背景技術(shù)：

本實(shí)施例涉及醫(yī)學(xué)診斷成像。特別地，提供了使用經(jīng)體積渲染的成像的解剖結(jié)構(gòu)的測量。

超聲成像中的常規(guī)二維測量工具用于測量二維超聲圖像上的解剖結(jié)構(gòu)的距離或面積。為了測量表示在二維圖像中的解剖結(jié)構(gòu)，用戶將一個(gè)或多個(gè)卡尺（caliper）放置在二維計(jì)算機(jī)屏幕上。由于二維圖像表示患者的平面區(qū)域，因此測量是準(zhǔn)確的。

對于三維超聲成像，表示患者體積的數(shù)據(jù)被渲染成二維屏幕上的圖像。將卡尺放置在經(jīng)渲染的圖像上關(guān)于如在渲染中觀看到的三維空間中的深度是模糊的。因此，當(dāng)用戶使用卡尺來直接在經(jīng)渲染的超聲體積圖像上測量解剖結(jié)構(gòu)的距離或面積時(shí)，所得到的值可能是針對二維屏幕而不是三維解剖結(jié)構(gòu)的。放置在二維屏幕上指示放置在三個(gè)維度的兩個(gè)xy分量中。三維解剖結(jié)構(gòu)的所得到的度量由于三個(gè)維度的z分量的未知深度而可能是不準(zhǔn)確的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

作為介紹，以下描述的優(yōu)選實(shí)施例包括用于在超聲體積渲染中進(jìn)行測量的方法、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和系統(tǒng)。用作體積渲染的部分的一個(gè)或多個(gè)平面定義用于測量的深度。剪裁平面用于裁切要渲染的體積的部分。多平面重構(gòu)（mpr）或改造（reformation）定位各種切割平面以渲染用體積成像提供的二維圖像。這些剪裁或切割平面中的一個(gè)用于基于將卡尺定位投影在切割或剪裁平面上而定義深度。所得到的三維位置用于體積渲染中的測量?；谄矫娑ㄎ欢鴮⒎胖迷诙S屏幕的經(jīng)體積渲染的圖像上的卡尺的定位轉(zhuǎn)換成三維空間中的位置。

在第一方面中，提供了一種用于在超聲體積渲染中進(jìn)行測量的方法。在顯示器上顯示通過超聲掃描的組織的體積的經(jīng)體積渲染的圖像。在經(jīng)體積渲染的圖像上生成表示剪裁平面或多平面改造（mpr）切割平面的圖形。處理器從用戶輸入接收在經(jīng)體積渲染的圖像上和在表示剪裁平面或切割平面的圖形中的測量卡尺的定位。處理器相對于體積而使用剪裁平面或切割平面，并且將在經(jīng)體積渲染的圖像上的測量卡尺的定位轉(zhuǎn)換成體積中的三維點(diǎn)定位。處理器計(jì)算作為體積中的點(diǎn)定位的函數(shù)的量。輸出所述量。

在第二方面中，提供了一種用于在體積渲染中進(jìn)行測量的系統(tǒng)。存儲器可操作成存儲表示患者的體積的數(shù)據(jù)。用戶輸入被配置成接收相對于體積的平面的定位和體積的體積渲染上的測量位置的指示。處理器被配置成從數(shù)據(jù)生成體積的體積渲染，投影來自經(jīng)體積渲染的圖像上的測量位置的體積中的定位和相對于體積的平面的定位，并且計(jì)算作為體積中的定位的函數(shù)的值。顯示器被配置成顯示體積渲染和所述值。

在第三方面中，一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)具有存儲在其中的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表示可由經(jīng)編程的處理器執(zhí)行以用于在超聲體積渲染中進(jìn)行測量的指令。存儲介質(zhì)包括用于以下的指令：從輸入設(shè)備接收三維對象的經(jīng)渲染的體積圖像上的測量位置；基于沿經(jīng)渲染的體積圖像的觀看方向的平面的定位而定義相對于三維對象的測量深度；并且基于測量位置和測量深度而測量三維對象的空間方面。

本發(fā)明由隨附權(quán)利要求限定，并且該章節(jié)中沒有內(nèi)容應(yīng)當(dāng)被視為對那些權(quán)利要求的限制。以下結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例來討論本發(fā)明的另外的方面和優(yōu)點(diǎn)，并且其可以稍后被獨(dú)立或組合地要求保護(hù)。

附圖說明

組件和附圖未必按照比例，而是將重點(diǎn)放在說明本發(fā)明的原理上。而且，在附圖中，貫穿不同視圖，相同的附圖標(biāo)記指代對應(yīng)的部分。

圖1是用于在超聲體積渲染中進(jìn)行測量的方法的實(shí)施例的流程圖；

圖2是示出具有經(jīng)體積渲染的圖像的mpr圖像的示例醫(yī)學(xué)圖像；

圖3是示出剪裁平面定位和經(jīng)體積渲染的圖像的示例醫(yī)學(xué)圖像；以及

圖4是用于在超聲體積渲染中進(jìn)行測量的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖；

圖5圖示了從平面上的2d鼠標(biāo)到被觀看的體積中的剪裁或切割平面上的3d點(diǎn)的投影。

具體實(shí)施方式

使用平面投影方案在經(jīng)渲染的超聲體積圖像上提供測量工具。將二維屏幕或經(jīng)渲染的圖像上的卡尺定位投影到多平面改造或重構(gòu)（mpr）平面上或投影到由三維編輯工具計(jì)算的剪裁平面上?？ǔ叨ㄎ辉隗w積渲染（vr）空間中而不是在二維顯示的圖像上。在放置卡尺的地方，深度由在放置的時(shí)間處沿經(jīng)體積渲染的圖像的觀看方向的剪裁或切割平面的定位來定義。通過從平面導(dǎo)出深度，用戶選擇的卡尺定位可以變換到被渲染的體積的三維笛卡爾空間。提供直接或準(zhǔn)確的體積圖像測量。沿觀看方向的平面的定位用于定義被成像的三維對象中的深度信息以用于經(jīng)渲染的體積圖像上的手動(dòng)測量的目的。

圖1示出用于在超聲體積渲染中進(jìn)行測量的方法。該方法由醫(yī)學(xué)診斷成像系統(tǒng)、查驗(yàn)站、工作站、計(jì)算機(jī)、pacs站、服務(wù)器、其組合，或用于對醫(yī)學(xué)超聲或其它類型的體積數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理的其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)。例如，圖4中所示的超聲系統(tǒng)10或存儲器14和處理器12實(shí)現(xiàn)該方法，但是可以使用其它系統(tǒng)。

針對超聲成像而提供本文中的示例。在可替換的實(shí)施例中，使用能夠進(jìn)行三維成像的其它醫(yī)學(xué)模態(tài)，諸如磁共振、計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)、正電子發(fā)射斷層掃描術(shù)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)或x射線。

該方法以所示出的次序或不同的次序?qū)崿F(xiàn)。動(dòng)作60和62以任何次序或同時(shí)執(zhí)行。動(dòng)作64可以與動(dòng)作62同時(shí)執(zhí)行。

表示體積的相同數(shù)據(jù)集用于動(dòng)作60-74中的全部。動(dòng)作或者隨掃描而實(shí)時(shí)地執(zhí)行或者在掃描后查驗(yàn)中執(zhí)行，但是使用給定數(shù)據(jù)集的凍結(jié)操作或選擇以用于測量?？商鎿Q地，動(dòng)作60-74實(shí)時(shí)地（諸如在掃描期間）執(zhí)行，而同時(shí)更新數(shù)據(jù)集。用戶可以在掃描的同時(shí)觀看圖像并且與其交互。圖像可以與在相同成像會(huì)話中的動(dòng)作60-70的在先執(zhí)行相關(guān)聯(lián)，但是利用不同體積數(shù)據(jù)。例如，針對初始掃描執(zhí)行動(dòng)作62。在相同的成像會(huì)話期間但是在利用后續(xù)掃描生成的圖像上針對后續(xù)掃描而執(zhí)行動(dòng)作60、64、66、68、70和/或72。對于實(shí)時(shí)成像，用于任何給定圖像的體積數(shù)據(jù)可以利用更新采集的數(shù)據(jù)來取代。例如，利用一個(gè)數(shù)據(jù)集來執(zhí)行初始體積渲染。利用表示相同或類似（例如由于換能器或患者移動(dòng)）體積的另一數(shù)據(jù)集來執(zhí)行最終渲染。

可以執(zhí)行附加的、不同的、或更少的動(dòng)作。例如，動(dòng)作74是可選的。作為另一示例，執(zhí)行掃描以采集用于動(dòng)作62中的顯示的數(shù)據(jù)。

為了掃描，超聲換能器定位在患者附近、患者上或患者內(nèi)。定位體積掃描換能器，諸如機(jī)械搖擺器、經(jīng)食道心回波（tee）陣列或多維陣列。對于在患者附近或在患者上，換能器直接定位在皮膚上或聲學(xué)耦合到患者的皮膚。對于在患者內(nèi)，可定位在患者內(nèi)的術(shù)中、腔間、心導(dǎo)管、tee或其它換能器用于從患者內(nèi)進(jìn)行掃描。

用戶可以手動(dòng)地定位換能器，諸如使用手持探頭或操縱轉(zhuǎn)向線?？商鎿Q地，機(jī)器人或機(jī)械機(jī)構(gòu)定位換能器。

掃描患者的體積區(qū)域，諸如從食管或通過另一聲學(xué)窗掃描整個(gè)心臟或心臟的部分?？梢話呙杌颊叩钠渌鞴倩虿糠?。諸如心臟、器官、血管、流體腔、凝塊、病變、肌肉和/或組織之類的一個(gè)或多個(gè)對象在所述區(qū)域內(nèi)。陣列生成聲學(xué)能量并且接收響應(yīng)回波。

獲得一個(gè)或多個(gè)超聲數(shù)據(jù)集。超聲數(shù)據(jù)對應(yīng)于所顯示的圖像（例如被檢測并且經(jīng)掃描轉(zhuǎn)換的超聲數(shù)據(jù)）、經(jīng)波束成形的數(shù)據(jù)、被檢測的數(shù)據(jù)和/或經(jīng)掃描轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。超聲數(shù)據(jù)表示患者的區(qū)域。針對多個(gè)平面切片的數(shù)據(jù)可以表示體積區(qū)域?？商鎿Q地，使用體積掃描。

超聲數(shù)據(jù)具有任何體積成像模式，諸如流動(dòng)模式或b模式。流動(dòng)模式包括運(yùn)動(dòng)的多普勒或其它估計(jì)（例如顏色或多普勒速度或能量）。結(jié)構(gòu)或空間方面的形狀可以反映在b模式數(shù)據(jù)中。

在動(dòng)作62中，顯示器顯示通過超聲掃描的組織的體積的經(jīng)體積渲染的圖像。通過使用表面渲染、投影或其它體積渲染技術(shù)，將表示體積的數(shù)據(jù)渲染成圖像。處理器或圖形處理單元在顯示器上渲染圖像。

圖像包括來自整個(gè)體積或體積的非平面部分的信息。例如，從沿某一線的多個(gè)體元確定給定像素的值，所述線沿觀看方向通過所述像素。通過使用比較，選擇表面的值（例如最高或高于閾值的第一個(gè)）。在另一方案中，阿爾法（alpha）混合或其它投影方案組合沿所述線的數(shù)據(jù)。經(jīng)體積渲染的圖像從在三個(gè)維度上間隔而不是體積中的平面的數(shù)據(jù)而生成。

在動(dòng)作60中，接收平面的定位。用戶操作用戶輸入以控制平面的定位。平面的初始定位是輸入?？商鎿Q地，改變之前平面的定位。處理器從用戶輸入接收定位信息?？商鎿Q地，平面可以在具有或沒有用戶輸入的情況下由處理器定位。

平面相對于所掃描的體積來定位。平面可以具有相對于體積的任何任意定位，諸如沿或不沿觀看方向或體積的笛卡爾坐標(biāo)維度中的一個(gè)或多個(gè)。

在一個(gè)實(shí)施例中，平面具有除測量之外的目的。提供平面以用于除導(dǎo)出或定義測量中的點(diǎn)定位之外的用途。例如，平面是剪裁平面或圖像平面。圖像平面可以用于mpr，或者可以是體積的單個(gè)圖像平面。給定該其它目的，平面中的改變導(dǎo)致成像中的改變。例如，用戶改變剪裁平面并且該改變還更改經(jīng)體積渲染的圖像。從體積裁切不同的數(shù)據(jù)，因此超聲數(shù)據(jù)集的不同數(shù)據(jù)用于渲染圖像。通過調(diào)節(jié)相對于體積的剪裁平面定位，還調(diào)節(jié)體積渲染。作為另一示例，改變圖像平面導(dǎo)致不同的二維截面圖像與經(jīng)體積渲染的圖像一起被顯示。

在動(dòng)作60中接收到的一個(gè)可能的平面定位是一個(gè)或多個(gè)切割平面或圖像平面的定位。例如，用戶在任何任意定位中相對于體積而定位平面區(qū)域。作為另一示例，用戶定位用于mpr的多個(gè)平面。

可以使用任何現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的mpr控制。在動(dòng)作60中，以任何方式建立平面的相對定位。可以使用任何mpr方案。例如，用戶調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)平面的定位和/或取向。用戶可以力圖定位針對平面中的一個(gè)、多個(gè)或全部的標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)選或診斷視圖。不同的視圖由不同的平面提供。通過使用點(diǎn)擊和拖拽或其它用戶錄入，平面被平移和/或旋轉(zhuǎn)到期望的定位。

在另一方案中，使用平面定位的處理器或自動(dòng)檢測。例如，檢測解剖學(xué)特征。作為另一示例，機(jī)器學(xué)習(xí)的分類器從表示患者的數(shù)據(jù)定位平面定位。平面相對于解剖結(jié)構(gòu)而定位。

在又一方案中，相對于換能器而建立平面定位。例如，換能器的方位角、仰角（elevation）和范圍（深度）維度定義三個(gè)正交平面。可以使用相對于換能器的其它取向，諸如人們可能在給定用于掃描體積的所選擇或指派的聲學(xué)窗的情況下提供標(biāo)準(zhǔn)心臟圖像。

平面的相對定位可以用于用戶創(chuàng)建的定位、標(biāo)準(zhǔn)定位、默認(rèn)定位和/或參考定位。例如，參考定位可以是相對于換能器的，可能由用戶識別，或者是任意的。標(biāo)準(zhǔn)定位對應(yīng)于提供標(biāo)準(zhǔn)視圖，諸如a2c、a4c和lax視圖。默認(rèn)定位是初始、預(yù)定或設(shè)定的定位，其可以是參考或標(biāo)準(zhǔn)定位，但是可以不是。默認(rèn)的可以是用戶選擇的偏好定位。

在經(jīng)體積渲染的圖像附近生成體積的平面部分的二維圖像。平面部分獨(dú)立于經(jīng)體積渲染（vr）的視圖方向，或者基于mpr視圖方向而取向。mpr圖像在vr觀看方向改變的同時(shí)可以保持相同，因?yàn)閷ο嗤钠矫孢M(jìn)行成像而不管經(jīng)體積渲染的圖像的觀看方向上的改變。

在動(dòng)作62中，動(dòng)作60的經(jīng)定位的平面由處理器使用在生成體積渲染中或者用于生成與經(jīng)體積渲染的圖像一起顯示的圖像。對于mpr或切割平面，經(jīng)定位的平面用于生成一個(gè)或多個(gè)圖像。mpr用于一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或更多平面。圖2示出三個(gè)mpr圖像32、34和36。mpr圖像32-36是針對通過體積的概念平面的平面圖像。沿每一個(gè)平面或在其附近的數(shù)據(jù)用于生成mpr圖像32-36。在圖2的示例中，三個(gè)mpr圖像32-36針對與彼此正交的三個(gè)平面，其中所有三個(gè)平面在每一個(gè)平面區(qū)段的中間相交。每一個(gè)mpr圖像32-36包括示出其它平面的相交的水平和豎直線。這些線是添加的圖形?？梢允褂萌魏蝝pr用戶接口。

在圖2的示例中，在具有mpr圖像32-36的屏幕上提供經(jīng)體積渲染的圖像38。經(jīng)體積渲染的圖像38來自任何觀看方向，諸如作為默認(rèn)情況，與mpr圖像之一（例如mpr圖像32）正交。

在動(dòng)作60中接收的另一可能的平面定位是一個(gè)或多個(gè)剪裁平面的定位。任何現(xiàn)在已知的或稍后的體積渲染編輯可以用于定位一個(gè)或多個(gè)剪裁平面。例如，使用mpr線、d’art、雙v（dualv）、框編輯（boxedit）或其它剪裁工具?？梢远ㄎ黄叫谢虿黄叫械亩鄠€(gè)剪裁平面。三維對象可以用于裁切，諸如擬合解剖學(xué)模型或感興趣的解剖結(jié)構(gòu)上的立方體，以及裁切未被三維剪裁對象涵蓋的數(shù)據(jù)。三維剪裁對象定義多個(gè)平面或由平面形成的表面。剪裁平面的定位允許期望的解剖結(jié)構(gòu)的觀看而具有其它組織的較少干擾或沒有干擾。

為了使用在動(dòng)作60中定位的平面以生成動(dòng)作62中的經(jīng)體積渲染的圖像，剪裁平面定義要渲染的體積的部分。任何現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的工具可以用于操縱剪裁平面。例如，用于mpr的相同或不同操作可以用于定位一個(gè)或多個(gè)剪裁平面（例如點(diǎn)擊和拖拽或旋轉(zhuǎn)）。

在一個(gè)實(shí)施例中，定義兩個(gè)剪裁平面，使得用戶可以在三個(gè)維度中選擇板片（slab）以用于渲染。圖3示出示例。圖像48是體積的截面或平面圖像，其被提供以示出兩個(gè)平面之間的距離以定義板片。將平面表示為具有箭頭的線，所述箭頭指示與平面正交的觀看方向。圖像50示出不同的平面截面。圖像52示出最接近用于渲染的視圖點(diǎn)的剪裁平面的頂視圖或圖像。可以使用用于定位一個(gè)或多個(gè)剪裁平面的圖像的其它布置。

所定義的剪裁平面位置被自動(dòng)或手動(dòng)地應(yīng)用于經(jīng)體積渲染的圖像。在一個(gè)實(shí)施例中，體積的三維表示（例如經(jīng)體積渲染的圖像）針對標(biāo)準(zhǔn)診斷視圖。渲染或剪裁平面平行或大體平行于標(biāo)準(zhǔn)二維視圖（例如大體計(jì)及10度或更小的偏移以觀看瓣膜或其它內(nèi)部結(jié)構(gòu)）。例如，剪裁平面對應(yīng)于a4c視圖、a2c視圖、lax或其它標(biāo)準(zhǔn)視圖，并且觀看方向?qū)?yīng)于在具有或沒有偏移的情況下與剪裁平面正交?？梢詷?biāo)記（例如a4c）和/或注釋（例如突出瓣膜）所顯示的表示。

可以對經(jīng)體積渲染的圖像做出其它調(diào)節(jié)。例如，用戶旋轉(zhuǎn)、平移或以其它方式更改vr觀看方向。平面定位是相對于體積的，因此vr視圖方向中的改變不更改平面相對于體積的定位。視圖相對于平面的方向改變。當(dāng)vr視圖方向改變時(shí)，經(jīng)體積渲染的圖像從新的視圖方向重新渲染。

在圖1的動(dòng)作64中，在經(jīng)體積渲染的圖像上生成表示平面（例如剪裁或切割平面）的圖形。處理器使得圖形被顯示在具有經(jīng)體積渲染的圖像的屏幕上。圖形在經(jīng)體積渲染的圖像之上，使得圖形覆蓋組織表示中的一些。圖形可以更大，諸如圍繞組織表示。圖形可以定位在組織表示旁邊。在可替換的實(shí)施例中，不生成并且不顯示圖形。

可以使用任何圖形。例如，生成線框盒或平行四邊形。圖2和3示出線框40。表示具有任何范圍，諸如表示平面的一部分。圖形可以可替換地大于經(jīng)體積渲染的圖像，因此不覆蓋任何組織。

圖形指示相對于經(jīng)體積渲染的圖像的平面的定位，因此相對于觀看方向。在平面與vr視圖方向正交的情況下，圖形是方形或矩形。在vr視圖方向不正交的情況下，圖形可以是平行四邊形或其它形狀，其示出平面相對于視圖方向的偏斜或視角以用于體積渲染。當(dāng)vr視圖方向改變時(shí)，圖形的視角改變。

圖形與經(jīng)體積渲染的圖像一起自動(dòng)生成?？商鎿Q地，不添加圖形，直至用戶啟動(dòng)測量工具為止。響應(yīng)于用戶指示測量解剖結(jié)構(gòu)的期望，向體積渲染添加圖形。

在一個(gè)實(shí)施例中，圖形表示剪裁平面。雖然可能示出或可能未示出剪裁平面的圖像，但是圖形示出剪裁平面相對于所渲染的體積的定位。由于剪裁平面建立體積渲染的邊界，因此經(jīng)體積渲染的圖像具有部分地響應(yīng)于沿平面的數(shù)據(jù)的像素。由于還使用從平面間隔的數(shù)據(jù)，因此沒有圖形的體積渲染可能沒有容易地示出平面相對于體積的定位。

在另一實(shí)施例中，圖形表示mpr平面中的一個(gè)或多個(gè)。當(dāng)在mpr中示出切割平面的圖像時(shí)，圖形表示切割平面相對于經(jīng)體積渲染的圖像的位置。圖形可以是相對于體積而表示圖像平面中的多個(gè)或全部的圖形集合或圖標(biāo)的部分。不是在經(jīng)體積渲染的圖像上，而是圖形可以在經(jīng)體積渲染的圖像旁邊，諸如對象的部分以表示平面相對于體積和視圖方向的定位。所表示的平面可以是可選擇的或可變的，諸如僅僅為最正交的mpr平面提供經(jīng)體積渲染的圖像上的圖形。

在動(dòng)作66中，接收經(jīng)體積渲染的圖像上的測量卡尺的定位。處理器從用戶輸入接收定位。用戶將卡尺42或測量指示放置在經(jīng)體積渲染的圖像38上。用戶將卡尺42放置在期望的位置處以用于測量。

輸入設(shè)備在三維對象的經(jīng)渲染的體積圖像上提供用戶選擇的測量位置。屏幕上的點(diǎn)或位置對應(yīng)于相對于或沿經(jīng)體積渲染的圖像的觀看方向的可能深度的范圍。

將測量位置投影到平面。為了定義深度，在表示剪裁平面或圖像平面的圖形上或圖形中投影卡尺42。在接收到測量功能的激活時(shí)，生成卡尺42的圖形。接收如處于經(jīng)渲染的體積圖像上的平面的圖形中的測量位置。在可替換的實(shí)施例中，不提供圖形，但是假定卡尺42定位在所成像的體積內(nèi)的平面上。

可以接收多于一個(gè)卡尺42的定位。對于距離測量，接收兩個(gè)或更多卡尺或測量形狀44的定位，并且顯示距離、面積或其它結(jié)果46。對于面積或體積測量，可以接收三個(gè)或更多卡尺定位44并且顯示面積結(jié)果46。處理器可以執(zhí)行邊界檢測和/或曲線擬合以便以半自動(dòng)方式進(jìn)一步定義面積或體積。

在多于一個(gè)平面由經(jīng)體積渲染的圖像中的圖形表示的情況下，不同的卡尺42可以定位在不同的平面中。例如，用戶更改vr觀看方向，使得針對感興趣的平面的圖形示出感興趣的位置而沒有與針對其它平面的圖形的干擾或重疊。位置由用戶選擇。重復(fù)該過程以將不同的卡尺42放置在相應(yīng)的不同平面的不同圖形上?？商鎿Q地，如所示的平面定位用于一個(gè)卡尺42。然后在動(dòng)作60中更改或改變平面定位以用于在動(dòng)作66中接收不同卡尺42的定位。在其它實(shí)施例中，多個(gè)卡尺定位使用相同的平面來定義針對相應(yīng)位置的深度。

在動(dòng)作68中，處理器計(jì)算體積空間中的點(diǎn)定位。處理器將二維笛卡爾坐標(biāo)中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換成體積的三維坐標(biāo)。經(jīng)體積渲染的圖像上的卡尺42的位置指示兩個(gè)維度中的定位或橫向位置。沿vr觀看方向的深度不僅僅通過二維屏幕上的卡尺42位置的選擇來提供。處理器計(jì)算作為三維空間中的點(diǎn)的定位，因此也提供深度。定義橫向維度和深度維度中的點(diǎn)或三個(gè)維度中的點(diǎn)。

深度由相對于體積的平面定位定義。平面可以針對不同橫向位置在不同深度處。在平面與經(jīng)體積渲染的圖像的觀看方向正交的情況下，平面針對每一個(gè)橫向位置處于相同深度處。在平面不正交的情況下，沿觀看方向的平面的深度針對不同橫向位置是不同的?；诳ǔ?2的橫向位置或經(jīng)體積渲染的圖像上的所接收到的定位，使用相對于體積的平面定位來確定深度。剪裁或切割平面用于從經(jīng)體積渲染的圖像導(dǎo)出三個(gè)維度中的點(diǎn)，從而定義體積空間中的點(diǎn)。將點(diǎn)定義為處于通過經(jīng)體積渲染的圖像38上的卡尺放置指示的橫向位置處的體積中的平面（例如剪裁平面或切割平面）上。其中放置卡尺的深度由沿觀看方向的平面的定位來定義，使得點(diǎn)可以變換到用于直接測量的3d笛卡爾或其它坐標(biāo)空間。

通過在表示相對于體積的平面定位的圖形上定位卡尺42，可以至少在某種程度上向用戶指示深度。圖形指示要由處理器使用的深度的定義。在可替換的實(shí)施例中，不提供圖形?；谄矫娑ㄎ欢x深度而不管用戶是否理解平面用于定義深度。圖5示出從vr圖像的屏幕空間到正交剪裁或切割平面的投影以定義體積空間中的點(diǎn)位置的示例。

點(diǎn)定位和所得到的測量獨(dú)立于體積渲染觀看方向。由于平面隨觀看方向上的任何改變而旋轉(zhuǎn)或改變視角，因此點(diǎn)定位相對于體積而保持相同。平面定位定義位置并且相對于體積是固定的，除非被用戶改變。當(dāng)從其觀看體積的視角改變時(shí)，平面的視角以相同方式改變。作為平面的成員的點(diǎn)保持相同，因此一旦被定義，由處理器定義的測量點(diǎn)獨(dú)立于觀看方向。體積渲染可以旋轉(zhuǎn)以用于在不改變由之前放置的卡尺42定義的體積中的位置的情況下放置其它卡尺42。在相對于體積而更改平面定位的情況下，之前定義的點(diǎn)可以保持相同或者可以與平面一起更改。

在動(dòng)作70中，在經(jīng)體積渲染的圖像上生成表示所放置的卡尺的圖形（例如虛線或虛線輪廓）。處理器使得圖形被顯示在具有經(jīng)體積渲染的圖像的屏幕上。圖形在經(jīng)體積渲染的圖像之上，使得圖形覆蓋組織表示中的一些。圖形可以更大，諸如圍繞組織表示。圖形可以定位在組織表示旁邊。在可替換的實(shí)施例中，不生成并且不顯示圖形。

在動(dòng)作72中，處理器計(jì)算量?？梢杂?jì)算任何量。例如，計(jì)算兩個(gè)端點(diǎn)之間的距離。通過將卡尺放置在組織中的不同位置處，測量位置之間的距離?？梢詼y量病變的大小、胎兒的長度、骨頭的寬度或長度或其它解剖結(jié)構(gòu)。作為另一示例，執(zhí)行面積、周長、體積或其它空間度量。

處理器使用一個(gè)或多個(gè)定義的點(diǎn)以用于計(jì)算。例如，計(jì)算定位在體積中的兩個(gè)端點(diǎn)之間的距離。體元的體積或尺寸的空間范圍從掃描幾何體得知。通過在三維空間中定義兩個(gè)端點(diǎn)，計(jì)算點(diǎn)之間的距離。距離參考三維空間而不是作為兩個(gè)維度中的點(diǎn)之間的距離。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)點(diǎn)可以在相同的平面上，因此對平面進(jìn)行取向提供期望的距離而不是使用經(jīng)體積渲染的圖像上的二維卡尺的簡化的距離。

對于面積、體積、周長或其它測量，可以定義多于兩個(gè)點(diǎn)。用戶可以指示用于種子的三維空間中的位置。處理器執(zhí)行邊界檢測，諸如使用閾值化、隨機(jī)游走或梯度處理，其使用種子點(diǎn)以標(biāo)識在計(jì)算中使用的邊界。

測量由超聲數(shù)據(jù)表示的三維對象的空間方面。測量基于經(jīng)體積渲染的圖像上的一個(gè)或多個(gè)位置輸入和由與經(jīng)體積渲染的圖像相關(guān)聯(lián)的平面定義的測量深度。

在動(dòng)作74中，輸出所述量。處理器將所述量輸出到顯示器。在經(jīng)體積渲染的圖像附近、其上或與其分離地顯示所述量。例如，兩個(gè)卡尺42之間的距離被顯示在經(jīng)體積渲染的圖像的組織表示之上或者在背景中但是不在組織表示之上。其它輸出包括向打印機(jī)、向存儲器或通過網(wǎng)絡(luò)的輸出。

所述量作為文本或數(shù)字值而輸出。在其它實(shí)施例中，所述量以圖線、圖表、波形、表格或所述量的其它指示器輸出。所述量可以自身被輸出或者與其它值組合輸出。例如，輸出通過心臟或呼吸循環(huán)的體積數(shù)據(jù)集的序列或隨時(shí)間的測量。作為另一示例，所述量與表示范數(shù)、偏差或異常結(jié)果的其它量一起輸出。可以提供關(guān)于vr圖像的其它輸出，諸如剪裁或切割平面和測量卡尺的圖形表示。

圖4示出用于在超聲體積渲染中進(jìn)行測量的醫(yī)學(xué)診斷成像系統(tǒng)10。系統(tǒng)10是醫(yī)學(xué)診斷超聲成像系統(tǒng)，但是可以是計(jì)算機(jī)、工作站、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器或其它成像系統(tǒng)。可以使用其它醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，諸如計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)或磁共振系統(tǒng)。

系統(tǒng)10實(shí)現(xiàn)圖1的方法或不同的方法。系統(tǒng)10提供經(jīng)渲染的體積圖像上的直接測量工具。通過使用系統(tǒng)10，臨床醫(yī)生可以測量感興趣的解剖結(jié)構(gòu)并且利用在三維而不是二維空間中定義的點(diǎn)之間的準(zhǔn)確測量來評估體積圖像中的結(jié)構(gòu)的相對定位。特定于體積中的點(diǎn)的測量位置可以允許對被掃描的對象的總體三維幾何體的測量。測量是相同的而不管對象的掃描體積的渲染的不同取向或視角。測量計(jì)及體積渲染中的深度維度。

系統(tǒng)10包括處理器12、存儲器14、顯示器16、換能器18和用戶輸入22。可以提供附加的、不同的或更少的組件。例如，系統(tǒng)10包括發(fā)射波束成形器、接收波束成形器、b模式檢測器、多普勒檢測器、諧波響應(yīng)檢測器、造影劑檢測器、掃描轉(zhuǎn)換器、濾波器、其組合或其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的醫(yī)學(xué)診斷超聲系統(tǒng)組件。作為另一示例，系統(tǒng)10不包括換能器18。

換能器18是可操作以在聲學(xué)能量和電學(xué)能量之間轉(zhuǎn)換的壓電或電容設(shè)備。換能器18是元件的陣列，諸如一維、多維或二維陣列。例如，換能器18是經(jīng)食道心回波（tee）探頭。可替換地，換能器18是用于一個(gè)維度中的機(jī)械掃描和另一維度中的電學(xué)掃描的搖擺器。

系統(tǒng)10使用換能器18來掃描體積。電學(xué)和/或機(jī)械轉(zhuǎn)向允許沿體積中的不同掃描線的發(fā)射和接收。可以使用任何掃描模式。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射波束足夠?qū)捯杂糜谘囟鄠€(gè)掃描線的接收，諸如接收針對每一個(gè)發(fā)射的高達(dá)十六或更多個(gè)接收線的群組。在另一實(shí)施例中，提供平面、準(zhǔn)直或發(fā)散發(fā)射波形以用于沿多個(gè)、大量或全部掃描線的接收。

響應(yīng)于掃描而提供表示體積的超聲數(shù)據(jù)。超聲數(shù)據(jù)由波束成形器進(jìn)行波束成形，由檢測器進(jìn)行檢測和/或由掃描轉(zhuǎn)換器進(jìn)行掃描轉(zhuǎn)換。超聲數(shù)據(jù)可以以任何格式，諸如極坐標(biāo)或笛卡爾坐標(biāo)、具有平面之間的極坐標(biāo)間距的笛卡爾坐標(biāo)或其它格式。在其它實(shí)施例中，超聲數(shù)據(jù)通過輸送來采集，諸如來自可移除介質(zhì)或通過網(wǎng)絡(luò)。還可以采集表示體積的其它類型的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。

存儲器14是緩沖器、高速緩存、ram、可移除介質(zhì)、硬驅(qū)動(dòng)器、磁性、光學(xué)或其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的存儲器。存儲器14可以是單個(gè)設(shè)備或兩個(gè)或更多設(shè)備的群組。存儲器14被示出在系統(tǒng)10內(nèi)，但是可以在系統(tǒng)10外部或遠(yuǎn)離系統(tǒng)10的其它組件。

存儲器14存儲超聲數(shù)據(jù)。例如，存儲器14存儲流或組織運(yùn)動(dòng)估計(jì)（例如速度、能量或二者）和/或b模式超聲數(shù)據(jù)。醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)是三維數(shù)據(jù)集（例如表示來自分布在三個(gè)維度中的位置的聲學(xué)響應(yīng)的數(shù)據(jù)（nxmxo，其中n、m和o全部為大于1的整數(shù)）），或這樣的集合的序列。例如，存儲心臟的部分、一個(gè)或多個(gè)心臟循環(huán)內(nèi)的集合序列?？梢蕴峁┒鄠€(gè)集合，諸如與從不同角度或位置對相同患者、器官或區(qū)域進(jìn)行成像相關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)表示患者的體積，諸如表示心臟的部分或全部。

對于實(shí)時(shí)成像，超聲數(shù)據(jù)繞過存儲器14，臨時(shí)存儲在存儲器14中或者從存儲器14加載。實(shí)時(shí)成像可以允許數(shù)據(jù)采集與成像之間的分?jǐn)?shù)的秒或甚至幾秒的延遲。例如，實(shí)時(shí)成像通過與通過掃描對數(shù)據(jù)的采集大體同時(shí)地生成圖像來提供。當(dāng)進(jìn)行掃描以采集下一或后續(xù)的數(shù)據(jù)集時(shí)，生成針對前一數(shù)據(jù)集的圖像。成像發(fā)生在用于采集數(shù)據(jù)的相同成像會(huì)話期間。針對實(shí)時(shí)操作的采集和成像之間的延遲量可以變化，諸如針對多平面重構(gòu)的初始定位平面的較大延遲與針對后續(xù)成像的較少延遲。在可替換的實(shí)施例中，來自在先的成像會(huì)話的超聲數(shù)據(jù)存儲在存儲器14中并且用于在沒有并發(fā)采集的情況下進(jìn)行成像。

為了測量，可以使用僅一個(gè)數(shù)據(jù)集。采集僅一個(gè)數(shù)據(jù)集或體積的掃描，或者從序列選擇一個(gè)，諸如使用“凍結(jié)”操作?？商鎿Q地，在提供實(shí)時(shí)成像的同時(shí)做出測量。

存儲器14此外或可替換地為具有處理指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。存儲器14存儲表示可由經(jīng)編程的處理器12執(zhí)行以用于在超聲體積渲染中進(jìn)行測量的指令的數(shù)據(jù)。用于實(shí)現(xiàn)本文所討論的過程、方法和/或技術(shù)的指令被提供在計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)或存儲器上，諸如高速緩存、緩沖器、ram、可移除介質(zhì)、硬驅(qū)動(dòng)器或其它計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括各種類型的易失性和非易失性存儲介質(zhì)。在各圖中圖示或在本文中描述的功能、動(dòng)作或任務(wù)響應(yīng)于存儲在計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中或其上的一個(gè)或多個(gè)指令集而執(zhí)行。功能、動(dòng)作或任務(wù)獨(dú)立于指令集、存儲介質(zhì)、處理器或處理策略的特定類型，并且可以由單獨(dú)或組合操作的軟件、硬件、集成電路、固件、微代碼等來執(zhí)行。同樣地，處理策略可以包括多處理、多任務(wù)、并行處理等。在一個(gè)實(shí)施例中，指令存儲在可移除介質(zhì)設(shè)備上以用于由本地或遠(yuǎn)程系統(tǒng)讀取。在其它實(shí)施例中，指令存儲在遠(yuǎn)程位置中以用于通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或通過電話線進(jìn)行輸送。在再其它的實(shí)施例中，指令存儲在給定計(jì)算機(jī)、cpu、gpu或系統(tǒng)內(nèi)。

用戶輸入22是按鈕、滑塊、旋鈕、鍵盤、鼠標(biāo)、追蹤球、觸摸屏、觸摸墊、其組合或其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的用戶輸入設(shè)備。用戶可以操作用戶輸入22以設(shè)定渲染值（例如定義剪裁平面、選擇渲染類型或設(shè)定偏移角度）、選擇mpr平面布置、更改一個(gè)或多個(gè)平面的定位、選擇經(jīng)體積渲染的圖像上的測量位置和/或操作系統(tǒng)10。例如，用戶輸入22從用戶接收相對于體積的平面的定位的指示?？梢允褂猛ㄟ^使用任何用戶接口操作的剪裁平面或切割平面定位。作為另一示例，用戶輸入22從用戶接收相對于體積的平面定位中的改變和/或用于體積渲染的觀看方向的更改的指示。在又一示例中，用戶輸入22從用戶接收在患者體積的體積渲染上指示的測量位置?？梢越邮斩鄠€(gè)這樣的測量位置。

處理器12是通用處理器、數(shù)字信號處理器、三維數(shù)據(jù)處理器、圖形處理單元、專用集成電路、現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)字電路、模擬電路、其組合或用于處理醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的設(shè)備。處理器12是單個(gè)設(shè)備、多個(gè)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)。對于多于一個(gè)設(shè)備，可以使用處理的并行或串行劃分。構(gòu)成處理器12的不同設(shè)備可以執(zhí)行不同功能，諸如分別地操作的體積渲染圖形處理單元和用于計(jì)算測量的控制處理器。在一個(gè)實(shí)施例中，處理器12是控制處理器或醫(yī)學(xué)診斷成像系統(tǒng)的其它處理器，諸如醫(yī)學(xué)診斷超聲成像系統(tǒng)處理器。在另一實(shí)施例中，處理器12是成像查驗(yàn)工作站或pacs系統(tǒng)的處理器。在又一實(shí)施例中，處理器12是體積渲染處理器。

處理器12由硬件和/或軟件進(jìn)行配置。例如，處理器12根據(jù)所存儲的指令進(jìn)行操作以執(zhí)行本文所描述的各種動(dòng)作，諸如圖1的動(dòng)作60、64、66、68、70、72和74。

處理器12被配置成從超聲數(shù)據(jù)生成患者的體積的體積渲染?？梢允褂萌魏晤愋偷捏w積渲染，諸如從視點(diǎn)沿射線或在視圖方向上進(jìn)行投影。可以提供照明、轉(zhuǎn)移函數(shù)或其它體積渲染操作。

在一個(gè)實(shí)施例中，處理器12生成體積渲染，其中體積被一個(gè)或多個(gè)剪裁平面或其它剪裁對象裁切。例如，用戶使用平行剪裁平面來定義板片。剪裁平面之間的超聲數(shù)據(jù)用于生成體積渲染。

在另一實(shí)施例中，處理器12從切割平面生成一個(gè)或多個(gè)圖像。定義或定位通過體積的一個(gè)或多個(gè)平面（例如體積的截面）。處理器12內(nèi)插、選擇或內(nèi)插和選擇表示對應(yīng)的平面的體積數(shù)據(jù)集的超聲數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)然后用于生成平面的圖像，諸如在mpr中。

處理器12被配置成生成表示體積渲染中的平面的圖形。圖形是相對于體積渲染的平面的定位的線框或其它指示器。

處理器12被配置成計(jì)算體積中的定位。處理器12接收測量位置的指示。例如，接收體積渲染上的測量卡尺的放置或激活。位置可以或可以不在圖形的線框內(nèi)。通過使用體積渲染上的用戶輸入位置和相對于體積的平面的定位，定義體積內(nèi)的唯一定位。通過二維屏幕上的放置來橫向地并且通過橫向位置沿當(dāng)前觀看方向向平面的投影而在深度方面定義或標(biāo)識該唯一定位。可以接收多個(gè)這樣的唯一定位以用于測量。多個(gè)剪裁或切割平面可用于定義不同的測量位置。

由處理器12定義的定位獨(dú)立于體積渲染的視圖方向。切割平面和/或剪裁平面不限于從用戶的觀看方向的正交平面。用戶可以調(diào)節(jié)切割平面或選擇哪個(gè)剪裁平面用于在計(jì)算測量位置中定義沿觀看方向的深度。所計(jì)算的位置特定于解剖結(jié)構(gòu)或體積而不管從其渲染體積的方向如何。

處理器12被配置成生成表示體積渲染中的測量位置的圖形。圖形是虛線多段線或相對于體積渲染的測量位置的其它指示器。

處理器12被配置成計(jì)算作為體積中的定位的函數(shù)的值。通過使用測量位置，處理器12計(jì)算值，諸如距離。顯示器16是crt、lcd、等離子體、監(jiān)視器、投影儀、打印機(jī)或其它現(xiàn)在已知的或稍后開發(fā)的顯示設(shè)備。顯示器16通過將圖像從處理器加載到顯示緩沖器中來配置。可替換地，顯示器16通過從顯示緩沖器進(jìn)行讀出或接收針對像素的顯示值來進(jìn)行配置。

顯示器16被配置成顯示體積渲染、剪裁平面導(dǎo)航用戶接口、mpr圖像、平面圖形、卡尺、測量圖形和/或用戶接口工具。體積渲染自身或與平面的圖像組合地顯示。多個(gè)圖像可以顯示在顯示器16的屏幕的不同部分中，諸如在不同的窗口中。顯示器16被配置成顯示值，諸如在測量中計(jì)算的量。

雖然以上已經(jīng)通過參照各種實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下做出許多改變和修改。因此意圖在于將前文詳述的描述視為說明性而非限制性的，并且要理解的是，正是隨附權(quán)利要求，包括所有等同物，意圖限定本發(fā)明的精神和范圍。