专利名称:空间上精细的剪切波分散超声振动测定采样的制作方法活组织中的机械变化与病理学变化相关。因为在健康组织与病理组织之间,剪切弹性模量(硬度)和粘度可能显著变化。随着过去十年超声弹性成像的发展,很多临床研究已经显示组织粘弹特性为医师提供了有用的信息以便于更好的癌症诊断和治疗评估。剪切波分散超声振动测定(SDUV)是一种基于声辐射力的技术,该技术通过描述剪切波速度分散(即频率)的特征来测量组织剪切弹性和粘度。该技术的应用是无创测量肝硬度以区分肝纤维化和肝硬化的阶段。用于医学成像的超声探查经常使用纵波。在体内组织中,超声以波形式传播。实际上,沿传播路径的所有粒子在适当位置往复振动,并且振动发生在传播方向上。振动产生压缩和稀疏。这些被模拟成正弦曲线的波峰和波谷。能量被传递给靶标,并且通过振荡的粒子移动返回。与之相比,超声剪切波(或横波)特征为垂直于传播方向在适当位置的往复移动。 振荡一方面产生波峰,另一方面产生波谷。执行SDUV必须发出一系列聚焦的纵波推动脉冲。它们为高强度的窄带宽信号,其以(假定UOOHz的重复率发射。在这些脉冲中的若干个被发射之后(每个横向一致并且在相同方向),它们建立了从焦点传播出的并且方向与推动脉冲的方向垂直的剪切波。焦深已被选择,使得剪切波行进穿过感兴趣区域(ROI)。向ROI发出纵波跟踪脉冲以便在采样点评价剪切波的振幅。该测量被用于估计被采样位置处的剪切波的相位。为了对另一位置采样,另一推动脉冲发往相同的推动焦点,接着向该位置发出跟踪脉冲。需要该第二个循环,因为两点间的相位差被用于确定弹性和粘度。因为推动脉冲的包络是方波,所以存在频率通常为IOOHz的剪切波和谐波 θ00Ηζ、300ΗΖ、400ΗΖ),即分量(或“单色剪切波”)。不同频率处的速度估计被用于推导组织剪切弹性和粘度。
下文解决了记录的现有技术的不足之处。与使用SDUV检测辐射力引导的剪切波相关联的一个主要挑战在于相对低振幅的振动。轴向位移大约10 μ m。振动振幅因而易受噪声影响。系统电子噪声和诸如心脏运动或呼吸运动的患者运动将对剪切波位移估计造成显著的噪声。此外,快速成像要求检测剪切波。必须记录达到400Hz的振动,因为更高频率的剪切波被介质衰减。因此,为了可靠地超过奈奎斯特(Nyquist)阈值,必须在大于1000Hz的频率下对每个空间位置进行采样以防止混叠。由于跟踪脉冲重复频率受限于声音在组织中的速度以及ROI的深度,因此这限制了使用常规非多线检测序列可以采样的空间位置的数量。如下文提出的,使用多线波束形成器允许对位移场进行更精细的空间采样,和/ 或在垂向成像平面和横向成像平面两者中的空间采样(当使用与常规ID阵列相比的2D阵列时)。由于从每个检测脉冲提取出更多信息,因此增加了 SDUV的弹性测量的鲁棒性。作为增加的优点,流程花费的总时间因此缩短。这从患者的便利性立场来看是有利的,并且有利于减小来自向激励点重复发送推动(push)的热效应的潜在影响。此外,更快节奏的射频 (RF)数据采集促进了要求高速度及高空间分辨率的其他剪切波成像/量化技术的应用。在本发明的一个版本中,通过从单个跟踪脉冲形成平行取向的接收线以用于对单色剪切波进行测量来执行剪切波分散超声振动测定(SDUV)。作为一方面,从至少一个其他追踪脉冲执行所述形成以便将得到的接收线进行重叠以增加场深。更具体而言,在一些实施例中,该增加必需从重叠的接收线进行组合以建立至少一条重建A线。相关的其他可能的方面包含从所述至少一个其他追踪脉冲中的不同时间的复数个跟踪脉冲形成相应的多条通过所述组合建立的重建A线。作为具体实施例,进行测量包括对单色剪切波进行振幅测量。本文提出可实施的是一种用于执行剪切波分散超声振动测定(SDUV)的装置,该装置被配置为从单个跟踪脉冲形成多条平行取向的接收线,以用于对单色剪切波进行测量。该装置特征可能在于跟踪脉冲以及至少一个横向偏移的跟踪脉冲被聚焦到共同的深度,该装置被配置为基于从聚焦到该深度的脉冲的回波数据来重建更浅的传输焦点。或者,在可替代的或补充的方面中,该装置被配置为针对至少一个其他跟踪脉冲进行如此形成并且以便重叠接收线,并且该装置还被配置为在确定相位差的时候插入脉冲发射时间以校正采样间波传输。在一个形式中,一种用于执行剪切波分散超声振动测定(SDUV)的计算机软件产品包括收录有计算机程序的计算机可读介质,该计算机程序包括能够由处理器执行以从单个跟踪脉冲形成平行取向的接收线以用于对单色剪切波进行测量的指令。另外,在一些版本中,执行剪切波分散超声振动测定(SDUV)包括在多个位置处通过在该位置处的多个传送(pass),以交错模式进行采样,以用于对单色剪切波进行测量。在这些版本中的具体变型中,在多个传送中的一个中被采样的位置与在所述多个传送中的下一个中被采样的位置交错。作为可能的方面,将在在多个传送中在给定一个位置处采样的结果与参考A线进行比较,以确定单色剪切波在该位置处的位移。同样地,在一些方面,一种用于执行剪切波分散超声振动测定(SDUV)的设备被配置为在多个位置处通过在该位置处的多个传送(pass),以交错模式进行采样,以用于对单色剪切波进行测量。与本文提出类似的可以采用以下形式一种用于执行剪切波分散超声振动测定(SDUV)的方法,所述方法包括对单色剪切波进行测量,并且对该测量应用一组(bank)滤波器,该滤波器被调谐到所述波的相应候选速度,不需要确定波在不同空间位置处的相位差。在其他方面,针对该测量可以使用低通滤波器,以来减小所述应用的制备噪声。在再另一方面,在该组(bank)中的滤波器是二维的,一维是空间位置,并且另一维是时间。在附加的方面,一种用于执行剪切波分散超声振动测定(SDUV)的设备被配置为对单色剪切波进行测量,并且对该测量应用一组滤波器,该滤波器被调谐到所述波的相应候选速度,所有这些不需要确定波在不同空间位置处的相位差。作为进一步附加的方面,上述装置和设备可以被实施为一个或多个集成电路。下文参考附图给出了用于SDUV的新颖的精细空间采样方法的细节。图1为例示出两个连续SDUV采样的示意图;图2为表示SDUV顺序跟踪的范例的时间线;图3为对应于图2的时间线的流程图;图4为示意性的传输-接收图,其通过举例图示出如在16x多线波束形成器中实施的使用回顾性动态传输(RDT)的SDUV采样采集;图5为展示出RDT背景下检测波束传输焦点的可能放置的示意图;图6为示例性交错采样方案的图形再现;以及图7为表示作为如何确定组织剪切弹性和粘度的范例的具体实施例的流程图。 在另一侧。图5例示了在RDT的背景下由跟踪脉冲404形成的检测波束508的焦点504的可能放置。如由方形轮廓指示的感兴趣区域(ROI) 512是存在剪切波516的位置。为了保证检测波束508的声透射借助于待获取的接收线跨越待采样的位置,有利的是将焦点504在深CN 102469980 A说明书7/12
度上放置到ROI 512中。图5示出的物理焦点位置在70mm,用于声透射在ROI中的给定点并且因此将被RDT组合的传输的共同深度518。虽然检测波束508在ROI 512的深度520 处是宽的,但是RDT重建检测波束在该深度将是窄的(具有与在(物理)焦点504的宽度相同的宽度)。实际上并且通过范例的方式,从时间上最初的跟踪脉冲404以及形成将被与时间上最初的跟踪脉冲进行RDT组合的传输的至少一个横向偏移的跟踪脉冲428-430之中,至少一些被聚焦到共同深度518。比深度520更浅的传输焦点基于来自那些聚焦到共同深度518的脉冲404、428、429、430的回波数据进行重建。这还允许使用更大的传输孔径524,这可以增大可以在检测波束508中被传输的总功率。更高的功率提供了对小(minute)波振幅位移132(大约为10 μ m)的更大的灵敏度。或者,检测波束508的焦点504可以被放置到比ROI 512浅的位置。在将RDT应用于SDUV时有附加的考虑。首先,RDT假定组织在传输事件之间并不移动。如果发生位移,那么其将减小在被组合的传输之间的相干性并且导致信号相消。因此,这将表现为与SDUV不相容,因为组织正在被剪切波位移。然而,实际上,位移132的量很小(通常< 10 μ m),以致其是跟踪脉冲的波长(例如在5MHz下的300 μ m)的小部分。因此,在传输重建期间,剪切波位移132 将不引起相干性的任何显著损失。其次,即使利用非多线序列220,因为连续发射不同横向位置Χ1、Χ2、Χ3、&的波束, 所以在不同时间tl、t2……采样不同横向位置的位移估计。再次参考图1,并且,为便于例示假定例如非多线序列,如果采样时间tl、t2是同时的,来自跟踪脉冲112的返回数据(即回波数据)将建议与第一个波形116上的采样点 148对应的相位142。然而,如果针对这两个位置120、IM顺序发射跟踪脉冲,采样时间tl、t2是非同时的。(同样地,在帧中重建A线444后面的重建A线将是在不同时间的波115的采样。)实际上,在时间t2,剪切波分量116已经向前传播,如由第二轨迹144表示的具有频率分量的波形。在第二轨迹144上,对应的采样相位152、Φ2不同于在第一轨迹116上的相位140、 其中相位差为ΔΦ = Φ2-Φ10如从图1中看到的那样,Δ Φ小于在提取同时跟踪脉冲的相位140、142之间的差别。如从图1中进一步看到的那样,由基于采样间延迟的相位校正156、ω Δ t使Δ Φ 更小,“ ω ”表示单色剪切波116的角频率,“ At”表示在相应采样时间tl、t2进行的两个采样之间的延迟。另外,相位140、142之间的差别,连同ω和Δ r,定义了剪切波频率分量116的传
播速度。相位140、142之间的差别是通过将相位差Δ Φ加上基于采样间延迟的相位校正 156 ω At而计算得到的。单色剪切波116的速度由以下公式给出
在一些实施例中实施剪切波分散超声振动测定(SDUV)以从单个跟踪脉冲形成平行取向的接收线(411-426),以用于对单色剪切波进行测量。在一些实施例中,以交错模式(600),通过在空间位置上的传送来在空间位置上执行采样,以用于进行波的测量。在一些实施例中,对波进行测量,并且对该测量应用一组被调谐到相应候选波速的滤波器(S724),所有这些不需要确定在不同空间位置(451-454)的波相位之间的差别。
空间上精细的剪切波分散超声振动测定采样制作方法
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