CN111735526B - 超声弹性成像装置和用于弹性测量的剪切波波速测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的超声弹性成像装置和用于弹性测量的剪切波波速测量方法，沿选取的至少两个检测位置线采集第一超声波的回波；根据回波进行形变估计运算得到各个检测位置线的形变随时间变化的关系；根据各个检测位置线的空间位置，以及形变随时间变化的关系，得到至少一个时刻下空间位置与形变的对应关系；根据空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角；根据各个检测位置线的形变随时间变化的关系、各个检测位置线之间的空间位置，得到剪切波的估计传播速度并采用所述夹角对其进行修正，得到最终的传播速度。可见，通过计算剪切波传播方向并对估计传播速度进行修正，提高了剪切波传播速度计算的准确度。

Description

超声弹性成像装置和用于弹性测量的剪切波波速测量方法

技术领域

本发明涉及超声成像技术领域，具体涉及超声弹性成像装置和用于弹性测量的剪切波波速测量方法。

背景技术

传统剪切波波速估计方法TOF法：从形变位移矩阵中，选取同一深度位置，不同横向检测位置的两个或多个位置，分别作出这些位置的“形变-时间”曲线（纵轴坐标表示形变大小，横轴坐标表示时间）。沿时间方向搜索每个位置的“形变-时间”曲线最大值，并记录最大值所对应的横坐标，即对应的时间点。根据这些横向检测位置和对应的波峰到达时间利用线性拟合方法画出“时间- 距离”斜线，求出该斜线的斜率的倒数即为所求的剪切波速度。TOF方法是在水平方向上寻找剪切波传播间隔，但剪切波的真实传播方向不是单一的方向。此方法应用在各向同性的均匀介质中时，可理解为求出了剪切波速度的水平分量，用剪切波速度的水平分量或进行杨氏模量计算得到的组织硬度值与真实值必然存在误差。而在人体中，由于组织结构复杂，剪切波的传播不再是各向同性的理想环境，此方法计算的剪切波速度值误差会更大。

发明内容

本申请提供的超声弹性成像装置和用于弹性测量的剪切波波速测量方法，旨在提高计算剪切波传播速度的准确度。

根据第一方面，一种实施例中提供一种用于生物组织弹性测量的剪切波波速测量方法，包括如下步骤：

获取生物组织的弹性观察区域；

激励所述生物组织以激发剪切波经过所述弹性观察区域，并向所述弹性观察区域发射第一超声波，沿选取的至少两个检测位置线采集第一超声波的回波，以对剪切波经过所述弹性观察区域的过程进行检测；

根据所述第一超声波的回波进行形变估计运算，得到各个检测位置线的形变随时间变化的关系；

根据各个检测位置线的空间位置，以及形变随时间变化的关系，得到至少一个时刻下各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系；

根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角；

根据各个检测位置线的形变随时间变化的关系，得到各个检测位置线的形变最大值及其对应的时间；

根据各个检测位置线之间的空间位置、形变最大值及其对应的时间，得到剪切波的估计传播速度；

采用所述夹角对所述剪切波的估计传播速度进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度并输出。

所述的剪切波波速测量方法中，所述各个检测位置线的排列方向为水平方向，检测位置线的延伸方向为深度方向；所述激励所述生物组织以激发剪切波经过所述弹性观察区域包括：

通过超声探头对生物组织的弹性观察区域进行声辐射力聚焦冲击以产生剪切波。

所述的剪切波波速测量方法中，所述各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系包括空间形变图；

所述根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角包括：

在所述空间形变图中找出检测位置线形变最大值的点；

将各个形变最大值的点拟合成第一直线，求出第一直线的斜率；

根据所述第一直线的斜率得到剪切波传播方向与水平方向的夹角。

所述的剪切波波速测量方法中，所述采用所述夹角对所述剪切波的估计传播速度进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度包括：

将所述剪切波的估计传播速度乘以所述夹角的余弦值，得到剪切波在传播方向上的传播速度。

根据第二方面，一种实施例中提供一种超声弹性成像装置，包括：

超声探头，其包括至少一个换能器，用于激励生物组织以激发剪切波经过弹性观察区域，并向所述弹性观察区域发射第一超声波，沿选取的至少两个检测位置线采集第一超声波的回波，以对剪切波经过所述弹性观察区域的过程进行检测；

发射与接收序列控制模块，用于产生控制相应换能器发射第一超声波的发射序列和产生控制相应换能器接收第一超声波的回波的接收序列；

回波处理模块，用于对所述第一超声波的回波进行处理，得到各个检测位置线对应的回波数据；

发射和接收模块，其分别与超声探头、发射与接收序列控制模块和回波处理模块电连接，用于将发射与接收序列控制模块产生的发射序列传输给超声探头，并将超声探头接收的超声波的回波传输给回波处理模块；

数据处理模块，其与回波处理模块连接，用于根据回波数据进行形变估计运算，得到各个检测位置线的形变随时间变化的关系；根据各个检测位置线的空间位置，以及形变随时间变化的关系，得到至少一个时刻下各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系；根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角；根据各个检测位置线的形变随时间变化的关系，得到各个检测位置线的形变最大值及其对应的时间；根据各个检测位置线之间的空间位置、形变最大值及其对应的时间，得到剪切波的估计传播速度；采用所述夹角对所述剪切波的估计传播速度进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度并输出。

所述的超声弹性成像装置中，所述各个检测位置线的排列方向为水平方向，检测位置线的延伸方向为深度方向；所述超声探头激励所述生物组织以激发剪切波经过所述弹性观察区域包括：

通过超声探头对生物组织的弹性观察区域进行声辐射力聚焦冲击以产生剪切波。

所述的超声弹性成像装置中，所述各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系包括空间形变图；

所述数据处理模块根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角包括：

在所述空间形变图中找出检测位置线形变最大值的点；

将各个形变最大值的点拟合成第一直线，求出第一直线的斜率；

根据所述第一直线的斜率得到剪切波传播方向与水平方向的夹角。

所述的超声弹性成像装置中，所述数据处理模块采用所述夹角对所述剪切波的估计传播速度进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度包括：

将所述剪切波的估计传播速度乘以所述夹角的余弦值，得到剪切波在传播方向上的传播速度。

根据第三方面，一种实施例中提供一种超声弹性成像装置，包括：

存储器，用于存储程序；

处理器，用于执行所述存储器存储的程序以实现如上所述的方法。

根据第四方面，一种实施例中提供一种计算机可读存储介质，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如上所述的方法。

依据上述实施例的超声弹性成像装置和用于弹性测量的剪切波波速测量方法，向弹性观察区域发射第一超声波以对剪切波进行检测，沿选取的至少两个检测位置线采集第一超声波的回波；根据回波进行形变估计运算，得到各个检测位置线的形变随时间变化的关系；根据各个检测位置线的空间位置，以及形变随时间变化的关系，得到至少一个时刻下空间位置与形变的对应关系；根据空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角；根据各个检测位置线的形变随时间变化的关系，得到各个检测位置线的形变最大值及其对应的时间；根据各个检测位置线之间的空间位置、形变最大值及其对应的时间，得到剪切波的估计传播速度并采用所述夹角对其进行修正，得到最终的传播速度。可见，通过计算剪切波传播方向并对估计传播速度进行修正，提高了剪切波传播速度计算的准确度。

附图说明

图1为本发明提供的超声弹性成像装置的结构框图；

图2为弹性成像区域中，多个检测位置线的示意图；

图3为检测位置空间位移图；

图4为根据检测位置空间位移图得到的剪切波的传播方向示意图；

图5为多个检测位置线的形变-时间曲线；

图6为根据各个检测位置线之间的横向位置和各个波峰所对应的时间值进行直线拟合的示意图；

图7为两个波峰位置的示意图；

图8为本发明提供的用于弹性测量的剪切波波速测量方法的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

在本发明实施例中，先通过分析各个检测位置局部空间区域的形变平面，找到剪切波通过该局部空间区域的轨迹情况，从而估计该剪切波通过该区域时大概的传播方向，采用该传播方向对剪切波的估计传播速度进行修正，从而提高了剪切波传播速度计算的准确性。具体过程下文详细描述。

请参考图1，本发明提供的超声弹性成像装置包括超声探头10、发射和接收模块20、发射与接收序列控制模块30、回波处理模块40、数据处理模块50、显示模块60和输入模块70。发射与接收序列控制模块30通过发射和接收模块20与超声探头10信号连接（电连接），超声探头10通过发射和接收模块20与回波处理模块40信号连接，回波处理模块40的输出端与数据处理模块50的一输入端连接（电连接），数据处理模块50的输出端与显示模块60连接，数据处理模块50的另一输入端连接输入模块70。

输入模块70用于接收用户的输入，例如，可以采用鼠标、键盘、轨迹球、触控屏等。

显示模块60作为输出模块，显示模块60接收数据处理模块50输出的各种可视化数据，在显示界面上显示各种图像、图形、图表、文字或数据，其中包括各种弹性图像。在有的实施例中，数据处理模块50在计算出弹性结果后，可以直接将计算出的弹性结果输出至显示模块60进行显示。在一些实施例中，显示模块60可以是触摸显示屏，或多个显示器等等。

超声探头10包括至少一个换能器，换能器用于根据电信号发射超声波，或将接收的超声波变换为电信号。当存在多个换能器时，多个换能器可排列成一排，例如线阵探头；或者，多个换能器可排布成二维矩阵，例如，二维超声探头或面阵探头。超声探头10的一部分换能器可用于向生物组织A发射超声波，另一部分换能器可用于接收由生物组织A返回的超声回波。

在本申请实施例中，超声探头10激励生物组织A以激发剪切波经过弹性观察区域（也就是感兴趣区域），例如，超声探头10与人体接触并在体表产生振动，从而引起组织内部振动产生剪切波，又例如，通过超声探头10对生物组织A的弹性观察区域进行声辐射力聚焦冲击以产生剪切波；本实施例以后者为例进行说明，即本实施例采用声辐射力激励方法，超声探头10用聚焦超声在焦点处引起生物组织振动，产生在生物组织内传播的剪切波。超声探头10还用于向弹性观察区域发射第一超声波，以对剪切波经过弹性观察区域的过程进行检测，并沿选取的至少两个检测位置线采集第一超声波的回波。第一超声波就是对剪切波经过弹性观察区域的过程进行检测的超声波，因为声辐射力聚焦冲击也用到了超声波，为了区别于产生声辐射力的超声波，本文用“第一”超声波的名称以做出区别。采集第一超声波回波的帧率可以采用常规的帧率，也可以利用超高帧频成像技术采集。发射第一超声波的开始和结束时间，根据剪切波经过弹性观察区域的时间而定，至少检测到剪切波经过一部分弹性观察区域的过程即可，本实施例中，第一超声波的发射接收涵盖了剪切波经过弹性观察区域的整个过程。

其中，弹性观察区域可由用户选定，例如当显示模块60的显示器上显示超声图像时，用户可在超声图像上选定弹性观察区域（感兴趣区域），超声弹性成像装置可根据选定的弹性观察区域计算发射和接收序列。在有的实施例中，超声弹性成像装置默认超声探头10所接触的组织表皮下设定范围为弹性观察区域。弹性观察区域原则上是尽量选择较大的组织，尽量避开血管等。本发明对剪切波的传播速度进行检测，通常适用于肝脏、甲状腺和乳腺等组织的弹性测量。

发射与接收序列控制模块30用于产生发射序列和接收序列，发射序列用于提供超声探头10中发射用的换能器数和向生物组织发射超声波的参数(例如幅度、频率、发波次数、发波角度、波型等)，接收序列用于提供超声探头10中接收用的换能器数以及其接收回波的参数(例如接收的角度、深度等)。当超声探头 10固定在生物组织A上的某个位置后，超声探头10中相应的换能器按照发射序列，向生物组织A内发射一定幅度、频率和角度的超声波，超声波在生物组织A内可形成截面，同时也可接收该截面的超声回波。本实施例中，发射与接收序列控制模块30产生控制相应换能器发射第一超声波的发射序列，产生控制相应换能器接收第一超声波的回波的接收序列。

发射和接收模块20连接在超声探头10和发射与接收序列控制模块30、回波处理模块40之间，用于将发射与接收序列控制模块30的发射序列传输给超声探头10，并将超声探头10接收的超声回波传输给回波处理模块40。

回波处理模块40用于对超声回波进行处理，例如对第一超声波的回波进行处理，得到各个检测位置线对应的回波数据。对超声回波进行处理可以是对超声回波进行滤波、放大、波束合成等处理。

数据处理模块50接收回波处理模块40输出端输出的回波数据（处理后的回波信号），并采用预设的相关算法得到所需要的参数或图像。

具体的，数据处理模块50可根据回波数据进行形变估计运算，得到各个检测位置线的形变随时间变化的关系，也就是得到了各个检测位置线上各点的形变随时间变化的关系。形变估计运算可采用互相关运算，形变估计运算为常规运算，本实施例不做赘述。在本申请实施例中，各个检测位置线的形变随时间变化的关系为：各个检测位置线上各点对应的形变-时间曲线（其反映了形变值随时间变化的关系），检测位置线上各点的形变反应了剪切波经过各点时，各点的位移。

数据处理模块50根据各个检测位置线的空间位置，以及形变随时间变化的关系，得到至少一个时刻下各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系。如图2所示，各个检测位置线的排列方向为水平方向（图2中的横向），即，各个检测位置线在同一平面沿水平方向间隔设置，检测位置线的延伸方向为深度方向（图2中的竖直方向），各个检测位置线的排布以及深度可以在弹性观察区域内，也可以超出弹性观察区域。检测位置线至少有两条，数量越多得到的传播速度越准确，数据处理量也越大，检测位置线的数量根据实际情况或用户需求设定。超声探头10采集检测位置线上的超声回波数据，检测位置线的采集次数可根据需要设置，例如：50次，实践中可在30-100次中选择。采集重复频率可选，例如：1kHz；实践中可以在500Hz到5KHz之间选择。一条检测位置线上采集数据点的数量可根据需要设置，例如可以为500-2048个点，实践中可选1024个点。在本申请实施例中，各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系包括空间形变图，如图3所示。换而言之，数据处理模块50根据各个检测位置线在水平方向上的排布位置，以及形变-时间曲线，得到至少一个时刻下的空间形变图。图3中，横坐标为水平方向，纵坐标为深度，空间形变图中的平面坐标涵盖了各个检测位置线在排布平面的位置；图中不同的灰度表示不同的形变值，形变值越大则越亮。

数据处理模块50根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角。具体的，数据处理模块50在空间形变图中找出检测位置线形变最大值（即峰值）的点；将各个形变最大值的点拟合成第一直线，如图4中L1所示，求出第一直线L1的斜率；根据第一直线L1的斜率得到剪切波传播方向与水平方向的夹角a。图4中，剪切波传播方向与第一直线L1垂直。计算得到的剪切波传播方向与水平方向的夹角a只是一个时刻下的，数据处理模块50重复上述过程，即可得到另一时刻下的夹角a，得到多个（两个或两个以上）夹角a后，对所有夹角a求平均值，用夹角a的平均值作为后续修正传播速度的角度。

数据处理模块50根据各个检测位置线的形变随时间变化的关系，得到各个检测位置线的形变最大值（峰值）及其对应的时间。具体的，获取各个检测位置线上预设深度的点的形变-时间曲线，预设深度可以由系统预先设置，也可以由用户选取，其在弹性观察区域内即可，图2所示的点q1-q8为各个检测位置线上一预设深度的点。如图5所示，其展示了5个检测位置线上预设深度的点（q1-q5）的形变-时间曲线，实际运用中，至少需要两条检测位置线。数据处理模块50对各个检测位置线上预设深度的点的形变-时间曲线进行最大值搜索运算，找出每条时间-形变曲线的峰值max以及峰值max对应的时间。

数据处理模块50根据各个检测位置线之间的空间位置、形变最大值及其对应的时间，得到剪切波的估计传播速度。由于时间-形变曲线的峰值max表示剪切波经过检测位置线的波峰，其对应的时间就是剪切波波峰经过检测位置线的时间，各个检测位置线之间的空间位置已知，因此，根据各个检测位置线之间的横向位置（能反映各个检测位置线之间的间距）和各个波峰所对应的时间值进行直线拟合，得出“时间-距离”直线L2，如图6所示。求出“时间-距离”直线L2的斜率的倒数，得到剪切波的估计传播速度V_估计，由于估计传播速度V_估计是默认剪切波沿水平方向传播时剪切波的传播速度，而实际上剪切波并不一定沿水平方向传播，因此需要修正。

数据处理模块50采用夹角a对剪切波的估计传播速度V_估计进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度V_修正并输出。具体的，将剪切波的估计传播速度V_估计乘以夹角的余弦值cosa，得到剪切波在传播方向上的传播速度V_修正，即，V_修正=V_估计*cosa。例如，如图7所示，图中实线和虚线为两个相邻的L1，即两个波峰，两者横向位置的距离为H1，两者对应的时间间隔为t1，则V_估计= H1/t1。但实际上剪切波从实线位置传播到虚线位置传播的距离为H2，H2=H1*cosa，故V_修正= H2/t1= H1*cosa/t1=V_估计*cosa。

本发明采用剪切波传播方向与水平方向的夹角a对估计传播速度进行修正，提高了剪切波传播速度计算的准确性，各个检测位置线水平方向的位置容易确定，数据量和运算量不大。

得到剪切波在传播方向上的传播速度V_修正后，数据处理模块50将其输出给显示模块60，通过显示模块60显示V_修正，供用户参考，V_修正可反映弹性观察区域的软硬程度（弹性）。还可以根据传播速度V_修正计算得到杨氏模量并显示，供用户参考。

综上所述，本发明通过分析各个检测位置形成的局部空间区域的形变平面，找到剪切波通过该局部空间区域的轨迹情况，从而估计该剪切波通过该区域时基本的传播方向。最终对剪切波波速估计结果值进行修正。此方法比传统TOF方法增加了剪切波角度的修正，不再单一考虑剪切波水平传播的情况，增加了在复杂组织情况下的剪切波波速估计稳定性和准确性。

基于本申请前述实施例，本发明另一实施例还提供了一种用于生物组织弹性测量的剪切波波速测量方法，如图8所示，包括如下步骤：

步骤1、获取生物组织的弹性观察区域。例如，对生物组织进行超声扫查，得到超声图像并在显示器上显示出来，用户可在超声图像上选定弹性观察区域（感兴趣区域）。在有的实施例中，超声弹性成像装置默认超声探头所接触的组织表皮下设定范围为弹性观察区域。弹性观察区域原则上是尽量选择较大的组织，尽量避开血管等。本发明对剪切波的传播速度进行检测，通常适用于肝脏、甲状腺和乳腺等组织的弹性测量。

步骤2、激励生物组织以激发剪切波经过弹性观察区域，并向弹性观察区域发射第一超声波，沿选取的至少两个检测位置线采集第一超声波的回波，以对剪切波经过所述弹性观察区域的过程进行检测。例如，超声探头与人体接触并在体表产生振动，从而引起组织内部振动产生剪切波，又例如，通过超声探头对生物组织的弹性观察区域进行声辐射力聚焦冲击以产生剪切波；本实施例以后者为例进行说明，即本实施例采用声辐射力激励方法，超声探头用聚焦超声在焦点处引起生物组织振动，产生在生物组织内传播的剪切波。超声探头还向弹性观察区域发射第一超声波，以对剪切波经过弹性观察区域的过程进行检测，并沿选取的至少两个检测位置线采集第一超声波的回波。采集第一超声波回波的帧率可以采用常规的帧率，也可以利用超高帧频成像技术采集。发射第一超声波的开始和结束时间，根据剪切波经过弹性观察区域的时间而定，至少检测到剪切波经过一部分弹性观察区域的过程即可，本实施例中，第一超声波的发射接收涵盖了剪切波经过弹性观察区域的整个过程。

步骤3、根据第一超声波的回波进行形变估计运算，得到各个检测位置线的形变随时间变化的关系，也就是得到了各个检测位置线上各点的形变随时间变化的关系。在本申请实施例中，各个检测位置线的形变随时间变化的关系为：各个检测位置线上各点对应的形变-时间曲线（其反映了形变值随时间变化的关系），检测位置线上各点的形变反应了剪切波经过各点时，各点的位移。

步骤4、根据各个检测位置线的空间位置，以及形变随时间变化的关系，得到至少一个时刻下各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系。如图2所示，各个检测位置线的排列方向为水平方向（图2中的横向），即，各个检测位置线在同一平面沿水平方向间隔设置，检测位置线的延伸方向为深度方向（图2中的竖直方向），各个检测位置线的排布以及深度可以在弹性观察区域内，也可以超出弹性观察区域。检测位置线至少有两条，数量越多得到的传播速度越准确，数据处理量也越大，检测位置线的数量根据实际情况或用户需求设定。超声探头10采集检测位置线上的超声回波数据，检测位置线的采集次数可根据需要设置，例如：50次，实践中可在30-100次中选择。采集重复频率可选，例如：1kHz；实践中可以在500Hz到5KHz之间选择。一条检测位置线上采集数据点的数量可根据需要设置，例如可以为500-2048个点，实践中可选1024个点。在本申请实施例中，各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系包括空间形变图，如图3所示。换而言之，根据各个检测位置线在水平方向上的排布位置（横向位置），以及形变-时间曲线，得到至少一个时刻下的空间形变图。图3中，横坐标为水平方向，纵坐标为深度，空间形变图中的平面坐标涵盖了各个检测位置线在排布平面的位置；图中不同的灰度表示不同的形变值，形变值越大则越亮。

步骤5、根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角。具体的，在空间形变图中找出检测位置线形变最大值（即峰值）的点；将各个形变最大值的点拟合成第一直线，如图4中L1所示，求出第一直线L1的斜率；根据第一直线L1的斜率得到剪切波传播方向与水平方向的夹角a。图4中，剪切波传播方向与第一直线L1垂直。计算得到的剪切波传播方向与水平方向的夹角a只是一个时刻下的，重复步骤4和步骤5，即可得到另一时刻下的夹角a，得到多个（两个或两个以上）夹角a后，对所有夹角a求平均值，用夹角a的平均值作为后续修正传播速度的角度。

步骤6、根据各个检测位置线的形变随时间变化的关系，得到各个检测位置线的形变最大值及其对应的时间。具体的，获取各个检测位置线上预设深度的点的形变-时间曲线，预设深度可以由系统预先设置，也可以由用户选取，其在弹性观察区域内即可，图2所示的点q1-q8为各个检测位置线上一预设深度的点。如图5所示，其展示了5个检测位置线上预设深度的点（q1-q5）的形变-时间曲线，实际运用中，至少需要两条检测位置线。对各个检测位置线上预设深度的点的形变-时间曲线进行最大值搜索运算，找出每条时间-形变曲线的峰值max以及峰值max对应的时间。

步骤7、根据各个检测位置线之间的空间位置、形变最大值及其对应的时间，得到剪切波的估计传播速度。由于时间-形变曲线的峰值max表示剪切波经过检测位置线的波峰，其对应的时间就是剪切波波峰经过检测位置线的时间，各个检测位置线之间的空间位置已知，因此，根据各个检测位置线之间的横向位置（能反映各个检测位置线之间的间距）和各个波峰所对应的时间值进行直线拟合，得出“时间-距离”直线L2，如图6所示。求出“时间-距离”直线L2的斜率的倒数，得到剪切波的估计传播速度V_估计，由于估计传播速度V_估计是默认剪切波沿水平方向传播时剪切波的传播速度，而实际上剪切波并不一定沿水平方向传播，因此需要修正。

步骤8、采用所述夹角对所述剪切波的估计传播速度进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度并输出。具体的，将剪切波的估计传播速度V_估计乘以夹角的余弦值cosa，得到剪切波在传播方向上的传播速度V_修正，即，V_修正=V_估计*cosa。例如，如图7所示，图中实线和虚线为两个相邻的L1，即两个波峰，两者横向位置的距离为H1，两者对应的时间间隔为t1，则V_估计= H1/t1。但实际上剪切波从实线位置传播到虚线位置传播的距离为H2，H2= H1*cosa，故V_修正= H2/t1= H1*cosa/t1=V_估计*cosa。

得到剪切波在传播方向上的传播速度V_修正后，可通过显示模块60显示V_修正，供用户参考，V_修正可作为弹性观察区域的弹性测量依据，即，其反应弹性观察区域的硬度。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关硬件完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘或光盘等。

上述发射与接收序列控制模块、回波处理模块和数据处理模块的功能可以由处理器完成，即，一种实施例中，超声弹性成像装置包括：用于存储程序，处理器。处理器用于执行存储器存储的程序以实现如上所述的方法。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种用于生物组织弹性测量的剪切波波速测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取生物组织的弹性观察区域；

激励所述生物组织以激发剪切波经过所述弹性观察区域，并向所述弹性观察区域发射第一超声波，沿选取的至少两个检测位置线采集第一超声波的回波，以对剪切波经过所述弹性观察区域的过程进行检测；

根据所述第一超声波的回波进行形变估计运算，得到各个检测位置线的形变随时间变化的关系；

根据各个检测位置线的空间位置，以及形变随时间变化的关系，得到至少一个时刻下各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系；

根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角；

根据各个检测位置线的形变随时间变化的关系，得到各个检测位置线的形变最大值及其对应的时间；

根据各个检测位置线之间的空间位置、形变最大值及其对应的时间，得到剪切波的估计传播速度；

采用所述夹角对所述剪切波的估计传播速度进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度并输出。

2.如权利要求1所述的剪切波波速测量方法，其特征在于，所述各个检测位置线的排列方向为水平方向，检测位置线的延伸方向为深度方向；所述激励所述生物组织以激发剪切波经过所述弹性观察区域包括：

通过超声探头对生物组织的弹性观察区域进行声辐射力聚焦冲击以产生剪切波。

3.如权利要求2所述的剪切波波速测量方法，其特征在于，所述各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系包括空间形变图；

所述根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角包括：

在所述空间形变图中找出检测位置线形变最大值的点；

将各个形变最大值的点拟合成第一直线，求出第一直线的斜率；

根据所述第一直线的斜率得到剪切波传播方向与水平方向的夹角。

4.如权利要求1所述的剪切波波速测量方法，其特征在于，所述采用所述夹角对所述剪切波的估计传播速度进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度包括：

将所述剪切波的估计传播速度乘以所述夹角的余弦值，得到剪切波在传播方向上的传播速度。

5.一种超声弹性成像装置，其特征在于，包括：

超声探头，其包括至少一个换能器，用于激励生物组织以激发剪切波经过弹性观察区域，并向所述弹性观察区域发射第一超声波，沿选取的至少两个检测位置线采集第一超声波的回波，以对剪切波经过所述弹性观察区域的过程进行检测；

发射与接收序列控制模块，用于产生控制相应换能器发射第一超声波的发射序列和产生控制相应换能器接收第一超声波的回波的接收序列；

回波处理模块，用于对所述第一超声波的回波进行处理，得到各个检测位置线对应的回波数据；

发射和接收模块，其分别与超声探头、发射与接收序列控制模块和回波处理模块电连接，用于将发射与接收序列控制模块产生的发射序列传输给超声探头，并将超声探头接收的超声波的回波传输给回波处理模块；

数据处理模块，其与回波处理模块连接，用于根据回波数据进行形变估计运算，得到各个检测位置线的形变随时间变化的关系；根据各个检测位置线的空间位置，以及形变随时间变化的关系，得到至少一个时刻下各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系；根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角；根据各个检测位置线的形变随时间变化的关系，得到各个检测位置线的形变最大值及其对应的时间；根据各个检测位置线之间的空间位置、形变最大值及其对应的时间，得到剪切波的估计传播速度；采用所述夹角对所述剪切波的估计传播速度进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度并输出。

6.如权利要求5所述的超声弹性成像装置，其特征在于，所述各个检测位置线的排列方向为水平方向，检测位置线的延伸方向为深度方向；所述超声探头激励所述生物组织以激发剪切波经过所述弹性观察区域包括：

通过超声探头对生物组织的弹性观察区域进行声辐射力聚焦冲击以产生剪切波。

7.如权利要求6所述的超声弹性成像装置，其特征在于，所述各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系包括空间形变图；

所述数据处理模块根据各个检测位置线的空间位置与形变的对应关系，得到剪切波传播方向与各个检测位置线排列方向的夹角包括：

在所述空间形变图中找出检测位置线形变最大值的点；

将各个形变最大值的点拟合成第一直线，求出第一直线的斜率；

根据所述第一直线的斜率得到剪切波传播方向与水平方向的夹角。

8.如权利要求5所述的超声弹性成像装置，其特征在于，所述数据处理模块采用所述夹角对所述剪切波的估计传播速度进行修正，得到剪切波在传播方向上的传播速度包括：

将所述剪切波的估计传播速度乘以所述夹角的余弦值，得到剪切波在传播方向上的传播速度。

9.一种超声弹性成像装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储程序；

处理器，用于执行所述存储器存储的程序以实现如权利要求1-4中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序，所述程序能够被处理器执行以实现如权利要求1-4中任意一项所述的方法。

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