CN111712732A - 针对医学多普勒超声评价的工作流程辅助 - Google Patents

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Abstract

提供了在诸如对象的身体血管的多普勒超声评价的医学成像流程期间向操作者提供工作流程辅助的系统、设备和方法。诸如陀螺仪(128)的传感器可以集成在外部超声探头(102)中。工作流程辅助可以被提供为定位所述超声探头(102)以进行血管内的流体的准确的流动测量，诸如通过将彩色流信息与陀螺仪角耦合。工作流程辅助还可以辅助用户识别超声的垂直取向以在进行多普勒测量中用作参考。系统还可以被用于创建血管图。

Description

针对医学多普勒超声评价的工作流程辅助
技术领域
本公开总体上涉及在医学成像流程期间并且尤其是在对象的身体血管的多普勒超声评价期间向操作者提供工作流程辅助。典型的成像流程包括：在横向视图中对血管结构进行成像；在纵视图中将超声探头与血管手动对准；角度校正；并且显示潜在高速度区域的速度和手动采样。工作流程辅助由本公开提供以简化这些步骤并且通过在医学成像流程期间结合其他成像参数测量、显示和使用超声探头的角度来提供。
背景技术
心血管疾病(CVD)自过去十年已经急剧上升。2008年记录的死亡人数是1730万(全球死亡的大约30％)并且被估计为到2030年到达2330万。心脏病和中风形成归因于CVD的总损失的主要贡献者，其分别具有730万和620万死亡。世界的发展中和欠发达国家承担总CVD负担的更大的部分(几乎80％)。2010-11年印度全国人口普查记录归因于包括总死亡的29.8％的循环系统疾病的令人震惊的30万死亡。
中风是在冠心病之后的世界范围的第二大凶手。缺血性中风的大约50％由不稳定的颈动脉斑块引起。斑块是使管腔空间收缩并且使血管变硬的血管(狭窄)的内壁上的胆固醇或血细胞的沉积。动脉中的收缩引起不规则和增加的血液速度。此外，颈动脉中的有限流动能够导致神经学干扰。
由测量颈动脉内膜中层厚度(CIMT)和斑块的B模式超声波检查确定的颈动脉的无创成像日益用作用于评估一般和高风险人群中的临床前和临床动脉粥样硬化的代理标记。除了解剖结构变厚之外，血流是狭窄程度的指示器。例如，收缩期峰值速度(PSV)>125cm/s是指示>50％狭窄的一个这样的标准准则。
包括一个或多个超声换能器的超声设备可以定位为邻近于患者的身体并且取向为朝向血管。换能器可以发射超声能量并且接收从血管反射的超声回波。超声回波可以被用于测量血管中的组织层的厚度以及确定血管内的血流速率。超声流程通常由有经验的超声科医师执行。然而，在一些情形下，由于成本和地理考虑，非专家操作者可以被召唤来执行多普勒超声流程，以及其他类型的流程，诸如筛选流程。专家和非专家操作者两者能够在超声流程中产生常规误差。例如，操作者可能未准确地放置多普勒超声设备，其能够导致计算医学数据中的误差。
例如，颈动脉超声评价有时由初学者或无经验的超声医师处理。颈动脉评价可以针对初学者并且甚至针对专家是复杂的，因为用户必须首先识别颈动脉并且然后移动超声换能器以最好地查看并且测量颈动脉内膜中层厚度和斑块。导致低效检查的更具体问题包括不正确的多普勒角和识别高PSV的位置中的问题。
发明内容
提供了用于执行超声成像的系统、设备和方法。所述超声成像系统可以包括具有超声换能器阵列和处理器的超声探头。所述处理器可以被配置为：接收来自所述超声换能器的成像数据；确定所述超声探头的角位置；并且将成像数据发送到处理系统。本公开的方面在多普勒检查期间向专家和非专家超声操作者两者提供工作流程辅助。例如，工作流程辅助可以辅助用户进行准确测量而不改变从横向到纵向取向的探头的取向。这可以为非专家简化流程。本公开还可以包括利用集成在外部超声探头中的传感器，诸如陀螺仪。利用涉及将彩色血流信息与陀螺仪角的耦合的简化工作流程，所述超声探头可以被定位以进行准确的PSV测量。可以准确地识别当流动过渡(正速度到负幅度或反之亦然)发生时的垂直取向。将此用作参考，所述超声探头可以以适合于进行多普勒测量的角定位(例如，多普勒角<60度)。系统还可以被用于创建血管图。
本公开的实施例可以提供一种超声成像系统，其可以包括：成像探头，其被配置为被定位在对象的身体上，所述成像探头包括：超声换能器阵列，其被配置为获得与通过所述对象的所述身体内的血管的血流相关联的成像数据；处理器，其与所述超声换能器阵列通信，所述处理器被配置为：在所述成像探头被设置在相对于所述对象的所述血管的多个角位置处时接收来自所述超声换能器阵列的所述成像数据；基于接收到的成像数据来确定何时所述成像探头相对于所述血管被垂直定位；并且此后向与所述处理器通信的第一显示设备输出所述成像探头相对于所述血管的角位置的视觉表示。
在一些实施例中，所述角位置的所述视觉表示包括所述角位置的数值。所述成像探头可以包括壳体，并且所述第一显示设备可以耦合到所述壳体。所述第一显示设备可以包括屏幕或指示灯中的至少一项。所述角位置的视觉表示可以指示何时所述成像探头被设置在相对于所述血管的选定的角位置处。选定的角位置可以大于或等于与垂直线的30度。
在一些实施例中，处理系统可以与所述成像探头间隔开并且与所述成像探头通信，所述处理系统被配置为：接收来自所述成像探头的所述处理器的所述成像数据；并且生成所述成像数据的图形表示。所述系统可以包括第二显示设备，其与所述处理系统通信并且被配置为输出所述成像数据的图形表示。所述成像数据可以是多普勒超声数据。所述成像探头可以包括陀螺仪。
在一些实施例中，所述处理器被配置为基于来自所述陀螺仪的位置数据来确定所述成像探头的角位置。所述处理器可以被配置为当所述成像探头被移动邻近所述身体时接收沿着所述血管的长度的成像数据，其中，所述处理器被配置为基于所述成像数据来生成表示所述血管的长度的血管图。所述处理器可以被配置为确定所述成像探头相对于所述血管图的位置。
还提供了一种超声成像的方法，其可以包括：在被定位在对象的身体上的成像探头被设置在相对于所述对象的血管的多个角位置处时，利用被耦合到所述成像探头的超声换能器阵列来接收与通过所述对象的所述血管的血流相关联的成像数据；利用所述成像探头内的处理器基于接收到的成像数据来确定何时所述成像探头相对于所述血管被垂直定位；利用所述成像探头向第一显示设备发送所述成像数据；并且在所述第一显示设备上显示所述成像探头相对于所述血管的角位置的视觉表示。
在一些实施例中，所述成像数据是多普勒超声数据。所述方法可以包括：在所述成像探头上的第二显示设备上显示所述成像探头的角位置的指示。所述方法可以包括利用所述第二显示设备指示何时所述成像探头被定位在与相对于所述血管的垂直线的30度角处。所述方法还可以包括：当所述成像探头被移动邻近于所述身体时，接收沿着所述血管的长度的成像数据；并且基于所述成像数据来生成表示所述血管的长度的血管图。所述方法可以包括确定所述成像探头相对于血管图的位置。在一些实施例中，所述血管图包括血管壁的位置。
本公开的额外方面、特征和优点将从以下详细描述变得显而易见。
附图说明
将参考附图描述本公开的说明性实施例，其中：
图1是根据本公开的方面的超声成像系统的图解示意图。
图2A是根据本公开的方面的血管的示范性截面视图。
图2B是根据本公开的方面的血管的示范性截面视图。
图3是根据本公开的方面的关于血管的超声成像设备的示范性图示。
图4是根据本公开的方面的血管的超声图像的示范性图示。
图5是根据本公开的方面的关于血管的超声成像设备的示范性图示。
图6是根据本公开的方面的超声成像设备和血管的示范性图示。
图7是根据本公开的方面的超声成像的方法的流程图。
图8是根据本公开的方面的超声成像的另一方法的流程图。
具体实施方式
出于促进对本公开的原理的理解的目的，现在将对附图中所图示的实施例进行参考并且特定语言将被用于描述相同内容。然而，应理解，未预期本公开的范围的限制。所描述的设备、系统和方法的任何变型和另外的修改和本公开的原理的任何另外的应用被完全预期并且被包括在本公开内，如本公开涉及的领域的技术人员将通常想到的。具体而言，应完全预期，关于一个实施例所描述的特征、部件和/或步骤可以与关于本公开的其他实施例所描述的特征、部件和/或步骤组合。出于简洁的缘故，然而，将未分离地描述这些组合的许多迭代。
图1是根据本公开的方面的成像系统100的图解示意图。超声成像系统100可以包括成像设备102、处理系统106、以及显示器108。超声成像系统100可以是适合于用在可视化对象或患者的管腔或脉管系统中的任何类型的成像系统。在一些实施例中，超声成像系统100是多普勒超声成像系统。在一些情况下，系统100可以包括额外元件和/或可以在没有图1中所图示的元件中的一个或多个的情况下实施。
在一些实施例中，成像设备102被定尺寸和整形以放置在对象的解剖结构上或附近从而执行超声成像流程。成像设备102可以直接放置在对象的身体上和/或邻近对象的身体。例如，成像设备102可以在获得成像数据时与对象的身体直接接触。在一些实施例中，设备102包括一个或多个成像元件，其可以直接放置在对象的身体上或附近。在其他实施例中，成像设备的壳体直接与对象的身体接触放置，使得成像元件邻近对象的身体。对象可以是人类患者或者动物。成像设备102可以是便携式的并且可以适合于在医学设置中由用户使用。例如，成像设备102可以是多普勒超声成像探头。
成像设备102可以包括壳体110、存储器120、处理器122、换能器阵列124、显示器126、以及陀螺仪128。壳体110可以围绕并且保护成像设备102的各种部件。在一些实施例中，壳体110是便携式的并且可以定尺寸和整形以用于由操作者手持抓握。壳体110可以适合于灭菌过程。壳体110可以包括用于固定各种部件的内部结构。例如，换能器阵列可以放置在壳体110的远端部分上的隔室中。存储器120和处理器122可以设置在壳体110的单独隔室内。
设备102的处理器122可以被配置为将信号发送到其他元件设备102以及外部设备，诸如处理系统106和显示器108。处理器122可以是专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、另一硬件设备、固件设备、或其任何组合，其被配置为执行本文参考处理器122所描述的操作，如图1中所示的。
处理器122可以连接到存储器120。在一些实施例中，存储器120是随机存取存储器(RAM)。在其他实施例中，存储器120是高速缓冲存储器(例如，处理器122的高速缓冲存储器)、磁阻RAM(MRAM)、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、固态存储器设备、硬盘驱动器、其他形式的易失性和非易失性存储器、或不同类型的存储器的组合。在一些实施例中，存储器120可以包括非瞬态计算机可读介质。存储器120可以存储指令。指令可以包括这样的指令：其当由处理器执行时使处理器执行本文参考结合本公开的实施例的处理器122所描述的操作。
换能器阵列124可以包括多个换能器元件。这些元件可以放置在一维或二维阵列中。在一些实施例中，阵列124的换能器元件被配置为发射超声信号并且接收对应于发射的超声信号的超声回波信号。超声回波信号可以由处理器122处理、存储在存储器120中、并且发送到处理系统106以用于进一步处理。
设备102可以包括陀螺仪128。在一些实施例中，陀螺仪128可以被用于确定设备102相对于患者的身体的取向。例如，陀螺仪128可以被用于确定设备102对着患者的身体被放置的角度。处理器122可以接收来自陀螺仪的数据，其可以最终被用于确定设备102相对于血管或管腔被放置的角度。陀螺仪128可以是微芯片封装的陀螺仪，诸如微机电系统(MEMS)陀螺仪。在一些实施例中，陀螺仪128包括加速度计。陀螺仪128可以被配置用于三个、四个、五个、六个、或其他数目的自由度。
设备102可以被配置为出于成像目的辅助操作者实现正确的多普勒角。由医学成像设备测量的样本体积(SV)的不正确的放置(位置和取向)能够导致错误的PSV测量结果。<60度的多普勒角可以改进成像，因为该位置可以提供更接近于血管中的真实血液速度的数据。在临床实践中，超声科医师可以将成像设备的多普勒角校正参数设定为60度并且将探头手动取向，使得角度校正光标平行于血管壁。这样的工作步骤涉及技能并且有时是针对专家的常规步骤。对于非专家操作者而言，这样的步骤是具挑战性的。为了辅助非专家，成像以及多普勒速度测量可以在换能器的相同取向上(横向)执行，其可以在系统提供指示适当的多普勒角中的辅助的情况下完成。因此，本公开的成像设备102可以包括告诉操作者何时设备102以正确多普勒角取向的指示器。该指示器可以是包括有设备102的显示器126。
在一些实施例中，显示器126包括可以被用于指示设备102的角取向的指示器，诸如屏幕或灯。例如，显示器126可以包括可以被配置为以数值格式显示角测量结果的屏幕。角测量结果可以对应于陀螺仪108的测量结果。在其他实施例中，显示器126包括指示灯，其可以被配置为指示何时设备102被保持在相对于患者的身体和/或血管的特定角度处。例如，当设备102被保持在垂直于血管和/或在相对于血管的30度角处时，指示灯可以显示绿色。在一些实施例中，相对于血管的30度角对应于相对于血管内的流动的方向的60度角。指示灯可以被配置为根据设备102的角取向来显示不同颜色。例如，该灯可以当设备102被保持垂直于血管时显示黄色，当设备102被保持在与相对于血管的法线的0度到30度之间时显示红色，并且当设备102被保持在与相对于血管的法线的30度与60度之间时显示绿色。在其他实施例中，当设备被保持在与相对于血管的法线超过60度时，该灯可以是绿色。显示器126可以包括其他指示器方法(诸如声音、振动、闪烁图案等)，并且还可以使用其他颜色和测量结果。
显示器102可以经由连接线缆132连接到处理系统106。连接线缆132可以经由设备102的近端部分上的连接器130连接到设备102。连接线缆132可以是任何类型的有线连接，诸如USB或以太网线缆。在其他实施例中，设备102经由无线连接被连接到处理系统106和/或显示器108。在这种情况下，设备102可以包括一个或多个无线传输设备，诸如天线。一个或多个天线可以设置在设备102的近端部分处。
在一些实施例中，处理系统106包括与设备102的处理器122分离的处理器。图像处理可以单独由设备102内的处理器122、由处理系统106中的处理器、或由这些处理器的任何组合完成。此外，处理器可以被配置为处理患者的解剖结构的血管图。例如，超声科医师可以沿着颈动脉树执行横向2D扫掠并且取得他或她怀疑具有高PSV值的图像切片的多普勒彩色屏幕截图。在该横向配置中，获得针对整个血管截面的彩色流数据。在没有任何辅助的情况下，专家超声科医师可以回到纵向取向中的那些位置以执行详细谱多普勒测量。对于非专家而言，在没有任何辅助的情况下回到那些高PSV位置可以是具挑战性的。即使一个成功回到位置，切换取向以进行测量也是具挑战性的。因此，系统100可以被配置为提示操作者利用设备102执行血管的扫掠。当设备102接收并且处理超声成像数据时，处理器122可以被用于将血管ID(包括位置、取向、以及标志信息)分配给特定图像。这可以允许操作者返回感兴趣区域以执行进一步分析或处理。
应理解，系统100和/或设备102可以被配置为获得任何适合的超声成像数据。在一些实施例中，设备102可以包括任何适合的成像模态的成像部件，诸如光学成像、光学相干断层摄影(OCT)等。在一些实施例中，设备102可以包括任何适合的成像部件，包括压力传感器、流量传感器、温度传感器、光纤、反射器、反射镜、棱镜、消融元件、射频(RF)电极、导体、和/或其组合。通常，设备102可以包括获得与血管或管腔相关联的超声数据的换能器阵列124。设备102可以被定尺寸和整形(和/或配置)用于插入到患者的血管或管腔中。
系统100可以部署在具有控制室的医学实验室中。处理系统106可以位于控制室中。任选地，处理系统106可以位于任何其他地方，诸如在导管插管实验室自己中。导管插管实验室可以包括无菌场，而其相关联的控制室可以或可以不取决于要执行的流程和/或医疗保健设施而是无菌的。导管插管实验室和控制室可以被用于执行任何数量的医学成像流程，诸如多普勒超声成像、血管造影、荧光透视、计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、血管内超声(IVUS)、虚拟组织学(VH)、前视IVUS(FL-IVUS)、血管内光声(IVPA)成像、血流储备分数(FFR)确定、冠状动脉血流储备(CFR)确定、光学相干断层摄影(OCT)、心脏内超声心动图(ICE)、前瞻性ICE(FLICE)、血管内成像、经食道超声(TEE)、和其他医学成像模态、或其组合。在一些实施例中，设备102可以从远程位置(诸如控制室)控制，使得操作者不需要紧密接近于患者。
显示设备102和显示器108可以直接或间接通信耦合到处理系统106。这些元件可以经由诸如标准铜链接或光纤链接的有线连接和/或经由使用IEEE 802.11Wi-Fi标准、超宽带(UWB)标准、无线火线(FireWire)、无线USB、或另一高速度无线网络标准的无线连接通信耦合到处理系统106。处理系统106可以通信耦合到一个或多个数据网络，例如，基于TCP/IP的局域网(LAN)。在其他实施例中，可以利用不同的协议，诸如同步光纤网络(SONET)。在这些情况下，处理系统106可以通信耦合到广域网(WAN)。处理系统106可以利用网络连接来访问各种资源。例如，处理系统106可以经由网络连接与医学数字成像和通信(DICOM)系统、影像归档和通信系统(PACS)、和/或医院信息系统通信。
成像系统100可以被用于提供身体血管或管腔(诸如颈动脉)的无创成像。该成像可以包括B模式超声成像和彩色流图。系统100可以被用于测量患者的血管内的颈动脉内膜中层厚度(CIMT)和斑块水平，其可以被用作用于评估患者中的医学状况(诸如动脉粥样硬化)的代理标记。系统100还可以被用于测量患者的血管内的血流，其可以是狭窄的指示器。特别地，由系统100测量的多普勒参数可以被用于量化颈动脉狭窄。这些多普勒参数可以是以下中的任何：收缩期峰值速度(PSV)、舒张末期速度(EDV)、颈内动脉(ICA)、颈外动脉(ECA)比率、其任何组合，其可以被用于成像系统100中的颈动脉狭窄的量化。例如，PSV>125cm/s的多普勒参数可以指示>50％狭窄。
颈动脉的综合评价通常由有经验的超声科医师执行。然而，存在颈动脉评价可以由非专家用户执行的情形。这些情形包括可能导致质量医疗保健、急救护理、和/或可以在初级护理医师的办公室执行的常规评价的可用性中的困难的筛选程序、成本和地理考虑。甚至在这些情形外部，甚至专家用户可以在可能损害成像流程的准确度的探头放置和取向中产生常规误差。医学成像系统的专家和非专家操作者将从本公开的方法和系统100获益。例如，使用陀螺仪(和/或其他位置传感器)并且指示何时设备被保持在正确多普勒角处时，系统100可以解决归因于由经改进的工作流程系统造成的不正确的多普勒角的不准确的多普勒速度。
通常，如图3和5中进一步所示，成像设备102可以被配置为发射超声能量以便创建患者的身体内的血管或管腔和/或周围解剖结构的图像。由设备102的换能器阵列124发射的超声波可以通过产生于组织结构(诸如血管壁的各个层)、红血球、以及其他感兴趣特征的不连续性来反射。来自反射波的回波由成像设备102接收并且传递到处理系统106。处理系统106处理接收到的超声回波以基于与超声回波相关联的声阻抗来产生血管或管腔和/或患者的解剖结构的其他部分的图像。图像可以是血管的二维截面图像或者三维图像。成像设备102和/或处理系统106可以包括与可商购的超声成像元件中找到的特征相似或者相同的特征，诸如各自可从Koninklijke Philips N.V购得的L12-4U Lumify探头和系统、EPIQ、Affiniti、和/或CX50超声系统。
成像设备102可以定位在患者的身体外部。在一些实施例中，设备102与血管或管腔附近的患者的身体邻近和/或接触定位。成像设备102的操作者可以将成像设备的远端部分接触到患者的身体，使得解剖结构以弹性的方式压缩。超声图像中所示的解剖结构的视图取决于成像设备102的位置和取向。为了获得血管或管腔的成像数据，成像设备102可以适当地由临床医师手动和/或由操作者自动定位，使得换能器阵列124发射超声波并且接收来自血管或管腔的适当的部分的超声回波。
由成像设备102获得的成像数据可以包括血管的样本体积(SV)内的速度数据和/或管腔数据。在该方面，血管包括解剖结构，诸如定义血管或管腔的血管壁，以及血管或管腔内的流体。血管或管腔内的流体可以相对于成像设备102移动。由成像设备102获得的管腔数据可以表示相对固定的解剖结构，包括血管壁。处理系统106可以被配置为生成对应于接收到的超声回波的各种声阻抗的解剖结构的B模式(亮度模式)成像。管腔数据可以被用于评价与血管或管腔相关联的直径、截面面积、体积、和/或其他几何数据。由成像设备102获得的速度数据可以表示血管或管腔内的流体流的幅度和/或方向。在该方面，速度数据可以指示流体流的局部化幅度/方向(例如，针对血管或管腔的图像中的每个像素)。存在用于确定速度数据的各种技术，包括多普勒流和向量流。在多普勒流成像中，与由换能器阵列124获得的超声能量相关联的频移被计算并且被用于确定流体流的速度和方向。多普勒流成像可以取决于换能器阵列124相对于流体流的角度并且限于一维流动信息。向量流成像从由换能器阵列124获得的超声数据导出三维流动信息，使得提供流体流的角独立可视化。
管腔数据和速度数据可以被组合用于在显示器108上显示。在图4的范例中，多普勒流动数据可以被图示为指示流体流的不同幅度和方向的不同颜色，如在图或图例414中所提供的。向量流数据可以诸如利用箭头310(如图3和5中所示)或422(如图4中所示)符号图示为具有各种幅度和方向。多普勒流和/或向量流数据可以引用为叠加在图示血管或管腔的几何结构的血管或管腔的B模式图像上的速度图。
通常，设备102可以被用于可视化患者的任何适合的解剖结构和/或体腔。处理系统106输出图像数据，使得血管或管腔的图像(诸如血管或管腔的截面图像)被显示在显示器108上。血管或管腔可以表示自然和人造两者的流体填充或周围结构。在一些实施例中，血管或管腔是血管，诸如颈动脉。除了自然结构之外，设备102可以用于检查人造结构，诸如但不限于心脏瓣膜、支架、分流器、过滤器和其他设备。
图2A示出了患者的解剖结构202的部分的截面视图200。解剖结构202的部分可以包括血管210和周围组织220。血管210可以是血管，如患者的脉管系统的动脉或静脉，包括心脏脉管系统、周围脉管系统、神经脉管系统、肾脉管系统、和/或身体内部的任何其他适合的管腔。例如，IVUS设备102可以被用于检查任何数量的解剖位置和组织类型，包括但不限于包括以下的器官：肝、心脏、肾、胆囊、胰腺、肺；导管；肠；神经系统结构，包括脑、硬膜囊、脊髓和周围神经；泌尿道；以及血液内的瓣膜、室或心脏的其他部分、和/或身体的其他系统。在一些实施例中，血管210是颈动脉。超声成像系统100可以被配置为对血管210的部分进行成像。例如，设备102可以被用于收集对应于血管210的横向平面212的成像数据。收集关于横向平面212的数据可以允许系统100对血管210的外边界214进行成像，其可以包括颈动脉内膜中层和其他组织层。在一些实施例中，系统100可以使用横向平面212的图像来确定设备102何时定位为垂直于血管。该垂直位置然后可以被用于确定定位成像设备102以校正准确的成像数据的适当的角度。
图2B示出了患者的解剖结构202的部分的截面视图200。在一些实施例中，系统100可以是可以被用于接收对应于血管210的纵向平面222的成像数据。接收关于横向平面212的数据可以允许系统100对沿着血管210的长度的外边界224进行成像。在一些实施例中，成像数据沿着纵向平面收集来映射血管。例如，设备102可以沿着血管的部分传递以确定其外边界和物理特征。位置数据和其他测量结果可以在该映射流程期间取得以辅助操作者识别和再访问感兴趣区域。例如，血管的不同区域可以在映射流程期间被分配唯一血管ID。成像数据可以与血管ID相关以辅助操作者使成像数据概念化。
图3是成像设备102相对于血管210的示范性图示300。成像设备102可以邻近患者的身体放置。在一些实施例中，成像设备102直接对着患者的组织220放置，诸如在外部四肢上。例如，成像设备102可以对着患者的颈部放置以对颈动脉进行成像。成像设备102可以跨组织220的表面(例如，沿着血管210的长度)平移。成像设备102可以将超声信号发射到患者的组织220、血管边界221、和血管210中。在一些实施例中，成像设备102可以以相对于组织220和/或血管210的不同角度来取向。例如，成像设备102可以沿着线312垂直于血管210定位。成像设备102然后可以“摆动”或倾斜到具有相对于线312的各个角度β1和β2以及之间的各个角度的取向102A、102B。超声信号可以以相对于线312的各个角度α1和α2以及之间的各个角度发射。超声信号可以在由外部边界302、304定义的锥形中发射。在一些实施例中，成像设备102可以以适合于进行多普勒测量的角度定位。例如，<60度的多普勒角可以提供血管210中的血流速度的准确的测量结果。血液速度的方向可以由图3中的箭头310示出。在一些实施例中，成像设备102可以指示其相对于血管210定位的角度。特别地，成像设备102上的显示器126可以指示何时102垂直于血管210定位或者何时角度β1或β2在与垂直线的60度以及其他角测量结果处定位。
图4是可以由系统100产生的血管410的超声图像400的示范性图示。在一些实施例中，成像设备102接收多普勒成像数据，其可以由处理系统106处理以产生血管410和周围组织402的图像400。图像400示出了成像锥形406，其示出了通过以相对于血管410的不同角度扫掠成像设备102成像的血管410的一部分。在血管410内的血流的速度可以使用图例414上所示的颜色可视化。在一些实施例中，速度测量结果可以由系统100用于确定何时设备102垂直于血管410定位。例如，由设备102接收到的多普勒数据通过从红色到蓝色的颜色改变示出沿着线412的流动方向的改变。该颜色改变可以指示在一侧(404)朝向探头流动并且在另一侧(405)远离探头流动。改变的位置可以指示在何处设备102垂直于血管定位。该技术可以甚至当血管不平行于身体的外部表面时使用，如图5中所示。设备102的垂直位置可以被用于确定对设备102进行取向以接收血管的准确图像的可接受的多普勒角。
图5是关于不平行于组织220的外部表面的血管210的成像设备102的示范性图示。在图5的范例中，血管210以相对于组织220的外部表面的角θ来取向。设备102可以放置在组织220上。设备102可以被用于对血管210和周围组织进行成像。在这种情况下，设备102可以通过找到血管210内的血液的速度的方向的改变而垂直于血管210来定位，如上文参考图4所讨论的。一旦垂直取向被确定(即，沿着线312)，操作者可以以与垂直线的角δ1和δ2摆动设备102。在一些实施例中，角δ1和δ2可以基于多普勒参数由操作者选择。例如，角δ1可以相对于垂直线312测量60度并且角δ2可以相对于垂直线312测量-60度。当设备102摆动时，超声信号可以沿着从γ1到γ2的角由设备发射。这可以允许系统准确地对血管201进行成像，而不管其在身体中的取向，其可以辅助操作者获得血管的更准确的多普勒图像。
图6示出了沿着血管620移动的成像设备102的示范性视图600。在一些实施例中，操作者可以使用超声成像系统100来执行颈动脉的扫掠以收集血管620的多普勒图像。这些图像可以被用于利用高收缩期峰值流速(PSV)确定感兴趣区域，诸如位置612。图像可以被用于确定针对血管620截面的部分的B模式和彩色血流数据。有经验的操作者可能能够返回感兴趣区域以收集另外的数据，但是无经验的操作者可能不能够第二次找到这些位置。因此，超声成像系统100可以被用于在可以与图像相关的成像操作期间收集位置信息。这可以辅助操作者在血管的初始扫掠之后返回感兴趣区域。
在一个实施例中，系统100可以将唯一血管ID分配给由设备102收集的每组成像数据。血管ID可以是数字、字母、符号、或这些的任何组合。血管ID可以基于血管620内的一个或多个标志，诸如分支或凹口。血管ID可以识别血管620的特定分支或其他子部分。例如，当设备102跨血管620移动并且接收针对位置612的图像时，系统可以将血管ID分配给位置612。血管ID可以添加到在位置612处收集的超声数据，使得血管ID可以被用于稍后确定位置612。在一些实施例中，针对位置612的血管ID包括距分叉614的距离(以mm为单位)并且识别分支616。血管ID可以连同成像数据一起显示在显示器108上。
图7是超声成像的方法700的流程图。在一些实施例中，方法700的步骤可以由如图1中所示的超声成像系统100和相关联的部件执行。应理解，方法700的步骤可以以与图7中所示的不同的顺序执行，额外步骤可以在步骤之前、期间和之后提供，和/或在其他实施例中，可以替换或者消除所描述的步骤中的一些。
在步骤702处，方法700可以包括将探头定位在对应于血管的外部位置处。在一些实施例中，探头是超声成像设备，诸如成像设备102。血管可以是任何体腔，包括静脉和动脉。在一些实施例中，血管是颈动脉。探头可以定位为对着患者的身体，诸如在患者的颈部上。在一些实施例中，系统100可以接收并且存储探头的初始或“零”位置。零位置可以被用于映射血管。零位置可以通过将位置输入到探头中记录。例如，探头可以包括可以当探头被定位在零位置时按压的按钮、开关、或其他输入设备。在一些实施例中，该输入设备是位于探头的手柄上的按钮。这可以使得探头自动存储探头的零位置。
在步骤704处，方法700可以包括激活探头。探头可以被用于将超声信号发射到患者的解剖结构中。探头可以接收对应于发射信号的超声回波信号，其可以被用于对血管的区域进行成像。在一些实施例中，探头在激活之后沿着血管移动或者扫掠。
在步骤706处，方法700可以包括在血管的扫掠期间接收传感器数据。传感器数据可以由探头内的换能器接收，诸如如图1中所示的换能器阵列124。传感器数据可以包括多普勒成像数据，诸如B模式和彩色流数据。传感器数据可以包括个体图像切片和血管边界数据。在一些实施例中，探头被用于执行血管的纵向扫掠。
在步骤708处，方法700可以包括识别感兴趣区域。感兴趣区域可以位于沿着血管的任何点处。感兴趣区域可以基于多普勒成像数据来识别。例如，感兴趣区域可以利用高PSV值识别。感兴趣区域还可以基于血管中的标志来识别。例如，操作者能够希望查看血管系统的特定分支。操作者可能希望返回感兴趣区域以稍后实行进一步的诊断流程。
在步骤710处，方法700可以包括将血管ID分配给感兴趣区域。在一些实施例中，血管ID被分配给沿着血管由系统收集的每幅图像。血管ID可以与接收到的图像一起显示，使得操作者可以识别图像相对于血管的位置。在其他实施例中，仅某些感兴趣区域被分配血管ID。例如，操作者可以找到血管的部分中的高PSV值并且可能希望标记区域以用于进一步的诊断流程。血管ID可以包括多普勒数据，包括PSV测量结果和彩色流数据，以及沿着血管的坐标。血管ID可以与成像数据相关。血管ID可以被编译到患者的脉管系统的血管图中。例如，操作者可以沿着颈动脉的长度收集成像数据。每幅个体图像被分配血管ID，其一起形成患者的颈动脉的编码血管图。操作者然后可以返回然后可以使用图像和对应的血管ID返回到颈动脉的特定区域以用于进一步成像或处理。血管可以使用探头内的处理器、利用外部处理系统、或这些处理器的组合来生成。
在步骤712处，方法700可以包括将血管ID存储在存储器中。在一些实施例中，血管ID与图像数据一起被存储在存储器设备中，诸如如图1中所示的存储器120。血管ID可以独立搜索以允许操作者识别与血管ID相关联的图像。
在步骤714处，方法700可以任选地包括在所识别的感兴趣区域处执行诊断流程。在这种情况下，操作者可以使用血管ID和/或相关信息来返回到血管中的感兴趣区域。例如，操作者可以返回到感兴趣区域以实行另一多普勒成像流程、另一类型的成像流程，或处置感兴趣区域。感兴趣区域还可以在诊断流程(诸如超声成像流程)中由操作者再访问。
图8是超声成像的方法800的流程图。在一些实施例中，方法800的步骤可以由如图1中所示的超声成像系统100和相关联的部件执行。应理解，方法800的步骤可以以与图8中所示的不同的顺序执行，额外步骤可以在步骤之前、期间和之后提供，和/或在其他实施例中，可以替换或者消除所描述的步骤中的一些。
在步骤802处，方法800可以包括将探头定位在对应于血管的外部位置处。在一些实施例中，探头是超声成像设备，诸如成像设备102。血管可以是任何体腔，包括静脉和动脉。在一些实施例中，血管是颈动脉。探头可以定位为对着患者的身体，诸如在患者的颈部上。
在步骤804处，方法800可以包括激活探头。探头可以被用于将超声信号发射到患者的解剖结构中。探头可以接收对应于所发射的信号的超声回波信号，其可以被用于对血管的区域进行成像。在一些实施例中，探头在激活之后沿着血管移动或者扫掠。
在步骤806处，方法800可以包括确定何时探头垂直于血管定位。在一些实施例中，该确定通过收集在血管中(例如，在血管的横向视图中)的血流速度的多普勒成像数据来做出。特别地，探头可以被用于确定朝向探头的血流与远离探头的血流之间的过渡线。该线可以表示在何处探头垂直于血管，诸如如图4中所示的线412。在一些实施例中，探头上的指示器可以警报操作者探头垂直于血管。例如，多普勒成像数据可以由系统100自动收集和分析，使得系统100确定垂直于血管的线。当探头被放置在该线上时，探头上的指示器(诸如屏幕或指示灯)可以被激活以通知操作者探头垂直于血管。
在步骤808处，方法800可以包括改变探头的入射角。在一些实施例中，探头来回摆动以对血管内的锥形区域进行成像。以不同的角度对探头进行取向可以帮助收集更准确的成像结果。例如，利用相对于血管的<60度的多普勒角的超声发射可以提供示出血管中的准确的血液速度的成像结果。在一些实施例中，探头相对于在步骤806中确定的垂直取向来回摆动60度。在其他实施例中，探头在任一方向上以45、50、75、80、或85度以及其他值摆动。
在步骤810处，方法800可以包括显示探头角的指示。在一些实施例中，探头包括显示器，诸如屏幕或指示灯。该显示器可以被用于指示探头相对于患者的血管和/或解剖结构的角度。例如，探头可以包括可以被用于确定探头的角取向的陀螺仪或者其他类型的位置传感器。位置传感器数据可以由处理系统接收，其可以确定针对探头的可接受的多普勒角以收集准确的成像数据，诸如PSV测量结果。该角度可以在探头上显示或以其他方式指示。例如，探头可以以数值格式或者作为探头上的指示灯显示角度。特别地，探头上的指示灯可以当探头垂直于血管、以与垂直于血管的30度角或大于30度角、或相对于流动方向的<60度角取向时闪烁绿色。可以使用其他类型的指示器，诸如彩色灯、图形显示器、振动设备、或其他指示器。在一些实施例中，探头角的显示被示出在外部显示器上，诸如如图8中所示的显示器108。探头角的指示可以辅助操作者迅速地收集准确的多普勒超声图像。
在步骤812处，方法可以包括使用探头角的指示来实现探头的正确的多普勒角。如上文所讨论的，60度的多普勒角可以被选择以示出血管中的准确的血液速度测量结果。还可以选择其他测量结果，诸如65、75、80、85、或90度。
在步骤814处，方法可以包括利用传感器记录探头的角扫掠。在一些实施例中，传感器是如图1中所示的换能器阵列124。传感器的角扫掠可以被用于对血管内的锥形区域进行成像，如图3-5中所示。该成像数据可以从探头发送到外部处理系统以由用户查看。
在步骤816处，方法800可以包括测量血管的流参数。在一些实施例中，在角扫掠期间由探头收集的成像数据被处理以产生示出流参数的血管的图像。流参数可以被示出为如图4中所示的B模式图像或者彩色流图。流参数可以以其他图形格式(例如，通过阴影或彩色线或区域)以及文本(例如，在文本框中)显示。流参数还可以包括用于进一步的诊断流程或处置的推荐。方法700和800的步骤可以被用于在超声成像流程期间引导操作者以产生准确的成像结果。特别地，方法700和800可以允许无经验和有经验的操作者同样迅速地确定感兴趣区域，跟踪沿着血管的感兴趣区域的位置，并且执行准确的多普勒成像流程。
本领域的技术人员将认识到，可以以各种方式修改上文所描述的装置、系统和方法。因此，本领域的普通技术人员将意识到，由本公开涵盖的实施例不限于上文所描述的特定示范性实施例。在该方面，尽管已经示出并且描述了说明性实施例，但是在前述公开中预期各种各样的修改、改变和替代。应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以对前述内容做出这样的变型。因此，随附的权利要求宽广地并且以与本公开一致的方式理解是适当的。

Claims (20)

1.一种超声成像系统，包括：
成像探头，其被配置为被定位在对象的身体上，所述成像探头包括：
超声换能器阵列，其被配置为获得与通过所述对象的所述身体内的血管的血流相关联的成像数据；
处理器，其与所述超声换能器阵列通信，所述处理器被配置为：
在所述成像探头被设置在相对于所述对象的所述血管的多个角位置处时接收来自所述超声换能器阵列的所述成像数据；
基于接收到的成像数据来确定何时所述成像探头相对于所述血管被垂直定位；并且
此后向与所述处理器通信的第一显示设备输出所述成像探头相对于所述血管的角位置的视觉表示。
2.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述角位置的所述视觉表示包括所述角位置的数值。
3.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述成像探头包括壳体，并且其中，所述第一显示设备被耦合到所述壳体。
4.根据权利要求3所述的超声成像系统，其中，所述第一显示设备包括以下中的至少一项：屏幕或指示灯。
5.根据权利要求3所述的超声成像系统，其中，所述角位置的所述视觉表示指示何时所述成像探头被设置在相对于所述血管的选定的角位置处。
6.根据权利要求5所述的超声成像系统，其中，所述选定的角位置大于或等于与垂直线的30度。
7.根据权利要求1所述的超声成像系统，还包括处理系统，所述处理系统与所述成像探头间隔开并且与所述成像探头通信，所述处理系统被配置为：
接收来自所述成像探头的所述处理器的所述成像数据；并且
生成所述成像数据的图形表示。
8.根据权利要求7所述的超声系统，还包括：
第二显示设备，其与所述处理系统通信并且被配置为输出所述成像数据的所述图形表示。
9.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述成像数据是多普勒超声数据。
10.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述成像探头还包括陀螺仪。
11.根据权利要求10所述的超声成像系统，其中，所述处理器被配置为基于来自所述陀螺仪的位置数据来确定所述成像探头的所述角位置。
12.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述处理器还被配置为当所述成像探头被移动为邻近于所述身体时，接收沿着所述血管的长度的所述成像数据，其中，所述处理器被配置为基于所述成像数据来生成表示所述血管的所述长度的血管图。
13.根据权利要求12所述的超声成像系统，其中，所述处理器被配置为确定所述成像探头相对于所述血管图的位置。
14.一种超声成像的方法，包括：
在被定位在对象的身体上的成像探头被设置在相对于所述对象的血管的多个角位置处时，利用被耦合到所述成像探头的超声换能器阵列来接收与通过所述对象的所述血管的血流相关联的成像数据；
利用所述成像探头内的处理器基于接收到的成像数据来确定何时所述成像探头相对于所述血管被垂直定位；
利用所述成像探头向第一显示设备发送所述成像数据；并且
在所述第一显示设备上显示所述成像探头相对于所述血管的角位置的视觉表示。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述成像数据是多普勒超声数据。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述成像探头上的第二显示设备上显示对所述成像探头的所述角位置的指示。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括利用所述第二显示设备来指示何时所述成像探头被定位在与相对于所述血管的垂直线的30度角处。
18.根据权利要求14所述的方法，还包括：
当所述成像探头被移动为邻近于所述身体时接收沿着所述血管的长度的成像数据；并且
基于所述成像数据来生成表示所述血管的所述长度的血管图。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括确定所述成像探头相对于所述血管图的位置。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述血管图包括血管壁的位置。
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