帶有自動(dòng)多普勒流設(shè)置的超聲系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種超聲系統(tǒng)，執(zhí)行雙功能彩色流與頻譜多普勒成像，其中在所述彩色流圖像上所示的樣本體積位置執(zhí)行頻譜多普勒探詢。所述彩色流圖像被顯示在疊加在共配準(zhǔn)的B模式圖像上的彩色框中。彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器分析空間多普勒數(shù)據(jù)，并自動(dòng)地針對(duì)最佳多普勒靈敏度和準(zhǔn)確度來(lái)設(shè)置所述彩色框在血管上的角度和位置。所述處理器也可以自動(dòng)地設(shè)置流角度校正指針與流方向?qū)R。在優(yōu)選的實(shí)施例中，隨著用戶為了多普勒測(cè)量而在沿所述血管的長(zhǎng)度的點(diǎn)暫停，自動(dòng)地并連續(xù)地進(jìn)行這些優(yōu)化調(diào)整。
【專利說(shuō)明】帶有自動(dòng)多普勒流設(shè)置的超聲系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲診斷成像系統(tǒng)，并且尤其涉及帶有自動(dòng)多普勒流設(shè)置的超聲系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲成像系統(tǒng)可在B模式操作用于組織成像，以及在多普勒模式操作用于流分析與成像。典型的多普勒模式包括用于組織運(yùn)動(dòng)和流成像兩者的功率多普勒模式，用于定性流成像的彩色流多普勒，以及用于流定量的頻譜多普勒。多普勒可以在一維(M模式和頻譜多普勒)、二維成像以及三維成像中執(zhí)行。
[0003]當(dāng)前的診斷超聲系統(tǒng)為用戶操縱提供若干采集控制，以實(shí)現(xiàn)最佳圖像品質(zhì)來(lái)幫助患者診斷。在血管檢查期間，用戶頻繁使用所述彩色流多普勒成像模式，以評(píng)估和診斷血管。用戶頻繁操縱彩色框位置以使其以感興趣血管為中心，并操縱多普勒樣本體積以將其定位在感興趣血管位點(diǎn)上，以在人體的特定位置采集頻譜多普勒波形。用戶也操縱多普勒角度校正，以使流方向指針與血管取向?qū)R。已提出建議使流角度指針在血管的血流上的放置自動(dòng)化，如美國(guó)專利6464637 (Criton等人)、TO96/17549 (Goujon)、美國(guó)專利6068598(Pan等人)，以及美國(guó)專利6176830 (Freiburger)所示。Freiburger也討論了基于在圖像中探測(cè)到的最大速度的位置來(lái)自動(dòng)放置對(duì)多普勒樣本體積；基于最大探測(cè)頻移來(lái)設(shè)置脈沖重復(fù)頻率(PRF);以及基于彩色流數(shù)據(jù)的幅度自動(dòng)設(shè)置增益。美國(guó)專利6126605 (Washburn等人)通過(guò)使用直方圖并對(duì)彩色流數(shù)據(jù)取樣來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)針對(duì)多普勒?qǐng)D像的閾值和數(shù)據(jù)壓縮，并且美國(guó)專利6322509 (Pan等人)基于血管的圖像數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)多普勒樣本體積位置和大小。W003/19227 (Christopher等人)描述了基于頻譜多普勒與彩色流多普勒信息，自動(dòng)設(shè)置對(duì)頻譜多普勒和彩色流多普勒的顯示。
[0004]為了獲得針對(duì)相同患者的多次檢查一致的速度測(cè)量，或者為了比較不同患者的測(cè)量結(jié)果，用戶嘗試維持固定的多普勒角度——在相對(duì)于流的方向的該角度發(fā)射多普勒波束，并且實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)有兩種方法。一種方法是固定圖像上的角度校正指針，并且腳跟腳尖操縱換能器，以使血管與角度線對(duì)齊。另一種方法是依賴提供如下特征的超聲系統(tǒng)，所述特征即在用戶每次改變角度校正時(shí)調(diào)節(jié)波束轉(zhuǎn)向角度以實(shí)現(xiàn)固定的多普勒角度。然而，角度校正仍是手動(dòng)完成的。需要的是這樣一種超聲系統(tǒng)，其基于圖像中血管的特性，自動(dòng)地調(diào)節(jié)波束轉(zhuǎn)向角度以及在其中執(zhí)行多普勒探詢的彩色框。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的原理，描述一種診斷超聲系統(tǒng)，其使用血管分割以及流圖像分析，使彩色框放置、多普勒樣本體積放置、角度校正以及波束轉(zhuǎn)向角度自動(dòng)化。在優(yōu)選的實(shí)施例中，在每次用戶指示血管中的點(diǎn)用于流量分析時(shí)，執(zhí)行所述自動(dòng)化，無(wú)需調(diào)節(jié)任何用戶控制。每次所述用戶指示新的位置用于診斷時(shí)，自動(dòng)地確定和設(shè)置最佳超聲發(fā)射與察看參數(shù)，消除了在其他情況中針對(duì)每個(gè)新的感興趣位點(diǎn)的每次選擇所需要的耗時(shí)且繁瑣的調(diào)節(jié)。減少了因重復(fù)控制操縱造成的人體工學(xué)相關(guān)的損傷，尤其是在掃描長(zhǎng)血管(例如頸動(dòng)脈和下肢動(dòng)脈)時(shí)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]在附圖中:
[0007]圖1以框圖的形式圖示了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建的診斷超聲系統(tǒng)。
[0008]圖2的流程圖圖示了圖1的彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器的操作。
[0009]圖33和圖36圖示了對(duì)血管的血流圖像的分割與分析。
[0010]圖3(3和圖3(1圖示了根據(jù)本發(fā)明的原理對(duì)彩色框的自動(dòng)重新定位。
[0011]圖4至圖7為圖示本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式的超聲系統(tǒng)顯示的序列。
[0012]圖8為超聲系統(tǒng)顯示，其圖示了根據(jù)本發(fā)明的原理用于自動(dòng)流跟蹤的控制。
[0013]圖9和圖10為超聲系統(tǒng)顯示，其示出了無(wú)需用戶干預(yù)而在超聲檢查期間自動(dòng)跟蹤樣本體積、彩色框放置以及角度校正。
【具體實(shí)施方式】
[0014]首先參考圖1，以框圖形式示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建的超聲系統(tǒng)。超聲探頭10包含換能器元件的換能器陣列12，所述換能器元件將超聲波發(fā)射到人體并接收返回的回波信號(hào)。所發(fā)射的波在波束或掃描線中被導(dǎo)向，以探詢所述人體中的感興趣區(qū)域?？梢允褂靡痪S陣列以在單一平面發(fā)射波束用于二維成像，或者可以使用換能器元件的二維陣列以在所述人體的體積區(qū)域上發(fā)射波束用于三維成像?？梢杂伤鎏筋^在不同方向中操縱并聚焦所述波束，以在特定位置或特定方向的血流中探詢組織，如下文更全面地解釋。由波束形成控制器16來(lái)提供對(duì)發(fā)射和接收時(shí)波束的控制和處理，波束形成控制器16控制被連接到換能器陣列12的元件的波束形成器14，以發(fā)射適當(dāng)成形的波束，并通過(guò)延遲和加合成相干回波信號(hào)使所接收的信號(hào)形成波束。波束形成器可以控制換能器陣列，以例如在期望的圖像平面上掃描波束，以及在所述圖像平面的面積上重復(fù)掃描波束，要在該面積中評(píng)估血流處于適合在人體的該區(qū)域中存在的血流速度的。
[0015]正交帶通濾波器18將所述回波信號(hào)處理成正交的I和0分量。所述正交分量被多普勒角度估計(jì)器用于估計(jì)多普勒信號(hào)在要執(zhí)行多普勒探詢的點(diǎn)處的相移或頻移。8模式探測(cè)器使用所述I和0分量，以通過(guò)取所述I和0分量的和的平方根來(lái)執(zhí)行對(duì)組織圖像的8模式探測(cè)。在空間基礎(chǔ)上處理探測(cè)到的回波強(qiáng)度，以形成所述人體中的所述組織的二維或三維圖像，該圖像被圖像處理器36處理用于顯示，并被顯示在顯示屏52上。
[0016]可以直接將由多普勒角度估計(jì)器20產(chǎn)生的圖像平面中的位置處的多普勒頻率映射到在那些位置處的速度值。該多普勒數(shù)據(jù)被耦合到彩色流處理器30，其將所述數(shù)據(jù)空間處理成二維或三維圖像格式，在其中所述速度值被彩色編碼。由顯示處理器36將該多普勒彩色圖疊加在空間對(duì)應(yīng)的8模式圖像上，以通過(guò)色彩編碼來(lái)圖示在解剖結(jié)構(gòu)中流發(fā)生處的位置以及該流的速度和方向。通過(guò)樣本體積在所述圖像中的特定點(diǎn)的放置而選擇的、來(lái)自所述圖像中的該位置的多普勒數(shù)據(jù)，被耦合到頻譜多普勒處理器32，其產(chǎn)生該點(diǎn)處的流速度隨時(shí)間的變化與分布的頻譜顯示。所述頻譜多普勒顯示被轉(zhuǎn)發(fā)到顯示處理器36，用于在顯示屏52上的頻譜多普勒顯示的處理和顯示。所述彩色流處理器的所述多普勒?qǐng)D像可以丨也可以包括在心臟周期的一些或全部上平驟104中，分割血管，將它們與諸如灌注或選擇感興趣血管。感興趣血管一般將位于安分割的血管的大小、流量和類型來(lái)選擇感I被識(shí)別為動(dòng)脈，并被識(shí)別為圖像中的最大120，其已被分割和選擇用于進(jìn)一步處理。
。已知用于繪制流的中心的幾種技術(shù)，例如斤地繪制橫穿血管腔的線，如在前面提及的們的交叉點(diǎn)限定了所述血管的中心。圖此:識(shí)別了流徑的中心。該范例在圖像底部示加權(quán)的質(zhì)心。這是通過(guò)分析目標(biāo)血管中流左是測(cè)量血管的流的長(zhǎng)度和寬度，并取每個(gè)自。
所述過(guò)程接下來(lái)在步驟112中將樣本體積這一般將所述樣本體積定位在所述血管如，如果在步驟114中的流角度設(shè)置顯示，目標(biāo)血管流在所述圖像中是從左上到右下的，則所述轉(zhuǎn)向角度將被設(shè)置為從左上到右下的角度。該操縱方向比從所述圖像的右上到左下方向的轉(zhuǎn)向角度，更接近地與所述流方向一致，后者將更接近地正交于所述流方向并因此對(duì)多普勒流較不靈敏。針對(duì)淺表血管的典型轉(zhuǎn)向角度為±60°。步驟118的所述設(shè)置將然后設(shè)置所述轉(zhuǎn)向角度為+60°或-60°，視哪個(gè)將產(chǎn)生較佳的多普勒靈敏度而定。通過(guò)比較圖3c中的彩色框角度與圖3d中的重置角度，也可見(jiàn)對(duì)所述彩色框轉(zhuǎn)向角度的重置?？梢愿鶕?jù)所述樣本體積位置的局部流方向，或者根據(jù)沿所述血管的所顯示長(zhǎng)度的一些或全部的平均或中值流角度，設(shè)置對(duì)所述彩色框轉(zhuǎn)向角度的該設(shè)置。隨著所述彩色框角度被這樣重置，所述角度的新設(shè)置被耦合到波束形成控制器16，從而將以新確定的角度發(fā)射被發(fā)射到所述彩色框的所述超聲束。
[0022]圖4至圖7的圖像的序列圖不上述的超聲系統(tǒng)可以如何丨呆縱的范例。圖4不出了具有非最佳多普勒設(shè)置的典型彩色流/頻譜多普勒雙功能圖像的超聲系統(tǒng)顯示。解剖學(xué)超聲圖像60在屏幕的上部，并且頻譜多普勒顯示62在所述屏幕的下部。多普勒探詢?cè)诓噬?0內(nèi)部完成，并且在該框內(nèi)部顯示彩色流圖像。在彩色框70外部，以B模式灰階示出所述圖像的其余部分。彩色框的使用描繪了要在其中執(zhí)行多普勒的區(qū)域，并且在所述彩色框外部不執(zhí)行針對(duì)多普勒系列采集的重復(fù)多普勒發(fā)射。將所述多普勒發(fā)射限制到僅所述彩色框，消除了在所述框外部對(duì)重復(fù)聯(lián)機(jī)探詢的需要，并因此限制了要產(chǎn)生所述圖像所需要的發(fā)送-接收循環(huán)的總數(shù)目，由此減少了采集所述圖像所需要的時(shí)間，這改善了顯示的實(shí)時(shí)幀率。沿束方向線68發(fā)送和接收用于所述頻譜多普勒數(shù)據(jù)的所述多普勒束,并且從在所述束方向線上返回自樣本體積SV的回波，采集用于所述頻譜多普勒顯示的數(shù)據(jù)。被用于角度校正的多普勒流方向指針66，沒(méi)有與血管64 (其應(yīng)與所述流方向平行)的取向?qū)R，并且沒(méi)有針對(duì)最佳色彩和頻譜多普勒靈敏度優(yōu)化所述多普勒轉(zhuǎn)向角度。在該范例中，所述多普勒轉(zhuǎn)向角度為0°，在所述圖像中垂直并且法向于所述換能器探頭的所述面。
[0023]圖5示出了在已由彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器40進(jìn)行了幾次本發(fā)明的所述自動(dòng)調(diào)節(jié)之后的所述超聲系統(tǒng)顯示。在用戶已將所述多普勒樣本體積SV置于血管64中的感興趣位點(diǎn)上之后，處理器40分割血管64的血流，并且容易地將血管64 (步驟106)識(shí)別為目標(biāo)血管，彩色框70中的最大血管。識(shí)別(步驟108)流徑的中心，并如圖5中圖示，將流方向指針66的取向設(shè)置為平行于所述流方向(步驟114)。也看到，彩色框70的角度和波束方向線68已被設(shè)置為與血管64的所述取向達(dá)到60°角度(步驟118)。由于更優(yōu)化的設(shè)置，新設(shè)置將產(chǎn)生更好的多普勒靈敏度和準(zhǔn)確度。
[0024]圖6圖示了其中用戶己將所述樣本體積SV移動(dòng)到血管64上的不同位置的情景。所述自動(dòng)系統(tǒng)已通過(guò)計(jì)算彩色框70內(nèi)部的血管64中流的質(zhì)心做出響應(yīng)(步驟110)。彩色框70已被重新定位，使得所述框以所計(jì)算的質(zhì)心為中心(步驟116);所述樣本體積SV位于彩色框70的中心。流方向指針66與波束方向線68的角度和彩色框70也已被調(diào)節(jié)，以達(dá)到期望的所述束方向與所述流防線之間的60°多普勒角度。
[0025]在圖7中，用戶已通過(guò)移動(dòng)所述超聲探頭改變了所述圖像視圖，并且已將所述樣本體積SV重新定位到血管64之上的不同血管。基于先前選擇的血管64及其視圖的所述計(jì)算現(xiàn)在不再適用于新的感興趣位點(diǎn)?，F(xiàn)在必須使用來(lái)自所述不同血管的新數(shù)據(jù)初始化圖2的流程圖的計(jì)算，以將自動(dòng)調(diào)節(jié)應(yīng)用于新視圖中的所述不同血管。:取得一系列測(cè)量結(jié)果。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)I置的調(diào)節(jié)，要求所述用戶用對(duì)所述超聲系在位置80的測(cè)量己結(jié)束，并且已將所述樣當(dāng)所述用戶暫停所述樣本體積運(yùn)動(dòng)，以在1'，所述超聲系統(tǒng)立即進(jìn)行全部的自動(dòng)設(shè)置動(dòng)流配置按鈕設(shè)置選擇了的。結(jié)果由圖10重為圍繞新的樣本體積位置為中心，以自動(dòng)線68，并且已自動(dòng)設(shè)置流方向指針66的角羊本體積位置處采集頻譜多普勒數(shù)據(jù)。所述只指針到血管上新的位置并在那里暫停時(shí)，最佳數(shù)據(jù)采集自動(dòng)重置所述多普勒采集控:，無(wú)需手動(dòng)重新調(diào)節(jié)任何多普勒控制設(shè)置，口方便性。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲診斷成像系統(tǒng)，其產(chǎn)生針對(duì)選自彩色流圖像的解剖位置的流的頻譜多普勒顯示，包括: 超聲換能器陣列探頭，其發(fā)射波束并接收來(lái)自受試者中存在流的受試者區(qū)域的回波信號(hào); 波束形成器，其控制由所述探頭發(fā)射波束的方向； 多普勒處理器，其響應(yīng)于所述回波信號(hào)而產(chǎn)生多普勒信號(hào)； 多普勒?qǐng)D像處理器，其響應(yīng)于所述多普勒信號(hào)而產(chǎn)生多普勒?qǐng)D像； 顯示器，在所述顯示器上顯示多普勒?qǐng)D像；以及 彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器，其響應(yīng)于多普勒信號(hào)而自動(dòng)地確定針對(duì)多普勒?qǐng)D像的彩色框位置。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器通過(guò)確定所述彩色框的所述角度來(lái)自動(dòng)確定所述彩色框位置。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器還能夠操作用于將多普勒轉(zhuǎn)向角度線的角度自動(dòng)確定為與所確定的所述彩色框的角度一致。
4.如權(quán)利要求3所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器被耦合到所述波束形成器，以控制多普勒波束發(fā)射的角度與所確定的多普勒轉(zhuǎn)向角度線一致。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器通過(guò)相對(duì)于超聲圖像中的血管的位置確定所述彩色框的位置來(lái)自動(dòng)確定所述彩色框位置。
6.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器通過(guò)相對(duì)于超聲圖像中多普勒樣本體積的位置確定所述彩色框的位置來(lái)自動(dòng)地確定所述彩色框位置。
7.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器還能夠操作用于自動(dòng)地設(shè)定流方向指針的取向， 其中，彩色框的所述角度是考慮所述流方向指針的所述取向而設(shè)定的。
8.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，還包括圖形處理器，所述圖形處理器響應(yīng)于所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器而以圖形方式在超聲圖像上描繪彩色框的所述位置。
9.如權(quán)利要求8所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述圖形處理器還能夠操作用于以圖形方式在超聲圖像上描繪多普勒樣本體積圖形的位置和多普勒轉(zhuǎn)向角度線。
10.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，還包括B模式處理器，所述B模式處理器響應(yīng)于所述回波信號(hào)而產(chǎn)生B模式圖像， 其中，所述多普勒?qǐng)D像處理器產(chǎn)生彩色流多普勒?qǐng)D像，并且 其中，所述彩色流多普勒?qǐng)D像與所述B模式圖像空間配準(zhǔn)地顯示在所述彩色框中。
11.如權(quán)利要求10所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述多普勒?qǐng)D像處理器還產(chǎn)生被顯示的頻譜多普勒，所述頻譜多普勒?qǐng)D像與所述彩色流多普勒?qǐng)D像同時(shí)顯示在所述彩色框中，所述彩色流多普勒?qǐng)D像與所述B模式圖像空間配準(zhǔn)地顯示。
12.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器還響應(yīng)于來(lái)自血管的多普勒信號(hào)而確定所述血管的流的質(zhì)心。
13.如權(quán)利要求12所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器還能夠操作用于將所述彩色框的所述位置定位為以所確定的所述血管的所述流的質(zhì)心為中心。
14.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器還能夠操作用于考慮血管中的局部或平均或中值流方向來(lái)確定彩色框的所述角度。
15.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述彩色框位置與轉(zhuǎn)向角度處理器還能夠操作用 于確定血管中的流的中心線。
【文檔編號(hào)】G01S15/89GK103842841SQ201280047623
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月30日
【發(fā)明者】T·盧帕斯, A·薩阿德 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司