[發明專利]使用單個激勵脈沖和具有不同寬度和形狀的多個激勵脈沖測量組織剪切波性質

在審

• 申請號: 201710418346.7
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN108982674A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 鄭翊;陳思平;汪天富;陳昕;林浩銘
• 申請（專利權）人: 鄭翊;陳思平;汪天富;陳昕;林浩銘
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/30
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 程紓孟

本發明公開了測量組織非線性剪切波性質的方法和裝置。當組織剪切響應對于由具有不同形狀的脈沖產生的超聲輻射力不同時，其非線性作用可以用于在不測量群速度或相速度的情況下估算在單一位置的組織性質。使用單音猝發脈沖的超聲輻射力被施加至組織區域中所選擇的位置。在區域中檢測所引發的剪切波并且計算和分析其譜分布。可以利用具有不同寬度或不同形狀的其他激勵脈沖在相同位置重復該檢測。根據非線性剪切模型進行所檢測的剪切波的譜分析以求解在組織區域中單一位置的組織的非線性和粘彈性。為了將二維或三維組織非線性和剪切波性質成像，檢測位置可以是每次一個點。性質包括非線性大小變化、非線性相變化、非線性系數、和粘彈性。在組織區域中沿著剪切傳播方向的多個位置檢測所引發的剪切波，以用于使用不同激勵脈沖計算不同的剪切群速度和不同的剪切相速度，并且計算非線性和粘彈性。本公開的某些方面和超聲彈性成像的現有技術之間的差異是利用組織剪切性質的非線性響應。

背景技術

定量超聲彈性成像通過以下方式來測量組織粘彈性：將超聲輻射力施加至組織區域，測量所引發的剪切波的傳播性質如位移和傳播速度(群速度或相速度)，并且計算組織的粘彈性。這些技術包括超聲振動測量(US 7753847、US 7785259、US 8659975、US8602994)、聲輻射力脈沖成像(ARFI)(US 20050215899)、超聲剪切成像(SSI)和剪切波譜法(SWS)(US8150128)，以及其他相似技術如剪切波彈性成像(SWEI)、空間調制超聲輻射力(SMURF)、爬行波超聲檢查法(Crawling Wave Sonography，CWS)。

以上所述的方法假定對激勵脈沖的組織響應是線性的，從而剪切波的組織性質如群速度和相速度的測量與激勵脈沖寬度和形狀是獨立的，此時使用所述速度計算用于表征組織剪切性質的組織粘彈性。

以上所述方法既不測量組織非線性，也不考慮非線性對組織粘彈性的估值的準確性的影響。

以上所述方法為了計算組織的粘彈性，需要檢測在多個位置處的剪切波以估算剪切波速度。

發明內容

本工作發現，在生物組織如豬肝中，測得的剪切波的傳播速度與激勵脈沖寬度和形狀不是獨立的。這部分歸因于組織的生物結構的復雜性，包括非線性、各向異性、和不均勻性等。針對組織區域，本公開發現，對于不同的激勵脈沖來說，測得的引發的剪切波的組織剪切性質(包括群速度和相速度)是不同的。因此，對于同一組織區域中的不同的振動脈沖來說，所計算的組織的粘彈性是不同的。因此，利用彈性成像的所述現有技術估算的組織粘彈性是脈沖依賴性的。

本公開公開了使用具有不同寬度和形狀的不同振動脈沖表征組織剪切性質的方法和裝置。

根據本公開的一個方面，為了將通過不同激勵脈沖研究的二維或三維組織剪切波性質成像，檢測位置可以是每次一個點。所述性質包括基于由不同脈沖激勵的響應的非線性幅度變化、非線性相變化、和組合參數，它們與組織剪切性質和病理狀態有關。

根據本公開的另一個方面，還可以在組織中的多個位置檢測所引發的剪切波，以用于使用不同激勵脈沖計算不同群速度和相速度。例如，分別使用具有50μs和100μs的脈沖寬度的激勵脈沖引發剪切波。本公開估算了由所述兩種不同的激勵脈沖引發的剪切波的群速度和相速度。將使用不同脈沖測得的速度及其分散用于表征組織剪切性質，其用于表征不同類型的組織和組織的病理狀態。

本公開的另一個方面公開了通過使用用于測量的單個脈沖或相同脈沖的序列來測量組織非線性的方法，同時對于具有不同寬度和形狀的不同脈沖重復測量。

本公開的另一個方面是通過提供指定脈沖寬度的標準值來校正通過所述先前彈性成像技術測量的粘彈性。

附圖說明