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HINTERGRUND
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Die vorliegenden Ausführungsformen beziehen sich auf die Ultraschallbildgebung. Insbesondere kann die Ultraschallscherwellenbildgebung verbessert werden.
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US 2010 / 0 286 516 A1 offenbart ein Verfahren mit einer hohen Impulswiederholfrequenz zur Erkennung von Gewebereaktionen. Eine Folge von trennbaren Signalen wird in einem einzigen Vorgang übertragen. So werden z. B. Impulse mit unterschiedlichen Frequenzen als getrennte Wellenformen, aber in schneller Folge übertragen. Nach der Übertragung der Impulse werden die Signale empfangen.
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DE 10 2009 033 286 A1 offenbart ein Verfahren zur Scherwellenbildgebung im medizinischen diagnostischen Ultraschallbereich. Es wird ein Gebiet bildlich dargestellt, um einen Ort zu bestimmen, in dem die Schergeschwindigkeit berechnet werden soll. Die Schergeschwindigkeit wird für den Ort geschätzt. Die Bildgebung kann die Identifizierung des Orts lenken.
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US 2010 / 0 286 520 A1 offenbart ein Ultraschallsystem, das ermittelt, ob das Fettgewebe eines Patienten an einer Behandlungsstelle behandelt wurde. Das System umfasst eine Ultraschallsonde und ein Scherwellenerzeugungsmodul zur Steuerung der Sonde, um einen Scherwellenstrahl zu erzeugen, der so konfiguriert ist, dass er eine Scherwelle an einer Stelle im Patienten erzeugt.
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Informationen zur Scherwellengeschwindigkeit können nützlich für die Diagnose sein. Scherwelleninformationen können zusätzlich zu akustischer Impedanz-Bildgebung (z. B. B-Mode) und Doppler-Bildgebung (z. B. Strömungsmodus) Gewebemerkmale anzeigen. Allerdings kann die Komplexität der Scherwellenfortpflanzung im Gewebe zu wesentlichen Fehlern führen. Zum Beispiel wird die Scherwellengeschwindigkeit unter Umständen für Flüssigkeit oder flüssiges Gewebe weniger genau ermittelt, was zu scheinbar willkürlichen Werten führt.
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Um die Flüssigkeitseffekte aus Scherwellenbildern zu entfernen, können flüssige Regionen von festen Geweberegionen getrennt werden, indem die Strömung nach dem Anregen gemessen wird. Zum Anregen wird Schallenergie verwendet, um eine Strömung in der Flüssigkeit zu erzeugen. Ein Korrelationskoeffizient zwischen aufeinanderfolgenden oder sequenziellen Echosignalen wird berechnet, um festes Gewebe von der angeregten Flüssigkeit zu unterscheiden. Bei der Live-Abtastung kann allerdings die Bewegung des festen Gewebes die gleiche Größenordnung an Dekorrelation auslösen wie Flüssigkeitsbewegung, die durch das Schallenergieanregen hervorgerufen werden. Die Unterscheidungsfähigkeit ist unter Umständen beschränkt.
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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Als Einleitung enthalten die im Folgenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen Verfahren, Anweisungen und Systeme zur Klassifikationsvorverarbeitung für die medizinische Ultraschallscherwellenbildgebung. Als Antwort auf Belastung wird die Verlagerung an einem oder mehreren Orten in einem Patienten gemessen. Die Verlagerung im Zeitverlauf ist eine Kurve, die die Verschiebung der Position des Orts darstellt. Ein oder mehr Merkmale der Kurve, wie etwa das Signal-Rausch-Verhältnis und die maximale Verlagerung, werden zum Klassifizieren des Orts verwendet. Der Ort wird als Flüssigkeit oder flüssiges Gewebe, festes Gewebe, nicht ermittelbar oder andere Klasse klassifiziert. Eine nachfolgende Scherungsbildgebung kann Scherungsinformationen für Orte mit festem Gewebe und nicht an anderen Orten bereitstellen.
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In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren für die Klassifikationsvorverarbeitung zur Verwendung in der medizinischen Ultraschallscherwellenbildgebung gemäß dem Anspruch 1 bereitgestellt. Die Verlagerung im Zeitverlauf an einem ersten Ort im Innern eines Patienten als Antwort auf eine Impulsanregung wird mittels Ultraschall gemessen. Ein Maximalwert der Verlagerung im Zeitverlauf wird ermittelt. Ein Signal-Rausch-Verhältnis der Verlagerung im Zeitverlauf wird ermittelt. Ein Prozessor klassifiziert den ersten Ort als einen ersten einer Vielzahl von Gewebetypen. Die Klassifikation ist eine Funktion des Maximalwerts der Verlagerung im Zeitverlauf und des Signal-Rausch-Verhältnisses der Verlagerung im Zeitverlauf.
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In einem zweiten Aspekt sind gemäß dem Anspruch 11 auf einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Speichermedium Daten gespeichert, die durch einen programmierten Prozessor ausführbare Anweisungen für die Klassifikationsvorverarbeitung in der medizinischen Ultraschallscherwellenbildgebung darstellen. Das Speichermedium umfasst Anweisungen zum Ermitteln eines Verlagerungsprofils der Antwort in einem Patienten, zum Berechnen eines ersten Merkmals des Verlagerungsprofils, zum Unterscheiden von Flüssigkeit und flüssigem Gewebe von festem Gewebe, was zumindest teilweise auf dem ersten Merkmal basiert, zum Ausmaskieren von Scherwelleninformationen aus einem Bild für Flüssigkeit oder flüssiges Gewebe.
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In einem dritten Aspekt wird ein System für die Klassifikationsvorverarbeitung in der medizinischen Ultraschallscherwellenbildgebung gemäß dem Anspruch 17 bereitgestellt. Ein Schallkopf ist zum Senden einer akustischen Impulsanregung in einen Patienten konfiguriert und zum Abtasten einer Region des Patienten mit Ultraschall konfiguriert. Ein Empfangsstrahlformer ist dazu konfiguriert, Daten zu erzeugen, welche die Region zu verschiedenen Zeitpunkten nach der akustischen Impulsanregung darstellen. Die Daten werden aus der Abtastung mittels Ultraschall erzeugt. Ein Prozessor ist dazu konfiguriert, die durch die akustische Impulsanregung ausgelöste Gewebeverlagerung abzuschätzen, mindestens einen Parameter abzuleiten, der ein Merkmal eines Profils der Gewebeverlagerung beschreibt, und das Gewebe in der Region auf der Grundlage des mindestens einen Parameters zu klassifizieren. Eine Anzeige ist zum Anzeigen eines Bilds konfiguriert, das die Scherung für erste Orte darstellt. Die ersten Orte werden als eine Funktion der Klassifikation des Gewebes ermittelt.
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Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche definiert, und nichts in diesem Abschnitt darf als Einschränkung dieser Ansprüche aufgefasst werden. Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und können später unabhängig voneinander oder in Kombination miteinander beansprucht werden.
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Figurenliste
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Die Komponenten und Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, stattdessen wurde der Schwerpunkt auf die Erklärung der Grundgedanken der Erfindung gelegt. Außerdem bezeichnen in den Figuren gleiche Referenznummern übereinstimmende Teile in den verschiedenen Ansichten.
- 1 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens für die Klassifikationsvorverarbeitung zur Verwendung in der medizinischen Ultraschallscherwellenbildgebung;
- 2 ist ein beispielhaftes medizinisches Ultraschallbild;
- 3 ist ein beispielhaftes Schaubild der Verlagerung im Zeitverlauf von zwei Orten, die in 2 dargestellt sind;
- 4 zeigt beispielhafte geglättete und Rauschverlagerungskurven für die zwei in 2 dargestellten Orte;
- 5 ist eine graphische Darstellung der Klassifikation auf der Grundlage der maximalen Verlagerung und des Signal-Rausch-Verhältnisses, gemäß einer Ausführungsform;
- 6 zeigt zwei beispielhafte medizinische Bilder mit einem B-Mode-Bild auf der linken Seite und einem aus dem Signal-Rausch-Verhältnis erzeugten Bild auf der rechten Seite; und
- 7 ist ein Blockschaltplan einer Ausführungsform eines Systems für die Klassifikationsvorverarbeitung in der medizinischen Ultraschallscherwellenbildgebung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN UND GEGENWÄRTIG BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Orte in einem Untersuchungsbereich werden als festes Gewebe oder andere Materialtypen klassifiziert. Feste Geweberegionen erlauben unter Umständen eine genauere Schermessung. Andere Typen, wie etwa Flüssigkeit oder flüssiges Gewebe, können unter Umständen weniger genau auf Schergeschwindigkeit gemessen werden. Die mit festem Gewebe in Zusammenhang stehenden Orte werden in die Scherungsbildgebung eingeschlossen, und andere Orte können vorab von der Bildgebung des Scherwellenfortpflanzungsfelds ausgeschlossen werden. Die Klassifikation kann alternativ oder zusätzlich mit Abschattung verbundene Regionen und/oder echoarme Regionen feststellen, um diese aus der Scherwellenbildgebung auszuschließen.
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Ein Untersuchungsbereich kann Flüssigkeit (z. B. Blut oder Urin), Knochen und Gewebe umfassen. Gewebe kann flüssigkeitsartiges Gewebe (d. h. flüssiges Gewebe) oder festes Gewebe einschließen. Zu festen Geweben zählen Muskeln, Fett, Organe oder andere Gebilde mit einer verhältnismäßig elastischeren Beschaffenheit als Flüssigkeit und Knochen. Zysten und andere Gewebsstrukturen können einen hohen Flüssigkeitsgehalt aufweisen. Um Ungenauigkeiten in der Scherwellenbildgebung zu reduzieren, wird das flüssige Gewebe oder die Flüssigkeit von festem Gewebe segmentiert.
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Wenn festes Gewebe und flüssiges Gewebe durch eine Impulskraft angeregt werden, kommt es bei beiden Gewebe zur Verlagerung. Das Merkmal des Verlagerungsprofils im Zeitverlauf kann je nach Gewebetyp unterschiedlich sein. Die Verlagerung im festen Gewebe wird von der Scherwellengleichung bestimmt, und die Verlagerung in flüssigem Gewebe wird von der Navier-Stokes-Gleichung bestimmt. Das sich ergebende Verlagerungsprofil in flüssigem Gewebe zeigt ein im Vergleich mit dem Verlagerungsprofil in festem Gewebe signifikantes Rauschen. Das Signal-Rausch-Verhältnis (SRV) des Echosignals trägt ebenfalls zu dem SRV des Verlagerungsprofils bei.
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Andere Parameter des Verlagerungsprofils können zusätzlich zu dem SRV oder als Alternative zum SRV für die Klassifikation eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die maximale Verlagerung im Verlagerungsprofil Flüssigkeit oder flüssiges Gewebe von einer echoarmen Region festen Gewebes unterscheiden. Werden das SRV und die maximale Verlagerung zusammen verwendet, können sie Flüssigkeit und flüssiges Gewebe von weichen und harten festen Geweben abgrenzen.
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Gewebeverlagerungen, die durch Impulsanregung ausgelöst werden, werden geschätzt. Mindestens ein Parameter, der die Merkmale des Verlagerungsprofils beschreibt, wird geschätzt. Gewebe werden basierend auf dem abgeleiteten Parameter in mindestens eine von einer Vielzahl von Kategorien klassifiziert. In einem Beispiel werden das SRV und der Maximalwert des Verlagerungsprofils zum Klassifizieren von Gewebe in flüssige oder feste Gewebetypen verwendet. In einem anderen Beispiel wird ein anderes Merkmal wie etwa eine Kenngröße (z. B. Mittelwert oder eine höherwertige Kenngröße) eines Echosignals zusammen mit dem SRV und der maximalen Verlagerung zur Klassifikation verwendet.
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1 zeigt ein Verfahren für die Klassifikationsvorverarbeitung zur Verwendung in der medizinischen Ultraschallscherwellenbildgebung. Das Verfahren wird durch das in 7 gezeigte System oder ein anderes System implementiert. Es können zusätzliche, verschiedene oder weniger Vorgänge bereitgestellt werden. Zum Beispiel wird Vorgang 30 nicht durchgeführt, und die Belastungsquelle wird vom Körper, manuell, unter Verwendung eines Stoßspannungsgenerators oder durch einen anderen Mechanismus bereitgestellt. Als weiteres Beispiel werden verschiedene Parameter der Verlagerung statt des SRV in Vorgang 36 und/oder statt der maximalen Verlagerung in Vorgang 38 berechnet. Vorgang 40 ist optional. In noch einem weiteren Beispiel werden Vorgänge 44 und/oder 46 nicht bereitgestellt, und die Klassifikation wird für andere Zwecke verwendet. Die Vorgänge werden in der beschriebenen oder gezeigten Reihenfolge durchgeführt, können aber in anderen Reihenfolgen durchgeführt werden.
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Die Beschreibung des Verfahrens von 1 wird im Kontext eines in 2 dargestellten Beispiels bereitgestellt. 2 zeigt ein B-Mode- oder Echobild einer zweidimensionalen Brustgeweberegion. Das Verfahren kann für andere Organe verwendet werden. Die Region enthält eine Zyste (dunklere Region um Ort B). Es können sich mehr als eine oder keine Zysten in der Region befinden. Die Region kann andere Materialtypen einschließen, wie etwa Knochen oder Flüssigkeit. Es werden zwei repräsentative Orte A und B gezeigt. Ort A liegt innerhalb eines festen Gewebebereichs, und Ort B liegt innerhalb von flüssigem Gewebe. Das Verfahren wird für einen oder mehr Orte durchgeführt. In einer Ausführungsform wird das Verfahren für jeden der B-Mode- oder Abtastungsorte in einem ganzen Sichtfeld oder einem Untersuchungsbereich durchgeführt. Es kann eine weniger dichte oder eine dichtere Abtastung verwendet werden.
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In Vorgang 30 von 1 wird eine akustische Anregung in einen Patienten gesendet. Die akustische Anregung wirkt als eine Impulsanregung. Zum Beispiel wird eine 400-Zyklensendewellenform mit Leistungs- oder Spitzenamplitudenpegeln, die ähnlich wie bei B-Mode-Sendungen oder höher sind, für die Bildgebung von Gewebe gesendet. In einer Ausführungsform ist die Sendung eine Strahlungskraftsequenz, die auf das Sichtfeld angewendet wird. Es kann jede ARFI-Sequenz (Schallstrahlungskraftbildgebung, Acoustic Radiation Force Imaging) verwendet werden.
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Die Sendung wird durch Kraft, Amplitude, Zeitgebung oder ein anderes Merkmal konfiguriert, um eine Belastung auf das Gewebe zu verursachen, die zum Verlagern des Gewebes an einem oder mehr Orten ausreicht. Zum Beispiel wird ein Sendebrennpunkt in der Nähe eines unteren Mittelpunkts des Sichtfelds positioniert, um eine Verlagerung durch das gesamte Sichtfeld zu verursachen. Die Sendung kann für unterschiedliche Teilregionen wiederholt werden.
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Die Anregung wird von einem Ultraschall-Schallkopf gesendet. Die Anregung ist Schallenergie. Die Schallenergie wird gebündelt, wodurch sich ein dreidimensionales Strahlenprofil ergibt. Die Anregung wird unter Verwendung einer phasengesteuerten Anordnung und/oder eines mechanischen Brennpunkts gebündelt. Die Anregung kann in einer Dimension ungebündelt sein, wie etwa der Höhendimension. Die Anregung wird in das Gewebe eines Patienten gesendet.
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In Vorgang 32 wird ein Verlagerungsprofil der Antwort in dem Patienten ermittelt. Zum Beispiel sind die Verlagerungsprofile für die Orte A und B in 3 gezeigt. Die Anregung verursacht die Verlagerung des Gewebes. Eine Scherwelle wird erzeugt und pflanzt sich von der Brennregion aus fort. Während sich die Scherwelle durch das Gewebe bewegt, wird das Gewebe verlagert. Es können Längswellen oder andere Verlagerungsursachen verwendet werden. Das Gewebe wird gezwungen, sich in dem Patienten zu bewegen.
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Die durch die Kraft oder Belastung verursachte Verlagerung wird gemessen. Die Verlagerung wird im Zeitverlauf an einem oder mehr Orten gemessen. Die Messung der Verlagerung kann beginnen, bevor die Belastung oder der Impuls endet, wie etwa unter Verwendung einer verschiedenen Frequenz oder Kodierung. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Messung der Verlagerung beginnt, nachdem der Impuls endet. Da die Scher-, Längs- oder andere Welle, welche die Verlagerung im Gewebe auslöst, ausgehend von dem Punkt oder der Region der Belastung Zeit braucht, um sich weiter zu bewegen, kann die Verlagerung von einem entspannten oder teilbelasteten Zustand zu einer maximalen Verlagerung und dann zu einem entspannten Zustand gemessen werden, wie dies in 3 dargestellt ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Verlagerung nur dann gemessen wird, während sich das Gewebe entspannt, um die maximale Ausdehnung zu bilden.
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Die Messung betrifft den Grad oder die Größenordnung der Verlagerung. Das Gewebe wird in eine beliebige Richtung bewegt. Die Messung kann entlang der Richtung der größten Bewegung erfolgen. Die Größenordnung des Bewegungsvektors wird ermittelt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Messung entlang einer gegebenen Richtung erfolgt, wie etwa senkrecht zu der Abtastlinie, unabhängig davon, ob das Gewebe mehr oder weniger in andere Richtungen verlagert wird.
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Die Verlagerung wird mittels Ultraschallabtastung erkannt. Eine Region, wie etwa ein Untersuchungsbereich, das gesamte Sichtfeld oder ein Teiluntersuchungsbereich wird mittels Ultraschall abgetastet. Über einen gegebenen Zeitraum wird der Ultraschall zu dem Gewebe oder Untersuchungsbereich gesendet. Es kann jede derzeit bekannte oder später entwickelte Verlagerungsbildgebung verwendet werden. Zum Beispiel werden Impulse mit einer Dauer von 1-5 Zyklen mit einer Intensität von weniger als 720 mW/cm2 verwendet. Es können auch Impulse mit anderen Intensitäten verwendet werden.
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Echos oder Reflexionen der Sendung werden empfangen. Die Echos sind strahlengeformt, und die strahlengeformten Daten repräsentieren einen oder mehr Orte. Um die Verlagerung zu erkennen, wird Ultraschallenergie zu dem Gewebe gesendet, das die Verlagerung durchläuft, und Reflexionen der Energie werden empfangen. Jede Sende- und Empfangssequenz kann verwendet werden.
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Durch mehrmaliges Durchführen des Sendens und Empfangens werden Daten empfangen, die eine ein-, zwei- oder dreidimensionale Region zu verschiedenen Zeitpunkten darstellen. Das Senden und Empfangen wird mehrmals durchgeführt, um die durch die Verlagerung bedingte Veränderung zu erkennen. Durch wiederholtes Abtasten mittels Ultraschall wird die Position des Gewebes zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt.
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Die Echos werden unter Verwendung von B-Mode- oder Doppler-Erkennung erkannt. Die Verlagerung wird aus den Differenzen für jeden räumlichen Ort erkannt. Zum Beispiel wird die Geschwindigkeit, Varianz, Veränderung des Intensitätsmusters (z. B. Speckle-Tracking) oder eine andere Information aus den empfangenen Daten als die Verlagerung erkannt.
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In einer Ausführungsform unter Verwendung von B-Mode-Daten werden die Daten aus verschiedenen Abtastungen korreliert. Zum Beispiel wird ein aktueller Satz von Daten mehrmals mit einem Bezugsdatensatz korreliert. Es werden unterschiedliche relative Übersetzungen und/oder Rotationen zwischen den zwei Datensätzen durchgeführt. Der Ort eines Teildatensatzes, der an einem gegebenen Ort im Bezugssatz zentriert ist, wird in dem aktuellen Satz festgestellt.
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Der Bezugspunkt ist ein erster Datensatz oder Daten von einer anderen Abtastung. Der gleiche Bezugspunkt wird für die gesamte Verlagerungserkennung verwendet, oder die Bezugsdaten verändern sich in einem laufenden oder sich bewegenden Fenster.
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Die Korrelation ist ein-, zwei- oder dreidimensional. Zum Beispiel wird Korrelation entlang einer Abtastlinie vom Schallkopf weg und zum Schallkopf hin verwendet. Für eine zweidimensionale Abtastung erfolgt die Übersetzung an zwei Achsen entlang mit oder ohne Rotation. Für eine dreidimensionale Abtastung erfolgt die Übersetzung an drei Achsen entlang mit oder ohne Rotation um drei oder weniger Achsen. Der Grad der Ähnlichkeit oder Korrelation der Daten an jeder der verschiedenen Versetzungspositionen wird berechnet. Die Übersetzung und/oder Rotation mit einer größten Korrelation stellt den Bewegungsvektor oder die Versetzung für den Zeitpunkt dar, der mit den aktuellen Daten verbunden ist, die mit dem Bezugspunkt verglichen werden.
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Es kann jede derzeit bekannte oder später entwickelte Korrelation verwendet werden, wie etwa Kreuzkorrelation, Mustervergleich oder Mindestsumme absoluter Differenzen. Gewebestruktur und/oder Speckle werden korreliert. Unter Verwendung der Doppler-Erkennung übergibt ein Störzeichenfilter Informationen, die in Zusammenhang mit sich bewegendem Gewebe stehen. Die Geschwindigkeit des Gewebe wird aus mehreren Echos abgeleitet. Die Geschwindigkeit wird zum Erkennen einer Verlagerung zum Schallkopf hin oder vom Schallkopf weg verwendet. Alternativ können die Relativgeschwindigkeiten oder die Differenz zwischen Geschwindigkeiten an verschiedenen Orten auf eine Belastung oder Verlagerung hinweisen.
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3 zeigt zwei beispielhafte Verlagerungsprofile. Es wird die Größenordnung im Abstand des Bewegungsvektors im Zeitverlauf von den Bezugsdaten gezeigt. Der Analysezeitraum erstreckt sich über etwa 10 Millisekunden, kann aber länger oder kürzer sein. Das Verlagerungsprofil für den in Zusammenhang mit festem Gewebe stehenden Ort A hat ein glatteres Erscheinungsbild als das Verlagerungsprofil für den Ort B, der in Zusammenhang mit dem flüssigen Gewebe steht. Andere Verlagerungsprofile sind möglich.
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In Vorgang 34 wird ein Merkmal des Verlagerungsprofils berechnet. Es kann ein beliebiges Merkmal verwendet werden. Es kann mehr als ein Merkmal berechnet werden. In dem in 1 gezeigten Beispiel werden sowohl das SRV des Verlagerungsprofils (Vorgang 36) als auch die maximale Verlagerung (Vorgang 38) berechnet. Es können unterschiedliche, zusätzliche oder weniger Merkmale berechnet werden.
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In Vorgang 36 wird das SRV des Verlagerungsprofils ermittelt. Das SRV der Verlagerung im Zeitverlauf oder als Funktion der Zeit wird ermittelt, indem das Rauschen aus dem Profil festgestellt wird. Das Rauschen kann auf beliebige Weise festgestellt werden, wie etwa durch Auswahl hochfrequenter Komponenten des Profils. Zum Ermitteln des hochfrequenten Rauschens kann eine Fourier-Transformation verwendet werden.
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In einer Ausführungsform wird das Verlagerungsprofil zur Feststellung des Rauschens gefiltert. Ein Tiefpassfilter, wie etwa ein Butterworth-Filter, wird auf das Profil angewendet (d. h. zeitliche Filterung). Das Filter ist ein Filter mit unendlicher Impulsantwort (IIR) oder ein Filter mit endlicher Impulsantwort (FIR). Die gefilterte Verlagerung im Zeitverlauf wird von der Verlagerung im Zeitverlauf vor der Filterung subtrahiert. Die Differenz stellt das Rauschen dar.
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4 zeigt die Verlagerungsprofile für Orte A und B vor und nach der Filterung (linke Seite). Die ungefilterten Verlagerungskurven sind ebenfalls in 4 dargestellt, nämlich als die gestrichelten Linien auf der linken Seite. In dem gefilterten Verlagerungsprofil werden die Hochfrequenzinformationen entfernt oder reduziert. Außerdem ist das Rauschen gezeigt, das sich ergibt, wenn man die gefilterten Verlagerungskurven von den ungefilterten Verlagerungskurven subtrahiert (rechte Seite). Das Rauschen ist für Ort B, der in Zusammenhang mit flüssigem Gewebe steht, variabler und hat eine größere Amplitude als für Ort A, der in Zusammenhang mit festem Gewebe steht.
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Zum Berechnen des SRV werden die Rauschinformationen quantifiziert. Das quadratische Mittel des Rauschsignals wird berechnet, um den Rauschpegel darzustellen. Es können auch andere Berechnungen verwendet werden, wie etwa ein Durchschnitt der Absolutwerte der Spitzen.
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Zum Ermitteln das SRV wird der Signalpegel berechnet. In einer Ausführungsform wird der Signalpegel durch die Fläche unter dem gefilterten Verlagerungsprofil dargestellt. Das Integral der gefilterten Verlagerung wird berechnet. Es können auch andere Signalpegelmessungen verwendet werden.
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Das SRV wird bereitgestellt, indem das Signal (z. B. Integral der gefilterten Verlagerung) durch das Rauschen (z. B. quadratisches Mittel des Rauschens) dividiert wird. Es können auch andere Funktionen verwendet werden, u. a. auch andere Variablen. In dem in 4 gezeigten Beispiel wird das SRV für zwei Orte A, B berechnet. Das SRV kann auch für andere Orte berechnet werden.
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In Vorgang 38 wird die maximale Verlagerung berechnet. Die maximale Verlagerung wird aus dem Verlagerungsprofil berechnet. Der Spitzenwert oder höchste Grad der Bewegung oder Größenordnung der Verlagerung durch das Gewebe entlang einer Linie, innerhalb einer Ebene oder innerhalb eines Volumens wird berechnet. Die geglättete oder gefilterte Verlagerungskurve wird zum Berechnen des Höchstwerts verwendet. In anderen Ausführungsformen kann die rohe oder ungefilterte Verlagerungskurve verwendet werden. Der Maximalwert über das gesamte Profil oder einen Teil des Profils wird festgestellt oder ermittelt. In dem in 4 gezeigten Beispiel tritt die maximale Verlagerung von 0,9 Mikrometer bei etwa 1,7 Millisekunden für Ort A auf, und für Ort B tritt die maximale Verlagerung von 1,3 Mikrometer bei etwa 0,8 Millisekunden auf.
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In dem optionalen Vorgang 40 wird ein anderer Parameter, also nicht aus dem Verlagerungsprofil, berechnet. In dem in 1 gezeigten Beispiel können zu den anderen Parametern u. a. eine Kenngröße der Echoinformationen, das Signal-Rausch-Verhältnis des Echosignals und/oder der Dekorrelationsmesswert des Echosignals im Zeitverlauf zählen. Zum Beispiel wird der Mittelwert der B-Mode-Informationen für einen Ort über den gleichen Zeitraum, der für das Verlagerungsprofil verwendet wurde, berechnet. Höherwertige Kenngrößen können stattdessen oder zusätzlich berechnet werden. Es kann jede Kenngröße oder jede andere Parameter für die Klassifikation verwendet werden. Die Kenngröße kann räumlich und/oder zeitlich sein. Das SRV des Echosignals kann als Verhältnis zwischen der Empfangssignalintensität mit oder ohne Senden berechnet werden. Der Dekorrelationskoeffizient kann als der 1 minus den normalisierten Korrelationskoeffizienten der Echosignale berechnet werden, die vor und nach dem ARFI- oder einem anderen Anregungsstrahl erkannt werden.
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In Vorgang 42 werden ein oder mehr Orte klassifiziert. Das Gewebe oder sonstige Material an jedem Ort wird unabhängig oder separat klassifiziert. Die Klassifikation für jeden Ort hängt von den Daten für diesen Ort ab und nicht von den Daten für andere Orte. In anderen Ausführungsformen können räumliche Filterung oder Informationen aus benachbarten Orten verwendet werden, um einen gegebenen Ort zu klassifizieren.
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Die Klassifikation stellt das Material fest. Es kann jeder beliebige Materialtyp festgestellt werden. In einer Ausführungsform stellt die Klassifikation den Ort als Flüssigkeit (eine Kategorie oder ein Typ, der flüssiges Gewebe einschließt), festes Gewebe oder sonstiges (z. B. nicht ermittelbar) fest. Der Ort wird als einer der Gruppe klassifiziert. Die Gruppe kann mehr oder weniger Optionen oder Klassen umfassen, wie etwa Auswahl zwischen (a) Flüssigkeit oder flüssigem Gewebe und (b) festem Gewebe.
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Das Klassifizieren unterscheidet festes Gewebe von anderen Materialien, wie etwa von flüssigem Gewebe und einer anderen Klasse. Ein Prozessor führt das Klassifizieren ohne Benutzerauswahl oder -eingabe durch. Der Prozessor verwendet das Merkmal des Verlagerungsprofils mit oder ohne andere Informationen oder Parameter. Zum Beispiel klassifiziert der Prozessor als eine Funktion des SRV, der maximalen Verlagerung oder des SRV und der maximalen Verlagerung. Das Klassifizieren mit dem SRV und der maximalen Verlagerung kann zwischen flüssigem Gewebe, festem Gewebe und sonstigem oder nicht ermitteltem unterscheiden.
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5 zeigt eine Ausführungsform der Klassifikation unter Verwendung von zwei Parametern, nämlich SRV und maximale Verlagerung, des Verlagerungsprofils. Der Flackerrauschpegel wird zur Einstufung einer Kategorie nicht ermittelt' verwendet. Ist die maximale Verlagerung gering, liegen vielleicht unzureichende Informationen oder Nicht-Gewebe- oder flüssiges Material vor. Bei geringer maximaler Verlagerung erfolgt keine Klassifikation, oder die Klasse ist die Kategorie nicht ermittelt'. Bei geringerem SRV und höherer Verlagerung wird das Material an dem Ort als Flüssigkeit oder flüssiges Gewebe klassifiziert. Bei anderen Kombinationen der zwei Parameter wird das Material an dem Ort als festes Gewebe klassifiziert. Es können auch andere als die in 5 gezeigten Funktionen verwendet werden.
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Die Klassifikationsfunktion basiert auf Experimenten, einer mathematischen Funktion, statistischen Kenngrößen oder anderen Informationen. Zum Beispiel wird die Fuzzylogik zum Klassifizieren verwendet. In diesem Verfahren wird für jeden Parameter (z. B. SRV, maximale Verlagerung) eine Mitgliedschaftsfunktion jedes Gewebetyps empirisch definiert, und die Ausgabewerte jeder Mitgliedschaftsfunktion je nach den eingegebenen Parametern an einem Ort werden summiert, um die Wahrscheinlichkeit eines Gewebetyps zu erzeugen. Der Maximalwert der Summe entspricht dem zuzuordnenden Gewebetyp. Als anderes Beispiel wird maschinelles Lernen aus einer Sammlung von Schulungsmustern oder Daten mit bekannter Grundwahrheit hinsichtlich der Klasse verwendet, um Kenngrößen oder eine Matrixfunktion für das Klassifizieren zu ermitteln. Eine Wahrscheinlichkeitsfunktion zeigt an, wie wahrscheinlich jede Klasse für einen gegebenen Ort ist, und die Klasse mit der höchsten Wahrscheinlichkeit wird gewählt. Die Klassifikation wird unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, Fuzzylogikfunktion, programmierten Funktion oder Matrixfunktion durchgeführt.
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Wenn man nun nochmals 1 heranzieht, stellt die Rückmeldung von Vorgang 42 zu Vorgang 32 eine Wiederholung der Klassifizierung für eine Vielzahl von Orten dar. Zum Beispiel werden das Verlagerungsprofil und die Merkmale für das Verlagerungsprofil für jeden Ort in einem Sichtfeld ermittelt. Die Wiederholung verwendet die gleiche oder eine andere Sendung in Vorgang 30. Wenn der Untersuchungsbereich klein genug ist, wird ein Impuls verwendet. Die Verlagerung an verschiedenen Orten wird mit einem auf jeden der Orte zentrierten Fenster ermittelt. Für jeden Ort wird das Fenster oder der Kern über dem Ort zentriert. Die Daten, die räumliche Orte innerhalb des Fensters darstellen, werden zur Korrelation verwendet. Die Verlagerung wird für jeden Ort separat ermittelt. In anderen Ausführungsformen wird der Sendevorgang 30 wiederholt. Verlagerungen für einen, einige oder einen Teilsatz eines Untersuchungsbereichs werden als Antwort auf jede Sendung von Vorgang 30 ermittelt.
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Die Verlagerungsprofile werden über eine Region von beliebiger Größe erkannt. In einer Ausführungsform wird die Verlagerung in einem Untersuchungsbereich erkannt, der das zu diagnostizierende Gewebe wahrscheinlich einschließt, wie etwa ungefähr ein Drittel bis die Hälfte der vollständigen Abtastungsregion für B-Mode-Bildgebung. Es kann ein größerer, kleinerer oder kein Untersuchungsbereich verwendet werden, wie etwa beim Erkennen der Verlagerung über die gesamte Bildgebungsregion. Engere Untersuchungsbereiche ermöglichen es unter Umständen, die Verlagerung mit weniger Wiederholungen der Sendung der Anregungswellenform von Vorgang 30 zu erkennen. Je nach der Zahl der Empfangsstrahlen, die geformt werden können, und der Probendichte können entweder keine, eine oder mehrere Wiederholungen verwendet werden.
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Eine vollständige Abtastung, wie etwa Abtastung der Verlagerung an jedem B-Mode-Abtastungsort, kann verwendet werden. Es kann auch eine größere oder kleinere (z. B. weniger dichte) Abtastung der Verlagerung in Bezug auf das B-Mode- Abtastraster verwendet werden. 6 zeigt ein B-Mode-Bild und ein SRV-Bild für dieselbe Abtastdichte. Die SRV-Informationen liefern einen besseren Hinweis auf die Zyste. Das SRV-Bild kann dem Benutzer angezeigt werden oder nicht.
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Die Klassifikation wird zum räumlichen Ausmaskieren von Scherwelleninformationen in Vorgang 44 verwendet. Scherwelleninformationen sollen für Orte mit festem Gewebe angezeigt werden. Für andere Orte, wie etwa für flüssiges Gewebe oder nicht ermittelte Orte, werden die Scherwelleninformationen nicht angezeigt. Die Orte werden maskiert. Auf der Grundlage der Maskierung werden ermittelte Scherwelleninformationen entweder nicht angezeigt, oder die Scherwelleninformationen werden nicht einmal berechnet. Die unzuverlässigen Scherungsinformationen aus Flüssigkeit oder flüssigem Gewebe werden dem Benutzer nicht in dem Bild dargestellt, wodurch Verwirrung vermieden wird.
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In Vorgang 46 wird die Scherwellenbildgebung durchgeführt. Schergeschwindigkeit, Schermodul oder andere aus der Reaktion des Gewebes auf eine Scherwelle ermittelte Informationen werden erkannt. Es kann eine beliebige Scherungsbildgebung verwendet werden. Aufgrund der Maskierung von Vorgang 44 stellt das angezeigte Bild die Scherwelleninformationen für feste Geweberegionen und nicht für Flüssigkeit oder flüssige Geweberegionen dar.
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Die Scherungsinformationen werden für die gleichen Orte erkannt wie die Verlagerung. Es werden andere Sendungen und Abtastungen für die Scherungsbildgebung verwendet als für die Berechnung der Verlagerung. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die gleichen Sendungen und sogar Verlagerungsprofile für die Scherungsbildgebung zu verwenden wie für die Klassifizierung. Die Zeit, die die Scherwelle braucht, um sich vom Ursprung (z. B. Sendebrennregion) zu dem Ort zu bewegen, wird ermittelt. Die maximale Verlagerung oder ein anderer Teil des Verlagerungsprofils gibt die Ankunftszeit der Scherwelle an. Die Geschwindigkeit der Scherwelle wird aus den Zeitgebungsinformationen berechnet.
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Für die Scherwellenbildgebung erzeugt eine Impulsanregung eine Scherwelle an einem räumlichen Ort. Wo die Anregung stark genug ist, wird eine Scherwelle erzeugt. Die Scherwelle pflanzt sich durch Gewebe langsamer fort als die Längswelle entlang der Richtung der akustischen Wellenaussendung. Die Scherwelle pflanzt sich in verschiedenen Richtungen fort, u. a. in einer Richtung, die senkrecht zu der Richtung der angewendeten Belastung steht. Die Verlagerung der Scherwellen ist an den Orten größer, die näher an dem Ort sind, an dem die Scherwelle erzeugt wird.
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Ultraschalldaten werden gewonnen. Zumindest einige der Ultraschalldaten reagieren auf eine Scherwelle. Ein Untersuchungsbereich wird überwacht, um die Scherwelle zu erkennen. Der Untersuchungsbereich hat eine beliebige Größe, wie etwa 6 mm in lateraler und 10 mm in axialer Richtung. Diese Erkennungsregion wird mittels Ultraschall überwacht. Zum Beispiel werden B-Mode-Abtastungen durchgeführt, um die durch die Scherwelle verursachte Gewebeverlagerung zu erkennen. Zur Scherwellenüberwachung kann Doppler-, farbkodierter Strömungs- oder ein anderer Ultraschallmodus verwendet werden.
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Die Überwachung erfolgt für eine beliebige Zahl von Abtastlinien. Zum Beispiel werden vier Empfangsstrahlen als Antwort auf jede Sendung geformt. Nach dem Senden der Anregung zum Erzeugen der Scherwelle werden wiederholte B-Mode-Sendungen an einer einzelnen Abtastlinie entlang und Empfangsvorgänge an vier benachbarten Abtastlinien entlang durchgeführt. In anderen Ausführungsformen wird nur ein einzelner Empfangsstrahl geformt, oder es wird eine andere Zahl von Empfangsstrahlen als Antwort auf jede Sendung geformt. Es kann eine beliebige Zahl von Wiederholungen verwendet werden, wie etwa ungefähr 120 Mal. Manche der Ultraschalldaten, wie etwa am Beginn oder am Ende der Wiederholungen, reagieren unter Umständen nicht auf die Scherwelle.
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Während sich die Scherwelle durch die Abtastlinien fortpflanzt, kann die B-Mode-Intensität aufgrund der Verlagerung des Gewebes variieren. Für die überwachten Abtastlinien wird eine Datensequenz bereitgestellt, die ein Zeitprofil der Gewebebewegung darstellt, die sich aus der Scherwelle ergibt. Zum Beispiel werden Daten von einer Vielzahl räumlicher Orte (z. B. an den Abtastlinien entlang) als Funktion der Zeit korreliert. Es kann eine beliebige Elastizitätserkennung verwendet werden. Für jede Tiefe oder jeden räumlichen Ort wird eine Korrelation über eine Vielzahl von Tiefen oder räumlichen Orten durchgeführt (z. B. Kern von 64 Tiefen, wobei die mittlere Tiefe der Punkt ist, für die das Profil berechnet wird). Es kann eine zwei- oder dreidimensionale Verlagerung im Raum verwendet werden. Es kann eine eindimensionale Verlagerung entlang einer anderen Richtung als die der Abtastlinien oder Strahlen verwendet werden.
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Die räumliche Versetzung mit der höchsten oder ausreichenden Korrelation weist auf Grad und Richtung der Verlagerung hin. Das Ermitteln der Verlagerungen erfolgt für einen bestimmten Ort zu verschiedenen Zeitpunkten. Das zeitliche Profil für einen bestimmten Ort weist auf die Erkennung der Scherwelle hin. Das Profil wird auf Nicht-Rauschen oder einen einzelnen Fall von Variation untersucht. Eine Spitze im Profil, mit oder ohne zeitliches Herausfiltern der niedrigen Frequenzanteile, weist auf das Passieren der Scherwellenfront hin. Die größte Verlagerung wird gewählt, aber es kann auch der Durchschnitt oder eine andere Kenngröße der Verlagerung verwendet werden. Die maximale Scherung an einem bestimmten Ort wird erkannt. Alternativ kann auch eine durchschnittliche oder andere Scherung erkannt werden.
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Zur Überwachung einer größeren Region werden zusätzliche Empfangsstrahlen als Antwort auf den Überwachungssendestrahl geformt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass eine andere Scherwelle erzeugt wird und die Sendestrahlen und Empfangsstrahlen in einem anderen Abstand von dem Punkt der Scherwellenerzeugung bereitgestellt werden. In dem 6 mm x 10 mm großen Beispiel oben können 36 Empfangsabtastlinien bereitgestellt werden. Bei vier Empfangsstrahlen pro Sendestrahl wird der Prozess für unterschiedliche laterale Abstände neunmal wiederholt. Für jeden Empfangsstrahlort wird ein Zeitprofil der Bewegungsinformationen, dargestellt durch die Ultraschalldaten, bereitgestellt. Sendungen entlang verschiedener Abtastlinien zur Überwachung derselben Scherwelle werden während der Bildung des zeitlichen Profils vermieden, um eine höhere zeitliche Auflösung bereitzustellen, aber es können verschachtelte oder wechselnde Abtastpositionen bereitgestellt werden.
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Die obige Beschreibung betrifft eine Tiefe. Die Abtastung kann so angeordnet werden, dass ein ,Gate` bereitgestellt wird, welches das gesamte axiale Ausmaß des Untersuchungsbereichs abdeckt. In einer anderen Ausführungsform werden Abtastpunkte für jeden Empfangsstrahl bei verschiedenen Tiefen erhalten. Ein separates Zeitprofil wird für jede axiale Tiefe sowie für jeden lateralen Ort bereitgestellt. Es kann eine beliebige Zahl von Tiefen verwendet werden, wie etwa ungefähr 200 für 5 mm oder 400 für 10 mm.
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Ultraschalldaten, die verschiedene Orte in dem Untersuchungsbereich darstellen, werden gewonnen. Die Ultraschalldaten werden in Echtzeit mit der Abtastung gewonnen oder aus einem Speicher gewonnen. Die Bewegungsinformationen stellen für jeden Ort die Antwort zu verschiedenen Zeitpunkten dar. Es können auch andere Abtastungen, Überwachungen oder Techniken verwendet werden, um Ultraschalldaten zum Schätzen der Schergrößenordnung zu gewinnen.
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Die Schergeschwindigkeit wird für die verschiedenen räumlichen Orte des Gewebes erkannt. Für jeden Ort wird die Verlagerung als Funktion der Zeit ermittelt. Die Schergeschwindigkeit wird gewonnen, indem eine Zeit ab der Erzeugung der Scherwelle bis zur Erkennung der Scherwelle an einem anderen Ort ermittelt wird. Die Zeit und der Abstand zu dem Ort bestimmen die Geschwindigkeit. Der Abstand ist bekannt aus dem Abtastlinienabstand (d. h. der Position des Sendestrahls zum Erzeugen der Scherwelle und der Position des Empfangsstrahls zum Erkennen der Scherwelle). Die Zeit ist bekannt aus der relativen Zeit zwischen Erzeugung und Erkennung der Scherwelle.
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Es können auch andere Techniken verwendet werden, um die Spitze in dem Profil zu erkennen. Zum Beispiel wird eine Regression angewendet. Da die Scherwellengeschwindigkeit linear ist, kann eine robuste lineare Regression mit automatischer Ausreißererkennung die Scherwellengeschwindigkeit angeben. Die Ultraschalldaten für alle Abtastpunkte im Untersuchungsbereich werden für Abstand als Funktion der Zeit oder nach Zeit und Abstand in einem Diagramm dargestellt. Die lineare Regression wird auf das Diagramm oder die Daten angewendet, wodurch eine an die Daten angepasste Linie bereitgestellt wird. Die Steigung der Linie gibt die Scherwellengeschwindigkeit an.
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Die Scherwelleninformationen werden für eine Farbüberlagerung oder andere Modulation von Anzeigewerten verwendet. Zum Beispiel werden Scherwelleninformationen über oder mit B-Mode-Informationen angezeigt. Die Verlagerungsdaten sind in einem Anzeigeformat oder können eine in ein Anzeigeformat umgewandelte Abtastung sein. Die Verlagerungsdaten sind Farb- oder Grauskaladaten, können aber auch Daten vor der Abbildung mit Grauskala- oder Farbskala sein. Die Informationen können linear oder nichtlinear zu den Anzeigewerten abgebildet sein.
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Das Bild stellt die Verlagerungsinformationen, wie etwa Scherung oder Module (z. B. Schermodule), für die verschiedenen Orte dar. Wenn die Werte für alle Rasterpunkte in einem Untersuchungsbereich oder Sichtfeld ermittelt werden, stellen die Pixel (Bildpunkte) der Anzeige die Schergeschwindigkeiten für diese Region dar. Das Anzeigeraster kann sich von dem Abtastraster und/oder dem Raster, für das die Verlagerungen berechnet werden, unterscheiden. Farbe, Helligkeit, Luminanz, Farbton oder ein anderes Merkmal wird als Funktion der Verlagerung moduliert.
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Das Bild kann andere Daten einschließen. Zum Beispiel werden B-Mode-Daten oder andere Daten, die Gewebe, Flüssigkeit oder Kontrastmittel in der gleichen Region darstellen, eingeschlossen. Die Verlagerungsdaten werden zur Überlagerung von oder zur Kombination mit anderen Daten verwendet. Die anderen Daten unterstützen den Benutzer dabei, den Ort des Strahls im Verhältnis zu dem zu behandelnden Gewebe zu ermitteln.
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7 zeigt eine Ausführungsform eines Systems 10 für die Klassifikationsvorverarbeitung in der medizinischen Ultraschallscherwellenbildgebung. Das System 10 implementiert das Verfahren von 1 oder andere Verfahren. Das System 10 umfasst einen Sendestrahlformer 12, einen Schallkopf 14, einen Empfangsstrahlformer 16, einen Bildprozessor 18, eine Anzeige 20 und einen Speicher 22. Es können zusätzliche, verschiedene oder weniger Komponenten bereitgestellt werden. Zum Beispiel wird eine Benutzereingabe zur Interaktion des Benutzers mit dem System bereitgestellt.
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Das System 10 ist ein medizinisches diagnostisches Ultraschallbildgebungssystem. In alternativen Ausführungsformen ist das System 10 ein PC (Personal Computer), ein Computerarbeitsplatz, ein PACS-Arbeitsplatz (Bildarchivierungs- oder Kommunikationssystem) oder eine andere an einem gleichen Ort befindliche oder über ein Netzwerk verteilte Anordnung zur Echtzeit- oder Post-Erfassungs-Bildgebung.
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Der Sendestrahlformer 12 ist ein Ultraschallsender, ein Speicher, ein Impulsgeber, eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung oder eine Kombination derselben. Der Sendestrahlformer 12 ist betrieblich einsetzbar, um Wellenformen für eine Vielzahl von Kanälen mit verschiedenen oder relativen Amplituden, Verzögerungen und/oder Phasenverschiebung zu erzeugen. Nach dem Senden von akustischen Wellen von dem Schallkopf 14 als Antwort auf die erzeugten Wellen werden ein oder mehr Strahlen geformt. Eine Sequenz von Sendestrahlen wird erzeugt, um eine zwei- oder dreidimensionale Region abzutasten. Es können Sektor-, Vector®-, lineare oder andere Abtastformate verwendet werden. Die gleiche Region wird mehrmals abgetastet. Für die Strömungs- oder Doppler-Bildgebung und für die Scherungsbildgebung wird eine Sequenz von Abtastungen verwendet. Bei der Doppler-Bildgebung kann die Sequenz mehrere Strahlen entlang derselben Abtastlinie umfassen, bevor eine benachbarte Abtastlinie abgetastet wird. Bei der Scherungsbildgebung kann eine Abtast- oder Frame-Verschachtelung verwendet werden (d. h. Abtastung der gesamten Region, bevor diese erneut abgetastet wird). In alternativen Ausführungsformen erzeugt der Sendestrahlformer 12 eine ebene Welle oder eine divergierende Welle für eine schnellere Abtastung.
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Der gleiche Sendestrahlformer 12 erzeugt Impulsanregungen oder elektrische Wellenformen zur Erzeugung von Schallenergie, um die Verlagerung auszulösen. In alternativen Ausführungsformen wird ein unterschiedlicher Sendestrahlformer zum Erzeugen der Impulsanregung bereitgestellt. Der Sendestrahlformer 12 veranlasst den Schallkopf 14 zur Erzeugung von hochintensiven gebündelten Ultraschallwellenformen.
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Der Schallkopf 14 ist eine Anordnung zum Erzeugen von Schallenergie aus elektrischen Wellenformen. Bei einer Anordnung bündeln die relativen Verzögerungen die Schallenergie. Ein gegebenes Sendeereignis entspricht der Sendung von Schallenergie durch verschiedene Elemente zu einem im Wesentlichen gleichen Zeitpunkt in Anbetracht der Verzögerungen. Das Sendeereignis stellt einen Ultraschallenergieimpuls zum Verlagern des Gewebes bereit. Der Impuls ist eine Impulsanregung. Die Impulsanregung schließt Wellenformen mit vielen Zyklen (z. B. 500 Zyklen) ein, die aber in einem relativ kurzen Zeitraum auftreten, um die Gewebeverlagerung über einen längeren Zeitraum auszulösen.
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Der Schallkopf 14 ist eine 1-, 1,25-, 1,5-, 1,75- oder 2-dimensionale Anordnung von piezoelektrischen oder kapazitiven Membranelementen. Der Schallkopf 14 umfasst eine Vielzahl von Elementen für das Umformen zwischen akustischen und elektrischen Energien. Die Empfangssignale werden als Antwort auf die Ultraschallenergie (Echos) erzeugt, die auf die Elemente des Schallkopfs 14 auftrifft. Die Elemente stehen in Verbindung mit Kanälen des Sende- und Empfangsstrahlformers 12, 16. Alternativ wird ein einzelnes Element mit einem mechanischen Brennpunkt verwendet.
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Der Empfangsstrahlformer 16 umfasst eine Vielzahl von Kanälen mit Verstärkern, Verzögerungen und/oder Phasendrehern und einen oder mehr Summierer. Jeder Kanal steht in Verbindung mit einem oder mehr Schallkopf-Elementen. Der Empfangsstrahlformer 16 ist durch Hardware oder Software dazu konfiguriert, relative Verzögerungen, Phasen und/oder Apodisierung anzuwenden, um einen oder mehr Empfangsstrahlen als Antwort auf jede Bildgebungssendung zu formen. Empfangsbetrieb tritt unter Umständen nicht für Echos aus der Impulsanregung ein, die zum Verlagern von Gewebe verwendet wird. Der Empfangsstrahlformer 16 gibt Daten aus, die unter Verwendung der Empfangsssignale räumliche Orte darstellen. Die Strahlformung wird durch relative Verzögerungen und/oder Phasenverschiebung und Summierung von Signalen aus verschiedenen Elementen bereitgestellt. In alternativen Ausführungsformen ist der Empfangsstrahlformer 16 ein Prozessor zum Erzeugen von Abtastpunkten unter Verwendung der Fourier- oder anderer Transformationen.
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Der Empfangsstrahlformer 16 kann einen Filter umfassen, wie etwa einen Filter zum Isolieren von Informationen auf einem zweiten harmonischen oder anderen im Verhältnis zu dem Sende-Frequenzband stehenden Frequenzband. Derartige Informationen umfassen eher Informationen über das gewünschte Gewebe, Kontrastmittel und/oder die Strömung. In einer anderen Ausführungsform umfasst der Empfangsstrahlformer 16 einen Speicher oder Puffer und einen Filter oder Addierer. Zwei oder mehr Empfangsstrahlen werden kombiniert, um Informationen auf einem gewünschten Frequenzband zu isolieren, wie etwa einem zweiten harmonischen, kubischen Grundfrequenz- oder anderem Band.
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In Koordination mit dem Sendestrahlformer 12 erzeugt der Empfangsstrahlformer 16 Daten, welche die Region zu verschiedenen Zeitpunkten darstellen. Nach der akustischen Impulsanregung erzeugt der Empfangsstrahlformer 16 Strahlen, die verschiedene Linien oder Orte zu verschiedenen Zeitpunkten darstellen. Durch das Abtasten des Untersuchungsbereichs mittels Ultraschall werden Daten (z. B. strahlengeformte Abtastpunkte) erzeugt.
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Der Empfangsstrahlformer 16 gibt summierte Strahlendaten aus, die räumliche Orte darstellen. Es werden Daten für einen einzelnen Ort, Orte entlang einer Linie, Orte für ein Gebiet oder Orte für ein Volumen ausgegeben. Es kann eine dynamische Fokussierung bereitgestellt werden. Die Daten können unterschiedlichen Zwecken dienen. Zum Beispiel können für B-Mode- oder Gewebedaten andere Abtastungen durchgeführt werden als für die Verlagerung. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die B-Mode-Daten ebenfalls zum Ermitteln der Verlagerung verwendet werden. Als weiteres Beispiel werden Daten für auf Verlagerung basierte Klassifikation und Scherungsbildgebung mit einer Reihe von gemeinsam verwendeten Abtastungen durchgeführt, und B-Mode- oder Doppler-Abtastung wird separat oder unter Verwendung einiger der gleichen Daten durchgeführt.
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Der Prozessor 18 ist ein B-Mode-Detektor, ein Doppler-Detektor, ein gepulster Doppler-Detektor, ein Korrelationsprozessor, ein Fourier-Transformationsprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein allgemeiner Prozessor, ein Steuerprozessor, ein Bildprozessor, ein Field Programmable Gate Array, ein digitaler Signalprozessor, eine analoge Schaltung, eine digitale Schaltung, Kombinationen derselben oder eine andere jetzt bekannte oder später entwickelte Vorrichtung zur Erkennung und Verarbeitung von Informationen zur Anzeige aus strahlengeformten Ultraschallabtastpunkten. In einer Ausführungsform umfasst der Prozessor 18 einen oder mehr Detektoren und einen separaten Prozessor. Der separate Prozessor ist ein Steuerprozessor, ein allgemeiner Prozessor, ein digitaler Signalprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein Field Programmable Gate Array, ein Netzwerk, ein Server, eine Gruppe von Prozessoren, ein Datenpfad, Kombinationen derselben oder eine andere jetzt bekannte oder später entwickelte Vorrichtung zum Ermitteln von Verlagerung und Berechnen von Verlagerungsprofileigenschaften. Zum Beispiel ist der separate Prozessor durch Software und/oder Hardware zum Durchführen einer beliebigen Kombination einer oder mehrerer der in 1 gezeigten Vorgänge konfiguriert.
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Der Prozessor 18 ist zum Schätzen der Gewebeverlagerung konfiguriert, die durch die akustische Impulsanregung induziert wird. Mittels Korrelation, Nachverfolgung, Bewegungsdetektion oder anderen Messungen der Verlagerung wird der Grad der Positionsverschiebung des Gewebes geschätzt. Die Schätzung wird im Verlauf eines Zeitraums mehrmals durchgeführt, wie etwa von vor der durch den Impuls ausgelösten Bewegung des Gewebes bis nach dem Zeitpunkt, an dem das Gewebe zum größten Teil oder vollständig wieder zu einem entspannten Zustand zurückgekehrt ist (z. B. bis das Gewebe sich von der Belastung erholt hat, die durch die Impulsanregung verursacht wurde).
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Der Prozessor 18 ist dazu konfiguriert, mindestens einen Parameter abzuleiten, der ein Merkmal eines Profils der Gewebeverlagerung beschreibt. Zum Beispiel wird das Signal-Rausch-Verhältnis des Verlagerungsprofils abgeleitet. Als ein weiteres Beispiel wird die maximale Verlagerung des Verlagerungsprofils abgeleitet. Der Prozessor 18 kann andere Parameter berechnen, wie etwa eine Kenngröße der Daten in Zeit, Raum oder Zeit und Raum. Zum Beispiel wird ein durchschnittlicher B-Mode- oder akustischer Impedanzwert im Zeitverlauf und/oder im Raum für jeden Ort berechnet.
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Der Prozessor 18 ist zum Klassifizieren von Gewebe in der Region konfiguriert. Gewebe kann flüssiges Gewebe oder festes Gewebe sein. Die Klassifikation kann zwischen Typen von Gewebe, zwischen Gewebe und Flüssigkeit oder zwischen Typen von Gewebe und einer oder mehr anderen Klassen sein. In einer Ausführungsform klassifiziert der Prozessor 18 das Material an einem Ort als Flüssigkeit/flüssiges Gewebe, festes Gewebe und sonstiges/nicht ermittelbar.
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Die Klassifikation basiert auf mindestens einem Parameter. Zum Beispiel basiert die Klassifikation auf Werten für ein oder mehr Merkmale des Verlagerungsprofils. Das Signal-Rausch-Verhältnis und die maximale Verlagerung sind zwei solche Merkmale. Es können auch andere Informationen, wie etwa eine Kenngröße anderer Daten, in der Klassifikation verwendet werden.
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Der Prozessor 18 implementiert Fuzzylogik, eine Wahrscheinlichkeitsfunktion, Nachschlagetabelle oder einen anderen Prozess. Die eingegebenen Merkmale (z. B. Merkmale des Verlagerungsprofils) werden auf den Prozess angewendet, um eine Kategorie zu ermitteln, mit der man den Ort bezeichnen sollte.
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Der Prozessor 18 wird entsprechend den Anweisungen betrieben, die im Speicher 22 oder einem anderen Speicher für die Klassifikationsvorverarbeitung in der medizinischen Ultraschallscherwellenbildgebung gespeichert sind. Der Prozessor 18 ist dazu programmiert, Rückmeldungen für hochintensiven gebündelten Ultraschall bereitzustellen.
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Der Speicher 22 ist ein nichtflüchtiges, computerlesbares Speichermedium. Die Anweisungen zum Implementieren der im vorliegenden Dokument besprochenen Prozesse, Verfahren und/oder Techniken werden auf dem computerlesbaren Speichermedium oder den Speichern, wie etwa einem Cache, Puffer, RAM, Wechselmedium, einer Festplatte oder anderen computerlesbaren Speichermedien, bereitgestellt. Die computerlesbaren Speichermedien umfassen verschiedene Arten von flüchtigen und nichtflüchtigen Speichermedien. Die Funktionen, Vorgänge oder Aufgaben, die in den Figuren veranschaulicht oder im vorliegenden Dokument beschrieben sind, werden als Reaktion auf einen oder mehrere Sätze von Anweisungen ausgeführt, die in oder auf computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind. Die Funktionen, Vorgänge oder Aufgaben sind unabhängig von dem speziellen Typ des Anweisungssatzes, der Speichermedien, des Prozessors oder der Verarbeitungsstrategie und können durch Software, Hardware, integrierte Schaltungen, Firmware, Mikrocode und dergleichen ausgeführt werden, die allein oder in Kombination arbeiten. Ebenso können Verarbeitungsstrategien Multiprocessing, Multitasking, Parallelverarbeitung und dergleichen umfassen. In einer Ausführungsform sind die Anweisungen auf einer Wechsel-Speichermedieneinrichtung gespeichert, um von lokalen oder fernen Systemen gelesen werden zu können. In anderen Ausführungsformen sind die Anweisungen an einem fernen Ort gespeichert, um sie über ein Computernetzwerk oder über Telefonleitungen zu übertragen. In noch anderen Ausführungsformen sind die Anweisungen in einem bestimmten Computer, einer CPU, GPU oder einem System gespeichert.
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Die Anzeige 20 ist eine Kathodenstrahlröhre, ein LCD-Bildschirm, ein Projektor, ein Plasmabildschirm oder eine andere Anzeige zum Anzeigen von zweidimensionalen Bildern oder dreidimensionalen Darstellungen. Die Anzeige 20 ist vom Prozessor 18 oder einer anderen Vorrichtung durch Eingabe der Signale, die als ein Bild angezeigt werden sollen, konfiguriert. Die Anzeige 20 zeigt ein Bild an, das die Scherung für verschiedene Orte in einem Untersuchungsbereich oder einem gesamten Bild darstellt. Die Klassifikation wird zum Segmentieren der Orte verwendet. Orte, die in Zusammenhang mit festem Gewebe stehen, werden moduliert oder schließen Scherungsinformationen ein. Andere Orte werden maskiert, so dass sie keine Scherungsinformationen einschließen. Die anderen Orte können stattdessen einer größeren Filterung der Scherungsinformationen unterworfen sein.
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Während die Erfindung oben mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass viele Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die obige detaillierte Beschreibung als erläuternd und nicht als Einschränkung betrachtet wird, und dass verstanden wird, dass es die folgenden Ansprüche einschließlich aller Äquivalente sind, die bezwecken, den Erfindungsgedanken und den Umfang dieser Erfindung zu definieren.