[發明專利]超聲成像的方法和裝置

有效

• 申請號: 201380018671.4
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN104203115A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 田村正
• 申請（專利權）人: 日立阿洛卡醫療株式會社
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;鄧玉婷

技術領域

此處描述的系統和方法概括地涉及超聲成像領域。更具體地，下述實施 例涉及在組織中測量剪切波速度的方法和系統。

背景技術

疾病狀態使得軟組織比在生理狀態下呈現得更為僵硬。內科醫生因此使 用觸診來定位在身體內部的僵硬組織，并且因此而識別疾病狀態。例如，已 知乳癌通常比健康的乳房組織更堅硬，并且可以通過觸診檢測出堅硬的腫塊。

由下面的公式，組織中的剪切波傳播特性與組織的硬度相關(楊氏模量)：

E＝3ρ·c²??(1)

其中c是剪切波的傳播速度，E是楊氏模量，以及ρ是組織密度。因此， 可以通過測量穿過組織的剪切波的傳播速度來在組織中檢測癌或者其他疾病 狀態。

通過將強超聲波脈沖施加在組織可以在該組織內創建剪切波。該超聲波 脈沖顯現出較高的振幅和較長的持續時間(比如100微秒的數量級)。該超 聲波脈沖產生推動該組織的聲輻射力，因而導致各層組織沿著超聲波脈沖的 方向滑動。組織的這些滑動(剪切)運動可以被認為是低頻(比如從10到 500Hz)剪切波，并且可以向與超聲波脈沖方向垂直的方向傳播。超聲波脈 沖在組織中以1540m/s的速度傳播。然而，剪切波在組織中的傳播就慢得多， 大約是1-10m/s的數量級。

因為組織運動通常在軸方向上(即超聲波脈沖方向)，因此可以使用傳統 的超聲多普勒技術來檢測剪切波。在這點上，超聲多普勒技術最適合在軸方 向上檢測速度。可替代地，還可以通過測量由聲輻射力導致的組織位移來檢 測剪切波。

為了更準確地測量剪切波的傳播速度，需要快速地或者以每秒幾千幀的 快幀速率來跟蹤該剪切波。幀中的圖像包含了幾百條超聲線。常規超聲成像 的典型幀速率大約是50幀/秒，其太慢而不能跟蹤剪切波傳播。因此，需要 在保持良好的信噪比和良好的空間分辨率的同時增加幀速率。而且，還需要 有效地提供組織硬度的指標。

剪切波速度成像顯現出有限的空間分辨率。由于剪切波速度的測量需要 在至少兩個橫向位置處檢測剪切波(即在至少兩個超聲波束的位置處)，因此 橫向的空間分辨率尤其有限。另一方面，僅僅使用一個超聲波束就可以檢測 組織應變。因此，組織應變成像比剪切波速度成像顯現出更高的空間分辨率。 然而，組織應變成像僅僅產生了組織硬度的定性測量，而剪切波速度成像提 供了定量測量。

圖說明

圖1是聲輻射力導致產生剪切波的圖像。

圖2是一些實施例的超聲成像系統的圖像。

圖3是傳統的超聲成像系統的圖像。

圖4是多個超聲波發送/接收波束的圖像。

圖5是一個超聲波發送波束和多個超聲波接收波束的圖像。

圖6是剪切波傳播速度的平方的顏色編碼。

圖7是剪切波傳播速度的平方的顏色編碼。

圖8顯示了通過聲輻射力和剪切波傳播而生成剪切波的圖像。

圖9是顯示了剪切波滑動運動的圖像。

圖10是顯示了剪切波傳播的圖像。

圖11是顯示了剪切波傳播的圖像。

圖12是在組織中剪切波傳播速度的平方的顏色編碼圖的例子。

圖13是顯示了由聲輻射力導致的組織位移的圖像。

圖14是利用了由RGB表示而組成顏色編碼柱的剪切波速度的平方c²的數值范圍。

圖15是顯示了關于超聲換能器的超聲坐標系的圖像。

圖16A是應變圖像。

圖16B是剪切波圖像。

圖16C是應變圖像和剪切波圖像。

圖17是依據一些實施例的、在剪切波圖像值和應變圖像值之間的相關和 回歸線。

圖18是依據一些實施例的處理流程圖。

圖19A是壓縮前的組織。

圖19B是壓縮后的組織。

圖20是依據一些實施例的處理流程圖。

具體實施方式