[发明专利]具有用于导出成像数据和组织信息的神经网络的超声成像系统

说明书

根据一些实施例的超声系统可以包括：超声换能器，其被配置为向组织发射超声脉冲并响应于超声脉冲而生成回波信号；信道存储器，其被配置为存储回波信号；波束形成器，其被配置为响应于回波信号而生成波束形成信号；神经网络，其被配置为接收回波信号或波束形成信号的一个或多个样本并产生第一类型的超声成像数据；以及处理器，其被配置为生成第二类型的超声成像数据，其中，一个或多个处理器还可以被配置为基于第一类型的超声成像数据和第二类型的超声成像数据生成超声图像，并且使与其通信地耦合的显示器显示超声图像。

技术领域

本公开涉及超声系统和方法，其利用神经网络根据原始超声回波导出成像数据、组织信息和诊断信息。

背景技术

超声是医学成像中广泛使用的成像模态，因为其可以提供器官和组织的实时非侵入性成像，以用于诊断、术前护理和规划以及术后患者监测。在常规超声成像系统中，换能器探头向要成像的组织发射超声并检测响应于超声的回波。采集的回波信号（也称为射频或RF信号）穿过一系列信号处理部件，包括例如将原始信道数据（例如，来自多个换能器元件的RF信号）或换能器元件的片块的部分波束形成信号组合成完全波束形成信号的波束形成器、从波束形成信号中提取正交信号的解调器，以及一个或多个滤波器，以产生图像数据（例如，可以用于产生2D或3D超声图像的像素信息）。除了提供解剖结构的超声图像之外，现有的超声系统可以被配置为执行各种其他类型的处理以从回波信号中提取额外的信息。例如，许多超声系统被配置为处理波束形成信号，通常与用于解剖图像形成的处理并行进行，以用于提取多普勒数据以便提供流信息。为此，常规系统可以利用特别配置的信号处理器根据回波信号的多个时间间隔的样本导出多普勒频率。其他系统可以被配置为执行弹性成像、向量流成像和其他类型的成像，如能够是各种临床应用所期望的。出于这些目的，常规系统可以包括特定化的硬件部件（例如，预编程的处理器），其被设计为执行信号和图像处理步骤的特定序列。

这样一来，尽管在医学成像中提供了显着的进步，但常规超声系统仍可受益于进一步的改进。例如，常规信号处理部件依赖于并实施基于模型的算法，其中一些算法可能是不完美的，并且因此仅提供近似。预编程算法的限制以及硬件限制能够在常规系统的输出中引入图像伪影或其他缺点。将特定模型或信号处理路径硬连线或预编程到系统中能够使其对于将来的改进和对用户的需要的适应较不灵活。因此，能够期望该领域的改进。而且，当前超声系统通常要求用户仔细观看超声系统显示器，协调换能器移动，并且操纵用户控件以精确地记录期望的解剖结构或感兴趣病理。在捕获期望的图像之后，用户通常将查看图像并手动注释特定的解剖结构或病理学。因此，也能够期望用于简化超声成像系统的操作而不牺牲图像和/或诊断信息质量的技术。

发明内容

本公开涉及超声系统和方法，其利用神经网络（例如，机器训练的算法或硬件实施的人工神经元或节点网络）来导出成像数据和/或各种其他组织信息，例如组织类型表征信息、定性或定量诊断信息以及来自原始超声回波信号或来自完全或部分波束形成RF信号的其他类型的临床相关信息。在一些实施例中，神经网络可以是能够使用多维（2维或更多维）数据集来分析模式的深度神经网络，所述多维数据集也可以被认为是定位的数据集，并且其中，数据集内的数据位置和数据值两者可能对分析结果有贡献。

根据一些实施例的超声系统可以包括：超声换能器，其被配置为向组织发射超声脉冲并响应于超声脉冲而生成回波信号；信道存储器，其被配置为存储回波信号；波束形成器，其被配置为响应于回波信号而生成波束形成信号；神经网络，其被配置为接收回波信号或波束形成信号的一个或多个样本并产生第一类型的超声成像数据；以及处理器，其被配置为生成第二类型的超声成像数据，其中，一个或多个处理器还可以被配置为基于第一类型的超声成像数据和第二类型的超声成像数据生成超声图像，并且使得与其通信地耦合的显示器显示超声图像。

在一些实施例中，超声成像系统可以被配置为产生B模式成像数据作为第二类型的成像数据，并且产生多普勒成像数据、向量流成像数据、弹性成像数据、组织类型表征数据、在其中包含流体的解剖结构的壁剪切应力、组织成分数据、超声造影剂信息、斑块表征数据、与B模式成像数据相关联的一个或多个诊断指示或其任何组合作为第一类型的成像数据。