穩(wěn)定幀速率體積超聲成像的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及用于提供體積(50)的三維超聲圖像的方法和超聲成像系統(tǒng)(10)。尤其地，本發(fā)明適用于實(shí)況三維成像。為了在即使用戶(hù)改變感興趣區(qū)域以及隨其改變要被掃描的所述體積(50)的大小時(shí)，也要維持所顯示圖像的穩(wěn)定幀速率，預(yù)期在維持跨所述體積(50)的掃描線的總數(shù)目的同時(shí)，根據(jù)所述體積的大小來(lái)調(diào)節(jié)所述體積(50)內(nèi)的掃描線的密度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】穩(wěn)定幀速率體積超聲成像
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于提供體積(例如患者的解剖位點(diǎn))的實(shí)況三維圖像的超聲系統(tǒng)與方法。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施這種方法的計(jì)算機(jī)程序。
【背景技術(shù)】
[0002]在三維超聲成像(或體積成像)中，對(duì)三維圖像的采集是通過(guò)進(jìn)行切過(guò)感興趣體積的許多二維掃描得以完成的。因此，采集到次第相鄰的大量二維圖像。通過(guò)適當(dāng)?shù)膱D像處理，可以從所述大量二維圖像構(gòu)建感興趣體積的三維圖像。在顯示器上以恰當(dāng)?shù)男问?，為所述超聲系統(tǒng)的用戶(hù)顯示從所述大量二維圖像采集的三維信息。
[0003]進(jìn)一步地，在臨床應(yīng)用中通常使用所謂的實(shí)況三維成像，或4D成像。在實(shí)況三維成像中，可以采集所述體積上的實(shí)時(shí)視圖，使得用戶(hù)能夠觀看解剖位點(diǎn)的移動(dòng)部分，例如跳動(dòng)的心臟或其他。在實(shí)況三維成像的臨床應(yīng)用中，有時(shí)需要對(duì)心臟的相對(duì)小區(qū)域(例如單一瓣膜，或中隔缺損)成像，并且有時(shí)需要對(duì)心臟的大區(qū)域(例如整個(gè)心室)成像。
[0004]因此，所謂的感興趣區(qū)域(ROI)及其大小可能在實(shí)況三維超聲成像的臨床應(yīng)用期間改變。
[0005]在常規(guī)實(shí)踐中，所謂的線密度，即體積被總數(shù)目的掃描線(尤其是換能器陣列的接收掃描線)劃分的尺寸，是固定的。所述線密度也是針對(duì)兩個(gè)相鄰掃描線之間的間隔的度量。典型地，所述線密度被表示為每線的尺寸值，例如以度每線為單位。在固定線密度的情況中，對(duì)所述體積的采集速率隨著用戶(hù)改變所述感興趣區(qū)域而改變。較大的體積要求較多的掃描線或聲學(xué)線，并且因此，體積速率下降。然而，在實(shí)況三維成像中，采集速率應(yīng)足夠高，即大于20Hz，尤其大于24Hz，以提供實(shí)況且移動(dòng)的圖像。因此，通常為用戶(hù)提供控制，以改變線密度，用于補(bǔ)償采集速率的下降。但這是手動(dòng)步驟，其對(duì)用戶(hù)而言可能是繁瑣且耗時(shí)的。
[0006]因此，已考慮用于自動(dòng)改變所述線密度的方法。參考文獻(xiàn)US2008/0089571A1公開(kāi)了一種超聲探頭，用于使用超聲束掃描三維區(qū)域，通過(guò)以下方式進(jìn)行:與針對(duì)三維區(qū)域中除所述感興趣區(qū)域以外的其他區(qū)域傳送的超聲束的掃描線密度相比，提高針對(duì)感興趣區(qū)域傳送的超聲束的所述掃描線密度。
[0007]存在著進(jìn)一步改進(jìn)這種三維超聲系統(tǒng)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種改進(jìn)的超聲系統(tǒng)與方法。本發(fā)明另外的目標(biāo)是提供一種用于實(shí)施該方法的計(jì)算機(jī)程序。
[0009]在本發(fā)明的第一個(gè)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(hào)；波束形成器，其被配置為控制所述換能器陣列以沿大量掃描線掃描所述體積，并且還被配置為接收所述超聲接收信號(hào)并提供圖像信號(hào)；控制器，其用于控制所述波束形成器，其中，所述控制器被配置為在維持跨所述體積的掃描線的總數(shù)目的同時(shí)，根據(jù)所述體積的大小來(lái)調(diào)節(jié)所述體積內(nèi)的所述掃描線的密度；信號(hào)處理器，其被配置為接收所述圖像信號(hào)并提供圖像數(shù)據(jù)；圖像處理器，其被配置為從所述信號(hào)處理器接收所述圖像數(shù)據(jù)并提供顯示數(shù)據(jù)；以及顯示器，其被配置為接收所述顯示數(shù)據(jù)并提供所述三維圖像。
[0010]在本發(fā)明的另外一方面中，提供一種用于提供體積的三維超聲圖像的方法，其中，要沿大量掃描線掃描所述體積。所述方法包括以下步驟:接收確定所述體積的大小的參數(shù)；在維持跨所述體積的掃描線的總數(shù)目的同時(shí)，根據(jù)所述體積的大小來(lái)調(diào)節(jié)所述掃描線的密度；用換能器陣列沿所述掃描線掃描所述體積以提供超聲信號(hào)；處理所述超聲信號(hào)以提供圖像數(shù)據(jù)；并且使用所述圖像數(shù)據(jù)顯示所述三維超聲圖像。
[0011]在本發(fā)明的另一方面中，提供一種計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包括程序代碼模塊，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，所述程序代碼模塊用于令所述計(jì)算機(jī)實(shí)施這樣的方法的步驟。
[0012]本發(fā)明的基本思想是根據(jù)所述體積或感興趣區(qū)域的大小來(lái)自動(dòng)地調(diào)節(jié)所述線密度。籍此，可以隨著用戶(hù)改變所述感興趣區(qū)域的大小而為所述用戶(hù)提供恒定且足夠高的體積采集速率，以滿足他們的需要而無(wú)需任何其他調(diào)節(jié)。在實(shí)況三維成像中，存在著維持足夠高的體積速率以恰當(dāng)可視化檢查的解剖結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性質(zhì)的需要。當(dāng)在大感興趣區(qū)域與小感興趣區(qū)域之間改變時(shí)，在臨床醫(yī)師方面存在著這樣的意愿，即在成像大感興趣區(qū)域時(shí)減小圖像分辨率，并且在要成像小感興趣區(qū)域時(shí)增加分辨率。
[0013]因此，本發(fā)明的顯著技術(shù)益處在于，如果所述感興趣區(qū)域或體積的大小被用戶(hù)減小以對(duì)較小的結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，則成像空間分辨率因所述感興趣區(qū)域內(nèi)的所述聲學(xué)線的較高密度而增大。這是因?yàn)?，掃描線的總數(shù)目保持恒定。如果所述感興趣區(qū)域變得更小，則所述聲學(xué)線的所述密度必須變得更高。
[0014]進(jìn)一步地，這通過(guò)有效維持固定數(shù)目的聲學(xué)線或掃描線以及因此固定的體積采集速率，允許超聲系統(tǒng)通過(guò)隨著所述體積的大小增加而分布切過(guò)所述體積的所述掃描線，而維持跨小感興趣區(qū)域和大感興趣區(qū)域兩者的高體積采集速率。這與感興趣區(qū)域的大小無(wú)關(guān)。
[0015]在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。應(yīng)理解，要求保護(hù)的方法具有與要求保護(hù)的設(shè)備以及如在從屬權(quán)利要求中所限定的相似和/或相同的優(yōu)選實(shí)施例。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述控制器還被配置為根據(jù)目標(biāo)體積采集速率的來(lái)調(diào)節(jié)所述掃描線的密度。因此，目標(biāo)體積采集速率或期望體積采集速率被輸入到所述控制器中。尤其地，用戶(hù)可以將所述目標(biāo)體積采集速率設(shè)置為24Hz，以確保被提供以實(shí)況三維圖像。然而，也可以自動(dòng)設(shè)置針對(duì)實(shí)況三維圖像的目標(biāo)采集速率，尤其是等于或大于24Hz的值。
[0017]因此，在另外的實(shí)施例中，所述控制器被配置為經(jīng)由用戶(hù)輸入接收所述目標(biāo)體積采集速率。通過(guò)這樣，為所述用戶(hù)提供這樣的控制器，其使得所述用戶(hù)能夠選擇目標(biāo)體積采集速率以選擇性地按照期望權(quán)衡采集速率和成像空間分辨率。籍此，達(dá)到如下技術(shù)效果，即用戶(hù)可以放棄實(shí)況三維成像，并將目標(biāo)體積采集速率設(shè)置為較低速率，例如10Hz，但具有明顯更高的成像分辨率。這在用戶(hù)可能想要以良好的分辨率檢查所述患者身體中的非移動(dòng)或非動(dòng)態(tài)位點(diǎn)時(shí)，可以是有利的。
[0018]在另外的實(shí)施例中，所述控制器被配置為接收如下形式的所述體積的大小:以度為單位的橫向伸展、以度為單位的立向伸展以及由每個(gè)掃描線的掃描時(shí)間表示的深度的形式。掃描時(shí)間意指所述超聲系統(tǒng)花費(fèi)的用于沿每個(gè)掃描線采集或接收超聲回波響應(yīng)圖像的時(shí)間。因此，通常以時(shí)間每線的形式輸入所述掃描時(shí)間。掃描時(shí)間對(duì)在發(fā)送超聲脈沖與通過(guò)從所檢查的組織的反射而接收的應(yīng)答之間等待的時(shí)間有影響，其正比于所述體積或感興趣區(qū)域的深度。尤其地，控制器被配置為經(jīng)由用戶(hù)輸入接收橫向伸展和立向伸展。因此，用戶(hù)可以變化所述橫向伸展和所述立向伸展，以將圖像采集縮窄至較小的感興趣區(qū)域。進(jìn)一步地，所述控制器可以被配置為接收每個(gè)掃描線的掃描時(shí)間，作為所述超聲系統(tǒng)的預(yù)設(shè)參數(shù)或固定參數(shù)。通過(guò)針對(duì)每個(gè)掃描線預(yù)設(shè)所述掃描時(shí)間并保持掃描線的總數(shù)目恒定，所述超聲系統(tǒng)有可能在掃描期間維持恒定的體積采集速率。
[0019]在另外的實(shí)施例中，所述控制器還被配置為基于以下經(jīng)驗(yàn)式調(diào)節(jié)掃描線的密度:
[0020]LD = yfLE-EE-TVR-LT
[0021]其中LD為以度每線為單位的掃描線的密度，LE為以度為單位的體積的橫向伸展，EE為以度為單位的體積的立向伸展，TVR為以赫茲為單位的目標(biāo)體積采集速率，并且LT為以秒每線為單位的每條掃描線的掃描時(shí)間。赫茲是度量周期每時(shí)間的單位，即在當(dāng)前的情況中所述單位為I/秒。通過(guò)這樣，提供了一種簡(jiǎn)單公式，其使得所述控制器能夠?qū)崟r(shí)調(diào)節(jié)線密度或掃描線之間的間隔，而無(wú)需額外的計(jì)算能力。因此，可以維持用于實(shí)況三維成像的高目標(biāo)采集速率。進(jìn)一步地，該公式直接提供感興趣區(qū)域的大小與線密度之間的比例關(guān)系。如果降低所述橫向伸展或所述立向伸展，并且作為結(jié)果減小了所述體積的大小，則也降低了所述線密度。進(jìn)一步地，如果經(jīng)由用戶(hù)輸入增大橫向伸展或所述立向伸展，并因此增加了所述體積的大小，這所述線密度得以增大，并且通過(guò)這樣，所述超聲系統(tǒng)能夠維持所述目標(biāo)體積采集速率。例如，用戶(hù)僅將所述橫向伸展從40度縮窄到10度。因此，所述體積的新大小將為所述體積舊大小的四分之一。考慮到所述式的平方根，新的線密度將為舊的線密度的一半。然而，所述線密度對(duì)所述橫向伸展與所述立向伸展兩者中所述掃描線的間隔有影響。因此在給定體積中掃描線的數(shù)目將為四倍高。由于所述新體積具有舊大小的四分之一，因而掃描線的總數(shù)目保持恒定，并且進(jìn)一步地，所述體積采集速率保持恒定.[0022]在另外的實(shí)施例中，所述控制器對(duì)被配置為對(duì)經(jīng)調(diào)節(jié)的掃描線的密度應(yīng)用邊界條件。通過(guò)這樣，可以確保經(jīng)調(diào)節(jié)的線密度僅保持在實(shí)用的密度范圍內(nèi)。例如，所述邊界條件可以為最大邊界條件或最大線密度。例如，假定聲學(xué)線的總數(shù)目是固定的，則所述最大線密度可以被設(shè)置為使得線的總數(shù)目乘以最大線密度不超過(guò)所述換能器陣列能夠在其中運(yùn)行的最大角度。作為進(jìn)一步的范例，所述最大線密度可以被設(shè)置為這樣的角度，其使得沿毗鄰掃描線的接收波束不漂離太遠(yuǎn)，使得即在所述體積中的深度位置中的小目標(biāo)也仍能被探測(cè)至IJ。額外地或可選地，所述邊界條件可以為最小邊界條件或最小線密度。通過(guò)這樣，例如，可以確保所述線密度不低于用某種換能器陣列可達(dá)到的最小線密度或線間隔。
[0023]在另外的實(shí)施例中，所述控制器還被配置為調(diào)節(jié)所述體積的大小以滿足所述邊界條件。例如，如果所述用戶(hù)將所述感興趣區(qū)域的所述橫向伸展和所述立向伸展設(shè)置的太大，則所述控制器可以替換所述選擇，并設(shè)置某個(gè)最大值作為代替以滿足邊界條件。
[0024]在另外的實(shí)施例中，控制器被配置為調(diào)節(jié)實(shí)際體積采集速率，以滿足邊界條件。然而，由于所述控制器通常應(yīng)維持所述目標(biāo)體積采集速率，該動(dòng)作可能是用于滿足所述邊界條件的最后度量。此外，調(diào)節(jié)所述實(shí)際體積采集速率可以與調(diào)節(jié)所述體積的大小的度量組合，以滿足所述邊界條件。尤其地，所述控制器可以被配置為降低所述實(shí)際體積采集速率不低于24Hz，以在任意環(huán)境下維持實(shí)況三維成像。所述控制器可以然后開(kāi)始降低所述體積的大小以滿足所述邊界條件。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]根據(jù)后文描述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例，本發(fā)明的這些以及其他方面將是顯而易見(jiàn)的，并且本發(fā)明的這些以及其他方面將參考后文描述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例而得以闡明。在附圖中:
[0026]圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的超聲系統(tǒng)的示意性圖示；
[0027]圖2a結(jié)合超聲探頭示出了感興趣區(qū)域的示意性表示；
[0028]圖2b示出了可以如何在圖2a中的體積上鋪展大量掃描線的示意性范例；
[0029]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的超聲系統(tǒng)的示意性方框圖；
[0030]圖4a示出了具有較大感興趣區(qū)域的顯示的范例；
[0031]圖4b示出了具有小于圖4a中的感興趣區(qū)域的顯示器的另一范例；并且
[0032]圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的方法的示意性流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖1示出了根據(jù)實(shí)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)。超聲系統(tǒng)10被應(yīng)用于檢查解剖位點(diǎn)的體積，尤其是患者12的解剖位點(diǎn)。超聲系統(tǒng)10包括超聲探頭14，其具有至少一個(gè)換能器陣列，所述換能器陣列具有大量換能器元件，用于發(fā)射和/或接收超聲波。在一個(gè)范例中，換能器元件每個(gè)可以發(fā)射具有特定脈沖持續(xù)時(shí)間的至少一個(gè)發(fā)射脈沖的形式的超聲波，尤其是多個(gè)相繼的發(fā)射脈沖。所述換能器元件例如可以被布置在一維行中，利用用于提供可以機(jī)械地繞軸移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的二維圖像。進(jìn)一步地，所述換能器元件可以被布置在二維陣列中，尤其用于提供多平面或三維圖像。
[0034]一般而言，所述大量二維圖像，每個(gè)均沿特定的聲學(xué)線或掃描線，尤其是掃描接收線，可以用不同方式獲得。第一，所述用戶(hù)可經(jīng)由手動(dòng)掃描得到所述大量圖像。在該情況中，所述超聲探頭可以包括位置感測(cè)設(shè)備，所述置感測(cè)設(shè)備可以保持對(duì)所述掃描線或掃描平面的位置和取向的追蹤。然而，這并非當(dāng)前預(yù)期的。第二，可以在超聲探頭內(nèi)自動(dòng)地機(jī)械地掃描所述換能器。這可以是在使用一維換能器陣列時(shí)的情況。第三，并且優(yōu)選地，換能器的相控二維陣列位于所述超聲探頭內(nèi)并且電子掃描所述超聲束。所述超聲探頭可以由所述系統(tǒng)的用戶(hù)(例如醫(yī)務(wù)人員或醫(yī)生)手持。超聲探頭14被應(yīng)用于患者12的身體，從而提供患者12中的解剖位點(diǎn)的圖像。
[0035]進(jìn)一步地，超聲系統(tǒng)10具有控制單元16，其經(jīng)由超聲系統(tǒng)10控制三維圖像的提供。如將在下文進(jìn)一步詳細(xì)解釋?zhuān)刂茊卧?6不僅控制經(jīng)由所述換能器陣列對(duì)數(shù)據(jù)的采集，還控制信號(hào)和圖像處理，所述控制信號(hào)和圖像處理從由超聲探頭14的所述換能器陣列接收的所述超聲束的回波形成所述三維圖像。
[0036]超聲系統(tǒng)10還包括顯示器18，用于向用戶(hù)顯示三維圖像。此外，提供輸入設(shè)備20，其可以包括鍵或鍵盤(pán)22以及另外的輸入設(shè)備，例如軌跡球24。輸入設(shè)備20可以被連接到顯示器18或被直接連接到控制單元16。[0037]圖2a示出了相對(duì)于超聲探頭14的體積50的范例。該范例中描繪的示范性體積50為扇形，這是由于超聲探頭14的所述換能器陣列被布置為相控二維電子掃描陣列。因此，可以通過(guò)立向角52和橫向角54來(lái)表示體積50的大小。體積50的深度56可以通過(guò)以秒每線為單位的所謂的線時(shí)間表示。其為用于掃描特定的掃描線所花費(fèi)的掃描時(shí)間。
[0038]圖2b示出了可以如何將體積50分成大量切片58或二維圖像的示例性范例，每個(gè)切片或二維圖像均是沿所謂的掃描線59采集的。在圖像采集期間，由波束形成器，以順序地沿大量這些掃描線58掃描體積50的方式，操作超聲探頭14的二維換能器陣列。然而，在多線接收處理中，單個(gè)發(fā)射束可以照亮大量，例如四個(gè)，接收掃描線，所述信號(hào)是沿所述接收掃描線并行采集的。若是這樣，則然后跨體積50順序地電子掃描這樣的接收線的集合。
[0039]因此，從所采集的二維圖像處理得到的三維圖像的分辨率取決于所謂的線密度，其繼而取決于兩個(gè)相鄰掃描線59之間的間隔60。事實(shí)上，其為切片58內(nèi)的兩個(gè)相鄰掃描線58之間的距離，并且進(jìn)一步地，切片58之間的距離。結(jié)果，在所述橫向伸展的方向中與在所述立向伸展的方向中的所述線密度相同。因此，所述線密度是以度每線的方式測(cè)量的。
[0040]圖3示出了超聲系統(tǒng)10的示意性框圖。如在上文已展開(kāi)了的，超聲系統(tǒng)10包括超聲探頭(PR) 14、控制單元(CU) 16、顯示器(DI) 18以及輸入設(shè)備(ID) 20。如在上文進(jìn)一步展開(kāi)的，探頭14包括相控二維換能器陣列26。一般地，控制單元(⑶)16可以包括中央處理單元，其可以包括模擬和/或數(shù)字電路、處理器、微處理器等等，以協(xié)調(diào)整個(gè)圖像采集與提供。進(jìn)一步地，控制單元16包括本文中所謂的圖像采集控制器28。然而，必須理解，圖像采集控制器28不必須為超聲系統(tǒng)10內(nèi)的單獨(dú)實(shí)體或單元。其可以為控制單元16的部分，并且一般為硬件或軟件實(shí)施的。當(dāng)前的區(qū)別僅是出于示例性目的。作為控制單元16的部分圖像采集控制器28可以控制波束形成器，并且通過(guò)這樣，控制取得體積50的哪些圖像以及如何取得這些圖像。波束形成器30生成驅(qū)動(dòng)換能器陣列26的電壓，確定部分重復(fù)頻率，其可以掃描、聚焦和變跡(apodize)所發(fā)射的波束和(一個(gè)或多個(gè))接收或接受束，并且可以進(jìn)一步放大濾波并數(shù)字化由換能器陣列26返回的回波電壓流。進(jìn)一步地，本文中所謂的控制單元16的圖像采集控制器28的圖像采集部分32可以確定通用掃描策略。這種一般策略可以包括期望體積采集速率、所述體積的橫向伸展、所述體積的立向伸展、最大和最小線密度、掃描線時(shí)間以及所述線密度，如上文已解釋。再次，圖像采集部分32不必須為超聲系統(tǒng)10內(nèi)的單獨(dú)實(shí)體或單元。其可以為控制單元16的部分，并且一般為硬件或軟件實(shí)施的。當(dāng)前的區(qū)別僅是出于示例性目的。圖像采集部分32也可以在例如波束形成器30或通用控制單元16中得以實(shí)施，或者可以作為在控制器16的數(shù)據(jù)處理單元上運(yùn)行的軟件而得以實(shí)施。
[0041]波束形成器30進(jìn)一步從換能器陣列26接收所述超聲信號(hào)，并將它們作為圖像信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0042]進(jìn)一步地，超聲系統(tǒng)10包括接收?qǐng)D像信號(hào)的信號(hào)處理器34。信號(hào)處理器34 —般被提供用于所接收的超聲回波或圖像信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波(例如帶通濾波)以及所述探測(cè)與壓縮，例如動(dòng)態(tài)范圍縮減。所述信號(hào)處理器轉(zhuǎn)發(fā)圖像數(shù)據(jù)。
[0043]進(jìn)一步地，超聲系統(tǒng)10包括圖像處理器36，其將從信號(hào)處理器34接收的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成最終在顯示器18上示出的顯示數(shù)據(jù)。尤其地，圖像處理器36接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，預(yù)處理所述圖像數(shù)據(jù)，并且可以將其存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器中。這些圖像數(shù)據(jù)然后被進(jìn)一步后處理，以經(jīng)由顯示器18提供對(duì)所述用戶(hù)最方便的圖像。在當(dāng)前的情況中，具體而言，圖像處理器36可以從沿每個(gè)切片58中的大量掃描線58采集的大量二維圖像來(lái)形成所述三維圖像。
[0044]總體上用附圖標(biāo)記38描繪用戶(hù)接口，并且其包括顯示器18和輸入設(shè)備20。其也可以包括另外的輸入設(shè)備，例如鼠標(biāo)或另外的按鈕，其可以甚至被提供在超聲探頭14自身上。
[0045]可以應(yīng)用本發(fā)明的三維超聲系統(tǒng)的具體范例為由 申請(qǐng)人:出售的CX50CompactXtreme超聲系統(tǒng)，尤其與 申請(qǐng)人:的X7_2t TEE換能器或使用 申請(qǐng)人:的xMATRIX技術(shù)的另一換能器一起。一般地，如出現(xiàn)在飛利浦iE33系統(tǒng)上的矩陣換能器系統(tǒng)或例如出現(xiàn)在飛利浦iU22和HD15系統(tǒng)上的機(jī)械3D/4D換能器技術(shù)可以應(yīng)用本發(fā)明。
[0046]在使用中，通用系統(tǒng)輸出被做成超聲系統(tǒng)10的預(yù)設(shè)或固定參數(shù)。這些所謂的系統(tǒng)輸入尤其為最大線密度、最小線密度和掃描線時(shí)間。所述用戶(hù)可以然后輸入目標(biāo)體積采集速率，以及尤其地，進(jìn)一步將待掃描的體積的大小指定到超聲系統(tǒng)10，所述大小為體積50的橫向伸展與立向伸展的形式。用戶(hù)可以直接將所述橫向伸展和所述立向伸展輸入為數(shù)值，例如，40度。但所述用戶(hù)也可以，例如經(jīng)由顯示器18上的用戶(hù)接口 38選擇某個(gè)區(qū)域，該選擇然后被轉(zhuǎn)換成針對(duì)所述橫向伸展和立向伸展的數(shù)值，并被轉(zhuǎn)發(fā)到圖像采集部分32。
[0047]基于這些輸 入，根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)式表征所述線密度:
[0048]LD = ^LE.EE.TVR.LT，
[0049]其中LD為以度每線為單位的掃描線(28)的密度(60)，LE為以度為單位的體積
[50]的橫向伸展，EE為以度為單位的體積(50)的立向伸展，TVR為以赫茲為單位的目標(biāo)體積采集速率，并且LT為以秒每線為單位的每個(gè)掃描線的掃描時(shí)間。
[0050]例如，所述系統(tǒng)輸入可以為3度的最大線密度、為0.75度的最小線密度以及為
0.00005秒每線的線時(shí)間。
[0051 ] 圖4a示出了第一示范性顯示器40，其可以在超聲系統(tǒng)10的顯示器18上為所述用戶(hù)示出。在所述顯示器上，第一大掃描體積42被示為所述感興趣區(qū)域的三維圖像。
[0052]在該范例中，用戶(hù)已將目標(biāo)體積采集速率設(shè)置為25Hz (I/秒)，此外，橫向伸展被設(shè)為40度并且立向伸展被設(shè)為40度。以這些值作為用戶(hù)輸入以及上文記載的系統(tǒng)輸入，控制器28可以經(jīng)由上文記載的經(jīng)驗(yàn)式，將線密度計(jì)算為1.41度每線。由于該值在經(jīng)由所述最小線密度和最大線密度設(shè)置的所述邊界條件內(nèi)，可以根據(jù)期望維持為25Hz的實(shí)際體積速率。
[0053]在圖4b中，示出了第二示范性顯示器44。在該顯示器44中，示出了較小感興趣區(qū)域46的圖像。例如，用戶(hù)已決定，對(duì)第一示范性顯示器40中示出的體積42的特定部分特別感興趣，并且可能已用對(duì)應(yīng)的框標(biāo)記其?？蛇x地，所述用戶(hù)可能已直接輸入針對(duì)所述體積的橫向伸展和立向伸展的不同的值。
[0054]在第二示范性顯示器44中，期望體積速率可以仍為25Hz (I/秒)，以維持實(shí)況或?qū)崟r(shí)三維成像。橫向伸展被設(shè)為22度并且立向伸展被設(shè)為28度。給定與上文提及的以及在第一范例中的相同系統(tǒng)輸入，控制器28現(xiàn)在可以計(jì)算所述線密度為0.88度每線。由于該線密度在所述邊界條件內(nèi)，實(shí)際體積采集速率等于為25Hz的所述期望或目標(biāo)體積采集速率。因此，由于跨體積50的掃描線59的總數(shù)目保持恒定，實(shí)況三維成像得以維持。進(jìn)一步地，所述用戶(hù)自動(dòng)地享有以下技術(shù)益處，即以顯著較小的線密度采集示范性顯示器44中的較小感興趣區(qū)域64。因此，較小感興趣區(qū)域的空間分辨率高于第一較大感興趣區(qū)域42的空間分辨率。然而，由于超聲系統(tǒng)10已維持恒定總數(shù)目的掃描線59，所述體積采集速率被維持在25Hz。因此，在用戶(hù)在使用期間挑取較小感興趣區(qū)域之后，為所述用戶(hù)提供實(shí)況三維成像。如果所述用戶(hù)將轉(zhuǎn)回到較大體積42，則反之同樣適用。尤其地，即使所述用戶(hù)已放大所述感興趣區(qū)域，所述采集速率將保持恒定。
[0055]圖5示出了方法的實(shí)施例的示意性流程圖。在所述方法已開(kāi)始之后，進(jìn)行第一個(gè)步驟SI。在該步驟中，控制器接收確定體積50的大小的參數(shù)。經(jīng)由輸入設(shè)備20作為用戶(hù)輸入接收這些參數(shù)。進(jìn)一步地，系統(tǒng)輸入已做入超聲系統(tǒng)10。系統(tǒng)輸入在對(duì)解剖位點(diǎn)的掃描上保持恒定，其中，所述用戶(hù)輸入可以在特定掃描期間隨時(shí)間變化。所述系統(tǒng)輸入為最大線密度、最小線密度和線時(shí)間。所述用戶(hù)輸入為期望或目標(biāo)體積采集速率、體積50的橫向伸展以及體積50的立向伸展。然后，在步驟S2中，控制器28根據(jù)上文中提出的下式，計(jì)算并調(diào)節(jié)所述線密度:
[0056]LD = ^LE-EE-TVR-LT。
[0057]通過(guò)這樣，計(jì)算以度每線為單位的所述線密度。然后，在步驟S3中，超聲系統(tǒng)10用所述換能器陣列沿掃描線59掃描體積50，并提供超聲信號(hào)。在步驟S4中，在波束形成器30和信號(hào)處理器34中處理所述超聲信號(hào)，以提供圖像數(shù)據(jù)。最后，在步驟S5中，使用所述圖像數(shù)據(jù)來(lái)顯示所述三維超聲圖像。
[0058]進(jìn)一步地，任選地，在使用期間并且在步驟S6中，確定待掃描的所述體積的大小是否已改變。尤其地，這是其中所述感興趣區(qū)域被所述用戶(hù)改變從而所述體積的橫向伸展和/或立向伸展改變的情況。若是，則將新的用戶(hù)輸入?yún)?shù)輸入到控制器28中，并在步驟S2中重新計(jì)算所述線密度。所述掃描然后以步驟S3繼續(xù)。
[0059]如果在步驟S6中所 述體積的大小未改變,貝U可以進(jìn)一步確定是否應(yīng)在步驟S7中停止整個(gè)掃描過(guò)程。若是，則方法結(jié)束；若否，則掃描在步驟S3繼續(xù)。
[0060]盡管已在附圖和前文的描述中詳細(xì)圖示并描述了本發(fā)明，要將這樣的圖示和描述視為示例性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開(kāi)的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)踐要求保護(hù)的本發(fā)明中，根據(jù)對(duì)附圖、公開(kāi)內(nèi)容和權(quán)利要求書(shū)的研究，可以理解并實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變型。
[0061 ] 在權(quán)利要求書(shū)中，詞語(yǔ)“包括”不排除其他元件或步驟，并且定語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除復(fù)數(shù)。單個(gè)元件或其他單元可以履行權(quán)利要求書(shū)中記載的幾個(gè)項(xiàng)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，但這并不指示不能有利地組合這些措施。
[0062]計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)/發(fā)布在合適的介質(zhì)上，例如與其他硬件一起或作為其他硬件的部分提供的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但也可以以其他形式發(fā)布，例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無(wú)線電信系統(tǒng)。
[0063]權(quán)利要求書(shū)中的任意附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提供體積(50)的三維圖像的超聲成像系統(tǒng)(10)，所述超聲成像系統(tǒng)包括: 換能器陣列(26)，其被配置為提供超聲接收信號(hào)， 波束形成器，其被配置為控制所述換能器陣列以沿大量掃描線(59)掃描所述體積(50)，并且還被配置為接收所述超聲接收信號(hào)并提供圖像信號(hào)， 控制器(28)，其用于控制所述波束形成器(30)，其中，所述控制器(28)被配置為在維持跨所述體積(50)的掃描線(28)的總數(shù)目的同時(shí)，根據(jù)所述體積(50)的大小來(lái)調(diào)節(jié)所述體積(50)內(nèi)的所述掃描線(28)的密度(60)， 信號(hào)處理器(34)，其被配置為接收所述圖像信號(hào)并提供圖像數(shù)據(jù)， 圖像處理器(36)，其被配置為接收來(lái)自所述信號(hào)處理器(34)的所述圖像數(shù)據(jù)并提供顯示數(shù)據(jù)，以及 顯示器(18)，其被配置為接收所述顯示數(shù)據(jù)并提供所述三維圖像。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)還被配置為根據(jù)目標(biāo)體積采集速率來(lái)調(diào)節(jié)所述掃描線(28)的所述密度(60)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)還被配置為經(jīng)由用戶(hù)輸入來(lái)接收所述目標(biāo)體積采集速率。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)還被配置為接收如下形式的所述體積(50)的大小:以度為單位的橫向伸展、以度為單位的立向伸展和由每個(gè)掃描線的掃描時(shí)間表示的深度。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)被配置為經(jīng)由用戶(hù)輸入來(lái)接收所述橫向伸展和所述立向伸展。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)被配置為接收每個(gè)掃描線的掃描時(shí)間，作為所述超聲系統(tǒng)的預(yù)置參數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)被配置為接收掃描線(28)的所述總數(shù)目，作為所述超聲系統(tǒng)的預(yù)置參數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)還被配置為基于以下經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)調(diào)節(jié)所述掃描線(28)的所述密度(60): LD = -JLE-EE-TVR-LT 其中，LD為以度每線為單位的所述掃描線(28)的所述密度(60)，LE為以度為單位的所述體積(50)的橫向伸展，EE為以度為單位的所述體積(50)的立向伸展，TVR為以赫茲為單位的目標(biāo)體積采集速率，并且LT為以秒每線為單位的每條掃描線的掃描時(shí)間。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)還被配置為對(duì)經(jīng)調(diào)節(jié)的所述掃描線(28)的密度(60)應(yīng)用邊界條件。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)還被配置為調(diào)節(jié)所述體積(50)的所述大小以滿足所述邊界條件。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述控制器(28)還被配置為調(diào)節(jié)實(shí)際體積采集速率以滿足所述邊界條件。
12.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，邊界條件為最大邊界條件。
13.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，邊界條件為最小邊界條件。
14.一種用于提供體積(50)的三維超聲圖像的方法，其中，所述體積(50)要沿大量掃描線(59)進(jìn)行掃描，所述方法包括以下步驟: 接收(S1)確定所述體積(50)的大小的參數(shù)， 在維持跨所述體積(50)的掃描線(59)的總數(shù)目的同時(shí)，根據(jù)所述體積(50)的大小的來(lái)調(diào)節(jié)(S2)所述掃描線(59)的密度， 用換能器陣列 (26)沿所述掃描線(59)掃描(S3)所述體積(50)，提供超聲信號(hào)， 處理所述(S4)所述超聲信號(hào)，以提供圖像數(shù)據(jù)， 使用所述圖像數(shù)據(jù)顯示(S5)所述三維超聲圖像。
15.一種包括程序代碼模塊的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)，所述程序代碼模塊用于令計(jì)算機(jī)執(zhí)行如權(quán)利要求14所述的方法的步驟。
【文檔編號(hào)】G01S15/89GK103946717SQ201280055160
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月10日
【發(fā)明者】R·A·斯奈德, C·S·索, M·J·莫伊尼漢, L·J·奧爾森, L·M·沃德 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司