CN106955125A - 声学辐射力脉冲成像中的运动无关性 - Google Patents

Abstract

本发明涉及声学辐射力脉冲成像中的运动无关性。提供了运动无关声学辐射力脉冲成像。不是依靠针对每一个位置的随时间的位移，而是使用针对每一个时间的随位置的位移。并行波束成形被用于跨感兴趣的区同时采样。由于可以假定不同位置在相同时间处经受相同运动，因此找到针对每一个给定时间的随位置的峰值位移提供了与运动无关的峰值或分布图信息。可以从随位置的位移估计速度或其它粘弹性参数。

Description

声学辐射力脉冲成像中的运动无关性

背景技术

本实施例涉及声学辐射力脉冲（ARFI）成像。通过发射ARFI激励脉冲，可以使用超声以通过生成剪切波或纵波来使组织发生位移。由通过激励脉冲生成的波引起的位移可以使用另外的超声扫描或追踪而测量。

为了确定组织中所生成的剪切波的速度，针对每一个位置随时间估计位移。找到随时间的最大位移和/或位置之间的位移时间分布图中的相对相移。由于患者的心脏和/或呼吸运动导致不同时间处的不同量的组织移动，因此向随时间的位移中引入噪声。该运动可能导致最大位移和相对相移的出现中的不期望变化，从而造成不正确的速度确定。

发明内容

作为介绍，以下描述的优选实施例包括用于运动无关声学辐射力脉冲成像的方法、指令和***。不是依靠针对每一个位置的随时间的位移，而是使用针对每一个时间的随位置的位移。并行波束成形被用于跨感兴趣的区同时采样。由于可以假定不同位置在相同时间处经受相同运动，因此找到针对每一个给定时间的随位置的峰值位移提供了与运动无关的峰值或分布图信息。速度或其它粘弹性参数可以从随位置的位移估计。

在第一方面中，提供了一种用于运动无关声学辐射力脉冲成像的方法。超声扫描仪沿第一线向患者的组织中发射声学辐射力脉冲。超声扫描仪检测响应于分别在四个或更多位置处分别沿与第一线分隔的四个或更多追踪线中的每一个发射有四个或更多接收波束而生成的组织的位移。针对所述四个或更多位置中的每一个的检测被重复多次。对于多次中的每一次，确定所述四个或更多位置中的哪一个具有最大位移。作为来自多次的最大位移的函数而计算由发射导致的波的速度。生成速度的图像。

在第二方面中，提供了一种用于运动无关声学辐射力脉冲成像的***。发射波束成形器配置成生成激励脉冲。并行接收波束成形器配置成检测组织对由激励脉冲生成的波的响应。在多个时间中的每一个处、在多个位置中的每一个处检测所述响应。处理器配置成在每一个时间处定位随位置的响应中的峰值并从峰值确定波的速度。显示器可操作成显示速度。

在第三方面中，一种在其中存储了数据的非暂时性计算机可读存储介质，所述数据表示可由经编程的处理器执行以用于声学辐射力脉冲成像的指令。存储介质包括用于以下操作的指令：使用超声扫描仪测量响应于激励脉冲的位移，所述位移是在不同位置处同时测量的；从同时测量的位移的相对量确定由激励脉冲生成的波的特性；以及输出特性。

本发明由随附权利要求限定，并且本章节中的内容不应当被视为对那些权利要求的限制。以下结合优选实施例讨论且稍后可以独立地或组合地要求保护本发明的另外的方面和优点。

附图说明

组件和附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理上。而且，在附图中，遍及不同视图，相似的参考标号标明对应的部分。

图1图示了用于按照时间对位移进行采样的途径；

图2是针对感兴趣的区的按照接收线和时间的位移的示例分布；

图3是示出使用不经受生理运动的位移对速度的示例估计的曲线图；

图4是示出使用图3的位移但在有生理运动的情况下对速度的示例估计的曲线图；

图5是用于运动无关声学辐射力脉冲成像的方法的一个实施例的流程图示图；

图6A是定位作为时间的函数的示例位移映射，并且图6B是针对图6A的映射中的给定时间的位移作为位置的函数的曲线图；

图7是示出使用空间位移分布图中的位移峰值对速度的示例估计的曲线图；

图8示出位移作为定位和时间的函数的示例网格；

图9示出图8的位移但作为时间和定位的函数的示例网格；以及

图10是用于运动无关声学辐射力脉冲成像的***的一个实施例。

具体实施方式

声学辐射力脉冲（ARFI）扫描期间的生理运动可能造成剪切波或纵波速率或者其它粘弹性参数的估计中的大误差。对于与生理运动无关的ARFI成像，具有高并行波束成形能力的超声成像***同时在多个空间位置处追踪剪切波。使用随空间而非随时间的相对位移或峰值。由于不同位置处但相同时间处的位移经受相同运动，因此峰值识别或位移分布图与生理运动无关。

图1-4示出其中随时间而非空间确定峰值的生理运动的效应。图1和2示出常规ARFI成像中的位移采样。随具有***（其具有有限的波束成形）的大区估计的位移要求重复的ARFI推送。图1将感兴趣的区示出为虚线框。在框中示出沿四条接收线的四个同时接收波束。在发射ARFI激励脉冲之后，执行相同四条线的多个扫描以追踪四个位置处的随时间的位移。对于时间扫描，在一时段内（诸如在7ms内）扫描接收线的相同群组。关于每一个ARFI推送，在N个慢时间（slow time）样本上追踪仅有限数目的位置。给定图1的感兴趣的区，接收线的相应七个不同集合处的响应性位移监视和ARFI激励脉冲和七次重复被执行。

在已经获取来自期望的区内的横向位置的所有回波之后，通过位移估计过程传递原始数据，从而提供针对时间和位置中的每一个的位移。结果是随时间的针对每一个接收线位置的位移分布图。图2示出位移信息的表示。x轴是慢时间或者针对位移的采样率，并且y轴是横向定位或接收线。明亮度是位移的幅度。对于给定接收线（例如3mm处的接收线），测量7ms内的位移。在该示例中，在每一毫秒内顺序地测量大约五个位移。由于使用四个同时的接收波束，因此在相同时间处获取针对四个横向定位的随慢时间的位移。对于其它接收线，重复在7ms内追踪位移和ARFI激励脉冲的序列。

在常规途径中，针对每一个横向定位找到随时间的最大位移。给定距ARFI焦点的距离和由波导致的最大位移的时间，计算波行进到该位置的速度。针对每一个位置确定速度。速度可以被显示为空间信息或被组合（例如，被求平均）以表示该区域中的速度。

该最大位移过程在直接时可能要求多个追踪位置且因而要求许多ARFI推送，如图1中所表示。结果是换能器和患者运动的增加的风险。即使在不重复的情况下，生理运动也随时间变化，使得每一个位置处针对不同时间的峰值位移经受不同量的运动。随时间的位移中的该变化可能造成最大峰值位于与在仅由ARFI诱发波导致的情况下不同的时间处。

图3示出针对每一个位置的峰值位移的时间。在图3中，拟合线的斜率与剪切速度估计成正比。图3的该映射没有生理运动。位移分布图的峰值被正确地估计，并且线性拟合得出准确的剪切波速率。然而，在体内扫描期间，生理运动破坏了由ARFI推送导致的随时间的位移分布图，这造成所估计的剪切波速率中的误差。图4示出针对每一个位置的到峰值时间（time-to-peak）位移，其中生理运动破坏了ARFI诱发位移。来自位移分布图的到峰值时间估计的线性拟合具有与图3中所示的斜率不同的斜率。由于生理运动，若干个到峰值时间估计是不正确的。这造成所估计的剪切波速率中的误差。

具有高并行波束成形能力的超声成像***可以同时对空间位置中的全部、大多数或许多空间位置进行采样。假定感兴趣的区内的空间位置经历相同的生理运动，则在给定慢时间处，由ARFI推送导致的空间位移通过由生理运动导致的位移而偏置。该偏置在该给定时间处对于所有位置而言是相同的。不是找到针对位置的随时间的峰值位移，而是找到针对每一个给定时间的随位置的峰值位移。基于位移的空间分布而不是时间分布来追踪剪切波或纵波运动。由此，峰值和结果得到的速度信息可以与生理运动无关。

使用针对每一个时间的随位置的峰值，保存ARFI诱发位移的振幅和相位信息。另外，不需要模型来对生理运动进行建模。对于每一个峰值选择，位移经受相同或类似的运动，因此峰值选择中的由运动导致的失真被最小化。可以消除剪切波速率或其它粘弹性参数中的由生理运动导致的误差。

图5示出用于运动无关声学辐射力脉冲成像的方法的一个实施例。不是找到针对每一个位置的随时间的峰值位移，而是针对每一个时间找到随位置的峰值位移。由此，从峰值位移估计的速度可以更加与运动无关。可能不需要计及或者从位移或峰值去除生理或其它运动的额外处理。

该方法由图10的***或不同的***实现。例如，任何现在已知的或稍后开发的超声扫描仪执行动作24和26。处理器、控制器、或者超声扫描仪的图像处理器执行动作28-38。可替换地，与超声扫描仪分离或远离的计算机或工作站的处理器执行动作28-38中的任何一个或多个。发射波束成形器、存储器、检测器和/或其它设备可以被用于获取数据、执行一个或多个动作和/或输出数据。处理器可以控制设备执行图5的方法。

以下描述的动作用于剪切波速度估计。剪切波横向行进，因此，使用给定深度或深度范围处的横向估计。在其它实施例中，估计纵波或其它波的速度。位移采样可以在横向分布和/或以深度分布的位置处。弹性、剪切波或其它ARFI诱发波特性估计中的任一个可以使用针对给定时间的按照位置的峰值位移。速度在本文中被用作特性，但是，可以估计对组织对声学诱发波的响应进行参数化的其它特性，诸如杨氏模量、应变、应变率或剪切模量。

可以提供附加、不同或更少的动作。例如，在没有在动作38中输出速度的情况下执行该方法。作为另一示例，动作24-30表示用于确定动作32的速度的一个示例序列。其它动作或子集可以被用于确定速度。作为另一示例，不执行动作34和36。随着随空间的峰值位移的使用去除了速度估计中的运动诱发误差，运动可能仍然在位移中。在其它示例中，向位移应用滤波或其它数据处理。

动作以所描述或示出的次序执行，但可以以其它次序执行。例如，动作24示出单个激励脉冲的发射。动作24以及响应性动作26、28和30可以被重复以在更大的感兴趣的区上进行测量。该重复在动作32的确定之前发生。作为另一示例，在动作34中估计生理运动并且在动作28之前从位移去除生理运动。

在动作24中，由超声扫描仪将ARFI推送发射到患者的组织中。该发射是聚焦在深度或深度范围处的发射波束。沿发射扫描线发射ARFI发射波束。聚焦深度处于发射扫描线上。

超声换能器中的元件的阵列发射从电波形转换的ARFI波束。将声能发射到患者中的组织。发射声波形以用于生成剪切波、纵波或其它波作为使组织发生位移的应力。激励是超声激励脉冲。聚焦声能以应用足够的能量以导致一个或多个波的生成，该一个或多个波然后从聚焦位置行进通过组织。声波形自身可以使组织发生位移。可以使用其它应力源。

为了生成波，期望高振幅或功率激励。例如，在任何聚焦位置处和/或在视场中，激励具有接近但不超过1.9的机械指数。为了是保守的且计及探测器变化，可以使用1.7或其它水平的机械指数作为上限。可以使用更大（例如MI超过1.9）或更小的功率。

利用具有任何数目的周期的波形发射激励脉冲。在一个实施例中，用于推送脉冲发射事件的波形中的一个、大多数或全部具有100-2000个周期。对于被应用于针对激励脉冲的阵列的元件的连续发射波形，周期的数目是几十、几百、几千或更多。不同于1-5个周期的成像脉冲，ARFI激励或推送脉冲具有更大数目的周期，以生成足够的应力以导致用于使组织以足以检测的振幅发生位移的波。

一个或多个剪切波在聚焦区处生成，且横向、轴向和/或在其它方向上从聚焦区传播。波可以在多个方向上行进。随着波行进通过组织，波在振幅方面减小。

在一个实施例中，生成单个激励脉冲。在其它实施例中，可以生成激励脉冲的模式。可以使用任何预定的模式，诸如在时间上重叠但具有不同频率、聚焦或其它特性的脉冲。一个示例模式是具有脉冲之间的短暂停顿的激励的序列。短暂可以小于混响降低的时间和/或小于激励脉冲的长度。该模式在动作26中的追踪之前提供不同激励。由于该模式，生成一系列剪切波或其它波。这导致波的模式和不同位置处的对应位移。该模式可以用于提供附加峰值或其它信息以用于估计组织和/或波的特性。

在动作26中，超声扫描仪测量或检测响应于ARFI发射而生成的组织的位移。组织对激励的响应被检测且用于测量位移。

追踪所生成的波。响应于ARFI发射而生成波。组织响应是组织特性和ARFI波束所创建的波的函数。在多个位置处追踪波。对于剪切波，在相同深度或深度范围的横向分隔的位置处追踪波。该追踪检测波的效应而不是具体地识别波在给定时间处位于哪里。

该追踪通过超声扫描而执行。为了检测位移，向经受位移的组织发射超声能量，并且接收声能的反射。为了检测感兴趣的区中组织对波的响应，向该区进行发射，并且在该区中执行检测。这些其它发射用于检测波或位移而不是导致波或位移。用于检测的发射可以具有较低功率和/或短暂脉冲（例如1-5个载波周期）。

执行B模式或沿多个接收线的其它扫描以进行追踪。位移指示波的效应，诸如没有位移指示不存在波并且位移指示由波导致的组织移动。随着波经过给定位置，组织以增加至峰值量且然后随着组织返回到静息而减小的量或距离发生位移。类似地，对于给定时间，一个位置可以比其它位置发生更多位移，这是因为波的峰值位于该位置处或该位置附近。追踪可以检测任何阶段处的波的效应（即，没有波、增加的位移、最大值或减小的位移）。

多次扫描组织以确定位移，诸如至少两次对区进行扫描。为了确定一个时间处的位移，将样本回波返回与参考进行比较。提供位移作为与参考扫描（第一扫描）和稍后扫描（位移度量）的差异或偏移。使用能够在组织的响应期间（诸如在应用ARFI激励脉冲期间或之后）扫描位移的任何成像模态来扫描组织。

对于超声扫描，在与针对ARFI激励脉冲的聚焦区邻近和/或分隔的位置处检测波。在各种接收线处对位移进行采样（例如，图1示出作为并行竖直线的四条接收线）。可以使用非并行和/或非竖直接收线。

可以使用任何数目的横向位置，诸如二十八个横向位置。用于检测的发射可以具有沿至少一个维度（诸如横向地）的较宽波束分布图，以用于同时形成沿多个扫描线的接收样本（例如，同时沿四条或更多接收线的接收波束成形）。可以形成任何数目的同时接收波束，诸如四个、八个、十六个、三十二个、六十四个或更多同时接收波束。在一个实施例中，并行接收波束成形器形成波束以对整个感兴趣的区（诸如二十八个横向位置）进行采样。对于较大的感兴趣的区，响应于每一个追踪发射而使接收波束间隔移位以跨该区的完整范围进行采样。并行波束成形用于跨整个感兴趣的区进行采样。对于剪切波追踪，四个或更多接收波束对沿与ARFI发射线或焦点分隔的四条或更多追踪线的四个或更多位置进行采样。每一个样本位置在沿追踪线的相同深度处。使用并行波束成形，同时对不同位置进行采样。

顺序地执行追踪发射和对应的接收波束。对于给定接收事件（即，接收响应于给定发射的回波以用于追踪），形成N个接收波束。为了随时间采样，重复同时对来自多个位置的回波的追踪发射和接收。

监视感兴趣的区以检测波。感兴趣的区为任何大小。例如，沿ARFI成像中的一条或多条线的各种深度检测波。作为另一示例，针对剪切波成像中的有限深度在多个横向分隔的位置中的每一个处追踪位移。

用于检测或追踪的发射和接收针对每一条接收线而执行多次，以确定由于随时间的位移所致的改变。由于并行波束成形，用于检测或追踪的发射和接收允许在相同时间处、在不同位置处的位移的检测。可以使用任何发射和接收序列。

为了确定位移，在动作24的ARFI发射之前执行感兴趣的区中的所有接收线的参考扫描。在动作24的ARFI发射之后，使用N条同时接收线。N是二或更多的倍数且不超过接收波束成形器能够用于的同时接收波束的数目。例如，N是大于8、16、32、64或其它数目的整数。追踪允许在一个时间处分别测量针对N条追踪线的每接收事件的N个位移，并在其它时间处重复针对该N条追踪线的测量。

样本或所测量的组织响应用于在动作26中确定位移。确定针对其而对回波进行了采样的针对任何时间的每一个位置处的位移。对于剪切波成像，确定沿每一条追踪线的深度或深度范围处的位移。

从超声扫描数据计算位移。组织在两个扫描之间移动。在动作24的ARFI发射之前和/或在所生成的波已经经过该位置之后执行参考扫描。样本扫描或参考扫描的数据相对于另一扫描中的数据在一个、两个或三个维度上平移或移位。对于每一个可能的相位定位，针对该位置周围的数据计算类似性的量。利用相关性（诸如交叉相关性）确定类似性的量。可以使用绝对差的最小和或者其它函数。具有最高或足够相关性的空间偏移指示针对给定位置的位移的量。在其它实施例中，计算从不同时间接收的数据的相位偏移。相位偏移指示位移的量。在再其它的实施例中，对表示不同时间处的线（例如轴）的数据进行相关以确定针对沿该线的多个深度中的每一个的移位。

单个ARFI激励脉冲被用于估计针对所有位置的位移。图6A示出给定深度处的22mm感兴趣的区中的所有位置的估计。通过使用来自重复追踪的样本来重复位移检测，针对多个时间中的每一个（例如，在图6A中在0-7ms内每0.1ms进行采样）确定针对所有位置的位移。

激励脉冲和追踪可以针对不同深度而重复。为了监视更大的横向区，可以针对其它位置重复激励脉冲和追踪。

图6A示出针对各种位置和时间的作为灰度振幅的位移。右侧的条指示位移到颜色（被示出为灰阶）的映射。一般而言，波导致早期发生在一个横向侧上且稍后发生在另一横向侧上的较大位移的脊部。波随时间跨感兴趣的区传播，在更接近于ARFI聚焦的位置处更早出现。

由于针对给定位置的最大位移的时间是未知的，因此经采样的位移可以或可以不与由经过组织的波导致的最大位移相关联。图6B示出针对给定时间的位移作为位置的函数的曲线图。在图6B的示例中，时间是3.4ms。图6A示出3.4ms处的竖直线。对于3.4ms，图6B示出导致具有较大幅度的位移的波，该较大幅度从0mm开始且在大约9mm处增加至峰值且然后减小直到11mm附近的稳定状态。该稳定状态示出在没有由波做出的任何贡献的情况下由除波或位移之外的因素导致的位移。如果位移作为位置的函数的分布图针对的是稍后时间，则峰值可能移位到另外的位置，并且该稳定状态可以在更接近（例如，更低定位）的位置处开始出现。

图6B示出一个峰值。在使用激励脉冲的模式的情况下，可以生成多个波。取决于多个激励脉冲是具有相同的还是不同的聚焦位置和/或相对定时和被采样的时间，多于一个峰值可能出现在位移作为位置的函数的分布图中。在激励脉冲的模式出现之后（例如在生成了多个剪切波之后）检测到由波的模式导致的位移。

在动作28中，处理器确定组织和/或由一个或多个激励脉冲生成的一个或多个波的特性。可以确定任何特性。例如，确定剪切速率或速度。在其它示例中，确定其它粘弹性参数（例如杨氏模量）。

在图5的实施例中，将该确定表示为动作30和32。可以提供附加、不同或更少的动作。例如，为了确定一些粘弹性参数，将傅里叶变换应用于位移，诸如随时间的位移分布图。由于使用时间响应，因此在动作36中的参数计算之前执行动作34，动作36替代动作32。

在动作30中，处理器从同时测量的位移的相对量确定特性。比较来自不同位置的位移。在一个实施例中，识别随位置的位移分布图中的任何峰值。对于每一个给定样本时间或慢时间，比较位移以找到最大位移。在其它实施例中，将曲线拟合到位移并且找到曲线中峰值的位置。拟合曲线的峰值可以在两个采样位置之间。可以使用其它途径。各种途径将最大峰值或不同峰值定位在同时测量的位移中。针对给定时间，一个或多个峰值跨越这些位置。从位移的空间分布定位波。峰值指示该时间处波的位置。

如图6B中所示，在大约9mm处提供一个峰值。由于跨位置而不是时间找到峰值，因此运动（例如大约3.3μm处的水平线）对所有位移贡献相同偏移，因而不影响分布图的形状或峰值的位置。生理运动使分布图偏置，诸如在该示例中通过添加位移而偏置。

针对一个或多个时间重复分析。针对多个时间中的每一个确定一个或多个峰值。图7示出映射到时间的峰值的位置。如与图3相比，图7的轴反转或翻转。在该实施例中，找到每一个时间处的峰值位移的位置。在可替换的实施例中，使用样本时间的仅一个、两个或其它子集。

如果使用激励模式和结果得到的波，则可以针对一些或所有时间定位多于一个峰值。该结果得到的峰值模式可以用于估计特性。

在可替换的实施例中，不识别一个或多个峰值。取而代之，作为位置的函数的相对位移（例如位移分布图）被用于在不确定峰值的情况下计算特性。

在动作32中，计算诸如速度之类的特性。处理器计算由ARFI发射导致的波的速度。可以计算其它特性，但是在以下讨论中使用速度。

从一个或多个峰值计算速度。随位置的最大或局部较大的位移被用于计算速度。在一个实施例中，该计算简单地是针对峰值的样本时间以及峰值的位置距ARFI聚焦定位的距离。该计算可以针对其它时间而重复，从而提供峰值的不同位置处的速度。可替换地，来自不同时间的峰值的位置被用于估计针对组织区或感兴趣的区的速度。

在图7中表示的一个实施例中，使用作为时间的函数的峰值位置。将线拟合到作为时间的函数的峰值位置。可以使用任何拟合，诸如最小二乘拟合。通过将线拟合到随时间的位移中的最大位移，可以从斜率或斜率的倒数计算速度。在该情况下，位移中的最大位移由不同时间处的峰值位移的位置表示。将直线拟合到作为时间的函数的位置。通过基于多个慢时间处的位移分布图的峰值的横向定位对线进行拟合来找到剪切波速率的准确估计。对于剪切波速率成像，在没有生理运动补偿的情况下使用空间分布图是足够的。

由于峰值与生理运动无关，因此减小或消除由随时间的生理运动变化导致的误差。针对每一个给定时间跨空间找到峰值，使峰值的位置与运动无关。相比而言，找到针对随时间的每一个位置的峰值使由生理运动导致的位移中的变化接受分析。由此，所检测到的峰值可能在与由波导致的峰值不同的时间处。

可替换地，使用相位调整来计算特性。对针对不同时间的位移作为位置的函数的分布图进行相关。相位偏移和时间采样差异可以被用于确定速度。

在另一实施例中，在不识别峰值的情况下，拟合直接到位移的映射（例如参见图6A）。可以通过位移的幅度来对拟合进行加权。在经位移加权的拟合之前可以调整位移幅度以计及作为距离的函数的波衰减。一旦拟合，线就提供用于计算速度的斜率或角度。通过使用跨整个感兴趣的区的并行波束成形，结果得到的拟合可以更不易受由生理运动导致的误差影响。

图8示出随定位的位移作为时间的函数的示例表面或三维图表。该布置表示运动无关速度确定。图9示出随时间的位移作为定位的函数的示例表面或三维图表。布置表示找到随时间而不是位置的峰值。虽然图8和9二者都示出类似的脊部，但是通过并行波束成形而实现的轴的反转允许与生理运动无关的估计。

在波模式被生成的情况下，拟合可以是不同的。对于每一个时间，提供多个峰值。峰值可以与彼此区分，使得不同的波被分离。波模式生成（例如聚焦位置和/或定时）被用于区分。分离地计算每一个波的速度。可以组合结果得到的速度。可替换地，将模板模式匹配或拟合到峰值位置的模式。最佳拟合模式与预定的速度相关联。可以使用其它途径，诸如使用给定时间处的峰值位置的分离以指示速度。

在动作34中，处理器估计生理运动。可以确定生理运动对位移的贡献。为了估计生理运动，识别位移中的稳定状态偏移。如图6B中所示，可以一次从空间分布图的偏置估计来自生理运动的位移。找到在阈值距离（例如3或5mm）上恒定的最小位移。该最小位移表示偏置或生理运动。在图6B的示例中，由于生理运动所致的偏置是大约3.3μm。

生理运动可能随时间而变化。由于针对不同时间创建作为位置的函数的位移分布图，因此可以针对多个慢时间中的每一个找到偏置。针对每一个慢时间的偏置是针对该时间的生理运动。跨时间的变化可以被用于找到周期或其它运动信息。

可以从位移去除生理运动。从针对每一个时间的位移减去针对该时间的偏移或偏置。该去除可以发生在识别峰值之前。可替换地，该去除发生在找到峰值之后，诸如在要在其它分析中使用位移的情况下。

在一个实施例中，去除偏置以估计除速度之外的粘弹性参数。首先从每一个空间分布图估计来自生理运动的位移并且在另外的位移数据处理之前减去来自生理运动的位移。该另外的数据处理可以是在动作36中计算粘弹性参数的值。例如，在去除生理运动之后向位移应用傅里叶变换。在没有或具有来自生理运动贡献的减小的误差的情况下从经变换的位移导出粘弹性参数的值。

在动作38中，处理器输出特性。输出是到存储器、通过网络或在显示器上。对于显示，波的速度或其它特性被显示为以数字和/或字母（例如“2.0m/s”）存在的值。可替换地，使用速度或特性的图形表示，诸如条形图或标度上的指针。速度可以被显示为颜色或其它带索引的符号。

在一个实施例中，确定单个速度。用户在图像上定位指针。作为响应，超声扫描仪输出针对该点而计算的速度（例如，该点用于ARFI聚焦，并且计算针对紧邻该点或处于该点周围的小区的速度）。在其它实施例中，输出多于一个速度。找到不同位置处的速度。例如，对曲线进行拟合，并且不同位置处曲线的斜率表示不同速度。作为另一示例，针对不同位置做出不同测量。

速度的图像是单个速度的显示或多个速度的显示。对于在不同位置处测量的速度，图像可以包括作为空间或位置的函数的速度或特性的一维、二维或三维表示。例如，显示遍及区的剪切速度。剪切速度值对经灰度调制的B模式图像中的区中的像素的颜色进行调制。图像可以表示位移信息，诸如针对不同位置的剪切或模量（例如剪切模量）。显示网格可以与扫描网格和/或针对其计算位移的网格不同。根据从位移导出的信息对像素的颜色、明亮度、亮度、色调或其它特性进行调制。

图10示出用于运动无关声学辐射力脉冲成像的***的一个实施例。超声生成组织位移，诸如通过创建剪切波或纵波，并且，响应于组织对位移做出响应的扫描数据被用于确定组织中的波的速度或其它特性。为了避免由于不期望的运动所致的误差，速度或其它特性使用针对每一个时间的作为位置的函数而不是针对每一个位置的作为时间的函数的相对位移。

该***是医学诊断超声成像***。在可替换的实施例中，该***是个人计算机、工作站、PACS站或者处于相同位置或分布在网络上以用于实时或获取后成像的其它布置。

该***实现图5的方法或其它方法。该***包括发射波束成形器12、换能器14、接收波束成形器16、图像处理器18、显示器20和存储器22。可以提供附加、不同或更少的组件。例如，提供用户输入以用于手动或辅助标明要针对其获得信息的感兴趣的区。

发射波束成形器12是超声发射器、存储器、脉冲器、模拟电路、数字电路或其组合。发射波束成形器12配置成生成用于具有不同或相对振幅、延迟和/或相位调整的多个通道的波形。波形被生成和应用于具有任何定时或脉冲重复频率的换能器14的元件。例如，发射波束成形器12生成激励脉冲以用于生成感兴趣的区中的剪切波，并生成对应的发射以用于利用超声追踪结果得到的位移。发射波束成形器12可以配置成生成激励脉冲的序列或其它组合以用于生成要追踪的多个波。

发射波束成形器12与换能器14连接，诸如通过发射/接收交换机。在从换能器14发射声波时，在给定发射事件期间形成一个或多个波束。波束是激励脉冲和/或追踪波束。为了扫描组织位移，生成发射波束的序列以扫描一维、二维或三维区。可以使用扇区、矢量（Vector®）、线性或其它扫描格式。由发射波束成形器12进行的扫描发生在发射激励脉冲之后，但可以包括在发射激励脉冲之前扫描在追踪中使用的参考框架。换能器14的相同元件用于扫描组织和使组织发生位移二者，但是可以使用不同元件、换能器和/或波束成形器。

换能器14是压电或电容性膜元件的1维、1.25维、1.5维、1.75维或2维阵列。换能器14包括用于在声能和电能之间换能的多个元件。例如，换能器14是具有大约64-256个元件的一维PZT阵列。

换能器14与发射波束成形器12连接以用于将电波形转换成声波形，并与接收波束成形器16连接以用于将声回波转换成电信号。换能器14发射激励脉冲和追踪波束。波形聚焦在患者中的组织区或感兴趣的位置处。响应于向换能器元件应用电波形而生成声波形。为了利用超声进行扫描以检测位移，换能器14发射声能并接收回波。响应于超声能量（回波）撞击在换能器14的元件上而生成接收信号。

接收波束成形器16包括具有放大器、延迟和/或相位旋转器的多个通道以及一个或多个求和器。每一个通道与一个或多个换能器元件连接。接收波束成形器16响应于每一个发射而应用相对延迟、相位和/或切趾以形成多个接收波束，以用于检测组织响应或进行追踪。可以提供接收上的动态聚焦。在仅一个深度或深度范围是所感兴趣的情况下，可以或可以不提供动态聚焦。接收波束成形器16使用所接收的声信号来输出表示空间位置的数据。来自不同元件的信号的相对延迟和/或相位调整和求和提供了波束成形。在可替换的实施例中，接收波束成形器16是用于使用傅里叶或其它变换生成样本的处理器。

对于并行接收波束成形，接收波束成形器16是配置成包括通道和对应求和器的附加集合的并行接收波束成形器。每一个通道应用相对延迟和/或相位调整以利用求和器来形成波束。接收波束成形器16可以具有任何数目N的通道和求和器的集合。N是大于1的整数（诸如N=8-132），以用于同时或响应于相同追踪发射波束而形成对应数目的波束。接收波束可以被形成为感兴趣的区中的空间的规则采样。通过由接收波束成形器16形成的相应接收波束来对位置同时采样。

接收波束成形器16可以包括滤波器，诸如用于相对于发射频带隔离二次谐波或其它频带处的信息的滤波器。这样的信息可以更可能包括期望的组织、造影剂和/或流信息。

接收波束成形器16输出表示空间位置的经波束求和的数据。输出用于单个位置、沿线的位置、针对面积的位置或针对体积的位置的数据。该数据可以用于不同目的。例如，针对B模式或组织检测而执行与针对剪切波或纵波检测不同的扫描。可替换地，B模式数据还被用于确定由剪切波或纵波导致的位移。

接收波束成形器16配置成检测组织对激励脉冲所生成的波的响应。组织被扫描。由接收波束成形器16生成的接收信号表示在采样时来自组织的响应。使用并行接收波束成形，对不同位置同时采样。由于组织经受由波导致的任何位移，因此通过采样来捕获组织响应。在多个时间中的每一个处、在多个位置中的每一个处检测声响应。可以检测组织对多于一个波的响应。

处理器18或分离的波束成形器控制器配置波束成形器12、16。通过将值加载到寄存器或用于操作的表中，设置被波束成形器12、16用于ARFI成像的获取参数的值。任何控制结构或格式可以被用于建立ARFI成像序列。使波束成形器12、16以一定帧率和/或以一定分辨率获取用于ARFI成像的数据。一个或多个获取参数的不同值可以造成不同的帧率和/或分辨率。

处理器18是B模式检测器、多普勒检测器、脉冲波多普勒检测器、相关性处理器、傅里叶变换处理器、专用集成电路、通用处理器、控制处理器、图像处理器、现场可编程门阵列、数字信号处理器、模拟电路、数字电路、其组合或者用于从由接收波束成形器16输出的响应计算位移的其它现在已知或稍后开发的设备。

在一个实施例中，处理器18包括一个或多个检测器和分离的处理器。分离的处理器是控制处理器、通用处理器、数字信号处理器、图形处理单元、专用集成电路、现场可编程门阵列、网络、服务器、处理器群组、数据路径、其组合或者用于确定位移和/或从位移计算速度的其它现在已知或稍后开发的设备。处理器18通过软件和/或硬件配置成执行动作。

在用于ARFI成像的一个实施例中，处理器18估计针对多个横向位置中的每一个的组织位移。估计发生在相同时间处的位移。针对每一个样本时间形成针对各种位置的位移的估计。由接收波束成形器16输出的数据被用于确定针对多个时间中的每一个的不同位置处的位移。可以通过对参考数据与被获得以一次表示组织的数据之间的类似性水平进行相关或以其它方式确定该类似性水平来获得位移。

处理器18配置成从不同位置处的组织的位移计算组织特性。例如，从位移计算剪切速度。在另一示例中，处理器18计算粘度和/或模量。处理器18可以计算其它性质，诸如应变或弹性。

处理器18配置成从随空间的相对位移估计速度或其它特性。找到位移作为位置的函数的分布图中的一个或多个峰值。使用并行波束成形，给定时间处的针对各种位置的位移经受相同或类似的运动。通过找到针对每一个时间的随空间变化的峰值，可以忽略运动的可变性。

处理器18配置成从峰值确定组织中的波的速度。通过作为时间的函数的位置将线或模式拟合到峰值。该线的斜率、该模式中的线的斜率或具有该模式的标签指示速度。可以使用针对速度的其它计算。可以使用模式匹配、相位调整或其它途径，其使用针对每一个时间而同时获取的位移。

在其它实施例中，处理器18配置成识别针对每一个时间的由生理运动导致的位移的部分。可以去除该不期望的运动。由此，可以在由生理运动产生的最小影响的情况下计算依靠位移随时间的方差的粘弹性参数。

处理器18生成和输出从特性映射到显示器20的图像或显示值。例如，确定速度、剪切模量或其它值。向用户显示特性的文本或数字指示。可以显示特性随时间变化的曲线图。

在一个实施例中，显示作为位置的函数的性质。可以使用不同位置处的速度来显示值、曲线图和/或组织表示。对于组织的表示，波或组织特性的幅度对表示组织区的不同像素的颜色、色调、明亮度和/或其它显示特性进行调制。处理器18确定像素值（例如RGB）或被转换成像素值的标量值。生成图像作为标量或像素值。可以将图像输出到视频处理器、查找表、颜色图或直接输出到显示器20。

显示器20是CRT、LCD、监视器、等离子体、投影仪、打印机或者用于显示图像或图像序列的其它设备。可以使用任何现在已知或稍后开发的显示器20。显示器20可操作成显示一个图像或图像序列。显示器20显示二维图像或三维表示。显示器20显示表示从位移导出的组织特性或其它信息的一个或多个图像。作为示例，显示与在二维图像或三维B模式表示上指示的位置相关联的速度。可替换地或附加地，图像是曲线图。

处理器18、接收波束成形器16和发射波束成形器12根据存储在存储器22或另一存储器中的指令进行操作。指令配置***以用于执行图5的动作。指令通过被加载到控制器中、通过导致值（例如弹性成像序列）的表的加载和/或通过被执行来配置处理器18、接收波束成形器16和/或发射波束成形器12以用于操作。发射波束成形器12由指令配置成导致激励波束和追踪波束的生成。接收波束成形器16由指令配置成获取用于追踪的数据。处理器18配置成估计位移并从针对各种时间中的每一个作为位置的函数而检测到的峰值确定速度。

存储器22是非暂时性计算机可读存储介质。用于实现本文所讨论的过程、方法和/或技术的指令被提供在计算机可读存储介质或存储器（诸如高速缓存、缓冲器、RAM、可移除介质、硬盘驱动器或其它计算机可读存储介质）上。计算机可读存储介质包括各种类型的易失性和非易失性存储介质。在图中图示或本文所描述的功能、动作或任务响应于存储在计算机可读存储介质中或上的一个或多个指令集而执行。功能、动作或任务与指令集、存储介质、处理器或处理策略的特定类型无关，且可以通过单独或组合地操作的软件、硬件、集成电路、固件、微代码等等而执行。同样地，处理策略可以包括多处理、多任务、并行处理等等。

在一个实施例中，指令存储在可移除介质设备上以供本地或远程***读取。在其它实施例中，指令存储在远程位置中以通过计算机网络或在电话线路上输送。在再其它的实施例中，指令存储在给定计算机、CPU、GPU或***内。

虽然以上已经通过参照各种实施例描述了本发明，但是应当理解的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下做出许多改变和修改。因而意图在于，前面的详细描述应被视为说明性的而非进行限制，并且要理解的是，正是包括所有等同物的随附权利要求旨在限定本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于运动无关声学辐射力脉冲成像的方法，所述方法包括：

利用超声扫描仪沿第一线向患者的组织中发射声学辐射力脉冲；

利用超声扫描仪检测响应于分别在四个或更多位置处分别沿与第一线分隔的四个或更多追踪线中的每一个发射有四个或更多接收波束而生成的组织的位移，针对所述四个或更多位置中的每一个的检测被重复多次；

对于多次中的每一次，确定所述四个或更多位置中的哪一个具有最大位移；

计算由发射导致的波的速度，所述速度是作为来自多次的最大位移的函数而计算的；

生成所述速度的图像。

2.权利要求1的方法，其中发射包括发射如在沿第一线的深度处聚焦的声学辐射力脉冲，并且其中检测包括在追踪线上的深度处追踪波，该波包括剪切波。

3.权利要求1的方法，其中检测包括利用所述四个或更多接收波束和相应的四个或更多位置进行检测，并且所述四个或更多接收波束和所述相应的四个或更多位置为十六个或更多接收波束和十六个或更多相应位置。

4.权利要求1的方法，其中检测包括利用同时并行波束成形进行检测。

5.权利要求1的方法，其中确定包括确定组织从参考的移位的量。

6.权利要求1的方法，其中确定包括从位移的空间分布定位波。

7.权利要求1的方法，其中计算包括将线拟合到作为时间的函数的位移中的最大位移并且将速度计算为线的斜率。

8.权利要求1的方法，其中计算速度包括进行计算以使得由生理运动导致的位移中的误差被消除。

9.权利要求1的方法，还包括估计生理运动对位移的贡献。

10.权利要求9的方法，其中估计包括识别作为位置的函数的位移中的稳定状态偏移。

11.权利要求10的方法，还包括从位移去除偏移并且在去除之后从位移的傅里叶变换计算粘弹性参数。

12.权利要求1的方法，其中发射包括将声学辐射力脉冲作为多个脉冲的模式中的一个这样的脉冲进行发射，其中检测是响应于所述模式而执行的，并且其中确定包括确定针对多次中的每一次的作为位置的函数的位移中的多个峰值。

13.权利要求12的方法，其中计算包括将模式匹配到所述多个峰值。

14.一种用于运动无关声学辐射力脉冲成像的***，所述***包括：

发射波束成形器，其配置成生成激励脉冲；

并行接收波束成形器，其配置成检测组织对由激励脉冲生成的波的响应，所述响应是在多个时间中的每一个处、在多个位置中的每一个处检测到的；

处理器，其配置成在每一个时间处在随位置的响应中定位峰值并且从峰值确定波的速度；以及

显示器，其可操作成显示速度。

15.权利要求14的***，其中并行接收波束成形器配置成同时接收沿N条接收线的波束成形，其中N是大于一且等于所述多个位置的整数。

16.权利要求14的***，其中处理器配置成从响应计算位移，其中处理器配置成将峰值定位为相应时间处的随位置的位移中的最大位移，并且其中处理器配置成从拟合到随时间的位移中的最大位移的线或模式确定速度。

17.权利要求14的***，其中发射波束成形器配置成生成所生成的脉冲的序列中的激励脉冲，其中并行接收波束成形器配置成在序列结束之后检测对所述波或由序列生成的其它波的响应，并且其中处理器配置成在每一个时间处在响应中定位所述峰值和其它峰值并且从每一个时间的所述峰值和其它峰值确定速度。

18.在一种其中存储了数据的非暂时性计算机可读存储介质中，所述数据表示可由经编程的处理器执行以用于声学辐射力脉冲成像的指令，该存储介质包括用于以下操作的指令：

使用超声扫描仪测量响应于激励脉冲的位移，所述位移是在不同位置处同时测量的；

从同时测量的位移的相对量确定由激励脉冲生成的波的特性；以及

输出特性。

19.权利要求18的非暂时性计算机可读存储介质，其中测量包括分别测量针对N条追踪线的每接收事件的N个位移以及在其它时间处针对所述N条追踪线重复测量，其中N是大于8的整数，并且其中确定包括针对所述其它时间中的每一个在所述不同位置处同时测量的位移中定位峰值以及从所述其它时间的峰值计算作为所述特性的速度。

20.权利要求18的非暂时性计算机可读存储介质，其中测量包括测量响应于激励脉冲模式中的激励脉冲的位移，该位移是在发射整个模式之后测量的。