用于使用超声来探测气囊的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及超声成像，具体地涉及用于使用超声来探测气囊的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 创伤是在美国45岁以下的男人和女人死亡的主要原因，并且是所有年龄死亡的 第四总体原因。创伤也具有对健康护理系统的重大经济影响，占超过所有急诊科访视的三 分之一，并且导致在直接医疗护理成本中每年超过800亿美元，例如，在2007年，创伤超过 180 000人死亡，并且腹部损伤促成大量的这些死亡。
[0003] 气腹是其中自由气囊或少量的自由气体或空气被陷入腹腔内但未包含在空腔脏 器中的情况。在建立准确的诊断中识别异常腹内气囊或收集可以是极其重要的。由于其与 平X射线放射摄影相比较的高的准确度和优越性，越来越多的证据支持超声成像是用于诊 断具有异常空气/气体模式的气腹的非常有用的工具。声像空气能够被概述为包括两种类 另IJ :生理空气或正常空气；以及病理空气或异常空气。生理空气是在胃肠道和肺中的空气 (投射到腹腔中的空气）。
[0004] 除了超声或护理点之外，超声广泛用于急诊医学以用于初步筛选，并且使得能够 选择患有严重腹腔积血的血流动力学上不稳定的创伤患者以立即手术。对腹腔内自由空气 或腹腔内气囊的探测非常有助于对急腹症和创伤患者的床边诊断。尽管不以直接的方式， 对气囊的探测可以支持医生在（a)住院前环境，（b)急诊室中的初始评估，以及（c)在一些 处置之后的随访中来评估是否具有来自钝性腹部创伤或来自急腹症的异常气囊。
[0005] 气囊的声像外观归因于在软组织与气囊（空气）的接口处的总超声反射（强反射 器）。该反射伴随有在气囊与超声探头之间的超声的混响。因此，气囊的声像图像通常显现 为具有被称为"暗淡阴影"的远端伪影混响回波的高幅度回波（在图像中的亮区）；小混响 伪影具有特征彗尾外观。利用标准腹部换能器小气囊可以示出很少或没有远端混响伪影。 用于探测在钝性腹部创伤之后的腹腔内自由空气的最佳探头位置在纵向方向上处在右中 线上腹部区域中。
[0006] Muradali 等人的（"A specific sign of pneumoperitoneum on sonography:enhancement of the peritoneal stripe''，AJR，1999 年，第 173 卷：第 1257 至1262页）研究了来自动物模型的气腹标志，然后其在已经经历腹腔镜检查的患者中得到 确认。在超声图像中的气囊的这种特征被称为腹膜条纹标志的增强（EPSS)。患有急性腹痛 的六百个连续患者的最近的前瞻性研究进一步确认了该EPSS。EPSS具有100%的敏感度、 99%的特异性、87. 5%的阳性预测值和100%的阴性预测值。因此，EPSS被推荐为可靠且准 确的声像标志以用于通过视觉观察对气腹的诊断。
[0007] 如果气囊相当大，即足够大以产生腹膜条纹标志的增强（EPSS)，基于超声成像的 传统气囊探测很有效。无经验的用户花费很长时间来从超声图像中识别这种标志（EPSS)。 即使急诊医师知道用于探测在钝性腹部创伤之后的腹腔内自由空气的最佳探头位置在纵 向方向上处在右中线上腹部区域中，他们实际上很难在大约5分钟的检查时间识别整个腹 部的所有气囊。
[0008] 总之，更大的气囊可以显现为具有甚至可以掩盖下面的腹部器官的远端混响和暗 淡阴影伪影或彗尾伪影的明亮高回声条带或线。较小的气囊能够显现为明亮强调焦点，而 在肠腔内没有衰荡伪影和阴影，但是在图像内可能不具有混响。对于诊断腹腔内自由空气， 超声成像优于胸部X-射线；能够通过超声探测到腹腔内自由空气的小至lml到2ml的数 量。然而，在疑难患者状况下的紧急情形中即使对于有经验的声像医师，对腹腔内自由空气 的探测可能很难。
[0009] 因此，现有气囊探测方法中的大多数基于示出在正常软组织与气囊之间的比较的 B-模式超声图像的视觉观察。这样的现有方法是耗时的，并且准确度非常依赖于操作员的 经验。
【发明内容】
[0010] 因此，提供用于探测在感兴趣区域（R0I)中的气囊的改进的方法和装置或系统将 是有利的。
[0011] 根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种用于探测气囊的超声系统。所述超 声系统包括：超声探头，其用于朝向R0I发射超声脉冲并采集沿着多条扫描线从R0I反射的 超声回波信号；获得单元，其用于获得沿着所述多条扫描线中的每条扫描线的针对多个深 度中的每个深度的所述超声回波信号的第二谐波分量；以及导出单元，其用于导出所述第 二谐波分量的中心频率随着深度的变化。术语"深度"是指超声信号的穿透深度。术语"扫 描线"还被称为在超声成像领域中的"接收线"。
[0012] 本申请的发明人意识到超声回波信号的第二谐波分量的中心频率被预期为在正 常软组织存在的区域中以一定速率沿着穿透深度减少，然而其被预期为在气囊存在的区域 中沿着穿透深度以不同方式变化。比如，沿着扫描线，假设归因于在具体深度的气囊的存在 的第二谐波分量的中心频率的减少（也被称为中心频率的衰减）大于归因于在相同深度的 软组织的存在的减少。因此，本申请的发明人提出了前述方法。本领域技术人员将认识到， 术语"区域"不旨在被限制到在超声探头视场内的二维空间区，并且具体地，在超声探头是 用于对3D超声图像进行成像的3D超声探头的情况下，术语"区域"能够被理解为在超声探 头的视场内的二维或三维空间区。
[0013] 借助于所提出的方法，获得从R0I反射的超声回波信号的第二谐波分量，并导出 回波信号的第二谐波分量的中心频率随着深度的变化。然后，基于第二谐波分量的中心频 率随着深度的所导出的变化能够手动地或自动地探测气囊。具体地，第二谐波分量的中心 频率随着深度的变化能够指示中心频率随着多个深度的趋势（即，随着超声信号的传播或 穿透方向的趋势）。与在一定深度处的中心频率的减少相比较，第二谐波分量的中心频率的 变化反映中心频率随着深度的减少的趋势，并且被预期为更可靠地被用于探测气囊，尤其 是宏观气囊。
[0014] 根据本发明的第一方面的实施例，借助于反向脉冲技术来获得第二谐波分量。
[0015] 本领域的技术人员将认识到，在反向脉冲技术的情况下，针对每条扫描线进行两 个传送（即，一个正脉冲传送和一个负传送）和两个对应的接收。通过使用反向脉冲技术， 可能的气囊的边界和在气囊后面的暗区域可以是清晰可见的，并且也改进在不同组织的边 界之间的对比度。
[0016] 根据本发明的第一方面的实施例，借助于带通滤波来获得第二谐波分量。本领域 的技术人员将认识到，在使用带通滤波（下文被称为带通滤波方法）的情况下，能够从沿着 每条扫描线的一个传送和一个对应的接收导出第二谐波分量。因此，与反向脉冲技术相比 较，带通滤波方法的优点包括增大的帧速率和/或对运动伪影的较不敏感。
[0017] 根据本发明的第一方面的实施例，所述导出单元被配置为针对每条扫描线导出表 示中心频率与深度之间的关系的频率深度曲线，并且被配置为导出在多个深度中的每个深 度处的频率深度曲线的斜率。
[0018] 换言之，频率深度曲线表示相对于深度的中心频率，并且因此其斜率表示中心频 率随着深度的变化的速率。
[0019] 根据本发明的第一方面的实施例，通过在第二预定数量的超声扫描线上求平均来 使频率深度曲线平滑。例如，在经平滑的频率深度曲线中沿着扫描线在一定深度处的中心 频率被计算为移动平均窗口（还被称为滑动平均），其尺寸等于第二预定数量的扫描线。给 定样本的序列，对样本的移动平均已知被定义为在包含该样本的窗口内的所有样本的平均 值。
[0020] 借助于在许多超声扫描线上的所述平滑，由于平均效应，能够减少由噪声和/或 干扰引起的不期望的变形。
[0021] 根据实施例，所述超声系统还包括显示单元，所述显示单元用于生成表示中心频 率随着深度的所导出的变化的超声图像，并且用于显示超声图像。
[0022] 以这种方式，诸如医生或超声医师的用户能够通过查看超声图像来获得关于中心 频率随着深度的变化的知识，并且基于所获得的知识来判断是否存在气囊。例如，如果观察 到中心频率在一定位置处随着深度急剧下降，则用户能够推断存在气囊存在于该位置处的 尚可能性。
[0023] 根据实施例，所述超声系统还包括：