使用超声波换能器对生物组织粘弹特性测量的方法技术

本发明专利技术是关于使用一个超声波换能器（１０）来进行生物组织的粘弹性特性测量的方法，该换能器装有可将生物组织反射的超声波信号转换成电信号（１４）的多个检波单元（１２），各个检波单元（１２）被组合形成子孔径（１６），同一子孔径（１６）的检波单元（１２）发出的电信号（１４）被同时采集，每个子孔径（１６）与超声波传播轴（１５）的交点为一个声学中心点（Ｃａ）。根据本发明专利技术，这种方法的特点是同一个检波单元（１２）属于至少两个不同的子孔径（１６）。且一个声学中心点（Ｃａ）周围至少有其他三个呈非直线型分布的声学中心点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物组织的粘弹性(propri6t6s visco61astiques，简称PV)测量可以用 于进行与某些器官相关治疗的诊断、检出或跟踪监测，例如肝脏、皮肤或血管。为了保证相关器官的完整性而进行无损害测量，熟知的方法是使用一个设 备发射低频横波到该器官的生物组织中，然后通过超声波釆集来测量生物组织 对这个横波的反射。在爱科森股份有限公司(Echosens SA ) 2004年5月3曰 提交的专利申请(编号FR 2869521 )中描述了这种方法。生物组织粘弹性的测量方法使用的设备包括下列三种类型-第一类设备是一个仅有一个检波单元的换能器，此检波单元能把由相关 组织反射的超声波转换成电信号的。在此情况下，这种换能器仅使用一个超声 波束，不能测量异质器官的粘弹性。因此使用这种仪器只限于对一个器官整体进行粘弹性的普通测量，这种普 通测量不能进行局部测量来进行检查，例如检查该器官中的局部病理学。—第二类设备为一个包含多个检波单元的换能器，这些单元呈线型排列， 能把由相关组织反射的超声波转换成电信号。在此情况下，这种换能器只接收一个二维平面相关的反射超声波。然而获 得生物组织平面粘弹性需要三维立体信息，尤其是垂直投影，也就是说在相关 平面上按正交方向的投影。因此，使用这种设备不能定量测量相关组织的粘弹性。换句话说，由于忽 略垂直投影产生的组织形变变化而进行了人工粗略估计，这种设备仅提供局部 定性分析信息。-最后，先前提到的专利申请(编号FR 2869521 )中描述的第三类设备， 使用一个由四个圆形检波单元组成的换能器，这四个检波单元呈非线型排布， 能把由相关组织反射的超声波转换成电信号。这种设备可以提供对生物组织粘弹性的定量测量。但是它的缺点是它使用的检波单元的重要尺寸严格地被超声波東的特性所限制。例如，在肝脏中，用一个中心频率为3. 5兆赫的超声波换能器，这需要检波单元的直径为7毫米，才能对20毫米-8Q亳米之间的深度进行测量。本专利技术通过提供一个可以对生物组织局部粘弹性用高分辨率进行局部定量测量的方法，至少解决了上述的问题。因此，本专利技术是关于使用 一个超声波换能器来进行生物组织的粘弹性测量的方法，该换能器装有可将生物组织反射的超声波信号转换成电信号的多个检波单元，各个检波单元被组合形成子孔径，同一子孔径的检波单元发出的电信号被同时釆集，每个子孔径与超声波传播轴的交点为一个声学中心点。根据本专利技术，这种方法的特点是同一个检波单元属于至少两个不同的子孔径。且一个声学中心点周围至少有其他三个呈非直线型分布的声学中心点。需要说明的是超声波传播轴与能量分配最大的轴相对应。这个方法有很多优点。这样，对不同的子孔径使用至少一个共同的检波单元可以缩短各个子孔径声学中心点之间的距离，且不减少超声波的发射和接收面积，于是进行粘弹性测量的分辨率提高了。另外， 一个分孔径的声学中心点被至少三个非线型分布的声学中心点包围可以得到计算局部粘弹性所需要的三维数据，详情见后文。最后，对上述两种布局的联合使用可以减少超声波-电信号换能器的检波单元数量，相对于前一种方法改善分辨率来进行粘弹性的局部测量。因此，本专利技术提出的粘弹性测量方法的成本和复杂程度均被降低，而且此方法可以用足够的分辨率对一个器官中可定位的组织粘弹性进行局部甚至定量测量，例如一个器官中的肿瘤。在实际中，本方法组成的步骤包含同时使用不同子孔径的阶段，例如通过使用被这些子孔径中的同 一个检波单元。同时使用多个子孔径可以获得更快的超声波数据采集速度。事实上使用不同子孔径的至少一个共用检波单元与对这个共用单元同时使用两次相当，这样得到的釆集速度比每个子孔径发出的信号按时序形成的情况下更高。一个给定子孔径通道的形成与构成此子孔径的各个检波单元发出信号的叠加相对应-有或没有时间延迟(延迟法则)。这个叠加可以按照多种方法来实现例如可以使用各个检波单元发出的模拟电信号的叠加，数字化之后在一个电子元件中的叠加，在一个计算机程序中的逻辑叠加。因此，子孔径的时序电子扫描被对这些子孔径的至少一个平行釆集，也就是同时釆集所代替。在实际中，本方法组成的步骤包含带动组织运动的阶段，这个带动可以通过手动或自动方式进行。在实际中，本方法组成的步骤包含形成子孔径的阶段，这些子孔径的声学中心点形成了一个带三角形网眼(例如等边三角形)的网格。根据实际，本方法的步骤包含形成子孔径的阶段， 一个子孔径被其他子孔径的表面完整地限定了边界。在实际中，本方法的步骤包含形成子孔径的附加阶段， 一个子孔径被六个等边排列的声学中心点包围。本专利技术还涉及一个装有超声波换能器的生物组织粘弹性测量设备。这个换能器包含能将生物组织反射的超声波信号转换成电信号的检波单元。这些单元相距一定的距离，其中心距在O. 5-5亳米之间，优先在2-5毫米之间。换能器检波单元之间的这个距离依靠使用前述实际之一相应的方法来获得。并且，这种设备的优点是可以用高分辨率、低成本(通过减少检波单元数量)来进行粘弹性测量。根据实际，该设备包含的装置可以同步采集重组于一个子孔径中的多个检波单元所接收的电信号，以及形成与共用至少一个检波单元的多个同步子孔径相应的电信号传播通道。在实际中，该设备包含的装置可以使至少一个子孔径的中心点周围有三个呈非直线型分布的声学中心点。根据实际，该设备包含至少19个六边形检波单元或至少24个等边三角形检波单元。在实际中，该设备包含多边形检波单元，例如六边形，正方形，菱形，三角形或圆形。本专利技术还涉及一个装备有与前述情况相应设备的探测器，以及一个装有与前述情况相应设备的计算机系统。这个系统还包含用于进行超声波热疗或带动组织细胞运动的装置。最后，本专利技术涉及出自于与前述情况相应的方法、设备、探测器、计算机系统的数据。本专利技术的其他的特点和优点在下面的描述中可以得到体现，详情请参考附图-附图说明图1为包含一个专利技术所述换能器的设备的示意图。-图2为测量生物组织粘弹性所使用的几何参数。-图3、图4和图5为专利技术中方法的不同情况。本专利技术相应的生物组织粘弹性测量方法使用一个装有超声波换能器10的探测器ll (见图l),换能器包含的检波单元12可以将由生物组织反射的超声波信号转换成电信号14。这些电信号14代表生物组织对超声波的回音性，"回音性"这个术语源自英文echogenicity这样，当 一个组织能很强地反射超声波时我们称它"回音性高"，而当它只能很弱地反射超声波时，我们称它"回音性低"。当使用本专利技术中的方法时，各个检波单元12组合形成子孔径，对同一子孔径16的检波单元12发出的信号14进行同时釆集。这样，当进行信号釆集时，子孔径16的釆集总面积为它的各个检波单元12面积的总和。在这个阶段，需要说明的是换能器10也可以用于发射超声波，使这些超声波受到相关生物组织的反射。在这种情况下，这些检波单元12可以被组成发射子孔径，而各个发射子孔径16可以同时进行超声波发射。另外，子孔径16的特点是有一个轴，子孔径16发射或接收的超声波東沿着这个轴传播。这个轴与子孔径的交点叫做声学中心点Ca。为了清楚起见，图1中只画了一个轴15, —个子孔径16和一个中心点Ca。根据本专利技术的方法，当测量一个生物组织的粘弹性时，该方法使用不同的子孔径16,至少同一个检波单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物组织粘弹性性能测量方法使用装有可将这些生物组织反射的超声波转换为电信号（１４）的检波单元（１２，３２，４２，５２）的超声波换能器（１０，３０，４０，５０），不同的检波单元（１２，３２，４２，５２）被组合形成子孔径（１６，３６，４６，５６），同一子孔径（１６，３６，４６，５６）的检波单元（１２，３２，４２，５２）所发出的电信号（１４）被同时采集。这些子孔径与超声波传播轴的交点为声学中心点（Ｃａ），它的特点是至少一个共用的检波单元（１２，３２，４２，５２）属于至少两个不同的子孔径（１６，３６，４６，５６），且一个声学中心点（Ｃａ↓［ｃｅｎｔｒａｌ］）周围至少有三个呈非线型分布的其他声学中心点（Ｃａ）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛朗桑德汉，让米歇尔阿思科诺夫，
申请(专利权)人：爱科森股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]