專利名稱：超聲波診斷裝置、超聲波圖像處理裝置以及超聲波圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波診斷系統(tǒng)和用于超聲波成像的系統(tǒng)和方法，其中估計(jì)生物組織諸如心肌的速度，并處理該估計(jì)的速度信息以輸出該組織的局部運(yùn)動(dòng)信息，從而提供對(duì)醫(yī)療診斷有用的信息，更具體而言，本發(fā)明涉及一種通過(guò)自動(dòng)地檢測(cè)心臟收縮結(jié)束期相位減少操作的時(shí)間和勞動(dòng)的方法。
背景技術(shù)：
通常，生物組織的功能的客觀和定量評(píng)估對(duì)于診斷生物組織諸如心肌是非常重要的。使用超聲波成像系統(tǒng)的診斷成像還嘗試各種各樣主要用于作為實(shí)例的心臟的定量評(píng)估。典型的實(shí)例是組織跟蹤成像(TTI)方法(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。這種TTI方法允許使用組織速度通過(guò)局部壁運(yùn)動(dòng)指標(biāo)諸如畸變和位移進(jìn)行定量的評(píng)估。
如在專利文獻(xiàn)1中所描述，為了使用組織速度發(fā)現(xiàn)畸變或位移，需要時(shí)間積分。由于時(shí)間積分的結(jié)果取決于積分的區(qū)間(時(shí)間)，因此將會(huì)很容易明白設(shè)置該區(qū)間的重要性。
特別重要的是開(kāi)始相位。當(dāng)積分開(kāi)始相位是例如位于心臟舒張結(jié)束期相位中，能夠分析心臟收縮的畸變和位移。關(guān)注于畸變，在心臟收縮期間正常的心肌在壁厚的方向(短軸)變厚，并沿著長(zhǎng)軸縮短。相反，當(dāng)積分開(kāi)始相位位于心臟收縮結(jié)束期相位時(shí)，能夠分析心臟舒張的畸變和位移。而且關(guān)注于畸變，在心臟舒張期間正常的心肌在壁厚的方向(短軸)變薄，并沿長(zhǎng)軸伸展。
而且，積分結(jié)束時(shí)間是相對(duì)于開(kāi)始時(shí)間相位次重要的，它作為反映在指定的區(qū)間諸如心臟收縮期和心臟舒張期中畸變和位移的最終狀態(tài)的時(shí)間相位。具體而言，最為普遍的方法將是在心臟收縮結(jié)束期相位中，分析通過(guò)對(duì)心臟收縮的時(shí)間積分而得到的整個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以及在心臟舒張結(jié)束期相位中，分析通過(guò)對(duì)心臟舒張的時(shí)間積分而得到的整個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
為了給各種應(yīng)用確定心臟收縮或心臟舒張的積分區(qū)間，必須盡可能精確地提供心臟舒張結(jié)束期相位和心臟收縮結(jié)束期相位。為了增強(qiáng)分析處理的簡(jiǎn)化，期望自動(dòng)地設(shè)置心臟舒張結(jié)束期相位和心臟收縮結(jié)束期相位這兩個(gè)時(shí)間相位。而且，在JP-A-2003-175041中公開(kāi)了畸變的單極顯示技術(shù)，例如作為除了在心臟收縮和心臟舒張的每一相位區(qū)間中設(shè)置積分區(qū)間之外的另一個(gè)獨(dú)特的應(yīng)用設(shè)置。實(shí)現(xiàn)精確且簡(jiǎn)單的時(shí)間相位設(shè)置還對(duì)畸變單極顯示非常有用。
從心臟舒張結(jié)束期相位和心臟收縮結(jié)束期相位中，能夠自動(dòng)地檢測(cè)心臟舒張結(jié)束期相位作為心電圖中的R波相位。另一方面，從心電圖中不能容易地檢測(cè)出心臟收縮結(jié)束期相位；但是，以下的自動(dòng)設(shè)置技術(shù)是公知的。
利用近來(lái)廣泛流行的應(yīng)力回波包(package)，通常從一系列運(yùn)動(dòng)圖像中只切出心臟收縮并對(duì)其分析。在這種情況下，能根據(jù)R波設(shè)置指定的區(qū)間(持續(xù)時(shí)間DT[秒])。具體而言，DT相位對(duì)應(yīng)于心臟收縮結(jié)束期相位。已知DT根據(jù)心率(HR)[bpm]而變化(通常隨著HR增加，DT減小)。因此，用戶通常不能將DT設(shè)置為用于每一HR的表。
盡管有這種設(shè)計(jì)的應(yīng)力回波包，需要用于設(shè)置心臟收縮結(jié)束期相位的精確度太低而不能提前通過(guò)預(yù)定的時(shí)間唯一地確定。因而，由于它不具有對(duì)例如信號(hào)源運(yùn)動(dòng)確定的結(jié)構(gòu)，所以它必然不是一種用于心臟收縮結(jié)束期相位的高精度設(shè)置方法。所以，就自動(dòng)設(shè)置用于發(fā)現(xiàn)畸變或位移的時(shí)間積分的區(qū)間來(lái)說(shuō)，這種方法具有低的時(shí)間精度的缺點(diǎn)。
而且，近來(lái)公開(kāi)了(例如，參考專利文獻(xiàn)2)通過(guò)自動(dòng)輪廓跟蹤(ACT)方法使用心腔體積/面積或心臟聲音圖自動(dòng)識(shí)別心臟收縮結(jié)束期相位的技術(shù)。如該文獻(xiàn)中所示，通常已知了“臨床術(shù)語(yǔ)中的心臟收縮結(jié)束期相位是當(dāng)在心音圖上產(chǎn)生第二聲音時(shí)的時(shí)間”。但是，難以根據(jù)具有許多急劇變化的心音圖波形唯一穩(wěn)定地檢測(cè)該第二聲音，并且存在一些情形，其中在檢查時(shí)不是總能提供心音圖(因?yàn)樵S多心臟超聲波檢查只使用心音圖作為參考信號(hào))。ACT方法實(shí)現(xiàn)的該技術(shù)公開(kāi)了通過(guò)從自動(dòng)檢測(cè)的心內(nèi)膜的位置信息估計(jì)心腔的面積或體積，“發(fā)現(xiàn)心臟收縮結(jié)束期相位作為其中最小化心腔的面積或體積的時(shí)間相位”。

發(fā)明內(nèi)容
但是，這種ACT方法不能應(yīng)用于不清楚繪制心腔的橫斷面諸如左心室的縱向圖像。為了增加發(fā)現(xiàn)心臟收縮結(jié)束期相位的時(shí)間精度，優(yōu)選地獲得具有較高精度的心腔體積。但是，只有一個(gè)橫斷面允許定義僅僅一個(gè)區(qū)域，從而難以保證精確的體積。通常需要多個(gè)參考橫斷面來(lái)獲得高精度的體積。這在技術(shù)上是復(fù)雜的，因此降低了簡(jiǎn)單性。所以，ACT方法不能增加精度并在設(shè)置橫斷面方面缺少可操作性，這是因?yàn)槠湎拗朴诳色@得的橫斷面。
考慮上述情形產(chǎn)生了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的是提供超聲波診斷系統(tǒng)和用于超聲波成像的系統(tǒng)和方法，其能夠簡(jiǎn)單并高精度地自動(dòng)檢測(cè)用于在通常的心臟超聲波檢查法中使用的所有橫斷面圖像的心臟收縮結(jié)束期相位。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面提供的超聲波診斷系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)有關(guān)周期性重復(fù)收縮和舒張的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的時(shí)間序列的速度信息；和估計(jì)單元，用于基于該時(shí)間序列的速度信息，估計(jì)一個(gè)周期的任何想要的時(shí)間相位，該周期包括運(yùn)動(dòng)區(qū)域的收縮和舒張。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面提供的超聲波成像的方法包括獲得有關(guān)周期性重復(fù)收縮和舒張的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的時(shí)間序列的速度信息；以及基于該時(shí)間序列的速度信息估計(jì)一個(gè)周期的任意想要的時(shí)間相位，該周期包括運(yùn)動(dòng)區(qū)域的收縮和舒張。


圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的超聲波診斷系統(tǒng)10的方框圖。
圖2是估計(jì)心臟收縮結(jié)束期相位ES的功能的解釋圖，示出了指示心肌速度的時(shí)間變化的圖。
圖3是在計(jì)算心肌速度所使用的超聲波圖像中設(shè)置的ROI的實(shí)例。
圖4的表例示出了心率、估計(jì)對(duì)象時(shí)期開(kāi)始相位(開(kāi)始相位)、和估計(jì)對(duì)象時(shí)期距該開(kāi)始相位的寬度之間的相互關(guān)系。
圖5是ES相位線所指示的心臟收縮結(jié)束期相位ES與心電圖復(fù)合之間的關(guān)系的實(shí)例圖。
圖6是通過(guò)TTI方法自動(dòng)地將最近的心臟收縮2設(shè)置為積分區(qū)間的實(shí)例圖。
圖7是通過(guò)TTI方法自動(dòng)地將最近的心臟舒張2的設(shè)置為積分區(qū)間實(shí)例圖。
圖8是通過(guò)TTI方法自動(dòng)地將最近的心動(dòng)周期設(shè)置為積分區(qū)間的實(shí)例圖。
圖9是包括自動(dòng)時(shí)間相位估計(jì)的TTI的一系列處理過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在以下的描述中，具有相同功能和結(jié)構(gòu)的組件將用相同的附圖標(biāo)記表示并根據(jù)需要給出重復(fù)的描述。
圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的超聲波診斷系統(tǒng)10的方框圖。超聲波診斷系統(tǒng)10包括超聲波探頭11、發(fā)送單元12、接收單元13、B模式處理單元14、組織多普勒處理單元15、運(yùn)動(dòng)信息處理單元16、顯示控制單元17、顯示單元18、輸入單元19、存儲(chǔ)單元20、控制單元21、和輸入單元22。
超聲波探頭11包括多個(gè)壓電振子，其響應(yīng)于來(lái)自發(fā)送單元12的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生超聲波，并將從對(duì)象反射的波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；提供給壓電振子的匹配層；以及背墊材料，用于防止來(lái)自壓電振子的超聲波傳播到背面。當(dāng)從超聲波探頭11發(fā)送超聲波到對(duì)象時(shí)，由于生物組織的非線性，利用超聲波的傳播產(chǎn)生各種諧波分量。構(gòu)成傳輸超聲波的基波和諧波分量通過(guò)體內(nèi)組織的聲阻抗的邊界反向散射、微散射等等，并由超聲波探頭11接收作為反射波(回波)。由于本實(shí)施例和以下描述的實(shí)施例說(shuō)明將心臟作為成像對(duì)象實(shí)例的情況，因此把扇形探頭用作超聲波探頭1。
發(fā)送單元12包括延遲電路和脈沖發(fā)生器電路(未示出)。該脈沖發(fā)生器電路反復(fù)地以預(yù)定的速率頻率frHz(周期1/fr秒)產(chǎn)生形成發(fā)送超聲波的速率脈沖。所述延遲電路為每個(gè)速率脈沖提供必須的延遲時(shí)間，以將超聲波會(huì)聚成用于每一信道的波束并確定發(fā)送方向性。發(fā)送單元12基于速率脈沖定時(shí)地將驅(qū)動(dòng)脈沖施加于每個(gè)振子，以便在指定掃描線的方向形成超聲波束。
接收單元13包括放大器電路、A/D轉(zhuǎn)換器、加法器等(未示出)。所述放大器電路逐信道地放大經(jīng)由探頭11獲得的回波信號(hào)。所述A/D轉(zhuǎn)換器提供必須的延遲時(shí)間給該放大的回波信號(hào)，以確定接收方向性，之后，所述加法器執(zhí)行加法處理。該加法產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于指定掃描線的超聲波回波信號(hào)。
B模式處理單元14應(yīng)用包絡(luò)檢測(cè)處理于從接收單元13接收的超聲波回波信號(hào)，以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于超聲波回波信號(hào)的幅度強(qiáng)度的B模式信號(hào)。
組織多普勒處理單元15應(yīng)用正交檢測(cè)處理、自相關(guān)處理等等于從接收單元13接收的回波信號(hào)，以基于經(jīng)受延遲和加法處理的超聲波回波信號(hào)的多普勒位移分量獲得對(duì)應(yīng)于所述對(duì)象中運(yùn)動(dòng)的組織的速度、分散、和力量的組織多普勒信號(hào)。
運(yùn)動(dòng)信息處理單元16執(zhí)行基于從B模式處理單元14輸出的B模式信號(hào)以及從組織多普勒處理單元16輸出的多普勒信號(hào)獲得運(yùn)動(dòng)信息圖像的各種處理。
運(yùn)動(dòng)信息處理單元16還使用存儲(chǔ)單元20中存儲(chǔ)的速度分布圖像，執(zhí)行估計(jì)期望的時(shí)間相位的處理和通過(guò)TTI方法自動(dòng)設(shè)置積分區(qū)間的處理，這將在以下描述。
顯示控制單元17產(chǎn)生指示在指定的橫斷面上B模式信號(hào)空間分布的B模式超聲波圖像。顯示控制單元17還基于組織多普勒信號(hào)產(chǎn)生指示在指定的橫斷面上速度、分散和力量值的二維分布的組織多普勒超聲波圖像。根據(jù)需要，顯示控制單元17還產(chǎn)生B模式超聲波圖像和組織多普勒超聲波圖像的疊加圖像、B模式超聲波圖像和位移或畸變的二維分布圖像的疊加圖像等等。
顯示單元18根據(jù)來(lái)自顯示控制單元17的視頻信號(hào)將體內(nèi)形態(tài)信息和血流信息顯示為圖像。當(dāng)使用造影劑時(shí)，運(yùn)動(dòng)信息處理單元16根據(jù)有關(guān)造影劑空間分布的定量信息顯示亮度圖像或彩色圖像，即血流或血的區(qū)域。
輸入單元19與系統(tǒng)主體連接，并且包括用于從操作員輸入各種指令諸如設(shè)置關(guān)注區(qū)域(ROI)的指令和設(shè)置各種圖像質(zhì)量條件的指令到系統(tǒng)主體的鼠標(biāo)、軌跡球、模式開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)等等。
存儲(chǔ)單元20存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于每一相位的超聲波圖像數(shù)據(jù)(超聲波接收數(shù)據(jù))、對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)信息處理單元16產(chǎn)生的時(shí)間相位的速度分布圖像等等。超聲波圖像數(shù)據(jù)采用以組織多普勒模式獲取的組織圖像數(shù)據(jù)和以除了組織多普勒模式之外的其他模式獲取的組織圖像數(shù)據(jù)。該組織圖像數(shù)據(jù)可以是在掃描轉(zhuǎn)換之前的所謂的原始圖像數(shù)據(jù)。
控制單元21具有信息處理器(計(jì)算機(jī))的功能，并靜態(tài)或動(dòng)態(tài)地控制超聲波診斷系統(tǒng)的操作。
輸入單元22與系統(tǒng)10連接，并且包括用于從操作員輸入各種指令諸如設(shè)置和改變各種參數(shù)及條件的指令以及設(shè)置關(guān)注區(qū)域(ROI)的指令到系統(tǒng)主體的各種開(kāi)關(guān)按鈕、軌跡球、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等等。
(組織跟蹤成像)將簡(jiǎn)要地描述為本實(shí)施例必須預(yù)先具備技術(shù)的組織跟蹤成像方法(TTI)。在跟蹤隨運(yùn)動(dòng)變化的組織的位置的同時(shí)，組織跟蹤成像將通過(guò)基于速度信息積分信號(hào)獲得的局部位移和畸變的參數(shù)成像為組織運(yùn)動(dòng)信息。該技術(shù)允許使用例如短軸圖像產(chǎn)生并顯示局部心肌的畸變和位移的圖像，因此支持對(duì)于用于局部區(qū)域的圖像輸出值中的時(shí)間變化的分析。在使用短軸圖像的情況下，心臟分析的主要對(duì)象功能變厚(厚度發(fā)生變化)。該組織跟蹤成像方法采用指向收縮中心的收縮運(yùn)動(dòng)場(chǎng)及其設(shè)置，以檢測(cè)與通過(guò)角度補(bǔ)償變厚有關(guān)的分量并對(duì)其成像的原理。該組織跟蹤成像方法還可以考慮到整個(gè)心臟的平移運(yùn)動(dòng)(也稱為“平移”)的影響，通過(guò)時(shí)間位移收縮中心位置應(yīng)用于時(shí)間可變運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。因此這允許跟蹤由于平移運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的收縮中心位置的變化。例如，在JP-A-2003-175041中描述了組織跟蹤成像方法的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。該參考文獻(xiàn)的內(nèi)容將添加到本實(shí)施例的描述中。
所述組織跟蹤成像方法用于多個(gè)相位的組織速度的時(shí)空分布圖像(指示待診斷組織位置的速度的圖像)。該組織速度的時(shí)空分布圖像(以下簡(jiǎn)稱“速度分布圖像”)能夠根據(jù)在多個(gè)時(shí)間相位上通過(guò)組織多普勒成像收集的二維或三維超聲波圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生，或者可替換地，通過(guò)給出在多個(gè)時(shí)間相位上通過(guò)B模式處理單元收集的多個(gè)二維或三維組織圖像的模式匹配而獲得等等。
本實(shí)施例使用組織多普勒成像(TDI)產(chǎn)生的二維速度分布圖像提供具體的描述。但是，本發(fā)明并不限制于此，還可以使用例如組織多普勒成像產(chǎn)生的三維速度分布圖像，或者通過(guò)模式匹配產(chǎn)生的二維或三維速度分布圖像。本實(shí)施例通過(guò)實(shí)例的方式使用心臟作為診斷對(duì)象。因此，能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)組織跟蹤成像獲得的絕大多數(shù)組織速度認(rèn)為是心肌速度。
(時(shí)間相位估計(jì)功能)將描述超聲波診斷系統(tǒng)10的時(shí)間相位估計(jì)功能。時(shí)間相位估計(jì)用于使用存儲(chǔ)單元20中所存儲(chǔ)的相位到相位速度分布圖像，分析地估計(jì)例如在臨床上重要的各種時(shí)間相位。盡管以下作為實(shí)例將描述心臟收縮結(jié)束期相位的估計(jì)以簡(jiǎn)化描述，除此之外，超聲波診斷系統(tǒng)10還能夠估計(jì)S波發(fā)生相位、E波發(fā)生相位、在E波的上升邊緣上速度達(dá)到指定速度的時(shí)間相位、A波發(fā)生相位、以及臨床特征所指定的任何其他相位。
本實(shí)施例定義心臟收縮結(jié)束期相位為心臟收縮期間的S波和心臟舒張期間的E波之間的邊界相位，并根據(jù)以下概念自動(dòng)地估計(jì)心臟收縮結(jié)束期相位ES，即“心臟收縮結(jié)束期相位ES＝心臟運(yùn)動(dòng)停止的時(shí)間相位＝心肌速度達(dá)到零或最接近于零的時(shí)間相位”。
圖2是估計(jì)心臟收縮結(jié)束期相位ES的功能的解釋圖，該圖示出了指示心肌速度的時(shí)間變化的圖。如圖2所示，優(yōu)選地是通過(guò)指定時(shí)間相位估計(jì)心臟收縮結(jié)束期相位ES，在該時(shí)間相位中在S波相位和E波相位之間設(shè)置的預(yù)定時(shí)期t0到t0+tg(下稱為“估計(jì)對(duì)象時(shí)期”)中|心肌速度|達(dá)到最小值。
這里，使用例如在超聲波圖像(TDI圖像)中設(shè)置的ROI中心肌位置的速度的和，如圖3所示，或者在ROI中的心肌位置的速度絕對(duì)值的和(即，|速度|)作為心肌速度。
當(dāng)定義心肌速度為在ROI中心肌位置的速度和時(shí)，通過(guò)組織多普勒成像能夠得到朝向波束的分量的組織速度，從而如果所述和較小時(shí)，組織的運(yùn)動(dòng)可以不總是小速度。但是，由于在這種估計(jì)中速度高，因此仍能夠近似地檢測(cè)心臟組織運(yùn)動(dòng)停止的時(shí)間相位。
另一方面，當(dāng)定義心肌速度為在ROI中心肌位置的|速度|之和時(shí)，在所有的情況下運(yùn)動(dòng)的分量被添加作為絕對(duì)值，因此，盡管復(fù)雜，仍能夠更精確地檢測(cè)心肌運(yùn)動(dòng)停止的時(shí)間相位。
優(yōu)選地根據(jù)心率HR控制所述估計(jì)對(duì)象時(shí)期，因?yàn)槊恳恍奶臅r(shí)間在個(gè)體間是有變化的。作為控制的具體方法，優(yōu)選地估計(jì)對(duì)象時(shí)期開(kāi)始相位(開(kāi)始相位)和估計(jì)對(duì)象時(shí)期距該開(kāi)始相位的寬度提前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元20中，作為用于心率的表，如圖4所示，以及運(yùn)動(dòng)信息處理單元16基于從心電圖(ECG)獲得的或從輸入單元19輸入的心率和所述表自動(dòng)確定估計(jì)對(duì)象時(shí)期?？商鎿Q地，所述TTI的積分區(qū)間開(kāi)始相位和估計(jì)對(duì)象時(shí)期的寬度可以通過(guò)使用心率作為變量的預(yù)定函數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
以規(guī)定的格式顯示這樣估計(jì)的心臟收縮結(jié)束期相位ES。
圖5是ES相位線所指示的心臟收縮結(jié)束期相位ES與心電圖復(fù)合之間的相互關(guān)系的實(shí)例。這允許用戶容易地掌握在整個(gè)心跳中心臟收縮結(jié)束期相位ES的位置。
(自動(dòng)設(shè)置心臟相位區(qū)間為積分區(qū)間)以下將描述自動(dòng)設(shè)置心臟相位區(qū)間為超聲波診斷系統(tǒng)10的積分區(qū)間。該自動(dòng)設(shè)置用于基于估計(jì)的心臟收縮結(jié)束期相位ES和通過(guò)ECG得到的R波相位，自動(dòng)設(shè)置心臟相位區(qū)間，該區(qū)間可以是當(dāng)通過(guò)TTI方法計(jì)算心臟收縮、心臟舒張、心動(dòng)周期、和其他運(yùn)動(dòng)信息時(shí)的積分區(qū)間。這允許容易地分析和獲取在TTI方法中通過(guò)時(shí)間求積分定義的運(yùn)動(dòng)信息。
圖6示出自動(dòng)地設(shè)置最近的心臟收縮2為T(mén)TI方法的積分區(qū)間的實(shí)例。如圖6所示，運(yùn)動(dòng)信息處理單元16首先將ECG所檢測(cè)的每一心跳中的R波相位認(rèn)為是心臟舒張結(jié)束期，使用心臟舒張結(jié)束期和通過(guò)估計(jì)獲得的心臟收縮結(jié)束期相位ES估計(jì)R-ES相位區(qū)間為心臟收縮期，估計(jì)ES-R相位區(qū)間為心臟舒張期，并估計(jì)R-R相位區(qū)間為一個(gè)心動(dòng)周期。運(yùn)動(dòng)信息處理單元16自動(dòng)設(shè)置R2波相位作為積分區(qū)間的下限t0，并設(shè)置心臟收縮結(jié)束期相位ES2作為積分區(qū)間的上限tend，其中R2波相位是在估計(jì)的相位區(qū)間中最近心臟收縮2的開(kāi)始相位，ES2是最近心臟收縮2的結(jié)束時(shí)間。
圖7示出自動(dòng)地設(shè)置最近的心臟舒張2為T(mén)TI方法的積分區(qū)間的實(shí)例。如圖7所示，運(yùn)動(dòng)信息處理單元16自動(dòng)設(shè)置心臟收縮結(jié)束期相位ES2作為積分區(qū)間的下限t0，并設(shè)置R3波相位作為積分區(qū)間的上限tend，其中ES2是估計(jì)的相位區(qū)間中最近心臟舒張2的開(kāi)始相位，以及R3波相位是最近心臟舒張2的結(jié)束時(shí)間。
圖8示出自動(dòng)地設(shè)置最近的心動(dòng)周期為T(mén)TI方法的積分區(qū)間的實(shí)例。如圖8所示，運(yùn)動(dòng)信息處理單元16自動(dòng)設(shè)置R2波相位作為積分區(qū)間的下限t0，并設(shè)置R3波相位作為積分區(qū)間的上限tend，其中R2波相位是估計(jì)的相位區(qū)間中最近心動(dòng)周期2的開(kāi)始相位，以及R3波相位是最近心動(dòng)周期2的結(jié)束時(shí)間。一個(gè)心動(dòng)周期可以不必使用R波產(chǎn)生相位作為參考，而是可以使用例如心臟收縮結(jié)束期相位ES等等。
在上述的心臟收縮、心臟舒張、和一個(gè)心動(dòng)周期中選擇積分區(qū)間以這樣的一種方式執(zhí)行，即如圖5所示用戶檢驗(yàn)“一個(gè)心動(dòng)周期(R-R)”、“心臟收縮”、和“心臟舒張”中一項(xiàng)。除了在每一選擇的相位區(qū)間中設(shè)置積分區(qū)間之外的另一個(gè)獨(dú)特的應(yīng)用設(shè)置則是例如自動(dòng)切換畸變單極顯示。這允許不僅自動(dòng)優(yōu)化對(duì)象區(qū)間的設(shè)置而且還自動(dòng)優(yōu)化取決于對(duì)象的心臟相位區(qū)間的其他的附屬設(shè)置，這節(jié)省了用戶手動(dòng)地控制各種設(shè)置，從而增加了操作的簡(jiǎn)單性。
通過(guò)對(duì)象心臟相位區(qū)間估計(jì)處理所估計(jì)的各種對(duì)象的心臟相位區(qū)間與實(shí)際的心臟收縮結(jié)束期相位高精度地一致。但是，如果估計(jì)的心臟收縮結(jié)束期相位ES存在錯(cuò)誤，那么可以手動(dòng)地例如參考如圖5所示圖上的ES相位線L，微調(diào)所述積分區(qū)間，或者可以手動(dòng)地設(shè)置成應(yīng)用。
(操作)以下將描述包括自動(dòng)相位估計(jì)和自動(dòng)積分區(qū)間設(shè)置的TTI的一系列處理。
圖9是包括自動(dòng)時(shí)間相位估計(jì)的TTI的一系列處理過(guò)程的流程圖。如圖9所示，執(zhí)行通過(guò)組織多普勒心回波描記的成像，以根據(jù)獲得的回波信號(hào)為每一時(shí)間相位產(chǎn)生速度分布圖像(步驟S1)。
接下來(lái)，運(yùn)動(dòng)信息處理單元16基于從例如心電圖獲得的心率HR設(shè)置估計(jì)對(duì)象時(shí)期。而且，在TDI圖像上通過(guò)操作員的手動(dòng)操作來(lái)設(shè)置用于得到心肌速度的關(guān)注區(qū)域(步驟S2)。
運(yùn)動(dòng)信息處理單元16然后計(jì)算用于在設(shè)置的估計(jì)對(duì)象時(shí)期中每一時(shí)間相位的心肌速度的絕對(duì)值(|心肌速度|)(步驟S3)，以及估計(jì)心臟收縮結(jié)束期相位(步驟S4)。
運(yùn)動(dòng)信息處理單元16接著根據(jù)從心電圖獲得的R波發(fā)生相位和估計(jì)的心臟收縮結(jié)束期相位估計(jì)心臟收縮期、心臟舒張期和一個(gè)心動(dòng)周期(步驟S5)，并基于該獲得的估計(jì)結(jié)果自動(dòng)地設(shè)置積分區(qū)間(步驟S6)。
運(yùn)動(dòng)信息處理單元16再在自動(dòng)設(shè)置的積分區(qū)間中執(zhí)行時(shí)間積分，從而計(jì)算心臟運(yùn)動(dòng)信息，包括畸變、畸變因子、和位移(步驟S7)，以及例如基于所述結(jié)果產(chǎn)生每一時(shí)間相位中的畸變圖像并在顯示單元18上顯示它(步驟S8)。
以上結(jié)構(gòu)提供了以下的優(yōu)點(diǎn)。
所述超聲波診斷系統(tǒng)允許使用相位到相位速度分布圖像，自動(dòng)估計(jì)例如在臨床上重要的期望的時(shí)間相位。能夠以一種適當(dāng)?shù)姆绞绞褂盟俣刃畔?zhí)行該自動(dòng)估計(jì)。所以，操作員能夠高精度和容易地設(shè)置檢查所必須的期望的時(shí)間相位。與傳統(tǒng)的手動(dòng)相位設(shè)置相比，該系統(tǒng)還能夠?qū)崿F(xiàn)高度客觀的相位設(shè)置，而沒(méi)有由于操作員的差異而引起的信息變化，從而提高了診斷信息的質(zhì)量。
所述超聲波診斷系統(tǒng)使用自動(dòng)設(shè)置的期望時(shí)間相位，確定在TTI方法中通過(guò)時(shí)間積分所定義的運(yùn)動(dòng)信息的積分區(qū)間。這能夠提供TTI方法中高度客觀的運(yùn)動(dòng)信息，并減少操作員在設(shè)置積分區(qū)間中的工作。特別是，該超聲波診斷系統(tǒng)能夠使用自動(dòng)檢測(cè)的心臟收縮結(jié)束期相位和從心電圖自動(dòng)檢測(cè)的心臟舒張結(jié)束期相位，自動(dòng)地將心臟收縮和心臟舒張相互分離開(kāi)來(lái)。因此，利用組織速度通過(guò)局部壁運(yùn)動(dòng)指標(biāo)諸如畸變和位移的高度客觀的定量評(píng)估方法能夠通過(guò)較為簡(jiǎn)單的操作迅速地實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明并不限制于上述實(shí)施例，并且可以在實(shí)際步驟中通過(guò)組件的修改實(shí)施，而不背離本發(fā)明的要旨。
(1)例如，前述的期望的相位估計(jì)處理和自動(dòng)積分區(qū)間設(shè)置處理還能夠以這樣一種方式實(shí)現(xiàn)，即在計(jì)算機(jī)(包括工作站、圖像處理器、或超聲波診斷系統(tǒng)中構(gòu)造的那些計(jì)算機(jī))中安裝執(zhí)行每一處理的程序，并在存儲(chǔ)器上擴(kuò)展它們。用于計(jì)算機(jī)執(zhí)行該技術(shù)的程序可以通過(guò)記錄介質(zhì)的形式諸如磁盤(pán)(floppy(TM)盤(pán)、硬盤(pán)等等)、光盤(pán)(CD-ROM、DVD等等)、以及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器分配。
(2)在以上實(shí)施例中，響應(yīng)于所述值基于心肌速度和速度變化估計(jì)包括心臟收縮的時(shí)間相位。但是，用于相位估計(jì)的指標(biāo)并不限制于心肌速度和速度變化，例如，可以采用一種結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中使用在一個(gè)心動(dòng)周期中規(guī)定時(shí)期內(nèi)速度達(dá)到規(guī)定的速度的定時(shí)和速度變化的速率(速度波形的微分系數(shù))。
(3)通過(guò)實(shí)例的方式使用心臟作為診斷對(duì)象已經(jīng)描述了以上實(shí)施例。但是，應(yīng)該明白本發(fā)明并不限制于此，所述超聲波診斷系統(tǒng)的期望的相位估計(jì)功能能夠應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)區(qū)域的診斷，該區(qū)域不斷重復(fù)頸動(dòng)脈等等的收縮和舒張。
另外，可以以實(shí)施例中所公開(kāi)組件的適當(dāng)組合作出其他的各種發(fā)明。例如，可以刪去實(shí)施例中的一些組件，或者可以適當(dāng)?shù)亟M合不同產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性根據(jù)實(shí)施例，超聲波診斷系統(tǒng)和用于超聲波成像的系統(tǒng)和方法能夠簡(jiǎn)單和高精度地自動(dòng)檢測(cè)用于在如上所述的一般心臟超聲波檢查中使用的所有橫斷面圖像的心臟收縮結(jié)束期相位。
權(quán)利要求
1.一種超聲波診斷系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)有關(guān)周期性重復(fù)收縮和舒張的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的時(shí)間序列速度信息；和估計(jì)單元，用于基于該時(shí)間序列速度信息，估計(jì)用于一個(gè)周期的任何期望的時(shí)間相位，該周期包括所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域的收縮和舒張。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)有關(guān)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的多個(gè)位置的時(shí)間序列速度信息；和所述估計(jì)單元根據(jù)運(yùn)動(dòng)區(qū)域中所設(shè)置的關(guān)注區(qū)域中存在的所述多個(gè)位置的速度之和、平均值、和其他統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值，計(jì)算運(yùn)動(dòng)區(qū)域的速度或運(yùn)動(dòng)區(qū)域的速度改變速率；以及根據(jù)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的速度或運(yùn)動(dòng)區(qū)域的速度改變速率估計(jì)用于一個(gè)周期的任何期望的時(shí)間相位，該周期包括運(yùn)動(dòng)區(qū)域的收縮和舒張。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)，還包括計(jì)算單元，用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的物理量，該物理量為使用有關(guān)至少兩個(gè)時(shí)間相位的速度信息通過(guò)時(shí)間積分定義的，涉及畸變、畸變因子、或位移中任一，并且使用通過(guò)所述估計(jì)單元估計(jì)的期望時(shí)間相位確定該時(shí)間積分的積分區(qū)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)，其中所估計(jì)的期望時(shí)間相位是心臟收縮結(jié)束期相位；和所述估計(jì)單元基于在心臟收縮結(jié)束期相位附近設(shè)置的預(yù)定時(shí)期內(nèi)至少組織的運(yùn)動(dòng)速度，估計(jì)所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)停止的時(shí)間相位作為心臟收縮結(jié)束期相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波診斷系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)，其中所述估計(jì)單元從預(yù)定的空間或運(yùn)動(dòng)速度的和獲得組織的運(yùn)動(dòng)速度之和；檢測(cè)在心臟收縮結(jié)束期相位的附近設(shè)置的預(yù)定時(shí)期內(nèi)該和的絕對(duì)值達(dá)到最小值的時(shí)間相位；以及估計(jì)該檢測(cè)的所述和的絕對(duì)值達(dá)到最小值的時(shí)間相位作為運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)停止的時(shí)間相位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲波診斷系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)，還包括信息獲得單元，用于獲得有關(guān)對(duì)象的心率的信息；以及設(shè)置單元，它能夠適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)該獲得的心率設(shè)置在心臟收縮結(jié)束期相位附近所設(shè)置的預(yù)定時(shí)期。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)，還包括顯示單元，用于以規(guī)定的格式顯示通過(guò)所述估計(jì)單元估計(jì)的期望的時(shí)間相位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波診斷系統(tǒng)或超聲波成像系統(tǒng)，其中基于在通過(guò)組織多普勒成像獲得的多個(gè)時(shí)間相位上的超聲波圖像數(shù)據(jù)，或通過(guò)應(yīng)用模式匹配于用于由B模式成像獲得的多個(gè)時(shí)間相位的組織圖像，產(chǎn)生所述時(shí)間序列速度信息。
9.一種用于超聲波成像的方法，包括獲得有關(guān)周期性重復(fù)收縮和舒張的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的時(shí)間序列速度信息；和基于該時(shí)間序列速度信息估計(jì)用于一個(gè)周期的任何期望的時(shí)間相位，該周期包括所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域的收縮和舒張。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于超聲波成像的方法，包括獲得有關(guān)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的多個(gè)位置的時(shí)間序列速度信息；和對(duì)于所述估計(jì)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)區(qū)域中所設(shè)置的關(guān)注區(qū)域中存在的所述多個(gè)位置的速度之和、平均值、和其他統(tǒng)計(jì)計(jì)算的值，計(jì)算運(yùn)動(dòng)區(qū)域的速度或運(yùn)動(dòng)區(qū)域的速度改變速率；以及根據(jù)運(yùn)動(dòng)區(qū)域的速度或運(yùn)動(dòng)區(qū)域的速度改變速率估計(jì)用于一個(gè)周期的任何期望的時(shí)間相位，該周期包括運(yùn)動(dòng)區(qū)域的收縮和舒張。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于超聲波成像的方法，還包括計(jì)算運(yùn)動(dòng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的物理量，該物理量為使用有關(guān)至少兩個(gè)時(shí)間相位的速度信息通過(guò)時(shí)間積分定義的，涉及畸變、畸變因子、或位移中任一，并且進(jìn)行計(jì)算以使用通過(guò)所述估計(jì)單元估計(jì)的期望時(shí)間相位確定該時(shí)間積分的積分區(qū)間。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于超聲波成像的方法，其中所估計(jì)的規(guī)定時(shí)間相位是心臟收縮結(jié)束期相位；和對(duì)于該估計(jì)，基于在心臟收縮結(jié)束期相位附近設(shè)置的預(yù)定時(shí)期內(nèi)至少組織的運(yùn)動(dòng)速度，估計(jì)所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)停止的時(shí)間相位作為該心臟收縮結(jié)束期相位。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于超聲波成像的方法，包括對(duì)于所述估計(jì)，從預(yù)定的空間或運(yùn)動(dòng)速度的和獲得組織的運(yùn)動(dòng)速度之和；檢測(cè)在心臟收縮結(jié)束期相位的附近設(shè)置的預(yù)定時(shí)期內(nèi)該和的絕對(duì)值達(dá)到最小值的時(shí)間相位；以及估計(jì)該檢測(cè)的所述和的絕對(duì)值達(dá)到最小值的時(shí)間相位作為運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)停止的時(shí)間相位。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于超聲波成像的方法，還包括獲得有關(guān)對(duì)象的心率的信息；以及適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)該獲得的心率設(shè)置在心臟收縮結(jié)束期相位附近所設(shè)置的預(yù)定時(shí)期。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于超聲波成像的方法，還包括以規(guī)定的格式顯示所述估計(jì)的期望時(shí)間相位。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于超聲波成像的方法，其中基于在通過(guò)組織多普勒成像獲得的多個(gè)時(shí)間相位上的超聲波圖像數(shù)據(jù)，或通過(guò)應(yīng)用模式匹配于用于由B模式成像獲得的多個(gè)時(shí)間相位的組織圖像，產(chǎn)生所述時(shí)間序列速度信息。
全文摘要
對(duì)于每一時(shí)間相位獲取有關(guān)周期性重復(fù)收縮和舒張的運(yùn)動(dòng)部位(例如心臟)的位置的速度信息?；谠撍俣刃畔ⅲ烙?jì)通過(guò)收縮開(kāi)始期和結(jié)束期、舒張開(kāi)始期和結(jié)束期、以及有關(guān)運(yùn)動(dòng)部位的一個(gè)周期的其他臨床特征所規(guī)定的給定時(shí)間相位或運(yùn)動(dòng)部位的一個(gè)周期時(shí)間。更具體而言，例如，該收縮結(jié)束期時(shí)間相位是當(dāng)心肌速度為零或最接近于零時(shí)的時(shí)間相位，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)的每一時(shí)間相位計(jì)算|心肌速度|，并估計(jì)所述值最接近于零的時(shí)間相位作為收縮結(jié)束期時(shí)間相位。
文檔編號(hào)G06T7/20GK1819798SQ20058000061
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者阿部康彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社