用于自動化心搏識別的超聲系統和方法
【技術領域】
[0001]超聲非常適于胎兒成像，因為其執行非侵入性成像，而不會將母親或胎兒暴露于電離輻射。很多胎兒檢查的目的是評估胎兒解剖結構的發育以判斷胎兒是否發育正常。由于這些年來超聲圖像質量得到改善，因此更多解剖結構的區域能夠被更詳細地可視化，以進行發育評估。因此，隨著對要被評估的解剖結構要求增加，胎兒超聲檢查已經變得更加全面。被仔細檢查的解剖結構的一個區域是發育中的胎兒心臟。
【背景技術】
[0002]超聲系統能夠被用于檢測大約妊娠五周內的胎兒心搏。此時，正常胎兒心率類似于母親的心率，例如，大約每分鐘80-85次。在下一個月中，心率將穩定地每天增加大約每分鐘三次。在進一步發育之后，健康的胎兒心率能夠在120到200次每分鐘(BPM)范圍內。因此，如果胎兒心搏不在可接受值域內，則能夠使用超聲檢查來確定是否有流產的風險。例如，在懷孕6-8周時，胎兒心率與流產風險之間的關系表明，如果胎兒心率低于每分鐘七十次，流產的可能性為百分之百。隨著測得的心率增大，流產的可能性線性降低，例如，如果心率低于每分鐘九十次，流產的可能性仍然很高，大約為百分之八十六的流產可能。
[0003]近年來，心臟的流出道已成為檢測和測量胎兒心率的關注焦點。然而，可能難以在有用的測量時間段內對胎兒心臟的心臟流出道進行成像和檢測。針對此的一個原因是這種胎兒解剖結構的尺寸很小。另一個原因是希望不僅僅簡單查看解剖結構，而且查看整個胎兒心臟周期內通過流出道的流動特性動態。另一個原因是流出道在胎兒生長時經歷相當大的發育，因此根據胎兒月齡會具有變化的外觀和復雜性。因此，難以在超聲顯示器上識別流出道，可能更難在適當取向上采集圖像，以充分檢測和/或測量胎兒心搏。
[0004]另一個問題是胎兒頻繁活動，并且在數據采集所需的時間期間可能不會保持靜止。在胎兒活動時，期望的圖像數據相對于探頭的取向將會變化，并且胎兒心臟可能會完全離開視場，導致所采集的數據集中沒有期望的解剖結構。而且，采集期間的胎動會限制胎兒心臟周期的測量的精確度。此外，還可能難以將胎兒心率與母親的心率和/或其他有節律的背景偽影區分開。
[0005]因此，需要一種用于臨床醫生的改進系統和工作流程，使得超聲系統更容易使用并使得識別胎兒心搏和測量胎兒心率更精確。
【發明內容】
[0006]本發明涉及醫學診斷系統，并且具體而言，涉及用于識別胎兒心搏和相關聯心率的超聲診斷成像系統。
[0007]根據本發明的原理，一種診斷超聲系統具有工作流程和控件，所述控件便于識別心搏(例如，胎兒心搏)和相關聯的心率。該工作流程使得臨床醫生能夠在胎極和/或胎兒心臟附近設置感興趣區域(ROI)，然后識別胎兒心搏和/或采集胎兒心率。使所述超聲系統自動反復掃描與感興趣區域相關聯的不同取向的M模式線。所述超聲系統能夠識別胎兒心搏并且根據沿M模式線中的至少一個接收的回波信號來估計胎兒心率。也能夠對來自M模式線的回波信號進行排序，例如，以識別最可能指示回波數據中的心搏的M模式掃描。
【附圖說明】
[0008]在附圖中:
[0009]圖1以方框圖形式圖示了根據本發明的原理構造的超聲診斷成像系統。
[0010]圖2圖示了用于識別和測量胎兒心率的根據本發明的工作流程。
[0011]圖3圖示了心肌的運動的M模式圖像。
[0012]圖4圖示了本發明的實施方式的顯示器，用于識別圖像中包括胎兒心臟的ROI并疊加空間上不同的M模式線，以識別和測量胎兒心率。
[0013]圖5圖示了用于自動識別胎兒心搏和測量胎兒心率的技術。
[0014]圖6A圖示了用于自動識別胎兒心搏和測量胎兒心率的另一種技術。
[0015]圖6B圖示了用于通過合成來自B模式回波信號的M線數據來測量胎兒心搏信號的技術。
【具體實施方式】
[0016]本發明提供了用于識別心搏(例如，胎兒心搏)和相關聯心率的系統和方法。例如，所述系統和方法被能夠用于減少聲譜儀操作員的掃描時間，提高診斷置信度并簡化用于掃描孕產婦患者的工作流程。
[0017]在一個實施例中，本發明包括一種用于識別胎極或心臟和/或相關聯心率的超聲成像系統。本發明的系統包括超聲探頭。能夠使用多種探頭，并能夠包括陣列換能器。該系統還包括處理來自探頭的回波數據的圖像處理器。回波數據能夠包括由多個成像模式(例如B模式或M模圖像采集式)獲得的回波信號。該系統還能夠發射回波數據和/或顯示來自探頭的回波數據以供查看。系統中的圖像顯示器被耦合到圖像處理器，并適于顯示包括胎兒心臟的超聲圖像。系統中的圖形發生器對識別超聲圖像中的ROI的用戶控制做出響應。例如，能夠使用ROI圖標在超聲圖像中的胎極或胎兒心臟附近識別R0I。系統中的用戶控件還適于發起生成與感興趣區域相關聯的空間上不同的M模式線。在一個范例中，能夠通過用戶操控圖形圖標在超聲圖像中識別ROI，并可以與ROI相關地顯示空間上不同的M模式線(例如，兩個到五十個之間M模式線位置)。該系統反復從空間上不同的M模式線的一些或全部采集回波數據(例如，M模式和/或B模式回波信號)。回波數據被系統分析或發射，以進行分析，以識別在從M模式線位置中的至少一個采集的M模式圖像中是否可以辨別出胎兒心搏。對應于每個空間不同M模式線的在時域采集的回波數據中的一些、一個或沒有任一個可以呈現出指示胎兒心搏的回波信號。此外，能夠基于在記錄胎兒心搏的M模式線的回波數據中測得的胎兒心率對采集到的回波數據進行排序。在一些實施例中，能夠識別母親的心搏和/或心率替代或補充胎兒心搏。
[0018]參考圖1，以方框圖形式示出了根據本發明的原理構造的超聲系統10。該超聲系統由兩個子系統來配置，即，前端采集子系統1A和顯示子系統10B。超聲探頭被耦合到采集子系統，其包括二維矩陣陣列換能器70和微射束形成器72。也能夠使用線性或曲線陣列換能器。在一些實施例中，矩陣陣列的僅一個平面將被用于M模式或B模式圖像采集。微射束形成器包含電路，所述電路控制被施加到陣列換能器70元件組(“組片”)的信號并對由每組元件接收的回波信號進行一些處理。探頭中的微射束形成有利地減少了探頭與超聲系統之間電纜中的導線數量，例如，在美國專利5，997，479 (Savord等人)和美國專利6，436，048(Pesque)中描述了微射束形成，在此通過引用將每個專利都并入本文。
[0019]探頭被耦合到超聲系統的采集子系統10A。采集子系統包括射束形成控制器74，射束形成控制器74對用戶控件36做出響應并向微射束形成器72提供控制信號，指示探頭發射射束的定時、頻率、方向和聚焦。射束形成控制器74通過其對模數(Α/D)轉換器18和射束形成器20的控制來控制由采集子系統接收的回波信號的射束形成。由探頭接收的回波信號被采集子系統中的前置放大器和TGC(時間增益控制)電路16放大，然后被Α/D轉換器18進行數字化。然后通過射束形成器20，數字化的回波信號能夠被形成為完全引導和聚焦的射束。回波信號由信號處理器22進行處理，所述信號處理器執行數字濾波，并且還能夠執行其他信號處理，諸如，諧波分離、散斑減少和其他期望的圖像信號處理。
[0020]由采集子系統1A產生的回波信號被耦合到顯示子系統10B，顯示子系統1B處理回波信號以在期望的圖像格式中顯示。回波信號由圖像線處理器24進行處理，所述圖像線處理器能夠對回波信號進行采樣或將給定射束的回波裝配成完整的線信號。對于M模式圖像采集，能夠將從圖像線處理器24輸出的線信號中的至少一個引導到M模式處理器301模式處理器生成M模式圖像，所述M模式圖像被存儲于圖像存儲器28中并被顯示于顯示器38上。對于B模式圖像采集，通過掃描變換器26，針對2D圖像的圖像線被掃描變換成期望的圖像格式，如本領域公知的，掃描變換器26執行R-θ變換。2D圖像被存儲在圖像存儲器28中，并且被顯示在顯示器38上。
[0021]在一些實施例中，來自掃描變換器的2D圖像數據被輸出到M模式合成器40，所述M模式合成器能夠根據2D圖像數據生成M模式圖像。如下文進一步所述，來自B模式線的回波信號能夠被合成以生成與感興趣M模式線相關聯的回波數據。根據B模式回波信號合成的M模式圖像被進一步輸出到