[发明专利]对粘弹性介质进行成像的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于对粘弹性介质进行成像的方法与装置的整体领域，并且包括研究在粘弹性介质中存在的运动。更具体而言，本发明涉及包括以下步骤的方法：激励步骤，在该步骤中，在激励区中产生内部机械应力；随后是成像步骤，通过在响应于包含该激励区的成像区中的所述内部机械应力而在所述粘弹性介质中所产生的运动期间获取信号来进行成像。

在特别有利的应用中，本发明涉及对人体器官的粘弹性特性进行成像。在该医学应用中，本发明尤其用于检测诸如乳房、肝脏、卵巢等的器官中液体区的存在，以及表征该区域。

背景技术

乳房的回波描记检查已经使得可以根据与观察到的病灶的形态和回波描记纹理有关的信息来推断该病灶的特定特征。特别是，可以基于展示液体声学特征的回声(echogenicity)值来区分囊肿病灶(cystic lesion)和固态块(solid mass)。典型的囊肿在回波描记图像上显现为不产生回波的具有规则几何形状的区域，在此假设充满囊肿的液体几乎不包含散射体，而除囊肿之外的其他组织的回声则被显著增强，这是因为入射波束在囊肿中被衰减得比在组织中更弱。

还可以根据固态病灶的形态来估计其为恶性情况的风险。具有明显轮廓并且其轮廓很少有圆形凸起且主轴平行于皮肤的图像更有可能与良性病灶相关。相反地，其轮廓不清晰并且具有强烈的后部阴影的不规则的(例如星形的)图像则非常有可能是恶性的。

不幸的是，这些形态准则并不够，因为它们并不完全可靠，特别是对于小病灶而言。特异性的缺乏已经导致出现新的回波描记工具，其给出了与病理状态更相关的可定量的功能信息。

例如，存在多种弹性成像技术，其寻求测量组织的机械属性，以便更为精确和系统性地表征病灶。

还可以分析介质的流变特性，以便区分固态特性和液体特性，具体已知的是在精确定义的感兴趣区域中产生辐射压力，从而如果该区域是液体则在其中产生该液体的流，然后能够利用回波描记对该液体的流进行成像。

所获得的图像揭示了该感兴趣区域的运动。当在所得到的图像上观察到运动时，则就检测到液体的存在。

这种仅通过检测运动来检测液体存在的方法导致以一种并非很鲁棒性的方式来对病灶进行分类，特别是对于复杂的囊肿，其具有产生回声值的粘性物质，这在50％的情况中都会遇到。在该类型的囊肿中的辐射压力区域中所引起的运动与粘弹性固体的机械响应非常类似。因此存在或不存在运动并非是区别准则。然而，由回波描记术所给出的形态准则被证明是不足的，尤其是对于那种类型的囊肿而言。

此外，已知的方法仅能够对用户所选择的特定介质区域进行测试。该方法是专用的，并且想要在对介质进行成像时连续地实施该已知方法并不现实。

最后，该已知方法仅用于检测液体的存在，并不对病灶的流变特性进行任何分级。除此之外，这些病灶可能是以下情况的囊肿：粘性的、乳状的、石灰状的、出血的、或实际上由沉淀物形成，并且因此它们呈现出不同且变化的流变特性。

发明内容

因此，本发明的主要目的是通过提出一种弹性成像技术来减轻这种缺点，该技术尤其使得可以在单个病灶中区分液体成分和固体成分，本发明在于如简介部分中所述的方法并且进一步包括：计算步骤，计算与所述成像区中位于所述激励区外部的给定深度处的至少一个点处的所述粘弹性介质的流变特性相关的定量指标，所述定量指标表示在以下信号之间的比较：在响应于所述激励区中位于所述给定深度处的至少一个点处的机械应力而产生的运动期间所获得的信号，以及在响应于所述成像区中位于所述激励区外部的至少所述点处的机械应力而产生的运动期间所获得的信号。

这种方法是基于表征粘弹性介质中不同区域的相对运动的，通过这些区域对机械应力的响应方式来区分它们。该方法系统地提出了：计算定量指标以揭示在位于所述激励区外部的介质中存在或不存在传播的机械波。因此，本发明的方法使得可以例如通过给出在多个点处的定量指标的图来观察介质中的较宽区域。该定量指标有利地是相似度指标。

为计算定量指标而获得的信号优选地是位移场、或运动场、或超声噪声或“斑点”。获得这种场对于本领域普通技术人员而言是已知的。

本发明的方法使得可以基于波传播准则来识别固体区域或液体区域，所述波传播准则是一种鲁棒性的物理准则。因此本发明使得能够在整个成像区上表征流变特性。利用本发明，在不必知道对介质进行成像的区域的先验信息的情况下，就能够执行所有的表征。

在一种有利实现中，所述对所获取的信号进行比较的步骤包括：比较所获得的信号中的时间变化和/或幅度变化。