專利名稱：解剖結(jié)構(gòu)的閃光圖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及成像，特別是解剖結(jié)構(gòu)的醫(yī)學(xué)成像。
背景技術(shù)：
心臟的三維(3-D)超聲圖 像在許多基于導(dǎo)管的診斷和治療應(yīng)用中是有用的。實時成像改進了醫(yī)生的操作并使得即使是相對缺乏經(jīng)驗的醫(yī)生也能較輕松地實施復(fù)雜的手術(shù)過程。三維圖像也減少了實施一些手術(shù)過程需要的時間。心內(nèi)膜(也就是心臟的內(nèi)表面)的一些3-D繪圖的方法在技術(shù)上是已知的。例如，申請人Ben-Haim的美國專利5，738，096,其專利給轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的申請人,描述了一種用于構(gòu)建心臟圖的方法，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。侵入性探針或?qū)Ч鼙凰腿虢佑|心臟壁上的多處位置。該侵入性探針在每一處的位置被確定，且這些位置被結(jié)合用于形成心臟的至少一部分的結(jié)構(gòu)圖。在一些系統(tǒng)中，例如前面提到的美國專利5，738，096中描述的系統(tǒng)中，附加的生理特征，以及心臟表面的局部電活動也可以通過導(dǎo)管獲得。相應(yīng)的圖合并了該獲得的局部信息。一些系統(tǒng)采用合并了位置傳感的混合導(dǎo)管。例如，申請人Ben-Haim等的美國專利6，690，963，其專利給轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的申請人，描述了一種確定侵入性醫(yī)療設(shè)備的位置和方向的定位系統(tǒng)，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。帶有聲學(xué)換能器的導(dǎo)管可用于心內(nèi)膜的非接觸成像。例如，申請人為Govari的美國專利6，716，166，以及申請人為Govari等人的美國專利6，773，402，這些申請也被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的申請人，描述了一種用于體腔，尤其是心臟的3-D繪圖和幾何重建的系統(tǒng)，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。該系統(tǒng)使用包括許多聲學(xué)換能器的心臟導(dǎo)管。這些換能器發(fā)射超聲波，超聲波從體腔的表面反射并再次被換能器接收。確定從每個換能器到相對換能器的表面上的點或區(qū)域的距離，且該距離尺寸被用于結(jié)合重建表面的3-D形狀。導(dǎo)管還包括方位傳感器，其用于確定心臟中導(dǎo)管的地點和方向坐標。通常，這些系統(tǒng)提供一個“內(nèi)窺視野”，其中重建的圖像以通過特定導(dǎo)管或其他探針觀察到的形式呈現(xiàn)。例如，申請人為Packer等人的美國專利6，556，695，描述了一種用于產(chǎn)生心臟的高分辨率實時圖像的方法，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。在諸如心內(nèi)膜生理繪圖及消融的醫(yī)療過程中，實時圖像通過插入心臟的超聲換能器產(chǎn)生。高分辨率的心臟模型通過得到的實時圖像建立，并用于在該過程中產(chǎn)生用來顯示的動態(tài)的、高分辨率的圖像。解剖結(jié)構(gòu)的不同部分可通過移動導(dǎo)管遠端將聲學(xué)換能器“瞄準”感興趣結(jié)構(gòu)看到。當需要檢查解剖結(jié)構(gòu)的其他部分時可使用操縱桿掃描超聲換能器的可視區(qū)域，而無需移動導(dǎo)管。解剖結(jié)構(gòu)(例如心室)中的方向可使用申請人為Robb等人的美國專利6，049，622中描述的導(dǎo)航圖標維持，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。類似地，申請人為Dekel等人的美國專利6，203，497描述了一種用于顯示解剖體內(nèi)部圖像的系統(tǒng)和方法，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。身體內(nèi)部的圖像由超聲成像換能器獲得，并通過空間測定儀在一個參考框架內(nèi)進行追蹤。參考框架中圖像的位置通過調(diào)整超聲成像換能器來產(chǎn)生一個關(guān)于換能器上固定點的圖像的矢量位置來確定。該矢量位置隨后能被疊加于由空間測定儀確定的在參考框架中換能器的固定點的地點和方向。用于患者的醫(yī)療器械的地點和方向也通過空間測定儀在參考框架中追蹤。這些信息用來從在空間上關(guān)系到器械位置的視圖產(chǎn)生處理的圖像。申請人:為Verard等人的美國專利6，892，090描述了一種用于虛擬內(nèi)窺鏡檢查的方法和設(shè)備，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。其提供了一種手術(shù)器械導(dǎo)航系統(tǒng)，從位于患者體腔內(nèi)的手術(shù)器械的視角虛擬地模擬患者體腔內(nèi)的虛擬體積場景。一些系統(tǒng)在顯示超聲圖像的同時顯示超聲導(dǎo)管尖端，作為導(dǎo)航和成像引導(dǎo)。例如，申請人為Vesely等人的美國申請6，019，725，描述了一種3-D追蹤和成像系統(tǒng)，用于追蹤插入體內(nèi)的手術(shù)器械(例如導(dǎo)管、探針、傳感器、針或類似物)的方位，并顯示3-D圖像，顯示與手術(shù)器械周圍環(huán)境的3-D圖像相關(guān)的手術(shù)器械的方位，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。該3-D追蹤和成像系統(tǒng)輔助醫(yī)生引導(dǎo)手術(shù)器械進入人體。
申請人為Ritter等人的美國專利7，020, 512描述了一種定位患者體內(nèi)醫(yī)療器械的方法，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。不同頻率的交流電磁信號在患者體外的已知位置的點和患者體內(nèi)的醫(yī)療器械上的點之間傳送。這些傳送的交流電磁信號經(jīng)處理后用于確定醫(yī)療器械上的點的方位，并從而確定醫(yī)療器械的位置。該處理過程包括通過使用發(fā)射和接收的不同頻率的信號校正附近內(nèi)的金屬的作用。美國專利7，020, 512還描述了一選擇性的實施例，該實施例提供了用于患者體內(nèi)的參考設(shè)備，且該醫(yī)療器械相對于參考導(dǎo)管來被定位。包括至少兩種頻率的信號的使用，其在該相關(guān)的定位實施例中可以用也可以不用，但是通常是至少被應(yīng)用于定位該參考導(dǎo)管。

發(fā)明內(nèi)容
諸如心臟等解剖結(jié)構(gòu)的三維或四維(3-D或4-D，在這里統(tǒng)稱為n-D)超聲圖像包含大量的視覺信息，這些信息是如此龐大以至于使得觀察者很難從周圍背景中理解和區(qū)分感興趣的特征。本發(fā)明通過允許觀察者，通常為系統(tǒng)操作者或醫(yī)生，下文統(tǒng)稱為操作者來選擇和觀察整幅n-D圖像的僅僅一小部分來處理這一問題。該部分在此處稱為“重建區(qū)域”，它通常是由用戶選擇的，距以在某器械一定距離之內(nèi)，該器械臨近解剖結(jié)構(gòu)，并且在一些實施例中在解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)。一般地，該解剖結(jié)構(gòu)為一種器官且該器械為插入該器官的導(dǎo)管。在一個實施例中，該重建區(qū)域附加于3-D空間表示，通常為被實際的器械插入的器官的圖像?？赡苤伙@示在上文提到的有限的重建區(qū)域中的n-D超聲圖像?？蛇x擇地，在該區(qū)域外，n-D超聲圖像可以以不同于在區(qū)域內(nèi)的顯示方式顯示。其區(qū)別可以為顏色，透明度/不透明度，分辨率或其他圖像顯示參數(shù)，或這些參數(shù)的組合，這些區(qū)別通常被選擇來增強該區(qū)域內(nèi)要素的清晰度。并且，對于區(qū)域外部，操作者可選擇顯示或不顯示該3-D空間表
/Jn o在一個可選擇的實施例中，該重建區(qū)域并不附加于3-D空間表示，而是操作者只顯示重建區(qū)域內(nèi)的n-D超聲圖像?？蛇x擇地，操作者可以基本上使用不同的如上文描述的圖像顯示參數(shù)以一種形式顯示重建區(qū)域內(nèi)的n-D超聲圖像，而以另一種形式顯示區(qū)域外的圖像。
由此，操作者可以得到感興趣區(qū)域附近的解剖特征的顯示，例如，在導(dǎo)管尖端的位置或者超聲導(dǎo)管對準的位置。通過顯示，操作者可以觀察到器械相對于被成像的器官部分的實際位置。這種顯示使得操作者維持對器官內(nèi)的局部特征的視覺認識。這種顯示在下文被稱為閃光圖(flashlight view)。在一些實施例中，表示器械的圖標可顯示在閃光圖上，用于標記該重建區(qū)域。一般地，重建區(qū)域可通過下面方法中的一個或多個確定，由操作者作出選擇 與插入器械例如導(dǎo)管的尖端的位置相關(guān)。 與來自諸如超聲發(fā)生器的設(shè)備的超聲波束的方向相關(guān)。這種情況下，該區(qū)域通常為超聲波束方向上的具有給定厚度的體積切片。 操作者通?？赏ㄟ^使用諸如鼠標的指示設(shè)備改變區(qū)域的大小和位置。
對于前兩種方法，操作者可以在器械運動過程中設(shè)定更新顯示，或者該顯示可被“凍結(jié)”在一個選定的地點。參照本發(fā)明的實施例，提出了一種用于在顯示器上成像解剖結(jié)構(gòu)的方法，包括獲得解剖結(jié)構(gòu)的初始的空間表示；在解剖結(jié)構(gòu)的附近定位器械；確定器械的位置；產(chǎn)生響應(yīng)于該位置的解剖結(jié)構(gòu)的一部分的圖像；將該圖像附加于初始的空間表示以顯示組合的空間表示。一般地，該器械包括配置為產(chǎn)生超聲波束的導(dǎo)管，并且其中產(chǎn)生圖像包括產(chǎn)生對應(yīng)于超聲波束方向的圖像。產(chǎn)生圖像包括使用指示設(shè)備來描繪該解剖結(jié)構(gòu)的一部分的范圍。在實施例中，顯示結(jié)合的空間表示，其包括使用圖像顯示參數(shù)顯示該圖像、和使用不同于該圖像顯示參數(shù)的空間表示顯示參數(shù)來顯示該初始空間表示。圖像顯示參數(shù)和空間表示顯示參數(shù)可從下列參數(shù)中選擇亮度、顏色、分辨率和透明度。 在一個實施例中，該方法包括產(chǎn)生一個對解剖結(jié)構(gòu)的一部分的圖像的限定，用于描述該圖像范圍，將該限定應(yīng)用到初始的空間表示來形成重新定義的空間表示，并且其中圖像附加包括將圖像附加到重新定義的空間表示中。該解剖結(jié)構(gòu)可包括解剖器官的表面。該方法可包括附加有與結(jié)合的空間表示相配準的表示該器械的圖標。通常，初始的空間表示包括Carto圖、計算機斷層掃描成像(CT)圖像和磁共振(MR)圖像中的至少一種?？蛇x擇地，初始的空間表示包括超聲圖像，并且該解剖結(jié)構(gòu)的一部分的圖像包括該超聲圖像的一部分。該部分可包括該超聲圖像的截斷部分，該截斷部分占整個范圍的10%到 50%。通常，定位器械包括在解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)定位器械。在公開的實施例中，該方法包括確定器械的方向，且其中產(chǎn)生圖像包括產(chǎn)生響應(yīng)于該方向的圖像。依照本發(fā)明的實施例，還提出了一種用于顯示器上成像解剖結(jié)構(gòu)的計算機軟件產(chǎn)品，包括用于存儲計算機指令的有形的計算機可讀介質(zhì)，當計算機讀入這些指令時，使計算機得到解剖結(jié)構(gòu)的初始空間表示，確定位于解剖結(jié)構(gòu)附近的器械的位置，產(chǎn)生響應(yīng)于該位置的解剖結(jié)構(gòu)的一部分的圖像，將該圖像附加于初始空間表示，以形成組合的空間表示，并在顯示器上顯示該組合的空間表示。依照本發(fā)明的實施例，又提出了一種用于在顯示器上成像解剖結(jié)構(gòu)的方法，包括在解剖結(jié)構(gòu)的附近定位器械；確定器械的位置；產(chǎn)生響應(yīng)于該位置的解剖結(jié)構(gòu)的圖像；限定響應(yīng)于該位置的圖像的部分區(qū)域；在該圖像的部分區(qū)域內(nèi)應(yīng)用第一顯示參數(shù)并在該部分區(qū)域外應(yīng)用不同于第一顯 示參數(shù)的第二顯示參數(shù)，以形成合成圖像；并且在顯示設(shè)備上顯示該合成圖像。在實施例中，應(yīng)用第二顯示參數(shù)包括在沒有任何圖像信息的部分區(qū)域的外側(cè)顯示圖像。通常，該器械包括配置為產(chǎn)生超聲波束的導(dǎo)管，并且其中限定部分區(qū)域包括響應(yīng)于該波束的方向描述區(qū)域的范圍。依照本發(fā)明的實施例，還提供一種用于成像解剖結(jié)構(gòu)的設(shè)備，包括被配置為在解剖結(jié)構(gòu)的附近定位的器械；和處理器，被配置為與器械耦合并且被安排成獲得解剖結(jié)構(gòu)的初始的空間表示，確定該器械的位置，產(chǎn)生響應(yīng)于該位置的解剖結(jié)構(gòu)的一部分的圖像，并將該圖像附加在初始的空間表示上，以在顯示器上顯示組合的空間表示。依照本發(fā)明的實施例，還提供一種用于在顯示器上成像解剖結(jié)構(gòu)的器械，包括被配置為在解剖結(jié)構(gòu)的附近定位的器械；和處理器，被配置為確定器械的位置，產(chǎn)生響應(yīng)于該位置的解剖結(jié)構(gòu)的圖像，確定響應(yīng)于該位置的圖像的部分區(qū)域，將第一顯示參數(shù)應(yīng)用于該部分區(qū)域內(nèi)的圖像而將不同于第一顯示參數(shù)的第二顯示參數(shù)應(yīng)用于該部分區(qū)域外的圖像，以形成合成的圖像，并在顯示器上顯示該合成的圖像。


為更好的理解本發(fā)明，下文通過示例結(jié)合下面的附圖對發(fā)明作詳細描述，其中相同的特征使用相同的標記表示，其中附圖I為依照本發(fā)明公開的實施例用于獲得心臟的閃光圖的系統(tǒng)的插圖；附圖2為依照本發(fā)明的實施例用在附圖I所示的系統(tǒng)中的導(dǎo)管遠端的插圖；附圖3為依照本發(fā)明公開的實施例心臟閃光圖的示意圖；附圖4A為依照本發(fā)明的另一個實施例心臟閃光圖的示意圖；附圖4B為依照本發(fā)明的又一個實施例心臟閃光圖的示意圖；附圖5為依照本發(fā)明公開的實施例附圖3、4A及4B中所示的閃光圖的顯示方法的流程圖。
具體實施例方式在下面的敘述中，闡明了許多特定的細節(jié)，以便提供對本發(fā)明的透徹的理解。這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，然而，離開這些特定的細節(jié)，本發(fā)明仍可以被實施。在其它的情況下，眾所周知的電路、控制邏輯以及常規(guī)算法和過程的計算機程序指令的細節(jié)并為未作詳細的說明以避免使本發(fā)明不必要的晦澀。典型地，實現(xiàn)本發(fā)明多個方面的軟件程序代碼保存于永久性存儲介質(zhì)，例如有形的計算機可讀介質(zhì)中。在客戶端-服務(wù)器環(huán)境中，該軟件程序代碼可以被存儲于客戶端或者服務(wù)器。該軟件程序代碼可以實現(xiàn)在與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)協(xié)同使用的任何種類的已知介質(zhì)上。這包括但并不僅限于磁性或光存儲設(shè)備，諸如磁盤驅(qū)動器、磁帶、光盤(CD)、數(shù)字化視頻光盤(DVD)，計算機指令信號實現(xiàn)在帶有或不帶有用于調(diào)制該信號的載波的傳輸介質(zhì)上。例如，該傳輸介質(zhì)可包括諸如因特網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)。并且，本發(fā)明可實現(xiàn)在計算機軟件中，執(zhí)行本發(fā)明的必要的功能可選擇性地部分或全部使用硬件組件來實現(xiàn)，諸如專用集成電路或其他硬件、或者硬件組件和軟件的某些結(jié)合。
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本發(fā)明的實施例可用于顯示不同解剖結(jié)構(gòu)的圖像，這些結(jié)構(gòu)通常包括內(nèi)腔。在下文，通過示例的方式，該解剖結(jié)構(gòu)被認為包括患者的心臟?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，首先參照附圖1，圖I是依照本發(fā)明公開的實施例用于獲得心臟24的閃光圖的系統(tǒng)20的插圖。系統(tǒng)20包括導(dǎo)管27，其由系統(tǒng)20的操作者通過靜脈或動脈插入到心室，此處的操作者為醫(yī)生。導(dǎo)管27通常包括用于由醫(yī)生操作導(dǎo)管的手柄28。在手柄28上合適的控制使得醫(yī)生以希望的方式操縱、定位和定向?qū)Ч?7的遠端29。系統(tǒng)20包括定向子系統(tǒng)30,用于測量導(dǎo)管27的位置和方向坐標。在說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“位置”表示諸如導(dǎo)管27的對象的空間坐標，術(shù)語“方向”表示對象的角坐標，術(shù)語“方位”表示對象的全部方位信息，包括位置和方向坐標。在一個實施例中，定位子系統(tǒng)30包括磁性位置追蹤系統(tǒng),用于確定導(dǎo)管27的方位。定位子系統(tǒng)30以預(yù)定的工作體積在患者的附近內(nèi)產(chǎn)生磁場，并在導(dǎo)管27處感測這些磁場。定位子系統(tǒng)30通常包括一組外部輻射器，例如場發(fā)生線圈31，該線圈位于患者之外固定的已知方位。線圈31產(chǎn)生場，通常為在心臟24的附近內(nèi)的磁場。控制臺34包括定位處理器36，基于導(dǎo)管中的方位傳感器32發(fā)出的信號來計算導(dǎo)管27的位置和方向。定位處理器36通常通過電纜33接收來自傳感器32的信號，該處理器放大、濾波、數(shù)字化和用其他方式處理該信號?？刂婆_34還包括圖像處理器43。如下文所述，該處理器43處理控制臺接收到的圖像數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)輸出在顯示器44上作為圖像?？刂婆_34包括指示設(shè)備45，例如軌跡球、鼠標、和/或操縱桿，其允許醫(yī)生通常通過選擇以觀察的圖形用戶界面(GUI)來操作系統(tǒng)20以控制該系統(tǒng)。為清楚的表示，圖形用戶界面并未在附圖I中示出。該圖形用戶界面可以在顯示器44或其他的顯示器上被觀察。本發(fā)明描述了實施例中可以使用的一些方位追蹤系統(tǒng)，例如，前面提到的美國專利 6，690，963、美國專利 6，618，612,6, 332，089 和公開號為 2004/0147920A1 及2004/0068178A1的美國專利申請，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。盡管定位子系統(tǒng)30使用磁場，本發(fā)明的實施例可以通過使用其它合適的定位子系統(tǒng)來實現(xiàn)，例如基于電磁場測量，聲學(xué)測量和/或超聲測量的系統(tǒng)。附圖2為依照本發(fā)明的實施例在附圖I中所示系統(tǒng)中使用的導(dǎo)管27的遠端29的插圖。上文提到的產(chǎn)生的場被方位傳感器32感測，該方位傳感器32響應(yīng)該檢測到的場，通過電纜33將方位相關(guān)的電信號傳送到控制臺34?？蛇x擇地，方位傳感器32可通過無線鏈路向操縱臺傳輸信號。在另外一個實施例中，導(dǎo)管中諸如線圈的輻射器，產(chǎn)生在病人體外由傳感器接收到的磁場。該外部的傳感器產(chǎn)生方位相關(guān)的電信號。在一些實施例中，導(dǎo)管27包括超聲成像傳感器39。超聲成像傳感器39通常包括超聲換能器40的陣列。盡管超聲換能器40顯示為一種線性的陣列方式，也可以使用其它的陣列方式，例如環(huán)形的或凸的配置。在一個實施例中，超聲換能器40為壓電換能器。超聲換能器40被定位在窗口 41中或與其相鄰，該窗口限定了導(dǎo)管27的主體或管壁上的開口。如下文所述，超聲成像傳感器39產(chǎn)生心臟24的超聲圖像(附圖I)。在一些實施例中，導(dǎo)管27的遠端29還包括至少一個電極42，用于實現(xiàn)診斷功能，治療功能，或這兩種功能，例如電解剖繪圖及射頻(RF)消融。在一個實施例中，電極42可用于感測局部電勢，該電勢可用于產(chǎn)生Carto圖(下文有更詳細的描述)。由電極42測量 到的電勢可用于心內(nèi)膜表面上的局部電活動的繪圖。當電極42接觸或臨近心臟24(附圖
I)的內(nèi)側(cè)表面上的點時，該電極測量在該點處的局部電勢。測得的電勢被轉(zhuǎn)換為電信號并且通過導(dǎo)管27發(fā)送到圖像處理器43(附圖I)。在其他的實施例中，局部電勢通過其它通常類似于導(dǎo)管27的導(dǎo)管獲得，該導(dǎo)管包括合適的電極和方位傳感器，這些都連接到控制臺34。(為清楚的表示，其它導(dǎo)管在附圖I中未示出)。在可選擇的實施例中，電極42可用于測量不同于上文提到的電勢的參數(shù)，例如各種組織特征、溫度和血流量。盡管電極42被示出為單環(huán)的電極，但是導(dǎo)管27基本上可包括任何合適數(shù)量的通常為本領(lǐng)域所知形式的電極。例如導(dǎo)管27可以包括兩個或多個環(huán)形電極、大量的或一組點電極、尖端電極或這種類型電極的任意組合用于用于實施如上所述的診斷和治療功能。方位傳感器32通常位于導(dǎo)管27的遠端29中，鄰近于電極42和超聲換能器40。通常，方位傳感器32、電極42以及超聲成像傳感器39的超聲換能器40之間的位置和方向的偏移量是固定的。在給出方位傳感器32測出的方位的情況下，這些偏移量一般被定位處理器36使用(附圖I)以推導(dǎo)出超聲成像傳感器39和電極42的方位。在其它的實施例中，導(dǎo)管27包括兩個或多個方位傳感器32，每個方位傳感器具有關(guān)于電極42以及超聲換能器40的恒定的位置和方向的偏移量。在一些實施例中，該偏移量(或等效的校準參數(shù))是被預(yù)先校準并存儲在定位處理器36 (附圖I)中的?？蛇x擇地，該偏移量可以被存儲在諸如電可編程只讀存儲器(EPROM)的存儲設(shè)備中，其通常裝配在導(dǎo)管27的手柄28中。方位傳感器32通常包括三個非同心線圈(未示出)，例如在上述的美國專利No. 6, 690, 963中描述的?？蛇x擇地,可使用其他任何合適的方位傳感器排列方式,例如包括任何數(shù)量的同心或非同心線圈的傳感器，霍爾效應(yīng)傳感器和/或磁阻式傳感器。在一個實施例中，超聲成像傳感器39包括十六到六十四個超聲換能器40，通常包括四十八到六十四個超聲換能器40。通常，超聲換能器40產(chǎn)生在5-lOMHz范圍內(nèi)的中心頻率處的超聲能量，其一般可穿透的深度范圍在幾毫米至大約16厘米之間。該穿透深度依賴于超聲成像傳感器39的特性、周圍組織的特征以及工作頻率。在另外一個實施例中，可使用其它合適的頻率范圍和穿透深度。
超聲成像換能器40通常以相控陣列的形式工作，共同從陣列孔穿過窗口 41發(fā)射超聲波束。在一個實施例中，該陣列發(fā)射一束短的超聲能量脈沖而后轉(zhuǎn)換為接收模式用于接收從周圍組織反射的超聲信號。超聲成像傳感器40通常以受控方式被單獨驅(qū)動，以便控制超聲波束在期望的方向上。通過對換能器適當?shù)亩〞r，產(chǎn)生的超聲波可被賦予同心彎曲波前，使得將波束聚焦在離換能器陣列為特定的距離處。在接收到反射的超聲后，超聲換能器40發(fā)射基于該反射超聲的電信號經(jīng)電纜33傳輸至控制臺34中的圖像處理器43。處理器根據(jù)該信號產(chǎn)生超聲圖像，并使用該圖像和方位信息以產(chǎn)生病人的心臟的目標結(jié)構(gòu)的三維超聲圖像。通常，通過選通和與體表心電圖(ECG)信號或者心內(nèi)心電圖信號相關(guān)的信號和圖像獲取，超聲圖像和方位測量與心臟周期同步。在一個實施例中，ECG信號可以通過電極42產(chǎn)生。由于在心臟周期性的收縮和舒張期間心臟的形狀和方位會改變的特性，整個圖像處理過程通常在與該周期相關(guān)的特定時間內(nèi)實施。
在一些實施例中，各個組的圖像和方位數(shù)據(jù)都是在心臟周期的不同時期獲得的。每組圖像和方位數(shù)據(jù)可用于重建心臟在某一時間點上的3-D圖像，且這些3-D圖像可被結(jié)合形成4-D(隨時間變化的)圖像。附圖3為依照本發(fā)明公開的實施例的心臟閃光圖100的示意圖。閃光圖100產(chǎn)生在顯示器44上。在閃光圖100中示出了某解剖結(jié)構(gòu)的3-D超聲圖像104的一部分102。部分102在此還被稱作重建區(qū)域102。該區(qū)域102的面積通常為整個超聲圖像104的面積的大約10% -50%。區(qū)域102的尺寸和邊界，以及由此確定的面積通?？捎上到y(tǒng)20的操作者進行調(diào)整，這在下文將詳細作說明。為舉例說明，下文描述的解剖結(jié)構(gòu)被指定為心臟24 (附圖I)。在重建區(qū)域102中，圖像處理器43產(chǎn)生圖像104的細節(jié)部分。處理器43還可產(chǎn)生表示導(dǎo)管27的圖標110，與區(qū)域102配準。在重建區(qū)域102的外部，圖像處理器43產(chǎn)生帶有不同于區(qū)域102中的參數(shù)的參數(shù)的圖像104。圖像104的兩部分之間的差別通常包括不同的顏色、色調(diào)、亮度、透明度/不透明度、分辨率或其他圖像參數(shù)，或這些圖像參數(shù)的組合。這些區(qū)別通常被選擇來增強重建區(qū)域102中的要素相對于該區(qū)域的外部的要素的可見度。為舉例說明，重建區(qū)域102被確定為對應(yīng)于心臟24的相應(yīng)的近似平面的部分，該部分被以圖標110的尖端120為中心的球體相交叉。在這種情況下，重建區(qū)域直接與尖端120配準。重建區(qū)域102的尺寸可以由操作者設(shè)定，通常由操作者通過在顯示器44 (附圖I)上呈現(xiàn)給操作者的圖形用戶界面(GUI)改變尺寸參數(shù)來設(shè)定。在本發(fā)明的一些實施例中，重建區(qū)域的中心可以為除了尖端120之外的點，這使得重建區(qū)域不直接與尖端120配準。例如，該中心可以在由操作者限定的與尖端相關(guān)的固定方向上。另外地或可選擇地，該中心可通過操作者操作指示設(shè)備45來調(diào)整。系統(tǒng)20的操作者可以依照其他標準限定區(qū)域102的尺寸。例如，一個標準可包括從遠端29發(fā)射出超聲波束的方向，操作者可以定義通常在波束方向上的切片的尺寸，用于描述區(qū)域102?？蛇x擇地或附加地，操作者可以使用指示設(shè)備，例如設(shè)備45，結(jié)合顯示器44來描述區(qū)域102的尺寸。在一些實施例中，操作者可以重新定位由指示設(shè)備限定的區(qū)域到顯示器44上的期望位置。
在一些實施例中，只有位于區(qū)域102中的圖像104的要素被顯示在顯示器44上，在該區(qū)域之外的要素被顯示，但沒有圖像信息。例如，處理器43可以設(shè)定區(qū)域102之外的圖像參數(shù)的亮度至有效的零點，或者僅包括一種顏色。參照附圖4A，其為依照本發(fā)明的另一個實施例心臟閃光圖150的示意圖。和圖110一樣，閃光圖150顯不在顯不器44上。閃光圖150與閃光圖100 (附圖3)的不同之處在于閃光圖100基本上只由超聲圖像(圖像104)產(chǎn)生，而圖150中超聲圖像附加至其他類型的圖像。在附圖4A中顯示了 Carto圖155。Carto圖155為3-D彩色編碼或者3-D灰度級編碼的心臟電解剖圖，其可由以下途徑獲得，例如，使用Biosense Webster公司(3333DiamondCanyon Road, Diamond Bar, CA 91765)的Caito-Biosense 導(dǎo)航系統(tǒng)。在顯示器44上，Carto圖155通常在黑色背景上以不同的顏色和陰影顯示。在附圖4A中，Carto圖顯示為主要為 白色的區(qū)域。在顯示器44上顯示為黑色的附圖4A中的區(qū)域151，通過圖中平行的對角斜線陰影表示。閃光圖150通過將從大的超聲圖像形成的重建區(qū)域154附加至圖155而得到。為清楚地表示，該大的超聲圖像并未在附圖4A中示出，但是該大的超聲圖像通常可以覆蓋區(qū)域151的主要部分。在附圖4A中，重建區(qū)域154以點狀區(qū)域表示，且定義了從大超聲圖像產(chǎn)生的較小超聲圖像160。重建區(qū)域154通常類似于球面二角形，且可被想象成通常類似于具有有限厚度的橘子皮的一部分。為舉例說明，假定操作者使用圖標190和配合圖標的一些箭頭連同指示設(shè)備45描繪區(qū)域154，包括其邊界和厚度。例如，箭頭的末端表示為“柄狀”以用于使用者調(diào)整重建區(qū)域的尺寸。盡管如此，可使用其它方便的方法來描述該區(qū)域。圖標190表示導(dǎo)管27的遠端29。以附圖4A中的帶有非平行陰影線的區(qū)域170表示的第一平面，以及表示為線171的第二平面來界定區(qū)域154。兩條曲線172，173之間的間隔部分限定了區(qū)域170，表示區(qū)域154的厚度。閃光圖150中重建區(qū)域154附加至圖155，使得圖像顯示疊加在該區(qū)域上。在重建區(qū)域154和圖155的外部，大的超聲圖像沒有被顯示出(其亮度為零)。上述描述已經(jīng)假定Carto圖被用于閃光圖150中。其他圖像，例如MRI圖或CT圖，也可以替代Carto圖被用于閃光圖中，所有這些圖像均包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。附圖4B為依照本發(fā)明公開的又一個實施例的心臟閃光圖195的示意圖。除下文提到的差別之外，閃光圖195通常類似于閃光圖150，在兩幅圖中以相同的附圖標記表示的要素通常在結(jié)構(gòu)和操作過程中是類似的。在閃光圖195中，操作者將圖155包括在重建區(qū)域的限定中，使得該圖以截斷的方式被重新限定。限定該圖中的截斷的平面在附圖4B中通過橢圓162和線171的一部分164被示意性地表示出來。因此，在圖150中模糊不清的區(qū)域154的一部分166在閃光圖195中對操作者是可見的。在又一個實施例中，操作者可以至少部分看見位于橢圓162中的區(qū)域154的一部分168。參照附圖5，其為依照本發(fā)明的公開的實施例的表示閃光圖的顯示方法的流程圖201。分別關(guān)于附圖3、4A和4B的閃光圖100、150和195解釋了該方法。在初始步驟205中，獲得心臟24的第一空間表示。在附圖3的例子中，第一空間表示包括3-D超聲圖像104 ;在附圖4A和4B的例子中，第一空間表示包括圖155。在可選擇的實施例中，第一空間表示可以包括電解剖圖、CT(計算機斷層掃描成像)圖像、MR(磁共振)圖像，或心臟24的任何其他圖像，或者這些圖像的結(jié)合。在判定步驟207，操作者決定是否有任何其他形式的空間表示要顯示。判定步驟207的結(jié)果通常依賴于操作者可用的空間表示，和/或操作者選擇的選項。在附圖3的例子中，判定步驟207的結(jié)果為否。在附圖4A和4B的例子中，判定步驟207的結(jié)果在第一個關(guān)口為是，在第二個關(guān)口為否。在本發(fā)明的一些實施例中，操作者選擇多于一個的額外空間表示，例如操作者可以選擇CT圖和MR圖，使得通過 步驟207存在多于一個的關(guān)口。如果在判定步驟207的判定為是，則繼續(xù)進行步驟210，在該步驟中，獲得附加的空間表示。該附加的空間表示可以包括參考初始步驟205描述的任何類型。在附圖4A和附圖4B的例子中，該附加的空間表示包括參考附圖4A和4B如上所述的大的超聲圖。該附加的空間表示通?？梢员活A(yù)先獲得，可能在之后重建的片段中。然而，該附加的空間表示可以在流程201的執(zhí)行過程中獲得。在步驟215中，圖像處理器43記錄該兩種表示。因此，參考附圖4A和4B所述的大的超聲圖像被放置成與圖155配準以產(chǎn)生組合或合成的圖像。美國專利No. 6，650，927，其被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的申請人，描述了一種合適的配準技術(shù)，其內(nèi)容作為參考被結(jié)合于本發(fā)明。例如，識別大的超聲圖像和Carto圖155的共同的界標和/或其他基準標志，通常為自動的，但是可選擇地或附加地，通過操作者的輔助來識別。調(diào)整大的超聲圖像的尺寸且將其重新定位和旋轉(zhuǎn)，直到對準共同的特征。操作返回到判定步驟207。如果在判定步驟207的判定為否，操作進入步驟218。在步驟218中，使用者通常使用圖形用戶界面來指定用于顯示合成圖像的參數(shù)。這些參數(shù)限定了空間表示的顯示的可視模式，并包括用于在重建區(qū)域(上文描述的)內(nèi)部顯示的第一顯示參數(shù)和用于在重建區(qū)域外部顯示的第二顯示參數(shù)。這些參數(shù)可包括，尤其是，分辨率、亮度、顏色和透明度(也就是透明的，半透明的或不透明的)。這些參數(shù)還可以包括是否顯示導(dǎo)管或其它器械的圖標。在本發(fā)明的一些實施例中，這些參數(shù)可被預(yù)先選擇，在這種情況下，步驟218可以被認為在步驟205之前執(zhí)行。在步驟220中，定位處理器36確定導(dǎo)管27的遠端29的位置和方向。用于確定導(dǎo)管27的遠端29的位置和方向的方法在上文已描述過，參照附圖I。在步驟225中，如果要顯示導(dǎo)管的圖標則被執(zhí)行，圖像處理器43放置表示導(dǎo)管27的遠端29的圖標110 (附圖3)或圖標190 (附圖4A和4B)與在步驟207已經(jīng)返回否定的回答之后可獲得的圖像進行配準。如果步驟215已經(jīng)被執(zhí)行，則該圖像是合成圖像。如果步驟215未執(zhí)行，該圖像包括第一空間表示。在步驟230中，操作者指定重建區(qū)域相關(guān)于步驟220中確定的端部29的形狀和大小，一般由操作者通過在顯示器44 (附圖I)上呈現(xiàn)給使用者的圖形用戶界面(⑶I)來改變尺寸參數(shù)來實現(xiàn)，和/或通過操作者如上文關(guān)于附圖4所描述的調(diào)整該區(qū)域的尺寸來實現(xiàn)。在本發(fā)明的一些實施例中，使用者可以通過調(diào)整指示設(shè)備45或指定附加的參數(shù)，例如導(dǎo)管27的遠端29在超聲波束方向上的距離，來指定重建區(qū)域的尺寸。在本發(fā)明另外的實施例中，重建區(qū)域的中心可以為導(dǎo)管的遠端。在步驟235中，圖像處理器43根據(jù)步驟230中的輸入值來確定重建區(qū)域的范圍，并且應(yīng)用步驟218中的圖像參數(shù)到該區(qū)域和顯示在顯示器44上的圖像的其余部分。由此，在閃光圖100(附圖3)的情況中，處理器43確定重建區(qū)域102的范圍，并在該區(qū)域內(nèi)和區(qū)域外應(yīng)用步驟218的圖像參數(shù)。位于重建區(qū)域102中心的帶有尖端120的圖標110的參數(shù)也可以被計算。一般的，區(qū)域102中的這些圖像參數(shù)相對于區(qū)域外的參數(shù)來說，為操作者提供了更詳細的，和/或更好的可見度。在閃光圖150 (附圖4A)的情況中，處理器43確定重建區(qū)域154的范圍，并在該區(qū)域內(nèi)和區(qū)域外應(yīng)用步驟218的圖像參數(shù)。區(qū)域154的尺寸只用于大的超聲圖像(參考附圖4A的如上所述)。在閃光圖150中，圖像參數(shù)附加到圖155以使其看上去使下面的超聲圖像的部分模糊，這樣完整的圖155就被顯示出來。除了區(qū)域154的尺寸也被應(yīng)用于圖155外，閃光圖195通常類似于圖150，這樣截取圖以便同操作者定義的區(qū)域154的尺寸相一致。在流程圖201的結(jié)束步驟240中，圖像處理器43將在步驟235中確定的閃光圖的2-D投影呈現(xiàn)在顯示器44上。
通常地，圖像處理器43 (附圖I)重復(fù)流程圖201，從而為操作者提供基本連續(xù)的且 實時的閃光圖?？梢岳斫獾氖?，流程圖201中的步驟無需按照其示出的順序執(zhí)行。例如，步驟210可以先于步驟205執(zhí)行或者與步驟205同時執(zhí)行。其他在步驟上的變化對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。同樣可以理解的是，閃光圖100、150和195在此處是以例子的方式被提供的，其他類型的閃光圖可以在顯示器44上呈現(xiàn)給操作者。例如，參考閃光圖100，操作者可以選擇使顯示器44只顯示區(qū)域102，并且不提供該區(qū)域以外的圖像信息，例如使該區(qū)域之外的部分表示為諸如黑色的一種顏色，而不是使顯示器44同時顯示區(qū)域102和該區(qū)域以外的部分。參考閃光圖150，操作者可以選擇只顯示超聲圖像160，而沒有在該區(qū)域的外部的圖像信息，或者將圖像160附加到圖155上從而使該圖像看來是疊加在該圖上。在后一種情況中，該圖像看上去使圖模糊不清?？蛇x擇地，操作者可以在步驟218中選擇參數(shù)以便通過將該圖像或該圖在它們重疊的地方部分透明而不存在遮擋。參考閃光圖195，操作者可以選擇只顯示截斷圖155，而不顯示超聲圖像160?？蛇x擇地，截斷圖的至少一部分可以為部分透明，使得由區(qū)域154限定的下面的超聲圖像160是可見的。在替代實施例中，此處描述的技術(shù)可用于其他解剖結(jié)構(gòu)，例如心臟之外的器官，例如胃。應(yīng)該理解，上述實施例中描述的內(nèi)容通過舉例的方式引入，并且本發(fā)明不限于上文所顯示和描述的特定的內(nèi)容。而是本發(fā)明的范圍包括上面描述的各種特征的組合或次組合，以及對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說閱讀了前面的描述就會想到的和在現(xiàn)有技術(shù)中沒有公開的它們的變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在顯示器上成像解剖結(jié)構(gòu)的設(shè)備，包括 被配置為在解剖結(jié)構(gòu)的附近定位的器械；和 處理器，被配置為確定器械的位置，產(chǎn)生響應(yīng)于該位置的解剖結(jié)構(gòu)的圖像，限定響應(yīng)于該位置的圖像的部分區(qū)域，將第一顯示參數(shù)應(yīng)用于在該部分區(qū)域內(nèi)的圖像而將不同于第一顯示參數(shù)的第二顯示參數(shù)應(yīng)用于在該部分區(qū)域之外的圖像，以形成合成圖像，并在顯示器上顯示該合成圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中應(yīng)用第二顯示參數(shù)包括顯示部分區(qū)域之外的圖像但在其中沒有圖像信息。
3.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中所述器械包括配置為產(chǎn)生超聲波束的導(dǎo)管，并且其中限定部分區(qū)域包括響應(yīng)于波束的方向描述該區(qū)域的范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及解剖結(jié)構(gòu)的閃光圖。一種用于在顯示器上成像解剖結(jié)構(gòu)的方法，包括獲取解剖結(jié)構(gòu)的初始空間表示并且在解剖結(jié)構(gòu)的附近定位器械。該方法還包括確定該器械的位置并產(chǎn)生響應(yīng)于該位置的解剖結(jié)構(gòu)的一部分的圖像。該方法包括將該圖像附加于初始空間表示來顯示組合的空間表示。
文檔編號A61B8/00GK102793563SQ201210220729
公開日2012年11月28日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月29日
發(fā)明者A.戈瓦里, A.C.阿爾特曼, Y.施沃茨 申請人:韋伯斯特生物官能公司