一种超声成像系统和方法包括：沿着第一轴（120）朝向材料（110）发射超声推动脉冲（140），所述超声推动脉冲与第一频率、第一F数和第一焦深相关联，确定所述材料响应于所述推动脉冲沿着所述轴的位移，沿着所述第一轴朝向所述材料发射第二超声脉冲（160），所述第二超声脉冲与基本上分别类似于第一频率、第一F数和第一焦深的第二频率、第二F数和第二焦深相关联，响应于第二超声脉冲而从材料接收回波信号（165），基于第一F数和在第一焦深处的固定焦点来对回波信号进行波束成形，确定沿着所述轴的波束成形的回波信号的幅度，基于所确定的所述材料沿着所述轴的位移和沿着所述轴的波束成形的回波信号的幅度来确定所述材料沿着所述轴的相对弹性，以及基于所述材料沿着所述轴的确定的相对弹性来生成图像。
Calibration of ARFI Imaging
【技术实现步骤摘要】
ARFI成像的校准
技术介绍
常规的超声成像系统通过检测体积（volume）内的声阻抗不连续性来创建体积的内部图像。更具体地，常规的超声成像包括将超声束发射到体积中并检测从体积内的声阻抗不连续性反射的信号。因为不同的材料通常展现不同的声阻抗，所以检测的声阻抗不连续性表示体积内不同材料的位置。硬组织和软组织（例如，在肝脏内）可以展现类似的声阻抗。因为在这样的硬组织和软组织之间可以仅存在小的声阻抗不连续性，所以超声束将不会在组织之间的边界处显著反射。因此，常规的超声图像将未能充分区分软组织和硬组织。具有类似声阻抗的软组织和硬组织在经受应力时可能表现不同。对于给定的冲力（impulsiveforce），较软的组织移动得更远，花费更久来达到峰值位移，并且比较硬的组织恢复得更慢。声辐射力脉冲（ARFI）成像利用这些不同的行为而基于其相对硬度来生成区分组织的图像。ARFI成像涉及使用超声“推动（push）”脉冲机械地压缩组织并跟踪所得到的轴上（on-axis）组织位移。使用灰度或颜色编码来确定和显示位移的相对差异，从而描绘组织内区域的相对硬度。组织内的推动脉冲的强度是深度依赖性的，并且受到沿着到推动脉冲的聚焦区域的路径的衍射和衰减、聚焦增益和组织的吸收性质的影响。因为组织位移与组织内的强度梯度成比例，所以均匀组织的ARFI生成的位移轮廓（profile）将误导地描绘在焦点处和在浅深度处的更大位移（即更硬的组织）。常规的ARFI系统试图基于该区域内的强度梯度来归一化（normalize）感兴趣区域（即ARFI图像）的位移轮廓。例如，使用具有与感兴趣区域的位移轮廓相同焦点的推动脉冲来生成均匀人体模型（phantom）的位移轮廓。然后通过划分出（divideout）均匀人体模型的位移轮廓来归一化感兴趣区域的位移轮廓。此方法未能计及感兴趣区域的特定组织内的强度梯度。期望系统基于成像组织内的实际强度梯度来校准ARFI图像。附图说明考虑到如附图中所示的以下说明书，实施例的构造和使用将变得显而易见，其中相似的参考数字指定相似的部分，并且其中：图1示出了根据一些实施例的生成校准的ARFI图像的过程；图2是根据一些实施例的超声成像装置的框图；图3示出了根据一些实施例的聚焦的超声脉冲的传输；图4示出了根据一些实施例的超声脉冲的聚焦接收；图5是根据一些实施例的生成校准的ARFI图像的过程的流程图；图6是根据一些实施例的在固定的轴上深度处的位移随时间的曲线图；图7是根据一些实施例的最大位移对轴上深度的曲线图；图8是根据一些实施例的固定焦点B模式接收脉冲振幅对轴上深度的曲线图；图9是根据一些实施例的归一化的最大位移对轴上深度的曲线图；图10示出了根据一些实施例的二维ARFI图像的获取；图11A是表示最大位移的原始图像；和图11B是根据一些实施例的表示最大位移的归一化图像。具体实施方式提供下面的描述以使得本领域的任何人员能够制造和使用所描述的实施例，并阐述预期用于执行所描述的实施例的最佳模式。然而，各种修改对于本领域人员来说将仍然是显而易见的。一些实施例提供ARFI图像的高效且准确的生成。更具体地，一些实施例提供了一种创造性系统，以基于施加到被成像的组织的实际深度相关力来校准ARFI图像。这样的图像可以比常规系统更准确地描绘成像组织的相对硬度。一些实施例解决的技术问题是先前ARFI系统没能力来计及被成像组织的衰减和衍射图案。一些实施例经由对用来获取B模式图像的参数的特定控制以及使用B模式图像而基于成像的组织的衰减和衍射图案归一化ARFI图像来提供技术方案。图1示出了根据一些实施例的实施方式。通常，超声换能器100将超声束发射到体积110中并从那里接收超声信号。体积110可以包括人体，但是实施例不限于此。超声换能器100可包括任何合适的超声换能器，例如但不限于相控阵列，线性或凸超声换能器。图1描绘了根据一些实施例的ARFI图像的一行的获取。该行从横轴上的点在Z方向上沿着轴120延伸。尽管在不同的时间，下面描述的超声束130至160中的每一个以轴120为中心。超声束130至150用来获取本领域中已知的ARFI图像。特别地，发射/接收波束130描绘了B模式超声跟踪脉冲的发射和对应的基线跟踪回波信号的接收，如本领域中已知的。基线跟踪回波信号旨在测量由于在ARFI推动脉冲之前沿着轴120的生理运动引起的组织位移。可以获取并使用（例如，平均）一组或多组基线跟踪回波信号以获得初始位置。然后，超声换能器100沿着轴120发射波束140。波束140包括旨在沿着轴120和在轴120的方向上使组织位移的推动脉冲。推动脉冲的传输在本领域中是已知的，并且通常由比用来生成B模式数据的发射脉冲的许多更多的循环组成。接下来，超声信号150用来监视组织随时间的所得到的位移。每个接收的一个或多个信号150是位移跟踪回波信号，其表示指示组织在给定时间点处的位置的数据帧。如本领域中已知的，位移跟踪回波信号可以是交叉相关的（cross-correlated），以确定针对沿着轴120的每个点z的随时间的位移幅度。将运动滤波器应用于时间位移轮廓以滤除由生理运动引起的位移。然后，将此数据用来确定最大位移轮廓，其指示在每个点z处经历的最大位移。由位移跟踪回波信号跟踪的位移是由超声推动脉冲和潜在的生理运动两者引起的。上面提到的基线跟踪回波信号可用来模拟潜在的生理运动，其被从最大位移轮廓中减去以获得仅由推动脉冲引起的最大位移。一些实施例在推动脉冲之前采用10-20个基线跟踪脉冲/回波信号对，以便获得基线数据的合适的多项式模型。除了上述基线跟踪之外，还可以使用在组织返回到其原始状态之后获得的跟踪信号来对生理运动建模。将多项式拟合到根据这些跟踪信号确定的位移值可以提供对如上所述滤除的潜在生理运动的更好估计。波束160和信号165用来获取附加的B模式数据。根据一些实施例，发射波束160的参数基本上类似于推动脉冲140的那些。例如，发射波束160可以使用频率、F数/孔径大小、聚焦和变迹（apodization）函数参数来生成，所述参数类似于推动脉冲160的那些。发射波束160的循环数适合于展现窄频带（例如，2-8个循环）。相反，推动脉冲140可以由数百个循环构成。与常规的动态接收波束成形相反，接收信号160是反向散射信号并且使用固定焦点来接收。固定焦点位置基本上类似于推动脉冲140和发射波束160的焦点。接收信号160的振幅然后被确定为Z的函数。最大位移轮廓由作为Z的函数的接收信号160的振幅来归一化。根据一些实施例，归一化包括将最大位移轮廓除以接收信号160的振幅。如下面将详细描述的，所得到的函数表示沿着轴120的组织的相对硬度，同时减少由成像组织内的衰减和衍射效应引起的最大位移轮廓中的伪像（artifact）。图2是根据一些实施例的超声成像系统200的框图。系统200可以实现本文中描述的一个或多个过程。系统200是相控阵超声成像系统，但是实施例不限于此。典型的相控阵系统利用64至256个接收通道和相当数目的发射通道。为了清楚起见，图2示出了单个发射和接收通道。系统200包括换能器元件205和发射/接收开关210。换能器元件205可包括压电或电容膜元件的1维、1.25维、1.5维、1.7本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声成像系统，包括：超声换能器（100），用以：沿着第一轴（120）朝向材料（110）发射超声推动脉冲（140），所述超声推动脉冲与第一频率、第一F数和第一焦深相关联；沿着第一轴朝向材料发射第二超声脉冲（160），所述第二超声脉冲与第二频率、第二F数和第二焦深相关联；和响应于第二超声脉冲而从材料接收回波信号（165）；接收波束成形器（230），用以：控制接收孔径以基于第一F数和第一焦深处的固定焦点对回波信号进行波束成形；和处理器（250），用以：确定材料响应于推动脉冲沿着所述轴的位移；确定沿着所述轴的波束成形的回波信号的幅度；基于材料沿着所述轴的所确定的位移和沿着所述轴的波束成形的回波信号的幅度来确定材料沿着所述轴的相对弹性；和基于材料沿着所述轴的所确定的相对弹性来确定沿着所述轴的多个位置中的每一个处的图像的像素值；和显示器（255），用以显示图像。
【技术特征摘要】
2017.12.13 US 15/8411771.一种超声成像系统，包括：超声换能器（100），用以：沿着第一轴（120）朝向材料（110）发射超声推动脉冲（140），所述超声推动脉冲与第一频率、第一F数和第一焦深相关联；沿着第一轴朝向材料发射第二超声脉冲（160），所述第二超声脉冲与第二频率、第二F数和第二焦深相关联；和响应于第二超声脉冲而从材料接收回波信号（165）；接收波束成形器（230），用以：控制接收孔径以基于第一F数和第一焦深处的固定焦点对回波信号进行波束成形；和处理器（250），用以：确定材料响应于推动脉冲沿着所述轴的位移；确定沿着所述轴的波束成形的回波信号的幅度；基于材料沿着所述轴的所确定的位移和沿着所述轴的波束成形的回波信号的幅度来确定材料沿着所述轴的相对弹性；和基于材料沿着所述轴的所确定的相对弹性来确定沿着所述轴的多个位置中的每一个处的图像的像素值；和显示器（255），用以显示图像。2.根据权利要求1所述的系统，其中确定所述材料响应于所述推动脉冲而沿着所述轴的位移包括：确定所述材料的每个点处响应于所述推动脉冲沿着所述轴的最大位移，和其中，确定所述材料沿着所述轴的相对弹性是基于所述材料的每个点处沿着所述轴的所确定的最大位移和沿着所述轴的波束成形的回波信号的幅度。3.根据权利要求1所述的系统，其中，第二频率、第二F数和第二焦深分别基本上类似于第一频率、第一F数和第一焦深。4.根据权利要求1所述的系统，其中，确定所述材料沿着所述轴的相对弹性包括确定所述材料沿着所述轴的所确定的位移与沿着所述轴的所述波束成形的回波信号的幅度的比率。5.一种方法，包括：沿着第一轴（120）朝向材料（110）发射超声推动脉冲（140），所述推动超声脉冲与第一频率、第一F数和第一焦深相关联；确定所述材料响应于所述推动脉冲的沿着所述轴的位移；沿着所述第一轴朝向所述材料发射第二超声脉冲（160），所述第二超声脉冲与第二频率、第二F数和第二焦深相关联；响应于所述第二超声脉冲而从所述材料接收回波信号（165...
【专利技术属性】
技术研发人员：Y拉拜德，J本森，
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
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