用于增强型器械可视化的超声系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超声成像系统，该超声成像系统包括处理器，该处理器被编程为形成解剖图像和在不同的传输波束角度的多个针帧。该系统分析针帧中的数据并选择其中被识别为可能代表介入器械的段。一个或多个针帧的数据与组织的解剖图像的数据混合，以形成组织和介入器械的合成图像。

Ultrasound System for Enhanced Device Visualization

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强型器械可视化的超声系统相关申请的交叉引用本申请要求2016年11月9日提交的申请号为15/347,697的美国专利申请的权益和优先权，该申请通过引用整体并入本文。
公开技术涉及一种超声成像系统，尤其涉及一种用于对体内介入器械进行成像的超声成像系统。
技术介绍
超声成像越来越被接受作为将介入器械引导到体内所需位置时使用的护理标准。该程序的一个常见用途是在麻醉过程中，医生或医疗技术人员观察超声图像来帮助将针引导至所需的神经或感兴趣的区域。为了提高医师观察针的能力，许多超声系统结合了由组织的解剖图像和针的图像形成合成图像的所谓的“针可视化”技术。与大多数针可视化技术相关的常见问题之一是用于对针成像的超声系统的波束方向必须由用户预先设定。为了获得最佳图像，传输波束方向应与针或其他介入器械几乎垂直。如果针在组织的合成图像中不清晰，则用户应改变机器上的设置以改变波束方向。当操作者一只手握住超声探头而另一只手引导针时，这对于无辅助操作者来说通常太麻烦。即使操作员有助手，指示助手改变波束方向设置也常常会使人分心，其中波束方向设置可能根据探头如何被握持以及器械如何进入体内而需要经常进行调整。因此，在用于使针或其他介入器械可视化的传输波束方向未设置在最佳方向上的情况下要执行许多程序。附图说明图1是根据公开技术的一个实施例的用于生成和显示组织和介入器械的合成图像的超声成像系统的简化示图；图2是根据公开技术的实施例的超声成像系统的框图；以及图3A至图3C示出了通过将图像数据与来自分别在小传输角度、中等传输角度和大传输角度的单个针帧传输的代表介入器械的回波数据结合而获得的代表性复合帧；图3D示出了根据公开技术的实施例的通过将图3A至图3C中所示的一个或多个针帧的回波数据与解剖图像的回波数据混合创建的代表性合成图像；以及图4示出了根据公开技术的实施例的多个针帧，其中帧频、线密度或多线处理中的一个或多个可针对由几乎不垂直于介入器械的定向的传输波束角度获得的帧进行调整。具体实施方式如下面将进一步详细解释的，公开技术涉及超声成像系统的改进，尤其涉及一种配置成生成组织和插入该组织的器械的合成图像的超声成像系统。在下面的描述中，介入器械被描述为用于将麻醉剂或其他药物输送到所需位置的针。然而，诸如活检针、用于缝合组织的针、用于抽取流体的针(例如羊膜穿刺术)、机器人手术器械、导管、导线或其他侵入性医疗器械的其它装置也可以进行成像。在一个实施例中，超声系统中的处理器被配置为可产生多个传输波束并将其传送到身体，以产生被检查组织的解剖图像。另外，处理器被配置为使得以不同的传输波束角度生成若干传输波束，以便对介入器械进行成像。为了将解剖图像与介入器械的图像区分开，即使器械不是针，介入器械的帧也可称为“针帧”。分析由在不同的传输角度的传输产生的每个针帧，以检测介入器械的存在。在一个实施例中，利用解剖图像和使用不同的传输波束方向捕获的一个或多个针帧的回波数据来创建合成图像，以便示出组织以及介入器械的位置。图1示出了实施用于对患者的组织成像的公开技术的代表性超声成像系统。在一个实施例中，超声成像系统10可以是手持式、便携式或基于推车的系统，该系统使用换能器探头12将超声信号传输到感兴趣区域中并接收相应的回波信号以产生被扫描的组织的图像。探头12可以是一维或二维线性或弯曲换能器或相控阵换能器，所有这些换能器都可以选择性地电子地改变传输波束角度。超声成像系统10将接收的回波信号的特性(例如，它们的幅度、相位、功率、频移等)转换为被量化并作为图像显示给用户的数据。创建的图像也可以电子方式存储以保持数字记录，或者通过有线或无线通信链路传输到另一装置或位置。在一些实施例中，操作者一只手将介入器械15引导到患者(或受试者)20中，同时另一只手握住探头12。操作者观察组织的合成图像22和介入器械位于组织中的位置的表示24。当器械被引导到目标位置时，屏幕上更新合成图像22。这样的位置可以是麻醉领域中的特定神经部位或诸如血管或特定器官(例如子宫、前列腺、肿瘤、心脏血管等)其他感兴趣的区域。如本领域技术人员将理解的，用于对细长介入器械成像的最佳波束方向是在大致垂直于器械长度的角度。然而，对器械成像所需的成像参数和波束方向通常与对组织成像所需的最佳的成像参数和波束方向不同。在公开技术的一个实施例中，用户不需要选择特定的波束角度来用于形成针帧。相反，处理器被编程为使用多个不同的传输波束角度形成针帧。分析从这些不同的传输波束角度产生的针帧的回波数据，以检测可能是介入器械的物体的存在。使用不同的传输波束方向获得的一个或多个针帧的回波数据和可能代表介入器械的回波数据从针帧被复制并与解剖图像的回波数据混合，以产生显示组织和介入器械的位置两者的合成图像。图2示出了根据公开技术的实施例的超声成像系统的简化框图。如本领域技术人员将理解的，超声系统可以是由与所示部件不同的部件构成。另外，超声系统包括未讨论的部件(例如电源等)和对于理解如何制造和使用公开技术不是必需的部件。在所示的实施例中，超声系统包括处理器40，处理器40具有包含可由处理器执行以操作超声成像系统的指令的内置或外部存储器(未示出)，如下将详细解释的。在传输路径中，超声系统包括传输波束成形器42、传输增益控制放大器44和传输/接收开关46。如果超声探头12是相控阵型或者可以其他方式电子地改变传输角度，则传输波束成形器42操作以产生具有相对幅度和相位(定时)的多个信号，这些信号被选择以从探头的一些或所有换能器元件中产生超声波束，探头的这些换能器元件建设性地添加在所需的传输波束方向(所需的传输波束角度)上。来自传输波束成形器的信号被传输放大器44放大到足够高的电压电平，这将使换能器元件在被检查的组织中产生所需的声信号。在一些实施例中，处理器40被连接以向增益控制放大器提供诸如数字值(例如0至255)的控制命令。该命令的值控制由传输放大器44提供的增益量。用于调整超声信号的功率的其他技术包括改变驱动换能器元件的波形以增加或减小超声信号的功率。在另一实施例中，可以改变产生驱动信号的放大器的电压轨(+V，-V)，以便改变超声信号的功率。在又一实施例中，驱动信号可以提供到较少或较大数量的换能器元件，以改变超声信号的功率。本领域技术人员将理解的是，这些技术仅仅是示例性的，并且存在多种方式可以调整传送到患者的超声信号的声功率水平。放大的传输信号通过传输/接收开关46提供到换能器探头12，传输/接收开关46在传输信号传送到换能器探头12时将高灵敏度接收电子器件与传输信号断开或屏蔽。在信号被传输之后，传输/接收开关46将接收电子器件连接到换能器元件，以在返回的声波撞击换能器元件时检测产生的相应电子回波信号。在接收路径中，超声成像系统包括低噪声放大器50、时间增益控制(TGC)放大器52、模数转换器54、接收波束成形器56和图像处理器58。由成像探头产生的模拟回波信号通过传输/接收开关46被引导到低噪声放大器，在低噪声放大器中被放大。TGC放大器52对接收的信号进行可变放大，接收的信号随着信号的返回时间改变施加的放大电平(例如，与被成像的组织中的深度成比例)，以抵消信号对于深度的衰减。然后，放大的信号由模数转换器54转换成数字格本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声成像系统，包括：图像处理器，被配置为：从接收的超声信号中获取被检查组织的解剖图像的回波数据；并且获取由不同的传输波束方向获得的所述被检查组织的两个或多个针帧的回波数据；处理器，被配置为：分析由所述不同的传输波束方向获得的所述两个或更多个针帧的所述回波数据，以对回波数据的段进行评分，所述评分指示所述段代表介入器械的可能性；并且从由不同的传输波束方向获得的所述两个或更多个针帧中的至少一个中选择可能代表所述介入器械的段的回波数据，以与所述解剖图像的回波数据混合，以便基于所述段的所述评分创建所述组织和所述介入器械的合成图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.09 US 15/347,6971.一种超声成像系统，包括：图像处理器，被配置为：从接收的超声信号中获取被检查组织的解剖图像的回波数据；并且获取由不同的传输波束方向获得的所述被检查组织的两个或多个针帧的回波数据；处理器，被配置为：分析由所述不同的传输波束方向获得的所述两个或更多个针帧的所述回波数据，以对回波数据的段进行评分，所述评分指示所述段代表介入器械的可能性；并且从由不同的传输波束方向获得的所述两个或更多个针帧中的至少一个中选择可能代表所述介入器械的段的回波数据，以与所述解剖图像的回波数据混合，以便基于所述段的所述评分创建所述组织和所述介入器械的合成图像。2.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为识别所述针帧中可能代表介入器械的回波数据的段，并确定用于获取所述针帧的所述回波数据的所述传输波束的角度是否几乎垂直于所述介入器械的取向。3.根据权利要求2所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为增大帧频，在所述帧频下以几乎垂直于所述介入器械的取向的传输波束角度获得针帧。4.根据权利要求2所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为降低所述帧频，在所述帧频下以几乎不垂直于所述介入器械的取向的传输波束角度获得针帧。5.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为：识别具有代表介入器械的最高分数的段的针帧的传输角度；增大在识别的传输角度处获得的针帧的帧频。6.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为：识别具有代表介入器械的最高分数的段的针帧的传输角度；并且增大在所述识别的传输角度处获得的针帧的线密度。7.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为：识别具有代表介入器械的最高分数的段的针帧的传输角度；并且减少为每个传输波束并行成形的接收线的数量，以产生在所述识别的传输角度处获得的针帧。8.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为：识别具有代表介入器械的最高分数的段的针帧的传输角度；并且降低在不是所述识别的传输角度的角度处获得的针帧的帧频。9.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中所述处理器被配置为：识别具有代表介入器械的最高分数的段的针帧的传输角度；并且减小在不是所述识别的传输角度的角度处获得的针帧的线密度。10.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中所述处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯雷姆·卡拉达伊，
申请(专利权)人：富士胶片索诺声有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US