用于圖像引導(dǎo)流程的超聲成像系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲成像系統(tǒng)(10)，所述超聲成像系統(tǒng)包括超聲探頭(20)，所述超聲探頭具有被配置為提供超聲接收信號的換能器陣列(21)。所述系統(tǒng)還包括B模式體積處理單元(30)以及B模式圖像處理單元(40)，其中，所述B模式體積處理單元被配置為基于所述超聲接收信號來生成B模式體積(31)，所述B模式圖像處理單元被配置為基于所述B模式體積(31)來提供當(dāng)前B模式圖像(41)。所述系統(tǒng)還包括存儲器(50)，所述存儲器被配置為存儲先前采集的3D脈管圖(51)。此外，所述系統(tǒng)包括配準單元(60)，所述配準單元被配置為將所先前采集的3D脈管圖(51)配準到所述B模式體積(31)并選擇所述3D脈管圖對應(yīng)于所述當(dāng)前B模式圖像(41)的部分(61)。另外，所述系統(tǒng)包括顯示器，所述顯示器被配置為基于所述當(dāng)前B模式圖像(41)和所述3D脈管圖(51)的所選擇的部分(61)來顯示超聲圖像(71)。本發(fā)明還涉及一種用于提供這樣的具有脈管信息的超聲圖像的方法以及一種對應(yīng)的計算機程序。
【專利說明】用于圖像引導(dǎo)流程的超聲成像系統(tǒng)和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于提供具有脈管信息的超聲圖像的超聲成像系統(tǒng)和方法，尤其用于圖像引導(dǎo)流程中。本發(fā)明還涉及一種用于實施這樣的方法的計算機程序。

【背景技術(shù)】
[0002]在三維(3D)超聲成像(也稱體積成像)中，通過施行將解剖區(qū)域中的感興趣體積切片的許多二維(2D)掃描來實現(xiàn)對3D圖像的采集。因此，采集到大量彼此相鄰的2D圖像。該大量2D圖像一起形成3D體積的數(shù)據(jù)。通過適當(dāng)?shù)膱D像處理，能夠以3D體積的數(shù)據(jù)來構(gòu)建感興趣體積的3D圖像。然后能夠?qū)?D圖像以適當(dāng)?shù)男问綖槌暢上裣到y(tǒng)的用戶顯示在顯示器上。
[0003]超聲成像通常被用來對有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備或器械在身體內(nèi)的插入、使用或操作進行成像。例如，細針抽吸(FNA)、組織芯活檢、射頻消融(RFA)、經(jīng)皮乙醇注射(PEI)都是需要將有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備插入到患者中的流程。使用超聲成像的這樣的流程通常被稱為超聲圖像引導(dǎo)流程。在執(zhí)行這樣的圖像引導(dǎo)流程時，醫(yī)生必須能夠可視化解剖區(qū)域中的目標(biāo)(例如，要在RFA中消融的癌)、接近目標(biāo)的有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備(例如，針)以及圍繞目標(biāo)的任何脈管，尤其是血管(也稱血管系統(tǒng))。對脈管的成像是確保在有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備的插入和引導(dǎo)期間沒有主脈管被刺破的關(guān)鍵。因此，醫(yī)生或臨床醫(yī)師通常依靠使用超聲圖像引導(dǎo)來將諸如活檢針或消融探頭的有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備插入到患者中以用于診斷和處置兩者。超聲圖像引導(dǎo)是重要的，因為它幫助醫(yī)生或臨床醫(yī)師可視化并因此規(guī)劃有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備從皮膚到目標(biāo)(例如，目標(biāo)病灶)的路徑，同時避開沿途的血管。
[0004]大多數(shù)超聲圖像引導(dǎo)是在2D B模式超聲下得以完成的。這主要是因為在2D B模式超聲中巾貞率高。B模式一般指的是這樣的操作模式，在該操作模式中顯75器75出表75來自目標(biāo)的一個平面或切片的超聲背向散射幅度的2維分布的灰度圖像，該灰度圖像通過探測跨圖像平面的一系列采集線中的每個的返回回波(通常，每條線一個發(fā)射脈沖)得以形成。非常關(guān)鍵的是，減少在顯示器上示出的與關(guān)于有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備(例如，針)在患者身體中實際發(fā)生的之間的任何時間滯差。慢的幀率以及因此延遲的超聲圖像反饋可能導(dǎo)致有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備(例如，針)在預(yù)定解剖區(qū)域中丟失。這能夠限制在超聲圖像引導(dǎo)流程期間對諸如彩色流成像，或者也稱彩色多普勒成像的任何流成像技術(shù)的使用，該流成像技術(shù)要求每條成像線采集許多脈沖回波事件。另一方面，流成像比單單B模式提供對脈管邊界更好的描繪。尤其，3D流成像將會是用于確保脈管沒有處于有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備(例如，針)的路徑中的好方法，因為在2D成像中僅看得到單個平面，并且通常難以將有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備一直保持在圖像的平面中。然而，3D成像并且特別是3D流成像中的幀率通常比2D成像中的甚至更為降低。
[0005]US2011/0263985A1公開一種用于創(chuàng)建同時的針和血管血流彩色多普勒成像的超聲成像系統(tǒng)。創(chuàng)建感興趣解剖區(qū)的B模式圖像。沿著一個多普勒圖像處理路徑創(chuàng)建針對對血管血流的可視化而優(yōu)化的第一組多普勒圖像數(shù)據(jù)。在另一平行多普勒圖像處理路徑中創(chuàng)建針對對針或其他有創(chuàng)設(shè)備的可視化而優(yōu)化的第二組多普勒圖像數(shù)據(jù)。創(chuàng)建彩色多普勒圖像，并且之后通過基于多個用戶可選模式來梳理B模式圖像、第一多普勒圖像數(shù)據(jù)和第二多普勒圖像數(shù)據(jù)中的一些或全部來顯示彩色多普勒圖像。
[0006]這樣的超聲成像系統(tǒng)同時使用B模式超聲成像和彩色多普勒成像。這降低了幀率。因此，存在在超聲圖像引導(dǎo)流程中提高或提供足夠的幀率的需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種改進的超聲成像系統(tǒng)，尤其具有提高的或足夠的幀率。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于提供具有脈管信息的超聲圖像的改進的方法，尤其以提高的或足夠的幀率，以及一種用于實施這樣的方法的對應(yīng)計算機程序。
[0008]在本發(fā)明的第一個方面中，提出了一種超聲成像系統(tǒng)，包括:超聲探頭，其具有被配置為提供超聲接收信號的換能器陣列模式體積處理單元，其被配置為基于所述超聲接收信號來生成B模式體積；B模式圖像處理單元，其被配置為基于所述B模式體積來提供當(dāng)前B模式圖像；存儲器，其被配置為存儲先前采集的3D脈管圖；配準單元，其被配置為將所先前采集的3D脈管圖配準到所述B模式體積并選擇所述當(dāng)前B模式圖像對應(yīng)于所述3D脈管圖的部分；以及顯示器，其被配置為基于所述當(dāng)前B模式圖像和所述3D脈管圖的所選擇的部分來顯示超聲圖像。
[0009]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種用于提供具有脈管信息的超聲圖像的方法，所述方法包括:接收由具有換能器陣列的超聲探頭提供的超聲接收信號；基于所述超聲接收信號來生成B模式體積；基于所述B模式體積來提供當(dāng)前B模式圖像；將存儲在存儲器中的先前采集的3D脈管圖配準到所述B模式體積；選擇所述3D脈管圖對應(yīng)于所述當(dāng)前B模式圖像的部分；并且基于所述當(dāng)前B模式圖像和所述3D脈管圖的所選擇的部分來提供所述超聲圖像。
[0010]在本發(fā)明的另一方面中，提出了一種計算機程序，所述計算機程序包括用于當(dāng)在計算機上執(zhí)行所述計算機程序時令所述計算機執(zhí)行這樣的方法的步驟的程序代碼模塊。
[0011]能夠假設(shè)B模式體積，或者也稱3D B模式，具有能接受的幀率(或體積率)，但是同時的3D B模式和3D彩色流成像則沒有。本發(fā)明能夠提供一種以3D B模式幀率具有3DB模式和3D彩色流兩者的優(yōu)點的方式。
[0012]本發(fā)明的基本構(gòu)思是在超聲圖像引導(dǎo)流程開始時或之前采集或創(chuàng)建3D脈管圖。在那之后，將該3D脈管圖配準到所述B模式體積。優(yōu)選地，所述3D脈管圖隨著所述超聲圖像引導(dǎo)流程進行被更新。尤其，在第一步驟中3D脈管圖被采集并被存儲在存儲器中。由于所述3D脈管圖是在所述超聲圖像引導(dǎo)流程開始時被采集的，先于將有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備(例如，針)實際插入到患者中，所以能夠有時間采集最高可能質(zhì)量的3D脈管圖。在所述超聲圖像引導(dǎo)流程期間，將所述3D脈管圖與當(dāng)前或?qū)崨rB模式圖像(例如，2D或3D圖像)進行配準，并且優(yōu)選地跟蹤所述3D脈管圖(即，持續(xù)更新所述配準)。在所述3D脈管圖的采集期間的幀率可能是慢的，但由于所述3D脈管圖是在超聲圖像引導(dǎo)流程開始時或之前被采集的，所以在使用B模式成像的所述超聲圖像引導(dǎo)流程自身期間的幀率不受影響。因此，由于對超聲圖像的當(dāng)前或?qū)崨r采集僅涉及B模式，所以能夠達到高的或?qū)崟r的幀率。此外，醫(yī)生或用戶仍能夠看得到被疊加在所述B模式圖像上的所述脈管信息(例如，脈管輪廓)，這幫助在所述圖像引導(dǎo)流程期間避開所述脈管。因此，本發(fā)明提供快的幀率，尤其是使用有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備(例如，針)的圖像引導(dǎo)流程所需的幀率，并且還允許3D脈管圖或其對應(yīng)的脈管信息被用來突出顯示所述超聲圖像中要避開的區(qū)域。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)選實施例被限定在從屬權(quán)利要求中。應(yīng)當(dāng)理解，所要求保護的方法或計算機程序與所要求保護的超聲成像系統(tǒng)具有相似和/或相同的并且在從屬權(quán)利要求中所限定的實施例。
[0014]在一個實施例中，所述當(dāng)前B模式圖像是2D圖像、正交2D圖像平面的圖像或3D圖像。即使生成B模式體積并因此生成3D數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在顯示器上的實際呈現(xiàn)或顯示也可以是不同的。例如，所述系統(tǒng)可以僅以適當(dāng)?shù)姆绞斤@示來自該體積的2D圖像或切片(例如，常規(guī)2D圖像或正交2D圖像平面)。當(dāng)(待顯示的)所述當(dāng)前B模式圖像是2D圖像或正交2D圖像平面的3D圖像(例如，多平面重組(MPR))時，提供所述超聲圖像相較于3D表示更容易的呈現(xiàn)?；蛘撸?待顯示的)所述當(dāng)前B模式圖像當(dāng)然也能夠是3D圖像，所述3D圖像向用戶提供最多的信息并因此提高所述系統(tǒng)的性能。
[0015]在另一實施例中，所述部分是所述3D脈管圖的2D切片。該實施例尤其在所述當(dāng)前B模式圖像是2D圖像或正交2D圖像平面的圖像時被使用。如果所述B模式體積被切片以獲得待顯示的2D切片或2D圖像，則所述3D脈管圖也能夠以相同的方式被切片。
[0016]在備選的實施例中，所述部分是所述3D脈管圖的3D部分。該實施例尤其在所述當(dāng)前B模式圖像是3D圖像時被使用。如果待顯示的是3D圖像，則也能夠以相同的方式重疊所述3D脈管圖。例如，所述3D B模式圖像能夠是半透明的以允許(例如，彩色的)所述3D脈管圖可見。
[0017]在另一實施例中，所述超聲成像系統(tǒng)包括圖像處理單元，所述圖像處理單元被配置為將所述當(dāng)前B模式圖像與所述3D脈管圖的所選擇的部分進行疊加以提供所述超聲圖像。以這種方式，生成并顯示疊加有脈管信息的超聲圖像。因此，所述脈管信息或所述3D脈管圖的部分直接被疊加到所述超聲圖像上或被并入到所述超聲圖像中。這對于所述系統(tǒng)的用戶(例如，醫(yī)生或臨床醫(yī)師)而言，改進了所述信息例如在圖像引導(dǎo)流程期間的易讀性。以這種方式，提供非常直觀(或最直觀)的顯示。所對應(yīng)的方法包括將所述當(dāng)前B模式圖像與所述3D脈管圖的所選擇的部分進行疊加以提供所述超聲圖像的另外的步驟。
[0018]在備選的實施例中，所述超聲成像系統(tǒng)包括圖像處理單元，所述圖像處理單元被配置為將所述當(dāng)前B模式圖像與所述3D脈管圖的所選擇的部分彼此相鄰地相加以提供具有脈管信息的所述超聲圖像。以這種方式，通過使所述當(dāng)前(或?qū)崨r)B模式圖像與所述3D脈管圖的所選擇的部分處于并排格式或表示中來提供所述超聲圖像。例如，所述當(dāng)前(或?qū)崨r)B模式圖像被呈現(xiàn)為所述顯示器右側(cè)的第一圖像部分，并且所選擇的部分被呈現(xiàn)在所述顯示器左側(cè)的第二圖像部分中。所選擇的部分或所述脈管信息例如能夠在先前采集的經(jīng)配準的圖像(例如，彩色圖像)中。例如，所選擇的部分能夠被呈現(xiàn)或被包含在CT數(shù)據(jù)或MR數(shù)據(jù)中，或者在超聲圖像中。
[0019]在另一實施例中，所述超聲成像系統(tǒng)包括3D流處理單元以及流圖像處理單元，其中，所述3D流處理單元被配置為基于所述超聲接收信號來生成3D流數(shù)據(jù)，所述流圖像處理單元被配置為基于所述3D流數(shù)據(jù)來生成所述3D脈管圖。在這種情況下，所述解剖區(qū)域中的所述脈管或血管系統(tǒng)是使用3D流成像技術(shù)得以識別的。這是識別所述脈管并提供3D脈管圖的尤其可靠和/或確保高質(zhì)量的方式。3D流成像能夠提供高質(zhì)量3D彩色流圖像或3D脈管圖。所述幀率可能是慢的，但由于所述3D流成像是在超聲圖像引導(dǎo)流程開始時或之前被執(zhí)行的，所以在所述超聲圖像引導(dǎo)流程期間的幀率不受影響。所述3D流數(shù)據(jù)也能夠被稱為流體積。例如，由于所述換能器陣列針對每條線發(fā)射多個超聲脈沖(以估計在該線或該位置處的流量)，并且之后跨所述體積掃掠對這些線的采集，能夠生成3D流數(shù)據(jù)或流體積?？梢栽黾映暶}沖的數(shù)目。這提高了靈敏度，但是也降低了幀率。對應(yīng)的方法包括基于所述超聲接收信號來生成3D流數(shù)據(jù)并基于所述3D流數(shù)據(jù)來生成所述3D脈管圖的另外的步驟。
[0020]在該實施例的變型中，所述3D流數(shù)據(jù)是使用彩色流技術(shù)、彩色能量圖(CPA)技術(shù)、B模式流成像技術(shù)或?qū)Ρ仍鰪姵暭夹g(shù)得以生成的。這些是提供流圖像的尤其合適的方式。在CPA的情況下，所生成的流圖像僅指示所述流的幅值，而不指示所述流的方向性。因此，該技術(shù)是提供流圖像同時仍提供關(guān)于所述脈管的足夠信息的尤其容易的方式。在B模式流成像(也稱B流)的情況下，所述流圖像是使用B模式脈沖相減技術(shù)得以生成的。該技術(shù)以比傳統(tǒng)彩色流技術(shù)更高的幀率來提供流成像。對比增強超聲技術(shù)是改進對所述脈管的可視化的尤其合適的方式，特別是在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性的情況下。
[0021]在該實施例的另一變型中，所述超聲成像系統(tǒng)包括控制器，所述控制器被配置為選擇所述B模式體積處理單元來生成所述B模式體積或者選擇所述3D流處理單元來生成所述3D流數(shù)據(jù)。以這種方式，能夠容易地實施:首先在圖像引導(dǎo)流程之前或開始時采集3D脈管圖，并且隨后在所述圖像引導(dǎo)流程期間使用B模式圖像。例如，所述控制器能夠被配置為當(dāng)從用戶控制接收第一輸入時(例如，在用戶敲擊“開始”按鈕時)選擇所述3D流處理單元，并且當(dāng)從所述用戶控制接收第二輸入時(例如，在所述用戶敲擊“接受”按鈕時)選擇所述B模式體積處理單元。例如，當(dāng)所述控制器選擇所述3D流處理單元時，由于所述換能器陣列針對每條線發(fā)射多個超聲脈沖，并且之后跨所述體積掃掠對這些線的采集，能夠生成3D流數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)所述控制器選擇所述B模式體積處理單元時，由于所述換能器陣列針對每條線發(fā)射單個超聲脈沖，并且之后跨所述體積掃掠對這些線的采集，能夠生成B模式體積。對應(yīng)的方法包括選擇所述B模式體積處理單元來生成所述B模式體積或者選擇所述3D流處理單元來生成所述3D流數(shù)據(jù)的另外的步驟。
[0022]在另一實施例中，所述超聲成像系統(tǒng)包括脈管分割單元，所述脈管分割單元被配置為通過執(zhí)行脈管分割技術(shù)來創(chuàng)建所述3D脈管圖。在這種情況下，所述解剖區(qū)域中的所述脈管或血管系統(tǒng)是使用脈管分割技術(shù)得以識別的。這是識別所述脈管并提供3D脈管圖的尤其容易和/或可靠的方式。其消除了執(zhí)行流成像的需要，所述流成像在一些臨床狀況或患者中可能是具有挑戰(zhàn)性的。在對應(yīng)的方法中，創(chuàng)建所述3D脈管圖的步驟包括執(zhí)行脈管分割技術(shù)。
[0023]在該實施例的變型中，所述脈管分割單元被配置為基于所述B模式體積來執(zhí)行所述脈管分割技術(shù)。在這種情況下，所述3D脈管圖是基于3D超聲數(shù)據(jù)，即，所述系統(tǒng)無論如何都需要采集的所述B模式體積數(shù)據(jù)得以創(chuàng)建的。這提供了在不使用任何其他系統(tǒng)或數(shù)據(jù)的情況下創(chuàng)建所述3D脈管圖的尤其容易的方式。所述B模式體積例如能夠是常規(guī)3D超聲數(shù)據(jù)或?qū)Ρ仍鰪姷?D超聲數(shù)據(jù)。在對應(yīng)的方法中，基于所述B模式體積來執(zhí)行所述脈管分割技術(shù)。
[0024]在該實施例的另一變型中，所述脈管分割單元被配置為基于CT數(shù)據(jù)或MR數(shù)據(jù)來執(zhí)行所述脈管分割技術(shù)。在這種情況下，所述3D脈管圖是基于CT或MR數(shù)據(jù)，尤其是從單獨的CT或MR系統(tǒng)接收的CT或MR數(shù)據(jù)，得以創(chuàng)建的。這提供了創(chuàng)建所述3D脈管圖的尤其可靠的方式，因為所述CT或MR數(shù)據(jù)能夠比超聲數(shù)據(jù)更容易被分割，特別是在使用CT或MR造影劑時。所述CT數(shù)據(jù)例如能夠是常規(guī)CT數(shù)據(jù)、錐形束CT數(shù)據(jù)或CT血管造影數(shù)據(jù)。所述MR數(shù)據(jù)例如能夠是常規(guī)MR數(shù)據(jù)或MR血管造影數(shù)據(jù)。所述CT或MR數(shù)據(jù)可以利用或不利用造影劑得以采集。在對應(yīng)的方法中，基于CT數(shù)據(jù)或MR數(shù)據(jù)來執(zhí)行所述脈管分割技術(shù)。
[0025]在又一實施例中，所述配準單元被配置為接收超聲換能器位置跟蹤信息以用于選擇所述3D脈管圖對應(yīng)于所述當(dāng)前B模式圖像的所述部分。所述超聲換能器位置跟蹤信息指示和/或跟蹤具有所述換能器陣列的所述超聲探頭，或者也稱超聲換能器的位置。以此方式，所述配準能夠持續(xù)地得以更新，這提高了所述系統(tǒng)的可靠性和可用性。尤其，隨著在掃描患者時移動所述超聲探頭或換能器，醫(yī)生能夠看到并實時跟蹤有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備以及與其相關(guān)的脈管。對應(yīng)的方法包括接收超聲換能器位置跟蹤信息的另外的步驟，并且其中，所述選擇步驟包括使用所述超聲換能器位置跟蹤信息來選擇所述部分。
[0026]在該實施例的變型中，所述超聲成像系統(tǒng)還包括處理單元，所述處理單元被配置為基于時間上連續(xù)的B模式體積來生成所述超聲換能器位置跟蹤信息。尤其，所述超聲換能器位置跟蹤信息是平移和/或旋轉(zhuǎn)信息。在這種情況下，所述超聲換能器位置跟蹤信息是基于3D超聲數(shù)據(jù)，即，所述系統(tǒng)無論如何都需要采集的所述B模式體積數(shù)據(jù)來提供的。這提供了在不使用任何其他一個或多個設(shè)備的情況下生成超聲換能器位置跟蹤信息的尤其容易的方式。對時間上連續(xù)的B模式體積生成所述超聲換能器位置跟蹤信息的這種使用，也被稱為基于圖像的跟蹤。在具有時間上連續(xù)的3D超聲體積時，能夠跟蹤這些B模式體積中的特征的平移或旋轉(zhuǎn)并且基于其能夠提取平移向量或旋轉(zhuǎn)向量。因此，所述處理單元能夠被配置為在時間上連續(xù)的B模式體積上執(zhí)行特征跟蹤，并且基于所述特征跟蹤來生成平移或旋轉(zhuǎn)向量。該平移或旋轉(zhuǎn)向量之后能夠被用于選擇所述3D脈管圖的適當(dāng)部分。術(shù)語時間上連續(xù)的能夠指的是直接在彼此之后采集的B模式體積，或者能夠指的是沒有直接在彼此之后，因此在時間上間隔開(例如，僅每隔一個或每第三個體積)采集的B模式體積。對應(yīng)的方法包括基于時間上連續(xù)的B模式體積來生成所述超聲換能器位置跟蹤信息的另外的步驟。
[0027]在該實施例的另一變型中，所述超聲成像系統(tǒng)還包括位置傳感器，所述位置傳感器被放置在相對于所述換能器陣列的固定已知位置中。所述超聲換能器位置跟蹤信息是從所述位置傳感器接收的位置信息。這提供了生成超聲換能器位置跟蹤信息的尤其容易的方法，而不要求任意額外的信號處理。尤其，所述位置信息可以是所述超聲探頭(以及因此所述換能器陣列)的取向和/或位置變化。所述位置傳感器例如能夠被布置在相對于具有所述換能器陣列的所述超聲探頭的固定已知位置中，例如被布置在所述探頭上的外殼上或被附接到所述探頭上的外殼。例如，所述位置傳感器能夠是電磁(EM)跟蹤傳感器或光纖跟蹤傳感器，或者提供關(guān)于所述換能器位置的跟蹤信息的任何其他傳感器。對應(yīng)的方法包括從位置傳感器接收所述超聲換能器位置跟蹤信息的另外的步驟，所述位置傳感器被放置在相對于所述換能器陣列的固定已知位置中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]本發(fā)明的這些和其他方面將從下文描述的(一個或多個)實施例中變得顯而易見，并將參考下文描述的(一個或多個)實施例得以闡述。在以下附圖中:
[0029]圖1示出根據(jù)范例的超聲成像系統(tǒng)的透視圖；
[0030]圖2示出在圖像引導(dǎo)流程中對解剖區(qū)域進行成像的示范性超聲探頭的示意圖；
[0031]圖3示出根據(jù)第一實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖；
[0032]圖4示出示范性CT數(shù)據(jù)集；
[0033]圖5示出示范性3D脈管圖；
[0034]圖6示出根據(jù)第二實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖；
[0035]圖7示出根據(jù)第三實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖；
[0036]圖8示出根據(jù)第四實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖；
[0037]圖9示出根據(jù)第五實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖；
[0038]圖10示出根據(jù)第六實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖；
[0039]圖11示出含有具有脈管信息的超聲圖像的顯示器的一個范例；
[0040]圖12示出含有具有脈管信息的超聲圖像的顯示器的另一范例；并且
[0041]圖13示出根據(jù)實施例的用于生成疊加有脈管信息的超聲圖像的方法的框圖。

【具體實施方式】
[0042]圖1示出根據(jù)范例的超聲成像系統(tǒng)10的透視圖。系統(tǒng)10包括底架12，底架12包含系統(tǒng)10的大部分電子電路。底架12可以被安裝在推車14上，并且顯示器16被安裝在底架12上。超聲探頭20可以通過線纜22被連接到底架12上的連接器26中的一個。底架12包括鍵盤和用戶控制，鍵盤和用戶控制總體上由附圖標(biāo)記28指示，以允許醫(yī)生或超聲科醫(yī)師操作超聲系統(tǒng)10并輸入關(guān)于患者或正被進行的檢查的類型的信息。在控制面板或用戶控制28的后面是觸摸屏顯示器18，可以在觸摸屏顯示器18上顯示可編程軟鍵以在控制系統(tǒng)10的操作時補充鍵盤和控制28。底架12 —般還包括諸如軌跡球的指向設(shè)備，所述指向設(shè)備可以被用來例如操縱屏幕上的指針。底架12還可以包括一個或多個按鈕(未示出)，所述一個或多個按鈕可以在操縱屏幕上的指針之后被按壓或點擊。這些操作類似于與計算機一起使用的鼠標(biāo)。在操作中，在其中具有換能器陣列的成像探頭20緊靠著患者的皮膚(未示出)被放置并被保持靜止以采集皮膚下方的2D或3D解剖區(qū)域中的血液或組織的圖像。圖像被呈現(xiàn)在顯示器16上，并且圖像可以由記錄器(未示出)記錄，所述記錄器例如被放置在底架的附屬架上。系統(tǒng)10還可以記錄或打印包含文本和圖像的報告。也可以通過諸如因特網(wǎng)或局域網(wǎng)的適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)鏈路來下載對應(yīng)于圖像的數(shù)據(jù)。
[0043]應(yīng)理解，圖1的超聲成像系統(tǒng)10僅為說明性的，并且能夠使用任何其他適當(dāng)?shù)某暢上裣到y(tǒng)。在一個范例中，所述超聲成像系統(tǒng)能夠具有當(dāng)前由飛利浦配送的X6-1超聲換能器/探頭或C5-1超聲換能器/探頭。在另一范例中，所述超聲成像系統(tǒng)能夠額外地具有諸如當(dāng)前由飛利浦配送的PercuNav的EM位置感測。
[0044]圖2示出在圖像引導(dǎo)流程中對解剖區(qū)域A進行成像的示范性超聲探頭20的示意圖。這里，超聲探頭20在有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備11(例如，針、活檢針或消融探頭)在患者的身體的解剖區(qū)域A內(nèi)的插入、使用或操作期間提供超聲接收信號或數(shù)據(jù)。例如，由醫(yī)學(xué)有創(chuàng)設(shè)備處置或靶向的目標(biāo)T可以是要在射頻消融(RFA)中消融的癌。當(dāng)執(zhí)行圖像引導(dǎo)流程時，醫(yī)生必須能夠可視化解剖區(qū)域A中的目標(biāo)T、接近目標(biāo)T的有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備11以及目標(biāo)T周圍的任何脈管15，尤其是血管或血管系統(tǒng)。因此，對于確保在有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備11的插入和引導(dǎo)期間沒有主脈管被刺破而言，對脈管15的成像是重要的。
[0045]圖3示出根據(jù)第一實施例的超聲成像系統(tǒng)10的框圖。超聲成像系統(tǒng)10包括超聲探頭20，超聲探頭20具有被配置為提供超聲接收信號的換能器陣列21。換能器陣列21尤其能夠是2D換能器陣列。圖1的超聲成像系統(tǒng)10包括波束形成器25，波束形成器25被連接到超聲探頭20及其換能器陣列。波束形成器25從換能器陣列21接收超聲接收信號或數(shù)據(jù)并執(zhí)行波束形成。以這種方式，采集到許多彼此相鄰的2D掃描或幀，所述2D掃描或幀之后被發(fā)送到B模式體積處理單元30以形成3D體積31的數(shù)據(jù)。因此，在圖3中示出的實施例中，以及在以下實施例中，使用對解剖區(qū)域中的體積的電子掃描。然而，應(yīng)理解，所述系統(tǒng)也能夠備選地使用機械掃描。
[0046]如提及的，超聲成像系統(tǒng)10包括B模式體積處理單元30，B模式體積處理單元30被配置為使用信號處理基于從波束形成器25接收的超聲接收信號或數(shù)據(jù)來生成B模式體積31。另外，系統(tǒng)10包括B模式圖像處理單元40，B模式圖像處理單元40被配置為基于B模式體積31通過圖像處理來提供待顯示的當(dāng)前B模式圖像41。即使由B模式體積處理單元30來生成3D B模式體積的數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)的實際呈現(xiàn)或顯示不一定也要是3D的。例如，針對非流體填充的結(jié)構(gòu)，在一些情況下繪制的3D圖像可能并不是呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的最有用的方式，并且通過體積的2D圖像或正交2D圖像平面對用戶而言可能更容易解讀。尤其，當(dāng)前B模式圖像能夠是2D圖像，因此是所述3D B模式體積的切片，或者能夠是正交2D圖像平面的(3D)圖像，例如是軸向、矢狀和冠狀平面的多平面重組(MPR)?；蛘?，(待顯示的)當(dāng)前B模式圖像當(dāng)然也能夠是3D圖像。在這種情況下，以3D體積31的數(shù)據(jù)來構(gòu)建感興趣體積的3D圖像41。這向用戶提供最多可能的信息。
[0047]另外，超聲成像系統(tǒng)10包括存儲器50，存儲器50被配置為存儲先前采集的3D脈管圖51。這意味著解剖區(qū)域的3D脈管圖51是在超聲圖像引導(dǎo)流程開始時或之前被采集或被創(chuàng)建的。由于3D脈管圖是在超聲圖像引導(dǎo)流程開始時被采集的，先于將有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備實際插入所述患者中，所以能夠有時間采集最高可能質(zhì)量的3D脈管圖。圖5示出這樣的(在這個情況下為肝臟的)3D脈管圖51的范例。將理解，圖5中肝臟的具體脈管圖僅為示范性的，并且能夠使用任何其他適當(dāng)?shù)拿}管圖，例如另一器官尤其是能夠使用超聲對其進行成像的器官的脈管圖。
[0048]在對3D脈管圖51的采集期間的幀率可能是慢的，但由于3D脈管圖51是在超聲圖像引導(dǎo)流程開始時或之前被采集的，所以在如以上所解釋的使用B模式成像的超聲圖像引導(dǎo)流程自身期間的幀率不受影響。因此，由于如以上所解釋的使用B模式體積處理單元30和B模式圖像處理單元40對B模式圖像的當(dāng)前或?qū)崨r采集僅涉及B模式，所以能夠?qū)崿F(xiàn)高的或?qū)崟r的幀率。
[0049]超聲成像系統(tǒng)10包括配準單元60，配準單元60被配置為將先前采集的3D脈管圖51配準到B模式體積31。能夠使用用于執(zhí)行這樣的配準的任何適當(dāng)?shù)姆椒ɑ蚣夹g(shù)。在一個具體非限制性范例中，能夠使用Wein等人的文章“Automatic Non-Linear Mappingof Pre-Procedure CT Volumes to 3D Ultrasound，， (IEEE Internat1nal Symposiumon B1medical Imaging (ISBI), Rotterdam, 2010)中公開的配準技術(shù)，將其通過引用并入本文中。在另一具體非限制性范例中，能夠使用Poter等人的文章“Three-Dimens1nalRegistrat1n and Fus1n of Ultrasound and MRI Using Major Vessels as FiducialMarkers”(IEEETrans Med Imaging 2001, 20 (4),第 354-359 頁)中公開的配準技術(shù)，將其通過引用并入本文中。在另一具體非限制性范例中，能夠使用Lange等人的文章“Vessel-Based Non-Rigid Registrat1n of MR/CT and 3D Ultrasound for Navigat1nin Liver Surgery” (Computer Aided Surgery, (2003)8,第 228-240 頁)中公開的配準技術(shù)，將其通過引用并入本文中。
[0050]另外，配準單元60被配置為選擇3D脈管圖對應(yīng)于當(dāng)前B模式圖像41的部分或至少部分61。在一個范例中，如果當(dāng)前B模式圖像41是2D圖像或正交2D圖像平面的圖像，如以上所解釋的，則部分61為3D脈管圖51的2D切片。因此，如果對B模式體積31進行切片以獲得用于顯示的2D B模式圖像41，也以相同方式對3D脈管圖51進行切片。在備選范例中，如果當(dāng)前B模式圖像41是3D圖像，則所述部分是3D脈管圖51的3D部分。因此，如果要顯示3D B模式圖像41，則以相同方式重疊3D脈管圖51。在另一范例中，所述3D脈管圖的部分61是整個3D脈管圖。因此，在這個范例中，顯示完整的存儲的3D脈管圖或信肩、Ο
[0051 ] 優(yōu)選地或任選地，3D脈管圖隨著超聲圖像弓|導(dǎo)流程進行被跟蹤，即連續(xù)地被更新。在這種情況下，配準單元60被配置為接收超聲換能器位置跟蹤信息52以用于選擇3D脈管圖51對應(yīng)于當(dāng)前Β模式圖像41的部分61。換言之，部分61是使用所接收的超聲換能器位置跟蹤信息52來選擇的。超聲換能器位置跟蹤信息52指示和/或跟蹤具有換能器陣列21的超聲探頭20，或者也稱超聲換能器的位置。超聲換能器位置跟蹤信息52被用來選擇部分61和/或持續(xù)地更新所述配準。將參考圖9和圖10的實施例更詳細地解釋對超聲換能器位置跟蹤信息的使用。
[0052]任選地，超聲系統(tǒng)10也可以包括圖像處理單元70，圖像處理單元70被配置為接收當(dāng)前Β模式圖像41和3D脈管圖51的所選擇的部分61以提供具有脈管信息的超聲圖像71，超聲圖像71之后能夠被顯示。
[0053]超聲成像系統(tǒng)10還包括被配置為顯示超聲圖像71的顯示器16。超聲圖像71是基于當(dāng)前Β模式圖像41和所選擇的部分61的。以這種方式，系統(tǒng)的用戶(例如，醫(yī)生或臨床醫(yī)師)能夠在圖像引導(dǎo)流程期間使用所顯示的具有脈管信息的超聲圖像71，如例如參考圖2所解釋的。如以上所解釋的，待顯示的超聲圖像71或當(dāng)前Β模式圖像41能夠是2D圖像或者3D圖像。
[0054]圖11以示意圖的形式示出含有具有脈管信息的超聲圖像71的顯示器16的一個范例。圖12以圖片的形式示出含有具有脈管信息的超聲圖像71的顯示器16的另一范例。在圖11和圖12的范例中的每個中，超聲圖像71或當(dāng)前Β模式圖像41是圖示感興趣解剖區(qū)域中的目標(biāo)Τ的2D Β模式圖像。在這種情況下，部分61是3D脈管圖的2D切片，如能夠在圖11或圖12中看到的。在圖像引導(dǎo)流程期間，有創(chuàng)醫(yī)學(xué)設(shè)備(在圖11和圖12中未示出)在圖像中也可見。
[0055]在圖11的范例中，通過將當(dāng)前Β模式圖像41與3D脈管圖的所選擇的部分61進行疊加來提供超聲圖像71。在這種情況下，圖像處理單元70被配置為將當(dāng)前Β模式圖像41與3D脈管圖51的所選擇的部分61進行疊加或融合以提供疊加有脈管信息的超聲圖像71，超聲圖像71之后能夠被顯示。因此，超聲圖像71已經(jīng)被疊加了脈管信息。換言之，3D脈管圖的脈管信息或部分61直接被疊加到超聲圖像上或被并入超聲圖像中。超聲圖像71包括脈管信息，所述脈管信息以3D脈管圖的部分61的形式被疊加在2D B模式圖像41上。在圖11的這個范例中，脈管信息或部分61以脈管的輪廓的形式被圖示。然而，應(yīng)理解，能夠以任何其他適當(dāng)?shù)姆绞絹沓尸F(xiàn)所述脈管信息，例如沿著所述脈管的中心畫線或者在輪廓的邊界內(nèi)對所述脈管進行著色。
[0056]在圖12的范例中，通過使當(dāng)前(或?qū)崨r)B模式圖像41與3D脈管圖的所選擇的部分61處于并排格式或表示中來提供超聲圖像71。在圖12中，當(dāng)前(或?qū)崨r)B模式圖像41被呈現(xiàn)為在顯示器16右側(cè)的第一圖像部分，并且所選擇的部分61被呈現(xiàn)在顯示器16的左側(cè)的第二圖像部分中。在這種情況下，圖像處理單元70被配置為將當(dāng)前B模式圖像41與3D脈管圖51的所選擇的部分61彼此相鄰地相加以提供具有脈管信息的超聲圖像71，超聲圖像71之后能夠被顯示。所選擇的部分61或脈管信息例如能夠處在先前采集的配準的圖像(例如，彩色圖像)中。在一個范例中，所選擇的部分61能夠被呈現(xiàn)或被包含在CT數(shù)據(jù)或MR數(shù)據(jù)中(參見圖12)，如將參考圖8進一步詳細解釋的。在另一范例中，所選擇的部分61能夠被呈現(xiàn)或被包含在超聲圖像中，如將參考圖6或圖7進一步詳細解釋的。在圖12的這個范例中，脈管信息或部分61以沿著脈管的中心畫線的形式被圖示。然而，如以上提及的，應(yīng)理解，能夠以任何其他適當(dāng)?shù)姆绞絹沓尸F(xiàn)所述脈管信息。
[0057]應(yīng)理解，在圖11和圖12中示出的顯示器是具體范例，并且能夠以任何其他適當(dāng)?shù)姆绞絹盹@示具有脈管信息的超聲圖像。在任何情況下，注視著顯示器16的醫(yī)生或用戶能夠看得到脈管信息和B模式圖像41，這幫助在圖像引導(dǎo)流程期間避開所述脈管。因此，能夠在顯示器16上觀察到與當(dāng)前或?qū)崨rB模式圖像41 一起移動的經(jīng)配準的脈管圖的部分。鑒于脈管沒有脈動而只是隨著超聲探頭20的位置移動和旋轉(zhuǎn)，可見以下事實:所述部分是先前采集的3D脈管圖，而不是實況采集的內(nèi)容。任選地，能夠在顯示器上提供通知用戶脈管和流息不是實況的消息。
[0058]現(xiàn)在將參考圖6到圖10解釋另外的實施例。由于圖6到圖10的實施例中的每個基于圖1的第一實施例，所以關(guān)于圖1的實施例的相同解釋也適用于圖6到圖10的實施例。
[0059]圖6示出根據(jù)第二實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖，在第二實施例中，解剖區(qū)域中的脈管或血管系統(tǒng)是使用3D流成像技術(shù)得以識別的。在圖6的實施例中，超聲成像系統(tǒng)10額外地包括3D流處理單元78以及流圖像處理單元80，其中，3D流處理單元78被配置為基于超聲接收信號來生成3D流數(shù)據(jù)79，流圖像處理單元80被配置為基于3D流數(shù)據(jù)79來生成3D脈管圖51。由于換能器陣列21針對每條線發(fā)射多個超聲脈沖以便估計在該線處的流量，能夠生成3D流數(shù)據(jù)79 (或者也稱流體積)。之后，跨所述體積掃掠對這些線的采集。可以增加超聲脈沖的數(shù)目。這提高了靈敏度，而且也降低了幀率。例如，3D流處理單元78能夠被配置為使用彩色流技術(shù)、彩色能量圖(CPA)技術(shù)或B模式流成像技術(shù)來生成3D流數(shù)據(jù)79。在CPA的情況下，所生成的流圖像或3D脈管圖僅指示所述流的幅值，而不指示所述流的方向性。在B模式流成像(也稱B流)的情況下，所述流圖像是使用B模式脈沖相減技術(shù)得以生成的。此外，3D流處理單元78能夠被配置為使用對比增強超聲技術(shù)來生成3D流數(shù)據(jù)79。這是改進對脈管的可視化的尤其合適的方式，特別是在技術(shù)上具有挑戰(zhàn)性的情況下。應(yīng)理解，事實上能夠使用用于對3D流圖像進行可視化或重建的任何技術(shù)。
[0060]在圖6的實施例中，超聲成像系統(tǒng)10還包括控制器90，控制器90被配置為選擇B模式體積處理單元30使得其生成B模式體積31或選擇3D流處理單元78使得其生成3D流數(shù)據(jù)79。尤其，所述控制器被配置為首先選擇3D流處理單元78使得能夠在圖像引導(dǎo)流程之前或開始時采集3D脈管圖51，并且被配置為隨后選擇B模式體積處理單元使得能夠在圖像引導(dǎo)流程期間使用B模式成像。當(dāng)控制器90選擇3D流處理單元78時，由于換能器陣列21針對每條線發(fā)射多個超聲脈沖，并且之后跨所述體積掃掠對這些線的采集，能夠生成3D流數(shù)據(jù)79。當(dāng)控制器90選擇B模式體積處理單元30時，由于換能器陣列21針對每條線發(fā)射單個脈沖，并且之后跨所述體積掃掠對這些線的采集，能夠生成B模式體積31。尤其能夠基于用戶輸入89來實現(xiàn)由控制器90執(zhí)行的所述選擇。因此，控制器90能夠被連接到用戶控制28以接收用戶輸入89，用戶控制28例如圖1的用戶控制28?？刂破?0之后能夠被配置為當(dāng)從用戶控制28接收第一用戶輸入89a時(例如，當(dāng)用戶敲擊“開始”按鈕時)選擇3D流處理單元30，并且被配置為當(dāng)從用戶控制28接收第二用戶輸入89b時(例如，當(dāng)用戶敲擊“接受”按鈕時)選擇B模式體積處理單元30。任選地，流圖像或3D脈管圖51也可以被獨立地或單獨地顯示在顯示器16上。因此，如在圖6中所指示的，流圖像或3D脈管圖51能夠被傳遞到顯示器16。
[0061]現(xiàn)在，為了更好地理解，將給出使用系統(tǒng)10的具體應(yīng)用實例。用戶將具有2D換能器陣列21的超聲探頭20放置在期望掃描窗口中，所述期望掃描窗口準許對目標(biāo)T和針11的路徑的可視化。先于插入針11，用戶敲擊用戶控制28上的“開始”按鈕。這啟動對高質(zhì)量彩色流體積數(shù)據(jù)的采集。如果所述彩色流體積數(shù)據(jù)提供(例如，在顯示器16上顯示的)期望的3D脈管圖，則用戶之后敲擊用戶控制上的“接受”按鈕。在接受后，系統(tǒng)10立即以比在彩色3D流數(shù)據(jù)或流體積的情況下高得多的體積速率開始對B模式體積的采集。之后，可以將特定類型的解剖特征跟蹤或斑點追蹤應(yīng)用到連續(xù)的B模式體積。這提供了關(guān)于從體積到體積正在發(fā)生多少平移或旋轉(zhuǎn)的信息?；诓噬?D流數(shù)據(jù)或流體積將該平移和旋轉(zhuǎn)應(yīng)用到3D脈管圖，使得3D脈管圖保持被配準到B模式圖像正在示出的內(nèi)容。例如以不同的色彩將該脈管圖疊加到當(dāng)前或?qū)崨rB模式圖像上。之后利用B模式體積的2D切片、正交2D圖像平面的圖像(例如，MPR)或使用3D繪制的視圖，所述針引導(dǎo)發(fā)生。無論以什么方式對B模式體積進行切片和呈現(xiàn)，都能夠以相同的方式對所配準的3D脈管圖進行切片和呈現(xiàn)。
[0062]圖7示出根據(jù)第三實施例的超聲成像系統(tǒng)10的框圖，并且圖8示出根據(jù)第四實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖。在這些實施例中，代替使用如參考圖6解釋的流采集技術(shù)，基于圖像數(shù)據(jù)的3D脈管分割技術(shù)被用來生成3D脈管圖51。在圖7和圖8的實施例中的每個中，超聲成像系統(tǒng)10因此包括脈管分割單元95，脈管分割單元95被配置為通過執(zhí)行脈管分割技術(shù)來創(chuàng)建3D脈管圖51。所述脈管分割技術(shù)例如可以為在W02006/085254A1或US7870189B2中所公開的技術(shù)，將其通過引用并入本文中。例如，圖4中示出的示范性脈管圖或脈管樹是基于在W02006/085254A1或US7870189B2中所公開的脈管分割技術(shù)的。
[0063]在圖7的實施例中，脈管分割單元被配置為基于B模式體積來執(zhí)行脈管分割技術(shù)。在這種情況下，3D脈管圖是基于3D超聲數(shù)據(jù)，S卩，系統(tǒng)無論如何都需要采集的B模式體積數(shù)據(jù)得以創(chuàng)建的。這提供了在不使用任何其他系統(tǒng)或數(shù)據(jù)的情況下創(chuàng)建3D脈管圖的尤其容易的方式。所述B模式體積例如能夠是常規(guī)3D超聲數(shù)據(jù)或?qū)Ρ仍鰪姷?D超聲數(shù)據(jù)。
[0064]代替使用3D超聲數(shù)據(jù)，脈管分割單元95能夠被配置為基于CT數(shù)據(jù)或MR數(shù)據(jù)112來執(zhí)行脈管分割技術(shù)，如在圖8的實施例中所圖示的。在該實施中，脈管分割單元95被配置為從被連接到超聲成像系統(tǒng)10的單獨的CT或MR系統(tǒng)110接收CT或MR數(shù)據(jù)112。因此，在該實施例中，3D脈管圖51是基于從單獨的CT或MR系統(tǒng)110接收的CT或MR數(shù)據(jù)112得以創(chuàng)建的。然而，應(yīng)理解，能夠以任何其他適當(dāng)?shù)姆绞?，例如在便攜式存儲介質(zhì)上或通過超聲成像系統(tǒng)自身內(nèi)的CT或MR功能，來接收CT或MR數(shù)據(jù)112。所述CT數(shù)據(jù)例如能夠是常規(guī)CT數(shù)據(jù)、錐形束CT數(shù)據(jù)或CT血管造影數(shù)據(jù)。所述MR數(shù)據(jù)例如能夠是常規(guī)MR數(shù)據(jù)或MR血管造影數(shù)據(jù)。也可以利用或不利用一個或多個造影劑來采集所述CT或MR數(shù)據(jù)。
[0065]圖4示出示范性CT數(shù)據(jù)集112，并且圖5示出示范性3D脈管圖51，具體而言是使用脈管分割技術(shù)從圖4的CT數(shù)據(jù)集112創(chuàng)建的。如在圖5中能夠看到的，3D脈管圖51示出脈管的輪廓，并且也能夠被稱為“線框”。
[0066]圖9示出第五實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖，并且圖10示出根據(jù)第六實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖。圖9和圖10每個示出如何能夠生成如參考圖3的第一實施例所解釋的超聲換能器位置跟蹤信息52的實施例。在圖9和圖10的每個中，配準單元60被配置為接收超聲換能器位置跟蹤信息52以用于選擇3D脈管圖對應(yīng)于當(dāng)前B模式圖像41的部分61，如參考圖3的第一實施例所解釋的。應(yīng)理解，關(guān)注于超聲換能器位置跟蹤信息的生成的圖9或圖10的實施例能夠與圖3、圖6、圖7或圖8的實施例中的任何相組合。
[0067]在圖9的實施例中，所述超聲換能器位置跟蹤信息是使用基于圖像數(shù)據(jù)的技術(shù)，尤其是使用特征跟蹤，得以生成的。因此，圖9的實施例使用基于圖像的跟蹤。在這種情況下，基于3D超聲數(shù)據(jù)(即，系統(tǒng)無論如何都需要采集的B模式體積數(shù)據(jù)31)來提供超聲換能器位置跟蹤信息52。術(shù)語時間上連續(xù)的能夠指的是直接在彼此之后采集的B模式體積，或者能夠指的是沒有直接在彼此之后，因此在時間上間隔開(例如，僅每隔一個或每第三個體積)采集的B模式體積。在圖9的實施例中，超聲成像系統(tǒng)10還包括處理單元120，處理單元120被配置為基于時間上連續(xù)的B模式體積來生成超聲換能器位置跟蹤信息52。在圖9的實施例中，超聲成像系統(tǒng)10還包括用于存儲時間上連續(xù)的B模式體積的存儲器118。由B模式體積處理單元生成的B模式體積31相繼地被傳遞到存儲器118以供存儲。處理單元120之后接收并處理時間上連續(xù)的B模式圖像119。具體而言，處理單元120能夠被配置為在時間上連續(xù)的B模式體積119上執(zhí)行特征跟蹤并被配置為基于所述特征跟蹤來生成平移和/或旋轉(zhuǎn)向量。在這種情況下，超聲換能器位置跟蹤信息52則是基于平移和/或旋轉(zhuǎn)向量的平移和/或旋轉(zhuǎn)信息。因此，跟蹤在時間上連續(xù)的B模式體積119中的特征的平移和/或旋轉(zhuǎn)，并且基于其提取平移向量或旋轉(zhuǎn)向量。在基于連續(xù)的B模式體積來生成超聲換能器位置跟蹤信息的情況下，如在圖9的實施例中所示出的，B模式體積處理單元30必須在圖像引導(dǎo)流程(或者利用超聲探頭對身體的掃描)期間持續(xù)地生成3D B模式體積。以這種方式，持續(xù)地存在從其生成所述平移信息的潛在的B模式體積數(shù)據(jù)。該持續(xù)生成也適用于待顯示的當(dāng)前B模式圖像僅是2D圖像的情況。
[0068]代替在時間上連續(xù)的B模式體積上使用特征跟蹤(即，基于圖像的跟蹤)以計算出平移和/或旋轉(zhuǎn)3D脈管圖51多少，能夠使用位置傳感器130，如在圖10的實施例中所指示的。圖10的實施例因此示出基于傳感器的跟蹤方法。如在圖10中能夠看到的，位置傳感器130被放置在相對于具有換能器陣列21的超聲探頭20的固定已知位置中，例如被布置探頭20上的外殼上或被附接到探頭20上的外殼。超聲換能器位置跟蹤信息52是從位置傳感器130接收的位置信息。位置傳感器130能夠被用來跟蹤超聲探頭20或換能器陣列21的取向和/或位置變化。如果所述超聲換能器位置跟蹤信息是基于位置傳感器得以生成的，如在圖10的實施例中所示出的，則B模式處理單元30在待顯示的當(dāng)前B模式圖像僅是2D圖像的情況中不需要持續(xù)地生成3D B模式體積。然而，如果待顯示的當(dāng)前B模式圖像是3D圖像，則B模式處理單元30必須持續(xù)地生成3D B模式體積。
[0069]例如，所述位置傳感器能夠是電磁(EM)跟蹤傳感器或光纖跟蹤傳感器。然而，應(yīng)理解，一般能夠使用提供關(guān)于換能器位置的跟蹤信息的任何傳感器。具有2D換能器陣列的并具有EM跟蹤傳感器的任何超聲探頭(例如，X6-1探頭)都能夠生成B模式和彩色流數(shù)據(jù)的經(jīng)校準的體積。
[0070]現(xiàn)在，將參考圖13解釋用于提供具有脈管信息的超聲圖像的對應(yīng)的方法，圖13示出根據(jù)實施例的這樣的方法的框圖，尤其對應(yīng)于圖3的第一基本實施例。在第一步驟S1中，采集3D脈管圖51。這尤其是在圖像引導(dǎo)流程之前或開始時完成的。之后，如在步驟S2中所指示的，將3D脈管圖51存儲在存儲器50中。接下來，所述方法包括在步驟S101中接收由具有換能器陣列21的超聲探頭20提供的超聲接收信號的步驟。隨后，在步驟S102中，生成基于所述超聲接收信號的B模式體積31，并且在步驟S103中，提供基于B模式體積31的當(dāng)前B模式圖像41。之后，在步驟S104中，所述方法包括將存儲在存儲器50中的先前采集的3D脈管圖51配準到B模式體積31。另外，所述方法包括在步驟S105中選擇3D脈管圖51對應(yīng)于當(dāng)前B模式圖像41的部分61。隨后，在步驟S106中，所述方法包括基于當(dāng)前B模式圖像41和3D脈管圖51的所選擇的部分61來提供超聲圖像71。在一個具體范例中，能夠通過將當(dāng)前B模式圖像41與所選擇的部分61進行疊加或融合來提供超聲圖像71，如參考圖11的范例所解釋的。在另一具體范例中，能夠通過使當(dāng)前(或?qū)崨r)B模式圖像41與所選擇的部分61處于并排的格式或表示中來提供超聲圖像71。最后，在步驟107中可以將具有脈管信息的超聲圖像71顯示在顯示器16上。這些步驟例如能夠被執(zhí)行在一個或多個處理器(例如，微處理器)中。
[0071]總體上，應(yīng)理解，本文中所描述的不同(處理)單元能夠以任何適當(dāng)?shù)姆绞奖粚嵤┰谟布蜍浖?。本文?尤其是關(guān)于圖3或圖6至圖10的實施例中的任一個)所描述的任何一個或多個(處理)單元25、30、40、60、70、90、78、80、95、120能夠被實施在一個或多個處理器(例如，微處理器)中。例如，B模式體積處理單元30、B模式圖像處理單元40、配準單元60以及任選地圖像處理單元70能夠被實施在單個或多個處理器中。
[0072]盡管已在附圖和前面的描述中詳細說明和描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述應(yīng)被認為是說明性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。通過研究附圖、說明書和權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐所主張的本發(fā)明時能夠理解和實現(xiàn)所公開實施例的其他變型。
[0073]在權(quán)利要求中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且量詞“一”或“一個”并不排除多個。單個元件或其他單元可以實現(xiàn)權(quán)利要求書中記載的若干項目的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
[0074]計算機程序可以存儲/分布在與其他硬件一起提供或作為其他硬件的部分提供的諸如光學(xué)存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)的適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上，但計算機程序也可以以其他的形式分布，例如經(jīng)由因特網(wǎng)或其他有線或無線的遠程通信系統(tǒng)。
[0075]權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不得被解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲成像系統(tǒng)(10),包括: -超聲探頭(20)，其具有被配置為提供超聲接收信號的換能器陣列(21)； -B模式體積處理單元(30)，其被配置為基于所述超聲接收信號來生成B模式體積(31)； -B模式圖像處理單元(40)，其被配置為基于所述B模式體積(31)來提供當(dāng)前B模式圖像(41)； -存儲器(50)，其被配置為存儲先前采集的3D脈管圖(51)； -配準單元(60)，其被配置為將所先前采集的3D脈管圖(51)配準到所述B模式體積(31)并選擇所述3D脈管圖對應(yīng)于所述當(dāng)前B模式圖像(41)的部分(61);以及 -顯示器(16)，其被配置為基于所述當(dāng)前B模式圖像(41)和所述3D脈管圖(51)的所選擇的部分￠1)來顯示超聲圖像(71)。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)，其中，所述當(dāng)前B模式圖像(41)是2D圖像、正交2D圖像平面的圖像或3D圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)，其中，所述部分(61)是所述3D脈管圖(51)的2D切片或所述3D脈管圖(51)的3D部分。
4.如權(quán)利要求1或2所述的超聲成像系統(tǒng)，還包括圖像處理單元(70)，所述圖像處理單元被配置為將所述當(dāng)前B模式圖像(41)與所述3D脈管圖的所選擇的部分￠1)進行疊加以提供所述超聲圖像(71)。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)，還包括3D體積處理單元(78)以及流圖像處理單元(80)，其中，所述3D體積處理單元被配置為基于所述超聲接收信號來生成3D流數(shù)據(jù)(79)，所述流圖像處理單元被配置為基于所述3D流數(shù)據(jù)(79)來生成所述3D脈管圖(51)。
6.如權(quán)利要求5所述的超聲成像系統(tǒng)，其中，所述3D流數(shù)據(jù)(79)是使用彩色流技術(shù)、彩色能量圖(CPA)技術(shù)、B模式流成像技術(shù)或?qū)Ρ仍鰪姵暭夹g(shù)得以生成的。
7.如權(quán)利要求5所述的超聲成像系統(tǒng)，還包括控制器(90)，所述控制器被配置為選擇所述B模式體積處理單元(30)來生成所述B模式體積(31)或者選擇所述3D流處理單元(78)來生成所述3D流數(shù)據(jù)(79)。
8.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)，包括脈管分割單元(95)，所述脈管分割單元被配置為通過執(zhí)行脈管分割技術(shù)來創(chuàng)建所述3D脈管圖(51)。
9.如權(quán)利要求8所述的超聲成像系統(tǒng)，所述脈管分割單元(95)被配置為基于所述B模式體積(31)來執(zhí)行所述脈管分割技術(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的超聲成像系統(tǒng)，所述脈管分割單元(95)被配置為基于CT數(shù)據(jù)或MR數(shù)據(jù)(112)來執(zhí)行所述脈管分割技術(shù)。
11.如權(quán)利要求1所述的超聲成像系統(tǒng)，其中，所述配準單元￠0)被配置為接收超聲換能器位置跟蹤信息(52)以用于選擇所述3D脈管圖(51)對應(yīng)于所述當(dāng)前B模式圖像(41)的所述部分(61)。
12.如權(quán)利要求11所述的超聲成像系統(tǒng)，還包括處理單元(120)，所述處理單元被配置為基于時間上連續(xù)的B模式體積(119)來生成所述超聲換能器位置跟蹤信息(52)，尤其其中，所述超聲換能器位置跟蹤信息(52)是平移和/或旋轉(zhuǎn)信息。
13.如權(quán)利要求11所述的超聲成像系統(tǒng)，還包括位置傳感器(130)，所述位置傳感器被放置在相對于所述換能器陣列(21)的固定已知位置中，并且其中，所述超聲換能器位置跟蹤信息(52)是從所述位置傳感器(130)接收的位置信息。
14.一種用于提供具有脈管信息的超聲圖像(71)的方法，所述方法包括: -接收(SlOl)由具有換能器陣列(21)的超聲探頭(20)提供的超聲接收信號； -基于所述超聲接收信號來生成(S102)B模式體積(31)； -基于所述B模式體積(31)來提供(S103)當(dāng)前B模式圖像(41)； -將存儲在存儲器(50)中的先前采集的3D脈管圖(51)配準(S104)到所述B模式體積(31)； -選擇(S105)所述3D脈管圖(51)對應(yīng)于所述當(dāng)前B模式圖像(41)的部分(61);并且 -基于所述當(dāng)前B模式圖像(41)和所述3D脈管圖(51)的所選擇的部分￠1)來提供(S106)所述超聲圖像(71)。
15.一種計算機程序，包括用于當(dāng)在計算機上執(zhí)行所述計算機程序時令所述計算機執(zhí)行如權(quán)利要求14所述的方法的步驟的程序代碼模塊。
【文檔編號】G06T7/00GK104411249SQ201380028354
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月31日
【發(fā)明者】G·C-H·吳, J·R·杰戈, A·L·魯濱遜 申請人:皇家飛利浦有限公司