FR3075973A1 - Etalonnage pour une imagerie ARFI - Google Patents

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Abstract

Un système et un procédé incluent la transmission d’une impulsion de poussée ultrasonore (140) vers une matière (110) le long d’un premier axe (120), l’impulsion de poussée ultrasonore étant associée avec une première fréquence, un premier nombre f, et une première profondeur focale, la détermination d’un déplacement de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée, la transmission d’une deuxième impulsion ultrasonore (160) vers la matière le long du premier axe, la deuxième impulsion ultrasonore étant associée avec une deuxième fréquence, un deuxième nombre f, et une deuxième profondeur focale sensiblement similaires à la première fréquence, au premier nombre f, et à la première profondeur focale, respectivement, la réception de signaux d’écho (165) depuis la matière en réponse à la deuxième impulsion ultrasonore, la formation en faisceaux des signaux d’écho sur la base du premier nombre f et d’un foyer fixé à la première profondeur focale, la détermination d’une grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe, la détermination d’une élasticité relative de la matière le long de l’axe sur la base du déplacement déterminé de la matière le long de l’axe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe, et la génération d’une image sur la base de l’élasticité relative déterminée de la matière le long de l’axe.

Description

Description
Titre de l'invention : Etalonnage pour une imagerie ARFI
[0001] Un système d’imagerie par ultrasons classique crée une image interne d’un volume en détectant des discontinuités d’impédance acoustique au sein du volume. Plus spécifiquement, l’imagerie par ultrasons classique implique la transmission de faisceaux d’ultrasons dans un volume et la détection de signaux qui se réfléchissement depuis des discontinuités d’impédance acoustique au sein du volume. Puisque des matières différentes affichent typiquement des impédances acoustiques différentes, les discontinuités d’impédance acoustique détectées représentent les emplacements de matières différentes au sein du volume.
[0002] Un tissu rigide et un tissu mou (par exemple à l’intérieur d’un foie) peuvent afficher des impédances acoustiques similaires. Puisque seule une petite discontinuité d’impédance acoustique peut exister entre de tels tissus rigides et mous, des faisceaux d’ultrasons ne seront pas réfléchis de manière significative à la limite entre les tissus. En conséquence, une image ultrasonore classique manquerait à faire de manière adéquate une distinction entre le tissu mou et le tissu rigide.
[0003] Des tissus mous et rigides avec des impédances acoustiques similaires peuvent se comporter différemment lorsqu’ils sont soumis à une contrainte. Pour une force impulsive donnée, des tissus plus mous se déplacent plus loin, prennent plus longtemps pour atteindre un pic de déplacement, et récupèrent plus lentement que des tissus plus rigides. Une imagerie par impulsion de force de rayonnement acoustique (ARFI) exploite ces comportements différents pour générer des images qui font une distinction entre des tissus sur la base de leur rigidité relative. Une imagerie ARFI implique de compresser mécaniquement un tissu en utilisant une impulsion « de poussée » ultrasonore et en suivant le déplacement résultant de tissu sur Taxe. Des différences relatives de déplacement sont déterminées et affichées en utilisant un codage en échelle de gris ou en couleur, illustrant ainsi la rigidité relative de régions à l’intérieur du tissu.
[0004] L’intensité de l’impulsion de poussée à l’intérieur du tissu dépend de la profondeur et est influencée par une diffraction et une atténuation le long du chemin jusqu’à la région focale de l’impulsion de poussée, le gain focal, et des propriétés d’absorption du tissu. Puisqu’un déplacement de tissu est proportionnel à des gradients d’intensité à l’intérieur du tissu, un profil de déplacement généré par ARFI de tissu homogène illustrera de manière trompeuse un déplacement plus important (à savoir un tissu plus rigide) au niveau du foyer et à des profondeurs peu importantes.
[0005] Les systèmes ARFI classiques tentent de normaliser le profil de déplacement d’une région d’intérêt (à savoir une image ARFI) sur la base de gradients d’intensité à l’intérieur de la région. Par exemple, un profil de déplacement d’un fantôme homogène est généré en utilisant une impulsion de poussée ayant le même foyer que le profil de déplacement de la région d’intérêt. Le profil de déplacement de la région d’intérêt est ensuite normalisé en divisant le profil de déplacement du fantôme homogène. Cette approche échoue à prendre en compte les gradients d’intensité à l’intérieur du tissu spécifique de la région d’intérêt. Des systèmes sont souhaités pour étalonner une image ARFI sur la base de gradients d’intensité réels à l’intérieur du tissu imagé.
[0006] DESCRIPTION GENERALE DE L’INVENTION
[0007] Selon un premier aspect, la présente invention concerne système d’imagerie par ultrasons comprenant : - un transducteur ultrasonore configuré pour transmettre une impulsion de poussée ultrasonore vers une matière le long d’un premier axe, l’impulsion de poussée ultrasonore étant associée avec une première fréquence, un premier nombre f, et une première profondeur focale ; transmettre une deuxième impulsion ultrasonore vers la matière le long du premier axe, la deuxième impulsion ultrasonore étant associée avec une deuxième fréquence, un deuxième nombre f, et une deuxième profondeur focale ; et recevoir des signaux d’écho depuis la matière en réponse à la deuxième impulsion ultrasonore ; - un formeur de faisceaux de réception configuré pour commander une ouverture de réception pour former en faisceaux les signaux d’écho sur la base du premier nombre f et d’un foyer fixé à la première profondeur focale ; - un processeur configuré pour déterminer un déplacement de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée ; déterminer une grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe ; déterminer une élasticité relative de la matière le long de l’axe sur la base du déplacement déterminé de la matière le long de l’axe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe ; et déterminer des valeurs de pixels d’une image à chacun d’une pluralité d’emplacements le long de l’axe sur la base de l’élasticité relative déterminée de la matière le long de l’axe ; et - un afficheur configuré pour afficher l’image.
[0008] Dans des variantes, le système d’imagerie par ultrasons comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la détermination d’un déplacement de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée comprend : la détermination d’un déplacement maximum à chaque point de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée, et dans lequel la détermination de l’élasticité relative de la matière le long de l’axe est basée sur le déplacement maximum déterminé à chaque point de la matière le long de l’axe et la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe. - la deuxième fréquence, le deuxième nombre f, et la deuxième profondeur focale sont sensiblement similaires à la première fréquence, au premier nombre f, et à la première profondeur focale, respectivement. - la détermination de l’élasticité relative de la matière le long de Taxe comprend la détermination d’un rapport du déplacement déterminé de la matière le long de Taxe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe.
[0009] Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un procédé d’imagerie par ultrasons comprenant : - la transmission d’une impulsion de poussée ultrasonore vers une matière le long d’un premier axe, l’impulsion ultrasonore de poussée étant associée avec une première fréquence, un premier nombre f, et une première profondeur focale ; - la détermination d’un déplacement de la matière le long de Taxe en réponse à l’impulsion de poussée ; - la transmission d’une deuxième impulsion ultrasonore vers la matière le long du premier axe, la deuxième impulsion ultrasonore étant associée avec une deuxième fréquence, un deuxième nombre f, et une deuxième profondeur focale ;la réception de signaux d’écho depuis la matière en réponse à la deuxième impulsion ultrasonore ; - la formation en faisceaux des signaux d’écho sur la base du premier nombre f et d’un foyer fixé à la première profondeur focale ; - la détermination d’une grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe ; - la détermination d’une élasticité relative de la matière le long de Taxe sur la base du déplacement déterminé de la matière le long de Taxe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe ; et - la génération d’une image sur la base de l’élasticité relative déterminée de la matière le long de Taxe.
[0010] Dans des variantes, le procédé comprend Tune ou plusieurs des caractéristiques ou étapes suivantes : - la détermination du déplacement de la matière le long de Taxe en réponse à l’impulsion de poussée comprend : la détermination d’un déplacement maximum à chaque point de la matière le long de Taxe en réponse à l’impulsion de poussée, et dans lequel l’élasticité relative de la matière le long de Taxe est déterminée sur la base du déplacement maximum déterminé à chaque point de la matière le long de Taxe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe. - la deuxième fréquence, le deuxième nombre f, et la deuxième profondeur focale sont sensiblement similaires à la première fréquence, au premier nombre f, et à la première profondeur focale, respectivement. - lequel la détermination de l’élasticité relative de la matière le long de l’axe comprend la détermination d’un rapport du déplacement déterminé de la matière le long de l’axe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe.
[0011] Selon un troisième aspect, la présente invention concerne système d’imagerie par ultrasons configuré pour, respectivement comprenant des moyens adaptés pour : - transmettre une impulsion de poussée ultrasonore vers une matière le long d’un premier axe, l’impulsion de poussée ultrasonore étant associée avec une première fréquence, un premier nombre f, et une première profondeur focale ; - déterminer un déplacement de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée ; - transmettre une deuxième impulsion ultrasonore vers la matière le long du premier axe, la deuxième impulsion ultrasonore étant associée avec une deuxième fréquence, un deuxième nombre f, et une deuxième profondeur focale ; - recevoir des signaux d’écho depuis la matière en réponse à la deuxième impulsion ultrasonore ; - former en faisceaux les signaux d’écho sur la base du premier nombre f et d’un foyer fixé à la première profondeur focale ; - déterminer une grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe ; - déterminer une élasticité relative de la matière le long de l’axe sur la base du déplacement déterminé de la matière le long de l’axe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe ; et - générer une image sur la base de l’élasticité relative déterminée de la matière le long de l’axe.
[0012] Dans des variantes, la détermination du déplacement de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée comprend : - la détermination d’un déplacement maximum à chaque point de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée, et - dans lequel l’élasticité relative de la matière le long de l’axe est déterminée sur la base du déplacement maximum déterminé de la matière le long de l’axe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe.
Brève description des dessins [0013] La construction et l’usage de modes de réalisation apparaîtront à partir de la prise en considération de la spécification qui suit telle qu’illustrée dans les dessins d’accompagnement, dans lesquels des numéros de référence identiques désignent des parties identiques, et dans lesquels : [0014] [fig.l] illustre un processus pour générer une image ARLI étalonnée selon certains modes de réalisation ; [0015] [fig.2] est un diagramme fonctionnel d’un appareil d’imagerie par ultrasons selon certains modes de réalisation ; [0016] [fig.3] illustre une transmission d’une impulsion ultrasonore focalisée selon certains modes de réalisation ; [0017] [fig.4] illustre une réception focalisée d’une impulsion ultrasonore selon certains modes de réalisation ;
[0018] [fig.5] est un diagramme de flux d’un processus pour générer une image ARLI étalonnée selon certains modes de réalisation ; [0019] [fig.6] est un graphique d’un déplacement dans le temps à une profondeur sur Taxe fixée selon certains modes de réalisation ; [0020] [fig.7] est un graphique d’un déplacement maximum versus une profondeur sur Taxe selon certains modes de réalisation ; [0021] [fig.8] est un graphique d’une amplitude d’impulsion de réception en mode B à foyer fixé versus une profondeur sur Taxe selon certains modes de réalisation ; [0022] [fig.9] est un graphique de déplacement maximum normalisé versus une profondeur sur Taxe selon certains modes de réalisation ; [0023] [fig.10] illustre une acquisition d’une image ARFI bidimensionnelle certains modes de réalisation ; [0024] [fig. 11] la figure 11A est une image brute représentant un déplacement maximum et la figure 1 IB est une image normalisée représentant un déplacement maximum selon certains modes de réalisation.
Description détaillée [0025] La description qui suit est fournie pour permettre à une quelconque personne de l’art de réaliser et d’utiliser les modes de réalisation décrits et met en avant le meilleur mode envisagé pour mettre en œuvre les modes de réalisation décrits. Diverses modifications, cependant, resteront apparentes aux personnes de l’art.
[0026] Certains modes de réalisation offrent une génération efficace et précise d’une image ARFI. Plus spécifiquement, certains modes de réalisation proposent un système de l’invention pour étalonner une image ARFI sur la base de la force réelle dépendant de la profondeur appliquée au tissu étant imagé. Une telle image peut illustrer la rigidité relative de tissus imagés plus précisément que des systèmes classiques.
[0027] Un problème technique traité par certains modes de réalisation est l’incapacité des systèmes ARFI antérieurs à prendre en compte les motifs d’atténuation et de diffraction du tissu étant imagé. Certains modes de réalisation proposent une solution technique par l’intermédiaire d’un contrôle spécifique de paramètres utilisés pour acquérir une image en mode B et utiliser l’image en mode B pour normaliser une image ARFI sur la base des motifs d’atténuation et de diffraction du tissu imagé.
[0028] La Figure 1 illustre une mise en œuvre selon certains modes de réalisation. De manière générale, un transducteur ultrasonore 100 transmet des faisceaux d’ultrasons dans un volume 110 et reçoit des signaux ultrasonores de celui-ci. Le volume 110 peut comprendre un corps humain mais des modes de réalisation ne s’y limitent pas. Le transducteur ultrasonore 100 peut comprendre un quelconque transducteur ultrasonore approprié, tel que, sans s’y limiter, un transducteur ultrasonore à commande de phase linéaire ou convexe.
[0029] La Figure 1 illustre l’acquisition d’une ligne d’une image ARFI selon certains modes de réalisation. La ligne s’étend le long de Taxe 120 dans le sens Z depuis un point sur Taxe latéral. Chacun des faisceaux d’ultrasons 130 à 160 décrits ci-dessous est centré autour de Taxe 120, bien qu’à des moments différents.
[0030] Les faisceaux d’ultrasons 130 à 150 sont utilisés pour acquérir une image ARFI ainsi qu’il est connu dans l’art. En particulier, les faisceaux de transmission/réception 130 illustrent la transmission d’une impulsion de suivi ultrasonore en mode B et la réception d’un signal d’écho de suivi de référence ainsi qu’il est connu dans l’art. Le signal d’écho de suivi de référence est destiné à mesurer des déplacements de tissu dus à un mouvement physiologique le long de Taxe 120 avant une impulsion de poussée ARFI. Un ou plusieurs ensembles de signaux d’écho de suivi de référence peuvent être acquis et utilisés (par exemple moyennés) pour obtenir les positions initiales. Le transducteur ultrasonore 100 transmet ensuite le faisceau 140 le long de Taxe 120. Le faisceau 140 comprend une impulsion de poussée destinée à déplacer le tissu le long de Taxe 120 et dans le sens de Taxe 120. La transmission d’une impulsion de poussée est connue dans l’art, et consiste typiquement en beaucoup plus de cycles qu’une impulsion de transmission utilisée pour générer des données en mode B.
[0031] Ensuite, les signaux ultrasonores 150 sont utilisés pour surveiller le déplacement résultant du tissu dans le temps. Chaque signal ou les signaux 150 reçus est un signal d’écho de suivi de déplacement qui représente une trame de données indiquant des positions des tissus à un point donné dans le temps. Ainsi qu’il est connu dans l’art, les signaux d’écho de suivi de déplacement peuvent subir une corrélation croisée pour déterminer une grandeur de déplacement dans le temps pour chaque point z le long de Taxe 120. Un filtre de mouvement est appliqué aux profils de déplacement temporels pour filtrer des déplacements causés par un mouvement physiologique. Ces données sont ensuite utilisées pour déterminer un profil de déplacement maximum qui indique le déplacement maximum constaté à chaque point z.
[0032] Les déplacements suivis par les signaux d’écho de suivi de déplacement sont causés à la fois par l’impulsion de poussée ultrasonore et un mouvement physiologique sous-jacent. Le signal d’écho de suivi de déplacement mentionné ci-dessus peut être utilisé pour modéliser le mouvement physiologique sous-jacent, qui est soustrait du profil de déplacement maximum pour obtenir les déplacements maximum causés par l’impulsion de poussée uniquement. Certains modes de réalisation emploient 10-20 paires de signaux d’impulsion/d’écho de suivi de référence avant l’impulsion de poussée afin d’obtenir un modèle polynomial approprié des données de référence.
[0033] Le mouvement physiologique peut également être modélisé en utilisant, outre le suivi de référence décrit ci-dessus, des signaux de suivi obtenus après que le tissu est revenu à son état d’origine. L’ajustement d’un polynôme sur les valeurs de déplacement déterminées à partir de ces signaux de suivi peut fournir une meilleure estimation du mouvement physiologique sous-jacent devant être filtré comme il est décrit ci-dessus.
[0034] Le faisceau 160 et le signal 165 sont utilisés pour acquérir des données en mode B additionnelles. Selon certains modes de réalisation, les paramètres du faisceau de transmission 160 sont sensiblement similaires à ceux de l’impulsion de poussée 140.
Par exemple, le faisceau de transmission 160 peut être généré en utilisant des paramètres de fréquence, de nombre f/taille d’ouverture, de focalisation et de fonction d’apodisation qui sont similaires à ceux de l’impulsion de poussée 160. Le nombre de cycles du faisceau de transmission 160 est approprié pour afficher une bande de fréquences étroite (par exemple 2-8 cycles). Par contraste, l’impulsion de poussée 140 peut consister en des centaines de cycles.
[0035] Le signal de réception 160 est un signal de rétrodiffusion et est reçu en utilisant un foyer fixé, comme opposé à une formation de faisceaux de réception dynamique classique. L’emplacement de foyer fixé est sensiblement similaire au foyer de l’impulsion de poussée 140 et du faisceau de transmission 160. L’amplitude du signal de réception 160 est ensuite déterminée comme une fonction de Z.
[0036] Le profil de déplacement maximum est normalisé par l’amplitude du signal de réception 160 comme une fonction de Z. Selon certains modes de réalisation, la normalisation consiste à diviser le profil de déplacement maximum par l’amplitude du signal de réception 160. Ainsi qu’il sera décrit en détails ci-dessous, la fonction résultante représente la rigidité relative de tissus le long de l’axe 120, tout en réduisant des artefacts dans le profil de déplacement maximum causés par des effets d’atténuation et de diffraction à l’intérieur du tissu imagé.
[0037] La Ligure 2 est un diagramme fonctionnel d’un système d’imagerie par ultrasons 200 selon certains modes de réalisation. Le système 200 peut mettre en œuvre un ou plusieurs des processus décrits ici. Le système 200 est un système d’imagerie par ultrasons à commande de phase, mais les modes de réalisation ne s’y limitent pas. Les systèmes à commande de phase typiques utilisent 64 à 256 canaux de réception et un nombre comparable de canaux de transmission. Aux fins de clarté, la Ligure 2 illustre un canal unique de transmission et de réception.
[0038] Le système 200 comprend un élément transducteur 205 et un commutateur de transmission/réception 210. L’élément transducteur 205 peut comprendre un élément d’un ensemble mono, 1,25, 1,5, 1,75 ou bidimensionnel d’éléments de membrane piézoélectriques ou capacitifs. Le commutateur de transmis sion/réception 210 est opéré soit pour permettre une transmission d’énergie ultrasonore par l’intermédiaire de l’élément 205 (par exemple en réponse à l’application d’une tension au travers de l’élément 205), soit pour permettre une réception d’une tension générée par l’élément 205 en réponse à une énergie ultrasonore reçue (à savoir des échos).
[0039] Le formeur de faisceaux de transmission 215 est utilisable, en conjonction avec le convertisseur numérique à analogique 220 et l’émetteur haute tension 225, pour générer des formes d’ondes pour une pluralité de canaux, où chaque forme d’onde peut afficher une amplitude, un retard et/ou une phase différents. Le formeur de faisceaux de réception 230 reçoit des signaux provenant d’une pluralité de canaux, dont chacun peut être soumis à une amplification 235, un filtrage 240, une conversion analogique à numérique 245, des retards et/ou des rotateurs de phase, et un ou plusieurs sommateurs. Le formeur de faisceaux de réception 230 peut être configuré par matériel ou logiciel pour appliquer des retards, des phases, et/ou une apodisation relatifs pour former un ou plusieurs faisceaux de réception en réponse à chaque faisceau de transmission. Le formeur de faisceaux de réception 230 peut offrir une focalisation de réception dynamique comme il est connu dans l’art, ainsi qu’une réception à foyer fixé.
[0040] Les faisceaux de réception formés par le formeur de faisceaux de réception 230 représentent la matière à travers laquelle le faisceau de transmission et les faisceaux de réception sont passés. Les faisceaux de réception sont délivrés en sortie à un processeur 250 pour traitement. Par exemple, le processeur 250 peut générer des images sur la base des faisceaux de réception.
[0041] Le processeur 250 peut exécuter un code de programme exécutable par processeur stocké dans la mémoire 260 pour effectuer er/ou commander d’autres composants du système 200 pour mettre en œuvre les processus décrits ici. Le processeur 250 peut comprendre un détecteur en mode B, un détecteur Doppler, un détecteur Doppler à ondes pulsées, un processeur de corrélation, un processeur de transformée de Lourier, un circuit intégré à application spécifique, un processeur maître, un processeur de commande, un processeur d’images, un réseau prédiffusé programmable par l’utilisateur, un processeur de signaux numériques, un circuit analogique, un circuit numérique, des combinaisons de ceux-ci, ou autres dispositif connu aujourd’hui ou développé ultérieurement pour générer des données (par exemple des données d’images) sur la base d’échantillons ultrasonores formés en faisceaux. Dans certains modes de réalisation, le processeur 250 inclut un processeur dédié pour déterminer un déplacement de tissu.
[0042] Selon certains modes de réalisation, le processeur 250 est configuré pour estimer un déplacement de tissu résultant d’une impulsion de poussée ARFI sur la base de signaux en mode B reçus. L’estimation peut utiliser une corrélation, un suivi, une détection de mouvements, ou autres techniques. Ainsi qu’il sera décrit plus loin, le processeur 250 peut générer une image par mappage de valeurs de déplacement normalisées pour afficher des valeurs en des emplacements d’image correspondants. L’image générée peut être stockée dans la mémoire 260.
[0043] La mémoire 260 peut comprendre un support de stockage non transitoire lisible par ordinateur tel qu’une mémoire à accès aléatoire et/ou une mémoire non volatile (par exemple une mémoire Flash, une mémoire sur disque dur). L’afficheur 255 peut comprendre un afficheur à tube cathodique, un afficheur à cristaux liquides, un afficheur à diodes électroluminescentes, un afficheur à plasma, ou autre type d’afficheur pour afficher des images basées sur des données d’images générées par le processeur 250. L’afficheur 255 peut afficher une image représentant l’élasticité relative de différents emplacements dans une région d’intérêt.
[0044] Les Figures 3 et 4 illustrent une transmission et une réception focalisées d’ultrasons selon certains modes de réalisation. Le formeur de faisceaux de transmission 320, comme montré, commande des émetteurs haute tension 330 pour produire N (où N = le nombre de canaux de transmission) impulsions de transmission haute tension respectivement retardées. Ces impulsions excitent des éléments transducteurs individuels du réseau de transducteurs 305 pour produire un faisceau d’ultrasons qui est focalisé au niveau de la zone focale 300.
[0045] Les transducteurs du réseau de transducteurs 305 reçoivent une énergie acoustique réfléchie depuis des discontinuités d’impédance acoustique, et les signaux électriques résultants sont acheminés jusqu’à des canaux de réception séparés comme montré sur la Figure 4. Les signaux sont traités par des amplificateurs 435 et des filtres 440 et numérisés. Sur la base d’un profil de retard, les signaux numérisés sont retardés et sommés dans le formeur de faisceaux de réception 450 afin de générer un signal de réception formé en faisceau focalisé au niveau de la zone focale 400. Selon certains modes de réalisation, les zones focales 300 et 400 sont sensiblement colocalisées lors de la séquence de transmission/réception décrite ci-dessus pour ce qui concerne les faisceaux 160 et 165.
[0046] La Ligure 5 est un diagramme de flux d’un processus 500 pour générer une image illustrant l’élasticité relative selon certains modes de réalisation. Le processus 500 peut être exécuté par des éléments du système 200, mais les modes de réalisation ne s’y limitent pas. Le processus 500 et tous les autres processus mentionnés ici peuvent être réalisés dans un code de programme exécutable par un processeur lu dans un ou plusieurs supports non transitoires lisibles par ordinateur, tels qu’une disquette, un CD-ROM, un DVD-ROM, un lecteur flash, et une bande magnétique, et ensuite stockés dans un format compressé, non compilé et/ou chiffré. Dans certains modes de réalisation, un ensemble de circuits câblés peut être utilisé à la place du, ou en combinaison avec le, code de programme pour la mise en œuvre de processus selon certains modes de réalisation. Les modes de réalisation ne sont donc pas limités à une quelconque combinaison spécifique de matériels et de logiciels.
[0047] Initialement, en S510, des données de référence en mode B d’une ligne axiale à travers une région d’intérêt sont acquises en utilisant une ou plusieurs paires de faisceaux de transmission et de réception comme il est connu dans l’art. Les faisceaux de transmission peuvent être formés en utilisant de quelconques paramètres de faisceaux appropriés pour acquérir des données en mode B. Les faisceaux de réception peuvent être reçus en utilisant des techniques de focalisation de réception dynamique comme il est connu dans l’art. Les données en mode B représentent les discontinuités d’impédance acoustique le long de la ligne axiale.
[0048] Une impulsion de poussée est transmise en S515 pour déplacer la région d’intérêt. L’impulsion de poussée est transmise le long du même axe que les faisceaux en S510 et comprime le tissu de la région d’intérêt le long de l’axe. L’impulsion de poussée est transmise sur la base d’une première fréquence, d’un premier nombre f/taille d’ouverture et, facultativement, d’une première fonction d’apodisation. Par exemple, l’impulsion de poussée peut comprendre une forme d’onde de transmission à 400 cycles avec une profondeur focale de 2 cm, un nombre f de 2,5 et une fréquence de 4 MHz, et des niveaux d’amplitude de puissance similaires ou supérieurs aux transmissions utilisées pour acquérir les données en mode B en S510.
[0049] Ensuite, en S520, des données successives en mode B sont acquises dans le temps.
Les données successives en mode B sont acquises le long du même axe et à divers intervalles lors du déplacement du tissu. Dans certains modes de réalisation, les données successives en mode B sont acquises pour 3-5 ms en utilisant 1-5 impulsions cycliques ayant un nombre f de 1,0 et une intensité de moins de 720 mW/cm2 à des fréquences de répétitions d’impulsions entre 5 et 10 kHz. Comme il sera décrit plus loin, le déplacement de tissu causé par l’impulsion de poussée sera déterminé sur la base d’une comparaison des données acquises en S520 et des données acquises en S510.
[0050] Une impulsion en mode B est transmise le long de l’axe en S525. L’impulsion en mode B est transmise en utilisant des paramètres qui sont sensiblement similaires à ceux de l’impulsion de poussée. Dans le présent exemple, l’impulsion en mode B peut être transmise avec une profondeur focale de 2 cm, un nombre f de 2, 5 et une fréquence de 4 MHz. Le nombre de cycles de cette impulsion en mode B peut être inférieur à celui de l’impulsion de poussée (par exemple 3-5 cycles).
[0051] Des signaux en mode B sont reçus en S530 correspondant à l’impulsion en mode B transmise en S525. Par exemple, un formeur de faisceaux de réception forme un faisceau de réception à partir des signaux reçus sur la base d’une profondeur focale qui est fixée à sensiblement la même profondeur focale que l’impulsion en mode B transmise en S525 (par exemple 2 cm). Selon certains modes de réalisation, S530 comprend la désactivation d’une fonction de focalisation de réception dynamique du système 200.
[0052] Le déplacement de la région d’intérêt dans le sens axial est déterminé en S535. Plus spécifiquement, le déplacement dans le temps est déterminé pour chacune d’une pluralité de profondeurs (à savoir positions z) sur la base des données de référence en mode B acquises en S505 et des données successives en mode B acquises en S510. Le déplacement peut être déterminé en suivant le mouvement de motifs de mouchetis dans les données en mode B pré-poussée et post-poussée en utilisant des algorithmes de suivi basés sur une corrélation comme il est connu dans l’art. La résolution d’un algorithme de suivi basé sur une corrélation peut être dérivée de la limite inférieure de Cramer-Rao, et dépend du rapport signal-bruit (RSB), du pic de corrélation et de la largeur de bande des échos devant être corrélés, et de la fréquence centrale des faisceaux de suivi. Lorsqu’elle est appliquée à des données ultrasonores typiques (à savoir RSB = 45 dB, p = 0,99, BW = 70%, f0 = 7,2 MHz, respectivement), la limite inférieure de Cramer-Rao prédit un déplacement axial minimum de l’ordre de dixièmes d’un micromètre.
[0053] Les données en mode B acquises par les systèmes d’imagerie par ultrasons classiques peuvent comprendre des données en phase et en quadrature (IQ) démodulées au lieu de données en radiofréquence (RL). Les données IQ peuvent être remodulées en données RL et suivies en utilisant une corrélation croisée, comme discuté plus haut. Cependant, des procédés basés sur une autocorrélation peuvent être utilisés pour calculer les déplacements directement en estimant le déphasage dans les données IQ à chaque profondeur dans le temps comme il est connu dans l’art. Le déphasage à chaque profondeur représente le déplacement localisé, limité à une translation maximum d’une moitié de la longueur d’onde acoustique pour éviter des artéfacts par enroulement de phases.
[0054] La Ligure 6 est un graphique d’un déplacement D dans le temps t à une profondeur sur Taxe fixée (Z = 2 cm) selon certains modes de réalisation. Le déplacement D dans le temps à Z = 2 cm peut être déterminé en S535 sur la base d’une corrélation entre les données acquises en S510 et S520 comme il est connu dans l’art. Le temps tp représente le moment auquel l’impulsion de poussée a été transmise. Bien que la Ligure 6 illustre des données de déplacement associées avec une profondeur unique sur Taxe, S535 comprend l’obtention de données de déplacements pour d’autres profondeurs sur Taxe.
[0055] Le déplacement maximum constaté à chaque profondeur est déterminé en S540. Le déplacement maximum peut être déterminé sur la base des profils de déplacement temporels déterminés pour chacune de la pluralité de profondeurs en S535. La Ligure 7 est un profil de déplacement maximum versus la profondeur sur Taxe selon certains modes de réalisation. Comme montré, le profil de la Ligure 7 représente graphiquement le déplacement maximum D max versus la profondeur sur Taxe Z. La valeur maximum de déplacement D sur le graphique de la Ligure 6 est représentée graphiquement sur le profil de la Ligure 7 à Z = 2 comme montré. Le profil de la Ligure 7 consiste en des valeurs de déplacement maximum de chaque profil déterminé en S535, représentées graphiquement à leurs valeurs Z correspondantes.
[0056] Ensuite, en S545, la grandeur des signaux en mode B reçus en S530 est déterminée comme une fonction de la profondeur comme il est connu dans l’art (par exemple en utilisant une détection d’enveloppe). Selon certains modes de réalisation, la grandeur est déterminée en calculant abs(Hilbertz(RL(%, z)), mais les modes de réalisation ne s’y limitent pas. Dans certains modes de réalisation, S545 inclut une compensation pour un gain analogique de frontal en divisant la grandeur déterminée par une fonction de gain dépendant de la profondeur (par exemple FcGain(z))· [0057] La Ligure 8 est un graphique d’une amplitude d’impulsion de réception en mode B à foyer fixé versus une profondeur sur Taxe selon certains modes de réalisation. En S550, des élasticités relatives à l’intérieur de la région d’intérêt sont estimées sur la base de la grandeur sur la profondeur déterminée en S545 et du déplacement maximum sur la profondeur déterminé en S540.
[0058] Selon certains modes de réalisation, S550 consiste à diviser le profil de déplacement maximum par la grandeur sur la profondeur déterminée en S545. La Ligure 9 est un graphique d’un déplacement maximum sur la profondeur ainsi normalisé selon certains modes de réalisation. Ainsi qu’il sera décrit ci-dessous, le déplacement maximum normalisé à chaque profondeur est inversement proportionnel à l’élasticité du tissu à cette profondeur. Avantageusement, la normalisation prend en compte les motifs d’atténuation et de diffraction du tissu réel étant imagé.
[0059] Particulièrement, le profil de déplacement acquis en S535 peut être écrit comme displ(z) et est proportionnel à )D 2 ( Z ) Q 2a Z comme suit ' displ (z ) oc e(z)iq(z )e~2afz = e(z)d2(z )e“2aÉz,°u£(z)est une constante se rapportant aux propriétés élastiques du tissu à la profondeur z et inversement proportionnelle à la rigidité (E est petit = rigide, E est grand = mou), 10 (z) est le profil d’intensité sur l’axe en l’absence d’atténuation, D(z) est le profil de faisceau de transmission sur l’axe en l’absence d’atténuation (à savoir
Iq( Z ) = E)2 ( Z ) )’/est la fréquence de faisceau et a est le coefficient d’atténuation du tissu. En conséquence, l’exposant -2afz représente la diminution d’intensité du fait de l’atténuation le long du chemin de faisceau.
[0060] La grandeur déterminée en S545 peut être exprimée comme BSC(z) et est proportionnelle à r, ( rr \ n f -2a fz p>u fait du foyer identique des faisceaux de
U Tx \ ^ ) U transmission et de réception en S525 et S530, E) px( Z ) = D px(z )· En conséquence, D Τχ( z ) D Rx(z)e~2a= D2(z)e'2af2’a BSc(z) oc ir(z)e [0061] Donc, en S550, nous avons dis pl ( Z ) oc e(z )D 2 ( Z ) ρ~2αΙζ (de S535) et BSc(z) oc D 2(z )e S545). Diviser displ(z) par BSC(z) annule le terme D2 ( Z ) e,~2afZ' æSLl'tant θη un déplacement normalisé comme une fonction de la profondeur qui est proportionnel à L(z), qui représente les propriétés élastiques du tissu en l’absence d’effets de diffraction et d’atténuation.
[0062] En conséquence, plus la profondeur focale, la fréquence et le nombre f de l’impulsion de poussée sont similaire à la profondeur focale, à la fréquence et au nombre f de l’impulsion en mode B, plus la technique ci-dessus est efficace pour annuler le terme E) 2 (ζ ) g ” 2a4 z, à sav°ir pour minimiser les effets de diffraction et d’atténuation affectant dispKz). Certains modes de réalisation emploient donc une impulsion en mode B ayant une profondeur focale, une fréquence et un nombre f qui sont sensiblement similaires aux paramètres respectifs de l’impulsion de poussée à un degré qui offre une réduction appropriée des effets de diffraction et d’atténuation. Dans certains modes de réalisation, des valeurs de paramètres sensiblement similaires de l’impulsion en mode B peuvent varier de 5 mm, 100 Hz, et 0,1 par rapport à la profondeur focale, à la fréquence et au nombre B respectifs de l’impulsion de poussée. Les modes de réalisation ne sont pas limités à ces plages.
[0063] Le déplacement normalisé est utilisé pour générer une image de la ligne axiale en S555. Par exemple, les déplacements normalisés pour chaque point z sur la ligne axiale sont mappés sur une couleur, une échelle de gris, une luminosité, une tonalité ou autre caractéristique d’un pixel d’affichage. Dans certains modes de réalisation, une plage de couleurs est mappée de telle manière qu’une première couleur (par exemple rouge) indique un déplacement plus important et une deuxième couleur (par exemple bleu) indique un déplacement moindre.
[0064] Le processus 500 peut être répété pour d’autres lignes axiales à travers une région d’intérêt, et des données d’images générées pour chaque ligne axiale peuvent être combinées en une image bidimensionnelle. La Ligure 10 illustre des impulsions de poussée transmises dans un volume 1010 et une image résultante générée en exécutant le processus 500 pour ce qui concerne chaque ligne axiale de balayage à travers le volume 1010.
[0065] La Ligure 11A illustre une image de déplacement 1100 avant la normalisation telle que décrite ici. L’image de déplacement 1100 illustre le déplacement maximum comme une fonction de la profondeur (telle que déterminée en S540) pour chacune de nombreuses lignes axiales. L’image de déplacement normalisé 1150 de la Ligure 11B illustre, pour chaque ligne axiale, le déplacement maximum comme une fonction de la profondeur après une normalisation basée sur la grandeur des signaux en mode B reçus telle que décrite ci-dessus. Comme montré, l’image 1150 illustre les différences des élasticités relatives à l’intérieur du tissu imagé significativement plus clairement que l’image 1100.
[0066] Selon certains modes de réalisation, une image d’élasticité générée ainsi qu’il est décrit ici peut être combinée et affichée avec d’autres informations d’image. Par exemple, l’image d’élasticité peut être affichée comme une superposition en couleur d’une image en mode B. De plus, des techniques de traitement connues peuvent être appliquées à l’image pour éliminer un bruit, ajuster une luminosité, collimater le champ de vision, et/ou conformer les trames aux propriétés d’affichage d’un dispositif d’affichage.
[0067] Selon certains modes de réalisation, un utilisateur peut sélectionner deux régions d’intérêt (ROI) ou plus au sein d’une image d’élasticité affichée. Par exemple, une ROI sélectionnée peut inclure une lésion et une autre ROI sélectionnée peut inclure du tissu normal. Un rapport entre l’élasticité des régions est ensuite déterminé et affiché. Ce rapport peut être utilisé pour identifier des types de lésion, ou pour quantifier le degré d’une condition. En offrant des images d’élasticité plus précises, ce rapport peut être déterminé plus précisément que dans les systèmes antérieurs.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Système d’imagerie par ultrasons comprenant : - un transducteur ultrasonore (100) pour : transmettre une impulsion de poussée ultrasonore (140) vers une matière (110) le long d’un premier axe (120), l’impulsion de poussée ultrasonore étant associée avec une première fréquence, un premier nombre f, et une première profondeur focale ; transmettre une deuxième impulsion ultrasonore (160) vers la matière le long du premier axe, la deuxième impulsion ultrasonore étant associée avec une deuxième fréquence, un deuxième nombre f, et une deuxième profondeur focale ; et recevoir des signaux d’écho (165) depuis la matière en réponse à la deuxième impulsion ultrasonore ; - un formeur de faisceaux de réception (230) pour : commander une ouverture de réception pour former en faisceaux les signaux d’écho sur la base du premier nombre f et d’un foyer fixé à la première profondeur focale ; et - un processeur (250) pour : déterminer un déplacement de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée ; déterminer une grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe ; déterminer une élasticité relative de la matière le long de l’axe sur la base du déplacement déterminé de la matière le long de l’axe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe ; et déterminer des valeurs de pixels d’une image à chacun d’une pluralité d’emplacements le long de l’axe sur la base de l’élasticité relative déterminée de la matière le long de l’axe ; et - un afficheur (255) pour afficher l’image. [Revendication 2] Système selon la revendication 1, dans lequel la détermination d’un déplacement de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée comprend : la détermination d’un déplacement maximum à chaque point de la matière le long de l’axe en réponse à rimpulsion de poussée, et dans lequel la détermination de l’élasticité relative de la matière le long de l’axe est basée sur le déplacement maximum déterminé à chaque point de la matière le long de l’axe et la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe. [Revendication 3] Système selon la revendication 1, dans lequel la deuxième fréquence, le deuxième nombre f, et la deuxième profondeur focale sont sensiblement similaires à la première fréquence, au premier nombre f, et à la première profondeur focale, respectivement. [Revendication 4] Système selon la revendication 1, dans lequel la détermination de l’élasticité relative de la matière le long de Taxe comprend la détermination d’un rapport du déplacement déterminé de la matière le long de Taxe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe. [Revendication 5] Procédé d’imagerie par ultrasons comprenant : la transmission d’une impulsion de poussée ultrasonore (140) vers une matière (110) le long d’un premier axe (120), l’impulsion ultrasonore de poussée étant associée avec une première fréquence, un premier nombre f, et une première profondeur focale ; la détermination d’un déplacement de la matière le long de Taxe en réponse à l’impulsion de poussée ; la transmission d’une deuxième impulsion ultrasonore (160) vers la matière le long du premier axe, la deuxième impulsion ultrasonore étant associée avec une deuxième fréquence, un deuxième nombre f, et une deuxième profondeur focale ; la réception de signaux d’écho (165) depuis la matière en réponse à la deuxième impulsion ultrasonore ; la formation en faisceaux des signaux d’écho sur la base du premier nombre f et d’un foyer fixé à la première profondeur focale ; la détermination d’une grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe ; la détermination d’une élasticité relative de la matière le long de Taxe sur la base du déplacement déterminé de la matière le long de Taxe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe ; et la génération d’une image sur la base de l’élasticité relative déterminée de la matière le long de Taxe. [Revendication 6] Procédé selon la revendication 5, dans lequel la détermination du déplacement de la matière le long de Taxe en réponse à l’impulsion de poussée comprend : la détermination d’un déplacement maximum à chaque point de la matière le long de Taxe en réponse à l’impulsion de poussée, et dans lequel l’élasticité relative de la matière le long de Taxe est dé terminée sur la base du déplacement maximum déterminé à chaque point de la matière le long de Taxe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe. [Revendication 7] Procédé selon la revendication 5, dans lequel la deuxième fréquence, le deuxième nombre f, et la deuxième profondeur focale sont sensiblement similaires à la première fréquence, au premier nombre f, et à la première profondeur focale, respectivement. [Revendication 8] Procédé selon la revendication 5, dans lequel la détermination de l’élasticité relative de la matière le long de Taxe comprend la détermination d’un rapport du déplacement déterminé de la matière le long de Taxe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe. [Revendication 9] Système d’imagerie par ultrasons comprenant : des moyens pour transmettre une impulsion de poussée ultrasonore (140) vers une matière (110) le long d’un premier axe (120), l’impulsion de poussée ultrasonore étant associée avec une première fréquence, un premier nombre f, et une première profondeur focale ; des moyens pour déterminer un déplacement de la matière le long de Taxe en réponse à l’impulsion de poussée ; des moyens pour transmettre une deuxième impulsion ultrasonore (160) vers la matière le long du premier axe, la deuxième impulsion ultrasonore étant associée avec une deuxième fréquence, un deuxième nombre f, et une deuxième profondeur focale ; des moyens pour recevoir des signaux d’écho (165) depuis la matière en réponse à la deuxième impulsion ultrasonore ; des moyens pour former en faisceaux les signaux d’écho sur la base du premier nombre f et d’un foyer fixé à la première profondeur focale ; des moyens pour déterminer une grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe ; des moyens pour déterminer une élasticité relative de la matière le long de Taxe sur la base du déplacement déterminé de la matière le long de Taxe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de Taxe ; et des moyens pour générer une image sur la base de l’élasticité relative déterminée de la matière le long de Taxe. [Revendication 10] Système selon la revendication 9, dans lequel la détermination du déplacement de la matière le long de Taxe en réponse à l’impulsion de poussée comprend : la détermination d’un déplacement maximum à chaque point de la matière le long de l’axe en réponse à l’impulsion de poussée, et dans lequel l’élasticité relative de la matière le long de l’axe est déterminée sur la base du déplacement maximum déterminé de la matière le long de l’axe et de la grandeur des signaux d’écho formés en faisceaux le long de l’axe.
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