使用具有用户控制的心脏模型腔室的心脏功能的超声诊断制造技术

一种超声诊断成像系统具有用户控件，用户通过所述用户控件相对于通过可变形心脏模型识别的两个心肌边界来定位对心脏腔室边界的用户的选择。用户的边界是通过单自由度控件来定位的，所述单自由度控件根据单个用户确定的值来定位所述边界。这克服了机器绘制的边界的异常以及临床医师对其的混合接受度，临床医师现在能够创建可重复地绘制的边界并且交换控制值以供他人使用以获得相同的结果。

Echocardiographic diagnosis of cardiac function using a user controlled heart model chamber

An ultrasonic diagnostic imaging system has user controls. Users locate the user's choice of the boundary of the cardiac chambers relative to the two myocardial boundaries identified by the deformable heart model through the user controls. The user's boundary is located by a single degree of freedom control, and the single degree of freedom control locates the boundary according to the value determined by a single user. It overcomes the boundary of machine drawing and the acceptance of clinicians. Clinicians can create the boundaries that can be plotted repeatedly and exchange control values for others to get the same results.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用具有用户控制的心脏模型腔室的心脏功能的超声诊断
本专利技术涉及医疗诊断超声系统，具体而言，涉及使用心脏模型利用用户控制来分割心肌边界以识别心脏腔室边界。
技术介绍
超声成像通常被用于通过测量诸如射血分数和心脏输出量来诊断心脏功能。这样的测量要求要在心脏腔室的二维和三维图像中勾画出在心脏的各种时相处在心脏腔室中的血液的体积。通常，已经由用户手动描记腔室的心内膜边界来生成诸如左心室的心脏腔室的体积的测量结果。由于不同的用户在确定在哪里定位所述描记的过程中所使用的标准的差异，这样的描记经受显著的变化性。已经开发了自动化的方法以尝试使这种边界描记自动化，诸如在美国专利6491636(Chenal等人)中所描述的自动化的描记技术。在该技术中，定位腔室的解剖学标志，包括二尖瓣平面角以及心脏腔室的顶端。多个标准、专家确认的心内膜形状中的一个然后被拟合到这些标志。自动绘制的边界然后能够通过橡皮条手动地调节，借此，用户移动所述边界上的控制点以在心内膜上调节其最终的位置。针对在收缩末期和舒张末期心脏阶段处拍摄的图像来完成该处理。两个边界能够被比较或相减以估计射血分数或心脏输出。例如，US2009/0136109公开了通过比较所识别的心内膜边界(其限定心肌的内表面)与所识别的心外膜边界(其限定心肌的外表面)来产生心肌厚度体积。US2009/0136109中的心肌厚度体积是中空的，其中，内部的中空空间是心脏腔室的体积。能够通过诸如自动辛普森算法(盘规则(ruleofdisks))的公认的方法来估计射血分数，以测量随着心脏的每次收缩射出的腔室体积的分数。但是非自动化的分析方法不总是产生所有用户都接受的心脏腔室勾画。这种不成功大部分是由于所述自动方法不能始终对任意给定用户相信边界应当被放置的边界进行定位。这种不良性能主要是由于在不同用户之间关于指定真实边界在哪里的解剖学标志的变化性。
技术实现思路
本专利技术的目标是为用户提供一种简单的自动化工具，以用于勾画可接受心脏腔室边界的位置。另一个目的是通过使用能够定位多个心肌边界的自动变形心脏模型来做这一点。另外的目标是，这样的勾画是标准化的，并且能够比较和产生在不同用户之中可接受的结果。这样的结果将一个临床医师的方法总结成单个值，其能够被具有相同工具的其他临床医师所理解并被传送到所述其他临床医师。根据本专利技术的原理，描述了一种诊断超声系统和方法，其诊断心脏性能。采集心脏室的图像，并且通过使用可变形心脏模型来分割图像，所述可变形心脏模型被设计为描绘心肌的内边界和外边界，或者替代地，心肌的若干个(3+)边界。提供了用户控制，其使得用户能够定义相对于一个、两者或若干分割的边界的用户偏好的腔室边界位置。所述用户控制提供了单值、单自由度，用户可以对其进行改变以定位边界，诸如相对于分割的边界的距离的百分比。所述单值能够与相同工具的其他用户共享，使得其他用户能够利用其他图像获得与相同的结果，并且因此，实现了心脏腔室边界识别的标准化。附图说明在附图中：图1以框图形式图示了根据本专利技术的原理构造的超声诊断成像系统。图2是图示根据本专利技术的原理的图1的QLQB处理器的边界检测细节的框图。图3a和3b图示了对于边界检测有用的左心室的标志。图4a、4b和4c图示了被用于自动边界检测的专家导出的心内膜边界形状。图5a和5b图示了左心室的图像中的心外膜和心内膜的勾画。图6是根据本专利技术的操作可变形的心脏模型以找到心脏边界的流程图。图7a和7b是舒张末期和收缩末期处的左心室的心脏图像，其中，已经描记了心内膜边界以及非致密心肌与致密心肌之间的界面。图8a和8b图示了图7b的收缩末期超声图像，其中，用户定义的边界已经被定位在图7b中勾画的两个心脏边界之间的距离的0％和100％处。图8c图示了心脏图像，其中，用户定义的边界被定位在从心内膜描记到致密心肌界面的距离的40％处。图8d图示了根据本专利技术的实施例的单自由度用户控制，其中，用户定义的边界被相对于心肌的若干边界进行定位。图9图示了来自双平面图像的用户定义的心脏腔室，其是使用盘规则在体积上测量的。图10图示了来自对体积测量的3D超声图像准备的用户定义的心脏腔室线框架模型。具体实施方式首先参考图1，以框图形式示出了根据本专利技术的原理构造的超声诊断成像系统10。超声探头12包括发射和接受超声脉冲的超声换能器的阵列14。所述阵列可以为用于二维成像的一维线性或弯曲阵列，或者可以为换能器元件的二维矩阵，用于在三个维度上电子地操控波束。阵列14中的超声换能器发射超声能量，并且接收响应于该发射而返回的回波。发射频率控制单元20通过被耦合到阵列14中的超声换能器的发射/接受(“T/R”)开关22以期望的频率或频率带来控制超声能量的发射。所述换能器阵列被激活以发射信号的时间可以被同步到内部系统时钟(未示出)，或者可以被同步到诸如心脏周期的身体机能，针对所述心脏周期，由ECG设备26提供心脏周期波形。当心搏在其周期的期望相位时(如由ECG设备26提供的所述波形确定的)，命令所述探头采集超声图像。这例如实现在舒张末期和收缩末期心脏阶段处的采集。由发射频率控制电路20所生成的超声能量的频率和带宽是由中央控制器28所生成的控制信号ftr来控制的。来自所发射的超声能量的回波由阵列14中的换能器来接收，所述换能器生成回波信号，当所述系统使用数字射束形成器时所述回波信号通过T/R开关22而被耦合并且通过模数(“A/D”)转换器30而被数字化。也可以使用模拟波束形成器。A/D转换器30以由中央控制器28所生成的信号fs控制的采样频率对所接收的回波信号进行采样。由采样理论规定的预期采样率是所接收的通带的最高频率的至少两倍，并且可能在30-40MHz的量级。也能期望高于最小要求的采样率。来自阵列14中的个体换能器的回波信号样本被波束形成器32延迟和加和以形成相干回波信号。对于用二维阵列的3D成像，优选地将波束形成器区分为被定位在探头中的微波束形成器与系统主机中的主波束形成之间，如在美国专利6013032(Savord)和美国专利6375617(Fraser)中描述的。数字相干回波信号然后通过数字滤波器34进行滤波。在所图示的超声系统中，单独地控制发射频率和接收器频率，使得波束形成器32自由地接收与所发射的带不同的频率带，例如谐波频带。数字滤波器34对所述信号进行带通滤波，并且也能够将频率带偏移到更低的或者基带频率范围。例如，所述数字滤波器能够是在美国专利No.5833613中所公开的类型的滤波器。来自组织的经滤波的回波信号被从数字滤波器34耦合到B模式处理器36以用于常规B模式图像处理。对比剂(例如微泡)的经滤波的回波信号被耦合到对比剂信号处理器38。对比剂通常被用于关于心腔的血池中的对比剂，更清楚地描绘心内膜壁，或者用于执行对心肌的微血管的灌注研究，例如，在美国专利6692438中所描述的。对比信号处理器38优选通过脉冲反转技术将从谐波对比剂返回的回波分离，其中，源自多个不同地调制的脉冲到图像位置的发射的回波被组合以消除基波信号分量并增强谐波信号分量。优选的脉冲反转技术在例如美国专利6186950中进行了描述。来自数字滤波器34的滤波回波信号也被耦合到多普勒处理器40，用于常规的多普勒处理，以产生速度和功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定超声图像中的心脏的腔室的边界的超声诊断成像系统(10)，包括：心脏图像数据的源(60)；边界检测处理器(62)，其对所述心脏图像数据进行响应，所述心脏图像数据包括可变形心脏模型，所述可变形心脏模型被配置为至少识别所述图像数据中的心肌的内边界(106)和外边界(108)；用户控件，其被布置为使得用户能够相对于所识别的内边界和外边界指示心脏腔室的用户定义的边界(110、110’)；以及腔室边界勾画器(64)，其被耦合到所述用户控件和所述边界检测处理器，所述腔室边界勾画器被布置为在所述图像数据中相对于由所述边界检测处理器识别的所述边界中的至少一个来定位所述用户定义的心脏腔室边界。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.30 EP 15161561.4;2015.03.10 US 62/130,787;1.一种用于确定超声图像中的心脏的腔室的边界的超声诊断成像系统(10)，包括：心脏图像数据的源(60)；边界检测处理器(62)，其对所述心脏图像数据进行响应，所述心脏图像数据包括可变形心脏模型，所述可变形心脏模型被配置为至少识别所述图像数据中的心肌的内边界(106)和外边界(108)；用户控件，其被布置为使得用户能够相对于所识别的内边界和外边界指示心脏腔室的用户定义的边界(110、110’)；以及腔室边界勾画器(64)，其被耦合到所述用户控件和所述边界检测处理器，所述腔室边界勾画器被布置为在所述图像数据中相对于由所述边界检测处理器识别的所述边界中的至少一个来定位所述用户定义的心脏腔室边界。2.根据权利要求1所述的超声诊断成像系统，其中，所述用户控件还被布置为针对所述用户定义的心脏腔室边界的位置调节单自由度变量。3.根据权利要求2所述的超声诊断成像系统，其中，所述内边界还包括所述心内膜或心肌-血池界面，并且其中，所述外边界还包括所述心外膜或非致密心肌与致密心肌之间的界面。4.根据权利要求2所述的超声诊断成像系统，其中，述用户控件还包括滑块、旋钮、开关、轨迹球、摇杆控制器、切换按钮、列表框、或数值输入框。5.根据权利要求4所述的超声诊断成像系统，其中，所述用户控件还包括软键控件或物理控件。6.根据权利要求2所述的超声诊断成像系统，其中，所述单自由度变量是以百分比或毫米中的一种来校准的，其中，所述百分比与相对于所述内边界和所述外边界的距离有关。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·韦希特尔施特勒，F·M·韦伯，C·比格尔，R·J·施耐德，D·普拉特，S·H·塞特尔迈尔，M·D·卡迪纳尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL