在懷孕期間通常多次采集胎兒圖像，以確保胎兒正常發(fā)育。采集由標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐指南定義的關(guān)鍵解剖視圖。通過(guò)由受過(guò)訓(xùn)練的超聲波檢驗(yàn)師操作的超聲成像系統(tǒng)來(lái)采集大部分的胎兒圖像。為了獲得關(guān)鍵解剖視圖，要求仔細(xì)操縱超聲換能器來(lái)將換能器的成像平面與胎兒解剖結(jié)構(gòu)精確對(duì)準(zhǔn)。由于胎位的多樣性，也就是胎兒在子宮內(nèi)的位置和連接關(guān)系，這即使對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的從業(yè)者而言也是困難的。

三維(3D)超聲可以用于減少精細(xì)移動(dòng)換能器的需要。可以使用矩陣陣列換能器或通過(guò)以機(jī)械方式使二維陣列換能器掃過(guò)體積來(lái)采集體積。超聲波檢驗(yàn)師可以根據(jù)采集到的3D體積來(lái)生成多平面重建視圖(MPR)。然而，由于超聲孔的可變分辨率，MPR視圖可能具有顯著損壞的圖像分辨率。矩陣換能器可以通過(guò)使得孔尺寸在高度平面和方位平面兩者中類似來(lái)減輕可變分辨率。這樣的矩陣換能器是昂貴的且技術(shù)上難以制造。

如果不能采集關(guān)鍵解剖視圖或者采集到的圖像的分辨率對(duì)于醫(yī)生來(lái)說(shuō)不足以做出診斷，則可能請(qǐng)求懷孕對(duì)象返回進(jìn)行額外的成像檢查。除了增加醫(yī)學(xué)成本外，這由于時(shí)間或行進(jìn)約束而對(duì)于對(duì)象來(lái)說(shuō)是不方便的。當(dāng)對(duì)象認(rèn)為額外的成像檢查是必要的時(shí)這也可能使得對(duì)象取消焦慮，這是因?yàn)椴榭瘁t(yī)生在先前采集的胎兒圖像中發(fā)現(xiàn)了關(guān)注理由。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明公開的一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例，一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)可以被配置為：采集第一圖像；確定所述第一圖像的圖像平面和取向；確定所述第一圖像的充足性；計(jì)算針對(duì)孔的位置以在所述孔的掃描平面中獲得第二圖像；并且將所述孔移動(dòng)到所述位置以采集所述第二圖像。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)還可以被配置為：在所述孔不能被移動(dòng)到所述位置時(shí)警告用戶。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)還可以被配置為：采集所述第二圖像并且確定所述第二圖像的充足性。所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)還可以被配置為：向用戶警告所述第一超聲圖像和第二超聲圖像中的至少一幅的充足性?？梢酝ㄟ^(guò)利用電動(dòng)機(jī)平移超聲換能器探頭來(lái)移動(dòng)所述孔。可以通過(guò)對(duì)超聲換能器陣列進(jìn)行波束形成來(lái)移動(dòng)所述孔?？梢灾辽俨糠值赝ㄟ^(guò)鉸接的剛體變換模型來(lái)確定所述第一圖像的圖像平面和取向?？梢灾辽俨糠值赝ㄟ^(guò)可變形模板模型來(lái)確定所述第一圖像的圖像平面和取向。可以至少部分地通過(guò)所述第一圖像的分辨率來(lái)確定所述第一圖像的充足性?？梢灾辽俨糠值赝ㄟ^(guò)包含整個(gè)關(guān)鍵解剖視圖的所述第一圖像來(lái)確定所述第一圖像的充足性。可以至少部分地通過(guò)在所述孔的所述掃描平面中采集的所述第一圖像來(lái)確定所述第一圖像的充足性。

根據(jù)本發(fā)明公開的另一說(shuō)明性實(shí)施例，一種方法可以包括：接收在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)處采集到的圖像；利用所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的處理器來(lái)分析所述采集到的圖像；利用所述處理器來(lái)計(jì)算孔的位置，以在所述孔的掃描平面中采集期望的圖像；利用所述處理器來(lái)計(jì)算超聲陣列的移動(dòng)，以將所述孔移動(dòng)到所述位置；將用于所述移動(dòng)的指令從所述處理器發(fā)送到控制器。所述方法還可以還包括接收在所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)處新采集的圖像。所述指令可以是用于電動(dòng)機(jī)的指令。所述指令可以是用于利用超聲換能器進(jìn)行波束形成的指令。分析所述采集到的圖像可以包括將所述采集到的圖像擬合到解剖模型，以確定所述采集到的圖像的成像平面和取向。分析所述采集到的圖像可以包括確定所述采集到的圖像的分辨率。所述方法還可以包括將用于所述移動(dòng)的指令從所述處理器發(fā)送到用戶。所述期望的圖像可以包括整個(gè)關(guān)鍵解剖視圖。所述期望的圖像可以具有足以用于診斷目的的分辨率。

根據(jù)本發(fā)明公開的另外的說(shuō)明性實(shí)施例，一種超聲探頭可以包括：鉸鏈的底盤；被安裝到所述底盤的換能器陣列；在所述換能器陣列上方的穹頂；被耦合到所述底盤的第一電動(dòng)機(jī)，所述第一電動(dòng)機(jī)被配置為關(guān)于第一旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)所述換能器陣列；被耦合到所述底盤的第二電動(dòng)機(jī)，所述第二電動(dòng)機(jī)被配置為關(guān)于第二旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)所述換能器陣列。所述第一電動(dòng)機(jī)和所述第二電動(dòng)機(jī)可以被配置為同時(shí)關(guān)于第一軸和第二軸移動(dòng)所述換能器陣列。所述第一電動(dòng)機(jī)和所述第二電動(dòng)機(jī)可以被配置為被耦合到電動(dòng)機(jī)控制器。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的超聲成像系統(tǒng)的實(shí)施例的示意性視圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的超聲換能器陣列的示意性視圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的超聲探頭的示意性視圖。

圖4是本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例的操作的流程圖。

具體實(shí)施方式

在以下詳細(xì)描述中，出于解釋而非限制的目的，闡述了公開具體細(xì)節(jié)的說(shuō)明性實(shí)施例，以便提供根據(jù)本教導(dǎo)對(duì)實(shí)施例的透徹理解。然而，受益于本公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，根據(jù)本教導(dǎo)的脫離在本文中公開的具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例保持在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，可以省略公知的裝置和方法的描述，以免模糊說(shuō)明性實(shí)施例的描述。這樣的方法和裝置在本教導(dǎo)的范圍內(nèi)。

因此，以下詳細(xì)描述并不是要進(jìn)行限制，并且本系統(tǒng)的范圍僅由權(quán)利要求所限定。在本文中，附圖中的附圖標(biāo)記的前導(dǎo)數(shù)字通常對(duì)應(yīng)于附圖編號(hào)，除了在多幅附圖中出現(xiàn)的相同部件由相同的附圖標(biāo)記來(lái)識(shí)別。此外，出于清晰的目的，當(dāng)某些特征對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯時(shí)將不討論其具體描述，以免模糊本系統(tǒng)的描述。

本發(fā)明的解剖智能系統(tǒng)和方法提供了例如快速且準(zhǔn)確生成具有優(yōu)選特性(例如，最優(yōu)圖像分辨率和/或最優(yōu)取向)的超聲圖像(例如，2D超聲圖像或3D超聲圖像，如分別為B模式圖像或3D體積圖像)，以用于查看患者中的解剖結(jié)構(gòu)。在一些方面中，例如，超聲波檢驗(yàn)師可以開始掃描患者，并且與本發(fā)明的智能探頭相耦合的超聲系統(tǒng)能夠?qū)Τ暡ㄊM(jìn)行自動(dòng)定向，以采集針對(duì)探頭的給定位置的最優(yōu)圖像。能夠以多種方式完成超聲波束的自動(dòng)移動(dòng)和定向。在某些方面中，例如，超聲波束的定向能夠包括在空間中以機(jī)械方式或以電子方式移動(dòng)超聲波束，利用機(jī)器手臂或其它機(jī)械設(shè)備或人驅(qū)動(dòng)的設(shè)備或其組合來(lái)移動(dòng)換能器探頭的位置。本發(fā)明的解剖智能特征尤其提供將節(jié)省超聲波檢驗(yàn)師(尤其是經(jīng)驗(yàn)較少的超聲波檢驗(yàn)師)的時(shí)間和精力的多種方法。此外，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法消除了收集到的最優(yōu)圖像的復(fù)雜性，尤其是在如要求快速評(píng)估和采集的胎兒成像的場(chǎng)景中。

如在本文中所提供的，本發(fā)明能夠包括用于自動(dòng)平移超聲陣列的孔以便采集孔的掃描平面中的關(guān)鍵的解剖視圖的系統(tǒng)、應(yīng)用和/或方法。例如，與超聲換能器陣列的孔對(duì)準(zhǔn)的成像平面可以具有比與該孔對(duì)準(zhǔn)的成像片面外部的成像平面更高的分辨率。然而，在孔的掃描平面中采集到的關(guān)鍵解剖視圖可以具有足夠的分辨率以對(duì)診斷有用。因此，可以減少對(duì)由超聲波檢驗(yàn)師對(duì)超聲探頭的手動(dòng)移動(dòng)以及圖像采集時(shí)間的要求。也可以減少由于采集較差質(zhì)量圖像而要求對(duì)象返回進(jìn)行額外的成像檢查。

如將在本文中進(jìn)一步描述的，本發(fā)明包括超聲成像系統(tǒng)和換能器探頭，其能夠例如包括硬件和軟件被配置，所述硬件和軟件配置被設(shè)計(jì)為自動(dòng)操作并具有來(lái)自用戶的最小輸入。例如，能夠響應(yīng)于成像的解剖結(jié)構(gòu)和/或其它圖像特性而使用多種換能器探頭來(lái)對(duì)超聲波束進(jìn)行定向。參考圖1，其以方框圖形式示出了根據(jù)本發(fā)明的原理構(gòu)造的超聲成像系統(tǒng)。在圖1的超聲診斷成像系統(tǒng)中，換能器陣列10'被提供在超聲探頭中以用于發(fā)送超聲波和接收回波信息。換能器陣列10'例如可以是能夠在三維(例如，在高度維度和方位維度兩者)中關(guān)于用于3D成像的位置進(jìn)行掃描的換能器元件的二維陣列。該二維陣列的孔可以具有通過(guò)利用波束形成方法在一個(gè)或多個(gè)維度上移動(dòng)的自由度。在某些實(shí)施例中，二維換能器陣列也可以如在圖3中所描繪的通過(guò)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行平移。在一些實(shí)施例中，換能器陣列可以是1D陣列、1.25D陣列或1.5D陣列，并且超聲探頭可以包含電動(dòng)機(jī)(在圖1中未示出)以用于以機(jī)械方式在超聲探頭內(nèi)移動(dòng)(例如，平移和/或旋轉(zhuǎn))換能器陣列10'，以更改探頭的成像孔的位置。電動(dòng)機(jī)可以被耦合到電動(dòng)機(jī)控制器11，如在下文詳細(xì)描述的，所述電動(dòng)機(jī)控制器11可以被配置為操作探頭中的電動(dòng)機(jī)。換能器陣列10'可以具有圍繞一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)的自由度。

在某些實(shí)施例中，本發(fā)明包括換能器探頭，所述換能器探頭與超聲系統(tǒng)相組合，是解剖智能的且被配置為在空間中移動(dòng)陣列，以便例如實(shí)時(shí)優(yōu)化解剖視圖和/或圖像特性并具有最小的用戶輸入。在一些方面中，本發(fā)明包括能夠以幾乎任何期望的取向移動(dòng)超聲波束的超聲探頭。例如，超聲波束能夠在至少兩個(gè)自由度中移動(dòng)(例如，平移和旋轉(zhuǎn))。能夠經(jīng)由波束形成以機(jī)械方式和/或以電子方式平移超聲波束。

在某些方面中，本發(fā)明的超聲探頭可以包括鉸接的底盤、被安裝到底盤的換能器陣列、在換能器陣列上的穹頂、被耦合到底盤上并被配置為關(guān)于第一旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)換能器陣列的第一電動(dòng)機(jī)，以及被耦合到底盤上并被配置為關(guān)于第二旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)換能器陣列的第二電動(dòng)機(jī)。第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)可以被配置為同時(shí)關(guān)于第一軸和第二軸移動(dòng)換能器陣列。第一電動(dòng)機(jī)和第二電動(dòng)機(jī)可以被配置為被耦合到電動(dòng)機(jī)控制器。圖2提供了可以被用作圖1所示的換能器陣列10'的換能器陣列200的范例。換能器陣列200可以在多個(gè)維度中移動(dòng)。第一自由度由箭頭A圖示，其中，換能器陣列200可以關(guān)于與頁(yè)面垂直且成一直線的軸進(jìn)行平移。也就是，換能器陣列200可以如箭頭A所圖示的有關(guān)于讀取器被平移進(jìn)和平移出頁(yè)面。換能器陣列200具有圍繞如箭頭B所圖示的關(guān)于中心點(diǎn)201的旋轉(zhuǎn)軸的第二自由度。也可以使用具有更少或更多的旋轉(zhuǎn)軸和/或自由度的超聲探頭。沿著箭頭A和/或B的方向在探頭內(nèi)移動(dòng)換能器陣列200的位置可以改變孔的位置，這可以允許以更高的分辨率采集期望的圖像，而并不需要要求超聲波檢驗(yàn)師改變探頭本身的位置。

圖3中示出了可以遵循本發(fā)明的原理進(jìn)行使用的超聲探頭300的示范性實(shí)施例。探頭300可以包含如圖2所示的可平移換能器陣列20'。探頭300具有球形穹頂305，所述球形穹頂305可以圍住超聲換能器陣列200。穹頂可以包括改善探頭與對(duì)象之間的聲學(xué)耦合的材料。換能器陣列200可以被耦合到鉸接的底盤335。底盤335可以允許換能器陣列200圍繞旋轉(zhuǎn)軸325、330自由移動(dòng)。底盤335可以被耦合到電動(dòng)機(jī)315、320，所述電動(dòng)機(jī)315、320分別圍繞軸325和軸330移動(dòng)底盤335。電動(dòng)機(jī)315、320可以被耦合到圖1所示的電動(dòng)機(jī)控制器11。電動(dòng)機(jī)315、320可以根據(jù)從電動(dòng)機(jī)控制器11接收到的指令將換能器陣列200平移到期望的位置。電動(dòng)機(jī)315、320可以一起操作，使得換能器陣列200同時(shí)跨兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行移動(dòng)。圖3中圖示的探頭僅是超聲探頭的一個(gè)范例，其可以根據(jù)本發(fā)明的原理進(jìn)行使用，并且也可以使用具有不同換能器、電動(dòng)機(jī)和底盤設(shè)計(jì)的其它超聲探頭，而不脫離本發(fā)明的范圍?？梢愿鶕?jù)本發(fā)明的原理使用的備選探頭設(shè)計(jì)的范例在下文中得以描述：美國(guó)專利號(hào)為8475384的2013年7月2日發(fā)布的“Three Dimensional Imaging Ultrasound Probe”。

返回參考圖1，在本文中描述的換能器陣列還可以被耦合到探頭中的微波束形成器12，其通過(guò)陣列元件控制信號(hào)的發(fā)送和接收。微波束形成器通過(guò)探頭線纜被耦合到發(fā)送/接收(T/R)開關(guān)16，所述T/R開關(guān)16在發(fā)送與接收之間切換并保護(hù)主波束形成器20免受高能量發(fā)送信號(hào)。由被耦合到T/R開關(guān)和波束形成器20的發(fā)送控制器18引導(dǎo)在微波束形成器12的控制下從換能器陣列10'發(fā)送超聲波束，所述發(fā)送控制器18根據(jù)用戶接口或控制面板38的用戶操作接收輸入。由發(fā)送控制器控制的功能之一是操控波束的方向?？梢詫⒉ㄊ倏貫樵趽Q能器陣列前面是直的(垂直于換能器陣列)或針對(duì)更寬視野的不同角度。通過(guò)微波束形成器12產(chǎn)生的部分波束形成的信號(hào)被耦合到主波束形成器20，在其中將來(lái)自個(gè)體元件堆的部分波束形成的信號(hào)組合成完全波束形成的信號(hào)。在一些實(shí)施例中，波束形成也可以用于更改成像孔的位置以采集期望的圖像。波束形成可以結(jié)合電動(dòng)機(jī)來(lái)使用以移動(dòng)換能器陣列10'，從而更改孔的位置。

波束形成的信號(hào)被耦合到信號(hào)處理器22。信號(hào)處理器22能夠以各種方式處理接收到的回波信號(hào)，例如，帶通濾波、抽選、I和Q分量分離以及諧波信號(hào)分離。信號(hào)處理器也可以執(zhí)行額外的信號(hào)增強(qiáng)，例如，相干斑抑制、信號(hào)復(fù)合以及噪聲消除。經(jīng)處理的信號(hào)被耦合到B模式處理器26和多普勒處理器28。B模式處理器26采用幅度檢測(cè)，以用于對(duì)體內(nèi)結(jié)構(gòu)(例如，心臟或腫瘤)進(jìn)行成像。多普勒處理器28處理來(lái)自組織和血流的暫時(shí)不同信號(hào)，以用于檢測(cè)像場(chǎng)中的物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)(例如，血細(xì)胞的流動(dòng))。B模式處理器和多普勒處理器產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)信號(hào)被耦合到掃描轉(zhuǎn)換器32和多平面重新格式化器44。掃描轉(zhuǎn)換器32將回波信號(hào)布置在空間關(guān)系中，根據(jù)該空間關(guān)系，以期望的圖像格式接收回波信號(hào)。例如，掃描轉(zhuǎn)換器32可以將回波信號(hào)布置成二維(2D)扇形格式、或椎體三維(3D)圖像。掃描轉(zhuǎn)換器32能夠利用對(duì)應(yīng)于與多普勒估計(jì)速度相對(duì)應(yīng)的像場(chǎng)中點(diǎn)處的運(yùn)動(dòng)的顏色來(lái)覆蓋B模式結(jié)構(gòu)圖像，以產(chǎn)生描繪像場(chǎng)中的組織和血流運(yùn)動(dòng)的彩色多普勒?qǐng)D像。多平面重新格式化器44能夠?qū)纳眢w的體積區(qū)域中的公共平面中的點(diǎn)接收到的回波轉(zhuǎn)換成所述平面的超聲圖像，如美國(guó)專利號(hào)6443896(Detmer)中所描述的。體積繪制器42將3D數(shù)據(jù)集的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成投影的3D圖像，如從給定參考點(diǎn)看到的，如在美國(guó)專利號(hào)6530885(Entrekin等人)中所描述的。2D圖像或3D圖像從掃描轉(zhuǎn)換器32、多平面重新格式化器44和體積繪制器42耦合到圖像處理器30，以用于進(jìn)一步增強(qiáng)、緩沖和暫時(shí)存儲(chǔ)，從而用于在圖像顯示器40上進(jìn)行顯示。

被耦合到圖像處理器30的圖形處理器36可以生成圖形覆蓋，以用于在圖像顯示器40上與超聲圖像一起顯示。這些圖形覆蓋能夠包含識(shí)別信息(例如，患者姓名、圖像的日期和時(shí)間、成像參數(shù)等)的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于這些目的，圖形處理器接受來(lái)自用戶接口38的輸入，例如，鍵入的患者姓名。用戶接口38也被耦合到發(fā)送控制器18，以控制來(lái)自換能器陣列10'的超聲信號(hào)的生成并因此控制由換能器陣列和超聲系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像的生成。用戶接口38也被耦合到多平面重新格式化器44，以用于選擇和控制多個(gè)多平面重新格式化(MPR)圖像的顯示。

能夠以多種方式來(lái)配置本發(fā)明的超聲系統(tǒng)，使得超聲圖像能夠被分析并被用于確定換能器陣列能夠被如何取向以自動(dòng)獲得期望的圖像而無(wú)需用戶指令。根據(jù)本發(fā)明的原理，來(lái)自掃描換能器32的圖像(例如，2D超聲圖像或3D超聲圖像)被耦合到解剖模型分析器(AMA)34。該AMA 34可以利用計(jì)算機(jī)可存取存儲(chǔ)器和處理器來(lái)實(shí)施。解剖模型分析器34如下所述操作，以計(jì)算換能器陣列10'的要求取向(例如，平移和/或旋轉(zhuǎn))，從而在與換能器陣列10'的孔對(duì)準(zhǔn)的掃描平面處采集期望的圖像。換能器的最優(yōu)取向可以允許例如采集比在未與孔對(duì)準(zhǔn)的掃描平面處采集時(shí)更高分辨率的期望的圖像。在一些實(shí)施例中，解剖模型分析器34可以接收來(lái)自用戶控制面板38的輸入，例如，所執(zhí)行的檢查類型以及采集哪種標(biāo)準(zhǔn)視圖。在其它實(shí)施例中，解剖模型分析器34可以自動(dòng)確定用戶至少部分地基于從掃描轉(zhuǎn)換器32接收的數(shù)據(jù)試圖采集哪種標(biāo)準(zhǔn)視圖?？梢允褂糜脩糁噶詈妥詣?dòng)功能的組合。來(lái)自AMA 34的輸出數(shù)據(jù)被耦合到電動(dòng)機(jī)控制器11，以便對(duì)換能器陣列進(jìn)行定向以用于圖像采集。AMA 34例如可以提供指令給電動(dòng)機(jī)控制器11，以將換能器陣列10'平移到適當(dāng)位置，從而移動(dòng)孔的位置以從與孔對(duì)準(zhǔn)的掃描平面采集期望的圖像。在其它實(shí)施例中，AMA 34可以將指令提供給發(fā)送控件18，而代替或不是電動(dòng)機(jī)控制11。AMA 34可以將指令提供給發(fā)送控件18，以用于經(jīng)由波束形成來(lái)將孔移動(dòng)到期望的位置。

在一些方面中，本發(fā)明也能夠包括硬件部件和軟件部件，如AMA，其也能夠利用機(jī)械設(shè)備或人驅(qū)動(dòng)的設(shè)備(例如，機(jī)器手臂)來(lái)操縱和控制超聲換能器的位置和取向。例如，AMA能夠?qū)⒅噶钐峁┙o機(jī)器手臂系統(tǒng)，并且任選地協(xié)同換能器陣列，以在空間上移動(dòng)換能器探頭到生成感興趣區(qū)域的最優(yōu)圖像的位置。如在本文中所進(jìn)一步描述的，本發(fā)明的系統(tǒng)可以使用算法來(lái)確定要被成像的解剖特征的取向。通過(guò)采集一幅或多幅圖像(例如，2D超聲圖像和/或3D超聲圖像)，系統(tǒng)能夠識(shí)別感興趣解剖特征的取向，并且還能夠確定將得到特征的更好圖像或最優(yōu)圖像的探頭的位置。能夠利用機(jī)器手臂以多種方式機(jī)械地將換能器探頭從第一位置移動(dòng)到第二位置。在一些方面中，能夠在從第一位置移動(dòng)到第二位置期間的選定或預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)采集圖像(例如，2D圖像和/或3D圖像)。利用該選項(xiàng)，能夠在時(shí)間間隔的一些或全部處使用算法以識(shí)別探頭相對(duì)感興趣解剖特征被定位在何處。在某些方面中，探頭可以在一次運(yùn)動(dòng)中從第一位置移動(dòng)到第二位置，并且在移動(dòng)到第二位置之后使用算法進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，以優(yōu)化探頭的位置和/或取向，從而提供解剖特征的最佳圖像。

如在本文中所提及的，本發(fā)明的超聲系統(tǒng)能夠包括圖像算法和/或處理方法，所述圖像算法和/或處理方法被訓(xùn)練為確定正被成像的解剖特征的取向。訓(xùn)練算法能夠被存儲(chǔ)在系統(tǒng)上并被存取以識(shí)別在采集到的圖像中的特征的取向。在確定了取向之后，系統(tǒng)還能夠移動(dòng)換能器陣列，以便在由系統(tǒng)計(jì)算出的新的取向中生成更優(yōu)的圖像。例如，AMA 34可以從掃描轉(zhuǎn)換器32接收掃描，并使用基于模型的方法來(lái)快速分割來(lái)自2D超聲掃描或3D體積的大部分胎兒解剖結(jié)構(gòu)，在這樣做時(shí)，可以快速確定胎兒的取向以及采集了足夠的圖像數(shù)據(jù)或不足的圖像數(shù)據(jù)的那些區(qū)。AMA 34可能不要求來(lái)自另一成像模態(tài)的模板或圖像以匹配采集到的圖像來(lái)執(zhí)行其分析。這可以加速分析時(shí)間并避免使得超聲波檢驗(yàn)師執(zhí)行預(yù)先對(duì)準(zhǔn)測(cè)量。胎兒模型可以基于定義運(yùn)動(dòng)樹的鉸接的剛體變換。運(yùn)動(dòng)樹可以定義胎兒骨骼模型。可以使用的另一胎兒建模方法是可變形模板。例如，可以將胎兒頭骨估計(jì)為兩個(gè)重疊的球體，通過(guò)建模參數(shù)對(duì)其進(jìn)行修改以擬合采集到的體積，從而確定胎兒頭骨取向。也可以使用額外的胎兒建模方法。可以排他地或組合地使用不同胎兒模型。例如，運(yùn)動(dòng)樹模型可以用于發(fā)現(xiàn)胎兒和骨骼結(jié)構(gòu)的取向，然后應(yīng)用不同解剖模型以對(duì)胎兒的內(nèi)部器官(例如，心臟、大腦和脊髓)進(jìn)行定位和區(qū)分。超聲波檢驗(yàn)師可以選擇使用哪一個(gè)或多個(gè)胎兒模型。在其它實(shí)施例中，AMA 34可以自動(dòng)應(yīng)用給定的模型。AMA 34也可以應(yīng)用各種模型或模型組合，直到確定出針對(duì)胎兒取向的最佳擬合。

在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的超聲系統(tǒng)能夠被配置為識(shí)別解剖特征的足夠部分是否存在于采集到的圖像中。如果能夠?qū)Ω嗟慕馄式Y(jié)構(gòu)進(jìn)行成像，則系統(tǒng)將識(shí)別不足并重新定向超聲波束，以包括更多的特征以用于最優(yōu)成像。在一個(gè)實(shí)施例中，足夠的圖像可以是包含整個(gè)關(guān)鍵解剖視圖的圖像。例如，當(dāng)顱骨的一部分不在圖像中時(shí)，胎兒頭骨的圖像可能是不足的。任選地，如果環(huán)境不要求整個(gè)關(guān)鍵解剖視圖或者期望非標(biāo)準(zhǔn)視圖，則可以允許超聲波檢驗(yàn)師推翻該充足判定。充分的圖像可以進(jìn)一步具有足夠的分辨率，使得對(duì)查看醫(yī)生進(jìn)行診斷是有用的。足夠的分辨率也可以被定義為在一個(gè)或多個(gè)維度上每測(cè)量單位(例如，厘米、平方毫米)特定期望數(shù)量的線。備選地，或者除了分辨率外，AMA 34可以確定當(dāng)在與超聲探頭的換能器陣列的孔對(duì)準(zhǔn)的掃描平面中采集到圖像時(shí)圖像是足夠的。一旦AMA 34已經(jīng)確定出胎兒取向和掃描平面，則AMA 34可以計(jì)算換能器陣列10'的所要求的從其當(dāng)前位置的平移，以采集關(guān)鍵解剖視圖的期望的和/或改善的圖像。AMA 34可以向電動(dòng)機(jī)控制器11發(fā)出指令以平移換能器陣列10'，使得被定位為在與孔對(duì)準(zhǔn)的掃描平面中采集期望的圖像。

在又一實(shí)施例中，超聲波檢驗(yàn)師可以通過(guò)將探頭放置在對(duì)象的腹部上來(lái)開始胎兒檢查。超聲波檢驗(yàn)師可以使用或不使用用戶控制面板38，以指明正在尋找胎兒的哪個(gè)關(guān)鍵解剖視圖。超聲波檢驗(yàn)師可以跨腹部手動(dòng)移動(dòng)超聲探頭直到實(shí)現(xiàn)期望的視圖。超聲波檢驗(yàn)師然后采集圖像。AMA 34可以從掃描轉(zhuǎn)換器32接收采集到的圖像或體積，并分析該圖像以確定其分辨率和/或解剖視圖的完整性。AMA 34可以確定胎兒的成像平面和取向。AMA 34可以已經(jīng)從用戶控制面板38接收到關(guān)于超聲波檢驗(yàn)師當(dāng)前試圖采集哪個(gè)解剖視圖的輸入。然而，在一些實(shí)施例中，AMA 34能夠處理采集到的圖像或體積并自動(dòng)確定超聲波檢驗(yàn)師期望哪個(gè)解剖視圖。如果AMA 34確定已經(jīng)采集了足夠分辨率的完整關(guān)鍵解剖視圖，則AMA 34可以將信號(hào)發(fā)送到圖形處理器36，以在顯示器40上提供視覺指示來(lái)警告超聲波檢驗(yàn)師已經(jīng)成功采集了關(guān)鍵解剖視圖。超聲波檢驗(yàn)師可以確認(rèn)該圖像并將該圖像保存到成像系統(tǒng)可以訪問(wèn)的存儲(chǔ)介質(zhì)(圖1中未示出)。超聲波檢驗(yàn)師可以結(jié)束胎兒檢查或試圖采集額外的關(guān)鍵解剖視圖。在一些實(shí)施例中，AMA 34可以自動(dòng)保存成功采集的解剖視圖并開始試圖采集下一標(biāo)準(zhǔn)解剖視圖或結(jié)束檢查。在一些實(shí)施例中，成像系統(tǒng)也可以連續(xù)采集圖像以供AMA 34分析。AMA 34可以在成像檢查期間跟蹤胎兒移動(dòng)，并至少部分地基于胎兒移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)孔的位置。這可以輔助超聲波檢驗(yàn)師維持正在采集和/或觀察到的當(dāng)前視圖。

在某些實(shí)施例中，如果AMA 34確定圖像分辨率是不好的和/或關(guān)鍵解剖視圖因其在視野外部而是不完整的，則AMA 34然后可以計(jì)算換能器陣列10'的孔的位置，其可以通過(guò)利用孔的掃描平面采集關(guān)鍵解剖視圖來(lái)提供期望的解剖視圖的更完整和/或更高分辨率圖像。AMA 34可以將指令發(fā)送到電動(dòng)機(jī)控制器11，并且電動(dòng)機(jī)控制器11可以操作在超聲探頭中的一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)將換能器陣列10'移動(dòng)到期望的位置。然后成像系統(tǒng)可以采集新的圖像以供AMA 34分析。如果確定圖像是足夠的，則可以在顯示器40上向超聲波檢驗(yàn)師提供圖像以及已經(jīng)成功采集關(guān)鍵解剖視圖的指示。類似于上文，超聲波檢驗(yàn)師可以確認(rèn)并保存圖像。在一些實(shí)施例中，成像系統(tǒng)可以采集多幅圖像，并在顯示器40上向超聲波檢驗(yàn)師提供圖像中的一幅或多幅。超聲波檢驗(yàn)師可以查看圖像并選擇保存哪幅圖像。超聲波檢驗(yàn)師也能夠拒絕所有提供的圖像，并選擇重新試圖采集期望的解剖視圖。

如果AMA 34確定通過(guò)在探頭內(nèi)平移換能器陣列10'不能實(shí)現(xiàn)孔的期望位置，則AMA 34可以將信號(hào)發(fā)送到圖形處理器36以在顯示器40上警告超聲波檢驗(yàn)師：超聲波檢驗(yàn)師可能需要將探頭移動(dòng)到對(duì)象的腹部的新位置。在一些實(shí)施例中，AMA 34可以在顯示器40上向超聲波檢驗(yàn)師提供如何重新定位探頭的視覺指令。一旦超聲波檢驗(yàn)師的重新定位了探頭，則超聲波檢驗(yàn)師可以采集新的圖像以供AMA 34分析。

應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法能夠應(yīng)用于對(duì)多種解剖特征進(jìn)行成像。例如，AMA 34能夠使用已知的建模算法來(lái)對(duì)其它感興趣解剖結(jié)構(gòu)(例如，心臟)進(jìn)行建模。非胎兒解剖模型在PCT/IB2011/053710“Automated three dimensional aortic root measurement and modeling”中得以描述?？梢允褂闷渌馄誓Ｐ?。在非醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，對(duì)于要被成像的目標(biāo)，可以利用任何適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠?lái)替代解剖模型，以用于確定取向和發(fā)現(xiàn)足夠圖像數(shù)據(jù)或不足圖像數(shù)據(jù)的區(qū)。

能夠使用多種方法來(lái)操作本發(fā)明的系統(tǒng)和探頭以智能地解剖地運(yùn)作。例如，在圖4中示出了在上述流程中由AMA 34執(zhí)行的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法的流程圖400。AMA 34首先在步驟405處接收采集到的圖像。AMA 34在步驟410處分析圖像以確定其是否是足夠的。解剖視圖例如可以是完整的和/或圖像可能具有足夠的分辨率。在備選實(shí)施例中，不管圖像的分辨率如何，如果AMA 34確定圖像是在未與換能器陣列10'的孔對(duì)準(zhǔn)的掃描平面上采集的，則可以確定該圖像是不足的。如果在步驟415處采集到的圖像是不足的，則過(guò)程在步驟435處結(jié)束。任選地，AMA 34可以將指令發(fā)送到圖形處理器36以警告超聲波檢驗(yàn)師圖像的充足性和/或自動(dòng)將采集到的圖像保存到可訪問(wèn)到成像系統(tǒng)的存儲(chǔ)介質(zhì)。如果在步驟415處確定采集到的圖像是不足的，則在步驟420處AMA 34計(jì)算超聲換能器陣列10'的所要求的移動(dòng)以定位孔，使得可以采集更高的分辨率和/或完整的解剖視圖。孔的位置可以對(duì)應(yīng)于這樣的位置：其中在換能器陣列10'的孔的掃描平面中可以采集完整的解剖視圖。然后在步驟425處，AMA 34向電動(dòng)機(jī)控制器11發(fā)送用于移動(dòng)超聲換能器陣列10'的指令。備選地，AMA 34可以向發(fā)送控件18發(fā)送指令，以經(jīng)由波束形成來(lái)定位孔。在步驟425處，AMA 34可以向發(fā)送控件18和電動(dòng)機(jī)控制器11兩者發(fā)送指令。一旦已經(jīng)將孔定位到新的位置，在步驟430處AMA 34可以接收新采集的圖形以供分析。然后該過(guò)程返回到步驟410，其中AMA 34分析新采集的圖像。任選地，如果AMA 34計(jì)算出的孔位置不能由波束形成或換能器陣列10'的電動(dòng)機(jī)平移來(lái)實(shí)現(xiàn)，則AMA 34可以向圖形處理器36發(fā)送指令以視覺警告超聲波檢驗(yàn)師需要移動(dòng)探頭的位置。如以上所討論的，AMA 34可以向超聲波檢驗(yàn)師提供指令以用于將探頭移動(dòng)到新的位置。在其它實(shí)施例中，AMA 34可以發(fā)送指令以將孔移動(dòng)為盡可能靠近計(jì)算出的位置。AMA 34然后可以分析由超聲探頭采集到的新的圖像，并只有在該圖像也不足時(shí)發(fā)送指令以通知超聲波檢驗(yàn)師。

盡管該系統(tǒng)被描述為在顯示器40上向超聲波檢驗(yàn)師提供視覺指令，但是可以使用向超聲波檢驗(yàn)師提供指令或信息的其它方法。例如，可以經(jīng)由成像系統(tǒng)中包括的揚(yáng)聲器(圖1中未示出)向超聲波檢驗(yàn)師提供音頻指示，嘟嘟響或記錄的語(yǔ)音。也可以使用音頻信號(hào)與視覺信號(hào)的組合。

在一些實(shí)施例中，可以由超聲波檢驗(yàn)師利用機(jī)器手臂來(lái)遠(yuǎn)程操作探頭。在這些實(shí)施例中，AMA 34可以向額外的電動(dòng)機(jī)控制器提供操作機(jī)器手臂以將探頭移動(dòng)到期望的位置的指令。這樣的實(shí)施例可以在胎兒檢查期間使用，但是也可以期望在可能損害超聲波檢驗(yàn)師的安全的應(yīng)用中使用。與超聲成像并行執(zhí)行X射線成像的流程或在存在工業(yè)危害的某些非醫(yī)學(xué)成像應(yīng)用中，可以使得遠(yuǎn)程導(dǎo)航超聲探頭是期望的。

在使用可編程設(shè)備(例如，基于計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)或可編程邏輯)來(lái)實(shí)施上述系統(tǒng)和/或方法的各種實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，能夠使用任何各種已知的或后來(lái)開發(fā)的編程語(yǔ)言(例如，“C”、“C++”、“FORTRAN”、“Pascal”、“VHDL”等)來(lái)實(shí)施上述系統(tǒng)和方法。

因此，能夠準(zhǔn)備各種存儲(chǔ)媒介，例如，計(jì)算機(jī)磁盤、光盤、電子存儲(chǔ)器等，所述各種存儲(chǔ)媒介能夠包含能夠引導(dǎo)設(shè)備(例如，計(jì)算機(jī))實(shí)施上述系統(tǒng)和/或方法的信息。一旦適當(dāng)?shù)脑O(shè)備訪問(wèn)被包含在存儲(chǔ)媒介上的信息和程序，則存儲(chǔ)媒介能夠向設(shè)備提供信息和程序，因此使得設(shè)備能夠執(zhí)行上述系統(tǒng)和/或方法。

例如，如果向計(jì)算機(jī)提供了包含適當(dāng)材料(例如，源文件、目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件等)的計(jì)算機(jī)磁盤，則計(jì)算機(jī)能夠接收信息，適當(dāng)配置其本身并執(zhí)行在上述圖表和流程圖中標(biāo)出的各種系統(tǒng)和方法的功能，以實(shí)施各種功能。也就是，計(jì)算機(jī)能夠從有關(guān)于上述系統(tǒng)和/或方法的不同元件的盤接收信息的各個(gè)部分，實(shí)施個(gè)體系統(tǒng)和/或方法，并協(xié)調(diào)上述個(gè)體系統(tǒng)和/或方法的功能。

鑒于本公開內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)注意，在本文中描述的各種方法和設(shè)備能夠被實(shí)施在硬件、軟件和固件中。另外，僅通過(guò)范例的方式而非任何限制意義來(lái)包括各種方法和參數(shù)。鑒于本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍窘虒?dǎo)以確定其自己的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)所需的設(shè)備，同時(shí)保留在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

盡管已經(jīng)結(jié)合超聲成像系統(tǒng)描述了本系統(tǒng)，但是也可以設(shè)想到本系統(tǒng)能夠被擴(kuò)展到其它醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其中以系統(tǒng)性方式獲得一幅或多幅圖像。因此，本系統(tǒng)可以用于獲得和/或記錄圖像信息，所述圖像信息涉及但不限于腎臟、睪丸、乳房、卵巢、子宮、甲狀腺、肝臟、肺部、肌肉骨骼、脾臟、心臟、動(dòng)脈和血管系統(tǒng)，以及涉及超聲引導(dǎo)的介入的其它成像應(yīng)用。另外，本系統(tǒng)也可以包括一個(gè)或多個(gè)程序，其可以與常規(guī)的成像系統(tǒng)一起使用，使得他們可以提供本系統(tǒng)的特征和優(yōu)點(diǎn)。

另外，本系統(tǒng)、裝置和方法也可以被擴(kuò)展到其中能夠定義和重新產(chǎn)生清楚的界標(biāo)的任何小部分成像。另外，本方法可以被嵌入在程序代碼中，所述程序代碼可以應(yīng)用于現(xiàn)有成像系統(tǒng)，例如，超聲成像系統(tǒng)。合適的超聲成像系統(tǒng)可以包括超聲系統(tǒng)，其可以例如支持常規(guī)的適合于小部分成像的寬帶線性陣列換能器。另外，諸如QLAB^TM的分析技術(shù)可以在具有成像裝置在車上可用或作為可以在檢查室外部運(yùn)行的后處理程序。另外，可以使用本系統(tǒng)來(lái)標(biāo)記多個(gè)結(jié)節(jié)、解剖實(shí)體(例如，卵泡)或其它可檢測(cè)到的目標(biāo)。另外，本系統(tǒng)的方法可以應(yīng)用于使用換能器(例如，2D陣列換能器)采集的體積，所述換能器可以包括例如X-matrix^TM或機(jī)械換能器。

當(dāng)本領(lǐng)域技術(shù)人員研究公開內(nèi)容時(shí)，本發(fā)明的某些額外的優(yōu)點(diǎn)和特征將變得明顯，或者由采用本發(fā)明的新穎的系統(tǒng)和方法的人所體驗(yàn)，其主要在于提供更可靠的圖像采集系統(tǒng)及其操作方法。本系統(tǒng)和方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于常規(guī)的醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)能夠被容易地更新以并入本系統(tǒng)、設(shè)備和方法的特征和優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，上述實(shí)施例或過(guò)程中的任一個(gè)可以與一個(gè)或多個(gè)其它實(shí)施例和/或過(guò)程相組合，或者在根據(jù)本系統(tǒng)、設(shè)備和方法的單獨(dú)的設(shè)備或部分設(shè)備中進(jìn)行分離和/或執(zhí)行。

最后，以上討論僅僅旨在說(shuō)明本系統(tǒng)，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為將權(quán)利要求限制到任何特定實(shí)施例或?qū)嵤├M。因此，盡管已經(jīng)參考示范性實(shí)施例以特定細(xì)節(jié)描述了本發(fā)明，但是也應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以設(shè)想出眾多修改和備選實(shí)施例，而不脫離在權(quán)利要求中闡述的本系統(tǒng)的更廣義的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖將被視為是說(shuō)明性方式的而并不旨在限制權(quán)利要求的范圍。