[发明专利]利用多普勒超声的三维图像重建

说明书

技术领域

本发明通常涉及成像，并尤其涉及医学成像。

背景技术

心内膜(也就是心脏的内表面)的3-D标测(mapping)方法在本领域是已知的。例如，授予Ben-Haim的美国专利5,738,096描述了一种构建心脏图的方法，该专利被转让给本发明的受让人并且其公开的内容在此引入以供参考。使侵入性的探针或导管接触心脏壁的多个地点(location)。为每个地点确定侵入性探针的位置(position)，且所述位置被组合以形成心脏的至少一部分的结构图。

在一些系统中，比如上面引用的美国专利5,738,096所介绍的系统，还通过导管获取附加的生理特性以及心脏表面上的局部电活动。相应的图合并了所获得的局部信息。

一些系统利用合并了位置感测的混合导管。例如，授予Ben-Haim等人的美国专利6,690,963描述了一种确定侵入性医疗器械的地点和方位的定位系统，该专利被转让给本发明的受让人并且其公开的内容在此引入以供参考。

Altmann等人的美国专利申请公开号2006/0241445描述了一种对解剖结构建模的方法，该申请被转让给本发明的受让人并且其公开的内容在此引入以供参考。解剖结构的多个超声图像是通过在不同空间位置使用超声传感器而获得的。在这些空间位置的每一个处测量超声传感器的地点和方位坐标。在一个或多个超声图像上标记涉及解剖结构特征的感兴趣的轮廓(contour)。基于感兴趣的轮廓和测量的地点和方位坐标构建解剖结构的三维(3-D)模型。

授予Govari等人的美国专利6,773,402描述了一种对体腔尤其是心脏进行3-D标测和几何重建的系统，该专利被转让给本发明的受让人并且其公开的内容在此引入以供参考。该系统使用包含多个声换能器的心脏导管，所述声换能器发射超声波，该超声波从体腔表面反射并被换能器接收。从每个换能器到与换能器相对的表面上的点或区域的距离被确定，并且距离测量被组合以重建该表面的3-D形状。该导管还包含位置传感器，其用来确定导管在心脏内的地点和方位坐标。在一个实施例中，处理电路分析反射波的频率以及飞行时间(time of flight)以便探测多普勒频移。多普勒测量用来确定心壁速度(velocty)并对其进行绘图。

授予Guracar等人的美国专利5,961,460描述了一种超声成像系统，其产生多普勒和B模式(二维诊断超声)图像信号，然后利用调制的非线性标测函数将多普勒和B模式图像信号组合成输出信号，该专利的公开内容在此引入以供参考。

授予Ma等人的美国专利6,679,843描述了一种通过使用调制的非线性函数组合多普勒和B模式图像信号减少上升叠入伪影(elevation fold-in artifact)的方法，该专利的公开内容在此引入以供参考。与静止(stationary)组织相关的B模式图像信号的多个部分是完整的而与流相关的B模式图像信号的多个部分基本被抑制。

发明内容

诸如心脏之类的器官的三维(3-D)图像在许多基于导管的诊断和治疗应用中是有用的。实时成像改进了医师的工作，甚至能够让相对不熟练的医师更容易地实施复杂的手术程序。3-D成像还帮助减少了实施一些手术程序所需的时间。附加地，3-D超声图像可用于策划复杂的程序和导管操控(catheter maneuver)。

为了从二维(2-D)超声扫描创建有意义的3-D重建，计算机必须知道2-D图像的哪些特征表示感兴趣器官的实际轮廓。在现有技术中对于这个问题常见的解决方案是超声成像系统的用户“帮助”计算机追踪2-D图像上的轮廓。这种解决方案被用在例如上面引用过的美国专利申请公开号2006/0241445中。

本发明的一些实施例利用多普勒超声自动或半自动地提供器官的轮廓位置，其中用户至多需要复检并可能校正计算机产生的轮廓。在心脏的情况中，例如，由于心脏内的血流速率(speed)，多普勒图像清楚地将心脏的内部容积与心壁分开来。这种现象在引入心室和从心室引出的血管中尤其显著。

本发明的替换实施例利用多普勒超声确定移动的地点，通常是血液的移动，但也有组织的移动。这些地点可用来重建移动区域的3-D模型，比如血流和/或限制(bound)这种区域的表面，而无需形成或显示所述区域周围的器官轮廓。

因此，依照本发明的实施例提供了一种对解剖结构成像的方法，该方法包括：

获取解剖结构的多个超声图像，至少其中一个所述图像包含多普勒信息；

利用该多普勒信息产生解剖结构的一个或多个轮廓；以及