1.一种用于估计对象中的传播和散射参数的方法,包括沿着至少一个低频(lf)和高频(hf)发射波束轴发射由重叠的高频(hf)和低频(lf)脉冲组成的至少两个脉冲复合体,其中所述hf脉冲在所述lf脉冲的波峰或波谷附近传播,并且所述lf脉冲的幅值和极性中的一个在所述至少两个发射脉冲复合体之间变化,其中对于脉冲复合体而言,所述lf脉冲的幅值能够为零,而对于所述至少两个发射脉冲复合体中的至少一个脉冲复合体,所述lf脉冲的幅值为非零,以及
通过由所述至少一个hf接收交叉波束中的每一个与所述至少一个hf发射波束中的每一个之间的乘积所限定的所述交叉区域,引导至少一个hf接收交叉波束以大于20度的角度与所述至少一个hf发射波束轴交叉,以形成交叉波束观察单元,以及
记录至少两个hf交叉波束接收信号,所述hf交叉波束接收信号从具有不同lf脉冲的所述至少两个发射脉冲复合体中从每个交叉波束观察单元中的对象结构散射,以及
对于所述至少一个hf接收交叉波束中的每一个,处理所述hf交叉波束接收信号,以提供以下至少一项:
i)估计的非线性传播延迟(npd),以及
ii)估计的非线性脉冲波形失真(pfd),
iii)在沿着所述至少一个hf发射波束轴的图像点处的发射hf脉冲,其中所述hf发射波束轴和所述至少一个hf接收交叉波束轴在每个所述交叉波束观察单元内具有最短的距离,并且使用所述估计的pfd和/或npd进行进一步处理,以在所述图像点处形成对象传播和散射参数的测量。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述至少一个hf接收交叉波束轴与所述至少一个hf发射波束的轴交叉。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述至少一个hf接收交叉波束聚焦在所述至少一个hf发射波束的轴上。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:
引导在不同方向上与所述至少一个hf发射波束交叉的多于一个的hf接收交叉波束,其中hf接收波束轴在靠近图像点的基本相同位置处与所述hf发射波束轴交叉,以及
记录从具有不同lf脉冲的相同脉冲复合体散射的每个所述hf接收交叉波束的至少两个散射hf交叉波束接收信号,以及
比较每个所述hf接收交叉波束的所述至少两个散射hf交叉波束接收信号,以估计所述发射hf脉冲的i)npd和ii)pfd中的至少一个,以及
组合每个所述hf接收交叉波束的所述估计的pfd和/或npd,以形成对于所述图像点具有减小的估计误差的新估计的pfd和/或npd,以及
使用所述新估计的pfd和/或npd进行进一步处理。
5.根据权利要求1所述的方法,还包括:
从至少两个hf接收交叉波束的所述hf发射脉冲接收hf散射信号,所述hf接收交叉波束在沿着所述hf发射波束的一定距离处与hf发射波束交叉,其限定了在所述至少一个hf发射波束与至少两个hf交叉波束之间的最短距离处的至少两个图像点,以及
估计每个hf接收交叉波束的npd,以及
估计以下至少一项:
i)通过组合用于所述至少两个hf接收波束的估计npd的局部非线性传播参数,所述至少两个hf接收波束沿着每个hf发射波束在一定距离处交叉,以及
ii)用于所述至少两个图像点的所述发射hf脉冲的平均npd。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述局部非线性传播参数是采用在所述每个图像点处的hf脉冲的位置处的lf脉冲压力的估计来缩放的,以提供在所述每个图像点处的所述非线性传播参数βp的定量估计。
7.根据权利要求1所述的方法,还包括:
沿着选定的一组相邻的hf发射波束发射所述脉冲复合体,并且对于至少两个发射脉冲复合体接收来自所述hf发射脉冲的散射hf交叉波束接收信号,其中所述至少两个发射脉冲复合体对于每个所述相邻hf发射波束的相邻hf接收交叉波束的选定组具有不同的lf脉冲,其中所述选定的hf发射波束和hf接收交叉波束的组定义了选定的图像点的组,以及
在滤波处理中组合来自所述选定的图像点组中的若干图像点的hf接收交叉波束信号,以针对至少一个图像点提供合成聚焦的hf交叉波束接收信号,该信号由围绕所述至少一个图像点的合成聚焦观察单元中的散射体产生,所述合成聚焦观察单元与原始观察单元相比尺寸减小,并且在进一步处理中使用所述合成聚焦的hf交叉波束接收信号。
8.根据权利要求1所述的用于测量对象中的线性和非线性散射参数的方法,还包括:
用i)估计的npd和ii)估计的pfd中的一个或两个来校正所述至少两个hf交叉波束接收信号,以产生至少两个校正的hf交叉波束接收信号;以及
组合所述至少两个校正的hf交叉波束接收信号,以形成以下各项之一或两者的估计:i)非线性散射hf信号和ii)来自至少一个观察区域的线性散射hf信号。
9.根据权利要求8所述的方法,其中所述至少一个hf发射波束以i)跨2d表面区域和ii)跨3d区域中的一种方式扫描通过对象的区域,以及
对于在所述区域内的所选hf发射波束,对于沿着每个所选hf发射波束具有近距离的至少两个hf接收波束,接收从所述hf发射脉冲散射的hf接收信号,以及
处理所述hf接收信号,以在以下各项中的至少一个的所述2d区域和3d区域内的图像点处形成2d图像和3d图像两者之一:
在图像点处,i)对所述npd的估计,和ii)对非线性传播参数的估计;和iii)对非线性传播参数βp(r)的定量估计,和iv)对所述线性散射信号的估计,和v)对所述非线性散射信号的估计。
10.根据权利要求9所述的方法,其中
对于每个选定的hf发射波束组,使用等于所述发射波束的hf接收波束从具有不同lf脉冲的发射脉冲复合体中接收至少两个hf反向散射信号,以及
用i)估计的npd和ii)估计的脉冲形式和散斑失真中的至少一项来校正所述至少两个hf反向散射信号,以提供至少两个校正的hf反向散射信号;以及
组合所述至少两个校正的hf反向散射信号,以提供具有多重散射噪声抑制的hf噪声抑制反向散射接收信号。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,对i)所述接收的hf反向散射信号和ii)所述hf噪声抑制接收信号当中的一项在选定深度进行横向滤波,以提供聚焦在所述选定深度的合成聚焦hf信号。
12.根据权利要求9所述的方法,其中,将所述空间变化的非线性传播参数βp(r)的所述定量估计用作以下至少一项的输入:
i)改善异常组织区域的检测,以及
ii)异常组织区域的表征,以及
iii)估计治疗期间组织特性的局部变化,以及
iv)估计hifu治疗期间局部组织温度的变化,以及
v)估计空间变化的线性传播速度c0(r)。
13.根据权利要求1所述的方法,其中所述估计参数的选定组被用作以更高精度对参数进行断层成像重建的迭代过程中的起始值。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,所述估计的空间变化的传播速度c0(r)用于估计所述至少一个hf接收波束和所述至少一个hf发射波束中的至少一个的像差校正。
15.一种用于实施如权利要求1所述方法的仪器,包括:
操作员输入/输出单元,用于设置选定功能的仪器组件;
发射装置,用于沿至少一个低频(lf)和高频(hf)发射波束轴发射由重叠的高频(hf)和低频(lf)脉冲组成的至少两个脉冲复合体,其中所述hf脉冲在所述lf脉冲的波峰或波谷附近传播,并且所述lf脉冲的幅值和极性中的一个在所述至少两个发射脉冲复合体之间变化,其中对于脉冲复合体而言,所述lf脉冲的幅值能够为零,而对于所述至少两个发射脉冲复合体中的至少一个脉冲复合体,所述lf脉冲的幅值为非零,以及
接收装置,用于通过由所述至少一个hf接收交叉波束中的每一个与所述至少一个hf发射波束中的每一个之间的乘积所限定的所述交叉区域,引导至少一个hf接收交叉波束以大于20度的角度与所述至少一条hf发射波束轴交叉,以形成交叉波束观察单元,以及
记录装置,用于记录从具有不同lf脉冲的所述至少两个发射脉冲复合体中的每个交叉波束观察单元中的对象结构散射的至少两个hf交叉波束接收信号,以及
处理装置,用于为所述至少一个hf接收交叉波束中的每一个处理所述至少两个hf交叉波束接收信号,以针对至少一个图像点提供以下参数当中的至少一项参数的估计:
i)估计的非线性传播延迟(npd),以及
ii)估计的非线性脉冲波形失真(pfd),以及
iii)所述线性散射信号的估计,以及
iv)所述非线性散射信号的估计,以及
v)空间变化的非线性传播参数的估计,以及
vi)空间变化的定量非线性传播参数βp(r)的估计,以及
vii)空间变化的线性传播速度c0(r)的估计,以及
viii)对象质量密度和等熵线性压缩率的局部估计,以及
iv)治疗期间组织特性局部变化的估计,以及
x)hifu治疗期间局部组织温度变化的估计,以及
xi)用于显示所述估计的参数的显示装置。
16.根据权利要求15所述的仪器,进一步包括
用于引导在不同方向上与所述至少一个hf发射波束交叉的多于一个的hf接收波束的装置,其中hf接收波束轴在靠近图像点的基本相同位置处与所述hf发射波束轴交叉,以及
用于记录从具有不同lf脉冲的相同脉冲复合体散射的每个所述hf接收交叉波束的至少两个散射hf交叉波束接收信号的装置,以及
用于比较每个所述hf接收交叉波束的所述至少两个散射hf交叉波束接收信号以估计所述发射hf脉冲的i)npd和ii)pfd中的至少一个的装置,以及
用于组合每个所述hf接收交叉波束的所述估计的pfd和/或npd以形成用于所述交叉区域的、对于所述图像点具有减小的估计误差的新估计的pfd和/npd的装置,以及
用于利用所述新估计的pfd和/或npd进一步处理所述hf接收信号以形成所述参数的估计的装置。
17.根据权利要求16所述的仪器,其中
所述发射装置沿着所述对象的2d和3d区域之一内的多个hf发射波束轴发射至少两个脉冲复合体,以及
所述接收装置和记录装置接收并记录沿着多个hf发射的每一个的多个图像点的hf交叉波束接收信号,以及
对于所述多个hf接收交叉波束的每一个,所述处理装置处理从具有不同lf脉冲的脉冲复合体散射的所述至少两个hf交叉波束接收信号,以在所述多个图像点处提供至少一项所述参数的估计。
18.根据权利要求17所述的仪器,其中通过电子阵列和波束形成获得所述发射波束和hf接收波束的2d扫描,而通过所述阵列的机械移动获得沿仰角方向的扫描。
19.根据权利要求15所述的仪器,其中所述至少一个hf接收波束被聚焦在沿着交叉hf发射波束的轴的图像点附近。
20.根据权利要求15所述的仪器,其中所述发射器装置包括分离的lf和hf元件的阵列,并且所述接收器装置包括了在所述hf发射元件的可选组中选择的hf阵列元件。
21.根据权利要求15所述的仪器,其中所述发射器装置和所述接收器装置被布置为单独的单元。
22.根据权利要求21所述的仪器,其中所述lf和hf元件的阵列被布置为围绕所述对象的结构,并且所述处理装置被进一步布置为使用断层成像方法来估计传播和散射参数。
23.根据权利要求15所述的仪器,其中所述处理装置被布置成使用非线性传播和散射参数的估计来在迭代断层成像过程中建立初始值,以估计所述对象中的空间变化的线性传播速度和空间变化的hf吸收。
24.权利要求23所述的仪器,其中所述处理装置被组织成利用所述空间线性传播速度和hf吸收的估计来获得所述非线性传播和散射参数的改进的估计。
25.根据权利要求16所述的仪器,其中
所述发射器装置包括分离的hf和lf换能器元件,并且
除了所述hf交叉接收波束之外,所述接收器装置被设置成使用所述hf换能器元件来产生hf反向散射接收波束,所述hf反向散射接收波束与具有相同波束轴的hf发射波束共同对准,
所述处理器装置被设置成根据所述估计的npd和pfd中的一个或两个来估计所述hf反向散射接收信号的噪声校正,以及
所述处理器装置被设置为利用所述估计的噪声校正来校正所述hf反向散射信号,以产生校正的hf反向散射信号;以及
所述处理器装置被布置成组合所述校正的hf反向散射信号以产生i)具有多重散射噪声抑制的线性hf反向散射信号和ii)具有多重散射噪声抑制的非线性hf反向散射信号中的一项或两项的估计。
26.根据权利要求17所述的仪器,其中所述hf发射和所述共同对准的hf反向散射接收波束以2d或3d方式一起所述对象的区域上扫描,以产生以下至少一项的2d或3d反向散射图像:
i)具有多重散射噪声抑制的线性hf反向散射信号,以及
ii)具有多重散射噪声抑制的非线性hf反向散射信号。
27.根据权利要求25所述的仪器,其中
所述发射和接收装置被设置为产生相等的hf发射和hf反向散射接收波束,以及
对于针对每个深度使用不同的聚焦滤波器加权的相邻的发射-接收波束,所述处理器装置被设置成对于选择的深度组合i)hf反向散射接收信号和ii)具有多重散射噪声抑制的hf反向散射接收信号中的一项,
为具有多重散射噪声抑制的hf反向散射接收信号提供组合的hf发射和接收波束在所述选择的深度处的合成聚焦。
28.根据权利要求15所述的仪器,其中所述处理装置被设置成使用所述线性传播速度c0(r)的估计来估计以下至少一项的所述波前像差的校正:i)所述hf发射波束和ii)所述hf接收波束。
29.根据权利要求27所述的仪器,其中所述处理装置被设置为调整所述聚焦滤波器的权重,从而在所述横向聚焦滤波过程中进行波前像差校正。