0I)獲取的運動數(shù)據(jù)計算質(zhì)量參數(shù)。方法300將根據(jù)其中方法300由圖1的超聲成像系統(tǒng)100的處理器116來實現(xiàn)的示范實施例來描述。此外，方法300將根據(jù)其中在三個局部體積中獲取胎兒心臟的4D超聲數(shù)據(jù)的實施例來描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，方法300還可以用于獲取其他器官或解剖結(jié)構(gòu)的4D超聲數(shù)據(jù)。方法300還可以用于獲取具有不同數(shù)量局部體積的ROI的4D超聲數(shù)據(jù)。例如，方法300可以用于獲取具有少如2個局部體積的ROI或具有多于3個局部體積的ROI的4D超聲數(shù)據(jù)。
[0040]參考圖1、圖2和圖3，在步驟302處，用戶選擇例如體積200的R0I。用戶可以基于通過用戶接口 115的輸入選擇ROI的范圍。ROI可以選擇為示出正在檢查的器官或組織的一些或全部。根據(jù)示范實施例，ROI可以選擇為包括胎兒心臟。根據(jù)其他實施例，ROI可以選擇為包括其他器官，包括成人心臟。
[0041]在步驟304處，處理器116將ROI分成多個局部體積，例如第一局部體積208、第二局部體積210和第三局部體積212。處理器116可以確定如何基于4D超聲數(shù)據(jù)的期望特征、超聲成像系統(tǒng)100的技術(shù)規(guī)范或基于通過用戶接口 115接收的用戶輸入將體積200劃分成局部體積。例如，用戶可以通過用戶接口 115選擇4D超聲數(shù)據(jù)的期望特征。這些特征可以包括如時間分辨率、線密度、總獲取時間等的變量。處理器116可以將4D超聲數(shù)據(jù)的期望特征與超聲成像系統(tǒng)100的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行比較。例如，根據(jù)其中ROI包括胎兒心臟的示范實施例，處理器116可以計算必需多少個局部體積以便于得到整個ROI的期望的線密度和時間分辨率或刷新率。根據(jù)該示范實施例，處理器116將ROI劃分成3個局部體積。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，根據(jù)其他實施例，可以將ROI劃分成不同數(shù)量的局部體積。根據(jù)其他實施例，局部體積的形狀和/或朝向也可以不同。
[0042]接下來，在步驟306處，處理器116控制ROI的運動數(shù)據(jù)的獲取。根據(jù)示范實施例，處理器116可以控制探頭106以獲取局部體積208、210、212中的一個或多個的M模式數(shù)據(jù)。例如，可以對第一局部體積208沿著第一線214獲取M模式數(shù)據(jù)，可以對第二局部體積210沿著第二線216獲取M模式數(shù)據(jù)，以及可以對第三局部體積212沿著第三線218獲取M模式數(shù)據(jù)。根據(jù)其他實施例，可以在方法300期間從局部體積的僅其中之一獲取運動數(shù)據(jù)。
[0043]在步驟308處，處理器116基于步驟306處獲取的運動數(shù)據(jù)來計算質(zhì)量參數(shù)。根據(jù)實施例，處理器116可以通過分析任何非期望移動的運動數(shù)據(jù)來計算質(zhì)量參數(shù)。下文將結(jié)合圖4來描述計算質(zhì)量參數(shù)的示范方法。處理器116然后在步驟310處顯示基于運動數(shù)據(jù)計算的質(zhì)量參數(shù)。接下來，在步驟312處，處理器116確定質(zhì)量參數(shù)是否可接受。如果質(zhì)量參數(shù)不可接受，則方法300返回到步驟306。步驟306、308、310和312可以重復(fù)多次，直到基于最近獲取的運動數(shù)據(jù)的質(zhì)量參數(shù)可接受為止。
[0044]但是，如果步驟312處，處理器116確定質(zhì)量參數(shù)可接受，因此指示ROI內(nèi)的非期望移動小于閾值量，則方法300前進(jìn)到步驟314，其中獲取ROI的4D超聲數(shù)據(jù)。根據(jù)其他實施例，可以省略步驟310，并且處理器116可以確定質(zhì)量參數(shù)是否可接受而不顯示質(zhì)量參數(shù)。
[0045]圖4是根據(jù)實施例的隨時間推移的M模式掃跡的圖形。圖形400表示y方向402上的深度和X方向404上的標(biāo)準(zhǔn)時間。圖形400中每列像素表示單個M模式獲取或掃跡。M模式掃跡表示單個線的超聲數(shù)據(jù)，并且圖形400中表示每個掃跡。沿著X方向404的標(biāo)準(zhǔn)時間從左向右增加，這意味著圖 形400示出M模式掃跡隨時間推移如何變化。根據(jù)示范實施例，圖形400可以示出沿著第一線214、第二線216或第三線218的任何其中之一獲取的M模式掃跡。圖形400示出其中在多個心動周期的期間上對心臟區(qū)域獲取M模式掃跡的實施例。圖形400低于線406的第一部分405示出周期性運動。根據(jù)實施例，此周期性運動可對應(yīng)于患者心臟的有節(jié)律跳動。存在第一部分405中包含的大約10個心動周期的運動數(shù)據(jù)。圖形400的第一部分405示出展示健康患者中的周期性運動的心臟一部分。因此，不需要對第一部分405分析非期望的運動。但是，線406上方的第二部分408包含未經(jīng)歷與規(guī)律性生理運動一致的周期性運動的解剖體。因此，期望對圖形400的第二部分408表不的M模式數(shù)據(jù)的部分分析運動。
[0046]根據(jù)實施例，處理器116可以對該運動數(shù)據(jù)執(zhí)行快速傅立葉變換，以便將經(jīng)歷周期性運動的數(shù)據(jù)部分(如第一部分405所表示的數(shù)據(jù))從未經(jīng)歷周期性運動的數(shù)據(jù)部分(例如第二部分408所表示的數(shù)據(jù))分離?？焖俑盗⑷~變換在頻域中表示運動數(shù)據(jù)，并使處理器116能夠容易地識別展示周期性生理運動(例如跳動的心臟)預(yù)期的頻率范圍內(nèi)的周期性運動的數(shù)據(jù)部分。同樣地，處理器116可以容易地識別與未展示周期性生理運動的區(qū)域?qū)?yīng)的運動數(shù)據(jù)。根據(jù)圖形400中所示的示例，處理器116將線406下方的運動數(shù)據(jù)識別為展示周期性運動以及將線406上方的運動數(shù)據(jù)識別為未展示周期性運動。
[0047]然后，處理器116可以分析線406上方的第二部分408所表示的數(shù)據(jù)。雖然仍在頻域中，但是處理器116可以分析運動數(shù)據(jù)以識別任何非期望的移動。假定組織沒在移動，以及探頭106保持在靜止位置中，圖形400的第二部分408所表示的運動數(shù)據(jù)不應(yīng)示出顯著的運動。因此，處理器116可以在運動數(shù)據(jù)內(nèi)搜索運動數(shù)據(jù)的這個子集內(nèi)的變化。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，探頭106與正在成像的解剖體之間絕對零移動幾乎是不可能的。因此，調(diào)整閾值或濾波器以僅識別可能由運動導(dǎo)致的某個量值以上的移動可為必要的。此閾值或濾波器的設(shè)置可以基于試驗研究來確定。[0048]圖形400包括示出非期望運動的區(qū)域410。有關(guān)第二部分408，表示標(biāo)準(zhǔn)時間的水平方向上應(yīng)該有最小變化，但是，在區(qū)域410處，顯著的不連續(xù)是可見的。區(qū)域410包括在探頭106與正檢查的組織之間在深度412處有相對移動時獲取的M模式數(shù)據(jù)。雖然圖形400上以圖形形式表示第二區(qū)域408，但是應(yīng)該認(rèn)識到，處理器116可以通過檢查運動數(shù)據(jù)的快速傅立葉變換來識別存在示出非期望運動的區(qū)域。對于處理器116來說，生成如圖形400的圖形以便識別非期望的運動并非必不可少的。
[0049]根據(jù)實施例，可以對每個局部體積獲取的運動數(shù)據(jù)重復(fù)上文結(jié)合圖4描述的分析。換言之，因為可以沿著線214、216和218來獲取運動數(shù)據(jù)，所以處理器116可以獨立地分析沿著線214、線216和線218獲取的運動數(shù)據(jù)。如先前描述，沿著第一線214獲取的運動數(shù)據(jù)表示第一局部體積208，沿著第二線216獲取的運動數(shù)據(jù)表示第二局部體積210，以及沿著第三線218獲取的運動數(shù)據(jù)表示第三局部體積212。因此，通過分析來自每個局部體積的運動數(shù)據(jù)，處理器116可以確定局部體積中任何一個中是否存在非期望的運動。
[0050]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，如上所述，在頻域中分析M模式數(shù)據(jù)僅是分析非期望運動的運動數(shù)據(jù)的一個示范方式，并且其他實施例可以使用識別運動數(shù)據(jù)中的非期望運動的其他技術(shù)。
[0051]返回參考圖3，在步驟310處，處理器116在顯示裝置118上顯示步驟308處計算的質(zhì)量參數(shù)。根據(jù)各種實施例，可以將質(zhì)量參數(shù)顯示為圖標(biāo)或顏色編碼的指示符。例如，如果質(zhì)量參數(shù)在可接受的范圍內(nèi)，則可以顯示第一圖標(biāo)，以及如果質(zhì)量參數(shù)在可接受的范圍外，則可以顯示第二圖標(biāo)。質(zhì)量參數(shù)可以包括顏色編碼的和圖標(biāo)形狀兩者，以便識別質(zhì)量參數(shù)的狀態(tài)。用戶可以觀察顯示裝置上顯示的質(zhì)量參數(shù)以獲取有關(guān)ROI與探頭106之間的非期望運動是否在可接受水平內(nèi)的反饋。
[0052]圖5是根據(jù)示范實施例的方法的流程圖。該流程圖的單獨框表示可以根據(jù)方法500執(zhí)行的步驟。附加實施例可以按不同的順序執(zhí)行所示的步驟和/或附加實施例可以包括圖5中未示出的附加步驟。 方法500的技術(shù)效果是基于ROI內(nèi)的運動計算計算質(zhì)量參數(shù)。方法500將根據(jù)示范實施例來描述，其中該方法由圖1的超聲成像系統(tǒng)100的處理器116來實現(xiàn)。此外，方法500將根據(jù)其中在三個局部體積中獲取心臟的4D超聲數(shù)據(jù)的實施例來描述。
[0053]參考圖1、圖2和圖5，在步驟502處，用戶選擇例如該ROI的R0I。用戶可以基于通過用戶接口 115的輸入選擇ROI的范圍。
[0054]在步驟504處，處理器116將ROI分成多個局部體積，例如第一局部體積208、第二局部體積210和第三局部體積212。處理器116可以確定如何基于4D超聲數(shù)據(jù)的期望特征、超聲成像系統(tǒng)100的技術(shù)規(guī)范或基于通過用戶接口 115的用戶輸入將ROI劃分成局部體積。根據(jù)示范實施例，ROI可以包含胎兒心臟。處理器116可以計算必需要多少個局部體積以便于得到整個ROI的期望的線密度和時間分辨率或刷新率。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，根據(jù)其他實施例，可以將ROI劃分成不同數(shù)量的局部體積。根據(jù)其他實施例，局部體積的形狀和/或朝向也可以不同。
[0055]接下來，在步驟506處，處理器116控制超聲成像系統(tǒng)100中的特定組件以便獲取局部體積之一的超聲數(shù)據(jù)。根據(jù)實施例，處理器116控制發(fā)射波束形成器101、發(fā)射器102、探頭106、接收器108和接收波束形成器110以通過獲取第一局部體積208的體積的超聲數(shù)據(jù)來開始。接下來，在獲取第一局部體積208的體積的數(shù)據(jù)之后，方法300前進(jìn)到步驟508，其中處理器116控制對局部體積208、210、212至少其中之一的運動數(shù)據(jù)的獲取。根據(jù)示范實施例，處理器116可以控制探頭106以對局部體積208、210、212中每一個獲取一個或多個線的M模式數(shù)據(jù)或合成M模式數(shù)據(jù)。例如，可以對第一局部體積208沿著第一線214獲取M模式數(shù)據(jù)，可以對第二局部體積210沿著第二線216獲取M模式數(shù)據(jù)，以及對第三局部體積212沿著第三線218獲取M模式數(shù)據(jù)。應(yīng)該認(rèn)識到其他實施例可以沿著圖2所示的線以外的線獲取M模式數(shù)據(jù)。此外，一些實施例可以沿著每個局部體積內(nèi)的兩個或更多個線獲取運動數(shù)據(jù)。例如，實施例可以沿著朝向不同方向的多個線來獲取運動數(shù)據(jù)，以便檢測不同方向上的運動。根據(jù)又一個其他實施例，步驟508可以包括在步驟506、508、510、512、514、516和518的每次重復(fù)期間僅沿著單個線獲取運動數(shù)據(jù)。 [0056]根據(jù)其他實施例，可以根據(jù)不同的技術(shù)來獲取ROI的運動數(shù)據(jù)。例如，處理器116可以基于超聲數(shù)據(jù)內(nèi)的一個或多個體積來生成合成M模式數(shù)據(jù)。對于本公開來說，術(shù)語“合成M模式數(shù)據(jù)”定義為包括從在時間段上獲取的多個幀或多個體積提取單個線的超聲數(shù)據(jù)。合成M模式數(shù)據(jù)包括時間段上的該單個線，恰恰與普通M模式數(shù)據(jù)一樣。但是，合成M模式數(shù)據(jù)并非單獨地獲取的，而是從2D、3D或4D超聲數(shù)據(jù)導(dǎo)出的。此外，根據(jù)其他實施例，可以通過使用相關(guān)技術(shù)來獲取運動數(shù)據(jù)。處理器116可以將4D超聲數(shù)據(jù)的每個體積與先前獲取的體積比較，并執(zhí)行相關(guān)技術(shù)以便檢測相鄰體積之間的移動量。例如，可以使用例如塊建模的技術(shù)以便檢測相鄰體積之間已出現(xiàn)多少移動。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到術(shù)語“相鄰”可以是指空間上相鄰的體積、時間上相鄰的體積或相對于階段而言相鄰的體積。塊建模包括將每個獲取的體積劃分成多個更小的子體積，然后跟蹤這些子體積中每一個如何隨時間推移移動。基于合成M模式數(shù)據(jù)或相關(guān)技術(shù)獲取運動數(shù)據(jù)不需要獲取附加的超聲數(shù)據(jù)。相反，處理器116可以直接從步驟508處獲取的4D超聲數(shù)據(jù)獲取運動數(shù)據(jù)。
[0057]在步驟510處，處理器116根據(jù)運動數(shù)據(jù)計算質(zhì)量參數(shù)。步驟512和514是可選步驟，該可選步驟可以在方法500期間可選地來執(zhí)行。下文將描述有關(guān)步驟510和可選步驟512和514的附加細(xì)節(jié)。
[0058]接下來，在步驟516處，處理器116確定是否需要獲取步驟506期間已獲取其超聲數(shù)據(jù)的相同局部體積的附加超聲數(shù)據(jù)。如果需要獲取該局部體積的附加超聲數(shù)據(jù)，則方法500返回到步驟506。根據(jù)實施例，期望長度至少為一個心動周期長的時間段上對每個局部體積獲取超聲數(shù)據(jù)，以便獲取表示多個不同心跳階段的局部體積的超聲數(shù)據(jù)。因此，在步驟516處，處理器116可以使用估算的心率以便確定是否需要獲取特定局部體積的附加超聲數(shù)據(jù)。在示范實施例中，在至少與心動周期一樣長的時間量期間，方法500反復(fù)地重復(fù)步驟506,508和510，可選步驟512和/或514，以及步驟516。每次方法500重復(fù)步驟506,508和510、可選步驟512和/或514以及步驟516時，獲取特定局部體積的新的體積的超聲數(shù)據(jù)。例如，方法300可以反復(fù)地通過步驟506、508和510、可選步驟512和/或514以及步驟516輪轉(zhuǎn)以便獲取第一局部體積208的多個體積的超聲數(shù)據(jù)。每個體積的超聲數(shù)據(jù)表示不同時間點處的局部體積(例如第一局部體積208)。對于本公開來說，統(tǒng)一地，將每個局部體積的多個體積的超聲數(shù)據(jù)稱為4D超聲數(shù)據(jù)，因為它們示出該局部體積如何隨時間推移而變化。對于本公開來說，術(shù)語“4D超聲數(shù)據(jù)”還定義為包含示出對于較大體積(例如整個R0I)在時間段上的變化的超聲數(shù)據(jù)。通過重復(fù)步驟506、508和510、可選步驟512和514以及步驟516多次，方法500獲取第一局部體積208的第一 4D超聲數(shù)據(jù)。
[0059]但是，一旦對第一局部體積208獲取了足夠的超聲數(shù)據(jù)，則在步驟518處方法300前進(jìn)到下一個局部體積。因為根據(jù)示范實施例，已經(jīng)獲取第一局部體積208的4D超聲數(shù)據(jù)，所以處理器116決定前進(jìn)到下一個局部體積，根據(jù)實施例，下一個局部體積可以是第二局部體積210。然后，方法500反復(fù)地重復(fù)步驟506、508和510、可選步驟512和514以及步驟516以便對第二局部體積210獲取至少與心動周期的一樣長的時間長度的第二 4D超聲數(shù)據(jù)。然后，在步驟518處，當(dāng)對第二局部體積210獲取了足夠的4D超聲數(shù)據(jù)時，方法500前進(jìn)到下一個局部體積，根據(jù)示范實施例，下一個局部體積可以是第三局部體積212。
[0060]方法500然后反復(fù)地重復(fù)步驟506、508和510、可選步驟512和514以及步驟516以便獲取至少與患者的心動周期一樣長的時間段的第三局部體積212的4D超聲數(shù)據(jù)。這導(dǎo)致獲取到表示患者的心動周期的多個不同階段的第三局部體積212的4D超聲數(shù)據(jù)。
[0061]在步驟510處,處理器116基于運動數(shù)據(jù)計算質(zhì)量參數(shù)。該質(zhì)量參數(shù)是探頭106與ROI之間出現(xiàn)的非期望運動量的指示符。處理器116可以使用多種不同的技術(shù)來計算質(zhì)量參數(shù)。處理器116可以獨立地對每個局部體積計算質(zhì)量參數(shù)或處理器116可以對作為整體的ROI計算質(zhì)量參數(shù)。根據(jù)示范實施例，處理器116可以根據(jù)先前結(jié)合圖4描述的方法來計算質(zhì)量參數(shù)。計算質(zhì)量參數(shù)可以包括基于運動數(shù)據(jù)中檢測到的非期望運動量來指定記分。
[0062]本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識到，方法500包括兩個循環(huán)。內(nèi)循環(huán)包括步驟506、508、510、可選步驟512、可選步驟514和步驟516。以及外循環(huán)包括步驟506、508、510、可選步驟512、可選步驟514、步驟516和步驟518。每次方法500通過內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)輪轉(zhuǎn)時，在步驟508處獲取附加運動 數(shù)據(jù)?？梢栽诳蛇x步驟512處顯示步驟510處計算的質(zhì)量參數(shù)。根據(jù)另一個實施例，可以計算多個質(zhì)量參數(shù)，其中每個質(zhì)量參數(shù)表示局部體積的僅其中之一內(nèi)的運動數(shù)據(jù)。質(zhì)量參數(shù)可以顯示為圖標(biāo)、顏色編碼的指示符或其他類型的圖形和/或數(shù)值指示符。此外，根據(jù)其他實施例，如果質(zhì)量參數(shù)的值位于可接受范圍外，則它可以產(chǎn)生可聽告警。因為步驟512是可選的，所以可以不在每次方法500執(zhí)行內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)期間都顯示質(zhì)量參數(shù)。步驟512可以僅在方法500執(zhí)行了內(nèi)循環(huán)和/或外循環(huán)預(yù)定次數(shù)之后才執(zhí)行。例如，根據(jù)實施例，可以在獲取每個局部體積之后，獲取整個ROI之后或根據(jù)各個實施例獲取整個ROI的4D超聲數(shù)據(jù)之后才顯示質(zhì)量參數(shù)。根據(jù)其他實施例，可以每經(jīng)過方法500的內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)更新并顯示質(zhì)量參數(shù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，步驟512處顯示質(zhì)量參數(shù)導(dǎo)致在獲取4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間顯示質(zhì)量參數(shù)。通過在步驟512處顯示質(zhì)量參數(shù)，在獲取4D超聲數(shù)據(jù)過程期間向用戶呈示關(guān)于非期望運動量的實時反饋。例如，用戶可以監(jiān)視顯示的質(zhì)量參數(shù)，同時獲取4D超聲數(shù)據(jù)。以此方式，用戶可以在獲取ROI的4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間接收有關(guān)過量運動的反饋。通過在獲取4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間顯示質(zhì)量參數(shù)，用戶可以非?？焖俚亟邮沼嘘P(guān)任何局部體積內(nèi)的非期望運動的反饋。這是優(yōu)于常規(guī)技術(shù)的顯著改進(jìn)，在常規(guī)技術(shù)中直到完成對整個ROI的4D超聲數(shù)據(jù)的獲取之后，用戶才能識別存在太多運動。此外，利用常規(guī)技術(shù)，用戶將必須人工地識別偽影。對比之下，方法500通過質(zhì)量參數(shù)非常快速地為用戶提供運動數(shù)據(jù)，從而在特定場合中為用戶和患者節(jié)省大量時間。根據(jù)仍有的其他實施例，步驟512可以省略，并且方法可以不包括質(zhì)量參數(shù)的顯不O[0063]在可選步驟514處，基于質(zhì)量參數(shù)來執(zhí)行動作。步驟514處執(zhí)行的動作可以取決于質(zhì)量參數(shù)的狀態(tài)而變化。如果質(zhì)量參數(shù)可接受，則動作可以包括基于4D超聲數(shù)據(jù)生成圖像，并在顯示裝置118上顯示圖像?？梢酝ㄟ^首先根據(jù)公知的技術(shù)將每個局部體積的4D超聲數(shù)據(jù)組合來生成基于4D超聲數(shù)據(jù)的圖像。該圖像可以包括來自ROI內(nèi)的片段(slice)、基于ROI的一些或全部的體積透視圖(volume-rendering)或根據(jù)步驟506處獲取的4D超聲數(shù)據(jù)的一些或全部生成的任何其他類型的圖像。如果質(zhì)量參數(shù)可接受，由此指示局部體積中的有限非期望運動或無非期望運動，則動作可以包括停止4D超聲數(shù)據(jù)的獲取和/或顯示基于4D超聲數(shù)據(jù)的圖像。應(yīng)該認(rèn)識到，根據(jù)方法500所示的實施例，步驟512和514可以在獲取ROI的4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間實時地執(zhí)行。如果已對每個局部體積在期望的時間段上獲取了 4D超聲數(shù)據(jù)，以及如果質(zhì)量參數(shù)可接受，則獲取任何附加4D超聲數(shù)據(jù)可不是必需的。[0064]如果質(zhì)量參數(shù)不可接受，則可以在步驟514處執(zhí)行不同的示范動作。不可接受質(zhì)量參數(shù)將指示局部體積中的一個或多個中存在太多的非期望運動。根據(jù)實施例，動作可以包括繼續(xù)獲取4D超聲數(shù)據(jù)直到質(zhì)量參數(shù)可接受為止。這可以通過重復(fù)步驟506、508、510、可選步驟512和514以及步驟516直到質(zhì)量參數(shù)可接受為止來完成(accompanied)。根據(jù)另一個實施例，如果質(zhì)量參數(shù)指示過大非期望運動，則步驟514處執(zhí)行的動作可以包括停止4D超聲數(shù)據(jù)的獲取以使用戶可以開始新的獲取。此外，用戶可能希望重新定位探頭106，并等待直到患者停止移動為止，然后才獲取附加的4D超聲數(shù)據(jù)。步驟514處執(zhí)行的動作可以由處理器116自動執(zhí)行，或該動作可以由用戶人工地執(zhí)行。
[0065]根據(jù)另一個實施例，如果質(zhì)量參數(shù)不可接受，則處理器116可以執(zhí)行控制探頭106以繼續(xù)獲取ROI的4D超聲數(shù)據(jù)的動作。應(yīng)該認(rèn)識到根據(jù)一些實施例，處理器116可以在獲取每個局部體積的4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間計算質(zhì)量參數(shù)，評估質(zhì)量參數(shù)，并基于質(zhì)量參數(shù)來執(zhí)行動作。例如，處理器可以執(zhí)行在獲取ROI的4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間以圖標(biāo)或指示符顯示圖像以表示質(zhì)量參數(shù)的動作。
[0066]本書面描述使用包括最優(yōu)實施方式的示例來公開本發(fā)明，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)并執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求書定義，并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員設(shè)想的其他示例。如果此類其他示例具有并無不同于權(quán)利要求書的文字語言的結(jié)構(gòu)要素或此類其他示例包含與權(quán)利要求書的文字語言無實質(zhì)性差異的等效結(jié)構(gòu)要素，則此類其他示例被確定在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲成像的方法,其包括: 將感興趣區(qū)域(ROI)劃分成多個局部體積； 從所述多個局部體積的每一個獲取4D超聲數(shù)據(jù)； 在獲取所述4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間從所述多個局部體積的至少其中之一獲取運動數(shù)據(jù)； 在獲取所述4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間計算質(zhì)量參數(shù)，其中所述質(zhì)量參數(shù)基于所述運動數(shù)據(jù)，并表示所述ROI中非期望運動量；以及基于所述質(zhì)量參數(shù)來執(zhí)行動作。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受，則獲取所述多個局部體積的每一個局部體積的附加4D超聲數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受，則獲取所述多個局部體積的僅其中之一的附加4D超聲數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)可接受，則在預(yù)定時間量之后，停止從所述局部體積的每一個局部體積獲取4D超聲數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受，則停止從所述局部體積的每一個局部體積獲取4D超聲數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述獲取運動數(shù)據(jù)包括，獲取所述多個局部體積的每一個的運動數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)不可接受，則獲取所述多個局部體積的僅其中之一的附加4D超聲數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述執(zhí)行動作包括，如果所述質(zhì)量參數(shù)可接受，則顯示基于所述4D超聲數(shù)據(jù)的圖像。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在獲取所述4D超聲數(shù)據(jù)的過程期間顯示所述質(zhì)量參數(shù)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述獲取運動數(shù)據(jù)包括獲取M模式數(shù)據(jù)或合成M模式數(shù)據(jù)。
【文檔編號】A61B8/00GK103565471SQ201310315571
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】C.F.佩里, D.J.巴克頓, P.法爾肯薩默 申請人:通用電氣公司