[发明专利]智能导波弹性成像

说明书

本公开内容描述了被配置为经由剪切波弹性成像来确定有限大小的薄组织(也被称为有边界的组织)的剪切波速度和组织硬度水平的系统和方法。系统能够包括被配置为响应于朝向组织发送的脉冲而采集回波的超声换能器。系统还能够将推动脉冲发送到所述组织中以生成剪切波并跟踪与所述剪切波相交的脉冲。所述系统还能够将方向滤波器应用于接收到的回波数据并基于所述有边界的目标相对于所述超声换能器的尺寸和角度取向来生成经方向滤波的剪切波数据。所述系统能够基于经滤波的剪切波数据和相对于所述换能器的角度取向来估计在不同剪切波频率下的所述剪切波的速度并确定与所述组织的形状或形式无关的组织硬度值。

技术领域

本公开内容涉及用于使用剪切波弹性成像来确定有限大小的薄组织(也被称为有边界的组织)的硬度水平的超声系统和方法。

背景技术

超声剪切波弹性成像已经用于测量各种组织的局部硬度水平，这可以为检测组织异常和诊断病症(例如，癌症或肝脏纤维化)提供有价值的信息。超声波剪切波弹性成像通常涉及将“推动脉冲”从换能器发送到组织中，从而生成横向传播通过组织的剪切波。然后，能够使用由换能器发出的跟踪脉冲来测量剪切波传播时的速度，该速度通常基于组织的硬度而发生波动。例如，假设在每种组织类型中使用完全相同的推动脉冲来生成剪切波，则软组织中的剪切波速度通常比硬组织中的剪切波速度慢。因此，剪切波速度的变化能够用于区分正常的软组织与异常的硬组织。

事实证明，虽然已有的超声弹性成像系统可以有效地测量诸如肝脏、乳房、前列腺和甲状腺之类的器官中的局部组织硬度，但是在包括这样的器官的组织中的剪切波传播被建模为无限大小的均匀厚组织中的剪切波传播。正因如此，穿过组织的剪切波在很大程度上不会受到组织边界的影响，从而允许剪切波不受阻碍地传播通过组织。相比之下，有限大小的薄组织、有边界或半无限的组织(例如，心脏组织和血管组织)、包括器官(例如，膀胱)的组织和/或通常与具有不同硬度的另一组织或材料相邻的任何组织都会限制剪切波穿过这些组织进行的扩散，从而决定了波的传播方向并引起了复杂的波阵面(生成的剪切波长小于组织厚度，从而引起剪切波速度分散)，这通常会使得低估组织硬度。对有边界的组织的硬度的准确表征仍然受到无法考虑与剪切波通过这样的组织进行传播相关联的复杂性的成像模态的阻碍。需要被配置为经由剪切波弹性成像来确定有边界的组织的硬度的新的超声系统。

发明内容

本公开内容描述了用于经由剪切波弹性成像来确定有限大小的薄组织(也被称为有边界的组织)内的剪切波传播速度并对组织硬度水平进行量化的系统和方法。剪切波传播速度在有边界的组织中可能会被低估，这是因此从限制性组织边界反射的波所生成的波模式转换。为了考虑外来波运动，本文中的系统能够包括方向滤波器，该方向滤波器被配置为对未与剪切波传播的主方向对齐的剪切波回波数据进行滤波，该剪切波回波数据可以由相对于超声换能器的组织厚度和角度取向来决定。在各种示例中，本文中的系统还能够被配置为无需用户输入即可确定相对于超声换能器的组织厚度和角度取向，从而减少错误和测量偏差的可能性。在方向滤波、厚度和角度确定之后，本文中的系统能够基于经滤波的波数据和组织相对于超声换能器的角度取向来估计在不同剪切波频率下传播的剪切波的速度。然后，能够利用所估计的速度以独立于组织大小和/或形状的方式确定组织硬度。本文中的系统内包括的用户接口能够显示由所公开的系统做出的一个或多个确定，以及有边界的目标组织的实况超声图像和组织硬度图。本文中描述的系统和方法可以用于确定各种有边界的组织(例如，血管壁、膀胱壁和/或心脏组织)中的组织硬度。