[发明专利]用于相长剪切波超声成像的方法、系统和计算机程序产品

说明书

提供了用于使用相长剪切波位移来确定具有目标区域的样本的机械参数的方法、系统和计算机程序产品。该方法包括在目标区域中的第一激发位置处产生第一剪切波，并且在目标区域中的第二激发位置处产生第二剪切波；在所述目标区域中的位于所述第一激发位置和所述第二激发位置之间的跟踪位置处发射跟踪脉冲；接收所述目标区域中的所述跟踪位置处的所述跟踪脉冲的对应回波信号；以及基于在所述跟踪位置处的来自所述第一剪切波和所述第二剪切波的相长剪切波位移的至少一个参数来确定所述目标区域的至少一个机械参数，其中所述第一剪切波和所述第二剪切波同时使组织移位。

政府支持声明

本发明是在政府支持下根据国立卫生研究院授予的批准号1 ROI CA-142824-01完成的。政府拥有本发明的某些权利。

技术领域

本发明涉及超声成像和分析，并且尤其涉及在剪切波超声成像中根据相长到达时间确定样本的机械参数。

背景技术

声辐射力(ARF)剪切波弹性成像方法通常使用材料中的机械剪切波的横向传播速度来估计样本的机械性质，诸如材料弹性常数。这些技术可以适用于根据轴向位置和横向位置二者计算局部剪切波传播速度的成像系统。可以通过估计在不同的记录位置处或来自不同激发位置的剪切波的到达时间的差来计算速度。

例如，由于波的吸收和散射，声辐射力(ARF)因动量从声波到其行进穿过的介质的转移而产生，并且由K.R.Nightingale、M.Palmeri、R.Nightingale和G.Trahey在2001年的“On the feasibility of remote palpation using acoustic radiation force”，JAcoust Soc Am，第110卷，第625至634页和G.R.Torr在1984的“The Acoustic RadiationForce”，Am.J.Phys，第52卷，第402至408页描述。

其中α是声学衰减，I是声强，c是声速，而F是施加在介质上的力。超声剪切波弹性成像(SWEI)通过施加超声推动脉冲并跟踪远离激发区域传播的横波的传播来利用该声辐射力，该超声推动脉冲使组织以微米量级位移。

SWEI目前用于表征组织的硬度，包括肝纤维化。SWEI的初始实现方案涉及在倒波方程解或飞行时间算法中使用稀疏位移场，其中在具有假定的传播方向的多个空间位置处估计剪切波到达时间。参，见M.L.Palmeri、M.H.Wang、J.J.Dahl、K.D.Frinkley，K.R.Nightingale和L.Zhai的“Quantifying Hepatic Shear Modulus In Vivo UsingAcoustic Radiation Force”，Accept.UMB，34(4)：546-558(2008年4月)。对SWEI的另外改进包括使用多个剪切波源，该多个剪切波源可以产生可使用基于相关的方法在单个位置处跟踪的独特的剪切波形态，具有降低剪切波速度估计偏差的益处。参见美国专利No.8,225,666和美国专利公开No.2011/0184,287，其公开内容整体以引用方式并入本文中。

目前使用的利用声辐射力产生剪切波的SWEI技术通常需要诊断超声阵列来产生和跟踪剪切波，具有显著的信号处理开销以计算剪切波到达时间并估计剪切波速度。

发明内容

在一些实施例中，提供了一种用于使用相长剪切波位移来确定具有目标区域的样本的机械参数的方法，所述方法包括：在所述目标区域中的第一激发位置处产生第一剪切波，并且在所述目标区域中的第二激发位置处产生第二剪切波；在所述目标区域中的位于所述第一激发位置和所述第二激发位置之间的跟踪位置处发射跟踪脉冲；接收所述目标区域中的所述跟踪位置处的所述跟踪脉冲的对应回波信号；以及基于在所述跟踪位置处的来自所述第一剪切波和所述第二剪切波的相长剪切波位移的至少一个参数来确定所述目标区域的至少一个机械参数，其中所述第一剪切波和所述第二剪切波同时使组织移位。