專利名稱：顯示超聲圖像中生物組織的畸變信息的診斷超聲波系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種診斷超聲系統(tǒng)，當(dāng)利用探頭來改變施加到生物體(對(duì)象)的壓力時(shí)，按照時(shí)間順序獲得超聲圖像(超聲截面圖像)，并通過使用超聲圖像之間的差異來診斷生物組織的硬度或軟度。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的診斷超聲系統(tǒng)中，如日本專利No.3194947和美國專利No.5143070所述，當(dāng)例如醫(yī)務(wù)人員等檢查醫(yī)師利用探頭向?qū)ο笾懈信d趣區(qū)域的身體表面施加外力時(shí)，產(chǎn)生了不同幀的超聲截面圖像之間的差異，以便測量由所施加的外力引起的位移。傳統(tǒng)技術(shù)可以診斷感興趣區(qū)域中的每一個(gè)生物組織的硬度或軟度。
但是，上述專利文獻(xiàn)只描述了顯示畸變(distortion)的輪廓圖像和楊氏模量值。傳統(tǒng)診斷超聲系統(tǒng)不能滿足以下需要當(dāng)通過向探頭加力來改變施加到身體表面的壓力時(shí)，按照時(shí)間順序獲得超聲圖像，并產(chǎn)生超聲圖像之間的差異，以使生物組織的硬度或軟度可視化。

發(fā)明內(nèi)容
通過一種診斷超聲系統(tǒng)能夠克服前述缺點(diǎn)，所述系統(tǒng)包括探頭，用于通過在第一狀態(tài)中將所述探頭接觸對(duì)象來進(jìn)行超聲測量；第一圖像產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)從探頭接收到的信息來產(chǎn)生對(duì)象的第一圖像；圖像顯示裝置，用于顯示由第一圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的第一圖像；設(shè)置裝置，用于在由圖像顯示裝置顯示的第一圖像上設(shè)置至少一個(gè)參考信息段；第二圖像產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)通過在不同于第一狀態(tài)的第二狀態(tài)中將探頭接觸對(duì)象而測得的信息，產(chǎn)生對(duì)象的第二圖像；變化運(yùn)算裝置，用于計(jì)算由設(shè)置裝置設(shè)置在第一圖像上的參考信息到在第二圖像中可視的對(duì)應(yīng)部分的變化；畸變運(yùn)算裝置，用于根據(jù)由變化運(yùn)算裝置所計(jì)算出的變化，計(jì)算與第二圖像中所描繪(delineated)的希望感興趣區(qū)域有關(guān)的畸變信息；以及顯示控制裝置，用于控制由畸變運(yùn)算裝置所計(jì)算出的畸變信息在圖像顯示裝置上的顯示。
此外，除了前述硬件配置以外，包括在診斷超聲系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或通用計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)一種顯示在超聲圖像中觀測到的生物組織的畸變信息的方法；所述方法包括以下步驟按照時(shí)間順序?qū)⑸锝M織的位移存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中；從存儲(chǔ)器中按照時(shí)間順序讀取位移；顯示生物組織的畸變信息，以便能夠相對(duì)地觀測到所述位移。


圖1示出了用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的診斷超聲系統(tǒng)的示意方框圖；圖2示出了用于解釋包括在該實(shí)施例中的特征點(diǎn)采樣單元的示意方框圖；圖3示出了用于解釋根據(jù)該實(shí)施例濾波后的圖像的示意圖；圖4示出了用于解釋包括在該實(shí)施例中的加權(quán)單元的示意圖；圖5示出了用于解釋包括在該實(shí)施例中的聚類單元(clusteringunit)的操作的示意圖；圖6示出了用于解釋包括在該實(shí)施例中的相關(guān)預(yù)處理單元的操作的示意圖；圖7示出了用于解釋包括在該實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)部分計(jì)算模塊的操作的示意圖；圖8示出了用于解釋包括在該實(shí)施例中的位移運(yùn)算單元的示意方框圖；圖9示出了用于解釋包括在該實(shí)施例中的第一濾波器的操作的示意圖；圖10示出了用于解釋包括在該實(shí)施例中的第一濾波器的操作的示意圖；圖11示出了根據(jù)該實(shí)施例、在施加壓力負(fù)載前后所獲得的對(duì)象的感興趣區(qū)域與探頭之間的位置關(guān)系；圖12示出了與圖像顯示參數(shù)和時(shí)間的關(guān)系有關(guān)的曲線圖；圖13示出了顯示設(shè)備上的顯示的示例；圖14示出了與圖13所示不同的顯示設(shè)備上的另一顯示的示例；以及圖15示出了描述畸變信息的顯示的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1示出了用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的診斷超聲系統(tǒng)的示意方框圖。
根據(jù)本實(shí)施例的診斷超聲系統(tǒng)包括探頭(超聲探頭)1；與探頭電連接的超聲波發(fā)射/接收單元2；與超聲波發(fā)射/接收單元2電連接的復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3；與復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3電連接的幀存儲(chǔ)器4；與幀存儲(chǔ)器4電連接的顯示單元5；與復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3和幀存儲(chǔ)器4中的每一個(gè)電連接的特征點(diǎn)(參考信息)采樣單元6；與復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3、幀存儲(chǔ)器4和特征點(diǎn)采樣單元6中的每一個(gè)電連接的位移運(yùn)算單元7；以及與顯示單元5電連接的設(shè)置單元30。
運(yùn)算裝置具有復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3、幀存儲(chǔ)器4、特征點(diǎn)采樣單元6和位移運(yùn)算單元7的功能。
探頭1是公知探頭，向或從對(duì)象發(fā)射或接收超聲波，以便醫(yī)學(xué)地或電學(xué)地執(zhí)行束掃描。探頭1包括一個(gè)或多個(gè)換能器(換能器元件)，用作超聲波源并接收從生物體的對(duì)象反射的回波。
超聲波發(fā)射/接收單元2驅(qū)動(dòng)探頭1，用于超聲波的產(chǎn)生，并根據(jù)所反射的回波來處理從換能器元件輸出的電信號(hào)(回波信號(hào))。超聲波發(fā)射/接收單元2包括公知的發(fā)射脈沖器和發(fā)射延遲電路，用于產(chǎn)生要從探頭發(fā)射到對(duì)象的超聲束；接收放大器，放大由設(shè)置在探頭1中的每一個(gè)換能器所接收到的回波信號(hào)；以及定相/加法電路，用于排列并相加已放大的輸入反射回波信號(hào)的相位。
在復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3中，按照復(fù)數(shù)或絕對(duì)值和相角的形式，以時(shí)間順序存儲(chǔ)由超聲波發(fā)射/接收單元2定相的回波信號(hào)，作為表示多個(gè)幀的幀信息。
在根據(jù)超聲束的每一個(gè)掃描行，幀存儲(chǔ)器4通過存儲(chǔ)從復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3接收到的幀信息來產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)。幀存儲(chǔ)器4包括仿射變換電路，用于將根據(jù)超聲束的掃描行轉(zhuǎn)換為TV監(jiān)視器上的掃描行；圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；以及疊加電路，用于在顯示單元5上顯示顏色信息、字符串信息和圖形信息，同時(shí)將所述信息彼此重疊。
顯示單元5根據(jù)從幀存儲(chǔ)器4輸出的信號(hào)，顯示圖像。例如，顯示單元5具有TV監(jiān)視器，用于接收表示B模式圖像(截面圖)的電視信號(hào)并在其上顯示截面圖像。
特征點(diǎn)采樣單元6提取特征點(diǎn)，所述特征點(diǎn)與存儲(chǔ)在復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3中的時(shí)間順序數(shù)據(jù)(時(shí)間序列截面圖像)和由位移運(yùn)算單元產(chǎn)生并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的位移前(初始)截面圖像相一致。這里，如圖11A所示，位移前圖像是基于當(dāng)位于相對(duì)于探頭附近的最深位置的特征點(diǎn)或感興趣的區(qū)域到探頭附近的距離(宏觀(macro)距離)最大時(shí)所獲取的回波信號(hào)的圖像。如圖11A所示，當(dāng)將探頭1向?qū)ο蟀聪轮埃锝M織和多個(gè)局部感興趣區(qū)域(ROI#1和ROI#2)沒有變化。
同時(shí)，如圖11B所示，位移后圖像是基于當(dāng)位于最深位置的感興趣區(qū)域到探頭附近的宏觀距離最小時(shí)所獲取的回波信號(hào)的圖像。如圖11B所示，當(dāng)將探頭1向?qū)ο蟀聪轮?，與圖11A所示相比，生物組織和生物組織中的多個(gè)局部感興趣區(qū)域(ROI#1和ROI#2)變形，如同受到收縮。該變形引起由感興趣區(qū)域造成的微觀(micro)位移和由整個(gè)生物體造成的宏觀位移。在圖12中不同地表示了微觀位移和宏觀位移。圖12A示出了在將壓力施加到生物體表面之前和之后，隨著時(shí)間的經(jīng)過，由感興趣區(qū)域造成的微觀位移。圖12B示出了在將壓力施加到生物體表面之前和之后，隨著時(shí)間的經(jīng)過，由生物體造成的宏觀位移。換句話說，宏觀位移和微觀位移示出了在施加壓力的之前和之后固有的時(shí)間序列變化。隨后將詳細(xì)描述特征點(diǎn)采樣單元6。
位移運(yùn)算單元7對(duì)在變形之前和之后由特征點(diǎn)采樣單元6所提取的特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分彼此進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果計(jì)算由位于特征點(diǎn)的感興趣區(qū)域造成的變形的變化。設(shè)計(jì)位移運(yùn)算單元7，使其根據(jù)特征點(diǎn)采樣單元6是否檢測到了特征點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)部分來進(jìn)行操作。位移運(yùn)算單元7包括變形裝置，用于使存儲(chǔ)在復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器中的信息變形，以使特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分彼此吻合；保留裝置，用于順序地保留從變形中得出的運(yùn)動(dòng)的變化(變形的變化)，作為由感興趣區(qū)域造成的位移值；以及比較裝置，用于順序地彼此比較所保留的位移值，以便計(jì)算指示了由感興趣區(qū)域造成的位移的最大和最小位移值。此外，由于只計(jì)算指示了由感興趣區(qū)域造成的位移的最大和最小位移值，可以計(jì)算所有位移值的中間值，該數(shù)值指示了由感興趣區(qū)域造成的位移或感興趣區(qū)域總共移位的位移寬度。隨后將詳細(xì)描述位移運(yùn)算單元7。
設(shè)置單元30用于將顯示在顯示單元5上的對(duì)象的截面圖像中的任意位置設(shè)置為感興趣區(qū)域的位置。設(shè)置單元30還用于定義診斷超聲系統(tǒng)用于圖像產(chǎn)生的不同設(shè)置。
當(dāng)利用相互不同的坐標(biāo)表示了由特征點(diǎn)采樣單元6所檢測到的特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分時(shí)，即，表示特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分的坐標(biāo)(位置)彼此不同，包括在本實(shí)施例中的位移運(yùn)算單元7如下進(jìn)行操作。首先，變形從復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3中讀取出的信息，以使特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分彼此吻合。彼此比較已變形信息和沒有變形的信息，以便計(jì)算變形的變化，作為位移值。此外，保留最大和最小位移值。保留其中特征點(diǎn)被看作是已經(jīng)移位了以最小位移值表示的變化的圖像，作為初始圖像，并保留其中特征點(diǎn)被看作是已經(jīng)移位了以最大位移值表示的變化的圖像，作為位移后產(chǎn)生的最終圖像。另一方面，如果特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分的坐標(biāo)(位置)沒有差別，或如果沒有發(fā)現(xiàn)特征點(diǎn)的對(duì)應(yīng)部分，則位移運(yùn)算部分7繼續(xù)保留緊接在此之前所存儲(chǔ)的初始圖像和最終圖像。
可以在特征點(diǎn)采樣單元6和位移運(yùn)算單元7之間插入一個(gè)模塊；該模塊用于驗(yàn)證是否發(fā)現(xiàn)了特征點(diǎn)的對(duì)應(yīng)部分或特征點(diǎn)是否移動(dòng)。然而，位移運(yùn)算單元7能夠提供與前述相同的優(yōu)點(diǎn)。
接下來，返回參考圖1，將說明示出了不同畸變的圖像的獲取，其中利用根據(jù)本發(fā)明的診斷超聲系統(tǒng)，從向?qū)ο笫┘訅毫χ袑?dǎo)出所述畸變。
根據(jù)本實(shí)施例，探頭1用于在超聲波的發(fā)射或接收期間施加壓力，以便產(chǎn)生圖像。將作為與換能器所接收到的回波相對(duì)應(yīng)的信號(hào)的回波信號(hào)順序地傳輸?shù)匠暡òl(fā)射/接收單元2。當(dāng)對(duì)回波信號(hào)定相并相加之后，將結(jié)果信號(hào)發(fā)送到復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3。在復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3中，按照時(shí)間順序，將多個(gè)幀(即，多個(gè)截面圖像)與其相位信息存儲(chǔ)在一起。將所存儲(chǔ)的截面圖像順序地輸出到幀存儲(chǔ)器4、特征點(diǎn)采樣單元6和位移運(yùn)算單元7中的每一個(gè)。
特征點(diǎn)采樣單元6對(duì)從復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3讀取出的圖像和從位移運(yùn)算單元7接收到的位移前圖像進(jìn)行比較，并提取特征點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)部分。將由特征點(diǎn)采樣單元6所提取的特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分的坐標(biāo)輸出到位移運(yùn)算單元7。變形從復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3讀取出的圖像，以使特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分彼此吻合。彼此比較已變形的圖像和未變形的圖像，以便計(jì)算變形的變化。將變形的變化稱作位移值。對(duì)位移值與所存儲(chǔ)的最大和最小位移值進(jìn)行比較。只有當(dāng)位移值超出最大值或小于最小值時(shí)，才將最大或最小值更新為新計(jì)算出的位移值。此時(shí)，如果已更新的位移值是最小位移值，則將之前的初始圖像更新為其中特征點(diǎn)被看作是已經(jīng)移位了以最小位移值表示的變化的圖像。另一方面，當(dāng)已更新的位移值是最大位移值時(shí)，則將之前的位移后最終圖像更新為其中特征點(diǎn)被看作是已經(jīng)移位了以最大位移值表示的變化的圖像。將最大和最小位移值發(fā)送到幀存儲(chǔ)器4，作為指示了由感興趣區(qū)域造成的位移變化的最大和最小位移值。將初始圖像發(fā)送到幀存儲(chǔ)器4，作為其中感興趣區(qū)域被看作是已經(jīng)移位了以最小位移值表示的變化的圖像。此外，將位移后最終圖像發(fā)送到幀存儲(chǔ)器4，作為其中感興趣區(qū)域被看作是已經(jīng)移位了以最大位移值表示的變化的圖像。結(jié)果，根據(jù)實(shí)時(shí)地從復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3發(fā)送并測量的截面圖像和基于從位移運(yùn)算單元7發(fā)送的最大和最小位移值以及初始圖像和位移后最終圖像所產(chǎn)生的畸變圖像，構(gòu)造出用于顯示的圖像。然后，將所構(gòu)造出的用于顯示的圖像顯示在顯示單元5的顯示區(qū)域上。
例如，根據(jù)公知技術(shù)，基于位移后最終圖像和初始圖像來產(chǎn)生差別圖像。將所述差別圖像與實(shí)時(shí)測量到的截面圖像一起顯示在顯示單元5上，作為畸變圖像。
如圖13所示，當(dāng)重疊在截面圖像上時(shí)，按照彩色灰度級(jí)來顯示畸變圖像。利用設(shè)置單元30將多個(gè)感興趣的區(qū)域ROI#1、ROI#2、ROI#3描繪為希望感興趣區(qū)域。即，如圖的右下部分所示，顯示指示了由指定的感興趣區(qū)域ROI#1、ROI#2和ROI#3造成的位移變化的位移值。通過算術(shù)運(yùn)算來產(chǎn)生表示畸變圖像(截面圖像之間的差異)的數(shù)據(jù)，以便數(shù)字值的顯示。例如，公知的字符串產(chǎn)生器將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符，并且在表格中分配給ROI1、ROI2、ROI3的單元格中顯示字符。由于實(shí)時(shí)地測量截面圖像和畸變圖像，顯示了實(shí)時(shí)更新的瞬時(shí)值?？梢皂樞虻貙⑺矔r(shí)值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，以便計(jì)算包括累積值和均值的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并顯示統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)?？梢愿鶕?jù)公知的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算方法來計(jì)算包括累積值、均值、方差和標(biāo)準(zhǔn)差的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。此外，所顯示的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)目可以不是一個(gè)，而是多個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，例如，可以以組合的形式來顯示瞬時(shí)值和均值。此外，還可以顯示作為由生物體造成的位移的宏觀位移。
此外，替代圖13所示的數(shù)字值或其組合，可以顯示圖14所示的曲線圖。為了顯示曲線圖，通過算術(shù)運(yùn)算來計(jì)算表示了畸變圖像(截面圖像數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的差異)的數(shù)據(jù)，公知的曲線圖產(chǎn)生器將所計(jì)算的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為能夠顯示在顯示單元的希望區(qū)域中的曲線圖。然后顯示所產(chǎn)生的曲線圖。圖14A示出了基于感興趣區(qū)域的位移和基于生物體的宏觀位移之間的關(guān)系。該曲線圖可以立即驗(yàn)證感興趣區(qū)域處表現(xiàn)出局部硬度。例如，在此示例中，由于基于感興趣區(qū)域ROI3的位移較小，這表示部分感興趣區(qū)域ROI#3較硬，懷疑此處是惡性腫瘤。結(jié)果，曲線圖能夠向醫(yī)生提供指明了需要進(jìn)一步檢查的診斷信息。此外，如圖14B所示，可以采用允許對(duì)感興趣區(qū)域造成的位移進(jìn)行比較的柱形圖。即使是柱形圖也能夠向醫(yī)生提供與圖4a所示相類似的診斷信息。附帶地，除了柱形圖以外，可以采用包括線形圖、實(shí)柱形圖、實(shí)線圖和圓圖在內(nèi)的各種圖形中的任何一種。
可以設(shè)想各種顯示形式。即，可以按照不同的方式來顯示感興趣區(qū)域，即，按照不同的顏色或形狀。可以顯示指示了在施加壓力之前獲得的圖像位置和施加壓力之后移位的圖像位置的點(diǎn)的軌跡(locus)?？梢园凑詹煌念伾@示施加壓力之前和之后所產(chǎn)生的圖像?？梢岳脤?shí)線來顯示施加壓力之前和之后所產(chǎn)生的圖像之一，而利用虛線顯示另一個(gè)?？梢栽诒舜酥丿B的同時(shí)顯示施加壓力之前和之后所產(chǎn)生的圖像?？梢圆⑴诺仫@示施加壓力之前和之后所產(chǎn)生的圖像?？梢元?dú)立或組合地采用任意顯示形式。
因此，能夠顯示示出了不同硬度的圖像部分，同時(shí)使其清楚地與其它部分相區(qū)分。此外，能夠產(chǎn)生畸變圖像而無需特殊的壓力施加設(shè)備。其中，將最大和最小位移值和畸變圖像與從復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3發(fā)送的截面圖像(即，實(shí)時(shí)截面圖像)顯示在一起。可選地，在截面圖像的獲取完成之后或響應(yīng)設(shè)置單元30的處理，顯示最大和最小位移值和畸變圖像。
如上所述，在本實(shí)施例的診斷超聲系統(tǒng)中，探頭1用于直接向感興趣的區(qū)域施壓。位移運(yùn)算單元7使用順序測量到的截面圖像來實(shí)時(shí)地計(jì)算指示了由感興趣區(qū)域造成的最大和最小位移的最大和最小位移值。不需要任何特殊的施壓設(shè)備，并且節(jié)約了施加壓力所需的時(shí)間。結(jié)果，縮短了診斷所需的時(shí)間。最后，能夠使檢查醫(yī)務(wù)人員或?qū)ο笏惺艿呢?fù)擔(dān)最小。
此外，由于檢查醫(yī)務(wù)人員無需進(jìn)行主觀判斷，能夠?qū)崿F(xiàn)客觀的超聲檢查。結(jié)果，盡管在實(shí)際的超聲檢查中存在差異，檢查所需的時(shí)間也變得相等。
圖2示出了包括在本實(shí)施例中的特征點(diǎn)采樣單元的配置的示意圖。如圖2清楚所示，包括在本實(shí)施例中的特征點(diǎn)采樣單元6包括第一濾波器8；與第一濾波器電連接的功率計(jì)算模塊9；與功率計(jì)算模塊9電連接的加權(quán)模塊10；與加權(quán)模塊10電連接的聚類模塊11；與第一濾波器8和聚類模塊11A中的每一個(gè)電連接的相關(guān)預(yù)處理模塊12；與相關(guān)預(yù)處理模塊12和第二濾波器15中的每一個(gè)電連接的互相關(guān)模塊13；與互相關(guān)模塊13電連接的對(duì)應(yīng)部分計(jì)算模塊14；以及與位移運(yùn)算單元7電連接的第二濾波器15。
參考圖2，第一濾波器8是公知的濾波器，用于選擇性地通過表示了特定的空間頻率并且從復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3讀取出的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本實(shí)施例，如圖9所示，第一濾波器8提供以空間頻率0作為中心點(diǎn)的同心圓形式的通帶。圖10是有關(guān)圖9所示通帶的解釋圖。如圖10所示，包括在本實(shí)施例中的第一濾波器8是帶通濾波器，其具有被設(shè)為大約π/16的下限截止頻率和被設(shè)在大約π/4到π/2的范圍內(nèi)的上限截止頻率。
功率計(jì)算模塊9是用于計(jì)算從第一濾波器8發(fā)送過來的圖像數(shù)據(jù)的功率的裝置。如圖3所示，計(jì)算以所關(guān)心的點(diǎn)O(x，y)為中心、半徑為r的圓內(nèi)部的所有點(diǎn)P(x，y)處的數(shù)據(jù)項(xiàng)的平方和，作為點(diǎn)O處的數(shù)據(jù)功率。功率計(jì)算單元9對(duì)每一個(gè)點(diǎn)(x，y)執(zhí)行該計(jì)算。
加權(quán)模塊10是用于將預(yù)定權(quán)重施加到由功率計(jì)算模塊9所計(jì)算出的功率分布上的運(yùn)算裝置。如圖4所示，例如，所施加的權(quán)重向橫向中心增大，而向縱向中心減小。
聚類模塊11是用于執(zhí)行以下功能的裝置檢測從加權(quán)模塊10發(fā)送過來的功率分布中的兩個(gè)峰值點(diǎn)，并檢索與所述峰值點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的數(shù)值。例如，如圖5所示，檢索最大峰值點(diǎn)的坐標(biāo)(x1，y1)和相關(guān)的數(shù)值Q1，作為第一數(shù)據(jù)，并檢索第二大峰值點(diǎn)的坐標(biāo)(x2，y2)和相關(guān)的數(shù)值Q2，作為第二數(shù)據(jù)?？梢圆捎霉膫鬟f刪除法(propagation deletion method)等作為從具有多個(gè)峰值點(diǎn)的二維分布中分離或識(shí)別峰值點(diǎn)的方法。
相關(guān)預(yù)處理模塊12是用于使預(yù)定的加權(quán)函數(shù)與由聚類模塊11所檢測到的兩個(gè)峰值點(diǎn)的坐標(biāo)和相關(guān)數(shù)值相適應(yīng)的裝置。例如，當(dāng)采用表示高斯分布的高斯曲線作為加權(quán)函數(shù)的曲線圖時(shí)，應(yīng)用加權(quán)函數(shù)，從而產(chǎn)生表示標(biāo)準(zhǔn)差3σ的高斯分布，其中以與數(shù)值Q1和Q2相關(guān)的兩個(gè)峰值點(diǎn)Q1(x1，y1)和Q2(x2，y2)作為其中心。然而，加權(quán)函數(shù)并不陷于表示高斯分布的高斯函數(shù)?？蛇x地，可以采用漢明窗函數(shù)、漢寧窗函數(shù)或Blackman-Harris窗函數(shù)。
互相關(guān)模塊13是公知裝置，用于計(jì)算從相關(guān)預(yù)處理模塊12發(fā)送的權(quán)重分布和從第二濾波器15發(fā)送的圖像數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性。
對(duì)應(yīng)部分計(jì)算模塊14在從互相關(guān)模塊13接收的相關(guān)分布中搜索兩個(gè)峰值點(diǎn)及其相關(guān)聯(lián)的數(shù)值。對(duì)應(yīng)部分計(jì)算模塊14執(zhí)行與聚類模塊11所執(zhí)行的相類似的算術(shù)運(yùn)算。作為包括在本實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)部分計(jì)算模塊14所執(zhí)行的算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果，例如，如圖7所示，確定了表示兩個(gè)峰值點(diǎn)的坐標(biāo)(x3，y3)和(x4，y4)及其相關(guān)聯(lián)的數(shù)值Q3和Q4。
第二濾波器15是用于選擇性地通過表示了特定的空間頻率并且從位移運(yùn)算單元7發(fā)送過來的聯(lián)合圖像數(shù)據(jù)的裝置。第二濾波器15執(zhí)行與第一濾波器8所執(zhí)行的相類似的處理。
接下來，將結(jié)合圖2，對(duì)由包括在本實(shí)施例中的特征點(diǎn)采樣單元6所執(zhí)行的操作進(jìn)行描述。
第一濾波器8選擇性地通過由從復(fù)數(shù)影像存儲(chǔ)器3發(fā)送過來的信號(hào)所承載并且表示了特定空間頻率的圖像數(shù)據(jù)。
具體地，對(duì)表示范圍從π/16到π/4至π/2范圍的空間頻率的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，并發(fā)送到功率計(jì)算模塊9。功率計(jì)算模塊9處理所接收的圖像數(shù)據(jù)，以便相對(duì)于每一個(gè)所關(guān)心的點(diǎn)O(x，y)，計(jì)算半徑是r的圓內(nèi)部的所有點(diǎn)P(x，y)處的數(shù)據(jù)項(xiàng)的平方和。將所計(jì)算出的和發(fā)送到加權(quán)模塊10，作為全部所關(guān)心的點(diǎn)O處的數(shù)據(jù)的功率。加權(quán)單元10充當(dāng)運(yùn)算裝置，用于將預(yù)定權(quán)重施加給表示功率的數(shù)據(jù)。此時(shí)，要施加的權(quán)重向著數(shù)據(jù)的橫向中心增大，并向著數(shù)據(jù)的縱向中心減小。將結(jié)果數(shù)據(jù)發(fā)送到聚類單元11。例如，對(duì)聚類單元11所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行公知的傳遞刪除，從而檢測到兩個(gè)峰值點(diǎn)的坐標(biāo)及其相關(guān)聯(lián)的數(shù)值。將所檢測到的坐標(biāo)和數(shù)值發(fā)送到相關(guān)預(yù)處理單元12。
相關(guān)預(yù)處理單元12還接收第一濾波器8的輸出。根據(jù)預(yù)定加權(quán)函數(shù)對(duì)聚類單元11所檢測到的兩個(gè)峰值點(diǎn)的坐標(biāo)及其相關(guān)聯(lián)的數(shù)值進(jìn)行加權(quán)。將所得到的數(shù)據(jù)發(fā)送到互相關(guān)模塊13?；ハ嚓P(guān)模塊12計(jì)算所接收到的數(shù)據(jù)與從第二濾波器發(fā)送過來的圖像數(shù)據(jù)的相關(guān)性(或相關(guān)值的分布)，并將相關(guān)性的分布發(fā)送到對(duì)應(yīng)部分檢測模塊14。已經(jīng)接收到相關(guān)性的分布的對(duì)應(yīng)部分檢測模塊14執(zhí)行與聚類模塊11所執(zhí)行的類似的算術(shù)運(yùn)算，從而檢測兩個(gè)峰值點(diǎn)的坐標(biāo)及其相關(guān)聯(lián)的數(shù)值。結(jié)果，將兩個(gè)峰值點(diǎn)的坐標(biāo)(x3，y3)和(x4，y4)及其數(shù)值Q3和Q4發(fā)送到位移運(yùn)算單元7。
圖8是示意性地示出了包括在本實(shí)施例中的位移運(yùn)算單元的配置的說明示意圖。
如圖8清楚所示，包括在本實(shí)施例中的位移運(yùn)算單元7包括變形算術(shù)模塊16、最大變形圖像存儲(chǔ)模塊17、最小變形圖像存儲(chǔ)模塊18、最終圖像存儲(chǔ)模塊19、初始圖像存儲(chǔ)模塊20和畸變圖像運(yùn)算模塊21。
參考圖8，變形算術(shù)模塊16是用于執(zhí)行以下功能的裝置計(jì)算由對(duì)應(yīng)部分計(jì)算模塊14進(jìn)行彼此關(guān)聯(lián)的特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分之間的數(shù)據(jù)信號(hào)距離以及由特征點(diǎn)造成的移動(dòng)的方向。
最大變形圖像存儲(chǔ)模塊17是用于識(shí)別并存儲(chǔ)圖像的束數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置，在所述圖像中，特征點(diǎn)被看作是變形的程度最大。
最小變形圖像存儲(chǔ)模塊18是用于識(shí)別并存儲(chǔ)圖像的束數(shù)據(jù)信號(hào)的裝置，在所述圖像中，包括代碼的特征點(diǎn)之間的距離最小。
最終圖像存儲(chǔ)模塊19是用于存儲(chǔ)其中特征點(diǎn)的變化最大的圖像的裝置。將所存儲(chǔ)的圖像發(fā)送到畸變圖像運(yùn)算模塊21。
初始圖像存儲(chǔ)模塊20是其中利用由最小變形圖像存儲(chǔ)模塊18識(shí)別的數(shù)據(jù)(圖像數(shù)據(jù))來更新初始圖像并將其存儲(chǔ)為新的初始圖像數(shù)據(jù)的裝置。將所存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到特征點(diǎn)采樣單元6、變形算術(shù)模塊16和畸變圖像運(yùn)算模塊21中的每一個(gè)。
畸變圖像運(yùn)算模塊21是利用其中特征點(diǎn)被看作是已經(jīng)畸變了以最大和最小位移值表示的變化的圖像，使生物組織造成的位移(畸變)可視化的裝置。
如上所述，位移運(yùn)算單元7根據(jù)兩對(duì)峰值點(diǎn)的坐標(biāo)及其相關(guān)聯(lián)的數(shù)值(功率的分布)，計(jì)算由對(duì)應(yīng)部分計(jì)算模塊14進(jìn)行彼此關(guān)聯(lián)的特征點(diǎn)和對(duì)應(yīng)部分之間的距離。從而，檢測最大和最小距離。
此外，除了上述硬件配置以外，包括在診斷超聲系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可以用于實(shí)現(xiàn)一種時(shí)間顯示由生物組織造成的位移的方法。即，按照時(shí)間順序?qū)⒅甘玖擞蓪?duì)象的生物組織造成的位移的位移值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中，并按照時(shí)間順序從存儲(chǔ)裝置中讀取，以便使位移值相對(duì)可視。
例如，當(dāng)在大量篩選期間檢查多個(gè)患者時(shí)，診斷超聲系統(tǒng)用于在利用探頭按壓每個(gè)對(duì)象之前和之后測量并存儲(chǔ)多個(gè)截面圖像。之后，將所存儲(chǔ)的多個(gè)截面圖像用于計(jì)算并顯示位移值。能夠按照集中的方式來彼此獨(dú)立地進(jìn)行位移值的測量和診斷。結(jié)果，提供了有效的觀測環(huán)境。
圖15描述了用于實(shí)現(xiàn)畸變顯示方法的具體過程。
<產(chǎn)生第一圖像>在第一狀態(tài)中，利用接觸到對(duì)象的探頭進(jìn)行超聲測量，以便產(chǎn)生對(duì)象的第一圖像(步驟151)。
<描繪要觀測的區(qū)域>在所產(chǎn)生的第一圖像中描繪要觀測的區(qū)域(參考信息)(步驟152)。該描繪分為手動(dòng)描繪，其中在顯示在顯示屏幕上的圖像中描繪要觀測的區(qū)域；以及自動(dòng)描繪，其中將到特征點(diǎn)的距離(宏觀距離)等于或大于特征值的區(qū)域描繪為要觀測的區(qū)域。當(dāng)采用自動(dòng)描繪技術(shù)時(shí)，在圖像顯示裝置上顯示由第一圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的第一圖像，并在第一圖像中描繪至少一個(gè)感興趣區(qū)域。
當(dāng)圖像部分的密度彼此不同時(shí)，例如，當(dāng)圖像示出了正常組織和異常組織時(shí)，將利用密度識(shí)別并被假設(shè)為異常組織的區(qū)域采樣為特征點(diǎn)，并且將所采樣的特征點(diǎn)及其周圍指定為感興趣區(qū)域。
<產(chǎn)生第二圖像>在不同于第一狀態(tài)的第二狀態(tài)中，利用接觸到對(duì)象的探頭進(jìn)行超聲測量，以便產(chǎn)生對(duì)象的第二圖像(步驟153)。
<計(jì)算變化>計(jì)算第二圖像中觀測點(diǎn)的坐標(biāo)距第一圖像中對(duì)應(yīng)部分的坐標(biāo)的變化(步驟154)。
<計(jì)算畸變>根據(jù)所計(jì)算出的變化來計(jì)算由希望感興趣區(qū)域造成的畸變(步驟155)。
<顯示圖像>顯示所計(jì)算出的畸變(步驟156)?？梢灾貜?fù)步驟153和后續(xù)步驟，以便顯示按照時(shí)間順序變化的第二圖像。前面已經(jīng)說明了顯示形式。
此外，本發(fā)明可以在用于顯示由生物組織造成的位移和超聲圖像的程序中實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，將程序安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括公知的鍵盤，公知的鼠標(biāo)，通過其從診斷超聲系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)的接口，如根據(jù)程序進(jìn)行操作的處理器等處理單元，以及包括在其上根據(jù)處理結(jié)果來顯示圖像的監(jiān)視器的輸出單元。按照時(shí)間順序?qū)⒅甘玖擞蓪?duì)象的生物組織造成的位移的位移值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中，并按照時(shí)間順序從存儲(chǔ)器裝置中讀取，以便根據(jù)位置值來計(jì)算畸變信息。
結(jié)果，當(dāng)采用由檢查醫(yī)師或醫(yī)務(wù)人員所有的個(gè)人計(jì)算作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)前述顯示方法。此外，可以將能夠編輯診斷結(jié)果的程序用于產(chǎn)生電子臨床記錄。此外，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境時(shí)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的二次使用，例如，可以將診斷信息提供給單獨(dú)的病人。其中，由于診斷信息是等級(jí)為最高機(jī)密的個(gè)人信息，優(yōu)選地，利用完全安全措施來保護(hù)信息。
已經(jīng)結(jié)合實(shí)施例描述了由本發(fā)明人發(fā)明的本發(fā)明。本發(fā)明并不限于實(shí)施例，在不脫離其要點(diǎn)的前提下，可以進(jìn)行多種方式的修改。
本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)在于通過改變施加在探頭上的壓力來按照時(shí)間順序地獲取超聲圖像，并且利用超聲圖像之間的差異，使生物組織的軟度或硬度可視化。
權(quán)利要求
1.一種診斷超聲系統(tǒng)，包括探頭，用于通過在第一狀態(tài)中將所述探頭接觸對(duì)象利用超聲來測量對(duì)象；第一圖像產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)從探頭發(fā)送過來的信息來產(chǎn)生所述對(duì)象的第一圖像；圖像顯示裝置，用于顯示由所述第一圖像產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的所述第一圖像；設(shè)置裝置，用于在由所述圖像顯示裝置顯示的第一圖像上設(shè)置至少一個(gè)參考信息；第二圖像產(chǎn)生裝置，用于根據(jù)通過在不同于第一狀態(tài)的第二狀態(tài)中將探頭接觸所述對(duì)象而測得的信息，產(chǎn)生所述對(duì)象的第二圖像；變化運(yùn)算裝置，用于計(jì)算由所述設(shè)置裝置設(shè)置在所述第一圖像上的所述參考信息到在所述第二圖像中可視的對(duì)應(yīng)部分的變化；畸變運(yùn)算裝置，用于根據(jù)由所述變化運(yùn)算裝置所計(jì)算出的變化，計(jì)算與所述第二圖像中的希望感興趣區(qū)域有關(guān)的畸變信息；以及顯示控制裝置，用于控制由所述畸變運(yùn)算裝置所計(jì)算出的所述畸變信息在所述圖像顯示裝置上的顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷超聲系統(tǒng)，其特征在于所述變化運(yùn)算裝置計(jì)算以設(shè)置在所述第一圖像上的參考信息的點(diǎn)作為開始、以所述第二圖像中的參考信息的點(diǎn)作為結(jié)束的點(diǎn)的軌跡，并且所述顯示控制裝置控制所計(jì)算出的軌跡在所述圖像顯示裝置上的顯示。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷超聲系統(tǒng)，其特征在于所述變化運(yùn)算裝置計(jì)算設(shè)置在所述第二圖像上的、所述希望感興趣區(qū)域的變化，并且所述顯示控制裝置控制所計(jì)算出的所述感興趣區(qū)域的變化在所述圖像顯示裝置上的顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的診斷超聲系統(tǒng)，其特征在于還包括感興趣區(qū)域設(shè)置裝置，用于在所述第一圖像上設(shè)置希望感興趣區(qū)域，其中計(jì)算在所述第一圖像中描繪的感興趣區(qū)域到在所述第二圖像中可視的對(duì)應(yīng)部分的變化，并將所述變化顯示在所述圖像顯示裝置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷超聲系統(tǒng)，其特征在于在所述第一圖像中，使由所述設(shè)置裝置設(shè)置的所述參考信息可視化，以使其位于距離所述探頭附近最深的點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷超聲系統(tǒng)，其特征在于將由所述設(shè)置裝置輸入的所述參考信息自動(dòng)地設(shè)置在所述第一圖像的預(yù)定部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷超聲系統(tǒng)，其特征在于所述顯示控制裝置按照不同的顯示形式，即，不同的顏色或形狀，在所述圖像顯示裝置上顯示所述希望的感興趣區(qū)域的圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷超聲系統(tǒng)，其特征在于所述設(shè)置裝置在由所述圖像顯示裝置所顯示的所述第一圖像上設(shè)置所述參考信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷超聲系統(tǒng)，其特征在于還包括圖形產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生指示了包括相對(duì)于接觸所述探頭的區(qū)域的位移的瞬時(shí)值、位移的累積值和位移的均值在內(nèi)的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和包括相對(duì)于感興趣區(qū)域的位移在內(nèi)的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系的圖形，其中，所述顯示控制裝置在所述圖像顯示裝置上顯示由所述圖形產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的圖形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的診斷超聲系統(tǒng)，其特征在于還包括字符串產(chǎn)生裝置，用于產(chǎn)生字符串，所述字符串表示包括相對(duì)于所述對(duì)象的感興趣區(qū)域的位移的瞬時(shí)值、位移的累積值和位移的均值在內(nèi)的至少一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的數(shù)值，其中所述顯示控制裝置在所述圖像顯示裝置上顯示由所述字符串產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的字符串。
11.一種顯示超聲圖像中生物組織的畸變信息的方法，包括第一圖像產(chǎn)生步驟，用于通過在第一狀態(tài)中將所述探頭接觸對(duì)象來利用超聲測量對(duì)象，并根據(jù)測量信息產(chǎn)生所述對(duì)象的第一圖像；圖像顯示步驟，用于顯示在所述第一圖像產(chǎn)生步驟中產(chǎn)生的所述第一圖像；設(shè)置步驟，用于通過對(duì)其進(jìn)行描繪來在由所述圖像顯示步驟顯示的所述第一圖像中設(shè)置至少一個(gè)參考信息；第二圖像產(chǎn)生步驟，用于通過在不同于所述第一狀態(tài)的第二狀態(tài)中將探頭接觸所述對(duì)象來利用超聲測量對(duì)象，并根據(jù)測量信息產(chǎn)生所述對(duì)象的第二圖像；變化運(yùn)算步驟，用于計(jì)算在所述設(shè)置步驟設(shè)置在所述第一圖像上的所述參考信息到在所述第二圖像中可視的對(duì)應(yīng)部分的變化；畸變運(yùn)算步驟，用于根據(jù)在所述變化運(yùn)算步驟所計(jì)算出的變化，計(jì)算設(shè)置在所述第二圖像中的、希望感興趣區(qū)域的畸變信息；以及顯示控制步驟，用于控制由所述畸變運(yùn)算步驟所計(jì)算出的畸變信息在所述圖像顯示步驟中的顯示。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的與超聲圖像一起顯示生物組織的畸變信息的方法，其特征在于在所述變化運(yùn)算步驟，計(jì)算以設(shè)置在所述第一圖像上的參考信息的點(diǎn)作為開始、以在所述第二圖像中的參考信息的點(diǎn)作為結(jié)束的點(diǎn)的軌跡；并且在所述顯示控制步驟，控制所述計(jì)算出的軌跡在所述圖像顯示步驟中的顯示。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的與超聲圖像一起顯示生物組織的畸變信息的方法，其特征在于在所述變化運(yùn)算步驟中，計(jì)算所述第二圖像中相對(duì)于所述希望感興趣區(qū)域的變化；并且在所述顯示控制步驟中，控制所計(jì)算出的所述感興趣區(qū)域在所述圖像顯示步驟中的顯示。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的與超聲圖像一起顯示生物組織的畸變信息的方法，其特征在于還包括以下步驟在所述第一圖像中通過描繪所希望的感興趣區(qū)域來設(shè)置感興趣區(qū)域，其中計(jì)算并顯示變化；所述變化是相對(duì)于在所述第一圖像中所描繪的所述感興趣區(qū)域到在所述第二圖像中可視的對(duì)應(yīng)部分的變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的與超聲圖像一起顯示生物組織的畸變信息的方法，其特征在于在所述第一圖像中，使在所述設(shè)置步驟中設(shè)置的所述參考信息可視化，以使其位于距離所述探頭附近最深的點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的與超聲圖像一起顯示生物組織的畸變信息的方法，其特征在于將在所述設(shè)置步驟設(shè)置的所述參考信息自動(dòng)地設(shè)置在所述第一圖像的預(yù)定部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的與超聲圖像一起顯示生物組織的畸變信息的方法，其特征在于在所述顯示控制步驟中，按照不同的顯示形式，即，不同的顏色或形狀，在所述圖像顯示步驟中顯示所述希望感興趣區(qū)域的圖像。
全文摘要
一種診斷超聲系統(tǒng)，包括探頭，用于在第一狀態(tài)中利用超聲來測量對(duì)象；用于產(chǎn)生對(duì)象的第一圖像的單元；用于顯示第一圖像的單元；用于將參考信息設(shè)置在第一圖像上的單元；用于在不同于第一狀態(tài)的第二狀態(tài)中產(chǎn)生對(duì)象的第二圖像的單元；用于計(jì)算參考信息的變化的單元；用于計(jì)算在第二圖像中希望感興趣區(qū)域的畸變信息的單元；以及用于控制畸變信息在圖像顯示裝置上的顯示的單元。
文檔編號(hào)A61B8/08GK1658799SQ03812858
公開日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2003年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月4日
發(fā)明者洼田純, 馬場博隆 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)藥