本發(fā)明總體涉及用于使用超聲對感興趣對象(例如患者)的體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)和方法，并且尤其涉及在感興趣體積的成像期間對超聲探頭進(jìn)行定位。

背景技術(shù)：

超聲成像廣泛用在臨床應(yīng)用中。其通常是徒手方法。在超聲成像期間，醫(yī)師握持超聲探頭并且在對象的外表面上移動所述超聲探頭以掃描切割對象的感興趣體積的平面。

超聲探頭的定位在很多臨床應(yīng)用中將是有用的。通常，電磁(EM)跟蹤系統(tǒng)可以用于確定超聲探頭的位置。EM跟蹤系統(tǒng)包括被附接到超聲探頭的EM傳感器和生成EM場的EM場生成器。在EM場中的EM傳感器的位置，即超聲探頭的位置可以由在EM場生成器與EM傳感器之間傳輸EM信號來導(dǎo)出。然而，這需要引入EM跟蹤系統(tǒng)，其使得超聲系統(tǒng)昂貴；并且如果在不同時間處使用所述系統(tǒng)時，其也需要針對EM場的配準(zhǔn)方法。

用于確定超聲探頭的位置的另一方法是基于模式識別。盡管該方法具有關(guān)于硬件的特定要求，但是其仍然不可靠。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，將期望提供用于使用超聲對對象(例如患者)的感興趣體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)和方法，其中，可以用方便并且低成本的方式導(dǎo)出超聲探頭的位置。

根據(jù)本發(fā)明，可以在通過使用作為超聲接收器的具有在距彼此的距離處的預(yù)定相對位置的至少三個超聲傳感器建立的坐標(biāo)系中導(dǎo)出超聲探頭的位置。由于超聲傳感器便宜，因此其將為導(dǎo)出超聲探頭的位置的低成本方式。

此外，根據(jù)本發(fā)明，至少三個超聲傳感器可以附接到接入設(shè)備，諸如針。當(dāng)通過使用超聲對對象進(jìn)行成像來實時監(jiān)測將介入設(shè)備插入到對象的感興趣體積中的進(jìn)程時，介入設(shè)備上的至少三個超聲傳感器可以用作參考物體以導(dǎo)出超聲探頭在介入設(shè)備的插入期間的位置。不需要其他參考物體。由于要由超聲探頭監(jiān)測的物體被用作用于定位超聲探頭的參考物體(這意味著要被監(jiān)測的物體與用于定位的參考物體相同)，因此保證了當(dāng)超聲探頭被定位時用于定位的參考物體在超聲探頭的掃描范圍中，使得要被監(jiān)測或者成像的物體在超聲探頭的掃描范圍中。與基于要在介入設(shè)備的插入期間使用的其他參考物體的其他跟蹤或者定位方法相比，根據(jù)本發(fā)明的方法更方便和/或更可靠。特別是，由于至少三個傳感器之間的相對位置是預(yù)定的，因此導(dǎo)出位置信息并不是十分計算復(fù)雜的。

在一個方面中，本發(fā)明提供了一種用于使用超聲對對象的感興趣體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：超聲設(shè)備，其適于在3D超聲探頭被放置在所述對象上的位置處時采集所述對象的所述感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集和所述超聲設(shè)備所述3D超聲探頭的位置信息，所述位置信息表示所述3D超聲探頭相對于被放置在所述感興趣體積內(nèi)的介入設(shè)備上的至少三個超聲傳感器的位置，所述至少三個超聲傳感器具有在距彼此的距離處的預(yù)定相對位置并且不被對齊在直線中；以及成像設(shè)備，其適于基于所述圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像。所述超聲設(shè)備包括：所述3D超聲探頭，其適于采集所述感興趣體積的所述圖像數(shù)據(jù)集，并且適于朝向所述感興趣體積順序發(fā)送用于定位的第一超聲信號的集合，用于定位的第一超聲信號的所述集合的每個超聲信號沿不同掃描線被發(fā)送；接收單元，其適于接收來自所述至少三個超聲傳感器中的每個的傳感器數(shù)據(jù)；以及定位單元，其適于基于用于定位的第一超聲信號的所述集合、所述至少三個超聲傳感器中的每個的所述傳感器數(shù)據(jù)以及所述至少三個超聲傳感器的所述預(yù)定相對位置，來導(dǎo)出所述位置信息。

通常從每個超聲傳感器接收的所述傳感器數(shù)據(jù)表示由對應(yīng)的超聲傳感器接收的一個或多個第二超聲信號。所述定位單元適于，針對所述至少三個超聲傳感器中的每個，在由所述對應(yīng)的超聲傳感器接收的所述一個或多個第二超聲信號之中選擇具有最大幅度的第二超聲信號，并且基于所選擇的第二超聲信號、用于定位的第一超聲信號的所述集合以及所述傳感器數(shù)據(jù)來導(dǎo)出第一超聲信號在所述3D超聲探頭與所述對應(yīng)的超聲傳感器之間的傳播時間。同時，所述定位單元還適于基于針對所述至少三個超聲傳感器中的每個的所導(dǎo)出的傳播時間和所述至少三個超聲傳感器的所述預(yù)定相對位置來導(dǎo)出所述位置信息。

在一個實施例中，所述超聲系統(tǒng)適于朝向所述感興趣體積發(fā)送用于成像的超聲信號的集合，并且適于基于超聲回波信號來采集所述感興趣體積的所述圖像數(shù)據(jù)集；并且用于成像的超聲信號的所述集合包括用于成像的第一超聲信號的所述集合。以這種方式，不需要發(fā)送/接收用于定位的額外地超聲信號。相反地，用于成像的信號的至少部分同時也用于定位。換言之，可以同時執(zhí)行對介入設(shè)備的插入的監(jiān)測和對超聲探頭的定位。因此，不需要用于定位的額外的時間。

在一個實施例中，所述成像設(shè)備還適于獲得所述至少三個超聲傳感器在不同成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的位置，并且通過基于所述3D超聲探頭的所導(dǎo)出的位置信息和所述至少三個超聲傳感器在不同成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的位置，融合所述圖像與所述不同成像模態(tài)的圖像來生成圖像。所述不同成像模態(tài)是CT、X射線和MRI中的任一種。

在另一實施例中，所述超聲設(shè)備還適于在所述3D超聲探頭被放置在所述對象上的第一位置處時采集所述感興趣體積的第一圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭的第一位置信息，并且適于在所述3D超聲探頭被放置在所述對象上的第二位置處時采集所述感興趣體積的第二圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭的第二位置信息。同時，所述成像設(shè)備還適于通過基于所述第一位置信息和所述第二位置信息組合所述第一圖像數(shù)據(jù)集和所述第二圖像數(shù)據(jù)集來生成所述圖像。

在另一實施例中，所述超聲設(shè)備還適于在所述3D超聲探頭被放置在所述對象上的第一位置處并且所述至少超聲傳感器被放置在第一傳感器位置處時采集所述感興趣體積的第一圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭的第一位置信息，并且適于在所述3D超聲探頭被放置在所述對象上的第二位置處并且所述至少三個傳感器被放置在第二傳感器位置處時采集所述感興趣體積的第二圖像數(shù)據(jù)集和所述3D超聲探頭的第二位置信息。同時，所述成像設(shè)備還適于通過基于所述第一位置信息、所述第二位置信息以及所述第一傳感器位置與所述第二傳感器位置之間的相對位置組合所述第一圖像數(shù)據(jù)集和所述第二圖像數(shù)據(jù)集來生成所述圖像。

如上面描述的，關(guān)于超聲探頭的所導(dǎo)出的位置信息能夠用于組合超聲圖像與不同模態(tài)(諸如CT、X射線和MRI)的圖像，或者組合兩幅或多幅不同圖像。

在另一方面中，本發(fā)明提供了一種使用超聲對對象的感興趣體積進(jìn)行成像的方法，其中，3D超聲探頭適于采集所述感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集，并且適于朝向所述感興趣體積順序發(fā)送用于定位的第一超聲信號的集合，用于定位的第一超聲信號的所述集合的每個超聲信號沿不同掃描線被發(fā)送，所述方法包括以下步驟：接收來自于在被放置在所述感興趣體積內(nèi)的介入設(shè)備上的至少三個超聲傳感器中的每個的傳感器數(shù)據(jù)，所述至少三個超聲傳感器具有在距彼此的距離處的預(yù)定相對位置并且不被對齊在直線中；基于用于定位的第一超聲信號的所述集合、所述至少三個超聲傳感器中的每個的所述傳感器數(shù)據(jù)、以及所述至少三個超聲傳感器的所述預(yù)定相對位置，來導(dǎo)出所述3D超聲探頭的位置信息，所述位置信息表示所述3D超聲探頭相對于至少三個超聲傳感器的位置；并且基于所述圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像。

在又一方面中，本發(fā)明提供了一種包括計算機(jī)程序指令的計算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)由處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序指令時，所述計算機(jī)程序指令用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。

下文進(jìn)一步詳細(xì)描述了本公開內(nèi)容的各個方面和特征。參考結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本發(fā)明的這些和其他目的和優(yōu)點將顯而易見的并且將容易理解。

附圖說明

下文將結(jié)合實施例并且參考附圖來更詳細(xì)地描述和解釋本發(fā)明，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于使用超聲對對象的感興趣體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)的示意性方框圖；

圖2a和2b是用于根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行定位的傳感器信號S和S’和對應(yīng)的超聲信號的示意性表示；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于使用超聲對對象的感興趣體積進(jìn)行成像的方法的流程圖。

附圖中的相同的附圖標(biāo)記指示類似或者對應(yīng)的特征和/或功能。

具體實施方式

將關(guān)于特定實施例并且參考特定附圖來描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此，而是僅由權(quán)利要求限定。描述的附圖僅是示意性的，而非限制性的。在附圖中，出于說明性原因，元件中的一些的尺寸可以被擴(kuò)大而不按比例繪制。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于使用超聲對對象(例如患者)的感興趣體積進(jìn)行成像的系統(tǒng)的示意性方框圖。超聲成像系統(tǒng)1包括：超聲設(shè)備10，其用于在超聲探頭101被放置在對象上的位置處時采集對象的感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集和超聲設(shè)備10的超聲探頭101(尤其是3D超聲探頭)的位置信息；以及成像設(shè)備11，其用于基于對象的感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集來生成對象的感興趣體積的圖像。

如圖1所示，超聲設(shè)備10包括3D超聲探頭101，所示3D超聲探頭可以在對象上被放置在一位置處，并且朝向?qū)ο蟮母信d趣體積發(fā)送超聲信號的集合。可以沿不同掃描線順序發(fā)送超聲信號的集合。超聲信號的集合可以是用于定位3D超聲探頭101的超聲信號的集合或者用于對對象的感興趣體積進(jìn)行成像的超聲信號的集合。用于進(jìn)行成像的超聲信號的集合的至少部分也可以被用作用于定位3D超聲探頭101的超聲信號。以這種方式，超聲信號的一個集合能夠用于成像和定位兩者。這將減少用于對感興趣區(qū)域進(jìn)行成像和定位3D超聲探頭所必要的時間。超聲設(shè)備10，尤其是3D超聲探頭101，從對象的感興趣體積接收超聲回波信號，并且基于接收到的超聲回波信號來采集感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集。

超聲設(shè)備10還包括接收單元100，例如，接口單元，所述接收單元從至少三個超聲傳感器12中的每個接收傳感器信號，并且將數(shù)據(jù)發(fā)送到定位單元102。備選地，接收單元100和定位單元102能夠與超聲設(shè)備10分離但是系統(tǒng)1的部分，并且它們可以與超聲設(shè)備10通信。

至少三個超聲傳感器12可以附接到對象的感興趣體積內(nèi)的介入設(shè)備并且占據(jù)在距彼此的距離處的預(yù)定相對位置。介入設(shè)備可以是剛性設(shè)備，諸如針，其中，至少三個超聲傳感器12的相對位置在將介入設(shè)備插入到對象中的進(jìn)行期間可以保持不變。介入設(shè)備還可以能夠是柔性設(shè)備，例如導(dǎo)管，在將介入設(shè)備插入到對象中的進(jìn)行期間，至少三個超聲傳感器12以在距彼此的距離處的預(yù)定相對位置被附接在所述導(dǎo)管上，例如借助于剛性固定件。

在一個實施例中，至少三個超聲傳感器12中的任何兩個之間距離要被預(yù)定。

能夠指出，至少三個超聲傳感器12并不被對齊在直線中。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，超聲傳感器非常小，并且因此能夠布置多個超聲傳感器，從而不對準(zhǔn)在介入設(shè)備(包括針)上的直線中。在一些情況下，至少三個超聲傳感器12可以僅是超聲信號的接收器。因為超聲信號的接收器能夠比用于發(fā)送和接收兩者的超聲換能器便宜得多，將提供定位3D超聲探頭101的有成本效率的方式。

由接收單元100接收的傳感器數(shù)據(jù)表示由每個超聲傳感器12接收的一個或多個第二超聲信號。所述一個或多個第二超聲信號響應(yīng)于來自超聲探頭101的用于定位的第一超聲信號的集合的一個或多個第一超聲信號的發(fā)送而被接收。

請注意，第一超聲信號指的是由超聲探頭101發(fā)送的超聲信號，而第二超聲信號指的是響應(yīng)于對應(yīng)的第一超信號的發(fā)送通過超聲傳感器12的實際接收的超聲信號。

盡管由超聲傳感器12實際接收的超聲信號和用于定位的由超聲探頭101發(fā)送的超聲信號可以與彼此相關(guān)，但是它們可以稍微不同于彼此。尤其是，沿鄰近于超聲傳感器12的掃描線的由超聲探頭101發(fā)送的超聲信號也可以由超聲傳感器12接收。在實施例中，針對鄰近掃描線的由超聲傳感器12實際接收的超聲信號的幅度將比由超聲探頭101發(fā)送的對應(yīng)的超聲信號的那些小。在本說明的背景下，(一個或多個)第一超聲信號和(一個或多個)第二超聲信號用于區(qū)分由超聲傳感器12實際接收的超聲信號與由超聲探頭101發(fā)送的用于定位的超聲信號。

圖2a示出了用于根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行定位的傳感器數(shù)據(jù)S和對應(yīng)的第一超聲信號的集合。如圖2所示，超聲探頭101朝向?qū)ο蟮母信d趣體積發(fā)送沿不同掃描線1、2……i……N-1、N的用于定位的第一超聲信號的集合，并且沿掃描線i被定位的超聲傳感器12響應(yīng)于由超聲傳感器12接收用于定位的第一超聲信號的集合的一個或多個第一超聲信號而生成傳感器數(shù)據(jù)S。

根據(jù)圖2a中示出的傳感器數(shù)據(jù)S，y軸指示由對應(yīng)的超聲傳感器12接收的(一個或多個)第二超聲信號的幅度，并且x軸指示超聲傳感器12響應(yīng)于朝向?qū)ο蟮母信d趣體積的沿掃描線1、2……i……N-1、N發(fā)送的第一超聲信號而接收第二超聲信號的時間。

還優(yōu)選的是，超聲傳感器12僅接收由超聲探頭101朝向其發(fā)送的超聲信號。亦即，超聲傳感器12并不接收沿鄰近于其的掃描線發(fā)送的超聲信號。假設(shè)超聲傳感器12沿掃描線i被定位，當(dāng)由超聲探頭101沿掃描線i發(fā)送第一超聲信號時，超聲傳感器12可以接收第二超聲信號。相比之下，當(dāng)超聲探頭101沿不同于掃描線i的掃描線發(fā)送第一超聲信號時，沒有第二超聲信號能夠由超聲傳感器12接收。根據(jù)圖2a中示出的傳感器數(shù)據(jù)S，第二超聲信號U被示出為對應(yīng)于掃描線i，而對應(yīng)于其他掃描線的第二超聲信號未被示出。

備選地，沿鄰近于超聲傳感器12的掃描線發(fā)送的第一超聲信號也可以由超聲傳感器12接收。這被示出在圖2b中，其中，可以由沿掃描線i定位的超聲傳感器12來獲得傳感器數(shù)據(jù)S’。在該實施例中，超聲傳感器12也可以接收由超聲探頭101沿掃描線i-1和i+1發(fā)送的第一超聲信號。然而，因為沿掃描線i-1和i+1發(fā)送的第一超聲信號不直接指向超聲傳感器12，因此由超聲傳感器12響應(yīng)于沿掃描線i-1和i+1的第一超聲信號的發(fā)送而接收的第二超聲信號可以具有比由超聲傳感器12響應(yīng)于沿掃描線i的第一超聲信號的發(fā)送而接收的第二超聲信號更小的幅度。這示出在圖2b中，其中，對應(yīng)于超聲傳感器被定位之處的掃描線i的接收的第二超聲信號U₂的幅度大于對應(yīng)于鄰近掃描線i-1和i+1的第二超聲信號U₁和U₃的幅度。

圖2a和2b示出了其中由一個超聲傳感器12生成一個傳感器數(shù)據(jù)S、S’的情況。實際上，傳感器數(shù)據(jù)可以針對至少三個超聲傳感器12中的每個個體地被獲得，并且被發(fā)送到接收單元100。

由接收單元100接收的傳感器數(shù)據(jù)和由超聲探頭101發(fā)送的第一超聲信號的集合被發(fā)送到定位單元102。定位單元102基于第一超聲信號的集合、從至少三個超聲傳感器中的每個接受的傳感器數(shù)據(jù)以及至少三個超聲傳感器12的預(yù)定相對位置來導(dǎo)出表示超聲探頭101相對于至少三個超聲傳感器12的位置的位置信息。

尤其是，定位單元102基于針對對應(yīng)的超聲傳感器12的傳感器數(shù)據(jù)在由每個超聲傳感器12接收的一個或多個第二超聲信號之中選擇具有最大幅度的第二超聲信號，基于所選擇的第二超聲信號和第一超聲信號的集合和傳感器數(shù)據(jù)導(dǎo)出第一超聲信號從超聲探頭101到對應(yīng)的超聲傳感器12的傳播時間，并且基于針對至少三個超聲傳感器中的每個的導(dǎo)出的傳播時間和至少三個超聲傳感器12的預(yù)定相對位置來導(dǎo)出3D超聲探頭101的位置信息。

如圖2b所示，針對傳感器數(shù)據(jù)S’，第二超聲信號U₂被選擇為在一個或多個第二超聲信號U₁、U₂和U₃之中具有最大幅度，基于所選擇的第二超聲信號U₂和第一超聲信號的集合，沿掃描線i發(fā)送的第一超聲信號的集合的第一超聲信號被選擇為對應(yīng)于所選擇的第二超聲信號，并且第一超聲信號被選擇用于確定其傳播時間。

在其中對應(yīng)的超聲傳感器直接接收對應(yīng)于沿掃描線i發(fā)送的第一超聲信號的一個第二超聲信號的情況下，如圖2a所示，沿掃描線i發(fā)送的第一超聲信號直接被選擇用于導(dǎo)出傳播時間。

能夠基于所選擇的第二超聲信號、第一超聲信號的集合和傳感器數(shù)據(jù)，借助于各種方法，來導(dǎo)出第一超聲信號從超聲探頭101到對應(yīng)的超聲傳感器12的傳播時間。例如，超聲設(shè)備10可以額外地包括記錄單元(未示出)，所述記錄單元記錄超聲探頭101在朝向?qū)ο蟮母信d趣體積順序發(fā)送超聲信號的集合的定時，并且傳感器數(shù)據(jù)包括定時信息，所述定時信息表示對應(yīng)的超聲傳感器在其處接收第二超聲信號的定時。用于導(dǎo)出第一超聲信號的傳播時間的方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的，上面給出的描述僅是為了說明，而不是為了限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以使用其他方法來導(dǎo)出傳播時間。

在針對至少三個超聲傳感器中的每個導(dǎo)出傳播時間之后，定位單元102可以基于針對對應(yīng)的超聲傳感器12的導(dǎo)出的傳播時間和超聲信號在對象中的傳播速度，來確定超聲探頭101與至少三個超聲傳感器12中的每個之間的距離。

基于所確定的在超聲探頭101與至少三個超聲傳感器12中的每個之間的距離和至少三個超聲傳感器12的預(yù)定相對位置，超聲探頭101的位置信息可以通過解方程組來導(dǎo)出。對于數(shù)學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)人員，可以容易地建立方程組來基于位置和至少三個位置之間的已知位置關(guān)系來求解位置，所述至少三個位置具有預(yù)定相對關(guān)系。在求解方程組期間，所選擇的超聲信號沿其被發(fā)送的掃描線也可以被使用。

返回參考圖1，超聲成像系統(tǒng)1也可以包括成像設(shè)備11，所述成像設(shè)備可以接收來自超聲設(shè)備10(尤其是3D超聲探頭101)的圖像數(shù)據(jù)集，以及任選地，來自定位單元102的3D超聲探頭101的位置信息。在一些情況下，成像設(shè)備11可以基于圖像數(shù)據(jù)集和位置信息兩者來生成圖像。尤其是，成像設(shè)備11可以通過融合基于從3D超聲探頭101接收的圖像數(shù)據(jù)生成的超聲圖像與不同圖像模態(tài)的圖像，或者通過基于3D超聲探頭101的對應(yīng)的位置信息組合多個超聲圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像，所述多個超聲圖像數(shù)據(jù)集中的每個是在3D超聲探頭101被放置在對象上的不同位置處時從3D超聲探頭101接收的。

在一些情況下，期望融合超聲圖像與不同成像模態(tài)(諸如CT、X射線和MRI中的任一個)的圖像。成像設(shè)備可以獲得不同成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的至少三個超聲傳感器的位置，并且通過基于3D超聲探頭(101)的導(dǎo)出的位置信息和至少三個超聲傳感器(12)的獲得的位置融合圖像和不同成像模態(tài)的圖像來生成圖像。根據(jù)該實施例，技術(shù)人員將理解超聲探頭在不同成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的位置能夠根據(jù)超聲探頭與至少三個超聲傳感器之間的位置關(guān)系和至少三個超聲傳感器在其他成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的位置而知曉，并且通過知曉超聲探頭在不同成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的位置，超聲圖像和不同成像模態(tài)的圖像的融合能夠被簡化并且在準(zhǔn)確性上被改進(jìn)。例如，所述至少三個超聲傳感器在坐標(biāo)系中的位置能夠是所述至少三個傳感器相對于所述不同成像模態(tài)的源和探測器的位置。

在另一實施例中，當(dāng)介入設(shè)備被固定在一點處時，即至少三個超聲傳感器的位置不變時，隨著3D超聲探頭在對象上的多個位置之間移動，可以針對3D超聲探頭101的多個位置獲得多個圖像數(shù)據(jù)集。例如，當(dāng)超聲探頭101在對象上從第一位置向第二位置移動時，超聲設(shè)備10在超聲探頭101被放置在第一位置處時，可以采集對象的感興趣體積的第一超聲圖像數(shù)據(jù)集和超聲探頭101的第一位置信息，并且在超聲探頭101被放置在第二位置處時，可以采集對象的感興趣體積的第二超聲圖像數(shù)據(jù)集和超聲探頭101的第二位置信息，如上面描述的。第一位置信息表示當(dāng)超聲探頭101被放置在第一位置處時超聲探頭101相對于至少三個超聲傳感器的位置，并且第二位置信息表示當(dāng)超聲探頭101被放置在第二位置處時超聲探頭101相對于至少三個超聲傳感器的位置。

在這種情況下，成像設(shè)備11接收第一超聲圖像數(shù)據(jù)集、第二超聲圖像數(shù)據(jù)集、第一位置信息和第二位置信息，并且通過基于第一位置信息和第二位置信息組合第一超聲圖像數(shù)據(jù)集和第二超聲圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像。盡管上面的描述僅涉及其中超聲探頭101被順序放置在兩個位置處的情況，但是顯然超聲探頭101也可以被順序放置在多于兩個位置處。

當(dāng)利用有限的視圖范圍使用超聲探頭對大的物體進(jìn)行成像時，這將使非常有益的。超聲探頭101可以在多個位置之間移動，并且獲得針對多個位置中的每個的物體的部分的數(shù)據(jù)集?；谕ㄟ^使用如上面描述的方法針對多個位置中的每個確定的超聲探頭101的位置信息，可以通過組合當(dāng)超聲探頭被放置在不同位置處時生成的圖像數(shù)據(jù)集經(jīng)由成像設(shè)備11來生成針對大的物體的圖像。

在另外的實施例中，在將介入設(shè)備插入到對象的感興趣體積中的進(jìn)程期間，所述至少三個超聲傳感器的位置也可以變化，因為所述至少三個超聲傳感器附接到介入設(shè)備。例如，所述至少三個超聲傳感器隨著介入設(shè)備移動從第一傳感器位置移動到第二傳感器位置。為了在對象的感興趣體積中的監(jiān)測介入設(shè)備，超聲探頭101可以在對象上相應(yīng)地從第一位置移動到第二位置以對感興趣體積和介入設(shè)備進(jìn)行成像。

超聲設(shè)備10在3D超聲探頭101被放置在對象上的第一位置處并且至少三個傳感器12被放置在第一傳感器位置處時采集感興趣體積的第一圖像數(shù)據(jù)集和超聲探頭101相對于至少三個超聲傳感器的第一位置信息，并且其在3D超聲探頭101被放置在第二位置處并且至少三個傳感器12被放置在第二傳感器位置處時采集感興趣體積的第二圖像數(shù)據(jù)集和超聲探頭101相對于至少三個超聲傳感器的第二位置信息。

在這種情況下，成像設(shè)備11可以基于第一位置信息、第二位置信息以及至少三個超聲傳感器12的第一傳感器位置和第二傳感器位置之間的相對位置來組合第一圖像數(shù)據(jù)集和第二圖像數(shù)據(jù)集，并且基于組合的第一圖像數(shù)據(jù)集和第二圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，不必獲得至少三個超聲傳感器12的第一傳感器位置和第二傳感器位置，因為該實施例的技術(shù)解決方案可以通過知曉第一傳感器位置與第二傳感器位置之間的相對位置來實現(xiàn)。在實施例中，至少三個超聲傳感器12的第一傳感器位置與第二傳感器位置之間的相對位置能夠由用于跟蹤至少三個超聲傳感器12被附接到的介入設(shè)備的位置的跟蹤設(shè)備/系統(tǒng)來提供。

盡管關(guān)于包括接收單元100、超聲探頭101以及定位單元102的超聲設(shè)備10和成像設(shè)備11(如圖1所示)描述了本發(fā)明的超聲成像的系統(tǒng)，但是能夠確定本發(fā)明的系統(tǒng)不限于上述配置。系統(tǒng)的一個或多個單元或者部件可以被省略或者集成到一個部件中以執(zhí)行相同功能。例如，接收單元100可以與定位單元102集成，以將其功能與定位單元102的(？)的功能組合。備選地，本發(fā)明的系統(tǒng)的單元或者部件也可以進(jìn)一步被劃分為不同單元或者部件，例如，定位單元102可以被劃分為若干分離的單元以執(zhí)行對應(yīng)的功能。此外，還可以確定本發(fā)明的系統(tǒng)的接收單元100、定位單元102和成像單元11可以借助于軟件、硬件、固件或者它們的組合來實現(xiàn)。具體地，它們不僅可以由用于執(zhí)行對應(yīng)功能計算機(jī)程序來實現(xiàn)，而且可以由各種實體設(shè)備來實現(xiàn)，所述各種實體設(shè)備例如為專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DLP)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門控陣列(FPGA)以及CPU。盡管在圖1中接收單元100和定位單元102也被示出為超聲設(shè)備10的部分，并且成像設(shè)備11被示出為與超聲設(shè)備10分離的設(shè)備，但是這僅是為了說明本發(fā)明的目的，而不是限制性的?？梢岳斫猓邮諉卧?00、定位單元102和成像設(shè)備11可以隨機(jī)地組合或者劃分，只要對應(yīng)的功能能夠被實現(xiàn)。

盡管已經(jīng)關(guān)于如上面描述的不同情況描述了成像設(shè)備11的操作，但是能夠預(yù)期成像設(shè)備也可以僅基于當(dāng)超聲探頭被放置在一個位置處時采集的圖像數(shù)據(jù)集生成超聲圖像，即僅生成當(dāng)超聲探頭被放置在一個位置處時的超聲圖像。在這種情況下，超聲設(shè)備11不需要從定位單元102接收超聲探頭101的位置信息。定位單元102可以將超聲探頭101的位置信息輸出到顯示器。這針對根據(jù)計劃應(yīng)用超聲成像引導(dǎo)方法將是有益的，其需要具有超聲探頭101的位置信息并且然后醫(yī)師可以跟隨計劃。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于對對象的感興趣體積進(jìn)行成像的方法的流程圖。在步驟S1中，超聲探頭101，例如3D超聲探頭，被定位在對象上的位置處，并且由3D超聲探頭101沿著不同掃描線朝向?qū)ο蟮母信d趣體積發(fā)送的超聲信號的集合。超聲信號的集合可以是用于定位的第一超聲信號的集合或者包括用于定位的第一超聲信號的集合的用于成像的超聲信號的集合。

在步驟S2中，由3D超聲探頭101從感興趣體積接收超聲回波信號，并且基于接收到的超聲回波信號來采集感興趣體積的圖像數(shù)據(jù)集。

在步驟S3中，響應(yīng)于來自超聲探頭101的發(fā)送的第一超聲信號，至少三個超聲傳感器12中的每個生成對應(yīng)的傳感器數(shù)據(jù)S、S’。所述至少三個超聲傳感器12附接到被放置在感興趣體積內(nèi)的介入設(shè)備，具有在距彼此的距離處的預(yù)定相對位置，并且并不被對齊在直線中。傳感器數(shù)據(jù)S、S’表示由對應(yīng)的超聲傳感器12接收的一個或多個第二超聲信號U、U₁、U₂、U₃。由接收單元101來接收至少三個超聲傳感器12中的每個的傳感器數(shù)據(jù)S、S’。

在步驟S4-S6中，可以基于以下來導(dǎo)出超聲探頭101的位置信息：用于定位的第一超聲信號的集合、至少三個超聲傳感器12中的每個的傳感器數(shù)據(jù)S、S’、至少三個超聲傳感器12的預(yù)定相對位置、表示超聲探頭101相對于至少三個超聲傳感器12的位置的位置信息。

具體地，在步驟S4中，針對至少三個超聲傳感器12中的每個，基于傳感器數(shù)據(jù)S、S’來選擇在由對應(yīng)的超聲傳感器接收的一個或多個第二超聲信號之中具有最大幅度的第二超聲信號，如上面描述的。如圖2b中所示，由傳感器數(shù)據(jù)S’表示的第二超聲信號U₂被從第二超聲信號U₁、U₂和U₃中選擇，因為其具有最大幅度。

在步驟S5中，針對至少三個超聲傳感器中的每個，可以基于所選擇的第二超聲信號、用于定位的第一超聲信號的集合以及傳感器數(shù)據(jù)S、S’來導(dǎo)出第一超聲信號在3D超聲探頭101與對應(yīng)的超聲傳感器12之間的傳播時間，如上面描述的。

在步驟S6中，可以基于針對至少三個超聲傳感器中的每個的導(dǎo)出的傳播時間和至少三個超聲傳感器12的預(yù)定相對位置來導(dǎo)出超聲探頭101的位置信息。

具體地，可以基于針對對應(yīng)的超聲傳感器的導(dǎo)出的傳播時間來導(dǎo)出至少三個超聲傳感器12中的每個與超聲探頭101之間的距離，并且可以通過建立和求解基于至少三個超聲傳感器12中的每個與超聲探頭101之間的距離和至少三個超聲傳感器12的預(yù)定相對位置的方程組來導(dǎo)出超聲探頭101的位置信息。如上面描述的，選擇的超聲信號沿其被發(fā)送的掃描線也可以用于求解方程組。

在步驟S7中，超聲探頭101的位置信息和圖像數(shù)據(jù)集由成像設(shè)備11接收，并且圖像基于其被生成。

根據(jù)發(fā)明的系統(tǒng)和方法被使用的不同情況，可以通過融合超聲圖像與不同成像模態(tài)的圖像或者通過基于超聲探頭101的位置信息組合多個超聲圖像數(shù)據(jù)集，來由成像設(shè)備生成圖像。

在一種情況下，通過基于超聲探頭101的導(dǎo)出的位置信息和所述至少三個超聲傳感器12在不同成像模態(tài)的坐標(biāo)系中的位置，融合根據(jù)由超聲探頭101采集的圖像數(shù)據(jù)集生成的超聲圖像與不同成像模態(tài)(諸如CT、X射線和MRI中的任一種)的圖像來生成圖像。可以通過對設(shè)備11進(jìn)行成像來獲得所述至少三個超聲傳感器(12)的位置。例如，能夠由用于提供不同成像模態(tài)的圖像的設(shè)備/系統(tǒng)來提供至少三個超聲傳感器(12)在不同成像模態(tài)中的位置。

在另一情況下，超聲探頭101從對象上的第一位置移動到所述對象上的第二位置，同時至少三個超聲傳感器的位置不變。在這種情況下，在步驟S2中，超聲探頭101在超聲探頭101被放置在對象上的第一位置處時采集感興趣體積的第一圖像數(shù)據(jù)集，并且在超聲探頭101被放置在對象上的第二位置處時采集感興趣體積的第二圖像數(shù)據(jù)集。在步驟S3-S6中，當(dāng)3D超聲探頭101被放置在對象上的第一位置處時的超聲探頭101的第一位置信息和當(dāng)3D超聲探頭101被放置在對象上的第二位置處時的超聲探頭101的第二位置信息被導(dǎo)出。在步驟S7中，成像設(shè)備通過基于第一位置信息和第二位置信息組合第一圖像數(shù)據(jù)集和第二圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像。

在另外的情況下，當(dāng)所述至少三個超聲傳感器被附接在其上的介入設(shè)備在感興趣體積中移動時，所述至少三個超聲傳感器從第一傳感器位置移動到第二傳感器位置，并且超聲探頭101相應(yīng)地從對象上的第一位置移動到對象上的第二位置，以便監(jiān)測介入設(shè)備在感興趣體積中的移動。

在這種情況下，在步驟S2中，當(dāng)超聲探頭101被放置在對象上的第一位置處并且至少三個傳感器被放置在第一傳感器位置處時由超聲探頭101來采集感興趣體積的第一圖像數(shù)據(jù)集，并且當(dāng)超聲探頭101被放置在對象上的第二位置處并且至少三個傳感器被放置在第二傳感器位置處時由超聲探頭101來采集感興趣體積的第二圖像數(shù)據(jù)集。

在步驟S3-S6中，當(dāng)超聲探頭101被放置在對象上的第一位置處并且至少三個傳感器被放置在第一傳感器位置處時導(dǎo)出超聲探頭的第一位置信息，并且當(dāng)超聲探頭101被放置在對象上的第二位置處并且至少三個傳感器被放置在第二傳感器位置處時導(dǎo)出超聲探頭101的第二位置信息。

在步驟S7中，由成像設(shè)備11通過基于第一位置信息、第二位置信息以及至少三個超聲傳感器的第一傳感器位置與第二傳感器位置之間的相對位置，組合第一圖像數(shù)據(jù)集和第二圖像數(shù)據(jù)集來生成圖像。

盡管關(guān)于圖3中示出的步驟S1-S7描述了本發(fā)明的方法，但是能夠理解，步驟中的一些可以被集成或者細(xì)分，只要能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的功能。

還能夠預(yù)期，在步驟S7中僅基于當(dāng)超聲探頭被放置在一位置處時采集的圖像數(shù)據(jù)集生成超聲圖像。在這種情況下，在步驟S7中，僅接收圖像數(shù)據(jù)集，而不需要接收來自步驟S6的超聲探頭101的位置信息。在步驟S7中生成的超聲圖像和在步驟S7中生成的超聲探頭101的位置信息可以被傳送到顯示器(未示出)以顯示其。

請注意，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備不應(yīng)被限制于上述的這些。對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，要求保護(hù)的本發(fā)明的各個方面可以在偏離這些具體細(xì)節(jié)的其他范例中得到實踐。

此外，盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。

應(yīng)當(dāng)注意，上述實施例說明而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)計備選實施例而不脫離權(quán)利要求的范圍。在權(quán)利要求中，在括號中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對權(quán)利要求的限制。詞語“包括”不排除存在權(quán)利要求或說明書中沒有列出的元件或步驟。在元件之前的詞語“一”或“一個”不排除存在多個這樣的元件。在列舉了若干單元的產(chǎn)品權(quán)利要求中，能夠由同一項軟件和/或硬件來實現(xiàn)這些單元中的若干單元。詞語第一、第二和第三等的使用不指示任何排序。這些詞語要被解釋為名稱。