專利名稱：具有使用響應(yīng)于所采集圖像數(shù)據(jù)的反饋的微調(diào)及定位控制的機(jī)器人超聲系統(tǒng)的制作方法
具有使用響應(yīng)于所采集圖像數(shù)據(jù)的反饋的微調(diào)及定位控制
的機(jī)器人超聲系統(tǒng)本公開涉及醫(yī)學(xué)診斷成像系統(tǒng)和方法，并更具體地涉及用于在超聲檢查期間移動(dòng) 和控制換能器運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)和方法。一個(gè)好的超聲醫(yī)師的特質(zhì)之一在于“微操作”超聲換能器的位置和空間取向以確 保最佳信號(hào)的能力，無(wú)論是對(duì)于灰度成像、彩色血流、頻譜多普勒、或者任意傳統(tǒng)的或現(xiàn)代 的成像應(yīng)用。然而，一些超聲成像應(yīng)用可存在特殊的挑戰(zhàn)。例如并如

圖1所圖示，借助于外 部操作的換能器來(lái)從肢體的外圍血管采集解剖和流動(dòng)數(shù)據(jù)可以是很吃力的。這種過(guò)程中包 含各種任務(wù)，例如在需要時(shí)換能器相對(duì)于肢體和之下特定身體結(jié)構(gòu)的空間定向和再定向， 當(dāng)將換能器按壓皮膚和肢體下面組織時(shí)施加適當(dāng)水平的力，以及將換能器沿著肢體長(zhǎng)度并 沿著由所檢查的特定身體結(jié)構(gòu)所限定的唯一路徑平移，通常都是通過(guò)使用手持換能器頭來(lái) 手動(dòng)執(zhí)行，這對(duì)于即使最優(yōu)秀的技術(shù)人員的技能和才能而言也是種考驗(yàn)。盡管迄今所作的努力，仍然需要有效增強(qiáng)超聲檢查的質(zhì)量和/或效率，和/或有效 幫助超聲醫(yī)師實(shí)施這種檢查的超聲數(shù)據(jù)收集和操作方案。如從以下描述將顯而易見的，這 些和其它需要通過(guò)所公開的系統(tǒng)和方法而滿足。根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，公開了一種成像系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)包括診斷超聲前 端模塊，該前端模塊包括換能器；機(jī)器人爪；以及與該前端模塊及該機(jī)器人爪各自電耦合 的控制器。該控制器配置為使用該機(jī)器人爪來(lái)相對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)移動(dòng)該換能器，包括其中該 控制器以反饋控制模式可操作地檢測(cè)從該前端模塊接收的所采集圖像或者數(shù)據(jù)集的關(guān)鍵 屬性，基于該關(guān)鍵屬性檢測(cè)來(lái)計(jì)算對(duì)該換能器的位置的期望調(diào)整，并使用該機(jī)器人爪來(lái)施 加該期望位置調(diào)整。該系統(tǒng)也可包括與該控制器電耦合的用戶控制，該用戶控制配置為允 許用戶使用觸覺反饋來(lái)操作該機(jī)器人爪。該控制器可合并反饋控制機(jī)構(gòu)，該反饋控制機(jī)構(gòu) 施加該換能器的大的平移以跟隨通過(guò)圖像分析而檢測(cè)的解剖結(jié)構(gòu)，直接響應(yīng)于所檢測(cè)的關(guān) 鍵屬性來(lái)施加該換能器的小的平移，和/或經(jīng)由距預(yù)定義位置的小擾動(dòng)來(lái)施加該換能器的 小的平移。該控制器可還合并波束形成控制，使用觸覺反饋的機(jī)器人爪的粗略和精細(xì)控制， 和/或所施加力的感應(yīng)和反饋以調(diào)制通過(guò)該機(jī)器人爪經(jīng)由該換能器施加給該患者的力。該 機(jī)器人爪可包括整合的力傳感器，該力傳感器與該控制器電耦合并用于將該換能器定向并 放置在該患者身上或其體內(nèi)。該系統(tǒng)可還包括與該控制器電耦合并包括用戶接口的診斷成 像系統(tǒng)后端模塊，和/或與該前端模塊、該控制器和該后端模塊電耦合的掃描控制接口處 理器。根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，公開了一種用于調(diào)整換能器相對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)位置的 方法。該方法包括使用該換能器來(lái)采集與該解剖結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的圖像或者數(shù)據(jù)集，檢測(cè)所采 集圖像或者數(shù)據(jù)集的關(guān)鍵屬性，基于該關(guān)鍵屬性檢測(cè)來(lái)計(jì)算對(duì)該換能器的位置的期望調(diào) 整，并根據(jù)該期望調(diào)整來(lái)重新定位該換能器。根據(jù)該期望調(diào)整來(lái)重新定位該換能器可包括 使用機(jī)器人爪來(lái)如此重新定位該換能器，施加該換能器的大的平移以跟隨通過(guò)圖像分析而 檢測(cè)的解剖結(jié)構(gòu)，直接響應(yīng)于所檢測(cè)的關(guān)鍵屬性來(lái)施加該換能器的小的平移，和/或經(jīng)由 距預(yù)定義位置的小擾動(dòng)來(lái)施加該換能器的小的平移。
從以下描述，尤其當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，所公開系統(tǒng)和方法的另外特征、功能和益處 將是顯而易見的。為了幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員制造和使用所公開的系統(tǒng)和方法來(lái)呈現(xiàn)超聲體積，參照 了附圖，其中圖1圖示了用于使用外部操作換能器來(lái)從肢體的外圍血管采集解剖和流動(dòng)數(shù)據(jù) 的現(xiàn)有技術(shù)布置；圖2圖示了根據(jù)本公開實(shí)施例的圖像采集系統(tǒng)；以及圖3圖示了根據(jù)本公開實(shí)施例的超聲系統(tǒng)。根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例，提供了組成改進(jìn)的超聲成像系統(tǒng)的部件的布置。這 種布置具有由機(jī)器人爪所提供的平移靈活和動(dòng)作精確的優(yōu)點(diǎn)以增強(qiáng)超聲檢查的可重復(fù)性、 可靠性以及速度，并減少了對(duì)超聲醫(yī)師實(shí)施這種檢查所要求的技能水平和/或手動(dòng)的靈巧 性。其它益處可以包括提供遠(yuǎn)程實(shí)施超聲檢查的能力。本公開闡明的技術(shù)與在另外兩個(gè)飛利浦所擁有發(fā)明的公開中闡明的技術(shù)相協(xié)作。 一個(gè)這種公開被并入到題為 “Segmentation Tool For IdentifyingFlow Regions In An Image System”的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)10/536，642中，該申請(qǐng)由USPTO于2006年5 月11日以美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US2006/0098853公開。(這一公開的完整副本作為本公開 的一部分被包括(見以下附錄I))。在美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US 2006/0098853中，發(fā)明人描 述了(除其它外)一種裝置，其首先識(shí)別存在流動(dòng)的區(qū)域，然后通過(guò)在2或3D區(qū)域的視場(chǎng) 中適當(dāng)引導(dǎo)聲束形成而自動(dòng)識(shí)別在其中定標(biāo)頻譜多普勒數(shù)據(jù)采集的區(qū)域。對(duì)于另一個(gè)這種 公開，其仍未作為專利申請(qǐng)?zhí)峤徊⑶視簳r(shí)名稱為“Haptic Feedback Control Of Robotic Armature for UltrasoundScarming”，發(fā)明人描述了一種裝置，其遠(yuǎn)程控制機(jī)器人臂以響 應(yīng)于所施加的力使用觸覺控制接口來(lái)操作換能器的放置。如以上指出，好的超聲醫(yī)師能夠“微操作”超聲換能器的位置和取向以確保對(duì)于除 其它成像應(yīng)用之外的灰度、彩色血流或者頻譜多普勒的最佳信號(hào)。根據(jù)本公開，在至少一些 實(shí)例中，這一能力經(jīng)由使用機(jī)器人臂以平移、定向、再定向和/或另外方式操作換能器而被 自動(dòng)化或者半自動(dòng)化，包括其中該機(jī)器人臂響應(yīng)于人類操作者命令和基于計(jì)算機(jī)的算法控 制之一或者兩者來(lái)完成這種換能器操作。現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖2，闡明了根據(jù)本公開實(shí)施例的圖像采集系統(tǒng)，其包括換能器、以及機(jī)器 人臂和控制反饋機(jī)構(gòu)，該機(jī)器人臂和控制反饋機(jī)構(gòu)用于保持換能器與患者肢體接觸并中心 放置在血管腔上，并將換能器沿著肢體的長(zhǎng)度平移至獲得期望圖像數(shù)據(jù)所需的范圍。根據(jù) 本公開的至少一些實(shí)施例，換能器沿著肢體的平移可響應(yīng)于來(lái)自超聲醫(yī)師/技術(shù)人員的連 續(xù)輸入。根據(jù)至少一些其它實(shí)施例，換能器沿著肢體的平移可是更加完全自動(dòng)化的，其中超 聲醫(yī)師/技術(shù)人員啟動(dòng)掃描然后監(jiān)視其進(jìn)程?？刂葡到y(tǒng)可合并血管腔的邊緣檢測(cè)并應(yīng)用適當(dāng)?shù)奈恢眯Ｕ源_保換能器保持中 心定位。在這種檢查中，通常的做法是在例如環(huán)繞血管分叉點(diǎn)，或者動(dòng)脈硬化斑塊位置中的 關(guān)鍵位置處采集頻譜多普勒數(shù)據(jù)。這種位置可以通過(guò)對(duì)灰度解剖數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)輔助分析和 對(duì)在彩色血流數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)的湍流和速度參數(shù)的檢測(cè)兩者而被自動(dòng)檢測(cè)。然后可通過(guò)將使用 機(jī)器人臂對(duì)換能器進(jìn)行微定位和對(duì)波束形成的調(diào)整的組合來(lái)便利多普勒采樣體積的自動(dòng) 放置和環(huán)繞該位置的自動(dòng)收集(見美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US2006/0098853，其副本在本文中作為附錄I闡明)。根據(jù)本公開的實(shí)施例，這種能力進(jìn)一步通過(guò)換能器實(shí)現(xiàn)，并且超聲系統(tǒng) 被裝備來(lái)采集三維(3D)圖像數(shù)據(jù)。參照?qǐng)D3，圖示了根據(jù)本公開實(shí)施例的超聲系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括一個(gè)或多個(gè)，或 者所有以下部件1.)診斷超聲系統(tǒng)“前端”，包括換能器；2.)機(jī)器人爪，其具有用于在患者 上或者之內(nèi)定向并放置成像傳感器的集成的力傳感器；3.)使用觸覺反饋的針對(duì)機(jī)器人爪 的用戶控制；4.)檢測(cè)所采集圖像(或者數(shù)據(jù)集)的關(guān)鍵屬性的控制系統(tǒng)以及a.)合并了 反饋控制機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)施加換能器的大的平移以跟隨通過(guò)圖像分析而檢測(cè)的解剖結(jié)構(gòu)，b.) 合并了反饋控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)直接響應(yīng)于所檢測(cè)的屬性或者經(jīng)由距用戶定義位置的小擾動(dòng) 來(lái)施加換能器的小平移，c.)合并了如美國(guó)專利申請(qǐng)公開號(hào)US2006/0098853中所公開的波 束形成控制，d.)合并了使用觸覺反饋的機(jī)器人爪的粗略和精細(xì)控制，和/或e.)合并了所 施加力的感應(yīng)和反饋以調(diào)制經(jīng)由換能器施加給患者的力；5.)診斷超聲系統(tǒng)“后端”；和/或 6.)掃描控制接口處理器。本公開的系統(tǒng)和方法對(duì)于采集、處理和/或使用作為換能器運(yùn)動(dòng)控制反饋的超聲 圖像數(shù)據(jù)是尤其有用的。然而，所公開的系統(tǒng)和方法易于具有很多變型和可選應(yīng)用，并且不 脫離本公開的精神或者范圍。附錄I(美國(guó)專利申請(qǐng)公開US 2006/0098853)(19)美國(guó)(12)專利申請(qǐng)公開 (10)公開號(hào)US 2006/0098853A1朗德西爾等人(43)
公開日期2006年5月11日(54)用于在圖像系統(tǒng)中識(shí)別流動(dòng)區(qū)域的分割工具(76)發(fā)明人=D. N.朗德西爾，Woodinville，WA(US) ；R. B.彼德森，Seattle，WA(US) 通信地址PHILIPS INTELLECTUAL PROPERTY & STANDARDS P. 0. B0X3001 BRIARCLIFF MANOR, NY 10510 (US)(21)申請(qǐng)?zhí)?0/536，642(22) PCT 提交2003 年 11 月 13 日(86)PCT 號(hào)PCT/IB03/05306相關(guān)美國(guó)申請(qǐng)數(shù)據(jù)(60)臨時(shí)申請(qǐng)60/430，226，提交于2002年12月2日公開類別(51) Int. Cl. G06K 9/00(2006. 01)(52) U. S. Cl...........................................................
......................382/128一種識(shí)別體積內(nèi)的流動(dòng)區(qū)域的超聲系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括測(cè)量系統(tǒng)，其用于 從目標(biāo)圖像中收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；分割系統(tǒng)，其用于基于該運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)在該圖像內(nèi)繪制流動(dòng)區(qū)域； 以及流動(dòng)采集系統(tǒng)，其自動(dòng)將該圖像內(nèi)的流動(dòng)圖像數(shù)據(jù)的收集限制在該流動(dòng)區(qū)域中。 圖 1 圖 2 圖 51、一種使用超聲系統(tǒng)來(lái)捕獲圖像的方法，包括測(cè)量所述圖像以收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；分析所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以識(shí)別所述圖像中的流動(dòng)；以及
使用流動(dòng)成像技術(shù)對(duì)所述圖像的包含所述流動(dòng)的有限區(qū)域進(jìn)行掃描。2、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，測(cè)量步驟包括收集彩色流動(dòng)數(shù)據(jù)的樣本的步
馬聚ο3、如權(quán)利要求2所述的方法，其中，測(cè)量步驟包括收集輪廓數(shù)據(jù)的步驟。4、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述分析步驟生成識(shí)別流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域的 運(yùn)動(dòng)圖。5、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述流動(dòng)成像技術(shù)包括從包括彩色流動(dòng)、時(shí) 域相關(guān)、斑塊跟蹤、應(yīng)變成像、脈沖波多普勒以及連續(xù)波多普勒的組中選擇的技術(shù)。6、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述流動(dòng)與心臟瓣膜相關(guān)聯(lián)。7、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述流動(dòng)指示血管。8、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述掃描步驟使用多線波束形成。9、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述流動(dòng)被周期性跟蹤，并且所述圖像的包含 所述流動(dòng)的所述有限區(qū)域被自動(dòng)調(diào)整。10、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于采集的所述有限區(qū)域是從包括3D切餅、 立方體、任意形狀以及形狀的集成的組中選擇的區(qū)域。11、如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述掃描步驟包括調(diào)整一組采集參數(shù)，所述 采集參數(shù)從包括B型線密度、彩色流動(dòng)線密度、脈沖重復(fù)頻率以及整體長(zhǎng)度的組中選擇。12、一種超聲系統(tǒng)，包括測(cè)量系統(tǒng)，其用于從目標(biāo)圖像中收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；分割系統(tǒng)，其用于基于所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)在所述圖像內(nèi)繪制流動(dòng)區(qū)域；以及流動(dòng)采集系統(tǒng)，其自動(dòng)將所述圖像內(nèi)的流動(dòng)圖像數(shù)據(jù)的收集限制在所述流動(dòng)區(qū)域 中。13、如權(quán)利要求12所述的超聲系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)包括彩色流動(dòng)數(shù)據(jù)。14、如權(quán)利要求13所述的超聲系統(tǒng)，其中，所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)包括輪廓數(shù)據(jù)。15、如權(quán)利要求12所述的超聲系統(tǒng)，其中，所述流動(dòng)采集系統(tǒng)使用從包括彩色流 動(dòng)、時(shí)域相關(guān)、斑塊跟蹤、應(yīng)變成像、脈沖波多普勒以及連續(xù)波多普勒的組中選擇的成像技 術(shù)來(lái)收集數(shù)據(jù)。16、如權(quán)利要求12所述的超聲系統(tǒng)，其中，所述流動(dòng)采集系統(tǒng)使用多線波束形成。17、如權(quán)利要求12所述的超聲系統(tǒng)，其中，所述流動(dòng)區(qū)域被周期性跟蹤并且被自
動(dòng)調(diào)整。18、如權(quán)利要求12所述的超聲系統(tǒng)，其中，流動(dòng)區(qū)域是從包括3D切餅、立方體、任 意形狀以及形狀的集成的組中選擇的區(qū)域。19、如權(quán)利要求12所述的超聲系統(tǒng)，其中，所述流動(dòng)采集系統(tǒng)包括一組采集參數(shù)， 所述采集參數(shù)從包括B型線密度、彩色流動(dòng)線密度、脈沖重復(fù)頻率以及整體長(zhǎng)度的組中選 擇。20、一種包括用于將圖像分割為流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域的分割工具的超聲系統(tǒng)，包 括用于執(zhí)行所述圖像的測(cè)量的系統(tǒng)，其中，所述測(cè)量收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的樣本；以及分析所述運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的樣本以分別識(shí)別出所述圖像內(nèi)的所述流動(dòng)區(qū)域和所述非流動(dòng)區(qū)域的系統(tǒng)。21、如權(quán)利要求20所述的超聲系統(tǒng)，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)使用流動(dòng)圖 像技術(shù)從所述流動(dòng)區(qū)域自動(dòng)采集圖像數(shù)據(jù)。22、如權(quán)利要求21所述的超聲系統(tǒng)，其中，所述流動(dòng)圖像技術(shù)從包括彩色流動(dòng)、 時(shí)域相關(guān)、斑塊跟蹤、應(yīng)變成像、脈沖波多普勒以及連續(xù)波多普勒的組中選擇。23、如權(quán)利要求21所述的超聲系統(tǒng)，其中，所述控制系統(tǒng)包括用于基于所述流動(dòng)區(qū)域的位置來(lái)自動(dòng)設(shè)置焦點(diǎn)區(qū)域位置的系統(tǒng)；以及用于基于所述流動(dòng)區(qū)域內(nèi)的峰值運(yùn)動(dòng)信號(hào)的位置來(lái)自動(dòng)設(shè)置圖像深度的系統(tǒng)。24、如權(quán)利要求21所述的超聲系統(tǒng)，其中，使用灰度數(shù)據(jù)來(lái)捕獲所述非流動(dòng)區(qū)域。25、如權(quán)利要求20所述的超聲系統(tǒng)，還包括通過(guò)分析在所選擇區(qū)域處的低水平回 波和流動(dòng)的量來(lái)在所選擇區(qū)域內(nèi)區(qū)分斑塊和雜波的系統(tǒng)。26、如權(quán)利要求25所述的超聲系統(tǒng)，還包括基于對(duì)雜波的檢測(cè)自動(dòng)減小在所選擇 區(qū)域處的成像增益的系統(tǒng)。27、如權(quán)利要求25所述的超聲系統(tǒng)，還包括基于對(duì)斑塊的檢測(cè)自動(dòng)增大在所選擇 區(qū)域處的成像增益的系統(tǒng)。28、一種存儲(chǔ)在可記錄介質(zhì)上用于優(yōu)化超聲數(shù)據(jù)的程序產(chǎn)品，包括用于接收表示超聲數(shù)據(jù)體積中的運(yùn)動(dòng)的測(cè)量數(shù)據(jù)的模塊；用于將所述測(cè)量數(shù)據(jù)繪制成指示流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)圖的模塊；以及用于將流動(dòng)數(shù)據(jù)的收集限制在所述流動(dòng)區(qū)域的模塊。29、如權(quán)利要求28所述的程序產(chǎn)品，還包括用于收集散布在流動(dòng)數(shù)據(jù)中的灰度數(shù) 據(jù)的模塊。30、如權(quán)利要求28所述的程序產(chǎn)品，其中，利用從包括彩色流動(dòng)、時(shí)域相關(guān)、斑塊 跟蹤、應(yīng)變成像、脈沖波多普勒以及連續(xù)波多普勒的組中選擇的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述流動(dòng)數(shù)據(jù) 的收集。31、一種用于執(zhí)行回顧性分析的超聲方法，包括測(cè)量圖像以識(shí)別感興趣的點(diǎn)；從所述圖像獲得頻譜多普勒數(shù)據(jù)的采集體積，其中，所述采集體積包括包圍所述 感興趣點(diǎn)的至少一個(gè)樣本體積；保存來(lái)自所述采集體積的所述頻譜多普勒數(shù)據(jù)，其中，所述頻譜多普勒數(shù)據(jù)包括 相位信息；以及回顧性地分析所保存的頻譜多普勒數(shù)據(jù)。32、如權(quán)利要求31所述的方法，其中，利用從包括脈沖波多普勒和連續(xù)波多普勒 的組中選擇的頻譜多普勒技術(shù)獲得所述采集體積。33、如權(quán)利要求31所述的方法，其中，使用彩色流動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量所述圖像。34、如權(quán)利要求31所述的方法，其中，使用輪廓數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量所述圖像。35、如權(quán)利要求31所述的方法，其中，使用多線波束形成來(lái)獲得所述采集體積。用于在圖像系統(tǒng)中識(shí)別流動(dòng)區(qū)域的分割工具本發(fā)明大致涉及超聲成像系統(tǒng)，并更具體而言涉及用于優(yōu)化超聲成像處理的系統(tǒng) 和方法。
由于一系列正在進(jìn)行的科技進(jìn)步，診斷超聲仍然是現(xiàn)今最重要的醫(yī)療工具之一。 自從1960年代中期，連續(xù)的進(jìn)步已經(jīng)改善了超聲的臨床價(jià)值，擴(kuò)展了其性能、精確度以及 易用性。近來(lái)的進(jìn)步，例如實(shí)時(shí)3D成像可以在相對(duì)簡(jiǎn)略的檢查期間用于收集重要的細(xì)節(jié)， 例如血流和其它運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。這種類型的數(shù)據(jù)在例如心臟病學(xué)的領(lǐng)域中是尤其有用的，其中 在遍及心臟的血流中的異?？墒切呐K疾病的指示。遺憾的是，由于使用聲波來(lái)收集超聲數(shù)據(jù)，因此其受到組織中聲速的物理限制。具 體的，超聲數(shù)據(jù)用沿著觀察方向或者線發(fā)射聲脈沖，然后沿著同一線接收回波的換能器來(lái) 采集。從一組相鄰線收集的接收回波信息可以被處理和使用，以例如形成可以顯示在監(jiān)視 器上的圖像。取決于特定的實(shí)現(xiàn)方式，線的數(shù)量和密度將會(huì)變化。在二維(2D)圖像的情況 下，該線形成一幀，而在三維(3D)圖像的情況下，該線形成一體積。由于超聲信息典型地作 為系列幀或者體積被實(shí)時(shí)顯示，因此對(duì)于很多應(yīng)用其花在形成圖像(即，幀或者體積)上的 時(shí)間是很關(guān)鍵的。具體的，如果時(shí)間太多，幀速率或者體積速率對(duì)于運(yùn)動(dòng)組織(例如，血液 或者胎兒解剖結(jié)構(gòu))的超聲成像而言可是太慢了。生成彩色圖像以指示圖像中任意流動(dòng)的速率和方向的彩色血流多普勒是尤其易 受上述問題影響的。通過(guò)針對(duì)沿著同一軸形成的多重接收回波線來(lái)分析所接收回波的差別 而檢測(cè)運(yùn)動(dòng)。這一類型的數(shù)據(jù)可以提供重要的分析信息，包括血流速率，反流等等。然而，由 于沿著每條觀察線的流動(dòng)檢測(cè)要求使用多重發(fā)射/接收循環(huán)，因此彩色血流多普勒的使用 顯著增加了其花在形成圖像上的時(shí)間，并因而進(jìn)一步降低了幀速率或者圖像速率。因此，由 于采集速率的大幅降低(其歸因于獲得多普勒相移信息所必需的發(fā)射/接收循環(huán)的數(shù)量)， 遍及整個(gè)圖像體積的彩色血流多普勒的采集在很多臨床環(huán)境中并不實(shí)際。如果幀速率太慢，那么因而產(chǎn)生的超聲圖像可通過(guò)引入圖像偽跡和畸變而錯(cuò)誤呈 現(xiàn)生理狀況。因此，對(duì)于一些包含彩色血流多普勒的應(yīng)用，例如分析經(jīng)過(guò)心臟二尖瓣的反 流，圖像速率不足的副作用可限制超聲成像儀的診斷性能。也不利地受到組織中聲速的物理限制的另一所提議超聲應(yīng)用是用于隨后離線 (off-line)或者回顧分析的數(shù)據(jù)采集。在這一情況下，從患者內(nèi)的區(qū)域采集足夠的超聲數(shù) 據(jù)，從而可從那一數(shù)據(jù)中做出隨后診斷。這種方法的益處是數(shù)倍的。在一個(gè)案例中，主治臨 床醫(yī)生只需要定位從其采集超聲數(shù)據(jù)的大致感興趣區(qū)域，例如患者的心臟。通過(guò)使用能夠 從3D體積采集數(shù)據(jù)的超聲掃描器，執(zhí)行診斷的臨床醫(yī)生于是可經(jīng)由所采集數(shù)據(jù)引導(dǎo)以獲 得形成診斷所必需的特定數(shù)據(jù)部分。以這一方式，從患者采集數(shù)據(jù)所必需的時(shí)間通過(guò)允許 診斷在檢查之后而不是在檢查期間發(fā)生而被最小化。這一方法允許診斷臨床醫(yī)生在不同時(shí) 間和不同地點(diǎn)從患者的檢查中履行他們的診斷職責(zé)。此外，使用具有比所要求的技能集更 差的主治臨床醫(yī)生來(lái)在檢查期間執(zhí)行診斷是可能的。這一方法的使用要求形成診斷所必需 的所有數(shù)據(jù)在檢查期間采集。很多檢查的一個(gè)重要組成是從被成像解剖結(jié)構(gòu)的潛在患病部分采集流動(dòng)數(shù)據(jù)。檢 測(cè)這種區(qū)域可通過(guò)使用超聲掃描器內(nèi)檢測(cè)與感興趣的解剖結(jié)構(gòu)和生理機(jī)能相應(yīng)的血流狀 況的算法來(lái)完成。其例子是具有普通彩色血流多普勒特征的二尖瓣反流的通常發(fā)現(xiàn)。一旦 這種區(qū)域已經(jīng)通過(guò)使用這種基于超聲掃描器的算法而被識(shí)別，那么超聲掃描器可以自動(dòng)執(zhí) 行特定的采集，例如連續(xù)波(CW)或者脈沖波(PW)多普勒。這一已在心臟病學(xué)領(lǐng)域中提出的應(yīng)用試圖在很短的時(shí)間內(nèi)(例如，幾個(gè)心臟循環(huán))從患者心臟獲得頻譜多普勒數(shù)據(jù)和灰度回波數(shù)據(jù)，然后存儲(chǔ)該數(shù)據(jù)用于稍后的分析。 這種系統(tǒng)將從所有相關(guān)的感興趣區(qū)域捕獲數(shù)據(jù)，例如二尖瓣處的血流速率。由于醫(yī)師直到 稍后時(shí)間才觀看該信息，因此檢查時(shí)間可被大大減少。遺憾的是，頻譜多普勒針對(duì)整個(gè)體積 收集數(shù)據(jù)的應(yīng)用是不切實(shí)際的，因?yàn)槔缍嗥绽諛颖倔w積的布置(即，采集多普勒數(shù)據(jù)的 點(diǎn))是非常特定的。一個(gè)解決辦法是允許技術(shù)人員選擇性地識(shí)別多普勒樣本體積在不同感興趣點(diǎn)的 布置，并只從那些點(diǎn)收集數(shù)據(jù)。然而，這種精確布置多普勒樣本體積的處理受技術(shù)人員能力 的限制。如果技術(shù)人員不能精確地捕獲感興趣點(diǎn)，那么結(jié)果直到稍后進(jìn)行離線分析的時(shí)間 時(shí)才能被知道，并且測(cè)試將必須被重新計(jì)劃。雖然如此，對(duì)于例如實(shí)時(shí)彩色血流多普勒和頻譜多普勒的先進(jìn)超聲技術(shù)存在顯著 的潛在益處。然而，先進(jìn)超聲技術(shù)的使用將受到限制，直到上述限制被解決為止。本發(fā)明通過(guò)提供自動(dòng)識(shí)別感興趣區(qū)域，也就是包括組織運(yùn)動(dòng)或者血流的那些區(qū)域 的超聲系統(tǒng)解決了上述問題以及其它問題。一旦識(shí)別了感興趣區(qū)域，例如彩色血流多普勒 或者頻譜多普勒的先進(jìn)的超聲模態(tài)可以被有效地應(yīng)用于感興趣區(qū)域以實(shí)現(xiàn)期望結(jié)果。在第一方面中，本發(fā)明提供一種使用超聲系統(tǒng)來(lái)捕獲圖像的方法，包括測(cè)量該圖 像以收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；分析該運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)以識(shí)別該圖像中的流動(dòng)；以及用流動(dòng)成像技術(shù)對(duì)該圖 像的包含該流動(dòng)的有限區(qū)域進(jìn)行掃描。在第二方面中，本發(fā)明提供一種超聲系統(tǒng)，包括測(cè)量系統(tǒng)，其用于從目標(biāo)圖像中 收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)；分割系統(tǒng)，其用于基于該運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)在該圖像內(nèi)繪制流動(dòng)區(qū)域；以及流動(dòng)采 集系統(tǒng)，其自動(dòng)將該圖像內(nèi)的流動(dòng)圖像數(shù)據(jù)的收集限制在該流動(dòng)區(qū)域中。在第三方面中，本發(fā)明提供一種包括用于將圖像分割為流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域的分割 工具的超聲系統(tǒng)，包括；用于執(zhí)行該圖像的測(cè)量的系統(tǒng)，其中該測(cè)量收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的樣本； 以及分析該運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的樣本以分別識(shí)別出該圖像內(nèi)的該流動(dòng)區(qū)域和該非流動(dòng)區(qū)域的系統(tǒng)。在第四方面中，本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)在可記錄介質(zhì)上并用于優(yōu)化超聲數(shù)據(jù)的程序 產(chǎn)品，包括用于接收代表超聲數(shù)據(jù)體積中的運(yùn)動(dòng)的測(cè)量數(shù)據(jù)的模塊；用于將該測(cè)量數(shù)據(jù) 繪制成指示流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)圖的模塊；以及用于將流動(dòng)數(shù)據(jù)的收集限制在該流動(dòng) 區(qū)域的模塊。在第五方面中，本發(fā)明提供一種用于執(zhí)行回顧性分析的超聲方法，包括測(cè)量圖像 以識(shí)別感興趣的點(diǎn)；從該圖像獲得頻譜數(shù)據(jù)的采集體積，其中該采集體積包括至少一個(gè)包 圍該感興趣的點(diǎn)的樣本體積；保存來(lái)自該采集體積的該頻譜數(shù)據(jù)，其中該頻譜數(shù)據(jù)包括相 位信息；以及回顧性地分析所保存的頻譜數(shù)據(jù)。從以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明不同方面的描述，本發(fā)明的這些和其它特征將更加容易 地被理解，其中圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的超聲系統(tǒng)；圖2描述的體積包含具有流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域的脈管；圖3描述了包含心臟的體積；圖4描述了包含心臟的體積，其中根據(jù)本發(fā)明使用掃描線來(lái)對(duì)二尖瓣進(jìn)行自動(dòng)檢 測(cè)和成像；圖5描述了包含心臟的體積，其中根據(jù)本發(fā)明使用多線掃描束來(lái)對(duì)二尖瓣進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)和成像。系統(tǒng)概況現(xiàn)參照附圖，圖1描述了用于對(duì)目標(biāo)體積32成像，并且更具體地允許對(duì)目標(biāo)體積 32中的感興趣區(qū)域(ROI) 33應(yīng)用超聲模態(tài)的超聲系統(tǒng)10。在此描述的實(shí)施例中，該應(yīng)用 大致提供一些類型的“流動(dòng)”成像以收集彩色流動(dòng)數(shù)據(jù)，并包括彩色血流多普勒和頻譜多普 勒。然而，任意其它類型的超聲模態(tài)可被同樣的利用，例如B-FL0W 、時(shí)域相關(guān)、斑塊跟蹤、 應(yīng)變成像、其它多普勒技術(shù)等等，并且可以被以在此未描述的方式執(zhí)行。應(yīng)理解的是本發(fā)明 使用術(shù)語(yǔ)“流動(dòng)”來(lái)描述任意類型的運(yùn)動(dòng)，包括血流、組織運(yùn)動(dòng)、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)等等，并且這種術(shù) 語(yǔ)在此的特定使用不旨在限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明通過(guò)將目標(biāo)體積32首先分隔為流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域來(lái)促進(jìn)了包括頻譜多普 勒和彩色血流多普勒的超聲模態(tài)的使用。為了將其實(shí)現(xiàn)，超聲系統(tǒng)10提供有測(cè)量系統(tǒng)12、 分割系統(tǒng)18以及一個(gè)或多應(yīng)用20。超聲系統(tǒng)10使用成像采集系統(tǒng)11來(lái)從圖像32采集超 聲數(shù)據(jù)。成像采集系統(tǒng)11可包括現(xiàn)有技術(shù)已知的用于收集和處理超聲數(shù)據(jù)的任意機(jī)構(gòu)，例 如一個(gè)或多個(gè)換能器、相關(guān)硬件、軟件、輸入設(shè)備、監(jiān)視器等等。另外，超聲系統(tǒng)可產(chǎn)生輸出 34。輸出34可例如包括可以實(shí)時(shí)觀察的圖像流，用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)以允許醫(yī)師回顧性的研 究所掃描圖像的電子/數(shù)字化文件，等等。圖像可作為2D切片(即，幀)或者3D體積被收 集和/或處理，并且在此描述的概念可應(yīng)用于該兩者。如上所述，通常情況是被掃描的目標(biāo)體積32將具有一個(gè)或多個(gè)特定的感興趣區(qū) 域33，例如心臟的二尖瓣、主動(dòng)脈壁、一些其它重要的血管分布、尖端，等等。然而，在上述 的限制的情況下，使用例如彩色血流多普勒或者頻譜多普勒的成像技術(shù)來(lái)掃描整個(gè)體積32 是不切實(shí)際的。由于感興趣區(qū)域33典型地包含一些運(yùn)動(dòng)或者流動(dòng)，因此本發(fā)明自動(dòng)將流動(dòng) 區(qū)域從非流動(dòng)區(qū)域分割出來(lái)。該區(qū)域可被分割成任意形狀或者體積，包括但不限于3D切 餅、立方體、任意形狀、形狀的集成，等等。一旦流動(dòng)區(qū)域被識(shí)別，流動(dòng)成像技術(shù)可以被限制 性地應(yīng)用于感興趣區(qū)域。為了將上述執(zhí)行，本發(fā)明的超聲系統(tǒng)10包括“測(cè)量”體積以收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的測(cè)量 系統(tǒng)12。測(cè)量系統(tǒng)12可以以任意方式被執(zhí)行以收集任意類型的可以幫助指示感興趣區(qū)域 33，也就是運(yùn)動(dòng)或者流動(dòng)的“測(cè)量”數(shù)據(jù)。一旦識(shí)別了，可執(zhí)行分割系統(tǒng)18以將信息存儲(chǔ)在 從非流動(dòng)區(qū)域24中勾畫出流動(dòng)區(qū)域22輪廓的運(yùn)動(dòng)圖20。然后這一信息可以被一個(gè)或多 個(gè)應(yīng)用25使用，如以下進(jìn)一步詳細(xì)描述的。盡管將本發(fā)明依照識(shí)別運(yùn)動(dòng)或者流動(dòng)來(lái)大致描 述，但是本發(fā)明可依照檢測(cè)運(yùn)動(dòng)或者流動(dòng)的不存在而執(zhí)行，并且這種實(shí)施例被認(rèn)為落在本 發(fā)明的范圍內(nèi)。實(shí)時(shí)流動(dòng)成像如上所述，有效收集和顯示實(shí)時(shí)流動(dòng)成像數(shù)據(jù)(例如彩色血流多普勒數(shù)據(jù))的能 力受到充分采樣生理機(jī)能所需的最小采集幀或者體積速率(例如，15-lOOHz)的限制。然 而，如果使用流動(dòng)成像來(lái)掃描整個(gè)圖像，這種采集所必需的速率可是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。例如，考 慮圖2中所描述的體積32。體積32大致包括流動(dòng)區(qū)域42和非流動(dòng)區(qū)域44。流動(dòng)區(qū)域42 包括脈管，例如頸動(dòng)脈，同時(shí)非流動(dòng)區(qū)域包括，例如肌肉、脂肪、結(jié)締組織，等等。如果使用 彩色血流多普勒來(lái)掃描整個(gè)圖像，所述彩色血流多普勒要求針對(duì)每個(gè)線的發(fā)射/接收循環(huán) (例如，5-12)的整體，那么無(wú)法維持有效的幀速率，并且混疊誤差和諸如此類可被引入顯示中。因而，不能獲得關(guān)于經(jīng)過(guò)脈管的血流的速率和方向的精確信息。為了將其克服，本發(fā)明首先將圖像分割為流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域，然后將流動(dòng)成像的 使用限制在流動(dòng)區(qū)域，即感興趣區(qū)域。使用圖1中描述的超聲系統(tǒng)10，測(cè)量系統(tǒng)12首先應(yīng) 用于收集“運(yùn)動(dòng)”數(shù)據(jù)以幫助指示運(yùn)動(dòng)或者流動(dòng)。應(yīng)公認(rèn)的是可以收集指示運(yùn)動(dòng)的任意類 型數(shù)據(jù)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，彩色血流多普勒采樣系統(tǒng)14被提供以在一些預(yù)定時(shí)間間 隔，例如每第η幀，從整個(gè)體積32收集彩色流動(dòng)數(shù)據(jù)。在另一示例性實(shí)施例中，可執(zhí)行輪廓 分析系統(tǒng)16以識(shí)別環(huán)繞或者經(jīng)過(guò)其的流動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)是代表性的特征(例如，二尖瓣)。通 過(guò)參考被據(jù)此合并的美國(guó)專利No. 6，447，453公開了這種系統(tǒng)。在這種情況下，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)可 包括圖像內(nèi)一個(gè)或多個(gè)被識(shí)別的輪廓或者樣式。一旦被收集，運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)被分割系統(tǒng)18分析以特定識(shí)別出體積32內(nèi)的哪個(gè)區(qū)域包 含流動(dòng)。流動(dòng)的存在可以以任意已知的方式被識(shí)別。例如，常規(guī)的彩色血流技術(shù)可以被用 于確定圖像內(nèi)的速率，并且可以建立速率閾值以區(qū)分流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域。可選的，圖像信號(hào) 的能量可以被分析以識(shí)別流動(dòng)，并且可以建立能量閾值以區(qū)分流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域。進(jìn)一步 的，在輪廓分析系統(tǒng)16的情況下，分割系統(tǒng)18可包括樣式鑒別系統(tǒng)。因而，某些所識(shí)別的 輪廓可以被鑒別為與流動(dòng)相關(guān)聯(lián)，而其它可以被鑒別為與非流動(dòng)相關(guān)聯(lián)。分割系統(tǒng)18可生成2D幀或者3D體積形式并指示流動(dòng)區(qū)域22和非流動(dòng)區(qū)域24的 運(yùn)動(dòng)圖20。然后這一運(yùn)動(dòng)圖20可以被各種應(yīng)用25利用。在這一示例性應(yīng)用中，運(yùn)動(dòng)圖可 以被流動(dòng)成像采集系統(tǒng)26利用來(lái)將流動(dòng)成像限制在體積32內(nèi)的所識(shí)別的感興趣區(qū)域33。 圖像的非流動(dòng)部分可以用標(biāo)準(zhǔn)灰度成像來(lái)掃描。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，流動(dòng)采集系統(tǒng)26可以包括控制系統(tǒng)27，其告知圖像采集 系統(tǒng)11只針對(duì)圖像32內(nèi)的感興趣區(qū)域33來(lái)使用彩色血流多普勒掃描，并針對(duì)非流動(dòng)區(qū)域 使用灰度掃描?？刂葡到y(tǒng)27可以例如包括用于基于彩色流動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)自動(dòng)設(shè)置焦點(diǎn)區(qū)域位 置的系統(tǒng)，和用于基于彩色數(shù)據(jù)中峰值運(yùn)動(dòng)信號(hào)的位置來(lái)自動(dòng)設(shè)置圖像深度，以將高密度 數(shù)據(jù)的收集限制在感興趣區(qū)域33的系統(tǒng)。雖然參照彩色血流多普勒掃描來(lái)描述了這一實(shí) 施例，但是可利用任意成像技術(shù)，例如彩色、B-FL0W、能量運(yùn)動(dòng)成像、組織多普勒成像、脈沖 波、連續(xù)波，等等。由于流動(dòng)數(shù)據(jù)收集被限制于相對(duì)小的感興趣區(qū)域33，因此可以有效實(shí)現(xiàn) 針對(duì)那一特定區(qū)域的實(shí)時(shí)2D或者3D彩色成像(即，可以維持適當(dāng)?shù)牟杉俾?。流動(dòng)采集系統(tǒng)26可以調(diào)整一組采集參數(shù)以有效掃描感興趣區(qū)域33。這種參數(shù)可 以包括，例如B型線密度、彩色流動(dòng)線密度、脈沖重復(fù)頻率，以及整體長(zhǎng)度。顯然的是，相對(duì)于例如作出對(duì)速率的精確估計(jì)，測(cè)量系統(tǒng)12只與檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的存在 有關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，可利用(1)在圖像32中呈現(xiàn)的相對(duì)低的空間頻率采樣；(2)相對(duì) 于形成圖像的典型掃描線密度而言相對(duì)低的掃描線密度(即，每毫米或者度的線)；和/或 (3)比正常更低的每線發(fā)射/接收循環(huán)的整體或者數(shù)量(例如，2或3)來(lái)執(zhí)行測(cè)量系統(tǒng)。因 此，測(cè)量系統(tǒng)12通?？衫孟嚓P(guān)非定量分析，該分析的性質(zhì)對(duì)于臨床流動(dòng)成像將潛在地是 不適當(dāng)?shù)摹？蛇x的，測(cè)量系統(tǒng)12可利用很高的空間密度掃描和/或高敏感掃描來(lái)作為收集運(yùn) 動(dòng)數(shù)據(jù)的手段。雖然這種處理將花費(fèi)額外的時(shí)間，但是它只需要被完成一次(或者相對(duì)不 經(jīng)常的)以精確地捕獲圖像內(nèi)的流動(dòng)場(chǎng)。控制系統(tǒng)27也可以包括跟蹤系統(tǒng)，其允許測(cè)量系統(tǒng)18以連續(xù)方式偶爾自動(dòng)地重
15新測(cè)量圖像以解釋被成像事物的運(yùn)動(dòng)、換能器的運(yùn)動(dòng)，等等。因而，可以作出實(shí)施調(diào)整，例如 每第η幀，以確保對(duì)流動(dòng)和非流動(dòng)區(qū)域的適當(dāng)跟蹤?？蛇x的，可利用一鍵推動(dòng)系統(tǒng)以允許技 術(shù)人員手動(dòng)決定何時(shí)收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。此外，一旦目標(biāo)體積32已經(jīng)被分割，就可更具體的應(yīng)用進(jìn)一步的成像以，例如用 標(biāo)準(zhǔn)B型掃描對(duì)大致非流動(dòng)區(qū)域成像，并用目標(biāo)彩色流動(dòng)對(duì)血管流動(dòng)區(qū)域成像。這一方法 的最終結(jié)果是幀速率的重大改進(jìn)。另外，可見的圖像通過(guò)減少了不必要流動(dòng)脈沖的發(fā)射而 受益，而用戶通過(guò)流動(dòng)區(qū)域的自動(dòng)分離而受益。針對(duì)使用分割數(shù)據(jù)的進(jìn)一步應(yīng)用可包括自動(dòng)調(diào)整成像采集系統(tǒng)11增益的斑塊/ 雜波分析系統(tǒng)28。在用一些低水平回波對(duì)脈管成像時(shí)，確定這種回波是否源自軟斑塊，或者 源自雜波(即，混響)將是有益的。如果回波源自斑塊，那么自動(dòng)提高2D增益以使得斑塊 更加可見將是有用的。另一方面，如果低水平回波源自雜波，那么自動(dòng)降低總增益將是有用 的。只使用灰度數(shù)據(jù)時(shí)，確定這些低水平回波的類型是困難的。為了將其解決，本發(fā)明提供斑塊/雜波分析系統(tǒng)28。當(dāng)?shù)退交夭ǔ霈F(xiàn)在脈管內(nèi) 部時(shí)，為了區(qū)分斑塊和雜波，可以分析出現(xiàn)在與低水平回波相同位置的運(yùn)動(dòng)信號(hào)。如果沒有 流動(dòng)信號(hào)，那么低水平回波很可能是斑塊，并且執(zhí)行增益的提高以高亮那些回波?？蛇x的， 如果流動(dòng)出現(xiàn)在低水平回波存在的位置，那么回波很可能是雜波或者混響，于是自動(dòng)傳送 增益的降低以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)雜波抑制。此外，分割數(shù)據(jù)可被任意其它成像優(yōu)化30利用。例如，在如血管成像的區(qū)域中，其 中感興趣的對(duì)象是其內(nèi)部無(wú)回聲的脈管，超聲系統(tǒng)傾向于切斷周圍肌肉組織。這意味著盡 管肌肉層被適當(dāng)增益，但脈管壁被過(guò)增益或者增益不足。此外，在過(guò)增益的情況下，雜波被 引入內(nèi)腔。超聲醫(yī)師通常不關(guān)心肌肉組織的顯示而只關(guān)注脈管壁和內(nèi)部。在這種情況下， 圖20能夠被用于在可被輸入至優(yōu)化算法的常規(guī)2D幀中限定以脈管為中心的緊湊感興趣區(qū) 域。當(dāng)優(yōu)化作用于這一緊湊區(qū)域時(shí)，來(lái)自超出脈管的外部肌肉層的回波可以被排除，因此減 少了來(lái)自肌肉組織的明亮或者黑暗回波不適當(dāng)?shù)赜绊?D回波在脈管壁或者內(nèi)部的優(yōu)化?；仡櫺苑治鋈缟纤?，回顧性分析的重要潛在應(yīng)用涉及例如心臟病學(xué)的領(lǐng)域，其中挑戰(zhàn)是精 確地采集數(shù)據(jù)，例如環(huán)繞心臟瓣膜的頻譜多普勒數(shù)據(jù)。如上所述，為了回顧性分析所收集的 頻譜多普勒數(shù)據(jù)，重要的是樣本體積應(yīng)被布置在感興趣的點(diǎn)處從而使感興趣數(shù)據(jù)可以被精 確和準(zhǔn)確地捕獲，例如，典型的多普勒樣本體積是直徑Imm并且長(zhǎng)3mm。這一處理典型地在 冗長(zhǎng)的檢查期間完成，因?yàn)闃颖倔w積的布置對(duì)于被研究的瓣膜是特定的，并且對(duì)于患者也 是特定的。利用回顧性分析的應(yīng)用的示例性實(shí)施例進(jìn)一步參照?qǐng)D3-5描述，其描述了在3D 體積62內(nèi)的心臟40的掃描。本發(fā)明利用以上描述的概念來(lái)自動(dòng)執(zhí)行收集頻譜多普勒數(shù)據(jù)的樣本體積以用于 回顧性分析的處理。為了將其實(shí)現(xiàn)，超聲系統(tǒng)10的測(cè)量系統(tǒng)12被利用來(lái)收集運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。一 旦被收集，分割系統(tǒng)18能夠特定識(shí)別和繪制流動(dòng)位置，也就是感興趣的點(diǎn)。最后，流動(dòng)采集 系統(tǒng)26可以被利用來(lái)獲得包含感興趣點(diǎn)處的頻譜多普勒數(shù)據(jù)的樣本體積，該樣本體積可 以被存儲(chǔ)以用于稍后的分析。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，基于對(duì)感興趣點(diǎn)的識(shí)別，自動(dòng)確定在體積采集中的觀 察方向，并且頻譜多普勒數(shù)據(jù)被沿著那一觀察方向在多個(gè)范圍處軸向采集。另外，也可以合并多線波束形成的使用，其提供了多個(gè)觀察方向，環(huán)繞同一點(diǎn)或者潛在的任意觀察方向。為 了說(shuō)明這一技術(shù)，圖3示出了使用實(shí)時(shí)超聲成像被成像為體積62的心臟40。典型地，技術(shù)人員從不同視角采集一系列的2D圖像以幫助在他們心中重建3D視 圖。3D的目的是在相對(duì)短的時(shí)間內(nèi)對(duì)樣本體積的完全采集。然而，對(duì)于繼續(xù)是要求高流動(dòng)敏 感性和高時(shí)間分辨的超聲檢查的重要部分的頻譜多普勒而言，并沒有3D的等效。因?yàn)轭l譜 多普勒由詢問(實(shí)質(zhì)上)空間上的點(diǎn)組成，技術(shù)人員要求技能和時(shí)間以獲得特定數(shù)據(jù)。本發(fā) 明通過(guò)自動(dòng)采集覆蓋了比感興趣的單獨(dú)點(diǎn)更大的區(qū)域的頻譜多普勒數(shù)據(jù)的“采集體積”(包 括相位信息)而解決這一問題。這允許技術(shù)人員不那么熟練，并且仍然在采集體積內(nèi)獲取 感興趣的點(diǎn)。然后回顧性的，技術(shù)人員或者控制系統(tǒng)27可以識(shí)別采集體積內(nèi)的樣本體積， 并生成感興趣的樣本體積的頻譜多普勒。用于實(shí)現(xiàn)其的一個(gè)方法包括從幾個(gè)“范圍門”中 捕獲所接收的數(shù)據(jù)，并獨(dú)立分析每一個(gè)以導(dǎo)出相關(guān)聯(lián)的頻譜數(shù)據(jù)。這一套方法在美國(guó)專利 No. 5，365，929中描述，其通過(guò)參考被據(jù)此合并。由于頻譜數(shù)據(jù)所期望的樣本體積的準(zhǔn)確范 圍/深度是不確定的，因此數(shù)據(jù)在比正常范圍更大的范圍內(nèi)捕獲。實(shí)際的樣本體積可以稍 后回顧性地限定。為了確定適當(dāng)?shù)挠^察方向，感興趣的區(qū)域(例如瓣膜)必須被自動(dòng)識(shí)別。識(shí)別 瓣膜的一個(gè)方法是使用測(cè)量系統(tǒng)12來(lái)將運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)識(shí)別為高速率流動(dòng)區(qū)域。這可以用3D 彩色多普勒?qǐng)D像來(lái)完成，其將生成運(yùn)動(dòng)圖20來(lái)指示流動(dòng)在哪里發(fā)生。以上參照美國(guó)專利 No. 6，447，453描述的另一方法利用輪廓分析系統(tǒng)來(lái)識(shí)別運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，例如使用樣式鑒別來(lái)檢 測(cè)二尖瓣。一旦被識(shí)別，觀察方向和掃描線的范圍可以由控制系統(tǒng)27自動(dòng)確定。圖4示出了具有自動(dòng)布置的采集線48的二尖瓣46。注意到在這一情況下，針對(duì)包 括左心室和左心房的采集體積50來(lái)采集數(shù)據(jù)以確保足夠的數(shù)據(jù)可用于回顧性分析。也注 意到隨著心臟根據(jù)心臟循環(huán)而運(yùn)動(dòng)，多普勒成像視線的位置可以由控制系統(tǒng)27的跟蹤特 征自動(dòng)重新定位。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，如圖5所圖示，多普勒數(shù)據(jù)的采集體積可以通過(guò)使用多線 波束形成而被擴(kuò)展為圓錐形區(qū)域52。多線波束形成是用于從一個(gè)發(fā)射事件(例如，波束) 接收(聚焦和引導(dǎo))多于一個(gè)接收波束的技術(shù)。這種處理在美國(guó)專利No. 6，471，650B2中 描述，其通過(guò)參考被據(jù)此合并。在這一情況下，多線束(例如，2X2或者4X4)覆蓋了環(huán)繞 開口 46的感興趣的有限值。該采集將以如此方式存儲(chǔ)所接收的數(shù)據(jù)從而使相位信息得以 保存(例如射頻數(shù)據(jù)或者基帶IQ數(shù)據(jù)等等)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)采集體積的靈活回顧性檢閱?？衫斫獾氖窃诖嗣枋龅南到y(tǒng)、功能、機(jī)構(gòu)、方法和模塊可以用硬件、軟件或者硬件 和軟件的組合來(lái)執(zhí)行。它們可由適于執(zhí)行在此描述方法的任意類型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者其它設(shè) 備執(zhí)行。硬件和軟件的典型組合可是具有計(jì)算機(jī)程序的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)被下載并執(zhí)行 時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序如此控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以使其執(zhí)行在此描述的方法?？蛇x的，可使用專用的 計(jì)算機(jī)，其包含專用硬件以執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明功能任務(wù)。本發(fā)明也可以嵌入計(jì)算機(jī)程 序產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括能夠執(zhí)行在此描述的方法和功能的所有特征，并且當(dāng)被下載至計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)時(shí)，該產(chǎn)品能夠執(zhí)行這些方法和功能。在本文中，計(jì)算機(jī)程序、軟件程序、程序、程序產(chǎn) 品或者軟件意味著一組指令的任意語(yǔ)言、代碼或者注釋的任意表達(dá)，該指令旨在使得具有 信息處理能力的系統(tǒng)直接或者在以下的任一或者兩者之后執(zhí)行具體功能(a)轉(zhuǎn)換為另一 語(yǔ)言，代碼或者注釋；和/或(b)以不同材料形式復(fù)制。
出于圖示和描述的目的，提出了對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的前述描述。它們不旨在是 詳盡的，或者將本發(fā)明限制在所公開的準(zhǔn)確形式，并且根據(jù)以上教導(dǎo)，很多修改和變型很明 顯是可能的。這種對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的這種修改和變型旨在包含于如所附權(quán) 利要求書所定義的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種成像系統(tǒng)，包括診斷超聲前端模塊，所述前端模塊包括換能器；機(jī)器人爪；以及控制器，其與所述前端模塊及所述機(jī)器人爪各自電耦合，所述控制器配置為使用所述機(jī)器人爪來(lái)相對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)移動(dòng)所述換能器，包括其中，所述控制器以反饋控制模式可操作地檢測(cè)從所述前端模塊接收的所采集圖像或者數(shù)據(jù)集中的關(guān)鍵屬性，基于所述關(guān)鍵屬性的檢測(cè)來(lái)計(jì)算對(duì)所述換能器的位置的期望調(diào)整，并使用所述機(jī)器人爪來(lái)施加所期望的位置調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，還包括與所述控制器電耦合的用戶控制，所述用戶 控制配置為允許用戶使用觸覺反饋來(lái)操作所述機(jī)器人爪。
3.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述控制器合并了反饋控制機(jī)構(gòu)，所述反饋控 制機(jī)構(gòu)施加所述換能器的大的平移以跟隨通過(guò)圖像分析而檢測(cè)的解剖結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述控制器合并了反饋控制機(jī)構(gòu)，所述反饋控 制機(jī)構(gòu)直接響應(yīng)于所檢測(cè)的關(guān)鍵屬性來(lái)施加所述換能器的小的平移。
5.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述控制器合并了反饋控制機(jī)構(gòu)，所述反饋控 制機(jī)構(gòu)經(jīng)由距預(yù)定義位置的小擾動(dòng)來(lái)施加所述換能器的小的平移。
6.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述控制器合并了波束形成控制。
7.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述控制器合并了使用觸覺反饋的機(jī)器人爪 的粗略和精細(xì)控制。
8.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述控制器合并了所施加力的感應(yīng)和反饋以 調(diào)制通過(guò)所述機(jī)器人爪經(jīng)由所述換能器施加給患者的力。
9.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述機(jī)器人爪包括集成的力傳感器，其與所述 控制器電耦合并用于將所述換能器定向并放置在所述患者身上或其體內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，還包括與所述控制器電耦合并包括用戶接口的診 斷成像系統(tǒng)后端模塊。
11.如權(quán)利要求10所述的成像系統(tǒng)，還包括掃描控制接口處理器，其與所述前端模塊、 所述控制器和所述后端模塊電耦合。
12.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，還包括與所述前端模塊和所述控制器電耦合的掃 描控制接口處理器。
13.一種用于調(diào)整換能器相對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)的位置的方法，所述方法包括使用所述換能器來(lái)采集與所述解剖結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的圖像或者數(shù)據(jù)集；檢測(cè)所采集的圖像或者數(shù)據(jù)集中的關(guān)鍵屬性；基于所述關(guān)鍵屬性的檢測(cè)來(lái)計(jì)算對(duì)所述換能器的位置的期望調(diào)整；以及根據(jù)所述期望調(diào)整來(lái)重新定位所述換能器。
14.如權(quán)利要求13所述的用于調(diào)整換能器的位置的方法，其中，根據(jù)所述期望調(diào)整來(lái) 重新定位所述換能器包括使用機(jī)器人爪來(lái)重新定位所述換能器。
15.如權(quán)利要求13所述的用于調(diào)整換能器的位置的方法，其中，根據(jù)所述期望調(diào)整來(lái) 重新定位所述換能器包括施加所述換能器的大的平移以跟隨通過(guò)圖像分析而檢測(cè)的解剖 結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求13所述的用于調(diào)整換能器的位置的方法，其中，根據(jù)所述期望調(diào)整來(lái) 重新定位所述換能器包括直接響應(yīng)于所檢測(cè)的關(guān)鍵屬性來(lái)施加所述換能器的小的平移。
17.如權(quán)利要求13所述的用于調(diào)整換能器的位置的方法，其中，根據(jù)所述期望調(diào)整來(lái) 重新定位所述換能器包括經(jīng)由距預(yù)定義位置的小擾動(dòng)來(lái)施加所述換能器的小的平移。
全文摘要
一種成像系統(tǒng)包括診斷超聲前端模塊，該前端模塊包含換能器；機(jī)器人爪(2)；以及與該前端模塊及該機(jī)器人爪各自電耦合的控制器(4)。該控制器配置為使用該機(jī)器人爪來(lái)相對(duì)于解剖結(jié)構(gòu)移動(dòng)該換能器，包括其中該控制器以反饋控制模式可操作地檢測(cè)從該前端模塊接收的所采集圖像或者數(shù)據(jù)集的關(guān)鍵屬性，基于該關(guān)鍵屬性檢測(cè)來(lái)計(jì)算對(duì)該換能器的位置的期望調(diào)整，并使用該機(jī)器人爪來(lái)施加所期望的位置調(diào)整。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101896123SQ200880120225
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
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