CN105939671B - 用于利用单-或双-平面实时成像的多平面采集的超声系统以及其操作的方法 - Google Patents

用于利用单-或双-平面实时成像的多平面采集的超声系统以及其操作的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及超声成像系统和方法，更具体地，涉及用于适于超声成像应用(诸如肿瘤血液流动的量化表示和肿瘤分数血液体积)的单‑或双‑平面实时成像模式的多平面采集的超声成像系统和方法。一种超声成像装置能够确定多个图像平面的数量N以扫描通过所述感兴趣区域，采集对应于所述多个图像平面中的每个图像平面的回波信息，针对所述图像平面中的每个图像平面基于所采集的回波信息生成图像信息；并且显示包括所述感兴趣区域的超声图像，其中，根据针对所述多个图像平面中的单个选定的图像平面或者针对与所述多个图像平面成一角度的双平面的所生成的图像信息来绘制所述超声图像。

Description

用于利用单-或双-平面实时成像的多平面采集的超声系统以 及其操作的方法
背景技术
期望对癌症处置响应的准确且早期的评估，以用于有效的癌症管理并且用于针对癌症患者的新治疗用化合物的评价。平均肿瘤内微血管密度(MVD)的组织学确定是用于评估血管生成的最常用的方法。然而，MVD方法不提供对肿瘤血管的功能性的准确评估，因为许多功能差或塌陷的血管具有被染色并计数的内皮细胞，并且依赖于有创技术来获得用于诊断的组织样品。因此，确定MVD的改变可能未准确地反映抗血管生成治疗的有效性。很多年来，评估肿瘤对处置的响应的标准方式是，利用轴向计算断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)成像方法并且遵循实体肿瘤疗效评价标准(RECIST)指南和/世界卫生组织(WHO)指南来测量肿瘤尺寸。然而，肿瘤的形态发生显著改变可能需要若干星期到若干个月，因此，基于肿瘤尺寸的改变的诊断信息可能花费数星期到数月来获得。因此，当利用基于图像的诊断方法来评估肿瘤处置时，延迟是不期望的并且频繁地遇到。
新引入的生物学抗癌化合物，诸如抗血管生成药剂，能够在肿瘤收缩之前导致肿瘤扩大，或者可以稳定肿瘤的生长，以允许患者与其肿瘤共生。然而，在这样的情况下，基于尺寸标准(例如，肿瘤尺寸随着时间的改变)的诊断可能行不通。因此，显然存在对评估肿瘤响应的新的成像生物标记的需要。这样的新的成像生物标记可以被用于在治疗开始后早期地评估具体治疗方案是否是适当的或有效的，并且其将针对患者管理以及针对药物研发以支持“形/不行”决策并且加快例如临床试验两者都具有影响。目前现有的大部分癌症处置不会立即生效，不会导致完全坏死，和/或可能不会显著影响到组织特性(与消融治疗相比)。因此，除非肿瘤尺寸发生变化，否则通过目前的成像方法检测肿瘤变化并不简单明了。因此，通过血流或者通过代谢对肿瘤功能进行量化是评估对治疗(抗血管生成治疗)的响应的有吸引力的方法。
例如，已知为对比增强的超声(CEUS)的方法是可以用于评估对抗血管生成治疗等的肿瘤响应的三种(连同脱氧葡萄糖正电子发射断层摄影(FDG-PET)和动态对比增强的磁共振成像(DCE-MRI))主要功能图像方法中的一种。然而，常规的CEUS方法可能是不准确的，并且难以执行。存在对提供更为准确的测量和更为简单的图像采集工作流的改善的系统和方法的需要。
发明内容
在本文中描述的(一个或多个)系统、(一个或多个)设备、(一个或多个)方法、(一个或多个)布置、(一个或多个)用户接口、(一个或多个)计算机程序、过程等(在下文中，除非上下文另有指示，这些中的每一个将被称为系统)解决了现有技术系统中的问题。
根据本系统的实施例，公开了一种用于对对象的感兴趣区域进行成像的超声成像装置。所述系统可以包括控制器，所述控制器被配置为：确定多个图像平面的数量N以扫描通过所述感兴趣区域；采集对应于所述多个图像平面中的每个图像平面的回波信息；基于所采集的回波信息来生成针对所述图像平面中的每个图像平面的图像信息；将对应于所述图像平面中的每个图像平面的所述图像信息存储在所述系统的存储器中；并且在显示器上实时地绘制包括所述感兴趣区域的超声图像，其中，所述超声图像是根据针对所述多个图像平面中的单个选定图像平面或者针对正交于所述多个图像平面的双平面的所生成的图像信息来绘制的。
此外，所述控制器可以在显示器上实时地绘制被覆盖在所述超声图像上或者被定位在所述超声图像的顶部和/或底部处的线或者其他特征或符号，所述超声图像是根据所生成的图像信息来绘制的，所述线或者其他特征或符号指示扫描通过所述感兴趣区域的所述多个图像平面。
另外，所述控制器还可以基于来自所述多个图像平面中的一个图像平面的图像信息在显示器上实时地绘制另一超声图像，并且对应于单个选定图像平面的选定的线与其余的线在所述显示器上被以不同的方式进行显示，并且其中，所述选定的线对应于与所述多个图像平面成一角度(例如，正交)的图像平面。
还想到了，所存储的图像信息可以包括对应于被实时地绘制的所述选定的单个图像平面的图像信息以及对应于未实时地显示的图像平面的图像信息。还想到了，所述控制器可以基于对应于未实时地绘制的图像平面的图像信息和被实时地绘制的所述选定的单个图像平面的图像信息来生成表示对比剂摄取的时间-强度曲线。此外，所述控制器可以基于所生成的时间强度曲线来确定包括如下中的一项或多项的参数：峰值强度、在所述曲线下方的面积、上升时间和平均过渡时间。还想到了，所实时地绘制的图像平面的数量独立于N。此外，N可以为2<N<N3D，其中，N3D是在实时3D成像中被采集的平面的典型数量。
根据本系统的实施例，公开了一种显示超声图像的方法和一种被存储在非瞬态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序和所述方法被提供为执行针对所述超声系统而描述的步骤和特征。
附图说明
在以下示例性实施例中并参考附图来进一步详细解释本发明，其中，相同或相似的元件由相同的附图标记部分地指示，并且各种示例性实施例的特征是可组合的。
在附图中：
图1示出了图示根据本系统的实施例执行的过程的流程图；
图2示出了根据本系统的实施例的包括针对选定的单平面(SSP)的图像信息的示意图的实时显示帧(RTDF)的截屏的一部分；
图3示出了根据本系统的实施例的包括SSP的图像信息的示意图和包括正交扫描平面的图像信息的示意图的RTDF的截屏的一部分；
图4示出了根据本系统的实施例的包括RTDF的图形用户界面(GUI)的截屏的一部分；以及
图5以方框图的形式图示了根据本发明的原理构建的超声诊断成像系统。
具体实施方式
以下是当结合附图阅读时将证明上述特征和优点以及另外的特征和优点的说明性实施例的描述。在以下描述中，出于解释而非限制的目的，将阐述说明性细节，诸如架构、接口、技术、元件属性等。然而，对本领域技术人员而言显而易见的是，这些细节之外的其他实施例将仍然被理解为在权利要求书的范围内。此外，出于简明的目的，公知的设备、电路、工具、技术和方法的详细描述被省略，从而不使对本系统的描述模糊。应当明确理解，附图出于图示目的而被包括，其不表示本系统的整个范围。在附图中，不同图中的类似附图标记可以指代类似的元件。
根据本系统的实施例，公开了一种超声系统(例如，实时二维(2D)和三维(3D)对比增强的超声(CEUS)系统)，所述超声系统可以执行对所采集的图像信息的脱机定量分析。在一些实施例中，来自多个扫描平面或切片的超声图像可以被实时地采集、存储并且之后用于定量分析。在一个实施例中，对肿瘤血液流动和肿瘤分数血液体积的量化分析可以使用例如所采集的超声图像的影像循环来脱机地执行，其中，能够收集关于肿瘤的体积的数据，并将其用于量化。在这种情形下，用户(例如，操作者，诸如超声检查工作者、医生等)可以控制超声成像系统以扫描感兴趣对象(诸如肿瘤)中的多个图像平面，从而采集针对图像平面中的每个图像平面的图像信息，以生成所述感兴趣对象的多幅超声图像。在某些实施例中，针对多个图像平面中的每个图像平面的共同的图像数据可以形成感兴趣对象(例如，肿瘤)的图像体积或2D超声图像，所述图像体积或2D超声图像能够被用于各种定量分析。例如，来自形成图像体积的图像平面中的一个或多个图像平面的图像信息可以被存储在系统的存储器中，稍后用于诸如后处理。在后处理期间，用户之后可以在图像体积中定位用于量化和进一步分析的感兴趣区域(ROI)。
如将在本文中进一步描述的，多个图像平面能够被称为N图像平面或N’图像平面。N图像平面与N’图像平面成一角度，例如，成30°、45°、90°或其他期望的角度。在一些实施例中，N(或N’)图像平面能够被生成为平行于彼此或者相对于彼此成任意角度(例如，90度或正交)。在某些实施例中，2D阵列换能器能够生成相对于彼此成预定角度分散开的N图像平面。在一些实施例中，N图像平面正交于至少一个N’图像平面。相对于彼此成一角度生成的多组平面可以被间隔开，以在大约90-110度上捕获数据。在一些实施例中，利用2D矩阵换能器，N图像平面可以对应于方位图像平面，而N’图像平面可以对应于高程图像平面，或者反之亦然。多个图像平面可以包括N或N’图像平面，其中，N或N’为大于二的整数。在一些实施例中，可以采集并存储多个N图像平面，而仅一个N’图像平面(即，双平面图像)在扫描操作期间被显示和/或存储。
根据一些实施例，多个图像平面(例如，图像切片)中的每个图像平面可以具有用户定义的或缺省的厚度(例如，切片厚度)。用户还可以控制多个图像平面中的一个或多个图像平面的位置和/或取向。例如，多个N(或N’)图像平面可以平行于彼此或者与彼此成一角度。图像平面之间的密度或间距也能够被定义。在一些实施例中，正交于多个N图像平面的N’图像平面也能够被扫描和绘制以供显示。在某些实施例中，多个N图像平面和多个N’图像平面这两组都被用于生成超声图像，例如，第一组包括多个N图像平面，而第二组包括正交于第一组的平面的N’图像平面。在某些实施例中，第一组多个N图像平面在空间中被分散开，而第二组N’图像平面与N图像平面成一角度(例如，正交)。
根据其他实施例，在采集过程期间，多个图像平面(例如，N图像平面)中的单个图像平面将被实时显示在成像系统上。在某些实施例中，多个图像平面(例如，N图像平面)的双平面(例如，正交图像平面)将被实时显示在成像系统上。然而，针对多个N图像平面中的每个图像平面的图像信息将被采集并且被存储在系统的存储器中，以供稍后使用，诸如用于脱机后处理和/或用于一个N图像平面或与N图像平面成一角度(例如，正交)的N’图像平面的选择和显示。
关于后处理，可以执行用于例如对比增强的超声应用的脱机后处理，以确定诸如峰值强度、在时间-强度曲线下方的面积的参数，和诸如上升时间和平均过渡时间的其他参数，以及与肿瘤血液流动和肿瘤分数血液体积相关的其他导出的参数，并且因此表示肿瘤的对比剂摄取。使用这样的协议，来自多个扫描的图像平面的每个图像平面(例如，每个图像切片或扫描平面)的图像信息可以被用于，由于图像平面的位置的略微改变和/或对感兴趣区域的位置的调整，来减小或者以其他方式使误差最小化。由于图像平面的位置的改变和/或对感兴趣区域的调整，这可以显著地降低时间-强度曲线中的不准确性，并且因此降低被认为与肿瘤血液流动和肿瘤分数血液体积相关的导出的参数的不准确性。
此外，由于肿瘤均不是同性质的，通过提供可以从肿瘤的多个扫描的图像平面导出的定量信息，本系统的实施例可以确定总体肿瘤血管分布，其比可以从单个扫描的图像平面导出的具有更大的准确性。此外，由于本系统的实施例可以确定空间与时间对比之间的平衡并且基于这种权衡来确定多个扫描平面N，因此总体准确性可以优于可以具有有限时间对比的完全3D扫描。
图1示出了图示根据本系统的实施例执行的过程100的流程图。所述过程可以实时地执行多切片采集。过程100可以使用通过网路进行通信的一个或多个计算机来执行，并且可以从一个或多个存储器获得信息和/或将信息存储到一个或多个存储器，所述一个或多个存储器可以是本地的和/或远离彼此。过程100能够包括由处理器或者被配置为执行以下动作的其他设备执行的以下动作中的一个或多个。在一些实施例中，过程100的动作可以使用包括根据本系统的实施例进行操作的处理器的超声成像系统来执行。此外，如果需要，这些动作中的一个或多个可以被组合和/或被分成子动作，或这些动作中的一个或多个可以依据设定而被跳过。在操作中，所述过程可以在动作101期间开始，并且然后进行到动作105。应当注意，图1的过程是在本公开中提供的过程的一个示例性实施例。在本文中进一步描述的过程步骤能够例如以非次序的方式并且以任何期望的顺序被执行，以便在成像程序中产生有用的结果。例如，当采集并且显示图像数据时，能够改变将被显示的图像平面。正在被采集的图像平面的数量N也能够在成像期间被实时地改变。此外，正在被存储的图像平面能够在成像期间被改变并且被修改。例如，单组平面或者一系列多组图像平面能够在成像流程期间或在使用系统中的预先设定之前被选择。
移动到动作105，所述过程能够包括，将要被扫描的若干图像平面确定为多个图像平面。以下论述将描述N图像平面，但是其也能够适用于N’图像平面。所使用的图像平面的数量的值由N来表示，其中，N是能够大于二的整数。N的值可以由系统的用户来选择，并且定义要在感兴趣的解剖对象(诸如肿瘤)的多切片图像采集中被采集的图像平面(例如，多个分散开的图像平面)的数量。N图像平面可以彼此成一角度(例如，分散开)，并且可以与要被采集的感兴趣对象相交。彼此成一角度的N图像平面能够以间距进行布置，所述间距表示通常以B-模式超声成像显示的扇形图像。N平面还可以是相距彼此等距的或者不是等距的。
在一些实施例中，用于扫描流程的图像平面的数量N能够遵守以下方程式：
2<N<N3D，………………方程(1)
其中，N3D是在实时3D成像中采集的平面的典型数量。相应地，使用本系统的扫描时间小于在典型的3D成像中使用的扫描时间。在一些实施例中，N的值可以被设定为大约5至10，并且N3d可以在32至160帧之间。然而，N或N’图像平面的数量能够由用户容易地设定，或者例如以针对给定流程的预先设定或缺省配置的方式来提供。例如，在一些实施例中，N的数量可以根据期望的应用的来自用户的直接输入。相应地，所述过程能够包括，采用诸如菜单的用户界面(UI)或可以是物理钥匙或被显示在触敏显示器上的软件钥匙(例如，旋钮或其他开关，诸如滑动开关、上下箭头、用于选择的菜单列表等)的输入钥匙，用户可以与所述输入钥匙进行交互以输入或者以其他方式选择N的值。在一些实施例中，能够使用与基于常规超声推车的系统相关的物理钥匙和旋钮。
在一些实施例中，N的值可以基于例如成像体积的期望的时间或空间分辨率来确定。因此，例如，当用户增加时间分辨率时，N可以被减小。在其他实施例中，N的缺省值可以从系统的存储器中获得。例如，N可以具有为8的缺省值。此外，在其他实施例中，N的值可以根据从系统的存储器中获得的用户偏好来设定。相应地，所述过程可以识别当前用户，并从系统的存储器中获得与所识别的用户相对应的用户设定。因此，对于第一用户，所述过程可以设定N＝7的值，而对于第二用户，所述过程可以设定N＝9的值。然而，N也可以是偶数。
在其他实施例中，想到了，N的值可以根据患者参数(诸如患者的年龄、升高、体重等)来确定。在其他实施例中，N的值可以基于针对给定扫描(例如，心脏扫描、肝脏扫描、胆囊扫描、胰腺扫描、肾脏扫描、一般肠道扫描等和/或其组合)正在被成像的组织的尺寸的差来确定。对于更大的组织结构，N可以更大。
此外，在其他实施例中，所述过程可以包括，确定先前的扫描信息(例如，来自当前患者的先前扫描，并且其包括N的值)是否可用。相应地，如果确定先前的扫描信息可用，那么系统可以使用与在先前的扫描信息中使用的相同的N的值(如果N可用)。这可以为相同患者提供N个扫描平面在当前与先前的扫描中的匹配。然而，如果确定先前的扫描信息不可用，那么系统可以使用N的缺省值(例如，5)。此外，如果确定来自先前的扫描信息的N等于1(例如，仅单个扫描平面被获得)，那么该过程可以设定N等于缺省值，例如，5。
在其他实施例中，N可以基于查找表来确定。例如，参数可以以任何合适的形式(诸如扫描参数表)被存储在系统的存储器中。此后，所述过程可以包括，根据扫描参数表的条目(entry)利用扫描参数表来确定N的值。扫描参数表可以由系统和/或用户来设定和/或重新设定。相应地，所述过程可以包括，为用户提供用户界面，如果需要，用户可以与所述用户界面进行交互以设定和/或重新设定扫描参数表的参数。
如在本文中所描述的，多个图像平面(例如，N图像平面)中的单个图像平面能够在成像系统的显示器上被实时地绘制，而双平面(例如，多个图像平面(例如，N图像平面)中的正交图像平面)也能够在显示器中被实时地绘制。如将在本文中提及的，选定的扫描平面(SSP)(选定的图像平面)指的是在被采集的多个图像平面之中被显示的单个选定的图像平面。选定的扫描平面(SSP)也可以指的是被显示的两个选定的双平面(例如，正交)图像平面。例如，选定的N图像平面和相应的N’图像平面能够被实时地显示。虽然以下描述大部分将指的是采集并存储N图像平面并且显示单个选定的平面，但是它同样可应用于这样的实施例，其中，采集和存储N、N'图像平面(例如，其中，N图像平面正交于N'图像平面)并且实际显示被采集和存储的N、N'图像平面中的仅两个图像平面。
如将在下面参照动作117和119进一步描述的，DNSP指的是将不被显示的扫描平面，并且如果需要，可以任选地包括在一些实施例中。例如，关于对感兴趣组织(例如肿瘤或器官)进行成像，六个图像平面(N＝6)可以在成像期间与感兴趣组织相交。扫描计划4将会在扫描期间被显示。将不被显示的扫描平面(例如，DNSP)是扫描平面1、2、3、5和6。可以使用任何合适的格式。在一些实施例中，N的值、SSP、DNSP可以根据用户的设定来进行设定。在完成动作105之后，所述过程可以继续到动作109。
在动作109期间，所述过程可以包括，从与感兴趣对象(例如，在本范例中，患者的肿瘤)相交的N图像平面采集回波信息。备选地，与N’图像平面成一角度(例如，正交地)相交的N图像平面在动作109期间被采集。相应地，所述过程可以包括，控制包括换能器阵列(例如，2D矩阵阵列换能器)的超声探头发射超声脉冲，使感兴趣对象与N平面相交，并且反过来针对N平面中的每个平面采集回波信息。更具体地，所述过程可以包括，控制(一个或多个)探头以获得与N扫描平面的实时采集相对应的回波信息。
在动作109期间，所述过程可以进一步包括，针对与该组N图像平面成一角度(例如，正交)的至少一个N’图像平面(例如，双平面)获得回波信息。如果确定仅N图像平面将被扫描，那么所述过程将不获得任何N’图像平面。如果确定要采集双平面图像，那么该过程可以包括获得至少一个N’图像平面，并且因此，可以包括针对至少一个N’图像平面获得回波信息。在完成动作109之后，该过程可以继续到动作113。
在动作113期间，所述过程可以包括，分别基于针对N图像平面中的每个图像平面接收的所采集的回波信息来生成针对N图像平面中的每个图像平面的图像信息。所述过程可以包括，使用本领域中周知的任何合适的方法来生成图像信息。在一个实施例中，所述过程可以包括，使用Live-iSliseTM环境采集和生成多帧数据。针对N扫描平面中的每个扫描平面的图像信息还可以被用于生成体积数据。此外，所述过程可以基于针对N’扫描平面所采集的回波信息来生成针对至少一个N’图像平面的图像信息。在完成动作113之后，所述过程可以继续到动作117。
在动作117期间，所述过程可以包括，选择用于在扫描操作期间实时显示的图像。在一些实施例中，N图像平面中的单个图像平面被选择和显示。在某些实施例中，与N图像平面成一角度(例如，正交)的双平面图像平面被显示，并且如果多个N’图像平面被采集，那么N’图像平面中的一个被选择用于显示。被选择用于显示的N图像或双平面图像(例如，N’图像)能够以任何合适的格式(例如，如正方形、矩形或如扇形图像)被显示给用户。N图像或双平面图像(例如，N’图像)可以由该过程和/或用户进行选择。例如，用于该选定的N或N’图像的缺省设定可以通过选择从系统的存储器和/或从用户获得。相应地，该过程可以包括，为用户提供用户界面，用户可以与所述用户界面(例如，旋钮、菜单等)进行交互以选择要显示的图像(例如，如果需要，在扫描之前或期间)。
在一些实施例中，排除的过程可以被用于选择要显示的N图像和/或N’图像。例如，被显示的图像可以在正在被采集和存储的N或N’图像平面之中进行选择。未被显示的其他剩余的N或N’图像平面被称为DNSP。在一个实施例中，假设N＝6，并且将不被显示的切片(例如，DNSP)是切片1、2、3、5和6，则该过程可以确定要显示的图像平面是第4切片。因此，在一些实施例中，DNSP首先被确定，并且此后，要显示的图像平面可以被确定。在其他实施例中，要显示的N图像或N’图像可以基于用户的ID来确定。相应地，在这些实施例中，该过程可以识别用户，从系统的存储器获得用户的设定，并且此后，根据用户的设定来设定N图像平面或N’图像平面。在完成之后动作117，所述过程可以继续到动作119。还应当注意，动作117和119能够以过程的不同顺序来执行。例如，当要被采集的切片或图像平面的数量被确定时，动作117和/或119能够在动作105之后被执行。
在动作119期间，所述过程可以选择DNSP。DNSP可以包括在扫描期间正在被采集的N图像平面中的(N-1)个或者N'图像平面中的(N'-1)个。DNSP是被实时地存储但不被显示(例如，非显示切片)的图像平面。DNSP可以使用任何合适的方法，诸如从系统的存储器和/或从用户输入，来进行选择。还想到了，DNSP可以进一步根据正在被扫描的组织的类型(例如，肝脏扫描、心脏扫描等)来设定。在其他实施例中，一旦N的值和要被显示的图像平面被确定，DNSP就可以使用排除的过程来确定。因此，如果确定N＝7并且要被显示的图像平面是4，那么所述过程可以确定DNSP是1、2，3、5、6和7。类似的过程应用于在正交于N图像平面的N’图像平面之中的选择。在一个实施例中，选择单个双平面图像，但是也能够选择和显示其他N’图像平面。
返回参照N图像平面切片，根据一些实施例，想到了DNSP切片的位置、间距、厚度、深度和/或取向可以由该过程和/或用户来设定。在一些实施例中，如果其他值、设定和/或参数是必需的，那么该过程可以包括，从系统的存储器获得对应的缺省值。在完成动作119之后，该过程可以继续到动作121。
在动作121期间，所述过程可以包括，形成实时显示帧(RTDF)，用于在系统的显示器上进行绘制。感兴趣对象的所生成的要被实时显示所有超声图像(诸如SSP和例如SSP的正交图像平面)都将填充RTDF。然而，将不被显示的图像平面(诸如DNSP)将不填充RTDF。
在动作123期间，所述过程可以包括，确定是否仅N图像平面要在成像期间被采集。这被称为图1中的2D扫描。如果确定仅N图像平面将被采集，那么所述过程可以继续到动作137。然而，如果确定至少一个N’图像平面将被显示和/或采集，那么所述过程可以继续到动作133，其中，实时显示帧将显示N’图像平面(诸如2D扫描中与N图像平面正交的N’图像平面)中的至少一个。系统和/或用户可以选择N和/或N’图像平面是否将被存储和/或显示。例如，在一些实施例中，所述过程可以为用户提供用户界面(例如，旋钮、菜单)，用户利用所述用户界面与系统进行交互以选择哪些图像平面将被存储和/或显示。这种设定可以在任意时间(诸如在初始设置过程期间)执行。在其他实施例中，根据正在被执行的扫描的类型(例如，肝脏CEUS等)，所述过程可以针对要被存储和/或显示的N和/或N’图像平面选择缺省配置或用户偏好。
RTDF可以包括连续的或不连续的(一个或多个)区域，并且可以具有可以由系统(例如，缺省、通过测试类型、通过测试参数等)或用户选择的形状和/或尺寸。因此，RTDF可以填充有针对选定的N图像平面(例如，如果需要，包括感兴趣区域)的图像信息，和针对N’图像平面(例如，正交N’图像平面)的图像信息，以及任何相关的信息，诸如测量结果、轴、切片位置、增强亮度等。在一些实施例中，RTDF可以包括无效(null)信息。例如，图2示出了根据本系统的实施例的包括对应于N图像平面(例如，如果需要，在感兴趣区域内的切片)的超声图像202的RTDF200的截屏的一部分，其中，图像202包括感兴趣区域(例如，肿瘤14)的图像信息。RTDF200可以进一步包括对应于N’图像平面的超声图像204，所述N’图像平面与对应超声图像202的N图像平面成一角度(例如，正交)。线204a可以被覆盖在N图像平面超声图像202上面，以识别相关的双平面超声图像204位于哪里。其他线206a、206b、206c和206d能够被覆盖并且被显示，以示出其他N’图像平面正在被成像和存储但是未被显示的地方。图2示出了在图像上面的实线和虚线，但是其他指示符能够用于告诉用户哪些线正在被显示以及哪些正好正在被存储。例如，对置克拉(opposing carats)、星号或其他图标可以被定位在图像的外边缘上，并且例如利用不同的颜色来示出。在图像上面的线或其他标记也可以从显示器中移除，以允许更好的图像观察。一般而言，该信息向用户指示正在被采集的平面的N的数量以及其相对于彼此的位置。当然，因为N图像平面正交于N’图像平面，超声图像202可以对应于N’图像平面，并且超声图像204可以对应于正交N图像平面。类似地，线204a和206a-206d可以对应于N图像平面。超声图像202可以由所述过程使用本领域中已知的任何合适的成像方法来形成，并且可以被显示在根据本系统的实施例操作的经修改的iSliceTM环境中。在图2中同样示出了，距离ds指示N或N’成像平面的相邻的成像平面之间的角度距离。在一些实施例中，图像平面可以是平行的，其中，ds可以指的是以mm为单位。成像平面中的每个成像平面之间的角度距离ds可以是相等的(例如，N成像平面相距彼此可以是等距的)。然而，在其他实施例中，成像平面可以被不等地间隔开，这可以由系统和/或用户设定。N和ds可以是(反)相关的。例如，增加N可以引起ds减小，并且反之亦然。在完成动作121之后，所述过程可以继续到动作123。
在一些实施例中，动作133能够包括，利用针对对应于N图像平面的超声图像304和对应于N’图像平面的超声图像304’两者的图像信息填充RTDF 200，如在图3中所示的。此外，所述过程可以确定N图像平面中的每个图像平面的位置，并且将它们显示为线306a-306d。线306'a-306’d对应于N’图像平面，所述N’图像平面正交于N图像平面。线304、304’、306a-d和306’a-d的投影能够在RTDF 200中沿着被取向为从2D阵列换能器(诸如X-矩阵换能器)的面正交的的方向进行显示。该视图能够给予用户图像平面如何关于探头的方位和高程维度进行取向的想法。在图3中，RTDF 300包括N’图像平面304和正交N’图像平面304’的显示。如图所示，图像以矩形形式被显示，但是也能够使用在图2中所示出的扇形形状图像。实线304和304’指示正在被显示的图像平面，而虚线(例如，306’a)指示DNSP。
在完成动作133之后，所述过程可以继续到动作137。在一些实施例中，所述过程可以使RTDF适配到要在其中被显示的信息、期望的形式和/或绘制设备(诸如系统的显示器)。在动作137期间，所述过程可以在系统的显示器上实时地绘制超声图像202，或者绘制至少一个N’图像平面(例如，两个正交超声图像304、304')。
图4示出了包括RTDF 404的图形用户界面(GUI)402的截屏400的一部分。如在图4中所示的，RTDF 404包括靠近彼此的两幅2D图像10和12。图4右侧的图像12是与被采集以显示图像10的图像平面的正交图像平面。在该实施例中，图像10和图像12能够被用于告诉用户它们在肿瘤14的中间对齐。图4中的虚线16是组织结构。如图所示，被覆盖在图像10上面的线被编号为1-5，其中，扫描线3对应于用于生成图像12的图像平面的位置。线1、2、4、5对应于与用于生成图像10的图像平面正交的其他的图像平面(类似于图2中的206a-206d)。通常，线1、2、4和5被系统存储，但是不被示出用于显示。仅对应于线3的图像12被显示。在图4中，对应于线1-5的图像还被示为五个更小的图像18，在空间中示出了肿瘤14的不同切片或截面。在肿瘤14的中心处的截面在图像12和3中被示出，其中，在图像3中示出的肿瘤中心截面大于在肿瘤切片1、2、4、5的图像中的侧或偏离中心截面。
图像10中的实线3指示在界面的右侧面板中正在被实时显示为图像12的相邻图像中示出的肿瘤14(亦即，通过肿瘤14的中心)内的截面的位置。图像10中的虚线1、2、4、5指示这些偏离中心肿瘤切片可用于通过用户进行选择，以供在界面的右侧面板上(即，图4的侧旁)进行显示，代替当前显示的图像12。当然，如果需要，多于一个肿瘤切片可以靠近图像10被显示，其中，甚至所有可用的肿瘤切片1-5都可以被同时显示。然而，这使GUI混乱，并且可能引起混淆。相应地，仅对应于线3的单个超声图像被显示在图像12中。
用于1、2、4、5的虚线还向用户示出什么其他图像(除被显示的图像12之外)正在扫描期间被采集但是未被示出，因为当前在图像12中示出的选定图像是中心肿瘤切片，该中心切片是由用户选择的，如由图像10中的实线3所指示的。亦即，沿着图像平面1-5的肿瘤14的各个截面被存储，而仅图像平面3(由用户选择的)正在被示为正交图像12。被存储的截面图像然后能够被脱机复查并且用于量化表示，例如，和/或还被显示在靠近图4中显示的当前图像10、12的额外图像中。
应当注意，用户也能够选择要被实时采集的感兴趣对象(例如，肿瘤)的扫描密度或者平面或切片的数量。因此，代替在图4中所示的5个平面或切片，用户可以改变扫描密度，诸如将实时采集的切片从5增加至10。此外，额外的切片能够以不同的角度被实时地采集。例如，除5个平面或切片1-5之外，另外的5个平面或切片1'-5'(未示出)也可以被采集并且被显示为图像，其中，另外的切片1'-5'正交于切片1-5。两个正交的中间切片3、3'可以用于更好地定义肿瘤14的中心，如通过牛眼(bulls-eye)中心所示出的。额外的图像能够靠近图像12来显示，类似于所示出的靠近图3中的图像304被显示的图像304'，其中，图像304、304'例如正交于彼此。
GUI 402可以包括RTDF 404和用户可以利用其与所述过程和/或系统进行交互的菜单。相应地，菜单可以包括诸如N和SSP的值、DNSP、扫描的类型、感兴趣区域等的信息，所述信息可以分别在方框422、418、416、423、424中被列出。此外，UI 402可以包括天、日期、时间信息408、与扫描器有关的信息(诸如机器ID 410)、与运行和/或命令扫描的专业人士有关的信息(诸如医生ID 406和用户ID(例如，超声检查工作者)412)。GUI402可以进一步包括可以识别患者的信息(诸如患者ID 414)。如果需要，软钥匙420可以被选择为改变SSP的值。在又一实施例中，正如可能期望的，用户可以使用例如在超声扫描器控制面板上的旋钮来例如控制与N和/或N’图像切片相对应的优先采集的扫描平面的位置和/或数量。备选地，触控式面板也可以被集成到系统内，以便用户控制。
在一些实施例中，选择N图像平面可以自动导致对N'图像平面的选择。例如，如果N被选择为2(即，SSP＝2)，那么图像信息针对针正交切片2和2'两者(即，SSP'＝2)进行显示，以便显示为两个图像，诸如在图3中示出的图像304、304'。在完成动作137之后，所述过程可以继续到动作141。
在动作141期间，所述过程可以包括，将由所述过程生成和/或者以其他方式使用的任何或选择信息存储在系统的存储器中，以供稍后使用。例如，回波信息、所生成的针对N图像平面中的每个图像平面的图像信息、针对正交帧的图像信息、RTDF、参数设定(诸如N，SSP，DNSP)、患者的姓名、执行扫描的专业人士、扫描的类型、扫描的日期、医生姓名(其命令扫描)等可以被存储在系统的存储器中，以供稍后使用，诸如用于脱机量化表示或其他后处理。此外，所存储的信息可以用于确定用于稍后扫描(诸如用于稍后的CEUS扫描等)的参数。由本系统使用、获得和/或者以其他方式生成的数据可以存储在任何合适的归档系统(诸如图像归档系统)中。此外，通过控制N的值小于N3D，扫描平面的数量被减少，这能够节省系统资源并且降低或防止数据工作流挑战。在完成动作141之后，所述过程可以重复动作105，或如果需要，可以继续到动作145，在动作145中，所述过程结束。
根据本系统的实施例操作的脱机过程还可以用于执行对由该过程生成的数据(诸如针对N图像平面的图像信息)进行定量分析。例如，量化分析可以用于在CEUS流程期间对图像的区域(例如，肿瘤)中的强度进行求和。强度量化可以用于指示存在于肿瘤中的脉管系统的量，尤其是在强度与组织中的血液中的对比剂相关的应用中。还想到了，根据本系统的实施例操作经修改的Live-iSliceTM方法可以使用矩阵换能器来执行，以提供优于常规方法的增强的帧速率和工作流。
本系统的实施例可以针对N图像平面实时地执行数据成像，其中，2<N<N3D，其中，N3D是在实时3D成像中被采集的平面的典型数量。此外，本系统的实施例可以允许操作者控制扫描平面的数量N，使得操作者能够调节N以达到在肿瘤的空间采样与帧速率之间的可接受的折衷。然而，在使用期间，本系统的实施例仅可以实时地绘制N扫描平面中的单个扫描平面。相应地，由于用户必须实时遵循增强的用户界面(UI)中的仅单个扫描平面(相比于实时的多个扫描平面)，因此可以减少或者完全防止用户分心和混淆。
本系统的实施例能够比常规的实时3D系统以更高的体积速率提供数据。当执行CEUS方法时，这可以是有利的，并且可以导致增加的结果准确性。此外，通过提供根据本系统的实施例操作的用户界面(UI)，可以防止在关键时刻的不适当的分心。这可以导致更准确的测试结果和/或更少的无效检查。
基于使用单个扫描平面获得的信息对三维(3D)结构(诸如肿瘤)的分析可能是不可靠的，并且由于完全3D扫描可能具有时间和空间限制，因此本系统的实施例提供这两个方法的优点。例如，通过提供N扫描平面，其中，N大于2并且小于利用完全3D扫描获得的扫描平面的数量(例如，N3D)，本系统的实施例可以优于现有系统而提高时间和空间对比，由此允许更快且更准确的扫描分析。这种增强对于临床验证和由本系统的实施例所使用的方法的广泛采用会是期望的。
此外，通过提供与多个扫描的图像平面(例如，N扫描平面)有关的图像信息，可能更易于匹配从至少一个当前导出的扫描平面获得的图像信息与来自先前扫描的扫描平面的图像信息(例如，更早被获得并且被存储在系统的存储器中)，以便使用例如图像处理方法进行比较。相应地，通过更紧密地匹配当前的与先前的扫描平面，确定根据本方法的实施例操作的参数的CEUS方法可以提供优于常规的CEUS方法的增加的准确性。这可以有益于治疗监测。此外，类似的益处可以针对特征研究使用本系统的实施例来获得，使用2DCUES方法从肿瘤的多个扫描平面(诸如N扫描平面)收集信息，以便表征肿瘤。例如，相比于利用单个平面收集的信息，通过获得关于肿瘤中的多个扫描平面的信息，可以获得更表示整个肿瘤的特点的肿瘤的特征。
参照图5，以方框图的形式示出了根据本发明的原理构造的超声系统510。超声系统由两个子系统，即前端采集子系统510A和显示子系统510B，来进行配置。超声探头被耦合到采集子系统，所述采集子系统包括二维矩阵阵列换能器570和微射束形成器572。所述微射束形成器包含电路，所述电路控制被施加到阵列换能器570的多组元件(“瓦片”)的信号，并且对由每组的元件所接收的回波信号做出一些处理。探头中的微射束形成有利地减少了在探头与超声系统之间的线缆中的导体的数量，并且在美国专利No.5997479(Savord等人)和美国专利No.6436048(Pesque)中进行了描述，并且为高帧速率实时(现场)成像提供了关于发射和接收的波束的电子操纵。
所述探头被耦合到超声系统的采集子系统510A。所述采集子系统包括射束形成控制器574，射束形成控制器574对用户控制536做出响应并且为微射束形成器572提供控制信号，关于发射波束的正时、频率、方向和聚焦命令探头。射束形成控制器还通过其对模数(A/D)转换器518和射束形成器520的控制来对由采集子系统所接收的回波信号的射束形成进行控制。由探头接收的部分地射束形成的回波信号由采集子系统中的前置放大器和TGC(时间增益控制)电路516来进行放大，然后由A/D转换器518来进行数字化。数字化的回波信号之后由主系统射束形成器520形成为被完全地操纵和聚焦的波束。回波信号然后由图像处理器522进行处理，图像处理器522执行例如数字滤波、B模式检测，并且还能够执行其他信号处理，诸如谐波分离、相干斑抑制和其他期望的图像信号处理。
由采集子系统510A产生的回波信号被耦合到显示子系统510B，显示子系统510B处理所述回波信号以便以期望的图像格式进行显示。所述回波信号由图像线处理器524进行处理，图像线处理器524能够采样回波信号、将波束的节段拼接为完整的线信号、并且对线信号进行平均以实现信噪比改善或流动持续。用于2D图像的图像线通过扫描转换器526被扫描转换为期望的图像格式，扫描转换器526执行本领域中已知的R-θ转换。扫描转换器因此能够形成矩形或扇形图像格式。图像然后被存储在图像存储器528中，来自图像存储器528的图像能够被显示在显示器538上。存储器中的图像也被覆盖有要利用图像进行显示的图形，所述图形由图形生成器534生成，图形生成器534对用户控制536做出响应，使得所产生的图形与显示器的图像相关。个体图像或图像序列能够在图像环或序列的采集期间被存储在影像存储器530中。关于图2，例如，超声成像系统被配置为显示对应于选定的N图像平面的超声图像202和/或对应于由矩阵阵列换能器采集的N’图像平面的超声图像204。线(例如206a)能够通过图形生成器被显示在被显示的图像上面。
2D阵列换能器能够被操作为从至少一个N或N’图像平面采集图像数据。例如，2D阵列换能器能够被用于生成对应于图2的图像平面206a、206b、204a、206c和206d的图像。当矩阵阵列探头被操作为扫描通过对控制面板536的控制而选择的N图像平面和N’图像平面两者时(例如，如在图3中)，射束形成控制器574被控制为交替地快速实时连续地采集两个不同图像平面的图像。对控制面板536的控制还能够用于选择正在被扫描的各个成像平面的期望的角度和取向，例如，旋转、倾斜或高程倾斜能够被修改。两个N和N’图像平面的实况图像能够被并排地显示，如在图2中示出的。在一个实施例中，超声检查工作者能够保持矩阵阵列探头稳定，使得目标解剖结构被恒定地显示在N’平面图像202中，并且操纵对控制面板的控制以倾斜、旋转或者升高N’图像平面从而生成图像204。根据本发明的原理，双平面图像能够以在相同显示帧中具有两个图像的标准形式、或作为独立的图像被显示、存储和/或输出。此外，尽管未被示出，但是该系统能够进一步包括3D处理器，如果需要，所述3D处理器能够用于显示3D体积。
本系统的实施例可以与具有矩阵换能器(诸如PhilipsTMX5-1、X6-1、X7-2和X7-2t矩阵换能器等)的超声系统相容。还想到了，本系统的实施例可以为需要多个扫描平面(诸如肿瘤)的(联机或脱机)可视化和/或量化表示由此进行监测的应用提供改善的系统和方法。
尽管已经参考特定的示范性实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，本发明并不局限于此，而是可以做出形式和细节方面的各种改变，包括各种特征和实施例的组合，而不偏离本发明的精神和范围。
本领域技术人员将容易想到本系统的另外的变型，并且这些变型由权利要求书所涵盖。
最后，上文的论述旨在仅仅作为本系统的图示，而不应当被解读为将权利要求书限于任何特定的实施例或实施例的组。因此，尽管已经参考示范性实施例描述了本系统，但是还应当认识到，本领域技术人员可以设想多种修改和备选实施例，而不偏离在权利要求书中阐述的本系统的更宽且预期的精神和范围。说明书和附图要被视为是图示性的方式，而并不旨在限制所附权利要求书的范围。
在解读权利要求书时，应当理解：
a)词语“包括”不排除除了在给定的权利要求中列出的元件或动作以外的其他元件或动作的存在；
b)元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在；
c)权利要求中的任何附图标记不限制其范围；
d)若干“单元”可以由相同项或者硬件或软件实施的结构或功能来表示；
e)所公开的元件中的任何可以包括硬件部分(例如包括分立的和集成的电子电路)、软件部分(例如计算机编程)及其任何组合；
f)硬件部分可以包括模拟部分和数字部分之一或两者；
g)除非以其他方式具体陈述，所公开的设备或其部分的中的任何可以组合在一起或者分立为另外的部分；
h)除非具体陈述，并不旨在要求动作或步骤的具体顺序；并且
i)术语“多个”元件包括两个或更多个所声明的元件，并且不暗示元件的任何特定数量范围；亦即，多个元件可以少至两个元件，并且可以包括不可测量数量的元件。

Claims (13)

1.一种超声成像系统(510)，包括：
控制器，其被配置为：
确定多个图像平面的数量(N，N’)以扫描通过感兴趣区域(14)；
采集对应于所述多个图像平面中的每个图像平面的回波信息；
基于所采集的回波信息来生成针对所述图像平面中的每个图像平面的图像信息；
将对应于所述图像平面中的每个图像平面的所述图像信息存储在所述系统的存储器中；
显示包括所述感兴趣区域(14)的超声图像(202，204)，其中，所述超声图像根据针对所述多个图像平面的单个选定图像平面生成的图像信息进行绘制以供显示，其中，所述单个选定图像平面是所述多个图像平面的第一数量(N)中的一个，所述多个图像平面的所述第一数量与所述多个图像平面的第二数量成一角度，所述多个图像平面的所述第一数量中的其余图像平面不进行显示；并且
在所述显示上实时地绘制多条线(204a，206a-206d)，所述多条线被叠盖在根据针对所述单个选定图像平面生成的图像信息所绘制的超声图像(202)上，所述多条线指示扫描通过所述感兴趣区域(14)的所述多个图像平面的所述第二数量。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被进一步配置为，基于来自所述多个图像平面的所述第二数量中与所述多条线的选定线相对应的单个图像平面的图像信息来绘制另一超声图像以供实时显示，并且其中，在所述显示上所述选定线被以与所述多条线的其余的线不同的方式进行显示，所述其余的线对应于所述多个图像平面的所述第二数量中被采集但未被显示的其余图像平面。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被进一步配置为在所述显示上绘制多个更小的图像(18)，所述多个更小的图像中的每个图像对应于所述多个图像平面的所述第二数量中的一图像平面。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所存储的图像信息包括对应于被实时地绘制的所述选定的图像平面的图像信息和对应于未被实时地绘制的图像平面的图像信息。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被进一步配置为，基于对应于所述多个图像平面的图像信息来生成表示对比剂摄取的时间-强度曲线。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述控制器被进一步配置为，基于所生成的时间-强度曲线来确定包括如下中的一项或多项的参数：峰值强度、在所述时间-强度曲线下方的面积、上升时间和平均过渡时间。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个图像平面包括多个平行或分散开的图像平面以及相对于所述多个平行或分散开的图像平面的至少一个正交平面。
8.一种显示超声图像的方法，所述方法包括：
确定多个图像平面的数量(N，N’)以扫描通过感兴趣区域(14)；
采集对应于所述多个图像平面中的每个图像平面的回波信息；
基于所采集的回波信息来生成针对所述图像平面中的每个图像平面的图像信息；
将对应于所述图像平面中的每个图像平面的所述图像信息存储在存储器中；
显示包括所述感兴趣区域(14)的超声图像，其中，所述超声图像根据针对所述多个图像平面的单个选定图像平面生成的图像信息进行绘制以供显示，其中，所述单个选定图像平面是所述多个图像平面的第一数量(N)中的一个，所述多个图像平面的所述第一数量与所述多个图像平面的第二数量成一角度，所述多个图像平面的所述第一数量中的其余图像平面不进行显示；并且
实时地绘制多条线(204a，206a-206d)以供显示，所述多条线被叠盖在根据针对所述单个选定图像平面生成的图像信息所绘制的超声图像(202)上，所述多条线指示扫描通过所述感兴趣区域(14)的所述多个图像平面的所述第二数量。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法还包括，基于来自所述多个图像平面的所述第二数量中与所述多条线的选定线相对应的单个图像平面的图像信息来绘制另一超声图像以供实时显示，其中，在所述显示上所述选定线被以与所述多条线的其余的线不同的方式进行显示，所述其余的线对应于所述多个图像平面的所述第二数量中被采集但未被显示的其余图像平面。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所存储的图像信息包括对应于被实时地绘制的所述选定的图像平面的图像信息和对应于未被实时地绘制的图像平面的图像信息。
11.根据权利要求8所述的方法，包括基于对应于所述多个图像平面的图像信息来生成表示对比剂摄取的时间-强度曲线。
12.根据权利要求11所述的方法，包括基于所生成的时间-强度曲线来确定包括如下中的一项或多项的参数：峰值强度、在所述时间-强度曲线下方的面积、上升时间和平均过渡时间。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多个图像平面包括多个平行或分散开的图像平面以及相对于所述多个平行或分散开的图像平面的至少一个正交平面。
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