用于自动化心搏识别的超声系统和方法
【技术领域】
[0001]超声非常适于胎儿成像，因为其执行非侵入性成像，而不会将母亲或胎儿暴露于电离辐射。很多胎儿检查的目的是评估胎儿解剖结构的发育以判断胎儿是否发育正常。由于这些年来超声图像质量得到改善，因此更多解剖结构的区域能够被更详细地可视化，以进行发育评估。因此，随着对要被评估的解剖结构要求增加，胎儿超声检查已经变得更加全面。被仔细检查的解剖结构的一个区域是发育中的胎儿心脏。
【背景技术】
[0002]超声系统能够被用于检测大约妊娠五周内的胎儿心搏。此时，正常胎儿心率类似于母亲的心率，例如，大约每分钟80-85次。在下一个月中，心率将稳定地每天增加大约每分钟三次。在进一步发育之后，健康的胎儿心率能够在120到200次每分钟(BPM)范围内。因此，如果胎儿心搏不在可接受值域内，则能够使用超声检查来确定是否有流产的风险。例如，在怀孕6-8周时，胎儿心率与流产风险之间的关系表明，如果胎儿心率低于每分钟七十次，流产的可能性为百分之百。随着测得的心率增大，流产的可能性线性降低，例如，如果心率低于每分钟九十次，流产的可能性仍然很高，大约为百分之八十六的流产可能。
[0003]近年来，心脏的流出道已成为检测和测量胎儿心率的关注焦点。然而，可能难以在有用的测量时间段内对胎儿心脏的心脏流出道进行成像和检测。针对此的一个原因是这种胎儿解剖结构的尺寸很小。另一个原因是希望不仅仅简单查看解剖结构，而且查看整个胎儿心脏周期内通过流出道的流动特性动态。另一个原因是流出道在胎儿生长时经历相当大的发育，因此根据胎儿月龄会具有变化的外观和复杂性。因此，难以在超声显示器上识别流出道，可能更难在适当取向上采集图像，以充分检测和/或测量胎儿心搏。
[0004]另一个问题是胎儿频繁活动，并且在数据采集所需的时间期间可能不会保持静止。在胎儿活动时，期望的图像数据相对于探头的取向将会变化，并且胎儿心脏可能会完全离开视场，导致所采集的数据集中没有期望的解剖结构。而且，采集期间的胎动会限制胎儿心脏周期的测量的精确度。此外，还可能难以将胎儿心率与母亲的心率和/或其他有节律的背景伪影区分开。
[0005]因此，需要一种用于临床医生的改进系统和工作流程，使得超声系统更容易使用并使得识别胎儿心搏和测量胎儿心率更精确。
【发明内容】
[0006]本发明涉及医学诊断系统，并且具体而言，涉及用于识别胎儿心搏和相关联心率的超声诊断成像系统。
[0007]根据本发明的原理，一种诊断超声系统具有工作流程和控件，所述控件便于识别心搏(例如，胎儿心搏)和相关联的心率。该工作流程使得临床医生能够在胎极和/或胎儿心脏附近设置感兴趣区域(ROI)，然后识别胎儿心搏和/或采集胎儿心率。使所述超声系统自动反复扫描与感兴趣区域相关联的不同取向的M模式线。所述超声系统能够识别胎儿心搏并且根据沿M模式线中的至少一个接收的回波信号来估计胎儿心率。也能够对来自M模式线的回波信号进行排序，例如，以识别最可能指示回波数据中的心搏的M模式扫描。
【附图说明】
[0008]在附图中:
[0009]图1以方框图形式图示了根据本发明的原理构造的超声诊断成像系统。
[0010]图2图示了用于识别和测量胎儿心率的根据本发明的工作流程。
[0011]图3图示了心肌的运动的M模式图像。
[0012]图4图示了本发明的实施方式的显示器，用于识别图像中包括胎儿心脏的ROI并叠加空间上不同的M模式线，以识别和测量胎儿心率。
[0013]图5图示了用于自动识别胎儿心搏和测量胎儿心率的技术。
[0014]图6A图示了用于自动识别胎儿心搏和测量胎儿心率的另一种技术。
[0015]图6B图示了用于通过合成来自B模式回波信号的M线数据来测量胎儿心搏信号的技术。
【具体实施方式】
[0016]本发明提供了用于识别心搏(例如，胎儿心搏)和相关联心率的系统和方法。例如，所述系统和方法被能够用于减少声谱仪操作员的扫描时间，提高诊断置信度并简化用于扫描孕产妇患者的工作流程。
[0017]在一个实施例中，本发明包括一种用于识别胎极或心脏和/或相关联心率的超声成像系统。本发明的系统包括超声探头。能够使用多种探头，并能够包括阵列换能器。该系统还包括处理来自探头的回波数据的图像处理器。回波数据能够包括由多个成像模式(例如B模式或M模图像采集式)获得的回波信号。该系统还能够发射回波数据和/或显示来自探头的回波数据以供查看。系统中的图像显示器被耦合到图像处理器，并适于显示包括胎儿心脏的超声图像。系统中的图形发生器对识别超声图像中的ROI的用户控制做出响应。例如，能够使用ROI图标在超声图像中的胎极或胎儿心脏附近识别R0I。系统中的用户控件还适于发起生成与感兴趣区域相关联的空间上不同的M模式线。在一个范例中，能够通过用户操控图形图标在超声图像中识别ROI，并可以与ROI相关地显示空间上不同的M模式线(例如，两个到五十个之间M模式线位置)。该系统反复从空间上不同的M模式线的一些或全部采集回波数据(例如，M模式和/或B模式回波信号)。回波数据被系统分析或发射，以进行分析，以识别在从M模式线位置中的至少一个采集的M模式图像中是否可以辨别出胎儿心搏。对应于每个空间不同M模式线的在时域采集的回波数据中的一些、一个或没有任一个可以呈现出指示胎儿心搏的回波信号。此外，能够基于在记录胎儿心搏的M模式线的回波数据中测得的胎儿心率对采集到的回波数据进行排序。在一些实施例中，能够识别母亲的心搏和/或心率替代或补充胎儿心搏。
[0018]参考图1，以方框图形式示出了根据本发明的原理构造的超声系统10。该超声系统由两个子系统来配置，即，前端采集子系统1A和显示子系统10B。超声探头被耦合到采集子系统，其包括二维矩阵阵列换能器70和微射束形成器72。也能够使用线性或曲线阵列换能器。在一些实施例中，矩阵阵列的仅一个平面将被用于M模式或B模式图像采集。微射束形成器包含电路，所述电路控制被施加到阵列换能器70元件组(“组片”)的信号并对由每组元件接收的回波信号进行一些处理。探头中的微射束形成有利地减少了探头与超声系统之间电缆中的导线数量，例如，在美国专利5，997，479 (Savord等人)和美国专利6，436，048(Pesque)中描述了微射束形成，在此通过引用将每个专利都并入本文。
[0019]探头被耦合到超声系统的采集子系统10A。采集子系统包括射束形成控制器74，射束形成控制器74对用户控件36做出响应并向微射束形成器72提供控制信号，指示探头发射射束的定时、频率、方向和聚焦。射束形成控制器74通过其对模数(Α/D)转换器18和射束形成器20的控制来控制由采集子系统接收的回波信号的射束形成。由探头接收的回波信号被采集子系统中的前置放大器和TGC(时间增益控制)电路16放大，然后被Α/D转换器18进行数字化。然后通过射束形成器20，数字化的回波信号能够被形成为完全引导和聚焦的射束。回波信号由信号处理器22进行处理，所述信号处理器执行数字滤波，并且还能够执行其他信号处理，诸如，谐波分离、散斑减少和其他期望的图像信号处理。
[0020]由采集子系统1A产生的回波信号被耦合到显示子系统10B，显示子系统1B处理回波信号以在期望的图像格式中显示。回波信号由图像线处理器24进行处理，所述图像线处理器能够对回波信号进行采样或将给定射束的回波装配成完整的线信号。对于M模式图像采集，能够将从图像线处理器24输出的线信号中的至少一个引导到M模式处理器301模式处理器生成M模式图像，所述M模式图像被存储于图像存储器28中并被显示于显示器38上。对于B模式图像采集，通过扫描变换器26，针对2D图像的图像线被扫描变换成期望的图像格式，如本领域公知的，扫描变换器26执行R-θ变换。2D图像被存储在图像存储器28中，并且被显示在显示器38上。
[0021]在一些实施例中，来自扫描变换器的2D图像数据被输出到M模式合成器40，所述M模式合成器能够根据2D图像数据生成M模式图像。如下文进一步所述，来自B模式线的回波信号能够被合成以生成与感兴趣M模式线相关联的回波数据。根据B模式回波信号合成的M模式图像被进一步输出到