專利名稱：用來呈現(xiàn)多幅增強圖像的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及診斷超聲系統(tǒng)。具體地說，本發(fā)明涉及用來處理和顯示基于數(shù)據(jù)體(volume)內(nèi)指定(identify)平面的多幅增強圖像的方法和設備。
背景技術：
常規(guī)的超聲掃描器能夠獲取并顯示數(shù)據(jù)體?？上?，卻難以顯示和對比同一體內(nèi)的不同類型和視圖的解剖數(shù)據(jù)，例如從C-平面、或包含體的一系列掃描平面的橫截面所視的圖像。有可能由于未處理或查看一部分數(shù)據(jù)而忽略或漏掉了重要的診斷數(shù)據(jù)，并需要額外時間來選擇和查看多幅圖像。
此外，例如處理C-平面數(shù)據(jù)以增強如骨骼或軟組織等特定的特征需要用戶一方的時間和專業(yè)技能。用戶必須經(jīng)驗豐富并知道所使用的正確的圖像處理協(xié)議。重新處理數(shù)據(jù)會很費時間，并會導致更長的診察時間和可能更低的患者吞吐量。進而，更熟悉以X射線等其它形態(tài)來查看圖像數(shù)據(jù)的醫(yī)生會發(fā)現(xiàn)若可從超聲體而創(chuàng)建類X射線圖像、用來與其它經(jīng)處理的圖像相對比，則查看超聲數(shù)據(jù)更有價值。

發(fā)明內(nèi)容
希望有一種系統(tǒng)和方法來處理和顯示來自體內(nèi)的C-平面數(shù)據(jù)，其可解決上述和其它以前經(jīng)歷過的問題。
在一個實施例中，用來呈現(xiàn)不同解剖特征的多幅增強圖像的方法包括獲取具有多種解剖特征的超聲體數(shù)據(jù)集合。多幅增強圖像是同時呈現(xiàn)的。多幅增強圖像是基于體數(shù)據(jù)集合內(nèi)多種解剖特征的。
在一個實施例中，用來呈現(xiàn)多幅增強圖像的方法包括獲取含有體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集合。數(shù)據(jù)集合的部分是以圖像增強技術來處理的。多幅圖像是基于這些部分而呈現(xiàn)的。多幅圖像的每個是以不同的圖像增強技術來處理的。多幅圖像是同時呈現(xiàn)的。
在一個實施例中，用來獲取和呈現(xiàn)多幅增強圖像的系統(tǒng)包括換能器，用來將超聲信號發(fā)送至所關注的區(qū)域并從所關注的區(qū)域接收超聲信號。接收器接收含有一系列相鄰掃描平面的超聲信號。這一系列相鄰掃描平面包括體數(shù)據(jù)集合。處理器處理這一系列相鄰掃描平面并指定作為這一系列相鄰掃描平面橫截面的體數(shù)據(jù)集合的部分。處理器以圖像增強技術來處理這些部分。輸出器同時呈現(xiàn)多幅圖像。多幅圖像的每個是以不同圖像增強技術來處理的。


圖1說明了根據(jù)本發(fā)明實施例，所形成的超聲系統(tǒng)的框圖。
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明實施例，所形成的超聲系統(tǒng)。
圖3說明了根據(jù)本發(fā)明實施例，由圖2的系統(tǒng)而獲取的實時4D體。
圖4說明了根據(jù)本發(fā)明實施例，顯示器上的B-超圖像和增強圖像。
圖5說明了根據(jù)本發(fā)明實施例，具有所指定的所關注平面的B-超圖像。
圖6說明了根據(jù)本發(fā)明實施例，同時顯示在顯示器上的4幅增強圖像。
圖7說明了根據(jù)本發(fā)明實施例，基于由圖5的平面而指定的C-平面的多幅增強圖像。
圖8說明了根據(jù)本發(fā)明實施例，圖2的超聲系統(tǒng)的一部分的框圖。
具體實施例方式
圖1說明了根據(jù)本發(fā)明實施例，所形成的超聲系統(tǒng)100的框圖。超聲系統(tǒng)100包括發(fā)送器102，其驅(qū)動探頭106內(nèi)的換能器104以將脈沖超聲信號發(fā)射至體內(nèi)?？梢允褂枚喾N幾何形狀。超聲信號從血細胞或肌肉組織等體內(nèi)結構處被反向散射，以產(chǎn)生返回至換能器104的回波?；夭ㄓ山邮掌?08接收。接收到的回波穿過波束形成器110，其進行波束形成并輸出RF(射頻)信號。然后，該RF信號穿過RF處理器112?；蛘?，該RF處理器112可包括復數(shù)解調(diào)器(未示出)，其對RF信號進行解調(diào)以形成代表回波信號的IQ(同相正交)數(shù)據(jù)對。然后，RF或IQ信號數(shù)據(jù)可被直接導入RF/IQ緩沖器114，用于暫時存儲。用戶輸入120可被用來輸入患者數(shù)據(jù)、掃描參數(shù)、掃描模式變更等等。
超聲系統(tǒng)100還包括信號處理器116以處理所獲取的超聲信息(即RF信號數(shù)據(jù)或IQ數(shù)據(jù)對)并準備用于顯示在顯示系統(tǒng)118上的超聲信息幀。信號處理器116適用于根據(jù)多種可選擇的超聲模態(tài)而對所獲取的超聲信息進行1種或多種處理操作。當接收到回波信號時，所獲取的超聲信息可在掃描期間實時地受到處理。此外或作為替代，可使超聲信息在掃描活動期間暫時存儲于RF/IQ緩沖器114，并以次于實時的實況(live)或離線操作來處理。
超聲系統(tǒng)100可按超過50幀/秒的幀速率——即人眼的近似察覺速率而連續(xù)地獲取超聲信息。所獲取的超聲信息以較低的幀速率而顯示在顯示系統(tǒng)118上。圖像緩沖器122被包括以用來存儲所獲取的超聲信息的經(jīng)處理幀，這些經(jīng)處理幀按計劃不被立即顯示。最好是，圖像緩沖器122最好是有充足的容量來存儲相當于至少數(shù)秒的超聲信息幀。超聲信息幀以有助于根據(jù)其獲取次序或時間來對其讀取(retrieval)的方式存儲。圖像緩沖器122可包括任何已知的數(shù)據(jù)存儲媒體。
圖2說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例所形成的超聲系統(tǒng)70。系統(tǒng)70包括連接至發(fā)送器12和接收器14的探頭10。探頭10發(fā)送超聲脈沖并接收來自被掃描超聲體16的內(nèi)部結構的回波。存儲器20存儲來自接收器14并來源于被掃描超聲體16的超聲數(shù)據(jù)。體16可由多種技術而得到(例如，3D掃描、實時3D成像、體掃描、帶有具有位置傳感器的換能器而進行的2D掃描、使用體元(Voxel)相關技術的徒手(freehand)掃描、2D或矩陣陣列換能器等等)。
換能器10在掃描所關注區(qū)域(ROI)的同時沿例如直線或弓形路徑而移動。在每個直線或弓形位置上，換能器10得到掃描平面18。掃描平面18是對某一厚度的，例如從1組或1個集合的相鄰掃描平面18而采集的。掃描平面18存儲于存儲器20，然后轉(zhuǎn)遞給體掃描轉(zhuǎn)換器42。在一些實施例中，換能器10而非掃描平面18可得到直線，而存儲器20可存儲由換能器10而非掃描平面18得到的直線。體掃描轉(zhuǎn)換器20可存儲由換能器10而非掃描平面18得到的直線。體掃描轉(zhuǎn)換器42從控制輸入40接收切片厚度設置，其指定了將從掃描平面18創(chuàng)建的切片的厚度。體掃描轉(zhuǎn)換器42從多個相鄰掃描平面18創(chuàng)建數(shù)據(jù)切片。為形成每個數(shù)據(jù)切片而得到的相鄰掃描平面18的數(shù)量取決于由切片厚度控制輸入40所選的厚度。數(shù)據(jù)切片存儲于切片存儲器44并由體描繪(render)處理器46來存取。體描繪處理器46對數(shù)據(jù)切片進行體描繪。體描繪處理器46的輸出被轉(zhuǎn)遞給視頻處理器50和顯示器67。
每個回波信號采樣值(體元)的位置是根據(jù)幾何精度(即從1個體元到下1個體元的距離)和超聲響應(源于超聲響應的值)來定義的。適宜的超聲響應包括灰度值、彩色流量值、脈管或能量多普勒信息。
圖3說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，由圖2的系統(tǒng)70而獲取的實時4D體16。體16包括扇形橫截面，其帶有從頂角26處彼此發(fā)散的徑向邊界22和24。探頭10以電子方式縱向聚焦并傳導超聲發(fā)射，以沿每個掃描平面18中的相鄰掃描線而掃描，并以電子方式或機械方式橫向聚焦并傳導超聲發(fā)射，以掃描相鄰掃描平面18。如圖2所示，由探頭10得到的掃描平面18存儲于存儲器20，并被體掃描轉(zhuǎn)換器42從球面坐標系掃描轉(zhuǎn)換成笛卡兒坐標系。包括多個掃描平面的體從體掃描轉(zhuǎn)換器42輸出并作為描繪塊(box)30而存儲于切片存儲器44。切片存儲器44中的描繪塊30是由多個相鄰圖像平面34形成的。
描繪塊30可由操作者來定義尺寸，以具有切片厚度32、寬度36和高度38。體掃描轉(zhuǎn)換器42可受切片厚度控制輸入40的控制，以調(diào)整切片的厚度參數(shù)而形成理想厚度的描繪塊30。描繪塊30指定被體描繪的被掃描體16的部分。體描繪處理器46存取切片存儲器44并沿描繪塊30的厚度32來描繪。
在操作期間，具有預先定義的、基本恒定厚度的3D切片(也稱作描繪塊30)由切片厚度設置控制40(圖2)獲取并在體掃描轉(zhuǎn)換器42(圖2)中處理。代表描繪塊30的回波數(shù)據(jù)可存儲于存儲器44。預先定義的厚度通常在2毫米和20毫米之間，然而，取決于應用和被掃描區(qū)域的尺寸，小于2毫米或大于20毫米的厚度也可適用。切片厚度設置控制40可包括帶有離散或連續(xù)厚度設置的可旋轉(zhuǎn)手柄。
體描繪處理器46將描繪塊30投影至圖像平面34的圖像部分48(圖3)。接著體描繪處理器46中的處理之后，圖像部分48中的像素數(shù)據(jù)可穿過視頻處理器50然后到達顯示器67。描繪塊30可置于掃描體16內(nèi)的任何位置并朝向任何方向。在某些情況下，取決于被掃描區(qū)域的尺寸，描繪塊30可能最好僅是掃描體16的一小部分。
圖4說明了在顯示器67的一側具有深度44的B-超圖像130。盡管被顯示的圖像是B-超圖像，但是如相鄰圖像平面34的體16(圖3)等體數(shù)據(jù)集合已如前述實時地獲取了。用戶可使用用戶輸入120來定義B-超圖像130上的所關注平面132。平面132指定了1個平面，例如穿過具有最小厚度為0.1毫米的體數(shù)據(jù)集合的C-平面(即從前到后)。因此，平面132定義了數(shù)據(jù)集合或體16的一部分或子集。平面132可以相對于探頭10徑向、垂直或處于中間角。一旦指定了平面132，則用戶可由用戶輸入120通過角136來旋轉(zhuǎn)平面132。用戶還可將平面132上移138而朝向探頭10或下移140而遠離探頭10。
然后，用戶可選擇要對由平面132指定的體數(shù)據(jù)集合進行處理的圖像增強技術和/或其它處理。圖像增強技術可以是例如體描繪技術。用戶可能希望顯示與骨骼相關的圖像數(shù)據(jù)，并因此基于此解剖特征而選擇圖像增強技術。其它如軟組織和脈管等解剖特征也可被處理。例如，用戶可使用用戶輸入120來選擇如最大密度等體描繪技術來顯示骨骼的增強圖像。或者，基于所進行的掃描的類型、例如胎兒掃描、肝臟等等，可向用戶提供或建議圖像增強技術的子集。由平面132指定的數(shù)據(jù)集合受到處理以創(chuàng)建增強圖像134。增強圖像134可獨自實時地顯示在顯示器67上，例如以大于圖4所示的格式。或者，增強圖像134可與B-超圖像130同時和實時地顯示在顯示器67上。
此外，用戶可修改體數(shù)據(jù)集合的厚度142。例如，厚度142可在平面132上方和下方等距離，或平面132可指定厚度142的頂部或底部。厚度142可以作為線或數(shù)字格式(未示出)而顯示在顯示器67，也可不顯示。換言之，改變厚度142允許用戶從與C-平面或用戶定義的其它平面132平行的體30的多個層來觀察圖像數(shù)據(jù)。所定義的厚度142可基于圖像增強技術、解剖特征、深度144和/或獲取類型。若用戶在修改厚度142后改變了平面132的位置，則可維持厚度142的尺寸。例如，若用戶希望顯示基于骨骼的增強圖像134，則可定義更厚的厚度142。若用戶希望顯示基于脈管的增強圖像134，則可定義更薄的厚度142。
用戶對平面132的位置和厚度142所做的改變可實時地顯示。因此，增強圖像134是隨平面132和/或厚度142的變化而更新的。因此，用戶可繼續(xù)修改厚度142并移動平面132，直到顯示了理想的增強圖像134。
圖5說明了具有平面152指定的所關注平面的B-超圖像150。平面152可如前述而定義C-平面。B-超圖像150為用戶提供了基準幀，允許用戶基于實時數(shù)據(jù)而指定平面152。僅作為示例，圖5中的B-超圖像150示意了胎兒。應當理解也可掃描和處理其它解剖體，例如肝臟、心臟、腎臟等等。
對應于平面152的增強圖像154是與B-超圖像150同時繪制在顯示器67上的。在此例中，用戶使用如最大密度等體反差成像技術而選擇平面152以顯示胎兒手臂的C-平面圖像。厚度142的尺寸可如前述而增大或減小。
圖6說明了同時顯示在顯示器67上的4幅增強圖像160～166。增強圖像160～166中的每一個是根據(jù)預先定義的圖像增強技術集合而受到處理的，并對應于如圖4的平面132等數(shù)據(jù)平面。
圖8說明了圖2的超聲系統(tǒng)70的一部分200的框圖。在圖8中，切片厚度設置控制40包括4個獨立的厚度控制180～186。體描繪處理器46包括4個獨立的描繪設置控制190～196。應當理解圖8僅是概念性的代表。例如，單個切片厚度設置控制40可被用來同時設置多個不同的切片厚度142，而單個體描繪處理器46可被用來設置不同的描繪技術并同時處理多個數(shù)據(jù)體。
當用戶開始獲取B-超體數(shù)據(jù)集合時，像胎兒、肝臟等所進行掃描的類型是通過用戶輸入120來指定的。用戶還調(diào)整掃描的深度144來包括B-超圖像內(nèi)的理想信息。然后操作者定義平面132，如先前參照圖4所述。盡管以下討論限于獲取3D或4D的B-超體數(shù)據(jù)，但應當理解為也可使用其它獲取模式，例如常規(guī)的灰度聲譜、B-流量、諧波和余諧波(co-harmonic)聲譜、彩色多普勒、組織諧波成像、脈沖反相諧波成像、能量多普勒和組織多普勒。
依獲取類型，可期待解剖特征的不同子集，其與圖像增強技術的不同子集相關聯(lián)。例如，當掃描胎兒時，解剖特征的子集可包括骨骼、脈管、反差和軟組織，其具有已知的超聲特征響應。然而，當掃描肝臟時，系統(tǒng)70可不在解剖特征的子集中包括骨骼。此外，掃描深度144也影響與圖像增強技術相關聯(lián)的厚度142。
然后，用戶可通過用戶輸入120來啟動4幅增強圖像160～166的自動處理。例如，用戶輸入120可包括單個協(xié)議或按鈕選擇。具有相關聯(lián)圖像增強技術的解剖特征的子集已被預先定義。該子集可提供當掃描任何解剖體時應用的默認值。或者，解剖特征的子集可基于獲取類型、探頭類型、深度144等之中的1種或更多。切片厚度設置控制40的厚度控制180～186自動設置解剖特征的預先定義的子集。因此，針對不同的增強圖像160～166的厚度142中的每一個包括數(shù)據(jù)集合的至少1個公共子集。體描繪處理器46的描繪設置控制190～196自動指定合適的圖像增強技術，并且體描繪處理器46處理由相應的厚度控制180～186指定的切片數(shù)據(jù)。然后，增強圖像160～166顯示在顯示器67上。因此，每個增強圖像160～166的正確厚度142是針對用戶自動定義的，故用戶不必手動變更厚度142以顯示不同解剖特征的增強圖像。
例如，增強圖像160可使用“骨骼”解剖特征設置。以此設置，厚度控制180自動定義厚度142，例如10～15毫米之間。描繪設置控制190指定例如最大密度描繪技術等正確的技術，而體描繪處理器46處理平行于平面132并在厚度142內(nèi)的體30的層。增強圖像162可使用“軟組織”解剖特征設置。以此設置，厚度控制182指定厚度142，其可以是約3毫米。描繪設置控制192指定如X射線描繪技術等正確的技術，而體描繪處理器46處理平行于平面132并在厚度142內(nèi)的體30的層。X射線描繪技術可被用來提供與使用X射線輻射時創(chuàng)建的切片圖像可比較的圖像。此技術也稱作平均投影。還可使用其它描繪模式來增強解剖特征，例如梯度光線描繪和最大透明度。此外，可使用其它圖像處理技術來處理和創(chuàng)建增強圖像。
類似地，增強圖像164和166可分別使用“反差”和“脈管”解剖特征設置。厚度控制184和1 86指定厚度142(僅作為示例，分別是低閾值0的1毫米和5～10毫米)而描繪設置控制194和196指定技術(僅作為示例，分別是表面和最小密度描繪技術)。體描繪處理器46針對增強圖像164和166中的每一個而處理平行于平面132并在厚度142內(nèi)的體30的層。
增強圖像160～166同時顯示在顯示器67上。應當理解盡管上述討論的處理是單獨創(chuàng)建增強圖像160～166，但增強圖像160～166也可同時創(chuàng)建。因此，在顯示器67上可增強并顯示多種解剖特征，并同時相對于彼此而對比。
因此，體數(shù)據(jù)集合的顯示和處理是通過在將被處理的體數(shù)據(jù)集合內(nèi)預先定義解剖特征的子集，并通過指定圖像增強技術的關聯(lián)子集而自動進行的。用戶不必選擇正確的圖像增強技術，也不必為掃描而定義正確厚度142以顯示解剖特征的理想增強圖像160～166。此外，通過自動顯示基于同一C-平面體數(shù)據(jù)集合的多幅增強圖像160～166，其中增強圖像160～166包括數(shù)據(jù)集合的至少1個公共子集，從而可容易地對比包含同一平面132(C-平面)的不同解剖特征的圖像。于是，通過自動呈現(xiàn)被處理的信息，有價值的診斷數(shù)據(jù)不顯示或被忽略的可能減少了。而且，如擊鍵次數(shù)和其它所需的鍵入等用戶輸入被大為簡化，并消除了手動處理增強圖像160～166所需的時間。
或者，用戶可預先定義自己希望自動指定并處理的不同解剖特征。用戶的預先定義的解剖特征的子集和關聯(lián)的圖像增強技術可基于獲取類型、探頭類型和/或個人偏好等。應當理解盡管在圖6中示出了4幅增強圖像160～166，但基于顯示器67的尺寸、用戶偏愛等可顯示更多或更少的增強圖像160～166。
圖7說明了基于C-平面的多幅增強圖像172～178，例如由圖5的平面152而指定的C-平面。在用戶指定掃描類型和平面152后，增強圖像172～178被自動處理和顯示。增強圖像172是使用骨骼解剖特征設置或最大密度描繪技術而處理的。增強圖像174是使用軟組織解剖特征設置或X射線描繪技術而處理的。增強圖像176是使用反差解剖特征設置或表面描繪技術而處理的。增強圖像178是使用脈管解剖特征設置和最小密度描繪技術而處理的。增強圖像172～178是同時顯示在顯示器67上的。
增強圖像172～178可隨著體30被獲取而實時地顯示。在本實施例中，B-超圖像150可顯示在不同的顯示器67上、可不顯示、或可代替或附加于增強圖像172～178之一而顯示?；蛘?，體30可先被獲取并存儲，然后再創(chuàng)建增強圖像172～178。應當理解盡管圖5和圖7利用體描繪技術作為圖像增強技術，但也可使用其它圖像增強技術來處理增強圖像154和172～178。
盡管本發(fā)明是以各種具體實施例的形式而說明的，但業(yè)內(nèi)的熟練人員將會意識到本發(fā)明可以在權利要求書的精神和范圍內(nèi)有修改地實施。
權利要求
1.一種用來呈現(xiàn)不同解剖特征的多幅增強圖像(160～166)的方法，包括獲取具有多種解剖特征的超聲體數(shù)據(jù)集合；和同時呈現(xiàn)多幅增強圖像(160～166)，所述多幅增強圖像(160～166)是基于所述體數(shù)據(jù)集合內(nèi)的所述多種解剖特征的。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，所述解剖特征至少包括骨骼、軟組織、反差和脈管中之一。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括選擇體描繪技術，所述多幅增強圖像(160～166)是基于所述體描繪技術的。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括以預先定義的圖像增強技術來處理所述體數(shù)據(jù)集合，所述多幅增強圖像(160～166)中的每一個是以不同的圖像增強技術來處理的。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括所述處理步驟還包括在接收實時超聲信息時實時地處理所述體數(shù)據(jù)集合；和所述呈現(xiàn)步驟還包括實時地呈現(xiàn)所述多幅增強圖像(160～166)。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括選擇體描繪技術以增強所述多種解剖特征，所述體描繪技術是表面紋理、最大密度、最小密度、平均投影、梯度光線描繪、和最大透明度之一。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括指定所述體數(shù)據(jù)集合內(nèi)的平面(132)；對于所述多幅增強圖像(160～166)中的每一個，指定所述平面(132)的厚度(142)；和基于所述厚度(142)來處理所述數(shù)據(jù)集合，所述多幅增強圖像(160～166)中的每一個是基于不同厚度(142)的。
8.一種用來呈現(xiàn)多幅增強圖像(160～166)的方法，包括獲取含有體數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集合；以圖像增強技術來處理所述數(shù)據(jù)集合的各部分；和基于所述部分而呈現(xiàn)多幅圖像(160～166)，所述多幅圖像(160～166)中的每一個均是以不同圖像增強技術來處理的，所述多幅圖像(160～166)是同時呈現(xiàn)的。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，所述獲取步驟還包括使用至少下列獲取模式之一來獲取所述數(shù)據(jù)集合3D體、4D體、常規(guī)的灰度聲譜、B-流量、彩色多普勒、組織多普勒、能量多普勒、以及諧波和余諧波聲譜。
10.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括指定獲取類型；和基于所述獲取類型來預先定義所述圖像增強技術的子集。
全文摘要
提供了一種用來呈現(xiàn)不同解剖特征的多幅增強圖像(160～166)的方法和設備。獲取具有多種解剖特征的超聲體數(shù)據(jù)集合。多幅增強圖像(160～166)是基于數(shù)據(jù)集合內(nèi)多種解剖特征而同時呈現(xiàn)的。
文檔編號G06T1/00GK1589747SQ20041007491
公開日2005年3月9日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權日2003年8月29日
發(fā)明者阿瑟·格里茨基, 約瑟夫·施泰寧格 申請人:Ge醫(yī)藥系統(tǒng)環(huán)球科技公司