使用剪切波的声音速度成像制造技术

本发明专利技术涉及使用剪切波的声音速度成像。剪切波传播被用来估计声音在患者中的速度。超声扫描仪检测剪切波在多个位置中的每一个处出现的时间。出现的时间差、给定组织刚度或剪切速度被用来为患者的特定组织估计声音速度。

Sound velocity imaging using shear waves

The present invention relates to sound velocity imaging using shear waves. Shear wave propagation is used to estimate the speed of sound in the patient. The ultrasonic scanner detects the time at which the shear wave appears at each location. The time difference, the given tissue stiffness, or the shear rate is used to estimate the sound velocity for a patient's particular organization.

【技术实现步骤摘要】
使用剪切波的声音速度成像
本实施例涉及利用超声的声音速度的确定。
技术介绍
在超声成像中，声音速度是假设，诸如被假设成1450m/s。用于使超声束聚焦的延迟或相位分布图依赖于假设的声音速度。该假设可能是不准确的。声音在组织中的速度基于组织的特性来变化。超声断层成像术可以被用来测量声音速度。超声断层成像术依赖于将患者置于传送器和接收器之间。声能从传送器完全通过患者到达接收器的行进时间被用来计算声音在患者中的速度。大多数超声扫描仪使用脉冲-回波，在这种情况下同一换能器被用于传送和接收操作，所以不以与脉冲-回波系统相同的方式来估计声音速度。因为声反射的位置相对于换能器来说不是确切已知的，所以脉冲-回波往返行程时间不会直接指示声音速度。
技术实现思路
通过介绍的方式，下面描述的优选实施例包括用于声音速度成像的方法、计算机可读介质以及系统。剪切波传播被用来估计声音在患者中的速度。脉冲-回波超声扫描仪检测剪切波在多个位置中的每一个处出现的时间。给定组织刚度或剪切速度，出现时间差被用来估计声音速度。在第一方面中，提供一种用于声音速度成像的方法。超声扫描仪沿着第一线将声辐射力冲击传送到患者的组织中。超声扫描仪检测响应于由声辐射力冲击产生的剪切波而生成的组织随着时间的位移。该位移是在与第一线间隔开的至少两个位置中的每一个处检测的。检测第一个位置随着时间的位移相对于第二个位置随着时间的位移的在时间上的变化。根据该在时间上的变化来计算声音在患者中的速度。生成声音速度的图像。在第二方面中，提供一种用于对声音速度成像的系统。传送波束形成器被配置成生成激发脉冲。接收波束形成器被配置成检测组织对由激发脉冲生成的剪切波的响应。该响应是在多个时间中的每一个在多个位置中的每一个处检测的。图像处理器被配置成根据组织对剪切波的响应来估计声音在组织中的速度。显示器可操作用来显示声音速度。在第三方面中，一种非瞬时计算机可读存储介质，在其中存储有表示可由编程处理器执行以用于估计声音速度的指令的数据。该存储介质包括用于以下操作的指令：利用超声扫描仪观察传播到介质中的剪切波，根据（a）剪切速度或刚度以及（b）剪切波传播到介质中的不同位置的时间差来计算声音在介质中的速度，以及传送声音速度。本专利技术由后面的权利要求限定，并且该部分中的任何内容都不应该被视为对这些权利要求的限制。下面结合优选实施例来讨论本专利技术的其他方面和优点并且稍后独立或组合地使该其他方面和优点受到保护。附图说明部件和图不一定按照比例来绘制，而是将重点放在图示本专利技术的原理上。此外，在图中，相似参考数字指定遍及不同视图的对应部分。图1是用于声音速度成像的方法的一个实施例的流程图；图2图示到位移检测的位置的剪切波传播的示例布置；图3示出用来确定剪切波的出现之间的在时间上的变化的两个位移分布图；图4A和4B分别示出利用假设的声音速度和利用正确的声音速度的示例B模式成像；图5图示由波束形成器利用假设的和正确的声音速度输出的示例射频信号；图6是用于估计声音在组织中的速度的系统的一个实施例。具体实施方式声音速度是使用剪切波来估计和成像的。使用声辐射力冲击来生成剪切波。利用超声扫描仪来获得对于多个位置的来自剪切波的组织位移，并且分析该组织位移以估计声音速度。在一个实施例中，通过观察剪切波在介质中的传播来估计声音速度。将已知的或预先估计的刚度或剪切速度与剪切波传播信息一起用于估计声音速度。因为剪切波位移在不同位置处的定时被确定，所以脉冲-回波超声可以被用来估计声音速度。声音速度可以在诊断上是有用的，诸如比其他措施与疾病状态更强地相关联（例如比剪切速度或组织刚度更强地相关联）。图1示出用于声音速度成像的方法的一个实施例。超声扫描仪观察介质中的剪切波传播。根据剪切速度或组织刚度以及剪切波传播到介质中的不同位置的时间差来计算声音在该介质中的速度。被超声扫描仪采样的位置使用假设的或先前设置的声音速度，所以它们以假设的距离分开。通过跟踪剪切波，基于剪切波在两个位置处出现的时间差来找到这两个位置之间的实际距离。该实际距离与假设距离的比率与实际速度与假设速度的比率相同，所以可以计算实际速度。通过图6的系统或不同系统来实施该方法。例如，任何现在已知或稍后开发的超声扫描仪执行动作中所有的动作。超声扫描仪的处理器、控制器或图像处理器执行动作28-32。可替代地，从超声扫描仪分开或远离超声扫描仪的计算机或工作站的处理器执行动作28-32中的任一个或多个。波束形成器、存储器、检测器和/或其他设备可以被用来使用动作24和26获取数据。超声扫描仪、图像处理器、显示器或其他设备可以执行动作34。图像处理器可以控制设备来执行图1的方法。可以提供附加的、不同的或更少的动作。例如，在没有动作34中的传送速度的情况下执行方法。作为另一示例，在没有动作24的ARFI传送的情况下生成剪切波。在仍另一示例中，使用默认的或假设的剪切速度或其他组织特性（例如刚度）来代替动作30中的计算速度。在其他示例中，将滤波或其他数据处理应用于随着时间和/或空间的位移或计算的速度。动作以描述或示出的顺序来执行（例如上到下），但是可以以其他顺序来执行该动作。例如，动作24示出单个激发脉冲的传送。动作24、以及响应动作26、28和32可以被重复以在更大的感兴趣区域上测量。动作26、28和32可以被重复以在更大的感兴趣区域上测量或利用响应于同一剪切波的更多采样来测量。作为另一示例，在动作24之前执行动作30，诸如在使用ARFI来确定声音在该感兴趣的组织中的速度之前，使用ARFI成像确定感兴趣的组织中的剪切速度。在动作24中，超声扫描仪将ARFI推进传送到患者组织中。该传送是在扫描线上的某一深度或深度范围处聚焦的传送波束。焦深在传送扫描线上。基于用于换能器的元件的延迟分布图，沿着传送扫描线来传送ARFI传送波束。扫描线与换能器成任何角度，诸如垂直于换能器。在动作26中ARFI脉冲被用来生成以相对于A线或检测扫描线的角度θ传播的剪切波。在一个实施例中，用于ARFI传送波束的扫描线在换能器的视场内处于任何角度，诸如在相对于垂直换能器的+/-30度内。图2示出具有与垂直成大约20度的角度θ的ARFI传送扫描线40的示例。换能器上的原点是换能器的中心，但是可以偏移该中心。超声换能器中的元件阵列传送从电波形转换的ARFI波束。声能被传送到患者中的组织。声波形被作为应力传送以用于生成使组织移位的剪切波。激发是超声激发脉冲。声能被聚焦以施加足够的能量来促使生成然后从焦点位置行进通过组织的一个或多个波。声波形自己可以使组织移位。可以使用其他应力源，诸如机械外力或内力。为了生成波，期望高幅度或功率的激发。例如，激发具有在任何焦点位置处和/或视场中靠近但不超过1.9的机械指数。保守地且考虑探测器变化，1.7或其他级别的机械指数可以被用作上限。可以使用更大（例如MI超过1.9）或更小的功率。利用具有任何数目的周期的波形来传送激发脉冲。在一个实施例中，用于推进脉冲传送事件的波形中的一个、大多数或所有具有100-2,000个周期。对于应用于针对激发脉冲的阵列的元件的连续传送波形来说，周期的数目是几十个、几百个、几千个或更多。不同于具有1-5个周期的成像脉冲，ARFI激发或推进脉冲具有更大数目本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于声音速度成像的方法，该方法包括：利用超声扫描仪将声辐射力冲击沿着第一线传送到患者的组织中；利用超声扫描仪检测响应于由声辐射力冲击产生的剪切波而生成的组织随着时间的位移，该位移是在与第一线间隔开的至少两个位置中的每个处检测的；确定第一个位置随着时间的位移相对于第二个位置随着时间的位移的在时间上的变化；根据该在时间上的变化来计算声音在患者中的速度；以及生成声音速度的图像。

【技术特征摘要】
2016.02.10 US 15/0404571.一种用于声音速度成像的方法，该方法包括：利用超声扫描仪将声辐射力冲击沿着第一线传送到患者的组织中；利用超声扫描仪检测响应于由声辐射力冲击产生的剪切波而生成的组织随着时间的位移，该位移是在与第一线间隔开的至少两个位置中的每个处检测的；确定第一个位置随着时间的位移相对于第二个位置随着时间的位移的在时间上的变化；根据该在时间上的变化来计算声音在患者中的速度；以及生成声音速度的图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中传送包括将声辐射力冲击传送为聚焦在沿着第一线的深度处，以及其中检测包括关于处于不同深度处的各位置中的至少一个并且关于沿着不同于第一线的第二线的位置来检测。3.根据权利要求1所述的方法，其中传送包括以远离垂直于换能器成一定角度的第一线来传送，并且其中检测包括关于沿着第二线的位置来检测，该第二线相对于换能器所成的角度与第一线不同。4.根据权利要求1所述的方法，其中检测随着时间的位移包括对于各位置中的每一个检测位移分布图。5.根据权利要求1所述的方法，检测位移包括确定组织从参照物的移位量。6.根据权利要求1所述的方法，其中确定包括识别对于各位置中的每一个的随着时间位移中的峰值位移以及确定在各峰值位移之间的时间差。7.根据权利要求1所述的方法，其中确定包括关联第一位置随着时间的位移与第二位置随着时间的位移。8.根据权利要求1所述的方法，其中计算声音速度包括计算在各位置之间声音在患者中的速度；以及还包括响应于剪切波对于其他位置集合重复所述检测、确定和计算；其中生成图像包括生成对于该位置集合的对于患者的声音速度的空间分布的图像。9.根据权利要求1所述的方法，还包括估计患者中的剪切波速度；其中计算声音速度包括根据在时间上的变化和剪切波速度来计算。10.根据权利要求1所述的方法，其中计算声音速度包括根据在时间上的变化、角度、剪切波速度、默认速度和以默认速度给出的各位置之间的距离来...

【专利技术属性】
技术研发人员：D邓肯，范列湘，金乘洙，Y拉拜德，S罗森茨魏希，
申请(专利权)人：美国西门子医疗解决公司，
类型：发明
国别省市：美国,US