CN103800038A - 改善的系统和装置以用于确定目标组织的机械特性 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种超声探头，该超声探头被配置成向感兴趣区域发射超声波和接收从该感兴趣区域反射回的超声波，以对该感兴趣区域进行成像。该超声探头还被配置成在超声推动脉冲信号的作用下作用正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力至该感兴趣区域，以使得该感兴趣区域在该正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力的作用下产生正弦波形或者余弦波形的剪切波。本发明还揭示基于剪切波的弹性成像系统。

Description

改善的系统和装置以用于确定目标组织的机械特性

技术领域

本发明公开的实施方式涉及系统和装置，特别涉及一种改善的系统和装置以用于确定目标组织的机械特性。 

背景技术

作为一种新兴的组织成像技术，基于剪切波的弹性成像技术（shearwave-based elasticity imaging or elastography）近年来取得了较大的发展。一般而言，通过进行剪切波弹性成像可以确定组织的一些机械特性，例如粘弹性，进而，通过获得的粘弹性信息可以辅助确定该特定的组织是否与某些病理症状相关联。一般而言，在实际进行剪切波弹性成像时会涉及到几个操作步骤，其中一个操作步骤为：通过超声探头或者外部装置例如外部振动器，向目标组织的感兴趣区域施加一个声辐射推动力，以在该声辐射推动力的作用下在感兴趣区域产生剪切波。该剪切波在目标组织中传播时，在目标组织及其周围的区域产生随时间变化的剪切运动或者剪切波位移。剪切波弹性成像的另外一个步骤为：通过向受声辐射推动力作用而产生剪切波运动的周围区域的多个点发射超声追踪波束，并接收由该多个点反射回来的超声回波信号，因此，可以通过对这些接收到的超声回波信号进行特定的处理，例如，通过一些已知的方法或者算法，例如互相关方法以及基于模型的方法等，从而可以确定剪切波的各种特性参数，例如，剪切波的传播速度或者速率。由于剪切波特性参数与组织的机械特性之间存在确定的关系，因此，基于该确定的剪切波特性参数（例如，剪切波的传播速度或者速率）可以进一步确定出组织的机械特性，例如，粘弹性等，以辅助对组织进行分析、诊断或者治疗。 

在至少一些已知的基于剪切波的弹性成像系统中，上述的声辐射推动力一般通过如下方式产生：作用一个或者多个具有方波样式或者脉冲样式的超声推动脉冲信号给超声探头，该超声推动脉冲具有特定的时间长度，然后该超声探头将推动脉冲电信号转换成机械式的超声波。从频率域来看，该方波样式的或者脉冲样式的推动脉冲信号可以被理解成由多个具有不同频率值的 信号叠加而成。因此，在该方波样式或者脉冲样式的推动脉冲信号的作用下，产生的剪切波也具有多个频率的分量。为了能观测在特定频率处的剪切波特性参数或者组织在特定频率处的机械特性参数，该剪切波弹性成像系统常常需要配置后处理电路或者处理程序，例如傅里叶变换电路/程序，滤波电路/程序等，以提取并处理与特定频率相关的数据。然而，这些后处理操作，例如，滤波操作会导致无法准确确定剪切波的特性参数以及组织的机械特性参数等。 

因此，有必要提供一种改善的系统和方法来解决现有系统和方法存在的技术问题。 

发明内容

有鉴于上文提及之技术问题，本发明的一个方面在于提供一种技术方案，该技术方案包括用于确定目标组织粘弹性的装置。该装置包括超声推动脉冲产生单元，第一超声探头单元，剪切波计算单元，以及粘弹性计算单元。该超声推动脉冲产生单元被配置成根据至少一个预设的具有特定信号波形的指令信号调节多个超声推动脉冲信号的脉冲宽度或者占空比。该第一超声探头单元与该推动脉冲产生单元通信连接，该第一超声探头单元被配置成根据该多个调节后的具有特定脉冲宽度或者占空比的超声推动脉冲信号作用声辐射推动力至该目标组织的感兴趣区域，以产生至少一个在该目标组织的感兴趣区域内传播的剪切波，该声辐射推动力以及由其产生的剪切波的波形与该至少一个指令信号的波形相对应。该剪切波计算单元被配置成至少基于获取的与在该目标组织的感兴趣区域内传播的剪切波相关的数据计算出该剪切波的特性参数。该粘弹性计算单元与该剪切波计算单元通信连接，该粘弹性计算单元被配置成至少基于该计算出的该目标组织的感兴趣区域的剪切波特性参数计算出该目标组织的感兴趣区域的粘弹性数据。 

在提供的装置中，该超声推动脉冲产生单元被进一步配置成根据正弦指令信号调节该多个超声推动脉冲信号的脉冲宽度或者占空比。 

在提供的装置中，该超声推动脉冲产生单元被进一步配置成根据由具有第一频率波形的第一分量和具有第二频率波形的第二分量合成的该至少一个指令信号调节该多个超声推动脉冲信号的脉冲宽度或者占空比。 

在提供的装置中，该第一超声探头单元被进一步配置成根据提供的多组 超声脉冲推动信号作用多个声辐射推动力至该目标组织的感兴趣区域，该多组超声脉冲推动信号根据不同频率的指令信号产生而成，该粘弹性计算单元被进一步配置成计算该组织的感兴趣区域随频率而变化的粘弹性数据。 

在提供的装置中，该装置进一步包括第一发射电路，参考超声脉冲产生单元，以及追踪超声脉冲产生单元。该第一发射电路与该超声推动脉冲产生单元电连接，该第一发射电路被配置成将该超声推动脉冲产生单元产生的超声推动脉冲信号传输给该第一超声探头单元。该参考超声脉冲产生单元与该第一发射电路电连接，该参考超声脉冲产生单元被配置成产生参考超声脉冲信号，并由该第一发射电路将该参考超声脉冲信号传送给该第一超声探头单元；该追踪超声脉冲产生单元与该第一发射电路电连接。该追踪超声脉冲产生单元被配置成产生一系列追踪超声脉冲信号，并由该第一发射电路将该一系列追踪超声脉冲信号传送给该第一超声探头单元。 

在提供的装置中，该装置进一步包括第一发射电路，第二发射电路，第二超声探头单元，参考超声脉冲产生单元，以及追踪超声脉冲产生单元。该第一发射电路与该超声推动脉冲产生单元电连接，该第一发射电路被配置成将该超声推动脉冲产生单元产生的超声推动脉冲信号传输给该第一超声探头单元。该第二超声探头单元与该第二发射电路电连接。该参考超声脉冲产生单元与该第二发射电路电连接，该参考超声脉冲产生单元被配置成产生参考超声脉冲信号，并由该第二发射电路将该参考超声脉冲信号传送给该第二超声探头单元。该追踪超声脉冲产生单元与该第二发射电路电连接；该追踪超声脉冲产生单元被配置成产生一系列追踪超声脉冲信号，并由该第二发射电路将该一系列追踪超声脉冲信号传送给该第二超声探头单元。 

在提供的装置中，该装置进一步包括显示装置，该显示装置被配置成显示该计算得到的粘弹性数据。 

在提供的装置中，该装置进一步包括：接收电路以及位移计算单元；该接收电路与该第一超声探头单元电连接，该位移计算单元与该接收电路电连接，该位移计算单元被配置成计算与在该目标组织的感兴趣区域传播的剪切波相关的位移数据，其中，该剪切波计算单元至少根据该位移数据计算剪切波传播速度。 

本发明的另一个方面在于提供另一种技术方案，该技术方案包括一种超声探头。该超声探头被配置成向目标组织的感兴趣区域发射超声波和接收至少部分从从该感兴趣区域反射回的超声波，以对该感兴趣区域进行成像。该 超声探头还被配置成在超声推动脉冲信号的作用下作用正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力至该感兴趣区域，以使得该感兴趣区域在该正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力的作用下产生正弦波形或者余弦波形的剪切波。 

本发明的另一个方面在于提供另一种技术方案，该技术方案包括一种超声探头。该超声探头被配置成向目标组织的感兴趣区域发射超声波和接收至少部分从从该感兴趣区域反射回的超声波，以对该感兴趣区域进行成像，其特征在于：该超声探头包括第一超声传感元件群组，第二超声传感元件群组以及第三超声传感元件群组，该第一超声传感元件群组被配置成在超声推动脉冲信号的作用下施加正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力至该感兴趣区域，以使得该感兴趣区域在该正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力的作用下产生正弦波形或者余弦波形的剪切波；该第二超声传感元件群组被配置成在第一参考超声脉冲信号的作用下发射第一参考超声波束至该感兴趣区域周围的第一标记位置，该第二超声传感元件群组被配置成在一系列第一追踪超声脉冲信号的作用下发射第一追踪超声波束至该第一标记位置；该第三超声传感元件群组被配置成在第二参考超声脉冲信号的作用下发射第二参考超声波束至该感兴趣区域周围的第二标记位置，该第三超声传感元件群组还被配置成在一系列第二追踪超声脉冲信号的作用下发射第二追踪超声波束至该第二标记位置。 

本发明的另一个方面在于提供另一种技术方案，该技术方案包括一种超声成像系统。该超声成像系统包括分立设置的第一超声探头和第二超声探头，该第一超声探头被配置成在超声推动脉冲信号的作用下作用正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力至该感兴趣区域，以使得该感兴趣区域在该正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力的作用下产生正弦波形或者余弦波形的剪切波；该第二超声探头包括第一超声元件群组和第二超声元件群组，该第一超声传感元件群组被配置成在第一参考超声脉冲信号的作用下发射第一参考超声波束至该感兴趣区域周围的第一标记位置，该第一超声传感元件群组还被配置成在一系列第一追踪超声脉冲信号的作用下发射第一追踪超声波束至该第一标记位置；该第二超声传感元件群组被被配置成在第二参考超声脉冲信号的作用下发射第二参考超声波束至该感兴趣区域周围的第二标记位置，该第二超声传感元件群组还被配置成在一系列第二追踪超声脉冲信号的作用下发射第二追踪超声波束至该第二标记位置。 

本发明的另一个方面在于提供另一种技术方案，该技术方案包括一种基 于剪切波的弹性成像装置。该弹性成像装置包括超声推动脉冲产生单元，超声探头，剪切波计算单元，以及粘弹性计算单元；该超声推动脉冲产生单元被配置成根据至少一个预设的具有特定信号波形的指令信号产生第一超声推动脉冲信号和第二超声推动脉冲信号，该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号具有不同的脉冲宽度；该超声探头与该推动脉冲产生单元通信连接，该超声探头被配置成根据该第一超声推动脉冲信号和第二超声推动脉冲信号作用声辐射推动力给目标组织的感兴趣区域，以产生至少一个在该目标组织的感兴趣区域内传播的剪切波；该超声探头被进一步配置成根据第一追踪超声脉冲信号发射第一追踪超声波束至该目标组织的感兴趣区域周围的第一标记位置，该超声探头还被进一步配置成根据第二追踪脉冲信号发射第二追踪超声波束至该目标组织的感兴趣区域周围与该第一标记位置相邻的第二标记位置，该第一追踪超声脉冲信号和该第二追踪脉冲超声信号在时序上位于该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间；该剪切波计算单元被配置成至少基于由该第一标记位置和该第二标记位置反射回的第一追踪超声波束和第二追踪超声波束相关的数据计算出该剪切波的特性参数；该粘弹性计算单元与该剪切波计算单元通信连接，该粘弹性计算单元被配置成至少基于该计算出的该目标组织的感兴趣区域的剪切波特性参数计算出该目标组织的感兴趣区域的粘弹性数据。 

本发明的另一个方面在于提供另一种技术方案，该技术方案包括一种基于剪切波的弹性成像装置。该弹性成像装置包括超声推动脉冲产生单元，超声探头，剪切波计算单元，以及粘弹性计算单元；该超声推动脉冲产生单元被配置成根据具有第一频率的第一指令信号产生第一组超声推动脉冲信号，该超声推动脉冲产生单元还被配置成根据具有第二频率的第二指令信号产生第二组超声推动脉冲信号；该超声探头根据该第一组超声推动脉冲信号产生第一声辐射推动力至目标组织的感兴趣区域，以产生在该目标组织的感兴趣区域内传播的第一种剪切波，该超声探头根据该第二组超声推动脉冲信号产生第二声辐射推动力至该目标组织的感兴趣区域，以产生在该目标组织的感兴趣区域内传播的第二种剪切波；该剪切波计算单元被配置成至少基于获取的与在该目标组织的感兴趣区域内传播的与该第一种剪切波和第二种剪切波相关的数据计算出该第一剪切波特性参数和第二剪切波特性参数；该粘弹性计算单元与该剪切波计算单元通信连接，该粘弹性计算单元被配置成至少基于该计算出的该目标组织的感兴趣区域的第一剪切波特性参数和第二剪切波 特性参数计算出该目标组织的感兴趣区域的与该第一频率相对应的第一粘弹性数据和与该第二频率相对应的第二粘弹性数据。 

本发明提供的确定目标组织粘弹性的装置，超声探头，超声成像系统，以及基于剪切波的弹性成像装置等，至少通过特定频率的指令信号产生超声推动脉冲信号，并由该超声推动脉冲信号作用特定特定频率的声辐射推动力至目标组织，从而使得由该声辐射推动力产生的剪切波具有特定的频率，藉此至少解决了现有技术中由于需要采用后处理电路而造成的无法准确获得组织机械特性的技术问题。 

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中： 

图1所示为本发明提供的系统的一种实施方式的概括模块示意图； 

图2所示为本发明提供的系统的另一种实施方式的详细模块示意图； 

图3所示为本发明提供的基于剪切波的弹性成像系统的一种实施方式的模块示意图； 

图4所示为本发明提供的基于剪切波的弹性成像系统的另一种实施方式的模块示意图； 

图5所示为本发明提供的基于剪切波的弹性成像系统的另一种实施方式的模块示意图； 

图6示出超声推动脉冲信号以及声辐射推动力的一种实施方式的波形图； 

图7所示为在目标组织的至少两个标记位置处所获得的剪切波位移示意图； 

图8所示为两种剪切波传播速度或者速率随声辐射推动力的频率而变化的一种实施方式的示意图； 

图9所示为在目标组织的至少两个标记位置处所获得的两种剪切波的一种实施方式的频谱图； 

图10所示为本发明确定组织机械特性的方法的一种实施方式的流程图； 

图11所示为本发明提供超声推动脉冲信号的方法的一种实施方式的流程图；以及 

图12所示为本发明提供的确定组织多频率组织机械特性的一种实施方 式的流程图。 

具体实施方式

本发明揭露的实施方式主要涉及基于剪切波的弹性成像系统以及相关方法，以用于确定目标组织的机械特性参数。更具体而言，本发明涉及一种改善的基于剪切波的弹性成像系统，其被配置成提供或者修改具有特定频率波形的声辐射推动力，该具有特定频率波形的声辐射推动力被作用到目标组织的感兴趣区域，以在该感兴趣区域产生剪切波运动或者剪切波位移。在该声辐射推动力的作用下，该剪切波运动也具有基本与该声辐射推动力的频率波形相似的频率波形。因此，通过进行一定的后处理操作，可以较为精确地确定该目标组织感兴趣区域在一个或者多个特定频率处的机械特性。在一种实施方式中，正如将在下文所作之详细描述，通过使用超声成像系统可以追踪剪切波的位移，以方便确定目标组织的机械特性。在其他实施方式中，除了使用超声成像系统之外，还可以使用其他成像系统，包括但不限于，磁共振成像系统以及光学成像系统，来追踪声辐射推动力所引起的剪切波运动，以方便确定目标组织的机械特性。 

以下将描述本发明的一个或者多个具体实施方式。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。 

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当解释成本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。 “一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而只是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”或者“电路系统”以及“控制器”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合，例如一个或者多个集成电路芯片，以提供所对应描述的功能。 

接下来请参阅附图，首先请参阅图1，其所示为本发明提供的系统10的一种实施方式的概括模块示意图。如图1所示，该系统100包括超声探头102，该超声探头102被设置成对目标组织132发射超声波以及接收至少部分从目标组织反射的超声回波，以辅助确定该目标组织的机械特性，例如，硬度、应变、模量、粘弹性，诸如此类。在一种实施方式中，该目标组织132可以包括肝脏组织。通过定性或者定量确定该肝脏组织的硬度以及粘弹性等机械特性参数，可以提供一些有用的信息，以用于早期诊断各种肝脏疾病，包括病毒性肝炎以及慢性肝炎（例如，乙型肝炎和丙型肝炎）等。在其他实施方式中，该目标组织132也可以为其他类型的组织，例如心肌组织、乳腺组织、前列腺组织、甲状腺组织、淋巴腺、血管，以及任何其他适合超声成像的组织和物体，例如仿真模型物体（phantom）等。 

请继续参阅图1，在一种实施方式中，该超声探头102为单一的装置，其被配置成执行双重功能：其一为施加声辐射推动力，其二为追踪剪切波位移。应当可以理解的是，在一些实施方式中，配置这样一种单一的超声探头102，以执行声辐射推动力之功能，以及执行追踪由此产生的剪切波位移之功能是有益的，因为至少可以确保超声探头102和目标组织132之间保持对齐。进一步，对于现有的超声成像装置/系统（例如B模式或者多普勒超声成像）而言，可以在不增加额外的硬件的情况下，对其进行翻新或者改进，将其设计成具备剪切波弹性成像功能，从而方便临床应用。 

更具体而言，如图1所示，该超声探头102包括第一超声传感元件群组104，第二超声传感元件群组106，以及第三超声传感元件群组108。该第一、第二、第三超声传感元件群组104、106、108中的每一者均包括多个超声传 感元件，例如，压电晶体等，该多个超声传感元件以特定的方式组织在一起（例如，线性阵列，曲面阵列或者相控阵列）。该多个超声传感元件被设置成将电信号转换成机械超声波或者超声波束，并且将从目标组织反射回来的机械超声波束转换成电信号。在图示的实施方式中，该第一超声传感元件群组104被配置成在多个超声推动脉冲信号的作用下，发射聚焦超声波束111至目标组织132的感兴趣区域134中的目标位置118。基于组织介质的吸收和/或发射作用，该聚焦超声波束112作用到目标位置118时，会在目标位置118处产生声辐射推动力，以推动目标组织118沿着聚焦超声波束112的传播方向进行运动。同时，该声辐射推动力还在该目标组织118处产生剪切波，该剪切波沿着目标组织118的周围区域向外传播。 

在一些实施方式中，作用到该超声探头102或者更具体而言，该第一超声传感元件群组104的该多个超声推动脉冲信号的脉冲样式以特定的方式进行修改或者调节，以使得该作用到目标位置118的声辐射推动力具有特定的频率波形。举例而言，在一种实施方式中，可以对该多个超声推动脉冲信号的脉冲宽度、脉冲长度或者占空比进行修改或者调节，以使得最终产生的声辐射推动力具有特定的频率波形，包括但不限于，正弦波形、余弦波形以及三角波形等。在该声辐射推动力的作用下，在目标位置118的周围区域产生剪切波126，该剪切波126的传播方向基本与该聚焦超声波束112的传播方向或者声辐射推动力的作用方向相垂直。由于该声辐射推动力具有特定的频率波形，该剪切波126也具有基本与其相类似的频率波形，因此，可以通过追踪在该目标位置118周围传播的剪切波126的剪切波位移，可以辅助确定该目标组织在一个或者多个频率值的机械特性。 

请继续参阅图1，在图示的实施方式中，该第二超声传感元件群组106被配置成发射第一超声波束114至与该目标位置118相邻的第一标记位置122。该第一标记位置122的选取一般需要使得由声辐射推动力所引起的剪切波126在传播到该标记位置时仍具有足够可以观测到的剪切波位移。举例而言，在一些特定的实施方式中，该第一标记位置122和目标位置118之间的距离可以在数个毫米的量级。在一种实施方式中，该第一超声波束114可以包括第一参考超声波束，该第一参考超声波束在声辐射推动力作用至该目标位置118之前，也即，在第一标记位置122处还没有发生任何剪切波位移时，发射至该第一标记位置122，以此，可以通过对从该第一标记位置122反射回 来的至少部分参考超声波束回波信号进行处理，以获得该第一标记位置122的初始位置或者参考位置。 

在一种实施方式中，该第一超声波束114还可以包括一系列第一追踪超声波束，也即，包括多个离散的追踪超声波束。该一系列第一追踪超声波束可以在声辐射推动力被作用到目标位置118之后，被发射至该第一标记位置122处。如上文所述，该声辐射推动力是在多个超声推动脉冲信号作用到该第一超声传感元件群组104后而产生的，在一种实施方式中，该多个超声推动脉冲信号可以包括第一声辐射推动脉冲和第二超声推动脉冲信号，并且该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间间隔一定的时间长度。在一种实施方式中，可以在该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间的间隔时间内，发射该一系列第一追踪超声波束中的一者。当然，在其他实施方式中，也可以在该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间的间隔时间内，发射该一系列第一追踪超声波束中的二者或者多者。可以理解的是，通过向该第一标记位置122发射该一系列第一追踪超声波束，并对从该第一标记位置122反射回的第一追踪超声波束的回波信号进行处理，可以获得该第一标记位置122所产生的随时间而变化的剪切波位移。 

请继续参阅图1，在一种实施方式中，该第二超声传感元件群组108被设置成发射第二超声波束至第二标记位置124。与第一标记位置122相类似，该第二标记位置124的选取也需要确保由声辐射推动力产生的剪切波传播到该标记位置时仍具有足够的位移幅值。进一步，该第二标记位置124被特定地选取，以使得定义在该目标位置118和该第二标记位置124之间的距离大于定义在该目标位置118和该第一标记位置122之间的距离。在一种实施方式中，该第二超声波束116可以包括至少一个第二参考超声波束，该第二参考超声波束在声辐射推动力作用至该目标位置118之前，也即，在第二标记位置122处还没有发生任何剪切波位移时，发射至该第二标记位置124，以此，可以通过对从该第二标记位置124反射回来的至少部分参考超声波束回波信号进行处理，以获得该第二标记位置124的初始位置或者参考位置。 

在一种实施方式中，该第二超声波束116还可以包括一系列第二追踪超声波束，也即，包括多个离散的追踪超声波束。该一系列第二追踪超声波束可以在声辐射推动力被作用到目标位置118之后，被发射至该第二标记位置124处。如上文所述，该声辐射推动力是在多个超声推动脉冲信号作用到该 第一超声传感元件群组104后而产生的，在一种实施方式中，该多个超声推动脉冲信号可以包括第一声辐射推动脉冲和第二超声推动脉冲信号，并且该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间间隔一定的时间长度。在一种实施方式中，可以在该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间的间隔时间内，发射该一系列第二追踪超声波束中的一者。当然，在其他实施方式中，也可以在该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间的间隔时间内，发射该一系列第二追踪超声波束中的二者或者多者。可以理解的是，通过向该第二标记位置124发射该一系列第二追踪超声波束，并对从该第二标记位置124反射回的第二追踪超声波束的回波信号进行处理，可以获得该第二标记位置124所产生的随时间而变化的剪切波位移。 

需要特别加以注意的是，在结合图1所描述的具体实施方式中，选择两个标记位置122、124以向其发射参考超声波束和追踪超声波束，并进一步用于辅助确定剪切波的特性参数（例如，剪切波传播速度或者速率），以及计算组织的机械特性（例如，组织的粘弹性）等。然而，在其他实施方式中，也可以使用少于两个的标记位置，例如，使用单一的标记位置，或者使用多于两个的标记位置（例如，三个或者更多个标记位置），来辅助确定剪切波的特性参数（例如，剪切波传播速度或者速率），以及计算组织的机械特性（例如，组织的粘弹性）等。 

请继续参阅图1，在获得该第一标记位置122和第二标记位置124处的剪切波位移数据之后，可以进一步计算各种剪切波特性参数。更具体而言，在一种实施方式中，可以使用互相关方法来计算剪切波从第一标记位置122传播到第二标记位置124所需要花费的时间。在其他实施方式中，也可以使用任意其他合适的方法，包括但不限于，绝对差值和方法，以及基于模型的方法（例如，有限元模型），以计算剪切波传播时间。进一步，在一些实施方式中，可以将已知的第一标记位置122和第二标记位置124之间的距离与该计算得到的剪切波传播时间相除，以计算剪切波的传播速度或者速率。由于，剪切波传播速度或者速率和组织的硬度和/或粘弹性之间的关系是已知的，因此，通过执行进一步的计算，可以确定感兴趣区域134的组织硬度和/或粘弹性数据等。 

图2所示为本发明提供的系统200的另一种实施方式的详细模块示意图。如上文结合图1所述，在图1中，该系统100使用单一的超声探头102，以 同时实现对目标组织作用声辐射推动力，以在目标组织中产生剪切波，以及通过发射参考超声波束和追踪超声波束，以追踪在目标位置118周围的多个位置点发生的剪切波位移。与图1所示以及所述的实施方式不同的是，图2所示的实施方式中，系统200使用单独设置的装置232来对目标组织施加声辐射推动力，由此在目标组织中产生剪切波运动。更具体而言，在一种实施方式中，该单独设置的装置232可以包括超声探头，该超声探头232被设置成在多个超声推动脉冲信号的作用下，发送聚焦超声波束234至目标位置118。基于目标组织132对聚焦超声波束234所引起的吸收或者反射作用，该聚焦超声波束234在目标位置118处产生声辐射推动力，以推动该目标位置118沿着聚焦超声波束234传播的方向进行运动。在一种实施方式中，可以对多个超声推动脉冲信号相关联的各种参数进行修改或者调节，以使得由其产生的声辐射推动力具有特定的频率波形。举例而言，在一种实施方式中，可以对该超声推动脉冲信号的脉冲宽度、时间长度以及占空比等参数进行调节或者修改，以使得该单独设置的超声探头232发射具有正弦波形、余弦波形或者三角波形的聚焦超声波束234。 

请继续参阅图2，该系统200进一步包括超声探头202，该超声探头202与产生声辐射推动力的超声探头232分开设置，该超声探头202被设置成追踪在目标位置118处施加声辐射推动力所产生的剪切波在一个或者多个位置的剪切波位移。在一种实施方式中，该超声探头202包括第一超声传感元件群组204和第二超声传感元件群组206。在一方面，该第一超声传感元件群组204被配置成向第一标记位置122发射第一超声波束208。该第一超声波束208可以包括第一参考超声波束，该第一参考超声波束在声辐射推动力作用至该目标位置118之前，也即，在第一标记位置122处还没有发生任何剪切波位移时，发射至该第一标记位置122，以此，可以通过对从该第一标记位置122反射回来的至少部分参考超声波束回波信号进行处理，以获得该第一标记位置122的初始位置或者参考位置数据。 

在一种实施方式中，该第一超声波束208还可以包括一系列第一追踪超声波束，也即，包括多个离散的追踪超声波束。该一系列第一追踪超声波束可以在声辐射推动力被作用到目标位置118之后，被发射至该第一标记位置122处。如上文所述，该声辐射推动力是在多个超声推动脉冲信号作用到该超声探头232后而产生的，在一种实施方式中，该多个超声推动脉冲信号可 以包括第一声辐射推动脉冲和第二超声推动脉冲信号，并且该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间间隔一定的时间长度。在一种实施方式中，可以在该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间的间隔时间内，发射该一系列第一追踪超声波束中的一者。当然，在其他实施方式中，也可以在该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间的间隔时间内，发射该一系列第一追踪超声波束中的二者或者多者。可以理解的是，通过向该第一标记位置122发射该一系列第一追踪超声波束，并对从该第一标记位置122反射回的第一追踪超声波束的回波信号进行处理，可以获得该第一标记位置122所产生的随时间而变化的剪切波位移。 

在一方面，该第二超声传感元件群组206被配置成向第二标记位置124发射第二超声波束212。该第二超声波束212可以包括第二参考超声波束，该第二参考超声波束在声辐射推动力作用至该目标位置118之前，也即，在第二标记位置124处还没有发生任何剪切波位移时，发射至该第二标记位置124，以此，可以通过对从该第二标记位置124反射回来的至少部分参考超声波束回波信号进行处理，以获得该第二标记位置124的初始位置或者参考位置数据。 

在一种实施方式中，该第二超声波束212还可以包括一系列第二追踪超声波束，也即，包括多个离散的追踪超声波束。该一系列第二追踪超声波束可以在声辐射推动力被作用到目标位置118之后，被发射至该第二标记位置124处。如上文所述，该声辐射推动力是在多个超声推动脉冲信号作用到该超声探头232后而产生的，在一种实施方式中，该多个超声推动脉冲信号可以包括第一声辐射推动脉冲和第二超声推动脉冲信号，并且该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间间隔一定的时间长度。在一种实施方式中，可以在该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间的间隔时间内，发射该一系列第二追踪超声波束中的一者。当然，在其他实施方式中，也可以在该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间的间隔时间内，发射该一系列第二追踪超声波束中的二者或者多者。可以理解的是，通过向该第二标记位置124发射该一系列第二追踪超声波束，并对从该第二标记位置124反射回的第二追踪超声波束的回波信号进行处理，可以获得该第二标记位置124所产生的随时间而变化的剪切波位移。 

请继续参阅图2，在获得该第一标记位置122和第二标记位置124处的 剪切波位移数据之后，可以进一步计算各种剪切波特性参数。更具体而言，在一种实施方式中，可以使用互相关方法来计算剪切波从第一标记位置122传播到第二标记位置124所需要花费的时间。在其他实施方式中，也可以使用任意其他合适的方法，包括但不限于，绝对差值和方法，以及基于模型的方法（例如，有限元模型），以计算剪切波传播时间。进一步，在一些实施方式中，可以将已知的第一标记位置122和第二标记位置124之间的距离与该计算得到的剪切波时间相除，以计算剪切波的传播速度或者速率。由于，剪切波传播速度或者速率和组织的硬度和/或粘弹性之间的关系是已知的，因此，通过执行进一步的计算，可以确定感兴趣区域134的组织硬度和/或粘弹性数据。 

图3所示为本发明提供的基于剪切波的弹性成像系统300的一种实施方式的模块示意图。如图3所示，该系统300可以包括超声推动脉冲产生单元146，该超声推动脉冲产生单元146被设置成产生超声推动脉冲信号。更具体而言，该超声推动脉冲产生单元146接收至少一个指令信号148，该至少一个指令信号148中的每一者用于指示，例如，图1所示的超声探头102向目标组织132施加声辐射推动力所期望具有的频率波形。在该至少一个指令信号148的作用下，该超声推动脉冲产生单元146调节或者修改该多个超声推动脉冲信号163中每一者的脉冲宽度、时间长度以及占空比等参数，使得当将该多个超声推动脉冲信号163通过发射电路142作用到该超声探头102时，该超声探头102可以施加具有与该指令信号相对应的频率波形的声辐射推动力至目标位置118。 

请继续参阅图3，该系统300进一步包括参考超声和/或追踪超声脉冲产生单元166，该参考超声和/或追踪超声脉冲产生单元166与该发射电路142电连接。为了便于图示和描述，图3示出单一的单元166用来产生参考超声脉冲信号以及追踪超声脉冲信号。在其他实施方式中，也可以使用分离设置的脉冲信号产生单元。举例而言，可以分别使用一个单独的参考超声脉冲产生单元和追踪超声脉冲产生单元，来产生参考超声脉冲信号和追踪超声脉冲信号。更具体而言，在一种实施方式中，该参考超声和/或追踪超声脉冲产生单元166被设置成产生参考超声脉冲信号，并基于此获得声辐射推动力作用到目标位置118之前，在目标位置118周围一个或者多个位置的参考位置或者初始位置信息。 

在一种实施方式中，该参考超声和/或追踪超声脉冲产生单元166被设置成产生第一参考超声脉冲信号166和第二参考超声脉冲信号169。该第一参考超声脉冲信号166通过发射电路142传送至超声探头102，以使得超声探头102发射第一参考超声波束至第一标记位置122，从而可以获得该第一标记位置122的初始位置或者参考位置信息。该第二参考超声脉冲信号169通过发射电路142传送至超声探头102，以使得超声探头102发射第二参考超声波束至第二标记位置124，从而可以获得该第二标记位置124的初始位置或者参考位置信息。 

请继续参阅图3，该参考超声和/或追踪超声脉冲产生单元166进一步被设置成产生一系列第一追踪超声脉冲信号167和一系列第二追踪超声脉冲信号171。该一系列第一追踪超声脉冲信号167通过该发射电路142传送至该超声探头102，以使得该超声探头102发射一系列第一追踪超声波束至第一标记位置122，从而可以获得该第一标记位置122的剪切波位移数据。该一系列第二追踪超声脉冲信号171通过发射电路142传送至该超声探头102，以使得该超声探头102发射一系列第二追踪超声波束至第二标记位置124，从而可以获得该第二标记位置124的剪切波位移数据。 

请继续参阅图3，该系统300进一步包括后端处理器158，该后端处理器与接收电路144相电连接。基本而言，该后端处理器158被配置成对由该接收电路144传送的信号和/或数据进行处理，以用于计算或者预估所引发的剪切波的各种特性参数，以及组织的机械特性参数。该后端处理器158可以包括一个或者多个通用型的处理器，或者专用处理器，数字信号处理器，微电脑，微控制器，特定用途集成电路，现场可编程门阵列，以及其他合适的可编程装置等。 

如图3所示，该后端处理器158可以包括剪切位移计算单元153，该剪切位移计算单元153与接收电路144通信连接。该剪切位移计算单元153可以接收由该接收电路144提供的第一数据信号131。该第一数据信号131可以包括由超声探头102将第一超声回波121转换而得的电信号。该第一超声回波121可以由上文所述的发射至第一参考位置122处的第一参考超声波束165反射而产生。该剪切位移计算单元153还可以接收由该接收电路144提供的第二数据信号133。该第二数据信号133可以包括由超声探头102将第二超声回波123转换而得的电信号。该第二超声回波123可以由上文所述的 发射至第一参考位置122处的一系列第一追踪超声波束167反射而产生。该剪切位移计算单元153进一步被配置成根据该获得的第一数据信号131和第二数据信号133计算随时间而变化的第一剪切波位移数据141。 

请继续参阅图3，与上文描述的相类似，该相同的剪切位移计算单元153可以被进一步配置成计算在第二位置处124的随时间而变换的第二剪切波位移数据。更具体而言，该剪切位移计算单元153可以接收由该接收电路144提供的第三数据信号135。该第三数据信号135可以包括由超声探头102将第三超声回波125转换而得的电信号。该第三超声回波125可以由上文所述的发射至第二参考位置124处的第二参考超声波束反射而产生。该剪切位移计算单元153还可以接收由该接收电路144提供的第四数据信号137。该第四数据信号137可以包括由超声探头102将第四超声回波127转换而得的电信号。该第四超声回波127可以由上文所述的发射至第二参考位置124处的一系列第二追踪超声波束反射而产生。该剪切位移计算单元153进一步被配置成根据该获得的第三数据信号135和第四数据信号137计算随时间而变化的第二剪切波位移数据143。 

可以理解的是，在其他可替换的实施方式中，还可以使用两个单独设置的计算单元来执行剪切波位移计算操作，以获得在第一标记位置122和第二标记位置124的剪切波位移数据。更详细言之，可以配置第一位移计算单元来计算第一标记位置122处的第一剪切波位移数据141，以及配置第二位移计算单元来计算第二标记位置124处的第二剪切波位移数据143。在一种实施方式中，该计算得到的第一剪切波位移数据141和第二剪切波位移数据143可以被存储在存储单元164中。当然可以理解的是，该存储单元164仅作为示例作用，在其他实施方式中，也可以省去该存储单元164。也即，该系统300可以被构建成不使用存储单元164来存储计算的剪切波位移数据。在此情形下，获得的与该第一标记位置122和第二标记位置124相关的采样数据或者计算数据可以直接由显示设备显示。在其他实施方式中，该计算的第一剪切波位移数据141和第二剪切波位移数据143可以被提供给剪切波特性参数计算单元155。 

请继续参阅图3，该后端处理器158可以进一步包括剪切波特性参数计算单元155，该剪切波特性参数计算单元155被配置成计算在目标组织132的感兴趣区域134中传播的剪切波的各种特性参数。更具体而言，该剪切波 特性参数计算单元155接收由位移计算单元153计算得到的第一剪切波位移数据141和第二剪切波位移数据143，并进一步根据各种方法或者算法计算剪切波从第一标记位置122传播到第二标记位置124所需要的时间，在此所述的计算方法或者算法包括但不限于，互相关方法，绝对差值和方法，以及基于模型的方法（例如，有限元模型）等。进一步，该剪切波特性参数计算单元155还可以进一步被配置成将已知的第一标记位置122和第二标记位置124之间的距离与该计算出的传播时间相除，以获得剪切波的传播速度或者速率。该计算得到的剪切波的传播时间145和/或该剪切波的传播速度或者速率147可以被存储在存储单元164中。当然，在其他实施方式中，该计算的到的剪切波传播时间145和剪切波传播速度或者速率147可以直接由显示设备进行显示。在一些实施方式中，该剪切波传播时间145和/或剪切波传播速度或者速率147可以被传送给与该该剪切波特性参数计算单元15电连接的粘弹性计算单元157，以进行后续的处理。 

请进一步参阅图3，该粘弹性计算单元157被配置成计算该目标组织132感兴趣区域134的各种机械特性参数。在一种实施方式中，该粘弹性计算单元157可以接收由该剪切波特性参数计算单元155传送而来的剪切波传播速度或者速率数据147，并根据如下公式（1）计算该感兴趣区域134的剪切模量： 

$c_t=\sqrt{\frac{\mathrm{\μ}}{\mathrm{\ρ}}}---\left(1\right),$

其中，c_t为剪切波传播速率，μ为目标组织的剪切模量，以及ρ为目标组织的密度。 

在其他实施方式中，该粘弹性计算单元157还可以被配置成根据如下公式（2）计算目标组织的感兴趣区域134的杨氏模量： 

$c_t=\sqrt{\frac{E}{2(1+\mathrm{\γ})\mathrm{\ρ}}}---\left(2\right),$

其中，c_t为剪切波传播速率，E为杨氏模量，γ为泊松比，以及ρ为目标组织的密度。可以理解的是，在此所述的公式（1）和公式（2）仅仅列举了一种可以实施的方式，以计算该目标组织的机械特性参数，例如，粘性，弹性等。这样的示例不应当构成对本发明所欲保护的范围构成限制，例如，在其他实 施方式中，也可以使用其他方法或者算法来计算目标组织的机械特性参数，包括但不限于有限元模型方法等。 

请继续参阅图3，上述计算得到的机械特性参数数据，例如剪切模量以及杨氏模量可以存储在存储单元164中。当然，在其他实施方式中，可以进一步地或者可替换地，将该计算获得的机械特性参数数据进行处理，并由显示单元162进行显示。在此所述的显示单元162可以为任意合适的可以显示文字、图形和图像的装置，例如阴极射线管显示装置以及液晶显示装置等。 

图4所示为本发明提供的基于剪切波的弹性成像系统400的另一种实施方式的模块示意图。图4所示的剪切波弹性成像系统400基本与上文结合图3所描述的剪切波弹性成像系统300相类似。因此，在图4示出的与图3相类似的元件，将使用相同的元件标号来标示，并且，关于该等基本相同元件的详细描述将省略不表。 

进一步，如图4所示，其所示的弹性成像系统400与图3所示的弹性成像系统300的一个不同之处在于该实施方式使用至少两个超声探头。更具体而言，在一种实施方式中，该弹性成像系统400可以包括第一超声探头174，该第一超声探头174与该发射电路142电连接。在此实施方式中，该第一超声探头174被配置成发射聚焦超声波束173至目标位置118（如图2所示），以在该目标位置118产生声辐射推动力，从而在该目标位置118周围引发剪切波。该聚焦超声波束173可以根据提供给发射电路142的多个超声推动脉冲信号163而产生。如上文所述，该多个超声推动脉冲信号中的每一者可以根据一个或者多个指令信号148而被调节或者修改成具有特定的脉冲宽度、时间长度、占空比等。该一个或者多个指令信号148代表施加到目标位置118处的声辐射推动力所期望具有的频率波形。因此，在该声辐射推动力的作用下，在目标位置118处所引发的剪切波也具有与该声辐射推动力相似的频率波形。 

请继续参阅图4，该剪切波弹性成像系统400可以进一步包括第二超声探头172，该第二超声探头172也与该发射电路142电连接。在一种实施方式中，该发射电路142可以发射第一参考超声脉冲信号165和第二参考超声脉冲信号169给该第二超声探头172，以使得该第二超声探头172可以发射第一参考超声波束175至第一标记位置122，以及发射第二参考超声波束177至第二标记位置124。在此提及的第一参考超声脉冲信号165和第二参考超 声脉冲信号169由参考和/或追踪超声脉冲产生单元166产生而成。该第一参考超声波束175和第二参考超声波束经反射后，一部分超声回波经该第二超声探头172转换成电信号。该接收电路144接收该转换产生的电信号，并将其进一步传送至后端处理器158，以执行后续的计算。 

在图4所示的实施方式中，该发射电路142被进一步配置成发射一系列的第一追踪超声脉冲信号169以及第二追踪超声脉冲信号171至该第二超声探头172，以使得该第二超声探头172发射一系列的第一追踪超声波束179至该第一标记位置122，以及发射一系列的第二追踪超声波束181至第二标记位置124。在此提及的一系列的第一追踪超声脉冲信号169和第二追踪超声脉冲信号171也由参考和/或追踪超声脉冲产生单元166产生。该一系列的第一追踪超声波束179和第二追踪超声波束分别经第一标记位置122和第二表姐位置124的组织反射后，其至少一部分超声回波经该第二超声探头172转换成相应的电信号。该接收电路144接收该转换产生的电信号，并将其进一步传送至后端处理器158，以执行后续的计算。举例而言，与参考超声波束以及追踪超声波束相关的电信号可以被位移计算单元153用来计算在第一标记位置122和第二标记位置124产生的剪切波位移。 

图5所示为本发明提供的基于剪切波的弹性成像系统500的另一种实施方式的模块示意图。图5所示的剪切波弹性成像系统500基本与上文结合图3和图4所描述的剪切波弹性成像系统300、400相类似。因此，在图5示出的与图3和图4相类似的元件，将使用相同的元件标号来标示，并且，关于该等基本相同元件的详细描述将省略不表。 

如上文结合图4所述，该系统400使用单一的发射电路142来发射超声推动脉冲信号、参考超声脉冲信号以及追踪超声脉冲信号至第一超声探头174和第二超声探头172。然而，在图5所示的实施方式中，还可以使用两个单独的发射电路。更具体而言，第一发射电路142电连接在该超声推动脉冲信号产生单元146和第一超声探头174之间。该第一发射电路142被配置成发射多个超声推动脉冲信号，以使得该第一超声探头174可以在该目标组织132的目标位置118处施加声辐射推动力。进一步，该第二发射电路143电连接在该参考和/或追踪超声脉冲信号产生单元166和第二超声探头172之间。该第二发射电路143被配置成发射参考超声脉冲信号和追踪超声脉冲信号至该第二超声探头172，以使得该第二超声探头172可以发射参考超声脉冲信号 以及追踪超声脉冲信号至感兴趣区域134的第一标记位置122和第二标记位置124。 

图6示出超声推动脉冲信号以及声辐射推动力的一种实施方式的波形图。图6上部所示的波形图612示出了在一个周期内的多个超声推动脉冲信号311、312、313、314、315、316、317、318、319、320。虽然作为一种示例，图示出了在一个周期内的十个超声推动脉冲信号，可以理解的是，在其他实施方式中，可以使用任何合适数目的超声脉冲推动信号，只要其能用来产生具有特定频率的声辐射推动力。在图示的实施方式中，该十个超声推动脉冲信号311、312、313、314、315、316、317、318、319、320以对称的方式设置。更具体而言，在第一半周期T1内，其中五个超声推动脉冲信号311、312、313、314、315被设置成具有逐渐增加的脉冲宽度、时间长度或者占空比（也即，t1<t2<t3<t4<t5）。而在第二半周期T2内，另外五个超声推动脉冲信号316、317、318、319、320被设置成具有逐渐递减的脉冲宽度、时间长度或者占空比（也即，t5>t4>t3>t2>t1）。 

请进一步参阅图6，在相邻的两个超声推动脉冲之间，例如，第一超声推动脉冲信号311和第二超声推动脉冲信号之间312，设置有第一追踪超声脉冲信号323和第二超声推动脉冲信号325，该第一追踪超声脉冲信号323用于作用第一追踪超声波束至目标组织的第一参考位置122，而该第二追踪超声脉冲信号325用于作用第二追踪超声波束至目标组织的第二参考位置124。当然，在其他实施方式中，在该第一超声脉冲信号311和该第二超声推动脉冲信号312之间也可以设置两个或者两个以上的第一追踪超声脉冲信号323，以及设置两个或者两个以上的第二追踪超声脉冲信号325。 

请进一步参阅图6，图6下部所示的波形图614示出了在上述的十个超声推动脉冲信号311、312、313、314、315、316、317、318、319、320的作用下，而施加到目标组织的声辐射推动力的波形图。该声辐射推动力包括十个声辐射推动力段181、182、183、184、185、186、187、188、189、190，且该十个声辐射推动力段也以对称方式设置。可以理解的是，超声推动脉冲的脉冲宽度或者时间长度越长，则所产生的声辐射推动力的幅值越大。因此在前半个周期T1中，对应图612中所示的前五个超声推动脉冲信号311、312、313、314、315，其所产生的五个声辐射推动力181、182、183、184、185具有逐渐增加的幅值（也即，F0<F1<F2<F3<F4）。而在后半个周期T2中，对应 图612中所示的后五个超声推动脉冲信号316、317、318、319、320，其所产生的五个声辐射推动力186、187、188、189、190具有逐渐减小的幅值（也即，F4>F3>F2>F1>F0）。因此，将该十个声辐射推动力段181、182、183、184、185、186、187、188、189、190作为一个整体来看，基本呈正弦波形的声辐射推动力被作用到目标组织的目标位置，以引发在该目标位置处产生也呈正弦波形的剪切波。因此，与剪切波相关的各种特性参数，例如剪切波传播速度或者速率，以及组织的机械特性可以被确定。 

图7所示为在目标组织的至少两个标记位置处所获得的剪切波位移示意图。更具体而言，第一曲线616示出了在如图1和图2中所示的感兴趣区域134中的第一标记位置122处所获得的剪切波位移示意图。第二曲线618示出了在感兴趣区域134的第二标记位置124处所获得的剪切波位移示意图。进一步从如图7可以看出，当剪切波从第一标记位置122传播到第二标记位置124时，其间存在一个时间延迟，换言之，第一标记位置122的剪切波在第一时刻点tpeak1达到峰值，而第二标记位置124的剪切波则在第二时刻点tpeak2达到峰值。通过确定该第一曲线616和第二曲线618的峰值点，即可得知该剪切波从第一标记位置122传播到第二标记位置124的传播时间。进一步，在获得该剪切波的传播时间之后，可以根据已知的该第一标记位置122和第二标记位置124之间的距离，计算出该剪切波的传播速度或者速率。 

图8所示为两种剪切波传播速度或者速率随声辐射推动力的频率而变化的一种实施方式的示意图。更具体而言，第一波形622示出了具有相对较大粘性的仿体中产生的剪切波速度或者速率随频率而变化的关系曲线图。如第一波形622所示，对于具有较大粘性的仿体而言，通过声辐射推动力产生的剪切波在频率较低时具有较小的传播速度，而在频率较大时具有较大的传播速度。第二波形624示出了在具有相对较大粘性的仿体中产生的剪切波的传播速度或者速率随频率而变化的关系曲线图。从该第二波形624可以看出，该具有相对较小粘性的仿体中所产生的剪切波传播时，其传播速度基本上对施加的声辐射推动力的频率不敏感。因此，在一些实施方式中，施加的声辐射推动力的频率和剪切波传播速度或者速率之间的关系可以被用来区分具有不同机械特性（例如，粘性、弹性等）的组织。例如，当施加不同频率的声辐射推动力至某组织时，其剪切波传播速度或者速率随频率的变换曲线基本上呈水平直线时，也即剪切波的传播速度或者速率基本保持不变时，此时， 该组织较可能为粘性较小的组织。 

图9所示为在目标组织的至少两个标记位置处所获得的两种剪切波的一种实施方式的频谱图。如图9所示，第一曲线632示出了在第一标记位置122处获得的第一频谱图，第二曲线634示出了在第二标记位置124处的第二频率图。从该第一曲线632和该第二曲线634可以明显看出，通过施加特定频率的声辐射推动力所产生的剪切波在频率域具有基本为单一的频率分量。因此，通过本发明揭示的方法，可以准确地确定目标组织在某一或者多个频率值处的机械特性参数等。 

图10所示为本发明确定组织机械特性的方法5000的一种实施方式的流程图。该方法5000的至少一部分步骤可以编程为程序指令或者计算机软件，并保存在可以被电脑或者处理器读取的存储介质上。当该程序指令被电脑或者处理器执行时，可以实现至少部分如流程图方法3000、4000、5000所示的各个步骤。可以理解，电脑可读的介质可以包括易失性的和非易失性的，以任何方法或者技术实现的可移动的以及非可移动的介质。更具体言之，电脑可读的介质包括但不限于随机访问存储器，只读存储器，电可擦只读存储器，闪存存储器，或者其他技术的存储器，光盘只读存储器，数字化光盘存储器，或者其他形式的光学存储器，磁带盒，磁带，磁碟，或者其他形式的磁性存储器，以及任何其他形式的可以被用来存储能被指令执行系统访问的预定信息的存储介质。 

在一种实施方式中，该方法5000可以从步骤5002开始执行。在步骤5002中，至少一个参考超声波束被传送。更具体而言，在一种实施方式中，如图3-5所示的参考和/或追踪超声脉冲产生单元166可以被用来产生第一参考超声脉冲信号，该第一参考超声脉冲信号可以被传送给如图2所示的超声探头102或者如图4所示的第二超声探头172，以使得第一参考超声波束被发射至感兴趣区域134的第一标记位置122处。进一步，在一些实施方式中，如图3-5所示的该参考和/或追踪超声脉冲产生单元166可以被用来产生第二参考超声脉冲信号，该第二参考超声脉冲信号可以被传送给如图2所示的超声探头102或者如图4所示的第二超声探头172，以使得第二参考超声波束被发射至感兴趣区域134的第二标记位置124处。如上文所描述，在一些实施方式中，也可以使用单一的或者两个以上的标记位置来追踪剪切波，并确定剪切波的特性参数，因此，可以发射单一的参考超声波束至该单一的标记位置， 或者发射两个以上的参考超声波束至两个以上的标记位置。 

在步骤5004中，该方法5000继续执行以施加声辐射推动力至目标组织。在一种实施方式中，具有特定频率波形的声辐射推动力被产生，并被施加到该目标组织的感兴趣区域。因此，在该声辐射推动力的作用下，在该目标组织的感兴趣区域将引发剪切波，并且该剪切波也具有期望的频率波形。请参阅图11，其所示为本发明提供超声推动脉冲信号以产生声辐射推动力的方法的一种实施方式的流程图。 

在图11所示的子步骤5032中，接收至少一个预设有特定信号波形的指令信号。更具体而言，在一种实施方式中，如图3-5所示的超声推动脉冲产生单元146可以接收指令信号148。在一种实施方式中，该指令信号148可以为单一频率的信号，例如，正弦波形。在其他实施方式中，该指令信号148也可以为复合信号，例如，由第一频率信号和第二频率信号合成的信号。 

在子步骤5034，根据该接收的指令信号产生多个超声推动脉冲信号。在一种实施方式中，如图3-5所示的超声推动脉冲产生单元146可以根据指令信号148产生在一定时间间隔内的多个超声推动脉冲信号，并且该超声推动脉冲信号中的每一者被调节或者修改成具有特定脉冲宽度、时间长度或者占空比等。 

在子步骤5036中，将该多个超声推动脉冲信号提供给超声探头。在一种实施方式中，如图3所示的超声探头102或者图4-5所示的第一超声探头174接收由发射电路142传送而来的超声推动脉冲信号，或者由第一发射电路142传送而来的超声推动脉冲信号，以发射聚焦超声波束至感兴趣区域的目标位置108，并在该目标位置108产生声辐射推动力。在该声辐射推动力的作用下，在目标位置108的周围产生剪切波。 

接下来，请返回参阅图10，在步骤5006中，该方法5000继续执行，以传送至少一系列追踪超声至感兴趣区域。更具体而言，在一种实施方式中，如图3-5所示的参考和/或追踪超声产生单元166可以被用来产生一系列的第一追踪超声脉冲信号，该追踪超声脉冲信号被传送给如图2所示的超声探头102或者如图4所示的第二超声探头172，以使得一系列第一追踪超声波束被发射至该感兴趣区域134的第一标记位置122。进一步，在一些实施方式中，如图3-5所示的参考和/或追踪超声产生单元166可以被用来产生一系列第二追踪超声脉冲信号，该第二追踪超声脉冲信号被传送给图2所示的超声探头 102或者图4所示的第二超声探头172，以使得一系列第二追踪超声波束被发射至感兴趣区域134的第二标记位置124。当然，正如在上文所描述，在一些实施方式中，也可以定义或者选择单一的标记位置，因此，该超声探头102或者第二超声探头172可以被配置成发射单一系列的追踪超声波束至该单一的标记位置，以追踪剪切波位移。 

在步骤5008中，该方法5000继续执行，以计算在被声辐射推动力作用的目标位置周围的一个或者多个目标位置的剪切位移。在一种实施方式中，第一标记位置122的剪切位移可以通过对由传送第一参考超声脉冲波束和一系列第一追踪超声波束所获得的信号进行处理而得到。进一步，在第二标记位置124处发生的剪切位移可以通过对由传送第二参考超声脉冲波束和一系列第二追踪超声波束所获得信号进行处理而得到。 

在步骤5012中，该方法5000继续执行，以计算与通过施加声辐射推动力所产生的剪切波相关的各种剪切波特性参数。更具体而言，该步骤5012包括子步骤5014，在子步骤5014中，至少基于该计算的剪切波位移数据计算该剪切波特性参数。在一种实施方式中，根据该计算的剪切波位移数据计算剪切波从第一标记位置122传播到第二标记位置124所需要的时间。并且，在计算出该剪切波传播时间之后，可以通过将已知的在第一标记位置122和第二标记位置124之间的距离与该剪切波传播时间相除，以得到剪切波传播速度或者速率。 

该步骤5012还包括子步骤5016，在子步骤5016中，至少基于计算的剪切波特性参数计算感兴趣区域的粘弹性数据。如上文所述，可以按照上面的公式（1）和公式（2）来计算感兴趣区域的杨氏模量等。在其他实施方式中，也可以使用其他方法，例如有限元方法来计算感兴趣区域的粘弹性数据。 

图12所示为本发明提供的确定组织在多个频率处的机械特性的方法6000的一种实施方式的流程图。在步骤6002中，该方法6000开始执行，提供一系列用于产生多频率声辐射推动力的指令信号。在一种实施方式中，每一个指令信号具有单一的频率值，例如，具有正弦波形的信号。在其他实施方式中，每一个指令信号也可以为由两个单一频率信号合成而得的信号。 

在步骤6004中，该方法6000继续执行，以判定该多个指令信号中的每一者是否均被选择用来产生声辐射推动力。如果该判定结果为真，也即，该多个指令信号中的每一者均已被选择用来产生对应的声辐射推动力，该方法 6000继续转向步骤6012执行，该步骤6012将在下文详细描述。另一方面，如果该判定结果为假，也即并非多个指令信号的每一者均已被选择用来产生对应的声辐射推动力，该方法6000转向步骤6006执行。 

在步骤6006中，该方法6000继续执行，根据所选择的指令信号，产生多个被设置成具有特定脉冲样式的超声推动脉冲信号。如上文所述，根据所选择的具有特定频率波形的指令信号，该多个超声推动脉冲信号中的每一者可以被调节或者修改成具有特定的脉冲宽度、时间长度或者占空比。该多个超声推动脉冲信号被传送至超声探头，并由超声探头将其转换成聚焦超声波。该聚焦超声波发射至感兴趣区域的目标位置时，产生声辐射推动力，并进一步引发在目标位置附近产生剪切波。 

在步骤6008中，该方法6000继续执行，收集由声辐射推动力引发的剪切波运动相关的数据信号。更具体而言，如上所述，收集由发射至第一标记位置122的一系列第一追踪超声波束而返回的超声回波所得到的数据信号，并且收集由发射至第二标记位置124的一系列第二追踪超声波束而返回的超声回波所得到的数据信号。 

在步骤6012中，该方法6000继续执行，以根据该收集得到的数据信号计算剪切波的特性参数。更具体而言，可以计算在多个频率值处的剪切波特性参数。例如，在一种实施方式中，可以通过一种或者多种方法或者算法，包括但不限于，互相关方法，基于模型的方法（例如，有限元模型）根据所获得的剪切波位移数据来计算剪切波的传播速度或者速率等。当指令信号具有第一频率时，该计算得到的剪切波特性参数可以包括第一剪切波传播速度或者速率；而当指令信号具有第二频率时，该计算得到的剪切波特性参数可以包括第二剪切波传播速度或者速率。 

在步骤6014中，该方法6000继续执行，至少根据计算得到的剪切波特性参数计算感兴趣区域的粘弹性数据。更具体而言，在一种实施方式中，可以至少根据计算得到的剪切波传播速度或者速率等参数来计算目标组织的感兴趣区域在多个频率值处的粘弹性数据。在一种实施方式中，当指令信号具有第一频率时，可以根据该第一剪切波传播速度或者速率计算得到对应的第一粘弹性数据；而当指令信号具有第二频率时，可以根据该第二剪切波传播速度或者速率计算得到对应的第二粘弹性数据。如上文结合图8所描述，可以通过确定剪切波的传播速度或者速率随频率变化的关系曲线，来评价该目 标组织的感兴趣区域的粘弹性的相对大小，而粘弹性相对大小的信息对于辅助确定目标组织是否与特定的病症相关联是有帮助的。 

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。 

Claims (13)

1.一种用于确定目标组织粘弹性的装置，其特征在于：该装置包括超声推动脉冲产生单元，第一超声探头单元，剪切波计算单元，以及粘弹性计算单元；该超声推动脉冲产生单元被配置成根据至少一个预设的具有特定信号波形的指令信号调节多个超声推动脉冲信号的脉冲宽度或者占空比；该第一超声探头单元与该超声推动脉冲产生单元通信连接，该第一超声探头单元被配置成根据该多个调节后的具有特定脉冲宽度或者占空比的超声推动脉冲信号作用声辐射推动力至该目标组织的感兴趣区域，以产生至少一个在该目标组织的感兴趣区域内传播的剪切波，该声辐射推动力以及由其产生的剪切波的波形与该至少一个指令信号的波形相对应；该剪切波计算单元被配置成至少基于获取的与在该目标组织的感兴趣区域内传播的剪切波相关的数据计算出该剪切波的特性参数；该粘弹性计算单元与该剪切波计算单元通信连接，该粘弹性计算单元被配置成至少基于该计算出的该目标组织的感兴趣区域的剪切波特性参数计算出该目标组织的感兴趣区域的粘弹性数据。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该超声推动脉冲产生单元被进一步配置成根据正弦指令信号调节该多个超声推动脉冲信号的脉冲宽度或者占空比。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该超声推动脉冲产生单元被进一步配置成根据由具有第一频率波形的第一分量和具有第二频率波形的第二分量合成的该至少一个指令信号调节该多个超声推动脉冲信号的脉冲宽度或者占空比。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该第一超声探头单元被进一步配置成根据提供的多组超声脉冲推动信号作用多个声辐射推动力至该目标组织的感兴趣区域，该多组超声脉冲推动信号根据不同频率的指令信号产生而成，该粘弹性计算单元被进一步配置成计算该组织的感兴趣区域随频率而变化的粘弹性数据。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置进一步包括第一发射电路，参考超声脉冲产生单元，以及追踪超声脉冲产生单元；该第一发射电路与该超声推动脉冲产生单元电连接，该第一发射电路被配置成将该超声推动脉冲产生单元产生的超声推动脉冲信号传输给该第一超声探头单元；该参考超声脉冲产生单元与该第一发射电路电连接，该参考超声脉冲产生单元被配置成产生参考超声脉冲信号，并由该第一发射电路将该参考超声脉冲信号传送给该第一超声探头单元；该追踪超声脉冲产生单元与该第一发射电路电连接；该追踪超声脉冲产生单元被配置成产生一系列追踪超声脉冲信号，并由该第一发射电路将该一系列追踪超声脉冲信号传送给该第一超声探头单元。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置进一步包括：第一发射电路，第二发射电路，第二超声探头单元，参考超声脉冲产生单元，以及追踪超声脉冲产生单元；该第一发射电路与该超声推动脉冲产生单元电连接，该第一发射电路被配置成将该超声推动脉冲产生单元产生的超声推动脉冲信号传输给该第一超声探头单元；该第二超声探头单元与该第二发射电路电连接；该参考超声脉冲产生单元与该第二发射电路电连接，该参考超声脉冲产生单元被配置成产生参考超声脉冲信号，并由该第二发射电路将该参考超声脉冲信号传送给该第二超声探头单元；该追踪超声脉冲产生单元与该第二发射电路电连接；该追踪超声脉冲产生单元被配置成产生一系列追踪超声脉冲信号，并由该第二发射电路将该一系列追踪超声脉冲信号传送给该第二超声探头单元。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置进一步包括：接收电路以及位移计算单元；该接收电路与该第一超声探头单元电连接，该位移计算单元与该接收电路电连接，该位移计算单元被配置成计算与在该目标组织的感兴趣区域传播的剪切波相关的位移数据，其中，该剪切波计算单元至少根据该位移数据计算剪切波传播速率。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置进一步包括显示装置，该显示装置被配置成显示该计算得到的粘弹性数据。

9.一种超声探头，该超声探头被配置成向目标组织的感兴趣区域发射超声波和接收至少部分从该感兴趣区域反射回的超声波，以对该感兴趣区域进行成像，其特征在于：该超声探头还被配置成在超声推动脉冲信号的作用下作用正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力至该感兴趣区域，以使得该感兴趣区域在该正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力的作用下产生正弦波形或者余弦波形的剪切波。

10.一种超声探头，该超声探头被配置成向目标组织的感兴趣区域发射超声波和接收至少部分从从该感兴趣区域反射回的超声波，以对该感兴趣区域进行成像，其特征在于：该超声探头包括第一超声传感元件群组，第二超声传感元件群组以及第三超声传感元件群组，该第一超声传感元件群组被配置成在超声推动脉冲信号的作用下施加正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力至该感兴趣区域，以使得该感兴趣区域在该正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力的作用下产生正弦波形或者余弦波形的剪切波；该第二超声传感元件群组被配置成在第一参考超声脉冲信号的作用下发射第一参考超声波束至该感兴趣区域周围的第一标记位置，该第二超声传感元件群组被配置成在一系列第一追踪超声脉冲信号的作用下发射第一追踪超声波束至该第一标记位置；该第三超声传感元件群组被配置成在第二参考超声脉冲信号的作用下发射第二参考超声波束至该感兴趣区域周围的第二标记位置，该第三超声传感元件群组还被配置成在一系列第二追踪超声脉冲信号的作用下发射第二追踪超声波束至该第二标记位置。

11.一种超声成像系统，其特征在于：该超声成像系统包括分立设置的第一超声探头和第二超声探头，该第一超声探头被配置成在超声推动脉冲信号的作用下作用正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力至该感兴趣区域，以使得该感兴趣区域在该正弦波形或者余弦波形的声辐射推动力的作用下产生正弦波形或者余弦波形的剪切波；该第二超声探头包括第一超声元件群组和第二超声元件群组，该第一超声传感元件群组被配置成在第一参考超声脉冲信号的作用下发射第一参考超声波束至该感兴趣区域周围的第一标记位置，该第一超声传感元件群组还被配置成在一系列第一追踪超声脉冲信号的作用下发射第一追踪超声波束至该第一标记位置；该第二超声传感元件群组被配置成在第二参考超声脉冲信号的作用下发射第二参考超声波束至该感兴趣区域周围的第二标记位置，该第二超声传感元件群组还被配置成在一系列第二追踪超声脉冲信号的作用下发射第二追踪超声波束至该第二标记位置。

12.一种基于剪切波的弹性成像装置，其特征在于：该弹性成像装置包括超声推动脉冲产生单元，超声探头，剪切波计算单元，以及粘弹性计算单元；该超声推动脉冲产生单元被配置成根据至少一个预设的具有特定信号波形的指令信号产生第一超声推动脉冲信号和第二超声推动脉冲信号，该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号具有不同的脉冲宽度；该超声探头与该超声推动脉冲产生单元通信连接，该超声探头被配置成根据该第一超声推动脉冲信号和第二超声推动脉冲信号作用声辐射推动力给目标组织的感兴趣区域，以产生至少一个在该目标组织的感兴趣区域内传播的剪切波；该超声探头被进一步配置成根据第一追踪超声脉冲信号发射第一追踪超声波束至该目标组织的感兴趣区域周围的第一标记位置，该超声探头还被进一步配置成根据第二追踪脉冲信号发射第二追踪超声波束至该目标组织的感兴趣区域周围与该第一标记位置相邻的第二标记位置，该第一追踪超声脉冲信号和该第二追踪脉冲超声信号在时序上位于该第一超声推动脉冲信号和该第二超声推动脉冲信号之间；该剪切波计算单元被配置成至少基于由该第一标记位置和该第二标记位置反射回的第一追踪超声波束和第二追踪超声波束相关的数据计算出该剪切波的特性参数；该粘弹性计算单元与该剪切波计算单元通信连接，该粘弹性计算单元被配置成至少基于该计算出的该目标组织的感兴趣区域的剪切波特性参数计算出该目标组织的感兴趣区域的粘弹性数据。

13.一种基于剪切波的弹性成像装置，其特征在于：该弹性成像装置包括超声推动脉冲产生单元，超声探头，剪切波计算单元，以及粘弹性计算单元；该超声推动脉冲产生单元被配置成根据具有第一频率的第一指令信号产生第一组超声推动脉冲信号，该超声推动脉冲产生单元还被配置成根据具有第二频率的第二指令信号产生第二组超声推动脉冲信号；该超声探头根据该第一组超声推动脉冲信号产生第一声辐射推动力至目标组织的感兴趣区域，以产生在该目标组织的感兴趣区域内传播的第一种剪切波，该超声探头根据该第二组超声推动脉冲信号产生第二声辐射推动力至该目标组织的感兴趣区域，以产生在该目标组织的感兴趣区域内传播的第二种剪切波；该剪切波计算单元被配置成至少基于获取的与在该目标组织的感兴趣区域内传播的与该第一种剪切波和第二种剪切波相关的数据计算出该第一剪切波特性参数和第二剪切波特性参数；该粘弹性计算单元与该剪切波计算单元通信连接，该粘弹性计算单元被配置成至少基于该计算出的该目标组织的感兴趣区域的第一剪切波特性参数和第二剪切波特性参数计算出该目标组织的感兴趣区域的与该第一频率相对应的第一粘弹性数据和与该第二频率相对应的第二粘弹性数据。

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