利用超声成像进行活检预测和引导以及相关联的设备、系统和方法技术方案

提供了超声图像设备、系统和方法。一种超声成像系统包括：通信接口，其与超声成像设备通信并被配置为接收对象的解剖结构的超声图像；以及处理器，其与所述通信接口通信并被配置为：将预测网络应用于所述超声图像以识别所述对象的解剖结构中的多个潜在恶性位置并确定所述多个潜在恶性位置处的多个恶性可能性；并且将所述多个潜在恶性位置和针对所述多个潜在恶性位置的所述多个恶性可能性输出到与所述处理器通信的显示器，以引导针对所述对象的解剖结构的活检确定。的解剖结构的活检确定。的解剖结构的活检确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用超声成像进行活检预测和引导以及相关联的设备、系统和方法


[0001]本公开内容总体上涉及超声成像，并且特别涉及提供用于引导活检的自动化系统和方法。

技术介绍

[0002]超声在筛查和诊断不同解剖结构中的许多状况中具有重要作用。从活检针引导的观点以及从目标识别的观点来看，超声也经常用于引导活检流程。在甲状腺中，例如，使用亮度模式(B模式)超声特征(例如，大小、回音强度、形状、钙化、边距以及是否存在囊性成分)将结节分类为良性或恶性。除了B模式超声特征以外，还可以使用弹性特征。
[0003]疑似恶性的甲状腺通常包括多个活检候选位置(例如，多个结节或大结节内的多个位置)。通常由临床医生使用临床医生的专业知识来确定给定结节中的癌症疑似水平和/或使用基于结节大小的算法来建议是否指示该患者进行活检，从而识别是否需要进行活检并且识别活检位置。例如，对于高度疑似的结节，指示对小至约1厘米(cm)的结节进行活检，而对于疑似度很低的结节，则指示应对直径大于2cm的结节进行活检。一旦识别出活检位置，就能够在超声引导下向目标推进针。
[0004]能够使用两种技术中的一种技术来获取活检样本——毛细管技术或抽吸技术。毛细管技术和抽吸技术具有相似的工作流程，但在样本收集方式上有所不同。通常，使用具有斜角形尖端的空心针和10立方厘米(cc)的鲁尔锁(Luer Lock)注射器。针的长度能够在约1.25英寸至约1.5英寸之间。针的粗度能够在约23G(表压)至约27G之间。较粗的针(例如，约20G或22G)能够导致患者创伤和/或血液污染。因此，推荐使用至少约24G至约25G的针。在一些情况下，对于更深的插入和/或对于脖子较粗的患者，能够将比针短的实心管心针插入针(例如，中空针)中以提供支持。
[0005]由于疑似恶性的甲状腺能够包括多个活检候选位置，因此需要临床医生选择优选位置。另外，临床上表明在一次活检中允许不超过n遍或n次尝试(其中，n通常可以约为5)，以最大程度地减少患者的创伤。活检位置的选择还可以基于结节和/或针路径与围绕甲状腺的许多关键结构之一(例如，颈静脉、颈动脉、气管和食道)的接近度。正因如此，活检通常无法进行诊断或者可能难以根据活检样本来做出明确诊断。另一个问题是假阴性活检结果，其中，甲状腺恶性可能获得良性结果。一些用户缺乏超声经验也会导致长时间的介入和/或难以进行的介入，从而给临床医生带来患者创伤和挫败感。

技术实现思路

[0006]虽然已经证明现有的超声成像对临床引导和诊断很有用，但是临床上仍然需要用于提供自动化活检引导工具的改进的系统和技术。本公开内容的实施例提供了深度学习框架以辅助和引导用户确定和进行活检。所公开的实施例可以识别实况超声图像中的一个或多个疑似癌症的位置以及由于预期的非诊断性/良性结果而被排除的一个或多个位置。所
公开的实施例可以显示叠加在实况超声图像上的具有针对每个像素的恶性预测概率的癌症疑似图以及用于该预测的对应的置信度图。深度学习预测网络还能够识别实况超声图像中的危及器官(OAR)或关键结构。所公开的实施例可以确定实况超声图像中的一个或多个最优活检路径，其能够使产量最大化并且避开关键结构。所公开的实施例能够经由情境用户接口来显示最优活检路径，例如提供相对于使用中的超声成像探头的位置和/或相对于目标活检位置的针路径的显示。所公开的实施例可以提供用户接口以引导用户将超声成像探头从次优位置操纵到能够提供用于引导活检样本的最优图像的位置。当用户试图将针插入可能危及OAR的轨迹或可能不会到达目标的轨迹时，所公开的实施例可以向用户提供警告。
[0007]在一个实施例中，一种超声成像系统包括：通信接口，其与超声成像设备通信并被配置为接收对象的解剖结构的超声图像；以及处理器，其与所述通信接口通信并被配置为：将预测网络应用于所述超声图像以识别所述对象的解剖结构中的多个潜在恶性位置并确定所述多个潜在恶性位置处的多个恶性可能性；并且将所述多个潜在恶性位置和针对所述多个潜在恶性位置的所述多个恶性可能性输出到与所述处理器通信的显示器，以引导针对所述对象的解剖结构的活检确定。
[0008]在一些实施例中，其中，所述超声图像包括以下各项中的至少一项：亮度模式(B模式)信息、应变信息、弹性信息或组织多普勒信息。在一些实施例中，其中，所述处理器还被配置为将所述预测网络应用于所述超声图像以进行以下操作：识别所述对象的解剖结构的要避免进行活检的关键区域；并且确定针对所述多个潜在恶性位置处的所述多个恶性可能性的多个置信度水平。在一些实施例中，其中，所述处理器还被配置为将所述超声图像上的所述多个潜在恶性位置、所述多个恶性可能性、所述多个置信度水平或所述关键区域中的至少一个的指示的叠加物输出到所述显示器。在一些实施例中，所述系统还包括显示器，所述显示器被配置为显示第一图和第二图，所述第一图包括在所述超声图像的第一实例上的所述多个潜在恶性位置、所述多个恶性可能性和所述关键区域的指示的叠加物，所述第二图包括在所述超声图像的第二实例上的所述多个潜在恶性位置处的所述多个置信度水平的指示的叠加物。在一些实施例中，其中，所述处理器还被配置为基于所述对象的解剖结构中的所述多个潜在恶性位置、所述关键区域或目标活检位置中的至少一个来确定用于对所述对象的解剖结构进行活检的活检针路径。在一些实施例中，其中，所述处理器还被配置为基于所述多个潜在恶性位置处的所述多个恶性可能性或针对所述多个恶性可能性的所述多个置信度水平中的至少一个来确定针对所述对象的解剖结构的目标活检位置，并且其中，还基于所确定的目标活检位置来确定所述活检针路径。在一些实施例中，所述系统还包括与所述处理器通信并被配置为接收所述目标活检位置的选择的用户接口。在一些实施例中，其中，所述处理器还被配置为将所确定的活检针路径作为所述超声图像上的叠加物而输出到所述显示器。在一些实施例中，其中，所述处理器还被配置为将所述预测网络应用于所述超声图像以确定所述活检针路径。在一些实施例中，其中，所述处理器还被配置为：确定所述关键区域是沿着指向所述对象的解剖结构的活检针的轨迹路径的；并且将所述活检针与所述关键区域之间的潜在碰撞的指示输出到所述显示器。在一些实施例中，其中，在所述超声成像设备相对于所述对象的解剖结构被定位在第一成像位置处时接收所述超声图像，并且其中，所述处理器还被配置为：将所述预测网络应用于所述超声图像以确定运动控
制配置，所述运动控制配置用于将所述超声成像设备从所述第一成像位置重新定位到第二成像位置以进行所述活检；并且将用于基于所述运动控制配置来重新定位所述超声成像设备的视觉指示符输出到所述显示器。在一些实施例中，其中，通过以下操作来训练所述预测网络：提供测试对象的解剖结构的多幅测试超声图像、在测试对象的解剖结构上进行的活检的活检位置以及在所述活检位置处进行的所述活检的病理结果；并且基于所述活检位置和所述病理结果将分数分配给所述多幅测试超声图像的像素。在一些实施例中，其中，所述处理器还被配置为基于以下各项中的至少一项来更新所述预测网络：针对基于所述多个潜在恶性位置和所述多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种超声成像系统，包括：通信接口，其与超声成像设备通信并被配置为接收对象的解剖结构的超声图像；以及处理器，其与所述通信接口通信并被配置为：将预测网络应用于所述超声图像以进行以下操作：识别所述对象的解剖结构中的多个潜在恶性位置；并且确定所述多个潜在恶性位置处的多个恶性可能性；并且将所述多个潜在恶性位置和针对所述多个潜在恶性位置的所述多个恶性可能性输出到与所述处理器通信的显示器，以引导针对所述对象的解剖结构的活检确定。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超声图像包括以下各项中的至少一项：亮度模式(B模式)信息、应变信息、弹性信息或组织多普勒信息。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：将所述预测网络应用于所述超声图像以进行以下操作：识别所述对象的解剖结构的要避免进行活检的关键区域；并且确定针对所述多个潜在恶性位置处的所述多个恶性可能性的多个置信度水平。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：将所述超声图像上的所述多个潜在恶性位置、所述多个恶性可能性、所述多个置信度水平或所述关键区域中的至少一个的指示的叠加物输出到所述显示器。5.根据权利要求4所述的系统，还包括：所述显示器，其被配置为显示：第一图，其包括在所述超声图像的第一实例上的所述多个潜在恶性位置、所述多个恶性可能性和所述关键区域的指示的叠加物；以及第二图，其包括在所述超声图像的第二实例上的所述多个潜在恶性位置处的所述多个置信度水平的指示的叠加物。6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：基于所述对象的解剖结构中的所述多个潜在恶性位置、所述关键区域或目标活检位置中的至少一个来确定用于对所述对象的解剖结构进行活检的活检针路径。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：基于所述多个潜在恶性位置处的所述多个恶性可能性或针对所述多个恶性可能性的所述多个置信度水平中的至少一个来确定针对所述对象的解剖结构的目标活检位置，并且其中，还基于所确定的目标活检位置来确定所述活检针路径。8.根据权利要求6所述的系统，还包括：用户接口，其与所述处理器通信并被配置为接收所述目标活检位置的选择。9.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：将所确定的活检针路径作为所述超声图像上的叠加物而输出到所述显示器。10.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器还被配置为将所述预测网络应用于所述超声图像以确定所述活检针路径。11.根据权利要求6所述的系统，其中，所述处理器还被配置为：确定所述关键区域是沿着指向所述对象的解剖结构的活检针的轨迹路径的；并且
将所述活检针与所述关键区域之间的潜在碰撞的指示输出到所述显示器。12.根据权利要求6所述的系统，其中，在所述超声成像设备相对于所述对象的解剖结构被定位在第一成像位置处时接收所述超声图像，并且其中，所述处理器还被配置为：将所述预测网络应用于所述超声图像以确定运动控制配置，所述运动控制配...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：