用于超声成像的方法和装置制造方法及图纸

将第一超声脉冲施加到生物组织以在所述生物组织中生成剪切波，将聚焦的超声脉冲发射到所述生物组织中，从所述生物组织接收一个或者多个超声信号，基于接收到的一个或者多个超声信号检测所述生物组织中的剪切波。确定与检测到的剪切波相关联的至少一个传播特性，以及显示所确定的至少一个传播特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
此处所述的系统和方法概括地涉及超声成像领域。更具体地，下面所述实施例涉及一种用于测量组织中剪切波速的方法和系统。
技术介绍
病理条件可能导致软组织比生理上正常状况下所呈现的更僵硬。因此，内科医生使用触诊法定位体内的僵硬组织，从而识别出病理条件。例如，已知乳腺癌通常比健康的乳腺组织更坚硬，并且可以通过触诊法被检测为坚硬的肿块。按照以下方程式，剪切波在组织中的传播速度与组织的硬度(杨氏模量或剪切模量)相关:E = 3 P .C2 (I)其中c是剪切波的传播速度，E是杨氏模量，而P是组织密度。因此，通过测量剪切波穿过组织的传播速度，可以在组织中检测癌变或者其他病理条件。通过将强超声脉冲施加到组织，可以在组织内生成剪切波。超声脉冲可以表现为高振幅和长持续时间(例如，在100微秒等级上)。超声脉冲生成推动组织的声辐射力，因此导致组织层沿着超声脉冲的方向滑动。组织的这些滑动(剪切)运动可以被视为低频(例如，从IOHz到500Hz)的并且可以沿垂直于超声脉冲的方向传播的剪切波。超声脉冲可以在组织中以1540m/s的速度传播。然而，剪切波在组织中传播得慢得多，大约在l-10m/s等级上。由于组织运动通常是沿轴向(B卩，超声脉冲方向)的，因此可以使用常规超声多普勒技术检测剪切波。在这方面，超声多普勒技术最适于检测沿轴向的速度。可选择地，可以通过测量由声辐射力导致的组织位移来检测剪切波。为了精确地测量剪切波的传播速度，需要以快速率或者每秒几千帧的快帧速率跟踪剪切波。帧中的图像可以由几百条超声线组成。常规超声成像的典型帧速率为大约50帧/秒，该速率太慢而无法跟踪剪切波传播。因此，存在提高帧速率，同时保持良好的信噪比和良好的空间分辨率的需要。此外，还存在有效地提供组织硬度指示的需要。
技术实现思路
一种方法、介质和系统，其可以提供:将第一超声脉冲施加到生物组织以在所述生物组织中生成剪切波，将聚焦的超声脉冲发射到所述生物组织中，从所述生物组织接收响应于聚焦的超声脉冲而生成的一个或者多个超声信号，基于所述接收到的一个或者多个超声信号检测在所述生物组织中的剪切波，确定与所述检测到的剪切波相关联的至少一个传播特性，以及使用编码方法显示与所述检测到的剪切波相关联的至少一个传播特性。附图说明图1为由声辐射力产生的剪切波的图。图2为一些实施例的超声成像系统的图。图3为常规超声成像系统的图。图4为多个超声发射/接收波束的图。图5为一超声发射波束和多个超声接收波束的图。图6为剪切波传播速度的平方的颜色编码。图7为剪切波传播速度的平方的颜色编码。图8为示出了由声辐射力产生剪切波和剪切波传播的图。图9为示出了剪切波滑动的图。图10为示出了剪切波传播的图。图11为示出了剪切波传播的图。图12为剪切波在组织中的传播速度的平方的颜色编码图像的示例。图13为示出了由声辐射力导致的组织位移的图。图14为由RGB构成的颜色编码条表示的剪切波速度的平方C2的色阶。图15为示出了相对于超声换能器的超声坐标系的图。具体实施例方式将参照附图描述实施例，其中全文中相似的附图标记表示相似的元件。在详细说明本专利技术的实施例之前，应该理解的是，实施例的应用并不限于下面描述中所述或者附图中所示的示例的细节。可以在各种应用中和以各种方式实践或者实施其他实施例。此外，应该理解的是，此处使用的措词和术语用于描述的目的，而不应该被视为限制。此处使用的“包括(including) ”、“包含(comprising)”或者“具有(having)”和其变型意图包含其后列出的项目和等同物及附加项目。术语“安装”、“连接”和“联接”广泛使用并包含直接和间接安装、连接和联接。此外，“连接”和“联接”不限于物理或者机械连接或者联接。如图1所示，声辐射力由强超声脉冲120生成。超声脉冲120表现为高振幅和长持续时间(例如，在100微秒等级上)。超声脉冲120由超声换能器阵列110发射。超声脉冲120聚焦于生物组织160中的焦点130处，从而产生在焦点130处推动组织160的声辐射力。超声脉冲120可以多次发射，并且多次发射的超声脉冲中的每个可以聚焦于不同的焦点处。组织160主要沿超声脉冲120的轴向被推动，从而生成剪切波140、150，剪切波140、150可以沿横向或者除轴向(即垂直方向)以外的方向传播。剪切波140、150的传播速度取决于组织160的硬度(杨氏模量或者剪切模量)。如方程式I所示，组织硬度越高，剪切波传播速度越快。病理条件如癌变可能增加组织硬度，从而通过确定传播速度可以诊断这些病理条件。例如，剪切波传播速度可以在lm/s至lOm/s之间变化，具体速度取决于组织条件。由于剪切波可以体现组织移动(或者运动)的特性，因此可以通过超声多普勒技术(例如，参阅 US4573477、US4622977、US4641668、US4651742、US4651745、US4759375、US4766905、US4768515、US4771789、US4780837、US4799490 和 US4961427)检测剪切波。为了检测该组织移动(运动)，向组织多次发射超声脉冲，而超声脉冲被组织中的散射体散射并作为接收到的超 声信号被超声换能器接收。在为了聚焦和转向而应用延迟和/或相位旋转之后，对从超声阵列换能器接收到的超声信号进行滤波、放大、数字化、变迹和波束成形(即汇总)处理。这些处理步骤的顺序可以互换。接收到的经波束成形的RF超声信号经过正交解调，从而产生复数多普勒1-Q信号。在彩色多普勒技术中，以脉冲重复频率(PRF)发射超声并且将速度检测为接收到的超声信号中的频移(多普勒频移)。接收到的超声与具有和所发射的超声频率相同频率的同相(O度)和正交(90度)基准信号混合，从而产生复数1-Q多普勒信号。通常，复数1-Q信号用于推导多普勒频移，因为多普勒频移与血流速度具有以下关系:本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.05 US 61/321,005;2010.04.06 US 61/321,341;1.种方法，包括: 将第一超声脉冲施加到生物组织以在所述生物组织中生成剪切波； 将聚焦的超声脉冲发射到所述生物组织中； 从所述生物组织接收响应于所述聚焦的超声脉冲而生成的一个或者多个超声信号； 基于所述接收到的一个或者多个超声信号检测所述生物组织中的剪切波； 确定与所述检测到的剪切波相关联的至少一个传播特性；以及 使用编码方法显示与所述检测到的剪切波相关联的至少一个传播特性。2.据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个剪切波传播特性包括以下的一个或者多个: 与一个或者多个所述检测到的剪切波相关联的传播速度；以及 实数(b)与所述剪切波传播速度的平方(C2)的乘积(be2)。3.据权利要求1所述的方法，其中，检测所述剪切波的步骤包括计算一个或者多个时间位置上的所述接收到的超声信号之间的相关性、差的绝对值和、差的平方和、差的绝对值立方和或者差的绝对值幂方和。4.据权利要求1所述的方法，其中，确定所述至少一个传播特性的步骤包括计算在一个或者多个时刻的所述检测到的剪切波之间的相关性、差的绝对值和、差的平方和、差的绝对值立方和或者差的绝对值幂方和。5.据权利要求1所述的方法，进一步包括:在发射第一聚焦的超声脉冲之后并且在所述第一聚焦的超声脉冲从超声场中的最深位置处返回到换能器之前，从所述换能器发射第二聚焦的超声脉冲。6.据权利要求1所述的方法，其中，所述发射的聚焦的超声脉冲包括经编码的波形信号。7.据权利要求6所述的方法，其中，所述经编码的波形信号包括啁啾编码、巴克码、戈莱编码或者哈达马德编码中的一个。8.据权利要求1所述的方法，其中，所述编码方法包括颜色编码、灰度级编码或者数字显示。9.据权利要求8所述的方法，其中，所述颜色编码基于RGB(红色、绿色、蓝色)值、RGBY (红色、绿色、蓝色、黄色)值、色调、亮度、波长或者颜色图表。10.据权利要求1所述的方法，其中，检测所述剪切波的步骤包括确定所述生物组织的位移。11.据权利要求1所述的方法，其中，检测所述剪切波的步骤包括使用彩色多普勒技术确定所述生物组织的速度。12.据权利要求2所述的方法，其中，基于所述生物组织的位移的时间二阶导数与所述生物组织的位移的空间二阶导数之间比值的平方根，计算所述剪切波传播速度。13.据权利要求2所述的方法，其中，基于所述生物组织的位移的时间二阶导数与所述生物组织的位移的空间二阶导数之间的比值，计算所述剪切波传播速度的平方。14.据权利要求10所述的方法，其中，确定所述生物组织的位移的步骤包括计算组织彩色多普勒速度的时间积分。15.据权利要求1所述的方法，其中，施加所述第一超声脉冲的步骤包括将多个超声脉冲施加到所述生物组织以在所述生物组织中生成剪切波， 其中所述多个超声脉冲中的每个聚焦于不同的焦点。16.据权利要求1所述的方法，其中，发射所述聚焦的超声脉冲的步骤包括将多个聚焦的超声脉冲多次发射到所述生物组织中，并且 其中在一个或者多个时刻从所述生物组织接收所述一个或者多个超声信号。17.种存储处理器可执行程序代码的非暂时性介质，所述程序代码能够由装置执行以: 将第一超声脉冲施加到生物组织以在所述生物组织中生成剪切波； 将聚焦的超声脉冲发射到所述生物组织中； 从所述生物组织接收响应于所述聚焦的超声脉冲而生成的一个或者多个超声信号； 基于所述接收到的一个或者多个超声信号检测所述生物组织中的剪切波； 确定与所述检测到的剪切波相关联的至少一个传播特性；以及 使用编码介质显示与所述检测到的剪切波相关联的至少一个传播特性。18.据权利要求17所述的介质，其中，所述至少一个剪切波传播特性包括以下一个或者多个: 与一个或者多个所述检测到的剪切波相关联的传播速度；以及 实数(b)与所述剪切波传播速度的平方(C2)的乘积(bc2)。19.据权利要求17所述的介质，其中，所述剪切波的检测包括计算一个或者多个时间位置上的所述接收到的超声信号之间的相关性、差的绝对值和、差的平方和、差的绝对值立方和或者差的绝对值幂方和。20.据权利要求17所述的介质，其中，所述至少一个传播特性的确定包括计算在一个或者多个时刻的所述检测到的剪切波之间的相关性、差的绝对值和、差的平方和、差的绝对值立方和或者差的绝对值幂方和。21.据权利要求17所述的介质，进一步包括:在发射第一聚焦的超声脉冲之后并且在所述第一聚焦的超声脉冲从超声场中的最深位置处返回到换能器之前，从所述换能器发射第二聚焦的超声脉冲。22.据权利要求17所述的介质，其中，所述发射的聚焦的超声脉冲包括经编码的波...

【专利技术属性】
技术研发人员：田村正，
申请(专利权)人：日立阿洛卡医疗株式会社，
类型：
国别省市：