專利名稱：利用時(shí)間交錯(cuò)的數(shù)據(jù)獲取的雙平面超聲成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及超聲成像，更具體而言，涉及實(shí)時(shí)地創(chuàng)建身體的測(cè)定體積區(qū)域的多個(gè)平面超聲圖像。
背景技術(shù)：
三維超聲成像的主要優(yōu)點(diǎn)是它提供用以通過(guò)物體(比如像身體)的提及來(lái)獲得唯一的圖像平面的能力，圖像平面通過(guò)常規(guī)的二維掃描是不可獲得的。例如，通過(guò)三維成像技術(shù)，人們能夠同時(shí)看到組織區(qū)域的幾個(gè)不同剖面，借此從不同的角度或視點(diǎn)來(lái)觀察特征。作為選擇，在某些場(chǎng)合下，人們可能希望以物體表面(比如皮膚)下面的恒定深度觀察圖像平面；由于超聲探頭相對(duì)于物體的方位，這類圖像平面無(wú)法利用正常的二維掃描來(lái)獲得。
對(duì)于獲得測(cè)定體積區(qū)域的多個(gè)圖像平面的能力而言，開始需要定義將要成像的平面、它們?cè)诳臻g上的相互關(guān)系和顯示圖像的最佳方式。在過(guò)去，常見(jiàn)的顯示技術(shù)曾經(jīng)是顯示具有相互正交平面的測(cè)定體積區(qū)域的三個(gè)超聲圖像。每個(gè)圖像在它上面都顯示有兩個(gè)正交十字線(cross-hairs)，描繪了另外兩個(gè)正交圖像平面的位置。隨著將十字線拖動(dòng)到不同的位置，選擇并顯示處于那一維度的新的平行圖像平面。這種顯示技術(shù)使得臨床醫(yī)生能夠通過(guò)組織結(jié)構(gòu)在相交的圖像平面中的外觀來(lái)視察和定義測(cè)定體積區(qū)域中的組織結(jié)構(gòu)。
這類顯示器對(duì)于測(cè)定體積區(qū)域的靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)是有用的，這能夠容易地被適當(dāng)?shù)馗囊怨╇S著移動(dòng)選定十字線而顯示不同的圖像平面。由于控制和顯示的復(fù)雜性對(duì)于實(shí)時(shí)成像來(lái)說(shuō)往往會(huì)顯著增加，因而所述顯示技術(shù)不適用于實(shí)時(shí)成像。此外，這類實(shí)時(shí)顯示可能會(huì)為臨床醫(yī)生有規(guī)律的或有組織的方式進(jìn)行分析而呈現(xiàn)過(guò)多的信息。因此，對(duì)于有效顯示和控制測(cè)定體積區(qū)域的多個(gè)實(shí)時(shí)平面圖像存在著需求。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的原理，描述了用于創(chuàng)建并顯示身體的測(cè)定體積區(qū)域的多個(gè)平面圖像的方法和設(shè)備。在本發(fā)明的一個(gè)方面，獲得兩個(gè)實(shí)時(shí)成像平面并且以這里所稱的″雙平面″的顯示格式來(lái)進(jìn)行顯示。可以在兩種控制模式下控制雙平面顯示的兩個(gè)平面，其中一個(gè)模式就是一個(gè)圖像平面相對(duì)于另一個(gè)圖像平面而傾斜，而另一種模式就是一個(gè)圖像平面相對(duì)于另一個(gè)圖像平面而旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的另一方面，顯示雙平面圖像的同時(shí)還顯示圖標(biāo)以便告知臨床醫(yī)生關(guān)于兩個(gè)圖像平面的相對(duì)方位的情況。


圖1是依照本發(fā)明原理而構(gòu)造的超聲診斷成像系統(tǒng)的框圖。
圖2A和2B實(shí)時(shí)地示出通過(guò)結(jié)合圖1的系統(tǒng)使用二維陣列換能器(transducer)而創(chuàng)建的平面圖像的顯示。
圖3以框圖的形式舉例說(shuō)明依照本發(fā)明原理而構(gòu)造的超聲診斷成像系統(tǒng)的第二實(shí)施例。
圖4舉例說(shuō)明當(dāng)在″旋轉(zhuǎn)″模式下操作時(shí)的雙平面顯示。
圖5A-5D舉例說(shuō)明針對(duì)不同圖像平面方位的圖4的平面方位圖標(biāo)。
圖6舉例說(shuō)明當(dāng)在″傾斜″模式下操作時(shí)的雙平面顯示。
圖7是依照本本發(fā)明的原理、當(dāng)在旋轉(zhuǎn)模式下操作時(shí)的實(shí)際超聲系統(tǒng)顯示的照片。
具體實(shí)施例方式
圖1是超聲診斷成像系統(tǒng)100的框圖，依照本發(fā)明的方法和設(shè)備能夠與所述系統(tǒng)一起使用。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于使用這種成像系統(tǒng)，而是在其中示出僅作為一個(gè)例子實(shí)現(xiàn)。在成像系統(tǒng)100中，中央控制器120命令發(fā)射頻率控制器117發(fā)射期望的發(fā)射頻率波段。發(fā)射頻率波段-ftr的參數(shù)耦合于發(fā)射頻率控制器117，這使超聲探頭110的換能器112以選定的頻帶發(fā)射超聲波。當(dāng)然，將理解的是，在適當(dāng)考慮換能器和超聲系統(tǒng)的穿透的期望深度和靈敏度的情況下，可以使用任何超音頻或頻率組(稱為頻率特征標(biāo))。
所述探頭110的換能器112包括以波束的形式發(fā)射超聲能量并且接收響應(yīng)于這種發(fā)射動(dòng)作而返回的回波信號(hào)的分立元件陣列?？梢酝ㄟ^(guò)機(jī)械地移動(dòng)探頭或優(yōu)選地通過(guò)電子調(diào)節(jié)各種陣列元件的發(fā)射時(shí)間來(lái)導(dǎo)引波束以便掃描物體的不同部分。在圖像系統(tǒng)100中，這種導(dǎo)引是由中央控制器120來(lái)控制的?？刂破?20又響應(yīng)來(lái)自于用戶經(jīng)由用戶接口119輸入的命令，所述用戶接口包括接口程序和指向裝置(比如鼠標(biāo)、軌跡球、鐵筆、平板、觸摸屏或其它指向裝置)、鍵盤或其它用于將指令傳遞給中央控制器的輸入裝置。作為選擇，可以對(duì)控制器進(jìn)行編程以便自動(dòng)地以預(yù)定的默認(rèn)方式來(lái)導(dǎo)引波束。接收到的信號(hào)通過(guò)發(fā)射/接收(T/R)開關(guān)114而被耦合并且通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器115而得以數(shù)字化。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的采樣頻率fs受中央控制器120的控制。按照采樣理論規(guī)定的期望采樣率至少是所接收到的回波的最高頻率fc的兩倍。還可以使用高于最低要求的采樣速率。由波束生成器116延遲并對(duì)信號(hào)采樣求和，以形成相干回波信號(hào)。然后，由數(shù)字濾波器118將相干回波信號(hào)濾波到期望的通帶。數(shù)字濾波器118還可以將頻帶移動(dòng)到更低范圍或基帶頻率范圍。數(shù)字濾波器的特性受中央控制器120的控制，其給濾波器提供乘法加權(quán)和抽選(decimation)控制。優(yōu)選地，控制所述裝置以作為有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器來(lái)進(jìn)行操作，并且既執(zhí)行濾波又執(zhí)行抽選。在中央控制器120的控制之下，通過(guò)對(duì)濾波器的加權(quán)和抽選速率進(jìn)行編程可以實(shí)現(xiàn)寬的濾波器特性的范圍。通過(guò)利用數(shù)字濾波器允許了在提供不同濾波器特性方面的靈活性的優(yōu)點(diǎn)?？梢詫?duì)數(shù)字濾波器進(jìn)行編程以便在一個(gè)時(shí)刻傳遞接收到的基波頻率，在下一時(shí)刻傳遞諧波頻率。由此，可以對(duì)數(shù)字濾波器進(jìn)行操作以便僅僅通過(guò)在信號(hào)處理期間改變過(guò)濾系數(shù)，就交替地產(chǎn)生基波和諧波數(shù)字信號(hào)的圖像或線，或是以時(shí)間交錯(cuò)序列產(chǎn)生不同的交替諧波線。
檢測(cè)來(lái)自于數(shù)字濾波器118的濾波后的回波信號(hào)，并用B模式處理器137、對(duì)比度信號(hào)檢測(cè)器128或多普勒處理器130來(lái)處理這些信號(hào)。所述B模式處理器執(zhí)行下列功能，包括但不限于混頻、空間混合、諧波圖像生成及本領(lǐng)域公知的其它典型的B模式功能。多普勒處理器將常規(guī)多普勒處理應(yīng)用于回波信號(hào)，以產(chǎn)生速率多普勒信號(hào)和功率多普勒信號(hào)。處理器137和130的輸出以及對(duì)比度信號(hào)檢測(cè)器128的輸出都耦合于視頻處理器140，以供在顯示器150上顯示成二維超聲圖像。所述中央控制器120記錄下輸入信號(hào)的順序，從而使得視頻處理器140能夠在生成圖像像過(guò)程中防止當(dāng)前數(shù)據(jù)。由于信號(hào)是由視頻處理器140接收的，因而將所述數(shù)據(jù)饋送到顯示器，產(chǎn)生光柵化圖像。兩個(gè)處理器和對(duì)比度信號(hào)檢測(cè)器的輸出還都耦合于用于再現(xiàn)三維圖像的三維圖像再現(xiàn)處理器162，所述三維圖像被存儲(chǔ)在3D圖像存儲(chǔ)器164中并且從那里被提供給視頻處理器140?？梢砸猿Ｒ?guī)方式來(lái)執(zhí)行三維再現(xiàn)。利用這種方案，操作者能夠在對(duì)比度信號(hào)檢測(cè)器128以及處理器137和130的輸出當(dāng)中為超聲圖像的二維或三維顯示做出選擇。
當(dāng)掃描身體時(shí)，圖1的系統(tǒng)通過(guò)探頭110、換能器112、視頻處理器140和/或圖像再現(xiàn)處理器162的操作和控制來(lái)提供創(chuàng)建物體(身體)的測(cè)定體積區(qū)域的多個(gè)實(shí)時(shí)平面圖像的能力。這些平面圖像當(dāng)作為穿過(guò)身體的切片時(shí)已經(jīng)知道相互間的幾何關(guān)系，這就使得診斷醫(yī)生能夠從不同的方位觀察身體的特征。臨床醫(yī)生可能想要調(diào)切片的相對(duì)角度以便使組織特征的空間關(guān)系更加形象。通過(guò)用戶接口119，操作者能夠調(diào)整所顯示的切片的方位以使它們與圖像中感興趣的特征對(duì)準(zhǔn)。實(shí)時(shí)性能是通過(guò)僅僅生成某些構(gòu)造期望的平面圖像所需的超聲束來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而不是通過(guò)生成往往要被發(fā)射以掃描整個(gè)測(cè)定體積區(qū)域的更大量的波束來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
圖2A和2B示出了能用來(lái)從一組平面510和512中獲得數(shù)據(jù)的換能器500的實(shí)施例。這個(gè)實(shí)施例產(chǎn)生位于平面510、交點(diǎn)514和506中的諸如波束504之類的波束；也產(chǎn)生位于平面512、交點(diǎn)516和508中的波束505。可以在三維中電子地導(dǎo)引從二維陣列換能器500發(fā)射出的射線，由此避免需要機(jī)械地跨測(cè)定體積的感興趣區(qū)域上驅(qū)掃換能器。以類似的方式，使用適用于二維陣列換能器的眾所周知的波束轉(zhuǎn)向和聚焦和/或選通技術(shù)，從各個(gè)平面中的感興趣的線中接收數(shù)據(jù)。
上述用于產(chǎn)生兩個(gè)平面圖像的掃描方法由于其速度而成為優(yōu)選的，但不是排它性的。變形是可以的。如果期望的話，能夠產(chǎn)生位于且借此限定附加平面或者與附加表面交叉的附加波束。當(dāng)然，每個(gè)附加波束都是占用附加的時(shí)間來(lái)產(chǎn)生的，因此影響掃描頻率。通過(guò)用戶接口119將期望的平面數(shù)目和它們的方位傳達(dá)給中央控制器120。另外，能夠控制換能器112以便發(fā)出瞄向每個(gè)平面中一個(gè)點(diǎn)以上的波束。作為選擇，能夠控制換能器以便向比每個(gè)采樣位置上的全部表面更少的表面發(fā)出波束，只要每次驅(qū)掃所述波束位于至少兩個(gè)平面或與至少兩個(gè)非平面的表面交叉即可，或者位于至少一個(gè)平面和與至少一個(gè)非平面的表面交叉即可。這些及其它明顯變形能夠?qū)崟r(shí)地產(chǎn)生多個(gè)平面圖像，但是以不同速率并且以不同分辨率來(lái)產(chǎn)生，取決于所選的變形。此外，任何二維超聲成像技術(shù)，例如B模式、對(duì)比度信號(hào)檢測(cè)、諧波成像或多普勒成像，都能利用這種數(shù)據(jù)獲取方案一樣好地加以應(yīng)用。
一個(gè)或多個(gè)處理器137、130或?qū)Ρ榷刃盘?hào)檢測(cè)器128使用從兩個(gè)平面510和512獲得的數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)造相應(yīng)的平面圖像。優(yōu)選地，以掃描速率創(chuàng)建平面圖像以便提供實(shí)時(shí)成像?？梢杂梢曨l處理器140并列地同時(shí)顯示這些平面圖像，或者當(dāng)連續(xù)地掃描測(cè)定體積區(qū)域時(shí)或稍后被觀察時(shí)以三維透視圖來(lái)在顯示器150上顯示。
圖3舉例說(shuō)明了依照本發(fā)明原理而構(gòu)造的超聲系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，探頭110包括二維陣列換能器500和微型波束生成器502。該微型波束生成器包含用于控制施加于陣列換能器500的元件(″片″)組的信號(hào)的電路，并完成對(duì)每組元件所接收到的回波信號(hào)進(jìn)行一些處理。優(yōu)選地，探頭中的微型波束形成減少探頭與超聲系統(tǒng)之間的電纜503中的導(dǎo)體數(shù)目，并且在美國(guó)專利5,997,479(Savord等人)和美國(guó)專利6,436,048(Pesque)中作了描述。
所述探頭耦合于超聲系統(tǒng)的掃描儀310。所述掃描儀包括波束生成控制器312，其對(duì)用戶控制做出響應(yīng)并向微型波束生成器502提供用于就發(fā)射波束的時(shí)間、頻率、方向和聚焦而指示探頭的控制信號(hào)。所述波束生成控制器還通過(guò)它與模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器316和波束生成器116之間的耦合來(lái)對(duì)所接收到的回波信號(hào)的波束生成進(jìn)行控制。由探頭接收的回波信號(hào)被掃描儀中的前置放大器和TGC(時(shí)間增益控制)電路314放大，然后被模數(shù)轉(zhuǎn)換器316數(shù)字化。接著，由波束生成器116將數(shù)字化后的回波信號(hào)生成為波束。然后，由圖像處理器318處理回波信號(hào)，所述圖像處理器執(zhí)行如上所述的數(shù)字濾波、B模式檢測(cè)和多普勒處理，還可以執(zhí)行其它信號(hào)處理，比如像諧波分離、經(jīng)由混頻的斑點(diǎn)縮減及其它期望的圖像處理。
所述掃描儀310產(chǎn)生的回波信號(hào)耦合于數(shù)字顯示子系統(tǒng)320，所述數(shù)字顯示子系統(tǒng)處理回波信號(hào)以供以期望的圖像格式來(lái)顯示。由圖像線處理器322處理回波信號(hào)，所述圖像線處理器能夠?qū)夭ㄐ盘?hào)進(jìn)行采樣，將波束片段疊接成完整的線信號(hào)，并且求線信號(hào)的平均值以便改進(jìn)信噪比或使流動(dòng)更持久。用掃描轉(zhuǎn)換器324將所述圖像線掃瞄轉(zhuǎn)換成期望的圖像格式，所述掃描轉(zhuǎn)換器執(zhí)行本領(lǐng)域公知的R-theta轉(zhuǎn)換。然后，將所述圖像存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器328中，從該圖像存儲(chǔ)器中所述圖像能夠被顯示在顯示器150上。此外，還將存儲(chǔ)器中的圖像與待顯示的圖形疊加在一起，所述待顯示的圖形是對(duì)用戶控制做出響應(yīng)的圖形生成器330產(chǎn)生的?？梢栽讷@取圖像循環(huán)期間把單個(gè)圖像或圖像序列存儲(chǔ)在錐形(cone)存儲(chǔ)器326中。
對(duì)于實(shí)時(shí)測(cè)定體積的成像而言，所述顯示子系統(tǒng)320還包括3D圖像再現(xiàn)處理器162，它從用于再現(xiàn)實(shí)時(shí)三維圖像的圖像線處理器322中接收?qǐng)D像線，所述實(shí)時(shí)三維圖像被顯示在顯示器150上。
依照本發(fā)明的原理，兩個(gè)圖像(在此稱為雙平面圖像)是用探頭實(shí)時(shí)獲得的，并且以并列顯示格式來(lái)顯示。由于二維陣列500具有在任意方向上和以陣列前方的任意傾斜度導(dǎo)向發(fā)射和接收到的波束的能力，因而雙平面圖像的平面能夠相對(duì)于所述陣列以及相互之間具有任何方位，如圖像平面510、512相對(duì)于圖2A和2B中的陣列500的方位所示。然而，在優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)圖像平面和陣列500的中心交叉，并且正交于圖5B中的平面L和R所示的陣列的側(cè)面，在圖中從陣列換能器角度″沿上″觀察平面。在下面給出的示例中，圖像格式是扇形圖像格式，圖像線從近場(chǎng)頂點(diǎn)發(fā)射出。然而，還可以采用線性的或擺動(dòng)的線性掃描格式。
兩個(gè)圖像平面中的雙平面圖像是通過(guò)發(fā)射和接收每個(gè)圖像的波束來(lái)獲取的，正如圖2A的各個(gè)圖像平面中的波束504和505的獲取所示例的那樣。能夠執(zhí)行各種獲取序列。能夠獲取一個(gè)圖像的所有掃描線，然后獲取另一個(gè)圖像的所有掃描線。作為選擇，兩個(gè)圖像的線的獲取可以是時(shí)間交錯(cuò)的。例如，能夠獲取一個(gè)圖像的第1條線，然后獲取另一圖像的第1條線。這往往是在獲取每個(gè)圖像的第2條線之后進(jìn)行的，接著是每個(gè)圖像的第3條線，依此類推。當(dāng)進(jìn)行低流動(dòng)速率的多普勒?qǐng)D像時(shí)這可能是有利的，因?yàn)槟軌蜓娱L(zhǎng)線的信號(hào)群的探詢之間的時(shí)間間隔。優(yōu)選地，它還在正連續(xù)獲取的兩個(gè)平面的相交處產(chǎn)生所述線，這防止根據(jù)兩個(gè)圖像外貌上的不同而快速地在圖像相交處移動(dòng)組織。這些線可以在圖像中它們的空間行進(jìn)上獲得，或順序地從圖像的相互獨(dú)立的部分中獲得所述線。例如，能夠首先獲取四條邊緣線，然后是平面的相交周圍的四條中心線，然后朝著和遠(yuǎn)離相交的方向交替地行進(jìn)。
當(dāng)兩個(gè)圖像的所有線都已被掃描儀接收并轉(zhuǎn)發(fā)到顯示子系統(tǒng)320時(shí)，所述掃描儀在控制線340上向顯示子系統(tǒng)發(fā)送″EK″信號(hào)，告訴顯示子系統(tǒng)為了顯示當(dāng)前顯示幀的所有線都已被發(fā)送出去了。然后，所述顯示子系統(tǒng)處理所述圖像線以便顯示。對(duì)于如下所述的雙平面格式而言，一個(gè)圖像被處理、格式化和映射以便顯示在顯示屏幕的一側(cè)上，并且另一個(gè)圖像被處理、格式化和映射以供顯示在顯示屏幕的另一側(cè)上。在這些圖像已被處理之后，所述顯示子系統(tǒng)向所述掃描儀返回″FRQ″控制信號(hào)，告知所述掃描儀所述顯示子系統(tǒng)正在請(qǐng)求另一個(gè)圖像幀要處理。將兩個(gè)并排的圖像的完整屏幕顯示與這兩個(gè)圖像的圖形疊加在一起并且將它們顯示在顯示器150上。然后，所述顯示子系統(tǒng)等待由推定地接收到了另一個(gè)EK信號(hào)所指示的兩個(gè)圖像的另一次掃描的結(jié)束，在此時(shí)再次處理并顯示另一個(gè)實(shí)時(shí)顯示幀。
還可以利用這樣一種通信體系結(jié)構(gòu)，在所述通信體系結(jié)構(gòu)中利用EK信號(hào)以及兩個(gè)雙平面圖像的發(fā)送和接收來(lái)推斷每個(gè)圖像，每個(gè)圖像均用EK信號(hào)來(lái)推斷，并且用FRQ信號(hào)做出響應(yīng)，每個(gè)圖像的推斷是在由顯示子系統(tǒng)產(chǎn)生一兩個(gè)圖像的顯示幀之前進(jìn)行的。
正如由圖4中的圖像L和R所圖形地說(shuō)明的那樣和如圖7中所示的系統(tǒng)顯示器的照片所圖形地說(shuō)明的那樣，并排地顯示所述圖像。在優(yōu)選實(shí)施例中，按照兩種選擇模式″旋轉(zhuǎn)″或″傾斜″中的一種來(lái)選擇圖像平面方位。在優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)圖像的方位，圖4中的左側(cè)圖像L，相對(duì)于換能器陣列而言是固定的。所述L圖像總是位于一個(gè)正交于陣列的平面的平面中，延伸通過(guò)如圖2B所示的陣列的中心。右側(cè)圖像R的平面能夠受用戶控制而相對(duì)于圖像L的平面旋轉(zhuǎn)或傾斜。在旋轉(zhuǎn)模式下，兩個(gè)圖像總是在扇形成像期間共享公共中心線，并且右側(cè)圖像R的平面能夠通過(guò)用戶控制的操作(比如軌跡球或旋鈕)而旋轉(zhuǎn)。右側(cè)圖像能夠從與左側(cè)參考圖像共面旋轉(zhuǎn)成90°方位直到再次共面?？梢酝ㄟ^(guò)操縱用戶控制或者通過(guò)圖像左-右的倒置來(lái)實(shí)現(xiàn)完全旋轉(zhuǎn)360°。在傾斜模式下，右側(cè)圖像R的中心總是橫穿參考圖像，但是能夠被傾斜以便橫穿參考圖像的不同的線，就好象所述扇形從兩個(gè)圖像的公共頂點(diǎn)來(lái)回?cái)[動(dòng)一樣。
在優(yōu)選實(shí)施例中，探頭110在其上具有一個(gè)標(biāo)記，所述標(biāo)記標(biāo)識(shí)了圖像的給定側(cè)。通常，在探頭盒的一側(cè)上，這個(gè)標(biāo)記是物理凸起或彩色的。臨床醫(yī)生利用這個(gè)標(biāo)記來(lái)把探頭的方位與顯示器上圖像的方位聯(lián)系起來(lái)。一般習(xí)慣于在顯示屏幕上顯示所述標(biāo)記，如圖4中的圓點(diǎn)402所示。臨床醫(yī)生將通?？偸窃谙嗤奈恢蒙衔兆в兴鎏筋^標(biāo)記的探頭，以便總是以臨床醫(yī)生較喜歡的方位顯示圖像。依照本發(fā)明的另一方面，也示出帶有方位標(biāo)記404的第二個(gè)圖像R。在旋轉(zhuǎn)模式下，當(dāng)開始掃描時(shí)，兩個(gè)圖像都可以對(duì)相同的平面成像，而在這樣情況下所述標(biāo)記在空間上被對(duì)準(zhǔn)。臨床醫(yī)生能接著從公共的起始方位旋轉(zhuǎn)右側(cè)圖像平面。在一個(gè)構(gòu)造的實(shí)施例中，兩個(gè)雙平面圖像的初始條件就是兩個(gè)雙平面圖像都沿著公共的中心線非傾斜地成一直線，然后并且相對(duì)于每一個(gè)旋轉(zhuǎn)90°，如圖7所示。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，在雙平面顯示器上顯示圖標(biāo)400，以便圖形地指示兩個(gè)圖像平面的相對(duì)方位。圖4中的圖標(biāo)400表示從換能器陣列來(lái)看的圖像平面的視圖，并且具有圖形地表示在其中能夠旋轉(zhuǎn)扇形R的底線的空間的圓410。所述圓點(diǎn)406對(duì)應(yīng)于左側(cè)參考圖像L的圓點(diǎn)402，并且表明參考圖像的平面處于跨圓410的橫向方位上，因?yàn)闃?biāo)記在所述圖像的右側(cè)。所述圖標(biāo)的線412表示右側(cè)圖像R處于與位于圖像右側(cè)上的右側(cè)圖像標(biāo)記408(相當(dāng)于原點(diǎn)404)相同的方位上。
圖5A-5D舉例說(shuō)明了當(dāng)旋轉(zhuǎn)右側(cè)圖像時(shí)圖標(biāo)400是如何變化的。當(dāng)右側(cè)圖像自參考圖像的平面起旋轉(zhuǎn)30°時(shí)，所述圖標(biāo)400將如圖5a中所示的那樣出現(xiàn)，在圖5a中表示右側(cè)圖像的平面的線412和圓點(diǎn)408已經(jīng)被旋轉(zhuǎn)30度。數(shù)字30也出現(xiàn)在所述圖標(biāo)下面。右側(cè)圖像平面能夠被旋轉(zhuǎn)另一個(gè)180，在這樣情況下線412和標(biāo)記圓點(diǎn)408將如圖5B中所示的那樣出現(xiàn)。圖標(biāo)下面的數(shù)字變?yōu)?10°，以表示到參考圖像平面的210度方位。作為選擇，在優(yōu)選實(shí)施例中，超聲系統(tǒng)的用戶接口包括″右側(cè)圖像反轉(zhuǎn)″控制。當(dāng)激勵(lì)這一控制時(shí)，所述右側(cè)圖像將立刻橫向地反轉(zhuǎn)180，并且所述圖標(biāo)將相應(yīng)地從圖5A中所示的那樣切換成圖5B中所示的那樣。
同樣地，所述優(yōu)選實(shí)施例包括橫向地反轉(zhuǎn)左側(cè)圖像的″左側(cè)圖像反轉(zhuǎn)″控制。圖5C舉例說(shuō)明了當(dāng)參考圖像已經(jīng)被反轉(zhuǎn)時(shí)的圖標(biāo)，而在這樣情況下所述標(biāo)記圓點(diǎn)406處于所述圖標(biāo)的左側(cè)。在圖5C中，右側(cè)圖像對(duì)于參考圖像的原始(未反轉(zhuǎn)的)位置而言處于210度方位，如線412和位于圖像下面的數(shù)字所示。在圖5D中，參考圖像已經(jīng)隨著右側(cè)圖像以30°方位被反轉(zhuǎn)到左側(cè)參考圖像的原始位置。
雙平面圖像和圖標(biāo)的共同顯示的優(yōu)點(diǎn)就在于當(dāng)保存顯示屏幕上的圖像時(shí)，也保存所述圖標(biāo)，而無(wú)需聲譜儀做另外的工作。在臨床醫(yī)生稍后對(duì)圖像的回顧期間，在顯示器上或在屏幕打印機(jī)中顯示兩個(gè)圖像平面的方位?？梢杂部截惖鼗蛘唠娮拥乇４嫫聊伙@示，并且能夠被檢索或稍后被參考以便能夠再次利用相同的雙平面圖像訪問(wèn)掃描病人。
人們希望讓圖標(biāo)400圖形地表示對(duì)應(yīng)于0°-180°的旋轉(zhuǎn)圓410的部分，以及在所述圖標(biāo)下面顯示的數(shù)字注釋中的對(duì)應(yīng)于181°-359°的部分。這可以通過(guò)對(duì)于圓410的下半部和尚半部使用明顯可區(qū)別的圖形來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，圓410的下半部比上半部可以用更亮的或更粗的線來(lái)顯示，或者可以利用點(diǎn)線或虛線來(lái)顯示，而利用實(shí)線來(lái)描繪上半部。作為選擇，可以對(duì)下半部和上半部著上不同的顏色，例如藍(lán)色和綠色，其中數(shù)字注釋的彩色相應(yīng)地隨著右側(cè)平面R的旋轉(zhuǎn)角的變化而變化。
圖6舉例說(shuō)明了當(dāng)在″傾斜″模式下操作時(shí)的顯示屏幕。在這種模式下，再次相對(duì)于換能器陣列的平面固定左側(cè)圖像L的平面，并且可以將右側(cè)圖像R從參考圖像的一邊傾斜到另一邊，就好象從兩個(gè)圖像的公共頂點(diǎn)來(lái)回?cái)[動(dòng)一樣。在構(gòu)造的實(shí)施例中，兩個(gè)平面總是在橫向(旋轉(zhuǎn))空間維度上以90°的方向面向彼此。在優(yōu)選實(shí)施例中，右側(cè)扇形圖像R的中心線總是橫穿參考圖像，但是卻位于由用戶選擇的左側(cè)扇形的線上。圖標(biāo)600表示兩個(gè)圖像平面的相對(duì)方位。在圖標(biāo)600中，小圖形扇形602表示左側(cè)參考圖像的固定位置。光標(biāo)線604表示從側(cè)面″沿上″觀察的右側(cè)圖像。在這個(gè)示例中，右側(cè)圖像平面自指定方位起傾斜30°，在所述指定方位上兩個(gè)圖像的中心線成一直線，這是0°參考方位。在指定(初始)方位上，在圖標(biāo)600中垂直地定位光標(biāo)線。
作為圖標(biāo)600的可選方案，能夠在參考圖像L上顯示光標(biāo)線604。用戶能夠操縱一個(gè)用戶控制以改變右側(cè)平面R的傾斜，或者能夠?qū)⒐鈽?biāo)線從圖像R一邊拖到另一邊以改變右側(cè)平面的傾斜。不同于線的光標(biāo)顯示類型，比如圓點(diǎn)或指針，還可以被用于光標(biāo)604。
傾斜模式對(duì)實(shí)施血管梗塞的縱向研究尤為有用。假設(shè)病人的心臟圖像揭示出在乳頭肌端部附近有異常的心壁運(yùn)動(dòng)。利用常規(guī)的二維圖像，臨床醫(yī)生可以設(shè)法通過(guò)首先在心臟的長(zhǎng)軸視角上獲取乳頭肌圖像而對(duì)梗塞壁成像，然后旋轉(zhuǎn)探頭90度以便在短軸視角上對(duì)血管梗塞位置成像。然而，如果不精確地旋轉(zhuǎn)探頭(以及由此的圖像平面)，臨床醫(yī)生可能錯(cuò)過(guò)血管梗塞位置。利用雙平面傾斜模式，臨床醫(yī)生能夠移動(dòng)探頭直到在參考圖像中在長(zhǎng)軸視角上示出乳頭肌，然后能夠傾斜光標(biāo)線604從而在長(zhǎng)軸參考圖像中指向或覆蓋乳頭肌端部，借此在短軸視角上、在傾斜的右側(cè)圖像R中觀察梗塞位置。當(dāng)臨床醫(yī)生想要在三或六個(gè)月之后的縱向研究之中、在短軸視覺(jué)上對(duì)心壁的同一截面觀察時(shí)，能夠精確地重復(fù)下列過(guò)程，即在長(zhǎng)軸視角上對(duì)乳頭肌成像的過(guò)程，以相同的傾斜度指向傾斜光標(biāo)604，以及在右側(cè)圖像中、在短軸視覺(jué)上觀察梗塞區(qū)域，借此來(lái)改善縱向研究的診斷功效。
圖7示出了旋轉(zhuǎn)模式下的兩個(gè)雙平面圖像。屏幕中心的兩個(gè)圖像之間的圖標(biāo)示出了右側(cè)圖像平面已經(jīng)從與左側(cè)參考圖像平面對(duì)齊的狀態(tài)被旋轉(zhuǎn)90度。在圖標(biāo)中標(biāo)記圓點(diǎn)是明顯可見(jiàn)的，并且位于兩個(gè)扇形圖像頂點(diǎn)的右側(cè)。為心臟研究的完整起見(jiàn)，也在雙平面圖像下面示出了EKG跡線。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于僅僅對(duì)測(cè)定體積區(qū)域的兩個(gè)平面成像，因而能夠足夠快速地進(jìn)行兩個(gè)圖像的獲取，以便使得兩個(gè)圖像都能夠以相對(duì)較高的顯示幀速率成為實(shí)時(shí)超聲圖像。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是超聲系統(tǒng)僅僅需要是一個(gè)常規(guī)的二維成像系統(tǒng)。正如圖3示出的，用于雙平面成像的顯示子系統(tǒng)可以是常規(guī)的二維圖像處理子系統(tǒng)，這意味著能夠利用目前在臨床醫(yī)生掌握中的二維超聲系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行依照本發(fā)明的雙平面成像。圖3的掃描儀和顯示子系統(tǒng)為了產(chǎn)生圖7中所示的雙平面圖像的目的并不需要任何獨(dú)特的3D能力。
可以組合傾斜和旋轉(zhuǎn)模式，這使用戶能觀察彼此之間相對(duì)被傾斜和旋轉(zhuǎn)的雙平面圖像。
權(quán)利要求
1.一種超聲診斷成像系統(tǒng)(100)，包括二維陣列換能器(112)；波束生成器(116)，耦合于生成所接收到的回波信號(hào)的波束的陣列換能器(112)；控制器(120)，耦合于陣列換能器(112)，它控制換能器(112)掃描測(cè)定體積區(qū)域的兩個(gè)圖像平面；顯示子系統(tǒng)，耦合于波束生成器(116)，它產(chǎn)生同時(shí)在公共顯示器(150)上顯示的兩個(gè)圖像平面的實(shí)時(shí)圖像；和用戶控制(119)，響應(yīng)于用戶激勵(lì)，并且耦合于控制器(120)，它選擇兩個(gè)圖像中的一個(gè)圖像的平面相對(duì)于另一個(gè)圖像的平面的方位。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中所述控制器(120)包括掃描平面控制器，它控制換能器(112)掃描兩個(gè)相交的掃描平面，并且其中所述用戶控制(119)選擇所述掃描平面中的一個(gè)平面相對(duì)于另一個(gè)掃描平面的旋轉(zhuǎn)方位。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中其中一個(gè)掃描平面相對(duì)于換能器陣列的平面呈現(xiàn)固定的旋轉(zhuǎn)方位，并且其中另一個(gè)掃描平面的旋轉(zhuǎn)方位是對(duì)用戶控制(119)做出的響應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中兩個(gè)掃描平面都正交于換能器陣列的平面。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中所述控制器(120)包括掃描平面控制器，其控制換能器(112)以掃描兩個(gè)相交的掃描平面，并且其中所述用戶控制(119)選擇一個(gè)掃描平面相對(duì)于另一個(gè)掃描平面的角方位。
6.如權(quán)利要求5所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中一個(gè)掃描平面相對(duì)于換能器陣列的平面呈現(xiàn)固定的角方位，并且另一個(gè)掃描平面的角方位是對(duì)用戶控制(119)做出的響應(yīng)。
7.如權(quán)利要求6所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中相對(duì)于換能器陣列的平面呈現(xiàn)固定的角方位的掃描平面正交于換能器陣列的平面。
8.一種超聲診斷成像系統(tǒng)，包括二維陣列換能器(500)，可操作來(lái)用于以實(shí)時(shí)掃描速率掃描測(cè)定體積區(qū)域的第一和第二圖像平面(510、512)；波束生成器(116)，耦合于陣列換能器，它生成所接收到的回波信號(hào)的波束；二維顯示子系統(tǒng)(320)，耦合于波束生成器(116)，它響應(yīng)于接收到的回波信號(hào)以便按照實(shí)時(shí)顯示速率產(chǎn)生二維圖像顯示幀，每個(gè)圖像顯示幀都包括第一和第二圖像平面(510、512)的圖像；和顯示器(150)，它把二維圖像顯示幀顯示為實(shí)時(shí)圖像。
9.如權(quán)利要求8所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中所述二維陣列換能器500可操作用于首先掃描第一圖像平面(510)以獲取第一完整圖像的掃描線，然后掃描第二圖像平面(512)以獲取第二完整圖像的掃描線。
10.如權(quán)利要求9所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中所述顯示子系統(tǒng)(320)首先從第一個(gè)圖像平面(510)接收?qǐng)D像的所有回波信號(hào)，這些回波信號(hào)被用于處理圖像顯示幀的一部分；并且其中所述顯示子系統(tǒng)(320)從第二個(gè)圖像平面(512)中接收?qǐng)D像的所有回波信號(hào)，這些回波信號(hào)被用于處理所述圖像顯示幀的其余部分。
11.如權(quán)利要求8所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中所述二維陣列換能器(500)可操作用于以時(shí)間交錯(cuò)的方式從第一個(gè)圖像平面(510)中交替地獲取少于完整圖像所有掃描線的掃描線以及從第二個(gè)圖像平面(512)中交替地獲取小于完整圖像的所有掃描線的掃描線，直到從兩個(gè)圖像平面(510、512)中已經(jīng)獲取完整圖像為止。
12.如權(quán)利要求8所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，還包括用戶控制(119)，耦合于二維陣列換能器(500)，它選擇第一和第二個(gè)圖像平面(510、512)彼此間的相對(duì)空間方位。
13.一種產(chǎn)生雙平面超聲圖像的方法，包括實(shí)時(shí)地利用二維陣列換能器來(lái)掃描測(cè)定體積區(qū)域的兩個(gè)空間定位的圖像平面；產(chǎn)生在其中同時(shí)且實(shí)時(shí)地顯示兩個(gè)圖像平面的圖像的實(shí)時(shí)圖像；改變正在掃描的圖像平面的相對(duì)空間方位；以及產(chǎn)生在其中處于新的相對(duì)空間方位的兩個(gè)圖像平面的圖像被實(shí)時(shí)且同時(shí)地顯示的實(shí)時(shí)圖像。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中改變圖像平面的相對(duì)空間方位還包括保持所述圖像平面中的一個(gè)圖像平面相對(duì)于陣列換能器的平面的空間方位。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中掃描還包括掃描相交于一條線的兩個(gè)圖像平面；并且其中改變包括改變所述圖像平面中的至少一個(gè)平面繞著所述線的旋轉(zhuǎn)方位。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中掃描還包括掃描相交于一條線的兩個(gè)圖像平面；并且其中改變包括改變所述線相對(duì)于所述圖像平面中的至少一個(gè)圖像平面的位置。
全文摘要
描述了一種超聲設(shè)備和方法，其中用雙平面圖像來(lái)對(duì)身體的測(cè)定體積區(qū)域成像。一個(gè)雙平面圖像對(duì)于換能器具有一個(gè)固定的平面方位，并且另一個(gè)雙平面圖像的平面相對(duì)于固定的基準(zhǔn)圖像可以發(fā)生改變。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一個(gè)圖像可以相對(duì)于另一個(gè)圖像旋轉(zhuǎn)，并且能夠相對(duì)于另一個(gè)圖像而傾斜。在顯示屏幕上顯示圖像方位圖標(biāo)以及描繪兩個(gè)平面圖像的相對(duì)方位的兩個(gè)雙平面圖像。
文檔編號(hào)A61B8/00GK1678922SQ03820468
公開日2005年10月5日 申請(qǐng)日期2003年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者J·弗里薩, M·D·波蘭, B·薩沃爾德, I·薩爾戈, D·德默斯, M·瓦德, P·德特默 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司