CN117357156A - 具有数字超声成像设备的超声成像*** - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于提供造影增强超声(CEUS)图像的***。所述CEUS***包括：超声探头，其适于提供所述超声图像；处理器，其被配置为生成针对所述超声图像的时间‑强度曲线；基于所述时间‑强度曲线来确定(302)所述超声图像的平面外帧，并且基于准则从所述超声图像中移除(304)所述平面外帧以提供帧的优化集合；以及显示器(306)，其与所述处理器通信并且被配置为显示所述帧的优化集合。

Description

具有数字超声成像设备的超声成像***
技术领域
本发明涉及具有数字超声成像设备的超声成像***。
背景技术
造影增强超声(CEUS)是一种用于各种临床应用的超声成像技术。CEUS可以检测在静脉内注射超声造影剂后从在血流中循环的微泡接收的非线性信号。因此，CEUS成像允许记录由于毛细血管水平的相对缓慢的流动而引起的组织灌注、以及可视化动脉和静脉中的血流。因此，CEUS能够在宏观和微循环水平下提供血流的动态可视化。在其他临床应用中，在可能是恶性的肝脏上的病变的诊断和处置中推荐CEUS成像模式。
超声医师通常操作探头以收集可以跨越几分钟的图像和回放。然后通常将由超声医师收集的代表性图像和回放发送到另一个位置，以供例如放射科医师或其他受过训练的临床医师审阅数据。在一些情况下，放射科医师/临床医师执行超声记录，收集/评估用在医学状况的诊断和处置中使用的帧和回放。此外，放射科医师/临床医师通常在远程工作站中审阅病例而不是在CEUS检查期间出现，在美国放射科是这种情况。因此，来自该流程的数据必须被存储并从超声医师的位置传输到放射科医师/临床医师。由于采集的CEUS序列的相对长的持续时间，因此这种数据传输可能是具有挑战性的。
在CEUS流程期间，扫描通常在通常被检查的身体的部分(例如，肝脏)的二维平面中进行。大量的帧和回放在该流程序期间被收集并发送以供受过训练的临床医师(诸如放射科医师/临床医师)审阅。如将理解的，当超声医师正在对感兴趣区域(ROI)进行扫描时，存在可能影响所收集的图像的质量的许多移动源。由于呼吸引起的患者的移动可能导致图像平面的位置的移位，导致图像在当前扫描的图像平面之外，并且最终导致较低的图像质量和无效的扫描。
虽然使用一些类型的运动补偿来减少呼吸运动对所收集的图像的影响，但是当使用已知的高级CEUS成像***时，仍然存在平面外图像形式的运动伪影。在扫描中收集的相对大量的图像数据中，由于CEUS扫描期间的运动，许多数据可能是平面外的并且具有不期望的质量。这些数据通常被存储在存储器中并且被传输给临床医师以供审阅。如将理解的，更多的存储数据或传输数据或两者对用于存储、传输和共享来自扫描的图像数据的计算机***造成负担。这些大量平面外图像数据，其质量较低并且因此对审阅图像的临床医师无用，被存储在极少的存储器中。此外，审阅来自CEUS流程的扫描的临床医师必须对许多图像进行分类，以找到足够质量的图像来适当地评估患者的状况。因此，平面外图像数据不仅消耗存储器资源，而且它们在CEUS流程的审阅期间占用临床医师的时间。
需要一种至少克服上述已知***的所述缺点的***。
发明内容
本发明由独立权利要求限定。从属权利要求定义了有利的实施例。
根据本公开的实施例，一种用于提供造影增强超声(CEUS)图像的***包括：超声探头，其适于提供超声图像；处理器；有形非瞬态计算机可读介质，其存储指令，所述指令在由所述处理器运行时使所述处理器：生成针对所述超声图像的时间-强度曲线；基于所述时间-强度曲线来确定所述超声图像的平面外帧；并且基于准则从所述超声图像中移除所述平面外帧以提供帧的优化集合；以及显示器，其与所述处理器通信并且被配置为显示所述帧的优化集合。
根据本公开的另一实施例，一种有形的非瞬态计算机可读介质存储指令，所述指令在由处理器运行时使所述处理器：生成针对所述超声图像的时间-强度曲线；基于所述时间-强度曲线来确定造影增强超声图像(CEUS)的平面外帧；并且基于准则从超声图像中移除所述平面外帧以提供帧的优化集合；以及显示器，其与所述处理器通信并且被配置为显示所述帧的优化集合。
根据本公开的另一实施例，公开了一种提供超声图像的方法，特别地，所述方法公开了：生成针对所述超声图像的时间-强度曲线；基于所述时间-强度曲线来确定所述超声图像的平面外帧；基于准则从所述超声图像中移除所述平面外帧以提供帧的优化集合；并且显示所述帧的优化集合。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐述。
附图说明
当结合附图阅读时，根据以下详细描述最好地理解代表性实施例。要强调的是，各种特征不一定按比例绘制。实际上，为了清楚讨论，可以任意增加或减小尺寸。只要适用且实用，相似的附图标记指代相似的元件。
图1是根据代表性实施例的用于对身体的部分进行成像的CEUS成像***的简化框图。
图2A是根据代表性实施例的使用图1的CEUS成像***收集图像以为临床医师提供图像帧以供审阅的方法的流程图。
图2B是根据代表性实施例的由放射科医师或其他受过训练的临床医师审阅在图2A的方法中收集的所有影像回放(电影回放)的方法的流程图。
图3是根据代表性实施例的移除平面外帧的方法的流程图。
图4是理想洗入和洗出周期的CEUS强度对时间(也称为TIC曲线)的曲线图。
图5是根据代表性实施例的CEUS强度对时间曲线(TIC曲线)和基于图1的CEUS成像***收集的实际数据的拟合TIC曲线的曲线图。
图6A是根据代表性实施例的用于使用TIC曲线的变化来确定帧是平面内帧还是平面外帧的方法的流程图。
图6B是根据代表性实施例的在TIC曲线的特征点处或附近选择代表性CEUS帧或短回放的方法的流程图。
图7是根据代表性实施例的用于使用相邻帧之间的归一化互相关系数(NCCC)来确定帧是平面内帧还是平面外帧的方法的流程图。
具体实施方式
在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的代表性实施例，以便提供对根据本发明的实施例的透彻理解。可以省略对已知***、设备、材料、操作方法和制造方法的描述，以避免模糊对代表性实施例的描述。尽管如此，在本领域技术人员的知识范围内的***、设备、材料和方法也在本发明的范围内，并且可以根据代表性实施例使用。应注意，本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在进行限制。所定义的术语是如在本发明的技术领域中通常理解和接受的所定义的术语的技术和科学含义的补充。
将理解，尽管本文可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件或部件，但是这些元件或部件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件或部件与另一个元件或部件。因此，在不脱离本发明构思的教导的情况下，下面讨论的第一元件或部件可以被称为第二元件或部件。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在是限制性的。如说明书和权利要求中所使用的，单数形式的术语“一”、“一个”和“所述”旨在包括单数和复数形式两者，除非上下文另有明确规定。此外，术语“包括”、“包含”和/或类似术语指定陈述的特征、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其他特征、元件、部件和/或其组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。
如下面更全面地描述的，本发明涉及提供具有代表性的短的、有限数量的帧或回放选择或两者的造影增强超声(CEUS)工作流程的CEUS***、方法和有形的非瞬态计算机可读介质。除了其他益处之外，根据本发明的工作流程减少了审阅流程所需的时间和努力，因为1)具有TIC(时间强度曲线)曲线的代表性图像的必要子集以及两幅造影前B模式图像被传输到工作站；并且2)放射科医师或其他受过训练的临床医师的努力集中在审阅包含必要诊断信息的相对较小的数据集，其是从完整CEUS电影回放(影片回放)中自动提取的。这种新颖的CEUS工作流程将简化和促进CEUS图像采集和解释工作。因此，提供CEUS工作流程的CEUS***、方法和有形的非瞬态计算机可读介质在该技术领域和潜在的其他技术领域中提供有益的实际应用和改进。
图1是根据代表性实施例的用于对对象的感兴趣区域进行成像的成像***100的简化框图。
参考图1，成像***100包括成像设备110和用于控制工作台106上的患者105中的感兴趣区域的成像的计算机***115。成像设备110说明性地是能够提供患者105的感兴趣区域(ROI)的造影增强超声(CEUS)图像扫描的超声成像***。
计算机***115从成像设备110接收图像数据，并根据本文描述的代表性实施例存储和处理成像数据。计算机***115包括控制器或处理器120、存储器130、包括图形用户接口(GUI)145的显示器140和用户接口150。显示器140还可包括扬声器(未示出)以提供听觉反馈。
存储器130存储可以由控制器120运行的指令。当被运行时，并且如下面更全面地描述的，指令使控制器120允许用户使用GUI 145或用户接口150或两者来执行不同的步骤，并且除了其他任务之外，初始化包括换能器的超声成像设备。另外，控制器120可以基于执行指令来实施附加操作，诸如指示计算机***115的另一元件(包括存储器130和显示器140)或以其他方式与计算机***115的另一元件(包括存储器130和显示器140)通信以执行上述过程中的一个或多个。
存储器130可以包括主存储器和/或静态存储器，其中，这些存储器可以经由一条或多条总线彼此通信并与控制器120通信。存储器130存储用于实施本文描述的方法和过程的一些或所有方面的指令。
如随着本描述继续而将变得更清楚的，存储在存储器130中的指令可以被称为“模块”，其中，不同的模块包括可执行指令，所述可执行指令在由处理器运行时执行结合下面描述的各种代表性实施例描述的各种功能。这些模块包括但不限于用于自动识别平面外(OOP)帧和回放并将它们移除的模块、以及用于选择图像的代表性帧和短回放以供存储或传输给放射科医师或其他临床医师以供审阅的模块。
例如，存储器130可以通过任意数量、类型和组合的随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)来实施，并且可以存储各种类型的信息，诸如用作指令的软件算法，当由处理器执行时，所述指令使处理器执行根据本发明的各种步骤和方法。此外，还可以将对本文描述的方法和过程的更新提供给计算机***115并存储在存储器130中。
各种类型的ROM和RAM可以包括任何数量、类型和组合的计算机可读存储介质，诸如磁盘驱动器、闪存存储器、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动盘、磁带、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)、软盘、蓝光碟、通用串行总线(USB)驱动器或本领域中已知的任何其他形式的存储介质。存储器130是用于存储数据和可执行软件指令的有形存储介质，并且在其中存储软件指令的时间期间是非瞬态的。如本文所使用的，术语“非瞬态”不应被解释为状态的永恒特性，而是应被解释为将持续一段时间的状态的特性。术语“非瞬态”明确地否定短暂的特性，诸如在任何时间在任何地方仅暂时存在的载波或信号或其他形式的特性。存储器130可以存储使得能够执行各种功能的软件指令和/或计算机可读代码。存储器130可以是安全的和/或加密的、或不安全的和/或不加密的。
“存储器”是计算机可读存储介质的示例，并且应当被解释为可能是多个存储器或数据库。存储器或数据库例如可以是计算机本地的、和/或分布在多个计算机***或计算设备之间的、或根据已知的部件和方法设置在“云”中的多个存储器或数据库。计算机可读存储介质的示例包括非瞬态介质，诸如以可由计算机或数据处理***读取的格式存储信息的计算机存储器设备。非瞬态介质的更具体示例包括计算机磁盘和非易失性存储器。
处理器或控制器120表示一个或多个处理设备，并且被配置为执行存储在存储器130中的软件指令以执行如本文的各种实施例中所描述的功能。控制器120可以由现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、片上***(SOC)、通用计算机、中央处理单元、计算机处理器、微处理器、图形处理单元(GPU)、微控制器、状态机、可编程逻辑器件或其组合使用硬件、软件、固件、硬连线逻辑电路的任何组合或其组合来实施。另外，本文中的任何处理单元或处理器可以包括多个处理器、并行处理器或两者。多个处理器可以包括在单个设备或多个设备中、或者被耦合到单个设备或多个设备。
如本文中所使用的术语“处理器”涵盖能够运行程序或机器可执行指令的电子部件。对包括“处理器”的计算设备的提及应当被解释为包括多于一个处理器或处理核，如在多核处理器中那样。处理器还可以是指单个计算机***内或分布在多个计算机***之间的处理器的集合。术语计算设备还应当被解释为包括计算设备的集合或网络，每个计算设备包括一个或多个处理器。模块具有软件指令以使用可以在同一计算设备内或可以分布在多个计算设备上的一个或多个处理器来执行各种功能。
显示器140可以是监视器，例如计算机监视器、电视、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器、平板显示器、固态显示器或阴极射线管(CRT)显示器或电子白板。显示器140还可以提供用于向用户显示信息和从用户接收信息的图形用户接口(GUI)145。
用户接口150可以包括用于向用户提供由控制器120和/或存储器130输出的信息和数据和/或用于接收由用户输入的信息和数据的用户和/或网络接口。也就是说，用户接口150使得用户能够操作如本文描述的成像设备，并且能够调度、控制或操纵本发明的成像***100的各方面。用户接口150使得控制器120能够指示用户的控制或操纵的效果。用户接口150可以包括端口、磁盘驱动器、无线天线或其他类型的接收器电路中的一个或多个。用户接口150还可以连接一个或多个接口设备，例如鼠标、键盘、鼠标、轨迹球、操纵杆、麦克风、摄像机、触摸板、触摸屏、由麦克风或摄像机捕获的语音或手势识别。
值得注意的是，控制器120、存储器130、显示器140、GUI 145和用户接口150可以远离由超声医师操作的成像设备110定位(例如，在建筑物的另一位置或另一建筑物中)。控制器120、存储器130、显示器140、GUI 145和用户接口150可以例如位于放射科医师/临床医师所在的位置。然而，值得注意的是，附加的控制器、存储器、显示器、GUI和用户接口可以位于超声医师附近，并且可用于实现完成本发明所设想的CEUS扫描所需的成像设备110的各种功能。
图2A是根据代表性实施例的使用图1的CEUS成像***收集图像以为临床医师提供图像帧以供审阅的方法202的流程图。该方法的各个方面和细节与结合图1的代表性实施例描述的那些方面和细节是共同的。可能不重复这些共同的方面和细节以避免模糊当前描述的代表性实施例。
参考图2A，在204处选择用于对肝脏进行成像的初始平面，并且在206处在初始平面处采集CEUS图像。即，在204处，超声医师在初始位置处(诸如在肝脏上的病变处)开始CEUS扫描。在执行扫描时，成像装置110捕获为初始平面的二维图像平面(有时称为切片)的图像，并且在初始平面处采集CEUS图像。初始平面被定位于被选择用于成像的身体的部分处，为了说明的目的，所述部分可以是超声图像中间的目标病变区域。CEUS图像通过将探头放置在合适的位置/取向、然后在3至6分钟的完整检查时段内收集进入的帧来采集。如本文所使用的并且如下面更全面地描述的，在期望图像平面中或离超声医师试图从其中收集图像数据的期望图像平面不太远拍摄的图像被称为平面内(IP)图像，并且包括要检查的病变的完整区域，并且期望进一步审阅以辅助诊断或处置。值得注意的是，这些期望的平面内帧在本文中可以被称为优化帧，至少因为它们为放射科医师/临床医师提供了在对患者进行诊断和处置时最有用的帧，并且不包括OOP帧，OOP帧不仅在患者的诊断和治疗中不太有用，而且如果被提供给放射科医师/临床医师，则可能引起放射科医师/临床医师关于审阅来自CEUS流程的相对大量的低于最佳的帧的负担。
然而，并且如下面更全面地描述的，患者和成像设备的相对移动可以引起成像设备110捕获与期望初始平面不同的另一图像平面中的图像。例如，当超声医师试图在所选择的位置(例如，目标病变区域)处捕获图像时，由于患者的移动(例如，由呼吸引起)或超声医师对成像设备110的非预期移动，成像设备110将相对于所选位置移动。这将引起成像设备110从不同于初始平面的另一平面捕获超声图像。相比之下，在期望的IP图像中，基于下面更全面讨论的某些因素，在离初始平面太远的另一平面处拍摄的图像在本文中被称为OOP图像，并且是不期望的。根据下面结合代表性实施例描述的本发明的各个方面，被认为离初始平面太远的OOP图像被包括和不被包括在被提供用于由放射科医师或经过类似训练的临床医师用于审阅的图像中。通过一次测量，在OOP中，病变的目标区域的显著部分(例如，70％-100％)在当前图像帧中丢失。
在206完成之后，方法202进行到208，以便执行视觉电影回放质量检查。例如，超声医师可以审阅在206中采集的图像，以检查(例如，在如上所述的程序的3-6分钟部分中)所收集的图像的质量。
在步骤210处，超声检查医师确定所采集的图像数据是否足以用于被成像的解剖结构的状况的完全审阅和分析。当超声检查医师确定已经采集了足够的图像数据时，方法202进行到步骤212，在步骤212中，所收集的数据被存储或被传输到另一个位置以用于存储和审阅、或两者。
当超声医师确定需要更多的图像数据时，方法202在214处继续。这里，对于肝脏的当前平面或下一个平面可能需要第二造影剂，其中，灌注的外观在第一注射时段期间是不清楚的。方法202然后返回到206，并且重复该流程，直到超声医师在210处确定所采集的图像数据足以用于被成像的解剖结构的状况的完全审阅和分析。然后，方法202进行到212，在212中，所收集的数据被存储、或被传输到另一位置以用于存储和审阅、或两者。如下面更全面地描述的，在212处移除并且不存储对期望的成像流程无用的OOP图像。更确切地说，在212处存储的图像数据仅包括低于针对OOP图像设置的阈值的图像。
图2B是根据代表性实施例的由放射科医师或其他受过训练的临床医师审阅在图2A的方法中收集的所有影像回放(电影回放)的方法220的流程图。该方法的各个方面和细节与结合图1和2A的代表性实施例描述的那些方面和细节是共同的。这些共同的方面和细节可以不重复以避免模糊当前描述的代表性实施例。
在222处，加载完整成像流程(包括来自超声医师的完整电影回放和注释)以供放射科医师/临床医师审阅。作为说明，在222处加载的成像流程可以最初存储在合适的存储器设备上并传输到超声医师所在的另一位置。替代地，在212处收集的完整成像流程可以被传输(例如，通过有线或无线通信链路)并在222处加载，以供放射科医师/临床医师审阅。如将理解的，并且如随着本描述继续而将变得更清楚的，通过本发明，仅存储和传输IP图像以用于在222处加载。有益地，与包括用于加载以供放射科医师/临床医师审阅的OOP和IP图像数据的已知***相比，仅存储或传输IP图像以用于在222处加载。这当然减少了所存储的图像数据的存储器要求或所传输的图像数据的带宽要求或两者。因此，并且除了其他益处之外，本发明减少了用于收集要由放射科医师/临床医师审阅的图像数据的存储器要求或带宽要求或两者。
在224处，放射科医师/临床医师审阅在222处加载的图像数据，并且放射科医师/临床医师从IP图像进行测量。有益地，因为仅存储或传输IP图像以用于在222处加载，所以放射科医师/临床医师不必在224处审阅少于期望的图像(OOP图像)。相比之下，由于CEUS回放长度(通常从造影剂注射起长达5分钟的成像)，已知CEUS成像***的图像审阅是具有挑战性的。与已知的***和方法相比，本发明的***和方法不仅在时间上而且在放射科医师/临床医师的精神努力上减少了审阅的负担。
在226处，生成结构化报告(SR)或自由文本报告(FTR)，并且在228处，审阅CEUS图像数据的方法220完成。
图3是根据代表性实施例的移除平面外帧的方法300的流程图。包括指令的模块在由处理器执行时引起处理器执行方法300。该方法的各个方面和细节与结合图1-2B的代表性实施例描述的那些方面和细节是共同的。这些共同的方面和细节可以不重复以避免模糊当前描述的代表性实施例。
在302处，方法300开始于确定CEUS成像流程的OOP帧。如下面更全面地描述的，根据各种方法来执行对OOP帧的确定。如上所述，并且如下面更全面地描述的，指令包括模块并且可以存储在有形的非瞬态计算机可读介质模块中，当由处理器执行时，所述指令使处理器自动识别由于患者或成像设备运动引起的OOP图像。如上所述，并且如下面更全面地描述的，出于诊断和处置目的，OOP图像是不期望的伪像。在302处，这些OOP图像被识别以在由超声医师进行的数据采集期间移除。
在304处，该方法继续基于准则从CEUS成像数据中自动移除OOP帧，以提供IP图像帧的优化集合。再次，存储在存储器130中的指令包括用于由处理器运行以移除OOP帧的模块。
如上所述，在超声医师正在执行CEUS流程时执行对OOP图像的这种移除，有益地减少了用于存储成像流程的数据的存储器要求、或用于传输成像流程的数据的带宽要求、或者两者。如下面更全面地描述的，决定从CEUS流程中移除图像以作为OOP流程的准则可以基于相邻帧之间的归一化互相关系数(NCCC)的比较、或者根据来自时间强度曲线(TIC)曲线的TIC数据与在CEUS流程期间收集的帧的TIC数据的比较。无论所选择的准则的类型如何，例如与阈值的比较将确定特定帧是否应该作为OOP帧被丢弃，并且因此特定帧是否应该被保存为IP帧以供放射科医师或其他临床医师进一步审阅。因此，304导致成像***100的存储器要求降低、或者成像***100对图像数据的传输或成像***100中的图像数据的传输的带宽要求降低、或两者。
在306处，方法300通过显示帧的优化集合以供放射科医师或其他临床医师审阅来完成。作为说明，帧的这些优化集合可以显示在显示器140上，并且由放射科医师或其他临床医师通过成像***100的GUI 145进一步操纵。
图4是理想洗入和洗出周期的CEUS强度对时间(也称为TIC曲线)的曲线图。图4的各个方面和细节与结合图1-3的代表性实施例描述的那些方面和细节是共同的。这些共同的方面和细节可以不重复以避免模糊当前描述的代表性实施例。
通过本发明，移除OOP帧消除了完整电影回放内的不期望的帧和冗余，并且仅留下IP帧以供超声医师或其他临床医师审阅。有益地，剩余的IP帧/短电影回放对应于显著事件，例如：导致造影剂中的微泡到达目标病变的开始402的肝脏的阶段差；目标病变在CEUS图像处显示最强增强的峰值时间404；以及起始时间与峰值时间之间的中间一半时间406，其通常在起始之后60秒和120秒发生。
图5是根据代表性实施例的CEUS强度对时间曲线(TIC曲线)和基于图1的CEUS成像***收集的数据的拟合TIC曲线的曲线图。图5的各个方面和细节与结合图1-4的代表性实施例描述的那些方面和细节是共同的。这些共同的方面和细节可以不重复以避免掩盖当前描述的代表性实施例。
转向图5，曲线500的原始数据是从肝脏的CEUS扫描中获取的各个时间点处的CEUS强度。说明性地，这些数据由已经手动或自动识别目标疑似病变的超声医师收集。疑似病变可以根据多种方法之一来确定，诸如具有高机械指数(MI)(例如：MI＝1.3)的造影前B模式图像；或者根据通过其并排的B模式或CEUS图像的CEUS回放中的所选择的帧，这取决于病变和背景之间的对比度。
值得注意的是，曲线500的原始数据来自基于完整运动补偿CEUS回放的目标病变周围的相对更小的感兴趣区域(ROI)。拟合曲线502是基于曲线500的原始数据的拟合曲线。拟合曲线502是使用特定于被扫描的解剖部分的数学模型制成的。说明性地，被选择为确定拟合曲线502的模型是确定造影剂穿过肝脏的平均通过时间(MTT)的滞后正态模型，并且由下式给出：
MTT＝μ+1/λ,
其中，μ是滞后正态分布的平均值；并且λ是Péclet数，其是扩散时间与对流时间(估计通过血管的微泡的扩散和对流两者的贡献)之间的比率除以2。可以在AlirezaAkhbardeh等人的“AMulti-Model Framework to Estimate Perfusion Parameters usingContrast-Enhanced Ultrasound Imaging”
(Med.Phys.46(2),2019年2月,第590-600页)中找到用于与本发明结合使用的确定MTT值的进一步细节。
如将理解的，当应用于身体的其他解剖元素时，使用已经发现更好地跟踪被研究的特定解剖元素的CEUS对比强度与时间的关系的其他数学模型。作为说明而非限制，其他数学模型包括针对***和心脏的对数正态模型；针对颈动脉的Gamma变量数学模型；局域密度随机游动(LDRW)数学模型；以及针对颈动脉的第一通过时间(FTP)模型。这些数学模型是存储在存储器130中的模块并且包括指令，所述指令当由处理器运行时从成像设备获取原始CEUS强度数据并且计算这些数据的拟合曲线502。
如随着本说明书继续而将变得更清楚的，使用本发明的***和方法，针对每个数据点确定数据点的平均值和与平均值的标准差。将平均值和标准差与阈值进行比较以确定被分类为平面内数据点的数据点，并且将不从提供给放射科医师/临床医师的帧数据中移除这些数据点的帧。相比之下，从数据集中移除大于阈值的数据点。作为说明，相对接近拟合曲线502的数据点504被本发明的***和方法确定为平面内数据点。然而，数据集506、508、510可能超过阈值，并且可能是由于如上所述的身体和成像设备110的相对运动而错误捕获的来自另一平面的数据点。因此，这些数据集被本发明的***和方法确定为OOP数据点，并且不是CEUS流程的存储图像数据。如上所述并且如下面更全面地描述的，用于自动识别OOP帧和回放以及移除它们的模块是存储在存储器130中的指令，其由处理器执行以执行对OOP帧和回放的这种识别和移除。
图6A是根据代表性实施例的用于使用TIC曲线的变化来确定帧是平面内帧还是平面外帧的方法600的流程图。图6A的各个方面和细节与结合图1-5的代表性实施例描述的那些方面和细节是共同的。可能不重复这些共同的方面和细节以避免掩盖当前描述的代表性实施例。此外，并且如上所述，方法600是包括存储在存储器130中的指令的模块。指令当由处理器执行时使处理器执行方法600。
在602处，将已知的运动补偿技术应用于完整电影回放，并且从而应用于包括疑似病变或完整图像(如果需要)的相对更大的区域。
在604处，基于完整运动补偿CEUS回放为相对更小的ROI和目标病变周围生成TIC曲线。作为说明，曲线500是针对肝脏的目标病变周围的更小ROI生成的TIC曲线。在生成TIC曲线之后，该方法包括应用适合于由CEUS扫描的器官元素的数学模型。继续图5的示例，在该方法的这部分处，使用上述滞后正常模型生成肝脏的拟合曲线502。
接下来，在方法600的604处，针对每个时间数据点使用差函数(diff(n))生成差曲线。根据代表性实施例，针对每个CEUS强度和时间数据点n的拟合差被计算为：
diff(n)＝abs(OTIC(n)-FTIC(n)),
其中，OTIC是原始时间数据点，并且FTIC是拟合的时间数据点n。
在606处，该方法继续针对每个CEUS和时间数据点计算差曲线的标准差(std)。根据代表性实施例，当每个时间点的OTIC曲线值(n)在预定范围之外时，该帧被认为是OOP。仅作为说明，该范围可以被表示为(FTIC值(n)-2*std到FTIC值(n)+2*std)，如图6A中所示。
在608处，方法600继续将每个OTIC数据点与阈值进行比较，以查看OTIC数据点是否在范围内。根据代表性实施例，如果OTIC数据点的值在预定范围之外，则与该数据点相关联的帧被认为是OOP帧。仅作为说明，如上所述，数据集506、508、510在范围之外。预定范围涉及在流程中的特定时间处将在成像设备110所在的ROI的检查平面(即，初始平面)中的OTIC数据点。这些数据点被保持(存储或传输或两者)。相比之下，超出范围的数据点将可能是在流程的特定时间期间收集的数据点，但是在由于成像设备110和正在对其执行CEUS扫描的患者的身体的相对运动而与初始平面不同的图像平面中。
作为说明，可以使用(FTIC值(n)-2*std到FTIC值(n)+2*std)来确定用于确定OITC数据点是在范围内还是在范围外的阈值。在610处保持范围内的数据点(存储或传输给放射科医师/临床医师，或者两者)，而超过预定范围的数据点是OOP帧的数据点，并且在612处被移除/丢弃。值得注意的是，拟合值和OITC值两者用于确定差函数(diff(n))，并且标准差对于识别IP或OOP帧是有用的。
图6B是根据代表性实施例的在TIC曲线的特征点处或附近选择代表性CEUS帧或短回放的方法620的流程图。图6B的各个方面和细节与结合图1-6A的代表性实施例描述的那些方面和细节是共同的。这些共同的方面和细节可以不重复以避免模糊当前描述的代表性实施例。此外，并且如上所述，方法620是包括存储在存储器130中的指令的模块。指令当由处理器执行时使处理器执行方法620。
根据代表性实施例，在622处确定TIC曲线，如上所述。
在624处，方法620包括确定要分析的TIC曲线上的特征点。时间点包括但不限于TIC曲线的开始(例如，402)；洗入曲线的中点或最大洗入斜率(例如，404)；TIC曲线的峰值时间(例如，406)；洗出的中点或最小洗出斜率(例如，408)；基于美国放射学会CEUS肝脏成像、报告和数据***(CEUS-LI-RADS)的约60秒的时间点；以及如果考虑ACR CEUS-LI-RADs，则LP期间或120秒左右的时间点。
在626处，在来自624的特征点处或附近选择代表性的短回放或帧。通过从完整电影回放中选择短电影回放或帧，可以更容易地隔离来自CEUS扫描的重要部分的数据以供放射科医师/临床医师审阅。再次，因为图像数据被减少，所以需要更少的存储器或更少的带宽用于存储数据或传输数据或两者。
在628处，确定所选择的短回放是IP回放还是OOP回放。值得注意的是，用于确定回放是否包括IP数据或OOP数据的方法基本上与用于确定单个帧是否包括IP数据或OOP数据的方法相同。如将理解的，每个回放包括多个帧，因此所提到的确定IP回放或OOP回放的方法包括针对回放的每个帧重复该方法。根据一个代表性实施例，在单个基础上确定回放的每个帧是IP还是OOP。存储回放的IP帧，并且丢弃回放的OOP帧，因此，当在628处确定短回放是IP时，方法在630处继续。
否则，方法在632处继续。
图7是根据代表性实施例的用于使用NCCC值的变化来确定帧是平面内帧还是平面外帧的方法700的流程图。图6B的各个方面和细节与结合图1-6A的代表性实施例描述的那些方面和细节是共同的。可能不重复这些共同的方面和细节以避免掩盖当前描述的代表性实施例。此外，并且如上所述，方法700是包括存储在存储器130中的指令的模块。当由处理器执行时，所述指令使处理器执行方法700。
在702处，将已知的运动补偿方法应用于完整电影回放，并且从而应用于包括疑似病变或完整图像(如果需要的话)的相对更大的区域。
在704处，基于完整运动补偿CEUS回放计算目标病变区域的两个相邻帧的归一化互相关系数(NCCC)值。值得注意的是，相邻帧是在时间和帧号上连续的帧(例如，帧(n-1)、n、(n+1))。
根据一个代表性实施例，NCCC值(γ(u，v))通过以下来确定：根据图像的尺寸(数据量)来计算空间或频域中的互相关；通过预先计算运行和来计算局部和；并且使用局部和来对互相关进行归一化以获得相关系数。这可以被表示为：
其中，
f是图像
是模板的平均
是模板下的区域中的f(x,y)的平均
在上面的公式中，f和t是两个空间维度(x,y)上的函数，并且f(x,y)和t(x,y)的实际值用于确定(x,y)处的NCCC值。
在706处，该方法继续将在704中计算的NCCC值与预定阈值进行比较。根据代表性实施例，基于完整运动补偿的CEUS回放针对感兴趣区域(ROI)(诸如目标病变区域的区域)的任何两个相邻帧计算NCCC值。接下来，基于阈值比较来确定平面外帧，并且当NCCC值在阈值范围之外时，当它们是所选择的帧或所选短择的回放的帧时，平面外帧被移除。仅作为说明，根据代表性实施例，基于预定义的NCCC值(例如，0.75)来确定帧是否是OOP。当NCCC值小于该阈值时，该帧被认为是OOP并丢弃。所有其他帧被认为是IP并被存储/与审阅扫描的临床医师共享。
如果在706处NCCC值足够大，则数据点被认为在平面内，并且在708处，这些帧的数据点被存储、或传输给放射科医师/临床医师、或两者。如果NCCC值小于预定阈值，则在710处与该数据点相关联的帧被认为是OOP帧并被丢弃。
如受益于本公开的本领域普通技术人员将理解的，本发明的设备、***和方法提供了来自超声设备的回波图像数据的传输。例如，与已知的方法和***相比，可以在协议的生成期间或在协议的实施期间或在两者期间促进协议的各个方面，包括协议中的步骤的开始、持续时间和终止。此外，可以减少由于人类与成像***的交互而产生的错误，从而减少重复程序的需要，并且减少完成成像流程所需的时间。值得注意的是，这些益处是说明性的，并且医学成像领域中的其他进步对于受益于本公开的本领域普通技术人员将变得显而易见。
尽管已经参考若干示例性实施例描述了用于实施成像协议的方法、***和部件，但是应当理解，已经使用的词语是描述和说明的词语，而不是限制的词语。在不脱离本发明的协议实施的范围的情况下，可以在所附权利要求的范围内进行改变，如目前陈述和修改的。提供所公开的实施例的前述描述以使得本领域技术人员能够实践本公开中描述的概念。因此，以上公开的主题要被认为是图示性的而非限制性的，并且权利要求旨在覆盖落入本公开的真实范围内的所有这样的修改、增强和其他实施例。因此，在法律允许的最大范围内，本公开的范围要由权利要求及其等价方案的最宽泛的可允许解释来确定，并且不应受前述详细描述的约束或限制。
在权利要求中，在括号中的任何附图标记不得被解释为对权利要求的限制。本发明可以借助于包括若干个不同元件的硬件和/或借助于适当编程的处理器来实施。在列举了若干器件的设备权利要求中，这些器件中的若干可以具体实现为一个相同的硬件。在相互不同的从属权利要求中记载的措可以被有利地组合使用。

Claims (15)

1.一种用于提供超声图像的***，所述***包括：
超声探头，其适于提供所述超声图像；
处理器(120)，其被配置为：
生成(604、622)针对所述超声图像的时间-强度曲线；
基于所述时间-强度曲线来确定(302)所述超声图像的平面外帧；并且
基于准则从所述超声图像中移除(304)所述平面外帧以提供帧的优化集合；以及
显示器(140)，其与所述处理器通信并且被配置为显示(306)所述帧的优化集合。
2.根据权利要求1所述的***，其中，为了确定所述平面外帧，所述处理器还被配置为：
基于所述超声图像的经运动补偿的回放的运动来确定(704)针对目标病变的相邻帧的归一化互相关系数；并且任选地
将所述相邻帧的归一化互相关系数与阈值进行比较(706)；并且
丢弃(710)小于所述归一化互相关系数的阈值的所述平面外帧。
3.根据权利要求1或2所述的***，其中，为了确定所述平面外帧，所述处理器还被配置为：
比较所述超声图像之间的时间-强度曲线。
4.根据权利要求3所述的***，其中，为了比较所述超声图像之间的时间-强度曲线，所述处理器还被配置为：
拟合原始时间-强度曲线的曲线以确定另一时间-强度曲线；
获得所述另一时间-强度曲线与所述原始时间-强度曲线之间的差函数；
确定(606)平均值和标准差；并且
确定(608)所选择的帧处的所述差函数是否在预定范围之外。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的***，其中，所述显示器被配置为完整地显示时间顺序的超声图像的源集合，并且其中，所述***还包括：
用户接口(150)，其被配置为允许选择所述帧的优化集合。
6.一种包括指令的计算机程序产品，所述指令在由处理器执行时使所述处理器：
生成(604、622)针对所述超声图像的时间-强度曲线；
基于所述时间-强度曲线来确定(302)造影增强超声图像的平面外帧；
基于准则从超声图像中移除(304)所述平面外帧以提供帧的优化集合；并且
显示(306)所述帧的优化集合。
7.根据权利要求6所述的计算机程序产品，其中，指令当由所述处理器运行以确定所述平面外帧时还使所述处理器：
基于所述超声图像的经运动补偿的回放的运动来确定(704)针对目标病变的相邻帧的归一化互相关系数；并且任选地
将所述相邻帧的归一化互相关系数与阈值进行比较(706)；并且
丢弃(710)小于所述归一化互相关系数的阈值的所述平面外帧。
8.根据权利要求5或6所述的计算机程序产品，其中，所述指令当由所述处理器执行以确定所述平面外帧时还使所述处理器：
比较时间-强度曲线。
9.根据权利要求8所述的计算机程序产品，其中，所述指令当由所述处理器执行以比较所述超声图像之间的所述时间-强度曲线时还使所述处理器：
拟合原始时间-强度曲线的曲线以确定另一时间-强度曲线；
获得所述另一时间-强度曲线与所述原始时间-强度曲线之间的差函数；
确定(606)平均值和标准差；并且
确定(608)所选择的帧处的所述差函数是否在预定范围之外。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的计算机程序产品，其中，当由所述处理器执行以比较时间-强度曲线时，所述指令还使所述处理器：
完整地显示时间顺序的超声图像的源集合；并且
允许在用户接口(150)处选择帧的优化集合。
11.一种提供超声图像的方法，所述方法包括：
生成(604、622)针对所述超声图像的时间-强度曲线；
基于所述时间-强度曲线来确定(302)所述超声图像的平面外帧；
基于准则从所述超声图像中移除(304)所述平面外帧以提供帧的优化集合；并且
显示(306)所述帧的优化集合。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
基于所述超声图像的经运动补偿的回放的运动来确定(704)针对目标病变的相邻帧的归一化互相关系数；并且任选地，
将所述相邻帧的归一化互相关系数与阈值进行比较(706)；并且
丢弃(710)小于所述归一化互相关系数的阈值的所述平面外帧。
13.根据权利要求11或12所述的方法，还包括：
比较时间-强度曲线。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
拟合原始时间-强度曲线的曲线以确定另一时间-强度曲线；
获得所述另一时间-强度曲线与所述原始时间-强度曲线之间的差函数；
确定(606)平均值和标准差；并且
确定(608)所选择的帧处的所述差函数是否在预定范围之外。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，还包括：
完整地显示时间顺序的超声图像的源集合；并且
允许在用户接口(150)处选择所述帧的优化集合。
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