本實(shí)施例涉及醫(yī)療診斷超聲。特別來說，使用超聲來估計(jì)粘彈性參數(shù)。

背景技術(shù)：

常規(guī)的剪切波速度成像使用聲輻射力沖擊（arfi）或推進(jìn)脈沖來生成剪切波。在與arfi的焦點(diǎn)橫向間隔的位置處的超聲跟蹤監(jiān)控剪切波在arfi的焦點(diǎn)處離開剪切波原點(diǎn)的傳播。若干因素影響剪切波速度測量的質(zhì)量，包括：由于剪切波衰減和擴(kuò)散所引起的信噪比的損失，剪切波在邊界處的反射和組織的異質(zhì)性，以及由于為了跟蹤和/或增加成像區(qū)域的尺寸而發(fā)射多個(gè)激發(fā)脈沖從而所引起的運(yùn)動(dòng)偽影。此外，需要長時(shí)間的冷卻時(shí)間，以便保持在機(jī)械指數(shù)（mi）和美國食品和藥物管理局（fda）的限制內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

通過介紹，下面描述的優(yōu)選實(shí)施例包括用于用超聲進(jìn)行粘彈性成像的方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和指令。通過在arfi焦點(diǎn)或相對于arfi發(fā)射的其他高強(qiáng)度位置處進(jìn)行跟蹤來測量剪切波速度或其他粘彈性參數(shù)。不是跟蹤剪切波，而是測量對arfi的組織響應(yīng)。在該位置處測量隨時(shí)間或其頻譜的位移的分布。通過找到導(dǎo)致與校準(zhǔn)分布充分相關(guān)的分布的縮放，可以估計(jì)剪切波速度或其他粘彈性參數(shù)。

在第一方面中，提供了一種用于用醫(yī)療診斷超聲掃描儀進(jìn)行粘彈性成像的方法。超聲掃描儀從換能器發(fā)射聲輻射力沖擊作為具有沿著掃描線的波束分布的發(fā)射波束。超聲掃描儀的接收波束形成器測量在沿著掃描線的波束分布內(nèi)作為時(shí)間的函數(shù)的位移。至少一些位移響應(yīng)于聲輻射力沖擊。圖像處理器從針對第一位置的位移生成第一分布，計(jì)算第一分布相對于參考分布的縮放加權(quán)，并且基于縮放加權(quán)來估計(jì)粘彈性特性。顯示器生成粘彈特性的圖像。

在第二方面中，提供了一種用于粘彈性成像的系統(tǒng)。發(fā)射波束形成器被配置為將聲學(xué)推進(jìn)脈沖發(fā)射到患者中的焦點(diǎn)區(qū)域。接收波束形成器被配置為輸出針對患者的焦點(diǎn)區(qū)域的采樣。圖像處理器被配置為從采樣估計(jì)焦點(diǎn)區(qū)域處的剪切波速度，而不跟蹤患者中的剪切波。顯示器被配置為顯示剪切波速度。

在第三方面中，提供了一種用醫(yī)療診斷超聲掃描儀進(jìn)行粘彈性成像的方法。超聲掃描儀的波束形成器跟蹤沿著患者的組織中的聲輻射力沖擊的激發(fā)軸的位移。位移由聲輻射力沖擊引起。超聲掃描儀的圖像處理器從沿著軸的位移和來自具有已知粘彈性值的體模的位移，來估計(jì)粘彈性參數(shù)。發(fā)射粘彈性參數(shù)。

本發(fā)明由所附權(quán)利要求限定，并且本節(jié)中的任何內(nèi)容都不應(yīng)被視為對這些權(quán)利要求的限制。下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例來討論本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

部件和附圖不一定按比例繪制，而是將重點(diǎn)放在說明本發(fā)明的原理上。此外，在附圖中，相似的附圖標(biāo)記標(biāo)明貫穿不同視圖的相應(yīng)部分。

圖1是用于用醫(yī)療診斷超聲掃描儀進(jìn)行粘彈性成像的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；

圖2是示出arfi發(fā)射波束的波束分布的示例圖像；

圖3示出了對患者中的組織進(jìn)行模擬的體模和參考體模的示例時(shí)域位移分布；

圖4示出了用于圖3的分布的示例頻譜；

圖5示出了圖4的示例頻譜，其中測量到的模擬組織的分布的頻譜被縮放以與參考體模的頻譜更強(qiáng)地相關(guān)；和

圖6是用于粘彈性成像的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。

具體實(shí)施方式

為了估計(jì)剪切波速度和/或其它粘彈性參數(shù)，測量沿著激發(fā)軸的一個(gè)位置處的arfi引發(fā)的位移。找到應(yīng)用于時(shí)間位移分布的頻譜的最佳縮放因子，以便匹配來自使用與感興趣的組織相同的發(fā)射-接收條件所掃描的良好表征的體模的位移分布的頻譜?？梢酝ㄟ^匹配時(shí)間位移分布而不是頻譜，來找到最佳縮放因子。

在一個(gè)實(shí)施例中，（1）在感興趣組織中以及（2）在使用與感興趣的組織相同的發(fā)射-接收條件所掃描的良好表征的組織模擬體模中，通過使用沿著arfi推進(jìn)脈沖的激發(fā)軸所跟蹤的位移來估計(jì)剪切波速度或其它粘彈性參數(shù)。使用整個(gè)位移分布的頻域或時(shí)域分析，而位移分布的時(shí)間到峰值分析相反。通過分析在一個(gè)空間位置處的位移分布來估計(jì)剪切波速度，與沿著深度找到位移分布的時(shí)間到峰值相反。使用一個(gè)校準(zhǔn)的組織模擬體模作為參考，但是可以使用寬范圍的剪切波速度的數(shù)值仿真作為參考。

由于測量在焦點(diǎn)位置處或在推進(jìn)脈沖的波束分布內(nèi)的組織響應(yīng)，因此導(dǎo)致更高的空間分辨率和信噪比。由于更好的信噪比和/或不必處理剪切波衰減，導(dǎo)致所需要的聲輸出減少，因此導(dǎo)致冷卻時(shí)間更短。由于沒有跟蹤剪切波，所以由于獲取時(shí)間較短，因而對運(yùn)動(dòng)偽影的敏感性可能較小。

圖1示出了用于用醫(yī)療診斷超聲掃描儀進(jìn)行粘彈性成像的方法的流程圖的一個(gè)實(shí)施例。跟蹤由arfi直接引起的患者的組織的位移，而不是跟蹤剪切波。找到這些位移的縮放或位移的頻率變換的縮放以匹配校準(zhǔn)的分布。將用于校準(zhǔn)的縮放和粘彈性值使用來估計(jì)用于患者的組織的粘彈性值。

該方法由圖6的超聲成像系統(tǒng)10、圖像處理器22或不同的系統(tǒng)和/或處理器來執(zhí)行。例如，超聲成像系統(tǒng)10獲取用于用發(fā)射和接收波束形成器12,16和換能器14來測量位移的采樣，并且圖像處理器22從采樣估計(jì)粘彈性參數(shù)。顯示器27顯示估計(jì)的粘彈性參數(shù)。

按照所示出的順序（從上到下）或不同的順序執(zhí)行圖1的動(dòng)作。例如，在執(zhí)行動(dòng)作30之前和之后，在動(dòng)作32中測量用于位移的采樣。

可以使用比圖1所示出的動(dòng)作之外的附加的、不同的或更少的動(dòng)作。例如，不執(zhí)行動(dòng)作42。作為另一示例，添加用于掃描和生成b模式或其他超聲圖像的動(dòng)作。

在動(dòng)作30中，超聲掃描儀使用換能器對組織施加應(yīng)力。例如，發(fā)射聚焦于感興趣的區(qū)域或一個(gè)點(diǎn)處的arfi。當(dāng)將arfi施加于聚焦區(qū)域時(shí)，可以引發(fā)剪切和/或縱向波并且遠(yuǎn)離該聚焦區(qū)域傳播。所生成的這些波未被測量。arfi向組織施加應(yīng)力。組織通過移動(dòng)來對應(yīng)力進(jìn)行響應(yīng)，其是被測量的移動(dòng)。相對于原始位置或松弛狀態(tài)，組織被位移。在發(fā)射波束內(nèi)的焦點(diǎn)區(qū)域或其它位置處，該位移增加并且然后恢復(fù)到零，導(dǎo)致時(shí)間位移分布。組織性質(zhì)影響由arfi引起的隨時(shí)間的位移。

沖擊可以由任意周期數(shù)量（例如，數(shù)十或數(shù)百個(gè)周期）的循環(huán)脈沖波形來生成。例如，將聲輻射力作為用于向組織施加應(yīng)力的沖擊而進(jìn)行發(fā)射。沖擊波陣面?zhèn)鞑サ礁信d趣的區(qū)域，導(dǎo)致組織的移動(dòng)。

圖2示出了用于arfi發(fā)射波束的示例波束分布。沿掃描線發(fā)射arfi發(fā)射波束。發(fā)射波束具有相對于該掃描線的分布。在圖2的這個(gè)示例中，波束分布顯現(xiàn)為垂直列。列的中心包括較大強(qiáng)度的區(qū)域46。這個(gè)區(qū)域46包括發(fā)射波束的焦點(diǎn)位置。發(fā)射波束具有由較大的聲強(qiáng)度的位置所標(biāo)記的波束分布。聲強(qiáng)度隨著與焦點(diǎn)區(qū)域的進(jìn)一步的橫向和/或深度間隔而減小。區(qū)域46或波束分布可以基于從峰值強(qiáng)度的減量來定義，比如3db，6db，10db，20db或其他滾降量。在波束分布內(nèi)，提供更大的聲強(qiáng)度。

當(dāng)組織正受到應(yīng)力和/或從應(yīng)力中恢復(fù)時(shí)，發(fā)生動(dòng)作32。例如，在應(yīng)力中的施加或改變之后以及在組織達(dá)到松弛狀態(tài)之前，發(fā)射和接收發(fā)生。為了參考以確定位移的幅度，發(fā)射和接收發(fā)生在arfi施加之前和/或在組織松弛到穩(wěn)定狀態(tài)之后。

在動(dòng)作32中，超聲掃描儀測量隨時(shí)間的位移。超聲掃描儀使用發(fā)射波束形成器來發(fā)射發(fā)射波束序列。響應(yīng)于應(yīng)力，將多個(gè)超聲信號(hào)發(fā)射到組織。在單獨(dú)的發(fā)射事件中發(fā)射該多個(gè)信號(hào)。發(fā)射事件是連續(xù)的區(qū)間，其中在未接收響應(yīng)于發(fā)射的回波的情況下，發(fā)射發(fā)生。在發(fā)射階段期間，沒有接收。在執(zhí)行發(fā)射事件序列的情況下，在動(dòng)作32中還執(zhí)行相應(yīng)的接收事件序列。超聲掃描儀的接收波束形成器響應(yīng)于每個(gè)發(fā)射事件而生成采樣。響應(yīng)于每個(gè)發(fā)射事件并在下一個(gè)發(fā)射事件之前執(zhí)行接收事件。

對于發(fā)射事件，形成發(fā)射波束。形成發(fā)射波束的脈沖具有任何數(shù)量的周期。例如，使用1-3個(gè)周期?？梢允褂萌魏伟j(luò)、脈沖類型（例如，單極、雙極或正弦）或波形。

換能器響應(yīng)于每個(gè)發(fā)射事件而接收超聲回波。換能器將回波轉(zhuǎn)換成接收信號(hào)，其被接收波束形成為表示一個(gè)或多個(gè)空間位置的超聲數(shù)據(jù)。超聲掃描儀接收接收信號(hào)序列，其中響應(yīng)于發(fā)射序列中的每個(gè)發(fā)射波束而接收接收波束。

序列的接收與序列的發(fā)射交織。對于每個(gè)發(fā)射事件，發(fā)生接收事件。接收事件是用于從感興趣的一個(gè)或多個(gè)深度接收回波的連續(xù)區(qū)間。事件發(fā)生在停止發(fā)射事件之后。在換能器針對給定發(fā)射完成聲能的生成之后，換能器用于接收響應(yīng)回波。然后，換能器用于對相同的一個(gè)或多個(gè)空間位置重復(fù)另一個(gè)發(fā)射和接收事件對，提供交織（例如，發(fā)射，接收，發(fā)射，接收，…）以測量隨時(shí)間的組織響應(yīng)。

組織的位移的測量是沿著arfi在患者的組織中的激發(fā)軸線的。例如，針對區(qū)域46比如arfi發(fā)射的焦點(diǎn)位置，執(zhí)行測量。不是在用于橫向移動(dòng)剪切波引起的位移的區(qū)域46之外進(jìn)行跟蹤，而是測量在最大聲強(qiáng)度的區(qū)域46中的焦點(diǎn)位置和/或其它位置處由arfi直接引起的位移。用于測量位移的采樣在組織位移時(shí)并在沿著掃描線的波束分布內(nèi)隨時(shí)間而被獲取。

沿著一個(gè)或多個(gè)掃描線在一個(gè)或多個(gè)深度處檢測組織的響應(yīng)。多普勒或b模式掃描可用于測量響應(yīng)于應(yīng)力的組織運(yùn)動(dòng)。在施加arfi應(yīng)力之前、期間和/或之后執(zhí)行超聲成像。響應(yīng)于超聲的發(fā)射，接收超聲數(shù)據(jù)。沿著線、在一個(gè)區(qū)域上或在一個(gè)體積上針對單個(gè)空間位置（例如，施加的應(yīng)力的焦點(diǎn)）執(zhí)行發(fā)射和接收。針對每個(gè)空間位置提供發(fā)射和接收序列，以隨時(shí)間進(jìn)行跟蹤。響應(yīng)于每個(gè)跟蹤發(fā)射而使用多個(gè)接收波束的接收，可以同時(shí)接收區(qū)域46內(nèi)的多個(gè)橫向間隔的位置和/或深度的數(shù)據(jù)或采樣。

在一個(gè)實(shí)施例中，用于測量位移的接收波束是沿著與arfi發(fā)射波束相同的掃描線的。用于跟蹤的發(fā)射和接收波束彼此共線并且與arfi發(fā)射波束共線。在其他實(shí)施例中，接收波束處于不同的角度，但是在其中測量位移的位置處與發(fā)射掃描線相交。在又其他實(shí)施例中，使用并行接收波束形成。響應(yīng)于每個(gè)發(fā)射波束，形成兩個(gè)或更多（例如，4個(gè)）接收波束。接收波束在區(qū)域46內(nèi)，但是可以與發(fā)射掃描線間隔，從而提供針對區(qū)域的關(guān)于位置的采樣。類似地，針對所用采樣的深度在一個(gè)或多個(gè)深度處的區(qū)域46內(nèi)。無論是僅針對一個(gè)位置還是針對橫向和/或軸向上的多個(gè)位置，采樣被定位在這樣的位置處：該位置在arfi發(fā)射波束中的聲強(qiáng)度是在arfi發(fā)射波束中的峰值聲強(qiáng)度的位置的至少3db（例如，焦點(diǎn)深度位置）。例如，位置在區(qū)域46中。可以使用在3db強(qiáng)度之外的位置。

隨著組織經(jīng)歷位移，獲取波束形成的數(shù)據(jù)或采樣?？梢垣@取處于松弛狀態(tài)的組織的一些采樣。例如，在施加arfi之前和在施加arfi之后獲取采樣。在施加之前，組織可以處于松弛狀態(tài)或者無位移。一旦發(fā)生arfi發(fā)射，則組織被移動(dòng)使得隨后的采樣是處于位移的狀態(tài)中的組織，直到組織返回到松弛狀態(tài)。采樣發(fā)生在任何時(shí)間范圍內(nèi)，比如在arfi發(fā)射波束之前或之后開始，并在arfi停止后持續(xù)任何時(shí)間量。多次獲取采樣。

采樣是由接收波束形成器輸出的射頻（rf）或同相和正交（iq）數(shù)據(jù)。響應(yīng)于聲能（例如，發(fā)射波束）的發(fā)射，聲學(xué)回波撞擊（impinge）在換能器的元件上。這些元件將聲學(xué)回波轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。接收波束形成器將來自不同元件的信號(hào)相干地相加以確定在特定采樣位置處的組織的響應(yīng)。接收波束形成器的輸出是rf或iq數(shù)據(jù)。

從采樣測量位移。超聲掃描儀確定組織運(yùn)動(dòng)。組織運(yùn)動(dòng)被檢測為一維、二維或三維中的位移?？梢詸z測響應(yīng)于arfi發(fā)射波束的運(yùn)動(dòng)。在不同時(shí)間檢測組織運(yùn)動(dòng)。不同的時(shí)間對應(yīng)于不同的跟蹤掃描（即發(fā)射和接收事件對）。

用松弛的數(shù)據(jù)中的組織來獲取一個(gè)或多個(gè)參考采樣，并將該一個(gè)或多個(gè)參考采樣用來確定在其他時(shí)間處的位移。通過估計(jì)相對于參考組織信息的位移來檢測組織運(yùn)動(dòng)。例如，確定沿著一個(gè)或多個(gè)接收掃描線的組織位移。可以從諸如b模式超聲數(shù)據(jù)之類的組織數(shù)據(jù)來測量位移，但是可以使用在檢測之前的流量（例如速度）或iq信息。

使用絕對差的最小和、相關(guān)性、互相關(guān)性、或其他相似性度量來確定掃描之間（例如，在參考和當(dāng)前之間）的位移。表示關(guān)于測量位置所分布的空間位置的數(shù)據(jù)與參考數(shù)據(jù)相關(guān)。對于每個(gè)深度或空間位置，執(zhí)行多個(gè)深度或空間位置上的相關(guān)性。在給定時(shí)間處具有最高或足夠相關(guān)性的空間偏移指示位移量。對于每個(gè)位置，確定作為時(shí)間的函數(shù)的位移。

可以使用空間中的二維或三維位移?？梢允褂醚刂c掃描線或波束不同的方向的一維位移。

針對任意數(shù)量的掃描線執(zhí)行測量。例如，響應(yīng)于每個(gè)發(fā)射，形成四個(gè)接收波束。對于每個(gè)深度，可以對來自不同接收波束的位移進(jìn)行組合，例如進(jìn)行平均。在其他實(shí)施例中，響應(yīng)于每次發(fā)射，僅形成單個(gè)接收波束或其他數(shù)量的接收波束。

在發(fā)射聲力以生成剪切波之后，沿區(qū)域46內(nèi)的任意數(shù)量的掃描線重復(fù)地執(zhí)行b模式發(fā)射和接收。一些超聲數(shù)據(jù)，比如在重復(fù)的開始或結(jié)束時(shí)，可能不對組織位移進(jìn)行響應(yīng)，所以與參考相似。每個(gè)重復(fù)監(jiān)控相同的區(qū)域或位置以用于確定針對那些位置的組織響應(yīng)。通過重復(fù)隨時(shí)間超聲脈沖的發(fā)射和超聲回波的接收，確定隨時(shí)間的位移。測量被重復(fù)。重復(fù)是針對不同的發(fā)射和接收事件。可以使用任何數(shù)量的m次重復(fù)，比如重復(fù)約50-100次。在組織從應(yīng)力恢復(fù)時(shí)，重復(fù)盡可能頻繁地發(fā)生，但是是在不干擾接收的情況下。通過以與多普勒方法類似的方式重復(fù)地發(fā)射信號(hào)到相同目標(biāo)區(qū)域和接收來自相同目標(biāo)區(qū)域的信號(hào)，來獲得組織時(shí)間位移分布。

圖3示出了示例位移分布52。代替使用絕對位移，圖3示出了連續(xù)時(shí)間對之間的增量位移。當(dāng)增量位移為正時(shí)，組織繼續(xù)位移，并且當(dāng)增量位移變?yōu)樨?fù)時(shí)，組織開始松弛。在其他實(shí)施例中可以使用真實(shí)或絕對位移，其是增量位移的積分。

對于圖3而言位移從體模測量，但是將從患者的采樣組織測量位移。時(shí)間0是arfi發(fā)射波束的時(shí)間。時(shí)間-2.0至0.0毫秒是在發(fā)射之前在arfi發(fā)射波束的焦點(diǎn)區(qū)域處測量的位移。時(shí)間0.1-8.0毫秒是在發(fā)射之后在arfi發(fā)射波束的焦點(diǎn)區(qū)域處測量的位移。區(qū)域46中的組織通常不是由于由arfi發(fā)射波束所生成的剪切波或縱波而是由于arfi而位移。在arfi發(fā)射波束之前，該位移大約為0，然后在幾分之一毫秒內(nèi)增加到大約0.3微米，然后在0.4-1.5毫秒的時(shí)間期間向后移動(dòng)并通過松弛狀態(tài)。在1.5毫秒后，位移向松弛狀態(tài)前進(jìn)。

圖3還示出了針對體模的位移分布50。使用相同的arfi發(fā)射波束和測量（例如，相同的發(fā)射和接收跟蹤事件），測量針對具有已知彈性的體模的位移分布。例如，圖3的位移分布50是具有1.25m/s剪切速度的5kpa體模。可以使用其它校準(zhǔn)源，比如具有已知剪切速度的活組織或死組織。

用于校準(zhǔn)的位移分布或位移分布的頻譜可以由超聲掃描儀測量，或者可以由不同的超聲掃描儀來測量。該校準(zhǔn)分布存儲(chǔ)在超聲掃描儀中。

再次參見圖1，超聲掃描儀的圖像處理器在動(dòng)作36中從位移來估計(jì)粘彈性參數(shù)。使用針對沿著由arfi區(qū)域46表示的軸的一個(gè)或多個(gè)位置而隨時(shí)間所測量的位移。也使用來自具有已知粘彈性值的體模的位移。圖3的位移分布50和52是用于估計(jì)粘彈性參數(shù)的位移的一個(gè)示例。位移是針對arfi發(fā)射波束的焦點(diǎn)位置，但是也可以針對區(qū)域46內(nèi)的其它位置。在針對區(qū)域46內(nèi)的多個(gè)位置提供位移的情況下，可以對針對相同時(shí)間的位移進(jìn)行平均。

動(dòng)作38和動(dòng)作40是用于在動(dòng)作36中估計(jì)粘彈性參數(shù)的一個(gè)示例。可以提供附加的、不同的、或更少的動(dòng)作以從位移進(jìn)行估計(jì)。

在動(dòng)作38中，圖像處理器生成分布。分布是從針對給定位置或區(qū)域的位移生成的。該分布是圖表、測量的集合、和/或適合于測量的曲線。分布是沿著一個(gè)軸的幅度和沿著另一個(gè)軸的時(shí)間或頻率的測量。

在一個(gè)實(shí)施例中，分布是時(shí)域分布。使用作為時(shí)間的函數(shù)的位移。例如，使用作為圖3的時(shí)間的函數(shù)的位移和/或曲線52。生成作為時(shí)間的函數(shù)的位移幅度。

在另一個(gè)實(shí)施例中，分布是頻譜。生成作為時(shí)間的函數(shù)的位移的幅度譜。作為時(shí)間的函數(shù)的位移被變換到頻域。超聲掃描儀或變換處理器對位移應(yīng)用傅立葉（例如，快速傅里葉變換）或其它變換。該變換導(dǎo)致針對位置的頻譜。在針對多個(gè)位置提供位移分布的情況下，對每個(gè)時(shí)間的位移進(jìn)行平均，或?qū)碜葬槍γ總€(gè)位置的變換的頻譜進(jìn)行平均。

在應(yīng)用變換以生成分布的情況下，變換也用于校準(zhǔn)源。圖4示出了一個(gè)示例。對來自圖3的位移分布50,52進(jìn)行變換。用來自校準(zhǔn)源（在這種情況下是另一個(gè)體模）的所得頻譜54示出用于組織位移（在這種情況下為體模模擬組織）的所得頻譜56。在圖4中，頻譜54,56被歸一化。例如，幅度除以最大幅度。在其他實(shí)施例中，不使用歸一化。由于體模比組織更堅(jiān)硬（例如，在該示例中為5kpa與10kpa），所以用于校準(zhǔn)體模的頻譜54具有更寬的帶寬。用于校準(zhǔn)的頻譜可能具有窄帶寬。

在圖1的動(dòng)作40中，圖像處理器相對于參考分布50,54計(jì)算來自組織的分布52,56的縮放加權(quán)?？s放加權(quán)是調(diào)整軸比如時(shí)間或頻率軸的縮放因子。分布52,56在時(shí)間或頻率上均勻地拉伸或收縮。x軸被重新縮放，并且縮放加權(quán)指示變化或縮放的幅度。

在圖3和圖4中，分布50-56的幅度和時(shí)間或頻率內(nèi)容是不同的。由于使用相同的arfi和測量發(fā)射和接收操作，所以差異是由于被掃描材料的??差異引起。被掃描材料的??差異可以由剪切速度和/或彈性來量化或表示。通過確定差異量，可以估計(jì)剪切速度和/或彈性。

通過在動(dòng)作40中找到來自組織的分布52,56與來自體?；蚱渌?zhǔn)組織的分布50,54的最佳縮放因子，來在動(dòng)作36中估計(jì)剪切波速度和/或彈性。找到用于匹配到校準(zhǔn)分布的來自組織的頻譜56的頻率縮放因子或來自組織的針對軸上位移分布52的最佳時(shí)間縮放因子。

為了找到最佳縮放因子，計(jì)算如被縮放的來自組織的分布52,56到來自校準(zhǔn)源的分布50,54的相關(guān)性。x軸（時(shí)間或頻率）被縮放以將相關(guān)性最大化。x軸按不同的量進(jìn)行縮放，并且縮放的結(jié)果相關(guān)，從而針對每個(gè)縮放量提供相關(guān)性度量。重復(fù)縮放和相關(guān)以便找到最佳縮放因子。

可以使用除了相關(guān)性之外的其他相似性度量?？梢允褂萌魏斡糜谧R(shí)別最大值的搜索模式。在替代實(shí)施例中，找到足夠的（例如，高于閾值）相關(guān)性而不是最大值。

圖5示出使用圖4的頻譜54,56找到縮放因子c的示例。參考的歸一化頻譜54和模擬組織采樣56的經(jīng)縮放的歸一化頻譜相匹配。例如，為了匹配將圖4的頻譜56縮放1.36，從而導(dǎo)致圖5中所示的重疊和對應(yīng)的更大和/或最大的相關(guān)性。

選擇導(dǎo)致最大或足夠的匹配或相關(guān)性的縮放。在確定經(jīng)受不同縮放的頻譜56的相似度的量之后，識(shí)別具有最大相關(guān)性的縮放。保存該縮放因子或?qū)⑵涫褂脕砉烙?jì)采樣組織的粘彈性特性。

使用頻譜作為分布，asample(f)是在軸上采樣的組織的位移頻譜（例如，在區(qū)域46中）。aref(f)是參考或校準(zhǔn)源的位移頻譜。由于針對參考或校準(zhǔn)與組織的發(fā)射-接收條件相同，因此aref(f)=asample(f)。縮放因子或加權(quán)c等于參考或校準(zhǔn)源的剪切波速度vref與采樣組織的剪切波速度vsample的比值：c=vref/vsample。

圖像處理器基于縮放加權(quán)c來估計(jì)粘彈性特性。假設(shè)參考或校準(zhǔn)源的剪切波速度是已知的，并且針對組織采樣測量縮放因子c，則計(jì)算出針對組織采樣的剪切波速度。在圖5的示例中，縮放因子為1.36，并且已知或校準(zhǔn)的剪切波速度為1.25m/s。結(jié)果，針對采樣組織的剪切波速度為1.7m/s。

在圖3-圖5的示例中，將采樣組織模擬為10kpa體模，并且參考或校準(zhǔn)源是5kpa體模。在其中將采樣組織模擬為20kpa體模的另一個(gè)示例中，測量出c為2.08，導(dǎo)致vsample=2.6m/s。在又另一個(gè)示例中，其中將采樣組織模擬為40kpa體模，測量出c為2.72，導(dǎo)致vsample=3.4m/s。如預(yù)期的那樣，較高的kpa體模中的速度較高。

可以估計(jì)其它粘彈性參數(shù)或特性。例如，使用剪切波速度與彈性的已知關(guān)系以確定彈性。g=e/3=vs²，其中g(shù)是剪切模量，e是楊氏模量，vs是剪切波速度。

使用分布作為時(shí)域中的位移，使用相同的計(jì)算?？s放因子由相關(guān)性來確定，并將其用于計(jì)算針對采樣組織的剪切波速度。

比如在被arfi迫使移動(dòng)之后組織的松弛期間，通過測量組織位移，來估計(jì)粘彈性參數(shù)。測量是由arfi直接引起的位移，而不是由arfi生成的剪切或縱向波所引起。結(jié)果，在arfi發(fā)射的焦點(diǎn)或arfi發(fā)射波束的較高聲強(qiáng)度區(qū)域46中的其它位置處執(zhí)行測量。與由在橫向間隔的位置處跟蹤剪切波測量剪切速度相比，這導(dǎo)致使用更高的信噪比和/或更少的聲能。

在另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算頻率依賴的縮放加權(quán)。不是找到用于均勻縮放的單個(gè)縮放因子，而是找到頻率依賴的縮放因子?？梢允褂脮r(shí)間依賴的縮放因子。組織的粘性可能導(dǎo)致在不同頻率上的速度不同。對于任何頻率或頻率，找到給定頻率上與頻譜分布54,56的歸一化幅度相匹配的移位。將作為頻率的函數(shù)的縮放中的變化或者針對給定頻率的移位本身用作縮放因子?？s放因子可隨頻率線性變化，意味著剪切波速度隨頻率線性變化，并允許將斜率和/或截距估計(jì)為頻率的函數(shù)?？梢葬槍γ總€(gè)頻率確定單獨(dú)的縮放因子?？梢源_定作為頻率的函數(shù)的剪切波速度。在頻率上的速度的變化可用于計(jì)算其他粘彈性參數(shù)。

在動(dòng)作42中，圖像處理器、顯示器、通信接口或其他設(shè)備發(fā)射粘彈性參數(shù)。發(fā)射來自和/或在超聲掃描儀內(nèi)。該發(fā)射是針對諸如存儲(chǔ)器、顯示器、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、工作站、患者記錄數(shù)據(jù)庫和/或圖片歸檔和通信服務(wù)器之類的另一設(shè)備。將粘彈性參數(shù)作為數(shù)據(jù)發(fā)射或嵌入到圖像中。

在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射是針對顯示器。顯示作為粘彈性參數(shù)的函數(shù)的值。將該值顯示為字母數(shù)字文本。該值是粘彈性參數(shù)本身（例如，剪切波速度）和/或從粘彈性參數(shù)導(dǎo)出。在替代或附加實(shí)施例中，該值作為圖表的一部分而被包括，比如將粘彈性參數(shù)作為頻率或位置的函數(shù)而進(jìn)行顯示。

在另一個(gè)實(shí)施例中，該值是空間上表示粘彈性參數(shù)的圖像的一部分。例如，在兩個(gè)或更多不同位置處測量剪切波速度。對于區(qū)域46中的多于一個(gè)位置重復(fù)動(dòng)作32-40。響應(yīng)于一個(gè)arfi發(fā)射，測量arfi發(fā)射的發(fā)射波束分布中不同位置處的組織位移，并將其用來估計(jì)位置特定的剪切波速度?？商娲鼗蛄硗?，針對不同區(qū)域46重復(fù)動(dòng)作30-40。對于不同的組織位置重復(fù)arfi發(fā)射。對于每個(gè)arfi發(fā)射波束，針對一個(gè)或多個(gè)位置測量位移。針對不同位置的剪切波速度的值調(diào)制圖像的顏色、亮度和/或陰影。圖像中的不同像素通過該調(diào)制示出相應(yīng)的粘彈性值。

獨(dú)自顯示該值或?qū)⑵渑c另一圖像一起進(jìn)行顯示。例如，b模式圖像或其他圖像與表示關(guān)系的一個(gè)或多個(gè)值一起提供。在針對多個(gè)位置測量粘彈性特性的情況下，顯示b模式圖像中的感興趣區(qū)域中的顏色或其他調(diào)制。在針對一個(gè)或多個(gè)位置測量粘彈性特性的情況下，示出一個(gè)或多個(gè)值的字母數(shù)字文本作為b模式圖像上的注釋或覆蓋而被提供。

圖6示出了用于粘彈性成像的醫(yī)療系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例。醫(yī)療系統(tǒng)10實(shí)現(xiàn)圖1的方法或其他方法。醫(yī)療系統(tǒng)10是使用不是由于由arfi引發(fā)的剪切波或縱波而是由arfi引起的組織移位的測量的超聲掃描儀。通過縮放時(shí)域或頻域中的測量位移并與校準(zhǔn)的測量值進(jìn)行相關(guān)，來估計(jì)針對粘彈性特性的值以供醫(yī)生診斷使用。

醫(yī)療系統(tǒng)10包括發(fā)射波束形成器12、換能器14、接收波束形成器16、圖像處理器22、存儲(chǔ)器28和顯示器27。另外，可以提供附加的部件、不同的部件或更少的部件。例如，醫(yī)療系統(tǒng)10包括b模式或其他檢測器。作為另一示例，提供圖像處理器22、存儲(chǔ)器28和/或顯示器27，而不需要諸如發(fā)射和接收波束形成器12,16之類的前端部件。在又另一示例中，提供包括用戶輸入（例如鼠標(biāo)，軌跡球，鍵盤，按鈕，旋鈕，滑塊和/或觸摸板）的用戶接口以用于用戶指示圖像上的感興趣區(qū)域。

在一個(gè)實(shí)施例中，醫(yī)療系統(tǒng)10是醫(yī)療診斷超聲系統(tǒng)。在替代實(shí)施例中，系統(tǒng)10是計(jì)算機(jī)或工作站。

換能器14是多個(gè)元件的陣列。這些元件是壓電或電容膜元件。該陣列被配置為一維陣列、二維陣列、1.5d陣列、1.25d陣列、1.75d陣列、環(huán)形陣列、多維陣列、擺動(dòng)陣列、其組合或任何其他現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的陣列。換能器元件在聲能和電能之間轉(zhuǎn)換。換能器14通過發(fā)射/接收開關(guān)與發(fā)射波束形成器12和接收波束形成器16連接，但在其它實(shí)施例中可以使用單獨(dú)的連接。

發(fā)射和接收波束形成器12,16是用于用換能器14進(jìn)行掃描的波束形成器。使用換能器14的發(fā)射波束形成器12將一個(gè)或多個(gè)波束發(fā)射到患者中?？梢允褂胿ector?、扇區(qū)、線性或其他掃描格式。

發(fā)射波束形成器12是處理器、延遲、濾波器、波形發(fā)生器、存儲(chǔ)器、相位旋轉(zhuǎn)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、放大器、它們的組合或任何其它現(xiàn)在已知或以后開發(fā)的發(fā)射波束形成器部件。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射波束形成器12數(shù)字地生成包絡(luò)采樣。使用濾波、延遲、相位旋轉(zhuǎn)、數(shù)模轉(zhuǎn)換和放大，來生成所期望的發(fā)射波形?？梢允褂闷渌ㄐ伟l(fā)生器，比如開關(guān)脈沖發(fā)生器或波形存儲(chǔ)器。

發(fā)射波束形成器12被配置為用于為換能器14上的發(fā)射孔徑的每個(gè)元件生成發(fā)射波形的電信號(hào)的多個(gè)信道。波形是單極性、雙極性、階梯式、正弦波形或具有一個(gè)、多個(gè)或分?jǐn)?shù)個(gè)周期的期望中心頻率或頻帶的其他波形。波形具有用于聚焦聲能的相對延遲和/或相位和幅度。發(fā)射波束形成器12包括控制器，用于改變孔徑（例如，有源元件的數(shù)量）、跨越多個(gè)信道的變跡分布（例如，類型或質(zhì)心）、跨越多個(gè)信道的延遲分布、跨越多個(gè)信道的相位分布、中心頻率、頻帶、波形形狀、周期數(shù)和/或其組合?；谶@些波束形成參數(shù)來生成發(fā)射波束起始點(diǎn)、定向和聚焦。

發(fā)射波束形成器12生成用于arfi并且用于測量所產(chǎn)生的位移的發(fā)射波束。以不同的能量或幅度水平形成發(fā)射波束。針對每個(gè)信道和/或孔徑尺寸的放大器控制發(fā)射波束的幅度。用于移位組織的發(fā)射波束可具有比用于成像或測量組織位移更大的幅度?？商娲鼗蛘吡硗?，用于生成arfi的脈沖或波形中的周期數(shù)大于用于跟蹤的（例如，用于arfi的為100個(gè)或更多個(gè)周期而用于跟蹤的為1-6個(gè)周期）。

將arfi發(fā)射波束作為聲學(xué)推進(jìn)脈沖進(jìn)行發(fā)射。發(fā)射波束聚焦在一個(gè)位置處，導(dǎo)致沿著掃描線的該位置和周圍位置處的聲強(qiáng)度增加。類似地，沿著相同的掃描線和/或到相同位置，生成用于在arfi發(fā)射的強(qiáng)度增加的一個(gè)或多個(gè)焦點(diǎn)位置處測量組織位移的發(fā)射波束。

接收波束形成器16是前置放大器、濾波器、相位旋轉(zhuǎn)器、延遲、加法器、基帶濾波器、處理器、緩沖器、存儲(chǔ)器、其組合或其他現(xiàn)在已知或稍后開發(fā)的接收波束形成器部件。接收波束形成器16被配置到用于接收表示撞擊換能器14上的回波或聲能的電信號(hào)的多個(gè)信道中。來自換能器14內(nèi)的接收孔徑的每個(gè)元件的信道連接到放大器和/或延遲。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大的回波信號(hào)數(shù)字化。將數(shù)字射頻接收數(shù)據(jù)解調(diào)為基帶頻率。然后由放大器和/或延遲施加任何接收延遲，比如動(dòng)態(tài)接收延遲和/或相位旋轉(zhuǎn)。數(shù)字或模擬加法器組合來自接收孔徑的不同信道的數(shù)據(jù)以形成一個(gè)或多個(gè)接收波束。加法器是單個(gè)加法器或級(jí)聯(lián)加法器。在一個(gè)實(shí)施例中，波束形成加法器被配置為以復(fù)數(shù)方式對同相和正交信道數(shù)據(jù)求和，使得為形成的波束保持相位信息。在替代實(shí)施例中，接收波束形成器對射頻數(shù)據(jù)求和?？梢允褂闷渌邮詹ㄊ纬善?。

接收波束形成器16被配置為響應(yīng)于發(fā)射波束而形成接收波束。例如，接收波束形成器16響應(yīng)于用于測量的每個(gè)發(fā)射波束而接收一個(gè)、兩個(gè)或更多接收波束?？梢葬槍Σ⑿薪邮詹ㄊ纬芍貜?fù)相位旋轉(zhuǎn)器、延遲和/或加法器。一個(gè)或多個(gè)并行接收波束形成器可以共享信道的一部分，比如共享初始放大。接收波束與相應(yīng)的發(fā)射波束共線、平行和偏移，或者不平行。

接收波束形成器16被配置為輸出針對患者中的單個(gè)位置或多個(gè)位置的采樣。接收波束形成器16輸出表示arfi發(fā)射波束的較高強(qiáng)度區(qū)域46內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)位置的采樣。采樣在軸上，比如在arfi掃描線的一個(gè)或多個(gè)深度處或沿著arfi掃描線旁的高強(qiáng)度區(qū)域46中的位置處。當(dāng)位置是相對于arfi發(fā)射波束時(shí)，不形成來自arfi發(fā)射波束的回波的采樣。采樣來自用于測量組織位移所發(fā)射的發(fā)射波束的回波。

一旦將信道數(shù)據(jù)波束形成或以其它方式組合以表示沿著掃描線11的一個(gè)或多個(gè)位置，則數(shù)據(jù)從信道域被轉(zhuǎn)換到圖像數(shù)據(jù)域。通過重復(fù)發(fā)射和接收操作，獲取表示隨時(shí)間的位置的采樣。輸出用于測量由arfi引起的在焦點(diǎn)區(qū)域處的組織位移的波束形成的采樣。

圖像處理器22是數(shù)字信號(hào)處理器、通用處理器、專用集成電路（asic）、現(xiàn)場可編程門陣列（fpga）、控制處理器、數(shù)字電路、模擬電路、圖形處理單元、其組合或其他現(xiàn)在已知的或后來開發(fā)的用于測量來自波束形成采樣的位移并從位移估計(jì)剪切波速度或其他粘彈性參數(shù)的設(shè)備。圖像處理器22由硬件、固件和/或軟件來配置，比如根據(jù)存儲(chǔ)器28或不同的存儲(chǔ)器中提供的指令進(jìn)行操作。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像處理器22是專門用于應(yīng)用傅立葉變換的數(shù)字信號(hào)處理器、asic或fpga，以及用于計(jì)算粘彈性參數(shù)的另一設(shè)備（例如，計(jì)算器或處理器）。在其他實(shí)施例中，圖像處理器22是執(zhí)行變換和計(jì)算兩者的可編程設(shè)備。

在一個(gè)實(shí)施例中，圖像處理器22被配置為從表示焦點(diǎn)區(qū)域的采樣來估計(jì)在arfi發(fā)射波束的聚點(diǎn)區(qū)域處的剪切波速度。這個(gè)估計(jì)是基于不是由引發(fā)的剪切波而是由arfi引起的組織的位移。圖像處理器22在不跟蹤患者中的剪切波的情況下，從arfi焦點(diǎn)或高強(qiáng)度區(qū)域中的位移來估計(jì)剪切波速度。

圖像處理器22從波束形成的采樣來生成位移。使用相關(guān)性或其他相似度度量，確定從組織的參考掃描在位置處的組織位移的量。針對多次的每一次，確定位移，提供位移分布。圖像處理器22可以應(yīng)用傅里葉變換來將位移分布（作為時(shí)間的函數(shù)的位移）轉(zhuǎn)換為頻譜。

使用位移或頻譜分布，圖像處理器22計(jì)算用于位移的時(shí)間或頻率的縮放因子。將不同的縮放因子應(yīng)用于來自采樣的分布。所得曲線適合于來自校準(zhǔn)源（例如體模）的曲線或測量。選擇導(dǎo)致足夠或最大相關(guān)性的縮放因子。在其他實(shí)施例中，圖像處理器22計(jì)算頻率依賴的縮放因子。

圖像處理器22被配置為從縮放因子以及針對體?；蚱渌?zhǔn)源的已知速度來估計(jì)剪切波速度。采樣組織和校準(zhǔn)的速度之比等于縮放因子，因此使用已測量的縮放因子和針對校準(zhǔn)的已知速度來計(jì)算采樣組織的剪切波速度。在其他實(shí)施例中，從頻率依賴的縮放因子來估計(jì)剪切波速度?？梢怨烙?jì)不同頻率處的剪切波速度。

采樣或其他超聲數(shù)據(jù)可用于生成圖像。可以提供b模式檢測器、流量估計(jì)器（例如，多普勒處理器）或其他檢測器，以用于從接收波束形成的采樣來檢測特性。b模式檢測器檢測聲反向散射的強(qiáng)度或功率。流量估計(jì)器檢測運(yùn)動(dòng)物體（例如組織或流體）的速度、能量或方差。檢測可以用于生成圖像，從其中選擇用于粘彈性參數(shù)測量的感興趣區(qū)域。

檢測器、估計(jì)器和/或圖像處理器22被配置為生成圖像。圖像包括粘彈性參數(shù)。例如，通過位置或作為頻率的函數(shù)的剪切波速度的圖形被生成為圖像。作為另一示例，字母數(shù)字文本被生成為圖像，比如“剪切波速度=3.4m/s”。在其他實(shí)施例中，將粘彈性值作為患者的圖像上比如在b-模式圖像上的注釋來提供。在又其他實(shí)施例中，與在其上估計(jì)粘彈性參數(shù)的位置相對應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)像素例如用顏色進(jìn)行調(diào)制，以示出粘彈性參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)值。

存儲(chǔ)器28是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的視頻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、可移動(dòng)介質(zhì)（例如磁盤或光盤）、硬盤驅(qū)動(dòng)器、數(shù)據(jù)庫或其他存儲(chǔ)器件。存儲(chǔ)器28由圖像處理器22使用以用于存儲(chǔ)采樣、位移、頻譜、相關(guān)性結(jié)果、縮放因子、校準(zhǔn)分布（例如，作為時(shí)間或其頻譜的函數(shù)的位移）、已知的粘彈性參數(shù)、以及/或估計(jì)的粘彈性參數(shù)。

在例如由存儲(chǔ)器28所表示的諸如高速緩存、緩沖器、ram、可移動(dòng)介質(zhì)、硬盤驅(qū)動(dòng)器或其他計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)之類的存儲(chǔ)器或計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上提供用于實(shí)現(xiàn)上面討論的過程、方法和/或技術(shù)的指令。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括各種類型的易失性和非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)。響應(yīng)于存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中或計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的一個(gè)或多個(gè)指令集來執(zhí)行圖中所圖示或本文所描述的功能、動(dòng)作或任務(wù)。功能、動(dòng)作或任務(wù)獨(dú)立于特定類型的指令集、存儲(chǔ)介質(zhì)、處理器或處理策略，并且可以由單獨(dú)或組合地操作的軟件、硬件、集成電路、固件、微代碼等來執(zhí)行。類似地，處理策略可以包括多處理、多任務(wù)、并行處理等。在一個(gè)實(shí)施例中，指令存儲(chǔ)在可移動(dòng)介質(zhì)設(shè)備上以供本地或遠(yuǎn)程系統(tǒng)讀取。在其他實(shí)施例中，指令存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程位置以便通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或通過電話線進(jìn)行傳送。在又其他實(shí)施例中，指令存儲(chǔ)在給定的計(jì)算機(jī)、cpu、gpu或系統(tǒng)內(nèi)。

顯示器27是crt、lcd、等離子體、投影儀、監(jiān)視器、打印機(jī)、觸摸屏或其他現(xiàn)在已知或未來開發(fā)的顯示設(shè)備。顯示器27接收rgb、其他顏色值或其它值，并輸出圖像。該圖像可以是灰度或彩色圖像。圖像顯示作為粘彈性參數(shù)的函數(shù)的信息，例如顯示剪切波速度。粘彈性參數(shù)的字母數(shù)字、圖形、注釋或其他表示或從粘彈性參數(shù)導(dǎo)出的值顯示在顯示器27上的圖像中。圖像可以或可以不另外表示由換能器14和波束形成器12,16所掃描的患者的區(qū)域。

雖然上面已經(jīng)參考各種實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行許多改變和修改。因此，旨在將上述詳細(xì)描述認(rèn)為是說明性的而不是限制性的，并且應(yīng)當(dāng)理解，包括所有等同物的以下權(quán)利要求旨在限定本發(fā)明的精神和范圍。