專利名稱：造影劑時間強度曲線分析的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及超聲成像系統(tǒng)和方法，更具體地說，涉及造影劑時間強度曲線分析的方法和裝置。超聲造影劑已經(jīng)發(fā)展了多年，主要有利于血流的超聲成像，一般地，血流成像具有非常小的超聲反向散射信號。超聲造影劑以及被設計來模仿紅血細胞動態(tài)的微泡，用于讓臨床醫(yī)生更容易使血流動態(tài)成像，而并不使用在coloflow成像和脈沖多普勒(Doppler)中使用的傳統(tǒng)多普勒處理。
背景技術：
一般地，在超聲造影劑的典型研究中，病人被注射大丸劑(bolus)(shortburst，短脈沖群)，或被連續(xù)注入(長時間、慢慢地注射)超聲造影劑。在注入大丸劑的情況下，區(qū)域被連續(xù)成像，通過觀察該區(qū)域造影沖入和沖出的特性，來辨別血液流過該區(qū)域的血流動態(tài)功能信息。在連續(xù)注入的情況下，超聲信號被用來操作造影信號，再給出感興趣的解剖體血流動態(tài)信息。典型的區(qū)域包括冠狀動脈、丘腦和腹部的解剖體。通過這些研究收集了一些典型的功能信息，包括血流峰(peak blood flow)、平均通過時間(MTT)、血流沖入特性和血量。但是，目前超聲造影研究當中采用的方法和裝置存在一些局限。

發(fā)明內(nèi)容
一個方面，提供一種產(chǎn)生造影時間強度曲線信息的方法。該方法包括接收被注射造影劑病人的掃描數(shù)據(jù)，根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一系列的造影圖像，并根據(jù)至少兩個造影圖像來產(chǎn)生至少一個參數(shù)的圖像。
另一方面，提供一種產(chǎn)生時間強度曲線的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括變換器、監(jiān)視器和運行時與變換器和監(jiān)視器相連接的計算機。計算機被構造成接收關于被注射超聲造影劑病人的超聲掃描數(shù)據(jù)，根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一系列的超聲圖像，以及根據(jù)至少兩個超聲圖像來產(chǎn)生至少一個參數(shù)的圖像。
另一方面，計算機被編寫程序來接收關于被注射超聲造影劑病人的超聲掃描數(shù)據(jù)，根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一系列超聲圖像，以及根據(jù)至少兩個超聲圖像來產(chǎn)生至少一個參數(shù)的圖像。
另一方面，提供編碼了被構造成命令計算機的程序的可讀計算機，該程序被工作。該程序被構造以命令計算機接收關于被注射超聲造影劑病人的超聲掃描數(shù)據(jù)，根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一系列超聲圖像，并根據(jù)至少兩個超聲圖像來產(chǎn)生至少一個參數(shù)的圖像。該程序還被構造來命令計算機實際上同時地顯示最新超聲圖像和利用最新超聲圖像所產(chǎn)生的參數(shù)的圖像，直到接收到來自用戶的停止指令為止，在存儲器中保存一序列的參數(shù)的圖像，并且為了響應用戶的指令而檢索所保存的中間參數(shù)的圖像。
另一方面，提供了一種產(chǎn)生多個圖像的方法。該方法包括接收有關病人超聲掃描的數(shù)據(jù)，根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一系列超聲圖像，根據(jù)至少兩個超聲圖像來產(chǎn)生至少一個參數(shù)的圖像，并且實際上同時在單個屏幕上連續(xù)地顯示直到從用戶接收到停止指令為止的最新超聲圖像和利用最新超聲圖像所產(chǎn)生的參數(shù)的圖像。


圖1表示示范的超聲成像系統(tǒng)。
附圖標記說明1 示范的超聲成像系統(tǒng) 10 變換器陣列12 傳感器元件 14 發(fā)射器16 接收器 17 視頻處理器18 T/R開關 19 顯示監(jiān)視器20 主控制器24 脈沖發(fā)生器26 發(fā)送波束生成器 28 時間增益控制放大器30 接收波束生成器 36 變跡產(chǎn)生電路37 發(fā)送聚焦延遲器 38 發(fā)送序列存儲器40 接收信道42 接收聚焦延遲器44 接收波束加法器 46 參數(shù)圖像產(chǎn)生器
具體實施例方式
這里說明的方法和裝置產(chǎn)生圖像，這些圖像同在公知的超聲成像應用和裝置中所能見到的相比，更利于為用戶提供有關作為時間函數(shù)的造影劑動態(tài)和分布的附加信息。具體地說，這里說明的方法和裝置將流經(jīng)感興趣的器官的特定方面的動態(tài)造影分解(collapse)到單個參數(shù)的圖像中，以便更容易地觀看和記錄成文檔。在一個實施例中，所產(chǎn)生的參數(shù)的圖像被疊加在傳統(tǒng)的超聲圖像上。在示范的實施例中，以彩色的方式顯示的參數(shù)的圖像疊加在灰度的傳統(tǒng)超聲圖像上。在另一個實施例中，不只一個參數(shù)的圖像與傳統(tǒng)圖像一起顯示，或者使用不同顏色表示，或者并排顯示。
圖1表示示范的超聲成像系統(tǒng)1，該系統(tǒng)包括變換器陣列10，該陣列包括多個獨立驅動的變換器元件12，當被發(fā)射器14所產(chǎn)生的脈沖波形激勵時，每一個都產(chǎn)生一股超聲能量。從在研究下的主體(S)反射回變換器陣列10的超聲能量被每個接收變換器元件12轉換成電信號，并通過一組發(fā)送/接收(T/R)開關18分別地施加到接收器16。T/R開關18一般是二極管，它保護接收的電子設備免于遭受由發(fā)送電子設備所產(chǎn)生的高壓。發(fā)送信號引起二極管關斷或限制該信號到接收器中。發(fā)射器14和接收器16在主控制器20的控制下，響應于人工操作者(即用戶)的命令而運行。通過獲得一系列的回聲來執(zhí)行完整的掃描，其中發(fā)射器14暫時開啟在ON上以激勵每個變換器元件12，然后由每個變換器元件12產(chǎn)生的后續(xù)回聲信號被施加到接收器16。一個信道可以在另一個信道仍在發(fā)射時開始接收。接收器16將從每個變換器元件接收的分開的回聲接收信號組合起來以產(chǎn)生單個回聲信號，而該單個回聲信號被用來產(chǎn)生顯示監(jiān)視器19上圖像中的一條線。
在主控制器20的指揮下，發(fā)射器14驅動變換器陣列10，使得超聲能量被作為直接(directed)聚焦波束發(fā)送。為達到這個目的，發(fā)送波束生成器26將分別的時間延遲分配給多個脈沖發(fā)生器24。主控制器20確定在聲音脈沖被發(fā)送的條件。利用這些信息，發(fā)送波束生成器26確定由脈沖發(fā)生器24產(chǎn)生的每個發(fā)送脈沖的時序和幅值。每個發(fā)送脈沖的幅值由變跡產(chǎn)生電路36產(chǎn)生，它可以是給每個脈沖器設置電壓源的高壓控制器。脈沖發(fā)生器24作為回應通過T/R開關18給變換器陣列10的每個元件12傳送這些發(fā)送脈沖，T/R開關18保護時間增益控制(TGC)放大器28免遭變換器陣列中可能存在的高電壓。加權在變跡產(chǎn)生電路36內(nèi)部產(chǎn)生，而變跡產(chǎn)生電路36包括一組數(shù)字—模擬轉換器，這組數(shù)字—模擬轉換器從發(fā)送波束生成器26中得到這些加權數(shù)據(jù)，并將其施加到脈沖發(fā)生器24。通過在傳統(tǒng)的方式中適當?shù)卣{(diào)整發(fā)送聚焦時間延遲并且調(diào)整發(fā)送變跡加權，就可以指導并聚焦超聲波束以形成發(fā)射波束。
回聲信號是由每股超聲能量波產(chǎn)生的，而超聲能量波是從沿每個發(fā)送波束的連續(xù)范圍內(nèi)的主體S中的目標反射的?；芈曅盘栍擅總€變換器元件12分別感測到，并且在特定時間點上回聲信號的數(shù)值(即幅值)的采樣，代表了在具體范圍內(nèi)出現(xiàn)的反射量。由于在反射點和每個變換器元件12之間的傳播路徑的差異，回聲接收信號不會被同時檢測到，并且它們的幅值也不會相等。接收器16通過各自的TGC放大器28來放大在每個接收信道中的單獨的回聲信號。由TGC放大器提供的放大量是通過由TGC電路(未示出)驅動的控制路徑(未示出)控制的，后者由主控制器和電位計的手動操作來設置。于是，放大的回聲信號被回饋給接收波束生成器30。接收波束生成器的每個接收器信道由各自的TGC放大器28連接到對應的一個變換器元件12上。
在主控制器20的指揮下，接收波束生成器30跟蹤(track)發(fā)射波束的方向。接收波束生成器30給每個放大的回聲信號分配適當?shù)臅r間延遲和接收變跡加權，并且對其求和以提供回聲接收信號，該回聲接收信號精確地表示沿一個超聲波束從位于特定范圍內(nèi)的點上反射的全部超聲能量。利用專門的硬件實時計算接收聚焦時間延遲，或者從查尋表格讀出接收聚焦時間延遲。接收信道還具有用于過濾接收脈沖的電路。系統(tǒng)1被構成為在多個公知的超聲模式中進行掃描，包括B模式(B-mode)，以及多種造影成像技術(單觸發(fā)諧波、脈沖反相、編碼諧波脈管)的任何一個，或利用幾個流檢測技術(colorflow、PDI或bflow)的任何一個。
系統(tǒng)1還包括參數(shù)的圖像產(chǎn)生器46，它產(chǎn)生在以下要詳細說明的參數(shù)的圖像。圖像產(chǎn)生器46實際上與掃描轉換器15同時接收數(shù)據(jù)。在一個實施例中，產(chǎn)生器46在運行時與掃描轉換器15連接。在另一個實施例中，產(chǎn)生器46與掃描轉換器15之外的元件連接，諸如但并不限于波束加法器44、和/或開關18。產(chǎn)生器46為掃描數(shù)據(jù)提供并行處理，以產(chǎn)生參數(shù)的圖像，而系統(tǒng)1的其它元件產(chǎn)生現(xiàn)有技術中熟知的傳統(tǒng)超聲圖像。
如這里所使用的，以單數(shù)并以單詞“a”或“an”為起始敘述的元件或步驟應該理解為不排除復數(shù)個所述的元件或步驟，除非這樣的排除被明確地說明。另外，參考本發(fā)明的“一個實施例”不想被理解成排除掉那些也具有所說明的特性的其它實施例的存在。
還如這里所使用的短語“產(chǎn)生一個圖像”不想排斥本發(fā)明的實施例，在這些實施例中，產(chǎn)生了代表圖像的數(shù)據(jù)，但沒有產(chǎn)生可視的圖像。但是，很多實施例會產(chǎn)生(或被構造來產(chǎn)生)至少一個可視圖像。
在一個實施例中，圖像產(chǎn)生器46包括設備，例如軟盤驅動器、CD-ROM驅動器、DVD驅動器、磁光盤(MOD)設備，或任何其它數(shù)字設備，包括諸如用于從計算機可讀媒介讀取指令和/或數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)設備的網(wǎng)絡連接設備，其中計算機可讀媒介如軟盤、CD-ROM、DVD、MOD或其它諸如網(wǎng)絡或因特網(wǎng)的數(shù)字源，還有將被開發(fā)出的數(shù)字裝置。在另一個實施例中，產(chǎn)生器46執(zhí)行保存在固件(未示出)中的指令。在示范的實施例中，產(chǎn)生器46是被編程來完成這里所述功能的計算機，如這里所用的術語計算機，并不局限于只是那些涉及計算機領域的集成電路，而更廣泛地指計算機、處理器、微型控制器、微型計算機、可編程邏輯控制器、專用集成電路應用和其它的可編程電路，并且這些術語在這里是可交替使用的。
用戶可以以B模式，或多種造影成像技術(單觸發(fā)諧波、脈沖反相、編碼諧波脈管)的任何一個使用系統(tǒng)1，或利用幾個流檢測技術(colorflow、PDI或bflow)任何一個進行掃描。超聲探頭(例如變換器元件12)被放置在被掃描的解剖體(anatomy)上，并且在注射造影劑之前，用戶操作系統(tǒng)1初始參數(shù)的成像序列。一旦開始，用戶注射造影劑，并且系統(tǒng)1以預先選擇的產(chǎn)生已知圖像(即造影圖像)的模式來如常進行掃描，但是，系統(tǒng)1還利用下面多個處理之一來構造參數(shù)的圖像。
對于參數(shù)的圖像中的每一個象素，如果在當前掃描幀的象素中的數(shù)據(jù)大于在當前參數(shù)的圖像中的數(shù)據(jù)，那么，依據(jù)峰值圖像算法，產(chǎn)生器46將來自當前掃描幀的象素的數(shù)據(jù)放入峰值造影(peak contrast)參數(shù)的圖像象素中，以取代先前的值。換句話說，第一幀變成了參數(shù)的圖像，而后續(xù)的幀一個一個象素地同當前參數(shù)的圖像比較，并且，一旦當前幀象素的象素值大于當前參數(shù)的圖像象素的相應象素值，那么，參數(shù)的圖像象素值就增加到當前幀象素值。不同地而言，參數(shù)的圖像的每個象素具有與所有幀的象素值的最大值相等的值。
可選擇地，依據(jù)時間—峰值圖像算法，如果在當前掃描幀的象素中的數(shù)據(jù)大于在所有以前幀中的數(shù)據(jù)，那么，產(chǎn)生器46將從用戶定義的開始時間計數(shù)的幀數(shù)、或者基于這個幀數(shù)的諸如其它一些幀時序(timing)變量，都放入到時間—峰值對比參數(shù)的圖像象素中。這些處理可以連續(xù)，比較時間連續(xù)的成對的幀，直到用戶敲擊中斷(freeze)(即停止指示)。
同樣地，時間—到達圖像算法如以下來實現(xiàn)。對于在參數(shù)的圖像中的每一個象素，從第一掃描幀的象素的數(shù)據(jù)中，一個一個象素地減去從產(chǎn)生差異的當前掃描幀的象素的數(shù)據(jù)。通過將幀數(shù)(從參數(shù)的序列的第一幀計算)放到該差異大于預先確定閾值的第一幀的象素值中，就一幀一幀地產(chǎn)生并更新了時間—到達圖像。
在一個實施例中，上述處理的唯一例外是在colorflow中進行掃描時，其中R0(color power)值而不是速率值，被用于進行處理決定。對于其余的成像模式，使用正用于圖像顯示的數(shù)據(jù)。
在掃描處理期間的圖像顯示可以是幾個模式之一。在一個模式中，系統(tǒng)1以用戶選擇的模式掃描，而在用戶敲擊中斷(freeze)之后，顯示由用戶選擇的幾個不同參數(shù)之一。已經(jīng)形成的兩個或更多的參數(shù)的圖像會自動地以分屏或多圖像格式顯示?？蛇x擇地，用戶也可以觀察一個或更多(以分屏/多圖像格式)的在掃描期間實時構建的參數(shù)的圖像。另外，在一個實施例中，參數(shù)的圖像以灰度或彩色疊加在傳統(tǒng)超聲圖像上。在另一個實施例中，用戶可以分屏掃描，并且在一邊觀看實時顯示的傳統(tǒng)超聲圖像，而在另一邊觀看實時構建的參數(shù)的圖像之一。監(jiān)視參數(shù)的圖像的構建使得用戶更好地選擇敲擊中斷(freeze)按鈕的點以觀看得到的最終參數(shù)的圖像。
還有，在示范實施例中，其中參數(shù)的圖像序列開始和用戶敲擊中斷(freeze)之間的原始圖像被保存在電影(cine)存儲器中，可以使用各種后處理。例如，在一個實施例中，可選擇的參數(shù)的圖像要求在處理之前完成造影成像序列，如時間—半—峰值和平均轉變時間圖像可以被計算并顯示更多信息。
還有一種可能是由于幀與幀的差異，運動由于給出了錯誤的造影效果(impression)，將會使參數(shù)的圖像降質。保存被用來產(chǎn)生參數(shù)的圖像的幀的序列，使得用戶在利用手工操作或記錄公共解剖學的里程碑(landmark)的自動技術進行掃描和記錄圖像之后能夠進行回顧(go back)。
因此，這里描述的方法和裝置產(chǎn)生參數(shù)的圖像，便于向用戶提供有關作為時間函數(shù)的造影劑動態(tài)和分布的附加信息，這在傳統(tǒng)的超聲成像系統(tǒng)中是看不見的。另外，這里描述的方法和裝置以成本經(jīng)濟和很有效方式來提供上述的附加信息。
雖然根據(jù)各種具體的實施例已經(jīng)說明了本發(fā)明，本領域的技術人員會認識到利用在權利要求的精神和范圍內(nèi)的修改，可以實施本發(fā)明。
權利要求
1.一種用于產(chǎn)生時間強度曲線的系統(tǒng)(1)，所述系統(tǒng)包括變換器(10)；監(jiān)視器(19)；以及與所述變換器和所述監(jiān)視器操作連接的計算機，所述計算機被構造成接收關于注射了超聲造影劑的病人的超聲掃描的數(shù)據(jù)；根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一系列的超聲圖像；以及根據(jù)至少兩個造影圖像產(chǎn)生至少一個參數(shù)的圖像。
2.依據(jù)權利要求1的系統(tǒng)(1)，其中所述計算機還被構造成實際上同時顯示最新超聲圖像和利用最新超聲的圖像所產(chǎn)生的參數(shù)的圖像。
3.依據(jù)權利要求1的系統(tǒng)(1)，其中所述的計算機還被構造成從用戶接收停止指示；以及實際上同時地連續(xù)顯示最新超聲圖像和利用最新超聲圖像所產(chǎn)生的參數(shù)的圖像，直到從用戶接收到停止指示。
4.依據(jù)權利要求1的系統(tǒng)(1)，其中所述的計算機還被構造成從用戶接收停止指示；以及實際上同時連續(xù)地顯示由時間到達算法、時間峰值算法和峰值算法中的至少兩個算法產(chǎn)生的至少兩個參數(shù)的圖像，直到從用戶接收到停止指示。
5.依據(jù)權利要求1的系統(tǒng)(1)還包括與所述計算機操作連接的存儲器，所述計算機還被構造成將圖像序列保存在所述存儲器中；以及記錄至少一個保存的圖像以減少運動假象信號。
6.一種產(chǎn)生時間強度曲線的方法，所述方法包括接收關于注射了超聲造影劑的病人的掃描的數(shù)據(jù)；根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一系列的造影圖像；以及根據(jù)至少兩個造影圖像產(chǎn)生至少一個參數(shù)的圖像。
7.依據(jù)權利要求6的方法還包括實際上同時顯示最新造影圖像和利用最新造影圖像產(chǎn)生的參數(shù)的圖像。
全文摘要
產(chǎn)生時間強度曲線的方法包括接收關于注射了造影劑病人的掃描數(shù)據(jù)，根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一系列的造影圖像，并根據(jù)至少兩個造影圖像產(chǎn)生至少一個參數(shù)的圖像。
文檔編號G01S7/52GK1509690SQ20031012048
公開日2004年7月7日 申請日期2003年12月17日 優(yōu)先權日2002年12月20日
發(fā)明者安妮·L·霍爾, 安妮 L 霍爾 申請人:Ge醫(yī)藥系統(tǒng)環(huán)球科技公司