BR112014029565B1 - Sistema de formação de imagens de ultrassom e método de fornecimento de imagem de ultrassom com informações de vasos - Google Patents

Sistema de formação de imagens de ultrassom e método de fornecimento de imagem de ultrassom com informações de vasos Download PDF

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Abstract

sistema de formação de imagens de ultrassom, método de fornecimento de imagem de ultrassom com informações de vasos, e programa de computador. a presente invenção refere-se a um sistema de formação de imagens de ultrassom (10) que compreende uma sonda de ultrassom (20) que possui um conjunto de transdutores (21) configurado para fornecer um sinal de recebimento de ultrassom. o sistema compreende ainda uma unidade de processamento de volume de modo b (30) configurada para gerar um volume de modo b (31) com base no sinal de recebimento de ultrassom e uma unidade de processamento de imagens de modo b (40) configurada para fornecer uma imagem de modo b (41) atual com base no volume de modo b (31). o sistema compreende ainda uma memória (50) configurada para armazenar um mapa de vasos 3d (51) obtido anteriormente. além disso, o sistema compreende uma unidade de registro (60) configurada para registrar o mapa de vasos 3d (51) obtido anteriormente no volume de modo b (31) e para selecionar uma porção (61) do mapa de vasos 3d correspondente à imagem de modo b (41) atual. adicionalmente, o sistema compreende uma tela configurada para exibir uma imagem de ultrassom (71) com base na imagem de modo b (41) atual e na porção selecionada (61) do mapa de vasos 3d (51). a presente invenção refere-se ainda a um método de fornecimento dessa imagem de ultrassom com informações de vasos e um programa de computador correspondente.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção refere-se a um sistema de formação de imagens de ultrassom e um método de fornecimento de imagens de ultrassom com informações de vasos sanguíneos, particularmente para utilização em um procedimento de orientação de imagem. A presente invenção refere-se ainda a um programa de computador para implementar esse método.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Na formação de imagens de ultrassom tridimensionais (3D), também denominadas formação de imagens de volume, a obtenção de uma imagem 3D é realizada por meio da condução de diversas varreduras bidimensionais (2D) que fatiam o volume de interesse em uma região anatômica. Com isso, é obtida uma grande variedade de imagens 2D que ficam próximas entre si. Essa grande variedade de imagens 2D juntas forma um volume 3D de dados. Por meio de processamento de imagens adequado, uma imagem 3D do volume de interesse pode ser criada a partir do volume 3D de dados. A imagem 3D pode ser então exibida de maneira adequada em uma tela para o usuário do sistema de formação de imagens de ultrassom.
[003] Formação de imagens de ultrassom é comumente utilizada para formar a imagem de uma inserção, utilização ou operação de um dispositivo médico invasivo ou de um instrumento dentro do corpo. Por exemplo, aspiração por agulha fina (FNA), biópsia de fragmento, ablação por radiofrequência (RFA) e injeção de etanol percutânea (PEI) são todos procedimentos que necessitam da inserção de um dispositivo médico invasivo no paciente. Esse procedimento que utiliza a formação de imagens de ultrassom é comumente denominado procedimento de orientação por imagens de ultrassom. Quando esse procedimento de orientação por imagens é realizado, o médico deve ser capaz de visualizar o alvo (por exemplo, um carcinoma que sofrerá ablação pela RFA) na região anatômica, o dispositivo médico invasivo (por exemplo, agulha) que se aproxima do alvo e quaisquer vasos que rodeiam o alvo, particularmente vasos sanguíneos (também denominados vasculatura). A formação de imagens dos vasos é essencial para assegurar que nenhum vaso importante seja perfurado durante a inserção e orientação do dispositivo médico invasivo. Portanto, o médico ou clínico geralmente confia na utilização de orientação por imagens de ultrassom para inserir um dispositivo médico invasivo, tal como uma agulha de biópsia ou sonda de ablação, em um paciente, tanto para diagnóstico quanto para tratamento. A orientação por imagens de ultrassom é importante porque ajuda o médico ou clínico a visualizar e, com isso, planejar o caminho do dispositivo médico invasivo da pele para o alvo (por exemplo, lesão alvo), enquanto evita vasos sanguíneos pelo caminho.
[004] A maioria das orientações por imagens de ultrassom é feita no ultrassom modo B 2D. Isso se dá principalmente porque as velocidades de quadros são maiores no ultrassom 2D modo B. Modo B designa geralmente um modo de operação no qual a tela exibe uma imagem em escala de cinza que representa a distribuição bidimensional da amplitude da retrodifusão ultrassônica a partir de um plano ou fatia do alvo, que é formada por meio da detecção dos ecos de retorno para cada um dentre uma série de linhas de obtenção ao longo do plano da imagem (geralmente um pulso de transmissão por linha). É muito importante reduzir qualquer intervalo de tempo entre o que é exibido na tela e o que realmente está acontecendo com o dispositivo médico invasivo (por exemplo, agulha) no corpo do paciente. Velocidade de quadros baixa e, consequentemente, resposta da imagem de ultrassom atrasada podem resultar em erro da região anatômica pretendida pelo dispositivo médico invasivo (por exemplo, agulha). Isso pode limitar o uso de quaisquer técnicas de formação de imagens de fluxo, que necessitam da obtenção de muitos eventos de pulso- eco por linha de formação de imagens, tal como, por exemplo, formação de imagens de fluxo colorida ou também a chamada formação de imagens Doppler colorida, durante um procedimento de orientação por imagens de ultrassom. Por outro lado, a formação de imagens de fluxo fornece delineação muito melhor dos limites dos vasos que o modo B isoladamente. Particularmente, a formação de imagens de fluxo 3D seria um bom método para assegurar que os vasos não fiquem no caminho do dispositivo médico invasivo (por exemplo, agulha), uma vez que, na formação de imagens 2D, somente um único plano é observado e geralmente é difícil manter o dispositivo médico invasivo no plano da imagem todas as vezes. Entretanto, as velocidades de quadros na formação de imagens 3D e especialmente na formação de imagens de fluxo 3D geralmente são ainda mais comprometidas que na formação de imagens 2D.
[005] US 2011/0263985 A1 descreve um sistema de formação de imagens de ultrassom para criar uma formação de imagens Doppler coloridas do fluxo sanguíneo vascular e da agulha simultaneamente. Uma imagem de modo B de uma área anatômica de interesse é criada. Um primeiro conjunto de dados de imagem Doppler otimizados para visualização do fluxo sanguíneo vascular é criado ao longo de um caminho de processamento de imagens Doppler. A imagem Doppler colorida é criada e exibida em seguida, por meio da combinação de algumas ou todas as imagens de modo B, em que os primeiros dados de imagem Doppler e os segundos dados de imagem Doppler são baseados em uma série de modos selecionáveis pelo usuário.
[006] Esse sistema de formação de imagens de ultrassom utiliza a formação de imagens de ultrassom modo B e a formação de imagens Doppler simultaneamente. Isso reduz a velocidade de quadros. Portanto, há necessidade de aumentar ou fornecer uma velocidade de quadros suficiente para os procedimentos de orientação por imagens de ultrassom.
[007] EP 2.160.978 A1 descreve um aparelho para rastrear o movimento de um objeto estranho dentro de um paciente que possui um sistema fluoroscópico de raio X com um detector de raio X e um sistema de ultrassom que possui uma sonda com um sensor de posição. Uma tela é configurada para exibir uma imagem de raio X estática obtida pelo sistema fluoroscópico de raio X e uma imagem de ultrassom em tempo real obtida pelo sistema de ultrassom.
[008] Porter et al, Three-Dimensional Registration and Fusion of Ultrasound and MRI Using Major Vessels as Fiducial Markers em IEEE Transactions on Medical Imaging, Vol. 20, n° 4, 1° de abril de 2001, descreve a fusão do ultrassom tridimensional e dos conjuntos de dados da formação de imagens da ressonância magnética sem a assistência de marcadores de referência externos ou sensores de posição externos. A junção dessas duas modalidades combina varreduras de ultrassom 3D em tempo real de tecido mole com a maior estrutura anatômica de um MRI.
[009] US 2006/0020204 A1 descreve um sistema e um método de administração de formação de imagens de um espaço 3D no qual foram obtidas diversas imagens de varredura substancialmente em tempo real. O usuário pode visualizar imagens de uma parte do corpo ou objeto obtido de um scanner substancialmente em tempo real não apenas como imagens 2D, mas como fatias localizadas em orientação e posição dentro de um espaço 3D específico.
RESUMO DA INVENÇÃO
[010] É objeto da presente invenção o fornecimento de um sistema de formação de imagens de ultrassom melhorado, particularmente com velocidade de quadros aumentada ou suficiente. É um objeto adicional da presente invenção o fornecimento de um método aprimorado de fornecimento de imagens de ultrassom com informações de vasos, particularmente em velocidade de quadros aumentada ou suficiente, e um programa de computador correspondente para implementação desse método.
[011] Em um primeiro aspecto da presente invenção, é apresentado um sistema de formação de imagens de ultrassom que compreende uma sonda de ultrassom que possui um conjunto de transdutores configurado para fornecer um sinal de recepção de ultrassom, uma unidade de processamento de volume do modo B configurada para gerar um volume do modo B com base no sinal de recepção de ultrassom, uma unidade de processamento de imagens de modo B configurada para fornecer uma imagem de modo B atual com base no volume do modo B, uma unidade de segmentação de vasos configurada para criar um mapa de vasos 3D por meio da realização de uma técnica de segmentação de vasos, uma memória configurada para armazenar o mapa de vasos 3D obtido anteriormente, uma unidade de registro configurada para registrar o mapa de vasos 3D obtido anteriormente no volume de modo B e selecionar uma porção do mapa de vasos 3D correspondente à imagem de modo B atual e uma tela configurada para exibir uma imagem de ultrassom com base na imagem de modo B atual e na porção selecionada do mapa de vasos 3D e uma unidade de processamento de imagens configurada para sobrepor a imagem de modo B atual e a porção selecionada do mapa de vasos 3D para fornecer a imagem de ultrassom. Desta maneira, uma imagem de ultrassom com informações de vasos sobrepostas é gerada e exibida.
[012] Em um aspecto adicional da presente invenção, é apresentado um método de fornecimento de imagens de ultrassom com informações de vasos, em que o método compreende: recebimento de um sinal de recepção de ultrassom fornecido por uma sonda de ultrassom que possui um conjunto de transdutores, geração de um volume de modo B com base no sinal de recepção de ultrassom, fornecimento de uma imagem de modo B com base no volume de modo B, criação de um mapa de vasos 3D por meio da realização de uma técnica de segmentação de vasos, registro de um mapa de vasos 3D obtido anteriormente armazenado em uma memória no volume de modo B, seleção de uma porção do mapa de vasos 3D correspondente à imagem de modo B atual, fornecimento da imagem de ultrassom com base na imagem de modo B atual e na porção selecionada do mapa de vasos 3D e sobreposição da imagem de modo B atual com a porção selecionada do mapa de vasos 3D para fornecer a imagem de ultrassom por meio de processamento de imagens.
[013] Em um aspecto adicional da presente invenção, é apresentado um programa de computador que compreende um meio de código de programa para fazer com que um computador execute as etapas desse método quando o mencionado programa de computador for executado no computador.
[014] Pode-se presumir que os volumes de modo B ou também chamados modo B 3D, possuem velocidades de quadros aceitáveis (ou velocidade de volume), mas a formação de imagens de fluxo colorida 3D e de modo B 3D simultaneamente não possuem. A presente invenção pode fornecer um modo de ter os benefícios do fluxo de ambos, colorido 3D e modo B 3D, nas velocidades de quadros de modo B 3D.
[015] A ideia básica da presente invenção é obter ou criar um mapa de vasos 3D no começo ou antes de um procedimento de orientação por imagens de ultrassom. Depois disso, o mapa de vasos 3D é registrado no volume de modo B. Preferencialmente, o mapa de vasos 3D é atualizado enquanto ocorre o procedimento de orientação por imagens de ultrassom. Particularmente, um mapa de vasos 3D é obtido e armazenado em uma memória em uma primeira etapa. Uma vez que o mapa de vasos 3D é obtido no começo do procedimento de orientação por imagens de ultrassom, antes de realmente inserir o dispositivo médico invasivo (por exemplo, agulha), no paciente, pode-se tomar um tempo para obter a melhor qualidade possível do mapa de vasos 3D. Durante o procedimento de orientação por imagens de ultrassom, o mapa de vasos 3D é registrado e, preferencialmente, rastreado (ou seja, atualizando de forma contínua o registro), com a imagem de modo B ao vivo ou atual (por exemplo, imagem 2D ou 3D). As velocidades de quadros durante a obtenção do mapa de vasos 3D pode ser baixa, mas, como o mapa de vasos 3D é obtido no começo ou antes de um procedimento de orientação por imagens de ultrassom, a velocidade de quadros durante o próprio procedimento de orientação por imagens de ultrassom, utilizando a formação de imagens de modo B, não é afetado. Deste modo, como a obtenção ao vivo ou atual das imagens de ultrassom somente envolve o modo B, podem ser obtidas velocidades de quadros altas ou em tempo real. Além disso, o médico ou usuário ainda é capaz de observar as informações de vasos (por exemplo, contornos dos vasos) sobrepostas à imagem de modo B, o que ajuda a evitar os vasos durante o procedimento de orientação por imagens. Portanto, a presente invenção permite altas velocidades de quadros, particularmente necessárias em procedimentos de orientação por imagens que utilizam um dispositivo médico invasivo (por exemplo, agulha) e ainda permite o uso de um mapa de vasos 3D ou suas informações de vasos correspondentes para destacar regiões a serem evitadas na imagem de ultrassom.
[016] Realizações preferidas da presente invenção são definidas nas reivindicações dependentes. Deverá ser entendido que o método ou programa de computador reivindicado possui realizações similares e/ou idênticas às do sistema de formação de imagens de ultrassom reivindicado e às definidas nas reivindicações dependentes.
[017] Em uma realização, a imagem de modo B atual é uma imagem 2D, uma imagem dos planos de imagem 2D ortogonais ou uma imagem 3D. Muito embora seja gerado um volume de modo B, portanto dados 3D, a apresentação real ou a exibição de dados em uma tela pode ser diferente. Por exemplo, o sistema pode exibir somente uma imagem 2D ou uma fatia do volume de qualquer forma adequada (por exemplo, imagem 2D regular ou planos de imagem 2D ortogonais). Quando a imagem de modo B atual (a ser exibida) for uma imagem 2D ou uma imagem 3D de planos de imagem 2D ortogonais (por exemplo, Multiplanos Reformatados (MPR)), é fornecida uma apresentação mais simples da imagem de ultrassom em comparação com uma representação 3D. Alternativamente, a imagem de modo B atual (a ser exibida) pode, evidentemente, ser também uma imagem 3D, o que fornece mais informações para o usuário e, deste modo, aumenta o desempenho do sistema.
[018] Em outra realização, a porção é uma fatia 2D do mapa de vasos 3D. Essa realização é particularmente utilizada quando a imagem de modo B for uma imagem 2D ou uma imagem de planos de imagem 2D ortogonais. Se o volume de modo B for fatiado para obter uma fatia 2D ou uma imagem 2D para exibição, o mapa de vasos 3D também pode ser fatiado da mesma maneira.
[019] Em uma realização alternativa, a porção é uma porção 3D do mapa de vasos 3D. Esta realização é utilizada, particularmente, quando a imagem de modo B atual for uma imagem 3D. Se a imagem 3D necessitar ser exibida, o mapa de vasos 3D também pode ser sobreposto da mesma maneira. Por exemplo, a imagem de modo B 3D pode ser semitransparente para permitir que o mapa de vasos 3D (por exemplo, colorido) seja visível.
[020] As informações dos vasos ou parte do mapa de vasos 3D são sobrepostas diretamente ou incorporadas à imagem de ultrassom. Isso aumenta a legibilidade das informações para o usuário do sistema (tal como médico ou clínico), por exemplo, durante um procedimento de orientação por imagens. Desta maneira, é fornecida uma exibição bastante intuitiva (ou a mais intuitiva).
[021] Em uma realização alternativa, o sistema de formação de imagens de ultrassom compreende uma unidade de processamento de imagens configurada para adicionar a imagem de modo B atual e a porção selecionada do mapa de vasos 3D próximos entre si para fornecer informações de vasos para a imagem de ultrassom. Desta maneira, a imagem de ultrassom é fornecida por meio da obtenção da imagem de modo B atual (ou ao vivo) e da porção selecionada do mapa de vasos 3D em formato ou representação lado a lado. Por exemplo, a imagem de modo B atual (ou ao vivo) é apresentada como uma primeira porção de imagem no lado direito da tela e a porção selecionada é apresentada em uma segunda porção de imagem no lado esquerdo da tela. A porção selecionada ou informação de vasos pode, por exemplo, estar em uma imagem registrada obtida anteriormente (por exemplo, imagem colorida). Por exemplo, a porção selecionada pode ser apresentada ou estar contida nos dados CT ou dados MR, ou em uma imagem de ultrassom.
[022] Em outra realização, o sistema de formação de imagens de ultrassom compreende uma unidade de processamento de fluxo 3D configurada para gerar dados de fluxo 3D com base no sinal de recepção de ultrassom e uma unidade de processamento de imagens de fluxo configurada para gerar o mapa de vasos 3D com base nos dados de fluxo 3D. Neste caso, os vasos ou a vasculatura na região anatômica são identificados utilizando uma técnica de formação de imagens de fluxo 3D. Esta é uma forma particularmente confiável e/ou de assegurar boa qualidade de identificação dos vasos e fornecer um mapa de vasos 3D. A formação de imagens de fluxo 3D pode fornecer uma imagem de fluxo colorida 3D de alta qualidade ou o mapa de vasos 3D. As velocidades de quadros podem ser baixas, mas, como a formação de imagens 3D é realizada no começo ou antes de um procedimento de orientação por imagens de ultrassom, a velocidade de quadros durante o procedimento de orientação por imagens de ultrassom não é afetada. Os dados de fluxo 3D também podem ser denominados volume de fluxo. Por exemplo, podem ser gerados dados de fluxo 3D ou volume de fluxo, em que o conjunto de transdutores transmite vários pulsos de ultrassom para cada linha (para estimar o fluxo naquela linha ou local) e, em seguida, a obtenção dessas linhas é varrida ao longo do volume. O número de pulsos de ultrassom pode ser aumentado. Isso aumenta a sensibilidade, mas também reduz a velocidade de quadros. O método correspondente compreende as etapas adicionais de geração de dados de fluxo 3D com base no sinal de recepção de ultrassom e a geração do mapa de vasos 3D com base nos dados de fluxo 3D.
[023] Em uma variação dessa realização, os dados de fluxo 3D são gerados utilizando uma técnica de fluxo colorido, uma técnica Angio de Energia Colorida (CPA), uma técnica de formação de imagens de fluxo de modo B ou uma técnica de Ultrassom de Contraste Aumentado. Estas são formas especificamente adequadas de fornecimento de imagens de fluxo. No caso de CPA, a imagem de fluxo gerada indica somente a magnitude do fluxo e não a direção do fluxo. Deste modo, essa técnica é uma forma particularmente fácil de fornecimento de uma imagem de fluxo, fornecendo ainda ao mesmo tempo informações suficientes sobre os vasos. No caso da formação de imagens de fluxo de modo B (também denominada fluxo B), a imagem de fluxo é gerada utilizando uma técnica de subtração de pulso de modo B. Esta técnica fornece a formação de imagens de fluxo em velocidade de quadros mais alta que uma técnica de fluxo colorido tradicional. Uma técnica de Ultrassom de Contraste Aumentado é uma forma especificamente adequada de melhorar a visualização dos vasos, especialmente em casos tecnicamente desafiadores.
[024] Em outra variação dessa realização, o sistema de formação de imagens de ultrassom compreende um controlador configurado para selecionar a unidade de processamento do volume de modo B para gerar o volume de modo B ou a unidade de processamento de fluxo 3D para gerar os dados de fluxo 3D. Desta maneira, ele pode ser facilmente implementado para obter, em primeiro lugar, um mapa de vasos 3D antes ou no início de um procedimento de orientação por imagens e, em seguida, utilizar a formação de imagens de modo B durante o procedimento de orientação por imagens. Por exemplo, o controlador pode ser configurado para selecionar a unidade de processamento de fluxo 3D quando recebe uma primeira entrada de um controle de usuário (por exemplo, quando um usuário aperta um botão "Início") e selecionar a unidade de processamento do volume de modo B ao receber uma segunda entrada do controle de usuário (por exemplo, quando o usuário aperta um botão "Aceitar"). Por exemplo, quando o controlador seleciona a unidade de processamento de fluxo 3D, os dados de fluxo 3D podem ser gerados de forma que o conjunto de transdutores transmita vários pulsos de ultrassom para cada linha e, em seguida, a obtenção dessas linhas é varrida ao longo do volume. Por exemplo, quando o controlador selecionar a unidade de processamento de volume de modo B, um volume de modo B pode ser gerado de forma que o conjunto de transdutores transmita um único pulso para cada linha e, em seguida, a obtenção dessas linhas é varrida ao longo do volume. O método correspondente compreende a etapa adicional de seleção da unidade de processamento de volume de modo B para gerar o volume de modo B ou da unidade de processamento de fluxo 3D para gerar os dados de fluxo 3D.
[025] Em outra realização, o sistema de formação de imagens de ultrassom compreende uma unidade de segmentação de vasos configurada para criar o mapa de vasos 3D por meio da realização de uma técnica de segmentação de vasos. Neste caso, os vasos ou a vasculatura na região anatômica são identificados utilizando uma técnica de segmentação de vasos. Esta é uma forma particularmente fácil e/ou confiável de identificar os vasos e fornecer um mapa de vasos 3D. Ela elimina a necessidade de realização da formação de imagens de fluxo, o que pode ser difícil em algumas situações clínicas ou pacientes. No método correspondente, a etapa de criação do mapa de vasos 3D compreende a realização de uma técnica de segmentação de vasos.
[026] O mapa de vasos 3D é criado com base em dados de ultrassom 3D, denominados dados de volume do modo B, que o sistema necessita obter de qualquer forma. Isso fornece uma forma particularmente fácil de criar o mapa de vasos 3D sem o uso de nenhum outro sistema ou dados. O volume de modo B pode, por exemplo, ser dados de ultrassom 3D convencionais ou dados de ultrassom 3D de contraste aumentado. No método correspondente, a técnica de segmentação de dados é realizada com base no volume do modo B.
[027] Em outra variação dessa realização, a unidade de segmentação de vasos é configurada para realizar a técnica de segmentação de vasos com base nos dados CT ou dados MR. Neste caso, o mapa de vasos 3D é criado com base nos dados CT ou MR, particularmente recebidos de um sistema CT ou MR separado. Isso fornece uma forma confiável específica de criação do mapa de vasos 3D porque os dados CT ou MR podem ser mais facilmente segmentados que os dados de ultrassom, especialmente ao utilizar-se um agente de contraste CT ou MR. Os dados CT podem ser, por exemplo, dados CT convencionais, dados CT de feixe cônico ou dados de angiografia CT. Os dados MR podem, por exemplo, ser dados MR convencionais ou dados de angiografia MR. Os dados CT ou MR podem ser obtidos com ou sem um agente de contraste. No método correspondente, a técnica de segmentação de vasos é realizada com base nos dados CT ou dados MR.
[028] Em ainda outra realização, a unidade de registro é configurada para receber as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom para selecionar a porção do mapa de vasos 3D que corresponde à imagem do modo B. As informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom indicam e/ou rastreiam a posição da sonda de ultrassom que possui o conjunto de transdutores, também denominado transdutor de ultrassom. Desta maneira, o registro pode ser atualizado de maneira contínua, o que aumenta a confiabilidade e a viabilidade do sistema. Particularmente, como a sonda de ultrassom ou o transdutor é movido ao sondar-se o paciente, o médico pode ver e rastrear em tempo real o dispositivo médico invasivo e os vasos com relação a ele. O método correspondente compreende a etapa adicional de recebimento das informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom, em que a etapa de seleção compreende a seleção de uma porção utilizando as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom.
[029] Em uma variação desta realização, o sistema de formação de imagens de ultrassom compreende ainda uma unidade de processamento configurada para gerar as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom com base em volumes de modo B consecutivos no tempo. Particularmente, as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom podem ser informações de translação e/ou de rotação. Neste caso, as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom são fornecidas com base nos dados de ultrassom 3D, nomeadamente os dados de volume do modo B que o sistema necessita obter de qualquer forma. Isso fornece uma forma fácil e específica de geração das informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom sem o uso de nenhum dispositivo ou dispositivos. Essa utilização dos volumes de modo B consecutivos no tempo para gerar as informações de rastreamento da posição do transdutor de ultrassom também é denominada rastreamento com base na imagem. Quando se tem volumes de ultrassom 3D consecutivos no tempo, a translação ou rotação das características nesses volumes de modo B pode ser rastreada e, com base nelas, um vetor de translação ou vetor de rotação pode ser extraído. Deste modo, a unidade de processamento pode ser configurada para realizar rastreamento de características sobre os volumes de modo B consecutivos no tempo e para gerar um vetor de translação ou rotação com base no rastreamento de características. Esse vetor de translação ou rotação pode então ser utilizado para selecionar a porção apropriada do mapa de vasos 3D. A expressão consecutivos no tempo pode referir-se a volumes de modo B que são obtidos diretamente um após o outro ou pode referir-se a volumes de modo B que não são obtidos diretamente um após o outro, sendo, deste modo, espaçados no tempo (por exemplo, volumes alternados ou a cada três volumes). O método correspondente compreende a etapa adicional de geração das informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom com base em volumes de modo B consecutivos no tempo.
[030] Em uma variação adicional dessa realização, o sistema de formação de imagens de ultrassom compreende ainda um sensor de posição que é posicionado em uma posição fixa conhecida com relação ao conjunto de transdutores. As informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom são as informações de posição recebidas do sensor de posição. Isso fornece uma forma fácil específica de geração de informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom que não necessita de nenhum processamento de sinal adicional. Particularmente, as informações de posição podem ser orientação e/ou mudança de posição da sonda de ultrassom e, deste modo, do conjunto de transdutores. O sensor de posição pode, por exemplo, ser disposto em uma posição fixa conhecida com relação à sonda de ultrassom que possui o conjunto de transdutores, por exemplo, disposto sobre o abrigo sobre a sonda ou a ele acoplado. Por exemplo, o sensor de posição pode ser um sensor de rastreamento eletromagnético (EM) ou um sensor de rastreamento de fibra óptica ou qualquer outro sensor que forneça informações de rastreamento sobre a posição do transdutor. O método correspondente compreende a etapa adicional de recebimento das informações de rastreamento da posição do transdutor de ultrassom a partir de um sensor de posição que é posicionado em posição fixa conhecida com relação ao conjunto de transdutores.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[031] Estes e outros aspectos da presente invenção tornar-se-ão evidentes por meio de referência à(s) realização(ões) descrita(s) a seguir e serão elucidados com referência a elas. Nas figuras a seguir:
[032] - a Figura 1 exibe uma vista em perspectiva de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com um exemplo;
[033] - a Figura 2 exibe um diagrama esquemático de um exemplo de sonda de ultrassom formando a imagem de uma região anatômica em um procedimento de orientação por imagens;
[034] - a Figura 3 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma primeira realização;
[035] - a Figura 4 exibe um exemplo de conjunto de dados CT;
[036] - a Figura 5 exibe um exemplo de mapa de vasos 3D;
[037] - a Figura 6 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma segunda realização;
[038] - a Figura 7 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma terceira realização;
[039] - a Figura 8 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma quarta realização;
[040] - a Figura 9 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma quinta realização;
[041] - a Figura 10 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma sexta realização;
[042] - a Figura 11 exibe um exemplo de uma tela com uma imagem de ultrassom com informações de vasos;
[043] - a Figura 12 exibe outro exemplo de tela com uma imagem de ultrassom com informações de vasos; e
[044] - a Figura 13 exibe um diagrama de blocos de um método de geração de uma imagem de ultrassom com informações de vasos sobrepostas de acordo com uma realização.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[045] A Figura 1 exibe uma vista em perspectiva de um sistema de formação de imagens de ultrassom 10 de acordo com um exemplo. O sistema 10 inclui um chassi 12 que contém a maioria dos circuitos eletrônicos do sistema 10. O chassi 12 pode ser montado sobre um carrinho 14 e uma tela 16 é montada sobre o chassi 12. Uma sonda de ultrassom 20 pode ser conectada por meio de um cabo 22 a um dos conectores 26 sobre o chassi 12. O chassi 12 inclui um teclado e controles de usuário, geralmente indicados pelo algarismo de referência 28, para permitir que um médico ou técnico em ultrassom opere o sistema de ultrassom 10 e insira informações sobre o paciente ou o tipo de exame que será conduzido. Na parte de trás do painel de controle ou dos controles do usuário 28, há uma tela sensível ao toque 18 na qual softkeys programáveis podem ser exibidas para suplementar o teclado e os controles 28 no controle da operação do sistema 10. O chassi 12 geralmente também inclui um dispositivo apontador como uma trackball que pode ser utilizada, por exemplo, para manipular um ponteiro na tela. O chassi 12 pode incluir também um ou mais botões (não exibidos) que podem ser pressionados ou clicados após a manipulação do ponteiro na tela. Essas operações são análogas a um mouse que é utilizado com um computador. Durante a operação, a sonda de formação de imagens 20 que possui um conjunto transdutor no seu interior é posicionada contra a pele de um paciente (não exibido) e mantida estacionária para obter uma imagem de sangue ou tecido em uma região anatômica 2D ou 3D abaixo da pele. A imagem é apresentada na tela 16 e pode ser gravada por um gravador (não exibido), que é posicionado, por exemplo, sobre uma prateleira de acessórios do chassi. O sistema 10 também pode gravar ou imprimir um relatório que contenha texto e imagens. Dados correspondentes à imagem também podem ser baixados por meio de uma ligação de dados adequada, tal como a Internet ou uma rede de área local.
[046] Será compreendido que o sistema de formação de imagens de ultrassom 10 de acordo com a Figura 1 é simplesmente ilustrativo e que qualquer outro sistema de formação de imagens de ultrassom adequado pode ser utilizado. Em um exemplo, o sistema de formação de imagens de ultrassom pode ter uma sonda/transdutor de ultrassom X6-1 ou uma sonda/transdutor de ultrassom C5-1, que é distribuído atualmente pela Philips. Em outro exemplo, o sistema de formação de imagens de ultrassom pode, adicionalmente, ter um detector de posição EM, tal como PercuNav, que atualmente é distribuído pela Philips.
[047] A Figura 2 exibe um diagrama esquemático de um exemplo de sonda de ultrassom 20 formando a imagem de uma região anatômica A em um procedimento de orientação por imagens. Aqui, a sonda de ultrassom 20 fornece um sinal ou dados de recebimento de ultrassom durante a inserção, utilização ou operação de um dispositivo médico invasivo 11 (por exemplo, agulha, agulha de biópsia ou sonda de ablação) dentro da região anatômica A do corpo do paciente. Por exemplo, o alvo T tratado ou visado pelo dispositivo médico invasivo pode ser um carcinoma que sofrerá ablação por radiofrequência (RFA). Ao realizar-se o procedimento de orientação por imagens, o médico deve ser capaz de visualizar o alvo T na região anatômica A, o dispositivo médico invasivo 11 aproximando-se do alvo T na região anatômica A, o dispositivo médico invasivo 11 aproximando-se do alvo T e quaisquer vasos 15 rodeando o alvo T, particularmente vasos sanguíneos ou vasculatura. Portanto, a formação de imagens dos vasos 15 é importante para assegurar que nenhum vaso importante seja perfurado durante a inserção e orientação do dispositivo médico invasivo 11.
[048] A Figura 3 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom 10 de acordo com uma primeira realização. O sistema de formação de imagens de ultrassom 10 compreende uma sonda de ultrassom 20 que possui um conjunto de transdutores 21 configurado para fornecer um sinal de recebimento de ultrassom. O conjunto de transdutores 21 pode, particularmente, ser um conjunto de transdutores 2D. O sistema de formação de imagens de ultrassom 10 da Figura 1 compreende um formador de feixe 25 conectado à sonda de ultrassom 20 e seu conjunto de transdutores. O formador de feixe 25 recebe um sinal ou dados de recebimento de ultrassom do conjunto de transdutores 21 e realiza a formação de feixe. Desta maneira, várias varreduras ou quadros 2D que repousam um ao lado do outro são obtidos e enviados em seguida para uma unidade de processamento de volume de modo B 30 para formar um volume 3D 31 de dados. Deste modo, na realização exibida na Figura 3, assim como nas realizações a seguir, a varredura eletrônica do volume na região anatômica é utilizada. Entretanto, deverá ser compreendido que o sistema poderá, alternativamente, utilizar também varredura mecânica.
[049] Como mencionado, o sistema de formação de imagens de ultrassom 10 compreende a unidade de processamento do volume de modo B 30 configurada para gerar, utilizando o processamento de sinal, um volume de modo B 31 com base no sinal ou dados de recebimento de ultrassom recebidos do formador de feixe 25. Adicionalmente, o sistema 10 compreende uma unidade de processamento de imagens de modo B 40 configurada para fornecer uma imagem de modo B atual 41 a ser exibida, com base no volume de modo B 31, por meio do processamento de imagens. Muito embora um volume de modo B 3D de dados seja gerado pela unidade de processamento de volume do modo B 30, a apresentação ou exibição real dos dados não precisa ser necessariamente também em 3D. Por exemplo, para uma estrutura não preenchida por fluidos, em alguns casos uma imagem 3D fornecida pode não ser a forma mais útil de apresentar os dados e uma imagem 2D ou planos de imagem 2D ortogonais através do volume podem ser mais facilmente interpretados pelo usuário. Particularmente, a imagem de modo B atual pode ser uma imagem 2D, ou seja, uma fatia do volume de modo B 3D, ou pode ser uma imagem (3D-) de planos de imagem 2D ortogonais, por exemplo, Multiplanos Reformatados (MPR), que são planos axial, sagital e coronal. Alternativamente, a imagem de modo B atual (a ser exibida) pode, evidentemente, também ser uma imagem 3D. Neste caso, uma imagem 3D 41 do volume de interesse é construída a partir do volume 3D 31 de dados. Isso fornece o maior número de informações possível para o usuário.
[050] Adicionalmente, o sistema de formação de imagens de ultrassom 10 compreende uma memória 50 configurada para armazenar um mapa de vasos 3D obtido anteriormente 51. Isso significa que um mapa de vasos 3D 51 da região anatômica é obtido ou criado no começo ou antes de um procedimento de orientação por imagens de ultrassom. Como o mapa de vasos 3D é obtido no começo do procedimento de orientação de imagem de ultrassom, antes de realmente inserir o dispositivo médico invasivo no paciente, pode-se esperar para obter a melhor qualidade possível do mapa de vasos 3D. A Figura 5 exibe um exemplo desse mapa de vasos 3D 51, neste caso, de um fígado. Será percebido que o mapa de vasos específico de um fígado na Figura 5 é simplesmente um exemplo e que qualquer outro mapa de vasos adequado pode ser utilizado, por exemplo, de outro órgão, particularmente um órgão cuja imagem possa ser formada utilizando ultrassom.
[051] As velocidades de quadros durante a obtenção do mapa de vasos 3D 51 pode ser pequena, mas, como o mapa de vasos 3D 51 é obtido no começo ou antes do procedimento de orientação por imagens de ultrassom ou antes dele, a velocidade de quadros durante o próprio procedimento de orientação por imagens de ultrassom, utilizando a formação de imagens de modo B, como explicado acima, não é afetada. Deste modo, como a obtenção de imagens de modo B atual ou ao vivo, utilizando a unidade de processamento do volume de modo B 30 e a unidade de processamento de imagens do modo B 40 como explicado acima, envolve somente o modo B, velocidades de quadros altas ou em tempo real podem ser atingidas.
[052] O sistema de formação de imagens de ultrassom 10 compreende uma unidade de registro 60 configurada para registrar o mapa de vasos 3D obtido anteriormente 51 no volume de modo B 31. Qualquer método ou técnica adequada para a realização desse registro pode ser utilizado. Em um exemplo específico não limitador, uma técnica de registro como descrito em Automatic Non-Linear Mapping of Pre-Procedure CT Volumes to 3D Ultrasound, Wein et al, Simpósio Internacional de Formação de Imagens Biomédicas IEEE (ISBI), Roterdã, 2010, que é incorporado ao presente como referência, pode ser utilizada. Em outro exemplo específico não limitador, uma técnica de registro descrita em Three-Dimensional Registration and Fusion of Ultrasound and MRI Using Major Vessels as Fiducial Markers, Porter et al, IEEE Trans Med Imaging 2001, 20 (4), págs. 354-359, que é incorporado ao presente como referência, pode ser utilizada. Em um exemplo não limitador específico adicional, uma técnica de registro descrita em Vessel-Based Non-Rigid Registration of MR/CT and 3D Ultrasound for Navigation in Liver Surgery, Lange et al, Computer Aided Surgery, 8: 228-240 (2003), que é incorporada ao presente como referência, pode ser utilizada.
[053] Além disso, a unidade de registro 60 é configurada para selecionar pelo menos uma porção 61 do mapa de vasos 3D correspondente à imagem de modo B atual 41. Em um exemplo, se a imagem de modo B atual 41 for uma imagem 2D ou uma imagem de planos de imagem 2D ortogonais, como explicado acima, a porção 61 é uma fatia em 2D do mapa de vasos 3D 51. Deste modo, se o volume de modo B 31 for fatiado para obter uma imagem de modo B 2D 41 para exibição, o mapa de vasos 3D 51 é fatiado da mesma forma. Em um exemplo alternativo, se a imagem de modo B atual 41 for uma imagem 3D, a porção é uma porção 3D do mapa de vasos 3D 51. Deste modo, se uma imagem de modo B 3D 41 for exibida, o mapa de vasos 3D 51 é sobreposto da mesma forma. Em outro exemplo, a porção 61 do mapa de vasos 3D é o mapa de vasos 3D completo. Deste modo, nesse exemplo, o mapa de vasos 3D armazenado completo ou informações armazenadas são exibidos.
[054] Preferencial ou opcionalmente, o mapa de vasos 3D é rastreado, ou seja, continuamente atualizado, enquanto o procedimento de orientação por imagens de ultrassom acontece. Neste caso, a unidade de registro 60 é configurada para receber informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52 para selecionar a porção 61 do mapa de vasos 3D 51 correspondente à imagem de modo B 41 atual. Em outras palavras, a porção 61 é selecionada utilizando as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52 recebidas. As informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52 indicam e/ou rastreiam a posição da sonda de ultrassom 20 que possui o conjunto de transdutores 21 ou também chamados de transdutor de ultrassom. As informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52 são utilizadas para selecionar a porção 61 e/ou para atualizar continuamente o registro. A utilização das informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom será explicada em mais detalhes com relação às realizações da Figura 9 e da Figura 10.
[055] Opcionalmente, o sistema de ultrassom 10 pode compreender também uma unidade de processamento de imagens 70 configurada para receber a imagem de modo B 41 atual e a porção selecionada 61 do mapa de vasos 3D 51 para fornecer uma imagem de ultrassom 71 com informações de vasos, que podem então ser exibidas.
[056] O sistema de formação de imagens de ultrassom 10 compreende ainda uma tela 16 configurado para exibir a imagem de ultrassom 71. A imagem de ultrassom 71 é baseada na imagem de modo B 41 atual e a porção selecionada 61. Desta maneira, o usuário do sistema (por exemplo, médico ou clínico) pode utilizar a imagem de ultrassom 71 exibida com informações de vasos durante um procedimento de orientação por imagens, como, por exemplo, explicado com relação à Figura 2. Como explicado acima, a imagem de ultrassom 71 ou imagem de modo B 41 atual que será exibida pode ser uma imagem 2D ou 3D.
[057] A Figura 11 exibe, na forma de diagrama esquemático, um exemplo de tela 16 com uma imagem de ultrassom 71 com informações de vasos. A Figura 12 exibe, na forma de fotografia, outro exemplo de tela 16 com uma imagem de ultrassom 71 com informações de vasos. Em cada um dos exemplos da Figura 11 e da Figura 12, a imagem de ultrassom 71 ou imagem de modo B 41 atual é uma imagem de modo B 2D que ilustra o alvo T na região anatômica de interesse. Neste caso, a porção 61 é uma fatia em 2D do mapa de vasos 3D, como pode ser visto na Figura 11 ou na Figura 12. O dispositivo médico invasivo (não exibido na Figura 11 nem na Figura 12) também pode ser visível na imagem durante um procedimento de orientação por imagens.
[058] No exemplo da Figura 11, a imagem de ultrassom 71 é fornecida por meio de sobreposição da imagem de modo B 41 atual e da porção selecionada 61 do mapa de vasos 3D. Neste caso, a unidade de processamento de imagens 70 é configurada para sobrepor ou fundir a imagem de modo B 41 atual com a porção selecionada 61 do mapa de vasos 3D 51 para fornecer a imagem de ultrassom 71 com informações de vasos sobrepostos, que pode então ser exibida. Deste modo, a imagem de ultrassom 71 possui informações de vasos sobrepostas. Em outras palavras, as informações de vasos ou porção do mapa de vasos 3D 61 são sobrepostas diretamente sobre a imagem de ultrassom ou a ela incorporadas. A imagem de ultrassom 71 compreende informações de vasos, sobrepostas sobre a imagem de modo B 2D 41, na forma da porção 61 do mapa de vasos 3D. Neste exemplo da Figura 11, as informações ou porções dos vasos 61 são ilustradas na forma de contornos do vaso. Entretanto, será compreendido que as informações dos vasos podem ser apresentadas de qualquer outra forma adequada, tal como, por exemplo, uma linha que percorre o centro do vaso ou que colore o vaso dentro dos limites do contorno.
[059] No exemplo da Figura 12, a imagem de ultrassom 7 é fornecida por ter a imagem de modo B 41 atual (ou ao vivo) e a porção selecionada 61 do mapa de vasos 3D em formato ou representação lado a lado. Na Figura 12, a imagem de modo B 41 atual (ou ao vivo) é apresentada como primeira porção de imagem no lado direito da tela 16 e a porção selecionada 61 é apresentada em uma segunda porção de imagem no lado esquerdo da tela 16. Neste caso, a unidade de processamento de imagens 70 é configurada para adicionar a imagem de modo B 41 atual e a porção selecionada 61 do mapa de vasos 3D 51 próximas entre si para fornecer à imagem de ultrassom 71 informações de vasos, que podem então ser exibidas. A porção selecionada 61 ou informações de vasos podem, por exemplo, estar em uma imagem registrada obtida anteriormente (por exemplo, imagem colorida). Em um exemplo, a porção selecionada 61 pode ser apresentada ou estar contida nos dados CT ou dados MR (ver Figura 12), como será explicado em detalhes adicionais com relação à Figura 8. Em outro exemplo, a porção selecionada 61 pode ser apresentada ou estar contida em uma imagem de ultrassom, como será explicado em detalhes adicionais com relação à Figura 6 ou à Figura 7. Neste exemplo da Figura 12, as informações de vasos ou porção 61 é ilustrada na forma de linha que percorre o centro do vaso. Entretanto, como mencionado acima, será compreendido que as informações dos vasos podem ser apresentadas de qualquer outra forma adequada.
[060] Será compreendido que as telas exibidas na Figura 11 e na Figura 12 são exemplos específicos e que a imagem de ultrassom com informações de vasos pode ser exibida de qualquer outra forma apropriada. De qualquer modo, o médico ou usuário que olhar para a tela 16 é capaz de ver as informações de vasos e a imagem de modo B 41, o que ajuda a evitar os vasos durante o procedimento de orientação por imagens. Portanto, na tela 16, uma porção do mapa de vasos registrado que se move com a imagem de modo B atual ou ao vivo 41 pode ser observada. O fato de que é um mapa de vasos 3D obtido anteriormente em vez de algo obtido ao vivo é visível a partir da visão de que os vasos não pulsam e somente se movem e giram com a posição da sonda de ultrassom 20. Opcionalmente, uma mensagem não poderá ser fornecida na tela para informar ao usuário que o vaso e as informações de fluxo não são ao vivo.
[061] Realizações adicionais serão explicadas agora com referência à Figura 6 à Figura 10. Como cada uma das realizações da Figura 6 à Figura 10 é baseada na primeira realização da Figura 1, as mesmas explicações da realização da Figura 1 também se aplicam às realizações da Figura 6 à Figura 10.
[062] A Figura 6 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma segunda realização, em que os vasos ou a vasculatura na região anatômica são identificados utilizando uma técnica de formação de imagens de fluxo 3D. Na realização da Figura 6, o sistema de formação de imagens de ultrassom 10 compreende adicionalmente uma unidade de processamento de fluxo 3D 78 configurada para gerar os dados de fluxo 3D 79 com base no sinal de recebimento de ultrassom e uma unidade de processamento de imagens de fluxo 80 configurada para gerar o mapa de vasos 3D 51 com base nos dados de fluxo 3D 79. Dados de fluxo 3D 79 (ou também chamados de volume de fluxo) podem ser gerados à medida que o conjunto de transdutores 21 transmite vários pulsos de ultrassom para cada linha para estimar o fluxo naquela linha. Em seguida, a obtenção dessas linhas é varrida ao longo do volume. O número de pulsos de ultrassom pode ser aumentado. Isso aumenta a sensibilidade, mas também reduz as velocidades de quadros. Por exemplo, a unidade de processamento de fluxo 3D 78 pode ser configurada para gerar os dados de fluxo 3D 79 utilizando uma técnica de fluxo colorido, uma técnica Angio de Energia Colorida (CPA) ou uma técnica de formação de imagens de fluxo de modo B. No caso da CPA, a imagem de fluxo gerada ou o mapa de vasos 3D indica somente a magnitude do fluxo e não a direção do fluxo. No caso da formação de imagens de fluxo de modo B (também chamada de fluxo B), a imagem de fluxo é gerada utilizando uma técnica de subtração de pulso de modo B. Além disso, a unidade de processamento de fluxo 3D 78 pode ser configurada para gerar os dados de fluxo 3D 79 utilizando uma técnica de Ultrassom de Contraste Aumentado. Esta é uma forma particularmente adequada de aumentar a visualização dos vasos, especialmente em casos tecnicamente difíceis. Será compreendido que, na verdade, qualquer técnica de visualização ou reconstrução de uma imagem de fluxo 3D pode ser utilizada.
[063] Na realização da Figura 6, o sistema de formação de imagens de ultrassom 10 compreende ainda um controlador 90 configurado para selecionar a unidade de processamento de volume de modo B 30, de forma que gere o volume de modo B 31, ou a unidade de processamento de fluxo 3D 78, de forma que gere os dados de fluxo 3D 79. Particularmente, o controlador é configurado para selecionar, em primeiro lugar, a unidade de processamento de fluxo 3D 78, de forma que o mapa de vasos 3D 51 possa ser obtido antes ou no começo do procedimento de orientação por imagens e para selecionar, em seguida, a unidade de processamento de volume de modo B, de forma que a formação de imagens de modo B possa ser utilizada durante o procedimento de orientação por imagens. Quando o controlador 90 selecionar a unidade de processamento de fluxo 3D 78, podem ser gerados dados de fluxo 3D 79 em que o conjunto de transdutores 21 transmite vários pulsos de ultrassom para cada linha e, em seguida, a obtenção dessas linhas é varrida ao longo do volume. Quando o controlador 90 selecionar a unidade de processamento de volume de modo B 30, pode ser gerado o volume de modo B 31 em que o conjunto de transdutores 21 transmite um único pulso para cada linha e a obtenção dessas linhas é então varrida ao longo do volume. A seleção realizada pelo controlador 90 pode, particularmente, ser realizada com base na entrada de usuário 89. Deste modo, o controlador 90 pode ser conectado aos controles do usuário 28 para receber a entrada de usuário 89, tal como, por exemplo, os controles do usuário 28 de acordo com a Figura 1. O controlador 90 pode então ser configurado para selecionar a unidade de processamento de fluxo 3D 30 ao receber uma primeira entrada de usuário 89a dos controles do usuário 28 (por exemplo, quando um usuário aperta um botão "Início") e para selecionar a unidade de processamento de volume de modo B 30 ao receber uma segunda entrada de usuário 89b dos controles do usuário 28 (por exemplo, quando o usuário aperta um botão "Aceitar"). Opcionalmente, a imagem de fluxo ou mapa de vasos 3D 51 também pode ser exibida isolada ou separadamente em uma tela 16. Portanto, como indicado na Figura 6, a imagem de fluxo ou mapa de vasos 3D 51 pode ser transmitida para a tela 16.
[064] Agora, para melhor compreensão, um caso de aplicação específica de utilização do sistema 10 será fornecido. O usuário posiciona a sonda de ultrassom 20 que possui o conjunto de transdutores 2D 21 na janela de varredura desejada que permite a visualização do alvo T e do caminho da agulha 11. Antes de inserir a agulha 11, o usuário aperta um botão "Início" nos controles do usuário 28. Isso inicia a obtenção de dados de volume de fluxo coloridos de alta qualidade. O usuário então aperta um botão "Aceitar" nos controles do usuário se os dados de volume de fluxo coloridos fornecerem o mapa de vasos 3D desejado (por exemplo, exibido na tela 16). Mediante aceitação, o sistema 10 imediatamente começa a obtenção de um volume de modo B em taxas de volume muito maiores que com os dados de fluxo 3D coloridos ou volume de fluxo. Em seguida, algum tipo de rastreamento de características anatômicas ou rastreamento de pontos pode ser aplicado a volumes de modo B consecutivos. Isso fornece informações sobre a quantidade de translação e rotação acontece de volume para volume. Essa translação e rotação são aplicadas ao mapa de vasos 3D com base nos dados de fluxo 3D ou no volume de fluxo, de forma que o mapa de vasos 3D permaneça registrado a qual imagem de modo B esteja exibindo. Esse mapa de vasos é sobreposto sobre a imagem de modo B atual ou ao vivo, por exemplo, em uma tonalidade diferente. A orientação da agulha tem então lugar, com uma fatia em 2D do volume de modo B, uma imagem de planos de imagem 2D ortogonais (por exemplo, MPRs) ou utilizando a vista fornecida 3D. Independentemente da forma em que o volume de modo B é fatiado e apresentado, o mapa de vasos 3D registrado pode ser fatiado e apresentado da mesma forma.
[065] A Figura 7 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom 10 de acordo com uma terceira realização e a Figura 8 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma quarta realização. Nessas realizações, em vez de utilizar uma técnica de obtenção de fluxo, como explicado com relação à realização da Figura 6, uma técnica de segmentação de vasos 3D baseada nos dados de imagem é utilizada para gerar o mapa de vasos 3D 51. Em cada uma das realizações da Figura 7 e da Figura 8, o sistema de formação de imagens de ultrassom 10 compreende, portanto, uma unidade de segmentação de vasos 95 configurada para criar o mapa de vasos 3D 51 por meio da realização de uma técnica de segmentação de vasos. A técnica de segmentação de vasos pode ser, por exemplo, uma técnica como descrito em WO 2006/085254 A1 ou em US 7.870.189 B2, que são incorporadas ao presente como referência. Por exemplo, o exemplo de mapa ou árvore de vasos exibido na Figura 4 é baseado na técnica de segmentação de vasos descrita em WO 2006/085254 A1 ou em US 7.870.189 B2.
[066] Na realização da Figura 7, a unidade de segmentação de vasos é configurada para realizar a técnica de segmentação de vasos com base no volume de modo B. Neste caso, o mapa de vasos 3D é criado com base nos dados de ultrassom 3D, nomeadamente os dados de volume de modo B que o sistema necessita obter de qualquer forma. Isso fornece uma forma particularmente fácil de criação do mapa de vasos 3D sem a utilização de nenhum outro sistema ou dados. O volume de modo B pode, por exemplo, ser de dados de ultrassom 3D convencionais ou dados de ultrassom 3D de contraste aumentado.
[067] Em vez da utilização de dados de ultrassom 3D, a unidade de segmentação de vasos 95 pode ser configurada para realizar a técnica de segmentação de vasos com base nos dados CT ou nos dados MR 112, como ilustrado na realização da Figura 8. Nessa realização, a unidade de segmentação de vasos 95 é configurada para receber os dados CT ou MR 112 de um sistema CT ou MR 110 separado conectado ao sistema de formação de imagens de ultrassom 10. Deste modo, nessa realização, o mapa de vasos 3D 51 é criado com base nos dados CT ou MR 112 recebidos do sistema CT ou MR 110 separado. Entretanto, será compreendido que os dados CT ou MR 112 podem ser recebidos de qualquer outra forma adequada, por exemplo, em uma mídia de armazenamento portátil ou por meio de funcionalidade CT ou MR dentro do próprio sistema de formação de imagens de ultrassom. Os dados CT podem, por exemplo, ser dados CT convencionais, dados CT de feixe cônico ou dados de angiografia CT. Os dados MR podem ser, por exemplo, dados MR convencionais ou dados de Angiografia MR. Os dados CT ou MR podem também ser obtidos com ou sem um ou mais agentes de contraste.
[068] A Figura 4 exibe um exemplo de conjunto de dados CT 112 e a Figura 5 exibe um exemplo de mapa de vasos 3D 51, particularmente criado a partir do conjunto de dados CT 112 da Figura 4, utilizando uma técnica de segmentação de vasos. Como pode ser visto na Figura 5, o mapa de vasos 3D 51 exibe os contornos dos vasos e pode também ser denominado "estrutura de arame".
[069] A Figura 9 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma quinta realização e a Figura 10 exibe um diagrama de blocos de um sistema de formação de imagens de ultrassom de acordo com uma sexta realização. A Figura 9 e a Figura 10, cada qual exibindo uma realização de como as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52, como explicado com relação à primeira realização da Figura 3, podem ser geradas. Em cada uma dentre a Figura 9 e a Figura 10, a unidade de registro 60 é configurada para receber as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52 para selecionar a porção 61 do mapa de vasos 3D correspondente à imagem de modo B 41 atual, como explicado com relação à primeira realização da Figura 3. Será compreendido que a realização da Figura 9 ou da Figura 10, que se concentra na geração das informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom, pode ser combinada com qualquer uma das reivindicações da Figura 3, Figura 6, Figura 7 ou Figura 8.
[070] Na realização da Figura 9, as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom são geradas utilizando uma técnica baseada em dados de imagem, particularmente utilizando rastreamento de características. Deste modo, a realização da Figura 9 utiliza rastreamento com base em imagens. Neste caso, as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52 são fornecidas com base nos dados de ultrassom 3D, denominados dados de volume de modo B 31, que o sistema necessita obter de qualquer forma. A expressão consecutivos no tempo pode referir-se a volumes de modo B que são obtidos diretamente um após o outro ou pode referir-se a volumes de modo B que não são obtidos diretamente um após o outro, sendo, deste modo, espaçados entre si no tempo (por exemplo, somente volumes alternados ou a cada três volumes). Na realização da Figura 9, o sistema de formação de imagens de ultrassom 10 compreende ainda uma unidade de processamento 120 configurada para gerar as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52 com base em volumes de modo B consecutivos no tempo. Na realização da Figura 9, o sistema de formação de imagens de ultrassom 10 também compreende uma memória 118 para armazenar os volumes de modo B consecutivos no tempo. Os volumes de modo B 31 gerados pela unidade de processamento de volumes de modo B 31 são transmitidos um após o outro para a memória 118 para armazenamento. A unidade de processamento 120 recebe e processa em seguida as imagens de modo B temporariamente consecutivas 119. Particularmente, a unidade de processamento 120 pode ser configurada para realizar rastreamento de características sobre os volumes de modo B consecutivos no tempo 119 e para gerar um vetor de translação e/ou rotação com base no rastreamento de características. Neste caso, as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52 são então as informações de translação e/ou rotação baseadas no vetor de translação e/ou rotação. Deste modo, a translação e/ou rotação das características nos volumes de modo B consecutivos no tempo 119 é rastreada e, com base nelas, um vetor de translação ou vetor de rotação é extraído. No caso da geração das informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom baseadas nos volumes de modo B consecutivos, como exibido na realização da Figura 9, a unidade de processamento de volume de modo B 30 necessita gerar os volumes de modo B 3D continuamente durante o procedimento de orientação por imagens (ou varredura do corpo com a sonda de ultrassom). Desta maneira, existem dados de volume de modo B continuamente subjacentes para gerar a partir deles as informações de translação. Essa geração contínua também se aplica a um caso em que a imagem de modo B atual que será exibida é somente uma imagem 2D.
[071] Em vez de utilizar rastreamento de características em volumes de modo B consecutivos no tempo (ou seja, rastreamento baseado em imagem) para descobrir quanto realizar de translação e/ou rotação sobre o mapa de vasos 3D 51, um sensor de posição 130 pode ser utilizado, como indicado na realização da Figura 10. A realização da Figura 10 exibe, deste modo, uma abordagem de rastreamento com base em sensor. Como pode ser visto na Figura 10, o sensor de posição 130 é posicionado na posição fixa conhecida com relação à sonda de ultrassom 20 que possui o conjunto de transdutores 21, por exemplo, disposto sobre o abrigo dobre a sonda 20 ou a ele acoplado. As informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom 52 são informações de posição recebidas do sensor de posição 130. O sensor de posição 130 pode ser utilizado para rastrear as mudanças de orientação e/ou de posição da sonda de ultrassom 20 ou do conjunto de transdutores 21. Se as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom forem geradas com base em um sensor de posição, como exibido na realização da Figura 10, a unidade de processamento de modo B 30 não necessita gerar os volumes de modo B 3D continuamente caso a imagem de modo B atual a ser exibida seja somente uma imagem 2D. Entretanto, se a imagem de modo B atual a ser exibida for uma imagem 3D, a unidade de processamento de modo B 30 necessita gerar os volumes de modo B 3D continuamente.
[072] Por exemplo, o sensor de posição pode ser um sensor de rastreamento eletromagnético (EM) ou um sensor de rastreamento de fibra óptica. Entretanto, será compreendido que, geralmente, qualquer sensor que forneça informações de rastreamento sobre a posição dos transdutores pode ser utilizado. Qualquer sonda de ultrassom que possua um conjunto de transdutor 2D (por exemplo, a sonda X6-1) e que possua um sensor de rastreamento de EM é capaz de gerar um volume calibrado de modo B e dados de fluxo coloridos.
[073] Agora, o método correspondente para fornecer uma imagem de ultrassom com informações de vasos será explicado com relação à Figura 13, que exibe um diagrama de blocos desse método de acordo com uma realização, particularmente que corresponde à primeira realização básica da Figura 3. Em uma primeira etapa S1, é obtido um mapa de vasos 3D 51. Isso é realizado, particularmente, antes ou no início do procedimento de orientação por imagens. Em seguida, como indicado na etapa S2, o mapa de vasos 3D 51 é armazenado em uma memória 50. A seguir, o método compreende a etapa de recebimento, na etapa S101, de um sinal de recebimento de ultrassom fornecido por uma sonda de ultrassom 20 que possui um conjunto de transdutores 21. Em seguida, na etapa S102, um volume de modo B 31 com base no sinal de recebimento de ultrassom é gerado e, na etapa S103, é fornecida uma imagem de modo B atual 41 baseada no volume de modo B 31. Em seguida, na etapa S104, o método compreende o registro do mapa de vasos 3D obtido 51 obtido anteriormente, armazenado na memória 50, no volume de modo B 31. Além disso, o método compreende a seleção, na etapa S105, de uma porção 61 do mapa de vasos 3D 51 que corresponde à imagem de modo B 41 atual. Em seguida, na etapa S106, o método compreende o fornecimento da imagem de ultrassom 71 com base na imagem de modo B 41 atual e na porção selecionada 61 do mapa de vasos 3D 51. Em um exemplo específico, a imagem de ultrassom 71 pode ser fornecida por meio da sobreposição ou fusão da imagem de modo B 41 atual com a porção selecionada 61, como explicado com relação ao exemplo da Figura 11. Em outro exemplo específico, a imagem de ultrassom 71 pode ser fornecida com a imagem de modo B 41 atual (ou ao vivo) e a porção selecionada 61 em representação ou formato lado a lado. Finalmente, a imagem de ultrassom 71 com informações de vasos pode então ser exibida em uma tela 16 na etapa 107. Essas etapas podem, por exemplo, ser realizadas em um ou mais processadores (por exemplo, microprocessadores).
[074] Geralmente, compreender-se-á que as diferentes unidades (de processamento) aqui descritas podem ser implementadas de qualquer forma adequada em hardware ou software. Qualquer uma ou mais das unidades (de processamento) 25, 30, 40, 60, 70, 90, 78, 80, 95, 120 como descrito no presente, particularmente com relação a qualquer das reivindicações das Figuras 3 ou 6 a 10, podem ser implementadas em um ou mais processadores (tais como microprocessadores). Por exemplo, a unidade de processamento de volume de modo B 30, a unidade de processamento de imagens de modo B 40, a unidade de registro 60 e, opcionalmente, a unidade de processamento de imagens 70 podem ser implementadas em um único ou vários processadores.
[075] Embora a presente invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhes nas figuras e no relatório descritivo acima, essas ilustrações e o relatório descritivo devem ser considerados ilustrativos ou exemplos e não restritivos; a presente invenção não se limita às realizações descritas. Outras variações das realizações descritas podem ser compreendidas e executadas pelos técnicos no assunto na prática da presente invenção, a partir de um estudo das figuras, do relatório descritivo e das reivindicações anexas.
[076] Nas reivindicações, a palavra "compreende" não exclui outros elementos ou etapas e os artigos indefinidos "um" ou "uma" não excluem uma série. Um único elemento ou outra unidade pode desempenhar as funções de diversos itens indicados nas reivindicações. O simples fato de certas medidas serem indicadas em reivindicações dependentes diferentes entre si não indica que uma combinação dessas medidas não possa ser utilizada de forma conveniente.
[077] Um programa de computador pode ser armazenado/distribuído em uma mídia adequada, tal como uma mídia de armazenamento óptico ou uma mídia em estado sólido fornecida em conjunto com outro hardware ou como parte dele, mas também pode ser distribuída de outras formas, tal como por meio da Internet ou outros sistemas de telecomunicação com ou sem fio.
[078] Nenhum sinal de referência nas reivindicações deverá ser considerado limitador do escopo.

Claims (12)

1. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM (10), caracterizado por compreender:- uma sonda de ultrassom (20) que possui um conjunto de transdutores (21) configurado para fornecer um sinal de recebimento de ultrassom;- uma unidade de processamento de volume de modo B (30) configurada para gerar um volume de modo B (31) com base no sinal de recebimento de ultrassom;- uma unidade de processamento de imagens de modo B (40) configurada para fornecer uma imagem de modo B (41) atual com base no volume de modo B (31);- uma unidade de segmentação de vasos (95) configurada para criar um mapa de vasos 3D (51) por meio da realização de uma técnica de segmentação de vasos;- uma memória (50) configurada para armazenar o mapa de vasos 3D (51) obtido anteriormente;- uma unidade de registro (60) configurada para registrar o mapa de vasos 3D (51) obtido anteriormente no volume de modo B (31) e para selecionar uma porção (61) do mapa de vasos 3D correspondente à imagem de modo B (41) atual; e- uma tela (16) configurada para exibir uma imagem de ultrassom (71) com base na imagem de modo B (41) atual e na porção selecionada (61) do mapa de vasos 3D (51) e uma unidade de processamento de imagens (70) configurada para sobrepor a imagem de modo B (41) atual e a porção selecionada (61) do mapa de vasos 3D para fornecer a imagem de ultrassom (71).
2. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela imagem de modo B (41) atual ser uma entre as seguintes: uma imagem 2D, uma imagem de planos de imagem 2D ortogonais ou uma imagem 3D.
3. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela porção (61) ser uma fatia em 2D do mapa de vasos 3D (51) ou uma porção 3D do mapa de vasos 3D (51).
4. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOMM de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente uma unidade de processamento de volume 3D (78) configurada para gerar dados de fluxo 3D (79) com base no sinal de recebimento de ultrassom e uma unidade de processamento de imagens de fluxo (80) configurada para gerar o mapa de vasos 3D (51) com base nos dados de fluxo 3D (79).
5. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelos dados de fluxo 3D (79) serem gerados utilizando uma técnica de fluxo colorido, uma técnica Angio de Energia Colorida (CPA), uma técnica de formação de imagens de fluxo de modo B ou uma técnica de Ultrassom de Contraste Aumentado.
6. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender adicionalmente um controlador (90) configurado para selecionar a unidade de processamento de volume de modo B (30) para gerar o volume de modo B (31) ou a unidade de processamento de fluxo 3D (78) para gerar os dados de fluxo 3D (79).
7. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de segmentação de vasos (95) ser configurada para realizar a técnica de segmentação de vasos com base no volume de modo B (31).
8. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de segmentação de vasos (95) ser configurada para realizar a técnica de segmentação de vasos com base nos dados CT ou dados MR (112).
9. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de registro (60) ser configurada para receber informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom (52) para selecionar a porção (61) do mapa de vasos 3D (51) correspondente à imagem de modo B (41) atual.
10. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente uma unidade de processamento (120) configurada para gerar as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom (52) com base em volumes de modo B (119) consecutivos no tempo, particularmente em que as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom (52) são informações de translação e/ou rotação.
11. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGENS DE ULTRASSOM, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente um sensor de posição (130) que é posicionado em posição fixa conhecida com relação ao conjunto de transdutores (21) e em que as informações de rastreamento de posição do transdutor de ultrassom (52) são informações de posição recebidas do sensor de posição (130).
12. MÉTODO DE FORNECIMENTO DE IMAGEM DE ULTRASSOM (71) COM INFORMAÇÕES DE VASOS, caracterizado pelo método compreender:recebimento (S101) de um sinal de recebimento de ultrassom fornecido por uma sonda de ultrassom (20) que possui um conjunto de transdutores (21);geração (S102) de um volume de modo B (31) com base no sinal de recebimento de ultrassom;fornecimento (S103) de uma imagem de modo B (41) atual com base no volume de modo B (31);criação de um mapa de vasos 3D por meio da realização de uma técnica de segmentação de vasos;registro (S104) de um mapa de vasos 3D (51) obtido anteriormente, armazenado em uma memória (50), no volume de modo B (31);seleção (S105) de uma porção (61) do mapa de vasos 3D (51) correspondente à imagem de modo B atual (41);fornecimento (S106) da imagem de ultrassom (71) com base na imagem de modo B (41) atual e na porção selecionada (61) do mapa de vasos 3D (51); esobreposição da imagem de modo B (41) atual e da porção selecionada (61) do mapa de vasos 3D (51) para fornecer a imagem de ultrassom (71) por meio de processamento de imagens.
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