用于切变波参数估算的超声波方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种超声波诊断成象方法，它用于确定瞬变切变波前的传播参数，该方法包括在组织（５）中形成瞬变切变波的步骤：获取组织的超声波图象数据（Ｓ，Ｓ↑［＊］），瞬变切变波前沿着图象线（１），在时间延迟（Ｔｓｗ）内传播一个深度（ｚ）；估算每根线的组织速度（Ｖ）；由图象线上的超声波数据（Ｓ，Ｓ↑［＊］）和组织速度（Ｖ），构造组织速度图象序列［Ｉ（Ｖ）］；以及导出在序列的指定时刻的切变波前速度（Ｃｓｗ）。然后，由该前端速度计算组织参数，例如：弹性。本发明专利技术也涉及到一种超声波诊断成象系统，含处理装置（１００，ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ １，ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ２）以实现这种方法。为此，该处理装置可以是一种具有指令的计算机程序产品。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声波方法和一种超声波系统。该方法和系统用于确定瞬变切变波在组织中的局部传播速度，显示一个瞬变切变波速度图象的序列，确定组织弹性信息。本专利技术应用这种信息作为工具，诊断患者组织的异常，例如肿瘤或浮肿。已知这些异常相对于声音背底组织展示出其机械性质的变化，切变波传播信息可以确定该异常的位置。这种产生切变波的已知方法必须使用聚焦的超声源，例如相控阵超声换能器，它用于传送大量的超声波能量到组织中产生切变波的位置。由于必须有一定量的超声波能量用于局部组织，聚焦的超声源可能对患者的组织有一定的破坏效应。问题是切变波在组织中以大约每秒1米的速度传播几个厘米，例如4厘米。在这种情况下，传播的时间大约是40ms(毫秒)。这种速度太快，传播时间延迟太短以至于用标准超声波诊断成像系统产生的标准超声波图象序列，无法显现切变波在组织上的效应。这样一种系统的图象帧速率不适合显现切变波的传播，因为它只有每秒15幅图象的量级，而显现切变波需要大约每毫秒1幅图(每秒1000幅图)的图象帧速率。如权利要求1所要求的那样，本专利技术提供了一种确定瞬变切变波前传播参数的超声波诊断成像方法，该方法包括在组织中形成瞬变切变波的步骤获取组织的超声波图象数据(S，S*)，瞬变切变波前沿着图像线，在时间延迟内在所述组织中传播一个深度(z)；估算每条图像线的组织速度(V)；由图象线上的超声波数据(S，S*)和组织速度(V)，构造组织速度图象序列；以及导出在序列的指定时刻的切变波前速度(Csw)。如权利要求7所要求的那样，本专利技术也提供了一种超声波诊断成像方法，该方法用于从瞬变切变波前速度(Csw)，确定组织局部的机械参数。如权利要求8所要求的那样，本专利技术还提供一种实现所述方法的系统。本专利技术使得利用带有标准换能器的标准超声波诊断成像系统在切变波影响下组织移动的序列可视化，该标准换能器分别发射和接收标准超声波信号和反射信号。本专利技术还使得对组织区域进行定位和确定组织区域的机械参数，该区域相对于背景有明显不同的机械参数。专利技术详述附图说明图1A展示出一个方框图，表示标准超声波诊断成像系统1，它与标记为探测器的超声换能器10及振动发生器2连接。该超声波诊断系统与处理系统100连接，以便确定瞬变切变波的局部传播速度，显示瞬变切变波前的图象序列，确定组织参数，例如组织弹性。参照图1B，探测器10被定位在与待检测组织5相接触的位置，并发射超声波脉冲穿过所述组织。该探测器包括超声换能器元件，这些元件布置成与组织表面平行及与标记为X轴的OX轴平行。该换能器元件能够发射若干超声波束，这些超声波束的超声波脉冲平行于标记为Z轴的OZ轴，且正交于X轴。超声波束的总数lIM，例如，可以是lIM＝128或lIM＝256。以下每个超声波束称为一根平行于Z轴的超声线，且它们在X轴上的坐标为x1到xlIM。当超声波脉冲传播通过组织5时，沿着横坐标为xi，指数为i，如1≤i≤lIM的一条线，沿所述线遇到的组织质点产生相应的反射波。探测器接收到这些反射波，其被接收的时刻与平行于Z轴的超声线上反射波形成的深度z相关。从沿位于横坐标为xi的线的反射的所有反射波的集合形成了该组织的一根超声波数据线，该数据是复数数据，标记为S和S*。扫描一根深度z约为4cm的线需要的时间小于或大约Tl＝100μs；为了解释的简便，以下假设这个时间是Tl＝100μs。逐一扫描lIM根线，形成一种全二维的超声波数据(S和S*)图象，称作超声波图象。这种超声波图象包括lIM根线(128或256根线)，这些线平行于Z轴，按规律的间隔(x1，x2，...，xlIM)排列。这些线沿Z轴方向测量大约有4cm长。根据上面的假设，大约需要时间TIM＝lIM100μs来形成一幅深度达4cm的二维超声波图象对一幅128线的超声波图象，TIM＝12,8ms。或对一幅256线的超声波图象，TIM＝25,6ms。参照图1A，超声波诊断成像系统1与一个振动发生器2连接，该发生器是一种外部机械脉冲发生器2。对患者来说，外部机械脉冲发生器的优点是显而易见的，且从业医生很容易使用。各种机械脉冲借助接触体4被施加于组织5，并在组织5内产生切变波，该切变波在组织5内以一个速度传播的深度z约为4cm，先验地估算的传播速度为Csw＝约1m/s用该估算的速度Csw，该切变波在组织内传播达4cm深度处需要的时间为Tsw＝40ms。本专利技术提出了用于瞬变切变波前在显示器45上可视化的一种方法和一种系统，显示器45与标准超声波诊断系统1连接。为此目的，图1A的超声波诊断系统包括处理系统100，该处理系统与标准超声波诊断系统1、脉冲振动发生器2及探测器10相关联。探测器10相对于振动发生器2，可以以任何恰当的方式放置，以便用标准超声波诊断系统1形成切变波传播组织区域5的超声波图象。为了显现瞬变切变波前，首先在切变波前传播的时间延迟内形成一种暂时的超声波图象序列。参照图1C，为了正确地显现这种传播，建议形成有N幅超声波图象的暂时序列，例如N＝10至50幅图象。在下文给出的一个实例中，选择形成一种暂时序列，它有N＝40幅超声波图象，标记为I1，I2，至IN，这些超声波图象在时间延迟内有规律地获得，时间延迟为Tsw＝40ms。所以，利用前面涉及一根线的扫描时间Tl的假设，超声波诊断成像系统必须每1ms提供一幅超声波图象，以使切变波可视化，而标准超声波诊断成像系统只能够每12,8ms或25,6ms提供一幅超声波图象，这就是时间TIM，所以，这样一种标准超声波诊断系统不适应提供恰当的图象帧速率，来构造暂时的超声波图象序列，而暂时的超声波图象序列是显现瞬变切变波前传播所需要的。处理系统100能够解决这个问题。图2展示的方框图表示具有获取暂时超声波亚图序列的装置系统100，它用于估算切变波作用下的组织质点的局部速度，用于构造组织速度全图序列，用于估算切变波前速度，和用于显现瞬变切变波传播影响下的组织的位移。参照图3A，在第一个时刻α1，振动发生器在组织5中产生第一个切变波，并且，使用超声波诊断系统1的扫描配置44，在同一时刻α1，与组织5耦合的探测器10在横坐标为x1处开始扫描第一根线，以便提供标记为S和S*的超声波数据的第一根线。系统扫描一根线需要时间Tl＝100μs，所述系统安排Tsw＝40ms来扫描切变波传播过的4cm，且必须以每毫秒一幅超声波图象的速率提供N＝40幅暂时的超声波图象。所以该系统有时间来扫描第一幅超声波图象I1的数目为1＜lK≤10的相邻线，这些线布置在横坐标x1，x2，....x10，形成超声波数据(S和S*)线的第一波段，在该第一幅超声波图象I1中，该波段标记为K1(I1)。例如，lK＝10根线。参照图3A，该系统还扫描第二幅暂时超声波图象I2的数目为lK＝10的相邻线，这些线布置在相同的横坐标x1，x2，....x10，形成超声波数据(S和S*)线的第一波段，在第二幅超声波图象I2中，标记为有相同横坐标的lK＝10线的K1(I2)。参照图3A，该系统还扫描每幅包括I40在内的暂时超声波图象的数目为lK＝10的相邻线，在每幅暂时超声波图象I1至I40中，仅仅形成一个lK＝10线的波段K1，这些线布置在横坐标x1～x10，第一个波段本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定瞬变切变波前转播参数的超声波诊断成象方法，该方法包括步骤：在组织（５）中形成瞬变切变波；获取组织的超声波图象数据（Ｓ，Ｓ＊），瞬变切变波前沿着图象线（ｌ），在时间延迟（Ｔｓｗ）内传播一个深度（ｚ）；估算每根线的组织速 度（Ｖ）；从图象线上的超声波数据（Ｓ，Ｓ＊）和组织速度（Ｖ），构造组织速度图象序列［Ｉ（Ｖ）］；以及导出在该序列的时刻的切变波前速度（Ｃｓｗ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：O博纳富，
申请(专利权)人：皇家菲利浦电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]