本發(fā)明涉及用于將由于將能量施加到組織造成的組織的性質(zhì)改變可視化的可視化裝置和方法。本發(fā)明還涉及包括能量源和用于將能量施加到組織的能量施加設(shè)備的系統(tǒng)，超聲測(cè)量布置和可視化裝置。

背景技術(shù)：

us2009/0105588al公開(kāi)了一種用于監(jiān)測(cè)和控制放射治療的方法和系統(tǒng)。輻射源將能量(其在目標(biāo)位點(diǎn)處被吸收)發(fā)射到組織以加熱組織。超聲換能器將超聲信號(hào)發(fā)送到組織并且接收反射的超聲信號(hào)。信號(hào)處理器處理接收到的超聲信號(hào)并且計(jì)算組織成分掃描或者組織溫度。超聲圖像、組織溫度掃描和應(yīng)變圖像被繪制，以基于組織溫度掃描或組織組分掃描來(lái)確定和/或修改治療輻射劑量。指示溫度改變的范圍和圖像中的應(yīng)變差異的彩條支持對(duì)顯示的圖像的解釋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種具有對(duì)在能量施加后的組織的性質(zhì)改變的改進(jìn)的呈現(xiàn)的裝置，使得信息能夠容易由將能量施加到組織的人理解。

根據(jù)本發(fā)明，該方面通過(guò)用于繪制在被應(yīng)用到組織的能量的影響下的組織的性質(zhì)的改變的可視化裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述裝置包括：信號(hào)處理器，其用于處理指示組織內(nèi)的不同位置處的所述組織的性質(zhì)的來(lái)自超聲測(cè)量的測(cè)量信號(hào)，從而導(dǎo)出具有改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域之間的界面的位置；以及繪制設(shè)備，其用于繪制指示所述界面的位置的表示，其中，所述表示的兩個(gè)端部指示定義所述組織的厚度的兩個(gè)邊界，并且其中，所述兩個(gè)端部之間的位置指示所述界面的位置。

取決于由超聲換能器成像的位置，來(lái)自心臟的內(nèi)部或來(lái)自外部的在心臟上執(zhí)行的超聲測(cè)量包括關(guān)于如以下的解剖實(shí)體的信息：心肌、血液、心外膜脂肪、肺、心包液以及食管。在利用能量施加設(shè)備將能量施加到心臟組織期間，最重要的信息是心肌組織的性質(zhì)的改變。作為包括被布置為繪制表示的繪制設(shè)備的可視化裝置的結(jié)果，其中，表示的兩個(gè)端部指示定義組織厚度的兩個(gè)邊界，將能量施加到心臟組織的人能夠容易聚焦于感興趣解剖實(shí)體，其是心肌。

在可視化裝置的實(shí)施例中，所述繪制設(shè)備還被布置為利用與具有所述未改變的性質(zhì)的所述區(qū)域不同的視覺(jué)方面來(lái)繪制在能量施加后所述組織的具有所述改變的性質(zhì)的所述區(qū)域。兩個(gè)區(qū)域的不同視覺(jué)方面在顏色或紋理中可以不同，這使得信息能夠容易由將能量施加到組織的人理解。

在可視化裝置的實(shí)施例中，對(duì)具有改變的性質(zhì)的所述區(qū)域相對(duì)于具有未改變的性質(zhì)的所述區(qū)域利用不同的視覺(jué)方面進(jìn)行繪制基于由處理器對(duì)超聲測(cè)量信號(hào)的處理。心臟組織的所述性質(zhì)是從包括速度、速度梯度和應(yīng)變率的組中選擇的物理量。這些物理量反映在能量施加后的心肌組織的性質(zhì)的改變，導(dǎo)致組織收縮性、彈性和灌注的改變。

具有改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域之間的界面的位置的導(dǎo)出能夠基于性質(zhì)的均值、中值、最小值、最大值、絕對(duì)誤差或標(biāo)準(zhǔn)差。這些統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)表示相應(yīng)物理量。

利用的不同視覺(jué)方面繪制具有改變的性質(zhì)的所述區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的所述區(qū)域在優(yōu)選的實(shí)施例中與所述組織中的兩個(gè)區(qū)域的物理量的10％到30％的范圍中的差異相關(guān)聯(lián)。給定區(qū)域中的物理量中的差異表示在能量施加之后的心肌組織的性質(zhì)的顯著改變，導(dǎo)致組織變性、組織收縮性、彈性和灌注的減小。然而，對(duì)于其他類(lèi)型的組織，具有改變的性質(zhì)的區(qū)域相對(duì)于具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域的物理量中的差異可能不同?？梢暬b置的用戶(hù)可以選擇這樣的范圍。

在可視化裝置的實(shí)施例中，所述繪制設(shè)備被布置為將表示組織邊界的所述兩個(gè)端部繪制為矩形的兩個(gè)相對(duì)側(cè)。所述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，不同視覺(jué)方面在能量施加到組織后從矩形的一側(cè)開(kāi)始發(fā)展，并且其在能量施加以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度發(fā)生足夠的持續(xù)時(shí)間的情況下朝向相對(duì)側(cè)推進(jìn)。

可視化裝置的替代實(shí)施例包括繪制設(shè)備，所述繪制設(shè)備被布置為將表示組織邊界的所述兩個(gè)端部繪制為重合(coinciding)，其中，定義所述組織厚度的所述兩個(gè)邊界之間的距離被繪制為圓形、環(huán)形或橢圓形。在這樣的實(shí)施例中，表示在能量施加后的組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域的不同視覺(jué)方面在特定位置處在幾何形式中開(kāi)始發(fā)展，并且在覆蓋幾何形式后，不同視覺(jué)方面返回到與其開(kāi)始之處重合的位置中，假設(shè)能量施加以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度處發(fā)生足夠的持續(xù)時(shí)間。

在本發(fā)明的又一方面中，一種系統(tǒng)，包括連接到用于將能量施加到組織的能量施加設(shè)備的能量源、超聲測(cè)量布置和可視化裝置。這樣的系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)在于，包括一個(gè)或多個(gè)超聲換能器的超聲測(cè)量布置的超聲探頭能夠被嵌入到能量施加設(shè)備中。這允許精確地在能量施加在組織上發(fā)生的位點(diǎn)上進(jìn)行超聲測(cè)量。由于能量施加設(shè)備中的超聲換能器的集成，不需要對(duì)齊超聲探頭和能量施加設(shè)備以便避免由超聲測(cè)量中的能量施加設(shè)備引起的遮蔽，并且所述系統(tǒng)允許以高準(zhǔn)確度和高保真度辨別組織中的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域。

所述能量施加設(shè)備被布置為通過(guò)從以下選擇的模態(tài)中的一種將能量施加到所述組織：超聲波、射頻電流、射頻波、微波或者激光射束。能量施加設(shè)備被連接到能量源，所述能量源以電流或電磁輻射的形式提供能量。在能量施加設(shè)備中，電流能夠被變換為超聲波、或者射頻波的形式的電磁波、微波或光。

在優(yōu)選實(shí)施例中，所述系統(tǒng)被布置為響應(yīng)于對(duì)應(yīng)于所述組織內(nèi)的具有改變的性質(zhì)的所述區(qū)域的所述第二視覺(jué)方面覆蓋所繪制的表示的所述兩個(gè)端部之間的整個(gè)間隔的檢測(cè)，而中斷從所述能量源到所述能量施加設(shè)備的能量傳輸。能量施加的中斷涉及通過(guò)避免針對(duì)過(guò)多持續(xù)時(shí)間的能量的施加的對(duì)效率的改進(jìn)。通過(guò)超聲(例如，高強(qiáng)度聚焦超聲)的能量施加，或者在其他能量施加模態(tài)被使用時(shí)由能量施加設(shè)備的表面的局部冷卻創(chuàng)建的狀況，可以創(chuàng)建針對(duì)不源于組織邊界與能量施加設(shè)備接觸的位點(diǎn)處的組織內(nèi)的性質(zhì)改變的起始的環(huán)境。類(lèi)似于沒(méi)有對(duì)能量施加設(shè)備的局部冷卻的常規(guī)能量施加(其中，性質(zhì)改變?cè)从谀芰渴┘釉O(shè)備與組織之間的接觸的位點(diǎn)處)，針對(duì)組織的能量施加的中斷響應(yīng)于檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于具有改變的性質(zhì)的區(qū)域的第二視覺(jué)方面覆蓋繪制的表示的兩個(gè)端部之間的整個(gè)間隔而發(fā)生。

在替代實(shí)施例中，系統(tǒng)可以被布置為響應(yīng)于檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于所述組織內(nèi)的改變的性質(zhì)的所述區(qū)域的所述第二視覺(jué)方面接近所繪制的表示的下端，而減少?gòu)乃瞿芰吭磦鬏數(shù)剿瞿芰渴┘釉O(shè)備的能量的量。

在又一實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括：程序控制的處理器和用于所述處理器的計(jì)算機(jī)程序，以使得能夠從超聲圖像、組織速度圖像或應(yīng)變率圖像選擇表示所繪制的表示的兩個(gè)端部的所述組織的所述兩個(gè)邊界。取決于其中針對(duì)組織的能量施加被選擇的位置，心臟的解剖結(jié)構(gòu)與能量施加設(shè)備的設(shè)計(jì)的結(jié)合可以引起多個(gè)心肌層存在于超聲測(cè)量結(jié)果中的環(huán)境。這樣的范例是在心臟的小梁區(qū)域中的能量施加，對(duì)著心房按壓房間隔或?qū)χ氖野磯菏议g隔，訪問(wèn)掛在心室上的心耳的各個(gè)位置。該實(shí)施例對(duì)于在心臟組織包括在心肌層之外的心外膜脂肪的情況下，僅選擇對(duì)于能量施加而言為感興趣的心肌層也是有意義的。

參考下文所描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見(jiàn)并得以闡述。

附圖說(shuō)明

在附圖中：

圖1示意性且示范性地示出了可視化裝置的實(shí)施例，

圖2a、2b、2c、2d、2e和2f示意性且示范性地示出了m-模式超聲脈沖回波圖像、組織速度和組織應(yīng)變率圖像，

圖3a、3b和3c示意性且示范性地示出了由根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的實(shí)施例繪制的圖像的序列，

圖4a和4b示意性且示范性地示出了由根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的其他實(shí)施例繪制的圖像，

圖5示意性且示范性地示出了用于從組織應(yīng)變率圖像選擇組織的兩個(gè)邊界的方法，所述兩個(gè)邊界構(gòu)成組織的矩形表示的兩個(gè)相對(duì)側(cè)。

圖6示意性且示范性地示出了包括超聲測(cè)量布置和根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的測(cè)量系統(tǒng)，

圖7示意性且示范性地示出了一種系統(tǒng)，其包括連接到能量施加設(shè)備的能量源、超聲測(cè)量布置和根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置，

圖8a示意性且示范性地示出了用于停止從能量源到能量施加設(shè)備的能量傳輸?shù)氖疽鈭D，

圖8b示意性且示范性地示出了用于減少?gòu)哪芰吭磦鬏數(shù)侥芰渴┘釉O(shè)備的能量的量的示意圖，

圖9a、9b和9c示意性且示范性地示出了用于檢測(cè)在表示中的僅第二視覺(jué)方面的存在的序列，并且

圖10示意性且示范性地示出了針對(duì)利用主動(dòng)冷卻遠(yuǎn)端端部將能量施加到組織繪制的圖像的實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

圖1示意性且示范性地示出了可視化裝置1的實(shí)施例，其包括用于處理來(lái)自超聲測(cè)量的信號(hào)3的信號(hào)處理器2和耦合到處理器的繪制設(shè)備4，所述繪制設(shè)備用于繪制在能量施加后的組織的性質(zhì)改變的表示。信號(hào)3由外部超聲測(cè)量系統(tǒng)來(lái)采集，并且其被發(fā)送到可視化裝置1的信號(hào)處理器。超聲測(cè)量信號(hào)3優(yōu)選地借助于在組織上的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)模式(m模式)脈沖回波測(cè)量來(lái)導(dǎo)出。替代地，m模式超聲信息能夠從由外部超聲測(cè)量裝置執(zhí)行的亮度模式(b模式)或三維(3d)超聲測(cè)量來(lái)提取。信號(hào)處理器2以預(yù)定方式處理超聲測(cè)量信號(hào)3，使得處理的結(jié)果是物理量。物理量能夠?yàn)樗俣?、速度梯度或者?yīng)變率。

處理器2被布置為以足夠高的速率處理實(shí)時(shí)超聲數(shù)據(jù)，以避免在組織速度的計(jì)算中的混疊效應(yīng)。根據(jù)組織上的m模式超聲測(cè)量，兩個(gè)連續(xù)射頻線(xiàn)之間的局部相位移位φ被計(jì)算。假設(shè)沒(méi)有發(fā)生混疊，則根據(jù)下式將相位移位變換為組織的速度v：

其中，c是聲音在組織中的速度，fp是超聲測(cè)量的脈沖重復(fù)速率，并且fc是超聲換能器的中心頻率。通過(guò)將超聲測(cè)量的脈沖重復(fù)速率增加到足夠高，優(yōu)選地高于4khz，來(lái)防止混疊。

在另一實(shí)施例中，根據(jù)下式來(lái)計(jì)算組織內(nèi)的應(yīng)變率εr：

其中，fs是數(shù)據(jù)樣本率，δφ＝φn-φn-1并且n是離散時(shí)間指數(shù)。

繪制設(shè)備4包括繪制處理器、存儲(chǔ)器單元和顯示單元。繪制處理器布置從處理器2接收的數(shù)據(jù)，用于在顯示單元上被繪制。

圖2a和2b示出了在能量施加期間的心臟組織的m模式超聲圖像10。m模式超聲圖像的坐標(biāo)表示沿垂直軸d的測(cè)量的組織結(jié)構(gòu)的深度，和沿著水平軸t的相同組織結(jié)構(gòu)的回聲特性的時(shí)間改變。圖像的亮度表示由超聲測(cè)量布置接收的來(lái)自被成像的結(jié)構(gòu)的散射和反射信號(hào)的幅度。在初始相位中，心臟組織具有由物理量表征的固有性質(zhì)11。在到心臟組織的能量施加13的開(kāi)始處，組織的性質(zhì)改變12在能量施加設(shè)備與心臟組織之間的接觸附近的能量。用于示范性描述的能量的源是射頻電流。當(dāng)應(yīng)用的能量的強(qiáng)度合適并且能量施加15的持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)，組織的性質(zhì)的改變根據(jù)圖2b中的線(xiàn)16在組織的深度中傳播。組織性質(zhì)的改變?cè)谀芰渴┘幼罱K終止(由附圖標(biāo)記14指示)時(shí)停止在深度中的傳播。在具有在能量施加15期間的改變的性質(zhì)的組織相對(duì)于具有未改變的性質(zhì)11的組織之間的線(xiàn)16表示的界面處的回聲特性改變能夠是細(xì)微的。這使得在實(shí)踐中不可能通過(guò)僅使用m模式超聲圖像的視覺(jué)解釋來(lái)區(qū)分在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織與具有未改變的性質(zhì)的組織。

圖2c和2d示出了針對(duì)如在圖2a和2b中的m模式超聲圖像中呈現(xiàn)的相同范例的心臟組織的組織速度圖像20。組織中的速度概況是通過(guò)使用公式1從m模式超聲測(cè)量結(jié)果導(dǎo)出的。在將能量施加到組織后，組織中的速度概況改變，并且能夠由圖2d中的線(xiàn)26虛擬分離的兩個(gè)區(qū)域能夠被識(shí)別，表示具有改變的性質(zhì)的組織22和具有未改變的性質(zhì)的組織21。

圖2e和2f示出了針對(duì)如在圖2a-2d中呈現(xiàn)的相同范例的心臟組織的應(yīng)變率圖像30。組織中的應(yīng)變率是通過(guò)使用公式2從m模式超聲測(cè)量結(jié)果導(dǎo)出的。在將能量施加到組織后，組織中的應(yīng)變率改變，并且能夠由圖2f中的線(xiàn)36虛擬地分離兩個(gè)區(qū)域，表示具有改變的性質(zhì)的組織32和具有未改變的性質(zhì)的組織31。

線(xiàn)16、26、36是非常難以或不可能基于超聲10、組織速度20和應(yīng)變率30圖像的視覺(jué)解釋定義的最現(xiàn)實(shí)的情況，這是由于心臟組織與能量施加設(shè)備的相互作用環(huán)境大的變化性。心臟組織與能量施加設(shè)備之間的接觸的量，因此心臟組織的機(jī)械約束的變化、心臟組織與能量施加設(shè)備之間的各種接觸角度、隨著解剖位置的組織收縮性的變化以及在人類(lèi)的呼吸期間的鄰近器官(例如肺)的影響，使得與能量施加設(shè)備的每個(gè)并且每一個(gè)組織相互作用唯一。

發(fā)明人意識(shí)到，為了區(qū)分在能量施加到心臟組織后的顯著性質(zhì)改變，如在生物功能組織和非生物功能組織之間區(qū)分，必須滿(mǎn)足特定狀況。在具有改變的性質(zhì)的組織12、22、32相對(duì)于具有未改變的性質(zhì)的組織11、21、31之間的界面處，存在關(guān)于應(yīng)變率和組織速度的統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的突然變化。關(guān)于應(yīng)變率和組織速度的統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)，諸如均值、中值、最小值、最大值、絕對(duì)偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差經(jīng)歷在生物功能組織和非生物功能組織之間的界面處的10％到30％的范圍中的突然變化，而在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的變化仍然相對(duì)小并且沒(méi)有急劇概況改變。

由于心臟組織與能量施加設(shè)備之間的相互作用環(huán)境的大的變化，應(yīng)變率和組織速度圖像的巨大的動(dòng)態(tài)范圍使得在多數(shù)實(shí)際情況下難以識(shí)別表征在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織與具有未改變的性質(zhì)的組織之間的界面的統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的該變化。

圖3a、3b和3c示出了由根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的實(shí)施例繪制的表示的序列，其克服了與對(duì)在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織與具有未改變的性質(zhì)的組織之間的界面的識(shí)別困難有關(guān)的限制。

圖3a示出了在能量施加的開(kāi)始之前的t0時(shí)間處的具有未改變的性質(zhì)的心臟組織31的應(yīng)變率圖像30。沿著指示超聲測(cè)量結(jié)果的深度垂直軸33，定義了兩個(gè)顯著邊界，組織的內(nèi)壁34和外壁37。這兩個(gè)邊界定義被繪制用于組織的表示的矩形圖像40的兩個(gè)相對(duì)端部。組織的內(nèi)壁和外壁能夠在根據(jù)信噪比分析的超聲測(cè)量數(shù)據(jù)的處理期間被識(shí)別，與呈現(xiàn)極端急劇速度和應(yīng)變率概況改變的各種解剖實(shí)體之間的邊界的識(shí)別相組合。利用公式1計(jì)算的在組織中沿著組織的深度的速度場(chǎng)是連續(xù)和均勻的，而不像血液的速度概況。心包液不示出超聲散射和超聲反射，因此能夠根據(jù)信噪比的銳利轉(zhuǎn)變?nèi)菀椎刈R(shí)別組織的外壁。利用公式2計(jì)算的應(yīng)變率也示出相對(duì)于血液或心包液的心臟組織的內(nèi)壁或外壁處的特性，兩個(gè)邊界處的統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的變化非常大，可能達(dá)到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的幅度。在矩形表示40的兩個(gè)相對(duì)側(cè)44和47之間，繪制了第一視覺(jué)方面41，其分別表示具有根據(jù)來(lái)自m模式超聲10、組織速度20和應(yīng)變率30圖像的11、21、31的未改變的性質(zhì)的組織。

圖3b示出了在時(shí)刻t1處的心臟組織的應(yīng)變率圖像30，其中，t1是稍微比針對(duì)組織的能量施加的起始時(shí)刻38更晚。對(duì)組織的能量施加導(dǎo)致在與心臟組織的內(nèi)壁接觸的能量施加設(shè)備的緊密附近的應(yīng)變率值的改變，而在更遠(yuǎn)離能量施加設(shè)備并且更靠近于組織的外壁的區(qū)域中的應(yīng)變率值仍然基本上未改變。通過(guò)射頻電流到組織的能量施加的屬性是使得首先與能量施加設(shè)備接觸的區(qū)域經(jīng)歷性質(zhì)改變，因此能量施加在以適當(dāng)強(qiáng)度施加能量足夠長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間后，能量施加隨著時(shí)間達(dá)到更深的區(qū)域。

在具有改變的性質(zhì)的組織32與具有未改變的性質(zhì)的組織31之間的界面處，存在利用公式2計(jì)算的應(yīng)變率的統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的突然改變。統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)，諸如均值、中值、最小值、最大值、絕對(duì)偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差經(jīng)歷在界面36處的10％到30％的范圍中的突然變化，而在兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的變化仍然相對(duì)小并且沒(méi)有劇變概況。在t1時(shí)刻處，在能量施加后具有經(jīng)修改的性質(zhì)的組織與具有未改變的性質(zhì)的組織之間的界面達(dá)到特定深度39。在矩形表示40中，第二視覺(jué)方面42被分配，對(duì)應(yīng)于在應(yīng)變率圖像30上的組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域32。對(duì)應(yīng)于在應(yīng)變率圖像30上的組織31的具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域31的矩形表示40中的區(qū)域41保持第一視覺(jué)方面。兩個(gè)不同視覺(jué)方面42、41相對(duì)于矩形表示40上的兩個(gè)端部44、47之間的界面49的位置在向組織施加能量的任何時(shí)刻處與以下成比例：具有改變的組織性質(zhì)的區(qū)域32與具有未改變的組織區(qū)域31之間的截面39相對(duì)于來(lái)自應(yīng)變率圖像30的心臟組織的內(nèi)壁34和外壁37的位置。

圖3c示出了在針對(duì)組織的能量施加期間的時(shí)刻t2處的心臟組織的應(yīng)變率圖像30。表示來(lái)自應(yīng)變率圖像30的具有改變的性質(zhì)的組織32與具有未改變的性質(zhì)的組織31的兩個(gè)不同視覺(jué)方面42和41之間的界面49在更長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的能量施加后達(dá)到心臟組織的更深的區(qū)域。

在針對(duì)射頻電流的替代能量施加模態(tài)(諸如高強(qiáng)度聚焦超聲)的情況下，取決于能量施加設(shè)備的特性，組織的性質(zhì)的修改可以源自于指示定義組織的厚度的兩個(gè)邊界的兩個(gè)端部44和47之間的任何地方。

圖像40優(yōu)選地被獨(dú)立繪制。然而，在替代實(shí)施例中，圖像40可以伴隨有來(lái)自包括相應(yīng)組織的m模式超聲圖像10、組織速度圖像20和應(yīng)變率圖像30的組的一幅或多幅圖像。

圖4a和4b示出了由根據(jù)本發(fā)明的可視化裝置的其他實(shí)施例繪制的替代表示，其中，來(lái)自應(yīng)變率圖像30的兩個(gè)邊界(內(nèi)壁34和外壁37)分別被繪制為表示50和60中的重合項(xiàng)54、57和64、67。定義組織厚度的組織的兩個(gè)邊界34和37之間的距離分別被繪制為圓形50和環(huán)形60。在表示50中的兩個(gè)不同視覺(jué)方面52、51和表示60中的62、61之間的截面59和69意指來(lái)自應(yīng)變應(yīng)變率圖像30的在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織32與具有未改變的性質(zhì)的組織31之間的界面39。在表示50中的具有兩個(gè)不同視覺(jué)方面52、51和表示60中的62、61的兩個(gè)分段的長(zhǎng)度與以下成比例：具有改變的性質(zhì)的組織和具有未改變的性質(zhì)的組織相對(duì)于由應(yīng)變率圖像30的內(nèi)壁34和外壁37之間的距離定義的組織厚度的深度。其他幾何形式(例如橢圓)適于類(lèi)似實(shí)施例。

圖5示出了在多個(gè)解剖實(shí)體被定位在超聲測(cè)量結(jié)果中的心臟組織前面和上方中的情況下，用于選擇應(yīng)變率圖像70上的心臟組織的兩個(gè)邊界，內(nèi)壁74和外壁77的實(shí)施例。不同解剖實(shí)體可以是鄰近于心臟組織的外壁的結(jié)構(gòu)，例如肺、食管、心外膜脂肪?？梢暬b置包括程序控制處理器和用于處理器的計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)從以下圖像中的至少一種選擇組織的內(nèi)壁74和外壁77：m模式超聲圖像、組織速度圖像和應(yīng)變率圖像。選定的邊界74和77構(gòu)成心臟組織的繪制的矩形表示40的相對(duì)側(cè)44和47。

圖6示出了包括超聲測(cè)量布置81和可視化裝置1的測(cè)量系統(tǒng)80。超聲測(cè)量布置81包括連接到超聲探頭的超聲脈沖發(fā)生器/接收器單元。超聲脈沖發(fā)生器/接收器單元被布置為將電脈沖傳送到定位于超聲探頭中的超聲換能器，其對(duì)超聲波中的電脈沖進(jìn)行變換并且將超聲波傳送到組織中。超聲波從組織被散射和反射回到超聲換能器，其將超聲信號(hào)變換為電信號(hào)并且將其發(fā)送到脈沖發(fā)生器/接收器單元。脈沖發(fā)生器/接收器單元通過(guò)連接83將超聲測(cè)量信號(hào)提供到可視化裝置1的信號(hào)處理器2。信號(hào)處理器2處理超聲測(cè)量信號(hào)，并且耦合到處理器的繪制設(shè)備4繪制圖3a-3c中示意性示出的表示40，以用于辨別在能量施加后具有改變的性質(zhì)的組織的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域的組織，使得信息可以容易由將能量施加到組織的人理解。

圖7示意性且示范性地示出了包括連接到用于將能量施加到組織的能量施加設(shè)備92的能量源91、超聲測(cè)量布置81以及可視化裝置1的系統(tǒng)90。能量源91被布置為以電流或電磁輻射的形式將能量提供到能量施加設(shè)備92。在能量施加設(shè)備中，電流能夠被變換為超聲波、射頻波、微波或光。在通過(guò)激光射束將能量施加到組織的情況下，能量源能夠通過(guò)光纖以電磁輻射直接將能量提供到能量施加設(shè)備，或者其能夠通過(guò)集成在能量施加設(shè)備中的激光發(fā)射二極管被變換為電磁輻射。在示范性描述中，能量施加設(shè)備92利用其遠(yuǎn)端端部93將射頻電流應(yīng)用到躺在床96的表面上的人類(lèi)95的心臟94組織。

包括超聲脈沖生成器/接收器單元的超聲測(cè)量布置81，通過(guò)連接83將超聲信號(hào)提供到可視化裝置1，所述超聲脈沖生成器/接收器單元連接到集成到能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93中的一個(gè)或多個(gè)超聲換能器。

由于超聲換能器到能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93中的集成，超聲測(cè)量精確地在對(duì)組織發(fā)生能量施加的位置上發(fā)生，因此不需要相對(duì)于能量施加設(shè)備對(duì)準(zhǔn)超聲探頭，以便避免在超聲測(cè)量中由能量施加設(shè)備引起的遮擋和/或環(huán)繞偽影。因此，在能量施加后組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域與具有未改變的性質(zhì)的區(qū)域之間的區(qū)分是可能的，具有增加的準(zhǔn)確度和保真度。

被集成到能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93中的超聲換能器可以是單活塞常規(guī)壓電換能器、相控陣列壓電換能器或者電容性微機(jī)械超聲換能器(cmut)。

在優(yōu)選實(shí)施例中，超聲測(cè)量結(jié)果是諸如圖2所示的m模式脈沖回波測(cè)量結(jié)果，然而，m模式超聲測(cè)量信號(hào)能夠從b模式或3d超聲測(cè)量模態(tài)來(lái)提取。m模式脈沖回波測(cè)量結(jié)果提供了關(guān)于組織內(nèi)的結(jié)構(gòu)的時(shí)間上的位置的改變的信息。該測(cè)量數(shù)據(jù)是可視化裝置的信號(hào)處理器的理想輸入，所述信號(hào)處理器用于處理物理量形式的輸出，諸如速度、速度梯度或應(yīng)變率。這些物理或相關(guān)統(tǒng)計(jì)參數(shù)(諸如，均值、中值、最小值或最大值、絕對(duì)偏差和標(biāo)準(zhǔn)偏差)的改變能夠指示在能量施加后的組織的性質(zhì)改變。

生物的心臟由于固有收縮而呈現(xiàn)特征運(yùn)動(dòng)。該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致在能量施加設(shè)備與心臟的內(nèi)壁接觸時(shí)的能量施加設(shè)備與心臟組織的相互作用。相互作用的周期性變化有利于可視化裝置的信號(hào)處理器處理諸如速度、速度梯度或應(yīng)變率的物理量的輸出，因?yàn)橄嗷プ饔玫闹貜?fù)屬性呈現(xiàn)與心臟的收縮和松弛相位有關(guān)的物理量中的重復(fù)模式。在不呈現(xiàn)固有運(yùn)動(dòng)的其他組織類(lèi)型的情況下，優(yōu)選地，外部周期性運(yùn)動(dòng)被應(yīng)用在相對(duì)于靜態(tài)組織的能量施加設(shè)備上。

在心臟組織上的超聲測(cè)量結(jié)果能夠在具有或沒(méi)有針對(duì)組織的能量施加的情況下在全部時(shí)間處被執(zhí)行。在沒(méi)有能量施加到組織的情況下，可視化裝置1的繪制設(shè)備4被布置為繪制具有兩個(gè)端部44、47以及針對(duì)具有未改變的性質(zhì)的組織的兩個(gè)端部之間的單個(gè)視覺(jué)方面41的表示40，如圖3a所示。在能量施加到組織期間，第二視覺(jué)方面42被繪制在表示40中，指示在能量施加后組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域。

圖8a示出了系統(tǒng)90的功能使用的示意圖100。超聲測(cè)量開(kāi)始于步驟101中，其在第一實(shí)例中能夠幫助相對(duì)于心臟94組織定位能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93，在此之后，其提供來(lái)自組織的超聲測(cè)量信號(hào)。在步驟102中，信號(hào)處理器2處理通過(guò)連接83從超聲測(cè)量布置81轉(zhuǎn)移的超聲測(cè)量信號(hào)。處理器還計(jì)算物理量及其相關(guān)的統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)。心臟組織的兩個(gè)邊界，內(nèi)壁34和外壁37，被檢測(cè)到，并且繪制的表示40的兩個(gè)端44和47相應(yīng)地被分配(圖9a)。第一視覺(jué)方面41被繪制在矩形表示40的兩個(gè)端44、47之間，對(duì)應(yīng)于具有未改變的性質(zhì)31的組織。在步驟103中，針對(duì)心臟94組織的能量施加開(kāi)始。連接到系統(tǒng)90的能量源91的能量施加設(shè)備92的遠(yuǎn)端端部93將能量施加到組織。在能量施加之后，存在以下潛力：信號(hào)處理器2檢測(cè)由內(nèi)壁34和外壁37定義的心臟組織的厚度內(nèi)的10％到30％的范圍中的物理量及其相關(guān)統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)的改變。在這種情況下，在步驟104中，第二視覺(jué)方面42被分配到表示40(圖9b)中的組織的具有改變的性質(zhì)的區(qū)域，其中，兩個(gè)不同視覺(jué)方面42、41之間的界面49成比例地表示相對(duì)于心臟組織的厚度的具有改變的性質(zhì)的組織的深度和具有未改變的性質(zhì)的組織的深度。在以適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度施加能量并且在足夠長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間后，兩個(gè)不同視覺(jué)方面42、41之間的界面49接近表示40的下端47。當(dāng)界面49接近下端47(圖9c)時(shí)，第一視覺(jué)方面41消失，并且僅第二視覺(jué)方面42仍然呈現(xiàn)在表示40中，其指示心臟組織的性質(zhì)貫穿組織的整個(gè)厚度改變。在該時(shí)刻處，在步驟105中，耦合到繪制設(shè)備4的處理器檢測(cè)到僅第二視覺(jué)方面42呈現(xiàn)在表示40中。在步驟106中，處理器將信號(hào)傳送到能量源91，其在接收到信號(hào)后中斷將能量提供到能量施加設(shè)備92。

在示出在圖8b中的示意圖110上的系統(tǒng)90的替代功能使用中，系統(tǒng)90可以在步驟108中被布置為響應(yīng)于步驟107中檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于組織內(nèi)的改變的性質(zhì)的區(qū)域的第二視覺(jué)方面42接近繪制的表示40的下端47，降低從能量源91傳輸?shù)侥芰渴┘釉O(shè)備92的能量的量。在優(yōu)選實(shí)施例中，從能量源91傳輸?shù)侥芰渴┘釉O(shè)備92的能量的量的降低在對(duì)應(yīng)于組織內(nèi)的改變的性質(zhì)的區(qū)域的第二視覺(jué)方面42覆蓋兩個(gè)端部44、47之間的間隔的三分之二時(shí)被觸發(fā)。能量的量的降低可以根據(jù)線(xiàn)性函數(shù)或者根據(jù)相對(duì)于繪制的表示40的兩個(gè)端部44、47的界面49的位置的任何其他編程的關(guān)系。

圖10示出了針對(duì)利用具有主動(dòng)冷卻遠(yuǎn)端端部的能量施加設(shè)備應(yīng)用到組織的能量的本發(fā)明的繪制的表示140的替代實(shí)施例。主動(dòng)冷卻可以包括具有諸如鹽溶液的冷卻液體的開(kāi)放或關(guān)閉灌溉。在對(duì)組織的能量施加的那些狀況中，可能會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：在性質(zhì)改變不在心臟組織的內(nèi)壁處開(kāi)始時(shí)，即使在能量施加設(shè)備的遠(yuǎn)端端部與該位置接觸，但是其開(kāi)始于組織的內(nèi)壁與外壁之間的某處時(shí)。在示范性表示40中，利用第二視覺(jué)方面142繪制的具有改變的性質(zhì)的組織被定位在兩個(gè)端部144與147之間。表示具有未改變的性質(zhì)的組織的第一視覺(jué)方面141由第二視覺(jué)方面142劃分為兩個(gè)部分。第一視覺(jué)方面141的兩個(gè)部分鄰近于表示組織的內(nèi)壁和外壁的兩個(gè)端部。兩個(gè)不同視覺(jué)方面141、142具有兩個(gè)界面148和149。在以適當(dāng)強(qiáng)度施加能量并且持續(xù)足夠長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間后，界面148、149可以接近甚至到達(dá)端部144、147。能量施加的中斷可以通過(guò)檢測(cè)到來(lái)自繪制的表示的第一視覺(jué)方面的消失而被觸發(fā)。

具有主動(dòng)冷卻遠(yuǎn)端端部的能量施加設(shè)備可以以超聲波、射頻電流、射頻波、微波或激光射束的形式將將能量施加到組織。高強(qiáng)度聚焦超聲的屬性可以提供類(lèi)似環(huán)境，即使在沒(méi)有能量施加設(shè)備的遠(yuǎn)端端部的主動(dòng)冷卻的情況下。

本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)研究附圖、公開(kāi)內(nèi)容以及權(quán)利要求書(shū)，在實(shí)踐請(qǐng)求保護(hù)的本發(fā)明時(shí)能夠理解并且實(shí)現(xiàn)對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的其他變型。

在權(quán)利要求書(shū)中，詞語(yǔ)“包括”不排除其他元件或步驟，并且詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)。

單個(gè)單元或設(shè)備可能滿(mǎn)足在權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)功能。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。

可以將計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)/分布在與其它硬件一起提供或者作為其它硬件的一部分提供的諸如光存儲(chǔ)介質(zhì)或者固態(tài)介質(zhì)的合適介質(zhì)上，但是還可以以諸如經(jīng)因特網(wǎng)或者其它有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)電信系統(tǒng)的其它形式分布。

權(quán)利要求書(shū)中的任何附圖標(biāo)記均不應(yīng)被解釋為對(duì)范圍的限制。