用于弹性超声成像的获取控制的系统和方法_3

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推动脉冲的周期) 通过减少在ARFI成像中的位移的量或在剪切波成像中生成的剪切波的幅度而减少图像质 量。减少平静时间必然减少推动脉冲的幅度。幅度的减少减少了在ARFI成像中的位移的 量或在剪切波成像中生成的剪切波的幅度。
[0046] 对于最佳图像质量和分辨率,期望在弹性成像中尽可能低的帧速率。换能器运动 或组织运动可能需要使用较高的帧速率。通过检测该运动并使用检测到的运动来计算关于 获取参数的一个或多个值,对于当前成像条件选择在帧速率和图像质量以及分辨率之间最 佳的或可接受的权衡。如果有很多的换能器或组织运动,则与只有很少运动的速率相比,帧 速率增加,但空间分辨率和图像质量下降。如果换能器稳定和/或有很少组织运动,那么系 统提供较高的分辨率和较高质量的弹性图像。帧速率的变化相对于在给定或进行中的弹性 成像期间事先使用的其他帧速率。作为替代,根据关于给定弹性图像的运动设置帧速率。该 帧速率涉及弹性成像获取对单个帧或多个帧发生经历的时间的量。
[0047] 推动脉冲的数量Mpush可能对帧速率具有最深刻的影响。图2和图3示出对于给定 的感兴趣区域两个不同数量的推动脉冲的实例(图2中是5个,而图3中是3个)。水平箭 头表示由推动脉冲生成的剪切波。相比于图3,由于图2的感兴趣区域中的高推动脉冲强度 的缘故,在受限距离上追踪该剪切波。在该实例中的帧速率为3Hz。在系统确定应当发生改 变或者首先应当使用不同数量的情况下,使用不同帧速率,诸如5Hz。为了实现该帧速率, 推动脉冲的数据设置为或降低到3,如图3所示。如所期望,帧速率为5Hz或改变以增加到 5Hz,但由于在感兴趣区域中的较低推动脉冲强度以及在较长距离内(例如,对于水平箭头 的较长范围)追踪剪切波的需要的缘故,图像质量有可能要降低。每区域或图像的较大数 量的推动脉冲比较少数量提供更低的帧速率。
[0048] 可以使用其他的获取参数来控制帧速率,代替或与推动脉冲的数量结合更加细 化。例如,设置在每个推动脉冲之后响应或执行的追踪扫描的数量。为了检测弹性,确定随 时间由生成的波引起的位移。通过使用更多的追踪扫描,可以为检测弹性而提供更大的时 间分辨率。较大数量的追踪扫描花费较多的时间,因而降低了帧速率。较小数量的追踪扫 描花费较少的时间,特别是在不追踪组织返回到松弛状态的检测的情况下。
[0049] 在动作34中,根据运动计算获取序列的另一方面。根据运动的量设置被使用的弹 性成像的类型。不同类型的弹性成像花费不同的时间量来获取帧或图像。例如,可以以B 模式帧速率(例如,15-30HZ)执行应变速率成像。ARFI成像可能相比于剪切波成像,对于 给定区域需要更大数量的横向推动脉冲,但与重复不同深度的推动脉冲的剪切成像相反, 在ARFI成像时可以使用单个推动脉冲来追踪跨越许多深度的纵波。依赖于视场的深度,用 于ARFI成像的帧速率比起剪切波成像来可能更快。
[0050] 例如,用户选择剪切波成像。在启动进行中或实时剪切波成像之后,用户通过移动 换能器寻找感兴趣区域。由于大量的运动,设置获取参数以提供应变图像来代替剪切波图 像。一旦找到该区域并且换能器稳定,处理器就检测较小的运动,所以切换获取参数的值和 弹性成像的类型到剪切波成像。用于剪切波成像的值也可以由于运动而随时间改变。
[0051] 在动作36中,执行弹性成像。提供ARFI成像、剪切成像、应变成像或应变速率成 像。使用获取参数的值来执行弹性成像。至少部分地根据检测到的运动来设置或改变一个 或多个值,因此该弹性成像响应于该运动。弹性成像的帧速率和/或分辨率基于运动的量。
[0052] 检测该运动并根据该运动计算或基于该运动改变设置。弹性成像的后续的执行使 用计算出的设置。在一种实施方式中,在同一成像会话期间(例如,对于在相同15分钟超 声检查中的同一患者)弹性成像处于进行中或被重复。在重复期间,使用相同或不同的设 置。如果在成像期间运动的量充分变化,则改变设置以改变成像期间的帧速率。随着弹性 超声成像自动并且重复地执行运动的检测和该一个或多个值的计算。使用处理器或控制器 发生作为后台操作的帧速率调节,而不是用户必须使用键盘、滑动条、旋钮或按钮来手动地 改变该值。仅仅移动换能器可能导致自动变化,而不需另外的用户输入。组织运动(诸如 心脏运动)可能会引起自动变化,而不需另外的用户输入。根据运动变化的量将用于获取 弹性成像数据的单个或多个帧的帧速率设置为当前值的变更,或者根据使用运动的量的映 射设置用于获取弹性成像数据的单个或多个帧的帧速率,而不考虑当前设置。
[0053] 为了执行弹性成像动作36,发送声辐射力脉冲(ARFI)波束。超声换能器中的元件 阵列发送由电波形转换而来的ARFI波束。发送声能到患者体内的组织。发送声波形用于 生成剪切、纵向或其它波作为应力来移位组织。该激励是超声推动脉冲。聚焦声能以施加 足够的能量以引起从焦点位置经过该组织行进的一个或多个波的生成。该声波形自身可以 移位该组织。可以使用其他应力源。
[0054] 在焦点区域生成一个或多个剪切波并且侧向、轴向和/或以其它方向从焦点区域 传播。该波可以在多个方向上行进。当该波行进通过组织时,该波幅度上减少。
[0055] 为了生成该波,期望高幅度或高功率(power)激励。例如,该激励在任何焦点位置 上和/或视场内具有接近但不超过1. 9的机械指数。为了保守并且考虑到探测变化,可以 使用1. 7或其它级别的机械指数作为上限。可以使用更大(例如,超过1. 9的机械指数) 或更小的功率。
[0056] 利用具有带任何数量的周期的波形发送推动脉冲。在一种实施方式中,用于发送 事件的一个、大多数或全部波形具有100-2, 000个周期。对于推动脉冲,对于施加到元件阵 列的连续发送波形,周期的数量是几十、几百、几千或更大。不同于为1-5个周期的成像脉 冲,ARFI推动脉冲具有更大数量的周期,以生成足够的应力来引起用于移位组织的波具有 足以检测的幅度。
[0057] 发送的长度结合该幅度提供声能给组织。该功率可以引起组织中温度的上升。 沿着相同或相邻的扫描线发送可以引起组织随时间在温度上增加。生物学影响可包括在 大约41-45°C的组织温度下的体温过高、在高于43-45°C温度下的蛋白质变性以及在高于 50°C温度下的组织坏死。甚至可以在低于43-45°C的温度下受到组织僵硬的影响。在高于 43-45°C的温度时,可能发生粘度和/或硬度的增加。在高于50°C的温度时,组织可能具有 高硬度和/或高衰减。通过防止温度增加超过2摄氏度来限制生物学影响。作为替代,发 送可能会引起生物学影响。通过在推动脉冲间提供平静,可以限制温度的变化。
[0058] 追踪由推动脉冲引起的位移。组织响应是由ARFI波束和组织特性创建的波函数。 组织随时间的位移可以表达为波形与组织特性或响应的卷积。组织响应反映了组织的粘弹 性特性。
[0059] 根据由推动脉冲引起的位移测量一个或多个粘弹性特性。为了测量粘弹性特性, 测量响应于推动脉冲的组织随时间的位移。随时间确定由所创建的波或ARFI脉冲自身引 起的组织的位移。当波经过给定的位置时,组织移位一个量或距离,该量或距离增加到波峰 然后当组织返回到静止时减少。
[0060] 多次扫描组织以确定位移,诸如扫描一区域至少三次以在两个不同的时间确定位 移。使用任何能够在组织响应推动波形期间(诸如在施加ARFI推动脉冲期间或之后)扫 描该位移的成像形态来扫描组织。该扫描发生在期望的波形(例如,剪切波)将要经过该 组织的时间范围内。
[0061] 对于超声扫描,在临近和/或与ARFI推动脉冲的聚焦区域间隔开的位置上检测该 波。为了检测该位移,发送超声能量到经历移位的组织,并接收能量的反射。为了检测在感 兴趣区域中响应波的组织,进行向该区域的发送,并在该区域内执行检测。这些其他发送用 于检测波或位移而并非引起波或位移。用于检测的发送可以具有较低的功率和/或短脉冲 (例如,1-5个载波周期)并且使用与ARFI波束相同或不同的扫描线。用于检测的发送沿 着至少一个维度(例如侧向)可具有较宽的波束轮廓,用于沿着多条扫描线同时形成接收 样本。在一个、两个或更多方向上可以监视该波或位移。
[0062] 监视感兴趣区域以检测该波。感兴趣区域具有任何尺寸。例如,在ARFI成像时沿 着一个或多条线的各种深度检测该波。作为另一实例,在剪切波成像时在多个横向间隔开 的位置的每一个上以限定的深度追踪该位移。通过侧向包括更宽的ARFI波束,对于每个 ARFI波束的轴向位移可以监视更大数量的扫描线。例如,对于每个ARFI推动脉冲监视八条 或更多(例如,16条)扫描线。
[0063] 执行用于检测或追踪发送和接收多次,以确定由于随时间的位移而引起的改变。 可以使用任何发送和接收序列。位移的检测可以与其他的扫描交错,诸如分别地扫描不同 区域的位移。
[0064] 根据超声扫描数据计算该位移。组织在两次扫描之间移动。一次扫描的数据相对 于在其他扫描中的数据在一维、二维或三维上平移。对于每个可能的相对位置,对于一个位 置周围的数据计算相似性的量。该相似性的量用相关性(诸如互相关性)来确定。可以使 用绝对误差的最小和或其它函数。具有最高或足够的相关性的空间偏移指示对于给定位置 的位移的量和方向。在其它
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