[发明专利]超声血流成像

说明书

这里描述的是用于使用超声波对受试者的脉管系统(其可以包括小血管)中的血流进行成像的系统和方法，而不需要造影剂。局部实施的低秩矩阵分解与自适应截止值一起使用，以提供能够以非常高的空间和时间分辨率对受试者的脉管系统进行成像的非侵入性超声血流成像，并且不需要施用造影剂，诸如微泡造影剂。因此，在一些实例中，系统和方法可用于以高空间和时间分辨率对小血管和组织微脉管系统中的血流进行成像。

关联申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月23日提交的题为“超声小血管血流成像(UltrasoundSmall Vessel Blood Flow Imaging)”的美国临时专利申请序列号62/298,583的权益，并且还要求于2016年2月29日提交的题为“超声血流成像(Ultrasound Blood FlowImaging)”的美国临时专利申请序列号62/301,294的权益，通过引用将两个申请的全部结合于此。

关于联邦资助研究的说明

本发明是在由国家科学基金会授予的CIF1318347下利用政府支持完成的。政府具有本发明中的特定权利。

背景技术

本公开的领域是利用超声对受试者进行成像的系统和方法。更具体地，本公开涉及利用超声的血流成像。

小血管血流成像为许多疾病(包括癌症)提供关键的诊断信息。基于X射线透视、磁共振成像(“MRI”)和X射线计算机断层扫描(“CT”)的血管造影方法是当前用于小血管成像的临床标准。然而，这些技术可能是侵入性的，具有高成本或利用电离辐射。

对比度增强的超声成像(“CEUS”)也可用于对血流进行成像。CEUS将微泡注入血管，这提供了高对比度以便对小血管进行成像。然而，除了其他技术挑战外，CEUS仍被视为半侵入性手术，并且尚未获得食品药品管理局(“FDA”)的批准。

因此，仍然需要提供一种用于对小血管中的血流进行成像的非侵入性、低成本的方法。更一般地，仍期望提供具有高空间和时间分辨率的血流成像技术，诸如能够对在小血管中以及在较大脉管系统中的血流进行成像的技术。

发明内容

本公开通过提供一种用于使用超声成像系统生成描绘受试者的脉管系统中的血流的图像的方法来解决上述缺点。从受试者中的视场获取超声信号数据，并且将所获取的超声数据划分为多个超声数据子矩阵，每个子矩阵对应于感兴趣的场的子体积。对每个超声数据子矩阵执行低秩矩阵分解，从而生成包括每个超声数据子矩阵的分解的矩阵值的分解的数据。基于所述分解的数据估计低阶截止值或高阶截止值中的至少一个。低阶截止值将归因于组织的信号与归因于血流的信号区分开，并且高阶截止值将归因于血流的信号与归因于噪声的信号区分开。使用估计的低阶截止值或高阶截止值中的至少一个从每个超声数据子矩阵提取归因于受试者的脉管系统中的血流的信号。然后组合所提取的信号以生成图像，该图像描绘了视场中的受试者的脉管系统中的血流。

本公开的另一方面提供一种用于使用超声成像系统生成描绘受试者的脉管系统中的血流的图像的方法。使用超声成像系统从受试者中的视场获取超声信号数据，并且对超声数据执行低秩矩阵分解，从而生成包括超声数据的分解的矩阵值的分解的数据。基于所述分解的数据确定低阶截止值或高阶截止值中的至少一个。低阶截止值将归因于组织的信号与归因于血流的信号区分开，并且高阶截止值将归因于血流的信号与归因于噪声的信号区分开。使用低阶截止值或高阶截止值中的至少一个从超声数据提取归因于受试者的脉管系统中的血流的信号。然后基于所提取的信号生成描绘视场中的受试者的脉管系统中的血流的图像。

本公开的前述以及其他的方面和优点将根据以下描述而显现。在本说明书中，参照在此构成其一部分的附图，并且在附图中借助图示示出了优选实施例。然而，该实施例并不一定表示本发明的全部范围，并且因此参考权利要求书并在此用于解释本发明的范围。

附图说明