[发明专利]通过传播剪切波来测量哺乳动物软组织物理参数的方法和装置

说明书

本发明涉及通过在哺乳动物软组织中传播剪切波来测量这些软组织的物理参数的方法和装置。

文献US-7 252 004阐述了如何通过使用超声换能器阵列来产生剪切波以及对剪切波传播进行成像。通过在哺乳动物的软组织传播剪切波测量剪切波传播的参数(例如剪切参数μ)。

本发明一个目的在于提供一种新的方法，用于通过在哺乳动物软组织中传播剪切波来测量在这些介质中的附加物理参数，这种方法具有使用快速和方便的优点。

为此目的，根据本发明，提供一种测量哺乳动物软组织物理参数的方法，所述方法包括：

-至少一个剪切波传播参数的测量，其中通过使用超声波换能器阵来测量至少在剪切波在软组织中传播过程中所述软组织的剪切波传播参数(即：剪切模数或下文中的其它参数)；以及，

-物理参数确定步骤，其中至少基于所述剪切波传输参数，来确定所述软组织的物理参数，所述物理参数可以为：

-所述软组织弹性的非线性参数，所述软组织承受血压并且所述物理参数基于：

-所述剪切波传输参数的多次测量，以对应于哺乳动物心动周期所引入软组织中的不同压力数值的不同时间瞬间来进行测量；以及，

-在所述软组织中的对应压力数值(例如，血压)；

-或软组织的温度，所述温度根据所述剪切波传播参数与所述温度相联系预先确定的定律来确定。

因此，本发明利用了剪切波传播的改变是介质(即，血压、压力、温度等)中的至少一个物理特性(热力学)变化的函数。这种变化可以由外部或者内部所引起的，或者是由自然生物效应所产生的。例如，软组织的内部压力变化可以由心动脉搏所自然引起的，或者内部热量源可以使用聚焦超声波来远程产生。

在本发明的各个实施例中，有可能附加下述一个或多个步骤(其中可以单独使用或组合使用)：

-在每个剪切波传播参数测量中所确定的所述剪切波传播参数选自剪切波速度、剪切波模数、杨氏模数、剪切弹性和剪切波粘性；

-剪切波传播参数测量包括下述步骤：

a)激励步骤，以便在软组织中产生弹性剪切波；

b)观测步骤，以便观测在软组织观测区域的剪切波的传播，所述观测步骤包括下述子步骤：

b1)使换能器阵列向软组织中发出连续的超声压缩波，所述超声波的时序适用于使得至少所述一些超声波渗透入所述观测区域，使得剪切波在所述观测区域中传播；以及，

b2)通过所述换能器阵列实时检测从所述观测区域接收到的超声波信号，所述超声波信号包括由所述超声波压缩波与在软组织中的散射粒子相互作用所产生的回波；以及，

c)至少一个至少包括子步骤c2)处理步骤，其中：

c2)确定在观测区域中的至少一个位移参数，所述位移参数具有所述散射粒子位移的特征，并且所述剪切波传播参数的数值是根据所述位移参数来确定的；

-在所述处理步骤c)进一步包括在确定所述位移参数的子步骤c2)之前的另一子步骤c1)，其中：

c1)处理在子步骤b2)中从所述观测区域所连续接收的超声波信号，以确定所述剪切波的连续传播图像；

-在子步骤c2)中，所述位移参数是由属于所述换能器阵列的一个对应换能器在观测区域中的至少一个预确定测量区域中确定的；

-所述子步骤b1)中，所述超声波压缩波以至少每秒300次的速率发射。

本发明另一个目的在于用于测量哺乳动物软组织的物理参数的装置，包括换能器阵列，所述换能器通过至少一个电子控制系统独立控制：

-以执行至少一个剪切波传播参数的测量，其中通过使用所述超声换能器阵列测量在至少一个剪切波在软组织传播过程中的剪切波传播参数；以及，

-至少根据所述剪切波传播参数，确定软组织的物理参数，所述物理参数为：

-软组织的非线性弹性参数，所述软组织承受血压并且根据下述条件来确定物理参数：

-在对应于由哺乳动物心动周期引入到软组织的不同压力数值的不同时间瞬间上的所述剪切波传播参数的多次测量；

-对应在所述软组织中的血压数值；或者，

-软组织温度，所述温度根据将所述剪切波传播参数与所述温度相联系预先确定的定律来确定的。

在本发明装置的各种实施例中，有可能附加下述一个或多个设置(可以单独或组合使用)：

-电子控制系统，用于

a)在所述软组织中产生弹性剪切波；

b)观测在所述软组织的观测区域中的剪切波传播，通过：