[发明专利]成像灌注对比物的组织和血管的方法和系统

说明书

本申请是申请日为2003年11月3日、申请号为200310114116.X、发明名称为“在超声波对比成像中提高对比物与组织比的方法和装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于医疗诊断目的的人体解剖超声波成像。本发明尤其涉及在超声波对比成像中用于提高对比信号与组织信号比率的方法和装置。本发明具体涉及成像灌注对比物的组织和血管以提高对比物与组织比的方法和系统。

背景技术

可以将对比剂与超声波成像结合使用以加强血液向器官或组织循环的血流动和灌注的临床评估。对比剂包括一般为1-10μm大小的微型泡。在注射到患者的血液中时，对比微泡产生非线性信号，并与没有对比物时血液的回波强度相比，增加血液回波强度。组织也产生非线性信号，但是这个非线性组织信号一般比非线性的对比物信号弱。

为了观察组织的血液流动或灌注，组织回波强度必须相对于对比物的回波强度显著降低。抑制组织信号的一个方法是成像微泡产生的非线性信号的二次或高次谐波。在基本谐波成像中，在频率f₀发送窄带信号。在美国专利No.5,724,979和美国专利No.5,733,527中，在2f₀对返回的回波进行带通滤波、以成像微泡和组织产生的二次谐波信号。另外，在美国专利No.5,632,277、5,706,819和63,719,914中，脉冲相位倒置通过使用两个相位倒置的发送脉冲消除基础(线性的)分量留下非线性分量以进行成像、允许基础和谐波段重叠以改善空间分辨率。

对于每项上述传统方法，对比物与组织信号强度的比对于成像组织灌注来说仍显不足。提高对比物与组织比率(CTR)的一个方法是，降低发送机械指数(MI)，因为在MI减小时，组织的非线性信号比对比物的非线性信号下降的快。然而，这个方法受到信噪比(SNR)的限制。

与使用二次和高谐波的技术比，次谐波成像具有的优点是，组织不产生大的次谐波含量，并且因此能够保持高CTR。(见美国专利N0.6,117,0821；James Choma s等“Subharmonic Phase-Inversian for Tumor Perfusion Estimation(用于肿瘤灌注评估的次谐波相位倒置)”；P.M.shankar等“Advantage of Subharmonic Over Second Harmonic Backscatter for Contrast-Tissue Echo Enhancement(对于对比组织回波增强次谐波相对于二次谐波反向散射的优点)”)次谐波成像涉及发送基频f₀的脉冲和滤波所述接收的回波以拒绝f₀的回波，同时接收如f₀/2、f₀/3等的f₀的次谐频率波的回波。但是，这个次谐波信号电平一般比二次谐波和基础信号的小得多。在产生次谐波响应时遇到的另一个问题是，存在可能对于低MI实时灌注成像过高的压力阈值。

次谐波产生是正反馈环。在美国专利No.6,117,082中，在脉冲时间引入在次谐波频率的种子信号以感应次谐波信号产生的正反馈。为了避免所述种子信号产生的组织信号，与基础信号相比，种子信号几乎被降低40dB。种子信号的低振幅限制产生高电平次谐波信号的速度。因此，产生强的次谐波信号需要高压和长的发送脉冲。

近来，为了进一步强化CTR开发了相位倒置次谐波成像方法。已经发现在发送频率是两倍的微泡共振频率时，产生次谐波振动的阈值可以是低的。(James Chomas等“Subharmonic Phase-Inversion for Tumor Perfusion Estimation(用于肿瘤灌注评估的次谐波相位倒置)”)。但是，不使用种子次谐波信号，产生成像足够的次谐波信号仍需要高压。

对于很多对比应用，特别是灌注成像，必须避免泡的破坏。高的MI超声脉冲破坏对比物微泡，因此，为了不破坏对比剂和保持较长的可以成像对比剂的延续时间希望低的MI脉冲。

因此，需要一种使用对比物进行超声波成像的方法，所述方法产生强次谐波信号，并且提高对比物回波信号与组织回波信号比，而不破坏微泡的连续成像中的对比物微泡。本发明的某些实施例的目的是满足这些需要，并且从下面的说明和附图也可清楚地看出其它目的。

发明内容