CN103211618A - 用于超声焦斑成形的方法 - Google Patents
用于超声焦斑成形的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103211618A CN103211618A CN2013100254037A CN201310025403A CN103211618A CN 103211618 A CN103211618 A CN 103211618A CN 2013100254037 A CN2013100254037 A CN 2013100254037A CN 201310025403 A CN201310025403 A CN 201310025403A CN 103211618 A CN103211618 A CN 103211618A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- focus
- localizer
- focused ultrasound
- ultrasound system
- planar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 title 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 claims 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000004861 thermometry Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52017—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
- G01S7/5205—Means for monitoring or calibrating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/58—Testing, adjusting or calibrating the diagnostic device
- A61B8/587—Calibration phantoms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
- G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
- G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
- G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
- G01S15/8915—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array
- G01S15/8922—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using a transducer array the array being concentric or annular
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
Abstract
通过选择性地只激活聚焦超声系统的超声换能器的特定区域，相对于诸如磁共振系统参照系的参照系来校准聚焦超声系统的焦点，从而改变焦点的形状。在校准过程的相继步骤中，使焦点形状在形状及位置方面选择性地改变，同时移动焦点通过参照系的相继定位器。将完成校准过程时操作超声系统所用的参数存储，作为相对于参照系精确定位超声系统焦点的参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于成形聚焦超声系统的焦斑的方法，特别涉及相对于磁共振系统的参照系（frame-of-reference）聚焦这种焦斑。
背景技术
在将磁共振（MR）用于聚焦超声的图像引导时，标准做法是相对于MR系统的参照系来校准聚焦超声系统的参照系。这涉及到从超声阵列发射低功率试拍（test shot），并且用诸如MR温度测量法或MR辐射力成像（radiation-force imaging）的磁共振技术在模体（phantom）上生成这些试拍的影响的图像。
就此而言，如对于MR数据采集典型的那样，在速度、分辨率以及所评估（探查）的容积之间存在折衷。这与快速、准确、鲁棒地确定测试声波处理的位置（也就是在检查容积外部没有被声波处理的区域）的愿望相矛盾。
因此，在实践中，通过选择合理的分辨率并且限制MR数据采集设备的视场，来实现磁共振数据采集的合理的扫描率。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于相对于参照系、特别是相对于MR系统的参照系来成形超声换能器阵列的焦斑的方法
本发明的另一目的是，提供这样一种方法，其中，如果限制了MR系统的视场，则由校准过程中使用的超声阵列所发射的试拍将在被探查的容积内部。
本发明的又一目的是，提供这样一种方法，其中，焦斑的所确定位置提供了高分辨率的空间信息。
如上面提到的那样，在超声系统的焦斑与诸如MR系统的成像系统的参照系的常规校准中，足够大地选择容积覆盖范围，包括切片厚度，以保证检测到测试声波处理位置。从较大容积中采集MR数据需要较长时间，因此，相对大容积覆盖范围的常规选择不可避免地产生分辨率或时间的损失。根据本发明，借助于用于成形超声阵列或换能器焦点的方法，通过只激活换能器/阵列的特定区域，使得根据所激活区域选择性地改变焦点的形状（焦点形状），实现了上述目的。在校准过程中，通过在几个步骤期间有意改变焦点形状和位置，在保证少许次数扫描内发现该位置的同时，还能获得具有高空间分辨率的信息。
附图说明
图1、图2、图3和图4示意性地图示了在根据本发明方法的实施例中的依次步骤。
具体实施方式
在各图1、图2、图3和图4中，示意性表示了三个正交定位器（localizer）。在图中所示的示范实施例中，这些定位器是笛卡尔坐标系中的各自平面YZ、XY和XZ，但可以使用任意一组适当的定位器，其定义或描述一种参照系，在这种参照系中使用由超声换能器阵列所发射的超声，并且，必须已知超声阵列焦点相对于该参照系的位置。
例如，定位器可以定义磁共振系统的参照系。
如所周知的那样，主要激活超声换能器阵列的中心元件将导致具有良好限定中心轴的焦点，但是将使该焦点沿该中心轴拉长。主要激活阵列的周边区域将导致纵向很短但稍宽些（也就是，在垂直于纵轴的平面中具有较大分布）的焦点。
在附图所示的示范实施例中，使用长焦点来首先定位沿超声换能器阵列对称轴的点。因为该焦点非常狭窄，能以高精度确定该焦点的中心。这样一个焦点的中心及形状的确定，可以按任意数量的合适方式进行，诸如通过如声波处理模体并且根据声波处理后的模体得到MR数据，以及通过MR温度测量或MR辐射力成像处理该MR数据。
然后，或者物理地，或者通过电子调节被提供至换能器阵列各个元件的激活信号的各自相位，来移动超声换能器阵列，使得两个定位器平面现在包含新的焦点，并且使得它们的相交轴也是换能器的轴。这点在图2和图3中示出。在利用细长焦点的进一步声波处理中，可以进行测试或确认。为了确定自然焦点的真实中心，可以使用短焦点声波处理，如图4中所示。
移动定位器平面而不是换能器阵列当然也是可能的。
可以使用许多图像处理技术。形心（Centroids）或高斯（Caussian）拟合（fits），特别是多维高斯拟合，可以用来检测测试声波处理的中心。所检测的点的结果可以用来定义固定配准参数（fixed registration parameter），但是也可以用来识别相比于MR图像空间的换能器位置弯曲或非固定映射，与超声系统类似，MR图像空间可以呈现非线性扭曲。
对于其中根据一组立体角（solid angles）产生焦点的任何系统，焦点达到的范围在一个方向较短（空间良好限定）取决于自大致正交于该方向的立体角到达而有助于构成该焦点的信号数量。例如，在自然聚焦换能器的情况下，这意味着，如果只使换能器从下方发射，则水平面中的立体角构成相对较少的贡献，所以导致上下方向上的拉长。在另一极端，在没有自然焦点的系统（诸如平板）中，通过为个体换能器元件选择适当的相位来建立焦点。
再者，与冠状平面（coronal plane）密切对准的立体角确定了在内/后方向上的焦点尺寸，而来自轴向的那些立体角则确定了在从头到脚（head-to-toe）方向上的焦点清晰度。来自矢状平面的那些立体角确定了在左右方向上的清晰度。
虽然本领域技术人员可以对本发明进行多种修改和改动，但是本发明人试图将所有改动和修改实现在所授权的专利的范围内，就此而言，将所有改动和修改合理地和恰当地归入本发明对现有技术的贡献的范围之内。
Claims (5)
1.一种用于相对于参照系校准聚焦超声系统的方法，包括：
（a）将对象放置在由多个定位器限定的所述参照系中；
（b）采用所述聚焦超声系统，以在所述定位器的第一个中所产生的限定焦点的具有纵轴的狭窄、细长的超声波束，来声波处理所述对象；
（c）在所述定位器的第一个中移动所述焦点，直至使所述焦点位于所述定位器的第一个与所述定位器的第二个相交的轴；
（d）沿所述纵轴移动所述焦点，直至所述焦点处于所述定位器的第三个中；以及
（e）将来自步骤（d）结束时的所述超声波系统的操作参数设置为相对于所述参照系校准所述聚焦超声系统的参数。
2.根据权利要求1所述的方法，包括在步骤（c）中通过在所述聚焦超声系统与所述参照系之间实现机械移位来移动所述焦点。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述聚焦超声系统包括用具有相位的相应信号激活的多个个别地可激活的换能器元件，以及，该方法包括在步骤（d）中通过相对于彼此调节相应相位来电子地移动所述焦点。
4.根据权利要求1所述的方法，包括在步骤（b）中通过只激活所述超声系统的中心部分生成所述细长超声波束。
5.一种用于校准超声系统与磁共振系统以允许引导的方法，以所述磁共振系统所产生的磁共振数据引导用聚焦超声系统所发射的聚焦超声治疗对象，包括：
（a）将所述对象放置在所述磁共振系统的由三个正交定位器平面所限定的坐标系中；
（b）采用所述聚焦超声系统，以在所述定位器平面的第一个中所产生的限定焦点的沿纵轴的狭窄、细长超声波束声波，来处理所述对象；
（c）在所述定位器平面的第一个中移动所述焦点，直至使所述焦点位于所述定位器平面的第一个与所述定位器平面的第二个相交的轴；
（d）沿所述纵轴移动所述焦点，直至所述焦点处于所述定位器平面的第三个中；以及
（e）将来自步骤（d）结束时的所述超声波系统的操作参数存储，作为相对于所述磁共振系校准所述聚焦超声系统的参数。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/355,723 | 2012-01-23 | ||
| US13/355,723 US20130190603A1 (en) | 2012-01-23 | 2012-01-23 | Method for ultrasound focal spot shaping |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103211618A true CN103211618A (zh) | 2013-07-24 |
| CN103211618B CN103211618B (zh) | 2016-05-04 |
Family
ID=48797774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310025403.7A Expired - Fee Related CN103211618B (zh) | 2012-01-23 | 2013-01-23 | 用于超声焦斑成形的方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130190603A1 (zh) |
| CN (1) | CN103211618B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109073751A (zh) * | 2016-04-19 | 2018-12-21 | 皇家飞利浦有限公司 | 内部和外部超声探头的声学配准 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101877516B1 (ko) * | 2014-11-28 | 2018-07-11 | 한국기계연구원 | 노이즈 인가가 가능한 고강도 집속 초음파 생성장치 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4561308A (en) * | 1983-03-18 | 1985-12-31 | Cgr Ultrasonic | Image display process by ultrasounds from an alignment of transducer elements |
| US6196973B1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-03-06 | Siemens Medical Systems, Inc. | Flow estimation using an ultrasonically modulated contrast agent |
| CN1903390A (zh) * | 2005-07-29 | 2007-01-31 | 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 | Mri引导的高强度聚焦超声治疗系统 |
| US20110034800A1 (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | Shuki Vitek | Estimation of alignment parameters in magnetic-resonance-guided ultrasound focusing |
| CN102247163A (zh) * | 2010-04-12 | 2011-11-23 | 西门子公司 | 磁共振引导高强度聚焦超声聚焦的方法和装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7611462B2 (en) * | 2003-05-22 | 2009-11-03 | Insightec-Image Guided Treatment Ltd. | Acoustic beam forming in phased arrays including large numbers of transducer elements |
-
2012
- 2012-01-23 US US13/355,723 patent/US20130190603A1/en not_active Abandoned
-
2013
- 2013-01-23 CN CN201310025403.7A patent/CN103211618B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4561308A (en) * | 1983-03-18 | 1985-12-31 | Cgr Ultrasonic | Image display process by ultrasounds from an alignment of transducer elements |
| US6196973B1 (en) * | 1999-09-30 | 2001-03-06 | Siemens Medical Systems, Inc. | Flow estimation using an ultrasonically modulated contrast agent |
| CN1903390A (zh) * | 2005-07-29 | 2007-01-31 | 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 | Mri引导的高强度聚焦超声治疗系统 |
| US20110034800A1 (en) * | 2009-08-04 | 2011-02-10 | Shuki Vitek | Estimation of alignment parameters in magnetic-resonance-guided ultrasound focusing |
| CN102247163A (zh) * | 2010-04-12 | 2011-11-23 | 西门子公司 | 磁共振引导高强度聚焦超声聚焦的方法和装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109073751A (zh) * | 2016-04-19 | 2018-12-21 | 皇家飞利浦有限公司 | 内部和外部超声探头的声学配准 |
| CN109073751B (zh) * | 2016-04-19 | 2023-10-13 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于声学配准的探头、系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103211618B (zh) | 2016-05-04 |
| US20130190603A1 (en) | 2013-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104620128B (zh) | 多孔径超声探头的校准 | |
| CN102946945B (zh) | 高效超声聚焦 | |
| CN105828722B (zh) | 基于电磁跟踪器的超声探头校准 | |
| EP1779786B1 (en) | Apparatus and method for ultrasound catheter calibration | |
| US7263888B2 (en) | Two dimensional phased arrays for volumetric ultrasonic inspection and methods of use | |
| US9623266B2 (en) | Estimation of alignment parameters in magnetic-resonance-guided ultrasound focusing | |
| US11737733B2 (en) | Method of, and apparatus for, determination of position in ultrasound imaging | |
| KR102283698B1 (ko) | 방사 패턴 결정 시스템 및 방법 | |
| CN101828109A (zh) | 用于利用超声波对检验对象进行无损材料检验的方法和装置 | |
| CN108415020A (zh) | 一种改进的时域超声信号合成孔径算法 | |
| US20140364728A1 (en) | Insertion Target Point Setting Apparatus, Ultrasound Diagnostic Apparatus and Method for Setting Insertion Target Point | |
| Guo et al. | Active echo: a new paradigm for ultrasound calibration | |
| CN103211618B (zh) | 用于超声焦斑成形的方法 | |
| US20150369909A1 (en) | Image sensor for large area ultrasound mapping | |
| EP3503975B1 (en) | Method and system for localizing a region of interest in a medium in which cavitation occurs | |
| CN102279044A (zh) | 超声声场测量中水听器自动准直方法 | |
| CN109171616A (zh) | 获得被测物内部3d形状的系统及方法 | |
| Allevato et al. | Spiral air-coupled ultrasonic phased array for high resolution 3D imaging | |
| US10304226B2 (en) | Ultrasound focal zone system and method | |
| KR101797910B1 (ko) | 회전 선형 프로브 | |
| US20170023359A1 (en) | Ultrasonic geometry testing, involving inaccuracy correction of transducer positioning | |
| CN107430097A (zh) | 用于校准超声检查设备的工具 | |
| CN112515702A (zh) | 基于超声探头与皮肤相对位移的自适应超声波束合成方法 | |
| CN112312840A (zh) | 血管内超声位置识别 | |
| Diamantis et al. | A novel array processing method for precise depth detection of ultrasound point scatter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160504 Termination date: 20170123 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |