專利名稱：借助心肌機(jī)能的量化的超聲診斷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)診斷超聲系統(tǒng)，具體的，涉及執(zhí)行心肌機(jī)能的定量診 斷的超聲系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
對(duì)于心臟診斷很重要的參數(shù)之一是心壁運(yùn)動(dòng)。在健康的心臟中，左心室(LV)的整個(gè)心肌壁強(qiáng)有力的運(yùn)動(dòng)，并且與將血液泵入身體血管系統(tǒng)的 每一個(gè)收縮期的收縮相一致。 一些生理因素能夠影響該心肌運(yùn)動(dòng)。 一個(gè)因 素是對(duì)心肌層的血液供應(yīng)。當(dāng)患者遭受心臟病發(fā)作時(shí)，冠狀動(dòng)脈樹中的血 液流動(dòng)受阻。沒有血液營養(yǎng)供應(yīng)的心肌層區(qū)域會(huì)壞死，并受損或梗塞。心 壁的梗塞區(qū)域不再能夠與周圍心臟肌肉一起收縮，因?yàn)檫@部分肌肉變得無 活性了。通過仔細(xì)觀察心臟壁運(yùn)動(dòng)，能檢測(cè)到梗塞的心肌層。已經(jīng)開發(fā)了 一種評(píng)分系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，對(duì)于心內(nèi)膜的分段(segment)或區(qū)域，針對(duì) 其運(yùn)動(dòng)而為其定量地打分。這種定量測(cè)量值能夠幫助心臟病專家確定梗塞 的影響和范圍。影響心肌運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)因素是刺激心臟運(yùn)動(dòng)的電信號(hào)的同步性。剌激 心肌收縮的自主性神經(jīng)系統(tǒng)的電信號(hào)應(yīng)該以一致的順序傳遞到心肌層的全 部區(qū)域，以便整個(gè)心肌層同時(shí)收縮。通過觀察心臟壁不同區(qū)域的運(yùn)動(dòng)的相 對(duì)時(shí)序，能夠評(píng)定這個(gè)同步性。在一次完整的心動(dòng)周期期間，能夠?qū)V壁 的不同區(qū)域做出定量的速度測(cè)量。通過比較不同速度的運(yùn)動(dòng)的發(fā)生時(shí)刻， 能夠檢測(cè)到心臟同步性的異常情況。這種診斷能夠?qū)е陆柚谛呐K再同步 療法的治療。影響心臟壁運(yùn)動(dòng)的再另一個(gè)因素是壁厚度。醫(yī)生常常想要觀察并測(cè)量 在各個(gè)位置上的心臟壁厚度，并確定是否能將觀察到的厚度差別與心肌層 的運(yùn)動(dòng)特性相關(guān)聯(lián)。通常，僅對(duì)心臟壁的可疑區(qū)域做出這種觀察。然而， 所希望的是獲得心臟壁厚度的完整記錄，其能夠與心臟壁運(yùn)動(dòng)的同等完整記錄相關(guān)聯(lián)。還希望以圖形化的直觀方式呈現(xiàn)這個(gè)記錄，并且想要的話， 還具有壁增厚情況的定量測(cè)量。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的原理，說明了用于產(chǎn)生心肌層的三維模型的一種診斷超 聲系統(tǒng)和方法。在以下所示的實(shí)例中，將三維心肌模型進(jìn)行分段，每一個(gè) 分段區(qū)域都描繪了在該區(qū)域的心臟壁厚度?？梢杂妙伾ㄐ缘仫@示厚度或 者定量地顯示厚度。如果想要的話，還可以描繪壁的分段的運(yùn)動(dòng)。還可以用二維表現(xiàn)方式來顯示所描繪的信息，例如極區(qū)圖或靶心圖(bulls-eye chart)。在以下說明的實(shí)例中，通過對(duì)心臟的3D數(shù)據(jù)集的自動(dòng)邊界檢測(cè)， 來自動(dòng)產(chǎn)生心肌層的三維表示。


在附圖中圖1以框圖形式示出了根據(jù)本發(fā)明的原理而構(gòu)建的超聲診斷成像系統(tǒng)。圖2示出了根據(jù)左心室的3D數(shù)據(jù)集產(chǎn)生的三維圖像和兩個(gè)平面圖像。 圖3a、 3b和3c示出了用自動(dòng)邊界檢測(cè)來界定左心室的心內(nèi)膜邊界。 圖4示出了在心臟舒張期末端時(shí)的左心室的3D數(shù)據(jù)集的圖像上的心內(nèi)膜邊界的跟蹤和左心室室體積模型的產(chǎn)生。圖5示出了在心臟收縮期最高點(diǎn)時(shí)的左心室的3D數(shù)據(jù)集的圖像上的心內(nèi)膜邊界的描繪圖和左心室的室體積模型的產(chǎn)生。圖6示出了在一個(gè)心動(dòng)周期期間，根據(jù)室體積的變化所計(jì)算的分段的射血分量的顯示。圖7示出了心肌層的心外膜壁和心內(nèi)膜壁的跟蹤。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的原理而產(chǎn)生的心肌層的三維表示。圖9是根據(jù)本發(fā)明的原理而產(chǎn)生的心肌層的分段的三維表示的分解圖。圖10示出了心肌層的三維表示的一個(gè)分段及其心臟室體積的相應(yīng)分段。圖11示出了心肌層的三維表示的弧形分段及其心臟室體積的相應(yīng)分段。圖12是心肌層的三維表示的兩個(gè)完整圓周的分段的分解圖及其心臟室 體積的相應(yīng)分段。
具體實(shí)施方式
首先參考圖1，以框圖形式顯示了根據(jù)本發(fā)明的原理而構(gòu)建的超聲診斷 成像系統(tǒng)。超聲探頭12包括多個(gè)超聲換能器組成的陣列14，所述超聲換能 器發(fā)射并接收超聲脈沖。該陣列可以是用于二維成像的一維直線或曲線陣 列，或者可以是用于三維中的電子束控制的換能器元件的二維矩陣。優(yōu)選 的，使用二維陣列探頭來采集以下所述的三維數(shù)據(jù)集和圖像。陣列14中的 超聲換能器發(fā)射超聲能量，并接收響應(yīng)于這個(gè)發(fā)射而返回的回聲。發(fā)射頻 率控制電路20通過耦合到陣列14中的超聲換能器上的發(fā)射/接收("T/R") 開關(guān)22，將超聲能量的發(fā)射控制在預(yù)期的頻率或頻段上。激活換能器陣列 以發(fā)射信號(hào)的時(shí)間可以與內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘(未示出)同步，或者可以與某種 身體機(jī)能同步，例如心動(dòng)周期，由ECG設(shè)備26為其提供心動(dòng)周期波形。 當(dāng)心跳處于由ECG設(shè)備26提供的波形所確定的心動(dòng)周期的預(yù)期階段時(shí)， 就命令探頭采集超聲圖像。由發(fā)射頻率控制電路20所產(chǎn)生的超聲能量的頻 率和帶寬受到由中央控制器28產(chǎn)生的控制信號(hào)&的控制。來自所發(fā)射的超聲能量的回聲由陣列14中的換能器接收，所述換能器 產(chǎn)生回聲信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)使用數(shù)字波束成形裝置時(shí)，所述回聲信號(hào)通過T/R 開關(guān)22耦合到模數(shù)("A/D")轉(zhuǎn)換器30并被其數(shù)字化。也可以使用模擬波 束成形裝置。A/D轉(zhuǎn)換器30按照由中央控制器28產(chǎn)生的信號(hào)f;控制的采 樣頻率來采樣所接收的回聲信號(hào)。由采樣理論規(guī)定的預(yù)期采樣速率至少是 所接收的通頻帶的最高頻率的兩倍，可以是在至少30-40MHz數(shù)量級(jí)。高于 最小要求的采樣速率也是合乎需要的。波束成形裝置32延遲來自陣列14中各換能器的回聲信號(hào)采樣，并對(duì) 其求和，以構(gòu)成相干回聲信號(hào)。對(duì)于用二維陣列進(jìn)行3D成像而言，優(yōu)選的， 將波束成形裝置在如美國專利6,013,032 (Savord)和美國專利6,375,617 (Fmser)所述的、位于探頭中的微波束成形裝置與位于系統(tǒng)主機(jī)中的主波 束成形裝置之間進(jìn)行劃分。隨后由數(shù)字濾波器34對(duì)數(shù)字相干回聲信號(hào)進(jìn)行 濾波。在這個(gè)實(shí)施例中，分別控制發(fā)射頻率和接收器頻率，以便波束成形裝置32能夠自由地接收與發(fā)射頻帶不同的頻帶，例如諧波頻帶。數(shù)字濾波 器34對(duì)信號(hào)進(jìn)行帶通濾波，還可以將該頻帶移動(dòng)到較低的或基帶頻率范圍。 所述數(shù)字濾波器例如可以是在美國專利No.5，833，613中公開的濾波器類型。 經(jīng)濾波的、來自組織的回聲信號(hào)從數(shù)字濾波器34耦合到B模式處理器36， 以進(jìn)行常規(guī)的B模式處理。將經(jīng)濾波的、造影劑(例如微氣泡)的回聲信號(hào)耦合到對(duì)比信號(hào)處理 器38。造影劑常常用于更清晰地描繪與心室的血池中的造影劑相關(guān)的心內(nèi) 膜壁，或者例如按美國專利6,692,438中所述的，執(zhí)行心肌層的微脈管系統(tǒng) 的灌注研究。對(duì)比信號(hào)處理器38優(yōu)選地借助脈沖倒置技術(shù)分離從諧波造影 劑返回的回聲，在該技術(shù)中，將由于到某個(gè)圖像位置的多個(gè)脈沖發(fā)射而產(chǎn) 生的回聲進(jìn)行合并，來消除基本信號(hào)成分，并提高諧波成分。例如，在美 國專利6,186,950中描述了一種優(yōu)選的脈沖倒置技術(shù)。來自數(shù)字濾波器34的經(jīng)濾波的回聲信號(hào)還耦合到多普勒處理器40，用 于進(jìn)行常規(guī)多普勒處理，以產(chǎn)生速度和功率的多普勒信號(hào)?？梢詫碜赃@ 些處理器的輸出信號(hào)顯示為平面圖像，還可以將這些信號(hào)耦合到3D圖像處 理器42，用于進(jìn)行三維圖像的繪制，將三維圖像存儲(chǔ)在3D圖像存儲(chǔ)器44 中?？梢园疵绹鴮＠?,720,291、美國專利5,474,073和美國專利5,485,842 中所述的來執(zhí)行三維繪制，這些文獻(xiàn)全部合并于此作為參考。來自對(duì)比信號(hào)處理器38、 B模式處理器36和多普勒處理器40的信號(hào)， 以及來自3D圖像存儲(chǔ)器44的三維圖像信號(hào)耦合到Cineloop⑧存儲(chǔ)器48， 其存儲(chǔ)大量超聲圖像中的每一個(gè)的圖像數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，將圖像數(shù)據(jù)按組存 儲(chǔ)在Cineloop存儲(chǔ)器48中，每一組圖像數(shù)據(jù)都與在相應(yīng)時(shí)刻獲得的圖像相 對(duì)應(yīng)。在一個(gè)組中的圖像數(shù)據(jù)可以用于顯示參數(shù)圖像，所述參數(shù)圖像示出 了在心跳過程中的相應(yīng)時(shí)刻的組織灌注。也可以將存儲(chǔ)在Cineloop存儲(chǔ)器 48中的圖像數(shù)據(jù)組存儲(chǔ)在永久存儲(chǔ)設(shè)備中，例如磁盤驅(qū)動(dòng)器或數(shù)字錄像機(jī)， 用于以后的分析。在這個(gè)實(shí)施例中，圖像還耦合到QLAB處理器50，在 QLAB處理器50中，按如下所述的對(duì)圖像進(jìn)行分析并產(chǎn)生心肌層的三維表 示。QLAB處理器還在圖像中做出解剖學(xué)各方面的定量測(cè)量，并借助于如 在美國專利公開no.2005-0075567和PCT公開no.2005/054898中所述的自 動(dòng)邊界跟蹤來描繪組織界線和邊界。將由QLAB處理器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和圖像顯示在顯示器52上。QLAB處理器能夠允許用戶界定二維平面或三維圖像的切面。圖2示 出了由QLAB處理器50產(chǎn)生的象限顯示，其在右下象限60中顯示繪制的 3D圖像。示出的3D圖像62是心臟圖像。用戶能夠操作超聲系統(tǒng)的控制， 以在3D圖像62上移動(dòng)并設(shè)置三個(gè)圖像平面，并且在顯示器的其他象限中 顯示這些圖像平面的2D圖像。在這個(gè)實(shí)例中，設(shè)置圖像平面64以產(chǎn)生縱 向圖像74，設(shè)置圖像平面66以產(chǎn)生縱向圖像76，設(shè)置橫向平面68以產(chǎn)生 橫向圖像78。依據(jù)被這些圖像平面設(shè)置所切割(定址)的3D圖像的3D數(shù) 據(jù)集的體素值來產(chǎn)生這些圖像。在2D圖像74、 76和78上畫出的線示出了 各個(gè)圖像平面與3D圖像62的其他圖像平面的相交線。QLAB處理器能夠跟蹤圖像中組織結(jié)構(gòu)的邊界或界線?？梢匀缑绹鴮?利6,491,636中所述的，借助于全自動(dòng)模塊來執(zhí)行該操作，或者借助于如前 述美國專利公開110.2005-0075567中所述的輔助自動(dòng)邊界檢測(cè)來執(zhí)行它。通 過首先選擇顯示了要跟蹤的邊界的圖像來執(zhí)行后一技術(shù)。圖3a、 3b和3c 示出了LV圖像，在LV圖像中跟蹤LV的邊界。用戶采用通常位于超聲系 統(tǒng)控制面板上的、諸如鼠標(biāo)或軌跡球之類的定點(diǎn)設(shè)備，或者采用用以在圖 像上操縱光標(biāo)的工作站鍵盤，在圖像中指定第一界標(biāo)。在圖3a的實(shí)例中， 指定的第一界標(biāo)是中間二尖瓣環(huán)(MMA)。當(dāng)用戶點(diǎn)擊圖像中的MMA時(shí)， 圖形標(biāo)記顯現(xiàn)，例如圖中以數(shù)字"1"指示的白色控制點(diǎn)。用戶隨后指定第 二界標(biāo)，在這個(gè)實(shí)例中是橫向二尖瓣環(huán)(LMA)，用由圖3b中的數(shù)字"2" 指示的第二白色控制點(diǎn)來標(biāo)記它。由QLAB處理器產(chǎn)生的直線隨后自動(dòng)連 接這兩個(gè)控制點(diǎn)，在左心室的這個(gè)縱向視圖的情況下，其表示二尖瓣平面。 用戶隨后將指針移動(dòng)到心內(nèi)膜頂點(diǎn)，它是左心室腔內(nèi)的最高點(diǎn)。隨著用戶 將指針移動(dòng)到圖像中的該第三界標(biāo)，左心室心內(nèi)膜腔的模板形狀動(dòng)態(tài)地跟 隨著光標(biāo)，隨著指針尋找室的頂點(diǎn)而變形及伸展。在圖3c中顯示為白線的 這個(gè)模板由第一和第二控制點(diǎn)1和2固定，并穿過第三控制點(diǎn)，在用戶在 頂點(diǎn)上點(diǎn)擊指針、設(shè)置了第三控制點(diǎn)3時(shí)，所述第三控制點(diǎn)就位于頂點(diǎn)處。 當(dāng)被定位之后，該心內(nèi)膜腔模板提供對(duì)心內(nèi)膜的近似跟蹤，如圖3c所示。 在圖3c的實(shí)施例中，平分左心室的黑線隨著指針接近并標(biāo)明頂點(diǎn)而跟隨著 所述指針。將這條黑線固定在表示二尖瓣平面的線的中點(diǎn)與左心室頂點(diǎn)之間，實(shí)質(zhì)上表明了在二尖瓣的中心與該腔的頂點(diǎn)之間的中心線。在商業(yè)實(shí)施中，QLAB 處理器是從Philips Medical Systems of Andover， MA而來的、 可利用的機(jī)載超聲系統(tǒng)或離線工作站形式。將這些或其他邊界跟蹤技術(shù)用于LV腔，如在圖4的圖像的上方象限中 所示的。QLAB系統(tǒng)將相同技術(shù)用于3D圖像62的其他平面(未示出)?？?以通過圍繞其相交線80以角度遞增的方式移動(dòng)2D圖像平面64、 66，來選 擇這些其他平面，并使用相鄰邊界跟蹤的位置知識(shí)來自動(dòng)畫出當(dāng)前圖像中 的邊界，如在前述的美國專利6,491,636中所述的。LV的縱向平面的這些 邊界可以在橫向平面中相互連接，用于描繪橫向圖像中的心內(nèi)膜邊界，如 圖4的左下象限中所示的。在這個(gè)實(shí)例中，當(dāng)心臟在心臟舒張期末端時(shí)，做出對(duì)邊界的初始跟蹤。 在心臟舒張期末端，心臟完全舒張。通過用超聲系統(tǒng)的軌跡球或其他定點(diǎn) 設(shè)備對(duì)圖2和4中所示的圖像序列中的連續(xù)圖像進(jìn)行瀏覽，來找到心動(dòng)周 期的這個(gè)階段。通過3D圖像右下角象限中的ECG跡線82來幫助定位該心 臟舒張期末端圖像。在定位了該心臟舒張期末端圖像之后，如前所述地跟 蹤LV邊界。在跟蹤了心臟舒張期末端的邊界之后，用戶對(duì)該心動(dòng)周期中的圖像進(jìn) 行瀏覽，以尋找如圖5所示的峰值心臟收縮圖像。如圖5所示，隨后為峰 值心臟收縮的圖像集畫出心內(nèi)膜邊界。這是心動(dòng)周期中LV最完全收縮的 點(diǎn)。通過定義心臟體積的這兩個(gè)極限，QLAB處理器跟蹤心動(dòng)周期的其他 3D數(shù)據(jù)集中的LV的邊界，如前述美國專利6，491，636中所述的。由于現(xiàn)在 在整個(gè)心動(dòng)周期上在三維中界定了心內(nèi)膜邊界，現(xiàn)在可以以三維形式顯示 LV的體積，如在圖6的QLAB屏幕快照中由室體積90所示的。通過前述 的邊界跟蹤已經(jīng)描繪了體積卯的外表面?？梢灾胤旁撏暾男膭?dòng)周期，在 整個(gè)心動(dòng)周期中體積卯動(dòng)態(tài)地變化，并且隨著由心肌層的每一次收縮和擴(kuò) 張?jiān)斐傻腖V的收縮和擴(kuò)張，體積卯連續(xù)地收縮和擴(kuò)張。這個(gè)動(dòng)態(tài)序列可 以在任何時(shí)間停止，并且將會(huì)如圖6所示的出現(xiàn)。在另外三個(gè)象限中所顯 示的動(dòng)態(tài)移動(dòng)的平面和跟蹤會(huì)在停止體積卯的同時(shí)停止，圖示出了在心動(dòng) 周期的同一時(shí)刻在這些平面中所跟蹤的心內(nèi)膜。由于體積卯是LV中的血 液體積，因此在心臟舒張期末端的體積與心臟收縮期末端的體積之間的差值就是射血分?jǐn)?shù)。在這個(gè)實(shí)例中，還將體積90分段為不同的彩色楔形體。 在圖形90中以不同陰影來顯示每一個(gè)楔形體的外側(cè)。每一個(gè)楔形體都是在 體積90的外表面與體積的中心線之間的餅形體積分段?？梢栽趫D表中，例 如緊鄰著體積90顯示的靶心圖92中顯示這些體積分段的瞬時(shí)的及變化的 尺寸，其中，每一分段都包含如圖6所示的、在動(dòng)態(tài)顯示停止時(shí)刻體積分 段的數(shù)值。還由QLAB系統(tǒng)圖形化地顯示這些體積分段的變化值。在屏幕 底部的曲線96示出了這些體積分段中每一個(gè)在完整心動(dòng)周期中的變化，其 中這些體積分段組成了左心室的完整心室體積。優(yōu)選的，顯示96的每一條 曲線都用不同顏色標(biāo)記為體積90中的與該曲線相對(duì)應(yīng)的楔形體的末端表面 的顏色，從而易于示出這種對(duì)應(yīng)性。根據(jù)本發(fā)明的原理，QLAB處理器50還能夠如圖7所示的跟蹤心肌層 的心外膜邊界。能夠在從圖3a、 3b和3c示出的心內(nèi)膜識(shí)別步驟開始的連續(xù) 處理過程中進(jìn)行該心外膜邊界跟蹤。依據(jù)如此界定的心內(nèi)膜邊界，用戶將 光標(biāo)移動(dòng)到心外膜頂點(diǎn)，即心肌層外表面的最高點(diǎn)。用戶隨后點(diǎn)擊該心外 膜頂點(diǎn)，并設(shè)置標(biāo)記為"4"的第四控制點(diǎn)。如圖7所示，隨后自動(dòng)出現(xiàn)第 二跡線，其近似地描繪了心外膜邊界。由圖7中外圍白色邊界線顯示的這 個(gè)第二跡線也由第一和第二控制點(diǎn)固定，并穿過在心外膜頂點(diǎn)上設(shè)置的第 四控制點(diǎn)。這兩條跡線是心肌邊界的近似輪廓線。作為最終的步驟，用戶會(huì)想要調(diào)整圖7所示的跡線，以使其精確地描 繪出心肌層邊界的輪廓。在圖中顯示為"+"符號(hào)的多個(gè)小控制點(diǎn)位于每一 條跡線的周圍。這些小控制點(diǎn)的數(shù)量和間距是設(shè)計(jì)選擇，或者可以是用戶 能夠設(shè)定的變量。用戶能夠指向這些控制點(diǎn)或其附近，點(diǎn)擊并拖動(dòng)輪廓線， 以便更精確地描繪心肌邊界。伸展或拖動(dòng)邊界的這個(gè)過程被稱為"橡皮帶 (rubberbanding)"，并在前述6，491，636專利中更充分地進(jìn)行了描述，特別 參考了該專利的圖9。作為橡皮帶式調(diào)整的可選方案，在更復(fù)雜的實(shí)施例中， 借助于使用了在近似組織邊界上及其附近的像素的亮度信息的圖像處理， 可以將該近似邊界自動(dòng)調(diào)整為圖像邊界。當(dāng)完成時(shí)，通過包圍圖像中心肌 層的像素，邊界能夠精確地描繪出心肌層的界線。根據(jù)本發(fā)明的原理，如以前在圖4和5中針對(duì)心內(nèi)膜所示出的，在整 個(gè)完整的3D圖像數(shù)據(jù)集以及整個(gè)心動(dòng)周期中確定心內(nèi)膜和心外膜的邊界。所確定的心內(nèi)膜邊界界定了心肌層的內(nèi)表面，所確定的心外膜邊界界定了心肌層的外表面。對(duì)這兩個(gè)表面的坐標(biāo)使用3D繪制算法，以產(chǎn)生如圖8所 示的心肌厚度體積圖像100。在這個(gè)實(shí)例中，圖8中的心肌厚度體積圖像 100外表上類似于圖6的室體積90。然而，心肌厚度體積100是中空的， 內(nèi)部的空腔是心肌層內(nèi)的心室的體積(室體積90)。能夠?qū)崟r(shí)重放心動(dòng)周期 的心肌體積數(shù)據(jù)集，允許用戶觀察在完整心動(dòng)周期期間心臟肌肉中的變化。 在這個(gè)實(shí)例中，在圖像處理期間將心肌厚度體積100進(jìn)行分段，每一個(gè)分 段都由特定顏色或陰影來描繪。然后，借助于例如用于計(jì)算在每一分段的 所界定的內(nèi)部邊界和外部邊界之間的平均距離的算法，來分別對(duì)所確定的 分段進(jìn)行評(píng)分或量化，這產(chǎn)生了每一分段的心肌壁厚度的測(cè)量值。例如， 可以在靶心圖102中顯示這些測(cè)量值，其中靶心圖102所具有的分段對(duì)應(yīng) 于心肌體積的3D分段。耙心圖的每一分段中的數(shù)字可以表明在相應(yīng)3D分 段的壁厚度中的瞬時(shí)值或變化。還可以使測(cè)量值顯示為表示分段的運(yùn)動(dòng)特 性，例如在心跳期間的速度、方向或經(jīng)過的距離，或應(yīng)變或應(yīng)變率。還可 以表示分段的灌注特性的量化值。由于可以按照不同的觀察方向連續(xù)地執(zhí) 行繪制算法，因此用戶可以在屏幕上旋轉(zhuǎn)心肌厚度體積100，停止或開始其 動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)，如美國專利5，720，291中所述的半透明地觀察該體積，在不同截 面視圖中觀察體積，或?qū)Ψ侄芜M(jìn)行測(cè)量。這樣，可以保存患者心肌機(jī)能的 完整參考，并用于進(jìn)一步的診斷。圖9是圖8的心肌厚度體積100的分解圖。這個(gè)視圖示出，厚度體積 100的每一分段都表示心肌層的一部分，并且厚度描繪了在采集用于產(chǎn)生該 體積圖像的3D數(shù)據(jù)集的時(shí)刻、心肌層的實(shí)際瞬時(shí)厚度。圖10示出了室體積90的分段如何裝入到心肌厚度體積100的分段內(nèi)。 在這個(gè)實(shí)例及隨后的實(shí)例中，為了易于圖示說明，將室體積的分段和心肌 體積的分段定義為是彼此對(duì)應(yīng)對(duì)齊的。圖10以與心臟內(nèi)的室體積(血池) 的相應(yīng)分段94部分分解式分離的方式顯示了心肌分段104。在這個(gè)實(shí)例中， 楔形室體積段94在左側(cè)楔形的尖端處的心室中心線上終止。圖11示出了由心肌分段104和室體積分段94構(gòu)成的半圓周的相同的 對(duì)齊情況。在這個(gè)圖示中，如在PCT公開no.2005/054898中所述的，將室 體積分段顯示為半透明的。圖12是本發(fā)明的心肌顯示的另一個(gè)實(shí)例，其中，以部分分解圖方式顯 示了心肌體積的兩個(gè)完整圓周的分段104，室體積的分段94位于內(nèi)部。在 這個(gè)實(shí)例中，以不同陰影顯示了這兩個(gè)體積的分段。在構(gòu)成的實(shí)施例中， 以不同顏色標(biāo)記顯示多個(gè)分段。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，易于想到用于 呈現(xiàn)本發(fā)明的心肌體積顯示的其它使用和技術(shù)。會(huì)認(rèn)識(shí)到，各種超聲技術(shù) 都可以用于采集3D數(shù)據(jù)集來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，包括B模式、對(duì)比法和組織的 多普勒采集模式。上述的技術(shù)同樣可以用于評(píng)價(jià)心臟的其它室的機(jī)能，例 如右心室。本發(fā)明的技術(shù)還可用于除心臟之外的其他組織和器官。例如， 可以利用本發(fā)明性技術(shù)來分析在血管中包含可能的堵塞的血管的壁厚度。
權(quán)利要求
1、一種超聲診斷成像系統(tǒng)，用于以三維方式顯示組織，該系統(tǒng)包括待診斷對(duì)象的3D超聲數(shù)據(jù)集；邊界處理器，用于識(shí)別在該數(shù)據(jù)集中的所述對(duì)象的相對(duì)邊界；以及3D圖像繪制處理器，其響應(yīng)于所述對(duì)象的所述相對(duì)邊界的識(shí)別，產(chǎn)生所述對(duì)象的3D圖像，該3D圖像包含所述對(duì)象的厚度尺寸。
2、 如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述組織包括心臟 組織，并且所述對(duì)象包括所述心臟的室的心肌層。
3、 如權(quán)利要求2所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述心臟的室包括 左心室或右心室或左心房或右心房之中的一個(gè)。
4、 如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述邊界處理器包 括自動(dòng)或半自動(dòng)邊界檢測(cè)處理器。
5、 如權(quán)利要求4所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述組織包括心臟 組織，并且所述自動(dòng)或半自動(dòng)邊界檢測(cè)處理器用于識(shí)別心肌層的心內(nèi)膜邊 界和心外膜邊界。
6、 如權(quán)利要求5所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述3D圖像繪制 處理器響應(yīng)于對(duì)所述心內(nèi)膜邊界和心外膜邊界的所述識(shí)別，產(chǎn)生所述心肌 層的3D圖像，該3D圖像包含心肌厚度。
7、 如權(quán)利要求6所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述3D圖像繪制 處理器還包括用于描繪所述心肌層的分段的模塊。
8、 如權(quán)利要求7所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，還包括量化算法，該量化 算法響應(yīng)于對(duì)所述心肌層的分段的所述描繪，來產(chǎn)生所述心肌層的分段的量化測(cè)量值。
9、 如權(quán)利要求8所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述量化測(cè)量值是 所述心肌層的分段的厚度。
10、 如權(quán)利要求8所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述量化測(cè)量值 是所述心肌層的分段的速度、方向、所經(jīng)過的距離、應(yīng)變、應(yīng)變率、變厚 或灌注特性之中的至少一種。
11、 如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述對(duì)象的所述 3D圖像還包括對(duì)所述對(duì)象的分段的描繪；并且還包括與所述段相對(duì)應(yīng)的定量測(cè)量值的顯示。
12、 如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，還包括用于半透明地顯 示所述對(duì)象的所述3D圖像的模塊。
13、 如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，還包括用于以橫截面方 式顯示所述對(duì)象的所述3D圖像的模塊。
14、 如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述對(duì)象的所述 3D圖像還包括所述對(duì)象的分段的描繪；還包括用于以所述分段的分解圖的方式顯示所述對(duì)象的所述3D圖像 的模塊。
15、 如權(quán)利要求1所述的超聲診斷成像系統(tǒng)，其中，所述組織包括心 臟組織；并且還包括產(chǎn)生心動(dòng)周期期間所述心臟的一系列3D圖像，用以進(jìn)行實(shí) 時(shí)顯示。
16、 一種方法，用于以超聲方式顯示具有內(nèi)表面和外表面的器官的至少一部分，該方法包括采集器官的至少一部分的3D數(shù)據(jù)集，該3D數(shù)據(jù)集包括該器官的所述 內(nèi)表面和所述外表面的至少一部分；借助于邊界檢測(cè)，識(shí)別所述內(nèi)表面和所述外表面；響應(yīng)于對(duì)所述內(nèi)表面和所述外表面的所述邊界檢測(cè)，繪制所述器官的 所述至少一部分的3D圖像，該3D圖像包含在所述內(nèi)表面和外表面之間的 厚度尺寸。
17、如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述器官包括心臟，并且所述部分包括心肌層，其中，采集步驟還包括采集心動(dòng)周期期間的多個(gè)3D數(shù)據(jù)集；其中，識(shí)別步驟還包括識(shí)別所述心肌層的心內(nèi)膜表面和心外膜表面；并且其中，繪制步驟還包括繪制包含心肌厚度的所述心肌層的3D圖像。
18、如權(quán)利要求17所述的方法，還包括 識(shí)別所述心肌層的所述3D圖像的分段；并且 產(chǎn)生所識(shí)別的分段的量化測(cè)量值。
全文摘要
說明了一種超聲診斷成像系統(tǒng)，其采集包含心肌層的心臟的3D數(shù)據(jù)集。借助于自動(dòng)或半自動(dòng)邊界檢測(cè)來識(shí)別數(shù)據(jù)集中的心肌層的心外膜表面和心內(nèi)膜表面。由所界定的表面產(chǎn)生心肌層的3D圖像。該3D圖像示出了心肌層的壁厚度，并可以將其分段為多個(gè)已界定區(qū)域，為每一個(gè)已界定區(qū)域做出量化測(cè)量。
文檔編號(hào)G06T7/60GK101404931SQ200780009898
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2007年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者I·薩爾戈, M·K·比安基 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司