CN101449279A - M型图像的特征部位描记过程 - Google Patents

Abstract

一种用于在M型超声图像中描记操作者所选的特征部位的过程，包括在所述M型超声图像中选择所选的特征部位像素。在所选的特征部位像素的周围生成参考区域，并为该参考区域提取图像亮度值。在M型超声图像中选择时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点，并在该所选的时间点的周围生成对照区域。为所述对照区域提取图像亮度值，以及将所述参考区域的图像亮度值和所述对照区域的图像亮度值进行比较来为所述对照区域内的每个位置计算差误差。将具有最小差误差的位置识别为该时间点上的特征部位像素。

Description

M型图像的特征部位描记过程

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2006年2月23日提交的申请号为No.60/775,921，标题为“Feature Tracing Process for M-Mode Images”的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的全部内容在此以援引的方式纳入本说明书中。

背景技术

在超声扫描中使用单波束的超声回波描记系统可用于生成M型图像，在其中诸如心壁之类的结构的运动可用波状方式描述。M型成像即产生关于时间的反射深度和强度的图。可以显示运动中的变化(例如，瓣膜张开及合上或者心壁的运动)。利用高取样频率，M型超声可用于评估频率和运动，以及用于人类和非人类的动物受试者的心脏成像。在M型图像中对某些特征部位的描记或勾画是有用的。这样的特征部位可包括搏动的心壁，对该特征部位的描记或勾画可用于向研究者或临床医师示出该心壁的边缘。

发明内容

在一个示例性方面，根据本发明的一个实施方案，提供了一种用于在M型超声图像中描记用户所选的特征部位的方法。该方法至少包括：接收所述M型超声图像的所选的感兴趣的特征部位；大致在所述感兴趣的特征部位的周围生成参考区域，其中为所述参考区域确定一个或多个参考区域的亮度值(intensity value)；接收所述M型超声图像中的所选的时间点，其中该时间点不同于所述感兴趣的特征部位所处的时间点；大致在该时间点的周围生成对照区域，其中为该对照区域确定一个或多个所述对照区域的亮度值；将所述参考区域的亮度值和所述对照区域的亮度值进行比较来确定差误差；并为所述差误差确定最小值，其中为该最小差误差确定位置，并且具有该最小差误差的位置被识别为一个在该时间点上所计算的该感兴趣的特征部位的位置。一方面，在所述M型超声图像上指示所述所计算的该感兴趣的特征部位的位置，例如通过在所述M型超声图像上施加或覆盖不同对比度或颜色的点，或者在M型图像上将所述所计算的感兴趣的特征部位的位置显示为连接两个或更多个所计算的点的直线或曲线。

在另一示例性方面，根据本发明的一个实施方案，提供了一种用于在M型超声图像上创建所选的特征部位描记的装置。该装置包括：具有用于存储M型超声图像的数据存储设备的处理单元；以及具有至少部分可执行代码存储在所述数据存储设备中的程序模块。该程序模块向所述处理单元提供指令。该程序模块被配置为使所述处理单元在M型图像中选择所选的特征部位像素，在所选的特征部位像素的周围生成参考区域，为该参考区域提取图像亮度值，在所述M型超声图像中选择时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点，在所选的时间点的周围生成对照区域，为该对照区域提取图像亮度值，将所述参考区域的图像亮度值和所述对照区域的图像亮度值进行比较来为所述对照区域内的每个位置计算差误差，以及将具有最小差误差的位置识别为在该时间点上的特征部位像素。一方面，该差误差被所述处理单元使用绝对差之和来计算。一个可选的方面，该差误差被所述处理单元通过卷积来计算。

在又一示例性方面，根据本发明的实施方案，提供一种带有由一个过程所产生的描记所选的特征部位的M型超声图像。该过程包括：在M型超声图像中选择所选的特征部位像素；在所述所选的特征部位像素的周围的生成参考区域；为该参考区域提取图像亮度值；在所述M型超声图像中选择时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点；大致在该所选的时间点的周围生成对照区域，其中为该对照区域提取图像亮度值；将所述参考区域的图像亮度值和所述对照区域的图像亮度值进行比较来为所述对照区域内的每个位置计算差误差；以及将具有最小差误差的位置识别为该时间点上的特征部位像素，以提供带有描记特征部位的所述M型图像。

在再一示例性方面，根据本发明的一个实施方案，提供一种计算机程序产品，用于在M型超声图像上创建所选的特征部位的描记，其中该计算机程序产品包括至少一种其中存储有计算机可读程序代码部分的计算机可读存储介质。该计算机可读程序代码部分包括：第一可执行部分，用于接收在M型图像中所选的特征部位的所选的像素；第二可执行部分，用于在该所选的特征部位像素的周围生成参考区域，以及用于为该参考区域提取图像亮度值；第三可执行部分，用于在所述M型超声图像中选择时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点，并用于在所选的时间点的周围生成对照区域，以及用于为该对照区域提取图像亮度值；第四可执行部分，用于将所述参考区域的图像亮度值和所述对照区域的图像亮度值进行比较来为所述对照区域内的每个位置计算差误差，以及用于将具有最小差误差的位置识别为该时间点上的特征部位像素。

本发明的另外方面和优点将在随后的说明书中部分地给出，且部分地从本说明书中显而易见，或者可通过实践本发明获知。应理解的是，前面的概括说明和接下来的详细说明都仅仅是示例性和解释性的，并不意在限制本发明。

附图说明

附图未按比例画出，并且在其中使用相同的参考字符表示诸多附图中的相同部件，这些附图被纳入本说明书中并组成本说明书的一部分，其示出了本发明的某些方面并和本说明书一起非限制性地用于解释本发明的原理：

图1是一个示例性的小鼠左心室的高分辨率M型图像，其中时间沿水平轴显示，深度沿竖直轴显示(2sec x 6mm)；

图2是一个示例性的高斯模糊(3 x 3)M型数据集；

图3示出在心壁底部由操作者所选的示例性的像素；

图4示出在所选的像素的周围由计算机所生成的示例性的参考区域；

图5示出沿竖直线穿过操作者所选的像素为尺寸为1 x 32像素的示例性的参考区域提取的示例性的像素亮度；

图6示出沿竖直线穿过位于原始所选的像素的时间点向右十个像素处的所选时间点而提取的示例性的图像亮度；

图7示出示例性的绝对差结果的和，其中该绝对差结果为差误差；

图8示出示例性的描记多重计算壁的位置；

图9是一个示例性过程的流程图；

图10是一个示例性过程的流程图，其中包含有可选的滤波的子过程；

图11是一个进一步包括可选的更新该参考区域的示例性的过程的流程图；

图12示出用于实现本发明的实施方案的示例性的计算机系统；

图13示出为获取超声图像和可选地实现本发明的实施方案的示例性超声成像系统；以及

图14示出图13中的示例性的超声成像系统，并示出用于获取ECG和呼吸数据的附加的可选的组件。

具体实施方式

通过参考本发明的下列详细说明和本发明所包含的实施例，以及参考附图及其前面和下面的说明，可以更容易地理解本发明。

在公开并描述本发明的化合物、组合物、物品、设备和/或方法之前，应理解本发明并非限于特定的合成方法、特定的组件或特定的计算机体系结构，因为这些当然都是可以改变的。还应理解，本说明书中所用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，而并非意在限制。

本发明接下来的描述被用作以当前为人们所知的最优的实施方案的形式来能够教导本发明。所以，本相关领域中的普通技术人员应认识到并理解，在依然能够获得本发明的有益效果的情况下，可以对本文所描述的本发明的各个方面进行许多修改。通过选择本发明的一些特征而不使用其他特征也可获得本发明的一些期望效果，这也是显而易见的。因此，本领域的技术人员将认识到可对本发明做出许多修改和调整，在一些情况下甚至希望如此，这些修改和调整构成本发明的一部分。所以，接下来的描述被用作对本发明的原理作示例性说明，而并非对其作出限制。

除非上下文中另外明确指出，在本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代物。因此，例如提及“一个处理器”或“一个接收信道”，包括两个或更多个这样的处理器或接收信道，诸如此类。

在本说明书中范围可以表示为从“大约”一个具体的数值和/或到“大约”另一个具体的数值。当表示为这样的范围时，另一个实施方案包括从一个具体的数值和/或到另一个具体的数值。相似地，当通过在前面使用先行词“大约”将数值表示为近似值时，应当理解的是该具体的数值构成了另一个实施方案。应当进一步理解的是，每个范围的端点在与另一个端点相关和独立于另一个端点时，都是有意义的。同样也应理解，在此公开了许多数值，并且在此公开的每个数值除公开该数值自身之外还以“大约”该具体的数值公开。例如，如果公开了数值“10”，那么也公开了“大约10”。也应理解，当公开了一个数值时，也公开了“小于或等于”该值，“大于或等于该值”以及数值之间的可能范围，这恰如本领域普通技术人员所理解的。例如，如果公开了数值“10”，那么也公开了“少于等于10”以及“大于等于10”。还应理解，在本申请中，以多种不同格式提供数据，这些数据代表了端点和起点，以及这些数据点的任何组合范围。例如，如果公开了具体数据点“10”和具体数据点“15”，应理解为大于、大于或等于、小于、小于或等于、等于“10”和“15”，以及“10”和“15”之间的数值也认为已经被公开。也应理解为同样公开了两个特定单位之间的每个单位。例如，如果公开了“10”和“15”，那么“11”、“12”、“13”和“14”也被公开。

“可选的”或“可选地”意为接下来描述的事件或情况可以发生或者不发生，并且本说明书包括所述事件或情况发生时的实例以及其不发生时的实例。

“受试者”意指个体。例如，术语“受试者”包括小型的或实验室的动物、大型动物，以及包括人类的灵长类。实验室动物包括但不限于诸如小鼠或大鼠之类的啮齿动物。术语实验室动物也可和动物、小型动物、小型实验室动物或包括小鼠、大鼠、猫、狗、鱼、兔子、豚鼠、啮齿动物之类的受试者交替使用。该术语实验室动物不表示特定的年龄或性别。因此，无论雄性或雌性的，成年和新生的动物以及胎儿(包括胚胎)都包括在内。

所述过程使得能够在使用超声成像的小型动物的纵向成像研究方面，进行体内观测、评估，以及解剖学结构和血液动力功能的测量。这些过程可用于具有极高分辨率、图像均匀性、景深、可调的发射焦深，以及用于多种用途的多重发射焦区的超声图像。

例如，超声图像可以是关于一个受试者或关于其诸如心脏或心脏瓣膜的解剖学结构。该图像也可以是关于血液，并可用于包括评估肿瘤血管形成或引导针注射的应用。本发明的实施方案可与由单阵元换能器或多阵元换能器阵列所生成的M型图像一起使用，其中成像的是相同区域，并且在该区域内记录诸多区域的运动。本发明的实施方案不限于与特定分辨率或尺寸的图像一起使用。本发明的实施方案可与采用或不采用造影剂时所获取的图像一起使用。举例而并非限制，可使用微气泡、纳米气泡造影剂或其组合。

M型超声图像在沿y轴的某个深度和沿x轴的某个时间处显示亮度。M型图像可用来研究运动物体，包括诸如心脏之类的内部器官。因为密度的差异，M型图像可区分诸如心壁和血液之类的器官运动区域和其相关组织。

研究者或临床医师或其他操作者会发现帮助确定M型图像中某些特征部位的位置很有用。例如，确定心壁的位置对于小型动物研究者很有用。描记特征部位可用于心脏功能的快速量化。例如描记一段时间内的心脏的心内膜壁和心外膜壁可提供关于心脏相对健康程度的信息。

感兴趣的特征部位的实例包括但不限于心壁。血管壁也可描记。一方面，描记前血管壁和后血管壁可生成面积-时间关系(area-timerelationship)，其能使心脏病专家评估血管的健康和弹性。

边缘的位置或特征部位的边界可能也是操作者所感兴趣的。一方面，该边缘可认为是特征部位。心壁可包括数个层或区域，诸如心外膜(心肌外壁)、心内膜(心肌内壁)，以及分隔左心室和右心室的膈膜壁。心壁也可指前壁或后壁。研究这些不同的特征部位或心壁层，可产生诸如测量压力和张力、心脏容量和面积、血管容量和面积以及变化率的有用信息。

通常不能轻易地用裸眼在M型图像中看到特征部位。区域或特征部位的边界之间的对比度可能较低，使得操作者很难估计出特征部位的边缘。通过覆盖M型图像上的描记来勾画出特征部位的所计算的边缘，可帮助操作者在视觉上识别该特征部位。这样的描记可以是一系列施加在M型图像上的点，或者是一系列通过样条相连的点，其中该样条可以是连接各点的线或曲线。通过样条来连接点对于本领域的普通技术人员来说是公知的。

所公开的方法和/或过程的一个示例性用途，是用来计算心壁的边缘的近似位置，该边缘可描记在M型图像上。这个所计算的位置接近于该特征部位的实际位置，正如在M型图像中所示的心壁边缘。

一方面，获取超声数据和接下来产生诸如M型图像之类的图像，包括生成超声、传输超声至受试者以及接收自受试者所反射的超声。较宽范围的超声频率可用于获取超声数据。例如，可以使用临床频率的超声(小于20MHz)或高频率超声(等于或大于20MHz)。本领域的技术人员可根据诸多因素，例如但不限于，成像深度和/或期望分辨率来决定使用何种频率。

当希望得到高分辨率成像并且受试者体内将用于成像的结构的深度不太大时，可期望使用高频率超声。因此，获取超声数据可包括向受试者传输至少20MHz频率的超声，并接收反射自受试者的所传输的超声的一部分。例如，可使用中心频率约为20MHz、30MHz、40MHz或更高的换能器。

对于小型动物成像，通常期望使用高频超声传输，这里可通过使用可接受的穿透深度来达到高分辨率。该方法因此可以以临床频率或高频率应用于小型动物受试者。可选地，该小型动物可选自小鼠、大鼠、兔子和鱼。

而且，应预期本发明的方法或系统不限于使用任何具体类型的换能器所获取的图像。例如，可使用任何能够以临床或高频率传输超声的换能器。许多这样的换能器对于本技术领域的普通技术人员来说都是公知的。例如，对于高频传输，可使用和诸如VisualSonicsInc.(Toronto，Canada)的660或

770高频超声系统之类的一起使用的换能器。也可考虑使用高频和临床频率的阵列换能器。

因此，本发明的示例性过程和方法可和诸如VisualSonics^TM(Toronto，Canada)的UBM系统的型号为VS40 VEVO^TM 660的示例性设备一起使用，并在其所产生的图像上使用。另一个设备是VisualSonics^TM(Toronto，Canada)的型号为VEVO^TM 770的设备。另一个这样的系统可有如下组件，如在美国专利申请No.10/683,890，美国专利申请公开文件20040122319中所描述的，该整个申请以引用的方式纳入本说明书。

也可使用其它能够以所需频率传输和接收超声的设备。例如，使用阵列换能器的超声系统可以使用。一个这样的用于教导高频阵列超声系统的示例性阵列系统，在此被整体以引用的方式纳入本说明书，该系统在由James Mehi，Ronald E.Daigle，Laurence C.Brasfield，BrianStarkoski，Jerrold Wen，Kai Wen Liu，Lauren S.Pflugrath，F.Stuart Foster和Desmond Hirson于2005年11月2日提出的No.60/733,089的标题为“HIGH FREQUENCY ARRAY ULTRASOUND SYSTEM”的美国临时申请中，以及在由James Mehi等人于2006年11月2日提出的No.11/592,741并且其授权代理人备审案号为22126.0023U1的标题为“High Frequency Arrayed Ultrasonic System”的美国专利申请中被公开，其内容也被以引用的方式整体纳入本说明书。

该过程和方法，可和在小型动物成像中所使用的包括安装有可操作的探针固定器装置的“导轨”型工作台的多种工作台和装置一起使用。例如，所述过程可与多轨道成像系统和小型动物固定组件一起使用，正如在标题为“Integrated Multi-Rail Imaging System”的美国专利申请No.10/683,168，标题为“Integrated Multi-Rail Imaging System”的美国专利申请No.10/053,748，以及美国专利申请No.10/683,870，现于2005年2月8日颁布的标题为“Small Animal Mount Assembly”的美国专利No.6,851,392和标题为“Small Animal Mount Assembly”的美国专利申请No.11/053,653中所描述的，其全部内容都以引用的方式纳入本说明书中。

在可替换方面，本文所提供的是在M型超声图像中描记操作者所选的特征部位的过程和/或方法以及装置和/或系统。这样的过程和装置可用于临床诊断和小型动物研究。例如，该装置和方法可用于描记受试者体内的解剖学特征部位并评估这些解剖学特征部位的功能或功能障碍。

在本发明的一个实施方案中，用于在M型超声图像中描记操作者所选的特征部位的过程或方法，包括在M型图像中选择所选的特征部位像素。一方面，在所选的特征部位像素的周围生成参考区域，并为该参考区域提取图像亮度值。另一方面，在M型超声图像中选择时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点，并且在该所选的时间点的周围生成对照区域。再一方面，为该对照区域提取图像亮度值，并且将所述参考区域的图像亮度值和所述对照区域的图像亮度值进行比较来为该对照区域内的每个位置计算差误差。在这方面，将具有最小差误差的位置识别为在该时间点上的特征部位像素。

在一个示例性方面，该过程或方法可以包括通过使用绝对差之和来计算差误差。在另一方面，该过程或方法可包括通过卷积来计算差误差。一方面，该参考区域可以包括窗口。在一个实例中，该参考窗口约为3像素宽和32像素深。在另一个实例中，所选的时间点可以是距离特征部位像素约5像素。又一方面，该方法或过程可进一步包括操作者选择感兴趣的区域来描记该特征部位，并重复该方法或过程直至该操作者所选的特征部位已被描记在整个该感兴趣的区域上。

该M型图像可以是一个受试者。应预期到，该受试者可以是，但不限制为人类、动物、啮齿动物、大鼠、小鼠以及诸如此类。

在一个实施方案中，用于在M型超声图像上创建一个对所选的特征部位的描记的装置，包括具有用于存储M型超声图像的数据存储设备的处理单元。在这方面，程序模块被存储在数据存储设备中并向处理单元提供指令，该处理单元响应该程序模块的指令。一方面，该程序模块可使处理单元选择M型图像中所选的特征部位像素，并在该所选的特征部位像素的周围生成参考区域。在另一方面，该程序模块也可使处理单元为该参考区域提取图像亮度值，并选择M型超声图像中的时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点。在又一示例性方面，该程序模块还可使处理单元：a)在所选的时间点的周围生成对照区域；b)为该对照区域提取图像亮度值；c)将该参考区域的图像亮度值和该对照区域的图像亮度值进行比较来为该对照区域内的每个位置计算差误差；d)将具有最小差误差的位置识别为该时间点上的特征部位像素。

一方面，该装置的程序模块可使处理单元计算差误差，其中该差误差通过使用绝对差之和来计算。在另一方面，该差误差可通过卷积来计算。在又一方面，由程序模块创建的参考区域可包括例如大约3像素宽和32像素深的窗口。在另一方面，该程序模块所选的时间点可以是距离该特征部位像素约5像素。该装置的操作者可选择性地使该程序模块选择感兴趣的区域来描记特征部位，并重复该方法或过程直至该操作者所选的特征部位已被描记在整个该感兴趣的区域上。

进一步提供的是一种带有由本文所描述的过程所创建的描记所选的特征部位的示例性M型超声图像。例如，带有描记所选的特征部位的M型图像，是通过选择M型图像中所选的特征部位像素以及通过在该所选的特征部位像素的周围生成参考区域而创建的。接下来，为该参考区域提取图像亮度值，并在该M型图像中选择时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点。在该所选的时间点的周围生成对照区域，并为该对照区域提取图像亮度值。接着，将该参考区域的图像亮度值和该对照区域的图像亮度值进行比较来为该对照区域内的每个位置计算差误差。具有最小差误差的位置被识别为在该时间点上的特征部位像素，以提供带有描记特征部位的M型图像。

应预期到，所描述的过程或方法可使用能够获取超声M型数据或图像的超声系统来执行。一个可使用的示例性超声系统在图13中示出。在图13中所描述的示例性系统是一个高频单阵元换能器超声系统。其他也可使用的示例性系统包括高频和临床频率的单阵元换能器和阵列换能器系统。

图13是图解了示例性成像系统1300的方框图。该成像系统1300可用于获取供所述过程所使用的M型图像。可选地，该成像系统1300可用来执行本文所描述的本发明的实施方案。

该成像系统1300在受试者1302上运行。超声探头1312被接近受试者1302放置，以获得超声图像信息。如上所述，该超声探头可包括：用来收集包括超声M型数据的超声数据1310的单阵元机械移动的换能器1350或多阵元阵列换能器。该系统和方法可用来生成M型图像。在一个实例中，该换能器可在至少为约20兆赫(MHz)的频率下传输超声。例如，该换能器可在大约20MHz、30MHz、40MHz、50MHz、60MHz或其以上的频率下传输超声。此外，使用远远大于在此所提到的频率的换能器工作频率也是预期的。

在这个示例性方面，超声系统1331包括控制子系统1327，图像构建子系统1329(有时指扫描转换器)，传输子系统1318，接收子系统1320以及人机接口1336形式的操作者输入设备。处理器1334被连接至控制子系统1327，显示器1316被连接至该处理器1334。处理器1334被连接至控制子系统1327，显示器1316被连接至该处理器1334。存储器1321被连接至该处理器1334。该存储器1321可以是任何类型的计算机存储器，通常指随机存取存储器“RAM”，在其中是执行本发明的软件1323。软件1323控制超声数据的获取、处理和显示，从而使超声系统1300显示图像。

该处理器1334可用于执行在计算机指令的通用上下文中所描述的方法的实施方案，诸如可被计算机执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。该存储器1321可用作存储M型图像的数据存储设备。这样的图像也可如在本文的其他地方中所描述的，存储在包括计算机可读存储器的其他数据存储设备中。

处理器1334和诸如存储器1321和计算机可读介质1338之类的相关组件，也可认为是处理单元。

该方法和系统可使用硬件和软件的组合来实现。该系统的硬件实现可包括任意下列在本领域中所公知的技术或其组合：离散电子器件、具有用于在数据信号上实现逻辑功能的逻辑门的离散逻辑电路、具有适当的逻辑门的专用集成电路、可编程门阵列(PGA)、现场可编程门阵列(FPGA)等。

用于该系统的软件，包括用于实现逻辑功能的可执行指令的有序列表，并且该软件可在任何计算机可读的介质中被具体化，且被指令执行系统、装置或设备，诸如基于计算机的系统、内含处理器的系统，或其他可从该指令执行系统、装置或设备取出指令并执行该指令的系统所使用或和它们一起使用。

在本说明书的上下文中，“计算机可读介质”或“计算机可读存储介质”，可以是包含、存储、通信、传播或传送用于由该指令执行系统、装置或设备所使用或和它们一起使用的程序的任何装置。该计算机可读介质可以是，例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外线或半导体系统、装置、设备或传播介质。更多的计算机可读介质的具体实例(非限定性和非详尽的列表)将包括如下：有一条或多条电线的电子线路(电子)、便携式计算机磁盘(磁)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)(磁)、光纤(光)以及便携式光盘只读存储器(CDROM)(光)。注意，该计算机可读介质甚至可以是纸或其他介质，程序写在该纸或其他介质上，然后经过例如对该纸或其他介质的光扫描后电子获取该程序，接着对该程序进行编译、解释或者如果需要可用其他合适的方式进行处理，再然后存储到计算机存储器中。

存储器1321也包括由超声系统1331获得的超声数据1310。正如下文进一步解释的，计算机可读存储介质1338被连接到处理器，用于向该处理器提供指令以指示和/或配置该处理器执行与超声系统1331的操作相关的算法。计算机可读介质可包括硬件和/或软件，仅通过示例的方式说明，例如，磁盘、磁带、诸如CD ROM的光可读介质以及诸如PCMCIA卡的半导体存储器。在所有情况下，该介质都可采用诸如小盘、软盘、盒式磁带之类的便携式形式，或可采用其他相对较大或固定的形式，诸如硬盘驱动、固态存储器卡或在支持系统中提供的RAM。应注意，上述列出的示例性介质可单独使用也可组合使用。

示例性超声系统1331可包括直接操作超声系统1331的不同组件的控制子系统1327。该控制子系统1327和相关组件可被提供作为指示通用处理器的软件或作为硬件实现中专用的电子器件。一方面，该超声系统1331包括图像构建子系统1329，该图像构建子系统可将由所接收的超声回波所生成的电子信号转换为可被处理器1334操作的数据，并且该数据可在显示器1316上显示为图像。一方面，该控制子系统1327被连接到传输子系统1318，以向超声探头1312提供超声传输信号。该超声探头1312接着提供超声接收信号到接收子系统1320，该接收子系统1320向图像构建子系统1329提供代表所接收的信号的信号。一方面，该接收子系统1320也被连接至控制子系统1327。另一方面，控制子系统1327指挥该图像构建子系统的扫描转换器1329操作所接收的数据，以利用图像数据1310显示图像。

如上所述，接收子系统1320被连接至控制子系统1327和图像构建子系统1329。该图像构建子系统1329由控制子系统1327指挥。在操作中，成像系统1300使用超声探头1312传输和接收超声数据，并向操作者提供接口以控制成像系统1300的操作参数，并且处理适合形成表示受试者1302的解剖学和/或生理学的静态和动态图像的数据。图像通过显示器1316呈现给操作者。

超声系统1300的人机接口1336从操作者接收输入并翻译该输入以控制操作超声探头1312。该人机接口1336也通过显示器1316向操作者呈现已处理的图像和数据。使用人机接口1336，操作者可定义在其中从受试者1302收集图像数据1310的区域。一方面，该软件1323协同图像构建子系统1329一起操作由接收子系统1320所形成的电子信号以形成超声图像。

可选地，图14中示出的示例性超声成像系统可用于获取M型图像以及受试者的呼吸和ECG信息。另外，图14中的示例性系统可用来执行本发明的实施方案。图14示出图13中使用相同标识数字的示例性超声成像系统1300的组件，以及用于获取并处理呼吸和ECG信息的可选组件。

一方面，该受试者1302可连接至心电图(ECG)电极1404，以从该受试者1302获得心律和呼吸波形。再一方面，包括呼吸检测软件1440的呼吸检测元件1448，可用来产生提供给超声系统1431的呼吸波形。在该方面，当受试者呼吸时，呼吸检测软件1440可通过监控肌肉阻抗来生成呼吸波形。使用ECG电极1404和呼吸检测软件1440来产生呼吸波形，可使用本技术领域中所公知的并可从例如Indus Instruments，Houston，TX公司获得的呼吸检测元件1448和软件1440。

一方面，呼吸检测软件1440将来自ECG电极1404的电信息转换为可传输至超声系统1431的模拟信号。该模拟信号经ECG/呼吸波形放大器1406放大后，可进一步被可包括在信号处理器1408中或可安装在任何其他地方的模数转换器1452转化为数字信号。在一个实施方案中，该呼吸检测元件1448包括用于放大模拟信号的放大器，该模拟信号被提供给超声系统1400并被模数转换器1452转换为数字数据。在这个实施方案中，可完全避免使用放大器1406。使用数字化数据，位于存储器1321中的呼吸分析软件1442可确定受试者的呼吸特征，包括呼吸速率和受试者的由呼吸所产生的运动基本停止所经历的时间。

一方面，来自电极1404的心脏信号和呼吸波形信号可传输至ECG/呼吸波形放大器1406来调节提供给超声系统1431的信号。预期的是，也可使用信号处理器或其他这样的设备来取代ECG/呼吸波形放大器1406来调节这些信号。本领域的普通技术人员将意识到，如果来自电极1404的心脏信号或呼吸波形信号合适的话，则可完全避免使用放大器1406。

可选地，呼吸分析软件1442可基于通过ECG电极1404和呼吸检测软件1440获得的来自受试者1302的输入，控制何时收集超声图像数据1310。在该方面，呼吸分析软件1442可控制在合适时间点从呼吸波形收集超声数据1310。因此，在所述的示例性系统中，软件1323、呼吸分析软件1442和换能器局部定位软件1346可控制超声数据的获取、处理和显示，并使超声系统1331在多个合适的时间点从受试者的呼吸波形中获取超声图像。

一方面，超声系统1400可包括ECG/呼吸波形信号处理器1408。ECG/呼吸波形信号处理器1408被配置为接收来自ECG/呼吸波形放大器1406的信号，若该放大器被使用。如果没有使用放大器1406，ECG/呼吸波形信号处理器1408也可被调整为直接从ECG电极1404或呼吸检测元件1448接收信号。信号处理器1408可将来自呼吸检测元件1448和软件1440的模拟信号转换为用于超声系统1431的数字信号。因此，ECG/呼吸波形信号处理器可处理表示心脏循环和呼吸波形的信号。另一方面，ECG/呼吸波形信号处理器1408向控制子系统1327提供各种信号。再一方面，该接收子系统1320也接收来自ECG/呼吸波形信号处理器1408的ECG时间戳或呼吸波形时间戳。

图9是一个方框图，其中示出在M型超声图像中描记操作者所选的特征部位的示例性过程。该示例性过程可依据由或使用图13或图14中以及如上所述的示例性系统所产生的图像来执行。本领域的普通技术人员将认识到，该示例性过程也可和其他能够获取M型数据的示例性超声成像系统，和/或其他能够处理M型超声数据的操作环境一起使用。

在方框901，操作者选择感兴趣的特征部位。该操作者可选择感兴趣的特征部位上的一点处的像素。可选地，该操作者也可选择指示了感兴趣的区域的宽度的另一点——将要计算的特征部位描记的终点。如果操作者没有选择终点，则可使用预先定义的终点。该感兴趣的区域的宽度范围可从2像素到M型图像的整个宽度。

可被操作者选择的示例性特征部位可以是任何感兴趣的特征部位，诸如心壁边缘、心脏内壁，或在此所述的或为本领域普通技术人员所公知的其他的特征部位。

在方框902，选择参考区域。该参考区域可以是n×m的窗口，其中的单位可以是距离单位或像素。“m”表示了深度的竖直轴。“n”表示了时间的水平轴。该尺寸可取决于图像的分辨率。对于256像素分辨率的图像，示例性的参考区域可以是3×32像素，或1×32像素或2×32像素。该参考区域的尺寸可基于壁特征部位的尺寸和设备的获取分辨率。例如，小鼠体中包括血液小区域和心壁小区域的区域约为0.5mm深。如果获取分辨率约为64像素/mm，则参考区域约为32像素高。

在包括人类的其他动物模型中，该以mm为单位的参考区域可以更大，例如，人类约为5mm。如果获取分辨率为16像素/mm，该窗口区域可以是80像素。

在一个实例中，沿时间方向，像素的数量被设置为相应于约0.25ms至2ms的数据。这相当于约1个像素，如果获取率为4000行/秒的话。该参考区域可分别以距离和时间单位表示，因本领域的普通技术人员理解在像素和距离或时间之间的转换。

在方框903，在时间轴上不同于操作者所选的像素的时间位置上选择一个时间点。该时间点可位于操作者所选的像素的位置的左侧或右侧(在时间点之前或之后)。例如，该距离可以是距离所选的像素约1ms到10ms。该时间点不必由操作者选择，也可由处理单元预先确定。

一方面，该感兴趣的特征部位的运动速率可确定间隔或步长大小。例如，小鼠的心率可以是一个心脏周期约100ms。可选择距离来获得足够的间隔以获取感兴趣的特征部位的运动。例如，对于100ms的心脏周期，可使用10ms的步长大小。在心率比小鼠低的人类身上，可使用例如30ms的较大步长大小。取样间隔可等于在一个心脏周期内约10个样本，并可用于计算每个步长的距离。在一个实例中，该间隔可以是每个心脏周期约5个或更多个样本。

如果选择非常短的步长(或每个心脏周期更多个样本)，可通过平均该过程的实施方案所计算的描记点来提供一个更平滑的描记。平均化可使用本领域技术人员所公知的方法来完成。

对该时间点的选择可以延向左、右或两个方向上。可以选择方向，以使得为操作者所选的感兴趣的区域生成结果描记。操作者所选的感兴趣的区域可以是由操作者所选的在其上需要描记的区域。所选的感兴趣的区域也可由处理单元预先确定，例如，它可包括由与初始用户所选的时间点同向的或反向的预先定义的时间点所组成的区域。

在方框904，比较参考区域的图像亮度和在所选的时间点(变量k)周围的对照区域的图像亮度。参考区域是一个n×m的区域。对照区域是维度为m包括m×该图像的整个深度(图像的分辨率)的线、面或体积。例如，如果使用1×32的参考区域，且该图像为256像素的分辨率，对照区域为1×256，其可在视觉上被理解为二维空间中的直线(曲线)。

较小的参考区域可沿对照区域移动，其中为每个对照点计算差误差。对于m>1的参考区域，该区域可被认为是多维特征的表面或体积。该步骤可被看作是为较大平面中的小平面获得“最适合位置”，其中这些平面可以是多维的。

该比较或拟合步骤在沿该对照区域的m维表面的每个对照点上都产生了差误差。对于时间点k，通过使用绝对差之和可计算差误差，该差误差可在数学上表达为：

其中k是当前所选的时间点，并且其中k_min＝min(误差_k)。

k_min＝min(误差_k)。在替代的实施方案中，可以通过使用差的平方和来计算差误差，该差误差可在数学上表达为：

可选地，该差误差可使用卷积公式来计算。可选的实施方案是计算小于整个深度区域的深度的区域的差误差。该受限制的深度区域可通过选择接近以前深度区域的深度的区域而被选择。例如，取代搜索整个256竖直深度像素，可以在以前已计算的深度点周围的64像素的窗口内进行搜索。

最小差误差的位置被识别为一个在所选的时间点上的该特征部位的所计算的位置。该位置在描记上被标出。通常，该描记可通过施加或覆盖差异对比点或颜色而被显示。

在方框905，该过程查看特征部位描记是否已到达感兴趣的区域的末端。如果没有，该过程返回至方框903并重复。如果已经到达感兴趣的区域的末端，那么该过程完成。注意，可在方框904进行标记该所计算的特征部位的位置(描记)，或者可在一旦到达感兴趣的区域的末端就进行。

所计算的特征部位的位置可在M型图像上显示为点，或者可显示为连接两个或更多个所计算的点的直线或者曲线。本文中所讨论的是使用样条来连接这些点。

图10示出图9所示的示例性实施方案的可选的步骤。在方框1001，滤波器被用来消除M型图像中的噪声。这样的噪声可能是随机的。滤波器的类型可以是本领域的普通技术人员所公知的降低噪声的滤波器。例如可以使用高斯滤波器。可使用3×3像素尺寸的高斯滤波器。滤波器的尺寸和类型可基于M型图像的分辨率进行选择。例如，对于较高分辨率的图像，5×5的高斯滤波器可能是合适的。其他类型的滤波器可以是箱式滤波器、低通滤波器或谱滤波器。滤波器可在频域或图像域中实施。滤波可增强计算特征部位的位置的处理能力。

图11示出图10中加上可选的方框1101和方框1102的步骤的过程。方框1101在所选的时间点的位置的周围创建n×m的参考区域。方框1102使用原始参考区域，并将其与所选的时间点的周围的参考区域相结合以创建一个新的参考区域。这种结合可使用加权平均完成。例如，可以赋予原始参考区域3/4的权值，赋予所选的时间点的周围的参考区域1/4的权值。当然，预期的是，可以使用其他权值。方框1001的滤波步骤对于图10中所示的过程是可选的。

本文所描述的过程的其他实施方案，可进一步包括使用取自受试者1302的呼吸信号和ECG信号。呼吸信号可提供指示受试者呼吸周期的波形，而ECG信号可提供指示受试者心脏周期的波形。该呼吸信号可通过测量动物体一段时间内的电阻抗(例如通过IndusInstruments，Houston，TX Indus system)，或通过测量记录了一段时间内的胸腔位移变化的胸腔体积来获取。呼吸和ECG信号都可用来提高描记特征部位的匹配程度。

一方面，ECG信号可用于估计在心脏周期的哪个时间点出现特定的M型直线(时间点)。在受试者体内，心脏周期可以相似地表示。一个成功描记的心脏周期可指示接下来的心脏周期所遵循的图案。因此，该过程的实施方案可使用之前的心脏周期描记作为心壁描记的起点。

另一方面，呼吸信号可用于排除不表示心壁运动的描记过程数据。当受试者呼吸时，该M型数据可因其他的非心脏运动被打断，这使得壁的检测更加困难。使用呼吸信号，在呼吸活动中表示该区域的数据可从描记过程中排除。

图12是一个方框图，其中示出执行所公开的过程的另外的示例性操作环境。使用超声系统所获取的M型数据，可被提供给示例性操作环境用来执行所描述的过程。例如，可以使用图13或图14中所图解的示例性的系统来获取M型数据，或者也可以使用其他的能够获取M型数据的示例性超声系统来获取。

该示例性的操作环境仅仅是操作环境的一个实例，不应解释为对操作环境体系结构的使用范围或功能有任何限制。该操作环境不应解释为对在示例性的操作环境中所图解的任一组件或其组合有任何依赖或需要。

所描述的过程和许多其他通用或专用计算系统环境或配置一起操作。公知计算系统、环境和/或配置的实例可适合与以下系统和方法，包括但不限于个人计算机、服务器计算机、膝上型设备、微控制器和多处理器系统一起使用。另外的实例，包括机顶盒、可编程的消费类电子器件、网络PC、小型机、大型机和包含有上述任何系统、设备的分布式计算环境等。

该过程的实施方案可在通用计算机指令的通用上下文中描述，诸如可被计算机执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。该系统和方法也可在分布式计算环境中实践，其中任务可通过经由通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可位于本地和远程的包含存储器存储设备的计算机存储介质中。

本文中所公开的方法可通过为计算机1201形式的通用计算设备来实现。计算机1201的组件可包括但不限于，一个或多个处理器或处理单元1203、系统存储器1212以及系统总线1213，该系统总线将包括处理器1203的多种系统组件连接到系统存储器1212。

系统总线1213表示一些可能的总线结构类型中的一种或多种，包括存储器总线或存储器控制器、外围总线，加速图形端口以及使用多种总线体系结构中任何一种的处理器或本地总线。通过实例的方式，这样的体系结构可包括工业标准体系结构(ISA)总线、微通道体系结构(MCA)总线、扩展ISA(EISA)总线、视频电子标准协会(VESA)本地总线以及也被公知为夹层总线的外围组件互连(PCI)总线。该总线和在本说明书中所列举的所有总线都可在有线或无线网络连接中实现。总线1213和在本说明书中所列举的所有总线都可在有线或无线网络连接中实现，并且包括处理器1203、大容量存储设备1204、操作系统1205、应用软件1206、数据1207、网络适配器1208、系统存储器1212、输入/输出接口1210、显示适配器1209、显示设备1211以及人机接口1202的子系统中的每一个可包含在一个或多个位于物理上分离的位置的通过该种形式的总线相连的远程计算设备1215a，b，c上，这有效地实现了一个完全的分布式系统。

计算机1201通常包括多种计算机可读介质。这样的介质可以是可由计算机1201访问的任何可用的介质，包括易失性和非易失性介质，可移除和不可移除的介质。该系统存储器1212包括为易失性存储器形式的诸如随机存取存储器(RAM)之类的计算机可读介质，和/或诸如只读存储器(ROM)之类的非易失性存储器。系统存储器1212通常包括诸如数据1207之类的数据和/或诸如操作系统1205和应用软件1206之类的程序模块，该程序模块可立即由处理单元1203访问和/或由该处理单元1203当即操作。

计算机1201也可包括其他可移除/不可移除，易失的/非易失的计算机存储介质。通过举例的方式，图12图解了一种大规模存储设备1204，该设备可为计算机1201提供计算机代码、计算机可读指令、数据结构、程序模块以及其他数据的非易失性存储。例如，大规模存储设备1204可以是硬盘、可移除磁盘、可移除光盘、盒式磁带或其它磁存储设备、闪存卡、CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其它光学存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)以及诸如此类。当本文中使用“数据存储设备”时，它可指系统存储器和/或大规模存储设备。

任意数目的程序模块可以存储到该大规模存储设备1204上，包括以实例方式说明的操作系统1205和应用软件1206。每个操作系统1205和应用软件1206(或其组合)可包括编程和应用软件1206的元件。数据1207也可存储到大规模存储设备1204上。数据1204可存储在本领域中公知的一个或多个数据库中的任意个上。这样的数据库实例，包括

 Access、

 SQL Server、

mySQL、PostgreSQL以及诸如此类。这些数据库可以是集中式的或分布于多个系统上的。

操作者可通过输入设备(未示出)向计算机1201输入命令或信息。这样的输入设备的实例包括但不限于键盘、指示设备(例如“鼠标”)、麦克风、操纵杆、串行端口、扫描仪等诸如此类。这些和其他的输入设备可通过连接至系统总线1213的人机接口1202连接到处理单元1203，但也可通过诸如并行端口、游戏端口或通用串行总线(USB)之类的其他接口或总线结构连接。

显示设备1211也可通过诸如显示适配器1209之类的接口连接到系统总线1213。例如，显示设备可以是监视器或LCD(液晶显示器)。除了显示设备1211之外，其他的外围输出设备可包括通过输入/输出接口1210连接至计算机1201的诸如扬声器(未示出)和打印机(未示出)之类的组件。

计算机1201可使用到一个或多个远程计算设备1214a，b，c的逻辑连接而在联网环境中运行。以举例的方式，远程计算设备可以是个人计算机、便携式计算机、服务器、路由器、网络计算机、对等设备或其他公共网络节点，以及诸如此类。计算机1201和远程计算设备1214a，b，c之间的逻辑连接可以通过局域网(LAN)和通用的广域网(WAN)来实现。这样的网络连接可通过网络适配器1208实现。网络适配器1208可在有线和无线环境中实现。这样的网络环境常见于办公室、企业范围的计算机网络、内部互联网和互联网1215。

为了示例的目的，诸如操作系统1205之类的应用程序和其他可执行的程序组件在本文中被描述为离散的块，尽管意识到这样的程序和组件在不同时间驻留于计算设备1201的不同的存储组件中，并由该计算机的数据处理器执行。应用软件1206的实现，可存储在多种形式的计算机可读介质上或通过其传输。计算机可读介质可以是可由计算机访问的任何可用的介质。通过实例的方式而非限制，计算机可读介质可以包括“计算机存储介质”和“通信介质”。“计算机存储介质”包括以任何方法或技术实现易失性和非易失性、可移除和不可移除的用于信息存储的介质，所述信息诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术，CD-ROM、数字通用光盘(DVD)或其他光学存储器，盒式磁带、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备，或任何其他可用于存储想要的信息并可由计算机访问的介质。所公开的方法的实现，可以存储在某些形式的计算机可读介质上或通过其传输。

所公开的过程的处理可以通过软件组件执行。所公开的过程可以在计算机可执行指令的通用上下文中描述，诸如被一个或多个计算机或其他设备执行的程序模块。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的计算机代码、例程、程序、对象、组件、数据结构等。该公开的过程也可在基于网格的和分布式计算环境中实践，其中任务被经由通信网络链接的远程处理设备执行。在分布式计算环境中，程序模块可位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质中。

实施例

接下来所提出的实施例，是为了向本领域的普通技术人员完全公开和描述本发明所要求保护的和所描述的过程、方法、装置和/或系统是如何制造和评估的，并且其仅仅意在示例性说明本发明，而并非意在对本发明人所认为的属于其发明的范围进行限制。虽已经努力保证有关数字(例如：时间、距离，等等)的准确性，但也应考虑到会存在一些误差和偏差。

本文所描述的示例性方法基于对具有低、中、高对比度的图像有用的类似特征部位的分析。在本发明的示例性实施方案中，一个M型数据图像集的实例在图1中被可视地描述，其被指定用于分析。图1示出小鼠左心室的高分辨率M型图像。时间沿水平轴，而深度沿竖直轴。该图像的每个像素的亮度使用灰度级显示。

该图像可以可选地被滤波以减小噪声。可使用例如3×3高斯模糊滤波器进行滤波。图2示出应用了3×3高斯模糊滤波器之后的M型数据图像。滤波不限于高斯滤波器。也可使用其他本技术领域的普通技术人员所公知的减少噪声的技术，诸如但不限于箱式滤波器、低通滤波器、或谱滤波器。

操作者，可以是希望帮助其识别图像中的特征部位(在本实施例中为左心室壁)的研究者，可通过在所获取的M型图像上选择感兴趣的特征部位来开始描记该壁。图3示出在心壁底部的由操作者所选的像素上放置的十字。在本实施例中，操作者已经在图像中选择了位置和时间。该位置代表操作者想要描记的特征部位，在本实施例中即为心壁的边缘。在本实施例中，该操作者所选的特征部位对应于该图像的像素。该像素定义了原始时间点并可被用于将来的特征部位(壁)的检测。

包括在所选点上方和下方的m像素(竖直轴或深度轴)和在所选点左侧和右侧的n像素(水平轴或时间轴)的对照区域，定义了一个参考区域。该参考区域的一个实例在图4中示出。通常，该参考区域的尺寸大约为3×32像素，也可使用诸如1×32或2×32之类的其他尺寸。图4中的参考区域是1×32。

图5中示出的二维图表，是沿竖直线(深度轴)穿过图3中所示的由操作者所选的像素而所提取的像素亮度。图4中示出的参考区域等同于图5中像素值大约为160的阴影区。

壁的检测过程，选择在操作者所选的时间像素右侧的时间点(增大的时间值)。步长大小很小，并取决于可为1ms至10ms数量级的获取脉冲的重复频率(获取图像线的速率)。在图像像素方面，该时间点可移动约1到100像素，但通常使用的是约1到5像素的小步长(相当于共用约1ms的时间)。在本文所描述的实施例中，时间点向右移动。时间点也可向左移动。

在该实施例中，时间点被向右移动10像素。图6示出沿参考区域提取的像素亮度，竖直轴穿过时间点。在图6中，可看到下壁的位置从深度值约160移动到深度值约180。

壁的描记是基于比较图5的操作者所选的参考区域和图6的对照区域。这可使用绝对差之和的最小值完成，其中使用下列公式计算，从对照数据集的像素值(图像亮度)中减去参考数据集的像素值(图像亮度)而生成差误差：

k_min＝min(误差_k)

当这两个集合几乎完全匹配时，该差误差将是最小值。该操作的结果在图7中示出。该图像示出在深度值181附近的本地最小值。这表示在参考区域几乎完全匹配对照区域的时间点上的特征部位像素。这就是在该时间点上的所计算的壁位置。该过程接着在其他时间点上重复，直至可提供如图8所示的完整壁描记。该描记可延伸多长是操作者的可选择的选项，它可以是基于心率的固定值(例如，3个心脏周期)或由操作者所选择作为设置阶段的一部分。

本发明的上述描述被提供用于教导当前可知的本发明的最优的实施方案。因此，在相关领域的那些普通技术人员将发现并意识到可对本文所描述的本发明的许多方面进行改变，并同时获得本发明的有益效果。很显然，本发明的一些期望益处可通过选择本发明的一些特征而无需利用其他特征而获得。

在本申请的全文中，如果引用了诸多出版物，那么这些出版物所公开的全部内容将以引用方式纳入本申请，以便于更完整地描述本发明所属的技术领域的情况。

除非特别说明，本文所描述的任何方法或过程均不应理解为其步骤需要以特定顺序执行。因此，在方法或过程权利要求时，并非实际上详细叙述了将遵循步骤的顺序，或者在权利要求书或说明书中并非以其他方式明确陈述了其步骤应限于一个特定顺序，那么在任何方面均不应认为其暗示了顺序。这适用于任何可能的未明确表达的解释基础，包括：关于步骤安排或操作流程的逻辑问题；源自语法组织或标点符号的简单含义；以及在说明书中描述的实施方案的数量或类型。

因此，本领域中的技术人员将认识到可对本发明做出许多修改和变动，在一定情况下这甚至是需要的，这些修改和变动构成本发明的一部分。通过考虑本说明书和在此所公开的本发明的实践，本发明的其他实施方案对于本领域的普通技术人员来说也将是显而易见的。因此，上述说明书被提供为本发明原理的示例而非限制。本说明书和实施例应被认为仅仅是示例性的，本发明的真正范围和精神在所附的权利要求书中说明。

Claims (52)

1.一种用于在M型超声图像中描记用户所选的特征部位的方法，该方法包括：

接收所述M型超声图像的所选的感兴趣的特征部位；

大致在所述感兴趣的特征部位的周围生成参考区域，其中为所述参考区域确定一个或多个参考区域的亮度值；

接收所述M型超声图像中的所选的时间点，其中该时间点不同于所述感兴趣的特征部位所处的时间点；

大致在该时间点的周围生成对照区域，其中为该对照区域确定一个或多个对照区域的亮度值；

将所述参考区域的亮度值和所述对照区域的亮度值进行比较来确定差误差；以及

为所述差误差确定最小值，其中为所述差误差的最小值确定位置，并且该差误差的最小值的位置被识别为一个在该时间点上所计算的该感兴趣的特征部位的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在所述M型超声图像上指示所述所计算的该感兴趣的特征部位的位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述M型超声图像上指示所述所计算的该感兴趣的特征部位的位置，包括在所述M型超声图像上施加或覆盖一个不同对比度或颜色的点。

4.根据权利要求2所述的方法，其中在所述M型超声图像上指示所述所计算的该感兴趣的特征部位的位置，包括在M型图像上将所述所计算的该感兴趣的特征部位的位置显示为连接两个或更多个所计算的点的直线或曲线。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收所述M型超声图像的所选的感兴趣的特征部位，包括接收在所述感兴趣的特征部位上的点处所选的一个像素。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述感兴趣的特征部位包括感兴趣的区域，并且所述接收所述M型超声图像的所选的感兴趣的特征部位包括接收所选的指示所述感兴趣的区域的宽度的第一点和第二点。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第二点是一个预先定义的终点。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述感兴趣的区域的宽度的范围可从2个像素变化到该M型超声图像的整个宽度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述感兴趣的特征部位包括心壁边缘或者心脏内壁。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述大致在所述感兴趣的特征部位的周围生成参考区域，包括选择一个n×m窗口，以使得“m”表示所述M型超声图像的竖直轴并且“n”表示所述M型超声图像的水平轴。

11.根据权利要求10所述的方法，其中“n”和“m”是以距离为单位。

12.根据权利要求10所述的方法，其中“n”和“m”是以像素为单位。

13.根据权利要求10所述的方法，其中该n×m窗口的尺寸取决于所述M型超声图像的分辨率。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收所述M型超声图像中的所选的时间点，包括接收所选的在所述感兴趣的特征部位的时间点之前的时间点。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收所述M型超声图像中的所选的时间点，包括接收所选的在所述感兴趣的特征部位的时间点之后的时间点。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述接收所述M型超声图像中的所选的时间点，包括一个预先确定所述时间点的处理单元。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述将所述参考区域的亮度值和所述对照区域的亮度值进行比较来确定差误差，包括所述参考区域为n×m尺寸，以及所述对照区域为维度为m包括m×所述M型超声图像的整体分辨率的线、面或体积。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述参考区域沿所述对照区域移动，为每个对比点计算差误差。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述差误差是使用差的绝对和来计算，数学表达如下：

(参考_i，j-数据_i，j+k)，其中k是当前所选的时间点，并且其中k_min＝min(误差_k)。

20.根据权利要求1所述的方法，其中所述差误差是使用差的平方的绝对和来计算，数学表达如下：

(参考_i，j—数据_i，j+k)²，其中k是当前所选的时间点，并且其中k_min＝min(误差_k)。

21.根据权利要求1所述的方法，其中所述差误差是使用卷积公式来计算。

22.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使用滤波器来从该M型超声图像消除噪声。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述滤波器可以是高斯滤波器、箱式滤波器、低通滤波器和谱滤波器中的一个或多个。

24.根据权利要求22所述的方法，其中所述滤波器在所述M型超声图像的频域中实施。

25.根据权利要求22所述的方法，其中所述滤波器在所述M型超声图像的图像域中实施。

26.根据权利要求22所述的方法，进一步包括从与所述M型超声图像有关的受试者接收呼吸信号和ECG信号的两者之一或两者，其中该呼吸信号被配置为提供指示所述受试者的呼吸周期的波形，该ECG信号被配置为提供指示所述受试者的心脏周期的波形。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述ECG信号被用来估计在心脏周期的何点出现特定的M型直线，即时间点，以使得先前的心脏周期描记可用作心壁描记的起点。

28.根据权利要求26所述的方法，其中所述呼吸信号被用来从所述用于在M型超声图像中描记用户所选的特征部位的方法中排除不代表心壁运动的数据。

29.一种用于在M型超声图像上创建所选的特征部位描记的装置，该装置包括：

处理单元，具有用于存储M型超声图像的数据存储设备；以及

程序模块，具有至少部分可执行代码存储在所述数据存储设备上，所述程序模块向所述处理单元提供指令；

其中所述程序模块被配置为使所述处理单元在M型图像中选择所选的特征部位像素，

在所选的特征部位像素的周围生成参考区域，

为所述参考区域提取图像亮度值，

在所述M型超声图像中选择时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点，

在所述所选的时间点的周围生成对照区域，

为所述对照区域提取图像亮度值，

将所述参考区域的图像亮度值和所述对照区域的图像亮度值进行比较来为所述对照区域内的每个位置计算差误差，以及

将具有最小差误差的位置识别为在该时间点上的特征部位像素。

30.根据权利要求29所述的装置，其中所述差误差被所述处理单元使用绝对差之和来计算。

31.根据权利要求29所述的装置，其中所述差误差被所述处理单元使用卷积来计算。

32.根据权利要求29所述的装置，其中由所述程序模块创建的所述参考区域包括窗口。

33.根据权利要求32所述的装置，其中所述窗口为约3像素宽和约32像素深。

34.根据权利要求29所述的装置，其中在所述M型超声图像中所选的时间点为距离所选的特征部位像素约5像素。

35.根据权利要求29所述的装置，进一步包括超声换能器。

36.根据权利要求35所述的装置，其中所述超声换能器是一个高频单阵元换能器、临床频率单阵元换能器或阵列换能器。

37.根据权利要求35所述的装置，其中所述超声换能器在至少约20兆赫兹MHz的频率下传输超声。

38.一种带有由如下过程所产生的描记所选的特征部位的M型超声图像，所述过程包括：

在M型超声图像中选择所选的特征部位像素；

在所述所选的特征部位像素的周围生成参考区域；

为所述参考区域提取图像亮度值；

在所述M型超声图像中选择时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点；

大致在该所选的时间点的周围生成对照区域，其中为所述对照区域提取图像亮度值；

将所述参考区域的图像亮度值和所述对照区域的图像亮度值进行比较来为所述对照区域内的每个位置计算差误差；

将具有最小差误差的位置识别为在该时间点上的特征部位像素，以提供带有描记特征部位的所述M型图像。

39.根据权利要求38所述的带有描记所选的特征部位的M型超声图像，其中所述差误差使用绝对差之和来计算。

40.根据权利要求38所述的带有描记所选的特征部位的M型超声图像，其中所述差误差使用卷积来计算。

41.根据权利要求38所述的带有描记所选的特征部位的M型超声图像，其中在所选的特征部位像素的周围的所述参考区域包括一个窗口。

42.根据权利要求41所述的带有描记所选的特征部位的M型超声图像，其中该窗口为约3像素宽和约32像素深。

43.根据权利要求38所述的带有描记所选的特征部位的M型超声图像，其中在所述M型超声图像中所选的时间点为距离所选的特征部位像素约5像素。

44.根据权利要求38所述的带有描记所选的特征部位的M型超声图像，其中进一步包括超声换能器。

45.根据权利要求44所述的带有描记所选的特征部位的M型超声图像，其中所述超声换能器是高频单阵元换能器、临床频率单阵元换能器或阵列换能器。

46.根据权利要求35所述的带有描记所选的特征部位的M型超声图像，其中所述超声换能器在至少约20兆赫兹MHz的频率下传输超声。

47.一种计算机程序产品，用于在M型超声图像上创建所选的特征部位的描记，其中该计算机程序产品包括至少一种其中存储有计算机可读程序代码部分的计算机可读存储介质，该计算机可读程序代码部分包括：

第一可执行部分，用于接收在M型图像内所选的特征部位的所选的像素；

第二可执行部分，用于在该所选的特征部位像素的周围生成参考区域，并用于为所述参考区域提取图像亮度值；

第三可执行部分，用于在所述M型超声图像中选择时间点，其中该时间点不同于所选的特征部位像素所处的时间点，并用于在该所选的时间点的周围生成对照区域，以及用于为所述对照区域提取图像亮度值；

第四可执行部分，用于将所述参考区域的图像亮度值和所述对照区域的图像亮度值进行比较来为所述对照区域内的每个位置计算差误差，以及用于将具有最小差误差的位置识别为该时间点上的特征部位像素。

48.根据权利要求47所述的计算机程序产品，其中所述差误差是由所述第四可执行部分使用绝对差之和来计算。

49.根据权利要求47所述的计算机程序产品，其中所述差误差是由所述第四可执行部分使用卷积来计算。

50.根据权利要求49所述的计算机程序产品，其中由所述第二可执行部分所创建的所述参考区域包括窗口。

51.根据权利要求50所述的计算机程序产品，其中所述窗口为约3像素宽和约32像素深。

52.根据权利要求49所述的计算机程序产品，其中在所述M型超声图像中所选的时间点为距离所选的特征部位像素约5像素。

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