[发明专利]一种定量剪切波弹性成像系统

说明书

本发明涉及医学超声成像技术领域，特别涉及一种定量剪切波弹性成像系统。本发明提供的超声定量弹性成像方法及系统基于滑动窗口线性拟合的应变和使用二维线性拟合的剪切波波速检测算法，抗噪声能力更强，结果更可靠。同时在不额外增加超声前端存储与传输模块负荷的情况下，实现了超声全域定量弹性成像，大幅地减低了超声定量弹性成像系统的设计难度和设备成本。

技术领域

本发明涉及医学超声成像技术领域，特别涉及一种定量剪切波弹性成像系统。

背景技术

近年来，肿瘤疾病已经成为危害我国人民身体健康的主要杀手。肿瘤疾病的防治关键在于早期发现。临床上，人体组织的力学特征变化往往是肿瘤疾病最为重要的早期预警信号，如乳腺、甲状腺等肿瘤病变。随着肿瘤的生长，病变组织与正常组织相比，黏弹性发生较大变化，如乳腺癌与周围正常组织大约相差90倍，纤维化组织、非浸润性癌变和浸润性癌变组织的剪切弹性系数亦存在较大差异，因此，获得人体组织与粘弹性相关的参数信息(例如形变位移，剪切波速等)在医学诊断领域尤其对乳腺癌、甲状腺癌和前列腺癌的早期检测具有重要意义。

医学超声弹性成像是一种通过组织运动显示组织弹性模量或软硬程度的超声成像方式，传统的挤压式弹性成像方式需要医生利用探头挤压检测部位使其受力运动，从而得到组织弹性信息，这种方式的不足在于：医生需要以适当的操作挤压检测部位，主观性强；由于需要医生挤压，不同医生操作或同一医生不同时期的操作的结果很难直接进行对比，检测结果难以复现，往往只能作为定性的检测结果，无法获得定量的检测信息，用以疾病的跟踪和术后观察。

目前能进行定量分析的超声弹性成像技术，主要是基于声辐射力弹性成像(Acoustic Radiation Force Imaging，ARFI)，ARFI利用医学超声功率范围内的聚焦超声激励脉冲在生物黏弹性组织聚焦区域产生声辐射力，使组织发生形变，然后利用检测脉冲的回波信号通过相关性的时延计算方法在不同时间点检测组织的形变位移情况，将其成像后定性地反映组织的黏弹性特性。ARFI弹性成像克服了传统徒手弹性成像无法从体外对深部组织有效施压以及因操作者的使用习惯不同造成可重复性较差的缺点。但不足之处在于图像显示的是组织相对的形变位移差异，而无法完全定量地估算组织的弹性模量。基于ARFI技术衍生的超声剪切波成像(SWI，shear wave imaging)，通过调整脉冲激励方式，根据水平方向多个点的位移-时间曲线估算横向传播的剪切波波速，然后利用剪切波传播特性与生物组织弹性特征之间的内在联系，最终定量重构组织的弹性模量以形成二维的图像。

但是，现有的定量弹性成像SWI需要使用超声前端波束合成前的原始射频信号数据，需要基于平面波发射和接收，平面波技术每秒需要N*c/2z次计算，其中N为并行接收声束数目，c为声速，z为扫描深度。而传统波束合成方法的计算量则要小得多，仅为M/P分之一，其中M为发射次数，P为并行数，例如M等于100，P等于2时，平面波方法的计算量是传统ARFI方法的至少五十倍(有时甚至高达数百倍)；除了计算量的巨大差异外，基于平面波技术的接收端软件波束合成还需要存储大量原始回波信号，大幅度提高了数据存储和传输硬件成本，不便于与医学超声系统集成和推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有定量弹性成像技术需要采用原始射频信号(不经过波束合成)带来的计算量大、所需硬件设计困难和成本高昂的问题，提供一种对设备要求低、计算量小的超声定量弹性成像系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明同时提供一种对设备要求低、计算量小的超声定量弹性成像系统，包括，

剪切波脉冲发生器，用于发射剪切波激励脉冲及检测脉冲信号；

ARFI脉冲发生器，用于发射ARFI激励脉冲及检测脉冲信号；

探头，用于接收剪切波回波信号或ARFI回波信号；