帶有自動都卜勒流設置的超聲系統的製作方法

2023-04-23 07:40:36 1

帶有自動都卜勒流設置的超聲系統的製作方法
【專利摘要】一種超聲系統，執行雙功能彩色流與頻譜都卜勒成像，其中在所述彩色流圖像上所示的樣本體積位置執行頻譜都卜勒探詢。所述彩色流圖像被顯示在疊加在共配準的B模式圖像上的彩色框中。彩色框位置與轉向角度處理器分析空間都卜勒數據，並自動地針對最佳都卜勒靈敏度和準確度來設置所述彩色框在血管上的角度和位置。所述處理器也可以自動地設置流角度校正指針與流方向對齊。在優選的實施例中，隨著用戶為了都卜勒測量而在沿所述血管的長度的點暫停，自動地並連續地進行這些優化調整。
【專利說明】帶有自動都卜勒流設置的超聲系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及超聲診斷成像系統，並且尤其涉及帶有自動都卜勒流設置的超聲系統。
【背景技術】
[0002]超聲成像系統可在B模式操作用於組織成像，以及在都卜勒模式操作用於流分析與成像。典型的都卜勒模式包括用於組織運動和流成像兩者的功率都卜勒模式，用於定性流成像的彩色流都卜勒，以及用於流定量的頻譜都卜勒。都卜勒可以在一維(M模式和頻譜都卜勒)、二維成像以及三維成像中執行。
[0003]當前的診斷超聲系統為用戶操縱提供若干採集控制，以實現最佳圖像品質來幫助患者診斷。在血管檢查期間，用戶頻繁使用所述彩色流都卜勒成像模式，以評估和診斷血管。用戶頻繁操縱彩色框位置以使其以感興趣血管為中心，並操縱都卜勒樣本體積以將其定位在感興趣血管位點上，以在人體的特定位置採集頻譜都卜勒波形。用戶也操縱都卜勒角度校正，以使流方向指針與血管取向對齊。已提出建議使流角度指針在血管的血流上的放置自動化，如美國專利6464637 (Criton等人)、TO96/17549 (Goujon)、美國專利6068598(Pan等人)，以及美國專利6176830 (Freiburger)所示。Freiburger也討論了基於在圖像中探測到的最大速度的位置來自動放置對都卜勒樣本體積；基於最大探測頻移來設置脈衝重複頻率(PRF);以及基於彩色流數據的幅度自動設置增益。美國專利6126605 (Washburn等人)通過使用直方圖並對彩色流數據取樣來自動調節針對都卜勒圖像的閾值和數據壓縮，並且美國專利6322509 (Pan等人)基於血管的圖像數據，調節都卜勒樣本體積位置和大小。W003/19227 (Christopher等人)描述了基於頻譜都卜勒與彩色流都卜勒信息，自動設置對頻譜都卜勒和彩色流都卜勒的顯示。
[0004]為了獲得針對相同患者的多次檢查一致的速度測量，或者為了比較不同患者的測量結果，用戶嘗試維持固定的都卜勒角度——在相對於流的方向的該角度發射都卜勒波束，並且實現該目標有兩種方法。一種方法是固定圖像上的角度校正指針，並且腳跟腳尖操縱換能器，以使血管與角度線對齊。另一種方法是依賴提供如下特徵的超聲系統，所述特徵即在用戶每次改變角度校正時調節波束轉向角度以實現固定的都卜勒角度。然而，角度校正仍是手動完成的。需要的是這樣一種超聲系統，其基於圖像中血管的特性，自動地調節波束轉向角度以及在其中執行都卜勒探詢的彩色框。

【發明內容】

[0005]根據本發明的原理，描述一種診斷超聲系統，其使用血管分割以及流圖像分析，使彩色框放置、都卜勒樣本體積放置、角度校正以及波束轉向角度自動化。在優選的實施例中，在每次用戶指示血管中的點用於流量分析時，執行所述自動化，無需調節任何用戶控制。每次所述用戶指示新的位置用於診斷時，自動地確定和設置最佳超聲發射與察看參數，消除了在其他情況中針對每個新的感興趣位點的每次選擇所需要的耗時且繁瑣的調節。減少了因重複控制操縱造成的人體工學相關的損傷，尤其是在掃描長血管(例如頸動脈和下肢動脈)時。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]在附圖中:
[0007]圖1以框圖的形式圖示了根據本發明的原理構建的診斷超聲系統。
[0008]圖2的流程圖圖示了圖1的彩色框位置與轉向角度處理器的操作。
[0009]圖33和圖36圖示了對血管的血流圖像的分割與分析。
[0010]圖3(3和圖3(1圖示了根據本發明的原理對彩色框的自動重新定位。
[0011]圖4至圖7為圖示本發明的實現方式的超聲系統顯示的序列。
[0012]圖8為超聲系統顯示，其圖示了根據本發明的原理用於自動流跟蹤的控制。
[0013]圖9和圖10為超聲系統顯示，其示出了無需用戶幹預而在超聲檢查期間自動跟蹤樣本體積、彩色框放置以及角度校正。
【具體實施方式】
[0014]首先參考圖1，以框圖形式示出了根據本發明的原理構建的超聲系統。超聲探頭10包含換能器元件的換能器陣列12，所述換能器元件將超聲波發射到人體並接收返回的回波信號。所發射的波在波束或掃描線中被導向，以探詢所述人體中的感興趣區域。可以使用一維陣列以在單一平面發射波束用於二維成像，或者可以使用換能器元件的二維陣列以在所述人體的體積區域上發射波束用於三維成像。可以由所述探頭在不同方向中操縱並聚焦所述波束，以在特定位置或特定方向的血流中探詢組織，如下文更全面地解釋。由波束形成控制器16來提供對發射和接收時波束的控制和處理，波束形成控制器16控制被連接到換能器陣列12的元件的波束形成器14，以發射適當成形的波束，並通過延遲和加合成相干回波信號使所接收的信號形成波束。波束形成器可以控制換能器陣列，以例如在期望的圖像平面上掃描波束，以及在所述圖像平面的面積上重複掃描波束，要在該面積中評估血流處於適合在人體的該區域中存在的血流速度的。
[0015]正交帶通濾波器18將所述回波信號處理成正交的I和0分量。所述正交分量被都卜勒角度估計器用於估計都卜勒信號在要執行都卜勒探詢的點處的相移或頻移。8模式探測器使用所述I和0分量，以通過取所述I和0分量的和的平方根來執行對組織圖像的8模式探測。在空間基礎上處理探測到的回波強度，以形成所述人體中的所述組織的二維或三維圖像，該圖像被圖像處理器36處理用於顯示，並被顯示在顯示屏52上。
[0016]可以直接將由都卜勒角度估計器20產生的圖像平面中的位置處的都卜勒頻率映射到在那些位置處的速度值。該都卜勒數據被耦合到彩色流處理器30，其將所述數據空間處理成二維或三維圖像格式，在其中所述速度值被彩色編碼。由顯示處理器36將該都卜勒彩色圖疊加在空間對應的8模式圖像上，以通過色彩編碼來圖示在解剖結構中流發生處的位置以及該流的速度和方向。通過樣本體積在所述圖像中的特定點的放置而選擇的、來自所述圖像中的該位置的都卜勒數據，被耦合到頻譜都卜勒處理器32，其產生該點處的流速度隨時間的變化與分布的頻譜顯示。所述頻譜都卜勒顯示被轉發到顯示處理器36，用於在顯示屏52上的頻譜都卜勒顯示的處理和顯示。所述彩色流處理器的所述都卜勒圖像可以丨也可以包括在心臟周期的一些或全部上平驟104中，分割血管，將它們與諸如灌注或選擇感興趣血管。感興趣血管一般將位於安分割的血管的大小、流量和類型來選擇感I被識別為動脈，並被識別為圖像中的最大120，其已被分割和選擇用於進一步處理。
。已知用於繪製流的中心的幾種技術，例如斤地繪製橫穿血管腔的線，如在前面提及的們的交叉點限定了所述血管的中心。圖此:識別了流徑的中心。該範例在圖像底部示加權的質心。這是通過分析目標血管中流左是測量血管的流的長度和寬度，並取每個自。
所述過程接下來在步驟112中將樣本體積這一般將所述樣本體積定位在所述血管如，如果在步驟114中的流角度設置顯示，目標血管流在所述圖像中是從左上到右下的，則所述轉向角度將被設置為從左上到右下的角度。該操縱方向比從所述圖像的右上到左下方向的轉向角度，更接近地與所述流方向一致，後者將更接近地正交於所述流方向並因此對都卜勒流較不靈敏。針對淺表血管的典型轉向角度為±60°。步驟118的所述設置將然後設置所述轉向角度為+60°或-60°，視哪個將產生較佳的都卜勒靈敏度而定。通過比較圖3c中的彩色框角度與圖3d中的重置角度，也可見對所述彩色框轉向角度的重置。可以根據所述樣本體積位置的局部流方向，或者根據沿所述血管的所顯示長度的一些或全部的平均或中值流角度，設置對所述彩色框轉向角度的該設置。隨著所述彩色框角度被這樣重置，所述角度的新設置被耦合到波束形成控制器16，從而將以新確定的角度發射被發射到所述彩色框的所述超聲束。
[0022]圖4至圖7的圖像的序列圖不上述的超聲系統可以如何丨呆縱的範例。圖4不出了具有非最佳都卜勒設置的典型彩色流/頻譜都卜勒雙功能圖像的超聲系統顯示。解剖學超聲圖像60在屏幕的上部，並且頻譜都卜勒顯示62在所述屏幕的下部。都卜勒探詢在彩色框70內部完成，並且在該框內部顯示彩色流圖像。在彩色框70外部，以B模式灰階示出所述圖像的其餘部分。彩色框的使用描繪了要在其中執行都卜勒的區域，並且在所述彩色框外部不執行針對都卜勒系列採集的重複都卜勒發射。將所述都卜勒發射限制到僅所述彩色框，消除了在所述框外部對重複聯機探詢的需要，並因此限制了要產生所述圖像所需要的發送-接收循環的總數目，由此減少了採集所述圖像所需要的時間，這改善了顯示的實時幀率。沿束方向線68發送和接收用於所述頻譜都卜勒數據的所述都卜勒束,並且從在所述束方向線上返回自樣本體積SV的回波，採集用於所述頻譜都卜勒顯示的數據。被用於角度校正的都卜勒流方向指針66，沒有與血管64 (其應與所述流方向平行)的取向對齊，並且沒有針對最佳色彩和頻譜都卜勒靈敏度優化所述都卜勒轉向角度。在該範例中，所述都卜勒轉向角度為0°，在所述圖像中垂直並且法向於所述換能器探頭的所述面。
[0023]圖5示出了在已由彩色框位置與轉向角度處理器40進行了幾次本發明的所述自動調節之後的所述超聲系統顯示。在用戶已將所述都卜勒樣本體積SV置於血管64中的感興趣位點上之後，處理器40分割血管64的血流，並且容易地將血管64 (步驟106)識別為目標血管，彩色框70中的最大血管。識別(步驟108)流徑的中心，並如圖5中圖示，將流方向指針66的取向設置為平行於所述流方向(步驟114)。也看到，彩色框70的角度和波束方向線68已被設置為與血管64的所述取向達到60°角度(步驟118)。由於更優化的設置，新設置將產生更好的都卜勒靈敏度和準確度。
[0024]圖6圖示了其中用戶己將所述樣本體積SV移動到血管64上的不同位置的情景。所述自動系統已通過計算彩色框70內部的血管64中流的質心做出響應(步驟110)。彩色框70已被重新定位，使得所述框以所計算的質心為中心(步驟116);所述樣本體積SV位於彩色框70的中心。流方向指針66與波束方向線68的角度和彩色框70也已被調節，以達到期望的所述束方向與所述流防線之間的60°都卜勒角度。
[0025]在圖7中，用戶已通過移動所述超聲探頭改變了所述圖像視圖，並且已將所述樣本體積SV重新定位到血管64之上的不同血管。基於先前選擇的血管64及其視圖的所述計算現在不再適用於新的感興趣位點。現在必須使用來自所述不同血管的新數據初始化圖2的流程圖的計算，以將自動調節應用於新視圖中的所述不同血管。:取得一系列測量結果。在現有技術的系統I置的調節，要求所述用戶用對所述超聲系在位置80的測量己結束，並且已將所述樣當所述用戶暫停所述樣本體積運動，以在1'，所述超聲系統立即進行全部的自動設置動流配置按鈕設置選擇了的。結果由圖10重為圍繞新的樣本體積位置為中心，以自動線68，並且已自動設置流方向指針66的角羊本體積位置處採集頻譜都卜勒數據。所述只指針到血管上新的位置並在那裡暫停時，最佳數據採集自動重置所述都卜勒採集控:，無需手動重新調節任何都卜勒控制設置，口方便性。
【權利要求】
1.一種超聲診斷成像系統，其產生針對選自彩色流圖像的解剖位置的流的頻譜都卜勒顯示，包括: 超聲換能器陣列探頭，其發射波束並接收來自受試者中存在流的受試者區域的回波信號; 波束形成器，其控制由所述探頭髮射波束的方向； 都卜勒處理器，其響應於所述回波信號而產生都卜勒信號； 都卜勒圖像處理器，其響應於所述都卜勒信號而產生都卜勒圖像； 顯示器，在所述顯示器上顯示都卜勒圖像；以及 彩色框位置與轉向角度處理器，其響應於都卜勒信號而自動地確定針對都卜勒圖像的彩色框位置。
2.如權利要求1所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器通過確定所述彩色框的所述角度來自動確定所述彩色框位置。
3.如權利要求2所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器還能夠操作用於將都卜勒轉向角度線的角度自動確定為與所確定的所述彩色框的角度一致。
4.如權利要求3所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器被耦合到所述波束形成器，以控制都卜勒波束髮射的角度與所確定的都卜勒轉向角度線一致。
5.如權利要求1所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器通過相對於超聲圖像中的血管的位置確定所述彩色框的位置來自動確定所述彩色框位置。
6.如權利要求1所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器通過相對於超聲圖像中都卜勒樣本體積的位置確定所述彩色框的位置來自動地確定所述彩色框位置。
7.如權利要求1所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器還能夠操作用於自動地設定流方向指針的取向， 其中，彩色框的所述角度是考慮所述流方向指針的所述取向而設定的。
8.如權利要求1所述的超聲診斷成像系統，還包括圖形處理器，所述圖形處理器響應於所述彩色框位置與轉向角度處理器而以圖形方式在超聲圖像上描繪彩色框的所述位置。
9.如權利要求8所述的超聲診斷成像系統，其中，所述圖形處理器還能夠操作用於以圖形方式在超聲圖像上描繪都卜勒樣本體積圖形的位置和都卜勒轉向角度線。
10.如權利要求1所述的超聲診斷成像系統，還包括B模式處理器，所述B模式處理器響應於所述回波信號而產生B模式圖像， 其中，所述都卜勒圖像處理器產生彩色流都卜勒圖像，並且 其中，所述彩色流都卜勒圖像與所述B模式圖像空間配準地顯示在所述彩色框中。
11.如權利要求10所述的超聲診斷成像系統，其中，所述都卜勒圖像處理器還產生被顯示的頻譜都卜勒，所述頻譜都卜勒圖像與所述彩色流都卜勒圖像同時顯示在所述彩色框中，所述彩色流都卜勒圖像與所述B模式圖像空間配準地顯示。
12.如權利要求1所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器還響應於來自血管的都卜勒信號而確定所述血管的流的質心。
13.如權利要求12所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器還能夠操作用於將所述彩色框的所述位置定位為以所確定的所述血管的所述流的質心為中心。
14.如權利要求1所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器還能夠操作用於考慮血管中的局部或平均或中值流方向來確定彩色框的所述角度。
15.如權利要求1所述的超聲診斷成像系統，其中，所述彩色框位置與轉向角度處理器還能夠操作用 於確定血管中的流的中心線。
【文檔編號】G01S15/89GK103842841SQ201280047623
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年9月14日 優先權日:2011年9月30日
【發明者】T·盧帕斯, A·薩阿德 申請人:皇家飛利浦有限公司