用于获得和/或分析解剖图像的方法和设备

摘要

本发明涉及用于获得和/或分析解剖图像的方法和设备。一种用于在医疗成像设备(10)内的医疗显示器(30)中监测目标(306)的方法(100)，该方法包括：从患者的感兴趣区域接收回波信号(104)；从所接收的回波信号中提取原始数据(106)；对所提取的原始数据进行处理(112)以便在该医疗显示器上显示双模式图像(114)；以及在所述双模式图像的第一图像(302)中设置位置并且显示第一标记/光标(118)。此外，该方法还包括：在所述双模式图像的第二图像(304)中确定所述标记/光标的相应位置(120)；以及与在第一图像中显示所述第一标记/光标同时地在所述双模式图像的第二图像中的该相应位置处显示第二标记/光标。

说明书

技术领域

本发明总体上涉及对解剖结构进行成像的超声系统，更具体来说，本发明涉及一种用于“实时”地在不同模式的双超声图像上同时显示计算机协调的标记的方法和设备。

背景技术

在世界上的某些地方，超声对比成像被用于肿瘤检测和表征。当今使用微泡(microbubble)作为造影剂(contrast agent)。医师通常将把所述造影剂注入到患者体内。所述造影剂被用来隔离并且标识出将在器官(比如肝脏)内的什么位置执行活组织检查。一般来说，在超声探头上将有活组织检查托架。显示器将提供一条中心线以及两条引导线，从而给出将在其中引导活组织检查针的范围。此外，在屏幕上可以有深度标记，并且可以测量病灶(lesion)。

所述造影剂能够进入血液微循环中达几分钟之久，而不会在低机械指数声场下破裂。造影剂提高了血液反向散射信号强度，并且使得小血管中的血流在图像中可见，所述小血管在图像中本将被周围组织回波所掩盖。由于血管分布的差异，正常组织与肿瘤之间的增强模式不同，并且不同肿瘤类型之间的增强模式也不同。增强模式的差异被用于肿瘤检测及表征。

为了获得改进的对比性能，对比(contrast)成像抑制组织背景以提高造影剂与组织的比值。当组织背景被完全抑制时，在造影剂注入之前将难于看到目标。暗组织背景导致由于来自患者呼吸、患者运动以及探头运动的移动而难于在图像平面内保持小病灶。为了进行诊断，很重要的是知道所述病灶在图像中的精确位置并且在一段时间内看到对比增强动态模式。因此，B模式图像常常被用作监测所述病灶位置的参考，并且在双成像模式下在所述B模式图像的旁边实时显示对比图像。所述双图像模式使得监测所述目标图像变得更加简单，但是当病灶较小时，有时仍然难以知道所述病灶在对比模式图像中的精确位置。此外，造影剂不会在身体内保留很长时间。因此，对比检查的观看时间有限。与此同时，用户(例如医师)正忙于把图像和剪辑存储到所述超声机内的硬盘驱动器中，并且其在所述相对有限的检查时间内必须集中于他/她正在做的工作。

超声系统可以使用记录系统来存储一系列图像。视频记录器或数字存储器被合并到许多传统的超声系统中。由数字存储器存储并且从所述数字存储器重放的信息通常受到在记录期间所执行的分析的限制。该限制的原因在于，传统的数字存储器接收在已经对所述回波信号进行了处理及准备以供显示之后所产生的数据。因此，所述数字存储器仅仅存储从在对患者进行检查时对所述回波信号所实施的特定处理操作所得到的数据。所述处理操作由当前操作模式和参数设置决定。因此，所存储的经过处理的数据可能会忽略和/或去除来自所述回波信号的某些信息。所述被忽略或者被去除的信息无法被恢复。例如，当患者已经离开之后将无法更加详细地分析在所记录的图像中所识别出的异常，除非患者回来经历新的扫描期，并且只有再次检测出在原始扫描期期间存在的所述异常才能进行更加详细的分析。相应地，在设置了不准确的或者不是最佳的参数时所记录的图像可能是无用的。因此可能会导致超声扫描期的长度延长或者数目增多，从而延长了患者暴露时间、使得患者更加不舒服并且提高了程序成本。此外，采用了造影剂的研究在造影剂的快速衰减期间所能执行的不同分析的数目方面受到限制。

发明内容

在本发明的一个实施例中，提供一种用于监测医疗成像设备内的医疗显示器中目标的方法。该方法包括：从患者的感兴趣区域接收回波信号；从所接收的回波信号中提取原始数据；对所提取的原始数据进行处理以便在该医疗显示器上显示双模式图像；以及在所述双模式图像的第一图像中设置位置并且显示第一标记/光标。此外，该方法还包括：在所述双模式图像的第二图像中确定所述标记/光标的相应位置；以及与在第一图像中显示所述第一标记/光标同时地在所述双模式图像的第二图像中的相应位置处显示第二标记/光标。

在本发明的另一个实施例中，提供一种用于分析由医疗成像设备生成的原始数据的方法。该方法包括：对所存储的原始数据进行处理，以便生成可显示的双模式图像；确定是否要在所保存的位置处显示标记/光标；以及根据是否要在所保存的位置处显示标记/光标的确定结果，在所保存的位置处有或没有所述标记/光标的情况下显示所述可显示的双模式图像。

在本发明的另一个实施例中提供一种医疗成像设备，其包括：具有换能器的探头，所述换能器被配置成向患者发射信号以及从患者接收信号；信号处理器，其被配置成把从接收自该患者的信号所得到的原始数据处理成可显示的图像；标记/光标发生器，其被配置成把标记/光标放置到所述可显示的图像中；以及显示器，其被配置成显示所述可显示的图像。所述医疗成像设备被配置成：从患者的感兴趣区域接收回波信号；从所接收的回波信号中提取原始数据；以及对所提取的原始数据进行处理，以便在所述医疗显示器上显示双模式图像。所述医疗成像设备还被配置成：在所述双模式图像的第一图像中设置位置并且显示第一标记/光标；确定所述双模式图像的第二图像中的所述标记/光标的相应位置；以及与在第一图像中显示所述第一标记/光标同时地在该相应位置处在所述双模式图像的第二图像中显示第二标记/光标。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例构造的超声成像系统的方框图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的用于累积和存储超声信息的程序的流程图。

图3示出了根据本发明的一个实施例的用于显示及分析离线超声信息的程序的流程图。

图4示出了由图1的设备显示在双对比成像模式中的图像，其中左图像是B模式图像，右图像是对比图像。

图5示出了通过处理由图1的设备存储的原始数据而生成的图像，并且显示出完整的图像而没有图4中示出的箭头。

图6示出了通过处理由图1的设备存储的原始数据而生成的图像，并且显示出在B模式图像和对比图像中的相应位置处显示了箭头的图像，但是所述箭头的位置相对于图4中的箭头位置发生了移动。

图7示出了根据本发明的一个实施例形成的便携式超声系统。

图8示出了根据本发明的一个实施例形成口袋大小的超声系统的一个例子。

具体实施方式

当结合附图阅读时，可以更好地理解前面的概要以及下面对本发明的某些实施例的详细描述。就附图示出了各实施例的功能方框图这一方面来说，各功能块不必表示硬件电路之间的划分。因此，例如可以在单一硬件(例如通用信号处理器或者随机存取存储器、硬盘等等的区)中实现一个或多个所述功能块(例如处理器或存储器)。类似地，所述程序可以是独立程序，可以作为子例程被合并在操作系统中，可以是所安装的软件包中的功能等等。应当理解，各实施例不限于在附图中示出的设置和手段。

除非明确地另行声明，否则在这里提到的元件或步骤前面的“一”或“一个”应当被理解为不排除多个所述元件或步骤。此外，当提到本发明的“一个实施例”时不应将其解释成排除同样合并有所阐述的特征的另外的实施例的存在。此外，除非明确地另行声明，否则“包括”或者“具有”一个或多个带有特定属性的元件的实施例还可以包括不带有该属性的另外的此类元件。

通过超声获得的对比图像具有很弱的组织背景。为了提供对于例如肿瘤之类的显著特征的更为确定的识别，本发明的某些实施例提供了双对比成像显示，其具有与对比图像并排的B模式图像。所述B模式图像充当参考，以便例如帮助用户找到对比图像中的目标位置(例如肿瘤位置)。本发明的各种配置提供了一种双标记/光标显示，以便在超声成像设备处于双图像模式时同步所述对比图像与所述B模式图像中的所指示的目标位置。

当病灶出现在所述B模式图像上时，用户能够把标记/光标(例如箭头)定位在该B模式图像上，以便指示所述病灶位置。与此同时，超声成像设备把标记/光标(例如另一个箭头)定位在所述对比图像上的相应位置处。在所述对比图像上的标记/光标的帮助下，用户可以将他/她的注意力集中在所述病灶的对比增强动态改变上。在本发明的某些实施例中，用户还能够通过按键或按钮来激活/停用所述双标记/光标显示。用户还可以选择总是默认地在所述B模式图像和所述对比模式图像上都显示所述标记/光标。

在本发明的某些实施例中，按照原始形式来存储医疗图像数据。以不干扰对整个图像的存储的方式存储所述标记/光标。然而，可以在单独的文件中或者在原始图像数据的单独部分中存储所述标记/光标，以便保持所述原始数据的完整性。(下面将把其中任一存储方法称作“与原始数据分开地”存储所述标记/光标。)因此以后可以在带有或者没有所述标记或光标的情况下处理及观看所存储的原始数据，从而允许用户观看到本来可能隐藏在所述光标之下的任何内容。在单独存储所述标记/光标的实施例中，可以利用所提供的软件、固件和/或专用硬件(为了描述简单起见，下面将称作“软件”或“专用硬件”)在以后的处理和观看期间恢复所述标记/光标。此外，在某些实施例中，可以把数据从所述成像设备传送到工作站，在所述工作站处可以按照期望显示所述标记/光标。

通过把在过程期间实时地放置在所显示的图像上的标记/光标与所存储的原始数据分开，发现所述标记在不方便的位置(例如模糊了感兴趣的对象)的用户可以移动或去除所述标记，或者在没有在对患者做检查期间进行测量的情况下在所述检查之后进行测量。

在图1中示出了超声系统(其总体上被标记为10)的一个实施例的方框图。超声系统10包括发射器12，其驱动探头16内的换能器14以便把脉冲超声信号发射到身体内。由换能器14发射的所述超声信号被从身体内的结构(比如血细胞、肌肉组织、器官组织和/或肿瘤)反向散射，以便产生返回到所述换能器14的回波信号。所述回波被接收器18检测到。所接收的回波被传递通过波束成形器19，该波束成形器执行波束成形并且输出RF信号。由波束成形器19发射的所述RF信号穿过RF处理器20。在本发明的一个实施例中，随后可以把所述RF信号数据(原始数据)直接路由到原始数据存储器22以便进行存储。在另一个实施例中，RF处理器20可以包括复合(complex)解调器(未示出)，其在把所述RF信号存储在原始数据存储器22中之前对所述RF信号进行解调，以便形成表示所述回波信号的I、Q数据对(其也被视为原始数据)。在某些实施例中，RF处理器20可以提供原始RF信号数据或原始I、Q数据对二者，或者可以选择任一原始数据源存储在原始数据存储器22中。

超声系统10还包括信号处理器24，以便处理所接收的回波信号数据(即RF信号数据或I、Q数据对)并且准备图像供显示在显示器30上。信号处理器24可以直接从RF处理器20接收原始数据，或者在本发明的一个实施例中可以从原始数据存储器22接收原始数据。信号处理器24适于通过软件或专用硬件对所接收的回波信号数据执行多项可选处理操作中的一项或多项处理操作。可以在扫描期期间随着回波信号的接收实时地处理及显示回波信号数据。附加地或替换地，可以在扫描期期间把所述回波信号数据存储在原始数据存储器22中，并且随后在存储后(离线)操作中从原始数据存储器22中取回所述回波信号数据、通过信号处理器24对其进行处理并且将其显示在显示器30上。

此外，在本发明的一个实施例中，原始数据存储器22有足够的容量来存储沿着多条扫描线的多个范围位置的至少几秒钟的回波信号数据。原始数据存储器22可以包括任何已知的数据存储介质，比如磁存储装置、闪存、RAM和/或光学存储器。原始数据存储器22还可以允许对来自多个扫描期和/或多个患者的原始数据进行归档。

信号处理器24可以采用任何已知的信号处理和数据操纵技术来提供通常在扫描期期间实时地执行的任何已知的超声模式或分析。在本发明的一个实施例中，信号处理器24被配置成显示包括B模式图像和对比图像的双模式并排图像。此外，在一个实施例中，可以在存储后(离线)操作中对所存储的原始数据实施这些信号处理和数据操纵技术。此外，在离线重放期间可以可选地修改信号处理和数据操纵的各种已知参数，以便优化所显示的输出。

图2示出了在本发明的一个实施例中用于累积和存储超声信息的过程的流程图100，该过程适于与图1的超声成像设备10一起使用。开始于102，医师(或者被允许这样做的其他个人)在患者的感兴趣区域(例如肝脏)处或者在其附近把造影剂注入到血液循环中。在104处，发射器12、换能器14、探头16、接收器18以及波束形成器19被操作来从所述患者的感兴趣区域(例如肝脏)发射及接收超声回波信号(原始RF数据)。在106处，RF处理器20例如按照原始RF数据或I、Q数据对的形式提取原始数据。

某些实施例允许用户选择是否把所述原始数据存储在存储器22中，正如在108处所示出的那样。如果所述选择是存储原始数据，或者如果使用总是存储原始数据的实施例，则在110处把所述原始数据存储在原始数据存储器22中，并且接下来(或者同时地)在112处对所述原始数据进行处理。否则，所述处理在112处通过处理所述原始数据而继续。为了解释简单起见，下面将假设在110处存储原始数据。应当理解，由108和110所表示的序列可以在由流程图100所表示的所述过程中的一个或多个其他位置处发生，以作为对于在流程图100中示出的所述过程中的位置的替换或补充。例如，在某些实施例中可能希望在步骤114之后(在观看了所述图像之后)做出关于是否存储所述原始数据的决定。作为另一个例子，在某些实施例中可以在122处做出保存标记光标位置的决定之前或之后做出保存原始数据的决定。

接下来，在114处，在显示器30上显示由信号处理器24操作的感兴趣区域的并排图像。在图1所表示的实施例中例如可以通过信号处理器24(如虚线连接器所示)和/或通过标记/光标发生器28来生成这些图像，而不显示标记/光标。在某些实施例中，标记/光标发生器24可以是信号处理器24的一部分。出于解释简单的目的，下面将假设所述并排图像包括B模式图像和对比图像。

接下来，在116处，如果用户没有通过操纵用户接口26而激活所述标记/光标显示模式，则所述过程在126处结束。应当理解，所述过程还可以进入一循环或一中断例程或者等效物，以便继续从而显示及更新显示和/或允许在当前医疗过程期间的一稍晚时间激活所述双标记/光标显示模式，而不是结束。例如，在过程100的某些实施例中，如果没有在116处激活所述双标记/光标显示模式，则所述过程可以循环回到104，以便更新所述显示。由于相同的原始数据被用来产生这两个所述图像，因此可以在这两个图像之间将位置进行相关。因此，可以很容易定位对应于相同物理位置的2D图像中的像素。此外，每个图像具有相同数目的水平像素和相同数目的垂直像素。因此，由于所述图像表示相同物理平面的相同投影，因此在某些实施例中在这两个图像中表明相同像素对位置就足够了。

如果在116处激活了所述双标记/光标显示模式，则在118处在所述B模式图像中设置及显示所述标记/光标，并且在120处在所述对比图像中确定所述标记/光标的相应位置并且同时在所确定的位置处显示所述标记/光标。更一般来说，所述双显示模式中的任一个图像都可以被用作最初在其上设置所述标记/光标的图像，并且把另一个用作在其上确定所述相应位置的图像。

接下来，在122处，如果用户选择了与所述原始数据一起保存所述标记/光标位置的选项，则在124处与对应于所显示的图像的原始数据文件分开保存所述标记/光标位置(或者保存在该原始数据文件的单独的部分中)。(图像包括矢量形式的信息，所述矢量表示角度和回波时间，而所述回波时间与声速相组合表示所述图像的深度。每个矢量持续一定时间段，所述时间段被映射到图像的深度。因此，可以把所保存的标记/光标位置作为图像ID来存储，以便标识出所保存的位置与哪个图像相关、角度以及回波深度。)否则，所述过程在126处结束(或如上所述地循环)。如果用户没有选择保存所述标记/光标位置，则还可以从122直接到达126处的结束。

图3示出了在本发明的一个实施例中的用于显示及分析离线超声信息的过程的流程图200。在202处，在设备10或计算机或工作站或其他适当计算机平台上启动离线信号分析。为了使用计算机或工作站，假定存储器22中的所存储的原始数据已经被下载到所述计算机或工作站的存储器中，或者已经可以通过有线或无线网络或直接连接而获得。接下来，在204处从所存储的原始数据中选择一个存储的数据集，并且在206处选择分析和显示模式。为了解释简单起见，将假设选择了B模式和对比模式的双模式，因此在208处，在双模式显示器上处理及显示所述存储的数据集。

接下来，在210处，如果存在与所述原始数据集相关联的存储的标记/光标位置，则在214处在所述双模式图像的两个部分上的相应位置处显示所述标记/光标。否则，跳过214处的操作。本发明的某些实施例还允许用户切换对所述标记/光标的显示，这样允许所述用户看见被所述标记/光标模糊的未受干扰的任何特征。因此，在212处，如果已经由用户切换了所述标记/光标显示，则在218处适当地打开或关闭标记/光标的显示。在某些实施例中，用户能够指定是打开还是关闭标记/光标显示，而不是切换。在任一种情况下，在216中，接下来的检查是确定所述标记/光标显示是否打开。如果不是的话，则所述过程循环回到212，以便等待所述标记/光标被打开。否则，执行一个检查以便确定在当前的显示中是否由用户人工地移动了所述标记/光标。如果不是的话，所述过程循环回到212。否则，在所述过程循环回到212之前，显示在所述双模式显示的两个部分中的标记/光标移动到分别与由用户指定的移动对应的正确位置处。因此，用户能够在医疗过程期间带有或者不带有标记/光标地显示所述双模式显示，从而允许该用户看到可能本来被所述标记/光标所模糊的内容。用户还能够在所述双模式显示的两半上显示不同的标记/光标，以便允许进行测量和/或允许高亮显示感兴趣区域内的不同位置。

图4示出了在双对比成像模式下由图1的设备10显示在显示器30上的感兴趣区域，其中左图像302是B模式图像，而右图像304则是对比图像。由用户在检查期间放置的箭头310指向在B模式图像302中示出的疑似肿瘤306。图4可以表示在检查期间的显示30或者由设备10存储并且在检查之后被处理的原始图像数据。在检查期间的显示的情况下，用户可以在B模式图像302上放置箭头310，并且使设备10计算并确定对比图像304上的箭头312的相应位置。在由设备10存储并且在检查之后处理的原始图像数据的情况下，与所述原始数据分开存储箭头310和312的位置(即存储在与所述原始数据文件或记录分开的位置处，或者存储在所述原始数据文件或记录的单独部分中)，并且在从所述原始数据处理图像302和304之后将其恢复到所述图像。因此，有可能通过如图5中所示的那样关闭所述标记/光标显示来显示完整的B模式图像302和完整的对比图像304，以便显现出可能本来被箭头310和312所模糊的任何特征318、320。还有可能改变所述标记/光标的位置，以便使箭头310高亮显示图像302中的不同对象或结构314，并且使设备10(或者计算机或其他适当工作站)计算位置以及把箭头312放置在相应位置处，以便高亮显示对比图像304中的与B模式图像302内的对象或结构314相同的位置316。

图7示出了可以实现各种实施例的小型超声系统400。这里使用的“小型”意味着所述超声系统是手持式设备，或者其被配置成在人的手中、在公文包大小的箱子中或者在背包中携带。例如，超声系统400可以是手持式设备，其具有典型的膝上型计算机的尺寸，例如其尺寸为大约2.5英寸厚、大约14英寸宽以及大约12英寸高。超声系统400可以大约有10磅重。

超声探头402具有连接器端404，所述连接器端通过超声系统400上的I/O端口406与超声系统400接口。探头402具有连接所述连接器端404与被用来扫描患者的扫描端410的线缆408。超声系统400还具有显示器412和用户接口414。

图8示出了可以实现各种实施例的口袋大小的超声系统460的一个例子。通过举例的方式，口袋大小的超声系统460可以有大约2英寸宽、大约4英寸长以及大约0.5英寸厚，并且其重量小于3盎司。口袋大小的超声系统460通常包括显示器462、用户接口464(例如键盘，其可以包括诸如软键461之类的软键)以及用于连接到探头402的输入/输出(I/O)端口466。应当注意到，可以与具有不同尺寸、重量和功耗的小型超声系统相结合地实现各种实施例。在某些实施例中，所述口袋大小的超声系统460可以提供与图7的超声系统400相同的功能。

本发明的至少一个实施例的技术效果是在所述超声过程之后处理所存储的原始数据以及显示经过处理的数据。对所述原始数据的稍后处理和显示允许在带有或者不带有可能本来在所述超声过程期间显示的标记或光标的情况下显示图像，从而允许用户看到可能本来被隐藏在所述标记或光标之下的任何内容。此外，在某些实施例中可以通过使用所提供的软件、固件和/或专用硬件(出于描述简单起见在下面称作“软件或专用硬件”)在所述该稍后的处理及显示期间恢复标记/光标。此外，在某些实施例中，一种技术效果是通过所述成像设备把原始数据从所述成像设备传送到工作站。在这些实施例中，可以按照用户的选择显示或者不显示标记/光标。此外，发现标记在不方便的位置(例如模糊了感兴趣的对象)的用户可以移动或去除该标记，或者可以在对患者做检查期间没有进行测量的情况下在所述检查之后进行测量。

此外，应当认识到，在本发明的某些实施例中，可以由用户使用成像设备的所述实时双模式显示来把标记/光标放置在所述双模式显示的一侧(例如所述B模式图像)上，以表明病灶位置。与此同时，所述成像设备可以把标记/光标放置在所述双模式显示的另一侧(例如对比图像)上的相同位置处。借助于所述双模式显示的另一侧上的标记/光标，用户可能更容易集中注意力(例如集中注意力在病灶的对比增强动态改变上)。

虽然已经按照各具体实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的精神和范围内实践本发明。

部件列表

10超声系统或超声成像设备

12发射器

14换能器

16探头

18接收器

19波束形成器

20RF处理器

22原始数据存储器

24信号处理器

28标记/光标发生器

30显示器

100流程图(过程)

102方框：在患者的感兴趣区域处或者在其附近把造影剂注入到血液循环中

104方框：从患者的感兴趣区域接收超声回波信号

106方框：提取原始数据

108方框：保存原始数据？

110方框：存储原始数据

112方框：处理原始数据

114方框：并排显示感兴趣区域的对比模式图像和B模式图像

116判定：激活了双标记/光标显示？

118方框：在B模式图像中设置及显示标记/光标

120方框：在对比图像中确定标记/光标的相应位置并且在所确定的位置处显示标记/光标

122判定：保存标记/光标？

124方框：把位置数据添加到所存储的原始数据中(或者为位置数据创建单独的文件)

126过程结束

200流程图(过程)

202方框：启动离线信号分析

204方框：选择所存储的原始数据集

206方框：选择分析和显示模式

208方框：在双模式显示中处理及显示所选择的所存储的原始数据

210判定：存储标记/光标位置？

212判定：切换标记/光标？

214方框：在双模式显示中在所存储的位置处显示标记/光标

216判定：标记/光标是打开的吗？

218方框：打开/关闭标记/光标

220判定：标记/光标被移动了吗？

222方框：在双模式显示的两个部分中都移动所显示的标记/光标

302B模式(左)图像

304对比(右)图像

306疑似肿瘤

310箭头

312另一个箭头

314左图像中的对象或结构

318特征

320另一个特征

400小型超声系统

402超声探头

404探头的连接器端

406I/O端口

408线缆

410扫描端

412显示器

414用户接口

460口袋大小的超声系统

461软键

462显示器

464用户接口

I/O端口