3d超声成像系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及三维超声成像。具体地，本发明涉及根据三维超声体积数据对二维标准视图的生成和评价。本发明的示范性技术应用是基于一个或多个获得的三维超声心动描记(TEE)扫描对二维经食管TEE图像的生成。
【背景技术】
[0002]经食管超声心动图是执行超声心动图的备选方式。包含在其端部处的超声换能器的专门探头被传递到患者的食管中。这允许记录人类心脏的不同组成部分的精确的超声图像。
[0003]对于完全的经食管超声心动描记(TEE)检查20，必须采集不同的2D TEE视图。这些2D TEE视图是预定义的视图(例如，ME四腔观、ME 二腔观、TG基部SAX、……)，这些2DTEE视图实际上也被称为2D TEE标准视图。为了采集这些图像，超声医师必须根据针对20个2D TEE标准视图中的每个的非常详尽的协议相对于患者对超声探头进行重新定位和重新取向。这是乏味且长的流程，其可以花费大约20至30分钟。
[0004]整个TEE流程对患者而言是相当不舒适的。除此之外，手动找到上述标准视图以便允许可靠的诊断要求超声医师(例如，医生)的相对高水平的技能。此外，该处理相对易于出错。
[0005]US 2011/0201935 A1，由申请人提交的在先专利申请，提出了针对胎心检查的类似领域的对3D超声扫描技术的使用。其中所提出的超声成像系统包括超声扫描组件，所述超声扫描组件提供来源于身体的三维扫描的体积数据。所述超声扫描组件还包括特征提取器，所述特征提取器搜索体积数据与解剖实体的几何模型之间的最佳匹配。几何模型包括表示对各自的解剖特征的各自的分割。相应地，特征提取器提供对体积数据的与解剖有关的描述，所述与解剖有关的描述识别在体积数据中的各自的解剖特征的各自的几何定位。因此，标准视图可以根据体积数据自动获得，这当然较少依赖于操作员并且允许更可靠的诊断。与单独地手动采集每个2D标准视图相比较，这是主要优点。
[0006]然而，仍然存在进一步改进的需要。
【发明内容】
[0007]本发明的目标是提供改进的超声成像系统，所述改进的超声成像系统允许对解剖目标(例如，人类心脏)的更快、更舒适和更可靠的分析。本发明的另外的目标是提供对应的方法和用于实施这样的方法的计算机程序。
[0008]在本发明的第一方面中，提出了一种超声成像系统，包括:
[0009]-图像处理器，其被配置为接收来源于对身体的三维超声扫描的体积数据的至少一个集合，并且被配置为提供对应的显示数据，
[0010]-解剖结构探测器，其被配置为探测在体积的所述至少一个集合之内的感兴趣解剖目标的位置和取向，
[0011]-切片生成器，其用于根据体积数据的所述至少一个集合生成多个二维切片，其中，所述切片生成器被配置为基于所述解剖结构探测器针对所述感兴趣解剖目标的结果来定义各自的切片定位，以便获得所述感兴趣解剖目标的二维标准视图的集合，其中，所述切片生成器还被配置为针对每个二维标准视图定义所述感兴趣解剖目标的哪些解剖特征期望被包含在所述二维视图之内，以及
[0012]-评价单元，其用于通过将所述切片中的每个与针对各自的二维标准视图的期望的所述解剖特征进行比较来评价针对所生成的多个二维切片中的每个的质量因子。
[0013]在本发明的另外的方面中，提出了一种根据三维超声体积数据生成和评价二维标准视图的方法，所述方法包括以下步骤:
[0014]-接收来源于对身体的三维超声扫描的体积数据的至少一个集合，
[0015]-探测在体积数据的所述至少一个集合之内的感兴趣解剖目标的位置和取向，
[0016]-通过基于所述感兴趣解剖目标的探测到的位置和取向定义各自的切片定位以便获得所述感兴趣解剖目标的二维标准视图的集合，来根据体积数据的所述至少一个集合生成多个二维切片。
[0017]-针对每个二维标准视图定义所述感兴趣解剖目标的哪些解剖特征期望被包含，并且
[0018]-通过将所述切片中的每个与针对各自的二维标准视图的期望的所述解剖特征进行比较来评价针对所生成的多个二维切片中的每个的质量因子。
[0019]在本发明的又另外的方面中，提出了一种包括程序代码单元的计算机程序，所述计算机程序用于当在计算机上被执行时令所述计算机执行上述方法的步骤。
[0020]除在US 2011/0201935 A1中公开的方法之外，针对每个2D标准视图定义所述感兴趣解剖目标的哪些解剖特征期望被包含。然后评价单元通过将所述切片中的每个与针对各自的2D标准视图的期望的所述解剖特征进行比较来评价针对所生成的多个2D切片中的每个的质量因子。
[0021]换言之，针对每个生成的二维切片(2D标准视图)，对在3D超声体积数据的接收到的集合之内所述2D标准视图被覆盖地有多好进行计算。取决于执行的3D超声扫描的视场，其例如可以是3D超声体积数据的接收到的集合有用于生成一个或多个2D标准视图而其很少有用于生成其他标准视图的情况。
[0022]取决于视场，接收到的3D超声体积数据集可以例如覆盖人类心脏的左心室的大多数部分或所有部分，而其不覆盖或仅仅覆盖人类心脏的右心室的很少部分。在这种情况下，所提出的超声成像系统将自动识别接收到的体积数据集仅仅有用于左心室的2D标准视图，而很少有用于右心室的2D标准视图。
[0023]针对所生成的2D切片中的每个的评价的质量因子可以例如是来源于所生成的切片中的每个与针对所述各自的2D标准视图的期望的所述解剖特征的比较的数字值。例如，通过确定应当被覆盖的结构的重叠(期望的解剖特征)和执行的3D超声扫描的视场可以确定由3D体积数据的接收到的集合对2D标准视图的覆盖度。
[0024]根据本发明的实施例，解剖结构探测器被配置为通过找到在体积数据的所述至少一个集合与所述感兴趣解剖目标的几何模型之间的最佳匹配来进行体积数据的所述至少一个集合的基于模型的分割，以便探测是感兴趣解剖目标的所述位置和所述取向。所述切片生成器可以被配置为基于所述几何模型来定义所述感兴趣解剖目标的各自的切片定位。
[0025]在这种情况下，感兴趣解剖目标(例如，心脏)的几何网格模型可以用于对所述3D超声图像(也被称为体积数据)的基于模型的分割。基于所述几何网格模型可以生成所述多个2D切片，以便自动获得所述感兴趣解剖目标的2D标准视图的集合。
[0026]为了基于所述几何模型来计算2D标准视图，在模型中可以编码界标。在所述几何模型中编码的这些界标可以被识别并被映射到所述3D超声体积数据上。例如，三个或更多个界标的集合能够表示引起2D标准视图或对应于2D标准视图的平面。例如为了计算心脏的四腔观视图，通过二尖瓣的中心、三尖瓣的中心和尖端给出该平面。
[0027]应当注意，代替使用基于模型的分割，通过识别在所述3D超声图像之内的界标或特定解剖特征也可以(直接)确定所述感兴趣解剖目标的所述位置和所述取向。
[0028]根据本发明的另外的实施例，在评价单元之内评价的针对所生成的多个二维切片中的每个的质量因子是定量因子，所述定量因子包括所期望的解剖特征被包括在所述各自的二维切片中的程度的比率。
[0029]根据另外的完善，评价单元被配置为通过将所述二维切片中的每个的视场与所述解剖目标的所述几何模型进行比较来评价针对所生成的多个二维切片中的每个的质量因子。
[0030]根据本发明的又另外的实施例，所述超声成像系统还包括显示器，其中，所述图像处理器被配置为生成显示数据，所述显示数据用于在所述显示器上同时图示对应于所述感兴趣解剖目标的不同标准视图的多个二维切片的图形表示。
[0031]换言之，在所述显示器上可以同时呈现所生成的2D切片。这允许医生容易对不同的标准视图进行比较。
[0032]优选地，所述图像处理器此外被配置为生成显示数据，所述显示数据用于在所述显示器上图示针对所述二维切片中的每个的质量因子的图形表示。所述质量因子的所述图形表示优选地包括图标和/或百分比。所述质量因子可以例如被呈现为对用户的交通灯。在这种情况下，例如绿灯示出由从所述3D超声体积数据生成的所述2D切片对所述各自的2D标准视图的良好/足够的覆盖度。例如黄灯示出所生成的2D切片对所述各自的2D标准视图的覆盖度能够仍然是足够的。并且例如红灯指示所生成的2D切片的视场未覆盖应当被包括在所述各自的2D标准视图中的足够解剖特征。在这种情况下，用户接收关于计算出的2D切片的质量的非常容易的指示。
[0033]根据本发明的实施例，所述超声成像系统还包括:
[0034]-存储器，其用于存储来源于对身体的多个不同的三维扫描的体积数据的多个集合，并且用于存储根据体积数据的所述多个集合生成的多个二维切片和所述多个二维切片的质量因子；以及
[0035]-选择器，其用于通过比较根据体积数据的所述多个集合中的每个生成的对应的二维切片的所评价的质量因子来选择针对每个二维标准视图的具有最高质量因子的二维切片。
[0036]该实施例引起另外的显著的改进。其允许将2D切片与对应于相同的2D标准视图但从不同的3D超声扫描(体积数据的不同集合)生成的2D切片彼此进行比较。所述不同3D超声扫描可以例如来源于在超声探头的不同位置或取向处的扫描。所述超声成像系统可以例如包括初始化单元，所述初始化单元对3D超声扫描的采集和每当所述超声探头的位置或取向被改变时从其中生成所述2D切片的上述后续流程进行初始化。
[0037]在这种情况下，在存储器之内可以存储从其中生成的体积数据和2D切片的若干集合。然后所述选择器可以选择针对所述2D标准视图中的每个的具有最高质量因子的2D切片。这意味着如果超过一个3D超声扫描被执行，则所述系统本身自动选择出自针对每个2D标准视图的所有生成的2D切片的最佳版本。然后在所述显示器上