超声控制单元的制作方法

1.本发明涉及用于配置超声数据的可视化的超声控制单元。


背景技术：

2.超声成像是普遍的模态。特别感兴趣的一种应用是将超声用于监测和诊断各种心脏状况。
3.图像处理算法和换能器开发中的最新进展已经实现了连续监测应用。与单次扫描相比，能够从连续监测获得许多新的临床见解。由于其无创性、不存在感染的风险和不存在任何电离辐射，它也提供优于其他监测技术的益处。
4.超声采集可以例如与智能图像分析和信号处理算法耦合。此类系统成为用于护理点处的患者监测的有价值工具。
5.用于连续超声监测的一种特别有价值的应用可以是心脏血流动力学监测，因为它提供实时且无创地监测心脏动力学的可能性。它给出了肺动脉导管、提供心输出量的周期性测量和心室压力测量的有创设备的使用的可行备选方案。由于其有创性质，后者日益变得不受临床医师欢迎。
6.监测例如实现了例如与血流动力学有关的某些生理或解剖参数的监测，诸如心输出量、心室尺寸或容积、或其他血流参数。
7.超声图像的解读是比其他医学图像模态的情况更复杂的任务。超声能够提供的另外信息的量尤其会使新手超声用户应接不暇。具体地，捕获的(例如心脏的)超声图像数据与得到的或相关的生理参数(例如心输出量)之间的之间连接通过复杂的图像处理算法来定义。这会使临床医师以快速的方式根据超声数据导出另外的见解非常困难。这会导致预防性措施的关键机会的错过。这会具有不利的医学结果。
8.因此需要用于智能地处理所采集的图像数据以提取涉及患者的当前状态的临床更相关的信息的手段。


技术实现要素：

9.本发明由权利要求进行限定。
10.根据本发明的一方面的范例，提供了一种用于配置超声数据的可视化的超声控制单元，所述超声控制单元能与显示单元可操作地耦合，并且所述控制单元包括：
11.数据采集模块，其适合于采集来自超声图像数据源的给定对象的超声图像数据；
12.测量结果采集模块，其适合于采集所述对象的一个或多个生理参数测量结果；
13.可视化模块，其适合于响应于至少由所述生理参数中的至少一个进入或离开预定义阈值范围而定义的至少一个预定义警报条件的触发来执行以下操作：
14.在所采集的超声图像数据内识别涉及所述至少一个生理参数的相关解剖区域；
15.基于关注的所述至少一个生理参数并且基于所触发的具体警报条件确定用于在所述显示单元的显示面板上对所识别的解剖区域进行可视化的可视化模式；
16.处理所采集的超声图像数据的至少子集以生成表示所述相关解剖区域的一个或多个输出显示帧，并且其中，所述区域根据所述可视化模式被可视化，并且生成用于控制所述显示单元显示所述一个或多个输出显示帧的控制输出。
17.本发明的实施例允许通过识别与正监测的具体生理参数最相关的解剖区域和可视化模式来呈现更相关的图像数据信息。
18.因此，本发明的实施例实质上联系或协调监测的临床测量结果与超声图像数据呈现，使得图像数据能够被最适当地处理以用于监测的测量结果的视觉表示或呈现。
19.此外，具体参数的显示具体地由所监测的生理参数进入或离开值的具体范围而被触发。值的范围的进入或离开表示针对患者的一个或多个警报条件，由此确保被可视化给用户的图像数据信息在任何给定时间处都是临床上最相关或最紧急的信息。
20.例如，在参数变化中的一种超过预定义阈值或离开值的正常阈值范围时，控制单元可以适合于在显示单元的显示面板上分配区域，其中，考虑到触发的警报条件，与该参数最相关的解剖区域的重建图像被显示在该区域中。
21.预定义警报条件可以通过值进入某一阈值范围或值离开阈值范围来定义。例如可以定义警报阈值，警报阈值的进入指示参数的危险水平。另外地或备选地，可以定义值的正常范围，正常范围的离开指示参数的危险水平。
22.在一些范例中，超声控制单元可以适合于实施识别和/或分配显示单元的显示面板上的显示空间的区域或区以用于显示(一个或多个)输出显示帧的步骤。在一些范例中，这可以至少部分地基于确定或识别显示面板的显示空间(对其他当前可视化的对象或信息)的当前分配。在一些范例中，控制单元可以适合于重新评价和/或重新分配对当前可视化的信息或对象的显示空间，以给要被显示的(新)输出显示帧的可视化制造空间。
23.在一些范例中，超声控制单元可以适合于在通过显示帧显示的超声数据对应于的相关生理参数移至值的预定义范围之外时停止具体的之前可视化且显示的输出显示帧的显示。这进一步确保仅最相关信息在任何给定时间处被显示在显示面板上。
24.应注意，尽管数据采集模块、测量结果采集模块和可视化模块被列举为单独的特征，但是其相应的功能可以以不同的方式被分布在一个或多个部件之间。在一些范例中，不同模块的功能可以被单个元件(例如被单个控制器或处理器)集成并执行，或其功能可以以另外的方式被分布在一个或多个元件或部件之间。备选地，每个模块的功能可以被超声控制单元内的单独控制器或处理器执行。
25.生理参数测量结果可以是临床测量结果。这些可以包括例如生命体征。它们可以包括具体地心脏区域的血流动力学测量结果。
26.生理参数测量结果的采集可以包括例如根据超声图像数据或基于从其他来源(诸如一个或多个生理参数传感器)接收的信号导出一个或多个生理参数测量结果。可以从控制单元在使用中能与其通信性地耦合的一个或多个生理参数传感器的信号输出采集测量结果。
27.超声图像数据可以直接从超声成像单元(例如超声换能器单元，例如超声探头)采集。备选地，超声图像数据可以从不同的来源(例如间接地经由患者监测器或监测系统、或超声换能器单元被直接耦合到的网络)采集。在一些范例中，超声图像数据可以从数据存储设备采集。
28.不同的可能可视化模式可以包括以下中的一个或多个：
29.所述超声图像数据内的所述相关解剖区域的具体视图；
30.一个或多个生理参数测量结果到所述超声图像数据的叠加；
31.针对所述超声图像数据导出的分割信息的叠加。
32.在此情景下，视图可以意味着例如空间视图或空间视点。可视化单元例如生成或绘制如(或好像)例如从具体视点观察的表示解剖区域的图像或视觉表示。
33.视图可以通过具体视图角度或取向、和/或视图缩放水平来表征。视图可以通过在绘制的图像中从其观察区域的相对于解剖区域的(例如虚拟)视点位置来表征。
34.生理参数测量结果的叠加可以是所述测量结果到例如根据超声图像数据绘制的图像的叠加。生理参数测量结果的叠加可以包括表示一个或多个生理参数测量结果的任何形式的视觉叠加。叠加可以表示一个或多个生理参数测量结果跨识别的解剖区域的至少部分的分布。在一些范例中，叠加可以以文本形式或例如以图形形式(例如利用颜色、颜色梯度或例如轮廓)表示一个或多个生理参数测量结果。
35.用于可视化模式的以上范例选项中的任意可以被组合。例如，可视化模式可以采取分割信息的叠加的形式，例如其中，网格示出或描述解剖区域的结构，其中，分割信息通过一个或多个生理参数测量结果的表示来增强。
36.例如，通过一个范例，示出解剖区域的至少部分的解剖结构的网格可以通过表示机械应变跨所述区域的分布的叠加来增强或与表示机械应变跨所述区域的分布的叠加进行组合。例如，叠加的结构网格可以与跨由网格表示的结构区域(例如壁)的机械应变的颜色梯度或轮廓表示组合或集成。
37.具体视图可以例如包括表示通过所采集的超声图像数据的具体2d平面或切片的视图，所述平面具有相关联的平面坐标和取向角度。
38.具体视图可以例如基于测量的生理参数涉及的解剖区域的相对取向来确定。它可以基于该区域(例如该区域的内壁)相对于通过该区域的血流的方向的取向。
39.具体视图可以包括任选地基于网格到所采集的超声图像数据的应用的解剖区域的至少部分的三维表示。
40.如上面提及的，根据一个或多个范例，所述控制单元可以适合于相似所述预定义警报条件不再成立时生成用于控制所述显示单元停止显示所述(一个或多个)输出显示帧的控制输出。
41.根据一个或多个范例，所述可视化模块可以适合于访问可视化数据库，所述可视化数据库针对多个不同生理参数中的每一个列出：至少一个相关解剖区域，以及针对参数的一个或多个警报条件中的每一个的至少一个相关可视化模式。基于访问所述可视化数据库，所述相关解剖区域可以被识别，和/或所述可视化模式可以被选择。
42.备选地，在一些范例中，相关解剖区域的识别和/或可视化模式的选择可以基于用于确定解剖区域和/或可视化模式的算法的使用。
43.在一些范例中，所述测量结果采集模块可以适合于基于所采集的超声图像数据导出所述生理参数测量结果中的一个或多个。控制单元可以包括用于处理超声图像数据以导出生理参数测量结果的一个或多个算法或模块。在这种情况下，生理参数测量结果的采集包括导出测量结果。
44.通过非限制性范例，生理参数测量结果可以包括以下中的一个或多个：每搏输出量、心输出量、射血分数、心室同步性、全局或区域性应变、区域性壁运动。
45.另外地或备选地，所述控制单元可以能与用于采集所述对象的所述生理参数测量结果的至少子集的一个或多个生理参数传感器可操作地耦合。
46.通过非限制性范例，生理参数传感器可以包括以下中的一个或多个：ecg传感器设备、ppg传感器、血压传感器(例如血压袖套)。
47.所述数据采集模块可以适合于循环地采集超声图像数据。例如，数据采集模块可以连续地采集超声图像数据，或可以例如以规律的间隔循环地采集图像数据。可以例如在整个监测时段上在持续或连续的基础上采集超声图像数据。
48.测量结果采集单元可以适合于连续地或循环地采集一个或多个生理参数的生理参数测量结果。
49.超声控制单元可以适合于连续地或循环地监测采集的生理参数测量结果。可视化模块可以适合于在使用中连续地或循环地重新评估哪些之前生成并显示的输出显示帧保持被显示在显示单元的显示面板上。
50.所述超声控制单元还可以能与超声换能器单元可操作地耦合，并且其中，所述数据采集模块适合于使用所述换能器单元采集所述超声图像数据。例如，控制单元可以适合于控制换能器单元采集数据。备选地，单独的控制元件可以控制采集，并且其中，本发明的控制单元通过与换能器单元或提到的控制元件的信号输出的同时通信而采集数据。
51.在一组有利的实施例中，所述控制单元可以是用于控制表示心脏区域和/或表示呼吸区域(即包含肺部或其部分的区域)的超声数据的可视化。
52.在具体的范例中，控制单元可以用于控制心脏超声数据的可视化。此处，应用的领域是心脏超声成像和心脏或心相关的生理参数(例如血流动力学参数)的领域。
53.可视化模块可以适合于从采集的超声图像数据提取表示识别的解剖区域的数据的子集。
54.根据本发明的又一方面的范例提供了一种控制超声数据的可视化的方法，包括：
55.采集来自超声图像数据源的给定对象的超声图像数据；
56.采集所述对象的一个或多个生理参数测量结果；并且
57.响应于至少由所述生理参数中的至少一个进入或离开预定义阈值范围而定义的至少一个预定义警报条件的触发来执行以下操作：
58.在所采集的超声图像数据内识别涉及所述生理参数中的所述至少一个的相关解剖区域；
59.基于关注的所述至少一个生理参数并且基于所触发的具体警报条件选择用于在显示单元的显示面板上对所识别的解剖区域进行可视化的可视化模式；
60.处理所采集的超声图像数据的至少子集以生成表示所述相关解剖区域的一个或多个输出显示帧，并且其中，所述区域根据所述可视化模式被可视化，并且生成用于控制显示单元显示所述输出显示帧的控制输出。
61.上面的步骤中的每一个的实施选项和细节可以根据在上面针对本发明的装置方面(即控制单元方面)提供的解释和描述来进行理解和解读。
62.在上面关于本发明的装置方面(即关于控制单元)描述的范例、选项或实施例特征
或细节中的任意可以经适当修改后被应用或组合或包含到本发明的本方法方面内。
63.在具体的范例中，不同的可能可视化模式可以包括以下中的一个或多个：
64.所述超声图像数据内的所述相关解剖区域的具体视图；
65.一个或多个生理参数测量结果到所述超声图像数据的叠加；
66.针对所述超声图像数据导出的分割信息的叠加
67.根据本发明的又一方面的范例提供了一种超声系统，包括：超声换能器单元；以及根据上面概述或下面描述的任何范例或实施例或根据本申请的任何权利要求的控制单元，所述控制单元能与所述超声换能器单元可操作地耦合，并且所述控制单元的所述数据采集模块适合于使用所述超声换能器单元采集所述超声图像数据。
68.超声换能器单元可以包括一个或多个超声换能器，例如一个或多个换能器阵列。换能器单元可以是包括至少一个超声换能器的任何设备或单元或元件。
69.超声系统可以任选地还包括显示单元，所述显示单元包括显示面板，并且其中，控制单元适合于将生成的控制输出传送给显示单元。
70.在提供了显示单元的情况下，显示单元可以是已经被超声系统本身包括的显示单元(即用于在执行检查时显示采集的超声图像数据)。备选地，显示单元可以是除了已经被超声系统包括的显示单元之外提供的另外的显示单元。
71.根据一个或多个范例，在一些范例中，控制单元可以包括用于连接到外部显示单元的连接输出端。在一些范例中，控制单元可以包括用于例如连接到患者监测单元或系统的连接输出端。患者监测单元或系统可以接收生成的控制输出，并且使用控制输出来例如经由患者监测单元或系统包括的显示单元呈现采集的超声数据的可视化。备选地，可视化可以经由例如与患者监测单元或系统或超声系统的任何现有显示单元分开的单独显示单元被显示。
72.根据本发明的又一方面的范例提供了一种患者监测系统，包括：显示单元，所述显示单元包括显示面板；患者监测单元；以及根据上面概述或下面描述的任何范例或实施例或根据本申请的任何权利要求的控制单元，所述控制单元能与所述患者监测单元和显示单元可操作地耦合，并且适合于将生成的控制输出传送给所述显示单元。
73.例如，患者监测单元可以能与一个或多个生理参数(例如生命体征)测量或监测设备耦合或与一个或多个生理参数(例如生命体征)测量或监测设备耦合。显示单元可以由患者监测单元包括，或可以是与患者监测单元分开的显示器。在提供了单独显示器的情况下，在一些范例中，其可以是除了已经被患者监测单元或系统包括的显示器之外的，例如用于采集的超声数据和(一个或多个)生成的可视化的专门显示。
74.参考下文描述的(一个或多个)实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的并且得以阐明。
附图说明
75.为了更好地理解本发明并且为了更清楚地示出其可以如何被实施，现在将会仅以范例的方式参照附图，其中：
76.图1以方框图形式示出了根据一个或多个实施例的范例超声控制单元，所述控制单元被示为在使用中与超声换能器单元和显示单元可操作地耦合；
77.图2图示了通过离开生理参数值的范例阈值范围的范例警报条件的触发；
78.图3示出了根据一个或多个实施例的范例方法的方框图；
79.图4以方框图形式示出了根据一个或多个实施例的范例超声系统；并且
80.图5更详细地示出了示范性超声系统。
具体实施方式
81.本发明将会参考附图进行描述。
82.应当理解，详细描述和具体范例在指示装置、系统和方法的示范性实施例的同时，仅旨在用于图示的目的，而不旨在限制本发明的范围。根据以下描述、所附权利要求和附图将更好地理解本发明的装置、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点。应当理解，附图仅仅是示意性的，并未按比例绘制。还应当理解，在整个附图中使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。
83.本发明提供了一种用于配置在使用中使用显示单元的超声数据的可视化的超声控制单元。所述控制单元适合于采集超声图像数据，并且基于多个不同的监测生理参数的当前水平自动地控制数据的最相关部分和视图的可视化。具体地，响应于生理参数中的一个进入或离开值的预定义范围(例如分别表示患者的警报或正常条件)，所述控制单元确定用于表示改变的生理参数的图像数据内的最适当解剖区域和用于表示或示出图像数据内的该解剖区域的最有用可视化模式(例如视图)。生成示出根据选定可视化模式可视化的解剖区域的一个或多个显示帧。生成用于控制显示面板显示所述一个或多个显示帧的控制输出。
84.本发明的实施例因此提供了帮助评价患者的生理状况并进行临床决策的临床医师的辅助。所述控制单元在难以在短时间间隔内识别要观察的收集的超声数据的最适当部分和该部分的最有用视图的连续超声监测应用中是特别有用的。本发明的实施例在有用的可视化模式中基于表示患者的当前状况的最新生理测量结果向临床医师自动地显示超声图像数据的相关部分。
85.因此，实施例可以实现特定超声可视化状态的自动化触发，这些例如由改变的患者生理状况触发。
86.在图1中以示意性方框图形式示出了根据本发明的一个或多个实施例的范例控制单元12。控制单元12被示为在使用中被可操作地耦合到外部显示面板24、超声换能器单元26和一个或多个辅助生理参数传感器28。根据一个方面，控制单元被单独地提供，并且可以可操作地能耦合到提到的外部单元或设备。根据另一方面，控制单元可以结合提到的外部设备中的一个或多个来提供：在这种情况下，该布置可以表示超声系统。现在将会讨论当由它本身提供时的控制单元。
87.超声控制单元12用于配置超声数据的可视化。控制单元能与显示单元24可操作地耦合。
88.超声控制单元12包括数据采集模块12，数据采集模块12适合于采集来自(在该范例中)超声换能器单元26形式的超声图像数据源的给定对象的超声图像数据。出于该目的，数据采集模块能与超声换能器单元26可操作地耦合。换能器单元在图1中被示为被如此可操作地耦合。
89.超声控制单元还包括测量结果采集模块18，测量结果采集模块18适合于采集对象的一个或多个生理参数测量结果。生理参数测量结果可以以不同的方式被采集。
90.在一些范例中，一个或多个生理参数测量结果可以基于由数据采集模块16采集的超声图像数据来导出。例如，在心脏的超声数据被采集的情况下，一个或多个血流动力学参数可以能根据图像数据导出。对于超声导出的测量结果，参数的计算可以例如基于对采集的3d体积执行的分割和/或其他图像分析。
91.另外地或备选地，生理参数测量结果的至少子集可以使用一个或多个可操作地耦合的生理参数传感器来采集。测量结果采集模块18被示为被可操作地耦合到一个或多个辅助生理参数传感器28的布置。通过非限制性范例，生理参数传感器可以包括以下中的一个或多个：光电容积描记(ppg)传感器、ecg传感器设备、心率监测器和血压传感器。
92.超声控制单元12还包括可视化模块20。可视化模块适合于执行用于响应于至少一个预定义警报条件的触发而可视化采集的超声数据的一组步骤。警报条件至少通过其测量结果正被采集的生理参数中的至少一个进入或离开预定义阈值范围而定义。
93.超声控制单元12(例如控制单元的测量结果采集模块或可视化模块)可以在连续或持续的基础上监测生理参数的值，并且检测每个参数的水平何时进入或离开该参数的预定义范围。
94.预定义警报条件可以通过值进入某一阈值范围或值离开预定义范围来定义。例如可以定义警报阈值，警报阈值的进入指示参数的危险水平。另外地或备选地，可以定义值的正常范围，正常范围的离开指示参数的危险水平。
95.优选地存在针对每个生理参数的至少通过关注的参数的值的预定义范围定义的预定义警报条件。
96.响应于至少由其测量结果正被采集的生理参数中的至少一个进入或离开预定义阈值范围而定义的所述至少一个预定义警报条件的触发，可视化模块20适合于首先在采集的超声图像数据内识别涉及生理参数中的至少一个的相关解剖区域。在一些范例中，这可以基于针对每个生理参数列出相关解剖区域的数据库或查找表的使用。该选项将会在下面更详细地进行描述。在其他范例中，它可以基于用于确定适当解剖区域的算法的使用。
97.此后，可视化模块20适合于基于关注的至少一个生理参数并且基于所触发的具体警报条件确定用于在显示单元的显示面板上可视化识别的解剖区域的可视化模式。
98.可视化模式指的是当识别的解剖区域被捕获在超声图像数据中时呈现或表示识别的解剖区域的具体方式或模式。它可以包括被捕获在超声图像数据中的解剖区域的具体视图，例如观察该区域的视点的具体角度或位置。这可以包括例如通过采集的超声图像体积的具有相关联的平面坐标和取向的具体切割平面。它可以包括任选地基于将网格绘制到采集的超声图像数据的解剖区域的至少部分的三维表示。可视化模式的其他范例将会在下面进行讨论。
99.可视化模式基于关注的至少一个生理参数并且基于所触发的具体警报条件来选择。在一些范例中，当值落在一个范围内时，可以选择一种可视化模式，并且当值落在不同的范围内时，可以选择不同的模式。在一些范例中，数据库或查找表可以被用于选择可视化模式。
100.在可视化模式的选择之后，可视化模块20适合于处理采集的超声图像数据的至少
子集以生成表示相关解剖区域的一个或多个输出显示帧，并且其中，区域根据可视化模式被可视化。
101.可视化模块20然后适合于生成用于控制显示单元24显示一个或多个输出显示帧的控制输出。
102.生成表示解剖区域的显示帧可以包括从采集的超声图像数据提取表示识别的解剖区域的数据的子集。这可以例如基于采集的超声图像数据的分割(例如基于解剖模型的分割)被执行。
103.应注意，尽管在上面的图1的范例中，数据采集模块、测量结果采集模块和可视化模块被示为在超声控制单元12内的单独部件，但这不是必要的。其相关功能可以以不同的方式被分布在一个或多个部件之间。例如，在一些范例中，不同模块的功能可以被单个元件(例如被单个控制器或处理器)集成并执行，或其功能可以以另外的方式被分布在一个或多个元件或部件之间。备选地，每个模块的功能可以被超声控制单元内的单独控制器或处理器执行。
104.在图2中示出了由控制单元实施的程序的一个范例。该曲线图根据时间(x轴)示出了通过测量结果采集模块18导出的针对射血分数的范例导出的测量信号(y轴)。在范例中，射血分数可以例如基于通过数据采集模块16采集的表示心脏的采集的超声图像数据来导出。
105.在图2的范例曲线图中指示的是值的范例预定义阈值范围46。在该范例中，预定义警报条件通过值离开该范围的来定义。值的范围46表示射血分数的正常范围。值的预定义范围46在上阈值边界42(在该范例中，80％)与下阈值边界44(在该范例中45％)之间跨度。这些具体数值仅仅是示范性的，并且决不对整体概念或对射血分数的生理参数进行限制。
106.例如在连续的基础上随着时间监测射血分数参数。如所图示的，在某一时间点处，参数离开值的预定正常范围，因此触发针对患者的预定义警报条件。在该范例中，可视化模块适合于通过执行上面讨论的用于可视化采集的超声数据的一组步骤而对警报条件的这种触发做出响应。
107.具体地，首先在采集的超声图像数据内识别涉及射血分数的参数的相关解剖区域。在这种情况下，例如，相关解剖区域可以是左和右心室以及二尖瓣瓣膜。然后确定用于以用于图示射血分数的参数并且考虑已经被触发的具体警报条件(在这种情况下，即低射血分数)的最佳方式可视化心室和二尖瓣瓣膜区域的可视化模式。在该范例中，例如基于数据库或查找表的咨询或处理逻辑或算法的应用，可以确定(通过范例)对应于通过心脏区域的2d平面的呈现、表示心室和二尖瓣瓣膜并且具有被取向为显示该解剖区域的两腔室长轴视图的平面坐标和角度的可视化模式。
108.可视化模块然后处理超声图像数据以生成表示该解剖区域的这种视图的一个或多个输出显示帧，并且生成用于控制显示单元24显示这些一个或多个输出显示帧的控制输出。
109.由测量结果采集模块18采集的生理参数可以包括根据超声图像数据(和/或根据其导出的图像或其他信息)导出的参数，和/或可以基于例如使用一个或多个外部附接的传感器28采集的其他非超声导出的生理参数测量结果。
110.通过非限制性范例，超声导出的参数可以包括一个或多个心脏相关的参数，例如
血流动力学参数，例如心输出量、每搏输出量、左心室容积、左心室压力或任何其他心脏相关参数或其他参数。可以被采集的其他参数包括例如超声图像数据中表示的解剖区域的不同区域内或跨解剖区域的不同区域的机械应变，例如跨心室和/或瓣膜的不同区段的机械应变。
111.通过非限制性范例，非超声导出的生理参数测量结果可以包括以下中的一个或多个：光电容积描记(ppg)测量结果、ecg传感器测量结果、心率和血压。
112.如上面提及的，可视化模块20适合于确定用于在显示单元的显示面板上可视化识别的解剖区域的可视化模式。不同的可视化模式可以对应于呈现或显示超声图像数据的方式的不同表征属性。
113.如上面提及的，根据一些范例，可视化模式可以对应于超声图像数据内的相关解剖区域的具体视图，其中，这可以是通过被捕获在超声数据中的3d体积的具体选定2d平面或切片，或可以是用于观察对应于关注的解剖区域的数据的具体三维部分的具体角度和/或空间视点。可以例如通过被应用于数据并且适合于允许不同的解剖学上相关的特征和区域的识别的分割程序提取或识别该三维部分用于可视化。
114.另外地或备选地，可视化模式可以包括到表示一个或多个生理参数测量结果的识别的解剖区域的超声图像数据(例如根据所述数据绘制的一幅或多幅图像)的叠加。这意味着表示采集的生理参数测量结果中的一个或多个的值或水平的文本或图形内容的叠加。
115.例如，如果超过警报阈值的相关参数是心输出量，相关解剖区域可以被识别为二尖瓣瓣膜和左心室心尖。心脏的该部分的视图可以根据采集的图像数据选择并绘制，并且另外，心输出量值的实时值可以被叠加在表示识别的心脏区域的(一幅或多幅)图像上面。输出显示帧那么包括解剖区域的具体视图和被叠加在此上面的具体生理参数。
116.对于另外的信息，除了解剖区域直接相关的参数之外的另外的参数可以被叠加。例如，在一些范例中，解剖区域的不同区段或区中的机械应变的值、或跨解剖区域的不同区段或区的机械应变的值可以被叠加。
117.如上面提及的，生理参数信息可以以文本形式或不同的例如图形或图片形式被叠加。例如，机械应变可以通过极坐标或靶心图或其他曲线图来表示。
118.另外地或备选地，可视化模式可以包括针对超声图像数据导出的分割信息的叠加。例如，超声图像数据的可视化区域内的相关解剖区或特征可以被标记或突出(例如利用块颜色或利用其被突出的边缘)。
119.在一些范例中，可视化模式可以包括对应于超声图像数据内的解剖结构的导出的结构网格的叠加。这可以例如再次使用分割被导出。例如，对应于左或右心室的外边界壁的心室轮廓可以被叠加在超声图像数据中表示的相关心室的视图上面。
120.如上面讨论的，用于可视化相关解剖区域的可视化模式的确定至少部分地基于被触发的具体警报条件。在一些范例中，它可以至少部分地基于相关参数落在其内的值的具体范围。
121.在一些范例中，控制单元可以被配置为在关注的生理参数的第一范围的情况下选择一个可视化模式，并且针对生理参数的第二范围选择第二不同的可视化模式。
122.在一些范例中，控制单元可以适合于连续地显示表示给定解剖区域的超声图像数据。然而，控制单元可以被配置为当生理参数在值的某一预定义正常或标准范围内时根据
正常或标准可视化模式对此进行可视化。控制单元可以还被配置为在值超过或低于某一预定义临界阈值的情况下以不同的方式(例如利用不同的空间视点或利用被突出或扩大的某些特征)对所述图像数据进行可视化。
123.总体来说，由可视化模块执行的程序基于采集的超声图像数据的定制可视化(例如视图)的确定，定制可视化(例如视图)的确定基于采集的或监测的生理参数测量结果中的一个或多个的子集。选择具体可视化模式可以部分地基于正通过测量结果采集单元采集的生理参数的整个集合的了解。
124.由可视化单元执行的可视化步骤可以包含两个部分。首先：确定用于可视化超声图像数据内的解剖区域的具体可视化模式，例如应用于超声图像数据的相关部分的具体定制(例如，图像平面的选择、参数或分割信息的叠加、补充的超声信息(诸如应变或颜色)的叠加)。第二部分可以是实现这种可视化模式的手段，例如被应用以执行它的工具。工具可以包括分割(例如以提取超声图像数据的相关体积区域)、和/或图像绘制工具或处理器(以绘制解剖区域的具体视图，例如2d平面或3d透视图)。
125.通过一个范例，一个采集的生理参数可以是心输出量。如果心输出量降至某一阈值之下，这意味着左心室未正在泵送足够的血液。例如，在这种情况下，左心室可以确定为相关解剖区域。通过范例，可视化模式可以被选择为该区域的两腔室长轴视图，其中，聚焦于左心室的。为了实现此，二尖瓣瓣膜和左心室心尖可以从采集的3d超声体积自动地分割，并且该体积内的解剖区域的视图被选择为包含这两个特征的切割平面(2d图像平面)。
126.通过范例，下面的表1列出了一组范例生理参数，在一个或多个范例实施例中，该组范例生理参数中的一个或多个可以由测量结果采集模块18采集并监测。针对每个生理参数列出了该参数的值的对应预定义“正常”范围。因此在该范例表中，每个生理参数的预定义警报条件是值离开列出的预定义正常范围。还在表中识别了针对参数的特定警报条件。还针对每个参数列出了涉及生理参数的相关解剖区域。还针对每个参数列出了用于可视化识别的解剖区域的一个或多个可能的适当可视化模式。这些可以包括适当的2d平面视图和适当的3d视图。
127.表1中呈现的列表不是详尽的，并且仅出于说明性目的而被呈现。此外，通过说明，表1仅列出了当具体地心脏超声成像正被执行时相关的心脏相关的参数。然而，发明构思不限于心脏成像，并且当身体的其他区域正被成像时，可以监测并分析其他参数。
128.[0129][0130]
表1
[0131]
在上面的表中，心室同步性能够指的是心脏中的不同心室中的收缩的在计时上的差异或同步性的缺乏(心室不同步性)，或可以例如指的是lv壁的不同段的激活和收缩的计时序列(心室内不同步性)。表1中的范例参数tsmax指的是左心室段的任何两个之间的到峰值心肌心缩期收缩(ts
‑
max)的时间上的最大差异。
[0132]
在表1中，参考右心室(rv)与左心室(lv)心输出量之间的差异的参数。此处，可视化模式可以取决于哪个心室正在示出缺陷，其中，这基于哪个心室正在表现出其相应的心输出量的随着时间变化来确定。无论哪一个心室示出正在随着时间变化的心输出量(而另一个例如保持不变)，可视化模式可以包括该(变化的)心室的视图，并且可以在对应于心室的不同心输出量值的两个不同时间点处示出心室。
[0133]
在表1中，参考肺水肿。在肺部超声成像中，a线是指示正常肺部表面的水平伪影。b线是彗星尾状特征的伪影，并且指示胸膜下间质水肿。存在于肺部的超声图像中的b线越
多，这种状况的严重性越大。通过范例，b线的正常范围会小于示出b线存在的阳性指示的一个肺部区域。
[0134]
对于上面的表1中提及的心室间中隔移位，移位的正常范围通常是背景依赖的，并且可以依据患者和临床背景而改变。在一些范例中，临床医师可以定义每个患者的范围(例如通过使用用户接口器件将正常范围输入到系统内)，或正常范围可以基于关于患者的临床背景信息(诸如患者的一个或多个其他生理参数的测量值的范围)来确定或计算。
[0135]
上面参考区域性壁运动的参数。该参数的正常范围(在定量条件下)通常取决于患者特异性因素，并且是背景依赖的。在一些范例中，患者的正常范围可以由临床医师输入。通过一个范例，正常范围可以由用户基于定制应变函数(诸如控制点自参考帧的积分偏差)设置。
[0136]
上面已经提到了通过心脏区域的不同的可能视图。提及的长轴视图可以例如指的是胸骨旁长轴视图。心脏的长轴连接心尖和二尖瓣瓣膜。提及的两腔室长轴视图仅仅指的是众所周知的心尖两腔室视图(该视图自然地包括所述长轴)。
[0137]
应当理解，在本申请的背景下，术语生理参数包括与患者的健康状态相关联的参数，其被医学实践者使用以便评价患者的医疗状况和其随着时间的变化。
[0138]
确定要使用的可视化模式可以以不同的方式被实现。
[0139]
根据一组范例，可视化模块可以适合于访问可视化数据库，可视化数据库针对多个不同生理参数中的每一个列出：至少一个相关解剖区域，以及针对参数的一个或多个警报条件中的每一个的至少一个相关可视化模式。基于访问可视化数据库，相关解剖区域然后可以被识别，并且可视化模式被选择。
[0140]
数据库可以例如被本地存储在本地存储器中，或可以例如被远程地存储在外部数据存储设备(诸如外部或远程计算机或服务器)中。控制单元可以包括用于与所述外部或远程数据存储设备通信的器件，例如网络通信器件。这可以经由互联网链路或直接经由有线或无线的网络链路，例如wi
‑
fi。
[0141]
数据库可以包括例如与上面的表1中示出的数据类似的数据，其中，对于一组生理参数中的每一个，(通过值进入或离开某一定义范围而定义的)一个或多个不同警报条件中的每一个列出了至少一个相关解剖区域和适当的可视化模式。
[0142]
数据库可以采取不同的形式。在一些简单的实例中，例如可以提供简单的查找表。例如包括多个表和/或链接的字段的更复杂数据结构可以被备选地使用。各种不同的数据结构手段对本领域技术人员来说将会是已知的且显而易见的。
[0143]
在备选范例中，算法可以被用于确定要使用的可视化模式。
[0144]
在一些范例中，一种算法可以用来生成或导出生理参数测量结果，并且单独的算法用来根据整个3d图像体积导出或生成相关的可视化模式。将第一算法的结果联系到第二算法可以使用查找表来执行，或可以被备选地利用又一算法来执行，所述又一算法例如定义两者之间的线性或非线性关系。
[0145]
根据一个或多个范例，确定要应用的可视化模式可以基于进一步采集的或存储的患者医学数据或信息。例如，在一些情况下，患者可能具有在一个解剖区域(例如心脏的具体区域)中的预诊断的或识别的异常。根据一个或多个范例，可视化模块可以适合于咨询又一患者信息源，并且基于所述给定区域中的异常，确定用于可视化包含异常区域或与异常
区域对准的采集的超声图像数据的视图。这仅仅表示一个范例。
[0146]
尽管在上面描述的范例中，每个警报条件通过单个生理参数进入或离开值的范围来定义，但是在另外的范例中，警报条件可以根据多个参数的各种范围来定义。例如，仅当一个参数已经离开正常范围并且又一参数已经进入某一定义的危险范围时，才能触发警报条件。
[0147]
在一个或多个范例中，不同的警报条件可以根据相同生理参数的不同值范围(例如警告警报范围和危急警报范围)来定义，其中，在每种情况下，不同可视化模式是更适当的。
[0148]
在某些范例中，控制单元可以适合于在所述预定义警报条件不再成立时生成用于控制显示单元停止显示所述(一个或多个)输出显示帧的控制输出。
[0149]
控制单元可以备选地适合于用于在生理参数中的所述至少一个移至值的所述预定义范围之外时生成用于控制显示单元改变可视化解剖区域的可视化模式的控制输出。例如，专门用于当患者处于危急状态时的可视化模式可以在患者离开该危急状态时被改变以将它改变回到可视化的标准或正常模式。
[0150]
在一些范例中，超声控制单元可以适合于实施识别和/或分配显示单元的显示面板上的显示空间的区域或区以用于显示(一个或多个)输出显示帧的步骤。在一些范例中，这可以至少部分地基于确定或识别显示面板的显示空间(对其他当前可视化的对象或信息)的当前分配。在一些范例中，控制单元可以适合于重新评价和/或重新分配对当前可视化的信息或对象的显示空间，以给要被显示的(新)输出显示帧的可视化制造空间。
[0151]
在一些范例中，超声控制单元可以适合于在显示器中显示的超声数据对应于的相关生理参数移至值的所述预定义范围之外时停止具体的之前可视化且显示的输出显示帧的显示。这进一步确保仅最相关信息在任何给定时间处被显示在显示面板上。
[0152]
根据一个或多个实施例，对于一组生理参数中的每一个，可以存在用于当参数在值的某一正常范围内时可视化对应于该参数的超声数据的预定义“标准”或“正常”可视化模式和用于当参数不在值的正常范围内(或在值的警报范围内)时实施的一个或多个警报或异常可视化模式。
[0153]
在一些范例中，“标准”可视化模式可以(例如由临床医师)使用用户接口器件来用户定义。在一些范例中，标准可视化模式可以对应于表示适当解剖区域的超声图像数据的具体视图。通过非限制性范例，标准视图可以包括：长轴4腔室视图、长轴2腔室视图、短轴视图、仅lv视图或任何其他相关视图。
[0154]
如上面提到的，根据一个或多个实施例，控制单元可以适合于在用于针对每个生理参数可视化相关解剖区域的超声图像数据的标准可视化模式与一个或多个改变或定制的警报或异常可视化模式之间切换。切换可以基于针对不同警报模式的相关警报条件的触发。
[0155]
然而，原始“标准”可视化模式可以仍然经常对临床医师是有价值的。因此，根据一个或多个实施例，控制单元可以适合于实施以两个或更多可视化模式(例如两个或更多视图)的超声数据的同时呈现，其中，一个视图基于超声导出的测量结果而改变(“定制的”可视化模式)，并且其他(一个或多个)视图根据预定义标准视图设置而持续存在。
[0156]
根据本发明的任何实施例，控制单元可以适合于控制心脏超声数据的可视化。此
处，应用的领域是心脏超声成像和心脏或心相关的生理参数(例如血流动力学参数)的领域。
[0157]
例如，在可视化数据库被用于选择可视化模式的情况下，所述可视化数据库可以针对至少多个不同的心脏相关的生理参数列出相关解剖区域和/或可视化模式。同样地，在算法被用于选择可视化模式的情况下，算法可以是适合于导出针对表示心脏区域的超声数据的相关可视化模式的算法。
[0158]
根据有利的一组实施例，数据采集模块可以适合于连续地采集超声图像数据。
[0159]
测量结果采集单元可以适合于连续地采集一个或多个生理参数的生理参数测量结果。
[0160]
超声控制单元12(例如控制单元的测量结果采集模块18)可以适合于连续地监测采集的生理参数测量结果。
[0161]
可视化模块20可以适合于根据新采集的超声图像数据连续地更新输出显示帧，以使得最新的影像能够被呈现在显示单元24上。
[0162]
在一些范例中，可视化模块20可以适合于在使用中连续地重新评估哪些之前生成并显示的输出显示帧保持被显示在显示单元的显示面板上。
[0163]
根据本发明的又一方面的范例提供了一种控制超声数据的可视化的方法。在图3中以方框图形式示出了根据本发明的该方面的一个或多个实施例的范例方法50。
[0164]
方法50包括从超声图像数据源采集52给定对象的超声图像数据。
[0165]
方法50还包括采集54对象的一个或多个生理参数测量结果。
[0166]
方法50还包括：响应于至少由生理参数中的至少一个进入或离开预定义阈值范围而定义的至少一个预定义警报条件的触发56来执行以下操作：
[0167]
在采集的超声图像数据内识别(58)涉及至少一个生理参数的相关解剖区域；
[0168]
基于关注的至少一个生理参数并且基于所触发的具体警报条件选择(60)用于在显示单元的显示面板上可视化识别的解剖区域的可视化模式；
[0169]
处理(62)采集的超声图像数据的至少子集以生成表示相关解剖区域的一个或多个输出显示帧，并且其中，区域根据可视化模式被可视化，并且生成用于控制显示单元显示一个或多个输出显示帧的控制输出。
[0170]
上面的步骤的每一个的实施选项和细节可以根据在上面关于本发明的装置方面(控制单元12方面)提供的解释和描述来进行理解和解读。
[0171]
在上面关于本发明的装置方面(关于控制单元12)描述的范例、选项或实施例特征或细节中的任意可以经适当修改后被应用或组合或包含到本发明的本方法方面内。
[0172]
根据范例，警报条件的触发56可以包括测试是否已经满足或触发警报条件的步骤，或可以包括针对一组预定义警报条件中的任一个的发生进行监测的连续过程。如果当这样的测试步骤被执行时没有触发警报条件，在范例中，测试步骤可以被循环地重复，或在一些范例中，该方法可以循环回到采集超声图像数据的初始步骤52，并且再次从所述初始步骤开始。
[0173]
根据本发明的又一方面的范例提供了一种患者监测系统，包括：
[0174]
显示单元24，所述显示单元包括显示面板；
[0175]
患者监测单元；以及
[0176]
根据上面概述或下面描述的任何范例或实施例或根据本申请的任何权利要求的控制单元12，所述控制单元与患者监测单元和显示单元可操作地耦合，并且适合于将生成的控制输出传送给显示单元。
[0177]
在一些范例中，患者监测单元可以包括显示单元，例如显示单元可以是患者监测单元的部件。患者监测单元可以包括控制器，所述控制器适合于从用于一个或多个患者的一个或多个患者监测传感器接收信号输入，并且将对应于采集的信号的信息呈现在显示单元的显示面板上。在其他范例中，显示单元可以与患者监测单元分开。在一些范例中，显示单元可以是例如除了已经被患者监测单元或系统包括的显示单元之外提供的单独显示单元。
[0178]
在一些范例中，所述患者监测单元可以能与一个或多个生理参数(例如生命体征)测量或监测设备耦合或与一个或多个生理参数(例如生命体征)测量或监测设备耦合。
[0179]
根据本发明的又一方面的范例提供了一种超声系统。在图4中示出了根据本发明的该方面的一个或多个实施例的范例超声系统70。
[0180]
超声系统70包括超声换能器单元26。
[0181]
超声系统70还包括控制单元12，所述控制单元是根据上面概述或下面描述的任何范例或实施例或根据本申请的任何权利要求的。
[0182]
控制单元12与超声换能器单元26可操作地耦合。控制单元12的数据采集模块16(未示出)适合于通过超声换能器单元26采集超声图像数据。
[0183]
在本范例中，该系统还包括显示单元24，显示单元24与控制单元12可操作地耦合。控制单元适合于将用于控制显示单元的每个生成的控制输出传送给耦合的显示单元。
[0184]
超声换能器单元26可以包括一个或多个超声换能器，例如一个或多个换能器阵列。换能器单元可以是包括至少一个超声换能器的任何设备或单元或元件。在范例中，超声换能器单元可以包括超声探头。
[0185]
上面的系统的特征中的每一个的实施选项和细节可以根据在上面关于本发明的控制单元12方面提供的解释和描述来进行理解和解读。
[0186]
在上面关于控制单元12描述的范例、选项或实施例特征或细节中的任意可以经适当修改后被应用或组合或包含到本发明的本系统方面内。
[0187]
通过进一步的更详细的解释，现在将会参考图5描述示范性超声系统的总体操作的更细节的描述。
[0188]
该系统包括阵列换能器探头104，阵列换能器探头104具有用于发射超声波并接收回波信息的换能器阵列106。换能器阵列106可以包括：cmut换能器；压电换能器，其由诸如pzt或pvdf的材料形成；或任何其他适合的换能器技术。在该范例中，换能器阵列106是能够扫描感兴趣区域的2d平面或三维体积的换能器108的二维阵列。在另一范例中，换能器阵列可以是1d阵列。
[0189]
换能器阵列106耦合到微波束形成器112，其通过换能器元件来控制对信号的接收。微波束形成器能够对由换能器的子阵列(通常被称为“组”或“贴片”)接收到的信号进行至少部分波束形成，如在美国专利5997479(savord等人)、6013032(savord)和6623432(powers等人)中所描述的。
[0190]
应当注意，微波束形成器一般是完全任选的。另外，该系统包括发射/接收(t/r)开
关116，微波束形成器112可以耦合到发射/接收(t/r)开关116并且发射/接收(t/r)开关116在发射与接收模式之间切换阵列，并且在微波束形成器未被使用并且换能器阵列直接地由主系统波束形成器操作时保护主波束形成器120免受高能量发射信号影响。来自换能器阵列106的超声波束的发射通过由t/r开关116被耦合到微波束形成器的换能器控制器118和主发射波束形成器(未示出)引导，换能器控制器能够接收来自用户接口或者控制面板138的用户操作的输入。控制器118能够包括发射电路，其被布置为在发射模式期间驱动阵列106的换能器元件(直接地或经由微波束形成器)。
[0191]
控制面板138可以被省略，并且控制器118直接与根据本发明的实施例的控制单元12耦合，使得控制器从控制单元12接收输入指令。以这种方式，该范例系统中的控制面板138的功能可以通过根据本发明的实施例的超声控制单元来促进。
[0192]
在典型的逐行成像序列中，探头内的波束形成系统可以如下操作。在发射期间，波束形成器(取决于实施方式，其可以是微波束形成器或主系统波束形成器)激活换能器阵列、或换能器阵列的子孔径。子孔径可以是换能器的一维线或较大阵列内的换能器的二维贴片。在发射模式中，控制对由阵列或者阵列的子孔径生成的超声波束的聚焦和操控，如下文所描述的。
[0193]
在接收到来自对象的反向散射回波信号时，接收到的信号经历接收波束形成(如下文所描述的)，以便对准接收到的信号，并且在其中子孔径被使用的情况下，子孔径然后例如被移动一个换能器元件。所移动的子孔径然后被激活并且过程被重复直到已经激活换能器阵列的所有换能器元件。
[0194]
针对每个线(或子孔径)，用于形成最终超声图像的相关联的线的总接收信号将是在接收时段期间由给定子孔径的换能器元件测量的电压信号的和。在下面的波束形成过程之后，得到的线信号通常被称为射频(rf)数据。由各种子孔径生成的每个线信号(rf数据集)然后经历额外处理以生成最终超声图像的线。线信号的幅度随着时间的改变将贡献于超声图像的亮度随着深度的改变，其中，高幅度峰值将对应于最终图像中的明亮像素(或像素的集合)。在线信号的开始附近出现的峰值将表示来自浅层结构的回波，而在线信号中逐渐稍后出现的峰值将表示来自对象内的增加的深度处的结构的回波。
[0195]
由换能器控制器118控制的功能之一是波束被操控并且聚焦的方向。波束可以从(正交于)换能器阵列向前或者针对较宽的视场在不同的角度处被操控。对发射波束的操控和聚焦可以根据换能器元件致动时间来控制。
[0196]
两种方法能够在一般超声数据采集中区分：平面波成像和“波束操控”成像。两种方法通过发射(“波束操控”成像)和/或接收模式(平面波成像和“波束操控”成像)中的波束形成的存在来区分。
[0197]
首先看聚焦函数，通过同时激活所有换能器元件，换能器阵列生成当其行进通过对象时发散的平面波。在这种情况下，超声波的波束保持未聚焦。通过将位置相关时间延迟引入到换能器的激活，能够使波束的波前会聚于期望点(被称为聚焦带)处。聚焦带被定义为在其处横向波束宽度小于发射波束宽度的一半的点。以这种方式，改进最终超声图像的横向分辨率。
[0198]
例如，如果时间延迟使得换能器元件从最外面的元件开始并且在换能器阵列的(一个或多个)中心元件处完成而连续激活，则聚焦带将在距离探头的与(一个或多个)中心
元件共线的给定距离处形成。聚焦带距探头的距离将取决于换能器元件激活的每个后续轮次之间的时间延迟而变化。在波束通过聚焦带之后，其将开始发散，形成远场成像区域。应当注意，针对接近于换能器阵列定位的聚焦带，超声波束将在远场中快速地发散，导致最终图像中的波束宽度伪影。通常，由于超声波束中的大的重叠，因而位于换能器阵列与聚焦带之间的近场示出很少细节。因此，改变聚焦带的位置能够导致最终图像的质量的显著改变。
[0199]
应当注意，在发射模式中，可以定义仅一个焦点，除非超声图像被分成多个聚焦带(其中的每一个可以具有不同的发射焦点)。
[0200]
另外，在接收到来自对象内的回波信号时，能够执行上文所描述的过程的反转以便执行接收聚焦。换句话说，输入信号可以由换能器元件接收并且在被传递到系统中用于信号处理之前经受电子时间延迟。其最简单范例被称为延迟求和(delay
‑
and
‑
sum)波束形成。能够根据时间来动态地调节换能器阵列的接收聚焦。
[0201]
现在看波束操控的函数，通过将时间延迟正确应用到换能器元件，能够当超声波束离开换能器阵列时对超声波束给予期望角。例如，通过激活换能器阵列的第一侧上的换能器，随后激活在阵列的相对侧上结束的序列中的剩余换能器，波束的波前将朝向第二侧成角。操控角相对于换能器阵列的法线的大小取决于后续换能器元件激活之间的时间延迟的大小。
[0202]
另外，能够使操控波束聚焦，其中，应用到每个换能器元件的总时间延迟是聚焦和操控时间延迟的和。在这种情况下，换能器阵列被称为相控阵列。
[0203]
在要求针对其激活的dc偏置电压的cmut换能器的情况下，换能器控制器118可以被耦合以控制用于换能器阵列的dc偏置控制145。dc偏压控制145设定被应用到cmut换能器元件的(一个或多个)dc偏置电压。
[0204]
针对换能器阵列的每个换能器元件，模拟超声信号(通常被称为通道数据)通过接收通道进入系统。在接收通道中，部分地波束形成的信号由微波束形成器112根据通道数据来产生并且然后被传递到主接收波束形成器120，在那里来自换能器的单独贴片的部分地波束形成的信号被组合为完全波束形成的信号，被称为射频(rf)数据。在每个阶段处执行的波束形成可以被执行，如上文所描述的，或者可以包括额外功能。例如，主波束形成器120可以具有128个通道，其中的每一个从数十个或数百个换能器元件接收部分波束形成的信号。以这种方式，由换能器阵列的数以千计的换能器接收到的信号能够高效地贡献于单个波束形成信号。
[0205]
波束形成接收信号被耦合到信号处理器122。信号处理器122能够以各种方式处理接收到的回波信号，诸如：带通滤波；抽取；i和q分量分离；以及谐波信号分离，其用于将线性信号和非线性信号分离以便实现对从组织和微气泡返回的非线性(基频的较高次谐波)回波信号的识别。信号处理器还可以执行额外的信号增强(诸如斑点减少、信号复合和噪声消除)。信号处理器中的带通滤波器能够是跟踪滤波器，其中，当回波信号从增加的深度接收时，其通带从较高频带滑动到较低频带，从而拒绝来自较大深度的较高频率处的噪声，其通常缺乏解剖信息。
[0206]
用于发射并且用于接收的波束形成器以不同的硬件来实施并且能够具有不同的功能。当然，接收器波束形成器被设计为考虑发射波束形成器的特性。在图5中，为了简单起见，仅示出了接收器波束形成器112、120。在完整的系统中，还将存在具有发射微波束形成
器和主发射波束形成器的发射链。
[0207]
微波束形成器112的功能是提供信号的初始组合以便减少模拟信号路径的数目。这通常在模拟域中被执行。
[0208]
最后的波束形成在主波束形成器120中完成并且通常在数字化之后。
[0209]
发射和接收通道使用相同的换能器阵列106，其具有固定的频带。然而，发射脉冲占用的带宽能够取决于使用的发射波束形成而变化。接收通道能够捕获整个换能器带宽(其是经典的方法)或者通过使用带通处理，其能够仅提取包含期望信息的带宽(例如，主谐波的谐波)。
[0210]
rf信号然后可以耦合到b模式(即，亮度模式、或2d成像模式)处理器126和多普勒处理器128。b模式处理器126对用于对身体中的结构(诸如器官组织和血管)的成像的接收到的超声信号执行幅度检测。在逐行成像的情况下，每条线(波束)由相关联的rf信号表示，其幅度被用于生成待分配给b模式图像中的像素的亮度值。图像内的像素的确切位置由沿着rf信号的相关联的幅度测量结果的位置和rf信号的线(波束)数目确定。这样的结构的b模图像可以以谐波或基波图像模式或二者的组合形成，如在美国专利6283919(roundhill等人)和美国专利6458083(jago等人)中所描述的。多普勒处理器128处理由组织移动和血流产生的时间上不同的信号以用于移动物质(诸如图像域中的血细胞的流)的检测。多普勒处理器128通常地包括具有参数的壁滤波器，参数被设定为通过或拒绝从身体中的所选择类型的材料返回的回波。
[0211]
由b模式和多普勒处理器产生的结构和运动信号被耦合到扫描转换器132和多平面重新格式化器144。扫描转换器132将回波信号布置在空间关系中，根据所述空间关系，回波信号被接收到期望的图像格式中。换句话说，扫描转换器用于将来自圆柱坐标系的rf数据转换为适于在图像显示器140上显示超声图像的笛卡尔坐标系。在b模式成像的情况下，给定坐标处的像素的亮度与从该位置接收到的rf信号的幅度成正比。例如，扫描转换器可以将回波信号布置为二维(2d)扇形格式或者金字塔三维(3d)图像。扫描转换器可以将b模式结构图像叠加有对应于图像场中的点处的运动的颜色，其中，多普勒估计速度以产生给定颜色。组合的b模式结构图像和彩色多普勒图像描绘结构图像场内的组织和血流的运动。多平面重新格式化器将从身体的体积区域中的共同平面中的点接收到的回波转换为该平面的超声图像，如在美国专利6443896(detmer)中所描述的。体积绘制器142将3d数据集的回波信号转换为如从给定参考点查看的投影3d图像，如在美国专利6530885(entrekin等人)中所描述的。
[0212]
2d或3d图像从扫描转换器132、多平面重新格式化器144和体积绘制器142被耦合到图像处理器130用于进一步增强、缓冲和暂时存储以用于在图像显示器140上的任选显示。成像处理器可以适于从最终超声图像移除某些成像伪影，诸如：声学阴影，其例如由强衰减体或折射引起；后部增强，其例如由弱衰减体引起；混响伪影，例如其中，高度反射性组织界面紧密接近地定位；等等。另外，图像处理器可以适于处理某些斑点减少功能，以便改进最终超声图像的对比度。
[0213]
除被用于成像之外，由多普勒处理器128产生的血流值和由b模式处理器126产生的组织结构信息被耦合到量化处理器134。除结构测量结果(诸如器官的大小和孕龄)之外，量化处理器产生不同的流动条件(诸如血流的体积率)的度量。量化处理器可以从用户控制
面板138接收输入(诸如要进行测量的图像的解剖结构中的点)。
[0214]
来自量化处理器的输出数据被耦合到图形处理器136用于利用显示器140上的图像再现测量图形和值，并且用于来自显示设备140的音频输出。图形处理器136还能够生成用于与超声图像一起显示的图形叠加。这些图形叠加能够包含标准标识信息，诸如患者名字、图像的日期和时间、成像参数等。出于这些目的，图形处理器可以从用户接口38或从根据实施例的控制单元12接收输入。用户接口还可以被耦合到发射控制器118以控制来自换能器阵列106的超声信号的生成以及因此由换能器阵列和超声系统产生的图像。控制器118的发射控制功能仅是所执行的功能之一。控制器118还考虑(例如，如由可操作耦合的控制单元12指导的)操作的模式和接收器模拟数字转换器中的对应的所要求的发射器配置和带通配置。控制器118能够是具有固定状态的状态机。
[0215]
用户接口还可以被耦合到多平面重新格式化器144用于选择和控制多个多平面重新格式化(mpr)图像的平面，其可以被用于执行mpr图像的图像域中的量化度量。
[0216]
如上面讨论的，实施例利用控制单元12。控制单元可以包括或可以是控制器。上面讨论的各种其他实施例和范例利用控制器。
[0217]
控制器能够用软件和/或硬件以多种方式实施，以执行所需的各种功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个范例，所述微处理器可以使用软件(例如，微代码)来编程以执行所需的功能。然而，控制器可以在使用或不使用处理器的情况下实施，并且还可以实施为执行某些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器(例如，一个或多个编程的微处理器和相关电路)的组合。
[0218]
可以在本公开的各种实施例中采用的控制器部件的范例包括但不限于常规微处理器、专用集成电路(asic)和现场可编程门阵列(fpga)。
[0219]
在各种实施方式中，处理器或控制器可以与一个或多个存储介质相关联，诸如易失性和非易失性计算机存储器，诸如ram、prom、eprom和eeprom。存储介质可以编码有一个或多个程序，当在一个或多个处理器和/或控制器上运行时，所述一个或多个程序执行所需的功能。各种存储介质可以固定在处理器或控制器内，或者可以是可移动的，使得存储在其上的一个或多个程序能够加载到处理器或控制器中。
[0220]
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。