[发明专利]超声成像的方法和装置

说明书

技术领域

此处描述的系统和方法概括地涉及超声成像领域。更具体地，下述实施 例涉及在组织中测量剪切波速度的方法和系统。

背景技术

疾病状态使得软组织比在生理状态下呈现得更为僵硬。内科医生因此使 用触诊来定位在身体内部的僵硬组织，并且因此而识别疾病状态。例如，已 知乳癌通常比健康的乳房组织更坚硬，并且可以通过触诊检测出坚硬的肿块。

由下面的公式，组织中的剪切波传播特性与组织的硬度相关(杨氏模量)：

E＝3ρ·c²  (1)

其中c是剪切波的传播速度，E是杨氏模量，以及ρ是组织密度。因此， 可以通过测量穿过组织的剪切波的传播速度来在组织中检测癌或者其他疾病 状态。

通过将强超声波脉冲施加在组织可以在该组织内创建剪切波。该超声波 脉冲显现出较高的振幅和较长的持续时间(比如100微秒的数量级)。该超 声波脉冲产生推动该组织的声辐射力，因而导致各层组织沿着超声波脉冲的 方向滑动。组织的这些滑动(剪切)运动可以被认为是低频(比如从10到 500Hz)剪切波，并且可以向与超声波脉冲方向垂直的方向传播。超声波脉 冲在组织中以1540m/s的速度传播。然而，剪切波在组织中的传播就慢得多， 大约是1-10m/s的数量级。

因为组织运动通常在轴方向上(即超声波脉冲方向)，因此可以使用传统 的超声多普勒技术来检测剪切波。在这点上，超声多普勒技术最适合在轴方 向上检测速度。可替代地，还可以通过测量由声辐射力导致的组织位移来检 测剪切波。

为了更准确地测量剪切波的传播速度，需要快速地或者以每秒几千帧的 快帧速率来跟踪该剪切波。帧中的图像包含了几百条超声线。常规超声成像 的典型帧速率大约是50帧/秒，其太慢而不能跟踪剪切波传播。因此，需要 在保持良好的信噪比和良好的空间分辨率的同时增加帧速率。而且，还需要 有效地提供组织硬度的指标。

剪切波速度成像显现出有限的空间分辨率。由于剪切波速度的测量需要 在至少两个横向位置处检测剪切波(即在至少两个超声波束的位置处)，因此 横向的空间分辨率尤其有限。另一方面，仅仅使用一个超声波束就可以检测 组织应变。因此，组织应变成像比剪切波速度成像显现出更高的空间分辨率。 然而，组织应变成像仅仅产生了组织硬度的定性测量，而剪切波速度成像提 供了定量测量。

图说明

图1是声辐射力导致产生剪切波的图像。

图2是一些实施例的超声成像系统的图像。

图3是传统的超声成像系统的图像。

图4是多个超声波发送/接收波束的图像。

图5是一个超声波发送波束和多个超声波接收波束的图像。

图6是剪切波传播速度的平方的颜色编码。

图7是剪切波传播速度的平方的颜色编码。

图8显示了通过声辐射力和剪切波传播而生成剪切波的图像。

图9是显示了剪切波滑动运动的图像。

图10是显示了剪切波传播的图像。

图11是显示了剪切波传播的图像。

图12是在组织中剪切波传播速度的平方的颜色编码图的例子。

图13是显示了由声辐射力导致的组织位移的图像。

图14是利用了由RGB表示而组成颜色编码柱的剪切波速度的平方c²的数值范围。

图15是显示了关于超声换能器的超声坐标系的图像。

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是依据一些实施例的、在剪切波图像值和应变图像值之间的相关和 回归线。

图18是依据一些实施例的处理流程图。

图19A是压缩前的组织。

图19B是压缩后的组织。

图20是依据一些实施例的处理流程图。

具体实施方式