[发明专利]使用超声厚切片成像的量化灌注研究

说明书

本发明涉及医学诊断超声系统，并特别地，涉及使用超声厚切片图像 来执行灌注的显示和量化的超声系统。

长久以来一直期望回波心电图仪能够使用超声对心肌灌注进行量化。 由于完全缺乏血流的梗塞的心肌组织的血流和运动特性两者，有时其是容 易诊断的。然而，对可遭受灌注不足的心肌的局部梗塞或缺血区域的探测 和诊断困难得多。近年来，这个目标由于超声微泡造影剂的出现而已经得 到很大的帮助。该造影剂不仅更好的突显心肌灌注，而且它也使“快速-补 给(flash-replenishment)”技术可行，该技术使微泡被高超声能量破坏，然 后观察并测量血流对微泡的补给。这种补给的量化测量是补给的时间-强度 曲线，其测量感兴趣的局部区域的血流速率。通过这个技术，心肌的灌注 可以用描绘流量特性的颜色定性显示，并且得到的量化参数测量心脏区域 的再灌注速率。

在超声中一直存在的困难之一是由散斑伪影造成的图像斑点化。超声 成像是一种形成相干信号信息图像的成像模态。所使用的相干超声信号的 本质，与用于全息成像的单色光波一样，导致了波在成像介质中的相长和 相消干涉。结果，该图像包含图像随机斑点化(已知为“散斑”)形式的噪 声。当对感兴趣的区域的血液补给(如由血流携带的造影剂的补给所指示 的)进行监视，使用相对低的发射功率，从而可以观察造影剂的微泡而无 破坏。结果，对比度图像与标准图像相比呈现出较低的信噪比。另外，对 比度图像与标准图像相比将呈现较低的显示动态范围，从而导致它们具有 减小的对比度分辨率。这些因素共同使散斑伪影对于对比度图像更加地明 显和更加地严重。

由于图像的散斑图样是恒定的并且不随时间改变，因此减小这个效应 的常用方法是将不相关的图像数据相组合，并通过与2的平方根成比例的 平均效应来减小散斑。所使用的不相关数据的类型典型的是不同频率或者 由不同瞄准方向采集的数据，通常称为频率复合(见，例如，Lizzi等的 US专利4,350,917)和空间复合(见，例如，Fehr等的US专利4,649,927)。 然而，频率复合导致造影剂与组织比率(contrast-to-tissue ratio)和信噪比 的减少。这是由于复合的不同频率带将具有不同的信噪比和不同的造影剂 与组织比率，其通常通过调整一个或多个所述带的增益来进行均衡。增益 的增加也将使所影响的带中的噪声增加，因而减少了频率复合图像的信噪 比。

Adams等的US专利6,464,638描述了一种空间复合的新方法，其充分 利用了设计用于三维成像的探头。在Adams等的技术中，3D成像探头采 集在海拔维度上基本彼此平行的平面图像，其中该维度与图像的平面正交。 在典型的实现方式中，Adams等使用在方位和高度两者上具有电子束引导 和聚焦的探头，从而不仅采集到感兴趣的切片面的图像，也采集到了从该 切片面偏移的图像平面。然后海拔上组合该切片，在海拔维度中的最不相 关数据通过在海拔维度中的空间复合使得散斑减少。期望应用这个方法以 减少超声对比度图像的散斑，同时对空间分辨率和信噪比具有最小化的影 响，从而可实现更加鲁棒性的具有超声造影剂的量化和参数成像。

根据本发明的原理，描述了诊断超声系统和方法，其中利用3D成像探 头扫描具有灌注缺损的组织的多个切片。采集的图像切片在海拔维度上基 本平行。在多个切片的采集之后，将切片的图像数据在海拔维度上投影和 组合以形成“厚切片”图像。该厚切片图像然后经受灌注探测以根据它们 的微泡浓度高亮图像中的灌注和未灌注组织的区域，或者通过在组织的局 部区域中对洗入，洗出曲线和曲线参数的测量来量化灌注率。

在图中：

图1示出了在海拔方向上采集的多个扇形切片；

图2示出了在海拔方向上采集的多个直线切片；

图3示出了处于海拔方向上不同角度增量的多个切片；

图4a-4c示出了利用根据本发明原理的多线采集同时采集的多个切片；

图5以方框图的形式示出了根据本发明原理而构造的超声诊断成像系 统；

图6以方框图的形式示出了根据本发明原理而构造的超声诊断成像系 统的第二实现方式；

图7a示出了本发明的实现方式中的用于切片存储的双端口存储器；

图7b示出了本发明的实现方式中的存储区域分割；