CN108338808B - 使用相干的剪切速度成像 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用相干的剪切速度成像。为了增加针对被用于估计（44）患者组织中的剪切速度的位移的信噪比，使用了来自多个剪切波的相长干涉。通过发送（32）聚焦在不同位置处的声辐射力脉冲，所得到的剪切波可以在关注区域内相长地进行干涉。该相长干涉引起更大幅度的位移。使用这种更容易检测到（42）的更大干涉的位置和所发送的声辐射力脉冲的时间上的差异来估计（44）针对组织的剪切波速度。

Description

使用相干的剪切速度成像

背景技术

本实施例涉及剪切速度成像。组织的剪切速度可以是诊断上有用的，所以超声被用来估计患者组织的剪切速度。通过发送声辐射力脉冲（ARFI），在ARFI焦点处生成剪切波。超声扫描监视剪切波的传播。在距剪切波的原点一定距离处的时间峰值位移被用来确定组织中剪切波的速度。

穿透是剪切波速度成像中的一个问题。声推送脉冲（即，ARFI）的衰减和针对超声功率的安全限制导致了在更深深度处更弱的推送脉冲。信噪比可能导致未能获得精确的速度估计。所估计的剪切速度值变得不可靠。甚至在更浅的深度处，信噪比可能导致特别是针对更硬的组织（例如，纤维化肝脏）的估计中更低的可靠性。

发明内容

作为介绍，下文所描述的优选实施例包括方法、具有指令的计算机可读存储介质、以及用于剪切速度成像的系统。为了增加针对被用来估计剪切速度的位移的信噪比，使用了根据多个剪切波的相长干涉（constructive interference）。通过发送聚焦于不同位置处的ARFI，所得到的剪切波可以在关注区域内相长地进行干涉。该相长干涉引起更大幅度的位移。这种更容易检测到的更大干涉的位置和所发送的ARFI的时间上的差异被用来估计针对组织的剪切波速度。

在第一方面中，提供了一种用于利用超声扫描器进行剪切速度成像的方法。将第一声辐射力脉冲和第二声辐射力脉冲从超声扫描器的换能器发送到患者组织的关注区域的相对侧面，并且将该第一声辐射力脉冲和第二声辐射力脉冲在时间上分隔第一量。由于该第一声辐射力脉冲和第二声辐射力脉冲而在该相对侧面上生成第一剪切波和第二剪切波。当该第一剪切波和第二剪切波在该关注区域中传播时，该超声扫描器利用超声重复地扫描该关注区域。检测该关注区域中的更大位移的位置，该更大位移是由于该第一剪切波和第二剪切波在该位置处的相干而引起的。根据通过扫描所获得的数据来确定该位置。作为时间的第一量和该位置的函数来计算组织的剪切波速度。生成患者组织的剪切波速度的图像。

在第二方面中，提供了一种用于利用超声扫描器进行剪切速度成像的方法。作为针对不同时间的位置的函数来检测位移。该位移响应于由被发送到不同焦点的多个推送脉冲所生成的多个剪切波。基于该位移来确定针对剪切波的相长干涉的位置。基于相对于不同焦点的相长干涉的位置和推送脉冲之间的时间差异来计算剪切波速度。生成剪切波速度的输出。

在第三方面中，提供了一种用于剪切速度成像的系统。发送波束成形器被配置成在不同时间将第一脉冲和第二脉冲发送到相对于患者组织的不同位置。接收波束成形器被配置成在该不同时间之后接收来自扫描的信号。处理器被配置成基于来自剪切波的最大幅度的位置上的差异和不同时间的差异来根据该信号确定组织中的剪切速度，所述剪切波响应于来自不同位置之间的半程点的第一脉冲和第二脉冲。显示器被配置成输出该速度。

由所附权利要求来限定本发明，并且本部分中没有任何内容应当被看作对那些权利要求的限制。下文结合优选实施例对本发明另外的方面和优点进行讨论，并且该另外的方面和优点可以之后独立地或以组合方式被要求保护。

附图说明

部件和附图不一定是按比例的，而是将重点置于说明本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记标明遍及不同视图的对应部分。

图1是用于利用超声扫描器进行剪切速度成像的方法的一个实施例的流程图。

图2图示了针对检测来自多个剪切波的相长干涉的示例空间和时间发送分布。

图3示出了针对具有来自多个剪切波的相长干涉的组织区域的示例位移图。

图4示出了关注区域中针对不同时间的横向位移轮廓的示例；以及

图5是用于剪切速度成像的系统的一个实施例的框图。

具体实施方式

剪切速度成像使用剪切波的相干来增加信噪比（SNR）。为了估计剪切波速度，使用来自多个ARFI推送脉冲的剪切波的相长干涉。例如，使用由在关注区域（ROI）的不同侧面处的两个推送脉冲所导致的波的相长干涉来估计剪切波速度。在相长干涉位置处的大的组织位移导致高SNR，其改善了特别是在很深的深度处的剪切波速度测量的成功率。

在一个实施例中，发送两个ARFI推送脉冲，在ROI的每个侧面处各一个。这两个推送脉冲在时间上分隔了△t，并且处于距ROI中心相同的距离处。来自两个ARFI推送脉冲的剪切波创建干涉图案。在距ROI中心的距离△x处的一个位置处，两个波相长地进行干涉（即，相干加和），导致了高位移幅度。使用超声扫描来检测该位置。根据△x和△t来估计剪切波速度。可以针对不同区域来重复该过程以示出关注组织中的剪切波速度的分布。

图1示出了用于利用超声扫描器进行剪切速度成像的方法的一个实施例。生成多个剪切波并且该多个剪切波相长地进行干涉。相长干涉引起更大的位移，导致了比仅使用一个剪切波的情况下更大的SNR。利用超声扫描来检测相长干涉的位置。该位置可以被用来估计组织中的剪切波速度。对于在更大深度处（例如，大于5 cm、6 cm或8 cm）估计剪切速度而言，由于相长干涉的使用，剪切速度估计是更可靠的。例如，以大于8 cm的深度处的焦点来发送ARFI。在大于8 cm的深度处检测相长干涉的位置。估计在大于8 cm的深度处的剪切波速度。

由图5的系统或不同的系统来实现该方法。在动作32-38中，发送波束成形器和接收波束成形器使用换能器来与患者进行发送和接收，包括施加ARFI以及跟踪组织响应。在动作40-46中，处理器确定组织运动、确定相长干涉的位置、计算速度以及生成图像。显示器可以被用于动作46。诸如超声扫描器的其他部分之类的不同设备可以实行动作中的任意。

以所描述或示出的顺序来实行动作（即，从上到下），但是也可以以其他顺序来实行。例如，动作34可以至少部分交错于动作32中的ARFI的发送之间。作为另一示例，当动作36和动作38被重复时，动作40可以被交错或被同时实行（例如，在扫描提供信息以及被重复时计算位移）。

可以提供附加的、不同的或更少的动作。例如，提供用于配置超声扫描器、定位换能器和/或记录结果的动作。在另一实施例中，在动作32之前实行参考扫描。在替换的实施例中，在剪切波的生成之后的动作36和动作38的初始扫描被用作参考扫描。

为了确定由剪切波引起的组织运动，检测放松状态中的或者未受到剪切波影响或受到相对小的剪切波影响的组织作为参考。超声扫描器检测参考组织信息。扫描在动作32中的ARFI的发送之前发生，但是也可以在其他时间实行。

为了针对参考信息进行扫描，在应力的施加之前，成像脉冲的序列被发送到组织。因为可以在相对于峰值应力之前、之后或这两者来测量对应力进行响应的组织，所以在应力的施加之前或者在组织返回到放松状态之后来实行针对参考组织位置的发送。

序列与在动作36中提供的相同，诸如是都具有相同的频带和中心频率的脉冲的序列。一个N个脉冲的集合在施加ARFI之前发送并且被用来采集用于位移估计的参考数据。N可以是针对每个空间位置或空间位置组的任何正整数。可以使用任何类型的检测，诸如强度的B模式检测。在其他实施例中，没有检测的经波束成形的数据被用作参考。

在动作32中，超声扫描器使用换能器来向组织施加应力。例如，发送聚焦在一点的ARFI。当ARFI被施加到被聚焦的区域时，组织通过移动来响应所施加的力。ARFI创建横向传播通过组织的剪切波。该剪切波引起组织的位移。在与焦点间隔的每个给定的空间位置处，该位移增加，并且然后恢复到零，得到时间位移轮廓。组织属性影响该位移。

可以通过具有任何数量的周期（例如，几十或几百个周期）的周期性脉冲波形来生成ARFI。例如，ARFI被发送为具有100-1000个周期的推送脉冲。所发送的声波传播到关注区域，引起能量的沉积并且引发剪切波。

对于相干干涉，生成两个或更多个剪切波。例如，从超声扫描器的换能器发送两个ARFI。不同的ARFI具有相同特性中的一些，诸如处于具有利用相同数量的周期、发送孔隙、幅度和变迹轮廓（apodization profile）所生成的相同频带的相同中心频率处。这些特性可以对于不同ARFI而言是不同的。其他特性可以是相同的或不同的。

ARFI被发送为具有不同焦点的推送脉冲。用于生成剪切波的焦点处于不同位置处，以便生成不同剪切波，允许在与焦点中的任一个不同的位置处进行相干加和。在一个实施例中，焦点都处于相同的深度，但是处于不同的横向位置。为了跟踪位移，使用ROI。该ROI由用户设置和/或基于用于跟踪的同时接收的波束的空间分布来设置。焦点位于相对于ROI的不同位置处。焦点在ROI中和/或在ROI外部。例如，不同焦点在ROI的相对侧面上的ROI的外部。在一个实施例中，ROI为5 mm宽，其中焦点在距ROI中心4.5 mm的相对侧面上。焦点处于距中心相等的距离，但是也可以处于距ROI中心不相等的距离之处。焦点和ROI中心处于相同深度，但是也可以处于不同深度。可以使用焦点的任何空间分布。

图2示出了示例。生成两个推送脉冲52、54（即，ARFI发送波束），其具有在ROI 62的相对侧面上的焦点60。ROI 62包括被用于跟踪的多条扫描线（在该示例中为奇数），包括在中心56处的扫描线。可以使用偶数条扫描线以使得扫描线不在中心56处。

在不同时间发送ARFI或推送脉冲。连续地发送在时间上分隔△t的两个推送脉冲。任何时间量可以分隔该发送，诸如1 ms。选择时间上的差异，以使得得到的剪切波将在ROI中相长地进行干涉。例如，差异小于2 ms。可以取决于ROI的大小来使用其他最大差异。时间上的差异大到足以允许第一ARFI或初始ARFI在开始下一个ARFI之前完成发送，诸如大于0.1 ms的时间差异。在其他实施例中，ARFI的发送有重叠和/或是同时的。多个波束发送允许基于电学波形在应用到换能器之前的加和来生成具有不同焦点（即，不同相位和/或延时轮廓）的波束。

时间差异是针对两个ARFI发送的开始之间或者在焦点处的声能到达之间的差异。该差异可以是发送或声能到达的结束、中央或其他部分之间的差异。

响应于将推送脉冲发送到按时间差异依次分隔的不同焦点，生成不同的剪切波。例如，响应于ARFI，在ROI的相对侧面上生成剪切波。该剪切波部分地朝向ROI行进和/或在ROI中行进。来自两个推送脉冲的剪切波将在ROI内形成干涉图案。如果ROI是均匀的，则剪切波在横向位置 x = x₀+Δx处相长地进行干涉，其中x₀是ROI的中心和/或是推送脉冲的焦点之间的半程点。由于时间差异Δt，相长干涉的位置从焦点之间的半程点偏移。在相长干涉的位置处，位移量值与在使用单个推送脉冲时相比显著地更大。

在动作34中，超声扫描器扫描患者的组织。扫描被重复任意次数来确定在不同位置处由剪切波所引起的组织运动量。动作36和动作38提供扫描的一个实施例，其中发送序列并且接收所得到的回波。将所检测到的组织与该组织的参考扫描进行比较来确定位移。

多普勒或B模式扫描可以被用于跟踪对应力进行响应的组织。响应于超声的发送来接收超声数据。针对不同横向间隔的位置，跨越区域或者跨越体积来实行发送和接收。针对每个空间位置提供发送和接收的序列来随时间进行跟踪。

动作36和动作38在施加推送脉冲之后发生，并且同时组织正对应力进行响应。例如，发送和接收在应力上施加或变化之后并且在组织达到放松状态之前发生。在施加应力之前、期间和/或之后实行超声成像。

在用于跟踪的动作36中，超声扫描器对发送波束或跟踪脉冲的序列进行发送。多个超声信号被发送到正对应力进行响应的组织。以单独的发送事件来发送多个信号。发送事件是连续的时间间隔，其中发送在没有响应于该发送而接收回波的情况下发生。在发送阶段期间，不存在接收。在实行发送事件的序列的情况下，在动作38中也实行对应的接收事件的序列。响应于每个发送事件并且在下一个发送事件之前实行接收事件。

针对发送事件，形成发送波束。每个发送波束具有频率响应。例如，由2个周期的2.0 MHz脉冲来形成发送波束。可以提供任意带宽。用以形成发送波束的脉冲具有任意数量的周期。可以使用任意包络、类型的脉冲（例如，单极的、双极的或正弦的）或波形。

在动作38中，换能器接收响应于每个发送事件的超声回波。换能器将回波转换成接收信号，其被接收波束成形成表示一个或多个空间位置的超声数据。检测组织在用于接收波束的扫描线处的响应。

使用响应于每个跟踪发送的多个接收波束的接收，可以同时接收针对多个横向间隔的位置的数据。通过响应于每个发送事件沿着ROI的所有扫描线进行接收，针对每个接收事件对整个ROI进行扫描。针对任意数量的扫描线来实行监视。例如，响应于每个发送形成四条、八条、十六条或三十二条接收波束。图2示出了九条接收波束以及对应的扫描线的使用。在其他实施例中，响应于每个发送，形成其他数量的接收波束。在另外其他实施例中，依次扫描不同的发送事件和对应的接收扫描线以覆盖整个ROI。

超声扫描器对接收信号的序列进行接受。该接收与序列的发送相交错。针对每个发送事件，接收事件发生。接收事件是用于接收来自（一个或多个）关注的深度的回波的连续的时间间隔。在换能器完成针对给定发送的声能的生成之后，换能器被用于接收响应回波。换能器然后被用来重复针对（一个或多个）相同的空间位置的另一发送和接收事件对，提供交错（例如，发送、接收、发送、接收、……）来随时间跟踪组织响应。在动作34中，利用超声对ROI的扫描是重复性的，以在不同时间采集表示组织响应的超声数据，同时剪切波传播通过ROI。每次重复监视同一区域或位置，以用于确定针对那些位置的组织响应。可以使用任意数量的M次重复，诸如重复大约50-100次。在组织从应力恢复的同时但是在不干扰接收的情况下，重复尽可能频繁地发生。

在动作40中，超声扫描器确定组织运动。组织运动被检测为在一维、二维或三维中的位移。根据来自动作38的所接收到的跟踪或超声数据输出来检测响应于所生成的剪切波的运动。通过随时间重复超声脉冲的发送和超声回波的接收，确定随时间的位移。在不同时间检测组织运动。该不同时间对应于不同跟踪扫描（即，发送和接收事件对）。

通过估计相对于参考组织信息的位移来检测组织运动。例如，确定组织沿着扫描线的位移。可以根据诸如B模式超声数据之类的组织数据来测量位移，但是可以使用检测（例如，同相和正交（IQ）数据）之前的流量（例如，速度）或波束成形器输出信息。

由于沿扫描线成像的组织发生变形，B模式强度或其他超声数据可能变化。相关性、互相关性、相位偏移估计、绝对差的最小和或者其他相似性量度被用来确定扫描之间（例如，参考和当前扫描之间）的位移。例如，每个IQ数据对被关联到其对应的参考来获得位移。表示多个空间位置的数据与参考数据相关。作为另一示例，来自多个空间位置（例如，沿着扫描线）的数据作为时间的函数而被相关。针对每个深度或空间位置，实行多个深度或空间位置（例如，64个深度的内核，其中中心深度是针对其计算轮廓的点）上的相关。在给定的时间处具有最高或充分的相关性的空间偏移指示位移量。针对每个位置，确定作为时间的函数的位移。可以使用空间上的二维或三维位移。可以使用沿着与扫描线或波束不同的方向的一维位移。

在接收回波的同时或之后发生对组织运动的检测。在接收到数据时，所接收到的信息被用于检测。在一个实施例中，所接收到的信息被存储并且可以被用于之后的检测。

针对扫描的重复或给定时间，确定不同位置处的位移。位置被分布在一维、二维或三维中。例如，根据ROI中不同深度的位移的平均来确定不同横向间隔的位置处的位移。不同位置具有相同的或不同的位移幅度。针对不同时间（诸如针对扫描的每次重复）来确定作为位置的函数的这些位移轮廓。可以使用线拟合或线插值（line interpolation）来确定其他位置处和/或其他时间处的位移。

位移响应于由发送到不同焦点的多个推送脉冲所生成的多个剪切波。由于剪切波的原点位置和针对位移的扫描的相对时序，在任何给定时间处的任何给定位置可能不受到剪切波所引起的位移的影响、受到来自剪切波中的一个而不是另一个的位移的影响、或者受到由两个剪切波所引起的位移的影响。在某个时间，存在受到来自两个剪切波的最大或相长干涉的影响的位置。

图3示出了示例位移图。使用在ROI的相对侧面处并且在时间上分隔Δt =1ms的两个ARFI推送脉冲来在仿组织体模中生成位移图。该图表示在不同位置处的作为时间的函数的位移。沿x轴（时间）的位移示出了作为时间的函数的针对深度处的每个横向位置的位移。沿y轴（横向位置）的位移示出了作为横向位置的函数的针对每个时间的位移。更轻的灰度表示更大的位移。最高位移量值是在相长干涉的横向位置处。在图3中，该最高位移量值出现在时间3.8 ms处的距ROI中心的横向位置0.68 mm附近。也可能导致其他位置和时间。

在动作42中，超声扫描器确定剪切波的相干位置。在图3的示例中，图像处理器将0.68 mm确定为具有最大位移的横向位置。可以通过找到最大位移来识别峰值位移。对位移进行搜索来找到最大值。可以对搜索进行约束，诸如通过要求相邻位移的平均要在峰值的给定水平之内来进行约束。可以根据作为横向位置的函数的位移曲线、根据作为时间的函数的位移的曲线（即，位移的时间轮廓）、或者根据位移的集合来计算峰值位移。最大位移指示峰值位移。

峰值位移表示剪切波的最大相长干涉。该位移的量值比从任意更少数量的剪切波所得到的量值更大。

确定剪切波的相长干涉的位置。峰值出现在一个位置处。通过找到峰值位移来找到剪切波的相干加和的位置。在图2和图3的示例中，找到了横向位置。

图4示出了确定位置的另一表示。用于图3的相同数据被用在图4中。在图4中，线条被拟合成作为横向位置的函数的位移。每条曲线表示在不同时间的横向位移轮廓（即，跟踪扫描的不同重复）。找到这些横向分布中的最大位移所处的位置（例如，横向位置）。通过使用线拟合，最大值的位置可以与扫描中所采样的任何位置（即，子采样分辨率）不同。在图4的示例中，最大位移出现在0.68 nm的横向位置处，具有位移的0.5微米量值。出现的时间未被使用，但是可以用在其他实施例中。

检测距半程点的（例如，对于等距焦点而言距ROI中心的）位置上的变化。参照图2，根据是推送脉冲52、54的焦点60之间的半程的零点位置来测量横向位置。在ROI 62的中心56是焦点之间的半程的情况下，中心56是横向位置0.00。相长干涉的横向位置58是距中心56的距离，所以表示距中心或半程点的距离上的差异△x。该差异的绝对值被用来计算速度。在不指定半程点作为横向位置0.00（即，原点）的情况下，则计算半程点（例如，中心56）与最大值的位置（例如，位置58）之间的差异。该差异是一维、二维或三维距离。使用该差异的量值。

在其他实施例中，基于位移轮廓的形状来找到相干的位置。位移的轮廓是随着时间或者空间的。可以使用沿着时间和空间两者的位移的二维分布。通过模板匹配或其他过程，该形状被用来确定相干的位置。在相干的位置处，空间和时间交叉上的轮廓或者针对该位置的轮廓将具有与在其他位置或时间处不同的形状。轮廓的形状或根据该轮廓所得出的特性可以被用来识别位置。

在图1的动作44中，超声扫描器计算组织的剪切波速度。组织的剪切波速度是穿过组织的剪切波的速度。不同组织具有不同的剪切波速度。具有不同弹性和/或硬度的相同组织具有不同的剪切波速度。组织的其他粘弹性特性可能导致不同的剪切波速度。

基于推送脉冲之间的时间量（即，△t）和相干干涉的位置来计算剪切波速度。通过找到与具有最高幅度的位移轮廓的峰值相对应的横向位置来估计剪切波速度。在具有或不具有其他信息的情况下，使用相对于不同焦点的相长干涉的位置和推送脉冲之间的时间差异来估计速度。

在一个实施例中，将剪切波速度计算为：相干的位置距关注区域的中心的距离的二倍，除以ARFI之间的时间差异。该剪切波速度被表示为：

，

其中V_s是剪切的速度。剪切波速度是位置距焦点之间的中心的差异除以时间差异的函数。也可以使用其他函数，诸如计及ARFI的同时发送。

在图3和图4的示例中，△x是0.68以及△t是1 ms。对于该均匀体模，所估计的剪切波速度是1.36 m/s。这可以比使用单个剪切波进行剪切波成像更为精确。在具有比患者更少的噪声问题但在相同幅度下仅使用一个ARFI的相同体模中，剪切波速度被测量为1.31m/s，表明该结果至少是可比的。在利用剪切波的相干的情况下，SNR应当是更高的。

可以根据相干的位置和/或时间来估计组织的其他特性。可以估计针对衰减而归一化的峰值位移的量值、到达峰值位移的时间、杨氏模量或者其他弹性值。可以估计任何粘弹性信息。

在动作46中，超声扫描器生成剪切波速度的输出。该输出是患者组织的剪切波速度的曲线图、字母数字文本和/或图像。

为了在动作46中创建空间图像，估计不同位置处的剪切波速度。针对不同空间位置或ROI重复以下各项：推送脉冲的发送、扫描、位移的确定、确定相干的位置、以及估计。在使用相同推送脉冲来在不同深度进行测量的情况下，可以不重复推送脉冲。针对不同位置的所得到的速度估计结果被用来生成表示沿着一维、二维或三维的剪切速度分布的剪切波速度图像。针对不同空间位置的输出速度被用在成像中，诸如通过按速度对不同像素或体素进行的颜色调制或灰度调制。

替换地或附加地，图像具有字母数字文本（例如，“1.36 m/s”）作为图像，或被覆盖为组织的B模式或流模式图像上的注释。（一个或多个）速度的曲线图、表格或图表可以被输出为图像。由于相干的使用，输出速度可以被更可靠地确定（例如，需要更少重复来获得）和/或由于更好的SNR而可以是更精确的。

图5示出了用于剪切速度成像的系统10的一个实施例。在不同位置处发起的多个剪切波的相干被用来估计患者组织的剪切速度。系统10实现了图1 的方法或其他方法。

系统10是医学诊断超声成像系统或超声扫描器。在替换的实施例中，系统10是个人计算机、工作站、PACS站或者在同一位置处或在网络上分布的用于实时采集成像或后采集成像的其他布置，所以可以不包括波束成形器12、16和换能器14。

系统10包括发送波束成形器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。可以提供附加的、不同的或更少的部件。例如，提供用户输入以用于对显示图的手动或辅助选择、对要被确定的组织属性的选择、关注区域的选择、对发送序列的选择，或其他控制。

发送波束成形器12是超声发送器、存储器、脉冲发生器、模拟电路、数字电路或其组合。发送波束成形器12可配置成利用不同或相对的幅度、延时和/或定相针对多个通道生成波形。

发送波束成形器12被配置成发送脉冲。在响应于所生成的波从换能器14发送声波时，形成一个或多个波束。由发送波束成形器12生成ARFI发送。在不同时间将两个或更多个推送脉冲发送到相对于患者的关注组织的不同位置。为了跟踪组织位移，生成覆盖ROI的发送波束的序列。生成发送波束的序列来扫描二维或三维区域。可以使用扇形扫描、向量扫描、线性扫描或其他扫描格式。发送波束成形器12可以生成平面波或发散波以用于更快速的扫描。

以不同能量水平或幅度水平来形成发送波束。针对每个通道和/或孔隙大小的放大器控制所发送的波束的幅度。ARFI发送波束可以具有比用于对组织运动进行成像或检测的波束更大的幅度。替换地或附加地，所使用的ARFI脉冲或波形中的周期数通常比用于跟踪的脉冲更大（例如，100或更多个周期用于ARFI，以及1-6个周期用于跟踪）。

换能器14是压电元件或电容膜元件的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进行转换的多个元件。响应于撞击到换能器元件上的超声能量（回波）来生成接收信号。该元件与发送波束成形器12和接收波束成形器16的通道相连接。

发送波束成形器12和接收波束成形器16通过发送/接收开关或多路复用器与换能器14的相同元件相连接。该元件被共享以用于发送事件和接收事件两者。一个或多个元件可以不被共享，诸如在发送孔隙和接收孔隙是不同的（仅重叠或使用完全不同的元件）情况下。

接收波束成形器16包括多个通道，该多个通道具有放大器、延时装置和/或相位旋转器以及一个或多个加法器。每个通道与一个或多个换能器元件相连接。响应于发送，接收波束成形器16应用相对的延时、相位和/或变迹来形成一个或多个接收波束。在替换的实施例中，接收波束成形器16是用于使用傅里叶变换或其他变换生成样本的处理器。接收波束成形器16可以包括用于并行接收波束成形（诸如响应于每个发送事件形成两个或更多个接收波束）的通道。接收波束成形器16输出波束加和的数据，诸如针对每个波束的IQ或射频值。

接收波束成形器16在发送事件序列中的用于跟踪的间隔期间进行操作。通过将信号的接收与跟踪发送脉冲交错，响应于发送波束的序列来形成接收波束的序列。在每个发送脉冲之后并且在下一个发送脉冲之前，接收波束成形器16接收来自声学回波的信号。期间不发生接收操作和发送操作的死时间（dead time）可以被交错以虑及混响消减。

接收波束成形器16输出表示在给定时间的空间位置的波束加和数据。输出针对下述各项的数据：不同的横向位置（例如，沿着不同接收扫描线的方位间隔的采样位置）、沿着深度线的位置、针对区域的位置，或者针对体积的位置。可以提供动态聚焦。该数据可以用于不同目的。例如，针对B模式或组织数据来实行与针对剪切波速度估计相比不同的扫描。针对B模式或其他成像所接收的数据可以被用于剪切波速度的估计。对处于与推送脉冲的焦点相间隔的位置处的剪切波进行监视以使用剪切波的相干干涉确定剪切波的速度。

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、网络、服务器、处理器组、数据通路、其组合、或用于检测和处理来自波束成形超声样本的用于显示的信息的其他现在已知或之后开发的设备。在一个实施例中，处理器18包括一个或多个检测器和单独的处理器。处理器18可以是一个或多个设备。可以使用多重处理、并行处理或由有顺序的设备进行的处理。

处理器18实行图1中示出的动作40-46中的一个或多个的任意组合。由软件、硬件和/或固件来配置处理器18。

在检测之前或之后，处理器18被配置成响应于声辐射力来检测组织的位移。使用关联、相似性的其他量度、或其他技术，根据超声数据来确定相对于参考的组织的移动。通过使跟踪数据集相对于一维、二维或三维空间中的参考数据集进行空间偏移，具有最大相似性的偏移指示了组织的位移。处理器18检测针对每个时间和位置的位移。所检测到的位移中的一些可能具有响应于经过的（一个或多个）剪切波的量值。

处理器18被配置成确定组织中的剪切的速度。该确定基于响应于由多个ARFI创建的剪切波的用于跟踪组织的信号。该信号被用来检测位移。为了确定速度，使用该位移。

确定以下（a）项与（b）项中的差异：（a）由于响应于多个推送脉冲的剪切波而引起的最大幅度位移的位置，（b）不同位置之间的半程点。最大幅度的位置是随时间和位置的位移中的最大一个。例如，对作为在不同时间的位置的函数的位移进行检查来找到最大量值位移。该最大位移表示由多个剪切波的相长干涉所得到的更好的信噪比。

也对ARFI发送的不同时间的差异进行查找、记录或确定。发送的时间基于ARFI发送中的开始点、结束点或其他点，或者当声能到达焦点时的开始点、结束点或其他点。

处理器18被配置成根据空间差异和时间差异来确定组织中的剪切波的速度。在一个实施例中，该速度是距半程点的位置上的差异的二倍，除以不同时间的差异。也可以使用其他函数。

处理器18生成显示数据，诸如注释、图形叠覆和/或图像。显示数据是以任意格式，诸如映射之前的值、灰度或颜色映射的值、红-绿-蓝（RGB）值、扫描格式数据、显示或笛卡尔坐标格式数据、或者其他数据。处理器18输出适合于显示设备20、配置显示设备20的速度信息。可以使用对其他设备的输出，诸如输出到存储器22以用于存储、输出到另一存储器（例如，患者医学记录数据库）、和/或通过网络传送到另一设备（例如，用户计算机或服务器）。

显示设备20是CRT、LCD、投影仪、等离子体显示器、打印机或者用于显示剪切速度、图形、用户界面、验证指示、二维图像或三维表示的其他显示设备。显示设备20显示超声图像、速度和/或其他信息。例如，显示器20输出组织响应信息，诸如速度的一维、二维或三维分布。针对不同空间位置的速度形成图像。也可以输出其他图像，诸如在灰度B模式图像上将速度叠覆为颜色编码的调制。

在一个实施例中，显示设备20输出患者区域的图像，诸如二维多普勒组织或B模式图像。该图像包括针对速度的位置指示符。该位置指示符标明针对其计算速度值的被成像的组织。将该速度提供为该区域的图像上或邻近该区域的图像的字母数字值。该图像可以在具有或不具有患者的空间表示的情况下具有字母数字值。

处理器18依照被存储在存储器22或另一存储器中的指令进行操作。存储器22是计算机可读存储介质。在计算机可读存储介质或存储器上提供用于实现本文中所讨论的过程、方法和/或技术的指令，该计算机可读存储介质或存储器诸如是高速缓存、缓冲器、RAM、可移除介质、硬盘驱动器或其他计算机可读存储介质。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。响应于被存储在计算机可读存储介质之中或之上的一个或多个指令集来执行本文中所描述的或附图中所图示的功能、动作或任务。该功能、动作或任务独立于特定类型的指令集、存储介质、处理器或处理策略，并且可以由单独操作或以组合方式进行操作的软件、硬件、集成电路、固件、微代码等等来实行。同样地，处理策略可以包括多重处理、多重任务、并行处理等等。

在一个实施例中，指令被存储在可移除介质设备上以用于由本地系统或远程系统读取。在其他实施例中，指令被存储在远程位置中以用于通过计算机网络或者通过电话线传送。在另外其他实施例中，指令被存储在给定的计算机、CPU、GPU或系统内。

存储器22替换地或附加地存储了通过使用来自两个或多个剪切波的相干干涉对速度进行估计时所使用的数据。例如，存储用于ARFI和跟踪的波束成形器参数和/或发送序列。作为另一示例，存储以下各项：ROI、接收到的信号、检测到的位移、所确定的最大量值位移的位置、最大值的位置与ARFI焦点之间的半程点的差异、不同ARFI的发送之间或不同剪切波的生成之间的时间差异、拟合线、和/或所估计的（一个或多个）速度。

虽然上文通过参考各种实施例已经描述了本发明，应当理解的是，可以在不偏离本发明的范围的情况下做出许多变化和修改。因此意图的是，前述详细描述被视为说明性的而不是限制性的，并且要理解的是，包括所有等同方式的所附权利要求意图限定本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种用于利用超声扫描器进行剪切速度成像的方法，所述方法包括：

将第一声辐射力脉冲和第二声辐射力脉冲从所述超声扫描器的换能器发送(32)到患者组织的关注区域的相对侧面，并且将所述第一声辐射力脉冲和第二声辐射力脉冲在时间上分隔第一量，由于所述第一声辐射力脉冲和第二声辐射力脉冲而在所述相对侧面上生成第一剪切波和第二剪切波；

当所述第一剪切波和第二剪切波在所述关注区域中传播时，由所述超声扫描器利用超声重复地扫描(34)所述关注区域；

检测(42)所述关注区域中的更大位移的位置，所述更大位移是由于所述第一剪切波和第二剪切波在所述位置处的相干而引起的，根据通过所述扫描(34)所获得的数据来确定所述位置；

作为时间的第一量和所述位置的函数来计算(44)所述组织的剪切波速度；以及

生成(46)所述患者组织的所述剪切波速度的图像，

其中计算(44)所述剪切波速度包括：将所述剪切波速度计算(44)为：所述位置距所述关注区域的中心的距离的二倍，除以所述第一量，并且

其中所述第一量在针对所述第一声辐射力脉冲和第二声辐射力脉冲的发送两者的开始之间或者在焦点处的声能到达之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其中发送(32)包括：在所述相对侧面上将所述第一声辐射力脉冲和第二声辐射力脉冲发送(32)距所述关注区域的中心相等的距离。

3.根据权利要求1所述的方法，其中发送(32)包括：利用具有相同中心频率的第一声辐射力脉冲和第二声辐射力脉冲进行发送(32)。

4.根据权利要求1所述的方法，其中检测(42)所述位置包括：检测(42)在不同时间跨越所述关注区域的位移的横向分布，并且找到作为所述横向分布的最大位移的位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其中检测(42)所述位置包括：检测(42)距所述关注区域的中心的位置上的变化。

6.根据权利要求1所述的方法，其中检测(42)包括：将所述位置检测(42)为具有所述第一剪切波和第二剪切波的最大相干。

7.根据权利要求1所述的方法，其中发送(32)包括：利用大于8cm的深度处的焦点进行发送(32)；其中检测(42)所述位置包括：检测(42)大于8cm的深度处的位置；以及其中计算(44)包括：计算(44)大于8cm的深度处的剪切波速度。

8.一种用于利用超声扫描器进行剪切速度成像的方法，所述方法包括：

作为针对不同时间的位置的函数来检测(40)位移，所述位移响应于由被发送到不同焦点的多个推送脉冲所生成的多个剪切波；

基于所述位移来确定(42)针对所述剪切波的相长干涉的位置；

基于相对于所述不同焦点的相长干涉的位置和所述推送脉冲之间的时间差异来计算(44)剪切波速度；以及

生成(46)所述剪切波速度的输出，

其中所述方法进一步包括：

在检测到(40)位移之前，将所述推送脉冲发送(32)到按所述时间差异依次分隔的所述不同焦点，所述不同焦点位于所述位置的相对侧面上，

其中计算(44)包括：作为位置距焦点之间的中心的差异除以所述时间差异的函数来计算(44)所述剪切波速度，并且

其中所述时间差异在针对所述推送脉冲的发送的开始之间或者在焦点处的声能到达之间。

9.根据权利要求8所述的方法，其中确定(42)包括：将所述位置确定为位移的最大值所出现的多个位置中的位置。

10.一种用于剪切速度成像的系统，所述系统包括：

发送波束成形器(12)，其被配置成将在不同时间的第一脉冲和第二脉冲发送到相对于患者组织的不同位置处的关注区域的相对侧面；

接收波束成形器(16)，其被配置成在所述不同时间之后接收来自扫描(34)的信号；

处理器(18)，其被配置成基于来自剪切波的最大幅度的位置上的差异和所述不同时间的差异来根据所述信号确定所述组织中的剪切速度，所述剪切波响应于来自不同位置之间的半程点的所述第一脉冲和第二脉冲；以及

显示器(20)，其被配置成输出所述速度，

其中所述处理器(18)进一步被配置成将所述速度确定为：距所述半程点的位置上差异的两倍，除以所述不同时间的差异，

其中所述差异在针对所述第一脉冲和第二脉冲的发送两者的开始之间或者在焦点处的声能到达之间。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述处理器(18)被配置成作为在不同时间的位置的函数来确定位移，所述最大幅度的位置具有位移中的最大一个。