专利名称：用来呈现多幅增强图像的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及诊断超声系统。具体地说，本发明涉及用来处理和显示基于数据体(volume)内指定(identify)平面的多幅增强图像的方法和设备。
背景技术：
常规的超声扫描器能够获取并显示数据体。可惜，却难以显示和对比同一体内的不同类型和视图的解剖数据，例如从C-平面、或包含体的一系列扫描平面的横截面所视的图像。有可能由于未处理或查看一部分数据而忽略或漏掉了重要的诊断数据，并需要额外时间来选择和查看多幅图像。
此外，例如处理C-平面数据以增强如骨骼或软组织等特定的特征需要用户一方的时间和专业技能。用户必须经验丰富并知道所使用的正确的图像处理协议。重新处理数据会很费时间，并会导致更长的诊察时间和可能更低的患者吞吐量。进而，更熟悉以X射线等其它形态来查看图像数据的医生会发现若可从超声体而创建类X射线图像、用来与其它经处理的图像相对比，则查看超声数据更有价值。
发明内容
希望有一种系统和方法来处理和显示来自体内的C-平面数据，其可解决上述和其它以前经历过的问题。
在一个实施例中，用来呈现不同解剖特征的多幅增强图像的方法包括获取具有多种解剖特征的超声体数据集合。多幅增强图像是同时呈现的。多幅增强图像是基于体数据集合内多种解剖特征的。
在一个实施例中，用来呈现多幅增强图像的方法包括获取含有体数据的数据集合。数据集合的部分是以图像增强技术来处理的。多幅图像是基于这些部分而呈现的。多幅图像的每个是以不同的图像增强技术来处理的。多幅图像是同时呈现的。
在一个实施例中，用来获取和呈现多幅增强图像的系统包括换能器，用来将超声信号发送至所关注的区域并从所关注的区域接收超声信号。接收器接收含有一系列相邻扫描平面的超声信号。这一系列相邻扫描平面包括体数据集合。处理器处理这一系列相邻扫描平面并指定作为这一系列相邻扫描平面横截面的体数据集合的部分。处理器以图像增强技术来处理这些部分。输出器同时呈现多幅图像。多幅图像的每个是以不同图像增强技术来处理的。
图1说明了根据本发明实施例，所形成的超声系统的框图。
图2说明了根据本发明实施例，所形成的超声系统。
图3说明了根据本发明实施例，由图2的系统而获取的实时4D体。
图4说明了根据本发明实施例，显示器上的B-超图像和增强图像。
图5说明了根据本发明实施例，具有所指定的所关注平面的B-超图像。
图6说明了根据本发明实施例，同时显示在显示器上的4幅增强图像。
图7说明了根据本发明实施例，基于由图5的平面而指定的C-平面的多幅增强图像。
图8说明了根据本发明实施例，图2的超声系统的一部分的框图。
具体实施例方式
图1说明了根据本发明实施例，所形成的超声系统100的框图。超声系统100包括发送器102，其驱动探头106内的换能器104以将脉冲超声信号发射至体内。可以使用多种几何形状。超声信号从血细胞或肌肉组织等体内结构处被反向散射，以产生返回至换能器104的回波。回波由接收器108接收。接收到的回波穿过波束形成器110，其进行波束形成并输出RF(射频)信号。然后，该RF信号穿过RF处理器112。或者，该RF处理器112可包括复数解调器(未示出)，其对RF信号进行解调以形成代表回波信号的IQ(同相正交)数据对。然后，RF或IQ信号数据可被直接导入RF/IQ缓冲器114，用于暂时存储。用户输入120可被用来输入患者数据、扫描参数、扫描模式变更等等。
超声系统100还包括信号处理器116以处理所获取的超声信息(即RF信号数据或IQ数据对)并准备用于显示在显示系统118上的超声信息帧。信号处理器116适用于根据多种可选择的超声模态而对所获取的超声信息进行1种或多种处理操作。当接收到回波信号时，所获取的超声信息可在扫描期间实时地受到处理。此外或作为替代，可使超声信息在扫描活动期间暂时存储于RF/IQ缓冲器114，并以次于实时的实况(live)或离线操作来处理。
超声系统100可按超过50帧/秒的帧速率——即人眼的近似察觉速率而连续地获取超声信息。所获取的超声信息以较低的帧速率而显示在显示系统118上。图像缓冲器122被包括以用来存储所获取的超声信息的经处理帧，这些经处理帧按计划不被立即显示。最好是，图像缓冲器122最好是有充足的容量来存储相当于至少数秒的超声信息帧。超声信息帧以有助于根据其获取次序或时间来对其读取(retrieval)的方式存储。图像缓冲器122可包括任何已知的数据存储媒体。
图2说明了根据本发明的一个实施例所形成的超声系统70。系统70包括连接至发送器12和接收器14的探头10。探头10发送超声脉冲并接收来自被扫描超声体16的内部结构的回波。存储器20存储来自接收器14并来源于被扫描超声体16的超声数据。体16可由多种技术而得到(例如，3D扫描、实时3D成像、体扫描、带有具有位置传感器的换能器而进行的2D扫描、使用体元(Voxel)相关技术的徒手(freehand)扫描、2D或矩阵阵列换能器等等)。
换能器10在扫描所关注区域(ROI)的同时沿例如直线或弓形路径而移动。在每个直线或弓形位置上，换能器10得到扫描平面18。扫描平面18是对某一厚度的，例如从1组或1个集合的相邻扫描平面18而采集的。扫描平面18存储于存储器20，然后转递给体扫描转换器42。在一些实施例中，换能器10而非扫描平面18可得到直线，而存储器20可存储由换能器10而非扫描平面18得到的直线。体扫描转换器20可存储由换能器10而非扫描平面18得到的直线。体扫描转换器42从控制输入40接收切片厚度设置，其指定了将从扫描平面18创建的切片的厚度。体扫描转换器42从多个相邻扫描平面18创建数据切片。为形成每个数据切片而得到的相邻扫描平面18的数量取决于由切片厚度控制输入40所选的厚度。数据切片存储于切片存储器44并由体描绘(render)处理器46来存取。体描绘处理器46对数据切片进行体描绘。体描绘处理器46的输出被转递给视频处理器50和显示器67。
每个回波信号采样值(体元)的位置是根据几何精度(即从1个体元到下1个体元的距离)和超声响应(源于超声响应的值)来定义的。适宜的超声响应包括灰度值、彩色流量值、脉管或能量多普勒信息。
图3说明了根据本发明的一个实施例，由图2的系统70而获取的实时4D体16。体16包括扇形横截面，其带有从顶角26处彼此发散的径向边界22和24。探头10以电子方式纵向聚焦并传导超声发射，以沿每个扫描平面18中的相邻扫描线而扫描，并以电子方式或机械方式横向聚焦并传导超声发射，以扫描相邻扫描平面18。如图2所示，由探头10得到的扫描平面18存储于存储器20，并被体扫描转换器42从球面坐标系扫描转换成笛卡儿坐标系。包括多个扫描平面的体从体扫描转换器42输出并作为描绘块(box)30而存储于切片存储器44。切片存储器44中的描绘块30是由多个相邻图像平面34形成的。
描绘块30可由操作者来定义尺寸，以具有切片厚度32、宽度36和高度38。体扫描转换器42可受切片厚度控制输入40的控制，以调整切片的厚度参数而形成理想厚度的描绘块30。描绘块30指定被体描绘的被扫描体16的部分。体描绘处理器46存取切片存储器44并沿描绘块30的厚度32来描绘。
在操作期间，具有预先定义的、基本恒定厚度的3D切片(也称作描绘块30)由切片厚度设置控制40(图2)获取并在体扫描转换器42(图2)中处理。代表描绘块30的回波数据可存储于存储器44。预先定义的厚度通常在2毫米和20毫米之间，然而，取决于应用和被扫描区域的尺寸，小于2毫米或大于20毫米的厚度也可适用。切片厚度设置控制40可包括带有离散或连续厚度设置的可旋转手柄。
体描绘处理器46将描绘块30投影至图像平面34的图像部分48(图3)。接着体描绘处理器46中的处理之后，图像部分48中的像素数据可穿过视频处理器50然后到达显示器67。描绘块30可置于扫描体16内的任何位置并朝向任何方向。在某些情况下，取决于被扫描区域的尺寸，描绘块30可能最好仅是扫描体16的一小部分。
图4说明了在显示器67的一侧具有深度44的B-超图像130。尽管被显示的图像是B-超图像，但是如相邻图像平面34的体16(图3)等体数据集合已如前述实时地获取了。用户可使用用户输入120来定义B-超图像130上的所关注平面132。平面132指定了1个平面，例如穿过具有最小厚度为0.1毫米的体数据集合的C-平面(即从前到后)。因此，平面132定义了数据集合或体16的一部分或子集。平面132可以相对于探头10径向、垂直或处于中间角。一旦指定了平面132，则用户可由用户输入120通过角136来旋转平面132。用户还可将平面132上移138而朝向探头10或下移140而远离探头10。
然后，用户可选择要对由平面132指定的体数据集合进行处理的图像增强技术和/或其它处理。图像增强技术可以是例如体描绘技术。用户可能希望显示与骨骼相关的图像数据，并因此基于此解剖特征而选择图像增强技术。其它如软组织和脉管等解剖特征也可被处理。例如，用户可使用用户输入120来选择如最大密度等体描绘技术来显示骨骼的增强图像。或者，基于所进行的扫描的类型、例如胎儿扫描、肝脏等等，可向用户提供或建议图像增强技术的子集。由平面132指定的数据集合受到处理以创建增强图像134。增强图像134可独自实时地显示在显示器67上，例如以大于图4所示的格式。或者，增强图像134可与B-超图像130同时和实时地显示在显示器67上。
此外，用户可修改体数据集合的厚度142。例如，厚度142可在平面132上方和下方等距离，或平面132可指定厚度142的顶部或底部。厚度142可以作为线或数字格式(未示出)而显示在显示器67，也可不显示。换言之，改变厚度142允许用户从与C-平面或用户定义的其它平面132平行的体30的多个层来观察图像数据。所定义的厚度142可基于图像增强技术、解剖特征、深度144和/或获取类型。若用户在修改厚度142后改变了平面132的位置，则可维持厚度142的尺寸。例如，若用户希望显示基于骨骼的增强图像134，则可定义更厚的厚度142。若用户希望显示基于脉管的增强图像134，则可定义更薄的厚度142。
用户对平面132的位置和厚度142所做的改变可实时地显示。因此，增强图像134是随平面132和/或厚度142的变化而更新的。因此，用户可继续修改厚度142并移动平面132，直到显示了理想的增强图像134。
图5说明了具有平面152指定的所关注平面的B-超图像150。平面152可如前述而定义C-平面。B-超图像150为用户提供了基准帧，允许用户基于实时数据而指定平面152。仅作为示例，图5中的B-超图像150示意了胎儿。应当理解也可扫描和处理其它解剖体，例如肝脏、心脏、肾脏等等。
对应于平面152的增强图像154是与B-超图像150同时绘制在显示器67上的。在此例中，用户使用如最大密度等体反差成像技术而选择平面152以显示胎儿手臂的C-平面图像。厚度142的尺寸可如前述而增大或减小。
图6说明了同时显示在显示器67上的4幅增强图像160～166。增强图像160～166中的每一个是根据预先定义的图像增强技术集合而受到处理的，并对应于如图4的平面132等数据平面。
图8说明了图2的超声系统70的一部分200的框图。在图8中，切片厚度设置控制40包括4个独立的厚度控制180～186。体描绘处理器46包括4个独立的描绘设置控制190～196。应当理解图8仅是概念性的代表。例如，单个切片厚度设置控制40可被用来同时设置多个不同的切片厚度142，而单个体描绘处理器46可被用来设置不同的描绘技术并同时处理多个数据体。
当用户开始获取B-超体数据集合时，像胎儿、肝脏等所进行扫描的类型是通过用户输入120来指定的。用户还调整扫描的深度144来包括B-超图像内的理想信息。然后操作者定义平面132，如先前参照图4所述。尽管以下讨论限于获取3D或4D的B-超体数据，但应当理解为也可使用其它获取模式，例如常规的灰度声谱、B-流量、谐波和余谐波(co-harmonic)声谱、彩色多普勒、组织谐波成像、脉冲反相谐波成像、能量多普勒和组织多普勒。
依获取类型，可期待解剖特征的不同子集，其与图像增强技术的不同子集相关联。例如，当扫描胎儿时，解剖特征的子集可包括骨骼、脉管、反差和软组织，其具有已知的超声特征响应。然而，当扫描肝脏时，系统70可不在解剖特征的子集中包括骨骼。此外，扫描深度144也影响与图像增强技术相关联的厚度142。
然后，用户可通过用户输入120来启动4幅增强图像160～166的自动处理。例如，用户输入120可包括单个协议或按钮选择。具有相关联图像增强技术的解剖特征的子集已被预先定义。该子集可提供当扫描任何解剖体时应用的默认值。或者，解剖特征的子集可基于获取类型、探头类型、深度144等之中的1种或更多。切片厚度设置控制40的厚度控制180～186自动设置解剖特征的预先定义的子集。因此，针对不同的增强图像160～166的厚度142中的每一个包括数据集合的至少1个公共子集。体描绘处理器46的描绘设置控制190～196自动指定合适的图像增强技术，并且体描绘处理器46处理由相应的厚度控制180～186指定的切片数据。然后，增强图像160～166显示在显示器67上。因此，每个增强图像160～166的正确厚度142是针对用户自动定义的，故用户不必手动变更厚度142以显示不同解剖特征的增强图像。
例如，增强图像160可使用“骨骼”解剖特征设置。以此设置，厚度控制180自动定义厚度142，例如10～15毫米之间。描绘设置控制190指定例如最大密度描绘技术等正确的技术，而体描绘处理器46处理平行于平面132并在厚度142内的体30的层。增强图像162可使用“软组织”解剖特征设置。以此设置，厚度控制182指定厚度142，其可以是约3毫米。描绘设置控制192指定如X射线描绘技术等正确的技术，而体描绘处理器46处理平行于平面132并在厚度142内的体30的层。X射线描绘技术可被用来提供与使用X射线辐射时创建的切片图像可比较的图像。此技术也称作平均投影。还可使用其它描绘模式来增强解剖特征，例如梯度光线描绘和最大透明度。此外，可使用其它图像处理技术来处理和创建增强图像。
类似地，增强图像164和166可分别使用“反差”和“脉管”解剖特征设置。厚度控制184和1 86指定厚度142(仅作为示例，分别是低阈值0的1毫米和5～10毫米)而描绘设置控制194和196指定技术(仅作为示例，分别是表面和最小密度描绘技术)。体描绘处理器46针对增强图像164和166中的每一个而处理平行于平面132并在厚度142内的体30的层。
增强图像160～166同时显示在显示器67上。应当理解尽管上述讨论的处理是单独创建增强图像160～166，但增强图像160～166也可同时创建。因此，在显示器67上可增强并显示多种解剖特征，并同时相对于彼此而对比。
因此，体数据集合的显示和处理是通过在将被处理的体数据集合内预先定义解剖特征的子集，并通过指定图像增强技术的关联子集而自动进行的。用户不必选择正确的图像增强技术，也不必为扫描而定义正确厚度142以显示解剖特征的理想增强图像160～166。此外，通过自动显示基于同一C-平面体数据集合的多幅增强图像160～166，其中增强图像160～166包括数据集合的至少1个公共子集，从而可容易地对比包含同一平面132(C-平面)的不同解剖特征的图像。于是，通过自动呈现被处理的信息，有价值的诊断数据不显示或被忽略的可能减少了。而且，如击键次数和其它所需的键入等用户输入被大为简化，并消除了手动处理增强图像160～166所需的时间。
或者，用户可预先定义自己希望自动指定并处理的不同解剖特征。用户的预先定义的解剖特征的子集和关联的图像增强技术可基于获取类型、探头类型和/或个人偏好等。应当理解尽管在图6中示出了4幅增强图像160～166，但基于显示器67的尺寸、用户偏爱等可显示更多或更少的增强图像160～166。
图7说明了基于C-平面的多幅增强图像172～178，例如由图5的平面152而指定的C-平面。在用户指定扫描类型和平面152后，增强图像172～178被自动处理和显示。增强图像172是使用骨骼解剖特征设置或最大密度描绘技术而处理的。增强图像174是使用软组织解剖特征设置或X射线描绘技术而处理的。增强图像176是使用反差解剖特征设置或表面描绘技术而处理的。增强图像178是使用脉管解剖特征设置和最小密度描绘技术而处理的。增强图像172～178是同时显示在显示器67上的。
增强图像172～178可随着体30被获取而实时地显示。在本实施例中，B-超图像150可显示在不同的显示器67上、可不显示、或可代替或附加于增强图像172～178之一而显示。或者，体30可先被获取并存储，然后再创建增强图像172～178。应当理解尽管图5和图7利用体描绘技术作为图像增强技术，但也可使用其它图像增强技术来处理增强图像154和172～178。
尽管本发明是以各种具体实施例的形式而说明的，但业内的熟练人员将会意识到本发明可以在权利要求书的精神和范围内有修改地实施。
权利要求
1.一种用来呈现不同解剖特征的多幅增强图像(160～166)的方法，包括获取具有多种解剖特征的超声体数据集合；和同时呈现多幅增强图像(160～166)，所述多幅增强图像(160～166)是基于所述体数据集合内的所述多种解剖特征的。
2.根据权利要求1所述的方法，所述解剖特征至少包括骨骼、软组织、反差和脉管中之一。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括选择体描绘技术，所述多幅增强图像(160～166)是基于所述体描绘技术的。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括以预先定义的图像增强技术来处理所述体数据集合，所述多幅增强图像(160～166)中的每一个是以不同的图像增强技术来处理的。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括所述处理步骤还包括在接收实时超声信息时实时地处理所述体数据集合；和所述呈现步骤还包括实时地呈现所述多幅增强图像(160～166)。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括选择体描绘技术以增强所述多种解剖特征，所述体描绘技术是表面纹理、最大密度、最小密度、平均投影、梯度光线描绘、和最大透明度之一。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括指定所述体数据集合内的平面(132)；对于所述多幅增强图像(160～166)中的每一个，指定所述平面(132)的厚度(142)；和基于所述厚度(142)来处理所述数据集合，所述多幅增强图像(160～166)中的每一个是基于不同厚度(142)的。
8.一种用来呈现多幅增强图像(160～166)的方法，包括获取含有体数据的数据集合；以图像增强技术来处理所述数据集合的各部分；和基于所述部分而呈现多幅图像(160～166)，所述多幅图像(160～166)中的每一个均是以不同图像增强技术来处理的，所述多幅图像(160～166)是同时呈现的。
9.根据权利要求8所述的方法，所述获取步骤还包括使用至少下列获取模式之一来获取所述数据集合3D体、4D体、常规的灰度声谱、B-流量、彩色多普勒、组织多普勒、能量多普勒、以及谐波和余谐波声谱。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括指定获取类型；和基于所述获取类型来预先定义所述图像增强技术的子集。
全文摘要
提供了一种用来呈现不同解剖特征的多幅增强图像(160～166)的方法和设备。获取具有多种解剖特征的超声体数据集合。多幅增强图像(160～166)是基于数据集合内多种解剖特征而同时呈现的。
文档编号G06T1/00GK1589747SQ20041007491
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月30日 优先权日2003年8月29日
发明者阿瑟·格里茨基, 约瑟夫·施泰宁格 申请人:Ge医药系统环球科技公司