用于超聲狹窄評估的自動雙平面-pw工作流程的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)診斷系統(tǒng)，并且具體涉及用于評估通過狹窄血管或在心血管系統(tǒng)中的其他點(diǎn)處的血流的診斷超聲系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多標(biāo)準(zhǔn)血管超聲檢查中的重要程序是獲得對動脈狹窄或收縮的評估。這通常使用彩色多普勒以找到狹窄和使用PW-多普勒以測量峰值流速來進(jìn)行評估，所述峰值流速與狹窄的程度相關(guān)。盡管這是用于評估血管狹窄的很好建立的工作流程，但是其受到臨床用戶周知的許多限制。首先，具有涉及的許多手動步驟，所述手動步驟要求有經(jīng)驗(yàn)的用戶以便成功地執(zhí)行它們，并且也能夠要求大量的時間。另外，由于用戶僅僅能夠借助于彩色多普勒顯示器將血管血流可視化在一個二維(2D)圖像平面中，所述程序要求通過手動傾斜超聲探頭來重新放置所述超聲探頭，以準(zhǔn)確地將峰值速度血流的位置可視化。對于用戶很難確保她實(shí)際上與峰值速度血流對齊。有經(jīng)驗(yàn)的用戶利用多普勒音頻來盲目地在圖像的垂直平面中定位最高狹窄位點(diǎn)。這很費(fèi)時間，并且當(dāng)對齊不精確時，也能夠?qū)е虏粶?zhǔn)確的峰值速度測量。最后，當(dāng)在一個平面僅僅看見血管時，也很難確保角度校正是正確的，所述角度校正試圖在血流方向與多普勒線之間設(shè)置最優(yōu)角度(并且要求確定實(shí)際流速)。不準(zhǔn)確的角度校正能夠?qū)е虏徽_的峰值速度測量的可能性，以及在重復(fù)測量、不同用戶和不同實(shí)驗(yàn)室之間的不一致結(jié)果。因此，期望提供克服誤差、不準(zhǔn)確以及程序性困難的這些來源的用于血管程序的超聲工作流程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的原理，描述了診斷超聲系統(tǒng)和工作流程，其中，同時采集并顯示在不同取向處的兩個成像平面。所述兩個平面是身體中的交叉圖像平面，所述交叉圖像平面使得能夠可視化在調(diào)查中的狹窄或位點(diǎn)和在一個平面中的角度校正以及在兩個平面中的獨(dú)立多普勒采樣體積(SV)安放。描述了半自動化實(shí)施方式，其中，兩個圖像平面自動調(diào)節(jié)其相對取向，以維持在兩個平面中的采樣體積的可視化。在自動實(shí)施方式中，自動執(zhí)行對工作流程的多個步驟的優(yōu)化。
【附圖說明】
[0004]在附圖中:
[0005]圖1以方框圖的形式圖示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的超聲診斷成像系統(tǒng)。
[0006]圖2圖示了用于常規(guī)超聲狹窄評估檢查的超聲顯示屏。
[0007]圖3圖示了典型的超聲狹窄評估檢查的工作流程。
[0008]圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的用于超聲狹窄評估檢查的超聲顯示屏。
[0009]圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的原理的超聲狹窄評估檢查的工作流程。
[0010]圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的原理的高度自動化的超聲狹窄評估檢查的工作流程。
【具體實(shí)施方式】
[0011]首先參考圖1，以方框圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)建的超聲系統(tǒng)。超聲探頭10包含換能器元件的換能器陣列12，所述換能器陣列12將超聲波發(fā)射到身體中并且接收返回的回波信號。將發(fā)射的波指向射束或掃描線中以詢問身體中的感興趣區(qū)域。一維陣列能夠用于在單個平面上發(fā)射射束以用于二維成像。對于根據(jù)本發(fā)明的狹窄評估檢查，探頭10是矩陣陣列探頭，所述矩陣陣列探頭具有被耦合到探頭微射束形成器502的換能器元件500的二維陣列。矩陣陣列探頭能夠用于在身體的體積區(qū)域上發(fā)射射束以用于三維成像。如下文更加全面地解釋的，通過探頭能夠在不同的方向上操控和聚焦所述射束，以詢問在特定位置中的組織或在特定方向上的血流。如在美國專利6709394 (Frisa等人)中所描述的，對于本發(fā)明的工作流程，矩陣陣列探頭可以以雙平面模進(jìn)行操作，其中，同時掃描在三維區(qū)域中的兩個交叉平面，并且對其進(jìn)行成像。由射束形成器控制器16提供對射束的關(guān)于發(fā)射和接收的控制和處理，其控制微射束形成器502和系統(tǒng)射束形成器14以適當(dāng)?shù)匕l(fā)射所形成的射束，并且將通過延遲和匯總所接收信號射束形成為相干回波信號。在圖1中所示的兩級射束形成系統(tǒng)中，通過微射束形成器執(zhí)行對接收信號的部分射束形成，并且通過系統(tǒng)射束形成器執(zhí)行對射束形成處理的完成。射束形成器能夠控制換能器陣列，以在期望的圖像平面上掃描射束，例如，并且在圖像平面的區(qū)上重復(fù)地掃描射束，其中，將以適于存在于身體的所述區(qū)域中的流速的脈沖重復(fù)頻率(PRF)來評估血流。
[0012]正交帶通濾波器18將回波信號處理成正交I和Q分量。單獨(dú)分量由多普勒角度估計器20使用，以估計在多普勒詢問要被執(zhí)行的點(diǎn)處的多普勒信號的相位或頻率移位。B模式檢測器22使用I和Q分量，以通過采取I和Q分量的平方和的平方根來執(zhí)行組織圖像的B模式檢測。在空間基礎(chǔ)上由B模式圖像處理器24處理所檢測的回波強(qiáng)度，以形成身體中的組織的二維或三維圖像，所述二維或三維圖像由顯示處理器36處理以用于顯示，并且在顯示屏52上被顯示。
[0013]由多普勒角度估計器20產(chǎn)生的在圖像平面中的位置處的多普勒頻率能夠被直接映射到在那些位置處的血流的速度值。該多普勒數(shù)據(jù)被耦合到彩色血流處理器30，所述彩色血流處理器30將所述數(shù)據(jù)在空間上處理成二維或三維圖像格式，在所述二維或三維圖像格式中，所述速度值被顏色編碼。由顯示處理器36將該多普勒彩色圖疊加在空間上對應(yīng)的B模式圖像上，以通過顏色編碼來圖示正在發(fā)生血流的解剖結(jié)構(gòu)中的位置以及所述血流的速度和方向。來自圖像中的具體點(diǎn)的多普勒數(shù)據(jù)(其是通過將采樣體積SV安放在圖像中的所述位置來選擇的)被耦合到譜多普勒處理器32，所述譜多普勒處理器32產(chǎn)生在所述點(diǎn)處的流速隨著時間的變化和分布的譜顯示。將譜多普勒顯示轉(zhuǎn)發(fā)到顯示處理器36以用于處理，并且在顯示屏52上顯示譜多普勒顯示。
[0014]對于本發(fā)明的狹窄檢查工作流程，來自彩色血流處理器30的彩色血流數(shù)據(jù)和優(yōu)選地來自B模式處理器24的在空間上對應(yīng)的B模式的數(shù)據(jù)被耦合到彩色盒位置和操控角度處理器40。彩色盒位置和操控角度處理器控制彩色血流圖像的設(shè)定和特征的自動化，包括適當(dāng)?shù)胤胖貌噬校O(shè)定多普勒射束的多普勒角度，定位在所述圖像中的采樣體積SV以及用于多普勒角度校正的血流角度光標(biāo)的適當(dāng)放置。為了控制多普勒角度，彩色盒位置和操控角度處理器被耦合到射束形成器控制器16，以控制多普勒射束方向。通過在用戶控制面板50上設(shè)定控制來提供對彩色盒位置和操控角度處理器的設(shè)置和控制。通過圖形處理器34提供由彩色盒位置和操控角度處理器控制的功能的圖形顯示，例如，彩色盒的輪廓、采樣體積圖形以及血流角度光標(biāo)，所述圖形處理器34被耦合到顯示處理器36，以將所述圖形疊加在超聲圖像上。在美國專利申請系列號61/541353，標(biāo)題為ULTRASOUND SYSTEM WITHAUTOMATED DOPPLER FLOW SETTINGS，并且在2011年9月30日提交的申請中更加全面地描述了彩色盒位置和操控角度處理器40的操作。
[0015]圖2示出了根據(jù)當(dāng)前的實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的用于實(shí)施狹窄評估檢查的典型的彩色血流/譜多普勒雙圖像的超聲系統(tǒng)顯示。二維(2D)解剖結(jié)構(gòu)的超聲圖像60在屏幕的頂部處，并且譜多普勒顯示62在屏幕的底部處。在彩色盒70內(nèi)部完成多普勒詢問，并且在該盒內(nèi)部顯示彩色血流圖像。以沒有彩色多普勒疊加的B模式灰度階度示出了在彩色盒70外部的圖像的周圍部分。使用彩色盒勾畫要執(zhí)行多普勒的區(qū)域，并且在彩色盒外部不執(zhí)行用于多普勒全體采集的重復(fù)多普勒發(fā)射。將多普勒發(fā)射局限到僅僅彩色盒消除了在盒外部的重復(fù)線詢問的需要，并且因此限制對產(chǎn)生圖像所需要的發(fā)射-接收循環(huán)的總數(shù)目，從而減少采集圖像所需要的時間，這提高了顯示的實(shí)時幀速率。沿著射束方向線68發(fā)射和接收用于譜多普勒數(shù)據(jù)的多普勒射束，并且在射束方向線上從采樣體積SV返回的回波中采集用于譜多普勒顯示的數(shù)據(jù)。將用于角度校正的多普勒血流方向光標(biāo)66與血管64的縱向取向?qū)R，并且因此大體上與血管中的血流方向平行，并且多普勒操控角度是彩色盒70和射束方向線68的垂直角度，其通常平行于彼此。在該范例中，設(shè)置多普勒操控角度被設(shè)定到與血管64的縱向方向大約成60°角度。
[0016]在如在圖2中所示出的雙多普勒顯示的幫助下，如由圖3的工作流程示出的，典型的超聲狹窄檢查繼續(xù)進(jìn)行。首先，如在步驟80處所指示的，將超聲系統(tǒng)設(shè)定到彩色多普勒模式，以在彩色多普勒圖像60中對血管64中的狹窄的位點(diǎn)進(jìn)行成像。在步驟81中，通過將采樣體積SV放置在血管64上并且調(diào)節(jié)彩色多普勒操控角度、彩色盒70的縱向角度來優(yōu)化彩色多普勒圖像。然后在步驟82中，如由在彩色多普勒階度61上與更高的速度相關(guān)聯(lián)的顏色所表示的，臨床醫(yī)生檢查所述圖像以搜索在血管64中的最高速度的血流。在步驟83中，臨床醫(yī)生將探頭10傾斜，同時繼續(xù)努力觀察彩色多普勒圖像，以確保圖像的掃描平面在峰值流速的位置處與血管64交叉。由于掃描平面的每個變化呈現(xiàn)在新圖像中的新的多普勒值(與先前看到的在其他平面中的顏色相比，所述新的圖像中的新的多普勒值必須被仔細(xì)地檢查以保證峰值速度顏色存在于所述圖像中)，因此這實(shí)質(zhì)上是盲目的搜索。如在步驟84中所指示的，一旦臨床醫(yī)生確信她正在對峰值速度位置進(jìn)行成像，則激活PW(脈沖波)多普勒模式以顯示PW多普勒射束方向線68，并且放置所述線，并且在圖像中的峰值速度位置處在所述線上安放多普勒采樣體積SV。由于正在對新的圖像平面進(jìn)行成像，因此可以必須重復(fù)對彩色多普勒圖像的優(yōu)化(步驟81)。現(xiàn)在開始對PW多普勒譜