用于组织弹性监测和显示的剪切波幅值重建制造技术

本公开描述了被配置为确定目标组织的弹性的超声系统和方法。系统可以包括超声换能器，所述超声换能器被配置为响应于朝向所述组织发射的超声脉冲而采集回波，所述组织可以包括刚度增加的区域。系统还可以包括波束形成器，所述波束形成器被配置为控制换能器以向所述组织发射推动脉冲，从而在刚度增加的区域中生成剪切波。所述波束形成器能够被配置为控制换能器以发送与所述推动脉冲相邻的跟踪脉冲。系统还可以包括处理器，所述处理器被配置为确定所述剪切波的位移幅值，并且基于该幅值来生成所述组织的定性组织弹性图。所述处理器能够将所述定性图与同一组织的定量图组合，并且基于所述组合来确定刚度增加区域的边界。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于组织弹性监测和显示的剪切波幅值重建
本公开涉及用于确定组织弹性的超声系统和方法。特定实施方式涉及基于剪切波幅值衰减和去相关的组织弹性确定。
技术介绍
射频消融(RFA)是针对肝癌的最广泛使用的有效处置形式，肝癌当前是全球癌症死亡的第二大原因。RFA是微创性的，并且涉及使用插入肿瘤部位的消融电极、针或尖齿来将肿瘤加热到凝固性坏死点。对RFA瞄准的肿瘤进行清晰的边界勾画对于精确瞄准患癌组织是关键性的。当前的RFA处置协议常常实施椭球体消融体积预测法；然而，这样的方法过于简单。结果，实际的处置体积可能会显著偏离预测体积，导致健康组织被偏离目标消融和/或肿瘤组织消融不完全。超声成像通常用于在RFA过程期间的引导。具体而言，超声剪切波弹性成像(SWI)已经用于通过测量组织弹性来估计消融的范围。超声SWI能够通过如下方式来确定各种组织(包括肝脏组织)的局部刚度水平：从换能器向组织中发射“推动脉冲”(被称为声辐射力的现象)，从而生成横向通过其传播的剪切波。然后能够使用由换能器发送的跟踪脉冲来测量剪切波传播时的速度，该速度常常与组织的刚度成比例。例如，假设使用相同的推动脉冲来在每种组织类型中生成剪切波，软组织中的剪切波速度通常慢于硬组织中的剪切波速度。由于被消融的坏死组织通常比未处置的组织更硬，因此理论上可以基于剪切波速度来确定消融组织的边界；然而，由于RFA产生的热损伤的高刚度以及处置部位处刚性消融电极的存在，当前的SWI模态和关联的组织重建技术不能可靠地辨认这样的边界。这些因素减小了由SWI系统生成的剪切波的幅值，增加了在从各种组织特征反射的外来信号中检测此类波的难度，从而导致消融区内的低信噪比(SNR)。因此，经由SWI探查的消融区的弹性估计和定量弹性图往往是不准确和不可靠的。需要改进的组织弹性测量和消融监测技术以提高消融治疗和组织映射的精度。
技术实现思路
本公开描述了经由剪切波超声成像来确定目标组织的弹性的系统和方法。所述目标组织能够包括刚度增加的区域，所述区域可以是局部的，并且在尺寸上可以变化。在一些示例中，所述区域可以包括经由消融过程产生的热损伤。尽管在现有系统中已经利用剪切波成像来确定组织弹性信息，但这样的系统常常被高刚度区域(例如由热消融产生的硬损伤)中生成的低幅值剪切波妨碍。为了准确地确定硬组织的位置和边界，本文的系统被独特配置为确定传播的剪切波的位移幅值，并基于该幅值导出以准确度和精度表示硬区域的位置的定性组织弹性图。为了清晰地勾画出硬区域的边界并改善计算效率，本文的系统还被配置为从同一区域的定量组织图中移除噪声。具体示例包括处理器，所述处理器被配置为将定性组织弹性图与定量组织弹性图进行组合，并基于所得的组合，勾画硬区域的精确边界。在各实施例中，组合两种图类型涉及首先根据定性组织弹性图来生成组织弹性的轮廓图，然后向定量图上叠加所述轮廓图。确定并选择与刚度增加区域最佳拟合的轮廓。根据本公开的原理，一种超声成像系统可以包括超声换能器，所述超声换能器被配置为响应于朝向目标组织发射的超声脉冲而采集回波。所述系统还可以包括波束形成器，所述波束形成器被配置为响应于推动脉冲从所述超声换能器发射跟踪脉冲，其中，所述推动脉冲在所述目标组织中生成剪切波，并且所述跟踪脉冲在空间上被规划为在一个或多个位置与所述剪切波相交。所述波束形成器还可以从超声换能器接收所述跟踪脉冲与所述剪切波相交处的回波信号。所述系统还可以包括处理器，所述处理器与所述波束形成器通信，并且被配置为：存储根据所接收的回波信号生成的跟踪回波数据；响应于所述跟踪回波数据来确定通过所述目标组织传播的所述剪切波的位移幅值；并且基于所确定的位移幅值来生成所述目标组织的定性组织弹性图。在一些示例中，所述处理器被配置为通过将所确定的位移幅值与参考位移幅值进行比较来生成所述定性组织弹性图。在一些实施例中，在所述目标组织内的两个或更多横向间隔点处确定所确定的位移幅值，并且在参考组织内的两个或更多横向间隔点处确定所述参考位移幅值，或者根据模拟模型以数值方式确定所述参考位移幅值。在一些实施例中，所述参考组织包括所述目标组织的体模模型或者对应于所述目标组织且没有刚度增加区域的组织类型的患者样本。在一些示例中，所述处理器还被配置为：通过将所述目标组织内的横向间隔点的相继对处的所确定的位移幅值进行比较来确定位移幅值去相关值；通过将参考组织内的横向间隔点的相继对处的所确定的位移幅值进行比较来确定参考位移幅值去相关值；将位移幅值去相关值与参考位移幅值去相关值进行比较；并且基于该比较，生成定性组织弹性图。在一些实施例中，超声换能器被耦合到消融设备，消融设备被配置为消融刚度增加的区域或包括刚度增加的区域的更大区域。在一些示例中，超声换能器、波束形成器和处理器被配置为与消融设备协同操作。示例性系统还可以包括被配置为显示定性组织弹性图的用户接口。在一些实施例中，根据参考图导出参考位移幅值。在一些示例中，所述系统还包括被配置为存储多幅参考图的存储器。在一些实施例中，目标组织包括由热损伤构成的刚度增加的区域。根据本公开的原理，一种用于剪切波成像的超声成像系统包括超声换能器，所述超声换能器被配置为响应于朝向目标组织发射的超声脉冲而采集回波。所述系统还可以包括波束形成器，所述波束形成器被配置为响应于推动脉冲而从超声换能器发射跟踪脉冲，其中，推动脉冲在目标组织中生成剪切波，并且跟踪脉冲在空间上被规划为在一个或多个位置处与剪切波相交；并且，从超声换能器接收跟踪脉冲与剪切波相交处的回波信号。所述系统还可以包括与波束形成器通信的处理器。所述处理器能够被配置为：基于所接收的回波信号来生成目标组织的定性组织弹性图；基于所接收的回波信号来生成目标组织的定量组织弹性图；并且，通过将定性组织弹性图与定量组织弹性图进行组合来确定目标组织内的刚度增加的区域的边界。在一些示例中，所述处理器还被配置为根据定性组织弹性图导出划分一致刚度的区域的轮廓图。在一些实施例中，将定性组织弹性图和定量组织弹性图进行组合包括向定量组织弹性图上叠加轮廓图。在一些实施例中，所述处理器被配置为通过进一步确定刚度增加的区域周围最佳拟合的轮廓来确定刚度增加的区域的边界。在一些实施方式中，基于可以由用户选择的一组标准，从两个或更多最佳拟合的候选轮廓中选择最佳的轮廓。在一些示例中，一组标准包括过度包含偏置，使得最佳拟合的轮廓包括界定最大组织区域的轮廓。在一些实施例中，所述处理器还被配置为基于所确定的刚度增加的区域的边界来生成混合组织弹性图。在一些实施例中，所述处理器被配置为通过掩蔽所确定边界外部的混合图的至少一个区域来生成混合图。示例性系统还可以包括被配置为显示混合图的用户接口。在一些实施方式中，定量组织弹性图包括组织弹性梯度图。在一些实施例中，所述处理器被配置为通过如下方式来确定最佳拟合的轮廓：沿轮廓图内的每条轮廓对梯度值求和；将每条轮廓的梯度值之和除以每条轮廓的长度；并且，选择具有最大平均梯度的轮廓。在一些示例中，超声换能器被耦合到消融设备，所述消融设备被配置为消融刚度增加的区域或包括刚度增加的区域的更大区域。在一些实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于剪切波成像的超声成像系统，包括：/n超声换能器，其被配置为响应于朝向目标组织发射的超声脉冲而采集回波；/n波束形成器，其被配置为：/n响应于推动脉冲而从所述超声换能器发射跟踪脉冲，其中，所述推动脉冲在所述目标组织中生成剪切波，并且所述跟踪脉冲在空间上被规划为在一个或多个位置处与所述剪切波相交；并且/n从所述超声换能器接收回波信号，其中，所述跟踪脉冲与所述剪切波相交；以及/n处理器，其与所述波束形成器通信，并且被配置为：/n基于所接收的回波信号来生成所述目标组织的定性组织弹性图；/n基于所接收的回波信号来生成所述目标组织的定量组织弹性图；以及/n通过将所述定性组织弹性图与所述定量组织弹性图进行组合来确定所述目标组织内的刚度增加的区域的边界。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180503 US 62/666,3061.一种用于剪切波成像的超声成像系统，包括：
超声换能器，其被配置为响应于朝向目标组织发射的超声脉冲而采集回波；
波束形成器，其被配置为：
响应于推动脉冲而从所述超声换能器发射跟踪脉冲，其中，所述推动脉冲在所述目标组织中生成剪切波，并且所述跟踪脉冲在空间上被规划为在一个或多个位置处与所述剪切波相交；并且
从所述超声换能器接收回波信号，其中，所述跟踪脉冲与所述剪切波相交；以及
处理器，其与所述波束形成器通信，并且被配置为：
基于所接收的回波信号来生成所述目标组织的定性组织弹性图；
基于所接收的回波信号来生成所述目标组织的定量组织弹性图；以及
通过将所述定性组织弹性图与所述定量组织弹性图进行组合来确定所述目标组织内的刚度增加的区域的边界。


2.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述处理器还被配置为根据所述定性组织弹性图导出划定一致刚度的区域的轮廓图。


3.根据权利要求2所述的超声成像系统，其中，组合所述定性组织弹性图和所述定量组织弹性图包括向所述定量组织弹性图上叠加所述轮廓图。


4.根据权利要求3所述的超声成像系统，其中，所述处理器被配置为通过进一步确定所述刚度增加的区域周围最佳拟合的轮廓线来确定所述刚度增加的区域的所述边界。


5.根据权利要求4所述的超声成像系统，其中，基于能够由用户选择的一组标准，从最佳拟合的两个或更多候选轮廓线中选择最佳的轮廓线。


6.根据权利要求5所述的超声成像系统，其中，所述一组标准包括过度包含偏置，使得最佳拟合的所述轮廓线包括界定最大组织区域的轮廓线。


7.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述处理器还被配置为基于所确定的所述刚度增加的区域的边界来生成混合组织弹性图。


8.根据权利要求7所述的超声成像系统，其中，所述处理器被配置为通过掩蔽所确定的边界外部的所述混合图的至少一个区域来生成所述混合图。


9.根据权利要求7所述的超声成像系统，还包括被配置为显示所述混合图的用户接口。


10.根据权利要求4所述的超声成像系统，其中，所述定量组织...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·C·梅拉尔，S·塞特拉曼，W·T·史，J·克吕克尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL