心脏容积超声定量法制造技术

对身体内的容积对象的量化的度量可以通过利用超声采集该对象的两个不同图像平面（２１０，２１４）的同时的双平面图像来实现。使用自动边界检测对所述容积对象的对应边界进行描记。所述边界描记被用于它们的平面空间关系中，以便计算该容积对象的图形化模型（２２０）。该图形化模型（２２０）的容积可以通过圆盘规则计算，并且显示随时间变化的容积的图形显示或者数值显示。用户界面包括所述实时双平面图像、实时图形化模型（２２０）和量化的度量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及超声诊断成像，尤其涉及能够估计脉管和器官(例如心脏)的容积的超声成像系统。回波心动描记术超声成像系统用于评估心脏的效能。心脏的效能可以用这些系统来定量评估，例如通过观测通过脉管和瓣膜的血流以及瓣膜的运作进行定量评估。心脏效能的定量测量也可以通过这种系统来实现。例如，能够测量血流速度和器官及腔体(例如心脏腔室)的尺寸。这些测量能够生成心脏效能的定量值，例如射血分数和心输出量。一种测量心脏腔室容积的方法和设备例如在美国专利5,322,067(Prater等人)中进行了描述。在这篇专利所描述的方法中，临床医生采集待测量腔体(例如心脏的左心室)的超声图像序列。临床医生在显示屏上冻结其中的一幅图像，并描记在心脏腔室的腔体周围的固定的感兴趣区域(ROI)。所定义的ROI应当足够大到当心脏完全扩张时能够包围所述心脏腔室。然后，所述超声系统按顺序处理每个图像的ROI中的像素，以确定左心室中的血液的像素。然后，每个左心室都被分割为条形，并且计算所述条形的面积。然后，每个条形被概念上地绕它的中心旋转，以限定一个圆盘，并且计算每个圆盘的容积。通过对每个图像中的圆盘的容积进行求和，在用于采集图像的心搏周期的每一点处的心脏腔室的容积能够被确定。所计算的容积能够作为时间的函数以数值方式显示，或者可以产生作为时间的函数的左心室容积的轨迹表示，从而向临床医生显示左心室容积在整个心搏周期中的改变。Prater等人的专利中的方法需要由那些通过人工描记限定ROI的临床医生的人工输入。由于需要人工输入，这种方法只能对已经存储的图像循环(loop)来执行。理想的是这种技术能够由超声系统自动执行，并且能够在采集图像时被真实地实时执行。而且，圆盘(Simpson规则)容积估计方法假设每个圆盘都是均匀的圆形，但实际情况并不是如此。因此，理想的是估计和解剖结构的真实形状更为紧密相关的腔体容积而不是依靠解剖结构的几何均匀性的假设，从而产生更准确的容积测量。根据本专利技术的原理，体腔或器官的容积通过超声成像来测量。体腔的不同平面的横截面图像基本上是同时被采集的，从而可以从不同视角呈现出某一时刻的腔体形状的各个视图。每一幅图像中的腔体或器官表面通过自动或半自动边界描记来描画。通过从所述描记产生腔体或器官的几何模型，可以限定腔体的各个分段。各分段容积被累加以产生对腔体容积的准确度量。本专利技术的方法能够被实时执行，并且能够产生对腔体容积的更为准确的估计。所获得的测量结果能够用数值方式显示，或者被显示成容积随时间变化的生理曲线。在附图中附图说明图1是心脏的四腔室超声图像。图2说明了舒张末期和收缩末期心脏图像的超声显示。图3a和3b说明了在左心室(LV)的超声图像中定位中间二尖瓣环(MMA)和侧部二尖瓣环(LMA)的步骤。图4说明了定位LV顶点的步骤。图5a-5c说明了LV的标准边界形状。图6a-6b说明了用于定位MMA和LMA的几何模板。图7a-7c说明了将标准边界形状和LV的心内边界进行拟合的技术。图8显示了舒张末期和收缩末期显示，其中带有根据本专利技术的原理自动绘制的心内边界。图9说明了用于调节自动绘制的边界的橡皮筋(rubber-banding)技术。图10是根据本专利技术的原理操作在双平面模式下的实际的超声系统显示的照片。图11说明了根据本专利技术的原理构造的超声诊断成像系统的一个实施例的框图。图12说明了根据本专利技术的原理产生的超声显示屏幕。图13a和13b说明了从左心室的各正交视图中形成各腔体分段。首先参考图1，图1显示了在心脏图像采集期间的超声系统显示。超声图像10是心脏的四腔室视图，该超声图像由一个相控阵列换能器探头采集，以产生所示的扇形图像。所示图像是实时图像序列当中的一个，该图像序列通过将探头放置成用于心脏的四腔室顶视图而采集，其中探头被定向成从心脏顶点11的附近观察心脏。图像中的最大腔室是左心室(LV)，它位于图像中央和右上部分。当实时超声图像序列被采集时，心搏周期的滚动ECG轨迹12同时被采集，并被显示在屏幕底部，三角形标记14用于指示在当前所显示图像被采集时心搏周期所处的点或相位。当人体处于静息状态时，心搏周期的典型持续时间大约是1秒钟，在这段时间中大约有30-90个心脏图像帧可以被采集并被快速地连续显示。在临床医生观察图1的显示时，可以在超声显示中实时看到心脏的跳动，同时ECG波形12在超声图像10的下方滚动，并且通过标记14即时显示心脏相位。在一个采集模式中，临床医生实时观察跳动的心脏，同时操纵换能器探头，以使LV能够在其最大横截面中被清晰地观察。当四腔室视图正在被持续清晰地采集时，临床医生按下“冻结”按钮，从而在超声系统的图像帧或Cineloop存储器中保留当前心搏周期的图像。Cineloop存储器将在存储器中保留冻结按钮被按下时的所有图像，取决于存储器的大小，所保留的图像包括在按钮被按下时正被观察的循环(loop)以及上一个或下一个循环的图像。典型的Cineloop存储器可以保存400个图像帧，或大约8到10个心搏周期的图像。然后，临床医生可以使用轨迹球、方向键或类似的控制器扫描所存储的图像，以选择其中的图像最适合用于分析的循环。当临床医生选定特定的循环时，“ABD”协议被执行，以用于启动边界绘制处理。当ABD协议被执行时，所述显示变成如图2所示的舒张末期图像16和收缩末期图像18并排显示的双显示。超声系统通过与所选循环有关的ECG波形的持续时间来识别构成该所选循环的所有图像。超声系统也相对于ECG波形12的R波识别心搏周期的舒张末期点和收缩末期点，从而使用ECG波形的R波来识别和显示处于心搏周期这两个相位处的超声图像。图2的双显示在每一个超声图像的下方示出了对应于所选心搏周期的ECG波形12，其中用标记14指示所显示的两幅图像被采集时的舒张末期相位和收缩末期相位。因为Cineloop存储器保留了心搏周期的所有图像，所以用户可以查看循环中的所有图像，这些图像包括位于双显示之前和之后的图像。例如，临床医生能够在任何一个图像上“单击”来选择该图像，然后可以通过操纵轨迹球或其它控制器来顺序查看位于超声系统所选择图像之前或之后的图像。因此，临床医生能够从由超声系统选择的那些图像中选择出更早的或更晚的舒张末期或收缩末期图像。当临床医生对所显示的图像16和18感到满意时，ABD处理器被启动，以用于在所显示的两幅图像中自动描画LV边界，以及在介于舒张末期和收缩末期之间的未显示的图像中自动描画LV边界。在本实施例中，ABD处理器首先在收缩末期图像18中开始绘制LV的心内边界。绘制LV边界的第一步是在图像中确定3个关键界标(landmark)的位置，这3个关键界标分别是中间二尖瓣环(MMA)、侧部二尖瓣环(LMA)和心内顶点。上述处理首先限定如图3a所示的MMA搜索区域，其中为了便于说明，超声图像的灰度从白反转到黑。因为在本实例中ABD处理器被预先调节成使用从心脏顶点观察心脏的换能器20来分析心脏的四腔室视图，所以该处理器认为在图像中央的亮度最大的垂直近场(nearfield)结构是分隔左、右心室的隔膜。这就意味着图像中具有最大总亮度值的像素列应当限定所述隔膜。ABD处理器使用这些线索来确定隔膜22的位置，然后限定一个应当在其中识本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用超声测量身体的容积对象的方法，包括：用一个超声探头（１１０）在两个相交的图像平面内基本上同时地采集该容积对象的超声图像；使用一个自动处理器（４７０）在所述超声图像上限定相应的对象边界（２１０，２１４）；和从所 限定的对象边界（２１０，２１４）产生所述容积对象的量化的度量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-9-29 60/507,2631.一种利用超声测量身体的容积对象的方法，包括用一个超声探头(110)在两个相交的图像平面内基本上同时地采集该容积对象的超声图像；使用一个自动处理器(470)在所述超声图像上限定相应的对象边界(210，214)；和从所限定的对象边界(210，214)产生所述容积对象的量化的度量。2.如权利要求1所述的方法，还包括使用所限定的对象边界(210，214)产生该容积对象的一个图形化模型(220)；并且其中产生所述量化的度量还包括使用该图形化模型(220)来产生所述量化的度量。3.如权利要求1所述的方法，还包括产生一个包括来自两个相交图像平面的实时图像的显示，其中每幅图像中具有视觉上高亮显示的所限定的对象边界(210，214)，所述显示还包括一个利用所述图像的所限定的对象边界得到的量化的度量。4.如权利要求3所述的方法，其中产生一个包括量化的度量的显示进一步包括产生作为时间函数的该容积对象的变化的显示。5.如权利要求3所述的方法，其中作为时间函数的该容积对象的变化的显示包括图形显示、数值显示或者图形和数值显示(220)。6.如权利要求1所述的方法，其中采集超声图像包括采集心脏腔室的超声图像，其中相应的对象边界(210，214)包括心脏腔室壁。7.如权利要求2所述的方法，还包括产生一个包括来自两个相交图像平面的实时图像的显示(150)，其中每幅图像中具有视觉上高亮显示的所限定的对象边界，所述显示还包括一个利用所限定的对象边界得到的实时图形化模型以及一个利用所述图像的所限定的对象边界得到的量化的度量。8.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：I萨尔戈，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]