超声成像制造技术

提供了超声波成像的新方法，其可以提供混响噪声得到降低的图像和对象的非线性散射和传播参数的图像，以及对由超声传播速度的空间变化所引起的波前象差的校正的估计。该方法是基于对所接收的来自所发送的具有交叠的高频率脉冲和低频率脉冲的双频带超声脉冲复合体的信号所进行的处理。高频率脉冲用于图像重构，低频率脉冲用于控制高频率脉冲的非线性散射和／或传播特性。第一种方法使用来自单个双频带脉冲复合体的散射信号，用于在快时间（深度时间）中进行滤波，以提供混响噪声得到抑止的、具有第一谐波敏感度的以及空间分辨率得到提高的信号。在其他方法中，发送两个或更多的双频带脉冲复合体，其中，低频脉冲的频率和／或相位和／或振幅对于每一个脉冲复合体而变化。通过在脉冲数量坐标中的滤波和对非线性传播延迟进行校正以及可选择地对其振幅进行校正，提取脉冲混响噪声得到抑制的线性反向散射信号，并且提取非线性反向散射信号、定量非线性散射和前向传播参数。经过混响抑制的信号还可以用于估计波前象差的校正，特别可以用于多个平行接收波束的宽发送波束。提供对象差校正的大约估计。非线性信号可以用于对组织属性中的差异进行成像，例如微钙化、纤维组织或泡沫细胞的内成长、或者在减压中发现的微气泡或者作为超声造影剂而注入的微气泡。该方法还用于发送成像，以产生用于线断层摄影和衍射线断层摄影图像重构的测量数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于为对象，尤其是在对象中的微气泡的超声参数的空间变化进行成像的方法和系统，其中特别强调的对象是生物组织和流体。
技术介绍
在许多患者中，使用当前超声成像方法所得到的图形质量受到脉冲混响噪声(多次散射)和波前象差的限制。另外，多种类型的组织疾病(例口瘤和动脉管壁的动脉硬化症)在用于适当诊断的图像对比度中呈现出很小的差异，以及呈现出很小的患病组织的差异。这些问题的原因在于图像构造方法本身没有完全考虑到软组织的物理属性。在组织的线性声学属性(质量密度和压缩率)中的空间变化是对软组织进行超声成像的基础。然而，由于在组织的复杂结构中的声学属性的巨大变化，以下影响将降低图像质量i)在声学属性中具有巨大差异的物质之间的接触面可产生很强的超声脉冲反射，从而使得多次反射产生较大的振幅。这种多次反射称为脉冲混响，并且这种多次反射向正在传播的超声脉冲添加一个尾巴，其示出为在超声图形中的噪声。ii)在复杂组织结构中声音速率的变化产生声音波前的前向传播象差，从而破坏了主要的主声波柱(mainlobe)的聚焦，并增加了侧声波柱。由波前象差产生的对主声波柱聚焦的降低，降低了在超声成像系统中的空间分辨率。脉冲混响和由波前象差造成的侧声波柱的增加在图像中引入了附加噪声，其降低了可在彼此邻近处检测到的最强散射体(scatterer)与最弱散射体的比率，即所定义的图像中的对比度分辨率。由于这种噪声是由发送的超声脉冲自身产生的，所以这种噪声称为声学噪声。因此，与使用电子接收器噪声的情况相反，发送的脉冲能量的增加并不能提高这种类型的信号噪声比。例如，在超声心动图中，脉冲混响噪声可以使得心脏顶部区域的图像变得模糊，使得难以检测到顶部血栓和顶部心肌收缩的降低。同样，在颈动脉成像中，混响噪声可以使得颈动脉斑块的检测和描绘变得模糊。与这些实例类似，在超声成像的所有方面中，脉冲混响噪声限制了在图像对比中的弱目标检测和小差异区分。二次谐波成像是一种用于降低在体壁中脉冲混响造成的图像质量降低影响的方法，因为在脉冲中的二次谐波含量(content)根据深度而增加从而在脉冲经过体壁时发生很慢的变化。然而，使用二次谐波成像的敏感度小于(～-20dB)一次谐波成像，这限制了最大图像深度，特别是在例如肝脏、肾、乳房等密集对象中以及对于血液流速成像时。对于实时3D成像而言，用户希望的是宽发送波束，其被多个平行的接收波束覆盖，以增加容积图像的比率。由于在宽发送波束中一次谐波振幅的降低对于在实时3D成像中使用的、采用多个平行接收波束的二次谐波成像来说会产生问题，所以难以获得这种较宽的二次谐波发送波束。对于稀疏数组更是如此，在稀疏数组的情况中，产生发送波束的元件数量受到限制。例如瘤和动脉管壁的动脉粥样硬化症的组织疾病影响了组织的超声声学参数，例如剪切模数、体压缩率和超声吸收。这些属性的变化主要是泡沫细胞、脂肪或结缔组织纤维分子的内生长(in-growth)造成的，以及由组织中的钙隔离造成的。结缔组织的内生长增加了超声吸收和剪切模数，后者对触诊产生硬度的增加，其可通过接触组织来观察。在通常称为弹性成像(elastography)也称为远程超声触诊的方法中，对于针对通过使用超声体波记录组织中剪切波的位移来估计剪切模数进行了很多工作。然而，迄今为止，这些方法都已经找到受到限制的临床应用，并且对于使用超声波来提高这种组织改变的区别仍存在较大需求。在乳腺瘤中，如今使用乳房X线照相术来检测隔离的微钙化，作为恶性瘤的指示。这些微钙化很小，从而来自这些微钙化的散射超声信号被掩埋在来自周围组织的信号中，并且使用当前的超声成像检测不出这些信号。因此，需要改善产生超声成像，使得能够检测到这种微钙化。在动脉粥样硬化斑块中的微钙化还给出关于斑块稳定性的信息，并且需要对于这些微钙化的改进成像。几种疾病还影响到通过组织的血液灌注，例如通过在恶性瘤中的微脉管系统的血管生成或坏死，或者由于在心脏的冠状动脉以及在周边血管中的血管狭窄或血栓症而降低的血流。在微脉管系统和小血管中血的流速很小，从而使用普通的、非入侵的超声多普勒技术不能检测到血液流速。因此，开发出采用小的微气泡(直径～3μm)的解决方案形式的超声造影剂，来改善微脉管系统的超声成像，并且对通过组织的血液灌注进行估计。将微气泡注入到血流中，其造成了来自血液的超声波的大大增加的和非线性的散射。因此，它们大大增加了包含这种微气泡的组织造成的非线性散射，其中在特殊情况下，可以在密集组织中看出单个微气泡，并且单个微气泡提供了使用以特定组织为目标的对比气泡进行的分子超声成像的潜在能力。当将这种微气泡注入到其它体流(例如，孔隙流体)时还可提供有用的图像增强，以跟踪对前哨淋巴结的淋巴引流，或者在对于瘤组织为目标的气泡附属物的泌尿系统中也是如此，等等。在对潜水和太空活动的减压期间，微气泡通常自然地形成在组织中，其可引起弯曲，需要尽早检测到这种气泡，以改善减压情况和避免在这种操作下人体组织的弯曲，甚至在活动期间监视这种气泡的形成来作为早期的警示。因此，非常需要改进的超声成像，其可降低图像噪声并且因此而提高对于在组织属性和微气泡中的改变的图像对比，并且本专利技术通过使用双频带超声脉冲复合体来解决这些需求，所述双频带超声脉冲复合体包括发送到组织中的交叠的高频脉冲和低频脉冲。双频带超声脉冲在以前已经为了各种目的而用于超声成像，其中在M型和多普勒中，使用了3MHz脉冲和1.5MHz脉冲的同时发送，在这两个脉冲之间具有固定相位关系，即对于心脏的最佳M型成像为3MHz脉冲，多普勒血液流速测量为1.5MHz脉冲，以检测心脏缺陷。使用了同心环形传感器(transducer)配置，其中由中心传感器盘发送和接收3MHz的M型超声脉冲，并且由周围环形元件发送和接收1.5MHz的多普勒超声脉冲。在美国专利5,410,516中也描述了双频带发送脉冲的使用，用于改善对于超声造影剂微气泡的检测。在此专利中，描述了具有不同中心频率的两个超声脉冲的同时发送，其中，来自微气泡的散射脉冲包含通过由微气泡造成的非线性散射所产生的发送频率的和与差，这些频率的和与差用于检测微气泡。在美国专利6,312,383中描述了双频带脉冲的类似使用，用于检测超声造影剂，其中在发送之间改变两个频带之间的相位。这可以看作是美国专利5,410,516的特例，其中，在低频脉冲的相位变化可以看作在低频和脉冲重复频率之间跳动的过程。然而，尽管所述最后两个专利使用了采用双频带脉冲的非线性散射来检测在组织中的造影剂，但是现有方法具有受限范围，并且它们不能识别低频带脉冲对于高频带脉冲的前向传播速度的非线性影响，这在实践情况下将限制组织信号相对于造影剂信号的抑制。对于由微气泡和组织造成的局部非线性散射，所累积的非线性前向传播影响将得到与由组织造成的强线性散射类似的信号特征。这种影响将掩盖微气泡和组织造成的局部非线性散射，并限制与组织信号能量比率(CTR)的对比。在区域中出现的微气泡也大大增加前向累积非线性传播影响，并且使得这种区域之外的组织所造成的线性散射严重掩盖了在组织中的微气泡所造成的散射。例如，这种现象大大影响使用脉冲对在心肌中的造影剂的成像，所述脉冲在进入心肌之前通过具有造影剂的心室，并且例如这种现象可能错本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对在对象的区域中的超声散射和／或传播属性进行成像的方法，其中ａ）对于每个径向图像线，向所述区域发送至少一个超声脉冲复合体，所述脉冲复合体包括在时间上交叠并具有相同或交叠的波束方向的高频脉冲和低频脉冲，并且其中ｂ）在采用由所述低频脉冲对所述高频脉冲的前向传播属性的非线性控制的过程中，形成图像信号。

【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：比约恩AJ安杰尔森，鲁内汉森，厄于温斯坦达，
申请(专利权)人：比约恩AJ安杰尔森，鲁内汉森，厄于温斯坦达，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]