[发明专利]对经颅超声畸变的基于对侧阵列的校正

说明书

本发明涉及超声畸变估计和校正，并且更具体涉及借助透射超声的估计。

尽管脑卒中是世界范围内的主要致死原因之一，但急性卒中处置仍被限定在诸如组织型纤溶酶原激活因子(tPA)的溶解血栓剂。

近来的临床研究也已经表明，在已接受的tPA治疗之外增加超声提高了对缺血性卒中患者的疗效。

因为对于卒中受害者而言“时间就是大脑”，所以希望尽可能早地做出早期诊断并开始某种形式的治疗。无疑需要诸如医学超声的无创并且容易使用的方法来在诸如救护车的急诊环境中执行诊断、治疗和处置监测。

人类颅骨对超声射束具有较强的频率相关的畸变效应。甚至颞骨(颅骨中最薄的部分)也能够引起超声射束的严重偏转、反射和衰减，这是由于颞骨的凸性、表面粗糙度以及超声射束在进入大脑或者从大脑返回的路径中遭遇的多阻抗。这些效应对于不同的患者是高度变化的，并且还强烈取决于沿颅骨的位置以及超声换能器的取向，其影响通过颅骨的超声溶栓的功效与再现性。

以常规的脉冲-回波模式的自适应畸变校正(重聚焦)方法具有克服这些问题的潜质。然而，对于超声成像应用而言，这样的方法迄今为止几乎未得到临床认可。它们通常依赖由处于研究中的组织反向散射的有噪声并且相关性差的信号，产生对畸变的不良估计，这对于具有颅骨的强插入损失的经颅超声成像而言尤其是成问题的。由于对急性卒中患者进行计算机断层摄影(CT)的受限的可用性以及CT-超声相互配准的复杂性和耗时性，基于计算机断层摄影导出的颅骨形态学的其他试验性方法在急诊环境中是不实用的。

在非临床环境中的试验已经将作为超声源的换能器用于接收线性阵列，使人类颅骨的外侧邻近并面向该阵列，并且使到达的超声入射到颅骨骨骼的内侧。通过调整换能器的孔径尺寸能够使到达的波前(wavefront)规则，即，将其成形为类球面的一部分，但变得被骨骼畸变。调整关于接收的延迟以使波前恢复规则性提供了用于对将要从接收侧施加并通过骨骼的超声进行校正的基础。对于临床应用而言，在测量畸变中要施加的超声将必须穿过头部两侧的骨骼，使衰减成为主要问题。降低声频被视为既增加信噪比(SNR)又降低畸变对经颅波前的相干性的影响的方式。为了补偿波长随后的增加，谋求增加孔径以恢复分辨率损失。然而，发现增加的孔径尺寸使得必须进行某种形式的补偿或信号处理，以逼近受衍射限制的分辨率。参见Phillips D.J.等人在Acoustic Holograms 6，103-120(1975)上的“Sampled Aperture Techniques Applied to B-Mode Echoencephalography”一文。

根据近来的临床研究，其已经表明，在tPA治疗之外增加与超声结合的造影微泡(microbubble)改善了对缺血性卒中患者的疗效。

然而，目前关于经颅超声衰减和畸变的不确定性严重地影响了微泡增强的卒中治疗的再现性和安全性。

下文解决了现有技术的缺点。

本发明人的见解的价值在于考虑了畸变超声试验在穿过颞骨时的二维(2D)特性。例如，接近的超声射束波前的部分能够在2D空间的横向方向被折射。该方向取决于如下因素：其可以包括恰好在被超声探头接收之前该部分所穿过的颞骨的特定的、局部表面不规则性(如果存在)。

该即时方案还解决了微泡增强的卒中治疗的电流限制，并且旨在实现对治疗超声射束分布(尤其是，焦点定位和射束形状)以及超声强度(即，超声暴露剂量)的精确控制。

根据本文所提出的方案，一种创新设备，其包括被配置成接收已穿过不均匀介质的透射超声的二维阵列。该设备被配置成在所接收的超声上执行畸变估计，使得该估计的结果可以用于改进超声操作。

在本发明的一个方面中，一种诸如上文所述的设备，其被配置成基于估计结果修改设备的设置，以便实现如下中至少一项：a)改善超声发射和超声接收中的至少一个的定位；以及b)校正超声的射束形成。

在一些实施例中，用于改善定位的修改基于声学窗口的所选择的位置(placement)和/或所选择的范围。

对于估计结果，根据一些版本，其包括至少一个畸变图，对于该畸变图，高程(elevation)和方位(azimuth)是自变量，所述修改基于该图中的一个或多个。

从另一角度，估计结果包括具有空间自变量的畸变图。信号时间延迟、信号幅度和信号失真中的至少两个是所述图中的相应图的因变量。