子容積的連續(xù)定向的增強超聲成像的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及子容積的連續(xù)定向的增強超聲成像。掃描(30)整個容積。利用針對波束形成參數(shù)的不同設置來分離地掃描(30)子容積，這允許針對子容積的更高圖像質量而同時提供來自容積的上下文。周期性地檢測(32)感興趣的解剖體，并且子容積在定位方面移位(34)以覆蓋感興趣的解剖體，這允許在子容積的增強質量成像的情況下的相對連續(xù)的容積成像。通過容積和子容積切片的交錯可以允許相對幀率和圖像質量的優(yōu)化。用于解剖體檢測和顯示的容積和子容積數(shù)據(jù)之間的不同組合(38)可以提供期望的成像而同時允許解剖體的規(guī)律檢測。
【專利說明】子容積的連續(xù)定向的増強超聲成像
【背景技術】
[0001] 本實施例涉及以超聲的容積成像。具體地，提供了具有感興趣的區(qū)域的容積成像。
[0002] 在超聲成像中，在幀率(frame rate)、分辨率、穿透性以及對比度之間存在眾所周 知的權衡。例如，在合理視場的情況下且以對于心臟學而言可接受的速率而對實時容積圖 像的獲取相對于以較低速率所實現(xiàn)的最佳可能質量來說不可避免地涉及對圖像質量（例 如，分辨率和/或對比度）的顯著犧牲。在某些情況下，當心臟內的解剖體(ana t omy)的特定 部分、諸如瓣膜是主要所感興趣的時，維持較大解剖體、諸如心臟的全視場將是合期望或必 要的。這導致特別感興趣的解剖體的較次質量視圖。
[0003] 為了改善解剖體的特定部分的圖像質量，用戶手動將感興趣的區(qū)域重新定位在被 定為目標的特征周圍，將被掃描的區(qū)域的大小減小為僅包含所劃定界限的感興趣區(qū)域，然 后此外調整成像參數(shù)以增強圖像質量。這樣的過程是繁復的。該過程還要求就用戶而言的 專門技術和專注，特別是在容積成像的上下文中。該過程進一步導致由于減小的視場所引 起的上下文的丟失。
[0004] 減小的視場易出故障，其由于相對于解剖體的探針移動。要么探針要么解剖體可 以移動并使得感興趣的特征移出較小的容積并丟失。僅通過使得感興趣的區(qū)域適當?shù)卮笥?感興趣的解剖體以將視場保持在運動的某種可能的全范圍上來減小該結果的可能性。但是 視場在大小方面的增加必然經(jīng)歷較小容積內的幀率和/或圖像質量的犧牲。

【發(fā)明內容】

[0005] 作為介紹，下面描述的優(yōu)選實施例包括用于子容積的增強超聲成像的方法和系 統(tǒng)。整個容積被掃描。利用用于波束形成(beamforming)參數(shù)的不同設置來分離地掃描子容 積，這允許針對子容積的更高圖像質量而同時提供來自容積的上下文。周期性地檢測感興 趣的解剖體，并且子容積在定位方面被移位以覆蓋感興趣的解剖體，這允許在子容積的增 強質量成像的情況下的相對連續(xù)的容積成像。通過容積和子容積切片的交錯可以允許相對 幀率和圖像質量的細粒度優(yōu)化。用于解剖體檢測和顯示的容積和子容積數(shù)據(jù)之間的不同組 合可以提供所期望的成像而同時允許對解剖體的規(guī)律檢測。可以獨立地或以組合地使用這 些特征中的任何一個或多個。
[0006] 在第一方面中，提供了一種子容積的增強超聲成像的方法。超聲成像系統(tǒng)利用針 對容積的子容積的、與針對容積的其它部分不同的掃描設置值來掃描患者的容積。處理器 追蹤解剖體的容積內的定位。追蹤使用從掃描中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。處理器基于追蹤而變更容積 內的子容積的位置，使得解剖體處于子容積中。以變更的位置來重復掃描。分別根據(jù)掃描和 掃描的重復的數(shù)據(jù)來順序生成第一和第二圖像。
[0007]在第二方面中，提供了一種用于子容積的增強超聲成像的系統(tǒng)。換能器可與發(fā)射 和接收波束形成器連接。波束形成器控制器被配置為使得所述發(fā)射和接收波束形成器:掃 描患者的容積，所述容積包括在容積的掃描期間順序掃描的多個容積區(qū)域;掃描容積的子 容積，所述子容積包括在子容積的掃描期間順序掃描的多個子容積區(qū)域；以及將容積區(qū)域 的掃描與子容積區(qū)域的掃描相交錯，使得在掃描所有子容積區(qū)域之前掃描至少一個容積區(qū) 域并且在掃描所有容積區(qū)域之前掃描至少一個子容積區(qū)域。圖像處理器被配置為通過使用 來自容積掃描的數(shù)據(jù)和來自子容積掃描的數(shù)據(jù)而生成患者的圖像。顯示器被配置為顯示圖 像。
[0008] 在第三方面中，提供一種子容積的增強超聲成像的方法。掃描容積。利用更大的幀 率、分辨率、對比度或其組合來掃描容積的子容積。來自容積掃描的數(shù)據(jù)與來自子容積掃描 的數(shù)據(jù)相組合。根據(jù)所組合的數(shù)據(jù)來執(zhí)行測量。將來自容積掃描的數(shù)據(jù)和來自子容積掃描 的數(shù)據(jù)傳遞至三維渲染器(renderer)。三維渲染器生成圖像，其中與子容積的數(shù)據(jù)不同地 對主容積的數(shù)據(jù)進行渲染。
[0009] 本發(fā)明由隨后的權利要求所限定，并且此章節(jié)中沒有什么應當被理解為對那些權 利要求的限制。本發(fā)明的另外的方面和優(yōu)點在以下結合優(yōu)選實施例而被公開并且可以稍后 獨立地或以組合地被要求保護。
【附圖說明】
[0010]組件和各圖不一定按比例繪制，代替地強調被置于說明本發(fā)明的原理上。此外，在 各圖中，同樣的參考標號貫穿不同視圖指明對應的部分。
[0011]圖1是用于子容積的增強超聲成像的方法的一個實施例的流程圖圖解；
[0012] 圖2圖示了容積和子容積的交錯掃描的一個實施例；
[0013] 圖3圖示了用于混合子容積數(shù)據(jù)與容積數(shù)據(jù)的示例性加權；
[0014] 圖4示出了用于來自容積和子容積的數(shù)據(jù)的不同路徑和使用的一個實施例；以及 [0015]圖5是用于子容積的增強超聲成像的系統(tǒng)的一個實施例的框圖。
【具體實施方式】
[0016] 提供了子容積的自動化的、連續(xù)定向的增強成像。以仍與解剖體周圍的較大區(qū)域 的成像兼容的方式提供解剖體的被定為目標的部分的增強的圖像質量。雖然與全容積成像 相結合地提供了增強的子容積成像，但是產(chǎn)生一種實際且很大程度上透明的工作流。用戶 僅僅配置系統(tǒng)用于針對特定解剖體的容積成像，并且成像系統(tǒng)向終端用戶提供上下文(例 如，全容積）和高質量信息（例如，子容積）二者。提供自動化連續(xù)解剖檢測與增強的實況 (live)容積成像的組合。除了解剖體的改善的成像之外，存在很少或沒有來自正常用戶體 驗或測量工作流的干擾。
[0017] 在實況掃描期間，子容積被連續(xù)地定向在自動檢測的解剖特征周圍，其中在子容 積中有增強的掃描以實現(xiàn)特征的優(yōu)良成像。子容積的定向通過被預設驅動并且不需要額外 的用戶交互而是自動后臺過程。解剖體的移動的檢測可以用于預測解剖體的未來位置以用 于在實況掃描期間設置子容積位置。
[0018] 容積和子容積掃描可以逐個切片地進行交錯，這與通過使全容積掃描與全子容積 掃描交錯相比允許幀率與圖像質量的更為改善的權衡?？梢曰诜轿粧呗?sweep)來執(zhí)行 子容積和主容積掃描的交錯?？梢栽谧尤莘e和主容積之間提供非整數(shù)相對容積比率的范 圍，其中在每個掃掠中使時間相干性最大化以支持橫向分析處理。
[0019] 由于用于解剖體檢測或其它測量的所期望信息可能與用于實況成像的不同，因此 可以使用多個數(shù)據(jù)路徑。子容積和容積數(shù)據(jù)被混合用于測量，但是保持分離直到渲染以供 成像。例如，一條路徑CINE前(pre-CINE)混合以用于由測量消耗，另一條路徑cine后(post-cine)混合以用于用戶看到的子容積的顯示增強。
[0020] 圖1示出了子容積的增強超聲成像方法的一個實施例。一般來說，在三維超聲成像 期間的感興趣的解剖體根據(jù)容積掃描被自動檢測。感興趣的區(qū)域被定義為所檢測的解剖體 周圍的子容積。子容積被掃描，其與容積的掃描相交錯，從而利用與容積的其余部分不同的 掃描設置而提供子容積信息。通過在掃描的重復的情況下重復解剖體的檢測，解剖體位置 被更新，從而提供其中增強的成像面向感興趣的解剖體的自動容積成像。
[0021] 所述方法由圖5中所示的系統(tǒng)或不同的系統(tǒng)執(zhí)行。例如，醫(yī)學診斷超聲成像系統(tǒng)在 動作30和36中掃描，處理器在動作32和40中檢測，波束形成器控制器在動作34中在容積內 定位子容積，處理器在動作38中對數(shù)據(jù)進行組合，并且成像系統(tǒng)在動作42中生成所顯示的 圖像。其它設備可以執(zhí)行動作中的任一個，諸如處理器執(zhí)行所有的非掃描動作。
[0022]動作以所示次序或另一次序被執(zhí)行。例如，動作42在動作38和40和/或動作34或36 的重復之前、之后或與其同時執(zhí)行。
[0023]可以使用附加的、不同的或較少的動作。例如，動作42可以不被執(zhí)行。作為另一示 例，動作38可以不被執(zhí)行并且在沒有與子容積數(shù)據(jù)的組合的情況下使用容積數(shù)據(jù)來檢測解 剖體。在又一示例中，不執(zhí)行從動作40至動作32的重復循環(huán)以及動作40的追蹤，諸如其中在 用于單個圖像的兩個路徑中利用經(jīng)組合和未經(jīng)組合的數(shù)據(jù)來執(zhí)行動作38和42的情況。
[0024] 在動作30中，掃描患者的容積。該掃描是初始掃描，諸如首次掃描。初始掃描可以 是初始地或者在動作32中檢測解剖體之前發(fā)生的那個，即使在初始掃描之前發(fā)生了其它在 先掃描。
[0025] 初始掃描是對整個容積的。所述整個容積是由掃描所建立的視場。橫向范圍和深 度定義所掃描的容積的范圍?；诓煌脑O置，不同大小的容積可以構成整個掃描容積。用 戶或系統(tǒng)確定視場和結果得到的整個掃描容積。
[0026] 為了以超聲掃描視場，由超聲系統(tǒng)形成發(fā)射和接收波束?？梢允褂萌魏螔呙韪袷?， 諸如扇形、線性或者Vector?以及對應的視場。掃描是對三維區(qū)域或容積的。通過三維中的 電氣和/或機械操縱(steer)來分布掃描線，從而提供表示容積的數(shù)據(jù)(例如，NXMXR的容 積，其中N、M和R是大于1的整數(shù)）。可以使用任何三維格式，諸如沿著平面順序掃描以使得掃 描平面一起表示容積。
[0027] 發(fā)射和/或接收波束特性可以被設置或響應于參數(shù)的值。設置視場的深度和/或橫 向范圍。類似地，設置發(fā)射波束焦點深度、發(fā)射頻率、接收頻率、線密度、采樣密度、發(fā)射波形 (例如，循環(huán)數(shù)量和/或包絡形狀）、幀率、孔徑、和/或其它掃描特性?？梢栽O置每掃描線的發(fā) 射焦點定位的數(shù)量(例如，一個或兩個）?？梢允褂貌煌?、附加的或較少的掃描(例如，發(fā)射 和/或接收)參數(shù)。
[0028] 通過接收波束形成，響應數(shù)據(jù)表示視場中的樣本。檢測從掃描所接收的數(shù)據(jù)。B模 式檢測器確定由接收的數(shù)據(jù)所表示的聲學回波的強度。例如，接收數(shù)據(jù)被格式化為同相和 正交的數(shù)據(jù)。同相和正交項的平方和的平方根被計算為強度。聲學回波的大小的其它度量 可以用于B模式檢測。
[0029] 可以基于參數(shù)的值而執(zhí)行其它B模式處理。例如，檢測的B模式數(shù)據(jù)被空間濾波。作 為另一示例，獲取來自整個視場的掃描的對應序列中的幀序列。結果產(chǎn)生的B模式數(shù)據(jù)幀的 不同對或其它大小的分組被時間濾波。可以使用無限脈沖或有限脈沖響應濾波。在另一示 例中，應用一般或總體增益。一個或多個參數(shù)可以建立總體增益。附加地或可替換地，可以 應用深度相關的增益?？梢允褂貌煌?、附加的或更少的B模式處理參數(shù)。
[0030] 在其它實施例中，執(zhí)行其它類型的檢測和對應的掃描。例如，使用彩色血流(例如， 多普勒)估計。速度、動力和/或變化被估計。作為另一示例，使用諧波模式，諸如以基礎發(fā)射 頻率的二次諧波進行成像?？梢允褂媚Ｊ降慕M合。
[0031] 在處理之后，如果需要的話則檢測的數(shù)據(jù)被掃描轉換?？梢陨啥S圖像。例如，B 模式圖像表示B模式視場中聲學回波的返回的強度或力度(strength)。所述強度或B模式數(shù) 據(jù)被映射到顯示器的動態(tài)范圍內的灰度?；叶瓤梢允怯娠@示器用于控制像素的相等或類似 的紅、綠、藍(RGB)值?？梢允褂萌魏晤伾蚧叶扔成?。
[0032] 用于其它動作的數(shù)據(jù)來自處理路徑中的任何點。在一個實施例中，在任何顏色或 顯示映射之前使用所檢測和掃描轉換的標量值。在其它實施例中，使用在檢測之前的經(jīng)波 束形成的樣本、在掃描轉換之前的所檢測數(shù)據(jù)或者在顯示映射之后的顯示值。
[0033] 使用任何過程來初始地設置用于掃描的參數(shù)的值。在一個實施例中，基于用戶的 輸入、預確定的值和/或應用或配置的選擇來設置一個或多個參數(shù)。例如，用戶選擇特定解 剖體、諸如心臟瓣膜的容積或三維成像。在可替換的或附加的實施例中，基于反饋或適配于 從掃描中所接收的數(shù)據(jù)來設置一個或多個參數(shù)。執(zhí)行一個或多個參數(shù)的一個或多個值的自 動設置。例如，設置B模式數(shù)據(jù)的總體增益和/或動態(tài)范圍，這基于標識與視場中的組織相關 聯(lián)的位置的B模式數(shù)據(jù)，以及使用針對組織位置的平均值、中值或其它B模式強度來設置所 述增益和/或動態(tài)范圍。
[0034] 還可以針對所期望的成像質量增強來初始地設置參數(shù)的值。要分離地掃描的子容 積的值通過預設進行設置?？梢詾椴煌瑴y驗類型選擇多種類型的解剖體和圖像增強。用戶 選擇用于特定解剖體的容積成像應用。基于應用的選擇來預確定和使用用于容積和用于子 容積的掃描設置的值。用戶可以變更或改變用于容積和/或子容積掃描的任何值。
[0035] 在附加或可替換的實施例中，可以基于用戶輸入或調整來設置一個或多個參數(shù)。 例如，用戶通過使用多赫茲/空間時間選擇或其它輸入來選擇頻率或幀率和/或線密度。作 為另一示例，用戶選擇在主容積（例如，整個容積)和子容積之間的相對幀率。在另一示例 中，用戶輸入子容積的最小期望幀率。在又一示例中，為了功率管理權衡，輸入主容積和子 容積的相對權重。用戶指示相對熱負荷，其然后建立用于容積和子容積的幀率和/或發(fā)射功 率設置?？商鎿Q地，通過使用應用的用戶選擇或預設來建立這些相對設置中一個或多個相 對設置的值。
[0036] 在實況或實時成像(同時地或當患者具有對著他們放置的換能器時掃描和輸出圖 像)期間，一般不需要或預期用戶的針對被定為目標的子容積的特殊交互。用戶可以僅選擇 應用（例如，瓣膜的三維成像)并且其余的配置自動發(fā)生。用戶可以對設置中的任何一個或 多個進行預配置，然后在沒有用戶的另外的改變的情況下發(fā)生成像。在其它實施例中，在實 況成像期間，子容積和/或容積成像的可配置性仍然是可用的。用戶可以變更掃描參數(shù)的一 個或多個值而不被要求或預期作為正常工作流的部分而進行變更。
[0037] 在動作32中，處理器根據(jù)初始掃描的數(shù)據(jù)而檢測解剖體。表示患者的容積的數(shù)據(jù) 被處理以檢測感興趣的解剖體。例如，用戶相對于患者平移和/或旋轉視場（即，移動換能 器）以定位解剖體。一旦解剖體處于視場中，處理器就檢測解剖體。例如，根據(jù)表示包括心臟 的至少一部分的容積的B模式數(shù)據(jù)而自動檢測瓣膜。
[0038]在實況成像期間檢測是自動的。處理器應用濾波、邊緣檢測、模式匹配、模型匹配 或其它計算機輔助的分類以在數(shù)據(jù)中檢測解剖體，而不是要求用戶輸入針對解剖體的一個 或多個位置。在一個實施例中，應用經(jīng)機器學習的分類器。哈爾(Haar)、梯度、方向性的或其 它特征根據(jù)容積數(shù)據(jù)而被計算并被輸入至經(jīng)機器學習的分類器。經(jīng)機器學習的分類器，基 于從具有對感興趣的解剖體與其它組織或流體進行區(qū)分的已知事實的訓練數(shù)據(jù)中的學習， 指示解剖體是否由針對容積的數(shù)據(jù)所表示以及在何處?？梢允褂萌魏螜C器學習，諸如概率 提升樹、貝葉斯網(wǎng)絡、神經(jīng)網(wǎng)絡或支持向量機?？梢允褂萌魏翁卣骰蛱卣骷?br>[0039] 在可替換的實施例中，對設備、諸如外科儀器或植入物進行檢測，而不是解剖體。 在給定的容積中可以檢測解剖體和所添加的設備兩者。不同的或相同的檢測器檢測不同的 解剖體和/或設備。
[0040] 在還其它的實施例中，用戶手動在較大容積中標識任意解剖特征。用戶輸入解剖 體的位置(例如，追蹤）。可以使用半自動化的方法，諸如用戶輸入種子點，其然后用于定位 解剖體。
[0041] 所檢測的解剖體或設備具有任何空間范圍。例如，解剖體在一個或多個維度上延 伸多個體素。
[0042] 在動作34中，處理器在所檢測的解剖體周圍或基于所檢測的解剖體而指派子容 積。在其中所檢測的解剖體是感興趣的解剖體的情況下，子容積被定位為以諸如〇.5cm的最 小裕度而包含感興趣的解剖體。當被檢測時，處理器在特征或解剖體的周圍定義子容積。子 容積具有任何形狀，諸如立方體、球體或其它形狀。子容積的大小被定為滿足所述裕度而同 時包括所有感興趣的解剖體。子容積的大小和形狀可以被定為如感興趣的解剖體而沒有裕 度或具有給定裕度。在其它實施例中，基于除了感興趣的解剖體之外的解剖體來定位子容 積，諸如基于左心室的檢測來定位針對瓣膜的子容積。
[0043]子容積在三維上延伸。子容積在容積內，諸如整個在內部或在內部但具有公共邊 緣。子容積可以小于容積的1/2,小于其1/3,小于其1/4或具有相對于容積的另一大小比。
[0044] 子容積被定位在解剖體周圍作為初始指派。由于換能器和/或感興趣的解剖體可 以相對于患者移動，因此子容積的大小可以被定為覆蓋任何移動和/或子容積可以在定位 方面被變更(參見動作40)以計及運動。為了優(yōu)化針對子容積的幀率和/或圖像質量增強，所 述大小小于用以計及可能的移動的大小。在初始指派之后，可以發(fā)生其它指派以重新定位 子容積。
[0045] 在動作36中，利用用于容積的子容積的、與用于容積的其它部分不同的掃描設置 值來掃描患者的容積。超聲成像系統(tǒng)對容積進行掃描。通過超聲成像系統(tǒng)為子容積執(zhí)行分 離的掃描。容積掃描是針對包括子容積的部分或全部的整個容積。雖然可以利用較少的樣 本和/或掃描線密度來掃描容積，但容積掃描可能導致將患者的相同部分表不為子容積體 素的體素?？商鎿Q地，容積掃描僅針對不被包括在子容積中的容積的部分。
[0046] 用于掃描整個容積或全視場的參數(shù)的值與用于執(zhí)行動作30的初始掃描的值相同。 超聲成像系統(tǒng)繼續(xù)對全視場進行成像。全視場的掃描可以允許查看外科設備相對于被定為 目標的解剖體的定向或在周圍解剖體的上下文中查看感興趣的解剖體。子容積外的容積的 其它部分繼續(xù)被掃描。
[0047] 來自與子容積重疊的容積掃描的數(shù)據(jù)可以用作子容積的部分或者僅使用來自分 離的子容積掃描的數(shù)據(jù)。一個或多個發(fā)射和結果產(chǎn)生的接收數(shù)據(jù)僅用于子容積。
[0048] 為子容積和容積執(zhí)行分離的掃描。針對子容積掃描發(fā)生與針對容積掃描的不同的 發(fā)射和響應接收事件。利用具有與用于子容積的不同的值的掃描設置來掃描容積。任何一 個或多個(例如，兩個或更多）參數(shù)具有不同的值。例如，線密度、發(fā)射功率、幀率、線（掃描） 定向、掃描格式、軸向響應(例如，不同的脈沖形狀或在子容積內引入諧波成像)和/或發(fā)射 焦點對于子容積掃描相比對于容積掃描是不同的。在一個實施例中，利用如與較大容積相 比更大的幀率、分辨率、對比度或其組合來掃描子容積。例如，相比于針對容積的，線密度針 對子容積而言更大。
[0049] 在瓣膜示例中，針對瓣膜成像而優(yōu)化用于子容積掃描的掃描設置，諸如具有相比 于容積的更大幀率。幀率可能比分辨率或對比度更重要，因此可以在分辨率和/或對比度方 面的犧牲的情況下被設置得更高。針對子容積的分辨率和/或對比度與針對容積的相比可 以相同、更好或更壞。聚焦點可以在子容積中被置于中心以用于如與使用容積掃描相比的 更好的聚焦。用于子容積的發(fā)射能量可以比用于容積的更高。針對感興趣的解剖體而設置 值，因此所述值可以相對于用于子容積的彼此以及相對于容積而被設置。掃描其它解剖體 可以使用相同或不同的權衡。
[0050] 用于子容積的掃描的定向可以與用于容積的相同或不同。圖2示出這樣的示例:在 所述不例中沿著切片54掃描容積50,并且沿著切片56掃描子容積52。掃描線沿著切片54、 56,諸如掃描線對于切片54是垂直的（即，正交于換能器陣列）并且不同于針對切片56的垂 直線?？梢允褂萌魏谓嵌炔町悾T如不同了至少10度以用于比較兩個線性掃描。在其中提供 扇形或矢向（vector)掃描的情況下，差異為從中心線或超過半數(shù)掃描線的至少10度。通過 不同地操縱掃描線，可以在成像中強調解剖體的不同方面。從與去往心臟的能量的角度不 同的入射聲能的角度可以最好地查看瓣膜。通過使用分離的掃描，可以利用用于解剖體的 適當設置來掃描容積和子容積。主容積可以可選地在緩慢演進的基礎上要么一次要么連續(xù) 地被重定向以示出作為針對某些測驗或干預的標準化慣例的解剖特征的投影。
[0051] 掃描的類型，諸如掃描的模式，對于容積與子容積是相同或不同的。例如，諧波成 像用于子容積但是基礎B模式用于子容積。子容積或感興趣的其它區(qū)域的非B模式掃描(例 如，容積彩色多普勒、頻譜多普勒、或者彈性成像(61&81：(^抑口117))也可以以子容積而被定 向。
[0052] 以交錯的方式掃描容積和子容積。對于容積的每個掃描，子容積被掃描一次、兩次 或更多次。通過使完整的容積與完整的子容積掃描交錯，提供了受限數(shù)目的幀率比率。
[0053] 在另一實施例中，交錯是對容積的區(qū)域或子部分與子容積的全部或子部分的。此 交錯可以提供幀率比率方面的更大范圍或分辨率。可以使用容積和/或子容積的任何區(qū)域 劃分。圖2示出了其中通過切片進行交錯的示例。每個切片54、56都是平面掃描區(qū)域。針對子 容積52的每個平面掃描區(qū)域而掃描容積50的一個或多個平面掃描區(qū)域，或反之亦然。容積 50的任何數(shù)量的切片54的掃描可以與對子容積52的任何數(shù)量的切片56的掃描進行交錯。子 容積52的掃描與更大容積50的掃描進行交錯。
[0054] 在掃掠（sweep)(即，一個或多個切片54、56)之間對掃描進行交錯。掃掠是在相同 的一個或多個平面中進行的時間上相繼的發(fā)射/接收事件的集合。一般根據(jù)掃描的多個掃 掠而構造成像容積50、52。在掃描交錯中維持該粒度以改進在相繼收集的波束之間的橫向 相干處理。針對主容積的每Μ個掃掠而掃描子容積的N個掃掠，其中N和Μ是多1的整數(shù)。在圖2 中，容積50被劃分為八個切片54。子容積52被劃分為五個切片56。這產(chǎn)生了在子容積幀率和 主容積幀率之間的有效比率(Ν*主容積掃掠數(shù))/(Μ*子容積掃掠數(shù)）（例如，Ν*8/Μ*5)。
[0055] 容積切片54的每個掃掠需要給定時間，諸如8mS。在沒有子容積獲取的情況下，這 具有64mS的周期，（15.525Hz)。在標識了感興趣的特征后，在具有較高波束密度和獨立定向 的5個方位掃掠中獲取子容積，例如，導致子容積的每個掃掠需要2mS?？梢蕴峁┢渌〞r。
[0056] 在圖2中，數(shù)字指示在主容積和子容積之間的掃掠的交錯的獲取次序。例如，用數(shù) 字0和3標注的切片54被子容積中兩個切片的掃描分離。子容積切片可以標注為（從上至 下）：1、8、16、……；2、10、17、……；4、11、19、……；5、13、20、……；以及7、14、22、……。標注 數(shù)字指示通過掃掠或切片相繼掃描的序列1-22。
[0057] 通過選擇N和Μ而在子容積和主容積之間可以實現(xiàn)相同的幀率，因此比率N/M =子 容積掃掠數(shù)/主容積掃掠數(shù)。為了增加子容積的幀率，執(zhí)行針對主容積50的每個掃掠的子容 積52的兩個或更多掃掠。例如，子容積周期為5*2+2.5*8 = 30mS，（33.33Hz)，以及主容積周 期為8*(4+8)= 96mS(10.42Hz)。用主容積幀率中33 %的下降換得子容積幀率的113 %的相 對增加以及增加的分辨率。在圖2的示例中，其它可能的子容積與主容積的比率關系包括： 1·0、1·6、2·0、2·4、3·0、3·2、4·0、……。
[0058] 在一種方法中，處理器找到最小乘積Μ*Ν，其中Μ>Ν，使得實現(xiàn)子容積的最小目標 幀率?？梢允褂妙A設或其它選擇方法。提供目標幀率，諸如基于感興趣的解剖體。在給定該 起始準則的情況下設置其它掃描參數(shù)。
[0059] 所提出的交錯對于二維成像也起作用，其中二維幀被視為容積成像的退化版本， 其中幀僅包括單個掃掠。在這種情況下，相對于主R0I的子R0I幀率方面的任何增加都按照 整數(shù)倍數(shù)。
[0060] 再次參考圖1，在動作38中，將表示子容積的數(shù)據(jù)與表示容積的數(shù)據(jù)相組合。由濾 波器或處理器組合通過子容積和容積的分離掃描所獲取的樣本。在其中容積掃描是對除了 子容積之外的部分的情況下，所述組合提供表示整個容積而沒有重疊的數(shù)據(jù)集。在其中容 積掃描包括子容積的情況下，針對重疊的數(shù)據(jù)被求平均值、選擇最大值、選擇最小值或以其 它方式針對在兩個數(shù)據(jù)集中都表示的任何位置進行組合。組合之后結果產(chǎn)生的數(shù)據(jù)表示容 積，但是在子容積中具有增強的信息。
[0061] 可以以與用于子容積的不同的空間分辨率和/或時間分辨率來獲取針對容積的數(shù) 據(jù)。例如，子容積數(shù)據(jù)表示以1.5倍空間分辨率(例如，1.5線和樣本密度）以及2倍幀率的子 容積。為了避免或限制用于測量的數(shù)據(jù)或成像中的偽像，空間和/或時間混合方案調和子容 積和更大主容積之間的幀率、幾何結構、以及顯示差異。
[0062] 可以使用時間內插（temporal interpolation)。較低幀率數(shù)據(jù)集被時間內插以創(chuàng) 建居間數(shù)據(jù)集以提供與較高幀率相等的幀率。例如，通過在時間上將數(shù)據(jù)幀內插在數(shù)據(jù)集 的每個相鄰對中間使容積的幀率加倍。內插處于針對相同位置、來自不同時間的數(shù)據(jù)之間。 內插以子容積的幀率(其大于或等于主容積的幀率)提供混合的幀。
[0063] 在一個實施例中，mk是在檢測之后并在掃描轉換之前或之后的對應于每個主容積 幀k的樣本強度的矢量。81是在檢測之后并在掃描轉換之前或之后的對應于幀I后每個子容 積的樣本強度的矢量。tk是每個主容積幀k的獲取完成的時間。七是每個子容積幀k的獲取完 成的時間。對于每個子容積SI，樣本的經(jīng)混合的輸出幀被計算為:01 = V[amn-ftim-l ]+si，其 中幀η和n_l是在時間tn^ti>tn-i處獲取的時間上最接近的主容積幀，并且有a= (tn-ti)/ Tm，其中Tm是主容積幀周期并且β= 1-a，以及W□是將落在子容積的邊界內的所有主容積樣 本設置成零的掩蔽函數(shù)。因此，輸出幀率等于子容積幀率，其中在子容積外的輸出幀樣本被 線性內插于緊接在子容積幀之前和之后的主容積幀之間，以及其中落在子容積內的樣本從 子容積未經(jīng)修改地取得?？梢允褂闷渌椒?，諸如采用運動補償。
[0064] 可替換地或附加地，數(shù)據(jù)被組合以具有相同的有效空間分辨率。例如，子容積具有 更大的樣本和/或線密度。容積的數(shù)據(jù)被空間內插以具有匹配的樣本和/或線密度。使用來 自相同時間的數(shù)據(jù)的空間內插。經(jīng)混合的幀具有與子容積的分辨率相匹配的密集聲學網(wǎng) 格。
[0065] 為了組合，來自容積數(shù)據(jù)的體素可以與來自子容積數(shù)據(jù)的體素重疊?？臻g混合被 用于限制或避免子容積邊界與容積的邊界偽像?；旌咸峁淖尤莘e與容積的較高空間分辨 率和/或對比度的更為逐步的轉變，從而避免來自突然轉變的令人分心的圖像偽像。
[0066] 定義子容積中重疊體素的邊界區(qū)域。在此邊界區(qū)域內執(zhí)行加權的組合。在容積附 近，來自容積的數(shù)據(jù)或體素在加權平均中被更重地加權。對于更多在子容積中的位置，來自 子容積的數(shù)據(jù)或體素在加權平均中被更重地加權?？梢允褂棉D變權重的任何映射函數(shù)。圖3 示出了平滑加權方案，使得子容積的邊界不明顯。在圖3中，應用于子容積數(shù)據(jù)的權重為W (X)并且應用于容積數(shù)據(jù)的權重為l-W(x)。對于在子容積外的容積的位置，應用于容積數(shù)據(jù) 的權重為1。沿著某個維度而應用于子容積內的子容積數(shù)據(jù)的加權簡檔(profile)是沿著該 維度而應用于子容積內的主容積數(shù)據(jù)的簡檔的逆（inverse)。跨其它維度而應用相同或不 同的加權簡檔。
[0067]可以使用其它加權簡檔。在一個實施例中，使用球形對稱加權。距子容積中心的距 離指示相對權重。對于與中心間隔開更遠的體素位置，容積數(shù)據(jù)被更重地加權。
[0068] 再次參考圖1，來自容積和子容積掃描的數(shù)據(jù)被示出為遵循兩個路徑。一個路徑包 括動作38和40以用于追蹤解剖體定位。例如，轉發(fā)至CINE或測量過程的數(shù)據(jù)流包括已經(jīng)混 合的容積和子容積數(shù)據(jù)。子容積獲取對于現(xiàn)有測量或其它應用、包括動作32中的解剖體的 檢測來說是透明的。另一路徑在CINE之后對數(shù)據(jù)進行混合或組合，從而允許具有對子容積 的視覺增強的容積成像。對子容積應用與對容積的不同的渲染、傳遞函數(shù)、明暗處理 (shading)或其它成像過程。對于該分離的處理，分離地傳遞來自容積和子容積的數(shù)據(jù)以用 于CINE后或渲染混合。
[0069] 圖4示出該劃分的示例。執(zhí)行波束形成和檢測60并且數(shù)據(jù)在兩個路徑中被傳遞至 CINE 62--通過CINE前混合66以及在沒有CINE前混合的情況下。混合的數(shù)據(jù)被用于特征 檢測和/或測量64(例如，現(xiàn)有容積、面積、容積流、或其它診斷或處理測量）。測量可以用于 設置子容積的位置，因此使用移動預測68以定義子容積放置以及結果產(chǎn)生的掃描序列70。 未組合的數(shù)據(jù)被提供至渲染器72以供混合，其中針對子容積和容積有增強的或不同的渲 染。
[0070] 再次參考圖1，混合的數(shù)據(jù)用于動作40中的測量。測量是要追蹤容積內的解剖體的 定位。處理器使用從掃描產(chǎn)生的以及所組合的數(shù)據(jù)進行追蹤。例如，處理器執(zhí)行動作32的檢 測以確定解剖體的當前定位。將分類器應用于所組合的數(shù)據(jù)以檢測解剖體以及解剖體的位 置。使用通過組合子容積數(shù)據(jù)與容積數(shù)據(jù)而創(chuàng)建的數(shù)據(jù)集來執(zhí)行檢測。在可替換的實施例 中，追蹤依賴于相似性或相關性以確定空間偏移和/或旋轉。通過使用來自在先數(shù)據(jù)容積 (volume of data)的、在當前數(shù)據(jù)容積中具有最高相關性的數(shù)據(jù)而找到解剖體的定位來追 蹤解剖體。
[0071] 在沒有用戶輸入解剖體的定位的指示的情況下執(zhí)行追蹤。處理器在沒有解剖體的 位置的用戶標識的情況下執(zhí)行檢測。可替換地，用戶輸入解剖體位置。
[0072] 通過檢測解剖體的當前定位，子容積的定位和/或范圍被連續(xù)地重新定義。解剖體 的檢測盡可能連續(xù)，其中周期性地向子容積掃描序列做出對應的更新。連續(xù)檢測可以是每 五秒至少一次。可以使用更頻繁的檢測，諸如針對每個容積數(shù)據(jù)集一次。子容積的波束可以 從預計算的密集網(wǎng)格中進行選擇以最小化子容積的每次更新的計算。
[0073] 追蹤指示解剖體以及對應子容積的位置中的變更。基于解剖體的最新近的檢測， 在動作34中定位子容積。重復動作34。處理器基于解剖體的最新近的檢測而設置子容積的 位置和/或范圍。隨著解剖體相對于容積而移動，諸如由于換能器和/或患者移動，子容積位 置被更新以在容積視場中跟隨解剖體。
[0074] 變更可以是預測性的。由于運動可以是連續(xù)的，所以解剖體的位置到子容積被掃 描的時候可能移位。從在動作36中完成掃描到在動作36中再次開始掃描的延遲可能導致解 剖體處于與在先掃描中的所檢測位置不同的位置處。在子容積中給定裕度的情況下，該不 準確性可以是可接受的?？商鎿Q地，處理器預測下一位置。來自所獲取的數(shù)據(jù)集的一個或多 個在先對的運動用于預測針對當要發(fā)生下一掃描時的下一位置。如果解剖體以給定速率和 方向移動，那么該速率和方向用于預測到要發(fā)生子容積的下一掃描的時候的位置。運動的 歷史，諸如與周期運動相關聯(lián)，可以在預測中被使用。當前階段被用于確定針對后續(xù)掃描的 預期速率和方向。預測對特征檢測和實時獲取之間的遲延進行補償。
[0075]從動作40至動作32的反饋箭頭表示正在進行的或者連續(xù)的掃描?；诮馄鼠w的重 復檢測而以變更的子容積位置重復掃描。該過程在實況或實時成像中隨時間持續(xù)，從而追 蹤容積中的解剖體。盡管有移動，但是感興趣的解剖體隨時間繼續(xù)受益于更大的幀率、分辨 率和/或對比度（即，圖像質量）。通過自動追蹤，可以使子容積變得更小，從而允許解剖體的 更優(yōu)化的成像而同時提供來自更大容積的上下文。
[0076]在動作42中，來自動作36的掃描的數(shù)據(jù)用于生成圖像。處理器、渲染器或其它設備 根據(jù)容積和子容積數(shù)據(jù)而生成圖像。例如，來自容積掃描的數(shù)據(jù)以及來自子容積掃描的數(shù) 據(jù)被傳遞至三維渲染器。
[0077]數(shù)據(jù)作為未組合的數(shù)據(jù)而傳遞。例如，數(shù)據(jù)在沒有混合的情況下被存儲在CINE存 儲器或其它存儲器中。渲染器獲得未組合的數(shù)據(jù)并生成一幅或多幅圖像。在該路徑中，針對 容積和子容積的分離的圖像數(shù)據(jù)流用于成像。這允許子容積的增強描繪的顯示，諸如具有 不同的紋理、透明度、顏色映射、明暗處理、渲染或其它成像。其它圖像處理，諸如縮放至子 容積以在沒有容積的情況下成像，可以使用子容積數(shù)據(jù)而沒有由于混合而引起的任何變 更。根據(jù)組合的平滑加權可以在顯示的圖像中隱藏子容積邊界。不同的渲染設置可以用于 最好地顯示子容積(諸如具有提高的分辨率和對比度），而不是變更數(shù)據(jù)。
[0078]子容積和容積可以被分離地渲染。兩個不同的圖像彼此相鄰地顯示。在另一實施 例中，子容積被渲染并且結果得到的圖像疊覆在根據(jù)容積的渲染上。相同的查看視角，但不 同的渲染(例如，傳遞函數(shù)、渲染類型、顏色映射、透明度或明暗處理)被用于這兩個渲染。解 剖體可以通過發(fā)光度、顏色、圖形框架或其它可視指示符而在顯示中被特殊地標記。
[0079]在又一實施例中，子容積數(shù)據(jù)被不同地處理，諸如通過不同的傳遞函數(shù)，但是然后 與容積數(shù)據(jù)組合。結果得到的混合數(shù)據(jù)被渲染為圖像。所述組合與動作38中的相同或不同。 來自子容積和其它部分的樣本在時間和空間上被混合以使得所述圖像表示整個容積。
[0080] 生成圖像的序列。由于掃描被重復，所以對應的圖像生成也被重復。表示子容積 和/或容積的每個新獲取的數(shù)據(jù)集用于生成圖像。執(zhí)行隨著數(shù)據(jù)變?yōu)榭捎枚碌膶崨r成 像。以與子容積和/或容積掃描相同的幀率生成圖像。例如，執(zhí)行空間和時間混合，從而以容 積和子容積掃描的最高幀率提供圖像。作為另一示例，更新或替換與最新近獲取的數(shù)據(jù)相 關聯(lián)的圖像的部分。
[0081] 圖像為B模式圖像，但可以為其它模式。在沒有示出子容積的圖形的情況下生成圖 像。子容積與容積混合，但具有更大的實際分辨率、對比度和/或幀率。容積具有內插創(chuàng)建的 幀率和/或分辨率?？商鎿Q地，圖形的或其它的差異指示子容積。
[0082]成像被用于診斷和/或治療指導。瓣膜的增強成像可以有助于干預性心臟學和結 構性心臟病。系統(tǒng)繼續(xù)對全視場進行成像，這還有助于其中外科設備相對于被定為目標的 解剖體的定向是主要興趣所在的干預性應用。其它解剖體的增強成像對于其它過程可以是 有益的。
[0083]在一個實施例中，成像對于現(xiàn)有用戶工作流有最小干擾。用戶在沒有分心或額外 努力的情況下簡單地看到被定為目標的解剖特征的顯著改善的圖像質量。除了子容積的定 位之外的不同設置的相同值被用于示出容積和子容積的圖像的序列?；趶囊环鶊D像至另 一幅的子容積的任何變更，發(fā)射焦點、線方向和/或孔徑的值可以或可以不改變。
[0084]如果幀率準許，則在相同的大容積內可以增強多于一個特征。根據(jù)相同容積中的 不同解剖體來執(zhí)行追蹤。使用二者都覆蓋所追蹤的解剖體的不同子容積或更大的子容積。 [0085]用渲染生成三維圖像。可以使用任何渲染，諸如投影或表面渲染?？梢曰蚩梢圆惶?加明暗處理。
[0086] 圖5示出了用于子容積的增強超聲成像的系統(tǒng)10的一個實施例。用戶配置系統(tǒng)10 以用于容積或三維成像，諸如選擇用于容積成像特定解剖體的應用。用戶可以如所期望的 那樣變更一個或多個預設的值。一旦掃描開始，系統(tǒng)10就自動檢測解剖體，與視場中的其余 容積不同地掃描解剖體，并生成示出容積和子容積二者的一幅或多幅圖像，但是對于子容 積來說具有增強的成像質量。通過在正進行(on-going)的基礎上來追蹤或檢測解剖體，系 統(tǒng)10使子容積重新定向以用于相對于容積的增強成像，從而自動為全視場的容積成像提供 針對感興趣的解剖體的更好的圖像質量。相對于針對容積的幀率，針對子容積的幀率可以 通過按切片的交錯以粒度的方式增強。系統(tǒng)10中的不同數(shù)據(jù)路徑可以用于經(jīng)組合和未經(jīng)組 合的容積和子容積數(shù)據(jù)。
[0087] 系統(tǒng)10是一種超聲成像器。在一個實施例中，超聲成像器是一種醫(yī)學診斷超聲成 像系統(tǒng)。在可替換的實施例中，超聲成像器是用于實時或獲取后成像的個人計算機、工作 站、PACS站、或處于同一位置或分布在網(wǎng)絡上的其它裝置。
[0088] 系統(tǒng)10實現(xiàn)圖1的方法或其它方法。系統(tǒng)10包括發(fā)射波束形成器12、換能器14、接 收波束形成器16、圖像處理器18、混合處理器20、渲染器21、顯示器22、波束形成器控制器24 以及存儲器26?？梢蕴峁└郊拥?、不同的或更少的組件。例如，接收波束形成器16直到顯示 器22表示超聲成像器的B模式處理路徑。在路徑中可以提供其它組件，諸如空間濾波器、掃 描轉換器、用于設置動態(tài)范圍的映射處理器或者用于增益應用的放大器。作為另一示例，提 供用戶輸入。
[0089] 發(fā)射波束形成器12是超聲發(fā)射器、存儲器、脈沖發(fā)生器、模擬電路、數(shù)字電路或其 組合。發(fā)射波束形成器12被配置成：為多個通道生成具有不同或相關幅度、延遲和/或定相 的波形以將結果產(chǎn)生的波束聚焦于一個或多個深度。波形被生成并以任何定時或脈沖重復 頻率而應用于換能器陣列。例如，發(fā)射波束形成器12針對橫向不同的和/或范圍區(qū)域生成脈 沖序列。脈沖具有中心頻率。
[0090] 發(fā)射波束形成器12與換能器14連接，諸如通過發(fā)射/接收開關。在響應于所生成的 波而從換能器14發(fā)射聲波時，在給定發(fā)射事件期間形成一個或多個波束。波束用于B模式或 其它模式的成像?？梢允褂蒙刃?、Vector?、線性或其它掃描格式。相同區(qū)域被掃描多次以用 于生成圖像的序列。所形成的波束具有孔徑、在換能器14上的起源、以及相對于換能器14的 角。視場中的波束具有期望的線密度和格式。
[0091] 換能器14是壓電或電容膜元件的1-、1.25-、1.5-、1.75-或2維陣列。換能器14包括 用于在聲能和電能之間換能的多個元件。例如，換能器14是具有大約64-256個元件的一維 PZT陣列。
[0092] 換能器14與發(fā)射波束形成器12連接以用于將電波形轉換成聲學波形，并與接收波 束形成器16連接以用于將聲學回波轉換成電信號。換能器14對發(fā)射波束進行發(fā)射，其中波 形具有某個頻率且被聚焦于患者內感興趣的組織區(qū)域或位置處。響應于將電波形應用于換 能器元件而生成聲學波形。換能器14發(fā)射聲能并接收回波。響應于射在換能器14的元件上 的超聲能量(回波)而生成接收信號。
[0093] 接收波束形成器16包括具有放大器、延遲和/或相位旋轉器以及一個或多個求和 器的多個通道。每個通道與一個或多個換能器元件連接。接收波束形成器16應用相對延遲、 相位和/或切趾法(apodization)以響應于用于檢測的每個發(fā)射而形成一個或多個接收波 束。可以提供對接收的動態(tài)聚焦。接收波束形成器16使用所接收的聲學信號而輸出表示空 間位置的數(shù)據(jù)。來自不同元件的信號的相對延遲和/或定相以及求和提供波束形成。在可替 換的實施例中，接收波束形成器16是用于使用傅里葉或其它變換而生成樣本的處理器。通 過接收波束形成器16的采樣密度是針對某個范圍的深度。定時被用于選擇在其上發(fā)生采樣 的深度范圍。接收波束通過使用孔徑而在一個或多個定向上具有期望的掃描線密度。
[0094] 接收波束形成器16可以包括濾波器，諸如用于隔離二次諧波或相對于發(fā)射頻帶的 其它頻帶處的信息的濾波器。這樣的信息可以更可能地包括期望的組織、造影劑和/或流信 息。在另一實施例中，接收波束形成器16包括存儲器或緩沖器以及濾波器或加法器。兩個或 更多接收波束被組合以隔離所期望的頻帶(諸如二次諧波、三次基波、或其它帶)處的信息。 可以可替換地使用基本頻帶。
[0095] 接收波束形成器16輸出表示空間位置的經(jīng)波束求和的數(shù)據(jù)。輸出針對容積和/或 子容積的位置的數(shù)據(jù)。
[0096] 波束形成器控制器24和/或另一處理器配置波束形成器12、16。波束形成器控制器 24是處理器、專用集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)字電路、模擬電路、其組合、或用于配置 發(fā)射和接收波束形成器12、16的其它設備。
[0097]波束形成器控制器24可以使用存儲器26以獲取和/或緩沖針對不同波束形成器參 數(shù)的值。值可以由波束形成器12、16訪問和/或從存儲器26加載到波束形成器12、16的緩沖 器中以配置波束形成器12、16。通過將值加載到用于操作的表或寄存器中，設置由波束形成 器12、16用于三維成像的獲取參數(shù)的值?？梢允褂萌魏慰刂平Y構或格式以建立成像序列。使 得波束形成器12、16獲取數(shù)據(jù)以用于以某一幀率、以某一發(fā)射焦點、以某一成像頻帶、在某 一深度上、用某一線密度、以某一樣本密度和/或線定向的三維成像。一個或多個獲取或掃 描參數(shù)的不同值可以導致不同的幀率、信噪比、穿透性、對比度和/或分辨率。
[0098]波束形成器控制器24使得波束形成器12、16掃描患者的容積?？梢允褂萌魏稳S 掃描格式。相似地，波束形成器控制器24使得波束形成器12、16掃描容積的子容積。可以使 用任何三維掃描格式來掃描子容積。
[0099]子容積掃描與容積的其余部分分離和/或獲取針對容積的其余部分不獲取的附加 數(shù)據(jù)。例如，利用以與容積的其余部分不同的一個或多個角度的掃描線來掃描子容積。相對 于組織和/或換能器的角度是不同的。以不同的定向來掃描容積和子容積。可以設置其它參 數(shù)來以與容積的其余部分相比更大的分辨率、對比度和/或幀率掃描子容積。
[0100]波束形成器控制器24配置波束形成器12、16以使容積與子容積的掃描交錯。掃描 可以通過完整的容積/子容積掃描或通過部分來被交錯。在用于通過部分進行交錯的一個 實施例中，所掃描的容積包括在容積的掃描期間順序掃描的多個容積區(qū)域。容積區(qū)域可以 為平面切片，但可以使用其它掃描線分組。容積被劃分成不同的區(qū)域以供順序掃描，諸如順 序掃描不同的平面。所掃描的子容積還包括在子容積的掃描期間順序掃描的多個子容積區(qū) 域。子容積區(qū)域可以為平面切片，但可以使用其它掃描線分組。子容積被劃分成不同的區(qū)域 以供順序掃描，諸如順序掃描不同的平面。容積區(qū)域的掃描與子容積區(qū)域的掃描相交錯，使 得在掃描所有的子容積區(qū)域之前掃描容積區(qū)域中的至少一個并且在掃描所有的容積區(qū)域 之前掃描子容積區(qū)域中的至少一個。例如，N個子容積區(qū)域的掃描與Μ個容積區(qū)域的每個掃 描相交錯，其中Ν和Μ是大于或等于一的整數(shù)。波束形成器控制器24被配置為設置相對幀率， 諸如找到在該處出現(xiàn)目標幀率的、有Μ>Ν的Ν*Μ的最小乘積。
[0101] 圖像處理器18根據(jù)經(jīng)波束形成的樣本進行檢測，諸如檢測強度。可以使用任何檢 測，諸如Β模式和/或彩色血流檢測。在一個實施例中，Β模式檢測器是通用處理器、專用集成 電路或現(xiàn)場可編程門陣列?？梢酝ㄟ^Β模式檢測器提供對數(shù)壓縮，使得Β模式數(shù)據(jù)的動態(tài)范 圍對應于顯示器的動態(tài)范圍。圖像處理器18可以或可以不包括掃描轉換器。
[0102] 在用于通過圖像處理器18的容積和子容積數(shù)據(jù)輸出的一個數(shù)據(jù)路徑中，容積和子 容積數(shù)據(jù)被分離地或作為不同的數(shù)據(jù)集而輸出至渲染器21。渲染器21是圖形處理單元、圖 形卡、分離的計算機、處理器或用于三維渲染的其它設備。渲染器21由軟件、硬件和/或固件 配置以根據(jù)容積和子容積數(shù)據(jù)生成患者的一幅或多幅圖像。可以生成針對容積和子容積的 分離的圖像。可替換地或附加地，生成圖像以在單個表示中表示容積和子容積兩者。容積和 子容積數(shù)據(jù)可以被分離地處理(例如，映射至顏色或強度），然后被組合以用于渲染。可替換 地，容積和子容積數(shù)據(jù)被分離地渲染，然后結果得到的經(jīng)渲染的數(shù)據(jù)被組合成圖像?？梢陨?成這樣的圖像的序列。
[0103] 顯示器20是CRT、IXD、監(jiān)視器、等離子體、投影儀、打印機或用于顯示圖像或圖像序 列的其它設備。可以使用任何現(xiàn)在已知或稍后開發(fā)的顯示器20。顯示器20顯示三維表示。顯 示器20顯示對容積和子容積進行表示的一幅或多幅圖像。
[0104] 空間分辨率和/或圖像質量部分基于獲取或掃描參數(shù)。使用不同獲取參數(shù)的超聲 成像器可以導致所顯示的圖像的不同空間分辨率、時間分辨率或圖像質量。圖像的子容積 部分與容積部分相比具有更高的圖像質量，但為了上下文仍提供容積部分。由于追蹤，子容 積可以在位置方面移位，這允許用戶以不需要用戶輸入的無縫方式繼續(xù)以相比于容積的其 余部分的更高質量來查看感興趣的解剖體。
[0105] 混合處理器20是通用處理器、控制器、數(shù)字信號處理器、專用集成電路、現(xiàn)場可編 程門陣列、圖形處理單元、數(shù)字電路、模擬電路、其組合、或者其它用于處理數(shù)據(jù)的設備?；?合處理器20由硬件、軟件和/或固件進行配置以混合來自子容積掃描的數(shù)據(jù)與來自容積掃 描的數(shù)據(jù)。子容積數(shù)據(jù)可以與容積數(shù)據(jù)混合以為容積表示提供針對子容積的更高質量，而 不是僅僅使用容積掃描數(shù)據(jù)。
[0106] 混合處理器20被配置為組合來自容積和子容積的數(shù)據(jù)?？梢詰每臻g、時間或空 間和時間調和。任何加權可以用于混合?；旌吓c用于成像的相同或不同。在可替換的或附加 的實施例中，混合處理器20將所組合的數(shù)據(jù)輸出至渲染器21以用于渲染。
[0107]由系統(tǒng)10實現(xiàn)的一個或多個過程可以預期或被設計以在表示全容積的數(shù)據(jù)上進 行操作。所述過程利用混合的信息可以執(zhí)行得更好。例如，混合的數(shù)據(jù)用于量化。在測量使 用來自子容積的信息的程度上，由于增加的時間或空間分辨率，測量可以更準確。在測量還 包括來自容積的信息的程度上，組合允許這樣的測量。針對量化與針對成像相比可以不同 地對待容積和子容積數(shù)據(jù)。
[0108] 在一個實施例中，混合的數(shù)據(jù)被用于檢測解剖體。子容積信息由于增加的質量而 可以允許更可靠的檢測。容積信息可以允許其中解剖體部分地或整個地從子容積中移出的 檢測。具有經(jīng)組合的數(shù)據(jù)可以提供解剖體的更準確或一致的檢測。
[0109] 混合處理器20、波束形成器控制器24、圖像處理器18、渲染器21或其它處理器被配 置為檢測解剖體。分類器被應用于所混合的數(shù)據(jù)以檢測容積中解剖體的定位。檢測隨時間 重復以追蹤解剖體在不同時間的定位。解剖體在未來某個時間的定位可以根據(jù)過去的檢測 和/或解剖體的運動的建模而被預測。波束形成器控制器24被配置為使得發(fā)射和接收波束 形成器12、16基于所檢測的解剖體隨時間的定位而追蹤容積內子容積的解剖體隨時間的位 置。
[0110] 波束形成器控制器24、圖像處理器18、混合處理器20、渲染器21和/或超聲成像器 依照存儲在存儲器26或另一存儲器中的指令進行操作。指令配置系統(tǒng)以用于執(zhí)行圖1的動 作。指令通過被加載到控制器中、通過引起值表(例如，彈性成像序列）的加載和/或通過被 執(zhí)行來對操作進行配置。存儲器26是非暫時性計算機可讀存儲介質。用于實現(xiàn)本文討論的 過程、方法和/或技術的指令被提供在計算機可讀存儲介質或存儲器上，諸如高速緩存、緩 沖器、RAM、可移除介質、硬驅動器或其它計算機可讀存儲介質。計算機可讀存儲介質包括各 種類型的易失性和非易失性存儲介質。響應于存儲在計算機可讀存儲介質中或其上的一個 或多個指令集來執(zhí)行圖中圖示的或者本文描述的功能、動作或任務。功能、動作或任務獨立 于指令集、存儲介質、處理器或處理策略的特定類型并可以由單獨或以組合地操作的軟件、 硬件、集成電路、固件、微代碼等執(zhí)行。同樣地，處理策略可以包括多重處理、多重任務化、并 行處理等。在一個實施例中，指令存儲在可移除的介質設備上以供本地或遠程系統(tǒng)讀取。在 其它實施例中，指令存儲在遠程位置中以用于通過計算機網(wǎng)絡或在電話線上傳遞。在還其 它的實施例中，指令存儲在給定的計算機、CPU、GPU或系統(tǒng)內。
[0111] 雖然以上通過參考各種實施例已經(jīng)對本發(fā)明進行了描述，但應當理解，在不脫離 本發(fā)明范圍的情況下可以做出許多改變和修改。因此意圖的是，前述詳細描述被視為說明 性的而非限制性的，并且理解到，是隨后的權利要求，包括所有等同物，意圖限定本發(fā)明的 精神和范圍。
【主權項】
1. 一種子容積的增強超聲成像的方法，所述方法包括： 用超聲成像系統(tǒng)掃描(36)患者的容積，其中針對容積的子容積與針對容積的其它部分 相比有不同的掃描設置值； 由處理器追蹤(40)解剖體的容積內定位，追蹤(40)使用從掃描(36)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)； 由處理器基于追蹤(40)而變更(34)容積內的子容積的位置，使得解剖體在子容積中； 以經(jīng)變更的位置重復掃描(36);以及 分別根據(jù)掃描(36)以及掃描(36)的重復的數(shù)據(jù)來順序生成(42)第一和第二圖像。2. 權利要求1的方法，其中掃描(36)包括利用第一線密度掃描(36)容積以及利用大于 第一線密度的第二線密度掃描(36)容積的子容積。3. 權利要求1的方法，其中掃描(36)包括利用具有不同值的掃描設置來掃描(36)容積， 所述具有不同值的掃描設置包括線密度、發(fā)射功率、幀率、焦點深度、線定向、頻率、軸向響 應和發(fā)射焦點中的兩個或更多。4. 權利要求1的方法，其中掃描（36)包括利用相對于患者的掃描線的第一定向來掃描 (36)容積的其它部分以及利用相對于患者的掃描線的第二定向來掃描(36)子容積，對于超 過半數(shù)的掃描線來說第一定向與第二定向相比不同了至少10度。5. 權利要求1的方法，其中掃描(36)包括以平面切片掃描（36)容積的其它部分并以平 面切片掃描(36)子容積，其中掃描(36)此外包括通過平面切片而在掃描(36)其它部分和掃 描(36)子容積之間進行交錯，其中在平面切片的獲取之間有可配置的相對頻率。6. 權利要求1的方法，其中掃描(36)容積包括掃描（30)其它部分作為整個容積的掃描 的部分。7. 權利要求1的方法，其中追蹤(40)包括利用解剖體分類器來檢測(32)解剖體。8. 權利要求1的方法，其中追蹤(40)包括在沒有用戶輸入解剖體的定位的指示的情況 下追蹤(40)。9. 權利要求1的方法，此外包括組合(38)來自子容積掃描（30)的樣本與來自容積的其 它部分的掃描(36)的樣本，并且其中用于追蹤(40)的數(shù)據(jù)包括經(jīng)組合的樣本。 1 〇.權利要求1的方法，其中掃描（3 6)的重復隨時間繼續(xù)，此外包括隨時間重復追蹤 (40)和變更(34)。11. 權利要求1的方法，其中變更(34)包括預測當要發(fā)生掃描(36)的重復時的未來時間 的位置。12. 權利要求1的方法，其中生成(42)包括在時間和空間上混合來自子容積與其它部分 的樣本，使得第一和第二圖像對于第一和第二圖像的整體來說以相同幀率和分辨率表示整 個容積。13. 權利要求1的方法，此外包括： 初始地掃描(30)整個容積； 由處理器根據(jù)初始掃描(30)的結果來檢測(32)解剖體；以及 由處理器將子容積的位置初始地指派(34)為包括所檢測的解剖體。14. 權利要求1的方法，此外包括： 對來自子容積的掃描(36)的樣本與來自容積的其它部分的掃描(36)的樣本進行第一 組合(38)，并且其中用于追蹤(40)的數(shù)據(jù)包括樣本的第一組合；以及 對來自子容積的掃描(36)的樣本與來自容積的其它部分的掃描(36)的樣本進行第二 組合(38)，并且其中生成(42)第一和第二圖像包括利用樣本的第二組合來進行生成(42)。15. -種用于子容積的增強超聲成像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 發(fā)射波束形成器(12); 接收波束形成器(16); 與發(fā)射和接收波束形成器(12、16)可連接的換能器(14); 波束形成器控制器(24)，其被配置為使得發(fā)射和接收波束形成器(12、16): 掃描患者的容積，所述容積包括在容積的掃描期間順序掃描的多個容積區(qū)域；掃描容 積的子容積，所述子容積包括在子容積的掃描期間順序掃描的多個子容積區(qū)域； 使容積區(qū)域的掃描與子容積區(qū)域的掃描相交錯，使得在掃描(30)所有的子容積區(qū)域之 前掃描容積區(qū)域中的至少一個以及在掃描(30)所有的容積區(qū)域之前掃描子容積區(qū)域中的 至少一個，所述子容積區(qū)域小于整個子容積并且容積區(qū)域小于整個容積； 渲染器(21)，其被配置為通過使用來自容積掃描的數(shù)據(jù)以及來自子容積掃描的數(shù)據(jù)而 生成患者的圖像；以及 顯示器(22)，其被配置為顯示圖像。16. 權利要求15的系統(tǒng)，其中波束形成器控制器(24)被配置為使得發(fā)射和接收波束形 成器(12、16)以第一定向掃描容積并以不同于第一定向的第二定向掃描子容積。17. 權利要求15的系統(tǒng)，其中波束形成器控制器(24)被配置為使得發(fā)射和接收波束形 成器（12、16)針對Μ個容積區(qū)域的每個掃描交錯N個子容積區(qū)域的掃描，其中N和Μ是大于或 等于一的整數(shù)。18. 權利要求17的系統(tǒng)，其中波束形成器控制器(24)被配置為找到在該處出現(xiàn)目標幀 率的、有Μ>Ν的Ν*Μ的最小乘積。19. 權利要求15的系統(tǒng)，其中子容積的掃描與容積的掃描相比具有更大的分辨率、對比 度或者分辨率和對比度。20. 權利要求15的系統(tǒng)，此外包括： 處理器(18)，其被配置為根據(jù)來自容積和子容積的掃描的數(shù)據(jù)而隨時間檢測解剖體； 其中波束形成器控制器(24)被配置為使得發(fā)射和接收波束形成器(12、16)基于所檢測 的解剖體隨時間的定位而追蹤容積內的子容積的隨時間的位置。21. 權利要求15的系統(tǒng)，此外包括： 處理器(20)，其被配置為針對量化與針對圖像相比不同地混合來自子容積掃描的數(shù)據(jù) 與來自容積掃描的數(shù)據(jù)。22. -種子容積的增強超聲成像的方法，所述方法包括： 掃描(36)容積； 以更大的幀率、分辨率、對比度或其組合來掃描(36)容積的子容積； 組合(38)來自容積掃描(36)的數(shù)據(jù)與來自子容積掃描(36)的數(shù)據(jù)； 根據(jù)所組合的數(shù)據(jù)來測量(64); 將來自容積掃描(36)的數(shù)據(jù)和來自子容積掃描(36)的數(shù)據(jù)傳遞至三維渲染器(21);以 及 由三維渲染器(21)根據(jù)所述數(shù)據(jù)生成(42)圖像，其中主容積的數(shù)據(jù)與子容積的數(shù)據(jù)不 同地被渲染。
【文檔編號】A61B8/00GK106097427SQ201610243891
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年3月11日 公開號201610243891.2, CN 106097427 A, CN 106097427A, CN 201610243891, CN-A-106097427, CN106097427 A, CN106097427A, CN201610243891, CN201610243891.2
【發(fā)明人】S·亨德森, T·曼西, B·拉奧, A·V·塔特帕蒂, I·福伊格特
【申請人】美國西門子醫(yī)療解決公司, 西門子公司