CN113826025A - 用于生成剪切波的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本公开描述了被配置为通过剪切波成像来探询目标组织的刚度和/或弹性的超声系统和方法。系统可以被配置为以速闪的方式将多个推动脉冲发射到目标组织中的不同聚焦深度处。快速发射的推动脉冲可以生成相长干涉以形成复合剪切波的剪切波。示例系统可以包括波束形成器，所述波束形成器被配置为将推动脉冲的参数发射到换能器阵列，同时从控制器接收新的推动脉冲的参数。不同推动脉冲的参数的双重发射和接收在不中断推动脉冲发射的情况下重新配置波束形成器，从而最小化相继推动脉冲之间的延迟。根据所公开的方法发射的推动脉冲可以生成复合剪切波，所述复合剪切波被配置为在宽的深度范围内以增强的灵敏度探询组织。

Description

用于生成剪切波的方法和装置

技术领域

本公开涉及用于使用剪切波来确定组织特性的超声系统和方法。特定实施涉及快速相继地将一系列超声推动脉冲施加到目标组织中以生成通过目标组织的复合剪切波。

背景技术

诊断成像的长期追求目标之一是精确的组织表征。临床医师希望使用诸如超声的成像系统来识别包含在目标组织的图像中的目标组织的特征，例如良性与恶性。一种用于导出组织特征的技术是超声弹性成像，其测量身体中的组织的弹性和/或刚度。例如，刚度高的乳腺肿瘤或肿块可能是恶性的，而较软和顺应性更好的肿块可能是良性的。特别地，超声剪切波弹性成像可以通过将“推动脉冲”从换能器发射到组织中来确定各种组织的局部刚度水平，从而生成横向传播穿过组织的剪切波。然后，可以将由换能器发出的跟踪脉冲用于测量剪切波传播时的速度，所述速度通常与组织的刚度成比例。例如，假设在每种组织类型中使用相同的推动脉冲生成剪切波，软组织中的剪切波速度通常比刚性组织中的剪切波速度慢。

现有的超声弹性成像系统可以在一段时间内将一个或多个推动脉冲发射在目标组织内的较浅深度处，然后将聚焦区移得更深以生成倾向于向外传输并且略微向下的剪切波。因此，要使用多个深度的聚焦区生成全面的组织扫描，必须反复调整焦点，这会通过在每个离散脉冲之间累积显著的过渡时间来降低整体推动(以及由此产生的剪切波)的效力。

发明内容

本公开描述了用于经由剪切波成像来确定目标组织的弹性和/或刚度的超声系统和方法。实施例可以涉及速闪地将多个推动脉冲发射到目标组织中，每个推动脉冲具有不同的聚焦深度。由快速发射的推动脉冲生成的剪切波可以相长干涉以形成具有近似平面波前的复合剪切波，用于以高灵敏度探询感兴趣区域。具有不同波形参数的推动脉冲的速闪发射可以用发射波束形成器来执行，所述发射波束形成器被配置为在不中断当前推动脉冲的正在进行的发射的情况下接收新的推动脉冲的参数。在当前推动脉冲的参数的发射期间接收新的推动脉冲的参数可以分别使用波束形成器上的双组影子和活动寄存器来实现。从波束形成器控制器接收到的开始信号可以启动当前推动脉冲的参数和下一组推动脉冲的参数的实施之间的转换，其间几乎没有中断，使得由相继脉冲生成的复合剪切波平滑地跨越整个目标组织。在一些示例中，复合剪切波可以在组织内的深度和横向距离上具有近似柱状形状。可以根据本文中的实施例来实施各种推动脉冲方案，例如在用户的方向上和/或根据用户偏好和/或组织尺寸自动地实施。每个推动脉冲方案可以包括各种数量的推动脉冲和推动脉冲的参数，使得能够对广泛的组织类型和特定感兴趣区域进行定制的探询。

根据本公开的原理，用于剪切波成像的超声成像系统可以包括超声换能器，所述超声换能器被配置为响应于朝着目标组织发射的超声脉冲而采集回波。所述系统还可以包括波束形成器，所述波束形成器被配置为根据当前推动脉冲的参数来从超声换能器发射具有当前聚焦深度的当前推动脉冲以生成当前剪切波。所述波束形成器还可以接收下一推动脉冲的参数，用于发射具有与当前聚焦深度不同的下一聚焦深度的下一推动脉冲，以使用控制器电路生成下一剪切波。所述当前剪切波和所述下一剪切波可以相长干涉以在目标组织中生成复合剪切波。

在一些示例中，所述复合剪切波包括部分由当前推动脉冲和下一推动脉冲的组合深度限定的近似柱状形状。在一些实施例中，所述波束形成器被配置为在大约250ns到大约550ns内从所述当前推动脉冲转变到所述下一推动脉冲。在一些示例中，所述波束形成器被配置为大约每8μs到大约16μs一次从所述当前推动脉冲转变到所述下一推动脉冲。在一些实施例中，所述波束形成器包括一个或多个活动寄存器和一个或多个影子寄存器，其被配置为分别将当前推动脉冲的参数发射到超声换能器和从控制器电路接收下一推动脉冲的参数。在一些示例中，所述波束形成器被配置为减少所述当前推动脉冲与所述下一推动脉冲之间的发射延迟。在一些实施例中，所述波束形成器被配置为重复所述当前推动脉冲直到所述下一推动脉冲的参数被用于发射所述下一推动脉冲。

在一些示例中，控制器电路被配置为根据用户命令来实施推动脉冲方案。推动脉冲方案可以包括推动脉冲的序列，每个推动脉冲具有不同的聚焦深度。在一些实施例中，所述系统还可以包括被配置为显示推动脉冲方案的用户界面。

在一些示例中，所述波束形成器还被配置为从超声换能器发射在空间上被布置为在目标组织内的一个或多个位置处与所述复合剪切波相交的跟踪脉冲。在一些实施例中，所述波束形成器还被配置为从所述超声换能器接收指示所述跟踪脉冲与所述复合剪切波相交的位置的回波信号。在一些示例中，所述系统还包括被配置为基于所述回波信号来确定目标组织的弹性的组织分析电路。

根据本公开的原理，一种剪切波成像的方法可以包括：响应于朝向目标组织发射的超声脉冲而采集超声回波；根据当前推动脉冲的参数发射具有当前聚焦深度的当前推动脉冲以生成当前剪切波；并且在发射所述当前推动脉冲的同时接收下一推动脉冲的参数，用于发射具有与所述当前聚焦深度不同的下一聚焦深度的下一推动脉冲以生成下一剪切波。所述当前剪切波和所述下一剪切波可以相长干涉以在目标组织中生成复合剪切波。

在一些示例中，所述复合剪切波包括部分地由所述当前推动脉冲和所述下一推动脉冲的组合深度限定的近似柱状形状。一些实施例还可以包括大约每8μs到大约16μs一次从所述当前推动脉冲转变到所述下一推动脉冲。一些示例还可以包括减少所述当前推动脉冲与所述下一推动脉冲之间的发射延迟。一些实施例还可以包括重复所述当前推动脉冲直到所述下一推动脉冲的参数被用于发射下一推动脉冲。一些示例还可包括发射在空上被间布置为在目标组织内的一个或多个位置与复合剪切波相交的跟踪脉冲。

本文描述的任何方法或其步骤可以体现在包括可执行指令的非瞬态计算机可读介质中，所述可执行指令在被执行时可以使医学成像系统的处理器电路执行本文体现的方法或步骤。

附图说明

图1是根据本公开原理构建的超声成像系统的框图。

图2是根据本公开的原理构建的发射波束形成器的图。

图3是根据本公开的原理生成的复合剪切波的图。

图4是根据本公开的原理生成的另一复合剪切波的图。

图5是示出根据本公开原理执行的方法的流程图。

图6是根据本公开原理的处理器电路的示意图。

具体实施方式

对特定实施例的以下描述本质上仅是示例性的，并且决不旨在限制本发明或其应用或用途。在本系统和方法的实施例的以下详细描述中，参考了附图并且通过图示的方式示出了可以实践所描述的系统和方法的特定实施例，附图形成实施例的一部分。足够详细地描述这些实施例以使得本领域技术人员能够实践当前公开的系统和方法，并且应当理解，可以利用其他实施例，并且可以在不脱离本系统的精神和范围的情况下进行结构和逻辑上的改变。此外，为了清楚起见，当对本领域技术人员显而易见的情况下，将不讨论对某些特征的详细描述，以便不掩盖对本系统的描述。因此，不应当从限制性意义上看待以下详细描述，并且本系统的范围仅由权利要求界定。

本文中提供了基于超声的成像系统，其被配置为通过采用发射波束形成器来改进剪切波弹性成像，所述发射波束形成器被配置为生成穿过宽深度的平滑剪切波，从而有效地生成源自沿深度的多个焦点平面波或会聚波形式的剪切波。所公开的系统被配置为在不中断当前推动脉冲发射的情况下将新的推动脉冲的参数(例如聚焦和波形系数)快速下载到波束形成器，从而在波束形成器发射时重新配置波束形成器。可以根据不同的推动脉冲方案来调整各种推动脉冲的参数。推动脉冲的参数可以包括每个离散推动脉冲的一个或多个特性，或者根据给定推动脉冲方案发射的推动脉冲之间的关系。例如，每个推动脉冲的频率、与每个推动脉冲相关联的波形系数、相继推动脉冲之间的过渡时间、两个或更多个推动脉冲的序列之间的过渡时间、特定推动脉冲重复的时间长度，相继推动脉冲的顺序和/或聚焦深度，和/或每个推动脉冲可以变化的幅度。

图1示出了示例超声系统100，其被配置为通过快速发射具有不同深度的焦点的多个推动脉冲来在感兴趣的组织内执行剪切波成像。系统100可以包括超声采集电路110。超声采集电路110可以包括超声探头112、发射波束形成器126、多线接收波束形成器128、发射/接收(T/R)开关130、波束形成器控制器电路132和信号处理器电路136。超声采集电路110可以由硬件或硬件和软件的组合来构建。

超声探头112可以容纳超声传感器阵列114。超声传感器阵列114可以被配置为发射和接收超声信号。超声传感器阵列114可以被配置为以速闪的方式将推动脉冲116发射到目标区域118中。目标区域118可以是生物的一部分，例如人或动物。该生物可能是活着的或者是死的。目标区域118可以包含一个或多个组织异常120，例如肿瘤或僵硬的组织内含物。目标区域118可以包括器官，包括但不限于人的肝脏、胰腺、肾脏、肺、心脏或脑、或组织区域，例如肌肉组织。

推动脉冲116可以被布置为共同形成复合剪切波119。可以使用传播通过目标区域118的多个相长干涉的剪切波来创建复合剪切波。在另外的或替代的实施例中，推动脉冲116可以由除单个超声传感器阵列114之外的其他阵列生成。例如，在一些示例中，可以使用一个阵列来施加推动脉冲并且可以使用不同的阵列来对得到的复合剪切波进行成像。

超声传感器阵列114还可以被配置为将多个跟踪脉冲或光束124发射到目标区域118中，以检测由推动脉冲116创建的剪切波119的传播。跟踪脉冲124可以邻近推动脉冲116被发射，并且在一些示例中可以相对于推动脉冲横向地间隔开。在一些实施例中，例如当利用线性探头来发射跟踪脉冲时，跟踪脉冲124可以平行于推动脉冲116。在其他示例中，跟踪脉冲124可以不与推动脉冲116平行地发射。例如，弯曲的探头可以在径向方向上以其间的角度间隔发射跟踪脉冲124。这样的脉冲在笛卡尔空间中可能不平行，但在极坐标或圆柱坐标系中以相同方向发射。

超声传感器阵列114可以经由发射/接收(T/R)开关130耦合到发射波束形成器126和多线接收波束形成器128。波束形成器控制器电路126可以控制由波束形成器126、128进行的发射和接收的协调。在操作中，发射波束形成器126可以控制超声传感器阵列114以在波束形成器控制器电路132的方向快速相继地例如速闪地将一系列推动脉冲116发射到目标区域118中。发射波束形成器126可以被配置为在不中断当前推动脉冲发射的情况下接收用于随后推动脉冲的新推动脉冲的参数，从而最小化相继脉冲之间的过渡时间并生成复合剪切波119。多线接收波束形成器128可以产生回波信号134的空间上不同的接收线(A线)，其可以由超声传感器阵列114接收并且可以由信号处理器电路136进行滤波、降噪等处理。在一些实施例中，采集电路110的部件可以被配置为从超声回波134生成多个超声图像帧138。

系统100还可以包括一个或多个处理器电路，例如组织分析电路140，其可以被配置为基于超声图像帧138来确定目标区域118内的组织的一个或多个特性，例如刚度和/或弹性。组织分析电路140可以由硬件、软件或硬件与软件的组合构成。

在至少一个实施例中，系统100还包括与组织分析电路140耦合的显示处理器电路142以及用户界面144。显示处理器电路142可以被配置为生成超声图像146和局部刚度值和/或梯度的组织图148。显示处理器电路142可以被配置为根据图像帧138来生成超声图像146和/或组织图148。

用户界面144可以被配置为在执行超声扫描时实时显示超声图像146和组织图148。用户界面144可以在这样的程序之前、期间或之后的任何时间接收用户输入150。在一些示例中，用户界面144可以是配置为在显示超声图像146和/或组织图148的同时接收用户输入150的触摸屏。在一些示例中，显示在用户界面144上的超声图像146和/或组织图148可以在超声扫描期间由数据采集电路110接收和处理的每个采集帧处更新。在实施例中，与显示处理器电路142协同操作的用户界面144可以被配置为生成和显示推动脉冲方案152。

推动脉冲方案152可以包括由发射波束形成器126施加的一系列推动脉冲，示出了每个推动脉冲的聚焦深度、发射脉冲的顺序和/或每个相继脉冲之间的过渡时间。推动脉冲方案152可以包括每个脉冲的一个或多个推动脉冲的参数，例如频率和波长。在一些示例中，推动脉冲方案152可以包括由推动脉冲序列生成的复合剪切波119的估计形状。

图1中所示的系统100的配置可以变化。例如，系统100可以是便携式的或固定的。在一些实施列中，各种便携式设备，例如膝上型计算机、平板电脑、智能电话等，可以用于实现系统100的一个或多个功能。在并入了便携式设备的示例中，超声传感器阵列114可以经由USB接口可连接。在一些实施例中，图1中所示的一个或多个部件可以被组合为单个元件。

在一些实施例中，组织分析电路140可以与显示处理器电路142一起并入数据采集电路110内。

图2是根据本公开的实施例的发射波束形成器200的操作的图。发射波束成形器200可以包括影子寄存器202和活动寄存器204的双联组。影子寄存器202和活动寄存器204被配置为经由双缓冲下载分别同时接收和发射不同的推动脉冲的参数。

在操作中，影子寄存器202可以存储来自波束形成器控制器电路208的新的或下一推动脉冲的参数206。同时，活动寄存器204可以继续向超声换能器212发射当前推动脉冲的参数210。超声换能器212可以包括超声传感器阵列214。超声换能器212可以根据这样的参数向目标组织发射推动脉冲。新的推动脉冲的参数206和当前推动脉冲的参数210可以指定具有不同聚焦深度的推动脉冲。例如，当前推动脉冲的参数210可以指定在目标组织内具有比新的推动脉冲的参数206中体现的推动脉冲更浅的聚焦深度的推动脉冲，反之亦然。波束形成器控制器电路208然后可以指示发射波束形成器200切换到新的聚焦区以用于下一推动脉冲发射，此时新的推动脉冲的参数206可以从影子寄存器202转移到活动寄存器204并且经由换能器212开始发射新波形。

为了避免超声传感器阵列214的不同元件之间的发射延迟，可以应用菲涅耳聚焦近似，这可能涉及将所有发射延迟限制到单个波形周期，使得发射波形可以完成一个聚焦配置并在大约一个声循环内开始另一配置。例如，每个发射通道的发射延迟可以递减直到它们达到零，在该点，可以将可以存储在影子寄存器202中的新推动脉冲的参数206驱动到超声换能器212以用于同时发射。

在实施例中，波束形成器控制器电路208可被配置为重复或循环被应用用于生成当前推动脉冲的参数210的逻辑，使得特定推动脉冲可无休止地重复，或至少重复持续定义的时间段，例如，直到波束形成器控制器电路208根据下一组推动脉冲的参数指示波束形成器200转变到下一推动脉冲。因此，一旦推动脉冲发射开始，随着波束形成器200接收到新的推动脉冲的参数，发射就可以自主地继续。在一些示例中，波束形成器控制器电路208可以被配置为例如根据推脉冲方案重复或循环被应用用于生成一系列推脉冲的逻辑，使得从该系列推脉冲生成的复合剪切波可以被重复地生成。

根据具体实施例，用新的推动脉冲的参数206配置发射波束形成器200可能需要5μs到大约10μs之间或在其之间的任何变化，例如7、8、8.7、9μs。波束成形器配置时间可能变化。例如，如果一个或多个推动脉冲的参数在相继脉冲之间保持相同，则配置时间可能少于使用一组全新的推动脉冲的参数所需的时间。发射波束形成器200的周期性重新配置可以速闪地发生，例如大约每9μs一次，或者根据需要以更大的增量发生，例如每10、11、12、13、14、15、16、17、20μs或更多，或两者之间的任何增量。每个相继推动脉冲之间的过渡时间也可以变化，并且可以小于单个波周期，例如，大约300ns、或大约400ns、500ns、600ns、700ns、800ns、900ns或其之间的任何时间长度。当从当前的一组推动脉冲的参数转变时，体现新的推动脉冲的参数206的信号可以以低频被驱动到超声换能器212持续一个或多个周期。

通过速闪地重新配置波束形成器200，每个由不同聚焦深度(和/或例如频率)定义的多个推动脉冲可以在其之间具有非常短的过渡时间的情况下平滑地发射，然后同时释放。脉冲的快速发射可以提高所得剪切波的保真度，并且可以生成具有增强的灵敏度和穿透力的新的剪切波形状。图3示出了根据本文中描述的一些实施例的快速相继发射的一系列推动脉冲。由于由每个推动脉冲生成的离散剪切波之间的相长干涉，所述一系列推动脉冲可共同形成形状近似圆柱形或柱状的复合、准平面或平面剪切波。这种柱状剪切波标志着对现有马赫锥剪切波的改进，现有马赫锥剪切波包括多个球面剪切波，其不一起传播以形成柱。

图3是根据本公开的原理生成的复合剪切波300的图。复合剪切波300由从多个元件304速闪地发射的多个推动脉冲302形成。元件304可以在超声换能器312之上或之内形成超声传感器阵列314。复合剪切波300通过成像平面308径向向外传播，例如在由箭头316和318表示的传播方向上。因为推动脉冲302快速相继地发射到不同深度并且然后同时释放，所以每个相邻波之间的相长干涉可以产生由近似柱状或圆柱形状限定的复合剪切波300，图3中示出了其两个部分(仅出于说明目的，复合剪切波300未覆盖推动脉冲302的焦点。复合剪切波300从推动脉冲302的焦点径向向外传播)。在实施例中，每个推动脉冲302可以从多个元件304发射。推动脉冲302可以一个接一个地相继发射，在每个推动脉冲的发射之间具有非常短的时间。

在该特定示例中示出了十五个推动脉冲302；然而，推动脉冲的数量可以根据被成像的组织、用户偏好、频率等而变化，使得用于产生特定复合剪切波的推动脉冲的数量可以在2到20个或更多的范围内。在所示的实施例中，首先发射具有较深聚焦区的推动脉冲302(例如推动脉冲1)，接着是相继较浅的聚焦区，例如直至推动脉冲5。然后可以快速相继地重复相同的由深到浅的序列一次或多次。在另外的示例中，可以首先发射具有最浅聚焦区的推动脉冲，然后是相继更深的聚焦区。深到浅(或浅到深)序列的数量可以随每个序列内发射的推动脉冲的数量而变化。推动脉冲之间的横向间隔，例如推动脉冲1、6和11之间的横向间隔仅出于说明目的而示出。在操作中，以相同聚焦深度发射的脉冲可能不横向分离。复合剪切波300跨由多个推动脉冲限定的组织深度，使得可以通过跟踪脉冲来探询整个深度以复合剪切波300深度和横向传播确定贯穿限定的体积的组织弹性和/或刚度。

在一些实施例中，可以以类似于图3所示的方式来显示推动脉冲方案，其示出了多个推动脉冲的聚焦区以及从其生成的复合剪切波。一个或多个额外的推动脉冲的参数，即如上所述的推动脉冲的参数，可以与推动脉冲方案同时显示。用户可以调整包括在给定推动脉冲方案中的一个或多个参数。在一些示例中，用户可以输入要由复合剪切波探询的期望组织深度和/或感兴趣区域，提示超声系统，例如波束形成器控制器电路，根据这样的指示自动生成推脉冲方案。

图4是根据本公开的原理生成的复合剪切波400的图。复合剪切波400由从多个元件404速闪地发射的多个推动脉冲402形成。元件404可以在超声换能器412之上或之内形成超声传感器阵列414。复合剪切波400传播通过成像平面408(由虚线示出)，剪切波400以凸形形状径向向外传播，例如在由箭头416和418表示的传播方向上。如图所示，复合剪切波400具有由推动脉冲402之间的相长干涉形成的近似沙漏形状(示出了其中的两个部分)。

复合剪切波400可以通过快速相继发射具有深焦点和浅焦点的推动脉冲(例如，推动脉冲1和2)来形成，与图3中所示的推动脉冲方案相反，其特征是在空间上从深到浅(或从浅到深)布置的相继推动脉冲。例如，可以首先发射最浅和最深的推动脉冲402，然后是接近更内侧深度的推动脉冲。在所示的具体示例中，快速相继发射推动脉冲1-6，在深焦点与浅焦点之间交替。聚焦深度被快速调整到最深和最浅焦点之间的区域，然后在那里发射推动脉冲7-12。可以再次调整聚焦深度，从而快速相继地发射推动脉冲13-15。推动脉冲之间的横向间隔，例如推动脉冲1、3和5之间的横向间隔仅出于说明目的而示出。在操作中，以相同聚焦深度发射的脉冲可能不横向分离。在第6个推动脉冲被激发之后，推动脉冲1-6所针对的组织可以开始弛豫回到其正常状态，此时由推动脉冲1-6生成的剪切波可以开始传播。在第12个推动脉冲被激发之后，推动脉冲7-12所针对的组织可以开始弛豫回到其正常状态，此时由推动脉冲7-12生成的剪切波可以开始传播。由推动脉冲13-15生成的剪切波然后可以在第15个推动脉冲被发射之后开始传播。从每个构成剪切波生成的复合剪切波400因此可以形成近似于图4的沙漏形状。

在阵列404的中心附近，个体元件可以在每隔一个元件上在深聚焦延迟和浅聚焦延迟之间交替，例如，以避免栅瓣。阵列404的外部区域可以例如从每隔一个元件发射深度聚焦的脉冲。在各种实施例中，可以从阵列404的不同元件发射具有不同频率的脉冲，例如使得浅脉冲可以具有中频而深脉冲可以具有低频以更深地穿透到目标组织中。

通过使用根据所公开的实施例的快速重新配置的波束形成器速闪地发射具有不同聚焦深度的不同的推动脉冲序列，可以生成具有多种形状的复合剪切波。脉冲序列内相继脉冲之间经过的时间和/或相继序列之间经过的时间可以变化。例如，具有会聚波前的复合剪切波可以通过以下方式来生成：发射一组交替的深和浅焦点，在第一组中每9-15μs在浅和深焦点之间快速交替，然后是相继的一组交替的深和浅焦点，例如，在第一组发射后大约100ns。在实施例中，相继的交替焦点组可以转变为更接近感兴趣区域的中心，使得更深聚焦的剪切波可以增强在上一组要激发的焦点的范围附近生成的信号。

图5是根据本公开原理执行的剪切波成像方法的流程图。示例方法500示出了可以以任何顺序由本文描述的系统和/或装置利用的步骤。方法500可以由超声成像系统(例如系统100)或其他合适系统执行，包括例如移动系统(例如皇家飞利浦有限公司(“飞利浦”)的LUMIFY)。另外的示例系统可以包括也由飞利浦生产的SPARQ和/或EPIQ。

在所示的实施例中，方法500通过“响应于朝向目标组织发射的超声脉冲而采集超声回波”而在框502处开始。

在框504，所述方法包括“根据当前推动脉冲的参数发射具有当前聚焦深度的当前推动脉冲以生成当前剪切波”。

在框506，所述方法包括“在发射所述当前推动脉冲的同时接收下一推动脉冲的参数，用于发射具有与当前聚焦深度不同的下一聚焦深度的下一推动脉冲以生成下一剪切波”。根据要求保护的方法，如框506中进一步指出的，“当前剪切波和下一剪切波相长地干涉以在目标组织中生成复合剪切波。”

在使用诸如基于计算机的系统或可编程逻辑的可编程设备来实现部件、系统和/或方法的各种实施例中，应当理解，上述系统和方法可以使用各种已知的或以后开发的编程语言，例如“C”，“C++”，“FORTRAN”，“Pascal”等中的任一种来的实现。因此，可以准备各种存储介质，例如磁性计算机磁盘、光盘、电子存储器等，其可以包含可以指导例如计算机的设备以实现上述系统和/或方法的信息。一旦适当的设备可以访问包含在存储介质上的信息和程序，存储介质就可以将信息和程序提供给该设备，从而使该设备能够执行本文描述的系统和/或方法的功能。例如，如果将包含适当材料(例如源文件、目标文件、可执行文件等)的计算机盘提供给计算机，则计算机可以接收所述信息，对其自身进行适当的配置并执行上面的图解和流程图中描绘的各种系统和方法的功能以实现各种功能。也就是说，计算机可以从磁盘接收与上述系统和/或方法的不同元素有关的信息的各个部分，实现个体系统和/或方法，并协调以上描述个体系统和/或方法的功能。

鉴于本公开，应当注意，本文描述的各种方法和设备可以以硬件、软件和固件来实现。此外，各种方法和参数仅作为示例而被包括，而没有任何限制意义。鉴于本公开，本领域普通技术人员可以在确定他们自己的技术和影响这些技术的所需设备的情况下实施本教导，同时仍在本公开的范围内。

图6是图示根据本公开的实施例的示例处理器600的框图。处理器600可用于实现本文所述的一个或多个处理器，例如图1中所示的波束形成器控制器电路132、信号处理器电路136、组织分析电路140和/或显示处理器电路142。在一些示例中，处理器600可用于实现或实现本文所述的一个或多个部件的一部分，例如运动触发发生器450、ECG触发发生器410、扫描转换器430、多平面重新格式化器432和/或体积绘制器434、多线接收波束形成器128、发射/接收开关130和/或图1所示的组织分析部140。处理器600可以是任何合适的处理器类型，包括但不限于微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程阵列(FPGA)，其中FPGA已被编程以形成处理器、图形处理单元(GPU)、专用电路(ASIC)，其中ASIC被设计为形成处理器，定制集成电路的部分或它们的组合。包括处理器600在内的本文所述处理器中的一者或一者以上的功能可被并入更少数量的或单个处理单元(例如，CPU)中，其可以响应于可执行指令而被编程以执行本文所描述的功能。

处理器600可以包括一个或多个核602(示出了一个)。核602可以包括一个或多个算术逻辑单元(ALU)604(示出了一个)。在一些实施例中，除了ALU 304之外或代替ALU 604，核602可以包括一个或多个浮点逻辑单元(FPLU)606(示出了一个)和/或一个或多个数字信号处理单元(DPU)608(示出了一个)。

处理器600可以包括通信地耦合到核602的一个或多个寄存器612。可以使用专用逻辑门电路(例如，触发器)和/或任何合适的存储器技术来实现寄存器612。在一些实施例中，寄存器612可以使用静态存储器来实现。寄存器可以向核602提供数据、指令和地址。

在一些实施例中，处理器600可以包括通信地耦合到核602的一个或多个级别的高速缓存存储器610。高速缓存存储器610可以向核602提供计算机可读指令以供执行。高速缓冲存储器610可以提供数据以供核602处理。在一些实施例中，计算机可读指令可能由本地存储器(例如，附接到外部总线616的本地存储器)提供给高速缓存存储器610。高速缓存存储器610可以用任何合适的高速缓存存储器类型来实现，例如金属氧化物半导体(MOS)存储器，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)和/或任何其他合适的存储器技术。

处理器600可以包括控制器614，其可以控制从其他处理器和/或系统中包括的部件(例如，图2中所示的发射波束形成器200)到处理器600的输入和/或来自处理器600的到系统中包括的其他处理器和/或部件(例如，图2中所示的信号处理器电路136)的输出。控制器614可以控制ALU 604、FPLU 606和/或DSPU 608中的数据路径。控制器614可以实现为一个或多个状态机、数据路径和/或专用控制逻辑。控制器614的门可以实现为独立门、FPGA、ASIC或任何其他合适的技术。

寄存器612和高速缓存610可以通过内部连接620A、620B、620C和620D与控制器614和核602通信。内部连接可以实现为总线、多路复用器、纵横开关和/或任何其他合适的连接技术。

处理器600的输入和输出可以通过总线616提供，所述总线可以包括一条或多条导线。总线616可以通信地耦合到处理器600的一个或多个部件，例如控制器614、高速缓存610和/或寄存器612。总线616可以耦合到系统的一个或多个部件，例如前面提到的波束形成器控制器电路132、信号处理器电路136、组织分析电路140和/或显示处理器电路142。总线616可以实现为总线、多路复用器、纵横开关和/或任何其他合适的连接技术。

总线616可以耦合到一个或多个外部存储器。外部存储器可以包括只读存储器(ROM)632。ROM 632可以是掩码ROM、电可编程只读存储器(EPROM)635或任何其他合适的技术。外部存储器可以包括随机存取存储器(RAM)633。RAM 633可以是静态RAM、电池备份的静态RAM、DRAM、SRAM或任何其他合适的技术。外部存储器可以包括电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)635。外部存储器可以包括闪存634。外部存储器可以包括磁存储设备，例如磁盘636。在一些实施例中，外部存储器可以包括在系统中，例如图1中所示的超声系统100。

本文中还参考根据本实施例的方法、装置(系统)和/或计算机程序产品的框图和/或流程图说明来描述本技术的方面。应当理解，框图和/或流程图的框以及框图和/或流程图的框的组合可以由计算机可执行指令来实现。这些计算机可执行指令可以被提供到通用计算机、专用计算机的处理器电路、控制器电路或控制单元，和/或其他可编程数据处理装置以生产机器，使得经由计算机的处理器电路和/或其他可编程数据处理装置运行的指令创建用于实施框图和/或流程图的一个或多个框中指定的功能/动作的单元。

尽管可能已经特别参考超声成像系统描述了本系统，但是还预期，本系统可以扩展到以系统的方式获得一幅或多幅图像的其他医学成像系统。因此，本系统可用于获得和/或记录与肾、睾丸、乳腺、卵巢、子宫、甲状腺、肝、肺、肌肉骨骼、脾、心脏、动脉和血管系统有关的图像信息，以及与超声引导干预相关的其他成像应用，但不限于其。此外，本系统还可以包括可以与常规成像系统一起使用的一个或多个程序，使得它们可以提供本系统的特征和优点。通过研究本公开，本公开的某些其他优点和特征对于本领域技术人员而言可能是显而易见的，或者可以由采用本公开的新颖系统和方法的人员来体验。本系统和方法的另一个优点可以是可以容易地升级传统的医学成像系统以并入本系统、设备和方法的特征和优点。

当然，应当理解，根据本系统、设备和方法，本文中描述的示例、实施例或过程中的任何一个可与一个或多个其他示例我、实施例和/或过程相组合，或是分离的，和/或在分立设备或设备部分之中执行。

最终，以上讨论旨在仅仅为对本发明的系统的说明并且不应理解为将所附权利要求限制到任何特定的实施例或实施例的组。因而，虽然已经参考示范性实施例详细描述了本系统，但是也应领会到，在不脱离如权利要求书所提出的本系统的更宽且意旨的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以设计出众多的变型和替代实施例。因此，说明书和附图应被视为是以说明性的方式并且不旨在限制随附权利要求的范围。

Claims (20)

1.一种用于剪切波成像的超声成像系统，包括：

超声换能器，

其中，所述超声换能器被布置为采集回波，

其中，所述回波是响应于向目标组织发射的超声脉冲的；以及

波束形成器，

其中，所述波束形成器被布置为发射当前推动脉冲，

其中，所述当前推动脉冲具有当前脉冲的参数，

其中，所述当前推动脉冲具有当前聚焦深度，

其中，所述当前推动脉冲被布置为生成当前剪切波，

其中，所述波束形成器被布置为在发射所述当前推动脉冲的同时接收下一推动脉冲的参数，

其中，所述下一推动的参数用于发射下一推动脉冲，

其中，所述下一推动脉冲具有下一聚焦深度，

其中，所述下一聚焦深度与所述当前聚焦深度不同，

其中，所述下一推动脉冲被布置为生成下一剪切波，其中，所述当前剪切波与所述下一剪切波相长干涉以在所述目标组织中生成复合剪切波。

2.根据权利要求1所述的超声成像系统，

其中，所述复合剪切波包括近似柱状的形状，

其中，所述近似柱状的形状部分地由所述当前推动脉冲与所述下一推动脉冲的组合深度定义。

3.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述波束形成器被配置为在250ns到550ns内从所述当前推动脉冲转变到所述下一推动脉冲。

4.根据权利要求3所述的超声成像系统，其中，所述波束形成器被配置为每8μs到16μs一次从所述当前推动脉冲转变到所述下一推动脉冲。

5.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述波束形成器包括活动寄存器和影子寄存器，所述活动寄存器和所述影子寄存器被配置为分别将所述当前推动脉冲的参数发送到所述超声换能器以及从控制器电路接收所述下一推动脉冲的参数。

6.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述波束形成器被配置为减少所述当前推动脉冲与所述下一推动脉冲之间的发射延迟。

7.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述波束形成器被配置为重复所述当前推动脉冲直到所述下一推动脉冲的参数被用于发射所述下一推动脉冲。

8.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，控制器电路被布置为根据用户命令来实施推动脉冲方案。

9.根据权利要求8所述的超声成像系统，其中，所述推动脉冲方案包括推动脉冲的序列，每个推动脉冲具有不同的聚焦深度。

10.根据权利要求9所述的超声成像系统，还包括用户接口，所述用户接口被配置为显示所述推动脉冲方案。

11.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中，所述波束形成器还被配置为发射跟踪脉冲，其中，所述跟踪脉冲在空间上被布置为在所述目标组织内的一个或多个位置处与所述复合剪切波相交。

12.根据权利要求11所述的超声成像系统，

其中，所述波束形成器还被配置为接收回波信号，

其中，所述回波信号指示所述跟踪脉冲与所述复合剪切波相交的位置。

13.根据权利要求12所述的超声成像系统，还包括组织分析电路，其中，所述组织分析电路被布置为基于所述回波信号来确定所述目标组织的弹性。

14.一种剪切波成像的方法，所述方法包括：

采集超声回波，其中，所述超声回波是对朝向目标组织发射的超声脉冲的响应；

发射当前推动脉冲，

其中，所述当前推动脉冲具有当前脉冲的参数，

其中，所述当前推动脉冲具有根据当前推动脉冲的参数的当前聚焦深度，

其中，所述当前推动脉冲被布置为生成当前剪切波；并且

在发射所述当前推动脉冲的同时接收下一推动脉冲的参数，

其中，所述下一推动的参数用于发射下一推动脉冲，

其中，所述下一推动脉冲具有下一聚焦深度，

其中，所述下一聚焦深度与所述当前聚焦深度不同，

其中，所述下一推动脉冲被布置为生成下一剪切波，

其中，所述当前剪切波与所述下一剪切波相长干涉以在所述目标组织中生成复合剪切波。

15.根据权利要求14所述的方法，

其中，所述复合剪切波包括近似柱状的形状，

其中，所述近似柱状的形状部分地由所述当前推动脉冲与下一推动脉冲的组合深度定义。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括每8μs到16μs一次从所述当前推动脉冲转变到所述下一推动脉冲。

17.根据权利要求14所述的方法，还包括递减所述当前推动脉冲与所述下一推动脉冲之间的发射延迟。

18.根据权利要求14所述的方法，还包括重复所述当前推动脉冲直到利用所述下一推动脉冲的参数发射所述下一推动脉冲。

19.根据权利要求14所述的方法，还包括发射跟踪脉冲，其中，所述跟踪脉冲在空间上被布置为在所述目标组织内的一个或多个位置处与所述复合剪切波相交。

20.一种包括可执行指令的非瞬态计算机可读介质，所述可执行指令在被运行时使超声成像系统的处理器电路执行根据权利要求14所述的方法。

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