Сегментация крупных объектов из нескольких трехмерных видов

Сегментация крупных объектов из нескольких трехмерных видов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к формированию трехмерных ультразвуковых изображений. В частности, настоящее изобретение относится к обработке изображений и сегментации объектов в отсканированном объеме.

Уровень техники

При формировании трехмерных ультразвуковых изображений или формировании изображений объема, получение трехмерного изображения может выполняться по-разному согласно зонду. Например, с использованием зонда xMatrix, например, X6-1 Philips, может выполняться подлинное трехмерное получение. С использованием механического зонда, например, V6-2 Philips, трехмерный объем получается из получения нескольких двумерных срезов, калибровка которых активируется механически. С использованием двумерного зонда, трехмерный объем выполняется посредством проведения множества двумерных сканирований, которые проводят срез через исследуемую зону. Следовательно, получается множество двумерных изображений, которые находятся рядом друг с другом. Дополнительно, посредством надлежащей обработки изображений, трехмерное изображение исследуемой зоны может компоноваться из множества двумерных изображений. Во всех вышеупомянутых случаях, трехмерная информация отображается в надлежащей форме на дисплее для пользователя ультразвуковой системы.

Дополнительно, так называемое живое формирование трехмерных изображений или формирование четырехмерных изображений зачастую используется в клинических вариантах применения. При живом формировании трехмерных изображений, может получаться вид в реальном времени для объема, позволяющий пользователю просматривать подвижные части анатомического участка, например, бьющегося сердца и т.п. В клиническом варианте применения живого формирования трехмерных изображений, иногда существует потребность формировать изображение относительно небольшой области сердца, к примеру, одного клапана или септального дефекта, и иногда существует потребность формировать изображение большой области сердца, к примеру, всего желудочка.

Сегментация двумерных изображений является общей задачей для радиологов. Сегментация изображений трехмерных объектов зачастую выполняется из нескольких многоярусных двумерных сегментаций. Сегментация изображений в трех измерениях является менее общей. Извлеченная поверхность может использоваться либо для того, чтобы определять количественно объем органа или опухоли, либо в качестве ориентира для того, чтобы выполнять совмещение изображений на основе признаков. Тем не менее зачастую трудоемко вручную сегментировать орган в трехмерном изображении. Хотя инструментальные средства квантификации и визуализации относительно доступны для двумерных изображений, анализ трехмерных объемов зачастую выполняется вручную через трудоемкие операции, сложные для реализации в клинической практике. Следовательно, такие способы являются довольно неудобными. Автоматически проведенные и точные сегментации, следовательно, требуются, но являются сложными для получения, в частности, в ультразвуковых изображениях, которые повреждаются посредством большого количества шума и различных артефактов.

Документ US 2008/0139938 показывает систему для получения, обработки и представления границ границы раздела полости и тканей в исследуемой области в ультразвуковом изображении на основе интенсивности сигналов ультразвуковых эхо-сигналов, возвращаемых из структур в исследуемой области (ROI). Сегментация границ форм полости, занимающих исследуемую область, использует анализ на основе функции затрат для пикселных наборов, занимающих границу раздела полости и тканей. Сегментированные формы представляют собой дополнительное изображение, обработанное таким образом, чтобы определять области и объемы органа или структуру, содержащую полость в исследуемой области.

Дополнительно, ультразвук представляет собой главную используемую модальность, в частности, во время минимально инвазивных вмешательств, например, в печени, поскольку он является безопасным для пациента. Ультразвуковые изображения не предоставляют идентичную медицинскую информацию по сравнению с, например, модальностью компьютерной томографии (CT) или магнитного резонанса (MR). Все эти модальности дополняют друг друга при предоставлении всесторонних видов внутренней части тела. Тем не менее ультразвуки могут иметь сложность с визуализацией между ребрами, поскольку ребра отбрасывают тень, скрывающую информацию. Кроме того, ультразвуковые изображения имеют ограниченное поле зрения по сравнению с компьютерной томографией или магнитно-резонансной томографией. Задача сводится к тому, чтобы совмещать данные компьютерной томографии или магнитно-резонансной томографии объекта в человеческом теле с данными ультразвуковых изображений. CT или MR обычно получаются до использования ультразвука и содержат точную информацию в отношении, например, формы и местоположения опухоли. Во время использования формирования ультразвуковых изображений, требуется всегда хранить данные с примечаниями, например, по форме и местоположению опухоли, полученные через CT и/или MR, совмещенные с ультразвуковыми данными.

Дополнительно, даже если дополнительные модальности не используются, ультразвуковые изображения могут получаться из различных точек наблюдения. Следовательно, дополнительная задача заключается в том, чтобы совмещать несколько ультразвуковых изображений между собой.

Существует потребность в улучшенных автоматических или, по меньшей мере, автоматизированных инструментальных средствах сегментации и совмещения.

Сущность изобретения

Цель изобретения заключается в том, чтобы предоставлять ультразвуковую систему формирования изображения для обследования объекта в объеме, которая является более удобной в калибровке и позволяет отображать сегментированные ультразвуковые изображения, совмещенные между собой, или любые альтернативные эталоны, например, изображение, снятое через другую модальность.

В первом аспекте настоящего изобретения, представлена ультразвуковая система формирования изображения для обследования объекта в объеме, которая содержит зонд получения ультразвуковых изображений для получения трехмерных ультразвуковых изображений и предоставления или вывода данных трехмерных ультразвуковых изображений, содержащий отслеживающее устройство для отслеживания положения зонда получения ультразвуковых изображений и предоставления положения точки наблюдения трехмерных ультразвуковых изображений и процессор изображений, выполненный с возможностью принимать данные трехмерных ультразвуковых изображений и предоставлять данные отображения, при этом процессор изображений выполнен с возможностью принимать множество трехмерных ультразвуковых изображений и их соответствующих положений точки наблюдения и проводить сегментацию объектов одновременно из множества трехмерных ультразвуковых изображений.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения, представлен способ для предоставления ультразвукового изображения объекта в объеме, при этом способ содержит этапы предоставления, в частности, получения данных ультразвуковых изображений объема, содержащих множество трехмерных ультразвуковых изображений и положения точки наблюдения каждого трехмерные ультразвуковые изображения, обработки данных ультразвуковых изображений таким образом, чтобы сегментировать и совмещать объекты одновременно из первого ультразвукового изображения и, по меньшей мере, одного дополнительного ультразвукового изображения, чтобы предоставлять данные совмещенных и сегментированных ультразвуковых изображений, и отображения ультразвукового изображения на основе данных совмещенных и сегментированных ультразвуковых изображений.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения, представлена компьютерная программа, содержащая средство программного кода для инструктирования компьютеру выполнять этапы способа для предоставления ультразвукового изображения объекта в объеме, при этом способ содержит этапы предоставления, в частности, получения данных ультразвуковых изображений объема, содержащих множество трехмерных ультразвуковых изображений и положения точки наблюдения каждого ультразвукового изображения, обработки данных ультразвуковых изображений таким образом, чтобы сегментировать и совмещать объекты одновременно из первого ультразвукового изображения и, по меньшей мере, одного дополнительного ультразвукового изображения, чтобы предоставлять данные совмещенных и сегментированных ультразвуковых изображений, и отображения ультразвукового изображения на основе данных совмещенных и сегментированных ультразвуковых изображений, когда упомянутая компьютерная программа выполняется в компьютере.

Базовая идея изобретения заключается в том, чтобы использовать отслеживающее устройство, в частности, электромагнитное отслеживающее устройство, для того чтобы упрощать совмещение и косегментацию ультразвуковых изображений. Через положения точки наблюдения, ассоциированные с каждым ультразвуковым изображением и отслеживаемые с помощью отслеживающего устройства, можно примерно инициализировать область поиска совмещения. Дополнительные точные результаты, обнаруженные через косегментацию и совмещение, могут использоваться для того, чтобы точно калибровать отслеживающее устройство.

Посредством этого, дополнительно упрощается поддержание ультразвуковых изображений совмещенными в ранее полученном трехмерном изображении идентичного объема, например, в компьютерно-томографическом изображении (CT) или магнитно-резонансном (MR) изображении, совмещенном с ультразвуковыми данными. Чтобы обеспечивать это, отслеживающее устройство присоединено к зонду получения ультразвуковых изображений, выступающему в качестве типа глобальной системы позиционирования (GPS) для ультразвукового вида. После того, как отслеживающее устройство калибруется, в частности, на предмет эталона, например, объема CT, последующее ультразвуковое получение объема совмещается с объемом CT.

Калибровка отслеживающего устройства, в частности, электромагнитного отслеживающего устройства, в общем, может выполняться различными способами, например, могут использоваться реперные точки, расположенные на груди пациента. Дополнительно, может использоваться ручное совмещение, находящее характерные признаки (ориентиры) в CT или MR-виды в ультразвуковых видах. Конечно, технологии на основе обработки изображений, которые автоматически идентифицируют либо ориентиры (например, сосуды печени), присутствующие как в CT-, так и в ультразвуковых видах, либо поверхности форм, могут использоваться для того, чтобы совмещать изображения. Тем не менее, помимо этого, настоящее изобретение предлагает дополнительные процессы калибровки.

Это обусловлено тем, что ориентиры, такие как сосуды печени, не могут всегда визуализироваться в CT-данных, если не выполнена инъекция контрастного средства. Следовательно, технологии на основе ориентиров задают некоторые ограничения для CT-данных. Совмещение с использованием размещенных реперных точек, например, на груди пациента, не может всегда реализовываться по различным причинам. Например, этот тип совмещения и калибровки требует, чтобы реперные точки оставались на месте во время этого CT-сканирования и во время дополнительного ультразвукового получения. Тем не менее это накладывает ограничения на время между получением CT-изображений (или получение MR-изображений) и получением ультразвуковой системы формирования изображения. Дополнительно, некоторые объекты или органы могут быть слишком крупными для захвата полностью с использованием зондов получения ультразвуковых изображений. Затем сопоставление поднабора соответствующего органа может не предоставлять точное совмещение на всей поверхности. Кроме того, ультразвуковой объем может быть серьезно ухудшен вследствие теневых эффектов, внутренне присущих эхографии. Дополнительно, также сегментация органа, к примеру, печени может очень точно извлекаться, например, из CT-данных. Тем не менее этот результат не может обязательно согласовывать соответствующую форму и объем пациента во время ультразвукового получения. Пациент, возможно, изменяет свою позу, и/или пациент может представлять фазу дыхательного цикла, отличную от фазы во время получения CT. Тем не менее за счет устройства получения ультразвукового изображения согласно настоящему изобретению, может предоставляться решение для сегментации и точного совмещения, устойчивое к ультразвуковым артефактам и очень точное. Дополнительно, предложенное изобретение подходит для различных поз пациента и фаз дыхательного цикла. Наконец, также можно удобно решать проблемы, связанные с крупными органами, такими как печень.

Следовательно, по существу, настоящее изобретение предлагает систему отслеживания положения, например, электромагнитное (EM) отслеживающее устройство, присоединенное к ультразвуковому зонду получения. Данные из отслеживающего устройства обрабатываются и учитываются посредством процессора изображений при обработке данных изображений, предоставленных посредством зонда получения ультразвуковых изображений. Следовательно, получение множества ультразвуковых изображений с различным положением точки наблюдения, которое также записывается посредством отслеживающего устройства, может обрабатываться посредством системы получения ультразвукового изображения. Сегментация объекта и совмещение множества ультразвуковых изображений может проводиться через процесс совмещения и косегментации на основе модели.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения задаются в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что заявленный способ имеет аналогичные и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, как и заявленное устройство, и задается в зависимых пунктах формулы изобретения.

В варианте осуществления ультразвуковой системы формирования изображения, процессор изображений выполнен с возможностью проводить сегментацию посредством минимизации энергетической составляющей таким образом, что деформированная первоначальная геометрическая форма совпадает с границей объекта максимально возможно хорошо.

Обнаружено, что способ на основе модели с использованием ранее указанной первоначальной геометрической формы, которая преобразована во время процесса сегментации, предоставляет надежный способ со сведением для того, чтобы обнаруживать и сегментировать объект во всех ультразвуковых изображениях одновременно. Как подробнее поясняется ниже, сегментация содержит деформацию первоначальной модели, например, первоначальной модели, которая примерно представляет форму целевого объекта. В дополнительном варианте осуществления, энергетическая составляющая содержит первую составляющую, представляющую первое трехмерное ультразвуковое изображение и, по меньшей мере, одну дополнительную, представляющую дополнительное трехмерное ультразвуковое изображение, при этом деформированная первоначальная геометрическая форма является идентичной как в первой, так и, по меньшей мере, в одной дополнительной составляющей, и при этом составляющие верности данных, по меньшей мере, одной из первой, и, по меньшей мере, одной дополнительной составляющей содержат совмещающее преобразование, совмещающее трехмерное ультразвуковое изображение и, по меньшей мере, одно трехмерное ультразвуковое изображение.

Первое и, по меньшей мере, одно дополнительное ультразвуковое изображение могут быть совмещены относительно общего эталона. Общий эталон, например, может представлять собой одно из ультразвуковых изображений, например, первое ультразвуковое изображение или возможно трехмерное изображение, полученное через другую модальность, например, через CT или MR. Конечно, общий эталон также может представлять собой любое положение в общей системе координат. Важно в итоге знать все положения относительно друг друга. Посредством этого, при сегментации объекта из данных трехмерных ультразвуковых изображений, одновременно может быть обнаружено совмещающее преобразование. Нет необходимости точно предварительно совмещать данные трехмерных ультразвуковых изображений и, по меньшей мере, одни дополнительные данные трехмерных ультразвуковых изображений до сегментации. Наоборот, совмещение этих, по меньшей мере, двух наборов данных изображений выполняется одновременно с сегментацией. Геометрическое преобразование, которое совмещает их, следовательно, доступно в качестве побочного результата. Это позволяет совмещать множество данных трехмерных ультразвуковых изображений и предоставлять совмещенные изображения ультразвуковой системы формирования изображения одновременно.

В дополнительном варианте осуществления, деформация первоначальной геометрической формы проводится посредством применения глобального преобразования и нестрогого локального преобразования на первоначальной геометрической форме, в частности, при этом глобальное преобразование перемещает в пространстве, вращает и масштабирует первоначальную геометрическую форму, и при этом нестрогое локальное преобразование применяет поле смещения к первоначальной геометрической форме.

В частности, поле смещения может иметь возрастание плавности. Дополнительно, энергетическая составляющая дополнительно может содержать третью составляющую, ограничивающую нестрогое локальное преобразование. Эта конструкция энергетической составляющей обеспечивает такое преимущество, что деформация первоначальной геометрической формы, которая примерно соответствует объекту, который должен быть сегментирован, не может деформироваться слишком сильно во время преобразования. Это достигается посредством разделения деформации первоначальной геометрической формы на глобального преобразование, перемещающее в пространстве и вращающее и масштабирующее первоначальную геометрическую форму, и отдельное локальное преобразование, которое деформирует первоначальную геометрическую форму. Посредством этого, способ дополнительно может применять третью составляющую, штрафующую локальное преобразование таким образом, что форма объекта слишком сильно не отклоняется от первоначальной геометрической формы. Посредством этого, сегментации, которые находятся близко к первоначальной геометрической форме, являются предпочтительными посредством процесса.

В дополнительном варианте осуществления, процессор изображений выполнен с возможностью определять первоначальную геометрическую форму на основе сегментации объекта в данных трехмерных изображений, полученных через другую модальность, например, компьютерную томографию.

Посредством этого, другая модальность, например, CT может использоваться для того, чтобы точно обнаруживать и сегментировать объект, в частности, если он является крупным, и использовать эту сегментированную форму в качестве первоначальной геометрической формы во время ультразвуковой сегментации и совмещения.

В дополнительном варианте осуществления, процессор изображений выполнен с возможностью принимать первоначальную геометрическую форму в качестве задания пользователя.

Следовательно, не предоставляется то, что пользователь задает базовую геометрическую бывшую первоначальную геометрическую форму, например, эллипсоид или сферу, в случае если объект, который должен быть сегментирован, представляет собой печень. Конечно, также могут использоваться другие базовые геометрические формы, такие как цилиндры или средние формы (например, средняя форма печени).

В дополнительном варианте осуществления, процессор изображений выполнен с возможностью определять совмещающее преобразование для каждого трехмерного ультразвукового изображения относительно общего эталона, например, данных трехмерных изображений, полученных через другую модальность, или одного из множества трехмерных ультразвуковых изображений.

Посредством этого, например, во время вмешательства под управлением системы получения ультразвукового изображения, совмещенные изображения могут быть представлены пользователю, например, с помощью расположенного рядом вида относительно объекта, полученного через другую модальность, например, CT или MR.

В дополнительном варианте осуществления, процессор изображений дополнительно выполнен с возможностью проводить сегментацию на основе инициализации области поиска совмещения, при этом инициализация области поиска совмещения проводится посредством приблизительного позиционирования первоначальной геометрической формы в каждом из трехмерных ультразвуковых изображений посредством минимизации энергетической составляющей таким образом, что первоначальная геометрическая форма совпадает с границей объекта в трехмерном ультразвуковом изображении максимально возможно хорошо.

Посредством этой инициализации, может быть значительно уменьшена область поиска для совмещения. В качестве приблизительной оценки, может предоставляться не только первоначальная геометрическая форма объекта, но также и положение точки наблюдения, из которого получено ультразвуковое изображение. Поиск оптимизации энергетической составляющей выполняется только вокруг этих первоначальных положений.

В дополнительном варианте осуществления, энергетическая составляющая минимизируется посредством оптимизации просто трехмерного сдвигового преобразования и учета положения точки наблюдения зонда получения ультразвуковых изображений при получении соответствующего трехмерного изображения, и при этом учитывается калибровка трехмерной ориентации зонда для обнаружения изображений, отслеживаемого посредством отслеживающего устройства.

Посредством этого, поток обработки перед калибровкой может сначала проводиться, чтобы предоставлять первоначальную информацию позиционирования. Например, он состоит в получении и записи двух отслеживающих положений через электромагнитное (EM) отслеживающее устройство, примерно позиционированное на грудине пациента, и предоставлении демаскирующего признака на краниокаудальной оси пациента. Затем автоматическая инициализация области поиска совмещения может проводиться на основе сведений этого потока обработки перед калибровкой.

Посредством этого, инициализация легко ускоряется. Поскольку должен выполняться поиск только сдвигового преобразования, поскольку положения точки наблюдения, полученные с помощью отслеживающего устройства, могут учитываться, инициализация может получаться очень быстро. Дополнительно, при контакте только с частично полученными объектами, косегментация и совмещение может быть инициализирована очень надежным способом.

В дополнительном варианте осуществления, ультразвуковая система формирования изображения дополнительно выполнена с возможностью обеспечивать запросную детализацию сегментации и совмещающего преобразования посредством использования другого множества трехмерных ультразвуковых изображений, полученных через зонд получения ультразвуковых изображений, и уже проведенной инициализации.

Во время детализации осуществляется получение, по меньшей мере, одного ультразвукового объема объекта. Затем снова сегментация и локализация ультразвуковых изображений проводится на основе процесса совмещения и косегментации на основе модели. Тем не менее используется ранее проведенная инициализация.

В дополнительном варианте осуществления, ультразвуковая система формирования изображения содержит отслеживающее устройство, которое представляет собой электромагнитное отслеживающее устройство.

Посредством этого, может использоваться технология электромагнитной навигации и отслеживания, которая не имеет побочных требований и использует датчики очень небольшого размера, которые являются, в частности, полезными для интеграции в небольших устройствах, таких как зонды.

В дополнительном варианте осуществления способа, способ содержит дополнительный этап предоставления, в частности, получения трехмерного изображения объекта объема, полученного с использованием другой модальности до этапа предоставления данных ультразвуковых изображений в качестве ввода.

Как уже пояснено выше, трехмерное изображение объекта, полученное с использованием другой модальности, может использоваться для того, чтобы сегментировать объект, в частности, в случае очень крупного объекта, полностью из изображения, полученного с использованием другой модальности, чтобы получать первоначальную геометрическую форму, и использоваться для того, чтобы инициализировать процесс сегментации в ультразвуковых изображениях.

В дополнительном варианте осуществления, способ содержит первый этап калибровки отслеживающего устройства для получения положений точки наблюдения посредством перемещения зонда для обнаружения изображений, по меньшей мере, в два различных местоположения на известной оси или ориентации зонда в предварительно заданной взаимосвязи, т.е. параллельно или перпендикулярно известной оси, например, краниокаудальной оси пациента.

В конкретном варианте осуществления, настоящее изобретение может использоваться с электромагнитным отслеживающим устройством и во время минимально инвазивного вмешательства. Следовательно, эхографическая система или ультразвуковая система, оснащенная следящим датчиком, извлекает выгоду из этого конкретного изобретения. Настоящее изобретение может использоваться в системе, в которой форма объекта фактически известна из ранее проведенной сегментации в изображениях, полученных для другой модальности. Тем не менее изобретение также направлено на косовмещение и сегментацию целевого объекта, для которого предоставлена приблизительная оценка формы объекта, например, просто сферы или средней формы. Тем не менее изобретение также находит применение только в таких ультразвуковых системах, которые оснащены отслеживающим устройством и для которых, тем не менее недоступны CT или MR. Для этой заявки, изобретение нацелено на сегмент объекта в нескольких ультразвуковых изображениях с различными положениями точки наблюдения.

В дополнительном варианте осуществления, процессор изображений дополнительно сконфигурирован таким образом, что совмещающее преобразование является аффинным.

Обычно, совмещающее преобразование, применяемое в одной из первой и второй составляющей для энергетической составляющей, или, другими словами, в составляющих подобия данных энергии, может представлять собой строгие преобразования или нестрогие преобразования. Совмещающее преобразование может представлять собой любой тип глобального линейного преобразования. В частности, оно может представлять собой аффинное преобразование. Аффинное преобразование представляет собой преобразование, которое сохраняет прямые линии и соотношения расстояний между точками, находящимися на прямой линии. Аффинное преобразование является эквивалентным линейному преобразованию, после которого выполняется сдвиг. В частности, аффинное преобразование может представлять собой линейное преобразование максимум с двенадцатью параметрами.

Тем не менее следует подчеркнуть, что предлагаемая система и способы также могут применяться к обследованию любого другого органа пациента или объекта внутри пациента. Другие подходящие базовые геометрические формы также могут быть обнаружены для селезенки, кишки, поджелудочной железы, печени или сердца пациента. Дополнительно, аорта может представлять собой объект, который может быть обследован через предлагаемые системы и способы. Для аорты, продолговатый цилиндр может представлять собой базовую геометрическую форму.

В дополнительном варианте осуществления, ультразвуковая система формирования изображения дополнительно содержит матрицу измерительных преобразователей, выполненную с возможностью предоставления ультразвукового приемного сигнала, формирователь диаграммы направленности антенны, выполненный с возможностью управлять матрицей измерительных преобразователей таким образом, чтобы сканировать объем, и дополнительно выполненный с возможностью принимать ультразвуковой приемный сигнал и предоставлять сигнал изображения, контроллер для управления формирователем диаграммы направленности антенны и процессор сигналов, выполненный с возможностью принимать сигнал изображения и предоставлять данные трехмерных изображений и данные трехмерных изображений с повышенной контрастностью.

Посредством этого, предоставляется полнофункциональная ультразвуковая система формирования изображения, допускающая получение нескольких трехмерных изображений и их предоставление в процессор изображений и предоставляющая их в процессор изображений. Данные трехмерных изображений с повышенной контрастностью затем могут использоваться в качестве данных другой модальности, чтобы поддерживать сегментацию и совмещение.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты изобретения должны становиться очевидными и истолковываться со ссылкой на вариант(ы) осуществления, описанные ниже в данном документе. На следующих чертежах:

Фиг. 1 показывает общее представление системы ультразвукового изображения,

Фиг. 2 показывает блок-схему, показывающую существенные элементы ультразвуковой системы,

Фиг. 3 показывает схематичный чертеж для пояснения объема получения,

Фиг. 4 показывает блок-схему для того, чтобы иллюстрировать процесс косегментации и совмещения,

Фиг. 5a в 5c показывают примеры для того, чтобы пояснять преобразования, проведенные на первоначальной геометрической форме во время сегментации,

Фиг. 6 показывает дополнительную блок-схему, иллюстрирующую вариант осуществления всего процесса получения изображений,

Фиг. 7 показывает новую схематичную иллюстрацию релевантной оси и положений на пациенте во время получения изображений,

Фиг. 8 показывает блок-схему варианта осуществления способа, и

Фиг. 9a-9d показывают примеры изображения для того, чтобы пояснять непрерывное получение изображений.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1 показывает схематичную иллюстрацию ультразвуковой системы 10 согласно варианту осуществления, в частности, медицинской ультразвуковой системы формирования трехмерных изображений. Ультразвуковая 10 система формирования изображения применяется для того, чтобы обследовать объем анатомического участка, в частности, анатомического участка пациента 12. Ультразвуковая система 10 содержит зонд 14 получения ультразвуковых изображений, имеющий, по меньшей мере, одну матрицу измерительных преобразователей, имеющую множество элементов измерительного преобразователя для передачи и/или приема ультразвуковых волн. В одном примере, элементы измерительного преобразователя могут передавать ультразвуковые волны в форме, по меньшей мере, одного импульса передачи конкретной длительности импульса, в частности, множество последующих передаваемых импульсов. Элементы измерительного преобразователя, например, могут размещаться в одномерном ряду, например, для предоставления двумерного изображения, которое может перемещаться или поворачиваться вокруг оси механически. Дополнительно, элементы измерительного преобразователя могут размещаться в двумерной матрице, в частности, для предоставления многоплоскостного или трехмерного изображения.

В общем, множество двумерных изображений, каждое из которых находится вдоль конкретной акустической линии или линии сканирования, в частности линии приема сканирования, может получаться тремя различными способами. Во-первых, пользователь может добиваться множества изображений через ручное сканирование. В этом случае, зонд получения ультразвуковых изображений может содержать измерительные устройства положения, которые могут отслеживать местоположение и ориентацию линий сканирования или плоскостей сканирования. Тем не менее это в данный момент не рассматривается. Во-вторых, измерительный преобразователь может быть автоматически механически сканирован в зонде получения ультразвуковых изображений. Это может иметь место, если используется одномерная матрица измерительных преобразователей. В третьих и предпочтительно, фазированная двумерная матрица измерительных преобразователей расположена в зонде получения ультразвуковых изображений, и ультразвуковые пучки электронно сканируются. Зонд получения ультразвуковых изображений может носиться в кармане пользователем системы, например, медицинским работником или доктором. Зонд 14 получения ультразвуковых изображений применяется к телу пациента 12, так что предоставляется изображение анатомического участка у пациента 12.

Дополнительно, ультразвуковая система 10 имеет модуль 16 управления, который управляет предоставлением трехмерного изображения через ультразвуковую систему 10. Как подробнее поясняется ниже, модуль 16 управления управляет не только получением данных через матрицу измерительных преобразователей зонда 14 получения ультразвуковых изображений, но также и обработкой сигналов и изображений, которые формируют трехмерные изображения из эха ультразвуковых пучков, принимаемых посредством матрицы измерительных преобразователей зонда 14 получения ультразвуковых изображений.

Ультразвуковая система 10 дополнительно содержит дисплей 18 для отображения трехмерных изображений пользователю. Дополнительно, предоставляется устройство 20 ввода, которое может содержать клавиши или клавиатуру 22 и дополнительные устройства ввода, например, шаровой манипулятор 24. Устройство 20 ввода может соединяться с дисплеем 18 или непосредственно с модулем 16 управления.

Дополнительно, ультразвуковая система 10 содержит отслеживающее устройство, например, электромагнитное отслеживающее устройство. Части отслеживающего устройства расположены в зонде 14 или могут быть ассоциированы с зондом через фиксатор. Дополнительные части 25, 25', например, датчики, такие как магниторезистивные датчики, могут быть размещены по периметру ультразвуковой системы. Предпочтительно, пространственные координаты дополнительных частей 25, 25' известны.

Фиг. 2 показывает принципиальную блок-схему ультразвуковой системы 10. Как уже изложено выше, ультразвуковая система 10 содержит зонд 14 (PR) получения ультразвуковых изображений, модуль 16 управления (CU), дисплей (DI) 18 и устройство 20 ввода (ID). Как подробнее изложено выше, зонд 14 (PR) содержит матрицу 26 измерительных преобразователей, например, фазированную двумерную матрицу измерительных преобразователей или одномерную матрицу измерительных преобразователей с автоматическим сканированием. Дополнительно, зонд содержит часть 27 отслеживающего устройства, например, катушку, которая формирует электромагнитное поле, которое считывается через датчики 25, 25'. В общем, модуль 16 управления (CU) может содержать центральный процессор, который может включать в себя аналоговые и/или цифровые электронные схемы, процессор, микропроцессор и т.п., чтобы полностью координировать получение и предоставление изображений. Дополнительно, модуль 16 управления содержит в данном документе центральный процессор 28. Тем не менее следует понимать, что центральный процессор 28 не должен обязательно представлять собой отдельный объект или модуль в ультразвуковой системе 10. Он может быть частью модуля 16 управления и, в общем, аппаратно или программно реализован. Текущее различие проводится только в качестве иллюстрации. Центральный процессор 28 (CPU) в качестве части модуля 16 управления может управлять формирователем диаграммы направленности антенны и за счет этого тем, какие изображения объема 32 снимаются, и как эти изображения снимаются. Формирователь 30 диаграммы направленности антенны (BF) формирует напряжения, которые активируют матрицу 26 измерительных преобразователей (TR), определяет частоты повторения частей, он может сканировать, фокусировать и аподизировать п