超聲成像系統中用於組織、記錄和顯示圖像的系統和方法
2023-06-13 01:45:51 2
專利名稱：超聲成像系統中用於組織、記錄和顯示圖像的系統和方法
技術領域：
本發明涉及診斷超聲成像系統，並且，具體±也，涉及一種系統和方法， 其用於允許採用與獲取超聲圖像時的相應心動周期相關的方式來組織和顯 示該超聲圖像。
背景技術：
診斷超聲所具有的優於許多其他診斷成像模式的一個優勢在於生成實 時圖像的能力。該優勢在心臟病學中尤為顯著，在心臟病學中，以不斷運 動的器官——心臟的生理做為研究對象。與所研究的組織和器官為靜止的、 且易於由靜態成像進行檢查的腹部和產科應用相比，在超聲心動圖中，實 時成像為確實必需的。與診斷超聲的其他醫師一樣，超聲心臟病醫師對其 超聲檢查進行記錄，用於後續診斷、回顧和比較。由於超聲心動圖研究使
用實時超聲成像，因此通常將其用VCR記錄在錄像帶上，而非靜態地記錄 在膠片上或者作為照片進行記錄。多年來，VCR都是超聲心動圖系統的必 需輔助設備。近年來，由於獲取了與數據相對應的圖像，使得使數字數據 實時地形成流成為可能。可以通過將數字數據存儲在諸如數字視頻光碟 ("DVD")之類的光碟上來對這一數字數據進行存儲，所述光碟能夠記錄 大量的數據，例如在超聲檢査中生成的圖像數據。
能夠以數字的方式記錄在超聲檢查中生成的大量圖像數據的優勢還伴 有缺點，該缺點是這種方式使得難以對數據進行組織以便對由所述數據表 示的圖像進行後續分析。更具體地，在例如心臟超聲檢查中獲取的大量圖 像數據使得難以發現具有特定特徵的圖像或在特定心臟事件中獲取的圖 像。因此，大量數據使得能夠對所述數據進行組織以便能夠以有意義的方 式對其進行後續訪問變得更加重要。另外，儘管盒式錄像帶可以存儲大量 數字數據，並且對所存儲的數據進行組織以便於訪問確實不成問題，但是， 由於這樣的磁帶只能以線性方式存儲數據，因此，不管怎樣組織數據，都不能對該數據進行隨機訪問。另一方面，DVD允許對所存儲的數據的任何 部分進行隨機訪問，但是，除非以有意義的方式對所述數據進行組織，否 則，這一益處不能夠被利用。但是，DVD主要針對多媒體使用而設計的， 其用於組織數據的靈活性非常有限，從而，使得難於以合乎邏輯的方式對 存儲於DVD上的超聲圖像進行組織。
因此，需要一種能夠以有組織的方式在DVD上存儲圖像數據的超聲成 像系統，所述方式易於允許隨後以合乎邏輯的方式對圖像進行顯示。
發明內容
一種獲取並記錄超聲圖像的系統和方法，其使用ECG監測儀提供ECG 波形，對所述ECG波形進行處理以識別多個心動周期的每一個心動周期。 在所述多個心動周期的至少一些心動周期中，將超聲發射到感興趣區域， 並接收生成的超聲回波。將這些超聲回波轉換為對應的多組超聲信號，之 後，對所述多組超聲信號進行延遲和求和以形成相干回波信號。將每個都 對應於同一圖像的一部分的多組相干回波信號進行處理，以形成與在相應 的心動周期中獲取的相應超聲圖像相對應的相應多組數字圖像數據。之後， 將數字圖像數據分成使用ECG波形識別出的多個段，從而使得數字圖像數 據的每個段對應於在所述多個心動周期的相應的一個心動周期中獲取的相 應超聲圖像。可以將數字圖像數據耦合到數字視頻光碟記錄器，所述記錄 器在數字視頻光碟上記錄該數字圖像數據。在光碟上以章節的形式記錄數 字圖像數據，所述章節對應於將數字圖像數據所分成的相應段。也可以將 與被分成各個章節的ECG波形相對應的數據連同數字圖像數據的對應章節 一起記錄在數字視頻光碟上。
圖1為根據本發明的一個示例的超聲成像系統的框圖。 圖2為示出使用圖1的超聲成像系統顯示的超聲圖像、ECG波形和章 節索引的一個示例的截屏圖。
具體實施方式
圖1示出了根據本發明的一個示例的診斷超聲成像系統100。系統100 包括具有換能器元件112陣列的超聲探頭110，在一個示例中，所述陣列為 可以用於檢査探頭110之下的平面區域的換能器元件112的一維線陣陣列。 在本發明的另一示例中，換能器元件112布置為用於檢査探頭110之下的 體積區域的二維陣列。
探頭110中的換能器元件112通過發射/接收("T/R")切換器114連 接到發射器117。發射器117連接到中央控制器120，所述中央控制器引起
發射器117在期望的時間、以期望的發射頻率ftr和持續時間輸出超聲信號。
發射器117通過T/R切換器114將超聲信號施加到探頭110中的換能器元 件112。之後，換能器元件112向探頭110之下的平面或體積區域中發出超 聲。發射器117也可以調節施加到換能器元件112上的信號的相對相位， 以便將所發射的超聲導引到期望的方向上，並/或者將所發射的超聲聚焦到 期望的深度上。
從所檢查的線形區域或體積區域中的解剖特徵反射所發射的超聲，並 將所反射的超聲回波耦合到換能器元件112。之後，換能器元件112生成對 應的回波信號，所述回波信號通過T/R切換器114耦合到模數("A/D")轉 換器115，並由模數("A/D")轉換器115進行數位化。由中央控制器120 控制A7D轉換器115的採樣頻率fs。由採樣定理決定的期望採樣速率為所 接收到的回波信號的通帶的最高頻率的至少兩倍。人們也希望採樣速率高 於所述最小需求。
由數字波束形成器116對來自單個換能器元件112的回波信號樣本進 行延遲和求和，以形成相干回波信號。之後，由數字濾波器118對數字相 幹回波信號進行濾波。在系統100的一個示例中，發射頻率fa可以不同於 數字濾波器的通帶頻率，從而，數字濾波器118可以使所具有的頻率是所 發射超聲的基頻4的諧波的信號通過。之後，由數位訊號處理器124對所 接收到的回波信號進行進一步處理，例如，通過進行處理來消除諸如斑點 之類的偽影。
在由數字濾波器118濾波、並由數位訊號處理器124處理之後，回波 信號由B模式處理器126或者對比度信號檢測器128進行檢測並處理，以 作為二維或三維超聲圖像進行顯示。回波信號也耦合到用於都卜勒處理的都卜勒處理器130，以生成速度和能量都卜勒信號，所述信號可以用於生成 彩色流、光譜或能量都卜勒2D圖像。也將這些處理器126、 128、 130的輸 出耦合到3D圖像繪製處理器136用於繪製三維圖像，所述圖像存儲在3D 圖像存儲器138中。可以按照在美國專利No.5,720,291和美國專利 No.5，474,073和No.5，485,842中的描述執行三維繪製，後兩個專利示出了三 維能量都卜勒超聲成像技術。將來自B模式處理器126、對比度信號檢測 器128和都卜勒處理器130的信號耦合到視頻處理器140，在這裡對這些信 號進行選擇，用於按照由用戶選擇所指示的，在圖像顯示器150上進行二 維或三維顯示。由中央處理器120控制所顯示圖像的持續性以及可能的其 他顯示參數。
視頻處理器140也耦合到成流(streaming)數字視頻處理器160，所述 成流數字視頻處理器處理與從B模式處理器126、對比度信號檢測器128 或都卜勒處理器130接收的信號相對應的圖像信號。更具體地，成流數字 視頻處理器160將圖像信號轉換為具有期望的數字視頻格式的流式數字數 據。例如，可以將流式數字數據壓縮為mpeg-2格式，所述格式適合在DVD 記錄器170上記錄。成流數字視頻處理器160可以將流式數字數據輸出到 外部數據埠 174以及DVD記錄器170。之後，可以通過外部設備(未示 出)實時觀看與流式數字數據相對應的圖像，或者由外部設備(未示出) 對所述圖像進行記錄用於後續觀看。
成流數字視頻處理器160還接收來自ECG處理器180的索引信號Si， 所述ECG處理器進而連接到ECG監測儀184。成流數字視頻處理器160 使用來自ECG處理器180的索引信號Si將流式數字數據分成多個段，從而 使得每個段包括針對一個相應心動周期的數字數據。由中央控制器120控 制心動周期中每個段開始和結束的位置。ECG處理器180還在總線190上 輸出用於表示由ECG監測儀184獲取的ECG波形的ECG數據。成流數字 視頻處理器160將ECG數據轉換為流式ECG數據，將所述流式ECG數據 分成多個段，從而使得每個段包括ECG波形中在一個相應心動周期中所獲 取到的部分的ECG數據。流式數字數據的各個段和流式ECG數據的各個 段相互聯繫，從而可以將在同一心動周期中獲取的超聲圖像和ECG波形一 起顯示。當將流式數字數據和流式ECG數據應用於DVD記錄器170時，DVD 記錄器170記錄具有大量章節的DVD，每一個章節都包括流式數字數據的 相應段的數字數據和流式ECG數據的相應段。DVD也可以包括音頻指示， 該音頻指示例如為都卜勒聲音的音頻指示，或者該音頻指示包括進行用於 獲取這些圖像的超聲檢查的聲譜儀的注釋。另外，正如為本領域所公知的， 可以利用列出順序編號的各章節的索引來觀看記錄在DVD上的圖像。使用 這一索引，可以容易地對包括在心臟或其他事件中所記錄的圖像的章節進 行定位，用於後續觀看。另外，通過在DVD上記錄超聲圖像，可以以DVD 的形式將圖像存儲在患者圖表中。另外，可以在諸如個人計算機和通用 DVD播放器之類的能夠播放DVD的任何設備上觀看這些圖像。雖然將流 式數字數據描述為記錄在DVD上，但是可以理解，也可以將其記錄在諸如 高清晰度數字視頻光碟("HDDVD")等的其他的和將來會開發的數字視 頻記錄介質上。
在圖2中的顯示器150 (圖l)的屏幕200上，示出了由DVD記錄器 170記錄在DVD上的超聲圖像的示例。屏幕200分為三個區(section): 圖像顯示區(section) 210、 ECG波形部分212和索引部分214。圖像顯示 區210顯示了超聲圖像，所述超聲圖像可以是超聲系統100能夠生成的任 何類型的超聲圖像。例如，僅舉幾個例子，所顯示的圖像可以為二維B模 式圖像、三維體積圖像、都卜勒圖像。
進一步參照圖2， ECG波形部分212以流式方式顯示了針對若干心動 周期的ECG波形，在圖2中示出的示例中，其針對三個心動周期。在ECG 波形部分212中還顯示了圖像指針216。圖像指針216示出了在所顯示的其 中一個心動周期中獲取所顯示的圖像的位置。如上所述，中央控制器120 選擇心動周期中每個章節開始和結束的位置。為這一目的，中央控制器120 控制章節指針218的位置，所述章節指針示出了章節的開始點和結束點。
最後，索引部分214包括DVD上的章節的列表，每一個章節都對應於 一個相應的心動周期。在所記錄的章節太多以至於不靡在索引部分214中 顯示的可能情況下，將與在ECG波形部分212的中央所示出的心動周期相 對應的章節置於在索引部分214中所列出的章節的中央。然而，也可以使 用其他的章節索引格式。因此，超聲成像系統100能夠以某種方式記錄大量的圖像數據，採用 這種形式，能夠將圖像數據組織為允許容易地對任何心動周期和期望的圖 像進行定位。另外，當回顧超聲圖像時，可以通過對相應章節進行簡單注 釋，容易地對任何重要圖像進行注釋用於以後的回顧。最後，將由系統100
記錄的超聲圖像存儲在DVD上，可以由易於獲取的回放設備在DVD上觀 看所述超聲圖像。
雖然本發明結合所公開的實施例進行描述，但是，本領域的技術人員 可以領會到不脫離本發明的精神和範圍的形式和細節的改變。這樣的變更 完全落在為本領域的普通技術人員所熟知的技術之中。因此，本發明僅局 限於所述權利要求。
權利要求
1、一種獲取並記錄超聲圖像的方法，包括使用ECG波形識別多個心動周期中的每一個心動周期；在所述多個心動周期的至少一些心動周期中，將超聲發射到感興趣區域；在所述多個心動周期的至少一些心動周期中，接收從所述感興趣區域中的解剖特徵反射的所發射超聲的超聲回波；將所述超聲回波轉換為對應的多組數字圖像數據；將所述數字圖像數據分成多個段，每一個段都對應於在所述多個心動周期的相應的一個心動周期中獲取的多個超聲圖像；以及在數字存儲介質上記錄數字圖像數據的所述多個段。
2、 如權利要求1所述的方法，還包括針對所述ECG波形調節所述 多個心動周期中每一個心動周期的開始點和結束點。
3、 如權利要求l所述的方法，還包括在數字視頻光碟上記錄所述數 字圖像數據，將所述數字圖像數據以章節的形式記錄在所述數字視頻光碟 上，所述章節對應於將所述數字圖像數據分成的相應段。
4、 如權利要求l所述的方法，其中，所述超聲圖像對應的所述數字圖 像數據包括感興趣的二維區域中的解剖結構的二維圖像。
5、 如權利要求l所述的方法，其中，所述超聲圖像對應的所述數字圖 像數據包括感興趣的體積區域中的解剖結構的三維圖像。
6、 如權利要求l所述的方法，還包括用所述數字圖像數據同時觀看 所述多個超聲圖像之一以及所述ECG波形，其中所述ECG波形至少針對 在其中獲取所顯示的超聲圖像的心動周期。
7、 如權利要求6所述的方法，還包括與所述所顯示的超聲圖像和所述ECG波形一起同時觀看一索引，該索引包含所述數字圖像數據中的所述 多個段的列表，所述索引至少包括針對所述數字圖像數據中與所述所顯示 的超聲圖像相對應的段的列表條目。
8、 如權利要求6所述的方法，還包括顯示與所述ECG波形相鄰的 圖像指針，所述圖像指針指示在心動周期中獲取與所述所顯示的超聲圖像 相對應的數字圖像數據時的時間。
9、 如權利要求8所述的方法，還包括手動調節所述圖像指針相對於所述ECG波形的位置，以便使所述圖像 指針位於新的位置上；以及顯示與在心動周期中由所述圖像指針的新的位置所指示的時間上所獲 取的數字圖像數據相對應的超聲圖像。
10、 如權利要求6所述的方法，還包括顯示與所述ECG波形相鄰的 多個指針，所述多個指針指示與將所述數字圖像數據分成的多個段相對應 的每個心動周期的開始和結束。
11、 如權利要求1所述的方法，還包括提供所述數字圖像數據作為流式數字數據。
12、 一種組織和存儲與患者的解剖結構的超聲圖像相對應的數字數據的方法，所述方法包括獲取來自所述患者的ECG波形；使用所述ECG波形識別所述患者的多個心動周期中的每一個心動周期；將所述數字數據分成多個段，每個段都對應於在所識別的心動周期的 相應的一個心動周期中獲取的相應超聲圖像；以及在數字視頻光碟上記錄所述數字數據，將所述數字數據以章節的形式記錄在所述數字視頻光碟上，所述章節對應於將所述數字數據分成的相應 段。
13、 如權利要求12所述的方法，還包括針對所述ECG波形調整所 述多個心動周期中每一個心動周期的開始點和結束點。
14、 如權利要求12所述的方法，其中，所述超聲圖像對應的所述數字 數據包括二維圖像。
15、 如權利要求12所述的方法，其中，所述超聲圖像對應的所述數字 數據包括三維體積圖像。
16、 一種顯示超聲圖像的方法，包括提供存儲與多個超聲圖像相對應的數字數據和ECG波形的數字視頻光 盤，所述ECG波形表示在獲取所述與多個超聲圖像相對應的數字數據的時 間期間中出現的多個心動周期，所述數字數據被分成多個章節，每一個章 節包含的所述存儲的數字數據是在相應的一個所述心動周期中獲取的； 從所述數字視頻光碟上讀出所述存儲的數字數據；以及 使用從所述數字視頻光碟上讀出的數字數據的章節之一，顯示與所讀 出的數字數據的章節之一相對應的超聲圖像中的一個超聲圖像以及與所讀 出的數字數據的章節之一相對應的ECG波形。
17、 如權利要求16所述的方法，還包括顯示一索引，該索引包含針 對在所述數字視頻光碟上存儲的數字數據的所述多個章節之中的至少一些 章節的相應索引條目，所述索引包括至少是針對與所顯示的超聲圖像和 ECG波形相對應的數字數據的章節的索引條目。
18、 如權利要求17所述的方法，還包括 在所顯示的索引中選擇針對所述章節之一的索引條目； 讀出由所選的索引條目指示的章節中的數字數據；以及使用所讀出的由所選的索引條目指示的章節中的數字數據，顯示對應的超聲圖像和ECG波形。
19、 如權利要求16所述的方法，還包括顯示與所述ECG波形相鄰 的圖像指針，所述圖像指針指示在心動周期中獲取與所顯示的超聲圖像相 對應的數字圖像數據時的時間。
20、 如權利要求16所述的方法，還包括顯示與所述ECG波形相鄰 的指針，所述指針指示與將所述數字圖像數據分成的所述多個段相對應的 每個心動周期的開始和結束。
21、 一種超聲成像系統，包括ECG監測儀，其用於提供表示ECG波形的ECG信號； ECG處理器，其耦合為接收來自所述ECG監測儀的所述ECG信號， 所述ECG處理器用於使用所述ECG信號識別多個心動周期中的每一個心 動周期，並提供用以指示所述多個心動周期中每一個心動周期的開始和結 束的心動周期數據；超聲探頭，其具有多個換能器元件；發射器，其耦合到所述超聲探頭的所述換能器元件，所述發射器用於 將超聲信號應用於所述換能器元件，以引起所述換能器元件發射超聲；接收器，其耦合到所述超聲探頭的所述換能器元件，所述接收器用於 接收來自所發射超聲的超聲回波，所述接收器用於輸出對應於所述超聲回 波的回波信號；波束形成器，其耦合為接收來自所述接收器的所述回波信號，所述波 束形成器用於對所述回波信號進行延遲和求和，以形成對應的相干回波信 號；信號處理器，其耦合為接收來自所述波束形成器的所述相干回波信號 和來自所述ECG處理器的所述心動周期數據，所述信號處理器用於對所述 相干回波信號進行處理以形成數字視頻數據，並將所述數字視頻數據分成 多個段，每個段都對應於在多個心動周期中由所述心動周期數據指示的相應的一個心動周期中所獲取的相應的超聲圖像；以及數字視頻光碟記錄器，其耦合為接收來自所述信號處理器的所述數字 視頻數據，所述數字視頻光碟記錄器用於記錄包括所述數字視頻數據的數 字視頻光碟，所述數字視頻數據被分成多個章節，所述章節包含所述數字 視頻數據中的相應段。
22、 如權利要求21所述的超聲成像系統，其中，所述信號處理器包括: 視頻處理器，其耦合為接收來自所述波束形成器的所述相干回波信號，所述視頻處理器用於對所述相干回波信號進行處理以形成圖像數據；以及 成流數字視頻處理器，其耦合為接收來自所述視頻處理器的所述圖像 數據，所述成流數字視頻處理器用於將所述圖像數據轉換為流式數字數據， 所述流式數字數據被分成由所述心動周期數據指示的所述多個段。
23、 如權利要求22所述的超聲成像系統，其中，所述成流數字視頻處 理器耦合為接收表示所述ECG波形的信號，所述成流數字視頻處理器用於 在所述流式數字數據中包括對應於所述ECG波形的ECG數據，所述ECG 數據被分成由所述心動周期數據指示的多個段。
24、 如權利要求21所述的超聲成像系統，其中，所述信號處理器包括 B模式處理器。
25、 如權利要求21所述的超聲成像系統，其中，所述信號處理器包括 都卜勒處理器。
全文摘要
一種超聲成像系統，包括用於接收來自波束形成器的相干回波信號的視頻處理器。視頻處理器將相干回波信號轉換為圖像數據，將所述圖像數據應用於成流數字視頻處理器。系統還包括ECG監測儀和處理器，該處理器獲取ECG信號，並使用所述信號提供指示多個心動周期中每一個心動周期的開始和結束的心動周期數據。成流數字視頻處理器將圖像數據轉換為流式數字數據，按照由心動周期數據所指示的，所述流式數字數據被分成多個心動周期段。該系統還包括用於記錄包括數字視頻數據的數字視頻光碟的數字視頻光碟記錄器，所述數字視頻數據被分成多個包括相應心動周期段的章節。記錄器還可以將從ECG信號得到的ECG數據的多個章節與數字視頻數據一起進行記錄。
文檔編號A61B8/08GK101489489SQ200780026645
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月6日 優先權日2006年7月14日
發明者E·坎菲爾德, M·達烏拉, W·埃爾斯艾蒂 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司