專利名稱：使用目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算的動(dòng)態(tài)超聲處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及醫(yī)學(xué)超聲處理領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于在醫(yī)學(xué)超聲場中的動(dòng)態(tài)處理的新的和有用的系統(tǒng)和方法。附圖的簡要說明

圖1是動(dòng)態(tài)超聲處理的優(yōu)選方法的流程圖；圖2是優(yōu)選的方法的處理步驟的各個(gè)子步驟的流程圖；圖3AJB和3C是使用數(shù)據(jù)質(zhì)量度量的動(dòng)態(tài)處理的各種優(yōu)選的實(shí)施方案的流程圖；圖4A和4B是使用迭代處理的可選方法的流程圖；圖5A和5B是控制外部目標(biāo)的優(yōu)選方法的流程圖；圖6A和6B是處理超聲運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的優(yōu)選實(shí)施方案的流程圖；圖7是動(dòng)態(tài)超聲處理的優(yōu)選系統(tǒng)的示意圖；以及圖8A和8B是基于數(shù)據(jù)質(zhì)量度量的過濾的示例性的圖像，其分別示出了在過濾之前所關(guān)注的區(qū)域的平均速度曲線和示出了在過濾出具有小于0. 9的數(shù)據(jù)質(zhì)量指數(shù)的像素之后的平均速度曲線。優(yōu)選實(shí)施方案的描述以下的對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的描述并不是用來將本發(fā)明限制于這些優(yōu)選的實(shí)施方案，而更確切地是使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明。1.超聲數(shù)據(jù)的動(dòng)杰處理如圖1所示，優(yōu)選實(shí)施方案的動(dòng)態(tài)超聲處理的方法100包括獲取超聲數(shù)據(jù)(SllO)， 計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)(S120)，修改處理參數(shù)(S130)以及處理超聲數(shù)據(jù)(S140)。方法100起作用來在到第二形式的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換(處理)中使用從最初形式的數(shù)據(jù)(例如原始超聲數(shù)據(jù))提取的運(yùn)動(dòng)信息。方法100優(yōu)選地使用目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算來修改數(shù)據(jù)處理。此外，方法100可以包括在動(dòng)態(tài)處理期間使用數(shù)據(jù)質(zhì)量度量(DQM)。所獲取的數(shù)據(jù)可以是直接的或緩沖的，并且數(shù)據(jù)的形式可以是孔徑、波束形成的或任何合適的形式?？蛇x地，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理可以每個(gè)使用超聲數(shù)據(jù)的不同的源或形式。步驟SllO包括獲取數(shù)據(jù)，以及更具體地，獲取超聲數(shù)據(jù)。步驟SllO優(yōu)選地包括收集數(shù)據(jù)和準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的子步驟。收集數(shù)據(jù)的步驟起作用來例如從超聲換能器或存儲(chǔ)原始超聲數(shù)據(jù)的設(shè)備收集原始超聲數(shù)據(jù)。原始超聲數(shù)據(jù)可以由原始超聲數(shù)據(jù)的實(shí)數(shù)的或復(fù)數(shù)的、經(jīng)解調(diào)的或頻移的(例如基帶數(shù)據(jù))或任何合適的表示來表示。準(zhǔn)備數(shù)據(jù)起作用來進(jìn)行預(yù)先處理，以將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為合適的形式，例如亮度模式(B模式)、運(yùn)動(dòng)模式(M模式)、多普勒或超聲數(shù)據(jù)的任何其他合適的形式。所獲取的數(shù)據(jù)可以可選地作為原始超聲數(shù)據(jù)留下，或所獲取的數(shù)據(jù)可以可選地以準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)格式從外部設(shè)備收集。此外，預(yù)波束形成的或后波束形成的數(shù)據(jù)可以被獲取。所獲取的數(shù)據(jù)可以描述任何合適的區(qū)域(一維、二維或三維)或所檢查的材料的任何合適的幾何描述。所獲取的數(shù)據(jù)優(yōu)選地來自超聲設(shè)備，但是可以可選地是對運(yùn)動(dòng)敏感的任何合適的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。所獲取的數(shù)據(jù)可以可選地由中間設(shè)備例如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(例如硬盤驅(qū)動(dòng)器)、數(shù)據(jù)緩沖器或任何合適的設(shè)備提供。所獲取的數(shù)據(jù)優(yōu)選地作為處理數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)來輸出。處理數(shù)據(jù)優(yōu)選地是將在步驟S140中被處理的數(shù)據(jù)?？刂茢?shù)據(jù)優(yōu)選地在運(yùn)動(dòng)計(jì)算中使用并且用于處理參數(shù)控制。處理數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)優(yōu)選地以相同的格式，但是可以可選地以上文描述的變化的形式。包括計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的步驟S120起作用來分析所獲取的數(shù)據(jù)以探測組織運(yùn)動(dòng)、探針運(yùn)動(dòng)和/或影響所獲取的數(shù)據(jù)的任何其他運(yùn)動(dòng)。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)優(yōu)選地包括影響所獲取的數(shù)據(jù)的任何運(yùn)動(dòng)，例如組織運(yùn)動(dòng)、組織變形、探針運(yùn)動(dòng)和/或任何合適的運(yùn)動(dòng)。所測量的運(yùn)動(dòng)可以是組織速度、位移、加速度、應(yīng)變、應(yīng)變率或探針、組織運(yùn)動(dòng)或組織變形的任何合適的特征的測量。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)優(yōu)選地使用原始超聲數(shù)據(jù)來計(jì)算，但是可以可選地使用超聲數(shù)據(jù)的任何合適的形式。在不同的時(shí)間獲取的至少兩個(gè)數(shù)據(jù)集(例如數(shù)據(jù)圖像)優(yōu)選地用于計(jì)算一維、二維或三維運(yùn)動(dòng)。散斑跟蹤優(yōu)選地被使用，但是可選地，可以使用多普勒處理、塊匹配、 交叉相關(guān)處理、橫向波束調(diào)制(lateral beam modulation)和/或任何合適的方法。此外運(yùn)動(dòng)測量可以使用組織運(yùn)動(dòng)的模型來改進(jìn)和改善。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)(或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù))優(yōu)選地在步驟 S130中的處理參數(shù)的修改中被用作參數(shù)輸入，但是可以可選地或額外地被直接地用在處理步驟S140中。如上文提到的，散斑跟蹤是通過跟蹤作為從被掃描的目標(biāo)的超聲干涉和反射的結(jié)果的超聲散斑的核心(部分)的位置來實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)跟蹤方法。超聲散斑的圖樣在小的運(yùn)動(dòng)上非常相似，這允許跟蹤散斑核心隨時(shí)間推移在搜索窗(或區(qū)域)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。搜索窗優(yōu)選地是核心被預(yù)期在其內(nèi)找到的窗，假定有正常的組織運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，搜索窗還取決于超聲數(shù)據(jù)的幀率。較小的搜索窗可以按較快的幀率使用，假定有相同的組織速度。核心的尺寸影響運(yùn)動(dòng)測量的分辨率。例如，較小的核心將導(dǎo)致較高的分辨率。來自散斑跟蹤的運(yùn)動(dòng)可以使用各種算法例如絕對差和(SAD)或標(biāo)準(zhǔn)化交叉相關(guān)來計(jì)算。包括修改處理參數(shù)的步驟S130起作用來利用目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算來增強(qiáng)或改進(jìn)數(shù)據(jù)處理。濾波器或信號處理操作的系數(shù)或控制參數(shù)優(yōu)選地根據(jù)與步驟S120中計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)輸入來調(diào)整。更優(yōu)選地，所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)被用作參數(shù)輸入以修改處理參數(shù)。參數(shù)輸入可以另外地或可選地包括其他信息，例如在下文更詳細(xì)地討論的數(shù)據(jù)質(zhì)量度量。步驟S130可以包括變化形式，取決于數(shù)據(jù)處理應(yīng)用。例如，數(shù)據(jù)處理可以包括使用散斑跟蹤的組織運(yùn)動(dòng)計(jì)算。在這種情況下，窗優(yōu)選地被增加尺寸，并且對于在靜態(tài)組織的區(qū)域中的散斑跟蹤的情況，搜索區(qū)域減小。相反地，數(shù)據(jù)窗優(yōu)選地被減小尺寸，并且對于在移動(dòng)的或變形的組織的區(qū)域中的散斑跟蹤，搜索區(qū)域增大。運(yùn)動(dòng)控制的數(shù)據(jù)處理的另一個(gè)實(shí)例是圖像幀配準(zhǔn)(image frame registration)。在這種情況下，運(yùn)動(dòng)估計(jì)可以被用于再采樣和排列 (align)B模式或原始數(shù)據(jù)樣本，用于改進(jìn)的濾波、平均或任何合適的信號處理。圖像再采樣系數(shù)優(yōu)選地被調(diào)整以提供幀配準(zhǔn)。作為另一個(gè)實(shí)例，參數(shù)輸入可以確定用于例如在再采樣超聲圖像時(shí)處理超聲數(shù)據(jù)的系數(shù)，或可選地，新的坐標(biāo)系。所修改的處理參數(shù)可以另外地在以下應(yīng)用中使用各種算法——包括彩色血流(二維多普勒)、B模式、M模式和圖像掃描轉(zhuǎn)換——的空間和時(shí)間采樣；用于彩色血流和多普勒處理的壁濾波；時(shí)間和空間濾波器編程 (例如濾波器響應(yīng)截止)；散斑跟蹤窗尺寸、搜索尺寸、空間和時(shí)間采樣；設(shè)置散斑抑制算法的參數(shù)；和/或任何合適的應(yīng)用。包括處理超聲數(shù)據(jù)的步驟S140起作用來轉(zhuǎn)換所獲取的數(shù)據(jù)以用于超聲成像、分析或任何其他合適的目的。處理的步驟優(yōu)選地幫助圖像特征的探測、測量和/或可視化。 在超聲數(shù)據(jù)的處理完成之后，方法優(yōu)選地繼續(xù)進(jìn)行以輸出處理數(shù)據(jù)(即所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)) (S148)。所輸出的數(shù)據(jù)可以被用于任何合適的操作，例如被存儲(chǔ)、顯示、傳遞到另一個(gè)設(shè)備或任何合適的用途。處理的步驟可以是任何合適的處理任務(wù)，例如空間或時(shí)間濾波(例如用于多普勒成像和彩色血流成像的壁濾波)、求和、加權(quán)、排序、分類、再采樣或其他過程，并且可以為了任何合適的應(yīng)用而被設(shè)計(jì)。優(yōu)選地，步驟S140使用在步驟SllO中獲取的數(shù)據(jù)以及在步驟S130中修改的參數(shù)。作為實(shí)例，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)(在步驟S120中被計(jì)算的)可以被用于在步驟S130中自動(dòng)地識別或區(qū)分開目標(biāo)特征例如區(qū)分開血液和組織。根據(jù)情況，速度、應(yīng)變或應(yīng)變率計(jì)算或任何合適的計(jì)算可以被優(yōu)化以僅以所關(guān)注的目標(biāo)特征為目標(biāo)。例如，應(yīng)變計(jì)算可以忽略與血液相關(guān)聯(lián)的超聲數(shù)據(jù)，作為提高組織變形測量的精確度的方式。 超聲數(shù)據(jù)可以是原始超聲數(shù)據(jù)(例如RF數(shù)據(jù))或其他合適的形式的數(shù)據(jù)，例如被轉(zhuǎn)換為合適的形式(即預(yù)處理)的原始數(shù)據(jù)。步驟S140優(yōu)選地在數(shù)據(jù)正在被獲取時(shí)實(shí)時(shí)地對超聲數(shù)據(jù)執(zhí)行，但是可以可選地離線地或遠(yuǎn)程地對所保存或緩沖的數(shù)據(jù)執(zhí)行。如圖2中所示的，步驟S140優(yōu)選地包括以下子步驟形成超聲圖像(S142)，再采樣超聲圖像(S144)，并且進(jìn)行時(shí)間處理(S146)。S140的處理步驟可以優(yōu)選地以任何合適的順序執(zhí)行，并且子步驟S142、 S144和S146可以全部或部分地以任何合適的組合執(zhí)行。包括形成超聲圖像的步驟S142起作用來從在步驟SllO中獲取的超聲數(shù)據(jù)輸出超聲圖像。來自步驟SllO的超聲數(shù)據(jù)優(yōu)選地被轉(zhuǎn)換為用于處理操作的格式。本步驟是可選的，并且例如在處理步驟基于原始超聲數(shù)據(jù)的情況下不是必需的。超聲圖像優(yōu)選地是超聲數(shù)據(jù)或來源于超聲信號的數(shù)據(jù)——包括原始超聲數(shù)據(jù)(即射頻(RF)數(shù)據(jù)圖像)、B模式圖像(來自原始超聲數(shù)據(jù)的幅值或包絡(luò)探測的圖像)、彩色多普勒圖像、功率多普勒圖像、 組織運(yùn)動(dòng)圖像(例如速度和位移)、組織變形圖像(例如應(yīng)變和應(yīng)變率)或任何合適的圖像一一的任何空間表示。包括超聲圖像的再采樣的步驟S144起作用來將基于運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的處理參數(shù)應(yīng)用于超聲數(shù)據(jù)的處理。再采樣優(yōu)選地是在空間上聚焦的，時(shí)間處理在步驟S146中發(fā)生，但是步驟S144和步驟S146可以可選地在實(shí)質(zhì)上同一個(gè)步驟中實(shí)現(xiàn)。超聲圖像改善可以使用運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)作為用于圖像處理操作的濾波器來作出。例如，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可以被用于識別具有高組織速度的區(qū)域，并且應(yīng)用圖像校正(銳化或聚焦)來解釋圖像中的由運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的失真。另外地或可選地，超聲圖像的再采樣可以包括使用幀之間的空間轉(zhuǎn)換的測量在空間上映射數(shù)據(jù)，以將數(shù)據(jù)映射到公共柵格。在空間上映射數(shù)據(jù)優(yōu)選地包括通過將圖像幀適應(yīng)性地轉(zhuǎn)換至公共空間基準(zhǔn)幀來移動(dòng)和另外地扭曲圖像。這優(yōu)選地與步驟S146的時(shí)間處理配合地使用以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸骄０ㄟM(jìn)行時(shí)間處理的步驟S146起作用來應(yīng)用連續(xù)的超聲數(shù)據(jù)圖像的基于時(shí)間的處理。時(shí)間處理優(yōu)選地描述幀到幀(即時(shí)間序列)處理。此外，進(jìn)行時(shí)間處理的步驟可以根據(jù)被目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算控制的參數(shù)來執(zhí)行。時(shí)間處理可以包括時(shí)間積分、加權(quán)求和(有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波)以及幀群成員使用之前的時(shí)間處理輸出的加權(quán)求和(無限脈沖響應(yīng)(HR) 濾波)。幀平均的簡單的方法由具有對于每個(gè)幀的恒定的加權(quán)的^R濾波器描述。幀平均或持續(xù)性可以被用于抑制噪聲。幀平均一般在假定沒有運(yùn)動(dòng)的情況下進(jìn)行。時(shí)間處理可以另外地利用在步驟S144中進(jìn)行的數(shù)據(jù)的空間映射，以增強(qiáng)幀平均。例如，使用以每秒20幀 (即50ms幀內(nèi)時(shí)間)獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)以及具有IOOms的目標(biāo)穩(wěn)定時(shí)間(即下層目標(biāo)可以被考慮為是恒定的時(shí)間)的目標(biāo)，僅兩個(gè)幀可以被平均或處理而沒有圖像質(zhì)量降級。使用幀之間的空間轉(zhuǎn)換的測量，數(shù)據(jù)可以在時(shí)間處理之前被映射至公共柵格，以補(bǔ)償目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，提供較大的時(shí)間處理窗并且最終從信噪比增加提供改進(jìn)的圖像質(zhì)量。在本實(shí)施例中，假定在探針和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)被除去時(shí)目標(biāo)穩(wěn)定時(shí)間增加10倍(至1秒)?，F(xiàn)在，20幀可以被平均而沒有降級，將信噪比提高了大于3的倍數(shù)(假定白噪聲)。2.使用數(shù)據(jù)質(zhì)量度量的動(dòng)杰處理如圖3A-3C中所示的，第二優(yōu)選的實(shí)施方案的方法200包括獲取數(shù)據(jù))S210)，計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)(S220)，計(jì)算數(shù)據(jù)質(zhì)量度量(S225)，修改處理參數(shù)(S230)以及處理超聲數(shù)據(jù) (S240)。方法200起作用來使用數(shù)據(jù)質(zhì)量度量作為分割和識別用于處理的數(shù)據(jù)的區(qū)別性度量。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算優(yōu)選地被用作量化數(shù)據(jù)的質(zhì)量的方式，其可以被用于調(diào)整超聲數(shù)據(jù)的處理參數(shù)。除了下文指出的以外，獲取數(shù)據(jù)的步驟S210、計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的步驟S220、修改處理參數(shù)的步驟S230和處理超聲數(shù)據(jù)的步驟S240分別實(shí)質(zhì)上相似于步驟S110、S120、S130和 S140。使用DQM的另外的步驟可以另外地與動(dòng)態(tài)處理的方法的任何變化形式或另外的步驟例如對于上文的方法100所描述的那些步驟一起使用。包括計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的步驟S220起作用來分析所獲取的數(shù)據(jù)以探測組織運(yùn)動(dòng)、探針運(yùn)動(dòng)和/或影響所獲取的數(shù)據(jù)的任何其他運(yùn)動(dòng)。步驟S220優(yōu)選地實(shí)質(zhì)上相似于上文描述的步驟S120，但是步驟S220可以另外地有助于在步驟S125中計(jì)算數(shù)據(jù)質(zhì)量度量。如下文解釋的，使用標(biāo)準(zhǔn)化交叉相關(guān)進(jìn)行的散斑跟蹤產(chǎn)生被稱為數(shù)據(jù)質(zhì)量指數(shù)(DQI)的可以被用作DQM的量。標(biāo)準(zhǔn)化交叉相關(guān)優(yōu)選地通過在目標(biāo)的變形之前和之后獲取超聲射頻(RF) 圖像或信號來執(zhí)行。然后，圖像的圖像區(qū)域或窗使用交叉相關(guān)函數(shù)在兩次獲取之間被跟蹤。 交叉相關(guān)函數(shù)測量兩個(gè)區(qū)域之間的相似性，作為區(qū)域之間的位移的函數(shù)。相關(guān)函數(shù)的峰值幅值相應(yīng)于最大化信號匹配的位移。該峰值優(yōu)選被稱為DQI。包括計(jì)算數(shù)據(jù)質(zhì)量度量的步驟S225起作用來通過確定反映數(shù)據(jù)的質(zhì)量的值來幫助數(shù)據(jù)處理的優(yōu)化。DQM優(yōu)選地涉及數(shù)據(jù)是有效的保證的水平。數(shù)據(jù)質(zhì)量度量優(yōu)選地對于每個(gè)樣本、圖像區(qū)域的樣本的子集和/或形成DQM地圖的每個(gè)像素來計(jì)算。DQM優(yōu)選地從與組織速度、位移、應(yīng)變和/或應(yīng)變率，或更具體地，峰值相關(guān)性、組織位移的時(shí)間和空間變化(例如導(dǎo)數(shù)和方差)、相關(guān)幅值的空間和時(shí)間變化有關(guān)的計(jì)算獲取。數(shù)據(jù)質(zhì)量度量(DQM) 優(yōu)選地從散斑跟蹤方法的參數(shù)計(jì)算，并且更優(yōu)選地是上文描述的DQI。DQI優(yōu)選地在0. 0至 1.0的標(biāo)度上表示，其中0. 0表示低質(zhì)量數(shù)據(jù)，而1. 0表示高質(zhì)量數(shù)據(jù)。然而，可以使用任何合適的標(biāo)度。與組織相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的DQI趨于具有比含有血液或噪聲的區(qū)域中的數(shù)據(jù)高的值。如下文描述的，這種信息可以在超聲數(shù)據(jù)的處理中用于分割和信號識別。DQM優(yōu)選地在步驟S230中被用作參數(shù)輸入以修改處理參數(shù)。DQM可以被單獨(dú)地使用以修改處理參數(shù)(圖 3A)，DQM可以與所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)配合地使用以修改處理參數(shù)(圖:3B)，和/或DQM和運(yùn)動(dòng)信息可以被用于修改第一處理參數(shù)和第二處理參數(shù)(圖3C)。
7
包括修改處理參數(shù)的步驟S230起作用來利用目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算和/或DQM以增強(qiáng)或改進(jìn)數(shù)據(jù)處理。濾波器或信號處理操作的系數(shù)或控制參數(shù)優(yōu)選地根據(jù)與在步驟S220中測量的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)和/或步驟S225的DQM相關(guān)的參數(shù)輸入來調(diào)整。處理參數(shù)的修改可以直接地基于DQM(圖3A)和/或所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)(圖1)。處理參數(shù)的修改可以如在圖:3B中配合地或如在圖3C中同時(shí)地(例如單獨(dú)地但是并行)可選地基于處理參數(shù)的組合。DQM的使用優(yōu)選地使多種方式能夠控制數(shù)據(jù)的處理。例如，測量例如B模式、速度、 應(yīng)變和應(yīng)變率可以基于DQM來加權(quán)或分類(過濾)。DQM可以優(yōu)選地被用于多種解釋。DQM 可以被解釋為數(shù)據(jù)的質(zhì)量的量化評定。具有不足夠高的質(zhì)量的數(shù)據(jù)可以從超聲數(shù)據(jù)過濾。 作為實(shí)例，對組織的一部分的超聲導(dǎo)出的速度測量可能遭受噪聲(圖8a中所示的)。在將速度測量過濾成僅包括具有高于0. 9的DQI的測量之后，噪聲水平被減少并且測量改進(jìn)了 (圖8b中所示的)。DQM可以可選地被解釋為組織標(biāo)識符。如上文提到的，DQI可以被用于區(qū)分開目標(biāo)——特別是血液和組織——的類型。因此，DQI可以在處理超聲數(shù)據(jù)時(shí)用于分割和信號或區(qū)域識別。作為一個(gè)應(yīng)用的實(shí)例，DQM或更具體地DQI可以被用于確定血液與心臟壁邊界，并且可以被用于自動(dòng)地識別解剖結(jié)構(gòu)或特征。處理操作還可以通過基于所識別的特征(例如組織或血液)選擇性地執(zhí)行處理任務(wù)來優(yōu)化。例如，當(dāng)計(jì)算組織的應(yīng)變率時(shí)，具有血液的區(qū)域(如由低DQI指示的)可以在計(jì)算過程期間被忽略。處理操作例如散斑跟蹤、測量速度、測量應(yīng)變、測量應(yīng)變率、改變坐標(biāo)系或任何另外的操作在計(jì)算上是花費(fèi)多的。此外，較高幀率和較高分辨率成像要求更高的處理能力。根據(jù)組織類型使用DQM來分割超聲數(shù)據(jù)或圖像，組織特定的處理操作可以被用于降低對在計(jì)算上花費(fèi)多的過程的處理要求。在本變化形式中，對所關(guān)注的數(shù)據(jù)執(zhí)行在計(jì)算上花費(fèi)多的過程。較不關(guān)注的數(shù)據(jù)可以接收不同的過程或較低分辨率的過程以減少計(jì)算成本。包括處理超聲數(shù)據(jù)的步驟S240起作用來轉(zhuǎn)換所獲取的數(shù)據(jù)以用于超聲成像、分析或任何其他合適的目的。超聲數(shù)據(jù)的處理優(yōu)選地使用在步驟S230中提供的被修改的處理參數(shù)。優(yōu)選地，步驟S240使用在步驟S210中獲取的數(shù)據(jù)以及在步驟S230中修改的參數(shù)。在超聲數(shù)據(jù)的處理完成之后，方法優(yōu)選地繼續(xù)進(jìn)行以輸出被處理的數(shù)據(jù)(即被轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù))(S248)。所輸出的數(shù)據(jù)可以被用于任何合適的操作，例如被存儲(chǔ)、顯示、傳遞到另一個(gè)設(shè)備或任何合適的用途。超聲數(shù)據(jù)的處理可以包括多個(gè)子步驟，如對于步驟S140描述的， 并且基于運(yùn)動(dòng)信息和/或DQM的所修改的處理參數(shù)可以被用于這些子步驟中的任何一個(gè)。 如圖3C中所示的，處理超聲數(shù)據(jù)的第一子步驟(例如再采樣超聲圖像)可以被第一處理參數(shù)控制，其中第一處理參數(shù)由所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)確定。處理超聲數(shù)據(jù)的第二子步驟(例如圖像處理)可以被第二處理參數(shù)控制，其中第二處理參數(shù)由DQM確定。3.使用迭代的動(dòng)態(tài)處理如圖4A和4B中所示的，方法100或200還可以包括迭代所處理的數(shù)據(jù)的步驟S150 或S250。步驟S150優(yōu)選地在方法100中以與步驟S250在方法200中實(shí)現(xiàn)的實(shí)質(zhì)上相同的方式實(shí)現(xiàn)。迭代所處理的數(shù)據(jù)起作用來重復(fù)處理步驟以改善最終的數(shù)據(jù)輸出。計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)、計(jì)算DQM、修改處理參數(shù)、處理數(shù)據(jù)和/或另外的或可選的步驟優(yōu)選地使用來自數(shù)據(jù)處理的輸出作為輸入數(shù)據(jù)(優(yōu)選地代替所獲取的數(shù)據(jù))來重復(fù)。可選地，輸入數(shù)據(jù)本身可以基于來自處理超聲數(shù)據(jù)S140的輸出來修改。在本方法中，所獲取的數(shù)據(jù)或所獲取的數(shù)據(jù)的處理優(yōu)選地被修改至少一次，但是任何數(shù)量的迭代可以可選地被執(zhí)行。與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的之前的計(jì)算相比，迭代所處理的數(shù)據(jù)優(yōu)選地改進(jìn)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的計(jì)算。因此，在方法200中，被改進(jìn)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算優(yōu)選地改進(jìn)數(shù)據(jù)處理步驟。DQM信息可以另外地被用于確定對于超聲數(shù)據(jù)的特定區(qū)域的處理操作。DQM優(yōu)選地被用于例如通過區(qū)別開組織和血液來確定較關(guān)注的區(qū)域和較不關(guān)注的區(qū)域。這可以被用于產(chǎn)生適應(yīng)性分辨率超聲圖像。較高分辨率的處理優(yōu)選地在較關(guān)注的區(qū)域中進(jìn)行，而較低分辨率的處理在較不關(guān)注的區(qū)域中進(jìn)行。4.用于控制外部設(shè)備的動(dòng)杰處理如圖5A和5B中所示的，動(dòng)態(tài)超聲處理的方法100或200可以可選地和/或另外地包括修改外部設(shè)備(S160或S^O)。步驟S160優(yōu)選地在方法100中以與步驟S260在方法200中實(shí)現(xiàn)的實(shí)質(zhì)上相同的方式實(shí)現(xiàn)。步驟S160優(yōu)選地代替步驟S140使用(例如步驟 S140負(fù)責(zé)生成外部設(shè)備的修改指令)，但是可以可選地與步驟S140并行地使用，可以依賴于來自步驟S140的結(jié)果，和/或與其他合適的步驟的任何合適的組合一起使用。此外，多個(gè)設(shè)備可以具有基于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算來修改的參數(shù)。步驟S160起作用來使用被目標(biāo)運(yùn)動(dòng)測量控制的參數(shù)來控制設(shè)備。外部設(shè)備操作的參數(shù)優(yōu)選地取決于組織運(yùn)動(dòng)計(jì)算，或可選地，多個(gè)參數(shù)可以取決于組織運(yùn)動(dòng)計(jì)算。在方法200的一個(gè)變化形式中，超聲設(shè)備或探針的位置或操作優(yōu)選地被修改以最大化DQM，DQM將優(yōu)選地作為所獲取的數(shù)據(jù)的質(zhì)量的指示符。外部設(shè)備還可以與受試者例如患者或更具體地患者的組織交互。受試者還可以是由三維超聲設(shè)備檢查的組織。作為實(shí)例，步驟S160可以用于基于組織運(yùn)動(dòng)來選通第二診斷設(shè)備例如正電子發(fā)射斷層掃描(PET)、磁共振成像(MRI)或計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)的數(shù)據(jù)獲取，以減少基于運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)降級或使獲取與生理事件(例如呼吸或心臟運(yùn)動(dòng))同步。作為另一個(gè)實(shí)例， 步驟S160可以在引導(dǎo)用于組織消融或加熱的高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)時(shí)使用。波束形狀和能量可以基于組織運(yùn)動(dòng)來改變以優(yōu)化消融療法。外部設(shè)備可以可選地是任何合適的醫(yī)療設(shè)備。5.超聲運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理在圖6A和6B中所示的另一可選形式中，方法100或200可以包括從原始超聲數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)(S170或S270)。步驟S170優(yōu)選地在方法100中以與步驟S270在方法200中實(shí)現(xiàn)的實(shí)質(zhì)上相同的方式實(shí)現(xiàn)。步驟S170起作用來計(jì)算超聲運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以用作在步驟S140 中使用的超聲數(shù)據(jù)。超聲運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)優(yōu)選地是組織速度、位移、加速度、應(yīng)變、應(yīng)變率或探針、 組織運(yùn)動(dòng)或組織變形的任何合適的特征的測量。超聲運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可以另外地或可選地是相關(guān)函數(shù)、匹配函數(shù)或多普勒群(包)數(shù)據(jù)。在本變化形式中，超聲運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)在步驟S140期間被用作超聲數(shù)據(jù)。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算優(yōu)選地使用散斑跟蹤、多普勒、塊匹配和/或任何合適的跟蹤技術(shù)從超聲數(shù)據(jù)獲取。步驟S170優(yōu)選地實(shí)質(zhì)上相似于步驟S120。在一個(gè)變化形式中，步驟S120和S170在同一步驟中執(zhí)行，結(jié)果被用于修改處理參數(shù)并且作為待處理的超聲數(shù)據(jù)。6.用于動(dòng)態(tài)處理的系統(tǒng)如圖7中所示的，優(yōu)選實(shí)施方案的系統(tǒng)300包括超聲數(shù)據(jù)獲取設(shè)備310、運(yùn)動(dòng)處理器320和數(shù)據(jù)處理器330。系統(tǒng)起作用來實(shí)質(zhì)上實(shí)現(xiàn)上文的方法和變化形式。超聲數(shù)據(jù)獲取設(shè)備優(yōu)選地是數(shù)據(jù)輸入，但是可以可選地是超聲換能器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)緩沖器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)處理器(用于格式化原始超聲數(shù)據(jù))和/或可以作為超聲數(shù)據(jù)源的任何合適的設(shè)備。運(yùn)動(dòng)處理器320起作用來從超聲數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)處理器還可以計(jì)算 DQM，但是另外的設(shè)備可以可選地進(jìn)行DQM計(jì)算。數(shù)據(jù)處理器起作用來使用目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息和/或DQM作為參數(shù)輸入將超聲數(shù)據(jù)變換為另一種形式的數(shù)據(jù)，以確定處理參數(shù)。系統(tǒng)300可以可選地由任何合適的設(shè)備例如存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)實(shí)現(xiàn)。指令優(yōu)選地由用于執(zhí)行上文的動(dòng)態(tài)地處理超聲數(shù)據(jù)的方法的計(jì)算機(jī)可讀部件執(zhí)行。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以被存儲(chǔ)在任何合適的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)例如RAM、R0M、閃存、EEPR0M、光學(xué)設(shè)備(例如CD或 DVD)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器或任何合適的設(shè)備上。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行部件優(yōu)選地是處理器， 但是指令可以可選地或另外地由任何合適的專用硬件設(shè)備執(zhí)行。 如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將從之前的詳細(xì)描述以及從附圖和權(quán)利要求認(rèn)識到的，可以對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案作出修改和變化而不偏離在下文的權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于轉(zhuǎn)換超聲數(shù)據(jù)的方法，包括獲取超聲數(shù)據(jù)；從所收集的超聲數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)；使用與所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)相關(guān)的參數(shù)輸入來修改處理參數(shù)；根據(jù)所述處理參數(shù)處理與所獲取的超聲數(shù)據(jù)相關(guān)的超聲數(shù)據(jù)；以及輸出所處理的超聲數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中處理的步驟包括從所獲取的超聲數(shù)據(jù)形成超聲圖像，再采樣超聲圖像，以及進(jìn)行時(shí)間處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述時(shí)間處理包括時(shí)間積分的過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括從所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)質(zhì)量度量(DQM)， 其中所述參數(shù)輸入包括所述DQM。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述參數(shù)輸入包括所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的步驟包括進(jìn)行散斑跟蹤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括從所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)質(zhì)量度量(DQM)， 其中所述參數(shù)輸入包括所述DQM。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述參數(shù)輸入包括所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的步驟包括進(jìn)行散斑跟蹤。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述參數(shù)輸入此外包括所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，并且其中修改處理參數(shù)的步驟包括使用所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)來修改第一處理參數(shù)并且使用所述 DQM來修改第二處理參數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一參數(shù)在所述超聲數(shù)據(jù)的所述處理期間影響用于再采樣超聲圖像的再采樣系數(shù)，并且所述第二參數(shù)在所述超聲數(shù)據(jù)的所述處理期間影響所述圖像處理過程。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的步驟包括進(jìn)行散斑跟蹤。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，包括在散斑跟蹤期間從交叉校正計(jì)算數(shù)據(jù)質(zhì)量度量 (DQM)，其中所述DQM是數(shù)據(jù)質(zhì)量指數(shù)(DQI)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括根據(jù)所述DQI對數(shù)據(jù)分類。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中根據(jù)所述DQI對數(shù)據(jù)分類的步驟包括區(qū)分開具有不同的DQI值的像素以及根據(jù)所述區(qū)分來確定對所述像素的處理。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中處理的步驟包括處理所獲取的超聲數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中處理的步驟包括處理所計(jì)算的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括根據(jù)所輸出的被處理的超聲數(shù)據(jù)來修改外部設(shè)備，其中對超聲數(shù)據(jù)的所述處理包括計(jì)算對所述外部設(shè)備的修改。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在輸出所述超聲數(shù)據(jù)之前重復(fù)以下步驟計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，修改處理參數(shù)并且處理所述超聲數(shù)據(jù)。
20.一種用于運(yùn)用超聲數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括超聲獲取設(shè)備，其用于收集超聲數(shù)據(jù)；運(yùn)動(dòng)處理器，其從所述超聲數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)；以及數(shù)據(jù)處理器，其從來自所述運(yùn)動(dòng)處理器的計(jì)算確定處理參數(shù)并且處理由所述超聲獲取設(shè)備提供的所述超聲數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括用于輸出所處理的超聲數(shù)據(jù)的輸出設(shè)備。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述運(yùn)動(dòng)處理器此外產(chǎn)生數(shù)據(jù)質(zhì)量度量(DQM)， 并且所述數(shù)據(jù)處理器使用所述DQM來確定所述處理參數(shù)。
全文摘要
用于轉(zhuǎn)換超聲數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法包括獲取超聲數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，修改處理參數(shù)，根據(jù)處理參數(shù)處理超聲數(shù)據(jù)，以及輸出所處理的超聲數(shù)據(jù)。系統(tǒng)和方法此外可以包括數(shù)據(jù)質(zhì)量度量的計(jì)算，數(shù)據(jù)質(zhì)量度量可以另外地或可選地與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)一起使用以修改處理參數(shù)。
文檔編號A61B8/08GK102348416SQ201080011035
公開日2012年2月8日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者詹姆斯·漢密爾頓 申請人:超聲醫(yī)療設(shè)備公司