[发明专利]3-D超声成像

说明书

技术领域

本发明的一方面涉及能够执行三维(3-D)超声扫描以产生体积数据的超声成像系统。该超声成像系统例如可有助于胎儿检查，尤其是胎儿心脏结构异常的检测。本发明的其他方面涉及超声成像方法，以及计算机程序产品。

背景技术

3-D超声扫描典型地包括发射超声波，该超声波可以说照射身体内可指定为目标体积的特定体积。这例如可以通过以多个不同角度发射超声波来实现。通过接收和处理反射波来获得体积数据。该体积数据是身体内该目标体积的代表。该体积数据可以以提供三维表示的方式被显示在显示设备上，以给出宽度、高度和深度的效果。在产科应用中，可能获得胎儿的照片式或者胶片式图像，其具有描绘面部、肢体和身体特征的表面细节。这允许准父母们看到并意识到医师们所看到的。

从诊断的考虑角度来看，3-D超声扫描在产科应用中是尤其有用的。例如，体积数据可以完全地捕获胎儿的心脏。从该体积数据可以获得任意切片并将该切片在显示设备上可视化。因而切片可以提供很难手动获得或者完全不可能获得的胎儿心脏中任意方向的二维(2-D)视图。此外，3-D超声扫描允许与2-D超声扫描相比更少的操作者依赖性视图，其中在2-D超声扫描中获得所谓的标准视图要求高度的技巧。可以存储该体积数据以使得医师在患者的3-D超声扫描并且患者离开之后可获得标准视图。在胎儿心脏检查中，标准视图允许检测结构异常，通常是先天性心脏缺陷(CHD)。典型的标准视图是所谓的四腔室视图，以及评估左心室和右心室的流出管道的视图。然而，发现这种允许可靠诊断的标准视图仍然要求相对高的技巧水平。此外，这一过程相对地是易出错并且很费时间的。

以号码US 2005/0004465-A1公布的美国专利申请描述了一种在医学成像环境中使用的方法。在该方法中，针对特定的身体器官获得参考平面，该参考平面可以用作基线以从其获得其他感兴趣的平面。该参考平面可以是在2-D超声波检查中相对容易获得的标准代表性平面，例如胎儿心脏的四腔室视图平面。然后3-D超声成像设备可以用于从参考平面的水平开始或者相对于该参考平面获取组织的体积。针对各种胎儿、新生儿和成人器官提供标准化平面相对于参考平面的空间数学关系。由通用计算机和/或标准超声波检查装备利用的软件和/或硬件然后可利用一个或多个该数学关系来显示一个或多个标准化平面。

发明内容

需要一种改进的超声成像系统，其允许对体积数据更快和更可靠的分析。

为了更好的解决这一需要，已经考虑了以下观点。在前述患者应用中描述的方法受到几种限制。该方法依赖于操作者的能力来获得尤其在其几何位置方面足够好的参考视图。在参考视图是不准确的情况下，基于空间数学关系而获得的视图也将是不准确的，并因而背离允许可靠诊断的标准视图。此外，获得足够好的参考视图可能是很费时间的，尤其对于经验不足的操作者。此外，该方法要求手动操纵，例如用户单击、平移或者旋转以便获得所需的标准视图。这些操纵也遭受可能的错误并且也可能是费时的。

在前述患者应用中描述的方法包括空间数学关系，该空间数学关系基于先验知识并应用于常态平均器官(例如，常态平均的胎儿心脏)。然而，在所关心的器官的几何性质方面，甚至在常态的情形下也具有显著的可变性。在胎儿检查的情况下，即使针对胎龄作出了调整，也仍然会有显著的可变性。通过呈现操作者可从中选择标准视图的多个候选视图，可以应对这一可变性。然而这对于操作者是容易混淆的，并且因此可导致错误。此外，这种方法的效率相当低。

根据本发明的一方面，一种超声成像系统包括超声扫描组件，该组件提供由身体三维扫描得到的体积数据。更明确地，该超声成像系统还包括搜索体积数据和解剖实体的几何模型之间的最佳匹配的特征提取器。该几何模型包括代表相应解剖特征的相应区段。因此，特征提取器提供体积数据的解剖相关描述，该解剖相关描述识别体积数据中相应解剖特征的相应几何位置。

解剖相关描述可以在处理步骤中被有利地使用，所述处理步骤出于分析体积数据并建立诊断的目的而应用于体积数据。解剖相关描述可以说引导这种处理步骤。识别解剖特征不再是基本依赖于操作者能力并要求相对复杂技巧的处理。从体积数据获得的标准视图将更少地依赖于操作者，并且可以对操作者方要求更少的技巧而获得，并允许更可靠的诊断。例如，在产科应用中，这将典型地导致检测到胎儿心脏中结构异常的更高可能性。这种异常仍然未被检测到的风险将更低。此外，解剖相关描述允许加速操纵和分析该体积数据的过程。

本发明的实现方式有利地包括以下一个或多个附加特征，其在与单独从属权利要求对应的分开段落中描述。