[发明专利]通过执行剪切波弹性成像增强超声数据中的手术针的检测和可视化的方法和系统

说明书

一种超声系统通过执行剪切波弹性成像提供对在超声数据中的手术针的增强的检测和可视化。在其中插入有手术针的生物组织中诱导剪切波。超声系统以高脉冲重复频率从具有手术针的生物组织采集剪切波超声数据。超声系统的处理器处理剪切波超声数据以生成生物组织和手术针的图。超声系统的显示系统显示覆盖在超声图像上的手术针的表示。

技术领域

本发明中的某些实施例涉及超声成像。更具体地，涉及通过执行剪切波弹性成像来增强超声数据中的手术针的检测和可视化的方法和系统。

背景技术

超声成像是用于对人体中的器官和软组织进行成像的医学成像技术。超声成像使用实时非侵入性高频声波来产生二维(2D)图像和/或三维(3D)图像。

弹性成像(Elastography)是标测软组织的弹性性质的一种医学成像模态。它可用于医学诊断，因为它可以针对特定器官和/或赘生物辨别健康组织与不健康组织。例如，恶性肿瘤通常会比周围组织更硬，患病肝脏比健康的肝脏更硬。弹性成像已经用来例如通过基于组织刚度识别潜在的癌变组织或其他患病组织而指导或代替活组织检查。

已知有几种技术用于进行超声弹性成像。基于压缩的弹性成像通过将外部压缩施加到组织并比较压缩之前和压缩期间的超声图像来进行。光谱跟踪技术可以用于跟踪组织变形。变形最小的图像区域具有较高的刚度，而变形最大的区域具有最小的刚度。另一种超声弹性成像技术包括剪切波弹性成像。在剪切波弹性成像中，例如通过聚焦超声波束的力或通过外部推力在组织中引起推力干扰。推力干扰生成从扰动点横向传播的剪切波。超声装置采集剪切波的图像数据，并确定剪切波行进通过组织内不同横向位置的速度。可以基于剪切波速度创建弹性图。

超声成像可能有助于将器械定位在人体内的所需位置。例如，为了对组织样本进行活检，重要的是精确地定位活检针，使得活检针的尖端穿透待采样的组织。通过使用超声成像系统观察活检针，活检针可以被引向目标组织并插入到所需的深度。因此，通过将待采样的组织和穿透器械两者可视化，可以实现器械相对于组织的精确放置。

针是镜面反射器，这意味着就超声波从其反射而言它表现得像镜子一样。超声波以与发射的超声波束和针之间的角度相等的角度从针反射离开。理想情况下，入射的超声波束将相对于手术针基本垂直，以便最有效地对针进行可视化。针相对于换能器阵列的轴线(即，与换能器阵列的面垂直的假想线)插入的角度越小，对针进行可视化就变得越困难。在使用线性探针的典型活检程序中，几何形状使得传输的超声能量大部分被反射离开换能器阵列面，因此很少被超声成像系统检测到。

为改善手术针的超声可视化提出了几项建议。例如，可以将粗糙涂层施加到一段针轴上以提供增加的声学散射，这可以提供针的更亮的超声图像。然而，使用涂层可能是昂贵的并且可能需要专门的针。作为另一示例，可以使用图像处理技术来尝试跟踪针的位置以辅助预测和识别随后的针位置。然而，针跟踪成像处理技术可能是复杂的，或者说是在技术上难以实现。还提出了基于压缩的弹性成像作为一种用于确定针位置的可能技术。例如，针的插入或其他移动可能使周围组织变形，使得可以比较在插入/移动之前和插入/移动期间的超声图像以识别组织变形并定位针位置。然而，当针在肿瘤附近时，移动针或以其他方式压缩组织以识别针位置可能是不希望的。更具体地，移动针以确定针位置可能导致针错位。

通过参考附图将这些系统与本申请的其余部分中所阐述的本发明的某些方面进行比较，本领域技术人员将会明白常规和传统方法的进一步的缺陷和缺点。

发明内容

提供了一种系统和/或方法，用于通过执行基本上如至少一个附图所示和/或结合至少一个附图描述的剪切波弹性成像来增强超声数据中的外科手术针的检测和可视化，如权利要求中更全面地阐述的那样。