使用神经网络的引导式经颅超声成像以及相关联的设备、系统和方法技术方案

提供了超声图像设备、系统和方法。一种医学超声成像系统，包括：接口，其与超声成像部件通信并且被配置为当所述超声成像部件被定位在相对于所述患者的第一成像位置处时，接收表示患者的大脑的血管的第一图像；以及处理部件，其与所述接口通信并且被配置为将卷积神经网络(CNN)应用到所述第一图像以产生用于将所述超声成像部件从所述第一成像位置重定位到与经颅检查相关联的第二成像位置的运动控制配置，所述CNN至少基于已知血管拓扑图来训练。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用神经网络的引导式经颅超声成像以及相关联的设备、系统和方法
本公开总体涉及超声成像，具体而言，涉及应用神经网络以在经颅检查期间将超声成像部件与期望的成像平面对准时引导用户。
技术介绍
脑血管血液动力学测量结果能够被用于诊断和监测成人和儿科群体中的各种脑血管状况。基于不透射射线的计算机断层摄影(CT)示踪剂技术和基于磁共振成像(MRI)造影剂的技术通常被用于获得脑血管血液动力学测量结果。然而，基于不透射射线的CT示踪剂和基于MRI造影剂的技术可能未提供用于评估血液动力学的足够高的时间分辨率。另外，基于不透射射线的CT示踪剂和基于MRI造影剂的技术可能要求大量设备和设施并且可能是昂贵的。测量颅内动脉中的血流量的另一种方案是采用经颅多普勒(TCD)超声。TCD超声是能够被用于定点护理测试和诊断的无创超声成像技术。在TCD监测期间，超声波透射通过患者的头骨并且反射出大脑内的血流量。回波信号中的频移允许对血流量的估计以及对各种脑血管状况的检测。例如，TCD能够检测并且监测颅内动脉瘤、卵圆孔未闭、血管痉挛、狭窄、脑死亡、分流以及手术或流动设置中的微栓子，而不生成辐射。尽管TCD超声能够以相对低的成本利用足够高的时间分辨率来提供脑血管血液动力学测量结果，一致的TCD测量结果是难以获得的。颅骨的衰减和像差以及穿孔脑血管的变化性和弯曲度要求高度训练的或者有经验的操作员。例如，准确的TCD检查可能要求操作员具有对脑血管拓扑、脑血管图案、脑血管变化、和/或多普勒超声技术的知识和理解。经颅超声成像中的一项挑战是由于颅骨而发生的模糊和信号吸收。这些声学效应使超声束弯曲，这使血管流量图案难以识别。在这些情况下，专家用户可以依赖于韦利斯氏环(CoW)附近的标志拓扑和血管分支以获得血流量测量结果。然而，不佳的图像质量可能妨碍准确的基于TCD的检查。因此，使用TCD作为临床工具的范围可能是受限的。另外，TCD测量结果可能受限于甚至在有经验的操作员之间的操作员间变化性。辅助用户执行TCD超声成像的一种方案是在用户搜索患者的大脑中的大脑中动脉(MCA)时，通过显示功率多普勒信号的深度投影而提供成像反馈。尽管成像反馈可以允许用户利用较高的一致性或准确度来监测血液动力学，但是基于反馈的方案受限于近端MCA检查并且可能经受MCA的M1分支和M2分支的弯曲度的变化。
技术实现思路
尽管用于使用TCD超声成像来评估脑血管状况的现有流程已经证明对于临床流程是有用的，但是仍然存在对于用于提供用于将超声成像部件与用于经颅检查的期望成像平面对准的高效、准确和自动流程的经改进的系统和技术的临床需要。本公开的实施例提供了用于使用深度学习网络在TCD检查期间引导用户的机制。例如，超声成像部件可以捕获脑血管(例如，在彩色多普勒图像中)内的流动的图像。所捕获的图像能够被馈送到卷积神经网络(CNN)中，其被训练为识别所述超声成像部件的当前成像平面或者由脑血管图集(例如，已知的脑血管拓扑图)内的图像所捕获的当前血管位置。针对所述脑血管图集中的经颅检查的靶血管位置或靶成像平面可以是已知的(例如，能够预先确定针对MCA检查的MCA的位置)。因此，用于将所述超声成像部件与所述靶成像平面对准的运动控制参数的集合能够基于所述当前成像平面与所述靶成像平面之间的几何距离或角度计算来计算。所公开的实施例能够提供指令以基于所述运动控制参数来引导所述超声成像部件与所述靶成像平面的对准。所公开的实施例能够提供包括脑血管图集顶部上的被成像血管、所述靶成像平面、和/或所述当前成像平面的叠加的图形视图。所公开的实施例能够提供包括所述靶血管区域的虚拟视图的图形视图，其可以在所述超声成像部件的当前视场外部。在一个实施例中，提供了一种医学超声成像系统。所述系统包括：接口，其与超声成像部件通信并且被配置为当所述超声成像部件被定位在相对于所述患者的第一成像位置处时，接收表示患者的大脑的血管的第一图像；以及处理部件，其与所述接口通信并且被配置为将卷积神经网络(CNN)应用到所述第一图像以产生用于将所述超声成像部件从所述第一成像位置重定位到与经颅检查相关联的第二成像位置的运动控制配置，所述CNN至少基于已知血管拓扑图来训练。在一些实施例中，所述处理部件还被配置为基于与所述第一图像相关联的数据来确定表示所述患者的大脑的血管内的血流量的多普勒信息，并且其中，所述CNN被应用到所述多普勒信息。在一些实施例中，所述处理部件还被配置为基于所述多普勒信息来确定与所述患者的大脑的血管相关联的连接性信息，并且基于所述连接性信息来确定协方差矩阵，并且其中，所述CNN被应用到所述协方差矩阵。在一些实施例中，所述连接性信息包括与沿着所述患者的大脑的血管的脉管位置相对应的坐标。在一些实施例中，所述处理部件还被配置为将所述CNN应用到所述多普勒信息来确定与已知血管拓扑图内的第一成像位置相对应的成像平面；并且基于所述成像平面和所述已知血管拓扑图内的与经颅检查相关联的靶成像平面来确定所述运动控制配置。在一些实施例中，所述处理部件还被配置为将所述CNN应用到所述多普勒信息来确定表示所述患者的大脑的血管的特征向量；并且基于所述特征向量与所述已知血管拓扑图的比较来确定所述已知血管拓扑图内的成像平面。在一些实施例中，所述CNN进一步至少基于以所述已知血管拓扑图的连接性信息为基础而确定的协方差矩阵和与所述经颅检查相关联的加权函数来训练，并且其中，所述连接性信息包括与沿着所述已知血管拓扑图中指示的血管的脉管位置相对应的坐标。在一些实施例中，所述运动控制配置包括所述超声成像部件的平移或者旋转中的至少一项。在一些实施例中，所述系统还包括：用户接口，其与所述处理部件通信，所述用户接口被配置为接收对所述经颅检查的类型或者与所述经颅检查相关联的靶血管位置中的至少一项的选择，其中，所述处理部件还被配置为基于所述选择来确定所述第二成像位置。在一些实施例中，所述系统还包括：显示器，其与所述处理部件通信，所述显示器被配置为基于所述运动控制配置来显示指令，以用于操作所述超声成像部件，使得所述超声成像部件被重定位到所述第二成像位置。在一些实施例中，所述系统还包括：显示器，其与所述处理部件通信，所述显示器被配置为显示图形视图，所述图形视图包括所述已知血管拓扑图顶部上的患者的大脑的血管、与所述第一成像位置相关联的第一成像平面、或者与所述第二成像位置相关联的第二成像平面中的至少一项的叠加。在一些实施例中，所述系统还包括：显示器，其与所述处理部件通信，所述显示器被配置为显示图形视图，所述图形视图包括与所述已知血管拓扑图顶部上的第二成像位置相关联的患者的大脑的血管的期望视图的叠加。在一个实施例中，提供了一种医学超声成像的方法。所述方法包括：在所述超声成像部件被定位在相对于所述患者的第一成像位置处时，从超声成像部件接收表示患者的大脑的血管的第一图像；并且将卷积神经网络(CNN)应用到所述第一图像以产生用于将所述超声成像部件从所述第一成像位置重定位到与经颅检查相关联的第二成像位置的运动控制配置，所述CNN至少基于已知血管拓扑图来训练。在一些实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医学超声成像系统，包括：/n接口，其与超声成像部件通信，并且被配置为当所述超声成像部件被定位在相对于患者的第一成像位置处时接收表示所述患者的大脑的血管的第一图像；以及/n处理部件，其与所述接口通信，并且被配置为将卷积神经网络(CNN)应用到所述第一图像以产生用于将所述超声成像部件从所述第一成像位置重定位到与经颅检查相关联的第二成像位置的运动控制配置，所述CNN至少基于已知血管拓扑图来训练。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180124 US 62/621,1751.一种医学超声成像系统，包括：
接口，其与超声成像部件通信，并且被配置为当所述超声成像部件被定位在相对于患者的第一成像位置处时接收表示所述患者的大脑的血管的第一图像；以及
处理部件，其与所述接口通信，并且被配置为将卷积神经网络(CNN)应用到所述第一图像以产生用于将所述超声成像部件从所述第一成像位置重定位到与经颅检查相关联的第二成像位置的运动控制配置，所述CNN至少基于已知血管拓扑图来训练。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理部件还被配置为：
基于与所述第一图像相关联的数据来确定表示所述患者的大脑的所述血管内的血流量的多普勒信息，并且
其中，所述CNN被应用到所述多普勒信息。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理部件还被配置为：
基于所述多普勒信息来确定与所述患者的大脑的所述血管相关联的连接性信息，并且
基于所述连接性信息来确定协方差矩阵，并且
其中，所述CNN被应用到所述协方差矩阵。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述连接性信息包括与沿着所述患者的大脑的所述血管的脉管位置相对应的坐标。


5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述处理部件还被配置为：
将所述CNN应用到所述多普勒信息以确定与所述已知血管拓扑图内的所述第一成像位置相对应的图像平面；并且
基于所述成像平面和所述已知血管拓扑图内的与所述经颅检查相关联的靶成像平面来确定所述运动控制配置。


6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述处理部件还被配置为：
将所述CNN应用到所述多普勒信息以确定表示所述患者的大脑的所述血管的特征向量；并且
基于所述特征向量与所述已知血管拓扑图的比较来确定所述已知血管拓扑图内的所述成像平面。


7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述CNN进一步至少基于以所述已知血管拓扑图的连接性信息为基础而确定的协方差矩阵来训练，并且其中，所述连接性信息包括与沿着所述已知血管拓扑图中指示的血管的脉管位置相对应的坐标。


8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述运动控制配置包括所述超声成像部件的平移或旋转中的至少一项。


9.根据权利要求1所述的系统，还包括：用户接口，其与所述处理部件通信，所述用户接口被配置为：接收对所述经颅检查的类型或者与所述经颅检查相关联的靶脉管位置中的至少一项的选择，其中，所述处理部件还被配置为基于所述选择来确定所述第二成像位置。


10.根据权利要求1所述的系统，还包括：显示器，其与所述处理部件通信，所述显示器被配置为基于所述运动控制配置来显示指令，以用于操作所述超声成像部件，使得所述超声成像部件被重定位到所述第二成像位置。


11.根据权利要求1所述的系统，还包括：显示器，其与所述处理部件通信，所述显示器被配置为显示图形视...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·埃里克，J·T·萨顿，C·斯威舍，王海波，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL