自动化胎儿胎龄评估的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种自动化胎儿胎龄评估的系统和方法。一种超声系统，包括：包括多数传感器元件的传感器阵列，其配置为采集对象的图像数据；显示系统，其用于基于采集的图像数据来显示对象图像；以及图像处理器模块。该图像处理器模块编程为计算图像的曲率，并基于计算得到的曲率以及基于对象的已知特征趋势来识别对象特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例大体上涉及超声成像，更特别地，涉及自动评估人胎龄的设备及方法。
技术介绍
众所周知，在超声成像中产生一系列高频声脉冲，并且这些脉冲在它们的路径上从不同的对象“弹回”或反射回来。具体地，患者身体中的不同结构表现出不同等级的阻抗， 并且当超声信号接触这些结构之间的阻抗边界时产生超声回声。测量发射脉冲和接收到相应的回声之间的间隔，来确定脉冲源和回声从其产生的阻抗边界之间的距离。另外，回声的相对强度携带与引起回声的组织性质有关的信息。不同的组织对于超声信号表现出不同等级的阻抗。因此，例如，在肌肉组织和骨之间的边界存在变化的的阻抗差，其与脂肪组织和器官组织之间的边界形成对照。因此，当超声撞击肌肉组织和骨之间的阻抗边界时，产生比当超声脉冲撞击脂肪组织和器官组织之间的阻抗边界时产生的回声更强的回声。最终，由这些接收到的回声中每个组合的镶嵌图(反映引起回声的对象的位置和性质)构成通过使用超声成像而获得的多维图像。典型地，超声图像日常用于评估胎儿的生长以及确定或预测胎儿的胎龄(GA)。胎儿解剖学的特定特征(例如头部、腹部或股骨等)从二维或三维图像数据的超声测量以用于确定GA、评估生长模式以及识别异常。在一个例子中，在第二和第三妊娠期中，股骨长度的测量是胎儿生长的重要指标。 在通常的临床实践中，超声传感器在腹部上移动，直到在标准扫描平面内股骨是可视的，在该标准扫描平面内骨表面与超声射束接近于垂直。然后，股骨的长度通过在可视显示器 (其具有连入图像显示站的类似鼠标的机构)上指示它的端点来测量。从标准产科(OB)表格读出对应于该测量的GA。典型地，股骨长度测量牵涉由训练有素的超声波记录人员进行的手动测量。在另一个例子中，胎儿头部周长也是GA的指标，并且也可以用于度量胎儿生长模式中的异常。典型地，胎儿头部周长测量也牵涉由训练有素的超声波记录人员进行的手动测量。胎儿超声图像总会受到能够降低诊断能力的许多因素污染。该因素包括但不限于由于腹部脂肪层导致的近场模糊、不可预知的移动、胎儿的肢体位置以及普遍存在的斑点噪声。操作者的可变化性也限制了超声图像和测量的可再现性。在改善临床工作流程的鲁棒性和准确性方面的早期努力倾向于集中在半自动方法上，其包括例如股骨分割。该半自动方法包括在手动初始化位于股骨上的点之后的例如最大似然估计或形态学算子等方式。 其它方式使用模式识别技术，其具有使用数百个训练数据集产生的代表若干图像特征的分类器。作为一个例子，在胎儿股骨评估情况中，已知的方法包括形态学滤波，其中图像首先用大的结构化要素销蚀，并且从原始图像中减去滤波后的图像来强调和分割股骨区域。在另一个已知的半自动方法中，使用者在超声图像中标记股骨区域内的点，之后算法利用最大似然框架来分割整个股骨。股骨评估的再另一已知方式基于训练范例，其中一组例如具有标记的股骨的1000幅图像用于训练概率增强树。之后该训练模型的参数用于估计测试图像中的股骨长度。再另一已知的方式包括在形态和计算上分割股骨。此外，在头部周长和左右颅顶骨直径的评估情况中，已知方法包括通过使用称为主动轮廓模型化的计算机视觉技术来检测胎儿颅骨的内外边界的自动计算。另一个方法基于基于形态的算法以便在超声图像中识别胎儿头部轮廓，细化它的形状并对不规则进行补偿，之后测量它的尺寸。在另一个基于学习方式的方法中，通过概率增强树中的鉴别分类器来获得使用者注解的训练数据并进行分类。再另一个方式基于来自回波描记图像的胎儿解剖结构的分割。在该方式中，估计且然后测量胎儿身体的颅骨横截面轮廓。轮廓估计表达为统计估计问题，其中轮廓及观测模型参数都是未知的。观测模型在概率方面使观测到的图像与基本轮廓相关。该似然函数来自于基于区域的统计模型，并通过确定性迭代算法根据最大似然准则估计轮廓及观测模型参数。然而，以上过程趋于耗时，可能包括用户介入或经过训练的超声波记录人员，可能受到操作者可变性的影响，或者可能易于产生错误检测。在偏远或乡村市场，获得由经过训练的超声波记录人员或超声技师的服务是特别困难的，使得偏远区域服务不足或服务不周到。因此，为了更好地估计胎儿的胎龄并克服前述缺点，改善超声图像的可视化技术将是可取的。
技术实现思路
本专利技术的实施例针对用于超声成像、更具体地自动测量胎儿胎龄的方法和设备。根据本专利技术的方面，超声系统包括包括多数传感器元件的传感器阵列，其配置为采集对象的图像数据；显示系统，其用于基于采集的图像数据来显示对象图像；以及图像处理器模块。该图像处理器模块编程为计算图像的曲率，并基于计算得到的曲率和对象的已知特征趋势来识别对象特征。根据本专利技术的另一方面，一种超声图像处理方法包括获得胎儿的至少一部分的图像，计算在图像中的每个点的曲率，以及基于计算得到的曲率及基于胎儿的已知临床特征来计算对象特征。根据本专利技术的又另一方面，一种计算机可读存储介质，在其上存储包括指令的计算机程序，当由计算机执行该指令时，使计算机获得胎儿的图像，计算在图像的点上的曲率，并基于计算的曲率以及基于在另一个临床设置中获得的一个或多个胎儿特征来计算胎儿的特征。这些以及其它的优点和特征将从接下来本专利技术优选实施例的详细描述(其连同附图提供)更容易理解。附图说明图1是根据本专利技术实施例的超声系统的示意框图。图2图示根据本专利技术的实施例用于确定胎龄的技术。图3图示根据本专利技术的实施例用于基于股骨测量确定胎龄的技术。图4图示根据本专利技术的实施例用于基于颅骨测量确定胎龄的技术。具体实施例方式根据本专利技术的实施例，提供超声系统，其用于自动检测与测量胎儿的股骨与颅骨中之一，并由此自动估计胎儿的胎龄。根据本专利技术的实施例，图1图示包括传送器12的超声系统10，该传送器12驱动超声传感器16中的元件14 (即传感器元件)阵列，以发射脉冲超声信号进入人体或成像体积。该元件14可设置成例如一维或二维。每个超声传感器16具有限定的中心操作频率和带宽。超声信号从人体内的结构(像脂肪组织或肌肉组织)反向散射以产生返回到元件14 的回声。该回声由接收器18接收，并通过射束形成电子器件20以从由超声传感器16接收的原始声音数据采集图像数据。射束形成电子器件20执行射束形成功能并输出RF信号， 其然后通过RF处理器22。该RF处理器22可包括复解调器(未示出)，其解调RF信号以形成代表回声信号的IQ数据对。还可包括增益及TGC/LGC控制单元来调节信号幅度。可进一步对RF信号或IQ数据对进行滤波、抽取、包络检测及压缩以形成压缩包络数据。根据本专利技术的实施例，图像帧数据集(即图像数据)接着路由到存储器M以供存储或直接到图像处理器模块26。如图1所示，部件12-22构成了前端硬件25。根据本专利技术的实施例，图像处理器模块沈配置成处理采集的超声信息(即图像帧数据集)，并准备超声信息帧以用于在显示器观上显示。当接收到回声信号时，采集的超声信息可在扫描会话(scanning session)期间实时处理并显示。另外或者备选地，超声信息可在扫描会话期间存储到存储器M中，然后在离线操作中处理并显示。处理器模块沈连接到用户界面30，其可控制处理器模块沈的操作。显示器28包括一个或多个监视器，其向使用者呈现包括诊断超声图像的患者信息以用于诊断和分析。 存储器M和存储器32中的一个或两个可存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种超声系统（１０）包括：传感器阵列（１６），其包括多数的传感器元件（１４），其配置为采集对象的图像数据；显示系统（２８），其用于基于所采集的图像数据来显示对象图像；以及图像处理器模块（２６），其编程为：计算图像的曲率（１０８）；以及基于所述计算得到的曲率以及基于所述对象的已知特征趋势来识别对象特征（１１４）。

【技术特征摘要】
2010.02.08 US 12/7017551.一种超声系统(10)包括传感器阵列(16)，其包括多数的传感器元件(14)，其配置为采集对象的图像数据；显示系统( )，其用于基于所采集的图像数据来显示对象图像；以及图像处理器模块( )，其编程为计算图像的曲率(108)；以及基于所述计算得到的曲率以及基于所述对象的已知特征趋势来识别对象特征(114)。2.如权利要求1所述的系统(10)，其中所述图像处理器模块06)编程为在计算所述图像的曲率(10 之前使所述图像扩散(106)。3.如权利要求1所述的系统(10)，其中所述对象特征是对象长度和对象尺寸中之一。4.如权利要求1所述的系统(10)，其中所述图像处理器模块06)编程为基于计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·斯瓦米，P·穆克赫吉，J·班纳吉，S·蒂鲁文卡达姆，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US