[發明專利]利用多普勒超聲的三維圖像重建

有效

• 申請號: 201210236786.8
• 申請日: 2009-01-04
• 公開（公告）號: CN102760306A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: A.戈瓦里;A.C.阿爾特曼;Y.埃夫拉斯;Y.施沃茨
• 申請（專利權）人: 韋伯斯特生物官能公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;A61B8/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐予紅;王忠忠

技術領域

本發明通常涉及成像，并尤其涉及醫學成像。

背景技術

心內膜(也就是心臟的內表面)的3-D標測(mapping)方法在本領域是已知的。例如，授予Ben-Haim的美國專利5,738,096描述了一種構建心臟圖的方法，該專利被轉讓給本發明的受讓人并且其公開的內容在此引入以供參考。使侵入性的探針或導管接觸心臟壁的多個地點(location)。為每個地點確定侵入性探針的位置(position)，且所述位置被組合以形成心臟的至少一部分的結構圖。

在一些系統中，比如上面引用的美國專利5,738,096所介紹的系統，還通過導管獲取附加的生理特性以及心臟表面上的局部電活動。相應的圖合并了所獲得的局部信息。

一些系統利用合并了位置感測的混合導管。例如，授予Ben-Haim等人的美國專利6,690,963描述了一種確定侵入性醫療器械的地點和方位的定位系統，該專利被轉讓給本發明的受讓人并且其公開的內容在此引入以供參考。

Altmann等人的美國專利申請公開號2006/0241445描述了一種對解剖結構建模的方法，該申請被轉讓給本發明的受讓人并且其公開的內容在此引入以供參考。解剖結構的多個超聲圖像是通過在不同空間位置使用超聲傳感器而獲得的。在這些空間位置的每一個處測量超聲傳感器的地點和方位坐標。在一個或多個超聲圖像上標記涉及解剖結構特征的感興趣的輪廓(contour)。基于感興趣的輪廓和測量的地點和方位坐標構建解剖結構的三維(3-D)模型。

授予Govari等人的美國專利6,773,402描述了一種對體腔尤其是心臟進行3-D標測和幾何重建的系統，該專利被轉讓給本發明的受讓人并且其公開的內容在此引入以供參考。該系統使用包含多個聲換能器的心臟導管，所述聲換能器發射超聲波，該超聲波從體腔表面反射并被換能器接收。從每個換能器到與換能器相對的表面上的點或區域的距離被確定，并且距離測量被組合以重建該表面的3-D形狀。該導管還包含位置傳感器，其用來確定導管在心臟內的地點和方位坐標。在一個實施例中，處理電路分析反射波的頻率以及飛行時間(time?of?flight)以便探測多普勒頻移。多普勒測量用來確定心壁速度(velocty)并對其進行繪圖。

授予Guracar等人的美國專利5,961,460描述了一種超聲成像系統，其產生多普勒和B模式(二維診斷超聲)圖像信號，然后利用調制的非線性標測函數將多普勒和B模式圖像信號組合成輸出信號，該專利的公開內容在此引入以供參考。

授予Ma等人的美國專利6,679,843描述了一種通過使用調制的非線性函數組合多普勒和B模式圖像信號減少上升疊入偽影(elevation?fold-in?artifact)的方法，該專利的公開內容在此引入以供參考。與靜止(stationary)組織相關的B模式圖像信號的多個部分是完整的而與流相關的B模式圖像信號的多個部分基本被抑制。

發明內容

諸如心臟之類的器官的三維(3-D)圖像在許多基于導管的診斷和治療應用中是有用的。實時成像改進了醫師的工作，甚至能夠讓相對不熟練的醫師更容易地實施復雜的手術程序。3-D成像還幫助減少了實施一些手術程序所需的時間。附加地，3-D超聲圖像可用于策劃復雜的程序和導管操控(catheter?maneuver)。

為了從二維(2-D)超聲掃描創建有意義的3-D重建，計算機必須知道2-D圖像的哪些特征表示感興趣器官的實際輪廓。在現有技術中對于這個問題常見的解決方案是超聲成像系統的用戶“幫助”計算機追蹤2-D圖像上的輪廓。這種解決方案被用在例如上面引用過的美國專利申請公開號2006/0241445中。

本發明的一些實施例利用多普勒超聲自動或半自動地提供器官的輪廓位置，其中用戶至多需要復檢并可能校正計算機產生的輪廓。在心臟的情況中，例如，由于心臟內的血流速率(speed)，多普勒圖像清楚地將心臟的內部容積與心壁分開來。這種現象在引入心室和從心室引出的血管中尤其顯著。

本發明的替換實施例利用多普勒超聲確定移動的地點，通常是血液的移動，但也有組織的移動。這些地點可用來重建移動區域的3-D模型，比如血流和/或限制(bound)這種區域的表面，而無需形成或顯示所述區域周圍的器官輪廓。

因此，依照本發明的實施例提供了一種對解剖結構成像的方法，該方法包括：

獲取解剖結構的多個超聲圖像，至少其中一個所述圖像包含多普勒信息；

利用該多普勒信息產生解剖結構的一個或多個輪廓；以及