[发明专利]用于超声成像的方法和装置

说明书

技术领域

在此描述的系统和方法一般地涉及超声成像领域。更具体地，下文描述的实施例涉及用于测量组织中的剪切波的方法和系统。

背景技术

病理状况将导致比生理状况下存在的软组织更坚硬的软组织。内科医师因此使用触诊法来定位体内的坚硬组织并以此来识别病理状况。例如，众所周知的乳腺癌通常比健康的乳腺组织更为坚硬，并可以通过触诊法作为坚硬的肿块而被检测出来。

通过以下等式，组织中剪切波的传播速度是与组织的硬度(杨氏模量)相关的：

E＝3ρ·c² (1)

其中，c是剪切波的传播速度，E是杨氏模量，ρ是组织密度。因此，癌症或者其他病理状况可以通过测量穿过组织的剪切波的传播速度而被检测到。

通过向组织结构施加一个强超声脉冲，可以在组织中产生剪切波。超声脉冲会展现出高振幅和长持续时间(例如，大约100微秒的数量级)。超声脉冲产生推压组织的声辐射力，因此引起组织层沿着超声脉冲传播的方向滑动。这些滑动(剪切)移动可以被认为是剪切波，其具有低频率(例如，10～500Hz)且可以在垂直于超声脉冲的方向上传播。超声脉冲可以以1540m/s的速度在组织中传播。但是，剪切波在组织中的传播速度慢得多，大约在1～10m/s的数量级上。

因为组织运动大致是沿轴向的(即，超声脉冲方向)，剪切波可以借助传统超声多普勒技术被检测到。在这一点，超声多普勒技术是最适合检测轴向速度的。可选地，可以通过测量声辐射力引起的组织位移来检测剪切波。

为了精确测量剪切波的传播速度，需要采用每秒数千帧的快速率或快速帧速率来跟踪剪切波。一帧中的图像可包含数百条超声线。常规超声成像的典型帧速率大概是50帧/秒，这个速率对于跟踪剪切波信号来说太慢了。因此，需要提高帧速率，同时保证良好的信噪比和良好的空间分辨率。而且，有效提供组织硬度的指征也是十分必要的。

剪切波速度成像可展现受限的空间分辨率。因为剪切波速度的测量需要在至少两个横向位置处(即，在至少两个超声波束的位置处)检测剪切波，横向空间分辨率会尤其受限。另一方面，仅使用一个超声波束就可以检测到组织应变。因此，组织应变成像会展现比剪切波速度成像更高的空间分辨率。但是，组织应变成像仅可产生组织硬度的定性测量，而剪切波速度成像提供定量测量。

附图说明

图1为由声辐射力导致剪切波产生的图。

图2为一些实施例的超声成像系统的图。

图3是传统超声成像系统的图。

图4是多个超声发射/接收波束的图。

图5是一束超声发射波束和多个超声接收波束的图。

图6示出剪切波传播速度的平方的彩色编码。

图7示出剪切波传播速度的平方的彩色编码。

图8是示出通过声辐射力生成剪切波和剪切波的传播的图。

图9是示出剪切波的滑动移动的图。

图10是示出剪切波的传播的图。

图11是示出剪切波的传播的图。

图12是组织中剪切波传播速度的平方的彩色编码图像的示例。

图13是示出由声辐射力引起的组织位移的图。

图14示出由RGB表示构成的彩色编码条对剪切波速度平方c²的标度。

图15是示出关于超声传感器的超声坐标系的图。

图16A是应变图像。

图16B是剪切波图像。

图16C是应变图像和剪切波图像。

图17示出根据一些实施例的剪切波图像值和应变图像值之间的相关性和回归线。

图18是根据一些实施例的处理的流程图。

图19A示出压迫前的组织。

图19B示出压迫后的组织。

图20是根据一些实施例的处理的流程图。

具体实施方式