CN117580510A - 超声系统和方法 - Google Patents
超声系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117580510A CN117580510A CN202280045998.XA CN202280045998A CN117580510A CN 117580510 A CN117580510 A CN 117580510A CN 202280045998 A CN202280045998 A CN 202280045998A CN 117580510 A CN117580510 A CN 117580510A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ultrasound
- interest
- region
- backscattered
- ultrasound system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 title claims abstract description 271
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 208000037260 Atherosclerotic Plaque Diseases 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 4
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 4
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 15
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 12
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 7
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 3
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 description 3
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 241001270131 Agaricus moelleri Species 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 208000004930 Fatty Liver Diseases 0.000 description 1
- 208000003788 Neoplasm Micrometastasis Diseases 0.000 description 1
- 210000000481 breast Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 210000001165 lymph node Anatomy 0.000 description 1
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 210000004165 myocardium Anatomy 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 210000002307 prostate Anatomy 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 210000000329 smooth muscle myocyte Anatomy 0.000 description 1
- 210000001685 thyroid gland Anatomy 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
- A61B8/0891—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of blood vessels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
- A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
- A61B8/085—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures for locating body or organic structures, e.g. tumours, calculi, blood vessels, nodules
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
- A61B8/4488—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer the transducer being a phased array
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5207—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of raw data to produce diagnostic data, e.g. for generating an image
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
- A61B8/5223—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/5269—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving detection or reduction of artifacts
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Physiology (AREA)
- Gynecology & Obstetrics (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
本公开涉及一种超声系统，包括：超声换能器，其被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；该超声换能器还被配置为接收来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对所述多个反向散射的超声信号进行采样；处理单元，其被配置为：计算多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率；波束成形器，其被配置为通过对中心频率加和来执行接收器波束成形，其中，该超声系统还被配置为基于加和的中心频率来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。本公开还涉及用于生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数的超声方法。
Description
技术领域
本公开涉及超声系统，特别是超声成像系统，以及超声方法，特别是超声成像方法。所公开的超声系统和方法涉及关于计算和/或提取表示感兴趣区域的物理属性的参数(例如，表征受试者的动脉壁中的动脉粥样硬化斑块)的能力的改进。
背景技术
医学超声是一种基于超声的成像技术。该技术可用于创建身体结构的图像。其目的通常是寻找疾病来源，但也用于其他目的，例如孕妇检查。超声是频率高于人类可听频率的声波。超声波图像，也称为声波图，是通过利用具有布置在换能器阵列中的元件的换能器来形成的。换能器阵列中的元件使超声波传播到介质中。当超声波被物体或介质中的其他变化反射时，反射的超声波被换能器接收。然后，可以处理接收的信号以创建图像。
在对超声波的处理中，波束成形可以应用于传输和接收，以提高所得数据的方向性和灵敏度。一般来说，波束成形可以被称为控制电子参数化和信号变换以生成超声信号(传输波束成形)和处理反射的超声信号(接收波束成形)的技术。
反向散射的超声能量取决于组织属性，举例来说，例如细胞/结构/组成部分相对于声音的波长和传播方向的尺寸、形状和密度。因此，反向散射的脉冲的频率内容将取决于组织微观结构的特性。然而，换能器的激励和几何形状将确定传输的超声场，因此也会严重影响反向散射的超声的频率。因此，在反向散射的超声数据的频谱分析中引入某种标准化以消除换能器的影响非常重要。这可以通过多种方式实现。通常，将频谱除以由相同换能器从参考体模(reference phantom)或从放置在相同调查深度的水中的平面镜板接收的频谱。以正确的方式使用这些标准化可以有效地从频谱消除换能器的影响。结果是可以向临床医生提供组织特定信息的频谱。
尽管最近在应用超声技术通过频谱分析评估组织结构方面取得了进展，但该技术仍然存在信噪比和图像分辨率相对较差的问题。
发明内容
本公开涉及超声系统和方法，其与常规超声系统相比引入了准确性方面的改进。本公开的第一方面涉及一种超声系统，包括：
超声换能器，该超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；该超声换能器还被配置为接收来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对该多个反向散射的超声信号进行采样；
处理单元，该处理单元被配置为：
计算多个反向散射的超声信号中的每一个或多个反向散射的超声信号的组的时域中的局部相位参数；
在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率；
波束成形器，该波束成形器被配置为通过对中心频率加和来执行接收器波束成形，
其中，该超声系统还被配置为基于加和的中心频率来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
在超声的频率测量和频谱分析中，实现良好的信噪比通常具有挑战性，特别是在同时实现高空间分辨率时。本发明人已经认识到，在执行任何接收波束成形之前，通过计算多个反向散射的超声信号中的每一个或多个反向散射的超声信号的组的时域中的局部相位参数并且通过计算中心频率(仍在时域中操作)，可以提高使用波束成形的超声系统中的准确性。在超声系统中，通常存在传输波束成形部分和接收波束成形部分。在传输波束成形中，由换能器阵列中的每个元件传输的超声波通常被单独延迟，以在聚焦点中获得加和的波束。然后换能器切换到接收模式。冲击元件的反向散射的压力是由感兴趣区域中的散射体产生的。压力在换能器中转换为信号。然后，信号经过延迟和平均，以振荡超声线的形式创建一条射频(RF)线。该操作通常称为接收波束成形。在当前公开的超声系统中，原始超声信号直接用于接收处理。在时域中计算多个反向散射的超声信号中的每一个的局部相位参数。这可以例如通过将多个反向散射的超声信号变换为反向散射的超声信号的复数表示(例如通过计算希尔伯特变换)来完成。基于复数表示，然后可以计算反向散射的超声信号在时域中的局部相位参数中的每一个的中心频率。图1B以处理单元(106)的形式示出了该附加步骤，该处理单元被配置为对描述的单独的反向散射的超声信号进行操作。附加处理可以在时间延迟之前或之后应用。然后可以将接收波束成形应用于计算的中心频率。
在进一步的频率分析中，可以使用模型来估计感兴趣区域中的结构(例如细胞)的尺寸。所描述的方法已证明可以提高后续频率分析的准确性。图3A-C示出了某个区域的频率图像的示例。图3A示出了不同尺寸的结构的理论频率响应。区域301示出了具有不同尺寸的结构的明确界定的区域，该不同尺寸导致图像中明确界定的频移。图3B示出了现有技术超声系统的频率图像。图3C示出了当前公开的超声系统的频率图像。
本发明还涉及一种超声方法，包括以下步骤：
将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；
接收并采样来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号；
计算多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；
计算反向散射的超声信号在时域中的局部相位参数中的每一个的中心频率；和
通过对中心频率加和来执行接收器波束成形；和
基于加和的中心频率生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
本领域技术人员将认识到，当前公开的超声方法可以使用当前公开的超声系统的任何实施例来执行。因此，该方法可以执行当前公开的超声系统被配置为执行的任何步骤。
附图说明
在下面的附图中提供了当前公开的超声系统和方法的实施例。附图是示例性的并且旨在示出当前公开的超声系统和方法的一些特征，并且不应被解释为限制当前公开的发明。
图1A示出了根据当前公开的超声系统的一个实施例的具有传输波束成形器的传输侧的实施例。
图1B示出了根据当前公开的超声系统的一个实施例的具有接收波束成形器的接收侧的实施例。
图2示出了当前公开的超声方法的实施例。
图3示出了结构变化的理论反向散射的频率(A)、使用常规超声系统测量的反向散射的频率(B)以及使用当前公开的超声系统测量的反向散射的频率的比较。
图4示出了使用常规超声系统(A)和使用当前公开的超声系统(B)的颈动脉斑块的超声图像的比较。
图5示出了不同散射体尺寸的中心频率偏移的图示。
具体实施方式
本公开涉及一种超声系统，包括：
超声换能器，该超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域，该超声换能器还被配置为接收来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对该多个反向散射的超声信号进行采样。
优选地，该超声系统包括传输波束成形器。本领域技术人员会通常知道如何实现传输波束成形。图1A示出了根据当前公开的超声系统(100)的一个实施例的具有传输波束成形器的传输侧的实施例。生成多个并行脉冲。该脉冲通常可以以1-20MHz(例如10MHz)生成，但是任何合适的频率都是可能的。并行脉冲被单独延迟。换能器阵列(101)中的多个元件(102)被配置为传输超声信号(104)，以在聚焦点(103)中获得加和的波束。脉冲之间的相对延迟可以以这样的方式构建：超声脉冲同时到达聚焦点(103)，并且它们的相位对齐。优选地，超声系统还包括接收波束成形器。本领域技术人员会通常知道如何实现接收波束成形器。然而，当前公开的超声系统的接收侧包括进一步的处理。图1B示出了根据当前公开的超声系统(100)的一个实施例的具有接收波束成形器的接收侧的实施例。来自一个点(103)的反向散射的超声波(105)撞击换能器阵列(101)中的元件(102)。然后信号被延迟。接收器中的延迟可以对应于元件(102)中接收的信号之间的时间差。超声系统还可以包括处理单元(106)，其可以以任何合适的方式集成或连接到换能器。该处理单元可以被配置为计算多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数。该处理单元还可以被配置为在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率。更具体地，可以对于每个元件中的每个样本计算局部相位参数和中心频率。如果换能器包括例如64个元件并且接收2048个样本，则处理单元可以被配置为计算2048×64个局部相位参数和中心频率。在一个实施例中，该处理单元被配置为计算多个反向散射的超声信号中的每一个中的每个样本的时域中的局部相位参数。该处理单元还可以被配置为计算所有计算的相位参数的中心频率。该超声系统还可以包括接收波束成形器(107)，该接收波束成形器被配置为通过对中心频率加和来执行接收器波束成形。波束成形器可以以硬件、软件或其组合来实现。基于加和的中心频率以及优选地感兴趣区域的模型，该处理单元可以进一步被配置为生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
通过在执行接收波束成形之前计算中心频率，这可以说打破了超声系统中的常规做法，与在接收波束成形之后进行频率计算相比，频率数据变得更加精确。因此，超声系统可以被配置为在执行接收器波束成形之前计算局部相位参数并计算中心频率。“中心频率”应广义地解释并涵盖中心频率乘以因子的情况。可以设想，在波束成形之前计算多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数，而在波束成形之后计算局部相位参数中的每一个的中心频率。因此，该处理单元可以被配置为：计算多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数。
波束成形器可以被配置为通过对局部相位参数加和来执行接收器波束成形。该处理单元然后可以计算加和的局部相位参数的中心频率。在一个实施例中，在从相位参数计算中心频率之前，根据反向散射的超声信号的幅度对在波束成形步骤中加和的样本进行加权。
在一个实施例中，超声系统被配置为算计或计算感兴趣区域的至少一部分上的加和的中心频率的方差。发明人已经发现，当在执行接收波束成形之前计算中心频率时，加和的中心频率的方差可以用于表征感兴趣区域中的组织。
优选地，该处理单元被配置为在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率。该处理单元由此可以被配置为基于反向散射的超声信号计算中心频率而不进行频率变换。然后波束成形器可以对中心频率加和，优选地仅对中心频率加和。该系统和方法可以基于反向散射脉冲是高斯形状的假设。
根据一个实施例，该超声系统是一种用于表征组织的超声系统，其中，超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到组织中的感兴趣区域，并且其中，该系统还被配置为基于加和的中心频率来表征组织。反向散射的超声能量将取决于组织属性，举例来说，例如细胞/结构相对于声音的波长和传播方向的尺寸、形状和密度。因此，反向散射的脉冲的频率内容将取决于组织微观结构的特性。因此，该超声系统可以进一步被配置为使用反向散射的中心频率来估计结构尺寸。
根据另外的实施例，该超声系统是用于表征动脉壁和动脉粥样硬化斑块的超声系统，其中，超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到至少一个动脉壁中的感兴趣区域，并且其中，该超声系统还被配置为基于加和的中心频率来表征至少一个动脉壁中的动脉粥样硬化斑块。其他应用也是可能的，包括但不限于心肌的表征、乳腺病变的表征、甲状腺病变、前列腺病变、切除淋巴结中微转移的检测以及量化肝脏脂肪变性和宫颈成熟度的检测。
该超声系统被配置成基于加和的中心频率和感兴趣区域的模型来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。感兴趣区域的模型可以是包括关于感兴趣区域中的不同结构的反向散射的信息的物理模型。本领域技术人员将能够实现这样的模型，其可以是该结构的物理模型，包括结构的材料和/或尺寸如何散射超声波的数学描述，特别是反向散射的中心频率如何与散射体半径相关的数学描述。图5示出了不同尺寸的结构(108)的中心频率偏移的示例。换能器(101)被配置为传输超声信号并接收反向散射的超声信号。
该超声系统可以是超声成像装置。呈现中心频率、或中心频率偏移或从中心频率生成的其他参数的有用方式可以借助于图像，例如频率图像，其中，颜色或灰度表示不同的频率。在这样的实施例中，超声系统还可以包括用于显示感兴趣区域的至少一个图像的显示器。该至少一个图像可以包括反映多个超声信号的感兴趣区域中的结构的尺寸的表示。该处理单元还可以被配置为基于加和的中心频率来计算和/或提取结构的尺寸。可能没有必要向用户呈现图像。替代地，该系统可以被配置为例如以列表、表格或数据库形式生成频率，从该列表、表格或数据库可以导出进一步的参数。此外，图像可以包括表示，其中，动脉斑块已经被表征，并且其中，图像包括动脉粥样硬化斑块的结构或组成和/或与动脉斑块相关的风险的转换表示，例如，表达为颜色图。图4示出了使用常规超声系统的斑块的超声图像的比较，其中，在波束成形(A)之后并使用当前公开的超声系统(B)执行频率分析/处理。可以看出，当前公开的超声系统提供了更高的准确性，这可以被视为改进的空间分辨率。该处理单元可以被配置为基于加和的中心频率来估计感兴趣区域中的细胞或组成部分(例如纤维和/或非细胞物质)的尺寸。
在一个实施例中，该超声系统被配置为基于加和的中心频率确定组织组成，优选地，颈动脉斑块组成。组织组成或颈动脉斑块组成可包括动脉壁物理属性的量化值，例如动脉壁的百分比或分数、细胞和/或结构的尺寸，或量化诊断值，例如计算的斑块风险评分。该超声系统可以被配置为检测与斑块破裂风险相关的斑块组成部分。已经发现，中心频率偏移与胶原蛋白和平滑肌细胞的量之间存在相关性(正相关)，并且与巨噬细胞和核尺寸之间存在相关性(负相关)。这些斑块特性与稳定斑块的描述一致，反之亦然。
换能器中布置在阵列中的多个元件通常被配置为生成一行图像。因此，该超声系统可以被配置为基于加和的中心频率和感兴趣区域的模型来生成图像行。如果重复该过程，即传输多个超声信号，计算局部相位参数和中心频率，并执行接收器波束成形，则可以生成包括多个行的整个图像。图1A的示例中的换能器探头包括被配置为传输超声信号的7个元件(102)。一般的换能器具有例如布置成一排的64、192、256或512个元件。换能器还可以具有布置成m×n个元件的阵列的元件，即，在一个方向上有m个元件，在另一方向上有n个元件。这些元件可以是压电元件，其被配置为将电信号转换为超声信号并将反向散射的超声信号变换为由处理单元进一步处理的接收的电信号。图1B示出了接收侧，其中，7个元件(102)被配置为将超声波转换成电信号。此外，超声系统可以被配置为针对多个焦距重复传输多个超声信号、接收多个反向散射的超声信号以及处理接收的多个反向散射的超声信号的过程。
局部相位参数通常可以通过将多个反向散射的超声信号变换为反向散射的超声信号的复数表示(例如通过计算希尔伯特变换或正交解调)来计算。复数数据可用于获得反向散射数据中样本之间的时域相位差并用于中心频率估计。一种方法是测量相位导数，通常称为瞬时频率。另一种常用的导出相位差的方法是复数自相关法。
中心频率计算示例
可以根据以下示例计算中心频率。在换能器阵列的每个元件中收集多个样本。示例，其中，Sample(样本)是从n＝1到m的向量：
sampleHT＝Sample的希尔伯特变换；
sampleComplex(n)＝Sample(n)+i*sampleHT(n)；
sampleConj(n)＝sampleComplex(n)*conj(sampleComplex(n-1))，其中，conj是共轭[sampleConj中的每个样本可以与一些附近的样本进行平均]；
样本之间的相位差＝PD＝
arctan(IMAG(sampleConj)/REAL(sampleConj))，其中，arctan是四象限反正切，并且IMAG是虚部而REAL是实部；
中心频率＝PD/(2*pi)*Fs，其中，Fs为Sample的采样频率。
超声方法
本公开还涉及用于生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数的超声方法。图2示出了当前公开的超声方法(200)的实施例。在该实施例中，超声方法(200)包括以下步骤：
将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输(201)到感兴趣区域；
接收和采样(202)来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号；
计算(203)多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；
在时域中计算(204)反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率；
通过对中心频率加和来执行(205)接收器波束成形；和
基于加和的中心频率生成(206)表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
优选地，在执行接收器波束成形的步骤之前执行计算中心频率的步骤。该方法的步骤可以按顺序执行。优选地，该方法包括执行传输波束成形的步骤。
本发明的进一步细节
1.一种超声系统，包括：
超声换能器，该超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；该超声换能器还被配置为接收来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对该多个反向散射的超声信号进行采样；
处理单元，该处理单元被配置为：
计算多个反向散射的超声信号中的每一个或多个反向散射的超声信号的组的时域中的局部相位参数；
在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率；
波束成形器，该波束成形器被配置为通过对中心频率加和来执行接收器波束成形，
其中，该超声系统还被配置为基于加和的中心频率来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
2.根据项目1所述的超声系统，其中，所述超声系统是用于表征组织的超声系统，其中，该超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到组织中的感兴趣区域，并且其中，该系统还被配置为基于加和的中心频率来表征组织。
3.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该超声系统是用于表征动脉粥样硬化斑块的超声系统，其中，该超声换能器被配置成将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到至少一个动脉壁中的感兴趣区域，并且其中，该超声系统还被配置成基于加和的中心频率来表征至少一个动脉壁中的动脉粥样硬化斑块。
4.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该超声系统被配置为基于加和的中心频率和感兴趣区域的模型来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
5.根据项目4所述的超声系统，其中，感兴趣区域的模型是包括关于感兴趣区域中的不同结构的反向散射的信息的物理模型。
6.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该超声系统还被配置为基于加和的中心频率来生成图像行。
7.根据项目6所述的超声系统，其中，该超声系统被配置为重复多个超声信号的传输、局部相位参数和中心频率的计算和执行接收器波束成形以生成包括多个行的图像。
8.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该超声系统被配置为在执行接收器波束成形之前计算局部相位参数并计算中心频率。
9.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该超声系统还被配置为基于加和的中心频率来确定斑块组成，例如颈动脉斑块组成。
10.根据项目9所述的超声系统，其中，该颈动脉斑块组成包括动脉壁的物理属性的量化值，例如动脉壁的百分比或分数、细胞和/或结构的尺寸，或量化的诊断值，例如计算的斑块风险评分。
11.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该超声换能器包括压电元件，该压电元件被配置为将电信号转换为超声信号并将反向散射的超声信号变换为由处理单元进一步处理的接收的电信号。
12.根据前述项目中任一项所述的超声系统，还包括用于显示感兴趣区域的至少一个图像的显示器。
13.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该至少一个图像包括反映多个超声信号的感兴趣区域中的结构的尺寸的表示。
14.根据项目13所述的超声系统，其中，该处理单元还被配置为基于加和的中心频率来计算和/或提取结构的尺寸。
15.根据前述项目中的任一项所述的超声系统，其中，该处理单元被配置为基于加和的中心频率来估计感兴趣区域中的细胞或组成部分(例如纤维和/或非细胞物质)的尺寸。
16.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该处理单元被配置为基于反向散射的超声信号计算中心频率而不进行频率变换。
17.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该波束成形器被配置为仅对中心频率加和。
18.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，该超声系统被配置为对于多个焦距重复传输多个超声信号、接收多个反向散射的超声信号和处理接收的多个反向散射的超声信号的过程。
19.根据前述项目中任一项所述的超声系统，其中，通过将多个反向散射的超声信号变换为反向散射的超声信号的复数表示、优选地通过计算希尔伯特变换来计算局部相位参数。
20.根据项目19所述的超声系统，其中，中心频率基于复数表示进行计算。
21.一种超声方法，包括以下步骤：
将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；
接收来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对该多个反向散射的超声信号进行采样；
计算多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；
在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率；和
通过对中心频率加和来执行接收器波束成形；以及
基于加和的中心频率生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
22.根据项目21所述的超声方法，其中，该步骤是顺序的。
23.根据项目21-22中任一项所述的超声方法，其中，在执行接收器波束成形的步骤之前执行计算中心频率的步骤。
24.一种超声系统，包括：
超声换能器，该超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；该超声换能器还被配置为接收来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对该多个反向散射的超声信号进行采样；
处理单元，该处理单元被配置为：
计算多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；
波束成形器，该波束成形器被配置为通过对局部相位参数加和来执行接收器波束成形，
所述处理单元进一步配置为：
在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率；并且
其中，该超声系统还被配置为基于加和的中心频率来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
Claims (15)
1.一种超声系统，所述超声系统包括：
超声换能器，所述超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；所述超声换能器还被配置为接收来自所述感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对所述多个反向散射的超声信号进行采样；
处理单元，所述处理单元被配置为：
计算所述多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；
在时域中计算反向散射的超声信号的局部相位参数中的每一个的中心频率；
波束成形器，所述波束成形器被配置为通过对所述中心频率加和来执行接收器波束成形，
其中，所述超声系统还被配置为基于加和的中心频率来生成表示所述感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
2.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为求算或计算所述感兴趣区域的至少一部分上的加和的中心频率的方差。
3.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统是用于表征动脉粥样硬化斑块的超声系统，其中，所述超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到至少一个动脉壁中的感兴趣区域，并且其中，所述超声系统还被配置为基于加和的中心频率和/或基于加和的中心频率的方差来表征至少一个动脉壁中的动脉粥样硬化斑块。
4.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统是用于表征组织的超声系统，其中，所述超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到组织中的感兴趣区域，并且其中，所述系统还被配置为基于加和的中心频率和/或基于加和的中心频率的方差来表征组织。
5.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为基于加和的中心频率和感兴趣区域的模型来生成表示感兴趣区域的物理属性的至少一个参数，其中，所述感兴趣区域的模型是包括关于感兴趣区域中的不同结构的反向散射的信息的物理模型。
6.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为在执行接收器波束成形之前计算所述局部相位参数并计算所述中心频率。
7.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统还被配置为基于加和的中心频率和/或基于加和的中心频率的方差来确定斑块组成，例如颈动脉斑块组成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述至少一个图像包括反映所述多个超声信号的感兴趣区域中的结构的尺寸的表示。
9.根据权利要求8所述的超声系统，其中，所述处理单元还被配置为基于加和的中心频率来计算和/或提取结构的尺寸。
10.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述处理单元被配置为基于反向散射的超声信号计算所述中心频率，而不进行频率变换。
11.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述波束成形器被配置为仅对所述中心频率加和。
12.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，所述超声系统被配置为对于多个焦距重复传输所述多个超声信号、接收所述多个反向散射的超声信号和处理接收的多个反向散射的超声信号的过程。
13.根据前述权利要求中任一项所述的超声系统，其中，通过将所述多个反向散射的超声信号变换为反向散射的超声信号的复数表示、优选地通过计算希尔伯特变换来计算所述局部相位参数。
14.一种超声方法，包括以下步骤：
将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；
接收来自所述感兴趣区域的所述多个反向散射的超声信号并对所述多个反向散射的超声信号进行采样；
计算所述多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；
在时域中计算反向散射的超声信号的所述局部相位参数中的每一个的中心频率；和
通过对所述中心频率加和来执行接收器波束成形；以及
基于加和的中心频率生成表示所述感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
15.一种超声系统，所述超声系统包括：
超声换能器，所述超声换能器被配置为将多个超声信号从换能器阵列中的多个元件传输到感兴趣区域；所述超声换能器还被配置为接收来自感兴趣区域的多个反向散射的超声信号并对所述多个反向散射的超声信号进行采样；
处理单元，所述处理单元被配置为：
计算所述多个反向散射的超声信号中的每一个的时域中的局部相位参数；
波束成形器，所述波束成形器被配置为通过对所述局部相位参数加和来执行接收器波束成形，
所述处理单元进一步配置为：
在时域中计算反向散射的超声信号的所述局部相位参数中的每一个的中心频率；并且
其中，所述超声系统还被配置为基于加和的中心频率来生成表示所述感兴趣区域的物理属性的至少一个参数。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE2150866-8 | 2021-07-02 | ||
| SE2150866 | 2021-07-02 | ||
| PCT/EP2022/067698 WO2023275030A1 (en) | 2021-07-02 | 2022-06-28 | Ultrasound system and method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117580510A true CN117580510A (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=82404340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202280045998.XA Pending CN117580510A (zh) | 2021-07-02 | 2022-06-28 | 超声系统和方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4362809A1 (zh) |
| JP (1) | JP2024522905A (zh) |
| KR (1) | KR20240028511A (zh) |
| CN (1) | CN117580510A (zh) |
| AU (1) | AU2022305619A1 (zh) |
| BR (1) | BR112023027288A2 (zh) |
| CA (1) | CA3224643A1 (zh) |
| WO (1) | WO2023275030A1 (zh) |
-
2022
- 2022-06-28 CA CA3224643A patent/CA3224643A1/en active Pending
- 2022-06-28 AU AU2022305619A patent/AU2022305619A1/en active Pending
- 2022-06-28 WO PCT/EP2022/067698 patent/WO2023275030A1/en active Application Filing
- 2022-06-28 KR KR1020247003988A patent/KR20240028511A/ko unknown
- 2022-06-28 EP EP22737882.5A patent/EP4362809A1/en active Pending
- 2022-06-28 BR BR112023027288A patent/BR112023027288A2/pt unknown
- 2022-06-28 CN CN202280045998.XA patent/CN117580510A/zh active Pending
- 2022-06-28 JP JP2023580365A patent/JP2024522905A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3224643A1 (en) | 2023-01-05 |
| AU2022305619A1 (en) | 2024-02-08 |
| KR20240028511A (ko) | 2024-03-05 |
| EP4362809A1 (en) | 2024-05-08 |
| WO2023275030A1 (en) | 2023-01-05 |
| BR112023027288A2 (pt) | 2024-03-12 |
| JP2024522905A (ja) | 2024-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2816958B1 (en) | Determining material stiffness using multiple aperture ultrasound | |
| EP1967866B1 (en) | Ultrasonic appratus | |
| US7871379B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and method of ultrasonic measurement | |
| EP2287632A1 (en) | Ultrasound imaging using non-linear manipulation of forward propagation properties of a pulse | |
| JP2013523324A (ja) | 超音波撮像の方法および装置 | |
| US7666142B2 (en) | Ultrasound doppler diagnostic apparatus and image data generating method | |
| JP7304937B2 (ja) | 脈波伝播速度測定を実行するためのシステム及び方法 | |
| US11776526B2 (en) | Method and system for ultrasonic characterization of a medium | |
| JP5235477B2 (ja) | 超音波による画像形成方法及び超音波装置 | |
| US11768181B2 (en) | Method and system for ultrasonic characterization of a medium | |
| US11761928B2 (en) | Method and system for ultrasonic characterization of a medium | |
| EP2956798B1 (en) | Subject information acquisition apparatus, subject information acquisition method, and program | |
| JP2006223736A (ja) | 超音波診断装置 | |
| US7803114B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and data processing method therefor | |
| US20220082693A1 (en) | Method and system for ultrasonic characterization of a medium | |
| US20240036004A1 (en) | Method and system for ultrasonic characterization of a medium | |
| CN117580510A (zh) | 超声系统和方法 | |
| JP5854929B2 (ja) | 超音波診断装置、設定音速の信頼性判定方法およびプログラム | |
| JP2004041324A (ja) | 超音波診断装置 | |
| Brandner et al. | Preliminary Results on Ultrasonic Attenuation and Power-Law Exponent Imaging | |
| Lacefield et al. | Angular scatter ultrasound imaging of wavelength scale targets | |
| Ahmed et al. | Strain Estimation Techniques Using MATLAB Toolbox for Tissue Elasticity Imaging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |