本發(fā)明涉及一種對運(yùn)動中的目標(biāo)的超聲圖像的序列進(jìn)行可視化的方法，其中，所述運(yùn)動是包括來自多個來源的運(yùn)動分量的復(fù)雜運(yùn)動。

本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)這樣的方法的計算機(jī)程序產(chǎn)品。

本發(fā)明又涉及一種用于運(yùn)行這樣的計算機(jī)程序產(chǎn)品的超聲系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

3d超聲成像技術(shù)的出現(xiàn)已經(jīng)使超聲成像變?yōu)閺?qiáng)大的診斷工具，這是因為這樣的技術(shù)以其他診斷工具(例如mri)的成本的一部分提供了對被調(diào)查的對象的解剖結(jié)構(gòu)的強(qiáng)大的可視化工具。超聲成像的具體的強(qiáng)大方面是捕捉組織運(yùn)動的能力，這能夠幫助臨床醫(yī)生對被調(diào)查的對象進(jìn)行診斷評估。

超聲成像中使用的最常見的可視化模式是2d圖像，也被稱為b模式。3d超聲成像技術(shù)的出現(xiàn)尚未改變這一點(diǎn)，因為3d可視化更難以實(shí)現(xiàn)和解譯，并且最有價值的信息是從內(nèi)部組織檢索到的，使得b模式中的切平面或切片允許比3d視圖更直觀的對感興趣信息的恢復(fù)。由于超聲成像技術(shù)能夠?qū)崟r產(chǎn)生圖像或能夠記錄運(yùn)動中的解剖結(jié)構(gòu)目標(biāo)的時間序列，因而還能夠從這樣的目標(biāo)的組織運(yùn)動中提取重要信息。在這樣的場景中，可視化可以簡單地包括描畫表示組織的感興趣部分的線隨時間的變化；該可視化模式還被稱為m模式。然而，由于探頭運(yùn)動、解剖結(jié)構(gòu)運(yùn)動或這兩者，固定在探頭的參考系中的平面或線通常不被固定在感興趣的解剖結(jié)構(gòu)目標(biāo)的參考系中。

us2007/0269092a1公開了一種超聲診斷成像系統(tǒng)和方法，其中，在整個與感興趣的解剖結(jié)構(gòu)區(qū)域有關(guān)的生理周期中采集關(guān)于所述感興趣的解剖結(jié)構(gòu)區(qū)域的體積數(shù)據(jù)，建立體積數(shù)據(jù)的3d視圖，在整個的上述生理周期中在體積內(nèi)(在空間和/或時間上)對感興趣結(jié)構(gòu)的運(yùn)動進(jìn)行分析，并且該運(yùn)動被用于移動如呈現(xiàn)給用戶的感興趣結(jié)構(gòu)的3d視圖，使得其跟蹤感興趣結(jié)構(gòu)并且將其保持在3d視圖的中央。這例如對于補(bǔ)償感興趣結(jié)構(gòu)的視圖平面之外的移動是有用的，由此提供對結(jié)構(gòu)的感興趣區(qū)域的穩(wěn)定視圖。

然而，感興趣結(jié)構(gòu)的運(yùn)動常常是復(fù)雜的運(yùn)動，其中，來自不同的來源的不同的運(yùn)動分量組合以產(chǎn)生感興趣結(jié)構(gòu)的總體運(yùn)動。例如，當(dāng)對心臟進(jìn)行成像時，3d圖像序列中的總體運(yùn)動可以具有多個來源，例如探頭運(yùn)動、呼吸運(yùn)動和血液泵送運(yùn)動(即心肌活動)，所述血液泵送運(yùn)動本身是在心臟的縱向方向和徑向方向二者上的扭轉(zhuǎn)和壓縮的復(fù)雜組合。在這樣的情況下，運(yùn)動穩(wěn)定可能不足以給臨床醫(yī)生提供相關(guān)運(yùn)動的清晰圖像。

例如，諸如心臟病專家的臨床醫(yī)生可能對心臟的左心室的短軸視圖中的心肌的運(yùn)動感興趣。在圖1中示意性地描繪了心臟10。在醫(yī)學(xué)界中，心臟運(yùn)動通常通過簡單運(yùn)動(包括圍繞心臟10的主(長)軸20的旋轉(zhuǎn))的組合而被建模。在正常心臟中，扭轉(zhuǎn)和解扭運(yùn)動圍繞長軸20出現(xiàn)，以作為心臟10的基底區(qū)域與頂端區(qū)域之間的不同旋轉(zhuǎn)速度和幅度的結(jié)果。這在geraldbuckberg等人的“cardiacmechanicsrevisited:therelationshipofcardiacarchitecturetoventricularfunction”,circulation,2008年；118:第2571-2587頁中被更詳細(xì)地解釋；具體參見第2573頁。對應(yīng)于在心動周期中的給定時間點(diǎn)處在隔膜與二尖瓣環(huán)之間的中間距離處的短軸視圖，臨床醫(yī)生可以選擇2d視圖平面30或多平面重建視圖，并且播放全心臟周期序列。該2d視圖中顯示的明顯的運(yùn)動不是心肌的靶向部分的運(yùn)動，這是因為心臟10的平面外移動將靶向部分拖出了視圖。

ep2397076a1公開了一種醫(yī)學(xué)圖像處理設(shè)備，包括：圖像采集單元，其采集包括移動器官的三維圖像數(shù)據(jù)；圖像顯示單元，其將三維圖像數(shù)據(jù)顯示為三維圖像；待測量目標(biāo)設(shè)定單元，其將期望的待測量目標(biāo)設(shè)定在圖像顯示單元所顯示的三維圖像上；診斷指標(biāo)計算單元，其計算針對期望的待測量的目標(biāo)的每個時期中三維圖像數(shù)據(jù)的位移的量并且基于每個時期中計算出的位移的量來計算診斷指標(biāo)；以及控制單元，其執(zhí)行控制以將診斷指標(biāo)顯示在圖像顯示單元上。

因此，使2d視圖跟隨該平面外運(yùn)動是期望的。然而，穩(wěn)定技術(shù)不能夠被用于該目的，因為這樣的技術(shù)將完全補(bǔ)償靶向組織的運(yùn)動(即包括剛性平移、扭轉(zhuǎn)和收縮分量的復(fù)雜運(yùn)動)，使得臨床醫(yī)生將根本看不到任何運(yùn)動。另一方面，某種形式的運(yùn)動補(bǔ)償是期望的；由于心臟10的全局運(yùn)動，在這樣的區(qū)域的正常的與異常的扭轉(zhuǎn)/解扭之間進(jìn)行區(qū)分可能是非常困難的。在這些運(yùn)動是心臟10的左心室功能的關(guān)鍵指標(biāo)的情況下，這是有問題的。

在圖2-4中示意性地描繪了這樣的全局運(yùn)動的問題。圖2示意性地描繪了在3d成像序列中的要被可視化的目標(biāo)(例如心臟)，所述目標(biāo)包括多個感興趣區(qū)域32，例如沿著長軸20取向的心臟的頂端區(qū)域和基底區(qū)域，其中，在這樣的感興趣區(qū)域內(nèi)，可以存在感興趣特征34，例如單個區(qū)域內(nèi)的心肌的不同段。圖2示意性地描繪了如在時間點(diǎn)t1處在3d成像序列中捕捉到的目標(biāo)。圖3示意性地描繪了如在時間點(diǎn)t2處在3d成像序列中捕捉到的目標(biāo)。通過比較圖2和圖3明顯看出，感興趣目標(biāo)已經(jīng)經(jīng)歷了這樣的復(fù)雜運(yùn)動，其中目標(biāo)作為整體已經(jīng)移位并旋轉(zhuǎn)，其中，感興趣區(qū)域32額外地已經(jīng)相對于彼此旋轉(zhuǎn)，并且其中，區(qū)域32內(nèi)的特征34還已經(jīng)相對于區(qū)域32的其他部分移動。

因此，當(dāng)被研究的目標(biāo)的運(yùn)動被可視化時，對于臨床醫(yī)生而言難以根據(jù)可視化的運(yùn)動繪制出有意義的結(jié)論。例如，可以使用眾所周知的americanheartassociation的對左心室的心肌分割可視化模型來對左心室運(yùn)動進(jìn)行可視化，所述模型最先在circulation，2002年，105，第539-542頁中公布。在圖4中示意性地描繪了這樣的短軸可視化，其以從包括分別在t＝t1處和t＝t2處捕捉到的3d圖像的3d超聲圖像序列導(dǎo)出的這樣的經(jīng)分割可視化描繪了左心室的基底平面41和頂端平面42。

如從根據(jù)對這些經(jīng)分割的可視化的比較中可以看到的，基底平面41和頂端平面42二者中的心肌都從t1到t2都已經(jīng)分別經(jīng)受旋轉(zhuǎn)角度θa和θb，但是由于該旋轉(zhuǎn)是由多個旋轉(zhuǎn)分量組成的復(fù)雜旋轉(zhuǎn)，因而臨床醫(yī)生不可能確定在基礎(chǔ)平面41與頂端平面42之間是否存在源于心臟扭轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)差異。換言之，這些可視化不允許臨床醫(yī)生容易地在這樣的區(qū)域的正常的與異常的扭轉(zhuǎn)/解扭之間進(jìn)行區(qū)分。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種對超聲圖像的序列進(jìn)行可視化的方法，在所述可視化中能夠分解這樣的復(fù)雜運(yùn)動。

本發(fā)明還旨在提供一種包括計算機(jī)可讀介質(zhì)的計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)含有計算機(jī)程序代碼，當(dāng)在超聲系統(tǒng)的處理器上運(yùn)行時，所述計算機(jī)程序代碼用于實(shí)現(xiàn)這樣的方法。

本發(fā)明又旨在提供一種包括這樣的計算機(jī)程序產(chǎn)品的超聲系統(tǒng)。

根據(jù)第一方面，提供了一種對運(yùn)動中的目標(biāo)的3d超聲圖像的序列進(jìn)行可視化的方法，其中，所述運(yùn)動是包括來自多個來源的運(yùn)動分量的復(fù)雜運(yùn)動，所述方法包括：采集所述3d超聲圖像的序列，所述序列包括在第一時間點(diǎn)處采集的第一3d超聲圖像和在第二時間點(diǎn)處采集的第二3d超聲圖像；提供運(yùn)動跟蹤模型，所述運(yùn)動跟蹤模型對針對所述復(fù)雜運(yùn)動的貢獻(xiàn)進(jìn)行建模，所述貢獻(xiàn)源于所述運(yùn)動分量的子集；根據(jù)所述第一3d超聲圖像和所述第二3d超聲圖像確定所述復(fù)雜運(yùn)動；并且對所述運(yùn)動跟蹤模型對所述目標(biāo)的所述復(fù)雜運(yùn)動的貢獻(xiàn)進(jìn)行可視化，以便獲得對所述復(fù)雜運(yùn)動的運(yùn)動分解可視化。所述復(fù)雜運(yùn)動例如由平移運(yùn)動分量和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動分量形成。

通過提供對諸如心臟的運(yùn)動中的目標(biāo)在所述序列期間經(jīng)受的所述復(fù)雜運(yùn)動的一部分進(jìn)行跟蹤或建模的運(yùn)動跟蹤模型，可以對所述復(fù)雜運(yùn)動進(jìn)行分解，使得在可視化中，所述運(yùn)動跟蹤模型的所述貢獻(xiàn)對于評估可視化運(yùn)動的用戶變得明顯。這樣的分解可以促進(jìn)諸如臨床醫(yī)生(例如心臟病專家)的用戶更容易地實(shí)現(xiàn)診斷相關(guān)的結(jié)論?？梢詫λ鰪?fù)雜運(yùn)動進(jìn)行分解，使得平移運(yùn)動分量和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動分量對于用戶變得明顯。

在實(shí)施例中，所述3d超聲圖像能夠被分解為多個切片，每個切片描繪所述目標(biāo)的不同段，其中，所述運(yùn)動跟蹤模型包括參考旋轉(zhuǎn)，并且其中，所述可視化包括對所述目標(biāo)的所述段相對于所述參考旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行可視化。在這樣的切片(例如心臟的短軸視圖)中描繪的所述復(fù)雜旋轉(zhuǎn)可以以這樣的方式被分解，例如通過提供對全局旋轉(zhuǎn)進(jìn)行跟蹤或模擬的運(yùn)動跟蹤模型，使得這些段如何相對于彼此旋轉(zhuǎn)變得更明顯，這將幫助用戶確定例如心肌的扭轉(zhuǎn)/解扭的相對旋轉(zhuǎn)是否異常。

所述參考旋轉(zhuǎn)可以與所述段中的一個段相關(guān)聯(lián)。例如，所述參考旋轉(zhuǎn)可以表示該段的全局旋轉(zhuǎn)分量以及正常的局部旋轉(zhuǎn)分量，使得對該段的運(yùn)動分解可視化將與所述段的期望的局部旋轉(zhuǎn)的偏離可視化，其中，對所述段中的剩余部分的旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動分解的可視化描繪了相對于所述參考旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)的段的期望的正常旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)。

在實(shí)施例中，所述運(yùn)動跟蹤模型可以由用戶定義，例如使用圖形用戶接口。在該實(shí)施例中，提供所述運(yùn)動跟蹤模型可以包括：在所述第一時間點(diǎn)處采集的所述第一3d超聲圖像中選擇第一點(diǎn)和第二點(diǎn)以定義所述第一3d超聲圖像中的參考軸；以及在所述第一3d超聲圖像中選擇第三點(diǎn)以用于跟蹤圍繞所述參考軸的旋轉(zhuǎn)；通過將在所述第二時間點(diǎn)處采集的所述第二3d超聲圖像與所述第一3d超聲圖像進(jìn)行比較來跟蹤所述第一點(diǎn)、所述第二點(diǎn)和所述第三點(diǎn)的運(yùn)動；以及根據(jù)所述第一點(diǎn)、所述第二點(diǎn)和所述第三點(diǎn)的所述跟蹤到的運(yùn)動來定義所述運(yùn)動跟蹤模型。例如，這促進(jìn)了對針對運(yùn)動中的目標(biāo)的所述第三點(diǎn)被定位其中的段的參考旋轉(zhuǎn)的定義，使得可以針對其他段對相對于該參考旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行可視化。而且，在這樣的參考旋轉(zhuǎn)描繪全局旋轉(zhuǎn)的情況下，可以更清楚地對在包含所述第三點(diǎn)的所述段的內(nèi)部的運(yùn)動(例如局部收縮等)進(jìn)行可視化。

備選地，提供所述運(yùn)動跟蹤模型可以包括提供預(yù)定義的運(yùn)動跟蹤模型，例如，對運(yùn)動中的目標(biāo)的全局運(yùn)動進(jìn)行近似的跟蹤模型。

在實(shí)施例中，所述預(yù)定義的運(yùn)動跟蹤模型包括平移分量和沿著中心軸的多個旋轉(zhuǎn)分量，所述旋轉(zhuǎn)分量對所述目標(biāo)沿著所述中心軸的不同區(qū)域的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行建模。例如，這可以在分解心臟的復(fù)雜運(yùn)動時使用，其中，不同的旋轉(zhuǎn)分量模擬心動周期期間心臟的正常扭轉(zhuǎn)/解扭。在對心臟運(yùn)動的運(yùn)動分解可視化中對這樣的模型的使用立即地突出顯示這樣的運(yùn)動是否偏離正常行為。

所述可視化可以包括：從所述復(fù)雜運(yùn)動中減去所述運(yùn)動跟蹤模型；并且顯示相減結(jié)果以獲得對所述復(fù)雜運(yùn)動的所述運(yùn)動分解可視化。這具有以下優(yōu)勢：向用戶呈現(xiàn)對分解結(jié)果的可視化，這可以允許用戶以更直接的方式得到臨床相關(guān)的結(jié)論。

備選地，所述可視化可以包括：顯示所述復(fù)雜運(yùn)動；并且將對所述運(yùn)動跟蹤模型的表示顯示為所述顯示的復(fù)雜運(yùn)動上的疊加。這例如允許用戶容易地針對被研究的目標(biāo)的具體段在由所述運(yùn)動跟蹤模型建模的運(yùn)動分量與總體運(yùn)動之間進(jìn)行區(qū)分。

在實(shí)施例中，所述可視化是在短軸視圖中對心臟的左心室的b模式可視化，所述可視化基于對心肌的經(jīng)分割的圖形表示。這樣的表示具有以下優(yōu)勢：用戶可以通過所述可視化中的對心肌的所述圖形表示容易地確定扭轉(zhuǎn)/解扭的量。

提供所述運(yùn)動跟蹤模型的步驟可以包括在圖形用戶接口上選擇運(yùn)動跟蹤模型，例如通過從這樣的運(yùn)動跟蹤模型的庫中選擇預(yù)定義的運(yùn)動跟蹤模型或者通過如先前所解釋地定義要在所述3d超聲圖像的序列中跟蹤的點(diǎn)來選擇。

在實(shí)施例中，所述方法還包括：在所述可視化之后在所述圖形用戶接口上調(diào)節(jié)所述運(yùn)動跟蹤模型；并且對經(jīng)調(diào)節(jié)的運(yùn)動跟蹤模型對所述目標(biāo)的所述復(fù)雜運(yùn)動的貢獻(xiàn)進(jìn)行可視化，以便獲得對所述復(fù)雜運(yùn)動的經(jīng)調(diào)節(jié)的運(yùn)動分解可視化。這允許用戶通過對所述運(yùn)動跟蹤模型對總體復(fù)雜運(yùn)動的貢獻(xiàn)進(jìn)行縮放來交互性地將運(yùn)動分解應(yīng)用到所述3d超聲圖像的序列，從而對所述運(yùn)動跟蹤模型和運(yùn)動分解進(jìn)行微調(diào)，這可以幫助用戶更好地理解對被研究的目標(biāo)的總體復(fù)雜運(yùn)動的各項貢獻(xiàn)的分解。

根據(jù)另一方面，提供了一種包括計算機(jī)可讀介質(zhì)的計算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)包括計算機(jī)程序代碼，當(dāng)在超聲系統(tǒng)的處理器上運(yùn)行時，所述計算機(jī)程序代碼用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)以上實(shí)施例中的一個或多個所述的方法。這樣的計算機(jī)程序產(chǎn)品幫助這樣的超聲系統(tǒng)的用戶以更直接的方式評估3d超聲圖像的序列。

根據(jù)又一方面，提供了一種超聲系統(tǒng)，包括：前述的計算機(jī)程序產(chǎn)品；探頭，其用于發(fā)射超聲波并收集響應(yīng)于所發(fā)射的超聲波的超聲回波的序列；以及處理器，其用于根據(jù)收集到的超聲回波生成超聲圖像，其中，所述處理器適于運(yùn)行所述計算機(jī)程序代碼。這樣的超聲系統(tǒng)允許其用戶以更直接的方式評估3d超聲圖像的序列。

所述超聲系統(tǒng)還可以包括用于顯示對所述復(fù)雜運(yùn)動的所述運(yùn)動分解可視化的工作站，所述處理器適于控制所述工作站。

所述超聲系統(tǒng)還可以包括用于在所述工作站上定義和/或調(diào)節(jié)所述運(yùn)動跟蹤模型的圖形用戶接口。

附圖說明

參考附圖并且通過非限制性的范例更詳細(xì)地描述了本發(fā)明的實(shí)施例，其中：

圖1示意性地描繪了人類心臟的剖面圖；

圖2和圖3示意性地描繪了由3d超聲圖像的序列捕捉到的運(yùn)動中的目標(biāo)(例如人類心臟)的復(fù)雜運(yùn)動；

圖4是使用經(jīng)分割圖形表示對這樣的復(fù)雜運(yùn)動的可視化；

圖5和圖6示意性地描繪了根據(jù)實(shí)施例的對運(yùn)動中的目標(biāo)的運(yùn)動分量的跟蹤；

圖7示意性地描繪了基于如在圖5和圖6中所描繪的對運(yùn)動分量的跟蹤定義運(yùn)動跟蹤模型的方面；

圖8示意性地描繪了根據(jù)實(shí)施例的對3d超聲圖像序列中捕捉到的心臟運(yùn)動的運(yùn)動分解運(yùn)動的可視化；

圖9示意性地描繪了根據(jù)另一實(shí)施例的對3d超聲圖像序列中捕捉到的心臟運(yùn)動的運(yùn)動分解運(yùn)動的可視化；

圖10是根據(jù)實(shí)施例的方法的流程圖；并且

圖11示意性地描繪了根據(jù)范例實(shí)施例的超聲系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，附圖僅是示意性的并且未按比例繪制。還應(yīng)當(dāng)理解，除非另外指明，否則在所有附圖中相同的附圖標(biāo)記被用于指示相同或類似的部分。

圖5示意性地描繪了在第一時間點(diǎn)t＝t1處的運(yùn)動中的心臟的3d超聲圖像，其中，心臟示意性地由沿著長軸20的多個短軸切片32表示，其中，每個切片32描繪心臟沿著長軸20的不同切片。每個切片32可以包括感興趣區(qū)域34，例如包括心肌的左心室視圖，以用于對在心臟的3d超聲圖像序列期間的心肌行為進(jìn)行評估。

根據(jù)實(shí)施例，用戶可以通過在t＝t1處的3d超聲圖像中選擇第一點(diǎn)a和第二點(diǎn)b來創(chuàng)建用戶定義的運(yùn)動跟蹤模型，其中，點(diǎn)a和b定義超聲圖像中的參考軸，其可以被用于跟蹤圍繞該參考軸的旋轉(zhuǎn)。為此，用戶還可以定義位于切片32中的一個切片中的第三點(diǎn)c，其中，由此定義的參考系可以被用于在整個3d超聲圖像的序列上跟蹤該參考系的運(yùn)動。通過(例如由諸如心臟病專家的臨床醫(yī)生)對點(diǎn)a、b和c的已知的選擇，這些點(diǎn)從t1到t2已經(jīng)經(jīng)受的運(yùn)動可以被用作參考運(yùn)動，即運(yùn)動跟蹤模型，其中，在被研究的目標(biāo)內(nèi)的運(yùn)動可以被分解為相對于該參考運(yùn)動的運(yùn)動。

在圖6中示意性地描繪了要被跟蹤的運(yùn)動，其示意性地描繪了序列的在時間點(diǎn)t＝t2處的第二3d超聲圖像，其中，與時間點(diǎn)t＝t1相比，心臟已經(jīng)經(jīng)歷了復(fù)雜的運(yùn)動?？梢栽?d超聲圖像的序列中跟蹤由點(diǎn)a、b和c定義的參考系已經(jīng)經(jīng)歷的運(yùn)動。

圖7示意性地描繪了由點(diǎn)a、b和c定義的參考系的跟蹤到的運(yùn)動。跟蹤到的運(yùn)動可以被看作從時間t1到t2跟隨軸a-b的仿射變換t和圍繞該軸的旋轉(zhuǎn)r的模型的組合，其中，已經(jīng)根據(jù)3d超聲圖像序列測量了t和r，其中，t是根據(jù)軸a-b的平移被測量的并且r是根據(jù)點(diǎn)c圍繞軸a-b的旋轉(zhuǎn)被測量的，從而組成要在對被研究的目標(biāo)的復(fù)雜運(yùn)動的運(yùn)動分解中使用的運(yùn)動跟蹤模型。

在其中3d超聲圖像序列捕捉運(yùn)動中的心臟的實(shí)施例中，例如為了對扭轉(zhuǎn)和解扭進(jìn)行可視化的對心臟運(yùn)動的特別有利的可視化是2d短軸視圖(sa)，即如在圖1中所示的正交于心臟10的主軸20的平面30。例如，當(dāng)使用前述的aha的基于17段的心肌可視化模型時，獲得特別直觀的可視化，因為這促進(jìn)了對sa平面(例如基底平面41和頂端平面42)的準(zhǔn)確定位。如本身所周知的，這樣的2d短軸視圖可以以任何適合的方式被傳遞到這樣的經(jīng)分割可視化模型中。例如，可以在第一3d圖像的各種短軸視圖中識別各aha段，并且與能夠使用可用的跟蹤技術(shù)來跟蹤的目標(biāo)(例如組織部分)相關(guān)聯(lián)，之后，可以通過跟蹤相關(guān)聯(lián)的目標(biāo)來在3d圖像序列中跟蹤由此相關(guān)聯(lián)的段。如之前借助于圖4解釋的，當(dāng)評估以這種經(jīng)分割模型來可視化的復(fù)雜運(yùn)動時，清楚的是，基底平面41和頂端平面42二者都經(jīng)歷了旋轉(zhuǎn)，但是實(shí)際上不可能確定該旋轉(zhuǎn)是否比這些平面在時間間隔t1-t2期間的正常旋轉(zhuǎn)更多或更少。

在實(shí)施例中，可以通過從在3d超聲圖像序列中捕捉到的總體運(yùn)動中減去運(yùn)動跟蹤模型來對所選擇的可視化(通過非限制性范例，這里是經(jīng)分割可視化)進(jìn)行適配，以便獲得其中僅總體(復(fù)雜)運(yùn)動的一部分被可視化的運(yùn)動分解可視化。使用先前所描繪的圖4中的范例，可以獲得如在圖8中示意性地描繪的運(yùn)動分解可視化。通過從總體運(yùn)動中減去運(yùn)動跟蹤模型的貢獻(xiàn)，具體是分別對運(yùn)動跟蹤明顯根據(jù)總體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)分量θb和θa分別進(jìn)行建模的旋轉(zhuǎn)分量r(t1→t2)，立即變得清楚的是，針對基底平面41的剩余旋轉(zhuǎn)分量與頂端平面42相比較大。這說明了對這樣的運(yùn)動跟蹤模型的使用可以幫助用戶獲得對經(jīng)分解的運(yùn)動分量(例如感興趣的運(yùn)動分量，例如診斷相關(guān)運(yùn)動分量)的更直接的可視化。

在備選的實(shí)施例中，可以通過將運(yùn)動跟蹤模型疊加到在3d超聲圖像序列中捕捉到的總體運(yùn)動上來對所選擇的可視化(通過非限制性范例，這里是經(jīng)分割可視化)進(jìn)行適配，以便獲得其中運(yùn)動跟蹤模型對總體(復(fù)雜)運(yùn)動的貢獻(xiàn)被可視化的運(yùn)動分解可視化。在圖9中示意性地對此進(jìn)行了描繪，其中，在t＝t2處的解剖結(jié)構(gòu)模型表示中的虛線描繪運(yùn)動跟蹤模型的旋轉(zhuǎn)分量r(t1→t2)對總體可視化旋轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)。除了清楚地說明針對基底平面41的剩余旋轉(zhuǎn)分量與頂端平面42相比較大之外，這還將跟蹤到的運(yùn)動對在3d超聲圖像序列中捕捉到的總體運(yùn)動的貢獻(xiàn)可視化。

在此應(yīng)注意到，用戶定義的運(yùn)動跟蹤模型特別適于對被研究的目標(biāo)(例如心臟)的另外的部分相對于目標(biāo)的特定部分(尤其是包含用戶選擇的點(diǎn)c的目標(biāo)的段，其可以被認(rèn)為是參考段)的跟蹤到的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行可視化。如技術(shù)人員將理解的，當(dāng)將運(yùn)動跟蹤模型應(yīng)用到參考段的復(fù)雜運(yùn)動時，該參考段將表現(xiàn)為固定段，在所述固定段中僅相對于跟蹤到的旋轉(zhuǎn)(例如被定位的組織旋轉(zhuǎn)或收縮)的運(yùn)動可以在運(yùn)動分解視圖中被可視化。

然而，由于被研究的目標(biāo)的除參考段之外的段可能以與參考段不同的速度旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)將運(yùn)動跟蹤模型應(yīng)用到跟蹤到的總體運(yùn)動以便獲得感興趣目標(biāo)的運(yùn)動分解可視化時，這樣的速度差異(即相對旋轉(zhuǎn))將變得明顯。換言之，運(yùn)動跟蹤模型可以被認(rèn)為包括參考旋轉(zhuǎn)，即跟蹤到的旋轉(zhuǎn)r(t1→t2)，其中，運(yùn)動分解可視化包括對所述目標(biāo)的段相對于該參考旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行可視化。

在此應(yīng)注意到，運(yùn)動跟蹤模型不必是用戶定義的。備選地，運(yùn)動跟蹤模型可以是使用周知的運(yùn)動估計技術(shù)(例如組織跟蹤、斑點(diǎn)跟蹤等)根據(jù)3d超聲圖像的序列而自動生成的。由于這樣的運(yùn)動估計技術(shù)本身是周知的，因此僅出于簡潔的目的，將不對其進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。在又一實(shí)施例中，可以提供先驗運(yùn)動跟蹤模型，其例如可以是表示被研究的目標(biāo)的正常運(yùn)動(例如在這樣的序列中的健康心臟的正常的或期望的運(yùn)動)的模型。為了使這樣的先驗?zāi)Ｐ透F(xiàn)實(shí)，模型可以包括圍繞中心軸的不同的旋轉(zhuǎn)分量，例如在模型表示正常心臟運(yùn)動的情況下在沿著長軸20的不同的位置處的旋轉(zhuǎn)分量，以便反映心臟沿著長軸20的不同短軸段的不同程度的扭轉(zhuǎn)/解扭。這樣的先驗?zāi)Ｐ涂梢员豢醋鳛樾呐K提供一組參考旋轉(zhuǎn)速度，其中，將模型應(yīng)用到在整個序列上捕捉心臟的復(fù)雜運(yùn)動的3d超聲圖像的實(shí)際序列可以針對心臟的具體段對旋轉(zhuǎn)的期望程度的偏差進(jìn)行突出顯示。

在實(shí)施例中，這樣的先驗的或預(yù)定義的運(yùn)動跟蹤模型可以與另外的跟蹤模型組合使用，在所述另外的跟蹤明顯中例如平移運(yùn)動(例如軸a-b的位移)被單獨(dú)地補(bǔ)償，使得先驗運(yùn)動跟蹤模型可以僅基于一個或多個旋轉(zhuǎn)分量并且可以在3d超聲圖像的序列中的感興趣目標(biāo)的平移運(yùn)動已經(jīng)被補(bǔ)償之后被應(yīng)用。

在實(shí)施例中，運(yùn)動跟蹤模型可以是能縮放的。換言之，用戶可以調(diào)節(jié)各分量(例如平移分量和旋轉(zhuǎn)分量，例如圖7所描繪的軸a-b的位移和圍繞該軸的旋轉(zhuǎn)r)，使得用戶能夠交互地調(diào)節(jié)運(yùn)動跟蹤模型并根據(jù)經(jīng)更新的運(yùn)動跟蹤模型來更新對3d超聲圖像序列的可視化。例如這允許用戶通過調(diào)節(jié)運(yùn)動跟蹤模型來交互地將感興趣目標(biāo)的具體段選擇為參考段，使得所選擇的段在可視化中變得固定，使得用戶可以評估感興趣目標(biāo)(例如心臟)的其他部分中相對于交互地選擇的參考段的運(yùn)動。

用戶可以以任何適合的方式對運(yùn)動跟蹤模型做出這樣的調(diào)節(jié)。通過非限制性范例，可以提供允許用戶做出期望的調(diào)節(jié)的圖形用戶接口，例如通過將運(yùn)動跟蹤模型的各分量表示為圖形用戶接口中的刻度盤、滑動條等，其中，用戶可以通過調(diào)節(jié)刻度盤、滑動條等來調(diào)節(jié)這些分量，所述調(diào)節(jié)觸發(fā)生成基于對運(yùn)動跟蹤模型做出的調(diào)節(jié)的對被研究的目標(biāo)的經(jīng)更新的可視化。

在以上描述中，已經(jīng)僅通過非限制性范例并通過2d短軸視圖中的可視化模式對本發(fā)明的各方面進(jìn)行了解釋。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的教導(dǎo)可以適于任何適合的可視化模式，包括但不限于1-d可視化模式(m模式)、2d可視化模式(b模式)或3d可視化模式(體積繪制)。如先前所解釋的，可以根據(jù)3d超聲圖像序列中的時間點(diǎn)人工地定義可視化模式，或者根據(jù)解剖結(jié)構(gòu)模型或參考定義自動適配到實(shí)際序列的可視化模式，例如前述的2d短軸視圖中的心臟的左心室的經(jīng)分割可視化。

總之，可以通過圖10中所描繪的流程圖來概述上文詳細(xì)描述的可視化方法100的各種實(shí)施例。方法100以步驟110開始，例如通過對用于捕捉運(yùn)動中的感興趣目標(biāo)(例如心臟)的3d超聲圖像的序列的超聲系統(tǒng)進(jìn)行初始化。方法然后轉(zhuǎn)到步驟120，其中，捕捉運(yùn)動中的感興趣目標(biāo)的3d超聲圖像的序列。可以以如本身被技術(shù)人員所知的任何適合的方式來捕捉這樣的序列。

在步驟130中，提供運(yùn)動跟蹤模型。如先前更詳細(xì)地解釋的，例如這可以是用戶定義的運(yùn)動跟蹤模型、自動生成的運(yùn)動跟蹤模型或先驗(預(yù)定義)的運(yùn)動跟蹤模型，例如包括參考旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動跟蹤模型，使得對被研究的目標(biāo)的復(fù)雜運(yùn)動的后續(xù)運(yùn)動分解可視化可以包括對所述目標(biāo)的各段相對于所述參考旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行可視化。

接著，在步驟140中，根據(jù)超聲圖像的3d序列導(dǎo)出要被可視化的目標(biāo)的復(fù)雜運(yùn)動；這本身是已知的并且僅出于簡潔的目的而不更詳細(xì)地解釋。應(yīng)注意到，雖然在方法100中在捕捉3d超聲圖像的序列之后并且在確定復(fù)雜運(yùn)動之前執(zhí)行對運(yùn)動跟蹤模型的提供，但是同樣可行的是，例如當(dāng)使用先驗運(yùn)動跟蹤模型時，例如在步驟140中的確定復(fù)雜運(yùn)動之后或在步驟120之前提供運(yùn)動跟蹤模型。在步驟150中，如先前所解釋的，例如通過從總體運(yùn)動中減去運(yùn)動跟蹤模型或通過將對運(yùn)動跟蹤模型的可視化疊加在總體運(yùn)動的上，將運(yùn)動跟蹤模型應(yīng)用于3d超聲圖像的序列中捕捉到的總體運(yùn)動，在其之后，在步驟160中，對步驟150的結(jié)果進(jìn)行可視化，例如在超聲系統(tǒng)的車上或車下工作站的顯示器上或在用于顯示這樣的可視化結(jié)果的任何其他顯示器上進(jìn)行顯示。如先前所解釋的，可以選擇任何適合的可視化形式以用于該目的。

在可選實(shí)施例中，方法100還包括步驟170，在步驟170中，如先前所解釋的，用戶可以決定調(diào)節(jié)運(yùn)動跟蹤模型，在這種情況下，方法可以返回到步驟150并且將經(jīng)調(diào)節(jié)的運(yùn)動跟蹤模型應(yīng)用到總體運(yùn)動并且在步驟160中對結(jié)果進(jìn)行可視化。如果步驟170不可用或者如果用戶決定不需要對感興趣的運(yùn)動跟蹤模型的另外的調(diào)節(jié)，則方法可以在步驟180中終止。

圖11示意性地描繪了可以根據(jù)本發(fā)明的可視化方法來使用的超聲系統(tǒng)400的范例實(shí)施例。超聲系統(tǒng)400可以是用于將實(shí)時3d心臟圖像采集為2d斷層攝影切片或體積圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。在操作中，包括1d或2d陣列換能器412的探頭或掃描頭410發(fā)射超聲波并且接收超聲回波信號。該發(fā)射和接收是在波束形成器420的控制下執(zhí)行的，所述波束形成器處理接收到的回波信號以形成相干波束或來自正被掃描的解剖結(jié)構(gòu)的原始回波信號。來自波束形成器的回波信息然后由b模式處理器450、多普勒處理器440、以及造影信號處理器445(如果在成像期間使用了造影劑的話)處理。b模式處理器執(zhí)行的功能包括但不限于濾波、頻率和空間復(fù)合、諧波數(shù)據(jù)處理和本領(lǐng)域周知的其他b模式功能。多普勒處理器將常規(guī)多普勒處理應(yīng)用到回波以產(chǎn)生速度信號和多普勒功率信號。當(dāng)在被掃描的組織中存在造影劑時，造影劑處理器將特定的處理應(yīng)用到所獲得的回波信號。接著，取決于被成像的是2d斷層攝影組織區(qū)域還是3d體積組織區(qū)域，經(jīng)處理的數(shù)據(jù)被傳遞通過2d掃描轉(zhuǎn)換器460或3d掃描轉(zhuǎn)換器470。掃描轉(zhuǎn)換器每個維度中利用適當(dāng)?shù)目s放將數(shù)據(jù)從掃描頭采集波束所在的線性或極性幾何結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為笛卡爾格式(x、y或x、y、z)。每個經(jīng)掃描轉(zhuǎn)換的圖像或3d體積然后被放置在2d存儲器465或3d體積存儲器475中。取決于正被采集的數(shù)據(jù)的類型，存儲器465模塊存儲最近的2d或3d數(shù)據(jù)中的值得的數(shù)據(jù)幾秒直到幾分鐘。

體積mpr切片顯示處理器和3d繪制器480處理來自基于中央控制器430的3d體積存儲器的體積數(shù)據(jù)和來自用戶接口435的用戶輸入，以使用本領(lǐng)域中周知的方法從給定的視點(diǎn)提供一個或若干2dmpr切片圖像和/或3d體積的體積繪制圖像。基于來自中央控制器430的輸入，顯示處理器490從2d存儲器465或體積mpr切片視圖處理器獲取2d圖像并進(jìn)行3d繪制，添加圖形疊加和文本注釋(例如患者信息)并且將組成的圖像傳遞到顯示器495上以用于呈現(xiàn)給操作者。中央控制器可以引導(dǎo)顯示器處理將存儲器中最新采集的數(shù)據(jù)顯示為實(shí)時顯示，或者其可以重放較舊的2d或3d體積數(shù)據(jù)的序列。

體積mpr切片顯示處理器和3d繪制器480以及顯示處理器490中的至少一個可以適于運(yùn)行體現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的計算機(jī)程序代碼。在實(shí)施例中，體積mpr切片顯示處理器和3d繪制器480和顯示處理器490協(xié)作以生成對(一個或多個)感興趣圖像的運(yùn)動分解可視化。

應(yīng)當(dāng)理解，超聲系統(tǒng)400僅是可以被用于根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例來采集3d超聲圖像的序列的超聲系統(tǒng)的范例。超聲系統(tǒng)400的確切實(shí)現(xiàn)方式與本發(fā)明不太相關(guān)，只要超聲系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)方法100。因此，技術(shù)人員將理解，可以使用任何適合的超聲系統(tǒng)。

本發(fā)明的各方面可以被實(shí)現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計算機(jī)程序產(chǎn)品。本發(fā)明的各方面可以采取實(shí)現(xiàn)在一個或多個計算機(jī)可讀介質(zhì)中的計算機(jī)程序產(chǎn)品的形式，其具有實(shí)現(xiàn)在其上用于當(dāng)在適合的處理器(諸如超聲系統(tǒng)的處理器)上被運(yùn)行時實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的各方面的可視化方法的計算機(jī)可讀程序代碼。

可以利用一個或多個計算機(jī)可讀介質(zhì)的任何組合。計算機(jī)可讀介質(zhì)可以是計算機(jī)可讀信號介質(zhì)或計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可以是例如但不限于電子、磁性、光學(xué)、電磁、紅外或半導(dǎo)體系統(tǒng)、裝置、設(shè)備或前述內(nèi)容的任何適合的組合。這樣的系統(tǒng)、裝置或設(shè)備可以是通過任何適合的網(wǎng)絡(luò)連接可訪問的；例如，系統(tǒng)、裝置或設(shè)備可以是通過網(wǎng)絡(luò)可訪問的以用于通過網(wǎng)絡(luò)檢索計算機(jī)可讀程序代碼。這樣的網(wǎng)絡(luò)可以例如是因特網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)等。計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的更多特定范例(非詳盡列表)可以包括以下各項：具有一個或多個接線的電氣連接、便攜式計算機(jī)磁盤、硬盤、隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可擦可編程只讀存儲器(eprom或閃速存儲器)、光纖、便攜式光盤只讀存儲器(cdrom)、光存儲設(shè)備、磁性存儲設(shè)備或前述內(nèi)容的任何適合的組合。在本文檔的上下文中，計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可以是可以包含或存儲用于由指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備或與其結(jié)合的程序的任何有形介質(zhì)。

計算機(jī)可讀信號介質(zhì)可以包括具有實(shí)現(xiàn)在其中例如基帶內(nèi)或作為載波的一部分的計算機(jī)可執(zhí)行代碼的傳播數(shù)據(jù)信號。這樣的傳播信號可以采取各種形式中的任一種，包括但不限于電磁、光學(xué)或其任何適合的組合。計算機(jī)可讀信號介質(zhì)可以是任何計算機(jī)可讀介質(zhì)，其不是計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)并且其可以傳遞、傳播或傳輸程序以由指令運(yùn)行系統(tǒng)、裝置或設(shè)備使用或與其結(jié)合。

可以使用任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)來傳送體現(xiàn)在計算機(jī)可讀介質(zhì)上的程序代碼，包括但不限于無線、有線、光纖電纜、rf等等或前述的任何適合的組合。

通過在適合的處理器上運(yùn)行執(zhí)行本發(fā)明的方法的計算機(jī)程序代碼可以以一個或多個編程語言的組合書寫，包括諸如java、smalltalk、c++等的面向目標(biāo)編程語言和諸如“c”編程語言或類似編程語言的常規(guī)程序化編程語言。程序代碼可以整個作為獨(dú)立軟件包在處理器上運(yùn)行，或者可以部分地在處理器上和部分地在遠(yuǎn)程服務(wù)器上運(yùn)行。在后者場景中，遠(yuǎn)程服務(wù)器可以通過任何類型的網(wǎng)絡(luò)連接到處理器，包括局域網(wǎng)(lan)或廣域網(wǎng)(wan)，或者可以對外部計算機(jī)做出連接(例如，使用因特網(wǎng)服務(wù)提供商通過因特網(wǎng))。

以上參考根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法、裝置(系統(tǒng))和計算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖說明和/或框圖描述了本發(fā)明的各方面。將理解到，流程圖說明和/或框圖中的每個方框以及流程圖說明和/或框圖中的方框的組合可以由計算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)，所述指令整體或部分地在超聲系統(tǒng)400的一個或多個處理器上運(yùn)行，使得指令創(chuàng)建用于實(shí)現(xiàn)流程圖和/或(一個或多個)框圖方框中所指定的功能/行為的裝置。這些計算機(jī)程序指令還可以被存儲在可以引導(dǎo)系統(tǒng)400以特定的方式工作的計算機(jī)可讀介質(zhì)中。

計算機(jī)程序指令可以被加載到一個或多個處理器上以使得在一個或多個處理器上執(zhí)行一系列操作步驟，以產(chǎn)生計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過程，使得在一個或多個處理器上運(yùn)行的指令提供用于在描繪運(yùn)動跟蹤和可視化結(jié)果的流程圖和/或附圖中所指定的功能/行為的過程。計算機(jī)程序產(chǎn)品可以形成超聲系統(tǒng)400的一部分，例如可以被安裝在超聲系統(tǒng)400上。

應(yīng)當(dāng)指出，以上提到的實(shí)施例說明而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠在不脫離權(quán)利要求書的范圍的情況下設(shè)計許多備選實(shí)施例。在權(quán)利要求中，放置在括號之間的任何參考標(biāo)記不應(yīng)解釋為對權(quán)利要求的限制。詞語“包括”不排除除權(quán)利要求中所列出的那些外的元件或步驟的存在。在元件前面的詞語“一”或“一個”不排除多個這樣的元件的存在?？梢越柚诎ㄈ舾刹煌脑?shí)現(xiàn)本發(fā)明。在任何列舉了若干器件的裝置型權(quán)利要求中，這些器件中的若干可以由同一件硬件來體現(xiàn)。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。