Title:
Gewebecharakterisierung im medizinischen diagnostischen Ultraschall
Kind Code:
A1


Abstract:

Zur Einschätzung der Dämpfung in der Ultraschallbildgebung werden Verschiebungen an verschiedenen Stellen entlang eines Schallstrahldruckimpuls-(acoustic radiation force impulse, ARFI)Strahls verwendet gemessen. Die Verschiebungen auf der Achse und Verschiebungen von einem Phantom unter Verwendung eines gleichen ARFI-Fokus als Referenz werden verwendet, um Fokussierungseffekte aufzuheben. Ein einzelner ARFI-Strahl kann verwendet werden, um die Dämpfung für eine Stelle einzuschätzen.




Inventors:
Labyed, Yassin, Wash. (Maple Valley, US)
Fan, Liexiang, Wash. (Sammamish, US)
Application Number:
DE102017211895A
Publication Date:
01/18/2018
Filing Date:
07/12/2017
Assignee:
SIEMENS MEDICAL SOLUTIONS USA, INC. (Pa., Malvern, US)
International Classes:



Foreign References:
92441692016-01-26
Attorney, Agent or Firm:
Bals & Vogel Patentanwälte, 80331, München, DE
Claims:
1. Verfahren zur Gewebecharakterisierung mit einem medizinischen diagnostischen Ultraschallscanner, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Aussenden, von einem Wandler, einer Schallstrahlkraft durch den Ultraschallscanner als Sendestrahl entlang einer Abtastlinie in einem Patienten;
Messen, durch den Ultraschallscanner, von Verschiebungen als Zeitfunktion entlang der Abtastlinie, wobei mindestens einige der Verschiebungen auf den Schallstrahldruckimpuls reagieren;
Bestimmen, durch einen Bildprozessor, einer Charakteristik der Verschiebungen als Zeitfunktion für jede einer Mehrzahl von Stellen entlang der Abtastlinie;
Berechnen, durch den Bildprozessor, eines Logarithmus eines Verhältnisses der Charakteristik zu einer Charakteristik eines Phantoms für jede dieser Stellen;
Einpassen, durch den Bildprozessor, einer Linie in den Logarithmus des Verhältnisses als eine Funktion der Stellen;
Berechnen, durch den Bildprozessor, eines Dämpfungskoeffizienten, Absorptionskoeffizienten, Streuungskoeffizienten, Elastizitätsmodul, oder Kombinationen davon, unter Verwendung der Linie; und
Erzeugen von auf einem Display eines Bildes des Dämpfungskoeffizienten, Absorptionskoeffizienten, Streuungskoeffizienten, Elastizitätsmodul, oder Kombinationen davon.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Messen des Messen mit einem Empfangsstrahl, der mit der Abtastlinie kollinear ist, umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Messen das Messen mit gleichzeitigen Empfangsstrahlen entlang Empfangslinien umfasst, die an Stellen mit Intensitäten innerhalb von 3 dB unterhalb einer Spitzenintensität des Sendestrahls innerhalb des Strahlprofiles positioniert sind.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Messen das Messen vor der Aussendung des Schallstrahlungsdruckimpulses und mehrere Male nach dem Aussenden des Schallstrahldruckimpulses umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Messen das Messen der Verschiebungen umfasst, wenn sich das Gewebe entspannt, nachdem der Schallstrahldruckimpuls an Stellen aufgehört hat, die einen Fokalbereich des Schallstrahldruckimpulses beinhalten.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Messen das Erzeugen eines Zeitdomänenprofils der Verschiebungen als Zeitfunktion umfasst.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen das Bestimmen einer maximalen Verschiebung der Verschiebungen für jede dieser Stellen umfasst.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Berechnen des Logarithmus des Verhältnisses das Berechnen für jede dieser Stellen des Logarithmus des Verhältnisses der maximalen Verschiebung zu einer maximalen Verschiebung des Phantoms umfasst.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Berechnen des Dämpfungskoeffizienten, Absorptionskoeffizienten, Streuungskoeffizienten, Elastizitätsmodul oder Kombinationen davon das Berechnen des Dämpfungskoeffizienten von einer Neigung der Linie berechnet umfasst.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Berechnen des Dämpfungskoeffizienten, Absorptionskoeffizienten, Streuungskoeffizienten, Elastizitätsmodul oder Kombinationen davon die Berechnung des Elastizitätsmoduls, des Absorptionskoeffizienten, oder beider von einem Schnittpunkt umfasst.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Berechnen des Dämpfungskoeffizienten, Absorptionskoeffizienten, Streuungskoeffizienten, Elastizitätsmodul oder Kombinationen davon die Berechnung des Streuungskoeffizienten von dem Dämpfungskoeffizienten und dem Absorptionskoeffizienten umfasst.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Erzeugen das Erzeugen des Bildes mit einer Pixelmodulation, einer grafischen Darstellung, oder einem alphanumerischen Text für den Dämpfungskoeffizienten, Absorptionskoeffizienten, Streuungskoeffizienten, das Elastizitätsmodul oder Kombinationen davon umfasst.

13. System für die Ultraschallbildgebung, wobei das System umfasst:
einen Sendestrahlformer, der konfiguriert ist, einen Schalldruckpuls an den Fokalbereich eines Patienten auszusenden;
einen Empfangsstrahlformer, der konfiguriert ist, um Muster für Bereiche auf der Achse mit dem Druckpuls auszugeben;
ein Bildprozessor, der konfiguriert ist, um Verschiebungen für die Bereiche von den Mustern zu bestimmen und die Dämpfung des Gewebes in dem Patienten aus den Verschiebungen zu berechnen; und
eine Anzeige, die konfiguriert ist, die Dämpfung anzuzeigen.

14. System nach Anspruch 13, wobei der Schalldruckpuls eine Schallstrahlkraft als Sendestrahl fokussiert am Fokalbereich umfasst, und wobei die Muster strahlgeformte Muster von der Verfolgung der Gewebeverschiebung sind, die durch den Schallstrahlkraftimpuls am Fokalbereich verursacht wurde.

15. System nach einem der vorstehenden Ansprüche 13 oder 14, wobei der Bildprozessor konfiguriert ist, um die Verschiebungen als Zeitfunktion am Fokalbereich von den Mustern zu erzeugen, die Spitzenverschiebungen für jeden der Bereiche zu identifizieren, eine Linie in einen Logarithmus eines Verhältnisses der Spitzenverschiebungen zu Spitzenverschiebungen in einem Phantom mit einer gemessenen Dämpfung einzupassen und die Dämpfung von einer Neigung der Linie zu berechnen.

16. System nach Anspruch 15, wobei der Bildprozessor so konfiguriert ist, dass er ein Elastizitätsmodul, Absorption, Streuung, oder Kombinationen davon aus einem Schnittpunkt der Linie berechnet.

17. Verfahren zur Ultraschallbildgebung mit einem medizinischen diagnostischen Ultraschallscanner, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Nachverfolgen, durch eine Strahlformer des Ultraschallscanners, von Verschiebungen entlang einer Achse der Anregung eines Schallstrahlungskraftimpulses in einem Gewebe eines Patienten, wobei die Verschiebungen durch den Schallstrahlkraftimpuls verursacht wurden;
Abschätzen, von einem Bildprozessor des Ultraschallscanners, einer Dämpfung von den Verschiebungen entlang der Achse; und
Aussenden der Dämpfung.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Schätzen die Schätzung der Dämpfung von den Verschiebungen entlang der Achse und Verschiebungen von einem Phantom mit einer bekannten Dämpfung umfasst.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Schätzen die Schätzung der Dämpfung von einer Neigung einer Linienanpassung an einen Logarithmus eines Verhältnisses der Verschiebungen entlang der Achse zu den Verschiebungen von dem Phantom und der bekannten Dämpfung umfasst.

20. Verfahren nach Anspruch 19, ferner umfassend die Schätzung eines Absorptionskoeffizienten, eines Streuungskoeffizienten oder beider von einem Schnittpunkt der Linie.

Description:
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegenden Ausführungsformen beziehen sich auf medizinischen diagnostischen Ultraschall. Insbesondere wird Ultraschall verwendet, um Gewebe zu charakterisieren.

Wichtige pathologische Informationen können durch die Charakterisierung der Ultraschalldämpfung von Gewebe erhalten werden. Der Grad der Dämpfung kann ein Biomarker für Fettlebererkrankungen sein. Krebs, wie zum Beispiel Brustkrebs, kann zum Teil auf der Grundlage der Dämpfung von Ultraschall diagnostiziert werden.

Die Dämpfung kann unter Verwendung der Spektralanalyse von Hochfrequenz-Rückstreusignalen gemessen werden. Eine Änderung der Amplitude der Leistungsspektren als Funktion der Tiefe der akustischen Rückstreuung zeigt die Dämpfung an. Diese Rückstreuansätze haben das Problem der Variabilität, selbst bei einer Mittelwertbildung des Spektralwertes.

Das US-Patent Nr. 9,244,169 lehrt eine Technik zur Messung der Dämpfung unter Verwendung von Schallstrahlungsdruckimpulsen (acoustic radiation force impulses, ARFIs). ARFIs werden mit unterschiedlichen Frequenzen ausgesendet, und die Dämpfung von Auslenkungen in Reaktion auf die ARFIs geschätzt. Die Verwendung mehrerer ARFIs kann Ungenauigkeiten aufgrund der Bewegung zur Folge haben. Fokussierungseffekte können ebenfalls zur Ungenauigkeit beitragen.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG

Einleitend beinhalten die untenstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ein Verfahren, System, computerlesbares Medium, und Anweisungen zum Charakterisieren von Gewebe in der Ultraschallbildgebung. Verschiebungen an verschiedenen Stellen entlang eines ARFI-Strahls werden zur Schätzung der Dämpfung verwendet. Die Verschiebungen auf der Achse und Verschiebungen von einer Phantom unter Verwendung eines gleichen ARFI-Strahls als Referenz werden verwendet, um Fokussierungseffekte aufzuheben. Ein einzelner ARFI-Strahl kann verwendet werden, um die Dämpfung für eine Stelle abzuschätzen.

In einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Charakterisierung von Geweben mit einem medizinischen diagnostischen Ultraschallscanner zur Verfügung gestellt. Ein Wandler des Ultraschallscanners sendet einen Schallstrahlungsdruckimpuls als einen Sendestrahl entlang einer Abtastlinie in einem Patienten. Der Ultraschallscanner misst Verschiebungen als Zeitfunktion entlang der Abtastlinie. Zumindest einige der Verschiebungen sind Reaktionen auf den Schallstrahlungsdruckimpuls. Ein Bildprozessor bestimmt eine Charakteristik der Verschiebungen als Zeitfunktion für jeden einer Mehrzahl von Stellen entlang der Abtastlinie, berechnet einen Logarithmus eines Verhältnisses der Charakteristik zu einer Charakteristik eines Phantoms für jede dieser Stellen, passt eine Linie an den Logarithmus des Verhältnisses als eine Funktion der Stellen an, und berechnet einen Dämpfungskoeffizienten, Absorptionskoeffizienten, Streuungskoeffizienten, Elastizitätsmodul oder Kombinationen davon unter Verwendung der Linie. Ein Bild des Dämpfungskoeffizienten, Absorptionskoeffizienten, Streuungskoeffizienten, des Elastizitätsmoduls oder von Kombinationen davon wird auf einer Anzeige erzeugt. Das Verfahren zur Charakterisierung von Gewebe mit einem medizinischen diagnostischen Ultraschallscanner umfasst:
Aussenden, von einem Wandler, eines Schallstrahlungsdruckimpulses durch den Ultraschallscanner als Sendestrahl entlang einer Abtastlinie bei einem Patienten;
Messen, durch den Ultraschallscanner, von Verschiebungen als eine Zeitfunktion entlang der Abtastlinie, wobei zumindest einige der Verschiebungen auf den Schallstrahlungsdruckimpuls ansprechen;
Bestimmen, durch einen Bildprozessor, einer Charakteristik der Verschiebungen als eine Zeitfunktion für jede einer Vielzahl von Stellen entlang der Abtastlinie;
Berechnen, durch den Bildprozessor, eines Logarithmus von einer Charakteristik zu einer Charakteristik eines Phantoms für jede dieser Stellen;
Anpassen, durch den Bildprozessor, einer Linie an den Logarithmus des Verhältnisses als Funktion der Stellen;
Berechnen, durch den Bildprozessor, eines Dämpfungskoeffizienten, eines Absorptionskoeffizienten, eines Streuungskoeffizienten, eines Elastizitätsmoduls oder Kombinationen davon unter Verwendung der Linie; und
Erzeugen auf einem Display eines Bildes des Dämpfungskoeffizienten, des Absorptionskoeffizienten, des Streuungskoeffizienten, des Elastizitätsmoduls oder von Kombinationen davon.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Messung das Messen mit Empfangsstrahlen, die mit der Abtastlinie kollinear sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Messung das Messen mit simultanen Empfangsstrahlen entlang Empfangslinien, die an Stellen positioniert sind mit Intensitäten innerhalb von 3 dB unterhalb einer Intensitätsspitze des Übertragungsstrahls innerhalb des Strahlprofils. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst Messung das Messen vor der Übertragung des Schallstrahlungsdruckimpulses und mehrfach nach der Übertragung des Schallstrahlungsdruckimpulses. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst Messung das Messen der Verschiebungen, wenn sich das Gewebe nach der Beendigung des Schallstrahlungsdruckimpulses an den Stellen, einschließlich einer Brennpunktstelle des Schallstrahlungsdruckimpulses, entspannt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst Messung das Erzeugen eines Zeitbereichsprofils der Verschiebungen als Zeitfunktion. Ferner umfasst gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens das Bestimmen das Bestimmen einer maximalen Verschiebung der Verschiebungen für jede der Stellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Berechnen des Logarithmus des Verhältnisses das Berechnen, für jede der Stellen, des Logarithmus des Verhältnisses der maximalen Verschiebung zu einer maximalen Verschiebung des Phantoms. Das Berechnen des Dämpfungskoeffizienten, des Absorptionskoeffizienten, des Streuungskoeffizienten, des Elastizitätsmoduls oder von Kombinationen davon kann das Berechnen des Dämpfungskoeffizienten von einer Neigung der Linie umfassen. Ferner kann das Berechnen des Dämpfungskoeffizienten, des Absorptionskoeffizienten, des Streuungskoeffizienten, des Elastizitätsmoduls oder von Kombinationen davon das Berechnen des Elastizitätsmoduls, des Absorptionskoeffizienten oder der beiden aus einem Linienschnittpunkt umfassen. Ferner kann das Berechnen des Dämpfungskoeffizienten, des Absorptionskoeffizienten, des Streuungskoeffizienten, des Elastizitätsmoduls oder von Kombinationen davon das Berechnen des Streuungskoeffizienten aus dem Dämpfungskoeffizienten und dem Absorptionskoeffizienten umfassen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst Erzeugen das Erzeugen des Bildes mit einer Pixelmodulation, einer graphischen Darstellung oder einem alphanumerischen Text für den Dämpfungskoeffizienten, den Absorptionskoeffizienten, den Streuungskoeffizienten, den Elastizitätsmodul oder Kombinationen davon.

In einem zweiten Aspekt wird ein System zur Ultraschallbildgebung zur Verfügung gestellt. Ein Sendestrahlformer ist konfiguriert, um einen akustischen Schubimpuls an einen Fokalbereich in einem Patienten auszusenden. Ein Empfangsstrahlformer ist konfiguriert, um Muster für Regionen auf einer Achse mit dem Schubimpuls auszugeben. Ein Bildprozessor ist derart konfiguriert, dass Verschiebungen für die Regionen aus den Mustern bestimmt werden, und eine Dämpfung von Geweben in dem Patienten aus den Verschiebungen berechnet werden. Eine Anzeige ist konfiguriert, um die Dämpfung anzuzeigen. Insbesondere umfasst das System für die Ultraschallbildgebung Folgendes:
Einen Sendestrahlformer, der konfiguriert ist, um einen akustischen Schubimpuls an einen Fokalbereich in einem Patienten auszusenden;
Einen Empfangsstrahlformer, der konfiguriert ist, um Sonden für Bereiche auf der Achse mit dem Schubimpuls auszugeben;
Einen Bildprozessor, der konfiguriert ist, um Verschiebungen für die Bereiche aus den Mustern zu bestimmen und um eine Dämpfung von Gewebe in dem Patienten aus den Verschiebungen zu berechnen; und
Eine Anzeige, die konfiguriert ist, um die Dämpfung anzuzeigen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Systems umfasst der Schalldruckimpuls einen Schallstrahlkraftimpuls als ein Sendestrahl, der an dem Fokalbereich fokussiert ist, und wobei die Muster strahlgebildete Muster aus Nachverfolgungsgewebeverschiebung sind, verursacht durch den Schallstrahlkraftimpuls am Fokalbereich.
Ferner ist der Bildprozessor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Systems konfiguriert, um die Verschiebungen als Zeitfunktion am Fokalbereich der Sonden zu erzeugen, um Spitzenverschiebung für jeden Bereich zu identifizieren, eine Linie einem Logarithmus eines Verhältnisses der Spitzenverschiebungen zu den Spitzenverschiebungen in einem Phantom mit einer gemessenen Dämpfung anzupassen und die Neigung der Linie zu berechnen. Der Bildprozessor kann konfiguriert werden, um einem Elastizitätsmodul, die Absorption, die Streuung oder Kombinationen davon von einem Schnittpunkt der Linie zu berechnen.

In einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur Ultraschallbildgebung mit einem medizinischen diagnostischen Ultraschallgerät zur Verfügung gestellt. Ein Strahlformer des Ultraschallscanners verfolgt Verschiebungen entlang einer Anregungsachse eines Schallstrahlungsdruckimpulses in einem Gewebe eines Patienten. Die Verschiebungen werden durch den Schallstrahlungsdruckimpuls verursacht. Ein Bildprozessor des Ultraschallscanners schätzt eine Dämpfung von den Verschiebungen entlang der Achse. Die Dämpfung wird ausgesendet.
Daher umfasst das Verfahren zur Ultraschallbildgebung mit einem medizinischen diagnostischen Ultraschallscanner Folgendes:
Nachverfolgung, durch einen Strahlformer des Ultraschallscanners, von Verschiebungen entlang einer Erregungsachse eines Schallstrahlungsdruckimpulses in einem Gewebe eines Patienten, wobei die Verschiebungen durch den Schallstrahlungsdruckimpuls verursacht wurden;
Abschätzen, durch einen Bildprozessor des Ultraschallscanners, einer Dämpfung aus den Verschiebungen entlang der Achse; und
Aussenden der Dämpfung.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß des dritten Aspektes umfasst die Schätzung die Schätzung der Dämpfung von den Verschiebungen entlang der Achse und Verschiebungen von einem Phantom mit bekannter Dämpfung. Die Schätzung kann die Schätzung der Dämpfung von einer Neigung einer Linienanpassung an ein Logarithmus von einem Verhältnis der Verschiebungen entlang der Achse zu Verschiebungen von der Phantom und der bekannten Dämpfung umfassen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach dem dritten Aspekt, kann das Verfahren ferner die Schätzung eines Absorptionskoeffizienten, eines Streuungskoeffizienten oder beides von einem Schnittpunkt der Linie umfassen.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Ansprüche definiert, und nichts in diesem Abschnitt sollte als eine Beschränkung dieser Ansprüche angesehen werden. Weitere Aspekte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Komponenten und die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, wobei stattdessen die Betonung auf die Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung gelegt wird. Darüber hinaus bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten entsprechende Teile.

1 ist ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Schätzung der Dämpfung mit einem medizinischen diagnostischen Ultraschallscanner;

2 und 3 sind beispielhafte Verschiebungsbilder, die Strahlprofile von ARFI-Sendestrahlen in Phantomen mit unterschiedlicher Dämpfung zeigen;

4 und 5 zeigen beispielhafte Zeit-Domain-Verschiebungsprofile der Phantome;

6 zeigt beispielhafte Spitzenverschiebungen als eine Funktion von Anordnung entlang der ARFI-Achse;

7 zeigt eine beispielhafte Linienanpassung in einem Logarithmus eines Verhältnisses von Spitzenverschiebungen von den verschiedenen Phantomen; und

8 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Systems für die Ultraschallbildgebung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN UND GEGENWÄRTIG BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Ultraschalldämpfung wird unter Verwendung von ARFI und einem Referenzphantom geschätzt. ARFI-induzierte Verschiebungen werden an Stellen entlang der Erregungsachse gemessen. Verschiebungen, die entlang der Erregungsachse von ARFI-Druckpulsen in einem interessierenden Gewebe und in einem gut charakterisierten Gewebe-Nachahmungs-Phantom verfolgt werden, werden unter Verwendung der gleichen Sende-Empfangsbedingungen gemessen. Die Verschiebungen auf der Achse von beiden werden verwendet, um den Ultraschalldämpfungskoeffizienten (Absorption + Streuung), den Absorptionsdämpfungskoeffizienten, den Streuungsdämpfungskoeffizienten, und/oder den Elastizitätsmodul zu schätzen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ultraschall-Rückstreuverfahren zur Schätzung der Dämpfung hat das vorgeschlagene Verfahren eine höhere Auflösung und eine geringere Abweichungen in den Schätzungen.

Es kann ein einziger ARFI verwendet werden. In anderen Ausführungsformen werden ARFIs mit unterschiedlichen Frequenzen ausgesendet, um eine frequenzabhängige Ultraschalldämpfung zu schätzen.

1 zeigt eine Ausführungsform eines Flussdiagramms eines Verfahren zur Ultraschallbildgebung mit einem medizinischen diagnostischen Ultraschallscanner. Das Verfahren charakterisiert das Gewebe unter Verwendung von Verschiebungen, die in Reaktion auf und an Stellen auf der Achse mit einem ARFI gemessen werden. Durch die Verwendung eines Logarithmus von einem Verhältnis von Verschiebungen von Gewebe eines Patienten zu Verschiebungen von einem Phantom mit einer bekannten Dämpfung können die Fokussierungseffekte reduziert werden. Die Dämpfung des Gewebes des Patienten kann aus einer Neigung einer Linienanpassung an den Logarithmus des Verhältnisses zur Tiefe geschätzt werden.

Das Verfahren wird durch das Ultraschallbildgebungssystem 10 von 8, den Bildprozessor 22 oder ein anderes System und/oder Prozessor durchgeführt. Beispielsweise erfasst das Ultraschallbildgebungssystem 10 Muster für die Verschiebung mit den Sende- und Empfangsstrahlformern 12, 16 und dem Wandler 14 und der Bildprozessor 22 schätzt die Dämpfung anhand der Muster. Anzeige 27 zeigt die geschätzte Gewebecharakteristik (zum Beispiel Dämpfung).

Die Schritte von 1 werden in der gezeigten Reihenfolge (von oben nach unten) oder einer anderen Reihenfolge durchgeführt. Zum Beispiel werden die Muster für die Verschiebung in Schritt 32 vor und nach der Durchführung von Schritt 30 gemessen.

Zusätzliche, unterschiedliche oder weniger Schritte, wie in 1 gezeigt, können verwendet werden. Beispielsweise wird Schritt 42 nicht durchgeführt. Als ein anderes Beispiel werden die Schritte des Scannens und Erzeugens des B-Modus oder anderer Ultraschallbilder hinzugefügt.

In Schritt 29 verfolgt der Ultraschallscanner die Verschiebungen auf der Achse mit ARFI. Der Strahlformer verfolgt teilweise. Der Strahlformer wird verwendet, um die ARFI zu erzeugen und für die Berechnung der Verschiebungen die Gewebeantwort zu bemustern. Die durch einen Druckimpuls (d. h. ARFI) verursachten Verschiebungen werden entlang der Abtastlinie des Druckimpulses verfolgt. Die Nachverfolgung erfolgt für das Gewebe eines Patienten. Die Gewebeantwort eines Patienten wird während der Untersuchung des Patienten verfolgt.

Mit der gleichen Sende- und Empfangsfokussierung und -konfiguration wird die Nachverfolgung auch bei einem Phantom durchgeführt. Die Nachverfolgung beim Phantom erfolgt jederzeit, wie zum Beispiel vor oder nach der Fertigung oder im Rahmen der Kalibrierung. Die gleiche oder eine ähnliche Art von Ultraschallgerät mit dem gleichen oder einem ähnlichen Wandler wird verwendet, um Verschiebungen im Phantom zu messen. Die Messungen oder Informationen aus den gemessenen Verschiebungen (beispielsweise Spitzenverschiebungsamplitude) werden zur Schätzung der Dämpfung in einem Patienten in den Ultraschallscanner geladen und/oder dort gespeichert. Die bekannte Dämpfung für das Phantom wird ebenfalls auf das Ultraschallgerät geladen und/oder dort gespeichert. Es können jedoch auch Übertragungen oder andere Messungen verwendet werden, um die Dämpfung des Phantoms mit einer gewünschten Genauigkeit zu bestimmen. Andere Gewebeeigenschaften als die Dämpfung können für das Phantom erhalten werden, wie zum Beispiel Elastizitätsmodul, Streuungskoeffizient und/oder Absorptionskoeffizient. Die Informationen aus dem Phantom wird als Referenz verwendet, so dass die Kalibrierung oder andere Erfassungen der Informationen des Phantoms einmal oder regelmäßig vom Hersteller oder einer anderen Person durchgeführt werden können.

Schritte 30 und 32 werden verwendet, um die Nachverfolgung von Schritt 29 durchzuführen. Auch andere Nachverfolgung kann verwendet werden.

In Schritt 30 verwendet der Ultraschallscanner den Wandler, um das Gewebe zu belasten. Zum Beispiel konzentrierte sich ARFI auf eine Region von Interesse oder ein Punkt wird ausgesendet. Wenn der ARFI auf einen fokussierten Bereich angewendet wird, kann eine Scher- und/oder Längswelle induziert werden und sich von diesem fokussierten Bereich wegbewegen. Diese erzeugten Wellen werden nicht gemessen. Der ARFI belastet das Gewebe. Das Gewebe reagiert auf die Belastung dadurch, dass es sich bewegt. Diese Bewegung wird gemessen. Gewebe wird bezüglich eines Ausgangsortes oder des entspannten Zustands verschoben. Im Fokalbereich oder an anderen Stellen innerhalb des Sendestrahls nimmt diese Verschiebung zu und erholt sich dann auf null, was zu einem zeitlichen Verschiebungsprofil führt. Die Gewebeeigenschaften wirken sich auf die Verschiebung im Zeitverlauf in verschiedenen Tiefen, die durch die ARFI verursacht werden, aus.

Der Impuls kann durch eine zyklische gepulste Wellenform einer beliebigen Anzahl von Zyklen (z. B. mehrere Zehn oder Hunderte von Zyklen) erzeugt werden. Zum Beispiel wird die akustische Strahlungskraft als Impuls für die Belastung von Gewebe ausgesendet. Die Impuls-Wellenfront breitet sich in den interessierenden Bereich aus und verursacht eine Bewegung des Gewebes.

2 und 3 zeigen beispielhafte Strahlprofile für ARFI Sendestrahlen mit der gleichen Fokussierung und Strahlformung aber in Phantomen mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften. Die Strahlprofile werden durch Messung der Verschiebung des Gewebes gezeigt. 2 ist eine Verschiebungskarte eines ARFI-Push-Pulses, der bei 2 cm in einem Phantom der Dämpfung von 4,16 dB/cm bei 4 MHz fokussiert ist. 3 ist eine Verschiebungskarte eines ARFI-Push-Pulses, der bei 2 cm in einem Phantom der Dämpfung 2 dB/cm bei 4 MHz fokussiert ist. Um Verschiebungen in einem Bereich, der in den 2 und 3 gezeigt ist, zu messen, werden mehrere Druckimpulse und Nachverfolgung innerhalb des ROI verwenden.

In jeder der 2 und 3 wird der ARFI-Sendestrahl entlang einer Abtastlinie ausgesendet. Der Sendestrahl weist ein Profil bezüglich dieser Abtastlinie auf. Das Strahlprofil erscheint in den Beispielen der 2 und 3 als eine vertikale Säule. Ein Mittelpunkt der Säule beinhaltet einen Bereich 46 mit größerer Intensität. Dieser Bereich 46 beinhaltet die Fokalstelle des Sendestrahls. Der Sendestrahl weist ein Strahlprofil auf, das durch Stellen von mehr Schallintensität entlang einer Abtastlinie markiert ist. Die Schallintensität nimmt mit weiterem Abstand vom Fokalbereich zur Seite oder in die Tiefe ab. Die Stelle 46 oder das Strahlprofil können auf der Grundlage eines Reduktionsmenge von einer Spitzenintensität, wie beispielsweise 3 dB, 6 dB, 10 dB, 20 dB oder einer anderen Abrollmenge, definiert werden. Innerhalb des Strahlprofils wird eine größere akustische Intensität zur Verfügung gestellt.

Schritt 32 tritt auf, während das Gewebe einer Belastung ausgesetzt wird und/oder sich von dieser erholt. Zum Beispiel erfolgt die Übertragung und der Empfang nach der Anwendung oder Änderung des Stresses und bevor das Gewebe einen entspannten Zustand erreicht. Zur Bestimmung der Größe der Verschiebung erfolgt die Übertragung und der Empfang beispielsweise vor der ARFI-Applikation und/oder nachdem sich das Gewebe in einem stationären Zustand entspannt hat.

In Schritt 32 misst der Ultraschallscanner Verschiebungen im Zeitverlauf. Der Ultraschallscanner verwendet einen Sende-Strahlformer, um eine Folge von Sendestrahlen auszusenden. Für ein Sendeereignis wird ein Sendestrahl gebildet. Die Impulse zur Bildung der Sendestrahlen haben eine beliebige Anzahl von Zyklen. Beispielsweise werden 1–3 Zyklen verwendet. Jede Hüllkurve, Art des Pulses (z. B. unipolar, bipolar oder sinusförmig) oder in Wellenform kann verwendet werden.

Eine Mehrzahl von Ultraschallsignalen wird an das Gewebe, das auf eine Belastung reagiert, ausgesendet. Die Vielzahl von Signalen wird in separaten Sendeereignissen ausgesendet. Ein Sendeereignis ist ein zusammenhängendes Intervall, in dem Aussendungen ohne Empfang von Echos auftreten, die auf die Aussendung reagieren. Während der Sendephase gibt es keinen Empfang. Wenn eine Folge von Sendeereignissen durchgeführt wird, wird auch eine entsprechende Folge von Empfangsereignissen in Schritt 32 durchgeführt. Ein Empfangsstrahlformer des Ultraschallscanners erzeugt Muster als Reaktion auf jedes Sendeereignis. Ein Empfangsereignis wird in Reaktion auf jedes Sendeereignis und vor dem nächsten Sendeereignis durchgeführt.

Der Wandler empfängt Ultraschallechos als Reaktion auf jedes Sendeereignis. Der Wandler wandelt die Echos um, um Signale zu empfangen, die beim Empfang in Ultraschalldaten umgewandelt werden, die eine Vielzahl von räumlichen Stellen repräsentieren. Der Ultraschallscanner empfängt eine Folge von Empfangssignalen, wobei Empfangsstrahlen in Reaktion auf jeden der Sendestrahlen in der Sendefolge empfangen werden.

Der Empfang wird mit der Aussendung der Sequenz verschachtelt. Für jedes Sendeereignis tritt ein Empfangsereignis auf. Das Empfangsereignis ist ein kontinuierliches Intervall für das Empfangen von Echos aus der Tiefe oder Tiefe von Interesse. Das Ereignis tritt nach dem Starten des Sendeereignisses auf. Nachdem der Wandler die Erzeugung von akustischer Energie für eine gegebene Übertragung abgeschlossen hat, wird der Wandler zum Empfang der ansprechenden Echos verwendet. Der Wandler wird dann verwendet, um ein anderes Sende- und Empfangsereignispaar für die gleiche räumliche Stelle oder Stellen zu wiederholen, was die Verschachtelung (z. B. Senden, Empfangen Senden, Empfangen, ...) zur Messung der Gewebeantwort im Zeitverlauf zur Verfügung stellt.

Die Messung der Verschiebungen des Gewebes erfolgt entlang einer Erregungsachse durch den ARFI im Gewebe des Patienten. Beispielsweise werden die Messungen für den Bereich 46 durchgeführt, wie beispielsweise ein Bereich von Stellen um einer Fokusstelle der ARFI-Übertragung. Anstatt die sich lateral bewegenden Schwerwellen-verursachen Verschiebungen außerhalb des Bereiches 46 nachzuverfolgen, wird die Verschiebung gemessen, die direkt durch den ARFI an der Fokalstelle und/oder anderen Stellen im Bereich 46 der maximalen oder größeren Schallintensität verursacht wird. Die Messungen erfolgen für Stellen entlang der ARFI-Achse oder der Abtastlinie. Die Muster zur Messung von Verschiebungen werden im Zeitverlauf erfasst, wenn sich das Gewebe verschiebt, und innerhalb des Strahlprofils entlang der Abtastlinie.

Die Reaktion des Gewebes an unterschiedlichen Tiefen entlang einer oder mehrerer Empfangsabtastlinien wird innerhalb der Region 46 detektiert. Doppler- oder B-Modus-Abtastung können verwendet werden, um die Bewegung des Gewebes, das auf die Belastung reagiert, zu messen. Die Ultraschallbildgebung wird vor, während und/oder nach dem Anwenden der ARFI-Belastung durchgeführt. Ultraschalldaten werden als Reaktion auf Ultraschallsaussendungen empfangen. Das Senden und Empfangen wird entlang einer Linie, über einen Bereich oder über ein Volumen durchgeführt. Eine Sequenz von Aussendungen und Empfängen wird für jeden räumlichen Ort im Zeitverlauf zur Verfügung gestellt.

In einer Ausführungsform liegen die Empfangsstrahlen zum Messen der Verschiebung entlang der gleichen Abtastlinie wie der ARFI-Sendestrahl. Die Sende- und Empfangsstrahlen für das Nachverfolgen sind zueinander und zum ARFI-Sendestrahl kollinear. In anderen Ausführungsformen wird eine parallele Empfangsstrahlformation verwendet. Zwei oder mehr (z. B. 4) Empfangsstrahlen werden in Reaktion auf jeden Sendestrahl gebildet. Die Empfangsstrahlen befinden sich innerhalb des Bereichs 46, können jedoch von der Sendeabtastlinie beabstandet sein und Muster für einen Bereich um einen Ort bereitstellen. In ähnlicher Weise liegen die Tiefen für die verwendeten Muster innerhalb des Bereichs 46 in mehreren Tiefen. Die Muster sind an Stellen positioniert, die eine Schallintensität im ARFI-Sendestrahl aufweisen, die mindestens 3 dB der Stelle einer Schallspitzenintensität in dem ARFI Sendestrahl (beispielsweise Fokustiefe an der Stelle) beträgt. Zum Beispiel befinden sich die Stellen im Bereich 46. Stellen außerhalb der 3 dB Intensität können verwendet werden.

Die Strahlformdaten oder Muster werden erfasst, wenn das Gewebe verschoben wird. Einige Muster des Gewebes im entspannten Zustand können ermittelt werden. Beispielsweise werden die Muster vor der Anwendung des ARFI und nach Anwendung des ARFI erworben. Vor der Anwendung kann das Gewebe in einem entspannten Zustand oder frei von ARFI induzierter Verschiebung sein. Sobald die ARFI-Übertragung auftritt, wird das Gewebe so bewegt, dass nachfolgende Muster vom Gewebe im verschobenen Zustand sind, bis das Gewebe in einen entspannten Zustand zurückkehrt. Die Wertablesung erfolgt über einen beliebigen Zeitraum, wie z. B. beginnend vor oder nach dem ARFI-Sendestrahl und in Fortsetzung über einen beliebigen Zeitraum nach der Beendigung von ARFI. Die Muster werden mehrfach erfasst.

Die Muster sind Hochfrequenz-(RF) oder In-Phase- und Quadratur-(IQ-)Daten, die von einem Empfangsstrahlformer ausgegeben werden. Als Reaktion auf eine Übertragung von Schallenergie (z. B. einem Sendestrahl) treffen akustische Echos auf Elemente eines Wandlers. Die Elemente wandeln die akustischen Echos in elektrische Signale um. Der Empfangsstrahlformer summiert kohärent die Signale von verschiedenen Elementen, um die Reaktion von Gewebe an bestimmten Abtaststellen zu bestimmen. Der Empfangsstrahlformer gibt HF- oder IQ-Daten aus.

Die Verschiebungen werden aus den Mustern gemessen. Der Ultraschallscanner bestimmt die Gewebebewegung. Die Gewebebewegung wird als eine Verschiebung in einer, zwei oder drei Dimensionen erkannt. Eine Bewegung, die auf den ARFI-Sendestrahl anspricht, kann detektiert werden. Die Gewebebewegung wird zu unterschiedlichen Zeiten detektiert. Die verschiedenen Zeiten entsprechen den verschiedenen Nachverfolgungsscans (d. h. Senden und Empfangen-Ereignispaare).

Ein Referenzmuster oder -Werte oder Sonden werden den Daten des Gewebes im entspannten Zustand entnommen und verwendet, um die Verschiebung zu anderen Zeitpunkten zu bestimmen. Die Gewebebewegung wird durch Abschätzen der Informationen zur Verschiebung im Verhältnis zum Referenzgewebe bestimmt. Beispielsweise wird die Verschiebung von Gewebe entlang einer oder mehrerer Empfangsabtastlinien bestimmt. Die Verschiebung kann aus Gewebedaten gemessen werden, wie beispielsweise B-Modus-Ultraschalldaten, aber es können auch Durchfluss-(z. B. Geschwindigkeits-) oder IQ-Informationen vor der Detektion verwendet werden.

Korrelation, Kreuzkorrelation, minimale Summe der absoluten Differenzen oder ein anderes Ähnlichkeitsmaß wird verwendet, um die Verschiebung zwischen den Scans (z. B. zwischen der Referenz und dem vorliegenden Scan) zu bestimmen. Daten, die räumliche Lagen repräsentieren, die um einen Messort verteilt sind, korrelieren mit den Referenzdaten. Für jede Tiefe oder räumliche Lage werden Korrelationen über mehrere Tiefen oder räumliche Lagen durchgeführt. Der räumliche Versatz mit der höchsten oder ausreichender Korrelation zu einem gegebenen Zeitpunkt gibt die Menge an Verschiebung für diese Stelle an. Für jede Stelle wird die Verschiebung als Zeitfunktion bestimmt.

Zwei oder dreidimensionale Verschiebung im Raum kann verwendet werden. Eine eindimensionale Verschiebung entlang einer Richtung, die sich von den Abtastlinien oder Balken unterscheidet, kann verwendet werden.

Die Verschiebungsmessungen werden für jede Anzahl von Abtastlinien durchgeführt. Zum Beispiel werden vier Empfangsstrahlen in Reaktion auf jede Übertragung gebildet. Für jede Tiefe können die Verschiebungen von verschiedenen Empfangsstrahlen kombiniert, wie zum Beispiel gemittelt, werden. In anderen Ausführungsformen wird nur ein einziger Empfangsstrahl oder andere Anzahlen von Empfangsstrahlen in Reaktion auf jede Übertragung gebildet.

Nach dem Absenden der Schallkraft zur Verschiebung des Gewebes, werden B-Modus-Sendungen und Empfänge wiederholt entlang einer beliebigen Anzahl von Abtastlinien innerhalb des Bereichs 46 durchgeführt. Es kann sein, dass einige der Ultraschalldaten, wie beispielsweise der Anfang oder das Ende der Wiederholungen, nicht auf die Gewebeverschiebung regieren und daher ähnlich wie die Referenz sind. Jede Wiederholung überwacht einen gleichen Bereich oder Stellen zur Bestimmung der Gewebeantwort für diese Stellen. Durch Wiederholen der Übertragung der Ultraschallimpulse und des Empfangens der Ultraschallechos im Zeitverlauf werden die Verschiebungen im Zeitverlauf bestimmt. Es können beliebig viele M Wiederholungen verwendet werden, wie etwa die Wiederholung von etwa 50–100 Mal. Die Wiederholungen treten so häufig wie möglich auf, während sich das Gewebe von der Belastung erholt, jedoch ohne den Empfang zu stören. Das zeitliche Verschiebungsprofil des Gewebes wird durch wiederholtes Aussenden und Empfangen von Signalen von demselben Zielgebiet in einer ähnlichen Weise wie das Doppler-Verfahren erreicht.

Die 4 und 5 zeigen Beispiele von Verschiebungsprofilen auf der Achse für unterschiedliche Stellen entlang der ARFI-Achse in den in den 2 und 3 verwendeten Phantomen. Die Verschiebungsgröße im Zeitverlauf wird angezeigt. In den Beispielen der 4 und 5 werden für jede Tiefe mehrere seitlich beabstandete Verschiebungen gemessen und gemittelt. Die in den 4 und 5 dargestellten Verschiebungsprofile werden aus den seitlichen Mittelwerten erzeugt. Die Verschiebungen für eine gegebene Tiefe können auf dieselben ARFIs oder verschiedene ARFIs ansprechen, die nacheinander mit Fokus an verschiedenen Stellen ausgesendet werden.

Während in den 25 zwei Phantome verwendet werden, wird ein Phantom als Messungen von einem Patienten behandelt, und das andere als phantombasierte Referenzmessungen. Beispielsweise werden 2 und 4 verwendet, um Patientengewebemessung (Muster) darzustellen, während die 3 und 5 verwendet werden, um Phantommessungen (Referenz) darzustellen. Die Verschiebung wird für 2 und 4 bei einem Phantom gemessen, würde jedoch bei der tatsächlichen Verwendung von einem Mustergewebe eines Patienten gemessen werden.

Zeit 0 ist die Zeit des ARFI-Sendestrahls. Die Zeiten 0,1–4,0 sind Verschiebungen, die an unterschiedlichen Strahlformer-Abtaststellen entlang der ARFI-Abtastlinie nach ARFI-Übertragung gemessen werden. Das Gewebe im Bereich 46 verschiebt sich im allgemeinen aufgrund des ARFI eher als eine Scher- oder Längswelle, die durch den ARFI-Sendestrahl erzeugt wird. Diese Verschiebung beträgt ca. 0 vor dem ARFI Sendestrahl und steigt dann auf etwa 2,0–2,3 um an einer ARFI-Fokalstelle innerhalb eines Bruchteils einer Millisekunde, und bewegt sich dann zurück in Richtung von und passiert dann den entspannten Zustand. Nach 0,5 bis 1,0 Millisekunden geht die Verschiebung weiter in Richtung des entspannten Zustands. Für unterschiedliche Tiefen treten unterschiedliche Verschiebungsprofile auf. Aufgrund von Unterschieden in der Dämpfung unterscheiden sich die Verschiebungsprofile in 4 von den Verschiebungsprofilen in 5, obwohl der selbe ARFI-Fokus, Amplitude, Apodisation, Blende und andere Einstellungen des Strahlformers verwendet wurden.

Im Schritt 36 von 1 schätzt ein Bildprozessor des Ultraschallscanners die Dämpfung für das Gewebe des Patienten. Die Dämpfung für den bemusterten Bereich wird aus den Verschiebungen in dem Bereich geschätzt. Die Verschiebungen entlang der Achse des ARFI werden verwendet, um die Dämpfung abzuschätzen. Wie in den 4 und 5 gezeigt, bewirkt die Dämpfung eine Variation in der Amplitude der Verschiebung als Funktion der Stelle entlang der Abtastlinie.

Schritte 38 und 40 zeigen einen beispielhaften Ansatz zur Abschätzung der Dämpfung. Bei anderen Ansätzen findet die Änderung der Amplitude über Ort oder Tiefe ohne den Logarithmus, das Verhältnis und/oder die Linienanpassung statt.

Die Verschiebungen des Gewebes des Patienten entlang der Achse und Verschiebungen entlang der Achse von dem Referenzphantom werden in Kombination verwendet, um die Dämpfung zu schätzen und den Einfluss von ARFI-Fokussierung und/oder Amplitude zu reduzieren. Die Gewebeverschiebung, S, an Axialstelle z + z0 von einem ARFI-Druck-Puls wird durch folgendes erreicht: wobei c eine Konstante ist, welche die Dämpfung entlang des Ausbreitungswegs zu z0 verantwortlich ist, I(z + z0) die akustische Intensität an der axialen Stelle z + z0 ist, αα der Absorptionskoeffizient ist, E die Elastizität des Gewebes ist, und α der Ultraschalldämpfungskoeffizient (np/cm) ist. α ist der lokale Dämpfungskoeffizient in einem ROI (z0 to z0 + Δz) entlang der Abtastlinie ARFI und nicht die Dämpfung entlang des Ausbreitungsweges. Der Dämpfungskoeffizient α umfasst sowohl die Absorption und Streuungsdämpfung.

Um die Auswirklungen der Fokussierung zu normalisieren, werden die Verschiebungen von einem Referenzphantom mit einem bekannten Dämpfungskoeffizienten unter Verwendung derselben ARFI-Einstellungen verwendet. Das Verhältnis der Verschiebungen in der Gewebeprobe (z. B. 2 und 4) zu den Verschiebungen in der Referenz (z. B. 3 und 5) von einem ARFI-Puls ist durch angegeben, worin α', E', und αα, der Dämpfungskoeffizient, der Elastizitätsmodul und der Absorptionskoeffizient des Referenzphantoms sind. Diese Referenzwerte sind bekannt oder wurden vorher gemessen. Das Verhältnis entfernt die Wirkungen von ARFI-Fokussierung oder Amplitude (cI(z) wird gelöscht).

Das Verhältnis verwendet ein Charakteristikum der Verschiebungen oder Verschiebungsprofile. In einer Ausführungsform bestimmt der Bildprozessor das Charakteristikum der Verschiebungen als Zeitfunktion als eine maximale Verschiebung im Zeitverlauf. Für jede der mehreren Stellen entlang der Abtastlinie wird die maximale Verschiebung gefunden. Andere Charakteristika können verwendet werden. Beispielsweise werden die Verschiebungsprofile in einen Frequenzbereich (Fourier-Transformation) umgewandelt und ein Charakteristikum der Frequenzantwort der Verschiebungsprofile wird für jede Stelle bestimmt.

Die gleiche Bestimmung wird für die das Muster vom Patienten und die Muster vom Phantom gemacht. Die Bestimmung für das Phantom kann vorherbestimmt sein, wie zum Beispiel das Eingaben der Werte für die maximale Verschiebung in den Scanner ohne den Inhalt oder die Referenzverschiebungen einzugeben oder aufzuweisen. Es werden die Werte der Charakteristika für die Stellen der Referenz sowie des gegenwärtig untersuchten Patienten erhalten. Die maximale oder Spitzenamplitude jedes Verschiebungsprofils ist in den Figuren mit der Nummer 4 und 5 gekennzeichnet. Die Maximalwerte werden in 4 als Punkte und in 5 als Kreise gezeigt. 6 zeigt eine graphische Darstellung oder ein Diagramm der Maximalwerte für den Patienten und das Phantom als Funktion der Tiefe über einen Tiefenbereich von 1,0–2,4 cm. In diesem Beispiel wird der ARFI-Druckimpuls bei 2 cm fokussiert. Andere Tiefenbereiche einschließlich oder nicht einschließlich einer Brennweite können verwendet werden. Die Maximalwerte liegen entlang der Abtastlinie oder Achse für die ARFI-Übertragung. Die Verschiebungsprofile von 4 werden verwendet, um Patientenmessungen darzustellen, und die Verschiebungsprofile der 5 werden verwendet, um die Referenzmessungen darzustellen.

In Schritt 38 von 1 berechnet der Bildprozessor einen Logarithmus eines Verhältnisses des Charakteristikums vom Patienten zum Phantom. Zum Beispiel wird das Verhältnis der maximalen Verschiebung des Gewebes in dem Patienten zu der maximalen Verschiebung des Phantoms für jeden Ort oder Tiefe berechnet. Das Verhältnis stellt die zugehörige Informationen zwischen dem Patienten und dem Phantom mit der bekannten Dämpfung zur Verfügung. Andere relative Maße als das Verhältnis können verwendet werden, wie zum Beispiel eine Summe, Produkt, Mittelwert, Differenz, oder ein komplexerer Beziehungswert.

Für jede der Stellen oder Tiefen wird der Logarithmus des Verhältnisses der maximalen Verschiebung zu einer maximalen Phantomverschiebung berechnet. Der Logarithmus wandelt die Beziehung in einen linearen Bereich um. Die Berechnung des Logarithmus des Verhältnisses wird wie folgt dargestellt:

Das Logarithmusverhältnis der maximalen Verschiebungen von dem Muster zu demjenigen der Referenz wird berechnet. 7 zeigt eine graphische Darstellung des Logarithmus des Verhältnisses der maximalen Verschiebungen von 6. Es können auch andere Umwandlungen verwendet werden.

In Schritt 40 fügt der Bildprozessor eine Linie zu dem Logarithmus des Verhältnisses oder einer anderen verwandten Messung hinzu. Die Linie wird als eine Funktion der Stellen oder Tiefe angepasst. Jede Linienanpassung kann verwendet werden, wie zum Beispiel die Methode der kleinsten Quadrate. 7 zeigt eine gestrichelte Linie als Anpassung an die graphische Darstellung des Logarithmus des Verhältnisses. Die Linie wird an die Beziehung zwischen den Patientenmessungen und den Referenzmessungen oder Phantommessungen angepasst.

In einer alternativen Ausführungsform wird eine exponentielle Anpassung, ohne Durchführung des natürlichen Logarithmus verwendet. Zum Beispiel wird die exponentielle Anpassung wie folgt dargestellt: Andere Anpassungen können verwendet werden.

In Schritt 36 von 1 berechnet der Bildprozessor der Dämpfungskoeffizienten, Absorptionskoeffizienten, Streuungskoeffizienten, Elastizitätsmodul, oder Kombinationen davon unter Verwendung der Linie oder Charakteristik eines Anpassungsexponentials. Die Linie wird untenstehend verwendet. Die Anpassungslinie hat eine Neigung und einen Schnittpunkt. Die Neigung, der Schnittpunkt oder andere Charakteristika der Anpassungslinie wird berechnet und verwendet, um die Gewebecharakteristik zu schätzen.

Die Dämpfung wird aus der Neigung der Linie berechnet. Die Neigung stellt einen Dämpfungskoeffizienten dar, der die Neigung den relativen Abfall der Amplitude des Verschiebungscharakeristikums widerspiegelt. Der Logarithmus des Verhältnisses ist linear mit Bezug auf z, so, dass die Neigung der Linie, die zum Log-Verhältnis in Bezug auf z passt, ist: Neigung = –2(α – α'),was dazu führt, dass die Dämpfung wie folgt ist:

Die bekannte Dämpfung des Phantoms und die Neigung sorgen für die Dämpfung in dem Gewebe des Patienten. In dem Beispiel von 7 wird der Dämpfungskoeffizient auf 4,19 dB/cm bei 4 MHz (Mittenfrequenz der ARFI-Sendung) geschätzt, für das Phantom, das verwendet wird, um das Gewebe eines Patienten (d. h. Verschiebungen der 2 und 4) zu repräsentieren. Da ein Phantom stattdessen verwendet wird, um einen tatsächlichen Patienten zu messen, kann die Dämpfung von 4,19 dB/cm, wie geschätzt unter Verwendung der Verschiebungen auf der Achse, mit der bekannten Dämpfung für dieses Phantom verglichen werden: 4,12 dB/cm. Eine höhere oder geringere Genauigkeit kann für die tatsächlichen Patientenmessungen zur Verfügung gestellt werden.

Der Bildprozessor berechnet den Elastizitätsmodul, den Absorptionskoeffizienten, oder beide von einem Schnittpunkt der Anpassungslinie. Die Elastizität oder der Elastizitätsmodul E oder der Absorptionskoeffizient E können aus dem Schnittpunkt der Linie geschätzt werden, wenn die eine oder andere bekannt ist, wie dargestellt durch:

Die Elastizität oder Absorptionskoeffizient können angenommen werden oder ihnen kann ein vorherbestimmter Wert basierend auf dem abgetasteten Gewebe zugeordnet werden, um den anderen Wert zu berechnen. Alternativ wird die Elastizität von Scherwelle oder einer anderen Ultraschallbildgebung gemessen. Mit der Elastizität für eine gemessene Stelle oder einen gemessenen Bereich wird die Schallabsorption aus dem Schnittpunkt, dem bekannten Absorptionskoeffizienten des Phantoms oder der Referenz berechnet. In noch einen anderen Ansatz wird eine iterative oder Optimierungslösung verwendet, um mögliche Schätzungen der Elastizität und der Schallabsorption an die gemessene Schnittstelle und Dämpfung anzupassen.

Der Bildprozessor berechnet den Streuungskoeffizienten unter Verwendung der Neigung und der Schnittstelle. Der Streuungsdämpfungskoeffizient wird angegeben durch: αs = α – αα

Da die Dämpfung eine Funktion der Neigung ist und die akustische Absorption eine Funktion des Schnittpunktes ist, wird die Streuung sowohl aus der Dämpfung als auch aus der Schallabsorption berechnet.

Jede der Eigenschaften können für einen einzelnen Bereich oder mehrere Bereiche berechnet werden. Unterschiedliche räumliche Fenster können verwendet werden, um die Dämpfung pro Bereich zu berechnen. Der Prozess, bei dem der ARFI auf verschiedene Stellen fokussiert und/oder unterschiedliche Frequenzen verwendet, kann verwendet werden, um die Dämpfung pro Stelle und/oder Frequenz zu bestimmen.

In Schritt 42 überträgt der Bildprozessor, eine Anzeige, eine Kommunikationsschnittstelle, oder ein anderes Gerät die Dämpfung und/oder andere Gewebecharakteristik, die aus dem Logarithmus der Verhältnisse berechnet wurden. Das Aussenden erfolgt durch den und/oder innerhalb des Ultraschallscanner(s). Das Senden geschieht zu einem anderen Gerät, wie beispielsweise einem Speicher, Display, Netzwerk, Server, einer Arbeitsstation, Patientendatensatzdatenbank und/oder Bildarchivierungs- und Kommunikationsserver. Dämpfung, Elastizitätsmodul, Absorptionskoeffizienten und/oder Streuungskoeffizienten werden als Daten oder eingebettet in einem Bild ausgesendet.

In einer Ausführungsform erfolgt das Aussenden zu einer Anzeige. Ein Wert, der eine Funktion der Dämpfung oder anderer Gewebecharakteristika ist, wird angezeigt. Der Wert wird als alphanumerischer Text angezeigt. Der Wert ist das Merkmal selbst (z. B. Wert für Dämpfung) und/oder wird aus dem Charakteristikum abgeleitet. In alternativen oder zusätzlichen Ausführungsformen wird der Wert als Teil einer graphischen Darstellung beinhaltet, wie beispielsweise das Anzeigen der Dämpfung als Funktion der Frequenz oder des Ortes anzeigt.

In einer anderen Ausführungsform ist der Wert ein Teil eines Bildes, welches das Gewebecharakteristikum räumlich darstellt. Beispielsweise wird die Dämpfung an zwei oder mehr verschiedenen Stellen gemessen. Für Tiefe können verschiedene Fenster oder Tiefenbereiche verwendet werden, um die Dämpfung in Reaktion auf ein ARFI zu berechnen. Für seitlich beabstandeten Stellen werden die Schritte 29 bis 40 wiederholt. Als Reaktion auf eine ARFI-Aussendung werden die Gewebeverschiebungen an verschiedenen Stellen in dem Sendestrahlprofil der ARFI-Aussendung gemessen und verwendet, um ortsspezifische Gewebecharakteristika zu schätzen. Die Schritte 29 bis 40 werden für verschiedene Bereiche 46 seitlich wiederholt. Die ARFI-Aussendung wird für verschiedene Gewebestellen wiederholt. Die Werte der Gewebecharakteristika für die verschiedenen Stellen modulieren die Farbe, die Helligkeit und/oder Farbton des Bildes. Verschiedene Pixel in dem Bild zeigen die Werte der entsprechenden Gewebecharakteristika durch diese Modulation.

Ein Bild kann Werte für verschiedene der Gewebecharakteristika umfassen. Zum Beispiel werden Text, Grafiken oder Pixelmodulation für zwei oder mehr aus Dämpfungskoeffizient, Absorptionskoeffizient, Streuungskoeffizienten oder Elastizitätsmodul verwendet.

Der Wert wird allein oder mit einem anderen Bild angezeigt. Zum Beispiel wird ein B-Modus-Bild oder ein anderes Bild wird mit dem Wert oder den Werten, die das Gewebecharakteristikum darstellen, zur Verfügung gestellt. Wenn das Gewebe für mehrere Stellen gemessen wird, wird eine Farbe oder eine andere Modulation in einem Bereich von Interesse in dem B-Modus-Bild angezeigt. Wenn das Gewebe für eine oder mehr Stellen gemessen wird, wird alphanumerischer Text, der den Wert oder die Werte zeigt, als eine Anmerkung oder Überlagerung auf dem B-Modus-Bild zur Verfügung gestellt.

In einer Ausführungsform wird eine Scherwellenbildgebung durchgeführt. Die Scherwellengeschwindigkeit wird an einer Stelle, die vom Benutzer oder Prozessor ausgewählt ist, angezeigt. Unter Verwendung der gleichen ARFI, die verwendet wird, um die Scherwelle oder eine unterschiedliche ARFI zu erzeugen, wird die Dämpfung oder andere Gewebecharakteristik für die gleiche Stelle berechnet und dargestellt. Die Scans, die verwendet werden, um Verschiebungen für Scherwellengeschwindigkeit zu berechnen, können auch verwendet werden, um Verschiebungen auf der Achse zu berechnen, wie zum Beispiel die Verwendung von paralleler Empfangsstrahlformung. Ohne zusätzliche Sequenzierung oder Sende- und Empfangsvorgänge werden sowohl die Scherwellengeschwindigkeit und Dämpfung als auch andere Gewebecharakteristika dem Benutzer für die Diagnose zur Verfügung gestellt. Die Werte werden in einem gleichen Bild, benachbart angezeigten Bildern oder sequentiell angezeigten Bildern bereitgestellt.

8 zeigt eine Ausführungsform eines medizinischen Systems 10 für die Ultraschallbildgebung. Das medizinische System 10 misst die Dämpfung und/oder andere Gewebeeigenschaften. Zum Beispiel implementiert das medizinische System das Verfahren von 1 oder ein anderes Verfahren. Das medizinische System 10 ist ein Ultraschallscanner, der Messungen von Gewebeverbschiebung auf der Achse mit und aufgrund von ARFI anstatt von Scher- oder Longitudinalwellen, die durch die ARFI induziert werden, verwendet. Durch die Verwendung von Messungen für eine gleiche ARFI-Konfiguration, aber in einem Phantom mit bekannter Dämpfung, werden die im Patienten gemessenen Verschiebungen verwendet, um die Schalldämpfung für diagnostische Verwendung durch einen Arzt zu bestimmen.

Das medizinische System 10 umfasst einen Sendestrahlformer 12, einen Wandler 14, einen Empfangsstrahlformer 16, einen Bildprozessor 22, einen Speicher 28 und eine Anzeige 27. Zusätzlich können unterschiedliche oder weniger Komponenten zur Verfügung gestellt werden. Zum Beispiel beinhaltet das medizinische System 10 einen B-Modus- oder anderen Detektor. Als ein anderes Beispiel werden der Bildprozessor 22, der Speicher 28 und/oder -Display 27 ohne die Front-End-Komponenten vorgesehen, wie beispielsweise die Sende- und Empfangsstrahlenformer 12, 16. In einem weiteren Beispiel empfängt, eine Benutzerschnittstelle, die eine Benutzereingabe beinhaltet (z. B. Maus, Trackball, Tastatur, Tasten, Knöpfe, Schieber und/oder ein Touchpad) für die Benutzerangabe eines Bereichs von Interesse auf einem Bild zur Verfügung gestellt.

In einer Ausführungsform ist das medizinische System 10 ein medizinisches diagnostisches Ultraschallsystem. In einer alternativen Ausführungsform kann das System 10 ein Computer oder eine Arbeitsstation sein.

Der Wandler 14 ist eine Anordnung einer Vielzahl von Elementen. Die Elemente sind piezoelektrische oder kapazitive Membranelemente. Das Array wird als ein eindimensionales Array, ein zweidimensionales Array, ein 1,5 D Array, ein 1,25 D Array, ein 1,75 D Array, eine ringförmige Anordnung, ein mehrdimensionales Array, ein Wobbler-Array, Kombinationen davon oder andere jetzt bekannte oder später entwickelte Arrays konfiguriert. Die Wandlerelemente transduzieren zwischen akustischen und elektrischen Energien. Der Wandler 14 verbindet sich mit dem Sendestrahlformer 12 und dem Empfangsstrahlformer 16 über einen Sende-/Empfangsschalter, aber separate Verbindungen können in anderen Ausführungsformen verwendet werden.

Die Sende- und Empfangsstrahlformer 12, 16 sind ein Strahlformer für das Scannen mit dem Wandler 14. Der Sendestrahlformer 12, unter Verwendung des Wandler 14, sendet einen oder mehr Strahlen in einen Patienten. Vector®-, Sektor-, lineare oder andere Scan-Formate können verwendet werden.

Der Sendestrahlformer 12 ist ein Prozessor, Verzögerer, Filter, Wellenformgenerator, Speicher, Phasenrotator, Digital-Analog-Wandler, Verstärker, Kombinationen davon oder eine andere jetzt bekannte oder später entwickelte Sendestrahlformerkomponente. In einer Ausführungsform erzeugt der Sendestrahlformer 12 digitale Umschlagsonden. Unter Verwendung von Filtern, Verzögerern, Phasendrehung, Digital-zu-Analog-Umwandlung und Verstärkung wird die gewünschte Sendewellenform erzeugt. Andere Wellenformgeneratoren können verwendet werden, wie beispielsweise Schaltimpulsgeber oder Wellenformspeicher.

Der Sendestrahlformer 12 ist als eine Mehrzahl von Kanälen zum Erzeugen elektrischer Signale einer Sendewellenform für jedes Element einer Sendeapertur am Wandler 14 konfiguriert. Die Wellenformen sind unipolare, bipolare, gestufte, sinusförmige oder andere Wellenformen einer gewünschten Mittelfrequenz oder eines Frequenzbandes mit einem Zyklus, mehreren Zyklen oder einer Bruchzahl an Zyklen. Die Wellenformen haben eine relative Verzögerung und/oder Phasenlage und Amplitude zur Fokussierung der Schallenergie. Der Sendestrahlformer12 beinhaltet eine Steuerung zur Veränderung einer Öffnung (zum Beispiel der Anzahl der aktiven Elemente), ein Apodisierungsprofil (z. B. Typ oder Massenmittelpunkt) über die Vielzahl von Kanälen, ein Verzögerungsprofil über die Vielzahl von Kanälen, ein Phasenprofil über die Vielzahl von Kanälen, Mittelfrequenz, Frequenzband, Wellenform, die Anzahl der Zyklen und/oder Kombinationen davon. Ein Sendestrahlursprung, Ausrichtung und Fokus werden auf der Grundlage dieser Strahlformungsparameter generiert.

Der Sendestrahlformer 12 erzeugt einen Sendestrahl für ARFI und Sendestrahlen zur Messung der resultierenden Verschiebungen. Der Sendestrahl für ARFI wird bei unterschiedlichen Energie- oder Amplitudenniveaus gebildet als die Sendestrahlen zur Messung der Verschiebungen. Verstärker für jeden Kanal und/oder die Öffnungsgröße steuern die Amplitude des gesendeten Strahls. Sendestrahlen zur Verschiebung von Gewebe können größere Amplituden aufweisen als diejenigen für die Bildgebung oder Messung der Gewebeverschiebung. Alternativ oder zusätzlich ist die Anzahl von Zyklen in der Puls- oder Wellenform, die verwendet wurde, um ARFI zu erzeugen, größer als diejenige für die Nachverfolgung (z. B. 100 oder mehr Zyklen für ARFI und 1–6 Zyklen für die Nachverfolgung).

Der ARFI-Sendestrahl wird als Schalldruckimpuls ausgesendet. Der Sendestrahl wird an einer Stelle konzentriert, wodurch eine erhöhte Schallintensität an der Stelle und den umliegenden Stellen entlang einer Abtastlinie erzeugt wird. In ähnlicher Weise werden Sendestrahlen zur Messung der Gewebeverschiebung an der Fokalstelle oder Stellen erhöhter Intensität der ARFI-Sendung entlang derselben Abtastlinie und/oder denselben Stellen erzeugt.

Der Empfangsstrahlformer 16 ist ein Vorverstärker, Filter, Phasenrotator, Verzögerer, Addierer, Basisband-Filter, der Prozessor, Puffer, Speicher, Kombinationen davon oder eine andere jetzt bekannte oder später entwickelte Strahlenformerkomponente. Der Empfangsstrahlformer 16 ist zum Empfangen von elektrischen Signalen, die Echos oder Schallenergie darstellen, die auf den Wandler 14 einwirken, ein einer Vielzahl von Kanälen konfiguriert. Ein Kanal von jedem der Elemente der Empfangsöffnung innerhalb des Wandlers 14 ist mit einem Verstärker und/oder einem Verzögerer verbunden. Ein Analog-Digital-Wandler digitalisiert das verstärkte Echosignal. Die digitalen Daten, die durch Radiofrequenz empfangen werden, werden in eine Basisbandfrequenz demoduliert. Jede Empfangsverzögerungen, wie dynamische Empfangsverzögerungen und/oder Phasendrehungen, werden dann durch den Verstärker und/oder den Verzögerer angewendet. Ein digitaler oder analoger Addierer kombiniert Daten aus verschiedenen Kanälen der Empfangsöffnung zur Bildung von einem oder mehrerer Empfangsstrahlen. Der Addierer ist ein einzelner Addierer oder kaskadierter Addierer. In einer Ausführungsform wird der Strahlformaddierer derart konfiguriert, dass In-Phase- und Quadratur-Kanaldaten auf eine komplexe Art und Weise summiert werden, so dass die Phaseninformation für den gebildeten Strahl aufrechterhalten wird. In alternativen Ausführungsformen addiert der Empfangsstrahlformer Funkfrequenzdaten. Andere Empfangsstrahlenformer können verwendet werden.

Der Empfangsstrahlformer 16 ist so konfiguriert, dass er Empfangsstrahlen in Reaktion auf die Sendestrahlen bildet. Beispielsweise empfängt der Empfangsstrahlformer 16 einen, zwei, oder mehr Empfangsstrahlen in Reaktion auf jeden Sendestrahl zur Messung. Die Phasendreher, Verzögerer und/oder der Addierer können für eine parallele Empfangsstrahlformung wiederholt werden. Einer oder mehrere der parallelen Empfangsstrahlformer können Teile von Kanälen teilen, wie zum Beispiel das Teilen der Ausgangsverstärkung. Die Empfangsstrahlen sind kollinear, parallel und versetzt oder nicht parallel mit den entsprechenden Sendestrahlen.

Der Empfangsstrahlformer 16 ist die Ausgabe von Muster für eine einzelne Stelle oder mehrere Stellen in einem Patienten konfiguriert. Der Empfangsstrahlformer 16 gibt Muster aus, die Stellen auf der Achse des ARFI-Strahls darstellen oder innerhalb dem höheren Intensitätsbereich 46 des ARFI-Sendestrahls liegen. Die Muster liegen auf der Achse, wie zum Beispiel an mehreren Tiefen entlang der ARFI-Abtastlinie oder Stellen im Hochintensitätsbereich 46 entlang der ARFI-Abtastlinie. Während die Stellen mit der Lage des ARFI-Sendestrahls zusammenhängen, werden keine Muster von Echos des ARFI-Sendestrahls gebildet. Die Muster stammen von Echos der Sendestrahlen, die zur Messung von Gewebeverschiebung gesendet werden.

Sobald die Kanaldaten strahlgebündelt oder auf andere Weise kombiniert sind, um Stellen entlang der Abtastlinie 11 darzustellen, werden die Daten aus dem Kanalbereich in den Bilddatenbereich umgewandelt. Durch die Wiederholung der Sende- und Empfangsschritte, werden Muster erhalten, welche die Stelle im Zeitverlauf darstellen. Strahlgeformte Muster zur Messung von Gewebeverschiebung, die durch die ARFI am Fokalbereich verursacht wurde, werden ausgegeben.

Der Bildprozessor 22 ist ein digitaler Signalprozessor, ein allgemeiner Prozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), Field Programmable Gate Array (FPGA), Steuerungsprozessor, digitale Schaltung, analoge Schaltung, Grafikverarbeitungseinheit, Kombinationen davon oder eine andere jetzt bekannte oder später entwickelte Vorrichtung zur Messung von Verschiebungen strahlgeformten Muster auf der Achse und Schätzung der Dämpfung und/oder andere Gewebecharakteristika von den Verschiebungen. Der Bildprozessor 22 wird durch Hardware, Firmware und/oder Software, wie beispielsweise Betrieb gemäß Anweisungen, die in dem Speicher 28 oder einen anderen Speicher zur Verfügung gestellt sind, konfiguriert. In einer Ausführungsform ist der Bildprozessor 22 ein digitaler Signalprozessor, einen ASIC, Dopplerdetektor, oder FPGA, der speziell für die Durchführung der Korrelation oder andere Verschiebungsberechnung durchgeführt wird, und eine andere Vorrichtung (zum Beispiel Rechner oder Prozessor) für die Schätzung der Dämpfung. In anderen Ausführungsformen ist der Bildprozessor 22 ist ein programmierbare Vorrichtung, die sowohl die Verschiebungsberechnung als auch die Schätzung durchführt.

Der Bildprozessor 22 ist so konfiguriert, dass er die Dämpfung im Fokalbereich oder entlang einer Abtastlinie des ARFI Sendestrahls schätzt. Diese Schätzung basiert auf der durch ARFI, und nicht einer induzierten Scherwelle, verursachten Gewebeverschiebung. Ohne die Nachverfolgung einer Scherwelle in dem Patienten schätzt der Bildprozessor 22 die Dämpfung von Verschiebungen in dem fokalen ARFI-Bereich oder ARFI-Bereich mit hoher Intensität entlang der ARFI-Abtastlinie.

Der Bildprozessor 22 erzeugt Verschiebungen von den strahlgeformten Mustern. Unter Verwendung von Korrelation oder anderer Ähnlichkeitsmessung wird die Menge der Gewebeverschiebung zu unterschiedlichen Tiefen von einem Referenzscan des Gewebes und Scans während der Gewebebewegung bestimmt. Die Verschiebungen in verschiedenen Tiefen werden für jede einer Vielzahl von Zeitpunkten bestimmt, wodurch Verschiebungsprofile für die Tiefen zur Verfügung gestellt werden.

Unter Verwendung der Verschiebungsprofile ist der Bildprozessor 22 derart konfiguriert, dass er eine Dämpfung des Gewebes in einem Patienten berechnet. Der Bildprozessor 22 identifiziert eine Spitzenverschiebung für jede Stelle oder Tiefe. Sind unterschiedliche Verschiebungsprofile für eine gleiche Tiefe aber getrennte seitliche Stellen zur Verfügung gestellt, können die Verschiebungsprofile vor der Identifizierung der Spitzenverschiebung im Zeitverlauf für diese Tiefe gemittelt werden. Andere Profileigenschaften als Spitzen können verwendet werden, wie zum Beispiel die Neigung während der Entspannung.

Der Bildprozessor 22 ist so konfiguriert, dass Spitzenverschiebungen für ein Phantom geladen werden, das unter Verwendung derselben ARFI-Strahlformer-Einstellungen erhalten wurde. Ein Verhältnis oder ein anderes relatives Maß für das Patient- zu Phantomprofilcharakteristikum (beispielsweise Spitzenverschiebungen) wird berechnet und in linear umgewandelt als eine Funktion der Tiefe (z. B. Logarithmus des Verhältnisses der Spitzenverschiebungen des Patientengewebes zum Phantom). Der Bildprozessor 22 passt dem Logarithmus des relativen Maßes eine Linie an.

Der Bildprozessor 22 ist derart konfiguriert, dass er die Dämpfung aus der Neigung der Linie berechnet. Die Dämpfung, die für das Phantom oder die Referenz bekannt ist, und die Neigung werden verwendet, um die Dämpfung für das Gewebe des Patienten zu berechnen. Der Bildprozessor 22 kann so konfiguriert sein, dass er ein Elastizitätsmodul, Absorption, Streuung, oder Kombinationen davon berechnet. Der Schnittpunkt der Linie wird verwendet, um andere Gewebeeigenschaften zu berechnen. Die Neigung und/oder andere Informationen können verwendet werden, wie beispielsweise die Schätzung der Elastizität von Scherwellen-Geschwindigkeitsmessungen, um die akustische Absorption von der Elastizität und dem Schnittpunkt zu berechnen und die Streuung von der Absorption und der Dämpfung zu berechnen.

Die Muster oder andere Ultraschalldaten können verwendet werden, um ein Bild zu erzeugen. Ein B-Modus-Detektor, Strömungsschätzer (z. B. Dopplerprozessor) oder anderer Detektor können zum Erfassen von Eigenschaften der empfangsstrahlgeformten Muster zur Verfügung gestellt werden. Ein B-Modus-Detektor detektiert die Intensität oder Leistung der Schallrückstreuung. Ein Strömungsschätzer detektiert die Geschwindigkeit, Energie oder Varianz von sich bewegenden Objekten (z. B. Gewebe oder Flüssigkeit). Die Detektion kann verwendet werden, um ein Bild zu erzeugen, von dem ein Bereich von Interesse für die Dämpfung oder andere Gewebecharakteristika ausgewählt ist, oder an dem die geschätzte Dämpfung oder ein anderes Gewebecharakteristikum angezeigt wird.

Der Detektor, Schätzer und/oder der Bildprozessor 22 sind so konfiguriert, dass sie ein Bild zu erzeugen. Das Bild enthält das Gewebecharakteristikum. Zum Beispiel wird eine graphische Darstellung der Dämpfung durch die Stelle oder als Funktion der Frequenz als ein Bild erzeugt. Als ein weiteres Beispiel wird ein alphanumerischer Text als Bild erzeugt, wie beispielsweise „Dämpfung = 4,17 dB/cm”. In anderen Ausführungsformen wird der Gewebecharakteristikumswert als eine Anmerkung auf einem Bild des Patienten, wie zum Beispiel auf einem B-Modus-Bild, zur Verfügung gestellt. In noch weiteren Ausführungsformen werden einer oder mehrere Pixel, die den Stellen entsprechen, an welchen das Gewebecharakteristikum geschätzt wird, moduliert, wie zum Beispiel mit Farbe, um den Wert oder die Werte des viskoelastischen Parameters zu zeigen.

Der Speicher 28 ist Video Random Access Memory, Random Access Memory, ein Wechselmedium (z. B. Diskette oder Compact Disc), eine Festplatte, eine Datenbank oder andere Speichereinrichtung zum Speichern von Daten. Der Speicher 28 wird durch den Bildprozessor 22 zum Speichern von Mustern, Verschiebungen, Verschiebungsprofilcharakteristika, relativer Messung (z. B. Verhältnis und/oder Logarithmus des Verhältnisses), einer Anpassungslinie und/oder einer geschätzten Gewebecharakteristik verwendet. Der Speicher 28 speichert auch die Referenzinformation, wie zum Beispiel Spitzenverschiebungen als eine Funktion der Tiefe und die bekannten Gewebecharakteristika der Referenz. Mehrere Tabellen oder Informationssätze können zur Verfügung gestellt werden, wie zum Beispiel ein unterschiedlicher Satz für jede der vielen möglichen ARFI-Konfigurationen (z. B. Frequenz, Amplitude, fokale Stellen, Öffnungen, ...).

Die Anweisungen für die Durchführung der obenstehend erläuterten Prozesse, Verfahren und/oder Techniken werden auf computerlesbaren Speichermedien oder Speichern bereitgestellt, wie beispielsweise einem Cache, Puffer, RAM, herausnehmbaren Medien, einer Festplatte oder einem anderen computerlesbaren Speichermedium, wie beispielsweise dargestellt durch den Speicher 28. Computerlesbare Speichermedien umfassen verschiedene Typen von flüchtigen und nichtflüchtigen Speichermedien. Die Funktionen, Schritte oder Aufgaben, die in den Figuren dargestellt oder hierin beschrieben sind, werden in Reaktion auf einen oder mehrere Sätze von Anweisungen, die in oder auf computerlesbaren Speichermedien gespeichert sind, ausgeführt. Die Funktionen, Schritte oder Aufgaben sind unabhängig von der jeweiligen Art des Befehlssatzes, den Speichermedien, dem Prozessor oder der Verarbeitungsstrategie und können durch Software, Hardware, integrierte Schaltungen, Firmware, Mikrocode und dergleichen durchgeführt werden, allein oder in Kombination. Ebenso können Verarbeitungsstrategien Multiprocessing, Multitasking, Parallelverarbeitung und dergleichen beinhalten. In einer Ausführungsform sind die Anweisungen zum Lesen durch lokale oder entfernte Systeme auf einem Wechselmediengerät gespeichert. In anderen Ausführungsformen werden die Anweisungen an einem entfernten Ort für die Übertragung über ein Computernetzwerk oder über Telefonleitungen gespeichert. In noch anderen Ausführungsformen werden die Anweisungen innerhalb eines gegebenen Computers, einer CPU, einer GPU oder eines Systems gespeichert.

Die Anzeige 27 ist eine CRT-, LCD-, Plasma-, Projektor-, Monitor-, Drucker-, Touch-Screen- oder eine andere jetzt bekannte oder später entwickelte Anzeigevorrichtung. Die Anzeige 27 empfängt RGB, andere Farbwerte oder andere Werte und gibt ein Bild. Das Bild kann ein Graustufen- oder Farbbild sein. Das Bild zeigt die Informationen, die eine Funktion des Gewebecharakteristikums ist, wie zum Beispiel das Anzeigen der Dämpfung. Alphanumerische Zeichen, Grafik, Annotation, oder eine andere Darstellung des Gewebecharakteristikums oder der Werte, die aus den Gewebecharakteristika abgeleitet sind, sind in einem Bild auf dem Display 27 gezeigt. Das Bild kann, oder auch nicht, zusätzlich den Bereich des Patienten darstellen, der durch den Strahlformer 12, 16 und Wandler 14 abgetastet wurde.

Während die Erfindung obenstehend unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte es selbstverständlich sein, dass viele Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Die vorhergehende ausführliche Beschreibung soll daher als veranschaulichend und nicht als einschränkend angesehen werden, und es versteht sich, dass die folgenden Ansprüche, einschließlich aller Äquivalente, den Geist und den Umfang der vorliegenden Erfindung definieren sollen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • US 9244169 [0004]