[发明专利]基于聚焦超声声振信号的弹性成像方法

说明书

本发明涉及一种基于聚焦超声声振信号的弹性成像方法，所采用的成像系统包括信号发生器、超声脉冲收发器、功率放大器、激励探头、跟踪探头、数据采集卡、计算机和运动控制器，通过激发激励探头，使其在聚焦区域产生ARF，引起聚焦区域介质的振动，进而发射二次超声波，检测二次超声波的幅值信息，评估介质的弹性特性，移动激励探头，使其扫描整个被测物场，重建介质的弹性分布。

技术领域

本发明属于超声弹性成像技术领域，涉及利用聚焦超声声辐射力激发的二次超声波信号检测介质弹性特性，并重建介质弹性分布的方法，特别是一种基于聚焦超声声振信号的弹性成像方法。

背景技术

生物组织的弹性特性是生物体内固有的力学属性，人体内不同的生物组织(特别是病变组织)中各部分的弹性特性存在差异，一些病理现象和生理活动均会引起生物组织弹性特性的变化，因此生物组织携带着丰富的生理和病理信息。触诊(Palpation)是最为传统的用来诊断生物组织弹性特性的方法之一，该方法简单易操作，但是其诊断结果大大依赖于医生的主观判断能力，而且当病变过小或位于身体较深的部位时，将不能被检测出来。

超声波在生物组织的传播过程中由于吸收和反射等效应造成了能量密度的变化，由此产生声辐射力(Acoustic Radiation Force,ARF)。ARF作用到组织上，会产生轴向的压缩拉伸，进而产生位移，同时产生横向传播的剪切波。通过计算轴向位移，或者检测剪切波波速等信息，评估组织的弹性特性参数，重建弹性分布。1990年，Sugimoto(T Sugimoto,SUehaand K Itoh,Tissue hardness measurement using the radiation force offocused ultrasound,《IEEE Symposium on Ultrasonics》,1990,171591)首次利用聚焦超声波产生的ARF对组织的硬度进行评估。近年来，基于ARF激励的超声弹性成像方法已经成为超声医学领域的热门课题。

目前基于ARF激励的超声弹性成像方法的研究，主要可以概括为以下几个方面：

1、基于暂态ARF的激励，使聚焦区域发生局部位移和横向传播的剪切波，利用ARF激励前后的超声回波信号计算组织发生的位移，重建其弹性分布；

2、基于暂态ARF的激励，使聚焦区域发生局部位移和横向传播的剪切波，通过磁共振等技术对剪切波的传播进行监测，实现对生物组织弹性特性的定量分析，对组织的弹性分布进行图像重建；

3、基于谐波ARF的激励，使聚焦区域产生谐波振动，进而向外辐射声波，使用水听器等设备检测声波的幅值和相位等信息，重建组织的弹性分布。

目前文献中提及利用暂态ARF激励计算聚焦区域发生的局部位移，2001年，美国杜克大学的Nightingale领导的研究组(K R Nightingale,M L Palmeri,R W Nightingaleand G E Trahey,On the feasibility of remote palpation using acousticradiation force,《The Journal of the Acoustical Society of America》,2001,110:625-634)提出了声辐射力脉冲成像方法(Acoustic radiation force impulse imaging,ARFI)。通过发射高强度的聚焦超声波，使其在较短时间内聚焦于组织内局部区域，产生ARF，致使组织产生局部位移。使用传统的方法(多普勒/脉冲回波检测位移)检测组织发生位移，估计其弹性属性，通过扫描整个被测物场，重建被测物场的弹性分布。2005年，美国专利(US 20050215899 A1)公开了一种关于ARFI成像的方法和系统。