專利名稱：用于定量3d ceus分析的系統(tǒng)和方法
用于定量3D CEUS分析的系統(tǒng)和方法本申請(qǐng)要求Jochen Kruecker等人于2007年11月14日在先提交的名為“SYSTEM AND METHOD FOR QUANTITATIVE 3D CEUS ANALYSIS”的臨時(shí)申請(qǐng)第60/987796號(hào)的權(quán)益，且 該申請(qǐng)被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。 本發(fā)明實(shí)施例大體涉及超聲系統(tǒng)，且更具體地涉及一種用于定量3D對(duì)比增強(qiáng)超 聲分析的方法和設(shè)備。由于呼吸(和其他)組織運(yùn)動(dòng)，目前在對(duì)比增強(qiáng)超聲(CEUS)成像中的局部化瞬 態(tài)效應(yīng)的定量分析是困難和繁瑣的，其需要手動(dòng)識(shí)別每個(gè)單獨(dú)超聲幀中期望的感興趣區(qū)域 (ROI)或感興趣體積(VOI)。對(duì)比增強(qiáng)超聲(CEUS)成像指的是在靜脈內(nèi)注射超聲造影劑(諸如Definity ， Bristol-Myers Squibb)之后的超聲成像。在現(xiàn)代超聲掃描儀上，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)特定成像模式以 利用造影劑的非線性聲學(xué)響應(yīng)，由此僅突顯吸收了造影劑的組織。最終的圖像被稱為“對(duì)比 圖像”并且與非對(duì)比圖像相比具有非常不同的外觀。也有可能在注入造影劑之后以規(guī)則灰 度模式對(duì)組織成像。在后一種情況下，最終的圖像被稱為“組織圖像”并且看起來(lái)類似于沒(méi) 有注入造影劑時(shí)獲得的灰度圖像，僅在吸收造影劑的區(qū)域中顯示出少量增強(qiáng)。造影劑(例如流入/流出)的瞬態(tài)可視化可以提供關(guān)于局部組織灌注的有價(jià)值信 息，其可以用于區(qū)分良性和惡性腫塊。然而，組織運(yùn)動(dòng)(例如由于呼吸作用)使得必須手動(dòng) 識(shí)別每個(gè)超聲幀中期望的ROI。因此，不利的是，該分析是耗時(shí)的、依賴用戶的并且僅可能回 顧地執(zhí)行，這阻礙了利用瞬態(tài)CEUS信息來(lái)指引活組織檢查或治療程序。因此，期望一種改進(jìn)的方法和系統(tǒng)來(lái)克服本領(lǐng)域的問(wèn)題。

圖1是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的用于定量CEUS分析的系統(tǒng)的框圖；圖2是根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的用于利用位置跟蹤進(jìn)行定量CEUS分析的系 統(tǒng)的框圖；圖3是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開的實(shí)施例的、圖2中用于定量CEUS分析的系統(tǒng)的各個(gè) 部分之間的變換的局部框圖；以及圖4是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的定量CEUS分析方法的流程圖。在附圖中，類似的參考數(shù)字指代類似的元件。另外，應(yīng)該注意，附圖可能不是按比 例繪制的。一種用于采集對(duì)比增強(qiáng)超聲(CEUS)數(shù)據(jù)的設(shè)備和方法，其使用基于圖像的配準(zhǔn) 來(lái)自動(dòng)并實(shí)時(shí)地補(bǔ)償組織運(yùn)動(dòng)。該CEUS圖像和對(duì)應(yīng)的組織圖像是基本上同時(shí)采集的并且 是自動(dòng)配準(zhǔn)的，即在一個(gè)圖像中限定的感興趣區(qū)域(ROI)或感興趣體積(VOI)在其他圖像 中描繪出相同組織的輪廓。該組織圖像在施用造影劑的過(guò)程中將不改變(或僅以較小的程 度改變)，并且因此可以用于將當(dāng)前圖像配準(zhǔn)到基準(zhǔn)圖像，在該基準(zhǔn)圖像中識(shí)別ROI或V0I。 超聲探針可以與外部位置跟蹤裝置整合，提供一種架構(gòu)以直接使用定量CEUS信息來(lái)導(dǎo)航 和指引活組織檢查和局部治療。本發(fā)明使得能夠自動(dòng)地、定量分析瞬態(tài)對(duì)比成像參數(shù)。結(jié) 果，每個(gè)單獨(dú)超聲幀中ROI或VOI的手動(dòng)識(shí)別對(duì)于一系列幀的每個(gè)超聲幀不再是必需的，而 該手動(dòng)識(shí)別由于呼吸(和其他)組織運(yùn)動(dòng)是困難且繁瑣的，其卻是當(dāng)前分析方法需要的。
根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，一種用于定量CEUS分析的系統(tǒng)和方法，其采集CEUS數(shù)據(jù)，使得可以自動(dòng)且實(shí)時(shí)地補(bǔ)償組織運(yùn)動(dòng)。這使得能夠自動(dòng)地、定量分析瞬態(tài)對(duì)比成像參 數(shù)。另外，該系統(tǒng)提供了這樣一種架構(gòu)，在該架構(gòu)中這種定量分析的結(jié)果可以被立即用于指 引活組織檢查或治療程序。根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，提供一種用于定量CEUS分析的系統(tǒng)和方法，其(a)自 動(dòng)地補(bǔ)償組織運(yùn)動(dòng)，允許自動(dòng)分析ROI或VOI，該ROI或VOI已經(jīng)僅在單一超聲幀中被識(shí)別， 該單一超聲幀對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)組織圖像(這將在此進(jìn)一步討論)，并且(b)與介入程序(例如活 組織檢查)或局部化治療指引系統(tǒng)整合以基于CEUS分析的結(jié)果提供目標(biāo)信息。本公開的實(shí)施例克服了在瞬態(tài)CEUS采集的每個(gè)幀中R0I/V0I的手動(dòng)和耗時(shí)的識(shí) 另IJ，并因此克服了當(dāng)前瞬態(tài)CEUS要進(jìn)行回顧分析的限制。通過(guò)CEUS采集，可能在幾分鐘內(nèi) 顯現(xiàn)出瞬態(tài)對(duì)比效應(yīng)，因此易于要求在以IOHz頻率采集的時(shí)間序列中識(shí)別多于一千(> 1000)個(gè)R0I/V0I。本公開的實(shí)施例有利地通過(guò)使用基于圖像的配準(zhǔn)來(lái)解決這種問(wèn)題，盡管 由于CEUS圖像的低信息容量和幀到幀可變性，瞬態(tài)CEUS圖像的基于圖像的配準(zhǔn)是困難和 非穩(wěn)健的。本公開的實(shí)施例有利地通過(guò)使用同時(shí)采集CEUS圖像和對(duì)應(yīng)的組織圖像來(lái)克服這 一問(wèn)題，這將在此進(jìn)一步討論。在施用造影劑的給定持續(xù)時(shí)間內(nèi)，組織圖像的某些特性在施 用造影劑的過(guò)程中不改變(或僅將以不顯著的程度改變)，并且可以由此用于配準(zhǔn)當(dāng)前對(duì) 比圖像到基準(zhǔn)組織圖像，其中，ROI是在在該基準(zhǔn)組織圖像中識(shí)別的。另外，由于同時(shí)或幾 乎同時(shí)采集組織圖像和對(duì)比圖像，對(duì)應(yīng)的組織圖像和對(duì)比圖像是自動(dòng)配準(zhǔn)的，即在一個(gè)圖 像中限定的ROI在其他圖像中描繪出完全相同組織的輪廓，這將在此進(jìn)一步討論。另外，本公開的實(shí)施例還包括將超聲探針與外部位置跟蹤裝置整合在一起。超聲 探針與外部位置跟蹤裝置的整合有利地使得能夠補(bǔ)償探針在CEUS采集過(guò)程中的徒手運(yùn) 動(dòng)，因此進(jìn)一步增強(qiáng)了基于圖像的配準(zhǔn)的穩(wěn)健性，并減少搜索空間的維度(由于ROI的呼吸 誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)典型地可以通過(guò)僅平移變換來(lái)近似)。此外，與外部位置跟蹤裝置的整合提供了 這樣一種架構(gòu)其直接使用定量CEUS信息來(lái)導(dǎo)航和指引介入程序(例如活組織檢查)和/ 或局部化治療?，F(xiàn)在參考附圖，圖1是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例用于定量CEUS分析的系統(tǒng)10的 框圖。系統(tǒng)10包括裝配有和/或耦合有超聲成像探針14的超聲掃描儀(US) 12。在一個(gè) 實(shí)施例中，超聲掃描儀12包括例如可以從Philips醫(yī)療系統(tǒng)商業(yè)獲得的iU22超聲掃描儀。 成像探針14包括任何適當(dāng)?shù)?D成像探針。另外，超聲掃描儀12包括掃描儀顯示器16。此 夕卜，超聲掃描儀12配置用于同時(shí)采集對(duì)比圖像和組織圖像。超聲掃描儀12還配置用于經(jīng) 由例如數(shù)據(jù)流實(shí)時(shí)傳遞圖像到外部工作站18。例如，可以使用帶有數(shù)字導(dǎo)航鏈路(Digital Navigation Link)軟件的iU22超聲掃描儀來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像的實(shí)時(shí)傳遞。仍然參考圖1，工作站18包括工作站顯示器20。另外，工作站18包括加載到其存 儲(chǔ)器中的軟件，該軟件包括這樣的指令，該指令可由工作站的處理器執(zhí)行以(i)存儲(chǔ)同時(shí) 采集的(并由此自動(dòng)配準(zhǔn)的)對(duì)比圖像和組織圖像，( )允許手動(dòng)識(shí)別在一個(gè)所采集的組 織圖像中的ROI或V0I，其中具有所識(shí)別的ROI或VOI的對(duì)應(yīng)組織圖像隨后被稱為“基準(zhǔn)圖 像”，(iii)將基準(zhǔn)圖像中的R0I/V0I內(nèi)的圖像信息與隨后的組織圖像配準(zhǔn)以確定從基準(zhǔn)圖 像到第i個(gè)組織圖像的R0I/V0I運(yùn)動(dòng)Ti,其中T是描述對(duì)應(yīng)的平移和旋轉(zhuǎn)或更高階(非剛性)變換參數(shù)的變換，(iv)應(yīng)用同一變換Ti以將基準(zhǔn)ROI/VOI變換到第i個(gè)對(duì)比圖像幀，由此確定第i個(gè)對(duì)比圖像的ROI或VOI，下文中表示為ROIi (VOIi)，以及(ν)執(zhí)行對(duì)第i個(gè)對(duì)比 幀中的ROIi(VOIi)內(nèi)的圖像內(nèi)容的定量分析。該軟件還可以包括這樣的指令，該指令可由 工作站18的處理器執(zhí)行以(vi)分析整個(gè)時(shí)間序列的來(lái)自單獨(dú)的幀的定量結(jié)果以確定能夠 提供診斷信息的參數(shù)。執(zhí)行定量分析可以包括但不局限于計(jì)算第i個(gè)對(duì)比幀中ROIi(VOIi) 內(nèi)的圖像內(nèi)容的亮度平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差等。另外，通過(guò)分析該時(shí)間序列的定量結(jié)果所確定 的診斷信息參數(shù)可以包括但不局限于組織灌注常數(shù)等。在操作中，超聲掃描儀12、探針14以及工作站18被用于患者22，該患者22的解 剖體經(jīng)受給定的超聲診斷和/或?qū)?yīng)的處理或醫(yī)學(xué)程序，其中患者22被放置在病床24上。 超聲掃描儀12配置用于以“并行模式”采集對(duì)比圖像和組織圖像(這對(duì)應(yīng)于對(duì)比幀和組織 幀的隔行掃描采集)，并發(fā)送兩種所采集的圖像到工作站18。工作站18執(zhí)行軟件以實(shí)施以 下工作流程。在一個(gè)實(shí)施例中，該工作流程包括在一個(gè)所采集的組織圖像中執(zhí)行VOI的手動(dòng)識(shí) 另IJ，其中為了本文所述的定量分析方法的目的，對(duì)應(yīng)的組織圖像變成了“基準(zhǔn)圖像”。可以 用球體、橢球體或任何其他用戶定義的3D幾何形狀來(lái)定義V0I。在一個(gè)實(shí)施例中，通常的 VOI被描述為在形狀表面上的一組點(diǎn)，相鄰點(diǎn)用線連接，并且成組為描述該形狀的表面碎片 的三角形，從而可以容易地確定VOI的“內(nèi)側(cè)”和“外側(cè)”?；鶞?zhǔn)組織圖像中的VOI的內(nèi)側(cè)及 其附近的圖像信息被存儲(chǔ)為組織模板Itoim以便后續(xù)的基于圖像的配準(zhǔn)。對(duì)對(duì)比圖像中的 VOI內(nèi)側(cè)的相應(yīng)圖像信息IvrawtU進(jìn)行定量分析(例如計(jì)算平均亮度、亮度的標(biāo)準(zhǔn)偏差等) 用于評(píng)估瞬態(tài)對(duì)比效應(yīng)。將結(jié)果(一個(gè)或多個(gè))存儲(chǔ)為一組M個(gè)特征Pktl，其中k= 1... M 是特征系數(shù)且下標(biāo)表示幀數(shù)。在這一示例中，基準(zhǔn)正好在造影劑注射之前。然后將造影劑 施予到患者。對(duì)于后續(xù)組的對(duì)比/組織圖像(即后續(xù)對(duì)比圖像和組織圖像對(duì))，基準(zhǔn)組織模板 Ivraaa與當(dāng)前組織圖像配準(zhǔn)，得到描述模板在圖像坐標(biāo)中從基準(zhǔn)組織圖像到第i個(gè)組織圖 像幀的運(yùn)動(dòng)的變換Ti。該變換Ti包括旋轉(zhuǎn)/平移或更高階(非剛性)變換并且可以被實(shí)時(shí) 計(jì)算。將同樣的變換Ti應(yīng)用于描述VOI的形狀，得到VOI1。經(jīng)變換的VOIi在第i個(gè)組織幀 中描繪出與基準(zhǔn)組織圖像中所描繪的VOI相同的組織。另外，假定同時(shí)(或幾乎同時(shí))采 集對(duì)于第i幀的對(duì)比圖像和組織圖像，則對(duì)應(yīng)的對(duì)比圖像和組織圖像自動(dòng)地彼此配準(zhǔn)，且 在一個(gè)圖像中定義的R0I/V0I描繪出與在另一個(gè)圖像中的完全相同的組織。然后如上所述 分析第i個(gè)對(duì)比圖像的VOIi內(nèi)包含的圖像信息Ivraiwtt, i，得到針對(duì)第i幀的一組特征Pki, k = 1 …M。該方法針對(duì)所有后續(xù)圖像幀繼續(xù)重復(fù)配準(zhǔn)步驟和分析步驟，直到發(fā)生采集的中 斷。該采集的中斷可以包括例如系統(tǒng)用戶中斷或其他系統(tǒng)啟動(dòng)的中斷。這種中斷可能通常 發(fā)生在對(duì)比效果已經(jīng)從VOI消失之后。另外，現(xiàn)在可以直接使用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)于所有幀 i的該組特征Pki用于量化所選擇VOI中的組織灌注。例如，M. Krix的“Quantification of perfusion of liver tissueand metastases using a multivessel model for replenishment kinetics ofultrasound contrast agents,，，Ultrasound in medicine & biology, vol. 30，pp. 1355-1363，2004公開了一種量化所選擇VOI的組織灌注的方法。圖2是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的利用位置跟蹤的定量CEUS分析系統(tǒng)的框圖。圖2的實(shí)施例類似于圖1的實(shí)施例，其區(qū)別如下。在圖2的實(shí)施例中，系統(tǒng)30通過(guò)與外部位置 跟蹤系統(tǒng)(TS) 32的整合得以增強(qiáng)。該外部位置跟蹤系統(tǒng)32包括配置用于產(chǎn)生跟蹤場(chǎng)(通 常用參考數(shù)字36指示)的跟蹤場(chǎng)發(fā)生器34。傳感器38耦合到超聲探針14，其中響應(yīng)于將 傳感器放置于感測(cè)場(chǎng)36的范圍內(nèi)，可以通過(guò)跟蹤系統(tǒng)32跟蹤傳感器的位置和取向。在一個(gè) 實(shí)施例中，工作站18耦合到跟蹤系統(tǒng)32并配置用于根據(jù)給定定量CEUS分析實(shí)施方式的需 求在工作站18和跟蹤系統(tǒng)32之間傳送跟蹤信息和/或提供跟蹤指令。跟蹤系統(tǒng)32可以包 括任何適當(dāng)?shù)母櫹到y(tǒng)，例如加拿大沃特盧的Northern Digital Inc.的電-磁“Aurora” 系統(tǒng)。 如本文所公開的，系統(tǒng)30包括提供多個(gè)優(yōu)點(diǎn)的綜合體。第一優(yōu)點(diǎn)在于該系統(tǒng)30 增強(qiáng)了根據(jù)本公開實(shí)施例的基于圖像的配準(zhǔn)的穩(wěn)健性。例如，掃描儀的徒手操作中的無(wú)意 或有意的探針運(yùn)動(dòng)可能在連續(xù)幀的圖像內(nèi)容中產(chǎn)生大的差異，由此使得難以評(píng)估對(duì)應(yīng)的明 顯R0I/V0I運(yùn)動(dòng)1\。然而，使用利用跟蹤系統(tǒng)32測(cè)量的探針14的位置/取向?yàn)榛趫D像 的配準(zhǔn)過(guò)程提供了改進(jìn)的起始點(diǎn)，使得基準(zhǔn)圖像和第i個(gè)圖像幀中的R0I/V0I在對(duì)應(yīng)配準(zhǔn) 過(guò)程的一開始時(shí)就靠得比較近。第二優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)30減小了搜索空間的維度。也就是說(shuō)，相對(duì)于呼吸次要的ROI 運(yùn)動(dòng)通常很好地通過(guò)平移(即非旋轉(zhuǎn))近似。然而，旋轉(zhuǎn)超聲探針運(yùn)動(dòng)可以將旋轉(zhuǎn)引入到 ROI的明顯幀到幀運(yùn)動(dòng)中。通過(guò)使用探針跟蹤來(lái)消除旋轉(zhuǎn)分量，基于圖像的配準(zhǔn)可以被限制 到對(duì)應(yīng)于在(X，y，ζ)中的平移的三(3)個(gè)自由度(DOF)而非對(duì)應(yīng)于平移(X，y，ζ)和旋轉(zhuǎn) (ΘΧ，ΘΥ, θ ζ)的六(6)個(gè)自由度。系統(tǒng)30的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于跟蹤系統(tǒng)32提供了這樣的構(gòu)架，其用于隨后導(dǎo)航/指 引到使用根據(jù)本公開的定量CEUS分析的方法實(shí)施例的定量ROI分析所識(shí)別的目標(biāo)。該 指引可以通過(guò)融合實(shí)時(shí)超聲和預(yù)采集的3D圖像(如CT或MRI)和/或通過(guò)在空間上 跟蹤裝配有小型跟蹤傳感器的介入性或外科裝置來(lái)提供(例如參見(jiàn)JVIR 2007 =Jochen Kriicker, Sheng Xu, Neil Glossop, Anand Viswanathan,Jorn Borgert, Heinrich Schulz, and Bradford J. Wood. Electromagnetic Tracking for thermal ablation and biopsy guidance Clinicalevaluation of spatial accuracy.JVIR, vol. 18, pp. 1141 — 1150, 2007)。除了在這里參考圖1的系統(tǒng)10討論的功能性外，在圖2的系統(tǒng)30中，工作站18 還包括加載到其存儲(chǔ)器中的軟件，該軟件包括這樣的指令，這些指令可以被工作站的處理 器執(zhí)行以(i)同時(shí)處理來(lái)自跟蹤系統(tǒng)(TS) 32的跟蹤位置信息和來(lái)自US掃描儀12的圖像 流；(ii)存儲(chǔ)超聲探針在基準(zhǔn)圖像采集期間的姿態(tài)Taa,且針對(duì)每個(gè)后續(xù)圖像i，計(jì)算當(dāng)前 幀i和基準(zhǔn)圖像之間的姿態(tài)差異Ta^i ； (iii)使用Ta^i來(lái)確定ΤΛ其中IV1對(duì)應(yīng)于在沒(méi)有 組織運(yùn)動(dòng)的假設(shè)下(即僅通過(guò)相對(duì)于組織移動(dòng)探針來(lái)引入明顯運(yùn)動(dòng))與基準(zhǔn)相比的第i幀 中的ROI姿態(tài)差異；以及(iv)使用I 作為基于圖像的配準(zhǔn)過(guò)程的起始位置來(lái)確定第i幀 中的對(duì)應(yīng)R0I/V0I運(yùn)動(dòng)1\。在圖2的實(shí)施例的系統(tǒng)30中，外部位置跟蹤系統(tǒng)(TS) 32如電-磁“Aurora”系統(tǒng) (加拿大沃特盧的Northern Digital Inc.)設(shè)置成靠近患者22。一個(gè)6自由度(6DoF)的 位置傳感器(S) 38耦合超聲探針14，并且將跟蹤場(chǎng)發(fā)生器34定位使得探針位置可以用跟蹤 場(chǎng)36跟蹤。跟蹤系統(tǒng)32也可以包括光學(xué)跟蹤系統(tǒng)，其中跟蹤場(chǎng)發(fā)生器34包括照相機(jī)，用于光學(xué)跟蹤對(duì)應(yīng)于光學(xué)視場(chǎng)的跟蹤場(chǎng)36內(nèi)的超聲探針14。圖3是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開的實(shí)施例的、圖2中用于定量CEUS分析的系統(tǒng)的各種部分之間的變換的部分框圖。特別地， 圖3是3D超聲圖像、接附到探針的跟蹤傳感器以及跟蹤系統(tǒng)的坐標(biāo)系之間的變換的圖示說(shuō) 明。在一個(gè)實(shí)施例中，圖3圖示說(shuō)明6DoF位置傳感器、跟蹤系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)超聲幀之間的變換關(guān)系。變換Iffisl描述跟蹤傳感器14相對(duì)于跟蹤系統(tǒng)(32，34)的當(dāng)前位置和取向(“姿 態(tài)”)。換句話說(shuō)，變換Tfflsl描述跟蹤系統(tǒng)的坐標(biāo)系Csasl與跟蹤傳感器的坐標(biāo)系Cftss之間 的關(guān)系。變換Tfflsl由跟蹤系統(tǒng)提供并被實(shí)時(shí)發(fā)送到工作站18。變換Tβ ι描述3D超聲圖像 的坐標(biāo)系C3DUS(即體素坐標(biāo))與接附到探針14的跟蹤傳感器38的坐標(biāo)系Cftss之間的關(guān) 系。在一次校準(zhǔn)程序中確定變換T·并且對(duì)于剛性接附到超聲探針14的給定跟蹤傳感器 38變換Tβ ι保持固定。來(lái)自跟蹤傳感器(S)38的跟蹤信息以以下方式為基于圖像的配準(zhǔn)提供起始點(diǎn)。在 基準(zhǔn)圖像中的3D超聲圖像(3DUS)體素坐標(biāo)中限定在圖3中由參考數(shù)字40指示并且由在基 準(zhǔn)位置14(0)的超聲探針14獲得的初始V0I，且存儲(chǔ)基準(zhǔn)圖像的對(duì)應(yīng)跟蹤姿態(tài)Taa (例如 由跟蹤系統(tǒng)32存儲(chǔ)或存儲(chǔ)在工作站18的適當(dāng)存儲(chǔ)器中)。對(duì)于例如利用在后續(xù)位置14 (i) 處的探針14獲得的每個(gè)后續(xù)圖像，該方法包括利用以下表達(dá)式來(lái)計(jì)算變換I (即僅通過(guò)相 對(duì)于組織移動(dòng)探針?biāo)氲拿黠@圖像運(yùn)動(dòng))
rpO _ /Ti—1 rp—lrjirp
1I = 乂校準(zhǔn).乂跟蹤基準(zhǔn).2校準(zhǔn)其中Tsas^i是第i個(gè)圖像幀的跟蹤姿態(tài)，且其中指數(shù)―1表示矩陣求逆?，F(xiàn)在可以將用作將要如上所述確定Ti的基于圖像的配準(zhǔn)過(guò)程的起始位置。另 夕卜，由于已經(jīng)消除了潛在的旋轉(zhuǎn)分量(例如由探針旋轉(zhuǎn)引入的)，該基于圖像的配準(zhǔn)現(xiàn)在可 以被簡(jiǎn)化到僅有平移的搜索。圖4是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開另一實(shí)施例的定量CEUS分析方法50的流程圖。該方 法50開始于步驟52，該步驟可以包括用于啟動(dòng)該方法的任何適當(dāng)動(dòng)作，只要其可以適用于 給定定量CEUS分析的需求即可。在步驟52的開始之后，該方法進(jìn)行到步驟54。在步驟54， 針對(duì)給定解剖體的期望部分采集初始對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)。該初始對(duì)比圖像和組織圖像 對(duì)可以包括為了定量CEUS分析的目的而被選擇作為初始圖像的任何圖像對(duì)，其并不必然 意味著該圖像對(duì)必須包括由該系統(tǒng)獲得的第一個(gè)圖像對(duì)。在步驟56，在初始采集的組織圖 像中建立R0I/V0I。然后用于建立R0I/V0I的組織圖像變成“基準(zhǔn)”組織圖像。在初始采集 的組織圖像中建立R0I/V0I可以包括手動(dòng)建立該R0I/V0I。還預(yù)期存在在初始采集的組織 圖像中建立R0I/V0I的其他方法，例如，經(jīng)由配置用于檢測(cè)組織圖像內(nèi)給定感興趣區(qū)域或 體積的適當(dāng)圖像處理。在步驟58，從初始組織圖像所建立的R0I/V0I被自動(dòng)配準(zhǔn)到初始對(duì) 比圖像，且對(duì)應(yīng)的對(duì)比圖像變成“基準(zhǔn)”對(duì)比圖像。如前面所討論的，因?yàn)榻M織圖像和對(duì)應(yīng) 的對(duì)比圖像是同時(shí)(或幾乎同時(shí))采集的，所以它們彼此自動(dòng)配準(zhǔn)，即組織圖像中限定的感 興趣區(qū)域(ROI)或感興趣體積(VOI)在對(duì)比圖像中描繪出相同ROI或V0I。在步驟60，對(duì) 基準(zhǔn)對(duì)比圖像的R0I/V0I執(zhí)行定量分析。在步驟62，該方法采集下一個(gè)對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)，其對(duì)應(yīng)于當(dāng)前對(duì)比圖像和 組織圖像對(duì)。該當(dāng)前對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)是同時(shí)(或幾乎同時(shí))被采集的，其中該當(dāng)前對(duì)比圖像和該當(dāng)前組織圖像彼此自動(dòng)配準(zhǔn)。在步驟64，該方法包括建立(i)當(dāng)前組織圖像與(ii)基準(zhǔn)組織圖像之間的幀到幀配準(zhǔn)。如本文所述，該組織圖像通常比可以用于配準(zhǔn)的 對(duì)應(yīng)對(duì)比圖像具有更多的信息內(nèi)容，且因此有利地使得能夠進(jìn)行當(dāng)前組織圖像幀與基準(zhǔn)組 織圖像幀之間的基于圖像的幀到幀配準(zhǔn)(與當(dāng)前對(duì)比圖像與基準(zhǔn)對(duì)比圖像之間的直接幀 到幀配準(zhǔn)相比較而言)。在步驟66，當(dāng)前組織圖像幀與基準(zhǔn)組織圖像幀之間的幀到幀配準(zhǔn) 被用于將ROI/VOI從(i)基準(zhǔn)對(duì)比圖像傳遞到(ii)當(dāng)前對(duì)比圖像。在將基準(zhǔn)對(duì)比圖像的 ROI/VOI變換到當(dāng)前對(duì)比圖像之后，該方法包括在步驟68執(zhí)行對(duì)當(dāng)前對(duì)比圖像的經(jīng)變換的 ROI/VOI的定量分析。在另一個(gè)實(shí)施例中，步驟66可以將ROI/VOI從當(dāng)前對(duì)比圖像變換到 基準(zhǔn)對(duì)比圖像。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，該配準(zhǔn)和處理可以是實(shí)時(shí)的。在另一個(gè)實(shí)施例中， 可以首先采集所有的圖像(和跟蹤)數(shù)據(jù)，且然后可以執(zhí)行用于配準(zhǔn)和定量分析的處理。在步驟70，該方法詢問(wèn)是否對(duì)下一個(gè)對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)的采集重復(fù)這一過(guò) 程。如果要重復(fù)這一過(guò)程，則該方法進(jìn)行到步驟62并如上所述繼續(xù)執(zhí)行。否則，如果用于 CEUS定量分析的后續(xù)對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)的采集的方法部分結(jié)束，則該方法進(jìn)行到步驟 72。步驟72表示可以根據(jù)給定CEUS定量分析實(shí)施方式或應(yīng)用的需求執(zhí)行的更多步驟。例 如，步驟72可以包括進(jìn)一步處理以用于對(duì)比增強(qiáng)超聲成像研究。步驟72也可以包括與例 如通過(guò)提供目標(biāo)信息和對(duì)活組織檢查和/或治療程序的指引來(lái)整合診斷和治療相關(guān)的進(jìn) 一步處理。到目前為止，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到已經(jīng)公開了一種用于定量3D對(duì)比增強(qiáng)超聲(CEUS)分析 的方法，該方法包括采集給定解剖體的期望部分的初始超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)。在該 初始采集的組織圖像中建立感興趣區(qū)域(ROI)或感興趣體積(VOI)，其中對(duì)應(yīng)的組織圖像 變成基準(zhǔn)組織圖像。將所建立的ROI或VOI從初始組織圖像自動(dòng)配準(zhǔn)到初始對(duì)比圖像，其 中對(duì)應(yīng)的對(duì)比圖像變成基準(zhǔn)對(duì)比圖像。對(duì)基準(zhǔn)對(duì)比圖像的ROI或VOI執(zhí)行定量分析。采集 下一個(gè)超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)，其對(duì)應(yīng)于第i個(gè)當(dāng)前對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)。在采集 下一個(gè)超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)之后，在(i)當(dāng)前組織圖像和(ii)基準(zhǔn)組織圖像之間建 立幀到幀配準(zhǔn)。在當(dāng)前組織圖像幀和基準(zhǔn)組織圖像幀之間使用幀到幀配準(zhǔn)以將ROI或VOI 從⑴基準(zhǔn)對(duì)比圖像傳遞到(ii)當(dāng)前對(duì)比圖像，由此在當(dāng)前對(duì)比圖像中創(chuàng)建經(jīng)變換的ROI 或V0I。然后對(duì)當(dāng)前對(duì)比圖像的經(jīng)變換的ROI或VOI執(zhí)行定量分析。在一個(gè)實(shí)施例中，采集 初始對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)包括在采集對(duì)比圖像之前采集組織圖像。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，該初始對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)可以包括為了定量CEUS分析 的目的而被選擇作為初始圖像對(duì)的任何圖像對(duì)，這并不必然意味著該圖像對(duì)必須包括所獲 得的第一個(gè)圖像對(duì)。在另一個(gè)實(shí)施例中，建立在初始采集的組織圖像中的ROI或VOI包括 手動(dòng)識(shí)別基準(zhǔn)組織圖像內(nèi)的ROI或VOI。在另一實(shí)施例中，采集初始對(duì)比圖像和組織圖像對(duì) 的步驟包括以對(duì)比圖像和組織圖像彼此自動(dòng)配準(zhǔn)的方式同時(shí)或幾乎同時(shí)采集對(duì)比圖像和 組織圖像。結(jié)果，在基準(zhǔn)組織圖像中定義的ROI或VOI在基準(zhǔn)對(duì)比圖像中描繪出相同ROI 或V0I。另外，采集當(dāng)前對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)包括以當(dāng)前對(duì)比圖像和當(dāng)前組織圖像彼此自 動(dòng)配準(zhǔn)的方式同時(shí)或幾乎同時(shí)采集當(dāng)前對(duì)比圖像和當(dāng)前組織圖像，另外，其中在當(dāng)前組織 圖像中定義的ROI或VOI在當(dāng)前對(duì)比圖像中描繪出相同ROI或V0I。根據(jù)又一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括重復(fù)以下步驟即采集下一個(gè)對(duì)比圖像和組織 圖像對(duì)、建立下一個(gè)當(dāng)前組織圖像和基準(zhǔn)組織圖像之間的幀到幀配準(zhǔn)、使用下一個(gè)當(dāng)前組織圖像幀和基準(zhǔn)組織圖像幀之間的幀到幀配準(zhǔn)來(lái)將ROI或VOI從(i)基準(zhǔn)對(duì)比圖像傳遞到 (ii)下一個(gè)對(duì)比圖像，由此在下一個(gè)當(dāng)前對(duì)比圖像中創(chuàng)建經(jīng)變換的ROI或V0I，并對(duì)下一個(gè) 當(dāng)前對(duì)比圖像的經(jīng)變換的ROI或VOI執(zhí)行定量分析。另外，該方法包括將CEUS定量分析和 從以下的組中選擇的至少一個(gè)整合在一起，該組包括各附加診斷程序、各治療程序，并且為 介入程序和/或局部化治療提供目標(biāo)信息、導(dǎo)航和指引。 在一個(gè)實(shí)施例中，(i)采集下一個(gè)對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)、(ii)建立幀到幀配準(zhǔn) 以及(iii)使用當(dāng)前組織圖像幀和基準(zhǔn)組織圖像幀之間的幀到幀配準(zhǔn)來(lái)將ROI或VOI從基 準(zhǔn)對(duì)比圖像傳遞到當(dāng)前對(duì)比圖像的步驟一起包括基于圖像的配準(zhǔn)，該基于圖像的配準(zhǔn)對(duì)可 能在初始基準(zhǔn)對(duì)比圖像和當(dāng)前對(duì)比圖像的采集之間已經(jīng)發(fā)生的當(dāng)前對(duì)比圖像中的組織運(yùn) 動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。使用基于圖像的配準(zhǔn)實(shí)時(shí)產(chǎn)生對(duì)組織運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)補(bǔ)償。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，該方法還包括采集包括第i個(gè)對(duì)比圖像和第i個(gè)組織圖像的 當(dāng)前對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)。建立幀到幀配準(zhǔn)包括確定從基準(zhǔn)圖像到第i個(gè)組織圖像的 ROI或VOI運(yùn)動(dòng)變換1\。另外，根據(jù)基準(zhǔn)圖像的ROI或VOI內(nèi)的圖像信息到第i個(gè)組織圖 像的配準(zhǔn)來(lái)確定該運(yùn)動(dòng)變換1\。Ti是描述對(duì)應(yīng)的平移和旋轉(zhuǎn)的變換。該方法使用幀到幀配 準(zhǔn)來(lái)傳遞ROI或V0I，并且包括應(yīng)用該變換Ti來(lái)將基準(zhǔn)對(duì)比圖像的ROI或VOI分別變換成 第i個(gè)對(duì)比圖像幀的ROIi或VOIi。在又一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括對(duì)利用位置跟蹤系統(tǒng)采集初始超聲對(duì)比圖像和 組織圖像對(duì)以及下一個(gè)超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)的步驟進(jìn)行整合。另外，該方法還包括 用該跟蹤系統(tǒng)測(cè)量超聲探針的位置和取向中的至少一個(gè)，并且使用所測(cè)量的位置/取向來(lái) 更接近地對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)組織圖像中和第i個(gè)組織圖像幀中的ROI或VOI并為它們之間的基于圖 像的幀到幀配準(zhǔn)提供改進(jìn)的起始點(diǎn)。另外，該方法包括使用探針跟蹤來(lái)消除超聲探針運(yùn)動(dòng) 的旋轉(zhuǎn)分量，其中基于圖像的配準(zhǔn)被進(jìn)一步限制到對(duì)應(yīng)于(x，y，z)坐標(biāo)系中的平移的三個(gè) 自由度(3D0F)而不是對(duì)應(yīng)于(x，y，z，θ χ，θ y，θ z)坐標(biāo)系中的平移和旋轉(zhuǎn)的六個(gè)自由度 (6D0F)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括同時(shí)處理來(lái)自跟蹤系統(tǒng)的跟蹤位置信息和來(lái)自超 聲掃描儀的圖像流，其中該超聲掃描儀配置用于采集初始組織圖像幀和對(duì)比圖像幀以及第 i個(gè)組織圖像幀和對(duì)比圖像幀。在基準(zhǔn)圖像采集過(guò)程中存儲(chǔ)超聲探針的姿態(tài)Taa，且針對(duì)每 個(gè)隨后第i個(gè)組織圖像，計(jì)算第i個(gè)組織圖像幀與基準(zhǔn)組織圖像之間的姿態(tài)差異T ^。該 姿態(tài)差異 Ζ被用于確定ΤΛ其對(duì)應(yīng)于在假設(shè)無(wú)組織運(yùn)動(dòng)的情況下與基準(zhǔn)組織圖像幀的 ROI相比第i個(gè)組織圖像幀的ROI或VOI姿態(tài)差異，其中任何明顯運(yùn)動(dòng)僅是由相對(duì)于組織移 動(dòng)探針而引入的。最后，該姿態(tài)差異I 被用作基于圖像的配準(zhǔn)過(guò)程的起始位置，以便確定 從基準(zhǔn)組織圖像到第i個(gè)組織圖像的ROI或VOI運(yùn)動(dòng)變換Ti,其中根據(jù)基準(zhǔn)圖像的ROI或 VOI內(nèi)的圖像信息到第i個(gè)組織圖像的配置來(lái)確定該運(yùn)動(dòng)變換凡。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，執(zhí)行對(duì)第i個(gè)對(duì)比圖像幀的ROIi或VOIi內(nèi)的圖像內(nèi)容的定量 分析包括生成定量結(jié)果。該方法還包括分析從多個(gè)隨后采集的第i個(gè)對(duì)比圖像幀中的單獨(dú) 各個(gè)獲得的一時(shí)間序列的定量結(jié)果，以確定可以提供診斷信息的參數(shù)。另外，該定量分析包 括計(jì)算亮度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，且該參數(shù)包括組織灌注常數(shù)。更進(jìn)一步地，超聲掃描儀設(shè)備配置用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本公開的方法的各種實(shí)施例的定 量3D對(duì)比增強(qiáng)超聲(CEUS)分析。
如本文討論的，本公開的實(shí)施例涉及使得能夠自動(dòng)量化體積超聲對(duì)比圖像，允許 通過(guò)圖像處理來(lái)創(chuàng)建包含從“原始”對(duì)比圖像提取的信息的“參數(shù)”圖像。根據(jù)本公開的實(shí) 施例的方法有利地克服了現(xiàn)有方法中這種參數(shù)圖像的創(chuàng)建由于圖像運(yùn)動(dòng)偽影而顯得繁瑣 的問(wèn)題。本公開的實(shí)施例有利地自動(dòng)補(bǔ)償組織運(yùn)動(dòng)。 本公開的實(shí)施例還包括空間跟蹤系統(tǒng)，這為缺少空間跟蹤系統(tǒng)的實(shí)施例的圖像處 理方法添加了穩(wěn)健性。另外，該空間跟蹤系統(tǒng)還可以用于整合所得的“參數(shù)”圖像和圖像指 弓丨系統(tǒng)，其中該“參數(shù)”對(duì)比圖像(與“原始”對(duì)比圖像相對(duì))可以用于提供診斷信息以便 在介入或治療期間進(jìn)行指引。雖然上面僅詳細(xì)描述了幾個(gè)示例性實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到有可 能在這些示例性實(shí)施例中做出很多修改而本質(zhì)上并不偏離本公開的實(shí)施例的新穎教導(dǎo)和 優(yōu)點(diǎn)。例如，可以將本公開的實(shí)施例應(yīng)用于對(duì)比增強(qiáng)超聲成像研究。特別地，本發(fā)明可以通 過(guò)提供目標(biāo)信息和對(duì)活組織檢查及治療程序的指引來(lái)整合診斷和治療。另外，超聲掃描儀 和工作站也可以包括單一單元，該單一單元配置用于實(shí)施本文所述的CEUS定量分析方法 的各個(gè)方面。因此，旨在將所有這些修改包括在由隨附權(quán)利要求限定的本公開的實(shí)施例的 范圍內(nèi)。在這些權(quán)利要求中，裝置加功能權(quán)項(xiàng)意欲覆蓋本文描述的執(zhí)行所述功能的結(jié)構(gòu)，其 不僅是結(jié)構(gòu)等價(jià)物，而且是等價(jià)的結(jié)構(gòu)。另外，一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求中置于括號(hào)內(nèi)的任何參考符號(hào)都不應(yīng)被解讀為限制這 些權(quán)利要求。詞語(yǔ)“包括”和“包含”等整體上并不排除存在除任何權(quán)利要求或說(shuō)明書中列 出的元件或步驟外的其他元件或步驟。元件的單數(shù)指代并不排除這種元件的復(fù)數(shù)指代，反 之亦然。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以借助于包括若干不同元件的硬件和/或借助于適當(dāng)編程的 計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列舉若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的一些可以由一個(gè)且同一 個(gè)硬件項(xiàng)體現(xiàn)。在彼此不同的從屬權(quán)利要求中描述某些措施這一僅有事實(shí)并不表示不能使 用這些措施的組合進(jìn)行改進(jìn)。
權(quán)利要求
一種用于定量3D對(duì)比增強(qiáng)超聲(CEUS)分析的方法，其包括采集(54)給定解剖體的期望部分的初始超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)；在初始采集的組織圖像中建立(56)感興趣區(qū)域(ROI)或感興趣體積(VOI)之一，其中，對(duì)應(yīng)的組織圖像變成基準(zhǔn)組織圖像；將所建立的ROI或VOI從所述初始組織圖像自動(dòng)配準(zhǔn)(58)到所述初始對(duì)比圖像，其中對(duì)應(yīng)的對(duì)比圖像變成基準(zhǔn)對(duì)比圖像；對(duì)所述基準(zhǔn)對(duì)比圖像的所述ROI或VOI執(zhí)行定量分析(60)；采集(62)下一個(gè)超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)，其對(duì)應(yīng)于第i個(gè)當(dāng)前對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)；在(i)所述當(dāng)前組織圖像和(ii)所述基準(zhǔn)組織圖像之間建立幀到幀配準(zhǔn)(64)；在當(dāng)前組織圖像幀和基準(zhǔn)組織圖像幀之間使用所述幀到幀配準(zhǔn)(66)以將所述ROI或VOI從(i)所述基準(zhǔn)對(duì)比圖像傳遞到(ii)所述當(dāng)前對(duì)比圖像，由此在所述當(dāng)前對(duì)比圖像中創(chuàng)建經(jīng)變換的ROI或VOI；以及對(duì)所述當(dāng)前對(duì)比圖像的所述經(jīng)變換的ROI或VOI執(zhí)行定量分析(68)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述初始對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)可以包括為了所 述定量CEUS分析而選擇作為初始圖像對(duì)的任何圖像對(duì)，這并不必然意味著該圖像對(duì)必須 包括所獲得的第一個(gè)圖像對(duì)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述初始采集的組織圖像中建立所述R0I或V0I 包括手動(dòng)識(shí)別在所述基準(zhǔn)組織圖像內(nèi)的所述R0I或V0I。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，采集所述初始對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)的步驟包括 以所述對(duì)比圖像和所述組織圖像彼此自動(dòng)配準(zhǔn)的方式同時(shí)或幾乎同時(shí)采集所述對(duì)比圖像 和所述組織圖像。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中進(jìn)一步地，在所述基準(zhǔn)組織圖像中限定的所述R0I或 V0I在所述基準(zhǔn)對(duì)比圖像中描繪出相同R0I或V0I。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，采集所述當(dāng)前對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)包括以所述 當(dāng)前對(duì)比圖像和所述當(dāng)前組織圖像彼此自動(dòng)配準(zhǔn)的方式同時(shí)或幾乎同時(shí)采集所述當(dāng)前對(duì) 比圖像和所述當(dāng)前組織圖像，其中進(jìn)一步地，在所述當(dāng)前組織圖像中限定的所述R0I或V0I 在所述當(dāng)前對(duì)比圖像中描繪出相同R0I或V0I。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括重復(fù)以下步驟即采集下一個(gè)對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)；建立所述下一個(gè)當(dāng)前組織圖像 和所述基準(zhǔn)組織圖像之間的幀到幀配準(zhǔn)；使用所述下一個(gè)當(dāng)前組織圖像幀和所述基準(zhǔn)組織 圖像幀之間的所述幀到幀配準(zhǔn)來(lái)將所述R0I或V0I從(i)所述基準(zhǔn)對(duì)比圖像傳遞到(ii) 所述下一個(gè)對(duì)比圖像；由此在所述下一個(gè)當(dāng)前對(duì)比圖像中創(chuàng)建經(jīng)變換的R0I或V0I ；并且對(duì) 所述下一個(gè)當(dāng)前對(duì)比圖像的所述經(jīng)變換的R0I或V0I執(zhí)行定量分析。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括將CEUS定量分析和從包括各附加診斷程序、各治療程序的組中選擇的至少一個(gè)整合 在一起，并且為介入程序和/或局部化治療提供目標(biāo)信息、導(dǎo)航和指引。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以下步驟一起包括基于圖像的配準(zhǔn)(i)采集下一 個(gè)對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)、(ii)建立幀到幀配準(zhǔn)、以及(iii)使用所述當(dāng)前組織圖像幀和所述基準(zhǔn)組織圖像幀之間的所述幀到幀配準(zhǔn)來(lái)將所述R0I或V0I從所述基準(zhǔn)對(duì)比圖像傳遞 到所述當(dāng)前對(duì)比圖像，其中，所述基于圖像的配準(zhǔn)自動(dòng)補(bǔ)償可能在所述初始基準(zhǔn)對(duì)比圖像 和所述當(dāng)前對(duì)比圖像的采集之間已經(jīng)發(fā)生的所述當(dāng)前對(duì)比圖像中的組織運(yùn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，使用所述基于圖像的配準(zhǔn)實(shí)時(shí)進(jìn)行對(duì)組織運(yùn)動(dòng)的 自動(dòng)補(bǔ)償。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，采集所述初始對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)包括在采集 所述對(duì)比圖像之前采集所述組織圖像。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述當(dāng)前對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)包括第i個(gè)對(duì)比 圖像和第i個(gè)組織圖像，其中，建立所述幀到幀配準(zhǔn)包括確定從所述基準(zhǔn)圖像到所述第i個(gè) 組織圖像的R0I或V0I運(yùn)動(dòng)變換1\，其中，根據(jù)所述基準(zhǔn)圖像的所述R0I或V0I內(nèi)的圖像信 息到所述第i個(gè)組織圖像的配準(zhǔn)來(lái)確定所述運(yùn)動(dòng)變換凡。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，是描述對(duì)應(yīng)平移和旋轉(zhuǎn)的變換，且其中使用所 述幀到幀配準(zhǔn)來(lái)傳遞所述R0I或V0I包括應(yīng)用所述變換以將所述基準(zhǔn)對(duì)比圖像R0I或 V0I分別變換成所述第i個(gè)對(duì)比圖像幀的ROf或VOI、
14.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將采集所述初始超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)和下一個(gè)超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)的 步驟與位置跟蹤系統(tǒng)整合到一起。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括利用所述跟蹤系統(tǒng)測(cè)量超聲探針的位置和取向中的至少一個(gè)，并且使用所測(cè)量的位置 /取向來(lái)更接近地對(duì)準(zhǔn)所述基準(zhǔn)組織圖像中和所述第i個(gè)組織圖像幀中的所述R0I或V0I， 并為它們之間的基于圖像的幀到幀配準(zhǔn)提供改進(jìn)的起始點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括使用探針跟蹤來(lái)消除所述超聲探針的運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)分量，其中，基于圖像的配準(zhǔn)被進(jìn)一 步限制到對(duì)應(yīng)于(x，y，z)坐標(biāo)系中的平移的三個(gè)自由度(3D0F)而不是對(duì)應(yīng)于(x,y,z, 0 x, 9y，0z)坐標(biāo)系中的平移和旋轉(zhuǎn)的六個(gè)自由度(6D0F)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括同時(shí)處理來(lái)自所述跟蹤系統(tǒng)的跟蹤位置信息和來(lái)自超聲掃描儀的圖像流，其中，所述 超聲掃描儀配置用于采集所述初始組織圖像幀和對(duì)比圖像幀以及第i個(gè)組織圖像幀和對(duì) 比圖像幀；在基準(zhǔn)圖像采集過(guò)程中存儲(chǔ)所述超聲探針的姿態(tài)Ts l，且針對(duì)每個(gè)后續(xù)第i個(gè)組織圖 像，計(jì)算第i個(gè)組織圖像幀與所述基準(zhǔn)組織圖像之間的姿態(tài)差異T^^ ；使用所述姿態(tài)差異la^來(lái)確定??？，其對(duì)應(yīng)于在假定沒(méi)有組織運(yùn)動(dòng)的情況下與所述基 準(zhǔn)組織圖像幀的R0I相比所述第i個(gè)組織圖像幀中的R0I或V0I姿態(tài)差異，其中，任何明顯 運(yùn)動(dòng)僅是由相對(duì)于所述組織移動(dòng)所述探針而引入的；以及使用所述姿態(tài)差異I 作為基于圖像的配準(zhǔn)過(guò)程的起始位置，用于確定從所述基準(zhǔn)組 織圖像到所述第i個(gè)組織圖像的R0I或V0I運(yùn)動(dòng)變換1\，其中，根據(jù)所述基準(zhǔn)圖像的所述 R0I或V0I內(nèi)的圖像信息到所述第i個(gè)組織圖像的配準(zhǔn)來(lái)確定所述運(yùn)動(dòng)變換凡。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，執(zhí)行對(duì)所述第i個(gè)對(duì)比圖像幀的ROf或Vol1內(nèi) 的圖像內(nèi)容的定量分析包括生成定量結(jié)果，所述方法還包括分析從多個(gè)后續(xù)采集的第i個(gè)對(duì)比圖像幀中的單獨(dú)各個(gè)獲得的一時(shí)間序列的定量結(jié) 果以確定可以提供診斷信息的參數(shù)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述定量分析包括計(jì)算亮度的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏 差，且其中所述參數(shù)包括組織灌注常數(shù)。
20.—種超聲掃描儀設(shè)備，其配置用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的定量3D對(duì)比 增強(qiáng)超聲(CEUS)分析。
全文摘要
一種用于定量3D對(duì)比增強(qiáng)超聲(CEUS)分析的方法(50)包括采集(54)解剖體的初始的超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)。在初始采集的組織圖像中建立(56)感興趣區(qū)域(ROI)或感興趣體積(VOI)，使其變成基準(zhǔn)組織圖像。所建立的ROI/VOI從初始組織圖像自動(dòng)配準(zhǔn)(58)到初始對(duì)比圖像，使其變成基準(zhǔn)對(duì)比圖像。在基準(zhǔn)對(duì)比圖像的ROI/VOI上執(zhí)行(60)定量分析。該方法還包括采集(62)下一個(gè)超聲對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)，其對(duì)應(yīng)于第i個(gè)當(dāng)前對(duì)比圖像和組織圖像對(duì)。在(i)當(dāng)前組織圖像和(ii)基準(zhǔn)組織圖像之間建立(64)幀到幀配準(zhǔn)，在當(dāng)前組織圖像和基準(zhǔn)組織圖像之間使用(66)該幀到幀配準(zhǔn)以將ROI/VOI從(i)基準(zhǔn)對(duì)比圖像傳遞到(ii)當(dāng)前對(duì)比圖像，由此在當(dāng)前對(duì)比圖像中創(chuàng)建經(jīng)變換的ROI/VOI。然后對(duì)當(dāng)前對(duì)比圖像的經(jīng)變換的ROI/VOI執(zhí)行(68)定量分析。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101861600SQ200880116125
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2008年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
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