專利名稱：在高頻率下用于超聲造影劑非線性成像的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及非線性超聲成像領域。
背景技術：
了解微循環(huán)中的血流模式是評價正常和病理性組織之間差異的有力工具。除肉眼觀察和量化微循環(huán)中的血流之外，將微泡靶向至細胞受體，并對它們進行超聲檢測，可以提供關于人類疾病的小動物模型的分子狀態(tài)的寶貴的理解。微泡造影劑已經(jīng)被用于超聲成像，其被作為提高血流相對于周圍組織的可視化，使之超過能量和彩色多普勒成像靈敏度的手段。這些微米尺寸的顆粒( 1-10 μ m，數(shù)量級為紅血球尺寸)由被脂質(zhì)殼(lipid shell)圍繞的氣體芯(gas core)組成，并以極小體積被注入循環(huán)系統(tǒng)。在標準的高頻率(彡15兆赫)B模式(灰度比例)成像中，微泡由于其對于入射超聲波的高回聲反射性可以被可視化。用后處理算法可以將這些來自氣泡的被增強的回波從組織分開。然而這種方法的缺點是，在很多情況下，來自組織的超聲回波具有可比擬微泡的量級，導致微泡和周圍組織之間對比度差。這種效果可以使微泡即使在后處理后也難以可視化。另外，被用于高頻小動物成像的單一部件轉(zhuǎn)換器，通常具有固定焦點和窄的視野深度。這些特性會導致與深度有關的聲壓大幅度變化，導致微泡的激發(fā)和檢測大幅度變化，其降低了該固定焦點之外的圖像質(zhì)量。單一部件的轉(zhuǎn)換器還必須為機械式掃描，其限制了沿單一圖像線發(fā)送多脈沖發(fā)射且保持實時幀速的能力。線性陣列技術的最新發(fā)展已經(jīng)將傳統(tǒng)的超聲成像頻率推高至15-70兆赫的范圍。 在這些頻率下需要有提高的血流可視化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供超聲裝置，以及提高微泡造影劑靈敏度的方法。本發(fā)明使用多個被發(fā)射的超聲脈沖，其容許檢測非線性的分諧波頻率。在某些實施方式中，脈沖的系列容許同時檢測非線性基諧波和分諧波頻率。本發(fā)明通過方法而非后處理去除從周圍組織發(fā)出的信號。后處理技術的取消還容許實時進行造影劑的可視化。在一個方面，本發(fā)明特征在于，通過發(fā)送多個具有移動相位或尺度被調(diào)整的振幅或者兩者皆有的超聲脈沖進入對象，并檢測微泡造影劑產(chǎn)生的分諧波信號，用于非線性超聲成像的方法。當相位移動時，即，實施逆轉(zhuǎn)時，該方法可以進一步包括帶通濾波，以檢測該分諧波信號，而不檢測非線性基波信號。當振幅尺度為，例如，采用2 1的比率時，該方法可以進一步包括，檢測該微泡造影劑產(chǎn)生的非線性的基波信號。帶通濾波也可以被用于此過程。該方法優(yōu)選不檢測來自該對象中組織的線性基波信號，和/或該微泡造影劑產(chǎn)生的二次諧波信號。該微泡造影劑可以被預先施予該對象，或作為此方法的一部分被施予。示范性的被發(fā)送超聲的中心頻率是15兆赫-70兆赫。在某些實施方式中，被發(fā)送的超聲通過使用4或更高的發(fā)送f值，或通過使用非標準發(fā)送延遲曲線被散焦，以將沿組織中深度的發(fā)送壓力保持在200-500kPa之間。來自該對象的回波的檢測可以包括正交抽樣，例如下式
CO
權利要求
1.一種用于非線性超聲成像的方法，所述方法包括(i)發(fā)送具有被變化的相位 (shifted phased)或被調(diào)整的振幅(scaled amplitudes)，或兩者皆有的多個超聲脈沖進入一對象中；(ii)檢測該微泡造影劑產(chǎn)生的分諧波信號，從而非線性地將該對象成像。
2.如權利要求1所述的方法，其中在步驟(i)中的該超聲脈沖具有被變化的相位。
3.如權利要求2所述的方法，其進一步包括，應用帶通濾波，以檢測該分諧波信號，而不是非線性的基波信號。
4.如權利要求1所述的方法，其中在步驟(i)中的該超聲脈沖具有被調(diào)整的振幅。
5.如權利要求1所述的方法，其中步驟(ii)進一步包括，檢測該微泡造影劑產(chǎn)生的非線性的基波信號。
6.如權利要求5所述的方法，其中來自該對象中的組織的線性基波信號不被檢測。
7.如權利要求5所述的方法，其進一步包括，應用帶通濾波，以檢測該分諧波和非線性的基波信號。
8.如權利要求1所述的方法，其中在步驟(ii)中的該微泡造影劑產(chǎn)生的二次諧波信號不被檢測。
9.如權利要求1所述的方法，其中該微泡造影劑被預先施予該對象。
10.如權利要求1所述的方法，進一步包括，在步驟(i)之前將該微泡造影劑予施該對象。
11.如權利要求1所述的方法，其中該被發(fā)送的超聲的中心頻率是15兆赫-70兆赫。
12.如權利要求1所述的方法，其中在步驟(i)中被發(fā)送的超聲通過使用4或更高的發(fā)送f值，或通過使用非標準發(fā)送延遲曲線而被散焦，以將沿組織中深度的一發(fā)送壓力保持在 200-500kPa 之間。
13.如權利要求1所述的方法，其中步驟(i)和(ii)采用一線性陣列轉(zhuǎn)換器。
14.如權利要求1所述的方法，其中步驟(ii)包括正交取樣。
15.如權利要求14所述的方法，其中該正交取樣形式為
16.如權利要求1所述的方法，其中于該對象中的脈管系統(tǒng)或一器官中的微泡造影劑被成像。
17.如權利要求1所述的方法，其中該對象是一實驗動物。
18.如權利要求1所述的方法，進一步包括，獲取該對象的一線性超聲波圖像。
19.如權利要求18所述的方法，其中該對象的線性和非線性圖像彼此重疊或鄰近地被顯不。
20.一種用于對超聲信號正交取樣的方法，所述方法包括步驟(i)獲取從一對象反射的一超聲信號；和(ii)用一處理器在該超聲信號上執(zhí)行正交取樣，其中該正交取樣的形式為
21.如權利要求20所述的方法，進一步包括，由該樣品信號生成一超聲波圖像。
22.如權利要求21所述的方法，進一步包括，顯示該超聲波圖像。
23.一種超聲系統(tǒng)，包括 (i) 一陣列的超聲轉(zhuǎn)換器；( ) 一發(fā)送射束形成器，其能夠生成具有被變化的相位或被調(diào)整的振幅，或兩者皆有的多個超聲脈沖；(iii)一接收射束形成器，其能夠接收由該多個脈沖反射的超聲信號；(iv)一接收濾波器，其能夠組合該多個脈沖，以確定分諧波或非線性的基波信號；和 (iv) 一處理器，其能夠從分諧波或非線性的基波信號產(chǎn)生一超聲波圖像。
24.如權利要求23所述的超聲系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)能夠?qū)邮盏降某曅盘栠M行正交取樣，其中該取樣的形式為
全文摘要
本發(fā)明應用交互相和/或振幅的多個超聲脈沖發(fā)射，以在高頻(≥°15兆赫)下于活組織內(nèi)檢測來自微泡造影劑的非線性基諧波和分諧波信號，例如，采用線性陣列傳感器。由于組織中的非線性超聲傳播，可以顯示出對組織對比率(contrast-to-tissue，CTR)隨著超聲頻率增加而減少。然而，使用非線性的基諧波分量之外的分諧波信號，而不使用常規(guī)的在較低頻率使用的二次諧波，可提供可觀的信號強度以克服非線性組織傳播的限制。另外，該方法能夠在所需頻率為20兆赫以上時，切換為單純地交互轉(zhuǎn)相探測，和該分諧波頻帶的帶通濾波聯(lián)合，在該頻率增加時最小化CTR的損失。
文檔編號A61B8/00GK102458257SQ201080026944
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月19日 優(yōu)先權日2009年4月17日
發(fā)明者安德魯·尼德雷斯, 德西蒙·希爾森, 詹姆斯·I·梅希 申請人:視聲公司