專利名稱：擴(kuò)展體積超聲數(shù)據(jù)顯示和測(cè)量的制作方法
擴(kuò)展體積超聲數(shù)據(jù)顯示和測(cè)量
背景技術(shù)：
本實(shí)施例涉及三維成像。尤其，提供患者的大的或細(xì)長(zhǎng)的區(qū)域的 三維超聲成像。
商業(yè)可用的超聲系統(tǒng)執(zhí)行三維(3D)和四維(4D)體積成像。一 些3D和4D超聲系統(tǒng)使用一維換能器來在給定的平面中掃描。換能器無 約束地被平移或移動(dòng)到不同的位置，從而產(chǎn)生一堆具有不同相對(duì)空間 關(guān)系的平面來表示患者的體積區(qū)域。然而，相對(duì)位置信息和相關(guān)聯(lián)的 數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)與使用多維或擺動(dòng)器換能器(wobbler transducer)的掃描 相比可能不精確。
利用諸如多維陣列或擺動(dòng)器換能器的體積成像換能器，超聲能量 在體積區(qū)域內(nèi)或在患者內(nèi)的多過兩維平面的區(qū)域內(nèi)沿著掃描線被發(fā)射 和接收。對(duì)于某些應(yīng)用，換能器幾何形狀將掃描僅局限于所期望體積 的一部分。對(duì)于擴(kuò)展的對(duì)象，例如肝臟或胎兒，換能器僅僅掃描解剖 特征的一部分。
已經(jīng)提議了擴(kuò)展視野3D和4D成像。參見美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?2005/0033173，其公開在此通過引用被納入。表示不同體積的兩個(gè)或 多個(gè)數(shù)據(jù)集被組合在一起用于成像。體積的相對(duì)位置從感測(cè)換能器位 置或數(shù)據(jù)處理中來確定。

發(fā)明內(nèi)容
通過介紹，下面所述的優(yōu)選實(shí)施例包括三維超聲數(shù)據(jù)采集的方法 和系統(tǒng)用于擴(kuò)展視野三維處理或成像。兩個(gè)或多個(gè)三維體積的相對(duì)位 置利用兩維處理來確定。例如，沿著兩個(gè)不平行平面的位置的差被確 定。通過組合兩個(gè)差的矢量，三維體積的相對(duì)位置被確定。其他特征 包括根據(jù)兩個(gè)或多個(gè)體積的相對(duì)位置計(jì)算值，例如體積或距離，在 不必形成三維擴(kuò)展視野的情況下根據(jù)相對(duì)位置來產(chǎn)生兩維擴(kuò)展視野或
多平面重構(gòu)，并且考慮生理階段用于確定相對(duì)位置或組合表示不同體 積的數(shù)據(jù)。所述特征中的任何一個(gè)或所述特征中的兩個(gè)或多個(gè)的組合 可以被使用。
在第一方面，提供一種用于三維超聲數(shù)據(jù)采集的方法?；颊叩姆?br> 別表示第一和第二三維體積的第一和第二超聲數(shù)據(jù)集利用體積成像換 能器來獲取。第一三維體積與第二三維體積交疊但不同于第二三維體 積。確定第一和笫二三維體積的相對(duì)位置。根據(jù)相對(duì)位置來計(jì)算值。
在第二方面，提供一種用于三維超聲數(shù)據(jù)采集的方法?；颊叩姆?別表示第一和第二三維體積的第一和第二超聲數(shù)據(jù)集利用體積成像換 能器獲得。第一三維體積與笫二三維體積交疊但是不同于第二三維體 積。第一和第二三維體積的第一相對(duì)位置利用至少兩個(gè)一維和/或兩維 相對(duì)位置來確定。
在第三方面，提供三維超聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于擴(kuò)展視野處理。體
積成像換能器可操作用以獲得患者的分別表示第一和第二三維體積的 第一和第二超聲數(shù)據(jù)集。第一三維體積與第二三維體積交疊但是不同 于第二三維體積。處理器可操作用以分別沿著第一和第二兩維平面確
定第一和第二三維體積的第一和第二相對(duì)位置。
在第四方面，提供一種用于三維超聲數(shù)據(jù)采集的方法。患者的分 別表示第一和第二三維體積的第一和第二超聲數(shù)據(jù)集利用體積成像換 能器來獲得。第一三維體積與第二三維體積交疊但是不同于第二三維 體積。第一和第二三維體積的與生理周期有關(guān)的相對(duì)位置被確定。
在第五方面，提供一種用于三維超聲數(shù)據(jù)采集的方法?；颊叩姆?別表示第一和第二三維體積的第一和第二超聲數(shù)據(jù)集利用體積成像換 能器來獲得。第一三維體積與第二三維體積交疊但是不同于第二三維 體積。來自第一和第二集的超聲數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)兩維擴(kuò)展視野圖像 根據(jù)相對(duì)位置來產(chǎn)生。
本發(fā)明通過下面的權(quán)利要求來限定并且該部分中沒有什么應(yīng)被看 作是對(duì)所述權(quán)利要求的限制。下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例來論述本發(fā)明的其 他方面和優(yōu)點(diǎn)。


附圖中的組件不必要按比例，而是將重點(diǎn)放在說明本發(fā)明的原理。 而且，在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記在不同的視圖中標(biāo)識(shí)相應(yīng)的部分。
圖l是用于三維成像的超聲系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖； 圖2是表示擴(kuò)展視野三維成像的一個(gè)實(shí)施例的流程圖； 圖3是示出在平移換能器時(shí)獲取兩個(gè)體積的一個(gè)實(shí)施例的的圖形 表示5
圖4是在一個(gè)實(shí)施例中擴(kuò)展視野體積的圖形表示；
圖5是與三維體積有關(guān)的兩維平面的圖形表示。
具體實(shí)施例方式
一維或兩維相關(guān)、跟蹤或其他位置確定過程確定三維體積的相對(duì) 位置。兩維處理可能比三維相關(guān)或跟蹤在計(jì)算上更有效。通過沿著不 同的軸或兩維平面執(zhí)行一維或兩維相關(guān)，可以決定兩個(gè)或多個(gè)自由度。 兩個(gè)兩維平面可被用于決定六個(gè)自由度三維平移和旋轉(zhuǎn)。
一維或兩維位置處理的精確性可以導(dǎo)致三維的擴(kuò)展視野，從而提供 精確的計(jì)算。確定與生理周期的相同部分相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的相對(duì)位置可 以提供更大的精確性。相對(duì)位置被用于形成三維擴(kuò)展視野和/或用于從 兩個(gè)或多個(gè)體積中形成兩個(gè)或多個(gè)兩維擴(kuò)展視野。三維擴(kuò)展視野可允 許對(duì)體積的更長(zhǎng)、更復(fù)雜、更完善和/或更徹底的飛越(fly-through) 成像。
圖1示出用于三維或四維處理的醫(yī)療診斷超聲成像系統(tǒng)10的框圖。三 維處理包括確定相對(duì)位置，計(jì)算值，或產(chǎn)生圖像。三維成像在給定 時(shí)間提供與患者的平面區(qū)域相對(duì)的體積區(qū)域的表示。四維成像根據(jù)時(shí) 間提供三維體積的表示，例如用以顯示在體積內(nèi)特征的運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)IO 包括用于三維處理或成像的現(xiàn)在公知的或以后開發(fā)的超聲系統(tǒng)或工作 站中的任何一個(gè)。
系統(tǒng)10包括發(fā)射波束成形器12、體積成像換能器14、接收波束成形 器16、圖像處理器18、 3D處理器20、存儲(chǔ)器22和顯示器24。另外，不 同的或較少的組件可以被提供。例如，在無發(fā)射波束成形器l2、換能 器14、接收波束成形器16和/或圖像處理器18的情況下，從存儲(chǔ)裝置獲 取超聲數(shù)據(jù)用于在3D處理器20中處理。作為另一例子，在無波束成形 器12、 14的情況下可以使用平面波成像。
發(fā)射波束成形器12包括存儲(chǔ)器、延遲、放大器、波形發(fā)生器、振蕩 器、濾波器、調(diào)制器、模擬設(shè)備、數(shù)字設(shè)備和用于在不同的信道中產(chǎn) 生多個(gè)波形的其組合。波形分別為一維或兩維電子導(dǎo)引(steering) (例如在平面內(nèi)的導(dǎo)引或在體積或多個(gè)平面內(nèi)的導(dǎo)引)相對(duì)彼此被變 跡(apodized)并且被延遲。全采樣或稀少的采樣可以被提供，從而 導(dǎo)致為任何給定的掃描線產(chǎn)生較大或較少數(shù)量的波形。發(fā)射波束成形 器12將發(fā)射波形施加給體積成像換能器14。體積成像換能器14是多維陣列，例如兩維陣列或N x M元素的其他陣 列，其中N和M均大于1。通過具有元素的多維陣列，體積成像換能器14 可操作用于利用在兩個(gè)維度上可電子導(dǎo)引的掃描線來掃描，例如掃描 沿著三個(gè)維度中的任何一個(gè)延伸的體積。由于在兩個(gè)維度上沿著掃描 線掃描，多個(gè)體素沿著任何給定的方位(azimuth )、仰角(elevation) 和量程(range)維度被提供，從而產(chǎn)生體積表示或掃描。
在另一實(shí)施例中，體積成像換能器14是擺動(dòng)器換能器。任何現(xiàn)在公 知的或以后開發(fā)的線性一維陣列或單個(gè)元素被提供。擺動(dòng)器以一維或 兩維方式在機(jī)械方面被導(dǎo)引并且以無維度或一維方式在電氣方面被導(dǎo) 引。在一個(gè)實(shí)施例中，掃描線以一維方式在機(jī)械方面被導(dǎo)引、例如沿 著仰角維度，并且由于波形的延遲和變跡而在電子方面在另一維度(例 如方位維度)上被導(dǎo)引。具有兩維電子導(dǎo)引的擺動(dòng)器陣列也可以被提 供。
可操作用以獲取表示具有比患者的平面切片更大廣度的體積的超聲 數(shù)據(jù)的現(xiàn)在公知的或以后開發(fā)的其他體積成像換能器可被使用。
體積成像換能器14可操作用以獲取表示患者的三維體積的超聲數(shù)據(jù) 集。通過在兩個(gè)維度內(nèi)在不同的位置引導(dǎo)掃描線，并且根據(jù)表示深度 維度的時(shí)間來接收，可以在不移動(dòng)換能器14的情況下利用換能器14掃 描三維體積。給定聲音穿過組織的速度，即使在換能器14移動(dòng)的情況 下通過在平移期間沿著方位和仰角維度以不同的角度引導(dǎo)掃描線來掃 描體積。因此，體積成像換能器14被用于在靜止時(shí)或者在移動(dòng)時(shí)獲取 表示不同三維體積的多個(gè)超聲數(shù)據(jù)集。三維體積交疊但是表示不同的 全面區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，交疊正好沿著仰角維度，但是換能器14 可以沿著多于一個(gè)的軸被移動(dòng)和/或被旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致沿著三個(gè)維度中的任 何一個(gè)交疊。
可選地，換能器14包括位置傳感器26，例如用于確定在體積、面積 內(nèi)的或相鄰于患者的換能器14的位置的專用傳感器。傳感器26是任何 現(xiàn)在公知的或以后開發(fā)的磁性的、光學(xué)的回轉(zhuǎn)儀或其他物理位置測(cè)量 設(shè)備。例如，位于傳感器中的電磁線圏被用于確定換能器14在空間內(nèi) 的位置和取向。在可替代的實(shí)施例中，換能器14在位置傳感器26之外。
接收波束成形器16接收由換能器14所產(chǎn)生的電信號(hào)。接收波束成形 器16具有一個(gè)或多個(gè)延遲、放大器、濾波器、解調(diào)器、模擬組件、數(shù)
字組件和具有用于使來自每個(gè)信道的信息相加的加法器的被分離成多 個(gè)信道的其組合。加法器或隨后的濾波器輸出同相和正交或射頻數(shù)據(jù)。 任何公知的或以后開發(fā)的接收波束成形器可被使用。接收波束成形器
16將表示一個(gè)或多個(gè)掃描線的超聲數(shù)據(jù)輸出到圖像處理器18。
圖像處理器18是數(shù)字信號(hào)處理器、控制處理器、通用處理器、專用 集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、模擬電路、數(shù)字電路或其組合。圖像 處理器18檢測(cè)強(qiáng)度或B模式信息，估計(jì)流或多普勒(Doppler)信息或 者檢測(cè)超聲數(shù)據(jù)的任何其他特性。圖像處理器也可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間、空間 或頻率濾波。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像處理器18包括掃描轉(zhuǎn)換器，但是 掃描轉(zhuǎn)換器可被設(shè)置在3D處理器20之后或者作為3D處理器20的部分。 一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器或緩沖器(例如CINE存儲(chǔ)器)可選地被設(shè)置在圖像 處理器18中。圖像處理器18以極坐標(biāo)、笛卡爾(Cartesian)坐標(biāo)或其 他格式將所檢測(cè)的超聲數(shù)據(jù)輸出給3D處理器20。可替代地，超聲數(shù)據(jù) 直接地被輸出到存儲(chǔ)器22。
3D處理器20是通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路、計(jì)算 機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、視頻卡、圖形處理單元、數(shù)字處理器、模擬 處理器、其組合或用于處理和/或用于從表示體積區(qū)域的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生三 維表示的現(xiàn)在公知的或以后開發(fā)的其他處 理器。在一個(gè)實(shí)施例中，3D處理器20是用于或具有系統(tǒng)10的其他組件 的處理器，例如用于控制圖像處理器18的控制處理器。單獨(dú)的或?qū)Ｓ?的3D處理器20可,皮使用。
處理器22是RMA、緩沖器、便攜式的、硬驅(qū)動(dòng)器或現(xiàn)在公知的或以后 開發(fā)的其他存儲(chǔ)器。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器22是系統(tǒng)10的另一組件 的部分，例如CINE存儲(chǔ)器、圖像處理器18的存儲(chǔ)器、或顯示器平面存 儲(chǔ)器，但是可以提供用于三維處理的單獨(dú)的處理器。
3D處理器20可操作用以確定三維體積的相對(duì)位置。相對(duì)位置通過參 照絕對(duì)位置被確定為絕對(duì)位置或體積的位置之間的差。在一個(gè)實(shí)施例 中，3D處理器20從傳感器26接收位置信息。在另一實(shí)施例中，3D處理 器20從超聲數(shù)據(jù)中確定相對(duì)位置信息。 一個(gè)集的數(shù)據(jù)基于換能器14的 相對(duì)位置在位置上與另一集的數(shù)據(jù)有關(guān)。使表示一個(gè)體積的數(shù)據(jù)在空 間上與表示另一體積的數(shù)據(jù)配準(zhǔn)(register)用以形成擴(kuò)展體積。3D 處理器20可以確定三維體積的相對(duì)位置用于3D或4D處理或成像。
在一個(gè)實(shí)施例中，三維相關(guān)或跟蹤被執(zhí)行。在另一實(shí)施例中，相對(duì)
位置通過一維或兩維處理來確定、例如分別沿著兩個(gè)或多個(gè)兩維平面。 一個(gè)體積中的兩維區(qū)域與另一體積的兩維區(qū)域的最佳或充分匹配提供
相對(duì)于平面(例如平移的兩個(gè)軸和旋轉(zhuǎn)的一個(gè)軸)在兩個(gè)體積之間的 平移和/或旋轉(zhuǎn)。通過確定沿著兩個(gè)非平行平面的平移和/或旋轉(zhuǎn)，不 同的平移和/或旋轉(zhuǎn)分量被確定。相對(duì)位置包括任何數(shù)量的平移和/或 旋轉(zhuǎn)分量。
為每一平面確定兩維平移矢量?？商娲?，確定單獨(dú)的一維矢量。 兩個(gè)這種一維矢量定義平面。
兩個(gè)非平行的平面均至少部分地延伸到兩個(gè)體積內(nèi)。不同的平面可 被用于確定不同的體積對(duì)或較大的體積組的相對(duì)位置。在一個(gè)實(shí)施例 中，諸如利用三維相關(guān)確定換能器的運(yùn)動(dòng)方向。在其他實(shí)施例中，方 向被假設(shè)。兩個(gè)非平行的平面分別與運(yùn)動(dòng)方向平行地延伸，但是可以 與運(yùn)動(dòng)方向不平行。兩個(gè)平面的角度關(guān)系確定不同方向和旋轉(zhuǎn)矢量的 幾何關(guān)系。在其他實(shí)施例中，僅僅一個(gè)平面延伸到兩個(gè)體積中。
兩維平面相對(duì)于換能器14和體積可以具有任何位置。在一個(gè)實(shí)施例 中，兩維平面彼此垂直，例如一個(gè)平面是深度方位平面(depth-azimuth plane)， 而另一平面是方位仰角平面(azimuth-elevation plane )。 作為另一例子，兩個(gè)平面是方位深度平面和仰角深度平面。平面在中 心、邊緣或與體積相對(duì)的其他地方。在一個(gè)實(shí)施例中，多于一個(gè)的平 面被用于確定運(yùn)動(dòng)的特定分量，例如使用沿著體積中心的平面和平行 的相鄰平面。
用于確定位置的超聲數(shù)據(jù)是一個(gè)或多個(gè)所組合的體積的全部或子 集。例如，將表示可能交疊的區(qū)的數(shù)據(jù)(諸如與在一個(gè)體積的換能器 14的平移方向中相鄰于體積邊緣的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的)與可能交疊另一體 積的數(shù)據(jù)相比較。所使用的數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步局限于表示兩維平面的部 分或區(qū)的數(shù)據(jù)。例如，在表示兩個(gè)非平行平面的交疊區(qū)中的數(shù)據(jù)被用 于確定位置。在可替代的實(shí)施例中，將來自體積數(shù)據(jù)集之一的數(shù)據(jù)與 不用于三維成像的數(shù)據(jù)相比較用以確定換能器14的平移和相關(guān)聯(lián)的位
置。不用于三維成像的數(shù)據(jù)的任意組合、用于三維成像的數(shù)據(jù)和其組 合可被〗吏用。
可以根據(jù)時(shí)間來選擇數(shù)據(jù)。例如，表示體積的數(shù)據(jù)集隨著時(shí)間被獲
取。由于生理周期(例如心臟或呼吸周期)，所掃描的體積可能根據(jù)
體積何時(shí)被掃描而不同。通過選通(gating)或選擇與在生理周期中 基本相同的時(shí)間相關(guān)聯(lián)的超聲數(shù)據(jù)，相對(duì)位置和得出的擴(kuò)展體積更可 能正確。呼吸監(jiān)視器、ECG、其他設(shè)備或超聲數(shù)據(jù)的分析可被用于識(shí)別 周期中的時(shí)間定位(temporal location)。
3D處理器20使用相對(duì)位置信息用于計(jì)算與不同體積相關(guān)聯(lián)的值。例 如，沒有完全表現(xiàn)在分量體積中但是完全表現(xiàn)在擴(kuò)展體積中的區(qū)域的 體積基于分量體積的相對(duì)位置來計(jì)算。類似地，距離、圓周或其他值 根據(jù)相對(duì)位置來計(jì)算。使用掃描線密度、像素標(biāo)度和/或每個(gè)體素的已 知的空間距離和體積的相對(duì)位置，可以在擴(kuò)展體積上進(jìn)行精確測(cè)量。
3D處理器從表示體積的超聲數(shù)據(jù)中產(chǎn)生圖像。根據(jù)相對(duì)位置來產(chǎn)生 圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生兩維圖像。圖像對(duì)應(yīng)于用于確定相對(duì)位 置的平面之一或?qū)?yīng)于不同的平面。從表示兩個(gè)體積或擴(kuò)展體積的數(shù) 據(jù)中產(chǎn)生圖像。例如，來自一個(gè)體積的圖像與來自另一體積的圖像組 合用以在不具有用于三維擴(kuò)展視野的組合數(shù)據(jù)的情況下形成擴(kuò)展視野 兩維圖像。
為了產(chǎn)生兩維圖像或三維表示，可以將表示一個(gè)體積的超聲數(shù)據(jù)與 表示不同的體積的超聲數(shù)據(jù)相組合，例如將第一集與第二集組合?？?替代地， 一個(gè)、兩個(gè)或多個(gè)表示不同體積的超聲數(shù)據(jù)集的子集被組合。
根據(jù)體積的相對(duì)位置執(zhí)行組合。3D處理器20使用所組合的數(shù)據(jù)來產(chǎn) 生三維表示。所組合的數(shù)據(jù)在極坐標(biāo)、笛卡爾或3D柵格中被格式化。 數(shù)據(jù)被內(nèi)插或否則被選擇用于再現(xiàn)。表面、投影、體積或其他現(xiàn)在公 知的或以后開發(fā)的用于產(chǎn)生表示三維體積的圖像的技術(shù)中的任何一個(gè) 可祐 使用。
在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生多平面重構(gòu)圖像。在具有或不具有三維表示 的情況下產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)兩維圖像(例如表示正交平面的三個(gè)圖像)。 作為擴(kuò)展視野產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)兩維圖像和/或三維表示。擴(kuò)展視野在可 由單個(gè)掃描體積可用的視野之外。
顯示器24是CRT、監(jiān)視器、等離子屏、LCD、投影機(jī)或用于產(chǎn)生表示 3D體積的圖像的其他顯示設(shè)備。使用3D處理器20和顯示器24，用戶可 以使圖像旋轉(zhuǎn)或分割用于從不同角度或觀點(diǎn)在三維體積內(nèi)檢查信息。 在一個(gè)實(shí)施例中，3D處理器20和顯示器24是與系統(tǒng)10的剩余部分獨(dú)立
的工作站，例如系統(tǒng)10內(nèi)的或遠(yuǎn)離系統(tǒng)10的工作站。
圖2示出三維超聲采集和處理的方法的流程圖。圖2的方法利用圖l 的系統(tǒng)10或不同的系統(tǒng)來實(shí)施。另外，不同的或較少的動(dòng)作可被提供。 例如，在無隨后的動(dòng)作36的組合和/或動(dòng)作38的形成擴(kuò)展視野圖像的情 況下在動(dòng)作34中確定間隔或相對(duì)位置?？梢栽诰哂杏糜谟?jì)算值的附加 動(dòng)作的情況下提供相對(duì)位置動(dòng)作34.
在動(dòng)作30中，在相對(duì)于患者的兩個(gè)不同的位置之間平移或移動(dòng)遮蔽 (housing)換能器14的換能器探頭。在一個(gè)實(shí)施例中，在獲取不同的 表示體積的數(shù)據(jù)集時(shí)，緩慢地移動(dòng)換能器探頭。例如，使換能器以每 秒約一英寸移動(dòng)，使得對(duì)于給定的體積獲取在100個(gè)不同的切片中的 128行的超聲信號(hào)。由于聲音的速度，即使假定換能器探頭連續(xù)移動(dòng)， 體積也在換能器14的基本相同的位置處被獲取。因此，在不停止換能
器探頭的移動(dòng)的情況下在不同的換能器位置獲取多個(gè)體積。每秒可獲 取30個(gè)或其他數(shù)量的體積，例如以約每秒23個(gè)體積來獲取3秒(總共有 約70個(gè)要組合的體積)?？梢允褂酶焖倩蚋黕_的平移和對(duì)更大或更 少體積的相關(guān)聯(lián)的掃描?？梢韵蛴脩籼峁┞曇艋驁D形用于指示所期望 的平移速度。在可替代實(shí)施例中，使換能器探頭從一個(gè)位置移動(dòng)到笫 二位置并且在每個(gè)位置維持一個(gè)時(shí)間段，例如與通過兩個(gè)不同的離散 聲窗口為兩個(gè)不同的體積獲取超聲數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的時(shí)間段。無約束地 (free-hand)平移換能器14。用戶平移和/或旋轉(zhuǎn)換能器?？商娲?， 電機(jī)、機(jī)械裝置、引導(dǎo)器或機(jī)器人移動(dòng)換能器14。
運(yùn)動(dòng)沿著特定軸、例如沿著仰角或方位維度。例如，用戶沿著仰角 維度無約束地平移換能器14。仰角維度通過換能器陣列來定義?？梢?標(biāo)記換能器探頭用以指示仰角方向或陣列對(duì)準(zhǔn)?？商娲兀谌魏畏?向上移動(dòng)換能器。
在動(dòng)作32中，獲取表示三維體積的多個(gè)超聲數(shù)據(jù)集。例如，利用體 積成像換能器14當(dāng)在患者上方平移時(shí)來獲取數(shù)據(jù)集。如在圖3A中所示， 與從或通過位置44向或越過位置46平移換能器14相關(guān)聯(lián)地獲取兩個(gè)體 積40和42。因此，表示體積40的超聲數(shù)據(jù)與表示體積42的超聲數(shù)據(jù)交 疊。雖然換能器位置44和46不交疊，但是某一交疊可能被提供或者位 置可能進(jìn)一步被分離。
對(duì)于4D成像或處理，獲取三維體積集的多個(gè)集。三維動(dòng)作可被應(yīng)用
于四維處理。
以相對(duì)于換能器14的兩個(gè)或多個(gè)不同角度從換能器14導(dǎo)引聲能量用 來掃描每個(gè)體積40、 42。如通過掃描線48和50所示，所使用的不同角 度中的兩個(gè)沿著基本上平行于平移方向的維度。任何數(shù)量的掃描線和 相關(guān)聯(lián)的角度可以被使用。作為沿著平移方向以及沿著另 一維度的不 同角度的結(jié)果，表示體積的數(shù)據(jù)被獲取?？商娲?，線性的或正交的 掃描線被使用。
如上所討論的，表示第一體積40的超聲數(shù)據(jù)利用保持在靜止位置44 的換能器14或者當(dāng)換能器14無停止地通過位置44平移時(shí)來獲得。同樣， 表示笫二體積42的超聲數(shù)據(jù)利用保持在位置46的換能器或者當(dāng)換能器 14通過位置46平移時(shí)來獲得。在換能器基本保持靜止的情況下，基本 上規(guī)定考慮由于呼吸、心臟運(yùn)動(dòng)或聲譜儀或患者的非故意移動(dòng)所引起 的移動(dòng)。在當(dāng)平移換能器14而不在每一位置停止時(shí)獲取體積40、 42的 情況下，相比于允許獲取體積的換能器平移速率，充分快速地獲取數(shù) 據(jù)集。在換能器14的平移引起可察覺的數(shù)據(jù)壓縮的情況下，可以使用 內(nèi)插、漸變(morphing)或其他技術(shù)來考慮在遍及體積采集數(shù)據(jù)時(shí)換 能器14的運(yùn)動(dòng)。
如在圖3中所示，表示體積40和42中的每一個(gè)的超聲數(shù)據(jù)的一部分對(duì) 應(yīng)于交疊區(qū)域52。來自體積40和42中的每一個(gè)的數(shù)據(jù)表示交疊區(qū)域52。 在交疊區(qū)域52內(nèi)在相同的空間定位處可能出現(xiàn)或者可能不出現(xiàn)數(shù)據(jù)。
雖然僅僅示出兩個(gè)體積40和42,但可以提供具有或多或少交疊的附 加體積，包括無交疊的初始體積和末端體積。在圖3中所示的交疊與沿 著一個(gè)維度(例如仰角維度)的換能器位置44和46相關(guān)聯(lián)。沿著相對(duì) 于換能器14陣列的其他或另外維度的旋轉(zhuǎn)和平移可被提供。
使所獲取的超聲數(shù)據(jù)處于相同的極坐標(biāo)或笛卡爾坐標(biāo)格式?？商娲?地，表示體積的數(shù)據(jù)被重新格式化到3D柵格上，所述3D柵格對(duì)于所有
體積是普通的.表示患者的不同三維體積的超聲數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)。在一個(gè) 實(shí)施例中，表示不同體積的每個(gè)數(shù)據(jù)集分別被存儲(chǔ)。在可替代實(shí)施例 中，超聲數(shù)據(jù)被組合并且然后在組合之后被存儲(chǔ)。
在動(dòng)作34中，笫一位置44至第二位置46的相對(duì)位置或間隔被確定。 調(diào)位(positioning)在考慮平移和旋轉(zhuǎn)的三維空間內(nèi)被確定。可替代 地，在無旋轉(zhuǎn)的情況下沿著單一維度的位置或?qū)?yīng)于任何數(shù)量的平移
和/或旋轉(zhuǎn)自由度的位置被確定。
在一個(gè)實(shí)施例中，體積成像換能器14的位置利用超聲數(shù)據(jù)被跟蹤。 在兩個(gè)位置之間的相對(duì)間隔從超聲數(shù)據(jù)中來確定。用于跟蹤的超聲數(shù) 據(jù)是來自一個(gè)、兩個(gè)表示三維體積的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)或不同于表示三維 體積的數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)。濾波、相關(guān)、絕對(duì)差的和、去相關(guān)或其他技術(shù) 被用于在不同的數(shù)據(jù)集中識(shí)別和配準(zhǔn)來自 一個(gè)數(shù)據(jù)集的斑點(diǎn) (speckle)或特征。例如，斑點(diǎn)或特征被隔離并且被用于確定最類似 于另 一數(shù)據(jù)集的模式的來自 一個(gè)數(shù)據(jù)集的模式(pattern)。最佳模式匹 配的平移和旋轉(zhuǎn)的量提供表示平移的矢量并且識(shí)別旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)實(shí)施 例中，基于一個(gè)體積的超聲數(shù)據(jù)子集的模式被用于與另 一集相匹配。 可替代地，表示空間不同的體積或沿著不同維度的平面的多個(gè)數(shù)據(jù)子 集被用于模式匹配?？商娲?，將一個(gè)數(shù)據(jù)集的所有數(shù)據(jù)與另一數(shù)據(jù) 集的所有數(shù)據(jù)格式匹配。作為另一替代方案，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)集 的部分的子采樣被用于相對(duì)于另一數(shù)據(jù)集的子采樣或全采樣來匹配。
任何不同的現(xiàn)在公知的或以后開發(fā)的用于從數(shù)據(jù)中確定位置的兩維 或三維技術(shù)可被使用，例如在美國(guó)專利號(hào)5， 876， 342、 5, 575, 286、 5， 582， 173、5， 782， 766、5， 910， 114、5， 655， 535、5， 899， 861 、6， 059， 727、 6， 014， 473、 6， 171， 248、 6， 360， 027、 6， 364， 835、 6， 554， 770、 6， 641， 536 和6， 872，181中所公開的，其公開在此通過引用^L納入。在上述專利中 所討論的兩維相關(guān)、去相關(guān)或運(yùn)動(dòng)跟蹤技術(shù)中的任何一個(gè)或現(xiàn)在公知 的或以后開發(fā)的可被使用或被擴(kuò)展用于三維體積中的斑點(diǎn)或特征的相 關(guān)和跟蹤或使用三維數(shù)據(jù)集用于相關(guān)或其他計(jì)算。對(duì)于斑點(diǎn)跟蹤，去 相關(guān)或相關(guān)被確定。對(duì)于特征跟蹤，絕對(duì)差的和被確定。在一個(gè)實(shí)施 例中，斑點(diǎn)和特征信息都被跟蹤，并且組合式平移和旋轉(zhuǎn)信息(例如 平均值)被使用。由于與平面圖像相對(duì)比在三維體積中提供附加的斑 點(diǎn)和結(jié)構(gòu)信息， 一個(gè)體積相對(duì)于另一體積的配準(zhǔn)可能更精確并且達(dá)到 更多的自由度而不依賴于兩維圖像中的仰角斑點(diǎn)去相關(guān)。
所確定的平移和旋轉(zhuǎn)或配準(zhǔn)信息提供在不同的換能器位置44和46之
間的相對(duì)位置用于獲取表示不同體積的超聲數(shù)據(jù)。位置信息也為在交 疊區(qū)域52內(nèi)的不同體素提供關(guān)系信息。
在動(dòng)作34的一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)位置根據(jù)沿著兩個(gè)非平行兩維平面 或三個(gè)線或軸的跟蹤來確定。圖5示出擴(kuò)展體積(extended volume)200780001531.0
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56。為了易于參照，擴(kuò)展體積56未被示作單獨(dú)的交疊體積，諸如在圖3 中所示的。圖5的擴(kuò)展體積56對(duì)應(yīng)于單獨(dú)的交疊體積。平面對(duì)應(yīng)于所獲 取的圖像平面或其他平面。對(duì)于其他平面，超聲數(shù)據(jù)可以被內(nèi)插、外 插、綜合或組合用以提供表示平面的超聲數(shù)據(jù)。
兩個(gè)平面72、 74被定義。平面72、 74相對(duì)于換能器、所預(yù)期的運(yùn)動(dòng) 方向、所確定的運(yùn)動(dòng)方向、任意的或其他關(guān)系來預(yù)先確定。 一個(gè)或兩 個(gè)平面72、 74至少部分地延伸到兩個(gè)或多個(gè)體積中。在圖5中，兩個(gè)平 面72、 74是正交的或垂直的，但其他非平行的關(guān)系可以被使用。通過 兩個(gè)平面相交而形成的線基本上與換能器的所打算的運(yùn)動(dòng)方向平行地 延伸?？商娲?，交叉線在位置上是任意的并且沿著深度方向延伸， 例如兩個(gè)平面72、 74和線沿著體積之一中的中心深度軸。平面與換能 器的維度平行，例如平面72處于深度仰角平面(仰角方向)中和平面 74處于方位仰角平面(橫向方向)中。可替代地， 一個(gè)或兩個(gè)平面具 有一個(gè)或兩個(gè)維度，所述維度與換能器維度中的一個(gè)或多個(gè)不平行。 非平行平面的任何調(diào)位可以被使用。
多于兩個(gè)的平面可被使用。例如，兩個(gè)平面通過至少一個(gè)體積被定 中心。與兩個(gè)其他平面平行的或不平行的附加平面也被定義并且被用
于位置確定。例如，兩個(gè)或三個(gè)平行平面組被 使用。所述組可以具有 任何間隔，諸如接近于中心、接近于邊緣或在之間以任何模式分布。
位移矢量或相對(duì)位置針對(duì)每個(gè)平面被確定。例如，兩個(gè)或多個(gè)兩維 相對(duì)位置被確定，每個(gè)平面一個(gè)。任一現(xiàn)在公知的或以后開發(fā)的兩維 跟蹤或位置確定可被使用。例如，在沿著從一個(gè)體積中所選擇的平面 的區(qū)域與沿著另 一體積中的平面的搜索區(qū)域之間的相關(guān)(例如絕對(duì)差 之和或互相關(guān)(cross-correlation))被執(zhí)行。將區(qū)域的數(shù)據(jù)在不同 的相對(duì)位置與搜索區(qū)域的數(shù)據(jù)相比較用來識(shí)別最高的或充分的相關(guān)。 最佳配合于搜索區(qū)域的區(qū)域的相對(duì)位置提供具有或不具有提供旋轉(zhuǎn)分 量的旋轉(zhuǎn)匹配的兩維矢量。
在一個(gè)實(shí)施例中，區(qū)域被劃分成多個(gè)子區(qū)域。使每個(gè)子區(qū)域與搜索 區(qū)域相關(guān)。諸如從平均值、從子區(qū)域矢量中計(jì)算全局相對(duì)位置。這種 處理在美國(guó)專利號(hào)5， 899， 861、 5， 575， 286或以上所引用的專利的其他
專利號(hào)中得以描述。
沿著每個(gè)平面的位移矢量或相對(duì)位置被確定。矢量被組合用以確定
15
三維相對(duì)位置。
在一個(gè)實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)體積根據(jù)時(shí)間遭受生理周期變化。為 生理周期的特定部分或多個(gè)部分獲取超聲數(shù)據(jù)。相對(duì)位置利用與生理 周期的相同部分相關(guān)聯(lián)的超聲數(shù)據(jù)來確定。用于匹配或相關(guān)的斑點(diǎn)和/ 或特征很可能類似，其中位置相對(duì)于生理周期被確定。
在動(dòng)作34的可替代實(shí)施例中，在體積成像換能器14的不同位置44和 46之間的關(guān)系通過換能器14上的傳感器26來提供。安裝在換能器14上 的傳感器26提供在空間或體積內(nèi)的絕對(duì)位置或者提供位置與前一位置 的差，例如根據(jù)時(shí)間提供運(yùn)動(dòng)和方向的量。在任一情況下，在兩個(gè)不 同的換能器位置44、 46之間的平移和/或旋轉(zhuǎn)的差和表示體積40和42的 超聲數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)的空間關(guān)系被確定。
在可選的動(dòng)作36中，表示不同體積的不同的超聲數(shù)據(jù)集被組合。每 個(gè)超聲數(shù)據(jù)集相對(duì)于其他數(shù)據(jù)集根據(jù)動(dòng)作34的所確定的間隔或相對(duì)位 置被對(duì)準(zhǔn)用于組合。在圖3中所示的兩個(gè)體積40和42如所示被對(duì)準(zhǔn)并且 被組合用以形成如在圖4中所示的體積56。
在交疊區(qū)域52中，將來自第一集的超聲數(shù)據(jù)與來自第二集的超聲數(shù) 據(jù)復(fù)合，例如平均或加權(quán)平均。不同的組合技術(shù)中的任何一個(gè)可被使 用，例如選擇最大或最小值或者根據(jù)相關(guān)的量、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)的信 噪比或從超聲數(shù)據(jù)或傳感器26中所確定的其他參數(shù)以自適應(yīng)方式復(fù) 合。在一個(gè)實(shí)施例中，利用與來自在3D柵格上的特定位置處交疊的任 一或所有數(shù)據(jù)集的3D柵格上的該特定位置相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)值的均 等加權(quán)平均(equal weighted averaging)的有限脈沖響應(yīng)濾波被執(zhí) 行。例如，與每個(gè)數(shù)據(jù)集的3D柵格點(diǎn)最近的四個(gè)像素值根據(jù)在數(shù)據(jù)集 之間應(yīng)用均等或空間有關(guān)加權(quán)的情況下數(shù)據(jù)值與柵格點(diǎn)的距離被加 權(quán)。所得到的復(fù)合值被標(biāo)準(zhǔn)化。不同的現(xiàn)在公知的或以后開發(fā)的內(nèi)插 或復(fù)合技術(shù)中的任何一個(gè)可被使用。在可替代實(shí)施例中，對(duì)3D柵格的 內(nèi)插和來自不同數(shù)據(jù)集的超聲數(shù)據(jù)的組合分別地被執(zhí)行。
區(qū)域在無平均或其他變更的情況下被包括在組合中，其中在所述區(qū) 域中僅僅一個(gè)數(shù)據(jù)集表示區(qū)域?？商娲?，這些區(qū)域或者被移除或者 超聲數(shù)據(jù)被增加或減少用以考慮處理交疊的區(qū)域用來避免斑紋 (strip)或增益的差。在一個(gè)實(shí)施例中，避免組合中的復(fù)合，來自僅 僅非交疊區(qū)域的超聲數(shù)據(jù)被加到其他體積的超聲數(shù)據(jù)集，例如在不復(fù)
合來自表示相同或基本相同的空間定位的不同集的數(shù)據(jù)點(diǎn)的情況下生 長(zhǎng)所組合的體積。
在一個(gè)實(shí)施例中，通常表示特征或體積的超聲數(shù)據(jù)在組合之前根據(jù)
壓力畸變(pressure distortion )被漸變或改變。在可替代實(shí)施例中， 在組合之后發(fā)生漸變。例如，超聲數(shù)據(jù)被內(nèi)插用于考慮諸如通過換能 器在被放置在皮膚上時(shí)壓縮或弄曲器官所引起的或者通過置于器官上 的心臟周期壓力所引起的壓力。
在可選的動(dòng)作38中，響應(yīng)于所組合的超聲數(shù)據(jù)的三維表示圖像被形 成或產(chǎn)生。例如，最大強(qiáng)度投影、最小強(qiáng)度投影、加權(quán)投影或a混合 (alpha blending)是為相對(duì)于體積56的一個(gè)或多個(gè)不同的探視方向 (look direction)所再現(xiàn)的體積?？商娲兀谙嚓P(guān)聯(lián)的蔭蔽的情 況下再現(xiàn)的表面被產(chǎn)生為圖像。給出表示體積的超聲數(shù)據(jù)的不同的現(xiàn) 在公知的或以后開發(fā)的三維成像技術(shù)中的任何一個(gè)可被使用。
所顯示的三維表示提供擴(kuò)展視野，不是分別地基于每個(gè)體積40和42 提供三維圖像，而是提供表示組合體積56的三維圖像。三維的該擴(kuò)展 視野大于利用保持靜止的換能器14所獲取的區(qū)域或視界。在一個(gè)實(shí)施 例中，用于整個(gè)組合區(qū)域56的超聲數(shù)據(jù)被用于產(chǎn)生三維表示?？商娲?地，組合區(qū)域56的所選擇的部分的超聲數(shù)據(jù)祐:使用，例如僅僅使用或 第一體積40或第二體積42的第一部分。對(duì)于擴(kuò)展視野，數(shù)據(jù)集之一的
至少一部分被包括用于利用來自其他數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生三維表示。
在動(dòng)作38的另一實(shí)施例中，兩維擴(kuò)展視野圖像從來自不同體積的或 者組合式擴(kuò)展視野體積的超聲數(shù)據(jù)來產(chǎn)生。兩維擴(kuò)展視野圖像根據(jù)相 對(duì)位置來產(chǎn)生。圖像的平面是被用于確定相對(duì)位置的平面之一或不同 的平面。圖像的平面對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)掃描平面或者超聲數(shù)據(jù)被內(nèi)插、 外插或綜合成所期望的平面。利用相對(duì)位置，來自不同集或體積的數(shù) 據(jù)可貢獻(xiàn)于兩維視野。針對(duì)每一像素定位來復(fù)合或選擇數(shù)據(jù)。如上針 對(duì)動(dòng)作36所討論的，例如來自不同體積的數(shù)據(jù)僅僅沿著圖像平面被組 合。作為另一例子，來自組合體積的數(shù)據(jù)被選擇。
可以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)兩維擴(kuò)展視野。例如，針對(duì)擴(kuò)展體積執(zhí)行多平 面重構(gòu)。表示穿過擴(kuò)展體積的不同橫截面或切片的兩個(gè)或多個(gè)兩維圖 像基本上同時(shí)地被產(chǎn)生并被顯示?？梢岳脭U(kuò)展體積或一個(gè)或多個(gè)分 量體積的一個(gè)或多個(gè)三維表示來顯示兩維圖像。
在另一實(shí)施例中，根據(jù)相對(duì)位置來計(jì)算值。不同的空間計(jì)算是處于 分量體積之一之外的數(shù)據(jù)的函數(shù)，例如使用擴(kuò)展體積。例如，完全處 于擴(kuò)展體積之內(nèi)但是不完全處于分量體積任何一個(gè)內(nèi)的區(qū)域的體積被 計(jì)算。作為另一例子，從不處于一個(gè)三維體積內(nèi)的第一點(diǎn)至不處于另 一三維體積內(nèi)的第二點(diǎn)的距離被計(jì)算。其他計(jì)算包括邊界檢測(cè)計(jì)算或圓周。
空間計(jì)算是由每個(gè)超聲值所表示的體素大小或區(qū)域的函數(shù)。例如， 掃描線密度、陣列的大小或其他信息被用于確定像素或體素標(biāo)度。相 對(duì)位置在空間上將來自一個(gè)體積的數(shù)據(jù)與來自另一體積的數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)， 從而允許空間計(jì)算?？臻g計(jì)算利用來自單獨(dú)的數(shù)據(jù)集、例如來自未組 合的體積集或來自被組合用以表示擴(kuò)展體積的超聲數(shù)據(jù)的超聲數(shù)據(jù)來執(zhí)行。
雖然上面通常針對(duì)兩個(gè)體積予以描述，但是三個(gè)或更多體積可以如 這里所討論的那樣被組合。多個(gè)體積被接合在一起用以可視化比一個(gè) 合成體積更大的器官并且可以提供不同的復(fù)合級(jí)。合成體積可以被重
新獲取多次用以提供擴(kuò)展視野4D成像(例如根據(jù)時(shí)間利用合成體積的 3D成像)。在此所描述的3D應(yīng)用可被用于4D成像或處理。
在獲取多個(gè)三維表示時(shí)可以顯示合成體積三維表示。表示分量體積 或組合體積的其他顯示(例如通過體積的任意切片)可以在最后顯示 之前被產(chǎn)生。在獲取分量體積數(shù)據(jù)集或在顯示復(fù)合的或合成的三維表 示時(shí)可顯示其他兩維圖像。擴(kuò)展視野三維表示被用于3D手術(shù)計(jì)劃和/或 飛越分析。四維功能或全景圖像信息可被檢測(cè)和被顯示，例如在復(fù)合 體積三維表示內(nèi)或作為復(fù)合體積三維表示利用張力信息或造影劑灌 注、流入或流出信息來成像。B模式(B-mode)、多普勒速度、多普勒 功率、或其他類型的信息單獨(dú)地或一起被用于顯示三維表示。例如， 功率模式多普勒顯示在無來自為多個(gè)體積所獲取的多普勒數(shù)據(jù)的B模 式信息的情況下被產(chǎn)生。作為另一例子，張力、張力速率或其他參數(shù) 成像格式被用于擴(kuò)展視野三維處理或成像。
其他成像模態(tài)(modality)可被用于產(chǎn)生大的視野體積圖像或表示 大的3D視野的數(shù)據(jù)集。其他成像模態(tài)可以包括計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)、X射 線、磁共振或正電子發(fā)射。利用超聲數(shù)據(jù)產(chǎn)生的擴(kuò)展視野可以響應(yīng)于 其他成像模態(tài)的數(shù)據(jù)。以實(shí)時(shí)或離線的方式，表示來自其他模態(tài)的體
積或圖像的數(shù)據(jù)被用于校準(zhǔn)超聲擴(kuò)展視野的幾何形狀。例如，超聲體
積的相對(duì)位置被精化(refine)或者是來自另 一模態(tài)的數(shù)據(jù)的函數(shù)。 作為另 一例子，來自交疊體積的數(shù)據(jù)的組合是來自另 一模態(tài)的數(shù)據(jù)的 函數(shù)。在附加的或可替代的實(shí)施例中，表示相同的、類似的或交疊的 視野的來自不同模態(tài)的數(shù)據(jù)被組合。校準(zhǔn)或融合來自不同模態(tài)的數(shù)據(jù)
可有助于手術(shù)指導(dǎo)或計(jì)劃或診斷。
雖然以上參照不同的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解的是，在不
偏離本發(fā)明的范圍的情況下可以進(jìn)行多種改變和修改。例如，對(duì)于利 用最小處理的實(shí)時(shí)跟蹤，用戶被指導(dǎo)沿著一個(gè)維度平移并且運(yùn)動(dòng)僅僅 沿著一個(gè)維度被跟蹤，例如仰角維度。因此，應(yīng)將前述詳細(xì)描述認(rèn)為 是示例性的而不是限制性的，并且要理解的是，下面的權(quán)利要求、包 括所有等效用來限定本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于三維超聲數(shù)據(jù)采集的方法，所述方法包括利用體積成像換能器(14)獲取(34)患者的分別表示第一和第二三維體積(40，42)的第一和第二超聲數(shù)據(jù)集，第一三維體積(40)與第二三維體積(42)交疊但是不同于第二三維體積(42)；確定(34)第一和第二三維體積(40，42)的相對(duì)位置，和根據(jù)相對(duì)位置計(jì)算值。
2. 權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)相對(duì)位置將來自第一集的超聲數(shù)據(jù)與來自第二集的超聲數(shù)據(jù) 組合(36)，和響應(yīng)于所組合的超聲數(shù)據(jù)產(chǎn)生(38)三維表示圖像，其中三維表 示圖像表示第一和笫二三維體積(40， 42)兩者，包括第一三維體積 (40)的處于第二三維體積(42)之外的至少第一部分和第二三維體 積(42)的處于第一三維體積(40)之外的至少第二部分。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中獲取(32)包括無約束地在與第一三 維體積(40)相關(guān)聯(lián)的第一位置和與笫二三維體積(42)相關(guān)聯(lián)的第 二位置之間移動(dòng)體積成像換能器(14)。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中計(jì)算值包括為不完全處于第一或第二 三維體積(40， 42)內(nèi)的區(qū)域計(jì)算體積值。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中計(jì)算值包括根據(jù)從不處于第二三維體 積(42)內(nèi)的第一點(diǎn)至不處于笫一三維體積(40)內(nèi)的第二點(diǎn)的距離 來計(jì)算。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中確定(34)相對(duì)位置包括根據(jù)笫一和 笫二集的超聲數(shù)據(jù)部分或與第一和第二集分離的超聲數(shù)據(jù)部分來確定(34)。
7. 權(quán)利要求6的方法，其中確定(34)包括根據(jù)沿著兩個(gè)非平行 的兩維平面(72, 74)的跟蹤來確定(34)第一和第二三維體積(40， 42)的相對(duì)位置。
8. 權(quán)利要求1的方法，其中確定(34)相對(duì)位置包括相對(duì)于生理 周期來確定(34)。
9. 權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)相對(duì)位置從第一和第二集 的超聲數(shù)據(jù)中產(chǎn)生(38)兩維擴(kuò)展視野圖像。
10. —種用于三維超聲數(shù)據(jù)采集的方法，所述方法包括 利用體積成像換能器(14)獲取(32)患者的分別表示第一和第二三維體積(40， 42)的第一和第二超聲數(shù)據(jù)集，笫一三維體積(40) 與第二三維體積(42)交疊但是不同于第二三維體積(42);利用至少兩個(gè)兩維相對(duì)位置確定(34)第一和第二三維體積(40, 42)的第一相對(duì)位置。
11. 權(quán)利要求10的方法，其中確定(34)包括 沿著第一兩維平面確定第一和第二三維體積(40, 42)的第二相對(duì)位置；沿著第二兩維平面確定笫一和第二三維體積(40， 42)的笫三相 對(duì)位置，第二兩維平面不平行于第一兩維平面；和根據(jù)第一和第二相對(duì)位置確定第一和第二三維體積(40， 42)的 第一相對(duì)位置。
12. 權(quán)利要求11的方法，其中確定第二和第三相對(duì)位置包括:利用 垂直于第二兩維平面的第一兩維平面來確定，笫一和第二兩維平面(72， 74)中的至少一個(gè)延伸到第一和第二體積中。
13. 權(quán)利要求12的方法，其中第一兩維平面(72)沿著仰角方向并 且第二兩維平面(74)沿著相對(duì)于體積成像換能器(14)的橫向。
14. 權(quán)利要求11的方法，其中笫一和第二兩維平面(72， 74)基本 上通過第一體積(40)中的中心深度軸。
15. 權(quán)利要求10的方法，其中確定(34)第一相對(duì)位置包括根據(jù) 第一和第二集的超聲數(shù)據(jù)部分或與第一和第二集分離的超聲數(shù)據(jù)部分來確定(34)。
16. 權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括 根據(jù)第一相對(duì)位置計(jì)算值。
17. 權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)第一相對(duì)位置將來自第一集的超聲數(shù)據(jù)與來自第二集的超聲 數(shù)據(jù)組合(36);和響應(yīng)于所組合的超聲數(shù)據(jù)產(chǎn)生(38)三維表示圖像，其中三維表 示圖像表示第一和第二三維圖像(40， 42)兩者，包括第一三維體積 (40)的處于第二三維體積(42)之外的至少第一部分和第二三維體 積(42)的處于第一三維體積(40)之外的至少第二部分。
18. 權(quán)利要求10的方法，其中確定(34)第一相對(duì)位置包括相對(duì) 于生理周期來確定(34)。
19. 權(quán)利要求IO的方法，進(jìn)一步包括根據(jù)第一相對(duì)位置從第一和 第二集的超聲數(shù)據(jù)中產(chǎn)生(38)兩維擴(kuò)展視野圖像。
20. —種用于擴(kuò)展視野處理的三維超聲數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括體積成像換能器(14),其可操作用以獲取患者的分別表示第一 和第二三維體積(40， 42)的第一和第二超聲數(shù)據(jù)集，第一三維體積 (40)與第二三維體積(42)交疊但不同于第二三維體積(42);和處理器(20)，其可操作用以分別沿著第一和第二三維平面(72， 74)確定第一和笫二三維體積(40， 42)的第一和第二相對(duì)位置。
21. 權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中體積成像換能器(14)包括可操作用 以利用在兩個(gè)維度上可導(dǎo)引的掃描線來掃描的多維陣列或者可操作用 以利用在兩個(gè)維度上可導(dǎo)引的掃描線來掃描的擺動(dòng)器換能器。
22. —種用于三維超聲數(shù)據(jù)采集的方法，所述方法包括 利用體積成像換能器(14)獲取(32)患者的分別表示第一和第二三維體積(40， 42)的第一和第二超聲數(shù)據(jù)集，第一三維體積(40) 與第二三維體積(42)交疊但不同于第二三維體積(42);和相對(duì)于生理周期確定(34)第一和第二三維體積(40， 42)的相 對(duì)位置。
23. —種用于三維超聲數(shù)據(jù)采集的方法，所述方法包括 利用體積成像換能器(14)獲取(32)患者的分別表示第一和第二三維體積(40， 42)的第一和第二超聲數(shù)據(jù)集，第一三維體積(40) 與第二三維體積(42)交疊但不同于第二三維體積(42);和 確定(34)第一和第二三維體積(40， 42)的相對(duì)位置；和 根據(jù)相對(duì)位置從第一和第二集的超聲數(shù)據(jù)中產(chǎn)生(38)兩個(gè)或多 個(gè)兩維擴(kuò)展視野圖像。
24. 權(quán)利要求23的方法，其中產(chǎn)生(38)包括產(chǎn)生(38)多平面 重構(gòu)視圖。
全文摘要
為擴(kuò)展視野成像或處理提供三維超聲數(shù)據(jù)采集。利用兩維處理確定兩個(gè)或多個(gè)三維體積(40，42)的相對(duì)位置。例如，沿著兩個(gè)不平行平面(72，74)的位置之差被確定。通過組合兩個(gè)差的矢量，三維體積(40，42)的相對(duì)位置被確定。其他特征包括根據(jù)兩個(gè)或多個(gè)體積的相對(duì)位置計(jì)算值，例如體積或距離，在不必要形成三維擴(kuò)展視野的情況下根據(jù)相對(duì)位置產(chǎn)生(38)兩維擴(kuò)展視野或多平面重構(gòu)，并且考慮生理階段用于確定(34)相對(duì)位置或組合(36)表示不同體積的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101360457SQ200780001531
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2007年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月1日
發(fā)明者A·蒂魯馬萊, L·隋 申請(qǐng)人:美國(guó)西門子醫(yī)療解決公司