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。而且在专利文件1中公开的超声诊断设备采用B-模式显示对于长轴方向(对于血液流动方向)的血管的超声图像。然而，优选地是也显示对于短轴方向(横截面方向)的血管的内径和血管壁的厚度。应该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该目标对象的某一区域(其包括短轴方向血管)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短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。超声诊断设备进一步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内壁和外壁上设置多个感兴趣区域，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产生；追踪单元，其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存储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，包括短轴方向血管的截面图像的超声图像是B-模式图像。在第三方面中，追踪单元通过使用具有空间亮度梯度的梯度法追踪目标对象中的组织的移动。在超声诊断设备的第四方面中，当中心点设置为横截面的中心时，感兴趣区域设置单元显示以该中心点为中心的圆并且在该圆上设置多个感兴趣区域。
在第五方面中，感兴趣区域设置单元显示半径互不相同的两个圆，设置作为感兴趣区域的区域，其包含从中心点到这两个圆的辐射指标的交点，并且显示作为这些辐射指标的一部分的连接交点的直线。在第六方面中，感兴趣区域设置单元在这两个圆上设置除了交点以外的某一点。在超声诊断设备的第七方面中，基于存储在第二存储器单元中的组织的移动的信息，显示单元显示在预定期间组织的移动的追踪结果。在第八方面中，基于存储在第二存储器单元中的组织的移动的信息，显示单元显示在预定期间从中心的半径方向及其相反的方向上组织的追踪结果。在第九方面，基于存储在第二存储器单元中的组织的移动的信息，显示单元显示在预定期间从中心的半径方向及其相反的方向上血管的壁的厚度移动的追踪结果。在第十方面，基于存储在第二存储器单元中的组织的移动的信息，显示单元显示在预定期间从中心的半径方向及其相反的方向上血管的内径移动的追踪结果。在第十一方面中，基于存储在第二存储器单元中的组织的移动的信息，显示单元显示在预定期间从中心的半径方向及其相反的方向上血管的外径移动的追踪结果。在第十二方面中，基于存储在第二存储器单元中的组织的移动的信息，显示单元显示在预定期间横截面面积的追踪结果。在第十三方面中，基于存储在第二存储器单元中的组织的移动的信息，显示单元显示在预定期间组织之间的距离的追踪结果。在第十四方面中，当多个感兴趣区域的移动量是相等的并且向同一方向移动时，追踪单元追踪并且确定感兴趣区域的全部都被移动并且在显示单元中显示被移动的感兴趣区域。发明的有利效果根据本发明的超声诊断设备，其可以追踪预定区域内的目标对象(其包括血管的短轴方向)的移动并且准确地测量该目标对象内部组织的移动。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是示出根据本发明的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示出第一圆CCl、第二圆CC2和八个辐射指标RL (设置在显示单元127中显示的超声图像序列中)的图。图8是示出血管BV中的感兴趣区域ROI的追踪结果的曲线图。图9是示出血管壁的厚度和血液流动区104的横截面面积的曲线图。图9 (a):心跳信号
具体实施例方式<超声诊断设备100的配置>图1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包括连接到并行总线的传送和接收单元110、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1 和对于IXD单元的显示单元127。传送和接收单元110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1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以及输出接收信号。传送电路112包括多个通道，并且生成多个驱动信号，其施加于各自多个超声换能器。传送电路122可以调节这些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之后形成超声束。而且，传送电路112可以向超声探头111提供多个驱动信号、设置成用于同时将从多个超声换能器传送的超声传送到目标对象的成像区域。接收电路113由多个通道组成，其接收多个从各自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。由于该接收聚焦处理，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，并且根据超声的反射位置的深度来处理衰减校正。被处理的声辐射线数据通过并行总线依次存储在存储器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包括用于通过输入供应的声辐射线数据生成采用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，并且依次存储至存储器115中。而且，图像生成单元121在显示单元127上显示交点109，交点109在感兴趣区域设置单元125中设置。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，当存储器115存储声辐射线数据116而不是截面图像数据117时，图像生成单元121生成B-模式截面图像数据。感兴趣区域设置单元125显示交点109，用于使用例如鼠标等输入单元1 对超声图像指定感兴趣区域(ROI)。操作员使用鼠标在显示单元127上移动第一圆CC1、第二圆
6CC2，并且移动对于第一圆CC1、第二圆CC2和辐射指标RL的交点109。基于来自操作员指定的交点109的信号，感兴趣区域设置单元125设置R0I，其是包含由超声图像指定的交点109的环绕区。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。根据由感兴趣区域设置单元125设置的ROI所提取的截面图像数据被供应到追踪单元 122。尽管如在图1中示出的在目标对象中的短轴方向的血管的图中指定R0I，R0I不总是需要在显示单元127中被指定。而且，当追踪的结果告知血管正作为整体从追踪单元122移动时，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ROI正移向的矢量方向(从预定时间开始)。为了追踪R0I，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。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直径或血管的弹性的变化。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 可以在必要时检索存储在存储器115中的声辐射线数据116或截面图像数据 117。如在图1中示出的目标对象内部对于短轴方向的血管的图在下文解释。血管由血管壁103组成，其环绕血液流动区104。在图1中发现十六个交点109，即是对于第一圆CC1、第二圆CC2和辐射指标RL的相交。感兴趣区域设置单元125设置对于每个交点109的ROI。ROI不必在显示单元127上显示，并且在图1中，感兴趣区域ROI中的一个用虚线示出。短轴方向指血管的横截面方向。〈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1 对在显示单元127中显示的第一帧上显示的超声图像指定该点109。感兴趣区域设置单元125对包含点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R0I。在该实施例中，应该设置至少两个或以上R0I。在步骤S14，使用从超声图像的初始帧到超声图像在预定期间后的帧的超声图像的这些帧，追踪单元122追踪包含ROI的至少两个点的组织的移动。使用梯度法追踪R0I。在步骤S15，移动测量单元123追踪例如包含在ROI的两个位置的组织的移动。例如，当感兴趣区域从血管的中心对称安置在血管壁103的内壁上时，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来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R0I>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以及梯度法中，使用这样的方法通过计算图像的对比密度(亮度)的梯度以用于比较图像的对比密度来计算移动的方法。本发明的发明者对超声图像(其包含采用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方面的较少差异。由此该梯度法是快速处理和最可靠的方法中的一种。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包含在ROI中的组织的移动。如在图3中示出的，移动的且具有均勻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(δ，t)后被计算为对比密度图像6( +5 3+5 0。移动的距离使用下列方程计算h0 = 0，
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并且用于依次接收作为从包含短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)，用于基于所述接收的超声数据生成作为所述短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；感兴趣区域设置单元(125)，用于在指定时间在所述显示单元(127)中显示的超声图像的血管的内壁和外壁上设置多个感兴趣区域，其中所述感兴趣区域由存储在所述第一存储器单元(11 中的超声数据产生；追踪单元(122)，用于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)，其中包含所述短轴方向血管的截面图像的所述超声图像是B-模式图像。
3.如权利要求1或2所述的超声诊断设备(100)，其中所述追踪单元(122)通过使用具有空间亮度梯度的梯度法追踪所述目标对象中的组织的移动。
4.如权利要求1-3中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中当中心点设置为横截面的中心时，所述感兴趣区域设置单元(12 显示围绕所述中心点画出的圆，并且在所述圆上设置所述感兴趣区域。
5.如权利要求4所述的超声诊断设备(100)，其中所述感兴趣区域设置单元(125)显示半径互不相同的两个圆，设置作为感兴趣区域的区域，其包含作为从所述中心点到所述两个圆的线的辐射指标的交点，并且显示作为所述辐射指标的一部分的连接交点的直线。
6.如权利要求5所述的超声诊断设备(100)，其中所述感兴趣区域设置单元(125)在所述两个圆上设置除了所述交点以外的某一点。
7.如权利要求1-6中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中基于存储在所述第二存储器单元(11 中的组织的移动的信息，所述显示单元(127)显示在预定期间所述组织的移动的追踪结果。
8.如权利要求1-6中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中基于存储在所述第二存储器单元(11 中的组织的移动的信息，所述显示单元(127)显示在预定期间从中心的半径方向及其相反的方向上所述组织的追踪结果。
9.如权利要求8所述的超声诊断设备(100)，其中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，所述显示单元(127)显示在预定期间从中心的半径方向及其相反的方向上所述血管的壁的厚度的移动的追踪结果。
10.如权利要求8所述的超声诊断设备(100)，其中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，所述显示单元(127)显示在预定期间从中心的半径方向及其相反的方向上所述血管的内径的移动的追踪结果。
11.如权利要求8所述的超声诊断设备(100)，其中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，所述显示单元(127)显示在预定期间从中心的半径方向及其相反的方向上所述血管的外径的移动的追踪结果。
12.如权利要求7所述的超声诊断设备(100)，其中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，所述显示单元(127)显示在预定期间横截面面积的追踪结果。
13.如权利要求1-7中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中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，所述显示单元(127)显示在预定期间所述组织之间的距离的追踪结果。
14.如权利要求1-13中任一项所述的超声诊断设备(100)，其中当所述感兴趣区域的移动量是相等的并且所述感兴趣区域向相同方向移动时，所述追踪单元(12 追踪并且确定所述显示单元(127)中显示的所有感兴趣区域移动。
15.一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；依次接收作为从包含短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；基于所述接收的超声数据生成作为所述短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的内壁和外壁上设置多个感兴趣区域；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来存储在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(100)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含短轴方向血管的该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(110)；用于依次存储接收的超声数据的第一存储器单元(115)；用于基于接收的超声数据生成作为该短轴方向血管的截面图像的超声图像的图像生成单元(121)；用于显示由该图像生成单元(121)生成的超声图像的显示单元(127)；感兴趣区域设置单元(125)，其用于在指定时间在该显示单元(127)中显示的超声图像的血管的内壁和外壁上设置多个感兴趣区域，其中感兴趣区域由存储在该第一存储器单元(115)中的超声数据产生；追踪单元(122)，其用于从指定时间到顺次接着在指定时间之后追踪对应于对超声图像设置的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(115)，其用于基于由该追踪单元(122)追踪的组织的移动存储在预定期间组织的移动的信息。
文档编号A61B8/08GK102551813SQ20111035620
公开日2012年7月11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