[发明专利]表征组织的系统及相关方法

说明书

一种用于表征组织的系统(1)，包括：探头，向受试者的组织(51)传递连续且周期性机械振动(PMV)；超声发射器和超声接收器，该超声发射器发射超声波束序列(80、80'、80)，该超声接收器接收相应的回波信号，以跟踪组织如何通过传递到组织的周期性机械振动而运动；及控制模块，被编程为向系统的操作者提供均质性信息(808、808'、808)，该均质性信息是根据所述回波信号中的至少一些回波信号确定的，并且表示组织传输弹性波的能力和组织相对于弹性波传播的均质性。还提供了一种用于表征组织的方法。

相关申请的交叉引用

本申请涉及于2019年2月26日提交的PCT申请PCT/EP2019/054656和于2019年2月26日提交的PCT申请PCT/EP2019/054658，其全部内容通过引用的方式合并于此。

技术领域

所公开的技术涉及非侵入式组织表征系统，具体而言，涉及用于识别均质组织的系统和用于系统的方法，其中可以非侵入性地评估组织硬度或脂肪含量。

背景技术

众所周知，肝脏组织的硬度与肝硬化和其他疾病的程度相关，并且剪切波行进通过受试者的肝脏中的感兴趣区域的速度直接与肝脏的硬度相关。实际上，在软组织中，可以使用公式E＝3ρV_s²而从组织密度(ρ)和剪切波速度(V_s)推导出硬度(杨氏模量)。软组织的密度接近1000kg/m³。E以千帕表示，V_s以米/秒(m/s)表示。

为了通过剪切波速度测量来表征肝脏或其他器官的硬度，已经开发了例如在D.C.Mellema等人的“Probe Oscillation Shear Wave Elastography:Initial In VivoResults in Liver”(发表于IEEE Transactions on Medical Imaging，第37卷，第5期，2018年5月)中描述的一种称为“谐波弹性成像”的技术。

根据该技术，将用于二维B模式超声成像的换能器阵列放置在与受试者身体接触的位置，并以通常在30Hz至100Hz之间的低频进行振动。然后发射超声波束，以跟踪该低频周期性振动如何移动受试者的组织。因此确定了瞬时二维图(一种2D快照)，其显示了在同一时刻分布在受试者组织的二维截面上不同点处的由低频周期性振动引起的组织位移(参见D.C.Mellema等人的上述文献的图9a)。然后通过复杂的空间模式滤波来确定滤波后的二维位移图(Mellema等人的图9b或8b)。然后，反演算法可以(从二维变形图)导出二维图，该二维图表示在组织的整个二维截面上分布的不同点处的剪切波速度的值(Mellema等人的图8c)。因此，利用该技术，可以从包含在瞬时二维位移图中的空间信息中导出剪切波速度的值。

但是，实现这种方法需要适用于二维超声成像的相当复杂的多波束超声设备。根据Mellema等人的研究，处理单个瞬时二维变形图需要大量时间，通常为3个振动周期。从时间的角度来看，如此长的处理时间会导致无法一次采样整个振动周期进行(如Mellema等人的图3的截图所解释的)。更精确地讲，在Mellema等人的文献中，(每100ms)发射两次超声波束，然后采集并处理两个相应的超声回波信号，以计算发射该两次超声波束时介质中的位移。然后在100ms之后重复此过程，依此类推(重复率为10赫兹)。由于计算和分析每个二维变形图需要较长的处理时间，因此无法以较高的重复率重复此过程。因此，使用这种技术，无法一次采样整个振动周期(因为这将需要高于机械振动频率(即，高于100赫兹)的重复率)。因此，这种谐波弹性成像技术能够进行二维空间成像，并且专注于变形场的空间特性，但是具有较差的时间分辨率，并且受由于例如呼吸或心脏跳动的组织运动的影响。