CN102283673B - 3d/4d成像设备、成像中感兴趣区域调节方法及装置 - Google Patents

3d/4d成像设备、成像中感兴趣区域调节方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种3D/4D成像设备、成像中感兴趣区域调节方法及装置，其在3D/4D成像的成像模式下，通过E图像对感兴趣区域进行调节，所述E图像在进行感兴趣区域调节时实时刷新，且具有比所述感兴趣区域更大的扫描线范围。本发明使得感兴趣区域的调节简便、快捷。

Description

3D/4D成像设备、成像中感兴趣区域调节方法及装置
技术领域
本发明涉及一种3D/4D成像设备、成像中感兴趣区域调节方法及装置。
背景技术
目前，医学成像，例如3D/4D超声成像，一般包括两个基本的模式，一是采集准备模式(preview mode)，在该模式下显示的是常规的B图像，用户在B图像区域中定义感兴趣区域(Region of Interest，ROI)；另外一个模式是成像模式，对感兴趣区域进行3D或者4D的成像，显示剖面图像或者3D/4D图像，或者同时显示剖面图像以及3D/4D图像。
3D/4D成像的实现方式为：在采集准备模式下，用来采集数据的容积探头(能直接采集三维容积数据的探头，能看到扫查部位的实时三维图像，例如应用在B超设备上)不摆动，停在中央位置(0度角位置)，前端按照常规B图像进行扫描。在采集准备模式下，可以对ROI进行调节。调节ROI主要是选择成像的扫描线范围，假设扫描线范围的开始线号为BeginLineID_ROI，结束线号为EndLineID_ROI，那么当进入3D/4D成像模式时，探头会按照用户选择的摆动角度以及ROI，按照一定的摆动速度进行来回摆动。扫描的方式如图1所示，图中，横坐标为探头摆动的角度位置，纵坐标为扫描线范围，探头会在摆动角度范围[BeginAngle，EndAngle]之间进行来回摆动，F1、F2...F9为探头从一边摆到另外一边的扫描帧轨迹，这里一共采集了9帧图像(称为一卷体数据)，每帧图像的扫描线范围为用户选择的ROI的扫描线范围[BeginLineID_ROI，EndLineID_ROI]，深度为用户选择的ROI的深度(扫描深度：如果将扫描线范围和扫描角度形成的扫描面视为在XYZ坐标系中的X-Y平面上，则扫描深度相当于沿Z轴的扫描范围。图1中未示出)。由于探头摆动的缘故，每帧图像实际上是按照一条斜线的轨迹扫描的。每一卷体数据可以生成一帧3D图像。探头连续来回摆动就生成了一系列的3D图像从而形成了4D图像序列。
现有技术中，如果要调节ROI，则需在采集准备模式下进行。也就是说，如果处于成像模式，则需要返回到采集准备模式才能调节ROI。其工作流程如下：
步骤1：进入采集准备模式；
步骤2：调节ROI；
步骤3：点击确认进入3D或者4D成像模式；
步骤4：如果要重新调节ROI，返回步骤1。
可见，现有技术中的ROI调节的过程较为繁琐。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种3D/4D成像设备、成像中感兴趣区域调节方法及装置，使得感兴趣区域的调节简便、快捷。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种3D/4D成像的感兴趣区域调节方法，包括：
在3D/4D成像的成像模式下，通过E图像对感兴趣区域进行调节，所述E图像在进行感兴趣区域调节时实时刷新，且具有比所述感兴趣区域更大的扫描线范围。
在本发明的一种实施例中，所述的通过E图像对感兴趣区域进行调节的步骤具体包括：静态3D成像下，确定一扫描角度，在该扫描角度位置进行E图像扫描，从中选择感兴趣区域。
在本发明的一种实施例中，所述的通过E图像对感兴趣区域进行调节的步骤具体包括：4D成像下，在每一卷体数据扫描中包含扫描一帧E图像，从中选择感兴趣区域。
在本发明的一种实施例中，所述的通过E图像对感兴趣区域进行调节的步骤具体包括：4D成像下，将原冻结的E图像进行实时刷新，确定一扫描角度，在该扫描角度位置进行E图像扫描，从中选择感兴趣区域。
在本发明的某些实施例中，所述E图像具有比所述感兴趣区域更大的扫描深度。
在本发明的某些实施例中，成像模式下显示的图像包括3D/4D图像、剖面图像和E图像中的一种或多种。
本发明也提供了一种3D/4D成像的感兴趣区域调节装置，包括感兴趣区域调节模块，用于在3D/4D成像的成像模式下，通过E图像对所述感兴趣区域进行调节，所述E图像在进行感兴趣区域调节时实时刷新，且具有比所述感兴趣区域更大的扫描线范围。
在本发明的一种实施例中，所述感兴趣区域调节模块按如下方式对感兴趣区域进行调节：静态3D成像下，确定一扫描角度，在该扫描角度位置进行E图像扫描，从中选择感兴趣区域。
在本发明的一种实施例中，所述感兴趣区域调节模块按如下方式对感兴趣区域进行调节：4D成像下，在每一卷体数据扫描中包含扫描一帧E图像，从中选择感兴趣区域。
在本发明的一种实施例中，所述感兴趣区域调节模块按如下方式对感兴趣区域进行调节：4D成像下，将原冻结的E图像进行实时刷新，确定一扫描角度，在该扫描角度位置进行E图像扫描，从中选择感兴趣区域。
在本发明的某些实施例中，所述E图像具有比所述感兴趣区域更大的扫描深度。
本发明还提供了一种3D/4D成像设备，包括上述的感兴趣区域调节装置。
本发明通过E图像在成像模式下直接对感兴趣区域进行调节，从而避免在成像模式下需要退出到采集准备模式才能进行感兴趣区域的调节，使得对感兴趣区域的调节变得简便、快捷。
附图说明
图1为现有技术的3D/4D成像的扫描方式示意图；
图2为本发明一种实施例的ROI调节流程图；
图3-a为本发明一种实施例的成像时的扫描方式示意图；
图3-b为本发明一种实施例的ROI调节时的扫描方式示意图；
图4-a为本发明另一种实施例的扫描方式示意图；
图4-b为本发明另一种实施例的E图像帧与ROI帧的扫描对比示意图；
图5为本发明又一种实施例的ROI调节流程图；
图6-a为本发明又一种实施例的成像时的扫描方式示意图；
图6-b为本发明又一种实施例的ROI调节时的扫描方式示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
发明概述
本发明的基本思路是将ROI调节和3D/4D成像融合在一起，使得用户在3D/4D成像的过程中也可以进行ROI的调节操作，而不必在两个模式之间进行频繁的切换，也就是可以直接在成像模式下进行ROI的调节。
常规的3D/4D成像模式下，用户可以在屏幕上选择显示的图像包括：剖面图像和3D/4D图像。用户可以选择显示其中一者，或者按照一定布局同时显示两者。本发明增加了一种E图像以用于ROI的调节，用户可以选择在成像模式下的显示屏幕上显示剖面图像、3D/4D图像、E图像三者其中一个或者按照一定布局有选择的同时显示任意的两者或者三者都显示。当然，对于成像模式来说，用户关注的图像主要是剖面图像和/或3D/4D图像。因此，在显示屏幕上仅显示E图像是作为ROI调节的暂态存在，即为了便于ROI的调节，在某个时刻，仅全屏显示E图像，以更好的观察E图像来进行ROI的调节。在完成调节之后，则还需隐藏E图像，而只显示剖面图像和3D/4D图像中的一者或者两者均显示；或者将E图像从全屏缩小到屏幕的一部分，而与剖面图像和3D/4D图像中的一者或者两者同时显示。E图像从数据量上基本相当于B图像的一种简化，其一般具有比B图像更小的扫描线范围及扫描深度(当然在较极端的情形下，E图像的扫描线范围及扫描深度也可与B图像相当)，从而E图像包含的图像数据相对较少，有利于在成像模式下进行采集显示。E图像相对于ROI帧，具有比ROI帧更大的扫描线范围，在ROI调节时可以进行实时刷新。此外，E图像的扫描深度可以大于或等于ROI帧。
在本文中，称采集准备模式下的用于ROI调节的图像帧为完整帧(B图像的一帧图像)，称根据定义的ROI采集到的帧为ROI帧，如图1中的F1～F9即为ROI帧。一般而言，ROI帧的图像范围比完整帧小，完整帧扫描范围包含了ROI帧扫描的范围。而E图像帧的扫描范围比ROI帧大，比完整帧小。
本发明的3D/4D成像中的ROI调节方法，在成像模式下通过E图像进行ROI的调节，从而在3D/4D成像模式下不需要切换到采集准备模式就可以进行ROI的调节，使得ROI的调节简便、快捷。
第一实施例
本实施例针对的应用场景是：静态3D图像和E图像同时显示，两者可以进行切换，探头只需要摆动一次，即只使用一卷体数据成像。
如图2所示，本实施例的ROI调节流程包括：
1)在成像模式下按照ROI采集一卷体数据；
2)进行静态3D成像；
3)当需要调节ROI时，选择E图像，E图像实时刷新，在E图像中重新设置ROI并且确认重新成像。
如图3-a所示，本实施例成像时的扫描控制模式是：
成像模式下，系统按照ROI采集一卷体数据，探头从BeginAngle的角度位置摆动到EndAngle的角度位置，前端按图3-a所示方式进行扫描，扫描线范围和深度与用户选择的ROI一致。屏幕显示的图像包括：剖面图像、3D图像、E图像，系统提供给用户各种布局的显示，各种布局可以包括其中一种图像或者三种图像的任意组合。需要理解的是，图3-a的帧数仅为一示例，并不表明一卷体数据只能包含9帧图像数据，也可以包含其他帧数的图像数据。后文中的帧数同样也仅为示例，而非对一卷体数据中的帧数的限定。
如图3-b所示，当用户需要重新调节ROI时，选择E图像，前端按照图3-b所示方式进行实时扫描，探头停在摆动角度范围内的某个角度位置，在该角度位置进行E帧图像的扫描，并且实时刷新(与B图像的实时刷新类似，其帧率与声速、深度、扫描范围有关)，扫描线范围[BeginLineID_E，EndLineID_E]和深度比ROI大，这样用户可以在E图像中选择更适合的ROI。当用户调节好ROI图像后，系统按照新的ROI重新采集一卷体数据并且重新成像。
第二实施例
本实施例针对的应用场景是：4D成像下，同时显示4D图像以及E帧，都实时刷新。4D成像模式下，探头进行来回摆动，每单向摆动一次采集一卷体数据形成一幅3D图像，加上时间维度，3D图像在窗口实时更新从而形成了4D图像。
如图4-a所示，本实施例中，探头来回进行摆动，前端进行扫描的过程中生成卷序列，系统对卷序列进行成像进行刷新，屏幕上可以进行实时显示的图像包括：剖面图像、3D图像、E图像，系统提供给用户各种布局的显示，各种布局可以包括其中一种图像或者三种图像的任意一种组合。为了可以实时显示E图像、4D图像以及剖面图像，前端扫描的每一卷体数据都包含成像需要的常规体数据，以及一帧E图像。前端扫描按图4-a所示方式进行，正常扫描ROI扫描范围的过程中，还扫描一帧E图像数据。如图中的F1、F2、F 3、F4、F6、F7、F8、F9为常规的ROI帧，F5为E图像帧。E图像的实时刷新通过每卷扫描的E图像帧生成。
在本实施例的扫描方式下，E图像扫描范围和ROI帧扫描范围如图4-b所示，E图像扫描范围包含了ROI帧扫描范围，E图像的扫描线范围与扫描深度都大于ROI帧。因此，本实施例中，一卷体数据由F1、F2、F3、F4、F5’、F6、F7、F8、F9形成，其中，F5’为E图像帧F5中包含的ROI扫描范围部分的数据，这一卷体数据就可以按照显示需要生成相应的剖面图像或者3D图像。
本实施例的扫描方式，由于E图像帧的扫描是与常规体数据的扫描一起进行，从而4D图像、剖面图像、E图像都是实时刷新的，因此用户可以在浏览4D的同时，选择E图像进行实时ROI的调节。但由于体数据中的一帧是E图像帧，比常规ROI帧的扫描范围更大，因而帧率略有降低，可能对4D的成像略有干扰。
第三实施例
本实施例针对的应用场景是：4D下，用户选择4D图像或者E图像帧进行实时刷新。4D成像模式下，探头进行来回摆动，每单向摆动一次采集一卷体数据形成一幅3D图像，加上时间维度，3D图像在窗口实时更新从而形成了4D图像。
如图5所示，本实施例的调节ROI的流程包括：
1)在成像模式下，系统按照ROI采集体数据；
2)实时4D成像，此时，前端扫描方式如图6-a所示，即探头来回摆动，只扫描ROI帧，在4D实时显示下，E图像为非当前窗口，用户可以选择显示和不显示，显示时为冻结状态(不实时刷新)，即如仅进行成像时，可以不显示出E图像窗口或者虽然显示出E图像窗口，但E图像窗口中图像不刷新，然而这时E图像仍然在成像模式下处于准备状态，一旦需要调节ROI时，则随时可以在成像模式中启动E图像的扫描；
3)当用户需要调节ROI时，选择E图像窗口，例如通过容积探头上设置的对应功能键的触发；
4)选择E图像窗口后，这时前端扫描方式如图6-b所示，即探头固定在摆动角度范围内的某个角度位置，只扫描E图像帧，扫描线范围[BeginLineID_E，EndLineID_E]和深度比常规ROI大，此时E图像实时刷新，4D图像冻结；在成像模式下，屏幕显示的图像包括：剖面图像、3D图像、E图像，系统提供给用户各种布局的显示，各种布局可以包括其中一种图像或者三种图像的任意组合。
5)用户可以在E图像中选择更适合的ROI，当调节好ROI后，系统按照新的ROI重新采集一卷体数据并且重新成像。
本实施例，E图像帧和常规ROI帧的扫描分时进行，E图像帧实时刷新的帧率较之第二实施例高，因而更加有利于用户进行ROI的调节。
本发明实施方式还包括一种3D/4D成像的感兴趣区域调节装置，包括感兴趣区域调节模块，用于在3D/4D成像的成像模式下，通过E图像对感兴趣区域进行调节，E图像实时刷新，且具有比所述感兴趣区域更大的扫描线范围。这种ROI调节装置，可以计算机可读程序的软件形式实现，也可以FPGA、CPLD、DSP等硬件平台实现。
本发明实施方式也包括了一种3D/4D成像设备，包括上述的感兴趣区域调节装置，ROI调节装置可以物理独立，而与现有的成像设备通过接口连接以使现有成像设备具备这种ROI调节功能，从而方便于现有成像设备的改造升级。ROI调节装置也可以在物理上集成到3D/4D成像设备，真正形成一体的具有上述ROI调节功能的3D/4D成像设备。
现有的工作流，ROI调节与3D/4D成像是作为两个互斥的操作，分别在采集准备模式和成像模式下进行，由于需要在两个模式窗口进行切换，导致用户的操作会比较繁琐。本发明通过E图像在成像模式下直接对感兴趣区域进行调节，从而避免在成像模式下需要退出到采集准备模式才能进行感兴趣区域的调节，使得对感兴趣区域的调节变得简便、快捷。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种3D/4D成像的感兴趣区域调节方法,其特征在于，包括：
在3D/4D成像的成像模式下，采集成像需要的体数据的同时也采集E图像，通过E图像对感兴趣区域进行调节，所述E图像在进行感兴趣区域调节时实时刷新，且具有比所述感兴趣区域更大的扫描线范围，所述E图像为感兴趣区域调节的暂态存在，使得3D/4D成像是直接在成像模式下进行感兴趣区域的调节。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通过E图像对感兴趣区域进行调节的步骤具体包括：静态3D成像下，确定一扫描角度，在该扫描角度位置进行E图像扫描，从中选择感兴趣区域。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通过E图像对感兴趣区域进行调节的步骤具体包括：4D成像下，在每一卷体数据扫描中包含扫描一帧E图像，从中选择感兴趣区域。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的通过E图像对感兴趣区域进行调节的步骤具体包括：4D成像下，将原冻结的E图像进行实时刷新，确定一扫描角度，在该扫描角度位置进行E图像扫描，从中选择感兴趣区域。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述E图像具有比所述感兴趣区域更大的扫描深度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，成像模式下显示的图像包括3D/4D图像、剖面图像和E图像中的一种或多种。
7.一种3D/4D成像的感兴趣区域调节装置，其特征在于，包括感兴趣区域调节模块，用于在3D/4D成像的成像模式下，采集成像需要的体数据的同时也采集E图像，通过E图像对所述感兴趣区域进行调节，所述E图像在进行感兴趣区域调节时实时刷新，且具有比所述感兴趣区域更大的扫描线范围，所述E图像为感兴趣区域调节的暂态存在，使得3D/4D成像是直接在成像模式下进行感兴趣区域的调节。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述感兴趣区域调节模块按如下方式对感兴趣区域进行调节：静态3D成像下，确定一扫描角度，在该扫描角度位置进行E图像扫描，从中选择感兴趣区域。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述感兴趣区域调节模块按如下方式对感兴趣区域进行调节：4D成像下，在每一卷体数据扫描中包含扫描一帧E图像，从中选择感兴趣区域。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述感兴趣区域调节模块按如下方式对感兴趣区域进行调节：4D成像下，将原冻结的E图像进行实时刷新，确定一扫描角度，在该扫描角度位置进行E图像扫描，从中选择感兴趣区域。
11.如权利要求7至10中任一项所述的装置，其特征在于，所述E图像具有比所述感兴趣区域更大的扫描深度。
12.一种3D/4D成像设备，其特征在于，包括如权利要求7-11任一项所述的感兴趣区域调节装置。
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Application publication date: 20111221

Assignee: Shenzhen Mindray Animal Medical Technology Co.,Ltd.

Assignor: SHENZHEN MINDRAY BIO-MEDICAL ELECTRONICS Co.,Ltd.

Contract record no.: X2022440020009

Denomination of invention: 3D/4D imaging equipment, method and device for adjusting region of interest in imaging

Granted publication date: 20150520

License type: Common License

Record date: 20220804