[发明专利]超声成象方法和设备

说明书

本发明涉及采用微球造影剂的超声成象方法和设备。

在采用造影剂的超声成象中，造影剂包括液体中的许多直径在数微米量级的气泡(微球)，并且利用了基于微球的非线性回声源特性的二次谐波回声，以获得强反差成象。该非线性回声源特性来源于微球和所发射超声频率的共振。

由于微球在超声脉冲发射中断之后继续共振，微球所产生的回声信号除了包括与所发射超声的脉冲宽度对应的主回声外，还包括后续尾回声。每个回声信号有一个表示反射点深度的主回声返回时间，因此该信号拖尾使得在该反射点的图象中也出现图象拖尾现象。所以，所产生的强反差图象的清晰度差。

所以，本发明的一个目的是提供能够产生高清晰度(定义)的微球造影剂图象的超声成象方法和设备。

根据第一方面，本发明提供一种超声成象方法，它包括下列步骤：将微球造影剂注入某物体；以热方式激励微球造影剂使微球共振；并且根据微球的共振所产生的超声波生成图象。

根据第二方面，本发明提供超声成象设备，它包括：经以热方式激励被注入到某物体的微球造影剂使微球共振而生成超声波的装置，根据所生成超声波而产生图象的装置。

根据第三方面，本发明提供关于第二方面描述的超声成象设备，其中用于生成超声波的装置利用电磁波、电场、磁场或光以热方式激励微球造影剂，使微球共振，由此产生超声波。

根据第四方面，本发明提供关于第二或第三方面描述的超声成象设备，其中用于产生图象的装置以三维方式接收所产生的超声波，并且根据所接收的信号产生三维或二维图象。

在本发明的第一或第二方面，优选的是微球造影剂可以利用电磁波辐射的加热效应以热的方式加以激励，这是因为它有效地产生微球的共振。

此外，在本发明的第一至第四方面的任何一方面，优选的是使微球共振所产生的超声波受到其它具有不同频率的超声波的作用而进行频率变换，这是因为它使得所接收的超声信号得以恰当地调节。

根据本发明，以热方式激励微球使之共振而产生的超声波，被用于产生超声源即微球的空间分布图象。由于微球所产生的超声波不是回声而是自发声，所以没有信号拖尾现象。

本发明实施了一种超声成象方法和设备，它产生具有高清晰度的微球造影剂的图象。

本发明的其它目的和优点在结合附图参阅下文对优选实施例的详细说明之后将一目了然。

图1是根据本发明一实施例的设备的框图。

图2示意了所述设备的操作情况。

图3是所述设备中一个示例性二维超声换能器阵列的简略表示。

图4是所述设备的接收部分的框图。

图5是所述设备的图象生成部分的框图。

图6是所述设备所显示图象的简略表示。

图7是所述设备所显示另一幅图象的简略表示。

图8是所述设备的示例性超声探头的简略表示。

图9是根据本发明另一实施例的设备的框图。

现在将结合附图对本发明的优选实施例作详细说明。

图1是超声成象设备的框图。该设备是本发明的一个实施例。其结构代表了本发明设备的一个实施例，其操作表示了本发明方法的实施例。

如图1所示，所述设备包括一个超声探头52。超声探头52的位置邻接物体54，被用于接收超声波。物体54中事先插入了一个微球造影剂540。超声探头52配备有一个近邻设置的电磁波辐射器522。电磁波辐射器522例如包括螺线管等等。电磁波辐射器522被供以来自驱动部分524的驱动信号，以用电磁波照射物体54从而达到加热的目的。

电磁波的频率从例如10-2450MHz的频段中选值。电磁波辐射是间隙地施加的。选择间隙的周期，使得它与共振周期，即微球共振频率f_s的倒数一致。微球的共振频率f_s依赖于其直径，比如为1.6-2.5MHz。

图2示意了电磁波辐射过程的一个实例。利用触发信号(a)作为时序信号，脉冲状电磁波辐射以周期1/f_s重复‘n’次，如图(b)所示。重复数，即脉冲数‘n’是，例如，4-16。电磁波辐射以类似脉冲的方式使物体54的内部变暖。

以用类似脉冲的加热对微球进行热激励，微球开始反复扩张和收缩。由于脉冲状加热的周期与微球的共振周期一致，微球开始共振，由此产生超声波。如图2(c)所示，共振在电磁波辐射中断之后仍然继续，因此超声波继续生成。