针对照护点的解剖学智能回波心动描记的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在调节成像探头位置和取向中的用户引导，并且更具体地涉及为视觉 的引导。
【背景技术】
[0002] 心力衰竭是一种主要疾病，其仅在美国就有五百万名患者而在全世界有几千万名 患者。处于心力衰竭风险中的个体据估计仅在美国就有六千万；一百万在住院，剩下的处于 心力衰竭诊所的照护中。心里衰竭诊所或针对患者管理的全科医生诊室需要关于心脏的基 本信息。该信息包括图像以及在图像被采集后从图像计算的定量数据（例如，射血分数）。 超声是针对诸如心脏的软组织的可靠且经济有效的成像模态。
[0003] 对超声图像的采集要求熟练的声像描记医生。声像描记医生或在声像描记方面受 训的其他临床医生要优化的一个参数是视场。心尖四腔观是针对例行的心脏查检的标准之 一。临床医生将超声探头或"换能器探头"的头部放置在患者上。患者的皮肤上针对各个视 图用于探头的放置的有效位点是临床医生的训练的部分，并且该位点能够随着患者不同而 变化。针对心尖四腔观，探头被放置在心脏的心尖上。探头也需要通常在不同方向上被手 动倾斜，直到捕获到器官以用于成像。这全都是以交互的方式完成的，临床医生观看图像， 所述图像通常是屏幕上的声像图。解读声像图是必须例如通过训练和实践形成的技能。临 床医生的经验告诉他或她，在正在进行的迭代处理中，如何对探头进行移位和倾斜以达到 有效的声学窗口。
【发明内容】
[0004] 本文中在以下提出的内容指向解决以上问题中的一个或多个。
[0005] 在心力衰竭诊所和全科医生诊室中能够使用完整超声扫描并不容易。使超声系统 便于携带将有助于此。然而，尽管大多数心脏科医生将能够使用常规的便携式超声系统，但 是他们一般都太忙而不能亲自执行该流程。
[0006] 但是，系列成像（其中例如周期性地采取心脏的图像）将改善患者处置。
[0007] 所需要的是一种照护点解决方案，其使得能够在患者的定期就诊期间对心脏的自 动的基于超声的体积测量，这在心力衰竭诊所中将是特别有用的。在放置ECG导联方面受 训但没有在回波心动描记方面受训的护士将操作该便携式系统，并且心脏科医生将被提供 与自动测量（例如，心室大小和射血分数）一起的诊断图像。
[0008] 这样的技术将降低针对心脏诊断和定期就诊检查对超声数据的使用的障碍。
[0009] 根据本发明的一方面，一种装置包括成像探头。所述装置还包括用户引导处理器， 所述用户引导处理器被配置用于动态地布置对视觉反馈的呈现以经由所述探头对与所述 探头相关联的位置和取向的手动调节。所述布置选择性地基于所述探头的视场与分割经由 所述探头采集的图像数据的各自结果之间的比较。
[0010] 在子方面中，所述布置包括呈现所述反馈。所述反馈包括关于手动调遣所述探头 的用户指令。 toon] 在其他子方面中，所述反馈不包括对经由所述探头采集的图像数据的灰度级描 〇
[0012] 在另一子方面中，所述装置被配置用于计算对应于所述比较中各自的比较的坐标 系变换。
[0013] 在第一其他子方面中，所述计算动态地基于所述结果。
[0014] 在第二其他子方面中，所述选择分别基于所述变换的平移分量和旋转分量的幅 值。
[0015] 在第三其他子方面中，所述计算响应于所述调节中的各自暂停。
[0016] 在相关的子方面中，所述探头包括传感器。所述装置被配置用于基于所述传感器 的输出来裁决声学耦合质量不足，并且用于在所述裁决后发出用户警告。
[0017] 在有关的子方面中，所述分割是基于模型的。
[0018] 在相关联的子方面中，所述选择基于并且动态地响应于正经由所述探头动态地采 集的成像的内容。
[0019] 在特定的子方面中，所述成像探头是或包括超声成像探头。
[0020] 在更为总体的子方面中，所述呈现在用于达到心脏的心尖位观的流程中动态地引 导用户。
[0021] 作为添加的子方面，所述视场中的至少一个是三维的。
[0022] 在不同的子方面中，对要被分割的所述图像数据的所述采集分别从所述视场发 生。
[0023] 在特殊的子方面中，来自所述视场之中的视场具有与所述位置一致的视点，所述 取向与所述视场的观看取向一致。
[0024] 从实施性的子方面，所述装置还包括显示器和用户可操作控制台。所述装置被配 置用于：a)经由所述探头采集所述图像数据；b)所述分割；c)经由所述显示器显示所述反 馈；以及d)便携性，作为能用手携带的单元。
[0025] 在又另一子方面中，发出用于中止所述调节的用户警告是响应于经由所述探头动 态地采集的成像的内容。
[0026] 作为其他子方面，所述装置被配置用于检测所述中止。
[0027] 在又其他子方面中，所述装置还被配置用于响应于检测到所述中止已发生而执行 所述分割。
[0028] 在一个其他的特定子方面中，所述装置被配置用于以相对粗糙的模式和以相对精 细的模式的所述分割。所述装置还被配置用于基于一个或多个节段做出体积测量，所述一 个或多个节段是作为所述空间上较精细的分割的结果而形成的。做出所述测量响应于所述 空间上较精细的分割的完成。
[0029] 在更又一子方面中，作为所述反馈的部分的、要中止的指令受制于所述探头的当 前位置和当前取向与从所述分割导出的位置和取向之间的比较的成果。
[0030] 在类似的子方面中，所述反馈包括对采集目标视图的总体进度的渐进式指示符。
[0031] 下面利用附图的帮助进一步阐述该新颖的、实时的、用户暂停驱动的、声学窗口识 别引导技术的详情，所述附图并非按比例进行绘图。
【附图说明】
[0032] 图1是根据本发明的便携式装置的一种形式的立体视图；
[0033] 图2A和图2B是根据本发明的示范性超声临床流程的流程图；
[0034] 图3是所述装置能够如何实时地引导声学窗口的放置的概念图；
[0035] 图4A和图4B是示出根据本发明的用于成像阻挡避开的方案的范例的图，该方案 使用相对于超声探头的视场设置的节段的屏幕上引导图像；
[0036] 图5是与图4A有关的流程图和公式列表；
[0037] 图6A、图6B和图6C分别是根据本发明的用于区分肺部组织与心脏组织的射频数 据的示范图，以及在区分中使用的算法；
[0038] 图7是表示基于一维探头的示范性肺部识别算法的流程图；并且
[0039] 图8是表示基于矩阵探头的示范性肺部识别算法的流程图。
【具体实施方式】
[0040] 图1描绘了便携式装置100,作为本文中提出的新颖的、实时的、用户暂停驱动的、 声学窗口识别引导技术的实施方式的一个范例。尽管在这里被示为在临床环境中可容易地 在房间之间转移的形式，但是装置100还可以被实施为固定设备。装置100包括显示器110、 用户控制台120、经胸壁回波心动描记（TTE)探头130、以及如图1中用虚线表示的具有延 伸长度的探头线缆140。显示器110和用户控制台可以类似于在膝上型计算机中使用的那 种。以大约10镑的总重量，单元100能够用手携带。下文的描述将假设为超声系统，尽管 任何种类的人手操控的、基于成像探头的系统都在本发明想要的范围之内。而且，尽管体积 量化和实况三维成像是以下实施例的特征，但是本文中提出的方案也应用于二维成像。
[0041] 装置100被配置用于使用超声来执行体积成像，例如，计算心脏的左心室的大小 或计算射血分数。计算结果被存储在存储器（未示出）中。经由探头130采集的且所述计 算所基于的实况成像也被存储在存储器中。用于标准功能的电路（未示出）（例如，动态波 束形成、扫描转换、以及图像绘制）也被包括在装置100之内。能够包括两个或更多个波束 形成器以用于自动图像阻挡检测，这在下文被进一步讨论。额外的电路（未示出）包括用 户引导处理器，所述用户引导处理器被配置用于动态地呈现视觉反馈（即，用户指令）。它 们是一种专门用于经由探头130引导对与探头相关联的位置和取向以及相应地声学窗口 的手动调节的视觉反馈。处理器动态地布置该呈现，并且选择性地布置该呈现以用于引导 用户，并符合对各自的三维视场的"更新"。该更新是新的视场，是由通过分割在探头的当 前视场中的图像而创建的一个或多个节段所表明的。该分割所基于的模型基于（一个或多 个）节段的取向和位置来提供新的视场。该新的视场在与探头的当前视场比较时充当在通 知没有在声像描记方面受训的临床医生接下来如何操纵探头130中的指示标。处理器向用 户发出关于如何手动调遣探头130来以迭代的方式达到最优声学窗口的全部指令。
[0042] 分割不需要像针对上述对视场的"操控"那样详细，这时因为该分割是在达到目 标声学窗口后用于量化的。使用粗糙网格和精细网格的基于模型的分割的范例被发现在 Fradkin等人的共同受让的美国专利公开号2009/0202150("Fradkin"）中。Fradkin中的 适配终止判据能够被设定为保持针对在装置100的本实施例中的视场操控的分割粗糙，或 者被设定为转到针对在本实施例中的基于体积数据的量化的精细分割。下文进一步讨论操 控和量化。
[0043] 为了定位图像以用于分割，装置100还被配置用于执行广义的霍夫变换（GHT)。在 Schramm等人的共同受让的美国专利公开号2008/0260254中讨论了用于执行GHT的方法。
[0044] 通过引用将两件公布文件的公开内容整体并入本文。
[0045] 装置100还具有检测探头130的运动的能力。用户将时常暂停探头的移动，使得 图像分割能够发生。而且，装置100将核查要暂停的指令（例如，由于探头130被关闭以达 到目标声学窗口）是否尚未被遵循。在一个实施例中，装置100包括在Augustine等人的 共同受让的美国专利号5529070( "Augustine"）中公开的增量计算器80。借助于探头线 缆140为增量计算器80供应值，所述探头线缆140源自驻留在探头130中的加速度计（未 示出）。不同于Augustine，位置读数不需要与图像采集匹配。因此，增量计算器能够被简 化，以仅检测探头130的位置和/或取向的移动。加速度计能够在探头130的远端部分与 近端部分之间被分配，如从Augustine中的图4、图5和图5a所见。通过引用将Augustine 中涉及加速度计实施例的整个公开内容并入本文。备选地，在Stanton等人的共同拥有的 美国专利号7933007中提供了在跟踪医学工具中使用电磁（EM)传感器的范例。在Shen等 人的共同拥有的美国专利公开号2010/0168556中公开了也附接到工具和光学传感器的类 似系统。也可以通过比较连续实时图像来感测运动，如在Peterson等人的共同拥有的美国 专利号6299579中描述的。通过引用全部三个文件整体而将其并入本文。
[0046] 可以利用软件、固件、以及硬件的任何合适且已知的组合来实施装置100被配置 用于的以上功能。用户引导处理器可以被实现在例如具有一个或多个集