超聲成像系統(tǒng)和超聲成像方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種用于改進(jìn)對(duì)象的感興趣體積中的期望成像平面的成像質(zhì)量的超聲成像系統(tǒng)和超聲成像方法。根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)利用2D矩陣超聲換能器的能力和/或超聲探頭的位置/取向的靈活性直接掃描所述期望成像平面。在一些情況下，能夠?qū)Q能器元件的設(shè)置參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得從所述換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)所述探頭的情況下導(dǎo)出所述期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)。在其中在不改變所述超聲探頭的位置/取向的情況下不能夠直接掃描所述期望成像平面的其他情況下，能夠借助于用戶(hù)交互，即，通過(guò)輸出用于引導(dǎo)所述用戶(hù)移動(dòng)所述探頭以便使能對(duì)所述期望成像平面的直接掃描的指令，來(lái)調(diào)節(jié)所述超聲探頭的位置/取向。通過(guò)這種方式，所述期望成像平面的圖像不是由所述多個(gè)掃描平面(其通過(guò)所述換能器元件的設(shè)置參數(shù)確定)的所述超聲回波數(shù)據(jù)的內(nèi)插重建的，而是相反，其是由所述期望成像平面自身的超聲回波數(shù)據(jù)重建的。換言之，直接掃描所述期望成像平面。因此，所述期望成像平面的圖像質(zhì)量得以改進(jìn)并且可以幫助醫(yī)生進(jìn)行更準(zhǔn)確的診斷。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
超聲成像系統(tǒng)和超聲成像方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及超聲成像，更具體涉及用于改進(jìn)對(duì)象的感興趣體積中的期望成像平面的成像質(zhì)量的超聲成像系統(tǒng)和超聲成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)的一維(ID)超聲探頭包括從其可以發(fā)射超聲信號(hào)的一排換能器元件。此外，可以通過(guò)探測(cè)來(lái)自所觀察區(qū)域的不均勻性的反射的超聲信號(hào)的回波來(lái)觀察換能器元件下面的圖像平面。通過(guò)正確地定位和移動(dòng)超聲換能器，可以觀察包括例如病灶的對(duì)象的感興趣體積。
[0003]在對(duì)感興趣體積的超聲成像中，對(duì)于醫(yī)生一特別是初級(jí)醫(yī)生一的臨床挑戰(zhàn)是如何找到針對(duì)感興趣體積的適合或期望用于特定臨床目的的成像平面。支持醫(yī)生找到期望成像平面對(duì)于臨床醫(yī)生而言是非常有價(jià)值的并且高度要求的。從計(jì)算機(jī)技術(shù)的角度看，由于人體是3D物體，由一維超聲探頭采集的2D圖像數(shù)據(jù)可能未提供足夠的信息來(lái)這樣做。當(dāng)前，針對(duì)該目標(biāo)做出的研究工作主要基于3D(通過(guò)使用包括換能器元件的二維陣列的矩陣換能器所采集的)或高維數(shù)據(jù)，并且一旦獲得高維數(shù)據(jù)，則可以確定具有醫(yī)生想要看到的物體的期望成像平面并且顯示所述期望成像平面的對(duì)應(yīng)2D圖像。
[0004]關(guān)于二維矩陣超聲換能器，這樣的換能器可以包括以列和行布置的超聲換能器元件的陣列。當(dāng)在一維超聲換能器的情況下，換能器陣列面可以仍然是矩形的，但是換能器元件的陣列被布置在二維矩陣中。該額外的復(fù)雜性可以允許超聲束通過(guò)三維空間而不是僅在平面內(nèi)轉(zhuǎn)向和聚焦。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，二維矩陣超聲換能器可以從感興趣體積中的多個(gè)掃描平面的超聲回波數(shù)據(jù)來(lái)采集感興趣體積的三維體積數(shù)據(jù)。可以通過(guò)針對(duì)換能器元件的設(shè)置參數(shù)(例如，哪些排或行將被使能)以及針對(duì)使能的元件的波束形成參數(shù)來(lái)確定多個(gè)掃描平面。
[0005]—旦采集了感興趣體積的三維體積數(shù)據(jù)，則能夠例如通過(guò)對(duì)多個(gè)掃描平面的超聲回波數(shù)據(jù)的內(nèi)插，經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理算法來(lái)重建任何期望的圖像平面。
[0006]然而，盡管對(duì)于醫(yī)生而言利用二維矩陣超聲換能器找到針對(duì)感興趣體積的期望成像平面可能是較容易的，但是期望成像平面的所重建和顯示的2D圖像的質(zhì)量可能是不令人滿(mǎn)意的。
[0007]具體而言，重建期望成像平面的2D圖像的當(dāng)前自動(dòng)化單元具有一些缺點(diǎn)，例如矩陣換能器的發(fā)射元件的固定啟動(dòng)而不管期望成像平面等。換言之，可能不在超聲信號(hào)的發(fā)射方向上構(gòu)建所確定的期望成像平面的圖像。由于超聲信號(hào)將具有信號(hào)聚焦過(guò)程和對(duì)應(yīng)的內(nèi)插過(guò)程，因而如果期望成像平面的圖像不是在發(fā)射方向上生成的(即，不是由期望成像平面自身的超聲回波數(shù)據(jù)生成的)，而是由感興趣體積中的多個(gè)掃描平面的超聲回波數(shù)據(jù)的內(nèi)插而重建的，則可能高度影響所構(gòu)建的2D圖像的質(zhì)量并且有時(shí)對(duì)于其中要求高數(shù)據(jù)質(zhì)量的一些應(yīng)用不能執(zhí)行臨床診斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，存在對(duì)于能夠改進(jìn)對(duì)期望成像平面的成像質(zhì)量的新穎的超聲成像系統(tǒng)和方法的需求。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種超聲成像系統(tǒng)，其包括:
[0010]具有換能器元件的二維陣列的超聲探頭，其用于在所述探頭被定位在對(duì)象上的第一位置處并且在相對(duì)于感興趣體積的第一角度處傾斜時(shí)發(fā)射超聲信號(hào)并采集對(duì)象的感興趣體積的三維體積數(shù)據(jù)，并且所述探頭的換能器元件具有第一組設(shè)置參數(shù)，其中，所述感興趣體積的所述三維體積數(shù)據(jù)包括由所述第一組設(shè)置參數(shù)定義的多個(gè)掃描平面的超聲回波數(shù)據(jù)；
[0011]處理單元，其用于根據(jù)所述三維體積數(shù)據(jù)確定針對(duì)所述感興趣體積的期望成像平面并且用于確定如下結(jié)果，即:是否存在第二組設(shè)置參數(shù)以使得從具有所述第二組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)所述探頭的情況下采集所述期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)，其中，所述處理單元還被配置為一如果所述結(jié)果是YES(是)一則導(dǎo)出所述第二組設(shè)置參數(shù)，并且一如果所述結(jié)果是NO(否)一則導(dǎo)出第二位置、第二角度和第三組設(shè)置參數(shù)，使得當(dāng)所述探頭被移動(dòng)到所述對(duì)象上的第二位置并且在相對(duì)于所述感興趣體積的所述第二角度處傾斜時(shí)，從具有所述第三組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠?qū)С鏊銎谕上衿矫娴某暬夭〝?shù)據(jù)；
[0012]換能器控制器，其用于，如果所述結(jié)果是YES，則根據(jù)所導(dǎo)出的第二組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述換能器元件，并且用于，如果所述結(jié)果是NO，則根據(jù)所導(dǎo)出的第三組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述換能器元件；以及
[0013]顯示器，其用于，如果所述結(jié)果是NO，則輸出引導(dǎo)所述超聲成像系統(tǒng)的用戶(hù)移動(dòng)所述探頭以便被定位在所述第二位置處并且在所述第二角度處傾斜的指令。
[0014]通過(guò)這種方式，通過(guò)利用2D矩陣超聲換能器的能力和/或所述超聲探頭的所述位置/取向的靈活性能夠直接掃描所述期望成像平面。在一些情況下，能夠?qū)λ鰮Q能器元件的設(shè)置參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得從所述換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)所述探頭的情況下導(dǎo)出所述期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)。在其中在不改變所述超聲探頭的位置/取向的情況下不能直接掃描所述期望成像平面的其他情況下，能夠借助于用戶(hù)交互(即輸出用于引導(dǎo)所述用戶(hù)移動(dòng)所述探頭以便使能所述期望成像平面的直接掃描的所述指令)來(lái)調(diào)節(jié)所述超聲探頭的位置/取向。
[0015]通過(guò)這種方式，所述期望成像平面的圖像不是通過(guò)對(duì)所述多個(gè)掃描平面(其是通過(guò)所述換能器元件的設(shè)置參數(shù)確定的)的超聲回波數(shù)據(jù)的內(nèi)插重建的，所述圖像而是由所述期望成像平面自身的超聲回波數(shù)據(jù)重建的。換言之，直接掃描所述期望成像平面。因此，所述期望成像平面的圖像質(zhì)量得以改進(jìn)并且可以幫助醫(yī)生進(jìn)行更準(zhǔn)確的診斷。
[0016]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述換能器元件的設(shè)置參數(shù)包括哪些換能器元件要被使能以及用于經(jīng)使能的換能器元件的波束形成參數(shù)。
[0017]如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的，所述換能器元件的波束形成參數(shù)可以包括例如由經(jīng)使能的換能器元件中的每個(gè)所發(fā)射的超聲信號(hào)的相位和/或接收側(cè)上的波束成形元件中所采取的波束成形向量以合成由所述經(jīng)使能的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)的回波數(shù)據(jù)。
[0018]在本發(fā)明的實(shí)施例中，首先確定應(yīng)當(dāng)被使能的換能器的元件，并且然后確定用于經(jīng)使能的元件的波束形成參數(shù)。
[0019]通過(guò)首先確定應(yīng)當(dāng)被使能的換能器的對(duì)應(yīng)元件，能夠初步地約束能夠在所述感興趣體積中被成像的平面的集合。同時(shí)，通過(guò)不使能所有元件，降低了處理成本。此外，然后通過(guò)調(diào)節(jié)針對(duì)經(jīng)使能的元件的波束形成參數(shù)來(lái)確定發(fā)射信號(hào)的對(duì)應(yīng)的詳細(xì)方向。通過(guò)這種方式，來(lái)自經(jīng)使能的元件的所述發(fā)射信號(hào)獨(dú)特地對(duì)應(yīng)于所述期望成像平面。
[0020]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述處理單元被配置為根據(jù)所述三維體積數(shù)據(jù)、臨床目標(biāo)和預(yù)定模型，自動(dòng)地確定針對(duì)所述感興趣體積的所述期望成像平面。
[0021]通過(guò)獲取醫(yī)生想要看到的所述平面的先驗(yàn)知識(shí)，如果已經(jīng)針對(duì)不同的臨床目標(biāo)設(shè)定了預(yù)定模型，則能夠使不同的選項(xiàng)可用。所述平面檢測(cè)方法可以是不同的霍夫變換、基于分割的方法或不同對(duì)象的圖形模型等。應(yīng)當(dāng)注意，此處實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述期望成像平面的自動(dòng)確定，其與常規(guī)方法相比較可以提供針對(duì)整個(gè)過(guò)程和針對(duì)隨后的掃描平面的更多信息。
[0022]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述超聲成像系統(tǒng)還可以包括用于接收用戶(hù)的輸入的用戶(hù)接口。在這種情況下，所述顯示器還可以被配置為顯示從所述三維體積數(shù)據(jù)重建的多幅圖像，并且所述處理單元還可以被配置為基于從所述三維體積數(shù)據(jù)所重建的所述多幅圖像，根據(jù)所述用戶(hù)的手動(dòng)選擇來(lái)確定針對(duì)所述感興趣體積的期望成像平面。
[0023]如果所述自動(dòng)地確定的成像平面不是足夠好的或者所述自動(dòng)選項(xiàng)不是可用的，則醫(yī)生需要自己找到所述平面。在所述三維體積數(shù)據(jù)內(nèi)，醫(yī)生手動(dòng)地移動(dòng)所述平面并且所述平面位置應(yīng)當(dāng)被顯示在當(dāng)前的總3D數(shù)據(jù)中。由于這應(yīng)當(dāng)在所述掃描過(guò)程期間實(shí)時(shí)地執(zhí)行，因而對(duì)所顯示的2D圖像的內(nèi)插不應(yīng)當(dāng)比常規(guī)的掃描操作更復(fù)雜。同時(shí)，提供了空間信息，其使醫(yī)生解釋所述圖像更方便。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種超聲成像方法，包括:
[0025]利用具有換能器元件的二維陣列的超聲探頭發(fā)射超聲信號(hào)并采集對(duì)象的感興趣體積的三維體積數(shù)據(jù)，其中，所述探頭被定位在所述對(duì)象上的第一位置處并且在相對(duì)于所述感興趣體積的第一角度處傾斜，并且所述探頭的所述換能器元件具有第一組設(shè)置參數(shù)，并且其中，所述感興趣體積的所述三維體積數(shù)據(jù)包括由所述第一組設(shè)置參數(shù)所定義的多個(gè)掃描平面的超聲回波數(shù)據(jù)；
[0026]根據(jù)所述三維體積數(shù)據(jù)來(lái)確定針對(duì)所述感興趣體積的期望成像平面；
[0027]確定如下結(jié)果，S卩:是否存在第二組設(shè)置參數(shù)，使得從具有所述第二組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)所述探頭的情況下采集所述期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)；
[0028]如果所述結(jié)果是YES: 一則導(dǎo)出所述第二組設(shè)置參數(shù)，并且如果所述結(jié)果是NO:-則導(dǎo)出第二位置、第二角度和第三組設(shè)置參數(shù)，使得當(dāng)所述探頭被移動(dòng)到所述對(duì)象上的所述第二位置并且在相對(duì)于所述感興趣體積的所述第二角度處傾斜時(shí)，從具有所述第三組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠?qū)С鏊銎谕上衿矫娴某暬夭〝?shù)據(jù);并且
[0029]如果所述結(jié)果是YES，則根據(jù)所導(dǎo)出的第二組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述換能器元件，并且如果所述結(jié)果是NO，則輸出引導(dǎo)所述超聲成像系統(tǒng)的用戶(hù)移動(dòng)所述探頭以便被定位在所述第二位置處并且在所述第二角度處傾斜的指令，并且根據(jù)所導(dǎo)出的第三組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述換能器元件。
[0030]如上文所提到的，根據(jù)本發(fā)明的所述超聲成像方法可以改進(jìn)所述期望成像平面的圖像質(zhì)量并且可以幫助醫(yī)生進(jìn)行更準(zhǔn)確的診斷，因?yàn)樗銎谕上衿矫娴膱D像不是通過(guò)處理與所述期望成像平面不同的一個(gè)或多個(gè)成像平面的成像數(shù)據(jù)重建的，而是通過(guò)直接處理所述期望成像平面的圖像數(shù)據(jù)重建的。
[0031]下文更詳細(xì)地描述了本公開(kāi)的各方面和特征。本發(fā)明的這些和其他方面將從下文所描述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例而顯而易見(jiàn)并且將參考下文所描述的(一個(gè)或多個(gè))實(shí)施例得以闡述。
【附圖說(shuō)明】
[0032]在下文中將結(jié)合實(shí)施例并且參考附圖更詳細(xì)地描述和解釋本發(fā)明，在附圖中:
[0033]圖1是根據(jù)本發(fā)明的超聲成像系統(tǒng)10的框圖；
[0034]圖2是根據(jù)本發(fā)明的超聲成像方法20的框圖；
[0035]圖3a圖示了其中期望成像平面與換能器元件的二維陣列相交的條件，并且圖3b圖示了其中期望成像平面不與換能器元件的二維陣列相交的條件;并且
[0036]圖4a和4b圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在圖3b的情況下超聲成像系統(tǒng)10的顯示器如何輸出引導(dǎo)超聲成像系統(tǒng)的用戶(hù)移動(dòng)探頭的指令。
[0037]附圖中的相同附圖標(biāo)記指示類(lèi)似或?qū)?yīng)的特征和/或功能。
【具體實(shí)施方式】
[0038]本發(fā)明將關(guān)于特定實(shí)施例并且參考某些附圖進(jìn)行描述，但是本發(fā)明不由此限制而是僅由權(quán)利要求限制。所描述的附圖僅僅是示意性的并且是非限制性的。在附圖中，元件中的一些的大小可能夸張并且出于說(shuō)明性目的未按比例繪制。
[0039]圖1是根據(jù)本發(fā)明的超聲成像系統(tǒng)10的框圖。
[0040]在下文中，超聲成像系統(tǒng)10的細(xì)節(jié)將結(jié)合圖2進(jìn)行描述，圖2是根據(jù)本發(fā)明的超聲成像方法20的框圖。
[0041]如從圖1可以看到，本發(fā)明的超聲成像系統(tǒng)10包括超聲探頭U。根據(jù)本發(fā)明，換能器元件110的二維陣列被用在探頭11中以發(fā)射超聲信號(hào)并采集對(duì)象的感興趣體積的三維體積數(shù)據(jù)(圖2中的步驟21)。例如，對(duì)象可以是患者，并且對(duì)象的感興趣體積可以是患者的器官。
[0042]在下文中，當(dāng)采集三維體積數(shù)據(jù)時(shí)，探頭11被定位在對(duì)象上的位置被稱(chēng)為第一位置，并且探頭相對(duì)于感興趣體積傾斜的角度被稱(chēng)為第一角度。
[0043]此外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易理解，二維矩陣超聲換能器可以包括以列和行布置的超聲換能器元件110的陣列。當(dāng)在一維超聲換能器的情況下，換能器陣列面可以仍然是矩形的，但是換能器元件的陣列布置在二維矩陣中。在采集三維體積數(shù)據(jù)時(shí)，針對(duì)探頭11的換能器元件110預(yù)先確定第一組設(shè)置參數(shù)。換言之，第一組設(shè)置參數(shù)確定哪些換能器元件要被使能以及針對(duì)經(jīng)使能的換能器元件的波束形成參數(shù)。因此，第一組設(shè)置參數(shù)確定二維矩陣超聲換能器的多個(gè)掃描平面以列或行或甚至在對(duì)角線方向上布置。因此，感興趣體積的所采集的三維體積數(shù)據(jù)包括由第一組設(shè)置參數(shù)所定義的多個(gè)掃描平面的超聲回波數(shù)據(jù)。
[0044]如從圖1能夠看到的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)10還包括處理單元12，其用于根據(jù)三維體積數(shù)據(jù)了確定針對(duì)感興趣體積的期望成像平面1(圖2中的步驟21)。
[0045]在本發(fā)明的實(shí)施例中，處理單元21可以被配置為根據(jù)所采集的三維體積數(shù)據(jù)、臨床目標(biāo)和預(yù)定模型，自動(dòng)地確定對(duì)于感興趣體積的期望成像平面I。
[0046]通過(guò)獲取醫(yī)生想要看到的平面的先驗(yàn)知識(shí)，如果已經(jīng)針對(duì)臨床目標(biāo)設(shè)定了預(yù)定模型，則能夠使不同的選項(xiàng)可用。平面檢測(cè)方法可以是不同的霍夫變換、基于分割的方法或不同對(duì)象的圖形模型等。應(yīng)當(dāng)注意，此處實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)對(duì)期望成像平面的自動(dòng)確定，其與常規(guī)方法相比可以提供針對(duì)整個(gè)過(guò)程和針對(duì)隨后的掃描平面的更多信息。
[0047]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，超聲成像系統(tǒng)10還可以包括用于接收用戶(hù)的輸入的用戶(hù)接口。在這種情況下，顯示器還可以被配置為顯示從三維體積數(shù)據(jù)所重建的多幅圖像，并且處理單元12還可以被配置為基于從三維體積數(shù)據(jù)所重建的多幅圖像，根據(jù)用戶(hù)的手動(dòng)選擇來(lái)確定針對(duì)感興趣體積的期望成像平面。
[0048]如果自動(dòng)地確定的成像平面不是足夠好的或自動(dòng)選項(xiàng)不是可用的，則超聲系統(tǒng)還能夠被配置為允許醫(yī)生自己找到平面。在三維體積數(shù)據(jù)內(nèi)，能夠?yàn)獒t(yī)生提供手動(dòng)地移動(dòng)平面的單元，并且平面位置應(yīng)當(dāng)被顯示在當(dāng)前總3D數(shù)據(jù)中。由于這應(yīng)當(dāng)在掃描過(guò)程期間實(shí)時(shí)地執(zhí)行，因而所顯示的2D圖像的內(nèi)插不應(yīng)當(dāng)比常規(guī)掃描操作更復(fù)雜。同時(shí)，提供了空間信息，其使醫(yī)生解釋圖像更方便。
[0049]如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易理解的，針對(duì)感興趣體積的期望成像平面I通過(guò)考慮感興趣體積的特定解剖結(jié)構(gòu)以及感興趣體積中的特定目標(biāo)(例如，潛在病變)來(lái)確定，并且因此通常不是掃描平面之一。然而，僅僅根據(jù)發(fā)射方向上的發(fā)射信號(hào)來(lái)生成掃描平面的圖像。如果期望成像平面I不是掃描平面之一，則其圖像不是在超聲信號(hào)的發(fā)射方向上重建的，即，不是由期望成像平面自身的超聲回波數(shù)據(jù)生成的，而是由感興趣體積中的多個(gè)掃描平面的超聲回波數(shù)據(jù)的內(nèi)插重建的，但是可能高度不利地影響所重建的2D圖像的質(zhì)量并且有時(shí)對(duì)于其中要求高數(shù)據(jù)質(zhì)量的應(yīng)用不能執(zhí)行臨床診斷。
[0050]鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明利用2D矩陣超聲換能器的能力，其中，可以對(duì)經(jīng)使能的換能器元件和針對(duì)經(jīng)使能的元件的波束形成參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得從經(jīng)使能的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)探頭的情況下或者在將探頭移動(dòng)到另一位置并且在相對(duì)于感興趣體積的另一角度處傾斜之后導(dǎo)出期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)。
[0051]因此，本發(fā)明的處理單元12還被用于確定如下結(jié)果，S卩:是否存在第二組設(shè)置參數(shù)，使得從具有第二組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)探頭11的情況下采集期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)的結(jié)果(圖2中的步驟23)。
[0052]如果結(jié)果是YES，則處理單元12還被配置為導(dǎo)出第二組設(shè)置參數(shù)(圖2中的步驟24)。在這種情況下，超聲成像系統(tǒng)10中包括的換能器控制器13然后根據(jù)所導(dǎo)出的第二組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)換能器元件110(圖2中的步驟25)。
[0053]然而，如果結(jié)果是N0，S卩，如果探頭11必須被移動(dòng)(S卩，要么第一位置和第一角度之一，要么甚至第一位置和第一角度二者，必須被改變)，則處理單元12還被配置為導(dǎo)出對(duì)于探頭11的第二位置和第二角度并且導(dǎo)出針對(duì)換能器元件110的第三組設(shè)置參數(shù)，使得當(dāng)探頭11被移動(dòng)到對(duì)象上的第二位置并且在相對(duì)于感興趣體積的第二角度處傾斜時(shí)，從具有第三組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠?qū)С銎谕上衿矫娴某暬夭〝?shù)據(jù)(圖2中的步驟26)。在這種情況下，換能器控制器13然后根據(jù)所導(dǎo)出的第三組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)換能器元件110(圖2中的步驟27)。
[0054]在本發(fā)明的實(shí)施例中，處理單元12基于在探頭的第一位置和第一角度與期望成像平面I之間的空間位置關(guān)系并且基于換能器元件110的布局來(lái)執(zhí)行步驟23、24和26。
[0055]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)10還包括顯示器14。如果結(jié)果是N0，S卩，如果探頭11必須被移動(dòng)，則顯示器14被用于輸出引導(dǎo)超聲成像系統(tǒng)10的用戶(hù)移動(dòng)探頭11以便被定位在第二位置處并且在第二角度處傾斜的指令。在圖4a和圖4b中示出并且將在下文中解釋如何引導(dǎo)用戶(hù)移動(dòng)探頭11的示意圖。
[0056]在本發(fā)明的實(shí)施例中，顯示器14還被配置為顯示根據(jù)期望成像平面I的超聲回波數(shù)據(jù)重建的期望成像平面I的圖像。
[0057]通過(guò)這種方式，期望成像平面I的圖像不是由多個(gè)掃描平面(其對(duì)應(yīng)于從初始使能的元件所發(fā)射的超聲信號(hào)和初始波束形成參數(shù))的超聲回波數(shù)據(jù)的內(nèi)插重建的，而是由期望成像平面自身的超聲回波數(shù)據(jù)重建的。因此，期望成像平面的圖像質(zhì)量得以改進(jìn)并且可以幫助醫(yī)生進(jìn)行更準(zhǔn)確的診斷。
[0058]在下文中結(jié)合圖3a和圖3b進(jìn)一步詳盡描述了步驟23的細(xì)節(jié)，S卩，是否存在第二組設(shè)置參數(shù)，使得從具有第二組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)探頭11的情況下采集期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)，所述圖3a和3b相應(yīng)地圖示了其中期望成像平面I與換能器元件110的二維陣列相交的條件以及其中期望成像平面I不與換能器元件110的二維陣列相交的條件。
[0059]如從圖3a能夠理解的，在期望成像平面I與換能器元件110的二維陣列相交的情況下，確定結(jié)果是YES，即，存在第二組設(shè)置參數(shù)，使得從具有第二組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)探頭11的情況下采集期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)。
[0060]因此，相交線Ia上的換能器元件將被使能，并且鄰近相交線Ia的換能器元件將通常是使能的。這可以初步地約束可以在感興趣體積中成像的平面的集合。
[0061]此外，通過(guò)調(diào)節(jié)針對(duì)經(jīng)使能的元件的波束形成參數(shù)來(lái)確定發(fā)射信號(hào)的對(duì)應(yīng)的詳細(xì)方向。通過(guò)這種方式，來(lái)自經(jīng)使能的元件的發(fā)射信號(hào)獨(dú)特地對(duì)應(yīng)于期望成像平面I。
[0062]如從圖3b能夠理解的，在期望成像平面I與換能器元件110的二維陣列不相交的情況下，確定結(jié)果是NO，即，不存在第二組設(shè)置參數(shù)，使得從具有第二組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)探頭11的情況下采集期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)。換言之，根據(jù)有限尺度的換能器元件110的二維陣列，不能夠在不將探頭移動(dòng)到與第一位置不同的另一位置的情況下利用元件的真實(shí)的發(fā)射信號(hào)對(duì)不與換能器元件110的二維陣列相交的期望成像平面I進(jìn)行成像。
[0063]如上文所提到的，如果結(jié)果是NO，S卩，如果探頭11必須被移動(dòng)，則處理單元12還被配置為導(dǎo)出針對(duì)探頭11的第二位置和第二角度并且導(dǎo)出針對(duì)換能器元件110的第三組設(shè)置參數(shù)，使得當(dāng)探頭11被移動(dòng)到對(duì)象上的第二位置并且在相對(duì)于感興趣體積的第二角度處傾斜時(shí)，從具有第三組設(shè)置參數(shù)的換能器元件所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠?qū)С銎谕上衿矫娴某暬夭〝?shù)據(jù)(圖2中的步驟26)。
[0064]如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地理解的，通常第二位置和第二角度與第一位置和第一角度二者不同。然而，在一些情況下，第二角度可以與第一角度相同。
[0065]圖4a和圖4b圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在圖3b的情況下超聲成像系統(tǒng)的顯示器14如何輸出引導(dǎo)超聲成像系統(tǒng)的用戶(hù)移動(dòng)探頭的指令。
[0066]如上文所提到的，在圖3b的情況下，期望成像平面I不與換能器元件110的二維陣列相交。如圖4a和圖4b中所示，根據(jù)換能器元件110的布局，可以確定換能器元件110的陣列的中心線下面的中間參考平面2。此外，根據(jù)在探頭11的第一位置和第一角度與期望成像平面I之間的空間位置關(guān)系、第二位置和第二角度和第三組設(shè)置參數(shù)，使得當(dāng)探頭11被移動(dòng)到對(duì)象上的第二位置并且在相對(duì)于感興趣體積的第二角處傾斜時(shí)，從具有第三組設(shè)置參數(shù)的換能器元件110所發(fā)射的超聲信號(hào)能夠?qū)С銎谕上衿矫鍵的超聲回波數(shù)據(jù)。
[0067]例如，根據(jù)在中間參考平面2與包含期望成像平面I的3D空間中的平面3之間的空間位置關(guān)系，處理單元12能夠計(jì)算探頭11應(yīng)當(dāng)被移動(dòng)到的第二位置。此外，根據(jù)在換能器元件110的陣列的中心線與關(guān)于期望成像平面I的中間參考平面2的相交線Ib之間的空間位置關(guān)系，處理單元12能夠計(jì)算在探頭11應(yīng)當(dāng)相對(duì)于感興趣體積傾斜的第二角度。在那之后，處理單元12可以導(dǎo)出在第二位置和第二角度處，應(yīng)當(dāng)使能陣列的中心線上的換能器元件(以及鄰近中心線的一些元件)并且因此可以確定針對(duì)經(jīng)使能的換能器元件的波束形成參數(shù)，使得可以通過(guò)來(lái)自經(jīng)使能的元件的發(fā)射信號(hào)直接獲得期望成像平面I。
[0068]如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解的，上文所提到的中間參考平面2僅僅被用作實(shí)施例；也可以使用其他參考平面并且根據(jù)對(duì)參考平面的選擇可以類(lèi)似地導(dǎo)出第二位置、第二角度和第三組設(shè)置參數(shù)。
[0069]如果已經(jīng)導(dǎo)出了第二位置和第二角度，則超聲成像系統(tǒng)10的顯示器14然后輸出引導(dǎo)超聲成像系統(tǒng)10的用戶(hù)移動(dòng)探頭11的指令，例如，引導(dǎo)用戶(hù)將探頭11移動(dòng)到第二位置的由圖4b中的Il所指示的移動(dòng)方向和引導(dǎo)用戶(hù)達(dá)到探頭11的第二角度的由圖4b中的12所指示的旋轉(zhuǎn)方向。能夠以文本、圖形或者其組合的格式輸出指令。在一些實(shí)施例中，顯示器14能夠輸出音頻，并且能夠以音頻格式輸出指令。
[0070]此外，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠容易地理解的，在枚舉了若干裝置的裝置權(quán)利要求中，能夠通過(guò)硬件的同一個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)這些裝置中的若干裝置。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施的事實(shí)并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
[0071]應(yīng)當(dāng)指出，以上提到的實(shí)施例說(shuō)明而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不脫離權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下設(shè)計(jì)備選實(shí)施例。在權(quán)利要求中，放置在圓括號(hào)之間的任何參考標(biāo)記不應(yīng)解釋為對(duì)權(quán)利要求的限制。詞語(yǔ)“包括”不排除在權(quán)利要求或說(shuō)明書(shū)中未列出的元件或步驟的存在。這元件前面的詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)這樣的元件的存在。在枚舉若干單元的系統(tǒng)權(quán)利要求中，可以通過(guò)軟件和/或硬件的同一個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)這些單元中的若干單元。詞語(yǔ)第一、第二和第三等的使用不指示任何排序。這些詞語(yǔ)將被解釋為名稱(chēng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲成像系統(tǒng)(10)，包括: 具有換能器元件(110)的二維陣列的超聲探頭(11)，其用于在所述探頭(11)被定位在對(duì)象上的第一位置處并且在相對(duì)于所述對(duì)象的感興趣體積的第一角度處傾斜時(shí)發(fā)射超聲信號(hào)并采集所述感興趣體積的三維體積數(shù)據(jù)，并且所述探頭(I I)的所述換能器元件(I 10)具有第一組設(shè)置參數(shù)，其中，所述感興趣體積的所述三維體積數(shù)據(jù)包括由所述第一組設(shè)置參數(shù)所定義的多個(gè)掃描平面的超聲回波數(shù)據(jù)； 處理單元(12)，其用于根據(jù)所述三維體積數(shù)據(jù)確定針對(duì)所述感興趣體積的期望成像平面(I)并且用于確定如下結(jié)果，即:是否存在第二組設(shè)置參數(shù)，使得從具有所述第二組設(shè)置參數(shù)的所述換能器元件(110)所發(fā)射的所述超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)所述探頭的情況下采集所述期望成像平面(I)的超聲回波數(shù)據(jù)，其中，所述處理單元(12)還被配置為，如果所述結(jié)果是YES，則導(dǎo)出所述第二組設(shè)置參數(shù)，并且，如果所述結(jié)果是NO，則導(dǎo)出第二位置、第二角度和第三組設(shè)置參數(shù)，使得當(dāng)所述探頭(11)被移動(dòng)到所述對(duì)象上的所述第二位置并且在相對(duì)于所述感興趣體積的所述第二角度處傾斜時(shí)，從具有所述第三組設(shè)置參數(shù)的所述換能器元件(110)所發(fā)射的所述超聲信號(hào)能夠?qū)С鏊銎谕上衿矫?I)的超聲回波數(shù)據(jù)； 換能器控制器(13)，其用于，如果所述結(jié)果是YES，則根據(jù)所導(dǎo)出的第二組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述換能器元件，并且用于，如果所述結(jié)果是NO，則根據(jù)所導(dǎo)出的第三組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述換能器元件；以及 顯示器(14)，其用于，如果所述結(jié)果是NO，則輸出引導(dǎo)所述超聲成像系統(tǒng)(10)的用戶(hù)移動(dòng)所述探頭(11)以便被定位在所述第二位置處并且在所述第二角度處傾斜的指令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)(10)，其中， 所述顯示器(14)還被配置為顯示從所述期望成像平面(I)的所述超聲回波數(shù)據(jù)重建的所述期望成像平面(I)的圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)(10)，其中， 所述換能器元件(110)的所述設(shè)置參數(shù)包括哪些換能器元件要被使能以及針對(duì)經(jīng)使能的換能器元件的波束形成參數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的超聲成像系統(tǒng)(10)，其中， 所述處理單元(12)被配置為根據(jù)所述三維體積數(shù)據(jù)、臨床目標(biāo)和預(yù)定模型，來(lái)自動(dòng)地確定針對(duì)所述感興趣體積的所述期望成像平面(I)。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的超聲成像系統(tǒng)(10)，還包括: 用戶(hù)接口，其用于接收所述用戶(hù)的輸入， 其中，所述顯示器(14)還被配置為顯示從所述三維體積數(shù)據(jù)重建的多幅圖像，并且 其中，所述處理單元(12)還被配置為，基于從所述三維體積數(shù)據(jù)重建的所述多幅圖像，根據(jù)所述用戶(hù)的手動(dòng)選擇，來(lái)確定針對(duì)所述感興趣體積的所述期望成像平面(I)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)，其中， 所述處理單元(12)基于在所述探頭的所述第一位置和所述第一角度與所述期望成像平面(I)之間的空間位置關(guān)系并且基于所述換能器元件(110)的布局，來(lái)確定如下結(jié)果，SP:是否存在第二組設(shè)置參數(shù)，使得從具有所述第二組設(shè)置參數(shù)的所述換能器元件所發(fā)射的所述超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)所述探頭(11)的情況下采集所述期望成像平面(I)的超聲回波數(shù)據(jù)。7.一種超聲成像方法(20)，包括: 利用具有換能器元件的二維陣列的超聲探頭來(lái)發(fā)射超聲信號(hào)并采集(21)對(duì)象的感興趣體積的三維體積數(shù)據(jù)，其中，所述探頭被定位在所述對(duì)象上的第一位置處并且在相對(duì)于所述感興趣體積的第一角度處傾斜，并且所述探頭的所述換能器元件具有第一組設(shè)置參數(shù)，并且其中，所述感興趣體積的所述三維體積數(shù)據(jù)包括由所述第一組設(shè)置參數(shù)定義的多個(gè)掃描平面的超聲回波數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述三維體積數(shù)據(jù)確定(22)針對(duì)所述感興趣體積的期望成像平面； 確定(23)如下結(jié)果，S卩:是否存在第二組設(shè)置參數(shù)，使得從具有所述第二組設(shè)置參數(shù)的所述換能器元件所發(fā)射的所述超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)所述探頭的情況下采集所述期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)； 如果所述結(jié)果是YES，則導(dǎo)出(24)所述第二組設(shè)置參數(shù)，并且如果所述結(jié)果是NO，則導(dǎo)出(26)第二位置、第二角度和第三組設(shè)置參數(shù)，使得當(dāng)所述探頭被移動(dòng)到所述對(duì)象上的所述第二位置并且在相對(duì)于所述感興趣體積的所述第二角度處傾斜時(shí)，從具有所述第三組設(shè)置參數(shù)的所述換能器元件所發(fā)射的所述超聲信號(hào)能夠?qū)С鏊銎谕上衿矫娴某暬夭〝?shù)據(jù);并且 如果所述結(jié)果是YES，則根據(jù)所導(dǎo)出的第二組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)(25)所述換能器元件，并且如果所述結(jié)果是NO，則輸出(27)引導(dǎo)所述超聲成像系統(tǒng)的用戶(hù)移動(dòng)所述探頭以便被定位在所述第二位置處并且在所述第二角度處傾斜的指令，并且根據(jù)所導(dǎo)出的第三組設(shè)置參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)所述換能器元件。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(20)，還包括: 顯示從所述期望成像平面的所述超聲回波數(shù)據(jù)重建的所述期望成像平面的圖像。9.根據(jù)權(quán)利要求7和8中的任一項(xiàng)所述的方法(20)，其中， 根據(jù)所述三維體積數(shù)據(jù)、臨床目標(biāo)和預(yù)定模型來(lái)自動(dòng)地確定針對(duì)所述感興趣體積的所述期望成像平面。10.根據(jù)權(quán)利要求7和8中的任一項(xiàng)所述的方法(20)，其中， 基于從所述三維體積數(shù)據(jù)重建的所述多幅圖像，根據(jù)所述用戶(hù)的手動(dòng)選擇，來(lái)確定針對(duì)所述感興趣體積的所述期望成像平面。11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法(20)，其中， 確定(23)如下結(jié)果的步驟基于在所述探頭的所述第一位置和所述第一角度與所述期望成像平面之間的空間位置關(guān)系并且基于所述換能器元件的布局，所述結(jié)果是:是否存在第二組設(shè)置參數(shù)，使得從具有所述第二組設(shè)置參數(shù)的所述換能器元件所發(fā)射的所述超聲信號(hào)能夠在不移動(dòng)所述探頭的情況下采集所述期望成像平面的超聲回波數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK105939670SQ201580005833
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年1月21日
【發(fā)明人】Y·鄧, X·李, X·顧, V·T·沙姆達(dá)莎尼, Y·吳
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