彈性成像測量系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于提供對解剖位點的彈性成像測量結(jié)果的超聲彈性成像系統(tǒng)和用于利用超聲彈性成像系統(tǒng)來檢驗解剖位點的超聲彈性成像方法。本發(fā)明還涉及用于實施這樣的方法的計算機程序。
【背景技術(shù)】
[0002]肝臟活檢的限制已經(jīng)引起對更適合于篩查、處置監(jiān)測和定期復(fù)查的肝臟纖維癥的各種無創(chuàng)評價的發(fā)展。超聲剪切波彈性成像技術(shù)是已知的歸因于其絕對剛度量化能力、實時、有成本效益且便攜的特征而用于無創(chuàng)肝臟纖維癥分期的技術(shù)。商用產(chǎn)品已經(jīng)可用，例如，飛利浦超聲最新發(fā)布產(chǎn)品剪切波彈性成像點量化(ElastPQ)。利用這樣的方法，聲輻射力用于給肝臟或任何其他解剖位點機械地施加應(yīng)力，并且產(chǎn)生剪切波。結(jié)果得到的組織移位被測量并用于估計解剖位點的彈性，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)例如在肝臟為解剖位點的情況中所述解剖位點的彈性與纖維癥階段相關(guān)。
[0003]歸因于系統(tǒng)限制(例如，換能器加熱)和物理限制(例如，剪切波迅速衰減)，當前商用的剪切波彈性成像產(chǎn)品通常僅提供在用戶選定的點位置處的測量或在空間上被限定在B模式視場內(nèi)的更大感興趣區(qū)域(R0I)處的測量。在典型的工作流中，用戶在常規(guī)的超聲B模式成像下選擇可疑區(qū)域，激活剪切波彈性成像工具，做出測量，并且在另一用戶選定的位置處重復(fù)該過程。在成像平面中的R0I中做出的測量然后可以被顯示為與R0I相關(guān)聯(lián)的值，并且以楊氏模量的單位被報告在例如超聲彈性成像系統(tǒng)的顯示器上。例如，借此，與R0I相關(guān)聯(lián)的肝臟剛度值可以以楊氏模量的單位進行報告。通過移動R0I，用戶可以以無創(chuàng)的方式檢驗肝臟。
[0004]文獻US 2011/0066030 A1示出了一種提供用于對生物組織中的粘彈性進行成像的剪切波前的動態(tài)控制的超聲成像系統(tǒng)的范例。該系統(tǒng)接收對感興趣區(qū)域的指示，并且選擇剪切波前形狀。該系統(tǒng)還基于選定的剪切波前形狀來選擇用于多個推脈沖的聚焦位置和用于在該聚焦位置之中移動剪切波源的序列。該系統(tǒng)根據(jù)選定的序列發(fā)射一系列推脈沖，并且確定當剪切波前經(jīng)過感興趣區(qū)域時的剪切波前的速度。剪切波前的速度的改變與組織內(nèi)的剛度的改變有關(guān)。
[0005]然而，對感興趣區(qū)域的不恰當定位能夠?qū)е麓蝺?yōu)的彈性成像測量，尤其是對于肝臟纖維癥分期。存在使彈性成像測量為最優(yōu)測量的若干準則。對于肝臟纖維癥分期的應(yīng)用，例如，由制造商推薦的掃描協(xié)議通常建議將R0I放置在沒有并且遠離偽影的區(qū)域中。彈性成像測量結(jié)果能夠由于兩個原因而遭受差的R0I的放置。第一，如果對反射的濾波不是有效的，則由偽影壁在橫向方向上反射的剪切波可以損害剛度重建。第二，可以將R0I在深度方向上放置在偽影的右后方或前方。由偽影壁引起的強的譜反射將減少推脈沖能量，導致更低的剪切波信噪比和不穩(wěn)定的剛度重建。
[0006]存在對進一步改進這樣的彈性成像系統(tǒng)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目標是提供改進的超聲彈性成像系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的另外的目標是提供用于實施這樣的方法的計算機程序。
[0008]在本發(fā)明的第一方面中，提出了一種用于提供解剖位點的彈性成像測量結(jié)果的超聲彈性成像系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:超聲圖像采集探頭，其被配置為提供超聲成像和剪切波彈性成像;超聲信號與圖像處理組件，其被配置為控制所述超聲圖像采集探頭，并且被配置為提供所述解剖位點的超聲圖像；用戶輸入設(shè)備，其使得用戶能夠在所述超聲圖像內(nèi)定義感興趣區(qū)域，在所述感興趣區(qū)域中將進行彈性成像測量，并且其中，所述超聲信號與圖像處理組件還被配置為在所述超聲圖像內(nèi)將針對對于所述感興趣區(qū)域的剪切波彈性成像的適合性可視化給所述用戶，和/或被配置為向所述用戶推薦用于進行剪切波彈性成像的彈性成像采集平面。
[0009]在本發(fā)明的第二方面中，提出了一種用于利用超聲彈性成像系統(tǒng)來檢驗解剖位點的超聲彈性成像方法，所述方法包括以下步驟:采集所述解剖位點的參考圖像;確定表示針對對于所述參考圖像中的感興趣區(qū)域的剪切波彈性成像的適合性的至少一個推薦特征;并且進行以下兩個步驟中的至少一個:在利用所述超聲彈性成像系統(tǒng)采集到的超聲圖像內(nèi)將針對對于感興趣區(qū)域的剪切波彈性成像的適合性可視化給用戶，以及向所述用戶推薦用于進行剪切波彈性成像的彈性成像采集平面。
[0010]在本發(fā)明的第三方面中，優(yōu)選地，一種包括程序代碼單元的非瞬態(tài)計算機程序，所述程序代碼單元用于當所述計算機程序在計算機上被執(zhí)行時令計算機執(zhí)行根據(jù)第二方面或其完善方案中的一個的方法的步驟。
[0011]本發(fā)明的基本構(gòu)思是提供對用于彈性成像測量的B模式圖像中的最優(yōu)(行)區(qū)域與次優(yōu)(不行)區(qū)域進行區(qū)分的臨床支持系統(tǒng)。因此，該臨床支持系統(tǒng)可以提供血管結(jié)構(gòu)和行/不行區(qū)域到用于實時引導的實況B模式圖像上的疊置和/或彈性成像測量中(尤其是彈性成像剪切波測量中)的自動的最近的最優(yōu)平面推薦。另外，可以提供用于切換該特征打開/關(guān)閉的用戶接口。
[0012]具體地，要被檢查的解剖位點是肝臟。因此，例如，肝臟纖維癥分期可以通過使用超聲彈性成像系統(tǒng)來進行。
[0013]如在以下所進一步概述的，建議了用于對行/不行區(qū)域進行判定的兩種方法，SP，局部方法和全局方法。在局部方法中，在激活剪切波彈性成像后，將在下面的實況B模式圖像上實時執(zhí)行自動圖像分割和血管勾畫，而不使用之前的數(shù)據(jù)或圖像。如果用戶看見位于行區(qū)域中的R0I方框，則他能夠進一步按壓測量按鈕以接收剛度值。因此，適合性表達是否能夠在該R0I中預(yù)期到良好質(zhì)量的剪切波測量結(jié)果。
[0014]用于檢測解剖位點(例如，肝臟)中的推薦特征的更魯棒的方法將探查整個3D解剖結(jié)構(gòu)。因此，第二方法被稱為全局方法，在所述全局方法中，R0I方框的最優(yōu)放置依賴于在剪切波彈性成像掃描之前實現(xiàn)的解剖信息。這樣的信息可以通過全局的肝血管樹結(jié)構(gòu)和/或解剖結(jié)構(gòu)中(例如，3D肝臟體積中)的其他解剖特征來形成。該方法可以要求將傳感器放置在換能器上，以用于使用電磁跟蹤系統(tǒng)或光學跟蹤系統(tǒng)來實時監(jiān)測傳感器的位置和取向。
[0015]在從屬權(quán)利要求中定義本發(fā)明的優(yōu)選實施例。應(yīng)當理解，要求保護的方法具有與要求保護的設(shè)備和在從屬權(quán)利要求中定義的類似的和/或相同的優(yōu)選實施例。
[0016]根據(jù)所述系統(tǒng)的完善方案，所述超聲信號與圖像處理組件還被配置為將在參考圖像中確定的至少一個推薦特征疊加在所述超聲圖像上，和/或被配置為基于在所述參考圖像中確定的至少一個推薦特征而向所述用戶推薦所述彈性成像采集平面。因此，所述超聲信號與圖像處理組件被配置為通過將至少一個推薦特征疊加到所述超聲圖像上來可視化針對剪切波彈性成像的適合性。這樣的推薦特征可以是例如解剖結(jié)構(gòu)中的血管、同質(zhì)組織區(qū)域或可疑的病灶區(qū)域的位置。因此，推薦特征表示解剖位點的區(qū)，即，用于超聲剪切波彈性成像的行/不行區(qū)域。適合性表達是否能夠在某個R0I中預(yù)期到良好質(zhì)量的剪切波測量結(jié)果。因此，用于超聲剪切波彈性成像的“行”區(qū)域?qū)⑹沁m合的?！安恍小眳^(qū)域?qū)⑹遣贿m合的，例如，由于它太接近血管、病灶或其他。通過可視化所述超聲圖像中的這些推薦特征，可以將引導提供給用戶。另外，通過知曉推薦特征，能夠做出用于超聲剪切波彈性成像測量的推薦。借此，用戶具有關(guān)于用于所述超聲圖像內(nèi)的彈性成像測量的行區(qū)和不行區(qū)的清楚引導。所述推薦特征可以是在所述圖像中被突出顯示的區(qū)域。另外，用于彈性成像測量(尤其是緊鄰超聲圖像采集探頭的當前位置)的平面可以被呈現(xiàn)給用戶。因此，用戶可以更改探頭的位置和/或取向，以實現(xiàn)更好的測量結(jié)果。
[0017]根據(jù)所述系統(tǒng)的完善方案，所述超聲信號與圖像處理組件還被配置為通過分割參考圖像中的至少一根血管來生成至少一個推薦特征。借此，可以避免由靠近R0I的血管壁反射的剪切波，所述由靠近R0I的血管壁反射的剪切波在對反射的濾波為不足時能夠損害剛度重建。
[0018]根據(jù)所述系統(tǒng)的完善方案，所述超聲信號與圖像處理組件還被配置為通過檢測并分割參考圖像中的同質(zhì)組織區(qū)域來生成至少一個推薦特征。這可以通過建議同質(zhì)組織的區(qū)域作為行區(qū)而進一步有助于避免剛度重建的問題。
[0019]根據(jù)所述系統(tǒng)的完善方案，所述超聲信號與圖像處理組件還被配置為通過檢測參考圖像中的病灶區(qū)域來生成至少一個推薦特征，其中，所述病灶區(qū)域加上包圍所述病灶區(qū)域的邊緣區(qū)域被生成為所述推薦特征。借此，取決于其相對于R0I方框的尺寸的尺寸和其邊界狀況，在橫向方向上接近R0I方框的可疑病灶(例如，肝臟囊腫和腫瘤)可以對剪切波測量造成某些偽影，這主要歸因于在邊界處的剪切波反射。在該情況中，對這樣的病灶的檢測能夠以局部方法來完成。基本上，所述系統(tǒng)能夠以預(yù)定的安全邊緣來定義居于測量R0I中心的更大區(qū)域。因此，可以實現(xiàn)更好的測量。
[0020]根據(jù)所述系統(tǒng)的完善方案，所述超聲圖像是二維B模式超聲圖像。尤其地，所述超聲圖像可以是實況二維B模式超聲圖像。借此，推薦特征的可視化可以被直接提供在實況采集的超聲圖像中。因此，用戶可以在通常的檢查流程期間利用該推薦。
[0021]根據(jù)所述系統(tǒng)的完善方案，所述參考圖像是二維B模式超聲圖像。借此，不需要超聲的另外的能力。普通B模式超聲圖像可以例如用于分割存在于B模式圖像的平面內(nèi)的血管。尤其地，可以使用實況B模式超聲圖像。因此，參考圖像可以是超聲圖像，如在先前的段落中所定義的。
[0022]根據(jù)所述系統(tǒng)的完善方案，所述參考圖像是所述解剖位點的三維圖像。借此，能夠更好地分割要