[发明专利]三维体积流量量化和测量

说明书

一种超声诊断成像系统在至少一个心动周期内采集血管的子体积的体积图像流量数据集。然后在空间和时间上对齐子体积的图像数据，以生成心脏周期内血管体积流量的3D图像。从采集的体积图像流量数据集产生体积流量概况曲线。从血管中心开始并从那里向外进行扫描子体积。血管中心可以由用户手动指定，也可以由超声系统通过多普勒或其他方法自动指定。在一个心脏周期内扫描每个子体积，所述收缩期位于所述采集间隔的时间中心。与所述心脏周期同步地扫描子体积，并且在每个子体积数据采集间隔期间更新对心脏周期的估计。

技术领域

本发明涉及医学诊断超声系统，并且具体而言涉及产生通过心脏或血管的血液的体积流量的量化测量结果的超声系统。

背景技术

长期以来，超声一直被用于使用多普勒原理来评估心脏和血管系统中的各种血流参数。基本的多普勒响应是流速，其可以进一步用于确定血流的其他特性。心脏病专家感兴趣的一个特征是通过血管的血液的体积流量。估计体积流量的早期努力包括将血流的平均速度乘以血管的标称横截面积。但是，由于需要进行特定估计，这些早期的努力存在缺陷。一个是血管腔是圆形的。另一个是通过单次多普勒测量或频谱多普勒数据的定性评估来估计平均速度。速度测量还必须针对超声束方向和流动方向之间的角度进行校正。又一个考虑是存在狭窄时的层流分布。

由于动脉血流的搏动，引起进一步的复杂化。虽然静脉血流基本恒定，但动脉血流在心脏周期中不断变化。因此，标准技术通常缺乏用户独立性和可重复性。3D超声的出现缓解了这些需求中的一些，以评估流动条件，特别是其采集血流量信息的能力。借助3D成像，可以对整个血管腔进行成像，并采集一系列3D图像数据集以供以后重放和诊断。当在数据集中采集到血管中完整体积流量的数据时，可以在采集后诊断期间检查图像数据以评估流量概况。可以在多平面重建(MPR)中从3D数据中提取不同的2D图像平面，从而可以检查通过血管的所需方向的图像平面。因此，三维成像解决了对于2D流量估计是有问题的许多静态成像挑战。

近年来，分析血流时间动态的问题已通过一种称为“时空图像相关性”或STIC的技术得到解决。使用STIC，可以使用超声扫描血管，并在一系列心脏周期内采集许多图像帧。当使用2D超声探头手动扫描时，此图像采集可能需要10秒或更长时间。可以使用机械3D探头执行相同的采集，机械3D探头扫过图像平面通过血管，但3D机械探头通常具有较差的高程聚焦，这导致在高程维度构建MPR图像时的不准确性。采集完成并存储图像帧后，所需解剖结构的图像帧(如有必要由MPR重建创建)根据它们在心动周期中的相位序列重新组合成图像的循环。由于在采集数据集所需的时间内心跳周期可能不一致，因此使得该任务困难。因此，已经开发了通过分析心脏组织或血液的运动来估计心率的合成方法，然而其通常难以评估并且容易不准确。因此，期望开发更鲁棒的技术以在存在流动脉动和不稳定心跳的情况下准确评估体积流量。还期望使此类技术自动化，以便优先化并缩短采集体积流量数据所需的时间间隔，并减少探头和解剖结构的运动效应的影响。

发明内容

根据本发明的原理，描述了一种诊断超声系统，其使用体积流量采集来产生血流概况。使用3D成像探头来从血管采集一个或多个图像体积的流量数据，并且提取血管的B或C横截面，其被处理以确定血流量。在评估动脉血流时，优选的是采集体积流量的多个子体积，在心动周期的所有阶段采集每个在空间上不同的体积流量数据集，以保持时间采样精度。然后以心脏相位顺序在空间上组装子体积，以便产生具有足够时间采样的完整体积流序列。然后提取B或C平面，并使用高斯定理估计通过该平面的体积流量概况。

在优选实施方式中，体积或子体积采集在血管中心附近开始，在那里血流信号更强并且因此更容易识别心脏相位。这也导致在采集过程的早期采集对总体积流量贡献最大的子体积，以最大限度地减少不利的运动效应。在这种情况下，采集过程将首先在子体积采集之前识别血管中心，如通过用户指定或自动化技术，例如通过血管的快速多普勒序列。子体积采集然后从血管中心开始并从那里向外进行。