CN113081030A - 用于基于m模式分析进行辅助超声扫描平面识别的方法和系统 - Google Patents

用于基于m模式分析进行辅助超声扫描平面识别的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于基于M模式分析来辅助识别标准超声扫描平面(210,310)的系统(100)和方法(400)。该方法(400)包括接收和显示(402)解剖结构的超声扫描平面(210,310)。该方法(400)包括在超声扫描平面(210,310)中定位(404)一条或多条M模式线(212,312,314)。该方法(400)包括针对一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者提供M模式迹线(220,320,330)。该方法(400)包括参考标准视图的一个或多个特征迹线图案基于针对一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的M模式迹线(220,320,330)来提供(408)反馈。该方法(400)包括接收和显示(412)响应于反馈而被操纵的解剖结构的更新的超声扫描平面(210,310)。

Description

用于基于M模式分析进行辅助超声扫描平面识别的方法和 系统
技术领域
某些实施方案涉及超声成像。更具体地讲，某些实施方案涉及用于基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面的方法和系统。该系统可以提供对应于定位在接收的超声扫描平面中的一条或多条M模式线的一条或多条M模式迹线。该系统可以参考对应于标准超声扫描平面的特征迹线图案提供关于一条或多条M模式迹线的反馈。
背景技术
超声成像是用于对人体中的器官和软组织进行成像的医学成像技术。超声成像使用实时、非侵入式高频声波来产生二维(2D)、三维(3D)和/或四维(4D)(即实时/连续3D图像)图像。
超声成像是用于诊断各种医学病症的有价值的非侵入式工具。可分析和/或处理所采集的超声数据以使由医疗专业人员评估的解剖结构可视化，以便执行诊断。典型的超声检查是通过在不同平面中采集一系列超声图像来执行的。在一些情况下，经验较少的超声操作者可能难以采集图像视图中的若干图像视图以用于执行诊断。例如，胎儿心脏超声检查可能涉及采集胎儿心脏的各种视图，诸如四腔心(4CH)视图、三血管和气管(3VT)视图、左心室和右心室流出道视图、短轴视图、长轴视图、主动脉弓视图、导管弓视图、上下腔静脉视图和/或任何合适的胎儿心脏视图中的一者或多者。获得一个或多个所需视图的困难可导致未检测到畸形。
通过将此类系统与本申请的其余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的进一步限制和缺点对本领域的技术人员将变得显而易见。
发明内容
本发明提供了一种用于基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面的系统和/或方法，如权利要求书中更完整地阐述。
从以下描述和附图将更全面地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征、以及其例示的实施方案的细节。
附图说明
图1是根据各种实施方案的示例性超声系统的框图，该示例性超声系统可操作为基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面。
图2是根据各种实施方案的具有M模式线的超声扫描平面以及对应的M模式迹线的示例性显示。
图3是根据各种实施方案的具有M模式线的超声扫描平面以及对应的M模式迹线的示例性显示。
图4是示出根据示例性实施方案的示例性步骤的流程图，该示例性步骤可用于基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面。
具体实施方式
某些实施方案可在用于基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面的方法和系统中存在。该系统可以提供对应于定位在接收的超声扫描平面中的一条或多条M模式线的一条或多条M模式迹线。该系统可以参考对应于标准超声扫描平面的特征迹线图案提供关于一条或多条M模式迹线的反馈。各种实施方案具有参考标准超声扫描平面的特征迹线图案基于接收的超声扫描平面的M模式分析来识别标准超声扫描平面的技术效果。
当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及以下对某些实施方案的具体实施方式。就附图示出各种实施方案的功能块的图的范围而言，这些功能块不一定表示硬件电路之间的划分。因此，例如，一个或多个功能块(例如，处理器或存储器)可以在单件硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘等)或多件硬件中来实现。类似地，程序可以是独立程序，可以作为子例程包含在操作系统中，可以是安装的软件包中的功能等。应当理解，各种实施方案不限于附图中所示的布置和工具。还应当理解，可以组合实施方案，或者可以利用其他实施方案，并且可以在不脱离各种实施方案的范围的情况下做出结构的、逻辑的和电气的改变。因此，以下详述不应视为限制性意义，并且本公开的范围由所附权利要求书及其等同物限定。
如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对“示例性实施方案”、“各种实施方案”、“某些实施方案”、“代表性的实施方案”等的引用不旨在被解释为排除存在也结合了叙述的特征的附加实施方案。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施方案可以包括不具有该性质的附加元件。
另外，如本文所用，术语“图像”广义地是指可视图像和表示可视图像的数据两者。然而，许多实施方案生成(或被配置为生成)至少一个可视图像。此外，如本文所用，短语“图像”用于指超声模式，诸如B模式(2D模式)、M模式、三维(3D)模式、CF模式、PW多普勒、CW多普勒、MGD，和/或B模式和/或CF的子模式，诸如剪切波弹性成像(SWEI)、TVI、Angio、B-flow、BMI、BMI_Angio，并且在某些情况下还包括MM、CM、TVD，其中“图像”和/或“平面”包括单个波束或多个波束。另外，如本文所用，3D图像或3D体积包括体积序列(也称为四维(4D)成像)。
此外，如本文所用，术语处理器或处理单元是指可执行各种实施方案需要的所需计算的任何类型的处理单元，诸如单核或多核：CPU、加速处理单元(APU)、图形板、DSP、FPGA、ASIC或它们的组合。
虽然下文所述的示例性实施方案是相对于采集胎儿的超声图像而呈现的，但本公开不限于胎儿超声检查。相反，本公开的各方面适用于用来诊断任何合适病症的任何合适解剖结构的超声检查。
应当指出的是，本文所述的生成或形成图像的各种实施方案可包括用于形成图像的处理，该处理在一些实施方案中包括波束形成，而在其他实施方案中不包括波束形成。例如，可在不进行波束形成的情况下形成图像，诸如通过将解调数据的矩阵乘以系数矩阵，使得乘积是图像，并且其中该过程不形成任何“波束”。另外，可使用可能源自多于一个发射事件的信道组合(例如，合成孔径技术)来执行图像的形成。
在各种实施方案中，例如，在软件、固件、硬件或它们的组合中执行超声处理以形成图像，包括超声波束形成，诸如接收波束形成。具有根据各种实施方案形成的软件波束形成器架构的超声系统的一个具体实施在图1中示出。
图1是根据各种实施方案的示例性超声系统100的框图，该示例性超声系统可操作为基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面。参见图1，示出了超声系统100。超声系统100包括发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、A/D转换器122、RF处理器124、RF/IQ缓冲器126、用户输入设备130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示系统134、档案138和训练引擎160。
发射器102可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为驱动超声探头104。超声探头104可包括压电元件的二维(2D)阵列。超声探头104可包括通常构成相同元件的一组发射换能器元件106和一组接收换能器元件108。在某些实施方案中，超声探头104可操作为采集覆盖解剖结构(诸如胎儿、脊柱、子宫内膜、心脏、血管或任何合适的解剖结构)的至少大部分的超声图像数据。在各种实施方案中，超声探头104可操作为在不物理地移动超声探头的情况下以不同的旋转和/或倾斜角度采集超声扫描平面。在示例性实施方案中，超声探头104可包括可由马达响应于来自信号处理器132的指令以多个取向机械地取向的一维换能器阵列。在另一个实施方案中，探头104包括可操作为电子地传输超声信号并在三维空间中以任何取向采集超声数据的超声元件的2D阵列，称为四维(e4D)矩阵探头。例如，e4D超声探头104可以是GE4Vc-D四维(4D)矩阵心脏探头。在任何转向方向上采集的图像的处理可以部分地或完全地通过探头内部子孔径处理、通过系统侧软件波束形成或通过硬件中的波束形成来执行。
发射波束形成器110可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为控制发射器102，该发射器通过发射子孔径波束形成器114驱动该组发射换能器元件106以将超声发射信号发射到感兴趣区域(例如，人、动物、地下空腔、物理结构等)中。发射的超声信号可从感兴趣对象中的结构(如血细胞或组织)反向散射，以产生回波。回波由接收换能器元件108接收。
超声探头104中的一组接收换能器元件108可操作为将所接收的回波转换为模拟信号，通过接收子孔径波束形成器116进行子孔径波束形成，然后传送到接收器118。接收器118可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为接收来自接收子孔径波束形成器116的信号。可以将模拟信号传送到多个A/D转换器122中的一个或多个。
多个A/D转换器122可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为将来自接收器118的模拟信号转换为对应的数字信号。多个A/D转换器122设置在接收器118与RF处理器124之间。尽管如此，本公开在这方面并不受限制。因此，在一些实施方案中，多个A/D转换器122可被集成在接收器118内。
RF处理器124可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为解调由多个A/D转换器122输出的数字信号。根据一个实施方案，RF处理器124可包括复解调器(未示出)，该复解调器可用于解调数字信号以形成代表对应回波信号的I/Q数据对。然后可将RF或I/Q信号数据传送到RF/IQ缓冲器126。RF/IQ缓冲器126可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为提供由RF处理器124生成的RF或I/Q信号数据的临时存储。
接收波束形成器120可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为执行数字波束形成处理以例如对经由RF/IQ缓冲器126从RF处理器124所接收的延迟信道信号求和并且输出波束求和信号。所得到的处理的信息可以是从接收波束形成器120输出并且传送到信号处理器132的波束求和信号。根据一些实施方案，接收器118、多个A/D转换器122、RF处理器124和波束形成器120可被集成到单个波束形成器中，该单个波束形成器可以是数字的。在各种实施方案中，超声系统100包括多个接收波束形成器120。
用户输入设备130可用于输入患者数据、扫描参数、设置、选择协议和/或模板，定位M模式线，操纵超声体积等。在示例性实施方案中，用户输入设备130可操作为配置、管理和/或控制超声系统100中的一个或多个部件和/或模块的操作。在这方面，用户输入设备130可操作为配置、管理和/或控制发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、RF处理器124、RF/IQ缓冲器126、用户输入设备130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示系统134、档案138和/或训练引擎160的操作。用户输入设备130可包括按钮、旋转编码器、触摸屏、触摸板、轨迹球、运动跟踪、语音识别、鼠标设备、键盘、相机和/或能够接收用户指令的任何其它设备。在某些实施方案中，例如，用户输入设备130中的一者或多者可集成到其它部件诸如显示系统134中。例如，用户输入设备130可包括触摸屏显示器。
在各种实施方案中，用户输入设备130可操作为选择具有定义用于采集或检索的图像视图的相关联协议的检查类型。例如，用户可选择胎儿心脏超声检查或任何合适的检查类型。选择的检查类型可与用于采集或检索的定义图像视图的数量相关联。例如，就胎儿心脏超声检查而言，该检查可与四腔心(4CH)视图、三血管和气管(3VT)视图、左心室和右心室流出道视图、短轴视图(对于心室是低的并且对于流出道是高的)、长轴视图、主动脉弓视图、导管弓视图、上下腔静脉视图和/或任何合适的视图相关联。在示例性实施方案中，用户输入设备130可操作为在接收的超声扫描平面中定位一条或多条M模式线。例如，就涉及采集或检索4CH视图的胎儿心脏超声检查而言，用户输入设备130可用于在用于执行测量的位置和取向处提供一条或多条M模式线，该测量诸如二尖瓣环收缩期位移(MAPSE)测量、三尖瓣环收缩期位移(TAPSE)测量或任何合适的测量。在某些实施方案中，用户输入设备130可操作为将超声图像体积操纵到选择的超声扫描平面。例如，用户输入设备130可包括用于将图像体积旋转、倾斜和/或以其他方式导航到所需扫描平面的各种旋转编码器、按钮、触摸屏等。
信号处理器132可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为处理超声扫描数据(即，求和的IQ信号)以生成用于在显示系统134上呈现的超声图像。信号处理器132可操作为根据所采集的超声扫描数据上的多个可选择超声模态来执行一个或多个处理操作。在示例性实施方案中，信号处理器132可用于执行显示处理和/或控制处理等。随着接收到回波信号，可以在扫描会话期间实时处理采集的超声扫描数据。除此之外或另选地，超声扫描数据可在扫描会话期间暂时存储在RF/IQ缓冲器126中并且在在线操作或离线操作中以不太实时的方式处理。在各种实施方案中，处理的图像数据可呈现在显示系统134处和/或可存储在档案138处。档案138可以是本地档案、图片归档和通信系统(PACS)，或用于存储图像和相关信息的任何合适的设备。
信号处理器132可以是一个或多个中央处理单元、微处理器、微控制器等。例如，信号处理器132可以是集成部件，或者可分布在各个位置。在示例性实施方案中，信号处理器132可包括M模式图像处理器140和图像反馈处理器150。信号处理器132可能够从用户输入设备130和/或档案138接收输入信息、生成可由显示系统134显示的输出并且响应于来自用户输入设备130的输入信息来操纵输出等。例如，包括M模式图像处理器140和图像反馈处理器150的信号处理器132可能够执行在本文根据各种实施方案所讨论的方法和/或指令集中的任一者。
超声系统100可操作为以适于所考虑的成像情况的帧速率连续采集超声扫描数据。典型的帧速率在20-120的范围内，但可更低或更高。所采集的超声扫描数据可以与帧速率相同、或更慢或更快的显示速率显示在显示系统134上。图像缓冲器136被包括以用于存储未被安排立即显示的所采集的超声扫描数据的处理的帧。优选地，图像缓冲器136具有足够的容量来存储至少几分钟的超声扫描数据的帧。超声扫描数据的帧以根据其采集顺序或时间易于从其取回的方式存储。图像缓冲器136可体现为任何已知的数据存储介质。
信号处理器132可包括M模式图像处理器140，该M模式图像处理器包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为定位一条或多条M模式线并针对所定位的M模式线中的每条M模式线提供M模式迹线。例如，M模式图像处理器140可以自动地或响应于经由用户输入设备130接收的指令在接收的超声扫描平面中定位一条或多条M模式线。例如，操作者可采集或检索解剖结构(诸如胎儿心脏或任何合适的解剖结构)的超声图像。在各种实施方案中，M模式图像处理器140可被配置为手动地定位M模式线。例如，操作者可经由用户输入设备130向M模式图像处理器140提供用户指令，以选择M模式线在接收的超声扫描平面上的位置和取向。
除此之外和/或另选地，M模式图像处理器140可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为在接收的超声扫描平面中自动地定位M模式线。例如，M模式图像处理器140可以将M模式线定位在超声扫描平面上的预定义位置和取向处。预定义位置和取向可与测量类型诸如MAPSE测量、TAPSE测量或任何合适的测量对应。又如，M模式图像处理器140可以基于接收的超声扫描平面的自动分析来定位M模式线。例如，M模式图像处理器140可包括人工智能图像分析算法、一个或多个深度神经网络(例如，卷积神经网络)并且/或者可利用被配置为分析所接收的超声扫描平面以识别位置(即，定位和取向)以放置M模式线的任何合适形式的人工智能图像分析技术或机器学习处理功能。例如，M模式图像处理器140可被提供为一个或多个深度神经网络，该一个或多个深度神经网络可由例如输入层、输出层以及输入层与输出层之间的一个或多个隐藏层构成。每个层可由可称为神经元的多个处理节点构成。例如，M模式图像处理器140可包括输入层，该输入层具有用于来自解剖结构的扫描平面的每个像素或一组像素的神经元。输出层可具有对应于多个M模式线位置的神经元。例如，如果执行基于超声的胎儿心脏检查，则一个深度神经网络的输出层可包括用于4CH视图和3VT视图等中的一个或多个M模式线位置的神经元。其他超声规程可利用输出层，该输出层包括用于与任何合适的解剖结构的任何合适的图像视图对应的M模式线位置的神经元。每个层的每个神经元可执行处理功能，并且将处理的超声图像信息传递到下游层的多个神经元中的一个神经元以用于进一步处理。例如，第一层的神经元可学习识别超声图像数据中的结构边缘。第二层的神经元可学习基于来自第一层的检测边缘识别形状。第三层的神经元可学习所识别的形状相对于超声图像数据中的标志的位置。由M模式图像处理器140深度神经网络(例如，卷积神经网络)执行的处理可以高精确度在所接收的超声扫描平面中定位M模式线。由M模式图像处理器140进行的自动M模式线放置可通过最小化用以采集所需扫描平面的探头移动量或用以获得所需扫描平面的体积操纵来促进对所需超声扫描平面的识别。
M模式图像处理器140可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为生成对应于一条或多条M模式线中的每条M模式线的M模式迹线以用于呈现在显示系统134处。例如，M模式图像处理器140可被配置为如果在超声扫描平面中放置一条M模式线，则生成并呈现一条M模式迹线。又如，M模式图像处理器140可被配置为如果在超声扫描平面中放置两条M模式线，则生成并呈现两条M模式迹线。具有M模式线的超声扫描平面以及对应的M模式迹线可提供到图像反馈处理器150并且/或者可存储在档案138和/或任何合适的数据存储介质处。
图2是根据各种实施方案的具有M模式线212的超声扫描平面210以及对应的M模式迹线220的示例性显示器200。参见图2，显示器200可包括超声扫描平面210和M模式迹线220。超声扫描平面210可包括M模式线212。M模式迹线220可包括迹线222。M模式迹线220是随时间推移与超声扫描平面210中的M模式线212对应的M模式图像数据。当前时间由迹线222识别。在各种实施方案中，超声扫描平面210可由超声系统100采集或从档案138或任何合适的数据存储介质检索。超声扫描平面210可以在超声系统100的显示系统134或工作站的显示系统处显示200。超声系统100的信号处理器134(或工作站的处理器)的M模式图像处理器140可以在于显示器200中提供的超声扫描平面210中放置M模式线212。M模式线212可例如响应于用户输入放置在预定义位置和取向处，或者放置在通过超声扫描平面210的自动分析确定的位置和取向处。M模式图像处理器140可被配置为生成与超声扫描平面210中的M模式线212对应的M模式迹线220。M模式迹线220可呈现在显示系统134的显示器200处并且/或者存储在档案134或任何合适的数据存储介质处。
图3是根据各种实施方案的具有M模式线312、314的超声扫描平面310以及对应的M模式迹线320、330的示例性显示器300。参见图3，显示器300可包括超声扫描平面310和M模式迹线320、330。超声扫描平面310可包括M模式线312、314。M模式迹线320、330可各自包括迹线322、332。M模式迹线320、330中的每一者是随时间推移与超声扫描平面310的M模式线312、314中的一者对应的M模式图像数据。每个M模式迹线320、330中的当前时间由迹线322、332识别。在各种实施方案中，超声扫描平面310可由超声系统100采集或从档案138或任何合适的数据存储介质检索。超声扫描平面310可以在超声系统100的显示系统134或工作站的显示系统处显示300。超声系统100的信号处理器134(或工作站的处理器)的M模式图像处理器140可以在于显示器300中提供的超声扫描平面310中放置M模式线312、314。M模式线312、314可例如响应于用户输入放置在预定义位置和取向处，或者放置在通过超声扫描平面310的自动分析确定的位置和取向处。M模式图像处理器140可被配置为生成与超声扫描平面310中的M模式线312、314对应的每个M模式迹线320、330。M模式迹线320、330可呈现在显示系统134的显示器300处并且/或者存储在档案134或任何合适的数据存储介质处。
再次参见图1，信号处理器132可包括图像反馈处理器150，该图像反馈处理器包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为提供关于所呈现的超声扫描平面210、310是否提供标准超声扫描平面视图的反馈。在代表性实施方案中，由图像反馈处理器150提供的反馈可包括覆盖在显示系统134的显示器200、300处的所呈现的M模式迹线220、320、330上或其附近的M模式迹线模板。例如，图像反馈处理器150可以从档案138和/或任何合适的数据存储介质检索对应于M模式线212、312、314在超声扫描平面210、310和所需标准视图中的位置(即，定位和取向)的参考M模式迹线模板(即，特征迹线图案)。例如，图像反馈处理器150可检索M模式线212、312、314在标准4CH视图中的特定位置的参考M模式迹线。操作者可操纵超声探头104以采集2D或3D图像或操纵3D超声体积以获得超声扫描平面210、310，该超声扫描平面具有匹配4CH视图的参考迹线的对应M模式迹线220、320、330。操作者可以理解，当与所呈现的超声扫描平面210、310对应的M模式迹线220、320、330匹配在显示系统134处呈现的参考迹线模板时，已获得4CH视图。
在示例性实施方案中，图像反馈处理器150可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为分析所生成的M模式迹线220、320、330以确定是否提供标准视图。图像反馈处理器150可包括图像检测算法、一个或多个深度神经网络(例如，卷积神经网络)并且/或者可利用被配置为自动地识别在M模式迹线220、320、330中提供的解剖结构的标准视图的任何合适形式的图像检测技术或机器学习处理功能。例如，图像反馈处理器150可由输入层、输出层以及输入层与输出层之间的一个或多个隐藏层构成。每个层可由可称为神经元的多个处理节点构成。例如，输入层可以具有用于来自与所呈现的超声扫描平面210、310中的M模式线212、312、314对应的M模式迹线220、320、330的每个像素或一组像素的神经元。输出层可具有对应于预定义标准视图的每个接近度的神经元。例如，如果对胎儿心脏成像，则输出层可包括用于4CH视图以及与4CH视图或任何合适的胎儿心脏视图的各种接近度的神经元。每个层的每个神经元可执行处理功能，并且将处理的M模式迹线信息传递到下游层的多个神经元中的一个神经元以用于进一步处理。例如，第一层的神经元可学习以识别M模式迹线数据中的结构边缘。第二层的神经元可学习以基于来自第一层的检测边缘识别形状。第三层的神经元可学习所识别的形状相对于M模式迹线数据中的标志的位置。由图像反馈处理器150深度神经网络(例如，卷积神经网络)执行的处理可以高概率度识别解剖结构在M模式迹线数据中的所需标准视图的接近度。
在各种实施方案中，反馈可包括当超声扫描平面210、310基于M模式分析匹配标准视图时，在显示系统134处呈现消息。例如，当所呈现的超声扫描平面210、310对应于基于M模式分析的标准视图时，图像反馈处理器150可以在显示系统134的显示器200、300处提供视图标题(例如，4CH)。又如，当所呈现的M模式迹线220、320、330匹配标准视图的参考迹线时，图像反馈处理器150可以提供其他视觉提示、听觉提示和/或物理提示。其他视觉提示的示例可包括符号(例如，当呈现正确视图时的交通符号上的绿光、当接近正确视图时的黄光、当更远离正确视图时的红光)、实心或闪烁图标(例如，当实现视图时的实心、当接近时的更快的闪光、当远离时的更慢的闪光)、文本或数字消息(例如，指示接近度和/或实现的标准视图)等。听觉提示可包括与标准视图的呈现和/或与标准视图的接近度对应的听觉消息、音调等。物理提示可包括当已获得标准视图时的探头振动等。
在某些实施方案中，反馈可包括用于自动地或手动地旋转和/或倾斜采集平面或操纵3D体积以获得所需标准视图的指令。例如，图像反馈处理器150可被配置为提供用于手动地操纵探头104或3D体积以获得所选择和/或所需标准视图的定向反馈，诸如移动指令、旋转指令和/或倾斜指令。又如，图像反馈处理器150可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为自动地旋转和/或倾斜扫描平面的采集或采集的3D体积的操纵以获得标准视图。图像反馈处理器150可被配置为基于M模式分析提供旋转和/或倾斜，直到获得所需标准视图。例如，响应于获得胎儿心脏的4CH视图的指令，并且超声探头104手动地定位在患者的心尖处或者将3D体积手动地操纵到患者的心尖，图像反馈处理器150可基于M模式分析自动地旋转和/或倾斜扫描平面角度，直到呈现所需视图的扫描平面。在各种实施方案中，图像反馈处理器150可被配置为分析对应于所呈现的超声扫描平面210、310的M模式迹线220、320、330，以确定是否获得了可接受的标准视图。如果已经采集了具有可接受的标准视图的超声扫描平面210、310，则超声扫描平面210、310可以呈现在显示系统134处。如果所采集的扫描平面不提供可接受的标准视图，则图像反馈处理器150可迭代地采集附加扫描平面或操纵3D体积，直到识别到可接受的标准视图。
图像反馈处理器150可操作为经由超声系统100(例如，显示器134、探头104、扬声器等)向用户提供反馈(例如，模板、视觉提示、音频提示、物理提示、自动操纵等)。
再次参见图1，显示系统134可以是能够将视觉信息传送给用户的任何设备。例如，显示系统134可包括液晶显示器、发光二极管显示器、和/或任何合适的一种或多种显示器。显示系统134可包括一个或多个显示屏。例如，超声扫描平面210、310可呈现在显示系统134的第一显示屏处，并且M模式迹线220、320、330和/或参考迹线可呈现在显示系统134的第二显示屏处。显示系统134可操作为显示来自信号处理器132和/或档案138的信息，诸如超声扫描平面210、310，M模式迹线220、320、330，参考迹线模板，反馈和/或任何合适的信息。
档案138可以是与超声系统100集成和/或可通信地耦接(例如，通过网络)到超声系统100的一个或多个计算机可读存储器，诸如图像归档和通信系统(PACS)、服务器、硬盘、软盘、CD、CD-ROM、DVD、紧凑存储装置、闪存存储器、随机存取存储器、只读存储器、电可擦除和可编程只读存储器，和/或任何合适的存储器。档案138可包括例如由信号处理器132访问和/或结合到信号处理器132的数据库、库、信息集或其他存储器。例如，档案138能够暂时或永久地存储数据。档案138可能能够存储医学图像数据、由信号处理器132生成的数据和/或信号处理器132可读取的指令等。在各种实施方案中，档案138存储超声扫描平面210、310，M模式迹线220、320、330，参考迹线模板，反馈，用于生成M模式迹线220、320、330的指令，用于选择参考迹线模板的指令，用于执行M模式分析的指令和/或用于提供反馈的指令等。
训练引擎160可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为训练M模式图像处理器140和/或图像反馈处理器150的深度神经网络的神经元。例如，可训练人造M模式图像处理器140和/或图像反馈处理器150以自动地定位M模式线212、312、314和/或自动地识别与标准视图的接近度。例如，训练引擎160可使用各种结构的分类超声扫描平面和/或M模式迹线的数据库来训练M模式图像处理器140和/或图像反馈处理器150的深度神经网络。例如，M模式图像处理器140和/或图像反馈处理器150可由训练引擎160用特定解剖结构的图像来训练，以相对于特定结构的特征来训练M模式图像处理器140和/或图像反馈处理器150，这些特征诸如结构边缘的外观、基于边缘的结构形状的外观、形状相对于图像数据中的标志的位置等。在示例性实施方案中，结构可包括胎儿心脏和/或任何合适的器官、骨、神经、血管、组织等。结构信息可包括关于胎儿心脏、器官、骨、神经、血管、组织等的边缘、形状和位置的信息。在各种实施方案中，训练图像的数据库可存储在档案138或任何合适的数据存储介质中。在某些实施方案中，训练引擎160和/或训练图像数据库可以是经由有线或无线连接通信地耦接到超声系统100的外部系统。
超声系统100的部件可在软件、硬件、固件等中实现。超声系统100的各种部件可以通信地连接。超声系统100的部件可单独实现和/或以各种形式集成。例如，显示系统134和用户输入设备130可集成为触摸屏显示器。
图4是示出根据示例性实施方案的示例性步骤402–414的流程图400，该示例性步骤可用于基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面。参见图4，示出了包括示例性步骤402至414的流程图400。某些实施方案可省略一个或多个步骤，和/或以与所列顺序不同的顺序执行步骤，和/或组合下文讨论的某些步骤。例如，在某些实施方案中可能不执行一些步骤。又如，某些步骤可能以与下面所列时间顺序不同的时间顺序执行，包括同时执行。
在步骤402处，超声系统100或工作站的信号处理器132可接收解剖结构(诸如胎儿心脏或任何合适的解剖结构)的超声扫描平面210、310。例如，超声操作者可操纵超声系统100的超声探头104以获得超声扫描平面210、310。又如，操作者可以操纵3D体积以获得超声扫描平面210、310。超声扫描平面210、310可由信号处理器132在显示系统134处呈现。
在步骤404处，在接收的超声扫描平面210、310中定位一条或多条M模式线212、312、314。例如，信号处理器132的M模式图像处理器140可在步骤602处接收的超声扫描平面210、310中定位一条或多条M模式线212、312、314。M模式图像处理器140可以基于选择的标准视图(例如，4CH视图)和/或测量类型(例如，MAPSE、TAPSE等)，和/或自动地基于接收的超声扫描平面210、310的自动分析，响应于经由用户输入设备130接收的指令，将一条或多条M模式线212、312、314定位在预定义位置处。
在步骤406处，信号处理器132可提供对应于定位在超声扫描平面210、310中的一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330。例如，M模式图像处理器140可以针对在步骤404处定位在超声扫描平面210、310中的每条M模式线212、312、314生成M模式迹线220、320、330。M模式迹线220、320、330可由M模式图像处理器140在显示系统134处呈现。
在步骤408处，超声系统100或工作站的信号处理器132可以参考特征迹线图案提供关于一条或多条M模式迹线220、320、330的反馈。例如，信号处理器132的图像反馈处理器150可在显示系统134处呈现与所需标准视图对应的一个或多个参考迹线模板，以用于与在步骤406处提供的一条或多条M模式迹线220、320、330进行比较。又如，图像反馈处理器150可通过应用图像检测技术或机器学习处理功能来分析在步骤406处提供的一个或多个M模式迹线220、320、330，该图像检测技术或机器学习处理功能被配置为自动地识别在M模式迹线220、320、330中提供的解剖结构的标准视图。图像反馈处理器150可以提供指示已获得标准视图和/或与所需标准视图的接近度的视觉提示、音频提示和/或物理提示。又如，图像反馈处理器150可以提供用于自动地或手动地操纵探头104或超声体积以实现所需标准视图的指令反馈。
在步骤410处，关于是否已获得所需标准视图进行确定。例如，操作者可以手动地确定超声扫描平面210、310与参考迹线模板中提供的特征迹线图案匹配。又如，在步骤408处由图像反馈处理器150提供的反馈可以确定在步骤406处生成的M模式迹线与标准超声扫描平面视图对应。如果在步骤408处提供的反馈指示超声扫描平面210、310具有所需或选择的标准视图，则过程400在步骤414处结束。如果在步骤408处提供的反馈指示超声扫描平面210、310不是所需或选择的标准视图，则过程400前进至步骤412。
在步骤412处，如果在步骤408处提供的反馈指示超声扫描平面210、310不是所需或选择的标准视图，则信号处理器132可以接收响应于反馈而操纵的更新的超声扫描平面210、310。例如，超声操作者可以操纵超声系统100的超声探头104，以获得具有基本上匹配参考M模式迹线中的特征图案的对应M模式迹线220、320、330的超声扫描平面210、310。又如，操作者可操纵3D体积以获得具有基本上匹配参考M模式迹线中的特征图案的对应M模式迹线220、320、330的超声扫描平面210、310。又如，操作者可基于由图像反馈处理器150提供的指令反馈或接近度反馈来手动地操纵探头104或3D体积。又如，图像反馈处理器150可以提供由系统100应用的指令，以自动地获得更新的扫描平面210、310。更新的超声扫描平面210、310可由信号处理器132在显示系统134处呈现。然后，该过程可返回到步骤406并重复步骤406至412，直到获得所需和/或选择的标准视图。
在步骤414处，过程400结束。
本公开的各方面提供了用于基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面的方法400和系统100。根据各种实施方案，方法400可包括由至少一个处理器132接收和显示402解剖结构的超声扫描平面210、310。方法400可包括由至少一个处理器132、140在超声扫描平面210、310中定位404一条或多条M模式线212、312、314。方法400可包括由至少一个处理器132、140针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者提供(406)M模式迹线220、320、330。方法400可包括由至少一个处理器132、150参考标准视图的一个或多个特征迹线图案基于针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330来提供408反馈。方法400可包括由至少一个处理器132接收和显示412响应于反馈而操纵的解剖结构的更新的超声扫描平面210、310。
在示例性实施方案中，提供408反馈可包括选择和显示具有标准视图的一个或多个特征迹线图案的一个或多个参考M模式迹线模板。在代表性实施方案中，提供408反馈可包括由至少一个处理器132、150分析针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330，并且由至少一个处理器132、150提供指示是否已获得标准视图的视觉提示、音频提示和/或物理提示。在某些实施方案中，提供408反馈可包括由至少一个处理器132、150分析针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330，并且由至少一个处理器132、150提供定向反馈以手动地操纵三维(3D)体积或超声探头以获得标准视图。在各种实施方案中，提供反馈408可包括由至少一个处理器132、150分析针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330，并且由至少一个处理器132、150提供定向反馈以自动地操纵三维(3D)体积或超声采集以获得标准视图。在示例性实施方案中，在超声扫描平面210、310中定位404一条或多条M模式线212、312、314可包括由至少一个处理器132、140分析解剖结构的超声扫描平面210、310，并且由至少一个处理器132、140基于分析自动地定位一条或多条M模式线212、312、314。在代表性实施方案中，在超声扫描平面210、310中定位404一条或多条M模式线212、312、314可包括由至少一个处理器132、140将一条或多条M模式线212、312、314中的每一者定位在超声扫描平面210、310中的预定义位置和取向处。在某些实施方案中，超声扫描平面210、310是采集的B模式图像或检索的三维(3D)体积中的选择的平面中的一者。
各种实施方案提供了用于基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面的系统100。系统可包括至少一个处理器132、140、150和显示系统134。至少一个处理器132可被配置为接收解剖结构的超声扫描平面210、310。至少一个处理器132、140可被配置为在超声扫描平面210、310中定位一条或多条M模式线212、312、314。至少一个处理器132、140可被配置为针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者提供M模式迹线220、320、330。至少一个处理器132、150可被配置为参考标准视图的一个或多个特征迹线图案基于针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330来提供反馈。至少一个处理器132、150可被配置为接收响应于反馈而操纵的解剖结构的更新的超声扫描平面210、310。显示系统134可被配置为呈现超声扫描平面210、310，一条或多条M模式线212、312、314，针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330，以及更新的超声扫描平面210、310。
在代表性实施方案中，至少一个处理器132、150可被配置为通过选择和显示具有标准视图的一个或多个特征迹线图案的一个或多个参考M模式迹线模板来提供反馈。在示例性实施方案中，至少一个处理器132、150可被配置为通过以下方式来提供反馈：分析针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330，并且提供指示是否已获得标准视图的视觉提示、音频提示和/或物理提示。在代表性实施方案中，至少一个处理器132、150可被配置为通过以下方式来提供反馈：分析针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330，并且提供定向反馈以手动地操纵三维(3D)体积或超声探头104以获得标准视图。在各种实施方案中，至少一个处理器132、150可被配置为通过以下方式来提供反馈：分析针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330，并且提供定向反馈以自动地操纵三维(3D)体积或超声采集以获得标准视图。在某些实施方案中，至少一个处理器132、140可被配置为通过以下任一方式来在超声扫描平面210、310中定位一条或多条M模式线212、312、314：分析解剖结构的超声扫描平面210、310并且基于分析自动地定位一条或多条M模式线212、312、314，或者将一条或多条M模式线212、312、314中的每一者定位在超声扫描平面210、310中的预定义位置和取向处。在示例性实施方案中，超声扫描平面210、310是采集的B模式图像或检索的三维(3D)体积中的选择的平面中的一者。
某些实施方案提供一种非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质上存储有计算机程序，该计算机程序具有至少一个代码段。该至少一个代码段可由机器执行以使该机器执行步骤400。步骤400可包括接收和显示402解剖结构的超声扫描平面210、310。步骤400可包括在超声扫描平面210、310中定位404一条或多条M模式线212、312、314。步骤400可包括针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者提供(406)M模式迹线220、320、330。步骤400可包括参考标准视图的一个或多个特征迹线图案基于针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330来提供408反馈。步骤400可包括接收和显示412响应于反馈而操纵的解剖结构的更新的超声扫描平面210、310。
在各种实施方案中，提供408反馈可包括选择和显示具有标准视图的一个或多个特征迹线图案的一个或多个参考M模式迹线模板。在示例性实施方案中，提供408反馈可包括：分析针对一条或多条M模式线212、312、314中的每一者的M模式迹线220、320、330，并且执行以下操作中的一者：提供指示是否已获得标准视图的视觉提示、音频提示和/或物理提示；提供定向反馈以手动地操纵三维(3D)体积或超声探头104以获得标准视图；或者提供定向反馈以自动地操纵三维(3D)体积或超声采集以获得标准视图。在代表性实施方案中，在超声扫描平面210、310中定位404一条或多条M模式线212、312、314可包括以下操作中的一者：分析解剖结构的超声扫描平面210、310，并且基于分析自动地定位一条或多条M模式线212、312、314；或者将一条或多条M模式线212、312、314中的每一者定位在超声扫描平面210、310中的预定义位置和取向处。在某些实施方案中，超声扫描平面210、310可以是采集的B模式图像或检索的三维(3D)体积中的选择的平面中的一者。
如本文所用，术语“电路”是指物理电子部件(即，硬件)以及可配置硬件、由硬件执行和/或以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。例如，如本文所用，当执行一条或多条第一代码时，特定处理器和存储器可包括第一“电路”，并且在执行一条或多条第二代码时，特定处理器和存储器可包括第二“电路”。如本文所用，“和/或”表示列表中的由“和/或”连结的项中的任一个或多个项。例如，“x和/或y”表示三元素集{(x),(y),(x,y)}中的任何元素。作为另一个示例，“x、y和/或z”表示七元素集{(x),(y),(z),(x,y),(x,z),(y,z),(x,y,z)}中的任何元素。如本文所用，术语“示例性”表示用作非限制性示例、实例或例证。如本文所用，术语“例如”引出一个或多个非限制性示例、实例或例证的列表。如本文所用，电路“用于”或“被配置为”每当该电路包括执行功能的必需硬件和代码(如果需要的话)时就执行该功能，不管是否通过某些用户可配置的设置禁用或不启用该功能的执行。
其他实施方案可提供计算机可读设备和/或非暂态计算机可读介质，和/或机器可读设备和/或非暂态机器可读介质，该计算机可读设备和/或非暂态计算机可读介质和/或该机器可读设备和/或非暂态机器可读介质上存储有机器代码和/或具有可由机器和/或计算机执行的至少一个代码段的计算机程序，从而使机器和/或计算机执行如本文所述的用于基于M模式分析辅助识别标准超声扫描平面的步骤。
因此，本公开可在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。本公开可能以集中方式在至少一个计算机系统中实现，或以分布式方式实现，其中不同的元件分布在若干互连的计算机系统上。适于执行本文所述的方法的任何种类的计算机系统或其他装置都是合适的。
各种实施方案也可嵌入计算机程序产品中，该计算机程序产品包括能够实现本文所述的方法的所有特征，并且当加载到计算机系统中时能够执行这些方法。本文中的计算机程序是指以任何语言、代码或符号表示的一组指令的任何表达，这些指令旨在使具有信息处理能力的系统直接执行特定功能或在以下两项或其中一项之后执行特定功能：a)转换为另一种语言、代码或符号；b)以不同的物质形式进行复制。
虽然已经参考某些实施方案来描述了本公开，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并可以替换等同物。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应于本公开的教导。因此，本公开不旨在限于所公开的特定实施方案，而是本公开将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (15)

1.一种方法(400)，包括：
由至少一个处理器(132)接收和显示(402)解剖结构的超声扫描平面(210,310)；
由所述至少一个处理器(132,140)在所述超声扫描平面(210,310)中定位(404)一条或多条M模式线(212,312,314)；
由所述至少一个处理器(132,140)为所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者提供(406)M模式迹线(220,320,330)；
由所述至少一个处理器(132,150)参考标准视图的一个或多个特征迹线图案基于所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的所述M模式迹线(220,320,330)来提供(408)反馈；以及
由所述至少一个处理器(132)接收和显示(412)响应于所述反馈而操纵的所述解剖结构的更新的超声扫描平面(210,310)。
2.根据权利要求1所述的方法(400)，其中所述提供(408)所述反馈包括选择和显示具有所述标准视图的所述一个或多个特征迹线图案的一个或多个参考M模式迹线模板。
3.根据权利要求1所述的方法(400)，其中所述提供(408)所述反馈包括：
由所述至少一个处理器(132,150)分析所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的所述M模式迹线(220,320,330)，以及
由所述至少一个处理器(132,150)提供指示是否已获得所述标准视图的视觉提示、音频提示和/或物理提示。
4.根据权利要求1所述的方法(400)，其中所述提供(408)所述反馈包括：
由所述至少一个处理器(132,150)分析所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的所述M模式迹线(220,320,330)，以及
由所述至少一个处理器(132,150)提供定向反馈以手动地操纵三维(3D)体积或超声探头以获得所述标准视图。
5.根据权利要求1所述的方法(400)，其中所述提供(408)所述反馈包括：
由所述至少一个处理器(132,150)分析所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的所述M模式迹线(220,320,330)，以及
由所述至少一个处理器(132,150)提供定向反馈以自动地操纵三维(3D)体积或超声采集以获得所述标准视图。
6.根据权利要求1所述的方法(400)，其中所述在所述超声扫描平面(210,310)中定位(404)所述一条或多条M模式线(212,312,314)包括：
由所述至少一个处理器(132,140)分析所述解剖结构的所述超声扫描平面(210,310)，以及
由所述至少一个处理器(132,140)基于所述分析自动地定位所述一条或多条M模式线(212,312,314)。
7.根据权利要求1所述的方法(400)，其中所述在所述超声扫描平面(210,310)中定位(404)所述一条或多条M模式线(212,312,314)包括由所述至少一个处理器(132,140)将所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者定位在所述超声扫描平面(210,310)中的预定义位置和取向处。
8.根据权利要求1所述的方法(400)，其中所述超声扫描平面(210,310)是采集的B模式图像或检索的三维(3D)体积中的选择的平面中的一者。
9.一种系统(100)，包括：
至少一个处理器(132,140,150)，所述至少一个处理器被配置为：
接收解剖结构的超声扫描平面(210,310)；
在所述超声扫描平面(210,310)中定位一条或多条M模式线(212,312,314)；
为所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者提供M模式迹线(220,320,330)；
参考标准视图的一个或多个特征迹线图案基于针对所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的所述M模式迹线(220,320,330)来提供反馈；以及
接收响应于所述反馈而操纵的所述解剖结构的更新的超声扫描平面(210,310)；和
显示系统(134)，所述显示系统被配置为呈现所述超声扫描平面(210,310)、所述一条或多条M模式线(212,312,314)、所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的所述M模式迹线(220,320,330)、以及所述更新的超声扫描平面(210,310)。
10.根据权利要求9所述的系统(100)，其中所述至少一个处理器(132,150)被配置为通过选择和显示具有所述标准视图的所述一个或多个特征迹线图案的一个或多个参考M模式迹线模板来提供所述反馈。
11.根据权利要求9所述的系统(100)，其中所述至少一个处理器(132,150)被配置为通过以下方式来提供所述反馈：
分析所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的所述M模式迹线(220,320,330)，以及
提供指示是否已获得所述标准视图的视觉提示、音频提示和/或物理提示。
12.根据权利要求9所述的系统(100)，其中所述至少一个处理器(132,150)被配置为通过以下方式来提供所述反馈：
分析所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的所述M模式迹线(220,320,330)，以及
提供定向反馈以手动地操纵三维(3D)体积或超声探头(104)以获得所述标准视图。
13.根据权利要求9所述的系统(100)，其中所述至少一个处理器(132,150)被配置为通过以下方式来提供所述反馈：
分析所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者的所述M模式迹线(220,320,330)，以及
提供定向反馈以自动地操纵三维(3D)体积或超声采集以获得所述标准视图。
14.根据权利要求9所述的系统(100)，其中所述至少一个处理器(132,140)被配置为通过以下任一方式来在所述超声扫描平面(210,310)中定位所述一条或多条M模式线(212,312,314)：
分析所述解剖结构的所述超声扫描平面(210,310)，以及
基于所述分析自动地定位所述一条或多条M模式线(212,312,314)；或者
将所述一条或多条M模式线(212,312,314)中的每一者定位在所述超声扫描平面(210,310)中的预定义位置和取向处。
15.根据权利要求9所述的系统(100)，其中所述超声扫描平面(210,310)是采集的B模式图像或检索的三维(3D)体积中的选择的平面中的一者。
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