用于编码的多脉冲超声造影成像的方法技术

描述了用于超声造影成像的方法，该方法在两个或多个不同的发射事件中的每个中实现编码的多脉冲。响应于两个不同的发射事件而获取的数据被解码和组合。在一些实施例中，编码的多脉冲包括两个或多个连续的哈达玛编码的超声脉冲。在其他实施例中，可以使用多平面波脉冲。作为一个示例，可以使用哈达玛编码来对此类多平面波脉冲进行编码。此外，可使用幅度调制或脉冲反相幅度调制技术对多平面波脉冲进行进一步编码。

A method of multi pulse contrast-enhanced ultrasound for coding

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于编码的多脉冲超声造影成像的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月26日提交的美国临时专利申请序列号62/537,107的权益，其标题为“用于编码的多脉冲超声造影成像的方法”，其整体通过引用并入本文。
技术介绍
超声造影(“CEUS”)成像的发展为许多临床应用(诸如心肌灌注成像和腹部病变表征)带来巨大潜力。这些成像技术中使用的造影剂通常是封装的微气泡，该微气泡用于改善血液与组织之间的对比度。通常，这些微气泡可以在低机械指数(“MI”)下提供强非线性回波，而组织信号在低MI时大部分是线性的。为了更好地检测非线性微气泡回波，广泛使用了若干序列来抑制线性组织信号，包括脉冲反转(“PI”)，幅度调制(“AM”)或脉冲反转幅度调制(“PIAM”)序列。这些微气泡成像技术通常涉及在两个不同的发射事件(即，脉冲回波事件)的每一个中用单个脉冲激发造影剂。通过修改PI序列中的脉冲极性、AM序列中的脉冲幅度或相对于第一发射事件中发射的脉冲的PIAM序列中的脉冲极性和脉冲幅度两者，可以生成第二发射事件中发射的脉冲。在PI、AM和PIAM序列中，来自这两个发射事件的反射回波RF信号被组合以选择性地消除来自组织的线性响应并放大来自造影剂的非线性响应。然而，据几组报道，即使在低MI的情况下，组织也显示出不可忽视的显著的非线性响应。因此，仍然需要在微气泡造影成像中抑制线性和非线性组织信号两者。
技术实现思路
本公开通过提供用于超声造影成像的方法来解决上述缺点。方法包括使用超声系统在第一发射事件中将第一组超声脉冲发射到受试者体内包含微气泡造影剂的感兴趣区域。第一组超声脉冲包括至少两个超声脉冲，每个超声脉冲具有根据编码矩阵中的第一项编码的幅度和极性。在第一组超声脉冲的发射之后，用超声系统接收第一超声数据。使用超声系统在第二发射事件中将第二组超声脉冲发射到受试者体内的感兴趣区域。第二组超声脉冲包括至少两个超声脉冲，每个超声脉冲具有根据编码矩阵中的第二项编码的幅度和极性。在第二组超声脉冲的发射之后，用超声系统接收第二超声数据。通过使用编码矩阵的逆对第一超声数据进行解码来生成第一解码的数据，并且通过使用编码矩阵的逆对第二超声数据进行解码来生成第二解码的数据。通过计算第一解码的数据与第二解码的数据之间的差来生成差异数据，并且根据差异数据产生受试者的图像。本公开的上述和其他方面及优点将通过以下描述而显现。在描述中，参考了形成本说明书的一部分的附图，其中通过图示的方式示出了优选实施例。然而，此实施例不一定代表本专利技术的全部范围，因此，参考权利要求和本文来解释本专利技术的范围。附图说明图1是阐述根据本公开中描述的实施例的用于使用编码的多脉冲进行超声造影成像的示例方法的步骤的流程图。图2示出了哈达玛(Hadamard)编码的多脉冲发射设计的示例。序列包括两个发射事件(即，TX#1和TX#2)。每个发射事件包含连续发射的两个脉冲(即，脉冲1和脉冲2)。TX#2中的脉冲2的符号在二阶哈达玛矩阵之后反转。所接收的信号经历标准的哈达玛解码。然后，脉冲1和移位(轴向上的脉冲长度tpulse)的脉冲2相减以消除组织响应。图3示出了在使用三态脉冲发生器对3度转向角进行超声造影成像中实现示例HEM复合序列的一对发射事件。图4示出了用于使用三态脉冲发生器的示例MW-HEM成像序列的发射脉冲设计。序列包括四个发射事件(TX#1–TX#4)，发射事件中的每个包含两个成角度的如MW成像中的平面波发射。每个成角度的发射包含如本公开中所描述的HEM序列中的两个连续的脉冲。在两个成角度的平面波发射之间添加小的交错时间Δt。相同的角度的两个脉冲之间不添加交错时间。每个脉冲旁边标记的是在每个发射事件中每个角度的发射脉冲的极性的指示。图5示出了用于使用三态脉冲发生器的示例MW-AM成像序列的发射脉冲设计。序列包括四个发射事件(TX#1–TX#4)，发射事件中的每个包含两个成角度的如MW成像中的平面波发射。+1和+1/2脉冲的幅度由脉冲占空比反映。在两个成角度的平面波发射之间添加小的交错时间Δt。每个成角度的发射仅包含一个脉冲。给定脉冲的极性和幅度遵循等式(11)中的编码矩阵设计，在脉冲旁边以红色标记其极性和幅度。图6A示出了用于使用三态脉冲发生器的另一示例MW-AM成像序列的发射脉冲设计。仅示出第一发射事件(即，TX#1和TX#2)。每个发射事件包含四个成角度的平面波发射，幅度和极性遵循等式(12)中的编码矩阵。+1和+1/2脉冲的幅度由脉冲占空比反映。在相邻的脉冲发射之间添加小的交错时间，Δt。每个成角度的发射包含单个脉冲。图6B示出了用于使用三态脉冲发生器的另一示例MW-AM成像序列的发射脉冲设计。仅示出第一发射事件(即，TX#1和TX#2)。每个发射事件包含四个成角度的平面波发射，幅度和极性遵循等式(12)中的编码矩阵。+1和+1/2脉冲的幅度由脉冲占空比反映。在具有相同角度但不同脉冲的发射之间的小的交错时间Δt减小到0。每个成角度的发射包含两个连续的编码的脉冲。图7示出了示例MW-HEM发射序列和相关的处理流水线。哈达玛编码的发射事件(例如，HEM编码的事件)在时间上顺序地被激励。在哈达玛矩阵的输入之后，发射事件包含相同的平面波发射角度，但不同的脉冲极性。所接收的RF信号可被解码成RF对。每对包含用相同脉冲激励的发射角度。脉冲对之间的相减抑制组织线性响应。可以对解码和重组的RF信号进行波束成形和复合，以产生最终图像。该图中的第一行是图4的示意图。图8是可实现本公开中描述的方法的示例超声系统的框图。具体实施方式本文所描述的是用于超声造影成像的方法，该方法在两个不同的发射事件中的每个中实现编码的多脉冲。响应于两个不同的发射事件而获取的数据被解码和组合。在一些实施例中，编码的多脉冲包括两个或更多个连续的哈达玛编码的超声脉冲。在其他实施例中，可以使用多平面波脉冲。作为一个示例，可以使用哈达玛编码来对此类多平面波脉冲进行编码。此外，可使用幅度调制或脉冲反相幅度调制技术对多平面波脉冲进行进一步编码。现在参考图1，示出了阐明用于在连续的发射事件中使用编码的多脉冲来进行超声造影成像的示例方法的步骤的流程图。方法包括在第一发射事件中将超声脉冲发射到感兴趣区域，如步骤102所指示。通常，将超声脉冲发射到其中存在超声造影剂的感兴趣区域。例如，可以将微气泡造影剂施用给被成像的受试者，使得当发射超声脉冲时，微气泡造影剂存在于感兴趣区域中。超声脉冲是编码的脉冲。例如，可以通过基于哈达玛编码矩阵中的编码因子来调整超声脉冲的极性，从而根据哈达玛编码对超声脉冲进行编码。作为示例，所施加的超声脉冲包括根据二阶哈达玛编码矩阵而编码的两个连续的超声脉冲。在其他实施例中，可以使用除哈达玛编码矩阵之外的编码矩阵，并且可以通过适当的编码(例如，通过使用更高阶的哈达玛或其他编码矩阵)来发射更大量的超声脉冲。在任何情况下，根据编码矩阵中的第一项对在第一发射事件中发射的脉冲进行编码。例如，编码矩阵中的每一行可以对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于利用超声系统产生图像的方法，所述方法的步骤包括：/n(a)使用超声系统在第一发射事件中将第一组超声脉冲发射到受试者体内包含微气泡造影剂的感兴趣区域，所述第一组超声脉冲包括至少两个超声脉冲，每个超声脉冲具有根据编码矩阵中的第一项编码的幅度和极性；/n(b)在所述第一组超声脉冲的发射之后，用所述超声系统接收第一超声数据；/n(c)使用所述超声系统在第二发射事件中将第二组超声脉冲发射到所述受试者体内的所述感兴趣区域，所述第二组超声脉冲包括至少两个超声脉冲，每个超声脉冲具有根据所述编码矩阵中的第二项编码的幅度和极性；/n(d)在所述第二组超声脉冲的发射之后，用所述超声系统接收第二超声数据；/n(e)通过使用所述编码矩阵的逆对所述第一超声数据进行解码来生成第一解码的数据，并且通过使用所述编码矩阵的逆对所述第二超声数据进行解码来生成第二解码的数据；/n(f)通过计算所述第一解码的数据与所述第二解码的数据之间的差来生成差异数据；以及/n(g)根据所述差异数据产生图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170726 US 62/537,1071.一种用于利用超声系统产生图像的方法，所述方法的步骤包括：
(a)使用超声系统在第一发射事件中将第一组超声脉冲发射到受试者体内包含微气泡造影剂的感兴趣区域，所述第一组超声脉冲包括至少两个超声脉冲，每个超声脉冲具有根据编码矩阵中的第一项编码的幅度和极性；
(b)在所述第一组超声脉冲的发射之后，用所述超声系统接收第一超声数据；
(c)使用所述超声系统在第二发射事件中将第二组超声脉冲发射到所述受试者体内的所述感兴趣区域，所述第二组超声脉冲包括至少两个超声脉冲，每个超声脉冲具有根据所述编码矩阵中的第二项编码的幅度和极性；
(d)在所述第二组超声脉冲的发射之后，用所述超声系统接收第二超声数据；
(e)通过使用所述编码矩阵的逆对所述第一超声数据进行解码来生成第一解码的数据，并且通过使用所述编码矩阵的逆对所述第二超声数据进行解码来生成第二解码的数据；
(f)通过计算所述第一解码的数据与所述第二解码的数据之间的差来生成差异数据；以及
(g)根据所述差异数据产生图像。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述编码矩阵是哈达玛编码矩阵。


3.如权利要求2所述的方法，其中所述哈达玛编码矩阵是二阶哈达玛编码矩阵。


4.如权利要求1所述的方法，其中所述编码矩阵包括基础脉冲集与哈达玛编码矩阵之间的克罗内克增量乘积。


5.如权利要求4所述的方法，其中所述基础脉冲集包括用哈达玛编码矩阵编码的脉冲。


6.如权利要求4所述的方法，其中所述基础脉冲集包括用幅度调制进行调制的脉冲。


7.如权利要求4所述的方法，其中所述基础脉冲集包括用脉冲反转进行调制的脉冲。


8.如权利要求4所述的方法，其中所述基础脉冲集包括用脉冲反转幅度调制进行调制的脉冲。


9.如权利要求1所述的方法，其中在对所述第一超声数据和所述第二超声数据进行解码之前和/或之后，用带通滤波器对所述第一超声数据和所述第二超声数据进行滤波。


10.如权利要求9所述的方法，其中所述带通滤波器以发射所述第一和第二组超声脉冲时使用的发射中心频率为中心。


11.如权利要求1所述的方法，其中所述第一组超声脉冲包括第一组多平面波超声脉冲，而所述第二组超声脉冲包括第二组多平面波超声脉冲。


12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一组多平面波超声脉冲包括以第一转向角和第二转向角发射的多平面波脉冲，而所述第二组多平面波超声脉冲也包括以所述第一转向角和所述第二转向角发射的多平面波脉冲。

【专利技术属性】
技术研发人员：公平，S·陈，宋鹏飞，
申请(专利权)人：梅约医学教育与研究基金会，
类型：发明
国别省市：美国;US