CN1509690A - 造影剂时间强度曲线分析的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

产生时间强度曲线的方法包括接收关于注射了造影剂病人的扫描数据，根据所接收的数据产生一系列的造影图像，并根据至少两个造影图像产生至少一个参数的图像。

Description

造影剂时间强度曲线 分析的方法和装置
                        技术领域
本发明总体涉及超声成像系统和方法，更具体地说，涉及造影剂时间强度曲线分析的方法和装置。超声造影剂已经发展了多年，主要有利于血流的超声成像，一般地，血流成像具有非常小的超声反向散射信号。超声造影剂以及被设计来模仿红血细胞动态的微泡，用于让临床医生更容易使血流动态成像，而并不使用在coloflow成像和脉冲多普勒(Doppler)中使用的传统多普勒处理。
                        背景技术
一般地，在超声造影剂的典型研究中，病人被注射大丸剂(bolus)(shortburst，短脉冲群)，或被连续注入(长时间、慢慢地注射)超声造影剂。在注入大丸剂的情况下，区域被连续成像，通过观察该区域造影冲入和冲出的特性，来辨别血液流过该区域的血流动态功能信息。在连续注入的情况下，超声信号被用来操作造影信号，再给出感兴趣的解剖体血流动态信息。典型的区域包括冠状动脉、丘脑和腹部的解剖体。通过这些研究收集了一些典型的功能信息，包括血流峰(peak blood flow)、平均通过时间(MTT)、血流冲入特性和血量。但是，目前超声造影研究当中采用的方法和装置存在一些局限。
                        发明内容
一个方面，提供一种产生造影时间强度曲线信息的方法。该方法包括接收被注射造影剂病人的扫描数据，根据所接收的数据产生一系列的造影图像，并根据至少两个造影图像来产生至少一个参数的图像。
另一方面，提供一种产生时间强度曲线的系统。该系统包括变换器、监视器和运行时与变换器和监视器相连接的计算机。计算机被构造成接收关于被注射超声造影剂病人的超声扫描数据，根据所接收的数据产生一系列的超声图像，以及根据至少两个超声图像来产生至少一个参数的图像。
另一方面，计算机被编写程序来接收关于被注射超声造影剂病人的超声扫描数据，根据所接收的数据产生一系列超声图像，以及根据至少两个超声图像来产生至少一个参数的图像。
另一方面，提供编码了被构造成命令计算机的程序的可读计算机，该程序被工作。该程序被构造以命令计算机接收关于被注射超声造影剂病人的超声扫描数据，根据所接收的数据产生一系列超声图像，并根据至少两个超声图像来产生至少一个参数的图像。该程序还被构造来命令计算机实际上同时地显示最新超声图像和利用最新超声图像所产生的参数的图像，直到接收到来自用户的停止指令为止，在存储器中保存一序列的参数的图像，并且为了响应用户的指令而检索所保存的中间参数的图像。
另一方面，提供了一种产生多个图像的方法。该方法包括接收有关病人超声扫描的数据，根据所接收的数据产生一系列超声图像，根据至少两个超声图像来产生至少一个参数的图像，并且实际上同时在单个屏幕上连续地显示直到从用户接收到停止指令为止的最新超声图像和利用最新超声图像所产生的参数的图像。
                       附图说明
图1表示示范的超声成像系统。
附图标记说明：
1  示范的超声成像系统          10 变换器阵列
12 传感器元件                  14 发射器
16 接收器                      17 视频处理器
18 T/R开关                     19 显示监视器
20 主控制器                    24 脉冲发生器
26 发送波束生成器              28 时间增益控制放大器
30 接收波束生成器              36 变迹产生电路
37 发送聚焦延迟器              38 发送序列存储器
40 接收信道                    42 接收聚焦延迟器
44 接收波束加法器              46 参数图像产生器
                      具体实施方式
这里说明的方法和装置产生图像，这些图像同在公知的超声成像应用和装置中所能见到的相比，更利于为用户提供有关作为时间函数的造影剂动态和分布的附加信息。具体地说，这里说明的方法和装置将流经感兴趣的器官的特定方面的动态造影分解(collapse)到单个参数的图像中，以便更容易地观看和记录成文档。在一个实施例中，所产生的参数的图像被叠加在传统的超声图像上。在示范的实施例中，以彩色的方式显示的参数的图像叠加在灰度的传统超声图像上。在另一个实施例中，不只一个参数的图像与传统图像一起显示，或者使用不同颜色表示，或者并排显示。
图1表示示范的超声成像系统1，该系统包括：变换器阵列10，该阵列包括多个独立驱动的变换器元件12，当被发射器14所产生的脉冲波形激励时，每一个都产生一股超声能量。从在研究下的主体(S)反射回变换器阵列10的超声能量被每个接收变换器元件12转换成电信号，并通过一组发送/接收(T/R)开关18分别地施加到接收器16。T/R开关18一般是二极管，它保护接收的电子设备免于遭受由发送电子设备所产生的高压。发送信号引起二极管关断或限制该信号到接收器中。发射器14和接收器16在主控制器20的控制下，响应于人工操作者(即用户)的命令而运行。通过获得一系列的回声来执行完整的扫描，其中发射器14暂时开启在ON上以激励每个变换器元件12，然后由每个变换器元件12产生的后续回声信号被施加到接收器16。一个信道可以在另一个信道仍在发射时开始接收。接收器16将从每个变换器元件接收的分开的回声接收信号组合起来以产生单个回声信号，而该单个回声信号被用来产生显示监视器19上图像中的一条线。
在主控制器20的指挥下，发射器14驱动变换器阵列10，使得超声能量被作为直接(directed)聚焦波束发送。为达到这个目的，发送波束生成器26将分别的时间延迟分配给多个脉冲发生器24。主控制器20确定在声音脉冲被发送的条件。利用这些信息，发送波束生成器26确定由脉冲发生器24产生的每个发送脉冲的时序和幅值。每个发送脉冲的幅值由变迹产生电路36产生，它可以是给每个脉冲器设置电压源的高压控制器。脉冲发生器24作为回应通过T/R开关18给变换器阵列10的每个元件12传送这些发送脉冲，T/R开关18保护时间增益控制(TGC)放大器28免遭变换器阵列中可能存在的高电压。加权在变迹产生电路36内部产生，而变迹产生电路36包括一组数字—模拟转换器，这组数字—模拟转换器从发送波束生成器26中得到这些加权数据，并将其施加到脉冲发生器24。通过在传统的方式中适当地调整发送聚焦时间延迟并且调整发送变迹加权，就可以指导并聚焦超声波束以形成发射波束。
回声信号是由每股超声能量波产生的，而超声能量波是从沿每个发送波束的连续范围内的主体S中的目标反射的。回声信号由每个变换器元件12分别感测到，并且在特定时间点上回声信号的数值(即幅值)的采样，代表了在具体范围内出现的反射量。由于在反射点和每个变换器元件12之间的传播路径的差异，回声接收信号不会被同时检测到，并且它们的幅值也不会相等。接收器16通过各自的TGC放大器28来放大在每个接收信道中的单独的回声信号。由TGC放大器提供的放大量是通过由TGC电路(未示出)驱动的控制路径(未示出)控制的，后者由主控制器和电位计的手动操作来设置。于是，放大的回声信号被回馈给接收波束生成器30。接收波束生成器的每个接收器信道由各自的TGC放大器28连接到对应的一个变换器元件12上。
在主控制器20的指挥下，接收波束生成器30跟踪(track)发射波束的方向。接收波束生成器30给每个放大的回声信号分配适当的时间延迟和接收变迹加权，并且对其求和以提供回声接收信号，该回声接收信号精确地表示沿一个超声波束从位于特定范围内的点上反射的全部超声能量。利用专门的硬件实时计算接收聚焦时间延迟，或者从查寻表格读出接收聚焦时间延迟。接收信道还具有用于过滤接收脉冲的电路。系统1被构成为在多个公知的超声模式中进行扫描，包括B模式(B-mode)，以及多种造影成像技术(单触发谐波、脉冲反相、编码谐波脉管)的任何一个，或利用几个流检测技术(colorflow、PDI或bflow)的任何一个。
系统1还包括参数的图像产生器46，它产生在以下要详细说明的参数的图像。图像产生器46实际上与扫描转换器15同时接收数据。在一个实施例中，产生器46在运行时与扫描转换器15连接。在另一个实施例中，产生器46与扫描转换器15之外的元件连接，诸如但并不限于波束加法器44、和/或开关18。产生器46为扫描数据提供并行处理，以产生参数的图像，而系统1的其它元件产生现有技术中熟知的传统超声图像。
如这里所使用的，以单数并以单词“a”或“an”为起始叙述的元件或步骤应该理解为不排除复数个所述的元件或步骤，除非这样的排除被明确地说明。另外，参考本发明的“一个实施例”不想被理解成排除掉那些也具有所说明的特性的其它实施例的存在。
还如这里所使用的短语“产生一个图像”不想排斥本发明的实施例，在这些实施例中，产生了代表图像的数据，但没有产生可视的图像。但是，很多实施例会产生(或被构造来产生)至少一个可视图像。
在一个实施例中，图像产生器46包括设备，例如软盘驱动器、CD-ROM驱动器、DVD驱动器、磁光盘(MOD)设备，或任何其它数字设备，包括诸如用于从计算机可读媒介读取指令和/或数据的以太网设备的网络连接设备，其中计算机可读媒介如软盘、CD-ROM、DVD、MOD或其它诸如网络或因特网的数字源，还有将被开发出的数字装置。在另一个实施例中，产生器46执行保存在固件(未示出)中的指令。在示范的实施例中，产生器46是被编程来完成这里所述功能的计算机，如这里所用的术语计算机，并不局限于只是那些涉及计算机领域的集成电路，而更广泛地指计算机、处理器、微型控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器、专用集成电路应用和其它的可编程电路，并且这些术语在这里是可交替使用的。
用户可以以B模式，或多种造影成像技术(单触发谐波、脉冲反相、编码谐波脉管)的任何一个使用系统1，或利用几个流检测技术(colorflow、PDI或bflow)任何一个进行扫描。超声探头(例如变换器元件12)被放置在被扫描的解剖体(anatomy)上，并且在注射造影剂之前，用户操作系统1初始参数的成像序列。一旦开始，用户注射造影剂，并且系统1以预先选择的产生已知图像(即造影图像)的模式来如常进行扫描，但是，系统1还利用下面多个处理之一来构造参数的图像。
对于参数的图像中的每一个象素，如果在当前扫描帧的象素中的数据大于在当前参数的图像中的数据，那么，依据峰值图像算法，产生器46将来自当前扫描帧的象素的数据放入峰值造影(peak contrast)参数的图像象素中，以取代先前的值。换句话说，第一帧变成了参数的图像，而后续的帧一个一个象素地同当前参数的图像比较，并且，一旦当前帧象素的象素值大于当前参数的图像象素的相应象素值，那么，参数的图像象素值就增加到当前帧象素值。不同地而言，参数的图像的每个象素具有与所有帧的象素值的最大值相等的值。
可选择地，依据时间—峰值图像算法，如果在当前扫描帧的象素中的数据大于在所有以前帧中的数据，那么，产生器46将从用户定义的开始时间计数的帧数、或者基于这个帧数的诸如其它一些帧时序(timing)变量，都放入到时间—峰值对比参数的图像象素中。这些处理可以连续，比较时间连续的成对的帧，直到用户敲击中断(freeze)(即停止指示)。
同样地，时间—到达图像算法如以下来实现。对于在参数的图像中的每一个象素，从第一扫描帧的象素的数据中，一个一个象素地减去从产生差异的当前扫描帧的象素的数据。通过将帧数(从参数的序列的第一帧计算)放到该差异大于预先确定阈值的第一帧的象素值中，就一帧一帧地产生并更新了时间—到达图像。
在一个实施例中，上述处理的唯一例外是在colorflow中进行扫描时，其中R0(color power)值而不是速率值，被用于进行处理决定。对于其余的成像模式，使用正用于图像显示的数据。
在扫描处理期间的图像显示可以是几个模式之一。在一个模式中，系统1以用户选择的模式扫描，而在用户敲击中断(freeze)之后，显示由用户选择的几个不同参数之一。已经形成的两个或更多的参数的图像会自动地以分屏或多图像格式显示。可选择地，用户也可以观察一个或更多(以分屏/多图像格式)的在扫描期间实时构建的参数的图像。另外，在一个实施例中，参数的图像以灰度或彩色叠加在传统超声图像上。在另一个实施例中，用户可以分屏扫描，并且在一边观看实时显示的传统超声图像，而在另一边观看实时构建的参数的图像之一。监视参数的图像的构建使得用户更好地选择敲击中断(freeze)按钮的点以观看得到的最终参数的图像。
还有，在示范实施例中，其中参数的图像序列开始和用户敲击中断(freeze)之间的原始图像被保存在电影(cine)存储器中，可以使用各种后处理。例如，在一个实施例中，可选择的参数的图像要求在处理之前完成造影成像序列，如时间—半—峰值和平均转变时间图像可以被计算并显示更多信息。
还有一种可能是由于帧与帧的差异，运动由于给出了错误的造影效果(impression)，将会使参数的图像降质。保存被用来产生参数的图像的帧的序列，使得用户在利用手工操作或记录公共解剖学的里程碑(landmark)的自动技术进行扫描和记录图像之后能够进行回顾(go back)。
因此，这里描述的方法和装置产生参数的图像，便于向用户提供有关作为时间函数的造影剂动态和分布的附加信息，这在传统的超声成像系统中是看不见的。另外，这里描述的方法和装置以成本经济和很有效方式来提供上述的附加信息。
虽然根据各种具体的实施例已经说明了本发明，本领域的技术人员会认识到利用在权利要求的精神和范围内的修改，可以实施本发明。

Claims (7)

1.一种用于产生时间强度曲线的系统(1)，所述系统包括：
变换器(10)；
监视器(19)；以及
与所述变换器和所述监视器操作连接的计算机，所述计算机被构造成：
接收关于注射了超声造影剂的病人的超声扫描的数据；
根据所接收的数据产生一系列的超声图像；以及
根据至少两个造影图像产生至少一个参数的图像。
2.依据权利要求1的系统(1)，其中所述计算机还被构造成实际上同时显示最新超声图像和利用最新超声的图像所产生的参数的图像。
3.依据权利要求1的系统(1)，其中所述的计算机还被构造成：
从用户接收停止指示；以及
实际上同时地连续显示最新超声图像和利用最新超声图像所产生的参数的图像，直到从用户接收到停止指示。
4.依据权利要求1的系统(1)，其中所述的计算机还被构造成：
从用户接收停止指示；以及
实际上同时连续地显示由时间到达算法、时间峰值算法和峰值算法中的至少两个算法产生的至少两个参数的图像，直到从用户接收到停止指示。
5.依据权利要求1的系统(1)还包括与所述计算机操作连接的存储器，所述计算机还被构造成：
将图像序列保存在所述存储器中；以及
记录至少一个保存的图像以减少运动假象信号。
6.一种产生时间强度曲线的方法，所述方法包括：
接收关于注射了超声造影剂的病人的扫描的数据；
根据所接收的数据产生一系列的造影图像；以及
根据至少两个造影图像产生至少一个参数的图像。
7.依据权利要求6的方法还包括实际上同时显示最新造影图像和利用最新造影图像产生的参数的图像。
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