CN115517698A - 4d超声图的可视化 - Google Patents

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Abstract

一种医疗系统，该医疗系统包括超声探头和处理器，该超声探头用于插入到身体的器官中。该超声探头包括(i)二维(2D)超声换能器阵列和(ii)传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。该处理器被配置成(a)使用由该传感器输出的信号，将由该2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取的组织区域的多个超声图像相互配准，并且(b)生成该组织区域的图，该图指示该组织区域中的组织位置的相应运动量。

Description

4D超声图的可视化
技术领域
本发明大体上涉及医学可视化方法，并且具体地涉及对使用体内医学超声探头获取的超声数据进行可视化。
背景技术
先前已在专利文献中提出了用于评估体内器官功能的各种超声可视化技术。例如，美国专利申请公开2020/0214662描述了用于生成机电图的系统和方法。该方法包括：获得超声数据，该超声数据包括与心脏中的组织位置相对应的一系列连续图像帧和射频(RF)信号。基于该超声数据对位移和应变进行测量以确定该位置的机电激活。将该超声数据转换为一系列等时线图，并组合这一系列等时线图，以生成机电图。机电图示出了心脏的机电激活和内壁结构。
作为另一示例，美国专利申请公开2010/0099991描述了一种超声诊断成像系统，该超声诊断成像系统产生血流的3D图像，该3D图像在一个图像中描绘了血池的位置和流速。在体积区域上获取B模式数据并且将其转化为一系列灰度值，该灰度值突出显示相对于强回声返回区域的消声区域。在该相同的体积区域上获取流量数据，并且对两个数据集都进行体积渲染。然后将这两种体积渲染合并成单个3D图像，其中，B模式像素值根据该像素位置处的流量进行着色。
美国专利8,090,429描述了用于共同配准、显示和定量来自许多不同医学模态(诸如CT、MRI和SPECT)的图像的系统和方法。在这种方法中，共同配准和图像融合是基于多个用户定义的感兴趣区域(ROI)，其可以是来自多个模态的整个图像体积的子集，其中每个ROI可以描绘来自不同图像模态的数据。第一图像模态的用户选择的ROI可以与第二图像模态的对应ROI叠加或混合，并且整个第二图像可以与叠加或混合的ROI一起显示。
然而，仍然需要用于同时向医生或操作者呈现具有超声图像(诸如4D超声图像)和相关可视数据(诸如电生理数据)的改进装置。
发明内容
下文描述的本发明的实施方案提供一种医疗系统，该医疗系统包括超声探头和处理器，该超声探头用于插入到身体的器官中。该超声探头包括(i)二维(2D)超声换能器阵列和(ii)传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。该处理器被配置成(a)使用由该传感器输出的信号，将由该2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取的组织区域的多个超声图像相互配准，并且(b)生成该组织区域的图，该图指示该组织区域中的组织位置的相应运动量。
在一些实施方案中，该处理器被进一步配置成基于该组织位置的运动量来识别该组织位置中的一个或多个组织位置处的组织包括疤痕组织；并且向用户呈现具有所识别的疤痕组织的指示的图。
在一些实施方案中，该处理器被配置成使用该组织的图形编码的运动水平来指示所识别的疤痕组织。
在一个实施方案中，该图形编码的运动水平包括颜色编码的运动水平。
在另一实施方案中，该处理器被配置成通过将该组织运动量与阈值进行比较来识别该疤痕组织。
根据本发明的另一实施方案，另外提供了一种医疗系统，该医疗系统包括超声探头和处理器，该超声探头用于插入到身体的器官中。该超声探头包括(i)二维(2D)超声换能器阵列和(ii)传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。该处理器被配置成(a)使用由该传感器输出的信号，将由该2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取的组织区域的多个超声图像相互配准，(b)将该区域的内壁图像和外壁图像相互隔离，(c)对该内壁图像和该外壁图像应用不同的图形编码，(d)覆盖该内壁图像和该外壁图像以生成组合图像，(e)向用户显示该组合图像，以及(f)调整所覆盖的内壁图像和外壁图像中的一者或两者的透明度。
在一些实施方案中，该不同的图形编码是不同的调色板。
在一些实施方案中，该区域的内壁图像和外壁图像是心脏的同一部位的心内膜图像和相应的心外膜图像。
根据本发明的另一实施方案，进一步提供了一种医疗系统，该医疗系统包括超声探头和处理器，该超声探头用于插入到身体的器官中。该超声探头包括(i)二维(2D)超声换能器阵列和(ii)传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。该处理器被配置成(a)使用由该传感器输出的信号，将由该2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取的组织区域的多个超声图像相互配准，(b)生成该组织区域的图，并且将指示用于获取该超声图像的超声探头的类型的图标结合在该图中，以及(c)向用户呈现具有该超声探头的类型的指示的图。
在一些实施方案中，该超声探头的该类型是包括一维(1D)换能器阵列的超声探头和包括二维(2D)换能器阵列的超声探头中的一者。
根据本发明的另一实施方案，再一步提供了一种医疗系统，该医疗系统包括超声探头和处理器，该超声探头用于插入到身体的器官中。该超声探头包括(i)二维(2D)超声换能器阵列和(ii)传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。该处理器被配置成(a)使用由该传感器输出的信号，将由该2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取的组织区域的多个超声图像相互配准，(b)生成该组织区域的超声图像，(c)将(i)所生成的超声图像和(ii)由一种或多种相应的非超声医学成像模态获取的该组织区域的一个或多个附加图像上传到图形用户界面，(d)通过加权该超声图像和该一个或多个附加图像的相应贡献来生成组合图像，以及(e)向用户显示该组合图像。
在一些实施方案中，该处理器被进一步配置成通过调整该加权来调整该组合图像。
根据本发明的另一个实施方案，本文还进一步提供了一种包括显示器和处理器的医疗系统。该显示器被配置成向用户显示图像。该处理器被配置成(a)将根据医学模态获取的组织区域的两个或更多个不同表示相互配准，(b)通过加权该表示的相应贡献来生成组合图像，以及(c)使用该显示器向该用户显示组合表示。
在一些实施方案中，该表示包括电生理图。
在一些实施方案中，该电生理图包括局部激活时间(LAT)或双极电压图。
根据本发明的另一实施方案，另外提供了一种方法，该方法包括将超声探头插入到身体的器官中，该超声探头包括二维(2D)超声换能器阵列和传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。使用由该传感器输出的信号，将组织区域的多个超声图像相互配准，该多个超声图像由2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取。生成该组织区域的图，该图指示该组织区域中的组织位置的相应运动量。
根据本发明的另一实施方案，还提供了一种方法，该方法包括将超声探头插入到身体的器官中，该超声探头包括二维(2D)超声换能器阵列和传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。使用由该传感器输出的信号，将组织区域的多个超声图像相互配准，该多个超声图像由2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取。该区域的内壁图像和外壁图像相互隔离。对该内壁图像和外壁图像应用不同的图形编码。将该内壁图像和外壁图像进行覆盖以生成组合图像。向用户显示该组合图像。调整该覆盖的内壁图像和外壁图像中的一者或两者的透明度。
根据本发明的另一实施方案，另外还提供了一种方法，该方法包括将超声探头插入到身体的器官中，该超声探头包括二维(2D)超声换能器阵列和传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。使用由该传感器输出的信号，将组织区域的多个超声图像相互配准，该多个超声图像由2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取。生成该组织区域的图，并且将图标结合在该图中，该图标指示用于获取该超声图像的超声探头的类型。向用户呈现具有超声探头的类型的指示的图。
根据本发明的另一实施方案，此外提供了一种方法，该方法包括将超声探头插入到身体的器官中，该超声探头包括二维(2D)超声换能器阵列和传感器，该传感器被配置成输出指示该2D超声换能器阵列在器官内部的位置、方向和取向的信号。使用由该传感器输出的信号，将组织区域的多个超声图像相互配准，该多个超声图像由2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取。生成该组织区域的超声图像。将(i)所生成的超声图像和(ii)由一种或多种相应的非超声医学成像模态获取的组织区域的一个或多个附加图像上传到图形用户界面。通过加权该超声图像和该一个或多个附加图像的相应贡献来生成组合图像。向用户显示该组合图像。
根据本发明的另一实施方案，还进一步提供了一种方法，该方法包括将根据医学模态获取的组织区域的两个或更多个不同表示相互配准。通过对该表示的相应贡献进行加权来生成组合图像。向用户显示组合表示。
结合附图，通过以下对本发明的实施方案的详细描述，将更全面地理解本发明，其中：
附图说明
图1是根据本发明的实施方案的基于导管的超声成像系统的示意性图解，该基于导管的超声成像系统使用具有远侧端部组件的导管，该远侧端部组件包括2D超声阵列和位置传感器；
图2是根据本发明的实施方案的使用图1的超声系统进行成像的器官的内壁区段中的疤痕组织区域的可视化的示意性图解；
图3是根据本发明的实施方案的使用图1的系统进行的超声心脏内获取的示意性图解，随后导出将心内膜图像覆盖在相应的心外膜图像上的组合组织运动图；
图4是示出根据本发明的实施方案的将图标结合在3D渲染中的示意性图解，该图标指示用于生成该渲染的超声导管的类型；
图5是根据本发明的实施方案的图形用户界面(GUI)的示意性图解，该图形用户界面被配置成生成并显示通过对来自不同成像模态的图像进行加权而制成的组合图像；
图6是根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于导出和显示图2的结果的方法的流程图；
图7是根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于导出和显示图4的结果的方法的流程图；
图8是根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于将图标结合在3D渲染中的方法的流程图，其中该图标指示用于生成该渲染的超声导管的类型；并且
图9是根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于导出和显示图5的结果的方法的流程图。
具体实施方式
概述
在下文中描述的本发明的实施方案提供了使用具有二维(2D)超声换能器阵列的探头(诸如导管)来产生三维(3D)或四维(4D)超声图像的方法和系统。在本文中，术语“3D超声图像”是指在三个维度上表示一定体积的超声图像。术语“4D超声导管”是指包含超声换能器2D阵列的导管。术语“4D超声图像”是指通过2D阵列获取的一定体积的3D超声图像的时间序列。4D图像可被视为3D电影，第四维度是时间。描述4D图像(或渲染)的另一种方式是时间相关的3D图像(或渲染)。在心脏中使用的情况下，4D超声导管可被称为“4D心脏内超声心动图(ICE)”导管。
在所公开的实施方案中，该导管还包括与2D阵列预配准的一体式位置传感器(诸如磁性位置传感器)。2D阵列产生占据预定义立体角的3D扇形超声波束；(此类波束在本文中被称为“楔形”，与1D阵列“扇形”相反)。因此，2D阵列能够对器官(诸如心腔)的内壁的2D区段进行成像。由于一体式位置传感器，基于位置传感器与2D阵列之间的导管轴上的已知相对位置和取向，成像区段中的每个体素的空间坐标是已知的。
可以生成心脏的一部分的4D超声渲染，并且同时生成电生理(EP)渲染。然而，医生难以使两个单独的渲染相互关联。
本发明的一些实施方案覆盖了4D超声图像或3D渲染上的EP数据(诸如局部激活时间(LAT)或双极电压)，3D/4D表示由4D超声导管生成。由于4D导管具有一体式位置传感器及其与2D阵列的预配准，因此两个实体(诸如EP值和超声图像)会自动配准在组合图像中，以便不需要将EP参数与超声图像进行配准。
例如，4D超声图像可以示出心腔壁的3D细节，以便组合图像显示这些细节和电活动(例如，EP数据)。这将会显而易见的是，例如，在疤痕的壁组织区域中，其中组织的机械运动不同于周围非疤痕组织的机械运动，并且疤痕区域中的电传播不同于非疤痕组织的电传播。组合图像可以增强临床医生诊断和决定治疗与疤痕相关的心脏问题的能力。在另一实施方案中，用户可以从超声图像导入应变信息并使用处理器对导入的应变信息与电活动进行比较和/或显示。这实现了机械心脏功能和电子心脏功能之间的关联。
可以获取心腔壁的表面的标准超声图像，即心内膜图像和心外膜图像。然而，不同的表面是难以理解的，即使图像在超声图像中稍微移位，因为两个表面均以灰度描绘，这意味着不可能清楚地看到这两个表面。通常，心内膜图像和心外膜图像通过处理器分割由超声探头获取的体积数据来获得。如果存在解剖图，则处理器可以使用该图来识别不同的表面。
本发明的一些实施方案允许4D超声导管的用户将不同的调色板应用到腔壁表面的两个图像。这使得这两个表面可以通过例如处理器将彩色心内膜图像覆盖在不同着色的心外膜图像上来明显区分。用户还可以调整覆盖物的透明度以进一步增强所显示的组合图像。
当超声导管被配准到映射位置系统时，该系统可以使用此预先获取的知识以不同的色标对超声图像中的多个结构(例如，心内膜和心外膜)进行着色。
此外，每个超声图像中的每个区域可以根据其功能或使用的定义以独特的色标进行着色，诸如使用包括例如暖色或冷色的不同调色板。例如，映射右心房之后，可以对右心房的超声图像区域进行不同的着色(具有不同的色标，诸如根据灰度具有不同强度的红色，或不同的调色板，诸如用于心内膜图像和心外膜图像的暖色与冷色)。
用于超声导管的图标不会区分所使用的超声导管的类型。例如，与产生超声风扇的1D导管相比，2D导管产生超声楔形件。在一个实施方案中，为了告知审查者如何获取超声数据，处理器选择特定图标以结合到现有的3D表面超声渲染中。在此实施方案中，处理器可通过在3D/4D渲染中结合楔形图标来显示产生4D图像的2D导管的图标。
在许多医学程序中，可以例如使用不同的成像模态来获取具有不同功能的图像，并且出于比较目的，可以对这些图像进行配准。由于它们被配准，图像可以相互组合，使得可以同时查看图像上的不同元素。然而，每个图像通常携带许多视觉信息，使得组合图像会快速导致信息过载。
本发明的一些实施方案提供了一种图形用户界面(GUI)，该图形用户界面允许审查者通过将单独图像的贡献加权到组合图像来生成并调整组合图像。在一个示例中，将考虑三个可用图像，其全部相互配准(例如，到跟踪系统的坐标系)：计算机断层扫描(CT)图像、磁共振成像(MRI)图像和超声(US)图像。使用GUI对CT图像、MRI图像和US图像进行加权，审查者将三个图像组合到一个图像中。GUI可以使用处理器应用一种公开的图像加权模型，该模型基于以下假设：图像位于三角形的顶点，其中三角形用作加权选择器。为此，审阅者可以在三角形内移动光标以选择应用于每个图像的权重。
注意，要加权和组合的不同图像不一定必须具有不同的模态。相反，这些图像可以是由相同医学模态获取的组织区域的不同表示。例如，EP映射模态可以在颜色图中生成LAT的第一表示，以及生成以灰度提供的双极电压图的第二表示。这种组合的EP表示可以具有增强的临床意义。
系统描述
图1是根据本发明的实施方案的基于导管的超声成像系统20的示意性图解，该基于导管的超声成像系统使用具有远侧端部组件40的导管21，该远侧端部组件包括2D超声阵列50和位置传感器52。一体式位置传感器52与导管21的2D阵列50预配准。
具体地，传感器52被配置成输出指示2D超声换能器阵列52在器官内部的位置、方向和取向的信号。该系统的处理器被配置成使用由传感器输出的信号，将由2D超声换能器阵列50获取的多个超声图像区段相互配准。
如图可见，远侧端部组件40装配在导管的轴22的远侧端部处。导管21通过护套23插入到躺在手术台29上的患者28的心脏26中。导管21的近侧端部连接到控制台24。在本文描述的实施方案中，导管21用于基于超声的诊断目的，但导管也可用于使用例如尖端电极56执行诸如心脏26中的组织的电感测和/或消融等疗法。
医生30通过使用靠近导管的近侧端部的操纵器32操纵轴22来将导管21的远侧端部组件40导航到心脏26中的目标位置。
在一个实施方案中，在插图25中详细示出的2D超声阵列50被配置成对心脏26的左心房进行成像。
如在插图45中所见，超声阵列50包括多个超声换能器53的2D阵列50。插图45示出了导航到左心房的肺静脉的口54的超声阵列50。在该实施方案中，2D阵列50是32×64超声换能器阵列。该2D阵列能够对该口的内壁的区段进行成像。由于一体式位置传感器及其与2D阵列的预配准，所以系统知道成像区段中的每个像素的空间坐标。在以下文章中描述了合适的2D阵列的示例：D.Wildes等人的“4-D ICE:A 2-D Array Transducer WithIntegrated ASIC in a 10-Fr Catheter for Real-Time 3-D IntracardiacEchocardiography”，发表于“IEEE Transactions on Ultrasonics,Ferroelectrics,andFrequency Control”第63卷，第12期，第2159-2173页，2016年12月，doi：10.1109/TUFFC.2016.2615602，其全文以引用方式并入本文。
控制台24包括：处理器39，通常为通用计算机，其具有合适的前端；和接口电路38，其用于接收来自导管21的信号，以及任选地用于经由导管21对心脏26进行治疗，并用于控制系统20的其他部件。控制台24还包括被配置成驱动磁场发生器36的驱动电路34。
在心脏26中导航远侧端部22期间，控制台24响应于来自外部场发生器36的磁场而接收来自位置传感器52的位置和方向信号。磁场发生器36被放置在患者28外部的已知位置，例如放置在患者所躺的工作台29的下方。这些位置和方向信号指示2D超声阵列50在位置跟踪系统的坐标系中的位置和方向。
使用外部磁场的位置和方向感测方法在各种医疗应用中实现，例如在由BiosenseWebster生产的CARTOTM系统中实现，并且详细地描述于美国专利6,618,612和6,332,089、PCT专利公布WO 96/05768，以及美国专利申请公布2002/0065455、2003/0120150和2004/0068178中，这些专利的公开内容均以引用方式并入本文。
能够实现偏转和旋转的示例性导管和成像组件详细地描述于美国专利9,980,786、10,537,306；和美国专利公布号2020-0061340 A1中，这些专利的公开内容均以引用方式并入本文。
在一些实施方案中，处理器39可以被配置成以“扫描模式”操作阵列52，以对整个心腔进行成像，如下所述。在一个实施方案中，所成像的心腔(例如，左心房)由处理器39在监测器27上呈现给医生30，例如作为体积渲染55。
处理器39通常包括通用计算机，该通用计算机以软件进行编程以执行本文描述的功能。该软件可通过网络以电子形式被下载到计算机，例如或者其可另选地或另外地设置和/或存储在非临时性有形介质(诸如磁存储器、光存储器或电子存储器)上。
图1所示的示例性构型是完全为了使概念清楚而选择的。可使用其他系统部件和设置类似地应用本发明所公开的技术。例如，系统20可包括附加部件并执行非心脏导管插入。
4D超声图的渲染和可视化
图2是根据本发明的实施方案的使用图1的超声系统20进行成像的器官254的内壁54区段260中的疤痕组织区域222的可视化的示意性图解。使用图1的系统20的导管21执行获取。如图所示，3D楔形250获取模式使得2D区段260能实现同时获取。使用位置传感器52，可以在系统20的位置跟踪系统的坐标系中定义超声楔形件250的几何形状。
使用配准，处理器39从获取中导出组织颜色编码的运动图244，包括颜色编码的可视化疤痕区233。处理器通过估计其中组织的机械运动与周围非疤痕组织的机械运动不同(通常较低或不存在)来区分疤痕。在一个实施方案中，处理器也实时地例如在显示的视频图像上以图形方式编码(例如，标记或颜色代码)运动量，以区分可能是疤痕组织的固定区域。
在一个实施方案中，处理器被配置成通过将该组织运动水平与健康组织的预期运动量的阈值进行比较来识别该疤痕组织。
图3是根据本发明的实施方案的使用图1的系统20进行的超声心脏内获取的示意性图解，随后导出覆盖心内膜图像270和相应的心外膜图像272的组合组织运动图275。
在一个实施方案中，使用来自传感器52的位置信息，从超声获取/常规图像中提取心内膜图像270及其相应的心外膜图像272(例如，使用算法将图像270和272所示的心脏表面相互隔离)。例如，考虑导管在心腔中的场景，或者用户已在心腔中选择了一个点，或者解剖Carto图已经存在，并且可以使用其中心质量。在一个实施方案中，处理器可以应用从所选点处延长模拟的光束射线的算法，使得光线与第一表面相交，然后与第二边界相交。也可以利用目前用于分割CT和MRI 3D扫描的现有算法，例如基于统计局部和全局参数、数学形态和图像过滤的多阈值。
随后，成像区段360根据其功能(例如，移动量)在具有独特的色标的每个超声图像中进行颜色编码。颜色编码可以与速度、应变、电压、厚度、局部激活时间和/或使用另一定义相关，例如通过使用不同的色标，例如，暖色和冷色。
在所示示例中，用户还可以调整覆盖物270的透明度以进一步增强组合的显示图像。
图4是示出根据本发明的实施方案的将图标402结合在3D渲染404中的示意性图解，其中图标402指示用于生成该渲染的超声导管的类型。具体地，图4示出了使用图1的系统20导出的心腔402的3D渲染，该系统结合了指示超声导管21的类型的图标404。
在所示实施方案中，表面渲染的区域403由处理器39制成透明，该处理器进一步在其中结合图标404，以显示用于心内获取的2D导管21的楔形束。
图5是根据本发明的实施方案的图形用户界面(GUI)500的示意性图解，该图形用户界面被配置成生成并显示通过对来自不同成像模态的图像(502、504和506)进行加权而制成的组合图像508。在其它实施方案中，不同的图像不一定必须来自不同的成像模态。例如，GUI 500可以将EP图与成像模态的图像组合，该成像模态组合LAT图、双极电压图和超声渲染。
在所示实施方案中，GUI 500允许组合图像508的审阅者选择应用于以下三个图像的显示权重：相互配准的计算机断层扫描(CT)图像504、磁共振成像(MRI)图像506和超声(US)图像502。
GUI 500使用的公开的图像加权算法505假定图像位于三角形507的顶点，并且审阅者可以在三角形区域内移动光标509以选择应用于每个图像的相对权重ω。在一个实施方案中，权重由以下的权重之和进行归一化，并保持该权重之和等于一：ωCT+ωMRI+ωU/S＝1。在另一实施方案中，权重由以下权重的平方和进行归一化，并保持该权重的平方和等于一：ω2 CT+ω2 MRI+ω2 U/S＝1。
通过示例示出了GUI 500和使用三角形区域的加权方法。其它实施方案是可行的，例如，使用圆形或多边形来表示图像加权空间。
4D超声图的可视化方法
图6是根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于导出和显示图2的结果的方法的流程图。该过程开始于在4D超声获取步骤602处在诸如图1所示的心腔内执行超声获取。
接下来，在组织运动图导出步骤604处，处理器39导出指示疤痕组织区域的颜色编码的组织运动图，诸如图2中描述的渲染244。为此，所生成的组织区域的图指示组织区域中组织位置的相应运动量。处理器基于该组织位置的运动量来识别该组织位置中的一个或多个组织位置处的组织，该组织包括疤痕组织。
在渲染呈现步骤606处，处理器39将步骤602的心脏组织运动渲染显示给用户，诸如在图1的监测器27上与渲染55一起示出。该呈现可以包括例如通过在图上对疤痕区域进行着色或图案化，或者通过放置视觉标记，将图形指示添加到在渲染244中编码的疤痕区域。
图6的流程图仅通过示例提供。在其它实施方案中，作为另一示例，处理器39执行图案编码而不是颜色编码。
图7是根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于导出和显示图4的结果的方法的流程图。该过程开始于在4D超声获取步骤702处在诸如图1所示的心腔内执行超声获取。
接着，处理器39在表面图像提取步骤704处将相同成像区段的心内膜图像和相应的心外膜图像隔离，诸如图3所示的成像区段360的图像270和272。
在颜色编码步骤706处，处理器39将不同的(例如，基于红色和基于蓝色的)调色板应用于图像270和272，例如，以指示运动量。
在图像覆盖步骤708处，处理器39将心内膜图像270覆盖在心外膜图像272上以生成组合图像275。
处理器39在显示步骤710处向用户显示组合图像275。最后，在调整步骤712处，用户调整图像270的透明度水平，以使组合图像275更清晰可见。
图8是根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于将图标404结合在3D渲染402中的方法的流程图，其中该图标指示用于生成该渲染的超声导管21的类型。该过程开始于在4D超声获取步骤802处在诸如图1所示的心腔内执行超声获取。
接着，处理器39在3D渲染步骤804处导出心腔402的颜色编码的3D渲染，如图4所示。
在图标结合步骤806处，处理器39结合图标404，该图标示出了楔形超声束，指示2D超声导管(诸如导管21)用于在步骤802处获取数据。
最后，在显示步骤808处，处理器39向用户显示结合图标的渲染。
图9是根据本发明的实施方案的示意性地示出了用于导出和显示图5的结果的方法的流程图。该过程开始于在4D超声获取步骤902处在诸如图1所示的心腔内执行心脏区域的超声(US)获取。
接着，处理器39在超声成像步骤904处导出心脏区域的颜色编码的US图像，诸如图像502。
在图像上传步骤906处，处理器39将US图像502、CT图像504和MRI图像506上传到GUI 500。图像包括相同的心脏区域并且由处理器39执行相互配准。
在组合图像生成步骤908处，处理器39通过使用上述归一化加权方法之一对US图像502、CT图像504和MRI图像506进行加权来生成组合图像508。
在显示步骤910处，处理器39向用户显示组合图像508。
最后，在调整步骤912处，用户使用GUI 500通过如上所述的在GUI 500中移动光标来分别调整图像502、504和506的相对权重(例如，贡献)：ωU/S、ωCT和ωMRI，以使组合图像508的内容更丰富。
尽管本文所述的实施方案主要针对心脏应用，但是本文所述的方法和系统也可以用于其他身体器官中。例如，所公开的技术可以与可视化心脏的经食管超声(TEE)装置一起使用。作为另一示例，所公开的技术可以用于介入性超声肺成像，并且可用于可视化肝脏和肾脏。
因此应当理解，上面描述的实施方案以举例的方式被引用，并且本发明不限于上文特定示出和描述的内容。相反，本发明的范围包括上文描述的各种特征的组合和子组合以及它们的变型和修改，本领域的技术人员在阅读上述描述时将会想到该变型和修改，并且该变型和修改并未在现有技术中公开。以引用方式并入本专利申请的文献被视为本申请的整体部分，不同的是如果这些并入的文献中限定的任何术语与本说明书中明确或隐含地给出的定义相冲突，则应仅考虑本说明书中的定义。

Claims (30)

1.一种医疗系统，包括：
超声探头，所述超声探头用于插入到身体的器官中，所述超声探头包括：
二维(2D)超声换能器阵列；以及
传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；以及
处理器，所述处理器被配置成：
使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取的组织区域的多个超声图像相互配准；以及
生成指示所述组织区域中的组织位置的相应运动量的所述组织区域的图。
2.根据权利要求1所述的医疗系统，其中，所述处理器被进一步配置成：
基于所述组织位置的所述运动量来识别所述组织位置中的一个或多个组织位置处的组织包括疤痕组织；以及
向用户呈现具有所识别的疤痕组织的指示的所述图。
3.根据权利要求2所述的医疗系统，其中，所述处理器被配置成使用所述组织的图形编码的运动水平来指示所识别的疤痕组织。
4.根据权利要求3所述的医疗系统，其中，所述图形编码的运动水平包括颜色编码的运动水平。
5.根据权利要求2所述的医疗系统，其中，所述处理器被配置成通过将所述组织运动量与阈值进行比较来识别所述疤痕组织。
6.一种医疗系统，包括：
超声探头，所述超声探头用于插入到身体的器官中，所述超声探头包括：
二维(2D)超声换能器阵列；以及
传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；以及
处理器，所述处理器被配置成：
使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述2D超声换能器阵列获取的所述器官的区域的多个超声图像相互配准；
将所述区域的内壁图像和外壁图像相互隔离；
对所述内壁图像和所述外壁图像应用不同的图形编码；
覆盖所述内壁图像和所述外壁图像以生成组合图像；
向用户显示所述组合图像；以及
调整所覆盖的内壁图像和外壁图像中的一者或两者的透明度。
7.根据权利要求6所述的医疗系统，其中，所述不同的图形编码是不同的调色板。
8.根据权利要求6所述的医疗系统，其中，所述区域的所述内壁图像和所述外壁图像是心脏的同一部位的心内膜图像和相应的心外膜图像。
9.一种医疗系统，包括：
超声探头，所述超声探头用于插入到身体的器官中，所述超声探头包括：
超声换能器阵列；以及
传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；以及
处理器，所述处理器被配置成：
使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述超声换能器阵列获取的组织区域的多个超声图像相互配准；
生成所述组织区域的图，并且将指示用于获取所述超声图像的所述超声探头的类型的图标结合在所述图中；以及
向用户呈现具有所述超声探头的所述类型的指示的所述图。
10.根据权利要求9所述的医疗系统，其中，所述超声探头的所述类型是包括一维(1D)换能器阵列的超声探头和包括二维(2D)换能器阵列的超声探头中的一者。
11.一种医疗系统，包括：
超声探头，所述超声探头用于插入到身体的器官中，所述超声探头包括：
二维(2D)超声换能器阵列；以及
传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；以及
处理器，所述处理器被配置成：
使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述2D超声换能器阵列获取的组织区域的多个超声图像相互配准；
生成所述组织区域的超声图像；
将(i)所生成的超声图像和(ii)由一种或多种相应的非超声医学成像模态获取的所述组织区域的一个或多个附加图像上传到图形用户界面；
通过加权所述超声图像和所述一个或多个附加图像的相应贡献来生成组合图像；以及
向用户显示所述组合图像。
12.根据权利要求11所述的医疗系统，其中，所述处理器被进一步被配置成通过调整所述加权来调整所述组合图像。
13.一种医疗系统，包括：
显示器，所述显示器被配置成向用户显示图像；以及
处理器，所述处理器被配置成：
将根据医学模态获取的组织区域的两个或更多个不同表示相互配准；
通过加权所述表示的相应贡献来生成组合图像；以及
使用所述显示器向所述用户显示组合表示。
14.根据权利要求13所述的医疗系统，其中，所述表示包括电生理图。
15.根据权利要求14所述的医疗系统，其中，所述电生理图包括局部激活时间(LAT)或双极电压图。
16.一种方法，包括：
将超声探头插入到身体的器官中，所述超声探头包括：
二维(2D)超声换能器阵列；以及
传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；
使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述2D超声换能器阵列在给定持续时间内获取的组织区域的多个超声图像相互配准；以及
生成指示所述组织区域中的组织位置的相应运动量的所述组织区域的图。
17.根据权利要求16所述的方法，并且包括：
基于所述组织位置的所述运动量来识别所述组织位置中的一个或多个组织位置处的组织包括疤痕组织；以及
向用户呈现具有所识别的疤痕组织的指示的所述图。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，指示所识别的疤痕组织包括使用所述组织的图形编码的运动水平来指示所识别的疤痕组织。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述图形编码的运动水平包括颜色编码的运动水平。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，识别所述疤痕组织包括将所述组织运动量与阈值进行比较。
21.一种方法，包括：
将超声探头插入到身体的器官中，所述超声探头包括：
二维(2D)超声换能器阵列；以及
传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；
使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述2D超声换能器阵列获取的所述器官的区域的多个超声图像相互配准；
将所述区域的内壁图像和外壁图像相互隔离；
对所述内壁图像和所述外壁图像应用不同的图形编码；
覆盖所述内壁图像和所述外壁图像以生成组合图像；
向用户显示所述组合图像；以及
调整所覆盖的内壁图像和外壁图像中的一者或两者的透明度。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述不同的图形编码是不同的调色板。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，所述区域的所述内壁图像和所述外壁图像是心脏的同一部位的心内膜图像和相应的心外膜图像。
24.一种方法，包括：
将超声探头插入到身体的器官中，所述超声探头包括：
超声换能器阵列；以及
传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；
使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述超声换能器阵列获取的组织区域的多个超声图像相互配准；
生成所述组织区域的图，并且将指示用于获取所述超声图像的所述超声探头的类型的图标结合在所述图中；以及
向用户呈现具有所述超声探头的所述类型的指示的所述图。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述超声探头的所述类型是包括一维(1D)换能器阵列的超声探头和包括二维(2D)换能器阵列的超声探头中的一者。
26.一种方法，包括：
将超声探头插入到身体的器官中，所述超声探头包括：
二维(2D)超声换能器阵列；以及
传感器，所述传感器被配置成输出指示所述2D超声换能器阵列在所述器官内部的位置、方向和取向的信号；
使用由所述传感器输出的所述信号，将由所述2D超声换能器阵列获取的组织区域的多个超声图像相互配准；
生成所述组织区域的超声图像；
将(i)所生成的超声图像和(ii)由一种或多种相应的非超声医学成像模态获取的所述组织区域的一个或多个附加图像上传到图形用户界面；
通过加权所述超声图像和所述一个或多个附加图像的相应贡献来生成组合图像；以及
向用户显示所述组合图像。
27.根据权利要求26所述的方法，并且包括通过调整所述加权来调整所述组合图像。
28.一种方法，包括：
将根据医学模态获取的组织区域的两个或更多个不同表示相互配准；
通过加权所述表示的相应贡献来生成组合图像；以及
向所述用户显示组合表示。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述表示包括电生理图。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述电生理图包括局部激活时间(LAT)或双极电压图。
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