医学介入设备与组织的基于单模态的视觉区分的制作方法

本发明涉及增强由身体组织围绕的介入设备的图像，更具体而言，涉及针对设备或组织区域选择性地增强图像。

背景技术：

超声系统通常装备有预设。每个预设都是一组成像参数和针对参数的值。作为系统初始化的部分，设置被馈送到用于在特定类型的超声检查中优化可视化的算法。可以在屏幕上显示一组用户可选择图标，每个图标表示预设。在choi等人的美国专利no.8509508中公开了一种具有由制造商、用户指定或用户经验提供的预设的系统。

针对二尖瓣置换的超声成像的限制中的一个是二尖瓣夹片的不良可视化。一种伪影是所谓的“振铃”伪影。设备通常比组织具有更强的反射性，金属部件往往会产生混响。因此，预设通常不适合设备的可视化。因此，设备往往现出非常高、常常饱和的强度。增强的旁瓣和混响使得难以对设备位置和边缘进行可视化。由于在对夹片成像时不良分辨率和强混响，所以用户难以确切知道夹片在哪里并准确定位它。

在使用更低增益或机械指数(mi)或更小动态范围时，设备的混响和旁瓣更加不可见，导致更好的可视化。不过，在那种情况下，组织不再能适当可视化。

技术实现要素：

本文以下提出的涉及解决上述问题中的一个或多个。

在夹片被插入通过瓣膜时，需要对夹片进行更好的可视化并清晰地界定其边缘。

在本文以下提出的一方面中，一种成像装置被配置用于在单一成像模态内对介入设备和围绕设备的身体组织的改进的描绘。

所述装置包括图像采集和形成电路，其被配置用于询问包括介入设备和组织的对象。针对参数，利用更适合描绘介入设备的设备区域和描绘组织的组织区域中的一个或另一个的参数的值来创建图像。所述值被用于分别产生第一图像或第二图像。

所述装置还包括图像组合电路，其被配置用于共同根据作为单一模态的第一图像和第二图像来形成组合，即，被描绘为由组织围绕的介入设备的图像。

所述装置还包括控制电路，其被配置用于动态调用图像采集和形成以及图像组合电路，以经由共同形成来动态地产生组合。

相关方法需要经由能量的发射和接收来询问包括介入设备和组织的对象。针对参数，经由处理器，使用更适合描绘介入设备的设备区域和描绘组织的组织区域中的一个或另一个的参数的值来创建图像。所述值被用于分别产生第一图像或第二图像。该处理器具有阶段的管线。分别对于第一或第二图像而言，如果对扫描转换的图像进行图像处理，在这样的图像处理之前的阶段发生所述值的使用。

相关计算机可读介质包含用于医学成像的程序，其在单一医学成像模态内实现对介入设备和围绕介入设备的身体组织的改进的描绘。所述介质具有可由处理器执行以执行多个动作的指令。动作中包括：针对参数，使用更适合描绘所述介入设备的设备区域和描绘所述组织的组织区域中的一个或另一个的参数值，以分别产生第一图像或第二图像。还包括动态地反复执行所述使用以产生第一图像和第二图像，以便对均是相同模态的第一图像和第二图像进行配对，并且根据所述配对动态地反复形成组合，所述组合中的每个均为被描绘为由所述组织围绕的所述介入设备的图像。

下文借助以下附图进一步阐述了用于总体视觉增强的区域特异性成像的细节，附图未按比例绘制。

附图说明

图1是根据本发明的用于总体视觉增强的范例性区域特异性成像的示意概念图；

图2是图1所示图像组合实施例替代的图像组合实施例的示意图；以及

图3是示出了根据本发明用于总体视觉增强的区域特异性成像的可能实现的一组流程图。

具体实施方式

图1通过例示性和非限制性范例示出了用于总体视觉增强的区域特异性成像装置100。装置100包括超声探头102、图像采集和形成电路104、图像组合电路106、用户控件110、显示器112和控制电路114。

如本文中使用术语，电路不仅包括计算机电路，而且包括控制电路的软件和数据，或功能等价于软件和数据的硬件和/或固件。因此，“电路系统”可以指与由电路保持的数据和程序指令组合的计算机存储器电路。因此，“图像采集和形成电路”104可以被实现为医学成像采集单元118和医学成像后处理单元120。“图像组合电路”106可以包括医学图像分割单元124和医学图像叠加模块126。如“控制电路”114的控制单元可以操作图像采集和形成电路104和图像组合电路106。这三个电路104、106、114可以在物理上分开或在某种程度上物理上交叠。

探头102发射130超声132并接收134回波返回的超声。超声询问将通常通过由当前检查中的探头102使用的声学窗口进行。探头102可以是经食道超声心动描记(“tee”)或经胸廓超声心动描记(“tte”)探头。任选地，可以使用两个或更多声学窗口。它们能够被交替使用，例如，通过一个窗口询问，然后通过另一个询问。因此，能够通过一个声学窗口，然后，例如，从不同方向136，从第二声学窗口询问相同感兴趣区域(“roi”)。可以针对介入设备137优化一次询问，可能通过不同声学窗口的另一个询问针对周围的身体组织138进行优化。能够由相同探头、分开的探头或由具有大表面面积的单个探头，例如大面积经胸廓超声心动描记(“latte”)探头提供分开的声学窗口。在korukonda等人的国际专利公开no.wo2105/087191中提供了latte探头的范例。两次询问的结果被组合以形成已经总体增强的图像。如图1中在显示器112上在接近经胸廓角度的某物处在概念上所示，二尖瓣夹片为介入设备137。夹片具有从图1中示为箭头端点发出的翼，翼处于未延伸的位置。

使用具有相应值的关联成像参数来完成超声的发射和接收二者。后续的后处理，以及进一步的图像处理，还需要使用具有相应值的关联成像参数。

在一些实施方式中，在询问期间，装置100在两种发射模式之间来回切换。它们可以使用不同的波前、中央频率、射束密度、机械指数(mi)、模拟增益或在其他参数值方面不同。例如，由于介入设备137比围绕该设备的身体组织138更具有反射性，它将较少受到衰减的影响。这是重要的，因为提高频率降低了利用给定信号强度可观察到的成像深度；然而，由于设备的观察受到衰减影响较小，如果设备是观察中感兴趣的，即使设备和组织在基本相同的成像深度，信号强度也可以更低。因此，为了观察设备，能够提高频率，这给设备带来了更好的分辨率。更高的射束密度还将改善设备分辨率。更低的mi或模拟增益也适合所述设备。例如，在一种发射模式中，成像采集参数mi139能够被提供具有基于设备的值dbm139，在另一种发射模式中，被提供具有不同，即，基于组织的值tbm140。这两种这样不同的发射模式是在因此是两个不同预设的条件下由两组对应不同的成像参数值定义的。两种预设中的一个被用于产生基于设备的图像，并且另一种被用于产生基于组织的图像(即，分别使用设备增强或组织增强参数值产生的图像)，在下文中将它们称为“第一图像”和“第二图像”。指定“第一”图像和“第二”图像并不意味着暗示第一图像和第二图像的次序。

如果使用不同的后处理参数，还可能使用相同的采集产生第一图像和第二图像。范例为数字增益、压缩、伽玛校正、正交带通(qbp)滤波器系数和基于强度的阈值化处理。对于压缩而言，可以针对设备使用更低的动态范围，例如，30db，相比之下，针对组织为50。还可以针对设备使用减小的数字增益。如果对应于设备的信号没有饱和到在模拟到数字(a/d)转换期间被夹住，这一后处理实施例产生良好的结果。

同样地，针对第一图像和第二图像的参数对于采集参数和后处理参数两者都变化。

相对于给定帧的图像数据，图像采集和形成电路104具有管线141，其包括一组142阶段144。阶段144的一些范例是脉冲-回波采集、波束形成的完成、扫描转换的完成以及可能的边缘检测。

边缘检测能够是在已经经历扫描转换的图像146上执行的一种形式的图像处理，因此是扫描转换的输出。

根据本文提出的一些实施例，这样的边缘检测是逐个管线超越该组142阶段144，在可视化方面，参数更适合设备区域148而不是组织区域150，或者反之亦然，可能用于创建第一图像152或第二图像154。第一图像152和第二图像154是要组合的一对，如下文进一步所讨论的。图1中具有附图标记148的二尖瓣夹片的描绘示出了处在tee角度，其翼延伸出去的夹片。尽管在图1中第一图像154未示出任何周围的身体组织，但实际的第一图像一般会示出一些组织，但具有不良可视化。

更一般地，并且根据本文提出的情况，对于一些实施例而言，在扫描转换的图像146上执行图像处理156之前，在阶段144中发生更适合两个区域148、150中的一个以分别创建第一图像152或第二图像154的参数值(如果采用这样的图像处理的话)。这样的图像处理156的范例是边缘增强157和智能图像处理。

第一预设158由一组160参数pm1、pm2……和相应组的值162vd1、vd2……构成。值162中的至少一个更适合设备区域148而不是组织区域150。

第二预设164由相同组160参数pm1、pm2……和相应组的值166vt1、vt2……构成。值166中的至少一个更适合组织区域150而不是设备区域148。

因此，第一预设158与第二预设164不同。

典型地，对于一些k，vdk也与vtk不同170。

因此，例如，如果参数是动态范围，可以针对第一图像152使用30db，并且针对第二图像154使用50db。

然而，对于一些k，vdk不必与vtk不同170。

例如，针对组160中的至少一些参数，值既不适合设备区域148也不适合组织区域150，例如，在数值上居中的值vn。因此，在值vd(n-2)更适合设备区域148而值vt3更适合组织区域150时，仍然是这样的情况：两个各自的预设pdx和ptx不同，且预设分别适用于产生第一图像152和第二图像154。

根据一些实施例，第一图像152和第二图像154是分别使用相同参数的不同值形成的，用于创建第一图像的值更适合设备区域148而不是组织区域150，用于创建第二图像的值更适合组织区域而不是设备区域。

在一些实施例中，通过彼此叠加而组合第一图像152和第二图像154。图1按照操作次序171、172示出了第二图像154充当底层图像。具体而言，如下所述，第一图像152能够被叠加到第二图像154上。第一图像152的设备区域148被从第一图像分割出去，并且分割出来的部分与第二图像154对准。备选地，第一图像152和第二图像154可以被相互对准，并且根据所述对准叠加分割出来的部分。分割基于二尖瓣夹片在其不同配置及其已知的组成中的已知形状，不同配置可能在翼延伸和翼未延伸之间分布。例如，参见pagoulatos等人的美国专利no.8858436，12列，30-47行，在此通过引用将这一文章并入本文。第一图像152和第二图像154是已经使用相同成像孔径几乎同时采集的，在这种情况下，能够就地进行对准。备选地，可以通过时间门控到身体周期(例如心脏搏动和/或呼吸)的方式采集两个图像152、154。如果第一图像152和第二图像154是从不同角度由固定布置的相应探头采集的，或者由latte的分开的声学窗口采集，则互配准受到相应图像空间之间的变换的影响。然后分割的部分被叠加174到第二图像154上，以形成图示的示范性组合175。在组合175中，在介入设备和组织之间存在着边界176，在边界内部和外部存在各自的邻域177、178，使得内部邻域是第一图像152的部分，并且外部邻域是第二图像154的部分。在一些实施例中，组合175具有介入设备的其描绘180外部的部分179，该部分具有颜色181，介入设备的该描绘是不同的颜色182。因此，可以精确地示出设备的形状和位置。备选地，如图2中从操作204、208的次序所示，第一图像152充当底层图像。因此，第二图像154被叠加到第一图像152上。这是通过将组织区域150从第二图像154分割出来并将分割出来的部分重叠到第一图像152上而完成的。对于任一种叠加，边缘增强157在扫描转换之后都是适用的，以使设备区域148的边缘更干净。而且，对于任一种叠加，在组合175中描绘的介入设备137都可以由第二图像154中描绘的紧邻围绕介入设备的身体组织紧邻围绕。因此，第二图像154的部分184紧邻围绕设备区域148，并且在组合175中，紧邻围绕部分位于外部邻域178之内且紧邻围绕介入设备137。

然而，在本文所提出的期望范围内，第一图像152和第二图像154的组合不被约束为叠加。该组合可能需要α混合。在另一种变型中，可以从第二图像154切除掉设备区域，以产生设备更少的图像，然后从第一图像152分割的设备区域能够充当第二图像中的替换设备区域。作为另一种替代方案，从两个不同角度采集成像的实施例能够利用空间复合来组合两幅图像152、154。在jago等人共同拥有的美国专利no.7,537,567中公开了空间复合的范例，在此通过引用将其整个公开并入。

从操作性上讲，在用于总体视觉增强的区域特异性成像的一个范例中，参考图3，执行管线流程310。具体而言，选择第一模式，其对应于第一预设158或第二预设164(步骤s304)。然后，例如，按照以下次序执行管线141的阶段144：脉冲-回波或透射采集(步骤s308)；波束形成(步骤s310)；后处理(步骤s312)；以及，图像处理(步骤s316)。选择第二模式，其对应于第一预设158和第二预设164中的另一个(步骤s320)。然后重复成像采集、波束形成、后处理和图像处理(步骤s324、s328、s330、s332)。

同时执行图像组合流程320。根据叠加到第一图像152还是第二图像154进行初始设置(步骤s336)。具体而言，如果叠加到第二图像154(步骤s336)，在可以从管线流程310获得一对第一图像152和第二图像154时(步骤s340)，设备区域148被分割出来(步骤s344)。分割出来的区域被叠加到第二图像154上(步骤s348)，并返回到该对可用性步骤s340。另一方面，如果叠加到第一图像152(步骤s336)，在可以从管线流程310获得一对第一图像152和第二图像154时(步骤s352)，组织区域150被分割出来(步骤s356)。分割出来的区域被叠加到第一图像152上(步骤s360)，并且返回到该对可用性步骤s352。

还同时执行显示流程330。在可以从组合流程320中的叠加获得组合时(步骤s364)，在显示器112上显示该组合(步骤s368)。

还同时执行控制流程340。调用管线流程310(步骤s372)。使得来自管线流程310的一对第一图像152和第二图像154可用于组合流程320(步骤s376)。如果继续显示成像(步骤s380)且在系统准备好采集新的图像对时(步骤s384)，返回到管线调用步骤s372。

显示的成像的动态性质能够有利地用于引导介入设备137的内部运动，如超声那样。

任选地，在保持所述动态性质的同时，同时流程310-340中的一些或全部能够被合并以获得更少流程或单一流程。

作为上述动态或实时成像的替代，与创建图像中的其他相比，适合设备区域148和组织区域150中的一个的参数可以由用户供应。例如，用户能够交互地操作用户控件110，例如，转动旋钮或滑动滑条，同时查看显示的图像。可以这样做以例如创建第一图像152和第二图像154中的一个。所述图像是使用基于激励用户控制的程度或方式确定的参数值来创建的。因此，更适合两个区域148、150中的一个的参数值被用于分别产生第一图像152或第二图像154，这种使用发生于对扫描转换图像146进行图像处理之前的阶段144中(如果采用这样的图像处理)。可以通过用户操作控件110来调节医学成像采集单元118和医学成像后处理单元120执行成像采集和/或后处理所用的成像参数值162、166。

尽管以上论述在超声的语境中，但适合设备或组织的参数值(例如窗口水平值)可能涉及另一医学成像模态。

而且，本文提出的内容适用于活体内，活体外或试管内检查。

通过询问包括介入设备和组织的对象改进介入设备和围绕设备的身体组织在单一成像模态之内的描绘。针对参数，使用更适合描绘介入设备的设备区域和描绘组织的组织区域中的一个或另一个的参数的值来创建图像。该值用于分别产生第一图像或第二图像。各自的预设可以相应地具有参数的不同值。从均是单一模态的第一图像和第二图像的结合，形成组合，即被示为被组织围绕的介入设备的图像。可以动态地且进行地形成组合。可以配置用于改进描绘的设备以在对扫描转换的图像进行图像处理之前的级中使用该参数(如果采用这样的图像处理)。

应当指出，上述实施例例示而非限制本发明，本领域的技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离所附权利要求的范围。

例如，第一图像和第二图像和组合可以全部是二维或三维的。

在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记都不应被解释为限制权利要求。使用动词“包括”及其词形变化不排除存在权利要求中所述那些之外的元件或步骤。元件前的冠词不排除存在多个这样的元件。可以利用包括若干不同元件的硬件并利用具有计算机可读存储介质的适当编程控制的计算机和/或利用具有机器可访问存储介质的集成电路来实施本发明。计算机程序可以瞬间、暂时或更长时间存储在计算机可读介质上，例如光存储介质或固态介质上。仅在不是暂态，传播信号的意义上，这样的介质才是非暂态的，但包括其他形式的计算机可读介质，例如寄存器存储器、处理器高速缓存和ram。在互不相同的从属权利要求中列举特定手段的简单事实并不表示不能有利地使用这些手段的组合。