[发明专利]用于图像引导流程的超声成像系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于提供具有脉管信息的超声图像的超声成像系统和方法，尤其用于图像引导流程中。本发明还涉及一种用于实施这样的方法的计算机程序。

背景技术

在三维(3D)超声成像(也称体积成像)中，通过施行将解剖区域中的感兴趣体积切片的许多二维(2D)扫描来实现对3D图像的采集。因此，采集到大量彼此相邻的2D图像。该大量2D图像一起形成3D体积的数据。通过适当的图像处理，能够以3D体积的数据来构建感兴趣体积的3D图像。然后能够将3D图像以适当的形式为超声成像系统的用户显示在显示器上。

超声成像通常被用来对有创医学设备或器械在身体内的插入、使用或操作进行成像。例如，细针抽吸(FNA)、组织芯活检、射频消融(RFA)、经皮乙醇注射(PEI)都是需要将有创医学设备插入到患者中的流程。使用超声成像的这样的流程通常被称为超声图像引导流程。在执行这样的图像引导流程时，医生必须能够可视化解剖区域中的目标(例如，要在RFA中消融的癌)、接近目标的有创医学设备(例如，针)以及围绕目标的任何脉管，尤其是血管(也称血管系统)。对脉管的成像是确保在有创医学设备的插入和引导期间没有主脉管被刺破的关键。因此，医生或临床医师通常依靠使用超声图像引导来将诸如活检针或消融探头的有创医学设备插入到患者中以用于诊断和处置两者。超声图像引导是重要的，因为它帮助医生或临床医师可视化并因此规划有创医学设备从皮肤到目标(例如，目标病灶)的路径，同时避开沿途的血管。

大多数超声图像引导是在2D B模式超声下得以完成的。这主要是因为在2D B模式超声中帧率高。B模式一般指的是这样的操作模式，在该操作模式中显示器示出表示来自目标的一个平面或切片的超声背向散射幅度的2维分布的灰度图像，该灰度图像通过探测跨图像平面的一系列采集线中的每个的返回回波(通常，每条线一个发射脉冲)得以形成。非常关键的是，减少在显示器上示出的与关于有创医学设备(例如，针)在患者身体中实际发生的之间的任何时间滞差。慢的帧率以及因此延迟的超声图像反馈可能导致有创医学设备(例如，针)在预定解剖区域中丢失。这能够限制在超声图像引导流程期间对诸如彩色流成像，或者也称彩色多普勒成像的任何流成像技术的使用，该流成像技术要求每条成像线采集许多脉冲回波事件。另一方面，流成像比单单B模式提供对脉管边界更好的描绘。尤其，3D流成像将会是用于确保脉管没有处于有创医学设备(例如，针)的路径中的好方法，因为在2D成像中仅看得到单个平面，并且通常难以将有创医学设备一直保持在图像的平面中。然而，3D成像并且特别是3D流成像中的帧率通常比2D成像中的甚至更为降低。

US2011/0263985Al公开一种用于创建同时的针和血管血流彩色多普勒成像的超声成像系统。创建感兴趣解剖区的B模式图像。沿着一个多普勒图像处理路径创建针对对血管血流的可视化而优化的第一组多普勒图像数据。在另一平行多普勒图像处理路径中创建针对对针或其他有创设备的可视化而优化的第二组多普勒图像数据。创建彩色多普勒图像，并且之后通过基于多个用户可选模式来梳理B模式图像、第一多普勒图像数据和第二多普勒图像数据中的一些或全部来显示彩色多普勒图像。

这样的超声成像系统同时使用B模式超声成像和彩色多普勒成像。这降低了帧率。因此，存在在超声图像引导流程中提高或提供足够的帧率的需要。

EP2160978A1公开了一种用于跟踪对象内的异物的移动的装置，该装置具有含有X射线探测器的X射线荧光透视系统和具有含有位置传感器的探头的超声系统。显示器被配置为显示由X射线荧光透视系统采集的静态X射线图像和由超声系统采集的实时超声图像。

Porter等人的文章“Three-Dimensional Registration and Fusion of Ultrasound and MRI Using Major Vessels as Fiducial Markers”(IEEE Transactions on Medical Imaging，第20卷，第4号(2001年4月1日))公开了在没有外部基准标记或外部位置传感器的帮助的情况下对三维超声与磁共振成像数据集的融合。对这两种模态的融合将软组织的实时3D超声扫描与MRI的较大解剖结构相组合。