專(zhuān)利名稱(chēng)：超聲診斷設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲成像的基準(zhǔn)圖像顯示方法和使用該方法的超聲診斷 設(shè)備。更具體地，本發(fā)明涉及一種技術(shù)，該技術(shù)優(yōu)選用于使用通過(guò)診斷成 像設(shè)備獲得的患者的多層圖像數(shù)據(jù)、與超聲掃描平面相同橫截面的基準(zhǔn)圖 像來(lái)實(shí)時(shí)重建，并且用于在相同的屏幕上顯示基準(zhǔn)圖像和超聲圖像。這種 診斷成像設(shè)備的示例包括超聲診斷設(shè)備、磁共振成像(MRI)設(shè)備以及X 射線計(jì)算機(jī)斷層攝影(X-rayCT)設(shè)備。
背景技術(shù)：
作為一種診斷成像設(shè)備的超聲診斷設(shè)備常用于診斷，因?yàn)樗麄円子诓?作并且能夠?qū)崟r(shí)執(zhí)行對(duì)任意橫截面的非侵害觀察。另一方面，由超聲診斷 設(shè)備捕獲的超聲圖像相比于由X射線斷層攝影設(shè)備等捕獲的斷層攝影圖 像，通常圖像質(zhì)量更差。因此，在執(zhí)行與由例如X射線斷層攝影設(shè)備或 MRI設(shè)備的其它診斷成像設(shè)備捕獲的斷層攝影圖像(下文中斷層攝影圖像 稱(chēng)為"基準(zhǔn)圖像")進(jìn)行比較時(shí)，可以執(zhí)行全面的診斷。例如，當(dāng)在超聲 圖像的引導(dǎo)下通過(guò)射頻消融術(shù)(rediofrequency ablation)來(lái)治療肝膿腫等 時(shí)，可以認(rèn)為是通過(guò)CT診斷預(yù)先定位治療部分并且使用其CT圖像作為 基準(zhǔn)圖像來(lái)執(zhí)行超聲圖像的引導(dǎo)。
然而，當(dāng)CT圖像或MR圖像只作為基準(zhǔn)圖像時(shí)，辨別圖像之間的關(guān) 聯(lián)關(guān)系對(duì)于操作者是極大的負(fù)擔(dān)。這是因?yàn)橛蒀T圖像或MR圖像提供的 基準(zhǔn)圖像典型地是垂直于身體軸線的、橫截面的斷層攝影圖像，而超聲圖像是由操作者指定的任意橫截面的斷層攝影圖像。
非專(zhuān)利文獻(xiàn)1描述了一種便于辨別基準(zhǔn)圖像和超聲圖像之間的關(guān)聯(lián)關(guān) 系的方法。在該方法中，位置傳感器與超聲探頭相連，以便確定超聲掃描
平面，并且從CT圖像或MR圖像的多層圖像數(shù)據(jù)(下文中稱(chēng)為"體圖像 數(shù)據(jù)(volume image data)")重建與超聲掃描平面相同橫截面的基準(zhǔn)圖 像并顯現(xiàn)(render)在顯示屏幕上。類(lèi)似地，專(zhuān)利文獻(xiàn)1還提出一種技術(shù)， 其中從CT圖像或MR圖像的體圖像數(shù)據(jù)重建與超聲掃描平面相同橫截面 的基準(zhǔn)圖像，并且按照對(duì)準(zhǔn)或疊加的方式或者按照交替切換的方式在顯示 屏幕上顯現(xiàn)超聲圖像。
專(zhuān)利文獻(xiàn)2提出了一種技術(shù)，用于輔助將穿刺針引入身體的操作。即， 控制超聲掃描平面以便包括穿剌針，并且剪裁出與超聲掃描平面相對(duì)應(yīng)的 基準(zhǔn)圖像并顯示。在該技術(shù)中，兩個(gè)標(biāo)記附著于身體表面與患者患病范圍 相對(duì)應(yīng)的、穿刺針將插入的位置，來(lái)獲得基準(zhǔn)圖像的體圖像數(shù)據(jù)。此外， 在穿刺針的引入部分設(shè)置超聲探頭，以便固定該位置，和穿刺針相對(duì)于探 頭的角度，并且用于檢測(cè)該位置和探頭角度的傳感器與探頭相連，以便確 定超聲掃描平面。按照這種方式，體圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)和超聲掃描平面 的坐標(biāo)系統(tǒng)互相關(guān)聯(lián)，并且剪裁出與超聲掃描平面相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像并顯
非專(zhuān)利文獻(xiàn)l:發(fā)表于1996年的"Radiology" RNSA，517頁(yè)，K.Oshio 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.l0-151131 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本未審專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.2002-l 12998
然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，盡管剪裁出與超聲圖像相對(duì)應(yīng)的橫截面的基準(zhǔn) 圖像并顯示在相同的屏幕上，但是沒(méi)有考慮到用于匹配顯示區(qū)域的方案和 基準(zhǔn)圖像與超聲圖像的放大倍數(shù)。例如，超聲圖像是通過(guò)捕獲患者活體的 一部分而獲得的扇形圖像，而CT圖像或MR圖像典型地是通過(guò)捕獲患者 的整個(gè)身體而獲得的圓形圖像。因此，當(dāng)只按照對(duì)準(zhǔn)的方式顯示基準(zhǔn)圖像 和超聲圖像時(shí)，存在難以辨別他或她希望觀察的部分的關(guān)聯(lián)關(guān)系的問(wèn)題。
此外，為了獲得一個(gè)包括目標(biāo)(例如患病范圍)的、由操作者在基準(zhǔn)
發(fā)明內(nèi)容圖像上任意指定的區(qū)域的超聲圖像，他或她必須操作超聲探頭來(lái)搜索包括 目標(biāo)的區(qū)域。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在一個(gè)問(wèn)題，沒(méi)有考慮到便于辨別 當(dāng)前超聲掃描平面和目標(biāo)之間的位置關(guān)系的方案。
因此，本發(fā)明的第一目的是便于辨別顯示在相同屏幕上的超聲圖像和 基準(zhǔn)圖像之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，基準(zhǔn)圖像是由另一個(gè)診斷設(shè)備獲得的。
本發(fā)明的第二目的是便于辨別由操作者在任意基準(zhǔn)圖像上指定的目 標(biāo)和當(dāng)前超聲掃描平面之間的位置關(guān)系。
為了實(shí)現(xiàn)第一目的，本發(fā)明的超聲診斷設(shè)備包括超聲圖像產(chǎn)生裝置， 用于根據(jù)從超聲探頭輸出的反射回波信號(hào)重建超聲圖像；存儲(chǔ)裝置，用于
存儲(chǔ)由診斷成像設(shè)備預(yù)先獲得的體圖像數(shù)據(jù)；基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置，用于從
存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中的體圖像數(shù)據(jù)中提取與超聲波的掃描平面相對(duì)應(yīng)的斷
層攝影圖像數(shù)據(jù)，并且重建基準(zhǔn)圖像；控制裝置，用于使基準(zhǔn)圖像和超聲 圖像顯示在屏幕上；以及顯示裝置，用于顯示基準(zhǔn)圖像和超聲圖像。根據(jù) 斷層攝影圖像數(shù)據(jù)以及超聲探頭和患者之間的位置關(guān)系，基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝 置提取與超聲圖像的查看范圍相對(duì)應(yīng)的一部分的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn) 生基準(zhǔn)圖像。
因此，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)橐陨刃螆D像顯示了與扇形查看范圍的超聲圖 像相對(duì)應(yīng)的相同區(qū)域的基準(zhǔn)圖像，可能易于辨別兩個(gè)圖像之間的關(guān)聯(lián)關(guān) 系。在這種情況下，優(yōu)選地，以與超聲圖像相同的放大倍數(shù)顯示與查看范 圍相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像的區(qū)域，進(jìn)一步便利了兩個(gè)圖像之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的辨 別。還優(yōu)選地，減少超聲圖像的查看范圍之外的部分的亮度，來(lái)執(zhí)行顯示。 利用這種設(shè)置，可能在不丟失基準(zhǔn)圖像的信息下執(zhí)行比較和觀察。
此外，按照模擬方式在基準(zhǔn)圖像上顯示超聲圖像的聲影區(qū)(acoustic shadow)進(jìn)一步便于辨別兩個(gè)圖像之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。此外，可以按照對(duì)準(zhǔn) 的方式在屏幕上顯示超聲圖像和基準(zhǔn)圖像，但在此不限于這樣的配置?？?以在屏幕上顯示超聲圖像和基準(zhǔn)圖像的合成圖像。合成圖像可以是通過(guò)在 超聲圖像上疊加基準(zhǔn)圖像的透明圖像而獲得的圖像。此外，合成圖像可以 是基準(zhǔn)圖像和超聲圖像之間的差別圖像。
優(yōu)選地，基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置根據(jù)超聲探頭的移動(dòng)速度來(lái)改變基準(zhǔn)圖像 的圖像尺寸。這使得可能根據(jù)超聲圖像的快速移動(dòng)來(lái)顯示基準(zhǔn)圖像，因此提高在比較和觀察期間操作探頭的自由度。
為了實(shí)現(xiàn)第二目的，本發(fā)明的超聲診斷設(shè)備包括3D身體標(biāo)記確定單
元，用于確定掃描平面和設(shè)置在體圖像數(shù)據(jù)中的目標(biāo)之間的位置關(guān)系，以 便使目標(biāo)相對(duì)于掃描平面的方向和距離顯示在屏幕上。
此外，本發(fā)明的超聲診斷設(shè)備還包括電影存儲(chǔ)器(cine-memory)， 用于存儲(chǔ)由超聲圖像產(chǎn)生裝置重建的超聲圖像；位置傳感器，用于檢測(cè)超 聲探頭的位置和傾角；掃描平面坐標(biāo)確定裝置，用于根據(jù)來(lái)自位置傳感器 的輸出確定超聲圖像的掃描平面坐標(biāo)；以及掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)裝置， 用于存儲(chǔ)確定的掃描平面坐標(biāo)。基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置從掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)存 儲(chǔ)裝置中讀取超聲圖像的掃描平面坐標(biāo)、讀取與讀取的掃描平面坐標(biāo)相對(duì) 應(yīng)的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)、并且重建基準(zhǔn)圖像。圖像處理裝置從電影存儲(chǔ)器 中讀取超聲圖像并且顯示與讀取的超聲圖像相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像，基準(zhǔn)圖像 是從基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置輸出的。按照這種設(shè)置，因?yàn)橐来螐碾娪按鎯?chǔ)器中 讀取并顯示超聲圖像以及依次剪裁出并顯示與超聲圖像相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖 像，可以使用運(yùn)動(dòng)圖像來(lái)執(zhí)行比較和觀察。
還優(yōu)選地，超聲診斷至少還包括用于檢測(cè)患者姿態(tài)變化的姿態(tài)傳感器 和用于檢測(cè)呼吸的傳感器的至少之一，并且還具有糾正裝置，用于在超聲 診斷期間根據(jù)由于患者的姿態(tài)變化或呼吸而導(dǎo)致的內(nèi)部器官移動(dòng)的量來(lái) 糾正掃描平面坐標(biāo)。利用這種設(shè)置，可以糾正基準(zhǔn)圖像坐標(biāo)系統(tǒng)和超聲圖 像坐標(biāo)系統(tǒng)之間的、由于患者的呼吸或姿態(tài)變化而導(dǎo)致的內(nèi)部器官移動(dòng)所 產(chǎn)生的偏移。因此，可以提高兩個(gè)圖像的比較和觀察的精確度。
此外或代替地，配置可以是在掃描了超聲探頭的掃描平面并且搜索 并凍結(jié)超聲圖像和基準(zhǔn)圖像之中具有特殊點(diǎn)的一個(gè)之后，操縱超聲探頭， 顯示并凍結(jié)除了凍結(jié)的超聲圖像或基準(zhǔn)圖像之外并且與凍結(jié)的那個(gè)圖像 相匹配的一個(gè)圖像，并且確定凍結(jié)的那個(gè)圖像的掃描平面坐標(biāo)和另一個(gè)圖 像之間的坐標(biāo)差別，以便可以根據(jù)確定的坐標(biāo)差別來(lái)糾正掃描平面坐標(biāo)。
此外，除了上述的配置之外，超聲診斷設(shè)備可以包括位置傳感器， 用于在基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)下檢測(cè)超聲探頭的位置和傾角；掃描平面坐標(biāo)確定裝 置，用于根據(jù)來(lái)自位置傳感器的輸出確定由超聲探頭在基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)下捕 獲的超聲圖像的掃描平面坐標(biāo)；基準(zhǔn)點(diǎn)輸入裝置，用于根據(jù)在基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)下獲得的體圖像數(shù)據(jù)，在顯示在屏幕上的基準(zhǔn)圖像上設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)；體數(shù)
據(jù)坐標(biāo)確定裝置，用于通過(guò)確定超聲探頭的位置和與基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)并且存 在于通過(guò)使超聲探頭與患者身體表面相接觸而獲得的超聲圖像上的區(qū)域 之間的坐標(biāo)關(guān)系，來(lái)確定與掃描平面坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的體圖像數(shù)據(jù)的斷層攝影
數(shù)據(jù)坐標(biāo)；以及體數(shù)據(jù)坐標(biāo)存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)由體數(shù)據(jù)坐標(biāo)確定裝置所 確定的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)?；鶞?zhǔn)圖像重建裝置可以從體數(shù)據(jù)坐標(biāo)存儲(chǔ) 裝置中讀取與由掃描平面坐標(biāo)確定裝置所確定的掃描平面坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的 斷層攝影圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)，并且提取基準(zhǔn)圖像。利用這種設(shè)置，可以在患 者的身體內(nèi)部設(shè)置用于對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)的基準(zhǔn)點(diǎn)。因此，相比于在身體表面 設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)的現(xiàn)有技術(shù)，增加了設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)的自由度，并因此進(jìn)一步提高 了比較和觀察的精確度。


圖1是應(yīng)用了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超聲診斷設(shè)備的基本超聲成像系統(tǒng) 的方框圖。
圖2是應(yīng)用了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的超聲診斷設(shè)備的特殊診斷成像系 統(tǒng)的方框圖。
圖3是在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的超聲圖像和基準(zhǔn)圖像的繪制過(guò)程的流 程圖。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明特點(diǎn)的超聲圖像、基準(zhǔn)圖像、合成圖像以及 3D身體標(biāo)記的顯示示例的視圖。
圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明特點(diǎn)的超聲圖像、基準(zhǔn)圖像、合成圖像以及 優(yōu)選用于導(dǎo)航的3D身體標(biāo)記的顯示示例的視圖。
圖6是應(yīng)用了本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的超聲診斷設(shè)備的特殊診斷成像系 統(tǒng)的方框圖。
圖7是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的備有位置傳感器的探頭的方框圖。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的呼吸量確定裝置的配置和處理過(guò)程。 圖9是圖2所示的實(shí)施例中的掃描平面坐標(biāo)確定單元和掃描平面坐標(biāo) 存儲(chǔ)單元的詳細(xì)方框圖。
9圖10是圖6所示的實(shí)施例中用于坐標(biāo)相關(guān)處理的初始化過(guò)程的流程圖。
圖11是圖6所示的實(shí)施例中在超聲診斷期間的基準(zhǔn)圖像顯示處理的 實(shí)施例的流程圖。
圖12是示出了在體圖像數(shù)據(jù)和掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系的 視圖。
圖13是用于糾正由于患者呼吸等而導(dǎo)致的基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)偏移的一個(gè) 實(shí)施例的流程圖。
圖14示出了用于輔助糾正掃描平面坐標(biāo)的處理的坐標(biāo)調(diào)整屏幕的一 個(gè)示例。
圖15是示出了一種用于糾正由于患者呼吸導(dǎo)致的內(nèi)部器官移動(dòng)而產(chǎn) 生的坐標(biāo)系統(tǒng)偏移的方法的視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 (第一實(shí)施例)
圖1是應(yīng)用了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超聲診斷設(shè)備的基本超聲成像系統(tǒng) 的方框圖。如圖所示，診斷成像系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超聲診 斷設(shè)備101以及用于獲得作為基準(zhǔn)圖像的體圖像數(shù)據(jù)的醫(yī)療診斷成像設(shè)備 102。體圖像數(shù)據(jù)(volume image data)是指通過(guò)沿多個(gè)平面捕獲患者身體 的內(nèi)部而獲得的多層圖像(multi-slice image)的數(shù)據(jù)。由醫(yī)療診斷成像設(shè) 備102捕獲的體圖像的數(shù)據(jù)被輸入到超聲診斷設(shè)備101。計(jì)算機(jī)斷層攝影 設(shè)備(X-ray CT設(shè)備)或磁共振成像設(shè)備(MRI設(shè)備)可以用作醫(yī)療診斷 成像設(shè)備102。眾所周知的，CT圖像和MR圖像具有比超聲圖像更好的圖 像質(zhì)量，并因此適用于作為圖像質(zhì)量較差的超聲圖像的基準(zhǔn)圖像。然而， 當(dāng)利用超聲波診斷出患者組織中的暫時(shí)變化時(shí)，可以作為基準(zhǔn)圖像繪制出 預(yù)先獲得的超聲圖像的體圖像數(shù)據(jù)。
圖1中，為了避免復(fù)雜性，省略了通常包含在超聲診斷設(shè)備101中的 功能的說(shuō)明，并且只說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明特點(diǎn)的與顯示基準(zhǔn)圖像相關(guān)的主要單 元的功能。如圖所示，超聲診斷設(shè)備101可以主要分為用于重建超聲圖像的部分和用于重建基準(zhǔn)圖像的部分。前者超聲圖像重建部分具有探頭104 和超聲圖像確定單元105。后者基準(zhǔn)圖像重建部分具有體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元107 和基準(zhǔn)圖像確定單元1U。
超聲圖像確定單元105提供用于根據(jù)從探頭104輸出的反射回波信號(hào) 來(lái)重建超聲圖像的超聲圖像產(chǎn)生裝置。超聲圖像確定單元105適用于使從 位置傳感器108輸出的信號(hào)與重建超聲圖像相關(guān)。另一方面，控制單元120 適用于根據(jù)從位置傳感器108輸出的信號(hào)來(lái)確定探頭104的掃描平面坐 標(biāo)，并且將確定的掃描平面坐標(biāo)輸出到基準(zhǔn)圖像確定單元111?；鶞?zhǔn)圖像 確定單元111提供基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置，該裝置用于從體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元107 中提取與從控制單元120輸入的掃描平面坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的斷層攝影圖像數(shù)據(jù) 并且重建基準(zhǔn)圖像。因此，由超聲圖像確定單元105重建的超聲圖像和由 基準(zhǔn)圖像確定單元111重建的基準(zhǔn)圖像適用于被顯示在監(jiān)視器114上。
具體地，配置基準(zhǔn)圖像確定單元lll，以便它根據(jù)從控制單元120輸 入并且基于探頭104和患者之間的位置關(guān)系的掃描平面坐標(biāo)，來(lái)提取與超 聲圖像的査看范圍(view area)相對(duì)應(yīng)的區(qū)域的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)，并且 產(chǎn)生基準(zhǔn)圖像。
根據(jù)如上述并如圖l所示配置的本發(fā)明實(shí)施例，以扇形圖像顯示與扇 形查看范圍的超聲圖像相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像、從相同區(qū)域捕獲的基準(zhǔn)圖像和 超聲圖像。這使得可能容易地辨別兩個(gè)圖像之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在這種情況 下，以與超聲圖像相同的放大倍數(shù)顯示與查看范圍相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像的區(qū) 域，進(jìn)一步便于辨別兩個(gè)圖像之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。此外，以減少的亮度顯示 在超聲圖像的查看范圍之外的基準(zhǔn)圖像的區(qū)域，允許進(jìn)行比較和觀察而不 丟失基準(zhǔn)圖像信息。
(第二實(shí)施例) 、
圖2是應(yīng)用了本發(fā)明超聲診斷設(shè)備的特殊診斷成像系統(tǒng)的方框圖。在 圖2中，利用相同的參考數(shù)字來(lái)表示具有與圖1相同的功能配置的裝置， 并且省略了其說(shuō)明。在圖2中，掃描平面坐標(biāo)確定單元109和掃描平面坐 標(biāo)存儲(chǔ)單元110與控制單元120的主要單元的配置相對(duì)應(yīng)。電影存儲(chǔ)器106 存儲(chǔ)由超聲圖像確定單元105重建的超聲圖像。3D身體標(biāo)記確定單元112 被設(shè)置為與基準(zhǔn)圖像確定單元111相連。加法器113被配置作為圖像處理裝置，用于適當(dāng)?shù)睾喜⒂呻娪按鎯?chǔ)器106、基準(zhǔn)圖像確定單元lll以及3D 身體標(biāo)記確定單元112所產(chǎn)生的圖像。監(jiān)視器114適用于顯示由電影存儲(chǔ) 器106、基準(zhǔn)圖像確定單元111和3D身體標(biāo)記確定單元112所產(chǎn)生的圖 像以及由加法器113所處理的圖像。
探頭104向患者103發(fā)送超聲波并從患者103接收超聲波，并且具有 內(nèi)建的多個(gè)產(chǎn)生超聲波并接收反射回波的換能器。如圖3等所示，超聲圖 像確定單元105接收從探頭104輸出的反射回波信號(hào)并且將接收到的信號(hào) 轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號(hào)來(lái)產(chǎn)生診斷區(qū)域的超聲圖像302，例如斷層攝影圖像(B 模式圖像)或者彩色流映射圖像(CFM圖像)。電影存儲(chǔ)器106接收由 超聲圖像確定單元105產(chǎn)生的超聲圖像并且存儲(chǔ)多個(gè)幀的超聲圖像。
體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元107通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或經(jīng)由例如磁光盤(pán)的便攜式存儲(chǔ)(MO) 介質(zhì)，接收由醫(yī)療診斷成像設(shè)備102捕獲的基準(zhǔn)圖像的體圖像數(shù)據(jù)，并將 體圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在超聲診斷設(shè)備101中。
位置傳感器108附著于探頭104，以便檢測(cè)探頭的三維位置和傾角。 包括患者113的坐標(biāo)系統(tǒng)的源116被放置于患者103所躺的床115的附近。 檢測(cè)探頭104的三維位置和傾角的原理是由位置傳感器108檢測(cè)由源116 在三維空間產(chǎn)生的磁信號(hào)，并且檢測(cè)由源116所形成的基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)中的 三維位置和傾角。由位置傳感器108和源116組成的位置傳感器系統(tǒng)不只 是局限于基于磁的系統(tǒng)，并且還可以使用公知的位置傳感器，例如使用光 的系統(tǒng)。
根據(jù)從位置傳感器108和源116輸出的信號(hào)，掃描平面坐標(biāo)確定單元 109獲得在基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)中的探頭104的位置和傾角信息，以便確定包括 超聲掃描平面相對(duì)于患者103的位置和傾角的掃描平面坐標(biāo)。掃描平面坐 標(biāo)確定單元109還適用于根據(jù)確定的掃描平面坐標(biāo)來(lái)計(jì)算基準(zhǔn)圖像坐標(biāo)系 統(tǒng)中的掃描平面坐標(biāo)。g卩，掃描平面坐標(biāo)確定單元109適用于確定體圖像 數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)中的掃描平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括例如掃描平面的一個(gè)拐 角的x、 y和z坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及掃描平面的x、 y和z軸的旋轉(zhuǎn)角度。由掃描 平面坐標(biāo)確定單元109確定的掃描平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)被輸入到掃描平面坐標(biāo)存 儲(chǔ)單元110中，并且在其中存儲(chǔ)了多個(gè)幀的掃描平面坐標(biāo)。在這種情況中， 優(yōu)選地存儲(chǔ)的掃描平面坐標(biāo)的幀的數(shù)目實(shí)際上與實(shí)時(shí)捕獲并存儲(chǔ)在電影存儲(chǔ)器106中的超聲圖像的幀的數(shù)目相同?；鶞?zhǔn)圖像確定單元111提供基 準(zhǔn)圖像重建裝置，并且接收掃描平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)并重建與超聲掃描圖像相同 橫截面的基準(zhǔn)圖像。
接下來(lái)，結(jié)合其操作來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的超聲診斷設(shè)備101的 詳細(xì)配置。圖3是用于顯現(xiàn)相同橫截面的超聲圖像和基準(zhǔn)圖像的流程圖。 繪制處理主要分為用于顯現(xiàn)超聲圖像并在存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)掃描平面坐標(biāo) 的超聲圖像處理序列201和基準(zhǔn)圖像處理序列202。以同步的開(kāi)始和凍結(jié) 方式來(lái)執(zhí)行這兩個(gè)序列201和202。
首先，當(dāng)操作者開(kāi)始這兩個(gè)序列201和202時(shí)，確定是否輸入了凍結(jié) 指令(Sl)。當(dāng)沒(méi)有執(zhí)行凍結(jié)時(shí)，超聲圖像處理序列201驅(qū)動(dòng)探頭104向 患者103發(fā)送或從患者103接收超聲波(S2)。超聲圖像確定單元105根 據(jù)從探頭104輸出的反射回波信號(hào)來(lái)重建超聲圖像(S3)。重建的超聲圖 像被存儲(chǔ)在電影存儲(chǔ)器106中(S4)并且在監(jiān)視器114上繪制出(S5)。
此時(shí)，位置傳感器108以與超聲波的發(fā)送和接收同步地獲得探頭的位 置和傾角(S12)。根據(jù)從位置傳感器108輸入的位置和傾角信息，掃描 平面坐標(biāo)確定單元109確定掃描平面坐標(biāo)(S13)。確定的掃描平面坐標(biāo) 被依次寫(xiě)入掃描平面坐標(biāo)存儲(chǔ)單元IIO (S14)。在這種情況下，互相同步 地執(zhí)行了超聲圖像處理序列201中的步驟Sl到S5的處理和步驟S12到 S14的處理。
另一方面，.在基準(zhǔn)圖像處理序列202中，作出關(guān)于凍結(jié)的確定(S21)。 當(dāng)沒(méi)有執(zhí)行凍結(jié)時(shí)，從掃描平面坐標(biāo)存儲(chǔ)單元110中讀取掃描平面坐標(biāo) (S22)。根據(jù)體圖像數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)圖像確定單元111重建與超聲圖像相同 橫截面的基準(zhǔn)圖像(S25)。在監(jiān)視器114上繪制出重建的基準(zhǔn)圖像(S26)。 下面將說(shuō)明步驟S23和S24的處理。
接下來(lái)，當(dāng)操作者輸入用于凍結(jié)處理的指令時(shí)，在S31和S32中，根 據(jù)步驟Sl和S21中的確定，超聲圖像處理序列202和基準(zhǔn)圖像處理序列 202分別適用于執(zhí)行電影回放。通過(guò)參考存儲(chǔ)在電影存儲(chǔ)器106中的超聲 圖像數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行超聲圖像的電影回放。相對(duì)地，通過(guò)使用存儲(chǔ)在掃描平面 坐標(biāo)存儲(chǔ)單元110中的掃描平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)并且通過(guò)根據(jù)體圖像數(shù)據(jù)重建與 掃描平面相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像來(lái)執(zhí)行基準(zhǔn)圖像的電影回放?；ハ嗤降卮鎯?chǔ)在電影存儲(chǔ)器106中存儲(chǔ)的超聲圖像數(shù)據(jù)和在掃描平面坐標(biāo)存儲(chǔ)單元110
中存儲(chǔ)的掃描平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，可能顯現(xiàn)具有相同時(shí)間相位的超聲圖像和基
準(zhǔn)圖像。通過(guò)參考存儲(chǔ)在電影存儲(chǔ)器106中的超聲圖像數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行超聲圖 像的電影回放，而通過(guò)參考存儲(chǔ)在掃描平面坐標(biāo)存儲(chǔ)單元110中的掃描平 面坐標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行基準(zhǔn)圖像的電影回放。因此，掃描平面坐標(biāo)存儲(chǔ)單元110 的存儲(chǔ)器只存儲(chǔ)掃描平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)就足夠了，可以減少存儲(chǔ)容量。類(lèi)似地， 為了存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)圖像，只存儲(chǔ)與體圖像數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的掃描平面坐標(biāo)使得可能 在從體圖像數(shù)據(jù)中重建運(yùn)動(dòng)畫(huà)面的同時(shí)回放運(yùn)動(dòng)畫(huà)面。因此，可以產(chǎn)生具 有較小文件尺寸的運(yùn)動(dòng)圖像文件。
現(xiàn)在，結(jié)合圖4來(lái)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明特點(diǎn)的圖像顯示處理方法。首先， 根據(jù)超聲圖像302的放大因子(放大倍數(shù))，基準(zhǔn)圖像確定單元lll放大 或縮小基準(zhǔn)圖像并以相同的放大倍數(shù)顯示，如圖4所示的基準(zhǔn)圖像301所 示?；鶞?zhǔn)圖像確定單元111還提取與超聲圖像302的扇形查看角度311相 對(duì)應(yīng)的查看之外范圍312并且減少與區(qū)域312相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像的亮度。 結(jié)果，以與超聲圖像302相同的顯示格式并且以與超聲圖像302相同的放 大倍數(shù)顯示了基準(zhǔn)圖像，從而使得易于辨別超聲圖像302和基準(zhǔn)圖像之間 的關(guān)聯(lián)關(guān)系。這種設(shè)置還可能執(zhí)行顯示而不會(huì)在超聲圖像的查看之外范圍 丟失基準(zhǔn)圖像的信息。此外，在超聲圖像302上顯現(xiàn)例如骨頭313 (或者 空氣)的聲影區(qū)307。優(yōu)選地，根據(jù)確定(例如使用CT圖像的CT值)來(lái) 提取與聲影區(qū)307相對(duì)應(yīng)的區(qū)域，并且減少比該區(qū)域更深的范圍308的亮 度。類(lèi)似地，使用CT值來(lái)從存在血管的區(qū)域提取范圍310，并且例如以 紅色顯示該區(qū)域，例如超聲CFM (彩色血流圖)圖像309。這使得可能顯 示基準(zhǔn)圖像301，使得容易地與超聲圖像302進(jìn)行比較。
另一方面，3D身體標(biāo)記確定單元112通過(guò)使用體圖像數(shù)據(jù)來(lái)提取三 維可視圖像，例如圖4的3D身體標(biāo)記304，在三維可視圖像上疊加透明 顏色的掃描平面314，并且顯示產(chǎn)生的圖像。對(duì)于三維可視圖像，可以使 用例如體顯影或表面顯影的公知方法。顯示3D身體標(biāo)記304使得可以辨 別患者103和掃描平面314之間的位置關(guān)系?？梢越o3D身體標(biāo)記確定單 元112設(shè)置從體圖像數(shù)據(jù)中提取由操作者指定的感興趣區(qū)域并且確定從掃 描平面到感興趣區(qū)域的距離和方向的功能。提供圖像處理裝置的加法器113用于確定基準(zhǔn)圖像301和超聲圖像 302的合成圖像303。例如，加法器113將基準(zhǔn)圖像301轉(zhuǎn)換為透明色圖 像并且將其疊加到超聲圖像302上。或者，可以獲得并繪制基準(zhǔn)圖像301 和超聲圖像302之間的差別圖像(difference image)。這便于使用一個(gè)圖 像來(lái)互相比較基準(zhǔn)圖像301和超聲圖像302。例如，當(dāng)預(yù)先獲得的超聲體 圖像數(shù)據(jù)用作基準(zhǔn)圖像時(shí)，差別圖像對(duì)于診斷患者的活體組織中的暫時(shí)改 變時(shí)有用的。
因此，如圖4所示，在監(jiān)視器114上繪制相同橫截面的超聲圖像302、 基準(zhǔn)圖像301、合成圖像303和3D身體標(biāo)記。這使操作者能夠在比較這 些圖像的同時(shí)執(zhí)行有效的診斷。
例如，在治療之前使用醫(yī)療診斷成像設(shè)備102來(lái)獲得治療區(qū)域中心的 體圖像數(shù)據(jù)、在治療之后使超聲診斷設(shè)備101捕獲治療區(qū)域的圖像、并且 例如按照對(duì)準(zhǔn)的方式在治療之前顯示基準(zhǔn)圖像并在治療之后顯示超聲圖 像，便于確定治療的效果。此外，合成治療之前的基準(zhǔn)圖像和治療之后的 超聲圖像之間的差別圖像并且顯示差別圖像進(jìn)一步便于確定治療的效果。 特別地，根據(jù)差別的程度按照更多的色彩執(zhí)行顯示可以進(jìn)一步便于查看。
通過(guò)減少圖像尺寸并且改變幀速率，基準(zhǔn)圖像確定單元111可以根據(jù) 探頭104的移動(dòng)加快重建基準(zhǔn)圖像的速度。g卩，基準(zhǔn)圖像確定單元lll根 據(jù)掃描平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)確定掃描平面的移動(dòng)速度和旋轉(zhuǎn)速度。當(dāng)速度大于某 個(gè)閾值時(shí)，基準(zhǔn)圖像確定單元111減少圖像尺寸來(lái)高速地重建基準(zhǔn)圖像。 即，當(dāng)探頭104的移動(dòng)很快時(shí)，為了高速地繪制基準(zhǔn)圖像，幀速率的優(yōu)先 級(jí)高于圖像質(zhì)量，并且當(dāng)探頭104的移動(dòng)較慢時(shí)，圖像質(zhì)量的優(yōu)先級(jí)高于 幀速率，來(lái)重建并繪制基準(zhǔn)圖像。這使得可能繪制基準(zhǔn)圖像，使其與根據(jù) 探頭104的移動(dòng)而變化的超聲圖像相對(duì)應(yīng)。
結(jié)合圖5來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明具有導(dǎo)航功能的圖像顯示處理方法。這種超聲 診斷設(shè)備適用于允許將探頭104的掃描平面導(dǎo)向操作者在體圖像數(shù)據(jù)中的 基準(zhǔn)圖像上預(yù)先設(shè)置的目標(biāo)405的導(dǎo)航。例如可以通過(guò)在軸面圖、矢狀圖、 冠狀圖或三維可視圖像上利用鼠標(biāo)來(lái)設(shè)置區(qū)域目標(biāo)405。 3D身體標(biāo)記確定 單元112計(jì)算從當(dāng)前掃描平面到目標(biāo)405的中心的距離和方向，并且在3D 身體標(biāo)記404的屏幕上的顯示區(qū)域407中顯示三維矢量圖像以及數(shù)值。在
15基準(zhǔn)圖像401和超聲圖像402中還顯現(xiàn)目標(biāo)405的區(qū)域的邊界。這使得操 作者能夠可視地辨別從當(dāng)前超聲掃描平面314到目標(biāo)405的距離。當(dāng)目標(biāo) 405進(jìn)入掃描平面314時(shí)，在超聲圖像402中還顯示從基準(zhǔn)圖像401中確 定的邊界。因此，易于辨別基準(zhǔn)圖像401和超聲圖像402之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。 此外，在所有圖像上顯示操作者在超聲圖像402、基準(zhǔn)圖像401以及 合成圖像403之中任一個(gè)上設(shè)置的感興趣區(qū)域(ROI) 406。這便于辨別感 興趣區(qū)域的關(guān)聯(lián)關(guān)系。 (第三實(shí)施例)
圖6示出了應(yīng)用本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的超聲診斷設(shè)備的診斷成像系統(tǒng) 的配置。在圖6中，與圖2所示的實(shí)施例的不同在于設(shè)置了用于檢測(cè)患者 103的呼吸量的呼吸傳感器117和用于檢測(cè)身體移動(dòng)的姿態(tài)傳感器118， 并且檢測(cè)的輸出被輸入到掃描平面坐標(biāo)確定單元109。盡管在圖2的實(shí)施 例中省略了使體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)與掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)相關(guān)的處理，下面 將詳細(xì)說(shuō)明該處理。
在本實(shí)施例中，如圖7A所示，位置傳感器108附著于探頭104的一 個(gè)表面，以便可能在由源116所形成的坐標(biāo)系統(tǒng)中檢測(cè)探頭104的位置和 傾角，即，.超聲掃描平面的位置和傾角。在圖7A中，換能器被設(shè)置于探 頭104的圓弧形表面上，并且精確地確定換能器的中心點(diǎn)201和位置傳感 器108的中心點(diǎn)202之間的距離。探頭104和位置傳感器108之間的關(guān)系 不局限于圖中所示的關(guān)系，并且可以配置為如圖7B所示。即，設(shè)置可以 是條形指針203可分離地與位置傳感器108相關(guān)聯(lián)并且指針203的末端 204用作相對(duì)于中心點(diǎn)202的基準(zhǔn)點(diǎn)。利用這種設(shè)置，本實(shí)施例的探頭104 還可以用作指點(diǎn)設(shè)備。
按照與位置傳感器108相同的方式，姿態(tài)傳感器118附著于患者103 的身體表面，以便在由源116所形成的基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)中測(cè)量患者103的位 置和傾角。呼吸傳感器117測(cè)量患者103的呼吸量。例如，如圖8A所示， 具有類(lèi)似于位置傳感器108的功能的呼吸傳感器117附著于躺在床115上 的患者103的身體表面，以便檢測(cè)由于呼吸導(dǎo)致的身體表面的移動(dòng)量。如 圖8B所示，可以將測(cè)量的移動(dòng)量轉(zhuǎn)換為呼吸量。
盡管實(shí)質(zhì)上與第二實(shí)施例相同地配置了掃描平面坐標(biāo)確定單元109和掃描平面坐標(biāo)存儲(chǔ)單元110，具體地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的特點(diǎn)和功能。掃描
平面坐標(biāo)確定單元109具有用于根據(jù)患者103的姿態(tài)信息和患者103的呼 吸量來(lái)糾正掃描平面坐標(biāo)的功能。在此所用的表示由探頭104作出的超聲 掃描平面的坐標(biāo)。如圖9所示，掃描平面坐標(biāo)確定單元109和掃描平面坐 標(biāo)存儲(chǔ)單元110包括掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)單元211、體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo) 存儲(chǔ)單元212、姿態(tài)變化量確定單元213、內(nèi)部器官移動(dòng)量確定單元214、 糾正單元215以及糾正掃描平面坐標(biāo)確定單元216。在圖2所示的實(shí)施例 中，基準(zhǔn)圖像確定單元lll接收掃描平面坐標(biāo)、從體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元107中 提取與掃描平面坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的相同橫截面圖像數(shù)據(jù)，并且重建基準(zhǔn)圖像。 然后加法器113在監(jiān)視器114上繪制從基準(zhǔn)圖像確定單元111輸出的基準(zhǔn) 圖像以及從電影存儲(chǔ)器106讀取的超聲圖像。典型地按照對(duì)準(zhǔn)的方式在相 同的屏幕上顯示超聲圖像和基準(zhǔn)圖像，然而或者，可以按照疊加的方式顯 示。當(dāng)按照疊加的方式顯示他們時(shí)，希望基準(zhǔn)圖像是透明的。
現(xiàn)在，結(jié)合圖10、 ll和12來(lái)說(shuō)明使體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)與掃描平面坐標(biāo) 相關(guān)的處理。在本實(shí)施例中坐標(biāo)關(guān)聯(lián)處理可以主要分為圖10所示的初始 化階段和圖11所示的診斷階段。
首先，說(shuō)明圖10所示的初始化階段，即，在體圖像數(shù)據(jù)的成像期間 的處理。在步驟S101中，如圖12B所示，位置傳感器的源116的x軸指 向床115的橫向、y軸指向床115的縱向，并且z軸指向床115的垂直方 向，以便放置源。因此，原點(diǎn)位于源116的中心224處的源坐標(biāo)系統(tǒng)的x、 y和z軸與原點(diǎn)225位于圖12A所示的體圖像數(shù)據(jù)的一個(gè)拐角的坐標(biāo)系統(tǒng) 的x、 y和z軸平行地對(duì)準(zhǔn)。即，典型地通過(guò)使患者103躺在床115上并 且捕獲垂直于患者103的身體軸線(y軸方向)的斷層攝影圖像，獲得圖 12A所示的體數(shù)據(jù)221。與床115對(duì)準(zhǔn)地放置源116使得源116的基準(zhǔn)坐 標(biāo)系統(tǒng)的x、 y和z軸和體數(shù)據(jù)221的坐標(biāo)系統(tǒng)實(shí)際上互相平行。
接下來(lái)，在步驟S102中，在體數(shù)據(jù)221中設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)223。通過(guò)使用 例如鼠標(biāo)的指點(diǎn)設(shè)備將基準(zhǔn)點(diǎn)223設(shè)置于操作屏幕上。伴隨通過(guò)使體圖像 數(shù)據(jù)成像而獲得的基準(zhǔn)圖像，顯示操作屏幕。操作屏幕可以包括軸面圖、 矢狀圖、冠狀圖或三維可視圖像。在任一圖像上指定基準(zhǔn)點(diǎn)223使得可能 在身體表面或在身體內(nèi)部設(shè)置體圖像數(shù)據(jù)中的基準(zhǔn)點(diǎn)223 。相對(duì)地，在步驟S103中，例如，通過(guò)在與體數(shù)據(jù)221的基準(zhǔn)點(diǎn)223 相對(duì)應(yīng)的位置處利用位置傳感器108定位探頭104并且保持探頭104，設(shè) 置掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)中的基準(zhǔn)點(diǎn)222。例如，當(dāng)在身體表面上指定體數(shù)據(jù) 的基準(zhǔn)點(diǎn)222時(shí)，將探頭104的接觸點(diǎn)201放置于實(shí)際患者103的身體表 面位置，身體表面位置與基準(zhǔn)點(diǎn)222相對(duì)應(yīng)，從而在掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)中 設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)222。在這種情況中，因?yàn)榛鶞?zhǔn)點(diǎn)222的位置和基準(zhǔn)點(diǎn)223的 位置互相匹配，可能使體圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)與掃描平面的坐標(biāo)系統(tǒng)相匹 配。在這種情況中，探頭104用作指點(diǎn)設(shè)備。在此，為了利于在實(shí)際患者 的身體表面位置處放置探頭的工作，身體表面位置與體圖像數(shù)據(jù)中指定的 基準(zhǔn)點(diǎn)的位置相對(duì)應(yīng)，優(yōu)選地選擇可以容易地從外部查看在身體表面上找 到的特殊點(diǎn)(例如劍突或血管分支)作為在體圖像數(shù)據(jù)中指定的基準(zhǔn)點(diǎn) 223。
另一方面，當(dāng)在身體內(nèi)部指定體圖像數(shù)據(jù)中的基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，操作探頭、 顯示包含活有機(jī)體基準(zhǔn)圖像223的區(qū)域的超聲圖像、并且在超聲圖像上通 過(guò)使用例如鼠標(biāo)的指點(diǎn)設(shè)備來(lái)指定與活有機(jī)體基準(zhǔn)點(diǎn)223相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。 然后，確定指定的點(diǎn)和中心202或探頭104的接觸點(diǎn)201之間的距離，并 且兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)222和223的坐標(biāo)互相關(guān)聯(lián)。在這種情況中，為了容易地在 超聲圖像上識(shí)別活有機(jī)體基準(zhǔn)點(diǎn)223，優(yōu)選地在超聲圖像上選擇易于査找 的特殊點(diǎn)作為上述的體圖像數(shù)據(jù)中指定的基準(zhǔn)點(diǎn)。
接下來(lái)，在步驟S104中，確定使掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)與源116的基準(zhǔn) 坐標(biāo)系統(tǒng)相關(guān)的關(guān)系數(shù)據(jù)。首先，在實(shí)際空間中的患者103的原點(diǎn)設(shè)置為 基準(zhǔn)點(diǎn)222。掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸被設(shè)置為與源坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸 平行。然后，確定探頭104的基準(zhǔn)點(diǎn)222的位置(X、 Y和Z)，該位置 由位置傳感器108檢測(cè)，掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)和源坐標(biāo)系統(tǒng)互相關(guān)聯(lián)，并且 產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在圖9所示的掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)單元211中。 按照這種方式，使體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)和掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)經(jīng)由源116的 基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)互相相關(guān)。在步驟S105中，產(chǎn)生用于使體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)系 統(tǒng)與掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)并且將其存儲(chǔ)在圖9所示的體圖像數(shù)據(jù) 坐標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)單元212中。
因?yàn)樵诓襟ES101中放置了源116，因此體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸與源坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)軸平行。在體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)中只設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)
223利于使這兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)相關(guān)。g卩，根據(jù)患者的身體軸線的方向按照適 當(dāng)?shù)姆较蚍胖迷?16，可以容易地對(duì)準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)。然而，在本發(fā)明中，也 可以設(shè)置三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)223。在這種情況下，可以提高使坐標(biāo)系統(tǒng)相關(guān)的精 確度。例如，當(dāng)利用三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)確定了坐標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，三個(gè)點(diǎn)之一指定為坐 標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)，從原點(diǎn)到剩下兩個(gè)點(diǎn)的向量指定為X軸和Y軸，并且垂 直于x和y軸的軸被指定為X軸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)準(zhǔn)。這使得可能使坐標(biāo)系統(tǒng) 相關(guān)而不需要考慮放置的源116的方向。通過(guò)使用于在圖像數(shù)據(jù)上執(zhí)行測(cè) 量的測(cè)量工具執(zhí)行上述處理，可以自動(dòng)地在屏幕上設(shè)置剩下的兩個(gè)點(diǎn)。
如上所述所產(chǎn)生的體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)和掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)之間的 關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)在超聲診斷期間用于根據(jù)圖11所示的過(guò)程來(lái)確定掃描平面坐標(biāo)。 掃描平面坐標(biāo)確定單元109根據(jù)由附著于探頭104的位置傳感器108所檢 測(cè)到的探頭104的位置和傾角來(lái)確定掃描平面坐標(biāo)(步驟S106)。接下來(lái)， 基準(zhǔn)圖像確定單元111從體圖像數(shù)據(jù)中剪裁出與掃描平面坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的基 準(zhǔn)圖像，并且經(jīng)由加法器113使基準(zhǔn)圖像顯示在監(jiān)視器114上(步驟S107)。
這使操作者可以繪制跟與探頭的任意設(shè)置位置和方向相對(duì)應(yīng)的超聲圖像 相匹配的基準(zhǔn)圖像，從而提高診斷的精確度。
接下來(lái)，將說(shuō)明用于根據(jù)姿態(tài)等的變化來(lái)糾正掃描平面坐標(biāo)的本實(shí)施 例的特點(diǎn)和功能。即，當(dāng)診斷進(jìn)行時(shí)，由于例如患者的姿態(tài)的變化和由于 患者呼吸而導(dǎo)致的內(nèi)部器官的移動(dòng)的因素，在體圖像數(shù)據(jù)和掃描平面的坐 標(biāo)系統(tǒng)之間會(huì)發(fā)生偏移。這種偏移使得不可能繪制與超聲掃描平面相匹配 的基準(zhǔn)圖像。因此，在本實(shí)施例中，在診斷階段中，掃描平面坐標(biāo)確定單 元109適用于糾正掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)中的偏移。
首先來(lái)說(shuō)明糾正患者姿態(tài)的變化。可以利用圖6所示的姿態(tài)傳感器 118來(lái)檢測(cè)患者的姿態(tài)。因此，由姿態(tài)變化量確定單元213確定在初始化 期間的姿態(tài)和在診斷期間的姿態(tài)之間的差別，并且根據(jù)該差別，移動(dòng)并轉(zhuǎn) 動(dòng)掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行糾正。
接下來(lái)，結(jié)合圖13來(lái)說(shuō)明用于糾正由于患者的呼吸導(dǎo)致的內(nèi)部器官 移動(dòng)所產(chǎn)生的坐標(biāo)系統(tǒng)偏移。操作者在査看顯現(xiàn)的基準(zhǔn)圖像和超聲圖像的 同時(shí)執(zhí)行該糾正處理。操作者首先注意基準(zhǔn)圖像。例如，操作者在操作探頭104的同時(shí)顯示包括例如門(mén)靜脈或腸系膜上動(dòng)脈的患者血管的特殊橫截
面，并且執(zhí)行凍結(jié)(步驟S201)。接下來(lái)，操作者注意超聲圖像，并且在
執(zhí)行與凍結(jié)圖像進(jìn)行直觀比較的同時(shí)顯現(xiàn)與基準(zhǔn)圖像的凍結(jié)圖像相同的
橫截面并且執(zhí)行調(diào)整(步驟S202)。在此，凍結(jié)期間的掃描平面坐標(biāo)與調(diào) 整期間的掃描平面坐標(biāo)之間的差別與內(nèi)部器官的移動(dòng)量相對(duì)應(yīng)。因此，掃 描平面坐標(biāo)確定單元109確定凍結(jié)期間的掃描平面坐標(biāo)與調(diào)整期間的掃描 平面坐標(biāo)之間的差別(改變量)(步驟S203)。以與差別相對(duì)應(yīng)的量移動(dòng) 并轉(zhuǎn)動(dòng)掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)，從而執(zhí)行糾正(步驟S204)。因此，即使當(dāng)患 者的呼吸深度與初始化階段的互相深度不同時(shí)，可以互相相關(guān)地糾正掃描 平面坐標(biāo)和體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)。
在圖13的糾正處理期間，顯示圖14所示的坐標(biāo)調(diào)整屏幕231，以便 能夠在屏幕上操作凍結(jié)鍵232和調(diào)整鍵234。此外，在變量編輯框232中 還可以顯示與糾正相關(guān)的移動(dòng)量和旋轉(zhuǎn)量。操作者可以通過(guò)將數(shù)字值輸入 到編輯框232中來(lái)執(zhí)行糾正。
此外，由呼吸傳感器17測(cè)量輸入的呼吸量，在多個(gè)呼吸深度重復(fù)糾 正，并且確定呼吸量和內(nèi)部器官移動(dòng)量的關(guān)系。利用這種方法，可以根據(jù) 來(lái)自呼吸傳感器的輸入來(lái)自動(dòng)糾正由于內(nèi)部器官移動(dòng)而導(dǎo)致的偏移。
上文中，凍結(jié)了具有特殊點(diǎn)的體圖像數(shù)據(jù)基準(zhǔn)圖像并且確定了與基準(zhǔn) 圖像相對(duì)應(yīng)的超聲掃描平面。相反地，該設(shè)置也可以是凍結(jié)具有特殊點(diǎn)的 超聲圖像平面并且執(zhí)行圖像處理來(lái)自動(dòng)確定與超聲掃描平面相對(duì)應(yīng)的基 準(zhǔn)圖像。具體地，凍結(jié)顯示患者特殊點(diǎn)的超聲掃描平面并且在例如電影存 儲(chǔ)器106的存儲(chǔ)介質(zhì)中記錄超聲掃描平面。通過(guò)使用公知的模式匹配方法， 基準(zhǔn)圖像確定單元111從存儲(chǔ)在體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元107中的體圖像數(shù)據(jù)中提 取與凍結(jié)的超聲掃描平面的特殊點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像。在監(jiān)視器114上顯 示作為匹配結(jié)果而提取的基準(zhǔn)圖像。在基準(zhǔn)圖像匹配處理中，不需要搜索 所有體圖像數(shù)據(jù)。因此。只提取在超聲探頭104的掃描方向中看見(jiàn)的關(guān)于 掃描平面一側(cè)的數(shù)據(jù)來(lái)匹配特殊區(qū)域。也可以調(diào)整放大倍數(shù)以便超聲掃描 平面上的特殊點(diǎn)和基準(zhǔn)圖像上的特殊點(diǎn)具有相同的放大倍數(shù)。按照這種方 式，從具有特殊點(diǎn)的圖像中提取基準(zhǔn)圖像可以提高使超聲掃描平面和基準(zhǔn) 圖像對(duì)準(zhǔn)的精確度。此外，下面結(jié)合圖15來(lái)說(shuō)明用于糾正由于患者呼吸產(chǎn)生的內(nèi)部器官
移動(dòng)而導(dǎo)致的坐標(biāo)系統(tǒng)偏移的裝置的另一個(gè)范例。如圖13所示的情況， 操作者在查看顯現(xiàn)的基準(zhǔn)圖像和超聲圖像的同時(shí)執(zhí)行該糾正處理。首先， 探頭104被放置于患者身上，以便顯示垂直于由于呼吸而產(chǎn)生內(nèi)部器官移 動(dòng)的方向的橫截面。典型地由于呼吸而產(chǎn)生內(nèi)部器官移動(dòng)的方向是患者的 身體軸線方向。然后放置于患者身上的探頭104在內(nèi)部器官移動(dòng)的方向上 移動(dòng)，并且顯現(xiàn)包括例如門(mén)靜脈或腸系膜上動(dòng)脈的血管的特殊超聲斷層攝 影圖像。此時(shí)，由于發(fā)生體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)系統(tǒng)和掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)之間的 偏移，在超聲圖像和基準(zhǔn)圖像之間發(fā)生在身體軸線方向中的橫截面偏移。 在這種情況中，凍結(jié)超聲圖像和基準(zhǔn)圖像，執(zhí)行電影回放，并且操作者指 定基準(zhǔn)圖像和超聲圖像的相應(yīng)組合。例如，在圖15所示的范例中，因?yàn)?可以在時(shí)刻tl處顯示的基準(zhǔn)圖像1上以及在時(shí)刻t2處顯示的超聲圖像2 上清楚地顯現(xiàn)血管，確定他們是相應(yīng)的圖像。從此可以理解，盡管應(yīng)該在 時(shí)刻t2的位置顯示與超聲圖像2相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像1 ，在時(shí)刻tl顯示了相 應(yīng)的基準(zhǔn)圖像。此時(shí)，掃描平面坐標(biāo)1和存儲(chǔ)在掃描平面坐標(biāo)存儲(chǔ)單元110 中的掃描平面坐標(biāo)2之間的差別(改變量)與內(nèi)部器官的移動(dòng)量相對(duì)應(yīng)。 因此，確定掃描平面坐標(biāo)1和掃描平面坐標(biāo)2之間的差別并且糾正掃描平 面坐標(biāo)有可能糾正由于內(nèi)部器官移動(dòng)而導(dǎo)致的坐標(biāo)系統(tǒng)偏移。
2權(quán)利要求
1、一種超聲診斷設(shè)備，包括超聲圖像產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)從超聲探頭輸出的反射回波信號(hào)重建超聲圖像；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)由診斷成像設(shè)備預(yù)先獲得的體圖像數(shù)據(jù)；基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置，用于從存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)裝置中的所述體圖像數(shù)據(jù)提取與所述超聲波的掃描平面相對(duì)應(yīng)的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)，并且重建基準(zhǔn)圖像；控制裝置，用于使所述基準(zhǔn)圖像和所述超聲圖像顯示在屏幕上；以及顯示裝置，用于顯示所述基準(zhǔn)圖像和所述超聲圖像，還包括電影存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)由所述超聲圖像產(chǎn)生裝置重建的所述超聲圖像；位置傳感器，用于檢測(cè)所述超聲探頭的位置和傾角；掃描平面坐標(biāo)確定裝置，用于根據(jù)來(lái)自該位置傳感器的輸出確定所述超聲圖像的掃描平面坐標(biāo)；以及掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)該確定的掃描平面坐標(biāo)。其中，所述基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置從所述掃描平面坐標(biāo)系統(tǒng)存儲(chǔ)裝置中讀取所述超聲圖像的掃描平面坐標(biāo)，讀取與所讀取的掃描平面坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的所述斷層攝影圖像數(shù)據(jù)并且重建所述基準(zhǔn)圖像，以及所述圖像處理裝置從所述電影存儲(chǔ)器中讀取所述超聲圖像并且顯示與該讀取的超聲圖像相對(duì)應(yīng)的、從所述基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置輸出的所述基準(zhǔn)圖像。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲診斷設(shè)備，還包括用于檢測(cè)所述患者姿態(tài)變化的姿態(tài)傳感器和用于檢測(cè)呼吸的 傳感器之中的至少一個(gè)；并且還包括糾正裝置，用于在超聲診斷期間根據(jù)由于所述患者的姿 態(tài)變化或呼吸而導(dǎo)致的內(nèi)部器官移動(dòng)的量來(lái)糾正所述掃描平面坐標(biāo)。
3、 一種超聲診斷設(shè)備，包括超聲圖像產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)從超聲探頭輸出的反射回波信號(hào)重建超 聲圖像；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)由診斷成像設(shè)備預(yù)先獲得的體圖像數(shù)據(jù)； 基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置，用于從存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)裝置中的所述體圖像數(shù)據(jù)提取與所述超聲波的掃描平面相對(duì)應(yīng)的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)，并且重建基準(zhǔn)圖像；控制裝置，用于使所述基準(zhǔn)圖像和所述超聲圖像顯示在屏幕上；以及顯示裝置，用于顯示所述基準(zhǔn)圖像和所述超聲圖像，還包括掃描平面坐標(biāo)確定裝置，用于在基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)下確定由所述超聲探頭 捕獲的超聲圖像的掃描平面坐標(biāo)；體數(shù)據(jù)坐標(biāo)確定裝置，用于根據(jù)在所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)下獲得的所述體 圖像數(shù)據(jù)來(lái)確定與所述掃描平面坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的斷層攝影平面坐標(biāo)，其中，所述基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置從所述體數(shù)據(jù)坐標(biāo)存儲(chǔ)裝置中讀取與由 所述掃描平面坐標(biāo)確定裝置所確定的掃描平面坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的所述斷層攝影 平面坐標(biāo)，并且提取所述基準(zhǔn)圖像。
4、 一種超聲診斷設(shè)備，包括超聲圖像產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)從超聲探頭輸出的反射回波信號(hào)重建超 聲圖像；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)由診斷成像設(shè)備預(yù)先獲得的體圖像數(shù)據(jù)； 基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置，用于從存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)裝置中的所述體圖像數(shù)據(jù)提取與所述超聲波的掃描平面相對(duì)應(yīng)的斷層攝影圖像數(shù)據(jù)，并且重建基準(zhǔn)圖像；控制裝置，用于使所述基準(zhǔn)圖像和所述超聲圖像顯示在屏幕上；以及顯示裝置，用于顯示所述基準(zhǔn)圖像和所述超聲圖像，還包括位置傳感器，用于在基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)下檢測(cè)所述超聲探頭的位置和傾角；掃描平面坐標(biāo)確定裝置，用于根據(jù)來(lái)自該位置傳感器的輸出確定由所 述超聲探頭在所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)下捕獲的超聲圖像的掃描平面坐標(biāo)；基準(zhǔn)點(diǎn)輸入裝置，用于根據(jù)在所述基準(zhǔn)坐標(biāo)系統(tǒng)下獲得的所述體圖像 數(shù)據(jù)在顯示在屏幕上的基準(zhǔn)圖像上設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)；體數(shù)據(jù)坐標(biāo)確定裝置，用于通過(guò)確定所述超聲探頭的位置和所述與所 述基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)并且存在于通過(guò)使所述超聲探頭與所述患者的身體表面 接觸而獲得的超聲圖像上的區(qū)域之間的坐標(biāo)關(guān)系，來(lái)確定與所述掃描平面 坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的所述體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)；以及體數(shù)據(jù)坐標(biāo)存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)由體數(shù)據(jù)坐標(biāo)確定裝置所確定的所述 體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)，其中，所述基準(zhǔn)圖像產(chǎn)生裝置從所述體數(shù)據(jù)坐標(biāo)存儲(chǔ)裝置中讀取與由 所述掃描平面坐標(biāo)確定裝置所確定的掃描平面坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)的所述體圖像 數(shù)據(jù)坐標(biāo)，提取所述基準(zhǔn)圖像，并產(chǎn)生所述基準(zhǔn)圖像，所述顯示裝置將所述基準(zhǔn)圖像中與所述超聲圖像的査看范圍對(duì)應(yīng)的 部分顯示為所述超聲圖像。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲診斷設(shè)備，還包括 用于檢測(cè)所述患者姿態(tài)變化的姿態(tài)傳感器和用于檢測(cè)呼吸的傳感器之中的至少一個(gè)； 以及還包括糾正裝置，用于在超聲診斷期間根據(jù)由于所述患者的姿態(tài)變化或呼吸 而導(dǎo)致的內(nèi)部器官移動(dòng)的量來(lái)糾正所述掃描平面坐標(biāo)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲診斷設(shè)備，還包括糾正裝置，凍結(jié)顯示所述超聲圖像或所述基準(zhǔn)圖像的一方，從所述存 儲(chǔ)媒體依次讀取與該顯示的一方的圖像不同的所述超聲圖像或所述基準(zhǔn) 圖像的另一方的圖像并凍結(jié)顯示，將該凍結(jié)顯示的所述另一方的圖像和所 述一方的圖像進(jìn)行對(duì)比，提取與所述一方的圖像一致的所述另一方的圖 像，根據(jù)提取的所述另一方的圖像的掃描平面坐標(biāo)和所述一方的圖像的掃 描平面坐標(biāo)，糾正所述超聲圖像的坐標(biāo)系統(tǒng)和所述體圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng) 的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲診斷設(shè)備，其中在平行設(shè)置所述超聲波探頭的位置的坐標(biāo)系統(tǒng)和體圖像數(shù)據(jù)坐標(biāo)系 統(tǒng)時(shí)，由所述基準(zhǔn)點(diǎn)輸入裝置設(shè)定的基準(zhǔn)點(diǎn)為1點(diǎn)。
全文摘要
公開(kāi)了一種超聲成像的基準(zhǔn)圖像顯示方法和超聲診斷設(shè)備，其中由超聲探頭(104)捕獲超聲圖像(105、106)。通過(guò)從由診斷成像設(shè)備(102)預(yù)先獲得并存儲(chǔ)在體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(107)中的體圖像數(shù)據(jù)中提取與超聲圖像的掃描平面相對(duì)應(yīng)的斷層攝影圖像來(lái)獲得基準(zhǔn)圖像(111)。在相同的屏幕(114)上顯示超聲圖像和基準(zhǔn)圖像(111)。在這種情況中，提取了與超聲圖像的查看范圍相對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)圖像的部分并且以扇形圖像顯示所產(chǎn)生的與超聲圖像具有相同區(qū)域的基準(zhǔn)圖像。
文檔編號(hào)G06T19/00GK101422378SQ20081018124
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2004年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月8日
發(fā)明者三竹毅, 大熊潔, 巖崎隆雄, 押尾晃一, 新本弘, 荒井修 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)藥