專利名稱：采用二維以上聲學(xué)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)超聲量化的制作方法
采用二維以上聲學(xué)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)超聲量化
本發(fā)明涉及一種從分布在二維以上的解剖學(xué)位置獲取聲學(xué)圖像數(shù)據(jù) 并采用分割算法以提供實(shí)時(shí)體積測(cè)量的超聲量化系統(tǒng)。
作為時(shí)間的函數(shù)的關(guān)于心臟左心室體積的信息對(duì)于醫(yī)生評(píng)估心臟非 常有用。具體地，心臟舒張時(shí)的體積、心臟收縮時(shí)的體積、該體積的變 化率和其它體積參數(shù)為醫(yī)生提供有用的信息。
超聲成像是一種用于確定心臟左心室體積的方法。該體積通過從超聲 圖像中確定截面積并對(duì)左心室形狀作出某種假設(shè)而從二維超聲圖像來確 定。


圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的超聲量化系統(tǒng)的圖解?，F(xiàn)參見圖1，掃描器20 對(duì)患者身體的特定區(qū)域、例如心臟進(jìn)行超聲掃描。掃描器20包括用于發(fā) 射和接收超聲能量的超聲換能器10。換能器10向成像區(qū)域發(fā)射超聲能量
并接收從患者體內(nèi)器官反射的超聲能量。
眾所周知，在現(xiàn)有技術(shù)中，換能器可包括換能器元件陣列。通過適當(dāng) 地延遲施加到每個(gè)換能器元件上的脈沖，使聚焦的超聲束沿所需的掃描 線發(fā)射。從患者體內(nèi)給定點(diǎn)反射的超聲能量由換能器元件在不同時(shí)間接 收。換能器元件會(huì)聚超聲能量信號(hào)并將這些信號(hào)提供給束成形器。束成 形器處理這些信號(hào)并輸出表示聚焦的接收束的信號(hào)流。
接收束聚焦點(diǎn)相對(duì)于超聲換能器的深度和方向，可通過適當(dāng)?shù)匮舆t來 自每個(gè)換能器元件的接收信號(hào)而隨時(shí)間動(dòng)態(tài)地改變。來自每個(gè)換能器元 件的延遲的信號(hào)匯總以沿掃描線提供代表反射能量水平的掃描器信號(hào)。 對(duì)多個(gè)掃描線重復(fù)上述過程以提供用于生成患者身體限定區(qū)域的圖像的 信號(hào)。通常，掃描模式為扇形掃描，其中掃描線在超聲換能器的中心處 一點(diǎn)發(fā)出并指向不同角度。
掃描器20的輸出被施加到掃描轉(zhuǎn)換器30上，掃描轉(zhuǎn)換器30將掃描 器20產(chǎn)生的扇形掃描信息轉(zhuǎn)換成常規(guī)的光柵掃描顯示。掃描轉(zhuǎn)換器30 的輸出而后被施加到在線顯示器40上。
如匯合點(diǎn)35所示，掃描轉(zhuǎn)換器30輸出的超聲數(shù)據(jù)以圖像的形式存儲(chǔ)
在光盤50上。光盤50是一種計(jì)算機(jī)介質(zhì)存儲(chǔ)器，其可以是磁性光盤、 JAZZ盤、ZIP盤等，或例如，網(wǎng)絡(luò)連接。光盤50被下載到工作站60。此 處，運(yùn)用分割70，其例如在心臟應(yīng)用中涉及將組織從血液中分離，從而 將血池從組織數(shù)據(jù)中分割出去。由此血池的面積或體積采用量化技術(shù)80 進(jìn)行量化。因此，例如，^使用者可以在離線顯示器90上看到心臟左心室 中的血液體積。
在臨床上需要從超聲圖像上測(cè)量如心臟左心室這樣的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的 體積。還需要通過超聲量化系統(tǒng)半自動(dòng)地進(jìn)行這些測(cè)量。如今，在一個(gè) 或多個(gè)2D圖像上進(jìn)行這些測(cè)量。如果采用單幅2D圖像，體積的形狀假 設(shè)為3D尺寸，這導(dǎo)致不對(duì)稱形狀的錯(cuò)誤結(jié)果。如果采用多幅圖像，則該 多幅圖像是在不同時(shí)間和換能器位置獲取的，且既不是時(shí)間同步的，在 幾何學(xué)上也不是正確的。這樣，所獲得的結(jié)果是錯(cuò)誤的。此外，全部現(xiàn) 存的多平面解決方案都不是自動(dòng)的，且需要手動(dòng)跟蹤體積測(cè)量。
因此，需要一種能夠從分布在兩維以上的解剖學(xué)位置獲取聲學(xué)圖像數(shù) 據(jù)并采用分割算法以提供實(shí)時(shí)體積測(cè)量的系統(tǒng)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種從分布在兩維以上的解剖學(xué)位置 獲取聲學(xué)圖像數(shù)據(jù)并采用分割算法以提供實(shí)時(shí)體積測(cè)量的超聲量化系 統(tǒng)。
本發(fā)明的目的通過提供包括有從具有兩個(gè)以上空間維數(shù)的圖像的圖 像數(shù)據(jù)獲取圖像數(shù)據(jù)的換能器的裝置而達(dá)到。分割裝置分割圖像數(shù)據(jù)以 確定圖像數(shù)據(jù)的體積邊界。該裝置還包括一個(gè)量化裝置，該量化裝置用 數(shù)學(xué)方法組合圖像數(shù)據(jù)的體積邊界以實(shí)時(shí)地產(chǎn)生體積測(cè)量。
本發(fā)明的目的通過提供一種包括從具有兩個(gè)以上空間維數(shù)的圖像獲 取聲學(xué)圖像數(shù)據(jù)的方法而達(dá)到。該方法還包括分割圖像數(shù)據(jù)以確定圖像 數(shù)據(jù)的體積邊界，且用數(shù)學(xué)方法組合該體積邊界，以實(shí)時(shí)地產(chǎn)生體積測(cè) 量。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)的一部分將在下述描述中闡明， 一部分將從 該描述中變得顯而易見，或可從本發(fā)明的實(shí)踐中獲得。
本發(fā)明的這些和其它目的和優(yōu)點(diǎn)將從以下結(jié)合附圖而進(jìn)行的優(yōu)選實(shí) 施例的描述而變得更為清楚易懂，附圖中
圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的超聲量化系統(tǒng)的圖解。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超聲量化系統(tǒng)的圖解。
現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其實(shí)例在附圖中示出，其中在 全部附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的超聲量化系統(tǒng)的圖解。
現(xiàn)參照?qǐng)D2，掃描器120對(duì)患者身體的特定區(qū)域、如心臟的左心室進(jìn) 行超聲掃描。掃描器120包括一個(gè)用于發(fā)射和接收超聲能量的超聲換能 器110。換能器IIO向成像區(qū)域發(fā)射超聲能量，接收從患者體內(nèi)器官反射 的超聲能量。由掃描器120輸出的數(shù)據(jù)被施加到掃描轉(zhuǎn)換器130上，掃 描轉(zhuǎn)換器130將掃描器120生成的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成常規(guī)光柵掃描顯示。
掃描轉(zhuǎn)換器130的輸出而后被施加到在線顯示器170上。
在匯合點(diǎn)125處，掃描器120自動(dòng)地且在線地以預(yù)掃描轉(zhuǎn)換方式將超 聲數(shù)據(jù)發(fā)送到分割器140。分割器140進(jìn)行，例如，左心室上超聲數(shù)據(jù)的 分割以確定左心室的體積分界。在超聲數(shù)據(jù)被分割后，該分割的超聲數(shù) 據(jù)被輸出到量化器150和掃描轉(zhuǎn)換器160。量化器150可以是，例如，SONO 5500。量化器150用數(shù)學(xué)方法組合左心室的體積邊界以給出在在線顯示 器170上觀察的超聲數(shù)據(jù)的體積測(cè)量。掃描轉(zhuǎn)換器160這樣轉(zhuǎn)換超聲數(shù) 據(jù)，使得在在線顯示器170上觀察到超聲圖像。
此外，在圖2中，采用控制處理器180控制掃描器U0、掃描轉(zhuǎn)換器 130、分割器140、量化器150和掃描轉(zhuǎn)換器160的操作。控制處理器180 控制圖像處理的不同階段以即時(shí)反饋。例如，控制處理器改變分割器140 中的參數(shù)或超聲特性以增強(qiáng)超聲圖像的體積邊界。
因此，例如，該超聲量化系統(tǒng)從分布在兩維以上的解剖學(xué)位置獲取聲 學(xué)圖像數(shù)據(jù)，并采用分割算法以提供實(shí)時(shí)體積測(cè)量。采用卩D陣列以同時(shí) 獲取兩個(gè)正交(雙平面)2D圖像。而后，這些圖像分別被分割以采用聲 學(xué)算法確定體積邊界。用數(shù)學(xué)方法組合兩個(gè)雙平面圖像的邊界以給出體 積測(cè)量。該系統(tǒng)和方法可以擴(kuò)展到多個(gè)同時(shí)的2D圖像，或完整的3D體 積采集?？刹捎迷S多不同類型的換能器、例如雙平面換能器、搖擺機(jī)和 旋轉(zhuǎn)探頭來獲取圖像。
在此描述了超聲量化系統(tǒng)的各種實(shí)例。但本發(fā)明不限于該超聲量化系 統(tǒng)的這些特定實(shí)例。
雖然已示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)懂 得，在不偏離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行改 變，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其等同描述限定。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括從具有二個(gè)以上空間維數(shù)的圖像獲取聲學(xué)圖像數(shù)據(jù)；分割所述圖像數(shù)據(jù)以確定該圖像數(shù)據(jù)的體積邊界；和用數(shù)學(xué)方法組合該體積邊界，以實(shí)時(shí)地產(chǎn)生體積測(cè)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所獲取的圖像數(shù)據(jù)為完整的 三維體積采集。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所獲取的圖像數(shù)據(jù)是多個(gè)二 維平面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 獲得分割后的圖像數(shù)據(jù)的即時(shí)反饋；和 改變分割后的圖像數(shù)據(jù)的參數(shù)以增強(qiáng)圖像的體積測(cè)量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中圖像數(shù)據(jù)是由2D陣列、雙 平面換能器、搖擺機(jī)和旋轉(zhuǎn)探頭中的一種獲取的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分割在不同類型的圖像 數(shù)據(jù)之間區(qū)分體積邊界。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中實(shí)時(shí)體積測(cè)量是以至少 10Hz/s的速率重復(fù)進(jìn)4亍的。
全文摘要
一種超聲量化系統(tǒng)和方法從分布在2維以上的解剖學(xué)位置獲取聲學(xué)圖像數(shù)據(jù)，并采用分割算法以提供實(shí)時(shí)的體積測(cè)量。采用2D陣列以同時(shí)獲取兩個(gè)正交(雙平面)2D圖像。這些圖像分別被分割以采用任何數(shù)目的聲學(xué)算法確定體積邊界。用數(shù)學(xué)方法組合兩個(gè)雙平面圖像的體積邊界以給出體積測(cè)量。一個(gè)控制處理器控制該系統(tǒng)，從而獲得分割后的圖像數(shù)據(jù)的即時(shí)反饋，并增強(qiáng)圖像的體積測(cè)量。該系統(tǒng)和方法擴(kuò)展到多個(gè)同時(shí)的2D圖像和完整的3D體積采集。
文檔編號(hào)A61B5/107GK101366643SQ20081021247
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月25日
發(fā)明者B·J·薩沃爾德, I·S·薩爾戈 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司