[发明专利]腹部的超声剪切波振动弹性成像

说明书

用于执行对器官(例如肝脏)的超声弹性成像的系统允许高效和健壮的数据采集。该系统可被应用于执行对在人体中的肝脏的实时、非侵入性的超声成像。稳态剪切波绝对弹性成像用于测量肝组织的杨氏模量。这种方法涉及使用外部激励器或振动器来摇动组织并产生剪切波。超声换能器的准确放置便于测量由于剪切波而引起的组织运动。可以根据所测量的组织运动计算在正被成像的区域中的组织的硬度。随附的创新提出了振动器和换能器的放置以及一些特定的方法以确保足够的波传播，以便获得准确和一致的测量。

发明领域

本发明涉及医学成像，特别是应用剪切波弹性成像的医学成像。本技术可提供表征诸如肝脏、肾脏、脾脏、膀胱壁等腹部器官的机械特性的信息。本技术的示例应用包括对腹部(包括例如肝脏)的成像。

发明背景

医学成像在许多应用中被用于确定组织的组成。在医学图像中，图像的强度和/或颜色可以是组织组成的某个参数的函数。例如：计算机断层摄影(CT)向用户显示在身体中的X射线的吸收；超声波显示响应于脉冲声波而产生的回波模式。

组织的机械特性是特别令人感兴趣的。某些组织的机械特性的变化可能指示疾病。组织的机械特性的变化也可以指示治疗的成功或失败。传统的诊断方法依靠手动触诊来区分开健康组织和患病组织。例如，较硬的组织的触诊常常是在乳腺癌和肝病(例如肝硬化)的诊断中的第一步骤。

弹性成像是一种医学成像技术，其旨在描绘弹性，组织的机械特性。弹性也被称为硬度或顺应度的逆量。先进的弹性成像技术也可以测量组织的动态粘弹性特性，例如粘度和松弛时间。在弹性成像中，在感兴趣组织(例如前列腺)附近施加机械激励，并测量组织的因而产生的变形。可以用超声波(超声弹性成像或USE)或磁共振成像(磁共振弹性成像或MRE)来测量因而产生的变形。变形被后处理以提取信息，例如粘弹性特性(例如剪切模量和粘度)。变形或组织应变或者可选地组织的固有机械特性随后被显示为所成像的对象的硬度(或其他有意义的机械特性)的图。

在Ophir等人的US 5107837中描述了弹性成像的一些临床使用。在Ehman等人的US5825186和Ehman的US5977770中描述了使用磁共振成像(MRI)的弹性成像。

由Sinkus等人在Biomedicine 2006中的Journal NMR(第173-179页)中的“Liverfibrosis:noninvasive assessment with MR elastography”和Ehman等人在Journal ofClinical Gastroenterology and Hepatology(第5卷，第10期，2007年10月，第1207-1213页)的“Assessment of Hepatic Fibrosis With Magnetic Resonance Elastography”披露，弹性成像显示为对于肝(肝脏)纤维化的检测和阶段化具有临床价值。乳房的弹性成像由Sinkus等人在Journal of Magnetic Resonance Imaging(第23卷，2005年，第159-165页)中的“Viscoelastic shear properties of in vivo breast lesions measured byMR elastography”中进行了描述。

定量弹性成像是解决逆问题的弹性成像技术：计算感兴趣区域的刚度，给定组织的激励和在该区域中的因而产生的运动的测量。可以为1D(单点)感兴趣区域、2D(横截面平面)感兴趣区域、或3D(体积)感兴趣区域解决逆问题。

在大多数前面提到的技术中，由外部激励器引起的机械波在空间和时间上都变化。测量系统在多个时刻测量在感兴趣区域上方的位移的所有一个、两个、或三个分量(x，y，z)。这种测量形成波传播的数学表示。给定标准脉冲回波超声成像的有限声速，利用波传播的稳态性质来通过在波的若干周期内的多个测量建立数学表示是可能的。这通常通过使采集与创建波的激励器同步并呈现激励中的周期性来实现。