用于可视化和测量的自动超声分割的装置和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年3月9日提交的序列号为16813469的共同未决的美国申请的优先权，该申请出于所有目的通过引用结合于此。
背景技术：3.在人体可视化领域，特别是人体脊柱的可视化领域，x射线图像和计算机断层摄影(ct)扫描在采集人体部分，特别是人体骨结构如脊柱的图像数据方面相当有效。磁共振成像(mri)是获得人体部分的图像数据的另一种工具。
4.然而，x射线机、mri机和ct扫描机采集和操作非常昂贵。x射线图像在有限的二维平面上呈现图形信息。mri不能令人满意地减慢并且提供骨结构的低分辨率图像。
5.此外，x射线成像和ct扫描使用可能对人类受试者有害的电离辐射(x射线)，特别是如果人类受试者必须经历长时间的重复测试。例如，必须不时地检查患有进行性脊柱侧凸(脊柱弯曲)的人类受试者以确定他们脊柱的脊柱侧凸的程度和/或变化。在定期检查期间重复暴露于辐射可能对此类人类受试者有害。
6.其他潜在危害较小的装置可用于获取人类受试者信息。例如，超声装置将声波投射到人类受试者中并检测返回的声波回波以产生图像，称为声谱图。在超声显像系统中使用的超声装置产生频率高于人类听觉的可听范围的声波，该范围大约为20khz。在2mhz和18mhz之间的声波经常用于超声医学诊断应用。目前，没有已知的来自用超声波询问人体的长期副作用。
7.然而，超声扫描每次扫描只能覆盖人类受试者身体的相对小的部分。此外，声谱图是相对窄的图像，覆盖仅几英寸的相对小的横截面。而且，在声谱图中标识的对象通常是模糊的。例如，必须捕获500到1000个声谱图图像，以获取足够量的图像数据，用于分析完整的人类受试者脊柱。因此，当必须检查人类受试者的较大区域(例如人类受试者的脊柱)时，传统的超声扫描器不足以获取人类受试者身体的图像信息，因为声谱图图像太小，并且不能容易地分析大量声谱图图像以获取关于所检查的人类受试者状况的任何有意义的信息。
8.因此，在本领域中需要使用超声装置更有效地从人类受试者获取图像数据。
技术实现要素：9.超声显像系统的实施例提供了用于执行超声扫描的系统和方法。超声显像系统的一个实施例从人类受试者的一系列超声扫描获取声谱图信息。该系列超声扫描是对人类受试者的感兴趣部分进行的，该人类受试者具有其下面的骨结构或正在检查的其它超声可辨别的器官。来自系列扫描的数据被合成为单个数据文件，其对应于所检查的人类受试者的下层骨结构或器官的三维(3d)图像和/或3d模型。
附图说明
10.附图中的部件不必相对于彼此成比例。在所有附图中，相同的附图标记表示相应
的部件。
11.图1是用于检查和治疗脊柱病症的超声显像系统的示意图。
12.图2是使用超声显像系统的实施例检查的测试人类受试者的脊柱的图形图像。
13.图3是在图像处理算法模块的ai算法已经分析了特定脊柱骨并且已经添加了覆盖在脊柱骨的图像上的图形伪影之后测试人类受试者的脊柱的图形图像。
14.图4是人类受试者的概念图，示出了他们的脊柱和他们的髋骨。
15.图5是从呈现人类受试者的脊柱和髋骨的图像的复合声谱图图形信息生成的3d或2d图像的概念图。
16.图6是适于用作体现为超声显像系统的图像处理系统的一部分的可编程计算装置的框图。
17.图7是描述由超声显像系统的示例实施例使用的过程的流程图。
具体实施方式
18.超声显像系统100的实施例提供了一种用于从人类受试者的一系列超声扫描采集声谱图信息的系统和方法。该系列超声扫描是对人类受试者的感兴趣部分进行的，该人类受试者具有其下面的骨结构或正在检查的其它超声可辨别的器官。来自系列扫描的数据被合成为单个数据文件，其对应于所检查的人类受试者的下层骨结构或器官的三维(3d)图像和/或3d模型。
19.通过结合附图阅读以下详细描述，将更好地理解所公开的超声显像系统100。详细说明和附图仅提供本文所述的各种发明的示例。本领域技术人员将理解，在不脱离本文所述的本发明的范围的情况下，可以对所公开的示例进行变化、修改和改变。对于不同的应用和设计考虑考虑了许多变化；然而，为了简洁起见，在下面的详细描述中没有单独地描述每个预期的变化。
20.在下面的详细描述中，提供了各种超声显像系统100的示例。示例中的相关特征在不同示例中可以是相同的、相似的或不相似的。为了简洁起见，将不在每个示例中冗余地解释相关特征。相反，相关特征名称的使用将提示读者具有相关特征名称的特征可能类似于先前解释的示例中的相关特征。将在该特定示例中描述特定于给定示例的特征。读者应当理解，给定的特征不必与任何给定的图或示例中的相关特征的具体描绘相同或相似。
21.除非另有说明，以下定义适用于本文。
[0022]“基本上”是指或多或少地符合特定的尺寸、范围、形状、概念或由该术语修饰的其它方面，使得特征或部件不需要精确地符合。例如，“基本上圆柱形”物体意味着该物体类似于圆柱体，但是可以具有与真实圆柱体的一个或多个偏差。
[0023]“包含”、“包括”和“具有”(及其变化形式)可互换使用以表示包括但不必限于，并且是开放式术语，不旨在排除未明确叙述的附加元件或方法步骤。
[0024]
诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语用于区分或标识组的各种成员等，并且不旨在表示连续的，按时间顺序的或数字的限制。
[0025]“耦合”是指通过中间部件直接或间接地永久或可释放地连接。
[0026]
图1是用于获取人类受试者102的骨结构或其它内部器官的3d图像信息和3d模型数据的超声显像系统100的示意图。本文在通过获取人类受试者102的脊柱的3d图像信息和
3d模型数据来检查和治疗脊柱病症的上下文中描述了各种示例。可替换地或附加地，二维(2d)图像信息和/或2d模型数据可以由超声显像系统100的实施例生成。
[0027]
在非限制性的示例性应用中，图1的超声显像系统100被配置成使执业医生能够利用超声换能器探头104实时采集患者脊柱的超声图像(声谱图)。在从一系列超声扫描接收到声谱图图像信息之后，超声显像处理器系统106生成脊柱人类受试者102的3d图像信息和/或3d模型数据，而不使患者经受潜在有害的电离辐射。此外，图1的超声显像系统100使得执业医生能够实时或基本上实时地以高分辨率采集患者脊柱的外皮层的图像。本领域技术人员应当理解，超声显像处理器系统106可以用于为人类受试者102的其他部分生成3d图像和/或3d模型数据。在一些示例中，系统可选地配置为立体地显示三维图像，例如利用图1所示的3d可视化模块和3d/2d立体显示器108。
[0028]
超声显像处理器系统106的示例性实施例包括超声接口110、超声图像数据处理器112、至少一个图像捕获装置114、光学跟踪器单元116、图像配准模块118、图像处理算法模块120、3d/2d可视化模块122和数据库124。一些实施例包括可选的时钟126。超声接口110经由基于有线或无线连接128将超声换能器探头104通信地耦合到超声显像处理器系统106。
[0029]
在替代实施例中，图像配准模块118、图像处理算法模块120和/或3d可视化模块可以集成在一起，和/或可以与其它逻辑集成在一起。在其他实施例中，这些存储器和其他数据处理功能中的一些或全部可以通过使用经由因特网或以其他方式适当地连接到客户端装置(未示出)的远程服务器或其他电子装置来提供。数据库124可以使用任何合适的本地和/或远程存储装置或系统来实现。根据实施例，数据库124可以是专用存储器系统，可以是另一部件或系统的一部分，和/或可以是分布式本地和/或远程存储器系统。数据库124还可以包括这里未示出或描述的其它逻辑、模块和/或数据库。其它超声显像系统100可以包括一些或可以省略一些上述部件。此外，在替代实施例中可包括本文未描述的额外部件。
[0030]
如图1中概念性地示出的，超声显像系统100利用光学跟踪技术来精确地检测患者的被扫描部分相对于超声换能器探头104在3d空间中的定位的位置。图像捕获装置114获取人类受试者102和超声换能器探头104周围的空间中的图像信息。图像信息(在本文中可互换地称为相机图像)以周期性串行方式获取，优选地以每秒几十或几百个图像帧的速率获取。图像捕获装置114可以是周期性地捕获静止图像或捕获视频图像(本领域中已知为按时间排序的静止图像系列)的任何合适的装置。然后将捕获的图像数据从图像捕获装置114传送到光学跟踪单元116。
[0031]
每个获取的相机图像具有指定相机图像捕获时间或相机图像获取时间的关联时间戳。可以实时地或通过使用参考时间来表示相机图像捕获时间。时间戳信息可由驻留在图像捕获装置114中的内部时钟提供。或者，时钟126可在所获取的相机图像正从图像捕获装置114传送到光学跟踪器单元116时将时间戳信息添加到所获取的相机图像。
[0032]
在一些实施例中，多个图像捕获装置114可用于以同步方式捕获相机图像。即，多个图像捕获装置114提供具有相同时间戳的同时捕获的相机图像。
[0033]
对于每个获取的图像，光学跟踪单元116标识已经放置在人类受试者102的身体表面上的一个或多个光学目标130。此外，光学跟踪单元116在每个获取的图像中标识已经放置在超声换能器探头104的表面上的一个或多个光学目标132。
[0034]
光学目标130、132可以是传统的，专门开发的或以后开发的光学目标，其可由光学
跟踪单元116辨别。在一些示例中，光学目标130、132在围绕三个坐标轴的三维中延伸，并且包括表示每个轴的不同的光学目标部分。在其他示例中，光学目标130、132在围绕六个轴的三维中延伸，并且包括表示六个轴中的每一个的不同光学目标。光学目标130、132可以是有源的，例如通过向光学目标发射红外信号，或者可以是无源的，例如包括附着到一些交互装置的回射标记。
[0035]
然后，光学跟踪单元116计算或确定超声换能器探头104相对于光学目标130在3d空间中索引时间的定位。定位确定基于所获取的相机图像中的光学目标130、132的所标识的相对位置。本领域技术人员应当理解，光学目标130、132之间的相对位置可以基于它们在图像中的标识位置。此外，光学目标130、132的取向可以通过分析光学目标130、132的图像来确定。因此，可以确定超声换能器探头104相对于光学目标130的定位和取向。
[0036]
然后，光学跟踪单元116确定人类受试者102的身体上的相应位置。人类受试者102上的该确定位置在本文中可互换地称为时间索引的位置信息。时间索引的位置信息标识超声换能器探头104在人类受试者102上的位置和时间。现在已知或以后开发的任何合适的定位跟踪系统都可以被超声显像系统100的各种实施例用来确定时间索引的位置信息。
[0037]
值得注意的是，图1的超声显像系统100被配置为直接通过定位在人类受试者102上的光学目标130来检测人类受试者102的位置，而不是仅仅检测人类受试者102附近的固定对象(诸如胸板或其他固定参考对象)的位置。因此，如果在检查期间人类受试者102移动或调整其定位，则可以将从稍后获取的相机图像确定的时间索引的位置信息与从较早获取的相机图像确定的时间索引的位置信息相关联。
[0038]
附加地或可选地，对于图1的示例中包括的光学跟踪技术，超声显像系统100可以包括磁性定位系统或姿态方位参考系统，以检测人类受试者102、超声换能器探头104或两者的位置。例如，超声换能器探头104的位置和/或取向可以由诸如加速度计等的各种微机电装置(mems)来确定。
[0039]
另外地或可选地，超声显像系统100可以包括红外扫描系统，其被配置为以三维方式扫描被照射的对象，例如人类受试者102。红外扫描系统可以包括红外光投影仪，照相机或cmos图像传感器，以检测与被照射物体相互作用的红外光，以及包括用于空间处理被扫描物体的计算机可执行指令的微芯片。合适的红外扫描系统包括包含在kinect
tm
游戏系统中的光编码
tm
系统。红外扫描系统可以补充上述光学跟踪装置和光学目标，或者在一些应用中可以替换它们。
[0040]
实际上，诸如超声技师、医生或其他个人的操作者(未示出)以将声波发射到人类受试者102中的方式操作超声换能器探头104。在采集回波返回数据的上下文中，这里可互换地称为声谱图信息或声谱图数据，操作者通过在人类受试者102的选定位置上执行第一声谱图扫描136来开始扫描过程。为了概念性地示出超声显像系统100的实施例的使用，描述了对人类受试者102的脊柱的检查。声谱图扫描在人类受试者102上的第一位置处开始，例如在人类受试者102的头部附近，并且在人类受试者102的脊柱的中心线一侧的位置处开始。然后，操作者沿穿过人类受试者102的脊柱的大致直线移动超声换能器探头104。
[0041]
在第一声谱图扫描136期间，在示例性实施例中，将对应于多个串行采集的声谱图图像的声谱图信息从超声换能器探头104传送到超声接口110。由超声换能器探头104将对应于采集声谱图图像的时间的时间戳添加到单个声谱图图像，以生成时间索引的声谱图图
像信息部分。或者，时钟126时钟126可以将时间信息添加到所获取的声谱图图像以生成时间索引的声谱图信息部分。
[0042]
或者，超声换能器探头104可以提供与超声换能器探头104在每次扫描期间检测到的返回回波相对应的声谱图信息(回波返回数据)的连续流。当提供对应于检测到的回波的数据流时，时间戳被周期性地添加到流回声返回数据的特定部分中和/或与之相关联。因此，在扫描开始期间获取的回波返回数据将具有对应于数据采集时间的相关联的第一时间戳，并且获取的回波返回数据的稍后部分将与稍后的时间戳相关联以反映超声换能器探头104获取该回波返回数据的时间。
[0043]
相关联的时间戳指定获取声谱图图像和/或获取声谱图回波数据流的一部分的时间。时间索引的声谱图图像和/或时间索引的声谱图回波数据部分在本文中可互换地称为时间索引的声谱图图像信息部分。
[0044]
可以实时地或通过使用参考时间来表示与时间索引的声谱图信息相关联的时间戳。时间戳信息可以由驻留在超声换能器探头104中的内部时钟提供。可替换地，当时间索引的声谱图信息从超声接口110传送到超声图像数据处理器112时，时钟126可以将时间戳信息添加到所获取的声谱图信息中。声谱图图像时间戳具有与由图像捕获装置114同时捕获的时间索引的相机图像相关联的对应时间戳相同的时间基准。
[0045]
如本领域中已知的，超声图像数据处理器112将在第一声谱图扫描136期间获取的接收声谱图信息处理为可用于渲染第一声谱图图像的时间索引的声谱图图像信息部分。时间索引的声谱图图像信息部分从超声图像数据处理器112传送到图像配准模块118。
[0046]
图像配准模块118将第一声谱图图像的多个部分中的每一部分的时间戳与对应的时间索引的相机图像相关。对于时间索引的声谱图图像信息部分之一的每个时间戳，具有相同或基本上相同时间戳的相应相机图像与该特定时间索引的声谱图图像信息部分相关。因此，确定在第一声谱图扫描136的每个部分期间超声换能器探头104相对于人类受试者102上的目标130的位置和取向。即，由图像配准模块118确定超声换能器探头104的位置和取向，并因此确定人类受试者102的身体上的每个时间索引的声谱图图像信息部分的位置。人类受试者102的身体上的位置基于从具有相同时间戳信息的相应时间索引的相机图像确定的位置信息。因此，每个相关联的位置索引的声谱图图像信息部分的位置信息标识该第一声谱图图像部分在人类受试者102的身体上的位置。
[0047]
如本领域技术人员所理解的，从第一声谱图扫描136生成的第一声谱图图像具有相对窄的范围(宽度)，其通常仅包括一或多英寸的宽度。因此，在完成第一声谱图扫描136之后，操作者将超声换能器探头104的定位向下移动预定的增量距离(在此称为“声谱图扫描移动距离”)，用于随后的声谱图扫描。优选地，声谱图扫描移动距离不大于在第一声谱图扫描136期间获取的声谱图图像的声谱图图像宽度。然后，操作者在人类受试者102上进行第二声谱图扫描138。
[0048]
第二声谱图扫描138与第一声谱图扫描136平行或基本平行。本领域技术人员应当理解，在第二声谱图扫描138期间获取的声谱图图像信息和在第一声谱图扫描136期间获取的第一声谱图图像信息之间可能发生一定程度的重叠。在一些情况下，声谱图图像信息中的这种重叠是期望的。在3d/2d图像和/或3d/2d模型数据的后续构造期间，从声谱图图像信息的任何重叠部分确定的信息仅仅是重复的，并且可以被丢弃、擦除或不使用，因此，不会
不利地影响3d/2d图像和/或3d/2d模型数据的生成。在一些实施例中，所述复制信息被组合以生成增强的声谱图图像信息。
[0049]
然后，图像配准模块118基于从超声图像数据处理器112和光学跟踪单元116接收的信息生成多个位置索引的声谱图图像信息部分。对于每个处理的声谱图扫描，位置索引的声谱图图像信息部分包括用于声谱图扫描的特定部分的声谱图图像信息，可选的时间索引信息，其中每个时间索引标识用于相关联的声谱图图像部分的特定获取时间，以及用于每个相关联的声谱图图像部分的位置信息，其标识图像部分在人类受试者102的身体上的位置。
[0050]
类似地，可以获取与第二声谱图扫描138相邻的第三声谱图扫描142。进行连续的系列声谱图扫描140的过程继续，每个连续的声谱图扫描由先前的声谱图扫描分开预定的声谱图扫描移动距离。进行系列平行声谱图扫描的过程在正被检查的人类受试者102的部分上继续。在检查人类受试者102的脊柱的说明性示例中，声谱图扫描过程可以以对应于人类受试者102的脊柱的下端的扫描的最后声谱图扫描144结束。
[0051]
上述扫描过程被描述为平行系列的声谱图扫描136至144，其取向垂直于人类受试者102的脊柱的取向。该扫描顺序是方便的，因为超声换能器探头104的操作者可以直观地跟踪他们在检查人类受试者102期间已经执行的声谱图扫描。本领域技术人员应当理解，在检查人类受试者102期间可以使用任何声谱图扫描过程，因为可以容易地确定超声换能器探头104相对于人类受试者102上的扫描位置的取向和位置。例如，声谱图扫描可以沿对角线对准人类受试者102的检查区域。交叉声谱图扫描可用于检查，甚至椭圆形或圆形扫描运动也可用于检查。在检查过程结束时，这种变化的声谱图图案将导致为人类受试者102的被检查区域生成完整的3d图像和/或3d数据。
[0052]
图像处理算法模块120从图像配准模块118接收针对每个声谱图扫描生成的多个位置索引的声谱图图像信息部分。每个声谱图扫描的接收到的位置索引的声谱图图像信息部分被存储在适当的存储介质(未示出)或数据库124中。在示例实施例中，在扫描过程期间存储每个随后接收的位置索引的声谱图图像信息部分。
[0053]
在扫描过程结束时，其中从最后的声谱图扫描144生成的最后的位置索引的声谱图图像信息部分被接收，用于每个单独的声谱图扫描的位置索引的声谱图图像信息被图像处理算法模块120检索用于处理。该处理包括多个处理步骤。
[0054]
图像处理算法模块120执行的初始处理步骤是将多个单独的位置索引的声谱图图像信息部分聚集或组合成复合声谱图图像信息。当在离散图像文件中提供声谱图信息和/或数据时，选择单独的图像帧进行处理。当声谱图信息作为连续数据流提供时，使用适当的采样器算法将流回声返回数据解析成声谱图图像部分。例如，可以每0.1秒从流回声返回数据中取出一个片段或帧，然后保存用于进一步处理。可以使用任何合适的采样时间。将连续时间信号变换为离散时间信号的现在已知或以后开发的任何合适的采样应用都可以由超声显像系统100的实施例使用。
[0055]
由于各个位置索引的声谱图图像信息部分中的每一个都参考人类受试者102的身体上的参考位置(参考位置是根据标记130的位置确定的)，所以位置索引的声谱图图像信息部分中的每一部分可以根据其在人类受试者102的身体上的特定位置来排序，然后可以与先前获取的位置索引的声谱图图像信息部分和随后获取的位置索引的声谱图图像信息
部分的相邻部分组合(或缝合在一起)。例如，从第二声谱图扫描138生成的第二位置索引的声谱图图像信息部分与相邻的先前生成的第一位置声谱图图像信息部分(从第一声谱图扫描136生成)组合。并且，从第二声谱图扫描138生成的第二位置索引的声谱图图像信息部分与相邻的先前生成的第三位置声谱图图像信息部分(从第三声谱图扫描140生成)组合。位置索引的声谱图图像信息部分的这种组合继续，直到所有生成的位置索引的声谱图图像信息部分被组合成单个复合声谱图图像信息文件或数据。超声显像系统100的实施例可以使用将位置索引的声谱图图像信息部分组合在一起的任何合适的方法，在本领域中称为图像拼接，现在已知或以后开发。
[0056]
可选实施例通过将每个接收到的位置索引的声谱图图像信息部分组合为从图像配准模块118接收到的复合声谱图图像信息来生成复合声谱图图像信息。这里，实时或接近实时地生成复合声谱图图像信息。如这里所描述的，当执行每个连续的单独声谱图扫描时，可以向操作者呈现复合声谱图图像信息的图形表示。当执行每个连续的声谱图扫描时，复合声谱图图像信息的显示图形表示的“尺寸”将增加。这种即时实时或接近实时的反馈可能是特别期望的，以帮助操作者获得被检查的人类受试者102的身体部分的完全覆盖。即，如果在扫描中遗漏了身体的一部分，或者图像信息不清楚或被破坏，则操作者可以重新扫描感兴趣的人类受试者102的身体的一部分，使得随后获取的复合声谱图图像信息部分被集成到复合声谱图图像信息中。
[0057]
只要标记130在人类受试者102上的位置没有改变，在已经执行最后的声谱图扫描144之后，操作者可以执行附加的声谱图扫描。随后获取的声谱图图像信息然后可以与先前获取的声谱图扫描信息相关。因此，如果稍后标识出遗漏的部分，和/或如果为了清楚和/或提高分辨率而期望身体上特定区域的附加图像数据，则操作者可以重新扫描人类受试者102的身体的该特定区域。随后获取的复合声谱图图像信息然后被集成到先前生成的复合声谱图图像信息中。因为随后的声谱图扫描是时间和位置索引的，所以随后的扫描不需要与原始声谱图扫描并行。随后的声谱扫描可以沿感兴趣的任何方向进行。
[0058]
一旦生成了复合声谱图图像信息，可以将复合声谱图图像信息存储到数据库124中。数据库124可以位于本地，也可以位于远程。一旦被存储，复合声谱图图像信息可以在稍后的时间被检索用于处理。
[0059]
另外，图像处理算法模块120将复合声谱图图像信息处理为可用于渲染3d图像和/或2d图像的复合声谱图图形信息。复合声谱图图形信息可以可选地保存到数据库124中。
[0060]
替代地或附加地，所生成的复合声谱图图形信息可以被传送到3d/2d可视化模块122。3d/2d可视化模块122将接收到的复合声谱图图形信息处理(渲染)成图像信息，该图像信息可以被传送到3d/2d立体显示器108或另一合适的显示装置，以呈现给操作者或其他个人。3d/2d可视化模块122可以使用现在已知或以后开发的任何合适的图像渲染过程来生成可呈现的复合声谱图图像。可替换地，或附加地，复合声谱图图形信息可以被传送到远程显示系统146，该远程显示系统146被配置为渲染和呈现复合声谱图图像。
[0061]
本领域技术人员应当理解，一旦从复合声谱图图像信息生成了3d复合声谱图图形信息，则可以使用任何合适的3d图像呈现算法来显示所检查的人类受试者102的感兴趣的身体部分。图形图像，这里是人类受试者102的示例性脊柱，可以以任何方式旋转和/或定向，以便由操作者或另一个人(例如专科医生)观察。现在已知或以后开发的任何合适的3d
处理算法可用于呈现从复合声谱图图形信息生成的图像。
[0062]
其它分析算法可以集成到图像处理算法模块120中，和/或与图像处理算法模块120一起工作。例如，在评估人类受试者102中的脊柱侧凸的程度的上下文中，脊柱建模和测量算法可用于执行所检查的人类受试者102的脊柱的自动测量和分析。
[0063]
优选地，但不是必需的，当使用超声显像系统100来检查人类受试者102的骨结构时，图像处理算法模块120包括过滤算法，该过滤算法从复合声谱图图像信息(或多个位置索引的声谱图图像信息)中过滤出非骨型声谱图回波信息。这里，抑制所检测的声回波信息中的背景信息，使得仅保留来自人类受试者102的骨结构的回波用于分析。
[0064]
可替代地或另外地，可以使用其他过滤算法来标识和分离所检查的人类受试者102中感兴趣的其他组织或结构。例如，如果感兴趣的是人类受试者102中的特定软组织的图像，则可以通过滤波算法来抑制由附近骨骼生成的回波信息，使得复合声谱图图像信息被过滤以产生感兴趣的组织的3d和/或2d图形图像。
[0065]
超声换能器探头104的使用没有提供令人满意的效果，因为声谱图图像噪声太大，使得不可能简单地对感兴趣的特定器官和/或解剖进行高度辨别。在试图构造3d图像和/或3d数据之前将特定滤波器应用于声谱图信息的新颖方法现在使得超声显像系统100的实施例能够辨别感兴趣的特定器官。这里，示例性应用描述了原始人类受试者102的脊柱的检查者。所应用的滤波器被配置为滤除与感兴趣的脊柱骨无关的声谱图信息。
[0066]
优选地，但不是必需的，图像处理算法模块120可以使用人工智能(ai)算法来增强所生成的复合声谱图图像信息的质量和/或可靠性。卷积神经网络(cnn)可以用于超声显像系统100的实施例的图像处理。ai算法学习进一步处理接收到的过滤的声谱图信息，以提供被检查的感兴趣的器官或解剖结构的改进的突出显示。例如但不限于，ai系统可以学习以标识感兴趣的特定解剖标志。现在已知或以后开发的任何合适的ai系统和/或神经网络都可以由超声显像系统100的各种实施例使用。
[0067]
例如，如果感兴趣人类受试者102的脊柱上的特定解剖界标，则可以将标识这种界标的信息提供给图像处理算法模块120，尤其是ai算法。随着时间的推移，由于ai算法在从其他人类受试者102获取的其他复合声谱图图像信息中标识出更多数量的相似界标，或者甚至在稍后从原始人类受试者102获取的声谱图信息中标识出更多数量的相似界标，因此ai算法可以学习标识感兴趣的解剖界标。
[0068]
在优选实施例中，ai算法可以可选地配置为计算和/或获取关于感兴趣的特定解剖结构的测量信息。在检查人类受试者102的脊柱的情况下，示例性实施例评估特定脊柱骨的取向和/或位置。即，可以自动确定各个脊柱骨(椎骨)之间的曲率、旋转和/或倾斜的程度。可以确定脊柱骨的角位移和/或位置位移的测量。超声显像系统100的实施例可以使ai算法学习为正被检查的感兴趣的任何器官和/或解剖结构确定感兴趣的任何解剖测量。
[0069]
此外，当在3d或2d显示器108上进行复合声谱图图像信息的图形呈现时，ai算法可修改图形图像以生成注释图像，该注释图像呈现一个或多个图形伪影以突出显示和/或向观看所呈现的图形图像的操作者或其他感兴趣的人呈现指示信息。在检查人类受试者102的脊柱的上下文中，所生成的图形伪影可用于提供所确定的脊柱骨的角位移和/或位置位移的测量的视觉指示。
[0070]
图2是已经使用超声显像系统100的实施例检查的测试人类受试者102的脊柱的图
形图像200。图像200呈现所检查的人类受试者102的脊柱的一部分的图形图像。所指示的区域202通知操作者或其他感兴趣方，图像部分202的非常亮的区域正在示出所检查的人类受试者102的脊柱中的特定骨的声谱图像。所指示的区域204类似地指示图像部分204的非常轻的区域正在示出所检查的人类受试者102的脊柱中的不同骨的声谱图像。所示区域206也是非常轻的区域，但是由于较轻的区域208，区域206不是骨的特征。区域206可能是连接对应于区域202和206的骨的韧带或肌肉表面。类似于210的指示区域类似地指示图像部分的较暗阴影区域正在显示对应于骨表面下的区域的声谱图像。骨表面反射大部分超声，导致被检查的人类受试者102的脊柱下的较暗区域。
[0071]
图3是在图像处理算法模块120的ai算法已经分析了特定脊柱骨并且已经添加了覆盖在人类受试者102的脊柱的图像上的一个或多个图形伪影之后，测试人类受试者102的脊柱的图形图像300。图形伪影将有关相关脊柱的状态或状况的信息传递给操作者或其他有关方。例如，可以测量人类受试者102的脊柱的单个呈现的图像以确定在所有方向和平面上的脊柱曲率。另外地或可选地，3d图像和/或3d数据的选定平面可用于沿感兴趣平面生成2d图像和/或2d数据。
[0072]
区域306、308和310(其分别对应于图2的区域206、208和210)的图形伪影的缺失指示所检查的人类受试者102的这些区域不具有特别感兴趣的信息，和/或与未被检查的其它组织相关联。因此，对于这些区域306、208或310没有生成图形伪影。
[0073]
图4是人类受试者102的概念图400，示出了他们的脊柱402和他们的髋骨404。图5是从呈现人类受试者102的脊柱402和髋骨404的图像的复合声谱图图形信息生成的3d或2d图像的概念图500。图像500示出了第一图形伪影502(对应于图3的图形伪影302)和第二图形伪影504(对应于图3的图形伪影304)。在那里，图像处理算法模块120的ai算法已经将有用的诊断信息呈现给观看操作者或其他感兴趣方。
[0074]
在一些实施例中，可以生成图形伪影以突出感兴趣的特定解剖特征，从而帮助评估所检查的人类受试者102的状况。例如，可以生成突出每个脊柱骨的向外突出部分(凸起)的多个图形伪影506，然后将其覆盖在所生成的脊柱图像上。在所呈现的图形伪影506中可以使用各种颜色、阴影和/或照明强度来帮助检查者评估人类受试者102的脊柱状况。在该简化的概念示例中，仅针对四个脊柱骨生成并呈现图形伪影506。然而，可以为所有脊柱骨或为所选择的感兴趣脊柱骨生成和呈现图形伪影506。此外，利用交互式显示器108和适当的图形用户界面(gui)，检查者可以交互地选择和/或操纵任何呈现的图形伪影502、504和/或506。
[0075]
在复合声谱图图像信息的进一步处理期间，由图像处理算法模块120生成脊柱的3d或2d图像。在此，在广泛过滤之后，标识人类受试者102的脊柱中的特定骨的图像信息或数据以高度的区别被标识。此外，ai算法可以学习标识人类受试者102的脊柱的特定骨骼。ai可以访问人类受试者102的脊柱中的每个特定骨的适当皮肤(图形地描绘骨的更真实的图像的图像数据)，并且使用所访问的皮肤来创建脊柱的更真实的图形表示。
[0076]
在一些实施例中，可以从数据库访问对应的理想结构图像，并将其覆盖在基于声谱图检查生成的图像的顶部上，或与其相邻地呈现。例如，可以访问理想脊柱的图像数据。然后可以缩放理想脊柱的图像数据以对应于人类受试者102的脊柱的图像。然后，可以在视觉上将理想脊柱的重叠或相邻图像与所检查的人类受试者102的脊柱的图像进行比较。可
以使用3d或2d图像来执行比较。
[0077]
图6是适于用作体现为超声显像系统100的图像处理系统600的一部分的可编程计算装置的框图。虽然以下段落描述了图像处理系统的一个合适的示例，但是本领域技术人员将理解，可以设想许多不同的示例。例如，图像处理系统600可以包括嵌入式软件系统、独立个人计算机和/或联网计算机系统。
[0078]
根据超声显像系统100的公开内容，本领域技术人员将认识到，图像处理系统600的各种示例可以使用被配置为执行一个或多个功能的电子电路来实现。例如，对于本发明的一些实施例，可以使用一个或多个专用集成电路(asic)来实现图像处理系统。然而，在一些示例中，本发明的各个示例的部件将使用执行固件或软件指令的可编程计算装置来实现，或者通过专用电子电路和在可编程计算装置上执行的固件或软件指令的某种组合来实现。
[0079]
因此，图6示出了可用于实现本发明的各种实施例的图像处理系统600(计算机)的一个说明性示例。如图所示，示例图像处理系统600具有计算单元602。计算单元602通常包括处理单元604和系统存储器606。处理单元604可以是用于执行软件指令的任何类型的处理装置，但通常是微处理器装置。系统存储器606可以包括只读存储器(rom)608和随机存取存储器(ram)610。如本领域普通技术人员所理解的，只读存储器(rom)608和随机存取存储器(ram)610都可以存储将由处理单元604执行的软件指令。
[0080]
处理单元604和系统存储器606通过总线612或备选通信结构直接或间接连接到一个或多个外围装置。例如，处理单元604或系统存储器606可以直接或间接连接到额外存储器存储装置，例如硬盘驱动器614、可移动光盘驱动器616、可移动磁盘驱动器618和快闪存储器卡620。处理单元604和系统存储器606也可以直接或间接地连接到一个或多个输入装置622和一个或多个输出装置624。输入装置622可以包括例如键盘、触摸屏、遥控板、定点装置(诸如鼠标、触摸板、指示笔、跟踪球或操纵杆)、扫描仪、照相机或麦克风。输出装置624可以包括例如监视器显示器、集成显示器、电视、打印机、立体声或扬声器。
[0081]
此外，计算单元602将直接或间接地连接到用于与网络通信的一个或多个网络接口626。这种类型的网络接口626，有时也称为网络适配器或网络接口卡(nic)，根据一个或多个通信协议，诸如传输控制协议(tcp)、因特网协议(ip)和用户数据报协议(udp)，将来自计算单元602的数据和控制信号转换成网络消息。这些协议在本领域中是公知的，因此这里将不进行更详细的讨论。接口626可以采用用于连接到网络的任何合适的连接代理，包括例如无线收发器、电力线适配器、调制解调器或以太网连接。
[0082]
应当理解，除了上面具体列出的输入、输出和存储外围装置之外，计算装置还可以连接到各种其它外围装置，包括可以执行输入、输出和存储功能的一些外围装置，其一些组合。例如，计算机101通常连接到3d超声处理器和换能器系统。除了3d超声单元之外，计算机101可以连接到或以其他方式包括一个或多个其他外围装置，诸如电话、传真机、路由器等。
[0083]
电话可以是例如无线“智能手机”，诸如以android或ios操作系统为特征的那些。如本领域所公知的，这种类型的电话使用射频传输通过无线网络进行通信。除了简单的通信功能之外，“智能手机”还可以向用户提供一个或多个数据管理功能，诸如发送、接收和查看电子消息(例如，电子邮件消息、sms文本消息等)、记录或回放声音文件、记录或回放图像文件(例如，静止图像或运动视频图像文件)、查看和编辑具有文本的文件(例如，微软文字
或excel文件，或adobe acrobat文件)等。由于这种类型的电话的数据管理能力，用户可以将电话与计算单元602连接，使得它们所保持的数据可以被同步。
[0084]
当然，如本领域所公知的，其它外围装置也可以包括在图2所示类型的计算单元602中或以其它方式连接到该计算单元602。在一些情况下，外围装置可以永久或半永久地连接到计算单元602。例如，对于许多计算机，计算单元602、硬盘驱动器614、可移动光盘驱动器616和显示器被半永久地封装在单个外壳中。
[0085]
然而，其他外围装置可以可移除地连接到计算单元602。计算单元602可包括例如一个或多个通信端口，外围装置可通过该通信端口连接到计算单元602(直接或间接通过总线612)。因此，这些通信端口可以包括并行总线端口或串行总线端口，诸如使用通用串行总线(usb)标准或ieee 1394高速串行总线标准的串行总线端口(例如，火线端口)。可替换地或附加地，计算机101可以包括无线数据“端口”，诸如接口、wi-fi接口、红外数据端口等。
[0086]
应了解，根据本发明的各种实例所采用的计算装置可包括除图6中所说明的计算单元602以外或除其以外的更多部件。此外，替代实施例可使用比计算单元602更少的部件或与计算单元602不同的部件组合。例如，本发明的一些实现可以采用旨在具有非常特定功能的一个或多个计算装置，诸如服务器计算机。因此，这些计算装置可以省略不必要的外围装置，诸如网络接口626、可移动光盘驱动器616、打印机、扫描仪、外部硬盘驱动器等。本发明的一些实现方式可以替代地或附加地采用旨在能够实现各种功能的计算装置，诸如台式或膝上型个人计算机。这些计算装置可以根据需要具有外围装置或附加部件的任何组合。
[0087]
此外，在另一实践示例中，超声显像系统100可用于在稍后时间回忆先前生成的人类受试者102的脊柱的图像和/或数据。如本文所述，先前的图像和/或数据可以存储在超声显像系统100的计算机系统和/或本地或远程数据库中。然后，超声显像系统100将人类受试者102的脊柱的当前3d图像与先前采集的图像进行匹配。在该示例应用中，所比较的图像可用于帮助操作者评估人类受试者102的脊柱的脊柱健康和/或治疗有效性。
[0088]
超声显像系统100的实施例除了获得图像信息和所生成的3d或2d模型信息或用于人类受试者102的扫描组织、骨或器官的数据之外，还可以适于从其它动物获得声谱图信息，所述其它动物例如但不限于宠物、家畜、动物园动物等。超声显像系统100的实施例还可用于从植物或其它无生命物体获得声谱图信息。例如，可以使用超声显像系统100的实施例来扫描适合于使用超声换能器探头进行扫描的古代人工制品或文物。此外，声谱图扫描通常用于扫描母亲子宫中的产前婴儿。超声显像系统100的实施例也可用于扫描这些婴儿。
[0089]
本领域的技术人员应当理解，超声显像系统100的实施例还可以被配置为检测、辨别、标识并随后呈现人类受试者102内的其他非生物对象。例如，在先前的外科手术过程中，可以将金属或聚合物销、螺钉、支架等植入人类受试者102。可以标识这样的对象，然后将其添加到所生成的3d或2d模型信息或数据中。此外，由于3d或2d模型信息或数据可以实时或接近实时地生成，因此可以标识人类受试者102正在经历的手术期间当前使用的手术器械。这里，超声显像系统100可用于同时检测这种手术器械以及感兴趣的器官或组织。
[0090]
本领域的技术人员应当理解，在对人类受试者102进行检查期间，超声显像处理器系统106不需要位于超声换能器探头104的本地或附近。这里，在声谱图扫描过程期间，图像捕获装置114需要位于人类受试者102的本地，以便在人类受试者102的检查期间捕获目标
130、132的图像。这样的实施例可以被配置成远离超声换能器探头104和图像捕获装置114。超声显像处理器系统106经由适当的通信系统接收超声信息和相机图像，该通信系统将超声图像处理器系统106与超声换能器探头104和图像捕获装置114通信地耦合。此外，这样的实施例可以被配置为从多个超声换能器探头104和图像捕获装置114接收信息，使得可以远程和/或同时检查多个人类受试者102。此外，所生成的3d/2d图像和/或3d/2d模型数据可以被传送回检查地点，以在位于检查部位处的显示器装置上显示。
[0091]
图7是描述由超声显像系统100的示例实施例使用的过程的流程图。在声谱图扫描期间获取相机图像和声谱图图像信息流(602)。将时间戳添加到相机图像以生成时间索引的相机图像(604)。相同或基本相同的时间戳被添加到声谱图图像信息的相应部分以生成时间索引的声谱图图像信息部分。
[0092]
处理每个时间索引的相机图像以确定对应的时间索引的位置信息，该位置信息标识在时间戳的时间期间正被扫描的人类受试者102的特定部分(606)。
[0093]
同时，在多个声谱图扫描期间采集声谱图图像信息流(608)。将时间戳添加到声谱图图像信息的部分以生成时间索引的声谱图图像信息部分(610)。
[0094]
然后，对于选定时间(612)，将选定时间的时间索引的位置信息与时间索引的声谱图图像信息部分(其在时间戳的相同时间获取)组合，以生成声谱图信息的该特定部分的位置索引的声谱图图像信息部分(614)。
[0095]
然后，多个位置索引的声谱图图像信息部分中的每一个被组合以生成复合声谱图图像信息(616)。该复合声谱图图像信息然后被用于生成3d或2d复合声谱图图形信息(618)，该3d或2d复合声谱图图形信息可以被用于在显示器上渲染3d或2d图像(620)。
[0096]
工业实用性
[0097]
本技术中描述的发明可以通过各种工业过程来实现，包括通过各种机械、电和气动组装技术。此外，本文所述的发明可用于工业环境，包括医学诊断应用。
[0098]
可以根据以下非限制性实施例替代地描述以上描述的本发明：
[0099]
在用于超声显像系统的第一实施例中，所述系统包括超声换能器探头，其被配置为从人类受试者的系列多个超声扫描获取声谱图图像信息，其中所述超声换能器探头在所述多个超声扫描中的每一个期间生成声谱图图像信息；超声图像数据处理器，其通信地耦合到所述超声换能器探头，其中所述超声换能器探头接收来自所述超声换能器探头的所述声谱图图像信息，并且其中所述超声图像数据处理器生成多个时间索引的声谱图图像信息部分，每个所述时间索引的声谱图图像信息部分包括所述声谱图图像信息和对应于所述声谱图图像信息的获取时间的第一时间；至少一个图像捕获装置，其捕获包括所述人类受试者和所述超声换能器探头两者的按时间排序的系列相机图像，其中位于所述人类受试者上的至少一个第一光学目标在所述系列捕获的相机图像的每一个中是可见的，并且其中位于所述超声换能器探头上的至少一个第二光学目标在所述系列捕获的相机图像的每一个中是可见的；光学跟踪器单元，其通信地耦合到所述至少一个图像捕获装置，其中所述光学跟踪器单元从所述至少一个图像捕获装置接收所述系列相机图像中的每一个，并且其中所述系列相机图像中的每一个包括时间索引，所述时间索引指示由所述至少一个图像捕获装置对所述相机图像的获取时间；其中所述光学跟踪器单元确定所述至少一个第一目标在所述人类受试者上的位置和所述至少一个第二目标在所述超声换能器探头上的位置，其中所述
光学跟踪器单元基于所确定的所述第一光学目标和所述第二光学目标的位置来确定每个相机图像的时间索引的位置信息，其中所述时间索引的位置信息基于所确定的所述至少一个光学目标在所述人类上的位置和所述至少一个第二光学目标在所述超声换能器探头上的位置来标识正被所述超声换能器探头扫描的所述人类受试者的部分，并且其中所述时间索引的位置信息包括所述第二时间；图像配准模块，其通信地耦合到所述超声图像数据处理器和所述至少一个图像捕获装置，其中，所述图像配准模块针对每个时间索引的声谱图图像信息部分选择具有与所述第一时间相同的第二时间的位置索引信息，并且其中，所述图像配准模块基于所述时间索引的声谱图图像信息部分中的每一个和相应的时间索引的位置信息生成多个位置索引的声谱图信息部分；以及图像处理算法模块，其通信地耦合到所述图像配准模块，其中，所述图像处理算法模块从所述图像配准模块接收所述位置索引的声谱图图像信息部分，并且其中，所述图像处理算法模块组合所接收的多个位置索引的声谱图图像信息部分以生成复合声谱图图像信息。
[0100]
在第一超声显像系统的一些示例中，图像处理算法模块基于多个复合声谱图图像信息生成三维(3d)复合声谱图图形信息。在第一超声显像系统的这样的示例中，该系统可以包括基于3d复合声谱图图形信息生成图像的3d可视化模块，其中该图像可呈现在显示器上。
[0101]
第一超声显像系统的一些示例包括提供由超声换能器探头获取超声信息的时间的时钟，其中该时钟驻留在超声图像数据处理器中。某些示例包括提供由至少一个图像捕获装置捕获的相机图像的获取时间的时钟，其中该时钟驻留在超声图像数据处理器中。
[0102]
在一些示例中，所述超声换能器探头和所述至少一个图像捕获装置位于所述人类受试者正被检查的第一位置，至少所述光学跟踪器单元、所述图像配准模块和所述图像处理算法模块驻留在远离所述第一位置的第二位置，并且所述光学跟踪器单元、所述图像配准模块，以及所述图像处理算法模块可操作用于在不同人类受试者正被检查的不同第一位置处接收来自多个其他超声换能器探头和相关联的至少一个图像捕获装置的信息。
[0103]
在使用超声显像系统检查人类受试者的方法的第一实施例中，该方法包括以下步骤：从超声换能器探头接收人类受试者的系列多个超声扫描；生成多个时间索引的声谱图图像信息部分，每个所述时间索引的声谱图图像信息部分包括来自所述超声扫描的一部分的声谱图图像信息和对应于所述声谱图图像信息部分的获取时间的第一时间；使用至少一个图像捕获装置捕获包括所述人类受试者和所述超声换能器探头两者的按时间排序的系列相机图像，其中所述系列相机图像中的每一个包括第二时间，所述第二时间指示由所述至少一个图像捕获装置获取所述相机图像的时间；确定每个相机图像的时间索引的位置信息，其中所述时间索引的位置信息标识正被所述超声换能器探头扫描的所述人类受试者的部分的位置，并且其中所述时间索引的位置信息包括相关联的第二时间；对于每个时间索引的声谱图图像信息部分，选择具有与声谱图图像信息部分的第一时间相同的第二时间的时间索引的位置信息；基于时间索引的声谱图图像信息部分和相应的时间索引的位置信息中的每一个来生成多个位置索引的声谱图信息部分；以及组合所接收的多个位置索引的声谱图图像信息部分以生成复合声谱图图像信息。
[0104]
在第一方法实施例的一些示例中，至少一个第一光学目标位于人类受试者上并且在系列捕获的相机图像中的每一个中是可见的，位于超声换能器探头上的至少一个第二光
学目标在系列捕获的相机图像中的每一个中是可见的，确定每个相机图像的时间索引的位置信息包括确定所述至少一个第一目标在所述人类受试者上的位置和所述至少一个第二目标在所述超声换能器探头上的位置，并且基于所确定的所述至少一个第一目标的位置和所确定的所述至少一个第二目标的位置来确定正被所述超声换能器探头扫描的所述人类受试者的部分的位置。
[0105]
在第一方法实施例的某些示例中，生成多个时间索引的声谱图图像信息部分包括使用从远程定位的超声换能器探头接收系列多个超声扫描的超声图像数据处理器的时钟将第一时间添加到时间索引的声谱图图像信息部分中的每一个。附加地或可选地，在捕获按时间排序的系列相机图像之后，该方法包括使用从远程定位的超声换能器探头接收系列多个超声扫描的超声图像数据处理器的时钟将第二时间添加到所述相机图像中的每一个。
[0106]
第一方法实施例的一些示例还包括基于所生成的复合声谱图图像信息来生成三维(3d)复合声谱图图形信息。这些示例还可以包括基于3d复合声谱图图形信息生成3d图像；以及在显示器上呈现所述3d图像。此外，在这样的示例中，可以在从超声换能器探头接收到人类受试者的所有系列多个超声扫描之后生成3d图像并将其呈现在显示器上。附加地或可替换地，当从超声换能器探头接收到人类受试者的系列多个超声扫描中的每一个时，可以生成3d图像并将其呈现在显示器上。
[0107]
第一方法实施例的一些示例进一步包括基于3d复合声谱图图形信息生成2d图像；以及在所述显示器上呈现所述2d图像。
[0108]
应该强调的是，超声显像系统100的上述实施例仅仅是本发明实现的可能的示例。可以对上述实施例进行许多变化和修改。所有这些修改和变化都旨在包括在本公开的范围内，并由所附权利要求保护。
[0109]
此外，上述公开内容包括具有独立效用的多个不同发明。虽然已经以特定形式公开了这些发明中的每一个，但是上面公开和说明的特定实施例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。本发明的主题包括以上公开的以及与这些发明相关的本领域技术人员固有的各种元件、特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。在本公开或随后提交的权利要求叙述“一个”元件、“第一”元件或任何这样的等效术语的情况下，本公开或权利要求应被理解为并入一个或多个这样的元件，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。
[0110]
申请人保留提交涉及所公开的发明的组合和子组合的权利，所述组合和子组合被认为是新颖的和非显而易见的。体现在特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合中的发明可以通过修改那些权利要求或在本技术或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。这样的修改的或新的权利要求，无论它们是针对相同的发明还是针对不同的发明，并且无论它们在范围上与原始权利要求不同、更宽、更窄或相等，都被认为在本文所述的本发明的主题内。
技术特征：1.一种超声显像系统，包括：超声换能器探头，其被配置成从人类受试者的系列多个超声扫描采集声谱图图像信息，其中所述超声换能器探头在所述多个超声扫描中的每一个期间生成声谱图图像信息；超声图像数据处理器，其通信地耦合到所述超声换能器探头，其中所述超声换能器探头接收来自所述超声换能器探头的声谱图图像信息，并且其中所述超声图像数据处理器生成多个时间索引的声谱图图像信息部分，每个所述时间索引的声谱图图像信息部分包括所述声谱图图像信息和对应于所述声谱图图像信息的获取时间的第一时间；至少一个图像捕获装置，其捕获包括所述人类受试者和所述超声换能器探头两者的按时间排序的系列相机图像，其中位于所述人类受试者上的至少一个第一光学目标在所述系列捕获的相机图像的每一个中是可见的，并且其中位于所述超声换能器探头上的至少一个第二光学目标在所述系列捕获的相机图像的每一个中是可见的；光学跟踪器单元，其通信地耦合到所述至少一个图像捕获装置，其中所述光学跟踪器单元从所述至少一个图像捕获装置接收所述系列相机图像中的每一个，并且其中所述系列相机图像中的每一个包括时间索引，所述时间索引指示由所述至少一个图像捕获装置对所述相机图像的获取时间；其中所述光学跟踪器单元确定所述至少一个第一目标在所述人类受试者上的位置和所述至少一个第二目标在所述超声换能器探头上的位置，其中所述光学跟踪器单元基于所确定的所述第一光学目标和所述第二光学目标的位置来确定每个相机图像的时间索引的位置信息，其中所述时间索引的位置信息基于所确定的所述至少一个光学目标在所述人类上的位置和所述至少一个第二光学目标在所述超声换能器探头上的位置来标识正被所述超声换能器探头扫描的所述人类受试者的部分，并且其中所述时间索引的位置信息包括第二时间；图像配准模块，其通信地耦合到所述超声图像数据处理器和所述至少一个图像捕获装置，其中所述图像配准模块针对每个时间索引的声谱图图像信息部分选择具有与所述第一时间相同的第二时间的位置索引信息，并且其中图像配准模块基于时间索引的声谱图图像信息部分中的每一个和相应的时间索引的位置信息生成多个位置索引的声谱图信息部分；以及图像处理算法模块，其通信地耦合到所述图像配准模块，其中所述图像处理算法模块从所述图像配准模块接收所述位置索引的声谱图图像信息部分，并且其中所述图像处理算法模块所接收的多个位置索引的声谱图图像信息部分以生成复合声谱图图像信息。2.如权利要求1所述的超声显像系统，其中所述图像处理算法模块基于所述多个复合
声谱图图像信息生成三维(3d)复合声谱图图形信息。3.如权利要求2所述的超声显像系统，还包括：3d可视化模块，其基于3d复合声谱图图形信息生成图像，其中所述图像可呈现在显示器上。4.如权利要求1所述的超声显像系统，还包括：时钟，其提供由超声换能器探头获取超声信息的时间，其中所述时钟驻留在所述超声图像数据处理器中。5.如权利要求1所述的超声显像系统，还包括：时钟，其提供由所述至少一个图像捕获装置捕获的相机图像的获取时间，其中所述时钟驻留在所述超声图像数据处理器中。6.如权利要求1所述的超声显像系统，其中：所述超声换能器探头和所述至少一个图像捕获装置位于所述人类受试者正被检查的第一位置，至少所述光学跟踪器单元、所述图像配准模块，以及所述图像处理算法模块驻留在远离所述第一位置的第二位置中，并且所述光学跟踪器单元、所述图像配准模块，以及所述图像处理算法模块可操作用于在不同人类受试者正被检查的不同第一位置处接收来自多个其他超声换能器探头和相关联的至少一个图像捕获装置的信息。7.一种使用超声显像系统检查人类受试者的方法，包括：从所述超声换能器探头接收所述人类受试者的系列多个超声扫描；生成多个时间索引的声谱图图像信息部分，每个所述时间索引的声谱图图像信息部分包括来自所述超声扫描的一部分的声谱图图像信息和对应于所述声谱图图像信息部分的获取时间的第一时间；使用至少一个图像捕获装置捕获包括所述人类受试者和所述超声换能器探头两者的按时间排序的系列相机图像，其中所述系列相机图像中的每一个包括第二时间，所述第二时间指示由所述至少一个图像捕获装置获取所述相机图像的时间；确定每个相机图像的时间索引的位置信息，其中所述时间索引的位置信息标识正被所述超声换能器探头扫描的所述人类受试者的部分的位置，并且其中所述时间索引的位置信息包括相关联的第二时间；对于每个时间索引的声谱图图像信息部分，选择具有与声谱图图像信息部分的第一时间相同的第二时间的时间索引的位置信息；基于时间索引的声谱图图像信息部分和相应的时间索引的位置信息中的每一个来生成多个位置索引的声谱图信息部分；并且组合所接收的多个位置索引的声谱图图像信息部分以生成复合声谱图图像信息。8.如权利要求7所述的方法，其中：至少一个第一光学目标位于所述人类受试者上并且在所述系列捕获的相机图像中的每一个中是可见的，位于所述超声换能器探头上的至少一个第二光学目标在所述系列捕获的相机图像中
的每一个中是可见的，确定每个相机图像的时间索引的位置信息包括确定所述至少一个第一目标在所述人类受试者上的位置和所述至少一个第二目标在所述超声换能器探头上的位置，并且基于所确定的至少一个第一目标的位置和所确定的至少一个第二目标的位置来确定正被所述超声换能器探头扫描的所述人类受试者的部分的位置。9.如权利要求7所述的方法，其中生成多个时间索引的声谱图图像信息部分包括使用从远程定位的超声换能器探头接收所述系列多个超声扫描的超声图像数据处理器的时钟将所述第一时间添加到所述时间索引的声谱图图像信息部分中的每一个。10.如权利要求7所述的方法，其中在捕获按时间排序的系列相机图像之后，所述方法包括使用从所述远程定位的超声换能器探头接收所述系列多个超声扫描的超声图像数据处理器的时钟将所述第二时间添加到所述相机图像中的每一个。11.如权利要求7所述的方法，其中还包括基于所生成的复合声谱图图像信息生成三维(3d)复合声谱图图形信息。12.如权利要求11所述的方法，还包括：基于所述3d复合声谱图图形信息生成3d图像；以及在显示器上呈现所述3d图像。13.如权利要求12所述的方法，其中在从所述超声换能器探头接收到所述人类受试者的所有所述系列多个超声扫描之后生成3d图像并将其呈现在所述显示器上。14.如权利要求12所述的方法，其中当从所述超声换能器探头接收到所述人类受试者的所述系列多个超声扫描中的每一个时，生成3d图像并将其呈现在所述显示器上。15.如权利要求11所述的方法，还包括：基于所述3d复合声谱图图形信息生成2d图像；以及在所述显示器上呈现所述2d图像。
技术总结本申请提供了一种用于执行超声扫描的系统和方法。超声显像系统的一个实施例从人类受试者的一系列超声扫描获取声谱图信息。该系列超声扫描是对人类受试者的感兴趣部分进行的，该人类受试者具有其下面的骨结构或正在检查的其它超声可辨别的器官。来自系列扫描的数据被合成为单个数据文件，其对应于所检查的人类受试者的下层骨结构或器官的三维(3D)图像和/或3D模型。或3D模型。或3D模型。
技术研发人员：克里斯托弗
受保护的技术使用者：威杜尔成像公司
技术研发日：2020.12.07
技术公布日：2022/11/1
