CN103269639A - 利用质心估计剪切波速度 - Google Patents
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Abstract
基于对沿传播路径的剪切波的位移（226）采样，计算时间域中基于加权平均值的位置（244）。例如，所述加权是通过在与采样相对应的时间（230）观测到的位移的，并且表示在被采样的剪切波传播路径处的剪切波的到达时间。在一些实施例中，将计算的相应位置处的剪切波的到达时间与已知的位置间距离（250）进行函数相关，以导出剪切波群速。导出的速度能够充当已知算法的输入，用于估计介质（例如身体组织）的剪切弹性，以便进行临床诊断和治疗评估。
Description
技术领域
本发明旨在检测剪切波到达时间，并且更具体而言，旨在基于剪切波诱发的位移来这么做。
背景技术
活组织中的机械变化与病理变化相关联。因为在健康组织和病理性组织之间，剪切弹性模量（硬度）和粘度可能差别很大。在过去的十年中，随着超声波弹性成像开发的进展，很多临床研究表明，组织的粘度-弹性为医生更好地进行癌症诊断和治疗评估提供了有用信息。
用于测量组织机械性质的一种方法是超声剪切波弹性图描记。这种方法利用声学辐射力（ARF）在软组织中生成剪切波，并且随后跟踪剪切波位移以估计组织弹性和粘度。这项技术的一种应用是无创测量肝脏硬度以对肝脏纤维化和硬化进行分级。
为了进行医学成像，通过超声波的探询常常利用纵波。在身体组织中，超声波以波的形式传播。实际上，所有沿传播路径的颗粒都在原位往复振动，振动发生于传播方向中。振动生成压缩和稀疏。这些被模型化为正弦波的峰和谷。通过振动的颗粒运动的方式，能量被传达到靶以及被传回。
相反，超声剪切波（或横波）的特征在于垂直于传播方向的往复原地运动。一个方向的振动产生峰，另一方向产生谷。波由分量构成，每个分量都以其固有频率振动。要寻求的是波包的传播速度，或“群速”。
首先，发出聚焦的纵波推动脉冲。这是一种高强度、长时间和窄带宽的信号。推动脉冲生成剪切波。一开始就选择了焦深，使得剪切波行进通过感兴趣区域（ROI）。可以反复发射推动波以进行多次测量，从而提高估计剪切波速度的精确度。典型的重复率为100Hz。
向ROI发出纵波跟踪脉冲，以在采样点（或“横向位置”）评估一定观测时期（大约为10ms）内的剪切波幅度。测量的是垂直于剪切波传播的横向的身体组织位移，该传播远离推动焦点处的激励区域（ROE）。峰位移和负责的推动脉冲之间的时间被称为达峰时间（TTP）。在Palmeri等人的美国专利公开No.2008/0249408（以下称为“Palmeri”）中有TTP技术的范例，在此通过引用将其公开全文并入。
类似地，针对从ROE向外的、在沿传播路径定位成相互线性排列的若干横向位置，确定TTP。如在声辐射力脉冲（ARFI）成像中那样，可以导出不同位置的峰之间的时间延迟。
基于横向位置之间的已知距离，可以估计剪切波传播的距离和传播该距离的时间之间的函数关系。
在不同位置之间，随着剪切波从ROE向外传播，几何扩展和粘度导致位移衰减。因此，在实现固定位移时逐个位置地简单检测不是用于确定群速的可行手段。
有鉴于此，TTP假定在该位置发生波的峰位移时，波到达或通过横向位置。还假设ROE外部的峰位移以剪切波的群速行进。
Palmeri发现，这些假设对于纯粹弹性或色散适中的介质成立。
发明内容
下文中提出的内容涉及解决上述问题中的一个或多个。
本发明的发明人发现，某个位置处的波到达时间可以用该位置处存在原位波形的质心（COM）的时间来表征，并且COM技术往往比TTP技术产生更接近真实情况的剪切波速度值，尤其对于具有高的剪切模量和/或剪切粘度的组织而言。在横向位置接近ROE时这是最适用的，以产生最好的信噪比（SNR）。在位置接近ROE时，色散对TTP的影响将比COM更大，从而使得COM合乎需要。发明人还发现，在SNR低时，COM较不易于出现来自多峰的误差。
如以下更加详细地描述地，利用采样时间的加权平均值来估计与COM相对应的（特别是与被检查人体组织中发生采样的横向位置相对应的）波形的时间。可以在基于相同推动的多个横向位置处执行采样。可以利用采样的不同时刻重复推动周期，以“填满”每个波形。
有利地，如果在采样时间观测到的位移未超过阈值，则可以选择性地排除加权平均值的候选被加数的或者被加数的采样时间因子。还可能需要通过过滤的这个第一阶段的被加数/因子呈现出峰值附近并且在峰值邻域阈值之上的连续位移段。该段可以对应于拟合到一系列相继位移值的曲线，例如，如果来自曲线的值的绝对距离之和不超过总计偏差阈值，则认为连续。
可选地或者额外地，可以类似地基于足够低的位移选择性排除横向位置。在任一种情况下，低的位移可以允许噪声假设更大的不利影响。因此，从波到达时间计算中过滤掉低信噪比（SNR）数据，由此提高其精确度。
根据本发明，一种设备被设计为，使用在沿传播路径的位置处测量的剪切波诱发的位移，计算表示所述位置处的剪切波到达时间的加权平均值。
在一个方面中，该设备还被配置为，基于沿所述路径的不同位置处存在剪切波的时间，估计剪切波传播速度。
在子方面中，所述速度是所述剪切波的群速的大小。
在另一方面中，所述加权是基于所述位移的。
在特定方面中，所述加权是通过位移进行的。
在另一方面中，被加权的值对应于与检测位移的采样相关联的时间。
在又一方面中，基于所述位移是否符合瞬时位移阈值，从所述平均值的计算中选择性地排除所述位移。
在一个其他方面中，所述设备被配置为使用多个位置处的位移，所述阈值随正在被计算的相应的平均值的位置而变化。
在相关子方面中，所述阈值基于介质包括的材料的峰位移，所述路径通过所述介质。
在另一特定子方面中，所述阈值与所述峰位移成正比。
在又一子方面中，该设备被配置为在多个位置处使用，以计算表示分别的到达时间的分别的加权平均值。阈值等于峰位置乘以不随位置变化的因子。峰位移随位置而变化。
在又一子方面中，该因子基于标准动态地变化。
在特定的另一子方面中，所述标准是基于噪声度量的。
作为额外的方面，该设备被配置为在多个位置使用，并选择性地排除多个位置中的一个或多个。
在特定子方面中，该设备还被配置为使得选择动态地基于标准。
在关联的子方面中，所述标准包括分别的峰位移是否超过峰位移阈值。
在一些实施例中，该设备包括针对所述测量配置的超声换能器。
在一些实施例中，该设备被实现为一个或多个集成电路。
在不同的方面中，加权平均值等于该位置处的到达时间。
在一个另一不同方面中，所述位移是身体组织的位移。
可以将本文中提出的内容实现为一种设备、用于制造设备的方法、用于执行设备的功能的计算机程序、用于传达功能的信号和/或用于生成信号的方法。该生成方法包括变化施加到如下至少一个上的电流：a）所述设备的有线输入；和b）天线，所述天线用于发射，从而通过变化来生成所述信号。
借助附图，以下进一步阐述了本新颖的剪切波到达时间技术的细节。
附图说明
图1是示范从介质进行测量的超声探头的示意图；
图2是位移随时间变化的基于位置的曲线图的示范性系列，并且示出了确定剪切波速度中使用的公式；
图3是阐明系统操作的流程图；
图4是示意性发射-接收图，通过举例阐明了如在16x多线波束形成器上实现地那样利用追溯动态发射（RDT）采集样本；以及
图5是在RDT背景下示出了检测波束发射焦点的可能布置的示意图。
具体实施方式
图1是超声探头100的范例，其包括向诸如身体组织的介质108中发射推动波束104的超声换能器（未示出）。具体而言，以例如100解Hz的重复率发射高强度窄带宽的信号。探头100包括原地的、基于位移的加权器110。
得到的推动波束104中的每个均导致相应的剪切波112。作为响应，跟踪波束116、120、124、128、132从超声探头100发出，接收其相应的回波（未示出）进行处理。
利用跟踪波束116-132沿剪切波112的路径156在不同空间位置136、140、144、148、152测量身体组织中剪切波诱发的垂直位移。一开始，向每个位置发出参考脉冲（未示出），从而为随后的位移测量提供参考帧。
剪切波112以大致比超声波传播的1540米（m）每秒（s）慢一千倍的速度行进通过身体软组织。
响应于跟踪波束116-132和先前发射的参考脉冲，相应的回波返回到探头100。利用交叉相关或相移计算，导出位置136-152处的位移。
根据本文中提出的方法，加权器110利用在位置136-152测量的位移判断剪切波112何时到达该位置，如下文中进一步更加详细地描述。这些所确定的时间可用于计算从其进行位移测量的组织的机械参数。这种机械参数的范例是剪切弹性模数、杨氏模量、动态剪切粘度、剪切波速度和机械阻抗。
例如，基于采样中利用的位置136-152之间的已知距离和已知时间，可以估计剪切波112传播的位置间的距离和发生位置间传播的时间之间的函数关系。可以使用线性回归做出所述确定。回归线的斜率表示剪切波112群速的大小。该大小是通常用于计算组织108剪切弹性模量的剪切波传播速度。然后可以做出关于组织108的临床判断。
尽管图1中示出了五个位置，但是可以监测更多或更少的位置。
探头100或包括探头的设备可以实现为如权利要求1所述的设备，例如用于判断疾病状态或病变的恶性。
或者，在探头100中或者与与探头100通信连接，充当如权利要求1所述的设备的控制电路（未示出）可以采取一个或多个集成电路（IC）的形式。可选地，可以配置根据权利要求1所述的一个或多个IC以安装到现有超声机器中，以增强上述判断能力。
本文中以上将剪切波描述为由非侵入性的ARF生成，但可选地可以通过将外部机械源耦合到感兴趣部位来生成。可以利用磁共振成像（MRI）代替超声进行位移的成像，但MRI较为昂贵并且耗时更长。
图2通过例示性且非限制性范例示出了五条位移对时间的曲线，或“位移曲线”206、210、214、218、222。它们分别对应于五个位置136-152。位置136-152接近探头推动焦点，即在推动波束104的末端。沿着传播路径在垂直于156探头100的轴的线上设置它们，并且它们与探头推动焦点定位于相同的深度。位移226的单位为微米（μm），时间230的单位为毫秒（ms）。连续的位置136-152之间的间距为0.5mm。
加权器110被例示性地示出为与第四跟踪波束128操作性连接，而同样连接到所有跟踪波束116-132，通过对分别的曲线206-222取加权平均获得针对每个位置136-152的COM。按位移进行加权。被加权的值对应于与检测位移的采样相关联的时间。于是，对于第二位置140，如图2中由虚线所示，1ms的时间值230将利用10μm的位移加权。类似地，可以根据位移226对值230的所有或某个子集逐个加权并相加以形成和238。在图示的公式中，“disp”代表位移226。变量“t”代表对位移采样时的时间230。“Peak”代表峰位移239，并且“H”代表瞬时位移阈值因子240，如下文进一步所述。将和238除以加权中使用的位移226之和242，由此形成由符号tCOM表示的加权平均244。对于给定位置136-152，参数tCOM是时间域中的COM位置，并且等于所计算的加权平均244。参数tCOM表示位置136-152处剪切波112的到达时间，每个位置都具有其相应的tCOM。
可以基于位置136-152之间的已知距离250以及相应的剪切波到达时间244之间的时间254，即相应的参数tCOM，通过上述回归技术获得传播速度246。这在图2中示出，其中Δd代表两个位置136-152之间的距离，ΔtCOM代表由符号tCOM表示的两个相应的加权平均值244之间的差。
尽管位移曲线206-222被示为严格的正值，但是针对任何给定位置136-152的曲线可选地可以是严格的负值，如下文进一步所述。出于计算传播速度246的目的，位移曲线206-222是顶峰的位置136-152相互之间是可以比较的；同样，出于相同的目的，位移曲线是谷的位置相互之间是可以比较的。
有利地，可以从位移数据中过滤掉噪声，由此使得加权平均值244更加鲁棒。
存在若干潜在的噪声源。一些位置136-152可能涉及更多噪声。例如，前两个位置136、140可能被设置于推动波束104之内，使得纯剪切波的传播不再是这两个位置之间的有效假设。这取决于很多因素，例如换能器频率、f数、焦深和跟踪间距。
而且，为了穿透到更深的感兴趣区域（ROI），需要更低频率的超声波。更长的波长的后果是会牺牲解剖细节，从而降低信噪比（SNR）。
涉及运动的患者的呼吸和心跳可能降低SNR。例如，如果对于肿瘤成像，它可能距心脏或主动脉更近或更远，导致更多或更少噪声。可以对采样进行时间选通以避免这些运动伪迹。
噪声可能随着所使用的超声装置的质量或类型而变化。例如，尺寸较小的扫描机或者较小尺寸的换能器元件可能产生更多噪声。
噪声对计算到达时间244中使用的更小位移数据有更大的不利影响。
从操作上讲，选择计算到达时间244时要使用的位置136-152。例如，可以选择性地排除第一位置136，如上所述，因为其未可靠地表现为纯粹的剪切波传播。如果有的话，通过位置来排除可以是预先固定的，其中，例如，排除第一位置136。可选地或者额外地，可以基于特定标准动态地确定排除，例如峰值，即最大位移必须要大于预设的峰位移阈值。
此外，瞬时位移阈值根据位移曲线206-222变化作为截止，大于截止的数据是可以信任的。阈值可以基于峰位移239。例如，可以将其设置成等于峰位移乘以瞬时位移阈值因子240，该因子不随位置变化。因子240可以是预先固定的，例如固定在50%。或者，其可以基于特定的标准动态地选择。该标准可能需要噪声度量，例如SNR。
如图3中所示，可以由操作者指定将要处理或排除哪些位置（步骤S310）来预设位置排除。类似地，如果它是可变的，操作者则可以输入峰位移阈值，并且可以对瞬时位移阈值因子240同样这么做（步骤S320）。在已经执行采样并应用来自以上步骤S310、S320的输入时，根据设置的标准进行动态的位置排除（步骤S330）。此外，过滤掉不符合瞬时位移阈值的位移226，即，在计算到达时间244时未使用的位移（步骤S340）。
可能有很多不同的采样方案。
以100Hz的推动频率——这对于基于ARF的剪切波速度测量而言是典型的——单个波长在10ms内通过给定位置136-152。利用10kHz的跟踪频率，即跟踪脉冲重复率（PRF），如果没有推动104消耗的时间，那么可以获取100个样本。于是，可以在10ms期间获取略少于100个样本，例如95个样本。
可以通过同时的方式依次对位置136-152进行采样。于是，第一样本在第一位置136，第二样本在第二位置140等等。例如，对于单次在先的推动104，可以将五个样本构成的一轮重复19次，每个位置136-152一个样本。于是，几个加权平均值244可以基于19个加权值。
假设推动104是均匀的，可以通过在若干次推动中观测位移226，用按时间的中间样本补充每个位置136-152的19个值。对于每次后续推动，保持采样的次序。在第二次推动104之后，例如，第一样本可以在第二位置，第二样本可以在第三位置等等，第五样本在第一位置。在第三推动之后，将采样逐位置再偏移一个位置，等等。在已经测量对五次相继推动104的剪切波反应时，已经在跨越峰或谷或它们的被采样部分的持续时间的95个等间距时间间隔内对每个位置136-152采样。在对多次推动104的各自的剪切波112采样之后，单次到达时间的加权值的计算244基于时间上不同的剪切波采样。然而，出于计算的目的，由于推动104的均匀性，可以将它们视为单个剪切波112。于是，估计剪切波传播速度是基于在不同位置136-152出现剪切波112的时间的，该时间是用从来自相同计算中使用的不同推动104的剪切波采集的数据估计的。
作为时间补充的另一种替代，可以保持位置136-152的采样次序不变，在每次均匀推动104之后进一步每次将采样的开始延迟采样间的时间。于是，在第一次推动104之后，对于19轮，按次序对位置136-152采样。在第二次推动104之后，保持同样的采样次序，但延迟推动之后采样的开始。延迟，即，采样间的时间，等于相继样本之间的时间。因此，例如，与第一次推动之后相比，第二次推动104之后，以稍大的推动后时间，对第一位置136进行采样。在第三推动之后，进一步延迟第一位置的采样，等等，直到最后，即第五次推动。同样，如先前的可选方案中那样，对于总共五次推动104，已经在跨越峰或谷或其被采样部分的持续时间的等间距间隔对每个位置136-152进行采样。在该可选方案中，在推动104紧后方的轮次中，仅有第一位置被充分采样；不过，从图2显然看出，无论如何会过滤掉缺失数据，因为不符合瞬时位移阈值。也可以内插回缺失数据，然后经受滤波。
作为另一可选方案，如在Palmeri的专利中所述，多线接收方案每个跟踪脉冲收集更多信息。从每个跟踪或“传输”脉冲（或“发射”），形成多个接收线。Palmeri使用了4条平行方向的接收线，但是可以使用更多，例如16或32条。接收线是动态地形成的，在空间上平行。
为了实现SNR的进一步增加，可以利用追溯性动态发射（RDT）进行多线接收样本采集。基于Burcher等人的题为“Spatially-Fine Shear WaveDispersion Ultrasound Vibrometry Sampling”（在下文中称为“Burcher”）的Philips发明公开776394，在共同转让的专利申请中的剪切波采样背景下描述了RDT。
Burcher的专利申请描述了四个空间上交错的发射和接收孔径的循环如何能够对剪切波上的四个空间位置采样。如Burcher中提到的，通过将周期中的发射次数扩展到五个，例如可以在仅仅0.125mm的间距上对八个空间位置进行密集采样。密集的位置间间距提供了更接近推动104的采样。这在避免对剪切波包进行的测量的劣化是有益的，所述剪切波包的幅值垂直于传播轴的随时间的衰减。
图4描绘了在16x多线波束形成器上实施的示范性RDT方案，16x多线波束形成器从一个发波束（或简称“发射”）形成16条接收线。
利用多线波束形成器，采样是按照空间位置的组进行的。向每个组发出传输波束。如果ROI与传输波束的焦点位于不同深度，那么传输波束将比在焦点处更宽，并将对空间位置组进行声照射。可选地，波束可能微弱地聚焦在与ROI相同的深度，宽度足以对空间位置组进行声照射。
用从单一跟踪脉冲404生成的传输波束的回波，16x波束形成电路形成16条平行指向的接收线411-426，以测量剪切波112。如对角线上的子孔径跟踪线427所示，前八条接收线411-418在发射中心的一侧，后八条接收线419-426在另一侧。
后续跟踪脉冲428、429、430、431和第一跟踪脉冲404的时间全都不同。如果将传输A线（或“跟踪脉冲”）PRF设置为等于例如10kHz，那么单一跟踪脉冲404在下一跟踪脉冲428之前100μs发出。100μs之后，发射下一脉冲，等等。
跟踪脉冲404、428、429、430、431的每个是由跟踪探头的相应的当时正在活动的子孔径形成的。活动的子孔径是当前活动的发射超声的换能器元件的子集。于是，例如，在发出跟踪脉冲404之后，当前活动的子孔径会偏移（例如，排除孔径中一侧的一个或多个元件，包括另一侧的一个或多个元件）。在然后发出下一跟踪脉冲428时，它是从偏移后的子孔径发生的。在下文中将相邻孔径之间的空间距离称为发射间距434，在当前的范例中，是0.5mm。跟踪脉冲的焦点也偏移开相继的跟踪脉冲之间发射间距434的距离。
16条平行指向的接收线411-426（即，空间上平行的动态地形成的接收线）是由发射404之后接收的回波数据形成的。接收线411-426的每条都是由接收子孔径形成的。接收子孔径是换能器元件中对给定接收线有贡献的子集。
在下文中将接收线411-426之间的空间距离称为接收间距438。在本范例中，它是0.125mm，或者说0.5mm的发射间距434的四分之一。
使接收间距438是发射间距434的分数倍允许更密集的采样，如下文中将更详细地论述的那样。
所有采集的回波射频数据被保存在暂时存储器中。将在子孔径偏移的同时保持所采集的数据，最终采取其在换能器阵列中的最终位置，即，采集整个轮次的数据。此外，数据将按轮次保存。
由于发出第一跟踪脉冲404和下一跟踪脉冲428之间子孔径有偏移，因而该第一脉冲的后十二条接收线415-426分别与该下一脉冲的前十二条接收线空间交叠。同样地，由于每个相继跟踪脉冲有子孔径偏移，所以跟踪脉冲428的后十二条接收线与下一跟踪脉冲429的前十二条接收线交叠，等等。
在发出第五跟踪脉冲431时，所有五个跟踪脉冲404、428、429、430、431的相应接收线交叠，可以被组合以形成与八个位置451-458对应的八条重建的A线。
针对位置451的第一重建A线例如由第一接收线423与紧后方跟踪脉冲428-430的三条相应接收线相组合而形成，所有四条接收线都与位置对齐。所述组合根据追溯性动态发射（RDT）进行。可以利用Passmann和Ermert在1996年提出的虚拟换能器近似分析RDT聚焦的效果。参见C.PassmannH.Ermert，“A100-MHz ultrasound imaging system for dermatologic andophthalmologic diagnostics”，IEEE Trans.Ultrasonics，Ferroelectrics andFrequency Control，vol.43，no.4，pp.545-52（1996）。在Burcher等人的题为“Retrospective Dynamic Transmit Focusing for Spatial Compounding”的共同转让美国专利公开No.2009/0069693（在下文中称为“693公开”）中进一步论述了这项技术。在此通过引用将两个公开的公开全文并入本文。
针对位置451的第一重建A线用于测量空间位置451的剪切波112。同样地，在横向上偏离针对位置451的第一重建A线的、针对位置452-458的紧后方重建A线用于测量分别的位置452-458的剪切波112。
尽管这里可以针对每条重建的A线组合四条接收线，但可以组合更少的接收线。实际组合的数目取决于ROI的深度及其跟踪脉冲的所得声照射覆盖。而且，本范例不是限制性的。于是，孔径偏移可以到能够组合更多或更少接收线以形成重建A线的程度。
凭借组合，增大了景深（DOF），即发射被很好聚焦的区域，以及信噪比（SNR）。在将针对位置451的重建A线与从其进行重建的任何接收A线相比较时，已经将其空间分辨率有用的长度增加了RDT赋予的较大DOF。
基于潜在的四条接收线的A线重建开始于针对位置451-454的前四条重建A线，并且继之以每个新的跟踪脉冲。于是，下一跟踪脉冲允许形成针对位置455-458的四条新的重建A线。同样地，对于帧的其余部分，每个后续的跟踪脉冲都导致形成分别的多条重建A线，在要对更多位置采样的情况下，在本范例中，该多条由四条重建的A线构成。
对于图4中所示的方案而言，对8个位置451-458采样，在推动104之后进行了19轮。此外，数据采集可能需要多次，例如5次推动。如上所述，可以对位置采样，在每次推动104延迟之后开始采样，由此增强加权平均值的计算。
因此对剪切波112进行了精细采样，而没有减小发出跟踪脉冲的步调。
在RDT组合发射以对中间发射位置进行内插时（如'693公开所述），在发射之间内插采样时间（以及采样位置）。换言之，就脉冲发射时间而言，以及就发射时发射位置而言（例如，用于在重建中使用的发射的沿子孔径跟踪线427的那些），通过'693公开中的RDT A线重建中使用的相同内插加权对它们进行内插。
图5在RDT的背景下示出了由跟踪脉冲404形成的检测波束508的焦点504的可能放置。如正方形轮廓所指示，感兴趣区域（ROI）512是剪切波516所在的地方。为了保证利用要采集的接收线，检测波束508的声照射跨越要采样的位置，将焦点504置于ROI512深处会是有利的。图5中所示的物理焦点位置在70mm，这是与对ROI中的给定点进行声照射的发射的常见深度518，因此将要与RDT组合。尽管检测波束508在ROI512的深度520处很宽，但在该深度，RDT重建的检测波束将很窄，与在（物理）焦点504处具有相同宽度。实际上，例如，在时间上初始的跟踪脉冲404以及形成要与时间上初始的跟踪脉冲的发射进行RDT组合的发射的至少一个横向偏离跟踪脉冲428-431之间，至少一些被聚焦到公共深度518。基于来自聚焦到常见深度518的脉冲404、428-431的那些的回波数据，重建到达深度520的较浅发射焦点。
这还允许使用更大的发射孔径524，这可以提高能够在检测波束508中发射的总功率。更多功率实现了对微小波幅位移132的更大灵敏度，大约为5到20μm。
可选地，可以将检测波束508的焦点504置于ROI512的浅处。
RDT具有上述优点，尽管其假设组织在发射事件之间不运动。如果发生了位移，那么它将降低组合式发射之间的相干性并导致信号消除。因此这看起来与本技术不兼容，因为组织正被剪切波位移。不过，在实践中，位移226的量值非常小（典型地，<20μm），这只是跟踪脉冲波长（例如，在5MHz下为300μm）的小部分。因此，在发射重建期间，剪切波位移226将不会导致相干性的任何显著损失。
总之，希望对很多位置采样，以增加测量次数，实现鲁棒性。如以上刚刚提到地，位置的数量受到最大PRF的限制。
尽管由于近场效应，第一横向位置在其与激励点的接近度方面受限，但横向位置接近激励点，即推动焦点也是有益的，以避免剪切波幅度衰减，衰减使得难以测量幅度。SNR的充分性可以充当要将横向位置置于距激励点多远处以便避免近场人为噪声的指导。同样希望相邻位置之间接近以避免衰减，但受到其他工程学考虑的约束。
通过从每个发出的跟踪脉冲提取更多信息，本文中提出的方法和设备能够对剪切波位移场进行更完整的采样。因此这允许剪切波速度和介质弹性的更鲁棒估计。
基于沿传播路径对剪切波位移采样，计算时间域中基于加权平均值的位置。例如，加权是在对应于采样的时间观测的位移，代表在被采样剪切波传播路径处的剪切波到达时间。在一些实施例中，计算出的相应位置处剪切波到达时间与已知的位置间距离有函数相关性，以导出剪切波群速。导出的速度能够充当已知算法的输入，用于估计介质（例如身体组织）的剪切弹性，以便进行临床诊断和治疗评估。
尽管可以在为人或动物受试者提供医疗诊断时有利地应用根据本文提出内容的方法，但权利要求覆盖的期望范围不受此限制。更宽泛地讲，可以设想测量活体内、活体外或体外的弹性介质的机械性质。
尽管已经在附图和前面的描述中详细例示和描述了本发明，但这样的例示和描述被认为是例示性或示范性的而非限制性的；本发明不限于公开的实施例。
例如，可以针对单个特定位置，在它的推动之后采集所有样本，例如95个样本，然后在下一次推动之后，针对下一位置采集95个样本，等等。在这里，对于所有位置，从推动到开始采样的时间是相同的。使用均匀的推动，在不同位置采样会对应于相同的确定波形。
通过研究附图、公开和所附权利要求，本领域技术人员在实践请求保护的本发明时能够理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”不排除多个。权利要求中的任何附图标记不应被解读为限制范围。
计算机程序可以短时间地、暂时地或在更长时间是存储适当的计算机可读介质，例如光存储介质或固态介质。仅仅在不是暂态的、传播信号的意义上，这样的介质是非暂态的，但包括其他形式的计算机可读介质，例如寄存器存储器、处理器高速缓存和RAM。
可以通过适当的变化的电流形成实现设备100的上述发明性功能的信号，并将其传达到设备。可以由设备的输入线或通过天线无线发射信号。
单个处理器或其他单元可以完成权利要求中记载的几个项目的功能。在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施这一仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
Claims (24)
1.一种设备（100），其被配置为，使用在沿传播路径（156）的位置处测量的剪切波诱发的位移，计算表示所述位置处剪切波的到达时间的加权平均值。
2.根据权利要求1所述的设备，还被配置为，基于沿所述路径的不同位置处存在剪切波的时间，估计剪切波传播速度（246）。
3.根据权利要求2所述的设备，所述速度是所述剪切波（112）的群速的大小。
4.根据权利要求1所述的设备，所述加权（110）是基于所述位移的。
5.根据权利要求4所述的设备，所述加权是通过所述位移（226）进行的。
6.根据权利要求1所述的设备，对应于与检测到所述位移的采样相关联的时间（230），对所述值进行加权。
7.根据权利要求1所述的设备，基于所述位移是否符合瞬时位移阈值（239，240），通过所述平均值的计算，选择性排除所述位移。
8.根据权利要求7所述的设备，其针对在多个位置处的所述使用被配置，所述阈值随正在被计算的分别的平均值（206-222，239，240）的位置而变化。
9.根据权利要求7所述的设备，所述阈值是基于介质（108）包括的材料的峰位移（239）的，所述路径通过所述介质。
10.根据权利要求9所述的设备，所述阈值与所述峰位移成正比。
11.根据权利要求10所述的设备，其针对在多个位置的所述使用配置，以计算表示分别的到达时间（244）的分别的加权平均值，所述阈值等于所述峰位移乘以不随位置变化的因子，所述峰位移随位置而变化。
12.根据权利要求11所述的设备，所述因子基于标准（S320，S330）动态地变化。
13.根据权利要求12所述的设备，所述标准基于噪声度量。
14.根据权利要求1所述的设备，其针对在多个位置的所述使用配置并且针对选择性地排除所述多个位置中的一个或多个（S310）配置。
15.根据权利要求14所述的设备，还被配置为使得所述选择动态地基于标准（S310，S330）。
16.根据权利要求15所述的设备，所述标准包括分别的峰位移（239）是否超过峰位移阈值。
17.根据权利要求1所述的设备，其包括针对所述测量配置的超声换能器（116-132）。
18.根据权利要求1所述的设备，其被实现为一个或多个集成电路。
19.根据权利要求1所述的设备，所述平均值（244）等于所述到达时间。
20.根据权利要求1所述的设备，所述位移是身体组织（108）的位移。
21.一种用于使得设备适于检测剪切波的到达的方法，所述方法包括：
配置所述设备，使得使用在沿传播路径的位置（136-152）处测量的剪切波诱发的位移，来计算表示所述位置处剪切波的到达时间的加权平均值。
22.一种用于检测剪切波到达的计算机软件产品，所述产品包括包含计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括能够由处理器执行以执行多个动作的指令，所述动作包括：
使用在沿传播路径的位置（451-458）测量的剪切波诱发的位移，来计算表示所述位置处剪切波的到达时间的加权平均值。
23.一种信号，其被配置为由设备（100）发射和接收，并且被配置为令所述设备使用在沿传播路径（156）的位置处测量的剪切波诱发的位移，来计算表示所述位置处的剪切波的到达时间的加权平均值。
24.一种用于生成如权利要求23所述的信号的方法，其包括变化施加到以下中的至少一个上的电流：a）所述设备的有线输入；以及b）天线，所述天线用于发射，从而通过所述变化来生成所述信号。
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