[發明專利]用于超聲衰減系數估計的系統和方法

在審

• 申請號: 202080008030.0
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN113316421A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 公平;宋鵬飛;陳式高
• 申請（專利權）人: 梅約醫學教育與研究基金會
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;G01S7/52;G01S15/89
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張鑫

本文描述了用于改進超聲衰減系數估計(“ACE”)技術的系統和方法。在一個方面，可以通過使用信噪比(“SNR”)作為限制ACE的深度范圍的質量控制度量來抑制噪音。這樣，每個頻率分量的適當深度范圍可以在足夠的ACE的SNR的情況下自適應地改變。在另一個方面，在估計衰減系數時，仰角聚焦歸一化用于減少與衍射效應有關的誤差。在另一個方面，提供了在ACE技術中抑制噪音的方法。根據從沒有超聲發射的情況下獲得的測量結果計算的噪音場，根據連續圖像幀的唯一組合，根據奇異值分解(“SVD”)雜波濾波截止值，或它們的組合，可任意抑制噪音。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2019年1月4日提交的題為“用于超聲衰減系數估計的系統和方法”的美國臨時專利申請序列號62/788,430的權益，其整體通過引用并入本文中。

背景技術

超聲衰減系數估計(“ACE”)對許多臨床應用具有潛在價值，包括區分腫瘤和量化肝臟中的脂肪含量。例如，在脂肪含量檢測的非限制性示例中，脂肪滴在肝臟中的積累會導致脂肪變性，并且在許多情況下，脂肪變性可能發展為纖維化、肝硬化、肝衰竭或肝細胞癌。在肝臟超聲傳播過程中脂肪含量會增加超聲衰減；因此，超聲衰減系數可以成為量化肝臟脂肪的有用參數。與黃金標準、肝臟活檢相比，ACE提供了無創且可重復的測量，這對初始篩查和后續檢查都很重要。因此，準確的ACE在脂肪肝檢測和評估中具有臨床實用性。

超聲ACE方法的示例包括頻譜移位法和參考體模法。頻譜移位法估計中心頻率沿深度下移。另一方面，參考體模法使用經過良好校準的體模來歸一化所有系統依賴效應，諸如聚焦、時間增益補償(“TGC”)和衍射，然后估計頻率隨深度的衰減率。

發明內容

本公開通過提供使用超聲系統估計超聲衰減系數數據的方法來克服上述缺點。將信號功率譜數據和噪音功率譜數據提供給計算機系統。使用信號功率譜數據和噪音功率譜數據來計算信噪比(SNR)數據。使用SNR數據來估計頻率帶寬，并且使用SNR數據來估計超聲深度設置。然后使用頻率帶寬和超聲深度設置采集超聲數據，并從超聲數據中估計出衰減系數數據。

本公開的另一個方面是提供一種使用超聲系統生成仰角聚焦歸一化數據的方法。利用超聲系統獲取第一數據。第一數據是利用第一仰角聚焦設置和第一側向聚焦設置采集的。利用超聲系統獲取第二數據。第二數據是在第一仰角聚焦設置和第二側向聚焦設置下采集的，該第二側向聚焦設置與第一側向聚焦設置不同。然后，通過使用第一數據對第二數據進行歸一化來生成仰角聚焦的歸一化數據。

本公開的上述和其他方面及優點將通過以下描述而顯現。在描述中，參考構成本說明書的一部分的附圖，其中通過圖示的方式示出了優選實施方式。然而，此實施方式未必代表本發明的全部范圍，因此，參考權利要求和本文來解釋本發明的范圍。

附圖說明

圖1是闡述計算SNR并將SNR作為質量度量用于自適應限制超聲衰減系數估計中頻率分量深度范圍的示例方法步驟的流程圖。

圖2是背散射信號(紅色虛線曲線)和噪音(藍色虛線曲線)的功率譜(以10為底的對數域)的示例。

圖3是在三個示例頻率(即5MHz、6MHz和7MHz)下沿深度測量的頻率功率衰變曲線(實心曲線)的示例。相應的噪音功率隨深度的變化顯示為虛線曲線。

圖4是作為頻率(y軸)和深度(x軸)函數的2D SNR圖(對數域)的示例。白色虛線曲線表示SNR大于零的區域。

圖5是闡述仰角聚焦歸一化的示例方法的步驟的流程圖。

圖6是獲取50幀B模式圖像后的奇異值分布的示例。紅點表示截止階數選擇的非限制性示例。

圖7是沒有(藍色曲線)和有(紅色曲線)SVD雜波濾波器的背散射信號的功率譜示例。

圖8是可實現本公開中描述的方法的示例的超聲系統的框圖。

具體實施方式