CN111601553A - 具有诊断检查的组织特定预设的超声成像系统 - Google Patents

Abstract

一种超声系统具有用户可选择的组织特定预设，通过所述预设用户可以调节超声系统以针对特定类型的诊断检查进行优化。选择检查类型并开始检查后，用户可以操纵成像和工作流程控件以更好地可视化目标解剖结构。用户可以选择设置系统，以便在组织特定的预设改变时维持成像和工作流程设置，或者在所述组织特定预设改变时将成像和工作流程设置重置为默认值。

Description

具有诊断检查的组织特定预设的超声成像系统

技术领域

本发明涉及医学诊断超声系统，并且尤其涉及具有针对特定类型的检查的诊断参数的预设值(在本文中称为组织特定的预设)的超声系统。

背景技术

为特定类型的诊断成像检查设置超声系统通常需要调整超声系统的众多控制和设置。例如，用户可以设置成像模式，要在图像中显示的身体的深度，并在该深度处调整焦点。显示的帧率是另一个可以调整的参数，通常可以通过更改最大图像深度或图像宽度来调整。对于心脏检查，用户可以打开并调整彩色或频谱多普勒的设置，例如彩色框的位置和血流的频率范围；例如，心脏中的血液流动速度将比静脉中的速度大。也可以调整更细微的参数，例如在血流检查期间壁过滤器的截止。实际上，可以在典型的超声成像系统上调整这些参数的分值。

由于超声医师需要花费大量时间来针对特定检查类型设置超声系统，因此系统技术的最早进步之一是使超声医师能够保存用于特定检查的参数。当超声医师稍后对另一位患者进行相同类型的检查时，可以为新的检查唤起和调用保存的参数值。参见，例如，美国专利.US 5315999(Kinicki等)多模态超声系统，能够执行心脏病学和放射学检查的系统，现在带有出厂安装的用于心脏和一般影像学检查的初始参数设置。然后，工厂安装的预设变得更加专门化。特殊的预设程序包不仅适用于所有腹部检查，而且可以针对不同的腹部检查调用不同的预设组，例如肝脏检查或产科检查。这些预设包称为组织特定的预设，因为每个预设都会优化针对身体的特定解剖结构或器官(例如心脏、肝脏或胎儿)的诊断的系统操作参数。如今，组织特定的预设的组变得更加专业。例如，可以从马萨诸塞州安多弗的飞利浦医学系统获得的超声系统，使用户能够调用特定于OB检查的预设，例如“OB Gen”预设，还可以调用OB检查甚至更专业的子集的参数预设，例如“OB胎儿心脏”预设和“OB胎儿回波”预设。但是，当调用一组新的预设参数时，对超声系统的影响可能类似于开始新的检查。使用先前的一组预设值时所做的显示和工作流程设置可以重置为默认值，需要用户再次对它们进行调整。虽然某些设置可能不再适用于新的成像模式，但其他设置可能会保留其对新的组织特定预设的有用性。期望使用户能够在改变组织特定的预设时保存显示和工作流程设置，使得用户不必花费时间进行先前在检查期间进行的调整。

发明内容

根据本发明的原理，当用户调用新的一组组织特定预设时，超声系统具有在检查期间维持显示和工作流程设置的能力。可以控制该系统以将所有显示和工作流程设置从一个组织特定检查保存到新的检查和工作流程设置，包括那些可能与新的组织特定检查不兼容的显示或工作流程设置，或者仅保存那些在新调用的组织特定检查中可能兼容或可能有用的设置。启用这些显示和工作流程设置可以节省重置它们所需的时间，并且使得可能查看需要速度和诊断敏捷性的对象。

附图说明

在附图中：

图1以框图形式图示了根据本发明的原理配置的超声系统。

图2图示了适于与本发明的实施方式一起使用的触摸屏超声系统控制面板。

图3a、3b和3c示出了在OB检查期间使用三组不同的组织特定预设时采集的超声图像。

图4示出了超声图像显示，其具有在TSP模式改变时出现的弹出控制设置框。

图4a是示例性弹出控制设置框的放大图。

具体实施方式

现在参考图1，以框图形式示出了根据本发明的原理构造的超声诊断成像系统。换能器阵列12被提供在超声探头10中，用于发射超声并接收回波信息。换能器阵列12可以是换能器元件的一维或二维阵列，其能够在例如高程(3D)和方位角上在二维或三维上进行扫描。换能器阵列12被耦合到探头中的微波束形成器14，所述微波束形成器14控制由阵列元件进行的信号的发送和接收。微波束形成器能够对由换能器元件的组或“面片”接收的信号的至少部分波束形成，如在美国专利US 5997479(Savord等人),US 6013032(Savord)，以及US 6623432(Powers等人)中所描述。微波束形成器通过探测线缆耦合到发射/接收(T/R)开关16，其在发射与接收之间切换并保护主波束形成器20免受高能发射信号的影响。在微波束形成器14的控制下的从换能器阵列12的超声束的发射由耦合到T/R开关和波束形成器20的发射控制器18指示，其从用户对用户接口或控制面板38的操作接收输入。由发射控制器控制的发射特性包括发射波形的数量、间隔、幅度、相位和极性。沿脉冲传输方向形成的光束可以直接从换能器阵列转向，也可以以不同角度转向，以获得更宽的扇形视野。

由换能器元件的邻接的组接收到的回波通过适当地延迟它们并且然后组合它们来进行波束成形。由微波束形成器14从每个面片产生的部分波束形成的信号被耦合到主波束形成器20，在主波束形成器20中，来自换能器元件的各个面片的部分波束形成的信号被组合成完全波束形成的相干回波信号。例如，主波束形成器20可以具有128个信道，每个信道从12个换能器元件的面片接收部分波束形成的信号。以这种方式，由二维阵列换能器的超过1500个换能器元件接收的信号可以有效地贡献于单个波束形成的信号。

相干回波信号经历信号处理器26的信号处理，其包括由数字滤波器进行滤波和通过空间或频率复合进行降噪。信号处理器还可以将所述频带移位到较低的或基带频率范围。例如，所述信号处理器26的所述数字滤波器能够是在美国专利US 5833613(Averkiou等人)中所公开的类型的滤波器。然后，经处理的回波信号由正交解调器28解调为正交(I和Q)分量，其提供信号相位信息。

经波束成形和处理的相干回波信号被耦合到B模式处理器30，所述B模式处理器30产生诸如组织的身体结构的B模式图像。B模式处理器通过以(I²+Q²)^1/2的形式计算回波信号幅值来执行正交解调的I和Q信号分量的幅值(包络)检测。正交回波信号分量也被耦合到多普勒处理器34。多普勒处理器34存储来自图像场中离散点的回波信号的集合，然后将其用于通过快速傅立叶变换(FFT)处理器估计图像中的点处的多普勒频移。采集系集的速率决定了系统可以精确测量并在图像中描绘的运动速度范围。多普勒频移与像场中各点的运动成正比，例如，血流和组织运动。对于彩色多普勒图像，对血管中每个点的估计多普勒血流值进行壁滤波，并使用查找表将其转换为彩色值。壁滤器具有可调节的截止频率，所述截止频率高于或低于该截止频率，在对流动的血液进行成像时，将拒绝诸如血管壁的低频运动的运动。B模式图像信号和多普勒血流值被耦合到扫描转换器32，扫描转换器32将B模式和多普勒样本从其采集的R-θ坐标转换为笛卡尔(x，y)坐标，以期望的显示格式显示，例如，直线显示格式或扇区显示格式。B模式图像或多普勒图像可以单独显示，或者两者在解剖配准中一起显示，其中，彩色多普勒叠加图显示图像中组织和血管中的血流，如图3a-3c中所示。另一显示可能性是显示已被不同地处理的相同解剖结构的并排图像。在比较图像时，此显示格式很有用。

由B模式处理器30和多普勒处理器34产生的图像数据被耦合到3D图像数据存储器36，在此3D图像数据存储器36被存储在根据采集图像值的空间位置可寻址的存储器位置中。多平面重新格式化器44将从身体的体积区域中的共同平面中的点接收到的回波转换为该平面的超声图像，如在美国专利US 6443896(Detmer)中所描述。体积绘制器42将3D数据集的回波信号转换成如从给定参考点所看到的投影的3D图像，如在美国专利US 6530885(Entrekin等人)中所描述。由扫描转换器32，多平面重新格式化器44和体绘制器42产生的3D图像和2D图像被耦合到图像处理器48，以进一步增强、缓冲和临时存储以在图像显示器40上显示。包含文本、参数和其他图形信息(例如患者ID)的图形显示叠加层由图形处理器46生成，并且被耦合到图像处理器以与超声图像一起显示。

在图1的实现方式中，用户接口控制还包括如图2所示的触摸屏控制面板50。触摸屏显示器的中央显示区域具有多个选项卡70，例如2D和彩色，用户可以选择这些选项卡来选择成像模式。在图示中，选择了“彩色”面板。在面板的中央是组织特定预设(TSP)的显示区域60，用户可以针对特定类型的检查选择该特定区域。在该示例中，显示区域60正在显示针对四种不同的产科(OB)检查类型的按钮62-68。通过用诸如鼠标或轨迹球的指示设备触摸或点击按钮中的一个，超声系统被调节为以针对特定检查类型优化的参数进行操作。例如，当用户触摸按钮62以进行一般的OB检查(“OB Gen”)时，将用于OB Gen检查的命令应用到超声系统中的TSP设置控制器52(见图1)。通过控制发射控制器和波束形成器以及相对较高的显示动态范围，所述TSP将使系统以相对较低(例如，16Hz)的显示帧率运行。当打开彩色以显示血液流动时，相对较低的流速范围由颜色值(例如±24cm/sec)表示。多普勒采样率设置为一个相对较低的值，例如，1.7kHz，而多普勒处理器的壁滤波器设置为一个相对较低的截止频率，刚好超过100Hz。在图3a中示出了打开了彩色的示例性OB Gen图像。

当用户触摸按钮64以选择OB胎儿心脏检查时，针对组织的预设值针对该稍有不同和更具体的检查进行了优化。增加帧率以捕获胎儿心脏的快速跳动，例如，20Hz或更高。动态范围略微减小，TSP自动打开彩色，以显示更大范围的血流速度，例如±38cm/sec。多普勒采样率增加到一个较高的值，例如2.7kHz，壁滤波器的截止频率增加到200Hz以上的频率。这些TSP设置优化了对胎儿心脏成像的系统操作。示例性的OB胎儿心脏图像在图3b中示出。

当用户触摸按钮66以选择OB胎儿回波检查时，组织特定的预设值再次被优化，这一次达到了儿科心脏病专家所首选的操作参数。帧率略微降低到16Hz。动态范围维持与OB胎儿心脏模式相同，并且TSP自动打开彩色以显示更大的血流速度范围，例如±54cm/sec。多普勒采样率甚至进一步提高到诸如3.6kHz的采样率，壁滤波器的截止频率降低到约170Hz的频率。这些TSP设置优化了进行胎儿回波检查的系统操作。示例性的OB胎儿回波图像在图3c中示出。

可以通过一组TSP进行优化的其他系统参数包括颜色持久性(颜色像素的衰减率)、颜色写入优先级(将模糊像素显示为灰度还是彩色)、颜色增益、灰度动态范围和灰度映射。

虽然这些TSP设置有时细微的差异可能无法从附图中轻易看出，但三幅图像中心区域的色彩表现在视觉上的差异说明了这三种OB成像TSP的独特性。图2的显示面板中的第四个TSP按钮68用于在OB成像(“OB Pen”)期间进行深度穿透，并且该TSP将增加探头的发射功率并降低帧率以扫描身体内的更深深度。由不同系统TSP实现的操作改变由TSP设置控制器52控制，可以看到它与超声系统的各种处理器和控制器耦合以实现系统操作参数的必要改变。当针对特定的TSP选择触摸屏按钮时，TSP设置控制器从TSP存储器54访问期望的TSP值，然后将预设值应用于适当的超声系统处理器和控制器。

当用户以选定的TSP操作模式进行检查时，他或她不断地致动控制面板38或50上的显示控件，以最好地查看目标解剖结构以进行诊断。例如，用户可以增加或减小显示深度，加宽或缩小图像的视场或调整图像中的焦点。用户可以放大以更紧密地观看诸如胎儿的小解剖结构，或者更改在3D中可视化的解剖结构的观看方向。彩色可以打开或关闭。根据本发明的原理，显示设置或检查工作流程中的这些改变被存储在显示设置存储器56中，并且随着它们的改变而被更新。在典型的超声系统中，更改TSP模式后，显示和工作流程设置会重新初始化为默认值。有时，将其重置为默认值很有用，因为当要进行完全不同的检查时(例如，从心脏检查更改为肝脏检查)。但是有时在显示连续性有益的情况下保留显示和工作流程设置很有用。根据本发明的另一方面，当改变TSP模式时，用户可以决定是保留还是重置这些设置。超声检查的真实示例说明了此选项的实用性。

假设超声医师要对发育中的胎儿进行产科检查。超声医师通过触摸触摸屏按钮62来选择OB Gen TSP，开始进行常规OB检查。随着检查的进行，超声医师会捕获所需的头部、腹部、腿骨和臂骨图像。然后，胎儿在子宫中移动并向上抬起胸部，使得心脏处于进行讯问的最佳位置。超声医师会快速减小深度和扇形宽度，调整焦点区域的位置，打开并放置HD缩放框，然后打开彩色。至此，超声医师意识到他正在使用针对OB Gen模式的TSP，并记得超声系统在使用OB胎儿心脏模式的TSP进行操作时可以更好地可视化心脏中的血流。超声医师因此通过触摸按钮64选择了OB胎儿心脏TSP，但是现在图像设置恢复为默认值：没有颜色，完整的扇区大小，没有HD缩放等等。然后，他必须将显示设置调整为所有先前设置的值，然后才能看到心脏中的最佳颜色，希望婴儿在调整图像和工作流程设置时不会再次移动。

本发明的实施方式提供了一种在维持先前进行的显示和工作流变化(例如区域大小和位置)以及图像布局(例如颜色比较)的同时在不同的TSP模式之间切换的方式。在选择TSP模式按钮时，本发明的系统将维持当前的用户显示和工作流程设置，但是将优化设置应用于触摸屏按钮上指示的TSP模式。在上述示例性场景中，超声医师会调整其图像显示以采集OB Gen图像，然后只需按一下OB胎儿心脏按钮，他即可立即以相同方向显示OB胎儿心脏图像，而无需调整深度HD缩放，甚至打开彩色；这些显示设置将保留。如果他想快速查看OB胎儿心脏和OB胎儿回波之间在颜色优化方面的差异，那么他可以在这些TSP模式之间快速切换，而不必花费时间调整显示控件。

实现此功能的一种方法是在检查开始时向用户展示显示和工作流程设置，以在TSP模式更改期间进行维持或重置。图2的触摸屏控制面板具有“患者”按钮72，在检查开始时用户触摸该按钮以输入关于要检查的患者的信息。根据本发明的另一方面，当用户致动患者按钮72时，向他呈现对系统设置的选择。一种是在更改TSP模式时维护显示和工作流程设置。另一个是在更改TSP模式时将显示和工作流程设置重置为默认值。其他选择可能是维护(或重置)显示和工作流程设置，这些设置可能与新的TSP模式不兼容。例如，当用户切换到OB Gen TSP模式以可视化和测量胎儿的骨骼大小时，通常不会打开彩色，因为在B模式下骨骼的可视化最好。这些后面的选择使用户能够决定是维持还是重置不兼容的设置，例如本示例中的彩色操作。用户可以在初始患者设置期间在系统操作中做出这些选择，这些选择将在检查期间继续进行。当然，用户可以在检查期间手动覆盖这些选择的效果。继续以上示例，用户可以切换到OB Gen模式以测量胎儿骨骼，并看到彩色模式已从先前的TSP模式保持下来。然后，他可以通过激活用户接口上的相应控件来手动将其关闭。

图1的系统图说明了这些设置选项的操作。如果用户在改变TSP模式时选择维持显示和工作流程设置，则当要改变TSP模式时，TSP设置控制器52发出“保存”命令到显示设置存储器56。因此，当前的显示和工作流程设置将被保存，并在新的TSP模式下继续。替代地，如果在改变TSP模式时用户选择重置所有或不兼容的显示和工作流程设置，则当TSP模式被改变时，TSP设置控制器52将向显示设置存储器发出“重置”(或“重置不兼容项”)命令。

图4和图4a示出了本发明的另一实施方式。在该实施方式中，当用户触摸触摸屏上的TSP按钮以改变为新的TSP模式时，弹出框80出现在超声图像屏幕上，如图4所示。弹出框80填充有用户在先前的TSP模式期间调整的所有显示和工作流控制设置，这些设置已在该过程中保存在显示设置存储器56中。如图4a中的弹出框80的放大图所示，所述框在第一列识别中己使用的控件，并在第二列中提供其当前设置。在第三列中，用户被给予的是继续在新的TSP模式(“是”)中的设置还是它在新的模式(“是”)中被复位的选择。在图4a的示例中，用户选择保留除先前TSP模式的控制和工作流程设置中的一个以外的所有设置，并且关闭缩放功能。在用户确信自己保留并删除了新TSP模式所需的设置后，用户单击框80底部的箭头82，系统将完成对新TSP模式的更改，包括所有用户已选择在新模式下继续使用的显示和工作流程设置。

应当注意，适用于本发明的实施方式的超声系统，特别是图1超声系统的部件结构，可以用硬件、软件或其组合来实现。超声系统的各种实施例和/或部件，例如，TSP、设置控制器、或其中的部件和控制器，也可以实现为一个或多个计算机或微处理器的一部分。计算机或处理器可以包括计算设备，输入设备，显示单元和接口，例如用于访问因特网。计算机或处理器可包括微处理器。微处理器可以连接到通信总线，例如，以访问PACS系统或数据网络以导入训练图像。计算机或处理器还可以包括存储器。诸如TSP存储器54和显示设置存储器56的存储器设备可以包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。计算机或处理器还可以包括存储设备，其可以是硬盘驱动器或可移动存储驱动器，例如软盘驱动器、光盘驱动器、固态拇指驱动器等。存储设备还可以是用于将计算机程序或其他指令加载到计算机或处理器中的其他类似装置。

如本文中里所使用的，术语“计算机”或“模块”或“处理器”或“工作站”可以包括任何基于处理器或基于微处理器的系统，包括使用微控制器，精简指令集计算机(RISC)，ASIC，逻辑电路的系统，以及能够执行本文所述功能的任何其他电路或处理器。以上示例仅是示例性的，因此不旨在以任何方式限制这些术语的定义和/或含义。

计算机或处理器执行存储在一个或多个存储元件中的一组指令，以便处理输入数据。存储元件还可以根据期望或需要存储数据或其他信息。存储元件可以是处理机器内的信息源或物理存储元件的形式。

如上所述的超声系统的指令集(包括控制超声图像的采集、处理和显示的那些指令)可以包括指示计算机或处理器作为处理机器执行特定操作的各种命令，例如本发明的各种实施例的方法和过程。该组指令可以采用软件程序的形式。软件可以是各种形式，例如系统软件或应用软件，并且可以体现为有形和非瞬态计算机可读介质。此外，所述软件可以采用单独程序或模块的集合的形式，例如神经网络模型模块，较大程序内的程序模块或程序模块的一部分。该软件还可以包括面向对象编程形式的模块化编程。处理机器对输入数据的处理可以响应于输入的操作者命令，或者响应于先前处理的结果，或者响应于另一个处理机器做出的请求。

此外，以下权利要求的限制不是用功能模块架构的格式写的，并且不打算基于35U.S.C.112第六段来解释，除非并且直到这样的权利要求限制明确地使用短语“用于……的模块”，然后是没有进一步结构的功能声明。

Claims (16)

1.一种超声系统，所述系统包括：

处理器和与所述处理器通信的存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由处理器运行时使所述处理器：

接收波束形成的超声信号；

根据所述波束形成的超声信号来生成B模式和多普勒图像；

经由用户接口接收用户输入，用于控制多个组织特定的预设设置，每个组织特定的预设设置特定于被成像的人的组织，并且用于控制；

调整。

2.一种能够在不同组织特定的操作模式下操作的超声成像系统，包括：

超声探头，其适于采集超声图像信号；

波束形成器，其适于接收超声图像信号并产生相干回波信号；

B模式图像处理器，其被耦合到所述波束形成器，所述B模式图像处理器适于产生B模式超声图像；

多普勒处理器，其被耦合到所述波束形成器，所述多普勒处理器适于产生彩色多普勒图像信号；

用户接口，其对用户输入进行响应，所述用户接口适于控制所述超声成像系统的操作，并且还适于控制所述系统的显示和工作流程设置；

组织特定的预设(TSP)设置控制器，其适于针对操作的不同的TSP模式的设置来优化所述超声成像系统的操作；以及

显示器，其适于显示通过不同TSP设置优化的超声图像，

其中，所述TSP设置控制器被配置为在所述TSP模式改变为不同的TSP模式期间维持所述系统的所述显示和工作流程设置。

3.根据权利要求1所述的超声成像系统，还包括用户控件，所述用户控件适于使用户能够在TSP设置改变时选择保存显示和工作流程设置或者重置显示和工作流程设置，

其中，在所述TSP模式改变期间，所述显示和工作流程设置中的一些或全部不被保留。

4.根据权利要求1所述的超声成像系统，还包括：TSP存储器，其被耦合到所述TSP设置控制器，所述TSP存储器适于存储TSP设置值。

5.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述用户接口还包括触摸屏控制面板。

6.根据权利要求4所述的超声成像系统，其中，所述触摸屏控制面板还包括针对多个TSP模式的触摸按钮。

7.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述用户接口还包括用户控件，所述用户控件适用于使得用户能够在所述TSP模式改变时要么维持要么重置显示设置。

8.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述显示和工作流程设置还包括图像尺寸、深度、焦点和图像缩放中的一项或多项。

9.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述TSP设置还包括针对以下的设置中的一项或多项：流速范围、颜色持久性、颜色写入优先级、色彩增益、发射功率、彩色流、动态范围以及灰度映射。

10.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述多普勒处理器还适于产生彩色流图像像素。

11.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述TSP设置还包括多普勒采样率和壁滤波器截止中的一项或多项。

12.根据权利要求1所述的超声成像系统，还包括显示设置存储器，所述显示设置存储器适于存储由用户设置的显示和工作流程设置。

13.根据权利要求1所述的超声成像系统，还包括显示设置存储器，所述显示设置存储器适于存储由用户设置的显示和工作流程设置，

其中，当所述TSP模式改变为其他TSP模式时，所述显示设置存储器能够由用户控制以重置显示和工作流程设置。

14.根据权利要求12所述的超声成像系统，其中，所述显示设置存储器还能够由用户在诊断检查开始时控制，以确定在所述TSP模式改变为不同TSP模式时是保存还是重置显示和工作流设置。

15.根据权利要求12所述的超声成像系统，其中，在TSP模式改变时，所述显示设置存储器还能够由用户控制并且适于向所述用户呈现对当前的显示和工作流程设置的描述以及在新的TSP模式下继续进行个体设置的选项。

16.根据权利要求12所述的超声诊断成像系统，其中，所述TSP设置控制器还被耦合到所述显示设置存储器。

Images