CN114513989A - 为超声系统配置成像参数值的方法和装置 - Google Patents

为超声系统配置成像参数值的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本公开描述的技术的方面涉及为超声系统配置成像参数值。一些方面涉及：将超声系统配置为产生多组超声图像，每个相应组的超声图像利用不同相应组的成像参数值产生；从超声系统获得多组超声图像；从多组超声图像中确定具有最高质量的一组超声图像；并且基于确定具有最高质量的一组超声图像，提供关于是否将超声系统配置为使用产生了具有最高质量的一组超声图像的一组成像参数值产生超声图像的提示。

Description

为超声系统配置成像参数值的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年9月27日提交的代理人卷号为B1348.70161US00、标题为“为超声系统配置成像参数值的方法和装置”的美国临时申请第62/907,532号的优先权，其全部内容通过援引加入本文。
技术领域
总体而言，本公开描述的技术的各方面涉及超声数据的收集。一些方面涉及为超声系统配置成像参数值。
背景技术
通过使用频率高于人类可听到的频率的声波，超声系统可用于执行诊断成像和/或治疗。超声成像可用于查看内部软组织身体结构，例如以发现病源或排除任何病理。当将超声脉冲传输到组织中(例如，通过使用超声成像设备中的脉冲发生器)时，声波被组织反射，不同的组织反射声音的程度不同。因此，可以记录这些反射声波并将其作为超声图像显示给操作员。声音信号的强度(幅度)和波穿过身体所花费的时间提供了用于产生超声图像的信息。使用超声系统可以形成许多不同类型的图像，包括实时图像。例如，可以生成显示组织的二维横截面、血流、组织随时间的运动、血液的位置、特定分子的存在、组织的刚度或三维区域的解剖结构的图像。
发明内容
根据本申请的一个方面，一种操作超声系统的方法包括利用不同组的成像参数多次地对解剖结构对象进行自动成像，并且自动提供关于是否利用所述不同组的成像参数中的一组成像参数继续对所述解剖结构对象进行成像的提示。在一些实施例中，所述一组成像参数表示在所述不同组的成像参数中被确定为产生最高质量的解剖结构对象的图像的那些成像参数。
根据本申请的另一方面，一种方法包括：将超声系统配置为产生多组超声图像，所述多组超声图像中的每个相应组利用多组成像参数值中的不同相应组产生；获得所述多组超声图像；从所述多组超声图像中确定具有最高质量的一组超声图像；并且基于从所述多组超声图像中确定具有最高质量的所述一组超声图像，提供关于是否将所述超声系统配置为使用产生了具有最高质量的超声图像的所述一组成像参数值产生超声图像的提示。
在一些实施例中，基于检测到所述超声系统在阈值时间段内未对对象进行成像之后已经开始对所述对象进行成像来执行将所述超声系统配置为产生所述多组超声图像。在一些实施例中，检测所述超声系统在阈值时间段内未对对象进行成像之后已经开始对所述对象进行成像包括为所述超声系统配置低功率的一组成像参数值，所述低功率的一组成像参数值使用比所述多组成像参数值更小的功率。
在一些实施例中，从所述多组超声图像中确定具有最高质量的一组超声图像包括从所述多组超声图像中确定其中视图分类器具有最高置信度的一组超声图像，在所述最高置信度下所述视图分类器在所述一组超声图像中识别出解剖区域。在一些实施例中，从所述多组超声图像中确定具有最高质量的一组超声图像包括：针对所述多组超声图像中的每一组计算图像锐度度量；针对所述多组超声图像中的每一组计算像素变化度量；针对所述多组超声图像中的每一组计算噪声度量；针对所述多组超声图像中的每一组计算总变化度量；并且/或者针对所述多组超声图像中的每一组计算像素强度度量。
在一些实施例中，所述方法还包括生成指令，指示用户在所述超声系统产生所述多组超声图像时保持作为所述超声系统的一部分的超声成像设备基本静止。在一些实施例中，所述多组成像参数值包括超声成像预设，每个超声成像预设被优化用于对多个解剖区域中的特定解剖区域进行成像。在一些实施例中，所述多个解剖区域包括在特定的超声成像协议期间成像的多个解剖区域。
在一些实施例中，所述方法还包括从用户接收所述用户将执行所述特定的超声成像协议的输入。在一些实施例中，所述多组成像参数值包括与用户相关联的优选的多组成像参数值。
在一些实施例中，将超声系统配置为产生多组超声图像包括将超声系统配置为使用所述多组成像参数值将多组超声波传输到对象中(其中，所述多组成像参数值与超声传输相关)，并且从不同组的反射超声波生成所述多组超声图像中的每组，所述不同组的反射超声波中的每组对应于所传输的多组超声波中的一组。
在一些实施例中，将超声系统配置为产生多组超声图像包括将超声系统配置为将单组超声波传输到对象中并且使用所述多组成像参数值从对应于所传输的单组超声波的单组反射超声波生成所述多组超声图像中的每组，其中所述多组成像参数值与超声图像生成相关。
在一些实施例中，提供关于是否将所述超声系统配置为使用产生了具有最高质量的所述一组超声图像的成像参数值来产生超声图像的提示包括提供关于所述一组成像参数被优化所用于的解剖区域的通知。在一些实施例中，所述方法还包括从用户接收对所述提示的响应。
一些方面包括至少一个非瞬态计算机可读存储介质，该存储介质存储处理器可执行指令，该处理器可执行指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器执行上述方面和实施例。一些方面包括被配置为执行上述方面和实施例的超声系统。
附图说明
将参照以下的示例性和非限制性附图描述各个方面和实施例。应当理解，附图不必按比例绘制。在多个图中出现的项目在这些项目出现的所有图中由相同或相似的附图标记表示。
图1A和图1B示出了根据本公开描述的某些实施例的用于为超声成像设备配置成像参数值的过程示例；
图2示出了根据本公开描述的某些实施例的图形用户界面示例；
图3示出了根据本公开描述的某些实施例的另一图形用户界面示例；
图4示出了根据本公开描述的某些实施例的另一图形用户界面示例；
图5示出了根据本公开描述的某些实施例的另一图形用户界面示例；
图6示出了根据本公开描述的某些实施例的另一图形用户界面示例；以及
图7示出了说明在其上可以实施本公开描述的技术的各个方面的超声系统示例的各方面的示意性框图。
具体实施方式
超声系统通常包括预编程的参数值，用于将该超声系统配置为对各种解剖特征进行成像。例如，给定的解剖特征可以位于距对象表面的某一深度处，并且该深度可以确定成像参数，例如频率。因此，例如，希望扫描一个对象的心脏的用户可以在超声成像系统上手动选择与心脏相关联的成像参数值，并且该选择可为超声系统配置用于心脏超声成像的预编程参数值。例如，用户可以通过选择显示屏上的菜单选项或按下物理按钮来进行选择。
发明人已经认识到，在一些实施例中，可以通过自动确定用于对一个对象的特定区域进行成像的成像参数值来提高用户执行超声成像的便利性。特别而言，发明人已经认识到，可以测试多组成像参数值以确定哪一组最适合用于对一个对象上的特定区域进行成像。测试多组成像参数值可以包括从超声系统获得使用不同组的成像参数值从一个对象上的相同位置产生的多组超声图像(其中，一组可以包括一个或多个超声图像)。一旦已经使用要测试的所有组的成像参数值产生了多组超声图像，可以通过计算多组超声图像中的每组的质量来确定成像参数值中的哪一组产生了“最佳”的一组超声图像。例如，可以将质量计算为视图分类器识别出该组超声图像中的解剖区域的置信度。然后，可以将超声系统配置为提示用户针对超声系统是否应该将其自身配置为使用产生了“最佳”的一组超声图像的一组成像参数值进行输入。这有助于在用户改变被成像的解剖区域时帮助用户不需要去访问预设选择菜单。
例如，用户可以将包括在超声系统中的超声成像设备放置在对象的心脏的单个位置处。超声系统可以使用被优化用于心脏、腹部、膀胱或其它解剖特征或区域的成像参数值，从对象心脏处的这一个位置自动产生多组超声图像。然后，超声系统可以确定用于心脏的成像参数值产生了“最佳”数据，并提示用户针对超声系统是否应该将其自身配置为使用用于心脏的成像参数值继续成像进行输入。然后，用户可以选择使用用于心脏的成像参数值继续成像，并且超声系统可以相应地对其自身进行配置。
应当理解，本公开描述的实施例可以以多种方式中的任何一种来实现。下面仅出于说明的目的提供具体实现方法的示例。应当理解，这些实施例和所提供的特征/能力可以单独使用、全部一起使用或以两个或更多个的任何组合使用，因为本公开描述的技术的各方面在这方面不受限制。
图1A和图1B示出了根据本公开描述的某些实施例的用于为超声系统配置成像参数值的过程100的示例。过程100可以由例如超声系统中的处理电路执行。超声系统可以包括用于对对象进行成像的超声成像设备以及与超声成像设备可操作地通信的一个或多个外部设备(例如，移动电话、平板电脑、膝上型计算机或服务器)，并且处理电路可以位于超声成像设备和外部设备的任一个或两个中。参照图7至图9更详细地描述超声系统和设备。
总体而言，过程100包括搜索和测试多组成像参数值，以基于特定标准确定最适合于对对象上的特定区域进行成像的一组。测试多组成像参数值包括从超声系统获得使用不同组的成像参数值从对象上的相同位置产生的多组超声图像(动作102、104、106和108)。具体而言，在通过动作102、104和106的每次迭代期间，使用不同组的成像参数值产生不同组的超声图像。一旦已经使用要测试的所有组的成像参数值产生了多组超声图像，过程100确定成像参数值中的哪一组产生了“最佳”的一组超声图像，这通过计算多组超声图像中的每组的质量来确定(动作110)。在一些实施例中，要测试的多组成像参数值可以是超声系统可用的任何两组或更多组成像参数值。过程100还包括向用户提供关于超声系统是否应当将其自身配置为利用产生了“最佳”的一组超声图像的成像参数值继续进行成像的输入提示(动作112)。例如，用户可以将包括在超声系统中的超声成像设备放置在对象的心脏的单个位置处。超声系统可以使用被优化用于心脏、腹部、膀胱或其它解剖特征或区域的成像参数值，从对象心脏处的这一个位置自动产生多组超声图像。然后，超声系统可以确定用于心脏的成像参数值产生了“最佳”数据，并提示用户针对超声系统是否应该将其自身配置为使用用于心脏的成像参数值继续成像进行输入。然后，用户可以选择使用用于心脏的成像参数值继续成像，并且超声系统可以相应地对其自身进行配置。
在动作102中，处理电路选择一组成像参数的值。成像参数可以是支配超声系统如何执行超声成像的参数。可以包括在该组成像参数中的成像参数的非限制性示例是频率、增益、帧率、功率、声速和方位角/仰角焦点。
在一些实施例中，处理电路可以选择对应于超声成像预设的成像参数值。超声成像预设可以是被优化用于特定解剖区域(例如，作为非限制性示例，心脏、颈动脉、腹部、四肢、膀胱、肌肉骨胳、子宫)成像的预定的一组成像参数值。可以基于对象(例如，儿科心脏预设和成人心脏预设)和/或基于要对解剖区域的深层部分还是浅层部分(例如，肌肉骨胳浅层预设和肌肉骨胳深层预设)成像来进一步优化预设。
超声系统可以通过编程设置一组超声成像预设，该组超声成像预设对应于超声成像设备能够成像的解剖区域。每次处理电路选择一组成像参数值时(如下文所描述的，超声成像设备可以多次迭代动作102)，处理电路可以从该组预设中检索不同的预设。在一些实施例中，特定组的优选超声成像预设可与用户相关联。例如，用户可以选择她/他经常使用的优选预设(例如，如果用户是心脏病专家，则该用户可以选择心脏和颈动脉预设)。作为另一示例，可以基于用户的既往史将优选预设与用户相关联(例如，如果用户最经常使用心脏和腹部预设，则心脏和腹部预设可以自动与用户相关联)。在这样的实施例中，每次处理电路选择一组成像参数值时，处理电路可以从与用户相关联的优选组的预设中检索不同的预设。在一些实施例中，用户可以将特定的超声成像协议输入(例如，通过从图形用户界面上的菜单中选择选项、按下物理按钮、使用语音命令)到超声系统中。超声成像协议可以要求扫描特定解剖区域，但是用户将要扫描特定解剖区域的顺序可以是未知的。在这样的实施例中，每次处理电路选择一组成像参数值时，处理电路可以从与作为超声成像协议的一部分被扫描的解剖区域相关联的一组预设中检索不同的预设。例如，FAST(Fast Assessmentwith Sonography in Trauma，创伤超声快速评估)检查可以包括扫描心脏和腹部，因此如果用户输入她/他正在做FAST检查，则每次处理电路选择一组成像参数值时，超声系统可以检索心脏预设或腹部预设。另一个协议示例可以是快速超声休克和低血压(RapidUltrasound for Shock and Hypotension，RUSH)检查，其可以包括收集心脏、腔静脉、肝肾隐窝、脾、肾、膀胱、主动脉和肺的各种视图。
在一些实施例中，每次处理电路选择一组成像参数值时，处理电路可以从成像参数的所有可能值的一部分中选择不同的值，使得在通过动作102的多次迭代之后，处理电路可能已经通过成像参数的所有组合的一部分进行了迭代。例如，在唯一的成像参数是频率的非限制性说明性示例中，如果超声成像设备能够以1-15MHz的频率成像，则处理电路可以在通过动作102的每次迭代期间选择1MHz、2MHz、3MHz、4MHz、5MHz、6MHz、7MHz、8MHz、9MHz、10MHz、11MHz、12MHz、13MHz、14MHz和15MHz中不同的一个。在处理电路选择多个成像参数(例如，频率、增益、帧率和功率中的两个或更多个)的值的示例中，处理电路可以在通过动作102的每次迭代期间选择成像参数的不同组合。换句话说，处理电路可以在通过动作102的多次迭代之后通过整个成像参数空间的一部分进行迭代。总体而言，无论如何选择特定的成像参数值，在动作102时选择的该组成像参数值可以不同于先前在通过动作102的迭代时选择的任何其它组的成像参数值。过程100然后可以继续到动作104。
在动作104中，处理电路为超声系统配置在动作102中选择的一组成像参数值。在一些实施例中，处理电路可以为超声系统配置与超声传输相关的成像参数(例如，由超声系统传输到对象中的超声波的频率)的值。在一些实施例中，处理电路可以为超声系统配置与超声图像生成相关的成像参数(例如，被成像的对象的部分内的声速、方位角/仰角焦点等)的值。在一些实施例中，与超声成像设备可操作地通信的处理设备可以向超声成像设备传输一个或多个指令，以触发为超声成像设备配置在动作102中选择的成像参数值。当超声成像设备必须配置有与来自超声成像设备的超声波的传输相关的图像参数值时，这可能是有帮助的。过程100然后可以进行到动作106。
在动作106中，处理电路获得由超声系统产生的一组超声图像(即，一个或多个超声图像)。该组超声图像可以是利用配置(在动作104中)有在动作102中选择的成像参数值的超声系统产生的图像，并且可以从对象上的与先前在通过动作106的迭代期间产生的数据相同的感兴趣的区域获得。在成像参数与超声传输相关的实施例中，可以通过将对应于该组成像参数值的超声波传输到对象中并从反射超声波生成该组超声图像来产生该组超声图像。在成像参数与图像生成相关的实施例中，可以通过使用图像生成参数值从反射超声波产生该组超声图像。在一些实施例中，在超声成像设备已经接收到一组超声数据之后，超声成像设备可以将该组超声数据传输到与该超声成像设备可操作地通信的处理设备，并且处理设备可以从该组超声数据生成一组超声图像。传输可以通过有线通信链路(例如，通过以太网、通用串行总线(USB)电缆或Lightning电缆)或通过无线通信链路(例如，通过蓝牙、WiFi或ZIGBEE无线通信链路)发生。过程100然后可以进行到动作108。
在动作108中，处理电路确定是否存在要测试的另一组成像参数值。如果存在要测试的另一组成像参数值，则过程100可以进行到动作102，其中将选择另一组成像参数值(动作102)。在动作102之后，该新的一组成像参数值将用于配置超声系统(动作104)以产生一组超声图像(动作106)。如果不存在另一组成像参数值要测试，则过程100可以进行到动作110。
因此，利用通过动作102、104和106的每次迭代，可以使用不同组的成像参数值获得不同组的超声图像，从而在通过动作102、104和106的多次迭代之后产生多组超声图像。在使用与超声传输相关的不同组的成像参数值的实施例中，可以通过将不同的超声波(例如，具有不同的频率)传输到对象中并针对每组反射超声波生成不同的图像来产生不同组的超声图像。在使用与图像生成相关的不同组的成像参数值的实施例中，可以通过使用不同的图像生成参数值从在传输同一组超声波之后反射的同一组超声波产生不同的超声图像，来产生不同组的超声图像。可以认为多组超声图像是测试数据，用于测试应该提示用户使用哪组成像参数值来继续成像。如下面将参照动作110所描述的，该测试是通过从通过动作102、104和106的多次迭代期间产生的所有组的超声图像中确定哪一组超声图像具有最高质量来执行的。
在一些实施例中，所测试的一组成像参数可以包括传输超声波的频率。因为传输超声波的频率可以确定特定深度处的解剖结构可以被成像得多好，所以确定什么频率会产生具有最高质量的超声图像可以有助于提高感兴趣的区域处的解剖结构的成像质量。
在一些实施例中，所测试的一组成像参数可以包括对象内的声速。因为对象内的声速可以根据感兴趣的区域处有多少脂肪以及感兴趣的区域处的器官/组织的类型而变化，并且因为声速影响从反射超声波生成超声图像，所以确定什么样的声速值产生具有最高质量的超声图像可以有助于提高特定个体(例如，脂肪较多的个体和脂肪较少的个体)或在感兴趣的区域处的特定解剖结构的成像质量。
在一些实施例中，所测试的一组成像参数可以包括方位角和/或仰角焦点。因为方位角和/或仰角焦点可以确定什么解剖结构在生成的图像中处于焦点位置，所以确定什么方位角和/或仰角焦点会产生具有最高质量的超声图像可以有助于提高感兴趣的区域处的特定解剖结构的成像质量。
在动作110中，处理电路可以在通过动作102、104和106的迭代产生的多组超声图像中确定具有最高质量的一组超声图像。例如，处理电路可以计算每个特定组的超声图像的质量值，并且将该质量值与用于产生该特定组的超声图像的特定组的成像参数值在一个或多个数据结构中进行关联。例如，质量值可以与相应的成像参数值在一个数据结构中相关联，或者质量度量的值可以与多组超声图像在一个数据结构中相关联，并且该多组超声图像可以与相应的成像参数值在另一数据结构中相关联。处理电路可以将任何最大值查找算法应用于这种数据结构，以便找到产生了具有最高质量的一组超声图像的成像参数值。应当理解，取决于所使用的质量度量，在一些实施例中，质量度量的较低值可以指示超声图像的较高质量(例如，如果质量度量是超声图像中有多少噪声的度量)。在这样的实施例中，处理电路可以确定具有最低值的质量值的一组超声图像。在一些实施例中，如果多组参数提供具有基本相同质量的多组超声图像，则可以任意选择多组参数中的一组。
在一些实施例中，确定一组超声图像的质量可以包括确定视图分类器在该组超声图像中识别出解剖区域的置信度。具体而言，视图分类器可以包括被训练成接受一组超声图像(例如，一个或多个超声图像)作为输入并在该组超声图像中识别解剖区域的一个或多个卷积神经网络。此外，该一个或多个卷积神经网络可以在其对解剖区域的分类中输出置信度(例如，在0％和100％之间)。该分类可以包括例如识别图像中的解剖区域是表示心脏的心尖四腔视图还是心尖二腔视图。为了将一个或多个卷积神经网络训练为对图像执行分类，可以用已经手动分类过的图像来训练该一个或多个卷积神经网络。关于卷积神经网络和深度学习技术的进一步描述，参见参照图9的描述。解剖区域已经被识别出的高置信度可以指示用于产生该组超声图像的成像参数值可用于产生包含可识别解剖结构的超声图像。因此，解剖区域已被识别出的高置信度可对应于较高质量的图像。
在一些实施例中，确定一组超声图像的质量可以包括确定图像锐度度量。例如，确定超声图像的图像锐度度量可以包括计算超声图像的二维傅立叶变换、确定傅立叶变换后的图像的质心以及确定质心处的两个频率的最大值/最小值/平均值/中值/总和。该度量的较高值可对应于较高质量的图像。在执行了被配置为减少散斑的非相干复合过程之后，以这种方式确定图像锐度度量可以更有效。
在一些实施例中，确定一组超声图像的质量可以包括确定像素变化度量。例如，确定超声图像的像素变化度量可以包括将超声图像划分为像素区块、找到每个像素区块内的最大像素值、确定每个像素区块中的所有像素与该像素区块内的最大像素值的标准偏差以及确定图像中所有像素区块的所有标准偏差的最大值/最小值/平均值/中值/总和。该度量的较低值可对应于较高质量的图像。
在一些实施例中，确定一组超声图像的质量可以包括确定噪声度量。例如，确定超声图像的噪声度量可以包括使用CLEAN算法找到超声图像的每个像素内的噪声分量，以及确定超声图像的每个像素内的噪声分量的最大值、最小值、平均值、中值和/或总和。该度量的较低值可对应于较高质量的图像。
在一些实施例中，确定一组超声图像的质量可以包括确定图像的总变化度量。关于总变化度量的进一步说明，参见Rudin，Leonid I.，Stanley Osher，and Emad Fatemi.″Nonlinear total variation based noise removal algorithms.″Physica D：nonlinearphenomena 60.1-4(1992)：259-268。
在一些实施例中，确定一组超声图像的质量可以包括确定像素强度度量。例如，确定超声图像的像素强度度量可以包括对超声图像的像素强度的绝对值/平方/任何幂进行求和。该度量的较高值可对应于较高质量的图像。
用于确定图像质量的度量的进一步描述可见于Kragh，Thomas J.，andA.AlaaKharbouch，″Monotonic iterative algorithm for minimum-entropy autofocus，″Adaptive Sensor Array Processing(ASAP)Workshop，(June 2006)，Vol.53，2006和Fienup，J.R.，and J.J.Miller，″Aberration correction by maximizing generalizedsharpness metrics，″JOSAA 20.4(2003)：609-620，其全部内容通过援引加入本文。
在一些实施例中，可以组合使用上述度量中的一个或多个来确定具有最高质量的一组超声图像。例如，两个或更多个度量的总和/平均值/中值可用于确定具有最高质量的一组超声图像。
在一些实施例中，处理电路可以在确定一组超声图像的质量之前排除该组超声图像中显示混响或阴影的部分。可以训练卷积神经网络以识别超声图像的部分中的混响或阴影。特别而言，用于卷积神经网络的训练数据可以包括标记为表现出混响、阴影还是两者均未表现的超声图像的部分。
在动作112中，处理电路提供关于处理电路是否应当将超声系统配置为使用产生了具有最高质量的一组超声图像的一组成像参数值(即，在动作110中确定的一组参数)来产生超声图像的提示。该提示可以包括该组成像参数的通知，例如该组成像参数被优化所用于的解剖区域的通知。提示可以包括显示在显示屏上的文本和/或由扬声器输出的音频。过程100从动作112进行到动作114。
在动作114中，处理电路从用户接收对动作112中提供的提示的响应。例如，用户可以通过从显示屏选择选项和/或说出对提示的响应来提供对提示的响应。该响应可以包括例如选择为超声系统配置在动作110中确定的一组成像参数值或不为超声系统配置该组成像参数值的选项。如果处理电路接收到选择为超声系统配置该组成像参数值的响应，则过程进行到动作116。如果处理电路接收到选择不为超声系统配置该成像参数值的响应，则在一些实施例中，过程100进行到动作118，在一些实施例中，过程100进行到动作120，并且在一些实施例中，过程100进行到动作126。
在动作116中，处理电路将超声系统配置为使用在动作110中确定的一组成像参数值来产生超声图像。例如，处理电路可以向超声成像设备传输一个/多个指令，以触发为超声成像设备配置成像参数值。这些成像参数值继续可用于感兴趣的区域的成像。
如上所述，如果在动作114中处理电路接收到选择不为超声系统配置该成像参数值的响应，则在一些实施例中，过程100进行到动作118，在一些实施例中，过程100进行到动作120，并且在一些实施例中，过程100进行到动作126。在动作118中，处理电路将超声系统配置为使用默认的一组成像参数值(例如，为对腹部进行成像而优化的一组成像参数)来产生超声图像。例如，处理电路可以向超声成像设备传输一个/多个指令，以触发为超声成像设备配置该默认的一组成像参数值。
在动作120中，处理电路提供关于是否将超声系统配置为使用替代的一组成像参数值产生超声图像的提示。在一些实施例中，该替代的一组成像参数值可以是产生了具有第二高质量的一组超声图像的一组成像参数值。在一些实施例中，该替代的一组成像参数值可以是默认的一组成像参数(例如，为对腹部进行成像而优化的一组成像参数)。在一些实施例中，该替代的一组成像参数值可以是用户选择的一组成像参数。过程100从动作120进行到动作122。
在动作122中，处理电路从用户接收对动作120中提供的提示的响应。例如，用户可以通过从显示屏选择选项和/或说出对提示的响应来提供对提示的响应。如果处理电路接收到选择为超声系统配置替代的一组成像参数值的相应，则过程进行到动作124，其中处理电路将超声系统配置为使用该替代的一组成像参数值来产生超声图像。例如，处理电路可以向超声成像设备传输一个/多个指令，以触发为超声成像设备配置该替代的一组成像参数值。如果在动作122中处理电路接收到选择不为超声系统配置替代的一组成像参数值的响应，则过程进行到动作126。在动作126中，处理设备不采取动作，使得超声系统可以继续使用其当前所配置的一组成像参数。
在一些实施例中，过程100可以周期性地自动进行。换句话说，每次经过设定的时间段时，过程100可以自动进行，来确定应当向用户建议哪组成像参数值用于下一时间段期间的成像。在其他实施例中，过程100可以基于处理电路检测到超声系统在阈值时间段内未对对象进行成像之后已经开始对对象进行成像而自动进行。在一些实施例中，确定超声系统未对对象进行成像可以包括确定所产生的超声图像中的像素值的总和/平均值/中值不超过阈值，并且确定超声系统正在对对象进行成像可以包括确定所产生的超声图像中的像素值的总和/平均值/中值确实超过阈值。在一些实施例中，可以将卷积神经网络训练为识别当超声成像设备对对象进行成像时是否收集了超声图像。用于卷积神经网络的训练数据可以包括标记为是否在超声成像设备对对象进行成像时收集了超声图像的超声图像。在一些实施例中，确定超声系统是否正在对对象进行成像可以包括计算由超声成像设备收集的超声图像与当在超声成像设备和空气之间存在界面时收集的校准超声图像之间的互相关。具有超过阈值的平均值与峰值比的互相关(例如，峰值互相关值超过平均值互相关值的20倍)可指示超声成像设备未对对象进行成像。在一些实施例中，确定超声系统是否正在对对象进行成像可以包括分析(例如，使用快速傅立叶变换)跨超声图像或跨A线的强度周期是否高度相关(例如，峰值互相关值超过平均值互相关值的20倍)，这可能指示存在混响以及在超声成像设备和空气之间存在界面。在一些实施例中，确定超声系统是否正在对对象进行成像可以包括计算垂直分量上的互相关，该垂直分量例如是垂直于探针面收集的图像的列(或图像的列的子集和/或图像的列的像素的子集)或垂直于探针面收集的A线。如果超声系统未对对象进行成像，则互相关的平均值与峰值比可能超过特定阈值(例如，峰值互相关值可能超过平均值互相关值的20倍)。
检测到超声系统在阈值时间段内未对对象进行成像之后已经开始对对象进行成像可以对应于检测到新的成像时段的开始。在成像时段开始时而不是在成像时段期间确定最佳的一组成像参数可以有助于节省在产生多组超声图像和计算每组超声图像的质量度量的值时消耗的功率。在被扫描的对象的区域可能不会以需要对成像参数值进行实质性改变的方式改变的情况下，这样的实施例可能是合适的。例如，仅包括对心脏区域进行成像的成像时段可能不需要在成像时段期间对成像参数值进行实质性改变。为了在检测超声系统是否在阈值时间段内未对对象进行成像之后已经开始对对象进行成像的同时节省功率，在一些实施例中，检测到超声系统已经开始对对象进行成像可以包括为超声系统配置比动作104中的多组成像参数值使用更少的功率的一组成像参数值(如本公开所提及的，使用一定量或程度的功率的一组成像参数值应当被理解为意味着超声系统在配置有该组成像参数值时使用了该量或该程度的功率)。这可以是节省功率的手段，因为超声系统可以使用较低的功率来收集具有低却足够质量的超声图像，以检测超声系统已经开始对对象进行成像。一旦进行该检测，超声系统可以使用更高的功率来收集具有足以用于临床使用的更高质量的超声图像。使得超声系统能够以较低功率收集超声图像的一组成像参数值可以包括例如较低的脉冲重复频率(PRF)、较低的帧率、较短的接收间隔、每个图像更少量的传输次数以及较低的脉冲发生器电压。
在一些实施例中，直到处理电路已经将超声系统配置为使用产生了具有最高质量的超声图像集的一组成像参数值来产生超声图像(即，直到已经完成动作112)，处理电路可以生成保持超声成像设备基本静止的通知(例如，参见图2)。这有助于确保评估所有成像参数值在特定感兴趣的区域使用的适当程度。在一些实施例中，可以在与超声成像设备操作地通信的处理设备的显示器上以图形方式显示通知。在一些实施例中，可以由与超声成像设备操作地通信的处理设备的扬声器通过能被听见的方式播放通知。
应当理解，虽然对过程100的上述描述提及多组超声图像(例如，收集多组超声图像、计算多组超声图像的质量、将多组超声图像输入到神经网络等)，但是过程100也可以应用于其它类型的超声数据(例如，原始声学数据、多线路、空间坐标或从原始声学数据生成的其他类型的数据)。
图2至图6分别示出了根据本公开描述的某些实施例的可以由与超声成像设备可操作地通信的处理设备200生成并且由处理设备200的显示器202显示的图形用户界面(GUI)示例204、304、404、504和604。
图2示出了GUI 204。如上所述，生成保持超声成像设备基本静止直到超声系统已经被配置为使用产生了具有最高质量的一组超声图像的一组成像参数值来产生超声图像的通知可能是有利的。GUI 204示出了保持超声成像设备静止的图形通知206。应当理解，通知206的确切形式和文本不是限制性的，关于通知206可以使用传达类似意图的其它形式和文本。
图3示出了GUI 304。GUI 304示出了提示314，该提示314包括预设(在图3的示例中，心脏预设)的通知和关于是否为超声系统配置该预设的提示。提示314中的预设可以是被确定为产生具有最高质量的超声图像的一组成像参数值(如参照动作110所描述的)。GUI304还包括“是”选项316和“否”选项318。响应于接收到“是”选项316的选择，可以为超声系统配置心脏预设。响应于接收到“否”选项318的选择，在一些实施例中，可以为超声系统配置默认预设，或者超声系统可以继续使用其当前配置的预设，或者可以提供关于是否应该为超声系统配置产生了第二高质量超声图像的预设的提示。应当理解，虽然提示314的示例提示用户是否为超声系统配置心脏预设，但是提示314可以提示用户是否为超声系统配置任何预设。还应当理解，提示314、“是”选项316和“否”选项318的确切形式和文本不是限制性的，可以使用其它形式和文本。
图4至图6示出的图形用户界面示例可能例如在包括对多个解剖区域进行成像的成像协议(例如，FAST和RUSH)中有用，并且可以受益于根据当前被成像的解剖区域而高效地自动选择和改变最佳成像参数。图4示出了GUI 404。GUI 404示出了对象406的图像和标识408。标识408在对象406的图像上指示与产生了最高质量的一组图像(如参照动作110所描述的)的预设相对应的解剖区域。在图4的示例中，标识408指示已经选择了心脏预设。GUI404还示出了关于是否为超声系统配置由标识408指示的预设的提示414。GUI 404还包括“是”选项416和“否”选项418。响应于接收到“是”选项416的选择，可以为超声系统配置心脏预设。响应于接收到“否”选项418的选择，在一些实施例中，可以为超声系统配置默认预设，或者超声系统可以继续使用其当前配置的预设，或者可以提供关于是否应该为超声系统配置产生了第二高质量超声图像的预设的提示。应当理解，虽然标识408的示例指示心脏区域，但是标识408可以指示任何解剖区域。还应当理解，对象406的图像和标识408的确切形式不是限制性的，并且可以使用对象406的图像和标识408的其它形式。还应当理解，提示414、“是”选项416和“否”选项418的确切形式和文本不是限制性的，可以使用其它形式和文本。在一些实施例中，用户可以可选地通过例如在GUI 404上敲击对象406的图像上的另一解剖区域来改变所选择的预设。
图5示出了图4的GUI 404的非限制性替代方案。GUI 404用标识408指示预设，而图5的GUI 504用数字512指示预设。GUI 504示出了对象506的图像和作为成像协议的一部分被扫描的解剖区域的指示508。在图5的示例中，GUI 504示出了作为RUSH协议的一部分被扫描的九个区域。GUI 504还示出了数字510，每个数字对应于作为成像协议的一部分被扫描的解剖区域之一。另外，GUI 504在GUI 504的顶部示出数字512。数字512与数字510之一相匹配，从而指示哪个解剖区域对应于产生了最高质量的一组图像(如参照动作110所描述的)的预设。GUI 504还示出了关于是否为超声系统配置由数字512、“是”选项416和“否”选项418指示的预设的提示414。应当理解，虽然图5中的数字512指示心脏区域，但是数字512可以指示任何解剖区域。另外，虽然解剖区域的指示508对应于可作为RUSH协议的一部分被扫描的解剖区域，但是解剖区域的指示508可对应于其它成像协议。还应当理解，对象506的图像、解剖区域的指示508、数字510和数字512的确切形式不是限制性的，并且可以使用对象506的图像、解剖区域的指示508、数字510和数字512的其它形式。例如，数字512可以在GUI 504的另一区域中显示。在一些实施例中，如果用户希望改变所选择的预设，则该用户可以在击GUI 504上点击另一解剖区域、指示508和/或数字510。
图6分别示出了图4和5的GUI 404和504的另一非限制性替代方案。GUI 404和504分别用标识408和数字512指示所选择的预设，而图6的GUI 604用标识612指示所选择的预设。标识612突出显示与产生了最高质量的一组图像(如参照动作110所描述的)的预设相对应的解剖区域。在图6的示例中，标识612包围指示508之一和数字510之一。GUI 604还示出了关于是否为超声系统配置由标识612、“是”选项416和“否”选项418指示的预设的提示414。应当理解，用于突出显示解剖区域的其它方式也是可能的，例如改变指示508和/或数字510的颜色。
各种发明构想可以体现为一个或多个过程，已经提供了这些过程的示例。可以以任何合适的方式对作为每个过程的一部分所执行的动作进行排序。因此，可以构造其中以不同于所示的顺序执行动作的实施例，这些实施例可以包括同时执行一些动作，即使在说明性实施例中被示为顺序动作。此外，可以组合和/或省略一个或多个过程，并且一个或多个过程可以包括附加步骤。
图7示出了在其上可以实施本公开所描述的技术的各个方面的超声系统700的示例的示意性框图。超声系统700包括超声设备706、处理设备702、网络716以及一个或多个服务器734。
超声设备706包括超声电路709。处理设备702包括摄像头704、显示屏708、处理器710、存储器712、输入设备718和扬声器713。处理设备702与超声设备706进行有线(例如，通过闪电连接器或迷你USB连接器)和/或无线通信(例如，使用蓝牙、ZIGBEE和/或WiFi无线协议)。处理设备702通过网络716与一个或多个服务器734无线通信。然而，与服务器734的无线通信是可选的。
超声设备706可以被配置为生成可以用于生成超声图像的超声数据。超声设备706可以各种方式中的任何一种来构造。在一些实施例中，超声设备706包括将信号传输到发射波束形成器的传送器，发射波束形成器又驱动换能器阵列内的换能器元件将脉冲超声信号发射到一个结构(例如，患者)中。脉冲超声信号可以从身体中的结构(例如血细胞或肌肉组织)反向散射，以产生返回到换能器元件的回波。然后，这些回波可以被换能器元件转换成电信号，并且该电信号被接收器接收。表示所接收的回波的电信号被发送到输出超声数据的接收波束形成器。超声电路709可以被配置为生成超声数据。超声电路709可以包括被整体集成到单个半导体管芯上的一个或多个超声换能器。超声换能器可以包括例如一个或多个电容式微机械加工超声换能器(CMUT)、一个或多个CMOW(互补金属氧化物半导体)超声换能器(CUT)、一个或多个微机械加工压电超声换能器(PMUT)和/或一个或多个其它合适的超声换能器单元。在一些实施例中，超声换能器可以形成与超声电路709(例如，传输电路、接收电路、控制电路、功率管理电路和处理电路)中的其它电子部件相同的芯片，以形成单片超声设备。超声设备706可以通过有线(例如，通过闪电连接器或迷你USB连接器)和/或无线(例如，使用蓝牙、ZIGBEE和/或WiFi无线协议)通信链路将超声数据和/或超声图像传输到处理设备702。
现在，参考处理设备702，处理器710可以包括专用编程和/或专用硬件，例如专用集成电路(ASIC)。例如，处理器710可以包括一个或多个图形处理单元(GPU)和/或一个或多个张量处理单元(TPU)。TPU可以是专门为机器学习(例如，深度学习)设计的ASIC。TPU可用于例如加速神经网络的推理阶段。处理设备702可以被配置为处理从超声设备706接收的超声数据，以生成用于在显示屏708上显示的超声图像。该处理可以由例如处理器710执行。处理器710还可以适于控制利用超声设备706对超声数据的采集。在接收到回波信号的扫描时段期间，可以实时处理超声数据。在一些实施例中，可以以至少5Hz、至少10Hz、至少20Hz的速率、以5和60Hz之间的速率、以大于20Hz的速率更新所显示的超声图像。例如，即使在基于先前采集的数据生成图像时以及在显示实况超声图像时，也可以采集超声数据。当采集附加超声数据时，按顺序显示从最近采集的超声数据生成的附加帧或附加图像。附加地或替代地，超声数据可以在扫描时段期间临时存储在缓冲器中，并且以短于实时的方式处理。
处理设备702可以被配置为使用处理器710(例如，一个或多个计算机硬件处理器)以及包括非瞬态计算机可读存储介质(例如存储器712)的一个或多个制品来执行本公开描述的某些过程(例如，过程10)。处理器710可以任何合适的方式控制向存储器712写入数据以及从存储器712读取数据。为了执行本公开描述的某些过程，处理器710可以执行存储在一个或多个非瞬态计算机可读存储介质(例如，存储器712)中的一个或多个处理器可执行指令，该一个或多个非瞬态计算机可读存储介质可以用作存储由处理器710执行的处理器可执行指令的非瞬态计算机可读存储介质。摄像头704可以被配置为检测光(例如，可见光)以形成图像。摄像头704可以与显示屏708位于处理设备702的同一面上。显示屏708可以被配置为显示图像和/或视频，并且可以例如是处理设备702上的液晶显示器(LCD)、等离子体显示器和/或有机发光二极管(OLED)显示器。输入设备718可以包括能够从用户接收输入并将该输入传输到处理器710的一个或多个设备。例如，输入设备718可以包括键盘、鼠标、麦克风、显示屏708上的触发传感器和/或麦克风。显示屏708、输入设备718、摄像头704和扬声器713可以通信地耦合到处理器710并且/或者在处理器710的控制下。
应当理解，处理设备702可以以各种方式中的任何一种来实现。例如，处理设备702可以被实现为手持式设备，诸如移动智能电话或平板电脑。由此，超声设备706的用户能够用一只手操作超声设备706并用另一只手握处理设备702。在其他示例中，处理设备702可以实现为不是手持式设备的便携式设备，例如膝上型计算机。在其他示例中，处理设备702可以实现为诸如台式计算机的固定设备。处理设备702可以通过有线连接(例如，经由以太网电缆)和/或无线连接(例如，通过WiFi网络)连接到网络716。处理设备702由此可以通过网络716与一个或多个服务器734通信(例如，向一个或多个服务器734传输数据)。关于超声设备和系统的进一步描述，参见2017年1月25日提交的标题为“通用超声设备及相关装置和方法”并且以专利申请公开第2017-0360397A1号公开(并转让给本申请的受让人)的美国专利申请第15/415,434号，其全部内容通过援引加入本文。
图7应理解为是非限制性的。例如，超声系统700可以包括比所示的更少或更多的部件，处理设备702和超声设备706可以包括比所示的更少或更多的部件。
本公开的各个方面可以单独使用、组合使用或以在前面描述的实施例中没有具体讨论的各种布置使用，因此其应用不限于在前面描述中阐述的或在附图中示出的部件的细节和布置。例如，在一个实施例中描述的方面可以任何方式与在其它实施例中描述的方面组合。
除非明确指出是相反情况，否则在说明书和权利要求中使用的不定冠词“一(a)”和“一(an)”应理解为表示“至少一个”。
如本公开在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应当理解为意味着如此组合的元素(即在一些情况下结合存在而在其它情况下分离存在的元素)中的“任一个或两者都”。以“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即如此结合的元素中的“一个或多个”。除了由“和/或”从句具体指出的元素之外，可以可选地存在其它元素，无论是与那些具体指出的元素相关还是不相关。
如本公开在说明书和权利要求书中所使用的，短语“至少一个”(针对一个或多个元素的列表)应当理解为表示从元素列表中的任何一个或多个元素中选择的至少一个元素，但不一定包括在元素列表中具体列出的每个元素中的至少一个，并且不排除元素列表中的元素的任何组合。该定义还允许可选地存在除了在短语“至少一个”所指的元素列表内具体指出的元素之外的元素，无论其与具体指出的那些元素相关还是不相关。
在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”、“第三”等的序数术语来修饰权利要求元素本身不意味着一个权利要求元素相对于另一个具备任何优先级、优先性或顺序或者意味着执行方法的动作的时间顺序，而是仅用作标签，以区分具有某个名称的一个权利要求元素与另一个具有相同名称(除了序数术语的使用外)的元素来区分这些权利要求元素。
术语“约”和“大约”在一些实施例中可用于表示在目标值的±20％内，在一些实施例中在目标值的±10％内，在一些实施例中在目标值的±5％内，在一些实施例中还在目标值的±2％内。术语“约”和“大约”可以包括目标值。
此外，本公开使用的措辞和术语是出于描述的目的，不应被认为是限制性的。本公开使用的“包括”、“包含”或“具有”、“涵盖”、“涉及”及其变体是指包括此后列出的项目及其等同项目以及附加项目。
已经在上面描述了至少一个实施例的几个方面，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种变更、修饰和改进。这些变更、修饰和改进旨在成为本公开的对象。因此，前面的描述和附图仅作为示例。

Claims (20)

1.一种超声系统，被配置为：
利用不同组的成像参数多次地对解剖结构对象进行自动成像；并且
自动提供关于是否利用所述不同组的成像参数中的一组成像参数继续对所述解剖结构对象进行成像的提示。
2.根据权利要求1所述的超声系统，其中，所述一组成像参数表示在所述不同组的成像参数中被确定为产生最高质量的所述解剖结构对象的图像的那些成像参数。
3.一种超声系统，被配置为：
将其自身配置为产生多组超声图像，所述多组超声图像中的每个相应组利用多组成像参数值中的不同相应组产生；
获得所述多组超声图像；
从所述多组超声图像中确定具有最高质量的一组超声图像；并且
基于从所述多组超声图像中确定具有最高质量的所述一组超声图像，提供关于是否将所述超声系统配置为使用产生了具有最高质量的所述一组超声图像的一组成像参数值来产生超声图像的提示。
4.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为基于检测到所述超声系统在阈值时间段内未对对象进行成像之后已经开始对所述对象进行成像来产生所述多组超声图像。
5.根据权利要求4所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当检测到所述超声系统在所述阈值时间段内未对所述对象进行成像之后已经开始对所述对象进行成像时，为自身配置低功率的一组成像参数值，该低功率的一组成像参数值使用比所述多组成像参数值更小的功率。
6.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当从所述多组超声图像中确定具有最高质量的所述一组超声图像时，从所述多组超声图像中确定其中视图分类器具有最高置信度的所述一组超声图像，在所述最高置信度下所述视图分类器在所述一组超声图像中识别出解剖区域。
7.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当从所述多组超声图像中确定具有最高质量的所述一组超声图像时，针对所述多组超声图像中的每组计算图像锐度度量。
8.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当从所述多组超声图像中确定具有最高质量的所述一组超声图像时，针对所述多组超声图像中的每组计算像素变化度量。
9.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当从所述多组超声图像中确定具有最高质量的所述一组超声图像时，针对所述多组超声图像中的每组计算噪声度量。
10.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当从所述多组超声图像中确定具有最高质量的所述一组超声图像时，针对所述多组超声图像中的每组计算总变化度量。
11.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当从所述多组超声图像中确定具有最高质量的所述一组超声图像时，针对所述多组超声图像中的每组计算像素强度度量。
12.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统还被配置为生成指示用户在所述超声系统正在产生所述多组超声图像时保持超声成像设备基本静止的指令。
13.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述多组成像参数值包括超声成像预设，每个超声成像预设被优化用于对多个解剖区域中的特定解剖区域进行成像。
14.根据权利要求13所述的超声系统，其中，所述多个解剖区域包括在特定的超声成像协议期间成像的多个解剖区域。
15.根据权利要求14所述的超声系统，其中，所述超声系统还被配置为从用户接收所述用户将执行所述特定的超声成像协议的输入。
16.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述多组成像参数值包括与用户相关联的优选的多组成像参数值。
17.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当将其自身配置为产生所述多组超声图像时，将其自身配置为：
使用所述多组成像参数值将多组超声波传输到对象中，其中，所述多组成像参数值与超声传输相关；并且
从不同组的反射超声波生成所述多组超声图像中的每组，每组反射超声波对应于所传输的多组超声波中的一组。
18.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当将其自身配置为产生所述多组超声图像时，将其自身配置为：
将单组超声波传输到对象中；并且
使用所述多组成像参数值从对应于所传输的单组超声波的单组反射超声波生成所述多组超声图像中的每组，其中，所述多组成像参数值与超声图像生成相关。
19.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为，当提供关于是否将所述超声系统配置为使用产生了具有最高质量的所述一组超声图像的所述一组成像参数值产生超声图像的提示时，提供关于所述一组成像参数被优化所用于的解剖区域的通知。
20.根据权利要求3所述的超声系统，其中，所述超声系统还被配置为从用户接收对所述提示的响应。
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