专利名称：超声诊断设备和用于追踪组织移动的方法
技术领域：
本发明涉及用于使用超声诊断血管的超声诊断设备。
背景技术：
近年来，确诊有例如脑梗死和心肌梗死等血循环病症的患者的数量在上升。为了防止这样的疾病，在动脉硬化的早期检测动脉硬化的症状并且改进生活方式，这是重要的。为了诊断动脉问题，专利文件1公开了使用B(亮度)_模式图像测量血管的直径的超声诊断设备。专利文件1公开了用于追踪血管壁以及血管的直径的超声诊断设备，其中操作员设置标记以用于在监测器中显示的B-模式图像中进行追踪以及计算感兴趣区域 (ROI)(包含之前建立的用于追踪的标记)中的像素的亮度的相关性。[专利文件1]日本未审查的公开2002-238903A
发明内容
技术问题遗憾地，如在专利文件1中描述的，像素亮度的相关性可根据图像数据处理而改变血管或血管壁的直径。而且，通过在血管上设置感兴趣区域(ROI)，优选地是，显示血管的内径或血管壁的厚度。解决之前描述的问题是可取的。针对问题的技术方案超声诊断设备的第一方面包括用于依次传送超声到目标对象并且依次接收作为从包括长轴方向血管的目标对象的某一区域反射的超声数据的超声的传送和接收单元；用于依次存储接收的超声数据的第一存储器单元；用于基于接收的超声数据生成作为该长轴方向血管的截面图像的超声图像的图像生成单元；和用于显示由该图像生成单元生成的超声图像的显示单元。超声诊断设备包括感兴趣区域设置单元，其用于在指定时间在显示单元中显示的超声图像的血管的壁上且在与长轴方向血管成直角的垂直直线上设置第一感兴趣区域和第二感兴趣区域，其中该感兴趣区域由存储在第一存储器单元中的超声数据生成；追踪单元，其通过使用空间亮度梯度的梯度法、用于在指定时间以及顺次接着在指定时间之后追踪对应于对超声图像设置的该第一感兴趣区域和该第二感兴趣区域的目标对象中的组织的移动；和第二存储器单元，其用于基于由该追踪单元追踪的组织的移动来存储在预定期间组织的移动的信息。在超声诊断设备的第二方面中，基于存储在第二存储器单元中的组织的移动信息，显示单元显示垂直直线上的和对与垂直直线正交的水平直线的组织的移动的追踪结
: O在超声诊断设备的第三方面中，基于存储在第二存储器单元中的组织的移动信息，显示单元显示垂直直线上的组织之间的距离的追踪结果。CN 102525566 A在超声诊断设备的第四方面中，感兴趣区域设置单元在显示单元上显示用于指示第一感兴趣区域和第二感兴趣区域的点。在超声诊断设备的第五方面中，当在垂直直线上设置第一感兴趣区域时，感兴趣区域设置单元在显示单元上显示包括第一感兴趣区域的长轴方向上的水平线，并且当设置该水平线的角度时，感兴趣区域设置单元在显示单元上显示包括第一感兴趣区域的与该水平线正交的垂直线。然后操作员可以容易地设置感兴趣区域。在第六方面中，第一感兴趣区域包括垂直直线上的血管的内壁中的一个并且第二感兴趣区域包括垂直直线上的血管的内壁中的另一个，显示单元显示由第一感兴趣区域和第二感兴趣区域识别的血管的内径的追踪结果。在第七方面中，第一感兴趣区域包括垂直直线上的血管的外壁中的一个并且第二感兴趣区域包括垂直直线上的血管的外壁中的另一个，显示单元显示由第一感兴趣区域和第二感兴趣区域识别的血管的外径的追踪结果。在第八方面中，感兴趣区域设置单元在垂直直线上设置垂直直线上的第三感兴趣区域和第四感兴趣区域，第一感兴趣区域包括垂直直线上的血管的内壁中的一个并且第二感兴趣区域包括垂直直线上的血管的内壁中的另一个，第三感兴趣区域包括血管的外壁中的一个并且第四感兴趣区域包括血管的外壁中的另一个，显示单元显示在由第一和第二感兴趣区域以及第三和第四感兴趣区域识别的血管的厚度的期间的变化。在第九方面中，感兴趣区域设置单元设置对应于第一和第二感兴趣区域的每个感兴趣区域，其是在长轴方向上的与第一和第二感兴趣区域不同的位置。在第十方面中，显示单元基于第二存储器单元中存储的长轴方向中不同位置处组织的移动信息来显示平均距离的追踪结果，在多个不同的位置计算垂直直线上目标身体的组织之间的平均距离。在第十一方面中，感兴趣区域设置单元在水平直线中设置新的感兴趣区域，当水平直线上的该感兴趣区域和第一感兴趣区域移动时，该追踪单元追踪对应于水平直线上该感兴趣区域的目标对象中的组织的移动，该显示单元显示这些点、第一感兴趣区域以及第二感兴趣区域。发明的有利效果本发明的超声诊断设备可以通过使用梯度法追踪预定区域内的目标对象(其包括血管)的移动，并且准确测量该目标对象中的组织的移动。本发明的另外的目的和优势从如在附图中图示的本发明的优选实施例的下列说明将是明显的。
图1是超声诊断设备的总图。图2是示出根据本实施例测量血管的方法的流程图。图3是解释灰度图像的亮度梯度的图。图4是示出在血管(BV)中建立的感兴趣区域(ROI)的图。图5示出在感兴趣区域设置单元125辅助下设置ROI的第一示例。图6示出在感兴趣区域设置单元125辅助下设置ROI的第二示例。
图7示出超声图像在显示单元127中显示的序列。图8(a)示出在显示单元127中显示的对于垂直方向的ROI(Rl)的追踪结果的示例图。图8 (b)例图。图8 (C) 踪结果的示例图。图9 (a)图9 (b)图9(C) 图 212。图9 (d)
示出在显示单元127中显示的对于水平方向的ROI(Rl)的追踪结果的示
示出在显示单元127中显示的对于垂直方向的ROI (R2)和ROI (R3)的追
是心跳信号的曲线图210。
是示出前壁103a的厚度的曲线图211。
是示出不同于图9(b)中对于长轴方向的ROI的前壁103a的厚度的曲线是示出前壁103a的平均血管壁厚的厚度的曲线图213。
具体实施例方式<超声诊断设备100的配置>图I是示出根据本发明的实施例的超声诊断设备100的配置的框图。超声诊断设备100包括传送和接收单元110 (其连接到并行总线)、存储器115、CPU(中央处理单元)120、用于通过鼠标或键盘输入的输入单元126和具有IXD的显示单元127。传送和接收单元10包括超声探头111、传送电路112和接收电路113。该超声探头111包括多个超声换能器，其由I维或2维换能器阵列组成。该超声换能器基于施加于目标对象的驱动信号传送超声、接收从目标对象反射的超声回声和输出接收信号。传送电路112包括多个通道，并且生成多个施加于每多个超声换能器的驱动信号。传送电路122可以调节多个驱动信号中的延迟的量使得从多个超声换能器传送的超声其后形成超声束。而且，传送电路112可以向超声探头111提供多个驱动信号、设置成用于同时传送从多个超声换能器传送的超声到目标对象的成像区域。接收电路113由多个通道组成，接收多个从每多个超声换能器输出的模拟接收信号并且放大这些模拟接收信号，并且转换成数字接收信号。此外，基于从传送和接收单元 110选择的接收的延迟模式，施加每个延迟时间于多个接收信号，并且通过添加接收信号的全部来处理接收聚焦。由于接收聚焦处理，形成具有聚焦的超声回声的声辐射线数据。在该实施例中，超声探头111从目标对象的表面传送超声到目标对象内部的血管 BV。而且，超声探头111接收来自目标对象的回声，该目标对象包括血管。传送和接收单元 110重复超声的传送和超声回声的接收，用于依次输出声辐射线数据。声辐射线数据在接收电路113中处理对数压缩、增益调节或低通滤波处理，并且处理根据超声的反射位置的深度的衰减校正。被处理的声辐射线数据通过并行总线相继存储在存储器115中。存储器115包括存储由图像生成单元121生成的截面图像数据117或声辐射线数据116的多个帧的容量。CPU 120包括图像生成单元121、追踪单元122、移动测量单元123、图像合成单元 124和感兴趣区域设置单元125。图像生成单元121包括用于输入声辐射线数据并且生成采用B-模式的截面图像数据的图像数据生成功能。图像生成单元121将B-模式截面图像数据转换成符合正常电视信号的扫描方法的截面图像数据，执行梯度处理必需的图像处理并且传送到图像合成单元IM或显示单元127，并且相继将截面图像数据等存储进存储器115。而且，在现场模式中，图像生成单元121将直接供应的声辐射线数据转换成根据扫描方法的截面图像数据，并且在冻结模式中，图像生成单元121将存储在存储器115中的截面图像数据117转换成根据扫描方法的截面图像数据。此外，在冻结模式期间，如果存储器115存储声辐射线数据116而不是截面图像数据117，图像生成单元121则生成B-模式截面图像数据。使用例如鼠标等输入单元126，感兴趣区域设置单元125显示交点109，用于指示对于超声图像的感兴趣区域(ROI)。与由操作员操作的鼠标的移动一致地，点109在显示单元127内移动。然后，基于来自由操作员指示的点109的信号，感兴趣区域设置单元125对通过使用由接收电路113供应的图像数据显示的超声图像设置R0I，其是包括指示点109的被环绕的区域。感兴趣区域设置单元125自动设置ROI的大小。感兴趣区域设置单元125 提取ROI处的图像数据。一旦设置ROI，感兴趣区域设置单元125对应于存储在存储器115 中的截面图像数据117(或存储在存储器115中的声辐射线数据116)提取ROI的截面图像数据。提取的与由感兴趣区域设置单元125设置的ROI —致的截面图像数据被供应到追踪单元122。尽管在目标对象中对于长轴方向的血管的图的图1中显示用黑圆圈指示的点109 和在矩形中指示的ROI，ROI不总是需要在显示单元127中指示。而且，如果追踪的结果告知血管正作为整体移动(从追踪单元122)，如下文解释的，显示单元127可以显示点109和 ROI来追踪血管作为整体的移动。追踪单元122追踪关于从预定时间ROI正移向的矢量方向。为了追踪ROI，使用计算移动图像中的运动对象的速度场的方法(光流)。在光流中存在许多方法。根据由发明者进行的实验，梯度法适用于追踪血管壁。梯度法适用于追踪微小移动并且特别适用于追踪血管壁的微小移动。追踪单元122追踪ROI的结果被传送到图像合成单元124、移动测量单元123和存储器115。而且，追踪单元122追踪对于长轴方向的整个血管壁的移动或转动。作为整体移动或转动的血管的示例情况将使超声探头111失去与目标对象接触。移动测量单元123基于由追踪单元122追踪的ROI中的组织的移动测量在预定时间组织的移动距离。从而，移动测量单元123可以基于组织的移动距离计算血管的弹性或血管的直径的变化。由移动测量单元123测量的追踪结果被传送到图像合成单元124、存储器115和显示单元127。传送到存储器115的追踪结果存储为移动信息118。传送到显示单元127的追踪结果实时显示为ROI内部的组织的总移动量。图像合成单元IM合成由图像生成单元121供应的截面图像数据、由追踪单元122 追踪的移动信息118和在移动测量单元123中测量的追踪结果，并且由此合成两个图像。图像合成单元1 可以在必要的基础上检索存储在存储器115中的声辐射线数据116或截面图像数据117。如在图1中指示的目标对象内部对于长轴方向的血管的图在下文解释。血管由血管壁103组成，血管壁103环绕血液流动区104。血管壁103包括前壁103a (更接近超声探头111的壁)和后壁103b (更远离超声探头111的壁)。在图I中，由感兴趣区域设置单元125设置的ROI被安置在前壁103a和后壁103b上。长轴方向LX指在血液流动区104的中心向纵向延伸的血管，并且短轴方向SX指血管的横截面(与长轴方向LX正交的垂直直线)。〈用于测量血管的方法〉图2是示出根据本发明的实施例用于测量血管的方法的流程图。在步骤Sll中，操作员确认超声图像的移动图像稳定地获得并且按下冻结按钮 (图上没有描述)。在步骤S12，当按下冻结按钮时，在按下冻结按钮后几秒期间采集的声辐射线数据 116或截面图像数据117存储在存储器115中，并且存储在第一帧中的超声图像在显示单元 127中显示。按下冻结按钮后几秒采集的声辐射线数据116或截面图像数据117也可以存储在存储器115中。在步骤S13，操作员通过使用由并行总线连接的例如鼠标等输入单元126向在显示单元127中显示的第一巾贞上显示的超声图像指示点109。感兴趣区域设置单元125对包括点109的环绕区设置R0I。操作员可以容易地对在显示单元127中显示的目标对象内部的血管设置ROI。在该实施例中，应该设置至少两个或以上ROI。在步骤S14，使用超声图像的初始帧和超声图像在预定期间后的帧之间的超声图像的这些帧，追踪单元122追踪组织(其包括ROI的至少两个点)的移动。使用梯度法追踪 ROI。在步骤S15,移动测量单元123追踪例如包括在ROI的两个点中的组织的移动。例如,如果前壁103a的内壁和后壁103b的内壁是ROI的两个点，与第一帧的超声图像相比之下，能够理解血管的内径如何变化。在步骤S16,显示单元127例如在曲线图中显示由移动测量单元123测量的追踪结果。能够邻近显示的超声图像显示曲线图或在单独的窗口上显示曲线图。<通过梯度法追踪ROI>在步骤S14用于追踪单元122追踪ROI中的组织的移动的光流法在下文解释。在该光流法、特性匹配法、用于匹配图像的特性和计算移动的方法和梯度法中，使用用于通过计算图像的对比密度(亮度)的梯度以比较图像的对比密度而计算移动的方法。本发明的发明者对超声图像(其包括采用B模式显示的血管)进行关于使用特性匹配法和梯度法两种的实验。结果，在梯度法中发现追踪中的较少差异。由此该梯度法在下文解释。如在图3中示出的，对比密度图像F(p，t)包含对比密度的梯度(亮度梯度)。梯度法通过使用对比梯度追踪ROI中的组织的移动。如在图3中示出的，移动的且具有均匀对比密度的对比密度图像“F”在时间“t” 的图像(P，t)在微小期间(S，t)后被计算为对比密度图像6( +6!)3+6 0。移动的距离的距离使用下列方程计算
权利要求
1.一种超声诊断设备(100)，其包括传送和接收单元(110)，用于依次传送超声到目标对象以及依次接收作为从包括长轴方向血管的所述目标对象的某一区域反射的超声数据的超声；第一存储器单元(115)，用于依次存储接收的超声数据；图像生成单元(121)，用于基于所接收的超声数据生成作为所述长轴方向血管的截面图像的超声图像；显示单元(127)，用于显示由所述图像生成单元(121)生成的超声图像；显示单元(127)，用于在指定时间在所述显示单元(127)中显示的所述超声图像的血管壁上且在与所述长轴方向血管成直角的垂直直线上设置第一感兴趣区域和第二感兴趣区域，其中感兴趣区域由存储在所述第一存储器单元(115)中的超声数据生成；追踪单元(122)，用于通过使用空间亮度梯度的梯度法、从指定时间到顺次接着在指定时间之后追踪对应于对所述超声图像设置的所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域的所述目标对象中的组织的移动；和第二存储器单元(115)，用于基于由所述追踪单元(12 追踪的组织的移动存储在预定期间所述组织的移动的信息。
2.如权利要求1所述的超声诊断设备(100)，其中所述显示单元(127)基于存储在所述第二存储器单元(115)中的组织的移动的信息来显示垂直直线上或与所述垂直直线正交的水平直线上的组织的移动的追踪结果。
3.如权利要求1所述的超声诊断设备(100)，其中所述显示单元(127)基于存储在所述第二存储器单元(115)中的组织的移动的信息显示垂直直线上的组织之间的距离的追 S示结果。
4.如权利要求1-3中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中所述显示单元(127)显示用于在所述显示单元(127)上指示所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域的点，并且当所述点被指示时设置包括所述点的所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域。
5.如权利要求1-4中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中当在所述垂直直线上设置所述第一感兴趣区域时，所述显示单元(127)在所述显示单元(127)上显示包括所述第一感兴趣区域的长轴方向的水平线，并且当设置所述水平线的角度时，在所述显示单元 (127)上显示包括所述第一感兴趣区域的与所述水平线正交的垂直线。
6.如权利要求1-5中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中所述第一感兴趣区域包括所述垂直直线上的所述血管的内壁中的一个并且所述第二感兴趣区域包括所述垂直直线上的所述血管的内壁中的另一个，所述显示单元(127)显示由所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域识别的所述血管的内径的追踪结果。
7.如权利要求1-5中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中所述第一感兴趣区域包括所述垂直直线上的所述血管的外壁中的一个并且所述第二感兴趣区域包括所述垂直直线上的所述血管的外壁中的另一个，所述显示单元(127)显示由所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域识别的所述血管的外径的追踪结果。
8.如权利要求1-5中任一项所述的超声诊断设备(100)，所述显示单元(127)在所述垂直直线上设置垂直直线上的第三感兴趣区域和第四感兴趣区域，所述第一感兴趣区域包括所述垂直直线上的所述血管的内壁中的一个并且所述第二感兴趣区域包括所述垂直直线上的所述血管的内壁中的另一个，所述第三感兴趣区域包括所述血管的外壁中的一个并且所述第四感兴趣区域包括所述血管的外壁中的另一个，所述显示单元(127)显示在由所述第一和所述第二感兴趣区域以及所述第三和所述第四感兴趣区域识别的所述血管的厚度的期间变化。
9.如权利要求1-8中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中所述显示单元(127)设置对应于所述第一和所述第二感兴趣区域的每个感兴趣区域，其是在长轴方向上的与所述第一和所述第二感兴趣区域不同的位置。
10.如权利要求9任一项所述的超声诊断设备(100)，其中所述显示单元(127)基于存储在所述第二存储器单元(115)中的在长轴方向上的不同位置处所述组织的移动的信息显示平均距离的追踪结果，在多个不同的位置计算所述垂直直线上的目标身体的组织之间的平均距离。
11.如权利要求4所述的超声诊断设备(100)，其中所述显示单元(127)在水平直线上设置新的感兴趣区域，所述追踪单元(122)追踪对应于所述水平直线上的感兴趣区域的所述目标对象中的组织的移动，当所述水平直线上的该感兴趣区域和所述第一感兴趣区域移动时，所述显示单元 (127)显示所述点、所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域。
12.一种用于追踪组织的移动的方法，其包括以下步骤依次传送超声到目标对象；依次接收作为从包括长轴方向血管的所述目标对象的某一区域反射的超声数据的超声；依次存储接收的超声数据；基于所接收的超声数据生成作为长轴方向血管的截面图像的超声图像；显示所述超声图像；在指定时间在所显示的超声图像的血管壁上且在与长轴方向血管成直角的垂直直线上设置第一感兴趣区域和第二感兴趣区域；通过使用空间亮度梯度的梯度法、从所述指定时间到顺次接着在所述指定时间之后追踪对应于对所述超声图像设置的所述第一感兴趣区域和所述第二感兴趣区域的所述目标对象中的组织的移动；基于组织的追踪移动，存储预定期间所述组织的移动的信息。
全文摘要
本发明涉及超声诊断设备和用于追踪组织移动的方法。一种超声诊断设备包括依次传送超声到目标对象并且依次接收作为从长轴方向血管反射的超声数据的超声的传送和接收单元；依次存储超声数据的第一存储器单元；基于超声数据生成超声图像的图像生成单元；显示超声图像的显示单元；显示单元用于在指定时间在超声图像的血管壁上且在与该长轴方向血管成直角的垂直直线上设置第一感兴趣区域和第二感兴趣区域，其中感兴趣区域由超声数据生成；追踪单元，其从指定时间到顺次接着在该指定时间之后追踪对应于对超声图像设置的该第一感兴趣区域和该第二感兴趣区域的目标对象中的组织的移动；和第二存储器单元，其基于追踪的组织的移动存储预定期间组织的移动的信息。
文档编号A61B8/08GK102525566SQ201110356100
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者小笠原正文, 见山广二 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司