超聲成像組件以及用于顯示超聲圖像的方法
【專利摘要】公開了一種超聲成像組件，包括：圖像處理單元(26)，其用于接收并且用于評價得自對感興趣體積(31)的超聲掃描的至少一組超聲數據，并且用于基于所述超聲數據來提供對應的圖像數據；顯示單元(18)，其用于基于所述圖像數據來顯示超聲圖像(30)；以及評價單元(28)，其適于基于所述超聲數據來檢測在所述感興趣體積(31)內是否存在影區(32)；其中，所述圖像處理單元適于確定所述影區的二維切片的超聲圖像數據，并且其中，所述顯示單元適于顯示處在所述超聲圖像內的所述影區的對應截面視圖的圖形表示。
【專利說明】
超聲成像組件以及用于顯示超聲圖像的方法
技術領域
[0001]本發明涉及用于超聲成像的超聲成像組件。本發明還涉及用于顯示超聲圖像的方法。最后，本發明涉及超聲換能器組件，所述超聲換能器組件包括用于發射和接收超聲波的超聲換能器元件。
【背景技術】
[0002]在超聲成像的領域中，通常已知的是超聲圖像會遭受不同的偽影，必須將所述偽影從感興趣體積中的解剖目標區分開來，以便提供對患者的可靠的醫學檢查。最重要的偽影之一是聲影。超聲圖像基于超聲波在各種聲阻抗的組織和解剖目標中的傳播和相互作用。在具有不同阻抗的兩種材料的邊界處，超聲波被發射、反射、分散或衍射。如果聲能被幾乎完全反射或分散，則聲影出現在感興趣體積的區中超過各自的邊界。這些影區可以引起主要問題，這是因為這些影區在各自的超聲圖像中被完全遮蔽，并可能隱藏感興趣區。
[0003]歸因于不同的解剖性質，在沒有引入聲影的情況下難以分析人體的一些器官或區域，這是因為超聲探頭必須被安置在胸腔處，使得聲波在肋骨處被反射或分散，并且由結果得到的聲影遮蔽超過的區。
[0004]在超聲成像的領域中，已知在超聲圖像內自動檢測聲影，并且例如通過覆蓋不同的超聲圖像而在超聲圖像內校正影區。根據US 2012/0243757A1還可以知曉檢測影區并僅顯示示出減少的量的影區的那些超聲圖像。
[0005]因此，已知的超聲成像系統并不區分影區與解剖目標，然而，操作者必須確保影區沒有遮蔽感興趣區域，這對于醫學檢查而言是重要的。

【發明內容】

[0006]本發明的目標是提供一種改進的超聲成像組件，尤其是用于3D超聲成像的改進的超聲成像組件，所述改進的超聲成像組件具有改進的成像條件，使得能夠進行更加可靠的檢查。本發明的另外的目標是提供一種用于超聲成像的對應方法。
[0007]在本發明的第一方面中，提供了一種超聲成像組件，包括:
[0008]-圖像處理單元，其用于接收并且用于評價得自對感興趣體積的超聲掃描的至少一組超聲數據，并且用于基于所述超聲數據來提供對應的圖像數據；
[0009]-顯示單元，其用于基于所述圖像數據來顯示超聲圖像；
[0010]-評價單元，其適于基于所述超聲數據來檢測在所述感興趣體積內是否存在影區；
[0011]其中，所述圖像處理單元適于確定所述影區的二維切片的超聲圖像數據，并且其中，所述顯示單元適于顯示處在所述超聲圖像內的所述影區的對應截面視圖的圖形表示。
[0012]在本發明的另外的方面中，提供了一種用于顯示超聲圖像的方法，包括以下步驟:
[0013]-接收得自對感興趣體積的超聲掃描的至少一組超聲數據；
[0014]-評價所述至少一組超聲數據；
[0015]-基于所述超聲數據來提供對應的圖像數據；
[0016]-基于所述圖像數據在顯示單元上顯示超聲圖像；
[0017]-基于所述超聲數據來檢測在所述感興趣體積內是否存在影區;并且
[0018]-確定所述影區的二維切片的超聲圖像數據，并且在所述顯示單元上顯示處在所述超聲圖像內的所述影區的對應截面視圖的圖形表示。
[0019]在本發明的又另外的方面中，提供了一種超聲換能器組件，所述超聲換能器組件包括超聲換能器單元，所述超聲換能器單元包括:多個超聲換能器元件，其用于發射和接收超聲波；以及這種類型的超聲成像組件，其用于評價和顯示從所述超聲換能器單元接收到的超聲數據。
[0020]在從屬權利要求中定義本發明的優選實施例。應當理解，請求保護的方法具有與請求保護的設備和在從屬權利要求中定義的相似和/或相同的優選實施例。
[0021]本發明基于這樣的想法:通過評價超聲數據來確定在感興趣體積內是否存在一個或多個影區；在顯示單元上指示在所述感興趣體積內是否已經檢測到影區；確定所述影區的二維切片的圖像數據;并且顯示所述影區的對應截面視圖，以指示特定感興趣區域被遮蔽以及被遮蔽的區位于何處。操作者能夠考慮超聲數據，并且能夠驗證所述感興趣區域是否被遮蔽或者高質量的超聲圖像是否被提供。因此，操作者能夠確保以最優質量分析感興趣區域并且沒有聲影遮蔽感興趣區域，使得增加了醫學檢查的總體可靠性。
[0022]在優選實施例中，所述顯示單元還適于指示在所述感興趣體積內是否已經檢測到沒有影區。這能夠向操作者指示高質量的圖像被顯示并且沒有區被遮蔽。
[0023]在優選實施例中，所述顯示單元適于指示在所述感興趣體積內是否已經檢測到影區。
[0024]在優選實施例中，在所述顯示單元上顯示警告消息。這能夠簡單地指示已經檢測到影區。
[0025]在優選實施例中，所述評價單元適于檢測在所述感興趣體積內的所述影區的位置;并且所述顯示單元適于顯示處在超聲圖像內的所述影區的圖形表示。這能夠減小分析的持續時間，這是因為所述影區的所述位置被顯示，使得操作者能夠容易地決定是否有必要進行詳細分析。
[0026]在優選實施例中，所述評價單元適于確定檢測到的影區的大小，并且所述顯示單元適于顯示對應于處在所述超聲圖像內的所述影區的所述大小的圖形表示。這能夠指示所述超聲圖像的質量，這是因為能夠由操作者考慮所述影區相對于所述超聲圖像的大小的大小。
[0027]在優選實施例中，所述評價單元適于檢測在所述感興趣體積內的多個影區，并且所述顯示單元適于顯示所述影區中的至少一個中的一個的至少一個截面視圖。這能夠單獨地識別在所述感興趣體積內的不同的影區，并且能夠快速地評估陰影的相關性。
[0028]優選的是，如果在預定義的時間內或者按照操作者的要求同時地或連續地顯示所述影區的所述截面視圖，則使得能夠將所有的影區進行詳細顯示。這能夠增加醫學檢查的可靠性，這是因為能夠詳細地評估每個影區。
[0029]在優選實施例中，所述二維切片是在所述感興趣體積內的平行于所述超聲掃描的超聲波的傳播方向的平面。這能夠簡單地顯示對應于感興趣區域的標準超聲視圖的超聲圖像，使得操作者能夠容易地確定相關區是否被遮蔽。
[0030]在優選實施例中，所述圖像處理單元適于確定所述影區的多個不同二維切片的圖像數據，其中，所述切片被設置在彼此橫向的方向上。這能夠確定所述影區的三維范圍，使得操作者能夠容易地確定所述感興趣區域是否被遮蔽。
[0031]在優選實施例中，所述顯示單元適于顯示所述影區的不同截面視圖。這能夠同時顯示對應于不同二維切片的截面視圖，使得操作者能夠容易地確定解剖目標是否被所述影區遮蔽。
[0032]在優選實施例中，所述影區的所述不同二維切片的位置由操作者確定。這能夠獨立地確定在超聲圖像內的二維切片。
[0033]在優選實施例中，所述顯示單元適于在所顯示的超聲圖像內突出顯示所述影區的圖形表示。這能夠簡單地指示所述影區的位置，使得操作者能夠容易地確定感興趣區域是否被所述影區遮蔽。
[0034]在優選實施例中，所述評價單元適于識別在所述感興趣體積內的解剖目標，并且所述顯示單元適于指示在所述超聲圖像內的識別出的解剖目標。這還能夠增加超聲成像的可靠性，這是因為能夠顯示警告消息以通知操作者給定的解剖目標的部分被遮蔽。在另外的優選實施例中，被遮蔽的解剖目標的部分還能夠被量化。
[0035]在優選實施例中，所述圖像處理單元適于確定所述影區的對應于超聲波的傳播方向的平面視圖圖像數據，并且所述顯示單元適于顯示所述平面視圖圖像數據。這還能夠改進超聲成像和臨床檢查的可靠性，這是因為能夠在平面視圖中顯示所述影區，使得操作者能夠容易地理解所述陰影的幾何定位。
[0036]在優選實施例中，所述評價單元適于確定所述影區在所述超聲波的傳播方向上的大小，并且其中，所述顯示單元適于顯示處在所述平面視圖圖像數據中的所述影區的所述大小。這能夠在平面視圖圖像中顯示所述影區的大小，使得操作者能夠容易地理解陰影的空間范圍和空間位置。還優選的是，在平面視圖顏色編碼的平面視圖中顯示所述影區的大小。
[0037]如上所述，由于所述顯示單元適于指示在感興趣體積內是否已經檢測到影區，因此操作者能夠容易地確定感興趣區域是否被所述影區遮蔽，使得改進了醫學檢查的可靠性。歸因于對在超聲圖像內的影區的可視化，陰影的范圍或位置能夠有助于定位影區和區分解剖目標或影區在超聲圖像內是否可見。借助于二維切片和感興趣體積的各自的截面視圖，操作者能夠基于超聲圖像系統的標準視圖容易地確定陰影的位置。因此，改進了超聲圖像檢查的可靠性并且減少了檢查的持續時間。
【附圖說明】
[0038]參考后文描述的(一個或多個)實施例，本發明的這些方面和其它方面將變得明顯并且得到闡明。在以下附圖中:
[0039]圖1示出了在掃描患者身體體積中使用的超聲成像系統的示意性表示；
[0040]圖2a、圖2b示出了三維原始超聲圖像和包括顯示的陰影的超聲圖像的示意性圖示；
[0041]圖3a_c示出了在圖2a、圖2b中示出的三維超聲圖像的陰影的二維切片的示意性圖示；
[0042]圖4示出了包括檢測到的影區的三維表示的三維超聲圖像的示意性視圖；并且
[0043]圖5a_c示出了影區的圖形表示以及對應于影區的選定位置的兩個截面視圖。
【具體實施方式】
[0044]圖1示出了根據一實施例的超聲系統10的示意性圖示，尤其是醫學三維(3D)超聲成像組件的示意性圖示。超聲成像組件10被應用于檢驗解剖側的感興趣體積，尤其是患者12的解剖側。超聲成像組件10包括超聲探頭14，所述超聲探頭14具有至少一個換能器陣列，所述至少一個換能器陣列具有用于發射和/或接收超聲波的多個換能器元件。在一個范例中，換能器元件中的每個能夠以特定的脈沖持續時間的至少一個發射脈沖的形式發射超聲波，尤其是以多個后續發射脈沖的形式發射超聲波。換能器元件優選被布置在一維行或二維陣列中，尤其是用于提供多平面或三維圖像。
[0045]3D超聲掃描通常涉及發出照射身體內的特定體積(其可以被指定為感興趣體積)的超聲波。這可以通過以多個不同角度發出超聲波來實現。然后，通過接收和處理反射波而獲得體積數據集。所述體積數據集表示在患者的身體內的靶體積。
[0046]應當理解，超聲探頭14可以以無創方式來使用(如圖1所示)，或者可以以如通常在TEE(未明確示出)中做出的有創方式來使用。超聲探頭14可以由系統的用戶手持，所述系統的用戶例如為醫學人員或醫生。超聲探頭14被應用于患者12的身體，使得提供了解剖側的圖像，尤其是患者的解剖目標的圖像。
[0047]另外，超聲組件可以包括控制單元16，所述控制單元16經由超聲組件10控制對超聲圖像的提供。控制單元16驅動超聲探頭14，并且尤其是驅動用于發出超聲波并從超聲探頭14的換能器元件接收超聲數據的換能器元件，以便基于超聲數據來提供超聲圖像。超聲組件10還可以包括用于向用戶顯示超聲圖像的顯示器18。又另外，可以提供輸入設備，所述輸入設備包括按鍵或鍵盤22以及另外的輸入設備，例如，跟蹤球24。輸入設備20可以被連接到顯示器18或者被直接連接到控制單元16。
[0048]控制單元16包括圖像處理單元26，所述圖像處理單元26用于從超聲探頭14接收超聲數據，并且用于評價超聲數據。圖像處理單元26提供對應于從超聲探頭14接收到的超聲數據的圖像數據。控制單元16還包括評價單元28，所述評價單元28從超聲探頭14接收超聲數據，并且檢測在感興趣體積內的影區，如下文所描述的。
[0049]評價單元28從超聲探頭14接收超聲數據，并且檢測在感興趣體積內的影區。通常基于換能器陣列的線性掃描或者平面掃描來識別影區，其中，評價取決于超聲探頭14的檢測角度的接收到的超聲波的強度。
[0050]在第一步驟中，逐線執行討論。在接收到的超聲波的強度呈現通常針對陰影的識別標志時，識別疑似陰影部段；同時信號的第一部分呈現導致變化的顯示強度的真實解剖信息，例如，觀察到連續的明區域或暗區域、突然的衰減，之后是長的、均勻的、非常暗的區域。
[0051]在第二步驟中，執行3D鞏固:僅當在相同鄰域中懷疑有具有相似長度的一組群的陰影部段時，檢測到陰影。
[0052]如果在超聲數據中檢測到影區，則評價單元28向顯示單元18或向圖像處理單元26提供信息，使得能夠在顯示單元18的屏幕上顯示影區的存在。如果沒有檢測到影區，則也可以在顯示屏上指示該信息。備選地，可以通過突出顯示在三維超聲圖像或二維超聲圖像內的影區的邊緣的圖形表示，或者通過如在下文中所詳細描述的在三維超聲圖像中的影區的三維表示，在顯示屏上指示影區的存在。
[0053]在下文中，針對三維超聲圖像系統描述了對影區的指示，但是，還可以針對二維超聲圖像系統提供對影區的指示。
[0054]在圖2a中，示意性地示出了典型的三維超聲圖像，并且一般用30來指代所述典型的三維超聲圖像。使用最大強度投影方法(MIP)來表示數據。在每個像素處，體積的最高值被示為由觀察者注視特定方向的眼睛所交叉穿過。接收來自患者12的感興趣體積31的超聲數據。歸因于超聲數據的多平面或三維圖示，在三維超聲圖像30中難以識別陰影。在圖2b中，示出了三維超聲圖像30，并且在圖像中指示了影區，并且通常用32來指代所述影區。在沒有任何指示的情況下，影區在三維超聲圖像30中是不可見的，這是因為超聲測量的不同平面或超聲數據的三維圖示隱藏了影區32，其在二維標準超聲圖像中更容易見到。評價單元28通過評價從超聲探頭14接收到的超聲數據來檢測影區32，并且在顯示單元18的顯示屏上顯示影區32的存在。對影區32的指示可以是在顯示屏上顯示的簡單的警告消息，使得用戶能夠瀏覽感興趣體積31，以評估影區32是否遮蔽感興趣體積31內的特定感興趣區域。額外地，警告消息可以包括關于檢測到的影區32的范圍和/或位置的另外的信息。
[0055]在圖3a_c中，示意性地示出了在不同切片中的影區32的圖示的優選實施例。圖像處理單元26提供了包括檢測到的影區32的感興趣體積31的二維切片，使得能夠容易地識別出影區32的位置和大小并將影區32與在感興趣體積31內的解剖目標區分開來。在該特定實施例中，通過圖示影區32的邊緣來指示或突出顯示影區。在圖3a和圖3b中示出的二維切片是導向為與感興趣體積31內的超聲波的傳播方向平行的平面。這些二維切片示出了感興趣體積31的對應于超聲圖像的標準二維視圖的截面視圖。該切片可以被設置為在影區中彼此垂直或彼此處于不同的角度。切片優選被自動確定，但是，操作者也可以例如通過光標獨立地確定切片的位置。圖3a、圖3b示出了這樣的突出顯示的影區32可以容易地被操作者識別，并且容易地與在感興趣體積31內的解剖目標區分開來。通過對影區32的這種指示，操作者能夠容易地確定感興趣區域是否被影區32所遮蔽，以及對于實現來自感興趣區域的可靠圖像來說超聲探頭14的不同分析或不同位置是否是有必要的。在圖3c中，示意性地示出了感興趣體積31的二維平面視圖。平面視圖是與超聲波的傳播方向平行的觀看方向，其中，通過指示影區32的邊緣來突出顯示影區32。
[0056]在檢測到超過一個影區32的情況下，超聲成像組件10可以例如基于影區32的大小或位置來顯示最相關的影區32。在這種情況下，用戶不必借助于輸入設備20與超聲成像組件交互，并且能夠將超聲探頭14保持就位。備選地，所有檢測到的影區32能夠被同時地或連續地顯示在二維截面視圖或平面視圖中。影區32可以顯示幾秒，或者根據操作者的要求來顯示，以在不同的影區32之間切換。在這種情況下，也可以在顯示單元18的顯示屏上顯示影區32的不同二維切片以及截面視圖或平面視圖。
[0057]在圖4中示意性地示出了超聲數據的三維表示。感興趣體積31被顯示為錐體，其中，影區32被顯示為在感興趣體積31內的三維表示。在圖4中示出的三維表示是在二維顯示屏上顯示出的虛擬三維圖像，其中，能夠通過旋轉各自的圖像來實現三維圖示。在圖4中示出的三維表示中，可以突出顯示另外的參考目標或解剖目標，以便有助于理解三維的感興趣體積31，并且有助于理解感興趣體積的哪部分被影區32遮蔽。還為臨床醫生提供了清楚的表示，以立即理解疑似區域在地理上位于何處。他然后能夠有效地導航到感興趣切片。備選地，能夠提供工具來在他點擊圖4示出的表示時自動顯示對應的切片。解剖目標可以是患者12的身體內的器官或骨骼。當一個解剖目標被遮蔽或部分被遮蔽時，能夠提供警告消息。能夠量化被遮蔽的解剖目標的部分，并且能夠在顯示屏上顯示被遮蔽部分的量，例如，被陰影遮蔽了腎的30%。當特定量的解剖目標被遮蔽為例如閾值水平時，例如當腎被陰影遮蔽了超過20 %時，可以提供警告消息。
[0058]在圖5中，示意性地示出了顯示影區32的另外的實施例。在對應于與超聲波的傳播方向平行的觀看方向的平面視圖中顯示了影區。在圖5a中示出了平面視圖，其中，可以用顏色編碼顯示或突出顯示影區32，使得能夠容易地識別出影區32。在圖5a中示出的平面視圖圖像的顏色編碼表示影區的深度或長度。可以在顏色編碼的圖像中測量或檢測以及指示影區在超聲波的傳播方向中的深度或長度。非影區未被著色，例如是黑色或白色的。
[0059]為了分析影區32的深度，能夠額外地提供通過影區32的二維切片，作為對應于在圖5b和圖5c中示意性示出的超聲圖像的標準視圖的截面視圖。可以借助于超聲成像組件來自動確定切片的位置，或者可以借助于光標34由操作者選擇切片的位置。
[0060]在圖5b和圖5c中示出的二維切片是在感興趣體積31內的平面，所述平面被設置為彼此正交或處于不同的角度，例如，30°。圖5b中示出的二維切片對應于X方向，并且圖5c中示出的切片對應于在圖5a中示出的平面視圖的y方向。借助于這些不同二維切片和對應截面視圖，能夠容易地可視化影區32的深度，其中，大小和深度無需一定被顯示在圖5b和圖5c中示出的截面視圖中。
[0061 ]圖4和圖5中示出的合成表示可以與在圖3a、圖3b中示出的切片的可視化進行組合。在超聲檢查過程期間，可以實時提供對影區32的顯示，使得操作者可以將超聲探頭14移動到不同位置，使得影區32被移動到不同位置，使得各自的感興趣區未被遮蔽。另外，可以檢測和顯示遮蔽超聲圖像內的特定區域的其它偽影，例如，臟陰影、彗星拖尾等。
[0062]盡管已經在附圖和前面的描述中詳細圖示和描述了本發明，但是這樣的圖示和描述應當被認為是圖示性或示范性的，而非限制性的;本發明不限于所公開的實施例。本領域技術人員通過研究附圖、公開內容以及權利要求，在實踐請求保護的發明時能夠理解并實現對所公開的實施例的其他變型。
[0063]在權利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。單個元件或其他單元可以實現在權利要求中記載的若干項的功能。盡管某些措施被記載在互不相同的從屬權利要求中，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。
[0064]權利要求中的任何附圖標記都不應被解釋為對范圍的限制。
【主權項】
1.一種超聲成像組件(10)，包括: -圖像處理單元(26)，其用于接收并且用于評價得自對感興趣體積(31)的超聲掃描的至少一組超聲數據，并且用于基于所述超聲數據來提供對應的圖像數據； -顯示單元(18)，其用于基于所述圖像數據來顯示超聲圖像(30); -評價單元(28)，其適于基于所述超聲數據來檢測在所述感興趣體積(31)內是否存在影區(32); 其中，所述圖像處理單元適于確定所述影區的二維切片的超聲圖像數據，并且其中，所述顯示單元適于顯示處在所述超聲圖像內的所述影區的對應截面視圖的圖形表示。2.根據權利要求1所述的超聲成像組件，其中，所述評價單元適于檢測在所述感興趣體積內的檢測到的影區的位置。3.根據權利要求1所述的超聲成像組件，其中，所述評價單元適于確定所述檢測到的影區的大小，并且其中，所述顯示單元適于顯示對應于處在所述超聲圖像內的所述影區的所述大小的圖形表示。4.根據權利要求1所述的超聲成像組件，其中，所述評價單元適于檢測在所述感興趣體積內的多個影區，并且其中，所述顯示單元適于顯示至少一個所述影區的至少一個截面視圖(第9頁)。5.根據權利要求1所述的超聲成像組件，其中，所述二維切片是在所述感興趣體積內的平行于所述超聲掃描的超聲波的傳播方向的平面。6.根據權利要求1所述的超聲成像組件，其中，所述圖像處理單元適于確定所述影區的多個不同二維切片的圖像數據，其中，所述切片被設置在彼此橫向的方向上。7.根據權利要求6所述的超聲成像組件，其中，所述顯示單元適于顯示所述影區的不同的截面視圖。8.根據權利要求6所述的超聲成像組件，其中，所述影區的所述不同二維切片的位置由操作者確定。9.根據權利要求1所述的超聲成像組件，其中，所述顯示器適于在所顯示的超聲圖像內突出顯示所述影區的所述圖形表示。10.根據權利要求1所述的超聲成像組件，其中，所述圖像處理單元適于確定所述影區的對應于超聲波的傳播方向的平面視圖圖像數據，并且其中，所述顯示單元適于顯示所述平面視圖圖像數據。11.根據權利要求10所述的超聲成像組件，其中，所述評價單元適于確定所述影區在所述超聲波的傳播方向上的大小，并且其中，所述顯示單元適于顯示處在所述平面視圖圖像數據中的所述影區的所述大小。12.—種用于顯示超聲圖像(30)的方法，包括以下步驟: -接收得自對感興趣體積(31)的超聲掃描的至少一組超聲數據； -評價所述至少一組超聲數據； -基于所述超聲數據來提供對應的圖像數據； -基于所述圖像數據在顯示單元(18)上顯示超聲圖像； -基于所述超聲數據來檢測在所述感興趣體積內是否存在影區(32);并且 -確定所述影區的二維切片的超聲圖像數據，并且在所述顯示單元上顯示處在所述超聲圖像內的所述影區的對應截面視圖的圖形表示。13.—種超聲換能器組件，包括超聲換能器單元(14)，所述超聲換能器單元包括:多個超聲換能器元件，其用于發射和接收超聲波，以及根據權利要求1所述的超聲成像組件(10)，其用于評價和顯示從所述超聲換能器單元接收到的超聲數據。
【文檔編號】A61B8/08GK105828723SQ201480069733
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月15日
【發明人】V·M·A·奧夫雷, R·N·T·屈安格涅特, R·J·阿爾東
【申請人】皇家飛利浦有限公司