用于3d超聲體積測量的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于對三維圖像(50)的體積內(nèi)的兩個點(54、56)之間的距離(58)的測量的超聲成像系統(tǒng)和方法。為了避免通常已知的透視縮短效應(yīng)，根據(jù)所述透視縮短效應(yīng)，由系統(tǒng)測得的距離比所述兩個點(54、56)之間的實際距離(58)更短，對光標(53)的深度上的控制在提供給所述用戶時在所述顯示器上的所述圖像(50)中示出。另外，可以向用戶給出所述光標(53)與所述體積內(nèi)的結(jié)構(gòu)(52)碰撞的指示(72)，以允許所述用戶更方便地從所述顯示器上示出的所述平面來評估所述光標的所述移動。由此，可以避免所述透視縮短效應(yīng)的發(fā)生。
【專利說明】
用于3D超聲體積測量的系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于確定體積(例如，患者的解剖部位)的三維超聲圖像中的第一點與第二點之間的距離的超聲成像系統(tǒng)和方法。本發(fā)明還涉及用于實現(xiàn)這樣的方法的計算機程序。

【背景技術(shù)】
[0002]在三維超聲成像或者體積成像中，三維圖像的采集是通過進行穿過感興趣體積進行切片的許多二維掃描來完成。因此，采集互相靠近放置的大量二維圖像。通過適當(dāng)?shù)膱D像處理，可以根據(jù)該大量二維圖像來建造感興趣體積的三維圖像。在顯示器上以適當(dāng)?shù)男问綖槌曄到y(tǒng)的用戶顯示從大量二維圖像采集的三維信息。
[0003]另外，在三維超聲成像中，常常存在對被檢查體積內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu)進行測量的需要。為了用戶的方便，在其中用戶可以直接在含有那些解剖結(jié)構(gòu)的三維體積的經(jīng)繪制的圖像上測量的三維超聲成像系統(tǒng)上，測量能力是可用的。這種所謂的“玻璃上”測量方法對于用戶是非常容易和方便的。然而，該技術(shù)易受所謂的“透視縮短效應(yīng)(fore-shorteningeffect) ”影響。如果被測量的結(jié)構(gòu)與三維體積的投影圖像的平面不在同一平面中，那么如屏幕上看到的結(jié)構(gòu)之間測得的距離將小于實際三維空間中的結(jié)構(gòu)之間的真實距離。
[0004]因此，已經(jīng)預(yù)期對三維超聲圖像執(zhí)行測量的超聲系統(tǒng)和方法。參考文獻US2011/0066031 Al公開了提供用于執(zhí)行三維測量并且包括超聲數(shù)據(jù)采集單元的超聲系統(tǒng)的實施例，所述超聲數(shù)據(jù)采集單元被配置為向靶目標發(fā)射超聲信號并且接收從靶目標反射的超聲回波信號以采集超聲數(shù)據(jù)。另外，它包括用戶接口和處理器，所述用戶接口被配置為接收來自用戶的輸入數(shù)據(jù)，所述處理器被配置為基于從超聲數(shù)據(jù)導(dǎo)出的體積數(shù)據(jù)來形成三維超聲圖像、基于輸入數(shù)據(jù)來建立3D超聲圖像上的兩個或更多個點、生成3D超聲圖像上建立起的兩個或更多個點之間的連接數(shù)據(jù)、并且基于輸入數(shù)據(jù)和連接數(shù)據(jù)來測量建立起的兩個或更多個點之間的距離。
[0005]存在進一步改進這樣的三維超聲系統(tǒng)的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)改進的超聲系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于實現(xiàn)這樣的方法的計算機程序。
[0007]在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種用于提供體積的三維圖像的超聲成像系統(tǒng)。所述超聲成像系統(tǒng)包括:換能器陣列，其被配置為提供超聲接收信號；控制單元，其被配置為接收所述超聲接收信號并且提供表示所述三維圖像的顯示數(shù)據(jù)，其中，所述控制單元還被配置為確定在所述三維圖像中識別出的第一點與第二點之間的距離；顯示器，其被配置為接收所述顯示數(shù)據(jù)并且提供所述體積的所述三維圖像和用于識別所述第一點和所述第二點的光標；以及輸入設(shè)備，其被配置為向所述控制單元提供輸入數(shù)據(jù)，其中，所述輸入數(shù)據(jù)包括所述光標的移動，并且其中，所述超聲成像系統(tǒng)被配置為使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述顯示器上提供的所述三維圖像的平面中的所述光標的第一移動和垂直于所述平面的所述光標的第二移動。
[0008]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于確定體積的三維超聲圖像中的第一點與第二點之間的距離的方法。所述方法包括以下步驟:將所述三維超聲圖像與用于識別所述第一點和所述第二點的光標一起顯示在顯示器上；基于輸入數(shù)據(jù)平行于所述顯示器上提供的平面來移動所述光標以識別所述第一點和所述第二點中的至少一個的第一坐標和第二坐標；基于輸入數(shù)據(jù)來垂直于所述顯示器上提供的所述平面移動所述光標以識別相應(yīng)的點的第三坐標；如果所述光標與所述體積內(nèi)顯示的結(jié)構(gòu)碰撞，則提供指示；并且確定所述第一點與所述第二點之間的所述距離。
[0009]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種計算機程序，所述計算機程序包括用于在所述計算機程序在計算機上被執(zhí)行時令所述計算機執(zhí)行這樣的方法的步驟的程序代碼單元。
[0010]本發(fā)明的基本思想是通過為用戶提供將測量光標直接放置到所述體積中以接觸所述三維圖像中待測量的所述結(jié)構(gòu)的能力來克服“透視縮短效應(yīng)”。
[0011]由此，可以克服用戶僅可以將所述光標放置在所述顯示器上示出的平面中的問題。另外，用戶不需要廣泛地旋轉(zhuǎn)所述三維體積以找到其中可能將所述光標定位在接觸所述三維體積中的結(jié)構(gòu)的適當(dāng)位置處的適當(dāng)位置。作為替代，所述用戶可以首先將所述光標定位在所述顯示器上示出的所述三維體積的平面中，并且接著可以使所述光標“潛入”到所述體積中直到它接觸所述結(jié)構(gòu)。
[0012]除用于將端點放置在所述屏幕的維度(例如，X維度和y維度)中的軌跡球外，用戶被提供有例如針對Z維度的光標端點深度控制。在例如利用軌跡球?qū)⑺龅谝稽c或所述第二點放置在待測量的結(jié)構(gòu)上的平面中之后，所述用戶接著使用所述端點深度控制來將所述光標向下移動到所述體積中。在全部兩個點被以相同的方式放置之后，所述超聲成像系統(tǒng)計算所述點之間的真實三維距離。然后，所述超聲成像系統(tǒng)可以將所述距離顯示為“長度”測量結(jié)果。
[0013]因此，可以確保所述第一點和所述第二點接觸所述結(jié)構(gòu)并且將不在所述體積內(nèi)的某處浮動。因此，“透視縮短效應(yīng)”不會發(fā)生。
[0014]從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選的實施例。應(yīng)當(dāng)理解，所要求保護的方法具有與要求保護的設(shè)備和從屬權(quán)利要求中限定的相似和/或同樣的優(yōu)選實施例。
[0015]在一個實施例中，所述超聲成像系統(tǒng)被配置為在已經(jīng)完成所述第一移動之后使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述第二移動。由此，用戶可以首先在所述顯示器上示出的所述平面內(nèi)移動光標。如果已經(jīng)到達適當(dāng)?shù)奈恢?，那么所述用戶接著可以固定該位置，并且因此相?yīng)的第一或第二的第一和第二坐標被確定。接下來，所述用戶可以垂直于所述平面移動所述光標以適當(dāng)?shù)胤胖盟龉鈽私佑|待測量的所述結(jié)構(gòu)。由此，可以確定所述第三坐標。由于所述第一坐標和所述第二坐標可以在該第二移動期間保持固定，因此幫助所述三維圖像內(nèi)的對齊和取向。
[0016]在另一個實施例中，所述超聲成像系統(tǒng)被配置為同時使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述第二移動和所述第一移動。由此，雖然需要所述三維圖像內(nèi)的高級導(dǎo)航，但是可以加速對所述光標的定位。
[0017]在另一個實施例中，所述超聲成像系統(tǒng)被配置為自動地進行所述第二移動。這也可以在接下來進行所述第一移動和所述第二移動的情況下提供。然而，這也可以在與所述第一移動同時進行所述第二移動的情況下提供?？梢砸赃@樣的方式來進行所述自動第二移動，即采取能夠確定所述光標與從進行所述第一移動的所述平面起始的所述體積內(nèi)的結(jié)構(gòu)之間的第一碰撞的碰撞檢測。換言之，所述超聲成像系統(tǒng)將所述光標自動地向下移動到所述第三維度中，并且檢測所述光標與所述結(jié)構(gòu)之間的碰撞的所述第一點。在隨所述第一移動之后進行所述第二移動的情況下，可以使得所述用戶能夠經(jīng)經(jīng)由所述輸入設(shè)備來激活所述自動第二移動，例如通過點擊對應(yīng)的按鈕來激活。另外，可以使得所述用戶能夠人工校正所述碰撞點的位置。在同時進行所述第一移動和第二移動的情況下，可以使得所述用戶能夠在進行所述第一移動的同時讓所述自動第二移動被激活，即更改所述第一坐標和所述第二坐標。接著，將連續(xù)地確定對應(yīng)的第三坐標?？梢韵蛩鲇脩羰境鏊龅谌鴺恕Ｓ纱?，可以提供所述用戶能夠在進行所述第一移動的同時所述跟蹤結(jié)構(gòu)的表面的優(yōu)勢。這可以幫助得到所述顯示器上示出的所述結(jié)構(gòu)的三維形狀的印象。
[0018]在另一個實施例中，所述超聲成像系統(tǒng)還被配置為如果所述光標與所述體積內(nèi)的結(jié)構(gòu)碰撞則提供指示。由此，更進一步地幫助在所述體積內(nèi)定位所述第一點和所述第二點。通過提供可以是諸如視覺指示、聽覺指示或者觸覺感覺指示的任何適當(dāng)類型的指示，所述用戶現(xiàn)在可以在所述第一移動期間在所述顯示器上示出的所述平面中定位所述光標。然后，可以在不需要改變所述顯示器上示出的視圖的透視關(guān)系的情況下進行所述第二移動。當(dāng)在所述光標與結(jié)構(gòu)(例如，所述體積內(nèi)的解剖結(jié)構(gòu))接觸或者碰撞的情況下提供了指示時，雖然由于所述第二移動僅垂直于示出的平面因而它在所述顯示器上不可見，但是可以進行所述第二移動。這甚至更加幫助對所述超聲成像系統(tǒng)進行輸入并且在對體積的觀察期間進行測量。
[0019]在另一個實施例中，所述指示是所述顯示器上顯示的視覺指示。由此，經(jīng)由所述輸入設(shè)備移動所述光標并且觀看所述顯示的用戶可以容易地認出其本身可以被顯示在所述顯示器上的所述視覺指示。當(dāng)顯示器已經(jīng)在超聲成像系統(tǒng)中時，不需要另外的單元來提供視覺指示。
[0020]在另一個實施例中，所述視覺指示是所述顯示器上出現(xiàn)的標記或所述光標的外觀變化。光標的外觀變化可以使認出所述光標與結(jié)構(gòu)碰撞更明顯。由于所述光標當(dāng)然將由在所述屏幕上適當(dāng)?shù)囟ㄎ凰龉鈽说挠脩粲^察，因此它的外觀變化立即被認出。作為備選，標記可以出現(xiàn)在所述顯示器上。所述標記可以是適合于指示所述光標與所述結(jié)構(gòu)之間的碰撞的任何符號或短語。例如，所述標記可以是感嘆號或所述顯示器的部分中出現(xiàn)的短語“結(jié)構(gòu)被接觸”。最后，所述視覺指示也可以是光，尤其是當(dāng)所述光標與所述結(jié)構(gòu)碰撞時點亮的彩色光。
[0021]在另一個實施例中，所述光標的外觀變化令所述光標點亮或消失。具體而言，當(dāng)所述光標到達所述結(jié)構(gòu)時，隱藏線機制可以令所述光標消失到所述結(jié)構(gòu)中，為所述用戶提供所述結(jié)構(gòu)由所述光標接觸的視覺指示。作為備選，當(dāng)所述光標在所述結(jié)構(gòu)中時，所述光標也可以點亮。由此，提供針對所述光標的外觀變化的容易認出的選項。
[0022]在另一個實施例中，所述視覺指示是所述體積內(nèi)的所述結(jié)構(gòu)的外觀變化。由于所述結(jié)構(gòu)通常比所述光標明顯更大，因此所述結(jié)構(gòu)的外觀變化可以提供所述光標接觸所述結(jié)構(gòu)的更加明顯的視覺指示。所述結(jié)構(gòu)的外觀變化可以分別被實現(xiàn)為例如所述組織和所述結(jié)構(gòu)的顏色變化。在另一個范例中，所述結(jié)構(gòu)的亮度可以作為所述顏色變化的補充或替代而改變。另外，一旦所述光標與所述結(jié)構(gòu)碰撞，則所述結(jié)構(gòu)也可以切換到搏動的狀態(tài)?？梢岳缤ㄟ^所述結(jié)構(gòu)的顏色和/或亮度的動態(tài)變化來實現(xiàn)這樣的搏動。
[0023]在另一個實施例中，所述超聲成像系統(tǒng)還包括揚聲器，并且其中，所述指示是經(jīng)由所述揚聲器提供的聽覺指示。作為對所述視覺指示的補充或替代，可以向所述用戶提供聽覺指示。由此，即使當(dāng)不檢查所述顯示器時，所述用戶也可以進行所述第二移動。當(dāng)所述光標接觸所述結(jié)構(gòu)時，聲音或樂音提供所述光標被適當(dāng)?shù)囟ㄎ坏闹甘尽?br> [0024]在另一個實施例中，所述指示是經(jīng)由所述輸入設(shè)備提供的觸覺感覺指示。作為對所述視覺指示和所述聽覺指示中的每個的補充或替代，可以提供所述光標接觸所述結(jié)構(gòu)的觸覺指示。例如，當(dāng)所述光標與所述體積中的所述結(jié)構(gòu)碰撞時，所述輸入設(shè)備可以提供震動運動(rumble movement)。同樣地，由此，即使當(dāng)不檢查所述顯示器時，所述用戶也可以進行所述第二移動。一旦所述光標接觸所述結(jié)構(gòu)，則所述用戶將接收迅速并且立即的指示。
[0025]在另一個實施例中，所述超聲系統(tǒng)還被配置為使得能夠?qū)崿F(xiàn)輸入所述第一點與所述第二點之間的測量路徑，并且其中，所述距離是沿著所述測量路徑而被確定的。因此，除了簡單的點對點測量，也可以完成沿著不同測量路徑的其他長度測量。
[0026]在另一個實施例中，所述超聲系統(tǒng)被配置為通過識別所述體積內(nèi)的至少一個另外的點和/或通過選擇將所述第一點和所述第二點連接的幾何形狀來輸入所述測量路徑。例如，可以應(yīng)用如通過連接點限定的用戶限定測量路徑。還可以使用幾何標準形狀，例如橢圓、圓的部分以及二次或甚至更高次的樣條函數(shù)。
[0027]在另一個實施例中，所述系統(tǒng)還包括:波束形成器，其被配置為控制所述換能器陣列以沿著大量掃描線來掃描所述體積，并且還被配置為接收所述超聲接收信號并且提供圖像信號；信號處理器，其被配置為接收所述圖像信號并且提供圖像數(shù)據(jù)；圖像處理器，其被配置為從所述信號處理器接收所述圖像數(shù)據(jù)并且提供顯示數(shù)據(jù)。由此，可以提供用來捕獲并且顯示所述體積的三維圖像的適當(dāng)?shù)男盘柼幚砗涂刂品桨浮?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]參考下文描述的(一個或多個)實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將是顯而易見的，并且將參考下文描述的(一個或多個)實施例對本發(fā)明的這些和其他方面進行說明。在以下附圖中:
[0029]圖1示出了根據(jù)實施例的超聲成像系統(tǒng)的示意性圖示；
[0030]圖2示出了根據(jù)對圖1中的超聲系統(tǒng)的細化的超聲系統(tǒng)的示意性方框圖；
[0031]圖3示出了關(guān)于超聲探頭的示范性體積的示意性表示；
[0032]圖4a和圖4b示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的兩個點之間的距離的面內(nèi)測量；
[0033]圖5a和圖5b示出了兩個點之間的距離的面外測量和“透視縮短效應(yīng)”的發(fā)生；
[0034]圖6a和圖6b示出了根據(jù)實施例的兩個點之間的距離的面內(nèi)測量；
[0035]圖7a和圖7b示出了根據(jù)避免“透視縮短效應(yīng)”的實施例的兩個點之間的距離的面外測量；并且
[0036]圖8示出了根據(jù)實施例的方法的示意性流程圖。

【具體實施方式】
[0037]圖1示出了根據(jù)實施例的超聲系統(tǒng)10的示意性圖示，具體而言是醫(yī)學(xué)超聲三維成像系統(tǒng)的示意性圖示。超聲系統(tǒng)10適于檢查解剖部位的體積，具體是患者12的解剖部位的體積。超聲系統(tǒng)10包括具有至少一個換能器陣列的超聲探頭14，所述換能器陣列具有用于發(fā)射和/或接收超聲波的大量換能器元件。在一個范例中，換能器元件每個可以以具有特定脈沖周期的至少一個發(fā)射脈沖(具體是多個后繼發(fā)射脈沖)的形式來發(fā)射超聲波。換能器元件可以例如被以一維行來布置，例如用于提供可以圍繞軸機械地移動或轉(zhuǎn)動的二維圖像。另外，換能器元件可以被以二維陣列來布置，具體用于提供多平面或者三維圖像。
[0038]一般而言，可以以三種不同的方式來獲得大量二維圖像，每個二維圖像沿著特定聲學(xué)線或者掃描線(具體是掃描接收線)。首先，用戶可以經(jīng)由人工掃描來得到大量圖像。在這種情況下，超聲探頭可以包括可以保存掃描線或者掃描平面的位置和取向的軌跡位置感測設(shè)備。然而，這當(dāng)前并未被預(yù)期。其次，換能器可以在超聲探頭內(nèi)自動地機械掃描。如果使用一維換能器陣列，則可以是這種情況。第三，優(yōu)選地，換能器的定相二維陣列被定位在超聲探頭內(nèi)并且超聲波束被電子掃描。超聲探頭可以由系統(tǒng)的用戶(例如，醫(yī)學(xué)人員或者醫(yī)生)手持。超聲探頭14被應(yīng)用到患者12的身體，以使得提供患者12中的解剖部位的圖像。
[0039]另外，超聲系統(tǒng)10具有經(jīng)由超聲系統(tǒng)10來控制三維圖像的供應(yīng)的控制單元16。如以下將更詳細地解釋地，控制單元16不僅控制經(jīng)由超聲探頭14的換能器陣列的數(shù)據(jù)采集，而且控制從由超聲探頭14的換能器陣列接收到的超聲波束的回波來形成三維圖像的信號和圖像處理。
[0040]超聲系統(tǒng)10還包括用于向用戶顯示三維圖像的顯示器18。另外，提供輸入設(shè)備20，輸入設(shè)備20可以包括鍵或者鍵盤22和另外的輸入設(shè)備，例如軌跡球24。輸入設(shè)備20可以被連接到顯示器18或者直接被連接到控制單元16。
[0041]圖2示出了超聲系統(tǒng)10的示意性方框圖。如以上已經(jīng)闡述的，超聲系統(tǒng)10包括超聲探頭(PR) 14、控制單元(⑶)16、顯示器(DI) 18和輸入設(shè)備(ID) 20。如以上進一步地闡述的，探頭14包括定相二維換能器陣列26。一般而言，控制單元(⑶)16可以包括中央處理單元28，中央處理單元28可以包括模擬和/或數(shù)字電子器件電路、處理器、微處理器等，以協(xié)調(diào)整個圖像采集和供應(yīng)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，中央處理單元28不需要是超聲系統(tǒng)10內(nèi)的單獨的實體或單元。它可以是控制單元16的部分并且大體上是硬件或軟件實現(xiàn)的。當(dāng)前區(qū)別只是出于圖示目的而做出的。
[0042]作為控制單元16的部分的中央處理單元28可以控制波束形成器，并且由此控制得到體積40的什么圖像以及如何得到這些圖像。波束形成器30生成驅(qū)動換能器陣列26的電壓，確定部分重復(fù)頻率，它可以對發(fā)射的波束和接收或(一個或多個)接收波束進行掃描、聚焦或變跡，并且還可以對由換能器陣列26返回的回波電壓流進行放大濾波和數(shù)字化。另外，控制單元16的中央處理單元28可以確定通用掃描策略。這樣的通用策略可以包括期望的體積采集率、體積的橫向范圍、體積的高度范圍、最大和最小線密度、掃描線時間和線密度。
[0043]波束形成器30還接收來自換能器陣列26的超聲信號并且將它們作為圖像信號轉(zhuǎn)發(fā)。
[0044]另外，超聲系統(tǒng)10包括接收圖像信號的信號處理器34。信號處理器34大體上被提供用于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波(例如，帶通濾波)以及檢測和壓縮接收到的超聲回波或者圖像信號(例如，減小接收到的超聲回波或者圖像信號的動態(tài)范圍)。信號處理器轉(zhuǎn)發(fā)圖像數(shù)據(jù)。
[0045]另外，超聲系統(tǒng)10包括圖像處理器36，圖像處理器36將從信號處理器34接收的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為最終在顯示器18上示出的顯示數(shù)據(jù)。具體而言，圖像處理器36接收圖像數(shù)據(jù)、對圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理并且可以將它存儲在圖像存儲器中。這些圖像數(shù)據(jù)接著被進一步進行后處理以經(jīng)由顯示器18來提供對于用戶最方便的圖像。在當(dāng)前情況下，具體而言，圖像處理器36可以從采集到的大量二維圖像來形成三維圖像。
[0046]用附圖標記38來一般地描繪用戶接口，并且用戶接口包括顯示器18和輸入設(shè)備20。它也可以包括另外的輸入設(shè)備，例如軌跡球、鼠標或甚至可以被提供在超聲探頭14本身上的另外的按鈕。另外，中央處理單元28接收由用戶經(jīng)由輸入設(shè)備20輸入的所有數(shù)據(jù)，并且控制經(jīng)由顯示器18和圖像處理器36向用戶的輸出。因此，中央處理單元28也可以控制整個用戶接口 38。
[0047]可以應(yīng)用本發(fā)明的三維超聲系統(tǒng)的具體范例是 申請人:銷售的CX50CompactXtreme超聲系統(tǒng)，尤其是連同 申請人:的X7_2t TEE換能器或者使用 申請人:的xMATRIX技術(shù)的另一換能器。一般而言，如在Philips iE33系統(tǒng)上找到的矩陣換能器系統(tǒng)或者如在例如PhilipsiU22和HD15系統(tǒng)上找到的機械3D/4D換能器技術(shù)可以應(yīng)用本發(fā)明。
[0048]圖3示出了關(guān)于超聲探頭14的體積40的范例。由于超聲探頭14的換能器陣列被布置為定相二維電子掃描陣列，所以該范例中描繪的示范性體積40是扇形類型的。因此，可以通過高度角42和橫向角44來表達體積40的大小?？梢酝ㄟ^以每線的秒為單位的所謂的線時間來表達體積40的深度46。這是掃描特定掃描線所花費的掃描時間。在圖像采集期間，以這樣的方式由波束形成器30來操作超聲探頭14的二維換能器陣列，即按順序沿著大量掃描線來掃描體積40。然而，在多線接收處理中，單個發(fā)射波束可以照亮大量(例如，4個)接收掃描線，沿所述接收掃描線并行采集信號。如果這樣，則接收線的這樣的集合然后順序地在體積40上被電子地掃描。
[0049]圖4a和4b示出了圖像50的截屏的示意性表示。圖像50示出已經(jīng)被掃描的體積40內(nèi)的結(jié)構(gòu)52。另外，示出了如何根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)來進行對距離的面內(nèi)測量。附圖提供了可以在超聲成像系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上提供的體積40的三維圖像50的常規(guī)截屏。
[0050]在三維圖像50中，結(jié)構(gòu)52被顯示為它是從由換能器陣列26采集到的并且經(jīng)由信號處理器34和圖像處理器36處理的數(shù)據(jù)來處理。結(jié)構(gòu)52例如可以是患者的解剖部位的任何部分，例如血管、心臟或如以下附圖中描繪的皺紋曲面中的不同的波紋。
[0051]在用戶想要在查看圖4a中的圖像50時測量距離的情況下，用戶可以選擇第一點54和第二點56。由于可從圖4b導(dǎo)出，點54與點56之間的距離58等于用戶在查看圖4a中的圖像50時已經(jīng)標記的結(jié)構(gòu)52上的兩個點之間的實際距離。因此，第一點54與第二點56之間的線性測量路徑60將給出將被確定為向用戶示出的距離58的兩個點54、56之間的實際距離。
[0052]然而，圖5a和圖5b示出了兩個點54和56不位于與圖5a中的圖像50中示出的相同的查看平面內(nèi)的情況。如果用戶標記圖5a中的圖像50中的兩個點54和56，那么由超聲成像系統(tǒng)10確定的兩個點54、56之間的距離將比結(jié)構(gòu)52上的兩個點54、56之間的實際距離更短。這意味著用戶在查看圖5a中的圖像50時想要已經(jīng)標記的點沒有被標記。
[0053]這能從圖5b清楚地導(dǎo)出。圖5b示出了圖5a被旋轉(zhuǎn)90°的結(jié)構(gòu)。平面62與查看圖5a中的圖像50時向用戶示出的平面相對應(yīng)。由于它能從圖5b導(dǎo)出，所以第一點54位于平面62內(nèi)，同時結(jié)構(gòu)52的對應(yīng)部分也位于平面62內(nèi)。然而，由于結(jié)構(gòu)52延伸通過體積40，所以查看圖5a中的圖像50時用戶已經(jīng)選定的第二點56不與查看圖5a中的圖像50時用戶想要已經(jīng)選定的結(jié)構(gòu)52上的真實第二點64相對應(yīng)。因此，由于只有沿著測量路徑60和平面62內(nèi)的距離被確定，所以兩個點54與56之間確定的距離將比實際距離更短。然而，它是用戶想要由超聲成像系統(tǒng)10確定的實際距離。這被稱為“透視縮短效應(yīng)”。
[0054]圖6a和6b示出了根據(jù)實施例的第一點54與第二點56之間的距離58的面內(nèi)測量。向用戶示出了如圖6a中描繪的體積40的圖像50。圖像50在平面62內(nèi)。在平面62內(nèi)，可以確定點54、點56中的每一個的第一坐標66 (例如，X維度)和第二坐標68 (例如，Y維度)。例如，這可以通過移動光標53通過圖像以及因此通過平面62來進行。用戶可以在結(jié)構(gòu)52上移動光標53，并且移動應(yīng)當(dāng)形成待測量的距離58的端點中的一個的結(jié)構(gòu)52的點。因此，用戶將平面62和如圖6a所示的視圖中的光標移動到例如第一點54的位置。接著，用戶可以通過點擊對應(yīng)的按鈕或其他方法來確認光標53的位置?，F(xiàn)在，在不改變?nèi)鐖D6a所示的視圖的情況下，可以向用戶給出深度上的控制以將光標53適當(dāng)?shù)胤胖迷诘谌S度70中。由于當(dāng)查看如圖6a所示的圖像50時，第三維度70中的光標53的移動不能被用戶認出，所以視覺指示器72被提供在顯示器18上并且在圖像50中以通知用戶光標53已經(jīng)接觸結(jié)構(gòu)52。被示為圖6a中的視覺指示器72的感嘆號僅具有示范性的性質(zhì)?？梢允褂弥挥性诠鈽藢嶋H接觸結(jié)構(gòu)52的情況下才可見的其他符號或短語。作為替代或補充，可以提供的是，根據(jù)隱藏線機制，當(dāng)光標53進入結(jié)構(gòu)52時光標53消失。另外，可以提供的是，當(dāng)光標和結(jié)構(gòu)52碰撞時，光標點亮和/或結(jié)構(gòu)52點亮。
[0055]在平面62內(nèi)移動光標53被稱為“第一移動”。垂直于平面62移動光標53被稱為“第二移動”。由于第一移動和第二移動已經(jīng)被描述為接連進行，因此必須強調(diào)，這僅是進行第一移動和第二移動的一個可能的實施例。也可以提供同時進行第一移動和第二移動。
[0056]圖7a和7b示出了光標53的這種“深度上的控制”可以如何避免透視縮短效應(yīng)。
[0057]首先，如圖7a和圖7b所示，光標53可以是任何適合的形式。它可以具有箭頭、十字線或其他的形式，以適當(dāng)?shù)刈R別用戶可能想選擇的結(jié)構(gòu)52的部分。
[0058]如以上所解釋的，現(xiàn)在用戶可以通過首先在平面62中移動光標53確定第一坐標66和第二坐標68來在圖7a所示的視圖中選擇第一點54，并且接著執(zhí)行沿第三維度70到體積40的深度中的光標53的第二移動，直到由視覺指示器72指示光標53和結(jié)構(gòu)52碰撞。接著可以同樣地選擇第二點56。
[0059]由于能從旋轉(zhuǎn)90°的視圖導(dǎo)出并且在圖7b中示出，由此，可以適當(dāng)?shù)卮_定兩個點54、56之間的距離58，其中，第二點56不位于平面62內(nèi)。第一點54和第二點56可以被設(shè)定為接觸結(jié)構(gòu)52。另外，這全都可以在不改變?nèi)鐖D7a中描繪的視圖的情況下完成。接著，可以適當(dāng)?shù)卮_定第一點54與第二點56之間的距離58。
[0060]作為對視覺指示器72的補充或替代，也可以提供聽覺指示器或者觸覺感覺指示器。返回參考圖1，超聲成像系統(tǒng)10的顯示器18或者任何其他部分可以包括揚聲器73，揚聲器73可以被配置為在光標53與結(jié)構(gòu)52碰撞的情況下制造聲音或樂音以提供聽覺指示器74。
[0061]另外，再次作為對視覺指示器72和聽覺指示器74的補充或替代，可以例如通過將震動機構(gòu)75包括到輸入設(shè)備20中來提供觸覺感覺指示器76。由此，當(dāng)使用輸入設(shè)備20將光標53圍繞體積移動時用戶可以感覺光標何時與體積碰撞。
[0062]另外，超聲成像系統(tǒng)10可以被配置從而為用戶提供測量第一點54與第二點56之間的距離的可能性，所述距離不僅作為沿著連接兩個點54、56的直線的最短距離而且作為沿著任何其他測量路徑78的最短距離。為了限定該備選測量路徑78，用戶可以通過進行如以上解釋的第一移動和第二移動來設(shè)定體積中的另外的點79，或者可以應(yīng)用標準幾何形狀(例如，橢圓)以將第一點54和第二點56連接。
[0063]圖8示出了方法80的實施例的示意性方框圖。方法在步驟82中開始。在第一步驟SI中，三維超聲圖像50與用于識別第一點54和第二點56的光標53 —起在顯示器18上被示出。這樣的圖像可以是如圖6a和圖7a所示的圖像中的一個。
[0064]接著，在步驟S2中，基于用戶的輸入數(shù)據(jù)平行于顯示器18上提供的平面來移動光標，以識別第一點54和第二點56中的至少一個的第一坐標66和第二坐標68。
[0065]在已經(jīng)限定第一坐標66和第二坐標68之后，在步驟S3中，基于用戶的輸入數(shù)據(jù)垂直于顯示器上提供的平面62來移動光標53，以識別相應(yīng)的點的第三坐標70。
[0066]當(dāng)進行步驟S3中的該第二移動時，在步驟S4中，控制光標是否與結(jié)構(gòu)52碰撞。如果不是的話，那么沒有對顯示的修改發(fā)生，并且方法在如線86指示的循環(huán)中運行。如果是的話，那么給出光標53與結(jié)構(gòu)52碰撞的指示。這可以是如以上解釋的視覺指示72、聽覺指示74或觸覺感覺指示76。在步驟S5中給出相應(yīng)的指示。現(xiàn)在以設(shè)定第三坐標70。在目前為止只限定了一個點的情況下，方法返回由箭頭87指示的步驟S2之前，以還限定相應(yīng)的第二點的坐標。
[0067]在兩個點已經(jīng)被限定之后，在步驟S6中，確定兩個點54與56之間的距離58。接著方法在步驟90中結(jié)束。
[0068]然而，步驟S2和S3不一定必須相繼地進行。也可能如由虛線箭頭88指示的在步驟SI之后，可以直接并行地進行平面內(nèi)的第一移動和垂直于平面的第二移動。接著用戶可以同時移動光標53以同時限定全部三個坐標66、68、70。
[0069]盡管已經(jīng)在附圖和前文的描述中詳細說明并描述了本發(fā)明，但這種說明和描述被視為說明性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權(quán)利要求書，在實踐要求保護的本發(fā)明時，能夠理解并實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變型。
[0070]在權(quán)利要求書中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。單個元件或其他單元可以滿足權(quán)利要求中記載的若干項目的功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組口 ο
[0071]計算機程序可以被存儲/分布在適合的介質(zhì)上，例如與其他硬件一起提供或作為其他硬件的部分提供的光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但是也可以被以其他形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他的有線或無線的電信系統(tǒng)分布。
[0072] 權(quán)利要求中的任何附圖標記都不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提供體積(40)的三維圖像(50)的超聲成像系統(tǒng)(10)，所述超聲成像系統(tǒng)(10)包括: 換能器陣列(26)，其被配置為提供超聲接收信號， 控制單元(16)，其被配置為接收所述超聲接收信號并且提供表示所述三維圖像的顯示數(shù)據(jù)，其中，所述控制單元(16)還被配置為確定在所述三維圖像中識別出的第一點與第二點之間的距離(58)， 顯示器(18)，其被配置為接收所述顯示數(shù)據(jù)并且提供所述體積(40)的所述三維圖像(50)和用于識別所述第一點(54)和所述第二點(56)的光標(53)，以及 輸入設(shè)備(20)，其被配置為向所述控制單元(16)提供輸入數(shù)據(jù)，其中，所述輸入數(shù)據(jù)包括所述光標(53)的移動，并且 其中，所述超聲成像系統(tǒng)(10)被配置為使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述顯示器(18)上提供的所述三維圖像(50)的平面￠2)中的所述光標(53)的第一移動和垂直于所述平面￠2)的所述光標(53)的第二移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述超聲成像系統(tǒng)(10)被配置為在已經(jīng)完成所述第一移動之后使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述第二移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述超聲成像系統(tǒng)(10)被配置為同時使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述第二移動和所述第一移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述超聲成像系統(tǒng)(10)還被配置為如果所述光標(53)與所述體積(40)內(nèi)的結(jié)構(gòu)(52)碰撞則提供指示(72、74、76)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述指示是所述顯示器(18)上顯示的視覺指示(72)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述視覺指示(72)是所述顯示器(18)上出現(xiàn)的標記或所述光標(53)的外觀變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述光標(53)的所述外觀變化令所述光標(53)點亮或者消失。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述視覺指示(72)是所述體積(40)內(nèi)的所述結(jié)構(gòu)(52)的外觀變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述超聲成像系統(tǒng)(10)還包括揚聲器(73)，并且其中，所述指示(72、74、76)是經(jīng)由所述揚聲器(73)提供的聽覺指示(74)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述指示(72、74、76)是經(jīng)由所述輸入設(shè)備(20)提供的觸覺感覺指示(76)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述超聲成像系統(tǒng)(10)還被配置為使得能夠?qū)崿F(xiàn)輸入所述第一點(54)與所述第二點(56)之間的測量路徑(60)，并且其中，所述距離(58)沿著所述測量路徑￠0)而被確定。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述超聲系統(tǒng)被配置為通過識別所述體積(40)內(nèi)的至少一個另外的點(79)和/或通過選擇將所述第一點(54)和所述第二點(56)連接的幾何形狀來輸入所述測量路徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括: 波束形成器(30)，其被配置為控制所述換能器陣列(26)以沿著大量掃描線(59)來掃描所述體積(40)，并且還被配置為接收所述超聲接收信號并且提供圖像信號， 信號處理器(34)，其被配置為接收所述圖像信號并且提供圖像數(shù)據(jù)， 圖像處理器(36)，其被配置為從所述信號處理器(34)接收所述圖像數(shù)據(jù)并且提供顯示數(shù)據(jù)。
14.一種用于確定體積(40)的三維超聲圖像中的第一點(54)與第二點(56)之間的距離(58)的方法(80)，所述方法包括以下步驟: 將所述三維超聲圖像與用于識別所述第一點(54)和所述第二點(56)的光標(53) —起顯示(SI)在顯示器(18)上， 基于輸入數(shù)據(jù)來平行于所述顯示器上提供的平面出2)來移動(S2)所述光標(53)以識別所述第一點和所述第二點(56)中的至少一個的第一坐標￠6)和第二坐標(68)，基于輸入數(shù)據(jù)來垂直于所述顯示器上提供的平面￠2)來移動(S3)所述光標(53)以識別相應(yīng)的點的第三坐標(70)， 如果所述光標(53)與所述體積(40)內(nèi)顯示的結(jié)構(gòu)(52)碰撞，則提供(S4)指示，并且 確定(S6)所述第一點(54)與所述第二點(56)之間的所述距離(58)。
15.一種計算機程序，所述計算機程序包括用于在所述計算機程序在所計算機上被執(zhí)行時令計算機執(zhí)行如權(quán)利要求14中要求保護的方法(80)的步驟的程序代碼單元。
【文檔編號】A61B8/08GK104412123SQ201380033938
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】R·A·斯奈德, V·伊蘭戈萬 申請人:皇家飛利浦有限公司