一种超声影像分析系统及其分析方法
【专利摘要】本发明实施例提供了一种超声影像分析系统，包括：图像采集模块，用于接收和发射超声波形，并对其进行处理获取两组三维超声图像数据；图像分析模块，用于对两组三维超声图像数据进行分析配准，获得两组三维超声图像数据之间的配准映射关系；人机交互模块，用于响应使用者通过外部硬件设备对所述两组三维超声图像数据进行的处理；图像显示模块，用于根据配准映射关系显示两组三维超声图像数据，以及所述人机交互模块所处理的结果。图像存储模块，用于存储两组三维超声图像数据和配准映射关系。本发明实施例还提供了一种超声影像分析方法，利用本发明，可以有效的对病人的治疗效果进行评估。
【专利说明】一种超声影像分析系统及其分析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及医用超声图像分析领域，尤其涉及一种超声影像分析系统及其分析方 法。
【背景技术】
[0002] 联合国世界卫生组织下属的国际癌症研究机构（IARC)报告2008年确诊癌症1270 万，760万人死于癌症，2030年全世界确诊癌症病人将有大约2140万，1320万人将死于癌 症。当前中国肿瘤病发率和死亡率都呈加速发展态势。肿瘤介入治疗已作为临床最主要治 疗手段之一，超声介入治疗又是其中发展最块，对肝癌、肺癌、甲状腺癌有着明确治疗效果 的手段。在中国，肝癌是最常见的恶性肿瘤之一，每年肝癌死亡达30万人，肝癌死亡率占恶 性肿瘤的第二位。在治肝癌的诸多疗法中，目前仍首推手术切除。80%的肝癌患者因为肝 硬化导致肝功能和凝血机制差，或者由于肿块部位及心肾功能差等制约因素，不能做手术 切除，剩下的20%的肝癌患者即使接受手术切除，复发率仍高达70%。而肝癌细胞通常对 化疗和放疗不敏感。因此各种非手术的介入性治疗，成为了临床治疗肝癌的重要手段。
[0003] 在超声引导肿瘤消融治疗过程中，超声造影被用来对介入治疗结果进行评估。目 前主要的评估手段是采用对术前、术后的超声二维造影，测量肿瘤区域的长径，该测量不能 保证两次测量时超声切面和位置的一致性，尤其在大肿瘤多针消融时，简单的长径测量不 能代表整个消融区域。目前的三维超声造影技术，大都用来单独显示目标区域的单独状态， 或则采用4D成像，显示目标区域的动态血流灌注形式。另外的介入效果评估方案是基于 CT/MRI设备进行断层成像，但是该方案不能满足临床手术治疗后即时评估的要求，而且同 样缺少针对肿瘤介入治疗的术前、术后的三维体积定量对比功能。而且，临床大都单独观察 某一时相的三维造影结果。显然，这样的观察结果准确率不高。
[0004] 不难看出，现有技术还存在一定缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例提供一种超声影像分析系统及分析方法，可以直接明确地评估病人 的治疗效果。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明的实施例中提供了一种超声影像分析系统，包括：
[0007] 图像采集模块，用于发射超声波并接收超声回波，并根据超声回波获得第一组三 维超声图像数据，以及在获得所述第一组三维超声图像数据之后，发射超声波并接收超声 回波，并根据超声回波获得第二组三维超声图像数据；
[0008] 图像分析模块，用于对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像 数据进行分析配准，获得所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据之 间的配准映射关系；
[0009] 图像显示模块，用于根据所述配准映射关系显示所述第一组三维超声图像数据和 所述第二组三维超声图像数据。
[0010] 进一步地，该超声影像分析系统还包括图像存储模块，用于存储所述第一组三维 超声图像数据、第二组三维超声图像数据和/或所述配准映射关系。
[0011] 进一步地，所述图像采集模块所获取的所述第一组三维超声图像数据和所述第二 组三维超声图像数据为三维超声组织图像数据和/或三维超声造影图像数据。
[0012] 进一步地，所述图像分析模块包括：自动分析子模块，用于对所述第二组三维超声 图像数据和所述第一组三维超声图像数据进行自动分析配准，并获得所述配准映射关系。
[0013] 进一步地，所述图像分析模块包括：半自动分析子模块，用于结合人机交互模块和 所述图像显示模块对所述第二组三维超声图像数据与所述第一组三维超声图像数据进行 半自动分析配准，并获得所述配准映射关系。
[0014] 进一步地，所述图像显示模块还包括：
[0015] 图像重建子模块，用于接收选择目标区域的选择信号，并用所述第一组三维超声 图像数据和所述第二组三维超声图像数据中的一组三维超声图像数据重建出所述目标区 域的第一图像；以及根据所述配准映射关系，用所述第一组三维超声图像数据和所述第二 组三维超声图像数据中的另一组三维超声图像数据重建出与所述第一图像对应的所述目 标区域的第二图像；
[0016] 所述显示模块在显示器的第一区域中显示所述第一图像，以及在显示器的第二区 域中显示所述第二图像。
[0017] 进一步地，所述第一图像和所述第二图像是所述目标区域的三维图像和/或至少 一个切面图像。
[0018] 本发明的实施例中还提供了一种超声影像分析方法，包括：
[0019] 采集第一组三维超声图像数据；
[0020] 在采集所述第一组三维超声图像数据之后，采集第二组三维超声图像数据；
[0021] 对所所述第二组三维超声图像数据和所述第一组三维数据进行分析配准，获得所 述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据之间的配准映射关系；
[0022] 根据所述配准映射关系显示所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超 声图像数据。
[0023] 进一步地，该超声影像分析方法，还包括：存储所述第一组三维超声图像数据、所 述第二组三维超声图像数据和/或所述配准映射关系。
[0024] 进一步地，所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据为三维 超声组织图像数据和/或三维超声造影图像数据。
[0025] 进一步地，对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据进行 分析配准包括：对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据进行自动 分析配准，并获得所述配准映射关系。
[0026] 进一步地，对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据进行 分析配准包括：对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据进行半自 动分析配准，并获得所述配准映射关系。
[0027] 进一步地，所述根据所述配准映射关系显示所述第一组三维超声图像数据和所述 第二组三维超声图像数据包括：
[0028] 接收选择目标区域的选择信号；
[0029] 用所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据中的一组三维 超声图像数据重建出所述目标区域的第一图像；
[0030] 在显示器的第一区域中显示所述第一图像；
[0031] 根据所述配准映射关系，用所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声 图像数据中的另一组三维超声图像数据重建出与所述第一图像对应的所述目标区域的第 二图像；
[0032] 在显示器的第二区域中显示所述第二图像。
[0033] 进一步地，所述第一图像和所述第二图像是所述目标区域的三维图像和/或至少 一个切面图像。
[0034] 本发明的实施例还提供了一种超声影像分析方法，包括：
[0035] 采集第一组三维超声图像数据；
[0036] 显示所述第一组三维超声图像数据并依据所述第一组三维超声图像数据引导采 集第二组三维超声图像数据；
[0037] 对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据进行分析配准， 获得所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据之间的配准映射关 系；
[0038] 根据所述配准映射关系显示所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超 声图像数据。
[0039] 进一步地，所述显示所述第一组三维超声图像数据并依据所述第一组三维超声图 像数据引导采集第二组三维超声图像数据包括：
[0040] 显示所述第一组三维超声图像数据的至少一个切面图像；
[0041] 发射超声波并接收超声波以获得切面图像，并改变超声探头的位置，直到获得与 所述至少一个切面图像相同的切面图像时，开始采集所述第二组三维超声图像数据。
[0042] 进一步地，所述根据所述配准映射关系显示所述第一组三维超声图像数据和所述 第二组三维超声图像数据包括：
[0043] 接收选择目标区域的选择信号；
[0044] 用所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据中的一组三维 超声图像数据重建出所述目标区域的第一图像；
[0045] 在显示器的第一区域中显示所述第一图像；
[0046] 根据所述配准映射关系，用所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声 图像数据中的另一组三维超声图像数据重建出与所述第一图像对应的所述目标区域的第 二图像；
[0047] 在显示器的第二区域中显示所述第二图像。
[0048] 进一步地，所述第一图像和所述第二图像是所述目标区域的三维图像和/或至少 一个切面图像。
[0049] 本发明的实施例提出了一种超声影像分析系统及其分析方法。利用三维超声造影 成像技术，对目标区域进行至少两次成像。获得目标区域不同时相两组数据。基于图像配 准技术建立两组数据间的一一对应关系。基于配准结果对比显示目标区域在不同时相的状 态。同时基于配准建立的两组数据间的映射关系，可以把在某一组数据上进行的测量、描 迹、分割等操作，映射到另外一组数据的对应位置显示，从而直观对比两组数据，对治疗效 果进行评估。
【专利附图】
【附图说明】
[0050] 图1是本发明实施例提供的一种超声影像分析系统的实施例的模拟图；
[0051] 图2是本发明实施例提供的一种超声影像分析系统的实施例的图像显示模块的 界面分布图；
[0052] 图3是发明实施例提供的一种超声影像分析方法的第一种简要流程图；
[0053] 图4是发明实施例提供的一种超声影像分析方法的第二种简要流程图；
[0054] 图5是发明实施例提供的一种超声影像分析方法的第三种简要流程图。
【具体实施方式】
[0055] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中， 相似或相同的元件使用相同的附图标记。
[0056] 在临床介入治疗过程中，超声被广泛的用来进行，介入引导和术中观察。热消融是 目前开展最广泛的肿瘤介入治疗技术，而临床缺少有效的对消融治疗效果进行即时评估的 功能。
[0057] 本发明的实施例提出了一种超声影像分析系统及其分析方法。利用三维超声造影 成像技术，对目标区域进行至少两次成像。获得目标区域不同时相两组三维超声图像数据。 基于图像配准技术建立两组三维超声图像数据间的一一对应关系。基于配准结果对比显示 目标区域在不同时相的状态。同时基于配准建立的两组数据间的映射关系，可以把在某一 组数据上进行的测量、描迹、分割等操作，映射到另外一组数据的对应位置显示，从而直观 对比两组数据，对治疗效果进行评估。
[0058] 下面对本发明的实施例中提出的一种超声影像分析系统做进一步说明：
[0059] 如图1所示，一种超声影像分析系统，包括：
[0060] 图像采集模块，用于接收和发射超声波形，并对其进行处理获取三维超声图像数 据；作为优选，所述图像采集模块所获取的三维超声图像数据可以是三维超声组织图像数 据或者三维超声造影图像数据，也可以同时包含三维超声组织图像数据和三维超声造影图 像数据。
[0061] 在三维超声图像数据获取环节，利用图像采集模块采集扫描对象的至少两组三维 超声图像数据（即第一组三维超声图像数据和第二组三维超声图像数据)。在采集的过程中 尽量利用较大的采集角度和采集范围，为后续的配准流程操作获取尽量丰富的数据信息。 两组三维超声图像数据采集可以有一定的时间间隔，在两次采集的时间间隔内可以进行其 它的扫描或者肿瘤消融手术等操作。两次采集时尽量保证病人体位一致，尽量保证探头位 置和探头方向一致。
[0062] 需要说明的是，具体的造影成像以及三维超声造影成像原理是本【技术领域】内熟知 的技术，在此不做进一步阐述说明。
[0063] 图像分析模块，用于对第一组三维超声图像数据和第二组三维超声图像数据进行 分析配准，并获得第一组三维超声图像数据和第二组三维超声图像数据之间的配准映射关 系。分析配准计算可以是基于三维超声组织图像数据、三维超声造影图像数据或者同时基 于两者的组合。
[0064] 作为优选，所述图像分析模块包括：
[0065]自动分析子模块，用于对第一组三维超声图像数据和第二组三维超声图像数据进 行自动分析配准，并获得配准映射关系。
[0066] 作为优选，所述图像分析模块包括：
[0067] 半自动分析子模块，用于结合所述人机交互模块和所述图像显示模块对第一组三 维超声图像数据和第二组三维超声图像数据进行半自动分析配准，并获得配准映射关系。 [0068] 人机交互模块，用于响应使用者通过外部硬件设备对第一组三维超声图像数据和 第二组三维超声图像数据进行的处理；
[0069] 图像显示模块，用于根据配准映射关系显示第一组三维超声图像数据和第二组三 维超声图像数据以及所述人机交互模块所处理的结果。
[0070] 作为优选，所述超声影像分析系统还包括：
[0071] 图像存储模块，用于存储第一组三维超声图像数据、第二组三维超声图像数据和/ 或所述图像分析模块所获得的配准映射关系。
[0072] 作为优选，所述图像显示模块包括：
[0073] 图像重建子模块，用于用于接收选择目标区域的选择信号，并用第一组三维超声 图像数据和第二组三维超声图像数据中的一组三维超声图像数据重建出目标区域的第一 图像；以及根据配准映射关系，用第一组三维超声图像数据和第二组三维超声图像数据中 的另一组三维超声图像数据重建出与该第一图像对应的该目标区域的第二图像。
[0074] 显示模块在显示器的第一区域中显示第一图像，以及在显示器的第二区域中显示 第二图像。。
[0075] 作为优选，所述图像显示模块还可以包括：
[0076] 图像测量子模块，用于对所述第一组三维超声图像数据、第二组三维超声图像数 据和所述改进图像分析模块所生成的配准映射关系进行测量和编辑。
[0077] 图像自动配准算法主要包括两部分，即图像间的相似性度量方法和图像间的映射 方法。根据映射方法不同，可以分为刚体变换（旋转和平移，即刚体配准）、放射变换（放 缩、旋转和平移，即放射配准）和非线性变换（对不同局部的图像建立不同的映射，即非线 性配准）。结合超声三维造影成像特点，下面给出刚体配准和放射配准的两种实施方案，需 要说明的是，本实施例不限定于某一种配准算法。如果两组造影数据是在同一深度下采集， 即采集的像素是同一尺度，配准算法可以限定为刚体配准，即包括旋转和平移。如果两次采 集时深度设定不一致，即采集到的图像像素大小尺度不一致，则采用双线性差值算法把两 组数据放缩到同一尺度，然后按照刚体配准进行配准计算。
[0078] 假设某组三维超声造影图像数据中像素点为\的图像亮度为f%)，另一组三维 超声造影图像数据像素点Yi的图像亮度为g(Yi)，两组三维超声造影图像数据间映射可表 示为： (1)
[0080] 同时可定义两组数据间的相似性度量函数为
【权利要求】
1. 一种超声影像分析系统，其特征在于，包括： 图像采集模块，用于发射超声波并接收超声回波，并根据超声回波获得第一组三维超 声图像数据，以及在获得所述第一组三维超声图像数据之后，发射超声波并接收超声回波， 并根据超声回波获得第二组三维超声图像数据； 图像分析模块，用于对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据 进行分析配准，获得所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据之间的 配准映射关系； 图像显示模块，用于根据所述配准映射关系显示所述第一组三维超声图像数据和所述 第二组三维超声图像数据。
2. 根据权利要求1所述的超声影像分析系统，其特征在于，还包括： 图像存储模块，用于存储所述第一组三维超声图像数据、第二组三维超声图像数据和/ 或所述配准映射关系。
3. 根据权利要求1所述的超声影像分析系统，其特征在于，所述图像采集模块所获取 的所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据为三维超声组织图像数 据和/或三维超声造影图像数据。
4. 根据权利要求1所述的超声影像分析系统，其特征在于，所述图像分析模块包括： 自动分析子模块，用于对所述第二组三维超声图像数据和所述第一组三维超声图像数 据进行自动分析配准，并获得所述配准映射关系。
5. 根据权利要求1所述的超声影像分析系统，其特征在于，所述图像分析模块包括： 半自动分析子模块，用于结合人机交互模块和所述图像显示模块对所述第二组三维超 声图像数据与所述第一组三维超声图像数据进行半自动分析配准，并获得所述配准映射关 系。
6. 根据权利要求1所述的超声影像分析系统，其特征在于，所述图像显示模块还包括： 图像重建子模块，用于接收选择目标区域的选择信号，并用所述第一组三维超声图像 数据和所述第二组三维超声图像数据中的一组三维超声图像数据重建出所述目标区域的 第一图像；以及根据所述配准映射关系，用所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三 维超声图像数据中的另一组三维超声图像数据重建出与所述第一图像对应的所述目标区 域的第二图像； 所述显示模块在显示器的第一区域中显示所述第一图像，以及在显示器的第二区域中 显示所述第二图像。
7. 根据权利要求6所述的超声影像分析系统，其特征在于：所述第一图像和所述第二 图像是所述目标区域的三维图像和/或至少一个切面图像。
8. -种超声影像分析方法，其特征在于，包括： 采集第一组三维超声图像数据； 在采集所述第一组三维超声图像数据之后，采集第二组三维超声图像数据； 对所所述第二组三维超声图像数据和所述第一组三维数据进行分析配准，获得所述第 一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据之间的配准映射关系； 根据所述配准映射关系显示所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图 像数据。
9. 根据权利要求8所述的超声影像分析方法，其特征在于，还包括： 存储所述第一组三维超声图像数据、所述第二组三维超声图像数据和/或所述配准映 身寸关系。
10. 根据权利要求8所述的超声影像分析方法，其特征在于，所述第一组三维超声图像 数据和所述第二组三维超声图像数据为三维超声组织图像数据和/或三维超声造影图像 数据。
11. 根据权利要求8所述的超声影像分析方法，其特征在于，对所述第一组三维超声图 像数据和所述第二组三维超声图像数据进行分析配准包括： 对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据进行自动分析配准， 并获得所述配准映射关系。
12. 根据权利要求8所述的超声影像分析方法，其特征在于，对所述第一组三维超声图 像数据和所述第二组三维超声图像数据进行分析配准包括： 对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据进行半自动分析配 准，并获得所述配准映射关系。
13. 根据权利要求8所述的超声影像分析方法，其特征在于，所述根据所述配准映射关 系显示所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据包括： 接收选择目标区域的选择信号； 用所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据中的一组三维超声 图像数据重建出所述目标区域的第一图像； 在显示器的第一区域中显示所述第一图像； 根据所述配准映射关系，用所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像 数据中的另一组三维超声图像数据重建出与所述第一图像对应的所述目标区域的第二图 像； 在显示器的第二区域中显示所述第二图像。
14. 根据权利要求13所述的超声影像分析方法，其特征在于：所述第一图像和所述第 二图像是所述目标区域的三维图像和/或至少一个切面图像。
15. -种超声影像分析方法，其特征在于，包括： 采集第一组三维超声图像数据； 显示所述第一组三维超声图像数据并依据所述第一组三维超声图像数据引导采集第 二组三维超声图像数据； 对所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据进行分析配准，获得 所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据之间的配准映射关系； 根据所述配准映射关系显示所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图 像数据。
16. 如权利要求15或16所述的超声影像分析方法，其特征在于，所述显示所述第一组 三维超声图像数据并依据所述第一组三维超声图像数据引导采集第二组三维超声图像数 据包括： 显示所述第一组三维超声图像数据的至少一个切面图像； 发射超声波并接收超声波以获得切面图像，并改变超声探头的位置，直到获得与所述 至少一个切面图像相同的切面图像时，开始采集所述第二组三维超声图像数据。
17. 根据权利要求15所述的超声影像分析方法，其特征在于，所述根据所述配准映射 关系显示所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据包括： 接收选择目标区域的选择信号； 用所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像数据中的一组三维超声 图像数据重建出所述目标区域的第一图像； 在显示器的第一区域中显示所述第一图像； 根据所述配准映射关系，用所述第一组三维超声图像数据和所述第二组三维超声图像 数据中的另一组三维超声图像数据重建出与所述第一图像对应的所述目标区域的第二图 像； 在显示器的第二区域中显示所述第二图像。
18. 根据权利要求17所述的超声影像分析方法，其特征在于：所述第一图像和所述第 二图像是所述目标区域的三维图像和/或至少一个切面图像。
【文档编号】A61B8/08GK104116523SQ201310147583
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月25日 优先权日:2013年4月25日
【发明者】丛龙飞, 李勇, 许龙, 朱磊 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司