создание стандартизованных протоколов для анализа данных трехмерной эхограммы

Формула изобретения

1. Система ультразвуковой диагностической визуализации для анализа данных трехмерной эхограммы, которая содержит:

трехмерный ультразвуковой зонд, выполненный с возможностью получения данных трехмерного изображения области субъекта;

тракт прохождения ультразвукового сигнала, реагирующий на полученные данные трехмерного изображения, которые создают эхограммы;

дисплей, соединенный с трактом прохождения ультразвукового сигнала, который отображает эхограммы; и

блок аналитической обработки изображений, реагирующий на набор данных трехмерных изображений и выполненный с возможностью:

1) определения местоположения опорного изображения в наборе данных трехмерных изображений;

2) манипулирования набором данных трехмерных изображений от проекции опорного изображения, чтобы достичь желаемого диагностического изображения;

3) записи манипуляций набором данных трехмерных изображений; и

4) воспроизведения записанных манипуляций от проекции опорного изображения, чтобы достичь желаемого диагностического изображения.

2. Система ультразвуковой диагностической визуализации по п.1, в которой дисплей выполнен с возможностью отображения изображений трех различных плоскостей визуализации набора данных трехмерных изображений,

причем дисплей используют для отображения изображений для блока аналитической обработки изображений.

3. Система ультразвуковой диагностической визуализации для анализа данных трехмерной эхограммы, которая содержит:

трехмерный ультразвуковой зонд, выполненный с возможностью получения данных трехмерного изображения области субъекта;

тракт прохождения ультразвукового сигнала, реагирующий на полученные данные трехмерного изображения, которые создают эхограммы;

дисплей, соединенный с трактом прохождения ультразвукового сигнала, который отображает эхограммы; и

блок аналитической обработки изображений, реагирующий на набор данных трехмерных изображений и выполненный с возможностью:

1) определения местоположения опорного изображения в наборе данных трехмерных изображений;

2) манипулирования набором данных трехмерных изображений от проекции опорного изображения, чтобы достичь желаемого диагностического изображения;

3) записи манипуляций набором данных трехмерных изображений; и

4) воспроизведения записанных манипуляций от проекции опорного изображения, чтобы достичь желаемого диагностического изображения,

причем дисплей выполнен с возможностью отображения изображений трех различных плоскостей визуализации набора данных трехмерных изображений,

причем дисплей используют для отображения изображений для блока аналитической обработки изображений,

причем этап 2) включает одну или несколько манипуляций по изменению плоскости изображения, перемещению интересующего центра плоскости визуализации в другое анатомическое местоположение, вращению плоскости визуализации вокруг оси и перемещению плоскости визуализации на определенное расстояние.

4. Система ультразвуковой диагностической визуализации по п.1, в которой этап 4) дополнительно содержит воспроизведение записанных манипуляций в непрерывной последовательности стадий от проекции опорного изображения к желаемому диагностическому изображению.

5. Система ультразвуковой диагностической визуализации по п.1, в которой этап 4) дополнительно содержит воспроизведение записанных манипуляций в пошаговой последовательности стадий от проекции опорного изображения к желаемому диагностическому изображению.

6. Система ультразвуковой диагностической визуализации по п.5, в которой этап 4) дополнительно содержит ручную манипуляцию набором данных трехмерных изображений на одной или нескольких стадиях последовательности стадий.

7. Способ записи протокола анализа для данных трехмерной эхограммы в системе ультразвуковой диагностической визуализации, содержащий этапы, на которых:

получают набор данных трехмерных изображений заданной анатомической структуры;

идентифицируют опорное изображение набора данных трехмерных изображений;

начинают запись манипуляций проекцией изображения;

обеспечивают манипуляцию проекциями изображений набора данных трехмерных изображений, начиная от проекции опорного изображения и заканчивая желаемой конечной проекцией изображения; и

производят остановку записи,

получают второй набор данных трехмерных изображений анатомической структуры того же типа; и

идентифицируют опорное изображение второго набора данных трехмерных изображений;

воспроизводят запись для осуществления манипуляции проекциями изображений второго набора данных трехмерных изображений и заканчивают желаемой конечной проекцией изображения.

8. Способ по п.7, в котором воспроизведение записи дополнительно содержит воспроизведение записи в пошаговом режиме, которое приостанавливается после манипуляции.

9. Способ по п.7, в котором воспроизведение записи дополнительно содержит воспроизведение записи в непрерывном режиме от проекции опорного изображения к желаемой конечной проекции изображения.

10. Способ по п.7, который дополнительно содержит просмотр и редактирование записи.

11. Способ по п.10, в котором редактирование дополнительно содержит по меньшей мере одно из упрощения стадий манипуляции, аннотирования изображения, создания инструкций для протокола анализа или включения ориентировочного изображения в протокол анализа.

Описание изобретения к патенту

ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение относится к медицинским системам ультразвуковой диагностики и, в частности, к ультразвуковым системам, которые предоставляют возможность эффективного анализа и диагностики с использованием данных трехмерной эхограммы.

Поскольку ультразвуковая диагностика становится все более сложной, а технологии более совершенными, системы ультразвуковой визуализации становятся все более специализированными и сконфигурированы для визуализации конкретных анатомических структур в ходе некоторых конкретных видов исследований, например, в акушерстве, кардиологии, флебологии и радиологии. При такой специализации ультразвуковых исследований практика ультразвуковой диагностики становится все более стандартизованной, для получения изображений пациентов с конкретными симптомами или характеристиками создают конкретные протоколы получения изображений. Например, протокол общего исследования брюшной полости может предусматривать получение конкретных проекций печени, почек, желчного пузыря и поджелудочной железы. Общее исследование сосудов может предусматривать получение конкретных проекций сонной артерии и сосудистой сети конечностей тела. Производители систем ультразвуковой визуализации, следуя данной тенденции, предоставляют свои системы с предварительно запрограммированными протоколами исследования, чтобы направлять сонографиста в процессе сбора последовательностей этих конкретных изображений. Эти предварительно запрограммированные протоколы исследования также позволяют системам ультразвуковой визуализации автоматически создавать отчеты, адаптированные к конкретной информации. Такие предварительно запрограммированные протоколы и отчеты повысили эффективность проведения ультразвуковых исследований.

Предварительно запрограммированные протоколы, в частности протоколы для исследования общего состояния, как правило, предназначены для того, чтобы поэтапно направлять сонографиста через серию проекций, измерений и вычислений в конкретных областях организма для определения того, являются ли визуализированные анатомические структуры нормальными или они проявляют подозрительные характеристики. Вдобавок к этим предварительно запрограммированным протоколами, более сложные системы ультразвуковой визуализации, как правило, позволяют сонографисту разрабатывать пользовательские протоколы, которые включают пользовательский порядок получения эхограмм, настройки системы, измерения и вычисления, не предусмотренные протоколом по умолчанию в системе ультразвуковой визуализации. Эта полезная особенность освобождает сонографиста от ограничения в виде использования только тех протоколов, которые предусмотрены в системе ультразвуковой визуализации, и их вариантов и предоставляет сонографистам и исследователям возможность разрабатывать свои собственные новые и более эффективные протоколы и конфигурации системы.

Существует множество клинических применений, в которых более выгодно получать ультразвуковые объемные изображения вместо стандартных двухмерных изображений. Примеры включают клинические применения, в которых требуется несколько ключевых изображений одного органа, где информация за пределами плоскости обеспечивает важный контекст для анализа полученных данных или где ключевые изображения трудно получить в двух измерениях по причине ориентации относительно акустических окон. В этих случаях трехмерное исследование предоставляет возможность для снижения необходимого количества данных. Это обусловлено тем, что весь диагностируемый орган или ткань можно разместить в центре области визуализации трехмерного зонда и, нажав на кнопку «Сбор данных», можно получить объем всех диагностируемых анатомических структур. Однако постановка диагноза по объемному изображению может быть проблематичной. Это обусловлено тем, что окружающие ткани могут затемнять анатомические ориентиры, кровеносные сосуды могут переплетаться и идти извилистыми путями, а анатомические структуры могут принимать необычную или неожиданную форму. Но главным образом сложность в постановке диагноза по трехмерным объемным изображениями основана на том факте, что сонографисты и врачи привыкли ставить диагноз по плоским двухмерным эхограммам, а не по трехмерным объемным изображениям. Таким образом, большинство программ просмотра трехмерных эхограмм предусматривает возможность увидеть трехмерный объем в различных плоскостях. Один обычный подход состоит в том, чтобы показывать пользователю три взаимно перпендикулярных пересекающихся «секущих плоскости», проходящих через объем. Пользователю предоставлена возможность изменять положение секущих плоскостей в объеме. Меняя координаты x, y, z этих трех плоскостей, врач может получить привычные ему или ей плоские изображения, которые необходимы для диагностики. Таким образом, диагностическая проблема сменилась с получения необходимых двухмерных изображений на перемещение по объемному изображению, чтобы найти плоскости визуализации, требуемые для диагностики. Проблема трехмерной ультразвуковой визуализации заключается в способности согласованно перемещаться через объем ко всем тем изображениями, которые имеют значение для исследования пациента.

Чтобы помочь врачу перемещаться по объемной эхограмме, предпринято множество попыток и разработаны способы обработки изображений. Один подход состоит в том, чтобы предоставить автоматизированный анализ изображения, который предназначен для автоматического поиска плоскостей визуализации, используя предварительно определенные анатомические ориентиры. Эти плоскости визуализации, полученные из данных объемного изображения, обозначают как «стандартные проекции». Один подход для поиска стандартных проекций описан, например, в международной публикации патента № WO 2006/105071. Однако подходы к анализу изображений затруднены тем, что анатомические ориентиры и стандартные проекции могут по-разному проявляться в анатомических структурах у различных индивидуумов. Другой подход представляет собой способ получения статистических данных из установленных вручную пространственных отношений между конкретными двухмерными изображениями, как описано в публикациях патентов США № № 2005/0004465 и 2005/0251036. Такие подходы могут быть трудоемкими, а также могут обнаруживать анатомические структуры с высокой статистической вариабельностью. В рамках трехмерной ультразвуковой визуализации одной из наиболее сложных задач остается перемещение пользователя из одного места в объеме, представляющего интерес, в другое. Таким образом, желательно предоставить врачу возможность быстро и уверенно перемещаться по объемной эхограмме, чтобы находить плоскости визуализации, необходимые для диагностики. Предпочтительно эта возможность должна быть представлена в форме диагностического протокола, предназначенного для того, чтобы предоставить врачу возможность быстро получить необходимые трехмерные объемные данные и перемещаться к желаемым плоским изображениям.

В соответствии с принципами настоящего изобретения описаны диагностическая ультразвуковая система и способ, которые предоставляют возможность записи экспертного анализа набора данных трехмерной эхограммы, включая трехмерные манипуляции, аннотацию, измерения и захват изображений, с целью создания протоколов стандартного анализа для сбора трехмерных ультразвуковых данных. Записанные манипуляции трехмерными данными можно повторно воспроизводить для перемещения по другим трехмерным объемам, в частности, в случае периодических исследований одного и того же пациента. Эта возможность позволяет провести аналитика любого уровня квалификации через необходимые стадии, чтобы выделить ключевые изображения и измерения из трехмерных данных, что дает возможность автоматизации для усовершенствования трехмерного аналитического потока операций и уменьшения время анализа и мониторинга роста или лечений целевой анатомической структуры для легкого сравнения с данными предыдущего изображения. Функцию записи также можно использовать для получения статистических данных для определения взаимосвязей между анатомическими особенностями.

На рисунках:

На фиг.1 в форме блочной диаграммы представлена система ультразвуковой диагностической визуализации, созданная в соответствии с принципами настоящего изобретения.

На фиг.2a и 2b представлены примеры пользовательского интерфейса ультразвуковой системы, использованного в сочетании с управлением и использованием протоколов ультразвуковой визуализации.

На фиг.3 представлена блок-схема последовательности стадий для разработки автоматизированного процесса анализа данных трехмерного изображения по настоящему изобретению.

На фиг. 4-7 представлена последовательность эхограмм из данных трехмерного изображения, которая объясняет разработку и использование автоматизированного протокола анализа данных трехмерного изображения по настоящему изобретению.

Как показано на фиг.1, ультразвуковая система 10, созданная в соответствии с принципами настоящего изобретения, представлена в форме блочной диаграммы. Зонд трехмерной ультразвуковой визуализации 20 соединен кабелем с 22 трактом прохождения ультразвукового сигнала 40, который обрабатывает данные трехмерного ультразвукового изображения. Тракт прохождения ультразвукового сигнала 40 содержит передающее устройство, которое передает электрические сигналы на зонд 20, блок сбора данных, который получает от зонда 20 электрические сигналы, соответствующие отраженным ультразвуковым волнам, блок обработки сигналов, который обрабатывает сигналы от блока сбора данных для выполнения различных функций, таких как выделение отраженных сигналов из конкретных глубин или выделение отраженных сигналов от крови, протекающей по сосудам, и преобразователь развертки, который преобразует сигналы от блока обработки сигналов с тем, чтобы они были пригодны для использования дисплеем 16. В этом примере блок обработки способен обрабатывать как сигналы B-режима (структурные сигналы), так и допплеровские сигналы (сигналы движения) для получения различных трехмерных изображений в B-режиме или допплеровском режиме, включая спектральные допплеровские изображения. Также тракт прохождения ультразвукового сигнала 4C содержит блок управления 44, который взаимодействует с блоком обработки 50 для управления работой указанных выше блоков. Конечно, тракт прохождения ультразвукового сигнала 40 может содержать компоненты в дополнение к описанным выше компонентам и в соответствующих случаях некоторые описанные выше компоненты можно опустить.

Блок обработки 50 содержит множество компонентов, включая, например, центральный процессор («CPU») 54, оперативное запоминающее устройство («RAM») 56 и постоянное запоминающее устройство («ROM») 58. Как известно в данной области, в ROM 58 хранится программа с инструкциями, которые исполняет CPU 54, а также инициализирующие данные для использования в CPU 54. RAM 56 предоставляет временную память для данных и инструкций, используемых в CPU 54, а также может хранить программы, которые исполняет CPU. Блок обработки 50 связан с запоминающим устройством большой емкости, таким как накопитель на дисках 60 для энергонезависимого хранения данных, таких как данные, которые соответствуют эхограммам, полученным посредством системы 10. Однако сначала такие данные изображения хранятся в устройстве хранения изображений 64, которое соединено с трактом прохождения сигнала 66, который тянется между трактом прохождения ультразвукового сигнала 40 и блоком обработки 50. Также на накопителе на дисках 60 предпочтительно хранятся протоколы, которые можно вызвать и инициализировать, чтобы направлять сонографиста в различных ультразвуковых исследованиях.

Блок обработки 50 также соединен с клавиатурой и устройством управления 28. Также сонографист может управлять клавиатурой и устройством управления 28, чтобы приказать системе ультразвуковой визуализации 10 создавать автоматически создаваемые отчеты по окончанию исследования. Блок обработки 50 предпочтительно соединен с принтером отчетов 80, который печатает отчеты, которые содержат текст и одно или несколько изображений. Тип отчета, предоставленного принтером 80, зависит от типа ультразвукового исследования, которое проводили посредством выполнения конкретного протокола. Данные, соответствующие изображениям, можно загружать через подходящий канал передачи данных, такой как сеть 74 или модем 76, в клиническую информационную систему 70 или другое устройство.

Типичный пользовательский интерфейс для управления протоколами ультразвуковой визуализации представлен на фиг.2a и 2b. На левых частях обеих фиг.2a и 2b представлено дерево протоколов 80. Дерево протоколов 80 отражает иерархическое структурное представление протокола типичного кардиологического исследования. Такое исследование состоит из двух этапов. Первый этап содержит получение эхограмм и измерений во время состояния отдыха или перед физической нагрузкой, тогда как второй этап обычно состоит из получения тех же эхограмм и измерений непосредственно после физической нагрузки. Специалисту в данной области понятно, что эти этапы, как правило, обозначают как этапы «отдыха» и «импоста» соответственно. Этап протокола состоит из всех изображений и измерений, полученных во время этапа. Каждое изображение или измерение, как правило, называют «проекцией».

Как показано на фиг.2a, протокол упражнения 81 состоит из двух этапов: этапа отдыха 82 и этапа импоста 84. Используя иерархическое дерево, выбран и раскрыт этап отдыха 82 и видны все проекции этого этапа. Проекции представлены текстовыми ярлыками «LAX A», «SAX A», «AP4», и «AP2». Такие ярлыки обозначают изображения в проекции длинной оси, короткой оси, апикальную четырехкамерную и апикальную двухкамерную проекцию, как это будет понятно средним профессионалом в данной области. Поскольку выбран этап отдыха 82, в правой части фиг.2a представлен диалог свойств этапа 86, который отображает свойства выбранного этапа и предоставляет сонографисту кнопки для осуществления управления на данном этапе. Более конкретно, кнопка «Удалить этап» 88, кнопка «Сделать копию этап» 90 и кнопка «Переименовать этап» 92 позволяют сонографисту удалить, скопировать или переименовать этап.

Фиг.2b отличается от фиг.2a тем, что вместо этапа отдыха 82 выбрана проекция LAX A 94. В левой фиг.2b представлено дерево протоколов 80, а в правой части представлено окно свойств проекции 96, поскольку выбрана проекция LAX A 94. В дополнение к отображению свойств проекции LAX A 94, окно свойств проекции 96 предоставляет сонографисту возможность удалить выбранную проекцию, нажав кнопку «Удалить проекцию» 98. Используя кнопки, показанные на этих рисунках, пользователь ультразвуковой системы может добавлять, удалять и редактировать различные этапы и проекции протокола, который хранится в системе. Также пользователь может создавать полностью новые протоколы для новых диагностических процедур. После того, как протокол определен, его можно повторно вызывать и запустить, направляя сонографиста через получение эхограмм, необходимых для постановки конкретного диагноза. Обычно протокол во многом автоматизирует сбор данных, например, посредством автоматической установки рабочих параметров ультразвуковой системы, необходимых для получения определенного изображения или последовательности изображений. В примере на фиг.2a и 2b иллюстрированный протокол направляет сонографиста через изображения, которые должны быть получены в процессе стрессового эхокардиографического исследования, включающего исходную фазу отдыха, этап отдыха 82 и последующую фазу физической нагрузки, этап импоста 84. После получения изображений их, как правило, направляют в форме отчета об эхокардиографическом исследовании кардиологу, который будет читать изображения и ставить соответствующий диагноз работоспособности сердца пациента.

В соответствии с принципами настоящего изобретения, эти идеи стандартизации и автоматизации протокола сбора данных расшили на диагностическую фазу ведения пациента, которая идет после сбора данных. Фактически в настоящем изобретении описан «протокол анализа», который помогает врачу в перемещении по ранее полученному трехмерному объемному изображению, чтобы найти плоские изображения, на основе которых можно поставить диагноз. Такой анализ трехмерных данных может выполнить эксперт, манипуляции которого записывают и повторно воспроизводят для перемещения по впоследствии полученным наборам данных трехмерных изображений той же самой анатомической структуры того же самого или другого пациента. Особенно целесообразное применение настоящего изобретения заключается в записи перемещения врача по первому набору трехмерных данных пациента с последующим воспроизведением записанных манипуляций для перемещения по полученному позже набору данных трехмерных изображений той же самой анатомической структуры пациента в периодических исследованиях. В дополнение к автоматическому перемещению по данным трехмерного изображения, протокол анализа по настоящему изобретению также может выполнять привычные действия по протоколированию, такие как установку параметров визуализации и аннотации, автоматический запуск измерительных инструментов и пошаговое перемещение пользователя от одного стандартного или опорного плоского изображения к следующему. В таком варианте осуществления в одном и том же протоколе можно автоматизировать как сбор информации, так и анализ.

Например, оператору может понадобиться переместиться к нескольким плоскостям в трехмерных объемных данных и оценить их и соответствующим образом измерить и/или аннотировать их, также как он выполнял бы схожие действия в процессе исследования в реальном времени с использованием двухмерных изображений. Когда пользователь перемещается по объему, записывают все манипуляции, включая в качестве неограничивающих примеров перемещение интересующего центра в анатомическое местоположение, вращение MPR (мультипланарной реконструированной) проекции вокруг заданной оси на конкретный угол, перемещение MPR проекции на определенное расстояние. Также протокол записывает информацию о представлении, такую как вводимые пользователем аннотации, которые идентифицируют захваченные изображения, настройки визуализации и формат дисплея, выбранный для захвата. Как во время, так и после завершения анализа исследования пользователь может редактировать стадии и добавлять инструкции, чтобы направлять пользователей или автоматизированную систему от одной стадии к другой. Например, можно ввести инструкцию «Переместить интересующий центр в MPR A из места соединения стенок четырех камер сердца в аорту». Также протокол может записывать конкретные взаимосвязи между изображениями для использования в получении статистических данных или для репликации захвата изображения в последующем исследовании того же самого пациента.

На фиг.3 представлена блок-схема стадий разработки трехмерного протокола анализа по настоящему изобретению. На стадии 30 врач получает трехмерное объемное изображение анатомической структуры, представляющей интерес. Например, если анатомическая структура, представляющая интерес, представляет собой сердце, то трехмерный объем может содержать сердце пациента. Например, если анатомическая структура, представляющая интерес, представляет собой череп плода, то трехмерный объем, представляющий интерес, будет содержать голову плода. На стадии 32 врач идентифицирует опорное изображение в трехмерном объемном изображении. Эта стадия предполагает, что врач использует трехмерную программу просмотра, которая отображает одну или несколько секущих плоскостей, идущих через объем данных изображения. Предпочтительно трехмерная программа просмотра одновременно отображает три взаимно перпендикулярных секущих плоскости, проходящих через объем. Такие секущие плоскости обозначают как мультипланарные реконструированные (MPR) плоскости визуализации, поскольку плоские изображения реконструированы из рассмотренных плоскостей из данных о трехмерном объеме. Например, воксели объема данных трехмерного изображения можно рассматривать в координатах x, y и z. Плоскость визуализации можно реконструировать, отображая все воксели по x и y при постоянной координате z. Меняя координату z, можно реконструировать и отобразить другие параллельные плоскости. Перпендикулярную плоскость визуализации можно реконструировать, например, отображая все воксели по y и z при постоянной координате x. На стадии 32 врач корректирует MPR координаты, чтобы отобразить опорное изображение, двухмерное изображение с поддающимися опознанию ориентирами на нем. Например, опорное изображение сердца может представлять собой изображение плоскости митрального клапана. Опорное изображение плода может представлять собой изображение, проходящее через центр позвоночника плода. Выбор опорного изображения предпочтительно осуществляют с использованием графических инструментов, которые позволяют врачу выбрать плоскость путем перетаскивания или перемещения через изображение или графические маркеры, которые можно двигать, такие как линия размещения одной плоскости относительно другой или относительно объема. Опорное изображение предоставляет известную начальную точку, от которой продолжают последующие манипуляции с трехмерным изображением.

На стадии 34 врач включает запись следующих манипуляций и другой относящейся информации, такой как настройки отображения и формат. На стадии 36 врач начинает манипулировать данными трехмерного изображения, начиная с отображения опорного изображения. Эти манипуляции предназначены для того, чтобы продолжаться от известной начальной точки до желаемой конечной точки, где отображают двухмерное изображение, которое можно использовать для предполагаемой диагностики. Эти манипуляции могут включать изменение секущих плоскостей, проходящих через объем данных изображения, перемещение центра изображения в конкретное анатомическое местоположение, манипуляции плоскостью с другими анатомическими ориентирами, вращение плоской проекции вокруг заданной оси на конкретный угол или оптимизация изменения посредством изменения толщины представленного среза, алгоритм проецирования или некоторые другие параметры оптимизации изображения. Также врач может ввести данные, такие как обозначение определенной анатомической структуры с аннотациями, которые также записывают. Когда врач закончил манипуляции с данными изображения, необходимыми для того, чтобы достигнуть желаемого диагностического изображения, врач останавливает запись на стадии 38. Затем на стадии 42 врач может сохранить записанные трехмерные аналитические манипуляции. На стадии 46 врач необязательно может воспроизвести записанные действия и отредактировать их. Например, врач может захотеть добавить инструкции по определению положения опорного изображения или подробности относительно признаков, которые должны появиться в начальном опорном изображении и, таким образом, идентифицировать его. Пользователь может захотеть добавить аннотации, которые обозначают конкретную анатомическую структуру в последовательности плоскостей визуализации. Пользователь может захотеть вставить ориентировочные изображения в протокол, который показывает пользователю примеры того, что должно появиться на изображениях из последовательности. Пользователь может захотеть удалить промежуточные манипуляции, так что записанные манипуляции будут переходить непосредственно из проекции «A» в проекцию «C» без промежуточной стадии обнаружения проекции «B». Когда записанный протокол анализа отредактирован согласно предпочтениям врача, его сохраняют на стадии 42.

На фиг.4, 5, 6 и 7 представлена последовательность MPR проекций трехмерного объемного изображения, которые иллюстрируют последовательность записанных манипуляций с изображением протокола анализа по настоящему изобретению. В этом примере врач получил данные трехмерного изображения, содержащие сердце плода, и желает исследовать левый желудочек (LV) и путь оттока из левого желудочка (LVOT). Полученные данные трехмерного изображения просматривают с помощью трехмерной MPR программы просмотра, которая отображает три взаимно перпендикулярных MPR плоскости. После инициализации трехмерной MPR программы просмотра, три взаимно перпендикулярных плоскости размещаются в центре данных трехмерного изображения с тем, чтобы каждая плоскость пересекала центр трехмерных данных и эти три плоскости пересекались друг с другом в этой точке. На фиг.4 изображен такой дисплей в момент инициализации программы просмотра. Три плоскости визуализации обозначены 1, 2 и 3 в нижнем правом углу, соответственно. Горизонтальные и вертикальные линии на каждом изображении иллюстрируют положение плоскостей двух других изображений. Например, горизонтальная линия 13 на изображении 1 обозначает относительное положение плоскости визуализации 3, а вертикальная линия 15 на изображении 1 обозначает относительное положение плоскости визуализации 2. Горизонтальная линия 13 на изображении 2 обозначает относительное положение плоскости визуализации 3, а вертикальная линия 17 на изображении 2 обозначает относительное положение плоскости визуализации 1. В созданном варианте осуществления каждое изображение ограничено по-своему окрашенной рамкой, а линии пересечения плоскостей имеют цветовое кодирование в соответствии с цветом рамки той плоскости визуализации, которую она ограничивает. Таким образом, пользователь может видеть, исходя из цветового кодирования, относительное взаиморасположение отображаемых изображений и их плоскостей визуализации. Как показано на фиг.4, в момент инициализации все три линии 13, 15 и 17, обозначающие пересекающиеся плоскости, размещены в центрах изображений.

На фиг.5 показаны MPR проекции после того, как врач определил положение опорного изображения, с которого следует начинать необходимые манипуляции, чтобы определить положение конечного диагностического изображения. В этом примере опорным изображением является секущая плоскость трехмерного объемного изображения, на которой представлена 4-камерная проекция сердца плода и бисекция нисходящей аорты. В данном примере это выполнили путем перемещения линии 17 для секущей плоскости 1 вперед и назад до тех пор, пока желаемая проекция не появилась в плоскости 1. В созданном варианте осуществления врач выполнил это, указав на одну из линий, обозначенных 17, и перетащив ее через изображение, на котором она видна. Также может потребоваться вращать или наклонять объем с тем, чтобы можно было видеть непараллельные плоскости. В проиллюстрированном примере это можно выполнить, нажимая на кнопку 122, которая заменяет курсор на функцию «наклон». Врач указывает на одно из изображений и перемещает курсор в одном направлении или в другом, чтобы наклонить наклон объема относительно отображаемой плоскости. После завершения этих манипуляций на изображении плоскости 1 представлена 4-камерная (LV, RV, LA и RA) проекция сердца плода, а также на изображении показана бисекция нисходящей аорты 12, как показано на плоскости 1 на фиг.5.

Когда на дисплее представлено опорное изображение, врач нажимает кнопку записи 124 для начала записи манипуляций данными трехмерного изображения, чтобы достичь желаемого изображения. Первые манипуляции заключаются в том, чтобы разместить линии секущих плоскостей 13 и 15 в центре плоскости 1 так, чтобы они пересекались на нисходящей аорте. На проекции плоскости 1 на фиг.5 представлены линии 13 и 15 после того, как их перетащили так, чтобы они пересекали нисходящую аорту 122. Когда это так, видно, что секущие плоскости проекций плоскости 2 и плоскости 3 в продольном направлении пересекают нисходящую аорту 122 на каждом изображении. Следующая манипуляция в проекциях, представленных в настоящий момент, заключается в перетаскивании линий секущих плоскостей 13 и 17 на плоскости 2 с тем, чтобы они пересекали корень аорты 126. На фиг.6 представлено MPR изображение, на котором линиями 13 и 17 манипулировали таким образом. Такая манипуляция ведет к тому, что линия секущей плоскости 13 в плоскости 1 для пересечения LVOT теперь видна на изображении плоскости 1, как показано на фиг.6. Конечная манипуляция представляет собой вращение изображения плоскости 1 вокруг его оси y, чтобы отобразить 5-камерную проекцию сердца. Это выполнено в созданном варианте осуществления нажатием на иконку «Вращать» 128 в левой части дисплея, чтобы наделить курсор функцией вращения, как показано на фиг.7. Используя эту функцию, врач указывает на маленькую стрелку 14 в верхней части оси y, линия сечения 15 на плоскости 1, и перемещает курсор. Затем секущая плоскость изображения плоскости 1 будет вращаться в данных трехмерного изображения вокруг оси y 15. Результатом поворота плоскости визуализации в нужной мере является желаемая 5-камерная проекция плоскости визуализации 1 на фиг.7, на которой представлено правое предсердие (RA), левое предсердие (LA), правый желудочек (RV), LV и LVOT. Когда линия секущей плоскости 13 в плоскости визуализации 1 проходит по LV и LVOT, LV и LVOT также становятся видны в ортогональном поперечном сечении в проекции парастернальной длинной оси плоскости визуализации 3. Теперь, когда желаемое диагностическое изображение(я) представлено на дисплее, врач снова нажимает кнопку записи 124, чтобы остановить запись аналитических манипуляций. Теперь последовательности манипуляций можно дать название для повторного вызова и хранения на дисковом накопителе ультразвуковой системы.

Перед сохранением записанных аналитических манипуляций с трехмерным изображением врач может захотеть просмотреть и отредактировать их. Например, врач может захотеть написать инструкции для начала протокола анализа, которые инструктируют пользователя при получении начального опорного изображения. Врач может захотеть аннотировать анатомические особенности на изображениях, как показано на фиг.5 и 7. Врач может захотеть, чтобы сбоку происходил показ изображения из этого набора данных следующему пользователю протокола в качестве визуальных указателей того, что должно появиться на изображениях на каждом этапе последовательности. Врач может иметь протокольные компиляционные измерения пространственных соотношений между изображениями и элементами изображения для разработки статистической базы данных, которую можно использовать для диагностики. Результаты можно автоматически передавать в инструмент системы отчетов для получения отчета о диагностическом исследовании. Таким образом, врач может не только редактировать результаты текущей процедуры анализа, но также может сохранить протокол анализа вместе с подсказками, руководствами и дополнительными функциям, которые делают его более удобным для пользователя в ходе последующего использования протокола.

Когда тот же самый врач или другой пользователь использует протокол анализа для последующей процедуры трехмерного анализа, пользователь получит трехмерное объемное изображение сердца плода и вызовет протокол анализа. Пользователь будет манипулировать данными трехмерного изображения, чтобы найти опорную плоскость визуализации, как указано в начале протокола. После просмотра опорного изображения пользователь будет воспроизводить записанную последовательность, чтобы быстро переместиться к желаемому диагностическому изображению. Пользователь может воспроизвести всю последовательность манипуляций, чтобы незамедлительно перейти к представлению желаемого диагностического изображения. Альтернативно пользователь может воспроизвести только одну манипуляцию за один раз с тем, чтобы пользователь мог визуально подтвердить правильность промежуточных изображений, полученных в ходе каждой стадии автоматического анализа. Если одно из промежуточных изображений выглядит не так, как ожидалось, то пользователь может приостановить автоматизированный анализ и выполнить ручную корректировку отображаемых изображений с использованием описанных выше инструментов для манипуляций. Когда обнаружено желаемое изображение(я), пользователь может возобновить протокол на следующей стадии или непосредственно перейти к концу процедуры анализа. Эту пошаговую функцию можно использовать в периодических исследованиях, когда анатомическая структура претерпевает изменения с течением времени. Например, более позднее исследование сердца плода, как правило, обнаруживает, что анатомические структуры плода изменились вследствие развития плода. Ни одно из этих изображений не будет идентично изображениям, полученным на несколько недель или месяцев раньше. Затем врач может захотеть воспроизвести протокол анализа путем поэтапного прохождения воспроизводимого протокола через каждую манипуляцию, выполняя ручную корректировку, необходимую для учета изменений вследствие развития плода и подтверждения правильности каждого нового набора изображений для получения желаемого диагностического изображения(й).

Автоматизированный протокол трехмерного анализа по настоящему изобретению может найти применение в качестве отдельной функции ультразвуковой системы, или клинической информационной системы, или диагностической рабочей станции, или в качестве встроенной функции более универсального протокола. Например, можно разработать протокол получения и анализа для универсального исследования плода. Например, протокол сбора данных может направлять пользователя через получение наборов данных трехмерных изображений головы, лица, позвоночника, сердца, живота и конечностей плода. После получения трехмерного изображения сердца, описанный выше протокол трехмерного анализа сердца плода можно включить в протокол сбора данных для непосредственного выполнения анализа полученных данных трехмерного изображения сердца плода для желаемого диагностического изображения(й). Если использование протокола анализа показывает, что необходимые изображения не обладают желаемым диагностическим качеством, то можно повторить стадию получения изображения сердца протокола сбора данных, чтобы получить другой набор данных трехмерных изображений сердца плода. Эту процедуру можно выполнять до тех пор, пока не будет подтверждено получение необходимого диагностического изображения(й) желаемого диагностического качества. Выполняя такой анализ и подтверждение в процессе исследования, получение изображения можно повторять до тех пор, пока не будет получен приемлемый набор данных трехмерных изображений, что позволяет избежать необходимости снова вызывать пациента для другого исследования.

Автоматизированный протокол трехмерного анализа по настоящему изобретению можно включить в саму ультразвуковую систему сбора данных, такую как ультразвуковая система 10 на фиг.1. Также протокол можно использовать в диагностических рабочих станциях, входящих в состав или соединенных с клиническими информационными системами, такими как клиническая информационная система 70 на фиг.1, где анализ данных трехмерного изображения происходит в режиме офлайн после получения данных изображения с помощью ультразвуковой системы 1C.