CN113939235A - 用于超声对比度成像的时间平衡多模式主成像序列 - Google Patents

Abstract

特定的超声发射序列和对应的回波接收使得能够产生时间平衡的幅度调制(AM)信号和幅度调制相位反转(AMPI)信号。时间平衡显著减少了在采集超声回波期间由组织的移动引起的组织伪影。另外，在组合选定的回波信号以产生AM信号和AMPI信号中，并且任选地在组合相位反转(PI)信号中，回波信号中的每个回波信号被等同地加权以促进幅度平衡，所述幅度平衡避免了不同地影响所产生的AM信号、AMPI信号和PI信号的不同回波。

Description

用于超声对比度成像的时间平衡多模式主成像序列

技术领域

本发明涉及对比度增强的超声(CEUS)成像领域，并且特别涉及采用高级脉冲序列的方法和系统，该方法和系统将多个CEUS脉冲方案的优点结合在一起。

背景技术

超声图像是通过以下操作来创建的：通过以变化的幅度和频率发射超声脉冲，接收与每个发射脉冲相对应的回波，并且处理回波以创建图像。通常，将超声造影剂注入对象的血管中，以增强对通过血管和灌注组织的血流观察。超声造影剂通常包含微泡，微泡会大大增大从血液发出的信号的强度，因此相对于从没有血液灌注的组织接收的信号会优先增强从血液发出的信号。

然而，提供强声压的超声信号能够破坏血管中的微泡。因此，控制超声信号的幅度以保持低于给定极限，从而最大程度地减小微泡破坏；对应地，微泡回波的幅度相当小。因此，这些低幅度微泡回波常常会被周围组织的较大回波所遮挡。

在认识到通过使得超声图像能够显示血管中的血液流动以及组织灌注而获得益处后，已经开发出多种技术来基于回波的特性区分微泡回波与非灌注组织回波。组织回波通常表现出线性响应，而微泡回波主要表现出非线性响应，并且通过在接收到的回波信号中抵消线性信号(“组织抵消”)来常规地实现对微泡回波与组织回波的区分。

三种技术(或子模式)通常可用于组织抵消：脉冲反转(PI)、幅度调制(AM)和幅度调制脉冲反转(AMPI)。在常规的对比度成像超声系统中，这三种子模式PI、AM和AMPI中的每种子模式单独地或组合地用于创建超声图像，因为这些子模式中的每种子模式在分辨率、微泡敏感性、穿透性、伪影等方面具有其自身的一组优点和缺点。

USPA 2005/0256404公开了能够提供PI信号、AM信号和AMPI信号中的每种信号的两个脉冲的序列，并且通过引用将其并入本文。

图1A中图示了脉冲反转(PI)。以相反的相位发射两个脉冲P1、P2。将接收到的回波信号E1、E2被提供给单位(+1)增益放大器110并且在加法器120处组合回波信号E1、E2。在加法器120处，相反相位信号彼此抵消，从而移除由于非灌注组织回波而产生的信号的线性分量。剩余信号PI表示由于来自血管和血液灌注组织的对比度微泡回波而产生的非线性分量。

图1B中图示了幅度调制(AM)。发射两个脉冲，一个脉冲P1处于半幅度，并且一个脉冲P2处于全幅度，这两个脉冲处于相同的相位。半幅度回波E1经由+2增益放大器112被加倍，而全幅度回波E2在负(-1)单位增益放大器114处被反转。当对这些信号进行求和120时，结果得到的线性信号的幅度为零，并且剩余信号AM是非线性分量(微泡回波)的另一表示。

图1C中图示了幅度调制脉冲反转(AMPI)，通过将全孔径脉冲P2的相位设置为与上述AM序列中的半孔径脉冲P1的相位相反，将AM子模式与PI子模式进行组合。在该实施例中，负(-1)单位增益放大器114被正(+1)单位增益放大器110所替换，并且将信号进行组合120。结果得到的相反相位线性信号的幅度为零，并且剩余信号AMPI是非线性分量(微泡回波)的另一表示。

USPA 2005/0256404还公开了可以通过激活一半超声换能器元件来获得半幅度脉冲。换能器元件可以被依次编号，并且在示例实施例中，所有奇数编号的换电器元件被激活以产生半幅度脉冲P1(o)，而所有偶数编号的换能器元件被激活以产生半幅度脉冲P2(e)，如图1D所示。本领域技术人员将认识到：可以在各种序列中获得半幅度脉冲，例如，“启用第一N/2个换能器元件，然后启用剩余的N/2个发射器”；或者，“重复启用N个换能器元件中每隔一组的K个换能器元件，其中，N/K是偶数整数”(例如，N＝18，K＝3：设1＝{1,2,3,7,8,9,13,14,15}；设2＝{4,5,6,10,11,12,16,17,18})；或者，“随机启用一组N/2个换能器元件，然后启用剩余的N/2个换能器元件”等。为了便于参考和理解，在下文中关于半幅度脉冲使用术语“奇数”(P1(o))和“偶数”(P2(e))，以用符号表示交替的一组半数换能器元件，而不管如何选择这些组。

图1D中还图示了两个相反相位的全幅度脉冲P3和P4。如图所示，该序列的四个脉冲足以提供PI信号、AM信号和AMPI信号中的每种信号。因为产生了由于脉冲P1(o)和P2(e)引起的两个半幅度回波信号E1(o)、E1(e)，因此不需要如图1B和图1C的示例中那样经由+2增益放大器112对接收到的半幅度信号进行加倍。

与独立采集PI、AM和AMPI相比，使用四个脉冲来提供PI信号、AM信号和AMPI信号中的每种信号减少采集三组信号所要求的时间，但不一定提高对在对应图像中包含的非灌注组织的量的减少功效，特别是在组织运动存在的情况下。

发明内容

提供以下系统和方法将是有利的：该系统和方法通过减少出现在超声图像中的非灌注组织(后面被称为“组织杂波”)(特别是由组织运动引起的组织伪影)的量来提高对比度增强的超声图像的质量。

为了更好地解决这些问题中的一个或多个问题，在本发明的实施例中，特定的超声发射序列和对应的回波接收使得能够产生时间平衡的AM信号和AMPI信号。时间平衡显著减少了在采集超声回波期间由组织的移动引起的组织伪影。另外，在组合选定的回波信号以产生PI信号、AM信号和AMPI信号中，回波信号中的每个回波信号被同等地加权以促进幅度平衡，该幅度平衡能够产生理想AM和AMPI求和。

在示例实施例中，发射脉冲的序列包括：(+0.5o，+1，+0.5e，-1，+0.5o)，其中，符号+/-指示发射的相位，数值指示幅度，其中，o/e指示互补的半孔径发射。

为了产生PI信号，对第二(+1)回波和第四(-1)回波进行求和。

为了产生时间平衡的AM信号，从第一(+0.50o)回波与第三回波(+0.5e)的总和中减去第二回波(+1)。

为了产生时间平衡的AMPI信号，对第三(+0.5e)信号，第四(-1)信号和第五(-0.5o)信号进行求和。

单独地或组合地基于这些PI信号、AM信号和AMPI信号的图像被显示给用户。组合可以基于信号中的一个或多个信号的信噪比(SNR)以及信号中的一个或多个信号的谱响应，以进一步增强对患者中的血液流动和血液灌注的显示。

附图说明

参考附图并通过举例的方式来进一步详细解释本发明，其中：

图1A-1D图示了发射和接收超声脉冲以产生PI信号、AM信号和AMPI信号。

图2A-2C图示了组织运动对现有技术的超声脉冲序列的影响。

图3图示了使得能够产生具有减少的运动引发的伪影的AM信号和AMPI信号以及PI信号的超声脉冲序列。

图4A-4C图示了提供具有减少的运动引发的伪影的AM信号和AMPI信号以及根据图3的序列的回波产生的PI信号的回波处理器的组合。

图5A-5D图示了具有和不具有AM和AMPI时间平衡的回波信号的超声图像。

图6图示了超声系统的示例框图。

图7图示了用于创建产生时间平衡的AM信号和AMPI信号的脉冲序列的示例流程图。

在整个附图中，相同的附图标记指示相似或对应的特征或功能。出于说明性目的而包括附图，并且附图并不旨在限制本发明的范围。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了具体细节(例如，特定的架构、接口、技术等)，以便提供对本发明的构思的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，也可以在脱离这些具体细节的其他实施例中实践本发明。以类似的方式，本说明书中的文本指向如图所示的示例实施例且并不旨在限制要求保护的发明而不超出权利要求中明确包括的限制。为了简单和清楚起见，省去了对众所周知的设备、电路和方法的详细描述，以便使不必要的细节不会模糊本发明的说明。

如上文所详细描述的，采用PI子模式、AM子模式和AMPI子模式来区分组织与血液流动和血液灌注的现有技术系统依赖于以某种方式互补的脉冲序列发射，使得来自这些脉冲的回波信号的某些组合引起来自静止对象(组织)的线性回波信号发生抵消，同时保留从血管或灌注组织中的微泡产生的非线性信号。这些子模式(PI、AM和AMPI)的前提是假设来自静止对象的回波在脉冲序列的持续时间内是一致的。

然而，已知常规解剖过程(例如，呼吸循环、心动周期等)以及由握持超声换能器的操作者引入的小的移动常常会使(相对)静止的对象发生移动。在一些情况下，这样的运动能够被最小化(例如通过要求患者屏住他/她的呼吸来实现)，但是在其他情况下，这样的运动超出了患者的控制。这种组织运动将非线性分量引入来自静止组织的线性回波信号。常规的PI子模式、AM子模式或AMPI子模式未能将这些非线性回波信号抵消掉，这会导致在超声图像中部分出现残留的组织分量(杂波)(“运动引发的组织伪影”)。这些伪影降低了记录血液流动和组织灌注的图像的清晰度，并且在一些情况下还减少了能够从这样的图像中提取的诊断信息。

迄今为止，已经认为序列中的脉冲的特定顺序与结果得到的超声图像无关(“thepulses in[an ultrasound]sequence can be transmitted in any order”(USPA 2005/0124895，通过引用将其并入本文，[0021])；然而，发明人已经确定在每个子模式中的脉冲序列的顺序能够对运动引发的组织伪影的出现大小具有显著影响。为了易于理解，本文提供的示例主要针对AM子模式和AMPI子模式，并且本领域技术人员将认识到可以将相同的原理应用于PI子模式，下文将进一步详细描述这一点。在图2A-2C中图示了(使用图1D的现有技术的脉冲序列的情况下)超声发射中的脉冲的顺序影响运动引发的伪影的大小的原因。

图2A图示了与两个半幅度脉冲(图1D的P1、P2)的发射相对应的回波信号的示例理想接收，在这两个半幅度脉冲(图1D的P1、P2)之后跟随有两个全幅度脉冲(P3、P4)，因为这些脉冲是在时间T1、T2、T3和T4时从固定对象反射的。如图所示，来自这些回波信号的AM信号总计为E1(o)+E2(e)-E3。在理想情况下，即，在没有任何非线性回波的情况下，该总和为零；因此，任何残留信号都对应于非线性回波；这主要是感兴趣的微泡回波。

在图2B中，虚线210图示了组织动作。为了说明效果，在时间T1、T2、T3、T4时接收的回波被叠加在运动线210上。回波信号E2(e)与回波信号E1(o)的不同之处在于通过运动引发的差异d1，并且回波信号E3与回波信号E2(e)的不同之处在于通过运动引发的差异d2。同样，E4会与E3不同。如上所述，回波被叠加在运动线210上以说明效果。差异d1和d2表示由于组织的运动所引起的接收到的回波信号的差异，这被假设为与组织移动的距离有关。也就是说，当组织在一个方向上连续移动时，回波信号被单调地影响(即，连续增大或连续减小)。差异d1、d2表示受移动影响的回波的参数，而不是组织移动的距离本身。为了便于引用，在下文中将这些参数称为回波的大小，并且可以指代回波的幅度大小、回波的频率变化的大小等，这具体取决于用于处理回波信号的技术。以类似的方式，回波信号的大小之间的相对差异可以仅被称为“较小”或“较大”。

在该示例中，运动在与发射的脉冲序列相对应的时间段内引入接收信号强度的降低。因此，每个后续回波被示为沿着运动线210相对于其前面的脉冲较低。然而，在其他情况下，每个后续回波可以沿着运动线210相对于其前面的脉冲较高。

在这个简单的说明性示例中，相对于在T2时的三个回波E1(o)、E2(e)和E3的中心，E1(o)比E2(e)大d1，并且E3比E2(e)小d2。因此，如在图2B的求和布置中所示，E1(o)+d1、E2(e)和E3-d2将出现在其相应的输入处。因此，结果得到的AM信号将是(E1(o)+E2(e)-E3)+(d1+d2)。第一项(E1(o)+E2(e)-E3)与如图2A所示的在没有运动的情况下的AM信号相同；因此，当AM信号由P1(o)、P2(e)、P3脉冲序列产生时，在AM信号上的运动引发的影响总计为(d1+d2)。

以类似的方式，通过E1(o)、E2(3)、E4的组合产生的AMPI信号将被偏移更大的量，因为在该AMPI的情况下E2(e)与E4之间的差异大于在AM的情况下E2(e)与E3之间的距离d2。

考虑如图2C所示的替代方案，其中，脉冲的顺序为：P1(o)、P3、P2(e)，这相对于图2B发生了变化。该变化以该顺序产生回波信号E1(o)、E3、E2(e)。使用与图2B中相同的解释，相对于在T2时沿着运动线210的这些脉冲的中心，接收到的回波E1(o)比E3大d1，并且接收到的回波E2(e)比E3小d2。对应地，针对求和布置的输入将被表示为E1(o)+d1、E3、E2(e)-d2。因此，使用该重新排序的序列的输出AM信号将是(E1(o)-E3+E2(e))+(d1-d2)。(E1(o)-E3+E2(e))项等于如图2A所示的在没有运动的情况下的AM信号。因此，与使用序列P1(o)、P2(e)、P3时由运动引起的差异(d1+d2)相比，使用序列P1(o)、P3、P2(e)时由相同运动引起的差异为(d1-d2)。

值得注意的是，如果组织运动具有相对恒定的速度(例如，典型地，当患者正在吸气或呼气时)，运动引发的差异d1和d2将是相似的，因此在使用序列P1(o)、P3、P2(e)的输出AM信号中由于运动引起的差异(d1-d2)通常将大大小于在使用现有技术的序列P1(o)、P2(e)、P3的输出AM信号中由于运动引起的差异(d1+d2)。在图5A、图5B中示出的图像中，这种组织抵消方面的显著改善更加明显，下文将对其进行进一步的详细描述。

为了解释脉冲序列的哪种顺序对于减少运动引发的伪影来说更加有效或者不太有效，引入了“时间平衡”的概念。如上面所讨论的，在对比度增强的超声图像中组织抵消背后的基本原理是使用两组互补的信号来尽可能多地抵消彼此的回波。关于运动引发的伪影，必须考虑每个脉冲的发射时间或每个回波的接收时间，因为回波信号的大小会随时间而变化，如上文关于图2A-2C所详细描述的那样。

在图2C中，通过使用脉冲序列P1(o)、P2、P3(e)、P4和组合E1(o)、E2、E2(e)来提供AM信号，P1(o)信号和P3(e)信号形成一个补集，并且P2信号形成第二补集。与图2B相比，AM信号的运动引发的伪影减少了，因为第一补集的回波(E1(o)、E2(e))发生在其他补集(E3)的任一侧，从而提供了对这些互补信号的“平衡”应用。实际上，这意味着E1(o)和E2(e)的总和产生了具有与E3相似的平均位移的信号。相反，在图2B中，在其他补集(E3)之前发生第一补集(E1(o)、E2(e))的两个回波，因此总和信号的有效位移与E3不同。

在图2C中，补集回波(E3)的发生时间是T2。其他补集回波(E1(o)、E2(e))中的信号发生时间是T1和T3。当补集中的信号(E1(o)、E2(e))被组合时，两个信号的整个补集的发生时间有效地是它们的平均时间T2。因为各组互补信号中的每组互补信号的有效发生时间是相同的(即，在时间T2时)，因此可以说该组信号E1(o)、E2、E2(e)被时间平衡。

相反，在图2B中，第一组补集的信号E1(o)、E2(e)在时间T1和T2时发生，具有在T1与T2之间的这种半路点的有效发生时间，为了方便起见，将其指定为T1.5。第二组补集E3的发生时间是T3，其远离T1.5。因此，可以说序列E1(o)、E2(e)、E3在时间上是不平衡的，不平衡的程度为1.5个时间单位(T3-T1.5＝1.5个时间单位)。每个补集的有效发生时间之间的差异越大，运动引发的伪影的大小就越大。例如，通过图2B的E1(o)、E2(e)、E4的组合产生的AMPI信号具有T1.5(E1(o)、E2(e)的中点)和T4(对于2.5个时间单位的差异(T4-T1.5＝2.5个时间单位))的每个补集的有效发生时间。这证实了上述陈述：使用序列P1(o)、P2(e)、P3、P4的具有T1.5和T4的有效时间的AMPI信号将表现出比使用该序列的具有T1.5和T3的有效时间的AM信号更大的运动引发的伪影。

然而，图2C的用于产生AMPI信号的信号E1(o)、E2(e)、E4也未被时间平衡。E1(o)和E2(e)的时间中心处于T2，而E4的时间中心处于T4，其产生2个时间单位的时间不平衡。这种不平衡小于使用图2B中的序列的AMPI信号的不平衡(2.5个时间单位)，但是仍然不足以大大减少AMPI信号中的运动引发的组织伪影。

需要注意，在现有技术系统中常用的包括两个半幅度脉冲和两个相反相位的全幅度脉冲的四个脉冲序列无法以任何顺序进行布置以提供AM信号和AMPI信号这两者的时间平衡。还需要注意，使用单位增益放大器的PI信号的时间平衡要求至少四个脉冲(每个相位包括两个脉冲)，以便在每个相位处的每对脉冲之间创建时间平衡点。例如，在(相位1，相位2，相位2，相位1)处的全脉冲的序列得到针对在相位2处的两个脉冲之间的半路点处的相位2信号的有效时间，这也是针对相位1信号的有效时间：在相位1处的两个脉冲之间的半路点。序列中的两个相继的全脉冲(即，上述序列中的相位2)很少发生(如果真的发生)在现有技术系统中，因为在常规情况下冗余发射被认为是低效的。

图3图示了针对AM信号和AMPI信号提供时间平衡的示例五脉冲序列，并且使得能够产生根据本领域技术人员的标准实践的PI信号。该序列是用三个半幅度脉冲P1(o)、P3(e)、P5(o)形成的，这三个半幅度脉冲P1(o)、P3(e)、P5(o)通过两个全幅度脉冲P2和P4而被分开。P2和P4具有彼此相反的相位，而P1(o)、P3(e)、P5(o)彼此同相并且与P2同相。在等效实施例中，P1(o)、P3(e)和P5(o)可以与P1同相。为了便于说明和理解，下文定义了以下符号。“o”＝半幅度奇数；“e”＝半幅度偶数；“+”＝全幅度，相位1；并且“-”＝全幅度，相位2。因此，图3的序列能够被称为序列(o，+，e，-，o)，并且图1D的现有技术序列能够被称为序列(o，e，+，-)。

图4A-4C图示了用于使用单位增益放大器110、114和求和器120提供PI超声信号、AM超声信号和AMPI超声信号的回波组合单元。

图4A图示了用于基于全幅度、相反相位的信号E2和E4的总和提供PI信号的配置。如上所述，关于该示例并未解决PI信号的平衡问题；PI信号的时间不平衡为两个时间单元(T2-T4)即，信号E2的中心是T2，并且信号E4的中心是T4。

图4B图示了用于基于两个半幅度回波E1(o)、E3(e)和负的全幅度回波-E2的总和提供AM信号的配置。这组E1(o)、E3(e)的有效发生时间是T2(信号E1(o)和E3(e)围绕中心点T2均匀地移位)、并且E2的有效发生时间也是T2(E2的中心是时间T2)、从而提供了时间平衡的AM信号。

图4C图示了用于基于两个半幅度回波E3(e)、E5(o)和相反相位的全幅度回波E4的总和提供AMPI信号的配置。这组E3(e)和E5(o)的有效发生时间是T4(信号E3(e)和E5(o)围绕中心点T4均匀地移位)、并且E4的有效发生时间也是T4(E4的中心是时间T4)、从而提供了时间平衡的AMPI信号。

如上所述，如果组织运动处于恒定速度并且脉冲间隔相等，则该序列将大大减少基于AM和AMPI的图像中的运动引发的组织伪影。

PI信号在时间上是不平衡的(T2、T4；2个时间单位的不平衡)并且将表现出运动引发的伪影。在本发明的实施例中，可以将AM图像或AMPI图像或这两者与PI图像进行比较，或者与PI图像进行组合以从PI图像中识别和减少运动引发的组织伪影。

图5A-5D图示了能够通过提供时间平衡的脉冲序列以产生时间平衡的AM信号和AMPI信号而在超声成像中实现的显著改善。

图5A图示了通过现有技术的(o，e，+，-)发射序列(图1D)并且使用o，e和+回波信号提供AM信号(图1D)而获得的超声图像。

图5B图示了通过本发明的示例序列(o，+，e，-，o)并且使用前三个回波信号(o，+，e)提供时间平衡的AM信号(图4B)而获得的超声图像。

比较图5A和图5B能够看出：例如，图5B中的区域520与图5A中的区域510相比得到改善。能够看出，使用现有技术的(o，e，+，-)序列产生的图5A的超声图像在510处引入了相当多的“组织杂波”，这主要是因为在采集回波信号期间组织发生了移动(运动引发的组织伪影)。通过提供发射序列(o，+，e，-，o)(其通过提供根据本发明的时间平衡的回波信号(o，+，e)而使得能够减少或消除运动引发的组织伪影)，区域520与区域510相比表现出少得多的组织杂波。

图5C图示了通过现有技术的(o，e，+，-)发射序列并且使用o，e和-回波信号提供AMPI信号(图1D)而获得的超声图像。能够看出，并且如上面所讨论的，由于用于产生图5C的AMPI图像的回波信号的时间不平衡(T1.5-T4)比用于产生图5A的AM图像的回波信号的时间不平衡(T1.5-T3)更大，因此能够识别出：在图5C的AMPI图像中的区域530处的组织杂波的程度比在图5A的AM图像中产生的在区域510处的组织杂波的程度更大。

图5D图示了通过本发明的示例序列(o，+，e，-，o)并且使用最后三个e，-和o回波信号提供时间平衡的AMPI信号而获得的超声图像。能够看出，在图5D中的540处的组织杂波的量大大小于在图5C中的530处的组织杂波的量。

图6图示了根据本发明的一个方面的超声系统600的示例框图。

扫描头610包括多个换能器元件615和控制器630。多个换能器元件615发射和接收超声信号。控制器630经由开关620来确定是将信号提供给换能器元件以供发射还是从换能器元件接收信号。换能器元件通常被配置为矩阵，其中，按顺序对每个换能器进行编号；以这种方式，换能器元件能够通过如上所述地启用奇数编号的换能器元件或偶数编号的换能器元件来提供半幅度信号。

当开关620处于发射状态时，发射器650向换能器元件提供时间平衡脉冲的序列655。发射器650还告知控制器630针对序列中的每个脉冲应当启用哪组换能器元件(所有、奇数、偶数)，并且控制器630相应地控制换能器元件615。

在接收模式中，通过开关620将接收到的回波导向波束形成器640，然后组织抵消器660处理该回波以提供PI信号、AM信号和AMPI信号。以常规方式在抵消器660中处理回波信号，除此之外，由于发射的脉冲是时间平衡的，因此在抵消器660处经由AM子模式或AMPI子模式对组织抵消的回波的处理结果与时间不平衡的回波的AM或AMPI处理结果相比将大大改善。

从组织抵消器660得到的PI信号、AM信号和AMPI信号被提供给图像处理器，图像处理器选择性地基于PI信号、AM信号和AMPI信号中的每项或者这些信号中的两项或更多项的组合来创建图像。如上所述，这些组织抵消的PI子模式、AM子模式和AMPI子模式中的每项都具有特殊的优点的缺点。例如，每个子模式PI、AM和AMPI包含来自微泡和组织的固有频率依赖性响应。因此，在一些实施例中，在每个像素处进行混合或者能够通过若干频带上的最强属性来确定每个区域。在一些实施例中，包含最高微泡信噪比的每个子模式的区域和频带可以用于将像素混合成最终图像。

如上所述，子模式数据可以用于识别特定图像的组织杂波的区域，并且可以掩盖或混合图像以抑制不想要的组织伪影。

在一个子模式在动脉相位中占主导地位并且另一子模式在后续的相位中占主导地位的情况下，以类似的方式，可以使用在深度/时间上的气泡谱响应的变化来改变混合的比例。也就是说，例如，AM输出信号在动脉相位期间可以表现出较小的杂波，并且AMPI输出在门静脉相位期间可以表现出较少的杂波，并且可以通过基于相位选择性地混合AM输出和AMPI输出来形成复合图像。

由图像处理器670产生的图像被传送到显示设备680。在显示器处，能够显示各种图像组合，包括例如将每个子模式PI、AM和AMPI的图像同时显示给临床医生，使得能够评估在每个子模式中包含的不同信息。以类似的方式，可以在同时显示或不同时显示底层子模式图像的情况下选择性地显示基于子模式信号的组合的图像。

如上所述，图3的脉冲序列仅是提供时间平衡的AM信号和AMPI信号的脉冲序列的示例。图7图示了用于产生受到序列中的脉冲的固定数量限制的(一个或多个)时间平衡的超声脉冲序列的示例流程图700。该序列提供时间平衡的AM信号和AMPI信号，并且如下文进一步详述的，还可以扩展该序列以提供时间平衡的PI信号。本领域技术人员将认识到也可以使用替代过程。

在710处，识别可用于发射的不同脉冲形式的数量(例如，半奇数、半偶数、全相位1、全相位2或其他)、并且选择形成序列的脉冲的数量(通常为五个或更多个)。基于可用的脉冲形式和形成脉冲序列的脉冲的数量，确定这K个脉冲形式的可能序列(以重复方式一次取用N个脉冲形式)，并且在715处过滤以消除不启用PI子模式、AM子模式和AMPI子模式的任何脉冲序列(例如，相同相位的所有脉冲、没有半幅度脉冲等)。

回路720-785处理每个可行的序列以确定是否能够根据该序列形成时间平衡的AM信号和时间平衡的AMPI信号。

在720处，回路开始并且递增地测试在715处识别的潜在序列中的每个序列，直到(在765处)找到时间平衡的序列位置。替代地，可以测试所有潜在序列以创建一组时间平衡的序列。可以评估该组中的序列以基于一些其他准则(时间平衡点位于序列中的位置)来选择优选的序列。

在725处，识别序列中能够用于提供AM信号的(一组或多组)信号。序列可以包含回波的替代布置(组)以提供AM信号。在回路730-780中，处理该组回波中的每个回波以确定该组是否是时间平衡的。在730处，回路开始并且递增地选择每组潜在序列，以用于产生在725处识别的AM信号。在735处，确定该组互补信号(例如，(半奇数，半偶数)、(全相位1))中的每个互补信号的时间中心，并且在740处比较这些时间中心。如果序列中的该组信号无法提供AM时间平衡(在740处为“否”)、则该组是不合适的，并且将处理下一AM组(如果有的话)。

如果在740处序列提供了时间平衡的AM信号，则在745处识别序列中提供AMPI信号的一组信号，并且回路750-775确定每个AMPI组是否也提供时间平衡的AMPI信号。在755处确定互补信号组(例如，(半奇数，半偶数)、(全相位2))的时间中心，并且在760处比较这些时间中心。如果这些时间中心是相同的，则该序列适合用于提供时间平衡的AM信号和时间平衡的AMPI信号这两者，并且在765处选择该序列和AM脉冲信号和AMPI脉冲信号的组。

在找到了提供时间平衡的AM信号和AMPI信号的脉冲序列之后，不需要进一步处理，并且在770处终止该过程。由于在715处的可能序列必须能够提供PI信号，因此确保了该选定序列也提供PI信号。

如果在760处该组信号无法提供时间平衡的AMPI信号，则在回路750-775中处理下一AMPI组(如果有的话)。在确定了该序列的所有AMPI组无法提供时间平衡的AMPI信号之后，在回路730-780中处理下一组AM信号(如果有的话)。如果该序列无法提供时间平衡的AM信号和AMPI信号，则在回路720-785中评估下一序列。如果无法找到提供时间平衡的AM信号和AMPI信号的序列，则在770处终止该过程而不选择序列。

本领域技术人员将认识到可以修改图7的流程图以寻找提供时间平衡的PI信号、AM信号和AMPI信号的序列。

如果该序列在740处提供AM平衡并且在760处提供AMPI平衡，则可以修改该过程以随后确定该序列是否也能够使用与识别能够用于提供PI信号的脉冲组相同的技术来提供平衡的PI信号，然后评估脉冲组中的一个脉冲是否提供时间平衡PI信号。例如，通过将N从序列中的五个脉冲增加到八个脉冲，经修改的过程将识别将提供时间平衡的PI信号、AM信号和AMPI信号的序列(o，+，e，-，o，-e，+)。来自第二、第四、第六和第八个脉冲的PI信号{+}，{-}，{-}，{+}在T5时平衡；来自第一、第二和第三个脉冲的AM信号{o}，{+}，{e}在T2时平衡；并且来自第三、第四和第五个脉冲的AMPI信号{e}，{-}，{o}在T4时平衡。任选地，可以从第五、第六和第七个脉冲中获得另一AMPI信号{o}，{-}，{e}，该另一AMPI信号{o}，{-}，{e}在T6时平衡。

虽然序列大小的增加在每个样本上消耗了更多时间，但是在某些情况下，子模式中的每个子模式中的运动引发的伪影的减少或消除可能值得额外的时间。另外，由于AMPI信号能够由e，-，O信号(T4)或o，-，e信号(T6)来提供，因此可以产生这两种信号并且组合这两种信号以潜在地提供改善的AMPI信号。

本领域技术人员将认识到也可以使用图7的流程图来提供不同的时间平衡的信号。例如，用“PI”替换图7的块中的“AMPI”将产生提供时间平衡的AM信号和PI信号的序列；在图7中用“PI”替换“AM”将产生提供时间平衡的PI信号和AMPI信号的序列。以类似的方式，如果不期望使用时间不平衡的信号(例如，PI)、则块725处的测试能够省去关于该序列能够产生该时间不平衡的信号的要求。

本领域技术人员还将认识到：本发明的原理可以应用于经受运动引发的伪影的任何一组信号，并且使用互补信号组来抵消底层的不想要的信号。也就是说，如果找到不同的子模式和/或不同的脉冲类型来抵消底层的不想要的信号，则可以应用图7的流程图和示例扩展。

虽然已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述被认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的；本发明不限于所公开的实施例。

例如，在实施例中能够操作本发明，其中，序列的顺序被反转，相位被反转等，只要结果得到的序列保持时间平衡即可。也就是说，出于理解如权利要求所公开的本发明的目的，术语“正”和“负”、“奇数”和“偶数”的使用并不是绝对的，而是相对于彼此的。

图8是图示根据本公开内容的实施例的示例处理器800的框图。处理器800可以用于实施本文描述的一个或多个处理器，例如，图6所示的任何或所有处理元件。处理器800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已经被编程以形成处理器)、图形处理单位(GPU)、专用集成电路(ASIC)(其中，ASIC已经被设计为形成处理器)或其组合。

处理器800可以包括一个或多个核802。核802可以包括一个或多个算术逻辑单元(ALU)804。在一些实施例中，除了ALU 804之外或者代替ALU 804，核802还可以包括浮点逻辑单元(FPLU)806和/或数字信号处理单元(DSPU)808。

处理器800可以包括被通信性耦合到核802的一个或多个寄存器812。可以使用专用逻辑门电路(例如，触发器)和/或任何存储器技术来实施寄存器812。在一些实施例中，可以使用静态存储器来实施寄存器812。寄存器可以向核802提供数据、指令和地址。

在一些实施例中，处理器800可以包括被通信性耦合到核802的一个或多个级别的高速缓冲存储器810。高速缓冲存储器810可以向核802提供计算机可读指令以供运行。高速缓冲存储器810可以提供用于供核802处理的数据。在一些实施例中，可以通过本地存储器(例如，被附接到外部总线816的本地存储器)向高速缓冲存储器810提供计算机可读指令。可以利用任何合适的高速缓冲存储器类型(例如，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)之类的金属-氧化物半导体(MOS)存储器和/或任何其他合适的存储器技术)来实施高速缓冲存储器810。

处理器800可以包括控制器814，控制器814可以控制从系统中包括的其他处理器和/或部件(例如，图B所示的部件BBB)到处理器800的输入和/或从处理器800到系统中包括的其他处理器和/或部件(例如，图C所示的部件CCC)的输出。控制器814可以控制ALU 804、FPLU 806和/或DSPU808中的数据路径。控制器814可以被实施为一个或多个状态机、数据路径和/或专用控制逻辑单元。控制器814的门可以被实施为独立门、FPGA、ASIC或任何其他合适的技术。

寄存器812和高速缓冲存储器810可以经由内部连接820A、820B、820C和820D与控制器814和核802通信。内部连接可以被实施为总线、多路复用器、交叉开关和/或任何其他合适的连接技术。

可以经由总线816来提供针对处理器800的输入和输出，总线816可以包括一条或多条导线。总线816可以被通信性耦合到处理器800的一个或多个部件，例如，控制器814、高速缓冲存储器810和/或寄存器812。总线816可以被耦合到系统的一个或多个部件，例如，先前提到的部件BBB和CCC。

总线816可以被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)832。ROM 832可以是掩模ROM、电子可编程只读存储器(EPROM)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)833。RAM 833可以是静态RAM、电池备份静态RAM、动态RAM(DRAM)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)835。外部存储器可以包括闪速存储器834。外部存储器可以包括诸如磁盘836之类的磁性存储设备。在一些实施例中，外部存储器可以被包括在系统(例如，图6所示的超声成像系统600)中。

虽然处理器800被示为与外部总线816、存储器832、834、833、835和磁盘836不同，但是在替代实施例中这些项目中的一些或所有项目可以是“处理器”800的部分。应当理解，术语处理器、处理器系统、计算机、计算机系统控制器或控制器系统可以单单指代处理器800，也可以指代处理器以及元件816、832、834、833、835和836中的一些或全部元件。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中出现的附图标记和符号仅用于容易理解的目的并且表示示例实施例；它们并不旨在限制权利要求的范围。计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分而供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的电信系统进行分布。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于区分非灌注组织与血液流动和/或血液灌注的超声方法，包括：

经由多个超声换能器元件(615)将超声信号的序列(P1(o)、P2、P3(e)、P4、P5(o))发射(650)到患者；

接收(640)与超声图像的序列相对应的回波信号的序列(E1(o)、E2、E3(e)、E4、E5(o))；

组合(660)选定的第一组回波信号(E1(o)、-E2、E3(e))以产生幅度调制(AM)信号；

组合(660)选定的第二组回波信号(E3(e)、E4、E5(o))以产生幅度调制相位反转(AMPI)信号；

基于所述AM信号和所述AMPI信号中的至少一项来创建(670)至少一幅图像；

显示(680)所述至少一幅图像；

其中，所述选定的第一组回波信号和所述选定的第二组回波信号中的每项被时间平衡；

其中，在用于产生所述AM信号和所述AMPI信号的每次组合中，所述回波信号中的每个回波信号被同等地加权(110、114)。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中，所述超声信号的序列包括第一信号、第二信号、第三信号、第四信号和第五信号的序列；

其中，所述第一信号和所述第五信号对应于以第一相位通过所述多个超声换能器元件中的第一半部进行的发射；

其中，所述第二信号对应于以所述第一相位通过所述多个换能器元件进行的发射；

其中，所述第三信号对应于以所述第一相位通过所述多个超声换能器元件中的第二半部进行的发射，

其中，所述第二半部是所述第一半部的补集；并且

其中，所述第四信号对应于以第二相位通过所述多个换能器元件进行的发射，

其中，所述第二相位是所述第一相位的补集。

3.根据权利要求2所述的方法，

其中，所述第一信号对应于所述回波信号E1(o)，

其中，所述第二信号对应于所述回波信号E2，

其中，所述第三信号对应于所述回波信号E3(e)。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述AMPI信号包括所述第三信号、所述第四信号和所述第五信号的总和。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括对所述第二信号和所述第四信号进行求和以提供相位反转(PI)信号，并且其中，所述至少一幅图像也基于所述PI信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述PI信号被时间平衡。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述至少一幅图像还基于所述AM信号和所述AMPI信号中的至少一项的谱响应。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中，所述至少一幅图像还基于所述AM信号和所述AMPI信号中的至少一项的信噪比。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的方法，其中，所述至少一幅图像包括至少两幅图像，并且其中，所述方法包括同时显示所述至少两幅图像。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，其中，所述至少一幅图像包括基于所述AM信号和所述AMPI信号这两者的组合图像。

11.根据权利要求1-10中的任一项所述的方法，

其中，所述选定的第一组回波信号和所述选定的第二组回波信号中的每项包括第一组信号和第二组信号；

其中，所述第一组信号和所述第二组信号的形式是互补的；

其中，所述第一组信号具有第一时间中心；

其中，所述第二组回波信号具有第二时间中心；并且

其中，所述第一时间中心等于所述第二时间中心。

12.根据权利要求1-11中的任一项所述的方法，还包括在所述患者的血管中注入对比度增强的微泡；其中，所述至少一幅图像显示所述微泡通过所述患者的流动。

13.一种超声系统，包括：

多个换能器元件(615)，其发射超声脉冲的序列(P1(o)、P2、P3(e)、P4、P5(o))并且接收响应于所述超声脉冲的序列的回波信号的序列(E1(o)、E2、E3(e)、E4、E5(o))；以及

处理电路，其根据权利要求1-12中的任一项所述地生成(650)所述超声脉冲的序列并且处理(660)所述回波信号的序列。

14.一种包括程序的非瞬态计算机可读介质，所述程序当由处理系统运行时使所述处理系统：

经由多个超声换能器元件(615)将超声信号的序列(P1(o)、P2、P3(e)、P4、P5(o))发射(650)到患者；

接收(640)与超声图像的序列相对应的回波信号的序列；

组合(660)选定的第一组回波信号(E1(o)、E2、E3(e))以产生幅度调制(AM)信号；

组合(660)选定的第二组回波信号(E3(e)、E4、E5(o))以产生幅度调制相位反转(AMPI)信号；

基于所述AM信号和所述AMPI信号中的至少一项来创建(670)至少一幅图像；

显示(680)所述至少一幅图像；

其中，所述选定的第一组回波信号和所述选定的第二组回波信号中的每项被时间平衡；

其中，在用于产生所述AM信号和所述AMPI信号的每次组合中，所述回波信号中的每个回波信号被同等地加权(110、114)；并且

其中，所述至少一幅图像使所述图像中的因运动引发的组织伪影(510、520)的出现最小化。

15.根据权利要求14所述的介质，其中：

所述超声信号的序列包括第一信号、第二信号、第三信号、第四信号和第五信号的序列；

所述第一信号和所述第五信号对应于以第一相位通过所述多个超声换能器元件中的第一半部进行的发射；

所述第二信号对应于以所述第一相位通过所述多个换能器元件进行的发射；

所述第三信号对应于以所述第一相位通过所述多个超声换能器元件中的第二半部进行的发射，其中，所述第二半部是所述第一半部的补集；并且

所述第四信号对应于以第二相位通过所述多个换能器元件进行的发射，其中，所述第二相位是所述第一相位的补集。

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