超声系统和方法与流程

本公开涉及超声系统，特别是超声成像系统，以及超声方法，特别是超声成像方法。所公开的超声系统和方法涉及关于计算和/或提取表示感兴趣区域的物理属性的参数(例如，表征受试者的动脉壁中的动脉粥样硬化斑块)的能力的改进。

背景技术：

1、医学超声是一种基于超声的成像技术。该技术可用于创建身体结构的图像。其目的通常是寻找疾病来源，但也用于其他目的，例如孕妇检查。超声是频率高于人类可听频率的声波。超声波图像，也称为声波图，是通过利用具有布置在换能器阵列中的元件的换能器来形成的。换能器阵列中的元件使超声波传播到介质中。当超声波被物体或介质中的其他变化反射时，反射的超声波被换能器接收。然后，可以处理接收的信号以创建图像。

2、在对超声波的处理中，波束成形可以应用于传输和接收，以提高所得数据的方向性和灵敏度。一般来说，波束成形可以被称为控制电子参数化和信号变换以生成超声信号(传输波束成形)和处理反射的超声信号(接收波束成形)的技术。

3、反向散射的超声能量取决于组织属性，举例来说，例如细胞/结构/组成部分相对于声音的波长和传播方向的尺寸、形状和密度。因此，反向散射的脉冲的频率内容将取决于组织微观结构的特性。然而，换能器的激励和几何形状将确定传输的超声场，因此也会严重影响反向散射的超声的频率。因此，在反向散射的超声数据的频谱分析中引入某种标准化以消除换能器的影响非常重要。这可以通过多种方式实现。通常，将频谱除以由相同换能器从参考体模(reference phantom)或从放置在相同调查深度的水中的平面镜板接收的频谱。以正确的方式使用这些标准化可以有效地从频谱消除换能器的影响。结果是可以向临床医生提供组织特定信息的频谱。

4、尽管最近在应用超声技术通过频谱分析评估组织结构方面取得了进展，但该技术仍然存在信噪比和图像分辨率相对较差的问题。

技术实现思路

1、本公开涉及超声系统和方法，其与常规超声系统相比引入了准确性方面的改进。本公开的第一方面涉及一种超声系统，包括：

2、超声换能器，该超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；该超声换能器还被配置为接收来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对该多个反向散射的超声信号进行采样；

3、处理单元，该处理单元被配置为：

4、计算多个反向散射的超声信号中的每一个或多个反向散射的超声信号的组的时域中的局部相位参数；

5、在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率；

6、波束成形器，该波束成形器被配置为通过对中心频率加和来执行接收器波束成形，

7、其中，该超声系统还被配置为基于加和的中心频率来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。

8、在超声的频率测量和频谱分析中，实现良好的信噪比通常具有挑战性，特别是在同时实现高空间分辨率时。本发明人已经认识到，在执行任何接收波束成形之前，通过计算多个反向散射的超声信号中的每一个或多个反向散射的超声信号的组的时域中的局部相位参数并且通过计算中心频率(仍在时域中操作)，可以提高使用波束成形的超声系统中的准确性。在超声系统中，通常存在传输波束成形部分和接收波束成形部分。在传输波束成形中，由换能器阵列中的每个元件传输的超声波通常被单独延迟，以在聚焦点中获得加和的波束。然后换能器切换到接收模式。冲击元件的反向散射的压力是由感兴趣区域中的散射体产生的。压力在换能器中转换为信号。然后，信号经过延迟和平均，以振荡超声线的形式创建一条射频(rf)线。该操作通常称为接收波束成形。在当前公开的超声系统中，原始超声信号直接用于接收处理。在时域中计算多个反向散射的超声信号中的每一个的局部相位参数。这可以例如通过将多个反向散射的超声信号变换为反向散射的超声信号的复数表示(例如通过计算希尔伯特变换)来完成。基于复数表示，然后可以计算反向散射的超声信号在时域中的局部相位参数中的每一个的中心频率。图1b以处理单元(106)的形式示出了该附加步骤，该处理单元被配置为对描述的单独的反向散射的超声信号进行操作。附加处理可以在时间延迟之前或之后应用。然后可以将接收波束成形应用于计算的中心频率。

9、在进一步的频率分析中，可以使用模型来估计感兴趣区域中的结构(例如细胞)的尺寸。所描述的方法已证明可以提高后续频率分析的准确性。图3a-c示出了某个区域的频率图像的示例。图3a示出了不同尺寸的结构的理论频率响应。区域301示出了具有不同尺寸的结构的明确界定的区域，该不同尺寸导致图像中明确界定的频移。图3b示出了现有技术超声系统的频率图像。图3c示出了当前公开的超声系统的频率图像。

10、本发明还涉及一种超声方法，包括以下步骤：

11、将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；

12、接收并采样来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号；

13、计算多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；

14、计算反向散射的超声信号在时域中的局部相位参数中的每一个的中心频率；和

15、通过对中心频率加和来执行接收器波束成形；和

16、基于加和的中心频率生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。

17、本领域技术人员将认识到，当前公开的超声方法可以使用当前公开的超声系统的任何实施例来执行。因此，该方法可以执行当前公开的超声系统被配置为执行的任何步骤。

技术特征：

1.一种超声系统，所述超声系统包括：

2.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为求算或计算所述感兴趣区域的至少一部分上的加和的中心频率的方差。

3.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统是用于表征动脉粥样硬化斑块的超声系统，其中，所述超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到至少一个动脉壁中的感兴趣区域，并且其中，所述超声系统还被配置为基于加和的中心频率和/或基于加和的中心频率的方差来表征至少一个动脉壁中的动脉粥样硬化斑块。

4.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统是用于表征组织的超声系统，其中，所述超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到组织中的感兴趣区域，并且其中，所述系统还被配置为基于加和的中心频率和/或基于加和的中心频率的方差来表征组织。

5.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为基于加和的中心频率和感兴趣区域的模型来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数，其中，所述感兴趣区域的模型是包括关于感兴趣区域中的不同结构的反向散射的信息的物理模型。

6.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为在执行接收器波束成形之前计算所述局部相位参数并计算所述中心频率。

7.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统还被配置为基于加和的中心频率和/或基于加和的中心频率的方差来确定斑块组成，例如颈动脉斑块组成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述至少一个图像包括反映所述多个超声信号的感兴趣区域中的结构的尺寸的表示。

9.根据权利要求8所述的超声系统，其中，所述处理单元还被配置为基于加和的中心频率来计算和/或提取结构的尺寸。

10.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述处理单元被配置为基于反向散射的超声信号计算所述中心频率，而不进行频率变换。

11.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述波束成形器被配置为仅对所述中心频率加和。

12.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为对于多个焦距重复传输所述多个超声信号、接收所述多个反向散射的超声信号和处理接收的多个反向散射的超声信号的过程。

13.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，通过将所述多个反向散射的超声信号变换为反向散射的超声信号的复数表示、优选地通过计算希尔伯特变换来计算所述局部相位参数。

14.一种超声方法，包括以下步骤：

15.一种超声系统，所述超声系统包括：

技术总结
本公开涉及一种超声系统，包括：超声换能器，其被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；该超声换能器还被配置为接收来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对所述多个反向散射的超声信号进行采样；处理单元，其被配置为：计算多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率；波束成形器，其被配置为通过对中心频率加和来执行接收器波束成形，其中，该超声系统还被配置为基于加和的中心频率来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。本公开还涉及用于生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数的超声方法。

技术研发人员：T·埃洛夫,M·辛西奥,M·I·O·M·G·V·迪亚斯
受保护的技术使用者：MQUS股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21