CN113876352A - 用于生成体积绘制图像的超声成像系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声成像系统和方法，该超声成像系统和方法包括采集体积多普勒数据，识别体积多普勒数据的具有湍流特性的第一子集，识别体积多普勒数据的具有非湍流特性的第二子集，以及至少部分地基于体积多普勒数据生成体积绘制图像。生成体积绘制图像包括基于第一子集以第一颜色绘制湍流体积，基于第二子集以不同于第一颜色的两种或更多种颜色绘制非湍流体积。生成体积绘制图像包括以比非湍流体积的中心区更高的不透明度绘制非湍流体积的外周边。该超声成像系统和方法包括显示体积绘制图像。
Description
技术领域
本公开整体涉及用于基于体积多普勒数据生成体积绘制图像的方法和超声成像系统。
背景技术
体积绘制图像对于表示三维(3D)医疗成像数据集非常有用。体积绘制图像是3D医疗成像数据集的二维(2D)表示。目前存在许多用于生成体积绘制图像的不同技术。一种此类技术，光线投射，包括通过3D医疗成像数据集投影多条光线。将3D医疗成像数据集中的每个样品映射至颜色和不透明度。数据沿着每条光线累积。根据一种常用技术，将沿着每条光线累积的数据显示为体积绘制图像中的像素。
超声成像系统用于采集体积多普勒数据。体积多普勒数据通常用于观察和分析湍流体积，诸如与来自患者心脏的射流相关联的那些。遗憾的是，当生成体积绘制图像时，非湍流体积常常使体积绘制图像中的湍流体积模糊或部分模糊。这对于需要理解关于湍流体积的特性的临床情况而言是有问题的。
因此，出于这些原因和其他原因，需要用于生成包括体积多普勒数据的体积绘制图像的改进的系统和方法。
发明内容
本文解决了上述缺陷、缺点和问题，这将通过阅读和理解以下说明书来理解。
在一个实施方案中，一种超声成像方法包括用超声探头采集体积多普勒数据，识别体积多普勒数据的具有湍流特性的第一子集，以及识别体积多普勒数据的具有非湍流特性的第二子集。该方法包括至少部分地基于体积多普勒数据生成体积绘制图像。生成体积绘制图像包括基于体积多普勒数据的第一子集以第一颜色绘制湍流体积，基于体积多普勒数据的第二子集以不同于第一颜色的两种或更多种颜色绘制非湍流体积，其中非湍流体积的外周边以比非湍流体积的中心区更高的不透明度绘制，使得相比于中心区以与外周边相同的不透明度绘制的情况，湍流体积在定位在非湍流体积后方时更易看见。该方法包括在显示设备上显示体积绘制图像。
在另一个实施方案中，一种超声成像系统包括显示设备、超声探头、用户界面，并且处理器与显示设备和用户界面进行电子通信。处理器被配置为控制超声探头以采集体积多普勒数据，识别体积多普勒数据的表现出湍流特性的第一子集，以及识别体积多普勒数据的表现出非湍流特性的第二子集。处理器被配置为至少部分地基于体积多普勒数据通过以下方式生成体积绘制图像：基于体积多普勒数据的第一子集以第一颜色绘制湍流体积；基于体积多普勒数据的第二子集以不同于第一颜色的两种或更多种颜色绘制非湍流体积，其中非湍流体积的外周边以比非湍流体积的中心区更高的不透明度绘制，使得相比于中心区以与外周边相同的不透明度绘制的情况，湍流体积在定位在非湍流体积后方时更易看见。处理器被配置为在显示设备上显示体积绘制图像。
通过附图及其具体实施方式，本发明的各种其他特征、目的和优点对于本领域的技术人员将是显而易见的。
附图说明
本专利或专利申请文件包含至少一个彩色绘制的附图。带有彩色附图的本专利或专利申请公布的副本将在提出请求并支付必要费用后由专利局提供。
图1是根据一个实施方案的超声成像系统的示意图；
图2是根据一个实施方案的可用于生成体积绘制图像的几何形状的示意图；
图3是根据现有技术的体积绘制图像；
图4是根据一个实施方案的方法的流程图；
图5是根据一个实施方案的体积绘制图像；
图6是根据一个实施方案的湍流体积的体积绘制图像；
图7是根据一个实施方案的非湍流体积的体积绘制图像；并且
图8是非湍流体积的剖视图。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过图示的方式示出了可实践的具体实施方案。足够详细地描述了这些实施方案以使得本领域技术人员能够实践实施方案，并且应当理解，可以利用其他实施方案，并且可以在不脱离实施方案的范围的情况下进行逻辑、机械、电气和其他改变。因此，以下具体实施方式不应视为限制本发明的范围。
图1是根据一个实施方案的超声成像系统100的示意图。超声成像系统100包括发射波束形成器101和发射器102，该发射波束形成器和发射器驱动探头106内的元件104将脉冲超声信号发射到体内(未示出)。根据各种实施方案，探头106可为任何类型的探头，包括线性探头、弯曲阵列探头、1.25D阵列探头、1.5D阵列探头、1.75D阵列探头或2D阵列探头。根据其他实施方案，探头106也可为机械探头，诸如机械4D探头或混合探头。探头106可用于采集4D超声数据，该超声数据包含关于体积随时间推移如何改变的信息。每个体积可包括多个2D图像或切片。仍参见图1，脉冲超声信号从体内结构如血细胞或肌肉组织反向散射，以产生返回到元件104的回波。回波被元件104转换成电信号或超声数据，并且电信号被接收器108接收。表示所接收的回波的电信号穿过输出超声数据的接收波束形成器110。根据一些实施方案，探头106可包含电子电路来执行发射波束形成和/或接收波束形成的全部或部分。例如，发射波束形成器101、发射器102、接收器108和接收波束形成器110的全部或部分可位于探头106内。在本公开中，术语“扫描”或“扫描中”可也用于指通过传输和接收超声信号的过程来采集数据。本公开中，术语“数据”和“超声数据”可用于指用超声成像系统采集的一个或多个数据集。用户界面115可用于控制超声成像系统100的操作。用户界面115可用于控制患者数据的输入，或用于选择各种模式、操作和参数等。用户界面115可包括一个或多个用户输入设备，诸如键盘、硬键、触控板、触摸屏、轨迹球、旋转控件、滑块、软键或任何其他用户输入设备。用户界面与处理器116进行电子通信。
超声成像系统100还包括处理器116，该处理器用以控制发射波束形成器101、发射器102、接收器108和接收波束形成器110。接收波束形成器110可以是根据各种实施方案的常规硬件波束形成器或软件波束形成器。如果接收波束形成器110是软件波束形成器，则其可包括以下部件中的一者或多者：图形处理单元(GPU)、微处理器、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)，或能够执行逻辑运算的任何其他类型的处理器。波束形成器110可被配置为执行常规波束形成技术以及诸如回溯发射波束形成(RTB)之类的技术。
处理器116与超声探头106、接收器108、接收波束形成器110、发射波束形成器101和发射器102进行电子通信。处理器116可控制探头106采集超声数据。处理器116控制元件104中的哪些是活动的以及从探头106发射的波束的形状。处理器116还与显示设备118进行电子通信，并且处理器116可将超声数据处理成图像以显示在显示设备118上。出于本公开的目的，术语“电子通信”可被定义为包括有线连接和无线连接。根据一个实施方案，处理器116可包括中央处理单元(CPU)。根据其他实施方案，处理器116可包括能够执行处理功能的其他电子部件，诸如数字信号处理器、现场可编程门阵列(FPGA)、图形处理单元(GPU)或任何其他类型的处理器。根据其他实施方案，处理器116可包括能够执行处理功能的多个电子部件。例如，处理器116可包括选自包括以下电子部件的列表中的两个或更多个电子部件：中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)和图形处理单元(GPU)。根据另一个实施方案，处理器116还可包括解调RF数据并且生成原始数据的复合解调器(未示出)。在另一个实施方案中，解调可以在处理链中较早地执行。处理器116可适于根据数据上的多个可选超声模态来执行一个或多个处理操作。随着接收到回波信号，可以在扫描会话期间实时处理数据。出于本公开的目的，术语“实时”被定义为包括在没有任何有意延迟的情况下执行的过程。实时帧或体积速率可基于从其采集数据的区域或体积的尺寸和采集期间使用的具体参数而变化。数据可在扫描会话期间临时存储在缓冲器(未示出)中，并且在实时或离线操作中以不太实时的方式处理。本发明的一些实施方案可包括用于处理处理任务的多个处理器(未示出)。例如，可利用第一处理器来解调和抽取RF信号，而可使用第二处理器来在将数据作为图像显示之前进一步处理数据。应当理解，其他实施方案可使用不同的处理器布置方式。对于接收波束形成器110为软件波束形成器的实施方案，归因于上文的处理器116和软件波束形成器的处理功能可由单个处理器诸如接收波束形成器110或处理器116来执行。或者，归因于处理器116和软件波束形成器的处理功能可以不同方式在任意数量的单独处理部件之间分配。
根据一个实施方案，超声成像系统100可以例如10Hz至30Hz的帧速率连续采集超声数据。能够以类似帧速率刷新从数据生成的图像。其他实施方案能够以不同速率获取并且显示数据。例如，一些实施方案可根据体积大小和预期应用，以小于10Hz或大于30Hz的帧速率采集超声数据。例如，许多应用涉及以50Hz的帧速率采集超声数据。包括存储器120，用于存储经处理的采集数据的帧。在一个示例性实施方案中，存储器120具有足够的容量以存储在长度为至少几秒的时间段内采集的超声数据的帧。数据帧的存储方式便于根据其采集顺序或时间进行检索。存储器120可包括任何已知的数据存储介质。
任选地，可利用造影剂来实现本发明的实施方案。当使用包括微泡在内的超声造影剂时，造影成像生成体内解剖结构和血流的增强图像。在使用造影剂获取数据之后，图像分析包括分离谐波分量和线性分量、增强谐波分量以及通过利用增强的谐波分量生成超声图像。使用合适的滤波器来执行从所接收信号中分离谐波分量。使用造影剂进行超声成像是本领域技术人员所熟知的，因此将不再详细描述。
在本发明的各种实施方案中，处理器116可通过其他或不同的模式相关模块(例如，B模式、彩色多普勒、M模式、彩色M模式、频谱多普勒、弹性成像、TVI、应变、应变速率等)来处理数据，以形成2D或3D数据。例如，一个或多个模块可生成B模式、彩色多普勒、M模式、彩色M模式、频谱多普勒、弹性成像、TVI、应变、应变速率以及它们的组合等。存储图像光束和/或帧，并且可记录指示在存储器中采集数据的时间的定时信息。这些模块可包括例如扫描转换模块，用于执行扫描转换操作，以将图像帧从波束空间坐标转换为显示空间坐标。可提供视频处理器模块，该视频处理器模块从存储器诸如存储器120读取图像帧，并且在对患者进行手术时实时显示图像帧。视频处理器模块可将图像帧存储在图像存储器中，从该图像存储器读取和显示图像。
图2是根据一个实施方案的可用于生成体积绘制的几何形状的示意图。图2包括3D医疗成像数据集150和视平面154。
参考图1和图2两者，处理器116可根据多种不同的技术生成体积绘制图像。根据一个示例性实施方案，处理器116可通过光线投射技术从视平面154生成体积绘制图像。处理器116可将多条平行光线从视平面154投射至3D医疗成像数据集150或穿过3D医疗成像数据集150。图2示出界定视平面154的第一光线156、第二光线158、第三光线160和第四光线162。应当理解，可投射附加光线以便将值分配给视平面154内的所有像素163。3D医疗成像数据集150可包括体素数据，其中体素或体积元素被分配值或强度。另外，也可为每个体素分配不透明度。可根据一些实施方案，将值或强度映射至颜色。处理器116可使用用于体积组成的“从前至后”或“从后至前”技术，以便将值分配给视平面154中与光线相交的每个像素。例如，从前面开始，即从查看图像的方向，可对沿着对应光线的所有体素的强度求和。然后，任选地，可将强度乘以对应于沿着光线的体素的不透明度的不透明度，以生成不透明度加权值。然后沿着每条光线在从前至后或从后至前的方向上累积这些不透明度加权值。对视平面154中的每个像素163重复累积值的过程，以便生成体积绘制图像。根据一个实施方案，来自视平面154的像素值可被显示为体积绘制图像。用于生成体积绘制图像的绘制算法可另外被配置为使用不透明度函数，该不透明度函数提供不透明度从零(完全透明)至1.0(完全不透明)的逐渐过渡。当将值分配给视平面154中的像素163中的每一个时，绘制算法可考虑沿着每条光线的体素的不透明度。例如，不透明度接近1.0的体素将阻挡进一步沿着光线的体素的大部分贡献，而不透明度更接近零的体素将允许进一步沿着光线的体素的大部分贡献。另外，当使表面可视化时，可执行阈值处理操作，其中体素的不透明度基于值重新分配。根据示例性阈值处理操作，可将值高于阈值的体素的不透明度设置为1.0，而可将值低于阈值的体素的不透明度设置为零。还可使用其他类型的阈值处理方案。不透明度函数可用于将除零和1.0之外的不透明度分配给值接近于过渡区中的阈值的的体素。该过渡区可用于减少在使用简单的二元阈值处理算法时可能发生的伪影。例如，将不透明度映射至值的线性函数可用于将不透明度分配给具有过渡区中的值的体素。还可使用从零进展至1.0的其他类型的函数。还可使用除上述体积绘制技术之外的体积绘制技术以便从3D医疗成像数据集生成体积绘制。
可对体积绘制图像加阴影并照亮，以便用户更好地感知在体积绘制图像中表示的绘制对象的深度。根据各种实施方案，这可以以若干种不同的方式来执行。例如，可基于3D医疗成像数据集的体积绘制来限定体积绘制图像中的绘制对象的表面。根据一个示例性实施方案，可在每个像素处计算梯度。处理器116(图1中所示)可计算对应于每个像素的位置处的光量，并且基于梯度和特定光方向应用标准阴影处理方法。查看方向可对应于图2中所示的查看方向。处理器116还可在生成体积绘制图像时使用多个虚拟光源作为输入。例如，当光线投射时，处理器116可计算沿着每条光线在特定查看方向上从每个体素反射、散射或透射的光的量。这可涉及对来自多个虚拟光源的贡献求和。处理器116可计算来自体积中所有体素的贡献。处理器116可计算来自所有体素的合成值或来自相邻体素的内插值，以便计算图像上显示的像素的最终值。虽然上述示例描述了沿着光线积分体素值的实施方案，但还可根据其他技术(诸如使用沿着每条光线的最高值、使用沿着每条光线的最低值、使用沿着每条光线的平均值或使用任何其他体积绘制技术)计算体积绘制图像。
图3是根据现有技术生成的体积绘制图像300的示例。体积绘制图像300包括B模式体积301、湍流体积302和非湍流体积304。B模式体积301基于B模式数据进行绘制，并且湍流体积302和非湍流体积304两者基于多普勒数据进行绘制。在图3所示的示例中，非湍流体积304以蓝色和红色绘制。红色表示非湍流体积304的朝向超声探头106流动的一部分，蓝色表示非湍流体积的远离超声探头106流动的一部分。临床上，通常重要的是评估湍流体积302的性质，因为湍流体积302通常表示患者心脏中的射流。然而，在图3所示的常规技术中，湍流体积302定位在非湍流体积304的一部分的后方，这使得临床医生非常难以准确地评估湍流体积302的特性。
图4是根据一个实施方案的方法400的流程图。根据示例性实施方案，可用图1中示出的超声成像系统100执行方法300。方法400的技术效果是，基于体积多普勒数据显示包括湍流体积和非湍流体积两者的体积绘制图像，其中非湍流体积的外周边以比非湍流体积的中心区更高的不透明度绘制。方法400的技术效果是，相比于中心区以与外周边相同的不透明度绘制的情况，湍流体积在定位在非湍流体积后方时更易看见。将根据一个示例性实施方案对方法400进行描述，其中方法400用图1所示的系统100执行。
在步骤402处，处理器116控制超声探头106以采集体积多普勒数据。可以从感兴趣体积(VOI)采集体积多普勒数据。根据一个示例性实施方案，可从心脏采集VOI，并且VOI可包括至少一个射流。根据各种实施方案，可从不同的解剖区或区域采集VOI。
在步骤404处，处理器116控制超声探头106以采集体积B模式数据。可从与体积多普勒数据相同的VOI采集体积B模式数据，或者可从不同的VOI采集体积B模式数据。根据一个示例性实施方案，用于采集体积B模式数据的VOI可以是比用于采集体积多普勒数据的VOI更大的体积。
步骤402和404可以任何顺序执行。根据各种实施方案，处理器116可控制超声探头106以在采集B模式数据之前采集多普勒数据。或者，处理器116可控制超声探头以在采集B模式数据之后采集多普勒数据。或者，根据一个示例性实施方案，处理器116可以交错方式采集体积多普勒数据和体积B模式数据。例如，处理器116可控制超声探头106以在采集B模式数据的一个或多个帧和采集多普勒数据的一个或多个帧之间交替。根据一个示例性实施方案，处理器116可在执行方法400时在采集一体积的B模式数据和一体积的多普勒数据之间交替。
通过处理器116分析体积多普勒数据的各种特性，以便确定VOI内的流动流体诸如血液和/或移动组织的信息。根据一个实施方案，处理器116可分析体积多普勒数据内的信号的相位，以确定在采集体积多普勒数据期间使用的VOI内的流量和/或组织移动的速度。在步骤406处，处理器116识别体积多普勒数据的具有湍流特性的第一子集。体积多普勒数据的具有湍流特性的第一子集可例如表现出指示湍流的一个或多个质量。在步骤408处，处理器116识别体积多普勒数据的具有非湍流特性的第二子集。
根据一个示例，处理器116可使用体积多普勒数据的速度方差来识别具有湍流特性的第一子集。从具有湍流的区域采集的多普勒数据通常将表现出比从表现出非湍流的区域采集的多普勒数据更大的速度方差。在非湍流中，流的量值和方向(即，速度)更恒定，因为流是层流或相对接近层流。相比之下，在湍流中，由于流的湍流性质，流的量值和方向(即，速度)可能在非常短的距离上显著改变。因此，处理器116可被配置为在步骤406处通过分析多普勒数据的速度方差来识别体积多普勒数据的具有湍流特性的第一子集。根据一个示例，处理器116可将体积多普勒数据的速度方差与阈值进行比较。例如，处理器116可将体积多普勒数据的速度方差大于阈值的部分分类为湍流，并且将体积多普勒数据的速度方差等于或小于阈值的部分分类为非湍流。
接下来，在步骤410处，处理器116生成体积绘制图像。根据一个实施方案，处理器116可基于体积B模式数据和体积多普勒数据两者生成体积绘制图像。根据其他实施方案，体积绘制可包括体积多普勒数据而没有体积B模式数据。相对于图2描述可如何生成体积绘制图像的示例。然而，下文将更详细地描述在步骤410处生成体积绘制图像。
根据一个示例性实施方案，由处理器116生成的体积绘制图像可通过诸如光线投射的技术来计算。为了生成体积绘制图像，必须穿过将最终包括在所显示的体积绘制图像中的所有数据执行光线投射。
在步骤410处生成体积绘制图像的过程中，处理器116基于体积多普勒数据的第一子集以第一颜色绘制湍流体积502。图5示出根据一个实施方案的体积绘制图像500。湍流体积502在图5中以绿色示出，但根据各种实施方案，可使用任何其他颜色来绘制湍流体积。
图6是仅示出湍流体积502的体积绘制图像。图6所示的湍流体积502具有与图5所示的湍流体积502相同的尺寸和形状。
在步骤410处生成体积绘制图像的过程中，处理器116还基于多普勒数据的第二子集绘制非湍流体积。图7示出根据一个实施方案的非湍流体积504的体积绘制图像。非湍流体积504以均不同于用于识别湍流体积502的第一颜色的两种或更多种颜色绘制。在图5所示的体积绘制图像500中，湍流体积502以绿色绘制，并且非湍流体积504以红色和蓝色绘制。两种或更多种颜色中的一种用于表示朝向超声探头106的第一流动方向，并且两种或更多种颜色中的第二种用于表示远离超声探头106的第二流动方向。根据图6所示的示例，红色用于表示朝向超声探头106的第一流动方向并且蓝色用于表示远离超声探头106的第二流动方向。虽然在图5和图7所示的示例中，红色用于表示朝向超声探头106的第一流动方向并且蓝色用于表示远离超声探头106的第二流动方向，但其他实施方案可使用不同的颜色来表示第一流动方向和/或使用不同的颜色来表示第二流动方向。
根据一个实施方案，在步骤410处生成体积绘制图像还可包括由体积B模式数据生成B模式体积501。体积绘制图像500包括基于体积B模式数据的B模式体积501。体积绘制图像500包括B模式体积501、湍流体积502和非湍流体积504。在其他实施方案中，处理器116可生成不包括由体积B模式数据生成的B模式体积(诸如B模式体积501)的体积绘制图像。根据一些实施方案，处理器116可生成仅示出湍流体积(诸如湍流体积502)和非湍流体积(诸如非湍流体积504)的体积绘制图像。
图3示出根据现有技术生成的体积绘制图像300，该图像基于与图5所示的体积绘制图像500相同的体积多普勒数据和相同的体积B模式数据。然而，在图3所示的体积绘制图像300中，以红色和蓝色示出的非湍流体积304使湍流体积302模糊或部分模糊。根据旨在评估湍流体积302的特性的临床程序，图3所示的常规绘制技术将不是非常有效。然而，在方法400中在步骤410处，以与常规绘制技术相比不同的方式绘制体积绘制图像500。
在步骤410处，处理器116以不同的方式绘制体积多普勒数据的第二子集，具体取决于体积多普勒数据的第二子集是与非湍流体积的外周边相关联还是与中心区相关联。根据一个实施方案，体积多普勒数据的第二子集的第一部分可能从非湍流体积的外周边区域采集，并且体积多普勒数据的第二子集的第二部分可能从非湍流体积的中心区采集。因此，为了识别外周边和中心区，处理器116需要首先识别体积多普勒数据的第一子集和体积超声数据的第二子集。非湍流体积504可为连续体积或包括两个或更多个离散体积的不连续体积。根据一个实施方案，非湍流体积的外周边可包括非湍流体积504的外表面并且包括朝向中心区的一定深度或厚度。外周边的深度可由从外表面朝向中心区的体素数量或以长度单位诸如微米或毫米限定的厚度限定。外周边可被认为是围绕中心区的外壳，其中外周边(即，“外壳”)和中心区共同限定非湍流体积，诸如非湍流体积504。
图8是沿着图7所示的线A-A’的非湍流体积504的剖视图。图8示出围绕中心区804的外周边802。外周边802被限定为包括来自外表面806的厚度808。如上所述，厚度808可被限定为从外表面806朝向中心区804的一定体素数量，或者厚度可被限定为从外表面806朝向中心区804的以长度单位表示的特定厚度。根据一些实施方案，用户能够通过用户界面115选择或控制外周边802的厚度808。根据一个实施方案，外周边802的厚度可介于1mm和5mm之间。根据一个示例性实施方案，外周边802的厚度可介于2mm和4mm之间。应当理解，其他实施方案可使用比5mm厚或比1mm薄的外周边802的厚度。根据一个示例，外周边802的厚度可由处理器116自动计算成VOI尺寸的百分比。
在步骤410处生成体积绘制图像的过程期间，处理器116以与中心区804不同的不透明度绘制外周边802。在步骤410处，处理器116被配置为以比中心部分802更高的不透明度绘制非湍流体积504的外周边802。根据一个实施方案，体积多普勒数据和体积B模式数据均可被组织为体素数据。与每个体素或体积元素相关联的值表示从与该特定体素相关联的空间位置采集的多普勒数据或B模式数据。在步骤410处生成体积绘制图像时，处理器116为每个体素分配颜色和不透明度，然后执行绘制操作，诸如光线投射。当绘制非湍流体积504时，处理器116将比与中心区804相关联的体素更大的不透明度分配给与外周边802相关联的体素。根据一个实施方案，处理器116可将一个不透明度分配给中心区804中的体素，该不透明度比分配给外周边802中的体素的不透明度低固定量。根据另一个实施方案，分配给中心区804中的体素的不透明度可为零，使得非湍流体积504的中心区是完全半透明的。根据另一个实施方案，中心区的不透明度可以是用户能够选择的。例如，处理器116可被配置为响应于来自用户界面115的输入而将中心区的不透明度调节在零(即，完全半透明)和恰好小于外周边802的不透明度的不透明度之间。根据另一个实施方案，处理器116可被配置为自动调节中心区804的不透明度，以在零不透明度和小于外周边802的不透明度的较高不透明度之间来回平滑过渡。例如，处理器116可控制中心区804的不透明度以平滑地从零增大到中心区的最大不透明度并且从最大不透明度返回到零。处理器116可使中心区的不透明度在中心区的最大不透明度和中心区的最小不透明度(诸如零)之间平滑地振荡，直到用户通过用户界面115输入命令以停止自动调节不透明度。
通过以比外周边802低的不透明度绘制中心部分804，在体积绘制图像500中以低得多的总体不透明度绘制非湍流体积504。非湍流体积504在外周边以较高的不透明度值绘制以便向用户提供非湍流体积504的总体尺寸和形状的清楚指示，但中心部分804以较低的不透明度绘制以减小非湍流体积504的总体不透明度。通过以较低的不透明度绘制中心区802，用户仍然可以清楚地看到湍流体积502，即使当湍流体积502定位在非湍流体积504的一些或全部的后方时也是如此。
例如，图6示出没有B模式体积501或非湍流体积504的湍流体积502的体积绘制图像600。图5所示的体积绘制图像500是根据方法400中所述的方法生成的体积绘制图像。这样，非湍流体积504被绘制成使得外周边802具有比中心区804更高的不透明度。在图5所示的体积绘制图像500中，容易看到湍流体积502具有与图6所示的湍流体积502相同的尺寸和形状。相比之下，在表示具有与图5所示相同数据的现有技术绘制技术的图3中，非湍流体积304使湍流体积302的大部分模糊。取决于非湍流体积和湍流体积的形状，现有技术诸如图5所示的技术可能难以或不能准确地分析湍流体积302。图5示出以与外周边802相同的不透明度绘制非湍流区域504的中心区804的示例，并且图5示出以小于外周边802的不透明度绘制中心区804的示例。图5和图3均由相同的数据绘制，并且从相同的视角示出相应的体积。将图5与图3进行比较，显而易见的是，以比中心区804更高的不透明度绘制外周边802导致湍流体积，该湍流体积比如图3所示的以与外周边802相同的不透明度绘制中心区804时更易看见。
根据一个实施方案，为了进一步增加湍流体积502的可见度，可以高于非湍流体积502的外周边802的不透明度绘制湍流体积502。根据一个实施方案，可以高于非湍流体积502的中心区804的不透明度绘制湍流体积502。
接下来，在步骤412处，处理器116在显示设备116上显示体积绘制图像500。根据一个实施方案，处理器116可被配置为实时生成和显示体积绘制图像。例如，体积绘制图像可以是随着采集另外的体积多普勒数据和另外的体积B模式数据而更新的活动或实时图像。根据一个实施方案，处理器可迭代地执行步骤402、404、406、408、410和412，同时执行患者的超声扫描。处理器116可例如随着采集另外的体积多普勒数据和另外的体积B模式数据而显示体积绘制图像的更新帧。根据一个示例，处理器116被配置为每当采集另外VOI的数据时更新体积绘制图像。根据一个实施方案，活动体积绘制图像的帧速率可基于体积多普勒数据的VOI的采集的体积速率和/或体积B模式数据的VOI的采集的体积速率。根据一些实施方案，体积多普勒数据的采集的体积速率可不同于体积B模式数据的采集的体积速率。例如，这对于用于体积多普勒数据的VOI显著小于用于体积B模式数据的VOI的实施方案可能是有用的。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何设备或系统以及执行任何包含的方法。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果此类其他示例具有与权利要求书的字面语言没有区别的结构元素，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言具有微小差别的等效结构元素，则此类其他示例旨在落入权利要求书的范围内。
Claims (21)
1.一种超声成像方法，所述方法包括：
用超声探头采集体积多普勒数据；
识别所述体积多普勒数据的具有湍流特性的第一子集；
识别所述体积多普勒数据的具有非湍流特性的第二子集；
至少部分地基于所述体积多普勒数据生成体积绘制图像，其中生成所述体积绘制图像包括：
基于所述体积多普勒数据的所述第一子集以第一颜色绘制湍流体积；
基于所述体积多普勒数据的所述第二子集以不同于所述第一颜色的两种或更多种颜色绘制非湍流体积，其中所述非湍流体积的外周边以比所述非湍流体积的中心区更高的不透明度绘制，使得相比于所述中心区以与所述外周边相同的不透明度绘制的情况，所述湍流体积在定位在所述非湍流体积后方时更易看见；以及
在显示设备上显示所述体积绘制图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述两种或更多种颜色中的第一种用于表示朝向超声探头的第一流动方向，并且所述两种或更多种颜色中的第二种用于表示远离所述超声探头的第二流动方向。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述两种或更多种颜色中的所述第一种是红色并且所述两种或更多种颜色中的所述第二种是蓝色。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一颜色是绿色。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述湍流体积以比所述非湍流体积的所述中心区更高的不透明度绘制。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述湍流体积以比所述非湍流体积的所述外周边更高的不透明度绘制。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述湍流体积表示来自心脏中的射流的湍流。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述非湍流体积的所述中心区以用户能够选择的不透明度绘制。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述非湍流体积的所述中心区被绘制为完全半透明的。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述体积绘制图像是活动体积绘制图像。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述非湍流体积为不连续体积。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述湍流体积为不连续体积。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括：
用所述超声探头采集体积B模式数据；
并且其中所述生成所述体积绘制图像还包括基于所述体积B模式数据来绘制B模式体积。
14.一种超声成像系统，所述超声成像系统包括：
显示设备；
超声探头；
用户界面；以及
与所述显示设备和所述用户界面进行电子通信的处理器，其中所述处理器被配置为：
控制所述超声探头以采集体积多普勒数据；
识别所述体积多普勒数据的表现出湍流特性的第一子集；
识别所述体积多普勒数据的表现出非湍流特性的第二子集；
至少部分地基于所述体积多普勒数据通过以下方式生成体积绘制图像：
基于所述体积多普勒数据的所述第一子集以第一颜色绘制湍流体积；
基于所述体积多普勒数据的所述第二子集以不同于所述第一颜色的两种或更多种颜色绘制非湍流体积，其中所述非湍流体积的外周边以比所述非湍流体积的中心区更高的不透明度绘制，使得相比于所述中心区以与所述外周边相同的不透明度绘制的情况，所述湍流体积在定位在所述非湍流体积后方时更易看见；以及
在所述显示设备上显示所述体积绘制图像。
15.根据权利要求14所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为基于所述体积多普勒数据的速度方差来识别所述体积多普勒数据的所述第一子集。
16.根据权利要求14所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为基于虚拟光源的位置将照明和阴影应用于所述体积多普勒数据的所述体积绘制。
17.根据权利要求14所述的超声成像系统，其中所述两种或更多种颜色中的第一种是红色并且所述两种或更多种颜色中的第二种是蓝色，并且其中所述红色用于表示朝向所述超声探头的第一流动方向并且所述蓝色用于表示远离所述超声探头的第二流动方向。
18.根据权利要求14所述的超声成像系统，其中所述湍流体积表示心脏中的射流。
19.根据权利要求14所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为将所述中心区绘制为完全半透明的。
20.根据权利要求14所述的超声成像系统，其中所述处理器被进一步配置为：
控制所述超声探头以采集体积B模式数据；
并且其中所述处理器被进一步配置为通过基于所述体积B模式数据绘制B模式体积来生成所述体积绘制图像。
21.根据权利要求20所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为控制所述超声探头以交错方式采集所述体积多普勒数据和所述体积B模式数据。
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