用于基于多栅极多普勒信号的脉冲波多普勒信号随时间跟踪解剖结构的方法和系统与流程

某些实施方案涉及超声成像。更具体地，某些实施方案涉及用于基于多栅极多普勒(mgd)信号的脉冲波(pw)多普勒信号随时间跟踪解剖结构的方法和系统。

背景技术：

超声成像是用于对人体中的器官和软组织进行成像的医学成像技术。超声成像使用实时的、非侵入性高频声波来产生二维(2d)图像和/或三维(3d)图像。

脉冲波(pw)多普勒信号是描述从其采集信号的小体积中的组织光谱和流体速度的丰富信号。在患者的超声检查期间，可能期望检查特定解剖结构(诸如感兴趣的血管或身体组织的段)的pw多普勒信号。执行检查的超声操作员可能会尝试在延长的时间段内(诸如在多个心博周期或呼吸周期的过程中)收集pw多普勒信号，以观察感兴趣区域中的速度的周期性特征。然而，由于患者和/或探头的移动，即使对于有经验的操作员而言，在延长的时间段内采集pw信号也可能是具有挑战性的。例如，如果超声操作员试图随时间采集小血管的pw多普勒信号，则即使患者或探头微小移动也可能使血管离开小的pw多普勒信号采集区域。又如，如果超声操作员试图采集对应于组织段中的速度的pw多普勒信号，则被检查的组织段的移动可大于小pw多普勒信号采集区域。

通过将此类系统与本申请的其余部分中参考附图阐述的本公开的一些方面进行比较，常规和传统方法的进一步限制和缺点对本领域的技术人员将变得显而易见。

技术实现要素：

本发明提供了一种用于基于多栅极多普勒(mgd)信号的脉冲波(pw)多普勒信号随时间跟踪解剖结构的方法和/或系统，该系统和/或方法基本上如结合至少一个附图所示和/或所述，如在权利要求书中更完整地阐述。

从以下描述和附图将更全面地理解本公开的这些和其他优点、方面和新颖特征、以及其例示的实施方案的细节。

附图说明

图1是根据各种实施方案的可操作为基于多栅极多普勒(mgd)信号的脉冲波(pw)多普勒信号随时间跟踪解剖结构的示例性超声系统的框图。

图2是根据各种实施方案的可操作为基于mgd信号的pw多普勒信号随时间跟踪解剖结构的示例性医疗工作站的框图。

图3示出了根据各种实施方案的具有对应于mgd信号的pw多普勒信号的栅极位置的示例性2d图像。

图4是根据各种实施方案的对应于所跟踪的解剖结构的连续pw多普勒信号的示例性显示，该连续pw多普勒信号由来自mgd信号的第一栅极的第一pw多普勒信号和来自第二栅极的第二pw多普勒信号生成。

图5是示出了根据示例性实施方案的可用于基于mgd信号的pw多普勒信号随时间跟踪解剖结构的示例性步骤的流程图。

具体实施方式

某些实施方案可以在一种用于基于多栅极多普勒(mgd)信号的脉冲波(pw)多普勒信号随时间跟踪解剖结构的方法和系统中找到。各种实施方案具有提供对应于所跟踪的解剖结构的连续pw多普勒信号的增强的可视化的技术效果。此外，某些实施方案具有基于mgd信号生成对应于所选择的解剖结构的pw多普勒信号的技术效果。此外，本公开的各方面具有基于mgd信号的pw多普勒信号执行血管分割的技术效果，使得可以自动计算形状、长度和取向。可以使用血管的二维(2d)形状来估计血管内部的2d流速。

当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及某些实施方案的以下具体实施方式。就附图示出各种实施方案的功能块的图的范围而言，这些功能块不一定表示硬件电路之间的划分。因此，例如，一个或多个功能框(例如，处理器或存储器)可以在单件硬件(例如，通用信号处理器或随机存取存储器块、硬盘等)或多件硬件中来实现。类似地，程序可以是独立程序，可以作为子例程包含在操作系统中，可以是安装的软件包中的功能等。应当理解，各种实施方案不限于附图中所示的布置和工具。还应当理解，可以组合实施方案，或者可以利用其他实施方案，并且可以在不脱离各种实施方案的范围的情况下做出结构的、逻辑的和电气的改变。因此，以下详述不应视为限制性意义，并且本公开的范围由所附权利要求书及其等同物限定。

如本文所用，以单数形式列举并且以单词“一个”或“一种”开头的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明此类排除。此外，对“示例性实施方案”、“各种实施方案”、“某些实施方案”、“代表性的实施方案”等的引用不旨在被解释为排除存在也结合了叙述的特征的附加实施方案。此外，除非明确地相反说明，否则“包含”、“包括”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施方案可以包括不具有该性质的附加元件。

另外，如本文所用，术语“图像”广义地是指可视图像和表示可视图像的数据两者。然而，许多实施方案生成(或被配置为生成)至少一个可视图像。此外，如本文所用，短语“图像”用于指超声模式，诸如b模式(2d模式)、m模式、三维(3d)模式、cf模式、pw多普勒、mgd，和/或b模式和/或cf的子模式，诸如剪切波弹性成像(swei)、tvi、angio、b-flow、bmi、bmi_angio，并且在某些情况下还包括mm、cm、tvd、cw，其中“图像”和/或“平面”包括单个波束或多个波束。

此外，如本文所用，术语处理器或处理单元是指可执行各种实施方案需要的所需计算的任何类型的处理单元，诸如单核或多核：cpu、图形板、dsp、fpga、asic或它们的组合。

应当指出的是，本文所述的生成或形成图像的各种实施方案可包括用于形成图像的处理，该处理在一些实施方案中包括波束形成，而在其他实施方案中不包括波束形成。例如，可在不进行波束形成的情况下形成图像，诸如通过将解调数据的矩阵乘以系数矩阵，使得乘积是图像，并且其中该过程不形成任何“波束”。另外，可使用可能源自多于一个发射事件的信道组合(例如，合成孔径技术)来执行图像的形成。

在各种实施方案中，例如，在软件、固件、硬件或它们的组合中执行超声处理以形成图像，包括超声波束形成，诸如接收波束形成。具有根据各种实施方案形成的软件波束形成器架构的超声系统的一个具体实施在图1中示出。

图1是根据各种实施方案的可操作为基于多栅极多普勒(mgd)信号320的pw多普勒信号321-326、400a-400b随时间跟踪解剖结构的示例性超声系统100的框图。参见图1，示出了超声系统100。超声系统100包括发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、rf处理器124、rf/iq缓冲器126、用户输入模块130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示系统134和档案138。

发射器102可包括可操作以驱动超声探头104的合适逻辑、电路、接口和/或代码。超声探头104可包括压电元件的二维(2d)阵列。超声探头104可包括通常构成相同元件的一组发射换能器元件106和一组接收换能器元件108。在某些实施方案中，超声探头104可操作为采集覆盖解剖结构(诸如心脏、血管或任何合适的解剖结构)的至少大部分的超声图像数据。

发射波束形成器110可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以控制发射器102，发射器102通过发射子孔径波束形成器114驱动该组发射换能器元件106以将超声发射信号发射到感兴趣区域(例如，人、动物、地下空腔、物理结构等)中。发射的超声信号可从感兴趣对象中的结构(如血细胞或组织)反向散射，以产生回波。回波由接收换能器元件108接收。

超声探头104中的这组接收换能器元件108可操作以将接收的回波转换为模拟信号，通过接收子孔径波束形成器116进行子孔径波束形成，然后传送到接收器118。接收器118可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为接收来自接收子孔径波束形成器116的信号。可将模拟信号传送到多个a/d转换器122中的一个或多个a/d转换器。

多个a/d转换器122可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以将来自接收器118的模拟信号转换为对应的数字信号。多个a/d转换器122设置在接收器118与rf处理器124之间。尽管如此，本公开在这方面并不受限制。因此，在一些实施方案中，多个a/d转换器122可被集成在接收器118内。

rf处理器124可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以解调由多个a/d转换器122输出的数字信号。根据一个实施方案，rf处理器124可包括复解调器(未示出)，该复解调器可操作为解调数字信号以形成代表对应回波信号的i/q数据对。然后可将rf或i/q信号数据传送到rf/iq缓冲器126。rf/iq缓冲器126可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为提供由rf处理器124生成的rf或i/q信号数据的临时存储。

接收波束形成器120可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以执行数字波束形成处理，以例如对经由rf/iq缓冲器126从rf处理器124接收的延迟信道信号求和并输出波束求和信号。所得到的处理的信息可以是从接收波束形成器120输出并且传送到信号处理器132的波束求和信号。根据一些实施方案，接收器118、多个a/d转换器122、rf处理器124和波束形成器120可被集成到单个波束形成器中，该单个波束形成器可以是数字的。在各种实施方案中，超声系统100包括多个接收波束形成器120。接收波束形成器120中的每个接收波束形成器均可被配置为执行数字波束形成以生成一起形成mgd多普勒信号的多个pw多普勒信号中的一个pw多普勒信号。

用户输入模块130可用于输入患者数据、扫描参数、设置、选择协议和/或模板，激活多普勒跟踪功能，选择与mgd信号的栅极相关联的解剖结构等。在示例性实施方案中，用户输入模块130可操作以配置、管理和/或控制超声系统100中的一个或多个部件和/或模块的操作。就这一点而言，用户输入模块130可操作以配置、管理和/或控制发射器102、超声探头104、发射波束形成器110、接收器118、接收波束形成器120、rf处理器124、rf/iq缓冲器126、用户输入模块130、信号处理器132、图像缓冲器136、显示系统134和/或档案138的操作。用户输入模块130可包括按钮、旋转编码器、触摸屏、运动跟踪、语音识别、鼠标设备、键盘、相机和/或能够接收用户指令的任何其他设备。在某些实施方案中，例如，用户输入模块130中的一个或多个用户输入模块可以集成到其他部件(诸如显示系统134)中。作为一个示例，用户输入模块130可以包括触摸屏显示器。在各种实施方案中，可响应于经由用户输入模块130所接收的指令来激活多普勒跟踪功能。在某些实施方案中，可响应于经由用户输入模块130所接收的指令来选择2d图像中对应于mgd信号的栅极的解剖结构。在代表性实施方案中，可响应于经由用户输入模块130所接收的指令来检索感兴趣区域的2d图像和对应的mgd超声数据。

信号处理器132可包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作以处理超声扫描数据(即，求和的iq信号)，以生成用于在显示系统134上呈现的超声图像。信号处理器132可操作为根据所采集的超声扫描数据上的多个可选择超声模态来执行一个或多个处理操作。在示例性实施方案中，信号处理器132可操作以执行混合、运动跟踪和/或散斑跟踪。随着接收到回波信号，可以在扫描会话期间实时处理采集的超声扫描数据。附加地或另选地，超声扫描数据可在扫描会话期间暂时存储在rf/iq缓冲器126中并且在在线操作或离线操作中以不太实时的方式处理。在各种实施方案中，处理的图像数据可呈现在显示系统134处和/或可存储在档案138处。档案138可以是本地档案、图片归档和通信系统(pacs)，或用于存储图像和相关信息的任何合适的设备。在示例性实施方案中，信号处理器132可包括栅极识别模块140和跟踪模块150。

超声系统100可操作以按适用于所考虑的成像情况的帧速率连续采集超声扫描数据。典型的帧速率在20至70的范围内，但可更低或更高。所采集的超声扫描数据可以与帧速率相同、或更慢或更快的显示速率显示在显示系统134上。图像缓冲器136被包括以用于存储未被安排立即显示的所采集的超声扫描数据的处理的帧。优选地，图像缓冲器136具有足够的容量来存储至少几分钟的超声扫描数据的帧。超声扫描数据的帧以根据其采集顺序或时间易于从其取回的方式存储。图像缓冲器136可体现为任何已知的数据存储介质。

信号处理器132可包括栅极识别模块140，该栅极识别模块包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为识别对应于2d超声图像的感兴趣区域中的手动或自动选择的解剖结构的栅极。例如，可基于经由用户输入模块130在2d超声图像中的用户选择来手动选择解剖结构。又如，可基于栅极识别模块140向2d超声图像应用图像检测算法以识别默认或用户指定的解剖结构来自动选择解剖结构。2d超声图像可以是由超声系统100采集的b模式图像、彩色多普勒图像或任何合适的2d图像。附加地和/或另选地，可从档案138或任何合适的数据存储介质检索2d超声图像和对应的mgd信号。

图3示出了根据各种实施方案的具有对应于mgd信号320的pw多普勒信号321-326的栅极位置311-316的示例性2d图像310。参见图3，显示系统134可呈现具有2d超声图像310和mgd信号320的显示器300。mgd允许从许多位置(即，栅极311-316)同时采集pw多普勒信号321-326。2d超声图像310中的像素的至少一部分可与mgd信号320的不同栅极311-316相对应。尽管在图3中标记出6个栅极311-316，但也可实现任何合适数量的栅极，诸如10个栅极、16个栅极，或者在优选实施方案中，256个栅极。栅极311-316中的每个栅极均可与2d超声图像310中的像素或像素组的位置相关联。mgd信号320可包括对应于mgd信号320的每个栅极的pw多普勒信号321-326。

参见图1和图3，可利用2d图像310和/或在2d图像310中识别出栅极311-316之后采集mgd信号320。在各种实施方案中，所采集的2d图像310和mgd信号320可存储在档案138或任何合适的数据存储介质中以供检索和后处理。在示例性实施方案中，栅极识别模块140可识别对应于2d超声图像310中的所选择的解剖结构的栅极311-316。例如，操作员可手动选择，或者栅极识别模块140可自动选择在2d超声图像310中的栅极4314的位置处的解剖结构。解剖结构可以是血管、运动组织段或任何合适的解剖结构。可将所识别的栅极314提供给跟踪模块150，以用于跟踪与所识别的栅极314相关联的解剖结构，并且在显示系统134处提供与所跟踪的解剖结构相对应的pw多普勒信号324，如下文更详细所述。

信号处理器132可包括跟踪模块150，该跟踪模块包括合适的逻辑、电路、接口和/或代码，该逻辑、电路、接口和/或代码可操作为分析mgd信号320以跟踪与由栅极识别模块140所识别的栅极311-316相关联的解剖结构。例如，栅极识别模块140可识别与具有缓慢血流的小血管相对应的栅极311-316。在随时间采集取mgd信号320期间，由于患者或探头的移动，血管可在采集时段期间移动到最初识别的栅极的采集区域之外进入一个或多个不同的栅极中。跟踪模块150可分析当前帧的mgd信号320，并且将该mgd信号与先前采集的与所选择的解剖结构相对应的mgd信号320进行比较，以确定所选择的解剖结构的当前位置。所选择的解剖结构的当前位置可以是与先前帧相同的栅极，或者如果例如患者或探头已移动，则可以是与先前帧不同的栅极。跟踪模块150可在显示系统134处呈现与当前与所选择的解剖位置相关联的栅极相对应的适当的pw多普勒信号321-326。以这种方式，可由跟踪模块150将来自与在采集时段期间的每个采样时间的所选择的解剖结构相关联的栅极的适当的pw多普勒信号缝合在一起来随时间呈现连续pw多普勒信号。

图4是根据各种实施方案的对应于所跟踪的解剖结构的连续pw多普勒信号400c的示例性显示，该连续pw多普勒信号400c由来自mgd信号的第一栅极的第一pw多普勒信号400a和来自第二栅极的第二pw多普勒信号400b生成。参见图4，示出了第一pw多普勒信号400a、第二pw多普勒信号400b和连续pw多普勒信号400c。第一pw多普勒信号400a可与在采集时段内采集的mgd信号的第一栅极相对应。第一pw多普勒信号400a包括与在采集时段的第一时间段期间的所选择的解剖结构相对应的第一pw多普勒信号部分410a、与在采集时段的第二时间段期间的未选择的解剖结构相对应的第二pw多普勒信号部分420a以及当所选择的解剖结构移动到第一栅极的采集区域之外时在采集期间的时间点415。第二pw多普勒信号400b包括与在采集时段的第一时间段期间的未选择的解剖结构相对应的第一pw多普勒信号部分410b、与在采集时段的第二时间段期间的所选择的解剖结构相对应的第二pw多普勒信号部分420b以及当所选择的解剖结构移动到第二栅极的采集区域中时在采集时段期间的时间点415。可由跟踪模块150从对应于采集时段期间的所选择的解剖结构的pw多普勒信号部分410a、420b生成连续pw多普勒信号400c。例如，图4的连续pw多普勒信号400c包括与在采集时段的第一时间段期间的所选择的解剖结构相对应的第一pw多普勒信号400a的第一pw多普勒信号部分410a以及与在采集时段的第二时间段期间的所选择的解剖结构相对应的第二pw多普勒信号400b的第二pw多普勒信号部分420b。图4的连续pw多普勒信号400c在所选择的解剖结构从第一栅极的采集区域移动到第二栅极的采集区域时，在采集时段期间的时间点415，由第一pw多普勒信号400a的第一pw多普勒信号部分410a和第二pw多普勒信号400b的第二pw多普勒信号部分420b缝合在一起。因此，尽管血管移动，但在显示系统134处可呈现与在延长的采集时间段内的所选择的解剖结构相对应的单个连续pw信号400c。

再次参见图1，信号处理器132的跟踪模块150可基于mgd信号320来跟踪所选择的解剖结构的位置。例如，在2d超声图像310中的许多位置处获得mgd信号320，以了解所选择的解剖结构已在时间上移动的位置。在各种实施方案中，用于时间0处的帧的mgd信号320为m×n×d矩阵，其中m、n为指示采集pw多普勒信号的栅极的水平维度和垂直维度，并且d为测量光谱的速度的数量。可映射水平维度m和垂直维度n以针对每个栅极位置提供2d超声图像的图像坐标x、y，其中如下采集pw多普勒信号：f：[m，n]-＞[x，y]。跟踪模块150可在维度[m×n×d]的mgd矩阵d1(时间1处的矩阵)中搜索三维(3d)贴片，该贴片最类似于mgd矩阵d0(时间0处的矩阵)中的相同维度的贴片，其在执行逆映射之后以位于时间0(t0)处的坐标(x0，y0)处的所选择的解剖结构为中心。可使用平方差的最小和、绝对差的最小和或任何合适的技术来测量相似性。比较结果识别出与2d超声图像中与时间1(t1)处的图像坐标(x1，y1)相对应的栅极相关联的pw多普勒信号。跟踪模块150可针对后续帧重复该过程，以识别与2d超声图像中与对应时间2(t2)、3(t3)等处的图像坐标(x2，y2)、(x3，y3)等相对应的栅极相关联的pw多普勒信号。

在各种实施方案中，由跟踪模块150基于mgd信号执行的跟踪可利用其他提示进行加权，以提供更稳健的分析，从而提高识别与所选择的解剖结构相对应的适当pw多普勒信号321-326的准确性的置信度。例如，时间一致性和围绕所选择的解剖结构的贴片的外观可以是跟踪模块150所考虑的提示，以补充对mgd信号320的分析。例如，在初始2d亮度图像帧(i0)中的初始时间(t0)处，选择位于坐标(x0，y0)处的解剖结构以在整个延长的采集时段内进行跟踪。跟踪模块150可被配置为对若干提示进行加权，以确定在时间(t0)处位于位置(x0，y0)处的解剖结构在后续2d亮度图像(i1)中在下一个采样时间(t1)移动的位置。解剖结构在帧i0和i1之间的平移最小，这至少是因为帧相距几毫秒并且患者和/或探头的移动慢得多。当感兴趣的解剖结构由于患者和/或探头移动而在超声图像平面中移动时，该解剖结构与图像的较大贴片一起移动，该较大贴片可与整个图像一样大。因此，在各种实施方案中，跟踪模块150可识别2d亮度图像帧i1中的n×n像素贴片，该像素贴片最类似于2d亮度图像帧i0中以原始兴趣点位置(x0，y0)为中心的相同尺寸的对应贴片。跟踪模块150可被配置为基于最大归一化互相关性、绝对差的最小和或任何合适的相似性量度的最大化来识别最相似贴片。在某些实施方案中并且以类似的方式，跟踪模块150可附加地和/或另选地识别彩色多普勒图像帧(c1)中的贴片，该贴片最类似于原始彩色多普勒图像帧(c0)中围绕原始坐标(x0，y0)的贴片，以用作关于所选择的解剖结构所在位置的附加和/或替代提示。

在某些实施方案中，如果所选择的解剖结构为例如血管，则跟踪模块150可通过使用目标血管中的血液流动的周期性而基于mgd信号320来跟踪血管的位置。例如，超声系统100可被配置为在多个呼吸周期和/或心搏周期内从感兴趣血管的大致位置采集和记录对应于矩阵[m×n×t]的三维(3d)b模式信号和对应于矩阵[m×n×d×t]的四维(4d)pw多普勒信号，其中t为时间。跟踪模块150可被配置为即使目标血管在3db模式图像中移动也随时间跟踪目标血管，因为定位在目标血管上的多普勒栅极321-326在采集时段内提供类似的光谱时间签名。在代表性实施方案中，跟踪模块应用一种或多种技术来改善、定位和跟踪所选择的解剖结构的pw多普勒信号。例如，跟踪模块150可被配置为针对每个帧选择栅极311-316和对应的pw多普勒信号321-326、400a-400b，以针对所选择的解剖结构构造连续pw多普勒信号400c。

可由跟踪模块150可基于一个或多个标准(诸如pw多普勒信号强度、速度、手动选择、光谱跟踪、周期跟踪、b模式跟踪和/或标准的组合)来选择栅极。例如，跟踪模块150可通过在每个采样时间中选择产生绝对光谱值或平方光谱值的最大和的栅极而基于最强pw多普勒信号强度来选择栅极。又如，跟踪模块150可基于最高速度和/或层流来选择栅极。在示例性实施方案中，跟踪模块150可响应于经由用户输入模块130的用户输入来选择栅极，从而完善自动栅极选择以随时间获得期望的pw多普勒信号。在代表性实施方案中，跟踪模块150可被配置为通过应用均方误差或任何合适的信号比较技术来选择对应于具有与先前pw多普勒信号最接近的光谱的pw多普勒信号的栅极。在某些实施方案中，跟踪模块150可基于与来自前一心博周期和/或呼吸周期中的对应时间样本的pw多普勒信号的比较，在当前心博周期和/或呼吸周期中的当前时间样本处选择对应于所选择的解剖结构的栅极。在各种实施方案中，跟踪模块150可通过向b模式图像中的贴片应用均方误差或任何合适的定位或跟踪算法来选择在当前b模式图像帧中的周围外观在外观上最接近原始b模式图像中的所选择的解剖结构的周围外观的栅极。在某些实施方案中，跟踪模块150可应用多个上述标准来选择对应于所选择的解剖位置的栅极。例如，跟踪模块150可对b模式图像帧特征和光谱跟踪的相似度进行加权，以在当前时间选择适当的栅极。

信号处理器132可被配置为通过应用时间统计以对pw多普勒信号求平均值、降低噪声、拒绝异常值等来改善对应于延长的采集时间段内的所选择的解剖结构的pw多普勒信号。在各种实施方案中，跟踪模块150可将关于所跟踪的解剖结构的信息提供给其他临床应用，以用于估计解剖结构随时间的移动。

在示例性实施方案中，信号处理器132可通过基于在给定时间具有类似pw多普勒信号的栅极位置的识别而自动计算血管的形状、长度和取向来执行血管分割。信号处理器132可被配置为一旦血管的2d形状已知，就估计血管内部的2d流速，这是对平行于视线的速度分量的改善，这通常可使用多普勒效应来获得。

图2是根据各种实施方案的可操作为基于mgd信号320的pw多普勒信号321-326、400a-400b随时间跟踪解剖结构的示例性医疗工作站200的框图。在各种实施方案中，医疗工作站200的部件可与超声系统100(如图1所示和如上所述)的部件共享各种特性。参见图2，医疗工作站200包括显示系统134、信号处理器132、档案138和用户输入模块130等。医疗工作站200的部件可在软件、硬件、固件等中实现。医疗工作站200的各种部件可以通信地链接。医疗工作站200的部件可单独实现和/或以各种形式集成。例如，显示系统134和用户输入模块130可集成为触摸屏显示器。

显示系统134可为能够将视觉信息传送给用户的任何设备。例如，显示系统134可包括液晶显示器、发光二极管显示器、和/或任何合适的一种或多种显示器。显示系统134可操作为显示来自信号处理器132和/或档案138的信息，诸如b模式图像310、彩色多普勒图像、pw多普勒信号321-326、400a-400c和/或任何合适的信息。

信号处理器132可以是一个或多个中央处理单元、微处理器、微控制器等。例如，信号处理器132可以是集成部件，或者可分布在各个位置。信号处理器132包括栅极识别模块140和跟踪模块150，如上文参见图1所述，并且可能能够从用户输入模块130和/或档案138接收输入信息、生成可由显示系统134显示的输出并且响应于来自用户输入模块130的输入信息来操纵输出等。信号处理器132、栅极识别模块140和/或跟踪模块150能够执行在本文根据各种实施方案所述的方法和/或指令集中的任一者。

档案138可以是与医疗工作站200集成和/或通信地耦接(例如，通过网络)到医疗工作站200的一个或多个计算机可读存储器，诸如图像归档和通信系统(pacs)、服务器、硬盘、软盘、cd、cd-rom、dvd、紧凑存储器、闪存存储器、随机存取存储器、只读存储器、可电擦除和可编程只读存储器和/或任何合适的存储器。档案138可包括例如由信号处理器132访问和/或结合到信号处理器132的数据库、库、信息集或其他存储器。例如，档案138能够暂时或永久地存储数据。档案138可能能够存储医学图像数据、由信号处理器132生成的数据和/或信号处理器132可读取的指令等。在各种实施方案中，档案138存储医学图像数据和用于基于例如多栅极多普勒(mgd)信号320的脉冲波(pw)多普勒信号321-326、400a-400b随时间跟踪解剖结构的指令。

例如，用户输入模块130可包括能够从用户和/或在用户的指示下将信息传送给医疗工作站200的信号处理器132的任何设备。如上文相对于图1所讨论的，用户输入模块130可包括触摸面板、一个或多个按钮、鼠标设备、键盘、旋转编码器、轨迹球、相机、语音识别和/或能够接收用户指令的任何其他设备。

图5是示出了根据示例性实施方案的可用于基于mgd信号320的pw多普勒信号321-326、400a-400b随时间跟踪解剖结构的示例性步骤500的流程图。参考图5，示出了包括示例性步骤502至514的流程图500。某些实施方案可省略一个或多个步骤，和/或以与所列顺序不同的顺序执行步骤，和/或组合下文讨论的某些步骤。例如，在某些实施方案中可能不执行一些步骤。又如，某些步骤可能以与下面所列时间顺序不同的时间顺序执行，包括同时执行。

在步骤502处，可将超声系统100的探头104定位成采集感兴趣区域的二维(2d)图像310。例如，超声系统100可利用定位在感兴趣区域(诸如血管、心脏或任何合适的解剖结构)上方的超声探头104采集2d图像310。

在步骤504处，超声系统100的信号处理器132可响应于多普勒跟踪功能的激活而识别对应于2d图像310的感兴趣区域中的期望解剖结构的栅极311-316。例如，信号处理器140的栅极识别模块140可经由用户输入模块130接收激活多普勒跟踪功能的指令。一旦多普勒跟踪功能被激活，则栅极识别模块140可识别对应于2d图像310中的所选择的解剖结构的栅极311-316。例如，可基于经由用户输入模块130在2d超声图像中的用户选择来手动选择解剖结构。又如，可基于栅极识别模块140向2d超声图像310应用图像检测算法以识别默认或用户指定的解剖结构来自动选择解剖结构。可将所识别的栅极314提供给信号处理器132的跟踪模块150。

在步骤506处，超声系统100可随时间采集mgd信号320。例如，定位在感兴趣区域上方的超声探头104可在延长的采集时段内采集形成mgd信号320的pw多普勒信号321-326。采集时段可与多个心博周期和/或呼吸周期相对应。

在步骤508处，信号处理器132可检索感兴趣区域的2d图像310和对应的mgd超声数据320。又如，工作站200或超声系统100的信号处理器132可从档案138或任何合适的数据存储介质检索2d图像310和对应的mgd超声数据320。

在步骤510处，超声系统100或工作站200的信号处理器132可响应于多普勒跟踪功能的激活而识别对应于所检索的2d图像310的感兴趣区域中的期望解剖结构的栅极311-316。例如，信号处理器140的栅极识别模块140可经由用户输入模块130接收激活多普勒跟踪功能的指令。一旦多普勒跟踪功能被激活，则栅极识别模块140可识别对应于2d图像310中的所选择的解剖结构的栅极311-316。例如，可基于经由用户输入模块130在2d超声图像中的用户选择来手动选择解剖结构。又如，可基于栅极识别模块140向2d超声图像310应用图像检测算法以识别默认或用户指定的解剖结构来自动选择解剖结构。可将所识别的栅极314提供给信号处理器132的跟踪模块150。

在步骤512处，信号处理器132可分析mgd信号320以通过确定对应于期望解剖结构的栅极311-316来跟踪期望的解剖结构。例如，信号处理器132的跟踪模块150可分析当前mgd信号320并且将该当前mgd信号与先前采集的与所选择的解剖结构相对应的mgd信号320进行比较，以确定所选择的解剖结构的当前位置。所选择的解剖结构的当前位置可对应于与先前帧相同的栅极，或者如果例如患者或探头已移动，则可对应于与先前帧不同的栅极。跟踪模块150可在显示系统134处呈现与当前与所选择的解剖位置相关联的栅极相对应的适当的pw多普勒信号321-326。可将所选择的pw多普勒信号321-326与和所选择的解剖结构相关联的先前和后续所选择的pw多普勒信号321-326缝合在一起，以生成与所选择的解剖结构相对应的连续pw多普勒信号400c。在各种实施方案中，跟踪模块150可基于一个或多个标准(诸如pw多普勒信号强度、速度、手动选择、光谱跟踪、周期跟踪、b模式跟踪和/或标准的组合)来选择对应于所选择的解剖结构的当前mgd信号320的栅极。在某些实施方案中，由跟踪模块150基于mgd信号320执行的跟踪可利用其他提示(诸如时间一致性、围绕所选择的解剖结构的贴片的外观和/或任何合适的提示)进行加权，以提供更稳健分析，从而提高识别与所选择的解剖结构相对应的适当pw多普勒信号321-326的准确性的置信度。

在步骤514处，信号处理器132可显示与对应于期望解剖结构的栅极311-316相关联的pw多普勒信号321-326、400a-400c。例如，信号处理器132的跟踪模块150可在超声系统100和/或工作站200的显示系统134处呈现连续pw多普勒信号400c。可针对mgd信号320的每个时间样本重复步骤512和514，以在延长的采集时段内呈现连续pw多普勒信号400c。

各种实施方案提供了即使解剖结构由于患者和/或探头104的移动而移动，也基于特定解剖结构的pw多普勒信号400c跟踪特定解剖结构的方法500。本公开的各方面使用亮度图像310、彩色多普勒图像和/或mgd320解决了在延长的时间段内跟踪解剖结构的问题，该mgd在超声图像310中的许多位置311-316处提供pw多普勒信号321-326、401a-401b。所描述的系统100、200和方法500解决了跟踪小血管的pw多普勒信号401c的临床问题，该小血管除了尺寸小以外还具有缓慢的血液流动。所描述的系统100、200和方法500即使在周围纹理平滑和/或感兴趣血管非常小时，也在延长的时间段内自动跟踪感兴趣的血管或组织。通过基于区域的pw多普勒信号321-236、401a-401b直接跟踪该区域，pw多普勒检查是连续的401c并且在整个延长的采集时段内取自正确的区域。除了别的以外，本公开还提供了由不那么训练有素的医师或技术人员在延长的时间段内跟踪小的感兴趣区域并且获得pw多普勒信号401c的能力的商业优势，这增加了超声设备100的潜在市场规模。

本公开的各方面提供了一种用于基于mgd信号320的pw多普勒信号321-326、400a-400b随时间跟踪解剖结构的方法500和系统100、200。根据各种实施方案，方法500可包括由至少一个处理器132、140识别504、510与在初始时间的所选择的解剖结构相对应的栅极311-316。栅极可以是多个栅极311-316中的一个栅极。多个栅极311-316中的每个栅极可与一起限定多栅极多普勒(mgd)信号320的多个脉冲波(pw)多普勒信号321-326、400a-400b中的一个pw多普勒信号相对应。方法500可包括由至少一个处理器132、140、150在延长的时间段内接收506、508mgd信号320。方法500可包括由至少一个处理器132、150分析512mgd信号320以通过在延长的时间段期间并且在初始时间之后的多个采样时间从多个pw多普勒信号321-326、400a-400b中选择pw多普勒信号410a、420b来在延长的时间段内跟踪所选择的解剖结构。pw多普勒信号410a、420b中的每个pw多普勒信号对应于多个栅极311-316和所选择的解剖结构中的一者。方法500可包括在显示系统134处呈现514连续pw多普勒信号400c，该连续pw多普勒信号由在延长的时间段期间的多个采样时间中的每个采样时间所选择的pw多普勒信号410a、420b中的每个pw多普勒信号生成。

在代表性实施方案中，延长的时间段包括至少一个呼吸周期和至少一个心博周期中的一者或两者。在示例性实施方案中，所选择的解剖结构为血管或组织段中的至少一者。在某些实施方案中，基于二维(2d)超声图像310中的所选择的解剖结构的选择来识别栅极311-316。在各种实施方案中，该选择是以下项中的一者：由至少一个处理器132、140基于图像检测技术进行的自动选择，或者响应于经由用户输入模块130所接收的用户指令进行的手动选择。在代表性实施方案中，分析mgd信号320利用至少一个其他提示进行加权，以在延长的时间段内跟踪所选择的解剖结构。至少一个其他提示可包括以下项中的一者或两者：时间一致性和2d超声图像310中围绕所选择的解剖结构的贴片的外观。在各种实施方案中，从超声探头104或数据存储介质138中的一者或两者接收mgd信号320。在某些实施方案中，基于以下项中的一者或多者从多个pw多普勒信号321-326、400a-400b中选择pw多普勒信号410a、420b：pw多普勒信号强度、速度、手动选择、光谱跟踪、周期跟踪和b模式跟踪。

各种实施方案提供了一种用于基于mgd信号320的pw多普勒信号321-326、400a-400b随时间跟踪解剖结构的系统100、200。系统100、200可包括至少一个处理器132、140、150和显示系统134。至少一个处理器132、140可被配置为识别与在初始时间的所选择的解剖结构相对应的栅极311-316。栅极可以是多个栅极311-316中的一个栅极。多个栅极311-316中的每个栅极可与一起限定mgd信号320的多个pw多普勒信号321-326中的一个pw多普勒信号相对应。至少一个处理器132、140、150可被配置为在延长的时间段内接收mgd信号320。至少一个处理器132、150可被配置为分析mgd信号320以通过在延长的时间段期间并且在初始时间之后的多个采样时间从多个pw多普勒信号321-326、400a-400b中选择pw多普勒信号410a、420b来在延长的时间段内跟踪所选择的解剖结构。pw多普勒信号410a、420b中的每个pw多普勒信号对应于多个栅极311-316和所选择的解剖结构中的一者。显示系统134可被配置为呈现连续pw多普勒信号400c，该连续pw多普勒信号由在延长的时间段期间的多个采样时间中的每个采样时间所选择的pw多普勒信号410a、420b中的每个pw多普勒信号生成。

在示例性实施方案中，延长的时间段包括至少一个呼吸周期和至少一个心博周期中的一者或两者。在某些实施方案中，所选择的解剖结构为血管或组织段中的至少一者。在各种实施方案中，基于对2d超声图像310中的所选择的解剖结构的选择来识别栅极311-316。该选择可以是以下各项中的一者：由至少一个处理器132、140基于图像检测技术进行的自动选择，或响应于经由用户输入模块130所接收的用户指令进行的手动选择。在代表性实施方案中，分析mgd信号320可利用至少一个其他提示进行加权，以在延长的时间段内跟踪所选择的解剖结构。至少一个其他提示可包括以下项中的一者或两者：时间一致性和2d超声图像310中围绕所选择的解剖结构的贴片的外观。在示例性实施方案中，可从超声探头104或数据存储介质138中的一者或两者接收mgd信号320。在各种实施方案中，基于以下项中的一者或多者从多个pw多普勒信号321-326、400a-400b中选择pw多普勒信号410a、420b：pw多普勒信号强度、速度、手动选择、光谱跟踪、周期跟踪和b模式跟踪。

某些实施方案提供一种非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质上存储有计算机程序，该计算机程序具有至少一个代码段。该至少一个代码段可由机器执行以使该机器执行步骤500。步骤500可包括识别504、510与在初始时间的所选择的解剖结构相对应的栅极311-316。栅极可以是多个栅极311-316中的一个栅极。多个栅极311-316中的每个栅极可与一起限定mgd信号320的多个pw多普勒信号321-326、400a-400b中的一个pw多普勒信号相对应。步骤500可包括在延长的时间段内接收506、508mgd信号320。步骤500可包括分析512mgd信号320以通过在延长的时间段期间并且在初始时间之后的多个采样时间从多个pw多普勒信号321-326、400a-400b中选择pw多普勒信号410a、420b来在延长的时间段内跟踪所选择的解剖结构，pw多普勒信号410a、420b中的每个pw多普勒信号对应于多个栅极311-316和所选择的解剖结构中的一者。步骤500可包括在显示系统134处呈现514连续pw多普勒信号400c，该连续pw多普勒信号由在延长的时间段期间的多个采样时间中的每个采样时间所选择的pw多普勒信号410a、420b中的每个pw多普勒信号生成。

在各种实施方案中，延长的时间段包括至少一个呼吸周期和至少一个心博周期中的一者或两者。所选择的解剖结构可为血管或组织段中的至少一者。在代表性实施方案中，可基于对2d超声图像310中的所选择的解剖结构的选择来识别栅极311-316。该选择可以是以下项中的一者：基于图像检测技术进行的自动选择，或响应于经由用户输入模块130所接收的用户指令进行的手动选择。在示例性实施方案中，分析512mgd信号320可利用至少一个其他提示进行加权，以在延长的时间段内跟踪所选择的解剖结构。至少一个其他提示可包括以下项中的一者或两者：时间一致性和2d超声图像310中围绕所选择的解剖结构的贴片的外观。在某些实施方案中，可基于以下项中的一者或多者从多个pw多普勒信号321-326、400a-400b中选择pw多普勒信号410a、420b：pw多普勒信号强度、速度、手动选择、光谱跟踪、周期跟踪和b模式跟踪。

如本文所提及的，术语“基本上同一时间”、“基本上实时”等是指取决于至少一个处理器132、140、150、160的处理能力的处理延迟固有的少量时间偏移。如本文所用，术语“电路”是指物理电子部件(即，硬件)以及可配置硬件、由硬件执行和/或以其他方式与硬件相关联的任何软件和/或固件(“代码”)。例如，如本文所用，当执行一条或多条第一代码时，特定处理器和存储器可包括第一“电路”，并且在执行一条或多条第二代码时，特定处理器和存储器可包括第二“电路”。如本文所用，“和/或”表示列表中的由“和/或”连结的项中的任一个或多个项。例如，“x和/或y”表示三元素集{(x)，(y)，(x，y)}中的任何元素。作为另一个示例，“x、y和/或z”表示七元素集{(x)，(y)，(z)，(x，y)，(x，z)，(y，z)，(x，y，z)}中的任何元素。如本文所用，术语“示例性”表示用作非限制性示例、实例或例证。如本文所用，术语“例如(e.g.)”和“例如(forexample)”引出一个或多个非限制性示例、实例或例证的列表。如本文所用，电路“可用于”每当该电路包括执行功能的必需硬件和代码(如果需要的话)时就执行该功能，不管是否通过某些用户可配置的设置禁用或不启用该功能的执行。

其他实施方案可提供一种计算机可读设备和/或一种非暂态计算机可读介质，和/或一种机器可读设备和/或一种非暂态机器可读介质，其上存储有具有可由机器和/或计算机执行的至少一个代码段的机器代码和/或计算机程序，从而使该机器和/或计算机执行如本文所描述的用于基于mgd信号的pw多普勒信号随时间跟踪自动结构的步骤。

因此，本公开可在硬件、软件或硬件和软件的组合中实现。本公开可能以集中方式在至少一个计算机系统中实现，或以分布式方式实现，其中不同的元件分布在若干互连的计算机系统上。适于执行本文所述的方法的任何种类的计算机系统或其他装置都是合适的。

各种实施方案也可嵌入计算机程序产品中，该计算机程序产品包括能够实现本文所述的方法的所有特征，并且当加载到计算机系统中时能够执行这些方法。本文中的计算机程序是指以任何语言、代码或符号表示的一组指令的任何表达，这些指令旨在使具有信息处理能力的系统直接执行特定功能或在以下两项或其中一项之后执行特定功能：a)转换为另一种语言、代码或符号；b)以不同的物质形式进行复制。

虽然已经参考某些实施方案来描述了本公开，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种改变并可以替换等同物。另外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应于本公开的教导。因此，本公开不旨在限于所公开的特定实施方案，而是本公开将包括落入所附权利要求书的范围内的所有实施方案。