超声成像装置和超声成像方法

专利名称：超声成像装置和超声成像方法
技术领域：
本发明涉及一种通过获得B模式图像来观察被施予(administer) 造影剂的受试者中的成像区域的超声成像装置。
背景技术：
近来，在将造影剂施予受试者之后使用超声成像装置对造影剂进行 成像，以便观察例如由肝中的肝巨噬细胞所吞噬的造影剂。该成像需要 观察分布到肝中的广大区域的造影剂。
当造影剂在这种情况下充当超声波的重要散射材料时，它产生超声 波的衰减效应，从而在造影剂后面的声压将减小。因此，对于借助于超 声成像装置来观察在广大区域中分布有造影剂的器官(例如肝)而言， 在较淺区域清楚地观察到造影剂，而在较深区域由于超声压的减小而发 生灵敏度的显著降低。
在通过将高声压的超声波发射到受试者来破坏造影剂的超声成像 方法(被称为闪光法)中，接收到在高声压的超声波破坏造影剂时所生 成的更强信号，以便将造影剂的分布显示为具有更高灵敏度的断层摄影 图像(例如参见专利参考文献1)。
当通过使用该闪光来观察造影剂分布在其中的肝的组织时，以更高 的灵敏度对在较浅区域的造影剂进行成像，然后当在较浅区域的造影剂 被破坏时在较浅区域的衰减效应被消除，继而在较深区域的超声波的声 压增大以破坏造影剂，最后将以更高的灵敏度对造影剂的分布进行成 像。以这种方式指示造影剂的分布的高灵敏度区域随着时间流逝而沿着 从较浅区域到较深区域的方向移动。
〖专利参考文献l]日本未经审查的专利公布No. 2005-074084,第l 页和附图1。
然而，根据如上所述的背景技术，在造影剂从较浅区域到较深区域 广泛地分布在其中的成像区域中，可能难以以较高灵敏度掌握造影剂的 整体分布状况。更具体而言，当使用闪光时，以更高灵敏度观察到造影 剂的分布状况，然而，这是沿着超声波的扫描方向展现为带的部分区域。另夕卜，该带状的高亮度区域在几秒的短时间段内沿着从较浅区域到较深 区域的方向移动。操作者在该短时间段内难以掌握造影剂在整个区域中 的分布状况。
在将造影剂施予受试者之后，在肝的组织部分中造影剂广泛分布的 成像区域的形成需要五到十分钟的某一时间。重复多次这样的造影剂检 查对受试者以及检查的效率而言是负担，这不是优选的。
由于上述原因，重要的是实现这样一种超声成像装置，其允许以更 容易的方式并仅仅通过一个成像动作来确定地观察造影剂从较浅部分 到较深部分广泛地分布在其中的整个成像区域中的造影剂的系统分布。

发明内容
所希望的是解决先前所述的问题。
根据本发明的第一方面的超声成像装置包括图像采集单元，用于 将超声波发射到被施予造影剂的受试者，以及用于获得所述受试者的成 像区域的B模式图像信息；图像存储器单元，用于存储所述成像区域的 多个帧的B模式图像信息，所述B模式图像信息是通过在破坏所述造影 剂的声压下将超声波发射到所述受试者而获得的；以及组合图像形成设 备，其使用所述B模式图像信息的所述多个帧来形成所述成像区域的一 个单独组合图像信息。
根据本发明，在所述第一方面中，所述组合图像形成设备使用包括 随着时间而改变的高亮度区域的位置信息的B模式图像信息的多个帧， 由此形成指示所述造影剂的整体分布的组合图像信息的一个单独项。
在上述第一方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第二方面 的超声成像装置的特征在于，所述组合图像信息是通过比较在B模式图 像信息的多个帧的相同像素位置处的多个像素值以便将所述多个像素 值当中的最大强度设置为所述像素位置的像素值而获得的最大强度投 影图像信息。
在上述第一方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第三方面 的超声成像装置的特征在于，所述B模式图像信息包括对于所述多个帧 的每个帧而言指示从开始发射直到对帧的采集的时间的时间信息。
在上述第三方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第四方面 的超声成像装置的特征在于，所述组合图像形成设备使用所述时间信息来形成参数值图像信息，其中通过使用在破坏性声压下开始发射超声波
的时间作为构成B模式图像信息的每个像素的开始时间来将从多个像 素值的时间变化计算出的参数值设置为所述像素值。
在上述第四方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第五方面 的超声成像装置的特征在于，所述参数值是所述像素值处于峰值的峰值 像素值和从开始发射到峰值的峰值时间。
在上述第五方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第六方面 的超声成像装置的特征在于，所述参数值是从开始发射到所述像素值减 小到超出亮度变化曲线上的峰值像素值的破坏终止时间。
在上述笫五方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第七方面 的超声成像装置的特征在于，所述参数值是作为破坏终止时间与峰值时 间之差的破坏持续时间。
在上述第一至第七方面中的任何一个方面所述的超声成像装置中， 根据本发明的第八方面的超声成像装置的特征在于，所述超声成像装置 包括用于对所述组合图像信息进行彩色显示的显示单元和用于控制彩 色显示的图像显示控制器单元。
在本发明的第八方面中，所述组合图像信息的彩色显示在所述超声 成像装置中被执行。
在上述笫一至笫八方面中的任何一个方面所述的超声成像装置中， 根据本发明的第九方面的超声成像装置的特征在于，所述组合图像形成 设备包括用于使所述组合图像信息的像素值与色调相关联的色调关联 设备
在上述第九方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第十方面 的超声成像装置的特征在于，所述超声成像装置包括用于对与色调相关 联的组合图像信息进行彩色显示的图像显示控制器单元。
在上述第一至第十方面中的任何一个方面所述的超声成像装置中， 根据本发明的第十 一方面的超声成像装置的特征在于，所述超声成像装 置包括用于设置多个ROI的输入单元，每个所述ROI在成像区域中沿着 超声波发射的深度方向具有不同深度。
在上述第十一方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第十二 方面的超声成像装置的特征在于，所迷超声成像装置包括代表性像素值 计算设备，所述代表性像素值计算设备使用每个所述ROI的B模式图像信息的像素值来计算所述ROI内的像素值的最大强度、所述R01内的像 素值的加成值(addition value)、或所述ROI内的多个像素值的加成平 均值以作为代表性像素值。
在上述第十二方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第十三 方面的超声成像装置的特征在于，所述超声成像装置包括ROI检测装 置，所述ROI检测装置使用所述代表性像素值来通过发射破坏性声压的 超声波检测具有最高亮度的ROI。
在上迷第十三方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第十四 方面的超声成像装置的特征在于，所述超声成像装置包括用于基于所述 检测来改变超声波的焦点的位置的焦点控制器设备。
在上述第十四方面中所述的超声成像装置中，根据本发明的第十五 方面的超声成像装置的特征在于，所述超声成像装置包括用于基于所述 检测来改变超声波的激励频率的频率控制器设备。
在本发明的所述第十五方面中，超声波的所述激励频率被设置成对 于每个ROI而言是不同的。
根椐本发明，容易从通过一个成像动作所获得的一个单独组合图像
布状态，更具体而言，通过比较一个单独组合图像信息中的分布可以清 楚地识别沿着深度方向变化的造影剂的分布。
从如附图中所示的本发明的优选实施例的以下描述将显而易见本 发明的更多目的和优点。


图1示出说明超声成像装置的整体配置的示意性框图； 图2示出说明根据笫一优选实施例的控制器单元的配置的示意性框
图3示出说明根据第一优选实施例的超声成像装置的操作的流程
图4示出说明根据第一优选实施例的部分高亮度图像采集处理的操 作的流程图5示出说明在部分高亮度图像采集处理中获得的B模式图像的示 意图；图6示出说明根据笫二优选实施例的组合图像形成处理的操作的流
程图7示出说明通过组合图像形成装置形成的MIP图像的示意图； 图8示出说明将由組合图像形成装置计算的每个像素的亮度变化曲 线的示意图9示出说明将从亮度变化曲线计算出的参数值的示意图； 图10示出说明使像素值与色调相关联的查找表的例子的示意图； 图11示出说明将在组成图像形成装置中形成的彩色图像信息的示 意图12示出说明根据第二优选实施例的控制器单元的配置的示意性 框图13示出说明根据第二优选实施例的部分高亮度图像采集处理中 的操作的流程图14示出说明根椐第二优选实施例的将被设置为成像区域的ROI 的例子的示意图；以及
图15示出说明如何确定ROI的代表性像素值的时程(time course) 变化以及代表性像素值超出峰值的时间。
具体实施例方式
将参考附图更详细地描述用于实现本发明的超声成像装置的最佳 方式。这里应当注意，用于实现本发明的最佳方式不被认为限制本发明。 <第一实施例>
现在将描述根据本发明的第 一优选实施例的超声成像装置的整体 配置。图1示出说明根据第一优选实施例的超声成像装置的整体配置的 示意性框图。超声成像装置包括探头单元101、图像采集单元109、图 像存储器单元104、图像显示控制器单元105、显示单元106、输入单元 107、以及控制器单元108。图像采集单元109进一步包括发射器/接收 器单元102和图像处理单元103。
探头单元101是用于发射和接收超声波的部分，换句话说，它是用 于沿着特定方向反复地将超声波发射到受试者l的成像截面以及用于接 收从受试者1的内部反射的作为时间序列的声线的超声信号的部分。探 头单元101也通过顺序地切换超声波的发射方向来执行电子扫描。尽管未在图中示出，但是探头单元101具有作为阵列而布置的压电元件。
发射器/接收器单元102通过同心电缆被连接到探头单元101,用于 执行用于驱动探头单元IOI中的压电元件的电信号的和接收到的超声信 号的初级放大。发射器/接收器单元102还包括声压改变装置12。声压 改变装置12响应于来自控制器单元108的控制信号而改变用于驱动压 电元件的电压。声压改变装置12将把发射到受试者的超声波的声压设 置为用于破坏被施予受试者的造影剂的破坏性声压。
图像处理单元103执行用于驱动发射器/接收器单元102的电信号的 形成、以及来自发射器/接收器单元102所放大的超声信号的断层摄影图 像信息的形成。特别当造影剂被施予受试者1时，它执行对比度模式处 理以用于在实时的基础上生成对比度模式图像。
在发射超声波的情况下，图像处理单元103例如作为特定处理内容 来执行发射信号在焦点的延迟聚焦。在接收超声波的情况下，它执行接 收到的超声波信号的延迟加成处理、模数转换处理、用于将这样转换的 数字信息作为B模式图像信息写入下面将描述的图像存储器单元104中 的写入处理。
图像存储器单元104是用于存储由对比度模式处理所生成的B模式 图像信息的图像存储器。更具体而言，图像存储器单元104存储与成像 的采集时间信息 一 起的随着时间变化的B模式图像信息，其中构成成像 区域的断层摄影图像信息的 一个单独项的帧作为最小单位。
图像显示控制器单元105执行由图像处理单元103所生成的B模式 图像信息的显示帧速率转换、彩色显示控制、以及B模式图像信息的显 示图像的形状和位置的控制。它也显示指示B模式图像信息的显示图像 上的感兴趣区域的ROI (感兴趣区域)。
显示单元106使用这样的显示作为CRT (阴极射线管)或LCD (液 晶显示)以便视觉地显示从图像显示控制器单元105输出到操作者的图 像信息。显示单元106还能够与来自图像显示控制器单元105的指令相 一致地进行彩色显示。
输入单元107由键盘和定点设备构成，用于将由操作者所输入的用 于将发射超声波设置为破坏性声压的操作指令信号、以及用于选择是否 通iiB模式图像进行显示的操作输入信号传送到控制器单元108。输入 单元107在显示在显示单元106上的断层摄影图像上执行用于设置感兴趣区域(例如ROI)的位置设置和位置的输入判定。
控制器单元108基于从输入单元107提供的操作输入信号和先前存 储的程序与数据来控制如上所述的超声成像装置的部件的操作，并且在 显示单元106上显示B模式图像。
现在参考图2，示出说明控制器单元108的配置的示意性框图。控 制器单元108包括图像采集控制器单元88、组合图像形成装置80、色 调关联装置85、开关86和87。组合图像形成装置80包括MIP (最大 强度投影)装置82、亮度变化曲线计算装置93、以及参数值计算装置 89。
图像采集控制器单元88基于包括来自输入单元107的成像模式规 范信息、驱动电压信息、焦点信息、驱动频率信息等的扫描信息来执行 超声扫描以便获得断层摄影图像信息。更具体而言，图像采集控制器单 元88通过输入单元107的指定来使用声压改变装置12，以便将待发射 的超声波脉沖设置为破坏性声压，以及在将破坏性声压的超声波发射到 受试者时将待获得的B模式图像信息存储到图像存储器单元104中，直 到由输入单元107指示停止。
组合图像形成装置80基于存储在图像存储器单元104中的B模式 图像信息的多个帧并在使用造影剂的破坏性声压作为超声波的情况下 形成指示造影剂在成像区域的整个区域中的分布的组合图像信息。基于 存储在图像存储器单元104中的B模式图像信息的多个像素值，确定组 合图像信息的多个像素值。
MIP装置92从存储在图像存储器单元104中的B模式图像信息的 多个帧来确定最大强度投影图像信息。MIP装置92比较在B模式图像 信息的多个帧中位于相同像素位置的多个像素值，以便从这些像素值内 确定最大像素值，然后它确定新的最大强度投影图像信息，所述新的最 大强度投影图像信息使用最大像素值作为在相同图像像素位置处的像 素值。
亮度变化曲线计算装置93使用与每个帧相关联的时间信息来从存 储在图像存储器单元104中的B模式图像信息的多个帧确定亮度变化曲 线，该亮度变化曲线指示B模式图像信息的每个像素位置的像素值随着 时间的变化。
参数值计算装置89使用由亮度变化曲线计算装置93所确定的每个像素位置的亮度变化曲线来确定参数值，例如峰值时间等等。然后它使 用这些参数值作为像素值来确定参数值图像信息。
稍后将与控制器单元108的操作一起来更详细地描迷如上所述的最 大强度投影图像信息、亮度变化曲线和参数值图像信息的特定例子。
开关86和87根据来自输入单元107的指令来选择由组合图像形成 装置80执行的图像形成以及这样形成的组合图像信息的显示。当对组 合图像信息进行彩色显示时，将选择色调关联装置85。
接着，图3至图5中所示的流程图将被用来描述控制器单元108的 操作。操作者首先通过受试者1的静脉来施予造影剂(步骤S301 )。造 影剂由具有几个pm的直径的气泡组成，通过发射高声压的超声波破坏 气泡的外壳，所述造影剂生成强信号。
其后，指示受试者l保持静止一段预定时间(步骤S302)。保持时 间大约为五至十分钟，在此期间通过静脉所施予的造影剂可以通过心脏 在体内循环。然后，流入肝中的造影剂可以由组织的肝巨噬细胞通过毛
细管来吞噬。被吸收到组织中的造影剂的密度的分布几乎可以反映肝巨 噬细胞的密度的分布。
其后，操作者开始成像(步骤S303),并且在以B一莫式成像时放 置探头单元101与受试者1的目标成像区域(例如肝的成像截面位置) 接触。
然后操作者执行造影剂的部分高亮度图像采集处理(步骤S304)。 图4示出说明部分高亮度图像采集处理的操作的流程图。该操作通过使 用来自输入单元107的键盘来指示开始部分高亮度图像采集处理的操 作。在部分高亮度图像采集处理中，从探头单元IO发射到受试者1的 超声波的声压由声压改变装置12设置为破坏性声压(步骤S401)。
然后在将超声波的声压保持在破坏性声压的同时部分高亮度图像 采集处理获得B模式图像信息的多个帧，并且将它们存储到图像存储器 单元104 (步骤S402)。
现在参考图5，示出说明与从采集开始时的时轴同步的、存储在图 像存储器单元104中的B模式图像信息的多个帧的示意图。横坐标轴是 指示B模式图像信息的采集时间的时轴，其使用将超声波的声压设置为 破坏性声压的时间作为开始时间。B模式图像信息41-44与时轴一起被 布置在采集时间的位置处，并且在图中被示出成使得垂直于采集时间的方向是B模式图像的深度方向。B模式图像信息41-44的成像区域被假 设为造影剂几乎独特地分布。
B模式图像信息41是在将超声波的声压设置为破坏性声压之后立 即获得的B模式图像。沿着B模式图像信息41的深度方向的较浅区域 描绘了由被破坏的造影剂生成的信号所导致的高亮度区域45。另一方 面，在沿着深度方向比高亮度区域45更深的成像区域中，声压将被高 亮度区域45中的造影剂所导致的超声波的反射而减小。因此如图中的 斜线所示，沿着深度方向比高亮度区域45更深的成像区域将是较少受 到造影剂影响的图像。
B模式图像信息42是在存在于较浅区域的高亮度区域45中的造影 剂被破坏之后将获得的B模式图像。B模式图像42在沿着深度方向邻 近高亮度区域45的位置处具有另一新的高亮度区域46。在高亮度区域 46中有尚未被破坏的造影剂，并且当造影剂被破坏时所发出的信号形成 高亮度区域46。沿着比高亮度区域46更浅的方向生成B模式图像，而 沿着比高亮度区域46更深的方向，B模式图像较少受到造影剂影响。
B模式图像信息43是在存在于高亮度区域46中的造影剂已被破坏 之后将被采集的B模式图像。B模式图像43在沿着深度方向邻近高亮 度区域46的位置处仍具有另一高亮度区域47。在高亮度区域47中有尚 未被破坏的造影剂，并且高亮度区域47将由当造影剂被破坏时所发出 的信号形成。
B模式图像信息44是在存在于高亮度区域47中的造影剂已被破坏 之后将被采集的B模式图像。B模式图像信息44在沿着深度方向邻近 高亮度区域47的位置处仍具有另一新的高亮度区域48。在高亮度区域 48中有尚未被破坏的造影剂，并且高亮度区域48将由当造影剂被破坏 时所发出的信号形成。高亮度区域48是沿着深度方向在B模式图像信 息44上的最深区域。
在部分高亮度图像采集处理中，如B模式图像信息41-44中所示， 采集B模式图像信息时，随着采集时间的流逝，高亮度区域45-48从较 浅移动到较深区域。高亮度区域45-48沿着深度方向的宽度将由于存在 于成像区域中的造影剂的密度以及超声波的声压而不同。从将超声波的 声压设置为破坏性声压的时间到高亮度区域到达成像区域的最深区域 的时间大约需要几秒，并且在该时间段期间实际采集的B模式图像信息的数量将大约为几十帧。为了清楚起见，图5示出用较少数量的帧简化 了的高亮度区域的时程。
其后，回到图4，操作者将确定高亮度区域是否从显示单元106上 的B模式图像消失(步骤S403 )。如果在B模式图像上有高亮度区域 (步骤S403是肯定的)，则操作者进入步骤S402，并且指示重复采集B 模式图像信息并将它们存储到图像存储器单元104中。如果高亮度区域 从B模式图像消失(步骤S403是否定的)，则操作者然后从输入单元 107指示减小所发射的超声波的声压并停止将B模式图像信息存储到图 像存储器单元中(步骤S404),在停止部分高亮度图像采集处理之后该 过程返回到主例程。
然后，回到图3，操作者指示执行组合图像形成处理(步骤S305)。 图6示出说明组合图像形成处理的操作的流程图。首先，操作者确定 MIP处理是否将被应用于存储在图像存储器单元104中的如图5中所示 的B模式图像信息41-44(步骤S601 )。然后，如果MIP处理被应用(步 骤S601是肯定的)，则操作者使用开关86和87从输入单元107选择 MIP装置92 (步骤S602),以便从存储在图像存储器单元104中的B 模式图像信息41-44确定作为组合图像信息的最大强度投影图像信息 (步骤S603 )。
现在参考图7,示出说明通过使用B模式图像信息41-44给出的最 大强度投影图像信息71的示意图。MIP装置92确定在B模式图像信息 41-44的相同像素位置处的多个像素值(亮度值)中的最大强度，然后 以该最大强度作为新像素值来形成最大强度投影图像信息71。因此，从 具有造影剂的破坏所导致的高亮度区域45-48的B模式图像信息41-44 来形成最大强度投影图像信息71,该最大强度投影图像信息是通过MIP 处理来组合高亮度区域45-48的一个单独组合图像信息。图中的虚线说 明高亮度区域45-48之间的边界。高亮度区域45-48可能具有未在图中 示出的亮度的不均匀性，亮度的不均匀性可以反映存在于成像区域中的 造影剂的密度的分布。稍后将参考图8更详细地描迷在被包括在图7的 最大强度投影图像信息71中的每个高亮度区域45-48内所示的像素位置 51-54。
然后回到图6,如果MIP处理未被应用(步骤S601是否定的)， 则操作者使用开关86和87从输入单元107选择亮度变化曲线计算装置93 (步骤S604)以指示计算亮度变化曲线。亮度变化曲线是指示作为相 同成像区域的图像的B模式图像信息4卜44中的每个相同像素位置的亮 度随着时间的变化的曲线。
图8示出在从较浅区域到较深区域的一些典型像素位置处的亮度变 化曲线的例子。对于这些像素位置而言，可以使用在图7中所示的高亮 度区域45-48中示出的像素位置51-54,并且在像素位置51-54处的亮度 变化曲线被显示为图8(A)至图8(D)。
图8(A)是高亮度区域45的亮度变化曲线的例子，其中像素位置沿 着深度方向位于较浅区域。在亮度变化曲线上，较浅区域的亮度值将在 开始成像之后立即变成最大强度，这是因为超声波的声压被设置为破坏 性声压以便破坏存在于较浅区域中的造影剂。其后，在亮度变化曲线上， 由指示源自较浅组织的反射超声回波的亮度组成的亮度将被降低，这是 因为在较浅区域组织中不存在造影剂。
图8(B)和图8(C)说明示例性亮度变化曲线，所述亮度变化曲线由存 在于B模式图像信息41 -44的成像区域中并且沿着深度方向被定位在中 间深度区域的高亮度区域46与47的像素来指示。由于在开始成像之后 造影剂立即存在于较浅区域中，所以亮度变化曲线较少受到造影剂影 响，并且在较深区域中具有较低亮度。另一方面，在开始成像之后的一 段时间，较'浅区域中的造影剂将被破坏以及中间区域中的声压将增大， 并且存在于中间区域中的造影剂将形成高亮度区域46与47,使得峰值 将出现在亮度变化曲线中。其后，由于在较浅和中间区域中没有造影剂， 所以较低亮度将出现在亮度变化曲线上，其指示从中间区域的组织反射 的超声波回波。
图8(D)指示示例性亮度变化曲线，该亮度变化曲线由沿着深度方向 存在于B模式图像信息41-44的成像区域中的末端的高亮度区域48中 的像素来指示。对于开始成像之后的一段时间，在较浅区域中和在中间 区域中存在造影剂，并且在亮度变化曲线上在较深区域中较少受到造影 剂影响，使得亮度将较低。当存在于较浅区域中和中间区域中的造影剂 被破坏并且在较深区域中声压增大时，存在于较深区域中的造影剂将形 成高亮度区域48,并且峰值将出现在亮度变化曲线中。
其后，回到图6,操作者使用基于为每个像素位置所确定的亮度变 化曲线而从亮度变化曲线计算的参数值来确定作为组合图像信息的参数值图像信息(步骤S605 )。参数值由操作者从输入单元107指定，所 述值反映存在于组织中的造影剂的分布。
图9示出说明基于亮度变化曲线所确定的参数值的例子的示意图。 在图9中，作为例子示出沿着深度方向定位在中间区域中的像素的亮度 变化曲线83。亮度变化曲线83在存在于较浅区域和中间区域的某个部 分中的造影剂被破坏的时间点具有峰值。在该峰值左右，亮度变化曲线 83的许多参数值将被给出。亮度变化曲线83的一些参数值包括峰值Bp、 峰值时间Tp、破坏终止时间Tth、破坏持续时间AT等等。
峰值Bp是亮度变化曲线83的峰所具有的峰值，所述峰值是与在该 像素位置处的造影剂的密度近似成比例的值。峰值时间Tp是从超声波 的声压被设置为破坏性声压一直到在该像素位置处的造影剂几乎被破 坏的时间段，其取决于沿着深度方向的像素位置以及直到深度位置的造 影剂的密度分布。破坏终止时间Tth是从超声波的声压被设置为破坏性 声压一直到在该像素位置处的造影剂的破坏几乎被终止的时间，其将是 反映亮度变化曲线83的峰宽的量。破坏终止时间Tth是在亮度值Bpxk 处具有两个采集时间之间的较长时间段的采集时间，其中所述值从亮度 变化曲线83中的峰值Bp以系数k (<1)减小。破坏持续时间AT是从 破坏终止时间Tth减去峰值时间Tp的值，其是反映破坏在该像素位置 处的造影剂所需的时间的量。计算由操作者从输入单元107选择的这些 参数值，并且与选择的参数值相一致，将形成以峰值Bp作为像素值的 参数值图像信息、以峰值时间Tp作为像素值的参数值图像信息、以破 坏终止时间Tth作为像素值的参数值图像信息、以及以破坏持续时间AT 作为像素值的参数值图像信息。
当操作者选择峰值时间Tp作为参数值时，图像将是亮度随着深度 沿着深度方向的加深而增大的图像。
在前面的描述中，为了清楚起见，从亮度变化曲线来确定这些参数 值。然而，通过跟踪亮度的时程的变化，在跟踪期间可以给出这些参数 值，而不用确定亮度变化曲线。
其后，回到图6，操作者将确定MIP图像信息或参数值图像信息是 否将被彩色显示(步骤S607)。如果不对MIP图像信息或参数值图像 信息进行彩色显示(步骤S607是否定的)，则操作者指示显示以MIP 图像信息的或参数值图像信息的像素值作为亮度信息的图像信息(步骤S609)。如果对MIP图像信息或参数值图像信息进行彩色显示(步骤 S607是肯定的)，则调用色调关联装置85以使MIP图像信息中或参数 值图像信息中的像素值与色调相关联(步骤S608)。色调关联装置85 例如使用如图10中所示的查找表来使MIP图像信息中或参数值图像信 息中的像素值与色调相关联。对于查找表，作为例子，示出一个表，其 中从最小强度到最大强度的像素值与从蓝紫色到红色的可见光相关联。 通过使用代码(例如RGB表示)来指定色调，所述代码与色调代码相 匹配以便通过图像显示控制器单元105来指示显示单元106。
像素^i^ MIP图;象信-息或参数值图像信息(步骤S609)，然后它终止 该组合图像形成处理和图3中所示的主例程。
图11示出说明将被显示在显示单元106上的彩色图像信息的示意 图。图ll(A)是将被显示在显示单元106上的彩色图像信息90的例子。 造影剂分布在成像区域的整个区域中，并且如果造影剂以较高密度分 布，则彩色图像信息90具有达到红色的颜色，以及如果造影剂以较低 密度分布，则彩色图像信息90具有达到蓝紫色的颜色。彩色图像信息 90指示造影剂在沿着深度方向从较浅位置到较深位置的整个截面中的 密度的彩色显示的分布。
图U(B)是说明使用峰值时间Tp作为参数值的参数值图像信息的彩 色显示的示意图。由于峰值时间Tp大体在沿着深度方向的较浅位置处 较短，而在沿着深度方向的较深位置处较长，所以彩色图像信息91随 着位置从较浅位置过渡到较深位置而近似将颜色从蓝紫色变化为红色， 以便作为彩色显示来指示造影剂沿着深度方向的分布的变化。
如上所述，在第一优选实施例中，当将具有用于破坏造影剂的声压 的超声发射到受试者l时，B模式图像信息41-44的多个帧被采集，并 且从所述图像信息来形成和显示可以作为组合图像信息的最大强度投 影图像信息或参数值图像信息。关于成像区域的整个区域中的造影剂的 密度分布的信息可以立刻由一个单独的成像会话来采集，然后关于成像 区域中的密度分布的信息可以容易地作为一个单独组合图像信息被捕 捉。
在该第一优选实施例中，在步骤S403中，尽管操作者视觉地确定 高亮度区域是否从显示单元106上的B模式图像消失，但是该步骤可以是自动的。当自动执行时，例如阈值被提供给B模式图像的像素值，并 且如果像素值超出该阈值，则将存在高亮度区域，而如果像素值低于该 阈值，则认为高亮度区域消失。 <第二实施例>
尽管在上述的第 一优选实施例中，当采集B模式图像信息时的成像 条件(例如沿着深度方向的超声波的焦点)是固定的，但是在用于通过 将超声波的声压设置为破坏性声压来采集B模式图像信息的多个帧的 部分高亮度图像采集处理中，这些成像条件可以被优化以用于采集到的 B模式图像信息，从而允许形成清楚得多的組合图像信息。在本发明的 第二优选实施例中将说明这样一种情况，其中根据采集到的B模式图像 信息来优化成像条件。
将在第二优选实施例中使用的超声成像装置包括控制器单元110来 代替图1中所示的控制器单元108。超声成像装置的其他部件与图1中 所示的相同并且将省略对其的详细描述。
控制器单元110包括图像采集控制器单元14、 ROI设置装置20、 代表性像素值计算装置21、 ROI检测器装置22、组合图像形成装置80、 以及色调关联装置85。图像采集控制器单元14进一步包括焦点控制器 装置15和频率控制器装置16。组合图像形成装置80和色调关联装置 85与图2中所示的那些相同，并且将省略对其的详细描述。稍后将与下 面所述的控制器单元IIO的操作一起来更详细地描述ROI设置装置20、 代表性像素值计算装置21、 ROI检测器装置22、焦点控制器装置15、 以及频率控制器装置16的功能。
现在将参考图13来描述控制器单元110的操作。图13示出说明由 控制器单元110所执行的部分高亮度图像采集处理的操作的流程图。由 控制器单元110所执行的组合图像形成处理的操作与图3的流程图中所 示的操作相同，并且将省略对其的详细描述。
该操作从输入单元107指示沿着成像区域的深度方向设置多个RO1 (步骤S1301)。图14示出说明沿着成像区域39的深度方向设置的多个 ROI的例子。成像区域39指示从其采集B模式图像信息的受试者1内 的成像截面，以及从输入单元107设置沿着深度方向均匀分开的ROI 31-34。
由输入单元107所设置的ROI信息被读入焦点控制器装置15、频率控制器装置16和ROI设置装置20中。
焦点控制器装置15控制图像处理单元103中的延迟电路，以便沿 着发射超声波的深度方向改变焦点。焦点控制器装置15基于从输入单 元107所设置的ROI 31-34的ROI信息来计算焦点。焦点例如可以-故设 置在这样的位置，该位置在从沿着深度方向的ROI的中心位置在深度方 向的较深侧附近。焦点控制器装置15基于来自ROI检测器装置22的调 用信号来切换焦点。
频率控制器装置16控制发射器/接收器单元102的驱动波形发生器 电路，以便控制用于激励压电元件的方波脉冲的频率。频率控制器装置 16基于关于由输入单元107所设置的多个ROI的信息来设置这些ROI 的最佳激励频率。例如，对于沿着深度方向位于较深位置的ROI，频率 比处于较浅位置的ROI低的超声波可以被发射，以便采集期望具有较小 衰减的B模式图像信息。
然后，控制器单元110将最浅RO131所具有的焦点35的值作为初 始值设置到发射器/接收器单元102 (步骤S1302)。控制器单元110还 将把超声波的声压设置为破坏性声压的信号发射到声压改变装置12,以 便将发射的超声波改变为造影剂的破坏性声压(步骤S1303 )，然后放 置探头单元101与目标成像区域接触以便采集B模式图像信息，并且将 这样釆集的B模式图像信息存储在图像存储器单元104中(步骤S1304 )。
每当B模式图像信息被存储时，控制器单元UO就在实时的基础上 计算表示ROI 31-34的代表性像素值(步骤S1305 ),然后确定代表性 像素值是否超出峰值(步骤S1306)。在该确定过程中，控制器单元110 的ROI设置装置20使用由输入单元107所设置的ROI 31-34的ROI信 息和来自图像存储器单元104的B模式图像信息来分类和采集ROI 31-34中的B模式图像信息。然后控制器单元110的代表性像素值计算 装置21使用已分类的ROI 31-34的图像信息来确定代表性像素值。代表 性像素值可以是加成值、最大像素值、或对ROI 31-34中的每一个所计 算的ROI 31-34的像素值的平均像素值，并且指示表示ROI 31-34的亮 度值。
控制器单元110的ROI检测器装置22在实时的基础上获得由代表 性像素值计算装置21所计算的ROI 31-34中的每一个的代表性像素值， 以便确定这些代表性像素值随着时间的变化。图15示出说明ROI32的代表性像素值(例如最大强度)的时程变化的示意图。横坐标轴指示从
开始成像起的时间，以及纵坐标轴指示代表性像素值的值。ROI32的代 表性像素值指示类似于图8中所示的亮度变化曲线82的时程变化，并 且近似在高亮度区域46的亮度变高时具有它的峰值Rp。
ROI检测器装置22在实时的基础上检测代表性像素值的时程变化 超出峰值的时间Ts。 ROI检测器装置22比较在实时的基础上获得的代 表性像素值的值与初始值为零的预定最大强度，并且将较大的值设置为 新的最大强度。同时，ROI检测器装置22计算先前设置的最大强度与 预定倍增率m (例如0.8)相乘的相乘值，并且当在实时的基础上采集
间Ts获得的时间。
其后，回到图13,如果代表性像素值未超出峰值(步骤S1306是否 定的)，则ROI检测器装置22进入步骤S1304，在该步骤中它重复对B 模式图像信息的采集和存储到图像存储器单元104中。如果代表性像素 值超出峰值(步骤S1306是肯定的)，则ROI检测器装置22确定R01 是否在最深区域中(步骤S1307)。如果ROI不在最深区域中(步骤S1307 是否定的)，则焦点切换信号被发送到焦点控制器装置15以便更深一 步地改变焦点(步骤S1308)。
如果ROI位于最深区域(步骤S1307是肯定的)，则ROI检测器 装置22根椐操作者通过输入单元107发出的指令来确定存在于成像区 域中的高亮度区域是否已消失(步骤S1309),如果高亮度区域未从成 像区域消失(步骤S1309是否定的)，则该过程进入步骤S1304，在该 步骤中重复对B模式图像信息的采集和存储。如果高亮度区域从成像区 域消失(步骤S1309是肯定的)，则ROI检测器装置22遵循由操作者 从输入单元107发出的指令来减小发射超声波的声压，以便停止将B模 式图像信息存储到图像存储器单元中(步骤S1310)，然后ROI检测器 装置22终止该部分高亮度图像采集处理以便返回到主例程。
如上所述，在该第二优选实施例中，多个ROI 31-34以及ROI 31-34 中的每一个的焦点35-38在部分高亮度图像采集处理中沿着成像区域的 深度方向被设置，ROI检测器装置22检测高亮度区域存在于其中并且 朝着深度方向移动的ROI，以及该ROI的焦点被用作待发射的超声波的 焦点，使得高亮度区域作为较高分辨率的B模式图像信息被记录，同时声压被集中到哪里，从而允许形成清楚得多的组合图像信息。
在该第二优选实施例中，尽管待发射的超声波的焦点通过^f吏用焦点
控制器装置15被设置为由ROI检测器装置22检测到的高亮度R01,但 是与之类似，可以通过使用频率控制器装置16改变要发射到每个检测 到的高亮度ROI的超声波的激励频率。例如，当高亮度ROI从较浅ROI 移动到较深ROI时，待发射的超声波的激励频率可以从高频变化到低 频，以允许在较浅ROI中获得较高分辨率的B模式图像信息，同时允许 在较深ROI中获得衰减较小的高灵敏度的B模式图像信息。
可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下配置本发明的许多大 大不同的实施例。应当理解，本发明不限于在说明书中所述的特定实施 例，而只是由所附权利要求书来限定。附图标记列表
图1
探头101;超声波；受试者1 图像采集单元109 发射器/接收器单元102 声压改变装置12 图像处理单元103 图像存储器单元104 图像显示控制器单元105 显示单元106 控制器单元108 输入单元107
图2
去往发射器/接收器单元102、图像处理单元103、图像存储器单元104、 图像显示控制器单元105 来自图像存储器单元104 开关87
控制器单元108 图像采集控制器单元88 来自输入单元107 组合图像形成装置80 MIP装置92
亮度变化曲线计算装置93 参数值计算装置89
色调关联装置85 开关86
去往图像显示控制器单元105
图3 开始
S301向受试者施予造影刑S302让受试者呆上一IS:预定时间 S303开始成像
S304部分高亮度图像采集处理 S305组合图像形成处理 结束
图4
部分高亮度图像采集处理
S401将超声波设置为破坏性声压
S402获得B模式图像信息，并且将该信息存储到图像存储器中 S403高亮度区域消失了吗？ S404停止存储B模式图像信息 返回
图5
深度方向；浅-深 采集时间
B模式图像信息41 B模式图像信息42 B模式图像信息43 B模式图像信息44
高亮度区域45 高亮度区域46 高亮度区域47 高亮度区域48
图6
组合图像形成处理
S601 MIP处理？
S602选择MIP装置
S603确定最大强度投影图像信息
S604选择亮度变化曲线计算装置
S605确定参数值图像信息
S607彩色显示？
S608与色调相关联
S609显示图像信息
返回图7
最大强度投影图像信息71 像素位置51 高亮度区域45 像素位置52 高亮度区域46 像素位置53 高亮度区域47 像素位置54 高亮度区域48
图8
(A) y:亮度x:采集时间 亮度变化曲线81
(B) y:亮度x:采集时间 亮度变化曲线82
(C) y:亮度x:采集时间 亮度变化曲线83
(D) y:亮度x:釆集时间 亮度变化曲线84
图9
y:亮度x:釆集时间 亮度变化曲线83
图10
像素值；颜色 最大强度；红色
黄色
缘色
最小强度；蓝紫色图11
(A)
彩色图像信息90
黄色；红色；绿色；黄色；
黄色；蓝紫色；黄色
(B)
彩色图像信息91
蓝紫色
黄色
红色
图12
控制器单元110
去往发射器/接收器单元102、图像处理单元103
来自图像存储器单元104
图像采集控制器单元14
焦点控制器装置15
频率控制器装置16
ROI设置装置20
代表性像素值计算装置21
ROI检测器装置22
组合图像形成装置80
色调关联装置85
来自输入单元104
图13
部分高亮度图像采集处理
S1301设置多个ROI
S1302将焦点设置为最浅的ROI位置
S1303将超声波设置为破坏性声压
S1304获得B模式图像信息并将其存储到图像存储器单元中 S1305计算每个ROI的代表性像素值 S1306代表性像素值超过了峰值？SI 307 ROI是最深区域吗？ S1308更深一步地改变焦点 S1309高亮度区域消失了吗？ S1310停止存储B;f莫式图像信息 返回
图14
焦点35、 36、 37、 38 ROI31、 32、 33、 34 成像区域39
图15
y:代表性像素值 x:时间
Ts (超过峰值的时间)
权利要求
1、一种超声成像装置，包括图像采集单元(109)，用于将超声波发射到被施予造影剂的受试者(1)，以及用于获得所述受试者(1)的B模式图像；图像存储器单元(104)，用于存储多个B模式图像，所述多个B模式图像是通过在破坏所述造影剂的声压下将超声波发射到所述受试者(1)而获得的；以及组合图像形成设备(80)，用于从所述多个B模式图像中形成一个组合图像。
2、 根据权利要求l所迷的超声成像装置，其中 所述組合图像是通过比较在所述多个B模式图像的相同像素位置处的多个像素值以便将所述多个像素值当中的最大强度设置为所述像素 位置的像素值而获得的最大强度投影图像。
3、 根据权利要求l所述的超声成像装置，其中 B模式图像信息包括对于每个B模式图像而言指示从开始发射到采集所述B模式图像的时间的时间信息。
4、 根椐权利要求3所述的超声成像装置，其中 所述组合图像形成设备(80)使用所述时间信息来形成参数值图像信息，其中通过使用在破坏性声压下开始发射超声波的时间作为构成所 述B模式图像信息的每个像素的开始时间来将从所述多个像素值的时间 变化计算出的参数值设置为所述像素值。
5、 根据权利要求4所述的超声成像装置，其中 所述参数值是所述像素值处于峰值的峰值像素值和从开始发射到峰值的峰值时间。
6、 根据权利要求5所述的超声成像装置，其中 所述参数值是从开始发射到所述像素值减小到超出亮度变化曲线上的峰值像素值的破坏终止时间。
7、 根据权利要求5所迷的超声成像装置，其中 所述参数值是作为所述破坏终止时间与所述峰值时间之差的破坏持续时间。
8、 根据权利要求l-7中任何一项所迷的超声成像装置，其中 所述超声成像装置包括用于对所述组合图像进行彩色显示的显示单元(106)以及用于控制彩色显示的图像显示控制器单元(105)。
9、 根据权利要求l-8中任何一项所述的超声成像装置，进一步包括 用于设置多个ROI的输入单元，每个所述ROI沿着发射超声波的深度方 向具有不同深度。
10、 一种超声成像方法，包括以下步骤 将超声波发射到被施予造影剂的受试者(1); 获得所述受试者(1)的B模式图像；存储多个B模式图像，所述多个B模式图像是通过在破坏所述造影剂 的声压下将超声波发射到所述受试者(1 )而获得的；以及 从所述多个B模式图像形成一个组合图像。
全文摘要
本发明公开了超声成像装置和超声成像方法。所述超声成像装置包括图像采集单元(109)，用于将超声波发射到被施予造影剂的受试者(1)，以及用于获得所述受试者(1)的B模式图像；图像存储器单元(104)，用于存储多个B模式图像，所述多个B模式图像是通过在破坏所述造影剂的声压下将超声波发射到所述受试者(1)而获得的；以及组合图像形成设备(80)，用于从所述多个B模式图像形成一个组合图像。
文档编号A61B8/14GK101416887SQ20081014999
公开日2009年4月29日 申请日期2008年10月24日 优先权日2007年10月24日
发明者H·哈什莫托, S·卡托 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司